超臨界処理装置、基板処理システム及び超臨界処理方法
【課題】パターン倒れの発生を抑えると共に、スループットが高く、メンテナンス周期の長い超臨界処理装置等を提供する。
【解決手段】基板Ｗに付着した液体を超臨界状態の処理流体によって除去する超臨界処理装置３において、加熱部３２３は処理容器３１内に供給された処理流体を超臨界状態とするために当該処理流体を加熱し、冷却機構３２２は基板Ｗが載置台３２１に載置されるまでに基板Ｗからの液体の蒸発を抑えるため、前記加熱部３２３から当該基板へと熱が伝わる領域を強制冷却する。
【解決手段】基板Ｗに付着した液体を超臨界状態の処理流体によって除去する超臨界処理装置３において、加熱部３２３は処理容器３１内に供給された処理流体を超臨界状態とするために当該処理流体を加熱し、冷却機構３２２は基板Ｗが載置台３２１に載置されるまでに基板Ｗからの液体の蒸発を抑えるため、前記加熱部３２３から当該基板へと熱が伝わる領域を強制冷却する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にパターンが形成された半導体ウエハなど基板に対して洗浄処理などの液処理を行ったあと、この基板に対して超臨界処理をする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ウエハ表面の微小なごみや自然酸化膜などを薬液などの液体により除去する液処理工程が設けられている。
【０００３】
この液処理工程に用いられる液処理装置の一つである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液体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に残った液体は例えば純水などによるリンス洗浄を行った後、ウエハを回転させることによる振切乾燥などによって除去される。
【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と、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、液体-気体間の界面が存在しない。そこで、液体の付着した状態のウエハを超臨界流体と接触させ、ウエハ表面の液体を超臨界流体に溶解させると、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】
ここで超臨界状態は高温高圧の条件を必要とすることから、本発明者らは、例えば液体による洗浄を終えたウエハを液体の付着した状態のままで処理容器内に搬入し、この処理容器内に例えば常温で液体の状態の流体を供給した後、当該処理容器を密閉してから流体を加熱することによって超臨界流体を得るといった手順にて液体を乾燥させる処理（以下、超臨界乾燥という）を行うことを検討している。
【０００７】
処理容器に供給された流体は、例えば特許文献１に示すように、例えばウエハが載置される載置台などに例えば抵抗発熱体などのヒーターを設け、このヒーターにより加熱されて超臨界状態となる。しかしウエハの搬入時に処理容器内の雰囲気やウエハが載置される領域の温度が高くなっていると、超臨界乾燥を開始する前に液体が自然乾燥してしまい、ここでパターン倒れが発生してしまう。
【０００８】
このためウエハを処理容器内に搬入する際には、処理容器内の雰囲気やウエハが載置される領域の温度を下げておく必要があるが、例えば流体を加熱する期間中以外はヒーターをオフとすると、再び加熱する必要があり、超臨界流体を得るまでに要する時間が長くなって装置のスループットが低下してしまう。さらには超臨界乾燥処理を行うたびにヒーターのオン／オフを切り替えると、ヒーターのスイッチやヒーター自体などの劣化が早くなり、メンテナンス周期が短くなってしまうといった問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３２２７１号公報：第００３３段落、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、パターン倒れの発生を抑えると共に、スループットが高く、メンテナンス周期の長い超臨界処理装置及びこの装置を備えた基板処理システム並びに超臨界処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超臨界処理装置は、密閉可能な処理容器内の載置台に液体の付着した基板が載置され、前記液体が付着した基板に対して、超臨界状態の処理流体によって液体を除去する処理を行う超臨界処理装置において、
前記処理容器内に前記処理流体を供給する処理流体供給部と、
処理容器内に供給された処理流体を超臨界状態とするために処理流体を加熱する加熱部と、
前記基板に処理流体が供給されるまでに基板からの前記液体の蒸発を抑えるために、前記加熱部から当該基板への伝熱を抑制する伝熱抑制機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記超臨界処理装置は、以下の特徴を備えてもよい。
（ａ）前記伝熱抑制機構は、前記加熱部から前記基板へと熱が伝わる領域を強制冷却する冷却機構であること。
（ｂ）前記載置台の載置面よりも下方側に加熱部を設け、前記伝熱抑制機構は、当該載置面と加熱部との間の伝熱面の伝熱状態を、基板の処理時には処理流体を加熱する第１の状態とし、基板の処理終了後、次の基板が載置台に載置されるまでは、基板からの前記液体の蒸発を抑えるために第１の状態よりも熱が伝わりにくい第２の状態とするための、伝熱状態切り替え機構を兼用すること。
（ｃ）伝熱状態切り替え機構は、載置台内の流体流路と、第２の状態を得るために当該流体流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、第１の状態を得るために前記流体流路に冷媒よりも比熱の小さいパージ流体を供給するパージ流体供給部と、を備えること。
（ｄ）前記パージ流体供給部は、前記流体流路にパージ流体を満たした後、パージ流体の通流を停止すること。
（ｅ）第２の状態を得るために、前記冷媒供給部に代えて、当該流体流路を真空排気する真空排気部を備えること。
（ｆ）超臨界処理装置は、第２の状態から第１の状態への切り替えを、前記処理流体供給部から処理容器内に供給された処理流体が前記載置台上に載置された基板の上面より高い位置まで溜まった後に行うこと。
【００１３】
また、他の発明に係る基板処理システムは、基板の表面に薬液を供給して当該表面を洗浄する液処理装置と、
この液処理装置から前記処理容器内に搬入された基板を前記超臨界状態の処理流体により処理する上述の各超臨界処理装置と、
前記液処理装置と超臨界処理装置との間で基板を搬送する基板搬送部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
さらにこの他の発明に係る超臨界処理方法は、処理容器内の載置台の載置面を強制冷却する工程と、
液体が付着した基板を前記処理容器内に搬入して、強制冷却されている載置面に載置する工程と、
次いで前記処理容器を密閉する工程と、
その後、超臨界状態の処理流体を前記基板の表面に供給すると共に、前記強制冷却を解除しかつ載置面よりも下方側に設けられた加熱部により前記載置面を加熱することにより前記処理流体を超臨界状態として液体を除去する処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。この方法において、前記加熱部により前記処理流体を加熱する工程は、前記載置面と加熱部との間の伝熱状態を第１の状態に設定する工程であり、
前記載置台の載置面を強制冷却する工程は、前記伝熱状態を、第１の状態よりも熱が伝わりにくい第２の状態に切り替える工程である。
【００１５】
さらに他の発明に係る超臨界処理方法は、トレーに載せられ、液体が付着した基板を処理容器内の載置台に載置する工程と、
次いで前記処理容器を密閉する工程と、
その後、処理流体を前記基板の表面に供給すると共に、載置台の載置面よりも下方側に設けられた加熱部により前記トレーを介して前記処理流体を加熱することにより当該処理流体を超臨界状態として処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、処理流体を超臨界状態とするために設けられた加熱部から載置台上に載置される基板への伝熱を抑制する伝熱抑制機構が設けられているので、加熱部を加熱状態としたままで処理容器内に基板を搬入しても当該基板に付着した液体の蒸発が抑えられ、例えば基板の表面に形成されたパターンのパターン倒れの発生を抑制することができる。そして、本発明においては、パターン倒れの発生を防止するために加熱部のオン／オフを切り替える必要がないので、処理流体の迅速な昇温が可能となりスループットの向上に貢献すると共に、頻繁にオン／オフを行わないことによりスイッチやヒーター自体の寿命など、加熱部に係る部品のメンテナンス周期を長くすることにも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る液処理システムの全体構成を示す横断平面図である。
【図２】前記液処理システムに設けられている液処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図３】前記液処理システムに設けられている超臨界処理装置の外観構成を示す斜視図である。
【図４】前記超臨界処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図５】上記超臨界処理装置に設けられている載置台の構成例を示す平面図である。
【図６】上記超臨界処理装置に設けられた処理流体及び冷媒の供給系統の構成を示す説明図である。
【図７】上記超臨界処理装置の動作の流れを示すフロー図である。
【図８】上記超臨界処理装置にウエハを搬入する際の動作を示す説明図である。
【図９】上記超臨界処理装置にてウエハの超臨界乾燥を行う動作を示す説明図である。
【図１０】他の実施の形態に係る超臨界処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図１１】さらに他の実施の形態に係る超臨界処理方法に係るトレーにウエハを載置する動作を示す説明図である。
【図１２】前記さらに他の実施の形態に係るトレーを用いて超臨界処理を行う様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る超臨界処理装置を備えた基板処理システムの一例として、基板であるウエハＷに薬液を供給して液処理を行った後、超臨界乾燥を行う液処理システム１の実施の形態について説明する。図１は液処理システム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、液処理システム１は複数枚のウエハＷを収納したキャリアＣが載置されるキャリア載置部１１と、このキャリアＣからウエハＷを取り出して液処理システム１内に搬入する搬送部１２と、搬送部１２にて取り出されたウエハＷを後段の液処理部１４に受け渡すための受け渡し部１３と、受け渡し部１３から受け渡されたウエハＷを各液処理装置２、超臨界処理装置３内に順番に搬入して液処理及び超臨界乾燥を実行する液処理部１４と、を前方からこの順番に接続した構造となっている。
