基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体
【課題】被処理基板の乾燥に利用される高温高圧流体の消費量が少ない基板処理装置等を提供する。
【解決手段】第１の原料収容部４１では加熱機構４２により液体状態の原料を高温高圧流体状態とし、原料供給路４１１の供給用バルブ４１２を開いて処理容器３１に当該高温高圧流体を供給し、この高温高圧流体による被処理基板Ｗの乾燥を行う。第２の原料収容部４１は、第２の冷却機構４３ａ、４３ｂにより前記原料の凝縮温度以下に冷却されることにより、回収用バルブ４１２を開き、原料回収路処理容器３１内の高温高圧流体を当該第２の原料収容部４１に回収する。回収された原料は第１の原料収容部４１から処理容器３１に供給される原料として再利用される。
【解決手段】第１の原料収容部４１では加熱機構４２により液体状態の原料を高温高圧流体状態とし、原料供給路４１１の供給用バルブ４１２を開いて処理容器３１に当該高温高圧流体を供給し、この高温高圧流体による被処理基板Ｗの乾燥を行う。第２の原料収容部４１は、第２の冷却機構４３ａ、４３ｂにより前記原料の凝縮温度以下に冷却されることにより、回収用バルブ４１２を開き、原料回収路処理容器３１内の高温高圧流体を当該第２の原料収容部４１に回収する。回収された原料は第１の原料収容部４１から処理容器３１に供給される原料として再利用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄などの処理が行われた被処理基板を、高温高圧流体を利用して乾燥する処理などを行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理基板である例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという）表面に集積回路の積層構造を形成する半導体装置の製造工程などにおいては、薬液などの洗浄液によりウエハ表面の微小なごみや自然酸化膜を除去するなど、液体を利用してウエハ表面を処理する液処理工程が設けられている。
【０００３】
例えばウエハの洗浄を行う枚葉式のスピン洗浄装置は、ノズルを用いてウエハの表面に例えばアルカリ性や酸性の薬液を供給しながらウエハを回転させることによってウエハ表面のごみや自然酸化物などを除去する。この場合にはウエハ表面は、例えば純水などを利用したリンス洗浄により残った薬液が除去された後、ウエハを回転させて残った液体を振り飛ばす振切乾燥などによって乾燥される。
【０００４】
ところが半導体装置の高集積化に伴い、こうした液体などを除去する処理において、いわゆるパターン倒れの問題が大きくなってきている。パターン倒れは、例えばウエハ表面に残った液体を乾燥させる際に、パターンを形成する凹凸の例えば凸部の左右に残っている液体が不均一に乾燥することにより、この凸部を左右に引っ張る表面張力のバランスが崩れて液体の多く残っている方向に凸部が倒れる現象である。
【０００５】
こうしたパターン倒れの発生を抑えつつウエハ表面に残った液体を除去する手法として高温高圧流体の一種である超臨界状態の流体（超臨界流体）を用いた乾燥方法が知られている。超臨界流体は、液体と比べて粘度が小さく、また液体を溶解する能力も高いことに加え、超臨界流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しない。そこで、液体の付着した状態のウエハを超臨界流体と置換し、しかる後、超臨界流体を気体に状態変化させると、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。
【０００６】
ここで特許文献１には、洗浄部にて洗浄された基板を乾燥処理室内に搬送し、次いで当該乾燥処理室内の圧力が乾燥処理用の処理流体（本例では二酸化炭素）の臨界圧以上となるように予め昇圧してから、当該乾燥処理室内に超臨界流体を供給することにより被処理基板の乾燥を行う技術が記載されている。この技術では、処理を終えた処理流体は乾燥処理室から排出され、乾燥処理室内を大気圧に減圧することにより乾燥処理が終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−７２１１８号公報：段落００２５〜００２９、段落００３８〜００３９、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、被処理基板の乾燥を行う超臨界流体として使用される流体の種類は、特許文献１に記載された二酸化炭素のように安価な不活性ガスだけではない。例えばＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）などの有機溶媒のように排出時に処理が必要なものや、ＨＦＥ（Hydro Fluoro Ether）など比較的高価な処理流体を用いる場合には、超臨界流体の使用量を極力低減することが求められる。しかしながら特許文献１には、処理流体を超臨界状態にする手法や乾燥処理室から排出された乾燥用流体の取り扱いについての記載はなく、処理流体の使用量を低減するという課題の解決には役立たない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理基板の乾燥などに利用される高温高圧流体の消費量が少ない基板処理装置、基板処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る基板処理装置は、高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行うための処理容器と、
この処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する処理容器用の加熱機構と、
液体状態の原料を収容し、供給用バルブが設けられた原料供給路を介して前記処理容器に接続された第１の原料収容部と、
前記液体状態の原料を高温高圧流体状態とするために前記第１の原料収容部を加熱する原料収容部用の加熱機構及び前記原料を液体状態で収容するために前記第１の原料収容部を冷却するための第１の冷却機構と、
回収用バルブが設けられた原料回収路を介して前記処理容器に接続され、当該処理容器から原料を回収するための第２の原料収容部と、
前記処理容器内の高温高圧流体を回収するために第２の原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却するための第２の冷却機構と、
前記第１の原料収容部内の液体状態の原料が高温高圧流体状態になった後、前記供給用バルブを開き、前記処理容器内に高温高圧流体が供給された後、第２の原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却すると共に前記回収用バルブを開くように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、他の発明に係る基板処理装置は、高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行うための処理容器と、
この処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する処理容器用の加熱機構と、
前記処理容器に接続され、この処理容器に供給される原料、及びこの処理容器から回収された原料を液体の状態で収容するための原料収容部と、
前記液体状態の原料を高温高圧流体状態とするために前記原料収容部を加熱する原料収容部用の加熱機構と、
前記処理容器内の高温高圧流体を原料収容部内に回収し、液体状態の原料として収容するために、当該原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却するための冷却機構と、
前記原料収容部内の液体状態の原料が高温高圧流体状態になった後、この原料収容部内の高温高圧流体を前記処理容器へと供給し、この処理容器に高温高圧流体が供給された後、前記原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却して、前記処理容器内の高温高圧流体を前記原料収容部へ回収するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記基板処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記第１の原料収容部と第２の原料収容部、原料供給路と原料回収路、供給用バルブと回収用バルブ、並びに第１の冷却機構と第２の冷却機構が共通化されていること。
（ｂ）前記第１の原料収容部と第２の原料収容部が接続されていること。
（ｃ）被処理基板の表面には、乾燥防止のための液体からなる膜が形成されていること。
（ｄ）前記原料は、前記乾燥防止のための液体と同じ材料が用いられていること。
（ｅ）前記原料はイソプロピルアルコールであること。
（ｆ）前記高温高圧流体は超臨界流体であること。
（ｇ）前記原料収容部はスパイラル管であること。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被処理基板の乾燥を行うために処理容器に供給された高温高圧流体の原料を液体状態で回収する。このため、高温高圧流体を用いて被処理基板の乾燥を行う処理に用いられる原料の消費量を少量に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態の洗浄処理システムの平面図である。
【図２】前記洗浄処理システム内の洗浄装置の一例を示す縦断側面図である。
【図３】本実施の形態の超臨界処理装置を示す斜視図である。
【図４】前記超臨界処理装置の分解斜視図である。
【図５】前記超臨界処理装置に設けられている、超臨界流体の準備回収部の構成を示す縦断側面図である。
【図６】前記準備回収部の横断平面図である。
【図７】前記準備回収部の冷却機構を作動させた状態における超臨界処理装置の外観斜視図である。
【図８】前記超臨界処理装置への処理流体の供給、排出系統を示す説明図である。
【図９】前記超臨界処理装置の作用を示す第１の説明図である。
【図１０】前記超臨界処理装置の作用を示す第２の説明図である。
【図１１】前記準備回収部に設けられているスパイラル管の内部の様子を示す説明図である。
【図１２】前記超臨界処理装置の他の構成例を示す説明図である。
【図１３】前記超臨界処理装置のさらに他の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の基板処理装置を備えた基板処理システムの一例として、被処理基板であるウエハＷに洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄装置２と、高温高圧状態の流体（高温高圧流体）であるＩＰＡの超臨界流体（超臨界状態の流体）を利用して前記洗浄処理後のウエハＷを乾燥する超臨界処理装置３とを備えた洗浄処理システム１について説明する。図１は洗浄処理システム１の全体構成を示す横断平面図であり、当該図に向かって左側を前方とすると、洗浄処理システム１は、例えば直径３００ｍｍの複数枚のウエハＷを収納したＦＯＵＰ１００が載置される載置部１１と、ＦＯＵＰ１００と洗浄処理システム１との間でのウエハＷの搬入出が行われる搬入出部１２と、搬入出部１２と後段のウエハ処理部１４との間でのウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し部１３と、ウエハＷを洗浄装置２、超臨界処理装置３内に順番に搬入して洗浄処理や超臨界処理が行われるウエハ処理部１４と、を前方からこの順番に接続した構造となっている。
【００１６】
載置部１１は、例えば４個のＦＯＵＰ１００を載置可能な載置台であり、載置台上に載置された各ＦＯＵＰ１００を搬入出部１２に接続する。搬入出部１２では、各ＦＯＵＰ１００との接続面に設けられた不図示の開閉機構により、ＦＯＵＰ１００の開閉扉が取り外され、例えば前後方向に進退自在、左右方向に移動自在、及び回動、昇降自在に構成された第１の搬送機構１２１によって、ＦＯＵＰ１００内と受け渡し部１３との間でウエハＷが搬送される。前後を搬入出部１２とウエハ処理部１４とに挟まれた受け渡し部１３には、例えば８枚のウエハＷを載置可能なバッファとしての役割を果たす受け渡し棚１３１が設けられており、この受け渡し棚１３１を介してウエハＷが搬入出部１２とウエハ処理部１４との間を搬送される。
【００１７】
ウエハ処理部１４には、受け渡し部１３との間の開口部から前後方向に向かって伸びるウエハ搬送路１４２が設けられている。そしてこのウエハ搬送路１４２の手前側から見て左手には、例えば３台の洗浄装置２が当該ウエハ搬送路１４２に沿って列設されており、同じく右手には、本実施の形態の基板処理装置である例えば３台の超臨界処理装置３が列設されている。ウエハ搬送路１４２内には、ウエハ搬送路１４２に沿って移動可能、左右の洗浄装置２、超臨界処理装置３に向けて進退可能、そして回動、昇降可能に構成された第２の搬送機構１４１が設けられており、既述の受け渡し棚１３１と各洗浄装置２、超臨界処理装置３との間でウエハＷを搬送することができる。ここでウエハ処理部１４内に配置される洗浄装置２や超臨界処理装置３の個数は、上述の例に限定されるものではなく、単位時間当たりのウエハＷの処理枚数や、洗浄装置２、超臨界処理装置３での処理時間の違いなどにより適宜選択され、またこれら洗浄装置２や超臨界処理装置３のレイアウトも図１に示した例とは異なる配置を採用してもよい。
【００１８】
洗浄装置２は例えばスピン洗浄によりウエハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄装置２として構成され、例えば図２の縦断側面図に示すように、処理空間を形成するアウターチャンバー２１内に配置されたウエハ保持機構２３にてウエハＷをほぼ水平に保持し、このウエハ保持機構２３を鉛直軸周りに回転させることによりウエハＷを回転させる。そして回転するウエハＷの上方にノズルアーム２４を進入させ、その先端部に設けられた薬液ノズル２４１から薬液及びリンス液を予め定められた順に供給することによりウエハの面の洗浄処理が行われる。また、ウエハ保持機構２３の内部にも薬液供給路２３１が形成されており、ここから供給された薬液及びリンス液によってウエハＷの裏面洗浄が行われる。
【００１９】
洗浄処理は、例えばアルカリ性の薬液であるＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去→リンス液である脱イオン水（DeIonized Water：ＤＩＷ）によるリンス洗浄→酸性薬液である希フッ酸水溶液（以下、ＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid））による自然酸化膜の除去→ＤＩＷによるリンス洗浄がこの順に行われる。これらの薬液はアウターチャンバー２１内に配置されたインナーカップ２２やアウターチャンバー２１に受け止められて排液口２２１、２１１より排出される。またアウターチャンバー２１内の雰囲気は排気口２１２より排気されている。
