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JP6925219B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、超臨界状態の処理流体を用いて基板の表面に付着した液体を除去する技術に関する。
従来、半導体ウェハなど基板の表面を液体で処理した後、液体により表面が濡れた状態の基板を超臨界流体と接触させることにより、基板を乾燥させる超臨界乾燥処理が知られている。
超臨界乾燥処理を行う基板処理装置として、特許文献１には、基板に対して液処理を行う第１チャンバと、液処理後の基板に対して超臨界乾燥処理を行う第２チャンバとが、基板の搬送エリアを挟んで互いに対向するように配置された基板処理装置が開示されている。
特許第５４９７１１４号公報
しかしながら、上述した従来技術には、液処理および超臨界乾燥処理を含む一連の基板処理の最適化を図るという点で更なる改善の余地がある。
たとえば、特許文献１に記載の基板処理装置では、搬送エリアに配置された搬送ロボットが、第１チャンバから液処理後の基板を取り出した後、θ軸まわりに回転して、液処理後の基板を第２チャンバへ搬入する。このため、搬送ロボットがθ軸まわりに回転した際に、基板上の液体が基板から振り切られてしまうおそれがあり、超臨界乾燥処理に影響が生じる可能性がある。
実施形態の一態様は、液処理および超臨界乾燥処理を含む一連の基板処理の最適化を図ることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る基板処理装置は、搬送ブロックと、複数の処理ブロックとを備える。搬送ブロックは、基板を搬送する搬送装置が配置される。複数の処理ブロックは、搬送ブロックに隣接して配置され、搬送装置によって搬送された基板を処理する。また、各処理ブロックは、液処理ユニットと、乾燥ユニットとをそれぞれ１つずつ含む。液処理ユニットは、基板の上面に液膜を形成する液膜形成処理を行う。乾燥ユニットは、液膜形成処理後の基板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基板を乾燥させる超臨界乾燥処理を行う。そして、同一の処理ブロックに含まれる液処理ユニットと乾燥ユニットとは、搬送ブロックの搬送装置の移動方向に対して同じ側に配置される。
実施形態の一態様によれば、液処理および超臨界乾燥処理を含む一連の基板処理の最適化を図ることができる。
図１は、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、実施形態に係る基板処理システムを側方から見た模式的な断面図である。 図３は、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４は、ウェハの搬送手順を示す図である。 図５は、図４に示す手順Ｓ３における搬送装置の動作例を示す図である。 図６は、液処理ユニットの構成例を示す図である。 図７は、乾燥ユニットの構成例を示す模式斜視図である。 図８Ａは、受渡エリアの模式的な断面図である。 図８Ｂは、受渡エリアの模式的な断面図である。 図９は、処理ブロックの排気経路の構成例を示す図である。 図１０Ａは、実施形態に係る基板処理システムを後方から見た模式的な断面図である。 図１０Ｂは、実施形態に係る基板処理システムを後方から見た模式的な断面図である。
以下に、本願に係る基板処理装置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願に係る基板処理装置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。
〔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（基板処理装置の一例）の構成について図１および図２を参照して説明する。図１は、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。また、図２は、実施形態に係る基板処理システムを側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Ｗ（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、複数の処理ブロック５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の配置について）
複数の処理ブロック５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、複数の処理ブロック５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）および他方側（Ｙ軸負方向側）に配置される。
また、図２に示すように、複数の処理ブロック５は、鉛直方向に沿って多段に配置される。本実施形態において、複数の処理ブロック５の段数は３段であるが、複数の処理ブロック５の段数は３段に限定されない。
