KR20240027875A - 기판 처리 장치 및 그 반송 제어 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 그 반송 제어 방법 Download PDF

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노리유키 기쿠모토
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Abstract

기판 표면을 액막으로 덮은 상태로 기판을 반송하는 기판 처리 장치(1)는, 반송 중의 진동이나 액체의 휘발 등에 기인하는 기판 표면의 노출을 방지하기 위하여, 기판(S)에 액체를 공급하여 기판의 표면을 액막으로 덮는 제1 처리부(11A)와, 액막으로 덮인 기판을 반송하는 반송 기구(15)와, 반송 기구에 의하여 반송되는 기판을 받아 들여 소정의 처리를 실행하는 제2 처리부(13A)와, 기판의 표면에 형성된 액막을 촬상하는 촬상부(157)와, 액막이 형성되고 나서 반송 기구에 의하여 기판이 제2 처리부에 반입될 때까지의 사이의 서로 상이한 시각에 각각 촬상부에 의하여 촬상된 복수의 화상의 차에 의거하여, 반송 기구의 동작을 제어하는 제어부(90)를 구비하고 있다.

Description

기판 처리 장치 및 그 반송 제어 방법{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE AND TRANSFER CONTROL METHOD THEREFOR}
이 발명은, 복수의 처리부의 사이에서 기판을 반송하는 기판 처리 장치에 관한 것이고, 특히 기판 표면에 액막이 형성된 상태에서의 반송의 제어에 관한 것이다.
반도체 기판이나 표시 패널용 유리 기판 등의 기판의 제조 프로세스에 있어서는, 상이한 처리를 각각 개별의 처리부에서 실행하기 위하여, 복수의 처리부의 사이에서 기판의 반송이 필요하게 된다. 이 경우에 있어서, 반송 중의 기판 표면의 노출에 기인하는 표면의 산화나, 반송 경로 상의 부유물의 기판 표면에 대한 부착, 나아가서는 기판에 형성된 미세 패턴의 도괴 등의 문제를 미연에 방지할 필요가 있다. 이 때문에, 기판의 표면을 액막으로 덮은 상태로 반송이 행해지는 케이스가 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 각각 기판을 액체에 의하여 처리하는 처리 시스템 간의 반송에 있어서, 기판은, 반송 트레이에 담긴 액체에 침지된 상태로, 혹은 상면 전체에 액 축적된 상태로 반송된다.
일본국 특허공개 2010-182817호 공보
기판의 반송에 있어서는, 반송 경로 상에서의 가감속이나 진동, 또 액체의 휘발에 의한 감소 등에 기인하여, 반송 중에 기판 표면의 일부가 주위 분위기에 노출되어 버리는 경우가 있을 수 있다. 이것은 제품 불량의 원인이 된다. 특히, 미세 패턴이 형성된 기판에서는, 표면이 노출되는 것은 즉시 패턴 도괴를 일으키기 때문에, 비록 단시간이더라도 허용되는 것은 아니다.
상기 종래 기술은, 기판을 반송 트레이에 수용하고 있기 때문에 어느 정도 안정적인 반송이 기대되지만, 상기와 같은 진동, 액체의 휘발 등에 기인하는 일시적인 기판 표면의 노출까지 방지하는 기능을 갖는 것은 아니다.
이 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 기판 표면을 액막으로 덮은 상태로 기판을 반송하는 기판 처리 장치에 있어서, 반송 중의 진동이나 액체의 휘발 등에 기인하는 기판 표면의 노출을 방지할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 양태는, 상기 목적을 달성하기 위하여, 기판에 액체를 공급하여 상기 기판의 표면을 액막으로 덮는 제1 처리부와, 상기 액막으로 덮인 상기 기판을 반송하는 반송 기구와, 상기 반송 기구에 의하여 반송되는 상기 기판을 받아 들여 소정의 처리를 실행하는 제2 처리부와, 상기 기판의 표면에 형성된 상기 액막을 촬상하는 촬상부와, 상기 액막이 형성되고 나서 상기 반송 기구에 의하여 상기 기판이 상기 제2 처리부에 반입될 때까지의 사이의 서로 상이한 시각에 각각 상기 촬상부에 의하여 촬상된 복수의 화상의 차에 의거하여, 상기 반송 기구의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고 있다.
또, 이 발명의 다른 일 양태는, 기판에 액체를 공급하여 상기 기판의 표면을 액막으로 덮는 제1 처리부와, 상기 액막으로 덮인 상기 기판을 받아 들여 소정의 처리를 실행하는 제2 처리부와, 상기 제1 처리부와 상기 제2 처리부의 사이에서 상기 기판을 반송하는 반송 기구를 갖는 기판 처리 장치의 반송 제어 방법에 있어서, 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 액막이 형성되고 나서 상기 기판이 상기 제2 처리부에 반입될 때까지의 사이의 서로 상이한 시각에 각각 상기 액막을 촬상하고, 촬상된 복수의 화상의 차에 의거하여, 상기 반송 기구의 동작을 제어한다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 반송 중인 기판 표면의 액막이 촬상되고, 상이한 시각에 촬상된 화상 간의 차에 의거하여 반송 기구의 동작이 제어된다. 이 때문에, 기판 표면의 액막의 상태의 변화를 검지하고, 그것을 반송 제어에 반영시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 진동을 저감시키기 위하여 반송 속도를 억제하거나, 액막의 두께가 저하하면 액체를 보충하거나 하는 것이 가능하다. 이에 의하여, 기판 표면을 안정적으로 액막으로 덮은 상태로 반송할 수 있어, 기판 표면의 노출을 방지할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 의하면, 반송 중인 기판 표면의 액막을 촬상하고 그 변화를 반송 제어에 반영시키므로, 기판 표면의 액막을 안정시킨 상태로 기판을 반송하는 것이 가능하다. 이에 의하여, 반송 중의 진동이나 액체의 휘발 등에 기인하는 기판 표면의 노출을 방지할 수 있다.
이 발명의 상기 그리고 그 외의 목적과 신규 특징은, 첨부 도면을 참조하면서 다음의 상세한 설명을 읽으면, 보다 완전히 명확해질 것이다. 단, 도면은 오로지 해설을 위한 것이며, 이 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1a는, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 1b는, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 센터 로봇의 구성 및 설치 환경을 나타내는 도면이다.
도 3a는, 습식 처리를 실행하는 기판 처리 유닛을 나타내는 도면이다.
도 3b는, 습식 처리를 실행하는 기판 처리 유닛을 나타내는 도면이다.
도 4는, 초임계 건조 처리를 실행하는 기판 처리 유닛을 나타내는 도면이다.
도 5는, 이 기판 처리 장치의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 6은, 이송 처리의 제1 양태를 나타내는 플로차트이다.
도 7은, 이송 처리의 제2 양태를 나타내는 플로차트이다.
도 8은, 이송 처리의 제3 양태를 나타내는 플로차트이다.
도 9는, 제3 양태의 이송 처리를 포함하는 기판 처리 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 10은, 이송 처리의 제4 양태를 나타내는 플로차트이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 1a는 본 발명의 일 실시 형태인 기판 처리 장치(1)를 나타내는 평면도이고, 도 1b는 기판 처리 장치(1)를 나타내는 측면도이다. 또한, 이들 도면은 장치의 외관을 나타내는 것이 아니라, 장치의 외벽 패널이나 그 외의 일부 구성을 제외함으로써, 그 내부 구조를 알기 쉽게 나타낸 모식도이다. 이 기판 처리 장치(1)는, 예를 들면 클린 룸 내에 설치되고, 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하기 위한 장치이다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서의 「기판」으로서는, 반도체 기판, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 등의 각종 기판을 적용 가능하다. 이하에서는 주로 반도체 기판의 처리에 이용되는 기판 처리 장치를 예로 들어 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 위에 예시한 각종 기판의 처리에도 동일하게 적용 가능하다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 기판(S)에 대하여 처리를 실시하는 기판 처리부(10)와, 이 기판 처리부(10)에 결합된 인덱서부(20)를 구비하고 있다. 인덱서부(20)는, 용기 유지부(21)와 인덱서 로봇(22)을 구비하고 있다. 인덱서부(20)는, 기판(S)을 수용하기 위한 용기(C)를 복수 개 유지할 수 있다. 용기(C)로서는, 복수의 기판(S)을 밀폐한 상태로 수용하는 FOUP(Front Opening Unified Pod), SMIF(Standard Mechanical Interface) 포드, OC(Open Cassette) 등을 이용할 수 있다. 인덱서 로봇(22)은, 용기 유지부(21)에 유지된 용기(C)에 액세스하여, 미처리의 기판(S)을 용기(C)로부터 꺼내거나, 처리 완료된 기판을 용기(C)에 수납하거나 한다. 각 용기(C)에는, 복수 장의 기판(S)이 거의 수평인 자세로 수용되어 있다.
