特許 7304738 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-29

(45)【発行日】2023-07-07

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20230630BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

H01L21/304 648A

H01L21/304 651B

H01L21/304 651Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019093622

(22)【出願日】2019-05-17

(65)【公開番号】P2020188228

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2021-12-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】河原 啓之

(72)【発明者】

【氏名】橋本 光治

(72)【発明者】

【氏名】菊本 憲幸

(72)【発明者】

【氏名】墨 周武

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０２４９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０９２２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９６／２５７６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１８３６６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に液膜が形成された基板を搬送する基板処理装置であって、
チャンバと、
前記チャンバに隣接するベース部と、
前記基板を保持するハンドと、
前記ベース部に取り付けられ、前記ベース部に対して水平方向に前記ハンドを移動させることで、前記ハンドを前記チャンバに対し進退移動可能なアームと、
前記基板を保持する前記ハンドを収容可能な内部空間を有し、前記アームにより進退移動される前記ハンドを通過させる開口を側部に有するカバー部と
を備え、
前記カバー部は、
前記内部空間を形成するカバー本体と、
水平方向に貫通しその一方端が前記開口となる中空構造を有し、前記開口を前記内部空間に連通させつつ水平方向に移動可能な状態で、前記カバー本体に係合される延伸部材と
を有し、
前記延伸部材は、前記カバー本体の前記内部空間内から外部へ延設され、前記延伸部材が前記チャンバ側に進出した状態で、前記アームが前記内部空間から前記開口を介して前記ハンドを前記チャンバ内に進入させる、基板処理装置。

【請求項2】

前記ベース部に対し前記アームと前記カバー本体とを一体的に旋回させる旋回機構を備える請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記延伸部材の先端部が前記チャンバの側壁と係合する形状となっている請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記カバー本体は、底部に液体を貯留可能である請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記内部空間に負圧を供給する負圧供給部を備える請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記アームにより、前記ハンドが前記チャンバの内部まで進入する内部位置と、前記ハンドが前記チャンバの外部にある外部位置との間で前記ハンドを進退移動させ、前記延伸部材を、前記チャンバ側に進出した進出位置と、前記進出位置よりも前記カバー本体側に後退した後退位置との間で水平移動させる制御部をさらに備える請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記延伸部材を前記カバー本体側に退避させた状態で、前記ベース部に対し前記アームと前記カバー本体とが一体的に移動する請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記チャンバとしての第１チャンバおよび第２チャンバを備え、前記液膜が形成された前記基板を前記第１チャンバから前記第２チャンバへ搬送する請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記第１チャンバの内部で、水平姿勢の基板の上面に液膜を形成する処理が実行され、前記第２チャンバは、前記液膜が形成された前記基板を受け入れる請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記第１チャンバおよび前記第２チャンバの各々には、前記ベース部に面する側壁に前記ハンドの進入を受け入れる受け入れ口が設けられ、前記延伸部材の先端部が前記受け入れ口に係合する形状となっている請求項８または９に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記アームは、前記延伸部材と前記受け入れ口とが係合した状態で、前記開口を介した前記ハンドの進退移動を実行する請求項１０に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記アームは、前記延伸部材と前記第１チャンバの前記受け入れ口とが係合した状態で、前記第１チャンバから前記基板を搬出する請求項１０または１１に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記アームは、前記延伸部材と前記第２チャンバの前記受け入れ口とが係合した状態で、前記第２チャンバへ前記基板を搬入する請求項１０ないし１２のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記第１チャンバでは有機溶剤による前記液膜が前記基板に形成され、前記第２チャンバでは超臨界流体により前記基板が処理される請求項８ないし１３のいずれかに記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、液盛りされた基板を複数チャンバ間で搬送する基板処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体基板、表示装置用ガラス基板等の各種基板の処理工程においては、基板に対する処理が複数のチャンバで順次実行される場合、チャンバ間での基板の搬送が必要となる。この場合において、基板表面の露出や表面に形成されている微細パターンの倒壊を防止する目的で、水平姿勢の基板に液盛りした、つまり基板上面を液膜で覆った状態で搬送されることがある。このような搬送形態においては、搬送中に基板から液体が流失し、あるいは液体が蒸発することで、基板表面が露出したり、液体成分が周囲に飛散し装置内部に付着したりすることが問題となる。

【0003】

この問題に対応するため、例えば特許文献１に記載の技術では、基板を搬送する搬送ロボット全体をカバーで覆い、さらに、基板を保持するハンドをカバー内に設けられたケースに収容している。これにより、基板上の液体が外部へ漏出することが防止されている。そして、基板をチャンバへアクセスするときのみ、ハンドがケースから外部へ進出するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００３－０９２２４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数チャンバ間での基板の搬送という動作の性質上、基板のチャンバへの搬入およびチャンバからの搬出のためのハンドの進退移動の他に、搬送ロボット本体がチャンバに対して移動し、所定位置に位置決めされることが必要である。このため、上記した従来技術の装置においては、搬送ロボットとチャンバとの間に相互の干渉を回避するための隙間が必要である。したがって、搬送ロボットとチャンバとの基板の受け渡しにおいて、一時的に基板がカバーから露出し保護されない状態となる。また、搬送ロボット全体をカバーに収めることから、搬送ロボットを含む基板処理装置全体が大型になるという問題もある。このように、上記従来技術は、搬送中の基板からの液体の飛散を防止するという課題に対しては、実用面で改善の余地が残されている。

【0006】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、液盛りされた基板をチャンバ間で搬送する基板処理装置において、液体の飛散を確実に防止しつつ、チャンバ間での基板の搬送を実現することのできる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の一の態様は、上面に液膜が形成された基板を搬送する基板処理装置であって、上記目的を達成するため、チャンバと、前記チャンバに隣接するベース部と、前記基板を保持するハンドと、前記ベース部に取り付けられ、前記ベース部に対して水平方向に前記ハンドを移動させることで、前記ハンドを前記チャンバに対し進退移動可能なアームと、前記基板を保持する前記ハンドを収容可能な内部空間を有し、前記アームにより進退移動される前記ハンドを通過させる開口を側部に有するカバー部とを備えている。

【0008】

そして、前記カバー部は、前記内部空間を形成するカバー本体と、水平方向に貫通しその一方端が前記開口となる中空構造を有し、前記開口を前記内部空間に連通させつつ水平方向に移動可能な状態で、前記カバー本体に係合される延伸部材とを有する。前記延伸部材は前記カバー本体の前記内部空間内から外部へ延設され、さらに、前記延伸部材が前記チャンバ側に進出した状態で、前記アームが前記内部空間から前記開口を介して前記ハンドを前記チャンバ内に進入させる。

【0009】

このように構成された発明では、カバー本体とチャンバとの間を、カバー本体からチャンバ側に向けて進退する延伸部材によって接続することができる。これにより、チャンバの内部空間とカバー部の内部空間とを連通させることができる。そのため、カバー部内とチャンバ内との間を移動するハンドによる基板の搬送の過程においては、ハンドにより保持される基板を周囲空間に露出させずに済む。したがって、搬送中に基板上の液体がこぼれたり蒸発したりしたとしても、周囲空間に飛散することが防止される。

【0010】

また、延伸部材がカバー本体側に退避移動することで、カバー部とチャンバとの間が離隔される。したがって、チャンバとの干渉を回避しながら、必要に応じカバー部を移動させることも可能である。これにより、チャンバ間での基板の搬送を高い自由度で実現することができる。

【0011】

また、この発明の他の態様は、前記チャンバとしての第１チャンバおよび第２チャンバを備え、前記液膜が形成された前記基板を前記第１チャンバから前記第２チャンバへ搬送する基板処理装置である。

【0012】

このように構成された発明では、上面に液膜を形成された基板が、上記のようにして第１チャンバから第２チャンバへ搬送される。このため、液膜を構成する液体を周囲に飛散させることなく基板を搬送し、第２チャンバでの処理を良好に行うことができる。

【発明の効果】

【0013】

上記のように、本発明では、基板を保持するハンドをカバー本体に収容しつつ、ハンドをチャンバに進入させる際には延伸部材をチャンバ側に進出させて、カバー本体の内部空間とチャンバ内部空間とを接続する。そのため、液体の飛散を確実に防止しつつ、チャンバ間での基板の搬送を実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る基板処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。