このように、実施形態に係る基板処理システム１において、複数の処理ブロック５は、搬送ブロック４の両側において多段に配置される。そして、各段に配置された処理ブロック５と受渡部１４との間のウェハＷの搬送は、搬送ブロック４に配置された１台の搬送装置１６によって行われる。
（処理ブロック５の内部構成について）
各処理ブロック５は、液処理ユニット１７と、乾燥ユニット１８と、供給ユニット１９とを備える。
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。本実施形態において、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。
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。
このように、各処理ブロック５は、液処理ユニット１７と乾燥ユニット１８と供給ユニット１９とをそれぞれ１つずつ備える。すなわち、基板処理システム１には、液処理ユニット１７と搬送装置１６と供給ユニット１９とが同じ数だけ設けられる。
また、乾燥ユニット１８は、超臨界乾燥処理が行われる処理エリア１８１と、搬送ブロック４と処理エリア１８１との間でのウェハＷの受け渡しが行われる受渡エリア１８２とを備える。これら処理エリア１８１および受渡エリア１８２は、搬送エリア１５に沿って並べられる。
具体的には、処理エリア１８１および受渡エリア１８２のうち、受渡エリア１８２は、処理エリア１８１よりも液処理ユニット１７に近い側に配置される。すなわち、各処理ブロック５には、液処理ユニット１７、受渡エリア１８２、処理エリア１８１および供給ユニット１９が、搬送エリア１５に沿ってこの順番で配置される。
（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．搬送フロー〕
次に、上述した基板処理システム１におけるウェハＷの搬送フローについて図３〜図５を参照して説明する。図３は、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。また、図４は、ウェハＷの搬送手順を示す図である。また、図５は、図４に示す手順Ｓ３における搬送装置１６の動作例を示す図である。なお、図３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３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（図４の手順Ｓ１参照）。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（図４の手順Ｓ２参照）。
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に搬送される（図４の手順Ｓ３参照）。
具体的には、図５に示すように、搬送装置１６は、液処理ユニット１７と正対する位置に移動した後、ウェハ保持機構を液処理ユニット１７内に進入させて、液膜形成処理後のウェハＷを液処理ユニット１７から取り出す（図５上図参照）。
つづいて、搬送装置１６は、搬送エリア１５に沿って水平移動することにより、液膜形成処理後のウェハＷを乾燥ユニット１８の受渡エリア１８２と正対する位置まで搬送する（図５中図参照）。このとき、搬送装置１６は、液処理ユニット１７から液膜形成処理後のウェハＷを取り出したときの状態、具体的には、ウェハ保持機構を処理対象である処理ブロック５に向けた状態を維持しつつ、水平方向にスライド移動する。
その後、搬送装置１６は、ウェハ保持機構を受渡エリア１８２に進入させて、液膜形成処理後のウェハＷを乾燥ユニット１８に受け渡す（図５下図参照）。なお、図５においては、水平移動の動作のみを図示しているが、液処理ユニット１７でのウェハＷを載置する高さと受渡エリア１８２でのウェハＷを載置する高さとが互いに異なる場合には、ウェハＷの搬送途中において互いの高さの差異を調整するために搬送装置１６に対して垂直移動を行わせる制御が加わることになる。
このように、実施形態に係る基板処理システム１では、同一の処理ブロック５に含まれる液処理ユニット１７と乾燥ユニット１８とが搬送ブロック４の搬送装置１６の移動方向、ここでは水平方向（Ｘ軸方向）に対して同じ側に配置される。これにより、搬送動作の簡易化と高速化の面で基板処理の最適化を図ることができる。例えば、液処理ユニット１７と乾燥ユニット１８とが搬送ブロック４の搬送装置１６の移動方向に対して逆側に配置されている場合、搬送装置１６は、液膜形成処理後のウェハＷを液処理ユニット１７から乾燥ユニット１８へ搬送する際に、θ軸（鉛直軸）を中心とする旋回動作を行う必要が生じる。これに対して、本実施形態に係る基板処理システム１ではこの旋回動作を行う必要がない。したがって、θ軸を中心とする旋回動作を行うことにより、ウェハＷの上面に形成された液膜がウェハＷから振り切られるおそれがない。また、旋回動作を行う場合と比較して、液膜形成処理後のウェハＷの液処理ユニット１７から乾燥ユニット１８への搬送時間を短くすることができる。なお、本明細書において「搬送装置１６の移動方向」とは、水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）または鉛直方向（Ｚ軸方向）への移動のことであり、ウェハ保持機構の進退方向（ここでは、Ｙ軸方向）は含まれない。
