JP7480249B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理装置に関する。
半導体装置の製造のために、半導体ウエハ(基板)に様々な処理が施される。特許文献1には、ウエハ上に絶縁膜を形成するための基板処理装置としての膜形成システムが開示されている。膜形成システムは、第1処理ステーションと、第2処理ステーションと、第1処理ステーションと第2処理ステーションとの間でウエハの受け渡しを行うインターフェイス部を備える。第1処理ステーションには、ウエハに塗布液を塗布する塗布装置が設けられている。第2処理ステーションには、ウエハ上にある塗布液中の溶剤成分を蒸発させる加熱処理装置(熱処理炉)が設けられている。インターフェイス部には、ウエハを搬送するウエハ搬送体と、加熱処理装置による処理の前後にウエハが一時的に載置される載置部が設けられている。
加熱処理装置は、当該加熱処理装置の処理室内に窒素ガスを供給するガス供給手段と、処理室内を排気する排気手段とを有し、これら手段により処理室内が低酸素雰囲気とされる。第2処理ステーションおよびインターフェイス部が設けられている領域はパネルで囲まれている。当該領域を低酸素雰囲気にするために、当該領域に窒素ガスが供給される。これによりウエハ表面の塗布膜の酸化が抑制される。
特開2001-102374号公報
本開示は、基板処理装置内の空間の雰囲気調整を確実に行いつつ、雰囲気調整用のガスの使用量を削減する技術を提供する。
一実施形態の基板処理装置は、基板に対して液処理を行う少なくとも1つの液処理ユニットが設けられた処理区域と、前記液処理ユニットに対して基板を搬送する基板搬送機構が設けられた基板搬送区域と、を有する基板処理エリアと、容器保持部により保持された基板収納容器から基板を取り出して前記基板処理エリアの前記基板搬送機構がアクセス可能な位置まで搬送する基板搬送機を有する基板搬送エリアと、前記基板処理エリアの前記処理区域内の雰囲気を制御する第1雰囲気制御系と、前記基板処理エリアの前記基板搬送区域内の雰囲気を制御する第2雰囲気制御系と、を備え、前記第1雰囲気制御系は、第1ガス供給部と、第1ガス排出部とを有し、前記各液処理ユニットで液処理が行われているときに、当該液処理ユニットに前記第1ガス供給部によって雰囲気制御ガスを供給するとともに当該液処理ユニット内の雰囲気を前記第1ガス排出部によって排出するように構成され、前記第2雰囲気制御系は、前記基板処理エリアの前記基板搬送区域と前記基板搬送区域に接続された循環路とを含む循環系と、前記第2雰囲気制御系の前記循環系に雰囲気制御ガスを供給する第2ガス供給部と、前記第2雰囲気制御系の前記循環系内の雰囲気を排出する第2ガス排出部と、を有し、前記第2雰囲気制御系の前記循環系に雰囲気調整ガスを循環させるように構成されるとともに、前記第2雰囲気制御系は、前記液処理ユニットのうちの少なくとも1つが前記基板搬送区域に開放されているときに前記第2雰囲気制御系の前記循環系内の雰囲気を前記第2ガス排出部によって排出するように構成されている。
上記実施形態によれば、基板処理装置内の空間の雰囲気調整を確実に行いつつ、雰囲気調整用のガスの使用量を削減することができる。
一実施形態に係る基板処理装置の概略平面図である。 図1に示した基板処理装置のII-II線に沿った概略縦断面図である。 図1に示した基板処理装置のIII-III線に沿った概略縦断面図である。 図2に示した基板搬送機構に設けられるカバーの構成例を示す概略縦断面図である。
基板処理装置の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。図1~図3に示すように、基板処理システム1は、搬入出部2と、基板搬送エリア3と、インターフェイス部(接続部)4と、基板処理エリア5と、を有する。基板搬送エリア3と、インターフェイス部4と基板処理エリア5は、基板処理システム1の全体を覆うハウジング内に収容されている。
搬入出部2は、容器保持部20(「ロードポート」などとも呼ばれる)を有し、この容器保持部20上には複数の基板収納容器C(以下、単に「容器C」と称する)を載置することができる。容器Cは、例えば、FOUP(Front-Opening Unified Pod)と呼ばれる方式のキャリアである。容器C内には、複数枚の基板W(例えば半導体ウエハ)が、水平姿勢で鉛直方向に等間隔に収納されている。容器保持部20に載置された容器Cの外面は、この基板処理システム1が設置されているクリーンルーム内の雰囲気に晒される。
基板搬送エリア3の前面パネル31(図1及び図2を参照)には、複数のドアが設けられている。各ドアには、容器Cの蓋の解錠機構及び蓋吸着機構が設けられており、容器保持部20に載置された容器Cの蓋を取り外すことができる。容器Cの蓋が取り外されると、容器Cの内部空間は、基板搬送エリア3の内部空間と連通する。このとき、容器Cの開口部の周縁と基板搬送エリア3の前面パネル31とが密接しているので、クリーンルーム内の雰囲気が容器Cの内部及び基板搬送エリア3の内部空間に侵入することはない。基板Wを収納した容器Cがこの基板処理システム1に搬入されてくるとき、容器C内は窒素ガス雰囲気とされて密閉されている。この段落に記載した構成(蓋、蓋の解錠機構及び蓋吸着機構等)は、半導体製造装置の技術分野において周知であり、図面には示さない。
基板搬送エリア3内には、基板搬送機32が設けられている。インターフェイス部4には、受け渡しユニット40(「トランジションユニット」、「バッファユニット」等とも呼ばれる)が設けられている。受け渡しユニット40は、複数枚の基板Wを水平姿勢で鉛直方向に間隔を空けて保持することができる。基板搬送機32は、容器保持部20に載置されて蓋が取り外された容器Cから基板Wを取り出し、受け渡しユニット40に搬入することができる。
