JP7308688B2 - 基板処理装置および基板乾燥方法 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理装置および基板乾燥方法に関する。
従来、半導体ウェハなどの基板の上面を液体で処理した後の乾燥工程において、液体により上面が濡れた状態の基板を超臨界状態の処理流体と接触させることによって基板を乾燥させる技術が知られている。
特開２０１３－２５１５５０号公報
本開示は、超臨界状態の処理流体を用いて基板を乾燥させる技術において、基板の上面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
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状態の処理流体を用いて乾燥させる乾燥処理を行う基板処理装置であって、処理容器と、保持部と、供給部とを備える。処理容器は、基板を収容する。保持部は、処理容器内において基板を保持する。供給部は、処理容器内に処理流体を供給する。また、保持部は、ベース部と、複数の支持部材と、昇降機構とを備える。ベース部は、基板の下方に配置される。複数の支持部材は、ベース部上に設けられ、基板を下方から支持する。昇降機構は、複数の支持部材を昇降させる。
本開示によれば、超臨界状態の処理流体を用いて基板を乾燥させる技術において、基板の上面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。
図１は、実施形態に係る基板処理システムの構成を示す図である。 図２は、実施形態に係る液処理ユニットの構成を示す図である。 図３は、実施形態に係る乾燥処理ユニットの外観斜視図である。 図４は、実施形態に係る保持部の平面図である。 図５は、実施形態に係る保持部の側断面図である。 図６は、実施形態に係る変位センサおよび膜厚センサの配置を示す図である。 図７は、実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 図８は、処理空間内における超臨界流体の流れの例を示す図である。 図９は、レシピ情報または液量情報を用いた昇降制御処理の例を示す図である。 図１０は、乾燥処理中に変化する液膜の液量に応じて支持部材を上昇させる場合の例を示す図である。 図１１は、乾燥処理中に変化する液膜の液量に応じて支持部材を下降させる場合の例を示す図である。 図１２は、乾燥処理中におけるウェハの高さ位置の例を示す図である。 図１３は、ウェハ温度情報に応じてウェハの高さ位置を変更する様子の例を示す図である。 図１４は、複数の支持部材に支持されたウェハに傾きが生じている様子の例を示す図である。 図１５は、昇降制御処理によって傾きが解消されたウェハの様子の例を示す図である。 図１６は、変形例に係る膜厚センサの配置を示す図である。
以下に、本開示による基板処理装置および基板乾燥方法を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示による基板処理装置および基板乾燥方法が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
また、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向と呼ぶ場合がある。
また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
〔１．基板処理システムの構成〕
まず、実施形態に係る基板処理システムの構成について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る基板処理システムの構成を示す図である。
図１に示すように、基板処理システム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、複数枚の半導体ウェハ（以下、「ウェハ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、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、搬送装置１３は、水平方向およ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、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハ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およ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、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、搬送装置１６は、水平方向およ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、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と複数の処理ブロック５との間でウェハ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およ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）および他方側（Ｙ軸負方向側）に配置される。
各処理ブロック５は、液処理ユニット１７と、乾燥処理ユニット１８と、供給ユニット１９とを備える。