【図2】センターロボットの構成および設置環境を示す図である。

【図3】湿式処理を実行する基板処理ユニットを示す図である。

【図4】超臨界乾燥処理を実行する基板処理ユニットを示す図である。

【図5】センターロボットの外観を示す斜視図である。

【図6】チャンバへアクセスする際の基板保持ユニットの動作を示す図である。

【図7】チャンバへアクセスする際の基板保持ユニットの動作を示す図である。

【図8】この基板処理装置の動作を示すフローチャートである。

【図9】チャンバへの基板の搬出および搬入処理を示すフローチャートである。

【図10】カバー部とチャンバとの接続の他の態様を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は本発明に係る基板処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。より具体的には、図１（ａ）は本発明の一実施形態である基板処理装置１を示す平面図であり、図１（ｂ）は基板処理装置１を示す側面図である。なお、これらの図は装置の外観を示すものではなく、装置の外壁パネルやその他の一部構成を除外することでその内部構造をわかりやすく示した模式図である。この基板処理装置１は、例えばクリーンルーム内に設置されて基板に対し所定の処理を施すための装置である。

【0016】

ここで、本実施形態における「基板」としては、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。以下では主として半導体基板の処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。

【0017】

図１（ａ）に示すように、基板処理装置１は、基板Ｓに対して処理を施す基板処理部１０と、この基板処理部１０に結合されたインデクサ部２０とを備えている。インデクサ部２０は、基板Ｓを収容するための容器Ｃ（複数の基板Ｓを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard
Mechanical Interface）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）など）を複数個保持することができる容器保持部２１と、この容器保持部２１に保持された容器Ｃにアクセスして、未処理の基板Ｓを容器Ｃから取り出したり、処理済みの基板を容器Ｃに収納したりするためのインデクサロボット２２とを備えている。各容器Ｃには、複数枚の基板Ｓがほぼ水平な姿勢で収容されている。

【0018】

インデクサロボット２２は、装置筐体に固定されたベース部２２１と、ベース部２２１に対し鉛直軸周りに回動可能に設けられた多関節アーム２２２と、多関節アーム２２２の先端に取り付けられたハンド２２３とを備える。ハンド２２３はその上面に基板Ｓを載置して保持することができる構造となっている。このような多関節アームおよび基板保持用のハンドを有するインデクサロボットは公知であるので詳しい説明を省略する。

【0019】

基板処理部１０は、平面視においてほぼ中央に配置されたセンターロボット１５と、このセンターロボット１５を取り囲むように配置された複数の基板処理ユニットとを備えている。具体的には、センターロボット１５が配置された空間に面して複数の（この例では４つの）基板処理ユニット１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａが配置されている。これらの基板処理ユニット１１Ａ～１４Ａは、それぞれ基板Ｓに対して所定の処理を実行するものである。これらの処理ユニットを同一の機能のものとした場合には、複数基板の並列処理が可能となる。また、機能の異なる処理ユニットを組み合わせて、１つの基板に対し異なる処理を順番に実行するように構成することもできる。

【0020】

後述するように、この実施形態の基板処理装置１は、基板Ｓを所定の処理液により湿式処理した後、基板Ｓを乾燥させるという一連の処理に使用される。この目的のために、４つの基板処理ユニットのうち２つの基板処理ユニット１１Ａ，１２Ａは、基板Ｓに対する湿式処理を担い、これを可能とするための構成を内部に備えている。また、他の２つの基板処理ユニット１３Ａ，１４Ａは、湿式処理後の基板Ｓから残存液を除去し基板Ｓを乾燥させる処理（乾燥処理）を担い、これを可能とするための構成を内部に備えている。

【0021】

各基板処理ユニット１１Ａ～１４Ａでは、基板Ｓに対する処理を実行する基板処理主体が、センターロボット１５に面する側面に開閉自在のシャッターが設けられた処理チャンバ内に収容されている。すなわち、基板処理ユニット１１Ａは、処理チャンバ１１０と、処理チャンバ１１０のセンターロボット１５に面する側面に設けられたシャッター１１１とを有する。シャッター１１１は処理チャンバ１１０のセンターロボット１５に面する側面に設けられた開口部を覆うように設けられており、シャッター１１１が開かれると開口部が露出し、該開口部を介して基板Ｓの搬入および搬出が可能となる。また、処理チャンバ１１０内で基板Ｓに対する処理が実行される際には、シャッター１１１が閉じられることで、処理チャンバ１１０内の雰囲気が外部から遮断される。

【0022】

同様に、基板処理ユニット１２Ａは、処理チャンバ１２０と、処理チャンバ１２０のセンターロボット１５に面する側面に設けられたシャッター１２１とを有する。また、基板処理ユニット１３Ａは、処理チャンバ１３０と、処理チャンバ１３０のセンターロボット１５に面する側面に設けられたシャッター１３１とを有する。また、基板処理ユニット１４Ａは、処理チャンバ１４０と、処理チャンバ１４０のセンターロボット１５に面する側面に設けられたシャッター１４１とを有する。

【0023】

そして、このように水平方向に配置された基板処理ユニットのセットが上下方向に複数段（この例では２段）配置されている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、基板処理ユニット１１Ａの下方には基板処理ユニット１１Ｂが設けられている。基板処理ユニット１１Ｂの構成および機能は、基板処理ユニット１１Ａと同じである。また、基板処理ユニット１２Ａの下方には、基板処理ユニット１２Ａと同一構成、同一機能の基板処理ユニット１２Ｂが設けられている。同様に、基板処理ユニット１３Ａの下部にも基板処理ユニット１３Ｂ（図２）が、また基板処理ユニット１４Ａの下部にも不図示の基板処理ユニットが設けられる。なお、基板処理ユニットの段数は、ここに例示する２に限定されず任意である。また１段当たりの基板処理ユニットの配設数も上記に限定されない。もちろん基板処理ユニットは１段のみであってもよい。

【0024】

図２はセンターロボットの構成および設置環境を示す図である。センターロボット１５は、チャンバ間で基板を搬送する基板搬送部として機能する。さらに、センターロボット１５は、インデクサロボット２２から未処理の基板Ｓを受け取ることができ、かつ処理済みの基板Ｓをインデクサロボット２２に受け渡すことができる。具体的には、センターロボット１５は、基台部１５１と、回転ベース１５２と、支持フレーム１５３と、伸縮アーム１５４と、ハンド１５５と、カバー部１５６とを備えている。

【0025】

基台部１５１は、基板処理部１０の底部フレームに固定されており、センターロボット１５の各構成を支持している。回転ベース１５２は基台部１５１に取り付けられ、基台部１５１に対して鉛直軸周りに回動可能となっている。詳しくは後述するが、支持フレーム１５３は回転ベース１５２に固定されたガントリ状の枠体であり、伸縮アーム１５４、ハンド１５５およびカバー部１５６を一体化した基板保持ユニット１５０を昇降自在に支持する。

【0026】

基板保持ユニット１５０において、伸縮アーム１５４は、その回動および伸縮運動によりハンド１５５を水平移動させる。カバー部１５６は、このように水平移動する伸縮アーム１５４およびハンド１５５をその内部空間に収容する。ハンド１５５は、その上面に基板Ｓを載置して保持することができ、しかも、インデクサロボット２２のハンド２２３との間で基板Ｓの受け渡しが可能な構造となっている。このような構造のハンド機構は公知であるので、詳しい説明を省略する。

【0027】

図２に破線矢印で示すように、回転ベース１５２が鉛直軸回りに回動し、基板保持ユニット１５０は上下方向に昇降する。また、伸縮アーム１５４の伸縮によりハンド１５５が水平移動する。後述するように、これらの動作の組み合わせによりハンド１５５の各チャンバ１１０等へのアクセスが実現され、各チャンバへの基板の搬入およびチャンバからの基板の搬出が可能となる。

【0028】

上記のように構成された基板処理装置１では、次のようにして基板Ｓに対する処理が実行される。初期状態では、容器保持部２１に載置された容器Ｃに未処理の基板Ｓが収容されている。インデクサロボット２２は、容器Ｃから１枚の未処理基板Ｓを取り出してセンターロボット１５に受け渡す。センターロボット１５は、受け取った基板Ｓを、当該基板Ｓに対する処理を実行する基板処理ユニットに搬入する。