인덱서 로봇(22)은, 베이스부(221)와, 다관절 아암(222)과, 핸드(223)를 구비한다. 베이스부(221)는 장치 하우징에 고정되어 있다. 다관절 아암(222)은, 베이스부(221)에 대하여 연직축 둘레로 회동(回動) 가능하게 설치된다. 다관절 아암(222)의 선단에, 핸드(223)가 장착된다. 핸드(223)는 그 상면에 기판(S)을 재치(載置)하여 유지할 수 있는 구조로 되어 있다. 이와 같은 다관절 아암 및 기판 유지용 핸드를 갖는 인덱서 로봇은 공지이므로 상세한 설명을 생략한다.
기판 처리부(10)는, 평면에서 보았을 때 거의 중앙에 배치된 센터 로봇(15)과, 이 센터 로봇(15)을 둘러싸도록 배치된 복수의 기판 처리 유닛을 구비하고 있다. 구체적으로는, 센터 로봇(15)이 배치된 공간에 면하여 복수의 (이 예에서는 4개의) 기판 처리 유닛(11A, 12A, 13A, 14A)이 배치되어 있다. 이들 기판 처리 유닛(11A~14A)은, 각각 기판(S)에 대하여 소정의 처리를 실행하는 것이다. 이들 처리 유닛을 동일한 기능의 것으로 한 경우에는, 복수 기판의 병렬 처리가 가능해진다. 또, 기능이 상이한 처리 유닛을 조합하여, 1개의 기판에 대하여 상이한 처리를 순서대로 실행하도록 구성할 수도 있다.
후술하는 바와 같이, 이 실시 형태의 기판 처리 장치(1)는, 기판(S)을 소정의 처리액에 의하여 습식 처리한 후, 기판(S)을 건조시킨다고 하는 일련의 처리에 사용된다. 이 목적을 위하여, 4개의 기판 처리 유닛 중 2개의 기판 처리 유닛(11A, 12A)은, 기판(S)에 대한 습식 처리를 담당하고, 이것을 가능하게 하기 위한 구성을 내부에 구비하고 있다. 또, 다른 2개의 기판 처리 유닛(13A, 14A)은, 습식 처리 후의 기판(S)으로부터 잔존액을 제거하여 기판(S)을 건조시키는 처리(건조 처리)를 담당하고, 이것을 가능하게 하기 위한 구성을 내부에 구비하고 있다.
각 기판 처리 유닛(11A~14A)에서는, 기판(S)에 대한 처리를 실행하는 기판 처리 주체가, 센터 로봇(15)에 면하는 측면에 개폐 자유자재인 셔터가 설치된 처리 챔버 내에 수용되어 있다. 즉, 기판 처리 유닛(11A)은, 처리 챔버(110)와, 처리 챔버(110) 중 센터 로봇(15)에 면하는 측면에 설치된 셔터(111)를 갖는다. 셔터(111)는 처리 챔버(110)의 센터 로봇(15)에 면하는 측면에 설치된 개구부(도시하지 않음)를 덮도록 설치되어 있다. 셔터(111)가 열리면 개구부가 노출되고, 당해 개구부를 통하여 기판(S)의 반입 및 반출이 가능해진다. 또, 처리 챔버(110) 내에서 기판(S)에 대한 처리가 실행될 때에는, 셔터(111)가 닫힘으로써, 처리 챔버(110) 내의 분위기가 외부로부터 차단된다.
마찬가지로, 기판 처리 유닛(12A)은, 처리 챔버(120)와, 처리 챔버(120) 중 센터 로봇(15)에 면하는 측면에 설치된 셔터(121)를 갖는다. 또, 기판 처리 유닛(13A)은, 처리 챔버(130)와, 처리 챔버(130) 중 센터 로봇(15)에 면하는 측면에 설치된 셔터(131)를 갖는다. 또, 기판 처리 유닛(14A)은, 처리 챔버(140)와, 처리 챔버(140) 중 센터 로봇(15)에 면하는 측면에 설치된 셔터(141)를 갖는다.
그리고, 이와 같이 수평 방향으로 배치된 기판 처리 유닛의 세트가 상하 방향으로 복수 단(이 예에서는 2단) 배치되어 있다. 즉, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 유닛(11A)의 하방에는 기판 처리 유닛(11B)이 설치되어 있다. 기판 처리 유닛(11B)의 구성 및 기능은, 기판 처리 유닛(11A)과 같다. 또, 기판 처리 유닛(12A)의 하방에는, 기판 처리 유닛(12A)과 동일 구성, 동일 기능의 기판 처리 유닛(12B)이 설치되어 있다. 마찬가지로, 기판 처리 유닛(13A)의 하부에도 기판 처리 유닛(13B)(도 2)이, 또 기판 처리 유닛(14A)의 하부에도 도시하지 않은 기판 처리 유닛이 설치된다. 또한, 기판 처리 유닛의 단 수는, 여기에 예시하는 2에 한정되지 않고 임의이다. 또 1단당 기판 처리 유닛의 배치 수도 상기에 한정되지 않는다.
도 2는 센터 로봇의 구성 및 설치 환경을 나타내는 도면이다. 센터 로봇(15)은, 인덱서 로봇(22)으로부터 미처리의 기판(S)을 수취할 수 있고, 또한 처리 완료된 기판(S)을 인덱서 로봇(22)에 수도할 수 있다. 보다 구체적으로는, 센터 로봇(15)은, 기대부(基臺部)(151)와, 승강부(152)와, 회전부(153)와, 신축 아암(154)과, 핸드(155)를 구비하고 있다. 기대부(151)는, 기판 처리부(10)의 바닥부 프레임에 고정되어 있고, 센터 로봇(15)의 각 구성을 지지하고 있다. 승강부(152)는 기대부(151)에 장착되고, 승강부(152)의 상부에 회전부(153)가 장착되어 있다. 승강부(152)는 연직 방향으로 신축 자유자재로 되어 있고, 이 신축 운동에 의하여 회전부(153)를 승강시킨다.
회전부(153)는, 승강부(152)에 대하여 연직축 둘레로 회동 가능하게 되어 있다. 회전부(153)에는 신축 아암(154)의 기부(基部)가 장착되고, 신축 아암(154)의 선단부에 핸드(155)가 장착되어 있다. 신축 아암(154)은 수평 방향으로 소정의 범위에서 신축한다. 핸드(155)는, 그 상면에 기판(S)을 재치하여 유지할 수 있고, 게다가, 인덱서 로봇(22)의 핸드(223)와의 사이에서 기판(S)의 수도가 가능한 구조로 되어 있다. 이와 같은 구조의 핸드 기구는 공지이므로, 상세한 설명을 생략한다.
신축 아암(154)이 수평 방향으로 신축함으로써, 핸드(155)에 유지한 기판(S)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 또, 회전부(153)가 승강부(152)에 대하여 회동함으로써, 기판(S)의 수평 이동의 방향을 규정할 수 있다. 또, 승강부(152)가 회전부(153)를 승강시킴으로써, 기판(S)의 높이, 즉 연직 방향 위치를 조정할 수 있다.
회전부(153)에는, 상향으로 연장되는 지지 부재(156)가 장착되어 있다. 핸드(155)의 수평 이동과 간섭하지 않도록, 지지 부재(156)는, 회전부(153)의 측면에서 신축 아암(154)의 신장 방향과는 반대 측에 장착되어 있다. 지지 부재(156)의 상단(上端)에는 CCD 카메라(157)가 장착되어 있다. CCD 카메라(157)의 광축 방향은 수평 방향으로부터 조금 하방을 향하고 있고, 핸드(155)에 유지된 기판(S)을 비스듬한 상방으로부터 부감하여 촬상 시야에 넣고 있다. 이에 의하여, 기판(S)의 상면이 촬상된다. 촬상 데이터는 제어 유닛(90)에 송신된다.
또, 회전부(153)에는 보충액 노즐(158)이 설치되어 있다. 보충액 노즐(158)은 핸드(155)에 유지되는 기판(S)의 상방에서 하향으로 개구하고 있다. 보충액 노즐(158)은, 도시하지 않은 저표면장력액 공급부(후술)에 접속되고 있고, 필요에 따라 저표면장력액 공급부로부터 공급되는 저표면장력액을 기판(S)에 공급한다.
상기와 같이 구성된 기판 처리 장치(1)에서는, 다음과 같이 하여 기판(S)에 대한 처리가 실행된다. 초기 상태에서는, 용기 유지부(21)에 재치된 용기(C)에 미처리의 기판(S)이 수용되어 있다. 인덱서 로봇(22)은, 용기(C)로부터 1장의 미처리 기판(S)을 꺼내어 센터 로봇(15)에 수도한다. 센터 로봇(15)은, 수취한 기판(S)을, 당해 기판(S)에 대한 처리를 실행하는 기판 처리 유닛에 반입한다.
