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CN116613085A - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

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CN116613085A
CN116613085A CN202310074951.2A CN202310074951A CN116613085A CN 116613085 A CN116613085 A CN 116613085A CN 202310074951 A CN202310074951 A CN 202310074951A CN 116613085 A CN116613085 A CN 116613085A
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processing apparatus
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Abstract

本发明提供一种基板处理装置和基板处理方法，用于降低超临界干燥后的基板的微粒水平。本公开的基板处理装置使用超临界状态的处理流体对表面附着有液体的基板进行超临界干燥处理，该基板处理装置具备：处理容器，其具有用于对基板进行超临界干燥处理的内部空间；外壳，在该外壳的内部设定有配置有处理容器的处理区域、以及用于基板的搬入和搬出的搬入搬出区域；交接部，其设置于搬入搬出区域，与从外壳的外部进入到搬入搬出区域的基板搬送臂之间进行基板的交接；基板移送机构，其在交接部与处理容器之间移送基板；以及气体供给部，其以能够向搬入搬出区域供给干燥气体的方式设置。

Description

基板处理装置和基板处理方法
技术领域
本公开涉及一种基板处理装置和基板处理方法。
背景技术
在半导体晶圆等基板的表面形成集成电路的层叠构造的半导体装置的制造中，进行药液清洗或湿蚀刻等液处理。近年来，为了更可靠地防止近年愈发细微化的图案的倒塌，在作为液处理的最终工序的干燥工序中正在采用使用了超临界状态的处理流体的干燥方法(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-091772号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够降低超临界干燥后的基板的微粒水平的技术。
用于解决问题的方案
根据本公开的一个实施方式，提供一种基板处理装置，该基板处理装置使用超临界状态的处理流体对表面附着有液体的基板进行超临界干燥处理，所述基板处理装置具备：处理容器，其具有用于对所述基板进行超临界干燥处理的内部空间；外壳，在该外壳的内部设定有配置有所述处理容器的处理区域、以及用于基板的搬入和搬出的搬入搬出区域；交接部，其设置于所述搬入搬出区域，与从所述外壳的外部进入到所述搬入搬出区域的基板搬送臂之间进行基板的交接；基板移送机构，其在所述交接部与所述处理容器之间移送基板；以及气体供给部，其以能够向所述搬入搬出区域供给干燥气体的方式设置。
发明的效果
根据本公开的上述实施方式，能够降低超临界干燥后的基板的微粒水平。
附图说明
图1是基板处理装置的一个实施方式所涉及的基板处理系统的概要横截面图。
图2是示出图1的基板处理系统中包括的超临界干燥单元的结构的纵截面图。
图3是图2的超临界干燥单元中包括的处理容器的横截面图。
图4是示出设置于图2的超临界干燥单元的外壳的搬入搬出口和门的概要图。
图5是示出对图2的超临界干燥单元进行处理流体的供给、排出的配管系统的结构的图。
图6A是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6B是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6C是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6D是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6E是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6F是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6G是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6H是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6I是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
图6J是说明超临界干燥单元的动作的作用图。
具体实施方式
下面，参照图1来简单地说明基板处理装置的一个实施方式所涉及的基板处理系统1的结构。为了简化说明，设定XYZ正交坐标系(参照图1的左下)并适当地进行参照。
如图1所示，基板处理系统1具备搬入搬出站2和处理站3。
搬入搬出站2具备装载口11和搬送模块12。在装载口11载置有多个承载件C。各承载件C将多张基板W(例如半导体晶圆)以水平姿势在铅垂方向上空开间隔地收容。
