JP6535649B2 - 基板処理装置、排出方法およびプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置、排出方法およびプログラムに関する。
半導体の微細化が進むにつれて、水平方向の寸法の縮小化とともに、垂直方向の構造も複雑化している。このため、半導体基板(ウエハ)表面を平坦化し、加工を容易にする技術の必要性が高まっている。このような平坦化技術の中で、とりわけ重要度を増しているのが、化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)技術である。半導体基板などの基板(ウエハ)に対して各種処理を行うために、基板処理装置が用いられる。この基板処理装置の一例として、CMP技術を用いて、ウエハなどの基板を研磨する研磨装置が挙げられる(特許文献1参照)。
CMP技術を用いた研磨装置は、基板の研磨処理を行うための研磨部、基板の洗浄処理を行う洗浄部、洗浄した基板を乾燥処理する乾燥部、研磨部へ基板を受け渡すと共に乾燥部によって乾燥処理された基板を受け取るロード/アンロード部などを備えている。また、研磨装置は、研磨部、洗浄部及びロード/アンロード部間で基板の搬送を行う搬送部を備えている。研磨装置は、搬送部によって基板を搬送しながら、研磨、洗浄及び乾燥の各種処理を順次行うようになっている。
洗浄部の洗浄槽等で使用される吸着ステージには、基板を真空吸着するために真空吸着ラインが設けられている。基板を真空吸着する際に真空吸着ラインには真空吸着用の貫通孔から大気と基板上に残っている洗浄水が吸引されるために、これらの水分を気水分離槽で分離する必要がある。そのため、真空吸着ラインには気水分離槽が接続されている(特許文献1参照)。
特開2015−150648号公報
気水分離槽の液体の排出口は、洗浄室の排水口とドレイン配管を介して連通している。この洗浄槽等で使用される吸着ステージに用いられる気水分離槽に溜まった液体を排出する際に、気体(例えば、加圧窒素)を連続的に気水分離槽に供給していた。しかし、気体を連続的に気水分離槽に供給することにより、汚染された雰囲気及び/または液体を洗浄室内へ逆流させてしまい、基板を汚染してしまうおそれがあった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、洗浄室内の基板の汚染のおそれを低減することを可能とする基板処理装置、排出方法およびプログラムを提供することを目的とする。
本発明の第1の態様に係る基板処理装置は、気体供給源と気水分離槽との間に設けられ且つ前記気体供給源から供給される気体の流路を開閉する第1の弁と、前記気水分離槽の排出口から排出される液体の流路を開閉する第2の弁と、前記第1の弁と前記第2の弁を制御する制御部と、を備え、前記気水分離槽の排出口は、基板を洗浄する洗浄室の排出口と連通しており、前記制御部は、前記第1の弁が開いており且つ前記気水分離槽から気体が排出できない状態になった時から、予め設定された気体供給時間を経過した後に前記第1の弁を閉じ、前記第1の弁を閉じた後に前記第2の弁を閉じるよう制御する。
この構成によれば、気体供給時間の間、気体を気水分離槽に供給することにより、排水のきっかけを与えることができるので、その後に気水分離槽に蓄積された液体を自然排水することができる。また、気体供給時間の間しか、気体を気水分離槽に供給しないので、汚染された雰囲気及び/または液体の洗浄室内への逆流を抑制することができ、洗浄室内の基板の汚染のおそれを低減することができる。
本発明の第2の態様に係る基板処理装置は、第1の態様に係る基板処理装置であって、前記気体供給時間は、排水するのに必要な最低限の気体供給時間以上であり、前記最低限の気体供給時間は、少なくとも前記気体供給源の気体の圧力に応じて設定されている。
この構成によれば、最低限の気体供給時間より長い時間、気体を気水分離槽に供給することができるので、気水分離槽からの排水のきっかけを与えることができる。
本発明の第3の態様に係る基板処理装置は、第2の態様に係る基板処理装置であって、前記最低限の気体供給時間は、更に前記気体供給源と前記気水分離槽との間を繋ぐ配管の最小の内径の部分の内側の断面積に応じて設定されている。
この構成によれば、最低限の気体供給時間を適切に設定でき、この最低限の気体供給時間以上の時間、気体を気水分離槽に供給するので、気水分離槽からの排水のきっかけを与えることができる。
本発明の第4の態様に係る基板処理装置は、第2または3の態様に係る基板処理装置であって、前記最低限の気体供給時間は、更に、前記気水分離槽が満水のときに排水のきっかけを与えるのに供給することが最低限必要な気体の体積に応じて設定されている。
この構成によれば、最低限の気体供給時間を気水分離槽が満水のときの液体の量を排出できる量の気体を供給できる時間に設定でき、この最低限の気体供給時間以上の時間、気体を気水分離槽に供給するので、気水分離槽内の液体の量に関わらず、気水分離槽からの排水のきっかけを与えることができる。
本発明の第5の態様に係る基板処理装置は、第1から4のいずれかの態様に係る基板処理装置であって、前記気体供給源の気体が前記洗浄室の吸着ステージに供給されるように前記気水分離槽の気体排出口は前記洗浄室の前記吸着ステージと連通可能であり、前記気体供給源の圧力は、基板を前記洗浄室の吸着ステージから剥がすことができ且つ前記基板が飛び跳ねない範囲で設定されている。
なお、基板が飛び跳ねるとは、基板が吸着ステージから突発的に離脱してしまうことを意味しており、もし基板が意図せずにステージから飛び跳ねてしまうと、基板が損傷する懸念が生じうる。
この構成によれば、基板を吸着ステージから剥がし、且つ基板が飛び跳ねないようにすることができる。
本発明の第6の態様に係る基板処理装置は、第5の態様に係る基板処理装置であって、前記基板は、直径300mmのウエハであり、前記気体供給源の圧力は、0.05〜0.15MPaである。
この構成によれば、直径300mmのウエハの場合において、当該ウエハを吸着ステージVS1から剥がし、且つ当該ウエハを搬送ロボットが受け取る受取位置まで上昇させることができる。
