JP7190977B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、処理チャンバ内で基板に所定の処理を実行する基板処理装置および基板処理方法に関するものであり、特に処理チャンバに対する基板の搬入および搬出に関する。

半導体基板、表示装置用ガラス基板等の各種基板の処理工程には、基板が処理チャンバに収容された状態で行われる処理が含まれる場合がある。この場合、処理の前後で、チャンバと外部との間での基板の受け渡しが必然的に生じる。このような基板の受け渡しをスムーズに行うために、基板を平板状のトレイに載置した状態で処理チャンバ内に搬入するように構成された装置がある。

例えば、特許文献１に記載の基板処理装置は、超臨界流体を用いて基板の乾燥処理を行うための装置である。この装置では、処理チャンバの側面に設けられたスリット状の開口を介して基板の出し入れを行うために、基板が平板トレイ状の保持板に載置された状態でチャンバ内に搬入される。

特開２０１８－０８２０４３号公報 特開２０１９－０２１８０６号公報

処理チャンバ内での処理には、基板の温度上昇を伴うものがある。例えば特許文献１に記載の超臨界乾燥処理においても、超臨界状態を実現するためにチャンバ内を高温・高圧状態にする必要がある。そのため、処理直後においては基板や処理チャンバ内の構成部品が高温となっている。このことは、複数の基板を連続的に処理する場合に問題となり得る。というのは、先の基板の処理直後に未処理の基板が装置に搬入されると、高温状態の構成部品に触れるまたは接近することで基板の温度が上昇してしまい、このことが処理プロセスに悪影響を及ぼすことがあるからである。特に、未処理基板が何らかの液体または固体の表面層で覆われた状態で搬入される場合、表面層が温められることで変質したり、揮発して基板表面が露出したりすることがある。

この問題を解決するために、例えば特許文献２に記載されたように、処理後の基板を冷却するための機構を処理チャンバ内に設けることも考えられる。しかしながら、この場合には、処理後の基板が冷却されてから外部へ搬出されることとなるため、１枚の基板に対する処理時間が長くなり、処理のスループットが低下するという問題が生じる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の温度上昇を伴う処理であっても、スループットの低下を生じさせず、複数の基板を効率よく処理することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明の一の態様は、上記目的を達成するため、基板を処理するための処理空間を形成し、側部に前記処理空間と連通する開口を有する処理チャンバと、上面が処理対象の前記基板を水平姿勢に支持する支持面となった平板形状を有し、前記開口を介して前記処理空間に対し挿抜可能な支持トレイと、前記処理チャンバ外に設けられて、前記処理チャンバから引き出された前記支持トレイとの間で前記基板を受け渡す移載機構とを備える基板処理装置である。ここで、前記移載機構は、前記支持トレイに設けられた貫通孔を介して上端部が前記支持面よりも上方に突出して前記基板の下面に当接することで、前記基板を下方から支持可能な複数のリフトピンと、前記複数のリフトピンが取り付けられたベース部と、前記ベース部を昇降させる昇降部とを有し、前記昇降部が、前記ベース部の上面が前記支持トレイの下面に近接または当接する位置まで上昇し前記リフトピンの前記上端部が前記支持面よりも上方に突出する上部位置と、前記リフトピンの前記上端部が前記支持面よりも下方に退避する下部位置との間で前記ベース部を昇降させる。

また、この発明の他の一の態様は、上記目的を達成するため、処理チャンバ内で基板を処理する基板処理方法において、移載機構が、未処理の前記基板を、上面が前記基板を水平姿勢に支持する支持面となった平板形状を有する支持トレイに載置する工程と、前記支持トレイが前記処理チャンバの側部に設けられた開口を介して前記処理チャンバ内に進入することで前記基板を前記処理チャンバ内に搬入する工程と、前記処理チャンバ内で前記基板に対し所定の処理を実行する工程と、前記移載機構が、前記処理チャンバから取り出された前記支持トレイに載置されている処理済みの前記基板を前記支持トレイから外部へ払い出す工程とを備えている。ここで、前記移載機構は、前記支持トレイに設けられた貫通孔を介して複数のリフトピンを昇降させることで前記支持トレイとの間で前記基板を受け渡し、前記複数のリフトピンは共通のベース部に取り付けられて前記ベース部と一体的に昇降し、前記処理済みの基板を払い出す際、前記ベース部の上面が前記支持トレイの下面に近接または当接して前記支持トレイを冷却する。

このように構成された発明では、基板が平板状の支持トレイに載置された状態で処理チャンバへの出し入れが行われる。具体的には、基板を支持可能な複数のリフトピンが共通のベース部に取り付けられており、ベース部の昇降によりリフトピンが一体的に昇降することで、支持トレイ上で基板が上下する。これにより外部装置と支持トレイとの間でリフトピンを介した基板の受け渡しが行われる。複数のリフトピンが一体のベース部に取り付けられることで、リフトピンを機械的に安定して保持することができる。また複数のリフトピンが一体的に昇降するため、細長いリフトピンを個別に昇降させる場合よりも安定した姿勢で基板を昇降させることが可能である。

そして、処理後の基板が処理チャンバから外部へ払い出されるとき、これと併行して支持トレイの冷却を行うことが可能である。具体的には、移載機構がリフトピンを上昇させて支持トレイから基板を受け取る際、リフトピンが取り付けられたベース部材がリフトピンと一体的に上昇して支持トレイの下面に近接もしくは当接することで、処理後の支持トレイが持つ熱エネルギーを放散させ支持トレイを冷却する。ベース部は、複数のリフトピンおよびこれに支持される基板を安定的に保持するための機械的強度を有する構造とされる。そのような構造は必然的に比較的大きな熱容量を有するため、処理後の温められた支持トレイから熱エネルギーを奪う能力を有している。

