JP3982791B2 - High pressure processing equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧な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及び光ディスク用基板など(以下、単に「基板」と称する)に、高圧な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又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、さら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、その勢いはさらに加速されている。このよう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(コンデンサの容量部分)や横配線(平面的な配線)、後者は縦配線(三次元的な配線、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】
このような微細な構造では、その幅と深さの比、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が形成されている。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。このよう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や、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、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されていた。しかし、このような微細な構造では、薬液の侵入及び純水による置換がスムーズにいかず、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が注目されている。超臨界流体は、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ない。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。
【0007】
超臨界流体とは、図4に示すように、臨界圧力Pc以上かつ臨界温度Tc以上(同図網掛け部分)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。
【0008】
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。主に二酸化炭素は、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。
【0009】
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5に示す構成が考えられる。図5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、基板洗浄槽25と、循環用ポンプ26と、減圧器27と、分離回収槽28と、バルブV1〜V5とで構成される。
【0010】
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、基板洗浄槽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V5を介して供給される所定の助剤Aと超臨界二酸化炭素とを混合し、基板洗浄槽25へ送出する。
【0011】
ここで助剤について説明する。
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るので、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・除去できるように、助剤が用いられるのである。
【0012】
基板洗浄槽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、バルブV1,V2の閉栓、バルブV3,V4の開栓及び循環用ポンプ26の動作のONによって、助剤A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。
【0013】
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助剤A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助剤Aと汚染物質とに分離される。分離された助剤A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た、基板洗浄が完了する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上述した従来の高圧処理装置では、超臨界流体及び助剤を循環させて基板を洗浄しているので、混合させた助剤が洗浄時間の経過に伴って徐々に活性がなくなっていく(失活する)、すなわち、超臨界流体中の助剤濃度が低下していく。このような理由から、混合器30では、失活分を考慮した量の助剤が混合される。
【0015】
しかしながら、従来の高圧処理装置では、循環洗浄処理過程においてどの程度助剤が失活するのかを厳密に把握することができない。従って、通常では標準値や経験値等に基づいて、超臨界流体に混合させる助剤の量(超臨界流体中の助剤濃度)を決定している。このため、助剤の量が多すぎて無駄に助剤を消費するという問題や、助剤の量が少なすぎて基板洗浄が不十分であるという問題が生じていた。
【0016】
また、従来の高圧処理装置では、基板洗浄処理の完了時点を正確に把握することができない。このため、基板洗浄が十分に行われるように、洗浄時間を長めに取る必要があり、処理プロセスのスループットを悪化させる原因となっていた。
【0017】
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、高圧処理流体である亜臨界流体や、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、乾燥等の高圧処理する場合にも同様である。
【0018】
なお、亜臨界流体とは、一般的に図4において、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しなく、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。
【0019】
それ故に、本発明の目的は、循環処理過程における処理流体中の薬液濃度を把握すると共に基板処理の完了時点を正確に把握し、薬液濃度を最適に制御することにより、基板処理性能の安定化及びスループットの向上を図っ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発明の効果】
の発明は、超臨界流体を用いて基板を処理する装置であって、
所定の超臨界流体を供給する超臨界流体供給部と、
供給された超臨界流体に、所定の薬液を混合させる混合部と、
薬液が混合された超臨界流体を用い、当該流体を所定の期間循環させて処理槽内に設置された基板を処理する基板処理部と、
循環させている薬液が混合された超臨界流体中の薬液濃度を検出する濃度検出部と、
超臨界流体中の薬液濃度が常に所定値となるように、濃度検出部で検出された薬液濃度に基づいて、混合部へ供給される薬液の量を制御する濃度制御部とを備え
濃度制御部は、濃度検出部によって検出された薬液濃度が安定したとき、基板処理部における基板処理が完了したものと判断することを特徴とする。
【0023】
上記のように、第の発明によれば、循環処理過程における超臨界流体中の薬液の濃度を検出し、濃度が常に一定となるように薬液の供給を制御する。これにより、過剰供給や供給不足がなく、常に一定濃度の薬液で基板を処理することができる。従って、薬液の無駄な消費もなく、かつ、循環処理による薬液の経時的な失活に伴う洗浄能力低下がなくなり、基板処理性能の安定化を図ることができる。また、第1の発明によれば、基板処理の完了時点を正確に判断することができるので、処理不足の発生を防ぐために長時間処理を行う必要がなくなり、処理プロセスのスループットを向上させることが可能となる。
