JP6887265B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
そこで、特許文献1などは、基板表面に付着するDIWなどの液体を処理室で凝固させた後に、その処理室内を減圧して凝固体を昇華させる昇華乾燥技術を開示している。したがって、乾燥過程において、基板表面のパターンは、液面に接しないので、表面張力を受けることがなく、表面張力に起因するパターン倒壊を回避できる。
また、特許文献1では、基板に対してDIWを供給し、かつそのDIWを凍結させる処理が行われるチャンバの内部の空間を減圧して、DIWを昇華させている。
ところが、このような搬送を行うと、その搬送途中で基板上の膜の状態変化が生じるおそれがある。より具体的には、凍結したDIWが局所的に液相に変化したり、或いは局所的に昇華したりする。とくに、局所的に液相に変化すると、基板表面のパターンが表面張力の影響を受ける。また、局所的な昇華が生じると、パターン両側での応力不均衡の問題が生じる。そのため、減圧室に至るよりも前に、基板上の微細パターンが倒壊してしまう。
塗布膜状態保持手段は、たとえば、固相の塗布膜が液相に変化することを抑制する液化抑制手段を含んでいてもよい。また、塗布膜状態保持手段は、固相の塗布膜が昇華することを抑制する昇華抑制手段を含んでいてもよい。
この発明の一実施形態では、前記塗布膜状態保持手段が、前記基板上の塗布膜が固体から液体に戻ることを阻止する液化阻止手段を含む。これにより、ローカル搬送手段によって基板が搬送されている間、液化阻止手段によって、その固体の状態の塗布膜が液相に戻ることが阻止される。それにより、基板表面が液相の低表面張力液体からの表面張力を受けることを抑制できる。
この発明の一実施形態では、前記冷却維持手段が、前記ローカル搬送手段の搬送アームを冷却するアーム冷却手段を含む。
この発明の一実施形態では、前記塗布膜状態保持手段が、前記基板上の塗布膜が昇華することを阻止する昇華阻止手段を含む。
この構成により、ローカル搬送手段によって基板が搬送されている間、昇華阻止手段によって、固体の状態の塗布膜が気相に変化することが阻止される。それにより、不用意で制御されない状態で固相塗布膜が昇華することを抑制できる。
この発明の一実施形態では、前記冷却固化手段が、前記基板保持手段に保持された基板の下面に接触または近接して、当該基板を冷却する冷却プレートを含む。この構成では、塗布膜に対する影響の少ない手段で基板を冷却できる。たとえば、基板の裏面に低温の液体を供給して基板を冷却するとすれば、その液体を乾燥させるための裏面乾燥処理が必要である。この裏面乾燥処理が基板表面の塗布膜に影響を与えるおそれがある。また、基板の表面に低温の気体を供給して基板を冷却(したがって、塗布膜を冷却)するとすれば、塗布膜の表面付近の雰囲気が当該気体によって置換されるので、塗布膜からの蒸発が促進される。したがって、基板表面の塗布膜に影響を与えるおそれがある。冷却プレートを用いる冷却では、これらの課題を回避できる。
この発明の一実施形態では、前記液体供給手段が、前記低表面張力液体が流通し、前記基板の表面に向けて前記低表面張力液体を吐出する吐出口を有する低表面張力液体供給配管を含み、前記塗布膜形成ユニットが、前記低表面張力液体供給配管の前記塗布室内に配置されている部分を前記低表面張力液体の融点以上の温度に調節する低表面張力液体温度調節手段をさらに含む。
この構成によれば、高さ調節可能な吐出口から低表面張力液体が基板へと吐出される。吐出口の高さを適切に調節することにより、吐出口から基板の表面に到達するまでの低表面張力液体の流動状態を確保できる。すなわち、基板表面に到達した低表面張力液体は十分な流動性を有し、基板表面で広がる。それにより、基板表面に均一な膜厚の塗布膜を形成できる。その均一な膜厚の状態の塗布膜が液相から固相に相転移し、その固相の塗布膜の状態が保たれたままで昇華室へと搬送される。それにより、均一な膜厚の固相塗布膜が昇華室で昇華させられる。このようにして、面内均一性の確保された固相塗布膜除去による基板表面の乾燥処理を達成できる。
この構成によれば、基板を回転させることによって、基板表面に供給された低表面張力液体を基板表面で薄く均一に延ばすことができる。それにより、均一で薄い塗布膜を基板表面に形成できる。その均一で薄い塗布膜が液相から固相に相転移し、その固相の薄い塗布膜の状態が保たれたままで昇華室へと基板が搬送される。それにより、均一で薄い固相塗布膜が昇華室で昇華させられる。塗布膜の膜厚が小さいので、昇華処理時間が短くなる。面内均一性の確保された固相塗布膜除去による基板表面の乾燥処理を達成できるうえに、昇華処理時間が短縮できるので、基板への影響を一層抑制した乾燥処理を実現できる。
塗布膜状態保持手段は、この場合、塗布膜が液相から固相に変化することを抑制する固体化阻止手段を含んでいてもよい。また、塗布膜状態保持手段は、塗布膜が液相から気相に変化して蒸発することを抑制する蒸発阻止手段を含んでいてもよい。
この構成によれば、塗布室では、基板の表面に液相の塗布膜が形成される。その後、ローカル搬送手段によって搬送している間に、その液相の塗布膜が固相に変化させられる。そして、その固相塗布膜が形成された基板が昇華室に搬入される。こうして、ローカル搬送手段による搬送中に塗布膜を固体化させることができるので、搬送と固体化とを並行して実施できるから、生産性を向上できる。
この構成により、処理室から昇華室への基板の搬送がローカル搬送室内で行われる。それにより、ローカル搬送手段によって搬送中の基板表面の塗布膜の影響がローカル搬送室内に留められる。したがって、主搬送手段その他の基板処理装置の構成部分に対する塗布膜による影響を抑制できる。
この構成により、ローカル搬送手段は、昇華室の搬入開口から基板を搬入し、かつその搬入開口を蓋手段によって密閉できる。それにより、搬入開口の開閉機構を別に準備する必要がない。