すなわち、本発明では、処理チャンバから引き出された支持トレイからリフトピンへ基板を受け渡すための動作が、同時に支持トレイを冷却する動作にもなっている。このため、処理において支持トレイの温度が上昇していたとしても、基板が払い出される間にその温度を下げておくことができる。したがって、処理済みの基板が払い出された後、直ちに未処理の基板を受け入れることが可能である。

上記のように、本発明では、共通のベース部に取り付けられた複数のリフトピンで基板を安定的に支持して外部との基板の受け渡しを行うことができる。支持トレイからの基板の払い出しと併行して支持トレイの冷却が行われるため、払い出し後には直ちに新たな基板を受け入れることができる。そのため、処理によって支持トレイの温度が上昇する場合であっても、その温度上昇による悪影響を回避し、しかも、処理のスループットを低下させることなく効率よく複数の基板を処理することが可能である。

本発明に係る基板処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。 基板の受け渡しの様子を模式的に示す図である。 受け渡しに関与する各部の形状および位置関係を示す図である。 支持トレイおよびベース部材の構造をより詳細に示す側面断面図である。 移載ユニットの変形例を示す図である。 移載ユニットの他の変形例を示す図である。 この基板処理装置の概略動作を示すフローチャートである。 移載ユニットの変形例を示す図である。 移載ユニットの変形例を示す図である。

図１は本発明に係る基板処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。この基板処理装置１は、例えば半導体基板のような各種基板の表面を超臨界流体を用いて処理するための装置である。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここで、ＸＹ平面は水平面であり、Ｚ方向は鉛直方向を表す。より具体的には、（－Ｚ）方向が鉛直下向きを表す。

ここで、本実施形態における「基板」としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。以下では主として半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。

基板処理装置１は、処理ユニット１０、移載ユニット３０、供給ユニット５０および制御ユニット９０を備えている。処理ユニット１０は、超臨界乾燥処理の実行主体となるものであり、移載ユニット３０は、図示しない外部の搬送装置により搬送されてくる未処理基板を受け取って処理ユニット１０に搬入し、また処理後の基板を処理ユニット１０から外部の搬送装置に受け渡す。供給ユニット５０は、処理に必要な化学物質および動力を処理ユニット１０および移載機構３０に供給する。

制御ユニット９０は、これら装置の各部を制御して所定の処理を実現する。この目的のために、制御ユニット９０には、各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ９１、処理データを一時的に記憶するメモリ９２、ＣＰＵ９１が実行する制御プログラムを記憶するストレージ９３、およびユーザや外部装置と情報交換を行うためのインターフェース９４などを備えている。後述する装置の動作は、ＣＰＵ９１が予めストレージ９３に書き込まれた制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。

処理ユニット１０は、台座１１の上に処理チャンバ１２が取り付けられた構造を有している。処理チャンバ１２は、いくつかの金属ブロックの組み合わせにより構成され、その内部が空洞となって処理空間ＳＰを構成している。処理対象の基板Ｓは処理空間ＳＰ内に搬入されて処理を受ける。処理チャンバ１２の（－Ｙ）側側面には、Ｘ方向に細長く延びるスリット状の開口１２１が形成されており、開口１２１を介して処理空間ＳＰと外部空間とが連通している。

処理チャンバ１２の（－Ｙ）側側面には、開口１２１を閉塞するように蓋部材１３が設けられている。蓋部材１３の（＋Ｙ）側側面には平板状の支持トレイ１５が水平姿勢で取り付けられており、支持トレイ１５の上面は基板Ｓを載置可能な支持面となっている。蓋部材１３は図示を省略する支持機構により、Ｙ方向に水平移動自在に支持されている。

蓋部材１３は、供給ユニット５０に設けられた進退機構５３により、処理チャンバ１２に対して進退移動可能となっている。具体的には、進退機構５３は、例えばリニアモータ、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダ等の直動機構を有しており、このような直動機構が蓋部材１３をＹ方向に移動させる。進退機構５３は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

蓋部材１３が（－Ｙ）方向に移動することにより、支持トレイ１５が処理空間ＳＰから開口１２１を介して外部へ引き出されると、支持トレイ１５へのアクセスが可能となる。すなわち、支持トレイ１５への基板Ｓの載置、および支持トレイ１５に載置されている基板Ｓの取り出しが可能となる。一方、蓋部材１３が（＋Ｙ）方向に移動することにより、支持トレイ１５は処理空間ＳＰ内へ収容される。支持トレイ１５に基板Ｓが載置されている場合、基板Ｓは支持トレイ１５とともに処理空間ＳＰに搬入される。

蓋部材１３が（＋Ｙ）方向に移動し開口１２１を塞ぐことにより、処理空間ＳＰが密閉される。なお、図示を省略しているが、蓋部材１３の（＋Ｙ）側側面と処理チャンバ１２の（－Ｙ）側側面との間にはシール部材が設けられ、処理空間ＳＰの気密状態が保持される。また、図示しないロック機構により、蓋部材１３は処理チャンバ１２に対して固定される。このようにして処理空間ＳＰの気密状態が確保された状態で、処理空間ＳＰ内で基板Ｓに対する処理が実行される。

この実施形態では、供給ユニット５０に設けられた流体供給部５７から、超臨界処理に利用可能な物質の流体、例えば二酸化炭素を気体または液体の状態で処理ユニット１０に供給する。二酸化炭素は比較的低温、低圧で超臨界状態となり、また基板処理に多用される有機溶剤をよく溶かす性質を有するという点で、超臨界乾燥処理に好適な化学物質である。

流体は処理空間ＳＰに充填され、処理空間ＳＰ内が適当な温度および圧力に到達すると、流体は超臨界状態となる。こうして基板Ｓが処理チャンバ１２内で超臨界流体により処理される。供給ユニット５０には流体回収部５５が設けられており、処理後の流体は流体回収部５５により回収される。流体供給部５７および流体回収部５５は制御ユニット９０により制御されている。