また、搬送装置１６は、同一の処理ブロック５に含まれる液処理ユニット１７と乾燥ユニット１８との間で液膜形成処理後のウェハＷの搬送を行うが、各処理ブロック５には、液処理ユニット１７と乾燥ユニット１８とが１対１で配置される。したがって、たとえば、１つの液処理ユニットに対して複数の乾燥ユニットが設けられた基板処理装置と比較して、液膜形成処理後のウェハＷの液処理ユニット１７から乾燥ユニット１８への搬送時間の均一化を図ることができる。
すなわち、１つの液処理ユニットに対して複数の乾燥ユニットが設けられた基板処理装置では、液処理ユニットに近い位置に配置された乾燥ユニットに対して液膜形成処理後のウェハを搬送する場合と、液処理ユニットから遠い位置に配置された乾燥ユニットに対して液膜形成処理後のウェハを搬送する場合とで、搬送時間にばらつきが生じる。これに対し、実施形態に係る基板処理システム１では、１つの液処理ユニット１７によって処理された液膜形成処理後のウェハＷは、その液処理ユニット１７と同じ処理ブロック５に配置された１つの乾燥ユニット１８へ搬送される。このため、搬送時間のばらつきが生じ難い。
また、各処理ブロック５において、乾燥ユニット１８の受渡エリア１８２は、液処理ユニット１７と隣り合う位置に配置される。具体的には、乾燥ユニット１８が備える処理エリア１８１および受渡エリア１８２のうち、受渡エリア１８２は液処理ユニット１７に近い位置に配置され、処理エリア１８１は受渡エリア１８２よりも液処理ユニット１７から遠い位置に配置される。したがって、処理エリア１８１および受渡エリア１８２のうち、処理エリア１８１が液処理ユニット１７の近くに配置される場合と比較して、液膜形成処理後のウェハＷの搬送時間をより短くすることができる。
また、処理エリア１８１および受渡エリア１８２は、搬送ブロック４に沿って並べられる。このため、たとえば、搬送ブロック４から見て受渡エリア１８２よりも奥側に処理エリア１８１を配置した場合と比較して、メンテナンス時における受渡エリア１８２へのアクセスを容易に行うことができる。
また、複数の処理ブロック５は多段に配置される（図２参照）。したがって、実施形態に係る基板処理システム１によれば、フットプリントの増加を抑えることができる。
図３に戻り、一連の基板処理の説明を続ける。受渡エリア１８２へ搬送された液膜形成処理後のウェハＷは、受渡エリア１８２から処理エリア１８１へ搬送される（図４の手順Ｓ４参照）。そして、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。
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（図４の手順Ｓ５参照）。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（図４の手順Ｓ６参照）。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（図４の手順Ｓ７参照）。搬出処理を終えると、１枚のウェハＷについての一連の基板処理が終了する。
図１に示すように、実施形態に係る基板処理システム１では、搬送ブロック４の一方側に配置された処理ブロック５と搬送ブロック４の他方側に配置された処理ブロック５とが、平面視において搬送ブロック４を挟んで対称に配置される。したがって、１つの段について見たときに、図４の手順Ｓ２〜Ｓ６におけるウェハＷの搬送時間を、搬送ブロック４の一方側に配置された処理ブロック５と搬送ブロック４の他方側に配置された処理ブロック５とで揃えることができる。
〔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６を参照して説明する。図６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６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７を参照して説明する。図７は、乾燥ユニット１８の構成例を示す模式斜視図である。
図７に示すように、乾燥ユニット１８は、処理容器３１と、保持体３２と、蓋体３３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３１ａにて行われる。受渡エリア１８２（図１参照）に面する処理容器３１の側面には、処理空間３１ａと受渡エリア１８２とを連通する開口３１ｂが形成される。
保持体３２は、ウェハＷを水平方向に保持する。蓋体３３は、保持体３２を支持する。蓋体３３は、図示しない移動機構に接続されており、かかる移動機構によって保持体３２とともに処理エリア１８１および受渡エリア１８２間を水平移動する。処理エリア１８１へ移動することにより、保持体３２は処理容器３１の処理空間３１ａ内に配置され、蓋体３３は処理空間３１ａの開口３１ｂを塞ぐ。