예를 들면 기판 처리 유닛(11A)에 기판(S)을 반입하는 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, 센터 로봇(15)은, 승강부(152)에 의하여 회전부(153)의 높이를 조정하고, 핸드(155)에 유지한 기판(S)을, 기판 처리 유닛(11A)의 처리 챔버(110) 측면의 셔터(111)의 높이로 위치 결정한다. 셔터(111)가 열리고, 신축 아암(154)이 처리 챔버(110) 측면의 개구부를 향하여 신장함으로써, 기판(S)이 처리 챔버(110)에 반입된다. 신축 아암(154)이 퇴피한 후, 셔터(111)가 닫히고, 처리 챔버(110) 내에서 기판(S)에 대한 처리가 실행된다. 다른 기판 처리 유닛으로의 기판(S)의 반입도 동일하게 하여 행할 수 있다.
한편, 기판 처리 유닛(11A)으로부터 처리 완료된 기판(S)을 꺼낼 때에는, 셔터(111)가 열린 처리 챔버(110)에 신축 아암(154)이 진입하여 처리 완료된 기판(S)을 꺼낸다. 꺼내어진 기판(S)에 대해서는, 다른 기판 처리 유닛에 반입되어 새로운 처리가 실행되어도 되고, 또 인덱서 로봇(22)을 통하여 용기(C)에 되돌려져도 된다. 이 실시 형태에 있어서의 구체적인 처리 시퀀스에 대해서는 뒤에 상세하게 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 센터 로봇(15)은, 측방 및 상방이 격벽(101)에 의하여 외부 공간으로부터 이격된 반송 공간(TS)에 설치되어 있다. 기판 처리 유닛(11A)은, 처리 챔버(110)의 셔터(111)가 설치된 측면을 반송 공간(TS)에 임하게 하여 격벽(101)의 측부에 장착되어 있다. 다른 기판 처리 유닛도 동일하다.
상기 외에, 기판 처리 장치(1)에는, 장치 각 부의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛(90)이 설치되어 있다. 제어 유닛(90)은, 적어도 CPU(Central Processing Unit)(91)와, 메모리(92)를 포함한다. CPU(91)는, 미리 준비된 제어 프로그램을 실행함으로써, 장치 각 부로 하여금 소정의 동작을 실행하게 한다. 또, 메모리(92)는, CPU(91)가 실행해야 하는 제어 프로그램이나, 그 실행에 의하여 생기는 데이터 등을 기억한다. 상기한 인덱서 로봇(22) 및 센터 로봇(15)의 동작, 각 처리 챔버에 있어서의 셔터의 개폐나 기판(S)에 대한 각종 처리 등에 관련된 동작은, 제어 프로그램을 실행하는 CPU(91)에 의하여 제어된다.
도 3a 및 도 3b는 습식 처리를 실행하는 기판 처리 유닛을 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 3a는 기판 처리 유닛(11A)의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3b는 기판 처리 유닛(11A)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 여기에서는 기판 처리 유닛(11A)의 구성에 대하여 설명하지만, 습식 처리를 실행하는 다른 기판 처리 유닛(11B, 12A) 등의 구성도 기본적으로 같다.
기판 처리 유닛(11A)은, 기판 처리 주체로서의 습식 처리부(30)를 처리 챔버(110) 내에 구비하고 있다. 습식 처리부(30)는, 기판(S)의 상면에 처리액을 공급하여 기판(S)의 표면 처리나 세정 등을 행한다. 또, 습식 처리 후에 반출되는 기판(S)의 상면이 주위 분위기에 노출되는 것을 방지하기 위하여, 습식 처리부(30)는, 습식 처리 후의 기판(S)의 상면을 저표면장력액의 액막으로 덮는, 액막 형성 처리를 아울러 실행한다.
이 목적을 위하여, 습식 처리부(30)는, 기판 유지부(31), 스플래시 가드(32), 처리액 공급부(33) 및 저표면장력액 공급부(34)를 구비하고 있다. 이들 동작은 제어 유닛(90)에 의하여 제어된다. 기판 유지부(31)는, 기판(S)과 거의 동등한 직경을 갖는 원판 형상의 스핀 척(311)을 갖고, 스핀 척(311)의 주연부에는 복수의 척 핀(312)이 설치되어 있다. 척 핀(312)이 기판(S)의 주연부에 맞닿아 기판(S)을 지지함으로써, 스핀 척(311)은 그 상면으로부터 이격시킨 상태로 기판(S)을 수평 자세로 유지할 수 있다.
스핀 척(311)은, 그 하면 중앙부로부터 하향으로 연장되는 회전 지축(313)에 의하여 상면이 수평이 되도록 지지되어 있다. 회전 지축(313)은, 처리 챔버(110)의 바닥부에 장착된 회전 기구(314)에 의하여 회전 자유자재로 지지되어 있다. 회전 기구(314)는, 도시하지 않은 회전 모터를 내장하고 있고, 제어 유닛(90)으로부터의 제어 지령에 따라 회전 모터가 회전함으로써, 회전 지축(313)에 직결된 스핀 척(311)이, 1점 쇄선으로 나타내는 연직축 둘레로 회전한다. 도 3a 및 도 3b에 있어서는 상하 방향이 연직 방향이다. 이에 의하여, 기판(S)이 수평 자세인 채로 연직축 둘레로 회전된다.
기판 유지부(31)를 측방으로부터 둘러싸도록, 스플래시 가드(32)가 설치된다. 스플래시 가드(32)는, 스핀 척(311)의 주연부를 덮도록 설치된 개략 통 형상의 컵(321)과, 컵(321)의 외주부의 하방에 설치된 액 받이부(322)를 갖고 있다. 컵(321)은 제어 유닛(90)으로부터의 제어 지령에 따라 승강한다. 컵(321)은, 도 3a에 나타내는 바와 같이 컵(321)의 상단부가 스핀 척(311)에 유지된 기판(S)의 주연부보다 하방까지 하강한 하방 위치와, 도 3b에 나타내는 바와 같이 컵(321)의 상단부가 기판(S)의 주연부보다 상방에 위치하는 상방 위치의 사이에서 승강 이동한다.
컵(321)이 하방 위치에 있을 때에는, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 스핀 척(311)에 유지되는 기판(S)이 컵(321) 밖에 노출된 상태가 되어 있다. 이 때문에, 예를 들면 스핀 척(311)으로의 기판(S)의 반입 및 반출 시에 컵(321)이 장애가 되는 것이 방지된다.
또, 컵(321)이 상방 위치에 있을 때에는, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 스핀 척(311)에 유지되는 기판(S)의 주연부를 둘러싸게 된다. 이에 의하여, 후술하는 액 공급 시에 기판(S)의 주연부로부터 떨쳐 내어지는 처리액이 처리 챔버(110) 내에 비산하는 것이 방지되어, 처리액을 확실하게 회수하는 것이 가능해진다. 즉, 기판(S)이 회전함으로써 기판(S)의 주연부로부터 떨쳐 내어지는 처리액의 액적은 컵(321)의 내벽에 부착되어 하방으로 흘러내리고, 컵(321)의 하방에 배치된 액 받이부(322)에 의하여 모아져 회수된다. 복수의 처리액을 개별적으로 회수하기 위하여, 복수 단의 컵이 동심으로 설치되어도 된다.
처리액 공급부(33)는, 처리 챔버(110)에 고정된 베이스(331)에 대하여 회동 지축(332)이 회동 자유자재로 설치되고, 또한, 회동 지축(332)으로부터 수평으로 신장되는 아암(333)의 선단에 노즐(334)이 장착된 구조를 갖고 있다. 회동 지축(332)이 제어 유닛(90)으로부터의 제어 지령에 따라 회동함으로써 아암(333)이 요동한다. 이에 의하여, 아암(333) 선단의 노즐(334)이, 도 3a에 나타내는 바와 같이 기판(S)의 상방으로부터 측방으로 퇴피한 퇴피 위치와, 도 3b에 나타내는 바와 같이 기판(S) 상방의 처리 위치의 사이를 이동한다.
노즐(334)은, 제어 유닛(90)에 설치된 처리액 공급원(도시 생략)에 접속되어 있다. 처리액 공급원으로부터 적절한 처리액이 송출되면, 노즐(334)로부터 기판(S)을 향하여 처리액이 토출된다. 도 3b에 나타내는 바와 같이, 스핀 척(311)이 비교적 저속으로 회전함으로써 기판(S)을 회전시키면서, 기판(S)의 회전 중심의 상방에 위치 결정된 노즐(33)이 처리액(Lq)을 공급한다. 이에 의하여, 기판(S)의 상면(Sa)이 처리액(Lq)에 의하여 처리된다. 처리액(Lq)으로서는, 현상액, 에칭액, 세정액, 린스액 등의 각종 기능을 갖는 액체를 이용할 수 있고, 그 조성은 임의이다. 또 복수 종의 처리액이 조합되어 처리가 실행되어도 된다.
저표면장력액 공급부(34)도, 처리액 공급부(33)와 대응하는 구성을 갖고 있다. 즉, 저표면장력액 공급부(34)는, 베이스(341), 회동 지축(342), 아암(343), 노즐(344) 등을 갖고 있고, 이들 구성은, 처리액 공급부(33)에 있어서 대응하는 것과 동등하다. 회동 지축(342)이 제어 유닛(90)으로부터의 제어 지령에 따라 회동함으로써, 아암(343)이 요동한다. 아암(343) 선단의 노즐(344)은, 습식 처리 후의 기판(S)의 상면(Sa)에 대하여 액막을 형성하기 위한 저표면장력액을 공급한다.
