処理装置
【課題】処理容器内の高圧流体からシール部材を保護して、長期間、清浄な状態で使用することが可能な処理装置を提供する。
【解決手段】処理装置は搬入出領域２を介して処理容器１内に搬入された被処理基板Ｗに対して高圧流体を用いて処理を行い、蓋体３は処理容器１に当接して、搬入出領域２を気密に塞ぐ。規制機構２６は蓋体３が処理容器１内の圧力により後退することを規制し、シール部材１２は、蓋体３が搬入出領域２を塞いだときに、この搬入出領域２を囲んだ状態で蓋体３と処理容器１との間に介在する。保護シート１３は、シール部材１２を高圧流体との接触から保護するために、当該シール部材１２を覆うように設けられ、前記高圧流体に対する耐食性を有する材料により構成されている。
【解決手段】処理装置は搬入出領域２を介して処理容器１内に搬入された被処理基板Ｗに対して高圧流体を用いて処理を行い、蓋体３は処理容器１に当接して、搬入出領域２を気密に塞ぐ。規制機構２６は蓋体３が処理容器１内の圧力により後退することを規制し、シール部材１２は、蓋体３が搬入出領域２を塞いだときに、この搬入出領域２を囲んだ状態で蓋体３と処理容器１との間に介在する。保護シート１３は、シール部材１２を高圧流体との接触から保護するために、当該シール部材１２を覆うように設けられ、前記高圧流体に対する耐食性を有する材料により構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧流体を用いて処理容器内の被処理基板の処理を行うにあたり、被処理基板の搬入出領域を気密に塞ぐ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの被処理基板に対してデバイスを形成する一連の処理のうち、例えば超臨界流体や亜臨界流体などの高圧流体を用いることにより、パターン倒れの発生を防ぎつつ、液体が付着したウエハの乾燥処理を行う工程が知られている。この乾燥処理を行う処理装置は、例えばウエハを内部に収納して処理を行う処理容器と、この処理容器対してウエハが搬入出される搬送口（搬入出領域）を気密に塞ぐ蓋体とを備えた構成が採られる。
【０００３】
これら蓋体と処理容器との間には、超臨界流体が外部に流出することを防止するために、前記搬送口の周囲を囲むように例えばフッ素ゴムなどからなるＯ-リング（シール部材）が設けられる。そして、ウエハに対して処理を行うときには、超臨界流体の圧力によって蓋体が後退しないように当該蓋体を処理容器側に押し付け、これによりＯ-リングを押し潰して処理容器内の気密を保ち、超臨界流体の外部流出を防止する手法などが採用される。
【０００４】
ここで処理容器の搬送口を囲むように設けられたＯ-リングは、処理容器と蓋体との間の僅かな隙間を介して流出しようとする超臨界流体と接触する位置に配置されている。Ｏ-リングに超臨界流体が接触すると、その材質によっては、当該Ｏ-リングの内部に超臨界流体が浸透する場合がある。一方で、ウエハの処理を終えると超臨界流体は処理容器から排出され、処理容器内は減圧される。このときＯ-リング内に超臨界流体が浸透していると、減圧に伴ってＯ-リング内で超臨界流体が膨張し、Ｏ-リングにクラックを発生させ、強度低下の原因となるおそれがある。
【０００５】
また超臨界流体は物質の抽出能力が高いため、Ｏ-リングと接触したときにフッ素ゴム内の低重合成分や不純物などが抽出されて処理容器内に運ばれ、ウエハに付着して汚染（コンタミネーション）の原因となってしまうおそれもある。
【０００６】
ここで特許文献１には、エッチングや成膜などのプロセスで使用される減圧チャンバをシールするシール部材として、耐熱性を有するシリコーンゴムを用いる場合に、水素やヘリウムなどの軽い元素が当該シリコーンゴムの細孔を透過してしまうため、高真空環境を作り出す上での問題となる旨が記載されている。そこで特許文献１には、Ｏ-リング状のシリコーンゴムに、数ミクロンの厚さのポリイミド製の被膜を設けたり、断面がＵ字形状で、リング状のポリイミド製のカバー部材内に、Ｏ-リング状のシリコーンゴムをはめ込んだりした構成のシール部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２４１１５５号公報：段落０００６、段落００２２〜００２３、図３〜４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のシール部材によれば、シリコーンゴムを覆うポリイミド製の被膜やカバー部材により、軽い元素の透過を抑え、減圧チャンバの真空度の低下を抑えることができる。
一方で本発明が課題としている上述の処理装置では、被処理基板を処理するたびに蓋体の開閉動作が発生し、シール部材への加重、開放が繰り返される。このため、高圧流体が浸透しにくい被膜でカバー部材を覆ったとしても被膜に大きな力が加わり、シール部材の形状変化が繰り返されることにより、被膜の割れや剥がれが生じてしまうおそれがある。また断面がＵ字形状のカバー部材についても繰り返しの変形で割れなどが発生するおそれがあるほか、Ｕ字の開口部を介して高圧流体がシール部材を嵌め込んだ領域に進入する可能性もあり、特許文献１に記載の各シール部材は、高圧流体を用いる処理装置に適用するうえで難点がある。
【０００９】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、処理容器内の高圧流体から、蓋体と処理容器との間に介在するシール部材を保護して、長期間、清浄な状態で使用することが可能な処理装置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】
【００１０】
本発明に係る処理装置は、搬入出領域を介して処理容器内に搬入された被処理基板に対して高圧流体を用いて処理を行う処理装置において、
前記処理容器に当接して、前記搬入出領域を気密に塞ぐための蓋体と、
前記蓋体が前記処理容器内の圧力により当該処理容器側から後退することを規制するための規制機構と、
前記蓋体が前記搬入出領域を塞いだときに前記蓋体と前記処理容器との間に前記搬入出領域を囲んだ状態で介在するように設けられたシール部材と、
このシール部材を前記処理容器内の高圧流体との接触から保護するために、前記シール部材を覆うように設けられ、前記高圧流体に対する耐食性を有する材料により構成された保護シートと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上述の処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記保護シートの厚さは、１μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲内であること。
（ｂ）前記処理容器内の高圧流体からの圧力を受けて前記保護シートに引張応力が発生することによる前記シール部材の位置ずれを低減するために、この保護シートは、当該処理装置に取り付けられた後、被処理基板に対する処理が開始される前に、１００℃以上の温度、１ＭＰａ以上の圧力の雰囲気に晒す馴らし操作が行われていること。
（ｃ）前記保護シートはポリイミド材料からなること、及び、このポリイミド材料は、熱可塑性であること。
（ｄ）前記保護シートはフッ素樹脂材料からなること。
（ｅ）前記保護シートは、フッ素樹脂材料からなり、前記馴らし操作が行われた第１の保護シートと、この第１の保護シートを、前記シール部材と接する面の反対側から覆い、ポリイミド材料からなると共に前記馴らし操作が行われていない第２の保護シートと、を含むこと。
（ｆ）気密に塞がれた前記搬入出領域を開放する動作に伴って、前記シール部材が設けられている面から保護シートが剥がれること防止するために、前記処理容器から蓋体を離間させる際に、当該保護シートの前記シール部材と接する面とは反対側の面に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部を備えること。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、耐食性を有する材料にて構成された保護シートを用いて、処理容器とその蓋体との間に介在するように設けられたシール部材を覆うので、シール部材が配置されている位置まで高圧流体が進入しにくくなり、高圧流体との接触からシール部材を保護する効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係わる処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】前記処理装置の縦断側面図である。
【図３】前記処理装置の分解斜視図である。
【図４】前記処理装置に設けられている蓋体及びウエハホルダーの構成を示す斜視図である。
【図５】前記蓋体の縦断側面図である。
【図６】前記蓋体に保護シートを取り付けた後の馴らし操作の説明図である。
【図７】前記処理装置の第１の動作説明図である。
【図８】前記処理装置の第２の動作説明図である。
【図９】前記蓋体に設けられている保護シートの作用説明図である。
【図１０】前記処理装置の処理容器から蓋体を離間させる際の動作説明図である。
【図１１】保護シートの取り付け位置の他の例を示す説明図である。
【図１２】保護シートの他の構成例を示す説明図である。
