JP7486378B2 - 基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents
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Description
本開示は、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。
特許文献１に記載の乾燥処理装置は、水平な基板の上面に形成された液膜を超臨界流体に置換し、基板を乾燥する。この乾燥処理装置は、矩形箱型状の容器本体と、蓋体と、基板載置台とを備える。蓋体と、基板載置台とは、基板を搬入及び搬出するための搬入出機構を兼ねており、進退可能に設けられる。特許文献２にも、同様の技術が開示されている。
本開示の一態様は、超臨界乾燥を行う基板処理装置を小型化する、技術を提供する。
本開示の一態様に係る基板処理装置は、基板を搬送する搬送装置が配置される搬送ブロックと、前記搬送ブロックに隣接する処理ブロックと、を備える。前記処理ブロックは、水平な前記基板の上面に液膜を形成する液膜形成ユニットと、前記液膜を超臨界流体に置換し、前記基板を乾燥する乾燥ユニットと、を含む。前記乾燥ユニットは、前記基板の乾燥室を内部に形成する圧力容器と、前記乾燥室の開口を塞ぐ蓋体と、前記乾燥室にて前記基板を水平に支持する支持体と、を備える。前記支持体は、前記乾燥室に固定される。前記搬送装置は、前記液膜が形成された前記基板を水平に保持し、前記乾燥室の前記開口を通り、前記乾燥室に進入する。前記処理ブロックは、更に、前記液膜による前記基板の被覆状態を検査する検査ユニットを有する。平面視にて、同一の前記処理ブロックに含まれる前記液膜形成ユニットと前記検査ユニットと前記乾燥ユニットとは、この順番で、矩形の前記搬送ブロックの長手方向に一列に配列される。
本開示の一態様によれば、超臨界乾燥を行う基板処理装置を小型化できる。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
先ず、図１～図３を参照して、実施形態の基板処理装置１について説明する。図１に示すように、基板処理装置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、Ｘ軸方向に隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、載置台２１と、搬送部２２と、受渡部２３と、を備える。載置台２１は、複数のキャリアＣが載置されるものである。複数のキャリアＣは、それぞれ、水平な基板Ｗを鉛直方向に間隔をおいて複数枚収容する。
基板Ｗは、シリコンウェハ若しくは化合物半導体ウェハ等の半導体基板、又はガラス基板を含む。基板Ｗは、半導体基板又はガラス基板の表面に形成される電子回路などのデバイスを更に含んでもよい。基板Ｗは、その表面に凹凸パターンを有してもよい。
搬送部２２は、載置台２１に隣接して設けられる。搬送部２２の内部には、第１搬送装置２２ａが配置される。第１搬送装置２２ａは、搬送部２２の内部にて基板Ｗを搬送し、搬送部２２の隣に配置される複数の装置間で基板Ｗを搬送する。
第１搬送装置２２ａは、基板Ｗを保持する第１搬送アームを含む。第１搬送アームは、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向への移動、並びに鉛直軸を中心とする旋回が可能である。第１搬送アームの数は、１つでもよいし、複数でもよい。
受渡部２３は、搬送部２２に隣接して設けられる。受渡部２３は、基板Ｗを一時的に収容するトランジション装置２３ａを有する。図２に示すように複数のトランジション装置２３ａが鉛直方向に段積みされてもよい。但し、トランジション装置２３ａの配置及び数は、特に限定されない。
処理ステーション３は、搬送ブロック３１と、複数の処理ブロック３２とを備える。搬送ブロック３１は、受渡部２３に隣接して設けられる。搬送ブロック３１は、直方体状である。搬送ブロック３１の内部には、第２搬送装置３１ａが配置される。第２搬送装置３１ａは、搬送ブロック３１の隣に配置される複数の装置間で基板Ｗを搬送する。
第２搬送装置３１ａは、基板Ｗを保持する第２搬送アームを含む。第２搬送アームは、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向への移動、並びに鉛直軸を中心とする旋回が可能である。第２搬送アームの数は、１つでもよいし、複数でもよい。
処理ブロック３２は、搬送ブロック３１に隣接して設けられる。処理ブロック３２は、複数設けられてもよい。図１に示すように、複数の処理ブロック３２が搬送ブロック３１のＹ軸方向両側に対称配置されれば、複数の処理ブロック３２間で、基板Ｗの処理時間のばらつきを低減でき、基板Ｗの処理品質のばらつきを低減できる。また、図２に示すように、複数の処理ブロック３２が鉛直方向に段積みされれば、処理ブロック３２の設置面積を低減できる。但し、処理ブロック３２の配置及び数は特に限定されない。
複数の処理ブロック３２が鉛直方向に段積みされる場合、図３に示すように複数の搬送ブロック３１が鉛直方向に段積みされてもよい。搬送ブロック３１の段数と、処理ブロック３２の段数とは、同一である。複数の基板Ｗを異なる高さで同時に搬送でき、単位時間当たりの基板Ｗの処理枚数を増加できる。但し、搬送ブロック３１の配置及び数は特に限定されない。
