JP3835593B2 - 高圧処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧状態の処理流体を用いる高圧処理装置に関し、より特定的には、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板の如きＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用基板、フォトマスク用ガラス基板および光ディスク用基板など（以下、単に「基板」と称する）に高圧状態の処理流体を供給することによって当該基板の高圧処理、例えば基板に付着した汚染物質の除去処理等を行う高圧処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品等が形成された基板の洗浄における脱フロン化の流れに伴い、超臨界二酸化炭素のような低粘度の高圧状態の処理流体を剥離液またはリンス液として使用することが注目されている。
【０００３】
また、近年の半導体デバイスの縮小化（シュリンク）によって、更にデバイスの設計ルール（テクノロジーノード）がより微細化しており、その勢いは更に加速されている。この様な半導体デバイスにおいては、構造上非常に微細な溝（トレンチ）や穴（ホール）の洗浄が必要である。前者はキャパシタ（コンデンサーの容量部分）や横配線（平面的な配線）、後者は縦配線（３次元的な配線、横配線と横配線との接続、トランジスタのゲート電極への接続）等である。
【０００４】
この様な微細な構造は、その幅の深さの比、いわゆるアスペクト比（縦横比）が非常に大きくなってきており、幅が狭く深い溝や径が小さく深い穴を形成している。この幅や径がサブミクロンになっていて、そのアスペクト比も１０を超えるようなものが出現している。この様な微細構造をドライエッチング等で半導体基板上に製造した後には、上部の平坦部分のみならず溝や穴の側壁やその底に、レジスト残骸、ドライエッチングで変質したレジスト、底の金属とレジストの化合物および酸化した金属等の汚染が残っている。
【０００５】
これらの汚染は、従来、溶液系の薬液によって洗浄していた。しかし、この様な微細な構造では、薬液の侵入及び純水による置換がスムーズにいかなくなり、洗浄不良が生じるようになってきている。また、エッチングされた絶縁物が配線による電気信号の遅延を防止するために、低誘電率の材料（いわゆるＬｏｗ−ｋ材）を使用しなくてはならなくなり、薬液によってその特性である低誘電率が悪化すると言う問題が発生している。その他、配線用の金属が露出している場合は、金属を溶解する薬液が使用できない等の制限も生じている。
【０００６】
このような、半導体デバイスの微細構造の洗浄に、その特性から超臨界流体（Ｓｕｐｅｒ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｌｕｉｄ：ＳＣＦ）、主に二酸化炭素の超臨界流体が注目されている。二酸化炭素の超臨界流体そのものは不活性であるが、二酸化炭素流体は、ヘキサン程度の溶解力を有しているため、基板表面の水分や油脂分等の除去は容易に行える。また、例えば、上記の汚染の洗浄に使用されるアミン類やフッ化アンモン等を混入させると、ある適当な濃度範囲で多成分系の超臨界流体となり、微細なデバイス構造に容易に侵入して上記の汚染を除去できる。また、汚染と共に混入しているアミン類やフッ化アンモン等を容易に微細デバイス構造より除去可能である。
【０００７】
また、超臨界流体では、溶液系の薬液のように低誘電率の絶縁物に浸透しても残留しないため、その特性を変化させることが無い。従って、半導体デバイスの微細構造の洗浄に非常に適していると言え、多いに注目されている。
【０００８】
ここで、超臨界流体とは、臨界圧力Ｐｃ以上かつ臨界温度Ｔｃ以上で得られる物質の状態をいう。この超臨界流体は、液体と気体の中間的性質を有するため、精密な洗浄に適しているといえる。すなわち、超臨界流体は、液体に近い密度を持ち溶解性が高いため、有機成分の洗浄に有効であり、気体のように拡散性が優れるため、短時間に均一な洗浄が可能であり、気体のように粘度が低いため、微細な部分の洗浄に適しているのである。
【０００９】
この超臨界流体に変化させる物質には、二酸化炭素、水、亜酸化窒素、アンモニア、エタノール等が用いられる。二酸化炭素は、臨界圧力Ｐｃが７．４ＭＰａ、臨界温度Ｔｃが約３１℃であり、比較的簡単に超臨界状態が得られること、及び無毒であることから、多く用いられている。
【００１０】
そして、上記超臨界流体を用いて基板の洗浄処理を行う装置としては、図６に示す構成が考えられる。図６に示す高圧処理装置は、液体の二酸化炭素が封入されたボンベ２１と、凝縮器２２と、昇圧手段２３と、加熱器２４と、混合器３０と、ＳＣＦチャンバ（基板洗浄槽）２５と、循環機２６と、減圧器２７と、分離回収槽２８と、切替部２９と、バルブＶ１を介して接続される薬液供給部３１とで構成される。
【００１１】
以下、この構成による高圧処理装置の洗浄動作を簡単に説明する。まず、被洗浄物である基板が、ＳＣＦチャンバ２５内に設置されて密閉される。基板が設置されると、以下の洗浄処理が開始される。最初にボンベ２１の液体二酸化炭素が、凝縮器２２へ供給されて液体のまま貯留される。液体二酸化炭素は、昇圧手段２３において臨界圧力Ｐｃ以上の圧力まで昇圧され、さらに加熱器２４において臨界温度Ｔｃ以上の温度まで加熱されて超臨界二酸化炭素となり、混合器３０へ送られる。混合器３０は、バルブＶ１を介して供給される所定の薬液と超臨界二酸化炭素とを混合し、ＳＣＦチャンバ２５へ送出する。
【００１２】
