JP2008066495A - 高圧処理装置および高圧処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタによるパーティクルの捕捉性能を十分に引き出す。
【解決手段】高圧配管２６に設けられたフィルタＦＦを通過するＳＣＣＯ_２の温度を温度調節部ＴＣ１により処理温度Ｔ１より高い濾過温度Ｔ２に上昇させる。そして、温度調節部ＴＣ２によりＳＣＣＯ_２の温度を処理温度Ｔ１に低下させて処理チャンバーに供給する。
【選択図】図４

Description

この発明は、高圧流体、例えば亜臨界状態または超臨界状態の高圧流体を用いて、基板などの被処理体の表面に所定の表面処理（洗浄処理、リンス処理や乾燥処理など）を施す高圧処理技術に関するものである。

半導体製造プロセスの中でレジストを用いてパターン形成する場合、パターン形成後に不要となるレジストや、エッチングの時に生成して基板上に残存してしまうエッチングポリマー等の不要物・汚染物質を基板から除去するための洗浄工程が必須工程となる。そこで、高圧流体を基板などの被処理体の表面に接触させて該被処理体に対して洗浄処理などの表面処理を施す高圧処理装置が従来より提案されている（特許文献１，２参照）。

ところで、特に近年の技術進歩により、半導体ウエハに形成される回路の線幅はサブミクロンレベルにまで微細化しているため、回路にパーティクル（ゴミ等の不要物質）が付着していると、品質が劣化し製品歩留まりの低下を招くことから、清浄度に対する要求は益々厳しくなっている。

そこで、例えば特許文献１記載の高圧処理装置では、超臨界状態の二酸化炭素は、フィルタにより濾過されて清浄化された後に被処理体がセットされた処理チャンバーに送られる。ここで、フィルタの外周にヒータを設け、二酸化炭素を超臨界状態に保つようにしている。これは、温度低下により二酸化炭素が固体化してフィルタが損傷されるのを防止するためである。また、例えば特許文献２記載の高圧処理装置では、媒質の循環路中にフィルタを設け、加熱されて上昇する媒質をフィルタにより濾過するようにしている。ただし、媒質の投入路にはフィルタが設けられていないため、最初に清浄な媒質を導入するのは困難となっている。また、超臨界流体を用いてフィルタを洗浄する技術も知られている（特許文献３，４参照）。

特開２００５−１１６７５７号公報（段落００３０，００３５） 特開２０００−１５３２４４号公報（段落００２０） 特開２００４−０２５０２９号公報（段落００２３） 特開２００５−２７９４７３号公報（段落００１０）

ところで、フィルタによるパーティクルの捕捉性能は、そのフィルタが濾過しようとする流体の密度に依存することが知られている。すなわち、フィルタによるパーティクルの捕捉率は、高密度流体（例えば液体）に比べて低密度流体（例えば気体）の方が高い。この理由は、以下のとおりと考えられる。すなわち、低密度流体の場合には、例えば多孔質フィルタの孔径（メッシュフィルタであればメッシュの粗さ）より小さいパーティクルであってもフィルタに付着して捕捉される。これに対して、高密度流体の場合には、孔径より小さいパーティクルはフィルタを通過してしまい、孔径より大きいパーティクルのみがフィルタを通過できずに捕捉されることとなる。

一方、超臨界流体や亜臨界流体などの高圧流体は、圧力や温度を僅かに変化させるだけで密度などの物性値を大きく変化させることができるという特性を有している。しかしながら、上記各特許文献に記載の装置は、このような高圧流体の特性とフィルタの捕捉性能とを互いに関連付けて考慮したものではない。したがって、フィルタの捕捉性能を十分に引き出しているとは言えなかった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、フィルタおよび高圧流体の特性を互いに関連付けて考慮することで、フィルタの捕捉性能を十分に引き出すことができる高圧処理装置および高圧処理方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる高圧処理装置は、上記目的を達成するため、高圧流体を用いて被処理体の表面に対して所定の表面処理を施すための処理チャンバーを内部に有する圧力容器と、処理チャンバーに連通するメイン配管を介して処理チャンバーに高圧流体を供給する高圧流体供給手段と、メイン配管の高圧流体供給手段と処理チャンバーとの間に介装され、高圧流体供給手段から処理チャンバーに供給される高圧流体を濾過するフィルタと、フィルタの周囲またはフィルタより高圧流体供給手段側に配置され、フィルタを通過する高圧流体の温度を表面処理実行時の処理チャンバー内の処理温度より高い温度に保持する加熱手段と、フィルタと処理チャンバーとの間に配置され、処理チャンバーに流入する高圧流体の温度を処理温度に低下させる温度調節手段とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる高圧処理方法は、フィルタにより濾過された高圧流体を圧力容器内に設けられた処理チャンバーに供給し、処理チャンバー内の被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理方法であって、上記目的を達成するため、フィルタを通過する高圧流体の温度を、表面処理実行時の処理チャンバー内の処理温度より高い濾過温度に一時的に保持するようにしたことを特徴としている。

このように構成された発明（高圧処理装置および高圧処理方法）によれば、フィルタにより濾過された高圧流体が処理チャンバーに供給されて、被処理体の表面に対して表面処理が施される。このとき、フィルタを通過する高圧流体の温度が、表面処理実行時の処理チャンバー内の処理温度より高い濾過温度に一時的に保持される。したがって、処理温度での流体密度に比べてフィルタを通過する高圧流体の密度が低下し、パーティクルを効果的に除去することができる。すなわち、フィルタによるパーティクル捕捉率は、上述のようにフィルタを通過する流体の密度が高い場合に比べて低い方が向上する。このため、処理温度に調節された高圧流体がフィルタを通過する場合に比べて、濾過温度への昇温処理によりフィルタによるパーティクルの捕捉率が向上する。したがって、フィルタによるパーティクルの捕捉性能を十分に引き出すことが可能になる。

