JP2023007226A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】下面に液体が付着した基板が乾燥処理部に投入されることをより確実に防止しうる技術を提供する。【解決手段】基板処理装置は、上面が処理液で濡れた状態の基板を搬送する基板搬送部と、前記処理液で濡れた状態の基板を乾燥させる乾燥処理部と、を備え、前記乾燥処理部は、前記基板搬送部との間で前記基板の受け渡しが行われる受渡エリアと、前記基板の上面の乾燥処理が行われる乾燥エリアを、を有し、前記受渡エリアに、前記基板搬送部から受け取った前記基板を水平姿勢で支持する基板支持部材と、前記基板の下面が前記処理液で濡れていた場合に、前記基板支持部材により支持されている前記基板の下面にガスを吹きつけることにより前記下面の乾燥を行う基板下面乾燥部と、が設けられている。【選択図】図18A
Description
本開示は、基板処理装置に関する。
半導体装置の製造においては、液処理ユニットにおいて、薬液を用いて基板にウエットエッチング処理または洗浄処理等の液処理が施される。近年では、パターンの微細化に伴い、パターン倒壊が一段と生じ易くなっており、パターン倒壊を効果的に防止することができる超臨界乾燥処理が注目されている。超臨界乾燥処理は、例えば、超臨界チャンバ内において、基板の表面(上面)全体を覆うIPA(イソプロピルアルコール)を、超臨界CO2(超臨界状態の二酸化炭素)で置換し、その後、基板周囲雰囲気を常圧にすることにより超臨界CO2を基板から除去することにより行われる。液処理ユニットにおいてIPA液膜を基板表面に形成するときに、あるいは液処理ユニットから超臨界チャンバに基板を搬送するときに基板の裏面(下面)にIPAが周り込むことがある。超臨界チャンバ内に超臨界CO2を導入するときに基板の下面に付着したIPAが基板の上面に周り込むと、基板の表面にパーティクルが発生するおそれがある。
特許文献1には、液処理ユニット(液処理部)から超臨界チャンバ(乾燥処理部)に基板を搬送する基板搬送部に設けた気体供給部により、基板の搬送中に、基板の下面に不活性ガスを吹き付けて基板の下面にIPAが周り込むことを防止することが記載されている。
本開示は、下面に液体が付着した基板が乾燥処理部に投入されることをより確実に防止しうる技術を提供する。
本開示の一実施形態に係る基板処理装置は、基板処理装置は、上面が処理液で濡れた状態の基板を搬送する基板搬送部と、前記処理液で濡れた状態の基板を乾燥させる乾燥処理部と、を備え、前記乾燥処理部は、前記基板搬送部との間で前記基板の受け渡しが行われる受渡エリアと、前記基板の上面の乾燥処理が行われる乾燥エリアを、を有し、前記受渡エリアに、前記基板搬送部から受け取った前記基板を水平姿勢で支持する基板支持部材と、前記基板の下面が前記処理液で濡れていた場合に、前記基板支持部材により支持されている前記基板の下面にガスを吹きつけることにより前記下面の乾燥を行う基板下面乾燥部と、が設けられている。
本開示によれば、下面に液体が付着した基板が乾燥処理部に投入されることをより確実に防止することができる。
基板処理装置の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。
<基板処理システムの全体構成>
まず、基板処理システム1の全体構成について説明する。図1に示すように、基板処理システム1は、搬入出ステーション2と、処理ステーション3とを備えている。
まず、基板処理システム1の全体構成について説明する。図1に示すように、基板処理システム1は、搬入出ステーション2と、処理ステーション3とを備えている。
搬入出ステーション2は、キャリア載置部11と、搬送部12とを備えている。キャリア載置部11には、処理対象の複数枚の基板W例えば半導体ウエハを水平姿勢で鉛直方向に等間隔で収容する複数のキャリアCが載置される。
なお、基板Wは、デバイス形成面である表面と、その反対側の面である裏面を有しているが、この基板処理システム1においては、常に、表面が上向きになるように、つまり表面が上面となるように取り扱われる。以下、本明細書において、表面は上面とも呼び、裏面は下面とも呼ぶこととする。
搬送部12の内部には、搬送装置13と受渡部14とが配置されている。搬送装置13は、キャリア載置部11上にある任意のキャリアCと受渡部14との間で基板Wの搬送を行うことができる。搬送装置13として、当該技術分野において公知のウエハ搬送用の多関節ロボット、直角座標型ロボット等の任意の形式の搬送ロボットを用いることができる。
処理ステーション3は、搬送ブロック4と、搬送ブロック4の両側に設けられた2つの処理ブロック5とを備えている。
搬送ブロック4は、搬送エリア15と、搬送エリア15内に配置された搬送装置16とを備えている。搬送エリア15は、たとえば、搬入出ステーション2および処理ステーション3の並び方向(X軸方向)に沿って延在する略直方体の領域である。搬送装置16は、受渡部14と複数の処理ブロック5との間で基板Wの搬送を行うことができる。
各処理ブロック5は、基板Wに液処理を行う液処理ユニット17と、基板Wに超臨界乾燥処理を行う乾燥処理ユニット18と、乾燥処理ユニット18に超臨界乾燥処理のための処理流体を供給する処理流体供給ユニット19とを備えている。
基板処理システム1は、制御装置6を備えている。制御装置6は、たとえばコンピュータであり、制御部61と記憶部62とを備えている。
制御部61は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのCPUは、ROMに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、搬送装置16、液処理ユニット17および乾燥処理ユニット18等の動作を制御する。
かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置6の記憶部62にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たとえばハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルディスク(MO)、メモリカードなどがある。
記憶部62は、たとえば、RAM、フラッシュメモリ(Flash Memory)などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置によって実現される。
<搬送装置>
