JP7163199B2

JP7163199B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP7163199B2
Application number: JP2019001269A
Authority: JP
Inventors: 大輔青木; 純也南田; 康典豊田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2022-10-31
Anticipated expiration: 2039-01-08
Also published as: US11670527B2; JP7480249B2; CN111415884A; KR102746438B1; JP2020113576A; CN111415884B; US20200219736A1; KR20200086218A; JP2023001147A; TW202040735A; TWI826622B

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_２」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_２）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_２を供給し、この超臨界ＣＯ_２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_２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

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、基板処理装置。
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。
前記処理区域には、さらに、少なくとも１つの乾燥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。
前記液処理ユニットは、前記液処理ユニットにより処理された基板が当該液処理ユニットから搬出されるときに、当該基板上に、液体からなる膜、あるいは完全に硬化しておらず溶媒がそこから蒸発しうる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、前記乾燥ユニットは、前記膜を乾燥させるように構成されている、請求項３記載の基板処理装置。
前記液処理ユニットは、前記液処理ユニットにより処理された基板が前記液処理ユニットから搬出されるときに、前記基板の表面に有機溶剤の液膜が形成されるような処理を行うように構成されており、前記乾燥ユニットは、前記有機溶剤の液膜が形成された基板を超臨界流体を処理流体として用いて乾燥させる超臨界乾燥ユニットである、請求項３記載の基板処理装置。
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５のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
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６記載の基板処理装置。
前記第１雰囲気制御系は、前記各液処理ユニットで液処理が行われていないときに、当該液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。
前記第２雰囲気制御系は、前記基板搬送機構が、液体からなる膜、あるいは完全に硬化しておらず溶媒がそこから蒸発しうる膜が表面に形成された基板を搬送しているときに、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、請求項１または２記載の基板処理装置。