また、温度調節手段と処理チャンバーとの間に設けられた薬液用分岐位置でメイン配管から分岐する薬液用分岐配管と、薬液用分岐配管から薬液用分岐位置でメイン配管に流入し、処理チャンバーに所定の薬液を供給する薬液供給手段とをさらに備え、高圧流体供給手段から供給される高圧流体と薬液供給手段から供給される薬液とを混合した処理流体により、被処理体の表面に対して表面処理が施されるとしてもよい。

このように構成された発明によれば、フィルタを通過する際に一旦処理温度より高い濾過温度に保持された高圧流体は、温度調節手段により処理温度に低下された状態で薬液用分岐位置に到達する。したがって、薬液用分岐位置では、高圧流体の密度がフィルタ通過時に比べて高くなるため、高圧流体に対する薬液の溶解度がフィルタ通過時に比べて増大することとなる。その結果、薬液用分岐位置では、より多くの薬液を高圧流体に混合することができ、これによって、処理流体による表面処理を促進することができるという利点が得られる。

また、フィルタと処理チャンバーとの間に設けられた洗浄用分岐位置でメイン配管から分岐する洗浄用分岐配管と、洗浄用分岐配管に設けられた分岐バルブと、メイン配管の洗浄用分岐位置と処理チャンバーとの間に介装されたメインバルブと、加熱手段の動作を停止し、分岐バルブを開き、かつ、メインバルブを閉じた状態で、高圧流体供給手段から高圧流体を供給させてフィルタの洗浄を行う洗浄制御手段とをさらに備えているとしてもよい。

このように構成された発明によれば、フィルタの洗浄時には、加熱手段の動作が停止しているため、表面処理実行時に比べて高圧流体の温度が低い状態、つまり高圧流体の密度が高い状態でフィルタを通過することとなる。したがって、表面処理実行時にフィルタに捕捉されていたパーティクルを掃き出すことができ、フィルタの洗浄を好適に行うことができる。

また、メイン配管は、少なくともフィルタが設けられている部位の断面積が他の部位の断面積に比べて大きくなるように、構成されているとすると、高圧流体の密度を低くしたことによってフィルタの捕捉性能に対して悪影響を及ぼす可能性を排除することができる。すなわち、メイン配管を流れる高圧流体の流量は密度の高低に関わりなく一定であるから、メイン配管の断面積が一定の場合には、流体密度が例えば半分になると流速が２倍になる。したがって、断面積が一定のままで流体密度を低下させると流速が上昇するため、流体の運動エネルギーが増大し、フィルタに捕捉される筈のパーティクルが押し流されてしまうことも考えられる。これに対して、この発明によれば、少なくともフィルタが設けられている部位の断面積を他の部位の断面積に比べて大きくなるように構成しているため、フィルタを通過する高圧流体の流速の増大を抑制することができる。すなわち断面積を例えば２倍にすると、流体密度が半分になっても流速は変わらない。これによって、フィルタの捕捉性能に対して悪影響を及ぼす可能性を未然に排除することが可能になる。

ここで、メイン配管は、加熱手段の配置位置から温度調節手段の配置位置までの断面積がそれ以外の部位の断面積に比べて大きくなるように、構成されているとすると、高圧流体の密度が低くなっている部位全体にわたって、高圧流体の流速の増大を抑制することができる。

また、少なくともフィルタが設けられている部位の断面積を濾過面積とし、他の部位の断面積を配管面積とし、濾過温度における高圧流体の密度を濾過密度とし、処理温度における高圧流体の密度を処理密度としたとき、配管面積に対する濾過面積の比は、濾過密度に対する処理密度の比に対応しているとすると、少なくともフィルタが設けられている部位において、流速が増大しないようにすることができる。

なお、本発明における「被処理体の表面」とは、表面処理を施すべき面を意味しており、「被処理体」が例えば半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板である場合、その基板の両主面のうち回路パターンなどが形成された一方主面に対して表面処理を施す必要がある場合には、該一方主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。また、他方主面に対して表面処理を施す必要がある場合には、該他方主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。もちろん、両面実装基板のように両主面に対して表面処理を施す必要がある場合には、両主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。

また、「被処理体」としては、半導体基板に限定されず、金属、プラスチック、セラミックス等の各種基材の上に、異種物質の非連続または連続層が形成もしくは残留しているようなものが含まれる。

また、本発明における「表面処理」とは、例えばレジストが付着した半導体基板のように汚染物質が付着している被処理体から、汚染物質を剥離・除去する洗浄処理が代表例としてあげられる。また、洗浄処理に限られず、高圧流体を用いて、被処理体の表面から不要な物質を除去する処理（例えば、乾燥、リンス、エッチング等）は、全て本発明の高圧処理装置および高圧処理方法の対象とすることができる。

また、本発明において、用いられる高圧流体としては、安全性、価格、超臨界状態にするのが容易、といった点で、二酸化炭素が好ましい。二酸化炭素以外には、水、アンモニア、亜酸化窒素、エタノール等も使用可能である。高圧流体を用いるのは、拡散係数が高く、溶解した汚染物質を媒体中に分散することができるためであり、その高圧流体を超臨界流体にした場合には、気体と液体の中間の性質を有するようになり、拡散係数は気体に近づき、微細なパターン部分にもよく浸透することができる。また、高圧流体の密度は、液体に近く、気体に比べて遥かに大量の助剤を含むことができる。