【００２０】
薬液による洗浄処理を終えたら、ウエハ保持機構２３の回転を停止してから当該表面に乾燥防止用のＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）を供給し、ウエハＷの表面及び裏面に残存しているＤＩＷと置換する。こうして洗浄処理を終えたそしてウエハＷは、その表面にＩＰＡが液盛りされた状態のまま例えばウエハ保持機構２３に設けられた不図示の受け渡し機構により第２の搬送機構１４１に受け渡され、洗浄装置２より搬出される。
【００２１】
洗浄装置２での洗浄処理を終えたウエハＷは表面にＩＰＡの液盛りがされて濡れた状態のまま超臨界処理装置３に搬送され、超臨界流体を利用して表面の液体を除去し、ウエハＷを乾燥する超臨界処理が行われる。以下、本実施の形態に係る超臨界処理装置３の構成について図３〜図８を参照しながら説明する。図３、図４、図７においては、図に向かって左側を前方として説明を行う。
【００２２】
図１に示すように、ウエハ搬送路１４２に沿って列設された例えば３台の超臨界処理装置３は、互いに区画された筐体内に配置されており、各筐体内にはウエハＷの搬送を行う搬送アーム６と、超臨界処理装置３とが手前からこの順に設けられている。
【００２３】
例えば搬送アーム６は、図４に示すように水平方向に伸びるアーム部材６４の先端に、ウエハＷを保持するための保持リング６１が設けられており、昇降機構６５によって昇降自在、移動機構６６によって前後方向に移動自在に構成されている。保持リング６１には、例えばウエハＷの上面周縁部の３箇所を吸着保持する２組のピック５２、５３が設けられており、搬入時に超臨界処理を行う前のウエハＷを保持する搬入用ピック６２と、搬出時に超臨界処理後のウエハＷを保持する搬出用ピック６３と、を使い分けている。
【００２４】
次に図３に示すように、本例における超臨界処理装置３は、ウエハＷの処理を行う超臨界処理部３０と、この超臨界処理部３０への超臨界流体の供給、回収を行う準備回収部４とを備えている。まず超臨界処理部３０ついて説明すると、超臨界処理部３０は、超臨界流体を用いてウエハＷを乾燥する超臨界処理が行われる処理チャンバー３１と、前記搬送アーム６との間でウエハＷの受け渡しを行い、受け取ったウエハＷを処理チャンバー３１内に搬入出するウエハホルダー３４と、ウエハＷの受け渡し位置にてウエハホルダー３４を冷却する冷却機構５と、を備えている。
【００２５】
処理チャンバー３１は、本実施の形態に係る超臨界処理装置３の処理容器に相当し、図４の分解斜視図に示すように、横方向に扁平な直方体形状の耐圧容器として構成されている。処理チャンバー３１の内部にはウエハＷを保持するためのウエハホルダー３４を格納することが可能な扁平な処理空間３１０が形成されている。処理空間３１０は、例えば３００ｍｍのウエハＷを処理する場合、ウエハＷと処理チャンバー３１の内壁面との間に超臨界流体を十分に通流させることが可能であり、且つ、ウエハＷに液盛りされたＩＰＡが自然乾燥しないうちに短時間で処理空間３１０内の雰囲気を超臨界流体で満たすことが可能なように、例えば高さ数ｍｍ〜十数ｍｍ、容積３００ｃｍ３〜１５００ｃｍ３程度の比較的狭小な空間として構成されている。
【００２６】
また処理チャンバー３１には不図示のパージガス供給ライン及び排気ラインが接続されており、ウエハＷの処理を終えた後の処理空間３１０内にＮ２ガスなどの不活性ガスを供給して処理空間３１０内に残存しているＩＰＡを排気ラインの下流側に設けられている除害設備に向けてパージすることができる。
【００２７】
処理チャンバー３１の前面には、ウエハＷを搬入出するための、左右方向に細長い開口部３１１が形成されており、処理チャンバー３１はこの開口部３１１を搬送アーム６の方向に向けて筐体内に配置されている。処理チャンバー３１の開口部３１１が設けられている面には、平板状の２枚の突片部３１２が横方向に突出するように設けられており、開口部３１１はこれら２枚の突片部３１２により上下を挟まれた位置に配置されている。各突片部３１２には、後述のロックプレート３８を上下方向へ向けて嵌入させるための嵌入孔３１３が設けられている。
【００２８】
処理チャンバー３１の上下両面には、例えばテープヒーターなどの抵抗発熱体からなるヒーター３９が設けられており、処理チャンバー３１の本体を加熱することにより処理空間３１０内に供給された高温高圧流体、例えば超臨界ＩＰＡの超臨界状態を維持することができる。図８に模式的に示すように、処理チャンバー３１は電源部３９１と接続されており、電源部３９１の出力を増減して、処理チャンバー３１本体及び処理空間３１０の温度を常時、例えば１００℃〜３００℃の範囲の２７０℃に維持することができる。ヒーター３９は処理チャンバー３１用の加熱機構に相当する。なお、図示の便宜上、図４には上面側のヒーター３９のみを示してある。
【００２９】
また処理チャンバー３１の上下面には、ヒーター３９から周囲の雰囲気を断熱するための上プレート３２及び下プレート３３が設けられている。上プレート３２、下プレート３３は処理チャンバー３１の上下面に設けられたヒーター３９を、不図示の断熱材を介して覆うように設けられた板状の部材であり、処理チャンバー３１の周囲に設けられた各種の駆動機器をヒーター３９の熱から守り、またヒーター３９の熱により超臨界処理前のウエハＷに液盛りされたＩＰＡの蒸発が促進されるのを抑える役割を果たしている。
【００３０】
上プレート３２の上面、及び下プレート３３の下面には、これらのプレート３２、３３を冷却するための冷却管３６が配設されており、不図示の冷媒供給部から供給された例えば冷却水などの冷媒を通流させることにより、各プレート３２、３３を冷却することができる。なお図４においては図示の便宜上、上プレート３２側の冷却管３６のみを示してある。
各プレート３２、３３の前方側には、既述の突片部３１２に対応する位置に、切り欠き部３２１、３３１が形成されており、これらのプレート３２、３３が、突片部３１２の嵌入孔３１３に嵌入されるロックプレート３８と干渉しないようになっている。
【００３１】
また例えば図３、図７に示すように、本例における上プレート３２及び下プレート３３は、前方から見ると処理チャンバー３１よりも左右方向に幅広に形成されている。そして図４に示すように、例えば下プレート３３の両端縁の上面側には、ウエハホルダー３４を保持する後述のアーム部材３４２を走行させるためのレール３７１が前後方向に伸びるように設けられている。
【００３２】
レール３７１上に設けられている３７２は、前記アーム部材３４２に接続されてレール３７１上を走行するスライダー、３７３はこのレール３７１を駆動する例えばロッドレスシリンダーなどからなる駆動機構、３７４は駆動機構３７３とスライダー３７２とを連結する連結部材である。
【００３３】
ウエハホルダー３４は、ウエハＷを保持した状態で処理チャンバー３１の処理空間３１０内に配置可能に構成された薄い板状の部材である。ウエハホルダー３４は、図４に示すように左右方向に伸びる角柱状の蓋部材３４１に接続されており、これによりウエハホルダー３４と蓋部材３４１とが一体となっている。この蓋部材３４１は、処理チャンバー３１の開口部３１１が設けられている面から横方向に突出している既述の２つの突片部３１２に上下を挟まれた隙間内に嵌り込むことができるサイズに形成されている。
【００３４】
したがって蓋部材３４１は、ウエハホルダー３４を処理チャンバー３１の処理空間３１０内に搬入したとき、上下の突片部３１２の間の隙間内に嵌り込んで開口部３１１を塞ぐことができる。ここで蓋部材３４１と対向する処理チャンバー３１側の側壁面には、開口部３１１を囲むように不図示のＯリングが設けられており、蓋部材３４１によって開口部３１１を塞いだとき、当該蓋部材３４１によってこのＯリングが押しつぶされて処理空間３１０内の気密が維持される。
【００３５】
蓋部材３４１の左右両端には、処理チャンバー３１へ向けて前後方向に伸びるアーム部材３４２が設けられており、このアーム部材３４２の先端部を既述のスライダー３７２と接続することにより、前記レール３７１上でアーム部材３４２を前後方向に走行させることができる。そして図３に示すように、スライダー３７２をレール３７１の先端側まで移動させると、搬送アーム６との間でウエハＷの受け渡しを行うため、処理チャンバー３１の外部の受け渡し位置までウエハホルダー３４が引き出される。一方、スライダー３７２をレール３７１の後端側まで移動させると、図７、図８に示すように処理チャンバー３１（処理空間３１０）内の処理位置までウエハホルダー３４を移動させて、ウエハＷに対する超臨界処理を実行することができる。
【００３６】
図４に示すように、左右のアーム部材３４２には、蓋部材３４１との接続部を成す手前側の一端部に、上方側へ突起する突起部３４３が設けられている。一方、処理チャンバー３１側には、例えば上プレート３２の左右両端の前方領域にロック部材３５が設けられており、このロック部材３５を前記突起部３４３と係合させることによりウエハホルダー３４を処理チャンバー３１の側壁面に押し付けるように固定することができる。ロック部材３５は、ロックシリンダー３５１によって回転自在に構成されており、図３に示すようにロック部材３５の突片を左右方向に開くと突起部３４３を係止状態から開放され、図７に示すように、前記突片を下方側に向けると突起部３４３がロック部材３５にて係止された状態となる。
【００３７】
さらに処理チャンバー３１の手前側には、開口部３１１を塞いでいる蓋部材３４１の開放を阻止するためのストッパ機構を成すロックプレート３８が設けられている。このロックプレート３８は、ウエハホルダー３４を処理位置まで移動させたとき、上下の突片部３１２の間の隙間に嵌り込んだ蓋部材３４１を、手前側から処理チャンバー３１の本体側へ向けて押さえて蓋部材３４１の開放を阻止する役割を果たす。
【００３８】
そこでロックプレート３８は、上下の突片部３１２に設けられた嵌入孔３１３に嵌入して、蓋部材３４１を押さえつけるロック位置（図７）と、このこのロック位置から下方側に退避して蓋部材３４１を開放する開放位置との間を上下方向に移動する。図４、図７に示す３８１は、ロックプレート３８を上下に移動させるための昇降機構であり、３８２はロックプレート３８の例えば下端部に接続されたスライダーをレール上で走行させてロックプレート３８の移動方向を案内するスライド機構である。ここで図示の便宜上、図３においてはロックプレート３８や昇降機構３８１等の記載を省略してある。
【００３９】
また図３、図４に示すように、ウエハＷの受け渡し位置まで移動したウエハホルダー３４の下方側には、当該ウエハホルダー３４を冷却するための冷却機構５が設けられている。この冷却機構５は、ウエハホルダー３４上に配置されるウエハＷの下面と対向するように配置されたクーリングプレート５１と、このクーリングプレート５１のプレート面に複数個設けられ、例えば冷却用の清浄空気を吐出する吐出孔５１１とを備えている。
【００４０】
また図４に示すように前記クーリングプレート５１はドレイン受け皿５２上に保持されており、ウエハＷから流れ落ちたＩＰＡを受け止めてドレイン管５３へ排出することができる。ドレイン受け皿５２及びクーリングプレート５１は昇降機構５４によって昇降自在に構成されており、ウエハホルダー３４が受け渡し位置まで移動したときには、上方側の冷却位置まで上昇してウエハホルダー３４の冷却を実行し、ウエハホルダー３４が処理位置まで移動した後には、冷却位置の下方位置まで降下するようになっている。なお図示の便宜上、図７においては冷却機構５の記載は省略してある。
【００４１】
また図３に示す５５は、ウエハホルダー３４に受け渡されたウエハＷにＩＰＡを供給するためのＩＰＡノズルであり、処理チャンバー３１内に搬送される前のウエハＷに再度ＩＰＡを供給して、当該ウエハＷが自然乾燥しない程度の十分量のＩＰＡを液盛りしてから当該ウエハＷを処理チャンバー３１内に搬入するようになっている。
【００４２】
以上に説明した構成を備えた処理チャンバー３１には、内部の処理空間３１０に供給されるＩＰＡの超臨界流体（高温高圧流体）を準備する機能と、超臨界処理を終えたあとのＩＰＡを回収する機能とを兼ね備えた準備回収部４が設けられている。図３に示すように準備回収部４は、処理チャンバー３１へと供給される超臨界状態のＩＰＡを準備し、また処理を終えたＩＰＡを回収する配管が螺旋状に巻かれて形成されたスパイラル管４１と、このスパイラル管４１を加熱して内部のＩＰＡを超臨界状態にするための加熱機構をなすハロゲンランプ４２と、前記スパイラル管４１を冷却して処理チャンバー３１に供給したＩＰＡを当該スパイラル管４１内に凝縮して回収するための冷却機構をなす冷却ジャケット４３ａ、４３ｂと、スパイラル管４１の冷却を行う位置と、冷却を行う位置から退避した位置との間でこれら冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを移動させる移動機構と、を備えている。
【００４３】
スパイラル管４１はステンレス製の配管部材を長手方向に螺旋状に伸ばすことにより円筒型に形成され、前記長手方向が垂直方向を向くように支持台４６上に配置されている。スパイラル管４１は、ハロゲンランプ４２から供給される輻射熱を吸収しやすくするために例えば黒色の輻射熱吸収塗料で塗装され、図５の縦断側面図に示すように、長手方向に隣り合う配管同士が互いに接触するように螺旋状に巻かれている。このように隙間なく螺旋を形成することにより、ハロゲンランプ４２から供給される輻射熱がスパイラル管４１同士の隙間から外方へと漏れにくくなる。図５に示した４１４はスパイラル管４１を支持台４６上に固定する固定部材である。
【００４４】
図１、図３に示すようにスパイラル管４１を含む準備回収部４は、超臨界処理部３０の近傍位置に配置されており、スパイラル管４１を構成する配管部材は、その上端部が超臨界処理部３側へ向けて伸びだして処理チャンバー３１に連結され、原料供給路及び原料回収路とが共通化された連結ライン４１１を構成している。連結ライン４１１には、耐圧性を備え、供給用バルブ及び回収用バルブとが共通化された開閉バルブ４１２が介設されており、スパイラル管４１と処理チャンバー３１との間を連通させ／遮断することができるようになっている。図８に示すように連結ライン４１１からは、開閉バルブ４１２の上流側の位置にて排出ライン４１５が分岐しており、排出ライン４１５は外部の除害設備に向けてスパイラル管４１内のＩＰＡを排出することができるようになっている。図８中、４１６はスパイラル管４１を除害設備側と連通させ／遮断するための、耐圧性を備えた開閉弁である。
【００４５】
また図８に示すようにスパイラル管４１の下端部からは配管部材が伸びだしてＩＰＡの受け入れライン４１３を形成しており、当該受け入れライン４１３は耐圧性を備えた開閉バルブ４１７及び送液ポンプ７４を介して液体のＩＰＡを貯留したＩＰＡ供給部７３に接続されている。送液ポンプ７４の出口には、流量調節弁及び流量計を備えた不図示の流量調節部が設けられており、ＩＰＡ供給部７３からスパイラル管４１へのＩＰＡの供給量を調節することができるようになっている。