【0029】

例えば基板処理ユニット１１Ａに基板Ｓを搬入する場合、図２に示すように、センターロボット１５は、昇降ベース１５２により回転ベース１５３の高さを調整して、ハンド１５５に保持した基板Ｓを基板処理ユニット１１Ａの処理チャンバ１１０側面のシャッター１１１の高さに位置決めする。シャッター１１１が開かれ、伸縮アーム１５４が処理チャンバ１１０側面の開口部に向かって伸長することで、ハンド１５５に保持される基板Ｓが処理チャンバ１１０へ搬入される。伸縮アーム１５４が退避した後、シャッター１１１が閉じられて、処理チャンバ１１０内で基板Ｓに対する処理が実行される。他の基板処理ユニットへの基板Ｓの搬入も同様にして行うことができる。

【0030】

一方、基板処理ユニット１１Ａから処理済みの基板Ｓを取り出す際には、シャッター１１１が開かれた処理チャンバ１１０に伸縮アーム１５４が進入して処理済みの基板Ｓを取り出す。このように、基板保持ユニット１５０が処理チャンバ１１０と対向配置された状態で伸縮アーム１５４がハンド１５５を処理チャンバ１１０に対し進退移動させることで、処理チャンバ１１０へのハンド１５５のアクセスが実現される。取り出された基板Ｓについては、他の基板処理ユニットに搬入されて新たな処理が実行されてもよく、またインデクサロボット２２を介して容器Ｃに戻されてもよい。この実施形態における具体的な処理シーケンスについては後に詳しく説明する。

【0031】

図２に示すように、センターロボット１５は、側方および上方が隔壁１０１により外部空間から隔てられた搬送空間ＴＳに設置されている。基板処理ユニット１１Ａは、処理チャンバ１１０のシャッター１１１が設けられた側面を搬送空間ＴＳに臨ませて隔壁１０１の側部に取り付けられている。他の基板処理ユニットも同様である。また、基板処理ユニット１１Ａ，１３Ａおよび搬送空間ＴＳの上方には、装置内に清浄な空気を供給するとともに適度なダウンフローを生じさせるためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１０３，１０４，１０５が設けられている。

【0032】

上記の他、基板処理装置１には、装置各部の動作を制御するための制御ユニット９０が設けられている。制御ユニット９０は、少なくともＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリ９２とを含む。ＣＰＵ９１は、予め用意された制御プログラムを実行することで、装置各部に所定の動作を実行させる。また、メモリ９２は、ＣＰＵ９１が実行すべき制御プログラムや、その実行により生じるデータ等を記憶する。上記したインデクサロボット２２およびセンターロボット１５の動作、各処理チャンバにおけるシャッターの開閉や基板Ｓに対する各種処理等に関わる動作は、制御プログラムを実行するＣＰＵ９１によって制御される。

【0033】

図３は湿式処理を実行する基板処理ユニットを示す図である。より具体的には、図３（ａ）は基板処理ユニット１１Ａの構成を示す図であり、図３（ｂ）および図３（ｃ）は基板処理ユニット１１Ａの動作を説明するための図である。ここでは基板処理ユニット１１Ａの構成について説明するが、湿式処理を実行する他の基板処理ユニット１１Ｂ，１２Ａ等の構成も基本的に同じである。

【0034】

基板処理ユニット１１Ａは、基板処理主体としての湿式処理部３０を処理チャンバ１１０内に備えている。湿式処理部３０は、基板Ｓの上面に処理液を供給して基板Ｓの表面処理や洗浄等を行う。また、湿式処理後に搬出される基板Ｓの上面が周囲雰囲気に露出するのを防止するために、湿式処理部３０は、湿式処理後の基板Ｓの上面を低表面張力液の液膜で覆う、液膜形成処理を併せて実行する。

【0035】

この目的のために、湿式処理部３０は、基板保持部３１、スプラッシュガード３２、処理液供給部３３および低表面張力液供給部３４を備えている。これらの動作は制御ユニット９０により制御される。基板保持部３１は、基板Ｓとほぼ同等の直径を有する円板状のスピンチャック３１１を有し、スピンチャック３１１の周縁部には複数のチャックピン３１２が設けられている。チャックピン３１２が基板Ｓの周縁部に当接して基板Ｓを支持することにより、スピンチャック３１１はその上面から離間させた状態で基板Ｓを水平姿勢に保持することができる。

【0036】

スピンチャック３１１はその下面中央部から下向きに延びる回転支軸３１３により上面が水平となるように支持されている。回転支軸３１３は処理チャンバ１１０の底部に取り付けられた回転機構３１４により回転自在に支持されている。回転機構３１４は図示しない回転モータを内蔵しており、制御ユニット９０からの制御指令に応じて回転モータが回転することで、回転支軸３１３に直結されたスピンチャック３１１が１点鎖線で示す鉛直軸周りに回転する。図３においては上下方向が鉛直方向である。これにより、基板Ｓが水平姿勢のまま鉛直軸周りに回転される。

【0037】

基板保持部３１を側方から取り囲むように、スプラッシュガード３２が設けられる。スプラッシュガード３２は、スピンチャック３１１の周縁部を覆うように設けられた概略筒状のカップ３２１と、カップ３２１の外周部の下方に設けられた液受け部３２２とを有している。カップ３２１は制御ユニット９０からの制御指令に応じて昇降する。カップ３２１は、図３（ａ）に示すようにカップ３２１の上端部がスピンチャック３１１に保持された基板Ｓの周縁部よりも下方まで下降した下方位置と、図３（ｂ）に示すようにカップ３２１の上端部が基板Ｓの周縁部よりも上方に位置する上方位置との間で昇降移動する。

【0038】

カップ３２１が下方位置にあるときには、図３（ａ）に示すように、スピンチャック３１１に保持される基板Ｓがカップ３２１外に露出した状態になっている。このため、例えばスピンチャック３１１への基板Ｓの搬入および搬出時にカップ３２１が障害となることが防止される。

【0039】

また、カップ３２１が上方位置にあるときには、図３（ｂ）に示すように、スピンチャック３１１に保持される基板Ｓの周縁部を取り囲むことになる。これにより、後述する液供給時に基板Ｓの周縁部から振り切られる処理液がチャンバ１１０内に飛散することが防止され、処理液を確実に回収することが可能となる。すなわち、基板Ｓが回転することで基板Ｓの周縁部から振り切られる処理液の液滴はカップ３２１の内壁に付着して下方へ流下し、カップ３２１の下方に配置された液受け部３２２により集められて回収される。複数の処理液を個別に回収するために、複数段のカップが同心に設けられてもよい。

【0040】

処理液供給部３３は、処理チャンバ１１０に固定されたベース３３１に対し回動自在に設けられた回動支軸３３２から水平に伸びるアーム３３３の先端にノズル３３４が取り付けられた構造を有している。回動支軸３３２が制御ユニット９０からの制御指令に応じて回動することによりアーム３３３が揺動し、アーム３３３先端のノズル３３４が、図３（ａ）に示すように基板Ｓの上方から側方へ退避した退避位置と、図３（ｂ）に示すように基板Ｓ上方の処理位置との間を移動する。

【0041】

ノズル３３４は制御ユニット９０に設けられた処理液供給部（図示省略）に接続されており、処理液供給部から適宜の処理液が送出されるとノズル３３４から基板Ｓに向けて処理液が吐出される。図３（ｂ）に示すように、スピンチャック３１１が比較的低速で回転することで基板Ｓを回転させながら、基板Ｓの回転中心の上方に位置決めされたノズル３３から処理液Ｌｑを供給することで、基板Ｓの上面Ｓａが処理液Ｌｑにより処理される。処理液Ｌｑとしては、現像液、エッチング液、洗浄液、リンス液等の各種の機能を有する液体を用いることができ、その組成は任意である。また複数種の処理液が組み合わされて処理が実行されてもよい。

【0042】

低表面張力液供給部３４も、処理液供給部３３と対応する構成を有している。すなわち、凝固液供給部３４は、ベース３４１、回動支軸３４２、アーム３４３、ノズル３４４等を有しており、これらの構成は、処理液供給部３３において対応するものと同等である。回動支軸３４２が制御ユニット９０からの制御指令に応じて回動することによりアーム３４３が揺動する。アーム３４３先端のノズル３４４は、湿式処理後の基板Ｓの上面Ｓａに対して液膜を形成するための低表面張力液を供給する。

【0043】

上記した図３（ｂ）の説明における「処理液Ｌｑ」、「アーム３３３」、「ノズル３３４」をそれぞれ「低表面張力液Ｌｑ」、「アーム３４３」、「ノズル３４４」と読み替えることにより、低表面張力液供給部３４の動作が説明される。ただし吐出されるのは低表面張力液であり、一般に処理液とは異なる種類の液体である。

