JP2021136373A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理容器内で超臨界状態の処理流体を用いて基板を処理する基板処理技術において、処理流体中に混入した不純物が乱流によって運ばれ基板に付着するのを防止する。【解決手段】処理容器１２には、処理空間ＳＰに処理流体を導入するための導入口として、平面視において基板Ｓの一端部よりも外側で、処理空間のうち基板よりも上方の空間に臨んで開口する第１導入口１２３ａと、支持トレイ１５よりも下方の空間に臨んで開口する第２導入口１２４ａとが設けられる。平面視において基板の他端部よりも外側で、処理空間のうち支持トレイよりも上方の空間に臨んで開口する第１排出口１２５ａと、支持トレイよりも下方の空間に臨んで開口する第２排出口１２６ａとが設けられる。超臨界状態かつ第１温度である処理流体を、第１導入口を介して処理空間に供給するとともに、より低温の第２温度である処理流体を、第２導入口を介して処理空間に供給する。【選択図】図６

Description

この発明は、処理容器内で超臨界状態の処理流体を用いて基板を処理する基板処理技術に関するものである。

半導体基板、表示装置用ガラス基板等の各種基板の処理工程には、基板を各種の処理流体によって処理するものが含まれる。このような処理は、処理流体の効率的な利用や外部への散逸防止を目的として、気密性の処理容器内で行われる場合がある。この場合、処理容器には、基板の搬入・搬出のための開口部と、該開口部を閉塞して内部空間の気密性を確保するための蓋部とが設けられる。例えば特許文献１に記載の処理装置では、処理対象となる基板（ウエハ）が、蓋部と一体化された平板状のホルダーに載置された状態で処理容器内に搬入され、超臨界状態の処理流体が導入されて基板が処理される。処理容器の内部空間は、基板およびホルダーの包絡外形よりも僅かに大きく形成されているので、処理流体の使用量を低減し処理効率を向上させることが可能である。

この従来技術では、超臨界状態の処理流体は、基板から見て開口部とは反対側の側方から基板の上面に向けて供給され、開口部の近傍を介し基板の下面側を通って戻ってきた処理流体が外部へ排出される（例えば図５）。開口部の気密を保つシール部材から発生する不純物が基板に付着するのを防止するため、上記従来技術では二重シール機構を導入し、処理流体と接するシール部材については耐食性の高い材料を用いることで、不純物の発生が抑えられている。

特開２０１５−０３９０４０号公報

より一般的には、開口部の周囲を通過した処理流体が基板に触れることがないようにすれば、処理流体に混入した不純物が基板に付着することが回避される。例えば、清浄な処理流体を基板に沿って一方向に流通させることで、基板よりも下流側で発生した不純物が基板に付着することが防止される。この場合、処理容器内では基板の上面側と下面側とでそれぞれ乱れのない層流が形成されているのが理想的である。

しかしながら、実際にはそのような条件を実現することは容易でない。例えばホルダーに設けられた開口やホルダーと処理容器との間の隙間を介した基板の上層と下層との間での処理流体の流動や、処理容器内の部材と処理流体との温度差によって生じる対流などが乱流の原因となり得る。このように処理容器内で乱流が発生すると、これにより運ばれる不純物が基板の表面に付着し基板を汚染することになる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理容器内で超臨界状態の処理流体を用いて基板を処理する基板処理技術において、処理流体中に混入した不純物が乱流によって運ばれ基板に付着するのを防止することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明の一の態様は、水平姿勢の基板の下面を支持する平板状の支持トレイと、前記基板を支持する前記支持トレイを収容可能な処理空間および前記処理空間に連通し前記支持トレイを通過させるための開口部が設けられた容器本体と、前記開口部を閉塞可能な蓋部とを有する処理容器と、前記処理空間に超臨界処理用の処理流体を供給する流体供給部とを備える基板処理装置である。また、この発明の他の一の態様は、処理容器内で超臨界状態の処理流体によって基板を処理する基板処理方法である。

これらの発明において、前記処理容器には、前記処理空間に前記処理流体を導入するための導入口として、平面視において前記基板の一端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記基板よりも上方の空間に臨んで開口する第１導入口と、前記一端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも下方の空間に臨んで開口する第２導入口とが設けられるとともに、前記処理空間から前記処理流体を排出するための排出口として、平面視において前記基板の前記一端部とは反対側の他端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも上方の空間に臨んで開口する第１排出口と、前記他端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも下方の空間に臨んで開口する第２排出口とが設けられる。そして、超臨界状態かつ所定の第１温度である前記処理流体が前記第１導入口を介して前記処理空間に供給されるとともに、超臨界状態かつ前記第１温度よりも低温の第２温度である前記処理流体が前記第２導入口を介して前記処理空間に供給される。

このように構成された発明では、基板の一端部側から処理流体が処理空間へ処理流体が導入され、基板の他端部側で処理流体が排出される。しかも、処理空間のうち基板よりも上方の空間と下方の空間とでそれぞれ個別に処理流体の導入および排出が行われる。このため、基板の上方、下方のそれぞれで、一端部側から他端部側に向けた一方向の処理流体の層流が形成される。なお、ここでいう「基板の下方」とは、基板の下面を支持トレイが覆っている場合には、支持トレイの下方を含む概念である。

層流を乱す要因として、処理流体の供給量と排出量との不均衡、上方側と下方側との流量または流速の不均衡、基板および支持トレイを含む処理空間内の部材と処理流体との温度差により処理流体の温度が変動することに起因する対流などが挙げられる。特に、臨界点に近い温度および圧力条件では、これらの条件の僅かな変化により超臨界状態の処理流体の密度が大きく変化する。これらの要因により、基板の上面側を流れる層流と下面側を流れる層流との間で処理流体の流動が生じ、乱流が発生する。前記したように、乱流は基板汚染の原因となり得る。

本発明では、基板の上方に供給される処理流体と、下方に供給される処理流体との温度が異なっている。具体的には、基板の上方に供給される処理流体の方が高温である。これらの処理流体は同一空間に供給されて圧力は同じであるから、温度の違いは密度の違いとなる。すなわち、基板の上方には比較的高温で低密度の処理流体が供給される一方、基板の下方には比較的低温で高密度の処理流体が供給される。この密度差により、上層と下層との間での処理流体の流動が抑えられる。したがって、乱流の発生が抑えられ、不純物が乱流によって運ばれて基板に付着するという問題についても回避することができる。

上記のように、本発明では、処理容器内の処理空間において、基板の上方と下方とでそれぞれ処理流体の一方向の流れが形成され、しかも基板の上方では下方よりも処理流体の温度が高い。このため、上層と下層との間で処理流体が流動することによる乱流の発生が抑制され、乱流によって運ばれる不純物が基板の付着するのを効果的に防止することが可能である。

