基板处理装置、基板处理系统及基板处理方法与流程

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基板处理装置、基板处理系统及基板处理方法与流程

本发明涉及用于使半导体晶圆、光掩膜用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(Field Emission Display:场发射显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等各种基板(以下,记载为“基板”)干燥的基板处理技术。



背景技术:

在半导体装置或液晶显示装置等的电子部件的制造工序中,在用液体处理了基板的表面之后,一般要实施从基板表面除去液体来使基板表面干燥的处理。特别是,有一种主要以防止液体的表面张力破坏在基板表面形成的精细图案为目的,事先在图案之间填充升华性物质,在使液体成分蒸发之后使升华性物质升华的技术。

例如在日本特开2012-243869号公报所记载的技术中,向基板表面供给含有升华性物质的溶液,首先使溶液中的溶剂成分蒸发,由此图案凹部被升华性物质填满。然后,使基板升温至比升华性物质的升华温度高的温度,由此将升华性物质从基板除去。



技术实现要素:

在上述文献记载的以往技术中,用单一的处理单元来进行从向基板供给冲洗液的冲洗工序到使溶剂从含有升华性物质的溶液中蒸发的溶剂干燥工序为止的工序。另外,作为变形例,在该现有技术文献中还记载了用相同的处理单元来进行直到使升华性物质升华的升华性物质除去工序为止的工序。

但是,在如这样的处理中,在用温度比较低的液体进行处理之后,对各个基板都会进行使基板的温度上升来使溶剂蒸发的工序,因如这样的升温、冷却的循环而引起的节拍时间(tact time)的变长或者能源利用效率的下降成为了问题。特别是,如上述以往技术那样,用不同的单元来进行溶剂干燥和升华性物质除去的情况下,由于在单元之间移动时基板温度下降,所以上述的问题变得更加突出。

本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于,在使溶剂成分在基板表面从含有升华性物质的溶液中蒸发之后使升华性物质升华的基板处理技术中,提供一种能够用较短的节拍时间且出色的能源利用效率来进行处理的技术。

本发明的基板处理装置的一个实施方式为了达到上述目的,而具有:第一腔室,液膜形成部,其在第一腔室内,在基板的表面形成液膜,液膜由含有升华性物质的溶液形成,升华性物质具有升华性,第二腔室,其接受形成有液膜的基板,板部,其设于第二腔室内,基板能够被放置于板部的上表面,温度控制部,其控制板部的上表面升温到规定温度,加热部,其在被放置于板部的基板上方,对从溶液析出的升华性物质进行加热,以使升华性物质升华。

若采用如这样的结构,则在基板形成溶液的液膜,因此在第一腔室内执行不需加热的处理。另一方面,使溶剂从液膜中蒸发并使升华性物质升华,即在第二腔室内执行需要加热的处理。因此,在第一腔室内不需要使基板升温。另外,在第二腔室内,将具有液膜的基板放置于升温了的板部,由此进行溶液中的溶剂的蒸发。因此,板部只要维持为使溶剂蒸发所需要的足够的温度即可,不需要为了处理工艺的进行而使板部的温度上升下降。

而且,加热部在溶剂蒸发之后,只要向升华性物质供给可使析出的升华性物质从已经升温至溶剂蒸发的程度的基板升华的热能就足够了。此时,不一定需要加热基板。因此,加热部所应该供给的热量和加热期间都减少了。另外,由于相对于来自板部的热能经由基板传导至升华性物质的结构,能够抑制基板的温度上升,所以也避免了因加热导致损伤基板。

如此,在本发明中,在不同的腔室内执行对基板的液膜形成处理和使溶剂从液膜中蒸发并使析出的升华性物质升华的加热处理。进一步地,在本发明中,由不同的主体进行用于使溶剂从构成液膜的溶液中蒸发的加热和用于使析出的升华性物质升华的加热。因此,实质上不需要升高降低板部的温度的循环。因此,不产生用于温度变更的等待时间,热能的损失也很少。进一步地,在从使溶剂蒸发到使升华性物质升华为止的期间,基板的温度也不发生下降。因此,能够将赋予的热能更高效地用于进行处理。即,能够以出色的能源利用效率来执行处理。

另外,本发明的基板处理装置的其他实施方式为了达到上述目的,具有:腔室,其接受在表面形成有液膜的基板,液膜由含有升华性物质的溶液形成,升华性物质具有升华性,板部,其设于腔室内,基板能够被放置于板部的上表面,温度控制部,其控制板部的上表面升温到规定温度,加热部,其在被放置于板部的基板上方,对从溶液析出的升华性物质进行加热,以使升华性物质升华。

用各种液体在基板表面形成液膜的技术以及维持形成的液膜不变并搬运基板的技术已经得到实际应用。根据这一点,本发明也能够以将例如利用现有的技术形成有含有升华性物质的溶液的液膜的基板作为处理对象的方式来实施。采用如这样的结构,与上述发明同样,也能够用较短的节拍时间且出色的能源利用效率来进行处理。

