JP2004363404A - Method for supercritical drying - Google Patents

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Hideo Ikutsu
英夫 生津
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for supercritical drying by which pressure reductions can be performed more quickly without causing the deformation of patterns, and so on, after a supercritical state is set. <P>SOLUTION: A pressure vessel is filled up with supercritical carbon dioxide 104 after the internal pressure and internal temperature of the pressure vessel are made higher than the critical points (7.3 MPa and 31°C) of carbon dioxide or higher. Then helium pressurized to 7.5 MPa is introduced into the pressure vessel, and the carbon dioxide 104 contained in the vessel is discharged. Thereafter, supercritical helium 105 is vaporized by lowering the pressure in the pressure vessel by discharging a fluid filled in the vessel. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超臨界流体を用いた乾燥方法に関し、特にパターンが形成された基板の乾燥に適した超臨界乾燥方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
よく知られているように、LSIを始めとする大規模・高性能デバイスを作製するためには、極微細パターンが必要となる。この極微細パターンは、例えば、露光,現像,リンス処理を経て形成される、光やX線又は電子線に感光性を有するレジストのパターンである。また、これらレジストパターンをマスクとした選択エッチングによる、エッチング,水洗,リンス処理を経て形成される酸化物などの無機材料からなるエッチングパターンである。
【0003】
前述したレジストパターンは、有機材料である感光性レジストの膜をリソグラフィー技術で加工することにより形成できる。感光性レジストの膜に露光を行うと、露光された領域の分子量や分子構造が変化し、未露光の領域との間に現像液に対する溶解性に差が発生するので、この差を利用した現像処理により感光性レジストの膜より微細なパターンが形成できる。
【0004】
上述した現像処理では、現像を続けていけば、やがて未露光の領域も現像液に溶解し始めてパターンが消滅してしまうので、リンス液によるリンス処理を行って現像を停止している。最終的に、乾燥してリンス液を除去することで、加工マスクとしてのレジストパターンがレジスト膜に形成できる。
このような微細パターン形成における乾燥時の大きな問題点として、図3(a)〜図3(c)の工程図に示すようなパターンの倒れがある。
【0005】
アスペクト比の大きい微細なレジストのパターンは、現像を施した後でリンス洗浄,乾燥を経て形成される。レジスト以外でもアスペクト比の大きな微細パターンは形成される。例えば、レジストパターンをマスクに基板をエッチングし、高アスペクト比の基板パターンを形成する場合、エッチングの後で洗浄し、図3(a)に示すように、基板301と共にパターン302を水303に浸漬してリンス洗浄する。この後、乾燥を行うことになる。
【0006】
ところが、図3(b)に示すように、乾燥時には、パターン302の間に残った水303と、外部の空気304との圧力差により、曲げ力(毛細管力)305が働く。この結果、図3(c)に示すように、基板301上でパターン302のパターン倒れが発生する。この倒れる現象は、パターンが高アスペクト比になるほど顕著になる。上記毛細管力は、水などのリンス液とパターンとの間での液体と気体との界面で生じる表面張力に依存することが報告されている(非特許文献1参照)。
【0007】
水の表面張力は約72×10−3N/mと大きく、上述した毛細管力は、有機材料からなるレジストパターンを倒すだけでなく、無機材料であるシリコンなどのより丈夫なパターンをも歪める力を有している。このため、上述したリンス液や洗浄液などによる表面張力の問題は、重要となっている。表面張力は、液体と気体との界面が形成された状態で発生する。従って、乾燥すなわち液体を除去する段階で、液体と気体との界面を形成する状態が発生しないようにすれば、上述した問題を解消することが可能となる。
【0008】
ここで、液体に触れている状態から超臨界流体に触れている状態とし、この超臨界流体を気化させることで乾燥を行えば、液体と気体との界面を形成することなく、液体を除去すること、すなわち乾燥することが可能となる。この場合、超臨界流体と気体との界面が形成されるが、超臨界流体には表面張力が全く作用しない。このような特徴を利用し、超臨界状態の流体(超臨界流体)による乾燥によりパターン倒れなどの問題を解消する技術が提案されている(特許文献1,2,3参照)。
【0009】
超臨界流体は、臨界温度及び臨界圧力を超えた温度及び圧力下の物質であり、液体に近い溶解力を持つが、張力や粘度は気体に近い性質を示すもので、気体の状態を保った液体といえる。このような特徴を有する超臨界流体は、液体と気体との界面を形成しないため、表面張力はゼロになる。従って、超臨界状態で乾燥すれば、表面張力の概念はなくなるため、パターン倒れはなくなることになる。
【0010】
超臨界流体は、気体の拡散性と液体の溶解性(高密度性)を兼ね備えたもので、液体から気体へ平衡線を介さずに状態変化できる。このため、超臨界流体で満たされた状態から徐々にこの超臨界流体を放出すると、液体と気体との界面が形成されないことから、乾燥対象の超微細パターンに表面張力を作用させずに乾燥させることができる。
【0011】
超臨界流体としては、多くの場合、臨界点が低く取り扱いの容易な二酸化炭素が使われている。超臨界流体を用いた超臨界乾燥では、洗浄液による洗浄処理などをした後、基板表面に付着している洗浄液を、密閉された容器内において液化二酸化炭素に置換することで開始される。二酸化炭素は、6MPa程度に加圧すれば常温で液化するため、上記置換は、容器内の圧力を6MPa程度に圧力上昇させた状態で行う。基板に付着していた洗浄液が液化二酸化炭素に置換された後、容器内を二酸化炭素の臨界点以上の温度と圧力(二酸化炭素の臨界点;31℃、7.3MPa)にして液化二酸化炭素を超臨界二酸化炭素に変換する。
【0012】
最後に、上記温度を保持したまま、容器の一部を開放して超臨界二酸化炭素を外部に放出し、容器内を大気圧にまで減圧し、容器内の超臨界二酸化炭素を気化させることで乾燥を終了する。この減圧時には、二酸化炭素は液化せずに気化するため、表面張力が作用する液体と気体との界面は基板の上に形成されない。このため、基板の上に形成されている超微細パターンに倒れを発生させることなく、これらを乾燥させることができる。