【００１９】
キャリア載置部１１は、例えば４個のキャリアＣを載置可能な載置台として構成され、載置台上に載置された各キャリアＣを固定して、搬送部１２に接続する役割を果たす。搬送部１２は、各キャリアＣとの接続面に設けられた開閉扉を開閉する不図示の開閉機構と、キャリアＣからウエハＷを取り出して受け渡し部１３へと搬送するための第１の搬送機構１２１とを共通の筐体内に設けた構造となっている。第１の搬送機構１２１は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搬送アーム及びその駆動部から構成されており、搬送部１２と受け渡し部１３とを区画する区画壁に設けられた第１の開口部１２２を介して、ウエハＷを受け渡し部１３に搬入出する役割を果たす。
【００２０】
受け渡し部１３は、前後を搬送部１２と液処理部１４とに挟まれた位置に設けられた筐体内の空間であり、例えば搬送部１２側の既述の第１の開口部１２２と、液処理部１４側の区画壁に設けられた第２の開口部１３２との間に、液処理前後のウエハＷを載置するための受け渡し棚１３１が設けられている。受け渡し棚１３１は例えば８枚のウエハＷを載置可能であり、受け渡し棚１３１は搬送部１２側から搬入出されるウエハＷと、液処理部１４側から搬入出されるウエハＷを一時的に載置するバッファとしての役割を果たしている。
【００２１】
液処理部１４は受け渡し部１３の後段に接続された筐体内に、ウエハＷに対する液処理を実行する液処理装置２及びこの液処理にてウエハＷに付着した処理液を除去する超臨界処理装置３を備えている。液処理部１４内には、受け渡し部１３との区画壁に設けられた既述の第２の開口部１３２から前後方向に伸びるウエハＷの搬送路１４２が設けられており、例えば第２の開口部１３２から見て左側には例えば６台の液処理装置２が搬送路１４２沿って列設されており、右側には例えば同じく６台の超臨界処理装置３が液処理装置２の設けられている列に対向するように搬送路１４２に沿って列設されている。
【００２２】
搬送路１４２内には、搬送路１４２に沿って移動可能、搬送路１４２の左右に設けられた各液処理装置２に向けて進退可能、そして回動、昇降可能に構成された搬送アーム及びその駆動部からなる第２の搬送機構１４１が設けられており、ウエハＷを既述の受け渡し棚１３１と各液処理装置２、超臨界処理装置３との間で搬送することができる。図１には１組の第２の搬送機構１４１を設けた例を示したが、設けられている液処理装置２の個数に応じて液処理部１４は２組以上の第２の搬送機構１４１を備えていてもよい。
【００２３】
図２に示すように、液処理装置２は、ウエハＷに対する液処理、リンス洗浄の各処理が実行される密閉された処理空間を形成するアウターチャンバー２１と、このアウターチャンバー２１内に設けられ、ウエハＷをほぼ水平に保持した状態で回転させるウエハ保持機構２３と、ウエハ保持機構２３に保持されたウエハＷの上面側に薬液を供給するノズルアーム２４と、ウエハ保持機構２３を取り囲むようにアウターチャンバー２１内に設けられ、回転するウエハＷから周囲に飛散した薬液を受けるためのインナーカップ２２とを備えている。
【００２４】
アウターチャンバー２１は、図１に示すように互いに隣り合う他の液処理装置２とは区画された筐体内に設けられており、不図示のウエハ搬入出口を介して第２の搬送機構１４１によりウエハＷが搬入出される。図中、２１１はアウターチャンバー２１の底部に溜まる薬液などを排出する排液口であり、２１２はアウターチャンバー２１内の排気を行う排気口である。
【００２５】
ウエハ保持機構２３は内部に形成された薬液供給路２３１を介して、回転するウエハＷの下面にウエハＷ表面のパーティクルや有機性の汚染物質を除去するための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）、ウエハＷ表面の自然酸化膜を除去する酸性薬液である希フッ酸水溶液（以下、ＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid）液という）及びこれらの薬液をリンス洗浄するための純水を供給することができるようになっている。
【００２６】
ノズルアーム２４は、先端部に薬液供給用のノズルを備えており、このノズルからは、既述のＳＣ１液、ＤＨＦ液、純水に加え、超臨界処理装置３への搬送時にウエハＷに液体を付着させた状態、例えばウエハＷ表面に液体を液盛りした状態で搬送するために供給される液体であるイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡと記す）をウエハＷの上面に供給することができる。このとき、ウエハＷに液体を付着させた状態で搬送するために供給される液体は、後述のＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）であってもよい。ノズルアーム２４は、ウエハ保持機構２３に保持されたウエハＷ中央側の上方位置と、アウターチャンバー２１の外部に設けられた待機位置との間で、不図示の駆動機構によりノズルを移動させることができる。
【００２７】
インナーカップ２２は、ウエハ保持機構２３に保持されたウエハＷを取り囲む処理位置と、この処理位置の下方へ退避した退避位置との間を昇降することができるようになっている。インナーカップ２２の底部には、ウエハＷの周囲に飛び散り、処理位置にて受け止めた薬液を排出するための排液口２２１が設けられている。
【００２８】
次に、図３〜図６を参照しながら超臨界処理装置３の詳細な構成について説明する。超臨界処理装置３は、ウエハＷに対する超臨界乾燥が行われる処理容器３１並びにその底板３２と、この処理容器３１内にウエハＷを格納する機構と、処理容器３１に処理液を供給して超臨界状態とするための機構とを備えている。
【００２９】
処理容器３１は、ウエハＷを格納すると共にウエハＷに対する超臨界乾燥が行われる処理空間３０を成す凹部が例えば下面側に形成された扁平な円盤形状の耐圧容器であり、例えばステンレススチールなどから構成される。処理容器３１の下面側に設けられた凹部は、例えば扁平な円盤状に形成され、後述するウエハＷの載置台３２１と嵌合して例えば直径３００ｍｍのウエハＷを格納する処理空間３０を構成する。
【００３０】
図４に示すように、処理容器３１には、処理空間３０の側面に向かって開口する３つの流路３１１、３１２、３１３が形成されている。３１１は処理空間３０内に処理流体であるハイドロフルオロエーテル（沸点が例えば７０℃程度。以下、ＨＦＥと記す）を液体の状態で供給するＨＦＥ供給路、３１２は処理空間３０からＨＦＥを排出するＨＦＥ排出路、３１３は処理空間３０からの排気を行うための排気路であり、この排気路３１３は処理空間３０からのＨＦＥの排出時には当該排気路３１３から処理容器３１の外部の雰囲気を取り込んで処理空間３０内をパージすることもできる。
【００３１】
ＨＦＥ供給路３１１は、図６に示すように閉止弁４２１及びポンプ４１の介設されたＨＦＥ供給ライン４２を介してＨＦＥ供給部４に接続されている。また、ＨＦＥ排出路３１２はＨＦＥ排出ライン４３に接続されており、このＨＦＥ排出ライン４３は閉止弁４３１を介してＨＦＥ供給部４に接続されていてＨＦＥをリサイクルすることができるようになっている。このＨＦＥ排出ライン４３には、処理空間３０から排出されたＨＦＥを冷却するための例えばクーラーなどからなる冷却部４３２が設けられている。また排気路３１３の出口側には閉止弁４４１を介して排気ライン４４が設けられており、この排気ライン４４は例えば工場の除害設備に接続されている。なお、本例では、ＨＦＥ供給路３１１、ＨＦＥ排出路３１２、排気路３１３を処理容器３１に設けた例を示したが、これらの流路３１１、３１２、３１３を底板３２側に設けてもよいことは勿論である。
【００３２】
図４及び図３に示すように処理容器３１はＸ字上にクロスした梁状の押さえ部材３８１を介して処理容器３１を格納する筐体３８の上面に固定されており、高圧となる処理空間３０内の超臨界流体から受ける力に抗して処理容器３１を下方側に向けて押さえつけることができる。
【００３３】
底板３２は処理容器３１の凹部を底面側から塞いで、処理空間３０を形成すると共に、ウエハＷを保持する役割を果たす。底板３２は、例えばステンレススチールなどから構成され、処理容器３１の凹部の開口面よりも例えばひとまわり大きな円板状の部材として形成されている。底板３２の上面には処理容器３１の凹部内に嵌合可能な円板状に形成された例えばステンレススチール製のウエハＷの載置台３２１が固定されている。図４及び図５の拡大平面図に示すように、載置台３２１の上面にはウエハ載置領域３２４をなす凹部が形成されている。
【００３４】
また底板３２は、支持棒３５１とその駆動機構３５２とからなる底板昇降機構３５によって昇降自在に構成されており、既述の第２の搬送機構１４１との間でウエハＷの受け渡しを行う下方側の受け渡し位置と、処理容器３１の凹部を塞いで処理空間３０を形成し、ウエハＷに対して超臨界乾燥を行う処理位置との間を移動することができる。図中、３４は昇降時に底板３２の昇降軌道をガイドするガイド部材であり、ガイド部材３４は底板３２の周方向に沿って例えば３箇所にほぼ等間隔で配置されている。
【００３５】
ここで超臨界乾燥を実行中の処理空間３０内の圧力は、例えば絶対圧で３ＭＰａもの高圧となり、底板３２には下向きの大きな力が働くため、底板３２の下方には底板３２の底面を支持する支持機構３３が設けられている。支持機構３３は、底板３２の底面を支持して処理容器３１側へ押さえつけると共に、底板３２の昇降動作に合わせて昇降する支持部材３３１と、この支持部材３３１の昇降軌道をなすガイド部材３３２と、例えば油圧ポンプなどから構成される駆動機構３３３とから構成される。図３に示すように支持機構３３は、既述のガイド部材３４と同様に、底板３２の周方向に沿って例えば３箇所にほぼ等間隔で配置されている。
【００３６】
図４、図５に示すように、底板３２の中央部には、第２の搬送機構１４１との間でウエハＷの受け渡しをするためのリフター３６１が設けられている。リフター３６１は底板３２及び載置台３２１のほぼ中央を上下方向に貫通し、その上端部にはウエハＷをほぼ水平に保持するための例えば円板状に形成されたウエハ保持部３６３が固定されていると共に、下端部には駆動機構３６２が設けられている。載置台３２１の上面には、上述のウエハ保持部３６３を格納する凹部が設けられており、底板３２とは独立してリフター３６１を昇降させることにより、この底板３２からウエハ保持部３６３を突没させて、ウエハＷを第２の搬送機構１４１と底板３２上のウエハ載置領域３２４との間で受け渡すことができる。ここで図４に示すようにウエハ保持部３６３の上面は、底板３２の凹部内に格納されたとき、ウエハ載置領域３２４である載置台３２１の上面と面一となる。
【００３７】
