JP2022083526A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理容器の処理空間で基板を処理流体によって処理する基板処理技術において、処理済の処理流体が処理空間に逆流して基板を汚染するのを効果的に防止する。
【解決手段】この発明は、基板を処理空間に収容する処理容器と、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、処理容器内で処理空間と連通して形成される排気流路を経由して処理空間から処理流体を排出する流体排出部と、排気流路の整流位置に設けられる整流部と、を備え、整流部は、流体排出部による処理流体の排出時において整流位置に流れ込む処理流体を整流することで、整流位置に対する処理空間側での処理流体の流れと、整流位置に対する流体排出部側での処理流体の流れとのバランスを調整する。
【選択図】図４

Description

この発明は、処理容器内で基板を処理流体によって処理する基板処理装置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、基板の表面を各種の処理流体によって処理するものが含まれる。処理流体として薬液やリンス液などの液体を用いる処理は従来から広く行われているが、近年では超臨界流体を用いた処理も実用化されている。特に、表面に微細パターンが形成された基板の処理においては、液体に比べて表面張力が低い超臨界流体はパターンの隙間の奥まで入り込むため効率よく処理を行うことが可能であり、また乾燥時において表面張力に起因するパターン倒壊の発生リスクを低減することができる。

例えば特許文献１には、超臨界流体を用いて基板の乾燥処理を行う基板処理装置が記載されている。この装置では、２つの板状部材が対向配置されてその隙間が処理空間として機能する処理容器が構成されている。処理空間の一方端部から薄板状の保持板に載置されたウエハ（基板）が搬入され、他方端部から超臨界状態の二酸化炭素が導入される。また、処理容器内には、流体排出ヘッダーが設けられる。この流体排出ヘッダーには、排出ポートが接続されており、流体排出ヘッダーおよび排出ポートを介して処理空間から超臨界流体が処理容器の外に排出される。なお、処理空間から超臨界流体を排出する構成については、特許文献２、特許文献３および特許文献４などにも、詳しく記載されている。

特開２０１８－０８２０４３号公報 特開２０１３－０３３９６３号公報 特開２０１７－１５７７４５号公報 特開２０１９－０９１７７２号公報

流体排出ヘッダーおよび排出ポートは処理空間からの超臨界流体の排気流路を形成しているが、排気流路において排気のバランスが取れておらず、次のような問題が発生することがあった。つまり、排気流路のインレット側では、流体排出ヘッダーが基板の幅方向に延設されており、幅方向において比較的広い範囲から超臨界流体が流体排出ヘッダーに流入する。これに対し、排気流路のアウトレット側では、流体排出ヘッダーの内部を流通する超臨界流体が流体排出ヘッダーの一部から処理容器の外に排出される。例えば特許文献１に記載の装置では、流体排出ヘッダーの両端部に接続された排出ポートから処理容器の外に排出される。このため、排気流路のインレット側とアウトレット側とで排気がアンバランスとなり、特に排気流路のインレット側で処理空間への超臨界流体の逆流が発生することがあった。その結果、処理済の超臨界流体に溶出した成分やパーティクルなどが基板に再付着し、基板の汚染を引き起こすことがあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理容器の処理空間で基板を処理流体によって処理する基板処理技術において、処理済の処理流体が処理空間に逆流して基板を汚染するのを効果的に防止することを目的とする。

この発明の一の態様は、基板処理装置であって、基板を処理空間に収容する処理容器と、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、処理容器内で処理空間と連通して形成される排気流路を経由して処理空間から処理流体を排出する流体排出部と、排気流路の整流位置に設けられる整流部と、を備え、整流部は、流体排出部による処理流体の排出時において整流位置に流れ込む処理流体を整流することで、整流位置に対する処理空間側での処理流体の流れと、整流位置に対する流体排出部側での処理流体の流れとのバランスを調整することを特徴としている。

また、この発明の他の態様は、基板処理方法であって、処理容器の処理空間に超臨界処理用の処理流体を供給して処理空間に収容される基板を超臨界処理する供給工程と、処理容器内で処理空間と連通して形成される排気流路を経由して流体排出部により処理空間から処理流体を排出する排出工程と、を備え、排出工程では、整流部を排気流路の整流位置に設けて整流位置に流れ込む処理流体を整流することで、整流位置に対する処理空間側での処理流体の流れと、整流位置に対する流体排出部側での処理流体の流れとのバランスを調整することを特徴としている。

このように構成された発明では、流体排出部により処理空間内の処理流体が排気流路を経由して装置外部に排出されるが、排気流路のインレット側（処理空間側）と、アウトレット側（流体排出部側）とで排気のバランスが崩れると、排気流路から処理空間への処理流体の逆流が発生することがある。そこで、本発明では、排気流路に整流部が設けられ、流体排出部による処理流体の排出時において整流位置に流れ込む処理流体を整流される。その結果、整流位置に対する処理空間側（排気流路のインレット側）での処理流体の流れと、整流位置に対する流体排出部側（排気流路のアウトレット側）での処理流体の流れとのバランスが調整される。