【００４６】
図５に示すようにハロゲンランプ４２は、スパイラル管４１が形成する円筒の内側に配置された直棒状の加熱ランプであり、スパイラル管４１の内壁面から離間させて、前記円筒の中心軸に沿って配置されている。ハロゲンランプ４２の下端部は、支持台４６の天板面を貫通して電源部４２１に接続されており、当該電源部４２１から供給される電力によりハロゲンランプ４２を発熱させ、主にその輻射熱を利用してスパイラル管４１が加熱される。この観点においてハロゲンランプ４２は、スパイラル管４１用の加熱機構に相当している。また図３、図７に示した例では、準備回収部４が剥き出しの状態で超臨界処理部３０の横に配置されているが、準備回収部４と超臨界処理部３０との間にハロゲンランプ４２からの輻射熱を遮蔽する遮蔽板を設けて、ウエハホルダー３４に受け渡された処理前のウエハＷが乾燥してしまわないようにしてもよい。
【００４７】
スパイラル管４１外壁面には、熱電対などからなる不図示の温度検出部が設けられており、スパイラル管４１の温度を検出することができる。そして温度検出の結果は後述する制御部８に出力され、ハロゲンランプ４２への電力を供給する電源部４２１に供給電力の調整量としてフィードバックされて各スパイラル管４１の加熱温度が調整される。さらに図８に示すように連結ライン４１１には圧力計４１８が設けられており、スパイラル管４１を加熱することにより、スパイラル管４１内のＩＰＡが超臨界状態となったことを検知することができる。
【００４８】
図３、図５に示すように冷却ジャケット４３ａ、４３ｂは、スパイラル管４１によって形成される円筒を外周面側から覆うことが可能な円筒を上下方向に縦断して得られる半円筒形状の部材である。図５に示すように各冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの内部は空洞となっていると共に、この空洞には冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの外周面に接続された冷却水導入ライン４３１から冷却水排出ライン４３２へ向けて流れる冷媒である冷却水を通流させるための冷媒流路４３５が形成されている。
【００４９】
これら冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの内周面は熱を吸収する吸熱面を構成しており、当該吸熱面をスパイラル管４１にて構成される円筒の外周面に当接させることにより、スパイラル管４１の冷却が行われる。図８に示すように各冷却ジャケット４３ａ、４３ｂに冷却水を供給する冷却水導入ライン４３１は、上流側で合流し、送液ポンプ７２を介して冷却水を貯留した冷却水供給部７１に接続されている。また、各冷却ジャケット４３ａ、４３ｂにて使用した冷却水が排出される冷却水排出ライン４３２についても冷却水供給部７１に接続されており、冷却水を再使用することができるようになっている。
【００５０】
冷却水供給部７１は不図示のクーリングタワーや冷却用の熱交換器と接続されており、スパイラル管４１を冷却する際に回収された熱を抜熱することにより、冷却水供給部７１内の冷却水は例えば２０℃に維持されている。
また図５に示した例では冷却ジャケット４３ａ、４３ｂに各々１つの冷媒流路４３５を形成した例を示しているが、例えば各冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの内部を複数の空洞部に分割して、各々の空洞部に形成された冷媒流路４３５に冷却水を通流させることにより冷却能力を向上させてもよい。また冷媒流路４３５内を通流させる冷媒は冷却水に限定されず、例えばガルデン（登録商標）などを使用してもよい。
【００５１】
ここで図５に示した縦断側面図は、図示の便宜上、スパイラル管４１と冷却ジャケット４３ａ、４３ｂとで縦断面の向きが別方向を向いている。また、冷却ジャケット４３ａ、４３ｂにおける冷却水導入ライン４３１及び冷却水排出ライン４３２の配置位置も、図３及び図７に示した実際の配置位置とは異なる位置にアレンジして示してある。
【００５２】
かかる構成を備えた冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの外周面にはシャフト４４が連結されており、各シャフト４４の基端部には当該シャフト４４を軸方向に沿って移動させるための駆動部４５が設けられている。そして各シャフト４４を伸張させることにより図６（ａ）、図７に示すように吸熱面がスパイラル管４１と接触する冷却位置まで冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを移動させてスパイラル管４１の冷却が実行される。またシャフト４４を退縮させることにより図６（ｂ）、図３に示すように吸熱面をスパイラル管４１から離間した退避位置まで冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを移動させてスパイラル管４１の冷却を停止することができる。ここで図３に示した冷却ジャケット４３ａに形成されている４３３及び４３４は、冷却ジャケット４３ａを冷却位置まで移動させたとき、スパイラル管４１から伸びだしている連結ライン４１１及び受け入れライン４１３と当該冷却ジャケット４３ａとの間での干渉を避けるための切り欠き部である。
【００５３】
本実施の形態のスパイラル管４１は、原料のＩＰＡを液体状態で収容し、当該スパイラル管４１を加熱することにより前記液体状態のＩＰＡをスパイラル管４１内で超臨界状態とする本実施の形態の第１の原料収容部に相当する。また、当該スパイラル管４１は、冷却ジャケット４３ａ、４３ｂによりＩＰＡの凝縮温度以下に冷却されることにより、処理チャンバー３１に供給されたＩＰＡを回収するための、本実施の形態の第２の原料収容部にも相当している。従って、本例では第１の原料収容部及び第２の原料収容部が共通化されているといえる。そして当該スパイラル管４１を冷却する冷却ジャケット４３ａ、４３ｂは、第１の原料収容部を冷却する第１の冷却機構及び第２の原料収容部を冷却する第２の冷却機構が共通化されているものであることになる。
【００５４】
以上に説明した構成を備えた超臨界処理装置３を含む洗浄処理システム１は、図１、図８に示すように制御部８と接続されている。制御部８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、記憶部にはこれら洗浄処理システム１や洗浄装置２、超臨界処理装置３の作用、即ちＦＯＵＰ１００からウエハＷを取り出して洗浄装置２にて洗浄処理を行い、次いで超臨界処理装置３にてウエハＷの超臨界処理を行ってからＦＯＵＰ１００内にウエハＷを搬入するまでの動作に係わる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。
【００５５】
特に超臨界処理装置３について制御部８は、図８に示すように各ライン４１１、４１５、４１３に設けられた開閉バルブ４１２、４１６、４１７の開閉タイミングや電源部３９１からヒーター３９、電源部４２１からハロゲンランプ４２への電力の給断タイミング並びに供給量、駆動部４５による冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの移動タイミング、各送液ポンプ７２、７４による冷却水やＩＰＡの供給タイミングや供給量を制御する役割を果たしている。また制御部８は連結ライン４１１に設けられた圧力計４１８やスパイラル管４１に設けられた不図示の温度検出部からスパイラル管４１内の圧力や温度を検出した結果を取得し、これらの結果に基づいてスパイラル管４１の加熱や冷却を実行する。
【００５６】
以上に説明した構成を備えた超臨界処理装置３の作用について説明する。既述のように洗浄装置２における洗浄処理を終え、乾燥防止用のＩＰＡを液盛りしたウエハＷが第２の搬送機構１４１に受け渡されると、第２の搬送機構１４１は、例えば予め設定された処理スケジュールに基づいて、ウエハＷを受け入れ可能な超臨界処理装置３の配置されている筐体内に進入し、搬送アーム５にウエハＷを受け渡す。
【００５７】
このときウエハＷの搬入が行われる前の超臨界処理部３０は、図９（ａ）に示すように、処理チャンバー３１の電源部３９１をオンの状態にしてヒーター３９によりチャンバー３１本体を例えば２７０℃に加熱した状態となっている。一方で処理チャンバー３１の上下に設けられた上プレート３２、下プレート３３は冷却管３６によって冷却された状態となっており、処理チャンバー３１の周囲の温度が上昇しすぎないようにして、ウエハホルダー３４上のウエハＷ表面に供給されたＩＰＡの蒸発を抑えている。
【００５８】
また準備回収部４では、例えば超臨界処理装置３にて最初に処理を開始する前のタイミングにおいては、ハロゲンランプ４２の電源部４２１はオフとなっており、また冷却ジャケット４３ａ、冷却ジャケット４３ｂを冷却位置まで移動させてスパイラル管４１を冷却した状態としておく。なお本例では超臨界処理装置３の稼動中、送液ポンプ７２は作動状態となっており冷却ジャケット４３ａ、４３ｂには常時冷却水が供給されている。
【００５９】
そして連結ライン４１１の開閉バルブ４１２を「閉」（図９（ａ）中に「Ｓ」と記してある。以下同。）、排出ライン４１５の開閉バルブ４１６を「開」（図９（ａ）中に「Ｏ」と記してある。以下同。）、冷却水導入ライン４３１の開閉バルブ４１７を「開」としてから、送液ポンプ７４作動させると共に既述の流量調節部にて供給量をしながらスパイラル管４１へむけてＩＰＡを供給する。スパイラル管４１に供給されるＩＰＡの量は、例えば既述の流量調節部にて検出される単位時間当たりの供給量及び供給時間から求めることができる。
【００６０】
こうして、予め設定された時間だけＩＰＡの供給を行ったら送液ポンプ７４を停止し、排出ライン４１５及び冷却水導入ライン４３１の開閉バルブ４１６、４１７を「閉」の状態とする。この結果、スパイラル管４１の内部は、図１１（ａ）に示すように供給量に対応する高さ位置まで液体のＩＰＡが満たされた状態となっている。一方、スパイラル管４１の上部側の空間、及び連結ライン４１１、排出ライン４１５の開閉バルブ４１２、４１６よりもスパイラル管４１寄りの空間は、液体のＩＰＡにて満たされていない空洞の状態となっている。
【００６１】
こうしてスパイラル管４１内に所定量の液体ＩＰＡが仕込まれたら、図９（ｂ）に示すように冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを退避位置まで移動させ、電源部４２１をオンにしてハロゲンランプ４２に電力を供給し、ハロゲンランプ４２を発熱させてスパイラル管４１を例えば１００℃〜３００℃の範囲の２７０℃に加熱する。このときスパイラル管４１の前後に設けられた開閉バルブ４１２、４１６、４１７は全て閉止されており、スパイラル管４１の内部は密閉雰囲気となっているので、スパイラル管４１を加熱するとＩＰＡが蒸発して気体となり、ＩＰＡの体積の膨張に伴ってスパイラル管４１内の圧力が上昇する。
【００６２】
さらに密閉雰囲気内での加熱を継続し、ＩＰＡを昇温、昇圧すると、ＩＰＡの温度及び圧力が臨界点に到達し、図１１（ｂ）に示すようにスパイラル管４１の内部が超臨界状態のＩＰＡで満たされた状態となる。こうして超臨界処理を実行するためのＩＰＡの準備が整ったら、準備回収部４はスパイラル管４１内の温度及び圧力が予め設定された値に維持されるようにハロゲンランプ４２の出力を調節しながら待機する。
【００６３】
これらの動作と並行して超臨界処理部３０側では、搬送アーム５が受け渡し位置にて待機しているウエハホルダー３４に当該ウエハＷを受け渡した後、ウエハホルダー３４の上方位置から退避する。そして図３に示すようにＩＰＡノズル５５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。液盛りされたＩＰＡはウエハＷの乾燥を防止するための膜に相当している。
【００６４】
ＩＰＡの液盛りを終えたら、クーリングプレート４１を下方位置まで下降させ、アーム部材３４２をレール３７１上でスライドさせてウエハホルダー３４を処理位置まで移動させる。そしてロック部材３５を回転させて突起部３４３を係止し、蓋部材３４１によって処理チャンバー３１の開口部３１１が塞がれたら、ロックプレート３８を下方位置からロック位置まで上昇させて蓋部材３４１を手前側から押さえる（図７）。
【００６５】
この結果、図９（ｃ）に示すように超臨界処理部３０側では処理チャンバー３１の処理空間３１０内にウエハＷが搬入され、また準備回収部４側ではスパイラル管４１内に超臨界状態のＩＰＡが準備されて、超臨界乾燥を実行する準備が整う。そこで蓋部材３４１のロックを終えたら、ウエハＷ表面に液盛りされたＩＰＡが乾燥してしまう前に連結ライン４１１の開閉バルブ４１２を開放してスパイラル管４１から処理空間３１０に向けて超臨界ＩＰＡを供給する。
【００６６】
開閉バルブ４１２が開くと、図１０（ａ）に示すようにスパイラル管４１内の超臨界ＩＰＡが膨張して連結ライン４１１内を流れ、処理空間３１０内に流入していく。このとき、（１）スパイラル管２１内に準備する超臨界ＩＰＡの温度及び圧力を臨界温度、臨界圧力よりも十分に高い状態としておくこと、（２）処理チャンバー３１内の処理空間３１０の容積及び開閉バルブ４１２よりも処理チャンバー３１側の連結ライン４１１の容積をできるだけ小さくして超臨界ＩＰＡの膨張率を抑えること、さらに（３）ヒーター３９によって処理空間３１０内を予め加熱しておき、また開閉バルブ４１２を開放する前後で、スパイラル管４１内の温度及び圧力がほぼ同じ値に維持されるように、ハロゲンランプ４２の出力を増大させて等温等圧膨張に近い状態で超臨界ＩＰＡを膨張させること、などにより超臨界状態を保ったままＩＰＡを処理空間３１０内に供給することができる。
【００６７】
そして処理空間３１０内に供給された超臨界ＩＰＡがウエハＷに液盛りされたＩＰＡと接触すると、液盛りされたＩＰＡは超臨界ＩＰＡから熱を受け取って蒸発し超臨界状態となる。この結果、ウエハＷの表面は液体のＩＰＡから超臨界ＩＰＡ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ＩＰＡ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ＩＰＡに置換することができる。
【００６８】
処理空間３１０内に超臨界ＩＰＡ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ＩＰＡにて置換された状態となったら、図１０（ｂ）に示すように電源部４２１をオフの状態にしてハロゲンランプ４２によるスパイラル管４１の加熱を停止する。そして冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを冷却位置まで移動させてスパイラル管４１の内部の温度がＩＰＡの凝縮温度以下となるように冷却する。