另外,本发明的基板处理系统的一个实施方式为了达到上述目的,具有:液膜形成单元,其在第一腔室内,在基板的表面形成液膜,液膜由含有升华性物质的溶液形成,升华性物质具有升华性,干燥单元,其在第二腔室内,使溶剂从液膜中蒸发,使残留的升华性物质升华,搬运装置,其将形成有液膜的基板从第一腔室搬运到第二腔室;干燥单元具有:板部,其设于第二腔室内,基板能够被放置于板部的上表面,温度控制部,其控制板部的上表面升温到规定温度,加热部,其在被放置于板部的基板上方,对从溶液析出的升华性物质进行加热,以使升华性物质升华。

另外,本发明的基板处理方法的一个实施方式为了达到上述目的,包括:在第一腔室内向基板的表面供给含有升华性物质的溶液来形成液膜的工序,其中,升华性物质具有升华性,将形成有液膜的基板搬运至第二腔室并放置于设于第二腔室内的板部的工序,其中,板部的上表面被控制升温到规定温度,在第二腔室内,使溶剂从被放置于板部的基板上的液膜中蒸发,以使升华性物质析出的工序,在第二腔室内,对析出的升华性物质进行加热,以使升华性物质升华的工序。

采用如这样的结构,与上述发明同样,也能够用较短的节拍时间且出色的能源利用效率来进行处理。

发明的效果

如以上,若采用本发明,则在不同的腔室内执行对基板的液膜形成处理和使溶剂从液膜中蒸发并使析出的升华性物质升华的加热处理。进一步地,用于使溶剂从构成液膜的溶液中蒸发的加热主体与用于使析出的升华性物质升华的加热主体不同。因此,能够避免用于温度变更的节拍时间变差或者能源利用效率下降。

附图说明

图1是示出本发明的基板处理系统的一实施方式的布局的俯视图。

图2A是示出湿法处理单元的结构的第一幅图。

图2B是示出湿法处理单元的结构的第二幅图。

图3是示出湿法处理单元所进行的湿法处理的概要的流程图。

图4A是示出干燥单元的结构的第一幅图。

图4B是示出干燥单元的结构的第二幅图。

图5是示出第一干燥单元所进行干燥处理的概要的流程图。

图6是示出湿法处理单元与干燥单元协作进行的处理的时序图。

图7A是示出干燥单元的其他构成的第一幅图。

图7B是示出干燥单元的其他构成的第二幅图。

图8是示出第二干燥单元所进行的干燥处理的概要的流程图。

其中,附图标记说明如下:

1 基板处理系统(基板处理系统、基板处理装置)

2 湿法处理单元(液膜形成单元)

3、3a、3b 干燥单元(基板处理装置、干燥单元)

4 搬运单元(搬运装置)

20 湿法处理室(第一腔室)

21 基板保持部(保持部)

23 供液部(供液部、液膜形成部)

30、35 干燥室(第二腔室、腔室)

311 支承板(板部)

312 加热器(温度控制部)

314 旋转机构(旋转部)

322 加热用灯(加热部)

335 温度控制部

336、386 气体环境控制部(排放部)

371 上板(加热部、热辐射构件)

372 加热器(加热部)

373 升降机构(移动机构)

具体实施方式

以下,举出将本发明的实施方式用于半导体基板的处理的基板处理装置作为例子,参照附图来进行说明。此外,本发明不限于半导体基板的处理,也能够应用于液晶显示器用的玻璃基板等各种基板的处理。在以下的说明中,基板是指半导体基板、光掩膜用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(Field Emission Display)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等各种基板。

图1是示出本发明的基板处理系统的一实施方式的布局的俯视图。该基板处理系统1是用于用处理液对作为半导体器件的材料的半导体基板(以下,简称为“基板”)W进行湿法处理之后使基板干燥的处理系统,例如用于基板W的显影处理过程。基板处理系统1具有湿法处理单元2、干燥单元3、搬运单元4及基板台5。此外,上述各单元也可以设有多个。在这种情况下,例如湿法处理单元2和干燥单元3的数量不一定相同。

在基板台5能够放置多个用于收纳作为处理对象的基板W的盒51。在图1的例子中,放置有3个盒51。而且,用搬运单元4从各盒51取出基板W,在将该基板W依次搬运到湿法处理单元2和干燥单元3来接受规定的处理之后,最后将该基板W收纳于盒51。

在搬运单元4中,两支伸缩臂部41a、41b的基端部以可以绕铅直轴自由转动的方式安装于单元本体42。在图1中,垂直于纸面的轴是铅直轴。在伸缩臂部41a的前端部以可以绕铅直轴自由转动的方式设有能够从下方支承基板W的手部43a,另外,在伸缩臂部41b的前端部以可以绕铅直轴自由转动的方式设有能够从下方支承基板W的手部43b。而且,省略图示的驱动机构使伸缩臂部41a、41b彼此独立地相对于单元本体42伸缩及旋转移动,另外,使手部43a、43b相对于伸缩臂部41a、41b转动。如此,搬运单元4相互独立地驱动两个基板搬运装置,能够同时搬运两张基板W。