上記のように、本発明によれば、排気流路における排気バランスが調整されるため、処理済の処理流体が処理空間に逆流して基板を汚染するのを効果的に防止することができる。

本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の概略構成を示す図である。 処理流体の流路の輪郭を示す模式図である。 処理流体の流路の平面図である。 処理チャンバの開口部周辺の構造および整流部を例示する図である。 処理チャンバの開口部周辺の構造および整流部を例示する図である。 処理チャンバの開口部周辺における処理流体の流れを模式的に示す図である。 隔壁の切欠部位近傍での処理流体の流れを模式的に示す断面図である。 隔壁のＸ方向端部近傍での処理流体の流れを模式的に示す断面図である。 本発明に係る基板処理装置の第２実施形態における処理チャンバの開口部周辺の構造および整流部を例示する図である。 本発明に係る基板処理装置の第３実施形態における処理チャンバの開口部周辺の構造および整流部を例示する図である。 本発明に係る基板処理装置の第４実施形態における処理チャンバの開口部周辺の構造および整流部を例示する図である。 本発明に係る基板処理装置の第５実施形態における処理流体の流路の平面図である。 第５実施形態において用いられる整流部の一例を示す斜視図である。 幅方向中央部近傍での処理流体の流れを模式的に示す断面図である。 幅方向端部近傍での処理流体の流れを模式的に示す断面図である。 本発明に係る基板処理装置の第６実施形態における処理チャンバの開口部周辺の構造および整流部を例示する図である。

図１は、本発明に係る基板処理装置の第１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により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。

ここで、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。

基板処理装置１は、処理ユニット１０、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り、供給ユニット５０は、処理に必要な化学物質および動力を処理ユニット１０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には、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、処理チャンバ１００を備えている。処理チャンバ１００は、それぞれ金属ブロックにより形成された第１部材１１、第２部材１２および第３部材１３を備えている。第１部材１１と第２部材１２とが図示しない結合部材により上下方向に結合され、その（＋Ｙ）側側面に、図示しない結合部材により第３部材１３が結合されて、内部が空洞となった構造の処理チャンバ１００が構成される。この空洞の内部空間が、基板Ｓに対する処理が実行される処理空間ＳＰとなっている。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１００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部１０１が形成されており、開口部１０１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１００の（－Ｙ）側側面には、開口部１０１を閉塞するように蓋部材１４が設けられている。蓋部材１４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。より具体的には、支持トレイ１５は、略平坦な上面１５１に基板Ｓの平面サイズより少し大きく形成された凹部１５２が設けられた構造を有している。この凹部１５２に基板Ｓが収容されることで、基板Ｓは支持トレイ１５上で所定位置に保持される。基板Ｓは、処理対象となる表面（以下、単に「基板表面」ということがある）Ｓａを上向きにして保持される。このとき、支持トレイ１５の上面１５１と基板表面Ｓａとが同一平面をなしていることが好ましい。

蓋部材１４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。また、蓋部材１４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１００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１４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１４が（－Ｙ）方向に移動することにより、支持トレイ１５が処理空間ＳＰから開口部１０１を介して外部へ引き出されると、外部から支持トレイ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１４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。

液体の表面張力に起因するパターン倒壊を防止しつつ基板を乾燥させることを主たる目的とする超臨界乾燥処理においては、基板Ｓは、その表面Ｓａが露出してパターン倒壊が発生するのを防止するために、表面Ｓａが液膜で覆われた状態で搬入される。液膜を構成する液体としては、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン等の表面張力が比較的低い有機溶剤を好適に用いることができる。

蓋部材１４が（＋Ｙ）方向に移動し開口部１０１を塞ぐことにより、処理空間ＳＰが密閉される。蓋部材１４の（＋Ｙ）側側面と処理チャンバ１００の（－Ｙ）側側面との間にはシール部材１６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１６としては、弾性樹脂材料、例えばゴムにより形成された環状のものを用いることができる。また、図示しないロック機構により、蓋部材１４は処理チャンバ１００に対して固定される。このようにして処理空間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、超臨界処理に利用可能な物質の流体、例えば二酸化炭素が、気体または液体の状態で処理ユニット１０に供給される。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。