【0026】
の発明は、第1の発明に従属する発明であって、
濃度検出部に、薬液によって光が吸収又は散乱される特性を利用した光学的な濃度検出方式を用いることを特徴とする。
【0027】
の発明は、第の発明に従属する発明であって、
濃度検出部は、薬液の特性に応じた異なる2つ以上の光波長を用いて、2種類以上の薬液の濃度を同時に検出することを特徴とする。
【0028】
上記のように、第2及び第3の発明によれば、薬液が持つ光学的特性を上手く利用することで、流体中の1つ又は2つ以上の薬液濃度を正確かつ容易に検出することができる
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本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、本発明の一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、本実施形態の係る高圧処理装置は、ボンベ1と、凝縮器2と、昇圧手段3と、加熱器4と、混合器10と、濃度検出器11と、濃度制御器12と、基板洗浄槽5と、循環用ポンプ6と、減圧器7と、分離回収槽8と、バルブV1〜V7とで構成される。
【0030】
まず、本実施形態の高圧処理装置の各構成を説明する。
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8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。加熱器4は、昇圧手段3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する(図4を参照)。この超臨界二酸化炭素が、本発明に適用可能な高圧状態の処理流体の1つに相当する。
【0031】
混合器10へは、濃度制御器12の制御に従って、バルブV5〜V7を介して3種類の薬液が供給される。本発明の高圧処理装置においては、半導体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も除去させるため、二酸化炭素の高圧流体だけでは洗浄力が不十分である点を考慮して、薬液を添加した処理流体にて洗浄処理を行う。この添加する薬液を助剤と称するが、助剤としては、洗浄成分に塩基性化合物を用いることが好ましい。この塩基性化合物は、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、ヒドロキシルアミン(NH2OH)及びフッ化アンモニウム(NH2F)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、高圧流体に対し、0.05〜8質量%含まれていることが好ましい。
【0032】
上記塩基性化合物等の洗浄成分が高圧流体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。この相溶化剤としては、洗浄成分を高圧流体と相溶化させること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、洗浄工程では、高圧流体の10〜50質量%の範囲で適宜選択すればよい。
【0033】
すなわち、バルブV5を介して所定の助剤Aが、バルブV6を介して所定の助剤Bが、バルブV7を介して所定の相溶化剤がそれぞれ供給される。本実施例では、2種類の助剤A、Bを用い場合を説明するが、助剤の種類や数は、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。混合器10は、供給される助剤A、B及び相溶化剤と、生成された超臨界二酸化炭素とを混合し、基板洗浄槽5へ送出する。
【0034】
濃度検出器11は、超臨界流体中の助剤A、Bの濃度をそれぞれ検出する。濃度制御器12は、濃度検出器11から与えられる検出結果に基づいて、バルブV5、V6の開閉を制御する。
【0035】
処理槽としての基板洗浄槽5では、生成され助剤A、Bと相溶化剤とが混合された超臨界二酸化炭素を用いて基板が洗浄される。
【0036】
減圧器7は、基板洗浄槽5において洗浄処理が終わった助剤A、B及び相溶化剤が混合された超臨界二酸化炭素を減圧する。そのことによって、超臨界二酸化炭素が気化される。分離回収槽8では、減圧器7で気化された二酸化炭素と、薬液(助剤A、B及び相溶化剤)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。
【0037】
バルブV1、V2は、洗浄処理の循環経路と処理流体の供給/回収経路とを分離させるために用いられるバルブである。バルブV1は、昇圧手段3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。バルブV2は、基板洗浄槽5の二次側と減圧器7の一次側とを接続する配管上に設けられる。
【0038】
バルブV3、V4は、洗浄処理の循環経路を形成するために用いられるバルブである。バルブV3は、循環用ポンプ6の排出口と加熱器4の一次側とを接続する配管上に設けられる。バルブV4は、基板洗浄槽5の二次側と循環用ポンプ6の吸入口とを接続する配管上に設けられる。
【0039】
バルブV5は、助剤Aを混合器10へ供給するために用いられるバルブであり、助剤Aが貯蔵されたタンク(図示せず)と混合器10とを接続する配管上に設けられる。バルブV6は、助剤Bを混合器10へ供給するために用いられるバルブであり、助剤Bが貯蔵されたタンク(図示せず)と混合器10とを接続する配管上に設けられる。バルブV7は、相溶化剤を混合器10へ供給するために用いられるバルブであり、相溶化剤が貯蔵されたタンク(図示せず)と混合器10とを接続する配管上に設けられる。
【0040】
ここで、ボンベ1や基板洗浄槽5に至る配管系が本発明の流体の供給部に相当する。また、基板洗浄槽5より下流で減圧器7や分離回収槽8を含む配管系が基板洗浄後の超臨界流体を回収して再利用させる流体の回収部として機能する。そして、基板洗浄槽5が基板処理部を構成する。
【0041】
次に、この構成による本実施形態に係る高圧処理装置で行われる基板の洗浄動作を、図2をさらに参照して説明する。図2は、本実施形態の高圧処理装置で行われる助剤濃度制御方法の手順を示すフローチャートである。
なお、本実施形態では、高圧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。
【0042】
まず、被洗浄物である基板が基板洗浄槽5内に設置される。基板が設置されると、バルブV1,V2が開栓、バルブV3〜V7が閉栓された、以下の洗浄処理が開始される。
【0043】
最初に、二酸化炭素はボンベ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、混合器10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。
【0044】
初期状態として、濃度制御器12は、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、バルブV5、V6の開閉を制御して助剤A、Bを混合器10へ供給させる(ステップS21)。混合器10は、供給される助剤A、Bと超臨界二酸化炭素とを混合し、助剤A、Bが所定の濃度だけ混合された超臨界二酸化炭素を、濃度検出器11を通して基板洗浄槽5へ送出する。
【0045】
この時、バルブV7も開閉を制御され、相溶化剤も同時に混合器10へ供給される。この相溶化剤の供給量は、予め設定された所定量とされる。これは、本実施例において相溶化剤は、助剤A、Bを超臨界二酸化炭素へ分散させるのに作用させ、基板洗浄期間に濃度が変動しない、もしくは変動しても基板の洗浄力を左右させない薬液として、選択されるためである。
【0046】
超臨界二酸化炭素の供給/回収経路(昇圧手段3の二次側から減圧器7の一次側までの間)が助剤A、B及び相溶化剤が混合された超臨界二酸化炭素で満たされると、バルブV1、V2の閉栓、バルブV3、V4の開栓及び循環用ポンプ6の動作ONによって、助剤A、B及び相溶化剤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基板の洗浄が行われる。基板洗浄槽5では、この高圧状態の超臨界二酸化炭素によって基板の洗浄が行われる。
【0047】