【００６９】
スパイラル管４１を冷却して超臨界ＩＰＡを凝縮させると、ＩＰＡの体積が減少してスパイラル管４１内の圧力が低下する一方、ヒーター３９による処理チャンバー３１の加熱は継続しているので、処理空間３１０内のＩＰＡはスパイラル管４１へ向けて流れていく。この結果、流入したＩＰＡが次々と凝縮し、液体ＩＰＡとなってスパイラル管４１内に溜まってゆくことになる。そして例えば図１１（ａ）と同様の高さ位置に液面が到達したら、連結ライン４１１の開閉バルブ４１２を閉として処理空間３１０内のＩＰＡの回収を完了するようにしてもよい。また処理チャンバー３１とスパイラル管４１との間の温度、圧力バランス上、回収可能な全量をスパイラル管４１内に回収してから開閉バルブ４１２を閉じてもよい。このときスパイラル管４１内のＩＰＡの液面が、予め定めた高さ位置を超えている場合には、排出ライン４１５側の開閉弁４１６を開いてＩＰＡの一部を除害設備側へ排出することにより、液面レベルを調整してもよい。これらの例においてＩＰＡの液面の高さ位置は、例えば当該液面の到達する位置の配管の壁面に耐圧性を備えた覗き窓を設け、赤外線式の液面計などによりＩＰＡの液面を検出することなどにより検出することができる。
【００７０】
このようにしてスパイラル管４１にＩＰＡが液体の状態で回収されると、処理チャンバー３１内の圧力は次第に低下していく。一方、処理空間３１０内の温度は常圧におけるＩＰＡの沸点（８２．４℃）よりも高い温度に保たれているので、処理空間３１０内のＩＰＡは超臨界の状態から気体の状態に変化することになる。このとき超臨界状態と気体との間には界面が形成されないので表面に形成されたパターンに表面張力を作用させることなく、ウエハＷを乾燥することができる。
【００７１】
以上のプロセスにより、ウエハＷの超臨界処理を終えたら、処理空間３１０に残存している気体のＩＰＡを排出するため、不図示のパージガス供給ラインからＮ２ガスを供給して排気ラインへ向けてパージを行う。そして予め定めた時間だけＮ２ガスの供給を行いパージが完了したら、ロックプレート３８を下方位置まで降下させ、ロック部材３５による突起部３４３の係止状態を開放する。そしてウエハホルダー３４を受け渡し位置まで移動させ、超臨界処理を終えたウエハＷを搬送アーム５の搬出用の搬出用ピック５３で吸着保持し、当該ウエハＷをウエハ搬送路１４２側の第２の搬送機構１４１に受け渡す。
しかる後、ウエハＷは搬出棚４３を介して第１の搬送機構１２１に受け渡され、搬入時とは逆の経路を通ってＦＯＵＰ１００内に格納され、ウエハＷに対する一連の動作が完了する。
【００７２】
一方、超臨界処理装置３側においては図９（ｂ）に示すように冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを退避位置まで移動させ、ハロゲンランプ４２を発熱させて、スパイラル管４１に回収したＩＰＡを超臨界の状態として処理チャンバー３１に次のウエハＷが搬入されてくるタイミングを待つ。
【００７３】
本実施の形態に係る超臨界処理装置３によれば以下の効果がある。ウエハＷの乾燥を行うために処理チャンバー３１に供給された超臨界ＩＰＡを液体の状態で回収する。このため、回収されたＩＰＡを超臨界ＩＰＡとして再利用することが可能となり、ウエハＷに液盛りされて処理空間３１０内に持ち込まれるＩＰＡや処理空間３１０内からパージされるＩＰＡを除き、毎回のウエハＷ処理にて消費されるＩＰＡの量をゼロに近い少量に抑えることができる。
【００７４】
ここで超臨界処理部３０に接続される準備回収部４は１つに限定されず、例えば図１２に示すように共通の超臨界処理部３０に対して２つの準備回収部４ａ、４ｂを接続してもよい。このように複数の準備回収部４ａ、４ｂを接続することにより、一方側の準備回収部４ａから供給された超臨界ＩＰＡを他方側の準備回収部４ｂにて回収し、この他方側の準備回収部４ｂで回収されたＩＰＡを超臨界状態として処理空間３１０に供給するといったように、準備回収部４ａ、４ｂを交互に使用することができる。
【００７５】
一方の準備回収部４ａ、４ｂにて超臨界ＩＰＡを準備し、処理空間３１０にてウエハＷの超臨界処理を行う動作と並行して、他方側の準備回収部４ｂ、４ａのスパイラル管４１を冷却しておくことにより、ＩＰＡの回収に要する時間を短縮して単位時間当たりのウエハＷの処理枚数を増やすことができる。ここで超臨界ＩＰＡの供給と他方側のスパイラル管４１の冷却とを並行して行う場合には、冷却中のスパイラル管４１に接続されている連結ライン４１１の開閉バルブ４１２は閉の状態としておく。
【００７６】
また、図３、図１２に示した各実施の形態では、既述のようにスパイラル管４１は超臨界状態のＩＰＡを準備する第１の原料収容部としての役割と、スパイラル管４１をＩＰＡの凝縮温度以下に冷却してＩＰＡを液体の状態で回収する第２の原料収容部としての役割とを兼ね備えている。これに対して図１３に示した超臨界処理装置３ａは、第１の原料収容部である準備容器４７１と第２の原料収容部である回収容器４７２とが別体となっており、これら準備容器４７１と回収容器４７２とが連結ライン４７８にて接続されている。図１３に示した超臨界処理装置３ａでは、図３〜図８に示した第１の実施の形態に係る超臨界処理装置３と同様の構成要素には、これらの図に示したものと同じ符号を付してある。
【００７７】
本例では準備容器４７１や回収容器４７２は円筒形状の容器として構成されており、各容器４７１、４７２には各々第１、第２の冷却機構をなし、冷媒を通流させて各容器４７１、４７２を冷却するための冷却管４７３、４７５が設けられている。また準備容器４７１には、誘導加熱により準備容器４７１を加熱して、内部のＩＰＡを超臨界状態にするための準備容器４７１用の加熱機構である加熱コイル４７４が設けられている。図中、４７７は処理空間３１０からのＩＰＡの回収ライン、４７８は準備容器４７１と回収容器４７２とを連結する連結ライン、４７７、４７９はこれらのライン４７６、４７８の開閉バルブである。
【００７８】
回収容器４７２にて回収された液体ＩＰＡを準備容器４７１へ移送する手法としては、連結ライン４７８に送液用のポンプを設けてもよい。また例えば図１３に示すように回収容器４７２を準備容器４７１よりも高い位置に配置し、液体ＩＰＡのヘッドを利用して移送を行ってもよい。
【００７９】
また図３、図４に示した例では、ウエハホルダー３４はウエハＷが載置される薄板状の部材として構成されているが、当該ウエハホルダー３４を皿形状に構成してこの皿内にＩＰＡの液溜まりを形成し、当該液溜まり中にウエハＷを浸漬する構成としてもよい。既述のように処理空間３１０は１００℃〜３００℃程度に予熱されているので、超臨界ＩＰＡによる処理を開始する前にＩＰＡが乾燥してしまう現象の発生を抑えることができる。
【００８０】
このようにＩＰＡ中にウエハＷを浸漬した状態で処理チャンバー３１内に搬入する場合には、ウエハＷは図３に示したように横置きの状態でウエハホルダー３４に保持する場合に限られない。例えば、ウエハＷを縦置きの状態で液体ＩＰＡ中に浸漬することが可能なように、ウエハホルダー３４を縦方向に細長いカップ形状の容器として構成してもよい。この場合には処理容器３１の形状もウエハホルダー３４の形状に合わせて縦長に構成される。さらにこのときウエハホルダー３４にて複数枚のウエハＷを保持するようにしてもよい。
【００８１】
そしてウエハＷの乾燥を行うために用いる高温高圧流体の原料は、ＩＰＡに限定されるものではなく、例えばＨＦＥ（Hydro Fluoro Ether）を用いてもよい。さらに高温高圧流体状態は、超臨界状態の場合に限られず、原料の液体を亜臨界状態（例えばＩＰＡの場合は、温度１００℃〜３００℃の範囲、圧力１ＭＰａ〜３ＭＰａの範囲内）として、この亜臨界流体を用いてウエハＷの乾燥を行う場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８２】
さらには、本発明にて実施される処理はウエハＷの表面の液体を除去する乾燥処理だけに限定されるものではない。例えばレジスト膜を用いてパターニングを行った後のウエハＷを超臨界状態のＩＰＡと接触させて、ウエハＷからレジスト膜を除去する処理と当該ウエハＷを乾燥させる処理とを一括して行う洗浄、乾燥処理にも本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
Ｗ ウエハ
１ 洗浄処理システム
２ 洗浄装置
３、３ａ 超臨界処理装置
３０ 超臨界処理部
３１ 処理チャンバー
３１０ 処理空間
３９ ヒーター
４、４ａ、４ｂ
準備回収部
４１ スパイラル管
４１１ 連結ライン
４１２ 開閉バルブ
４２ ハロゲンランプ
４２１ 電源部
４３ａ、４３ｂ
冷却ジャケット
８ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄などの処理が行われた被処理基板を、高温高圧流体を利用して乾燥する処理などを行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理基板である例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという）表面に集積回路の積層構造を形成する半導体装置の製造工程などにおいては、薬液などの洗浄液によりウエハ表面の微小なごみや自然酸化膜を除去するなど、液体を利用してウエハ表面を処理する液処理工程が設けられている。
【０００３】
例えばウエハの洗浄を行う枚葉式のスピン洗浄装置は、ノズルを用いてウエハの表面に例えばアルカリ性や酸性の薬液を供給しながらウエハを回転させることによってウエハ表面のごみや自然酸化物などを除去する。この場合にはウエハ表面は、例えば純水などを利用したリンス洗浄により残った薬液が除去された後、ウエハを回転させて残った液体を振り飛ばす振切乾燥などによって乾燥される。
【０００４】
ところが半導体装置の高集積化に伴い、こうした液体などを除去する処理において、いわゆるパターン倒れの問題が大きくなってきている。パターン倒れは、例えばウエハ表面に残った液体を乾燥させる際に、パターンを形成する凹凸の例えば凸部の左右に残っている液体が不均一に乾燥することにより、この凸部を左右に引っ張る表面張力のバランスが崩れて液体の多く残っている方向に凸部が倒れる現象である。
【０００５】
こうしたパターン倒れの発生を抑えつつウエハ表面に残った液体を除去する手法として高温高圧流体の一種である超臨界状態の流体（超臨界流体）を用いた乾燥方法が知られている。超臨界流体は、液体と比べて粘度が小さく、また液体を溶解する能力も高いことに加え、超臨界流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しない。そこで、液体の付着した状態のウエハを超臨界流体と置換し、しかる後、超臨界流体を気体に状態変化させると、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。
【０００６】
ここで特許文献１には、洗浄部にて洗浄された基板を乾燥処理室内に搬送し、次いで当該乾燥処理室内の圧力が乾燥処理用の処理流体（本例では二酸化炭素）の臨界圧以上となるように予め昇圧してから、当該乾燥処理室内に超臨界流体を供給することにより被処理基板の乾燥を行う技術が記載されている。この技術では、処理を終えた処理流体は乾燥処理室から排出され、乾燥処理室内を大気圧に減圧することにより乾燥処理が終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−７２１１８号公報：段落００２５〜００２９、段落００３８〜００３９、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、被処理基板の乾燥を行う超臨界流体として使用される流体の種類は、特許文献１に記載された二酸化炭素のように安価な不活性ガスだけではない。例えばＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）などの有機溶媒のように排出時に処理が必要なものや、ＨＦＥ（Hydro Fluoro Ether）など比較的高価な処理流体を用いる場合には、超臨界流体の使用量を極力低減することが求められる。しかしながら特許文献１には、処理流体を超臨界状態にする手法や乾燥処理室から排出された乾燥用流体の取り扱いについての記載はなく、処理流体の使用量を低減するという課題の解決には役立たない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理基板の乾燥などに利用される高温高圧流体の消費量が少ない基板処理装置、基板処理方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る基板処理装置は、高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行うための処理容器と、
この処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する処理容器用の加熱機構と、
液体状態の原料を収容し、供給用バルブが設けられた原料供給路を介して前記処理容器に接続された第１の原料収容部と、
前記液体状態の原料を高温高圧流体状態とするために前記第１の原料収容部を加熱する原料収容部用の加熱機構及び前記原料を液体状態で収容するために前記第１の原料収容部を冷却するための第１の冷却機構と、
回収用バルブが設けられた原料回収路を介して前記処理容器に接続され、当該処理容器から原料を回収するための第２の原料収容部と、
前記処理容器内の高温高圧流体を回収するために第２の原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却するための第２の冷却機構と、
前記第１の原料収容部内の液体状態の原料が高温高圧流体状態になった後、前記供給用バルブを開き、前記処理容器内に高温高圧流体が供給された後、第２の原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却すると共に前記回収用バルブを開くように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、他の発明に係る基板処理装置は、高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行うための処理容器と、
この処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する処理容器用の加熱機構と、
前記処理容器に接続され、この処理容器に供給される原料、及びこの処理容器から回収された原料を液体の状態で収容するための原料収容部と、
前記液体状態の原料を高温高圧流体状態とするために前記原料収容部を加熱する原料収容部用の加熱機構と、