ここで薬液について説明する。二酸化炭素流体は、ヘキサン程度の溶解力を有しているため、基板表面の水分や油脂分等の除去は容易に行えるが、レジストやエッチングポリマー等の高分子汚染物質に対する溶解力は不十分であって、二酸化炭素単独でこれらの汚染物質を剥離・除去することは難しい。このため、二酸化炭素にさらに薬液（助剤）を添加して、高分子汚染物質を剥離・除去する。
【００１３】
ＳＣＦチャンバ２５では、超臨界二酸化炭素と基板とを接触させることで洗浄が行われる。この基板洗浄は、切替部２９の切替と循環機２６の動作のＯＮによって、薬液が混合された超臨界二酸化炭素を所定の期間だけ循環させて行われる。この基板の循環洗浄は、洗浄に要する時間を短縮することを目的として行われる。
【００１４】
基板洗浄後の汚染物質（洗浄によって基板から超臨界二酸化炭素に溶解もしくは分散した有機物、無機物、金属、パーティクル、水等）が溶解もしくは分散した薬液が混合された超臨界二酸化炭素は、減圧器２７において最終的な減圧がなされて気化された後、分離回収槽２８において気体の二酸化炭素と薬液と汚染物質とに分離される。分離された薬液及び汚染物質は排出され、気体の二酸化炭素は、回収されて凝縮器２２で再利用される。以上の洗浄処理が、所定の時間繰り返されることにより基板洗浄が完了する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高圧処理装置を継続使用する場合、上記循環系の流路等に薬液や残留物が蓄積するため、洗浄終了毎に系全体をクリーニングしなければならない。また、同じ装置で異なった薬液を使用して洗浄を行う場合、薬液変更前に系内に残存する前の処理で使用していた薬液を、クリーニングで除去しなければならない。このクリーニング処理は、通常薬液を混合せず超臨界流体のみを系全体に流動させる。従って、循環系の一部である循環流路３２をクリーニングする場合、超臨界流体のみを循環させ、一定時間の経過後、循環系の超臨界流体を減圧器２７に排出する動作を繰り返さなければならない。
【００１６】
このような処理動作による系全体のクリーニングは、クリーニング処理時間が長くなる。そのため、高圧処理装置のスループット低下を招き、また、クリーニング処理に使用する超臨界流体の使用量も多くなり、コストの増加の原因となっていた。
【００１７】
さらに、前述したようなクリーニング処理は、高圧処理装置の処理動作とは異なり、別途、非定型的に行われる処理であるので循環系内の清浄度が上がらない。そのため、被処理体の清浄度も悪化する。また、薬液を変更して洗浄を行う場合、クリーニング処理前に使用していた薬液と変更後の薬液とが互いに循環系内で混合されるため、上記混合により薬液間で化学反応が起きる、あるいは所望の洗浄処理ができない等の理由により、その高圧処理装置で使用可能な薬液が限定される問題があった。
【００１８】
また、従来の高圧処理装置で上記クリーニング処理を行う場合、別のラインから薬液を含まない超臨界流体を循環系に供給する、図７のような方法も知られている。図７において、当該高圧処理装置では、フレッシュＳＣＦ供給部３３から新鮮な超臨界二酸化炭素が供給されるため、ＳＣＦチャンバ２５内部の清浄度は向上する。しかしながら、前述のクリーニング処理動作と同様に、循環系内のクリーニングは、装置全体をクリーニング処理動作のみに作動させる限られた処理となるため、前述した課題を解決できなかった。
【００１９】
このような問題は、超臨界流体を用いた洗浄方式に限らず、亜臨界流体や、例えばアンモニアによる高圧ガスを用い、密閉処理槽内で基板を現像、洗浄、乾燥等の高圧処理を行う場合にも同様である。
【００２０】
亜臨界流体とは、一般的に、臨界点手前の領域にある高圧状態の液体を言う。この領域の流体は、超臨界流体とは、区別される場合があるが、密度等の物理的性質は連続的に変化するため、物理的な境界は存在せず、亜臨界流体として使用される場合もある。亜臨界あるいは広義には臨界点近傍の超臨界領域に存在するものは、高密度液化ガスとも称する。
【００２１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、高圧処理装置の流路系を効率よくクリーニングすることができ、かつ、その流路系の清浄度を向上できる高圧流体を用いた高圧処理装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、高圧流体を用いて被処理体を処理する高圧処理装置であって、
高圧流体を一方向に循環させる循環系と、
循環系内に設けられ、循環系を循環する高圧流体を用いて被処理体を処理し、処理後、高圧流体を循環系に戻す処理部と、
循環系内に設けられ、流路を切り替えることによって高圧流体を循環系へ供給および／または循環系から排出させる供給排出切替部と、
供給排出切替部を介して高圧流体を循環系に供給する供給系と、
循環系から高圧流体を排出する排出系と、
循環系を循環している高圧流体を供給排出切替部から取り出し、排出系に供給するバイパス流路とを備え、
被処理体を処理するとき、供給系から供給された高圧流体が、循環系を循環し、
循環系をクリーニングするとき、供給排出切替部の流路を切り替えることにより、供給系から供給される高圧流体が、循環系を過不足なく一巡した後、バイパス流路を介して排出系に流れることを特徴とする。
【００２３】
