JP2023142170A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエハ等の基板に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理装置は、パターン形成面に液膜が形成された基板を、超臨界流体を用いて乾燥させる基板処理装置であって、前記基板を収容するとともに前記超臨界流体が供給される処理容器と、前記パターン形成面を上向きにした状態で前記基板を下方から支持し、前記処理容器内において前記基板を保持する基板保持部と、を有し、前記基板保持部は、前記処理容器に設けられた開口部を介して、前記処理容器内の処理位置と前記処理容器から退避した退避位置との間で進退可能であり、前記基板保持部は、前記基板の温度を調整する複数の温調機構を含み、前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板保持部に保持された前記基板内の最高温度及び最低温度が、予め定められた温度範囲内に収まるように、前記複数の温調機構を制御する制御部を有する。【選択図】図８
Description
本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
半導体ウエハ（以下、ウエハという）などの基板の表面に集積回路の積層構造を形成する半導体装置の製造工程においては、薬液洗浄あるいはウエットエッチング等の液処理が行われる。こうした液処理にてウエハの表面に付着した液体などを除去する際に、近年では、超臨界状態の処理流体を用いた乾燥方法が用いられつつある。
特許文献１には、イソプロピルアルコールの液膜がパターン形成面に形成されたウエハを超臨界処理装置に搬送し、乾燥を行う基板処理装置が開示されている。
本開示は、ウエハ等の基板に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、パターン形成面に液膜が形成された基板を、超臨界流体を用いて乾燥させる基板処理装置であって、前記基板を収容するとともに前記超臨界流体が供給される処理容器と、前記パターン形成面を上向きにした状態で前記基板を下方から支持し、前記処理容器内において前記基板を保持する基板保持部と、を有し、前記基板保持部は、前記処理容器に設けられた開口部を介して、前記処理容器内の処理位置と前記処理容器から退避した退避位置との間で進退可能であり、前記基板保持部は、前記基板の温度を調整する複数の温調機構を含み、前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板保持部に保持された前記基板内の最高温度及び最低温度が、予め定められた温度範囲内に収まるように、前記複数の温調機構を制御する制御部を有する。
本開示によれば、基板に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理システム及び処理流体供給方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
＜基板処理装置の構成＞
まず、実施形態に係る基板処理装置１の構成について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置１の構成例を示す図である。なお、以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
まず、実施形態に係る基板処理装置１の構成について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置１の構成例を示す図である。なお、以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、基板処理装置１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の半導体ウエハＷ（以下、「ウエハＷ」と記載する）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられる。搬送部１２の内部には、搬送装置１３と受渡部１４とが配置される。
搬送装置１３は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、搬送装置１３は、水平方向及び鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送ブロック４と、複数の処理ブロック５とを備える。