液処理ユニット１７は、ウェハ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、洗浄処理後のウェハ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。
乾燥処理ユニット１８は、液膜形成処理後のウェハＷに対して超臨界乾燥処理を行う。具体的には、乾燥処理ユニット１８は、液膜形成処理後のウェハＷを超臨界状態の処理流体と接触させることによって同ウェハＷを乾燥させる。
乾燥処理ユニット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との間でのウェハ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および受渡エリア１８２は、搬送エリア１５に沿って並べられる。乾燥処理ユニット１８の具体的な構成については後述する。
供給ユニット１９は、乾燥処理ユニット１８に対して処理流体を供給する。具体的には、供給ユニット１９は、流量計、流量調整器、背圧弁、ヒータなどを含む供給機器群と、供給機器群を収容する筐体とを備える。実施形態において、供給ユニット１９は、処理流体としてＣＯ２を乾燥処理ユニット１８に供給する。
基板処理システム１は、制御装置６を備える。制御装置６は、たとえばコンピュータであり、制御部６１と記憶部６２とを備える。制御装置６の構成については後述する。
〔２．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を参照して説明する。図２は、実施形態に係る液処理ユニット１７の構成を示す図である。液処理ユニット１７は、たとえば、スピン洗浄によりウェハ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内に配置されたウェハ保持機構２５にてウェハＷをほぼ水平に保持し、このウェハ保持機構２５を鉛直軸周りに回転させることによりウェハＷを回転させる。そして、液処理ユニット１７は、回転するウェハ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、ウェハＷの上面の洗浄処理を行う。
また、液処理ユニット１７には、ウェハ保持機構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、ウェハ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、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、ウェハ保持機構２５を回転させながら、ウェハＷの上面および下面にＩＰＡ液体を供給する。これにより、ウェハ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、ウェハ保持機構２５の回転を緩やかに停止する。
液膜形成処理を終えたウェハＷは、その上面にＩＰＡ液体の液膜が形成された状態のまま、ウェハ保持機構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。ウェハＷ上に形成された液膜は、液処理ユニット１７から乾燥処理ユニット１８へのウェハＷの搬送中や、乾燥処理ユニット１８への搬入動作中に、ウェハ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。
〔３．乾燥ユニットの構成〕
次に、乾燥処理ユニット１８の構成について図３～図６を参照して説明する。図３は、実施形態に係る乾燥処理ユニット１８の外観斜視図である。図４は、実施形態に係る保持部の平面図である。図５は、実施形態に係る保持部の側断面図である。図６は、実施形態に係る変位センサおよび膜厚センサの配置を示す図である。
図３に示すように、乾燥処理ユニット１８は、処理容器３１と、保持部３２と、蓋体３３と、リフター３９と、重量センサ４０とを備える。
処理容器３１は、たとえば１６～２０ＭＰａ程度の高圧環境を形成することのできる圧力容器である。処理容器３１は、処理エリア１８１（図１参照）に配置され、超臨界乾燥処理は、処理容器３１の内部空間である処理空間３１ａ（図８参照）にて行われる。
保持部３２は、ウェハＷを水平方向に保持する。蓋体３３は、保持部３２を支持する。蓋体３３は、図示しない移動機構に接続されており、かかる移動機構によって処理エリア１８１および受渡エリア１８２間を水平移動する。蓋体３３が処理エリア１８１へ移動することにより、保持部３２は処理容器３１の内部に配置され、蓋体３３は処理容器３１の開口部３４を塞ぐ。
ここで、保持部３２の具体的な構成について図４および図５を参照して説明する。図４および図５に示すように、保持部３２は、ベース部３２ａと、複数の支持部材３２ｂと、複数の昇降機構３２ｃと、複数の貫通孔３２ｄを備える。
ベース部３２ａは、ウェハＷの下方に配置された板状の部材である。ベース部３２ａには、ウェハＷよりも大径の円形状の凹部が形成されており、ウェハＷは、かかる凹部内に後述する複数の支持部材３２ｂを介して載置される。
複数の支持部材３２ｂは、ベース部３２ａに形成された凹部の底面３２ａ１から上方に突出する部材であり、ウェハＷの外周部を下方から支持する。ウェハＷは、複数の支持部材３２ｂに支持されることにより、ベース部３２ａから浮いた状態となる（図５参照）。