图2A和图2B是示出湿法处理单元的结构的图。具体地,图2A是示出湿法处理单元2的内部构造的侧面剖视图,图2B是示出湿法处理单元2的主要部分的动作的图。湿法处理单元2对用搬运单元4从盒51取出的基板W进行药液处理或者冲洗处理等湿法处理。有许多公知技术使用如这样的各种处理液的湿法处理及其处理装置,在本实施方式中也能够应用这些公知技术中的适当的技术。因此,在本说明书中,针对单元的结构及其动作,简单地进行说明,省略关于详细的处理内容的说明。

如图2A所示,湿法处理单元2具有设于湿法处理室20内的基板保持部21、防溅板22及供液部23、控制部25。基板保持部21具有与基板W大致相等的直径的圆板状的旋转卡盘211,在旋转卡盘211的周缘部设有多个卡盘销212。卡盘销212与基板W的周缘部抵接并支承基板W,由此旋转卡盘211能够在使基板W与旋转卡盘211的上表面隔离的状态下将基板W保持为水平姿势。

从旋转卡盘211的下表面中央部向下延伸的旋转支轴213将旋转卡盘211支承为上表面水平。旋转支轴213以可自由旋转的方式由安装于湿法处理室20的底部的旋转机构214支承。旋转机构214内置有未图示的旋转马达,旋转马达由控制部25的旋转控制部251来控制。旋转马达根据来自旋转控制部251的控制指令而旋转,由此使与旋转支轴213直接连结的旋转卡盘211绕用单点划线示出的铅直轴旋转。在图2A、图2B中,上下方向是铅直方向。通过这样,基板W保持着水平姿势绕铅直轴旋转。

以从侧方包围基板保持部21的方式设有防溅板22。防溅板22具有以覆盖旋转卡盘211的周缘部的方式设置的大致筒状的罩221和设于罩221的外周部的下方的集液部222。罩221由设于控制部25中的罩升降部252升降驱动。罩升降部252在下方位置与上方位置之间对罩221进行升降驱动。在该下方位置,如图2A所示,罩221的上端部下降到被旋转卡盘211保持的基板W的周缘部的下方。在该上方位置,如图2B所示,罩221的上端部位于基板W的周缘部的上方。

当罩221位于下方位置时,如图2A所示,被旋转卡盘211保持的基板W处于露出到罩221外部的状态。因此,例如在将基板W搬入及搬出旋转卡盘211时,可以防止罩221成为妨碍。

另外,当罩221位于上方位置时,如图2B所示,罩221包围被旋转卡盘211保持的基板W的周缘部。通过这样,在后述的湿法处理中,能够防止从基板W的周缘部甩落的处理液飞溅到湿法处理室20内,从而可靠地回收处理液。即,因基板W旋转而从基板W的周缘部甩落的处理液的液滴附着于罩221的内壁并向下方流下。流下的处理液由配置于罩221的下方的集液部222收集并回收。为了分别回收多种处理液,也可以同心地设有多层罩。

供液部23具有如下的构造,即,在从转动支轴232向水平方向沿伸的臂部233的前端安装喷嘴234,该转动支轴232以可以相对于被固定在湿法处理室20中的底座231自由转动的方式设置。转动支轴232由设于控制部25中的臂部驱动部254控制。转动支轴232根据来自臂部驱动部254的控制指令而转动,由此使臂部233摆动。通过这样,臂部233前端的喷嘴234在退避位置与处理位置之间移动,该退避位置是如图2A所示的从基板W的上方退避到侧方的位置,该处理位置是如图2B所示的基板W上方的位置。

喷嘴234与设于控制部25的处理液供给部255连接。处理液供给部255向喷嘴234供给如刻蚀液这样的药液、冲洗液、纯水等各种液体作为处理液。如图2B所示,喷嘴234在位于基板W上方的处理位置的状态下,从处理液供给部255供给处理液Lq,由此从喷嘴234向基板W喷出处理液Lq。特别是,一边使基板W以适当的旋转速度进行旋转,一边使处理液Lq从被定位在该基板W的旋转中心的上方的喷嘴234喷出,由此能够用液膜覆盖基板W的上表面Wa整体。为了与多种处理液对应,也可以在湿法处理室20内设有多组供液部23。

另外,在控制部25中设有闸板控制部253及气体环境控制部256等。闸板控制部253用于开合未图示的闸板,该闸板设于湿法处理室20的侧面并用于基板W的出入。气体环境控制部256通过向湿法处理室20内导入适当的气体,或者排出湿法处理室20内的气体来控制腔室内的气体环境。作为上述的结构,在基板处理装置中能够使用一般的结构,因此省略详细的说明。

图3是示出湿法处理单元所进行的湿法处理的概要的流程图。该处理是通过控制部25执行预先准备的处理方法,控制湿法处理单元2的各部分进行规定的动作来实现的。首先,湿法处理单元2接受基板W(步骤S101)。具体地,用闸板控制部253打开湿法处理室20的未图示的闸板。然后,搬运单元4将从盒51取出的一张基板W搬入湿法处理室20内,并放置于旋转卡盘211。在卡盘销212保持基板W的周缘部且搬运单元4退避之后,闸板闭合,由此完成基板W的接受。

