JP7361865B2 - 基板処理システム - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理システムに関する。
従来、パターン倒壊を抑制しつつ、基板の表面に残存する水分を除去する技術として、高圧下で得られる超臨界流体を用いて基板を乾燥させる超臨界乾燥技術が知られている。
特開2011-009299号公報
本開示は、超臨界乾燥処理の効率化を図ることができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理システムは、超臨界状態の処理流体を用いて基板を乾燥させる乾燥処理が行われる乾燥ユニットと、乾燥ユニットに対する基板の搬入出を行う搬送装置とを備える。乾燥ユニットは、処理容器と、第1の蓋体と、第2の蓋体と、第1の保持部と、第2の保持部とを備える。処理容器は、乾燥処理が行われる容器である。第1の蓋体は、処理容器の第1の側面に設けられた第1の開口を開閉可能である。第2の蓋体は、処理容器の第2の側面に設けられた第2の開口を開閉可能である。第1の保持部は、基板を保持する保持部であって、第1の蓋体に設けられ、第1の蓋体によって第1の開口が閉じられた状態において処理容器の内部に収容される。第2の保持部と、第1の保持部が保持する基板とは異なる基板を保持する保持部であって、第2の蓋体に設けられ、第2の蓋体によって第2の開口が閉じられた状態において処理容器の内部に収容される。第1の開口および第2の開口が開かれた状態において、処理容器、第1の保持部および第2の保持部は、搬送装置が配置される搬送エリアに沿って第1の保持部、処理容器および第2の保持部の順番に並べられる。
本開示によれば、超臨界乾燥処理の効率化を図ることができる。
図1は、第1の実施形態に係る基板処理システムを上方から見た模式的な断面図である。 図2は、第1の実施形態に係る基板処理システムにおいて実行される一連の基板処理の手順を示すフローチャートである。 図3は、液処理ユニットの構成例を示す図である。 図4は、第1の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。 図5は、処理容器の内部に複数のウェハが収容された状態の一例を示す模式断面図である。 図6は、処理空間における処理流体の流通経路の一例を示す模式断面図である。 図7は、第2の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。 図8は、第3の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。 図9は、第4の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。 図10は、第5の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。 図11は、第6の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。 図12は、第6の実施形態における保持部の構成を示す模式平面図である。 図13は、第7の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。
以下に、本開示による基板処理システム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システム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。
(第1の実施形態)
〔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、第1の実施形態に係る基板処理システムを上方から見た模式的な断面図である。なお、以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を規定し、Z軸正方向を鉛直上向き方向とする。
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について)
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について)
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(ここでは、2つ)の処理ブロック5_1,5_2とを備える。
(搬送ブロック4について)
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。
処理ブロック5_1,5_2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、処理ブロック5_1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)に配置され、処理ブロック5_2は他方側(Y軸負方向側)に配置される。
処理ブロック5_1は、複数(ここでは、2つ)の液処理ユニット17a,17bと、乾燥ユニット18_1と、供給ユニット19_1とを備える。また、処理ブロック5_2は、複数(ここでは、2つ)の液処理ユニット17c,17dと、乾燥ユニット18_2と、供給ユニット19_2とを備える。
なお、以下において、処理ブロック5_1,5_2を区別しない場合には、これらを総称して「処理ブロック5」と記載することがある。同様に、液処理ユニット17a~17dを総称して「液処理ユニット17」、乾燥ユニット18_1,18_2を総称して「乾燥ユニット18」、供給ユニット19_1,19_2を総称して「供給ユニット19」と記載することがある。
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。乾燥ユニット18の構成については後述する。