この場合、搬送アームは、昇華室内で基板を保持する基板保持手段の役割を担ってもよい。それにより、昇華室内に別の基板保持手段を設ける必要がなくなる。とくに、減圧昇華乾燥のように、乾燥工程に要する時間が短い場合には、昇華室内でローカル搬送手段の搬送アームで基板を保持する構成とすることにより、基板の受け渡しを省略できるから、工程全体の所要時間を短縮でき、生産性を向上できる。
この構成によれば、昇華室内で基板が加熱されることにより、固相塗布膜の昇華を一層促進でき、昇華処理時間を短縮できる。基板加熱手段は、伝熱、熱輻射または電磁波照射によって基板を加熱するので、塗布膜の昇華を妨げない。
この発明の一実施形態では、前記昇華ユニットが、前記昇華室内に配置され前記基板を加熱する基板加熱ユニットと、前記昇華室内に配置され前記基板加熱ユニットによって加熱された基板を冷却する基板冷却ユニットと、を含み、前記第2のローカル搬送手段が、前記基板加熱ユニットから前記基板冷却ユニットまで、基板を搬送する。
この発明の一実施形態では、前記低表面張力液体が有機溶剤を含む。
この発明の一実施形態では、前記塗布膜状態保持手段が、前記ローカル搬送室に配置されている。また、この発明の一実施形態では、前記塗布膜状態保持手段が、前記ローカル搬送手段に備えられている。
[第1の実施形態]
図1Aは、この発明の第1の実施形態に係る基板処理装置1の構成を説明するための平面図であり、図1Bはその立面図である。基板処理装置1は、キャリヤ保持部2と、インデクサロボットIRと、複数の液処理ユニットM11〜M14,M21〜M24(総称するときには「液処理ユニットM」という。)と、複数の昇華ユニットD11〜D14,D21〜D24(総称するときには「昇華ユニットD」という。)と、主搬送ロボットCRと、ローカル搬送ロボットLR11〜LR14,LR21〜LR24(総称するときには「ローカル搬送ロボットLR」という。)とを含む。主搬送ロボットCRは主搬送手段の一例であり、ローカル搬送ロボットLRはローカル搬送手段の一例である。
ローカル搬送ロボットLRは、この実施形態では、第1層S1に4個備えられ、第2層S2に4個備えられている。より具体的には、平面視において、第1層S1には、主搬送室5の両側に2個ずつのローカル搬送ロボットLR11,LR12;LR13,LR14が配置されている。さらに具体的には、主搬送室5の一方側において、第1層S1には、キャリヤ保持部2と液処理ユニットM11との間に一つのローカル搬送ロボットLR11が配置されており、キャリヤ保持部2から遠い側の端部にもう一つのローカル搬送ロボットLR12が配置されている。主搬送室5の他方側における2つのローカル搬送ロボットLR13,LR14の配置も同様である。そして、第2層S2における4個のローカル搬送ロボットLR21,LR22;LR23,LR24も同様に配置されている。ローカル搬送ロボットLR11〜LR14,LR21〜LR24は、ローカル搬送室C11〜C14,C21〜C24(総称するときには「ローカル搬送室C」という。)内にそれぞれ配置されている。ローカル搬送室Cは、主搬送室5から分離(離隔)するように区画された搬送空間を形成している。
インデクサロボットIR、主搬送ロボットCRおよびローカル搬送ロボットLRの動作例を概説すれば、次のとおりである。
図2は、液処理ユニットMの構成例を説明するための図解的な断面図である。液処理ユニットMは、処理室11を備えている。処理室11は、基板Wの表面に塗布膜を形成する塗布室の一例である。処理室11内には、基板Wを水平に保持して回転可能な基板保持手段としてのスピンチャック12と、スピンチャック12を取り囲むカップ13と、薬液ノズル14と、リンス液ノズル15と、有機溶剤ノズル16と、遮断板19とが設けられている。スピンチャック12は、基板回転手段の一例であるモータ17によって鉛直な回転軸線18まわりに回転させられる。
遮断板19は、スピンチャック12に保持される基板Wの上面に対向する対向面19aを有している。遮断板19は、遮断板駆動ユニット20によって駆動される。遮断板駆動ユニット20は、遮断板昇降ユニット20Aと、遮断板回転ユニット20Bとを含む。遮断板昇降ユニット20Aは、遮断板19を上下動させて、対向面19aをスピンチャック12に保持された基板Wに接近させたり離間させたりする。遮断板回転ユニット20Bは、スピンチャック12と共通の回転軸線18まわりに遮断板19を回転駆動する。より具体的には、遮断板回転ユニット20Bは、遮断板19を支持している回転軸25に回転力を与える。遮断板19の対向面19aの中央、すなわち、回転軸線18上に、有機溶剤ノズル16が配置されている。回転軸25は、中空軸であり、その内部を有機溶剤配管31Bが挿通している。有機溶剤配管31Bは、低表面張力液体供給配管の一例である。
有機溶剤ノズル16から供給される有機溶剤は、水よりも表面張力の小さい低表面張力液体の一例である。有機溶剤ノズル16の吐出口は、低表面張力液体の吐出口である。したがって、有機溶剤ノズル16の高さを変更する遮断板昇降ユニット20Aは、吐出口高さ調整手段の一例である。
主搬送ロボットCRが未処理の基板Wを搬入するとき、シャッタ39が基板搬入開口37を開く。未処理の基板Wを保持した主搬送ロボットCRのハンドHC(アーム)が基板搬入開口37から処理室11内へと進入し、スピンチャック12に、その基板Wを渡す。基板Wの受け渡しのために、必要に応じて、カップ13またはスピンチャック12が上下動されてもよい。基板Wをスピンチャック12に渡した主搬送ロボットCRのハンドは、基板搬入開口37を通って処理室11から退出する。その後、シャッタ駆動ユニット41は、シャッタ39を駆動して、基板搬入開口37を閉じる。
薬液工程の後、スピンチャック12の回転を継続しながら、リンス液バルブ27が開かれる。それにより、回転状態の基板Wの表面にリンス液が供給される。リンス液は、基板W表面の全域に広がり、基板W表面の薬液を置換する。こうしてリンス工程が実行される。リンス液バルブ27を閉じることによりリンス液の供給が停止して、リンス工程が終了する。