第１の発明によれば、供給排出切替部の流路を変更することにより、高圧流体の供給系、循環系、および循環系をクリーニングする流路系を簡単に切り替えることができる。また、循環系をクリーニングする流路系では、一つの系で循環系等に残存している薬液等を連続して排液として取り出すことができるため、循環工程と排出工程とを繰り返す必要がない。したがって、上記クリーニングの処理時間が短くなるため装置のスループットが向上し、上記クリーニングに使用する処理流体の量も少なくなるためコストを低減することができる。また、単発的なクリーニングではなくサイクル的に連続して循環系をクリーニングできるため、循環系の清浄度を容易に上げることができる。さらに、上記効果は、一つの高圧流体の供給系を備えるだけで実現することができる。
【００２４】
第２の発明は、第１の発明に従属する発明であって、
循環系内には、高圧流体以外の薬液を薬液供給部より循環系に供給する薬液混合部を、さらに処理部の一次側に備えることを特徴とする。
【００２５】
第２の発明の高圧処理装置によれば、汚染物質に応じた薬液を処理に利用することにより、より処理能力の高い装置を実現できる。また、循環系には上記クリーニング処理前に使用していた薬液が残存しないため、上記クリーニング処理後に異なった薬液を使用する場合、上記クリーニング処理前に使用していた薬液との混合や薬液同士の化学反応等を防止することができる。その結果、本処理装置は、使用する薬液によって用途が限定されることがなくなり、多種多様の薬液の使用が可能な装置として用いることができる。
【００２６】
第３の発明は、第１または第２の発明に従属する発明であって、
循環系内には、循環系を循環する高圧流体を加熱する加熱部を備えることを特徴とする。
【００２７】
第３の発明の高圧処理装置によれば、循環系を適切な温度で安定させることができるため、循環系で処理する場合、処理部へは安定した状態で高圧流体を供給することができる。
【００２８】
第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかに従属する発明であって、
循環系を循環する高圧流体の流路の切り替えを制御する制御部をさらに備え、供給排出切替部は、制御部によって流路を切り替え高圧流体を循環系へ供給および／または循環系から排出させることを特徴とする。
【００２９】
第４の発明の高圧処理装置によれば、制御部で処理系統を自動的に切り替えることができる。
【００３０】
第５の発明は、高圧流体を用いて被処理体を処理する高圧処理装置であって、
高圧流体を一方向に循環させる循環系と、
循環系内に設けられ、循環系を循環する高圧流体を用いて被処理体を処理し、処理後、高圧流体を循環系に戻す処理部と、
循環系内に設けられ、流路を切り替えることによって高圧流体を循環系へ供給および／または循環系から排出させる供給排出切替部と、
循環系に高圧流体を供給する第１の供給系と、
供給排出切替部を介して循環系に高圧流体を供給する第２の供給系と、
循環系から高圧流体を排出する排出系と、
循環系を循環している高圧流体を供給排出切替部から取り出し、排出系に供給するバイパス流路とを備え、
被処理体を処理するとき、供給系から供給された高圧流体が、循環系を循環し、
循環系をクリーニングするとき、供給排出切替部の流路を切り替えることにより、第２の供給系から供給される高圧流体が、循環系を過不足なく一巡した後、バイパス流路を介して排出系に流れることを特徴とする。
【００３１】
第５の発明の高圧処理装置によれば、供給排出切替部の流路を変更することにより、高圧流体の供給系、循環系、および循環系をクリーニングする流路系を簡単に切り替えることができる。また、循環系をクリーニングする流路系では、一つの流路系で循環系等に残存している薬液等を連続して排液として取り出すことができるため、循環工程と排出工程とを繰り返す必要がない。したがって、上記クリーニングの処理時間が短くなるため装置のスループットが向上し、上記クリーニングに使用する処理流体の量も少なくなるためコストを低減することができる。また、単発的なクリーニングではなくサイクル的に連続して循環系をクリーニングできるため、循環系の清浄度を容易に上げることができる。
【００３２】
第６の発明は、第５の発明に従属する発明であって、
供給排出切替部は、循環系上の処理部の一次側直近に設けられることを特徴とする。
【００３３】
第６の発明の高圧処理装置によれば、被処理体の処理によって生じた化学物質の残留物等が構造的に最も蓄積しやすい処理部に清浄な高圧流体を直接供給することが可能であるため、クリーニング後の処理工程では、より清浄度の高い処理結果を得ることができる。
【００３４】
第７の発明は、第５または第６の発明に従属する発明であって、
循環系内には、高圧流体以外の薬液を薬液供給部より循環系に供給する薬液混合部を、さらに供給排出切替部の一次側に備えることを特徴とする。
【００３５】
第８の発明は、第５〜第７の発明のいずれかに従属する発明であって、
循環系内には、循環系を循環する高圧流体を加熱する加熱部を備えることを特徴とする。
【００３６】
第９の発明は、第５〜第８の発明のいずれかに従属する発明であって、
循環系を循環する高圧流体の流路の切り替えを制御する制御部をさらに備え、供給排出切替部は、制御部によって流路を切り替え高圧流体を循環系へ供給および／または循環系から排出させることを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高圧処理装置の構成を示すブロック図である。図１において、当該高圧処理装置は、ボンベ１と、凝縮器２と、昇圧手段３−１および３−２と、加熱器４と、薬液混合器５と、薬液供給部６と、ＳＣＦチャンバ７と、減圧器８と、分離回収槽９と、切替部１０と、バイパス切替部１００と、バルブＶ１とで構成される。そして、各々が耐圧性の管で接続されており、切替部１０とバイパス切替部１００とを循環流路１１が接続し、バイパス切替部１００と切替部１０の二次側とをバイパス流路１２が接続する。さらに、切替部１０とバイパス切替部１００とのバルブの開閉を制御する切替制御部２００を備える。