상기한 도 3b의 설명에 있어서의 「처리액(Lq)」, 「아암(333)」, 「노즐(334)」을 각각 「저표면장력액(Lq)」, 「아암(343)」, 「노즐(344)」로 대체함으로써, 저표면장력액 공급부(34)의 동작이 설명된다. 단 토출되는 것은 저표면장력액이며, 일반적으로 처리액과는 상이한 종류의 액체이다.
처리 대상이 되는 기판 상면(Sa)이, 미세한 요철 패턴(이하, 간단하게 「패턴」이라고 한다)이 형성된 것일 때, 습식 처리 후의 젖은 기판(S)이 건조되는 과정에 있어서, 패턴 내에 들어간 액체의 표면장력에 의하여 패턴 도괴가 발생할 우려가 있다. 이것을 방지하기 위한 방법으로서는, 패턴 내의 액체를 보다 표면장력이 낮은 액체로 치환하고 나서 건조시키는 방법, 기판 상면(Sa)을 승화성 물질의 고체로 덮고 승화성 물질을 승화시키는 승화 건조법, 본 실시 형태에서 채용하는 초임계 건조법 등이 있다.
고온, 고압 상태를 필요로 하는 초임계 건조 처리를 행하기 위해서는, 습식 처리를 행하는 챔버와는 다른 고압 챔버를 필요로 한다. 이 때문에, 습식 처리 후의 기판(S)을 고압 챔버에 반송할 필요가 발생한다. 반송 중의 기판 표면의 노출에 기인하는 패턴 도괴를 피하기 위하여, 기판 상면(Sa)을 액체 또는 고체로 덮어 두는 것이 바람직하다. 이때 기판 상면(Sa)을 덮는 액체는, 표면장력에 의한 패턴 도괴를 보다 확실하게 방지한다고 하는 관점에서, 처리액보다 표면장력이 작은 액체인 것이 바람직하다. 본 명세서에서는 이와 같은 성질의 액체를 「저표면장력액」이라고 칭하고 있다.
이 실시 형태에서는, 기판 상면(Sa)을 저표면장력액의 액막으로 덮은 상태로 반송을 행한다. 액막은 이하와 같이 하여 형성된다. 도 3b에 나타내는 바와 같이 기판(S)이 소정의 회전 속도로 회전된 상태로, 제어 유닛(90)에 설치된 저표면장력액 공급부(도시 생략)로부터 공급되는 저표면장력액(Lq)이 노즐(344)로부터 토출됨으로써, 기판 상면(Sa)은 저표면장력액의 액막(LF)으로 덮인 상태가 된다. 저표면장력액으로서는, 습식 처리에 이용되는 처리액과의 혼화성이 양호하고, 또한 이것보다 표면장력이 작은 것이 바람직하다. 예를 들면 처리액이 물을 주성분으로 하는 것일 때, 이소프로필알코올(IPA)을 적합하게 이용 가능하다. 이렇게 하여, 기판 상면(Sa) 전체가, 저표면장력액의 액막(LF)으로 덮인 상태가 된다.
또, 처리 챔버(110) 내에 있어서, 스핀 척(311)에 유지되는 기판(S)의 상방에는, CCD 카메라(351) 및 조명 광원(352)이 배치되어 있다. CCD 카메라(351)의 광축 방향은 수평 방향으로부터 조금 하방을 향하고 있다. 따라서, CCD 카메라(351)는 스핀 척(311)에 유지되는 기판(S)을 비스듬한 상방으로부터 부감하여 촬상 시야에 넣고 있다. 조명 광원(352)은, 촬상을 위한 조명광을 기판(S)을 향하여 조사한다. 이에 의하여, 기판(S)의 상면이 촬상된다. 촬상 데이터는 제어 유닛(90)에 송신된다.
상면(Sa)이 액막(LF)으로 덮인 상태로 기판 처리 유닛(11A)으로부터 반출되는 기판(S)은, 기판 처리 유닛(13A)에 반송되어 건조 처리를 받는다. 즉 기판 처리 유닛(13A)은, 기판 처리로서, 수평 자세로 반입되는 기판(S)의 상면(Sa)에 형성되어 있는 액막(LF)을 제거하고, 기판(S)을 건조시키는 건조 처리를 실행하는 기능을 갖는다. 건조 처리로서는, 기판(S)을 초임계 유체로 덮고 나서 초임계 유체를(액상을 통하는 일 없이) 기화시켜 제거하는, 초임계 건조가 적용된다. 여기에서는 기판 처리 유닛(13A)의 구성에 대하여 설명하지만, 건조 처리를 실행하는 다른 기판 처리 유닛(13B, 14A) 등의 구성도 기본적으로 같다.
도 4는 초임계 건조 처리를 실행하는 기판 처리 유닛을 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 4는 기판 처리 유닛(13A)의 내부 구조를 나타내는 측면 단면도이다. 초임계 건조 처리의 원리 및 그를 위하여 필요한 기본 구성은 공지이기 때문에, 여기에서는 상세한 설명을 생략한다. 기판 처리 유닛(13A)은 고압 챔버(130)를 구비하고, 그 내부에, 건조 처리의 실행 주체로서의 건조 처리부(40)가 설치되어 있다. 건조 처리부(40)에서는, 기판(S)을 재치하기 위한 스테이지(41)가 고압 챔버(130) 내에 설치되어 있다. 스테이지(41)는 흡착 유지 또는 기계적 유지에 의하여, 상면(Sa)이 액막에 덮인 기판(S)을 유지한다. 고압 챔버(130)는 고압이 되기 때문에, 이것에 견디기 위하여 내부 구성은 비교적 간소하고, 또한 고압에 견딜 수 있는 부재가 사용된다.
스테이지(41)의 하면 중앙에는 회전 지축(42)이 하향으로 연장되어 있다. 회전 지축(42)은 고압 챔버(130)의 바닥면에 고압 시일 회전 도입 기구(43)를 개재하여 삽입 통과되어 있다. 고압 시일 회전 도입 기구(43)의 회전축(431)은 회전 기구(432)에 접속되어 있다. 이 때문에, 제어 유닛(90)으로부터의 제어 지령에 따라 회전 기구(432)가 작동하면, 기판(S)이 스테이지(41)와 함께, 1점 쇄선으로 나타내는 연직 방향의 회전축 둘레로 회전한다.
고압 챔버(130)의 내부에서 스테이지(41)의 상방에는 유체 분산 부재(44)가 설치되어 있다. 유체 분산 부재(44)는, 평판 형상의 폐색판(441)에 대하여 상하로 관통하는 관통 구멍(442)을 복수 형성한 것이다. 고압 챔버(130)의 상부에는 이산화탄소 공급부(45)로부터 이산화탄소 가스가 필요에 따라 공급되고, 이산화탄소 가스는 유체 분산 부재(44)에 의하여 정류되어, 기판(S)의 상방으로부터 균일하게 기판(S)을 향하여 공급된다.
또, 고압 챔버(130) 내에는 질소 공급부(46)로부터 질소가 필요에 따라 도입된다. 질소는 필요에 따라 다양한 형태로, 즉 상온 또는 승온된 가스로서, 혹은 냉각되어 액화한 액체 질소로서, 고압 챔버(130) 내의 가스를 퍼지하거나 챔버 내를 냉각하거나 하는 등의 목적에 따라 공급된다.
또한, 고압 챔버(130)에는, 배출 기구(48)가 접속되어 있다. 배출 기구(48)는, 고압 챔버(130) 내에 도입되는 기체나 액체 등의 각종 유체를 배출하는 기능을 갖는다. 배출 기구(48)는, 이를 위한 배관이나 밸브, 펌프 등을 구비한다. 이에 의하여, 필요한 경우에는 고압 챔버(130) 내의 유체를 신속하게 배출할 수 있다.
도시를 생략하지만, 제어 유닛(90)은, 고압 챔버(130) 내의 압력이나 온도를 검출하기 위한 구성 및 이들을 소정 값으로 제어하기 위한 구성을 갖고 있다. 즉, 제어 유닛(90)은, 고압 챔버(130) 내의 압력 및 온도를 소정의 목표값으로 제어하는 기능을 갖고 있다.
다음으로, 상기와 같이 구성된 기판 처리 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 지금까지 설명한 바와 같이, 이 기판 처리 장치(1)는 기판(S)에 대하여 습식 처리 및 건조 처리를 순서대로 실행하는 장치이다. 이 처리의 주된 흐름은 다음과 같다. 즉, 습식 처리를 실행하는 기판 처리 유닛에 기판(S)을 반송하여 처리액에 의한 처리를 행한 후, 저표면장력액에 의한 액막을 형성하고, 건조 처리를 실행하는 기판 처리 유닛에 이 기판(S)을 반송하여 액막을 제거하고 기판(S)을 건조시킨다. 이하, 구체적인 처리 내용에 대하여 설명한다.