本発明に係る基板処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。 処理ユニットの主要部を示す斜視図である。 基板処理装置により実行される処理を示すフローチャートである。 超臨界乾燥処理の処理工程を示すフローチャートである。 処理空間における処理流体の流れを模式的に示す図である。 処理空間内で生じる乱流およびそれを抑制する方法を説明する図である。 処理流体の流通経路の一例を示す図である。 処理流体の流通経路の他の一例を示す図である。 処理流体の流通経路の他の一例を示す図である。 処理流体の流通経路の他の一例を示す図である。

図１は本発明に係る基板処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。この基板処理装置１は、例えば半導体基板のような各種基板の表面を超臨界流体を用いて処理するための装置である。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここで、ＸＹ平面は水平面であり、Ｚ方向は鉛直方向を表す。より具体的には、（−Ｚ）方向が鉛直下向きを表す。

本実施形態における「基板」としては、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を適用可能である。以下では主として円盤状の半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。また基板の形状についても各種のものを適用可能である。

基板処理装置１は、処理ユニット１０、移載ユニット３０、供給ユニット５０および制御ユニット９０を備えている。処理ユニット１０は、超臨界乾燥処理の実行主体となるものである。移載ユニット３０は、図示しない外部の搬送装置により搬送されてくる未処理基板Ｓを受け取って処理ユニット１０に搬入し、また処理後の基板Ｓを処理ユニット１０から外部の搬送装置に受け渡す。供給ユニット５０は、処理に必要な化学物質、動力およびエネルギー等を、処理ユニット１０および移載ユニット３０に供給する。

制御ユニット９０は、これら装置の各部を制御して所定の処理を実現する。この目的のために、制御ユニット９０は、各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ９１、処理データを一時的に記憶するメモリ９２、ＣＰＵ９１が実行する制御プログラムを記憶するストレージ９３、およびユーザや外部装置と情報交換を行うためのインターフェース９４などを備えている。後述する装置の動作は、ＣＰＵ９１が予めストレージ９３に書き込まれた制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。

処理ユニット１０は、台座１１の上に処理チャンバ１２が取り付けられた構造を有している。処理チャンバ１２は、いくつかの金属ブロックの組み合わせにより構成され、その内部が空洞となって処理空間ＳＰを構成している。処理対象の基板Ｓは処理空間ＳＰ内に搬入されて処理を受ける。処理チャンバ１２の（−Ｙ）側側面には、Ｘ方向に細長く延びるスリット状の開口１２１が形成されており、開口１２１を介して処理空間ＳＰと外部空間とが連通している。

処理チャンバ１２の（−Ｙ）側側面には、開口１２１を閉塞するように蓋部材１３が設けられている。蓋部材１３が処理チャンバ１２の開口１２１を閉塞することにより気密性の処理容器が構成され、内部の処理空間ＳＰで基板Ｓに対する高圧下での処理が可能となる。蓋部材１３の（＋Ｙ）側側面には平板状の支持トレイ１５が水平姿勢で取り付けられており、支持トレイ１５の上面は基板Ｓを載置可能な支持面となっている。蓋部材１３は図示を省略する支持機構により、Ｙ方向に水平移動自在に支持されている。

蓋部材１３は、供給ユニット５０に設けられた進退機構５３により、処理チャンバ１２に対して進退移動可能となっている。具体的には、進退機構５３は、例えばリニアモータ、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダ等の直動機構を有しており、このような直動機構が蓋部材１３をＹ方向に移動させる。進退機構５３は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

蓋部材１３が（−Ｙ）方向に移動することにより処理チャンバ１２から離間し、点線で示すように支持トレイ１５が処理空間ＳＰから開口１２１を介して外部へ引き出されると、支持トレイ１５へのアクセスが可能となる。すなわち、支持トレイ１５への基板Ｓの載置、および支持トレイ１５に載置されている基板Ｓの取り出しが可能となる。一方、蓋部材１３が（＋Ｙ）方向に移動することにより、支持トレイ１５は処理空間ＳＰ内へ収容される。支持トレイ１５に基板Ｓが載置されている場合、基板Ｓは支持トレイ１５とともに処理空間ＳＰに搬入される。

蓋部材１３が（＋Ｙ）方向に移動し開口１２１を塞ぐことにより、処理空間ＳＰが密閉される。蓋部材１３の（＋Ｙ）側側面と処理チャンバ１２の（−Ｙ）側側面との間にはシール部材１２２が設けられ、処理空間ＳＰの気密状態が保持される。シール部材１２２は例えばゴム製である。また、図示しないロック機構により、蓋部材１３は処理チャンバ１２に対して固定される。このように、この実施形態では、蓋部材１３は、開口１２１を閉塞して処理空間ＳＰを密閉する閉塞状態（実線）と、開口１２１から大きく離間して基板Ｓの出し入れが可能となる離間状態（点線）との間で切り替えられる。

処理空間ＳＰの気密状態が確保された状態で、処理空間ＳＰ内で基板Ｓに対する処理が実行される。この実施形態では、供給ユニット５０に設けられた流体供給部５７から、処理流体として、超臨界処理に利用可能な物質の処理流体、例えば二酸化炭素を気体、液体または超臨界の状態で処理ユニット１０に供給する。二酸化炭素は比較的低温、低圧で超臨界状態となり、また基板処理に多用される有機溶剤をよく溶かす性質を有するという点で、超臨界乾燥処理に好適な化学物質である。二酸化炭素が超臨界状態となる臨界点は、気圧（臨界圧力）が７．３８ＭＰａ、温度（臨界温度）が３１．１℃である。

処理流体は処理空間ＳＰに充填され、処理空間ＳＰ内が適当な温度および圧力に到達すると、処理空間ＳＰは超臨界状態の処理流体で満たされる。こうして基板Ｓが処理チャンバ１２内で超臨界流体により処理される。供給ユニット５０には流体回収部５５が設けられており、処理後の流体は流体回収部５５により回収される。流体供給部５７および流体回収部５５は制御ユニット９０により制御されている。

超臨界状態の処理流体が処理チャンバ１２内で冷やされて相変化するのを防止するため、処理チャンバＳＰ内部には適宜の熱源が設けられることが好ましい。特に基板Ｓの周辺で意図せぬ相変化が生じるのを防止するために、この実施形態では支持トレイ１５にヒーター（図示省略）が内蔵されている。ヒーターは供給ユニット５０の温度制御部５９によって温度制御されている。温度制御部５９は制御ユニット９０からの制御指令に応じて作動し、後述するように、流体供給部５７から供給される処理流体の温度を制御する機能も有している。

処理空間ＳＰは、支持トレイ１５およびこれに支持される基板Ｓを受け入れ可能な形状および容積を有している。すなわち、処理空間ＳＰは、水平方向には支持トレイ１５の幅よりも広く、鉛直方向には支持トレイ１５と基板Ｓとを合わせた高さよりも大きい矩形の断面形状と、支持トレイ１５を受け入れ可能な奥行きとを有している。このように処理空間ＳＰは支持トレイ１５および基板Ｓを受け入れるだけの形状および容積を有しているが、支持トレイ１５および基板Ｓと、処理空間ＳＰの内壁面との間の隙間は僅かである。したがって、処理空間ＳＰを充填するために必要な処理流体の量は比較的少なくて済む。