助剤A、B及び相溶化剤が混合された超臨界二酸化炭素を循環させて基板の洗浄を行うと、助剤A、Bが使用されて超臨界二酸化炭素中の濃度が徐々に低下してくる。そこで、本発明では、濃度検出器11が超臨界二酸化炭素中の助剤A、Bの濃度をそれぞれ検出し、検出結果を濃度制御器12へ逐次伝えることを行う(ステップS22)。
【0048】
そして、濃度制御器12は、濃度検出器11で検出された濃度に従って(ステップS23〜S25)、超臨界二酸化炭素中の助剤A、Bの濃度を常に所定の値に保てるように、バルブV5、V6の開閉を個別に制御して助剤A、Bを混合器10へ追加供給させる(ステップS26〜S28)。
【0049】
ここで、濃度検出器11で検出された助剤A、B共に濃度が安定した(濃度が低下せず、所定の値を保つようになった)場合、濃度制御器12は、基板洗浄が完了したと判断して助剤A、Bの供給を停止する(ステップS29)。このように、本発明では、助剤A、Bの濃度変化を検出して、濃度不変を基板洗浄完了の指標とする。
【0050】
そして、上記判断に従って基板洗浄の完了が確認されると、バルブV2が開栓されて助剤A、Bが混合された超臨界二酸化炭素の回収/再利用が行われる。汚染物質が溶解もしくは分散した助剤A、Bと相溶化剤とが混合された超臨界二酸化炭素は、減圧器7において減圧されて気化された後、分離回収槽8において気体の二酸化炭素ガスと、薬液(助剤A、B及び相溶化剤)と汚染物質とに分離される。分離された薬液(助剤A、B及び相溶化剤)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。
【0051】
汚染物質は固体として析出し、薬液の中に混入して分離されることもある。分離された汚染物質を含む助剤や相溶化剤からなる液体(又は固体)成分は、排出され、気体の二酸化炭素は、回収されて凝縮器2で再利用される。例えば、この減圧器7は、超臨界二酸化炭素を約80℃以上に維持し、圧力を15MPaから6MPaに減圧することで気体の二酸化炭素とする。
【0052】
次に、超臨界二酸化炭素中の助剤A、Bの濃度を検出する濃度検出器11の具体的な構成の一例を、図3を用いて説明する。図3は、光の吸収又は散乱(ラマン散乱)を利用した光学式の濃度検出器11である。
【0053】
光源31の光は、レンズ32によって集光され、配管中を流れる助剤A、Bが混合された超臨界二酸化炭素を通過して、光検出部33へ放射される。ここで、放射される光のうち、特定波長aの光成分は助剤Aによって吸収され、また特定波長bの光成分は助剤Bによって吸収される。従って、光検出部33では、特定波長a、bの光成分については、超臨界二酸化炭素中の助剤A、Bに吸収されなかった分だけが検出されることとなる。
【0054】
この助剤によって吸収される光量は、助剤濃度の大小に伴って増減する。そこで、増幅演算部34は、光検出部33で検出された光を必要に応じて増幅した後、特定波長aの光成分の量及び特定波長bの光成分の量に基づいて助剤A、Bの濃度をそれぞれ算出し、濃度制御器12をこの算出結果に従って制御するための濃度信号を出力する。このように、図3の濃度検出器11では、助剤Aが吸収する光波長と、助剤Bが吸収する光波長とが異なることを有効に利用することで、助剤毎の濃度検出を可能としている。
【0055】
なお、光検出部33で散乱光を検出するようにし、散乱光のスペクトル強度によって各助剤の濃度検出を行うようにしてもよい。
【0056】
以上のように、本発明の一実施形態に係る高圧処理装置によれば、循環洗浄処理過程における超臨界流体中の助剤の濃度を検出し、濃度が常に一定となるように助剤の供給を制御する。これにより、過剰供給や供給不足がなく、常に一定濃度の助剤で基板を洗浄することができる。従って、助剤の無駄な消費もなく、かつ、循環洗浄による助剤の経時的な失活に伴う洗浄能力低下がなくなり、基板洗浄性能の安定化を図ることができる。また、基板洗浄処理の完了時点を正確に判断することができるので、洗浄不足の発生を防ぐために長時間洗浄を行う必要がなくなり、処理プロセスのスループットを向上させることが可能となる。
【0057】
なお、本発明は、上述した実施例及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。
【0058】
(1)上記実施形態では、超臨界二酸化炭素中の助剤濃度を検出して、超臨界流体中の助剤濃度が常に一定値に保たれるように、供給バルブの開閉を逐次制御する場合を説明した。しかし、最初に予め十分な濃度で助剤を超臨界二酸化炭素中に混合させておき、濃度変化による助剤の追加供給を行うことなく、助剤濃度が低下しなくなったか否か(濃度が飽和したか)によって基板洗浄処理の完了時点だけを判断してもよい。
【0059】
(2)また、相溶化剤として基板洗浄期間に濃度が変動する薬液を選択するのであれば、超臨界二酸化炭素中の相溶化剤濃度を検出して、超臨界流体中の相溶化剤濃度が常に一定値に保たれるように制御してもよい。
【0060】
(3)また、上記実施形態において基板洗浄槽5の下流側に減圧器7を配置して、超臨界流体を気化した後、分離回収槽8に送出する構成としているが、分離回収槽8において減圧した後、気液分離するよう構成してもよい。
【0061】
(4)また、上記実施形態において、処理流体は基板洗浄槽5に超臨界流体として供給されるが、基板洗浄槽5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。
【0062】
(5)また、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よい。すなわち、基板洗浄槽5にリンス洗浄(水洗)後の基板を搬入設置する。この基板洗浄槽5内で基板に付着した水分を超臨界又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、乾燥又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。
【0063】
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】本発明の一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】本発明の一実施形態に係る高圧処理装置で行われる助剤濃度制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図3】図1の濃度検出器11の具体的な構成例を説明する図である。
【図4】超臨界流体を説明する図である。
【図5】超臨界流体を用いて基板洗浄を行う従来装置の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,21…ボンベ
2,22…凝縮器
3,23…昇圧手段
4,24…加熱器
5,25…基板洗浄槽
6,26…循環用ポンプ
7,27…減圧器
8,28…分離回収槽
10,30…混合器
11…濃度検出器
12…濃度制御器
31…光源
32…レンズ
33…光検出部
34…増幅演算部
V1〜V7…バルブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure processing apparatus using a high-pressure processing fluid. More specifically, the present invention relates to a semiconductor substrate, an FPD (Flat Panel Display) substrate such as a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, and an optical disk substrate. The present invention relates to a high-pressure processing apparatus that performs high-pressure processing of a substrate, for example, processing for removing contaminants attached to the substrate, by supplying a high-pressure processing fluid (hereinafter simply referred to as “substrate”).