在搬送模块12内设置有搬送装置13和交接单元14。交接单元14具有临时地载置一张或多张未处理的基板W(在处理站3被实施处理前的基板W)的未处理基板载置部、以及临时地载置一张或多张处理完毕的基板W(在处理站3被实施了处理的基板W)的处理完毕基板载置部。搬送装置13能够在载置于装载口11的任意的承载件C与交接单元14之间搬送基板W。
处理站3具备搬送模块4和设置于搬送模块4的Y方向两侧的一对处理块5。在各处理块5设置有液处理单元17、超临界干燥单元18以及处理流体供给存储箱19。在本实施方式中，液处理单元17和超临界干燥单元18是单片式的处理单元。
液处理单元17是半导体装置制造的技术领域中公知的旋转式的液处理单元，具备旋转保持盘和多个喷嘴(均未图示)。旋转保持盘将基板W以水平姿势保持并使基板W绕铅垂轴线旋转。喷嘴对被旋转保持盘保持且旋转的基板W供给进行基板W的液处理所需的各种处理流体。在后文中叙述超临界干燥单元18。从处理流体供给存储箱19向液处理单元17和超临界干燥单元18供给进行处理所需的处理流体。
搬送模块4具备搬送区域15和配置于搬送区域15内的搬送装置16。搬送装置16能够在交接单元14、任意的液处理单元17以及任意的超临界干燥单元18之间搬送基板W。
各处理块5可以具有多层(例如三层)构造。在该情况下，液处理单元17、超临界干燥单元18以及处理流体供给存储箱19在各层各设置有一个。在该情况下，可以是一个搬送装置16能够进入所有层的液处理单元17和超临界干燥单元18。
基板处理系统1具备控制装置6。控制装置6例如是计算机，具备运算处理部61和存储部62。运算处理部61包括具有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、输入输出端口等的微计算机、各种电路。该微计算机的CPU读出ROM中存储的程序并执行该程序，由此实现搬送装置13、16、液处理单元17、超临界干燥单元18以及处理流体供给存储箱19等的控制。此外，所述程序可以记录在可由计算机读取的记录介质中并从该记录介质安装到控制装置6的存储部62中。作为可由计算机读取的记录介质，例如有硬盘(HD)、软盘(FD)、压缩光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。存储部62例如由RAM、闪速存储器(Flash Memory)等半导体存储器元件或硬盘、光盘等存储装置实现。
接着，简单地说明上述的基板处理系统1中的基板W的搬送流程。
未图示的外部搬送机器人将收容有未处理的基板W的承载件C载置于装载口11。搬送装置13从承载件C取出一张基板W并将其搬入交接单元14。搬送装置16从交接单元14取出基板W并将其搬入液处理单元17。
在液处理单元17内，实施由多个工序构成的液处理。在非限定性的一个实施方式中，液处理包括至少一次的药液处理工序、至少一次的冲洗工序、IPA置换工序。在药液处理工序中，从喷嘴对通过旋转保持盘而旋转着的基板W供给清洗用的药液或湿蚀刻用的药液。在冲洗工序中，从喷嘴对通过旋转保持盘而旋转着的基板W供给冲洗液(例如DIW(纯水))，来将残留于基板W的表面的药液和反应产物冲掉。在IPA置换工序中，从喷嘴对通过旋转保持盘而旋转着的基板W供给IPA(异丙醇)，来将存在于基板W的表面(包括图案的凹部的表面)的冲洗液置换为IPA。之后，在从喷嘴供给IPA的状态下将基板的旋转速度降低至极低速来调整IPA的膜厚，之后停止IPA的供给并且停止基板W的旋转。由此，基板W的表面成为被所期望的膜厚的IPA液膜(IPA液团)覆盖的状态。只要最终成为基板W的表面(包括图案的凹部的表面)被所期望的膜厚的IPA液膜覆盖的状态即可，之前的处理工序的内容是任意的。
接着，通过搬送装置16将表面形成有IPA液团的基板W从液处理单元17取出并搬入超临界干燥单元18。在超临界干燥单元18中，使用超临界干燥技术，以所说明的过程进行基板W的干燥。超临界干燥技术不对图案作用可能会引发图案倒塌的表面张力，因此能够有利地用于形成有细微且深宽比高的图案的基板的干燥。之后，搬送装置16将干燥后的基板W从超临界干燥单元18取出并搬入交接单元14。搬送装置13将该基板W从交接单元14取出并收容于载置于装载口11的原来的承载件C。通过以上处理，针对一张基板的一系列处理结束。
接着，详细地说明超临界干燥单元18的结构和动作。
如图2所示，超临界干燥单元18具有外壳(壳体)100。在外壳100的内部设定有配置形成为超临界处理腔室的处理容器111的处理区域101(图2的右侧的区域)、以及成为用于进行基板W的搬入和搬出的作业区域的搬入搬出区域102(图2的左侧的区域)。外壳100为大致立方体形状的箱型，实质上完全包围处理区域101和搬入搬出区域102。关于外壳100，也可参照图1。
超临界干燥单元18还具有在处理容器111内保持基板W的基板保持托盘112(下面，简单地称为“托盘112”)。托盘112具有将设置于处理容器111的侧壁的开口111C封住的盖部113、以及与盖部(盖体)113一体地连结的沿水平方向延伸的基板保持部114。基板保持部114具有板115和设置于板115的上表面的多个支承销116。基板W在表面(形成有器件或图案的面)朝上的状态下以水平姿势载置于支承销116上。当基板W被载置于支承销116上时，在板115的上表面与基板W的下表面(背面)之间形成间隙。
如图3所示，俯视观察时，板115整体为大致长方形。板115的面积比基板W的面积大，在基板W被载置于基板保持部114的规定位置的情况下，当从正下方观察板115时，基板W被板115完全覆盖。
如图2所示，在板115形成有沿上下方向贯通该板115的多个(例如三个)贯通孔118。多个贯通孔118发挥使被供给到板115的下方的空间的处理流体流入板115的上方的空间的作用。当在基板保持部114与上述的搬送装置16(参照图1)的臂之间进行基板W的交接时，贯通孔118也发挥使后述的升降销171通过的作用。