여기에서는 1개의 기판(S)에 대하여 기판 처리 유닛(11A)이 습식 처리를 실행하고, 기판 처리 유닛(13A)이 건조 처리를 실행하는 것으로서 설명한다. 그러나, 습식 처리를 실행하는 기판 처리 유닛과 건조 처리를 실행하는 기판 처리 유닛의 조합은 이에 한정되는 것은 아니고 임의이다. 또, 이하의 설명에 있어서는, 각 기판 처리 유닛의 역할을 명시하기 위하여, 습식 처리를 실행하는 기판 처리 유닛(11A) 등을 「습식 처리 유닛」이라고, 또 건조 처리를 실행하는 기판 처리 유닛(13A) 등을 「건조 처리 유닛」이라고, 각각 칭하는 경우가 있다.
도 5는 이 기판 처리 장치의 동작을 나타내는 플로차트이다. 이 동작은, CPU(91)가 미리 준비된 제어 프로그램을 실행하여 장치 각 부로 하여금 소정의 동작을 행하게 함으로써 실현된다. 먼저, 인덱서 로봇(22)이 미처리 기판을 수용하는 용기(C) 중 1개로부터 1장의 미처리 기판(S)을 꺼낸다(단계 S101). 그리고, 기판(S)은 인덱서 로봇(22)으로부터 센터 로봇(15)에 수도된다(단계 S102). 센터 로봇(15)은, 습식 처리를 실행하는 기판 처리 유닛(습식 처리 유닛)(11A)에 기판(S)을 반입한다(단계 S103).
기판(S)이 반입된 기판 처리 유닛(11A)은, 기판(S)에 대하여 습식 처리를 실행한다(단계 S104). 습식 처리의 내용은, 앞서 설명한 바와 같이, 기판(S)에 처리액을 공급하여 기판 상면(Sa)의 가공이나 세정을 행하는 것이다. 습식 처리 후의 기판(S)에 대해서는, 저표면장력액에 의한 액막(LF)을 형성하기 위한 액막 형성 처리가 실행된다(단계 S105).
액막 형성 처리에 의하여 상면(Sa)에 액막(LF)이 형성된 기판(S)은, 센터 로봇(15)에 의하여 기판 처리 유닛(11A)으로부터 꺼내어지고, 건조 처리를 실행하는 기판 처리 유닛(건조 처리 유닛)(13A)에 반입된다. 즉, 기판 처리 유닛(11A)으로부터 기판 처리 유닛(13A)으로 기판(S)을 이송하는, 이송 처리가 행해진다(단계 S106). 이송 처리로서는 각종 양태가 생각되기 때문에, 그들에 대해서는 뒤에 정리하여 상세하게 기술한다.
기판(S)이 반입된 기판 처리 유닛(13A)은, 기판(S)에 대하여, 부착되어 있는 액체를 제거하여 기판(S)을 건조시키는 건조 처리를 실행한다(단계 S107). 기판 처리 유닛(13A)에서는, 초임계 유체를 이용한 초임계 건조 처리가 실행된다. 즉, 고압 챔버(130) 내에 이산화탄소 공급부(45)로부터 이산화탄소가 도입되고, 챔버 내압이 충분히 높아짐으로써 이산화탄소가 액화한다. 또는, 액상의 이산화탄소가 고압 챔버(130)에 도입되어도 된다. 액상의 이산화탄소는 기판 상면(Sa)을 덮는다. 액화한 이산화탄소는 유기 용제를 잘 녹인다. 따라서, 패턴 내에 잔존하는 IPA 등의 액체는 액상의 이산화탄소에 의하여 치환된다.
계속해서, 고압 챔버(130) 내의 온도 및 압력이, 이산화탄소를 초임계 상태로 하는 조건으로 조정된다. 이에 의하여 고압 챔버(130) 내의 이산화탄소가 초임계 유체가 된다. 초임계 상태의 유체는 매우 유동성이 높고 표면장력이 작다. 특히 이산화탄소로부터 생성된 초임계 유체는, IPA, 아세톤 등의 유기 용제를 잘 녹인다. 이 때문에, 이산화탄소의 초임계 유체는, 미세한 패턴의 깊숙이까지 들어가, 잔존하는 유기 용제 성분을 패턴 내로부터 운반해 간다. 비교적 저압, 저온에서 초임계 상태가 되는 점도, 이산화탄소가 초임계 건조 처리에 적합한 이유 중 1개이다.
그리고, 고압 챔버(130) 내가 급격하게 감압됨으로써, 초임계 유체는 액상을 거치는 일 없이 직접 기화하여 기판(S)으로부터 제거된다. 이에 의하여, 기판(S)은 액체 성분이 완전히 제거되어 건조한 상태가 된다. 패턴 내에 잔존하는 액체 성분이 초임계 유체에 의하여 치환되고, 초임계 유체가 직접 기화함으로써, 패턴 내의 액체의 표면장력에 기인하는 패턴 도괴의 문제는 회피된다.
처리 후의 기판(S)은, 센터 로봇(15)에 의하여 기판 처리 유닛(13A)으로부터 꺼내어진다(단계 S108). 꺼내어진 처리 후의 기판(S)은 센터 로봇(15)으로부터 인덱서 로봇(22)에 수도된다(단계 S109). 인덱서 로봇(22)은 기판(S)을 용기(C) 중 1개에 수용한다(단계 S110). 처리 완료된 기판(S)이 수용되는 용기(C)는, 미처리 상태의 당해 기판(S)이 수용되어 있었던 용기여도 되고, 또 다른 용기여도 된다.
추가로 처리해야 할 기판이 있는 경우에는(단계 S111에 있어서 YES), 단계 S101로 되돌아와, 다음의 기판(S)에 대하여 상기한 처리가 실행된다. 처리해야 할 기판이 없으면(단계 S111에 있어서 NO), 처리는 종료한다.
이상, 1장의 기판(S)을 처리하는 경우의 흐름에 대하여 설명했지만, 실제의 장치에서는 복수 기판에 대한 처리가 병행하여 실행된다. 즉, 1장의 기판(S)이 1개의 기판 처리 유닛 내에서 처리를 받고 있는 사이, 동시에 인덱서 로봇(22) 및 센터 로봇(15)에 의한 다른 기판의 반송, 그리고 다른 기판 처리 유닛에 의한 기판 처리 중 적어도 1개를 병행하여 실행하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로는, 예를 들면 단계 S102에 있어서 기판(S)이 인덱서 로봇(22)으로부터 센터 로봇(15)에 수도된 후에는, 인덱서 로봇(22)은 새롭게 용기(C)에 액세스하여 다른 기판을 꺼내는 것이 가능하다. 또 예를 들면, 단계 S103에 있어서 1장의 기판(S)이 기판 처리 유닛(11A)에 반입된 후, 센터 로봇(15)은 다른 기판을 다른 기판 처리 유닛에 반입하거나, 혹은 다른 기판 처리 유닛에서 처리된 다른 기판을 반출하는 것이 가능하다.
따라서, 복수 장의 기판(S)에 대하여 순차 처리를 행할 필요가 있는 경우에는, 각 기판(S)을 처리하기 위한 장치 각 부의 동작 시퀀스를 적절히 조절함으로써, 복수 장의 기판에 대한 처리를 병행하여 진행시킨다. 이렇게 함으로써, 기판 처리 장치(1) 전체적인 처리의 스루풋을 향상시키는 것이 가능해진다. 구체적인 동작 시퀀스는, 처리의 사양, 상기 각 단계의 소요 시간이나 동시 처리의 가부 등에 따라 적절히 정해질 필요가 있다.
다음으로, 상기한 기판 처리에 있어서의 이송 처리(도 5의 단계 S106)의 어느 하나의 양태에 대하여 설명한다. 이송 처리의 목적은, 상면(Sa)에 액막(LF)이 형성된 기판(S)을 기판 처리 유닛(11A)으로부터 반출하고, 액막(LF)을 유지한 채로, 즉 기판 상면(Sa)을 노출시키는 일 없이 기판 처리 유닛(13A)까지 반송하는 것이다. 이 목적을 위하여, 이 실시 형태에서는, 기판 처리 유닛(11A)에 설치된 CCD 카메라(351) 및 센터 로봇(15)에 설치된 CCD 카메라(157)에 의하여 촬상되는 화상이 사용된다.
도 6은 이송 처리의 제1 양태를 나타내는 플로차트이다. 먼저, 기판 처리 유닛(11A)의 처리 챔버(110) 내에 있어서, 액막 형성 처리 직후의 기판(S)이 CCD 카메라(351)에 의하여 촬상된다(단계 S201). 이때, 실제로는 기판 상면(Sa)을 덮어 형성된 액막(LF)이 촬상된다. 기판 상면(Sa)을 덮는 액막(LF) 전체가 화상에 들어가는 것이 바람직하다. 촬상된 화상의 데이터는, 기준 데이터로서 제어 유닛(90)의 메모리(92)에 보존된다.