処理容器３１には、供給ポート３５と排出ポート３７とが設けられる。供給ポート３５は、処理空間３１ａに供給される処理流体が流通する供給管１０１に接続される。供給管１０１は、供給ユニット１９の供給機器群に接続される。排出ポート３７は、処理空間３１ａから排出される処理流体が流通する個別排気管１０２に接続される。
供給ポート３５は、処理容器３１における開口３１ｂが形成される側とは反対側の側面に設けられる。また、排出ポート３７は、処理容器３１の底面に設けられる。なお、図７には供給ポート３５と排出ポート３７とがそれぞれ１つずつ示されているが、供給ポート３５および排出ポート３７の数は特に限定されない。
処理空間３１ａには、供給ヘッダー３８と排出ヘッダー４０とが設けられる。供給ヘッダー３８は、供給ポート３５に接続され、処理空間３１ａに処理流体を供給する。排出ヘッダー４０は、排出ポート３７に接続され、処理空間３１ａから処理流体を排出する。
供給ヘッダー３８には、供給ヘッダー３８の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って複数の供給口３８ａが設けられる。複数の供給口３８ａは、開口３１ｂに向かって開口している。排出ヘッダー４０には、排出ヘッダー４０の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って複数の排出口４０ａが設けられる。複数の排出口４０ａは、上方に向かって開口している。
乾燥ユニット１８は、供給ヘッダー３８の複数の供給口３８ａから処理空間３１ａに処理流体を供給しつつ、排出ヘッダー４０の複数の排出口４０ａを介して処理空間３１ａ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３１ａ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３１ａ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３１ａ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。
処理空間３１ａには、ウェハＷの周囲で所定の向きに流動する超臨界流体の層流が形成される。超臨界流体の層流は、たとえば、供給ヘッダー３８から、ウェハＷの上方をウェハＷの上面に沿って、開口３１ｂの上部に向かって流れる。さらに、超臨界流体の層流は、開口３１ｂの上方で下方側に向きを変え、開口３１ｂの近傍を通り、排出ヘッダー４０に向かって流れる。
かかる層流の例では、処理空間３１ａの内部において、保持体３２におけるウェハＷと蓋体３３との間に形成される開孔３２ａを超臨界流体の層流が通過する。
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。
その後、乾燥ユニット１８は、処理空間３１ａ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。
なお、実施形態では、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。
図７に示すように、処理容器３１は、開口３１ｂよりも開蓋方向奥側（ここでは、Ｘ軸負方向側）に突出した第１突出部３１ｃおよび第２突出部３１ｄを備える。第１突出部３１ｃは、開口３１ｂの下部からＸ軸負方向側に向かって突出し、第２突出部３１ｄは、開口３１ｂの上部からＸ軸負方向側に向かって突出する。
第１突出部３１ｃには、第１突出部３１ｃの上面と下面とを連通する複数（ここでは、２つ）の第１挿通孔３１ｅが形成されている。また、第２突出部３１ｄには、複数の第１挿通孔３１ｅの各々と対向する位置に、第２突出部３１ｄの上面と下面とを連通する複数（ここでは、２つ）の第２挿通孔３１ｆ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３１ｃに形成された複数の第１挿通孔３１ｅにそれぞれ挿通されている。
ここで、ロック部材４２の動作について図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。図８Ａおよび図８Ｂは、受渡エリア１８２の模式的な断面図である。なお、図８Ａは、保持体３２および蓋体３３が受渡エリア１８２に配置された状態を示し、図８Ｂは、保持体３２および蓋体３３が処理エリア１８１に配置された状態を示している。
図８Ａに示すように、ロック部材４２には、ロック部材４２を昇降させる昇降機構４３が接続される。
図８Ｂに示すように、乾燥ユニット１８は、まず、保持体３２および蓋体３３を図示しない移動機構を用いて移動させることにより、処理空間３１ａを蓋体３３で密閉する。その後、乾燥ユニット１８は、昇降機構４３を用いてロック部材４２を上昇させて、ロック部材４２が第２突出部３１ｄに形成された第２挿通孔３１ｆに挿通された状態とする。
ロック部材４２は、処理空間３１ａに供給された超臨界流体によってもたらされる内圧に抗して、処理空間３１ａに向けて蓋体３３を押し付ける。これにより、蓋体３３によって処理空間３１ａが密閉された状態を維持することができる。