移載ユニット３０は、外部の搬送装置と支持トレイ１５との間における基板Ｓの受け渡しを担う。この目的のために、移載ユニット３０は、本体３１と、昇降部材３３と、ベース部材３５と、複数のリフトピン３７とを備えている。昇降部材３３はＺ方向に延びる柱状の部材であり、図示しない支持機構により、Ｚ方向に移動自在に支持されている。昇降部材３３の上部には略水平の上面を有するベース部材３５が取り付けられており、ベース部材３５の上面から上向きに、複数のリフトピン３７が立設されている。リフトピン３７の各々は、その上端部が基板Ｓの下面に当接することで基板Ｓを下方から水平姿勢に支持する。基板Ｓを水平姿勢で安定的に支持するために、上端部の高さが互いに等しい３以上のリフトピン３７が設けられることが望ましい。

昇降部材３３は、供給ユニット５０に設けられた昇降機構５１により昇降移動可能となっている。具体的には、昇降機構５１は、例えばリニアモータ、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダ等の直動機構を有しており、このような直動機構が昇降部材３３をＺ方向に移動させる。昇降機構５１は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

昇降部材３３の昇降によりベース部材３５が上下動し、これと一体的に複数のリフトピン３７が上下動する。これにより、移載ユニット３０と支持トレイ１５との間での基板Ｓの受け渡しが実現される。

図２は処理ユニットの主要部を示す斜視図である。蓋部材１３が（−Ｙ）方向に移動した離間状態にあるとき、支持トレイ１５は処理チャンバ１２から外部空間へ引き出された状態となる。このときの支持トレイ１５の下方に、リフトピン３７を有するベース部材３５が配置されている。支持トレイ１５のうちリフトピン３７の直上に相当する位置には、リフトピン３７の直径よりも大径の貫通孔１５２が穿設されている。

ベース部材３５が上昇すると、リフトピン３７の上端は貫通孔１５２を通して支持トレイ１５の支持面１５１よりも上方に到達する。この状態で、外部の搬送装置のハンドＨにより支持され搬送されてくる基板Ｓがリフトピン３７に受け渡される。ハンドＨの退避後にリフトピン３７が下降することにより、基板Ｓはリフトピン３７から支持トレイ１５へ受け渡される。基板Ｓの搬出は、上記と逆の手順により行うことができる。

図３はこの基板処理装置を含む基板処理システムにより実行される処理の一部を示すフローチャートである。この基板処理装置１は、前工程において洗浄液により洗浄された基板Ｓを乾燥させる目的に使用される。具体的には以下の通りである。前工程で基板Ｓが洗浄液により洗浄された後（ステップＳ１０１）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）による液膜が表面に形成された状態で（ステップＳ１０２）、基板処理装置１に搬送されてくる（ステップＳ１０３）。

例えば基板Ｓの表面に微細パターンが形成されている場合、基板Ｓに残留付着している液体の表面張力によってパターンの倒壊が生じるおそれがある。また、不完全な乾燥によって基板Ｓの表面にウォーターマークが残留する場合がある。また、基板Ｓ表面が外気に触れることで酸化等の変質を生じる場合がある。このような問題を未然に回避するために、基板Ｓの表面（パターン形成面）を液体または固体の表面層で覆った状態で搬送することがある。

例えば洗浄液が水を主成分とするものである場合には、これより表面張力が低く、かつ基板に対する腐食性が低い液体、例えばＩＰＡやアセトン等の有機溶剤により液膜を形成した状態で搬送が実行される。すなわち、基板Ｓは水平状態に支持され、かつその上面に液膜が形成された状態で、基板処理装置１に搬送されてくる。

基板Ｓは、パターン形成面を上面にして、しかも該上面が薄い液膜に覆われた状態で支持トレイ１５に載置される（ステップＳ１０４）。支持トレイ１５および蓋部材１３が一体的に（＋Ｙ）方向に移動すると、基板Ｓを支持する支持トレイ１５が処理チャンバ１２内の処理空間ＳＰに収容されるとともに、開口１２１が蓋部材１３により閉塞される（ステップＳ１０５）。

支持トレイ１５とともに基板Ｓが搬入され密閉された処理空間ＳＰでは、超臨界乾燥処理が実行される（ステップＳ１０６）。そして、処理後の基板Ｓは後工程へ払い出される（ステップＳ１０７）。すなわち、蓋部材１３が（−Ｙ）方向へ移動することで支持トレイ１５が処理チャンバ１２から外部へ引き出され、移載ユニット３０を介して外部の搬送装置へ基板Ｓが受け渡される。このとき、基板Ｓは乾燥した状態となっている。後工程の内容は任意である。

図４は超臨界乾燥処理の処理工程を示すフローチャートである。以下では処理流体として二酸化炭素（ＣＯ₂）が用いられる事例を説明するが、処理流体の種類はこれに限定されない。外部から液膜が形成された基板Ｓが処理チャンバ１２に搬入されると、まず処理流体が気相状態で処理空間ＳＰに導入される（ステップＳ２０１）。処理空間ＳＰ内を排気しつつ気相の処理流体を送り込むことで、処理空間ＳＰの雰囲気が処理流体により置換される。

続いて、液相状態の処理流体が処理空間ＳＰに導入される（ステップＳ２０２）。液状の二酸化炭素は基板Ｓ上の液膜を構成する液体（有機溶剤；例えばＩＰＡ）をよく溶かし、基板Ｓの上面から遊離させる。処理空間ＳＰ内の液体を排出することで、基板Ｓに残留するＩＰＡを排出することができる（ステップＳ２０３）。

次に、超臨界状態の処理流体が処理空間ＳＰに導入される（ステップＳ２０４）。処理チャンバ１２の外部で予め超臨界状態とされた処理流体が導入されてもよく、また液状の処理流体で満たされた処理チャンバ１２内の温度および圧力を臨界点以上とすることにより、処理流体を超臨界状態に至らせる態様でもよい。

その後、処理チャンバ１２内が温度を維持しつつ減圧されることにより、超臨界流体は液相を介することなく気化して排出される（ステップＳ２０５）。これにより基板Ｓは乾燥状態となる。この間、基板Ｓのパターン形成面が液相と気相との界面に曝されることがないので、液体の表面張力に起因するパターン倒壊の発生が防止される。また、超臨界流体は表面張力が極めて低いため、表面に微細なパターンが形成された基板であってもパターン内部まで処理流体がよく回り込む。このため、パターン内部に残留する液体等を効率よく置換することができる。このようにして基板Ｓが良好に乾燥される。

上記したように、この実施形態では、基板Ｓが収容された処理チャンバ１２内の処理空間ＳＰを超臨界流体で充填することにより、基板Ｓに残留する液体成分を除去し基板Ｓを乾燥させる。このため、基板Ｓに触れる超臨界流体に不純物が含まれていると、乾燥後の基板Ｓに不純物が残留付着し基板Ｓを汚染することになる。

