JP6849368B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、基板処理装置に関する。
基板処理装置は、半導体や液晶パネルなどの製造工程において、ウェーハや液晶基板などの基板の被処理面を薬液により処理し、薬液処理後の基板の被処理面をリンス液により洗い流し、リンス液処理後の基板を乾燥する装置である。
乾燥処理工程では、近年の半導体の高集積化や高容量化に伴う微細化によって、例えばメモリセルやゲート周りのパターンが倒壊する問題が発生している。これは、パターン同士の間隔や構造、リンス液の表面張力などに起因している。
そこで、前述のパターン倒壊を抑制するため、表面張力がリンス液(例えばDIW:超純水)よりも小さい揮発性溶媒(例えばIPA:2−プロパノール、イソプロピルアルコール)を用いる基板乾燥方法が提案されている。この基板乾燥方法では、基板の被処理面上のリンス液を揮発性溶媒に置換して基板乾燥を行う。このとき、乾燥促進のため、基板の被処理面の上方に位置するランプによって基板を加熱し、基板乾燥を行うことがある。
また、薬液処理工程では、薬液として硫酸やリン酸などを用いる150℃以上の高温プロセスを行うことがある。この場合には、薬液を150℃以上に加熱して処理に用いるため、基板の被処理面の上方に位置するランプにより、基板の被処理面上の薬液を150℃以上の高温に加熱する。
ところが、前述の乾燥処理工程及び薬液処理工程では、基板の被処理面の上方にランプが位置するため、基板処理中に処理液のミストやパーティクルがランプ表面に付着する。この処理液のミストやパーティクルなどの付着物がランプ表面から落下して基板の被処理面上に付着し、基板が汚染されることがある。
一方、通常の基板処理装置では、ULPA(Ultra Low Penetration Air)フィルタやHEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルタが設けられている。このフィルタを通過した清浄な空気は、ダウンフロー(垂直層流)として基板処理装置内を流れており、基板処理装置内は清浄に保たれている。これにより、基板処理装置内、特に、基板の被処理面上にパーティクルが付着することが抑えられる。
ところが、前述の基板処理装置では、基板の被処理面の上方にランプが位置するため、フィルタから基板の被処理面に向かう清浄な空気はランプによって妨げられ、基板の被処理面に十分に供給されなくなる。このため、基板の被処理面やその周囲からパーティクルを除去することが困難となり、基板が汚染されてしまう。
特開平2−237029号公報
本発明が解決しようとする課題は、基板の汚染を抑えることができる基板処理装置を提供することである。
本発明の実施形態に係る基板処理装置は、
空気が上方から下方に流れる処理室と、
前記処理室内に設けられ、被処理面を有する基板を支持する支持部と、
前記支持部の上方を避けて設けられ、加熱用の光を出射する加熱部と、
前記加熱部に対し、前記支持部を挟んで反対側に、かつ前記支持部の上方を避けて設けられ、前記加熱部により出射されて前記支持部の上方を通過した前記光を、前記支持部により支持された前記基板の被処理面に導く光学部材と、
を備え
前記処理室は複数設けられ、隣接する二つの処理室には、前記加熱部から出射された前記光を通過させる透過部がそれぞれ設けられ、一方の前記処理室に設けられる前記透過部と、他方の前記処理室に設けられる前記透過部との間に、前記二つの処理室で共用される前記加熱部が配置されていることを特徴とする
本発明の実施形態によれば、基板の汚染を抑えることができる。
第1の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。 第1の実施形態に係る基板処理部の概略構成を示す図である。 第1の実施形態に係る基板処理部の基板処理の流れを示すフローチャートである。 第2の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。 第2の実施形態に係る隣接する二つの基板処理部の概略構成を示す図である。 第3の実施形態に係る基板処理部の一部を示す図である。 第4の実施形態に係る基板処理部の一部を示す図である。 第5の実施形態に係る基板処理部の一部を示す図である。 第6の実施形態に係る基板処理部の一部を示す図である。 第6の実施形態に係る光量抑制部材の変形例を示す図である。
<第1の実施形態>
第1の実施形態について図1から図3を参照して説明する。
(基本構成)
図1に示すように、第1の実施形態に係る基板処理装置10は、複数の開閉ユニット11と、第1の搬送ロボット12と、バッファユニット13と、第2の搬送ロボット14と、複数の基板処理部15と、装置付帯ユニット16とを備えている。
各開閉ユニット11は、一列に並べられて設けられている。これらの開閉ユニット11は搬送容器として機能する専用ケース(例えばFOUP)のドアを開閉する。なお、専用ケースがFOUPである場合、開閉ユニット11はFOUPオープナーと呼ばれる。この専用ケースには、基板Wが所定間隔で積層されて収納されている。
第1の搬送ロボット12は、各開閉ユニット11が並ぶ第1の搬送方向に延びるレール12aに沿って移動するように各開閉ユニット11の列の隣に設けられている。この第1の搬送ロボット12は、開閉ユニット11によりドアが開けられた専用ケースから未処理の基板Wを取り出し、必要に応じて第1の搬送方向に移動して、バッファユニット13に搬入する。また、第1の搬送ロボット12は、バッファユニット13から処理済の基板Wを取り出し、必要に応じて第1の搬送方向に移動して、所望の専用ケースに搬入する。第1の搬送ロボット12としては、例えば、ロボットアームやロボットハンド、移動機構などを有するロボットを用いることが可能である。
バッファユニット13は、第1の搬送ロボット12が移動する第1のロボット移動路の中央付近に位置付けられ、その第1のロボット移動路の片側、すなわち各開閉ユニット11と反対の片側に設けられている。このバッファユニット13は、第1の搬送ロボット12と第2の搬送ロボット14との間で基板Wの持ち替えを行うためのバッファ台(基板受渡台)として機能する。このバッファユニット13には、基板Wが所定間隔で積層されて収納される。
第2の搬送ロボット14は、バッファユニット13付近から前述の第1の搬送方向に直交する第2の搬送方向(第1の搬送方向に交差する方向の一例)に延びるレール14aに沿って移動するように設けられている。この第2の搬送ロボット14は、バッファユニット13から未処理の基板Wを取り出し、必要に応じて第2の搬送方向に沿って移動して、所望の基板処理部15に搬入する。また、第2の搬送ロボット14は、基板処理部15から処理済の基板Wを取り出し、必要に応じて第2の搬送方向に移動して、バッファユニット13に搬入する。第2の搬送ロボット14としては、第1の搬送ロボット12と同様、例えば、ロボットアームやロボットハンド、移動機構などを有するロボットを用いることが可能である。