処理ブロック３２は、液膜形成ユニット３２ａと、乾燥ユニット３２ｂと、供給ユニット３２ｃとを含む。処理ブロック３２は、液膜形成ユニット３２ａと、乾燥ユニット３２ｂと、供給ユニット３２ｃとの組を複数組（例えば２組）有してもよい。後述するように本実施形態によれば乾燥ユニット３２ｂを小型化できるので、各種ユニットの数を増加しても、処理ブロック３２の大型化を抑制できる。
液膜形成ユニット３２ａは、水平な基板Ｗの上面に液体を供給する。液膜形成ユニット３２ａは、例えば、基板Ｗを水平に保持するスピンチャックと、基板Ｗの上面に液体を吐出するノズルとを含む。ノズルは、回転する基板Ｗの上面の中心に液体を供給する。液体は、遠心力によって基板Ｗの上面の中心から周縁に向けて濡れ広がる。液体として、例えば薬液と、リンス液と、乾燥液とが、この順番で供給される。複数種類の薬液が供給されてもよく、一の薬液の供給と別の薬液の供給との間にもリンス液が供給されてもよい。
液膜形成ユニット３２ａは、例えば、水平な基板Ｗの上面に薬液の液膜を形成し、続いて薬液の液膜をリンス液の液膜に置換し、次いでリンス液の液膜を乾燥液の液膜に置換する。薬液は、例えばＳＣ１（アンモニアと過酸化水素の水溶液）、又はＤＨＦ（希フッ酸）等である。リンス液は、例えばＤＩＷ（脱イオン水）等である。乾燥液は、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の有機溶剤である。
乾燥ユニット３２ｂは、水平な基板Ｗの上面に形成された液膜を超臨界流体に置換し、基板Ｗを乾燥する。超臨界流体は、臨界温度以上の温度と、臨界圧力以上の圧力下におかれた流体であり、液体と気体の区別がつかない状態の流体である。乾燥液等の液膜を超臨界流体に置換することにより、表面張力による基板Ｗの凹凸パターンの倒壊を抑制できる。乾燥ユニット３２ｂの詳細は、後述する。
供給ユニット３２ｃは、乾燥ユニット３２ｂに対して流体を供給する。具体的には、供給ユニット３２ｃ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。供給ユニット３２ｃは、流体として例えばＣＯ２を、乾燥ユニット３２ｂに供給する。
平面視にて、同一の処理ブロック３２に含まれる液膜形成ユニット３２ａと乾燥ユニット３２ｂとは、矩形の搬送ブロック３１の長辺に接する。同一の処理ブロック３２に含まれる複数の液膜形成ユニット３２ａは、互いに隣接しており、乾燥ユニット３２ｂよりもトランジション装置２３ａの近くに配置される。
平面視にて、同一の処理ブロック３２に含まれる乾燥ユニット３２ｂと供給ユニット３２ｃとは、Ｘ軸方向に交互に並べられる。供給ユニット３２ｃはＸ軸負方向側に隣接する乾燥ユニット３２ｂに対して流体を供給する。供給ユニット３２ｃは、搬送ブロック３１に隣接していてもよいし、隣接していなくてもよい。供給ユニット３２ｃには、基板Ｗが搬入出されないからである。
平面視にて、処理ブロック３２は、搬送ブロック３１よりもＸ軸正方向に突出している。その突出部分に、供給ユニット３２ｃが配置される。供給ユニット３２ｃの三方（Ｙ軸正方向、Ｙ軸負方向、及びＸ軸正方向）が開放されており、メンテナンス時の作業性が良い。
処理ブロック３２が複数設けられる場合、第２搬送装置３１ａは一の基板Ｗを同一の処理ブロック３２に含まれる複数のユニット間（例えば液膜形成ユニット３２ａと乾燥ユニット３２ｂの間）で搬送する。第２搬送装置３１ａは、複数の処理ブロック３２間では基板Ｗを搬送しない。
基板処理装置１は、制御装置４を備える。制御装置４は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１と、メモリ等の記憶媒体４２とを備える。記憶媒体４２には、基板処理装置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。制御装置４は、記憶媒体４２に記憶されたプログラムをＣＰＵ４１に実行させることにより、基板処理装置１の動作を制御する。
次に、図４を参照して、基板処理装置１の動作について説明する。図４に示すステップＳ１～Ｓ４は、制御装置４による制御下で実施される。
先ず、第１搬送装置２２ａが、キャリアＣから基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗをトランジション装置２３ａに搬送する。続いて、第２搬送装置３１ａが、トランジション装置２３ａから基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗを液膜形成ユニット３２ａに搬送する。
次に、液膜形成ユニット３２ａが、水平な基板Ｗの上面に薬液を供給する（Ｓ１）。薬液は、回転する基板Ｗの上面の中心に供給され、遠心力によって上面の径方向全体に広がり、液膜を形成する。
次に、液膜形成ユニット３２ａが、水平な基板Ｗの上面にリンス液を供給する（Ｓ２）。リンス液は、回転する基板Ｗの上面の中心に供給され、遠心力によって上面の径方向全体に広がり、液膜を形成する。薬液の液膜がリンス液の液膜に置換される。
次に、液膜形成ユニット３２ａが、水平な基板Ｗの上面に乾燥液を供給する（Ｓ３）。乾燥液は、回転する基板Ｗの上面の中心に供給され、遠心力によって上面の径方向全体に広がり、液膜を形成する。リンス液の液膜が乾燥液の液膜に置換される。
次に、第２搬送装置３１ａが、液膜形成ユニット３２ａから基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗを乾燥ユニット３２ｂに搬送する。