계속해서, 센터 로봇(15)의 핸드(155)가 처리 챔버(110) 내에 진입하여 기판(S)을 유지하고(단계 S202), 핸드(155)가 수평 이동함으로써 기판(S)의 반송이 개시된다(단계 S203). 반송 중, 센터 로봇(15)에 설치된 CCD 카메라(157)에 의하여 수시, 기판 상면(Sa)의 액막(LF)이 촬상된다(단계 S204). CCD 카메라(157)에 의하여 촬상되는 화상과 CCD 카메라(351)에 의하여 촬상되는 화상의 사이에서, 화상 내에서 차지하는 기판(S)의 위치, 크기 및 앙각이 같은 것이 바람직하다.
촬상에 의하여 얻어진 화상은 최초로 촬상된 기준 화상과 비교된다. 즉, CCD 카메라(157)에 의하여 새롭게 촬상된 화상과, 처리 챔버(110) 내에서 CCD 카메라(351)에 의하여 촬상된 화상의 차분이 구해진다(단계 S205). 그 결과, 양 화상에 유의한 차이가 있으면, 기판(S) 상의 액막(LF)에 어떠한 변화가 있었다고 생각된다. 예를 들면 양 화상 간에서 화소마다의 차분의 절대값을 화상 내에서 적산하고, 그 값이 미리 정해진 기준량(역치)을 초과하는지 여부에 의하여, 유의한 차이가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 액막의 두께의 차이는 표면에서의 반사율의 변동이나 간섭 무늬의 발생 상황의 차이가 되어 나타난다. 화상의 차분을 구함으로써 이와 같은 차이를 검출할 수 있다.
반송 중인 액막에 일어날 수 있는 변화로서는, 진동에 따른 액면의 흔들림, 낙액(落液)이나 휘발에 의한 액량의 감소가 주된 것으로 생각된다. 이들에 대해서는, 저표면장력액을 기판(S)에 보충하는 것이 유효하다. 그래서, 액막의 유의한 변화가 있는 경우에는(단계 S206에 있어서 YES), 센터 로봇(15)에 설치된 보충액 노즐(158)로부터 소정량의 저표면장력액이 보충된다(단계 S207). 이에 의하여, 액량의 감소에 기인하는 액막의 찢어짐을 방지할 수 있다. 유의한 변화가 보이지 않은 경우에는(단계 S206에 있어서 NO), 액 보충은 행해지지 않는다.
기판(S)이 목표 위치, 즉 기판 처리 유닛(13A)의 고압 챔버(130) 내에 도달할 때까지, 상기한 단계 S204~S207이 반복된다(단계 S208에 있어서 NO). 따라서, 기판(S)이 이송되는 사이, 액막(LF)의 상태가 상시 감시되고, 필요하면 저표면장력액의 보충이 행해진다. 이에 의하여, 기판(S) 상의 액막이 안정적으로 유지된다. 목표 위치에 도달하면(단계 S208에 있어서 YES), 기판(S)은 센터 로봇(15)으로부터 고압 챔버(130) 내의 스테이지(41)에 이재(移載)되고(단계 S209), 이에 의하여 기판(S)의 이송이 완료된다.
도 7은 이송 처리의 제2 양태를 나타내는 플로차트이다. 이 양태에서는, 제1 양태에 있어서의 단계 S207 대신에 단계 S221이 설치되어 있다. 이것 이외의 처리 내용은 제1 양태와 동일하므로, 동일 처리에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 제1 양태에 있어서의 액 보충 대신에 제2 양태에서 실행되는 단계 S221에서는, 센터 로봇(15)에 의한 기판(S)의 반송 속도가 변경된다.
예를 들면 진동이나 급한 가감속에 의하여 기판(S)으로부터 저표면장력액이 낙하하는 것과 같은 케이스에서는, 기판(S)을 보다 천천히 반송함으로써 낙액을 억제할 수 있다. 즉, 이 경우에는 반송 속도를 저하시키면 된다. 예를 들면 액막의 표면이 물결치고 있는 것과 같은 경우에는, 진동에 의하여 액막(LF)이 흔들리고 있다고 간주할 수 있다. 한편, 액체의 휘발에 의한 액량의 감소는, 기판(S) 전체에서의 액막의 막두께 저하가 되어 나타난다. 이와 같은 경우에는 반송 속도를 증가시키고, 보다 단시간에 반송을 완료시키는 것이 바람직하다. 또한, 이 양태를 단독으로 실시하는 경우에 있어서는, 보충액 노즐(158)에 대해서는 생략하는 것도 가능하다.
도 8은 이송 처리의 제3 양태를 나타내는 플로차트이다. 또, 도 9는 이 이송 처리를 포함하는 기판 처리 동작을 나타내는 플로차트이다. 이 양태에서는, 이송 처리의 내용의 차이에 기인하여, 기판 처리의 동작 자체에도 개변이 필요해진다. 여기에서도, 앞서 설명한 처리와 동일 내용의 처리에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 제3 양태의 이송 처리에서는, 단계 S206에 있어서 액막의 화상에 유의한 변화가 있는 경우에는, 이후의 처리를 상이하게 하기 위한 예외 플래그가 세트된다(단계 S231). 이 경우, 기판(S)의 이송은 중단된다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 이 양태의 기판 처리에서는, 이송 처리(단계 S106) 후에 예외 플래그가 세트되어 있는지 여부를 판단하는 단계 S121이 추가되어 있다. 플래그가 세트되어 있는 경우에는(단계 S121에 있어서 YES), 센터 로봇(15)은 기판(S)을 습식 처리 유닛(11A)으로 되돌려 넣는다(단계 S122). 이와 더불어, 예외 플래그는 리셋된다(단계 S123). 그리고, 습식 처리 유닛(11A)에서 액막 형성 처리(단계 S105)가 재차 실행되고 나서, 다시 이송 처리가 실행된다(단계 S106).
이 양태에서는, 기판(S) 상의 액막(LF)에 변화가 있는 경우, 기판 처리 유닛(11A)에서 액막(LF)이 재형성된다. 예외 플래그가 세트되어 있지 않으면(단계 S121에 있어서 NO), 액막(LF)에 큰 변화는 없으므로, 계속해서 건조 처리(단계 S107)가 실행된다. 이와 같이 함으로써, 액막(LF)에 찢어짐이 생긴 상태로 기판 처리 유닛(13A)에 반입되는 것은 회피된다. 즉, 안정적으로 액막(LF)을 유지한 상태로 기판(S)을 이송할 수 있다. 또한, 이 양태에 있어서도, 단독으로 실시하는 경우에는 보충액 노즐(158)을 생략하는 것이 가능하다.
도 10은 이송 처리의 제4 양태를 나타내는 플로차트이다. 도 10에 있어서도, 도 6에 나타내는 이송 처리와 동일한 내용에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 양태에서는, 단계 S201에 있어서 CCD 카메라(351)에 의한 액막의 촬상이 행해지면, 그 화상이 미리 준비되어 있는 이상(理想) 화상과 비교된다. 즉, 촬상된 화상과 이상 화상의 차분이 구해진다(단계 S241). 이상 화상이란, 기판(S)의 상면(Sa)이 소정 두께의 액막(LF)에 의하여 고르게 덮인 이상적인 상태에 대응하는 화상이다.
이 처리는, 기판(S)에 적절한 액막(LF)이 형성되어 있는지 여부를 검증하기 위한 처리이다. 즉, 습식 처리 후의 기판(S)에서는, 처리의 결과로서 표면의 요철이나 젖음성의 변화가 발생하는 것에 기인하여, 고른 액막을 형성하는 것이 곤란한 경우가 발생할 수 있다. 특히 처리 후의 기판 표면이 발액성을 갖는 상태이면, 고른 액막으로 덮이는 것이 어렵다. 또, 액막을 형성하기 위한 장치 구성의 동작 이상(異狀)이나 기판(S)의 유지 양태에 따라, 당초부터 적절한 액막이 형성되어 있지 않은 경우도 있을 수 있다. 액막 형성 직후의 기판(S)의 화상을 이상 화상과 비교함으로써, 이와 같은 이상을 즉시 검지할 수 있다. 또, 이상 화상과의 차분의 크기에 의거하여, 액막 형성을 위한 액 공급량이나 기판(S)의 회전 속도를 조정하도록 해도 된다.
촬상된 화상과 이상 화상의 사이에 유의한 차이가 있으면(단계 S242에 있어서 YES), 적절한 에러 처리(단계 S243)를 거쳐 이송 처리는 중지된다. 에러 처리의 내용은 임의이며, 예를 들면 오퍼레이터에게 이상 발생을 알리는, 이때의 화상을 표시 출력하는 것 등이 생각된다. 이상이 검지된 기판(S)에 대해서는 처리가 중지되어도, 이상이 없는 기판에 대한 처리는 계속되는 것이 바람직하다.
이상이 검지되지 않으면(단계 S242에 있어서 NO), 촬상된 화상을 기준 화상으로 하여 단계 S202 이후의 이송 처리가 실행된다. 여기에서는 제1 양태의 이송 처리를 실행하는 것으로 하고 있지만, 제2 또는 제3 양태의 처리가 실행되어도 된다.