さらに底板３２の内部には、処理空間３０内に供給された処理流体であるＨＦＥを例えば２００℃に昇温すると共に、この流体の膨張を利用して処理空間３０内を例えば既述の３ＭＰａに昇圧して処理流体を超臨界状態とするための例えば抵抗発熱体からなるヒーター３２３が埋設されている。図６に示すようにヒーター３２３は電源部６に接続されており、この電源部６から供給される電力により発熱して載置台３２１及びその上面に載置されたウエハＷを介して処理空間３０内の処理流体を加熱することができる。
【００３８】
ここで本実施の形態に係る超臨界処理装置３は、ヒーター３２３をオンの状態のままにしておいても、処理空間３０内へのウエハＷが搬入され、載置台３２１に載置されてから液体の状態で供給されたＨＦＥが処理空間３０内に溜まってこのウエハＷの上面に到達するまでの期間中、ウエハＷ表面に付着した液体、例えばＩＰＡの自然蒸発を抑え、パターン倒れの発生を抑制するための伝熱抑制機構である冷却機構を備えている。以下、当該冷却機構の詳細な構成について説明する。
【００３９】
パターン倒れの発生を抑える冷却機構として、本実施の形態に係る載置台３２１の内部には、流体流路である冷媒流路３２２が設けられている。冷媒流路３２２は、例えば図５の平面図に示すように、載置台３２１内を蛇行してウエハ載置領域３２４のほぼ全面をカバーする領域に形成されており、当該冷媒流路３２２内に冷媒を通流させることによって、載置台３２１の下方側に設けられているヒーター３２３から伝わってきた熱を吸収し、ウエハＷの載置されるウエハ載置領域３２４の温度を例えばＩＰＡの沸点（８２℃）よりも低く、ＨＦＥの供給が開始されるまでにＩＰＡが自然乾燥してしまわない程度の温度に保つ役割を果たす。
【００４０】
図４に示すように冷媒流路３２２の一端は底板３２内を貫通して冷媒供給路３７１に接続されており、この冷媒供給路３７１は図６に示すように、ポンプ５１を介して冷媒供給部５に接続されている。冷媒供給部５には、例えばガルデン（登録商標）液などの冷媒が貯溜されており、この冷媒を冷媒流路３２２へ向けて供給することにより、当該冷媒流路３２２が設けられている領域、即ちヒーター３２３とウエハ載置領域３２４との間の領域（伝熱面）を冷却することができる。これら冷媒供給路３７１や冷媒供給ライン５４、冷媒供給部５などが冷媒を供給する冷却機構に相当する。
【００４１】
一方、冷媒流路３２２の他端側は、底板３２内を貫通して冷媒排出路３７２に接続されており、この冷媒排出路３７２は冷媒排出ライン５５を介して冷媒供給部５へと戻っていて、冷媒をリサイクルすることができる。この冷媒排出ライン５５には、冷媒流路３２２から排出された冷媒を冷却するクーラーを設けてもよい。またここで冷媒流路３２２に接続された既述の冷媒供給路３７１及び冷媒排出路３７２は例えば可撓性のチューブなどにより構成されており、底板３２の昇降に合わせて変形することができる。
【００４２】
さらに例えば冷媒供給ライン５４におけるポンプ５１の下流側には、例えば三方弁５３を介してパージガス供給部５２が設けられていて、冷媒供給ライン５４を介して冷媒よりも比熱の小さなパージ流体であり、冷媒流路３２２から冷媒を追い出すためのパージガス、例えば窒素ガスや大気などを冷媒流路３２２に対して冷媒と切り替えて供給することができる。冷媒流路３２２に供給されたパージガスについても冷媒排出ライン５５を通って冷媒供給部５へと排出され、冷媒供給部５に設けられた排気口などを介して冷媒とは分離して排気されるようになっている。これにより、冷媒流路３２２へ供給される流体が比熱の小さなパージガスに切り替えられ、ヒーター３２３から供給された熱は載置台３２１を介してウエハＷ側へ伝わり、さらにウエハＷの上面を介して処理空間３０内の処理流体が加熱されて超臨界状態となる。
【００４３】
このように本例では冷媒流路３２２内に冷媒とパージガスとを切り替えて供給することが可能であり、パージガスで冷媒を排出した状態が処理流体を加熱するための第１の状態に相当し、冷媒の供給されている状態がウエハＷに付着した液体である薬液の蒸発を抑えるための第２の状態に相当する。そして既述の冷却機構及び三方弁５３やパージガス供給部５２は本実施の形態の伝熱状態切り替え機構に相当する。
【００４４】
また液処理システム１には、図１、図２、図４に示すように制御部７が接続されている。制御部７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、記憶部には当該液処理処理システム１の作用、つまり、各液処理装置２や超臨界処理装置３内にウエハＷを順番に搬入し、液処理装置２にて液処理を施してから、超臨界処理装置３にて超臨界乾燥を行い、搬出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。
【００４５】
以上の構成を備えた本実施の形態に係る液処理システム１の作用について説明する。液処理システム１が処理を開始すると、第１の搬送機構１２１はキャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、受け渡し部１３内の受け渡し棚１３１に順次載置する。
【００４６】
第２の搬送機構１４１は、例えば図１、図２に例示した液処理装置２の一つに進入し、ウエハ保持機構２３にウエハＷを受け渡す。液処理装置２内へのウエハＷの搬入を終えたらノズルアーム２４をウエハＷ中央側の上方位置まで移動させ、インナーカップ２２を処理位置まで上昇させて、ウエハ保持機構２３によりウエハＷを回転させながらノズルアーム２４側のノズル及びウエハ保持機構２３側の薬液供給路２３１よりウエハＷの上面側及び下面側にＳＣ１液を供給する。これによりウエハＷの上下面に薬液の液膜が形成されてアルカリ性薬液洗浄が行われる。
【００４７】
アルカリ性薬液洗浄が終了すると、インナーカップ２２が退避位置に移動し、またノズルアーム２４及びウエハ保持機構２３の薬液供給路２３１へ純水を供給することによりウエハＷ表面のＳＣ１液を除去するリンス洗浄が実行される。
【００４８】
リンス洗浄、振切乾燥の終了後、再びインナーカップ２２を処理位置まで上昇させ、ウエハＷを回転させながら、ノズルアーム２４及びウエハ保持機構２３の薬液供給路２３１より、ウエハＷの上下面にＤＨＦ液を供給する。これによりこれらの面にＤＨＦ液の液膜が形成され、酸性薬液洗浄が行われる。そして所定時間の経過後、インナーカップ２２を退避位置に下降させ、薬液の供給系統を純水に切り替えて再びリンス洗浄を行う。
【００４９】
リンス洗浄の後、インナーカップ２２が処理位置まで上昇し、ウエハＷの上面にＩＰＡを供給しながらウエハＷを回転させ、ウエハＷ上のリンス液（純水）をＩＰＡに置換して液処理を終える。液処理を終えたウエハＷは第２の搬送機構１４１により液処理装置２から搬出され、超臨界処理装置３内に搬入されてウエハＷ表面に付着した液体であるＩＰＡの超臨界乾燥が行われる。
【００５０】
以下、図７のフロー図を参照しながら超臨界処理装置３における超臨界乾燥について詳細に説明する。先ず液処理システム１が稼動を開始すると（スタート）、超臨界処理装置３はヒーター３２３をオンにして加熱を開始すると共に、載置台３２１の冷媒流路３２２に冷媒を通流させて載置台３２１を冷却した状態（第２の状態）で待機する（ステップＳ１０１）。
【００５１】
この状態で待機している超臨界処理装置３に対して、液処理装置２にて液処理を終えたウエハＷが表面に液体であるＩＰＡの付着した状態で筐体３８の側面に設けられた搬入出口３８２を介して第２の搬送機構１４１により搬入されて来る（Ｓ１０２）。このとき超臨界処理装置３は、図８（ａ）に示すように、底板３２を下方側に退避させると共に、ウエハ保持部３６３の上面がウエハＷの搬送経路の下方側に位置するようにリフター３６１を待機させる。ここで支持機構３３の支持部材３３１は底板３２の退避に合わせて下降し、また冷媒供給路３７１や冷媒排出路３７２も底板３２の退避する位置に応じて変形する。なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）では図示の便宜上、支持機構３３とガイド部材３４とを一組ずつ示してある。
【００５２】
第２の搬送機構１４１の搬送アームに載置されたウエハＷの中心部がリフター３６１の上方に到達したら、図８（ｂ）に示すようにリフター３６１を上昇させて搬送アームと交差させ、ウエハＷをウエハ保持部３６３上に保持して搬送アームを筐体３８の外に退出させる。そして図８（ｃ）に示すように、ガイド部材３４にてガイドさせながら底板３２を上昇させてリフター３６１のウエハ保持部３６３を載置台３２１の凹部内に格納し、ウエハＷを載置台３２１上に載置すると共に、載置台３２１を処理容器３１の開口部に嵌合させてウエハＷを処理空間３０内に格納する（図７のステップＳ１０３）。このとき支持機構３３の支持部材３３１は底板３２の動作に合わせて上昇し、底板３２の底面を支持固定する。
【００５３】
これらの動作の期間中、既述のようにヒーター３２３は加熱状態となっているが、載置台３２１の冷媒流路３２２には冷媒が通流しているため、ヒーター３２３からの熱は冷媒に吸収される。このため、冷媒流路３２２からの熱はウエハＷのウエハ載置領域３２４まで殆ど到達することができず、ウエハＷの搬入される筐体３８内の雰囲気やウエハ載置領域３２４の温度は例えばＩＰＡの沸点よりも低い温度に保たれている。この結果、超臨界処理装置３内にウエハＷを搬入してから載置台３２１上に載置するまでの期間中、ＩＰＡの蒸発が抑えられパターン倒れの発生を抑えることができる。
【００５４】
そして図９（ａ）に示すように、ＨＦＥ供給路３１１及び排気路３１３の閉止弁４２１、４４１を開として（同図中「Ｏ」と記してある）、ＨＦＥ供給路３１１から処理空間３０内にＨＦＥを供給すると共に処理空間３０内の雰囲気を排気路３１３から排出して処理空間３０内の雰囲気をＨＦＥに置換する（図７のステップＳ１０４）。そして処理空間３０内のＨＦＥの液位がウエハＷの上面に達してウエハＷの表面が濡れた状態となったら、ウエハＷを加熱してもパターン倒れは発生しなくなるので、図９（ｂ）に示すように冷媒流路３２２への冷媒の供給を停止し、流路３２２内をパージガスで置換した後、パージガスの供給を停止する（ステップＳ１０５）。ＨＦＥがウエハＷの上面に達したら、表面に付着しているＩＰＡはＨＦＥに溶解する。
【００５５】
この結果、冷媒流路３２２内の流体が冷媒よりも比熱の小さなパージガスに置換され（第１の状態に相当する）、さらにこのパージガスは冷媒流路３２２内で滞留した状態となっているので、ヒーター３２３から供給された熱は冷媒流路３２２から殆ど排出されず、ウエハＷのウエハ載置領域３２４に向けて熱が伝達される。そしてウエハ載置領域３２４に伝わった熱はウエハＷを介してＨＦＥに供給され、ＨＦＥが昇温される。
【００５６】
次いで処理空間３０内に所定量、例えば処理空間３０の容量の８０％程度のＨＦＥを供給したら、ＨＦＥ供給路３１１、ＨＦＥ排出路３１２並びに排気路３１３の閉止弁４２１、４３１、４４１を閉として（図９（ｃ）中に「Ｓ」と記してある）、処理容器３１内の処理空間３０を密閉する（図７のステップＳ１０６）。密閉した処理空間３０内でＨＦＥの加熱を継続することにより、ＨＦＥが昇温され、膨張して超臨界状態となる（図９（ｃ）、図７のステップＳ１０７）。