【0044】

処理対象となる基板上面Ｓａが微細な凹凸パターン（以下、単に「パターン」という）を形成されたものであるとき、湿式処理後の濡れた基板Ｓが乾燥する過程において、パターン内に入り込んだ液体の表面張力によりパターン倒壊が生じるおそれがある。これを防止するための方法としては、パターン内の液体をより表面張力の低い液体に置換してから乾燥させる方法、基板上面Ｓａを昇華性物質の固体で覆い昇華性物質を昇華させる昇華乾燥法、本実施形態で採用する超臨界乾燥法などがある。

【0045】

高温、高圧状態を必要とする超臨界乾燥処理を行うためには、湿式処理を行うチャンバとは別の高圧チャンバを必要とする。このため、湿式処理後の基板Ｓを高圧チャンバへ搬送する必要が生じる。搬送中のパターンの露出に起因する倒壊を避けるため、基板上面Ｓａを液体または固体で覆っておくことが望ましい。このとき基板上面Ｓａを覆う液体は、表面張力によるパターン倒壊をより確実に防止するという観点から、処理液よりも表面張力の小さい液体であることが望ましい。本明細書ではこのような性質の液体を「低表面張力液」と称している。

【0046】

この実施形態では、基板上面Ｓａを低表面張力液の液膜で覆った状態で搬送を行う。液膜は以下のようにして形成される。図３（ｂ）に示すように、基板Ｓが所定の回転速度で回転された状態で、制御ユニット９０に設けられた低表面張力液供給部（図示省略）から供給される低表面張力液Ｌｑがノズル３４３から吐出されることで、基板上面Ｓａは低表面張力液の液膜ＬＦで覆われた状態となる。低表面張力液としては、湿式処理に用いられる処理液との混和性がよく、かつこれよりも表面張力が小さいものが望ましい。例えば処理液が水を主成分とするものであるとき、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を好適に利用可能である。こうして基板上面Ｓａの全体が低表面張力液の液膜ＬＦで覆われた状態となる。

【0047】

上面Ｓａが液膜ＬＦで覆われた状態で基板処理ユニット１１Ａから搬出される基板Ｓは、基板処理ユニット１３Ａに搬送されて乾燥処理を受ける。すなわち基板処理ユニット１３Ａは、水平姿勢で搬入される基板Ｓの上面Ｓａに形成されている液膜ＬＦを除去し、基板Ｓを乾燥させる乾燥処理を、基板処理として実行する機能を有する。乾燥処理としては、基板Ｓを超臨界流体で覆ってから超臨界流体を（液相を介することなく）気化させ除去する、超臨界乾燥が適用される。ここでは基板処理ユニット１３Ａの構成について説明するが、乾燥処理を実行する他の基板処理ユニット１３Ｂ，１４Ａ等の構成も基本的に同じである。

【0048】

図４は超臨界乾燥処理を実行する基板処理ユニットを示す図である。より具体的には、図４は基板処理ユニット１３Ａの内部構造を示す側面断面図である。超臨界乾燥処理の原理およびそのために必要な基本構成は公知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。基板処理ユニット１３Ａは高圧チャンバ１３０を備え、その内部に、乾燥処理の実行主体としての乾燥処理部４０が設けられている。乾燥処理部４０では、基板Ｓを載置するためのステージ４１が高圧チャンバ１３０内に設置されている。ステージ４１は吸着保持または機械的保持により、上面Ｓａが液膜に覆われた基板Ｓを保持する。高圧チャンバ１３０は高圧となるため、これに耐えるために内部構成は比較的簡素であり、また高圧に耐え得る部材が使用される。

【0049】

ステージ４１の下面中央には回転支軸４２が下向きに延びている。回転支軸４２は高圧チャンバ１３０の底面に高圧シール回転導入機構４３を介して挿通されている。高圧シール回転導入機構４３の回転軸４３１は回転機構４３２に接続されている。このため、制御ユニット９０からの制御指令に応じて回転機構４３２が作動すると、基板Ｓがステージ４１と共に、１点鎖線で示す鉛直方向の回転軸周りに回転する。

【0050】

高圧チャンバ１３０の内部でステージ４１の上方には流体分散部材４４が設けられている。流体分散部材４４は、平板状の閉塞板４４１に対し上下に貫通する貫通孔４４２を複数設けたものである。高圧チャンバ１３０の上部には二酸化炭素供給部４５から二酸化炭素ガスが必要に応じて供給され、二酸化炭素ガスは流体分散部材４４により整流されて、基板Ｓの上方から均一に基板Ｓに向けて供給される。

【0051】

また、高圧チャンバ１３０内には窒素供給部４６から窒素が必要に応じて導入される。窒素は必要に応じて種々の形態で、つまり常温または昇温されたガスとして、あるいは冷却されて液化した液体窒素として、高圧チャンバ１３０内のガスをパージしたりチャンバ内を冷却したりする目的に応じて供給される。

【0052】

さらに、高圧チャンバ１３０には排出機構４８が接続されている。排出機構４８は、高圧チャンバ１３０内に導入される気体や液体等の各種流体を必要に応じて排出する機能を有する。排出機構４８は、このための配管やバルブ、ポンプ等を備える。これにより、必要な場合には高圧チャンバ１３０内の流体を速やかに排出することができる。

【0053】

図示を省略するが、制御ユニット９０は、高圧チャンバ１３０内の圧力や温度を検出するための構成およびこれらを所定値に制御するための構成を有している。すなわち、制御ユニット９０は、高圧チャンバ１３０内の圧力および温度を所定の目標値に制御する機能を有している。

【0054】

次に、センターロボット１５の構造について説明する。センターロボット１５は、インデクサロボット２２との間での基板Ｓの受け渡しと、チャンバ間での基板Ｓの移送とを担う。このうち、湿式処理ユニット１１Ａ等から乾燥処理ユニット１３Ａ等への基板Ｓの移送は、水平姿勢の基板Ｓの上面に低表面張力液の液膜ＬＦが形成された状態で行われる。液膜ＬＦは、湿式処理ユニット１１Ａ等から乾燥処理ユニット１３Ａ等への移送の際に基板Ｓの表面が露出しパターン倒壊が生じるのを防止するために形成される。しかしながら、搬送の過程で液体が基板Ｓから落下したり、基板Ｓの表面から蒸発したりすることがある。

【0055】

このようにして液体が基板Ｓから飛散すると装置内部を汚染することになる。特に液体に腐食性や引火性がある場合には、このような性質への対策が装置に必要となり、装置が大がかりとなりコスト上昇にもつながる。そこで、以下に説明するように、この実施形態では液膜ＬＦが形成された基板Ｓを保持するハンド１５５の周囲をカバーで覆うことにより、液体の飛散を防止している。

【0056】

図５はセンターロボットの外観を示す斜視図である。センターロボット１５は、基台部１５１に対しモータ等の適宜の回転機構を介して回転ベース１５２が取り付けられており、制御ユニット９０からの制御指令に応じて回転機構が作動することで、回転ベース１５２は鉛直軸周りに回動する。この回転ベース１５２から上向きに延びる支持フレーム１５３に、基板保持ユニット１５０が取り付けられている。より具体的には、略円板形状の回転ベース１５２の上面に、２本の支柱１５３１，１５３２が取り付けられており、これらの支柱の上端部が梁部材１５３３により結合されて、全体としてガントリ型の支持フレーム１５３が構成される。支柱１５３１，１５３２それぞれの側面にはガイドレール１５３５，１５３６が設けられ、これらに基板保持ユニット１５０が装着される。

【0057】

より詳しくは、基板保持ユニット１５０のカバー部１５６の下部には水平方向に延びる支持アーム１５７１，１５７２が固定されており、支持アーム１５７１，１５７２の先端に設けられたスライダ（図示省略）がガイドレール１５３５，１５３６に昇降自在に係合する。支柱１５３１，１５３２にはボールねじ機構、リニアモータ、直動ガイド等の適宜の昇降機構が組み込まれており、制御ユニット９０からの制御指令に応じて昇降機構が作動することで、基板保持ユニット１５０全体がガイドレール１５３５，１５３６に沿って昇降移動する。この昇降動作により、基板保持ユニット１５０の高さ方向位置が決定される。