より具体的には、流体供給部５７は、基板Ｓを処理する処理流体として、超臨界状態の流体、または、ガス状もしくは液状で供給され所定の温度・圧力が与えられることで事後的に超臨界状態となる流体を出力する。例えば、ガス状もしくは液状の二酸化炭素が加圧状態で出力される。流体は配管５７１およびその途中に介挿されたバルブ５７２、５７３を介して、処理チャンバ１００の（＋Ｙ）側側面に設けられた入力ポート１０２、１０３に圧送される。すなわち、制御ユニット９０からの制御指令に応じてバルブ５７２、５７３が開成されることで、流体は流体供給部５７から処理チャンバ１００へ送られる（供給工程）。

図２Ａおよび図２Ｂは処理流体の流路を模式的に示す図である。より具体的には、図２Ａは流路の輪郭を示す模式図であり、図２Ｂはその平面図である。以下、図１、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、処理流体の流路の構造について説明する。

入力ポート１０２、１０３から処理空間ＳＰに至る流体の流路１７は、流体供給部５７から供給される処理流体を処理空間ＳＰに導入する導入流路として機能する。具体的には、入力ポート１０２には、流路１７１が接続されている。入力ポート１０２とは反対側の流路１７１の端部には、流路断面積が急激に拡大するように形成されたバッファ空間１７２が設けられている。

バッファ空間１７２と処理空間ＳＰとを接続するように、流路１７３がさらに設けられている。流路１７３は、上下方向（Ｚ方向）に狭く、水平方向（Ｘ方向）に長い幅広の断面形状を有しており、その断面形状は、処理流体の流通方向において略一定である。バッファ空間１７２とは反対側の流路１７１の端部は、処理空間ＳＰに臨んで開口する吐出口１７４となっており、この吐出口１７４から処理流体が処理空間ＳＰ内に導入される。

望ましくは、流路１７３の高さは、支持トレイ１５が処理空間ＳＰに収容された状態で、処理空間ＳＰの天井面と基板表面Ｓａとの距離と等しい。そして、吐出口１７４は、処理空間ＳＰの天井面と支持トレイ１５の上面１５１との間のギャップに臨んで開口している。例えば、流路１７３の天井面と処理空間ＳＰの天井面とが同一平面をなすようにすることができる。このように、吐出口１７４は、処理空間ＳＰに臨んで水平方向に細長いスリット状に開口している。

支持トレイ１５の下方にも同様にして処理流体の流路が形成される。具体的には、入力ポート１０３には流路１７５が接続されている。入力ポート１０３とは反対側の流路１７５の端部には、流路断面積が急激に拡大するように形成されたバッファ空間１７６が設けられている。

そして、バッファ空間１７６と処理空間ＳＰとは流路１７７を介して連通している。流路１７７は、上下方向（Ｚ方向）に狭く、水平方向（Ｘ方向）に長い幅広の断面形状を有しており、その断面形状は、処理流体の流通方向において略一定である。バッファ空間１７６とは反対側の流路１７７の端部は、処理空間ＳＰに臨んで開口する吐出口１７８となっており、この吐出口１７８から処理流体が処理空間ＳＰ内に導入される。

望ましくは、流路１７７の高さは、処理空間ＳＰの底面と支持トレイ１５の下面との距離と同等とされる。そして、吐出口１７８は、処理空間ＳＰの底面と支持トレイ１５の下面との間のギャップに臨んで開口している。例えば、流路１７７の底面と処理空間ＳＰの底面とが同一平面をなすようにすることができる。つまり、吐出口１７８は、処理空間ＳＰに臨んで水平方向に細長いスリット状に開口している。

Ｚ方向において、流路１７１の配設位置と流路１７３の配設位置とが異なっていることが望ましい。両者が同一高さにあるとき、流路１７１からバッファ空間１７２に流入した処理流体の一部がそのまま直進して流路１７３に流入することになる。そうすると、流通方向に直交する流路の幅方向、つまりＸ方向においては、流路１７１に対応する位置とそれ以外の位置とで、流路１７３に流れ込む処理流体の流量や流速に差が生じるおそれがある。このことは、流路１７３から処理空間ＳＰに流れ込む処理流体の流れにＸ方向の不均一性を生じさせ、乱流の原因となる。

流路１７１と流路１７３とをＺ方向に異ならせて配置することにより、このような流路１７１から流路１７３への処理流体の直進は生じなくなり、幅方向において均一な層流として処理流体を処理空間ＳＰに導入することが可能となる。

このように構成された導入流路１７から導入される処理流体は、処理空間ＳＰ内で支持トレイ１５の上面および下面に沿って流れ、以下のように構成される排気流路１８を介して処理容器外へ排出される（排出工程）。基板Ｓよりも（－Ｙ）側において、処理空間ＳＰの天井面と支持トレイ１５の上面１５１とはいずれも水平な平面をなしており、両者は一定のギャップを保って平行に対向している。このギャップが、支持トレイ１５の上面１５１および基板Ｓの表面Ｓａに沿って流れた処理流体を流体排出部５５に導く排気流路１８の上流領域１８１として機能する。この上流領域１８１は上下方向（Ｚ方向）に狭く、水平方向（Ｘ方向）に長い幅広の断面形状を有している。