次に、シャッタ駆動ユニット42は、シャッタ40を駆動して、基板搬出開口38を開く。この基板搬出開口38から、ローカル搬送ロボットLRのハンドLH(アーム)が処理室11内に進入し、スピンチャック12から基板Wを受け取り、基板搬出開口38を通して、当該基板Wを処理室11外へと搬出する。基板Wの受け渡しのために、必要に応じて、カップ13またはスピンチャック12が上下動されてもよい。ローカル搬送ロボットLRは、表面に第2有機溶剤の固相塗布膜10が形成された状態の基板Wを、昇華ユニットDまで搬送する。
昇華室51は、ベース部511と、ベース部511に対して上下動する可動蓋部512とを有している。可動蓋部512は、蓋部駆動ユニット56によって、ベース部511に対して上下動させられる。ベース部511と可動蓋部512との間に昇華処理空間50が区画される。可動蓋部512の下端縁部58は、ベース部511の上面59に倣う平面に沿って形成されている。ベース部511において、可動蓋部512の下端縁部58に対向する位置には、シール部材としてのOリング60が配置されている。可動蓋部512をベース部511に接近させ、ベース部511に向けて押し付けると、可動蓋部512とベース部511との間がOリング60によって密閉される。こうして、密閉された昇華処理空間50が形成される。
ローカル搬送ロボットLRのハンドLHは、表面に固相の塗布膜10が形成された状態の基板Wを昇華ユニットDに搬入する。基板Wが搬入されるとき、可動蓋部512はベース部511から離れた開放位置にあり、それにより、可動蓋部512とベース部511との間に基板搬入開口が形成される。このとき、リフトピン54は、その先端が基板ホルダ52の表面から上方に離間した上昇位置にある。その状態で、ローカル搬送ロボットLRのハンドLHが、可動蓋部512とベース部511との間に進入して、リフトピン54に基板Wを渡す。基板Wを渡されたリフトピン54は、下降し、基板ホルダ52の上面に基板Wを載置する。
一方、蓋部駆動ユニット56は、可動蓋部512を下降させ、Oリング60を介してベース部511に押し付ける。これにより、昇華処理空間50が密閉空間となる。さらに、排気バルブ64が開かれ、排気ユニット63が駆動されることにより、昇華処理空間50内の雰囲気が排気され、昇華処理空間50が減圧される。
ローカル搬送ロボットLRは、基板Wを保持するためのハンドLH(アーム)と、ハンドLHを駆動するハンド駆動ユニット90とを含む。ハンド駆動ユニット90は、ハンドLHを水平移動および垂直移動させ、さらに必要に応じて、ハンドLHを鉛直な回転軸線89まわりに回動させる。それにより、ハンドLHは、液処理ユニットMの処理室11内に進入してスピンチャック12から基板Wを受け取り、その基板Wを昇華ユニットDまで搬送し、昇華室51内へとその基板Wを搬入してリフトピン54(図3参照)に渡し、その後にローカル搬送室Cに退出することができる。
ローカル搬送ロボットLRは、さらに、ハンドLHを冷却するハンド冷却ユニット97(アーム冷却ユニット)を備えている。ハンド冷却ユニット97は、ハンドLHに形成された冷媒通路98に冷媒を循環させるように構成されていてもよい。このような冷媒通路98を有する構成に代えて、ハンドLHを冷却する電子冷熱素子(図示せず)を備えてもよい。また、ハンド冷却ユニット97は、ローカル搬送室Cに備えられた冷却プレート99を冷却するように構成されていてもよい。この場合、ローカル搬送ロボットLRが基板Wを保持していない期間に、ハンドLHが冷却プレート99に接触させられる。それにより、ハンドLHの非稼働期間にハンドLHが冷却される。その冷却されたハンドLHによって基板Wを搬送することにより、搬送中に基板Wを冷却(より具体的には第2有機溶剤の融点未満に冷却)できるので、基板W上の固相塗布膜10の温度がその融点以上となって液相に相転移することを抑制または防止できる。
液処理ユニットMは、処理室11内にスピンチャック12および遮断板19を有しており、その容積が比較的大きい。そのため、処理室11内の空間を減圧して塗布膜10を昇華させるのは実際的でなく、仮に可能であるとしても、大きな容積の空間の減圧には長い時間がかかる。すると、基板W表面のパターンが固相塗布膜10から応力を受ける時間が長くなるから、基板W表面のパターンは昇華過程で固相塗布膜10が発生する応力による影響(具体的にはパターン倒壊等の損傷)を受けるおそれがある。
また、減圧処理によって基板Wの表面全域の固相塗布膜10を同時かつ短時間で昇華除去できるので、固相塗布膜10の昇華除去が基板Wの表面内で均一に実行できる。
また、昇華室51内が大気圧よりも低い圧力に減圧されることにより、基板W表面の塗布膜10の昇華を促進できる。具体的には、昇華室51の減圧によって、塗布膜10の昇華が速やかに完了する。それにより、昇華の過程で塗布膜10が基板Wに与える応力のエネルギーを抑制しながら、塗布膜10を昇華させて基板W表面から除去できる。
また、この実施形態では、ローカル搬送ロボットLRのハンド(搬送アーム)がハンド冷却ユニット97によって冷却され、それによって、基板Wが第2有機溶剤の融点未満の温度に冷却される。それにより、ローカル搬送ロボットLRによる搬送中に基板W上の固相塗布膜10が液化することを回避できる。したがって、基板W表面の固相塗布膜10が液化することによる表面張力の影響を回避できるので、基板Wの表面のパターンの倒壊を抑制できる。
次に、前述の構成の基板処理装置1によって別の処理を実行する第2の実施形態について説明する。
前述の第1の実施形態では、液処理ユニットMにおいて固体塗布膜10が基板W上に形成され、その状態の基板Wがローカル搬送ロボットLRによって昇華ユニットDに搬送されている。
[第3の実施形態]
次に、前述の基板処理装置1によってさらに別の処理を実行する第3の実施形態について説明する。
