JP2002353185A

JP2002353185A - 高圧処理装置

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Publication number: JP2002353185A
Application number: JP2001160930A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Mizobata; 一国雄溝端; Yusuke Muraoka; 祐介村岡; Kimitsugu Saito; 公続斉藤; Ryuji Kitakado; 龍治北門; Yoichi Inoue; 陽一井上; Hisanori Oshiba; 久典大柴; Yoshihiko Sakashita; 由彦坂下; Masahiro Yamagata; 昌弘山形
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: JP3982791B2

Abstract

(57)【要約】【課題】循環処理過程における高圧処理流体中の薬液
濃度を把握すると共に基板処理の完了時点を正確に把握
し、薬液濃度を最適に制御することにより、基板処理の
安定化を図った高圧処理装置を提供する。【解決手段】濃度制御器１２は、超臨界二酸化炭素中
の濃度が所定値となるように、バルブ開閉を制御して助
剤を混合器１０へ供給させる。混合器１０は、助剤と超
臨界二酸化炭素とを混合し、助剤が所定の濃度だけ混合
された超臨界二酸化炭素を、濃度検出器１１を通して基
板洗浄槽５へ送出する。助剤が混合された超臨界二酸化
炭素を循環させた基板洗浄が行われると、濃度検出器１
１が超臨界二酸化炭素中の助剤濃度を検出し、濃度制御
器１２が検出濃度に従って助剤濃度を常に所定値に保つ
ように、バルブ開閉を制御する。検出された助剤濃度が
安定した場合、濃度制御器１２は、基板洗浄完了と判断
して助剤の供給を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧な処理流体を
用いる高圧処理装置に関し、より特定的には、半導体基
板、液晶表示装置用ガラス基板の如きＦＰＤ（Ｆｌａｔ
ＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ）用基板、フォトマスク用
ガラス基板及び光ディスク用基板など（以下、単に「基
板」と称する）に、高圧な処理流体を供給することによ
って当該基板の高圧処理、例えば基板に付着した汚染物
質の除去処理等を行う高圧処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品等が形成された基板の洗
浄における脱フロン化の流れに伴い、超臨界二酸化炭素
のような低粘度の高圧状態の処理流体を剥離液又はリン
ス液として使用することが注目されている。

【０００３】また、近年の半導体デバイスの縮小化（シ
ュリンク）によって、さらにデバイスの設計ルール（テ
クノロジーノード）がより微細化しており、その勢いは
さらに加速されている。このような半導体デバイスにお
いては、構造上非常に微細な溝（トレンチ）や穴（ホー
ル）の洗浄が必要である。前者はキャパシタ（コンデン
サの容量部分）や横配線（平面的な配線）、後者は縦配
線（三次元的な配線、横配線と横配線との接続、トラン
ジスタのゲート電極への接続）等である。

【０００４】このような微細な構造では、その幅と深さ
の比、いわゆるアスペクト比（縦横比）が非常に大きく
なってきており、幅が狭く深い溝や径が小さく深い穴が
形成されている。この幅や径がサブミクロンになってい
て、そのアスペクト比も１０を超えるようなものが出現
している。このような微細構造をドライエッチング等で
半導体基板上に製造した後には、上部の平坦部分のみな
らず、溝や穴の側壁やその底にレジスト残骸や、ドライ
エッチングで変質したレジスト、底の金属とレジストの
化合物、酸化した金属等の汚染が残っている。

【０００５】これらの汚染は、従来、溶液系の薬液によ
って洗浄されていた。しかし、このような微細な構造で
は、薬液の侵入及び純水による置換がスムーズにいか
ず、洗浄不良が生じるようになってきている。また、エ
ッチングされた絶縁物が配線による電気信号の遅延を防
止するために、低誘電率の材料（いわゆるＬｏｗ−ｋ
材）を使用しなくてはならなくなり、薬液によってその
特性である低誘電率が悪化すると言う問題が発生してい
る。その他、配線用の金属が露出している場合は、金属
を溶解する薬液が使用できない等の制限も生じている。

【０００６】このような、半導体デバイスの微細構造の
洗浄に、その特性から超臨界流体が注目されている。超
臨界流体は、溶液系の薬液のように低誘電率の絶縁物に
浸透しても残留しないため、その特性を変化させること
がない。従って、半導体デバイスの微細構造の洗浄に非
常に適していると言え、多いに注目されている。