上流領域１８１の処理空間ＳＰとは反対側の端部はバッファ空間１８２に接続している。詳しい構造については後述するが、バッファ空間１８２は、処理チャンバ１００と、蓋部材１４と、シール部材１６とで囲まれた空間である。Ｘ方向におけるバッファ空間１８２の幅は上流領域１８１の幅と同等またはこれより大きく、Ｚ方向におけるバッファ空間１８２の高さは上流領域１８１の高さよりも大きい。したがって、バッファ空間１８２は上流領域１８１より大きな流路断面積を有している。

バッファ空間１８２の上部に下流領域１８３が接続されている。下流領域１８３は処理チャンバ１００を構成する上部ブロックである第１部材１１を貫通して設けられた貫通孔である。その上端は処理チャンバ１００の上面に開口する出力ポート１０４を構成し、下端はバッファ空間１８２に臨んで開口している。

このように、本実施形態では、支持トレイ１５の上面側における排気流路１８は、以下の３つの領域、つまり、
・支持トレイ１５の上面１５１と第１部材１１の下面との間に形成される上流領域１８１と、
・流体排出部５５と繋がる下流領域１８３と、
・上流領域１８１と下流領域１８３とを連通する中間領域（バッファ空間１８２）と、
を有している。これらのうち上流領域１８１およびバッファ空間１８２は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、処理空間ＳＰからの処理流体の流れ方向Ｙに対して直交するＸ方向において基板Ｓの直径よりも広い幅（本発明の「第１幅」に相当）にわたって設けられている。これに対し、Ｘ方向における下流領域１８３の幅（本発明の「第２幅」に相当）は大幅に狭まっている。このため、従来技術と同様に排気流路１８に対して特段の工夫を施さない場合には、排気流路１８のインレット側、つまり上流領域１８１で処理流体の逆流が生じ、処理済の処理流体が上流領域１８１から処理空間ＳＰに流れ込むことがある。そこで、本実施形態では、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１部材１１の一部（後で説明する隔壁１１２）をバッファ空間１８２に延設するとともに（－Ｙ）方向側の端部を凹凸形状に仕上げ、本発明の「整流部」として機能させている。なお、これらの点については、後で詳述する。

同様に、処理空間ＳＰの底面と支持トレイ１５の下面とはいずれも水平な平面をなしており、両者は一定のギャップを保って平行に対向している。このギャップが、支持トレイ１５の下面に沿って流れる処理流体を流体排出部５５に導く排気流路１８の上流領域１８５として機能する。また、支持トレイ１５の下面側の上流領域１８５は、支持トレイ１５の上面側と同様に、バッファ空間１８６を介して下流領域１８７と接続されている。すなわち、支持トレイ１５の下面側における排気流路１８は、以下の３つの領域、つまり、
・支持トレイ１５の下面と第２部材１２の上面との間に形成される上流領域１８５と、
・流体排出部５５と繋がる下流領域１８７と、
・上流領域１８５と下流領域１８７とを連通する中間領域（バッファ空間１８６）と、
を有している。これらのうち上流領域１８５およびバッファ空間１８６も、支持トレイ１５の上面側と同様に、Ｘ方向において基板Ｓの直径よりも広い幅（本発明の「第１幅」に相当）にわたって設けられている。これに対し、Ｘ方向における下流領域１８７の幅（本発明の「第２幅」に相当）は大幅に狭められている。したがって、上記逆流を防止するために本実施形態では、第２部材１２の一部（後で説明する隔壁１２２）をバッファ空間１８６に延設するとともに左側端部を凹凸形状に仕上げ、本発明の「整流部」として機能させている。なお、これらの点についても、後で詳述する。

処理空間ＳＰにおいて支持トレイ１５の上方を流れた処理流体は、上流領域１８１、バッファ空間１８２および下流領域１８３を介して出力ポート１０４へ送出される。出力ポート１０４は、配管５５１によって流体排出部５５に接続されており、配管５５１の途中にはバルブ５５２が介挿されている。

同様に、処理空間ＳＰにおいて支持トレイ１５の下方を流れた処理流体は、上流領域１８５、バッファ空間１８６および下流領域１８７を介して出力ポート１０５へ送出される。出力ポート１０５は、配管５５３によって流体排出部５５に接続されており、配管５５３の途中にはバルブ５５４が介挿されている。

バルブ５５２、５５４は制御ユニット９０により制御されている。制御ユニット９０からの制御指令に応じてバルブ５５２、５５４が開成すると、処理空間ＳＰ内の処理流体が配管５５１、５５３を介して流体排出部５５に回収される。