托盘112能够通过在图2中由空心的四方形的箱概要性地示出的托盘移动机构112M在关闭位置(图2的右侧的位置)与打开位置(图2的左侧的位置)之间沿水平方向(X方向)移动。托盘移动机构112M例如能够由在外壳100的底板100F之上沿X方向延伸的导轨以及与盖部113结合并沿导轨行驶的移动体构成，但未详细地进行图示。
在托盘112的关闭位置，基板保持部114位于处理区域101内、详细地说是位于处理容器111的内部空间(处理空间)内，并且盖部113将处理容器111的侧壁的开口111C封闭。在托盘112的打开位置，基板保持部114位于处理容器111之外的搬入搬出区域102内，能够经由后述的升降销171在基板保持部114与搬送装置16的搬送臂之间进行基板W的交接。另外，在托盘112处于打开位置时，盖部113将处理容器111的侧壁的开口111C开放。因而，托盘移动机构112M也可以说是盖体开闭机构。
如图2的左侧所示，在搬入搬出区域102设置有基板升降机170。基板升降机170具有多根例如三根升降销171、上表面固定有升降销171的基座172以及使基座172进行升降的未图示的升降机构。升降销171设置于在使升降销171上升至上升位置(图2中用实线表示)时通过处于打开位置的托盘112的贯通孔118这样的位置。
在外壳100的面向搬送区域15的壁体设置有用于相对于外壳100搬入和搬出基板W的搬入搬出口180。搬入搬出口180在图2中用点划线示出，形成于图2中的外壳100的近前侧的壁。搬入搬出口180能够通过门182(仅在图4中示出)进行开闭。门182既可以如图4所示那样为悬臂式的挡板的方式，或者也可以是能够沿上下方向或水平方向(X方向)移动的滑动门的方式。
在如后述那样所使用的吹扫气体(干燥气体)为氮气的情况下，氮气浓度越高，则越有可能对位于基板处理系统1的附近的操作员产生不良影响。另外，若搬送区域15的气氛流入搬入搬出区域102，则吹扫效果降低。因此，优选门182将搬入搬出口180封闭，以使得在搬入搬出区域102与搬送区域15(参照图1)之间没有或几乎没有经由搬入搬出口180的气氛的流动。
在基板升降机170的升降销171处于上升位置时，通过搬入搬出口180进入了搬入搬出区域102的搬送装置16(参照图1)的基板搬送臂(在图2中未图示)能够将基板W放置在升降销171之上，另外，能够取走处于升降销171之上的基板W。也就是说，升降销171是与基板搬送臂之间进行基板的交接的交接部。另外，上述的托盘112和托盘移动机构112M可以说是在交接部(升降销171)与处理容器111之间移送基板W的基板移送机构。此外，在升降销171处于下降位置(图2中用点划线表示)时，升降销171不妨碍托盘112的水平移动。
在此，再次返回处理容器111和托盘112的说明。在托盘112处于关闭位置(图2的右侧的位置)时，处理容器111的内部空间被板115分割为在处理中存在基板W的板115的上方的上方空间111A、以及板115的下方的下方空间111B。但是，上方空间111A与下方空间111B并非完全分离，上方空间111A与下方空间111B经由形成于板115的贯通孔118和长孔119、以及板115的周缘部与处理容器111的内壁面之间的间隙连通。
在处理容器111设置有第一喷出部121和第二喷出部122。第一喷出部121和第二喷出部122向处理容器111的内部空间喷出从超临界流体(处于超临界状态的处理流体)的供给源130供给的处理流体(在本例中为二氧化碳(下面，为了简便也记载为“CO2”))。
第一喷出部121设置于处于关闭位置的托盘112的板115的下方。第一喷出部121朝向板115的下表面(朝上)地向下方空间111B内喷出CO2(处理流体)。第一喷出部121能够由形成于处理容器111的底壁的贯通孔构成。第一喷出部121也可以是安装于处理容器111的底壁的喷嘴体。
第二喷出部122以位于被载置在处于关闭位置的托盘112的基板保持部114上的基板W的前方(向X正方向前进后的位置)的方式设置。第二喷出部122朝向大致水平方向或略朝下倾斜的方向地向上方空间111A内供给CO2。在图示的实施方式中，第二喷出部122设置于处理容器111的、盖部113的相反侧的侧壁。
如图3所示，第二喷出部122由棒状的喷嘴体构成。详细地说，第二喷出部122通过在沿基板W的宽度方向(Y方向)延伸的管122a上穿设多个喷出口122b来形成。多个喷出口122b例如沿Y方向等间隔地排列。各喷出口122b朝向开口111C(大致X负方向)地向上方空间112A内供给CO2。
在处理容器111还设置有从处理容器111的内部空间排出处理流体的流体排出部124。流体排出部124构成为具有与第二喷出部122的结构大致相同的结构的头部。详细地说，流体排出部124通过在沿水平方向延伸的管124a上穿设多个排出口124b来形成。多个排出口124b例如沿Y方向等间隔地排列。各排出口124b朝向上方，并且朝向板115的长孔119。
在图示的实施方式中，流体排出部124在开口111C的附近设置于在处理容器111的底壁穿设的凹部中。如图6H中箭头所示，CO2在流动并通过了上方空间111A内的基板W的上方的区域之后，通过形成于板115的长孔119(或设置于板115的周缘部的连通路)流入下方空间111B，之后从流体排出部124排出。