前記処理容器内の高温高圧流体を原料収容部内に回収し、液体状態の原料として収容するために、当該原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却するための冷却機構と、
前記原料収容部内の液体状態の原料が高温高圧流体状態になった後、この原料収容部内の高温高圧流体を前記処理容器へと供給し、この処理容器に高温高圧流体が供給された後、前記原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却して、前記処理容器内の高温高圧流体を前記原料収容部へ回収するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記基板処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記第１の原料収容部と第２の原料収容部、原料供給路と原料回収路、供給用バルブと回収用バルブ、並びに第１の冷却機構と第２の冷却機構が共通化されていること。
（ｂ）前記第１の原料収容部と第２の原料収容部が接続されていること。
（ｃ）被処理基板の表面には、乾燥防止のための液体からなる膜が形成されていること。
（ｄ）前記原料は、前記乾燥防止のための液体と同じ材料が用いられていること。
（ｅ）前記原料はイソプロピルアルコールであること。
（ｆ）前記高温高圧流体は超臨界流体であること。
（ｇ）前記原料収容部はスパイラル管であること。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被処理基板の乾燥を行うために処理容器に供給された高温高圧流体の原料を液体状態で回収する。このため、高温高圧流体を用いて被処理基板の乾燥を行う処理に用いられる原料の消費量を少量に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態の洗浄処理システムの平面図である。
【図２】前記洗浄処理システム内の洗浄装置の一例を示す縦断側面図である。
【図３】本実施の形態の超臨界処理装置を示す斜視図である。
【図４】前記超臨界処理装置の分解斜視図である。
【図５】前記超臨界処理装置に設けられている、超臨界流体の準備回収部の構成を示す縦断側面図である。
【図６】前記準備回収部の横断平面図である。
【図７】前記準備回収部の冷却機構を作動させた状態における超臨界処理装置の外観斜視図である。
【図８】前記超臨界処理装置への処理流体の供給、排出系統を示す説明図である。
【図９】前記超臨界処理装置の作用を示す第１の説明図である。
【図１０】前記超臨界処理装置の作用を示す第２の説明図である。
【図１１】前記準備回収部に設けられているスパイラル管の内部の様子を示す説明図である。
【図１２】前記超臨界処理装置の他の構成例を示す説明図である。
【図１３】前記超臨界処理装置のさらに他の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の基板処理装置を備えた基板処理システムの一例として、被処理基板であるウエハＷに洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄装置２と、高温高圧状態の流体（高温高圧流体）であるＩＰＡの超臨界流体（超臨界状態の流体）を利用して前記洗浄処理後のウエハＷを乾燥する超臨界処理装置３とを備えた洗浄処理システム１について説明する。図１は洗浄処理システム１の全体構成を示す横断平面図であり、当該図に向かって左側を前方とすると、洗浄処理システム１は、例えば直径３００ｍｍの複数枚のウエハＷを収納したＦＯＵＰ１００が載置される載置部１１と、ＦＯＵＰ１００と洗浄処理システム１との間でのウエハＷの搬入出が行われる搬入出部１２と、搬入出部１２と後段のウエハ処理部１４との間でのウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し部１３と、ウエハＷを洗浄装置２、超臨界処理装置３内に順番に搬入して洗浄処理や超臨界処理が行われるウエハ処理部１４と、を前方からこの順番に接続した構造となっている。
【００１６】
載置部１１は、例えば４個のＦＯＵＰ１００を載置可能な載置台であり、載置台上に載置された各ＦＯＵＰ１００を搬入出部１２に接続する。搬入出部１２では、各ＦＯＵＰ１００との接続面に設けられた不図示の開閉機構により、ＦＯＵＰ１００の開閉扉が取り外され、例えば前後方向に進退自在、左右方向に移動自在、及び回動、昇降自在に構成された第１の搬送機構１２１によって、ＦＯＵＰ１００内と受け渡し部１３との間でウエハＷが搬送される。前後を搬入出部１２とウエハ処理部１４とに挟まれた受け渡し部１３には、例えば８枚のウエハＷを載置可能なバッファとしての役割を果たす受け渡し棚１３１が設けられており、この受け渡し棚１３１を介してウエハＷが搬入出部１２とウエハ処理部１４との間を搬送される。
【００１７】
ウエハ処理部１４には、受け渡し部１３との間の開口部から前後方向に向かって伸びるウエハ搬送路１４２が設けられている。そしてこのウエハ搬送路１４２の手前側から見て左手には、例えば３台の洗浄装置２が当該ウエハ搬送路１４２に沿って列設されており、同じく右手には、本実施の形態の基板処理装置である例えば３台の超臨界処理装置３が列設されている。ウエハ搬送路１４２内には、ウエハ搬送路１４２に沿って移動可能、左右の洗浄装置２、超臨界処理装置３に向けて進退可能、そして回動、昇降可能に構成された第２の搬送機構１４１が設けられており、既述の受け渡し棚１３１と各洗浄装置２、超臨界処理装置３との間でウエハＷを搬送することができる。ここでウエハ処理部１４内に配置される洗浄装置２や超臨界処理装置３の個数は、上述の例に限定されるものではなく、単位時間当たりのウエハＷの処理枚数や、洗浄装置２、超臨界処理装置３での処理時間の違いなどにより適宜選択され、またこれら洗浄装置２や超臨界処理装置３のレイアウトも図１に示した例とは異なる配置を採用してもよい。
【００１８】
洗浄装置２は例えばスピン洗浄によりウエハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄装置２として構成され、例えば図２の縦断側面図に示すように、処理空間を形成するアウターチャンバー２１内に配置されたウエハ保持機構２３にてウエハＷをほぼ水平に保持し、このウエハ保持機構２３を鉛直軸周りに回転させることによりウエハＷを回転させる。そして回転するウエハＷの上方にノズルアーム２４を進入させ、その先端部に設けられた薬液ノズル２４１から薬液及びリンス液を予め定められた順に供給することによりウエハの面の洗浄処理が行われる。また、ウエハ保持機構２３の内部にも薬液供給路２３１が形成されており、ここから供給された薬液及びリンス液によってウエハＷの裏面洗浄が行われる。
【００１９】
洗浄処理は、例えばアルカリ性の薬液であるＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去→リンス液である脱イオン水（DeIonized Water：ＤＩＷ）によるリンス洗浄→酸性薬液である希フッ酸水溶液（以下、ＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid））による自然酸化膜の除去→ＤＩＷによるリンス洗浄がこの順に行われる。これらの薬液はアウターチャンバー２１内に配置されたインナーカップ２２やアウターチャンバー２１に受け止められて排液口２２１、２１１より排出される。またアウターチャンバー２１内の雰囲気は排気口２１２より排気されている。
【００２０】
薬液による洗浄処理を終えたら、ウエハ保持機構２３の回転を停止してから当該表面に乾燥防止用のＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）を供給し、ウエハＷの表面及び裏面に残存しているＤＩＷと置換する。こうして洗浄処理を終えたそしてウエハＷは、その表面にＩＰＡが液盛りされた状態のまま例えばウエハ保持機構２３に設けられた不図示の受け渡し機構により第２の搬送機構１４１に受け渡され、洗浄装置２より搬出される。
【００２１】
洗浄装置２での洗浄処理を終えたウエハＷは表面にＩＰＡの液盛りがされて濡れた状態のまま超臨界処理装置３に搬送され、超臨界流体を利用して表面の液体を除去し、ウエハＷを乾燥する超臨界処理が行われる。以下、本実施の形態に係る超臨界処理装置３の構成について図３〜図８を参照しながら説明する。図３、図４、図７においては、図に向かって左側を前方として説明を行う。
【００２２】
図１に示すように、ウエハ搬送路１４２に沿って列設された例えば３台の超臨界処理装置３は、互いに区画された筐体内に配置されており、各筐体内にはウエハＷの搬送を行う搬送アーム６と、超臨界処理装置３とが手前からこの順に設けられている。
【００２３】
例えば搬送アーム６は、図４に示すように水平方向に伸びるアーム部材６４の先端に、ウエハＷを保持するための保持リング６１が設けられており、昇降機構６５によって昇降自在、移動機構６６によって前後方向に移動自在に構成されている。保持リング６１には、例えばウエハＷの上面周縁部の３箇所を吸着保持する２組のピック５２、５３が設けられており、搬入時に超臨界処理を行う前のウエハＷを保持する搬入用ピック６２と、搬出時に超臨界処理後のウエハＷを保持する搬出用ピック６３と、を使い分けている。
【００２４】
次に図３に示すように、本例における超臨界処理装置３は、ウエハＷの処理を行う超臨界処理部３０と、この超臨界処理部３０への超臨界流体の供給、回収を行う準備回収部４とを備えている。まず超臨界処理部３０ついて説明すると、超臨界処理部３０は、超臨界流体を用いてウエハＷを乾燥する超臨界処理が行われる処理チャンバー３１と、前記搬送アーム６との間でウエハＷの受け渡しを行い、受け取ったウエハＷを処理チャンバー３１内に搬入出するウエハホルダー３４と、ウエハＷの受け渡し位置にてウエハホルダー３４を冷却する冷却機構５と、を備えている。
【００２５】
処理チャンバー３１は、本実施の形態に係る超臨界処理装置３の処理容器に相当し、図４の分解斜視図に示すように、横方向に扁平な直方体形状の耐圧容器として構成されている。処理チャンバー３１の内部にはウエハＷを保持するためのウエハホルダー３４を格納することが可能な扁平な処理空間３１０が形成されている。処理空間３１０は、例えば３００ｍｍのウエハＷを処理する場合、ウエハＷと処理チャンバー３１の内壁面との間に超臨界流体を十分に通流させることが可能であり、且つ、ウエハＷに液盛りされたＩＰＡが自然乾燥しないうちに短時間で処理空間３１０内の雰囲気を超臨界流体で満たすことが可能なように、例えば高さ数ｍｍ〜十数ｍｍ、容積３００ｃｍ３〜１５００ｃｍ３程度の比較的狭小な空間として構成されている。
【００２６】
また処理チャンバー３１には不図示のパージガス供給ライン及び排気ラインが接続されており、ウエハＷの処理を終えた後の処理空間３１０内にＮ２ガスなどの不活性ガスを供給して処理空間３１０内に残存しているＩＰＡを排気ラインの下流側に設けられている除害設備に向けてパージすることができる。
【００２７】
処理チャンバー３１の前面には、ウエハＷを搬入出するための、左右方向に細長い開口部３１１が形成されており、処理チャンバー３１はこの開口部３１１を搬送アーム６の方向に向けて筐体内に配置されている。処理チャンバー３１の開口部３１１が設けられている面には、平板状の２枚の突片部３１２が横方向に突出するように設けられており、開口部３１１はこれら２枚の突片部３１２により上下を挟まれた位置に配置されている。各突片部３１２には、後述のロックプレート３８を上下方向へ向けて嵌入させるための嵌入孔３１３が設けられている。
【００２８】
処理チャンバー３１の上下両面には、例えばテープヒーターなどの抵抗発熱体からなるヒーター３９が設けられており、処理チャンバー３１の本体を加熱することにより処理空間３１０内に供給された高温高圧流体、例えば超臨界ＩＰＡの超臨界状態を維持することができる。図８に模式的に示すように、処理チャンバー３１は電源部３９１と接続されており、電源部３９１の出力を増減して、処理チャンバー３１本体及び処理空間３１０の温度を常時、例えば１００℃〜３００℃の範囲の２７０℃に維持することができる。ヒーター３９は処理チャンバー３１用の加熱機構に相当する。なお、図示の便宜上、図４には上面側のヒーター３９のみを示してある。
【００２９】
また処理チャンバー３１の上下面には、ヒーター３９から周囲の雰囲気を断熱するための上プレート３２及び下プレート３３が設けられている。上プレート３２、下プレート３３は処理チャンバー３１の上下面に設けられたヒーター３９を、不図示の断熱材を介して覆うように設けられた板状の部材であり、処理チャンバー３１の周囲に設けられた各種の駆動機器をヒーター３９の熱から守り、またヒーター３９の熱により超臨界処理前のウエハＷに液盛りされたＩＰＡの蒸発が促進されるのを抑える役割を果たしている。
【００３０】
上プレート３２の上面、及び下プレート３３の下面には、これらのプレート３２、３３を冷却するための冷却管３６が配設されており、不図示の冷媒供給部から供給された例えば冷却水などの冷媒を通流させることにより、各プレート３２、３３を冷却することができる。なお図４においては図示の便宜上、上プレート３２側の冷却管３６のみを示してある。
各プレート３２、３３の前方側には、既述の突片部３１２に対応する位置に、切り欠き部３２１、３３１が形成されており、これらのプレート３２、３３が、突片部３１２の嵌入孔３１３に嵌入されるロックプレート３８と干渉しないようになっている。
【００３１】
また例えば図３、図７に示すように、本例における上プレート３２及び下プレート３３は、前方から見ると処理チャンバー３１よりも左右方向に幅広に形成されている。そして図４に示すように、例えば下プレート３３の両端縁の上面側には、ウエハホルダー３４を保持する後述のアーム部材３４２を走行させるためのレール３７１が前後方向に伸びるように設けられている。
【００３２】
レール３７１上に設けられている３７２は、前記アーム部材３４２に接続されてレール３７１上を走行するスライダー、３７３はこのレール３７１を駆動する例えばロッドレスシリンダーなどからなる駆動機構、３７４は駆動機構３７３とスライダー３７２とを連結する連結部材である。
【００３３】
ウエハホルダー３４は、ウエハＷを保持した状態で処理チャンバー３１の処理空間３１０内に配置可能に構成された薄い板状の部材である。ウエハホルダー３４は、図４に示すように左右方向に伸びる角柱状の蓋部材３４１に接続されており、これによりウエハホルダー３４と蓋部材３４１とが一体となっている。この蓋部材３４１は、処理チャンバー３１の開口部３１１が設けられている面から横方向に突出している既述の２つの突片部３１２に上下を挟まれた隙間内に嵌り込むことができるサイズに形成されている。
【００３４】