移載ユニット３０は、外部の搬送装置と支持トレイ１５との間における基板Ｓの受け渡しを担う。この目的のために、移載ユニット３０は、本体３１と、昇降部材３３と、ベース部材３５と、複数のリフトピン３７とを備えている。昇降部材３３はＺ方向に延びる柱状の部材であり、図示しない支持機構により、Ｚ方向に移動自在に支持されている。昇降部材３３の上部には略水平の上面を有するベース部材３５が取り付けられており、ベース部材３５の上面から上向きに、複数のリフトピン３７が立設されている。後述するように、リフトピン３７の各々は、その上端部が基板Ｓの下面に当接することで基板Ｓを下方から水平姿勢に支持する。基板Ｓを安定的に支持するために、上端部の高さが互いに等しい３以上のリフトピン３７が設けられることが望ましい。

昇降部材３３は、供給ユニット５０に設けられた昇降機構５１により昇降移動可能となっている。具体的には、昇降機構５１は、例えばリニアモータ、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダ等の直動機構を有しており、このような直動機構が昇降部材３３をＺ方向に移動させる。昇降機構５１は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

昇降部材３３の昇降によりベース部材３５が上下動し、これと一体的に複数のリフトピン３７が上下動する。これにより、次に説明するように、移載ユニット３０と支持トレイ１５との間での基板Ｓの受け渡しが実現される。

図２は基板の受け渡しの様子を模式的に示す図である。また、図３は受け渡しに関与する各部の形状および位置関係を示す図である。より具体的には、図３（ａ）は基板Ｓの受け渡しに関与する構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は支持トレイ１５の部分拡大断面図である。なお、図３（ａ）では、各部の構造を明示するため、部材間のＺ方向の距離を実際より拡大している。これらの図に示すように、基板Ｓの受け渡しは、支持トレイ１５が処理チャンバ１２から引き出された状態で実行される。このために、移載ユニット３０は、引き出された状態の支持トレイ１５の下方に当たる位置に配置されている。

図２（ａ）ないし図２（ｄ）を参照し、基板Ｓの受け渡しにおける各部の動作について説明する。装置の初期状態は図１に示されている。この状態から、外部から搬入される基板Ｓを受け取るとき、図２（ａ）に示すように、蓋部材１３が（－Ｙ）側に移動して支持トレイ１５が処理チャンバ１２から引き出される。このときの支持トレイ１５の位置を、以下では「引き出し位置」と称する。また、昇降部材３３が上昇することでリフトピン２７が支持トレイ１５の上面（支持面）１５１より突出した状態となる。

図３（ａ）に示すように、支持トレイ１５のうち水平方向におけるリフトピン２７の配設位置に対応する位置には、上下方向に貫通する貫通孔１５２が設けられている。昇降部材３３の上昇によってベース部材３５が上昇するとき、リフトピン３７は貫通孔１５２を通して支持面１５１よりも上方に突出する。

図３（ｂ）に示すように、貫通孔１５２内には例えばゴム製、シリコン樹脂製またはフッ素樹脂（例えばＰＴＦＥ；poly-tetrafluoroethylene）製の環状のシール部材１５３が装着されている。シール部材１５３は、リフトピン３７と貫通孔１５２との隙間をシールする。後述するように、基板Ｓは上面に液膜が形成された状態で搬入されてくるが、仮に一部の液体が基板Ｓからこぼれ落ちることがあったとしても、それが貫通孔１５２を介して下方へ落下することは防止される。なお、図を見やすくするため、他の各図においてはシール部材１５３の図示を省略している。

図２（ａ）に示すように、基板Ｓは外部の搬送装置に設けられたハンドＨにより保持された状態で搬送されてくる。リフトピン３７がハンドＨの上面よりも上方まで突出することで、基板ＳはハンドＨからリフトピン３７に受け渡される。ハンドＨとリフトピン３７とは互いに干渉しないように形状および配置が定められる。この状態で、ハンドＨは側方へ退避することができる。図２（ｂ）に示すように、昇降部材３３が下降することで、リフトピン３７により支持される基板Ｓが下降する。

最終的には図２（ｃ）に示すように、基板Ｓの下面が支持面１５１に当接し、リフトピン３７が支持面１５１よりも下方まで下降することで、基板Ｓはリフトピン３７から支持トレイ１５へ受け渡される。このようにして、外部搬送装置から支持トレイ１５へ基板Ｓが受け渡される。その後、図２（ｄ）に示すように、蓋部材１３が（＋Ｙ）方向へ移動することで、支持トレイ１５とともに基板Ｓが処理チャンバ１２の処理空間ＳＰに収容される。

処理後の基板Ｓの搬出は、上記とは逆の動きとなる。すなわち、図２（ｃ）に示すように、処理後の基板Ｓが支持トレイ１５とともに処理チャンバ１２から引き出された後、昇降部材３３が上昇することで、リフトピン２７が基板Ｓを支持トレイ１５から持ち上げる。そして、図２（ａ）に示すように、外部から進入してくるハンドＨにリフトピン３７から基板Ｓを受け渡すことで、基板ＳはハンドＨにより保持されることとなる。ハンドＨが基板Ｓを外部へ搬出することで、基板Ｓは基板処理装置１から払い出される。

なお、処理チャンバ１２に搬入される基板Ｓはその上面が液体または固体に覆われている場合がある。例えば基板Ｓの表面に微細パターンが形成されている場合、基板Ｓに残留付着している液体の表面張力によってパターンの倒壊が生じるおそれがある。また、不完全な乾燥によって基板Ｓの表面にウォーターマークが残留する場合がある。また、基板Ｓ表面が外気に触れることで酸化等の変質を生じる場合がある。このような問題を未然に回避するために、基板Ｓの表面を液体または固体の表面層で覆った状態で搬送することがある。