【０００７】超臨界流体とは、図４に示すように、臨界
圧力Ｐｃ以上かつ臨界温度Ｔｃ以上（同図網掛け部分）
で得られる物質の状態をいう。この超臨界流体は、液体
と気体の中間的性質を有するため、精密な洗浄に適して
いるといえる。すなわち、超臨界流体は、液体に近い密
度を持ち溶解性が高いため、有機成分の洗浄に有効であ
り、気体のように拡散性が優れるため、短時間に均一な
洗浄が可能であり、気体のように粘度が低いため、微細
な部分の洗浄に適しているのである。

【０００８】この超臨界流体に変化させる物質には、二
酸化炭素、水、亜酸化窒素、アンモニア、エタノール等
が用いられる。主に二酸化炭素は、臨界圧力Ｐｃが７．
４ＭＰａ、臨界温度Ｔｃが約３１℃であり、比較的簡単
に超臨界状態が得られること、及び無毒であることか
ら、多く用いられている。

【０００９】そして、上記超臨界流体を用いて基板の洗
浄処理を行う装置としては、図５に示す構成が考えられ
る。図５に示す高圧処理装置は、液体の二酸化炭素が封
入されたボンベ２１と、凝縮器２２と、昇圧手段２３
と、加熱器２４と、混合器３０と、基板洗浄槽２５と、
循環用ポンプ２６と、減圧器２７と、分離回収槽２８
と、バルブＶ１〜Ｖ５とで構成される。

【００１０】以下、この構成による高圧処理装置の洗浄
動作を簡単に説明する。まず、被洗浄物である基板が、
基板洗浄槽２５内に設置されて密閉される。基板が設置
されると、以下の洗浄処理が開始される。最初にボンベ
２１の液体二酸化炭素が、凝縮器２２へ供給されて液体
のまま貯留される。液体二酸化炭素は、昇圧手段２３に
おいて臨界圧力Ｐｃ以上の圧力まで昇圧され、さらに加
熱器２４において臨界温度Ｔｃ以上の温度まで加熱され
て超臨界二酸化炭素となり、混合器３０へ送られる。混
合器３０は、バルブＶ５を介して供給される所定の助剤
Ａと超臨界二酸化炭素とを混合し、基板洗浄槽２５へ送
出する。

【００１１】ここで助剤について説明する。二酸化炭素
流体は、ヘキサン程度の溶解力を有しているため、基板
表面の水分や油脂分等の除去は容易に行えるが、レジス
トやエッチングポリマー等の高分子汚染物質に対する溶
解力は不十分であるので、二酸化炭素単独でこれらの汚
染物質を剥離・除去することは難しい。このため、二酸
化炭素にさらに薬液（助剤）を添加して、高分子汚染物
質を剥離・除去できるように、助剤が用いられるのであ
る。

【００１２】基板洗浄槽２５では、超臨界二酸化炭素と
基板とを接触させることで洗浄が行われる。この基板洗
浄は、バルブＶ１，Ｖ２の閉栓、バルブＶ３，Ｖ４の開
栓及び循環用ポンプ２６の動作のＯＮによって、助剤Ａ
が混合された超臨界二酸化炭素を所定の期間だけ循環さ
せて行われる。この基板の循環洗浄は、洗浄に要する時
間を短縮することを目的として行われる。

【００１３】基板洗浄後の汚染物質（洗浄によって基板
から超臨界二酸化炭素に溶解もしくは分散した有機物、
無機物、金属、パーティクル、水等）が溶解もしくは分
散した助剤Ａが混合された超臨界二酸化炭素は、減圧器
２７において最終的な減圧がなされて気化された後、分
離回収槽２８において気体の二酸化炭素と助剤Ａと汚染
物質とに分離される。分離された助剤Ａ及び汚染物質は
排出され、気体の二酸化炭素は、回収されて凝縮器２２
で再利用される。以上の洗浄処理が所定の時間繰り返さ
れた、基板洗浄が完了する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】一方、上述した従来の
高圧処理装置では、超臨界流体及び助剤を循環させて基
板を洗浄しているので、混合させた助剤が洗浄時間の経
過に伴って徐々に活性がなくなっていく（失活する）、
すなわち、超臨界流体中の助剤濃度が低下していく。こ
のような理由から、混合器３０では、失活分を考慮した
量の助剤が混合される。