【図１３】保護シートの取り付け方法の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の処理装置の実施の形態の一例について図１〜図５を参照しながらその構成を説明する。この処理装置は、高圧流体である超臨界流体を用いてウエハＷの乾燥処理を行うための処理容器１と、この処理容器１の側面側に形成されたウエハＷの搬送口（搬入出領域）２を気密に塞ぐ概略角棒形状の蓋体３と、を備えている。蓋体３の、処理容器１に対向する側面には、ウエハＷを下方側から支持して処理容器１に対して搬入出するための板状の部材であるウエハホルダー４が設けられている。なお、図３では蓋体３及びウエハホルダー４の描画を省略しており、処理容器１はその一部を切り欠いて表示してある。
【００１５】
処理容器１は、概略箱型の耐圧容器であり、内部にはウエハＷを水平に収納して処理を行うための空間である処理領域８が形成されている。以下、処理容器１に対するウエハＷの搬入出方向（図１中のＸ方向）において、処理容器１側及び蓋体３側を夫々奥側及び手前側と呼ぶ。既述の搬送口２は、この処理領域８と連通するように、処理容器１の手前側の側面に、処理容器１の幅方向（前記搬入出方向と直交する方向）に伸びるように形成されている。
【００１６】
例えば直径寸法が３００ｍｍのウエハＷを被処理基板として処理する場合には、当該処理領域８内に供給された超臨界流体がウエハＷに速やかに接触するように、処理領域８は高さ寸法が数ｍｍ〜十数ｍｍ程度、容積が３００〜１５００ｃｍ３程度となっている。
【００１７】
図２に示すように処理領域８の奥側の天井面には、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の超臨界流体を処理領域８内に供給するための高圧流体供給路２２１が接続されている。この高圧流体供給路２２１は、バルブＶ１、流量調整部Ｍを介してＩＰＡの貯留された高圧流体貯留部２３１と接続されている。一方、高圧流体供給路２２の接続部に対向する処理領域８の床面には、高圧流体排出路２２２が接続されており、この高圧流体排出路２２２は、バルブＶ２を介してＩＰＡ回収部２３２に接続されている。
【００１８】
処理容器１の手前側の側面における前記蓋体３が当接する領域の上部側及び下部側には、各々手前側に向かって水平方向に伸び出すように形成された突片部２４、２４が形成されている。これら突片部２４、２４の手前側には、概略矩形の開口部２５、２５が形成されており、処理容器１の搬送口２を蓋体３にて塞いだとき（以下、単に「処理容器１を蓋体３にて塞ぐ」と表記する）、これら開口部２５、２５内にロックプレート２６を上下方向に貫挿させて蓋体３の移動を手前側から規制することができるようになっている。
【００１９】
前記ロックプレート６は、蓋体３が処理容器２内の圧力によって手前側へ移動する（処理容器１側から見て蓋体３が後退する）ことを規制するための規制機構としての役割を果たす。ロックプレート２６は、処理容器１の下方側に設けられた駆動部２７により昇降自在に構成されている。また、前記開口部２５、２５は、ロックプレート２６よりも一回り大きな開口寸法を備えており、開口部２５に挿入されたロックプレート２６との間には、例えば０．５ｍｍ程度の隙間領域２８が形成される。なお、図３では、ロックプレート２６の一部を切り欠いて表示してある。また、規制機構はロックプレート２６により構成する場合に限られず、例えば蓋体３及び処理容器１を貫通する棒状の部材をロックピンなどで固定してもよく、規制機構の構成は適宜選択できる。さらに規制機構は、ロックプレート２６などの他の部材を蓋体３に押し当てて係止することにより蓋体３の移動を規制する場合に限らない。例えば油圧シリンダーなどの駆動部より蓋体３を処理容器２に向けて押し当てる力を加え、これにより蓋体３の移動を規制する場合には、蓋体３の駆動部が規制機構としての機能を兼ね備えていることになる。
【００２０】
処理容器１の上面側及び下面側には、後述の受け渡し位置におけるウエハＷの乾燥を抑えるために、処理容器１を断熱する上プレート４１及び下プレート４２が夫々設けられている。各プレート４１、４２は、処理容器１と概略同じ平面形状に形成され、冷媒を通流させる冷媒路４３が各々設けられている。なお図１では、冷媒路４３の記載を省略し、図３では、上プレート４１の冷媒路４３のみを図示してある。さらに、図２、図７、図８等の縦断側面図では上プレート４１、下プレート４２の記載を省略してある。また、図３中、４４は処理領域８を例えば１００〜３００℃、この例では２７０℃に加熱するためのヒーターであり、４４１はこれらのヒーター４４に電力を供給する電力供給部である。ヒーター４４は処理容器１の上下両面に設けられている。
【００２１】
上プレート４１の手前側における左右両側には、蓋体３で処理容器１を塞いだときに、当該蓋体３（詳しくはこの蓋体３に接続されている、後述のアーム部材５０）を固定するためのロック部材４５、４５が各々設けられている。これらロック部材４５、４５は、ロックシリンダー４６により、図３に示すアーム部材５０の係止位置と、図１に示す開放位置との間を開閉（回転）自在に構成されている。
【００２２】
下プレート４２の上面の左右両側には、ウエハホルダー４を処理容器１に対して進退させるためのレール４７、４７が配置されており、各々のレール４７、４７には、アーム部材５０を支持すると共に、レール４７、４７に沿って進退自在に構成されたスライダー４８、４８が設けられている。図３中、４９はスライダー４８を移動させるためのロッドレスシリンダーなどの駆動部である。また、上プレート４１及び下プレート４２における手前側の領域は、昇降動作時のロックプレート２６と干渉しないように切り欠きが形成されている。
【００２３】
図１に示すように角棒形状の蓋体３の左右両端部には、処理容器１側（奥側）に向けて水平方向に伸び出したアーム部材５０が接続されている。各アーム部材５０、５０の手前側の部位は、既述のロック部材４５、４５により係止される被係止部をなしている。これらアーム部材５０、５０は、既述のスライダー４８、４８により下方側から支持されており、両スライダー４８、４８をレール４７、４７に沿って進退させることにより、蓋体３及びウエハホルダー４を移動させることができる。
【００２４】
ウエハホルダー４は、処理容器１の内部にウエハＷと一緒に収納されると共に、当該処理容器１の搬送口２が蓋体３により気密に閉じられる処理位置と、当該処理容器１の外部（手前側）において図示しない搬送アームによって当該ウエハホルダー４に対するウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し位置との間を進退する。
【００２５】
また、図１に示すように、受け渡し位置におけるウエハホルダー４の上方側には、ウエハホルダー４に保持されたウエハＷに対してＩＰＡを供給するためのＩＰＡノズル５１が設けられている。また、当該受け渡し位置におけるウエハホルダー４の下方側には、ウエハホルダー４を冷却するために、例えば冷却用の清浄空気を上方に向かって吹き出す概略円板状のクーリングプレートを備えた冷却機構５２が設けられている。この冷却機構５２の外側には、ウエハＷの表面から流れ落ちたＩＰＡを受け止めて排出するためのドレイン受け皿５３が設けられている。
【００２６】
以上に説明した構成を備える処理装置において、蓋体３には、処理容器１の搬送口２に対向するの奥手側の側面に、処理容器１からの超臨界流体の流出を防止するためのシール部材１２が設けられている。さらにこのシール部材１２は、処理容器１内の超臨界流体と接触しないように保護シート１３によって保護されている。図４、図５に示すようにシール部材１２は例えばフッ素ゴムなどの弾性体からなるＯ-リングであり、蓋体３とウエハホルダー４との接続部を囲むように、断面が逆くさび形状に形成された溝部１２１内に収納されている。
【００２７】
図５の断面図に示すようにシール部材１２は、処理容器１に対向する面の一部が溝部１２１から突出しており、この突出部分押し当てることにより、当該シール部材１２が潰れて処理容器１の側面に密着し、高圧流体の流出を防止する役割を果たす（図９参照）。
【００２８】
このように搬送口２を囲むシール部材１２は、搬送口２から流れ出てきた超臨界流体と接触し得る位置に配置されていることになる。そしてフッ素ゴムなどからなるシール部材１２が超臨界流体と接触すると、背景技術にて説明したように、シール部材１２への超臨界流体の浸透、減圧時の膨張の繰り返しによるクラックの発生、超臨界流体中に低重合成分や不純物が抽出されることによる汚染発生の原因となる。
【００２９】
そこで本実施の形態に係わる処理装置は、シール部材１２を超臨界流体との接触から保護するため、図４、図５に示すようにシール部材１２が保護シート１３によって覆われた状態となっている。保護シート１３は、例えばポリイミド（例えばカプトン（登録商標）、ミドフィル（登録商標）など）やフッ素樹脂（例えばＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン、ＰＦＡ：ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、ＰＣＴＦＥ、ポリクロロトリフルオロエチレン三フッ化エチレン樹脂など）のように超臨界流体に対する耐性を有する材料により構成されている。
【００３０】