【0058】

回転機構の動作により決定される回転ベース１５２の回転角度と、昇降機構の動作により決定される基板保持ユニット１５０の高さ方向位置との組み合わせによって、基板保持ユニット１５０の位置が決まる。このようにして、例えば１つの基板処理ユニットとの対向位置に基板保持ユニット１５０を位置決めすることができる。図５において、矢印Ｄ１は回転機構の作動による回転ベース１５２の回転方向を、矢印Ｄ２は昇降機構の作動による基板保持ユニット１５０の移動方向をそれぞれ示している。

【0059】

基板保持ユニット１５０は、各基板処理ユニットのチャンバ内にアクセスして基板Ｓの搬入または搬出を行う伸縮アーム１５４およびハンド１５５の周囲を、カバー部１５６で覆った構造を有している。次に説明するように、カバー部１５６は水平方向に伸縮可能な二重筒構造となっており、ハンド１５５の水平移動と連動して伸縮することで、チャンバに対する基板の搬入・搬出動作を実現する。図５において、矢印Ｄ３は後述するカバー部１５６の伸縮方向を、矢印Ｄ４はハンド１５５の進退方向をそれぞれ示している。

【0060】

以下では基板保持ユニット１５０が１つの基板処理ユニット１１Ａのチャンバ１１０にアクセスして基板を搬入または搬出する際の動作を例として説明するが、他のチャンバへのアクセスについても同様に考えることが可能である。

【0061】

図６および図７は、チャンバへアクセスする際の基板保持ユニットの動作を模式的に示す図である。より具体的には、図６はハンド１５５がチャンバ１１０にアクセスする前の状態を示しており、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は側面断面図である。また、図７はハンド１５５がチャンバ１１０内に進入した状態を示しており、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面断面図である。

【0062】

これらの図に示すように、伸縮アーム１５４はベース部１５４１に取り付けられた多関節アーム１５４２を有し、多関節アーム１５４２の先端に、基板Ｓを保持可能なフォーク状に形成されたハンド１５５が取り付けられている。伸縮アーム１５４の各関節が協調して回動することにより、伸縮アーム１５４は、図６（ａ）に示すように折りたたまれた状態と、図７（ａ）に示すように伸長した状態との間で形態が変化する。これにより、アーム先端に装着されたハンド１５５が水平移動し、矢印Ｄ４方向を進退方向として進退移動する。

【0063】

図７（ａ）に示すように、基板保持ユニット１５０がチャンバ１１０（より具体的にはその開口部１１２）との対向位置に位置決めされ、伸縮アーム１５４が伸長した状態では、ハンド１５５がチャンバ１１０の開口部１１２を介してチャンバ１１０内に進入した状態となる。これによりチャンバ１１０への基板Ｓの搬入、およびチャンバ１１０からの基板Ｓの搬出が可能となる。このときのハンド１５の位置を「内部位置」と称することとする。一方、図６（ａ）に示す伸縮アーム１５４が折りたたまれた状態では、ハンド１５５はチャンバ１１０の外部へ退避した状態となる。このときのハンド１５５の位置を「外部位置」と称することとする。

【0064】

このように動作する伸縮ハンド１５４およびハンド１５５を覆うように、カバー部１５６が設けられている。カバー部１５６は、伸縮アーム１５４の可動範囲を内部空間に収める箱型に形成されたカバー本体１５６１と、両端に開口が設けられて水平方向に貫通する中空構造の筒型に形成された延伸部材１５６２とを備えている。延伸部材１５６２の両開口のうち外部に露出する側の（つまりカバー本体１５６１側の開口とは反対側の）開口１５６２ａは、基板Ｓを保持するハンド１５５がカバー部１５６の内部空間ＳＰから外部の空間（この例では搬送空間ＴＳ）へ進出する際の出入り口となる。

【0065】

より具体的には、カバー本体１５６１は、ハンド１５５の進退経路に当たる側面に開口１５６１ａが設けられた箱型形状を有している。カバー本体１５６１の内部空間ＳＰに伸縮アーム１５４が収容され、カバー本体１５６１の下部には伸縮アーム１５４を作動させるための駆動機構１５８が取り付けられている。駆動機構１５８は、制御ユニット９０からの制御指令に応じて、基板保持ユニット１５９の可動部を作動させる。カバー本体１５６１の少なくとも底面については、基板Ｓからこぼれた液体を一時的に貯留可能とするために、外部空間（搬送空間ＴＳ）に連通する開口部を設けず、また液体を開口１５６１ａの方向に誘導するような勾配を設けないことが望ましい。

【0066】

延伸部材１５６２は、ハンド１５５の進退方向Ｄ４に対応する両側面が開口した、つまり水平方向に貫通する中空構造の筒型形状を有している。延伸部材１５６２の外形寸法はカバー本体１５６１の開口１５６１ａよりも少し小さく形成されており、該開口１５６１ａの内部に延伸部材１５６２の一部が入り込むことで、カバー部１５６は二重筒構造となっている。なお、延伸部材１５６２は、上記とは逆に、カバー本体１５６１の開口１５６１ａを外側から取り囲むような構造とされてもよい。延伸部材１５６２には進退ロッド１５６４が連結されており、進退ロッド１５６４は駆動機構１５８により、ハンド１５５の進退方向Ｄ４に沿って水平方向に駆動される。これにより、延伸部材１５６２は、カバー本体１５６１に対して水平方向に移動可能となっている。その移動方向Ｄ３はハンド１５５の進退方向Ｄ４と略同じ方向である。

【0067】

このような機構により、カバー部１５６全体としては方向Ｄ３に沿って所定の範囲で伸縮する構造となっている。すなわち、カバー部１５６は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように延伸部材１５６２がカバー本体１５６１内に引き込まれてチャンバ１１０から後退した状態と、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、延伸部材１５６２がより外部へ引き出されチャンバ１１０側へ進出した状態との間でその形態が変化する。以下では、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す延伸部材１５６２の位置を「後退位置」と称し、図７（ａ）、図７（ｂ）に示す延伸部材１５６２の位置を「進出位置」と称することとする。

【0068】

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、伸縮アーム１５４が折りたたまれた状態では、延伸部材１５６２がカバー本体１５６１内に最も大きく入り込む方向（図において左側）に位置決めされる。このとき、カバー本体１５６１と延伸部材１５６２とが連結して形成する内部空間ＳＰの内部に、伸縮アーム１５４、ハンド１５５およびこれに保持される基板Ｓの全体が収容されるように、カバー本体１５６１および延伸部材１５６２のサイズが決定されている。なお図６（ａ）および図７（ａ）では、内部構造を明示するために、カバー本体１５６１と延伸部材１５６２とを２種類の破線で表している。

【0069】

センターロボット１５により基板Ｓの搬送過程における基板保持部１５０の動作は、回転機構による回動動作および昇降機構による昇降動作を含み得る。これらの動作の際に基板Ｓの上面に液膜が形成されている場合、振動や加減速によって基板Ｓから液体が落下するおそれがある。カバー本体１５６１および延伸部材１５６２により形成される内部空間ＳＰ内に基板Ｓを収容しておくことで、もし液体の落下があったとしても、その飛散範囲をカバー部１５６内に留めることが可能となる。

【0070】

図６（ｂ）に示すように、カバー部１５６には排液機構１５９１および排気機構１５９２の少なくとも一方が接続されてもよい。具体的な構造の図示は省略するが、カバー部１５６の内部空間ＳＰに落下した液体については、排液機構１５９１が適宜の排出経路を介して外部へ排出することができる。また、液体の蒸発により生じた蒸気が外部へ漏出するのを防止するために、排気機構１５９２が内部空間ＳＰに微小な負圧を与えるようにしてもよい。

【0071】

また、基板Ｓから液体が蒸発する場合があるが、内部空間ＳＰに蒸気が充満することで蒸発の進行を抑制することができる。このように、カバー部１５６は、基板Ｓから落下する液体の飛散および基板Ｓからの液体の蒸発を抑制する効果がある。この効果をより高めるために、延伸部材１５６２の下面には段差が設けられて、搬送空間ＴＳ（図２）に露出している開口１５６２ａの開口面積が絞り込まれている。これにより、開口１５６２ａを介して外部へ液体が漏出する確率を低下させることができる。

【0072】

開口１５６２ａについては、上記効果をさらに高めるために、例えばハンド１５５および基板Ｓを通過させるために必要な最小限の開口サイズを有するスリット状の開口としたり、開口を開閉するためのシャッター部材を設けたりしてもよい。