【００１５】しかしながら、従来の高圧処理装置では、
循環洗浄処理過程においてどの程度助剤が失活するのか
を厳密に把握することができない。従って、通常では標
準値や経験値等に基づいて、超臨界流体に混合させる助
剤の量（超臨界流体中の助剤濃度）を決定している。こ
のため、助剤の量が多すぎて無駄に助剤を消費するとい
う問題や、助剤の量が少なすぎて基板洗浄が不十分であ
るという問題が生じていた。

【００１６】また、従来の高圧処理装置では、基板洗浄
処理の完了時点を正確に把握することができない。この
ため、基板洗浄が十分に行われるように、洗浄時間を長
めに取る必要があり、処理プロセスのスループットを悪
化させる原因となっていた。

【００１７】このような問題は、超臨界流体を用いた洗
浄方式に限らず、高圧処理流体である亜臨界流体や、例
えばアンモニアによる高圧ガスを用い、密閉処理槽内で
基板を現像、洗浄、乾燥等の高圧処理する場合にも同様
である。

【００１８】なお、亜臨界流体とは、一般的に図４にお
いて、臨界点手前の領域にある高圧状態の液体を言う。
この領域の流体は、超臨界流体とは、区別される場合が
あるが、密度等の物理的性質は連続的に変化するため、
物理的な境界は存在しなく、亜臨界流体として使用され
る場合もある。亜臨界あるいは広義には臨界点近傍の超
臨界領域に存在するものは高密度液化ガスとも称する。

【００１９】それ故に、本発明の目的は、循環処理過程
における処理流体中の薬液濃度を把握すると共に基板処
理の完了時点を正確に把握し、薬液濃度を最適に制御す
ることにより、基板処理性能の安定化及びスループット
の向上を図った高圧処理装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記目
的を達成するために、本発明は以下に述べる特徴を有し
ている。第１の発明は、高圧流体と高圧流体以外の薬液
とを用いて基板の処理を行う高圧処理装置であって、高
圧流体と薬液とが混合された処理流体を用い、当該処理
流体を所定の期間循環させて処理槽内に設置された基板
を処理する基板処理部と、循環させている処理流体中の
薬液濃度を検出する濃度検出部と、処理流体中の薬液濃
度が常に所定値になるように、濃度検出部で検出された
薬液濃度に基づいて、混合される薬液の濃度を制御する
濃度制御部とを備える。

【００２１】上記のように、第１の発明によれば、循環
処理過程における処理流体中の薬液の濃度を検出し、濃
度が常に一定となるように薬液の供給を制御する。これ
により、過剰供給や供給不足がなく、常に一定濃度の薬
液で基板を処理することができる。従って、薬液の無駄
な消費もなく、かつ、循環処理による薬液の経時的な失
活に伴う洗浄能力低下がなくなり、基板処理性能の安定
化を図ることができる。

【００２２】第２の発明は、超臨界流体を用いて基板を
処理する装置であって、所定の超臨界流体を供給する超
臨界流体供給部と、供給された超臨界流体に、所定の薬
液を混合させる混合部と、薬液が混合された超臨界流体
を用い、当該流体を所定の期間循環させて処理槽内に設
置された基板を処理する基板処理部と、循環させている
薬液が混合された超臨界流体中の薬液濃度を検出する濃
度検出部と、超臨界流体中の薬液濃度が常に所定値とな
るように、濃度検出部で検出された薬液濃度に基づい
て、混合部へ供給される薬液の量を制御する濃度制御部
とを備える。

【００２３】上記のように、第２の発明によれば、循環
処理過程における超臨界流体中の薬液の濃度を検出し、
濃度が常に一定となるように薬液の供給を制御する。こ
れにより、過剰供給や供給不足がなく、常に一定濃度の
薬液で基板を処理することができる。従って、薬液の無
駄な消費もなく、かつ、循環処理による薬液の経時的な
失活に伴う洗浄能力低下がなくなり、基板処理性能の安
定化を図ることができる。