搬送ブロック４は、搬送エリア１５と、搬送装置１６とを備える。搬送エリア１５は、たとえば、搬入出ステーション２及び処理ステーション３の並び方向（Ｘ軸方向）に沿って延在する直方体状の領域である。搬送エリア１５には、搬送装置１６が配置される。
搬送装置１６は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、搬送装置１６は、水平方向及び鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いて受渡部１４と複数の処理ブロック５との間でウエハＷの搬送を行う。
複数の処理ブロック５は、搬送エリア１５の両側において搬送エリア１５に隣接して配置される。具体的には、複数の処理ブロック５は、搬入出ステーション２及び処理ステーション３の並び方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）における搬送エリア１５の一方側（Ｙ軸正方向側）及び他方側（Ｙ軸負方向側）に配置される。
また、図示してはいないが、複数の処理ブロック５は、鉛直方向に沿って多段（たとえば、３段）に配置される。そして、各段に配置された処理ブロック５と受渡部１４との間のウエハＷの搬送は、搬送ブロック４に配置された１台の搬送装置１６によって行われる。なお、複数の処理ブロック５の段数は３段に限定されない。
各処理ブロック５は、液処理ユニット１７と、乾燥ユニット１８とを備える。乾燥ユニット１８は基板処理部の一例である。
液処理ユニット１７は、ウエハＷのパターン形成面である上面を洗浄する洗浄処理を行う。また、液処理ユニット１７は、洗浄処理後のウエハＷの上面に液膜を形成する液膜形成処理を行う。液処理ユニット１７の構成については後述する。
乾燥ユニット１８は、液膜形成処理後のウエハＷに対して超臨界乾燥処理を行う。具体的には、乾燥ユニット１８は、液膜形成処理後のウエハＷを超臨界状態の処理流体（以下、「超臨界流体」とも呼称する。）と接触させることによって同ウエハＷを乾燥させる。乾燥ユニット１８の構成については後述する。
液処理ユニット１７及び乾燥ユニット１８は、搬送エリア１５に沿って（すなわち、Ｘ軸方向に沿って）並べられる。液処理ユニット１７は乾燥ユニット１８よりも搬入出ステーション２に近い側に配置される。
このように、各処理ブロック５は、液処理ユニット１７と乾燥ユニット１８とをそれぞれ１つずつ備える。すなわち、基板処理装置１には、液処理ユニット１７と乾燥ユニット１８とが同じ数だけ設けられる。
また、乾燥ユニット１８は、超臨界乾燥処理が行われる処理エリア１８１と、搬送ブロック４と処理エリア１８１との間でのウエハＷの受け渡しが行われる受渡エリア１８２とを備える。これら処理エリア１８１及び受渡エリア１８２は、搬送エリア１５に沿って並べられる。
具体的には、受渡エリア１８２は処理エリア１８１よりも液処理ユニット１７に近い側に配置される。すなわち、各処理ブロック５には、液処理ユニット１７、受渡エリア１８２及び処理エリア１８１が、搬送エリア１５に沿ってこの順番で配置される。
図１に示すように、基板処理装置１は、制御部６を備える。制御部６は、たとえばコンピュータであり、演算部７と記憶部８とを備える。
制御部６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１３、１６、液処理ユニット１７及び乾燥ユニット１８等の制御を実現する。
なお、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憶媒体に記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御部６の記憶部８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憶媒体としては、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８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。
上記のように構成された基板処理装置１では、まず、搬入出ステーション２の搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の搬送装置１６によって受渡部１４から取り出されて、液処理ユニット１７へ搬入される。