【００３８】
図２は、当該高圧処理装置に係るバイパス切替部１００の断面図である。バイパス切替部１００は、耐圧性の４本の管Ａ〜Ｄを備えており、管Ａが循環流路１１と、管Ｂが加熱器４と、管Ｃが昇圧手段３−１と、管Ｄがバイパス流路１２とそれぞれ接続されている。また、バイパス切替部１００は、バルブ１０１−１〜３を備えており、バルブ１０１−１が管ＡとＤとの接続を開閉し、バルブ１０１−２が管ＡとＢとの接続を開閉し、バルブ１０１−３が管ＢとＣとの接続を開閉することができる。なお、バルブ１０１−１〜３は、手動により開閉してもいいし、電磁力やエアー圧等を用いて別の制御装置によって開閉してもかまわない。このバイパス切替部１００が、本発明の供給排出切替部に相当する。
【００３９】
まず、当該高圧処理装置の各構成の動作について説明する。なお、本実施形態では、処理流体として二酸化炭素を用いた場合を説明するが、その他、亜酸化窒素、アルコール、エタノール、水等の超臨界流体の状態へ変化できる物質であってもよい。また、本実施形態の基板洗浄槽としてのＳＣＦチャンバ７に用いられる基板洗浄方式は、複数の基板を同時に洗浄するバッチ方式又は枚葉方式のいずれであってもよい。
【００４０】
ボンベ１には、基板の洗浄に用いられる液化状の二酸化炭素が封入されている。凝縮器２は、分離回収槽９から供給される気体の二酸化炭素を冷却して液化させる。昇圧手段３−１および３−２は、ポンプや圧縮機で構成され、昇圧手段３−１は凝縮器２で液化された液体二酸化炭素を、臨界圧力Ｐｃ以上の所定の圧力まで昇圧させる。すなわち、液体二酸化炭素は、昇圧手段３−１を通じてバイパス切替部１００に送られる。このボンベ１からバイパス切替部１００までの流路が、本発明の供給系に相当する。
【００４１】
ここで、バイパス切替部１００は、バルブ１０１−３のみ開かれており、他のバルブ１０１−１および１０１−２は閉じられている。したがって、液体二酸化炭素は、亜臨界状態あるいは液体二酸化炭素の状態で加熱器４に送られる。
【００４２】
加熱器４は、昇圧手段３−１で昇圧された液体二酸化炭素を、臨界温度Ｔｃ以上の所定の温度まで加熱する。これにより、液体の二酸化炭素が超臨界流体へ変化し、混合器５に送られる。この超臨界二酸化炭素が、本発明の処理流体である高圧流体に相当する。
【００４３】
混合器５へは、バルブＶ１を介して薬液供給部６から、基板に付着したレジストやエッチングポリマー等の高分子汚染物質を除去するため、塩基性化合物等の洗浄成分が供給される。これは、レジストを多用される高分子物質を加水分解する作用があり、洗浄効果が高いためである。塩基性化合物の具体例としては、第四級アンモニア水酸化物、第四級アンモニアフッ化物、アルキルアミン、アルカノールアミン、ヒドロキシアミンおよびフッ化アンモニウムよりなる群から選択される１種以上の化合物が挙げられる。洗浄成分は、超臨界二酸化炭素に対し、０．０５〜８質量％含まれることが好ましい。
【００４４】
本実施例では、１種類の薬液を用いて場合を説明するが、薬液の種類や数は、対象基板や洗浄目的等に基づいて自由に設定することができる。この薬液は、混合部である薬液混合器５に送られ、薬液混合器５は、供給される薬液と生成された超臨界流体とを、予め定められた割合で均一に混合（以下、助剤含有超臨界二酸化炭素とする）し、ＳＣＦチャンバ７へ送出する。
【００４５】
また、上記塩基性化合物等の洗浄成分が超臨界二酸化炭素に非相溶である場合には、この洗浄成分を二酸化炭素に溶解もしくは均一分散させる助剤となり得る相溶化剤を薬液として用いることが好ましい。相溶化剤としては、洗浄成分を高圧流体と相溶化させるこができれば特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類や、ジメチルスルホキシド等のアルキルスルホキシドが好ましいものとして挙げられる。相溶化剤は、洗浄工程において高圧流体の１０〜５０質量％の範囲で適宜選択すればよい。
【００４６】
処理部としてＳＣＦチャンバ７には被処理体として基板が予め設置されており、基板は、送られてきた助剤含有超臨界二酸化炭素を用いて洗浄される。ＳＣＦチャンバ７で洗浄後、助剤含有超臨界二酸化炭素は、切替部１０を通過し減圧器８に送られる。
【００４７】
減圧器８は、ＳＣＦチャンバ７において洗浄処理が終わった助剤含有超臨界二酸化炭素を、減圧によって気化させる。分離回収槽９では、減圧器８で気化された二酸化炭素と薬液と汚染物質とが分離されると共に、気体の二酸化炭素が再び凝縮器２へ供給される。この切替部１０の二次側の流路が、本発明の排出系に相当し、気体の二酸化炭素が再び凝縮器２へ供給されることで処理流体を再利用しており、回収／再利用系としても機能している。
【００４８】
次に、助剤含有超臨界二酸化炭素を、回収／再利用系を通さずに循環させる当該高圧処理装置の動作について説明する。図１において、切替部１０、バイパス切替部１００は、洗浄処理の循環系と処理流体の回収／再利用系及び供給系とを分離させるために用いられるバルブである。バイパス切替部１００は、昇圧手段３−１の二次側と加熱器４の一次側とを接続する配管上に設けられる。切替部１０は、ＳＣＦチャンバ７の二次側と減圧器８の一次側とを接続する配管上に設けられる。
【００４９】
切替部１０とバイパス切替部１００との間は、循環流路１１で接続され、当該高圧処理装置で助剤含有超臨界二酸化炭素の回収工程を含んだ流路系から、助剤含有超臨界二酸化炭素の循環処理へ切り替える場合、昇圧手段３−２を作動させ、切替部１０は、ＳＣＦチャンバ７から送られた助剤含有超臨界二酸化炭素を減圧器８へは送らずに、循環流路１１に送るように接続を切り替える。