基板処理部15は、第2の搬送ロボット14が移動する第2のロボット移動路の両側に例えば4つずつ設けられている。この基板処理部15は、ウェーハや液晶基板などの基板Wの被処理面Waに薬液を供給して処理を行い、その後、基板Wの被処理面Waにリンス液を供給してリンスを行い、リンス後に基板Wを乾燥する装置である(詳しくは、後述する)。
装置付帯ユニット16は、第2のロボット移動路の一端、すなわちバッファユニット13と反対側の端に設けられている。この装置付帯ユニット16は、液供給ユニット16aと、制御ユニット(制御部)16bとを収納する。液供給ユニット16aは、各基板処理部15に各種の処理液(例えば、薬液やDIWなど)及び揮発性溶媒(例えば、IPA)を供給する。制御ユニット16bは、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部(いずれも図示せず)を具備する。この制御ユニット16bは、基板処理情報や各種プログラムに基づき、各開閉ユニット11や第1の搬送ロボット12、第2の搬送ロボット14、各基板処理部15などの各部を制御する。
(基板処理部)
図2に示すように、基板処理部15は、処理室20と、カップ30と、支持部40と、回転機構50と、処理液供給部60と、溶媒供給部70と、加熱部80と、光学部材90とを備えている。
処理室20は、被処理面Waを有する基板Wを処理するための処理ボックスである。この処理室20は、例えば直方体や立方体などの箱形状に形成されており、カップ30や支持部40、回転機構50などを収容する。処理室20には、フィルタ21及びシャッタ22が設けられている。
フィルタ21は、処理室20の上面に設けられており、外部の空気を清浄化して取り込む。このフィルタ21としては、例えば、ULPAフィルタやHEPAフィルタなどを用いることが可能である。
シャッタ22は、処理室20の側面(図1に示す基板処理部15における第2のロボット移動路側の側面)に開閉可能に形成されている。このシャッタ22が開状態にされ、処理室20に対する基板Wの搬入及び搬出が行われる。
ここで、処理室20内には外部の空気がフィルタ21により清浄化されて流入し、処理室20内に流入した空気は上から下に流れている。このため、処理室20内には、清浄空気によるダウンフロー(垂直層流)が存在しており、処理室20内は清浄に保たれている。また、処理室20内にはNなどの不活性ガスが供給されており、処理室20内の酸素濃度が抑えられている。
カップ30は、円筒形状に形成されており、処理室20内の略中央に位置付けられ、その内部に支持部40及び回転機構50を収容するように設けられている。カップ30の周壁の上部は、内側に向かって傾斜しており、また、支持部40上の基板Wの被処理面Waが露出するように開口している。このカップ30は、回転する基板Wから飛散した処理液や流れ落ちた処理液を受け取る。なお、カップ30の底面には、受け取った処理液を排出するための排出口(図示せず)が形成されており、その排出口には排出管(図示せず)が接続されている。
支持部40は、カップ30内のほぼ中央に位置付けられ、水平面内で回転可能に回転機構50上に設けられている。この支持部40は、例えばスピンテーブルと呼ばれる。支持部40は、複数の支持部材41を有しており、それらの支持部材41により基板Wを水平状態に支持する。なお、基板Wは、その被処理面Waの中心が支持部40の回転軸上に位置付けられて支持部40により支持され、平面内で回転することになる。
回転機構50は、支持部40を保持するように設けられ、その支持部40を水平面内で回転させるように構成されている。例えば、回転機構50は、支持部40の中央に連結された回転軸やその回転軸を回転させるモータ(いずれも図示せず)などを有しており、モータの駆動により回転軸を介して支持部40を回転させる。この回転機構50は制御ユニット16bに電気的に接続されており、その駆動は制御ユニット16bにより制御される。
処理液供給部60は、第1のノズル61と、第1のノズル移動機構62とを具備している。
第1のノズル61は、支持部40の上方に位置付けられ、支持部40上の基板Wの被処理面Waに沿って第1のノズル移動機構62により揺動可能に形成されている。この第1のノズル61は、支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心(あるいは中心付近)に対向する位置から、その支持部40上の基板Wの被処理面Waに向けて処理液(例えば薬液、DIW)を供給する。なお、第1のノズル61には、処理液が液供給ユニット16a(図1参照)から配管(図示せず)を介して供給される。
第1のノズル移動機構62は、可動アーム62aと、アーム揺動機構62bとを有している。可動アーム62aは、一端に第1のノズル61を保持し、アーム揺動機構62bにより水平に支持されている。アーム揺動機構62bは、可動アーム62aにおける第1のノズル61と反対側の一端を保持し、その可動アーム62aを支持部40上の基板Wの被処理面Waに沿って揺動させる。このアーム揺動機構62bは制御ユニット16bに電気的に接続されており、その駆動は制御ユニット16bにより制御される。
例えば、第1のノズル61は、第1のノズル移動機構62により、支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に対向する供給位置と、支持部40上の基板Wの被処理面Waの上方から退避して基板Wの搬入や搬出を可能とする待機位置との間を往復移動することが可能である。なお、図2では、第1のノズル61は支持部40上の基板Wの被処理面Waに対向しない待機位置(カップ30の外の位置)にある。
溶媒供給部70は、第2のノズル71と、第2のノズル移動機構72とを具備している。
第2のノズル71は、支持部40の上方に位置付けられ、支持部40上の基板Wの被処理面Waに沿って第2のノズル移動機構72により揺動可能に形成されている。この第2のノズル71は、支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心(あるいは中心付近)に対向する位置から、その支持部40上の基板Wの被処理面Waに向けて揮発性溶媒(例えばIPA)を供給する。この揮発性溶媒は、表面張力が処理液(例えばDIW)よりも小さい液体である。なお、第2のノズル71には、揮発性溶媒が液供給ユニット16a(図1参照)から配管(図示せず)を介して供給される。