【００５７】
そして所定時間が経過したら、図９（ｄ）に示すようにＨＦＥ排出路３１２、排気路３１３の閉止弁４３１、４４４１を開として処理空間３０内を脱圧しながら処理空間３０からＨＦＥを排出する（図７のステップＳ１０８）。このとき、ＨＦＥは超臨界状態のまま処理空間３０から排出されるか、処理空間３０内の圧力が低下してもＨＦＥは沸点よりも高い例えば２００℃の状態で気体の状態で排出されるため、ウエハＷ表面のパターンには殆ど表面張力が働かず、パターン倒れを発生させずにＨＦＥを排出することができる。ウエハＷ表面に付着していたＩＰＡは、このＨＦＥに溶解しており（気体として排出される場合は混合気体となっており）、ＨＦＥと共に処理空間３０から排出される。すなわち、ウエハＷ表面にＨＦＥを液体の状態で供給した後においては、上述のステップＳ１０８においては、ウエハＷ表面に予め付着していたＩＰＡが除去されると共に、液体の状態で供給された処理流体であるＨＦＥも除去されるといえる。
【００５８】
ＨＦＥを排出したら、図９（ｄ）に示すように冷媒流路３２２内をパージガスでパージして冷媒流路３２２内の温度を低下させた後、図９（ｅ）に示すように冷媒流路３２２に供給する液体を冷媒に切り替えて載置台３２１を冷却する（図７のステップＳ１０９）。以上の動作によりウエハＷの超臨界乾燥を終え搬入時とは逆の経路で超臨界処理装置３からウエハＷを搬出する（図７のステップＳ１１０）。
【００５９】
超臨界処理装置３から取り出されたウエハＷは第２の搬送機構１４１によって受け渡し棚１３１に搬送された後、第１の搬送機構１２１により取り出されてキャリア載置部１１のキャリアＣ内に格納される。これらの動作を連続的に行うことにより液処理システム１は各液処理装置２及び超臨界処理装置３にて並行して液処理及び超臨界乾燥を実行しながら複数枚のウエハＷを洗浄、乾燥することができる。
【００６０】
本実施の形態に係る液処理システム１によれば以下の効果がある。ＨＦＥを超臨界状態とするために設けられたヒーター３２３から載置台３２１上に載置されるウエハＷへと熱が伝わる領域である載置台３２１を強制冷却する冷却機構（冷媒流路３２２及び冷媒供給部５、ポンプ５１、冷媒供給ライン５４など）が設けられているので、ヒーター３２３をオンにしたままで処理容器３１内にウエハＷを搬入しても、先行する液処理にて当該ウエハＷに付着した液体であるＩＰＡの蒸発が抑えられ、例えばウエハＷの表面に形成されたパターンのパターン倒れの発生を抑制することができる。またさらに、パターン倒れの発生を防止するためにヒーター３２３のオン／オフを切り替える必要がないので、ヒーター３２３の埋設されている底板３２の温度が低下せず、ＨＦＥの迅速な昇温が可能となりスループットの向上に貢献する。さらには、ヒーター３２３のオン／オフを頻繁に行わないことによりスイッチなど、ヒーター３２３に係る部品のメンテナンス周期を長くすることにも繋がる。
【００６１】
ここで載置台３２１を処理流体であるＨＦＥを加熱するための第１の状態と、ウエハＷに付着した液体である薬液の蒸発を抑えるための第２の状態とを切り替える伝熱状態切り替え機構の構成は、上述の実施の形態に示した冷媒流路３２２への冷媒とパージガスとの供給を切り替え可能とする機構に限定されない。例えば図１０に示すように例えば大気に開放され、閉止弁８３によって開閉可能に構成された吸気ライン８４と、真空ポンプ８１と、を三方弁８２を介して載置台３２１内の流体流路に接続することにより、ＨＦＥを加熱するための第１の状態においては吸気ライン８４を介して当該流路を大気に開放し、薬液の蒸発を抑える第２の状態においては真空ポンプ８１にて当該流体流路内を真空排気することにより、ヒーター３２３からの熱を真空断熱してもよい。この場合、載置台３２１内の流体流路は真空断熱空間３２５となる。
【００６２】
この他、図１に示した液処理部１４内に既述の液処理装置２や超臨界処理装置３に加えて、液処理が終わりＩＰＡなどの液体が付着した状態のＷをトレーに乗せかえるモジュールを設けてもよい。このトレーへの乗せかえを行うモジュール内には例えば図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すようにウエハＷの載置されるトレー８６が載置台８５上に載置された状態で待機しており、第２の搬送機構１４１によって液処理装置２から搬出されたウエハＷはこのモジュール内で例えば図１１（ａ）に示すようにウエハＷの受け渡し用のピン８８を用いてトレー８６上に載置され、ウエハＷの載置されたトレー８６をリフター８７により上昇させて第２の搬送機構１４１の搬送アームに再度受け渡される。第２の搬送機構１４１は、ウエハＷをこのトレー８６に載せたまま底板３２上に載置し、超臨界乾燥処理を開始する。
【００６３】
この例では、ウエハＷにはトレー８６を介してヒーター３２３からの熱が伝わるため、ウエハＷに熱が伝わるまでに時間がかかるので、この間に処理空間３０内にＨＦＥを供給することによりウエハＷ上の液体が自然乾燥してしまう前にＨＦＥによる超臨界乾燥を開始し、パターン倒れを抑えることができる。
【００６４】
これらに加え、上述の各実施の形態では、ウエハＷが載置される載置領域の下方の底板３２内にヒーター３２３を設けた例を示したが、ヒーター３２３を設ける位置はこの例に限定されるものではない。例えば処理容器３１の側面や載置台３２１に対向する処理容器３１の上面側にヒーターなどの加熱部を設けてもよい。この場合には、例えば当該ヒーターの設けられている領域と、載置領域上のウエハＷとの間の処理容器３１の側壁面や天井面に冷媒流路３２２を備えた冷却機構などを設けることにより、ウエハＷに付着した液体の蒸発を抑えることができる。
【００６５】
さらには、超臨界乾燥に用いる処理流体は既述のＨＦＥに限定されるものではなく、例えば液化ＣＯ２を用いてもよい。この場合には、液処理後、ウエハＷは液化ＣＯ２やＩＰＡが液盛りされた状態で搬送され、処理空間３０内に格納された後、液化ＣＯ２が供給され、次いでこの液化ＣＯ２が加熱されて超臨界乾燥が行われる。液化ＣＯ２を超臨界状態とする場合のパラメータは、液化ＣＯ２の温度が例えば３５℃、処理空間３０内の圧力が例えば７．５ＭＰａである。
【符号の説明】
【００６６】
Ｗ ウエハ
１ 液処理システム
２ 液処理装置
３ 超臨界処理装置
３０ 処理空間
３１ 処理容器
３１１ ＨＦＥ供給路
３１２ ＨＦＥ排出路
３１３ 排気路
３２ 底板
３２１ 載置台
３２２ 冷媒流路
３２３ ヒーター
３４ ガイド部材
４ ＨＦＥ供給部
４１ ポンプ
４２ ＨＦＥ供給ライン
４２１ 閉止弁
４３ ＨＦＥ排出ライン
４３１ 閉止弁
４４ 排気ライン
４４１ 閉止弁
５ 冷媒供給部
５１ ポンプ
５２ パージガス供給部
５３ 三方弁
５４ 冷媒供給ライン
５５ 冷媒排出ライン
６ 電源部
７ 制御部
８１ 真空ポンプ
８２ 三方弁
８３ 閉止弁
８４ 吸気ライン
８５ 載置台
８６ トレー
８７ リフター
８８ ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にパターンが形成された半導体ウエハなど基板に対して洗浄処理などの液処理を行ったあと、この基板に対して超臨界処理をする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ウエハ表面の微小なごみや自然酸化膜などを薬液などの液体により除去する液処理工程が設けられている。
【０００３】
この液処理工程に用いられる液処理装置の一つである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液体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に残った液体は例えば純水などによるリンス洗浄を行った後、ウエハを回転させることによる振切乾燥などによって除去される。
【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と、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、液体-気体間の界面が存在しない。そこで、液体の付着した状態のウエハを超臨界流体と接触させ、ウエハ表面の液体を超臨界流体に溶解させると、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】
ここで超臨界状態は高温高圧の条件を必要とすることから、本発明者らは、例えば液体による洗浄を終えたウエハを液体の付着した状態のままで処理容器内に搬入し、この処理容器内に例えば常温で液体の状態の流体を供給した後、当該処理容器を密閉してから流体を加熱することによって超臨界流体を得るといった手順にて液体を乾燥させる処理（以下、超臨界乾燥という）を行うことを検討している。
【０００７】
処理容器に供給された流体は、例えば特許文献１に示すように、例えばウエハが載置される載置台などに例えば抵抗発熱体などのヒーターを設け、このヒーターにより加熱されて超臨界状態となる。しかしウエハの搬入時に処理容器内の雰囲気やウエハが載置される領域の温度が高くなっていると、超臨界乾燥を開始する前に液体が自然乾燥してしまい、ここでパターン倒れが発生してしまう。
【０００８】
このためウエハを処理容器内に搬入する際には、処理容器内の雰囲気やウエハが載置される領域の温度を下げておく必要があるが、例えば流体を加熱する期間中以外はヒーターをオフとすると、再び加熱する必要があり、超臨界流体を得るまでに要する時間が長くなって装置のスループットが低下してしまう。さらには超臨界乾燥処理を行うたびにヒーターのオン／オフを切り替えると、ヒーターのスイッチやヒーター自体などの劣化が早くなり、メンテナンス周期が短くなってしまうといった問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３２２７１号公報：第００３３段落、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、パターン倒れの発生を抑えると共に、スループットが高く、メンテナンス周期の長い超臨界処理装置及びこの装置を備えた基板処理システム並びに超臨界処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超臨界処理装置は、密閉可能な処理容器内の載置台に液体の付着した基板が載置され、前記液体が付着した基板に対して、超臨界状態の処理流体によって液体を除去する処理を行う超臨界処理装置において、
前記処理容器内に前記処理流体を供給する処理流体供給部と、
処理容器内に供給された処理流体を超臨界状態とするために処理流体を加熱する加熱部と、
前記基板に処理流体が供給されるまでに基板からの前記液体の蒸発を抑えるために、前記加熱部から当該基板への伝熱を抑制する伝熱抑制機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記超臨界処理装置は、以下の特徴を備えてもよい。