液処理ユニット１７へ搬入されたウエハＷは、液処理ユニット１７によって洗浄処理及び液膜形成処理が施された後、搬送装置１６によって液処理ユニット１７から搬出される。液処理ユニット１７から搬出されたウエハＷは、搬送装置１６によって乾燥ユニット１８へ搬入され、乾燥ユニット１８によって乾燥処理が施される。
乾燥ユニット１８によって乾燥処理されたウエハＷは、搬送装置１６によって乾燥ユニット１８から搬出され、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
＜液処理ユニットの構成＞
次に、液処理ユニット１７の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、液処理ユニット１７の構成例を示す図である。液処理ユニット１７は、たとえば、スピン洗浄によりウエハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄装置として構成される。
次に、液処理ユニット１７の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、液処理ユニット１７の構成例を示す図である。液処理ユニット１７は、たとえば、スピン洗浄によりウエハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄装置として構成される。
図２に示すように、液処理ユニット１７は、処理空間を形成するアウターチャンバー２３内に配置されたウエハ保持機構２５にてウエハＷをほぼ水平に保持し、このウエハ保持機構２５を鉛直軸周りに回転させることによりウエハＷを回転させる。
そして、液処理ユニット１７は、回転するウエハＷの上方にノズルアーム２６を進入させ、かかるノズルアーム２６の先端部に設けられる薬液ノズル２６ａから薬液やリンス液を予め定められた順に供給することにより、ウエハＷ上面の洗浄処理を行う。
また、液処理ユニット１７には、ウエハ保持機構２５の内部にも薬液供給路２５ａが形成されている。そして、かかる薬液供給路２５ａから供給された薬液やリンス液によって、ウエハＷの下面も洗浄される。
洗浄処理は、たとえば、最初にアルカリ性の薬液であるＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去が行われる。次に、リンス液である脱イオン水（DeIonized Water：以下、「ＤＩＷ」と記載する）によるリンス洗浄が行われる。
次に、酸性薬液である希フッ酸水溶液（Diluted HydroFluoric acid：以下、「ＤＨＦ」と記載する）による自然酸化膜の除去が行われ、次に、ＤＩＷによるリンス洗浄が行われる。
上述の各種薬液は、アウターチャンバー２３や、アウターチャンバー２３内に配置されるインナーカップ２４に受け止められて、アウターチャンバー２３の底部に設けられる排液口２３ａや、インナーカップ２４の底部に設けられる排液口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。
液膜形成処理は、洗浄処理におけるリンス処理の後に行われる。具体的には、液処理ユニット１７は、ウエハ保持機構２５を回転させながら、ウエハＷの上面及び下面に液体状態のＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）（以下、「ＩＰＡ液体」とも呼称する）を供給する。これにより、ウエハＷの両面に残存するＤＩＷがＩＰＡに置換される。その後、液処理ユニット１７は、ウエハ保持機構２５の回転を緩やかに停止する。
液膜形成処理を終えたウエハＷは、その上面にＩＰＡ液体の液膜が形成された状態のまま、ウエハ保持機構２５に設けられた不図示の受け渡し機構により搬送装置１６に受け渡され、液処理ユニット１７から搬出される。
ウエハＷ上に形成された液膜は、液処理ユニット１７から乾燥ユニット１８へのウエハＷの搬送中や、乾燥ユニット１８への搬入動作中に、ウエハＷ上面の液体が蒸発（気化）することによってパターン倒れが発生することを防止する。
＜乾燥ユニットの構成＞
つづいて、乾燥ユニット１８の構成について、図３～図５を参照しながら説明する。図３は、乾燥ユニット１８の構成例を示す模式斜視図である。図４は、乾燥ユニット１８の構成例を示す模式断面図である。図５は、乾燥ユニット１８の構成例を示す配管系統図である。
つづいて、乾燥ユニット１８の構成について、図３～図５を参照しながら説明する。図３は、乾燥ユニット１８の構成例を示す模式斜視図である。図４は、乾燥ユニット１８の構成例を示す模式断面図である。図５は、乾燥ユニット１８の構成例を示す配管系統図である。