次に、整流部の構成および動作について、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ａおよび図５Ｂを参照しつつ説明する。図３Ａおよび図３Ｂは処理チャンバの開口部周辺の構造および整流部を例示する図である。より具体的には、図３Ａは処理チャンバ１００の開口部１０１を示す外観図である。また、図３Ｂは、処理チャンバ１００の内部構造を見やすく示すために、図３Ａからシール部材１６および第１部材１１と第２部材１２との境界線の図示を省き、代わりに図３Ａでは隠れている構造を隠れ線（点線）によって示したものである。

これらの図に示されるように、処理チャンバ１００の（－Ｙ）側端面には、環状のシール部材１６が取り付けられ、シール部材１６に囲まれた内部領域に開口部１０１が設けられている。より具体的には、処理チャンバ１００を構成する第１部材１１、第２部材１２の（－Ｙ）側端面に、表面が（＋Ｙ）側に後退した凹部１１１、１２１が設けられている。そして、第１部材１１の凹部１１１の下端には、Ｘ方向における幅が処理空間ＳＰの幅と同じかこれよりも少し大きく、かつ上下方向（Ｚ方向）に薄い鍔状の隔壁１１２が（－Ｙ）方向に突出して設けられている。

隔壁１１２は、支持トレイ１５と対向しながら（－Ｙ）方向に延びる第１部材１１の（－Ｙ）側下端部であり、図４に示すように上流領域１８１とバッファ空間１８２とを部分的に仕切っている。したがって、上流領域１８１を流れてくる処理流体（点線）は隔壁１１２の（－Ｙ）側を通過し、さらに（＋Ｚ）方向に向きを変えてバッファ空間１８２に流れ込む。また、本実施形態では、隔壁１１２に対し、Ｘ方向における略中央部に２つの切欠部位１１２ａが設けられている。これにより、隔壁１１２は凹凸形状に仕上げられ、Ｘ方向における中央部での処理流体の流量が高められる一方、Ｘ方向における両端部での処理流体の流量が抑制される。つまり、凹凸部を有する隔壁１１２が本発明の「整流部」として機能する。

また、第２部材１２の凹部１２１の上端にも、Ｘ方向における幅が処理空間ＳＰの幅と同じかこれよりも少し大きく、かつ上下方向（Ｚ方向）に薄い鍔状の隔壁１２２が（－Ｙ）方向に突出して設けられている。

隔壁１２２は、支持トレイ１５と対向しながら（－Ｙ）方向に延びる第２部材１２の（－Ｙ）側上端部であり、上流領域１８５とバッファ空間１８６とを部分的に仕切っている。したがって、上流領域１８５を流れてくる処理流体は隔壁１２２の（－Ｙ）側を通過し、さらに（－Ｚ）方向に向きを変えてバッファ空間１８６に流れ込む。また、本実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、隔壁１２２に対し、Ｘ方向における略中央部に２つの切欠部位１２２ａが設けられている。これにより、隔壁１２２は凹凸形状に仕上げられ、Ｘ方向における中央部での処理流体の流量が高められる一方、Ｘ方向における両端部での処理流体の流量が抑制される。つまり、凹凸部を有する隔壁１２２は、隔壁１１２と同様に、本発明の「整流部」として機能する。

隔壁１１２上方の上部空間は、その（－Ｙ）側開口部を蓋部材１４により閉塞されることによってバッファ空間１８２として機能する。また、隔壁１２２下方の下部空間は、その（－Ｙ）側開口部を蓋部材１４により閉塞されることによってバッファ空間１８６として機能する。凹部１１１の上面には、そのＸ方向両端部近傍に下流領域１８３、１８３が接続されている。下流領域１８３、１８３は、第１部材１１の上面に設けられた出力ポート１０４、１０４に連通している。また凹部１２１の下面には、そのＸ方向両端部近傍に下流領域１８７、１８７が接続されている。下流領域１８７、１８７は、第２部材１２の下面に設けられた出力ポート１０５、１０５に連通している。そして、出力ポート１０４、１０４、１０５、１０５に流体排出部５５が接続されて処理流体を回収する。

このように第１実施形態では、排気流路１８のインレット側、つまり上流領域１８１、１８５ではＸ方向に幅広な範囲で処理済の処理流体が流入可能に構成される一方で、排気流路１８のアウトレット側、つまり下流領域１８３、１８７ではＸ方向に幅狭な範囲で処理流体を流出させる必要がある。したがって、既述した問題が懸念されるが、第１実施形態では、整流部として機能する隔壁１１２、１２２が設けられているため、排気流路１８での排気バランスが良好に調整される。この点について、図４、図５Ａおよび図５Ｂを参照しつつ説明する。