（ａ）前記伝熱抑制機構は、前記加熱部から前記基板へと熱が伝わる領域を強制冷却する冷却機構であること。
（ｂ）前記載置台の載置面よりも下方側に加熱部を設け、前記伝熱抑制機構は、当該載置面と加熱部との間の伝熱面の伝熱状態を、基板の処理時には処理流体を加熱する第１の状態とし、基板の処理終了後、次の基板が載置台に載置されるまでは、基板からの前記液体の蒸発を抑えるために第１の状態よりも熱が伝わりにくい第２の状態とするための、伝熱状態切り替え機構を兼用すること。
（ｃ）伝熱状態切り替え機構は、載置台内の流体流路と、第２の状態を得るために当該流体流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、第１の状態を得るために前記流体流路に冷媒よりも比熱の小さいパージ流体を供給するパージ流体供給部と、を備えること。
（ｄ）前記パージ流体供給部は、前記流体流路にパージ流体を満たした後、パージ流体の通流を停止すること。
（ｅ）第２の状態を得るために、前記冷媒供給部に代えて、当該流体流路を真空排気する真空排気部を備えること。
（ｆ）超臨界処理装置は、第２の状態から第１の状態への切り替えを、前記処理流体供給部から処理容器内に供給された処理流体が前記載置台上に載置された基板の上面より高い位置まで溜まった後に行うこと。
【００１３】
また、他の発明に係る基板処理システムは、基板の表面に薬液を供給して当該表面を洗浄する液処理装置と、
この液処理装置から前記処理容器内に搬入された基板を前記超臨界状態の処理流体により処理する上述の各超臨界処理装置と、
前記液処理装置と超臨界処理装置との間で基板を搬送する基板搬送部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
さらにこの他の発明に係る超臨界処理方法は、処理容器内の載置台の載置面を強制冷却する工程と、
液体が付着した基板を前記処理容器内に搬入して、強制冷却されている載置面に載置する工程と、
次いで前記処理容器を密閉する工程と、
その後、超臨界状態の処理流体を前記基板の表面に供給すると共に、前記強制冷却を解除しかつ載置面よりも下方側に設けられた加熱部により前記載置面を加熱することにより前記処理流体を超臨界状態として液体を除去する処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。この方法において、前記加熱部により前記処理流体を加熱する工程は、前記載置面と加熱部との間の伝熱状態を第１の状態に設定する工程であり、
前記載置台の載置面を強制冷却する工程は、前記伝熱状態を、第１の状態よりも熱が伝わりにくい第２の状態に切り替える工程である。
【００１５】
さらに他の発明に係る超臨界処理方法は、トレーに載せられ、液体が付着した基板を処理容器内の載置台に載置する工程と、
次いで前記処理容器を密閉する工程と、
その後、処理流体を前記基板の表面に供給すると共に、載置台の載置面よりも下方側に設けられた加熱部により前記トレーを介して前記処理流体を加熱することにより当該処理流体を超臨界状態として処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、処理流体を超臨界状態とするために設けられた加熱部から載置台上に載置される基板への伝熱を抑制する伝熱抑制機構が設けられているので、加熱部を加熱状態としたままで処理容器内に基板を搬入しても当該基板に付着した液体の蒸発が抑えられ、例えば基板の表面に形成されたパターンのパターン倒れの発生を抑制することができる。そして、本発明においては、パターン倒れの発生を防止するために加熱部のオン／オフを切り替える必要がないので、処理流体の迅速な昇温が可能となりスループットの向上に貢献すると共に、頻繁にオン／オフを行わないことによりスイッチやヒーター自体の寿命など、加熱部に係る部品のメンテナンス周期を長くすることにも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る液処理システムの全体構成を示す横断平面図である。
【図２】前記液処理システムに設けられている液処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図３】前記液処理システムに設けられている超臨界処理装置の外観構成を示す斜視図である。
【図４】前記超臨界処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図５】上記超臨界処理装置に設けられている載置台の構成例を示す平面図である。
【図６】上記超臨界処理装置に設けられた処理流体及び冷媒の供給系統の構成を示す説明図である。
【図７】上記超臨界処理装置の動作の流れを示すフロー図である。
【図８】上記超臨界処理装置にウエハを搬入する際の動作を示す説明図である。
【図９】上記超臨界処理装置にてウエハの超臨界乾燥を行う動作を示す説明図である。
【図１０】他の実施の形態に係る超臨界処理装置の構成を示す縦断側面図である。
【図１１】さらに他の実施の形態に係る超臨界処理方法に係るトレーにウエハを載置する動作を示す説明図である。
【図１２】前記さらに他の実施の形態に係るトレーを用いて超臨界処理を行う様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る超臨界処理装置を備えた基板処理システムの一例として、基板であるウエハＷに薬液を供給して液処理を行った後、超臨界乾燥を行う液処理システム１の実施の形態について説明する。図１は液処理システム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、液処理システム１は複数枚のウエハＷを収納したキャリアＣが載置されるキャリア載置部１１と、このキャリアＣからウエハＷを取り出して液処理システム１内に搬入する搬送部１２と、搬送部１２にて取り出されたウエハＷを後段の液処理部１４に受け渡すための受け渡し部１３と、受け渡し部１３から受け渡されたウエハＷを各液処理装置２、超臨界処理装置３内に順番に搬入して液処理及び超臨界乾燥を実行する液処理部１４と、を前方からこの順番に接続した構造となっている。
【００１９】
キャリア載置部１１は、例えば４個のキャリアＣを載置可能な載置台として構成され、載置台上に載置された各キャリアＣを固定して、搬送部１２に接続する役割を果たす。搬送部１２は、各キャリアＣとの接続面に設けられた開閉扉を開閉する不図示の開閉機構と、キャリアＣからウエハＷを取り出して受け渡し部１３へと搬送するための第１の搬送機構１２１とを共通の筐体内に設けた構造となっている。第１の搬送機構１２１は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搬送アーム及びその駆動部から構成されており、搬送部１２と受け渡し部１３とを区画する区画壁に設けられた第１の開口部１２２を介して、ウエハＷを受け渡し部１３に搬入出する役割を果たす。
【００２０】
受け渡し部１３は、前後を搬送部１２と液処理部１４とに挟まれた位置に設けられた筐体内の空間であり、例えば搬送部１２側の既述の第１の開口部１２２と、液処理部１４側の区画壁に設けられた第２の開口部１３２との間に、液処理前後のウエハＷを載置するための受け渡し棚１３１が設けられている。受け渡し棚１３１は例えば８枚のウエハＷを載置可能であり、受け渡し棚１３１は搬送部１２側から搬入出されるウエハＷと、液処理部１４側から搬入出されるウエハＷを一時的に載置するバッファとしての役割を果たしている。
【００２１】
液処理部１４は受け渡し部１３の後段に接続された筐体内に、ウエハＷに対する液処理を実行する液処理装置２及びこの液処理にてウエハＷに付着した処理液を除去する超臨界処理装置３を備えている。液処理部１４内には、受け渡し部１３との区画壁に設けられた既述の第２の開口部１３２から前後方向に伸びるウエハＷの搬送路１４２が設けられており、例えば第２の開口部１３２から見て左側には例えば６台の液処理装置２が搬送路１４２沿って列設されており、右側には例えば同じく６台の超臨界処理装置３が液処理装置２の設けられている列に対向するように搬送路１４２に沿って列設されている。
【００２２】
搬送路１４２内には、搬送路１４２に沿って移動可能、搬送路１４２の左右に設けられた各液処理装置２に向けて進退可能、そして回動、昇降可能に構成された搬送アーム及びその駆動部からなる第２の搬送機構１４１が設けられており、ウエハＷを既述の受け渡し棚１３１と各液処理装置２、超臨界処理装置３との間で搬送することができる。図１には１組の第２の搬送機構１４１を設けた例を示したが、設けられている液処理装置２の個数に応じて液処理部１４は２組以上の第２の搬送機構１４１を備えていてもよい。
【００２３】
図２に示すように、液処理装置２は、ウエハＷに対する液処理、リンス洗浄の各処理が実行される密閉された処理空間を形成するアウターチャンバー２１と、このアウターチャンバー２１内に設けられ、ウエハＷをほぼ水平に保持した状態で回転させるウエハ保持機構２３と、ウエハ保持機構２３に保持されたウエハＷの上面側に薬液を供給するノズルアーム２４と、ウエハ保持機構２３を取り囲むようにアウターチャンバー２１内に設けられ、回転するウエハＷから周囲に飛散した薬液を受けるためのインナーカップ２２とを備えている。
【００２４】
アウターチャンバー２１は、図１に示すように互いに隣り合う他の液処理装置２とは区画された筐体内に設けられており、不図示のウエハ搬入出口を介して第２の搬送機構１４１によりウエハＷが搬入出される。図中、２１１はアウターチャンバー２１の底部に溜まる薬液などを排出する排液口であり、２１２はアウターチャンバー２１内の排気を行う排気口である。
【００２５】
ウエハ保持機構２３は内部に形成された薬液供給路２３１を介して、回転するウエハＷの下面にウエハＷ表面のパーティクルや有機性の汚染物質を除去するための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）、ウエハＷ表面の自然酸化膜を除去する酸性薬液である希フッ酸水溶液（以下、ＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid）液という）及びこれらの薬液をリンス洗浄するための純水を供給することができるようになっている。
【００２６】
ノズルアーム２４は、先端部に薬液供給用のノズルを備えており、このノズルからは、既述のＳＣ１液、ＤＨＦ液、純水に加え、超臨界処理装置３への搬送時にウエハＷに液体を付着させた状態、例えばウエハＷ表面に液体を液盛りした状態で搬送するために供給される液体であるイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡと記す）をウエハＷの上面に供給することができる。このとき、ウエハＷに液体を付着させた状態で搬送するために供給される液体は、後述のＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）であってもよい。ノズルアーム２４は、ウエハ保持機構２３に保持されたウエハＷ中央側の上方位置と、アウターチャンバー２１の外部に設けられた待機位置との間で、不図示の駆動機構によりノズルを移動させることができる。