本発明の第7の態様に係る基板処理装置は、第1から6のいずれかの態様に係る基板処理装置であって、前記第1の弁を閉じた時から前記第2の弁を閉じるまでの時間は、前記気体供給源の気体の圧力に応じて設定された排水所要時間に応じて設定されている。
この構成によれば、排水所要時間以上の時間、第2の弁を開けることができるので、気水分離槽に蓄積された液体を全て排出することができる。
本発明の第8の態様に係る排出方法は、基板処理装置における気水分離槽内の液体の排出方法であって、気体供給源と気水分離槽との間に設けられ且つ前記気体供給源から供給される気体の流路を開閉する第1の弁が開いており且つ前記気水分離槽から気体が排出できない状態になった時から、予め設定された気体供給時間を経過した後に前記第1の弁を閉じる工程と、前記第1の弁を閉じた後に前記気水分離槽の排出口から排出される液体の流路を開閉する第2の弁を閉じる工程と、を有する。
この構成によれば、気体供給時間の間、気体を気水分離槽に供給することにより、排水のきっかけを与えることができるので、その後に気水分離槽に蓄積された液体を自然排水することができる。また、気体供給時間の間しか、気体を気水分離槽に供給しないので、汚染された雰囲気及び/または液体の洗浄室内への逆流を抑制することができ、洗浄室内の基板の汚染のおそれを低減することができる。
本発明の第9の態様に係るプログラムは、コンピュータを、気体供給源と気水分離槽との間に設けられ且つ前記気体供給源から供給される気体の流路を開閉する第1の弁と、前記気水分離槽の排出口から排出される液体の流路を開閉する第2の弁を制御する制御部として機能させるためのプログラムであって、前記気水分離槽の排出口は、基板を洗浄する洗浄室の排出口と連通しており、前記制御部は、前記第1の弁が開いており且つ前記気水分離槽から気体が排出できない状態になった時から、予め設定された気体供給時間を経過した後に前記第1の弁を閉じ、前記第1の弁を閉じた後に前記第2の弁を閉じるよう制御するプログラムである。
この構成によれば、気体供給時間の間、気体を気水分離槽に供給することにより、排水のきっかけを与えることができるので、その後に気水分離槽に蓄積された液体を自然排水することができる。また、気体供給時間の間しか、気体を気水分離槽に供給しないので、汚染された雰囲気及び/または液体の洗浄室内への逆流を抑制することができ、洗浄室内の基板の汚染のおそれを低減することができる。
本発明によれば、気体供給時間の間、気体を気水分離槽に供給することにより、排水のきっかけを与えることができるので、その後に気水分離槽に蓄積された液体を自然排水することができる。また、気体供給時間の間しか、気体を気水分離槽に供給しないので、汚染された雰囲気及び/または液体の洗浄室内への逆流を抑制することができ、洗浄室内の基板の汚染のおそれを低減することができる。
本発明の実施形態に係る基板処理装置100の全体構成を示す平面図である。 第1洗浄室190と第2洗浄室192の配管の構成を示す概略図である。 気体供給源の気体の圧力毎の、排水所要時間と気体供給時間の関係を示す図である。 気水分離槽AWSの排水に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の一実施形態に係る基板処理装置を図面に基づいて説明する。具体的には、基板処理装置の一例として、CMP技術を用いた研磨装置について説明する。なお、以下に説明する個別の構成要素を任意に組み合わせた発明についても、本発明が対象とする技術思想に含まれるものである。
[全体概要]
図1は本発明の実施形態に係る基板処理装置100の全体構成を示す平面図である。図1に示すように、この基板処理装置100は、略矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は隔壁1a,1bによってロード/アンロード部2と研磨部3と洗浄部4とに区画されている。これらのロード/アンロード部2、研磨部3、および洗浄部4は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。洗浄部4は、第1洗浄室190と、第1搬送室191と、第2洗浄室192と、第2搬送室193と、乾燥室194とに区画されている。本実施形態では一例として、第1洗浄室190と第2洗浄室192とは、上下2段に積み重ねられた状態で配置されている。また、基板処理装置100は、基板処理動作を制御する制御部5を有している。
[ロード/アンロード部]
ロード/アンロード部2は、多数のウエハ(基板)をストックするウエハカセットが載置される2つ以上(本実施形態では4つ)のフロントロード部20を備えている。これらのフロントロード部20はハウジング1に隣接して配置され、基板処理装置100の幅方向(長手方向と垂直な方向)に沿って配列されている。フロントロード部20には、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができるようになっている。ここで、SMIF、FOUPは、内部にウエハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
また、ロード/アンロード部2には、フロントロード部20の並びに沿って走行機構21が敷設されており、この走行機構21上にウエハカセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット(ローダー)22が設置されている。搬送ロボット22は走行機構21上を移動することによってフロントロード部20に搭載されたウエハカセットにアクセスできるようになっている。搬送ロボット22は上下に2つのハンドを備えており、上側のハンドを処理されたウエハをウエハカセットに戻すときに使用し、下側のハンドを処理前のウエハをウエハカセットから取り出すときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット22の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、ウエハを反転させることができるように構成されている。