図５Ａは隔壁の切欠部位近傍での処理流体の流れを模式的に示す断面図である。また、図５Ｂは隔壁のＸ方向端部近傍での処理流体の流れを模式的に示す断面図である。隔壁１１２、１２２の切欠部位１１２ａ、１２２ａ近傍では、図４に示すように、隔壁１１２、１２２は（＋Ｙ）側に後退しており、凹部位に相当している。一方、切欠部位１１２ａ、１２２ａ以外においては、隔壁１１２、１２２は、上流領域１８５からバッファ空間１８６に流れる処理流体に向かって突出しており、凸部位に相当している。このため、Ｘ方向において下流領域１８３、１８７から離れた中央部では、図４および図５Ａに示すように、比較的大きな流量で処理流体が上流領域１８５からバッファ空間１８６に流れ込み、Ｘ方向両端に向けて流通される。一方、Ｘ方向両端部では、図４および図５Ｂに示すように、中央部に比べて上流領域１８５からバッファ空間１８６に流れ込む処理流体の流量が抑制される。

以上のように、第１実施形態によれば、排気流路１８において下流領域１８３、１８７をＸ方向両端部に設けたことに対応して隔壁１１２、１２２に凹部位と凸部位とを設け、隔壁１１２、１２２を整流部として機能させている。すなわち、流体排出部５５により処理済の処理流体を排出する際に、排気流路１８のうち隔壁１１２、１２２を設けた整流位置ＲＰ（図２Ｂ、図４）に流れ込む処理流体を整流する。これにより、整流位置ＲＰに対する処理空間ＳＰ側での処理流体の流れと、整流位置ＲＰに対する前記流体排出部側での前記処理流体の流れとのバランスが調整される。つまり、排気流路１８における排気のバランスが確保される。その結果、処理済の処理流体が処理空間ＳＰに逆流して基板Ｓを汚染するのを効果的に防止することができる。

図６は、本発明に係る基板処理装置の第２実施形態における処理チャンバの開口部周辺の構造および整流部を例示する図である。なお、図６およびその説明において、実質的に図３Ａおよび図３Ｂに記載のものと同様の機能を有する構造には同一符号を付して、詳しい説明を省略する。

第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、整流部の構成である。つまり、第１実施形態では、第１部材１１の一部（隔壁１１２）および第２部材１２の一部（隔壁１２２）を本発明の「整流部」として機能させている。これに対し、第２実施形態では、独立した隔壁整流部材１９１、１９２がそれぞれ第１部材１１および第２部材１２に対して着脱自在となっている。

隔壁整流部材１９１は、図６に示すように、断面が略Ｌ字型のアングル状部材である。この隔壁整流部材１９１を構成する２つの翼部位のうち（－Ｙ）方向に延びる翼部位の幅方向中央部に２つの切欠部位１９１ａ、１９１ａが設けられている。そして、もう一方の翼部位が、第１部材１１の凹部１０１ａに密接された状態で、固定ねじ１１３ａにより第１部材１１に固定される。これによって、隔壁整流部材１９１は第１実施形態の隔壁１１２と同様に、隔壁機能と整流機能とを発揮する。また同様に、開口部１０１ｂの下部には、隔壁整流部材１９２が固定ねじ１２３ａにより固結され、隔壁機能を発揮する。また同時に、幅方向中央部に設けられた２つの切欠部位１９２ａ、１９２ａを有する隔壁整流部材１９２が整流機能を発揮する。

このように第２実施形態では、隔壁整流部材１９１、１９２が着脱自在であるため、基板Ｓの種類や処理条件などに対応した隔壁整流部材１９１、１９２を用いることができる。例えば、予め切欠部位１９１ａ、１９２ａの数、形状および大きさなどが互い異なる複数の隔壁整流部材１９１、１９２を準備することができる。そして、それらのうち基板Ｓの種類や処理条件などに適合する隔壁整流部材１９１、１９２をそれぞれ選択して処理チャンバ１００に装着することができる。これによって、多種多様な基板Ｓや処理条件などに対応することができ、基板処理装置１の汎用性を高めることができる。

以上説明したように、第１実施形態および第２実施形態においては、主として第１ないし第３部材１１～１３により構成される処理チャンバ１００が本発明の「容器本体」として機能している。また、蓋部材１４が本発明の「蓋部」の一例に相当している。そして、これら処理チャンバ１００と蓋部材１４とにより本発明の「処理容器」が構成されている。また、開口部１０１が本発明の「開口部」に相当している。また、Ｙ方向、Ｘ方向およびＺ方向がそれぞれ本発明の「第１方向」、「第２方向」および「第３方向」に相当している。