【００２７】
インナーカップ２２は、ウエハ保持機構２３に保持されたウエハＷを取り囲む処理位置と、この処理位置の下方へ退避した退避位置との間を昇降することができるようになっている。インナーカップ２２の底部には、ウエハＷの周囲に飛び散り、処理位置にて受け止めた薬液を排出するための排液口２２１が設けられている。
【００２８】
次に、図３〜図６を参照しながら超臨界処理装置３の詳細な構成について説明する。超臨界処理装置３は、ウエハＷに対する超臨界乾燥が行われる処理容器３１並びにその底板３２と、この処理容器３１内にウエハＷを格納する機構と、処理容器３１に処理液を供給して超臨界状態とするための機構とを備えている。
【００２９】
処理容器３１は、ウエハＷを格納すると共にウエハＷに対する超臨界乾燥が行われる処理空間３０を成す凹部が例えば下面側に形成された扁平な円盤形状の耐圧容器であり、例えばステンレススチールなどから構成される。処理容器３１の下面側に設けられた凹部は、例えば扁平な円盤状に形成され、後述するウエハＷの載置台３２１と嵌合して例えば直径３００ｍｍのウエハＷを格納する処理空間３０を構成する。
【００３０】
図４に示すように、処理容器３１には、処理空間３０の側面に向かって開口する３つの流路３１１、３１２、３１３が形成されている。３１１は処理空間３０内に処理流体であるハイドロフルオロエーテル（沸点が例えば７０℃程度。以下、ＨＦＥと記す）を液体の状態で供給するＨＦＥ供給路、３１２は処理空間３０からＨＦＥを排出するＨＦＥ排出路、３１３は処理空間３０からの排気を行うための排気路であり、この排気路３１３は処理空間３０からのＨＦＥの排出時には当該排気路３１３から処理容器３１の外部の雰囲気を取り込んで処理空間３０内をパージすることもできる。
【００３１】
ＨＦＥ供給路３１１は、図６に示すように閉止弁４２１及びポンプ４１の介設されたＨＦＥ供給ライン４２を介してＨＦＥ供給部４に接続されている。また、ＨＦＥ排出路３１２はＨＦＥ排出ライン４３に接続されており、このＨＦＥ排出ライン４３は閉止弁４３１を介してＨＦＥ供給部４に接続されていてＨＦＥをリサイクルすることができるようになっている。このＨＦＥ排出ライン４３には、処理空間３０から排出されたＨＦＥを冷却するための例えばクーラーなどからなる冷却部４３２が設けられている。また排気路３１３の出口側には閉止弁４４１を介して排気ライン４４が設けられており、この排気ライン４４は例えば工場の除害設備に接続されている。なお、本例では、ＨＦＥ供給路３１１、ＨＦＥ排出路３１２、排気路３１３を処理容器３１に設けた例を示したが、これらの流路３１１、３１２、３１３を底板３２側に設けてもよいことは勿論である。
【００３２】
図４及び図３に示すように処理容器３１はＸ字上にクロスした梁状の押さえ部材３８１を介して処理容器３１を格納する筐体３８の上面に固定されており、高圧となる処理空間３０内の超臨界流体から受ける力に抗して処理容器３１を下方側に向けて押さえつけることができる。
【００３３】
底板３２は処理容器３１の凹部を底面側から塞いで、処理空間３０を形成すると共に、ウエハＷを保持する役割を果たす。底板３２は、例えばステンレススチールなどから構成され、処理容器３１の凹部の開口面よりも例えばひとまわり大きな円板状の部材として形成されている。底板３２の上面には処理容器３１の凹部内に嵌合可能な円板状に形成された例えばステンレススチール製のウエハＷの載置台３２１が固定されている。図４及び図５の拡大平面図に示すように、載置台３２１の上面にはウエハ載置領域３２４をなす凹部が形成されている。
【００３４】
また底板３２は、支持棒３５１とその駆動機構３５２とからなる底板昇降機構３５によって昇降自在に構成されており、既述の第２の搬送機構１４１との間でウエハＷの受け渡しを行う下方側の受け渡し位置と、処理容器３１の凹部を塞いで処理空間３０を形成し、ウエハＷに対して超臨界乾燥を行う処理位置との間を移動することができる。図中、３４は昇降時に底板３２の昇降軌道をガイドするガイド部材であり、ガイド部材３４は底板３２の周方向に沿って例えば３箇所にほぼ等間隔で配置されている。
【００３５】
ここで超臨界乾燥を実行中の処理空間３０内の圧力は、例えば絶対圧で３ＭＰａもの高圧となり、底板３２には下向きの大きな力が働くため、底板３２の下方には底板３２の底面を支持する支持機構３３が設けられている。支持機構３３は、底板３２の底面を支持して処理容器３１側へ押さえつけると共に、底板３２の昇降動作に合わせて昇降する支持部材３３１と、この支持部材３３１の昇降軌道をなすガイド部材３３２と、例えば油圧ポンプなどから構成される駆動機構３３３とから構成される。図３に示すように支持機構３３は、既述のガイド部材３４と同様に、底板３２の周方向に沿って例えば３箇所にほぼ等間隔で配置されている。
【００３６】
図４、図５に示すように、底板３２の中央部には、第２の搬送機構１４１との間でウエハＷの受け渡しをするためのリフター３６１が設けられている。リフター３６１は底板３２及び載置台３２１のほぼ中央を上下方向に貫通し、その上端部にはウエハＷをほぼ水平に保持するための例えば円板状に形成されたウエハ保持部３６３が固定されていると共に、下端部には駆動機構３６２が設けられている。載置台３２１の上面には、上述のウエハ保持部３６３を格納する凹部が設けられており、底板３２とは独立してリフター３６１を昇降させることにより、この底板３２からウエハ保持部３６３を突没させて、ウエハＷを第２の搬送機構１４１と底板３２上のウエハ載置領域３２４との間で受け渡すことができる。ここで図４に示すようにウエハ保持部３６３の上面は、底板３２の凹部内に格納されたとき、ウエハ載置領域３２４である載置台３２１の上面と面一となる。
【００３７】
さらに底板３２の内部には、処理空間３０内に供給された処理流体であるＨＦＥを例えば２００℃に昇温すると共に、この流体の膨張を利用して処理空間３０内を例えば既述の３ＭＰａに昇圧して処理流体を超臨界状態とするための例えば抵抗発熱体からなるヒーター３２３が埋設されている。図６に示すようにヒーター３２３は電源部６に接続されており、この電源部６から供給される電力により発熱して載置台３２１及びその上面に載置されたウエハＷを介して処理空間３０内の処理流体を加熱することができる。
【００３８】
ここで本実施の形態に係る超臨界処理装置３は、ヒーター３２３をオンの状態のままにしておいても、処理空間３０内へのウエハＷが搬入され、載置台３２１に載置されてから液体の状態で供給されたＨＦＥが処理空間３０内に溜まってこのウエハＷの上面に到達するまでの期間中、ウエハＷ表面に付着した液体、例えばＩＰＡの自然蒸発を抑え、パターン倒れの発生を抑制するための伝熱抑制機構である冷却機構を備えている。以下、当該冷却機構の詳細な構成について説明する。
【００３９】
パターン倒れの発生を抑える冷却機構として、本実施の形態に係る載置台３２１の内部には、流体流路である冷媒流路３２２が設けられている。冷媒流路３２２は、例えば図５の平面図に示すように、載置台３２１内を蛇行してウエハ載置領域３２４のほぼ全面をカバーする領域に形成されており、当該冷媒流路３２２内に冷媒を通流させることによって、載置台３２１の下方側に設けられているヒーター３２３から伝わってきた熱を吸収し、ウエハＷの載置されるウエハ載置領域３２４の温度を例えばＩＰＡの沸点（８２℃）よりも低く、ＨＦＥの供給が開始されるまでにＩＰＡが自然乾燥してしまわない程度の温度に保つ役割を果たす。
【００４０】
図４に示すように冷媒流路３２２の一端は底板３２内を貫通して冷媒供給路３７１に接続されており、この冷媒供給路３７１は図６に示すように、ポンプ５１を介して冷媒供給部５に接続されている。冷媒供給部５には、例えばガルデン（登録商標）液などの冷媒が貯溜されており、この冷媒を冷媒流路３２２へ向けて供給することにより、当該冷媒流路３２２が設けられている領域、即ちヒーター３２３とウエハ載置領域３２４との間の領域（伝熱面）を冷却することができる。これら冷媒供給路３７１や冷媒供給ライン５４、冷媒供給部５などが冷媒を供給する冷却機構に相当する。
【００４１】
一方、冷媒流路３２２の他端側は、底板３２内を貫通して冷媒排出路３７２に接続されており、この冷媒排出路３７２は冷媒排出ライン５５を介して冷媒供給部５へと戻っていて、冷媒をリサイクルすることができる。この冷媒排出ライン５５には、冷媒流路３２２から排出された冷媒を冷却するクーラーを設けてもよい。またここで冷媒流路３２２に接続された既述の冷媒供給路３７１及び冷媒排出路３７２は例えば可撓性のチューブなどにより構成されており、底板３２の昇降に合わせて変形することができる。
【００４２】
さらに例えば冷媒供給ライン５４におけるポンプ５１の下流側には、例えば三方弁５３を介してパージガス供給部５２が設けられていて、冷媒供給ライン５４を介して冷媒よりも比熱の小さなパージ流体であり、冷媒流路３２２から冷媒を追い出すためのパージガス、例えば窒素ガスや大気などを冷媒流路３２２に対して冷媒と切り替えて供給することができる。冷媒流路３２２に供給されたパージガスについても冷媒排出ライン５５を通って冷媒供給部５へと排出され、冷媒供給部５に設けられた排気口などを介して冷媒とは分離して排気されるようになっている。これにより、冷媒流路３２２へ供給される流体が比熱の小さなパージガスに切り替えられ、ヒーター３２３から供給された熱は載置台３２１を介してウエハＷ側へ伝わり、さらにウエハＷの上面を介して処理空間３０内の処理流体が加熱されて超臨界状態となる。
【００４３】
このように本例では冷媒流路３２２内に冷媒とパージガスとを切り替えて供給することが可能であり、パージガスで冷媒を排出した状態が処理流体を加熱するための第１の状態に相当し、冷媒の供給されている状態がウエハＷに付着した液体である薬液の蒸発を抑えるための第２の状態に相当する。そして既述の冷却機構及び三方弁５３やパージガス供給部５２は本実施の形態の伝熱状態切り替え機構に相当する。
【００４４】
また液処理システム１には、図１、図２、図４に示すように制御部７が接続されている。制御部７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、記憶部には当該液処理処理システム１の作用、つまり、各液処理装置２や超臨界処理装置３内にウエハＷを順番に搬入し、液処理装置２にて液処理を施してから、超臨界処理装置３にて超臨界乾燥を行い、搬出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。
【００４５】
以上の構成を備えた本実施の形態に係る液処理システム１の作用について説明する。液処理システム１が処理を開始すると、第１の搬送機構１２１はキャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、受け渡し部１３内の受け渡し棚１３１に順次載置する。
【００４６】