したがって、上記した基板Ｓの受け渡しプロセスのうち、外部から搬入された基板Ｓが移載ユニット３０を介して処理チャンバ１２に収容されるプロセスは、基板Ｓの上面が表面層で覆われた状態で実行されることがある。例えば表面に微細パターンが形成された半導体基板に対しては、基板に対する腐食性が低く比較的低い表面張力を有する液体、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）やアセトン等により液膜を形成した状態で搬送が実行される。一方、処理チャンバ１２から基板Ｓが搬出されるプロセスにおいては、基板Ｓは乾燥した状態となっている。

図４は支持トレイおよびベース部材の構造をより詳細に示す側面断面図である。このうち図４（ａ）は、上記した基板Ｓの受け渡しの際の上下動においてベース部材３５が最も低い位置まで下降した状態を示している。このときのベース部材３５の位置を「下部位置」と称することとする。またこのときのリフトピン３７の上端部のＺ方向位置を「受け渡し位置」と称する。

また、図４（ｂ）は、該上下動においてベース部材３５が最も高い位置まで上昇した状態を示している。このときのベース部材３５の位置を「上部位置」と称することとする。またこのときのリフトピン３７の上端部のＺ方向位置を「退避位置」と称する。したがって、ベース部材３５は上部位置と下部位置との間を上下方向に往復移動することになる。これに伴い、リフトピン３７の上端部は受け渡し位置と退避位置との間を上下方向に往復移動する。

概略平板状の支持トレイ１５の上面には、部分的に窪んだ凹部が設けられており、凹部の底が平坦な支持面１５１となっている。この凹部に基板Ｓが載置される。なお、このような凹部が設けられず、支持トレイ１５の上面が平坦面であっても基板Ｓの支持は可能である。

一方、ベース部材３５も平板状の部材であり、その上面は略平坦であるが、中央部に対して周縁部が盛り上がった表面形状となっている。言い換えれば、ベース部材３５の上面は中央部分が窪んだ凹面となっている。したがってベース部材３５の上面は一定量の液体を保持可能となっている。このようにする理由は、基板Ｓの上面に表面層が形成されているとき、受け渡しの際の振動によってその一部が基板Ｓからこぼれ落ちたとしても、ベース部材３５によってそれを受け止め周囲に飛散するのを防止するためである。つまり、ベース部材３５は、基板Ｓからこぼれ落ちる液体または固体を受け止める受け皿としての機能を有する。このような落下物は主として貫通孔１５１およびリフトピン３７を伝わって下方へ流下するが、リフトピン３７の下端はベース部材３５の上面に取り付けられているのでベース部材３７によって確実に受け止めることができる。

そして、複数のリフトピン３７はいずれも単一のベース部材３５に取り付けられており、ベース部材３５の上下動に伴って一体的に上下動する。このような構造では、細長いリフトピンを剛性の高いベース部材３５に取り付けることにより、機械的強度を高めることができる。また、複数のリフトピン３７が一体的に昇降するため、それらの上端部の相対的な高さが変化せず、各リフトピンが個別に昇降する場合よりも基板Ｓを安定的に水平姿勢に維持することが可能である。このことは、特に基板Ｓの上面が液膜で覆われているときに、それを維持するという点で大きな意味を持つ。

図４（ａ）に示すように、ベース部材３５が下部位置にあるとき、リフトピン３７の上端部は支持プレート１５よりも大きく下方へ後退した状態となっている。図に破線で示される、蓋部材１３の下端位置よりも下方へ後退していることがより好ましい。このようにすると、基板Ｓを処理チャンバ１２に収容するために蓋部材１３が（＋Ｙ）方向へ移動する際に、蓋部材１３とリフトピン３７とが干渉するのを回避することができる。

一方、図４（ｂ）に示すベース部材３５の上部位置では、破線で示される蓋部材１３の上端位置よりもさらに上方までリフトピン３７が達することで、蓋部材１３の上方を通って基板Ｓの下部へハンドＨを進入させることができる。これにより、ハンドＨとリフトピン３７との間での基板Ｓの受け渡しが可能となる。

またこのとき、ベース部材３５の上面が支持トレイ１５の下面に当接する。両者をよりよく密着させるために、支持トレイ１５の下面がベース部材３５の上面の曲面に倣う形状に加工されているが、このことは必須ではない。このように、上部位置においてベース部材３５を支持トレイ１５の下面に当接させるのは、以下の理由による。

処理チャンバ１２において、本実施形態の超臨界乾燥処理のように基板Ｓの温度上昇を伴うような処理が行われる場合、処理直後に搬出される基板Ｓおよび支持トレイ１５は高温になっている。処理済み基板の搬出後に新たな基板を受け入れて処理を実行する場合、未処理基板が高温の支持トレイ１５に載置されることにより問題が生じるおそれがある。例えば未処理の基板Ｓが表面に液膜あるいは揮発性固体の膜が形成された状態で搬入される場合、基板Ｓが温められることでこれらが揮発し基板表面が露出してしまうことがある。これを防止するために、新たな基板Ｓの搬入に先立って、支持トレイ１５の温度をできるだけ下げておくことが求められる。

処理チャンバ１２内で冷却処理を行うことや、引き出された支持トレイ１５が自然冷却により十分に温度が低下するまで待機することも考えられるが、その間新たな基板Ｓへの処理開始が遅れることになり、処理のスループットが低下してしまう。

そこで、この実施形態では、処理済みの基板Ｓを払い出す際にベース部材３５を支持トレイ１５の下面に当接させることで、支持トレイ１５が持つ熱エネルギーをベース部材３５に移動させることにより支持トレイ１５を冷却する。この目的のために、ベース部材３５については熱伝導性に優れた物質、例えばアルミニウム、真鍮、ステンレス等の金属材料により、しかも支持トレイ１５よりも大きな熱容量を有するように構成されることが望ましい。こうすることで、自然冷却の場合よりも十分に早く支持トレイ１５の温度が低下し、より早期に次の基板Ｓへの処理を開始することができる。