第2のノズル移動機構72は、第1のノズル移動機構62と同様、可動アーム72aと、アーム揺動機構72bとを有している。可動アーム72aは、一端に第2のノズル71を保持し、アーム揺動機構72bにより水平に支持されている。アーム揺動機構72bは、可動アーム72aにおける第2のノズル71と反対側の一端を保持し、その可動アーム72aを支持部40上の基板Wの被処理面Waに沿って揺動させる。このアーム揺動機構72bは制御ユニット16bに電気的に接続されており、その駆動は制御ユニット16bにより制御される。
例えば、第2のノズル71は、第2のノズル移動機構72により、支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に対向する供給位置と、支持部40上の基板Wの被処理面Waの上方から退避して基板Wの搬入や搬出を可能とする待機位置との間を往復移動することが可能である。なお、図2では、第2のノズル71は支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に対向する位置にある。
ここで、揮発性溶媒としては、IPA以外にも、例えば、エタノールなどの1価のアルコール類、また、ジエチルエーテルやエチルメチルエーテルなどのエーテル類、さらに、炭酸エチレンなどを用いることが可能である。
加熱部80は、処理室20内の支持部40の上方を避けて処理室20の外面、すなわち処理室20におけるシャッタ22と反対側の外面に設けられている。この加熱部80は、例えば、直方体形状に形成され、その内部に複数のランプ81を具備しており、支持部40上の基板Wを加熱する加熱用の光を各ランプ81から出射する。加熱用の光は、紫外線や可視光線、赤外線などの所定範囲の波長を有する。なお、加熱部80内には、リフレクタが設けられても良い。このリフレクタは、処理室20側に向かわない光を反射して処理室20側に導く。また、リフレクタは、各ランプ81から出る光が処理室20内の光学部材90に当たるように、その光が拡散することを抑える役目も有する。
各ランプ81は、例えば、直管形のランプであり、水平状態で互いに平行になるように設けられている。各ランプ81としては、例えば、ハロゲンランプや赤外線ランプを用いることが可能である。加熱部80は制御ユニット16bに電気的に接続されており、その駆動が制御ユニット16bにより制御される。
ここで、処理室20の側面、すなわち処理室20におけるシャッタ22と反対側の側面には、透過部20aが加熱部80に対向するように設けられている。この透過部20aは、加熱部80から出射された光が通過する材料、例えば、ガラスや樹脂などによって形成されている。
光学部材90は、処理室20内の支持部40の上方を避けて処理室20の内部、すなわち処理室20における加熱部80と反対側の内面に支持部材91によって取り付けられている。支持部材91は、処理室20における加熱部80と反対側の内面に固定されており、その一端部に光学部材90を保持する。光学部材90は、形状が湾曲している部分(湾曲部)を有し、加熱部80により出射された光を反射するとともに、光を拡散させて支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に導いて当てる。これにより、加熱部80により出射された光は、光学部材90により支持部40上の基板Wの被処理面Waに導かれて当たり、その支持部40上の基板Wが加熱されることになる。光学部材90としては、例えば、反射板や各種プリズムなどを用いることが可能である。光学部材90のサイズは基板Wよりも大きく、光学部材90の形状は円形や長方形、正方形などの形状である。
制御ユニット16bは、基板処理情報や各種プログラムに基づいて、回転機構50による支持部40の回転動作や処理液供給部60による処理液の供給動作、溶媒供給部70による揮発性溶媒の供給動作、加熱部80による加熱動作(照射動作)などの制御を行う。
(基板処理工程)
次に、前述の基板処理装置10が行う基板処理の流れについて説明する。なお、各処理室20では、同じ基板処理(薬液処理、リンス処理及び乾燥処理)が行われる。
まず、未処理の基板Wが開閉ユニット11内の専用ケースから第1の搬送ロボット12により取り出される。第1の搬送ロボット12は、必要に応じて第1のロボット移動路に沿って移動し、バッファユニット13に対向する位置で停止する。そして、第1の搬送ロボット12は、その停止場所で旋回して未処理の基板Wをバッファユニット13に搬入する。これにより、バッファユニット13には、未処理の基板Wが収納される。
その後、バッファユニット13内の未処理の基板Wは、第2の搬送ロボット14により取り出される。第2の搬送ロボット14は、必要に応じて第2のロボット移動路に沿って移動し、バッファユニット13に対向する位置で停止する。そして、第2の搬送ロボット14は、その停止場所で旋回して未処理の基板Wを所望の基板処理部15に搬入する。これにより、基板処理部15内に未処理の基板Wがセットされる。その後、基板処理部15において基板Wに処理(薬液処理、リンス処理及び乾燥処理)が行われる。この基板処理部15での処理について詳しくは後述する。
基板処理部15での処理が終了すると、基板処理部15内から処理済の基板Wが第2の搬送ロボット14により取り出される。第2の搬送ロボット14は、必要に応じて第2のロボット移動路に沿って移動し、停止する。そして、第2の搬送ロボット14は、停止場所で旋回して処理済の基板Wをバッファユニット13に搬入する。これにより、バッファユニット13には、処理済の基板Wが収納される。
その後、バッファユニット13内の処理済の基板Wは、第1の搬送ロボット12により取り出される。第1の搬送ロボット12は、必要に応じて第1のロボット移動路に沿って移動し、停止する。そして、第1の搬送ロボット12は、停止場所で旋回して処理済の基板Wを所望の専用ケースに搬入する。これにより、専用ケースには、処理済の基板Wが収納される。
次いで、前述の基板処理部15における処理(薬液処理、リンス処理及び乾燥処理)の流れについて図3を参照して説明する。前準備として、支持部40上には基板Wがセットされており、処理液供給部60の第1のノズル61は、支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に対向する位置にある。なお、基板Wの回転数や液体の供給時間などの処理条件は制御ユニット16bにあらかじめ設定されているが、操作者によって任意に変更可能である。