次に、乾燥ユニット３２ｂが、水平な基板Ｗの上面に形成された液膜を超臨界流体に置換し、基板Ｗを乾燥する（Ｓ４）。乾燥液等の液膜を超臨界流体に置換すれば、基板Ｗの凹凸パターンに液体と気体の界面が現れるのを抑制できる。その結果、表面張力の発生を抑制でき、凹凸パターンの倒壊を抑制できる。
最後に、第２搬送装置３１ａが、乾燥ユニット３２ｂから基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗをトランジション装置２３ａに搬送する。続いて、第１搬送装置２２ａが、トランジション装置２３ａから基板Ｗを取り出し、取り出した基板ＷをキャリアＣに収納する。
次に、図５を参照して、乾燥ユニット３２ｂについて説明する。図５に示す乾燥ユニット３２ｂは、搬送ブロック３１のＹ軸正方向側に配置される。乾燥ユニット３２ｂの説明では、乾燥室Ｓへの基板Ｗの搬入方向（図５ではＹ軸正方向）を前方とし、乾燥室Ｓからの基板Ｗの搬出方向（図５ではＹ軸負方向）を後方として説明する。
乾燥ユニット３２ｂは、基板Ｗの乾燥室Ｓを内部に形成する圧力容器５１と、乾燥室Ｓの第１開口Ｓａを塞ぐ蓋体５２と、乾燥室Ｓにて基板Ｗを水平に保持する支持体５３とを備える。第１開口Ｓａは、基板Ｗの搬入出口である。基板Ｗは、第１開口Ｓａを通り乾燥室Ｓに搬入され、乾燥室Ｓで乾燥された後、第１開口Ｓａを通り乾燥室Ｓから搬出される。
圧力容器５１は、例えば下壁５１ａと、上壁５１ｂと、前壁５１ｃと、後壁５１ｄと、一対の側壁５１ｅ、５１ｆ（図６等参照）とを含み、その内部に乾燥室Ｓを形成する。乾燥室Ｓは、例えば直方体状である。後壁５１ｄに矩形の第１開口Ｓａが形成され、前壁５１ｃに矩形の第２開口Ｓｂが形成される。
蓋体５２は、後壁５１ｄの後方に設けられる。蓋体５２は、閉塞位置（図５（Ｃ）参照）と開放位置（例えば図５（Ｂ）参照）との間で進退可能である。閉塞位置は、蓋体５２が第１開口Ｓａを閉塞する位置である。開放位置は、閉塞位置の後方であって、蓋体５２が第１開口Ｓａを開放する位置である。
ところで、特許文献１及び２では、支持体５３は、蓋体５２に対して固定され、蓋体５２と共に進退する。支持体５３は乾燥室Ｓに固定されず、圧力容器５１の外部にて支持体５３と第２搬送装置３１ａとが基板Ｗを受け渡す。従って、圧力容器５１の外部に、基板Ｗを受け渡すエリアが設けられる。
これに対し、本実施形態では、支持体５３は、圧力容器５１に対して固定されており、蓋体５２と共に進退しない。支持体５３は乾燥室Ｓに固定され、乾燥室Ｓにて第２搬送装置３１ａと支持体５３とが基板Ｗを受け渡す。従って、圧力容器５１の外部に、基板Ｗを受け渡すエリアを設けずに済むので、乾燥ユニット３２ｂを小型化できる。
また、本実施形態によれば、支持体５３は乾燥室Ｓに固定されており、支持体５３が圧力容器５１に対して進退する場合とは異なり、摺動部品同士のバックラッシュが発生しない。その結果、支持体５３の振動を抑制でき、基板Ｗの振動を抑制でき、液膜ＬＦが零れ落ちるのを抑制できる。
乾燥室Ｓの第１開口Ｓａは、特許文献１及び２とは異なり、搬送ブロック３１に向けて配置される。第２搬送装置３１ａの第２搬送アームを、鉛直軸を中心に旋回させなくても、基板Ｗを乾燥室Ｓに搬入できる。基板Ｗを回転させずに基板Ｗを乾燥室Ｓに搬入でき、基板Ｗの上面から乾燥液が振り切られるのを防止できる。
第２搬送装置３１ａが乾燥室Ｓに進入しやすいように、蓋体５２は開放位置と待機位置（図５（Ａ）参照）との間で回動される。待機位置は、基板Ｗの搬入出経路から外れた位置である。基板Ｗの搬入出の際に、蓋体５２は待機位置で待機する。これにより、蓋体５２と基板Ｗの干渉を回避できる。
支持体５３は、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示すように、乾燥室Ｓにおける流体の流れを整える整流板５３ａと、整流板５３ａの上面に固定される載置部５３ｂとを含む。整流板５３ａが、乾燥室Ｓに固定される。基板Ｗが、載置部５３ｂに載置される。
図６（Ｂ）に示すように、載置部５３ｂは、基板Ｗと整流板５３ａとの間に隙間を形成し、基板Ｗの下面が汚れるのを抑制する。載置部５３ｂは、例えば複数本の支持ピンを含む。複数本の支持ピンは、基板Ｗの下面を支持するが、基板Ｗの周縁を支持してもよい。
整流板５３ａは、乾燥室Ｓの第１開口Ｓａから見てＵ字状に形成され、圧力容器５１の下壁５１ａに載置される水平板５３ａ１と、水平板５３ａ１のＸ軸方向両端に設けられる一対の垂直板５３ａ２、５３ａ３とを有する。一対の垂直板５３ａ２、５３ａ３が、圧力容器５１の側壁５１ｅ、５１ｆに対して固定される。例えば、一対の垂直板５３ａ２のそれぞれに、ねじ穴が設けられる。ねじ５４は、垂直板５３ａ２、５３ａ３のねじ穴と、側壁５１ｅ、５１ｆのねじ穴とにねじ込まれ、整流板５３ａを圧力容器５１に対して固定する。
図６（Ａ）に示すように、平面視にて、整流板５３ａは、支持体５３で支持されている基板Ｗの外側に、排出口５３ａ４を含む。排出口５３ａ４は、整流板５３ａの上方から下方に流体を排出する穴である。排出口５３ａ４の位置によって、乾燥室Ｓにおける流体の流れが決まる。排出口５３ａ４は、例えば水平板５３ａ１の後端縁に直線状に設けられる。排出口５３ａ４の長さは、基板Ｗの直径よりも長い。