ローカル搬送ロボットLRは、その基板Wの搬送中に、基板W上の液体塗布膜10を、液体の状態に保持する。この場合、ハンド冷却ユニット97は、基板Wの温度を第2有機溶剤の融点以上の温度に基板Wを保温し、それによって、基板W上の液体塗布膜10を液体の状態に保持するように、ハンド保温ユニットとして動作することが好ましい。また、ハンド冷却ユニット97(ハンド保温ユニット)は、基板W上の液体塗布膜10の蒸発が抑制されるように、第2有機溶剤の融点よりも少しだけ高い温度(たとえば22℃程度)に基板Wの温度を保持することが好ましい。それによって、ローカル搬送ロボットLRによって搬送されている間、基板Wの表面の液体塗布膜10が液体の状態に保持され、かつ蒸発による液膜の減少が抑制される。すなわち、この場合、ハンド冷却ユニット97(ハンド保温ユニット)は、固体化阻止手段および蒸発阻止手段として機能する。
より具体的には、ローカル搬送ロボットLRのハンドLHが、可動蓋部512とベース部511との間に進入して、リフトピン54に基板Wを渡すと、基板Wを渡されたリフトピン54は、下降し、基板ホルダ52の上面に基板Wを載置する。一方、蓋部駆動ユニット56は、可動蓋部512を下降させ、Oリング60を介してベース部511に押し付ける。これにより、昇華処理空間50が密閉空間となる。冷却ユニット53Cは、基板Wが基板ホルダ52の上面に載置されるよりも前から、基板ホルダ52を第2有機溶剤の融点よりも低温に温度調節している。基板Wが基板ホルダ52の上面に載置されると、冷温不活性ガスバルブ73が開かれ、冷温不活性ガスノズル71から冷温不活性ガスが吐出され、基板ホルダ52の周辺は第2有機溶剤の融点よりも低温の雰囲気に制御される。これにより、基板ホルダ52上で液体塗布膜10が液相から固相へと相転移し、基板W上に固体塗布膜10が形成される。このように、冷却ユニット53Cは、冷却固化手段として機能する。
昇華処理空間50内が減圧されることによって、基板Wの表面の固相塗布膜10の昇華が開始される。さらに昇華を補助するために、ヒータ53を駆動して基板ホルダ52が加熱される。こうして、基板Wの雰囲気の減圧と基板Wの加熱とを併用して、固相塗布膜10が速やかに(たとえば30秒〜60秒で)昇華する。すなわち、液相を経ることなく、基板Wの表面から取り除かれる。
たとえば、図4に示すように、ローカル搬送ロボットLRのハンドLH(またはハンドLHの移動によらずにハンドLHとの相対位置が大きく変化しない可動部位)には、ハンドLHに保持された基板Wの周囲(とくに基板Wの上面付近)に乾燥防止ガスとしての有機溶剤蒸気を供給する有機溶剤ガスノズル91が配置されてもよい。有機溶剤ガスノズル91は、有機溶剤ガス配管92に接続されている。有機溶剤ガス配管92には、有機溶剤ガスバルブ93が介装されている。有機溶剤ガス配管92は、有機溶剤ガス供給源94に接続されている。有機溶剤ガス供給源94は、塗布膜10と同種の有機溶剤、すなわち第2有機溶剤の蒸気(気体)を供給することが好ましい。有機溶剤ガスノズル91等により、液体塗布膜の蒸発を抑制する蒸発阻止手段が構成されている。
ローカル搬送ロボットLRによって搬送されている間、その搬送中の基板Wの表面には、有機溶剤の乾燥を防ぐ乾燥防止ガスとして、有機溶剤の蒸気が供給される。したがって、液処理ユニットMで処理された基板Wは、その処理後の状態、すなわち表面に第2有機溶剤の液膜(塗布膜)が形成された状態で、昇華室51に搬入され、昇華ユニットDによる減圧昇華処理を受ける。それにより、ローカル搬送ロボットLRによる搬送中における基板W表面の不用意で制御されない状態での塗布膜の状態変化を抑制できる。つまり、基板Wの表面から有機溶剤の塗布を排除するための工程を、昇華室51内の調整された環境中で行える。それによって、不用意な乾燥による基板Wへの悪影響を回避して、基板Wの乾燥を良好に行うことができる。
図5Aは、この発明の第4の実施形態に係る基板処理装置1Aの構成を説明するための図解的な平面図であり、図5Bはその立面図である。図5Aおよび図5Bにおいて、前述の図1Aおよび図1Bの各部の対応部分には同一参照符号を付す。
この実施形態では、平面視において、主搬送室5の一方側に配置された2つの積層ユニット群G1,G2の間にローカル搬送室Cが配置され、そのローカル搬送室Cにローカル搬送ロボットLRが配置されている。同様に、主搬送室5の他方側に配置された2つの積層ユニット群G3,G4の間にローカル搬送室Cが配置され、そのローカル搬送室Cにローカル搬送ロボットLRが配置されている。積層ユニット群G1〜G4を構成する複数のユニットおよびそれらの積層状態は、第1の実施形態の場合と同様である。
ローカル搬送ロボットLRは、この実施形態では、第1層S1に2個備えられ、第2層S2に2個備えられている。より具体的には、平面視において、第1層S1には、主搬送室5の両側に1個ずつのローカル搬送ロボットLR11,LR12が配置されている。さらに具体的には、主搬送室5の一方側において、第1層S1には、液処理ユニットM11,M12の間に一つのローカル搬送ロボットLR11が配置されている。主搬送室5の他方側にも同様に、液処理ユニットM13,M14の間に一つのローカル搬送ロボットLR12が配置されている。第2層S2における2個のローカル搬送ロボットLR21,LR22も同様に配置されている。ローカル搬送ロボットLR11,LR12,LR21,LR22は、ローカル搬送室C11,C12,C21,C22内にそれぞれ配置されている。ローカル搬送室Cは、主搬送室5から分離(離隔)するように区画された搬送空間を形成している。
この場合、主搬送室5の一方側では、ローカル搬送室Cに対してキャリヤ保持部2側には、液処理ユニットM11、昇華ユニットD11、液処理ユニットM21および昇華ユニットD21がこの順で積層された積層ユニット群G1が位置し、キャリヤ保持部2から遠い側にも、液処理ユニットM12、昇華ユニットD12、液処理ユニットM22および昇華ユニットD22がこの順で積層された積層ユニット群G2が位置する。ローカル搬送室Cに配置された一つのローカル搬送ロボットLRは、これらの一対の積層ユニット群G1,G2を構成する合計8個のユニットに対してアクセスすることができる。この場合、ローカル搬送ロボットLRは、或る液処理ユニットM11,M12,M21,M22で処理が終了した一つの基板Wをその直上に積層された昇華ユニットD11,D12,D21,D22に搬入するように動作してもよい。また、ローカル搬送ロボットLRは、或る液処理ユニットM11,M12,M21,M22で処理が終了した一つの基板Wを、アクセス可能な4つの昇華ユニットD11,D12,D21,D22のうちの任意の一つに搬入してもよい。一般的には、処理のために使われていない昇華ユニットDに基板Wを搬入することにより、生産性を高めることができる。