接着,罩控制部252将防溅板22的罩221从下方位置移动定位至上方位置(步骤S102)。然后,旋转控制部251使旋转卡盘211以由处理方法所决定的规定的旋转速度进行旋转(步骤S103)。通过这样,基板W以根据湿法处理的目的的旋转速度(处理速度)而旋转。

然后,用臂部驱动部254将喷嘴234移动定位至处理位置(步骤S104),从处理液供给部255供给的处理液以规定时间从喷嘴234喷出(步骤S105)。通过这样,向基板W供给处理液来对基板W进行湿法处理。在停止供给处理液之后,将喷嘴234移动至退避位置(步骤S106)。

在应该进一步执行其他的湿法处理时(步骤S107中的“是”),返回至步骤S103,根据需要,变更基板W的旋转速度和/或处理液的种类来执行新的湿法处理。若不执行接下来的处理(步骤S107中的“否”),就停止基板W的旋转(步骤S108)。在使防溅板22的罩221返回至下方位置之后(步骤S109),交出基板W(步骤S110)。具体地,用闸板控制部253打开闸板,搬运单元4保持旋转卡盘211上的基板W并搬出至腔室外。通过这样,湿法处理单元2所进行的湿法处理结束。

搬出的基板W处于被处理液沾湿的状态。例如,若当处理时适当地设定了基板W的旋转速度,则基板W的上表面Wa整体处于被液膜覆盖的状态。如已知的那样,能够根据处理液的表面张力的大小,利用旋转速度来调整液膜的厚度。还能够通过恰当地设定液膜的厚度,并保持着水平姿势搬运基板W,从而保持着液膜覆盖基板上表面Wa的状态来搬运基板W。由于搬运单元4的手部43a、43b支承基板W的下表面,所以不必接触形成在上表面Wa的液膜就能够搬运基板W。如后文所述,在本实施方式的湿法处理中,从湿法处理单元2搬出的基板W处于上表面Wa被含有升华性物质的溶液的液膜覆盖着的状态。

用干燥单元3来干燥在如此沾湿的状态下被搬出的基板W。即,干燥单元3具有将残留附着在被以水平姿势搬入的基板W上的处理液除去,从而使基板W干燥的功能。本说明书披露了干燥单元3的两种实施方式,此处,针对第一实施方式的干燥单元3a的结构及动作进行说明。

图4A和图4B是示出干燥单元的结构的图。具体地,图4A是示出第一实施方式的干燥单元3a的内部构造的侧面剖视图,图4B是示出干燥单元3a的主要部分的动作的图。如图4A所示,第一实施方式的干燥单元3a具有被设于干燥室30内的基板保持部31和灯加热部32、控制部33。

基板保持部31具有圆板状的支承板311,该支承板311具有比基板W小一圈的直径,支承板311的上表面311a紧贴于被搬入的基板W的下表面,由此能够将基板W保持为水平姿势。虽然省略了图示,但是在支承板311的上表面311a设有吸附孔或者吸附槽,向吸附孔或者吸附槽供给来自控制部33的吸附控制部334的负压。通过这样,基板保持部31能够在使基板W的下表面Wb紧贴于支承板311的上表面311a的状态下牢固地将该基板W保持为水平姿势。

在支承板311中内置有加热器312,加热器312由控制部33的温度控制部335来控制。温度控制部335使加热器312发热来使支承板311升温,将支承板311的上表面温度维持在规定温度。因此,当将基板W放置于支承板311时,支承板311的热量转移到基板W,基板W升温。此外,用于使支承板升温的结构并不限定于内置有加热器的结构,而可以是任意的结构。例如支承板本身也可以是由电阻材料形成的结构或者通过感应加热来使支承板发热这样的结构。另外,只要维持支承板的上表面在规定温度即可,并不需要支承板整体温度相同。

从支承板311的下表面中央部向下延伸的旋转支轴313将支承板311支承为上表面311a水平。旋转支轴313以可自由旋转的方式由安装于干燥室30的底部的旋转机构314支承。旋转机构314内置有未图示的旋转马达,旋转马达由控制部33的旋转控制部331来控制。旋转马达根据来自旋转控制部331的控制指令而旋转,由此使与旋转支轴313直接连结的支承板311绕用单点划线示出的铅直轴旋转。在图4A和图4B中,上下方向是铅直方向。通过这样,基板W保持着水平姿势绕铅直轴旋转。

在被基板保持部31支承的基板W的上方配置灯加热部32。具体地,用例如石英玻璃制的透明隔壁321将腔室内的上部空间S1与下部空间S2隔离。在上部空间S1,在水平方向上排列有多个例如氙灯来作为加热用灯322。在加热用灯322的上方配置反射板323。加热用灯322由控制部33的灯控制部332来控制。当各灯322根据来自灯控制部332的控制指令而一齐点亮时,如图4B所示,从灯322射出的含有大量红外线成分的光直接或者被反射板323反射而照射向基板W的上表面Wa。利用如这样的结构,能够使基板W的上表面Wa在短时间内急剧地升温。