ロード/アンロード部2は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード/アンロード部2の内部は、基板処理装置100の外部、研磨部3、および洗浄部4のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨部3は研磨液としてスラリーを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨部3の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部4の内部圧力よりも低く維持されている。ロード/アンロード部2には、HEPAフィルタ、ULPAフィルタ、またはケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット(図示せず)が設けられており、このフィルタファンユニットからはパーティクルや有毒蒸気、有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。
[研磨部]
研磨部3は、ウエハの研磨(平坦化)が行われる領域であり、第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、第4研磨ユニット3Dを備えている。これらの第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、および第4研磨ユニット3Dは、図1に示すように、基板処理装置100の長手方向に沿って配列されている。
図1に示すように、第1研磨ユニット3Aは、研磨面を有する研磨パッド10が取り付けられたテーブル30Aと、ウエハを保持しかつウエハをテーブル30A上の研磨パッド10に押圧しながら研磨するためのトップリング(研磨ヘッド)31Aと、研磨パッド10に研磨液やドレッシング液(例えば、純水)を供給するための研磨液供給ノズル(研磨液供給部)32Aと、研磨パッド10の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ33Aと、研磨面に流体を噴射するとともに研磨面の上にある流体を吸引するアドマイザ34Aとを備えている。例えば、流体は、気体(例えば窒素ガス)、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素ガス)の混合流体、液体(例えば純水)である。流体は、液体が霧状になったものでもよい。
同様に、第2研磨ユニット3Bは、研磨パッド10が取り付けられたテーブル30Bと、トップリング(研磨ヘッド)31Bと、研磨液供給ノズル32Bと、ドレッサ33Bと、アドマイザ34Bとを備えており、第3研磨ユニット3Cは、研磨パッド10が取り付けられたテーブル30Cと、トップリング(研磨ヘッド)31Cと、研磨液供給ノズル32Cと、ドレッサ33Cと、アドマイザ34Cとを備えており、第4研磨ユニット3Dは、研磨パッド10が取り付けられたテーブル30Dと、トップリング(研磨ヘッド)31Dと、研磨液供給ノズル32Dと、ドレッサ33Dと、アドマイザ34Dとを備えている。
[搬送機構]
次に、ウエハを搬送するための搬送機構について説明する。図1に示すように、第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3Bに隣接して、第1リニアトランスポータ6が配置されている。この第1リニアトランスポータ6は、第1研磨ユニット3A,第2研磨ユニット3Bが配列する方向に沿った4つの搬送位置(ロード/アンロード部側から順番に第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4とする)の間でウエハを搬送する機構である。
また、第3研磨ユニット3Cおよび第4研磨ユニット3Dに隣接して、第2リニアトランスポータ7が配置されている。この第2リニアトランスポータ7は、第3研磨ユニット3C、第4研磨ユニット3Dが配列する方向に沿った3つの搬送位置(ロード/アンロード部側から順番に第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7とする)の間でウエハを搬送する機構である。
ウエハは、第1リニアトランスポータ6によって第1研磨ユニット3A,第2研磨ユニット3Bに搬送される。上述したように、第1研磨ユニット3Aのトップリング31Aは、トップリングヘッド(不図示)のスイング動作により研磨位置と第2搬送位置TP2との間を移動する。したがって、トップリング31Aへのウエハの受け渡しは第2搬送位置TP2で行われる。同様に、第2研磨ユニット3Bのトップリング31Bは研磨位置と第3搬送位置TP3との間を移動し、トップリング31Bへのウエハの受け渡しは第3搬送位置TP3で行われる。第3研磨ユニット3Cのトップリング31Cは研磨位置と第6搬送位置TP6との間を移動し、トップリング31Cへのウエハの受け渡しは第6搬送位置TP6で行われる。第4研磨ユニット3Dのトップリング31Dは研磨位置と第7搬送位置TP7との間を移動し、トップリング31Dへのウエハの受け渡しは第7搬送位置TP7で行われる。