図1Aおよび図5Aの比較から理解されるとおり、この実施形態の構成により、基板処理装置1Aの占有面積(フットプリント)を小さくすることができる。
[第5の実施形態]
図6Aは、この発明の第5の実施形態に係る基板処理装置1Bの構成を説明するための図解的な平面図であり、図6Bは、その立面図である。この実施形態の基板処理装置1Bでは、ユニットの配置が、第1層S1、第2層S2および第3層S3を含む三層構造を形成している。
積層ユニット群G11は、3つの液処理ユニットM11,M21,M31を下から順に積層して構成されている。積層ユニット群G13は、3つの液処理ユニットM12,M22,M32を下から順に積層して構成されている。積層ユニット群G11,G13の間に配置された積層ユニット群G12は、6つの昇華ユニットD11,D12,D21,D22,D31,D32を下から順に積層して構成されている。積層ユニット群G11,G13の間には、さらに、ローカル搬送室C11,C21,C31が下から順に積層して配置されており、それらの中に、ローカル搬送ロボットLR11,LR21,LR31がそれぞれ配置されている。ローカル搬送室C11,C21,C31は、この実施形態では、積層ユニット群G12に対して、主搬送室5とは反対側に配置されている。
第2層S2および第3層S3のユニット配置および各層のローカル搬送ロボットLRの動作も同様である。第2層S2は、主搬送室5の一方側に配置された一対の液処理ユニットM21,M22、一対の昇華ユニットD21,D22および一つのローカル搬送ロボットLR21を含み、さらに、主搬送室5の他方側に配置された一対の液処理ユニットM23,M24、一対の昇華ユニットD23,D24および一つのローカル搬送ロボットLR22を含む。第3層S3は、主搬送室5の一方側に配置された一対の液処理ユニットM31,M32、一対の昇華ユニットD31,D32および一つのローカル搬送ロボットLR31を含み、さらに、主搬送室5の他方側に配置された一対の液処理ユニットM33,M34、一対の昇華ユニットD33,D34および一つのローカル搬送ロボットLR32を含む。
主搬送室5の一方側に配置された3つのローカル搬送ロボットLR11,LR21,LR31は、この実施形態では、平面視において、重なり合う3つのローカル搬送室C11,C21,C31にそれぞれ配置されている。この3つのローカル搬送室C11,C21,C31を上下に連通した一つのローカル搬送室Cとしてもよい。また、この一つのローカル搬送室C内に一つのローカル搬送ロボットLRを配置してもよい。この場合、ローカル搬送室Cに対してキャリヤ保持部2側には、3つの液処理ユニットM11,M21,M31が積層された積層ユニット群G11が位置し、キャリヤ保持部2から遠い側には、3つの液処理ユニットM12,M22,M32が積層された積層ユニット群G13が位置し、主搬送室5側には6つの昇華ユニットD11,D12,D21,D22,D31,D32が積層された積層ユニット群G12が位置する。ローカル搬送室Cに配置された一つのローカル搬送ロボットLRは、これらの3つの積層ユニット群G11〜G13を構成する合計12個のユニットに対してアクセスすることができる。
図7は、この発明の第6の実施形態に係る基板処理装置1Cの構成を説明するための図解的な立面図であり、主搬送室の一方側の構成が示されている。主搬送室5(図5A等参照)の一方側に、一対の積層ユニット群G21,G22が配置されており、それらの間にローカル搬送ロボットLR1,LR2が配置されている。この例では、一つの積層ユニット群G21は3つの液処理ユニットM1,M2,M3を三層に積層して構成されている。もう一つの積層ユニット群G22は、一つの液処理ユニットM4と、その上に順に積層された4つの昇華ユニットD1〜D4とを含む。主搬送室5の反対側にも同様の構成が設けられている。主搬送ロボットCRは、主搬送室5の一方側に配置された4つの液処理ユニットM1〜M4および4つの昇華ユニットD1〜D4にアクセス可能であり、かつ主搬送室5の反対側に同様に配置された4つの液処理ユニットおよび4つの昇華ユニットにアクセス可能である。
図8は、この発明の第7の実施形態に係る基板処理装置1Dの構成を説明するための図解的な平面図である。この実施形態では、3つの積層ユニット群G31,G32,G33が設けられている。第1の積層ユニット群G31は、液処理ユニットM11,M21,M31を複数層(この実施形態では三層)に積層して構成されている。第2の積層ユニット群G32は、キャリヤ保持部2におけるキャリヤ3の整列方向に沿って、第1の積層ユニット群G31に対向している。この第2の積層ユニット群G32は、液処理ユニットM12,M22,M32を複数層に積層して構成されている。第3の積層ユニット群G33は、第1および第2の積層ユニット群G31,G32の間に配置されている。第3の積層ユニット群G33は、昇華ユニットD1〜D6を複数層(この実施形態では6層)に積層して構成されており、図6Aおよび図6Bに示した積層ユニット群G12,G15と類似の構成を有している。昇華ユニットD1〜D6に対して主搬送ロボットCRとは反対側にローカル搬送室Cが配置されている。ローカル搬送室Cには、ローカル搬送ロボットLRが配置されている。ローカル搬送ロボットLRは、液処理ユニットM11,M12;M21,M22;M31,M32に対応した各層に一つずつ設けられていてもよい。また、複数層(たとえば全ての層)に配置された液処理ユニットMに対して共通に用いられる一つのローカル搬送ロボットLRが設けられていてもよい。