供給ユニット19は、乾燥ユニット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。第1の実施形態において、供給ユニット19は、処理流体としてCO2を乾燥ユニット18に供給する。
各処理ブロック5において、複数の液処理ユニット17、乾燥ユニット18および供給ユニット19は、搬送エリア15に沿って(すなわち、X軸方向に沿って)並べられる。液処理ユニット17、乾燥ユニット18および供給ユニット19のうち、液処理ユニット17は、搬入出ステーション2に最も近い位置に配置され、供給ユニット19は、搬入出ステーション2から最も遠い位置に配置される。
乾燥ユニット18_1は、超臨界乾燥処理が行われる処理エリア181aと、搬送ブロック4と処理エリア181aとの間でのウェハWの受け渡しが行われる複数(ここでは、2つ)の受渡エリア182a,182bとを備える。第1の実施形態において、処理エリア181aおよび複数の受渡エリア182a,182bは、搬送エリア15に沿って並べられる。具体的には、複数の受渡エリア182a,182bは、処理エリア181aのX軸方向における両側、すなわち、処理エリア181aのX軸負方向側および正方向側に配置される。
同様に、乾燥ユニット18_2は、超臨界乾燥処理が行われる処理エリア181bと、搬送ブロック4と処理エリア181bとの間でのウェハWの受け渡しが行われる複数(ここでは、2つ)の受渡エリア182c,182dとを備える。第1の実施形態において、処理エリア181bおよび複数の受渡エリア182c,182dは、搬送エリア15に沿って並べられる。具体的には、複数の受渡エリア182c,182dは、処理エリア181bのX軸方向における両側、すなわち、処理エリア181bのX軸負方向側および正方向側に配置される。
なお、以下において、乾燥ユニット18_1,18_2を区別しない場合には、これらを総称して「乾燥ユニット18」と記載することがある。同様に、処理エリア181a,181bを総称して「処理エリア181」、受渡エリア182a~182dを総称して「受渡エリア182」と記載することがある。
(制御装置6について)
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。
制御部61は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのCPUは、ROMに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、搬送装置13,16、液処理ユニット17、乾燥ユニット18および供給ユニット19等の制御を実現する。
なお、かかるプログラムは、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。
記憶部62は、たとえば、RAM、フラッシュメモリ(Flash Memory)などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置によって実現される。
〔2.基板処理の流れ〕
次に、上述した基板処理システム1における一連の基板処理の流れについて図2および図3を参照して説明する。図2は、第1の実施形態に係る基板処理システム1において実行される一連の基板処理の手順を示すフローチャートである。なお、図2に示す一連の基板処理は、制御部61の制御に従って実行される。
図2に示すように、基板処理システム1では、まず、搬入処理が行われる(ステップS101)。搬入処理では、搬送装置13(図1参照)がキャリアCからウェハWを取り出して受渡部14へ載置する。つづいて、搬送装置16(図1参照)が受渡部14からウェハWを取り出して液処理ユニット17に搬入する。
つづいて、基板処理システム1では、液処理ユニット17において洗浄処理が行われる(ステップS102)。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に各種の処理液を供給することにより、ウェハWの上面からパーティクルや自然酸化膜等を除去する。
つづいて、基板処理システム1では、液処理ユニット17において液膜形成処理が行われる(ステップS103)。液処理ユニット17は、洗浄処理後のウェハWの上面に液体状態のIPA(以下、「IPA液体」と記載する)を供給することにより、ウェハWの上面にIPA液体による液膜を形成する。
液膜形成処理後のウェハWは、搬送装置16により、同一の処理ブロック5に配置される乾燥ユニット18の受渡エリア182に搬送された後、受渡エリア182から処理エリア181へ搬送される。その後、基板処理システム1では、処理エリア181において超臨界乾燥処理が行われる(ステップS104)。超臨界乾燥処理において、乾燥ユニット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液膜形成処理後のウェハWを乾燥させる。
第1の実施形態において、乾燥ユニット18は、超臨界乾燥処理を2枚のウェハWに対して同時に実行する。具体的には、搬送装置16は、1つの処理ブロック5、たとえば処理ブロック5_1に配置された2つの液処理ユニット17a,17bのうちの一方の液処理ユニット17aから液膜形成処理後のウェハWを取り出す。そして、搬送装置16は、液処理ユニット17aから取り出したウェハWを、同一の処理ブロック5_1に配置された乾燥ユニット18_1が備える2つの受渡エリア182a,182bのうちの一方の受渡エリア182aに搬送する。また、搬送装置16は、処理ブロック5_1に配置された2つの液処理ユニット17a,17bのうちの他方の液処理ユニット17bから液膜形成処理後のウェハWを取り出す。そして、搬送装置16は、液処理ユニット17bから取り出したウェハWを、乾燥ユニット18_1が備える2つの受渡エリア182a,182bのうちの他方の受渡エリア182bに搬送する。その後、2枚のウェハWは、各受渡エリア182a,182bから処理エリア181に搬送され、処理エリア181において超臨界乾燥処理が施される。