【0013】
最近では、二酸化炭素との乳化(分散)を促進させるフッ素系の界面活性剤溶液を利用する技術が提案されている。この技術では、まず、基板上のパターンに付着している洗浄液を界面活性剤溶液に溶解させて、パターンには界面活性剤溶液が付着している状態とする。この状態としてから、基板を収容した容器内に、超臨界状態の二酸化炭素(超臨界二酸化炭素)を容器内に導入し、超臨界状態でパターンに付着している界面活性剤溶液を二酸化炭素に溶解させて置換し、パターンには超臨界二酸化炭素が接触している状態とする。
【0014】
この後、容器内を減圧して超臨界二酸化炭素を気化させることで、超臨界乾燥を終了する。この技術によれば、容器内に液化二酸化炭素を導入してからこれを超臨界状態にする技術に比較し、より迅速に、パターンが超臨界二酸化炭素に接触している状態とすることができる。
【0015】
【特許文献1】
特公平1−220828号公報
【特許文献2】
特開平8−197021号公報
【特許文献3】
特公平1−170026号公報
【非特許文献1】
アプライド・フィジクス・レターズ、66巻、2655−2657頁、1995年
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、超臨界乾燥において、基板が配置された容器内を超臨界流体で充填した後、圧力を低下させて超臨界流体を気化させるとき、圧力の低下速度を速くすると、図4(a)〜図4(c)に示すように、パターンの変形が発生する。超臨界乾燥では、図4(a)に示すように、基板401と供にレジストパターン402を水などの洗浄液403に浸漬して液処理を行った後、図4(b)に示すように、洗浄液403を超臨界二酸化炭素404に置換する。
【0017】
この後、容器内の圧力を低下させて超臨界二酸化炭素404を気化させるが、圧力の低下速度を速くして急激に減圧すると、図4(c)に示すように、パターン405が変形する。
圧力の低下速度を遅くすることで、これらのパターン変形は抑制できるが、これでは、乾燥処理に多くの時間が必要となる。前述したように、界面活性剤などを利用して超臨界状態に迅速に置換できるようにしても、減圧段階で時間を必要とするため、超臨界乾燥を迅速に行うことができない。
【0018】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、超臨界状態とした後、パターンの変形などを起こすことなく、より迅速に減圧できるようにすることを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る超臨界乾燥方法は、所定のパターンが形成された基板をパターンと供に所定の液体に晒すなどの液処理をした後、パターンに液体が付着している状態で、基板を容器内に配置し、この容器内に大気雰囲気では気体である第1物質を導入し、パターンに付着している液体を第1物質に混和させてパターンが第1物質に晒された状態とし、この後、容器内を所定の温度及び所定の圧力の臨界条件として第1物質を超臨界状態としてパターンが超臨界状態の第1物質に晒された状態とし、次いで、臨界条件とされた容器内に不活性気体であり二酸化炭素より分子量が小さい第2物質を超臨界状態として導入し、容器内より第1物質を排出して容器内を超臨界状態の第2物質で充填し、パターンが超臨界状態の第2物質に晒された状態とし、最後に、容器内の圧力を低下させて超臨界状態の第2物質を気化させるようにしたものである。
この乾燥方法では、超臨界状態の第2物質が気化して基板やパターンが乾燥するときに、パターンの内部に入り込んだ第2物質が、二酸化炭素に比較してより速くパターンの外部に放出される。
【0020】
上記超臨界乾燥方法において、第2物質は、ヘリウムや窒素であればよい。また、第1物質には、二酸化炭素を用いることが可能である。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
始めに、本発明の実施の形態における超臨界乾燥方法の一例を説明する。本実施の形態の超臨界乾燥方法では、パターンに付着してパターンを濡らしている水やアルコールなどの液体を、例えば超臨界状態とした二酸化炭素(超臨界二酸化炭素)に置換した後、超臨界二酸化炭素を超臨界状態のヘリウム(超臨界ヘリウム)に置換し、この後、超臨界ヘリウムを気化させて乾燥を行うようにしたものである。
【0022】
まず、図1(a)に示すように、基板101の上に形成されたレジストパターン102に対してアルコール103による液処理を行い、レジストパターン102がアルコール103で濡れた状態とする。次に、レジストパターン102がアルコール103で濡れている状態で、これらを所定の圧力容器内に導入し、圧力容器を密閉する。次いで、所定の圧力とした圧力容器内に、液化二酸化炭素を導入して充填する。
【0023】
このことにより、基板101及びレジストパターン102は、液化二酸化炭素中に浸漬された状態となる。この結果、レジストパターン102に付着しているアルコール103は、液化二酸化炭素中に溶解し、レジストパターン102や基板101の表面に付着していたアルコール103は除去される。
【0024】
この後、圧力容器の内部圧力及び内部温度を、二酸化炭素の臨界点(7.3MPa,31℃)以上とし、図1(b)に示すように、圧力容器内部が超臨界二酸化炭素104で充填された状態とする。例えば、圧力容器の内部圧力を7.5MPaとする。このことにより、基板101及びレジストパターン102は、超臨界二酸化炭素104に浸漬された状態となり、レジストパターン102や基板101の表面には、超臨界二酸化炭素104が接触している状態となる。
【0025】
次に、上述した状態の圧力容器内に、7.5MPaに加圧したヘリウムを導入し、また、内部の二酸化炭素を排出することで、図1(c)に示すように、圧力容器の内部が超臨界ヘリウム105で充填された状態とする。ヘリウムの臨界点は、0.224MPa,−268℃であるので、上述した条件下では、ヘリウムは超臨界状態となる。
【0026】
このことにより、基板101及びレジストパターン102は、超臨界ヘリウム105に浸漬された状態となり、レジストパターン102や基板101の表面には、超臨界ヘリウム105が接触している状態となる。このとき、レジストパターン102の内部には、超臨界ヘリウムが侵入し、レジストパターン102の内部の超臨界二酸化炭素が、レジストパターン102の外部に放出される。圧力容器内に、例えば数分の間、超臨界ヘリウム105が充填されている状態を保持すれば、レジストパターン102に入り込んでいる超臨界流体は、超臨界ヘリウムだけとなる。
【0027】
この後、圧力容器内より充填されている流体を排出して圧力容器内の圧力を低下させ、超臨界ヘリウム105を気化させることで、図1(d)に示すように、パターンの変形がない状態で、基板101上のレジストパターン102が乾燥された状態が得られる。また、圧力を低下させるときに、ヘリウムが液化することがないので、レジストパターン102において、液体と気体との界面が形成されることもなく、パターン倒れも発生しない。
【0028】
圧力容器内の圧力を低下させるとき、レジストパターン102の内部に入り込んでいる超臨界ヘリウムは、容易にレジストパターン102の外部に放出されるので、上述したように、レジストパターン102が変形することが抑制される。例えば、7.5MPaとした圧力容器内部の圧力を、5分程度で大気圧程度にまで低下させても、レジストパターン102が変形することはない。
【0029】
ここで、レジストパターンに含浸(侵入)する超臨界流体について考察する。