【００２４】第３の発明は、第１及び第２の発明に従属
する発明であって、濃度制御部は、混合部へ供給する薬
液の量がゼロになった場合、基板処理部における基板処
理が完了したものと判断することを特徴とする。

【００２５】上記のように、第３の発明によれば、基板
処理の完了時点を正確に判断することができるので、処
理不足の発生を防ぐために長時間処理を行う必要がなく
なり、処理プロセスのスループットを向上させることが
可能となる。

【００２６】第４の発明は、第１〜第３の発明に従属す
る発明であって、濃度検出部に、薬液によって光が吸収
又は散乱される特性を利用した光学的な濃度検出方式を
用いることを特徴とする。

【００２７】第５の発明は、第４の発明に従属する発明
であって、濃度検出部は、薬液の特性に応じた異なる２
つ以上の光波長を用いて、２種類以上の薬液の濃度を同
時に検出することを特徴とする。

【００２８】上記のように、第４及び第５の発明によれ
ば、薬液が持つ光学的特性を上手く利用することで、流
体中の１つ又は２つ以上の薬液濃度を正確かつ容易に検
出することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一
実施形態に係る高圧処理装置の構成を示すブロック図で
ある。図１において、本実施形態の係る高圧処理装置
は、ボンベ１と、凝縮器２と、昇圧手段３と、加熱器４
と、混合器１０と、濃度検出器１１と、濃度制御器１２
と、基板洗浄槽５と、循環用ポンプ６と、減圧器７と、
分離回収槽８と、バルブＶ１〜Ｖ７とで構成される。

【００３０】まず、本実施形態の高圧処理装置の各構成
を説明する。ボンベ１には、基板の洗浄に用いられる液
化状の二酸化炭素が封入されている。凝縮器２は、分離
回収槽８から供給される気体の二酸化炭素を冷却して液
化させる。昇圧手段３は、凝縮器２で液化された液体二
酸化炭素を、臨界圧力Ｐｃ以上の所定の圧力まで昇圧さ
せる。加熱器４は、昇圧手段３で昇圧された液体二酸化
炭素を、臨界温度Ｔｃ以上の所定の温度まで加熱する。
これにより、液体の二酸化炭素が超臨界流体へ変化する
（図４を参照）。この超臨界二酸化炭素が、本発明に適
用可能な高圧状態の処理流体の１つに相当する。

【００３１】混合器１０へは、濃度制御器１２の制御に
従って、バルブＶ５〜Ｖ７を介して３種類の薬液が供給
される。本発明の高圧処理装置においては、半導体基板
に付着したレジストやエッチングポリマー等の高分子汚
染物質も除去させるため、二酸化炭素の高圧流体だけで
は洗浄力が不十分である点を考慮して、薬液を添加した
処理流体にて洗浄処理を行う。この添加する薬液を助剤
と称するが、助剤としては、洗浄成分に塩基性化合物を
用いることが好ましい。この塩基性化合物は、レジスト
を多用される高分子物質を加水分解する作用があり、洗
浄効果が高いためである。塩基性化合物の具体例として
は、第四級アンモニア水酸化物、第四級アンモニアフッ
化物、アルキルアミン、アルカノールアミン、ヒドロキ
シルアミン（ＮＨ２ＯＨ）及びフッ化アンモニウム（Ｎ
Ｈ２Ｆ）よりなる群から選択される１種以上の化合物が
挙げられる。洗浄成分は、高圧流体に対し、０．０５〜
８質量％含まれていることが好ましい。

【００３２】上記塩基性化合物等の洗浄成分が高圧流体
に非相溶である場合には、この洗浄成分を二酸化炭素に
溶解もしくは均一分散させる助剤となり得る相溶化剤を
薬液として用いることが好ましい。この相溶化剤として
は、洗浄成分を高圧流体と相溶化させることができれば
特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプ
ロパノール等のアルコール類や、ジメチルスルホキシド
等のアルキルスルホキシドが、好ましいものとして挙げ
られる。相溶化剤は、洗浄工程では、高圧流体の１０〜
５０質量％の範囲で適宜選択すればよい。

