JP2005116758A - 微細構造乾燥処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の目的は、搬送中の乾燥を防止し、更に、表面に微細なパターンを形成した大口径基板に対してパターン倒れがなく、短時間で均一に乾燥させることができる微細構造乾燥処理方法及びその装置を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、リンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する被乾燥物を高圧容器内に搬送する搬送工程と、前記被乾燥物上より前記リンス液の大部分を排出させるリンス液排出工程と、前記高圧容器内に常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で設定圧力まで導入する工程と、前記流体の設定圧力を保ったまま前記流体の温度を臨界温度以上に昇温させる工程と、前記臨界温度状態を保ったまま前記流体を排出する工程とを順次有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法にある。
【選択図】 図3
Description
一方では、例えば加速センサーやアクチュエータ等の可動部を持つ三次元微細構造部品のMEMS部品の製造は、フッ酸等のエッチング液で可動部位を含む微細構造を形成する工程と、純水リンスでエッチング液を洗浄除去工程と乾燥工程を含んでいる。この乾燥工程においてもレジストパターンと同様に微細構造間に残る薬液による表面張力が作用して、可動部が基板に張り付く現象が発生している。
この微細構造間に残存する薬液の表面張力の作用によるパターン倒れや張付きを防止するために、微細構造物間に作用する表面張力を軽減する乾燥プロセスとして、特許文献1〜3に示す所定の圧力容器を用いると共に、二酸化炭素等の超臨界流体を用いた方法がある。
(1)液体又は超臨界状態の流体に可溶でない試料中の例えば水等の残存液体は、予め流体に可溶な例えばエタノールや2−プロパノール等の有機溶剤やその混合液等のリンス液と置換しておく工程。
(2)リンス液に浸漬、又は濡れた状態、具体的には基板上にリンス液が載った状態で乾燥室となる高圧容器に水平に搬送して設置する工程。
(3)高圧容器を密閉する工程。
(4)液体状態又は超臨界状態の流体を高圧容器に導入し、所定の圧力まで昇圧する工程。
(5)高圧容器内に導入した液体又は超臨界状態の流体とリンス液を置換させる工程。
(6)高圧容器に液体の流体を導入した場合は、液体の流体とリンス液の置換後に高圧容器を臨界点以上に昇圧及び昇温させる工程。
(7)高圧容器から超臨界状態の流体を徐々に排出させる工程。
(8)高圧容器から基板を取り出す工程。
そこで、搬送中の乾燥を改善する方法として、微細構造物をリンス液に浸した状態で搬送する方法があるが、リンス液と液化ガスの置換時間が長くなってしまう。また超臨界乾燥処理装置は、高圧である超臨界二酸化炭素を用いるため、排出に時間を要し、スループットが問題となっている。
搬送された前記試料ホルダをそのリングの内側に設置された部材に載置することにより試料ホルダ内より前記リンス液を排出させる前記リンス液排出工程を有するものである。
又、本発明は、微細構造表面がリンス液によって覆われた被乾燥物を高圧容器内に設置した後、前記高圧容器内に常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で導入し、次いで前記流体を液体状態でも排出する。超臨界状態で排出させることにより前記基板より前記リンス液を排出させると共に乾燥させる微細構造乾燥処理方法において、前記高圧容器内に液体状態の前記流体を導入する前に前記リンス液の大部分を前記被乾燥物より排出させる工程を有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法にある。
前記高圧容器内の前記流体の流れを抑えるプロセスと前記高圧ポンプで流体を導入する工程とを順次繰り返すことはMEMSサンプルのような立体構造を乾燥する場合は特に有効である。
高圧容器103には、バルブ113を介して高圧ポンプ114及び液体二酸化炭素容器115が配管によって接続され、バルブ117を介して圧力制御バルブ118が配管によって接続される。高圧容器103は、その上部にバルブ110及び下部にバルブ107を介して背圧制御バルブ108、109がそれぞれ接続され、設定圧力を超えると排出口119又は排出口120より高圧容器内の流体又はリンス液が排出される。
以下、本実施例の乾燥工程を説明する。
試料ホルダ104は筒状で、底部が平板によるリング状になっている。レジストパターン等の微細構造物を有する円盤状の半導体基板であるウエハからなる基板101は、試料ホルダ104のリング状底部に密着して接しており、そのため基板101の上にはリンス液102が基板101の表面張力によって保たれるより多くのリンス液102が保たれている。試料ホルダ104の底部は平板によるリング状であるが、基板101の平面形状に合わせてリンス液102が漏れない平面形状を有する。基板101としてシリコンウエハの平面形状は円盤で、その円周部の一部に直線部のオリフラ又はVノッチが形成されているのでそれらの形状に合わせてリンス液が漏れない平面形状を有するものである。
また、基板101はヒーター106に接近するため、ヒーター106の温度変化に対して、基板101の温度が瞬時に追従することができる。上記により急激な液化炭酸ガスの排出による高圧容器103内の温度降下に伴う、基板101の結露及び再液化を防ぐことができる。最後に、高圧容器103を気密した後、バルブ107、110、117を閉じる。