本明細書において「基板搬送エリア3」及び後述の「基板搬送区域(5B)」とは、基板搬送機32及び後述の基板搬送機構(53)により基板Wが搬送されるエリア(あるいは区域)を意味する。基板搬送機32及び後述の基板搬送機構(53)の両方が、受け渡しユニット40にアクセスして基板の受け渡しを行うことができる。
基板搬送機32及び後述の基板搬送機構(53)としては、公知の多関節搬送ロボット、あるいは公知の多軸搬送ロボットなどを用いることができる。添付図面では、多軸搬送ロボットが概略的に示されている。
一つの受け渡しユニット40を設けることに代えて、基板処理エリア5で未だ処理されていない基板Wのみを保持する第1受け渡しユニットと、基板処理エリア5で既に処理された基板Wのみを保持する第2受け渡しユニットとを設けてもよい。
基板処理エリア5内には、処理区域5Aと基板搬送区域5Bとが設けられている。処理区域5Aは、基板に対して処理を行う複数の処理ユニット51,52が設けられた区域である。処理区域5Aは基板搬送区域5Bの両脇に設けられている。
本実施形態では、複数の処理ユニット(51,52)には、複数の液処理ユニット51と、複数の乾燥ユニット52とが含まれる。
図3に示すように、液処理ユニット51は、ユニットケーシング(「チャンバ」とも呼ばれる)511と、ユニットケーシング511内に配置された処理機構とを有している。本実施形態では、処理機構は、基板Wを水平姿勢で保持して鉛直軸線回りに回転させるスピンチャック512(基板保持回転機構)と、基板Wに処理流体(薬液、リンス液、二流体等)を供給する1つ以上のノズル513と、基板Wの周囲を囲むカップ体514と、を有する。
液処理ユニット51は、ユニットケーシング511の内部空間(処理空間)、特に基板Wの上方の空間に、雰囲気調整ガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給部61を有している。窒素ガス供給部61は、窒素ガス供給源611に接続されるとともに各液処理ユニット51に接続された分岐管路612を有する。多くの場合、窒素ガス供給源611は、この基板処理装置1が設置される半導体装置製造工場の工場用力系の一部であるが、スタンドアロンの窒素ガスタンクであってもよい。添付図面の全てにおいて、文字「N」が付けられた二重丸で示した部材は、工場用力としての窒素ガス供給源、または窒素ガスタンクを意味している。
各分岐管路612には、流量制御機器613が介設されている。流量制御機器613には、開閉弁、流量制御弁、流量計等の機器類含めることができる。このような機器類は、本願の添付図面において同じシンボルマーク(白抜き四角の中に×を記入した記号)で示されている。
各液処理ユニット51の天井部に設けられたファンフィルタユニット(図示せず)が設けられていてもよく、この場合、各分岐管路612の下流端はファンフィルタユニットに接続されていてもよい。
カップ体514には、カップ体514の内部の雰囲気を吸引するための排気路(カップ排気路)614が接続されている。排気路614からは、ユニットケーシング511の内部空間を満たすガスと、ノズル513から基板Wに供給された処理流体とを含む混合流体が排出される。複数の液処理ユニット51の排気路614は合流して一つの管路615となった後に、工場排気系(EXH)に接続されている。多くの場合、排気路614及び管路615として、酸系排気路、アルカリ系排気路、有機系排気路が別々に設けられてが、図面への記載は省略されている。
なお、液処理ユニット51は、ユニットケーシング511内のカップ体514の外側の雰囲気を排気するための排気路(図示せず。「ユニット排気路」、「モジュール排気路」などとも呼ばれる)をさらに備えていてもよい。このような排気路は上述した排気路614に接続される。
カップ体514には、基板Wから飛散した処理流体をカップ体514から排出するための排液路(図示せず)も接続されている。この排液路は、半導体製造工場の廃液ラインに接続されている。
液処理ユニット51に、ユニットケーシング511の内部空間にパージガスとしての空気(ここでは濾過されたクリーンルーム内の空気であるクリーンエア)を導入するための空気導入口(図示せず)を設けてもよい。パージガスとしての空気は、液処理ユニット51の個別的メンテナンスのために液処理ユニット51のメンテナンスドア519(図1を参照)が開かれるときに、作業者の酸欠防止のために供給される。液処理ユニット51内の酸素濃度は酸素濃度センサ50s(図1参照)により検出することができる。
図3に示すように、ユニットケーシング511の、基板搬送区域5Bに面した側面には、基板Wを保持した基板搬送機構53のアーム531が通ることができる開口517が設けられている。開口517にはシャッタ518が設けられている。シャッタ518は、基板搬送機構53が液処理ユニット51に基板Wを搬出入するときに開く。シャッタ518は、液処理ユニット51内で基板Wの処理が実行される時に閉じ、ユニットケーシング511の内部空間と基板搬送区域5Bとを隔離する。シャッタ518は、ゲートバルブのような構成を有していてもよい。