在处理容器111设置有用于将托盘112固定于关闭位置的锁定机构。锁定机构具有闩状的锁定构件125，该锁定构件125通过未图示的升降机构(例如气缸或滚珠丝杠等)来沿形成于处理容器111的引导孔或引导槽进行升降。在图2中，用实线示出处于上升位置(锁定位置)的锁定构件125，用点划线示出处于下降位置(解锁位置)的锁定构件125。
如在图2中由箭头V概要性地示出的那样，在处理容器111形成有用于将位于关闭位置的托盘112的盖部113真空吸附于处理容器111的相向面的吸引线路。吸引线路与真空泵等吸引用设备连接。在使托盘112移动到关闭位置之后，通过吸引盖部113，能够一边挤压设置于盖部113与处理容器111之间的密封构件200(仅在图2中概要性地示出)，一边使盖部113与处理容器111的相向面紧密接合。由此，能够将锁定构件125平滑地移动至图2所示的上升位置(锁定位置)。通过使锁定构件125位于上升位置，即使处理容器111的内压升高，托盘112也不会向打开方向(X负方向)移动。
在壳100设置有用于排出搬入搬出区域102内的气氛的排气口184。排气口184经由排气路(排气管)185来与设置有该基板处理系统1的半导体装置制造工厂的排气管道(被进行了吸引减压)连接。在排气口184或排气路185中设置有例如为蝶阀的阀186。通过调节阀186的开度，能够调节从排气口184排出的气体的流量。
接着，参照图5来说明在超临界干燥单元18中对处理容器111进行处理流体(CO2)的供给和排出的供给/排出系统。在图5所示的配管系统图中，用圆围起来的T所表示的构件为温度传感器，用圆围起来的P所表示的构件为压力传感器。标注有符号OLF的构件为节流孔(节流阀)，用于使在其下游侧的配管内流动的CO2的压力降低至期望的值。用四边形围起来的SV所表示的构件为安全阀(溢流阀)，用于防止因意外的过大压力造成配管、传感器类等超临界干燥装置的构成要素破损。标注有符号F的构件为过滤器，用于去除CO2中包含的微粒等污染物质。标注有符号CV的构件为单向阀(止回阀)。用圆围起来的FV所表示的构件为流量计(flowmeter)。用四边形围起来的H所表示的构件为用于对CO2进行调温的加热器。标注有附图标记V的构件为开闭阀。在需要将上述的各种构件中的某个个体与其它个体进行区别的情况下，在字母的末尾标注数字(例如“开闭阀V2”)。在图5中绘制出10个开闭阀V，为了将它们相互区别而分配了附图标记V1～V10。
超临界干燥装置具有作为超临界流体(超临界CO2)的供给源的超临界流体供给装置130。超临界流体供给装置130例如具有具备碳酸气体储气罐、加压泵、加热器等公知的结构。超临界流体供给装置130具有以超过后述的超临界状态保证压力(具体地说，约16MPa)的压力送出超临界CO2的能力。
在超临界流体供给装置130连接有主供给线路132。在本说明书中，被称为“线路”的构件能够由管(配管构件)构成。
主供给线路132在分支点133分支为第一供给线路134和第二供给线路136。第一供给线路134与处理容器111的第一喷出部121连接。第二供给线路136与处理容器111的第二喷出部122连接。此外，在图5的配管系统图中，第一供给线路134在分支点133与第二喷出部122之间整体上大致U字形地延伸。
在处理容器111的流体排出部124连接有排出线路138。在排出线路138中设置有压力调整阀140。通过调节压力调整阀140的开度能够调节压力调整阀140的一次侧压力，因而能够调节处理容器111内的压力。另外，通过调节压力调整阀140的开度，也能够调节来自处理容器111的处理流体的排出速度。
图1所示的控制装置6或其下级控制器基于处理容器111内的压力的测定值(PV)与设定值(SV)的偏差对压力调整阀140的开度(具体地说，阀体的位置)进行反馈控制，以使处理容器111内的压力维持为设定值。作为处理容器111内的压力的测定值，例如能够使用如图5所示那样设置于排出线路138的开闭阀V3与处理容器111之间的、标注有附图标记PS的压力传感器的检测值。压力调整阀140能够基于来自控制装置6的指令值(非反馈控制)来设定为固定开度。
在设定在第一供给线路134上的分支点142处，从第一供给线路134分支出旁通线路144。旁通线路144在设定于排出线路138的合流点146处与排出线路138连接。合流点146位于压力调整阀140的上游侧。
在设定于排出线路138的、压力调整阀140的上游侧的分支点148处，从排出线路138分支出分支排出线路150。分支排出线路150的下游端例如向超临界干燥装置的外部的大气空间开放，或者与工厂排气管道连接。排出线路138的下游端直接地、或者经由用于回收CO2中包含的有用成分(例如IPA)的回收装置(未图示)来与工厂排气管道连接。
在设定于第一供给线路134的、紧挨过滤器F的上游侧的合流点160连接有吹扫气体供给线路161。吹扫气体供给线路161的上游端与吹扫气体供给源162连接。在吹扫气体供给线路161中从上游侧起按顺序设置有开闭阀V9、吹扫气体加热用的加热器H、止回阀CV、开闭阀V10。在本实施方式中，吹扫气体为含水量(湿度)比清洁室内空气的含水量(湿度)低的气体、即干燥气体，具体地说为氮气(N2气体)。吹扫气体是能够作为场务设施而提供的气体。
优选的是，在吹扫气体供给线路161的比加热器H靠下游侧的部分以及从第一供给线路134的合流点160起至第一喷出部121为止的部分设置用于线路(配管)的保温的隔热材料或配管加热器。作为配管加热器，例示了带状加热器(条状加热器)、夹套加热器、罩式加热器。也可以将配管设为双重管构造，在内管中流通吹扫气体，在外管中流通加热流体。
在例示性的一个实施方式中，在吹扫气体供给线路161中的从加热器H起至开闭阀V10为止的区域设置有隔热材料，在吹扫气体供给线路161的从开闭阀V10起至合流点160为止的区间以及第一供给线路134的从合流点160起至与处理容器111连接的连接点为止的区间设置有配管加热器。