ここで、本発明における「高圧流体」とは、１ＭＰａ以上の圧力の流体である。好ましく用いることのできる高圧流体は、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り、さらに好ましいものは超臨界状態または亜臨界状態の流体である。二酸化炭素を超臨界流体とするには３１．１℃、７．４ＭＰａ以上とすればよい。洗浄並びに洗浄後のリンス工程や乾燥・現像工程等は、５〜３０ＭＰａの亜臨界流体または超臨界流体（高圧流体）を用いることが好ましく、７．４〜３０ＭＰａの下でこれらの処理を行うことがより好ましい。

また、本発明における「薬液」としては、メタノール、エタノールやＩＰＡなどのアルコール、フッ酸、ＴＭＡＦ（フッ化テトラメチルアンモニウム）、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などの表面処理に好適な物質を、単独で、あるいは複数種類を組み合わせて、用いることができる。

この発明にかかる高圧処理装置および高圧処理方法によれば、フィルタを通過する高圧流体の温度が表面処理実行時の処理チャンバー内の処理温度より高い濾過温度に保持されるため、処理温度に保持された状態に比べてフィルタを通過する高圧流体の密度を低下させることができる。これによって、処理温度に保持された状態でフィルタを通過する場合に比べて、フィルタによるパーティクルの捕捉率を向上することができる。したがって、フィルタの捕捉性能を十分に引き出すことが可能になる。

（第１実施形態）
図１は、この発明にかかる高圧処理装置の第１実施形態を示す図、図２は図１の高圧処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この高圧処理装置は、圧力容器１の内部に形成される処理チャンバー１１に超臨界二酸化炭素または超臨界二酸化炭素に薬液を溶解した処理流体を導入し、その処理チャンバー１１において保持されている略円形の半導体ウエハなどの基板Ｗに対して所定の洗浄処理、リンス処理および乾燥処理を行う装置である。以下、その構成および動作について詳細に説明する。

この高圧処理装置は、大きく分けて３つのユニット、（1）処理流体を処理チャンバー１１に供給する処理流体供給ユニットＡと、（2）圧力容器１を有し、圧力容器１の処理チャンバー１１内で処理流体により基板Ｗに付着するレジスト等を剥離除去して基板Ｗを洗浄する洗浄ユニットＢと、（3）洗浄処理に使用された高圧流体などを回収して貯留する貯留ユニットＣを備えている。

これらのユニットのうち、処理流体供給ユニットＡには、本発明の「高圧流体」として超臨界二酸化炭素（以下「ＳＣＣＯ_２」という）を圧力容器１に向けて圧送する高圧流体供給部２が設けられている。

この高圧流体供給部２は、高圧流体貯留タンク２１と高圧ポンプ２２を備えている。上記のように高圧流体としてＳＣＣＯ_２を用いる場合、高圧流体貯留タンク２１には、通常、液化二酸化炭素が貯留されている。また、過冷却器（図示省略）で予め流体を冷却して、高圧ポンプ２２内でのガス化を防止してもよい。そして、該流体を、高圧ポンプ２２で加圧すれば高圧液化二酸化炭素を得ることができる。また、高圧ポンプ２２の出口側はヒータ２３および高圧弁Ｖ１を設けた高圧配管（本発明の「メイン配管」に相当）２６により圧力容器１の処理チャンバー１１に連通されている。そして、装置全体を制御するコントローラ１００からの開閉指令に応じて高圧弁Ｖ１を開成することで、高圧ポンプ２２で加圧された高圧液化二酸化炭素をヒータ２３により加熱して高圧流体としてＳＣＣＯ_２を得るとともに、このＳＣＣＯ_２を処理流体として圧力容器１の処理チャンバー１１に圧送する。

高圧配管２６には、高圧弁Ｖ１と処理チャンバー１１との間に、ＳＣＣＯ_２を濾過する濾過膜より構成されるフィルタＦＦが設けられており、このフィルタＦＦによりＳＣＣＯ_２に含まれているパーティクル（不要物質）が捕捉されて、清浄なＳＣＣＯ_２が処理チャンバー１１に供給される。

フィルタＦＦの直ぐ高圧流体供給部２側には、温度調節部（本発明の「加熱手段」に相当）ＴＣ１が設けられている。また、フィルタＦＦと処理チャンバー１１との間には、フィルタＦＦ側から順に、温度調節部（本発明の「温度調節手段」に相当）ＴＣ２、温度調節部ＴＣ３、および高圧弁ＦＶが設けられている。

温度調節部ＴＣ１は、ヒータ２３により超臨界状態にされているＳＣＣＯ_２を、表面処理実行時における処理チャンバー１１内の処理温度Ｔ１より高い濾過温度Ｔ２に加熱するものである。温度調節部ＴＣ２は、温度調節部ＴＣ１により濾過温度Ｔ２に加熱されたＳＣＣＯ_２を、処理温度Ｔ１に低下するものである。温度調節部ＴＣ３は、ＳＣＣＯ_２の温度をさらに精密に調整するためのものである。高圧弁ＦＶは、処理チャンバー１１の直前に配置され、高圧配管２６の流路を開閉するものである。