另外,在干燥室30的侧面设有气体导入口301。气体导入口301与设于控制部33的气体环境控制部336连接。气体环境控制部336根据需要,经由气体导入口301向干燥室30内供给干燥气体以作为促进基板W的干燥的干燥促进流体。作为干燥气体,能够使用例如升温到了适当温度的高温氮气。通过使用升温了的干燥气体,能够使基板W周围维持在高温环境来促进溶剂和升华性物质的蒸发。另外,通过快速地将汽化了的上述成分从基板W的周围除去,由此进一步促进干燥。

在干燥室30的侧面,与气体导入口301隔着基板保持部31的相对侧设有排气口302。排气口302与气体环境控制部336连接,气体环境控制部336根据需要从排气口302排出干燥室30内的气体。气体导入口301及排气口302的配置位置被决定为,可使从气体导入口301导入的干燥气体沿着被基板保持部31保持的基板W的上表面Wa流动,并从排气口302排出。

另外,在控制部33中设有闸板控制部333,该闸板控制部333用于开合未图示的闸板,该闸板设于干燥室30的侧面并用于基板W的出入。作为如这样的结构,在基板处理装置中能够使用一般的结构,因此省略详细的说明。

如上文所述那般构成的干燥单元3a优选在使基板W的表面附着有升华性物质的状态下将液体成分除去之后,实施所谓的升华干燥处理,即,使升华性物质升华来从基板W表面除去该升华性物质。升华干燥技术是一种在从例如表面形成有精细的凹凸图案的基板除去液体成分以使该基板干燥时,能够防止因液体的表面张力而引起的图案破坏的干燥方法。

该干燥单元3a接受在上表面Wa形成有液膜P的基板W并使该基板W干燥,该液膜P由含有升华性物质的溶液形成。具体地,首先使溶剂成分从接受了的基板W的上表面Wa形成的液膜P中蒸发,由此使升华性物质在基板W的上表面Wa析出。接着,使析出的升华性物质升华而被除去。升华性物质填充进图案的凹部,由此能够防止在液体成分蒸发时的图案破坏。由于如这样的升华干燥技术的原理是已知的,所以省略说明,但是能够以例如上述的现有技术文献的记载作为参考。在本实施方式中,以基板W的主面中的图案形成面作为上表面Wa的方式来处理基板W。

作为用于实现升华干燥的液膜的材料,能够使用例如以下的材料,但是并不限定于这些,而可以是任意的。例如,作为升华性物质,能够使用萘、氟硅酸铵、各种热降解聚合物等。另外,作为使升华性物质溶解的溶剂,能够适当选择并使用在常温下呈液态的纯水、DIW(De-ionized Water:去离子水)、IPA(异丙醇)或者它们的混合物等并且是能够以高溶解度溶解升华性物质的溶剂。本实施方式的技术思想与使用的材料的种类无关,因此,通过调整温度或时间等处理条件,能够使用各种各样的材料。

图5是示出第一干燥单元所进行的干燥处理的概要的流程图。该处理是通过控制部33执行预先准备的处理方法,控制第一干燥单元3a的各部分,使第一干燥单元3a的各部分进行规定的动作来实现的。干燥单元3a接受由搬运单元4以水平姿势搬运来的基板W,该基板W在上表面Wa形成有含有升华性物质的溶液的液膜P(步骤S202)。在接受之前,用温度控制部335就开始对支承板311进行温度控制,更加准确地讲,是开始对加热器312进行温度控制(步骤S201)。

加热器312的控制目标温度根据升华性物质和溶剂的种类来决定。在使用上述例子的材料的情况下,能够设定控制目标温度以使例如支承板311上表面的温度达到180℃。

在接受基板W时,用闸板控制部333打开干燥室30的未图示的闸板。搬运单元4将从湿法处理室20搬出的基板W搬入干燥室30内,并放置于支承板311。此时,支承板311的上表面温度最好是达到规定温度。吸附控制部334向设于支承板311的上表面311a的吸附孔或者吸附槽供给负压,由此用支承板311来吸附保持基板W。在搬运单元4退避之后,闸板闭合,由此完成基板W的接受。

接着,开始从气体环境控制部336向干燥室30内供给干燥气体(步骤S203)。另外,旋转控制部331使支承板311旋转,由此使基板W以规定的旋转速度进行旋转(步骤S204)。由于支承板311预先升温,所以当将基板W放置于支承板311时,用支承板311使基板W升温,促进形成于基板W的上表面Wa的液膜P中的溶剂成分的蒸发。即,将基板W放置于升温了的支承板311本身就是相当于开始进行使溶剂蒸发的工序。伴随着溶剂的蒸发,析出的升华性物质埋入图案的凹部,防止因溶剂的表面张力而引起的图案破坏。