第1搬送位置TP1には、搬送ロボット22からウエハを受け取るためのリフタ11が配置されている。ウエハはこのリフタ11を介して搬送ロボット22から第1リニアトランスポータ6に渡される。リフタ11と搬送ロボット22との間に位置して、シャッタ(図示せず)が隔壁1aに設けられており、ウエハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット22からリフタ11にウエハが渡されるようになっている。また、第1リニアトランスポータ6と、第2リニアトランスポータ7と、洗浄部4との間にはスイングトランスポータ12が配置されている。このスイングトランスポータ12は、第4搬送位置TP4と第5搬送位置TP5との間を移動可能なハンドを有しており、第1リニアトランスポータ6から第2リニアトランスポータ7へのウエハの受け渡しは、スイングトランスポータ12によって行われる。ウエハは、第2リニアトランスポータ7によって第3研磨ユニット3Cおよび/または第4研磨ユニット3Dに搬送される。また、スイングトランスポータ12の側方には、図示しないフレームに設置されたウエハWの仮置き台180が配置されている。この仮置き台180は、図1に示すように、第1リニアトランスポータ6に隣接して配置されており、第1リニアトランスポータ6と洗浄部4との間に位置している。研磨部3で研磨されたウエハWはスイングトランスポータ12を経由して仮置き台180に載置され、その後、ウエハWは、洗浄部4の搬送ロボットによって洗浄部4に搬送される。
[洗浄部]
洗浄部4は、基板を洗浄する第1洗浄室190と、第1搬送室191と、基板を洗浄する第2洗浄室192と、第2搬送室193と、乾燥室194とに区画されている。第1洗浄室190内には、縦方向に沿って配列された複数の一次洗浄モジュールが配置されている。同様に、第2洗浄室192内には、縦方向に沿って配列された複数の二次洗浄モジュールが配置されている。一次及び二次洗浄モジュールは、洗浄液を用いてウエハを洗浄する洗浄機である。
乾燥室194内には、縦方向に沿って配列された複数の乾燥モジュールが配置されている。これら複数の乾燥モジュールは互いに隔離されている。乾燥モジュールの上部には、清浄な空気を乾燥モジュールに供給するフィルタファン部が設けられている。各洗浄モジュールおよび乾燥モジュールは、図示しないフレームにボルトなどを介して固定されている。
続いて、図2を用いて、第1洗浄室190と第2洗浄室192の配管の構成を説明する。図2は、第1洗浄室190と第2洗浄室192の配管の構成を示す概略図である。図2に示すように、基板処理装置100は、配管PP1を介して気体供給源GSに連通する気水分離槽AWSを備える。気体供給源GSには、例えば、圧縮窒素が蓄積されており、圧縮窒素を配管PP1を介して気水分離槽AWSに供給することができる。
同様にして、基板処理装置100は、配管PP1’を介して気体供給源GS’に連通する気水分離槽AWS’を備える。気体供給源GS’には、例えば、圧縮窒素が蓄積されており、圧縮窒素を配管PP1’を介して気水分離槽AWS’に供給することができる。
更に基板処理装置100は、配管PP1と、第1の弁B1を備える。配管PP1は、気体供給源GSと気水分離槽AWSとを連通する。第1の弁B1は、気体供給源GSと気水分離槽AWSとの間(ここでは一例として配管PP1)に設けられ且つ気体供給源GSから供給される気体の流路を開閉する。
同様に、基板処理装置100は、配管PP1’と第1の弁B1’を備える。配管PP1’は、気体供給源GS’と気水分離槽AWS’とを連通する。第1の弁B1’は、気体供給源GS’と気水分離槽AWS’との間(ここでは一例として配管PP1’)に設けられ且つ気体供給源GS’から供給される気体の流路を開閉する。
更に基板処理装置100は、気水分離槽AWSの排出口DA、気水分離槽AWS’の排出口DA’、第1洗浄室190の排出口D1、及び第2洗浄室192の排出口D2と連通する配管PP2と、気水分離槽AWSの排出口DAから排出される液体の流路を開閉する第2の弁B2と、気水分離槽AWS’の排出口DAから排出される液体の流路を開閉する第2の弁B2’とを備える。配管PP2により、気水分離槽AWSの排出口DA及び気水分離槽AWS’の排出口DA’は、基板を洗浄する第1洗浄室190の排出口D1、及び第2洗浄室192の排出口D2と連通する。図2に示すように、配管PP2の排出先は大気に連通している。
図2に示すように、第1洗浄室190には、ウエハWを吸着するための吸着ステージVS1と、ウエハWを上下動させるリフトピンLP1と、ウエハWを予め設定された受取位置に到達したことを検出するセンサS1とが設けられている。ここで、受取位置は、搬送ロボットがウエハWを受け取る位置である。センサS1は、検出結果を制御部5に通知する。
吸着ステージVS1には、ウエハWを真空吸着するための穴が設けられている。また、基板処理装置100には、気水分離槽AWSから二つに分岐する配管PP3が設けられている。配管PP3の一方の分岐先はロータリージョイントRJ1の他端部に接続されている。これにより、ロータリージョイントRJ1の他端部と気水分離槽AWSとを連通する。配管PP3の他方の分岐先は水供給源WSに接続されている。これにより、水供給源WSと気水分離槽AWSとを連通する。ロータリージョイントRJ1の一端部は、吸着ステージVS1に設けられた穴に連通する。これにより、吸着ステージVS1の穴と気水分離槽AWSとが連通する。すなわち、気体供給源GSの気体が第1洗浄室190の吸着ステージVS1に供給されるように気水分離槽AWSの気体排出口GAは、第1洗浄室190の吸着ステージVS1と連通可能である。
同様にして、基板処理装置100には、気水分離槽AWSから二つに分岐する配管PP3’が設けられている。配管PP3’の一方の分岐先はロータリージョイントRJ2の他端部に接続されている。これにより、ロータリージョイントRJ2の他端部と気水分離槽AWS’とを連通する。配管PP3’の他方の分岐先は水供給源WS’に接続されている。これにより、水供給源WS’と気水分離槽AWS’とを連通する。ロータリージョイントRJ2の一端部は、吸着ステージVS2に設けられた穴に連通する。これにより、吸着ステージVS2の穴と気水分離槽AWS’とが連通する。すなわち、気体供給源GS’の気体が第2洗浄室192の吸着ステージVS2に供給されるように気水分離槽AWS’の気体排出口GA’は、第2洗浄室192の吸着ステージVS2と連通可能である。
同様にして、図2に示すように、第2洗浄室192には、ウエハW’を吸着するための吸着ステージVS2と、ウエハW’を上下動させるリフトピンLP2と、ウエハW’を予め設定された受取位置に到達したことを検出するセンサS2とが設けられている。ここで、受取位置は、搬送ロボットがウエハW’を受け取る位置である。センサS2は、検出結果を制御部5に通知する。