本実施形態においては、液処理ユニット51は、基板Wに対して、薬液洗浄工程、リンス工程および有機溶剤置換工程を順次実施する。薬液洗浄工程では、ノズル513から回転する基板Wに薬液が供給される。リンス工程ではノズル513から回転する基板Wにリンス液が供給され、基板W上に残る薬液及び反応生成物等が洗い流される。有機溶剤置換工程では、ノズル513から回転する基板Wに有機溶剤(本実施形態ではIPA)が供給され、基板W上に残るリンス液がIPAに置換される。有機溶剤置換工程の終盤では、基板Wの回転速度を調節することにより、基板Wの表面が所望の厚さのIPAの液膜(以下「IPAパドル」とも呼ぶ)で覆われるようにしている。
乾燥ユニット52は、液処理ユニット51においてIPAパドルが形成された基板Wに対して超臨界乾燥処理を施すように構成されている。図1及び図3に示すように、乾燥ユニット52は、ユニットケーシング521と、ユニットケーシング521内に配置された処理容器(処理チャンバ)522及び可動のトレイ523を有する。トレイ523は、1枚の基板Wを水平姿勢で支持することができる。トレイ523は、図示しない駆動機構により、トレイ523が処理容器522内に収容された処理位置と、トレイ523が処理容器522から離れた受け渡し位置(図1、図3に示した位置)との間を移動することができる。処理位置にあるトレイ523は、処理容器522を密封する蓋としても機能する。処理容器522には、超臨界流体(本実施形態では超臨界CO)を供給する供給管(図示せず)と、排気管(図示せず)とが接続されている。
超臨界乾燥処理は、供給管を介して処理容器522内に超臨界状態のCOを供給し、この超臨界COにより基板Wの表面にあるIPAを置換し、その後、処理容器522内の圧力を減じることによりCOを超臨界状態から気体状態に変化させることにより行われる。
受け渡し位置にあるトレイ523は、ユニットケーシング521の内部空間のうちの処理容器522の外側の空間524(以下、「待機空間524」とも呼ぶ)内に位置する。ユニットケーシング521の基板搬送区域5Bに面した側面には、基板Wを保持した基板搬送機構53のアーム531が通ることができる窓525が形成されている。窓525を通って待機空間524に入ったアーム531は、受け渡し位置にあるトレイ523との間で基板Wの受け渡しを行うことができる。
各乾燥ユニット52の待機空間524には、待機空間524内の雰囲気を排出するための排気路616が接続されている。排気路616には、開度調整可能な弁617例えばダンパが設けられている。このようなダンパは、本願の添付図面において同じシンボルマーク(白抜き四角の中に丸と線を付けたマーク)で示されている。図3に示すように、複数の排気路616は合流して単一の管路618となる。管路618は、循環路72に接続されている。管路618にはケミカルフィルタ619が設けられており、ケミカルフィルタ619は、管路618を流れる混合ガス(窒素ガス、IPA蒸気、空気成分を含む)から有機成分(IPA蒸気)を除去する。これにより、IPA蒸気が基板搬送区域5B内に戻されることを防止することができる。
窒素ガス供給部(第1ガス供給部)61、排気路(第1ガス排気部)614、管路615、排気路616、弁617、管路618、ケミカルフィルタ619などから、基板処理エリア5の処理区域5A内の雰囲気を制御する第1雰囲気制御系60が構成される。
本実施形態においては、基板処理エリア5の処理区域5Aは、多層構造(ここでは3層構造)を有しており、各層に2台の液処理ユニット51及び2台の乾燥ユニット52を有している。前述した1台の基板搬送機構53は、受け渡しユニット40並びに合計12台の処理ユニット(51,52)の全てにアクセスすることができる。
次に、基板処理エリア5の基板搬送区域5B内の雰囲気制御について、主に図2を参照して説明する。
基板処理エリア5の基板搬送区域5B内の雰囲気は、第2雰囲気制御系70により制御される。第2雰囲気制御系70は、基板処理エリア5の基板搬送区域(基板が搬送される空間)5Bと、基板搬送区域5Bに接続された循環路72とを含む循環系71を有する。以下、本明細書では「循環系71」は、第2雰囲気制御系70に属する循環系という意味において「第2循環系」とも呼ぶこととする。第2雰囲気制御系70は、さらに、第2循環系71に雰囲気制御ガスとしての窒素ガスを供給する第2ガス供給部73(窒素ガス供給部)と、第2循環系71内の雰囲気を排出する第2ガス排出部74とを有している。
第2ガス供給部73は、上流端が窒素ガス供給源731に接続されるとともに下流端が循環路72に接続された配管732を有する。配管732には、開閉弁、流量制御弁、流量計等を含む流量制御機器733が介設されている。なお、流量制御機器733はレギュレーターを含んでいてもよい。
第2ガス供給部73は、第2循環系71の任意の場所に窒素ガスを供給してもよい。すなわち、循環路72に窒素ガスを供給する代わりに、基板搬送区域5Bに直接的に窒素ガスを供給してもよい。
第2ガス排出部74は、第2循環系71の循環路72から分岐する排出用配管741と、排出用配管741に設けられた弁742(例えばダンパ)とを有する。弁742は開度調節機能のみを有していてもよいし、開度調節機能及び遮断機能の両方を有していてもよい。排出用配管741は、この基板処理装置1が設置される半導体装置製造工場の工場排気系に接続されていてもよいし、ガス回収装置に接続されていてもよい。排出用配管741には、排出用配管741内の圧力を検出する圧力センサ743が付設されている。
基板搬送区域5Bの天井部には、ファンフィルタユニット75Aが設けられている。基板搬送区域5Bの底床部には、ファン75Bが設けられている。ファンフィルタユニット75Aは循環路72内にあるガスを基板搬送区域5B内に送り込み、ファン75Bは基板搬送区域5B内にあるガスを循環路72に送り出す。すなわち、ファンフィルタユニット75A及びファン75Bは、第2循環系71内にガスの循環流が生じるようにガスを駆動する。