[0002]
[Prior art]
In recent years, attention has been paid to the use of a low-viscosity, high-pressure processing fluid such as supercritical carbon dioxide as a stripping solution or rinsing liquid in accordance with the flow of defluorination in cleaning substrates on which electronic components and the like are formed. Yes.
[0003]
In addition, with the recent reduction (shrinking) of semiconductor devices, the device design rules (technology nodes) are further miniaturized, and the momentum is further accelerated. In such a semiconductor device, it is necessary to clean very fine grooves (trench) and holes (holes) in terms of structure. The former is a capacitor (capacitor portion of the capacitor) and horizontal wiring (planar wiring), and the latter is vertical wiring (three-dimensional wiring, connection between horizontal wiring and horizontal wiring, connection to the gate electrode of a transistor), etc. .
[0004]
In such a fine structure, the ratio between the width and the depth, that is, the so-called aspect ratio (aspect ratio) has become very large, and a narrow groove with a narrow width and a deep hole with a small diameter are formed. Such widths and diameters are submicron, and an aspect ratio of more than 10 has appeared. After manufacturing such a fine structure on a semiconductor substrate by dry etching or the like, not only the flat portion at the top, but also the resist debris on the side walls and bottom of the grooves and holes, the resist altered by dry etching, the bottom metal And contamination of resist compounds, oxidized metals, etc. remains.
[0005]
Conventionally, these contaminations have been washed with a solution-type chemical. However, in such a fine structure, the penetration of the chemical solution and the replacement with pure water do not go smoothly, resulting in poor cleaning. In addition, in order to prevent the electrical delay due to the etched insulator from being delayed by the wiring, a low dielectric constant material (so-called low-k material) must be used. The problem of getting worse is occurring. In addition, when the metal for wiring is exposed, there is a restriction that a chemical solution that dissolves the metal cannot be used.
[0006]
Supercritical fluids are attracting attention for cleaning the fine structure of semiconductor devices due to their characteristics. A supercritical fluid does not remain even if it penetrates into an insulator having a low dielectric constant like a solution-type chemical solution, so that its characteristics are not changed. Therefore, it can be said that it is very suitable for cleaning the fine structure of a semiconductor device, and has attracted much attention.
[0007]
As shown in FIG. 4, the supercritical fluid refers to a state of a substance obtained at a critical pressure Pc or higher and a critical temperature Tc or higher (shaded portion in the figure). Since this supercritical fluid has an intermediate property between liquid and gas, it can be said that it is suitable for precise cleaning. In other words, supercritical fluid has a density close to that of a liquid and has high solubility, so it is effective for cleaning organic components, and it has excellent diffusibility like gas. Because of its low viscosity, it is suitable for cleaning fine parts.
[0008]
Carbon dioxide, water, nitrous oxide, ammonia, ethanol or the like is used as the substance to be changed to the supercritical fluid. Carbon dioxide is mainly used because it has a critical pressure Pc of 7.4 MPa and a critical temperature Tc of about 31 ° C., and can easily obtain a supercritical state and is nontoxic.
[0009]
A configuration shown in FIG. 5 is conceivable as an apparatus for performing a substrate cleaning process using the supercritical fluid. The high-pressure processing apparatus shown in FIG. 5 includes a cylinder 21 filled with liquid carbon dioxide, a condenser 22, a pressure-increasing means 23, a heater 24, a mixer 30, a substrate cleaning tank 25, and a circulation pump. 26, a decompressor 27, a separation / recovery tank 28, and valves V1 to V5.
[0010]
Hereinafter, the cleaning operation of the high-pressure processing apparatus having this configuration will be briefly described.
First, a substrate that is an object to be cleaned is placed in the substrate cleaning tank 25 and sealed. When the substrate is installed, the following cleaning process is started. First, the liquid carbon dioxide in the cylinder 21 is supplied to the condenser 22 and stored as a liquid. The liquid carbon dioxide is pressurized to a pressure equal to or higher than the critical pressure Pc in the pressure increasing means 23, further heated to a temperature equal to or higher than the critical temperature Tc in the heater 24 to become supercritical carbon dioxide, and sent to the mixer 30. The mixer 30 mixes the predetermined auxiliary agent A and supercritical carbon dioxide supplied via the valve V5 and sends them to the substrate cleaning tank 25.
[0011]
Here, the auxiliary agent will be described.