半導体装置の製造過程で用いられる感光性レジストなどの有機樹脂の層やパターン(レジストパターン)には、2nm程度の自由体積と呼ばれる空孔が存在する。超臨界状態となった流体(超臨界流体)は、空孔の中に容易に侵入する。
従って、超臨界乾燥方法においても、超臨界流体に晒されたレジストパターンの空孔内には、超臨界流体が容易に侵入する。容器内を減圧して超臨界流体を気化させるときに、空孔内に侵入した超臨界流体も、空孔よりレジストパターンの外部に放出されて気化する。
【0030】
ところが、二酸化炭素などの場合、空孔内に侵入した超臨界二酸化炭素の放出速度はあまり速くなく、レジストパターンの内部に残りやすい。また、レジストパターンが溶剤などを含んでいると、超臨界二酸化炭素が溶剤に溶解し、レジストパターンの中に超臨界流体が入り込みやすくなる。
このように、レジストパターンの内部に超臨界流体が含浸した状態で、容器内部を減圧するとき、含浸している超臨界流体が、レジストパターンの外部に容易に放出されれば、何ら問題がない。
【0031】
ところが、空孔において、二酸化炭素はコンダクタンスが小さいため、レジストパターンの内部に含浸した超臨界二酸化炭素の放出速度は速くない。このため、圧力を低下させている過程において、レジストパターンの周囲の圧力が臨界点より大きく低い状態となっていても、レジストパターンの内部に超臨界二酸化炭素が残る場合が発生する。このような状態となると、レジストパターンの内部において超臨界流体が気化し、レジストパターンを膨張させ、変形させる。すなわち、二酸化炭素を放出させて容器内部を大気圧まで減圧させようとすると、レジストパターン内部の圧力が、パターンの外側である容器内部の圧力よりも大きくなり、レジストパターンに変形を生じさせる。
【0032】
これに対し、ヘリウム(超臨界ヘリウム)は、レジストパターンの内部より放出され易いため、レジストパターンの周囲の圧力を低下させて超臨界ヘリウムを気化させるときに、レジストパターンの内部に残りにくい。すなわち、減圧時にレジストパターン内部とパターン外部(容器内部)との圧力差が生じにくい。この結果、本実施の形態の超臨界乾燥方法によれば、圧力容器の内部を超臨界ヘリウムで充填した後、超臨界ヘリウムを気化させるようにしたので、レジストパターンの変形が抑制できるようになる。
【0033】
ヘリウムは、二酸化炭素に比較して、分子のサイズ(分子量)が小さく、空孔でのコンダクタンスが大きいので、レジストパターン内部に含浸したヘリウムは、容易に外部に放出される。また、ヘリウムは、不活性ガスなので、レジストパターンと反応してレジストパターンを変化させることもない。
言い換えると、二酸化炭素より分子量が小さい不活性な気体であれば、ヘリウムの代わりに用いることが可能である。例えば、N,Ne,Arなどを用いることが可能である。これらの中で、ヘリウムは、液処理に用いられる液体に対して溶解度が低いので、特に好適である。また、窒素は、容易に入手できる。
【0034】
なお、上述では、二酸化炭素を用いるようにしたが、これに限るものではない。二酸化炭素の代わりに、SF,CHF,NOなどを用いるようにしてもよい。これらも、大気雰囲気では気体であり、超臨界状態となる物質である。また、これらは、アルコールなどが混和しやすいものである。また、上述では、液処理にアルコールを用いるようにしたが、これに限るものではない。リンス処理などでは、アルコールが用いられる場合もあり、また、水が用いられる場合もある。水による液処理をした後は、例えば、界面活性剤を用いて、二酸化炭素の液体や超臨界二酸化炭素に水を混和させるようにすればよい。
【0035】
次に、上述した超臨界乾燥方法を実施する超臨界乾燥装置について説明する。図2は、上述した超臨界乾燥方法を実施する超臨界乾燥装置の構成例を示す模式的な断面図である。
この装置は、密閉可能な高圧容器201と、高圧容器201の内部に設けられた反応室202から構成されている。
【0036】
反応室202の底面には、処理対象となる基板101が載置されるステージ212が配置されている。高圧容器201は、例えばステンレスで構成され、壁の厚さが20mm程度に形成されている。
また、高圧容器201は、容器上部201aと、底部にステージ212が固定された容器下部201bとから構成され、例えば、容器上部201aを取り外すことで、反応室202の内部を開放状態とすることが可能である。
【0037】
加えて、高圧容器201は、外壁と内壁との間にヒータ213を備え、ヒータ制御部221の制御により反応室202の内部を加熱可能としている。ヒータ213は、例えば、抵抗加熱や高周波誘導加熱による加熱手段であればよい。また、マイクロ波を用いた電磁波加熱であってもよい。この場合、例えば、ステージ212が、誘電体で構成されていればよい。電磁波加熱によれば、より短い時間で、所望の温度にまで加熱することが可能となる。
【0038】
また、本装置は、二酸化炭素が加圧されて収容されたボンベ203と、ヘリウムが加圧されて収容されたボンベ203aとを備えている。ボンベ203に収容されている二酸化炭素は、配管204aを通り、切り替えバルブ223を介して配管204へ導入される。また、ボンベ203aに収容されているヘリウムは、配管204bを通り、切り替えバルブ223を介して配管204へ導入される。従って、切り替えバルブ223を切り替えることで、配管204に導入する流体を、二酸化炭素もしくはヘリウムに切り替えることが可能となっている。
【0039】
配管204に導入された二酸化炭素もしくはヘリウムは、導入口205を介して反応室202の内部に導入される。配管204の途中には、圧送ポンプ206と導入バルブ207とを備え、また、圧送ポンプ206の吐出側には、ここの圧力を測定する圧力計208を備えている。圧送ポンプ206により、配管204に導入された流体を反応室202の内部へ圧送することを可能としている。また、圧力計208の圧力測定結果により導入バルブ207の開度を制御することを可能としている。
【0040】
また、本装置は、反応室202の内部圧力を測定する圧力計209と、反応室202内部の流体を排出する排出口210と、排出口210の途中に設けられた圧力制御バルブ211とを備えている。圧力制御バルブ211は、圧力計209の圧力測定結果により開度を制御し、排出口210より排出する流体の量を制御する。なお、ボンベ203が、二酸化炭素の代わりに、SF,CHF,NOを収容するものであってもよい。また、ボンベ203aが、ヘリウムの代わりに、N,Ne,Arを収容するものであってもよい。
【0041】
この超臨界乾燥装置では、ボンベ203より供給された二酸化炭素は、圧送ポンプ206に圧送され、配管を通過して導入口205より反応室202に輸送される。例えば、高圧で二酸化炭素が圧送されている状態で、輸送された二酸化炭素で反応室202の内部が充填された後、圧力制御バルブ211を閉じた状態とすれば、反応室202の内部を、二酸化炭素が超臨界状態となる圧力状態とすることが可能である。また、ヒータ制御部221の制御によりヒータ213を動作させ、反応室202の内部温度を二酸化炭素の臨界点の温度もしくはこれ以上の温度状態とすることが可能である。
【0042】
また、圧力計209が測定した圧力値が二酸化炭素の臨界点の圧力を保持する範囲で、圧力制御バルブ211の開度を調整し、圧力計208が測定した圧力値が二酸化炭素の臨界点の圧力を保持する範囲で、圧送ポンプ206による圧送の圧力を調整することも可能である。このようにすることで、反応室202の内部に、常に二酸化炭素が供給される状態が得られる。また、切り替えバルブ223を切り替えて、ボンベ203aよりヘリウムを供給するようにしても、上述と同様である。あるいは、所定の圧力に制御されたヘリウムを使用すれば、圧送ポンプ206を介さずに、反応室202にヘリウムを導入することも可能である。