基板搬送区域5Bの内部空間にパージガスとしての空気(ここでは濾過されたクリーンルーム内の空気であるクリーンエア)を導入するための空気導入部76を設けることができる。本実施形態では、空気導入部76は、ファンフィルタユニット75A内に空気を導入するように設けられている。この場合、空気導入部76は、この基板処理装置1が設置されているクリーンルーム内に一端が開放され、他端がファンフィルタユニット75Aに接続された配管761と、配管に設けられた開閉弁762とを有する。パージガスとしての空気は、基板処理装置1全体のメンテナンスのために基板搬送区域5Bのメンテナンスドア55が開かれるときに、作業者の酸欠防止のために供給される。
次に、基板搬送エリア3及びインターフェイス部4の雰囲気制御について説明する。
基板搬送エリア3及びインターフェイス部4内の雰囲気は、第3雰囲気制御系80により制御される。第3雰囲気制御系80は、基板搬送エリア3と、インターフェイス部4の受け渡しユニット40内の空間と、基板搬送エリア3及びインターフェイス部4に接続された循環路82と、を含む循環系81を有する。以下、本明細書では「循環系81」は、第3雰囲気制御系80に属する循環系という意味において「第3循環系」とも呼ぶこととする。第3雰囲気制御系80は、さらに、第3循環系81に雰囲気制御ガスとしての窒素ガスを供給する第3ガス供給部83(窒素ガス供給部)と、第3循環系81内の雰囲気を排出する第3ガス排出部84とを有している。
第3ガス供給部83は、上流端が窒素ガス供給源831に接続されるとともに下流端が循環路82に接続された配管832を有する。配管832には、開閉弁、流量制御弁、流量計等を含む流量制御機器833が介設されている。
第3ガス供給部83は、第3循環系81の任意の場所に窒素ガスを供給してもよい。すなわち、循環路82に窒素ガスを供給する代わりに、基板搬送エリア3及び/又はインターフェイス部4に直接的に窒素ガスを供給してもよい。
第3ガス排出部84は、循環路82から分岐する排出用配管841と、排出用配管841に設けられた弁842(例えばダンパ)とを有する。弁842は開度調節機能のみを有していてもよいし、開度調節機能及び遮断機能の両方を有していてもよい。排出用配管841は、この基板処理装置1が設置される半導体装置製造工場の工場排気系に接続されていてもよいし、ガス回収装置に接続されていてもよい。排出用配管841には、排出用配管841内の圧力を検出する圧力センサ843が付設されている。
図示された実施形態においては、循環路82は、2つの分岐管路82A、82Bに分岐し、再び合流して一つの管路(循環路82)となる。分岐管路82Aに基板搬送エリア3が介設され、分岐管路82Bにインターフェイス部4が介設されている。
基板搬送エリア3の天井部には、ファンフィルタユニット84Aが設けられている。基板搬送エリア3の底床部には、ファン85Aが設けられている。ファンフィルタユニット84Aは分岐管路82A内にあるガスを基板搬送エリア3内に送り込み、ファン85Aは基板搬送エリア3内にあるガスを分岐管路82Aに送り出す。すなわち、ファンフィルタユニット84A及びファン85Aは、第3循環系81内にガスの循環流が生じるようにガスを駆動する。
同様に、インターフェイス部4の天井部には、ファンフィルタユニット84Bが設けられている。インターフェイス部4の底床部には、ファン85Bが設けられている。ファンフィルタユニット84Bは分岐管路82B内にあるガスをインターフェイス部4内に送り込み、ファン85Bはインターフェイス部4内にあるガスを分岐管路82Bに送り出す。すなわち、ファンフィルタユニット84B及びファン85Bも、第3循環系81内にガスの循環流が生じるようにガスを駆動する。
基板搬送エリア3の内部空間にパージガスとしての空気(ここでは濾過されたクリーンルーム内の空気であるクリーンエア)を導入するための空気導入部86を設けることができる。図示された実施形態では、空気導入部86は、ファンフィルタユニット84A内に空気を導入するように設けられている。この場合、空気導入部86は、この基板処理装置1が設置されているクリーンルーム内に一端が開放され、他端がファンフィルタユニット84Aに接続された配管861と、配管に設けられた開閉弁862とを有する。パージガスとしての空気は、基板処理装置1全体のメンテナンスのために基板搬送エリア3のメンテナンスドア35が開かれるときに、作業者の酸欠防止のために供給される。なお、パージガスは、クレーンルーム内のクリーンエアに限らず、ドライエアーなどでもよい。また、パージガス導入部は、基板処理装置1内の他の適当な位置に設置してもよい。
基板処理エリア5の基板搬送区域5Bに設けられた基板搬送機構53には、カバー532が設けられている。カバー532は、基板搬送機構53が、揮発性物質を含む膜(例えばIPAの液膜、あるいは半固化状態の有機膜)が表面に付着している基板Wを搬送する場合、気化した揮発性物質が基板搬送区域5Bに拡散することを防止するために設けられる。カバー532は、揮発性物質由来のガスに限らず、基板Wから基板搬送区域5Bへの任意のガスの望ましくない拡散の防止のために用いることができる。