また、平面視にて、整流板５３ａは、支持体５３で支持されている基板Ｗの外側に、供給口５３ａ５を含む。供給口５３ａ５は、整流板５３ａの下方から上方に流体を供給する穴である。供給口５３ａ５の位置によって、乾燥室Ｓにおける流体の流れが決まる。供給口５３ａ５は、例えば水平板５３ａ１の四隅に複数ずつ設けられる。なお、供給口５３ａ５の位置及び数は、特に限定されない。例えば、複数の供給口５３ａ５が、基板Ｗの周縁に沿ってリング状に配列されてもよい。
図６（Ｃ）に示すように、圧力容器５１は、乾燥室Ｓから流体を排出する排出ポート５１ｇと、乾燥室Ｓに流体を供給する供給ポート５１ｈとを含む。排出ポート５１ｇと、供給ポート５１ｈとは、圧力容器５１の下壁５１ａに形成される。下壁５１ａには、整流板５３ａが載置される。
整流板５３ａの下面には、排出口５３ａ４と排出ポート５１ｇとをつなぐ第１流路ＣＨ１と、供給口５３ａ５と供給ポート５１ｈとをつなぐ第２流路ＣＨ２とが独立に形成される。第１流路ＣＨ１と第２流路ＣＨ２とは、整流板５３ａの下面に形成される溝である。第１流路ＣＨ１と第２流路ＣＨ２とがつながっていないので、乾燥室Ｓからの流体の排出と、乾燥室Ｓへの流体の供給とを別々に実施できる。
供給ポート５１ｈは、例えば下壁５１ａの中央に形成される。第２流路ＣＨ２は、例えば整流板５３ａの中央から四隅に向けて放射状に形成される。整流板５３ａの中央から四隅までの距離は等しいので、整流板５３ａの四隅に向けて均等に流体を配分できる。
一方、排出ポート５１ｇは、供給ポート５１ｈの後方に形成される。第１流路ＣＨ１は、第２流路ＣＨ２とつながらないように形成され、排出ポート５１ｇから後方に直線状に形成される。排出ポート５１ｇの後方に、排出口５３ａ４に配置される。
図９及び図１０に示すように、乾燥ユニット３２ｂは、圧力容器５１を支持する支持フレーム５４を備える。支持フレーム５４は、例えば、水平なベース板５４ａと、ベース板５４ａから上方に突出する複数本の柱５４ｂと、複数本の柱５４ｂの上面に固定される水平板５４ｃとを有する。水平板５４ｃは、Ｘ軸方向に間隔をおいて一対設けられる。一対の水平板５４ｃの上に圧力容器５１が固定される。
乾燥ユニット３２ｂは、蓋体５２を閉塞位置と開放位置との間で進退させる直動機構５５と、蓋体５２を開放位置と待機位置との間で回動させる回動機構５６とを備える。回動機構５６は、例えば、蓋体５２の回転軸５６ａと、回転軸５６ａを回転させるロータリーアクチュエータ５６ｂとを含む。一方、直動機構５５は、例えば、回転軸５６ａの軸受を保持するスライダ５５ａと、スライダ５５ａを進退させる直動アクチュエータ５５ｂとを含む。
蓋体５２の回転軸５６ａは、蓋体５２を挟んでＸ軸方向両側に対称配置される。スライダ５５ａも、蓋体５２を挟んでＸ軸方向両側に対称配置される。スライダ５５ａのガイド５５ｃは、一対の水平板５４ｃのそれぞれに敷設される。ロータリーアクチュエータ５６ｂは、一方のスライダ５５ａに固定され、スライダ５５ａと共に進退可能である。直動アクチュエータ５５ｂは、一方の水平板５４ｃに固定される。
直動アクチュエータ５５ｂは、例えば空気圧シリンダであり、圧縮空気の圧力で蓋体５２を圧力容器５１に押し付ける。蓋体５２と圧力容器５１との間をシールする不図示のシール部材を、直動アクチュエータ５５ｂの駆動力で押しつぶすことができ、後述のロックキー５７を圧力容器５１の上壁５１ｂの嵌合穴５１ｉに嵌め込む際に、ロックキー５７の移動を蓋体５２が妨げるのを防止できる。なお、直動アクチュエータ５５ｂは、モータと、モータの回転運動を蓋体５２の直線運動に変換するボールねじとを含んでもよい。
乾燥ユニット３２ｂは、蓋体５２が閉塞位置から開放位置に向けて後退するのを制限するロックキー５７を備える。ロックキー５７は、圧力容器５１の嵌合穴５１ｉに嵌め込まれ、蓋体５２の後退を制限する。乾燥室Ｓに流体を供給し、乾燥室Ｓの圧力を上昇させても、蓋体５２の後退を制限でき、流体のリークを抑制できる。
嵌合穴５１ｉは、下壁５１ａと上壁５１ｂをＺ軸方向に貫通して形成される。下壁５１ａと上壁５１ｂは、後壁５１ｄよりも後方に突出する。その突出部分に、嵌合穴５１ｉが形成される。嵌合穴５１ｉは、Ｘ軸方向に間隔をおいて複数形成される。ロックキー５７も、Ｘ軸方向に間隔をおいて複数設けられる。複数のロックキー５７は、それぞれ、下壁５１ａの嵌合穴５１ｉと上壁５１ｂの嵌合穴５１ｉの両方に嵌め込まれる。
ロックキー５７の数は、特に限定されないが、例えば３つである。ロックキー５７の数が２つである場合とは異なり、蓋体５２のＸ軸方向中央部をも押さえることができる。その結果、乾燥室Ｓに流体を供給し、乾燥室Ｓの圧力を上昇させる際に、蓋体５２のＸ軸方向中央部がＸ軸方向端部よりも後方に膨らむのを抑制できる。
乾燥ユニット３２ｂは、基板Ｗの上面に形成された液膜ＬＦの膜厚を測定する膜厚計５８を備える。膜厚計５８は、圧力容器５１（より詳細には上壁５１ｂ）の嵌合穴５１ｉから基板Ｗに対してレーザを照射し、液膜ＬＦの膜厚を測定する。例えば、膜厚計５８は、液膜ＬＦの上面で反射された反射光と、液膜ＬＦと基板Ｗの界面で反射された反射光との位相差を測定し、液膜ＬＦの膜厚を測定する。液膜ＬＦによる基板Ｗの被覆状態を検査でき、基板Ｗの凹凸パターンが液膜ＬＦで覆われていることを確認できる。液膜ＬＦの最大膜厚が凹凸パターンの高低差よりも大きければよい。