図3に示すように、ステップS1において、回転機構50は、支持部40の回転により支持部40上の基板Wを所定の回転数で回転させる。この基板Wの回転数は、後述する薬液やDIW、IPAなどの液体が所定の供給量で基板Wの被処理面Wa上に供給された際に、基板Wの被処理面Wa上の液膜の厚さが所望値となるように制御ユニット16bにあらかじめ設定されている。
ステップS2において、処理液供給部60は、回転する支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に第1のノズル61から薬液を所定時間供給し、所定時間経過後に薬液の供給を停止する。薬液は、第1のノズル61から、回転する支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に供給され、基板Wの回転による遠心力によって基板Wの被処理面Waの全体に広がっていく。これにより、支持部40上の基板Wの被処理面Waには薬液の液膜が形成され、基板Wの被処理面Waは薬液の液膜により覆われて薬液処理される。
ステップS3において、処理液供給部60は、前述の薬液の供給停止後、回転する支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に第1のノズル61からDIWを所定時間供給し、所定時間経過後にDIWの供給を停止する。DIWは、第1のノズル61から、回転する支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に供給され、基板Wの回転による遠心力によって基板Wの被処理面Waの全体に広がっていく。基板Wの被処理面Wa上にある薬液は、供給されたDIWによって押し流され、最終的に、基板Wの被処理面WaはDIWの液膜により覆われる。これにより、基板Wの被処理面WaにはDIWの液膜が形成され、基板Wの被処理面WaはDIWの液膜により覆われてリンス処理される。
ステップS4において、第1のノズル移動機構62は、前述のDIWの供給停止後、第1のノズル61を支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に対向する供給位置から支持部40上の基板Wの被処理面Waに対向しない待機位置に移動させる。また、第2のノズル移動機構72は、前述のDIWの供給停止後、第2のノズル71を支持部40上の基板Wの被処理面Waに対向しない待機位置から支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に対向する供給位置に移動させる。
ステップS5において、溶媒供給部70は、前述の第1のノズル61及び第2のノズル71の移動完了後、回転する支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に第2のノズル71からIPA(揮発性溶媒の一例)を所定時間供給し、所定時間経過後にIPAの供給を停止する。このIPAの供給は、DIWが乾燥する前に行われる。IPAは、第2のノズル71から、回転する支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に供給され、基板Wの回転による遠心力によって基板Wの被処理面Waの全体に広がっていく。これにより、基板Wの被処理面Wa上のDIWはIPAに置換され、その被処理面Wa上にはIPAの液膜が形成される。
なお、IPAの供給が停止されると、基板Wの被処理面Wa上のIPAは基板Wの回転による遠心力によって被処理面Wa上から流れ落ち、液膜の厚さは徐々に薄くなっていく。ところが、液膜は、加熱部80が支持部40上の基板Wの被処理面Waに光を照射して基板Wを加熱し始める加熱開始タイミングまで、その厚さが所定値以下にならないように基板Wの被処理面Wa上に維持されている。つまり、各液処理の間でも加熱処理工程まで、基板Wの被処理面Waは液膜により覆われている。加熱処理工程前に基板Wの被処理面Waが自然に乾燥すると、被処理面Waにおける乾燥が不均一となり、ウォーターマークなどの乾燥不良が発生する。このため、各液処理の間でも加熱処理工程まで基板Wの被処理面Waは濡らされ、乾燥不良の発生が抑えられている。
ステップS6において、第2のノズル移動機構72は、前述のIPAの供給停止後、第2のノズル71を支持部40上の基板Wの被処理面Waの中心に対向する供給位置から支持部40上の基板Wの被処理面Waに対向しない待機位置に移動させる。これにより、後述するステップS7において、第2のノズル移動機構72の可動アーム72aや第2のノズル71が、光学部材90により支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に導かれた光を遮ることが防止され、支持部40上の基板Wの被処理面Waを均一に加熱することができる。ただし、光は物体を回り込むため、可動アーム72aの太さや第2のノズル71の太さ、あるいは、照射する光量などによっては、ステップS6の工程を省略することが可能である。また、可動アーム72aの材質を、光を吸収しない材質にすることで、ステップS6の工程を省略することも可能である。
ステップS7において、加熱部80は、前述の第2のノズル71の移動完了後、各ランプ81を点灯して、回転する支持部40上の基板Wを所定時間加熱し、所定時間経過後に各ランプ81を消灯する。加熱部80により出射された光は、光学部材90により支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に導かれて当たり、その支持部40上の基板Wが加熱される。これにより、基板Wの被処理面Waは瞬時に乾燥する。なお、加熱部80の照射による加熱は、第2のノズル71の移動完了後に開始されているが、これに限るものではなく、例えば、IPAの供給停止、あるいは、IPAの供給中から加熱を開始するようにしても良い。
ここで、前述の加熱部80により出射された光は、多少拡散するものの、光学部材90に当たる。光学部材90により反射された光は、加熱部80から出射された光よりも拡散する。これは、光学部材90が湾曲しているためである。光学部材90から拡散する光の範囲は、支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体を加熱できる範囲に調整されている。なお、基板Wの被処理面Waの全体に光を導くことが可能であれば、光学部材90は湾曲している必要はない。
ステップS8において、回転機構50は、前述の各ランプ81の消灯後、基板Wの回転を停止する。その後、処理済の基板Wが支持部40上から取り出されて搬送される。このとき、処理室20のシャッタ22が開き、第2の搬送ロボット14の一部(ハンドやアームなど)が処理室20の開口から内部に侵入し、支持部40上から処理済の基板Wを取り出す。