したがって蓋部材３４１は、ウエハホルダー３４を処理チャンバー３１の処理空間３１０内に搬入したとき、上下の突片部３１２の間の隙間内に嵌り込んで開口部３１１を塞ぐことができる。ここで蓋部材３４１と対向する処理チャンバー３１側の側壁面には、開口部３１１を囲むように不図示のＯリングが設けられており、蓋部材３４１によって開口部３１１を塞いだとき、当該蓋部材３４１によってこのＯリングが押しつぶされて処理空間３１０内の気密が維持される。
【００３５】
蓋部材３４１の左右両端には、処理チャンバー３１へ向けて前後方向に伸びるアーム部材３４２が設けられており、このアーム部材３４２の先端部を既述のスライダー３７２と接続することにより、前記レール３７１上でアーム部材３４２を前後方向に走行させることができる。そして図３に示すように、スライダー３７２をレール３７１の先端側まで移動させると、搬送アーム６との間でウエハＷの受け渡しを行うため、処理チャンバー３１の外部の受け渡し位置までウエハホルダー３４が引き出される。一方、スライダー３７２をレール３７１の後端側まで移動させると、図７、図８に示すように処理チャンバー３１（処理空間３１０）内の処理位置までウエハホルダー３４を移動させて、ウエハＷに対する超臨界処理を実行することができる。
【００３６】
図４に示すように、左右のアーム部材３４２には、蓋部材３４１との接続部を成す手前側の一端部に、上方側へ突起する突起部３４３が設けられている。一方、処理チャンバー３１側には、例えば上プレート３２の左右両端の前方領域にロック部材３５が設けられており、このロック部材３５を前記突起部３４３と係合させることによりウエハホルダー３４を処理チャンバー３１の側壁面に押し付けるように固定することができる。ロック部材３５は、ロックシリンダー３５１によって回転自在に構成されており、図３に示すようにロック部材３５の突片を左右方向に開くと突起部３４３を係止状態から開放され、図７に示すように、前記突片を下方側に向けると突起部３４３がロック部材３５にて係止された状態となる。
【００３７】
さらに処理チャンバー３１の手前側には、開口部３１１を塞いでいる蓋部材３４１の開放を阻止するためのストッパ機構を成すロックプレート３８が設けられている。このロックプレート３８は、ウエハホルダー３４を処理位置まで移動させたとき、上下の突片部３１２の間の隙間に嵌り込んだ蓋部材３４１を、手前側から処理チャンバー３１の本体側へ向けて押さえて蓋部材３４１の開放を阻止する役割を果たす。
【００３８】
そこでロックプレート３８は、上下の突片部３１２に設けられた嵌入孔３１３に嵌入して、蓋部材３４１を押さえつけるロック位置（図７）と、このこのロック位置から下方側に退避して蓋部材３４１を開放する開放位置との間を上下方向に移動する。図４、図７に示す３８１は、ロックプレート３８を上下に移動させるための昇降機構であり、３８２はロックプレート３８の例えば下端部に接続されたスライダーをレール上で走行させてロックプレート３８の移動方向を案内するスライド機構である。ここで図示の便宜上、図３においてはロックプレート３８や昇降機構３８１等の記載を省略してある。
【００３９】
また図３、図４に示すように、ウエハＷの受け渡し位置まで移動したウエハホルダー３４の下方側には、当該ウエハホルダー３４を冷却するための冷却機構５が設けられている。この冷却機構５は、ウエハホルダー３４上に配置されるウエハＷの下面と対向するように配置されたクーリングプレート５１と、このクーリングプレート５１のプレート面に複数個設けられ、例えば冷却用の清浄空気を吐出する吐出孔５１１とを備えている。
【００４０】
また図４に示すように前記クーリングプレート５１はドレイン受け皿５２上に保持されており、ウエハＷから流れ落ちたＩＰＡを受け止めてドレイン管５３へ排出することができる。ドレイン受け皿５２及びクーリングプレート５１は昇降機構５４によって昇降自在に構成されており、ウエハホルダー３４が受け渡し位置まで移動したときには、上方側の冷却位置まで上昇してウエハホルダー３４の冷却を実行し、ウエハホルダー３４が処理位置まで移動した後には、冷却位置の下方位置まで降下するようになっている。なお図示の便宜上、図７においては冷却機構５の記載は省略してある。
【００４１】
また図３に示す５５は、ウエハホルダー３４に受け渡されたウエハＷにＩＰＡを供給するためのＩＰＡノズルであり、処理チャンバー３１内に搬送される前のウエハＷに再度ＩＰＡを供給して、当該ウエハＷが自然乾燥しない程度の十分量のＩＰＡを液盛りしてから当該ウエハＷを処理チャンバー３１内に搬入するようになっている。
【００４２】
以上に説明した構成を備えた処理チャンバー３１には、内部の処理空間３１０に供給されるＩＰＡの超臨界流体（高温高圧流体）を準備する機能と、超臨界処理を終えたあとのＩＰＡを回収する機能とを兼ね備えた準備回収部４が設けられている。図３に示すように準備回収部４は、処理チャンバー３１へと供給される超臨界状態のＩＰＡを準備し、また処理を終えたＩＰＡを回収する配管が螺旋状に巻かれて形成されたスパイラル管４１と、このスパイラル管４１を加熱して内部のＩＰＡを超臨界状態にするための加熱機構をなすハロゲンランプ４２と、前記スパイラル管４１を冷却して処理チャンバー３１に供給したＩＰＡを当該スパイラル管４１内に凝縮して回収するための冷却機構をなす冷却ジャケット４３ａ、４３ｂと、スパイラル管４１の冷却を行う位置と、冷却を行う位置から退避した位置との間でこれら冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを移動させる移動機構と、を備えている。
【００４３】
スパイラル管４１はステンレス製の配管部材を長手方向に螺旋状に伸ばすことにより円筒型に形成され、前記長手方向が垂直方向を向くように支持台４６上に配置されている。スパイラル管４１は、ハロゲンランプ４２から供給される輻射熱を吸収しやすくするために例えば黒色の輻射熱吸収塗料で塗装され、図５の縦断側面図に示すように、長手方向に隣り合う配管同士が互いに接触するように螺旋状に巻かれている。このように隙間なく螺旋を形成することにより、ハロゲンランプ４２から供給される輻射熱がスパイラル管４１同士の隙間から外方へと漏れにくくなる。図５に示した４１４はスパイラル管４１を支持台４６上に固定する固定部材である。
【００４４】
図１、図３に示すようにスパイラル管４１を含む準備回収部４は、超臨界処理部３０の近傍位置に配置されており、スパイラル管４１を構成する配管部材は、その上端部が超臨界処理部３側へ向けて伸びだして処理チャンバー３１に連結され、原料供給路及び原料回収路とが共通化された連結ライン４１１を構成している。連結ライン４１１には、耐圧性を備え、供給用バルブ及び回収用バルブとが共通化された開閉バルブ４１２が介設されており、スパイラル管４１と処理チャンバー３１との間を連通させ／遮断することができるようになっている。図８に示すように連結ライン４１１からは、開閉バルブ４１２の上流側の位置にて排出ライン４１５が分岐しており、排出ライン４１５は外部の除害設備に向けてスパイラル管４１内のＩＰＡを排出することができるようになっている。図８中、４１６はスパイラル管４１を除害設備側と連通させ／遮断するための、耐圧性を備えた開閉弁である。
【００４５】
また図８に示すようにスパイラル管４１の下端部からは配管部材が伸びだしてＩＰＡの受け入れライン４１３を形成しており、当該受け入れライン４１３は耐圧性を備えた開閉バルブ４１７及び送液ポンプ７４を介して液体のＩＰＡを貯留したＩＰＡ供給部７３に接続されている。送液ポンプ７４の出口には、流量調節弁及び流量計を備えた不図示の流量調節部が設けられており、ＩＰＡ供給部７３からスパイラル管４１へのＩＰＡの供給量を調節することができるようになっている。
【００４６】
図５に示すようにハロゲンランプ４２は、スパイラル管４１が形成する円筒の内側に配置された直棒状の加熱ランプであり、スパイラル管４１の内壁面から離間させて、前記円筒の中心軸に沿って配置されている。ハロゲンランプ４２の下端部は、支持台４６の天板面を貫通して電源部４２１に接続されており、当該電源部４２１から供給される電力によりハロゲンランプ４２を発熱させ、主にその輻射熱を利用してスパイラル管４１が加熱される。この観点においてハロゲンランプ４２は、スパイラル管４１用の加熱機構に相当している。また図３、図７に示した例では、準備回収部４が剥き出しの状態で超臨界処理部３０の横に配置されているが、準備回収部４と超臨界処理部３０との間にハロゲンランプ４２からの輻射熱を遮蔽する遮蔽板を設けて、ウエハホルダー３４に受け渡された処理前のウエハＷが乾燥してしまわないようにしてもよい。
【００４７】
スパイラル管４１外壁面には、熱電対などからなる不図示の温度検出部が設けられており、スパイラル管４１の温度を検出することができる。そして温度検出の結果は後述する制御部８に出力され、ハロゲンランプ４２への電力を供給する電源部４２１に供給電力の調整量としてフィードバックされて各スパイラル管４１の加熱温度が調整される。さらに図８に示すように連結ライン４１１には圧力計４１８が設けられており、スパイラル管４１を加熱することにより、スパイラル管４１内のＩＰＡが超臨界状態となったことを検知することができる。
【００４８】
図３、図５に示すように冷却ジャケット４３ａ、４３ｂは、スパイラル管４１によって形成される円筒を外周面側から覆うことが可能な円筒を上下方向に縦断して得られる半円筒形状の部材である。図５に示すように各冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの内部は空洞となっていると共に、この空洞には冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの外周面に接続された冷却水導入ライン４３１から冷却水排出ライン４３２へ向けて流れる冷媒である冷却水を通流させるための冷媒流路４３５が形成されている。
【００４９】
これら冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの内周面は熱を吸収する吸熱面を構成しており、当該吸熱面をスパイラル管４１にて構成される円筒の外周面に当接させることにより、スパイラル管４１の冷却が行われる。図８に示すように各冷却ジャケット４３ａ、４３ｂに冷却水を供給する冷却水導入ライン４３１は、上流側で合流し、送液ポンプ７２を介して冷却水を貯留した冷却水供給部７１に接続されている。また、各冷却ジャケット４３ａ、４３ｂにて使用した冷却水が排出される冷却水排出ライン４３２についても冷却水供給部７１に接続されており、冷却水を再使用することができるようになっている。
【００５０】
冷却水供給部７１は不図示のクーリングタワーや冷却用の熱交換器と接続されており、スパイラル管４１を冷却する際に回収された熱を抜熱することにより、冷却水供給部７１内の冷却水は例えば２０℃に維持されている。
また図５に示した例では冷却ジャケット４３ａ、４３ｂに各々１つの冷媒流路４３５を形成した例を示しているが、例えば各冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの内部を複数の空洞部に分割して、各々の空洞部に形成された冷媒流路４３５に冷却水を通流させることにより冷却能力を向上させてもよい。また冷媒流路４３５内を通流させる冷媒は冷却水に限定されず、例えばガルデン（登録商標）などを使用してもよい。
【００５１】
ここで図５に示した縦断側面図は、図示の便宜上、スパイラル管４１と冷却ジャケット４３ａ、４３ｂとで縦断面の向きが別方向を向いている。また、冷却ジャケット４３ａ、４３ｂにおける冷却水導入ライン４３１及び冷却水排出ライン４３２の配置位置も、図３及び図７に示した実際の配置位置とは異なる位置にアレンジして示してある。
【００５２】
かかる構成を備えた冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの外周面にはシャフト４４が連結されており、各シャフト４４の基端部には当該シャフト４４を軸方向に沿って移動させるための駆動部４５が設けられている。そして各シャフト４４を伸張させることにより図６（ａ）、図７に示すように吸熱面がスパイラル管４１と接触する冷却位置まで冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを移動させてスパイラル管４１の冷却が実行される。またシャフト４４を退縮させることにより図６（ｂ）、図３に示すように吸熱面をスパイラル管４１から離間した退避位置まで冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを移動させてスパイラル管４１の冷却を停止することができる。ここで図３に示した冷却ジャケット４３ａに形成されている４３３及び４３４は、冷却ジャケット４３ａを冷却位置まで移動させたとき、スパイラル管４１から伸びだしている連結ライン４１１及び受け入れライン４１３と当該冷却ジャケット４３ａとの間での干渉を避けるための切り欠き部である。
【００５３】
本実施の形態のスパイラル管４１は、原料のＩＰＡを液体状態で収容し、当該スパイラル管４１を加熱することにより前記液体状態のＩＰＡをスパイラル管４１内で超臨界状態とする本実施の形態の第１の原料収容部に相当する。また、当該スパイラル管４１は、冷却ジャケット４３ａ、４３ｂによりＩＰＡの凝縮温度以下に冷却されることにより、処理チャンバー３１に供給されたＩＰＡを回収するための、本実施の形態の第２の原料収容部にも相当している。従って、本例では第１の原料収容部及び第２の原料収容部が共通化されているといえる。そして当該スパイラル管４１を冷却する冷却ジャケット４３ａ、４３ｂは、第１の原料収容部を冷却する第１の冷却機構及び第２の原料収容部を冷却する第２の冷却機構が共通化されているものであることになる。
【００５４】
以上に説明した構成を備えた超臨界処理装置３を含む洗浄処理システム１は、図１、図８に示すように制御部８と接続されている。制御部８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、記憶部にはこれら洗浄処理システム１や洗浄装置２、超臨界処理装置３の作用、即ちＦＯＵＰ１００からウエハＷを取り出して洗浄装置２にて洗浄処理を行い、次いで超臨界処理装置３にてウエハＷの超臨界処理を行ってからＦＯＵＰ１００内にウエハＷを搬入するまでの動作に係わる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。
【００５５】
特に超臨界処理装置３について制御部８は、図８に示すように各ライン４１１、４１５、４１３に設けられた開閉バルブ４１２、４１６、４１７の開閉タイミングや電源部３９１からヒーター３９、電源部４２１からハロゲンランプ４２への電力の給断タイミング並びに供給量、駆動部４５による冷却ジャケット４３ａ、４３ｂの移動タイミング、各送液ポンプ７２、７４による冷却水やＩＰＡの供給タイミングや供給量を制御する役割を果たしている。また制御部８は連結ライン４１１に設けられた圧力計４１８やスパイラル管４１に設けられた不図示の温度検出部からスパイラル管４１内の圧力や温度を検出した結果を取得し、これらの結果に基づいてスパイラル管４１の加熱や冷却を実行する。