洗浄ユニットＢでは、圧力容器１の処理チャンバー１１が高圧配管１２により貯留ユニットＣの貯留部４と連通されている。また、この高圧配管１２には圧力調整弁１３が設けられている。すなわち、圧力調整弁１３は、高圧配管１２を介して処理チャンバー１１に接続されている。このため、圧力調整弁１３を開くと、処理チャンバー１１内の処理流体などが貯留部４に排出される一方、圧力調整弁１３を閉じると、処理チャンバー１１に処理流体を閉じ込めることができる。

また、処理チャンバー１１と圧力調整弁１３との間で高圧配管１２に圧力計（図示省略）が配置されており、処理チャンバー１１内の処理圧力を検知可能となっている。この圧力計の出力信号はコントローラ１００に与えられており、この出力信号に基づき、コントローラ１００は、圧力調整弁１３の開閉を制御して処理チャンバー１１内の処理圧力を調整可能になっている。

貯留ユニットＣの貯留部４としては、例えば気液分離容器等を設ければ良く、気液分離容器を用いてＳＣＣＯ_２を気体部分と液体部分とに分離し、別々の経路を通して廃棄する。あるいは、各成分を回収（および必要により精製）して再利用してもよい。なお、気液分離容器により分離された気体成分と液体成分は、別々の経路を通して系外へ排出してもよい。また、この実施形態では、高圧処理装置が貯留ユニットＣ（貯留部４）を備えているが、装置が貯留ユニット（貯留部）を備えずに、例えば装置外に設けられた貯留ユニット（貯留部）を利用するようにしてもよい。

次に、上記のように構成された高圧処理装置の動作について図３、図４を参照しつつ説明する。図３は図１の高圧処理装置の動作手順を示すフローチャート、図４は高圧配管２６におけるＳＣＣＯ_２の温度変化を示す図である。この装置の初期状態では、すべての弁１３，Ｖ１，ＦＶは閉じられるとともに、ポンプ２２も停止状態にある。

そして、産業用ロボット等のハンドリング装置や搬送機構により被処理体たる基板Ｗが１枚、処理チャンバー１１にローディングされる（ステップＳ１）と、処理チャンバー１１を閉じて処理準備を完了する（ステップＳ２）。それに続いて、高圧弁Ｖ１，ＦＶを開いてＳＣＣＯ_２を高圧流体供給部２から処理チャンバー１１に圧送可能な状態にした後、高圧ポンプ２２を作動させて処理チャンバー１１へのＳＣＣＯ_２圧送を開始する（ステップＳ３）。これにより、ＳＣＣＯ_２がフィルタＦＦにより濾過されて処理チャンバー１１に圧送されていき、処理チャンバー１１内の処理圧力が徐々に上昇していく。このとき、圧力調整弁１３をコントローラ１００からの開閉指令に応じて開閉制御することで、処理チャンバー１１内の処理圧力が所定値（例えば２０ＭＰａ）に保たれる。なお、この開閉制御による圧力調整は後で説明する減圧処理が完了するまで継続される。

ここで、コントローラ１００により温度調節部ＴＣ１，ＴＣ２の動作が制御されて、図４に示すように、高圧配管２６を流れるＳＣＣＯ_２の温度が制御される。すなわち、高圧弁Ｖ１を通過する時点では、ヒータ２３により処理温度Ｔ１に保持されて、超臨界状態に保たれている。そして、温度調節部ＴＣ１により濾過温度Ｔ２まで加熱された状態でフィルタＦＦを通過する。フィルタＦＦにより濾過された後、温度調節部ＴＣ２によりＳＣＣＯ_２の温度が処理温度Ｔ１まで低下される。

このように、高圧配管２６において、フィルタＦＦが設けられた部位を含む温度調節部ＴＣ１から温度調節部ＴＣ２までの部位におけるＳＣＣＯ_２の温度が、処理温度Ｔ１より高い濾過温度Ｔ２に保持されている。一方、高圧配管２６におけるＳＣＣＯ_２の圧力は、圧力調整弁１３よりフィルタＦＦ側は、全域にわたってほぼ同一圧力になっている。したがって、温度調節部ＴＣ１から温度調節部ＴＣ２までの部位においてのみＳＣＣＯ_２の密度が局所的に低下する。その結果、温度調節部ＴＣ１により加熱しない場合に比べて、フィルタＦＦによるパーティクルの捕捉率が向上することとなる。

そして、ＳＣＣＯ_２は、必要に応じて温度調節部ＴＣ３により、さらに精密に処理温度Ｔ１に温度調節された後、処理チャンバー１１に供給される。このようにＳＣＣＯ_２送給の開始により洗浄工程が始まるが、このときＳＣＣＯ_２の送給は連続的に行う。こうして処理流体（この実施形態では、ＳＣＣＯ_２単独）が処理チャンバー１１に供給されて基板Ｗの表面にＳＣＣＯ_２が接触し、基板Ｗに付着しているレジスト、レジスト残渣などの不要物質が剥離除去される。また、不要物質を随伴させた処理流体は高圧配管１２を通じて貯留ユニットＣの貯留部４へ送られる。

そして、洗浄工程が完了する（図３のステップＳ５でＹＥＳ）と、高圧ポンプ２２を停止してＳＣＣＯ_２圧送を停止する（ステップＳ８）。そして、圧力調整弁１３の開閉を制御することで処理チャンバー１１内を常圧に戻す（ステップＳ９）。この減圧過程において、処理チャンバー１１内に残留するＳＣＣＯ_２は気体になって蒸発するので、基板Ｗの表面にシミ等が発生するなどの不具合を発生させることなく、基板Ｗを乾燥させることができる。しかも、近年、基板表面に微細パターンが形成されることが多く、乾燥処理の際に微細パターンが破壊されるという問題がクローズアップされているが、減圧乾燥を用いることで上記問題を解消することができる。