このような基板処理工程によれば、前述のステップ7において、加熱部80から出射された光が光学部材90により支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に導かれて当たり、支持部40上の基板Wが加熱される。これにより、基板Wの被処理面Wa上のパターンの周囲から液体が気化するため、基板Wの被処理面Waは瞬時に乾燥することになる。このとき、加熱部80は、液体が供給された基板Wの被処理面Waに気層を生じさせて液体を液玉化させる(液体の液玉を生成する)ように、基板Wだけを瞬時に加熱する。基板Wが加熱部80により瞬時に加熱されると、基板Wの被処理面Wa上のパターンに接触している液体が他の部分の液体よりも早く気化を始める。これにより、基板Wの被処理面Wa上のパターンの周囲には、液体の気化によりガスの層、すなわち気層が薄膜のように生成される。このため、隣り合うパターン間の液体は気層によってパターン間から押し出され、乾燥が進行することになる。
したがって、前述のように基板Wを瞬時に加熱することで、基板Wの被処理面Wa上のパターンに接触している液体が瞬時に気化し、その被処理面Wa上における他の部分の液体が直ちに液玉化する(液玉化現象)。被処理面Wa上の各液玉は、基板Wの回転による遠心力で基板W上から飛ばされ、基板Wは急速に乾燥する。このようにして、一部のパターン間に液体が残留することを抑えることが可能となり、基板Wの被処理面Waにおける液体の乾燥速度が均一となるため、残留した液体による倒壊力(例えば、表面張力など)によってパターンが倒壊することを抑えることができる。
なお、加熱部80は、少なくとも基板Wの被処理面Waを非接触でライデンフロスト温度(ライデンフロスト現象、すなわち液玉化現象が生じる温度)以上に急速に(例えば数秒から十数秒の範囲内で)加熱することが可能である。これにより、加熱部80は、支持部40上の基板Wをライデンフロスト温度以上に急速に加熱し、基板Wの被処理面Wa上の処理液を液玉化させることができる。なお、基板Wの被処理面Wa上の処理液を確実に液玉化させるためには、揮発性溶媒(例えばIPA)を加熱せず、基板Wだけを加熱することが好ましい。このため、揮発性溶媒に吸収されない光を出射する加熱部80を用いることが望ましい。
一方、加熱部80を使用せずに乾燥を行った場合には、液体が乾燥していく過程で液体の乾燥速度に不均一が生じ、一部のパターンの間に液体が残り、その部分の液体による倒壊力(表面張力)によってパターンが倒壊する。例えば、パターンの一つの幅は20nmであり、その高さは200nmである(幅に対して高さが10倍である)。このようにパターンが微細なパターンであり、そのパターンの間の隙間に入り込んだ液体は乾燥しづらくなる。このため、他の部分が乾燥した後も、一部のパターンの間には液体が残り、その液体による倒壊力によってパターンが倒壊することがある。
また、前述の基板処理部15において、加熱部80及び光学部材90は、支持部40の上方を避けて設けられており、支持部40上の基板Wの被処理面Waの上方に位置することはない。すなわち、加熱部80は処理室20外に位置しているため、処理室20内での処理中に処理液のミストやパーティクルが加熱部80の表面に付着することは防止される。このため、加熱部80の表面に付着した付着物が落下することによって、支持部40上の基板Wの被処理面Waが汚染されることは無くなるので、基板Wの汚染を抑えることができる。さらに、加熱部80が処理室20外にあるため、加熱部80に対するメンテナンス作業を容易に行うことができる。
また、加熱部80は処理室20外に位置しているため、その加熱部80による加熱処理のたびに処理室20内の温度が上昇し、その処理室20内が高温状態になることが抑制されるので、処理室20内の温度が低下することを待って未処理の基板Wを搬入することが無くなる。なお、処理室20内が高温状態のまま処理が行われると、基板Wの被処理面Waに供給された液が不均一に乾燥するため、乾燥ムラなどの乾燥不良が発生することがある。
また、光学部材90は支持部40上の基板Wの被処理面Waの上方に位置することはないため、処理室20中の光学部材90の表面に処理液のミストやパーティクルが付着し、この処理液のミストやパーティクルなどの付着物が何らかのタイミングで光学部材90の表面から落下しても、支持部40上の基板Wの被処理面Waに付着することは防止される。これにより、基板Wの汚染を抑えることができる。
さらに、加熱部80及び光学部材90が支持部40上の基板Wの被処理面Waの上方に位置することはないので、フィルタ21から基板Wの被処理面Waに向かう清浄な空気が加熱部80や光学部材90によって妨げられることが無くなり、基板Wの被処理面Waに十分に供給される。これにより、基板Wの被処理面Waやその周囲からパーティクルを除去することが容易となり、基板Wの汚染を抑えることができる。
また、光学部材90を用いることによって、加熱部80から出射された光を光学部材90により支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に導くことが可能となるので、加熱部80を支持部40の上方を避けて、例えば処理室20外に設けることができる。したがって、加熱部80の設置自由度を向上させることができる。さらに、光学部材90を用いることによって、直方体形状の加熱部80を傾けて設けるようなことも回避することが可能であり、装置の大型化を抑えることもできる。
以上説明したように、第1の実施形態によれば、加熱部80が支持部40の上方を避けて、すなわち処理室20の外に設けられ、加熱部80により出射された光を支持部40上の基板Wの被処理面Waに導く光学部材90が、支持部40に対して加熱部80の反対側に設けられている。これにより、処理室20内での処理中に処理液のミストやパーティクルが加熱部80の表面に付着することは無くなる。つまり、加熱部80は支持部40上の基板Wの被処理面Waの上方に位置しないので、加熱部80の表面に付着した付着物が落下することによって、支持部40上の基板Wの被処理面Waが汚染されることは無くなり、基板Wの汚染を抑えることができる。さらに、フィルタ21から基板Wの被処理面Waに向かう清浄な空気が加熱部80によって妨げられることが無くなり、基板Wの被処理面Waに十分に供給される。これにより、基板Wの被処理面Waやその周囲からパーティクルを除去することが容易となり、基板Wの汚染を抑えることができる。