なお、搬送装置16は、まず、X軸負方向側に配置された液処理ユニット17aから取り出したウェハWをX軸正方向側に配置された受渡エリア182bに搬送してもよい。また、搬送装置16は、その後、X軸正方向側に配置された液処理ユニット17bから取り出したウェハWをX軸負方向側に配置された受渡エリア182aに搬送してもよい。第1の実施形態において、2枚のウェハWには受渡エリア182a,182bにおける待機時間に差が生じることとなるが、上記のように最初に搬送するウェハWの搬送距離を短くすることで、かかる待機時間の差を吸収することができる。
つづいて、基板処理システム1では、搬出処理が行われる(ステップS105)。搬出処理では、まず、超臨界乾燥処理後のウェハWが処理エリア181から受渡エリア182へ搬送される。その後、搬送装置16が、超臨界乾燥処理後のウェハWを受渡エリア182から取り出して受渡部14へ搬送する。その後、搬送装置13が超臨界乾燥処理後のウェハWを受渡部14から取り出してキャリアCへ搬送する。
〔3.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3を参照して説明する。図3は、液処理ユニット17の構成例を示す図である。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3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から乾燥ユニット18へのウェハWの搬送中や、乾燥ユニット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。
〔4.乾燥ユニットの構成〕
つづいて、乾燥ユニット18の構成について図4および図5を参照して説明する。図4は、第1の実施形態に係る乾燥ユニット18の構成を示す模式断面図である。また、図5は、処理容器の内部に複数のウェハWが収容された状態の一例を示す模式断面図である。
図4および図5に示すように、乾燥ユニット18は、処理容器31と、複数の蓋体32a,32bと、複数の保持部33a,33b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内部の処理空間311にて行われる。
処理容器31は、平面視矩形状を有しており、複数(ここでは、4つ)の側面のうち受渡エリア182に面する2つの側面に開口312a,312bを有する。第1の実施形態において、2つの受渡エリア182は、処理エリア181を挟んで対向する位置に設けられている。したがって、2つの開口312a,312bは、処理容器31が有する複数の側面のうち互いに対向する側面、ここでは、X軸負方向側の側面とX軸正方向側の側面とに設けられる。このように、複数の開口312a,312bをそれぞれ処理容器31の異なる側面に設けることにより、たとえば1つの側面に開口を設ける場合と比較して側面1つあたりの開口面積を小さくすることができる。開口面積が小さくなるほど、処理空間311を高圧にした場合に後述するロック部材42にかかる圧力が小さくなる。したがって、処理容器31の耐圧性の確保が容易である。
複数(ここでは、2つ)の蓋体32a,32bの各々は、移動機構321に接続されており、かかる移動機構321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。これにより、各蓋体32a,32bは、処理容器31の対応する開口312a,312bを開閉する。具体的には、X軸負方向側に配置された蓋体32aは、処理容器31のX軸負方向側の側面に形成された開口312aを開閉し、X軸正方向側に配置された蓋体32bは、処理容器31のX軸正方向側の側面に形成された開口312bを開閉する。
複数(ここでは、2つ)の保持部33a,33bは、それぞれ異なるウェハWを1枚ずつ水平に保持する。各保持部33a,33bは、たとえば、平面視矩形状の枠体であり、ウェハWの外周部を下方から支持することによってウェハWを保持する。
2つの保持部33a,33bのうち、X軸負方向側に配置された保持部33aは、2つの蓋体32a,32bのうちX軸負方向側に配置された蓋体32aに設けられる。また、2つの保持部33a,33bのうちX軸正方向側に配置された保持部33bは、2つの蓋体32a,32bのうちX軸正方向側に配置された蓋体32bに設けられる。
これら保持部33a,33bは、移動機構321によって蓋体32a,32bとともに処理エリア181へ移動することにより、処理空間311の内部に収容される。具体的には、X軸負方向側から処理空間311に進入した保持部33aは、処理空間311において、X軸正方向側から処理空間311に進入した保持部33bの下方に配置される。このように、2つの保持部33a,33bは、処理容器31の内部において鉛直方向に間隔をあけて配列されるため、たとえば、処理容器31のフットプリントの増大を抑えることができる。なお、以下において、蓋体32a,32bを区別しない場合には、これらを総称して「蓋体32」と記載することがある。同様に、保持部33a,33bを総称して「保持部33」、開口312a,312bを総称して「開口312」と記載することがある。
処理容器31には、供給部35と排出部37とが設けられる。供給部35は、供給ユニット19(図1参照)の供給機器群に接続されており、供給ユニット19から供給される処理流体を処理空間311に供給する。排出部37は、処理空間311から処理流体を排出する。
供給部35は、処理容器31における処理空間311の天井面に設けられ、下方に向かって開口する供給口から処理空間311に対して処理流体を鉛直下向きに供給する。供給部35は、処理容器31に形成された2つの開口312のうち、上段の保持部33が出入りする開口312(ここでは、X軸正方向側の開口312)側に寄せて設けられる。なお、供給部35は、処理エリア181および受渡エリア182の並び方向(X軸方向)と直交する水平方向(Y軸方向)に沿って複数の供給口を備える構成であってもよい。