受渡エリア１８２は、筐体８２１によって覆われている。筐体８２１は、蓋体３３および保持体３２を収容する。
筐体８２１には、筐体８２１から排出される雰囲気が流通する第１の排気管２０１が接続される。また、第２突出部３１ｄには、第２の排気管２０２が接続される。具体的には、第２の排気管２０２は、バッファ２２３を介して第２挿通孔３１ｆに接続される。バッファ２２３は、第２挿通孔３１ｆよりも広い内部空間を有する。
第２の排気管２０２およびバッファ２２３は、ロック部材４２の移動空間、具体的には、第１挿通孔３１ｅ、第２挿通孔３１ｆおよび第１突出部３１ｃと第２突出部３１ｄとの間の空間を排気するために設けられる。かかる空間には、ロック部材４２の上昇時または下降時に、ロック部材４２が蓋体３３または処理容器３１と擦れることによってパーティクルが発生するおそれがある。乾燥ユニット１８によれば、第２の排気管２０２およびバッファ２２３を用いてロック部材４２の移動空間を排気することで、ロック部材４２の昇降に伴って発生したパーティクルを受渡エリア１８２の外部へ効率よく排出することができる。
また、超臨界乾燥処理中、処理容器３１は、たとえば１００度程度の高温状態となり、第２挿通孔３１ｆには上昇気流が発生する。仮に、第２挿通孔３１ｆに第２の排気管２０２を直接接続した場合、排気の気流と上昇気流とがぶつかることによって気流の乱れが生じるおそれがある。これに対し、バッファ２２３を設けることで、排気の気流と上昇気流とが直接ぶつかることがなくなるため、気流の乱れが生じにくくなる。したがって、パーティクルをより効率よく外部へ排出することが可能となる。
〔５．処理ブロックの排気経路の構成〕
次に、処理ブロック５の排気経路の構成について図９を参照して説明する。図９は、処理ブロック５の排気経路の構成例を示す図である。
図９に示すように、各処理ブロック５は、液処理ユニット１７が配置される液処理ブロック５１と、乾燥ユニット１８および供給ユニット１９が配置される乾燥ブロック５２とに区画されている。液処理ブロック５１と乾燥ブロック５２とは隔壁により仕切られている。また、多段に配置された複数の乾燥ブロック５２の各々も隔壁により仕切られている。
乾燥ブロック５２には、第１共通排気管１００と、第２共通排気管２００とが設けられる。第１共通排気管１００および第２共通排気管２００は、多段に配置された複数の処理ブロック５を貫通するように鉛直方向に沿って延在する。すなわち、第１共通排気管１００および第２共通排気管２００は、多段に配置された複数の処理ブロック５によって共用される。具体的には、第１共通排気管１００および第２共通排気管２００は、搬送ブロック４の両側にそれぞれ１つずつ配置される。
第２共通排気管２００、乾燥ユニット１８、供給ユニット１９および第１共通排気管１００は、液処理ブロック５１側から順にこの順番で並べられる。すなわち、第１共通排気管１００は、乾燥ユニット１８および供給ユニット１９のうち供給ユニット１９に近い位置に配置され、第２共通排気管２００は、乾燥ユニット１８および供給ユニット１９のうち乾燥ユニット１８に近い位置に配置される。
第１共通排気管１００は、乾燥ユニット１８からの超臨界流体の排出に用いられる。具体的には、第１共通排気管１００には、多段に配置された複数の乾燥ブロック５２の各段に設けられる個別排気管１０２が接続される。供給ユニット１９から供給管１０１を介して乾燥ユニット１８の処理容器３１に供給された超臨界流体は、個別排気管１０２を通って第１共通排気管１００に流出し、第１共通排気管１００から処理ブロック５の外部へ排出される。
また、第１共通排気管１００には、各乾燥ブロック５２内の雰囲気を排出するブロック排気管１０３が接続される。ブロック排気管１０３には、ポンプ１３１と、ブロック排気管１０３の開度を調整するダンパ１３２とが設けられる。
ブロック排気管１０３、ポンプ１３１およびダンパ１３２は、多段に配置された複数の乾燥ブロック５２の各段に設けられる。このように、基板処理システム１では、多段に配置された複数の乾燥ブロック５２の各段を仕切り、各乾燥ブロック５２内の雰囲気を乾燥ブロック５２ごとに個別排気することとした。処理エリア１８１には、所定の温度に加熱された処理流体が供給されるため、乾燥ブロック５２間で雰囲気の温度に差が生じるおそれがあるが、上記のように構成することで、乾燥ブロック５２間の雰囲気の温度差による影響を少なくすることができる。
また、基板処理システム１では、１つの第１共通排気管１００に対し、処理容器３１から超臨界流体または処理流体を排出するための個別排気管１０２と、乾燥ブロック５２内の雰囲気の排出を行うブロック排気管１０３とを接続することとした。これにより、たとえば、処理容器３１から超臨界流体または処理流体を排出する際に、ブロック排気管１０３のダンパ１３２を用いて乾燥ブロック５２内の雰囲気の排気量を調整することで、超臨界流体または処理流体の排出に伴う第１共通排気管１００内の圧力変動を抑制することができる。