また、光学部材90も支持部40の上方を避けて処理室20内に設けられている。これにより、光学部材90は、支持部40上の基板Wの被処理面Waの上方に位置しないため、処理室20内の光学部材90の表面に処理液のミストやパーティクルが付着し、この付着物が何らかのタイミングで落下しても、支持部40上の基板Wの被処理面Waに付着することは無く、基板Wの汚染を抑えることができる。さらに、フィルタ21から基板Wの被処理面Waに向かう清浄な空気が光学部材90によって妨げられることが無くなり、基板Wの被処理面Waに十分に供給される。これにより、基板Wの被処理面Waやその周囲からパーティクルを除去することがより容易となり、基板Wの汚染を確実に抑えることができる。
<第2の実施形態>
第2の実施形態について図4及び図5を参照して説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態との相違点(隣接する二つの基板処理部による加熱部の共用)について説明し、その他の説明は省略する。
図4及び図5に示すように、第2の実施形態に係る基板処理装置10では、隣接する二つの基板処理部15が一つの加熱部80を共用する。一つの加熱部80は、隣接する二つの基板処理部15の間に設けられている。
図5に示すように、一つの加熱部80は、隣接する二つの処理室20の個々の透過部20aにより挟まれている。つまり、隣接する二つの処理室20の各透過部20aは、加熱部80を挟むようにそれぞれの処理室20に形成されている。加熱部80は、隣接する二つの処理室20内の各光学部材90に向けて、各透過部20aを介して光を照射する。この加熱部80により照射された光は、隣接する二つの処理室20のそれぞれにおいて、光学部材90により支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に導かれて当たり、その支持部40上の基板Wが加熱される。
各処理室20には、それぞれ光遮断部材23が設けられている。この光遮断部材23は、上下方向に移動機構(図示せず)により移動することが可能に形成されており、シャッタとして機能する。例えば、光遮断部材23は、加熱部80に対向して加熱部80から出射された光を遮る光遮断位置と、加熱部80に対向せず加熱部80から出射された光を遮らない待機位置との間を往復移動することが可能である。なお、図5では、光遮断部材23は待機位置にある。
光遮断部材23としては、例えば、遮断板や反射板を用いることが可能である。反射板を用いた場合には、反射板が光遮断位置で加熱部80側に光を反射する。このため、光遮断部材23は、各ランプ81から照射された光を反射するリフレクタとして機能し、各ランプ81から出る光を、加熱処理を行う処理室20側に反射して導く。
光遮断部材23の移動機構としては、例えば、リニアモータ式の移動機構や送りねじ式の移動機構など各種移動機構を用いることが可能である。光遮断部材23の移動機構は、制御ユニット16bに電気的に接続されており、その駆動が制御ユニット16bにより制御される。
ここで、隣接する二つの処理室20において、加熱部80による加熱処理が同時に行われる場合には、両方の光遮断部材23は待機位置に移動する。ところが、加熱部80による加熱処理が同時に行われない場合がある。このときには、一方の光遮断部材23、すなわち加熱部80による加熱処理が行われない処理室20内の光遮断部材23が光遮断位置に移動する。このような光遮断部材23の移動は制御ユニット16bによって制御される。
以上説明したように、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、隣接する二つの処理室20において、一つの加熱部80を共用することによって、装置構成を簡略化することができる。さらに、光遮断部材23を設けることによって、隣接する二つの処理室20において、加熱処理が同時に行われない場合でも、一つの加熱部80を共用することができる。
なお、第2の実施形態においては、隣接する二つの処理室20で一つの加熱部80を共用するようにしているが、これに限るものではなく、例えば、三つ以上の処理室20で一つの加熱部80を共用するようにしても良い。この場合には、必要に応じて反射板やプリズムなどの光学部材をさらに配置することも可能である。
<第3の実施形態>
第3の実施形態について図6を参照して説明する。なお、第3の実施形態では、第1の実施形態との相違点(光学部材移動機構)について説明し、その他の説明は省略する。
図6に示すように、第3の実施形態では、光学部材移動機構92が設けられている。この光学部材移動機構92は、上下移動機構(昇降機構)であり、支持部材91の一端、すなわち支持部材91における光学部材90と反対側の一端を保持し、光学部材90を上下方向に移動させる。これにより、支持部40上の基板Wの被処理面Waにおいて、光学部材90により照射される照射領域を移動させることが可能となる。前述の上下移動機構としては、例えば、リニアモータ式の移動機構や送りねじ式の移動機構など各種移動機構を用いることが可能である。光学部材移動機構92は、制御ユニット16b(図2参照)に電気的に接続されており、その駆動が制御ユニット16bにより制御される。
なお、第3の実施形態に係る光学部材90のサイズは、第1の実施形態に係る光学部材90のサイズより小さい。つまり、第1の実施形態に係る光学部材90は、加熱部80により出射された光を支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に導いて当てるが、第3の実施形態に係る光学部材90は、加熱部80により出射された光を支持部40上の基板Wの被処理面Waの一部分に導いて当てる。また、第3の実施形態に係る光学部材90は、第1の実施形態に係る光学部材90と同様、その形状が円形や長方形、正方形などの形状であり、また、湾曲部を有している。
このような構成において、加熱部80による加熱処理中(図3中のステップS7参照)、光学部材移動機構92は光学部材90を上下方向に移動させる。加熱部80により出射された光は、光学部材90により支持部40上の基板Wの被処理面Waの一部に導かれて当たり、その被処理面Wa上の照射領域が光学部材90の上下方向の移動によって支持部40上の基板Wの被処理面Waの直径方向に端から端まで移動する。このとき、基板Wは回転しており、支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に光が照射され、支持部40上の基板Wが加熱される。なお、光学部材移動機構92は、支持部40上の基板Wの被処理面Waの直径方向に端から端(あるいは端から中心)まで光を照射するように光学部材90を移動させる。