圧力容器５１の嵌合穴５１ｉは、乾燥室Ｓの第１開口Ｓａの近傍に設置される。膜厚計５８は、嵌合穴５１ｉから基板Ｗに対してレーザを照射するので、基板Ｗが乾燥室Ｓに収容される直前に、液膜ＬＦの膜厚を測定できる。従って、液膜ＬＦを超臨界流体に置換する直前に、液膜ＬＦによる基板Ｗの被覆状態を検査できる。乾燥液は揮発性の高い有機溶剤であるので、基板Ｗの全体が乾燥室Ｓに収容される直前に、液膜ＬＦの膜厚を測定することが有効である。
膜厚計５８は、第２搬送装置３１ａによって基板Ｗを乾燥室Ｓに搬入する過程で、液膜ＬＦの膜厚を測定する。膜厚計５８は、第２搬送装置３１ａによって膜厚の測定点を変更しながら、膜厚を繰り返し測定してもよい。複数点で液膜ＬＦの膜厚を測定でき、基板Ｗの上面全体を検査できる。
乾燥ユニット３２ｂは、ロックキー５７をロック位置（図９（Ｂ）参照）とロック解除位置（図１０（Ｂ）参照）との間で昇降させる昇降機構５９を備える。ロック位置は、ロックキー５７が蓋体５２の後退を制限する位置であり、ロックキー５７が下壁５１ａと上壁５１ｂの両方の嵌合穴５１ｉに嵌め込まれる位置である。ロック解除位置は、ロックキー５７が蓋体５２の後退を許容する位置であり、ロックキー５７が上壁５１ｂの嵌合穴５１ｉから下方に引き抜かれた位置である。ロック解除位置は、ロックキー５７と基板Ｗとの干渉を防止すべく、基板Ｗの搬入出経路よりも下方に設定される。
昇降機構５９は、例えば、複数のロックキー５７が載置される昇降台５９ａと、昇降台５９ａを昇降させる直動アクチュエータ５９ｂとを含む。昇降台５９ａは、ロックキー５７が載置される水平面５９ａ１を有する。直動アクチュエータ５９ｂは、例えば空気圧シリンダであり、昇降台５９ａを昇降させることにより、複数のロックキー５７を昇降させる。直動アクチュエータ５９ｂは、モータと、モータの回転運動を昇降台５９ａの直線運動に変換するボールねじとを含んでもよい。
図１１に示すように、乾燥ユニット３２ｂは、ロックキー５７に転動自在に保持される転動体６０を備えてもよい。転動体６０は、例えばボールであり、ボールの中心を中心に回転自在に保持される。転動体６０は、ローラであってもよい。
昇降機構５９がロックキー５７をロック解除位置からロック位置に上昇させる際に、転動体６０が蓋体５２又は圧力容器５１に接触した状態で転動する。転動体６０によって摩擦抵抗を低減でき、摩擦によるパーティクルの発生を抑制できる。
転動体６０は、特許文献２とは異なり、ロックキー５７の下面５７ａにも複数設けられ、昇降機構５９の水平面５９ａ１に接触した状態で転動する。ロックキー５７を上昇させる際に、ロックキー５７を嵌合穴５１ｉの内部で水平移動でき、摩擦抵抗を低減できる。
ロックキー５７は、その後面５７ｂを垂直に立てた状態で昇降されてもよい。特許文献２のように、ロックキー５７の後面５７ｂを前傾させた状態でロックキー５７を上昇させる場合、ロックキー５７の上面前端の角５７ｃが蓋体５２の後面５２ａにぶつかる恐れがあるからである。
転動体６０は、特許文献２とは異なり、ロックキー５７の後面５７ｂに、Ｚ軸方向に間隔をおいて複数設けられる。１つのみ設けられる場合に比べて、ロックキー５７と圧力容器５１との摩擦を抑制できる。ロックキー５７の後面５７ｂが垂直に立てられる場合に特に有効である。
ロックキー５７は、その前面に、上端から下方に向かうほど前方に傾斜する傾斜面５７ｄと、傾斜面５７ｄの下端から真下に延びる垂直面５７ｅとを有してもよい。傾斜面５７ｄが形成されることで、ロックキー５７の上面前端の角５７ｃが蓋体５２の後面５２ａにぶつかるのを抑制できる。
転動体６０は、ロックキー５７の傾斜面５７ｄにも設けられ、蓋体５２の後面５２ａに接触した状態で転動する。蓋体５２の後面５２ａは、ロックキー５７の傾斜面５７ｄと向かい合っており、上端から下方に向かうほど前方に傾斜する。
次に、図１２を参照して、Ｓ４の詳細について説明する。図１２に示すステップＳ４１～Ｓ４５は、制御装置４による制御下で実施される。
先ず、第２搬送装置３１ａが、乾燥液の液膜ＬＦが形成された基板Ｗを水平に保持し、圧力容器５１の内部の乾燥室Ｓに基板Ｗを搬入する（Ｓ４１）。その過程で、膜厚計５８が、液膜ＬＦの膜厚を測定する。基板Ｗの凹凸パターンが液膜ＬＦで被覆されていることを確認できる。
次に、乾燥室Ｓに固定された支持体５３が、第２搬送装置３１ａから基板Ｗを受け取り、受け取った基板Ｗを水平に支持する。続いて、第２搬送装置３１ａが、乾燥室Ｓの第１開口Ｓａから外部に退出する。
次に、回動機構５６が、蓋体５２を待機位置から開放位置に回動させる。続いて、直動機構５５が、蓋体５２を開放位置から閉塞位置に前進させる。その結果、蓋体５２が、乾燥室Ｓの第１開口Ｓａを塞ぐ。
次に、昇降機構５９が、ロックキー５７をロック解除位置からロック位置に上昇させる。ロックキー５７は、蓋体５２を後方から押さえ、蓋体５２の後退を制限する。後述のＳ４２にて流体のリークを抑制できる。
次に、供給ユニット３２ｃが、ＣＯ２などの流体を乾燥室Ｓに供給し、乾燥室Ｓの圧力を上昇させる（Ｓ４２）。その際、流体は、図７（Ｂ）に示すように、下壁５１ａの供給ポート５１ｈから乾燥室Ｓに供給される。流体は、整流板５３ａの供給口５３ａ５から上方に噴き出す。平面視にて、図７（Ａ）に示すように、供給口５３ａ５は整流板５３ａの四隅に複数ずつ形成されており、流体は基板Ｗの外側から内側に向けて流れる。基板の上方に、基板の周縁から中心に向かう流れが形成される。それゆえ、流体の流れによって液膜ＬＦが基板Ｗの外側に零れ落ちるのを抑制できる。平面視にて、供給口５３ａ５は基板Ｗの外側に配置されるので、供給口５３ａ５が流体を真上に噴出しても、基板Ｗがあおられることはない。流体は、乾燥室Ｓの圧力を上昇させる間、乾燥室Ｓから排出されずに、乾燥室Ｓに溜められる。乾燥室Ｓの圧力は、臨界圧力以上の設定圧力まで上昇させられる。