【0043】
始めにボンベ203より二酸化炭素を供給し、反応室202の内部が超臨界二酸化炭素で充填された後、切り替えバルブ223を切り替えれば、ボンベ203aよりヘリウムが供給される状態とすれば、反応室202の内部は、超臨界ヘリウムで充填された状態となる。
このようにして、反応室202内において、基板101(レジストパターン102)が、超臨界ヘリウムに晒されている状態とした後、導入バルブ207を閉じてヘリウムの供給を停止し、内部の流体を排出口210より排出することで、反応室202の内部圧力を低下させれば、超臨界状態の流体は気化し、乾燥が終了する。
【0044】
次に、本発明の超臨界乾燥方法の実施例について、より詳細に説明する。
まず、公知のリソグラフィー技術により、シリコンからなる基板101の上にレジストパターンを形成する。例えば、基板101の上に、電子線レジスト(ZEP−7000)を塗布して膜厚250nm程度のレジスト膜を形成し、このレジスト膜に電子線露光により所定のパターンの潜像を形成する。露光するパターンは、例えば、パターン幅が20〜100nmである。
【0045】
次に、酢酸ノルマルヘキシルによる現像処理をし、2−プロパノール(アルコール)によるリンス洗浄処理をして、基板101の上に電子線レジストによる所望のレジストパターン102を形成する。次いで、リンス処理によりアルコールで濡れている状態の基板101を、ステージ212に固定し、反応室202内を密閉する。このとき、ヒータ制御部211の制御によりヒータ213を動作させ、反応室202の内部温度を23℃程度とする。
【0046】
この後、ステージ212の上に固定した基板101の表面のアルコールが乾燥する前に、ボンベ203に収容されている二酸化炭素を、圧送ポンプ206により圧送し、反応室202の内部を二酸化炭素で充填された状態とする。ここでは、反応室202の内部圧力は、7.5MPa程度とする。このとき、反応室202の内部は23℃に制御しているので、反応室202の内部は、液化二酸化炭素が充填された状態となっている。
【0047】
このことにより、基板101の表面のアルコールは、液化二酸化炭素に混和し、基板101(レジストパターン102)の表面より、アルコールが除去される。ここで、圧力計209が測定した圧力値が7.5MPaを保持する範囲で、圧力制御バルブ211の開度を調整し、圧力計208が測定した圧力値が7.5MPaを保持する範囲で、圧送ポンプ206により二酸化炭素を圧送する。
【0048】
このことにより、アルコールが混和した液化二酸化炭素は、排出口210より排出され、反応室202の内部は、導入口205より導入されるアルコールが混和していない液化二酸化炭素で充填されることになる。
以上の状態を5分間保持した後、ヒータ制御部211の制御によりヒータ213を動作させ、反応室202の内部温度を35℃に上昇させる。このことにより、反応室202の内部に充填されている液化二酸化炭素は、超臨界二酸化炭素となる。
【0049】
温度を上昇させた後、直ちに、切り替えバルブ223を切り替え、圧送ポンプ206よりヘリウムを供給する状態とする。ここで、圧力計209が測定した圧力値が7.5MPaを保持する範囲で、圧力制御バルブ211の開度を調整し、圧力計208が測定した圧力値が7.5MPaを保持する範囲で、圧送ポンプ206によるヘリウム圧送の圧力を調整する。このことにより、反応室202の内部を、二酸化炭素が超臨界状態となる範囲とした状態で、導入口205よりヘリウムを供給し、排出口210より二酸化炭素を排出し、反応室202の内部が超臨界ヘリウムで充填された状態とする。
【0050】
より簡単には、7.5MPaに保持されたヘリウムの導入バルブを開けると共に、圧力制御バルブ(もしくは他の放出バルブ)を開ければ二酸化炭素が放出され、反応室が7.5MPaとなるように自動的にヘリウムは反応室に導入される。この圧送ポンプを用いない方法でも、ヘリウムを導入できる。
【0051】
この後、例えば、圧送ポンプ206によるヘリウムの供給量を停止し、かつ圧力制御バルブ211をほぼ全開とし、反応室202の内部圧力を急激に低下させ、反応室202に充填されている超臨界ヘリウムを気化させ、反応室202の内部を大気圧の状態とする。これらのことにより、パターンが膨張することなくまたパターンの倒れなどがない状態で、乾燥処理を行うことができる。
なお、上述した実施例において、ヘリウムの代わりに窒素(N)を用いても、同様である。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、パターンに付着している液体を第1物質に混和させてパターンが第1物質に晒された状態とし、容器内を所定の温度及び所定の圧力の臨界条件として第1物質を超臨界状態としてパターンが超臨界状態の第1物質に晒された状態とした後、臨界条件とされた容器内に不活性気体であり二酸化炭素より分子量が小さい第2物質を超臨界状態として導入し、容器内より第1物質を排出して容器内を超臨界状態の第2物質で充填し、この後、容器内の圧力を低下させて超臨界状態の第2物質を気化させるようにした。
【0053】
従って、本発明によれば、超臨界状態の第2物質が気化して基板やパターンが乾燥するときに、パターンの内部に入り込んだ第2物質が、二酸化炭素に比較してより速くパターンの外部に放出されるので、超臨界状態とした後、パターンの変形などを起こすことなく、より迅速に減圧できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における超臨界乾燥方法を説明するための工程を示す模式的な断面図である。
【図2】本発明の実施の形態における超臨界乾燥装置の構成例を示す模式的な断面図である。
【図3】パターン倒れを示す模式的な断面図である。
【図4】従来よりある超臨界乾燥方法によるパターンの変形を説明するための説明図である。
【符号の説明】
101…基板、102…パターン、103…アルコール、104…超臨界二酸化炭素、105…超臨界ヘリウム。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drying method using a supercritical fluid, and more particularly to a supercritical drying method suitable for drying a substrate on which a pattern is formed.
[0002]
[Prior art]
As is well known, in order to manufacture a large-scale and high-performance device such as an LSI, an extremely fine pattern is required. The ultrafine pattern is, for example, a resist pattern formed through exposure, development, and rinsing, and having sensitivity to light, X-rays, or electron beams. An etching pattern made of an inorganic material such as an oxide formed through etching, washing, and rinsing by selective etching using the resist pattern as a mask.