Since carbon dioxide fluid has a solubility of about hexane, it can easily remove moisture and oil on the surface of the substrate, but it has insufficient solubility in polymer contaminants such as resists and etching polymers. Therefore, it is difficult to remove and remove these contaminants with carbon dioxide alone. For this reason, an auxiliary agent is used so that a chemical solution (auxiliary agent) is further added to carbon dioxide so that the polymer contaminant can be peeled off and removed.
[0012]
In the substrate cleaning tank 25, cleaning is performed by bringing the supercritical carbon dioxide into contact with the substrate. This substrate cleaning is performed by circulating the supercritical carbon dioxide mixed with the auxiliary agent A for a predetermined period by closing the valves V1 and V2, opening the valves V3 and V4, and turning on the operation of the circulation pump 26. Is called. This circulation cleaning of the substrate is performed for the purpose of shortening the time required for the cleaning.
[0013]
Supercritical carbon dioxide mixed with auxiliaries A in which contaminants after cleaning the substrate (organic substances, inorganic substances, metals, particles, water, etc. dissolved or dispersed from the substrate into the supercritical carbon dioxide by cleaning) are mixed is reduced in pressure. After the final decompression is performed in the vessel 27 and vaporization is performed, the gas is separated into gaseous carbon dioxide, auxiliary agent A, and contaminants in the separation and recovery tank 28. The separated auxiliary A and contaminants are discharged, and gaseous carbon dioxide is recovered and reused in the condenser 22. The above cleaning process is repeated for a predetermined time to complete the substrate cleaning.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, in the conventional high-pressure processing apparatus described above, since the substrate is cleaned by circulating the supercritical fluid and the auxiliary agent, the mixed auxiliary agent gradually becomes inactive as the cleaning time elapses ( In other words, the auxiliary agent concentration in the supercritical fluid decreases. For this reason, the mixer 30 is mixed with an amount of auxiliary agent considering the deactivation.
[0015]
However, in the conventional high-pressure treatment apparatus, it is impossible to accurately grasp how much the auxiliary agent is deactivated in the circulation cleaning process. Therefore, usually, the amount of auxiliary agent (the auxiliary agent concentration in the supercritical fluid) to be mixed with the supercritical fluid is determined based on standard values, empirical values, and the like. For this reason, a problem that the amount of the auxiliary agent is excessively large and the auxiliary agent is consumed wastefully, and a problem that the amount of the auxiliary agent is too small and the substrate cleaning is insufficient are generated.
[0016]
Further, the conventional high-pressure processing apparatus cannot accurately grasp the completion point of the substrate cleaning process. For this reason, it is necessary to take a long cleaning time so that the substrate is sufficiently cleaned, which causes a deterioration in the throughput of the processing process.
[0017]
Such a problem is not limited to a cleaning method using a supercritical fluid, but a subcritical fluid that is a high-pressure processing fluid or a high-pressure gas such as ammonia is used to develop, clean, and dry a substrate in a sealed processing tank. The same applies to high-pressure processing.
[0018]
The subcritical fluid generally refers to a high-pressure liquid in a region before the critical point in FIG. Although fluids in this region may be distinguished from supercritical fluids, physical properties such as density change continuously, so there are no physical boundaries and they are used as subcritical fluids. In some cases. In the subcritical or broad sense, those existing in the supercritical region near the critical point are also called high-density liquefied gas.
[0019]
Therefore, the object of the present invention is to stabilize the substrate processing performance by grasping the chemical concentration in the processing fluid in the circulation processing process, accurately grasping the completion point of the substrate processing, and optimally controlling the chemical concentration. The present invention also provides a high-pressure processing apparatus that improves throughput.
[0022]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A first invention is an apparatus for processing a substrate using a supercritical fluid,
A supercritical fluid supply unit for supplying a predetermined supercritical fluid;
A mixing unit for mixing a predetermined chemical solution with the supplied supercritical fluid;
A substrate processing unit that uses a supercritical fluid mixed with a chemical solution, circulates the fluid for a predetermined period, and processes a substrate installed in the processing tank;
A concentration detector for detecting the concentration of the chemical in the supercritical fluid mixed with the circulating chemical,
A concentration control unit for controlling the amount of the chemical solution supplied to the mixing unit based on the chemical solution concentration detected by the concentration detection unit so that the chemical solution concentration in the supercritical fluid is always a predetermined value ;
Density control unit, when the chemical concentration detected by the concentration detecting portion is stabilized, you characterized in that it is determined that the substrate processing in the substrate processing unit has been completed.
[0023]
As described above, according to the first invention, the concentration of the chemical solution in the supercritical fluid in the circulation process is detected, and the supply of the chemical solution is controlled so that the concentration is always constant. As a result, there is no excessive supply or insufficient supply, and the substrate can always be processed with a chemical solution having a constant concentration. Therefore, there is no wasteful consumption of the chemical solution, and there is no reduction in the cleaning capability accompanying the deactivation of the chemical solution over time due to the circulation treatment, and the substrate processing performance can be stabilized. In addition, according to the first invention, since the completion point of the substrate processing can be accurately determined, it is not necessary to perform the processing for a long time in order to prevent the occurrence of insufficient processing, and the throughput of the processing process can be improved. It becomes possible.
[0026]
The second invention is an invention subordinate to the first invention,
An optical concentration detection method using a characteristic that light is absorbed or scattered by a chemical solution is used for the concentration detection unit.
[0027]
The third invention is an invention subordinate to the second invention,
The concentration detection unit is characterized by simultaneously detecting concentrations of two or more kinds of chemical solutions using two or more different light wavelengths according to the characteristics of the chemical solutions.