또, 상기 각 양태의 처리는 적절히 조합되어도 된다. 예를 들면, CCD 카메라(157)에 의하여 촬상된 화상과 기준 화상의 차분의 크기에 대하여 복수의 기준량을 설정해 두고, 차분의 크기에 따라 이후의 처리가 바뀌도록 해도 된다.
현실의 기판 처리에 있어서는, 후속 처리의 형편 등에 따라, 처리 챔버(110)에 기판(S)이 재치되고 그 상면(Sa)에 액막(LF)이 형성되고 나서 기판(S)의 반송이 개시될 때까지, 장시간 대기하는 경우가 있을 수 있다. 이러한 상황에 대한 대응으로서, 예를 들면 도 10에 나타내는 처리를 부분적으로 변경하여, 이하와 같이 해도 된다. 기판(S)에 액막(LF)이 형성되고 나서 반송이 개시될 때까지의 사이의 서로 상이한 복수의 시각에 있어서, 처리 챔버(110) 내의 CCD 카메라(351)에 의하여 액막(LF)을 촬상한다. 그들 화상을 비교하여, 촬상된 최신의 화상과 이상 화상 또는 최초로 촬상된 화상의 사이에서 액막에 유의한 차이가 인정될 때, 액체의 보충 또는 적절한 에러 처리(단계 S243)를 행한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 기판 처리에 있어서는, 기판(S)에 액막(LF)이 형성되고 나서 반송을 종료할 때까지의 사이의 상이한 시각에 촬상된 복수의 액막의 화상을 비교하고, 그 결과에 따라 이후의 반송 동작이 정해진다. 이 때문에, 반송 중의 진동이나 휘발에 의한 액막의 변동을 지체 없이 검지하여, 상황에 따라 반송 동작을 변경할 수 있다. 이렇게 함으로써, 본 실시 형태에서는, 표면에 액막을 안정적으로 형성한 상태로 기판을 반송하는 것이 가능하다. 그 결과, 반송 중의 진동이나 액체의 휘발 등에 기인하는 기판 표면의 노출을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 실시 형태에 있어서는, 습식 처리 유닛인 기판 처리 유닛(11A) 등이 본 발명의 「제1 처리부」로서 기능하고, 건조 처리 유닛인 기판 처리 유닛(13A) 등이 본 발명의 「제2 처리부」로서 기능하고 있다. 그리고, 센터 로봇(15)이 본 발명의 「반송 기구」로서 기능하고 있다. 또, 처리 챔버(110)가 본 발명의 「처리 챔버」로서 기능하고 있다.
또, 상기 실시 형태에서는, 핸드(155)가 본 발명의 「유지 부재」로서 기능하고 있다. 그리고, CCD 카메라(157, 351)가 각각 본 발명의 「제2 카메라」, 「제1 카메라」로서 기능하고 있고, 이들이 본 발명의 「촬상부」를 구성한다. 또, 보충액 노즐(158)이 본 발명의 「액체 공급 기구」로서 기능하고 있다. 또, 제어 유닛(90)이 본 발명의 「제어부」로서 기능하고 있다. 그리고, 액막 형성 직후에 카메라(351)에 의하여 촬상되는 액막의 화상이, 본 발명에서 말하는 「반송 전 화상」에 상당하고 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 벗어나지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외에 다양한 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태는, 본 발명의 「제1 처리부」, 「제2 처리부」, 「반송 기구」에 각각 상당하는 기판 처리 유닛(11A), 기판 처리 유닛(13A), 센터 로봇(15)이 1개의 하우징에 담겨 일체의 처리 시스템을 구성하는 것이다. 그러나, 본 발명은, 서로 독립적으로 설치된 제1 처리부 및 제2 처리부와, 이들 사이에서 기판을 반송하는 반송 기구를 갖는 처리 시스템에 대해서도 적용 가능하다.
또, 상기 실시 형태에서는 처리 챔버(110) 내의 CCD 카메라(351)에 의하여 촬상된 액막의 화상이 기준 화상으로 여겨지고 있지만, 기준 화상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 반송의 초기 단계에서 CCD 카메라(157)에 의하여 촬상된 화상이 기준 화상으로 여겨져도 된다. 그 경우에는, 반송 중인 액막의 상태를 관찰한다고 하는 목적에 있어서는 처리 챔버(110) 내의 CCD 카메라(351)는 불필요하다. 또, 특히 CCD 카메라(157)가 핸드(155)와 일체적으로 이동하도록 구성되어 있으면, 반송 중의 각 단계에 있어서 핸드(155)에 유지되는 기판(S)과 CCD 카메라(157)의 위치 관계가 불변이 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 화상 간의 비교에 있어서 상호의 위치 맞춤이 불필요하고, 또 차분 산출의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
또, 상기 실시 형태에서는, 기판(S)의 반송 시에 기판(S)과 함께 이동하는 센터 로봇(15)에 CCD 카메라(157)가 장착되어 있다. 이것 대신에, 예를 들면 기판(S)의 반송 경로를 모두 볼 수 있는 위치에 고정적으로 설치된 카메라에 의하여, 반송되는 기판(S)을 촬상하도록 해도 된다. 특히 미세 패턴이 설치된 기판(S)에서는, 패턴 도괴를 방지하기 위해서는, 비록 단시간이라고 하더라도 기판 표면이 노출되는 것은 허용되지 않는다. 따라서, 이 경우에는 반송 경로 상에 복수의 카메라를 배치하고, 기판(S)과 함께 반송되는 액막을 짧은 시간 간격으로 촬상하는 것이 가능한 상태로 해두는 것이 바람직하다. 혹은, 카메라를 기판(S)의 이동에 추종시키기 위한 기구가 설치되어도 된다.
또, 센터 로봇(15)에, 반송 중인 기판(S)으로부터 낙하하는 액체를 받아내어 회수하기 위한 구성이 추가로 설치되어도 된다.
이상, 구체적인 실시 형태를 예시하여 설명해 온 바와 같이, 본 발명에 있어서, 예를 들면, 제1 처리부는, 처리 챔버 내에서 기판에 대한 액막의 형성을 행하고, 촬상부는, 처리 챔버 내에 설치된 제1 카메라를 갖는 구성으로 여겨져도 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 형성 직후의 액막을 촬상하는 것이 가능하고, 예를 들면 이 화상에 포함되는 액막을 기준으로 하여 이후의 액막의 상태를 평가할 수 있다.
또 예를 들면, 반송 기구가 기판을 유지하는 유지 부재를 갖고, 촬상부는 반송 기구에 설치되어 유지 부재와 함께 이동하는 제2 카메라를 갖고 있어도 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 반송 중의 각 시각에 있어서 수시 촬상을 행할 수 있고, 기판 상의 액막의 변화를 지체 없이 검지하여 필요한 대책을 강구하는 것이 가능해진다.
또 예를 들면, 제어부는, 복수의 화상으로부터 구한 차분이 미리 정해진 기준량을 초과하는 경우와 초과하지 않는 경우의 사이에서, 제1 처리부로부터 제2 처리부까지의 반송에 걸리는 시간을 상이하게 해도 된다. 액막의 변화의 원인으로서 반송 중의 진동이나 급한 가감속, 액체 성분의 휘발 등이 있고, 반송 속도를 변화시킴으로써 액막의 변화를 억제하는 것이 가능해지는 경우가 있다.
또 예를 들면, 반송 기구는, 반송되는 기판에 액체를 공급하는 액체 공급 기구를 갖고, 제어부는, 복수의 화상으로부터 구한 차분이 미리 정해진 기준량을 초과하면, 액체 공급 기구로 하여금 기판으로의 액체의 공급을 행하게 하는 구성이어도 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 필요에 따라 액막을 구성하는 액체를 보충함으로써, 기판 상의 액막을 유지하면서 반송을 계속할 수 있다. 특히 액막이 휘발성이 높은 재료로 구성되어 있는 경우에는, 반송 중의 휘발에 의하여 액막의 두께가 감소하는 것이 기판 표면의 노출의 원인이 될 수 있다. 반송부에 액체를 보충하는 기구를 설치함으로써, 이 문제를 해소하는 것이 가능하다.
또 예를 들면, 제어부는, 복수의 화상으로부터 구한 차분이 미리 정해진 기준량을 초과하면, 반송 기구로 하여금 기판을 제1 처리부로 되돌아가게 하고, 제1 처리부로 하여금 액막의 재형성을 행하게 하도록 구성되어도 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 액막을 형성하는 데에 필요한 구성을 구비하는 제1 처리부에서 액막의 재형성을 행하므로, 반송 중에 액체를 보충하기 위한 구성을 별도 설치하지 않아도, 반송 중의 액막의 찢어짐을 방지할 수 있다.