このような汚染源としては、搬入時に基板Ｓに付着していた液体の残留物や、外部から処理空間ＳＰに持ち込まれる不純物等がある。特に、処理チャンバ１２の開口１２１の近傍では、基板Ｓの搬入・搬出時に外部空間から到来する不純物や、シール部材１２２等の部材から発生する不純物が処理流体に混入することがある。以下では、超臨界乾燥処理中に基板Ｓが不純物により汚染されるのを防止するために、本実施形態において採られている対策について説明する。

図５は処理空間における処理流体の流れを模式的に示す図である。より具体的には、図５（ａ）は処理チャンバ１２の内部を示す鉛直方向断面図であり、図５（ｂ）は処理空間ＳＰおよびその周囲を示す水平方向断面図である。

図５（ａ）に示すように、処理流体を供給する流体供給部５７は、処理空間ＳＰの（＋Ｙ）側、つまり処理空間ＳＰから見て開口１２１とは反対側に設けられた導入流路１２３，１２４に接続されている。より具体的には、処理空間ＳＰに収容された基板Ｓの（＋Ｙ）側端部よりもさらに（＋Ｙ）側において、処理チャンバ１２に第１導入流路１２３、第２導入流路１２４が形成されている。

第１導入流路１２３はバルブ１７１を有する配管１７２により流体供給部５７に接続されている。バルブ１７１が開成されることにより、流体供給部５７からの処理流体が第１導入流路１２３に流れ込む。第１導入流路１２３は流体の流通方向を最終的に水平方向にして、処理空間ＳＰの（＋Ｙ）側端部において処理空間ＳＰに臨んで開口する第１導入口１２３ａから処理流体を吐出する。

一方、第２導入流路１２４はバルブ１７３を有する配管１７４により流体供給部５７に接続されている。バルブ１７３が開成されることにより、流体供給部５７からの処理流体が第２流路１２４に流れ込む。第２導入流路１２４は流体の流通方向を最終的に水平方向にして、処理空間ＳＰの（＋Ｙ）側端部において処理空間ＳＰに臨んで開口する第２導入口１２４ａから処理流体を吐出する。

図５（ａ）に示すように、第１導入口１２３ａは、処理空間ＳＰ内で保持される基板Ｓよりも上方の処理空間ＳＰに臨んで開口している。一方、第２導入口１２４ａは、処理空間ＳＰ内で保持される基板Ｓよりも下方、より厳密には基板Ｓを支持する支持トレイ１５よりも下方の処理空間ＳＰに臨んで開口している。第１導入口１２３ａおよび第２導入口１２４ａは、一定の開口幅をもってＸ方向に細長く延びるスリット状の開口であり、図５（ｂ）に示すように、Ｘ方向においては基板Ｓの端部よりも外側まで延びている。したがって、第１導入口１２３ａおよび第２導入口１２４ａからそれぞれ吐出される処理流体は、上下方向（Ｚ方向）に薄く、かつＸ方向には基板Ｓの幅よりも広い薄層状で（−Ｙ）方向に向かう流れとして、処理空間ＳＰに導入される。なお、最終的に第１導入口１２３ａ、第２導入口１２４ａから吐出される処理流体の方向が概ね水平方向となっていればよく、途中の流路形状は図示のものに限定されない。

基板Ｓの周囲を超臨界流体で満たすという処理の目的からは、処理空間ＳＰが超臨界流体で満たされるまで処理流体の排出を行わないという選択肢もあり得る。しかしながら、このようにすると処理空間ＳＰ内で処理流体が滞留し、処理空間ＳＰ内に存在する不純物が基板Ｓに付着し基板Ｓを汚染するおそれがある。これを防止するためには、超臨界状態においても処理流体の排出を行い、基板Ｓに常時清浄な処理流体が供給されるようにすることが望ましい。

このために、処理空間ＳＰの（−Ｙ）側端部近傍には、処理流体を排出するための第１排出流路１２５および第２排出流路１２６が設けられている。具体的には、処理空間ＳＰに収容される基板Ｓよりも（−Ｙ）側の処理空間ＳＰの天井面に第１排出口１２５ａが開口しており、これに連通する第１排出流路１２５が、バルブ１７５を有する配管１７６を介して流体回収部５５に接続されている。バルブ１７５が開成されることにより、処理空間ＳＰ内の処理流体が第１排出流路１２５を介して流体回収部５５へ排出される。

一方、処理空間ＳＰに収容される基板Ｓの（−Ｙ）側端部よりもさらに（−Ｙ）側の処理空間ＳＰの底面に第２排出口１２６ａが開口しており、これに連通する第２排出流路１２６が、バルブ１７７を有する配管１７８を介して流体回収部５５に接続されている。バルブ１７７が開成されることにより、処理空間ＳＰ内の処理流体が第２排出流路１２６を介して流体回収部５５へ排出される。

図５（ｂ）に示すように、第１排出口１２５ａおよび第２排出口１２６ａは、一定の開口幅をもってＸ方向に細長く延びるスリット状の開口であり、Ｘ方向においては基板Ｓの端部よりも外側まで延びている。Ｙ方向においては、基板Ｓの（−Ｙ）側端部よりもさらに（−Ｙ）側で開口している。また、これらの配設位置の近傍では、処理空間ＳＰは支持トレイ１５により上下方向にほぼ分断されている。したがって、基板Ｓの上方を流れる処理流体は第１排出口１２５ａから排出される一方、基板Ｓの下方を流れる処理流体は第２排出口１２６ａから排出されることになる。

第１導入流路１２３に供給される処理流体の流量と、第１排出流路１２５から排出される処理流体の流量とが等しくなるように、バルブ１７１，１７５の開度調整が行われる。同様に、第２導入流路１２４に供給される処理流体の流量と、第２排出流路１２６から排出される処理流体の流量とが等しくなるように、バルブ１７３，１７７の開度調整が行われる。

これらの構成により、流体供給部５７から第１導入流路１２３を介して導入される処理流体は、第１導入口１２３ａからほぼ水平方向に吐出され、基板Ｓの上面に沿って流れて最終的に第１排出口１２５ａから外部へ排出されて、最終的に流体回収部５５に回収される。一方、流体供給部５７から第２導入流路１２４を介して導入される処理流体は、第２導入口１２４ａからほぼ水平方向に吐出され、支持トレイ１５の下面に沿って流れて最終的に第２排出口１２６ａから外部へ排出されて、最終的に流体回収部５５に回収される。つまり、処理空間ＳＰ内では、基板Ｓの上方および支持トレイ１５の下方のそれぞれに、（−Ｙ）方向に向かう処理流体の層流が形成されると期待される。図５（ａ）および図５（ｂ）に示す白抜き矢印は、このような処理流体の流れを模式的に示したものである。

このように、処理空間ＳＰ、特に基板Ｓの上方の空間において一方向に向かう処理流体の層流を形成することで、基板Ｓの周囲で乱流が生じるのを防止することができる。そのため、仮に基板Ｓの表面に液体が付着していたとしても、これが超臨界状態の処理流体に溶け込み下流側へ流されることで、乾燥後の基板Ｓに残留することは回避される。また、汚染源となる不純物が発生しやすい開口１２１が基板Ｓよりも下流側となるように処理流体の流通方向を設定することで、開口１２１まわりで発生した不純物が乱流によって上流側へ運ばれ基板Ｓに付着することが回避される。これにより、基板Ｓを汚染することなく良好に乾燥させることが可能である。