以上説明したように、第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、光学部材90を小型化した場合でも、光学部材移動機構92を設けることによって、光学部材90が光学部材移動機構92により移動して、支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に光を照射することが可能となるので、光学部材90の小型化を実現することができる。
なお、第3の実施形態においては、光学部材90を上下方向に移動させるようにしているが、これに限るものではなく、例えば、前後方向や左右方向に移動させたり、回転や偏心回転させて移動させたりすることも可能である。回転や偏心回転では、光学部材90の回転方向と支持部40上の基板Wの回転方向が同じである場合には、それらの回転数に差を生じさせることが必要である。また、光学部材90の回転方向を支持部40上の基板Wの回転方向と逆にすることも可能である。
一方、前述の上下方向の移動において、光学部材移動機構92による光学部材90の移動範囲を広くし、例えば、加熱部80による加熱処理を行わない場合に、光学部材90を移動させて支持部40上の基板Wの被処理面Waよりも低い位置に待機させることもできる。この場合には、加熱処理以外の処理中、例えば薬液処理中、薬液のミストが光学部材90に付着することを抑制することが可能となるので、光学部材90の汚染を抑えることができる。
<第4の実施形態>
第4の実施形態について図7を参照して説明する。なお、第4の実施形態では、第3の実施形態との相違点(光学部材移動機構)について説明し、その他の説明は省略する。
図7に示すように、第4の実施形態では、光学部材移動機構93が設けられている。この光学部材移動機構93は、首振り機構であり、支持部材91の一端、すなわち支持部材91における光学部材90側の一端に設けられている。この光学部材移動機構93は、光学部材90を保持し、保持点を回転中心として光学部材90(光学部材90のサイズ及び形状は第3の実施形態と同じ)を回転させるように振り動かす。これにより、支持部40上の基板Wの被処理面Waにおいて、光学部材90により照射される照射領域を移動させることが可能となる。前述の首振り機構は、例えば、回転方向を変えることが可能なモータ(図示せず)を有しており、このモータの回転により光学部材90を振り動かす。光学部材移動機構93は、制御ユニット16b(図2参照)に電気的に接続されており、その駆動が制御ユニット16bにより制御される。
このような構成において、加熱部80による加熱処理中(図3中のステップS7参照)、光学部材移動機構93は光学部材90を振り動かす。加熱部80により出射された光は、光学部材90により支持部40上の基板Wの被処理面Waの一部に導かれて当たり、その被処理面Wa上の照射領域が光学部材90の揺動によって支持部40上の基板Wの被処理面Waの直径方向に端から端まで移動する。このとき、基板Wは回転しており、支持部40上の基板Wの被処理面Waの全体に光が照射され、支持部40上の基板Wが加熱される。なお、光学部材移動機構93は、支持部40上の基板Wの被処理面Waの直径方向に端から端(あるいは端から中心)まで光を照射するように光学部材90を移動させる。
以上説明したように、第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、第4の実施形態においては、光学部材90を振り動かすようにしているが、これに限るものではなく、第3の実施形態と同様、例えば、前後方向や左右方向に移動させたり、回転や偏心回転させて移動させたりすることも可能である。
<第5の実施形態>
第5の実施形態について図8を参照して説明する。なお、第5の実施形態では、第1の実施形態との相違点(清掃部)について説明し、その他の説明は省略する。
図8に示すように、第5の実施形態では、清掃部94が設けられている。この清掃部94は、例えば、光学部材90の上端部に設けられており、光学部材90の表面に沿って流体を流し、光学部材90を清掃する。流体としては、液体(例えばDIW)や気体(例えば不活性ガス)を用いることが可能である。清掃部94は、制御ユニット16b(図2参照)に電気的に接続されており、その駆動が制御ユニット16bにより制御される。なお、清掃部94は、流体を供給する流体供給部(図示せず)に接続されている。
このような構成において、基板処理以外の待機期間中やメンテナンス期間中などに、清掃部94は、光学部材90の表面に沿って流体が流れるように流体を吐出する。吐出された流体は、光学部材90の表面に沿って流れ、光学部材90の表面に付着していた付着物が除去される。この付着物は、例えば、処理室20内での処理中に処理液のミストやパーティクルが光学部材90の表面に付着したものである。
以上説明したように、第5の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、清掃部94を設けることによって、光学部材90の表面に付着した付着物が除去されるので、光学部材90の汚染を抑えることができる。
なお、第5の実施形態においては、清掃部94を光学部材90の上端部に設けているが、これに限るものではなく、清掃部94の設置位置は光学部材90を清掃することが可能な位置であれば良い。あるいは、光学部材90を所定の清掃位置(待機位置)に移動させ、その清掃位置で光学部材90の清掃を行うようにしても良い。
また、光学部材90の表面に沿って流体を流すようにしているが、これに限るものではなく、光学部材90の表面に対して流体を吹き付けるようにしても良い。あるいは、流体ではなく、接触部材(例えば布やスポンジ)により光学部材90の表面を拭くようにしても良い。なお、光学部材90の表面を液体で洗浄した後、その光学部材90の表面に気体を吹き付けて乾燥させたり、あるいは、光学部材90の表面に加熱部80から光を照射して乾燥させたりしても良い。
<第6の実施形態>
第6の実施形態について図9を参照して説明する。なお、第6の実施形態では、第1の実施形態との相違点(光量抑制部材)について説明し、その他の説明は省略する。
図9に示すように、第6の実施形態では、光量抑制部材21aが設けられている。この光量抑制部材21aは、処理室20の上面(天井)に、フィルタ21を通過した空気を阻害しない加熱部80側の位置に設けられており、加熱部80により出射された光がフィルタ21に入射する光量を抑制する。光量抑制部材21aとしては、例えば、光が透過しない板や網状の板など、金属製や樹脂製の板を用いることが可能であり、光を完全に遮断する板を用いてフィルタ21に入射する光量を0(ゼロ)にすることもできる。
このような構成において、加熱部80による加熱処理中(図3中のステップS7参照)、加熱部80により出射されてフィルタ21に向かう光の一部あるいは全部が光量抑制部材21aにより遮られ、フィルタ21に入射する光量が抑えられる。これにより、フィルタ21が光により加熱されて劣化や損傷することが抑制されるので、フィルタ21の性能を維持することが可能であり、フィルタ21の交換時期を延ばすことができる。