接着，说明对一张基板W的处理以及与其关联的一个循环的超临界干燥单元18的动作。以下说明的动作在图1所示的控制装置6或其下级控制器的控制之下自动地进行。
在搬入基板W之前，使锁定构件125下降至下降位置，成为托盘112的开放待机状态(步骤1)。此时，在处理容器111内部，已经从第一喷出部121向处理容器111内喷出了吹扫气体(在此设为使用热N2气体(加热后的氮气))。在图6A中示出该状态。通过将开闭阀V2、V4、V5、V6关闭并将开闭阀V9、V10打开，来进行吹扫气体的喷出。其它开闭阀的状态是任意的。此外，此时也可以将开闭阀V6、V7打开并将压力调节阀140设为适当的小开度，来一边经由流体排出部124从处理容器111内抽出空气，一边向处理容器111内供给吹扫气体。
接着，如图6B所示，使托盘112移动至打开位置(步骤2)。由此，向处理容器111内供给的吹扫气体通过开口111C流出到搬入搬出区域102内。随着时间的经过，搬入搬出区域102内的吹扫气体浓度升高，由此搬入搬出区域102内的湿度(气氛的含水量)也逐渐减少。此时，处理容器111内的气氛也通过吹扫气体被吹扫。此外，此时优选打开阀186来经由排气路185对搬入搬出区域102内的气氛进行排气。由此，能够促进搬入搬出区域102向氮气气氛的置换，并且能够可靠地防止氮气漏出到搬送区域15。
接着，如图6C所示，升降销171上升至上升位置并插入板115的贯通孔118，成为交接待机状态(步骤3)。此时也持续向处理容器111内供给的吹扫气体通过开口111C流出到搬入搬出区域102内。
当处理容器111的内部和搬入搬出区域102内的气氛被充分地置换为吹扫气体时，使搬入搬出口180的门182打开，保持着表面形成有IPA液团的基板W的搬送装置16(参照图1)的臂通过搬入搬出口180进入搬入搬出区域102内，将基板W放置在升降销171之上(步骤4)。在图6D中示出此时的状态。
“搬入搬出区域102内的气氛被充分地置换为吹扫气体”例如是指搬入搬出区域102的湿度成为了预先决定的值(例如湿度25％)以下，或者吹扫气体(氮气)浓度成为了预先决定的值(例如氮浓度85％)以上。为了检测上述条件，也可以设置用于检测搬入搬出区域102内的气氛的湿度或氮浓度的传感器。取而代之地，也可以依据从步骤2开始起经过了规定时间来视为搬入搬出区域102内的气氛的湿度或氮浓度成为了期望的值。
为了缩短一个循环的时间，优选快速地将搬入搬出区域102内的气氛置换为吹扫气体。为了该目的，在步骤1中也可以不利用盖部113将处理容器111的开口111C密闭，而是使吹扫气体从处理容器111经由处理容器111与盖部113之间泄漏到搬入搬出区域102内。或者，也可以是，在步骤2中当托盘112开始向打开位置移动且盖部113开始将开口开放时，增加来自第一喷出部121的吹扫气体的喷出流量。
在步骤1中，在如上述那样使吹扫气体从处理容器111泄漏到搬入搬出区域102内的情况下，也可以不经由排出线路138对处理容器111进行排气。通过这样，能够不废弃吹扫气体，将其有效地利用于搬入搬出区域102的气氛调整。但是，也可以将处理容器111与盖部113之间密封，经由排出线路138从处理容器111排出吹扫气体。
当基板W被放置于升降销171之上时，升降销171下降至下降位置。在下降的中途，从升降销171向托盘112(详细地说，基板保持部114的支承销116)传送基板W(步骤5)。在图6E中示出此时的状态。
接着，托盘112移动至关闭位置，由此，保持着基板W的基板保持部114被收容到处理容器111的内部空间，处理容器111的开口111C被盖部113封闭(步骤6)。在图6F中示出此时的状态。当开口111C被盖部113封闭时，来自第一喷出部121的吹扫气体的喷出停止。
当在步骤5中将基板W放置在托盘112上时，基板W位于从开口111C向搬入搬出区域102流出的吹扫气体的主流中。不会产生由于吹扫气体的流动对基板W的表面的IPA液团造成的不良影响(引起问题的水平的IPA的蒸发、晃动、从基板脱落)。为了防止这样的不良影响，当将基板W放置在托盘112上时，也可以使来自第一喷出部121的吹扫气体的喷出流量降低。或者，在步骤6中，当在载置有基板W的托盘112开始向处理容器111移动之后基板W与开口111C之间的距离成为了预先决定的距离以下时，也可以使来自第一喷出部121的吹扫气体的喷出流量降低。另外，只要搬入搬出区域102的湿度充分地降低即可，当将基板W放置在托盘112上时也可以使来自第一喷出部121的吹扫气体的喷出停止。
也能够进行从第二喷出部122向处理容器111内的吹扫气体的喷出。在该情况下，使用图5中用点划线示出的线路。但是，当从第二喷出部122进行吹扫气体的喷出时，特别地，保持着基板W的托盘112越接近关闭位置，则基板W上的IPA液团越直接地与吹扫气体碰撞，从而产生上述的不良影响的可能性越高。为了避免该不良影响，例如需要对吹扫气体的喷出流量的精密控制。因此，更优选从第一喷出部121喷出吹扫气体。如果从第一喷出部121喷出吹扫气体，则无论保持着基板的托盘112的位置如何，基板W上的IPA液团都几乎不可能以高流速直接与吹扫气体碰撞。
当在处理容器111内收容了基板W时，接着，盖部113经由设置于处理容器111的壁体内的吸引线路被吸引(参照图6G的箭头V)，盖部113被吸附于处理容器111(步骤7)。由此，将盖部113与处理容器111的相向的表面之间密封的密封构件200(仅在图2用黑点概要性地示出)被大幅地挤压。