しかしながら、超臨界流体には、特に臨界点に近い温度、圧力条件のときに状態が不安定であり、これらの条件の小さな変化によって大きな密度変化を生じるという性質がある。このことに起因して、処理空間ＳＰ内に乱流が発生することがあり得る。例えば、基板Ｓの上方に供給される処理流体と支持トレイ１５の下方に供給される処理流体との間で流量や流速が異なっていれば、これに起因する乱流が処理空間ＳＰ内で発生することがある。また例えば、支持トレイ１５の下方に供給された処理流体が加温された支持トレイ１５に触れることで温まり、これに起因する対流が生じることがある。

図６は処理空間内で生じる乱流およびそれを抑制する方法を説明する図である。より具体的には、図６（ａ）は処理空間ＳＰ内で発生し得る乱流を例示する図である。また、図６（ｂ）は乱流の発生を抑えるための構成を示す図である。処理空間ＳＰにおける流体の流れをコンピューターシミュレーションにより解析した結果、供給条件の僅かな変化によって、図６（ａ）に破線矢印で示すように、基板Ｓおよび支持トレイ１５と処理空間ＳＰの内壁面との隙間を介した上下方向の流れ、すなわち乱流が生じることがわかっている。また、支持トレイ１５に貫通孔１５２が設けられている場合、点線矢印で示すように、この貫通孔１５２を介した乱流の発生も確認されている。特に、基板Ｓに向かうような乱流は、汚染源となる不純物を基板Ｓに近づけることになるため好ましくない。

この問題に対応するため、この実施形態では、基板Ｓの上方に供給される処理流体と、支持トレイ１５の下方に供給される処理流体との間に有意な温度差を設けている。より具体的には、図６（ｂ）に示すように、第１導入流路１２３に供給される処理流体を比較的高温である温度Ｔ１のものとする一方、第２導入流路１２４に供給される処理流体については、より低温である温度Ｔ２（＜Ｔ１）のものとする。このようにすると、基板Ｓの上方を流れる処理流体Ｆ１は比較的低密度である一方、支持トレイ１５の下方を流れる処理流体Ｆ２はより高密度である。この密度差のため、上層から下層へ、または下層から上層へ向かう流れの発生が抑制され、図６（ｂ）において異なるハッチングを付して示すように、処理流体Ｆ１は基板Ｓの上方を、また処理流体Ｆ２は支持トレイ１５の下方を、それぞれ層流として流れることになる。これにより、乱流の発生を抑制し、基板Ｓの汚染を防止することができる。

温度Ｔ１，Ｔ２はいずれも、超臨界状態が安定して維持される温度であることを要する。処理流体が二酸化炭素である場合、前述の通り臨界点における圧力は７．３８ＭＰａ、温度は３１．１℃である。したがって、圧力および温度が当該臨界点における値を下回らないことを要する。温度Ｔ１は例えば４５℃から７５℃の範囲となるように調整される。また温度Ｔ２は、例えば３５℃から６５℃の範囲で温度Ｔ１よりも低くなるように調整される。さらに、温度Ｔ１は温度Ｔ２よりも１０℃から２０℃程度高くなるように温度差が調整されることが望ましい。

次に、このような条件を実現するためのより具体的なシステム構成について、いくつかの例を用いて説明する。なお、上記では原理説明のため、第１導入流路１２３および第２導入流路１２４のそれぞれと流体供給部５７との間が、それぞれ単一のバルブおよび単一の配管で接続されていることとしていた。実際には、以下に例示するように、処理流体を必要なときに必要な状態で処理空間ＳＰに導入するため、処理流体の供給経路はより複雑なものとなる。

図７は処理流体の流通経路の一例を示す図である。以下では、流体の流通経路として流体供給部５７と処理チャンバ１２との間、および、処理チャンバ１２と流体回収部５５との間に設けられる配管系の全体に対し符号２００を付することとする。この例では、流体供給部５７は、処理流体としての二酸化炭素（ＣＯ₂）を、気相、液相および超臨界のそれぞれの状態で供給する機能を有している。

気体ＣＯ₂の出力は、２つの配管２０１，２２１に分岐している。一方の配管２０１にはバルブ２０２が介挿されている。他方の配管２２１にはバルブ２２２が介挿されている。同様に、液体ＣＯ₂の出力は、２つの配管２０３，２２３に分岐している。一方の配管２０３にはバルブ２０４が介挿されている。他方の配管２２３にはバルブ２２４が介挿されている。

また、超臨界ＣＯ₂の出力は、２つの配管２０７，２２７に分岐している。一方の配管２０７にはバルブ２０８が介挿されている。バルブ２０８の出力側にはヒーター２０９が設けられている。ヒーター２０９の出力側に接続された配管２１０にはバルブ２１１が介挿されている。同様に、他方の配管２２７にはバルブ２２８が介挿され、バルブ２２８の出力側にはヒーター２２９が設けられている。ヒーター２２９の出力側に接続された配管２３０にはバルブ２３１が介挿されている。

配管２０１，２０３はバルブ２０２，２０４の出力側で合流し配管２０５となっている。配管２０５にはバルブ２０６が介挿されている。配管２０５，２１０はバルブ２０６，２１１の出力側で合流し、配管２１２として処理チャンバ１２の第１導入流路１２３に接続されている。同様に、配管２２１，２２３はバルブ２２２，２２４の出力側で合流し配管２２５となっており、配管２２５にはバルブ２２６が介挿されている。配管２２５，２３０はバルブ２２６，２３１の出力側で合流し、配管２３２として処理チャンバ１２の第２導入流路１２４に接続されている。

なお、処理流体の流れを明示することを優先するために、図７および以降の図においては、処理チャンバ１２における第１導入流路１２３、第２導入流路１２４、第１排出流路１２５および第２排出流路１２６の配設位置が、図５等に示すものとは異なっている。具体的には、導入流路と排出流路との位置関係が左右において反対となっている。

ヒーター２０９の出力側において、配管２１０から配管２１３が分岐しており、配管２１３にはバルブ２１４が介挿されている。同様に、ヒーター２２９の出力側で配管２３０から配管２３３が分岐し、配管２３３にはバルブ２３４が介挿されている。配管２１３，２３３は、配管上の超臨界流体を流体供給部５７に戻す循環経路として設けられている。

処理チャンバ１２の第１排出流路１２５には配管２５１が接続され、配管２５１には温度センサー２５２とバルブ２５３とが介挿されている。バルブ２５３の出力側は流体回収部５５に接続されている。同様に、第２排出流路１２６には配管２６１が接続され、配管２６１には流体の温度を検出する温度センサー２６２とバルブ２６３とが介挿されている。バルブ２６３の出力側は流体回収部５５に接続されている。