(光量抑制部材の変形例)
次に、前述の光量抑制部材21aの変形例である光量抑制部材21bについて図10を参照して説明する。
図10に示すように、光量抑制部材21bは、フィルタ21の下面(フィルタ21における処理室20側の面:図9参照)に、その下面全体を覆うように設けられている。この光量抑制部材21bは、空気が通過することが可能に、例えば、網状の板や複数の孔を有する板により形成されている。このため、フィルタ21を通過した空気は、光量抑制部材21bを通過することが可能である。
このような構成において、加熱部80による加熱処理中(図3中のステップS7参照)、加熱部80により出射されてフィルタ21に向かう光の一部が光量抑制部材21aにより遮られ、フィルタ21に入射する光量が抑えられる。これにより、フィルタ21が光により加熱されて劣化や損傷することが抑制されるので、フィルタ21の性能を維持することが可能であり、フィルタ21の交換時期を延ばすことができる。
以上説明したように、第6の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、光量抑制部材21a又は21bを設けることによって、フィルタ21に入射する光量が抑えられるので、フィルタ21が光により加熱されて劣化や損傷することが抑制される。これにより、フィルタ21の性能を維持することが可能であり、フィルタ21の寿命を延ばすことができる。
<他の実施形態>
前述の各実施形態においては、加熱部80を処理室20外に設けることを例示したが、これに限るものではなく、例えば、加熱部80を処理室20内の支持部40の上方を避けて処理室20内に設けるようにしても良い。この場合には、加熱部80を洗浄する洗浄部を設けることも可能である。また、加熱部80を移動させる移動機構を設けることも可能である。例えば、加熱部80による加熱処理を行わない場合には、加熱部80を移動させて支持部40上の基板Wの被処理面Waよりも低い位置に待機させることもできる。
また、前述の各実施形態においては、加熱部80を処理室20外であって処理室20の側面(外側面)に設けることを例示したが、これに限るものではなく、例えば、処理室20外であって処理室20の底面に設けるようにしても良い。この場合には、反射板やプリズムなどの光学部材をさらに配置し、加熱部80からの光を処理室20内の光学部材90に導く。なお、加熱部80を処理室20の外側面の下側に設けた場合にも、反射板やプリズムなどの光学部材をさらに配置しても良い。
また、前述の各実施形態においては、光学部材90を処理室20内の支持部40の上方を避けて処理室20内に設けることを例示したが、これに限るものではなく、例えば、光学部材90を処理室20外に設け、処理室20に光学部材90用の透過部を設けるようにしても良い。この場合には、処理室20内での処理中に処理液のミストやパーティクルが光学部材90に付着することを防止することが可能となるので、光学部材90の汚染を確実に抑えることができる。
また、前述の各実施形態においては、乾燥処理工程において加熱部80を用いているが、これに限るものではなく、薬液として硫酸やリン酸などを用いる薬液処理工程において、支持部40上の基板Wの被処理面Waに供給された硫酸やリン酸を例えば150℃以上の高温に加熱するため、加熱部80を用いるようにしても良い。この場合、処理液が光を吸収する場合には、処理液自体も光によって加熱されることになる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10 基板処理装置
15 基板処理部
20 処理室
21 フィルタ
21a 光量抑制部材
21b 光量抑制部材
23 光遮断部材
40 支持部
80 加熱部
90 光学部材
92 光学部材移動機構
93 光学部材移動機構
94 清掃部
W 基板
Wa 被処理面

Claims (9)

  1. 空気が上方から下方に流れる処理室と、
    前記処理室内に設けられ、被処理面を有する基板を支持する支持部と、
    前記支持部の上方を避けて設けられ、加熱用の光を出射する加熱部と、
    前記加熱部に対し、前記支持部を挟んで反対側に、かつ前記支持部の上方を避けて設けられ、前記加熱部により出射されて前記支持部の上方を通過した前記光を、前記支持部により支持された前記基板の被処理面に導く光学部材と、
    を備え
    前記処理室は複数設けられ、隣接する二つの処理室には、前記加熱部から出射された前記光を通過させる透過部がそれぞれ設けられ、一方の前記処理室に設けられる前記透過部と、他方の前記処理室に設けられる前記透過部との間に、前記二つの処理室で共用される前記加熱部が配置されていることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記光学部材を移動させる光学部材移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記光学部材移動機構は、前記支持部により支持された前記基板の被処理面の端から端まで前記光を照射するように前記光学部材を移動させることを特徴とする請求項2記載の基板処理装置。
  4. 前記光学部材を清掃する清掃部をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記清掃部は、前記光学部材の表面に流体を吐出することを特徴とする請求項4に記載の基板処理装置。
  6. 前記処理室の上面に設けられ、前記処理室内に清浄空気を取り込むためのフィルタと、
    前記加熱部により出射された前記光が前記フィルタに入射する光量を抑制する光量抑制部材と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記光量抑制部材は、空気が通過することが可能に、前記フィルタの下面全体を覆う板であることを特徴とする請求項に記載の基板処理装置。
  8. 前記複数の処理室に個別に設けられ、前記加熱部により出射されて前記光学部材に進む前記光を遮る位置に移動することが可能に形成され光遮断部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記光遮断部材は、前記光を遮る位置において前記加熱部に対向して、前記加熱部により出射された前記光を前記加熱部側に反射するリフレクタであることを特徴とする請求項に記載の基板処理装置。
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