吸着ステージVS2には、ウエハW’を真空吸着するための穴が設けられている。また、一端部が吸着ステージVS2に設けられた穴と連通するロータリージョイントRJ2が設けられ、配管PP3’によってロータリージョイントRJ2の他端部と気水分離槽AWS’とが連通する。これにより、吸着ステージVS2の穴と気水分離槽AWSとが連通する。
図2に示すように、基板処理装置100には、第3の弁B3が設けられている。第3の弁B3は、気水分離槽AWS及びと第1洗浄室190との間(ここでは一例として配管PP3)に設けられ且つ気水分離槽AWSと第1洗浄室190の吸着ステージVS1との間の流路を開閉する。
同様にして、基板処理装置100には、第3の弁B3’が設けられている。第3の弁B3’は、気水分離槽AWS’及びと第2洗浄室192との間(ここでは一例として配管PP3’)に設けられ且つ気水分離槽AWS’と第2洗浄室192の吸着ステージVS2の間の流路を開閉する。
図2に示すように、基板処理装置100は、真空発生器VACと、真空発生器VACと気水分離槽AWSとを連通する配管PP4とを備える。更に基板処理装置100には、第4の弁B4が設けられている。第4の弁B4は、真空発生器VACと気水分離槽AWSとの間(ここでは一例として配管PP4)に設けられており、真空発生器VACと気水分離槽AWSとの間の流路を開閉する。これにより、第3の弁B3と後述する第4の弁B4を開くことにより、ウエハWを吸着ステージVS1に吸着することができる。
同様にして、基板処理装置100は、真空発生器VAC’と、真空発生器VAC’と気水分離槽AWS’とを連通する配管PP4’とを備える。更に基板処理装置100には、第4の弁B4’が設けられている。第4の弁B4’は、真空発生器VAC’と気水分離槽AWS’との間(ここでは一例として配管PP4’)に設けられており、真空発生器VAC’と気水分離槽AWS’との間の流路を開閉する。これにより、第3の弁B3’と後述する第4の弁B4’を開くことにより、ウエハW’を吸着ステージVS2に吸着することができる。
図2に示すように、基板処理装置100は、第5の弁B5を備える。第5の弁B5は、配管PP3のうち分岐点DPより水供給源WS側に設けられている。水供給源WSには、純水(DIW)が蓄えられており、水供給源WSから気水分離槽AWSに純水(DIW)を供給することができる。
同様にして、基板処理装置100は、第5の弁B5’を備える。第5の弁B5’は、配管PP3’のうち分岐点DP’より水供給源WS側に設けられている。水供給源WS’には、純水(DIW)が蓄えられており、水供給源WS’から気水分離槽AWSに純水(DIW)を供給することができる。
制御部5は、第1の弁B1、第2の弁B2、第3の弁B3、第4の弁B4、及び第5の弁B5を制御する。同様に、制御部5は、第1の弁B1’、第2の弁B2’、第3の弁B3’、第4の弁B4’、及び第5の弁B5’を制御する。また、制御部5は、リフトピンLP1及びリフトピンLP2を制御する。
[液体排出時の制御部5の処理]
続いて、気水分離槽AWS及びAWS’の排水に係る制御部5の処理は同じであるので、代表して気水分離槽AWSを対象にして、気水分離槽AWSに溜まった液体を排出する際の制御部5の処理について説明する。制御部5は、第1の弁B1が開いており且つ気水分離槽AWSから気体が排出できない状態になった時から予め設定された気体供給時間を経過した後に第1の弁B1を閉じ、第1の弁B1を閉じた後に第2の弁B2を閉じるよう制御する。具体的な処理については、図4で後述する。これにより、気体供給時間の間、気体を気水分離槽AWSに供給することにより、排水のきっかけを与えることができるので、その後に気水分離槽AWSに蓄積された液体を自然排水することができる。また、気体供給時間の間しか、気体を気水分離槽AWSに供給しないので、汚染された雰囲気及び/または液体の第1洗浄室190内への逆流を抑制することができ、第1洗浄室190内の基板の汚染のおそれを低減することができる。
ここで、気体供給時間について図3を用いて説明する。図3は、気体供給源の気体の圧力毎の、排水所要時間と気体供給時間の関係の一例を示す図である。図3では、気体供給源の気体が窒素で、気水分離槽AWSの容量が600mlのときに、気水分離槽AWSに蓄積された200mlの液体を排出するのにかかる時間が排水所要時間である。図3における気体供給源の気体の圧力Pが0.08MPaのときの関係は実験により得られたものである。図3における気体供給源の気体の圧力Pが0.05、0.10、0.15のときの関係は、下記に示す計算式から予測されたものである。
気体供給源の気体の圧力Pが0.08MPaのときには、気体供給時間が0.7秒以上であれば、気水分離槽AWSに蓄積された液体を全て排出できた。また、気体供給源の気体の圧力Pが0.08MPaのときには、気体供給時間が2.0秒以下であれば、汚染された雰囲気及び/または液体の第1洗浄室190または第2洗浄室192内への逆流が観測されなかった。
図3に示すように、気体供給時間を変えても、同じ気体供給源の気体の圧力Pであれば、排水所要時間は同じである。このように、気体供給源の気体の圧力P毎に、排水所要時間が決まっている。よって、排水所要時間は、気体供給源GSの気体の圧力の気体の圧力Pに応じて決まっている。
第2の弁B2を閉じるのは、気水分離槽AWSに蓄積された液体が全て排水された時以降である必要がある。例えば、気体供給源の気体の圧力Pが0.08MPaであるときには、図3から排水所要時間は4.5秒である。ここで、気体供給期間が1秒の場合には、第1の弁B1を閉じた時から第2の弁B2を閉じるまでの時間は、3(=4.5−1)秒以上に設定される。よって、第1の弁B1を閉じた時から第2の弁B2を閉じるまでの時間は、気体供給源GSの気体の圧力に応じて設定された排水所要時間に応じて設定されている。これにより、排水所要時間以上の時間、第2の弁B2を開けることができるので、気水分離槽AWSに蓄積された液体を全て排出することができる。