【００５６】
以上に説明した構成を備えた超臨界処理装置３の作用について説明する。既述のように洗浄装置２における洗浄処理を終え、乾燥防止用のＩＰＡを液盛りしたウエハＷが第２の搬送機構１４１に受け渡されると、第２の搬送機構１４１は、例えば予め設定された処理スケジュールに基づいて、ウエハＷを受け入れ可能な超臨界処理装置３の配置されている筐体内に進入し、搬送アーム５にウエハＷを受け渡す。
【００５７】
このときウエハＷの搬入が行われる前の超臨界処理部３０は、図９（ａ）に示すように、処理チャンバー３１の電源部３９１をオンの状態にしてヒーター３９によりチャンバー３１本体を例えば２７０℃に加熱した状態となっている。一方で処理チャンバー３１の上下に設けられた上プレート３２、下プレート３３は冷却管３６によって冷却された状態となっており、処理チャンバー３１の周囲の温度が上昇しすぎないようにして、ウエハホルダー３４上のウエハＷ表面に供給されたＩＰＡの蒸発を抑えている。
【００５８】
また準備回収部４では、例えば超臨界処理装置３にて最初に処理を開始する前のタイミングにおいては、ハロゲンランプ４２の電源部４２１はオフとなっており、また冷却ジャケット４３ａ、冷却ジャケット４３ｂを冷却位置まで移動させてスパイラル管４１を冷却した状態としておく。なお本例では超臨界処理装置３の稼動中、送液ポンプ７２は作動状態となっており冷却ジャケット４３ａ、４３ｂには常時冷却水が供給されている。
【００５９】
そして連結ライン４１１の開閉バルブ４１２を「閉」（図９（ａ）中に「Ｓ」と記してある。以下同。）、排出ライン４１５の開閉バルブ４１６を「開」（図９（ａ）中に「Ｏ」と記してある。以下同。）、冷却水導入ライン４３１の開閉バルブ４１７を「開」としてから、送液ポンプ７４作動させると共に既述の流量調節部にて供給量をしながらスパイラル管４１へむけてＩＰＡを供給する。スパイラル管４１に供給されるＩＰＡの量は、例えば既述の流量調節部にて検出される単位時間当たりの供給量及び供給時間から求めることができる。
【００６０】
こうして、予め設定された時間だけＩＰＡの供給を行ったら送液ポンプ７４を停止し、排出ライン４１５及び冷却水導入ライン４３１の開閉バルブ４１６、４１７を「閉」の状態とする。この結果、スパイラル管４１の内部は、図１１（ａ）に示すように供給量に対応する高さ位置まで液体のＩＰＡが満たされた状態となっている。一方、スパイラル管４１の上部側の空間、及び連結ライン４１１、排出ライン４１５の開閉バルブ４１２、４１６よりもスパイラル管４１寄りの空間は、液体のＩＰＡにて満たされていない空洞の状態となっている。
【００６１】
こうしてスパイラル管４１内に所定量の液体ＩＰＡが仕込まれたら、図９（ｂ）に示すように冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを退避位置まで移動させ、電源部４２１をオンにしてハロゲンランプ４２に電力を供給し、ハロゲンランプ４２を発熱させてスパイラル管４１を例えば１００℃〜３００℃の範囲の２７０℃に加熱する。このときスパイラル管４１の前後に設けられた開閉バルブ４１２、４１６、４１７は全て閉止されており、スパイラル管４１の内部は密閉雰囲気となっているので、スパイラル管４１を加熱するとＩＰＡが蒸発して気体となり、ＩＰＡの体積の膨張に伴ってスパイラル管４１内の圧力が上昇する。
【００６２】
さらに密閉雰囲気内での加熱を継続し、ＩＰＡを昇温、昇圧すると、ＩＰＡの温度及び圧力が臨界点に到達し、図１１（ｂ）に示すようにスパイラル管４１の内部が超臨界状態のＩＰＡで満たされた状態となる。こうして超臨界処理を実行するためのＩＰＡの準備が整ったら、準備回収部４はスパイラル管４１内の温度及び圧力が予め設定された値に維持されるようにハロゲンランプ４２の出力を調節しながら待機する。
【００６３】
これらの動作と並行して超臨界処理部３０側では、搬送アーム５が受け渡し位置にて待機しているウエハホルダー３４に当該ウエハＷを受け渡した後、ウエハホルダー３４の上方位置から退避する。そして図３に示すようにＩＰＡノズル５５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。液盛りされたＩＰＡはウエハＷの乾燥を防止するための膜に相当している。
【００６４】
ＩＰＡの液盛りを終えたら、クーリングプレート４１を下方位置まで下降させ、アーム部材３４２をレール３７１上でスライドさせてウエハホルダー３４を処理位置まで移動させる。そしてロック部材３５を回転させて突起部３４３を係止し、蓋部材３４１によって処理チャンバー３１の開口部３１１が塞がれたら、ロックプレート３８を下方位置からロック位置まで上昇させて蓋部材３４１を手前側から押さえる（図７）。
【００６５】
この結果、図９（ｃ）に示すように超臨界処理部３０側では処理チャンバー３１の処理空間３１０内にウエハＷが搬入され、また準備回収部４側ではスパイラル管４１内に超臨界状態のＩＰＡが準備されて、超臨界乾燥を実行する準備が整う。そこで蓋部材３４１のロックを終えたら、ウエハＷ表面に液盛りされたＩＰＡが乾燥してしまう前に連結ライン４１１の開閉バルブ４１２を開放してスパイラル管４１から処理空間３１０に向けて超臨界ＩＰＡを供給する。
【００６６】
開閉バルブ４１２が開くと、図１０（ａ）に示すようにスパイラル管４１内の超臨界ＩＰＡが膨張して連結ライン４１１内を流れ、処理空間３１０内に流入していく。このとき、（１）スパイラル管２１内に準備する超臨界ＩＰＡの温度及び圧力を臨界温度、臨界圧力よりも十分に高い状態としておくこと、（２）処理チャンバー３１内の処理空間３１０の容積及び開閉バルブ４１２よりも処理チャンバー３１側の連結ライン４１１の容積をできるだけ小さくして超臨界ＩＰＡの膨張率を抑えること、さらに（３）ヒーター３９によって処理空間３１０内を予め加熱しておき、また開閉バルブ４１２を開放する前後で、スパイラル管４１内の温度及び圧力がほぼ同じ値に維持されるように、ハロゲンランプ４２の出力を増大させて等温等圧膨張に近い状態で超臨界ＩＰＡを膨張させること、などにより超臨界状態を保ったままＩＰＡを処理空間３１０内に供給することができる。
【００６７】
そして処理空間３１０内に供給された超臨界ＩＰＡがウエハＷに液盛りされたＩＰＡと接触すると、液盛りされたＩＰＡは超臨界ＩＰＡから熱を受け取って蒸発し超臨界状態となる。この結果、ウエハＷの表面は液体のＩＰＡから超臨界ＩＰＡ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ＩＰＡ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ＩＰＡに置換することができる。
【００６８】
処理空間３１０内に超臨界ＩＰＡ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ＩＰＡにて置換された状態となったら、図１０（ｂ）に示すように電源部４２１をオフの状態にしてハロゲンランプ４２によるスパイラル管４１の加熱を停止する。そして冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを冷却位置まで移動させてスパイラル管４１の内部の温度がＩＰＡの凝縮温度以下となるように冷却する。
【００６９】
スパイラル管４１を冷却して超臨界ＩＰＡを凝縮させると、ＩＰＡの体積が減少してスパイラル管４１内の圧力が低下する一方、ヒーター３９による処理チャンバー３１の加熱は継続しているので、処理空間３１０内のＩＰＡはスパイラル管４１へ向けて流れていく。この結果、流入したＩＰＡが次々と凝縮し、液体ＩＰＡとなってスパイラル管４１内に溜まってゆくことになる。そして例えば図１１（ａ）と同様の高さ位置に液面が到達したら、連結ライン４１１の開閉バルブ４１２を閉として処理空間３１０内のＩＰＡの回収を完了するようにしてもよい。また処理チャンバー３１とスパイラル管４１との間の温度、圧力バランス上、回収可能な全量をスパイラル管４１内に回収してから開閉バルブ４１２を閉じてもよい。このときスパイラル管４１内のＩＰＡの液面が、予め定めた高さ位置を超えている場合には、排出ライン４１５側の開閉弁４１６を開いてＩＰＡの一部を除害設備側へ排出することにより、液面レベルを調整してもよい。これらの例においてＩＰＡの液面の高さ位置は、例えば当該液面の到達する位置の配管の壁面に耐圧性を備えた覗き窓を設け、赤外線式の液面計などによりＩＰＡの液面を検出することなどにより検出することができる。
【００７０】
このようにしてスパイラル管４１にＩＰＡが液体の状態で回収されると、処理チャンバー３１内の圧力は次第に低下していく。一方、処理空間３１０内の温度は常圧におけるＩＰＡの沸点（８２．４℃）よりも高い温度に保たれているので、処理空間３１０内のＩＰＡは超臨界の状態から気体の状態に変化することになる。このとき超臨界状態と気体との間には界面が形成されないので表面に形成されたパターンに表面張力を作用させることなく、ウエハＷを乾燥することができる。
【００７１】
以上のプロセスにより、ウエハＷの超臨界処理を終えたら、処理空間３１０に残存している気体のＩＰＡを排出するため、不図示のパージガス供給ラインからＮ２ガスを供給して排気ラインへ向けてパージを行う。そして予め定めた時間だけＮ２ガスの供給を行いパージが完了したら、ロックプレート３８を下方位置まで降下させ、ロック部材３５による突起部３４３の係止状態を開放する。そしてウエハホルダー３４を受け渡し位置まで移動させ、超臨界処理を終えたウエハＷを搬送アーム５の搬出用の搬出用ピック５３で吸着保持し、当該ウエハＷをウエハ搬送路１４２側の第２の搬送機構１４１に受け渡す。
しかる後、ウエハＷは搬出棚４３を介して第１の搬送機構１２１に受け渡され、搬入時とは逆の経路を通ってＦＯＵＰ１００内に格納され、ウエハＷに対する一連の動作が完了する。
【００７２】
一方、超臨界処理装置３側においては図９（ｂ）に示すように冷却ジャケット４３ａ、４３ｂを退避位置まで移動させ、ハロゲンランプ４２を発熱させて、スパイラル管４１に回収したＩＰＡを超臨界の状態として処理チャンバー３１に次のウエハＷが搬入されてくるタイミングを待つ。
【００７３】
本実施の形態に係る超臨界処理装置３によれば以下の効果がある。ウエハＷの乾燥を行うために処理チャンバー３１に供給された超臨界ＩＰＡを液体の状態で回収する。このため、回収されたＩＰＡを超臨界ＩＰＡとして再利用することが可能となり、ウエハＷに液盛りされて処理空間３１０内に持ち込まれるＩＰＡや処理空間３１０内からパージされるＩＰＡを除き、毎回のウエハＷ処理にて消費されるＩＰＡの量をゼロに近い少量に抑えることができる。
【００７４】
ここで超臨界処理部３０に接続される準備回収部４は１つに限定されず、例えば図１２に示すように共通の超臨界処理部３０に対して２つの準備回収部４ａ、４ｂを接続してもよい。このように複数の準備回収部４ａ、４ｂを接続することにより、一方側の準備回収部４ａから供給された超臨界ＩＰＡを他方側の準備回収部４ｂにて回収し、この他方側の準備回収部４ｂで回収されたＩＰＡを超臨界状態として処理空間３１０に供給するといったように、準備回収部４ａ、４ｂを交互に使用することができる。
【００７５】
一方の準備回収部４ａ、４ｂにて超臨界ＩＰＡを準備し、処理空間３１０にてウエハＷの超臨界処理を行う動作と並行して、他方側の準備回収部４ｂ、４ａのスパイラル管４１を冷却しておくことにより、ＩＰＡの回収に要する時間を短縮して単位時間当たりのウエハＷの処理枚数を増やすことができる。ここで超臨界ＩＰＡの供給と他方側のスパイラル管４１の冷却とを並行して行う場合には、冷却中のスパイラル管４１に接続されている連結ライン４１１の開閉バルブ４１２は閉の状態としておく。
【００７６】
また、図３、図１２に示した各実施の形態では、既述のようにスパイラル管４１は超臨界状態のＩＰＡを準備する第１の原料収容部としての役割と、スパイラル管４１をＩＰＡの凝縮温度以下に冷却してＩＰＡを液体の状態で回収する第２の原料収容部としての役割とを兼ね備えている。これに対して図１３に示した超臨界処理装置３ａは、第１の原料収容部である準備容器４７１と第２の原料収容部である回収容器４７２とが別体となっており、これら準備容器４７１と回収容器４７２とが連結ライン４７８にて接続されている。図１３に示した超臨界処理装置３ａでは、図３〜図８に示した第１の実施の形態に係る超臨界処理装置３と同様の構成要素には、これらの図に示したものと同じ符号を付してある。
【００７７】
本例では準備容器４７１や回収容器４７２は円筒形状の容器として構成されており、各容器４７１、４７２には各々第１、第２の冷却機構をなし、冷媒を通流させて各容器４７１、４７２を冷却するための冷却管４７３、４７５が設けられている。また準備容器４７１には、誘導加熱により準備容器４７１を加熱して、内部のＩＰＡを超臨界状態にするための準備容器４７１用の加熱機構である加熱コイル４７４が設けられている。図中、４７７は処理空間３１０からのＩＰＡの回収ライン、４７８は準備容器４７１と回収容器４７２とを連結する連結ライン、４７７、４７９はこれらのライン４７６、４７８の開閉バルブである。
【００７８】
回収容器４７２にて回収された液体ＩＰＡを準備容器４７１へ移送する手法としては、連結ライン４７８に送液用のポンプを設けてもよい。また例えば図１３に示すように回収容器４７２を準備容器４７１よりも高い位置に配置し、液体ＩＰＡのヘッドを利用して移送を行ってもよい。
【００７９】
また図３、図４に示した例では、ウエハホルダー３４はウエハＷが載置される薄板状の部材として構成されているが、当該ウエハホルダー３４を皿形状に構成してこの皿内にＩＰＡの液溜まりを形成し、当該液溜まり中にウエハＷを浸漬する構成としてもよい。既述のように処理空間３１０は１００℃〜３００℃程度に予熱されているので、超臨界ＩＰＡによる処理を開始する前にＩＰＡが乾燥してしまう現象の発生を抑えることができる。
【００８０】
このようにＩＰＡ中にウエハＷを浸漬した状態で処理チャンバー３１内に搬入する場合には、ウエハＷは図３に示したように横置きの状態でウエハホルダー３４に保持する場合に限られない。例えば、ウエハＷを縦置きの状態で液体ＩＰＡ中に浸漬することが可能なように、ウエハホルダー３４を縦方向に細長いカップ形状の容器として構成してもよい。この場合には処理容器３１の形状もウエハホルダー３４の形状に合わせて縦長に構成される。さらにこのときウエハホルダー３４にて複数枚のウエハＷを保持するようにしてもよい。
【００８１】
そしてウエハＷの乾燥を行うために用いる高温高圧流体の原料は、ＩＰＡに限定されるものではなく、例えばＨＦＥ（Hydro Fluoro Ether）を用いてもよい。さらに高温高圧流体状態は、超臨界状態の場合に限られず、原料の液体を亜臨界状態（例えばＩＰＡの場合は、温度１００℃〜３００℃の範囲、圧力１ＭＰａ〜３ＭＰａの範囲内）として、この亜臨界流体を用いてウエハＷの乾燥を行う場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８２】