また、第１実施形態および第２実施形態では、出力ポート１０４、１０５の周辺領域は、流体排出部５５により強く排気されており、排気流路１８のうち（＋Ｘ）方向側および（－Ｘ）方向側の端部範囲が本発明の「強排気範囲」の一例に相当している。一方、出力ポート１０４、１０５から離れたＸ方向における中央範囲が本発明の「弱排気範囲」の一例に相当している。

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、上記実施形態の基板処理装置１では、２つの出力ポート１０４、１０４（１０５、１０５）がＸ方向において振り分けて設けられており、上記中央範囲が弱排気範囲となっている。このため、切欠部位１１２ａ、１２２ａ、１９１ａ、１９２ａがＸ方向における中央部に設けられている。しかしながら、切欠部位の配設位置はこれに限定されるものではなく、任意である。例えば図７Ａに示すように、（－Ｘ）方向側のみに出力ポート１０４、１０５が設けられている場合、（＋Ｘ）方向側に切欠部位１１２ａ、１２２ａ（１９１ａ、１９２ａ）を設けてもよい（第３実施形態）。逆に、図７Ｂに示すように、（＋Ｘ）方向側のみに出力ポート１０４、１０５が設けられている場合、（－Ｘ）方向側に切欠部位１１２ａ、１２２ａ（１９１ａ、１９２ａ）を設けてもよい（第４実施形態）。

また、上記実施形態では、排気流路１８を構成する上流領域１８１（１８５）とバッファ空間１８２（１８６）との間に隔壁１１２（１２１）や隔壁整流部材１９１（１９２）を設けているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。例えば図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂに示す基板処理装置に対しても本発明を適用可能である。

図８Ａは、本発明に係る基板処理装置の第５実施形態における処理流体の流路の平面図である。また、図８Ｂは、第５実施形態において用いられる整流部の一例を示す斜視図である。また、図９Ａは、幅方向中央部近傍での処理流体の流れを模式的に示す断面図である。さらに、図９Ｂは、幅方向端部近傍での処理流体の流れを模式的に示す断面図である。第５実施形態では、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、隔壁や隔壁整流部材が設けられず、処理空間ＳＰから（－Ｙ）方向に流れてくる処理流体が上流領域１８１、１８５を通過し、そのままバッファ空間１８２に流入する。一方、第５実施形態では、図８Ｂに示す整流部２０の凹凸面（下面）が上流領域１８１を臨むように整流部２０が第１部材１１の下面に取り付けられている。なお、上流領域１８５についても同様に構成されている。つまり、整流部２０と同様に構成された整流部２１は、その凹凸面（上面）が上流領域１８５を臨むように、第２部材１２の上面に取り付けられている。

整流部２０、２１は、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、Ｘ方向に延設されたプレート形状を有している。この整流部２０は、下面中央部に切欠部位２０１、２０１が形成された凹凸形状を有し、上流領域１８１のアウトレット位置（整流位置ＲＰ）で上流領域１８１からバッファ空間１８２に流れる処理流体を整流する。また、整流部２１は、上面中央部に切欠部位２１１、２１１が形成された凹凸形状を有し、上流領域１８５のアウトレット位置（整流位置ＲＰ）で上流領域１８５からバッファ空間１８６に流れる処理流体を整流する。このため、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、出力ポート１０４、１０５がＸ方向の両側、（＋Ｘ）方向側のみ、（－Ｘ）方向側のみに設けられた装置に本発明を適用しているが、出力ポート１０４、１０５がＸ方向における中央部に設けられた装置に対しても本発明を適用することができる。例えば図１０に示すように、出力ポート１０４、１０５がＸ方向中央部に設けられる場合、切欠部位１１２ａ、１２２ａ、１９１ａ、１９２ａをＸ方向における両端部に振り分けて設けるのが望ましい（第６実施形態）。この第６実施形態では、Ｘ方向における中央部に出力ポート１０４、１０５が設けられていると、Ｘ方向における中央範囲が本発明の「強排気範囲」に相当し、端部範囲が「弱排気範囲」に相当する。したがって、切欠部位１１２ａ、１２２ａ、１９１ａ、１９２ａが設けられていることによって、端部範囲では比較的大きな流量で処理流体が上流領域からバッファ空間に流れ込む。一方で、中央範囲には、隔壁１１２、１２２に切欠部位が設けられていないため、端部に比べて上流領域からバッファ空間に流れ込む処理流体の流量が抑制される。このように、端部に設けられた切欠部位１１２ａ、１２２ａ、１９１ａ、１９２ａによって凹凸部が形成された隔壁１１２、１２２が、本発明の「整流部」として機能する。