【００５０】
また、バイパス切替部１００は、バルブ１０１−２のみを開き、他のバルブ１０１−１および１０１−３を閉じる。したがって、循環流路１１からの助剤含有超臨界二酸化炭素は、加熱器４に送られる。このようにして、助剤含有超臨界二酸化炭素の循環処理の場合、昇圧手段３−２を作動させ、切替部１０およびバイパス切替部１００の接続を変更することにより、本発明の循環系が流路形成される。そして、回収工程を通さずに循環系の助剤含有超臨界二酸化炭素を継続して基板洗浄に使用することができる。なお、循環処理において、薬液含有率が安定している場合、薬液供給部６からの薬液の供給を行わなくてもかまわない。
【００５１】
次に、当該高圧処理装置の循環系をクリーニングする動作について説明する。図１において、当該高圧処理装置で循環処理から循環系をクリーニングする流路系に切り替える場合、バイパス切替部１００は、バルブ１０１−１および１０１−３を開き、バルブ１０１−２を閉じる。したがって、昇圧手段３−１からの流れは加熱器４へ送られ、循環流路１１からの流れはバイパス流路１２に送られ、しかもこの２つの流れは合流することがない。
【００５２】
このようにして、当該高圧処理装置の循環系をクリーニングする場合、バイパス切替部１００の接続を変更することにより、凝縮器２から送られる超臨界二酸化炭素は、循環流路１１を含めて上記循環系を全て流動した後、バイパス流路１２を通って減圧器８に送られる。したがって、循環系に残存していた薬液や有機物等は、連続して引き続き供給される超臨界二酸化炭素と共に減圧器８を介して分離回収槽９に送られ、二酸化炭素ガスと分離されることにより排液として取り出される。その後、上記クリーニング終了後、循環系内の全てのバルブを閉じることにより循環系を閉止する。そして、ＳＣＦチャンバ７内を大気圧に減圧することにより基板の処理が終了し、ＳＣＦチャンバ７から基板をリリースする。
【００５３】
なお、前述したような切替部１０およびバイパス切替部１００の流路切替は、切替制御部２００によって制御されてもよい。図３は、切替制御部２００が行う制御を示すフロ−チャートである。以下、図３を用いて、切替制御部２００が行う制御について説明する。
【００５４】
図３において、まず、ＳＣＦチャンバ７に被洗浄体である基板がセットされる（ステップＳ３００）。基板が設置されると、その後、切替制御部２００は、高圧処理装置の配管系を助剤含有超臨界二酸化炭素で充填するために、バイパス切替部１００のバルブ１０１−３を開き、切替部１０のＳＣＦチャンバ７から減圧器８への流路を開く（ステップＳ３０１）。そして、以下の洗浄処理が開始される。
【００５５】
最初に、処理流体として用いられる炭酸ガスはボンベ１内に５〜６ＭＰａの圧力で液体として貯留されており、この液体二酸化炭素が凝縮器２へ供給されて液体として貯蔵される。液体二酸化炭素は、昇圧手段３−１において臨界圧力Ｐｃ以上の圧力まで昇圧され、さらに加熱器４において臨界温度Ｔｃ以上の所定の温度まで加熱されて超臨界流体となり、薬液混合器５へ順次送られる。ここで、所定の圧力及び温度は、洗浄対象である基板の種類や所望する洗浄性能に基づいて、自由に設定することが可能である。
【００５６】
初期状態として、超臨界二酸化炭素中の濃度がそれぞれ所定の値となるように、薬液を薬液混合器５へ供給させる。薬液混合器５は、供給される薬液と超臨界二酸化炭素とを混合し、薬液が所定の濃度だけ混合された超臨界二酸化炭素をＳＣＦチャンバ７へ送出する。これにより、バイパス切替部１００の二次側から切替部１０の一次側までの間が助剤含有超臨界二酸化炭素で満たされると、切替部１０から減圧器８へ流動する（ステップＳ３０２）。
【００５７】
次に、切替制御部２００は、上記助剤含有超臨界二酸化炭素が減圧器８に到達したか否かを判断し（ステップＳ３０３）、減圧器８に助剤含有超臨界二酸化炭素が到達するまで、上記状態を継続する。ステップＳ３０３で、上記助剤含有超臨界二酸化炭素が減圧器８に到達した場合、切替制御部２００は、バイパス切替部１００のバルブ１０１−３を閉じ、バルブ１０１−２を開き、切替部１０のＳＣＦチャンバ７から循環流路１１への流路を開く（ステップＳ３０４）。これにより、循環系が形成され助剤含有超臨界二酸化炭素が循環し、ＳＣＦチャンバ７内の基板が洗浄される（ステップＳ３０５）。そして、助剤含有超臨界二酸化炭素を、所定の期間だけ循環させて基板の洗浄が行われる。
【００５８】
そして、予め設定された洗浄時間が経過した後、切替制御部２００は、バイパス切替部１００のバルブ１０１−１および１０１−３を開け、バルブ１０１−２を閉じる（ステップＳ３０６）。これにより、循環系内がクリーニングされる（ステップＳ３０７）。
【００５９】
次に、予め設定されたクリーニング時間が経過した後、切替制御部２００は、循環系内の全てのバルブを閉止することにより循環系を閉止する（ステップＳ３０８）。
【００６０】
そして、上記の基板洗浄及びクリーニング処理に使用された処理流体の回収／再利用が行われる。汚染物質が溶解した助剤含有超臨界二酸化炭素は、減圧器８において減圧されて気化された後、分離回収槽９において気体の二酸化炭素ガスと薬液と汚染物質とに分離される。分離された薬液及び汚染物質は排出され、二酸化炭素ガスは、回収されて凝縮器２で再利用される。
【００６１】
そして、ＳＣＦチャンバ７内を大気圧に減圧した後、ＳＣＦチャンバ７から基板をリリースする（ステップＳ３０９）。その後、新たに基板を洗浄する場合、ステップＳ３００に戻り、洗浄を終了する場合、フローを終了する（ステップＳ３１０）。
【００６２】