この保護シート１３は、処理容器１の搬送口２を塞いだときに処理容器１と蓋体３とが接触する当接部の全体を覆うように取り付けられており、超臨界流体との接触からシール部材１２を保護する役割を果たしている。また、シール部材１２は、当該保護シート１３を介して処理容器１の側面に密着し、超臨界流体の流出を防止する作用が失われないようになっている。
【００３１】
このように、処理容器１と当接する蓋体３の側面全体を保護シート１３で覆うことにより、シール部材１２の一部だけをカバー部材などで覆う場合（背景技術の特許文献１参照）に比べて、超臨界流体との接触からシール部材１２を確実に保護できる。図４、図５中、１４は、蓋体３に保護シート１３を固定するためのネジであり、これらのネジ１４は、例えば図９に示すように、蓋体３を処理容器１に当接させたときに、処理容器１内の気密を保つ際の邪魔にならない位置に配置されている。
【００３２】
保護シート１３の厚さは１〜１０００μｍの範囲が好ましく、この厚さが１μｍよりも薄いと、十分な機械的強度を確保できず、蓋体３の開閉動作時に保護シート１３の破れなどが発生するおそれがある。一方、保護シート１３の厚さが１０００μｍを超えると、シール部材３の弾性力を処理容器１側へ十分に伝達することができなくなる結果、より強い力で蓋体３を押さえつけないと処理容器１内の気密が保てず、蓋体３の駆動機構（ロッドレスシリンダー４９）などが大型化してしまう。
【００３３】
このようにシール部材１２を覆う保護シート１３は、蓋体３を当接させたときに処理容器１に直に接し、当該処理容器１側に向かって強く押し付けられる部材である。このため、処理容器１を密閉している間に保護シート１３と処理容器１の構成部材との間に、何らかの理由により密着力が生じる場合がある。処理容器１-保護シート１３間に密着力が発生すると、密閉を解除して蓋体３を移動させる際に、シール部材１２を覆う位置から保護シート１３が引き剥がされて、浮いてしまったり、破れてしまったりして処理容器１の気密を十分に保てなくなってしまう場合がある。
【００３４】
そこで本例の処理装置は、図２に示すように既述の高圧流体供給路２２１から分岐するように加圧ガス供給路２２３が設けられている。この加圧ガス供給路２２１は、バルブＶ３を介して加圧ガス供給部２３３に接続されている。加圧ガス供給部２３３は、蓋体３を処理容器１から離間させる際に、大気圧よりも高い圧力のガス（例えば窒素ガスなどの不活性ガスや清浄空気）を処理容器１内に供給することにより、密着している保護シート１３と処理容器１との分離を補助する役割を果たす。
【００３５】
以上に説明した構成を備えた処理装置は、制御部６０と接続されている。制御部６０は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には処理装置の作用、即ち洗浄を終えたウエハＷを処理容器１に搬入して、超臨界流体を供給し、ウエハＷに付着している液体を除去する処理を行ってからウエハＷを搬出するまでの制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
【００３６】
本例の処理装置の作用を説明する前に、蓋体３に保護シート１３を取り付けてからウエハＷの処理を行う前に行われる馴らし操作について説明しておく。図９に示すようにウエハＷの処理中においては、処理容器１内（処理領域８）側から超臨界流体の圧力が保護シートに加わる。このとき保護シート１３の材料として、例えばポリイミドのように柔軟性の低い材料を用いている場合には、保護シート１３に加わった圧力がシール部材１２を処理容器１の内側（搬送口２側）へ引き込もうとする引張応力に変換される。この結果、シール部材１２の位置ずれが発生すると、処理容器１からの超臨界流体のリークが発生する原因となる。
【００３７】
そこで本例の処理装置では、図４に示すように蓋体３に保護シート１３を取り付けた後（図６のＰ１）、ウエハＷの処理を開始する前に、蓋体３で処理容器１を塞いだ状態にて処理領域８内に超臨界流体を供給することなどにより、保護シート１３に温度、圧力を加え、処理雰囲気に馴染ませる馴らし操作を行う（図６のＰ２）。保護シート１３に加える温度、圧力は、保護シート１３の材料や処理容器１の設計温度、設計圧力によって異なるが、例えば１００℃以上の温度、１ＭＰａ以上の圧力で行うことが好ましい。
【００３８】
高温、高圧の条件下で馴らし操作を行うことにより、保護シート１３の伸びが生じ、蓋体３やシール部材１２に密着することにより、ウエハＷの処理時にシール部材１２に加わる引張応力が軽減されるのではないかと考えられる。このように加熱や加圧により伸びを生じる材料としては、熱可塑性のある材料が好ましい。例えばフッ素樹脂は熱可塑性を有しているものが多いが、ポリイミドのなかには熱可塑性が無い（小さい）ものもあるので、ポリイミドを採用する場合には熱可塑性を有するものを採用するとよい。また、保護シート１３が高分子材料からなる場合には、高分子材料の柔軟性を失わないようにするため、馴らし操作は当該高分子材料のガラス転移温度未満の温度条件にて行うことが好ましい。
【００３９】
馴らし操作を行う時間（加熱、加圧を行う時間）は、処理中に超臨界流体のリークが発生しない十分な操作時間を事前の予備実験などにより把握しておけばよい。また、馴らし操作の要否は、ウエハＷの処理条件によっても異なり、ウエハＷの処理時にシール部材１２に加わる引張応力がリークを発生させる程度に大きくない場合には、必ずしも馴らし操作を行わなくてもよい。
こうして馴らし操作を行い、蓋体３やシール部材１２に対して保護シート１３を十分に馴染ませたら、ウエハＷの処理を開始する（図６のＰ３）。
【００４０】
以下、処理装置の作用について説明する。先ず、処理対象のウエハＷの表面には、半導体装置を構成する凹部と凸部とからなるパターンが形成されており、先行する洗浄処理にて、例えばアルカリ性薬液であるＳＣ１液（アンモニア及び過酸化水素水の混合液）を用いたパーティクルや有機性の汚染物質の除去、酸性薬液である希フッ酸水溶液（Diluted HydroFluoric acid：ＤＨＦ）を用いた自然酸化膜の除去、ＤＩＷ（DeIonized Water）を用いたリンス洗浄などが行われる。そして最後にウエハＷの表面に乾燥防止用のＩＰＡが供給され、当該ＩＰＡが液盛りされた状態のウエハＷが、外部の搬送アーム（不図示）により処理装置まで搬送されてくる。
【００４１】
一方、処理装置はウエハホルダー４を受け渡し位置まで移動させた状態で待機しており、前記搬送アームはこのウエハホルダー４上にウエハＷを載置する。次いで、前記搬送アームをウエハホルダー４の上方側から退避させた後、ＩＰＡノズル５１からウエハＷの表面にＩＰＡを供給して、再度ＩＰＡの液盛りを行う。
【００４２】
このとき、処理容器１のヒーター４４には、電力供給部４４１から電力が供給され、不図示の温度コントローラにより処理領域８内の温度が例えば２７０℃となるように調整されている。そして、アーム部材５０をレール４７上でスライドさせ、ウエハホルダー４及び蓋体３を処理容器１側へ移動させることにより、処理容器１（処理領域８）内にウエハＷが収容される。
【００４３】
この結果、蓋体３はシール部材１２及び保護シート１３を介して処理容器１に当接し、処理容器１の搬送口２は蓋体３によって気密に塞がれた状態となる。続いて、ロック部材４５を回転させてアーム部材５０の手前側の部位を係止すると共に、図７に示すように、ロックプレート２６を上昇させて、蓋体３の移動を手前側から規制する。
【００４４】
こうして処理領域８にウエハＷを搬入し、ロックプレート２６にて蓋体３を規制したら、ウエハＷに液盛りされたＩＰＡが乾燥する前に、高圧流体供給路２２１のバルブＶ１を開き、例えば超臨界状態のＩＰＡ（臨界温度２３５℃、臨界圧力４．８ＭＰａ（絶対圧）以上の温度、圧力状態）を処理領域に供給する（図８）。
【００４５】
ヒーター４４で臨界温度以上の温度雰囲気（本例では２７０℃）に加熱されている処理領域８内に超臨界状態のＩＰＡを供給すると、ウエハＷに液盛りされたＩＰＡは超臨界ＩＰＡと渾然一体となり、やがて液体ＩＰＡも超臨界状態となる。この結果、ウエハＷの表面は液体のＩＰＡから超臨界流体に置換されていくことになるが、平衡状態において液体ＩＰＡと超臨界流体との間には界面が形成されないので、パターン倒れを引き起こすことなくウエハＷ表面の流体を超臨界流体に置換することができる。
【００４６】
このように処理領域８が超臨界流体で満たされると、図９に示すように搬送口２を介して処理領域８内に向け露出する蓋体３側にも超臨界流体の圧力が加わる。このとき超臨界流体は、蓋体３と処理容器１との隙間に進入するが、シール部材１２は保護シート１３によって覆われ、超臨界流体から保護されているので、背景技術にて説明した超臨界流体のシール部材１２への浸透やシール部材１２からの低重合成分、不純物などの抽出は発生しない。また保護シート１３は、超臨界流体に対する耐食性を備えているので、当該流体と接触しても問題となる程度の上記浸透、抽出現象は発生しない。
【００４７】
またこのとき、搬送口２の周辺の保護シート１３に圧力が加わり、図９に示したシール部材１２付した矢印のように、当該シール部材１２を内側へ引き込もうとする引張応力が作用する。このような場合であっても、当該引張応力が軽減されるように事前の馴らし操作が行われているので、超臨界流体のリークが発生しない程度までシール部材１２のずれ量を小さく抑えることができる。
【００４８】