[0003]
The above-described resist pattern can be formed by processing a film of a photosensitive resist which is an organic material by a lithography technique. When the photosensitive resist film is exposed, the molecular weight and molecular structure of the exposed area change, and a difference in solubility in a developing solution occurs between the exposed area and the unexposed area. By the treatment, a finer pattern than the photosensitive resist film can be formed.
[0004]
In the above-described development processing, if the development is continued, the unexposed area eventually begins to dissolve in the developer and the pattern disappears. Therefore, the rinsing processing using the rinsing liquid is performed to stop the development. Finally, by drying and removing the rinsing liquid, a resist pattern as a processing mask can be formed on the resist film.
A major problem during drying in forming such a fine pattern is the collapse of the pattern as shown in the process diagrams of FIGS. 3 (a) to 3 (c).
[0005]
A fine resist pattern having a large aspect ratio is formed through development, rinsing and drying. A fine pattern having a large aspect ratio is formed other than the resist. For example, when a substrate is etched using a resist pattern as a mask to form a substrate pattern having a high aspect ratio, the substrate is cleaned after etching and the pattern 302 together with the substrate 301 is immersed in water 303 as shown in FIG. And rinse. Thereafter, drying is performed.
[0006]
However, as shown in FIG. 3B, during drying, a bending force (capillary force) 305 acts due to a pressure difference between the water 303 remaining between the patterns 302 and the external air 304. As a result, as shown in FIG. 3C, the pattern 302 of the pattern 302 collapses on the substrate 301. This falling phenomenon becomes more remarkable as the pattern becomes higher in aspect ratio. It has been reported that the capillary force depends on surface tension generated at an interface between a liquid and a gas between a rinsing liquid such as water and a pattern (see Non-Patent Document 1).
[0007]
The surface tension of water is as large as about 72 × 10 −3 N / m, and the above-mentioned capillary force not only defeats a resist pattern made of an organic material but also distorts a stronger pattern such as an inorganic material such as silicon. have. For this reason, the problem of the surface tension caused by the rinsing liquid, the cleaning liquid, and the like described above is important. Surface tension occurs in a state where an interface between a liquid and a gas is formed. Therefore, the above-described problem can be solved by preventing the state in which the interface between the liquid and the gas is formed at the stage of drying, that is, the step of removing the liquid.
[0008]
Here, from the state of touching the liquid to the state of touching the supercritical fluid, if the drying is performed by vaporizing the supercritical fluid, the liquid is removed without forming an interface between the liquid and the gas. That is, it becomes possible to dry. In this case, an interface between the supercritical fluid and the gas is formed, but no surface tension acts on the supercritical fluid. Utilizing such features, a technique has been proposed for solving problems such as pattern collapse by drying with a fluid in a supercritical state (supercritical fluid) (see Patent Documents 1, 2, and 3).
[0009]
Supercritical fluid is a substance at a temperature and pressure exceeding the critical temperature and critical pressure, and has a dissolving power similar to a liquid, but has a tension and viscosity similar to those of a gas, and has maintained a gaseous state It can be called a liquid. Since a supercritical fluid having such characteristics does not form an interface between a liquid and a gas, the surface tension becomes zero. Therefore, if drying is performed in a supercritical state, the concept of surface tension is lost, and pattern collapse does not occur.
[0010]
A supercritical fluid has both gas diffusivity and liquid solubility (high density), and can change state from liquid to gas without passing through an equilibrium line. For this reason, when this supercritical fluid is gradually released from the state filled with the supercritical fluid, the interface between the liquid and the gas is not formed, so that the superfine pattern to be dried is dried without applying surface tension. be able to.
[0011]
As the supercritical fluid, carbon dioxide, which has a low critical point and is easy to handle, is often used. Supercritical drying using a supercritical fluid is started by performing a cleaning treatment with a cleaning liquid and then replacing the cleaning liquid adhering to the substrate surface with liquefied carbon dioxide in a closed container. If the carbon dioxide is pressurized to about 6 MPa, it liquefies at room temperature, so the above replacement is performed with the pressure in the vessel raised to about 6 MPa. After the cleaning liquid adhering to the substrate is replaced with liquefied carbon dioxide, the inside of the container is heated to a temperature and pressure higher than the critical point of carbon dioxide (critical point of carbon dioxide; 31 ° C., 7.3 MPa) to convert liquefied carbon dioxide. Convert to supercritical carbon dioxide.
[0012]
Finally, while maintaining the above temperature, part of the container is opened to release supercritical carbon dioxide to the outside, the pressure in the container is reduced to atmospheric pressure, and the supercritical carbon dioxide in the container is vaporized. Finish the drying. At the time of the pressure reduction, the carbon dioxide is vaporized without being liquefied, so that the interface between the liquid and the gas on which surface tension acts is not formed on the substrate. For this reason, it is possible to dry the ultrafine patterns formed on the substrate without causing them to collapse.
[0013]
Recently, a technique using a fluorine-based surfactant solution for promoting emulsification (dispersion) with carbon dioxide has been proposed. In this technique, first, a cleaning solution adhering to a pattern on a substrate is dissolved in a surfactant solution, and a state is established in which the surfactant solution is adhering to the pattern. From this state, supercritical carbon dioxide (supercritical carbon dioxide) is introduced into the container containing the substrate, and the surfactant solution adhering to the pattern in the supercritical state is converted into carbon dioxide. After dissolving and replacing, the pattern is brought into a state in which supercritical carbon dioxide is in contact.
[0014]
Thereafter, the pressure in the vessel is reduced to evaporate the supercritical carbon dioxide, thereby completing the supercritical drying. According to this technology, the pattern can be brought into a state in which the pattern is in contact with the supercritical carbon dioxide more quickly than in a technology in which liquefied carbon dioxide is introduced into the container and then brought into a supercritical state. .
[0015]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 22020828 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-197022 [Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 1-170026 [Non-Patent Document 1]
Applied Physics Letters, 66, 2655-2657, 1995
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the supercritical drying, after filling the inside of the container in which the substrate is arranged with the supercritical fluid, and then reducing the pressure to vaporize the supercritical fluid, if the pressure decreasing speed is increased, FIG. As shown in FIG. 4C, a pattern deformation occurs. In the supercritical drying, as shown in FIG. 4A, the resist pattern 402 is immersed in a cleaning liquid 403 such as water together with the substrate 401 to perform a liquid treatment. Then, as shown in FIG. The cleaning liquid 403 is replaced with supercritical carbon dioxide 404.
[0017]
Thereafter, the pressure in the container is reduced to vaporize the supercritical carbon dioxide 404. When the pressure is reduced at a high rate and the pressure is rapidly reduced, the pattern 405 is deformed as shown in FIG.
The pattern deformation can be suppressed by slowing down the pressure reduction rate, but this requires a lot of time for the drying process. As described above, even if a supercritical state can be quickly replaced by using a surfactant or the like, supercritical drying cannot be rapidly performed because time is required in the decompression stage.