在经过溶剂成分大致完全蒸发所需要的规定时间后,点亮加热用灯322(步骤S205)。此时基板W的上表面Wa被析出的升华性物质覆盖,从加热用灯322照射的光加热升华性物质来促进其升华。此外,灯加热的方法很难严格地管理基板W的上表面温度。但是,根据处理的目的,只要赋予足够使升华性物质升华的热量即可,因此并不需要特别严格的温度控制。

在残留于基板W的升华性物质大致被全部除去的时机,将灯熄灭(步骤S206)。而且,停止基板W的旋转及干燥气体的供给(步骤S207),针对一张基板W的干燥处理结束。处理后的基板W被交出到外部(步骤S208)。具体地,用闸板控制部333打开闸板,搬运单元4保持着被解除了吸附保持的支承板311上的基板W并将该基板W搬出到腔室外。

在有应该处理的下一张基板的情况下(步骤S209中的“是”),返回到步骤S202来重复与上述同样的处理。若不再有应该处理的基板(步骤S209中的“否”),则停止对支承板311的温度控制(步骤S210),干燥处理结束。

图6是示出通过湿法处理单元与干燥单元协作来实现的一系列处理的时序图。在时刻Ta,搬运单元4从盒51取出一张基板W。该基板W被搬运至湿法处理单元2并被湿法处理室20接受(“接受”工序)。然后,防溅板22的罩221从下方位置移动至上方位置,旋转卡盘211开始旋转。而且,从被定位于处理位置的喷嘴234连续地或者断续地供给适当的处理液来执行湿法处理(“湿法处理”工序)。在此期间,可以变更旋转卡盘211的旋转速度,另外也可以切换处理液的种类。

最后,湿法处理单元2在基板W的上表面Wa形成液膜P,该液膜P由含有升华性物质的溶液形成(“液膜形成”工序)。当形成液膜P时,停止旋转卡盘211的旋转。在使防溅板22的罩221返回至下方位置之后,用搬运单元4将基板W从湿法处理室20搬出(“交出”工序)。在基板W被搬出了的湿法处理单元2中,各部分恢复到初始状态,能够接受新的基板W来继续进行处理(新的“接受”工序)。

从湿法处理单元2搬出的、在上表面Wa形成有液膜P的基板W被搬运至干燥单元3,并被干燥室30接受(“接受”工序)。在接受之前的时刻Tb,就开始对支承板311进行温度控制。因此,在基板W被搬入干燥室30并被放置于支承板311的时间点,支承板311已经处于升温了的状态。因此,在将基板W放置于支承板311时,就开始使液膜P中的溶剂成分蒸发(“蒸发”工序)。此时执行干燥气体的供给及支承板311的旋转,由此能够在基板W上方均匀地进行蒸发。

为了使溶剂充分地蒸发而维持该状态一段时间,之后,将加热用灯322点亮规定时间。以这种方式,通过溶剂的蒸发而在基板W的上表面Wa析出的升华性物质受热而汽化、升华(“升华”工序)。当灯熄灭并停止干燥气体的供给及支承板311的旋转时,用搬运单元4从干燥室30取出基板W,并将该基板W收纳于盒51(“交出”工序)。

在升华工序结束后仍继续对支承板311进行温度控制,因此,能够立刻接受新的基板W来进行处理(新的“接受”工序)。如此,干燥单元3使放置有基板W的支承板311预先升温,因此能够在搬入基板W后,毫不延迟地执行蒸发工序。而且,在蒸发工序的最终阶段追加点亮加热用灯322,由此立刻从蒸发工序转换到升华工序。

如此,省去在处理的中途变更控制目标温度的工艺,不产生伴随温度变更的等待时间。因此,干燥单元3在接受基板之后,能够毫不延迟地开始进行干燥处理,而且其所需要的时间也很短。因此,能够以很短的节拍时间、另外还能够以出色的能源利用效率来执行基板W的干燥处理。在湿法处理单元2所进行的湿法处理与干燥单元3所进行的干燥处理之间存在节拍时间的差异的情况下,使纳入基板处理系统1的湿法处理单元2和干燥单元3的个数不同,由此能够提高各单元的使用率,进而提高处理效率。

图7A和图7B是示出干燥单元的其他构成的图。具体地,图7A是示出第二干燥单元3b的内部构造的侧面剖视图,图7B是示出干燥单元3b的主要部分的动作的图。如图7A所示,第二实施方式的干燥单元3b具有设于干燥室35内的基板保持部36及上板部37和控制部38。此外,在图7A和图7B中,针对与图4A所示的第一实施方式的干燥单元3a相同的结构,标记上相同附图标记,省略详细的说明。

干燥单元3b中的干燥室35及基板保持部36分别具有与干燥单元3a中的干燥室30及基板保持部31相同的结构。另外,控制部38中的旋转控制部381、闸板控制部383、吸附控制部384及气体环境控制部386的功能也与干燥单元3a中的对应的结构相同。

另一方面,在干燥单元3b中,取代干燥单元3a的灯加热部32而将上板部37设于干燥室35内。上板部37具有内置有加热器372的上板371和使上板371升降的升降机构373。升降机构373由设于控制部38中的升降控制部382控制。升降机构373根据来自升降控制部382的控制指令,使上板371在图7A所示的远离位置与图7B所示的接近位置之间移动,该远离位置在支承板311的上方远离支承板311,该接近位置在支承板371的正上方接近支承板371。