【0073】

図６（ａ）に示すように、延伸部材１５６２がカバー本体１５６１側に引き込まれ後退位置にあるとき、延伸部材１５６２の先端はチャンバ１１０の側壁面から所定距離だけ離間した状態となっている。このため、点線矢印で示すように、基板保持ユニット１５０が回動する際にカバー部１５６がチャンバ１１０と干渉することは回避されている。つまり、センターロボット１５においては、延伸部材１５６２を後退位置に位置決めすることで、チャンバ壁面との干渉を生じさせることなく基板保持ユニット１５０を回動させることが可能となっている。これにより、基板保持ユニット１５０を種々の方向に回動させ、任意のチャンバとの対向位置に位置決めすることが可能となる。

【0074】

一方、図７（ａ）に示すように、延伸部材１５６２がカバー本体１５６１から引き出された進出位置にあるとき、延伸部材１５６２の先端部はチャンバ１１０の側壁面に当接する。これにより、カバー部１５６の内部空間ＳＰとチャンバ１１０の内部空間ＳＰｃとが連通する。そして、こうして連通した空間でハンド１５５が進退移動する。最終的に、ハンド１５５は延伸部材１５６２の先端部を超えてさらにチャンバ内部まで進出し、チャンバ１１０の内部空間ＳＰｃに露出することになる。これによりチャンバ内での基板Ｓの受け渡しが可能になる。

【0075】

延伸部材１５６２が後退位置にある状態で伸縮アーム１５４を伸長させると、ハンド１５５に保持される基板Ｓが一時的に外部空間（図２の搬送空間ＴＳ）に露出することになる。そのため、搬送中の基板Ｓから落下する液体が搬送空間ＴＳに漏れ出したり、基板Ｓからの液体の蒸発が促進されたりするという問題が起こり得る。本実施形態では、延伸部材１５６２の移動によってカバー部１５６とチャンバ１１０との内部空間同士を接続して伸縮アーム１５４を伸縮させることで、このような問題を未然に回避することが可能である。

【0076】

空間の閉塞効果を高めるために、延伸部材１５６２の開口１５６２ａの開口形状は、チャンバ１１０の開口部１１２の開口形状に対応したものとなっていることが望ましい。すなわち、延伸部材１５６２の先端部がチャンバ１１０に当接した状態では、延伸部材１５６２の開口１５６２ａとチャンバ１１０の開口部１１２とが概ね一致することが望ましい。この実施形態では、両開口の形状およびサイズが略同一とされ、チャンバ１１０に対向する延伸部材１５６２の先端部がチャンバ１１０の側壁に適合した形状となっている。さらに気密性を高めるために、延伸部材１５６２の開口１５６２ａの周囲を囲むようにシール部材１５６３が取り付けられている。なおシール部材はチャンバ１１０側に設けられてもよく、この場合には、チャンバ１１０においてシャッター１１１の気密性を高めるために設けられるシール部材と共用されるものであってもよい。

【0077】

カバー部１５６とチャンバ１１０との連結において必要とされる気密性は、液体の漏出や蒸発を必要十分な程度に抑えることができれば足り、したがって部材間にある程度の隙間が生じていてもよい。むしろ、気密性を確保するためにさらに複雑な機構を組み込むことは、処理中の基板Ｓを短時間で搬送するという目的において必ずしも有利なものとならない。

【0078】

次に、上記のように構成された基板処理装置１の動作について説明する。これまでに説明したように、この基板処理装置１は基板Ｓに対し湿式処理および乾燥処理を順番に実行する装置である。この処理の主な流れは、湿式処理を実行する基板処理ユニットに基板Ｓを搬送して処理液による処理を行った後、低表面張力液による液膜を形成し、乾燥処理を実行する基板処理ユニットにこの基板Ｓを搬送して液膜を除去し基板Ｓを乾燥させる、というものである。以下、その具体的な処理内容について説明する。

【0079】

ここでは１つの基板Ｓに対し基板処理ユニット１１Ａが湿式処理を実行し、基板処理ユニット１３Ａが乾燥処理を実行するものとして説明するが、湿式処理を実行する基板処理ユニットと乾燥処理を実行する基板処理ユニットとの組み合わせはこれに限定されるものではなく任意である。また、以下の説明においては、各基板処理ユニットの役割を明示するために、湿式処理を実行する基板処理ユニット１１Ａ等を「湿式処理ユニット」と、また乾燥処理を実行する基板処理ユニット１３Ａ等を「乾燥処理ユニット」と、それぞれ称することがある。

【0080】

図８はこの基板処理装置の動作を示すフローチャートである。この動作は、ＣＰＵ９１が予め準備された制御プログラムを実行して装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。最初に、インデクサロボット２２が未処理基板を収容する容器Ｃの１つから１枚の未処理基板Ｓを取り出す（ステップＳ１０１）。そして、基板Ｓはインデクサロボット２２からセンターロボット１５に受け渡され（ステップＳ１０２）、センターロボット１５は湿式処理を実行する基板処理ユニット（湿式処理ユニット）１１Ａに基板Ｓを搬入する（ステップＳ１０３）。

【0081】

基板Ｓが搬入された基板処理ユニット１１Ａは、基板Ｓに対し湿式処理を実行する（ステップＳ１０４）。湿式処理の内容は、先に説明したように、基板Ｓに処理液を供給して基板上面Ｓａの加工や洗浄を行うというものである。湿式処理後の基板Ｓに対しては、低表面張力液による液膜ＬＦを形成するための液膜形成処理が実行される（ステップＳ１０５）。

【0082】

液膜形成処理により上面Ｓａに液膜ＬＦが形成された基板Ｓは、センターロボット１５により基板処理ユニット１１Ａから取り出されて、乾燥処理を実行する基板処理ユニット（乾燥処理ユニット）１３Ａに搬入される。すなわち、基板処理ユニット１１Ａから基板処理ユニット１３Ａに基板Ｓを移送する、移送処理が行われる（ステップＳ１０６）。移送処理は、湿式処理ユニット１１Ａからの基板Ｓの搬出と、乾燥処理ユニット１３Ａへの基板Ｓの搬入とを含む。これらの処理内容については後に詳述する。

【0083】

基板Ｓが搬入された基板処理ユニット１３Ａは、基板Ｓに対し、付着している液体を除去して基板Ｓを乾燥させる乾燥処理を実行する（ステップＳ１０７）。基板処理ユニット１３Ａでは、超臨界流体を用いた超臨界乾燥処理が実行される。すなわち、高圧チャンバ１３０内に二酸化炭素供給部４５から二酸化炭素が導入され、チャンバ内圧を十分に高めることで二酸化炭素が液化する。または、液状の二酸化炭素が高圧チャンバ１３０に導入されてもよい。液状の二酸化炭素は基板上面Ｓａを覆う。液化した二酸化炭素は有機溶剤をよく溶かす。したがって、パターン内に残存するＩＰＡ等の溶解液は液状の二酸化炭素によって置換される。

【0084】

続いて、高圧チャンバ１３０内の温度および圧力が、二酸化炭素を超臨界状態とする条件に調整される。これにより高圧チャンバ１３０内の二酸化炭素が超臨界流体となる。超臨界状態の流体は極めて流動性が高く表面張力が小さい。特に二酸化炭素から生成された超臨界流体は、ＩＰＡ、アセトン等の有機溶剤をよく溶かす。このため、二酸化炭素の超臨界流体は微細なパターンの奥深くまで入り込み、残存する有機溶剤成分をパターン内から運び去る。比較的低圧、低温で超臨界状態となる点も、二酸化炭素が超臨界乾燥処理に適している理由の１つである。

【0085】

そして、高圧チャンバ１３０内が急激に減圧されることにより、超臨界流体は液相を経ることなく直接気化し基板Ｓから除去される。これにより、基板Ｓは液体成分が完全に除去されて乾燥した状態となる。パターン内に残存する液体成分は超臨界流体によって置換され、超臨界流体が直接気化することにより、パターン内の液体の表面張力に起因するパターン倒壊の問題は回避される。

【0086】

処理後の基板Ｓはセンターロボット１５により基板処理ユニット１３Ａから搬出される（ステップＳ１０８）。取り出された処理後の基板Ｓはセンターロボット１５からインデクサロボット２２へ受け渡され（ステップＳ１０９）、インデクサロボット２２は基板Ｓを容器Ｃの１つへ収容する（ステップＳ１１０）。処理済みの基板Ｓが収容される容器Ｃは、未処理状態の当該基板Ｓが収容されていた容器でもよく、また別容器でもよい。