このように、当該高圧処理装置では、切替部１０およびバイパス切替部１００の接続先を変更することにより、超臨界流体の供給系と、回収／再利用系を含んだ排出系と、超臨界流体の循環による処理を行う循環系、および循環系をクリーニングする流路系を簡単に切り替えることができる。また、循環系をクリーニングする流路系では、一つの流路系で循環系に残存している薬液等を連続して排液として取り出すことができるため、循環工程と排出工程とを別々に繰り返す必要がない。したがって、上記クリーニングの処理時間が短くなるために高圧処理装置のスループットが向上し、上記クリーニングに使用する超臨界流体の量も少なくなるためコストを低減することができる。
【００６３】
また、当該高圧処理装置は、単発的なクリーニングではなく連続的に流路系をクリーニングできるため、流路系の清浄度を容易に上げることができる。さらに、循環系には上記クリーニング処理前に使用していた薬液が残存しないため、上記クリーニング処理後に異なった薬液を使用する場合、上記クリーニング処理前に使用していた薬液との混合や薬液同士の化学反応等を防止することができる。その結果、当該高圧処理装置は、使用する薬液によって用途が限定されることがなくなり、多種多様の薬液の使用が可能な装置として用いることができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る高圧処理装置の構成を示すブロック図である。以下、図４を参照して、第２の実施形態について説明する。
【００６５】
図４において、当該高圧処理装置は、ボンベ１と、凝縮器２と、昇圧手段３−１および３−２と、加熱器４と、薬液混合器５と、薬液供給部６と、フレッシュＳＣＦ供給部１１０と、ＳＣＦチャンバ７と、減圧器８と、分離回収槽９と、切替部１０および１４と、バイパス切替部１００と、バルブＶ１とで構成される。そして、各々が耐圧性の管で接続されており、切替部１０と切替部１４とを循環流路１１が接続し、バイパス切替部１００と切替部１０の二次側とをバイパス経路１３が接続する。さらに、切替部１０と切替部１４とバイパス切替部１００とのバルブの開閉を制御する切替制御部２００を備える。
【００６６】
当該高圧処理装置に係るバイパス切替部１００の構成は、第１の実施形態で用いたものと同様のものが用いられ、管Ａ〜Ｄの接続先が変更されている。すなわち、図４において、バイパス切替部１００は、管Ａが薬液混合器５と、管ＢがＳＣＦチャンバ７と、管ＣがフレッシュＳＣＦ供給部１１０と、管Ｄがバイパス経路１３とそれぞれ接続されている。その他の構成部品については、第１の実施形態と同様であるので、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００６７】
まず、超臨界流体回収工程を含んだ当該高圧処理装置の各構成の動作について説明する。ボンベ１には、液化状の二酸化炭素が封入されている。凝縮器２は、分離回収槽９から供給される気体の二酸化炭素を冷却して液化させる。昇圧手段３−１は、凝縮器２で液化された液体二酸化炭素を、臨界圧力Ｐｃ以上の所定の圧力まで昇圧させる。
【００６８】
加熱器４は、昇圧手段３−１で昇圧された液体二酸化炭素を、臨界温度Ｔｃ以上の所定の温度まで加熱する。薬液混合器５は、薬液供給部６から供給される薬液と生成された超臨界二酸化炭素とを、予め定められた割合で均一に混合し、バイパス切替部１００へ送出する。
【００６９】
ここで、バイパス切替部１００は、バルブ１０１−２のみ開かれており、他のバルブ１０１−１および１０１−３は閉じられている。したがって、助剤含有超臨界二酸化炭素は、薬液混合器５からバイパス切替部１００を通過してＳＣＦチャンバ７に送られる。ＳＣＦチャンバ７では、助剤含有超臨界二酸化炭素を用いて基板が洗浄される。ＳＣＦチャンバ７で基板洗浄後、助剤含有超臨界二酸化炭素は、切替部１０を通過し、減圧器８に送られる。
【００７０】
次に、超臨界流体の回収工程を通さずに循環させる当該高圧処理装置の動作について説明する。図４において、当該高圧処理装置で超臨界流体の回収工程を含んだ流路系から超臨界流体循環処理へ切り替える場合、昇圧手段３−２を作動させ、切替部１０は、ＳＣＦチャンバ７から送られた助剤含有超臨界二酸化炭素を減圧器８へは送らずに、循環流路１１に送るように接続を切り替える。
【００７１】
また、切替部１４は、循環流路１１からの助剤含有超臨界二酸化炭素を、加熱器４に送るように接続を切り替える。このようにして、循環処理の場合、昇圧手段３−２を作動させ、切替部１０および１４の接続を変更することにより、循環系の助剤含有超臨界二酸化炭素を継続して基板洗浄に使用することができる。
【００７２】
次に、当該高圧処理装置の循環系をクリーニングする動作について説明する。図４において、当該高圧処理装置で上記循環処理から循環系をクリーニングする流路系に切り替える場合、フレッシュＳＣＦ供給部１１０から循環系に新鮮な超臨界二酸化炭素（以下、フレッシュＳＣＦと称す）が供給される。このフレッシュＳＣＦとは、薬液等の不純物を含まない超臨界二酸化炭素であり、上記供給系で設けられている超臨界二酸化炭素を生成して供給する工程とは別に、独立して超臨界二酸化炭素生成部を設けて上記フレッシュＳＣＦを生成することが望ましい。
【００７３】
さらに、バイパス切替部１００は、バルブ１０１−１および１０１−３を開き、バルブ１０１−２を閉じる。したがって、フレッシュＳＣＦ供給部１１０からの流れはＳＣＦチャンバ７へ送られ、薬液混合器５からの流れはバイパス流路１３に送られ、しかもこの２つの流れは合流することがない。
【００７４】