次に、供給ユニット３２ｃが流体を乾燥室Ｓに供給すると共に、不図示の排出ユニットが流体を乾燥室Ｓから排出し、乾燥室Ｓの圧力を設定圧力に維持しながら、超臨界状態の流体に溶解した乾燥液をパージする（Ｓ４３）。その際、流体は、図８（Ｂ）に示すように、第２蓋体６１の吐出口６１ａから乾燥室Ｓに供給される。第２蓋体６１は、乾燥室Ｓの第２開口Ｓｂを塞ぐものであり、蓋体５２に対向配置される。第２蓋体６１の吐出口６１ａは、図８（Ａ）に示すようにＸ軸方向に間隔をおいて複数設けられ、基板Ｗの上方にカーテン状の気流を形成する。流体は、基板Ｗの上方を通過しながら、液膜ＬＦの乾燥液を溶解する。乾燥液を溶解した流体は、基板Ｗの上方を通過した後、整流板５３ａの排出口５３ａ４を通り、乾燥室Ｓの外部に排出される。その結果、液膜ＬＦが超臨界流体に置換される。
次に、供給ユニット３２ｃが流体を乾燥室Ｓに供給するのを止め、不図示の排出ユニットが流体を乾燥室Ｓから排出し、乾燥室Ｓの圧力を減少させる（Ｓ４４）。排出ユニットは、減圧時間を短縮すべく、真空ポンプ又はエジェクタ等を含んでもよい。乾燥室Ｓの圧力は、大気圧程度まで減少させられる。
次に、昇降機構５９が、ロックキー５７をロック位置からロック解除位置に下降させる。
次に、直動機構５５が、蓋体５２を閉塞位置から開放位置に後退させる。続いて、回動機構５６が、蓋体５２を待機位置から開放位置に回動させる。
次に、第２搬送装置３１ａが、圧力容器５１の内部の乾燥室Ｓに進入し、支持体５３から基板Ｗを受け取り、受け取った基板Ｗを搬出する（Ｓ４５）。
次に、図１３及び図１４を参照して、第１変形例に係る基板処理装置１について説明する。以下、本変形例と上記実施形態との相違点について主に説明する。本変形例の処理ブロック３２は、図１３及び図１４に示すように、液膜形成ユニット３２ａと乾燥ユニット３２ｂと供給ユニット３２ｃとに加えて、更に検査ユニット３２ｄを含む。
検査ユニット３２ｄは、液膜ＬＦによる基板Ｗの被覆状態を検査する。検査ユニット３２ｄは、例えば重量計を含み、基板Ｗの重量を測定することで、基板Ｗの凹凸パターンが液膜ＬＦによって被覆されていることを確認する。検査ユニット３２ｄは、膜厚計を含んでもよい。
乾燥ユニット３２ｂが膜厚計５８を含まない場合でも、処理ブロック３２が検査ユニット３２ｄを含めば、超臨界乾燥の前に、液膜ＬＦによる基板Ｗの被覆状態を検査できる。但し、検査ユニット３２ｄと膜厚計５８の両方が用いられてもよい。
液膜ＬＦの形成と、被覆状態の検査と、基板Ｗの乾燥とは、この順番で実施される。そこで、図１３に示すように、平面視にて、同一の処理ブロック３２に含まれる液膜形成ユニット３２ａと検査ユニット３２ｄと乾燥ユニット３２ｂとは、この順番で、矩形の搬送ブロック３１の長手方向に一列に配列される。基板Ｗを液膜形成ユニット３２ａから乾燥ユニット３２ｂに搬送する途中で、被覆状態の検査を実施でき、基板Ｗの搬送経路を短縮できる。
処理ブロック３２は、図１４に示すように、更に洗浄ユニット３２ｅを含んでもよい。洗浄ユニット３２ｅは、基板Ｗに紫外線を照射し、基板Ｗに付着した有機物等を除去する。紫外線の照射は、基板Ｗの乾燥後に行われ、乾燥液又は超臨界流体の残渣を除去する。
図１４に示すように、洗浄ユニット３２ｅと検査ユニット３２ｄとが鉛直方向に段積みされていれば、処理ブロック３２の設置面積を低減できる。洗浄ユニット３２ｅと検査ユニット３２ｄは、どちらが上に配置されてもよい。
処理ブロック３２は、液膜形成ユニット３２ａと、乾燥ユニット３２ｂと、供給ユニット３２ｃと、検査ユニット３２ｄと、洗浄ユニット３２ｅとを１つずつ含む。但し、処理ブロック３２を構成するユニットの種類、数及び配置は、特に限定されない。例えば本変形例の処理ブロック３２は、検査ユニット３２ｄと洗浄ユニット３２ｅの両方を含むが、いずれか一方のみを含んでもよい。
処理ブロック３２が洗浄ユニット３２ｅを含む場合、平面視にて、同一の処理ブロック３２に含まれる液膜形成ユニット３２ａと洗浄ユニット３２ｅと乾燥ユニット３２ｂとはこの順番で矩形の搬送ブロック３１の長手方向に一列に配列される。基板Ｗを乾燥ユニット３２ｂからトランジション装置２３ａに搬送する途中で、基板Ｗの洗浄を実施でき、基板Ｗの搬送経路を短縮できる。
次に、図１５及び図１６を参照して、第２変形例に係る基板処理装置１について説明する。以下、本変形例と上記実施形態等との相違点について主に説明する。本変形例の基板処理装置１は、図１５に示すように、搬送ブロック３１と処理ブロック３２とに加えて、更に第２処理ブロック３３を含む。
第２処理ブロック３３は、図１５に示すように、平面視にて、搬送ブロック３１を挟んでＹ軸方向両側に対称配置される２つの処理ブロック３２、３２と搬送ブロック３１とに三方を囲まれる。第２処理ブロック３３は、検査ユニット３３ａを含む。
検査ユニット３３ａは、液膜ＬＦによる基板Ｗの被覆状態を検査する。検査ユニット３３ａは、例えば重量計を含み、基板Ｗの重量を測定することで、基板Ｗの凹凸パターンが液膜ＬＦによって被覆されていることを確認する。検査ユニット３３ａは、膜厚計を含んでもよい。
乾燥ユニット３２ｂが膜厚計５８を含まない場合でも、第２処理ブロック３３が検査ユニット３３ａを含めば、超臨界乾燥の前に、液膜ＬＦによる基板Ｗの被覆状態を検査できる。但し、検査ユニット３３ａと膜厚計５８の両方が用いられてもよい。