支持トレイ１５の冷却のために特別な時間を取る必要はなく、基板Ｓを支持トレイ１５から取り出し外部の搬送装置に受け渡すためのリフトピン３７の昇降動作自体が、ベース部材３５を当接させて支持トレイ１５を冷却するための動作ともなっている。このため、処理のスループットの低下を招くことなく支持トレイ１５を冷却することが可能である。

ベース部材３５が支持トレイ１５に当接して熱エネルギーを奪うことで支持トレイ１５の温度は低下するが、ベース部材３５の温度が上昇してしまう。このような温度上昇については、支持トレイ１５への基板Ｓの受け渡しの終了後から処理チャンバ１２内での処理が終了するまでの間、ベース部材３５が周囲雰囲気に触れて自然冷却されることである程度解消されるものと期待される。したがって、ベース部材３５を積極的に冷却することは不要であるとも言える。しかしながら、次に説明するように、ベース部材３５を積極的に冷却するための構成が設けられてもよい。なお、以下の変形例では、上記実施形態と同一のまたは対応する機能を有する構成には同一符号を付して説明を省略する。

図５は移載ユニットの変形例を示す図である。図５（ａ）に示すように、下部位置にあるベース部材３５の下面に当接してベース部材３５を冷却する冷却機構３８が移載ユニット３０に設けられてもよい。図５（ｂ）に示すように、冷却機構３８は移載ユニット３０の本体３１の上面に取り付けられており、ベース部材３５が上昇するとベース部材３５からは離間するため冷却作用を失う。このような構成では、冷却機構３８により予め冷却されたベース部材３５が上昇して支持トレイ１５の下面に当接することで、支持トレイ１５をより効果的に冷却することができる。また、上部位置で支持トレイ１５との当接により温度が上昇したベース部材３５が、下部位置で冷却機構３８により冷却されることにより、冷却機能を継続的に維持することが可能となる。

冷却機構３８としては、例えば冷媒を用いた熱交換器、ヒートポンプ方式のもの、ペルチェ素子を利用したもの等を適用可能である。なお、冷却機構３８はベース部材３５の下面に直接取り付けられて、ベース部材３５とともに上下動する構成であってもよい。このような構成では、冷却機構３８によりベース部材３５を常時冷却しておくことが可能となる。

また、冷却機構がベース部材の内部に埋め込まれた構造や、図５（ｃ）に示すように冷却機構３９がベース部材３５の上面に取り付けられ直接支持トレイ１５を冷却する構成であってもよい。

図６は移載ユニットの他の変形例を示す図である。図６（ａ）に示す変形例では、ベース部材３５の上面から支持トレイ１５の下面に向けて冷却用ガスＧが吹き出される。冷却用ガスＧとしては、例えば常温または熱交換器を通すことで冷却された乾燥空気または不活性ガスを用いることができる。このような構成では、ベース部材３５から支持トレイ１５の下面に向けて冷却用ガスＧが吹き付けられることにより、支持トレイ１５が冷却される。したがってこの場合、上部位置でベース部材３５が支持トレイ１５の下面に当接する必要は必ずしもなく、両者が十分に近接した状態であればよい。

また、図６（ｂ）に示す変形例では、本体３１の上面から冷却用ガスＧが吹き出される。このような構成では、ベース部材３５が下部位置にあるとき、つまり基板Ｓの受け渡しに関与してないときにその下面に冷却用ガスＧが吹き付けられることにより、ベース部材３５が冷却される。こうして冷却されたベース部材３５が上部位置で支持トレイ１５の下面に当接することで、上記実施形態と同様に支持トレイ１５を冷却することが可能となる。また、当接による冷却と気体吹き付けによる冷却とが併用されてもよい。

図７はこの基板処理装置の概略動作を示すフローチャートである。各工程における装置各部の動作についてはこれまでに説明した通りである。最初に、図２（ａ）に示されるように、蓋部材１３が（－Ｙ）側に移動することで支持トレイ１５が処理チャンバ１２から引き出され、移載ユニット３０のアクセスが可能な引き出し位置へ位置決めされる（ステップＳ１０１）。続いて、昇降機構５１が作動することで、リフトピン３７が上昇し、その上端部の位置が支持トレイ１５の上面よりも上方に突出する受け渡し位置に位置決めされる（ステップＳ１０２）。

この状態で、外部の搬送装置のハンドＨに保持される基板Ｓをリフトピン３７による支持に切り替える。これにより基板ＳはハンドＨからリフトピン３７へ受け渡される（ステップＳ１０３）。基板Ｓを支持するリフトピン３７が下降することで、基板Ｓは下降し、最終的に支持トレイ１５に受け渡される（ステップＳ１０４）。

リフトピン３７が蓋部材１３と干渉しない退避位置まで下降した後、蓋部材１３が（＋Ｙ）側へ移動して、基板Ｓを支持する支持トレイ１５が処理チャンバ１２内に格納される（ステップＳ１０５）。処理チャンバ１２内では、搬入された基板Ｓに対して超臨界乾燥処理が実行される（ステップＳ１０６）。超臨界処理の内容は公知であるのでここでは説明を省略する。

処理の終了後、蓋部材１３が（－Ｙ）側へ移動することで、基板Ｓが支持トレイ１５とともに外部へ引き出され、移載ユニット３０のアクセスが可能な引き出し位置へ位置決めされる（ステップＳ１０７）。続いて、昇降機構５１が作動することで、ベース部材３５が上部位置まで上昇する（ステップＳ１０８）。リフトピン３７はベース部材３５と一体的に上昇し、基板Ｓが蓋部材１３の上端位置よりも上方に位置することで、基板Ｓは搬送装置のハンドＨによる搬出が可能になる。こうして基板Ｓが外部へ払い出される（ステップＳ１０９）。また、ベース部材３５が支持トレイ１５の下面に当接することにより、支持トレイ１５が冷却される。