複数の昇降機構３２ｃは、複数の支持部材３２ｂに１対１で対応し、対応する支持部材３２ｂを昇降すなわち鉛直方向に沿って移動させる。昇降機構３２ｃは、たとえばモータ等の電動機の駆動力によって支持部材３２ｂを昇降させてもよい。また、昇降機構３２ｃは、ピエゾ素子による逆圧電効果を利用して支持部材３２ｂを昇降させてもよい。また、昇降機構３２ｃは、空気圧を利用して支持部材３２ｂを昇降させてもよい。
ここでは、４つの支持部材３２ｂと４つの昇降機構３２ｃとを備える場合を例示したが、支持部材３２ｂおよび昇降機構３２ｃの組数は４つに限定されない。また、ここでは、複数の支持部材３２ｂの全てに昇降機構３２ｃが設けられる場合を例示したが、保持部３２は、たとえば複数の支持部材３２ｂのうちの１つを昇降させる１つの昇降機構３２ｃを備える構成であってもよい。すなわち、保持部３２は、複数の支持部材３２ｂの少なくとも１つを昇降させる少なくとも１つの昇降機構３２ｃを備えていればよい。
また、ここでは、複数の支持部材３２ｂを複数の昇降機構３２ｃによって個別に昇降させる場合を例示したが、保持部３２は、複数の支持部材３２ｂを一体的に昇降させる１つの昇降機構３２ｃを備えていてもよい。
複数の貫通孔３２ｄは、ベース部３２ａに形成される凹部の底面３２ａ１に形成され、ベース部３２ａを鉛直方向に貫通する。複数の貫通孔３２ｄは、たとえば、複数の支持部材３２ｂよりもベース部３２ａに形成された円形状の凹部の径方向内側に形成される。複数の貫通孔３２ｄは、処理空間３１ａの底面３１ｃ（図８参照）から供給される処理流体の流路として機能する。また、複数の貫通孔３２ｄのうち、上記円形状の凹部の中央部に形成された３つの貫通孔３２ｄは、後述するリフターピン３９ａの挿通孔としても機能する。複数の貫通孔３２ｄの数や配置は、図示の例に限定されない。
図３に示すように、処理容器３１の壁部には、供給ポート３５Ａ，３５Ｂと排出ポート３６とが設けられる。供給ポート３５Ａは、処理空間内に処理流体を供給する供給ライン３５Ｃに接続される。供給ポート３５Ｂは、処理空間内に処理流体を供給する供給ライン３５Ｄに接続される。排出ポート３６は、処理空間から処理流体を排出する排出ライン３６Ａに接続される。
供給ポート３５Ａは、処理容器３１における開口部３４とは反対側の側面に接続され、供給ポート３５Ｂは、処理容器３１の底面に接続される。また、排出ポート３６は、開口部３４の下方側に接続されている。なお、供給ポート３５Ａ，３５Ｂや排出ポート３６の数は特に限定されない。
処理容器３１の内部には、流体供給ヘッダー３７Ａ、３７Ｂと流体排出ヘッダー３８とが設けられる。流体供給ヘッダー３７Ａ，３７Ｂと流体排出ヘッダー３８とは、いずれも多数の開孔が形成されている。
流体供給ヘッダー３７Ａは、供給ポート３５Ａに接続され、処理容器３１の内部において、開口部３４とは反対側の側面に隣接して設けられる。また、流体供給ヘッダー３７Ａに形成される多数の開孔は、開口部３４側を向いている。
流体供給ヘッダー３７Ｂは、供給ポート３５Ｂに接続され、処理容器３１の内部における底面の中央部に設けられる。流体供給ヘッダー３７Ｂに形成される多数の開孔は、上方を向いている。
流体排出ヘッダー３８は、排出ポート３６に接続され、処理容器３１の内部において、開口部３４側の側面に隣接するとともに、開口部３４よりも下方に設けられる。流体排出ヘッダー３８に形成される多数の開孔は、流体供給ヘッダー３７Ａ側を向いている。
乾燥処理ユニット１８は、流体供給ヘッダー３７Ａ，３７Ｂから処理容器３１の内部に加熱された処理流体を供給しつつ、流体排出ヘッダー３８を介して処理容器３１内の処理流体を排出する。なお、処理流体の排出路には、処理容器３１からの処理流体の排出量を調整するダンパが設けられており、処理容器３１内の圧力が所望の圧力に調整されるようにダンパによって処理流体の排出量が調整される。これにより、処理容器３１内において処理流体の超臨界状態が維持される。以下では、超臨界状態の処理流体を「超臨界流体」と記載する。
ウェハＷのパターン形成面（上面）に存在するＩＰＡ液体は、高圧状態（たとえば、１６ＭＰａ）である超臨界流体と接触することで、徐々に超臨界流体に溶解していき、最終的には、超臨界流体に置き換わる。これにより、パターンの間の隙間は、超臨界流体によって満たされた状態となる。
その後、乾燥処理ユニット１８は、処理容器３１内の圧力を高圧状態から大気圧まで減圧する。これにより、パターン間の隙間を満たしていた超臨界流体が通常のすなわち気体状態の処理流体に変化する。
このように、乾燥処理ユニット１８は、パターン形成面に存在するＩＰＡ液体を超臨界流体に置換した後、超臨界流体を気体状態の処理流体に戻すことにより、パターン形成面からＩＰＡ液体を除去してパターン形成面を乾燥させる。
超臨界流体は、液体（たとえばＩＰＡ液体）と比べて粘度が小さく、また液体を溶解する能力も高いことに加え、超臨界流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しない。したがって、超臨界乾燥処理を行うことで、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。すなわち、乾燥処理の際にパターンが倒れることを抑制することができる。
なお、実施形態では、乾燥防止用の液体としてＩＰＡ液体を用い、処理流体としてＣＯ２を用いることとしたが、ＩＰＡ以外の液体を乾燥防止用の液体として用いてもよいし、ＣＯ２以外の流体を処理流体として用いてもよい。
リフター３９は、複数のリフターピン３９ａと、複数のリフターピン３９ａの下端に接続されて複数のリフターピン３９ａを支持する支持体３９ｂとを備える。