図３及び図４に示すように、乾燥ユニット１８は、処理エリア１８１に処理容器３１１を有する。処理容器３１１に、ウエハＷの搬入出用の開口部３１２が形成されている。乾燥ユニット１８は、更に、処理対象のウエハＷを水平に保持する保持板３１６（基板保持部）と、この保持板３１６を支持するとともに、ウエハＷを処理容器３１１内に搬入したとき開口部３１２を密閉する蓋部材３１５とを備える。保持板３１６は、液処理ユニット１７により液膜が形成されたパターン形成面（上面）を上向きにした状態でウエハＷを下方から支持し、処理容器３１１内においてウエハＷを保持する。保持板３１６は、処理容器３１１に設けられた開口部３１２を介して、処理容器３１１内の処理位置と処理容器３１１から退避した退避位置との間で進退可能である。処理容器３１１内の処理位置は処理エリア１８１内にあり、処理容器３１１から退避した退避位置は受渡エリア１８２内にある。
処理容器３１１は、例えば直径３００ｍｍのウエハＷを収容可能な処理空間が内部に形成された容器である。処理容器３１１の内部の一端側に流体供給ヘッダー３１７が設けられ、他端側に流体排出ヘッダー３１８が設けられている。図示例では、流体供給ヘッダー３１７は、多数の開口が設けられたブロック体からなり、流体排出ヘッダー３１８は多数の開口（流体排出口）が設けられた管からなる。流体供給ヘッダー３１７の第１流体供給口は、保持板３１６により保持されたウエハＷの上面よりやや高い位置にあることが好ましい。
流体供給ヘッダー３１７及び流体排出ヘッダー３１８の構成は図示例に限定されず、例えば、流体排出ヘッダー３１８をブロック体から形成してもよく、流体供給ヘッダー３１７を管から形成してもよい。
保持板３１６を下方から見ると、保持板３１６は、ウエハＷの下面のほぼ全域を覆っている。保持板３１６は、蓋部材３１５側の端部に開口３１６ａを有している。保持板３１６の上方の空間にある処理流体は、開口３１６ａを通って、流体排出ヘッダー３１８に導かれる。例えば、保持板３１６はステンレス製であり、保持板３１６の熱伝導率は１６．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。
流体供給ヘッダー３１７は、実質的に水平方向へ向けて処理流体を処理容器３１１内に供給する。ここでいう水平方向とは、重力が作用する鉛直方向と垂直な方向であって、通常は、保持板３１６に保持されたウエハＷの平坦な表面が延在する方向と平行な方向である。
流体排出ヘッダー３１８を介して、処理容器３１１内の流体が処理容器３１１の外部に排出される。流体排出ヘッダー３１８を介して排出される流体には、流体供給ヘッダー３１７を介して処理容器３１１内に供給された処理流体の他に、ウエハＷの表面に付着していて処理流体に溶け込んだＩＰＡも含まれる。
処理容器３１１の底部には、処理流体を処理容器３１１の内部に供給する流体供給ノズル３４１が設けられている。図示例では、流体供給ノズル３４１は、処理容器３１１の底壁に穿たれた開口からなる。流体供給ノズル３４１は、ウエハＷの中心部の下方（例えば、真下）に位置し、ウエハＷの中心部（例えば、垂直方向上方）に向けて、処理流体を処理容器３１１内に供給する。
乾燥ユニット１８は、さらに、不図示の押圧機構を備える。この押圧機構は、処理空間内に供給された超臨界状態の処理流体によってもたらされる内圧に抗して、処理容器３１１に向けて蓋部材３１５を押し付け、処理空間を密閉する役割を果たす。また、処理空間内に供給された処理流体が超臨界状態の温度を保てるように、処理容器３１１の天井壁及び底壁に、断熱材、テープヒータなど（図示せず）を設けることが好ましい。
図５に示すように、乾燥ユニット１８は、処理流体の供給源である流体供給タンク５１を有する。流体供給タンク５１には、主供給ライン５０が接続されている。主供給ライン５０は、途中で、処理容器３１１内の流体供給ヘッダー３１７に接続された第１供給ライン６３と、流体供給ノズル３４１に接続された第２供給ライン６４とに分岐する。
流体供給タンク５１と流体供給ヘッダー３１７との間（つまり主供給ライン５０及びこれに連なる第１供給ライン６３）には、気化器７１及び開閉弁５５ａが、上流側からこの順で設けられている。気化器７１は流体供給タンク５１から供給された処理流体を気化させ、所定の温度の気体を下流側に供給する。第２供給ライン６４は、気化器７１と開閉弁５５ａとの間の位置で主供給ライン５０から分岐している。第２供給ライン６４には、開閉弁５５ｂが設けられている。