排出部37は、処理容器31における処理空間311の底面に設けられ、上方に向かって開口する排出口から処理流体を排出する。排出部37は、処理容器31に形成された2つの開口312のうち、下段の保持部33が出入りする開口312(ここでは、X軸負方向側の開口312)に寄せて設けられる。なお、排出部37は、処理エリア181および受渡エリア182の並び方向(X軸方向)と直交する水平方向(Y軸方向)に沿って複数の排出口を備える構成であってもよい。
乾燥ユニット18は、供給部35から処理空間311に処理流体を供給しつつ、排出部37を介して処理空間311内の処理流体を排出する。処理流体の排出路には、処理空間311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、処理空間311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、処理空間311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」と記載する場合がある。
処理容器31は、各開口312よりも各開口312の開蓋方向側に突出した第1突出部313および第2突出部314を備える。第1突出部313は、開口312の下部からX軸方向に向かって突出し、第2突出部314は、開口312の上部からX軸方向に向かって突出する。
第1突出部313には、第1突出部313の上面と下面とを連通する第1挿通孔315が形成されている。また、第2突出部314には、第1挿通孔315と鉛直方向において対向する位置(すなわち第1挿通孔315の上方)に、第2突出部314の上面と下面とを連通する第2挿通孔316が形成されている。
また、乾燥ユニット18は、複数(ここでは、2つ)のロック部材42を備える。ロック部材42は、第1突出部313に形成された複数の第1挿通孔315にそれぞれ挿通されている。各ロック部材42には、ロック部材42を鉛直方向に沿って移動させる昇降機構43が接続される。
〔5.乾燥ユニットの動作例〕
乾燥ユニット18では、まず、2枚のウェハWの搬入処理が行われる。搬入処理において、乾燥ユニット18は、X軸負方向側に配置された蓋体32aを移動機構321によってX軸正方向側に水平移動させ、X軸正方向側に配置された蓋体32bをX軸負方向側に移動機構321によって水平移動させる。これにより、2つの保持部33a,33bにそれぞれ保持された2枚のウェハWが処理容器31の処理空間311に収容されるとともに、2つの蓋体32a,32bによって処理空間311が密閉された状態となる。なお、2つの蓋体32a,32bを移動させる順番やタイミングは、特に限定されない。
また、乾燥ユニット18は、2つのロック部材42を昇降機構43によって上昇させることにより、各ロック部材42を第2突出部314に形成された第2挿通孔316に挿通させる。
ロック部材42は、処理空間311に供給された処理流体によってもたらされる内圧に抗して、処理空間311に向けて蓋体32を押し付ける。これにより、蓋体32a,32bによって処理空間311が密閉された状態を維持することができる。
つづいて、乾燥ユニット18では、昇圧処理が行われる。昇圧処理において、乾燥ユニット18は、供給部35から処理容器31の処理空間311に処理流体を供給することにより、処理空間311の圧力を上昇させる。これにより、処理空間311の圧力は、大気圧から処理圧力まで上昇する。処理圧力は、処理流体であるCO2が超臨界状態となる臨界圧力(約7.2MPa)を超える圧力であり、たとえば、16MPa程度である。かかる昇圧処理により、処理空間内の処理流体が超臨界状態に相変化して、ウェハWの表面に液盛りされたIPA液体が超臨界状態の処理流体に溶け込み始める。なお、供給ユニット19から供給される処理流体は、超臨界状態であってもよいし、液体状態であってもよい。
つづいて、乾燥ユニット18では、流通処理が行われる。流通処理において、乾燥ユニット18は、処理空間311の圧力を処理圧力に保ったまま、供給部35から処理空間311に処理流体を供給しつつ、処理空間に供給された処理流体を排出部37から処理空間311の外部へ排出する。これにより、処理空間311には、ウェハWの周囲で所定の向きに流動する処理流体の層流が形成される。
ここで、処理空間311における処理流体の流通経路について図6を参照して説明する。図6は、処理空間311における処理流体の流通経路の一例を示す模式断面図である。なお、図6では、乾燥ユニット18が備える構成の一部を省略して示している。
図6に示すように、処理流体は、供給部35から上段の蓋体32bに保持されたウェハWの上面に供給された後、上段のウェハWの上方をその表面に沿ってX軸負方向に流れる。その後、処理流体は、上段の保持部33bの先端と処理空間311の内壁との間を下方に向かって流れた後、下段の保持部33aに保持されたウェハWの上方をその表面に沿ってX軸正方向に流れる。その後、処理流体は、下段の保持部33aの先端と処理空間311の内壁との間を下方に向かって流れた後、下段のウェハWの下面と処理空間311の底面との間をX軸負方向に流れる。そして、処理流体は、排出部37から処理空間311の外部へ排出される。
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。
このように、乾燥ユニット18によれば、各ウェハWの表面に沿って流れる処理流体の流れを処理空間311の内部に形成することができるため、複数のウェハWに対して超臨乾燥処理を同時に行う場合における処理均一性の低下を抑制することができる。
つづいて、乾燥ユニット18では、減圧処理が行われる。減圧処理において、乾燥ユニット18は、処理空間311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。