このようにして、当該高圧処理装置の循環系をクリーニングする場合、フレッシュＳＣＦ供給部１１０からフレッシュＳＣＦを供給し、バイパス切替部１００の接続を変更することにより、上記フレッシュＳＣＦは、循環流路１１を含めて上記循環系を全て流動した後、バイパス流路１３を通って減圧器８に送られる。したがって、循環系に残存していた薬液や有機物等は、連続して上記フレッシュＳＣＦと共に減圧器８を介して分離回収槽９に送られ、二酸化炭素ガスと分離されることにより排液として取り出される。
【００７５】
なお、前述したような切替部１０および１４とバイパス切替部１００との流路切替は、切替制御部２００によって制御されてもよい。図５は、切替制御部２００が行う制御を示すフロ−チャートである。以下、図５を用いて、切替制御部２００が行う制御について説明する。
【００７６】
図５において、まず、ＳＣＦチャンバ７に基板がセットされる（ステップＳ４００）。基板が設置されると、その後、切替制御部２００は、高圧処理装置の配管等の流路系を助剤含有超臨界二酸化炭素で充填するために、切替部１４の昇圧手段３−１から加熱器４への流路を開き、バイパス切替部１００のバルブ１０１−２を開き、切替部１０のＳＣＦチャンバ７から減圧器８への流路を開く（ステップＳ４０１）。そして、以下の洗浄処理が開始される。
【００７７】
これにより、超臨界二酸化炭素がＳＣＦチャンバ７を経由し切替部１０から減圧器８へ流動する（ステップＳ４０２）。次に、切替制御部２００は、上記超臨界二酸化炭素が減圧器８に到達したか否かを判断し（ステップＳ４０３）、減圧器８に超臨界二酸化炭素が到達するまで、上記状態を継続する。ステップＳ４０３で、上記超臨界二酸化炭素が減圧器８に到達した場合、切替制御部２００は、切替部１４の循環流路１１から加熱器４への流路を開き、切替部１０のＳＣＦチャンバ７から循環流路１１への流路を開く（ステップＳ４０４）。これにより、循環系が形成され超臨界二酸化炭素が循環し、ＳＣＦチャンバ７内の基板が洗浄される（ステップＳ４０５）。助剤含有超臨界二酸化炭素を所定の期間だけ循環させて基板の洗浄が行われる。
【００７８】
そして、予め設定された洗浄時間が経過した後、切替制御部２００は、バイパス切替部１００のバルブ１０１−１および１０１−３を開け、バルブ１０１−２を閉じる（ステップＳ４０６）。これにより、循環系内がフレッシュＳＣＦでクリーニングされる（ステップＳ４０７）。
【００７９】
次に、予め設定されたクリーニング時間が経過した後、切替制御部２００は、循環系内の全てのバルブを閉止することにより循環系を閉止する（ステップＳ４０８）。
【００８０】
そして、ＳＣＦチャンバ７内を大気圧に減圧した後、ＳＣＦチャンバ７から基板をリリースする（ステップＳ４０９）。その後、新たに基板を洗浄する場合、ステップＳ４００に戻り、洗浄を終了する場合、フローを終了する（ステップＳ４１０）。
【００８１】
このように、当該高圧処理装置では、切替部１０、１４およびバイパス切替部１００の接続先を変更することにより、超臨界流体の供給系と、回収／再利用系を含んだ排出系と、超臨界流体の循環による処理を行う循環系、および循環系をクリーニングする流路系を簡単に切り替えることができる。また、循環系をクリーニングする流路系では、一つの流路で循環系に残存している薬液等を連続して排液として取り出すことができるため、循環工程と排出工程とを繰り返す必要がない。したがって、上記クリーニングの処理時間が短くなるために高圧処理装置のスループットが向上し、上記クリーニングに使用する超臨界流体の量も少なくなるためコストを低減することができる。
【００８２】
また、当該高圧処理装置は、薬液や処理によって生じた化学物質の残留物が構造的に最も蓄積しやすいＳＣＦチャンバにフレッシュＳＣＦを直接供給することが可能であるため、クリーニング後の洗浄処理では、より清浄度の高い処理結果を得ることができる。
【００８３】
なお、本発明は、上述した実施例および変形例に限定されるものではなく、以下のように他の形態でも実施することができる。
【００８４】
（１）上記実施形態において、ＳＣＦチャンバ７の下流側に減圧器８を配置して、超臨界流体を気化した後、分離回収槽９に送出する構成としているが、分離回収槽９において減圧した後、気液分離するよう構成してもよい。
【００８５】
（２）上記実施例において処理流体はＳＣＦチャンバ７に超臨界流体として供給されるが、 ＳＣＦチャンバ７に供給される所定の高圧状態とは、１ＭＰａ以上であればよく、好ましくは、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る。よって、亜臨界流体や高圧ガスを用いても実施できることは言うまでもない。さらに、洗浄処理は、５ＭＰａ以上に昇圧される処理流体を供給すれば好適に実施できる。そして、５〜３０ＭＰａで行うことが好ましく、より好ましくは７．１〜２０ＭＰａ下でこれらの処理を行うことである。
【００８６】
（３）上記高圧処理装置は、基板洗浄について説明したが、基板乾燥や基板現像に用いられるものであっても良い。即ち、 ＳＣＦチャンバ７にリンス洗浄（水洗）後の基板を搬入設置する。このＳＣＦチャンバ７内で基板に付着した水分を、超臨界または亜臨界状態にある高圧状態の処理流体中に溶解し除去する。この後、処理流体は、上記実施形態と同様に回収され再利用される。なお、乾燥や現像のために本発明の高圧処理装置を用いる場合は、乾燥または現像すべきレジストの性質に応じて、キシレン、メチルイソブチルケトン、第四級アンモニウム化合物、フッ素系ポリマー等を薬液とすればよい。
【００８７】
（４）基板の処理動作は、現像処理、洗浄処理、乾燥処理を単独で実施する場合に限られるものではなく、現像処理が終了した基板に対して洗浄処理を引き続き行うように実施しても良い。また、洗浄処理が終了した基板に対して引き続き乾燥処理を行うように実施しても良い。