リフター３９は、昇降駆動部（不図示）によって昇降する。具体的には、リフター３９は、搬送装置１６との間でウェハＷの受け渡しを行う受け渡し位置と、待機位置との間を昇降する。待機位置は、蓋体３３および保持部３２と干渉しない蓋体３３および保持部３２よりも下方の位置である。
重量センサ４０は、たとえばロードセルである。重量センサ４０は、たとえばリフター３９の下部に設けられ、リフター３９に支持されたウェハＷの重量を測定する。具体的には、重量センサ４０は、液処理ユニット１７によって液膜Ｌが形成された後、且つ、処理容器３１に収容される前のウェハＷの重量を測定する。
図６に示すように、乾燥処理ユニット１８は、複数の変位センサ４３と、複数の膜厚センサ４５とをさらに備える。複数の変位センサ４３および複数の膜厚センサ４５は、たとえば受渡エリア１８２（図１参照）に配置され、処理容器３１に搬入される前のウェハＷに対して測定を行う。
複数の変位センサ４３は、保持部３２に保持されたウェハＷの下方に配置され、ウェハＷの下面までの距離を測定する。
複数の変位センサ４３は、４つの支持部材３２ｂに対応する４つの変位センサ４３を含む。これら４つの変位センサ４３は、対応する支持部材３２ｂに最も近い位置に形成された貫通孔３２ｄを介し、対応する支持部材３２ｂ周辺におけるウェハＷ下面までの距離を測定する。
複数の膜厚センサ４５は、保持部３２に保持されたウェハＷの上方に配置され、ウェハＷ上に形成された液膜Ｌの膜厚を測定する。
複数の膜厚センサ４５は、４つの支持部材３２ｂに対応する４つの膜厚センサ４５を含む。これら４つの膜厚センサ４５は、対応する支持部材３２ｂの上方に配置され、対応する支持部材３２ｂ周辺における液膜Ｌの膜厚を測定する。
〔４．制御装置の構成〕
次に、制御装置６の構成について図７を参照して説明する。図７は、実施形態に係る制御装置６の構成を示すブロック図である。
図７に示すように、実施形態に係る制御装置６は、制御部６１と、記憶部６２とを備える。制御部６１は、情報取得部６１ａと、昇降制御部６１ｂとを備える。また、記憶部６２は、レシピ情報６２ａと、液膜変化情報６２ｂと、ウェハ温度情報６２ｃと、液量情報６２ｄと、傾き情報６２ｅと、膜厚分布情報６２ｆとを記憶する。
なお、制御装置６は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。
コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部６１の情報取得部６１ａおよび昇降制御部６１ｂとして機能する。なお、情報取得部６１ａおよび昇降制御部６１ｂの少なくともいずれか一つまたは全部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。
また、記憶部６２は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、レシピ情報６２ａ、液膜変化情報６２ｂ、ウェハ温度情報６２ｃ、液量情報６２ｄ、傾き情報６２ｅおよび膜厚分布情報６２ｆを記憶することができる。
なお、上記プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置６の記憶部６２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録媒体としては、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。また、制御装置６は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。
情報取得部６１ａは、外部装置４７、重量センサ４０、複数の変位センサ４３および複数の膜厚センサ４５と接続されており、これらから各種の情報を取得して記憶部６２に記憶させる。
たとえば、情報取得部６１ａは、外部装置４７からレシピ情報６２ａを取得して記憶部６２に記憶させてもよい。レシピ情報６２ａは、基板処理システム１に対して実行させる処理の内容を示す情報、すなわち、ウェハＷの処理条件を規定する情報である。
レシピ情報６２ａには、液膜形成処理においてウェハＷ上に形成される液膜Ｌの液量、液膜Ｌの液種等の情報が含まれる。また、レシピ情報６２ａには、乾燥処理における処理流体の流量や処理容器３１内の圧力、温度等の処理条件が含まれる。制御部６１は、かかるレシピ情報６２ａに従って液処理ユニット１７や乾燥処理ユニット１８等を制御することにより、液処理ユニット１７や乾燥処理ユニット１８等に対して液膜形成処理や乾燥処理といった基板処理を実行させる。
なお、レシピ情報６２ａは、必ずしも外部装置４７から取得されるものであることを要さず、たとえば、制御装置６において作成されたものであってもよい。
また、情報取得部６１ａは、外部装置４７から液膜変化情報６２ｂを取得して記憶部６２に記憶させてもよい。液膜変化情報６２ｂは、乾燥処理における液膜Ｌの経時変化を示す情報である。液膜変化情報６２ｂは、乾燥処理における液膜Ｌの液量の経時変化を示す情報を含んでいてもよい。また、液膜変化情報６２ｂは、乾燥処理における液膜Ｌの膜厚の経時変化を示す情報を含んでいてもよい。乾燥処理において液膜Ｌが凝集した場合、凝集した液膜Ｌの膜厚は、初期の膜厚よりも大きくなるおそれがある。液膜変化情報６２ｂは、凝集による液膜Ｌの膜厚の経時変化の情報を含んでいてもよい。
また、情報取得部６１ａは、外部装置４７からウェハ温度情報６２ｃを取得して記憶部６２に記憶させてもよい。ウェハ温度情報６２ｃは、乾燥処理中におけるウェハＷの温度を示す情報である。なお、液膜変化情報６２ｂおよびウェハ温度情報６２ｃは、事前の実験やシミュレーションによって得られる。