基板搬送機構53が多軸搬送ロボットである場合におけるカバー532の配置の一例について、図4を参照して説明する。基板搬送機構53は、基板Wを保持するアーム531を有する。アーム531はX方向駆動機構534により、X方向(図4の左右方向)に進退可能である。X方向駆動機構534は、図示しないYZθ方向駆動機構によりY方向(X方向と直交する水平方向)、Z方向(上下方向)及びθ方向(上下方向軸線周りの回転方向)に移動可能なベース部材533に固定されている。カバー532はベース部材533に固定されている。図4には、アーム531が前進している状態が示されている。アーム531が後退すると、アームWに保持された基板Wの周囲がカバー532に囲まれる。カバー532の前部は開放されており、これにより、アーム531による基板Wのピック動作及びプレース動作(スピンチャック、トレイ、受け渡しユニット40に対する基板Wの受け渡し動作)がカバー532により妨げられないようになっている。
カバー532の構成は図4に示したものに限定されるものではなく、アーム531が後退したときに、カバー532の前側開放端を開閉するドア(図示せず)をカバー532に設けてもよい。
図2に示すように、カバー532に囲まれた空間からガスを排気する排気部77をカバー532に設けることが好ましい。図示された実施形態では、排気部77は、カバー532に一端が接続され、循環路72に他端が接続された排気路771と、排気路771に介設された弁772およびケミカルフィルタ773とを有している。このように構成することにより、揮発性物質を含む膜が表面に付着している基板Wがアーム531保持されているとき、気化した揮発性物質が、基板処理エリア5の基板搬送区域5B内に拡散することをより確実に防止することができる。
さらに、カバー532に囲まれた空間に雰囲気制御ガスとしての窒素ガスを供給する給気部78を設けてもよい。図示された実施形態では、給気部78は、上流端が窒素ガス供給源781に接続されるとともに下流端がカバー532に接続された配管782を有する。配管782には、流量制御機器783が介設されている。排気部77に加えて給気部78を設けることにより、基板Wの周囲の酸素濃度をより確実に低く維持することができる。但し、カバー532内を排気部77により吸引すれば、カバー532内には基板搬送区域5Bから低酸素濃度雰囲気が流入するので、給気部78は設けなくてもよい。
本実施形態においては、カバー532に排気部77及び給気部78の両方が設けられているものとする。以下、説明の簡略化のために、排気部77による排気を行いながら給気部78から窒素ガスを供給する動作を「カバーパージ」と呼ぶこととする。
搬入出部2には、容器保持部20上に載置された容器Cの内部に雰囲気調整ガスとしての窒素ガスを供給するガス供給部90が設けられている。
基板処理装置1は、制御装置100を備える。制御装置100は、たとえばコンピュータであり、制御部101と記憶部102とを備える。記憶部102には、基板処理システム1において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部101は、記憶部102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基板処理装置1の動作を制御する。
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憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置100の記憶部102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憶媒体としては、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。
次に、基板処理装置1の運転方法について説明する。以下に説明する基板処理装置1の動作は、制御装置100の制御の下で実行される。
基板処理装置1の通常運転が開始される前には、基板処理装置1の内部空間の全ては基板処理装置1が設置されているクリーンルーム内の雰囲気と実質的に同じ雰囲気となっている。基板処理装置1の通常運転開始の準備のために、基板搬送エリア3、受け渡しユニット40及び(基板処理エリア5)の基板搬送区域5Bの内部空間が低酸素濃度雰囲気に調整される。
初期の雰囲気調整は下記のように行われる。ファンフィルタユニット75A及びファン75Bを稼働させる。この状態で、第2雰囲気制御系70の第2ガス排出部74から循環系(基板搬送区域5B及び循環路72)内にある空気(クリーンルーム内雰囲気)を排出しながら、第2ガス供給部73から雰囲気制御ガスとしての窒素ガスを大流量で供給する。これにより、循環系内にある空気が、少なくとも部分的に窒素ガスにより置換される。この操作は、酸素濃度センサ70sにより検出される基板搬送区域5B内の酸素濃度が所望の値となるまで続けられる。基板搬送区域5B内の酸素濃度が概ね所望の値となったら、第2ガス排出部74からのガスの排出を停止するか大幅に減少させ、第2ガス供給部73からの雰囲気制御ガスの供給流量も大幅に減少させる。
その後、圧力センサ743で検出される圧力(これは基板搬送区域5B内の圧力の指標となる)が所望の範囲内に維持されるように、第2ガス供給部73によるガスの供給量及び第2ガス排出部74からのガスの排出量のフィードバック制御が行われる。第2ガス供給部73によるガスの供給量及び第2ガス排出部74からのガスの排出量の差分に応じて、基板搬送区域5B内の圧力が変化する。酸素濃度の変更及びIPA蒸気濃度(詳細後述)の変更の必要が無い場合には、第2ガス供給部73によるガスの供給量は必要最小限に抑制される。また、酸素濃度センサ70sにより検出される酸素濃度が所望の範囲内に維持されるように、第2ガス供給部73によるガスの供給量及び第2ガス排出部74からのガスの排出量のフィードバック制御が行われる。酸素濃度が高くなった場合には、第2ガス供給部73によるガスの供給量及び第2ガス排出部74からのガスの排出量の両方が増やされる。この場合、第2ガス供給部73によるガスの供給量及び第2ガス排出部74からのガスの排出量の差は、基板搬送区域5B内の圧力が所望の範囲内に維持されるように制御される。