処理ブロック３２は液膜形成ユニット３２ａと乾燥ユニット３２ｂと供給ユニット３２ｃとの組を複数組（例えば２組）含み、第２処理ブロック３３も検査ユニット３３ａを複数（例えば２つ）含む。図１６に示すように複数の検査ユニット３３ａが鉛直方向に段積みされていれば、処理ブロック３２の設置面積を低減できる。
次に、図１７及び図１８を参照して、第３変形例に係る基板処理装置１について説明する。以下、本変形例と上記実施形態等との相違点について主に説明する。本変形例では、図１７に示すように、平面視にて、同一の処理ブロック３２には、一組の液膜形成ユニット３２ａと乾燥ユニット３２ｂと、別の一組の液膜形成ユニット３２ａと乾燥ユニット３２ｂとが、仮想線Ｌを中心に線対称に設けられる。その結果、各組における基板Ｗの搬送経路の長さが等しくなる。従って、各組間での基板Ｗの処理品質のばらつきを低減できる。
本変形例では、２つの液膜形成ユニット３２ａが隣り合っており、その外側に２つの乾燥ユニット３２ｂが設けられ、更にその外側に２つの供給ユニット３２ｃが設けられる。なお、液膜形成ユニット３２ａと供給ユニット３２ｃの配置は、逆でもよい。つまり、２つの供給ユニット３２ｃが隣り合っており、その外側に２つの乾燥ユニット３２ｂが設けられ、更にその外側に２つの液膜形成ユニット３２ａが設けられてもよい。
本変形例では、図１８に示すように、検査ユニット３２ｄと乾燥ユニット３２ｂとが鉛直方向に段積みされる。検査ユニット３２ｄと乾燥ユニット３２ｂとは、どちらが上に配置されてもよい。検査ユニット３２ｄと乾燥ユニット３２ｂとを鉛直方向に段積みすれば、処理ブロック３２の設置面積を低減できる。また、検査ユニット３２ｄが仮想線Ｌを中心に線対称に配置され、その結果、各組における基板Ｗの搬送経路の長さが等しくなる。従って、各組間での基板Ｗの処理品質のばらつきを低減できる。基板Ｗは、図１７及び図１８に矢印で示すように、液膜形成ユニット３２ａと、検査ユニット３２ｄと、乾燥ユニット３２ｂとに、この順番で搬送される。
検査ユニット３２ｄは、液膜ＬＦの形成後に基板Ｗの重量を測定する。液膜ＬＦの形成前の基板Ｗの重量は、例えばトランジション装置２３ａにて測定する。上記実施形態等でも、本変形例と同様に、トランジション装置２３ａが、液膜ＬＦの形成前に、基板Ｗの重量を測定してもよい。液膜ＬＦの形成前後での重量差から、液膜ＬＦの重量を算出でき、基板Ｗの凹凸パターンが液膜ＬＦによって被覆されていることを確認できる。液膜ＬＦの重量が閾値に達しない場合、アラームなどが報知されてもよい。
なお、検査ユニット３２ｄは、乾燥ユニット３２ｂの上又は下に配置される代わりに、平面視にて乾燥ユニット３２ｂと液膜形成ユニット３２ａとの間に配置されてもよい。後者の場合、平面視にて、液膜形成ユニット３２ａと、検査ユニット３２ｄと、乾燥ユニット３２ｂとは、この順番でＸ軸負方向に一列に配列されてもよいし、この順番でＸ軸正方向に一列に配列されてもよい。
次に、図１９を参照して、第４変形例に係る基板処理装置１について説明する。以下、本変形例と上記実施形態等との相違点について主に説明する。本変形例では、図１９に示すように、平面視にて、矩形の搬入出ステーション２の角が欠けており、その欠けた部分に処理ブロック３２の一部、より詳細には供給ユニット３２ｃが配置される。従って、基板処理装置１を小型化できる。
搬入出ステーション２の受渡部２３は、平面視にて矩形の搬送ブロック３１の短辺に接し、第２搬送装置３１ａに対して基板Ｗを受け渡す。処理ブロック３２は、搬送ブロック３１の長辺と受渡部２３に接する。供給ユニット３２ｃが、受渡部２３に接する。供給ユニット３２ｃには基板Ｗが搬入出されないので、供給ユニット３２ｃは搬送ブロック３１に接しなくてもよく、受渡部２３に接しても、基板Ｗの搬送上、問題は生じない。また、上記の通り、基板処理装置１を小型化できる。
なお、本変形例では、上記３変形例と同様に、各処理ブロック３２は、液膜形成ユニット３２ａと乾燥ユニット３２ｂの組を複数組含むが、一組のみ含んでもよい。例えば、各処理ブロック３２は、仮想線Ｌの片側（Ｘ軸負方向側）のみ含んでもよい。この場合も、平面視にて、矩形の搬入出ステーション２の角が欠けており、その欠けた部分に供給ユニット３２ｃが配置されれば、基板処理装置１を小型化できる。
以上、本開示に係る基板処理装置、及び基板処理方法の実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
１ 基板処理装置
３１ 搬送ブロック
３１ａ 第２搬送装置（搬送装置）
３２ 処理ブロック
３２ａ 液膜形成ユニット
３２ｂ 乾燥ユニット
５１ 圧力容器
５２ 蓋体
５３ 支持体
ＬＦ 液膜
Ｓ 乾燥室
Ｗ 基板
３１ 搬送ブロック
３１ａ 第２搬送装置（搬送装置）
３２ 処理ブロック
３２ａ 液膜形成ユニット
３２ｂ 乾燥ユニット
５１ 圧力容器
５２ 蓋体
５３ 支持体
ＬＦ 液膜
Ｓ 乾燥室
Ｗ 基板
Claims (11)
- 基板を搬送する搬送装置が配置される搬送ブロックと、前記搬送ブロックに隣接する処理ブロックと、を備える基板処理装置であって、
前記処理ブロックは、水平な前記基板の上面に液膜を形成する液膜形成ユニットと、前記液膜を超臨界流体に置換し、前記基板を乾燥する乾燥ユニットと、を含み、
前記乾燥ユニットは、前記基板の乾燥室を内部に形成する圧力容器と、前記乾燥室の開口を塞ぐ蓋体と、前記乾燥室にて前記基板を水平に支持する支持体と、を備え、