そして、処理チャンバー１１が常圧に戻ると、処理チャンバー１１を開き（ステップＳ１０）、産業用ロボット等のハンドリング装置や搬送機構により洗浄処理済みの基板Ｗをアンロードする（ステップＳ１１）。こうして、一連の表面処理、つまり洗浄処理（レジスト剥離除去処理）＋乾燥処理が完了する。そして、次の未処理の基板Ｗが搬送されてくると、上記動作が繰り返されていく。

以上のように、この実施形態によれば、表面処理の実行中に、温度調節部ＴＣ１，ＴＣ２の動作を制御して、フィルタＦＦを通過するＳＣＣＯ_２の温度を、処理温度Ｔ１より高い濾過温度Ｔ２に一時的に保持している。したがって、フィルタＦＦを通過するＳＣＣＯ_２の密度が、処理温度Ｔ１に調節されたＳＣＣＯ_２の密度に比べて低下する。その結果、温度調節部ＴＣ１により加熱しない場合に比べて、フィルタＦＦによるパーティクルの捕捉率を向上することができ、これによって、処理チャンバー１１に供給するＳＣＣＯ_２の清浄度を向上することができる。

（第２実施形態）
図５は、この発明にかかる高圧処理装置の第２実施形態を示す図、図６は図５の高圧処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この第２実施形態は、ＳＣＣＯ_２と薬液との混合物を処理流体として処理チャンバー１１に供給して表面処理を行っている点で、第１実施形態と大きく相違している。すなわち、処理流体供給ユニットＡの構成のみ第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付し、相違点を中心に説明する。

この第２実施形態の処理流体供給ユニットＡには、高圧流体供給部２に加えて、レジストおよびレジスト残渣を剥離させるのに好適な薬液を供給するための薬液供給部３が設けられている。

すなわち、高圧配管２６の温度調節部ＴＣ２と温度調節部ＴＣ３との間に分岐位置ＢＰが設けられ、この分岐位置ＢＰで高圧配管２６は分岐し、その分岐配管３１が薬液供給部３の薬液貯留タンク３２と連通されている。そして、薬液供給部３からレジスト等を好適に剥離可能な剥離成分を有する薬液が、分岐配管３１を介して高圧配管２６に送り込まれる。これによって分岐位置ＢＰでＳＣＣＯ_２に薬液が溶解されて処理流体が調製される。このように薬液の溶解により流体温度が処理温度Ｔ１未満に温度低下する場合には、温度調節部ＴＣ３が処理流体を加熱して処理温度Ｔ１に戻し、処理チャンバー１１に供給する。

薬液供給部３は、上記したようにレジスト等を剥離除去するための薬液を供給するものであり、薬液を貯留する薬液貯留タンク３２を備えている。この実施形態では、薬液として、メタノール、エタノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）などのアルコールを用いている。なお、アルコールに代えて、フッ酸（フッ化水素）、ＴＭＡＦ（フッ化テトラメチルアンモニウム）、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などを用いてもよい。また、これらは単独で使用しても良いが、２種以上を混合して使用しても良い。

この薬液貯留タンク３２は分岐配管３１により高圧配管２６と連通されている。また、この分岐配管３１には、送液ポンプ３３および高圧弁３４が設けられている。このため、コントローラ１００からの開閉指令にしたがって高圧弁３４の開閉動作を制御することで、適切なタイミングで薬液貯留タンク３２内の薬液が高圧配管２６に送り込まれて分岐位置ＢＰで処理流体（ＳＣＣＯ_２＋薬液）が調製される。そして、処理流体が圧力容器１の処理チャンバー１１に供給される。

次に、上記のように構成された第２実施形態の高圧処理装置の動作について図７を参照しつつ説明する。図７は図５の高圧処理装置の動作手順を示すフローチャートである。なお、図３と同一ステップには同一符号を付し、相違点のみ説明する。この装置の初期状態では、すべての弁１３，Ｖ１，ＦＶ，３４は閉じられるとともに、ポンプ２２，３３も停止状態にある。

そして、ＳＣＣＯ_２の圧送開始（ステップＳ３）に続いて、高圧弁３４を開いて送液ポンプ３３を稼動させる。これによって、レジストおよびレジスト残渣を剥離するための薬液が薬液貯留タンク３２から分岐配管３１を介して高圧配管２６に送り込まれ、ＳＣＣＯ_２への薬液の混合により処理流体が調製される（ステップＳ４）。このように薬液送給の開始により洗浄工程が始まるが、このときＳＣＣＯ_２や薬液の送給は連続的に行う。こうして処理流体（この実施形態では、ＳＣＣＯ_２＋薬液）が処理チャンバー１１に供給されて基板Ｗの表面に薬液が接触し、基板Ｗに付着しているレジスト、レジスト残渣などの不要物質が剥離除去される。