【００３３】すなわち、バルブＶ５を介して所定の助剤
Ａが、バルブＶ６を介して所定の助剤Ｂが、バルブＶ７
を介して所定の相溶化剤がそれぞれ供給される。本実施
例では、２種類の助剤Ａ、Ｂを用いて場合を説明する
が、助剤の種類や数は、対象基板や洗浄目的等に基づい
て自由に設定することができる。混合器１０は、供給さ
れる助剤Ａ、Ｂ及び相溶化剤と、生成された超臨界二酸
化炭素とを混合し、基板洗浄槽５へ送出する。

【００３４】濃度検出器１１は、超臨界流体中の助剤
Ａ、Ｂの濃度をそれぞれ検出する。濃度制御器１２は、
濃度検出器１１から与えられる検出結果に基づいて、バ
ルブＶ５、Ｖ６の開閉を制御する。

【００３５】処理槽としての基板洗浄槽５では、生成さ
れ助剤Ａ、Ｂと相溶化剤とが混合された超臨界二酸化炭
素を用いて基板が洗浄される。

【００３６】減圧器７は、基板洗浄槽５において洗浄処
理が終わった助剤Ａ、Ｂ及び相溶化剤が混合された超臨
界二酸化炭素を減圧する。そのことによって、超臨界二
酸化炭素が気化される。分離回収槽８では、減圧器７で
気化された二酸化炭素と、薬液（助剤Ａ、Ｂ及び相溶化
剤）と汚染物質とが分離されると共に、気体の二酸化炭
素が再び凝縮器２へ供給される。

【００３７】バルブＶ１、Ｖ２は、洗浄処理の循環経路
と処理流体の供給／回収経路とを分離させるために用い
られるバルブである。バルブＶ１は、昇圧手段３の二次
側と加熱器４の一次側とを接続する配管上に設けられ
る。バルブＶ２は、基板洗浄槽５の二次側と減圧器７の
一次側とを接続する配管上に設けられる。

【００３８】バルブＶ３、Ｖ４は、洗浄処理の循環経路
を形成するために用いられるバルブである。バルブＶ３
は、循環用ポンプ６の排出口と加熱器４の一次側とを接
続する配管上に設けられる。バルブＶ４は、基板洗浄槽
５の二次側と循環用ポンプ６の吸入口とを接続する配管
上に設けられる。

【００３９】バルブＶ５は、助剤Ａを混合器１０へ供給
するために用いられるバルブであり、助剤Ａが貯蔵され
たタンク（図示せず）と混合器１０とを接続する配管上
に設けられる。バルブＶ６は、助剤Ｂを混合器１０へ供
給するために用いられるバルブであり、助剤Ｂが貯蔵さ
れたタンク（図示せず）と混合器１０とを接続する配管
上に設けられる。バルブＶ７は、相溶化剤を混合器１０
へ供給するために用いられるバルブであり、相溶化剤が
貯蔵されたタンク（図示せず）と混合器１０とを接続す
る配管上に設けられる。

【００４０】ここで、ボンベ１や基板洗浄槽５に至る配
管系が本発明の流体の供給部に相当する。また、基板洗
浄槽５より下流で減圧器７や分離回収槽８を含む配管系
が基板洗浄後の超臨界流体を回収して再利用させる流体
の回収部として機能する。そして、基板洗浄槽５が基板
処理部を構成する。

【００４１】次に、この構成による本実施形態に係る高
圧処理装置で行われる基板の洗浄動作を、図２をさらに
参照して説明する。図２は、本実施形態の高圧処理装置
で行われる助剤濃度制御方法の手順を示すフローチャー
トである。なお、本実施形態では、高圧流体として二酸
化炭素を用いた場合を説明するが、その他、亜酸化窒
素、アルコール、エタノール、水等の超臨界流体の状態
へ変化できる物質であってもよい。また、本実施形態の
基板洗浄槽に用いられる基板洗浄方式は、複数の基板を
同時に洗浄するバッチ方式又は枚葉方式のいずれであっ
てもよい。

【００４２】まず、被洗浄物である基板が基板洗浄槽５
内に設置される。基板が設置されると、バルブＶ１，Ｖ
２が開栓、バルブＶ３〜Ｖ７が閉栓された、以下の洗浄
処理が開始される。