処理容器３１１内の流体排出ヘッダー３１８には、排出ライン６５が接続されている。排出ライン６５には、開閉弁５５ｃ及び圧力調整弁５５ｄが、上流側から順に設けられている。圧力調整弁５５ｄの開度は、制御部６により調整される。制御部６は、例えば圧力調整弁５５ｄの開度のＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）を行う。
気化器７１と開閉弁５５ａ及び５５ｂとの間にラインヒータＨ１が設けられている。開閉弁５５ｂと流体供給ノズル３４１との間にラインヒータＨ２及びＨ３が設けられている。ラインヒータＨ２はラインヒータＨ３よりも上流側に設けられている。開閉弁５５ａと流体供給ヘッダー３１７との間にラインヒータＨ４が設けられている。ラインヒータＨ１～Ｈ４の設定温度は、制御部６により独立して制御することができる。
乾燥ユニット１８の流体が流れるラインの様々な場所に、ライン内の圧力を検出する圧力センサ及び流体の温度を検出する温度センサが設置される。さらに、処理容器３１１内の圧力を検出するための圧力センサ５３及び処理容器３１１内の流体の温度を検出するための温度センサ５４が設けられている。
制御部６は、図５に示す各種センサ（圧力センサ５３、温度センサ５４等）から計測信号を受信し、各種機能要素に制御信号（開閉弁５５ａ～５５ｃの開閉信号、圧力調整弁５５ｄの開度信号等）を送信する。
［超臨界乾燥処理］
次に、超臨界状態の処理流体（例えば二酸化炭素（ＣＯ２））を用いたＩＰＡの乾燥メカニズムについて、図６を参照して簡単に説明する。図６は、ＩＰＡの乾燥メカニズムを示す図である。
次に、超臨界状態の処理流体（例えば二酸化炭素（ＣＯ２））を用いたＩＰＡの乾燥メカニズムについて、図６を参照して簡単に説明する。図６は、ＩＰＡの乾燥メカニズムを示す図である。
超臨界状態の処理流体Ｒが処理容器３１１内に導入された直後は、図６（ａ）に示すように、ウエハＷのパターンＰの凹部内にはＩＰＡのみが存在する。
凹部内のＩＰＡは、超臨界状態の処理流体Ｒと接触することで、徐々に処理流体Ｒに溶解し、図６（ｂ）に示すように徐々に処理流体Ｒと置き換わってゆく。このとき、凹部内には、ＩＰＡ及び処理流体Ｒの他に、ＩＰＡと処理流体Ｒとが混合した状態の混合流体Ｍが存在する。
凹部内でＩＰＡから処理流体Ｒへの置換が進行するに従って、凹部内に存在するＩＰＡが減少し、最終的には図６（ｃ）に示すように、凹部内には超臨界状態の処理流体Ｒのみが存在するようになる。
凹部内からＩＰＡが除去された後に、処理容器３１１内の圧力を大気圧まで下げることによって、図６（ｄ）に示すように、処理流体Ｒは超臨界状態から気体状態に変化し、凹部内は気体のみによって占められる。このようにしてパターンＰの凹部内のＩＰＡが除去され、ウエハＷの乾燥処理は完了する。
一方で、ここまで説明した基板処理装置１における処理流体Ｒを用いた乾燥処理において、パターン倒れが生じることがある。パターン倒れが生じる原因の一つとして、ウエハＷが受渡エリア１８２内の退避位置にある時に、ウエハＷの温度分布の均一性が低下し、マランゴニ力によってＩＰＡの液膜が流動していることが考えられる。また、パターン倒れが生じる原因の他の一つとして、ＩＰＡの一部が気化していることも考えられる。特に、ウエハＷが受渡エリア１８２内の退避位置にある時に、乾燥処理が行われた後の処理容器３１１の温度が高くなっている場合に、ＩＰＡの流動又は気化が生じやすいと考えられる。
本願発明者らがこれらの知見に基づいて更に鋭意検討を重ねた結果、保持板３１６にウエハＷの温度を調整する温調機構を設け、制御部６により、保持板３１６が退避位置にある時に、保持板３１６に保持されたウエハＷ内の最高温度及び最低温度が、予め定められた温度範囲内に収まるように、温調機構を制御することで、退避位置でのＩＰＡの流動及び気化を抑制し、パターン倒れを抑制できることが明らかになった。
（保持板）
ここで、保持板３１６の詳細について説明する。図７は、保持板３１６の構成例を示す図である。
ここで、保持板３１６の詳細について説明する。図７は、保持板３１６の構成例を示す図である。
保持板３１６の第１例は、図７に示すように、ウエハＷの温度を調整する温調機構１１０と、温度センサ１２０とを有する。保持板３１６にはウエハＷの昇降のためのピンが貫通する３個の開口部３０が形成されている。
温調機構１１０は、保持板３１６のウエハＷが載置される基板載置領域１３０内に複数設けられている。温調機構１１０は、例えば島状に配置されている。例えば、基板載置領域１３０は円形状の領域であり、１個の温調機構１１０は基板載置領域１３０の中心に配置され、他の温調機構１１０は基板載置領域１３０と中心を共通にする複数の略同心円上に配置されている。温調機構１１０は、例えば、ペルチェ素子、シリコーンラバーヒータ、アルミニウム箔ヒータ又はカーボンヒータ等を含む。各温調機構１１０による熱の出力は、制御部６により独立して制御することができる。例えば、温調機構１１０は、少なくとも保持板３１６の進退方向（Ｘ軸方向）で基板載置領域１３０を２段階の温度に調整できるように配置されている。