ここでは、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。
このように、第1の実施形態に係る乾燥ユニット18によれば、複数枚のウェハWに対して超臨界乾燥処理を同時に行うこととしたため、超臨界乾燥処理を1枚のウェハWずつ行う従来の基板処理装置と比較して、超臨界乾燥処理の効率化を図ることができる。また、たとえば、超臨界乾燥処理の効率化のために乾燥ユニットの数を増やした場合と比較して、基板処理システム1の高コスト化を抑えることができる。
(第2の実施形態)
図7は、第2の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。なお、以下の各実施形態では、理解を容易にするために、乾燥ユニットの構成の一部を省略して示す場合がある。
図7に示すように、第2の実施形態に係る乾燥ユニット18Aは、仕切板38を備える。仕切板38は、上段の保持部33bと下段の保持部33aとの間に配置される板状の部材であり、処理容器31における処理空間311のX軸負方向側の内壁からX軸正方向側の内壁に向かって延在する。仕切板38の先端と処理空間311のX軸正方向側の内壁との間には隙間が設けられる。なお、仕切板38は、処理容器31と別体に設けられてもよいし、一体的に形成されてもよい。
第2の実施形態に係る乾燥ユニット18Aにおいて、処理流体は、上段の保持部33bの先端と処理空間311の内壁との間を下方に向かって流れた後、仕切板38と上段のウェハWの下面との間をX軸正方向に流れる。その後、処理流体は、仕切板38の下面と下段のウェハWの上面との間をX軸負方向に流れた後、枠体状の保持部33の空洞部分を通って下方に流れて、排出部37から処理空間311の外部へ排出される。
このように、上段の保持部33bと下段の保持部33aとの間に仕切板38を設けることで、下段の保持部33aの上方の空間を狭くすることができ、下段のウェハWに対して処理流体をより効率的に接触させることができる。また、仕切板38は、仕切板38の下面とウェハWの上面との間の距離D1が、処理空間311の天井面と上段のウェハWの上面との間の距離D2と同一となる位置に配置される。これにより、複数のウェハWに対する超臨乾燥処理の処理均一性を向上させることができる。
ここでは、仕切板38が処理容器31に設けられる場合の例について示したが、仕切板38は、下段の蓋体32aまたは下段の保持部33aに設けられてもよい。
(第3の実施形態)
図8は、第3の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。図8に示すように、第3の実施形態に係る乾燥ユニット18Bは、補充部50を備える。補充部50は、2つの受渡エリア182のうち、乾燥ユニット18Bに最初に搬送されるウェハWの搬送先となる受渡エリア182(ここでは、受渡エリア182a)に配置され、受渡エリア182aにおいて保持部33aに保持されたウェハWの上面にIPAを補充する。
上述したように、受渡エリア182aにおいて保持部33aに保持されたウェハWの上面には、IPA液体の液膜が形成されている。搬送装置16(図1参照)は、ウェハWを1枚ずつ搬送するため、乾燥ユニット18Bに最初に搬送されたウェハWは、2枚目のウェハWが乾燥ユニット18Bに搬送されるまでの間、受渡エリア182aで待機しておくこととなる。この間に、1枚目のウェハW上面のIPA液体が揮発することで、2枚のウェハWの液膜の厚さに差が生じるおそれがある。
これに対し、第3の実施形態に係る乾燥ユニット18Bは、同時に処理される2枚のウェハWのうち乾燥ユニット18Bに最初に搬送されるウェハWに対し、補充部50を用いてIPA液体を補充することができる。したがって、第3の実施形態に係る乾燥ユニット18Bによれば、2枚のウェハWの液膜の厚さに差が生じることを抑制することができる。
なお、乾燥ユニット18Bは、2つの受渡エリア182(たとえば、受渡エリア182a,182b)の両方に補充部50を備えていてもよい。
(第4の実施形態)
図9は、第4の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。図9に示すように、第4の実施形態に係る乾燥ユニット18Cは、2つの受渡エリア182のうち、乾燥ユニット18Bに最初に搬送されるウェハWの搬送先となる受渡エリア182(ここでは、受渡エリア182a)を囲う箱体51を備える。箱体51は、受渡エリア182aに配置される蓋体32a、保持部33aおよびウェハWを収容可能である。また、第4の実施形態に係る乾燥ユニット18Cは、箱体51の内部にIPA雰囲気を供給する雰囲気供給部52を備える。
第4の実施形態に係る乾燥ユニット18Cによれば、雰囲気供給部52を用いて箱体51の内部にIPA雰囲気を供給することにより、ウェハWの上面に形成されたIPA液体の液膜の揮発を抑制することができる。したがって、2枚のウェハWの液膜の厚さに差が生じることを抑制することができる。
なお、乾燥ユニット18Cは、2つの受渡エリア182(たとえば、受渡エリア182a,182b)の両方に箱体51および雰囲気供給部52を備えていてもよい。
(第5の実施形態)
図10は、第5の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。図10に示すように、第5の実施形態に係る乾燥ユニット18Dは、処理容器31Dと、2つの蓋体32Da,32Dbと、4つの保持部33e~33hを備える。
蓋体32Da,32Dbは、4つの保持部33e~33hのうち2つを支持する。具体的には、蓋体32Daは、保持部33e,33fを支持し、蓋体32Dbは、保持部33g,33hを支持する。