また、第2雰囲気制御系70の上記操作とほぼ同時に、ファンフィルタユニット84A、84B及びファン85A,85Bを稼働させる。この状態で、第3雰囲気制御系80の第3ガス排出部84から循環系(基板搬送エリア3、受け渡しユニット40、及び循環路82)内にあるガスを排出しながら、第3ガス供給部83から雰囲気制御ガスとしての窒素ガスを大流量で供給する。これにより、循環系内にある空気(クリーンルーム内空気)が、少なくとも部分的に窒素ガスにより置換される。この操作も、酸素濃度センサ30sにより検出される基板搬送エリア3内の酸素濃度が所望の値となるまで続けられる。酸素濃度センサ30s酸素濃度が概ね所望の値となったら、第3ガス排出部84からのガスの排出を停止するか大幅に減少させ、第3ガス供給部83からの雰囲気制御ガスの供給流量も大幅に減少させる。
その後、圧力センサ843で検出される圧力(これは基板搬送エリア3内の圧力の指標となる)が所望の範囲内に維持されるように、第3ガス供給部83によるガスの供給量及び第3ガス排出部84からのガスの排出量のフィードバック制御が行われる。第3ガス供給部83によるガスの供給量及び第3ガス排出部84からのガスの排出量の差分に応じて、基板搬送エリア3内の圧力が変化する。酸素濃度の変更の必要が無い場合には、第3ガス供給部83によるガスの供給量は必要最小限に抑制される。また、酸素濃度センサ30sにより検出される酸素濃度が所望の範囲内に維持されるように、第3ガス供給部83によるガスの供給量及び第2ガス排出部84からのガスの排出量のフィードバック制御が行われる。酸素濃度が高くなった場合には、第3ガス供給部83によるガスの供給量及び第3ガス排出部84からのガスの排出量の両方が増やされる。この場合、第3ガス供給部83によるガスの供給量及び第3ガス排出部84からのガスの排出量の差は、基板搬送エリア3内の圧力が所望の範囲内に維持されるように制御される。
第2ガス供給部73及び第3ガス供給部83の各々に、大流量供給用の流路と、小流量供給用の流路を並列に設けてもよい。このようにすることにより、クリーンルーム内雰囲気から低酸素濃度雰囲気への置換を迅速に行うことができる。
なお、基板搬送区域5B内の圧力は、液処理ユニット51内の圧力よりもやや高く制御されていることが好ましい。こうすることにより、液処理ユニット51内の雰囲気(薬液成分、有機溶媒蒸気等)が基板搬送区域5B内に流出することを防止または大幅に抑制することができる。
また、基板搬送エリア3内及び受け渡しユニット40内の圧力は、基板搬送区域5B内の圧力よりもやや高く制御されていることが好ましい。こうすることにより、基板搬送区域5B内に存在するガス成分(これは液処理ユニット51から流出するか、あるいは基板Wから拡散したものである)が基板搬送エリア3内及び受け渡しユニット40内に流入することを防止または大幅に抑制することができる。
上述したように、基板搬送エリア3、受け渡しユニット40及び基板搬送区域5Bの内部空間が所望の圧力の低酸素濃度雰囲気になる。その後、基板処理装置1の外部から、この基板処理装置1で処理すべき複数の基板Wが、不活性ガス(例えば窒素ガス)が充填された容器Cに格納された状態で、容器保持部20に載置される。基板Wの表面は、大気雰囲気(クリーンルーム雰囲気)ほどの比較的高い酸素濃度の雰囲気に置くことが好ましくない状態となっている。容器保持部20に載置された容器Cには、ガス供給部90から窒素ガスが供給される。容器Cの前面開口部が基板搬送エリア3の前面パネル31に密接した状態で、容器Cの蓋(図示せず)が取り外され、容器Cの内部が基板搬送エリア3の内部空間と連通する。
次に、基板搬送エリア3に設けられた基板搬送機32が容器Cから基板Wを取り出し、受け渡しユニット40に搬送する。基板処理エリア5の基板搬送区域5Bに設けられた基板搬送機構53が、受け渡しユニット40に保持されている基板Wを取り出し、この基板Wを、予め定められた搬送スケジュールにより指定された液処理ユニット51に搬入する。このとき、基板Wの液処理ユニット51への搬入が開始される前からシャッタ518を閉じた状態で液処理ユニット51のユニットケーシング511内に窒素ガス供給部61から窒素ガスが供給される。ユニットケーシング511内の酸素濃度が規定濃度まで低下したら、シャッタ518が開かれ、基板Wの液処理ユニット51内への搬入が終了した直後に直ぐにシャッタ518が閉じられる。基板Wの処理中にも、ユニットケーシング511内が所望の低酸素濃度雰囲気に維持される。
液処理ユニット51は、基板Wに予め定められた処理を施し、最後に、基板Wの表面(デバイス形成面)にIPAの液膜が形成された状態とする。
液処理ユニット51における処理が終了すると、シャッタ518が開かれ、基板搬送機構53が液処理ユニット51から基板Wを取り出す。基板Wが取り出されたら、シャッタ518は直ぐに閉じられる。また、液処理ユニット51のユニットケーシング511内に窒素ガス供給部61からの窒素ガスの供給が停止される。これにより比較的高価な窒素ガスの消費量を抑制することができる。IPAは揮発性が高いため、液処理ユニット51内にはIPAの蒸気が存在している。このため、液処理ユニット51のユニットケーシング511内から開口517を介してIPA蒸気が基板搬送区域5Bに流出しうる。この流出は、前述したように、基板搬送区域5Bの内部空間の圧力をユニットケーシング511内の圧力よりも高く制御しておくことにより大幅に減少させることができる。しかしながら、いずれにせよ基板Wの表面にはIPAの液膜が存在しているため、基板Wの周囲にIPA蒸気が拡散しうる。