ベルヌーイの定理から、流速vは次の式で表される。
v=(2×P/ρ)0.5
ここで、Pは気体供給源の気体の圧力であり、ρは流体密度である。よって、排出される液体の単位時間あたりに流れる量(以下、流量という)Qは次の式で表される。
Q=C×A×(2×P/ρ)0.5
ここで、Cは流出係数で、Aは流路面積である。よって、気水分離槽AWSから排出する液体の総量を排出総量Vとすると、排水所要時間Tfは、次の式(1)から導出される。
Tf=V/Q …(1)
また、本実施形態では、配管PP2の排出先が大気に連通しており、下流圧力PLが0であるから、(PL+0.1)/(PL+0.1)≦0.5が成り立つ。よって、気体流量qをチョーク流れで計算することができ、気体流量q(L/min)は次の式(2)から導出される。
q=120×S×(P+0.1)√(293/273+t) …(2)
ここで、Pは気体供給源の気体の圧力(MPa)で、Sは気体供給源GSと気水分離槽AWSとの間を繋ぐ配管PP1の最小の内径の部分の内側の断面積であり、tは温度(℃)である。ここでは配管PP1の最小の内径の部分の内側の断面積Sは一例として12.56mm2であり、温度tは20℃である。式(2)から、気体流量qは、気体供給源の気体の圧力と、配管PP1の最小の内径の部分の内側の断面積に比例する。
図3に示すように、気体供給源の気体の圧力Pが0.08MPaのときの実験では、最低限0.7秒間、気水分離槽AWSに気体(ここでは窒素)を供給しなければ排水されなかった。よって、排水のきっかけを与えるのに供給することが最低限必要な気体の体積(最低供給体積)は、3.17(=4.53(L/秒)×0.7(秒))Lである。
0.05MPaでの気体流量qは、式(2)から3.78(=227/60)L/秒になるので、排水するのに必要な最低限の気体供給時間は0.83(=3.17(L)/3.78(L/秒))秒になる。
同様にして、0.1MPaでの気体流量qは、式(2)から5.03(=302/60)L/秒になるので、排水するのに必要な最低限の気体供給時間は0.6(=3.17(L)/5.03(L/秒))秒になる。
同様にして、0.15MPaでの気体流量qは、式(2)から6.28(=377/60)L/秒になるので、排水するのに必要な最低限の気体供給時間は0.50(=3.17(L)/6.28(L/秒))秒になる。
図3に示すように、気体供給時間は、排水するのに必要な最低限の気体供給時間以上である。ここで式(2)から気体流量qは気体供給源の気体の圧力Pに比例するから、最低限の気体供給時間は気体供給源の気体の圧力Pに反比例する。このことから、本実施形態に係る最低限の気体供給時間は、少なくとも気体供給源の気体の圧力に応じて設定されている。これにより、最低限の気体供給時間より長い時間、気体を気水分離槽AWSに供給することができるので、気水分離槽AWSからの排水のきっかけを与えることができる。
また、式(2)から、気体流量qは配管PP1の最小の内径の部分の内側の断面積Sに比例するから、最低限の気体供給時間は配管PP1の最小の内径の部分の内側の断面積Sに反比例する。このことから、本実施形態に係る最低限の気体供給時間は、更に気体供給源GSと気水分離槽AWSとの間を繋ぐ配管PP1の最小の内径の部分の内側の断面積に応じて設定されている。これにより、最低限の気体供給時間を適切に設定でき、この最低限の気体供給時間以上の時間、気体を気水分離槽AWSに供給するので、気水分離槽AWSからの排水のきっかけを与えることができる。
また、排水のきっかけを与えるのに供給することが最低限必要な気体の体積(最低供給体積)は、気水分離槽AWSに存在する液体の量に依存する。このことから、最低限の気体供給時間は、更に、気水分離槽AWSが満水のときに排水のきっかけを与えるのに供給することが最低限必要な気体の体積に応じて決められていてもよい。例えば、気水分離槽AWSが満水のときに排水のきっかけを与えるのに供給することが最低限必要な気体(例えば、窒素)の体積は、気水分離槽の容積(例えば、0.6L)の固定値(5.27)倍であるから、気水分離槽の容積が例えば0.6Lの場合、3.16(≒0.6×5.27)Lである。0.1MPaでの気体流量qは、式(2)より5.03(=302/60)L/秒であるため、最低限の気体供給時間は、0.6(≒3.16/5.03)秒になる。これにより、最低限の気体供給時間を気水分離槽AWSが満水のときの液体の量を排出できる量の気体を供給できる時間に設定でき、この最低限の気体供給時間以上の時間、気体を気水分離槽AWSに供給するので、気水分離槽AWS内の液体の量に関わらず、気水分離槽AWSからの排水のきっかけを与えることができる。そして、短い時間(例えば0.6秒)で排水ができ、無駄で汚染源になる気体(例えば、窒素)の排出を止めることができる。
なお、気水分離槽AWSに存在する液体の量を検出する検出部を備えていてもよい。検出部は例えば、気水分離槽AWSの内側に設けられた液面センサである。そして、本実施形態に係る気体供給時間は、検出部によって検出された気水分離槽AWSに存在する液体の量に応じて制御部5により設定されてもよい。具体的には例えば、制御部5は、気水分離槽AWSに存在する液体の量が多いほど気体供給時間が大きくなるように気体供給時間を設定してもよい。これにより、排水きっかけを与えることができるような気体供給時間を適切に設定できるので、気水分離槽AWSから液体を排水することができる。
[基板を吸着ステージから剥がす時の制御部5の処理]
続いて、吸着ステージVS1、VS2を代表して、吸着ステージVS1から基板を剥がす時の制御部5の処理について説明する。
制御部5は、基板を第1洗浄室190の吸着ステージVS1から剥がすために、第2の弁B2と第3の弁B3を開けるよう制御する。ここで、気体供給源GSの圧力は、基板を第1洗浄室190の吸着ステージVS1から剥がすことができ且つ基板が飛び跳ねない範囲で設定されている。なお、基板が飛び跳ねるとは、基板が吸着ステージから突発的に離脱してしまうことを意味しており、もし基板が意図せずにステージから飛び跳ねてしまうと、基板が損傷する懸念が生じうる。これにより、基板を吸着ステージVS1から剥がし、且つ基板を搬送ロボット22が受け取る受取位置まで上昇させることができる。