また、例えばＯ-リングからなるシール部材１２をポリイミドの被膜で被覆する場合には、シール部材１２を処理容器１に密着させたとき、当該被膜にはシール部材１２が潰される変形に伴う応力が繰り返し加わる。この結果、被膜にはクラックなどが生じやすく、シール部材１２の保護効果は高くない。これに比べて保護シート１３を用いる場合には、処理容器１にシール部材１２を密着させたときに生じる変形量は上述の被膜の場合に比べて小さい。このため、蓋体３の開閉を繰り返し行ってもより長期間シール部材１２を使用することができる。
【００４９】
またここで図９に示すように、ネジ１４によって保護シート１３を蓋体３に取り付けている場合には、保護シート１３の下面と蓋体３との間から超臨界流体が進入してシール部材１２に到達する懸念もある。しかしながら、処理を開始する前に馴らし操作を行い、保護シート１３を蓋体３に十分に密着させておくことにより、保護シート１３の下面側からの超臨界流体の進入を抑えることができることを確認している。また、後述する図１３に示すように、ネジ１４を用いる代わりに、保護シート１３の端部を蓋部３の内部に埋め込むようにして固定し、前記下面側からの超臨界流体の進入を抑えてもよい。
【００５０】
こうして処理領域８に超臨界流体を供給してから予め設定した時間が経過し、ウエハＷの表面が超臨界流体にて置換された状態となったら、高圧流体供給路２２１のバルブＶ１を閉じる一方、高圧流体排出路２２２のバルブＶ２を開いて処理領域８から超臨界流体を排出する。この結果、処理容器１内の圧力は次第に低下し、超臨界流体は気体に変化しつつ排出されるが、処理容器１は、ＩＰＡの露点以上の２７０℃に加熱されているので、ウエハＷ表面への結露を避けつつＩＰＡを排出できる。
【００５１】
またこのとき、シール部材１２には超臨界流体が浸透していないので、処理容器１内が減圧されてもシール部材１２の内部で超臨界流体が膨張することに伴うクラックの発生もない。
【００５２】
処理領域８内のＩＰＡが排出されたら、蓋体３及びウエハホルダー４を受け渡し位置まで移動させてウエハＷを処理容器１から搬出する動作を開始する。このとき既述のように蓋体３に取り付けられた保護シート１３と処理容器１の側壁面との間に密着力が生じていると、既述のように蓋体３を移動させる際に保護シート１３が蓋体３から浮いたり、破れたりする原因となる。
【００５３】
そこで、本例の処理装置では、ＩＰＡの排出を行ったあと、高圧流体排出路２２２のバルブＶ２を閉じ、次いで加圧ガス供給路２２３のバルブＶ３を開いて加圧ガス供給部２３３から加圧ガスを供給し、処理容器内を加圧する。しかる後、ロックプレート２６を下方側へ移動させて蓋体３の規制を解除し、ウエハＷの受け渡し位置まで蓋体３及びウエハホルダー４を移動させる。
【００５４】
このとき図１０に示すように処理容器１内の加圧ガスが、保護シート１３と処理容器１との間を通って外部へ流れ出ようとして、保護シート１３を処理容器１から分離する力が作用する。この結果、保護シート１３-処理容器１間に密着力が生じていても、加圧ガスの力を利用して両者を分離することにより、シール部材１２や蓋体３が保護シート１３により覆われた状態を維持しながら蓋体３を移動させることができる。一方、ウエハＷが搬出されたら、加圧ガス供給部２３３からの加圧ガスの供給は停止する。
こうして受け渡し位置までウエハホルダー４を移動させたら、液体ＩＰＡが除去され、乾燥した状態のウエハＷを外部の搬送アームに受け渡して一連の動作を終え、次のウエハＷが搬入されてくるのを待つ。
【００５５】
本実施の形態に係わる処理装置によれば以下の効果がある。耐食性を有する材料にて構成された保護シート１３を用いて、処理容器１とその蓋体３との間に介在するように設けられたシール部材１２を覆うので、シール部材１２が配置されている位置まで超臨界流体が進入しにくくなる。この結果、シール部材１２が超臨界流体から保護され、クラックの発生を防止し、また低重合成分や不純物の抽出に起因するウエハＷの汚染を抑制できる。
【００５６】
ここでシール部材１２や保護シート１３は蓋体３に設ける場合に限られない。例えば、図１１に示すように処理容器１側の搬送口２の周囲にシール部材１２及び保護シート１３を設けてもよい。
【００５７】
また、シール部材１２を保護する保護シート１３の枚数は１枚に限られるものではなく、２枚以上設けてもよい。図１２は、シール部材１２を覆うようにフッ素樹脂製の第１の保護シート１３ａを取り付け、この第１の保護シート１３ａのシール部材１２に接している面とは反対側の面をさらにポリイミド製の第２の保護シート１３ｂで覆って、保護シート１３ａ、１３ｂを２枚重ねにした例を示している。
【００５８】
これらの保護シート１３ａ、１３ｂを取り付けるとき、第１の保護シート１３ａに対して馴らし操作行ってから第２の保護シート１３ｂを取り付け、第２の保護シート１３ｂに対しては馴らし操作を行わないようにしてもよい。馴らし操作を行わない場合には、熱可塑性ではなく、より高強度で破れ難いポリイミドを採用することができるのでシール部材１２の保護効果が高まる。一方、超臨界流体がこれらの保護シート１３ａ、１３ｂを加圧してシール部材１２を引き込もうとする引張応力は、より柔軟性の高い第１の保護シート１３ａにて吸収されるので、シール部材１２の位置ずれ量は大きくならず、超臨界流体の流出を防ぐ効果は失われない。
【００５９】
また、図４、図９などに示した例では、保護シート１３をネジ１４により蓋体３に固定しているため、蓋体３と処理容器１との当接部を避けてこれらのネジ１４を配置している。この結果、当該当接部の全体が保護シート１３で覆われた構造となっているが、必ずしも前記当接部の全体を保護シート１３で覆う必要はない。例えば図１３に示すように保護シート１３の端部を蓋体３ａ、３ｂの部材内に埋め込むことにより処理容器１と干渉せずに保護シート１３を固定できる場合などには、少なくとも処理容器１の搬送口２に露出している領域及びシール部材１２の全体が保護シート１３で覆うことにより、超臨界流体からシール部材１２を保護することができる。
【００６０】
また、高圧流体としては、超臨界状態のＩＰＡに代えて、例えばＨＦＥ（Hydro Fluoro Ether）や二酸化炭素（ＣＯ２）の超臨界流体を用いてもよいし、あるいはこれらの物質の亜臨界流体を用いてもよい。亜臨界状態とは、例えばＩＰＡの場合には、温度及び圧力が夫々１００〜３００℃程度及び１〜３ＭＰａ程度の範囲の状態である。このように、本発明は、高圧流体（超臨界流体や亜臨界流体）を用いてウエハＷに対して処理を行う場合に広く適用できる。
また、処理装置において行う処理としては、既述の乾燥処理以外にも、例えばウエハＷの表面からのレジスト膜の除去（溶解）処理などであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
Ｗ ウエハ
１ 処理容器
１２ シール部材
１３ 保護シート
２ 搬送口
２６ ロックプレート
３ 蓋体
６０ 制御部
８ 処理領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧流体を用いて処理容器内の被処理基板の処理を行うにあたり、被処理基板の搬入出領域を気密に塞ぐ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの被処理基板に対してデバイスを形成する一連の処理のうち、例えば超臨界流体や亜臨界流体などの高圧流体を用いることにより、パターン倒れの発生を防ぎつつ、液体が付着したウエハの乾燥処理を行う工程が知られている。この乾燥処理を行う処理装置は、例えばウエハを内部に収納して処理を行う処理容器と、この処理容器対してウエハが搬入出される搬送口（搬入出領域）を気密に塞ぐ蓋体とを備えた構成が採られる。
【０００３】
これら蓋体と処理容器との間には、超臨界流体が外部に流出することを防止するために、前記搬送口の周囲を囲むように例えばフッ素ゴムなどからなるＯ-リング（シール部材）が設けられる。そして、ウエハに対して処理を行うときには、超臨界流体の圧力によって蓋体が後退しないように当該蓋体を処理容器側に押し付け、これによりＯ-リングを押し潰して処理容器内の気密を保ち、超臨界流体の外部流出を防止する手法などが採用される。
【０００４】
ここで処理容器の搬送口を囲むように設けられたＯ-リングは、処理容器と蓋体との間の僅かな隙間を介して流出しようとする超臨界流体と接触する位置に配置されている。Ｏ-リングに超臨界流体が接触すると、その材質によっては、当該Ｏ-リングの内部に超臨界流体が浸透する場合がある。一方で、ウエハの処理を終えると超臨界流体は処理容器から排出され、処理容器内は減圧される。このときＯ-リング内に超臨界流体が浸透していると、減圧に伴ってＯ-リング内で超臨界流体が膨張し、Ｏ-リングにクラックを発生させ、強度低下の原因となるおそれがある。
【０００５】
また超臨界流体は物質の抽出能力が高いため、Ｏ-リングと接触したときにフッ素ゴム内の低重合成分や不純物などが抽出されて処理容器内に運ばれ、ウエハに付着して汚染（コンタミネーション）の原因となってしまうおそれもある。
【０００６】