ブロック排気管１０３は、第１共通排気管１００から突出した形状を有する。これにより、処理容器３１から排出された超臨界流体または処理流体が第１共通排気管１００を逆流してブロック排気管１０３から流出することを抑制することができる。
つづいて、第２共通排気管２００について説明する。第２共通排気管２００は、受渡エリア１８２の排気に用いられる。
具体的には、第２共通排気管２００は、上述した第１の排気管２０１に接続される。第１の排気管２０１には、ポンプ２１１と、第１の排気管２０１の開度を調整するダンパ２１２とが設けられる。第２共通排気管２００には、各段に配置された第１の排気管２０１が接続される。
第２の排気管２０２は、一端部がバッファ２２３に接続され、他端部が第１の排気管２０１に接続される。第２の排気管２０２には、ポンプ２２１と、第２の排気管２０２の開度を調整するダンパ２２２とが設けられる。また、筐体８２１の搬送ブロック４側の面には、開口８２２が設けられる。
筐体８２１には、搬送ブロック４内の空気（清浄空気）が開口８２２から流入する。筐体８２１の内部に流入した空気は、第１の排気管２０１または第２の排気管２０２を通って第２共通排気管２００に流出し、第２共通排気管２００から処理ブロック５の外部へ排出される。なお、搬送装置１６による筐体８２１内へのウェハＷの搬入出も開口８２２を介して行われる。
このように、実施形態に係る基板処理システム１は、処理エリア１８１から超臨界状態の処理流体を排気する高圧用の第１排気経路（第１共通排気管１００および個別排気管１０２）と、受渡エリア１８２を排気する常圧用の第２排気経路（第２共通排気管２００、第１の排気管２０１および第２の排気管２０２）とを備える。
また、乾燥ブロック５２の搬送ブロック４側の面には、開口５２１が設けられる。開口５２１には、第３の排気管２０３が接続される。第３の排気管２０３は、一端部が開口５２１に接続され、他端部が第１の排気管２０１に接続される。第３の排気管２０３には、第３の排気管２０３の開度を調整するダンパ２３２が設けられる。
開口５２１、第３の排気管２０３およびダンパ２３２は、たとえば、乾燥ユニット１８のメンテナンス時における搬送ブロック４の気流の乱れを抑制するために設けられる。
この点について、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂは、実施形態に係る基板処理システム１を後方から見た模式的な断面図である。
図１０Ａに示すように、搬送ブロック４における搬送エリア１５の上部には、ＦＦＵ４０１が配置される。また、搬送エリア１５の下部にはファン４０２が配置される。これらＦＦＵ４０１およびファン４０２により、搬送エリア１５にはダウンフローが形成される。
各乾燥ブロック５２には、開口８２２を開閉可能なシャッター８２３と、開口５２１を開閉可能なシャッター５２２とが設けられる。
一連の基板処理が行われる通常状態において、基板処理システム１の制御部６１は、シャッター８２３を開け、シャッター５２２を閉めた状態で、一連の基板処理を実行する。したがって、通常状態においては、開口８２２を介して、搬送ブロック４における搬送エリア１５内の空気（清浄空気）が筐体８２１の内部に流入する。筐体８２１の内部に流入した空気は、第１の排気管２０１および第２共通排気管２００を介して外部へ排出される。
一方、図１０Ｂに示すように、何れかの乾燥ブロック５２がメンテナンス状態に移行した場合、制御部６１は、メンテナンス状態となった乾燥ブロック５２のシャッター８２３を閉じ、シャッター５２２を開く。これにより、開口５２１を介して、搬送エリア１５内の空気が第３の排気管２０３に流入することとなる。このとき、制御部６１は、通常状態において筐体８２１に流入する空気の流量と同一の流量の空気が第３の排気管２０３へ流入するようにダンパ２３２（図９参照）を調整する。第３の排気管２０３に流入した空気は、第１の排気管２０１および第２共通排気管２００を介して外部へ排出される。
なお、メンテナンス状態とは、たとえば、乾燥ブロック５２内の清掃や点検を行うために、もしくは、乾燥ブロック５２において異常が発生したために、該当する乾燥ブロック５２における処理を一時的に停止した状態のことをいう。
このように、開口８２２のシャッター８２３が閉まるメンテナンス状態において、開口８２２に代えて、開口５２１から搬送エリア１５内の空気を取り込むようにすることで、搬送エリア１５内における気体の給排気バランスを一定に保つことができる。これにより、乾燥ブロック５２がメンテナンス状態に移行した場合であっても、搬送エリア１５内に気流の乱れが生じ難いため、たとえば、気流の乱れによって液膜形成処理後のウェハＷにおける液膜の乾燥量等にばらつきが生じることを抑制することができる。