実機で実験したところ、直径300mmのウエハの場合には、吸着ステージVS1から剥がすことができる圧力は0.05MPa以上であった。また、直径300mmのウエハの場合には、ウエハが飛び跳ねない圧力は0.15MPa以下であった。よって、直径300mmのウエハの場合、気体供給源の圧力Pは、0.05〜0.15MPaである。これにより、直径300mmのウエハの場合において、当該ウエハを吸着ステージVS1から剥がし、且つ当該ウエハを搬送ロボット22が受け取る受取位置まで上昇させることができる。
続いて、気水分離槽AWS及びAWS’の排水に係る処理は同じであるので、代表して気水分離槽AWSを対象にして、図4を用いて気水分離槽AWSの排水に係る処理を説明する。図4は、気水分離槽AWSの排水に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。図4は、第1洗浄室190でウエハを洗浄する場合の例である。
(ステップS101)まず制御部5は、第4の弁B4を閉じるよう制御する。これにより、第1洗浄室190の真空が解除される。
(ステップS102)次に制御部5は、第5の弁B5を開くよう制御する。これにより、配管PP3に水が充填される。
(ステップS103)次に制御部5は、第5の弁B5を閉じ、第1の弁B1及び第3の弁B3を開くよう制御する。これにより、窒素ガスに押されて水がウエハWを押すとともに、窒素ガスによってウエハWが押される。これにより、ウエハWが吸着ステージVS1から剥がれる。
(ステップS104)次に制御部5は、ウエハWをリフトピンLP1で上昇させるよう制御する。これにより、ウエハWが吸着ステージVS1から離れる。
(ステップS105)次に制御部5は、センサS1の検出結果に基づいて、ウエハWが受取位置に到達したか否か判定する。
(ステップS106)ステップS104でウエハWが受取位置に到達した場合、制御部5は、第3の弁B3を閉じ、第2の弁B2を開くよう制御する。ここでも、第1の弁B1は開きっぱなしである。第2の弁B2が開くので、気水分離槽AWSからの排水が始まる。
(ステップS107)次に制御部5は、第3の弁B3が閉じた時から予め設定された気体供給時間を経過したか否か判定する。
(ステップS108)ステップS107で第3の弁B3が閉じた時から予め設定された気体供給時間を経過した場合、制御部5は、第1の弁B1を閉じるよう制御する。なお、但し、ウエハを剥がす工程が必要ない場合には、そもそも第3の弁B3を開く必要がないので予め第3の弁B3が閉じられており、ステップS106の第3の弁B3を閉じるまでの工程がない。その場合には、ステップS106までの工程はなく、制御部5は、第1の弁B1及び第2の弁B2を開くように制御することから始まり、第1の弁B1を開いた時からの時間をカウントする。いずれにしても、制御部5は、第1の弁B1が開いており且つ気水分離槽AWSから気体が排出できない状態になった時からの時間をカウントする。
このように制御部5は、第1の弁B1が開いており且つ気水分離槽AWSから気体が排出できない状態になった時(例えば、ステップS107で第3の弁B3を閉じた時)から、予め設定された気体供給時間を経過した後に第1の弁B1を閉じるよう制御する。
(ステップS109)次に制御部5は、第1の弁B1を閉じてから更に予め決められた期間を経過したか否か判定する。上述したように、この予め決められた期間は、気体供給源GSの気体の圧力に応じて設定された排水所要時間に応じて設定されている。すなわち、気体供給時間と予め決められた期間の合計時間が、排水所要時間以上になるように当該予め決められた期間が設定されている。
(ステップS110)ステップS109で更に予め決められた期間を経過した場合、制御部5は、第2の弁B2を閉じるよう制御する。
以上、本実施形態に係る基板処理装置100は、気体供給源GSと気水分離槽AWSとの間に設けられ且つ気体供給源GSから供給される気体の流路を開閉する第1の弁B1を備える。更に基板処理装置100は、気水分離槽AWSの排出口DAから排出される液体の流路を開閉する第2の弁B2を備える。更に基板処理装置100は、第1の弁B1と第2の弁B2を制御する制御部5を備える。気水分離槽AWSの排出口DAは、基板を洗浄する第1洗浄室190及び第2洗浄室192の排出口と連通している。そして制御部5は、第1の弁B1が開いており且つ気水分離槽AWSから気体が排出できない状態になった時から、予め設定された気体供給時間を経過した後に第1の弁B1を閉じ、第1の弁B1を閉じた後に第2の弁B2を閉じるよう制御する。
この構成により、気体供給時間の間、気体を気水分離槽AWSに供給することにより、排水のきっかけを与えることができるので、その後に気水分離槽AWSに蓄積された液体を自然排水することができる。また、気体供給時間の間しか、気体を気水分離槽AWSに供給しないので、汚染された雰囲気及び/または液体の第1洗浄室190内への逆流を抑制することができ、洗浄室内の基板の汚染のおそれを低減することができる。
また、第1洗浄室190及び第2洗浄室192の排水口にはそれぞれストレーナが設けられており、ストレーナは、洗浄槽で発生した残渣(基板の破片や、ごみ)を捕集する。仮に気体を連続的に気水分離槽に供給する場合、この気体がドレイン配管を介して第1洗浄室190及び第2洗浄室192の排水口に供給され、気体の圧力でストレーナが吹き飛んでしまうおそれがあるという問題もあった。それに対し、本実施形態に係る基板処理装置100によれば、汚染された雰囲気及び/または液体の第1洗浄室190または第2洗浄室192内への逆流を抑制することができるので、ストレーナを吹き飛ぶ確率を低減することができる。
なお、本実施形態の制御部の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、プロセッサが実行することにより、本実施形態の制御部に係る上述した種々の処理を行ってもよい。