処理空間311の内部において、4つの保持部33e~33hは、X軸正方向側の蓋体32Daに支持された保持部33e,33fと、X軸負方向側の蓋体32Dbに支持された保持部33g、33hとが互い違いに配列される。
このように、乾燥ユニット18Dは、3つ以上の保持部33e~33hを備える構成であってもよい。この場合、一方の蓋体32Daに支持される保持部33e,33fと他方の蓋体32Dbに支持される保持部33g,33hとを互い違いに配列することで、1つの蓋体32Da,32Dbに支持される複数の保持部33e~33hの間隔を広くすることができる。したがって、搬送装置16によるウェハWの受け渡しが容易である。また、一方の蓋体32Da,32Dbに支持される保持部33e~33hと他方の蓋体32Dbに支持される保持部33e~33hとを互い違いに配列することで、各ウェハWの上面を最上段から順に流れる処理流体の流れを処理空間311の内部に形成することができる。
第5の実施形態において、各処理ブロック5には、4つの液処理ユニット17が設けられてもよい。
また、ここでは、一方の蓋体32Daと他方の蓋体32Dbとに同数の保持部が設けられる場合の例を示したが、一方の蓋体32Daに設けられる保持部の数と他方の蓋体32Dbに設けられる保持部の数とは異なっていてもよい。
(第6の実施形態)
図11は、第6の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。図11に示すように、第6の実施形態に係る乾燥ユニット18Eは、1つの開口312Eを有する処理容器31Eと、1つの蓋体32Eと、複数の保持部33Ea~33Ecとを備える。複数(ここでは、3つ)の保持部33Ea~33Ecは、1つの蓋体32Eに設けられる。
また、乾燥ユニット18Eは、複数(ここでは、3つ)の供給部35Ea~35Ecを備える。複数の供給部35Ea~35Ecは、処理容器31Eの開口312Eが設けられる側面と対向する側面に設けられる。
複数の供給部35Ea~35Ecの各々は、複数の保持部33Ea~33Ecによって保持された複数のウェハWの各々に対応する。具体的には、3つの供給部35Ea~35Ecのうち上段の供給部35Eaは、3つの保持部33Ea~33Ecのうち上段の保持部33Eaに保持されたウェハWの上面と処理空間311Eの天井面との間の高さ位置に配置される。同様に、中段の供給部35Ebは中段の保持部33Ebに保持されたウェハWの上面と上段のウェハWの下面との間の高さ位置に配置され、下段の供給部35Ecは下段の保持部33Ecに保持されたウェハWの上面と中段のウェハWの下面との間の高さ位置に配置される。
各供給部35Ea~35Ecは、対応するウェハWの上面に沿って処理流体を供給する。したがって、第6の実施形態に係る乾燥ユニット18Eによれば、複数のウェハWに対して処理流体を均一に供給することができる。
また、第6の実施形態に係る乾燥ユニット18Eは、1つの蓋体32Eに対して複数の保持部33Ea~33Ecを設けた構成を有する。かかる構成とすることで、受渡エリア182の数を1つにすることができることから、フットプリントの増大を抑制することができる。
図12は、第6の実施形態における保持部33Eaの構成を示す模式平面図である。なお、保持部33Eb,33Ecも保持部33Eaと同様の構成を有するため、ここでの説明は省略する。
図12に示すように、保持部33Eaは、ウェハWの受け渡しの際に搬送装置16と干渉する部分を切り欠いた平面視鉤状の形状を有する。具体的には、保持部33Eaは、第1支持部331と、第2支持部332と、第3支持部333とを有する。第1支持部331は、Y軸方向に沿って延在し、ウェハWにおけるX軸負方向側の外周部を支持する。第2支持部332は、第1支持部331のY軸正方向側の端部からX軸方向に沿って延在し、ウェハWにおけるY軸正方向側の外周部を支持する。第3支持部333は、第2支持部332は、第2支持部332のX軸正方向側の端部からY軸方向に沿って延在し、ウェハWにおけるX軸正方向側の外周部を支持する。保持部33Eaは、これら第1支持部331、第2支持部332および第3支持部333によりウェハWを3点で支持する。
1つの蓋体32Eに対して複数の保持部33Ea~33Ecを設ける場合、保持部33Ea~33Ec間の間隔が狭くなることで、搬送装置16によるウェハWの受け渡しが困難となるおそれがある。これに対し、保持部33Eの上記形状とすることで、複数の保持部33Ea~33Ec間の間隔が狭い場合であっても、搬送装置16と保持部33Ea~33Ecとの干渉を抑制することができる。
(第7の実施形態)
図13は、第7の実施形態に係る乾燥ユニットの構成を示す模式断面図である。図13に示すように、第7の実施形態に係る乾燥ユニット18Fは、処理容器31Fと、蓋体32Fと、複数の保持部33Fとを備える。
処理容器31Fは、上部に開口312Fを有する。蓋体32Fは、処理容器31Fの上方に配置され、移動機構321Fによって鉛直方向に沿って移動する。
処理空間311Fの天井面となる蓋体32Fの下面には、鉛直方向に延在する支持部材39を介して複数の保持部33Fが設けられる。複数の保持部33Fは、鉛直方向に間隔を開けて配列される。
乾燥ユニット18Fは、移動機構321Fを用いて蓋体32Fを下方に移動させる。これにより、蓋体32Fに設けられた複数の保持部33Fが処理容器31Fの処理空間311Fに収容されるとともに、蓋体32Fによって処理空間311Fが密閉された状態となる。
処理容器31Fには、供給部35Fが設けられており、供給部35Fを介して処理空間311F内に処理流体が供給される。また、処理容器31Fには、排出部37Fが設けられており、排出部37Fを介して処理空間311Fから処理流体が排出される。ここでは、供給部35Fおよび排出部37Fが処理空間311Fの底面に設けられる場合の例を示したが、供給部35Fおよび排出部37Fは、処理空間311Fの側面に設けられてもよい。この場合、乾燥ユニット18Fは、各ウェハWの上面に沿って処理流体を供給する複数の供給部を備えていればよく、具体的には、ウェハWと同数の供給部を備えていることが好ましい。なお、複数の保持部によって保持される複数のウェハWの各々に対応し、対応するウェハWの上面に沿って処理流体を供給する複数の供給部を備える構成は、他の実施形態に係る乾燥ユニットにも適用可能である。