另外,设于控制部38的温度控制部385与上述的干燥单元3a中的温度控制部335同样地控制支承板311的内置加热器312来将支承板311的上表面控制在规定温度。另外,温度控制部385对内置于上板371的加热器372进行控制,将上板371的下表面维持在比支承板311的上表面高的温度。如图7B所示,在上板371被定位于与支承板311接近并相向的接近位置的状态下,利用来自上板371的辐射热,急剧地加热被放置于支承板311的基板W的上表面Wa。通过这样,与干燥单元3a中的灯加热的方法同样,能够在短时间内使附着于基板W的上表面Wa的升华性物质升华。

图8是示出第二干燥单元所进行的干燥处理的概要的流程图。该处理是通过控制部38执行预先准备的处理方法,控制第二干燥单元3b的各部分,使该各部分进行规定的动作来实现的。此外,处理内容的大部分与第一干燥单元3a的处理内容是共同的。因此,对于与图5的流程图所示的处理共同的处理标记上相同步骤编号并省略说明,主要针对两者的不同点进行说明。

在第二干燥单元3b中,在取代图5的步骤S201的步骤S201b中,在接受基板W之前开始对上下方的板,即对上板371和支承板311进行温度控制。如上文所述,上板371被控制在比支承板311高的温度。例如,能够设置为450℃。

另外,在取代图5的步骤S205的步骤S205b中,被升降控制部382控制的升降机构373使预先被定位于远离位置的上板371移动至基板W正上方的接近位置。通过这样,被加热了的上板371所辐射的红外线集中照射于基板W的上表面Wa,使附着于上表面Wa的升华性物质急剧地受热而升华。即,第二干燥单元3b中的将上板371移动向接近位置是第一干燥单元3a中的点亮加热用灯722的代替手段。

进一步,在取代图5的步骤S206的步骤S206b中,用升降机构373使上板371从接近位置返回至远离位置。这样,使上板371远离,由此减弱对基板W的加热,相当于第一干燥单元3a中的熄灭加热用灯322。另外,在处理结束时,对支承板311和上板371的温度控制一起停止(取代步骤S210的步骤S210b)。

如此,在第二干燥单元3b中,取代第一干燥单元3a中的点亮加热用灯322,使预先加热了的上板371接近基板W的上表面Wa,由此使基板W上方的升华性物质升华。即,在第一干燥单元3a与第二干燥单元3b中,虽然用于对附着于基板W上方的升华性物质进行加热来使该升华性物质升华的热源不同,但是干燥处理的基本原理是相同的。

具体地,在上述的干燥处理中,接受形成有液膜P的基板W并将该基板W放置于预先升温了的支承板311,该液膜P含有升华性物质。通过这样,一边使升华性物质析出,一边使液膜P中的溶剂成分蒸发。因此,既能够防止图案破坏,又能够除去液体成分。另外,预先使支承板371升温。因此,与在放置有基板W的状态下才开始进行升温的方法相比,能够缩短直到支承板变热为止的等待时间。

支承板311只要保持大致一定温度即可,在处理中不需要温度上升下降。因此,能够用例如比热容较大而热能存储性较高的材料来构成支承板371,能够减少为了保持支承板311的温度所需要的热能。特别是,由于使基板W紧贴于支承板371,并通过热传导使基板W升温,所以向空间中放出的热量引起的损失也很少,在能源利用效率这方面也表现出色。

而且,利用与用于使溶剂成分蒸发的支承板311的加热不同的热源,选择性地对附着有升华性物质的基板W的上表面Wa附近进行加热。通过这种方式,使升华性物质急剧地升温从而升华。如上述例子那样,通过强烈的辐射来加热升华性物质,由此,与例如使支承板的温度上升来使升华性物质升华的方法相比,能够避免因支承板311和基板W的比热容引起的时间延迟而快速加热。通过这样,能够在短时间内从基板W除去升华性物质。另外,能够防止因使基板W达到高温而可能产生的损伤。进一步地,不必使基板W或支承板371变热,只要在直到升华性物质被从基板W除去为止的短时间内赋予热能即可。因此,能够进一步降低热能的消耗以提高能源利用效率。

另外,在不同的腔室内分别执行伴随着液体的供给的湿法处理和包括加热工艺但不伴随液体的供给的干燥处理。通过这样,能够将各个腔室设置为根据处理内容而专用的构造。例如,在湿法处理室20内能够使用不具有耐热性的部件。另外,例如,在干燥室30内不需要设置用于供液的管道或者用于废液处理的部件。如此,根据处理内容来优化腔室的构造,由此能够谋求提高处理效率或者降低装置成本。

如以上说明了的那样,能够视为上述实施方式的基板处理系统1相当于本发明的“基板处理系统”。此时,湿法处理单元2相当于本发明的“液膜形成单元”。而且,基板保持部21和供液部23分别发挥本发明的“保持部”和“供液部”的功能。另外,湿法处理室20发挥本发明的“第一腔室”的功能。另外,搬运单元4发挥本发明的“搬运装置”的功能。