前記支持体は、前記乾燥室に固定され、
前記搬送装置は、前記液膜が形成された前記基板を水平に保持し、前記乾燥室の前記開口を通り、前記乾燥室に進入し、
前記処理ブロックは、更に、前記液膜による前記基板の被覆状態を検査する検査ユニットを有し、
平面視にて、同一の前記処理ブロックに含まれる前記液膜形成ユニットと前記検査ユニットと前記乾燥ユニットとは、この順番で、矩形の前記搬送ブロックの長手方向に一列に配列される、基板処理装置。 - 前記処理ブロックは、更に、前記基板に紫外線を照射する洗浄ユニットを有し、
前記洗浄ユニットと前記検査ユニットとは、鉛直方向に段積みされる、請求項１に記載の基板処理装置。 - 基板を搬送する搬送装置が配置される搬送ブロックと、前記搬送ブロックに隣接する処理ブロックと、を備える基板処理装置であって、
前記処理ブロックは、水平な前記基板の上面に液膜を形成する液膜形成ユニットと、前記液膜を超臨界流体に置換し、前記基板を乾燥する乾燥ユニットと、を含み、
前記乾燥ユニットは、前記基板の乾燥室を内部に形成する圧力容器と、前記乾燥室の開口を塞ぐ蓋体と、前記乾燥室にて前記基板を水平に支持する支持体と、を備え、
前記支持体は、前記乾燥室に固定され、
前記搬送装置は、前記液膜が形成された前記基板を水平に保持し、前記乾燥室の前記開口を通り、前記乾燥室に進入し、
前記処理ブロックは、複数設けられ、
平面視にて、複数の前記処理ブロックが、前記搬送ブロックを挟んで両側に対称配置され、
平面視にて、前記搬送ブロックを挟んで両側に配置される２つの前記処理ブロックと前記搬送ブロックとに三方を囲まれる第２処理ブロックを更に備え、
前記第２処理ブロックは、前記液膜による前記基板の被覆状態を検査する検査ユニットを有する、基板処理装置。 - 基板を搬送する搬送装置が配置される搬送ブロックと、前記搬送ブロックに隣接する処理ブロックと、を備える基板処理装置であって、
前記処理ブロックは、水平な前記基板の上面に液膜を形成する液膜形成ユニットと、前記液膜を超臨界流体に置換し、前記基板を乾燥する乾燥ユニットと、を含み、
前記乾燥ユニットは、前記基板の乾燥室を内部に形成する圧力容器と、前記乾燥室の開口を塞ぐ蓋体と、前記乾燥室にて前記基板を水平に支持する支持体と、を備え、
前記支持体は、前記乾燥室に固定され、
前記搬送装置は、前記液膜が形成された前記基板を水平に保持し、前記乾燥室の前記開口を通り、前記乾燥室に進入し、
前記処理ブロックは、更に、前記液膜による前記基板の被覆状態を検査する検査ユニットを有し、
前記検査ユニットと前記乾燥ユニットとは、鉛直方向に段積みされる、基板処理装置。 - 基板を搬送する搬送装置が配置される搬送ブロックと、前記搬送ブロックに隣接する処理ブロックと、を備える基板処理装置であって、
前記処理ブロックは、水平な前記基板の上面に液膜を形成する液膜形成ユニットと、前記液膜を超臨界流体に置換し、前記基板を乾燥する乾燥ユニットと、を含み、
前記乾燥ユニットは、前記基板の乾燥室を内部に形成する圧力容器と、前記乾燥室の開口を塞ぐ蓋体と、前記乾燥室にて前記基板を水平に支持する支持体と、を備え、
前記支持体は、前記乾燥室に固定され、
前記搬送装置は、前記液膜が形成された前記基板を水平に保持し、前記乾燥室の前記開口を通り、前記乾燥室に進入し、
平面視にて矩形の前記搬送ブロックの短辺に接し、前記搬送装置に対して前記基板を受け渡す受渡部を更に備え、
前記処理ブロックは、更に、前記乾燥ユニットに対して流体を供給する供給ユニットを有し、前記搬送ブロックの長辺と前記受渡部に接し、
前記供給ユニットが、前記受渡部に接する、基板処理装置。 - 平面視にて、同一の前記処理ブロックに含まれる前記液膜形成ユニットと前記乾燥ユニットとは、矩形の前記搬送ブロックの長辺に接しており、
前記乾燥室の前記開口は、前記搬送ブロックに向けて配置される、請求項１～５のいずれか１項に記載の基板処理装置。 - 同一の前記処理ブロックには、前記液膜形成ユニットと前記乾燥ユニットの組が複数組設けられる、請求項６に記載の基板処理装置。
- 平面視にて、同一の前記処理ブロックには、一組の前記液膜形成ユニットと前記乾燥ユニットと、別の一組の前記液膜形成ユニットと前記乾燥ユニットとが線対称に設けられる、請求項７に記載の基板処理装置。
- 前記処理ブロックは、複数設けられ、
複数の前記処理ブロックが、鉛直方向に段積みされる、請求項１～８のいずれか１項に記載の基板処理装置。 - 前記搬送ブロックは、複数設けられ、
複数の前記搬送ブロックが、鉛直方向に段積みされる、請求項９に記載の基板処理装置。 - 請求項１～１０のいずれか１項に記載の基板処理装置を用いた、基板処理方法であって、
前記液膜形成ユニットが、水平な前記基板の上面に前記液膜を形成することと、
前記搬送装置が、前記液膜が形成された前記基板を水平に保持し、前記乾燥室の前記開口を通り、前記乾燥室に進入することと、
前記支持体が、前記乾燥室にて、前記搬送装置から前記基板を受け取り、受け取った前記基板を水平に支持することと、
前記搬送装置が、前記乾燥室の前記開口から外部に退出することと、
前記乾燥室の前記開口を蓋体で塞ぐことと、
前記乾燥室にて、前記液膜を超臨界流体に置換し、前記基板を乾燥することと、を有する、基板処理方法。
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