第２の搬送機構１４１は、例えば図１、図２に例示した液処理装置２の一つに進入し、ウエハ保持機構２３にウエハＷを受け渡す。液処理装置２内へのウエハＷの搬入を終えたらノズルアーム２４をウエハＷ中央側の上方位置まで移動させ、インナーカップ２２を処理位置まで上昇させて、ウエハ保持機構２３によりウエハＷを回転させながらノズルアーム２４側のノズル及びウエハ保持機構２３側の薬液供給路２３１よりウエハＷの上面側及び下面側にＳＣ１液を供給する。これによりウエハＷの上下面に薬液の液膜が形成されてアルカリ性薬液洗浄が行われる。
【００４７】
アルカリ性薬液洗浄が終了すると、インナーカップ２２が退避位置に移動し、またノズルアーム２４及びウエハ保持機構２３の薬液供給路２３１へ純水を供給することによりウエハＷ表面のＳＣ１液を除去するリンス洗浄が実行される。
【００４８】
リンス洗浄、振切乾燥の終了後、再びインナーカップ２２を処理位置まで上昇させ、ウエハＷを回転させながら、ノズルアーム２４及びウエハ保持機構２３の薬液供給路２３１より、ウエハＷの上下面にＤＨＦ液を供給する。これによりこれらの面にＤＨＦ液の液膜が形成され、酸性薬液洗浄が行われる。そして所定時間の経過後、インナーカップ２２を退避位置に下降させ、薬液の供給系統を純水に切り替えて再びリンス洗浄を行う。
【００４９】
リンス洗浄の後、インナーカップ２２が処理位置まで上昇し、ウエハＷの上面にＩＰＡを供給しながらウエハＷを回転させ、ウエハＷ上のリンス液（純水）をＩＰＡに置換して液処理を終える。液処理を終えたウエハＷは第２の搬送機構１４１により液処理装置２から搬出され、超臨界処理装置３内に搬入されてウエハＷ表面に付着した液体であるＩＰＡの超臨界乾燥が行われる。
【００５０】
以下、図７のフロー図を参照しながら超臨界処理装置３における超臨界乾燥について詳細に説明する。先ず液処理システム１が稼動を開始すると（スタート）、超臨界処理装置３はヒーター３２３をオンにして加熱を開始すると共に、載置台３２１の冷媒流路３２２に冷媒を通流させて載置台３２１を冷却した状態（第２の状態）で待機する（ステップＳ１０１）。
【００５１】
この状態で待機している超臨界処理装置３に対して、液処理装置２にて液処理を終えたウエハＷが表面に液体であるＩＰＡの付着した状態で筐体３８の側面に設けられた搬入出口３８２を介して第２の搬送機構１４１により搬入されて来る（Ｓ１０２）。このとき超臨界処理装置３は、図８（ａ）に示すように、底板３２を下方側に退避させると共に、ウエハ保持部３６３の上面がウエハＷの搬送経路の下方側に位置するようにリフター３６１を待機させる。ここで支持機構３３の支持部材３３１は底板３２の退避に合わせて下降し、また冷媒供給路３７１や冷媒排出路３７２も底板３２の退避する位置に応じて変形する。なお、図８（ａ）〜図８（ｃ）では図示の便宜上、支持機構３３とガイド部材３４とを一組ずつ示してある。
【００５２】
第２の搬送機構１４１の搬送アームに載置されたウエハＷの中心部がリフター３６１の上方に到達したら、図８（ｂ）に示すようにリフター３６１を上昇させて搬送アームと交差させ、ウエハＷをウエハ保持部３６３上に保持して搬送アームを筐体３８の外に退出させる。そして図８（ｃ）に示すように、ガイド部材３４にてガイドさせながら底板３２を上昇させてリフター３６１のウエハ保持部３６３を載置台３２１の凹部内に格納し、ウエハＷを載置台３２１上に載置すると共に、載置台３２１を処理容器３１の開口部に嵌合させてウエハＷを処理空間３０内に格納する（図７のステップＳ１０３）。このとき支持機構３３の支持部材３３１は底板３２の動作に合わせて上昇し、底板３２の底面を支持固定する。
【００５３】
これらの動作の期間中、既述のようにヒーター３２３は加熱状態となっているが、載置台３２１の冷媒流路３２２には冷媒が通流しているため、ヒーター３２３からの熱は冷媒に吸収される。このため、冷媒流路３２２からの熱はウエハＷのウエハ載置領域３２４まで殆ど到達することができず、ウエハＷの搬入される筐体３８内の雰囲気やウエハ載置領域３２４の温度は例えばＩＰＡの沸点よりも低い温度に保たれている。この結果、超臨界処理装置３内にウエハＷを搬入してから載置台３２１上に載置するまでの期間中、ＩＰＡの蒸発が抑えられパターン倒れの発生を抑えることができる。
【００５４】
そして図９（ａ）に示すように、ＨＦＥ供給路３１１及び排気路３１３の閉止弁４２１、４４１を開として（同図中「Ｏ」と記してある）、ＨＦＥ供給路３１１から処理空間３０内にＨＦＥを供給すると共に処理空間３０内の雰囲気を排気路３１３から排出して処理空間３０内の雰囲気をＨＦＥに置換する（図７のステップＳ１０４）。そして処理空間３０内のＨＦＥの液位がウエハＷの上面に達してウエハＷの表面が濡れた状態となったら、ウエハＷを加熱してもパターン倒れは発生しなくなるので、図９（ｂ）に示すように冷媒流路３２２への冷媒の供給を停止し、流路３２２内をパージガスで置換した後、パージガスの供給を停止する（ステップＳ１０５）。ＨＦＥがウエハＷの上面に達したら、表面に付着しているＩＰＡはＨＦＥに溶解する。
【００５５】
この結果、冷媒流路３２２内の流体が冷媒よりも比熱の小さなパージガスに置換され（第１の状態に相当する）、さらにこのパージガスは冷媒流路３２２内で滞留した状態となっているので、ヒーター３２３から供給された熱は冷媒流路３２２から殆ど排出されず、ウエハＷのウエハ載置領域３２４に向けて熱が伝達される。そしてウエハ載置領域３２４に伝わった熱はウエハＷを介してＨＦＥに供給され、ＨＦＥが昇温される。
【００５６】
次いで処理空間３０内に所定量、例えば処理空間３０の容量の８０％程度のＨＦＥを供給したら、ＨＦＥ供給路３１１、ＨＦＥ排出路３１２並びに排気路３１３の閉止弁４２１、４３１、４４１を閉として（図９（ｃ）中に「Ｓ」と記してある）、処理容器３１内の処理空間３０を密閉する（図７のステップＳ１０６）。密閉した処理空間３０内でＨＦＥの加熱を継続することにより、ＨＦＥが昇温され、膨張して超臨界状態となる（図９（ｃ）、図７のステップＳ１０７）。
【００５７】
そして所定時間が経過したら、図９（ｄ）に示すようにＨＦＥ排出路３１２、排気路３１３の閉止弁４３１、４４４１を開として処理空間３０内を脱圧しながら処理空間３０からＨＦＥを排出する（図７のステップＳ１０８）。このとき、ＨＦＥは超臨界状態のまま処理空間３０から排出されるか、処理空間３０内の圧力が低下してもＨＦＥは沸点よりも高い例えば２００℃の状態で気体の状態で排出されるため、ウエハＷ表面のパターンには殆ど表面張力が働かず、パターン倒れを発生させずにＨＦＥを排出することができる。ウエハＷ表面に付着していたＩＰＡは、このＨＦＥに溶解しており（気体として排出される場合は混合気体となっており）、ＨＦＥと共に処理空間３０から排出される。すなわち、ウエハＷ表面にＨＦＥを液体の状態で供給した後においては、上述のステップＳ１０８においては、ウエハＷ表面に予め付着していたＩＰＡが除去されると共に、液体の状態で供給された処理流体であるＨＦＥも除去されるといえる。
【００５８】
ＨＦＥを排出したら、図９（ｄ）に示すように冷媒流路３２２内をパージガスでパージして冷媒流路３２２内の温度を低下させた後、図９（ｅ）に示すように冷媒流路３２２に供給する液体を冷媒に切り替えて載置台３２１を冷却する（図７のステップＳ１０９）。以上の動作によりウエハＷの超臨界乾燥を終え搬入時とは逆の経路で超臨界処理装置３からウエハＷを搬出する（図７のステップＳ１１０）。
【００５９】
超臨界処理装置３から取り出されたウエハＷは第２の搬送機構１４１によって受け渡し棚１３１に搬送された後、第１の搬送機構１２１により取り出されてキャリア載置部１１のキャリアＣ内に格納される。これらの動作を連続的に行うことにより液処理システム１は各液処理装置２及び超臨界処理装置３にて並行して液処理及び超臨界乾燥を実行しながら複数枚のウエハＷを洗浄、乾燥することができる。
【００６０】
本実施の形態に係る液処理システム１によれば以下の効果がある。ＨＦＥを超臨界状態とするために設けられたヒーター３２３から載置台３２１上に載置されるウエハＷへと熱が伝わる領域である載置台３２１を強制冷却する冷却機構（冷媒流路３２２及び冷媒供給部５、ポンプ５１、冷媒供給ライン５４など）が設けられているので、ヒーター３２３をオンにしたままで処理容器３１内にウエハＷを搬入しても、先行する液処理にて当該ウエハＷに付着した液体であるＩＰＡの蒸発が抑えられ、例えばウエハＷの表面に形成されたパターンのパターン倒れの発生を抑制することができる。またさらに、パターン倒れの発生を防止するためにヒーター３２３のオン／オフを切り替える必要がないので、ヒーター３２３の埋設されている底板３２の温度が低下せず、ＨＦＥの迅速な昇温が可能となりスループットの向上に貢献する。さらには、ヒーター３２３のオン／オフを頻繁に行わないことによりスイッチなど、ヒーター３２３に係る部品のメンテナンス周期を長くすることにも繋がる。
【００６１】
ここで載置台３２１を処理流体であるＨＦＥを加熱するための第１の状態と、ウエハＷに付着した液体である薬液の蒸発を抑えるための第２の状態とを切り替える伝熱状態切り替え機構の構成は、上述の実施の形態に示した冷媒流路３２２への冷媒とパージガスとの供給を切り替え可能とする機構に限定されない。例えば図１０に示すように例えば大気に開放され、閉止弁８３によって開閉可能に構成された吸気ライン８４と、真空ポンプ８１と、を三方弁８２を介して載置台３２１内の流体流路に接続することにより、ＨＦＥを加熱するための第１の状態においては吸気ライン８４を介して当該流路を大気に開放し、薬液の蒸発を抑える第２の状態においては真空ポンプ８１にて当該流体流路内を真空排気することにより、ヒーター３２３からの熱を真空断熱してもよい。この場合、載置台３２１内の流体流路は真空断熱空間３２５となる。
【００６２】
この他、図１に示した液処理部１４内に既述の液処理装置２や超臨界処理装置３に加えて、液処理が終わりＩＰＡなどの液体が付着した状態のＷをトレーに乗せかえるモジュールを設けてもよい。このトレーへの乗せかえを行うモジュール内には例えば図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すようにウエハＷの載置されるトレー８６が載置台８５上に載置された状態で待機しており、第２の搬送機構１４１によって液処理装置２から搬出されたウエハＷはこのモジュール内で例えば図１１（ａ）に示すようにウエハＷの受け渡し用のピン８８を用いてトレー８６上に載置され、ウエハＷの載置されたトレー８６をリフター８７により上昇させて第２の搬送機構１４１の搬送アームに再度受け渡される。第２の搬送機構１４１は、ウエハＷをこのトレー８６に載せたまま底板３２上に載置し、超臨界乾燥処理を開始する。
【００６３】
この例では、ウエハＷにはトレー８６を介してヒーター３２３からの熱が伝わるため、ウエハＷに熱が伝わるまでに時間がかかるので、この間に処理空間３０内にＨＦＥを供給することによりウエハＷ上の液体が自然乾燥してしまう前にＨＦＥによる超臨界乾燥を開始し、パターン倒れを抑えることができる。
【００６４】