[0018]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and has an object to make it possible to reduce pressure more quickly without causing deformation of a pattern after a supercritical state. .
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In the supercritical drying method according to the present invention, after performing a liquid treatment such as exposing a substrate on which a predetermined pattern is formed to a predetermined liquid together with the pattern, the substrate is placed in a container while the liquid is attached to the pattern. The first substance, which is a gas in the air atmosphere, is introduced into the container, and the liquid adhering to the pattern is mixed with the first substance so that the pattern is exposed to the first substance. After that, the inside of the container is exposed to the first material in the supercritical state with the first substance in a supercritical state as a critical condition of a predetermined temperature and a predetermined pressure, and then the container is subjected to the critical condition. A second substance, which is an inert gas and has a smaller molecular weight than carbon dioxide, is introduced as a supercritical state, the first substance is discharged from the container, and the container is filled with a second substance in a supercritical state, and the pattern is supercritical. Exposed to the second substance in the state , Finally, it decreases the pressure in the vessel that is to vaporize a second substance in a supercritical state.
In this drying method, when the second substance in the supercritical state is vaporized and the substrate or the pattern is dried, the second substance that has entered the inside of the pattern is released to the outside of the pattern faster than carbon dioxide. You.
[0020]
In the supercritical drying method, the second substance may be helium or nitrogen. Further, carbon dioxide can be used as the first substance.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an example of the supercritical drying method according to the embodiment of the present invention will be described. In the supercritical drying method of the present embodiment, a liquid such as water or alcohol adhering to the pattern and wetting the pattern is replaced with, for example, carbon dioxide in a supercritical state (supercritical carbon dioxide), Carbon dioxide is replaced with helium in a supercritical state (supercritical helium), and thereafter, the supercritical helium is vaporized and dried.
[0022]
First, as shown in FIG. 1A, the resist pattern 102 formed on the substrate 101 is subjected to a liquid treatment with alcohol 103, so that the resist pattern 102 is wet with the alcohol 103. Next, while the resist pattern 102 is wet with the alcohol 103, these are introduced into a predetermined pressure vessel, and the pressure vessel is sealed. Next, liquefied carbon dioxide is introduced and filled into a pressure vessel having a predetermined pressure.
[0023]
Thus, the substrate 101 and the resist pattern 102 are immersed in liquefied carbon dioxide. As a result, the alcohol 103 adhering to the resist pattern 102 is dissolved in the liquefied carbon dioxide, and the alcohol 103 adhering to the resist pattern 102 and the surface of the substrate 101 is removed.
[0024]
Thereafter, the internal pressure and the internal temperature of the pressure vessel are set to be equal to or higher than the critical point of carbon dioxide (7.3 MPa, 31 ° C.), and the inside of the pressure vessel is filled with supercritical carbon dioxide 104 as shown in FIG. State. For example, the internal pressure of the pressure vessel is set to 7.5 MPa. As a result, the substrate 101 and the resist pattern 102 are immersed in the supercritical carbon dioxide 104, and the resist pattern 102 and the surface of the substrate 101 are in contact with the supercritical carbon dioxide 104.
[0025]
Next, helium pressurized to 7.5 MPa is introduced into the pressure vessel in the above-described state, and carbon dioxide inside the pressure vessel is exhausted, as shown in FIG. Is filled with supercritical helium 105. Since the critical point of helium is 0.224 MPa and -268 ° C., helium is in a supercritical state under the above-described conditions.
[0026]
Thus, the substrate 101 and the resist pattern 102 are immersed in the supercritical helium 105, and the resist pattern 102 and the surface of the substrate 101 are in contact with the supercritical helium 105. At this time, supercritical helium enters the inside of the resist pattern 102, and supercritical carbon dioxide inside the resist pattern 102 is released outside the resist pattern 102. If the state where the supercritical helium 105 is filled in the pressure vessel for a few minutes, for example, is maintained, the supercritical fluid entering the resist pattern 102 is only supercritical helium.
[0027]
Thereafter, the fluid filled in the pressure vessel is discharged to lower the pressure in the pressure vessel, and the supercritical helium 105 is vaporized, so that there is no deformation of the pattern as shown in FIG. In this state, a state where the resist pattern 102 on the substrate 101 is dried is obtained. Since helium does not liquefy when the pressure is reduced, no interface between the liquid and the gas is formed in the resist pattern 102, and no pattern collapse occurs.
[0028]
When the pressure in the pressure vessel is reduced, the supercritical helium that has entered the inside of the resist pattern 102 is easily released to the outside of the resist pattern 102, so that the resist pattern 102 may be deformed as described above. Be suppressed. For example, even if the pressure inside the pressure vessel at 7.5 MPa is reduced to about atmospheric pressure in about 5 minutes, the resist pattern 102 is not deformed.
[0029]
Here, the supercritical fluid impregnating (penetrating) into the resist pattern will be considered.
In a layer or a pattern (resist pattern) of an organic resin such as a photosensitive resist used in a manufacturing process of a semiconductor device, a hole called a free volume of about 2 nm exists. The fluid in a supercritical state (supercritical fluid) easily penetrates into the pores.
Therefore, even in the supercritical drying method, the supercritical fluid easily penetrates into the pores of the resist pattern exposed to the supercritical fluid. When the pressure inside the container is reduced to vaporize the supercritical fluid, the supercritical fluid that has entered the holes is also released from the holes to the outside of the resist pattern and vaporized.
[0030]
However, in the case of carbon dioxide or the like, the release speed of supercritical carbon dioxide that has penetrated into the pores is not so fast, and tends to remain inside the resist pattern. Further, when the resist pattern contains a solvent or the like, supercritical carbon dioxide dissolves in the solvent, and the supercritical fluid easily enters the resist pattern.
As described above, when the pressure inside the container is reduced while the supercritical fluid is impregnated inside the resist pattern, there is no problem if the impregnated supercritical fluid is easily released to the outside of the resist pattern. .
[0031]
However, since the conductance of carbon dioxide is small in the pores, the release rate of supercritical carbon dioxide impregnated inside the resist pattern is not high. Therefore, in the process of reducing the pressure, even when the pressure around the resist pattern is much lower than the critical point, supercritical carbon dioxide may remain inside the resist pattern. In such a state, the supercritical fluid vaporizes inside the resist pattern, causing the resist pattern to expand and deform. That is, when the inside of the container is reduced to atmospheric pressure by releasing carbon dioxide, the pressure inside the resist pattern becomes larger than the pressure inside the container outside the pattern, and the resist pattern is deformed.
[0032]
On the other hand, helium (supercritical helium) is easily released from the inside of the resist pattern. Therefore, when the pressure around the resist pattern is reduced to vaporize the supercritical helium, it hardly remains in the resist pattern. That is, a pressure difference between the inside of the resist pattern and the outside of the pattern (inside of the container) hardly occurs during the pressure reduction. As a result, according to the supercritical drying method of the present embodiment, after filling the inside of the pressure vessel with supercritical helium, the supercritical helium is vaporized, so that deformation of the resist pattern can be suppressed. .