次に処理すべき基板Ｓがある場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ステップＳ１０３に戻って新たな基板Ｓを受け入れ、上記処理が繰り返される。このとき、ベース部材３５の当接により支持トレイ１５下面が冷却されているため、高温の支持トレイ１５に載置された基板Ｓの温度上昇に起因する各種のトラブルを未然に回避することができる。全ての基板Ｓについて処理が終了していれば（ステップＳ１０９においてＮＯ）、リフトピン３７が退避位置まで下降し（ステップＳ１１１）、支持トレイ１５が処理チャンバ１２内に格納されて（ステップＳ１１２）、全ての処理が終了する。

上記実施形態の移載ユニット３０では、外部から搬入される未処理の基板Ｓのハンドリングと、処理後に搬出される基板Ｓのハンドリングとが同じリフトピン３７を用いて行われる。これに代えて、以下に説明するように、未処理の基板と処理済みの基板とを異なるリフトピンによりハンドリングする構成とすることも可能である。なお、以下の説明においては、上記実施形態の構成と同一のまたは対応する構成には同一符号を付し、詳しい説明を省略する。

図８および図９は移載ユニットの変形例を示す図である。これらの変形例では、未処理の基板を支持するためのリフトピンと、処理済みの基板を支持するためのリフトピンとが個別に用意されている。主として処理の前後でリフトピンを共用することに起因する処理済み基板の汚染を防止するために、このような使い分けが行われる。

図８に示す変形例では、未処理基板Ｓ１を支持するためのリフトピン３７ａと、処理済み基板Ｓ２を支持するためのリフトピン３７ｂとがそれぞれ設けられる。なお、図ではリフトピン３７ｂがリフトピン３７ａの間に配置されているが、これは両者の区別を明示するための便宜的なものであり、平面視におけるリフトピンの配置を示すものではない。実際の装置においては、例えばリフトピン３７ａ，３７ｂが基板の周縁部を支持するように、かつリフトピン３７ａとリフトピン３７ｂとが基板の周方向に互いに位置を異ならせて配置されるようにすることができる。

複数のリフトピン３７ａは、ベース部材３５ａに取り付けられている。また、複数のリフトピン３７ｂは、ベース部材３５ａとは別体に構成されたリフトピン３５ｂに取り付けられている。昇降機構５１は、制御ユニット９０からの制御指令に応じてこれらの昇降動作を実現する。

図８（ａ）に示すように、ベース部材３５ａはベース部材３５ｂの下方に配置されており、未処理基板用のリフトピン３７ａは処理済み基板用のリフトピン３７ｂよりも長く、かつその上端部は、初期状態において処理済み基板用のリフトピン３７ｂの上端部よりも上方となるように形成されている。上記実施形態の支持トレイ１５に対応する支持トレイ１５０には、リフトピン３７ａに対応する貫通孔１５５と、リフトピン３７ｂに対応する貫通孔１５６とがそれぞれ設けられている。

図８（ｂ）は外部から未処理基板Ｓ１を受け取るときの動作を示す。このとき、ベース部材３５ａとベース部材３５ｂとが一体的に上昇する。これによりリフトピン３７ａ，３７ｂも上昇するが、リフトピン３７ａの上端部がリフトピン３７ｂの上端部よりも上方にあるため、搬入される未処理基板Ｓ１はリフトピン３７ａによって支持される。リフトピン３７ｂは基板Ｓ１に当接しないため、処理前の基板Ｓ１の付着物によりリフトピン３７ｂが汚染されることは回避される。この状態からベース部材３５ａとベース部材３５ｂとが一体的に下降することで、基板Ｓ１はリフトピン３７ａから支持トレイ１５０に受け渡される。

一方、処理済み基板Ｓ２が払い出される際には、図８（ｃ）に示すように、処理済み基板用のリフトピン３７ｂが取り付けられたベース部材３５ｂのみが上昇する。したがって、処理済み基板Ｓ２はリフトピン３７ｂのみによって支持され、最終的に外部へ払い出される。このときリフトピン３７ａは基板Ｓ２に当接しないので、仮にリフトピン３７ａに未処理基板Ｓ１から移行した付着物があったとしても、それが処理済み基板Ｓ２に再移行することは防止される。

処理済み基板Ｓ２の払い出しと併行して、支持トレイ１５０の冷却を行う必要がある。この目的のために、ベース部材３５ｂの上面が支持トレイ１５０の下面に密着することで熱エネルギーを奪う。前記したように、近接位置から冷却用ガスを吹き付ける態様であってもよい。未処理基板Ｓ１を受け取るリフトピン３７ａを支持するベース部材３５ａについては、特に冷却のための構成を必要としない。

図９に示す変形例では、未処理基板Ｓ１を支持するためのリフトピン３７ｃと、処理済み基板Ｓ２を支持するためのリフトピン３７ｄとがそれぞれ設けられる。この例においても、図ではリフトピン３７ｃがリフトピン３７ｄの間に配置されているが、これは両者の区別を明示するための便宜的なものであり、平面視におけるリフトピンの配置を示すものではない。

未処理基板Ｓ１に対応して設けられた複数のリフトピン３７ｃは、リング状のベース部材３５ｃに取り付けられている。また、処理済み基板Ｓ２に対応して設けられた複数のリフトピン３７ｄは、ベース部材３５ｃとは別体に構成され、ベース部材３５ｃのリング内に配置されたベース部材３５ｄに取り付けられている。昇降機構５１は、制御ユニット９０からの制御指令に応じてこれらの独立した昇降動作を実現する。支持トレイ１５０の構造は図８のものと同じである。なお、リング状のベース部材３５ｃは基板からの落下物を受け止める機能を持たないため、別途受け皿部材３６がベース部材３５ｃの下方に設けられることが望ましい。

図９（ｂ）は外部から未処理基板Ｓ１を受け取るときの動作を示す。このとき、ベース部材３５ｃのみが上昇することでリフトピン３７ｃが上昇して、搬入される未処理基板Ｓ１を支持する。この状態からベース部材３５ｃが下降することで、基板Ｓ１はリフトピン３７ｃから支持トレイ１５０に受け渡される。