ここで、第１実施形態と同様に、コントローラ１００により温度調節部ＴＣ１，ＴＣ２の動作が制御されているため、高圧配管２６を流れるＳＣＣＯ_２の温度は、図４に示すように変化する。すなわち、高圧配管２６の温度調節部ＴＣ２より処理チャンバー１１側に設けられた分岐位置ＢＰでは、ＳＣＣＯ_２の温度は濾過温度Ｔ２より低い処理温度Ｔ１に保持されている。このため、濾過温度Ｔ２に調節された部位でのＳＣＣＯ_２の密度に比べて、分岐位置ＢＰでのＳＣＣＯ_２の密度の方が高くなっている。したがって、分岐位置ＢＰにおけるＳＣＣＯ_２に対する薬液の溶解度は、濾過温度Ｔ２に調節された部位での溶解度に比べて増大しており、より多くの薬液をＳＣＣＯ_２に溶解することが可能になっている。

そして、洗浄工程が完了する（ステップＳ５でＹＥＳ）と、高圧弁３４を閉じ、さらに送液ポンプ３３を停止して、薬液の送給を停止する（ステップＳ６）。しかしながら、ＳＣＣＯ_２の圧送についてはそのまま継続され、ＳＣＣＯ_２のみが処理チャンバー１１に供給されてＳＣＣＯ_２によるリンス工程が実行される。なお、この実施形態では、ＳＣＣＯ_２のみによるリンス工程を実行しているが、メタノールなどのアルコール成分をＳＣＣＯ_２に混合させてリンス工程を行うようにしてもよい。その場合、ＳＣＣＯ_２のみによる最終リンス工程をさらに追加するのが好ましい。

そして、リンス工程が完了する（ステップＳ７でＹＥＳ）と、高圧ポンプ２２を停止してＳＣＣＯ_２圧送を停止し（ステップＳ８）、以下、第１実施形態の図３と同様の動作が行われる。こうして、一連の表面処理、つまり洗浄処理（レジスト剥離除去処理）＋リンス処理＋乾燥処理が完了し、次の未処理の基板Ｗが搬送されてくると、上記動作が繰り返されていく。

以上のように、この実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、表面処理の実行中に、温度調節部ＴＣ１，ＴＣ２の動作を制御して、フィルタＦＦを通過するＳＣＣＯ_２の温度を、処理温度Ｔ１より高い濾過温度Ｔ２に保持している。したがって、フィルタＦＦを通過するＳＣＣＯ_２の密度が、処理温度Ｔ１に調節されたＳＣＣＯ_２の密度に比べて低下する。その結果、温度調節部ＴＣ１により加熱しない場合に比べて、フィルタＦＦによるパーティクルの捕捉率を向上することができ、これによって、処理チャンバー１１に供給するＳＣＣＯ_２の清浄度を向上することができる。

また、この実施形態によれば、温度調節部ＴＣ２より処理チャンバー１１側に分岐位置ＢＰを設け、温度調節部ＴＣ２により、ＳＣＣＯ_２の温度が濾過温度Ｔ２から処理温度Ｔ１に低下された後で薬液を混合するようにしているため、より多くの薬液をＳＣＣＯ_２に溶解することができ、これによって表面処理を促進することができる。

また、この実施形態によれば、分岐位置ＢＰより処理チャンバー１１側に温度調節部ＴＣ３を設けているため、ＳＣＣＯ_２への薬液の混合により処理流体の温度が処理温度Ｔ１未満に低下してしまった場合でも、温度調節部ＴＣ３の動作を制御することにより、処理流体の温度を処理温度Ｔ１に戻すことができる。これによって、表面処理を好適に実行することができる。

（第３実施形態）
図８は、この発明にかかる高圧処理装置の第３実施形態を示す図、図９は図８の高圧処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この第３実施形態は、フィルタＦＦの洗浄が可能に構成されている点で、第１実施形態と大きく相違している。以下、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付し、相違点を中心に説明する。

この第３実施形態では、高圧配管２６のフィルタＦＦと温度調節部ＴＣ２との間に分岐位置ＣＰが設けられ、この分岐位置ＣＰで高圧配管２６は分岐し、その分岐配管４１により貯留部４２と連通されている。この貯留部４２は貯留部４と同様に構成されている。なお、この実施形態では貯留部４と別に貯留部４２を備えているが、これに限られず、分岐配管４１により貯留ユニットＣの貯留部４と連通するようにしてもよい。

分岐配管４１には、分岐位置ＣＰ側から順に、開閉弁（本発明の「分岐バルブ」に相当）Ｖ２と、圧力調整弁ＰＣＶとが設けられている。また、高圧配管２６の分岐位置ＣＰと温度調節部ＴＣ２との間には、開閉弁（本発明の「メインバルブ」に相当）Ｖ３が設けられている。

次に、このように構成された第３実施形態の高圧処理装置の動作について説明する。この第３実施形態では、基板Ｗに対する表面処理が終了して基板Ｗが処理チャンバー１１から取り出され、次の基板Ｗが処理チャンバー１１に投入されるまでの休止期間に、フィルタＦＦの洗浄動作を行う。すなわち、開閉弁Ｖ２を開き、開閉弁Ｖ３を閉じ、温度調節部ＴＣ１の動作を停止した状態で、高圧弁Ｖ１を開いてＳＣＣＯ_２を高圧流体供給部２から圧送可能な状態にした後、高圧ポンプ２２を作動させてＳＣＣＯ_２圧送を開始する。このとき、高圧配管２６および分岐配管４１の管内圧力は、圧力調整弁ＰＣＶの開閉制御により調整される。