図9は、この発明の第8の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図であり、昇華ユニットDの構成例を示す。この昇華ユニットDは、真空チャンバを構成する昇華室111を有している。昇華室111には、排気管112が接続されている。排気管112は、真空ポンプ等の排気ユニット113に接続されている。排気管112には、排気バルブ110が介装されている。
基板搬出開口116がシャッタ118によって閉塞された状態で、ローカル搬送ロボットLRが基板Wを昇華室111に搬入する。この基板Wは、その上面に有機溶剤の固相塗布膜10が形成された状態の基板である。ローカル搬送ロボットLRは、ハンドLHを昇華室111内に進入させ、かつ、蓋部材125を昇華室111の側壁115の外面に押し付けて基板搬入開口114を閉塞する。こうして、昇華室111内は気密な密閉空間となる。この状態で、排気バルブ110が開かれ、排気ユニット113が作動させられることにより、昇華室111内の空間が大気圧よりも低圧に減圧される。それによって、基板W上の固相塗布膜10が速やかに昇華する。
また、この実施形態の昇華ユニットDを用いる場合に、前述の第3の実施形態と同様の処理を行うこともできる。すなわち、ローカル搬送ロボットLRは、液体塗布膜10が形成された状態の基板Wを液処理ユニットMから昇華ユニットDに搬送し、昇華ユニットD内でハンド冷却ユニット97によって基板Wを冷却して、液体塗布膜10を固体化してもよい。
図10は、この発明の第9の実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための図であり、前述の昇華ユニットに代えて用いることができる、昇華ユニットの構成例を図解的に示す断面図である。
この実施形態では、昇華ユニットDは、図3に示した構成と類似の構成を有しており、さらに、基板冷却ユニットとしての冷却プレート80を備えている。図3に示した構成に代えて、図9に示した構成と類似の構成を用いることもできる。図10には、図3に示した構成と類似の構成を備えた例を示す。
基板処理装置は、さらに、昇華室51における昇華処理が終了した基板Wを冷却プレート80まで搬送する第2のローカル搬送ロボット150を備えている。第2のローカル搬送ロボット150は、基板Wを保持するハンド151と、ハンド151を移動させるハンド駆動ユニット152とを含む。ハンド駆動ユニット152は、基板ホルダ52の上方(第1の基板保持位置)と冷却プレート80の上方(第2の基板保持位置)との間でハンド151を往復移動させる。ハンド151とリフトピン54,84との基板Wの受け渡しに際しては、リフトピン54,84が昇降される。むろん、ハンド駆動ユニット152が基板Wを昇降させてリフトピン54,84と基板Wを受け渡す構成とすることもできる。
この昇華処理の後、昇華処理空間50が大気圧に戻され、可動蓋部512が開放される。そうしてベース部511と可動蓋部512との間に基板Wを搬出するための開口が形成される。そして、リフトピン54によって、昇華処理済みの基板Wが基板ホルダ52の上方へと持ち上げられる。すると、第2のローカル搬送ロボット150は、ベース部511と可動蓋部512との間に形成された開口を介してそのハンド151を進入させる。その後、リフトピン54が下降することにより、昇華処理済みの基板Wがハンド151に渡される。そして、第2のローカル搬送ロボット150は、ハンド151を駆動して、その基板Wを冷却プレート80の上方まで移動させる。その状態で、リフトピン昇降ユニット85がリフトピン84を上昇させることにより、ハンド151から基板Wを受け取る。ハンド151が冷却プレート80の上方から退避した後、リフトピン84が下降し、それによって、冷却プレート80上に基板Wが載置される。
このように、昇華処理後の基板Wを冷却プレート80で冷却する構成であるので、昇華室51での処理時間を短縮できるから、生産性を高めることができる。昇華室51で加熱された基板Wの搬送を主搬送ロボットCRとは別の第2のローカル搬送ロボット150で行うので、主搬送ロボットCRに過剰な熱が蓄えられることを回避でき、主搬送ロボットCRが搬送する基板Wに対する熱の影響を抑制できる。
液体の状態で基板表面に塗布でき、基板上で液相から固相へと相転移させ、さらに固相から気相へと相転移させて昇華させることができる低表面張力液体は、前述のような有機溶剤(第2有機溶剤)に限られない。具体的には、液相において水よりも表面張力が小さい物質であって、図11に示すような状態図において、三重点Tの特定が可能な物質は、この発明における低表面張力液体として使用可能である。図11において、昇華曲線TA、蒸発曲線TBおよび融解曲線TCによって物質の固相、液相および気相の各領域が分けられ、それらの曲線TA,TB,TCの交点が三重点Tである。液相から固相への相転移PT1(凝固)は冷却によって生じさせることができる。固相から気相への相転移PT2(昇華)は、減圧および加熱によって生じさせることができる。この場合、昇華曲線TAから気相領域の内方に離れた状態であるほど昇華速度が速い。すなわち、圧力が低いほど、また温度が高いほど昇華速度が速くなる。
また、図2に二点鎖線で示すように、液処理ユニットMは、スピンチャック12に保持された基板Wを冷却するための基板冷却ユニットとして、たとえば、スピンチャック12に保持された基板Wの下面に対向するように設けられた冷温プレート30を含んでいてもよい。冷温プレート30を基板Wの下面に対して接近/離隔させるプレート駆動ユニットがさらに備えられていてもよい。冷温プレート30は、冷媒が流通する冷媒路が内部に形成されたプレートであってもよい。また、冷温プレート30は、電子冷熱素子を備えていてもよい。冷温プレート30は、基板Wを第2有機溶剤の融点未満の温度に冷却し、基板W表面の第2有機溶剤の液膜を固体化する。第2有機溶剤の吐出時には基板Wを冷却しない方がよいので、プレート駆動ユニットを備えて、第2有機溶剤の吐出時には、冷温プレート30を基板Wの下面から離隔した退避位置に配置することが好ましい。そして、第2有機溶剤液膜が基板Wの表面に薄く広がった後に、冷温プレート30を基板Wの下面に接近させて、基板Wを冷却し、塗布膜を液相から固相へと変化させることが好ましい。