一方、処理済み基板Ｓ２が払い出される際には、図９（ｃ）に示すように、処理済み基板用のリフトピン３７ｄが取り付けられたベース部材３５ｄのみが上昇する。したがって、処理済み基板Ｓ２はリフトピン３７ｄによって支持され、最終的に外部へ払い出される。ベース部材３７ｃ，３７ｄを平面視において互いに重ならない形状および配置とすることによって、このように２種類のリフトピンを互いに独立して昇降させることができ、これによりリフトピンの使い分けが実現される。なお、必要な昇降範囲での個別の昇降動作に干渉しないという条件が満たされる限り、ベース部材３７ｃ，３７ｄの形状はこれに限定されるものでなく任意である。

この場合においても、処理済み基板Ｓ２に対応するリフトピン３７ｄを支持するベース部材３５ｄを支持トレイ１５０の下面に当接させることによって、温められた支持トレイ１５０の温度を低下させることができる。

以上のように、本実施形態の基板処理装置１では、基板Ｓを支持する支持トレイ１５が処理チャンバ１２内で温められることにより新たな基板Ｓを受け入れるのに支障を来すという問題を解消するため、基板Ｓの払い出し動作と併行して支持トレイ１５を冷却するための構成を有している。具体的には、払い出しの際に基板Ｓを支持する複数のリフトピン３７が取り付けられこれらを一括して支持するベース部材３５が、支持トレイ１５の下面に近接または当接することによって、支持トレイ１５に蓄積された熱エネルギーを放散させる。

これにより支持トレイ１５の温度が低下し、速やかに次の基板Ｓを受け入れることが可能になる。また、基板Ｓを払い出すためのリフトピン３７の昇降動作自体が同時に支持トレイ１５を冷却するための動作にもなっているため、冷却を行うために処理のスループットが低下することは避けられる。このように、本実施形態では、処理後の基板Ｓの払い出しと支持トレイ１５の冷却とが併行して実施されるため、温められた支持トレイ１５に基板Ｓが載置されることによる問題点を解消し、しかもそのためにスループットを低下させることがないという優れた効果が得られる。

以上説明したように、上記実施形態においては、移載ユニット３０が本発明の「移載部」に相当し、リフトピン３７を支持する支持機構（不図示）および昇降機構５１が本発明の「昇降部」として機能している。また、ベース部材３７が本発明の「ベース部」として機能している。また、冷却機構３８，３９が本発明の「冷却部」として機能している。また、図８および図９の変形例において、リフトピン３７ａ，３７ｃが本発明の「搬入用リフトピン」に相当し、リフトピン３７ｂ，３７ｄが本発明の「搬出用リフトピン」」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態の処理チャンバ１２は内部の処理空間ＳＰで超臨界乾燥処理を実行するものである。しかしながら、本発明の技術思想はこれ以外の基板処理に対しても適用可能なものである。特に、処理対象の基板を支持トレイに載置して処理チャンバ内に搬入し、処理において支持トレイが温度上昇を伴うものに、本発明は有効である。

また、上記実施形態では、リフトピン３７の支持機能および支持トレイ１５の冷却機能を有するベース部材３５が、基板Ｓからの落下物を受け止める受け皿としての機能をさらに有するものとなっている。しかしながら、このような落下物を受け止める機能については省かれてもよく、また別途受け皿を設けてベース部材３５の機能とは分離してもよい。また、ベース部材の上面に集められた落下物を排出するための構成がさらに設けられてもよい。

また、上記実施形態における基板Ｓの受け渡しでは、外部の搬送装置が基板ＳをＹ方向に搬送する。このため、リフトピン３７は蓋部材１３の上端部よりも上方で基板Ｓを支持する必要がある。これに代えて、例えば基板がＸ方向に搬送される構成とすれば、基板Ｓが蓋部材１３の上方を通る必要がなくなり、リフトピン３７はより低い位置で基板Ｓを支持することができれば足りる。

また、上記実施形態では、支持トレイ１５が蓋部材１３の側面に取り付けられておりこれらが一体的に移動するが、これに限定されない。例えば、蓋部材とは独立して支持トレイが移動可能な構成であってもよい。この場合、蓋部材は処理チャンバの開口に対して開閉自在に取り付けられる扉状の部材であってもよい。

また、上記実施形態の処理で使用される各種の化学物質は一部の例を示したものであり、上記した本発明の技術思想に合致するものであれば、これに代えて種々のものを使用することが可能である。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係る基板処理装置は、上部位置において、ベース部の上面が支持トレイの下面に当接する構成であってよい。また、本発明に係る基板処理方法は、冷却されたベース部を支持トレイに当接させて支持トレイを冷却する構成であってよい。このような構成によれば、処理後の支持トレイに対して相対的に低温であるベース部に熱エネルギーを移行させて、支持トレイの温度を低下させることができる。これによるベース部の温度上昇は、処理に影響を及ぼさない。

また、本発明に係る基板処理装置において、移載機構は、ベース部を冷却する冷却部を有するものであってよい。例えば冷却部が下部位置にあるベース部を冷却するものであってもよく、また冷却部がベース部に設けられたものであってもよい。このような構成によれば、予めベース部を冷却して支持トレイに対する冷却効果を高めたり、支持トレイとの当接によって温められたベース部を冷却したりすることができる。

また、ベース部は、支持トレイの下面に近接配置された状態で該下面に向けて冷却用気体を吹き出す構成であってよい。このような構成によれば、温められた支持トレイに気体を吹き付けて熱エネルギーを放散させ、温度を低下させることができる。

また、ベース部の上面は、液体を保持可能な凹面となっていてよい。このような構成によれば、処理対象の基板が表面を液体で覆われた状態で搬入される場合であっても、搬送時の振動等で基板から落下する液体をベース部で受け止め、周囲への飛散を防止することができる。