このフィルタ洗浄時には温度調節部ＴＣ１の動作は停止しているため、フィルタＦＦを通過するＳＣＣＯ_２の温度は、表面処理実行時（濾過温度Ｔ２）に比べて低い。すなわち、フィルタＦＦを通過するＳＣＣＯ_２の密度は、表面処理実行時に比べてフィルタ洗浄時の方が高い。したがって、フィルタＦＦのパーティクル捕捉率は、表面処理実行時に比べてフィルタ洗浄時の方が低い。その結果、表面処理実行時にフィルタＦＦに捕捉されていたパーティクルは、フィルタＦＦから掃き出されることとなる。そして、この掃き出されたパーティクルは、分岐位置ＣＰから分岐配管４１を介して貯留部４２に排出される。

以上のように、この実施形態によれば、高圧配管２６に分岐位置ＣＰから分岐した分岐配管４１を設け、開閉弁Ｖ２を開き、開閉弁Ｖ３を閉じ、かつ、温度調節部ＴＣ１の動作を停止した状態でＳＣＣＯ_２を圧送してフィルタＦＦの洗浄を実行しているため、フィルタＦＦを通過するＳＣＣＯ_２の温度は、表面処理実行時に比べてフィルタ洗浄時の方が低い。したがって、表面処理実行時にフィルタＦＦに捕捉されていたパーティクルを掃き出すことができ、これによってフィルタＦＦの洗浄を好適に行うことができる。

なお、この第３実施形態では、第１実施形態に対してフィルタＦＦの洗浄のための構成を付加しているが、第２実施形態のようなＳＣＣＯ_２に薬液を混合した処理流体で表面処理を行う構成に対してフィルタＦＦの洗浄のための構成を付加するようにしてもよい。また、高圧流体の温度を超臨界温度よりも低い亜臨界状態の温度として、フィルタＦＦの洗浄を実行してもよい。

（その他）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態において、高圧配管２６は、フィルタＦＦが設けられた部位の断面積を大きく構成することが好ましい。以下、その理由について、図１０、図１１を参照しつつ説明する。図１０は高圧配管２６の断面積が一定の場合の超臨界流体（ＳＣＦ）の密度と流速の関係を説明するための図、図１１はフィルタＦＦが設けられた部位の断面積を大きく構成した高圧配管２６の一例を示す図である。なお、ここでは一般の超臨界流体（以下「ＳＣＦ」という）を用いた例について説明する。

例えば図１０に示すように、高圧配管２６の断面積を一定値Ａ１とし、処理温度Ｔ１の部位におけるＳＣＦの密度をρ１、流速をｖ１とし、濾過温度Ｔ２の部位におけるＳＣＦの密度をρ２、流速をｖ２とすると、ＳＣＦの流量Ｑは一定であるから、
Ｑ＝ρ１×ｖ１×Ａ１＝ρ２×ｖ２×Ａ１
になる。

ここで、処理温度Ｔ１から濾過温度Ｔ２へのＳＣＦの温度上昇により、ＳＣＦの密度が例えば、
ρ２＝ρ１／２
になったとすると、高圧配管２６における流量Ｑは一定であるから、ＳＣＦの流速は、
ｖ２＝２×ｖ１
になる。したがって、ＳＣＦの運動エネルギーも増大するため、フィルタＦＦにより捕捉される筈のパーティクルが捕捉されずに通過してしまう虞がある。

そこで、図１１に示すように、フィルタＦＦが設けられた部位の断面積Ａ２が、他の部位の断面積Ａ１に比べて大きくなる（つまりＡ２＞Ａ１）ように、高圧配管２６を構成すると、フィルタＦＦにおけるＳＣＦの流速の増大を抑制することができる。すなわち、上述したように、高圧配管２６におけるＳＣＦの流量Ｑは一定であるため、
Ｑ＝ρ１×ｖ１×Ａ１＝ρ２×ｖ２×Ａ２
になる。したがって、ＳＣＦの密度が、
ρ２＜ρ１
と低下した場合でも、高圧配管２６の断面積が、
Ａ２＞Ａ１
になっているため、他の部位におけるＳＣＦの流速ｖ１に対して、フィルタＦＦが設けられた部位におけるＳＣＦの流速Ｖ２の増大を抑制することができる。

特に、断面積の比（Ａ２／Ａ１）と密度の比（ρ１／ρ２）とが、
（Ａ２／Ａ１）＝（ρ１／ρ２）
となるように、温度Ｔ１，Ｔ２の設定および高圧配管２６の構成を行うと、フィルタＦＦにおけるＳＣＦの流速ｖ２を、
ｖ２＝ｖ１
と、他の部位におけるＳＣＦの流速ｖ１と同一にすることができる。

なお、図１１では、フィルタＦＦが設けられた部位のみ断面積を増大しているが、これに限られず、少なくともフィルタＦＦが設けられた部位の断面積を増大すればよい。例えば図１２に示すように、温度調節部ＴＣ１の配置位置から温度調節部ＴＣ２の配置位置までの部位の断面積を増大するようにしてもよい。図１２に示すように、ＳＣＦの温度が上昇している部位、すなわちＳＣＦの密度が低下している部位の全体に亘って断面積を増大すると、フィルタＦＦが設けられている部位を含むＳＣＦの密度が低くなっている部位全体に亘って、ＳＣＦの流速の増大を抑制することができる。また、図１１では、高圧配管２６の断面積をステップ状に不連続に増大しているが、これに限られない。例えば図１３に示すように、傾斜を持たせて、連続的に高圧配管２６の断面積を増大するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉方式の処理装置に対して本発明を適用しているが、複数枚の基板を同時に処理する、いわゆるバッチ方式の処理装置に対しても本発明を適用することができる。