[0033]
Since helium has a smaller molecular size (molecular weight) and larger conductance in pores than carbon dioxide, helium impregnated inside the resist pattern is easily released to the outside. Since helium is an inert gas, it does not react with the resist pattern to change the resist pattern.
In other words, any inert gas having a smaller molecular weight than carbon dioxide can be used instead of helium. For example, N 2 , Ne, Ar, or the like can be used. Among them, helium is particularly suitable because of its low solubility in the liquid used for the liquid treatment. Nitrogen is readily available.
[0034]
Although carbon dioxide is used in the above description, the present invention is not limited to this. Instead of carbon dioxide, SF 6 , CHF 3 , N 2 O or the like may be used. These are also substances that are gaseous in the atmosphere and are in a supercritical state. Further, these are easily miscible with alcohol and the like. In the above description, the alcohol is used for the liquid treatment, but the present invention is not limited to this. In the rinsing process or the like, alcohol may be used, or water may be used. After the liquid treatment with water, for example, a surfactant may be used to mix water with a carbon dioxide liquid or supercritical carbon dioxide.
[0035]
Next, a supercritical drying apparatus that performs the above-described supercritical drying method will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a supercritical drying apparatus that performs the above-described supercritical drying method.
This apparatus includes a sealable high-pressure vessel 201 and a reaction chamber 202 provided inside the high-pressure vessel 201.
[0036]
On the bottom surface of the reaction chamber 202, a stage 212 on which the substrate 101 to be processed is placed is arranged. The high-pressure vessel 201 is made of, for example, stainless steel and has a wall thickness of about 20 mm.
The high-pressure vessel 201 includes a vessel upper part 201a and a vessel lower part 201b having a stage 212 fixed to a bottom part. For example, by removing the vessel upper part 201a, the inside of the reaction chamber 202 can be opened. It is possible.
[0037]
In addition, the high-pressure vessel 201 includes a heater 213 between the outer wall and the inner wall, and can heat the inside of the reaction chamber 202 under the control of the heater control unit 221. The heater 213 may be any heating means using, for example, resistance heating or high-frequency induction heating. Alternatively, electromagnetic wave heating using microwaves may be used. In this case, for example, the stage 212 may be made of a dielectric. According to the electromagnetic wave heating, it is possible to heat to a desired temperature in a shorter time.
[0038]
The apparatus also includes a cylinder 203 in which carbon dioxide is pressurized and stored, and a cylinder 203a in which helium is pressurized and stored. The carbon dioxide contained in the cylinder 203 passes through the pipe 204a and is introduced into the pipe 204 via the switching valve 223. The helium contained in the cylinder 203a passes through the pipe 204b and is introduced into the pipe 204 via the switching valve 223. Therefore, by switching the switching valve 223, the fluid introduced into the pipe 204 can be switched to carbon dioxide or helium.
[0039]
The carbon dioxide or helium introduced into the pipe 204 is introduced into the reaction chamber 202 through the introduction port 205. A pressure pump 206 and an introduction valve 207 are provided in the middle of the pipe 204, and a pressure gauge 208 for measuring the pressure at the discharge side of the pressure pump 206 is provided. The fluid introduced into the pipe 204 can be pressure-fed into the reaction chamber 202 by the pressure pump 206. Further, the opening degree of the introduction valve 207 can be controlled based on the pressure measurement result of the pressure gauge 208.
[0040]
Further, the present apparatus includes a pressure gauge 209 for measuring the internal pressure of the reaction chamber 202, an outlet 210 for discharging the fluid inside the reaction chamber 202, and a pressure control valve 211 provided in the middle of the outlet 210. ing. The pressure control valve 211 controls the opening degree based on the pressure measurement result of the pressure gauge 209, and controls the amount of fluid discharged from the discharge port 210. The cylinder 203 may contain SF 6 , CHF 3 , and N 2 O instead of carbon dioxide. Further, the cylinder 203a may contain N 2 , Ne, and Ar instead of helium.
[0041]
In this supercritical drying apparatus, carbon dioxide supplied from a cylinder 203 is pressure-fed to a pressure pump 206, passed through a pipe, and transported from an inlet 205 to the reaction chamber 202. For example, when the inside of the reaction chamber 202 is filled with the transported carbon dioxide while the carbon dioxide is being pumped at a high pressure, and the pressure control valve 211 is closed, the inside of the reaction chamber 202 is It is possible to set a pressure state in which carbon dioxide becomes a supercritical state. In addition, the heater 213 can be operated under the control of the heater control unit 221 to set the internal temperature of the reaction chamber 202 to a temperature at or above the critical point of carbon dioxide.
[0042]
In addition, the opening of the pressure control valve 211 is adjusted within a range where the pressure value measured by the pressure gauge 209 holds the pressure at the critical point of carbon dioxide, and the pressure value measured by the pressure gauge 208 becomes the critical point of carbon dioxide. It is also possible to adjust the pressure of the pressure feeding by the pressure feeding pump 206 within a range where the pressure is maintained. By doing so, a state where carbon dioxide is always supplied into the reaction chamber 202 is obtained. The same applies to the case where helium is supplied from the cylinder 203a by switching the switching valve 223. Alternatively, if helium controlled to a predetermined pressure is used, helium can be introduced into the reaction chamber 202 without passing through the pressure pump 206.
[0043]
First, carbon dioxide is supplied from the cylinder 203, and after the inside of the reaction chamber 202 is filled with supercritical carbon dioxide, the switching valve 223 is switched so that helium is supplied from the cylinder 203 a. Is filled with supercritical helium.
In this way, after the substrate 101 (resist pattern 102) is exposed to the supercritical helium in the reaction chamber 202, the supply valve 207 is closed to stop the supply of helium, and the fluid in the inside is removed. If the internal pressure of the reaction chamber 202 is reduced by discharging from the discharge port 210, the fluid in the supercritical state is vaporized, and the drying is completed.
[0044]
Next, examples of the supercritical drying method of the present invention will be described in more detail.
First, a resist pattern is formed on a substrate 101 made of silicon by a known lithography technique. For example, an electron beam resist (ZEP-7000) is applied on the substrate 101 to form a resist film having a thickness of about 250 nm, and a latent image having a predetermined pattern is formed on the resist film by electron beam exposure. The pattern to be exposed has, for example, a pattern width of 20 to 100 nm.
[0045]
Next, a development process using normal hexyl acetate and a rinsing process using 2-propanol (alcohol) are performed to form a desired resist pattern 102 using an electron beam resist on the substrate 101. Next, the substrate 101 wet with alcohol by the rinsing process is fixed to the stage 212, and the inside of the reaction chamber 202 is sealed. At this time, the heater 213 is operated under the control of the heater control unit 211, and the internal temperature of the reaction chamber 202 is set to about 23 ° C.