これらに加え、上述の各実施の形態では、ウエハＷが載置される載置領域の下方の底板３２内にヒーター３２３を設けた例を示したが、ヒーター３２３を設ける位置はこの例に限定されるものではない。例えば処理容器３１の側面や載置台３２１に対向する処理容器３１の上面側にヒーターなどの加熱部を設けてもよい。この場合には、例えば当該ヒーターの設けられている領域と、載置領域上のウエハＷとの間の処理容器３１の側壁面や天井面に冷媒流路３２２を備えた冷却機構などを設けることにより、ウエハＷに付着した液体の蒸発を抑えることができる。
【００６５】
さらには、超臨界乾燥に用いる処理流体は既述のＨＦＥに限定されるものではなく、例えば液化ＣＯ２を用いてもよい。この場合には、液処理後、ウエハＷは液化ＣＯ２やＩＰＡが液盛りされた状態で搬送され、処理空間３０内に格納された後、液化ＣＯ２が供給され、次いでこの液化ＣＯ２が加熱されて超臨界乾燥が行われる。液化ＣＯ２を超臨界状態とする場合のパラメータは、液化ＣＯ２の温度が例えば３５℃、処理空間３０内の圧力が例えば７．５ＭＰａである。
【符号の説明】
【００６６】
Ｗ ウエハ
１ 液処理システム
２ 液処理装置
３ 超臨界処理装置
３０ 処理空間
３１ 処理容器
３１１ ＨＦＥ供給路
３１２ ＨＦＥ排出路
３１３ 排気路
３２ 底板
３２１ 載置台
３２２ 冷媒流路
３２３ ヒーター
３４ ガイド部材
４ ＨＦＥ供給部
４１ ポンプ
４２ ＨＦＥ供給ライン
４２１ 閉止弁
４３ ＨＦＥ排出ライン
４３１ 閉止弁
４４ 排気ライン
４４１ 閉止弁
５ 冷媒供給部
５１ ポンプ
５２ パージガス供給部
５３ 三方弁
５４ 冷媒供給ライン
５５ 冷媒排出ライン
６ 電源部
７ 制御部
８１ 真空ポンプ
８２ 三方弁
８３ 閉止弁
８４ 吸気ライン
８５ 載置台
８６ トレー
８７ リフター
８８ ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能な処理容器内の載置台に液体の付着した基板が載置され、前記液体が付着した基板に対して、超臨界状態の処理流体によって液体を除去する処理を行う超臨界処理装置において、
前記処理容器内に前記処理流体を供給する処理流体供給部と、
処理容器内に供給された処理流体を超臨界状態とするために処理流体を加熱する加熱部と、
前記基板に処理流体が供給されるまでに基板からの前記液体の蒸発を抑えるために、前記加熱部から当該基板への伝熱を抑制する伝熱抑制機構と、を備えたことを特徴とする超臨界処理装置。
【請求項２】
前記伝熱抑制機構は、前記加熱部から前記基板へと熱が伝わる領域を強制冷却する冷却機構であることを特徴とする請求項１に記載の超臨界処理装置。
【請求項３】
前記加熱部は前記載置台の載置面よりも下方側に設けられ、当該載置面と加熱部との間の伝熱面の伝熱状態を、基板の処理時には加熱部により処理流体を加熱するための第１の状態に切り替え、基板の処理終了後、次の基板が載置台に載置されるまでに、基板からの前記液体の蒸発を抑えるために第１の状態よりも熱が伝わりにくい第２の状態に切り替える伝熱状態切り替え機構を備え、
この伝熱状態切り替え機構は、前記伝熱抑制機構を兼用することを特徴とする請求項１または２に記載の超臨界処理装置。
【請求項４】
前記伝熱状態切り替え機構は、載置台に設けられた流体流路と、第２の状態を得るために当該流体流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、第１の状態を得るために前記流体流路に冷媒よりも比熱の小さいパージ流体を供給するパージ流体供給部と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の超臨界処理装置。
【請求項５】
前記パージ流体供給部は、前記流体流路にパージ流体を満たした後、パージ流体の通流を停止することを特徴とする請求項４に記載の超臨界処理装置。
【請求項６】
第２の状態を得るために、前記冷媒供給部に代えて、当該流体流路を真空排気する真空排気部を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の超臨界処理装置。
【請求項７】
第２の状態から第１の状態への切り替えは、前記処理流体供給部から処理容器内に供給された処理流体が前記載置台上に載置された基板の上面より高い位置まで溜まった後に行われることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一つに記載の超臨界処理装置。
【請求項８】
基板の表面に薬液を供給して当該表面を洗浄する液処理装置と、
この液処理装置から前記処理容器内に搬入された基板を前記超臨界状態の処理流体により処理する請求項１ないし７のいずれか一つに記載の超臨界処理装置と、
前記液処理装置と超臨界処理装置との間で基板を搬送する基板搬送部と、を備えたことを特徴とする基板処理システム。
【請求項９】
処理容器内の載置台の載置面を強制冷却する工程と、
液体が付着した基板を前記処理容器内に搬入して、強制冷却されている載置面に載置する工程と、
次いで前記処理容器を密閉する工程と、
その後、超臨界状態の処理流体を前記基板の表面に供給すると共に、前記強制冷却を解除しかつ載置面よりも下方側に設けられた加熱部により前記載置面を加熱することにより前記処理流体を超臨界状態として液体を除去する処理を行う工程と、を含むことを特徴とする超臨界処理方法。
【請求項１０】
前記加熱部により前記処理流体を加熱する工程は、前記載置面と加熱部との間の伝熱状態を第１の状態に設定する工程であり、
前記載置台の載置面を強制冷却する工程は、前記伝熱状態を、第１の状態よりも熱が伝わりにくい第２の状態に切り替える工程であることを特徴とする請求項９に記載の超臨界処理方法。
【請求項１１】
トレーに載せられ、液体が付着した基板を処理容器内の載置台に載置する工程と、
次いで前記処理容器を密閉する工程と、
その後、処理流体を前記基板の表面に供給すると共に、載置台の載置面よりも下方側に設けられた加熱部により前記トレーを介して前記処理流体を加熱することにより当該処理流体を超臨界状態として処理を行う工程と、を含むことを特徴とする超臨界処理方法。
【請求項１】
密閉可能な処理容器内の載置台に液体の付着した基板が載置され、前記液体が付着した基板に対して、超臨界状態の処理流体によって液体を除去する処理を行う超臨界処理装置において、
前記処理容器内に前記処理流体を供給する処理流体供給部と、
処理容器内に供給された処理流体を超臨界状態とするために処理流体を加熱する加熱部と、
前記基板に処理流体が供給されるまでに基板からの前記液体の蒸発を抑えるために、前記加熱部から当該基板への伝熱を抑制する伝熱抑制機構と、を備えたことを特徴とする超臨界処理装置。
【請求項２】
前記伝熱抑制機構は、前記加熱部から前記基板へと熱が伝わる領域を強制冷却する冷却機構であることを特徴とする請求項１に記載の超臨界処理装置。
【請求項３】
前記加熱部は前記載置台の載置面よりも下方側に設けられ、当該載置面と加熱部との間の伝熱面の伝熱状態を、基板の処理時には加熱部により処理流体を加熱するための第１の状態に切り替え、基板の処理終了後、次の基板が載置台に載置されるまでに、基板からの前記液体の蒸発を抑えるために第１の状態よりも熱が伝わりにくい第２の状態に切り替える伝熱状態切り替え機構を備え、
この伝熱状態切り替え機構は、前記伝熱抑制機構を兼用することを特徴とする請求項１または２に記載の超臨界処理装置。
【請求項４】
前記伝熱状態切り替え機構は、載置台に設けられた流体流路と、第２の状態を得るために当該流体流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、第１の状態を得るために前記流体流路に冷媒よりも比熱の小さいパージ流体を供給するパージ流体供給部と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の超臨界処理装置。
【請求項５】
前記パージ流体供給部は、前記流体流路にパージ流体を満たした後、パージ流体の通流を停止することを特徴とする請求項４に記載の超臨界処理装置。
【請求項６】
第２の状態を得るために、前記冷媒供給部に代えて、当該流体流路を真空排気する真空排気部を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の超臨界処理装置。
【請求項７】
第２の状態から第１の状態への切り替えは、前記処理流体供給部から処理容器内に供給された処理流体が前記載置台上に載置された基板の上面より高い位置まで溜まった後に行われることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一つに記載の超臨界処理装置。
【請求項８】
基板の表面に薬液を供給して当該表面を洗浄する液処理装置と、
この液処理装置から前記処理容器内に搬入された基板を前記超臨界状態の処理流体により処理する請求項１ないし７のいずれか一つに記載の超臨界処理装置と、
前記液処理装置と超臨界処理装置との間で基板を搬送する基板搬送部と、を備えたことを特徴とする基板処理システム。
【請求項９】
処理容器内の載置台の載置面を強制冷却する工程と、
液体が付着した基板を前記処理容器内に搬入して、強制冷却されている載置面に載置する工程と、
次いで前記処理容器を密閉する工程と、
その後、超臨界状態の処理流体を前記基板の表面に供給すると共に、前記強制冷却を解除しかつ載置面よりも下方側に設けられた加熱部により前記載置面を加熱することにより前記処理流体を超臨界状態として液体を除去する処理を行う工程と、を含むことを特徴とする超臨界処理方法。
【請求項１０】
前記加熱部により前記処理流体を加熱する工程は、前記載置面と加熱部との間の伝熱状態を第１の状態に設定する工程であり、
前記載置台の載置面を強制冷却する工程は、前記伝熱状態を、第１の状態よりも熱が伝わりにくい第２の状態に切り替える工程であることを特徴とする請求項９に記載の超臨界処理方法。
【請求項１１】
トレーに載せられ、液体が付着した基板を処理容器内の載置台に載置する工程と、
次いで前記処理容器を密閉する工程と、
その後、処理流体を前記基板の表面に供給すると共に、載置台の載置面よりも下方側に設けられた加熱部により前記トレーを介して前記処理流体を加熱することにより当該処理流体を超臨界状態として処理を行う工程と、を含むことを特徴とする超臨界処理方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１６１１６５（Ｐ２０１０−１６１１６５Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７８６（Ｐ２００９−１７８６）
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【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２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]