次に、図2を参照して、搬送エリア15に配置された搬送装置16の構成の一例について説明する。
次に、図2を参照して、搬送エリア15に配置された搬送装置16の構成の一例について説明する。
搬送装置16は、各々1枚の基板Wを保持することができる第1保持部110および第2保持部120と、第1進退機構130と、第2進退機構140と、昇降機構150と、水平移動機構160とを備えている。機構130、140,150,160は、エアシリンダあるいはボールねじ等の適当なリニアアクチュエータを備えた移動機構として構成することができる。
第1進退機構130は、第1保持部110を水平方向(Y軸方向)に進退させる。第2進退機構140は、第2保持部120をY軸方向に沿って進退させる。昇降機構150は、第1進退機構130および第2進退機構140を鉛直方向に沿って移動させることにより、第1保持部110および第2保持部120を昇降させる。水平移動機構160は、昇降機構150を水平方向(X軸方向)に移動させることにより、第1保持部110および第2保持部120をX軸方向に移動させる。
図3に示すように、第1保持部110は、二股の平板状のベース部111と、ベース部111の表面に設けられた複数の支持部材112とを備える。第1保持部110は、複数の支持部材112を用いて基板Wを下方から支持することによって基板Wを水平に保持する。
図4および図5に示すように、第2保持部120は、ベース部121と、複数の支持ピン122と、複数のチャック123と、ガス供給部124と、排液部125とを備える。
ベース部121は、全体として板状の部材であり、その上面側中央部に基板Wよりも大径の円盤状の凹部121aを有する。複数の支持ピン(支持部材)122が凹部121aの底面から上方に突出し、基板Wの周縁部を下方から支持する。各支持ピン122は、適当なリニアアクチュエータを備えた昇降機構122aによって、鉛直方向に昇降可能である。
複数のチャック(把持部材)123は、凹部121aの周壁の内面に設けられている。各チャック123は、適当なアクチュエータを備えた移動機構123aによって基板Wの径方向に沿って基板Wに対して接離するように移動し、基板Wを保持あるいは解放することができる。
ガス供給部124は、複数の吐出口124aと、供給管124bと、流量調整部124cと、ガス供給源124dとを備えており、吐出口124aから制御された流量でガスを吐出することができる。ガス供給源124dから供給されるガスは、例えば不活性ガス、具体的には例えば窒素ガスとすることができる。
複数の吐出口124aは、ベース部121の凹部121aの底面に設けられ、基板Wと同心の円周に沿って等間隔で配置されている。複数の吐出口124aから基板Wの下面の周縁部に向かってガスを吐出することにより、基板Wの上面にある液膜Lを構成する液が、基板Wの下面に回り込むことを抑制することができる。
図5に示すように、第2保持部120は、基板Wの上面、好ましくは、基板W上に形成された液膜Lの上面がベース部121の上面よりも低くなるような高さ位置において基板Wを保持する。このため、ガス供給部124からのガスによって基板Wから離脱した液が、第2保持部120の外部に飛散することを抑制することができる。
排液部125は、凹部121aの底面の中央部に設けられた開口とすることができる。排液部125は排出管125aに接続されている。液が基板Wから脱落した場合には、その液を排液部125および排出管125aを介して第2保持部120の外部に排出することができる。
図5に概略的に示すように、ベース部121の凹部121aの底面に、基板下面濡れ検知部としてのカメラ128を設けてもよい。カメラ128は、例えば円形の凹部121aの円周方向に沿って等間隔に設けることができる。この場合、基板Wの下面のリング状の周縁領域の全てがいずれかのカメラ128により撮像されるように複数のカメラ128を配置することが好ましい。このため、具体的には、隣接する2つのカメラ128の撮像範囲が僅かに重複するように、複数のカメラ128を配置することができる。
<液処理ユニット>
次に、液処理ユニット17の構成の一例について説明する。図6に示すように、液処理ユニット17は、基板Wを1枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄ユニットとして構成されている。
次に、液処理ユニット17の構成の一例について説明する。図6に示すように、液処理ユニット17は、基板Wを1枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄ユニットとして構成されている。
図6に示すように、液処理ユニット17は、アウターチャンバー23と、アウターチャンバー23内に設けられて基板保持回転機構(スピンチャックと呼ばれる)25と、少なくとも1つの処理液ノズル26aを先端に担持するノズルアーム26とを有している。基板保持回転機構25は、基板Wを水平姿勢で保持し鉛直軸線周りに回転させる。処理液ノズル26aから、薬液、リンス液等の処理液が基板Wに供給され、これにより基板Wの上面にウエットエッチングまたは薬液洗浄等の液処理が施される。
基板保持回転機構25の回転軸の内部には、基板Wの下面中央部にガス(好ましくは窒素ガス等の不活性ガスを)を供給するために、ガス供給路25aが形成されている。
液処理ユニット17において、例えば、SC1洗浄工程、DIW(純水)リンス工程、DHF洗浄工程およびDIWリンス工程が順次行われる。各工程で用いられた処理液は、インナーカップ24により回収され、排液口23aまたは排液口24aから排出される。さらに、アウターチャンバー23内の雰囲気は、アウターチャンバー23の底部に設けられる排気口23bから排気される。
最後のリンス処理の後にIPA液膜形成工程が行われる。具体的には、液処理ユニット17は、基板Wを回転させながら、基板Wの上面にIPA(液体)を供給する。これにより、基板Wの上面に残留するDIWがIPAに置換される。
少なくともIPA液膜形成工程が行われているときに、ガス供給路25aを介して基板Wの下面中央部にガス、好ましくは不活性ガスが供給される。基板Wの下面中央部に供給された気体は、基板Wの下面に沿って基板Wの周縁に向けて流れる。これにより、IPA液膜形成工程が行われているときに、基板Wの上面に供給されたIPAが基板Wの下面に回り込むことを抑制することができる。その後、基板Wの回転が停止される。基板Wの回転停止前のIPA供給流量およびウエハ回転速度により基板W停止時に基板Wの上面に形成されるIPA液膜の膜厚が定まる。