なお、本実施形態に係る基板処理装置100は、第1洗浄室190と第2洗浄室192の二つの洗浄室を備える構成としたが、これに限ったものではなく、一つでも、三つ以上の洗浄室を備える構成としてもよい。また、第1洗浄室190と第2洗浄室192とは、上下2段に積み重ねられた状態で配置されている構成としたが、これに限らず、積み重ねずに水平方向に分かれて配置されてもよい。
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、対象となる基板の直径は、300mmに限定されず、例えば450mmとされていてもよい。また、例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1 ハウジング
2 ロード/アンロード部
3 研磨部
3A 第1研磨ユニット
3B 第2研磨ユニット
3C 第3研磨ユニット
3D 第4研磨ユニット
4 洗浄部
5 制御部
6 第1リニアトランスポータ
7 第2リニアトランスポータ
10 研磨パッド
11 リフタ
12 スイングトランスポータ
20 フロントロード部
21 走行機構
22 搬送ロボット
30A,30B,30C,30D テーブル
31A,31B,31C,31D トップリング(研磨ヘッド)
32A,32B,32C,32D 研磨液供給ノズル
33A,33B,33C,33D ドレッサ
34A,34B,34C,34D アドマイザ
100 基板処理装置
190 第1洗浄室
191 第1搬送室
192 第2洗浄室
193 第2搬送室
194 乾燥室
AWS,AWS’ 気水分離槽
B1,B1’ 第1の弁
B2,B2’ 第2の弁
B3,B3’ 第3の弁
B4,B4’ 第4の弁
B5,B5’ 第5の弁
D1,D2 排出口
GS,GS’ 気体供給源
LP1,LP2 リフトピン
PP1,PP2,PP3,PP4 配管
RJ1,RJ2 ロータリージョイント
S1,S2 センサ
TP1 第1搬送位置
TP2 第2搬送位置
TP3 第3搬送位置
TP4 第4搬送位置
TP5 第5搬送位置
TP6 第6搬送位置
TP7 第7搬送位置
VAC,VAC’ 真空発生器
VS1,VS2 吸着ステージ
WS,WS’ 水供給源

Claims (9)

  1. 気体供給源と気水分離槽との間に設けられ且つ前記気体供給源から供給される気体の流路を開閉する第1の弁と、
    前記気水分離槽の排出口から排出される液体の流路を開閉する第2の弁と、
    前記第1の弁と前記第2の弁を制御する制御部と、
    を備え、
    前記気水分離槽の排出口は、基板を洗浄する洗浄室の排出口と連通しており、
    前記制御部は、前記第1の弁が開いており且つ前記気水分離槽から気体が排出できない状態になった時から、予め設定された気体供給時間を経過した後に前記第1の弁を閉じ、前記第1の弁を閉じた後に前記第2の弁を閉じるよう制御する
    基板処理装置。
  2. 前記気体供給時間は、排水するのに必要な最低限の気体供給時間以上であり、
    前記最低限の気体供給時間は、少なくとも前記気体供給源の気体の圧力に応じて設定されている
    請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記最低限の気体供給時間は、更に前記気体供給源と前記気水分離槽との間を繋ぐ配管の最小の内径の部分の内側の断面積に応じて設定されている
    請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記最低限の気体供給時間は、更に、前記気水分離槽が満水のときに排水のきっかけを与えるのに供給することが最低限必要な気体の体積に応じて設定されている
    請求項2または3に記載の基板処理装置。
  5. 前記気体供給源の気体が前記洗浄室の吸着ステージに供給されるように前記気水分離槽の気体排出口は前記洗浄室の前記吸着ステージと連通可能であり、
    前記気体供給源の圧力は、基板を前記洗浄室の吸着ステージから剥がすことができ且つ前記基板が飛び跳ねない範囲で設定されている
    請求項1から4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記基板は、直径300mmのウエハであり、
    前記気体供給源の圧力は、0.05〜0.15MPaである
    請求項5に記載の基板処理装置。
  7. 前記第1の弁を閉じた時から前記第2の弁を閉じるまでの時間は、前記気体供給源の気体の圧力に応じて設定された排水所要時間に応じて設定されている
    請求項1から6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 基板処理装置における気水分離槽内の液体の排出方法であって、
    気体供給源と気水分離槽との間に設けられ且つ前記気体供給源から供給される気体の流路を開閉する第1の弁が開いており且つ前記気水分離槽から気体が排出できない状態になった時から、予め設定された気体供給時間を経過した後に前記第1の弁を閉じる工程と、
    前記第1の弁を閉じた後に前記気水分離槽の排出口から排出される液体の流路を開閉する第2の弁を閉じる工程と、
    を有する排出方法。
  9. コンピュータを、
    気体供給源と気水分離槽との間に設けられ且つ前記気体供給源から供給される気体の流路を開閉する第1の弁と、前記気水分離槽の排出口から排出される液体の流路を開閉する第2の弁を制御する制御部として機能させるためのプログラムであって、
    前記気水分離槽の排出口は、基板を洗浄する洗浄室の排出口と連通しており、
    前記制御部は、前記第1の弁が開いており且つ前記気水分離槽から気体が排出できない状態になった時から、予め設定された気体供給時間を経過した後に前記第1の弁を閉じ、前記第1の弁を閉じた後に前記第2の弁を閉じるよう制御する
    プログラム。
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