本発明は、フィルタで濾過された高圧流体を用いて基板などの被処理体に表面処理を施す高圧処理装置および高圧処理方法に適用される。

この発明にかかる高圧処理装置の第１実施形態を示す図である。 図１の高圧処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１の高圧処理装置の動作手順を示すフローチャートである。 高圧配管におけるＳＣＣＯ_２の温度変化を示す図である。 この発明にかかる高圧処理装置の第２実施形態を示す図である。 図５の高圧処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 図５の高圧処理装置の動作手順を示すフローチャートである。 この発明にかかる高圧処理装置の第３実施形態を示す図である。 図８の高圧処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 高圧配管の断面積が一定の場合のＳＣＦの密度と流速の関係を説明するための図である。 フィルタが設けられた部位の断面積を大きく構成した高圧配管の一例を示す図である。 フィルタが設けられた部位の断面積を大きく構成した高圧配管の別の例を示す図である。 フィルタが設けられた部位の断面積を大きく構成した高圧配管のさらに別の例を示す図である。

符号の説明

１…圧力容器、２…高圧流体供給部（高圧流体供給手段）、３…薬液供給部（薬液供給手段）、１１…処理チャンバー、１３…圧力調整弁、２６…高圧配管（メイン配管）、３１…分岐配管（薬液用分岐配管）、４１…分岐配管（洗浄用分岐配管）、１００…コントローラ（洗浄制御手段）、Ａ１…高圧配管の断面積（配管面積）、Ａ２…高圧配管の断面積（濾過面積）、ＢＰ…分岐位置（薬液用分岐位置）、ＣＰ…分岐位置（洗浄用分岐位置）、ＦＦ…フィルタ、Ｔ１…処理温度、Ｔ２…濾過温度、ＴＣ１…温度調節部（加熱手段）、ＴＣ２…温度調節部（温度調節手段）、ＴＣ３…温度調節部、Ｖ２…開閉弁（分岐バルブ）、Ｖ３…開閉弁（メインバルブ）、ｖ１，ｖ２…ＳＣＦの流速、Ｗ…基板（被処理体）、ρ１…ＳＣＦの密度（処理密度）、ρ２…ＳＣＦの密度（濾過密度）

Claims (7)

1. 高圧流体を用いて被処理体の表面に対して所定の表面処理を施すための処理チャンバーを内部に有する圧力容器と、
   前記処理チャンバーに連通するメイン配管を介して前記処理チャンバーに前記高圧流体を供給する高圧流体供給手段と、
   前記メイン配管の前記高圧流体供給手段と前記処理チャンバーとの間に介装され、前記高圧流体供給手段から前記処理チャンバーに供給される前記高圧流体を濾過するフィルタと、
   前記フィルタの周囲または前記フィルタより前記高圧流体供給手段側に配置され、前記フィルタを通過する前記高圧流体の温度を前記表面処理実行時の前記処理チャンバー内の処理温度より高い濾過温度に保持する加熱手段と、
   前記フィルタと前記処理チャンバーとの間に配置され、前記処理チャンバーに流入する前記高圧流体の温度を前記処理温度に低下させる温度調節手段と
   を備えたことを特徴とする高圧処理装置。
2. 前記温度調節手段と前記処理チャンバーとの間に設けられた薬液用分岐位置で前記メイン配管から分岐する薬液用分岐配管と、
   前記薬液用分岐配管から前記薬液用分岐位置で前記メイン配管に流入し、前記処理チャンバーに所定の薬液を供給する薬液供給手段と
   をさらに備え、
   前記高圧流体供給手段から供給される前記高圧流体と前記薬液供給手段から供給される前記薬液とを混合した処理流体により、前記被処理体の表面に対して前記表面処理が施される請求項１記載の高圧処理装置。
3. 前記フィルタと前記処理チャンバーとの間に設けられた洗浄用分岐位置で前記メイン配管から分岐する洗浄用分岐配管と、
   前記洗浄用分岐配管に設けられた分岐バルブと、
   前記メイン配管の前記洗浄用分岐位置と前記処理チャンバーとの間に介装されたメインバルブと、
   前記加熱手段の動作を停止し、前記分岐バルブを開き、かつ、前記メインバルブを閉じた状態で、前記高圧流体供給手段から前記高圧流体を供給させて前記フィルタの洗浄を行う洗浄制御手段と
   をさらに備えている請求項１または２記載の高圧処理装置。
4. 前記メイン配管は、少なくとも前記フィルタが設けられている部位の断面積が他の部位の断面積に比べて大きくなるように、構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の高圧処理装置。
5. 前記メイン配管は、前記加熱手段の配置位置から前記温度調節手段の配置位置までの断面積がそれ以外の部位の断面積に比べて大きくなるように、構成されている請求項４記載の高圧処理装置。
6. 前記少なくともフィルタが設けられている部位の断面積を濾過面積とし、前記他の部位の断面積を配管面積とし、前記濾過温度における前記高圧流体の密度を濾過密度とし、前記処理温度における前記高圧流体の密度を処理密度としたとき、前記配管面積に対する前記濾過面積の比は、前記濾過密度に対する前記処理密度の比に対応している請求項４または５記載の高圧処理装置。
7. フィルタにより濾過された高圧流体を圧力容器内に設けられた処理チャンバーに供給し、前記処理チャンバー内の被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理方法において、
   前記フィルタを通過する前記高圧流体の温度を、前記表面処理実行時の前記処理チャンバー内の処理温度より高い濾過温度に一時的に保持するようにしたことを特徴とする高圧処理方法。

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