ここで特許文献１には、エッチングや成膜などのプロセスで使用される減圧チャンバをシールするシール部材として、耐熱性を有するシリコーンゴムを用いる場合に、水素やヘリウムなどの軽い元素が当該シリコーンゴムの細孔を透過してしまうため、高真空環境を作り出す上での問題となる旨が記載されている。そこで特許文献１には、Ｏ-リング状のシリコーンゴムに、数ミクロンの厚さのポリイミド製の被膜を設けたり、断面がＵ字形状で、リング状のポリイミド製のカバー部材内に、Ｏ-リング状のシリコーンゴムをはめ込んだりした構成のシール部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２４１１５５号公報：段落０００６、段落００２２〜００２３、図３〜４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のシール部材によれば、シリコーンゴムを覆うポリイミド製の被膜やカバー部材により、軽い元素の透過を抑え、減圧チャンバの真空度の低下を抑えることができる。
一方で本発明が課題としている上述の処理装置では、被処理基板を処理するたびに蓋体の開閉動作が発生し、シール部材への加重、開放が繰り返される。このため、高圧流体が浸透しにくい被膜でカバー部材を覆ったとしても被膜に大きな力が加わり、シール部材の形状変化が繰り返されることにより、被膜の割れや剥がれが生じてしまうおそれがある。また断面がＵ字形状のカバー部材についても繰り返しの変形で割れなどが発生するおそれがあるほか、Ｕ字の開口部を介して高圧流体がシール部材を嵌め込んだ領域に進入する可能性もあり、特許文献１に記載の各シール部材は、高圧流体を用いる処理装置に適用するうえで難点がある。
【０００９】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、処理容器内の高圧流体から、蓋体と処理容器との間に介在するシール部材を保護して、長期間、清浄な状態で使用することが可能な処理装置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】
【００１０】
本発明に係る処理装置は、搬入出領域を介して処理容器内に搬入された被処理基板に対して高圧流体を用いて処理を行う処理装置において、
前記処理容器に当接して、前記搬入出領域を気密に塞ぐための蓋体と、
前記蓋体が前記処理容器内の圧力により当該処理容器側から後退することを規制するための規制機構と、
前記蓋体が前記搬入出領域を塞いだときに前記蓋体と前記処理容器との間に前記搬入出領域を囲んだ状態で介在するように設けられたシール部材と、
このシール部材を前記処理容器内の高圧流体との接触から保護するために、前記シール部材を覆うように設けられ、前記高圧流体に対する耐食性を有する材料により構成された保護シートと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上述の処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記保護シートの厚さは、１μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲内であること。
（ｂ）前記処理容器内の高圧流体からの圧力を受けて前記保護シートに引張応力が発生することによる前記シール部材の位置ずれを低減するために、この保護シートは、当該処理装置に取り付けられた後、被処理基板に対する処理が開始される前に、１００℃以上の温度、１ＭＰａ以上の圧力の雰囲気に晒す馴らし操作が行われていること。
（ｃ）前記保護シートはポリイミド材料からなること、及び、このポリイミド材料は、熱可塑性であること。
（ｄ）前記保護シートはフッ素樹脂材料からなること。
（ｅ）前記保護シートは、フッ素樹脂材料からなり、前記馴らし操作が行われた第１の保護シートと、この第１の保護シートを、前記シール部材と接する面の反対側から覆い、ポリイミド材料からなると共に前記馴らし操作が行われていない第２の保護シートと、を含むこと。
（ｆ）気密に塞がれた前記搬入出領域を開放する動作に伴って、前記シール部材が設けられている面から保護シートが剥がれること防止するために、前記処理容器から蓋体を離間させる際に、当該保護シートの前記シール部材と接する面とは反対側の面に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部を備えること。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、耐食性を有する材料にて構成された保護シートを用いて、処理容器とその蓋体との間に介在するように設けられたシール部材を覆うので、シール部材が配置されている位置まで高圧流体が進入しにくくなり、高圧流体との接触からシール部材を保護する効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係わる処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】前記処理装置の縦断側面図である。
【図３】前記処理装置の分解斜視図である。
【図４】前記処理装置に設けられている蓋体及びウエハホルダーの構成を示す斜視図である。
【図５】前記蓋体の縦断側面図である。
【図６】前記蓋体に保護シートを取り付けた後の馴らし操作の説明図である。
【図７】前記処理装置の第１の動作説明図である。
【図８】前記処理装置の第２の動作説明図である。
【図９】前記蓋体に設けられている保護シートの作用説明図である。
【図１０】前記処理装置の処理容器から蓋体を離間させる際の動作説明図である。
【図１１】保護シートの取り付け位置の他の例を示す説明図である。
【図１２】保護シートの他の構成例を示す説明図である。
【図１３】保護シートの取り付け方法の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の処理装置の実施の形態の一例について図１〜図５を参照しながらその構成を説明する。この処理装置は、高圧流体である超臨界流体を用いてウエハＷの乾燥処理を行うための処理容器１と、この処理容器１の側面側に形成されたウエハＷの搬送口（搬入出領域）２を気密に塞ぐ概略角棒形状の蓋体３と、を備えている。蓋体３の、処理容器１に対向する側面には、ウエハＷを下方側から支持して処理容器１に対して搬入出するための板状の部材であるウエハホルダー４が設けられている。なお、図３では蓋体３及びウエハホルダー４の描画を省略しており、処理容器１はその一部を切り欠いて表示してある。
【００１５】
処理容器１は、概略箱型の耐圧容器であり、内部にはウエハＷを水平に収納して処理を行うための空間である処理領域８が形成されている。以下、処理容器１に対するウエハＷの搬入出方向（図１中のＸ方向）において、処理容器１側及び蓋体３側を夫々奥側及び手前側と呼ぶ。既述の搬送口２は、この処理領域８と連通するように、処理容器１の手前側の側面に、処理容器１の幅方向（前記搬入出方向と直交する方向）に伸びるように形成されている。
【００１６】
例えば直径寸法が３００ｍｍのウエハＷを被処理基板として処理する場合には、当該処理領域８内に供給された超臨界流体がウエハＷに速やかに接触するように、処理領域８は高さ寸法が数ｍｍ〜十数ｍｍ程度、容積が３００〜１５００ｃｍ３程度となっている。
【００１７】
図２に示すように処理領域８の奥側の天井面には、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の超臨界流体を処理領域８内に供給するための高圧流体供給路２２１が接続されている。この高圧流体供給路２２１は、バルブＶ１、流量調整部Ｍを介してＩＰＡの貯留された高圧流体貯留部２３１と接続されている。一方、高圧流体供給路２２の接続部に対向する処理領域８の床面には、高圧流体排出路２２２が接続されており、この高圧流体排出路２２２は、バルブＶ２を介してＩＰＡ回収部２３２に接続されている。
【００１８】
処理容器１の手前側の側面における前記蓋体３が当接する領域の上部側及び下部側には、各々手前側に向かって水平方向に伸び出すように形成された突片部２４、２４が形成されている。これら突片部２４、２４の手前側には、概略矩形の開口部２５、２５が形成されており、処理容器１の搬送口２を蓋体３にて塞いだとき（以下、単に「処理容器１を蓋体３にて塞ぐ」と表記する）、これら開口部２５、２５内にロックプレート２６を上下方向に貫挿させて蓋体３の移動を手前側から規制することができるようになっている。
【００１９】
前記ロックプレート６は、蓋体３が処理容器２内の圧力によって手前側へ移動する（処理容器１側から見て蓋体３が後退する）ことを規制するための規制機構としての役割を果たす。ロックプレート２６は、処理容器１の下方側に設けられた駆動部２７により昇降自在に構成されている。また、前記開口部２５、２５は、ロックプレート２６よりも一回り大きな開口寸法を備えており、開口部２５に挿入されたロックプレート２６との間には、例えば０．５ｍｍ程度の隙間領域２８が形成される。なお、図３では、ロックプレート２６の一部を切り欠いて表示してある。また、規制機構はロックプレート２６により構成する場合に限られず、例えば蓋体３及び処理容器１を貫通する棒状の部材をロックピンなどで固定してもよく、規制機構の構成は適宜選択できる。さらに規制機構は、ロックプレート２６などの他の部材を蓋体３に押し当てて係止することにより蓋体３の移動を規制する場合に限らない。例えば油圧シリンダーなどの駆動部より蓋体３を処理容器２に向けて押し当てる力を加え、これにより蓋体３の移動を規制する場合には、蓋体３の駆動部が規制機構としての機能を兼ね備えていることになる。
【００２０】