温度センサ１２０は、基板載置領域１３０内に複数設けられている。温度センサ１２０は、例えば円形状又は円弧状に配置されている。例えば、温度センサ１２０は基板載置領域１３０と中心を共通にする複数の略同心円上に配置されている。温度センサ１２０は、例えば、熱電対、サーミスタ側温体又は白金測温抵抗体等を含む。
このような構成の保持板３１６を用いた乾燥処理では、まず、搬送エリア１５内に配置された搬送装置１６から受渡エリア１８２内の保持板３１６の上にウエハＷが載置される。制御部６は、温度センサ１２０による温度測定の結果を受け、温度測定の結果に基づいて温調機構１１０を制御する。すなわち、温度センサ１２０は、保持板３１６に保持されたウエハＷ内の最高温度及び最低温度が、予め定められた温度範囲内に収まるように温調機構１１０を制御する。予め定められた温度範囲での最高温度と最低温度との差は、例えば、３℃以下であり、好ましくは２℃以下であり、更に好ましくは１℃以下である。
ウエハＷが受渡エリア１８２内の退避位置にある時に、処理容器３１１の温度が高くなっている場合、ウエハＷの温度は、処理容器３１１に近い部分で高く、処理容器３１１から離れた部分で低くなりやすい。例えば、搬送エリア１５内にあるときのウエハＷの温度が２４℃～２６℃程度である場合、受渡エリア１８２内の退避位置でウエハＷが待機している間に、ウエハＷの処理容器３１１に近い部分の温度は３２℃程度まで上昇し得る。このような場合、図８に示すように、制御部６は、基板載置領域１３０内の処理容器３１１に近い第１領域１３１において、第１領域１３１より処理容器３１１から遠い第２領域１３２よりも、温調機構１１０による熱の出力が低くなる制御を行う。例えば、第１領域１３１内の温調機構１１０はウエハＷを冷却する温調を行い、第２領域１３２内の温調機構１１０はウエハＷを加熱する温調を行う。また、例えば、第１領域１３１内の温調機構１１０はウエハＷを冷却する温調を行い、第２領域１３２内の温調機構１１０は温調を行わないようにしてもよい。なお、図８において、温調機構１１０に付された梨地模様が密であるほど、熱の出力が高いことを示している。後述の図１０においても同様である。
このような温調の結果、第１領域１３１の温度と第２領域１３２の温度との差が小さくなり、ウエハＷ内の最高温度と最低温度との差も小さくなる。従って、マランゴニ力による液膜の流動が抑制され、液膜の流動に伴うパターン倒れを抑制することができる。また、ウエハＷ内の最高温度を予め定められた温度範囲内に収めることで、液膜の気化が抑制され、液膜の気化に伴うパターン倒れも抑制することができる。
温調機構１１０を用いたウエハＷの温度制御が行われない場合、特にウエハＷの処理容器３１１に近いエッジ部分においてＩＰＡの流動及び気化が生じて、パターン倒れが生じやすい。これに対し、上記のようなウエハＷの温度制御が行われることで、ウエハＷの処理容器３１１に近いエッジ部分におけるパターン倒れを抑制することができる。
なお、制御部６による温調機構１１０の出力の制御は２段階であってもよく、３段階以上であってもよい。段階数が多いほど、ウエハＷの温度分布の均一性をより高めることができる。
制御部６による温調機構１１０の制御は、保持板３１６がウエハＷを保持する前で保持板３１６が前記退避位置にある時にも行われることが好ましい。例えば、保持板３１６が、予め定められた温度分布を有するように制御部６による温調機構１１０の制御が行われることが好ましい。このような制御が行われることで、保持板３１６の上に載置されたウエハＷは、速やかに温調機構１１０による温度制御を受けることができる。従って、ウエハＷは処理容器３１１からの熱の影響を受けにくくなる。
制御部６は、保持板３１６の受渡エリア１８２内の退避位置から処理エリア１８１内の処理位置への移動が開始されてから完了するまで温調機構１１０の制御を継続することが好ましい。保持板３１６の移動中もウエハＷが処理容器３１１内の熱の影響を受けるが、温調機構１１０の制御が継続されることで、ＩＰＡの流動及び気化を抑制してパターン倒れを抑制することができる。