また、情報取得部６１ａは、重量センサ４０から液膜形成処理後のウェハＷの重量を取得する。また、情報取得部６１ａは、取得した液膜形成処理誤のウェハＷの重量と、予め取得された液膜形成処理前のウェハＷの重量との差を算出し、算出した差に基づいて、ウェハＷに形成された液膜Ｌの液量を算出する。情報取得部６１ａは、算出した液膜Ｌの液量を液量情報６２ｄとして記憶部６２に記憶させる。
また、情報取得部６１ａは、複数の変位センサ４３からウェハＷの下面までの距離の情報を取得し、取得した情報に基づき、ウェハＷの傾きを算出する。そして、情報取得部６１ａは、算出したウェハＷの傾きを傾き情報６２ｅとして記憶部６２に記憶させる。
また、情報取得部６１ａは、複数の膜厚センサ４５から液膜Ｌの膜厚の情報を取得し、取得した情報に基づき、ウェハＷ上における液膜Ｌの膜厚分布を生成する。そして、情報取得部６１ａは、生成した液膜Ｌの膜厚分布を膜厚分布情報６２ｆとして記憶部６２に記憶させる。
昇降制御部６１ｂは、記憶部６２に記憶された各種の情報に基づき、保持部３２が備える複数の昇降機構３２ｃを制御することにより、複数の支持部材３２ｂを全体的にあるいは個別に昇降させる。
〔５．超臨界流体の流れについて〕
次に、処理容器３１内における超臨界流体の流れについて図８を参照して説明する。図８は、処理空間内における超臨界流体の流れの例を示す図である。
図８に示すように、保持部３２は、処理容器３１の処理空間３１ａ内において、処理空間３１ａの天井面３１ｂおよび底面３１ｃに接触しない高さ位置に配置される。また、複数の支持部材３２ｂに支持されたウェハＷは、処理空間３１ａの天井面３１ｂおよびベース部３２ａの底面３２ａ１に接触しない高さ位置に配置される。
処理容器３１の内部には、超臨界流体の層流が形成される。超臨界流体の層流は、たとえば、流体供給ヘッダー３７Ｂ（図３参照）から処理空間３１ａ内に供給された後、ベース部３２ａの下面３２ａ２と処理空間３１ａの底面３１ｃとの間をＸ軸負方向に向かって流れる。その後、超臨界流体の層流は、貫通孔３２ｄを通ってウェハＷの下面に到達した後、ウェハＷの下面とベース部３２ａの底面３２ａ１との間をＸ軸負方向に向かって流れてウェハＷの周縁部に到達する。その後、超臨界流体の層流は、ウェハＷの上面側に回り込み、処理容器３１の天井面３１ｂとウェハＷ上に形成された液膜Ｌの上面との間をＸ軸正方向に向かって流れる。
このように、超臨界流体の層流は、ウェハＷの下面と保持部３２の底面３２ａ１との間と、処理容器３１の天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との間とを流れる。ここで、ウェハＷの下面とベース部３２ａの底面３２ａ１との距離の初期値、すなわち、支持部材３２ｂの突出量を「ＨＬ」とする。また、処理容器３１の天井面３１ｂとウェハＷの上面との距離の初期値を「ＨＵ」とする。
〔６．昇降制御処理について〕
次に、昇降制御部６１ｂによる昇降制御処理の例について図９～図１５を参照して説明する。まず、レシピ情報６２ａまたは液量情報６２ｄを用いた昇降制御処理の例について図９を参照して説明する。図９は、レシピ情報６２ａまたは液量情報６２ｄを用いた昇降制御処理の例を示す図である。
図９に示すように、昇降制御部６１ｂは、乾燥処理前における液膜Ｌの液量を記憶部６２に記憶されたレシピ情報６２ａまたは液量情報６２ｄから取得することができる。昇降制御部６１ｂは、処理空間３１ａ内におけるウェハＷの高さ位置が乾燥処理前における液膜Ｌの液量に応じた高さ位置となるように、複数の昇降機構３２ｃを制御して複数の支持部材３２ｂを一体的に昇降させてもよい。
ここで、「乾燥処理前における液膜Ｌの液量に応じた高さ位置」とは、乾燥処理開始前における液膜Ｌの上面と処理空間３１ａの天井面３１ｂとの距離Ｇが、液膜Ｌの液量に依らず常に一定となるウェハＷの高さ位置のことである。
たとえば、乾燥処理前における液量がＸａである場合、昇降制御部６１ｂは、乾燥処理前における液量がＸａよりも少ないＸｂである場合と比べて、複数の支持部材３２ｂの高さを低くする。これにより、乾燥処理前における液膜Ｌの液量に依らず、超臨界流体の流路である処理空間３１ａの天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との隙間の大きさを一定にすることができる。すなわち、処理空間３１ａの天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との隙間を流れる超臨界流体の流量や流速を、乾燥処理前における液膜Ｌの液量に依らず一定とすることができる。
このように、昇降制御部６１ｂは、液膜の液量に応じて複数の支持部材３２ｂを上昇または下降させてもよい。これにより、たとえば、液膜Ｌの上面を流れる超臨界流体の流量や流速が乾燥処理に適した流量、流速となるように、処理空間３１ａの天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との隙間の大きさを精度良く設定することができる。
なお、制御装置６は、液膜Ｌの液量と複数の支持部材３２ｂの高さとの相関を示す相関情報を予め記憶部６２に記憶していてもよい。この場合、昇降制御部６１ｂは、記憶部６２に記憶された上記相関情報に従って、複数の昇降機構３２ｃを制御して複数の支持部材３２ｂを上昇または下降させることができる。