【００４３】最初に、二酸化炭素はボンベ１内に５〜６
ＭＰａの圧力で液体として貯留されており、この液体二
酸化炭素が凝縮器２へ供給されて液体として貯蔵され
る。液体二酸化炭素は、昇圧手段３において臨界圧力Ｐ
ｃ以上の圧力まで昇圧され、さらに加熱器４において臨
界温度Ｔｃ以上の所定の温度まで加熱されて超臨界流体
となり、混合器１０へ順次送られる。ここで、所定の圧
力及び温度は、洗浄対象である基板の種類や所望する洗
浄性能に基づいて、自由に設定することが可能である。

【００４４】初期状態として、濃度制御器１２は、超臨
界二酸化炭素中の濃度がそれぞれ所定の値となるよう
に、バルブＶ５、Ｖ６の開閉を制御して助剤Ａ、Ｂを混
合器１０へ供給させる（ステップＳ２１）。混合器１０
は、供給される助剤Ａ、Ｂと超臨界二酸化炭素とを混合
し、助剤Ａ、Ｂが所定の濃度だけ混合された超臨界二酸
化炭素を、濃度検出器１１を通して基板洗浄槽５へ送出
する。

【００４５】この時、バルブＶ７も開閉を制御され、相
溶化剤も同時に混合器１０へ供給される。この相溶化剤
の供給量は、予め設定された所定量とされる。これは、
本実施例において相溶化剤は、助剤Ａ、Ｂを超臨界二酸
化炭素へ分散させるのに作用させ、基板洗浄期間に濃度
が変動しない、もしくは変動しても基板の洗浄力を左右
させない薬液として、選択されるためである。

【００４６】超臨界二酸化炭素の供給／回収経路（昇圧
手段３の二次側から減圧器７の一次側までの間）が助剤
Ａ、Ｂ及び相溶化剤が混合された超臨界二酸化炭素で満
たされると、バルブＶ１、Ｖ２の閉栓、バルブＶ３、Ｖ
４の開栓及び循環用ポンプ６の動作ＯＮによって、助剤
Ａ、Ｂ及び相溶化剤が混合された超臨界二酸化炭素を所
定の期間だけ循環させて基板の洗浄が行われる。基板洗
浄槽５では、この高圧状態の超臨界二酸化炭素によって
基板の洗浄が行われる。

【００４７】助剤Ａ、Ｂ及び相溶化剤が混合された超臨
界二酸化炭素を循環させて基板の洗浄を行うと、助剤
Ａ、Ｂが使用されて超臨界二酸化炭素中の濃度が徐々に
低下してくる。そこで、本発明では、濃度検出器１１が
超臨界二酸化炭素中の助剤Ａ、Ｂの濃度をそれぞれ検出
し、検出結果を濃度制御器１２へ逐次伝えることを行う
（ステップＳ２２）。

【００４８】そして、濃度制御器１２は、濃度検出器１
１で検出された濃度に従って（ステップＳ２３〜Ｓ２
５）、超臨界二酸化炭素中の助剤Ａ、Ｂの濃度を常に所
定の値に保てるように、バルブＶ５、Ｖ６の開閉を個別
に制御して助剤Ａ、Ｂを混合器１０へ追加供給させる
（ステップＳ２６〜Ｓ２８）。

【００４９】ここで、濃度検出器１１で検出された助剤
Ａ、Ｂ共に濃度が安定した（濃度が低下せず、所定の値
を保つようになった）場合、濃度制御器１２は、基板洗
浄が完了したと判断して助剤Ａ、Ｂの供給を停止する
（ステップＳ２９）。このように、本発明では、助剤
Ａ、Ｂの濃度変化を検出して、濃度不変を基板洗浄完了
の指標とする。

【００５０】そして、上記判断に従って基板洗浄の完了
が確認されると、バルブＶ２が開栓されて助剤Ａ、Ｂが
混合された超臨界二酸化炭素の回収／再利用が行われ
る。汚染物質が溶解もしくは分散した助剤Ａ、Ｂと相溶
化剤とが混合された超臨界二酸化炭素は、減圧器７にお
いて減圧されて気化された後、分離回収槽８において気
体の二酸化炭素ガスと、薬液（助剤Ａ、Ｂ及び相溶化
剤）と汚染物質とに分離される。分離された薬液（助剤
Ａ、Ｂ及び相溶化剤）及び汚染物質は排出され、二酸化
炭素ガスは、回収されて凝縮器２で再利用される。