このように、複数の保持部33Fは、上部が開放された処理容器31Fを開閉可能な蓋体32Fに設けられてもよい。
(その他の実施形態)
第1~4の実施形態では、処理容器31が有する複数の側面のうち互いに対向する2つの側面にそれぞれ開口312を1つずつ設け、一方のウェハWを一方の開口312から、他方のウェハWを反対側の開口312から搬入することとした。これに限らず、2つの開口312は、処理容器31が有する複数の側面のうち互いに直交する2つの側面にそれぞれ設けられてもよい。たとえば、処理容器31が有する複数の側面のうち、X軸負方向側の側面とY軸負方向側の側面とに開口312が設けられてもよい。第5の実施形態に係る蓋体32Dについても同様である。
また、各処理ブロック5に配置される液処理ユニット17の数は、必ずしも乾燥ユニット18,18A~18Fで同時に処理されるウェハWの数と同一であることを要しない。たとえば、第1の実施形態に係る基板処理システム1において、処理ブロック5に配置される液処理ユニット17の数は1つであってもよい。
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、乾燥ユニット18,18A~18F)は、超臨界状態の処理流体を用いて基板(一例として、ウェハW)を乾燥させる乾燥処理が行われる基板処理装置である。実施形態に係る基板処理装置は、処理容器(一例として、処理容器31,31D~31F)と、複数の保持部(一例として、保持部33,33E,33F)とを備える。処理容器は、乾燥処理が行われる容器である。複数の保持部は、処理容器の内部においてそれぞれ異なる基板を保持する。したがって、実施形態に係る基板処理装置によれば、超臨界乾燥処理の効率化を図ることができる。
複数の保持部(一例として、保持部33,33E,33F)は、処理容器の内部において鉛直方向に間隔をあけて配列されてもよい。これにより、たとえば処理容器のフットプリントの増大を抑えることができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18,18A~18D)は、第1の蓋体(一例として、X軸負方向側に配置された蓋体32,32D)と、第2の蓋体(一例として、X軸正方向側に配置された蓋体32,32D)とを備えていてもよい。第1の蓋体は、処理容器(一例として、処理容器31,31D)の第1の側面(一例として、X軸負方向側の側面)に設けられた第1の開口(一例として、X軸負方向側の開口312)を開閉可能である。第2の蓋体は、処理容器の第2の側面(一例として、X軸正方向側の側面)に設けられた第2の開口(一例として、X軸正方向側の開口312)を開閉可能である。この場合、複数の保持部のうち一部の保持部(一例として、X軸負方向側に配置された一または複数の保持部33)は、第1の蓋体に設けられてもよい。また、複数の保持部のうち他の一部の保持部(一例として、X軸正方向側に配置された一または複数の保持部33)は、第2の蓋体に設けられてもよい。このように、複数の開口をそれぞれ処理容器の異なる側面に設けることで、処理容器の耐圧性の確保が容易となる。
複数の保持部(一例として、乾燥ユニット18Dが備える複数の保持部33)は、処理容器(一例として、処理容器31D)の内部において、一部の保持部(一例として、X軸負方向側に配置された複数の保持部33)と他の一部の保持部(一例として、X軸正方向側に配置された複数の保持部33)とが互い違いに配列されてもよい。これにより、1つの蓋体に支持される複数の保持部の間隔を広くすることができるため、搬送装置による基板の受け渡しが容易となる。
第2の側面(一例として、X軸正方向側の側面)は、処理容器(一例として、処理容器31,31D)が有する複数の側面のうち第1の側面(一例として、X軸負方向側の側面)と対向する位置に配置されてもよい。これにより、たとえば、第1の側面と第2の側面とを基板処理システム1の長手方向に沿って配置することで、基板処理システム1の短手方向の幅の増加を抑制することができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18E)は、処理容器(一例として、処理容器31E)の側面に設けられた開口(一例として開口312E)を開閉可能な蓋体(一例として、蓋体32E)をさらに備えていてもよい。この場合、複数の保持部(一例として、保持部33E)は、蓋体(一例として、蓋体32E)に設けられてもよい。これにより、受渡エリア182の数を1つにすることができることから、フットプリントの増大を抑制することができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18F)は、上部が開放された処理容器(一例として、処理容器31F)を開閉可能な蓋体(一例として、蓋体32F)をさらに備えていてもよい。この場合、複数の保持部(一例として、保持部33F)は、蓋体(一例として、蓋体32F)に設けられてもよい。これにより、フットプリントの増大を抑制することができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18,18A~18D)は、供給部35と、排出部37とを備えていてもよい。供給部35は、処理容器(一例として、処理容器31,31D)の内部において、複数の保持部(一例として、保持部33)のうち最上段の保持部に保持された基板よりも上方に配置され、処理容器の内部に処理流体を供給する。排出部37は、処理容器の内部において、複数の保持部のうち最下段の保持部に保持された基板よりも下方に配置され、処理容器の内部から処理流体を排出する。