在该状态下，使锁定构件125上升至图2所示的上升位置(锁定位置)(步骤8)。此时，由于盖部113与处理容器111紧密接合，因此能够使锁定构件125平滑地上升。在图6G中示出此时的状态。接着，使盖部113的吸附解除(步骤9)。在盖部113的吸引被解除之后，盖部113也通过锁定构件125被按压于处理容器111，盖部113与处理容器111的相向的表面之间通过图2所示的密封构件200被充分地密封。也就是说，在处理容器111内形成密闭的处理空间。
接着，在处理容器111内，按照公知的过程来进行基板W的超临界干燥处理(步骤10)。下面，简单地说明超临界干燥处理的各工序(升压工序、流通工序、排出工序)的一例。此外，吹扫气体供给线路161的开闭阀V9、V10在超临界干燥处理开始前关闭，并维持关闭的状态直到超临界干燥处理结束为止。此外，超临界干燥处理只要具备升压工序、流通工序以及排出工序即可，各工序中的详细过程不限定于下面说明的过程。
在升压工序中，将开闭阀V1、V2、V5、V7设为打开状态，将开闭阀V3、V4、V6、V8设为关闭状态。调节阀140的开度固定为适当的固定开度。从超临界流体供给装置130向主供给线路132以超临界状态送出的CO2经由第一供给线路134和第一喷出部121流入处理容器111内。随着CO2被逐渐填充到处理容器111内，处理容器111内的压力逐渐上升。
在紧接升压工序开始之后将开闭阀V5打开，由此使流入第一供给线路134的CO2的一部分释放到旁通线路144，从而防止在过大的流量和流速下、气体状态的CO2以高流速流入常压的处理容器111内。此外，在开闭阀V5打开的期间，也可以将开闭阀V7、V8关闭来使CO2滞留在处理容器111的下游侧的线路内。当处理容器111的内压升高到了一定程度时，将开闭阀V5关闭，继续进行升压工序。
在升压阶段，通过使CO2从第一喷出部121流入处理容器111内，来防止气体状态的CO2以高流速与基板W的表面的IPA液团碰撞从而对IPA产生不良影响。
当处理容器11内的压力超过CO2的临界压力(约8MPa)时，成为临界状态的CO2溶入基板W上的IPA。使升压阶段持续，直到处理容器111内的压力成为无论基板W上的混合流体(CO2+IPA)中的IPA浓度和该混合流体的温度如何都会保证该混合流体维持超临界状态的压力(超临界状态保证压力)为止。超临界状态保证压力为大致16MPa左右。
当检测到处理容器111内的压力达到了超临界状态保证压力时，将开闭阀V1、V2、V5、V8设为关闭状态，将开闭阀V3、V4、V6、V7设为打开状态，将调节阀140的动作模式切换为反馈控制模式，转到流通工序。此时，控制装置6(或其下级控制器)执行调节调节阀140的开度(操作量MV)的反馈控制，以将处理容器111内的压力维持在设定值(设定值SV＝16MPa)。具体而言，对调节阀140的开度(操作量MV)进行反馈控制，以使由设置于接近处理容器111的下游侧的排出线路138的压力传感器P检测到的处理容器111内的压力(测定值PV)与设定值SV一致。
在流通工序中，从第二喷出部122供给到处理容器111内的超临界CO2流过基板的上方区域，之后从流体排出部124排出。此时，在处理容器111内形成与基板W的表面大致平行地流动的超临界CO2的层流。暴露于超临界CO2的层流中的基板W的表面上的混合流体(IPA+CO2)中的IPA被逐渐置换为超临界CO2。最终，存在于基板W的表面上的IPA几乎全部被置换为超临界CO2。在图6H中示出实施流通工序期间的状态。
由从流体排出部124排出的IPA和超临界CO2构成的混合流体流过排出线路138后被回收。混合流体中包含的IPA能够分离出来进行再利用。
当基板W上的IPA向超临界CO2的置换完成时，将开闭阀V1、V2、V3、V4、V5设为关闭状态，将开闭阀V6、V7、V8设为打开状态，将调节阀140的开度固定为大开度，转到排出工序，使处理容器111的设定压力下降至常压。随着处理容器111内的压力的降低，存在于基板W的图案内的超临界CO2成为气体并从图案内脱离，气体状态的CO2逐渐从处理容器111中排出。最后，将开闭阀V5打开来放出残留于开闭阀V1与开闭阀V5之间的CO2。通过以上处理，一张基板W的超临界干燥处理结束。
当基板W的超临界干燥处理结束时，经由设置于处理容器111的壁体内的吸引线路吸引盖部113，来将盖部113真空吸附于处理容器111(步骤11)。在该状态下，使锁定构件125下降至下降位置(解锁位置)(步骤12)。在图6I中示出此时的状态。当锁定构件125移动到了下降位置时，盖部113的吸引被解除(步骤13)。
当在步骤13中解除了盖部113的吸引时，再次从第一喷出部121喷出吹扫气体(参照图6J)。吹扫气体不会对处理完毕的(干燥后的)基板W的状态造成大的影响。然而，持续供给吹扫气体对于将处理容器111和搬入搬出区域102持续地维持在低湿度气氛的状态而言是有益的，例如有助于缩短针对下个基板W的一个循环的所需时间。因而，优选的是，若在步骤13中再次开始了吹扫气体的喷出，则从第一喷出部121持续喷出吹扫气体直到本循环的最终步骤为止。
接着，托盘112移动至打开位置(步骤14)。此时的状态与图6E相同。也可以在托盘112开始向打开位置移动时开始从第一喷出部121喷出吹扫气体。此外，若在托盘112靠近处理容器111的内部空间的情况下(例如托盘112的一部分位于处理容器111中时)以大流量从第一喷出部121喷出吹扫气体，则托盘112上的基板W可能会产生位置偏移。因此，也可以在托盘112从处理容器111的内部空间离开了规定的距离之前以小流量从第一喷出部121喷出吹扫气体，在离开了上述规定的距离之后增加吹扫气体的喷出流量。