また、上記実施形態では、排気流路１８のインレット側（処理空間ＳＰ側）は、Ｘ方向に延びるスリット状に開口されており、処理空間ＳＰを流れてくる処理流体を効率的に取り込み可能となっている。ただし、インレット側の排気流路１８の構成については、これに限定されるものではなく、例えば複数の貫通孔をＸ方向に配列したパンチングプレートを介して処理流体を取り込むように構成した排気流路を有する基板処理装置に対して本発明を適用することができる。すなわち、本発明については、特許文献１～４に記載された装置に対しても適用することができ、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、排気流路１８は、３種類の領域、つまり上流領域、中間領域（バッファ空間）および下流領域で構成されている。しかしながら、本発明については、排気流路１８が上流領域と下流領域とで構成される基板処理装置に対して適用することができる。

また、上記実施形態の処理で使用される各種の化学物質は一部の例を示したものであり、上記した本発明の技術思想に合致するものであれば、これに代えて種々のものを使用することが可能である。

この発明は、処理容器内で基板を処理流体によって処理する基板処理技術全般に適用することができる。特に、高圧流体を用いた処理、例えば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適用することができる。

１…基板処理装置
１４…蓋部材
１５…支持トレイ
１８…排気流路
２０，２１…整流部
５５…流体排出部
１００…処理チャンバ（容器本体）
１１２、１２２…隔壁（整流部）
１８１、１８５…上流領域
１８２、１８６…バッファ空間（中間領域）
１８３、１８７…下流領域
１９１、１９２…隔壁整流部材（整流部）
ＲＰ…整流位置
Ｓ…基板
ＳＰ…処理空間
Ｘ…第２方向
Ｙ…第１方向
Ｚ…第３方向

Claims (7)

1. 基板を処理空間に収容する処理容器と、
   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、
   前記処理容器内で前記処理空間と連通して形成される排気流路を経由して前記処理空間から前記処理流体を排出する流体排出部と、
   前記排気流路の整流位置に設けられる整流部と、を備え、
   前記整流部は、前記流体排出部による前記処理流体の排出時において前記整流位置に流れ込む前記処理流体を整流することで、前記整流位置に対する前記処理空間側での前記処理流体の流れと、前記整流位置に対する前記流体排出部側での前記処理流体の流れとのバランスを調整することを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記排気流路は、
   前記処理空間から前記排気流路に前記処理流体が流れる第１方向に対して直交する第２方向において第１幅にわたって設けられる上流領域と、
   前記第２方向において前記第１幅よりも狭い第２幅を有し、前記流体排出部と接続されて前記上流領域を介して流れ込む前記処理流体を前記流体排出部に流通させる下流領域とを有し、
   前記整流部は、前記第２方向において前記下流領域に対応する強排気範囲での前記処理流体の流量と、前記第２方向において前記下流領域以外の領域に対応する弱排気範囲での前記処理流体の流量と、を相違させる基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記整流部は、前記第２方向に延設して設けられ、前記強排気範囲において前記排気流路に沿って流れる前記処理流体に向かって突出して設けられる凸部位と、前記弱排気範囲において前記排気流路に沿って流れる前記処理流体から後退して設けられる凹部位と、を有する基板処理装置。
4. 請求項２または３に記載の基板処理装置であって、
   前記排気流路は、前記上流領域と前記下流領域との間に設けられ、前記上流領域を前記第１方向に流れる前記処理流体の流れ方向を前記第１方向および前記第２方向の両方と直交する第３方向に変化させながら前記下流領域に案内する中間領域をさらに有し、
   前記整流部は、前記上流領域と前記中間領域との間で前記処理流体を整流する基板処理装置。
5. 請求項２または３に記載の基板処理装置であって、
   前記整流部は、前記上流領域で前記処理流体を整流する基板処理装置。
6. 請求項２ないし５のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記基板を支持しながら前記処理空間に収容可能な支持トレイをさらに備え、
   前記処理容器は、前記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し、
   上記上流領域は、前記容器本体の前記処理空間に前記第１方向から前記支持トレイが収容されて前記容器本体と前記支持トレイとの間に形成される空間であり、
   前記整流部は、前記容器本体のうち前記支持トレイと対向しながら前記第１方向側の端部に設けられる基板処理装置。
7. 処理容器の処理空間に超臨界処理用の処理流体を供給して前記処理空間に収容される基板を超臨界処理する供給工程と、
   前記処理容器内で前記処理空間と連通して形成される排気流路を経由して流体排出部により前記処理空間から前記処理流体を排出する排出工程と、を備え、
   前記排出工程では、整流部を前記排気流路の整流位置に設けて前記整流位置に流れ込む前記処理流体を整流することで、前記整流位置に対する前記処理空間側での前記処理流体の流れと、前記整流位置に対する前記流体排出部側での前記処理流体の流れとのバランスを調整することを特徴とする基板処理方法。

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