基板搬送区域5B内のIPA濃度が高まることを防止するため、先に定義したカバーパージが行われる。カバーパージは、基板搬送機構53のアーム531が基板Wを液処理ユニット51から取り出した後に後退して、カバー532内に基板Wを収容した時点あるいはそのやや前またはやや後の時点から開始される。これにより、アーム531が保持している基板WからIPA蒸気が基板搬送区域5B内に拡散することが防止されるかあるいは大幅に抑制される。また、シャッタ518が開かれた時点あるいはシャッタ518が開かれるやや前若しくはやや後の時点から、第2ガス供給部73を用いた循環路72への窒素ガスの供給流量及び第2ガス排出部74を用いた循環路72からの排気流量をともに増大させる。この供給流量及び排気流量の増大は、基板搬送区域5B内の圧力が実質的に変化しないような条件で実施される。これにより、基板WからIPA蒸気が基板搬送区域5B内に拡散したとしても、基板搬送区域5B内のIPA濃度の上昇を防止または抑制することができる。
基板搬送機構53のアーム531は、窓525を介して乾燥ユニット52の待機空間524に進入し、液処理ユニット51から取り出した基板Wを、受け渡し位置にあるトレイ523に渡す。その後、アーム531は待機空間524から退出する。基板Wが待機空間524に入った時点あるいはそのやや前またはやや後の時点から弁617(ダンパ)の開度が大きくされる。これにより、基板搬送区域5Bから窓525を介して待機空間524に流入し、排気路616及び管路618を通って循環路72に戻るガスの流れが形成される。これにより、待機空間524内のIPA濃度が高まることを防止することができる。上記のカバーパージは、基板搬送機構53のアーム531が乾燥ユニット52の待機空間524に進入した時点で停止することが好ましい。これにより、比較的高価な窒素ガスの使用量を削減することができる。カバーパージの停止は、アーム531がトレイ523に基板Wを置いた時点で停止してもよい。
トレイ523上に基板Wが置かれると直ぐに、トレイ523は処理容器522内の処理位置に移動する。処理容器522はトレイ523により密封されるため、もはや基板Wから待機空間524にIPA蒸気が拡散することはない。このため、トレイ523が処理位置に移動した時点あるいはそのやや前またはやや後の時点から、弁617が閉じられるかあるいは開度が小さくされる。弁617の開度は大きくしたままでもよい。しかしながら、循環系71内のガス循環のための駆動力を無駄に消費するため、待機空間524内にIPA液膜付きの基板Wが存在していないとき(処理容器522内に基板Wがある場合も含む)には排気路616及び管路618を通るガスの流れは無い方が好ましい。
基板搬送機構53のアーム531が待機空間524に入ったら、第2ガス供給部73を用いた循環路72への窒素ガスの供給流量及び第2ガス排出部74を用いた循環路72からの排気流量をともに減少させてもよい。基板搬送機構53のアーム531が待機空間524に入れば、基板Wから拡散するIPA蒸気は、基板搬送区域5Bから窓525を介して待機空間524に流入するガス流のため、基板搬送区域5Bに流出することはほとんど考えられないからである。第2ガス供給部73による窒素ガスの供給流量及び第2ガス排出部74による排気流量をともに減少させることにより、比較的高価な窒素ガスの使用量を削減することができる。なお、待機空間524から排気路616を介して排出されたガス中のIPA蒸気は、管路618に設けられたケミカルフィルタ619により除去される。
トレイ523が処理位置に移動した後、乾燥ユニット52の処理容器522において、公知の手順で超臨界乾燥処理が行われる。
基板Wの超臨界乾燥処理が終了した後、トレイ523が待機位置に移動し、基板搬送機構53のアーム531がトレイから基板Wを取り、受け渡しユニット40に搬送する。その後基板Wは、基板搬送機32により、元の容器Cに戻される。
上記の実施形態によれば、基板処理装置1内の空間の雰囲気調整を確実に行いつつ、雰囲気調整用のガスの使用量を削減することができる。
上記実施形態では、基板処理装置1は、最終的に基板Wの表面にIPA液膜が形成されるようにする液処理を行う液処理ユニット51と、IPA液膜付き基板Wに超臨界乾燥処理を施す乾燥ユニット52とを備えていたが、これには限定されない。例えば、液処理ユニットは半固化状態の有機膜を基板Wの表面に形成するものであってもよく、また、乾燥ユニット52は半固化状態の有機膜を焼成するベーキングユニットであってもよい。また例えば、液処理ユニットは流動性を有する昇華性物質の膜を基板Wの表面に形成するものであってもよく、また、乾燥ユニット52は昇華性物質の膜を固化及び/又は昇華させる加熱ユニットであってもよい。
また、基板処理装置1は、処理ユニットとして液処理ユニット(51)のみを有し、乾燥ユニット(52)を有しないものであってもよい。この場合も、液処理ユニット(51)のシャッタ(518)を開いたときに液処理ユニット51内の雰囲気(例えば乾燥工程に使用したIPAの蒸気、あるいは薬液のミスト)等が基板搬送区域(5B)内に流出しうるため、上述した基板搬送区域(5B)の雰囲気制御技術(例えば、シャッタ518が開かれている間に、循環系72からの排気を行う等)は有益である。