IPA液膜形成処理の終了後、基板Wは、その表面にIPA液体の液膜が形成された状態のまま、基板保持回転機構25に設けられた受け渡し機構(後述するリフターピン25b)により搬送装置16に受け渡され、液処理ユニット17から搬出される。
<乾燥処理ユニット>
次に、乾燥処理ユニットの構成の一例について説明する。図1に示すように、乾燥処理ユニット18は、乾燥エリア181および受渡エリア182を備えている。乾燥エリア181は、超臨界乾燥処理が行われる領域であり、後述する処理容器31が配置されている領域と見なしてよい。受渡エリア182は、搬送装置16と後述するリフターピン39aとの間で基板Wの受け渡しが行われる場所、および、リフターピン39aと後述するトレイ(基板保持部)32との間で基板Wの受け渡しが行われる場所を包含する領域として定義される。例示された実施形態において、受渡エリア182は、後述する処理容器31から引き出された状態にあるトレイ32を鉛直方向に移動させたときの軌跡により定義される略直方体の領域であるとも言える。
図7に示すように、乾燥処理ユニット18は、処理容器31と、基板保持部32と、蓋体33と、リフター(基板昇降機構)39とを備えている。基板保持部32はトレイの形態を有しており、以下において「トレイ32」と呼ぶこととする。
処理容器31は、16~20MPa程度の高い内圧に耐える圧力容器であり、超臨界チャンバとも呼ばれる。処理容器31は、乾燥エリア181(図1参照)に配置されている。
トレイ32は、基板Wを水平姿勢で支持する。トレイ32は蓋体33に一体的に結合されている。蓋体33には移動機構33aが連結されている。移動機構33aは、エアシリンダ等の適当なリニアアクチュエータにより構成することができる。移動機構33aにより、トレイ32には、乾燥エリア181(詳細には処理容器31の内部)と受渡エリア182との間を水平方向(例えばX方向)に移動することができる。
トレイ32が処理容器31の内部に収容されたときに、蓋体33が処理容器31の開口部34を塞ぐようになっている。トレイ32が処理容器31内の圧力により開かないようにするために閂状のロック機構(図示せず)を設けることができる。
トレイ32がY方向に移動するように乾燥処理ユニット18を設置してもよい。この場合、乾燥エリア181が、基板Wの搬出入用の開口180(図1を参照)から遠い側に設けられ、受渡エリア182が開口180に近い側に設けられることになる。
処理容器31の壁には、供給ポート35A,35Bおよび排出ポート36が設けられている。供給ポート35A,35B供給ライン35C,35Dにそれぞれ接続されている。排出ポート36は、排出ライン36Aに接続されている。
供給ポート35Aは、処理容器31の開口部34とは反対側の側壁に設けられている。供給ポート35Aには、多数の開口を有する流体供給ヘッダー37Aが接続されている。流体供給ヘッダー37Aに形成された多数の開口は、開口部34の方を向いている。
供給ポート35Bは、処理容器31の底壁に設けられている。供給ポート35Bは、処理容器31内に収容されたトレイ32の底面に対向するように、処理容器31内に開口している。排出ポート36は、開口部34の下方に設けられている。排出ポート36には、多数の開口を有する流体排出ヘッダー38が接続されている。
リフター39は、複数のリフターピン39aと、リフターピン39aを昇降させる昇降駆動部39bとを備える。リフターピン39aは、搬送装置16との間で基板Wの受け渡しを行う受け渡し位置(上限位置)と、待機位置(下限位置)との間で昇降することができる。待機位置は、トレイ32の開閉動作を妨げないトレイ32より下方の位置である。
図8および図9に示すように、トレイ32は、板状のベース部32aと、ベース部32aに設けられた複数の支持部材32bと、ベース部32aを鉛直方向に貫通する複数の貫通孔32dとを備えている。ベース部32aの上面には、基板Wよりも大径の円形の凹部32a1が形成されている。複数の支持部材32bは、凹部32a1の底面から突出している。基板Wは、凹部32a1内において支持部材32bにより支持される。このとき、基板Wの下面と凹部32a1の底面との間に隙間が形成される。
円形の凹部32a1の周縁部領域に支持部材32bが配置されている。複数の貫通孔32dは支持部材32bよりも半径方向内側の領域に配置されている。複数の貫通孔32dは、供給ポート35Bからトレイ32のベース部32aに吹きつけられた処理流体を基板Wの下面とベース部32aの上面との間の空間に導く流路としての役割を有する。複数の貫通孔32dのうち、凹部32a1の中央部領域に形成された3つの貫通孔32dは、リフターピン39aの挿通孔としての役割も有する。
ここで、乾燥処理ユニット18において実行される超臨界乾燥処理について簡単に説明しておく。一実施形態において、超臨界乾燥処理は、基板W上にあるIPA液膜を超臨界状体の処理流体ここでは(二酸化炭素(CO2))で置換し、その後、CO2を気化させることにより基板Wを乾燥させるものである。当業者において周知のように、超臨界乾燥処理によれば、パターン倒壊を防止しつつ基板Wを乾燥させることができる。
超臨界乾燥処理は、昇圧工程、流通工程および減圧工程を含む。昇圧工程では、超臨界状態の処理流体(超臨界CO2)の供給源から供給されてきた処理流体が供給ポート35Bを介して処理容器31内に供給され、これにより処理容器31内の圧力を上昇させてゆく。処理容器31内の圧力が処理容器内に存在する流体(CO2+IPA)が超臨界状態に維持されることが保証される臨界圧力まで上昇したら、流通工程に移行する。流通工程では、処理容器31内に臨界圧力以上の圧力を維持しつつ、流体供給ヘッダー37Aから処理流体を供給しながら、流体排出ヘッダー38を介して処理容器31内の処理流体を排出する。これにより、基板W上のIPAがCO2で置換される。その後、処理容器31内を大気圧まで減圧する減圧工程を実施し、これにより基板W上の超臨界状態のCO2が気化され、ウエハが乾燥する。
図示はしないが、排出ポート36に接続された排出ライン36Aには処理容器31からの処理流体の排出量を調整するダンパが設けられている。このダンパにより、上記各工程において、処理容器31内の圧力および処理流体の流通流量が制御される。
乾燥処理ユニット18の構成は上述したものに限定されるものではなく、例えば、上記と同様の超臨界乾燥処理を実施するために設計されたものであるなら、任意の公知の乾燥処理ユニットを用いることができる。