【0087】

さらに処理すべき基板がある場合には（ステップＳ１１１においてＹＥＳ）、ステップＳ１０１に戻り、次の基板Ｓに対し上記した処理が実行される。処理すべき基板がなければ（ステップＳ１１１においてＮＯ）、処理は終了する。

【0088】

以上、１枚の基板Ｓを処理する場合の流れについて説明したが、実際の装置では複数基板に対する処理が並行して実行される。すなわち、１枚の基板Ｓが１つの基板処理ユニット内で処理を受けている間、同時にインデクサロボット２２およびセンターロボット１５による他の基板の搬送、ならびに他の基板処理ユニットによる基板処理の少なくとも１つを並行して実行することが可能である。

【0089】

より具体的には、例えばステップＳ１０２において基板Ｓがインデクサロボット２２からセンターロボット１５に受け渡された後では、インデクサロボット２２は新たに容器Ｃにアクセスして他の基板を取り出すことが可能である。また例えば、ステップＳ１０３において１枚の基板Ｓが基板処理ユニット１１Ａに搬入された後、センターロボット１５は他の基板を他の基板処理ユニットに搬入する、あるいは他の基板処理ユニットで処理された他の基板を搬出することが可能である。

【0090】

したがって、複数枚の基板Ｓに対し順次処理を行う必要がある場合には、各基板Ｓを処理するための装置各部の動作シーケンスを適宜に調節することで、複数枚の基板への処理を並行して進行させる。こうすることで、基板処理装置１全体としての処理のスループットを向上させることが可能となる。具体的な動作シーケンスは、処理の仕様、上記各ステップの所要時間や同時処理の可否等に応じて適切に定められる必要がある。

【0091】

図９はチャンバへの基板の搬出および搬入処理を示すフローチャートである。この処理は、上記した基板処理動作の移送処理（ステップＳ１０６）として実行されるものである。移送処理は、湿式処理ユニットである基板処理ユニット１１Ａからの基板Ｓの搬出処理と、乾燥処理ユニットである基板処理ユニット１３Ａへの当該基板Ｓの搬入処理とを含む。これらの２つの処理の間で、センターロボット１５の各部の動作は基本的に同じである。すなわち、搬出処理ではハンド１５５が基板Ｓを保持しない状態でチャンバ内へ進入し基板Ｓを保持して戻ってくるのに対し、搬入処理では基板Ｓを保持したハンド１５５がチャンバ内に進入し基板Ｓを残して戻ってくるという違いはあるが、その間の一連の動作は同じである。

【0092】

初期状態において、基板保持ユニット１５０は適宜の初期位置に位置決めされ、延伸部材１５６２が後退位置に、ハンド１５５が外部位置にそれぞれ位置決めされている（ステップＳ２０１）。したがって基板保持ユニット１５０はチャンバから離間した状態にある。基板処理ユニット１１Ａからの基板Ｓの搬出動作では、この時点でハンド１５５は基板を保持していない。一方、基板処理ユニット１１Ａへの基板Ｓの搬入動作では、この時点でハンド１５５は液盛りされた基板Ｓを保持している。搬入動作については後述することとし、以下ではまず搬出動作について説明する。

【0093】

この状態から、制御ユニット９０からの制御指令に応じた回転機構と昇降機構との協調動作により、基板保持ユニット１５０がアクセス対象のチャンバ１１０との対向位置に位置決めされる。具体的には、カバー部１５６の開口が対象チャンバ１１０の開口１１２と対向する位置となるように、基板保持ユニット１５０の位置が設定される（ステップＳ２０２）。延伸部材１５６２が後退位置に、ハンド１５５が外部位置にあるため、基板保持ユニット１５０とチャンバとの干渉は生じない。

【0094】

続いてチャンバ１１０のシャッター１１１が開かれ（ステップＳ２０３）、延伸部材１５６２が後退位置から進出位置に移動位置決めされることで、カバー部１５６の内部空間ＳＰとチャンバ１１０の内部空間ＳＰｃとが接続される（ステップＳ２０４）。なお、これらの順序は逆でもよい。すなわち、延伸部材１５６２が進出位置に位置決めされてからシャッター１１１が開かれてもよい。

【0095】

この状態から伸縮アーム１５４を作動させてハンド１５５をチャンバ１１０内に進入させ（ステップＳ２０５）、ハンド１５５がチャンバ１１０内の機構から基板Ｓを受け取る（ステップＳ２０６）。チャンバ内の処理機構とハンドとの間での基板Ｓの受け渡し方法としては種々のものが公知であり、本実施形態でも任意の方法を採用することができる。

【0096】

基板Ｓの受け取り後、伸縮アーム１５４を折りたたみ、ハンド１５５をチャンバ外へ移動させることで（ステップＳ２０７）、基板Ｓをチャンバ１１０から搬出することができる。次に、延伸部材１５６２を後退させてチャンバ１１０から離間させ（ステップＳ２０８）、シャッター１１１が閉じられることで（ステップＳ２０９）、チャンバ１１０からの基板Ｓの搬出が完了する。この場合においても、シャッターを閉じてから延伸部材１５６２を離間させる構成でも構わない。

【0097】

引き続き、基板Ｓを次工程（乾燥処理）の実行主体である基板処理ユニット１３Ａのチャンバ１３０に搬入する。この時点では、カバー部１５６に収容されたハンド１５５に、上面に液膜が形成された基板Ｓが保持されており、カバー部１５６はチャンバ１１０との対向位置に位置決めされている。チャンバ１３０への搬入処理では、この状態を初期状態として上記と同様の処理が実行される。すなわち、カバー部１５６がアクセス対象であるチャンバ１３０との対応位置に移動位置決めされ（ステップＳ２０２）、シャッター１１が開かれるとともに延伸部材１５６２が進出位置に移動することで、カバー部１５６とチャンバ１３０とが連結される（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）。

【0098】

この状態でハンド１５５がチャンバ１３０内に進入して基板Ｓを内部の処理機構に受け渡し（ステップＳ２０５、Ｓ２０６）、ハンド１５５および延伸部材が順次後退してチャンバ１３０から離間し（ステップＳ２０７、Ｓ２０８）シャッター１３１が閉じられることで（ステップＳ２０９）、チャンバ１３０への基板Ｓの搬入が完了する。

【0099】

これらの搬出、搬入処理においては、搬送される基板Ｓの上面には液膜が形成されている。搬送時の振動等により基板Ｓから液体がこぼれたり液体が蒸発したりする可能性があるが、たとえそのような事態においても液体はカバー部１５６の内部空間ＳＰに留められており、搬送空間ＴＳへの液体の漏出は回避される。

【0100】

なお、上記したチャンバ１１０からの基板Ｓの搬出動作では、ステップＳ２０５においてチャンバ１１０内に進入するハンド１５５は基板Ｓを保持していない。このため液体の漏出は起こり得ず、その意味においては延伸部材１５６２の進出による内部空間の連結（ステップＳ２０４）およびその解除（ステップＳ２０８）は必須でない。同様に、チャンバ１３０への基板Ｓの搬入動作では、搬入後にチャンバ１３０から退出するハンド１５５は基板Ｓを保持しておらず、したがって延伸部材１５６２の動作は必ずしも必要でない。

【0101】

このように、図９に示す動作は、状況に応じてステップＳ２０４、Ｓ２０８を省略するように構成されてもよい。このようにすると、液膜を形成される前の基板Ｓをチャンバ１１０に搬入する処理（図８のステップＳ１０３）、および乾燥処理後の基板Ｓをチャンバ１３０から搬出する処理（図８のステップＳ１０８）に対しても、上記と同様の動作を適用することが可能となる。もちろん、このように液体漏出のおそれのない搬送においても延伸部材１５６２を動作させても構わない。

【0102】

以上のように、この実施形態においては、チャンバ間で基板Ｓを搬送するセンターロボット１５において、伸縮アーム１５４およびハンド１５５を覆うカバー部１５６を設けることで、基板Ｓ上に液盛りされた液体がこぼれて搬送空間ＴＳに流出することが防止されている。そのため、搬送空間ＴＳに配置される種々の部材に液体が付着することが防止される。したがって、搬送空間ＴＳに配置される部材には高い耐薬品性、防滴性が求められない。このことは装置の小型化、低コスト化にも資するものである。