以上のように、本実施例に示す2−プロパノールをリンス液として用いた場合の、表面に微細なパターンを形成した大口径基板に対してパターン倒れがなく、短時間で均一に乾燥させることができるものである。
以上のように、本発明によってMEMS部品のようなデバイスに対しても100mm以上の大口径基板に形成した微細構造の可動部が張り付くことなく、搬送時の乾燥を防止し、短時間で且つ均一に乾燥させることができる。
Claims (15)
- 微細構造を有するその表面がリンス液によって覆われた被乾燥物を高圧容器内に搬送する搬送工程と、前記被乾燥物より前記リンス液の大部分を排出させるリンス液排出工程と、前記高圧容器内に常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で設定圧力まで導入する工程と、前記流体の設定圧力を保ったまま前記流体の温度を臨界温度以上に昇温させる工程と、前記臨界温度状態を保ったまま前記流体を排出する工程とを順次有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
- 請求項1において、前記被乾燥物は、リンス液によって覆われて試料ホルダに載置されて前記圧力容器内に搬送する前記搬送工程を有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
- 請求項1において、前記搬送された前記試料ホルダを前記高圧容器内に前記試料ホルダのリング状内側に対して設けられた部材に載置し、前記被乾燥物より前記リンス液を排出させる前記リンス液排出工程を有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
- 請求項3において、前記リンス液の前記高圧容器外への排出を前記高圧容器の上部及び下部に設けられた少なくとも一方の排出口によって行うことを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
- 請求項1において、前記高圧容器内に前記流体を導入し、所定の圧力に達した後、前記流体の導入を停止し、前記高圧容器内への前記流体の流れを止めることを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
- 請求項1において、前記高圧容器内への前記流体導入時に、前記高圧容器内の昇圧速度を制御し、前記流体とリンス液の混濁を抑えることを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
- 微細構造を有するその表面がリンス液によって覆われた被乾燥物を高圧容器内に設置した後、前記高圧容器内に常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で導入し、次いで液体又は超臨界状態の前記流体で前記被乾燥物より前記リンス液を排出後、超臨界状態とし臨界温度を保ったまま液化せずに乾燥させる微細構造乾燥処理方法において、前記高圧容器内に液体状態の前記流体を導入する前に前記リンス液の大部分を前記被乾燥物より排出させる工程を有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
- 微細構造を有する被乾燥物を支持する底部がリング状である試料ホルダと、前記被乾燥物を乾燥させる高圧容器と、前記被乾燥物の微細構造を有する表面がリンス液によって覆われた状態で前記試料ホルダに載置されて前記高圧容器内に設けられた部材に搬送する搬送手段と、常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で貯蔵する流体貯蔵容器と、前記リンス液を排出させる前記高圧容器の上側又は下側に設けられた排出口とを有することを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
- 請求項9において、前記部材が前記試料ホルダのリング内側に対応した位置に設置された3本以上のピンであることを特徴とする超臨界乾燥処理装置。
- 請求項9において、前記高圧容器内の前記流体の温度及び圧力の少なくとも一方を変化させる温度又は圧力調整手段を有し、前記リンス液を前記高圧容器の前記排出口より排出させることを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
- 請求項9において、前記流体を前記高圧容器に圧送する高圧ポンプを有することを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
- 請求項9において、前記被乾燥物の上側及び下側に前記被乾燥物を加熱する温度調整器を有することを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
- 請求項9において、前記高圧容器内に導入される前記流体の圧力を制御する圧力制御装置を有することを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
- 請求項9において、前記高圧容器内への前記流体導入時に、前記高圧容器内の昇圧速度を制御する昇圧速度制御手段を有することを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
- 請求項9において、前記流体を振動又は攪拌させる手段を有することを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
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