制御部６は、保持板３１６の処理位置への移動が完了した後で、処理容器３１１内において温調機構１１０の制御を継続してもよい。処理容器３１１内では、超臨界流体が流れるため、超臨界流体の流動に伴ってウエハＷの温度分布の均一性が低下するおそれがある。これに対し、処理容器３１１内においても温調機構１１０の制御を継続することで、超臨界流体の流動中もウエハＷの温度分布の均一性の低下に伴うパターン倒れを抑制することができる。
なお、保持板３１６が退避位置にある時に生じるウエハＷの温度分布の均一性の低下の原因は処理容器３１１からの熱のみではない。例えば、受渡エリア１８２内の温度よりも搬送エリア１５内の温度が低い場合には、保持板３１６の搬送エリア１５に近い部分の温度が、搬送エリア１５から離れた部分の温度よりも低くなることがあり、このような場合にもウエハＷの温度分布の均一性が低下し得る。本実施形態によれば、このような場合にも、制御部６による温調機構１１０の制御によりウエハＷの温度分布の均一性の低下を抑制し、パターン倒れを抑制することができる。
上記の実施形態では、温調機構１１０が島状に配置され、温度センサ１２０が円形状又は円弧状に配置されているが、本開示はこのような構成に限定されない。例えば、図９に示すように、温調機構１１０が円弧状に配置され、温度センサ１２０が島状に配置されてもよい。
図９に示す保持板３１６が用いられる場合、ウエハＷが受渡エリア１８２内の退避位置にある時に、処理容器３１１の温度が高くなっていれば、図１０に示すように、制御部６は、基板載置領域１３０内の処理容器３１１に近い第１領域１３１において、第２領域１３２よりも温調機構１１０による熱の出力が低くなる制御を行う。
上記の実施形態では、温度センサ１２０が保持板３１６に設けられているが、退避位置の上方に他の温度センサが配置され、当該温度センサによりウエハＷ又は保持板３１６の温度を測定してもよい。この場合、制御部６は、当該温度センサによる温度測定の結果に基づいて温調機構１１０を制御することができる。このような温度センサは、例えば受渡エリア１８２の空間内に配置される。例えば、一つの温度センサにより、走査しながらウエハＷ又は保持板３１６の複数箇所の温度を測定してもよく、複数の温度センサによりウエハＷ又は保持板３１６の複数箇所の温度を測定してもよい。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
１ 基板処理装置
３ 処理ステーション
６ 制御部
１５ 搬送エリア
１６ 搬送装置
１８ 乾燥ユニット
１１０ 温調機構
１２０ 温度センサ
１３０ 基板載置領域
１３１ 第１領域
１３２ 第２領域
１８１ 処理エリア
１８２ 受渡エリア
３１１ 処理容器
３１２ 開口部
３１５ 蓋部材
３１６ 保持板
３１６ａ 開口
３ 処理ステーション
６ 制御部
１５ 搬送エリア
１６ 搬送装置
１８ 乾燥ユニット
１１０ 温調機構
１２０ 温度センサ
１３０ 基板載置領域
１３１ 第１領域
１３２ 第２領域
１８１ 処理エリア
１８２ 受渡エリア
３１１ 処理容器
３１２ 開口部
３１５ 蓋部材
３１６ 保持板
３１６ａ 開口
Claims (14)
- パターン形成面に液膜が形成された基板を、超臨界流体を用いて乾燥させる基板処理装置であって、
前記基板を収容するとともに前記超臨界流体が供給される処理容器と、
前記パターン形成面を上向きにした状態で前記基板を下方から支持し、前記処理容器内において前記基板を保持する基板保持部と、
を有し、
前記基板保持部は、前記処理容器に設けられた開口部を介して、前記処理容器内の処理位置と前記処理容器から退避した退避位置との間で進退可能であり、
前記基板保持部は、前記基板の温度を調整する複数の温調機構を含み、
前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板保持部に保持された前記基板内の最高温度及び最低温度が、予め定められた温度範囲内に収まるように、前記複数の温調機構を制御する制御部を有する、基板処理装置。 - 前記制御部は、前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板の温度が高い部分ほど温度が低下するように前記温調機構を制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板保持部の前記基板が載置される基板載置領域内の第１領域において、前記基板載置領域内の前記第１領域より前記処理容器から遠い第２領域よりも、前記温調機構による熱の出力が低くなる制御を行う、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記基板保持部が前記基板を保持する前で前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板保持部が、予め定められた温度分布を有するように前記温調機構を制御する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記基板保持部の前記退避位置から前記処理位置への移動が開始されてから完了するまで前記複数の温調機構の制御を継続する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