【００８８】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高圧処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１および第２の実施形態に係る高圧処理装置のバイパス切替部の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る高圧処理装置の切替制御部が行う制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る高圧処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る高圧処理装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の高圧処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来のフレッシュＳＣＦ供給部を備えた高圧処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ボンベ
２…凝縮器
３…昇圧手段
４…加熱器
７…ＳＣＦチャンバ
８…減圧器
９…分離回収槽
１０、１４…切替部
１００…バイパス切替部
１１０…フレッシュＳＣＦ供給部
１１…循環流路
１２、１３…バイパス流路
２００…切替制御部

Claims (9)

1. 高圧流体を用いて被処理体を処理する高圧処理装置であって、
   高圧流体を一方向に循環させる循環系と、
   前記循環系内に設けられ、前記循環系を循環する高圧流体を用いて被処理体を処理し、処理後、高圧流体を前記循環系に戻す処理部と、
   前記循環系内に設けられ、流路を切り替えることによって高圧流体を前記循環系へ供給および／または前記循環系から排出させる供給排出切替部と、
   前記供給排出切替部を介して高圧流体を前記循環系に供給する供給系と、
   前記循環系から高圧流体を排出する排出系と、
   前記循環系を循環している高圧流体を前記供給排出切替部から取り出し、前記排出系に供給するバイパス流路とを備え、
   被処理体を処理するとき、前記供給系から供給された高圧流体が、前記循環系を循環し、
   前記循環系をクリーニングするとき、前記供給排出切替部の流路を切り替えることにより、前記供給系から供給される高圧流体が、前記循環系を過不足なく一巡した後、前記バイパス流路を介して前記排出系に流れることを特徴とする、高圧処理装置。
2. 前記循環系内には、高圧流体以外の薬液を薬液供給部より前記循環系に供給する薬液混合部を、さらに前記処理部の一次側に備えることを特徴とする、請求項１に記載の高圧処理装置。
3. 前記循環系内には、前記循環系を循環する高圧流体を加熱する加熱部を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の高圧処理装置。
4. 前記循環系を循環する高圧流体の流路の切り替えを制御する制御部をさらに備え、
   前記供給排出切替部は、前記制御部によって流路を切り替え高圧流体を前記循環系へ供給および／または前記循環系から排出させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の高圧処理装置。
5. 高圧流体を用いて被処理体を処理する高圧処理装置であって、
   高圧流体を一方向に循環させる循環系と、
   前記循環系内に設けられ、前記循環系を循環する高圧流体を用いて被処理体を処理し、処理後、高圧流体を前記循環系に戻す処理部と、
   前記循環系内に設けられ、流路を切り替えることによって高圧流体を前記循環系へ供給および／または前記循環系から排出させる供給排出切替部と、
   前記循環系に高圧流体を供給する第１の供給系と、
   前記供給排出切替部を介して前記循環系に高圧流体を供給する第２の供給系と、
   前記循環系から高圧流体を排出する排出系と、
   前記循環系を循環している高圧流体を前記供給排出切替部から取り出し、前記排出系に供給するバイパス流路とを備え、
   被処理体を処理するとき、前記供給系から供給された高圧流体が、前記循環系を循環し、
   前記循環系をクリーニングするとき、前記供給排出切替部の流路を切り替えることにより、前記第２の供給系から供給される高圧流体が、前記循環系を過不足なく一巡した後、前記バイパス流路を介して前記排出系に流れることを特徴とする、高圧処理装置。
6. 前記供給排出切替部は、前記循環系上の前記処理部の一次側直近に設けられることを特徴とする、請求項５に記載の高圧処理装置。
7. 前記循環系内には、高圧流体以外の薬液を薬液供給部より前記循環系に供給する薬液混合部を、さらに前記供給排出切替部の一次側に備えることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の高圧処理装置。
8. 前記循環系内には、前記循環系を循環する高圧流体を加熱する加熱部を備えることを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載の高圧処理装置。
9. 前記循環系を循環する高圧流体の流路の切り替えを制御する制御部をさらに備え、
   前記供給排出切替部は、前記制御部によって流路を切り替え高圧流体を前記循環系へ供給および／または前記循環系から排出させることを特徴とする、請求項５〜８のいずれかに記載の高圧処理装置。

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