基板Wの上面に形成された液膜Lの液が基板Wの下面に付着した状態で超臨界乾燥処理(特に昇圧工程)が実施されると、基板Wの下面に付着した液が基板Wの上面に周り込むおそれがある。供給ポート35Bからトレイ32に向けて吐出された処理流体は、トレイ32の貫通孔32dを通って基板Wの下面に向けて流れ、基板Wの下面に衝突した後に、基板Wの周縁に向けて流れる。
この処理流体の流れにより、基板Wの下面に付着している液が、基板Wの下面に付着していた汚染物質と一緒に基板Wの上面に周り込むおそれがある。この汚染物質は、乾燥後に、基板Wの上面にパーティクルとなって残留する恐れがある。従って、超臨界乾燥処理の開始時点に基板Wの下面に液が付着していない状態とすることが望ましい。
<基板下面乾燥部、液受け部、基板下面濡れ検知部>
上記の課題を解決するため、図10および図11に示すように、乾燥処理ユニット18の受渡エリア182には、基板下面乾燥部200と、その関連機器である液受け部300および基板下面濡れ検知部400が設けられている。以下、これらについて詳述する。
上記の課題を解決するため、図10および図11に示すように、乾燥処理ユニット18の受渡エリア182には、基板下面乾燥部200と、その関連機器である液受け部300および基板下面濡れ検知部400が設けられている。以下、これらについて詳述する。
図示された実施形態においては、基板下面乾燥部200、液受け部300および基板下面濡れ検知部400が一体化されて1つのユニットを構成している。
液受け部300は、受渡エリア182に引き出されたトレイ32の真上に設けられた液受けカップ302の形態を有している。この液受けカップ302は2つの半体(第1部分303、第2部分304)から構成されている。図示例では、第1部分303および第2部分304の合わせ面(分割面)は、YZ平面と平行であるが、XZ平面と平行であってもよい。
第1部分303および第2部分304は、それぞれの移動機構305,306により両部分303,304が互いに係合する係合位置と互いに離間した分離位置との間で、X方向(水平方向)に移動することができる。移動機構305,306は、エアシリンダ等の適当なリニアアクチュエータから構成することができる。
第1部分303および第2部分304が互いに係合して一体化すると、全体としてリング状の液受けカップ302の形態となる。液受けカップ302は、リング状の底壁307と、底壁の周縁から鉛直方向上方に立ち上がるリング状の側壁308とを有する。底壁307の中央部には、底壁307を上下に貫通する少なくとも1つの穴309が形成されている。例示された実施形態おいては、「少なくとも1つの穴309」は、平面視で、前述した複数(本例では3本の)リフターピン39aを包含しうる円の形を有する単一の穴309である。
単一の穴309のサイズは、好ましくは、トレードオフの関係にある下記の要件を考慮して決定することができる。
(1)互いに係合した第1部分303および第2部分304からなる液受けカップ302が、基板Wから吹き飛ばされた液体を支障無く受け止めることができる(液捕捉効率)。
(2)互いに分離した第1部分303および第2部分304との間を、リフターピン39aにより支持された基板Wが通過することができる(基板通過容易性)。
(1)互いに係合した第1部分303および第2部分304からなる液受けカップ302が、基板Wから吹き飛ばされた液体を支障無く受け止めることができる(液捕捉効率)。
(2)互いに分離した第1部分303および第2部分304との間を、リフターピン39aにより支持された基板Wが通過することができる(基板通過容易性)。
穴309のサイズが小さいと、分離位置にある第1部分303および第2部分304との間の距離(離間距離)をほぼ基板Wの直径に相当する距離としなければ、基板Wを第1部分303および第2部分304との間を通過させることができない。穴309のサイズを大きくすることにより、上記離間距離を小さくしても、基板Wを第1部分303および第2部分304との間を通過させることができる。なお、液を基板の半径方向外向きに吹き飛ばすのであれば、穴309のサイズを大きくしても問題はない(後述するノズルの説明を参照)。一方で、第1部分303および第2部分304を遠く離間させうるスペースが乾燥処理ユニット18内に確保できるのであれば、穴309のサイズは小さくてもよい。この場合、吹き飛ばした液をより確実に回収することができる。
「少なくとも1つの穴309」に求められることは、複数(本例では3本の)リフターピン39aの通過を許容すること、当該穴309に前述した複数(本例では3本の)リフターピン39aが通されているときに、液受けカップ302の分割動作を妨げないことである。このため、上記の「少なくとも1つの穴309」は、液受けカップ302の分割動作の方向に延びる1つ以上(例えばリフターピン39aの数と同数の)の長穴であってもよい。この長穴は前述した第1部分303および第2部分304の分割面まで延びる。
基板下面乾燥部200は、基板Wを乾燥させるための乾燥用ガスを下面の周縁部に吹き付けるノズル202の形態とすることができる。乾燥用ガスとしては、例えば低湿度かつ低酸素濃度のガス、具体的には例えば窒素ガス等の不活性ガスとすることができる。乾燥用ガスとして、ドライエアを用いてもよい。
ノズル202は、液受けカップ302の底壁307の周方向に沿って等間隔で穿たれた複数のガス吐出口203(図10にはその一部のみが示されている)を備えている。底壁307の内部には、底壁307の周方向に沿って延び、各ガス吐出口203にガスを供給するガス供給路204が形成されている。
各ガス吐出口203は、基板Wの下面に付着した液体を基板の周縁に向けて移動させつつ、基板Wの周縁の外方に吹き飛ばすことができるように、斜め上方に向けて開口している。ガス供給路204は、図10に概略的に示されたように、ガス供給部205に接続されている。ガス供給部205は、例えば工場用力としての窒素ガス供給源と、窒素ガス供給源とガス供給路204とを連通させる管路と、管路に介設された流量制御機器(開閉弁、流量制御弁等)などから構成することができる。
第1部分303および第2部分304のガス供給路204は、第1部分303および第2部分304を係合させた場合に互いに連結されるように構成されていてもよいし、互いに分離されたままとなるように構成されていてもよい。前者の場合、ガス供給部205は1つだけ設けてもよい。