- 前記退避位置の上方に配置され、前記基板又は前記基板保持部の複数箇所の温度を測定する温度センサを有し、
前記制御部は、前記温度センサによる温度測定の結果に基づいて前記温調機構を制御する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。 - 前記基板保持部に設けられ、前記基板保持部の温度を測定する複数の温度センサを有し、
前記制御部は、前記複数の温度センサによる温度測定の結果に基づいて前記温調機構を制御する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。 - パターン形成面に液膜が形成された基板を収容するとともに超臨界流体が供給される処理容器と、
前記パターン形成面を上向きにした状態で前記基板を下方から支持し、前記処理容器内において前記基板を保持する基板保持部と、
を有する基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
前記基板保持部は、前記処理容器に設けられた開口部を介して、前記処理容器内の処理位置と前記処理容器から退避した退避位置との間で進退可能であり、
前記基板保持部は、前記基板の温度を調整する複数の温調機構を含み、
前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板保持部に保持された前記基板内の最高温度及び最低温度が、予め定められた温度範囲内に収まるように、前記複数の温調機構を制御する工程と、
前記超臨界流体を用いて、前記基板保持部に保持された前記基板を前記処理容器内で乾燥させる工程と、
を有する、基板処理方法。 - 前記複数の温調機構を制御する工程において、前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板の温度が高い部分ほど温度が低下するように前記温調機構を制御する、請求項８に記載の基板処理方法。
- 前記複数の温調機構を制御する工程において、前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板保持部の前記基板が載置される基板載置領域内の第１領域において、前記基板載置領域内の前記第１領域より前記処理容器から遠い第２領域よりも、前記温調機構による熱の出力が低くなる制御を行う、請求項８又は９に記載の基板処理方法。
- 前記複数の温調機構を制御する工程において、前記基板保持部が前記基板を保持する前で前記基板保持部が前記退避位置にある時に、前記基板保持部が、予め定められた温度分布を有するように前記温調機構を制御する、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- 前記複数の温調機構を制御する工程において、前記基板保持部の前記退避位置から前記処理位置への移動が開始されてから完了するまで前記複数の温調機構の制御を継続する、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
- 前記基板処理装置は、前記退避位置の上方に配置され、前記基板又は前記基板保持部の複数箇所の温度を測定する温度センサを有し、
前記複数の温調機構を制御する工程において、前記温度センサによる温度測定の結果に基づいて前記温調機構を制御する、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の基板処理方法。 - 前記基板処理装置は、前記基板保持部に設けられ、前記基板保持部の温度を測定する複数の温度センサを有し、
前記複数の温調機構を制御する工程において、前記複数の温度センサによる温度測定の結果に基づいて前記温調機構を制御する、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の基板処理方法。
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