[0046]
Thereafter, before the alcohol on the surface of the substrate 101 fixed on the stage 212 is dried, carbon dioxide contained in the cylinder 203 is pumped by the pump 206 to fill the inside of the reaction chamber 202 with carbon dioxide. State. Here, the internal pressure of the reaction chamber 202 is set to about 7.5 MPa. At this time, since the inside of the reaction chamber 202 is controlled at 23 ° C., the inside of the reaction chamber 202 is in a state filled with liquefied carbon dioxide.
[0047]
As a result, the alcohol on the surface of the substrate 101 is mixed with the liquefied carbon dioxide, and the alcohol is removed from the surface of the substrate 101 (resist pattern 102). Here, the opening of the pressure control valve 211 is adjusted in a range where the pressure value measured by the pressure gauge 209 holds 7.5 MPa, and in a range where the pressure value measured by the pressure gauge 208 holds 7.5 MPa. The carbon dioxide is pumped by the pump 206.
[0048]
As a result, the liquefied carbon dioxide mixed with the alcohol is discharged from the outlet 210, and the inside of the reaction chamber 202 is filled with the liquefied carbon dioxide not mixed with the alcohol introduced from the inlet 205. .
After maintaining the above state for 5 minutes, the heater 213 is operated under the control of the heater control unit 211 to increase the internal temperature of the reaction chamber 202 to 35 ° C. As a result, the liquefied carbon dioxide filled in the reaction chamber 202 becomes supercritical carbon dioxide.
[0049]
Immediately after the temperature is increased, the switching valve 223 is switched to a state where helium is supplied from the pressure feed pump 206. Here, the opening of the pressure control valve 211 is adjusted in a range where the pressure value measured by the pressure gauge 209 holds 7.5 MPa, and in a range where the pressure value measured by the pressure gauge 208 holds 7.5 MPa. The pressure of the helium pumping by the pumping pump 206 is adjusted. With this, helium is supplied from the inlet 205 and carbon dioxide is discharged from the outlet 210 in a state where the inside of the reaction chamber 202 is in a range where carbon dioxide is in a supercritical state. The state is filled with supercritical helium.
[0050]
More simply, opening the helium introduction valve held at 7.5 MPa and opening the pressure control valve (or another release valve) releases carbon dioxide, and automatically sets the reaction chamber to 7.5 MPa. Helium is typically introduced into the reaction chamber. Helium can also be introduced by a method not using the pressure pump.
[0051]
Thereafter, for example, the supply amount of helium by the pressure pump 206 is stopped, the pressure control valve 211 is almost fully opened, the internal pressure of the reaction chamber 202 is rapidly reduced, and the supercritical helium Is vaporized to bring the inside of the reaction chamber 202 into an atmospheric pressure state. Thus, the drying process can be performed without the pattern expanding and without the pattern falling down.
In the above-described embodiment, the same applies even when nitrogen (N 2 ) is used instead of helium.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the liquid adhering to the pattern is mixed with the first substance so that the pattern is exposed to the first substance, and the inside of the container is subjected to the critical conditions of a predetermined temperature and a predetermined pressure. After the first substance is brought into the supercritical state and the pattern is exposed to the first substance in the supercritical state, the second substance, which is an inert gas and has a smaller molecular weight than carbon dioxide, is placed in a container under the critical condition. It is introduced as a supercritical state, the first substance is discharged from the container, and the inside of the container is filled with the second substance in the supercritical state. Thereafter, the pressure in the container is reduced to remove the second substance in the supercritical state. I vaporized it.
[0053]
Therefore, according to the present invention, when the second substance in the supercritical state evaporates and the substrate or the pattern dries, the second substance that has entered the inside of the pattern is more quickly out of the pattern than carbon dioxide. Therefore, an excellent effect that the pressure can be reduced more quickly without changing the pattern after the supercritical state is obtained is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing steps for explaining a supercritical drying method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view illustrating a configuration example of a supercritical drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a pattern collapse.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining pattern deformation by a conventional supercritical drying method.
[Explanation of symbols]
101: substrate, 102: pattern, 103: alcohol, 104: supercritical carbon dioxide, 105: supercritical helium.

Claims (4)

所定のパターンが形成された基板を前記パターンと供に所定の液体に晒す第1工程と、
前記パターンに前記液体が付着している状態で、前記基板を容器内に配置し、この容器内に大気雰囲気では気体である第1物質を導入し、前記パターンに付着している液体を前記第1物質に混和させて前記パターンが前記第1物質に晒された状態とする第2工程と、
前記容器内を所定の温度及び所定の圧力の臨界条件として第1物質を超臨界状態として前記パターンが超臨界状態の前記第1物質に晒された状態とする第3工程と、
前記臨界条件とされた前記容器内に不活性気体である第2物質を超臨界状態として導入し、前記容器内より前記第1物質を排出して前記容器内を超臨界状態の前記第2物質で充填し、前記パターンが超臨界状態の前記第2物質に晒された状態とする第4工程と、
前記容器内の圧力を低下させて超臨界状態の前記第2物質を気化させる第5工程と
を少なくとも備え、
前記第2物質は、二酸化炭素より分子量が小さい
ことを特徴とする超臨界乾燥方法。
A first step of exposing the substrate on which the predetermined pattern is formed to a predetermined liquid together with the pattern,
In a state where the liquid is attached to the pattern, the substrate is placed in a container, a first substance that is a gas in an atmospheric atmosphere is introduced into the container, and the liquid attached to the pattern is removed by the first method. A second step of mixing with one substance so that the pattern is exposed to the first substance;
A third step in which the container is exposed to the first substance in a supercritical state by setting the first substance in a supercritical state as a critical condition of a predetermined temperature and a predetermined pressure in the container;
Introducing a second substance, which is an inert gas, into a supercritical state into the container having the critical condition, discharging the first substance from the container, and discharging the second substance in a supercritical state inside the container. A fourth step in which the pattern is exposed to the second substance in a supercritical state,
A fifth step of reducing the pressure in the container to vaporize the second substance in a supercritical state,
The supercritical drying method, wherein the second substance has a smaller molecular weight than carbon dioxide.
請求項1記載の超臨界乾燥方法において、
前記第2物質は、ヘリウムである
ことを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to claim 1,
The method of claim 2, wherein the second material is helium.
請求項1記載の超臨界乾燥方法において、
前記第2物質は、窒素である
ことを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to claim 1,
The supercritical drying method, wherein the second substance is nitrogen.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の超臨界乾燥方法において、
前記第1物質は、二酸化炭素である
ことを特徴とする超臨界乾燥方法。
The supercritical drying method according to any one of claims 1 to 3,
The supercritical drying method, wherein the first substance is carbon dioxide.
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