底壁307の下方の空間に向けてガスを吐出する別のガス吐出口(破線矢印206により概略的に示す)を液受けカップ302に設けてもよい。この別のガス吐出口206はガス供給路204に接続してもよいし、底壁307内に形成した別のガス供給路に接続してもよい。液受けカップ302の真下には、受け渡し位置にあるトレイ32が位置する。別のガス吐出口から(矢印206で示すように)ガスをトレイ32に吹き付けることにより、トレイ32の上面あるいは支持ピン(支持部材32b)に液(例えばIPA)が付着したとしていたとしても、それを除去することができる。
ノズル202(ガス吐出口203+ガス供給路204)を形成する穴または凹部を液受けカップ302の底壁307内に形成することに代えて、複数のガス吐出口を有する半円形に曲げられた管(図示せず)を底壁307の例えば上面に取り付け、これをノズルとして用いてもよい。
ガス吐出口203から吐出されたガスにより、基板Wの下面の周縁部に付着していた液体(IPA)は吹き飛ばされて、液受けカップ302の側壁308に衝突するか、あるいは底壁307の上に落ちる。底壁307の最外周部には、液受け溝311が円周方向に沿って延びている。好ましくは、底壁307は、半径方向外側に向けて低くなるように傾斜している。従って、側壁308にまたは底壁307に着液した液体は、液受け溝311に流入する。
液受け溝311には、1つ以上のドレン穴310が形成されている。液受け溝311の底面は、好ましくは各ドレン穴310に向けて傾斜している。ドレン穴310には排出管(図示せず)が接続されている。排出管は、工場の有機排液系に接続されている。ドレン穴310から排出される液(IPA)は通常は微量であり、かつ、容易に蒸発することを考慮すると、排出管を工場の有機排気系に接続してもよい。
図11に概略的に示されるように、基板下面濡れ検知部400として、液受けカップ302の底壁307にカメラ402を設けてもよい。カメラ402は、液受けカップ302の円周方向に沿って等間隔に設けることができる。この場合、基板Wの下面のリング状の周縁領域の全てがいずれかのカメラ402により撮像されるように複数のカメラ402を配置することが好ましい。具体的には、隣接する2つのカメラ402の撮像範囲が僅かに重複するように、複数のカメラ402を配置することができる。モバイル端末に利用されるような小型カメラを底壁307に埋め込んでもよい。
カメラ402は、ガス吐出口203から吹き出されたガスにより吹き飛ばされた液滴が付着しないような位置に設けることが好ましい。図11に示す例では、カメラ402は、ガス吐出口203よりも半径方向内側の位置に設けられている。
制御装置6に備えられた画像解析機能を用いてカメラ402の撮像データに対して画像解析が行われ、基板Wの下面の周縁部に液が付着しているか否かの判定が行われる。
図2に破線で概略的に示すように、搬送装置16の第1保持部110の上方にガス吐出部170を設けてもよい。ガス吐出部170は、例えば、昇降機構150の一部を成す支柱に取り付けられて、第1保持部110および第2保持部120と一緒に移動することができる。ガス吐出部170から窒素ガス等の不活性ガスあるいはドライエアを第1保持部110および第2保持部120を吹きつけることにより、第1保持部110および第2保持部120に付着した液(例えばIPA)を除去することができる。
<基板処理システムの動作>
次に、基板処理システム1の動作について説明する。以下に説明する各動作は、制御部61による制御の下で実行される。
次に、基板処理システム1の動作について説明する。以下に説明する各動作は、制御部61による制御の下で実行される。
キャリアCに収容された基板Wを搬送装置13が取り出して受渡部14に載置する。つづいて、搬送装置16は、受渡部14から基板Wを取り出した後、取り出した基板Wを液処理ユニット17へ搬入する。
具体的には、搬送装置16は、第1保持部110(図3参照)を用いて受渡部14から基板Wを取り出す。そして、搬送装置16は、基板Wを第1保持部110により保持した状態で受渡部14から液処理ユニット17へ搬送する。
次に、液処理ユニット17で基板Wに液処理が施される。具体的には、回転する基板Wに薬液を供給してウエットエッチングまたは薬液洗浄を行い、その後、基板Wにリンス液(例えば純水)を供給してリンス処理を行う。その後、基板Wの上面にIPAを供給して、基板Wの上面にあるリンス液をIPAで置換するIPA置換処理(IPA液膜形成処理)を行う。IPA置換処理の終期に、基板Wの回転数およびIPAの供給流量を適宜調整することにより、基板Wの上面に予め定められた厚さのIPAの液膜Lを形成する。
次に、液処理ユニット17内にある膜Lが形成された基板Wを搬送装置16が取り出す。具体的には、図12に示すように、液処理ユニット17の基板保持回転機構25の複数のリフターピン25bを上昇させることによって、基板Wを上昇させる。つづいて、搬送装置16は、第1保持部110を前進させて第1保持部110を基板Wの下方に配置させる。次に、図13に示すように、第1保持部110を上昇し、基板Wをリフターピン25bから取り去る。
次いで、図14に示すように、搬送装置16は、第2保持部120を前進させて第1保持部110の下方に位置させる。次いで、図15に示すように、第2保持部120に設けられた支持ピン122が上昇して第1保持部110が保持している基板Wを持ち上げる。次いで、図16に示すように、第1保持部110が後退して液処理ユニット17から退出する。
次いで、支持ピン122が下降することにより、基板Wが図5に示すように第2保持部120の凹部121a内で保持されるようになる。詳細には、支持ピン122が基板Wをチャック123の高さまで下降させ、次いで、チャック123が基板Wに向けて前進することにより基板Wをしっかりと把持し、次いで、支持ピン122がさらに下降して基板Wから離れることにより、図5の状態になる。次いで、第2保持部120も液処理ユニット17から退出する。
次に、搬送装置16は、基板Wを第2保持部120により保持した状態で乾燥処理ユニット18まで搬送する。基板Wが第2保持部120に保持されている間(搬送中も含む)、ガス供給部124の複数の吐出口124aから基板Wの下面の外周部に向けて気体を吐出する。これにより、基板Wの上面に形成された液膜Lの液が基板Wの下面に回り込むことが防止または少なくとも抑制される。
なお、液処理ユニット17で基板Wの液処理が完了した時点で既に液体が基板Wの下面に付着している場合もありうる。基板Wの下面に液が付着しているか否かは例えば第2保持部120のベース部121に設けたカメラ128により検出することができる。