[0028]
As described above, according to the second and third inventions, it is possible to accurately and easily detect the concentration of one or more chemical solutions in a fluid by making good use of the optical characteristics of the chemical solution. I can .
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high-pressure processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the high-pressure processing apparatus according to the present embodiment includes a cylinder 1, a condenser 2, a booster 3, a heater 4, a mixer 10, a concentration detector 11, a concentration controller 12, It comprises a substrate cleaning tank 5, a circulation pump 6, a decompressor 7, a separation / recovery tank 8, and valves V1 to V7.
[0030]
First, each structure of the high-pressure processing apparatus of this embodiment is demonstrated.
The cylinder 1 is filled with liquefied carbon dioxide used for cleaning the substrate. The condenser 2 cools and liquefies the gaseous carbon dioxide supplied from the separation and recovery tank 8. The pressurizing means 3 boosts the liquid carbon dioxide liquefied by the condenser 2 to a predetermined pressure equal to or higher than the critical pressure Pc. The heater 4 heats the liquid carbon dioxide boosted by the booster 3 to a predetermined temperature that is equal to or higher than the critical temperature Tc. Thereby, the liquid carbon dioxide changes to a supercritical fluid (see FIG. 4). This supercritical carbon dioxide corresponds to one of high-pressure processing fluids applicable to the present invention.
[0031]
Three types of chemical solutions are supplied to the mixer 10 through valves V5 to V7 under the control of the concentration controller 12. In the high-pressure processing apparatus of the present invention, in order to remove polymer contaminants such as resist and etching polymer attached to the semiconductor substrate, the chemical solution is considered in view of the fact that the cleaning power is insufficient with only the high-pressure fluid of carbon dioxide. A cleaning process is performed with a processing fluid to which is added. The chemical solution to be added is referred to as an auxiliary agent. As the auxiliary agent, it is preferable to use a basic compound as a cleaning component. This is because the basic compound has an action of hydrolyzing a high-resistive polymer substance and has a high cleaning effect. Specific examples of the basic compound include 1 selected from the group consisting of quaternary ammonia hydroxide, quaternary ammonia fluoride, alkylamine, alkanolamine, hydroxylamine (NH2OH) and ammonium fluoride (NH2F). More than one kind of compound may be mentioned. It is preferable that 0.05-8 mass% of washing | cleaning components are contained with respect to a high pressure fluid.
[0032]
When the cleaning component such as the basic compound is incompatible with the high-pressure fluid, it is preferable to use a compatibilizing agent that can serve as an auxiliary for dissolving or uniformly dispersing the cleaning component in carbon dioxide. The compatibilizing agent is not particularly limited as long as the washing component can be compatibilized with a high-pressure fluid, but preferred examples include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol, and alkyl sulfoxides such as dimethyl sulfoxide. What is necessary is just to select a compatibilizing agent suitably in the range of 10-50 mass% of a high pressure fluid in a washing | cleaning process.
[0033]
That is, a predetermined auxiliary agent A is supplied via the valve V5, a predetermined auxiliary agent B is supplied via the valve V6, and a predetermined compatibilizer is supplied via the valve V7. In this embodiment, two kinds of aids A, but will be described the case of using B, type and number of aids, can be freely set based on the target substrate or cleaning purposes or the like. The mixer 10 mixes the auxiliaries A and B and the compatibilizer supplied with the generated supercritical carbon dioxide, and sends them to the substrate cleaning tank 5.
[0034]
The concentration detector 11 detects the concentrations of the auxiliary agents A and B in the supercritical fluid, respectively. The concentration controller 12 controls the opening and closing of the valves V5 and V6 based on the detection result given from the concentration detector 11.
[0035]
In the substrate cleaning tank 5 as the processing tank, the substrate is cleaned using supercritical carbon dioxide produced and mixed with the auxiliary agents A and B and the compatibilizing agent.
[0036]
The decompressor 7 decompresses the supercritical carbon dioxide mixed with the auxiliary agents A and B and the compatibilizing agent that have been cleaned in the substrate cleaning tank 5. As a result, supercritical carbon dioxide is vaporized. In the separation / recovery tank 8, the carbon dioxide vaporized by the decompressor 7, the chemical solution (auxiliaries A and B and the compatibilizing agent), and contaminants are separated, and gaseous carbon dioxide is supplied to the condenser 2 again. Is done.
[0037]
The valves V1 and V2 are valves used for separating the circulation path of the cleaning process and the supply / recovery path of the processing fluid. The valve V <b> 1 is provided on a pipe that connects the secondary side of the booster 3 and the primary side of the heater 4. The valve V <b> 2 is provided on a pipe that connects the secondary side of the substrate cleaning tank 5 and the primary side of the decompressor 7.
[0038]
The valves V3 and V4 are valves used for forming a circulation path for the cleaning process. The valve V3 is provided on a pipe connecting the discharge port of the circulation pump 6 and the primary side of the heater 4. The valve V4 is provided on a pipe connecting the secondary side of the substrate cleaning tank 5 and the suction port of the circulation pump 6.
[0039]
The valve V <b> 5 is a valve used for supplying the auxiliary agent A to the mixer 10, and is provided on a pipe connecting the tank (not shown) in which the auxiliary agent A is stored and the mixer 10. The valve V <b> 6 is a valve used to supply the auxiliary agent B to the mixer 10, and is provided on a pipe connecting the tank (not shown) in which the auxiliary agent B is stored and the mixer 10. The valve V <b> 7 is a valve used to supply the compatibilizer to the mixer 10, and is provided on a pipe connecting the tank (not shown) in which the compatibilizer is stored and the mixer 10.