また、昇降制御部６１ｂは、記憶部６２に記憶された膜厚分布情報６２ｆを用いて上記と同様の昇降制御処理を行うことができる。すなわち、昇降制御部６１ｂは、処理空間３１ａ内におけるウェハＷの高さ位置が乾燥処理前における液膜Ｌの膜厚に応じた高さ位置となるように、複数の昇降機構３２ｃを制御して複数の支持部材３２ｂを一体的に昇降させてもよい。このように、昇降制御部６１ｂは、液膜Ｌの膜厚に応じて複数の支持部材３２ｂを上昇または下降させてもよい。
次に、液膜変化情報６２ｂを用いた昇降制御処理の例について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、乾燥処理中に変化する液膜Ｌの液量に応じて支持部材３２ｂを上昇させる場合の例を示す図である。図１１は、乾燥処理中に変化する液膜Ｌの液量に応じて支持部材３２ｂを下降させる場合の例を示す図である。
乾燥処理中において、液膜Ｌの液量は、時間の経過とともに減少する。このため、超臨界流体の流路である処理空間３１ａの天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との隙間は、液膜Ｌの液量の減少に伴って徐々に大きくなる。この結果、液膜Ｌの上面に沿って流れる超臨界流体の流量や流速が、時間の経過とともに変化することとなる。
そこで、昇降制御部６１ｂは、液膜変化情報６２ｂに基づき、乾燥処理中に変化する液量に応じて複数の支持部材３２ｂを乾燥処理中に上昇させてもよい。具体的には、図１０に示すように、昇降制御部６１ｂは、乾燥処理中における処理空間３１ａの天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との間の隙間の大きさ（距離Ｇ）が一定となるように複数の支持部材３２ｂを乾燥処理中に上昇させる。
これにより、乾燥処理中における液膜Ｌの液量の変化に依らず、超臨界流体の流路である処理空間３１ａの天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との隙間の大きさを一定にすることができる。すなわち、処理空間３１ａの天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との隙間を流れる超臨界流体の流量や流速を、乾燥処理中における液膜Ｌの液量の変化に依らず一定とすることができる。
このように、昇降制御部６１ｂは、乾燥処理中における液膜Ｌの液量に応じて複数の支持部材３２ｂを乾燥処理中に上昇させてもよい。これにより、たとえば、液膜Ｌの上面を流れる超臨界流体の流量や流速が乾燥処理に適した流量、流速となる、処理空間３１ａの天井面３１ｂと液膜Ｌの上面との隙間の大きさを乾燥処理中に維持し続けることができる。
なお、昇降制御部６１ｂは、液膜変化情報６２ｂに基づき、乾燥処理中に変化する液膜Ｌの膜厚に応じて複数の支持部材３２ｂを乾燥処理中に上昇させてもよい。
また、図１１に示すように、乾燥処理においては、液膜Ｌを構成するＩＰＡ液体が凝集することにより、液膜Ｌの膜厚が乾燥処理開始前の膜厚よりも大きくなるおそれがある。このような場合、凝集した液膜Ｌが処理空間３１ａの天井面３１ｂに接触することにより、乾燥処理後のウェハＷのパーティクル量が増加するおそれがある。
そこで、昇降制御部６１ｂは、液膜変化情報６２ｂに基づき、乾燥処理中に変化する液膜Ｌの膜厚に応じて複数の支持部材３２ｂを乾燥処理中に下降させてもよい。具体的には、昇降制御部６１ｂは、処理空間３１ａの天井面３１ｂとウェハＷの上面との距離ＨＵが、凝集した液膜Ｌの膜厚よりも大きくなるように、複数の支持部材３２ｂを下降させる。
これにより、凝集した液膜Ｌが処理空間３１ａの天井面３１ｂに接触することを抑制することができる。したがって、乾燥処理後のウェハＷのパーティクル量が増加することを抑制することができる。
次に、ウェハ温度情報６２ｃを用いた昇降制御処理の例について図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、乾燥処理中におけるウェハＷの高さ位置の例を示す図である。図１３は、ウェハ温度情報６２ｃに応じてウェハＷの高さ位置を変更する様子の例を示す図である。
図１２に示すように、乾燥処理中において、ウェハＷは、たとえば金属で形成されたベース部３２ａからの輻射熱によって所望の温度よりも高い温度に加熱されるおそれがある。
そこで、昇降制御部６１ｂは、乾燥処理中のウェハＷの温度が所望の温度よりも高くなり過ぎないように、ウェハ温度情報６２ｃに基づき、複数の昇降機構３２ｃを制御して、複数の支持部材３２ｂを上昇または下降させてもよい。
たとえば、昇降制御部６１ｂは、ウェハ温度情報６２ｃによって示されるウェハＷの温度（たとえば、Ｘ０℃）と、所望の温度（たとえば、レシピ情報６２ａによって示される処理温度）との差が正常範囲から逸脱しているか否かを判定する。そして、上記差が正常範囲から逸脱している場合、昇降制御部６１ｂは、乾燥処理の開始前に、複数の支持部材３２ｂを上昇または下降させてウェハＷの高さ位置を変更する。たとえば、Ｘ０℃と処理温度との差が正常範囲を上回っている場合、昇降制御部６１ｂは、図１３に示すように、複数の支持部材３２ｂを上昇させることにより、ウェハＷの下面とベース部３２ａの底面３２ａ１との隙間を大きくする。これにより、ウェハＷがベース部３２ａから輻射熱の影響を抑えることができ、その結果、乾燥処理中におけるウェハＷの温度をＸ０℃よりも低い、すなわち、所望の温度により近いＸ１℃に低下させることができる。
このように、昇降制御部６１ｂは、乾燥処理中におけるウェハＷの温度を示すウェハ温度情報に基づいて複数の支持部材３２ｂを上昇または下降させてもよい。これにより、乾燥処理中におけるウェハＷの温度を所望の温度に近づけることができることから、ウェハＷ上面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。