搬送目的場所である乾燥処理ユニット18の正面に到着したら、先に説明した図13から図17に至る手順とは逆の手順により、基板Wを第1保持部110により保持させる。
その後に乾燥処理ユニット18内において実行される手順については、図11、図12および図18~図22を参照して説明する。なお、図18~図22は、図面の見やすさを重視して、乾燥処理ユニット18のトレイ32がY方向に移動するように記載している。トレイ32がX方向にする場合も、個々の手順は図18~図22に示したものと実質的に同じある。
まず、図18に示すように、乾燥処理ユニット18の基板Wの搬出入用の開口180(図1を参照)を通して、基板Wを保持している搬送装置16の第1保持部110を乾燥処理ユニット18内に侵入させる。なお、開口180にシャッターが設けられている場合には、当該シャッターは、搬送装置16の第1保持部110および第2保持部120が開口180を通るときに開かれ、それ以外のときには閉じられる。
次に、乾燥処理ユニット18のリフターピン39aを上昇させることにより、第1保持部110に保持された基板Wを上昇させて、複数のリフターピン39aに基板Wを支持させる。これに代えて、搬送装置16の第1保持部110を下降させることにより、予め上昇させておいた複数のリフターピン39aに基板Wを支持させてもよい。次に、搬送装置16は、第1保持部110を後退させて、乾燥処理ユニット18から退出させる(図19を参照)。
次に、図20に示すように、リフターピン39aを下降させることにより、基板Wが液受け部300内に収まる高さ位置まで基板Wを下降させ、そこで停止させる。これにより、図10および図11に示すように、リフターピン39aに支持されたままで基板Wが液受け部300としての液受けカップ302内に収まる。
次に、カメラ402により基板Wの下面の周縁部を撮影し、画像解析により基板Wの下面の周縁部にIPAが付着しているか否かを判定する。IPAが付着していたならばガス吐出口203から基板Wの下面の周縁部に向けて窒素ガスを吹き付け、IPAを吹き飛ばして基板Wの下面の周縁部を乾燥させる。吹き飛ばされたIPAは液受け部300により受け止められる。液受けカップ302により受け止められたIPAは、液受けカップ302の表面で蒸発するか、あるいは、液受け溝311およびドレン穴310を介して液受けカップ302から排出される。画像解析によりIPAが付着していないことが確認された場合には、窒素ガスの吹きつけは行わなくてもよい。
次に、図21に示すように、移動機構305,306を動作させて第1部分303および第2部分304を分離する。そして、リフターピン39aを下降させることにより、第1部分303および第2部分304の間を通して基板Wを下降させ、トレイ32の上に載置する。リフターピン39aはさらに、トレイ32の移動を邪魔しない待機位置(下限位置)まで下降し、そこで停止する。
次に、図22に示すように、基板Wを支持したトレイ32を前進させて処理容器31内に収容する。
次に、公知の方法により、処理容器31内でトレイ32上に支持された基板Wの超臨界乾燥処理が行われる。
次に、処理容器31から乾燥処理済みの基板Wを支持したトレイ32が引き出される。次いで、リフターピン39aが上昇し、これによりトレイ32上の基板Wが持ち上げられて、分離状態にある液受け部300の第1部分303および第2部分304の間を通過して、受け渡し位置まで上昇する。
次に、先に図18および図19で説明した手順と逆の手順により、リフターピン39a上の基板Wが、搬送装置16の第1保持部110により保持される。その後、第1保持部110が乾燥処理ユニット18から退出する。その後、搬送装置16は、基板Wを受渡部14へ載置し、次いで、搬送装置13が受渡部14から基板Wから取り出してキャリアCへ戻す。これにより、1枚の基板Wについての一連の処理が終了する。
上記実施形態によれば、基板Wがトレイ32に載置される直前の時点で基板Wの下面上へのIPA付着の有無の確認が(IPA付着が有った場合にはIPAの乾燥も)行われる。このため、基板Wの下面上にIPAが付着した状態で基板Wが処理容器31内に収容される可能性をほぼ無くすことができる。
なお、トレイ32に基板下面濡れ検知部(カメラ)および基板下面乾燥部(窒素ガスノズル)を設けることも考えられる。しかしながら、高圧環境に耐え得るカメラあるいはセンサ類をトレイ32に設けることは容易ではないし、可能であったとしても高いコストが予想される。また、基板下面乾燥部(ノズルおよびガス供給系)を超臨界処理流体により悪影響を受けないようにトレイ32に組み込むことも容易ではないし、可能であったとしても高いコストが予想される。また、トレイ32に基板Wを載せた後に基板Wの下面にある液(IPA)を吹き飛ばすと、吹き飛ばした液によりトレイ32が汚染される可能性もある。上記のことを考慮すると、トレイ32に基板Wが載置される直前に液受け部300内で基板下面の濡れ検知および基板下面の乾燥を行う本実施形態の構成は非常に好ましいものであると考えられる。
上記実施形態の変形実施形態として以下の構成および/または運用を採用することができる。
図23に示すように、前述したリフターピン39aに代えて、昇降軸39cと、昇降軸39cを昇降させる昇降機構39dと、昇降軸39cの上端に設けられた吸着パッド39eと、を設けてもよい。トレイ32には、吸着パッド39eが通過可能な貫通穴32fが設けられる。この構成において、基板Wは、吸着パッド39eに真空吸着された状態で昇降する。
吸着パッド39eを用いる場合、さらに、昇降機構39dに昇降軸39cを回転させる回転機構を付設してもよい。言い換えれば、昇降機構39dに代えて、昇降回転機構を設けてもよい。この場合、基板Wを、その上面上にある液膜を形成するIPAが零れ落ちない程度の低速で回転させてもよい。
基板Wを回転させながら基板Wの下面の検査を行うことにより、例えばカメラ402の数が1つであっても、基板Wの下面周縁部の全周を検査することができる。基板Wを回転させながら基板Wの下面の乾燥処理を行うのであれば、ガス吐出口203の数を削減しても、均一な乾燥を行うことができる。また、カメラ402とガス吐出口203とを遠ざけることにより(異なる周方向位置に配置することにより)、ガスにより吹き飛ばされた液がカメラ402に直接付着することを防止することができる。