接着，使升降销171上升至上升位置(步骤15)。由此，升降销171通过板115的贯通孔118并上升，将基板W抬起至板115的上方，基板W成为交接待机状态。此时的状态与图6D相同。
接着，搬入搬出口180的门182打开，保持着基板W的搬送装置16(参照图1)的臂通过搬入搬出口180并进入搬入搬出区域102内，并从升降销171取走基板W(步骤16)。此时的状态与图6C相同。之后，搬送装置16的臂从搬入搬出区域102退出，门182关闭。
接着，使升降销171降下至下降位置(步骤17)。此时的状态与图6B相同。接着，使托盘112移动至关闭位置并设为与步骤1相同的状态。此时的状态与图6A相同。
接着，说明用于对外壳100的搬入搬出区域102内的气氛进行排气的排气路径185的作用。在从步骤7到步骤13的期间，处理容器111是密闭的，因此不会向搬入搬出区域102内供给新的吹扫气体。另外，在从步骤7到步骤13的期间，处理容器111密闭且门182关闭，因此污染物质也不会进入到搬入搬出区域102内。因而，在从步骤7到步骤13的期间，无需经由排气路185对搬入搬出区域102进行排气。
在从步骤2到步骤6的期间以及从步骤14到步骤17的期间，被供给到处理容器111的吹扫气体流出到搬入搬出区域102内。此时，通过经由排气路185排出搬入搬出区域102内的气氛，能够促进搬入搬出区域102内的气氛向吹扫气体的置换。优选的是，以与向搬入搬出区域102内流入的吹扫气体的流量大致相等的流量经由排气路185对搬入搬出区域102内进行排气。为了调节从排气口排气的排气流量，调节设置于排气路185的阀186的开度。(例如通过反馈控制)调节经由排气路185的排气流量，以使搬入搬出区域102内的压力与搬送区域15内的压力大致相等，由此能够将搬入搬出区域102与搬送区域15之间的气氛移动抑制为最小限度。在门182已打开时或者门182虽然关闭但搬入搬出口180的边缘与门182之间存在间隙的情况下可能会产生气氛移动。在将当气氛中的浓度变高时对人体产生不良影响的气体例如氮气用作吹扫气体的情况下，若吹扫气体大量地从搬入搬出区域102流出到搬送区域15，则可能威胁装置操作员或作业者的安全。然而，通过使搬入搬出区域102内的压力与搬送区域15内的压力大致相等，能够防止这样的风险。
根据上述实施方式，通过在搬入表面形成有IPA液团的基板W之前向搬入搬出区域102供给吹扫气体，来使搬入搬出区域102的气氛中的水分量(湿度)降低。因此，能够抑制由于水分溶入IPA中(IPA的吸湿)而在干燥后的基板的表面残留微粒的情况。
另外，根据上述实施方式，经由第一喷出部121和处理容器111的内部空间来进行吹扫气体向搬入搬出区域102的供给。因此，不仅能够使搬入搬出区域102内气氛的水分量降低，还能够使处理容器111的内部空间的水分量降低。因此，在将基板W搬入处理容器111的内部空间之后也能够抑制水分溶入基板W上的IPA中。另外，无需为了向搬入搬出区域102供给吹扫气体而设置专用的吹扫气体供给装置。
在上述实施方式中，吹扫气体向搬入搬出区域102内的供给全部经由第一喷出部121和处理容器111的内部空间来进行，但不限定于此。例如也可以在面向搬入搬出区域102的外壳100的壁体设置向搬入搬出区域102内直接喷出吹扫气体的吹扫气体喷出装置190(图2中用点划线示出)。吹扫气体喷出装置190也可以使风机过滤器单元。在该情况下，吹扫气体喷出装置190除了具有取入用于设置该基板处理系统1的清洁室内的空气并通过过滤器(例如ULPA过滤器)过滤该空气并向搬入搬出区域102内喷出该空气的功能以外，也可以具有喷出吹扫气体的功能。
吹扫气体喷出装置190优选设置于不直接向在搬入搬出区域102内被位于上升位置的升降销171支承的基板W的表面(上表面)吹出气体的位置。通过这样，能够降低覆盖处理前的基板W的上表面的IPA液团由于吹扫气体而受到不良影响的风险。如图2所示，吹扫气体喷出装置190优选设置为朝向比被升降销171支承的基板W的表面低的区域沿横向(沿X方向)喷出吹扫气体。
通过设置吹扫气体喷出装置190，无论处理容器111的开闭状态如何，都能够向搬入搬出区域102内供给吹扫气体。例如在步骤1中，在处理容器111被封闭时，如果能够向搬入搬出区域102内供给吹扫气体，则能够在短时间内将搬入搬出区域102内设为规定的吹扫气体浓度(或规定的湿度)。另外，在处理容器111开放时，在从吹扫气体供给装置向搬入搬出区域102内供给吹扫气体的同时从第一喷出部121经由处理容器111向搬入搬出区域102内供给吹扫气体，由此能够在短时间内将搬入搬出区域102内设为规定的吹扫气体浓度(或规定的湿度)。
在上述实施方式中，使用了湿度低的干燥气体作为吹扫气体。此外，“干燥气体”是指含水量(湿度)比设置有基板处理系统1的清洁室内气氛(空气)的含水量(湿度)低的气体。更具体地说，在上述实施方式中，使用了高温的氮气来作为吹扫气体(干燥气体)，但也能够使用常温的氮气。但是，从使溶于IPA液团的水分减少的观点出发，更优选使用高温的氮气。另外，吹扫气体(干燥气体)不限定于氮气，也可以是含水量低的其它气体、例如干燥空气。此外，干燥空气是指使用除湿装置(其在半导体装置制造的技术领域中是公知的)从清洁室内空气或者与其同等的空气中除去水分所得到的气体。
应该认为本次公开的实施方式在所有方面均为示例，而非限制性的。上述的实施方式在不脱离所附权利要求的范围及其主旨的情况下可以以各种方式进行省略、置换、变更。
基板不限定于半导体晶圆，也可以是玻璃基板、陶瓷基板等在半导体装置的制造中使用的其它种类的基板。