次に、傾き情報６２ｅを用いた昇降制御処理の例について図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、複数の支持部材３２ｂに支持されたウェハＷに傾きが生じている様子の例を示す図である。図１５は、昇降制御処理によって傾きが解消されたウェハＷの様子の例を示す図である。
複数の支持部材３２ｂに支持されたウェハＷが反っていたり傾いていたりすると、液膜Ｌの膜厚の面内均一性が悪化して、乾燥処理の性能を低下させるおそれがある。たとえば、図１４には、複数の支持部材３２ｂ１～３２ｂ４のうち、支持部材３２ｂ４の周辺における液膜Ｌの膜厚が他の部分と比較して大きくなっている様子を示している。
このような場合、昇降制御部６１ｂは、傾き情報６２ｅに基づき、ウェハＷの反りや傾きが解消されるように、複数の支持部材３２ｂ１～３２ｂ４を個別に上昇または下降させてもよい。たとえば、図１４に示す場合には、支持部材３２ｂ４を上昇させることにより、ウェハＷの傾きを解消させることができる。これにより、図１５に示すように、液膜Ｌの膜厚均一性を高めることができることから、ウェハＷ上面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。
〔７．変形例〕
上述した実施形態では、複数の膜厚センサ４５が受渡エリア１８２（図１参照）に配置される場合の例について説明したが、複数の膜厚センサ４５は、処理エリア１８１に配置されてもよい。図１６は、変形例に係る膜厚センサ４５の配置を示す図である。
たとえば、図１６に示すように、複数の膜厚センサ４５は、処理容器３１の上方に配置され、処理容器３１に設けられた複数の透明部３１ｄを介し、処理空間３１ａ内に配置されたウェハＷの上面に形成された液膜Ｌの膜厚を測定してもよい。このように構成することで、乾燥処理中に実際に測定された液膜Ｌの膜厚に応じて複数の支持部材３２ｂを乾燥処理中に上昇または下降させることができる。
なお、図１６において、処理容器３１の上方には、複数の膜厚センサ４５に代えて複数の画像センサが配置されてもよい。この場合、情報取得部６１ａは、複数の画像センサによって撮像された乾燥処理中における液膜Ｌの画像から、液膜Ｌの液量や膜厚等の情報を取得してもよい。
また、上述した実施形態では、重量センサ４０、変位センサ４３および膜厚センサ４５が乾燥処理ユニット１８に設けられる場合の例について説明したが、これらは必ずしも乾燥処理ユニット１８に設けられることを要しない。たとえば、基板処理システム１は、重量センサ４０、変位センサ４３および膜厚センサ４５の少なくとも１つを備えた検査ユニットを備えていてもよい。
上述してきたように、実施形態に係る基板処理装置（一例として、乾燥処理ユニット１８）は、パターン形成面に液膜（一例として、液膜Ｌ）が形成された基板（一例として、ウェハＷ）を超臨界状態の処理流体を用いて乾燥させる乾燥処理を行う基板処理装置であって、処理容器（一例として、処理容器３１）と、保持部（一例として、保持部３２）と、供給部（一例として、流体供給ヘッダー３７Ａ，３７Ｂ）とを備える。処理容器は、基板を収容する。保持部は、処理容器内において基板を保持する。供給部は、処理容器内に処理流体を供給する。また、保持部は、ベース部（一例として、ベース部３２ａ）と、複数の支持部材（一例として、複数の支持部材３２ｂ）と、昇降機構（一例として、複数の昇降機構３２ｃ）とを備える。ベース部は、基板の下方に配置される。複数の支持部材は、ベース部上に設けられ、基板を下方から支持する。昇降機構は、複数の支持部材を昇降させる。
このように、基板を支持する複数の支持部材を昇降可能に構成することで、たとえば超臨界流体の流量や流速など、支持部材の長さに依存する処理条件を精度良くかつ容易に制御することが可能となる。したがって、基板の上面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。また、たとえば、長さの異なる支持部材に取り替えることによって支持部材の長さを変更する場合と比較して、取り替え作業が不要となる。
また、実施形態に係る基板処理装置は、昇降機構を制御する昇降制御部（一例として、昇降制御部６１ｂ）をさらに備えていてもよい。この場合、昇降制御部は、液膜の液量または膜厚に応じて複数の支持部材を上昇または下降させてもよい。
また、実施形態に係る基板処理装置は、基板が処理容器に収容される前に、基板に形成された液膜の液量または膜厚を取得する取得部（一例として、情報取得部６１ａ）をさらに備えていてもよい。この場合、昇降制御部は、取得部によって取得された液量または膜厚に応じて複数の支持部材を上昇または下降させてもよい。
これにより、たとえば、液膜の上面を流れる超臨界流体の流量や流速が乾燥処理に適した流量、流速となるように、処理容器の天井面と液膜の上面との隙間の大きさを精度良く設定することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置は、乾燥処理中における液膜の液量または膜厚の経時変化を示す液膜変化情報を取得する取得部（一例として、情報取得部６１ａ）をさらに備えていてもよい。この場合、昇降制御部は、取得部によって取得された液膜変化情報に基づき、乾燥処理中に変化する液量または膜厚に応じて複数の支持部材を上昇または下降させてもよい。
これにより、たとえば、液膜の上面を流れる超臨界流体の流量や流速が乾燥処理に適した流量、流速となる、処理容器の天井面と液膜の上面との隙間の大きさを乾燥処理中に維持し続けることができる。