[0040]
Here, the piping system leading to the cylinder 1 and the substrate cleaning tank 5 corresponds to the fluid supply unit of the present invention. A piping system including the decompressor 7 and the separation / recovery tank 8 downstream from the substrate cleaning tank 5 functions as a fluid recovery unit that recovers and reuses the supercritical fluid after the substrate cleaning. The substrate cleaning tank 5 constitutes a substrate processing unit.
[0041]
Next, the substrate cleaning operation performed by the high-pressure processing apparatus according to the present embodiment having this configuration will be described with further reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the auxiliary agent concentration control method performed in the high pressure processing apparatus of the present embodiment.
In the present embodiment, the case where carbon dioxide is used as the high-pressure fluid will be described. However, other substances that can be changed to a supercritical fluid state such as nitrous oxide, alcohol, ethanol, and water may be used. The substrate cleaning method used in the substrate cleaning tank of this embodiment may be either a batch method or a single wafer method for simultaneously cleaning a plurality of substrates.
[0042]
First, a substrate that is an object to be cleaned is placed in the substrate cleaning tank 5. When the substrate is installed, the following cleaning process is started in which the valves V1 and V2 are opened and the valves V3 to V7 are closed.
[0043]
First, carbon dioxide is stored in the cylinder 1 as a liquid at a pressure of 5 to 6 MPa, and this liquid carbon dioxide is supplied to the condenser 2 and stored as a liquid. The liquid carbon dioxide is pressurized to a pressure equal to or higher than the critical pressure Pc in the pressure increasing means 3, further heated to a predetermined temperature equal to or higher than the critical temperature Tc in the heater 4 to become a supercritical fluid, and sequentially sent to the mixer 10. Here, the predetermined pressure and temperature can be freely set based on the type of the substrate to be cleaned and the desired cleaning performance.
[0044]
As an initial state, the concentration controller 12 controls the opening and closing of the valves V5 and V6 to supply the auxiliary agents A and B to the mixer 10 so that the concentration in the supercritical carbon dioxide becomes a predetermined value, respectively ( Step S21). The mixer 10 mixes the supplied auxiliaries A and B and supercritical carbon dioxide, and supercritical carbon dioxide in which the auxiliaries A and B are mixed at a predetermined concentration passes through the concentration detector 11 and is a substrate cleaning tank. Send to 5.
[0045]
At this time, the opening and closing of the valve V7 is also controlled, and the compatibilizing agent is also supplied to the mixer 10 at the same time. The supply amount of the compatibilizer is a predetermined amount set in advance. In this embodiment, the compatibilizing agent acts to disperse the auxiliary agents A and B in supercritical carbon dioxide, and the concentration does not change during the substrate cleaning period, or the substrate cleaning power is affected even if the concentration changes. This is because it is selected as a chemical solution that is not to be allowed.
[0046]
When the supercritical carbon dioxide supply / recovery path (between the secondary side of the pressurizing means 3 and the primary side of the pressure reducer 7) is filled with supercritical carbon dioxide mixed with the auxiliary agents A and B and the compatibilizing agent. By closing the valves V1 and V2, opening the valves V3 and V4 and turning on the circulation pump 6, the supercritical carbon dioxide mixed with the auxiliary agents A and B and the compatibilizing agent is circulated for a predetermined period. The substrate is cleaned. In the substrate cleaning tank 5, the substrate is cleaned with the supercritical carbon dioxide in the high pressure state.
[0047]
When the substrate is cleaned by circulating supercritical carbon dioxide mixed with the auxiliary agents A and B and the compatibilizer, the auxiliary agents A and B are used and the concentration in the supercritical carbon dioxide gradually decreases. come. Therefore, in the present invention, the concentration detector 11 detects the concentrations of the auxiliary agents A and B in the supercritical carbon dioxide, and sequentially transmits the detection results to the concentration controller 12 (step S22).
[0048]
Then, the concentration controller 12 controls the valve V5 so that the concentrations of the auxiliary agents A and B in the supercritical carbon dioxide can always be kept at a predetermined value according to the concentration detected by the concentration detector 11 (steps S23 to S25). The auxiliary agents A and B are additionally supplied to the mixer 10 by individually controlling the opening and closing of V6 (steps S26 to S28).
[0049]
Here, when both the concentrations of the auxiliary agents A and B detected by the concentration detector 11 are stable (the concentration does not decrease and the predetermined value is maintained), the concentration controller 12 completes the substrate cleaning. It is determined that the auxiliary agents A and B are not supplied (step S29). Thus, in the present invention, changes in the concentrations of the auxiliary agents A and B are detected, and the change in concentration is used as an index for completion of substrate cleaning.
[0050]
When the completion of the substrate cleaning is confirmed according to the above judgment, the valve V2 is opened and the supercritical carbon dioxide mixed with the auxiliary agents A and B is collected / reused. The supercritical carbon dioxide in which the auxiliary substances A and B in which the pollutants are dissolved or dispersed and the compatibilizing agent are mixed is decompressed and vaporized in the decompressor 7 and then separated into gaseous carbon dioxide gas in the separation and recovery tank 8. , Separated into chemicals (auxiliaries A and B and compatibilizers) and contaminants. The separated chemicals (auxiliaries A and B and compatibilizer) and contaminants are discharged, and the carbon dioxide gas is recovered and reused in the condenser 2.
[0051]
Contaminants may be deposited as solids and mixed into the chemical solution to be separated. The liquid (or solid) component composed of the auxiliary agent and the compatibilizing agent containing the separated contaminants is discharged, and the gaseous carbon dioxide is recovered and reused in the condenser 2. For example, the decompressor 7 maintains the supercritical carbon dioxide at about 80 ° C. or more, and reduces the pressure from 15 MPa to 6 MPa to make gaseous carbon dioxide.