【００５１】汚染物質は固体として析出し、薬液の中に
混入して分離されることもある。分離された汚染物質を
含む助剤や相溶化剤からなる液体（又は固体）成分は、
排出され、気体の二酸化炭素は、回収されて凝縮器２で
再利用される。例えば、この減圧器７は、超臨界二酸化
炭素を約８０℃以上に維持し、圧力を１５ＭＰａから６
ＭＰａに減圧することで気体の二酸化炭素とする。

【００５２】次に、超臨界二酸化炭素中の助剤Ａ、Ｂの
濃度を検出する濃度検出器１１の具体的な構成の一例
を、図３を用いて説明する。図３は、光の吸収又は散乱
（ラマン散乱）を利用した光学式の濃度検出器１１であ
る。

【００５３】光源３１の光は、レンズ３２によって集光
され、配管中を流れる助剤Ａ、Ｂが混合された超臨界二
酸化炭素を通過して、光検出部３３へ放射される。ここ
で、放射される光のうち、特定波長ａの光成分は助剤Ａ
によって吸収され、また特定波長ｂの光成分は助剤Ｂに
よって吸収される。従って、光検出部３３では、特定波
長ａ、ｂの光成分については、超臨界二酸化炭素中の助
剤Ａ、Ｂに吸収されなかった分だけが検出されることと
なる。

【００５４】この助剤によって吸収される光量は、助剤
濃度の大小に伴って増減する。そこで、増幅演算部３４
は、光検出部３３で検出された光を必要に応じて増幅し
た後、特定波長ａの光成分の量及び特定波長ｂの光成分
の量に基づいて助剤Ａ、Ｂの濃度をそれぞれ算出し、濃
度制御器１２をこの算出結果に従って制御するための濃
度信号を出力する。このように、図３の濃度検出器１１
では、助剤Ａが吸収する光波長と、助剤Ｂが吸収する光
波長とが異なることを有効に利用することで、助剤毎の
濃度検出を可能としている。

【００５５】なお、光検出部３３で散乱光を検出するよ
うにし、散乱光のスペクトル強度によって各助剤の濃度
検出を行うようにしてもよい。

【００５６】以上のように、本発明の一実施形態に係る
高圧処理装置によれば、循環洗浄処理過程における超臨
界流体中の助剤の濃度を検出し、濃度が常に一定となる
ように助剤の供給を制御する。これにより、過剰供給や
供給不足がなく、常に一定濃度の助剤で基板を洗浄する
ことができる。従って、助剤の無駄な消費もなく、か
つ、循環洗浄による助剤の経時的な失活に伴う洗浄能力
低下がなくなり、基板洗浄性能の安定化を図ることがで
きる。また、基板洗浄処理の完了時点を正確に判断する
ことができるので、洗浄不足の発生を防ぐために長時間
洗浄を行う必要がなくなり、処理プロセスのスループッ
トを向上させることが可能となる。

【００５７】なお、本発明は、上述した実施例及び変形
例に限定されるものではなく、以下のように他の形態で
も実施することができる。

【００５８】（１）上記実施形態では、超臨界二酸化炭
素中の助剤濃度を検出して、超臨界流体中の助剤濃度が
常に一定値に保たれるように、供給バルブの開閉を逐次
制御する場合を説明した。しかし、最初に予め十分な濃
度で助剤を超臨界二酸化炭素中に混合させておき、濃度
変化による助剤の追加供給を行うことなく、助剤濃度が
低下しなくなったか否か（濃度が飽和したか）によって
基板洗浄処理の完了時点だけを判断してもよい。

【００５９】（２）また、相溶化剤として基板洗浄期間
に濃度が変動する薬液を選択するのであれば、超臨界二
酸化炭素中の相溶化剤濃度を検出して、超臨界流体中の
相溶化剤濃度が常に一定値に保たれるように制御しても
よい。

【００６０】（３）また、上記実施形態において基板洗
浄槽５の下流側に減圧器７を配置して、超臨界流体を気
化した後、分離回収槽８に送出する構成としているが、
分離回収槽８において減圧した後、気液分離するよう構
成してもよい。