これらの構成の場合には、基板Wの下面に液体を接触させることなく基板Wを冷却できる。したがって、基板Wの下面の液体を振り切るためのスピン乾燥処理を省くことができる。それにより、スピン乾燥処理に伴う、塗布膜10の蒸発または昇華を回避できる。
前述の図1、図5、図6、図7の構成において、インデクサロボットIRと主搬送ロボットCRとの間に、基板Wを一時的に保持する基板受渡しユニットを配置し、図8の構成の場合と同様にして、それらの間の基板受け渡しを行ってもよい。
IR インデクサロボット
S1 第1層
S2 第2層
S3 第3層
M,M1-M4,M11-M14,M21-M24,M31-M34 液処理ユニット
D,D1-D6,D11-D14,D21-D24,D31-D34 昇華ユニット
LR,LR1,LR2,LR11-LR14,LR21-LR24,LR31,LR32 ローカル搬送ロボット
LH ローカル搬送ロボットのハンド
C,C11-C14,C21-C24 ローカル搬送室
G1-G4,G11-G16,G21,G22,G31-G33 積層ユニット群
CR 主搬送ロボット
HC 主搬送ロボットのハンド
1,1A,1B,1C,1D 基板処理装置
2 キャリヤ保持部
3 キャリヤ
5 主搬送室
7 基板受渡しユニット
10 塗布膜(液体または固体)
11 処理室
12 スピンチャック
14 薬液ノズル
15 リンス液ノズル
16 有機溶剤ノズル
17 モータ
19 遮断板
30 温度調節プレート
31A,31B 有機溶剤配管
32A,32B 有機溶剤バルブ
33A,33B 有機溶剤供給源
34 有機溶剤温度調節ユニット
37 基板搬入開口
38 基板搬出開口
39,40 シャッタ
50 昇華処理空間
51 昇華室
52 基板ホルダ
53H ヒータ
53C 冷却ユニット
54 リフトピン
56 蓋部駆動ユニット
63 排気ユニット
71,71A 冷温不活性ガスノズル
72 冷温不活性ガス配管
73 冷温不活性ガスバルブ
74 冷温不活性ガス供給源
80 冷却プレート
81 ベース部
84 リフトピン
90 ハンド駆動ユニット
91,91A 有機溶剤ガスノズル
97 ハンド冷却ユニット
98 冷媒通路
99 冷却プレート
111 昇華室
113 排気ユニット
114 基板搬入開口
116 基板搬出開口
118 シャッタ
125 蓋部材
127 加熱ユニット
131 裏面ノズル
132 吐出口
133 温度調節液供給配管
134 温度調節水バルブ
135 温度調節水供給源
136 冷温水バルブ
137 冷温水供給源
140 温度調節ガス流路
141 温度調節ガス供給配管
142 温度調節ガスバルブ
143 温度調節ガス供給源
150 第2のローカル搬送ロボット
151 ハンド
152 ハンド駆動ユニット
Claims (27)
- 塗布室を有し、前記塗布室内で基板の表面に水よりも表面張力が小さい低表面張力液体を塗布して固体および液体のうちの一方である所定状態の塗布膜を形成する塗布膜形成ユニットと、
昇華室を有し、前記昇華室内で前記基板の表面に形成された前記塗布膜を昇華させる昇華ユニットと、
前記昇華室内を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段と、
前記塗布室に基板を搬入する主搬送手段と、
前記塗布室から前記昇華室へと基板を搬送するローカル搬送手段と、
前記ローカル搬送手段が前記塗布室から前記昇華室へと前記基板を搬送している間、前記塗布膜の相転移を抑制して当該塗布膜を前記所定状態に保持する塗布膜状態保持手段と、を含む、基板処理装置。 - 前記塗布膜形成ユニットが、
基板を水平に保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板に、低表面張力液体を供給する液体供給手段と、
前記液体供給手段から低表面張力液体が基板に供給された後に、基板の冷却を開始し、前記低表面張力液体を融点未満に冷却させ、前記低表面張力液体の固体からなる前記塗布膜を形成する冷却固化手段と、を含む、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記塗布膜状態保持手段が、前記基板上の塗布膜が固体から液体に戻ることを阻止する液化阻止手段を含む、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記液化阻止手段が、前記基板上の塗布膜を前記融点未満に維持する冷却維持手段を含む、請求項3に記載の基板処理装置。
- 前記冷却維持手段が、前記ローカル搬送手段の搬送アームを冷却するアーム冷却手段を含む、請求項4に記載の基板処理装置。
- 前記塗布膜状態保持手段が、前記基板上の塗布膜が昇華することを阻止する昇華阻止手段を含む、請求項2〜5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記冷却固化手段が、前記基板保持手段に保持された基板を前記低表面張力液体の融点未満の流体に接触させる、請求項2〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記冷却固化手段が、前記基板保持手段に保持された基板の下面に接触または近接して、当該基板を冷却する冷却プレートを含む、請求項2〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記冷却固化手段が、前記基板保持手段に保持された基板に液体窒素を供給する液体窒素供給手段を含む、請求項2〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記液体供給手段が、前記低表面張力液体が流通し、前記基板の表面に向けて前記低表面張力液体を吐出する吐出口を有する低表面張力液体供給配管を含み、