これにより、各基板の上面を最上段から順に流れる処理流体の流れを処理空間の内部に形成することができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18A)は、処理容器(一例として、処理容器31)の内部において、鉛直方向に隣接する2つの保持部の間に配置される仕切板38をさらに備えていてもよい。これにより、鉛直方向に隣接する2つの保持部のうち下段の保持部の上方の空間を狭くすることができ、下段の保持部に保持された基板に対して処理流体をより効率的に接触させることができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18A)において、鉛直方向に隣接する2つの保持部33a,33bのうち上段の保持部33bは、複数の保持部33a,33bのうち最上段の保持部であってもよい。この場合、仕切板38は、鉛直方向に隣接する2つの保持部33a,33bのうち下段の保持部33aに保持された基板の上面と仕切板38の下面との間の距離D1が、鉛直方向に隣接する2つの保持部33a,33bのうち上段の保持部33bに保持された基板の上面と処理容器31の天井面との間の距離D2と同一となる位置に配置されてもよい。これにより、複数の基板に対する超臨乾燥処理の処理均一性を向上させることができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18E)は、処理容器(一例として処理空間311E)の内部において、複数の保持部(一例として、保持部33E)によって保持された複数の基板のうち対応する基板の上面に沿って処理流体を供給する複数の供給部(一例として、供給部35E)をさらに備えていてもよい。これにより、処理容器に収容された複数の基板に対して処理流体を均一に供給することができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18B)は、処理容器に隣接する受渡エリア(一例として、受渡エリア182)に配置され、上面に液体(一例として、IPA)の膜が形成された基板の上面に液体を補充する補充部50をさらに備えていてもよい。これにより、複数の基板間で液膜の厚さに差が生じることを抑制することができる。
実施形態に係る基板処理装置(一例として、乾燥ユニット18C)は、箱体51と、雰囲気供給部52とを備えていてもよい。箱体51は、処理容器に隣接する受渡エリア(一例として、受渡エリア182)を囲う箱体であって、上面に液体(一例として、IPA)の膜が形成された基板を収容可能である。雰囲気供給部52は、箱体51の内部に液体の雰囲気を供給する。これにより、複数の基板間で液膜の厚さに差が生じることを抑制することができる。
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
16 搬送装置
17 液処理ユニット
18 乾燥ユニット
31 処理容器
32 蓋体
33 保持部
35 供給部
37 排出部
42 ロック部材
43 昇降機構
181 処理エリア
182 受渡エリア
311 処理空間
312 開口
321 移動機構

Claims (5)

  1. 超臨界状態の処理流体を用いて基板を乾燥させる乾燥処理が行われる乾燥ユニットと、
    前記乾燥ユニットに対する前記基板の搬入出を行う搬送装置と
    を備え、
    前記乾燥ユニットは、
    前記乾燥処理が行われる処理容器と、
    前記処理容器の第1の側面に設けられた第1の開口を開閉可能な第1の蓋体と、
    前記処理容器の第2の側面に設けられた第2の開口を開閉可能な第2の蓋体と、
    前記基板を保持する保持部であって、前記第1の蓋体に設けられ、前記第1の蓋体によって前記第1の開口が閉じられた状態において前記処理容器の内部に収容される第1の保持部と、
    前記第1の保持部が保持する前記基板とは異なる前記基板を保持する保持部であって、前記第2の蓋体に設けられ、前記第2の蓋体によって前記第2の開口が閉じられた状態において前記処理容器の内部に収容される第2の保持部と
    を備え、
    前記第1の開口および前記第2の開口が開かれた状態において、前記処理容器、前記第1の保持部および前記第2の保持部は、前記搬送装置が配置される搬送エリアに沿って前記第1の保持部、前記処理容器および前記第2の保持部の順番に並べられる、基板処理システム。
  2. 前記基板に対して液処理を行う液処理ユニットを備え、
    前記第1の開口および前記第2の開口が開かれた状態において、前記処理容器、前記第1の保持部、前記第2の保持部および前記液処理ユニットは、前記搬送エリアに沿って前記液処理ユニット、前記第1の保持部、前記処理容器および前記第2の保持部の順番に並べられる、請求項1に記載の基板処理システム。
  3. 前記乾燥ユニットおよび前記液処理ユニットを含む処理ブロックを2つ備え、
    2つの前記処理ブロックのうち一方は、前記搬送エリアの一方側に配置され、2つの前記処理ブロックのうち他方は、前記搬送エリアの他方側に配置される、請求項2に記載の基板処理システム。
  4. 一の前記処理ブロックに含まれる前記乾燥ユニットは、当該一の処理ブロックに含まれる前記液処理ユニットによって前記液処理が行われた前記基板に対して前記乾燥処理を行う、請求項3に記載の基板処理システム。
  5. 前記処理ブロックは、前記液処理ユニットとして、第1の液処理ユニットと第2の液処理ユニットを含み、
    前記搬送装置は、前記第1の液処理ユニットによって前記液処理が行われた前記基板を前記第1の保持部に搬送し、前記第2の液処理ユニットによって前記液処理が行われた前記基板を前記第2の保持部に搬送する、請求項3または4に記載の基板処理システム。
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