基板下面濡れ検知部400として、例えば図24に概略的に示されるように、反射型の検知部403を設けてもよい。反射型の検知部403は、基板Wの周縁部の下方に円周状のアレイを成すように配置された多数の検知素子を備えている。各検知素子は、検査光を基板Wの下方から基板Wの下面の周縁部に照射する光照射部と、基板Wの下面で反射された検査光を受光する受光部とを有している。反射型の検知部403は、基板Wの昇降が検知部403により妨害されないように、2つ以上(図示例では2つ)に分割され、駆動機構404により互いに接離可能となっている。分割されている点および接離可能な点においては、先に説明した液受け部300と同様である。
反射型の検知部403の受光部は、例えば、受光した光の強度に応じた信号を発信する。この信号に基づいて例えば制御装置6によりデータ解析が行われ、基板Wの下面の周縁部に液が付着しているか否かの判定が行われる。
反射型の検知部403は、例えばレーザ変位計のような検査デバイスであってもよい。基板Wの下面の周縁部にIPAの液滴が存在している場合、例えば液滴の場所で局所的に検出距離が小さくなる。これを利用して、液滴の存在を検出することができる。
基板下面濡れ検知部400として、例えば図25に概略的に示されるように、透過型の検知部を設けてもよい。透過型の検知部は、基板Wの周縁部の上方に配置された光照射部405と、基板Wの周縁部の下方に配置された受光部406とを有する。受光部406は、基板Wの周縁部の下方に円周状のアレイを成すように配置された多数の受光素子を有している。基板Wの上面の周縁部に全周にわたって均一な強度の光を照射することができるのであれば、光照射部405の構成は任意である。光照射部405および受光部406の各々は、基板Wの昇降を妨害しないように、2つ以上(図示例では2つ)に分割され、駆動機構407,408により互いに接離可能となっている。分割されている点および接離可能な点においては、先に説明した液受け部300と同様である。
透過型の検知部の受光部406は、例えば、受光した光の強度に応じた信号を発信する。この信号に基づいて例えば制御装置6によりデータ解析が行われ、基板Wの下面の周縁部に液が付着しているか否かの判定が行われる。
図24および図25に示した基板下面濡れ検知部400は、反射型の検知部403および受光部406を基板Wの周縁の真下に設ける必要があることから、基板下面乾燥部200および液受け部300から分離して設けた方が好ましい。図24に示した基板下面濡れ検知部400は、液受け部300から離して例えば液受け部300の上方に設けることができる。そうすることにより、基板下面乾燥部200により吹き飛ばされた液が、反射型の検知部403および受光部406を濡らすおそれがなくなる。この場合、基板下面濡れ検知部400により先に基板Wの下面に液が付着しているか否かを検査する。そして、液が付着している場合には、基板下面乾燥部200付きの液受け部300内に基板Wを収容し、基板Wの下面の乾燥を行う。液が付着していない場合には、液受け部300を2つに分離して、基板Wを液受け部300を通過させてトレイ32の上に置くことができる。
なお、基板下面濡れ検知部400への液付着防止対策(例えば窒素ガスパージ等)が講じられるならば、図24および図25に示した基板下面濡れ検知部400を液受け部300に組み込んでも構わない。図24および図25に示した基板下面濡れ検知部400を液受け部300に組み込む場合、反射型の検知部403および受光部406は、液受けカップ302の底壁307の上面の上に設置するか、上面に埋め込むことができる。光照射部405は、例えば、液受けカップ302の側壁308の上端部に取り付けることができる。なおこの場合、駆動機構404,407,408は不要である。
図26に示すように、液受け部300をトレイ32より低い高さ位置に設けてもよい。この場合、トレイ32の開閉(処理容器31に対する進退)がリフターピン39aにより妨害されないように、図27に示すように、トレイ32に1つ以上のスリット32eを設けることができる。
図26の構成を採用した場合における基板Wを処理容器31内に収容するまでの手順について以下に簡単に説明する。
まず、乾燥処理ユニット18内に侵入した搬送装置16の第1保持部110が、上限位置(図26に示す高さ位置)にあるリフターピン39aに基板Wを載置し、液処理ユニット17から退出する。次に、リフターピン39aが下降し、基板Wを液受け部300内に収容する。このとき、トレイ32は基板Wの下降を邪魔しないように、退避位置(図26に示す水平方向位置)に退避している。液受け部300内において基板下面濡れ検知部400により基板Wの下面に液が付着しているか否かが検査され、液が付着していたら基板下面乾燥部200により液を除去する。
次に、リフターピン39aが基板Wをトレイ32よりもやや高い高さ位置まで上昇させ、次いで、トレイ32が処理容器31に向けて前進する。これにより、スリット32eにリフターピン39aが通された状態となる。次に、リフターピン39aが下降して、基板Wをトレイ32の所定位置に載置する。リフターピン39aはさらに下限位置まで下降し、これによりリフターピン39aがスリット32eから脱出する。次いで、トレイ32がさらに前進し、これにより基板Wを載置したトレイ32が処理容器31内に収容される。
図28に示すように、乾燥処理ユニット18が可動のトレイ32を備えていなくてもよい。この場合、処理容器31内に基板保持構造物31a(基板保持部)が設けられており、基板保持構造物に搬送装置16の第1保持部110が直接基板Wを載置するようになっている。トレイ32に連結されていた蓋体33に代えて、処理容器31に蓋体33bが設けられている。
図28の実施形態においては、まず、乾燥処理ユニット18内に侵入した搬送装置16の第1保持部110が、上限位置(図28に示す高さ位置)にあるリフターピン39aに基板Wを載置し、液処理ユニット17から退出する。次に、リフターピン39aが下降し、基板Wを液受け部300内に収容する。液受け部300内において基板下面濡れ検知部400により基板Wの下面に液が付着しているか否かが検査され、液が付着していたら基板下面乾燥部200により液を除去する。
次に、基板Wを支持しているリフターピン39aが上限位置まで上昇し、再度乾燥処理ユニット18内に侵入した搬送装置16の第1保持部110が、リフターピン39aから基板Wを受け取る。次いで第1保持部110は処理容器31内に基板Wを搬入し、処理容器31内に設けられた基板保持構造物31a(基板保持部)に基板Wを載置し、次いで液処理ユニット17から退出する。次に、蓋体33bにより処理容器31が密閉される。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、ガラス基板、セラミック基板等の半導体装置の製造において用いられる他の種類の基板であってもよい。