【0103】

以上説明したように、上記実施形態のセンターロボット１５においては、回転ベース１５２および回転機構が一体として本発明の「旋回機構」として機能している。また、伸縮アーム１５４（より具体的には多関節アーム１５４２）が本発明の「アーム」として機能し、排気機構１５９２が本発明の「負圧供給部」に相当している。また、延伸部材１５６２の先端部の開口１５６２ａが、本発明の「開口」に相当している。

【0104】

また、本実施形態の基板処理装置１は本発明の「基板処理装置」として機能している。基板処理装置１において、湿式処理ユニット１１Ａの処理チャンバ１１０が本発明の「第１チャンバ」に相当する一方、乾燥処理ユニット１３Ａの処理チャンバ１３０が本発明の「第２チャンバ」に相当している。これらはいずれも本発明の「チャンバ」に相当するものである。またチャンバ開口部１１２等が、本発明の「受け入れ口」として機能している。

【0105】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、カバー部１５６とチャンバ１１０等との連結において、カバー部１５６の延伸部材１５６２の先端部が、シール部材１５６３を介してチャンバ１１０の側面に当接する構成となっている。しかしながら、カバー部１５６の内部空間ＳＰとチャンバ１１０の内部空間ＳＰｃとを接続するための形態としてはこれに限定されず、例えば以下のような構成とすることもできる。

【0106】

図１０はカバー部とチャンバとの接続の他の態様を示す図である。なお、これらの変形例は上記実施形態の延伸部材１５６２およびチャンバ１１０の少なくとも一方の形状の軽微な変更により実現されるものである。このため、延伸部材およびチャンバに付す符号を上記実施形態と同じとすることで説明を省略する。例えば図１０（ａ）に示すように、延伸部材１５６２の先端部がチャンバ１１０側の開口１１２の内部に入り込んで両者が係合する構成であってもよい。この場合において、点線で示すように、延伸部材１５６２の先端がチャンバ１１０の内部空間ＳＰｃまで延びていてもよい。また、図１０（ｂ）に示すように、延伸部材１５６２の先端部がチャンバ１１０側の開口１１２の周囲に設けられた窪みと係合する構成であってもよい。

【0107】

また、単に液体の搬送空間ＴＳへの漏出を回避するという目的においては、延伸部材１５６２とチャンバ１１０とが当接している必要は必ずしもない。例えば図１０（ｃ）に示すように、延伸部材１５６２の先端がチャンバ１１０の内部空間ＳＰｃまで延びていれば、たとえ延伸部材１５６２の先端部から液体が落下したとしても、チャンバ内部空間ＳＰｃに留められ外部へ流出することが回避される。したがって、延伸部材１５６２とチャンバ１１０との間に隙間があっても問題ない。

【0108】

また、上記実施形態の処理で使用される各種の化学物質は一部の例を示したものであり、上記した本発明の技術思想に合致するものであれば、これに代えて種々のものを使用することが可能である。

【0109】

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係る基板処理装置は、例えば、ベース部に対しアームとカバー本体とを一体的に旋回させる旋回機構を備えていてよい。このような構成によれば、ハンドに保持される基板をカバー部内に収容した状態で搬送することができるので、液体の流出を防止しつつ、基板を種々の方向へ搬送することが可能である。

【0110】

また例えば、延伸部材の先端部がチャンバの側壁と係合する形状となっていてもよい。このような構成によれば、延伸部材とチャンバの側壁とが係合することで、液体の流出がより確実に防止される。

【0111】

また例えば、カバー本体は、底部に液体を貯留可能な構造とされてよい。このような構成によれば、仮に基板から液体がこぼれたとしても、液体をカバー部内に留めて外部への流出を防止することが可能である。

【0112】

また例えば、延伸部材は、カバー本体の内部空間から外部へ延設されていてよい。このような構成によれば、カバー本体に対し延伸部材を引き出す（あるいは引き込む）ことによりカバー部の伸縮を実現することが可能である。また、延伸部材の内部を通過する基板から液体が落下したとしても、液体は延伸部材の底面を介してカバー本体に流れ、外部への流出は避けられる。

【0113】

また例えば、内部空間に負圧を供給する負圧供給部が設けられてもよい。このような構成によれば、カバー部の内部で液体が蒸発したとしても、その蒸気が外部へ漏出するのを防止することができる。

【0114】

また例えば、ハンドがチャンバの内部まで進入する内部位置と、ハンドがチャンバの外部にある外部位置との間でハンドを進退移動させ、延伸部材は、チャンバ側に進出した進出位置と、進出位置よりもカバー本体側に後退した後退位置との間で水平移動する構成とされてもよい。またこの動作を実現するための制御部がさらに設けられてもよい。このような動作を組み合わせることで、チャンバ内へのハンドのアクセスと、チャンバに対するカバー本体の移動位置決めとを両立させることができる。

【0115】

また、本発明に係る基板処理装置において、例えば、第１チャンバおよび第２チャンバの各々には、ベース部に面する側面にハンドの進入を受け入れる受け入れ口が設けられ、延伸部材の先端部が受け入れ口に係合する形状となっていてよい。カバー部側の延伸部材とチャンバ側の受け入れ口とが互いに係合することで、液体の流出を効果的に防止することができる。

【0116】

また例えば、基板処理装置は、延伸部材と受け入れ口とが係合した状態で、内部位置と外部位置との間でハンドを移動させる構成であってよい。このような構成によれば、ハンドの移動の際の振動等により基板から液体がこぼれたとしても、液体はカバー部およびチャンバのいずれかの内部空間に留められ、外部へ流出することは避けられる。

【0117】

また例えば、基板処理装置は、延伸部材と第１チャンバの受け入れ口とが係合した状態で、第１チャンバから基板を搬出する構成であってよい。第１チャンバから搬出される基板には液膜が形成されており、このような基板を搬出する際に延伸部材と第１チャンバの受け入れ口とを係合させておくことで、仮に基板から液体がこぼれたとしても外部へ流出することは回避される。

【0118】

また例えば、基板処理装置は、延伸部材と第２チャンバの受け入れ口とが係合した状態で、第２チャンバへ基板を搬入する構成であってよい。第２チャンバへ搬入される基板には液膜が形成されており、このような基板を搬入する際に延伸部材と第２チャンバの受け入れ口とを係合させておくことで、仮に基板から液体がこぼれたとしても外部へ流出することは回避される。

【0119】

また例えば、基板処理装置は、延伸部材をカバー本体側に退避させた状態で、ベース部に対しアームとカバー本体とを一体的に移動させる構成であってよい。このような構成によれば、ハンドに保持される基板をカバー部の内部に収容した状態で基板を搬送することが可能であり、搬送中に基板からこぼれる液体を外部へ流出させることが回避される。

【0120】

また例えば、本発明に係る基板処理装置は、例えば、第１チャンバは有機溶剤による液膜を基板に形成し、第２チャンバは超臨界流体により基板を処理するものとして構成されてよい。超臨界流体による基板処理では、超臨界流体の表面張力が極めて小さいことから、微細パターンを有する基板に対してもパターン倒壊を起こすことなく処理を施すことが可能である。一方で、高圧を要することから第２チャンバの構造は特殊なものとなり、前工程を施すための構成を第２チャンバ内に設けることが困難である。このため、処理過程においてチャンバ間での基板の移送が必要になる。この場合、微細パターンを倒壊させることなく搬送を実現するために有機溶剤による液膜で基板表面を覆うことが有効であり、このような基板の搬送に本発明を好適に適用することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0121】

この発明は、互いに異なる処理を実行する複数のチャンバ間での基板の搬送を、基板表面を液膜で覆った状態で行う基板処理技術全般に適用することができる。例えば、湿式処理後の基板を超臨界乾燥処理により乾燥させる処理に好適である。

【符号の説明】

【0122】

１ 基板処理装置
１１Ａ 湿式処理ユニット、基板処理ユニット
１３Ａ 乾燥処理ユニット、基板処理ユニット
１５ センターロボット
１１０ チャンバ（第１チャンバ）
１３０ 高圧チャンバ（第２チャンバ）
１５１ 基台部（ベース部）
１５２ 回転ベース（旋回機構）
１５４ 伸縮アーム（アーム）
１５５ ハンド
１５６ カバー部
１５８ 駆動機構
１５４１ ベース部
１５６１ カバー本体
１５６２ 延伸部材
１５６２ａ 開口
ＬＦ 液膜
Ｓ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】