另外,干燥单元3a、3b相当于本发明的“干燥单元”。而且,支承板311发挥本发明的“板部”的功能。另外,加热器312和温度控制部335作为一体来发挥本发明的“温度控制部”的功能。另外,在干燥单元3a中,干燥室30和加热用灯322分别发挥本发明的“第二腔室”和“加热部”的功能。另一方面,在干燥单元3b中,干燥室35发挥本发明的“第二腔室”的功能。而且,上板371和加热器372作为一体来发挥本发明的“加热部”的功能。

另一方面,也能够视为上述实施方式的基板处理系统1相当于本发明的“基板处理装置”。此时,基板保持部21和供液部23作为一体来发挥本发明的“液膜形成部”的功能。另外,支承板311发挥本发明的“板部”的功能。而且,加热器312和温度控制部335作为一体来发挥本发明的“温度控制部”的功能。另外,在干燥单元3a中,加热用灯322发挥本发明的“加热部”的功能。另一方面,在干燥单元3b中,上板371和加热器372作为一体来发挥本发明的“加热部”的功能。

另外,也能够将干燥单元3(3a、3b)视为本发明的“基板处理装置”。此时,干燥室30、35发挥本发明的“腔室”的功能,支承板311发挥本发明的“板部”的功能。而且,加热器312和温度控制部335作为一体来发挥本发明的“温度控制部”的功能。另外,在干燥单元3a中,加热用灯322发挥本发明的“加热部”的功能。另一方面,在干燥单元3b中,上板371和加热器372作为一体来发挥本发明的“加热部”的功能。

另外,在上述实施方式中,气体环境控制部336、386发挥本发明的“排放部”的功能。另外,旋转机构314发挥本发明的“旋转部”的功能。另外,在上述实施方式的干燥单元3b中,上板371发挥本发明的“热辐射构件”的功能,另一方面,升降机构373发挥本发明的“移动机构”的功能。

此外,本发明并不限定于上述的实施方式,只要不脱离本发明的宗旨,除了上述的实施方式以外,还能够进行各种各样的变更。例如,上述实施方式的基板处理系统1的湿法处理单元2、干燥单元3及搬运单元4是一体地构成的。但是,也可以有它们被构成为独立的不同装置并协作的实施方式。另外,也可以利用外部的搬运机械手或操纵器(manipulator)等适当的搬运装置来取代搬运单元。

另外,例如,上述实施方式的干燥单元3a、3b是通过来自加热用灯322或者上板371的辐射热来加热基板W上方的升华性物质的。即,本发明的“加热部”向基板W照射作为“电磁波”的红外线。也可使用例如使升华性物质直接发热的微波这样的其他波长的电磁波取而代之。例如,只要不给基板造成损伤,也可以使用激光加热。另外,还可以向基板W上方供给热风来加热升华性物质。

另外,上述实施方式中只不过是记载了本发明的一部分实施例的升华性物质和溶剂的种类或处理温度等而已。根据使用的物质来优化处理条件,由此,本发明的技术思想能够应用于升华性物质和溶剂的各种各样的组合。

以上,如已经举例说明了的具体的实施方式那样,在本发明的基板处理装置中,例如,加热部也可以构成为从板部的上方向板部照射使升华性物质升温的电磁波。若采用如这样的结构,则能够用电磁波直接加热基板表面或者在该表面析出的升华性物质,而不必加热基板整体。因此,能够抑制因基板的比热容引起的处理时间的增加。

另外,例如,加热部也可以具有热辐射构件和移动机构,该热辐射构件被控制在比板部高的温度,该移动机构使热辐射构件在接近位置与远离位置之间移动,该接近位置是热辐射构件与板部的上表面接近并相向的位置,该远离位置是比接近位置距离板部更远的位置。若采用如这样的结构,则能够用来自预先加热的热辐射构件的辐射热,来急速加热升华性物质以使该升华性物质在短时间内升华。

另外,也可以还具有例如排放部,该排放部将升华了的升华性物质从基板表面的气体环境中排出。若采用如这样的结构,则能够防止汽化了的升华性物质滞留在基板的周围,促进升华性物质的快速升华。

另外,也可以还具有例如旋转部,该旋转部使板部绕铅直轴旋转。若采用如这样的结构,则能够对附着于基板表面的升华性物质均匀地进行加热,均匀地处理基板。

另外,在本发明的基板处理系统中,液膜形成单元例如也可以具有在第一腔室内将基板保持为水平姿势的保持部和向基板的上表面供给溶液来形成液膜的供液部。若采用如这样的结构,则向被保持为水平姿势的基板供给适量的溶液,由此能够在基板上表面形成期望的厚度的液膜。

本发明能够应用于使包含半导体晶圆、光掩膜用玻璃基板、液晶显示用玻璃基板、等离子显示用玻璃基板、FED(Field Emission Display)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板等在内的基板整个表面干燥的基板处理方法及装置。

再多了解一些
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