前記塗布膜形成ユニットが、前記低表面張力液体供給配管の前記塗布室内に配置されている部分を前記低表面張力液体の融点以上の温度に調節する低表面張力液体温度調節手段をさらに含む、請求項2〜9のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記塗布膜形成ユニットが、前記低表面張力液体を前記基板の表面に向けて吐出する吐出口と、前記吐出口の基板からの高さを調整する吐出口高さ調整手段と、を含む、請求項2〜10のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記塗布膜形成ユニットが、前記低表面張力液体を前記基板の表面に向けて吐出する吐出口と、前記吐出口から前記低表面張力液体が基板に向けて吐出されている間、前記低表面張力液体の融点以上の温度に前記基板を温度調節する基板温度調節手段と、を含む、請求項2〜11のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記塗布膜形成ユニットが、前記基板保持手段によって保持された基板を回転させる基板回転手段をさらに含む、請求項2〜12のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記塗布膜形成ユニットが、液膜状態の塗布膜を基板の表面に形成するように構成されており、
前記塗布膜状態保持手段が、前記塗布膜を液膜の状態に保持するように構成されており、
前記昇華ユニットが、前記基板に形成された液膜状態の塗布膜を前記低表面張力液体の融点未満に冷却させて、前記低表面張力液体の固体膜に転換させる冷却固化手段を含む、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記塗布膜状態保持手段が、前記塗布膜が液相から気相に変化して蒸発することを抑制する蒸発阻止手段を含む、請求項14に記載の基板処理装置。
- 塗布室を有し、前記塗布室内で基板の表面に水よりも表面張力が小さい低表面張力液体を塗布して液体状態の塗布膜を形成する塗布膜形成ユニットと、
昇華室を有し、前記昇華室内で前記基板の表面に形成された塗布膜を昇華させる昇華ユニットと、
前記昇華室内を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段と、
前記塗布室に基板を搬入する主搬送手段と、
前記塗布室から前記昇華室へと基板を搬送するローカル搬送手段と、
前記ローカル搬送手段が前記塗布室から前記昇華室へと前記基板を搬送している間に、前記基板に形成された液膜状態の塗布膜を前記低表面張力液体の融点未満に冷却させて、前記低表面張力液体の固体膜に転換させる冷却固化手段と、を含む、基板処理装置。 - 前記ローカル搬送手段が、ローカル搬送室を通る搬送経路に従って基板を搬送するように構成されており、
前記ローカル搬送室と前記昇華ユニットとが連通している、請求項1〜16のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記昇華室が、前記ローカル搬送手段によって基板が搬入される搬入開口を有しており、
前記ローカル搬送手段が、前記搬入開口を密閉する蓋手段を含む、請求項1〜17のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記ローカル搬送手段が、基板を搬送する搬送アームを備えており、
前記蓋手段が前記搬送アームに設けられている、請求項18に記載の基板処理装置。 - 前記昇華ユニットが、前記昇華室内で基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板を加熱する基板加熱手段と、を含み、
前記基板加熱手段が、伝熱または輻射熱によって基板を加熱するヒータ、または電磁波を照射して基板を加熱する電磁波照射手段を含む、請求項1〜19のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記昇華ユニットが、基板を保持する複数の基板保持位置を有しており、
前記複数の基板保持位置の間で基板を搬送する第2のローカル搬送手段をさらに含む、請求項1〜20のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記昇華ユニットが、前記昇華室内に配置され前記基板を加熱する基板加熱ユニットと、前記基板加熱ユニットによって加熱された基板を冷却する基板冷却ユニットと、を含み、
前記第2のローカル搬送手段が、前記基板加熱ユニットから前記基板冷却ユニットまで、基板を搬送する、請求項21に記載の基板処理装置。 - 前記昇華室の容積が、前記塗布室の容積よりも小さい、請求項1〜22のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記低表面張力液体が、有機溶剤を含む、請求項1〜23のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記主搬送手段が主搬送室に配置されており、
前記ローカル搬送手段が、前記主搬送室から離隔されたローカル搬送室に配置されている、請求項1〜24のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記主搬送手段が主搬送室に配置されており、
前記ローカル搬送手段が、前記主搬送室から離隔されたローカル搬送室に配置されており、
前記塗布膜状態保持手段が、前記ローカル搬送室に配置されている、請求項1〜15のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記塗布膜状態保持手段が、前記ローカル搬送手段に備えられている、請求項1〜15および26のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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