上述してきたように、実施形態に係る基板処理システム１（基板処理装置の一例）は、搬送ブロック４と、複数の処理ブロック５とを備える。搬送ブロック４は、ウェハＷ（基板の一例）を搬送する搬送装置１６が配置される。複数の処理ブロック５は、搬送ブロック４に隣接して配置され、搬送装置１６によって搬送されたウェハＷを処理する。また、各処理ブロック５は、液処理ユニット１７と、乾燥ユニット１８とをそれぞれ１つずつ含む。液処理ユニット１７は、ウェハＷの上面に液膜を形成する液膜形成処理を行う。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を乾燥させる超臨界乾燥処理を行う。そして、同一の処理ブロック５に含まれる液処理ユニット１７と乾燥ユニット１８とは、搬送ブロック４の搬送装置１６の移動方向に対して同じ側に配置される。
したがって、実施形態に係る基板処理システム１によれば、液膜形成処理および超臨界乾燥処理を含む一連の基板処理の最適化を図ることができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム
４ 搬送ブロック
５ 処理ブロック
１４ 受渡部
１５ 搬送エリア
１６ 搬送装置
１７ 液処理ユニット
１８ 乾燥ユニット
１９ 供給ユニット
１８１ 処理エリア
１８２ 受渡エリア

Claims (8)

  1. 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して配置され、前記搬送装置によって搬送された前記基板を処理する複数の処理ブロックと
    を備え、
    各前記処理ブロックは、
    前記基板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と、
    前記液膜形成処理後の基板を超臨界状態の処理流体と接触させることによって前記液膜形成処理後の基板を乾燥させる超臨界乾燥処理を行う乾燥ユニットと
    をそれぞれ１つずつ含み、
    同一の前記処理ブロックに含まれる前記液処理ユニットと前記乾燥ユニットとは、
    前記搬送ブロックの前記搬送装置の移動方向に対して同じ側に配置され、
    前記乾燥ユニットは、
    前記超臨界乾燥処理が行われる処理エリアと、
    前記搬送ブロックと前記処理エリアとの間での前記基板の受け渡しが行われる受渡エリアと
    を備え、
    前記処理エリアおよび前記受渡エリアは、前記搬送ブロックに沿って並べられており、
    前記処理エリアから前記超臨界状態の処理流体を排気する第１排気経路と、
    前記受渡エリアを排気する第２排気経路と
    をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記搬送装置は、
    同一の前記処理ブロックに含まれる前記液処理ユニットと前記乾燥ユニットとの間で、前記液膜形成処理後の基板の搬送を行うこと
    を特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記複数の処理ブロックは、多段に配置されること
    を特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記搬送ブロックに隣接して配置され、前記基板が載置される受渡部
    をさらに備え、
    前記搬送装置は、
    各段に配置された前記処理ブロックと前記受渡部との間で前記基板の搬送を行うこと
    を特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記第１排気経路は、
    前記複数の処理ブロックの各前記処理エリアに接続される複数の第１個別排気管と、
    前記複数の第１個別排気管に接続される第１共通排気管と
    を備え、
    前記第２排気経路は、
    前記複数の処理ブロックの各前記受渡エリアに接続される複数の第２個別排気管と、
    前記複数の第２個別排気管に接続される第２共通排気管と
    を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の基板処理装置。
  6. 前記複数の処理ブロックは、前記搬送ブロックの前記移動方向の両側に配置され、
    前記搬送ブロックの一方側に配置された前記処理ブロックと前記搬送ブロックの他方側に配置された前記処理ブロックとは、平面視において前記搬送ブロックを挟んで対称に配置されること
    を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  7. 前記受渡エリアは、前記処理エリアよりも前記液処理ユニットに近い側に配置されること
    を特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 各前記処理ブロックは、
    前記乾燥ユニットに対して前記処理流体を供給する供給ユニット
    をさらに含み、
    同一の前記処理ブロックに含まれる前記液処理ユニットと前記乾燥ユニットと前記供給ユニットとは、
    前記搬送ブロックの前記搬送装置の移動方向に対して同じ側に配置されること
    を特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
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