処理容器１の上面側及び下面側には、後述の受け渡し位置におけるウエハＷの乾燥を抑えるために、処理容器１を断熱する上プレート４１及び下プレート４２が夫々設けられている。各プレート４１、４２は、処理容器１と概略同じ平面形状に形成され、冷媒を通流させる冷媒路４３が各々設けられている。なお図１では、冷媒路４３の記載を省略し、図３では、上プレート４１の冷媒路４３のみを図示してある。さらに、図２、図７、図８等の縦断側面図では上プレート４１、下プレート４２の記載を省略してある。また、図３中、４４は処理領域８を例えば１００〜３００℃、この例では２７０℃に加熱するためのヒーターであり、４４１はこれらのヒーター４４に電力を供給する電力供給部である。ヒーター４４は処理容器１の上下両面に設けられている。
【００２１】
上プレート４１の手前側における左右両側には、蓋体３で処理容器１を塞いだときに、当該蓋体３（詳しくはこの蓋体３に接続されている、後述のアーム部材５０）を固定するためのロック部材４５、４５が各々設けられている。これらロック部材４５、４５は、ロックシリンダー４６により、図３に示すアーム部材５０の係止位置と、図１に示す開放位置との間を開閉（回転）自在に構成されている。
【００２２】
下プレート４２の上面の左右両側には、ウエハホルダー４を処理容器１に対して進退させるためのレール４７、４７が配置されており、各々のレール４７、４７には、アーム部材５０を支持すると共に、レール４７、４７に沿って進退自在に構成されたスライダー４８、４８が設けられている。図３中、４９はスライダー４８を移動させるためのロッドレスシリンダーなどの駆動部である。また、上プレート４１及び下プレート４２における手前側の領域は、昇降動作時のロックプレート２６と干渉しないように切り欠きが形成されている。
【００２３】
図１に示すように角棒形状の蓋体３の左右両端部には、処理容器１側（奥側）に向けて水平方向に伸び出したアーム部材５０が接続されている。各アーム部材５０、５０の手前側の部位は、既述のロック部材４５、４５により係止される被係止部をなしている。これらアーム部材５０、５０は、既述のスライダー４８、４８により下方側から支持されており、両スライダー４８、４８をレール４７、４７に沿って進退させることにより、蓋体３及びウエハホルダー４を移動させることができる。
【００２４】
ウエハホルダー４は、処理容器１の内部にウエハＷと一緒に収納されると共に、当該処理容器１の搬送口２が蓋体３により気密に閉じられる処理位置と、当該処理容器１の外部（手前側）において図示しない搬送アームによって当該ウエハホルダー４に対するウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し位置との間を進退する。
【００２５】
また、図１に示すように、受け渡し位置におけるウエハホルダー４の上方側には、ウエハホルダー４に保持されたウエハＷに対してＩＰＡを供給するためのＩＰＡノズル５１が設けられている。また、当該受け渡し位置におけるウエハホルダー４の下方側には、ウエハホルダー４を冷却するために、例えば冷却用の清浄空気を上方に向かって吹き出す概略円板状のクーリングプレートを備えた冷却機構５２が設けられている。この冷却機構５２の外側には、ウエハＷの表面から流れ落ちたＩＰＡを受け止めて排出するためのドレイン受け皿５３が設けられている。
【００２６】
以上に説明した構成を備える処理装置において、蓋体３には、処理容器１の搬送口２に対向するの奥手側の側面に、処理容器１からの超臨界流体の流出を防止するためのシール部材１２が設けられている。さらにこのシール部材１２は、処理容器１内の超臨界流体と接触しないように保護シート１３によって保護されている。図４、図５に示すようにシール部材１２は例えばフッ素ゴムなどの弾性体からなるＯ-リングであり、蓋体３とウエハホルダー４との接続部を囲むように、断面が逆くさび形状に形成された溝部１２１内に収納されている。
【００２７】
図５の断面図に示すようにシール部材１２は、処理容器１に対向する面の一部が溝部１２１から突出しており、この突出部分押し当てることにより、当該シール部材１２が潰れて処理容器１の側面に密着し、高圧流体の流出を防止する役割を果たす（図９参照）。
【００２８】
このように搬送口２を囲むシール部材１２は、搬送口２から流れ出てきた超臨界流体と接触し得る位置に配置されていることになる。そしてフッ素ゴムなどからなるシール部材１２が超臨界流体と接触すると、背景技術にて説明したように、シール部材１２への超臨界流体の浸透、減圧時の膨張の繰り返しによるクラックの発生、超臨界流体中に低重合成分や不純物が抽出されることによる汚染発生の原因となる。
【００２９】
そこで本実施の形態に係わる処理装置は、シール部材１２を超臨界流体との接触から保護するため、図４、図５に示すようにシール部材１２が保護シート１３によって覆われた状態となっている。保護シート１３は、例えばポリイミド（例えばカプトン（登録商標）、ミドフィル（登録商標）など）やフッ素樹脂（例えばＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン、ＰＦＡ：ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、ＰＣＴＦＥ、ポリクロロトリフルオロエチレン三フッ化エチレン樹脂など）のように超臨界流体に対する耐性を有する材料により構成されている。
【００３０】
この保護シート１３は、処理容器１の搬送口２を塞いだときに処理容器１と蓋体３とが接触する当接部の全体を覆うように取り付けられており、超臨界流体との接触からシール部材１２を保護する役割を果たしている。また、シール部材１２は、当該保護シート１３を介して処理容器１の側面に密着し、超臨界流体の流出を防止する作用が失われないようになっている。
【００３１】
このように、処理容器１と当接する蓋体３の側面全体を保護シート１３で覆うことにより、シール部材１２の一部だけをカバー部材などで覆う場合（背景技術の特許文献１参照）に比べて、超臨界流体との接触からシール部材１２を確実に保護できる。図４、図５中、１４は、蓋体３に保護シート１３を固定するためのネジであり、これらのネジ１４は、例えば図９に示すように、蓋体３を処理容器１に当接させたときに、処理容器１内の気密を保つ際の邪魔にならない位置に配置されている。
【００３２】
保護シート１３の厚さは１〜１０００μｍの範囲が好ましく、この厚さが１μｍよりも薄いと、十分な機械的強度を確保できず、蓋体３の開閉動作時に保護シート１３の破れなどが発生するおそれがある。一方、保護シート１３の厚さが１０００μｍを超えると、シール部材３の弾性力を処理容器１側へ十分に伝達することができなくなる結果、より強い力で蓋体３を押さえつけないと処理容器１内の気密が保てず、蓋体３の駆動機構（ロッドレスシリンダー４９）などが大型化してしまう。
【００３３】
このようにシール部材１２を覆う保護シート１３は、蓋体３を当接させたときに処理容器１に直に接し、当該処理容器１側に向かって強く押し付けられる部材である。このため、処理容器１を密閉している間に保護シート１３と処理容器１の構成部材との間に、何らかの理由により密着力が生じる場合がある。処理容器１-保護シート１３間に密着力が発生すると、密閉を解除して蓋体３を移動させる際に、シール部材１２を覆う位置から保護シート１３が引き剥がされて、浮いてしまったり、破れてしまったりして処理容器１の気密を十分に保てなくなってしまう場合がある。
【００３４】
そこで本例の処理装置は、図２に示すように既述の高圧流体供給路２２１から分岐するように加圧ガス供給路２２３が設けられている。この加圧ガス供給路２２１は、バルブＶ３を介して加圧ガス供給部２３３に接続されている。加圧ガス供給部２３３は、蓋体３を処理容器１から離間させる際に、大気圧よりも高い圧力のガス（例えば窒素ガスなどの不活性ガスや清浄空気）を処理容器１内に供給することにより、密着している保護シート１３と処理容器１との分離を補助する役割を果たす。
【００３５】
以上に説明した構成を備えた処理装置は、制御部６０と接続されている。制御部６０は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には処理装置の作用、即ち洗浄を終えたウエハＷを処理容器１に搬入して、超臨界流体を供給し、ウエハＷに付着している液体を除去する処理を行ってからウエハＷを搬出するまでの制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
【００３６】
本例の処理装置の作用を説明する前に、蓋体３に保護シート１３を取り付けてからウエハＷの処理を行う前に行われる馴らし操作について説明しておく。図９に示すようにウエハＷの処理中においては、処理容器１内（処理領域８）側から超臨界流体の圧力が保護シートに加わる。このとき保護シート１３の材料として、例えばポリイミドのように柔軟性の低い材料を用いている場合には、保護シート１３に加わった圧力がシール部材１２を処理容器１の内側（搬送口２側）へ引き込もうとする引張応力に変換される。この結果、シール部材１２の位置ずれが発生すると、処理容器１からの超臨界流体のリークが発生する原因となる。
【００３７】