【００６１】（４）また、上記実施形態において、処理
流体は基板洗浄槽５に超臨界流体として供給されるが、
基板洗浄槽５に供給される所定の高圧状態とは１ＭＰａ
以上であればよく、好ましくは、高密度、高溶解性、低
粘度、高拡散性の性質が認められる流体である。よっ
て、亜臨界流体や高圧ガスを用いて実施できることは言
うまでもない。さらに、洗浄処理は５ＭＰａ以上に昇圧
される処理流体を供給すれば好適に実施できる。そし
て、５〜３０ＭＰａで行うことが好ましく、より好まし
くは７．１〜２０ＭＰａ下でこれらの処理を行うことで
ある。

【００６２】（５）また、上記高圧処理装置は、基板洗
浄について説明したが、基板乾燥や基板現像に用いられ
るものであってもよい。すなわち、基板洗浄槽５にリン
ス洗浄（水洗）後の基板を搬入設置する。この基板洗浄
槽５内で基板に付着した水分を超臨界又は亜臨界状態に
ある高圧状態の処理流体中に溶解し除去する。この後、
処理流体は上記実施形態と同様に回収され再利用され
る。なお、乾燥や現像のために本発明の高圧処理装置を
用いる場合は、乾燥又は現像すべきレジストの性質に応
じて、キシレン、メチルイソブチルケトン、第四級アン
モニウム化合物、フッ素系ポリマー等を薬液とすればよ
い。

【００６３】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る高圧処理装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る高圧処理装置で行わ
れる助剤濃度制御方法の手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】図１の濃度検出器１１の具体的な構成例を説明
する図である。

【図４】超臨界流体を説明する図である。

【図５】超臨界流体を用いて基板洗浄を行う従来装置の
構成の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，２１…ボンベ２，２２…凝縮器３，２３…昇圧手段４，２４…加熱器５，２５…基板洗浄槽６，２６…循環用ポンプ７，２７…減圧器８，２８…分離回収槽１０，３０…混合器１１…濃度検出器１２…濃度制御器３１…光源３２…レンズ３３…光検出部３４…増幅演算部Ｖ１〜Ｖ７…バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村岡祐介京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者斉藤公続京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者北門龍治京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者井上陽一兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者大柴久典兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者坂下由彦兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者山形昌弘兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB04 DD12 EE01 EE03 FF10 JJ11 3B201 AA02 AA03 BB02 BB82 BB90 BB91 BB99 CD22 CD41 4H003 DA15 EA31 ED28 ED31 ED32 FA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧流体と高圧流体以外の薬液とを用い
て基板の処理を行う高圧処理装置であって、高圧流体と薬液とが混合された処理流体を用い、当該処
理流体を所定の期間循環させて処理槽内に設置された基
板を処理する基板処理部と、循環させている前記処理流体中の薬液濃度を検出する濃
度検出部と、前記処理流体中の薬液濃度が常に所定値になるように、
前記濃度検出部で検出された前記薬液濃度に基づいて、
混合される前記薬液の濃度を制御する濃度制御部とを備
える、高圧処理装置。
【請求項２】超臨界流体を用いて基板を処理する装置
であって、所定の超臨界流体を供給する超臨界流体供給部と、供給された前記超臨界流体に、所定の薬液を混合させる
混合部と、前記薬液が混合された超臨界流体を用い、当該流体を所
定の期間循環させて処理槽内に設置された基板を処理す
る基板処理部と、循環させている前記薬液が混合された超臨界流体中の薬
液濃度を検出する濃度検出部と、前記超臨界流体中の薬液濃度が常に所定値となるよう
に、前記濃度検出部で検出された前記薬液濃度に基づい
て、前記混合部へ供給される前記薬液の量を制御する濃
度制御部とを備える、高圧処理装置。
【請求項３】前記濃度制御部は、前記混合部へ供給す
る前記薬液の量がゼロになった場合、前記基板処理部に
おける基板処理が完了したものと判断することを特徴と
する、請求項１又は２に記載の高圧処理装置。
【請求項４】前記濃度検出部に、前記薬液によって光
が吸収又は散乱される特性を利用した光学的な濃度検出
方式を用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
かに記載の高圧処理装置。
【請求項５】前記濃度検出部は、前記薬液の特性に応
じた異なる２つ以上の光波長を用いて、２種類以上の前
記薬液の濃度を同時に検出することを特徴とする、請求
項４に記載の高圧処理装置。