また、実施形態に係る基板処理装置は、昇降制御部（一例として、昇降制御部６１ｂ）と、取得部（一例として、情報取得部６１ａ）とをさらに備えていてもよい。昇降制御部は、昇降機構を制御する。取得部は、複数の支持部材によって支持された基板の傾きを取得する。また、昇降機構は、複数の支持部材を個別に昇降可能であってもよい。この場合、昇降制御部は、取得部によって取得された基板の傾きに応じて複数の支持部材を個別に上昇または下降させてもよい。
複数の支持部材を個別に上昇または下降させて基板の傾きを解消させることにより、液膜の膜厚均一性を高めることができ、基板の上面に形成されたパターンの倒壊を抑制することができる。
昇降制御部は、液膜の上面と処理容器内（一例として、処理空間３１ａ）の天井面（一例として、天井面３１ｂ）との距離が一定となるように、液膜の液量または膜厚に応じて複数の支持部材を上昇または下降させてもよい。超臨界流体の流路である液膜の上面と処理容器内の天井面との隙間の大きさを一定にすることで、超臨界流体の流量や流速を液膜の液量に依らず一定とすることができる。
取得部は、膜厚センサ（一例として、膜厚センサ４５）、画像センサ、重量センサ（一例として、重量センサ４０）および変位センサ（一例として、変位センサ４３）の少なくとも１つであってもよい。これにより、液膜の液量または膜厚を取得することができる。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
５ 処理ブロック
１７ 液処理ユニット
１８ 乾燥処理ユニット
１９ 供給ユニット
３１ 処理容器
３２ 保持部
３２ａ ベース部
３２ｂ 支持部材
３２ｃ 昇降機構
３２ｄ 貫通孔
３３ 蓋体
３９ リフター
４０ 重量センサ
６１ 制御部
６１ａ 情報取得部
６１ｂ 昇降制御部
６２ 記憶部
６２ａ レシピ情報
６２ｂ 液膜変化情報
６２ｃ ウェハ温度情報
６２ｄ 液量情報
６２ｅ 傾き情報
６２ｆ 膜厚分布情報

Claims (7)

  1. パターン形成面に液膜が形成された基板を超臨界状態の処理流体を用いて乾燥させる乾燥処理を行う基板処理装置であって、
    前記基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器内において前記基板を保持する保持部と、
    前記処理容器内に前記処理流体を供給する供給部と
    を備え、
    前記保持部は、
    前記基板の下方に配置されるベース部と、
    前記ベース部上に設けられ、前記基板を下方から支持する複数の支持部材と、
    前記複数の支持部材を昇降させる昇降機構と、
    前記昇降機構を制御する昇降制御部と
    を備え、
    前記昇降制御部は、
    前記液膜の液量または膜厚に応じて前記複数の支持部材を上昇または下降させる、基板処理装置。
  2. 前記基板が前記処理容器に収容される前に、前記基板に形成された液膜の液量または膜厚を取得する取得部
    をさらに備え、
    前記昇降制御部は、
    前記取得部によって取得された前記液量または前記膜厚に応じて前記複数の支持部材を上昇または下降させる、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記乾燥処理中における前記液膜の液量または膜厚の経時変化を示す液膜変化情報を取得する取得部
    をさらに備え、
    前記昇降制御部は、
    前記取得部によって取得された前記液膜変化情報に基づき、前記乾燥処理中に変化する前記液量または前記膜厚に応じて前記複数の支持部材を上昇または下降させる、請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記複数の支持部材によって支持された前記基板の傾きを取得する取得部
    をさらに備え、
    前記昇降機構は、前記複数の支持部材を個別に昇降可能であり、
    前記昇降制御部は、
    前記取得部によって取得された前記基板の傾きに応じて前記複数の支持部材を個別に上昇または下降させる、請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 前記昇降制御部は、
    前記液膜の上面と前記処理容器内の天井面との距離が一定となるように、前記液膜の液量または膜厚に応じて前記複数の支持部材を上昇または下降させる、請求項１～３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  6. 前記取得部は、膜厚センサ、画像センサ、重量センサおよび変位センサの少なくとも１つである、請求項２～４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  7. パターン形成面に液膜が形成された基板を超臨界状態の処理流体を用いて乾燥させる基板乾燥方法であって、
    前記基板を保持する保持部であって、前記基板の下方に配置されるベース部と、前記ベース部上に設けられ、前記基板を下方から支持する複数の支持部材とを備える前記保持部を用い、処理容器内において前記基板を保持する工程と、
    前記処理容器内に前記処理流体を供給する工程と、
    前記保持部が備える前記複数の支持部材のうち少なくとも１つを前記液膜の状態に応じて上昇または下降させる工程と
    を含む、基板乾燥方法。
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