上記したバルブ類は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作し、配管の開閉および流量調節を行う。特に処理空間ＳＰに超臨界流体が供給されるときには、処理チャンバ１２の第１導入流路１２３に供給される処理流体の流量と第１排出流路１２５から排出される処理流体の流量とが等しくなるように、また第２導入流路１２４に供給される処理流体の流量と第２排出流路１２６から排出される処理流体の流量とが等しくなるように、その流通経路上の各バルブの開度調整が行われる。

第１導入流路１２３に供給される処理流体の量と、第２導入流路１２４に供給される処理流体の量との間の比率が大きすぎるあるいは小さすぎると、基板Ｓの下方を流れる処理流体が基板Ｓの上方へあふれ出す、あるいは逆に基板Ｓの上方を流れる処理流体が下方へあふれ出すといった現象が生じるおそれがある。第１導入流路１２３に供給される処理流体の流量と、第２導入流路１２４に供給される処理流体の流量とは、基板上方および下方それぞれでの流路断面積の比率に応じて、１：５から５：１の間とすることが望ましい。

また、ヒーター２０９，２２９は供給ユニット５０の温度制御部５９により制御され、通送される流体を加熱して目標温度に調節する。この目的のために、ヒーター２０９，２２９は、流体の温度を検出する図示しない温度センサーを有しているものとする。これらの温度センサーおよび温度センサー２５２，２６２の出力は温度制御部５９に与えられ、これに基づき温度制御部５９はヒーター２０９，２２９の通電制御を行う。

図４に示した超臨界乾燥処理と対応付けて説明すると、気相の処理流体が供給されるステップＳ２０１においては、流体供給部５７の気体出力から処理チャンバ１２に至る経路上のバルブ２０２，２０６，２２２，２２６が開成される。これにより、処理流体として気体の二酸化炭素（ＣＯ₂）が処理空間ＳＰに供給される。一方、液相の処理流体が供給されるステップＳ２０２では、流体供給部５７の液体出力から処理チャンバ１２に至る経路上のバルブ２０４，２０６，２２４，２２６が開成されることで、処理流体として液体の二酸化炭素（ＣＯ₂）が処理空間ＳＰに供給される。

また、処理流体として超臨界流体が供給されるステップＳ２０４では、流体供給部５７の超臨界出力から処理チャンバ１２に至る経路上のバルブ２０８，２１１，２２８，２３１が開成される。これにより、処理チャンバ１２の第１導入流路１２３にはヒーター２０９を介して出力される超臨界流体が、また第２導入流路１２４にはヒーター２２９を介して出力される超臨界流体が、それぞれ供給される。

制御ユニット９０からの制御指令に応じてバルブ２５３，２６３が適宜のタイミングで開成することにより、処理空間ＳＰからの処理流体の排出量が調節される。このように、超臨界乾燥処理の進行に伴い各バルブが協調動作することにより、処理内容に応じた態様で処理流体を処理チャンバ１２に供給し、また処理チャンバ１２から排出することができる。

そして、ヒーター２０９，２２９の設定目標温度を異ならせることで、第１導入流路１２３および第２導入流路１２４から処理空間ＳＰに導入される処理流体の温度を互いに異ならせることができる。具体的には、例えばヒーター２０９の目標温度については温度Ｔ１に、ヒーター２２９の目標温度については温度Ｔ２に設定することができる。ここで、Ｔ１＞Ｔ２である。なお、配管での温度低下を見越して目標温度を温度Ｔ１，Ｔ２より高く設定しておいてもよい。

超臨界状態の処理流体については、配管内での滞留や圧損に起因して処理流体の温度や圧力が変化し、処理空間ＳＰに供給される処理流体の状態が所期のものと異なっている場合があり得る。例えば、ヒーター２０９，２２９の出力における処理流体の温度が目標温度となっていたとしても、配管上で冷えてしまい処理空間ＳＰに導入される時点での温度が目標温度よりも低下していることがある。

この問題に対応するためには、例えば次のような方法が考えられる。第１には、ヒーター２０９，２２９の出力を常時循環させておく方法がある。具体的には、超臨界流体が処理チャンバ１２に送られないとき、つまりバルブ２１１，２３１が閉じているときにはバルブ２１４，２３４を開き、配管２１３，２３３を介した超臨界流体の循環経路を形成しておく。このようにすれば、目標温度に制御された超臨界流体が常時循環経路を循環することとなり、供給不要時の配管の温度低下を防止するとともに、必要なときには速やかに所定温度の処理流体を供給することができる。

第２には、排出側での温度検出結果を用いる方法がある。すなわち、第１排出流路１２５から配管２５１を介して排出される処理流体の温度を温度センサー２５２により検出することで、処理空間ＳＰ内で基板Ｓの上方を流れる処理流体の温度を検出することができる。また、第２排出流路１２６から配管２６１を介して排出される処理流体の温度を温度センサー２６２により検出することで、処理空間ＳＰ内で支持トレイ１５の下方を流れる処理流体の温度を検出することができる。これらの温度検出結果をヒーター２０９，２２９での温度制御にフィードバックすることで、処理空間ＳＰ内を流れる処理流体の温度を本来の目標温度Ｔ１，Ｔ２に近づけることができる。

この方法は、処理空間ＳＰ内部に処理流体の温度を変化させる要因がある場合にも有効である。例えば、加温された支持トレイ１５の温度が支持トレイ１５の下方に供給される処理流体の温度よりも高い場合、処理流体が温められることで処理空間ＳＰ内に上昇流が発生することがあり得る。排出経路上に設けられた温度センサーはこのような温度変化を検出することができるので、検出結果をヒーター制御にフィードバックすることで乱流の発生を防止することができる。

原理上は、加温された支持トレイ１５の温度が上層の処理流体Ｆ１の温度Ｔ１よりも低ければ、仮に下層の処理流体Ｆ２が支持トレイ１５により温められたとしても上層との間での対流は生じないことになる。また、支持トレイ１５の温度が上層の処理流体Ｆ１の温度Ｔ１よりも高い場合であっても、下層の処理流体Ｆ２の温度Ｔ２が十分に低ければ、対流が生じるほどの温度上昇は起こらないと考えられる。

なお、上記した図７の装置構成についての説明のうち、制御に関する説明およびそのいくつかの変形例は、以下に列記する他の事例においても同様に適用することが可能である。このため、後述の各事例においては、特に必要のない限り、制御に関する説明は省略することとする。

上記の事例の配管系２００では、気相、液相および超臨界の各状態での処理流体の流通経路が分離されており、共有される経路が最小限に限定されている。このため、各状態の処理流体の温度を個別に設定することができ、処理の目的に応じてそれぞれを最適化することができる。このため、超臨界乾燥処理を最適な条件で実行し、基板Ｓを良好に乾燥させることが可能である。また処理の進行に応じて流体の温度を変化させる必要がないので、処理のスループットの点でも有利である。