上記実施形態では、雰囲気制御ガスとして窒素ガスを用いたが、基板が存在しうる空間に所望の雰囲気を形成しうる任意の雰囲気制御ガスを用いることができる。例えば低湿度雰囲気を形成したい場合には、雰囲気制御ガスとしてドライエアを用いてもよい.低酸素雰囲気を形成したい場合には、窒素ガスに代えて、例えば二酸化炭素ガスを用いてもよい。一般的にこのような雰囲気制御ガスは比較的高価であるため、必要な場合にのみ供給すること、必要な場合にのみ排気することにより、雰囲気制御ガスの使用量を抑制し、基板処理装置のランニングコストを低減することができる。
処理対象の基板Wは、半導体ウエハには限定されず、ガラス基板、セラミック基板等、半導体装置製造の分野で使用される様々な基板であってもよい。
今回開示された実施形態はすべ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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主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 基板
C 基板収納容器
1 基板処理装置
5 基板処理エリア
5A 処理区域
5B 基板搬送区域
51 液処理ユニット
53 基板搬送機構
20 容器保持部
40 基板搬送機構がアクセス可能な位置(受け渡しユニット)
60 第1雰囲気制御系
61 第1ガス供給部
614、615 第1ガス排出部
70 第2雰囲気制御系
71 循環系
72 循環路
73 第2ガス供給部
74 第2ガス排出部

Claims (8)

  1. 基板に対して処理を行うように構成されるとともにユニットケーシングを有する少なくとも1つの処理ユニットが設けられた処理区域と、前記処理ユニットに対して基板を搬送する基板搬送機構が設けられた基板搬送区域と、前記処理区域を基板搬送区域から隔離する隔離部と、を有する基板処理エリアと、
    前記基板処理エリアの前記処理区域内の雰囲気を制御する第1雰囲気制御系と、
    前記基板処理エリアの前記基板搬送区域内の雰囲気を制御する第2雰囲気制御系と、を備え、
    前記第1雰囲気制御系は、第1ガス供給部と、第1ガス排出部とを有し、前記隔離部により前記処理区域を基板搬送区域から隔離された状態で前記各処理ユニットで処理が行われているときに、当該処理ユニットに前記第1ガス供給部によって雰囲気制御ガスを供給するとともに当該処理ユニット内の雰囲気を前記第1ガス排出部によって排出するように構成され、
    前記第2雰囲気制御系は、前記基板処理エリアの前記基板搬送区域と前記基板搬送区域に接続された循環路とを含む循環系と、前記第2雰囲気制御系の前記循環系に雰囲気制御ガスを供給する第2ガス供給部と、前記第2雰囲気制御系の前記循環系内の雰囲気を排出する第2ガス排出部と、を有し、前記第2雰囲気制御系の前記循環系に雰囲気調整ガスを循環させるように構成されるとともに、前記第2雰囲気制御系は、前記処理区域が前記隔離部により前記基板搬送区域から隔離されていない状態で前記第2雰囲気制御系の前記循環系内の雰囲気を前記第2ガス排出部によって排出するように構成されている、基板処理装置。
  2. 容器保持部により保持された基板収納容器から基板を取り出して前記基板処理エリアの前記基板搬送機構がアクセス可能な位置まで搬送する基板搬送機を有する基板搬送エリアと、
    前記基板搬送エリア内の雰囲気を制御する第3雰囲気制御系と、
    をさらに備え、
    前記第3雰囲気制御系は、前記基板搬送エリアと、前記基板搬送エリアに接続された循環路とを含む循環系と、前記第3雰囲気制御系の前記循環系に雰囲気制御ガスを供給する第3ガス供給部と、前記第3雰囲気制御系の前記循環系内の雰囲気を排出する第3ガス排出部と、を有し、前記第3雰囲気制御系の前記循環系内に雰囲気調整ガスを循環させるように構成されている、請求項1記載の基板処理装置。
  3. 前記処理区域には、さらに、少なくとも1つの加熱ユニットが設けられている、請求項1または2記載の基板処理装置。
  4. 前記処理ユニットは、前記処理ユニットにより処理された基板が当該処理ユニットから搬出されるときに、当該基板上に、膜が形成されるような処理を実行するように構成されており、
    前記加熱ユニットは、前記膜を加熱するように構成されている、請求項3記載の基板処理装置。
  5. 前記基板処理エリアの前記基板搬送区域に設けられた前記基板搬送機構は、基板を保持する基板保持アームと、前記基板保持アームにより保持された基板を囲むように設けられたカバーと、を有し、前記カバーにより囲まれた空間から雰囲気を排出する排気部が設けられている、請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記基板搬送機構は、前記カバーにより囲まれた空間に雰囲気調整ガスを供給する給気部をさらに有する、請求項5記載の基板処理装置。
  7. 前記第1雰囲気制御系は、前記各処理ユニットで処理が行われていないときに、当該処理ユニットへの第1ガス供給部による雰囲気制御ガスの供給を停止するように構成されている、請求項1または2記載の基板処理装置。
  8. 前記処理ユニットは、流体を用いて基板を処理するように構成され、
    前記処理ユニットのユニットケージングには、前記基板搬送区域と前記処理区域との間を前記基板搬送機構が通過するための開口が形成されており、
    前記隔離部は、前記基板搬送区域と前記処理区域との間を前記基板搬送機構が通過するための開口を開閉するシャッタである、請求項1に記載の基板処理装置。
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