そこで本例の処理装置では、図４に示すように蓋体３に保護シート１３を取り付けた後（図６のＰ１）、ウエハＷの処理を開始する前に、蓋体３で処理容器１を塞いだ状態にて処理領域８内に超臨界流体を供給することなどにより、保護シート１３に温度、圧力を加え、処理雰囲気に馴染ませる馴らし操作を行う（図６のＰ２）。保護シート１３に加える温度、圧力は、保護シート１３の材料や処理容器１の設計温度、設計圧力によって異なるが、例えば１００℃以上の温度、１ＭＰａ以上の圧力で行うことが好ましい。
【００３８】
高温、高圧の条件下で馴らし操作を行うことにより、保護シート１３の伸びが生じ、蓋体３やシール部材１２に密着することにより、ウエハＷの処理時にシール部材１２に加わる引張応力が軽減されるのではないかと考えられる。このように加熱や加圧により伸びを生じる材料としては、熱可塑性のある材料が好ましい。例えばフッ素樹脂は熱可塑性を有しているものが多いが、ポリイミドのなかには熱可塑性が無い（小さい）ものもあるので、ポリイミドを採用する場合には熱可塑性を有するものを採用するとよい。また、保護シート１３が高分子材料からなる場合には、高分子材料の柔軟性を失わないようにするため、馴らし操作は当該高分子材料のガラス転移温度未満の温度条件にて行うことが好ましい。
【００３９】
馴らし操作を行う時間（加熱、加圧を行う時間）は、処理中に超臨界流体のリークが発生しない十分な操作時間を事前の予備実験などにより把握しておけばよい。また、馴らし操作の要否は、ウエハＷの処理条件によっても異なり、ウエハＷの処理時にシール部材１２に加わる引張応力がリークを発生させる程度に大きくない場合には、必ずしも馴らし操作を行わなくてもよい。
こうして馴らし操作を行い、蓋体３やシール部材１２に対して保護シート１３を十分に馴染ませたら、ウエハＷの処理を開始する（図６のＰ３）。
【００４０】
以下、処理装置の作用について説明する。先ず、処理対象のウエハＷの表面には、半導体装置を構成する凹部と凸部とからなるパターンが形成されており、先行する洗浄処理にて、例えばアルカリ性薬液であるＳＣ１液（アンモニア及び過酸化水素水の混合液）を用いたパーティクルや有機性の汚染物質の除去、酸性薬液である希フッ酸水溶液（Diluted HydroFluoric acid：ＤＨＦ）を用いた自然酸化膜の除去、ＤＩＷ（DeIonized Water）を用いたリンス洗浄などが行われる。そして最後にウエハＷの表面に乾燥防止用のＩＰＡが供給され、当該ＩＰＡが液盛りされた状態のウエハＷが、外部の搬送アーム（不図示）により処理装置まで搬送されてくる。
【００４１】
一方、処理装置はウエハホルダー４を受け渡し位置まで移動させた状態で待機しており、前記搬送アームはこのウエハホルダー４上にウエハＷを載置する。次いで、前記搬送アームをウエハホルダー４の上方側から退避させた後、ＩＰＡノズル５１からウエハＷの表面にＩＰＡを供給して、再度ＩＰＡの液盛りを行う。
【００４２】
このとき、処理容器１のヒーター４４には、電力供給部４４１から電力が供給され、不図示の温度コントローラにより処理領域８内の温度が例えば２７０℃となるように調整されている。そして、アーム部材５０をレール４７上でスライドさせ、ウエハホルダー４及び蓋体３を処理容器１側へ移動させることにより、処理容器１（処理領域８）内にウエハＷが収容される。
【００４３】
この結果、蓋体３はシール部材１２及び保護シート１３を介して処理容器１に当接し、処理容器１の搬送口２は蓋体３によって気密に塞がれた状態となる。続いて、ロック部材４５を回転させてアーム部材５０の手前側の部位を係止すると共に、図７に示すように、ロックプレート２６を上昇させて、蓋体３の移動を手前側から規制する。
【００４４】
こうして処理領域８にウエハＷを搬入し、ロックプレート２６にて蓋体３を規制したら、ウエハＷに液盛りされたＩＰＡが乾燥する前に、高圧流体供給路２２１のバルブＶ１を開き、例えば超臨界状態のＩＰＡ（臨界温度２３５℃、臨界圧力４．８ＭＰａ（絶対圧）以上の温度、圧力状態）を処理領域に供給する（図８）。
【００４５】
ヒーター４４で臨界温度以上の温度雰囲気（本例では２７０℃）に加熱されている処理領域８内に超臨界状態のＩＰＡを供給すると、ウエハＷに液盛りされたＩＰＡは超臨界ＩＰＡと渾然一体となり、やがて液体ＩＰＡも超臨界状態となる。この結果、ウエハＷの表面は液体のＩＰＡから超臨界流体に置換されていくことになるが、平衡状態において液体ＩＰＡと超臨界流体との間には界面が形成されないので、パターン倒れを引き起こすことなくウエハＷ表面の流体を超臨界流体に置換することができる。
【００４６】
このように処理領域８が超臨界流体で満たされると、図９に示すように搬送口２を介して処理領域８内に向け露出する蓋体３側にも超臨界流体の圧力が加わる。このとき超臨界流体は、蓋体３と処理容器１との隙間に進入するが、シール部材１２は保護シート１３によって覆われ、超臨界流体から保護されているので、背景技術にて説明した超臨界流体のシール部材１２への浸透やシール部材１２からの低重合成分、不純物などの抽出は発生しない。また保護シート１３は、超臨界流体に対する耐食性を備えているので、当該流体と接触しても問題となる程度の上記浸透、抽出現象は発生しない。
【００４７】
またこのとき、搬送口２の周辺の保護シート１３に圧力が加わり、図９に示したシール部材１２付した矢印のように、当該シール部材１２を内側へ引き込もうとする引張応力が作用する。このような場合であっても、当該引張応力が軽減されるように事前の馴らし操作が行われているので、超臨界流体のリークが発生しない程度までシール部材１２のずれ量を小さく抑えることができる。
【００４８】
また、例えばＯ-リングからなるシール部材１２をポリイミドの被膜で被覆する場合には、シール部材１２を処理容器１に密着させたとき、当該被膜にはシール部材１２が潰される変形に伴う応力が繰り返し加わる。この結果、被膜にはクラックなどが生じやすく、シール部材１２の保護効果は高くない。これに比べて保護シート１３を用いる場合には、処理容器１にシール部材１２を密着させたときに生じる変形量は上述の被膜の場合に比べて小さい。このため、蓋体３の開閉を繰り返し行ってもより長期間シール部材１２を使用することができる。
【００４９】
またここで図９に示すように、ネジ１４によって保護シート１３を蓋体３に取り付けている場合には、保護シート１３の下面と蓋体３との間から超臨界流体が進入してシール部材１２に到達する懸念もある。しかしながら、処理を開始する前に馴らし操作を行い、保護シート１３を蓋体３に十分に密着させておくことにより、保護シート１３の下面側からの超臨界流体の進入を抑えることができることを確認している。また、後述する図１３に示すように、ネジ１４を用いる代わりに、保護シート１３の端部を蓋部３の内部に埋め込むようにして固定し、前記下面側からの超臨界流体の進入を抑えてもよい。
【００５０】
こうして処理領域８に超臨界流体を供給してから予め設定した時間が経過し、ウエハＷの表面が超臨界流体にて置換された状態となったら、高圧流体供給路２２１のバルブＶ１を閉じる一方、高圧流体排出路２２２のバルブＶ２を開いて処理領域８から超臨界流体を排出する。この結果、処理容器１内の圧力は次第に低下し、超臨界流体は気体に変化しつつ排出されるが、処理容器１は、ＩＰＡの露点以上の２７０℃に加熱されているので、ウエハＷ表面への結露を避けつつＩＰＡを排出できる。
【００５１】
またこのとき、シール部材１２には超臨界流体が浸透していないので、処理容器１内が減圧されてもシール部材１２の内部で超臨界流体が膨張することに伴うクラックの発生もない。
【００５２】
処理領域８内のＩＰＡが排出されたら、蓋体３及びウエハホルダー４を受け渡し位置まで移動させてウエハＷを処理容器１から搬出する動作を開始する。このとき既述のように蓋体３に取り付けられた保護シート１３と処理容器１の側壁面との間に密着力が生じていると、既述のように蓋体３を移動させる際に保護シート１３が蓋体３から浮いたり、破れたりする原因となる。
【００５３】
そこで、本例の処理装置では、ＩＰＡの排出を行ったあと、高圧流体排出路２２２のバルブＶ２を閉じ、次いで加圧ガス供給路２２３のバルブＶ３を開いて加圧ガス供給部２３３から加圧ガスを供給し、処理容器内を加圧する。しかる後、ロックプレート２６を下方側へ移動させて蓋体３の規制を解除し、ウエハＷの受け渡し位置まで蓋体３及びウエハホルダー４を移動させる。
【００５４】
このとき図１０に示すように処理容器１内の加圧ガスが、保護シート１３と処理容器１との間を通って外部へ流れ出ようとして、保護シート１３を処理容器１から分離する力が作用する。この結果、保護シート１３-処理容器１間に密着力が生じていても、加圧ガスの力を利用して両者を分離することにより、シール部材１２や蓋体３が保護シート１３により覆われた状態を維持しながら蓋体３を移動させることができる。一方、ウエハＷが搬出されたら、加圧ガス供給部２３３からの加圧ガスの供給は停止する。
こうして受け渡し位置までウエハホルダー４を移動させたら、液体ＩＰＡが除去され、乾燥した状態のウエハＷを外部の搬送アームに受け渡して一連の動作を終え、次のウエハＷが搬入されてくるのを待つ。
【００５５】
本実施の形態に係わる処理装置によれば以下の効果がある。耐食性を有する材料にて構成された保護シート１３を用いて、処理容器１とその蓋体３との間に介在するように設けられたシール部材１２を覆うので、シール部材１２が配置されている位置まで超臨界流体が進入しにくくなる。この結果、シール部材１２が超臨界流体から保護され、クラックの発生を防止し、また低重合成分や不純物の抽出に起因するウエハＷの汚染を抑制できる。