図８は処理流体の流通経路の他の一例を示す図である。図８および以降の図において、図７に示す構成と共通するまたは対応する構成については同一の符号を付し、個々の説明を省略する。また、処理チャンバ１２と各配管との接続については各事例において同一であるため、処理チャンバ１２の内部構造についての図示を省略する。

図８に示す事例は、図７に示す構成の一部を除いたものであり、除かれた構成については点線で示されている。これからわかるように、この事例では、超臨界流体の循環経路を構成する配管２１３，２３３およびバルブ２１４，２３４が省かれている。このようにすると、不使用時の超臨界流体の循環が行われないため、供給開始直後の超臨界流体の温度制御性がいくらか低下することになる。その代わりに、装置構成についてはより簡単なものにすることができる。

温度制御性の低下に対しては、例えば、流体供給部５７から送出される処理流体の圧力およびヒーターの設定目標温度を臨界点に対して十分な余裕を持ったものとすること、あるいは、ヒーター２０９とヒーター２２９との間で目標温度に十分な差を設けておくこと等により、問題を未然に回避することが可能である。

図９は処理流体の流通経路の他の一例を示す図である。図７の構成と対比すると、本事例では、液体の二酸化炭素を流通させるための配管２０３，２２３およびそれに付随するバルブ２０４，２２４が除かれている。この事例では、液相および超臨界状態の処理流体の供給源が共通となっており、ヒーター加熱の有無によってこれらが切り替えられる。すなわち、流体供給部５７から高圧で出力される処理流体の温度が臨界点よりも低ければ、処理流体は液体となる。一方、ヒーター加熱により臨界点よりも高温になれば、処理流体は超臨界状態となる。

このように、処理流体の供給源を部分的に共通化することで、流体供給部５７および配管の構成をより簡単にすることができる。このような構成では、処理流体を液相から超臨界状態に切り替える際に要する時間が上記事例よりも長くなる可能性があるが、同様に処理を行うことが可能である。また上記事例と同様に、循環経路を構成する配管２１３，２３３およびバルブ２１４，２３４をさらに省いた変形例が考えられる。

図１０は処理流体の流通経路の他の一例を示す図である。図７の構成と対比すると、本事例では、液体の二酸化炭素を流通させるための配管２０３，２２３およびそれに付随するバルブ２０４，２２４と、気体の二酸化炭素を流通させるための配管２０１，２２１およびそれに付随するバルブ２０２，２２２とが除かれている。この場合、気相、液相および超臨界状態の処理流体は共通の経路を通って処理チャンバ１２に供給される。したがってそれらの間の相変化は、送出される流体の圧力とヒーター２０９，２２９による温度調節結果とによって制御されることになる。より簡単には、流体供給部５７が高圧、低温の処理流体を送出するようにしておけば、温度調節だけで気相、液相および超臨界状態を実現することが可能である。

この事例では、相変化に要する時間の分だけスループットが低下する可能性があるが、流体供給部５７および配管系２００の装置構成については最も簡単なものとすることができる。この事例においても、循環経路を構成する配管２１３，２３３およびバルブ２１４，２３４をさらに省いた変形例が考えられる。この変形例では、各相の処理流体が同じ配管を通って流通し、超臨界乾燥処理の過程において処理流体の滞留が生じない。このことは、処理流体の流通経路上に汚染源となる不純物を滞留させないという効果につながる。

以上説明したように、この実施形態の基板処理装置１においては、本発明の「容器本体」に相当する処理チャンバ１２と蓋部１３とが一体として本発明の「処理容器」として機能しており、開口１２１が本発明の「開口部」に相当している。そして、第１導入口１２３ａおよび第２導入口１２４ａが本発明の「導入口」に相当する一方、第１排出口１２５ａおよび第２排出口１２６ａが本発明の「排出口」に相当している。また温度Ｔ１、Ｔ２がそれぞれ本発明の「第１温度」、「第２温度」に相当している。

また、上記実施形態では、配管２０７，２１０，２１２が一体として本発明の「第１供給配管」として機能し、配管２２７，２３０，２３２が一体として本発明の「第２供給配管」として機能している。また、ヒーター２０９，２２９が本発明の「温度調節部」として機能している。また、温度センサー２５２，２６２が本発明の「温度検出部」として機能している。また制御ユニット９０とこれにより制御される各バルブとが、本発明の「流量制御部」として機能している。

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、上記実施形態では超臨界処理用の処理流体として二酸化炭素を、また液膜を形成するための液体としてＩＰＡを用いている。しかしながら、これは単なる例示であり、用いられる化学物質はこれらに限定されるものではない。

また、上記実施形態の支持トレイ１５は、ヒーターを内蔵し、またリフトピン３７を挿通させるための貫通孔１５２を有するものである。しかしながら、これらの少なくとも一方が設けられない場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。したがって、外部からの基板の受け渡しはリフトピンを介するものでなくてもよく、例えば外部の搬送装置が直接支持トレイに基板を載置する構成であってもよい。この場合、移載ユニット３０は省くことができる。

また、上記実施形態の配管系２００は、第１導入流路１２３に接続される超臨界流体の経路上にヒーター２０９が、また第２導入流路１２４に接続される超臨界流体の経路上にヒーター２２９がそれぞれ設けられている。しかしながら、一方の経路上にはヒーターが設けられていなくてもよい。例えば流体供給部５７が、第２導入流路１２４に供給するのに好適な温度を有する超臨界流体を出力することができる場合には、第２導入流路１２４へは出力される超臨界流体をそのまま、また第１導入流路１２３へはヒーターにより加熱された超臨界流体を、それぞれ供給するようにすればよい。この場合には、流体供給部に温度調節機能が備えられていると考えることもできる。

また、上記実施形態では、第１導入口１２３ａおよび第２導入口１２４ａに供給される処理流体の流通方向が水平方向とされているが、これに代えて、例えば処理空間ＳＰ内に設けられた整流機構等によって処理流体の流通方向が調整されてもよい。ただし、第１導入口から導入される処理流体と、第２導入口から導入される処理流体とが、導入直後に混ざり合うような構造は避けることが望ましい。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係る基板処理装置においては、例えば、開口部が容器本体の側面に設けられ、平面視において基板から見て開口部とは反対側に第１導入口および第２導入口が設けられ、基板よりも開口部に近い側に第１排出口および第２排出口が設けられていてもよい。このような構成によれば、開口部から見て基板の奥側から手前側に向けて処理流体の流れが形成される。開口部の周囲には汚染源となる不純物が生じやすいが、処理流体の流通方向において開口部が基板より下流側となるようにすることで、不純物が基板に付着することが防止される。

また例えば、流体供給部の出力から第１導入口と第２導入口とにそれぞれ接続される第１供給配管と第２供給配管とを備え、第１供給配管および第２供給配管の少なくとも一方に、処理流体の温度を調節する温度調節部が設けられていてもよい。このような構成によれば、第１導入口および第２導入口に供給される処理流体の温度を個別に設定することが可能である。

また例えば、温度調節部は、処理流体の温度を変化させて処理流体を気相、液相および超臨界状態の間で相変化させてもよい。流体供給部から出力される処理流体の圧力および温度を適切に設定しておけば、その温度を変化させることで上記三相を実現することが可能である。これにより、装置の構成を簡素化することができる。