附图标记说明
W：基板；111：处理容器；101：处理区域；102：搬入搬出区域；171：交接部(升降销)；112：基板移送机构(托盘)；121、190：气体供给部。

Claims (13)

1.一种基板处理装置，使用超临界状态的处理流体对表面附着有液体的基板进行超临界干燥处理，所述基板处理装置具备：
处理容器，其具有用于对所述基板进行超临界干燥处理的内部空间；
外壳，在该外壳的内部设定有配置有所述处理容器的处理区域、以及用于基板的搬入和搬出的搬入搬出区域；
交接部，其设置于所述搬入搬出区域，与从所述外壳的外部进入到所述搬入搬出区域的基板搬送臂之间进行基板的交接；
基板移送机构，其在所述交接部与所述处理容器之间移送基板；以及
气体供给部，其以能够向所述搬入搬出区域供给干燥气体的方式设置。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述气体供给部包括向所述处理容器的所述内部空间喷出干燥气体的气体喷出部，在所述内部空间与所述搬入搬出区域连通时，从所述气体喷出部喷出到所述内部空间内的所述干燥气体对所述内部空间进行吹扫并且流出到所述搬入搬出区域，由此向所述搬入搬出区域供给所述干燥气体。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其中，
还具备加热器，所述加热器在从所述气体喷出部向所述处理容器的所述内部空间喷出所述干燥气体之前将该干燥气体进行加热。
4.根据权利要求2或3所述的基板处理装置，其中，
所述气体喷出部与所述干燥气体的供给源及所述处理流体的供给源连接，所述基板处理装置具备能够使所述气体喷出部选择性地与所述干燥气体的供给源或所述处理流体的供给源连通的切换机构。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的基板处理装置，其中，
所述气体供给部包括气体喷出装置，该气体喷出装置具有在所述搬入搬出区域开口的吹出口。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的基板处理装置，其中，
所述交接部包括能够升降的升降销，该升降销通过其前端部从基板的下方支承该基板，所述基板移送机构包括托盘，该托盘能够将所述基板以水平姿势支承并在所述搬入搬出区域与所述处理容器的所述内部空间之间沿水平方向移动。
7.根据权利要求2或3所述的基板处理装置，其中，
还具备控制所述基板处理装置的动作的控制部，
在从被在所述处理容器的所述内部空间中实施超临界干燥处理之前的基板被传送至所述交接部时起至通过所述基板移送机构被移送到所述处理容器的所述内部空间时为止的期间中的至少一部分期间内，所述控制部使所述气体喷出部停止喷出所述干燥气体、或者使所述干燥气体的喷出流量相对于所述基板被传送至所述交接部时之前的喷出流量减少。
8.根据权利要求2或3所述的基板处理装置，其中，
还具备控制所述基板处理装置的动作的控制部，
在通过所述基板移送机构将在所述处理容器的所述内部空间中被实施了超临界干燥处理的基板从所述内部空间向所述交接部移送时，在直至所述基板从所述内部空间离开了预先决定的距离为止的期间，所述控制部使所述气体喷出部停止喷出所述干燥气体、或者以第一喷出流量喷出所述干燥气体，在所述基板从所述内部空间离开了所述预先决定的距离之后，所述控制部使所述干燥气体的喷出流量增大至比所述第一喷出流量大的第二喷出流量。
9.根据权利要求1～3中的任一项所述的基板处理装置，其中，
还具备对所述外壳的所述搬入搬出区域进行排气的排气部。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其中，
还具备控制所述基板处理装置的动作的控制部，
所述控制部控制所述气体供给部和所述排气部，以使得利用所述气体供给部向所述搬入搬出区域供给所述干燥气体的供给流量与从所述排气部排气的排气流量大致均衡。
11.根据权利要求1～3中的任一项所述的基板处理装置，其中，
所述干燥气体是氮气。
12.一种基板处理方法，是使用基板处理装置通过超临界干燥处理来使表面附着有液体的基板干燥的基板处理方法，其中，
所述基板处理装置具备：
处理容器，其具有用于对所述基板进行超临界干燥处理的内部空间；
外壳，在该外壳的内部设定有配置有所述处理容器的处理区域、以及用于基板的搬入和搬出的搬入搬出区域；
交接部，其设置于所述搬入搬出区域，与从所述外壳的外部进入到所述搬入搬出区域的基板搬送臂之间进行基板的交接；
基板移送机构，其在所述交接部与所述处理容器之间移送基板；以及
气体供给部，其以能够向所述搬入搬出区域供给干燥气体的方式设置，
所述基板处理方法包括以下步骤：
通过所述气体供给部来向所述搬入搬出区域供给所述干燥气体；
在所述搬入搬出区域内的气氛的含水量变得比预先决定的值小之后，通过所述基板搬送臂来将表面附着有液体的所述基板搬入所述搬入搬出区域并传送到所述交接部；
从所述交接部向所述基板移送机构传送基板；
将被所述基板移送机构保持的基板收容到所述处理容器的所述内部空间；以及
在所述处理容器的所述内部空间中进行超临界干燥处理。
13.根据权利要求12所述的基板处理方法，其中，
所述气体供给部包括向所述处理容器的所述内部空间喷出干燥气体的气体喷出部，在所述内部空间与所述搬入搬出区域连通时，从所述气体喷出部喷出到所述内部空间内的所述干燥气体对所述内部空间进行吹扫并且流出到所述搬入搬出区域，由此向所述搬入搬出区域供给所述干燥气体。
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