【００５６】
ここでシール部材１２や保護シート１３は蓋体３に設ける場合に限られない。例えば、図１１に示すように処理容器１側の搬送口２の周囲にシール部材１２及び保護シート１３を設けてもよい。
【００５７】
また、シール部材１２を保護する保護シート１３の枚数は１枚に限られるものではなく、２枚以上設けてもよい。図１２は、シール部材１２を覆うようにフッ素樹脂製の第１の保護シート１３ａを取り付け、この第１の保護シート１３ａのシール部材１２に接している面とは反対側の面をさらにポリイミド製の第２の保護シート１３ｂで覆って、保護シート１３ａ、１３ｂを２枚重ねにした例を示している。
【００５８】
これらの保護シート１３ａ、１３ｂを取り付けるとき、第１の保護シート１３ａに対して馴らし操作行ってから第２の保護シート１３ｂを取り付け、第２の保護シート１３ｂに対しては馴らし操作を行わないようにしてもよい。馴らし操作を行わない場合には、熱可塑性ではなく、より高強度で破れ難いポリイミドを採用することができるのでシール部材１２の保護効果が高まる。一方、超臨界流体がこれらの保護シート１３ａ、１３ｂを加圧してシール部材１２を引き込もうとする引張応力は、より柔軟性の高い第１の保護シート１３ａにて吸収されるので、シール部材１２の位置ずれ量は大きくならず、超臨界流体の流出を防ぐ効果は失われない。
【００５９】
また、図４、図９などに示した例では、保護シート１３をネジ１４により蓋体３に固定しているため、蓋体３と処理容器１との当接部を避けてこれらのネジ１４を配置している。この結果、当該当接部の全体が保護シート１３で覆われた構造となっているが、必ずしも前記当接部の全体を保護シート１３で覆う必要はない。例えば図１３に示すように保護シート１３の端部を蓋体３ａ、３ｂの部材内に埋め込むことにより処理容器１と干渉せずに保護シート１３を固定できる場合などには、少なくとも処理容器１の搬送口２に露出している領域及びシール部材１２の全体が保護シート１３で覆うことにより、超臨界流体からシール部材１２を保護することができる。
【００６０】
また、高圧流体としては、超臨界状態のＩＰＡに代えて、例えばＨＦＥ（Hydro Fluoro Ether）や二酸化炭素（ＣＯ２）の超臨界流体を用いてもよいし、あるいはこれらの物質の亜臨界流体を用いてもよい。亜臨界状態とは、例えばＩＰＡの場合には、温度及び圧力が夫々１００〜３００℃程度及び１〜３ＭＰａ程度の範囲の状態である。このように、本発明は、高圧流体（超臨界流体や亜臨界流体）を用いてウエハＷに対して処理を行う場合に広く適用できる。
また、処理装置において行う処理としては、既述の乾燥処理以外にも、例えばウエハＷの表面からのレジスト膜の除去（溶解）処理などであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
Ｗ ウエハ
１ 処理容器
１２ シール部材
１３ 保護シート
２ 搬送口
２６ ロックプレート
３ 蓋体
６０ 制御部
８ 処理領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬入出領域を介して処理容器内に搬入された被処理基板に対して高圧流体を用いて処理を行う処理装置において、
前記処理容器に当接して、前記搬入出領域を気密に塞ぐための蓋体と、
前記蓋体が前記処理容器内の圧力により当該処理容器側から後退することを規制するための規制機構と、
前記蓋体が前記搬入出領域を塞いだときに前記蓋体と前記処理容器との間に前記搬入出領域を囲んだ状態で介在するように設けられたシール部材と、
このシール部材を前記処理容器内の高圧流体との接触から保護するために、前記シール部材を覆うように設けられ、前記高圧流体に対する耐食性を有する材料により構成された保護シートと、を備えることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記保護シートの厚さは、１μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記処理容器内の高圧流体からの圧力を受けて前記保護シートに引張応力が発生することによる前記シール部材の位置ずれを低減するために、この保護シートは、当該処理装置に取り付けられた後、被処理基板に対する処理が開始される前に、１００℃以上の温度、１ＭＰａ以上の圧力の雰囲気に晒す馴らし操作が行われていることを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記保護シートはポリイミド材料からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の処理装置。
【請求項５】
前記ポリイミド材料は、熱可塑性であることを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
前記保護シートはフッ素樹脂材料からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の処理装置。
【請求項７】
前記保護シートは、フッ素樹脂材料からなり、前記馴らし操作が行われた第１の保護シートと、この第１の保護シートを、前記シール部材と接する面の反対側から覆い、ポリイミド材料からなると共に前記馴らし操作が行われていない第２の保護シートと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項８】
気密に塞がれた前記搬入出領域を開放する動作に伴って、前記シール部材が設けられている面から保護シートが剥がれること防止するために、前記処理容器から蓋体を離間させる際に、当該保護シートの前記シール部材と接する面とは反対側の面に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部を備えることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一つに記載の処理装置。
【請求項１】
搬入出領域を介して処理容器内に搬入された被処理基板に対して高圧流体を用いて処理を行う処理装置において、
前記処理容器に当接して、前記搬入出領域を気密に塞ぐための蓋体と、
前記蓋体が前記処理容器内の圧力により当該処理容器側から後退することを規制するための規制機構と、
前記蓋体が前記搬入出領域を塞いだときに前記蓋体と前記処理容器との間に前記搬入出領域を囲んだ状態で介在するように設けられたシール部材と、
このシール部材を前記処理容器内の高圧流体との接触から保護するために、前記シール部材を覆うように設けられ、前記高圧流体に対する耐食性を有する材料により構成された保護シートと、を備えることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記保護シートの厚さは、１μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記処理容器内の高圧流体からの圧力を受けて前記保護シートに引張応力が発生することによる前記シール部材の位置ずれを低減するために、この保護シートは、当該処理装置に取り付けられた後、被処理基板に対する処理が開始される前に、１００℃以上の温度、１ＭＰａ以上の圧力の雰囲気に晒す馴らし操作が行われていることを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記保護シートはポリイミド材料からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の処理装置。
【請求項５】
前記ポリイミド材料は、熱可塑性であることを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
前記保護シートはフッ素樹脂材料からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の処理装置。
【請求項７】
前記保護シートは、フッ素樹脂材料からなり、前記馴らし操作が行われた第１の保護シートと、この第１の保護シートを、前記シール部材と接する面の反対側から覆い、ポリイミド材料からなると共に前記馴らし操作が行われていない第２の保護シートと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項８】
気密に塞がれた前記搬入出領域を開放する動作に伴って、前記シール部材が設けられている面から保護シートが剥がれること防止するために、前記処理容器から蓋体を離間させる際に、当該保護シートの前記シール部材と接する面とは反対側の面に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部を備えることを特徴とする請求項１ないし７の何れか一つに記載の処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３３８１５（Ｐ２０１３−３３８１５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８５０９（Ｐ２０１１−１６８５０９）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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