また例えば、第１排出口と第２排出口とからそれぞれ排出される処理流体の温度を個別に検出する温度検出部と、温度検出部の検出結果に基づき温度調節部を制御する温度制御部とを備える構成であってもよい。このような構成によれば、処理空間から排出される処理流体の温度の実測結果が処理流体の温度制御に反映されるので、流通経路上および処理空間内での処理流体の温度変化の影響を抑えることができる。

また例えば、第１導入口からの処理流体の流入量と第１排出口からの処理流体の流出量とを等しくする一方、第２導入口からの処理流体の流入量と前記第２排出口からの処理流体の流出量とを等しくするように構成されてもよい。このような構成によれば、処理空間内では基板の上層と下層とのそれぞれで処理流体の供給量と排出量とがバランスしているため、上層と下層との間で処理流体が流通することによる乱流の発生を抑えることができる。

また例えば、第１導入口および第２導入口からそれぞれ導入される処理流体の流動方向が水平方向であってもよい。このような構成によれば、処理空間内で水平姿勢に支持される基板に対し、その主面に沿った流通方向の処理流体を供給することができる。これにより、基板の上方および下方のそれぞれに層流を形成し、汚染の原因となる乱流の発生を抑えることができる。

また例えば、蓋部は、開口部を取り囲むシール部材を介して容器本体に取り付けられる構造であってもよい。このような構成によれば、容器本体と蓋部との間の気密性を高めることができる。一方で、シール部材から処理流体へ不純物が溶出することが懸念されるが、本発明を適用することで、シール部材から溶出した不純物が基板に付着することは回避される。

また例えば、処理流体が二酸化炭素であってもよい。例えば、基板は上面が有機溶剤の液膜で覆われた状態で処理容器に搬入され、処理流体が二酸化炭素である構成としてもよい。二酸化炭素は、基板処理に用いられる各種の処理液や有機溶剤に対する高い溶解性を有し、また臨界点が比較的常温、常圧に近いため、超臨界処理用の処理流体として好適に利用可能である。

この発明は、超臨界流体を用いて基板を処理する基板処理装置全般に適用することができる。特に、半導体基板等の基板を超臨界流体によって乾燥させる基板乾燥処理に好適に適用することができる。

１ 基板処理装置
１３ 蓋部
１５ 支持トレイ
５７ 流体供給部
５９ 温度制御部
９０ 制御ユニット（流量制御部）
１２１ 開口（開口部）
１２３ａ 第１導入口
１２４ａ 第２導入口
１２５ａ 第１排出口
１２６ａ 第２排出口
２０７，２１０，２１２ 配管（第１供給配管）
２０９，２２９ ヒーター（温度調節部）
２２７，２３０，２３２ 配管（第２供給配管）
２５２，２６２ 温度センサー（温度検出部）
Ｓ 基板
ＳＰ 処理空間
Ｔ１ 第１温度
Ｔ２ 第２温度

Claims (11)

1. 水平姿勢の基板の下面を支持する平板状の支持トレイと、
   前記基板を支持する前記支持トレイを収容可能な処理空間および前記処理空間に連通し前記支持トレイを通過させるための開口部が設けられた容器本体と、前記開口部を閉塞可能な蓋部とを有する処理容器と、
   前記処理空間に超臨界処理用の処理流体を供給する流体供給部と
   を備え、
   前記処理容器には、
   前記処理空間に前記処理流体を導入するための導入口として、平面視において前記基板の一端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記基板よりも上方の空間に臨んで開口する第１導入口と、前記一端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも下方の空間に臨んで開口する第２導入口とが設けられるとともに、
   前記処理空間から前記処理流体を排出するための排出口として、平面視において前記基板の前記一端部とは反対側の他端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも上方の空間に臨んで開口する第１排出口と、前記他端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも下方の空間に臨んで開口する第２排出口と
   が設けられ、
   前記流体供給部は、超臨界状態かつ所定の第１温度である前記処理流体を、前記第１導入口を介して前記処理空間に供給するとともに、超臨界状態かつ前記第１温度よりも低温の第２温度である前記処理流体を、前記第２導入口を介して前記処理空間に供給する、基板処理装置。
2. 前記開口部は、前記容器本体の側面に設けられており、
   平面視において、前記基板から見て前記開口部とは反対側に前記第１導入口および前記第２導入口が設けられ、前記基板よりも前記開口部に近い側に前記第１排出口および前記第２排出口が設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記流体供給部の出力から前記第１導入口と前記第２導入口とにそれぞれ接続される第１供給配管と第２供給配管とを備え、前記第１供給配管および前記第２供給配管の少なくとも一方に、前記処理流体の温度を調節する温度調節部が設けられている請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記温度調節部は、前記処理流体の温度を変化させて前記処理流体を気相、液相および超臨界状態の間で相変化させる請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記第１排出口と前記第２排出口とからそれぞれ排出される前記処理流体の温度を個別に検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出結果に基づき前記温度調節部を制御する温度制御部と
   を備える請求項３または４に記載の基板処理装置。
6. 前記第１導入口からの前記処理流体の流入量と前記第１排出口からの前記処理流体の流出量とを等しくする一方、前記第２導入口からの前記処理流体の流入量と前記第２排出口からの前記処理流体の流出量とを等しくする流量制御部を備える請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記第１導入口および前記第２導入口からそれぞれ導入される前記処理流体の流動方向が水平方向である請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 前記蓋部は、前記開口部を取り囲むシール部材を介して前記容器本体に取り付けられる請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 前記処理流体が二酸化炭素である請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
10. 処理容器内で超臨界状態の処理流体によって基板を処理する基板処理方法において、
    前記処理容器は、水平姿勢の前記基板の下面を支持する平板状の支持トレイを収容可能な処理空間と、前記処理空間に連通し前記支持トレイを通過させるための開口部と、前記開口部を閉塞可能な蓋部とを有し、
    前記処理容器には、
    前記処理空間に前記処理流体を導入するための導入口として、平面視において前記基板の一端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記基板よりも上方の空間に臨んで開口する第１導入口と、前記一端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも下方の空間に臨んで開口する第２導入口とが設けられるとともに、
    前記処理空間から前記処理流体を排出するための排出口として、平面視において前記基板の前記一端部とは反対側の他端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも上方の空間に臨んで開口する第１排出口と、前記他端部よりも外側で、前記処理空間のうち前記支持トレイよりも下方の空間に臨んで開口する第２排出口と
    が設けられ、
    超臨界状態かつ所定の第１温度である前記処理流体を、前記第１導入口を介して前記処理空間に供給するとともに、超臨界状態かつ前記第１温度よりも低温の第２温度である前記処理流体を、前記第２導入口を介して前記処理空間に供給する、基板処理方法。
11. 前記基板は上面が有機溶剤の液膜で覆われた状態で前記処理容器に搬入され、前記処理流体が二酸化炭素である請求項１０に記載の基板処理方法。

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