W 基板
16 基板搬送部(搬送装置)
18 乾燥処理部
181 乾燥エリア
182 受渡エリア
39a,39c,39e 基板支持部材
200 基板下面乾燥部
16 基板搬送部(搬送装置)
18 乾燥処理部
181 乾燥エリア
182 受渡エリア
39a,39c,39e 基板支持部材
200 基板下面乾燥部
Claims (14)
- 上面が処理液で濡れた状態の基板を搬送する基板搬送部と、
前記処理液で濡れた状態の前記基板を乾燥させる乾燥処理部と、
を備え、
前記乾燥処理部は
前記基板搬送部との間で前記基板の受け渡しが行われる受渡エリアと、
前記基板の上面の乾燥処理が行われる乾燥エリアと、を有し、
前記受渡エリアに、
前記基板搬送部から受け取った前記基板を水平姿勢で支持する基板支持部材と、
前記基板の下面が前記処理液で濡れていた場合に、前記基板支持部材により支持されている前記基板の下面にガスを吹きつけることにより前記下面の乾燥を行う基板下面乾燥部と、
が設けられている、基板処理装置。 - 前記受渡エリアに設けられ、前記基板搬送部が前記受渡エリアに搬入した前記基板の下面が濡れているか否かを検出する基板下面濡れ検知部をさらに備えた、請求項1記載の基板処理装置。
- 前記受け渡しエリアに設けられ、前記基板下面乾燥部による前記基板の下面の乾燥時に前記基板の下面から離脱した処理液を受ける液受け部をさらに備えた、請求項1または2記載の基板処理装置。
- 前記液受け部に、前記基板下面濡れ検知部および前記基板下面乾燥部が一体化されている、請求項2に従属する請求項3に記載の基板処理装置。
- 前記基板支持部材を昇降させる昇降機構をさらに備え、これにより前記基板支持部材が前記基板を支持した状態で前記受渡エリア内を昇降可能となっている、請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記乾燥処理部は、その中で前記基板の乾燥処理が行われる処理容器と、前記処理容器の中で前記基板を支持する基板保持部と、を有し、
前記基板保持部は、前記処理容器の外側かつ前記受渡エリア内の外位置と、前記処理容器内の内位置との間で、水平方向に移動可能であり、
前記基板保持部は、当該基板保持部を上下方向に貫通する貫通穴を有しており、
前記基板支持部材は、前記基板保持部の上方であって、かつ、前記基板支持部材と前記基板搬送部との間で基板の受け渡しが行われる第1高さ位置と、前記基板保持部の下方の第2高さ位置との間を上下方向に移動可能であり、
前記基板下面乾燥部は、前記第1高さ位置と前記第2高さ位置との間の第3高さ位置において前記基板支持部材により支持された前記基板の下面の乾燥を行うことができるように設けられている、
請求項5記載の基板処理装置。 - 前記受け渡しエリアに設けられるとともに、前記基板下面乾燥部による基板の乾燥時に、前記第3高さ位置にある前記基板支持部材により支持された前記基板の下面から離脱した処理液を受ける液受け部をさらに備えている、請求項6記載の基板処理装置。
- 前記液受け部は、当該液受け部を上下方向に貫通するとともに前記基板支持部材が通過可能な貫通穴を有している、請求項7記載の基板処理装置。
- 前記液受け部は、分離および係合可能な第1部分および第2部分を有しており、前記第1部分および前記第2部分が分離しているときに、前記基板を支持している前記基板支持部材が、前記第1部分および前記第2部分の間に形成された隙間を上下方向に通過可能である、請求項7または8記載の基板処理装置。
- 前記液受け部は、平面視でリング形状を有しているか、あるいは全体としてカップ形の形状を有している、請求項9記載の基板処理装置。
- 前記基板支持部材は、昇降可能な複数のリフターピンを備え、各リフターピンは、その上端により前記基板の下面を支持する、請求項5から10のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記基板支持部材は、昇降可能な昇降軸と、前記昇降軸の上端に設けられた吸着パッドとを有し、前記吸着パッドは、前記基板の下面を吸着することにより前記基板を支持する、請求項5から10のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記昇降軸を鉛直軸線周りに回転させる回転機構をさらに備えた、請求項12に記載の基板処理装置。
- 前記乾燥処理部は、超臨界状態の処理流体を用いて前記基板から前記処理液を除去して前記基板を乾燥させるように構成されている、請求項1から13のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
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JP2021110335A JP2023007226A (ja) | 2021-07-01 | 2021-07-01 | 基板処理装置 |
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JP2021110335A Pending JP2023007226A (ja) | 2021-07-01 | 2021-07-01 | 基板処理装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20220046669A (ko) | 2019-08-22 | 2022-04-14 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
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2021
- 2021-07-01 JP JP2021110335A patent/JP2023007226A/ja active Pending
-
2022
- 2022-06-22 KR KR1020220076233A patent/KR20230005758A/ko unknown
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Publication number | Publication date |
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