さらには、本発明にて実施される処理はウエハＷの表面の液体を除去する乾燥処理だけに限定されるものではない。例えばレジスト膜を用いてパターニングを行った後のウエハＷを超臨界状態のＩＰＡと接触させて、ウエハＷからレジスト膜を除去する処理と当該ウエハＷを乾燥させる処理とを一括して行う洗浄、乾燥処理にも本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
Ｗ ウエハ
１ 洗浄処理システム
２ 洗浄装置
３、３ａ 超臨界処理装置
３０ 超臨界処理部
３１ 処理チャンバー
３１０ 処理空間
３９ ヒーター
４、４ａ、４ｂ
準備回収部
４１ スパイラル管
４１１ 連結ライン
４１２ 開閉バルブ
４２ ハロゲンランプ
４２１ 電源部
４３ａ、４３ｂ
冷却ジャケット
８ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行うための処理容器と、
この処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する処理容器用の加熱機構と、
液体状態の原料を収容し、供給用バルブが設けられた原料供給路を介して前記処理容器に接続された第１の原料収容部と、
前記液体状態の原料を高温高圧流体状態とするために前記第１の原料収容部を加熱する原料収容部用の加熱機構及び前記原料を液体状態で収容するために前記第１の原料収容部を冷却するための第１の冷却機構と、
回収用バルブが設けられた原料回収路を介して前記処理容器に接続され、当該処理容器から原料を回収するための第２の原料収容部と、
前記処理容器内の高温高圧流体を回収するために第２の原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却するための第２の冷却機構と、
前記第１の原料収容部内の液体状態の原料が高温高圧流体状態になった後、前記供給用バルブを開き、前記処理容器内に高温高圧流体が供給された後、第２の原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却すると共に前記回収用バルブを開くように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行うための処理容器と、
この処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する処理容器用の加熱機構と、
前記処理容器に接続され、この処理容器に供給される原料、及びこの処理容器から回収された原料を液体の状態で収容するための原料収容部と、
前記液体状態の原料を高温高圧流体状態とするために前記原料収容部を加熱する原料収容部用の加熱機構と、
前記処理容器内の高温高圧流体を原料収容部内に回収し、液体状態の原料として収容するために、当該原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却するための冷却機構と、
前記原料収容部内の液体状態の原料が高温高圧流体状態になった後、この原料収容部内の高温高圧流体を前記処理容器へと供給し、この処理容器に高温高圧流体が供給された後、前記原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却して、前記処理容器内の高温高圧流体を前記原料収容部へ回収するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記第１の原料収容部と第２の原料収容部、原料供給路と原料回収路、供給用バルブと回収用バルブ、並びに第１の冷却機構と第２の冷却機構が共通化されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１の原料収容部と第２の原料収容部が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
被処理基板の表面には、乾燥防止のための液体からなる膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記原料は、前記乾燥防止のための液体と同じ材料が用いられていることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記原料はイソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記高温高圧流体は超臨界流体であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記原料収容部はスパイラル管であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
液体状態の原料を収容した第１の原料収容部を加熱して、当該液体状態の原料を高温高圧流体状態にする工程と、
前記第１の原料収容部を処理容器に接続して、この処理容器内に高温高圧流体を供給する工程と、
前記処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する工程と、
前記第１の原料収容部から供給された高温高圧流体により、前記処理容器内の被処理基板の処理を行う工程と、
前記処理容器に接続された第２の原料収容部を前記原料の凝縮温度以下に冷却して前記処理容器から原料を回収する工程と、
前記原料を液体状態で収容するために、前記第１の原料収容部を冷却する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１１】
液体状態の原料を収容した原料収容部を加熱して、当該液体状態の原料を高温高圧流体状態にする工程と、
前記原料収容部を処理容器に接続して、この処理容器内に高温高圧流体を供給する工程と、
前記処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する工程と、
前記原料収容部から供給された高温高圧流体により、前記処理容器内の被処理基板の処理を行う工程と、
前記原料収容部を前記原料の凝縮温度以下に冷却して前記処理容器から原料を回収し、当該原料を液体状態で収容する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１２】
前記第２の原料収容部に回収された原料を第１の原料収容部に送り、前記処理容器に供給される高温高圧流体の原料として再利用する工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記第１の原料収容部及び第２の原料収容部は共通化されていることを特徴とする請求項１０または１２に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記高温高圧流体は超臨界流体であることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記被処理基板の処理は、被処理基板を乾燥する処理であることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項１６】
高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項１０ないし１５のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行うための処理容器と、
この処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する処理容器用の加熱機構と、
液体状態の原料を収容し、供給用バルブが設けられた原料供給路を介して前記処理容器に接続された第１の原料収容部と、
前記液体状態の原料を高温高圧流体状態とするために前記第１の原料収容部を加熱する原料収容部用の加熱機構及び前記原料を液体状態で収容するために前記第１の原料収容部を冷却するための第１の冷却機構と、
回収用バルブが設けられた原料回収路を介して前記処理容器に接続され、当該処理容器から原料を回収するための第２の原料収容部と、
前記処理容器内の高温高圧流体を回収するために第２の原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却するための第２の冷却機構と、
前記第１の原料収容部内の液体状態の原料が高温高圧流体状態になった後、前記供給用バルブを開き、前記処理容器内に高温高圧流体が供給された後、第２の原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却すると共に前記回収用バルブを開くように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行うための処理容器と、
この処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する処理容器用の加熱機構と、
前記処理容器に接続され、この処理容器に供給される原料、及びこの処理容器から回収された原料を液体の状態で収容するための原料収容部と、
前記液体状態の原料を高温高圧流体状態とするために前記原料収容部を加熱する原料収容部用の加熱機構と、
前記処理容器内の高温高圧流体を原料収容部内に回収し、液体状態の原料として収容するために、当該原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却するための冷却機構と、
前記原料収容部内の液体状態の原料が高温高圧流体状態になった後、この原料収容部内の高温高圧流体を前記処理容器へと供給し、この処理容器に高温高圧流体が供給された後、前記原料収容部を原料の凝縮温度以下に冷却して、前記処理容器内の高温高圧流体を前記原料収容部へ回収するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記第１の原料収容部と第２の原料収容部、原料供給路と原料回収路、供給用バルブと回収用バルブ、並びに第１の冷却機構と第２の冷却機構が共通化されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１の原料収容部と第２の原料収容部が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
被処理基板の表面には、乾燥防止のための液体からなる膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記原料は、前記乾燥防止のための液体と同じ材料が用いられていることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記原料はイソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記高温高圧流体は超臨界流体であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記原料収容部はスパイラル管であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
液体状態の原料を収容した第１の原料収容部を加熱して、当該液体状態の原料を高温高圧流体状態にする工程と、
前記第１の原料収容部を処理容器に接続して、この処理容器内に高温高圧流体を供給する工程と、
前記処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する工程と、
前記第１の原料収容部から供給された高温高圧流体により、前記処理容器内の被処理基板の処理を行う工程と、
前記処理容器に接続された第２の原料収容部を前記原料の凝縮温度以下に冷却して前記処理容器から原料を回収する工程と、
前記原料を液体状態で収容するために、前記第１の原料収容部を冷却する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１１】
液体状態の原料を収容した原料収容部を加熱して、当該液体状態の原料を高温高圧流体状態にする工程と、
前記原料収容部を処理容器に接続して、この処理容器内に高温高圧流体を供給する工程と、
前記処理容器内の原料を高温高圧流体状態に維持するために当該処理容器内を加熱する工程と、
前記原料収容部から供給された高温高圧流体により、前記処理容器内の被処理基板の処理を行う工程と、
前記原料収容部を前記原料の凝縮温度以下に冷却して前記処理容器から原料を回収し、当該原料を液体状態で収容する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１２】
前記第２の原料収容部に回収された原料を第１の原料収容部に送り、前記処理容器に供給される高温高圧流体の原料として再利用する工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記第１の原料収容部及び第２の原料収容部は共通化されていることを特徴とする請求項１０または１２に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記高温高圧流体は超臨界流体であることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記被処理基板の処理は、被処理基板を乾燥する処理であることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項１６】
高温高圧流体により被処理基板の乾燥を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項１０ないし１５のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【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２０１２−２３１０２（Ｐ２０１２−２３１０２Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５８０１３（Ｐ２０１０−１５８０１３）
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【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２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【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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