또 예를 들면, 액막을 구성하는 액체가 유기 용제이며, 제2 처리부는 기판에 대하여 초임계 건조 처리를 실행하는 구성이어도 된다. 초임계 건조 처리는 고압하에서 실시되기 때문에 전용의 고압 환경이 필요하다. 또 고압에 견디는 부품이 이용될 필요가 있다. 따라서 상압하에서 실시 가능한 습식 처리와는 다른 장소에서 행해지는 것이 현실적이다. 이와 같은 경우에, 습식 처리 후의 기판의 반송이 필요해 지는데, 본 발명을 적용함으로써, 기판 표면을 노출시키는 일 없이 반송하는 것이 가능해진다. 초임계 유체와의 친화성의 점에서 액막 형성에는 유기 용제가 사용되는 것이 바람직하지만, 휘발성이 높은 유기 용제는 반송 중에 소실되기 쉽다. 본 발명의 적용에 의하여 액막의 상태를 관찰함으로써, 이와 같은 케이스에 있어서도 기판 표면을 확실하게 액막으로 덮으면서 반송하는 것이 가능하다.
또 예를 들면, 복수의 화상은, 기판이 반송 기구에 의하여 반송 개시되는 것보다 전에 촬상된 반송 전 화상을 포함하는 것이어도 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 반송 개시 시점에서 기판 표면이 적절히 액막으로 덮여 있었는지 여부를 파악하는 것이 가능하고, 상황에 따라 필요한 조치를 강구하는 것이 가능해진다. 예를 들면 제어부는, 액막이 이상적으로 덮여 있는 상태의 기판에 대응하는 이상 화상과 반송 전 화상의 차에 의거하여, 반송 기구에 의한 기판의 반송을 개시할지 여부를 판단할 수 있다. 이렇게 함으로써, 표면이 적절한 액막으로 덮이지 않은 채로 기판이 반송에 제공되는 것을 회피하는 것이 가능해진다.
이 발명은, 서로 상이한 처리를 실행하는 처리부의 사이에서의 기판의 반송을, 기판 표면을 액막으로 덮은 상태로 행하는 기판 처리 기술 전반에 적용할 수 있다. 예를 들면, 습식 처리 후의 기판을 초임계 건조 처리에 의하여 건조시키는 처리에 적합하다.
이상, 특정 실시예를 따라 발명을 설명했지만, 이 설명은 한정적인 의미로 해석될 것을 의도한 것은 아니다. 발명의 설명을 참조하면, 본 발명의 그 외의 실시 형태와 마찬가지로, 개시된 실시 형태의 다양한 변형예가, 이 기술에 정통한 자에게 명확해질 것이다. 고로, 첨부된 특허청구범위는, 발명의 진정한 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서, 당해 변형예 또는 실시 형태를 포함하는 것으로 생각된다.
1 기판 처리 장치
11A 습식 처리 유닛, 기판 처리 유닛(제1 처리부)
13A 건조 처리 유닛, 기판 처리 유닛(제2 처리부)
15 센터 로봇(반송 기구)
90 제어 유닛(제어부)
110 처리 챔버(챔버)
130 고압 챔버
155 핸드(유지 부재)
157 CCD 카메라(촬상부, 제2 카메라)
351 CCD 카메라(촬상부, 제1 카메라)
158 보충액 노즐(액체 공급 기구)
LF 액막
S 기판

Claims (9)

  1. 기판에 액체를 공급하여 상기 기판의 표면을 액막으로 덮는 제1 처리부와,
    상기 액막으로 덮인 상기 기판을 반송하는 반송 기구와,
    상기 반송 기구에 의하여 반송되는 상기 기판을 받아 들여 소정의 처리를 실행하는 제2 처리부와,
    상기 기판의 표면에 형성된 상기 액막을 촬상하는 촬상부와,
    상기 액막이 형성되고 나서 상기 반송 기구에 의하여 상기 기판이 상기 제2 처리부에 반입될 때까지의 사이의 서로 상이한 시각(時刻)에 각각 상기 촬상부에 의하여 촬상된 복수의 화상의 차에 의거하여, 상기 반송 기구의 동작을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 액막으로 이상적으로 덮인 상태의 상기 기판에 대응하는 화상으로서 미리 준비된 이상(理想) 화상과, 상기 기판이 상기 반송 기구로 반송되기보다도 전에 상기 촬상부에 의해 촬상된 반송 전 화상의 차에 의거하여, 상기 반송 기구에 의한 상기 기판의 반송을 개시할지 여부를 판단하는, 기판 처리 장치.
  2. 기판에 액체를 공급하여 상기 기판의 표면을 액막으로 덮는 제1 처리부와,
    상기 기판을 유지하여 이동하는 유지 부재를 갖고, 상기 액막으로 덮인 상기 기판을 반송하는 반송 기구와,
    상기 반송 기구에 의하여 반송되는 상기 기판을 받아 들여 소정의 처리를 실행하는 제2 처리부와,
    상기 반송 기구에 설치되어 상기 유지 부재와 함께 이동하는 카메라를 갖고, 상기 기판의 표면에 형성된 상기 액막을 촬상하는 촬상하는 촬상부와,
    상기 액막이 형성되고 나서 상기 반송 기구에 의하여 상기 기판이 상기 제2 처리부에 반입될 때까지의 사이의 서로 상이한 시각(時刻)에 각각 상기 촬상부에 의하여 촬상된 복수의 화상의 차에 의거하여, 상기 반송 기구의 동작을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 반송 중에 촬상된 화상과 당해 화상보다 먼저 반송 중에 촬상된 화상인 기준 화상의 차가 미리 정해진 기준량을 초과하는지 여부에 의하여, 상기 기판에 상기 액체를 보충할지 여부를 판단하는, 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 처리부는, 처리 챔버 내에서 상기 기판에 대한 상기 액막의 형성을 행하고,
    상기 촬상부는, 상기 처리 챔버 내에 설치된 카메라를 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 화상의 차는, 2개의 상기 화상 간의 화소 마다의 차분의 적산값으로서 구해지는, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 반송 기구는, 반송되는 상기 기판에 상기 액체를 공급하는 액체 공급 기구를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 차가 미리 정해진 기준량을 초과하면, 상기 액체 공급 기구로 하여금 상기 기판으로의 상기 액체의 공급을 행하게 하는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 차가 미리 정해진 기준량을 초과하면, 상기 반송 기구로 하여금 상기 기판을 상기 제1 처리부로 되돌아가게 하고, 상기 제1 처리부로 하여금 상기 액막의 재형성을 행하게 하는, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1, 2, 5, 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체는 유기 용제이며, 상기 제2 처리부는 상기 기판에 대하여 초임계 건조 처리를 실행하는, 기판 처리 장치.
  8. 기판에 액체를 공급하여 상기 기판의 표면을 액막으로 덮는 제1 처리부와, 상기 액막으로 덮인 상기 기판을 받아 들여 소정의 처리를 실행하는 제2 처리부와, 상기 제1 처리부와 상기 제2 처리부의 사이에서 상기 기판을 반송하는 반송 기구를 갖는 기판 처리 장치의 반송 제어 방법에 있어서,
    상기 액막이 형성되고 나서 상기 기판이 상기 제2 처리부에 반입될 때까지의 사이의 서로 상이한 시각(時刻)에 각각 상기 액막을 촬상하고, 촬상된 복수의 화상의 차에 의거하여, 상기 반송 기구의 동작을 제어하고,
    상기 복수의 화상은, 상기 기판이 상기 반송 기구에 의하여 반송 개시되는 것보다 전에 촬상된 반송 전 화상을 포함하며,
    상기 액막으로 이상적으로 덮인 상태의 상기 기판에 대응하는 화상으로서 미치 준비된 이상(理想) 화상과, 상기 기판이 상기 반송 기구로 반송되기보다도 전에 상기 촬상부에 의해 촬상된 반송 전 화상의 차에 의거하여, 상기 반송 기구에 의한 상기 기판의 반송을 개시할지 여부를 판단하는, 기판 처리 장치의 반송 제어 방법.
  9. 기판에 액체를 공급하여 상기 기판의 표면을 액막으로 덮는 제1 처리부와, 상기 액막으로 덮인 상기 기판을 받아 들여 소정의 처리를 실행하는 제2 처리부와, 상기 제1 처리부와 상기 제2 처리부 사이에서 상기 기판을 반송하는 반송 기구를 갖는 기판 처리 장치의 반송 제어 방법에 있어서,
    상기 반송 기구는, 상기 기판을 유지하여 이동하는 유지 부재를 갖고,
    상기 유지 부재에 설치되어 상기 유지 부재와 함께 이동하는 카메라가, 상기 액막이 형성되고 나서 상기 기판이 상기 제2 처리부에 반입될 때까지의 사이의 서로 상이한 시각(時刻)에 각각 상기 액막을 촬상하고, 촬상된 복수의 화상의 차에 의거하여, 상기 반송 기구의 동작을 제어하고,
    반송 중에 촬상된 화상과 당해 화상보다 먼저 반송 중에 촬상된 화상인 기준 화상의 차가 미리 정해진 기준량을 초과하는지 여부에 의하여, 상기 기판에 상기 액체를 보충할지 여부를 판단하는, 기판 처리 장치의 반송 제어 방법.
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