また、複数のリフトピンは、処理チャンバ内での処理を受ける前の基板を支持する複数の搬入用リフトピンと、処理後の基板を支持する複数の搬出用リフトピンとを含み、搬出用リフトピンがベース部に取り付けられてベース部と一体的に昇降する一方、搬入用リフトピンはベース部とは独立して昇降可能であってよい。このような構成によれば、処理前後の基板を別のリフトピンで支持することで、処理前の基板に付着した付着物が処理後の基板に再付着するのを防止することができる。したがって処理の品質を向上させることができる。

また、本発明に係る基板処理方法では、処理チャンバ内で処理が行われている間に、ベース部を冷却することができる。このような構成によれば、ベース部の冷却を行うことによる処理のスループット低下を回避することが可能である。

また、所定の処理は、基板の温度上昇を伴う処理であってよく、例えば超臨界流体を用いた処理であってよい。このような構成によれば、基板とともに高温状態となる支持トレイが、処理後の基板の払い出しのための動作と併行して冷却される。このため、複数の基板が連続的に処理される際、高温のままの支持トレイに新たな基板が載置されることによって生じる問題を未然に回避することが可能である。また、そのために処理のスループットを低下させることもない。

また、未処理の基板は、上面に液膜が形成された状態で処理チャンバに搬入されるものであってよい。このような構成によれば、高温の支持トレイに基板が載置されることで基板が温められ、これにより液体が蒸発してしまうことが回避される。

この発明は、基板を支持トレイによって支持した状態で処理チャンバに収容し処理を行う技術全般に適用可能である。特に、基板の温度上昇を伴う処理や、基板表面に液膜が形成された状態で搬入される処理、例えば超臨界乾燥処理に好適である。

１ 基板処理装置
１０ 処理ユニット
１２ 処理チャンバ
１５ 支持トレイ
３０ 移載ユニット
３５，３５ｂ，３５ｄ ベース部材
３７ リフトピン
３７ａ，３７ｃ 搬入用リフトピン
３７ｂ，３７ｄ 搬出用リフトピン
３８，３９ 冷却機構
５１ 昇降機構
１２１ 開口
Ｓ 基板
ＳＰ 処理空間

Claims (14)

1. 基板を処理するための処理空間を形成し、側部に前記処理空間と連通する開口を有する処理チャンバと、
   上面が処理対象の前記基板を水平姿勢に支持する支持面となった平板形状を有し、前記開口を介して前記処理空間に対し挿抜可能な支持トレイと、
   前記処理チャンバ外に設けられて、前記処理チャンバから引き出された前記支持トレイとの間で前記基板を受け渡す移載機構と
   を備え、
   前記移載機構は、
   前記支持トレイに設けられた貫通孔を介して上端部が前記支持面よりも上方に突出して前記基板の下面に当接することで、前記基板を下方から支持可能な複数のリフトピンと、
   前記複数のリフトピンが取り付けられたベース部と、
   前記ベース部を昇降させる昇降部と
   を有し、
   前記昇降部が、前記ベース部の上面が前記支持トレイの下面に近接または当接する位置まで上昇し前記リフトピンの前記上端部が前記支持面よりも上方に突出する上部位置と、前記リフトピンの前記上端部が前記支持面よりも下方に退避する下部位置との間で前記ベース部を昇降させる、基板処理装置。
2. 前記上部位置において、前記ベース部の前記上面が前記支持トレイの前記下面に当接する請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記移載機構は、前記ベース部を冷却する冷却部を有する請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記冷却部は、前記下部位置にある前記ベース部を冷却する請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記冷却部が前記ベース部に設けられた請求項３に記載の基板処理装置。
6. 前記ベース部は、前記支持トレイの前記下面に近接配置された状態で該下面に向けて冷却用気体を吹き出す請求項１または２に記載の基板処理装置。
7. 前記ベース部の前記上面は、液体を保持可能な凹面となっている請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 前記複数のリフトピンは、前記処理チャンバ内での処理を受ける前の前記基板を支持する複数の搬入用リフトピンと、前記処理後の前記基板を支持する複数の搬出用リフトピンとを含み、
   前記搬出用リフトピンが前記ベース部に取り付けられて前記ベース部と一体的に昇降する一方、前記搬入用リフトピンは前記ベース部とは独立して昇降可能である請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 処理チャンバ内で基板を処理する基板処理方法において、
   移載機構が、未処理の前記基板を、上面が前記基板を水平姿勢に支持する支持面となった平板形状を有する支持トレイに載置する工程と、
   前記支持トレイが前記処理チャンバの側部に設けられた開口を介して前記処理チャンバ内に進入することで前記基板を前記処理チャンバ内に搬入する工程と、
   前記処理チャンバ内で前記基板に対し所定の処理を実行する工程と、
   前記移載機構が、前記処理チャンバから取り出された前記支持トレイに載置されている処理済みの前記基板を前記支持トレイから外部へ払い出す工程と
   を備え、
   前記移載機構は、前記支持トレイに設けられた貫通孔を介して複数のリフトピンを昇降させることで前記支持トレイとの間で前記基板を受け渡し、前記複数のリフトピンは共通のベース部に取り付けられて前記ベース部と一体的に昇降し、
   前記処理済みの基板を払い出す際、前記ベース部の上面が前記支持トレイの下面に近接または当接して前記支持トレイを冷却する、基板処理方法。
10. 冷却された前記ベース部を前記支持トレイに当接させて前記支持トレイを冷却する請求項９に記載の基板処理方法。
11. 前記処理チャンバ内で前記処理が行われている間に、前記ベース部が冷却される請求項９に記載の基板処理方法。
12. 前記所定の処理は、前記基板の温度上昇を伴う処理である請求項９ないし１１のいずれかに記載の基板処理方法。
13. 前記所定の処理は、超臨界流体を用いた処理である請求項９ないし１１のいずれかに記載の基板処理方法。
14. 前記未処理の基板は、上面に液膜が形成された状態で前記処理チャンバに搬入される請求項９ないし１３のいずれかに記載の基板処理方法。

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