[0052]
Next, an example of a specific configuration of the concentration detector 11 that detects the concentrations of the auxiliary agents A and B in the supercritical carbon dioxide will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows an optical concentration detector 11 using light absorption or scattering (Raman scattering).
[0053]
The light from the light source 31 is collected by the lens 32, passes through the supercritical carbon dioxide mixed with the auxiliary agents A and B flowing in the pipe, and is emitted to the light detection unit 33. Here, of the emitted light, the light component of the specific wavelength a is absorbed by the auxiliary agent A, and the light component of the specific wavelength b is absorbed by the auxiliary agent B. Therefore, the light detection unit 33 detects only the amount of the light components having the specific wavelengths a and b that are not absorbed by the auxiliary agents A and B in the supercritical carbon dioxide.
[0054]
The amount of light absorbed by the auxiliary agent increases or decreases with the auxiliary agent concentration. Therefore, the amplification calculation unit 34 amplifies the light detected by the light detection unit 33 as necessary, and then, based on the amount of the light component of the specific wavelength a and the amount of the light component of the specific wavelength b, the auxiliary agent A, Each density of B is calculated, and a density signal for controlling the density controller 12 according to the calculation result is output. As described above, in the concentration detector 11 of FIG. 3, the concentration detection for each auxiliary agent can be detected by effectively utilizing the fact that the light wavelength absorbed by the auxiliary agent A and the optical wavelength absorbed by the auxiliary agent B are different. It is possible.
[0055]
Alternatively, the light detection unit 33 may detect the scattered light, and the concentration of each auxiliary agent may be detected based on the spectral intensity of the scattered light.
[0056]
As described above, according to the high-pressure processing apparatus according to one embodiment of the present invention, the concentration of the auxiliary agent in the supercritical fluid in the circulation cleaning process is detected, and the auxiliary agent is supplied so that the concentration is always constant. To control. As a result, there is no excessive supply or insufficient supply, and the substrate can always be cleaned with an auxiliary agent having a constant concentration. Therefore, there is no wasteful consumption of the auxiliary agent, and there is no reduction in the cleaning ability due to the deactivation of the auxiliary agent over time due to the circulation cleaning, and the substrate cleaning performance can be stabilized. In addition, since the completion point of the substrate cleaning process can be accurately determined, it is not necessary to perform cleaning for a long time in order to prevent the occurrence of insufficient cleaning, and the throughput of the processing process can be improved.
[0057]
In addition, this invention is not limited to the Example and modification which were mentioned above, It can implement also with another form as follows.
[0058]
(1) In the above embodiment, when the auxiliary agent concentration in the supercritical carbon dioxide is detected and the opening and closing of the supply valve is sequentially controlled so that the auxiliary agent concentration in the supercritical fluid is always maintained at a constant value. Explained. However, the auxiliary agent is first mixed with the supercritical carbon dioxide at a sufficient concentration in advance, and the auxiliary agent concentration does not decrease without additional supply of the auxiliary agent due to the concentration change (concentration is saturated). Only when the substrate cleaning process is completed may be determined.
[0059]
(2) If a chemical solution whose concentration varies during the substrate cleaning period is selected as the compatibilizer, the compatibilizer concentration in the supercritical fluid is detected by detecting the compatibilizer concentration in the supercritical carbon dioxide. You may control so that it may always be kept at a constant value.
[0060]
(3) In the above embodiment, the decompressor 7 is disposed downstream of the substrate cleaning tank 5 and vaporizes the supercritical fluid, and then sends it to the separation / recovery tank 8. You may comprise so that gas-liquid separation may be carried out after decompressing.
[0061]
(4) In the above embodiment, the processing fluid is supplied to the substrate cleaning tank 5 as a supercritical fluid. The predetermined high-pressure state supplied to the substrate cleaning tank 5 may be 1 MPa or more, preferably , A fluid with high density, high solubility, low viscosity, and high diffusivity. Therefore, it cannot be overemphasized that it can implement using a subcritical fluid or high-pressure gas. Further, the cleaning process can be suitably carried out by supplying a processing fluid whose pressure is increased to 5 MPa or more. And it is preferable to carry out at 5-30 Mpa, More preferably, it is performing these processes under 7.1-20 Mpa.
[0062]
(5) Moreover, although the said high voltage | pressure processing apparatus demonstrated the board | substrate washing | cleaning, it may be used for board | substrate drying or board | substrate development. That is, the substrate after rinsing (water washing) is carried in and installed in the substrate cleaning tank 5. The water adhering to the substrate in the substrate cleaning tank 5 is dissolved and removed in a high-pressure processing fluid in a supercritical or subcritical state. Thereafter, the processing fluid is recovered and reused as in the above embodiment. When the high-pressure processing apparatus of the present invention is used for drying or development, xylene, methyl isobutyl ketone, a quaternary ammonium compound, a fluorine-based polymer, or the like is used as a chemical solution depending on the properties of the resist to be dried or developed. do it.
[0063]
In addition, various design changes can be made within the scope of technical matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high-pressure processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of an auxiliary agent concentration control method performed in a high pressure processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration example of the concentration detector 11 of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a supercritical fluid.
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional apparatus that performs substrate cleaning using a supercritical fluid.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 ... Cylinders 2, 22 ... Condensers 3, 23 ... Boosting means 4, 24 ... Heaters 5, 25 ... Substrate cleaning tanks 6, 26 ... Circulating pumps 7, 27 ... Decompressors 8, 28 ... Separation and recovery tanks DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30 ... Mixer 11 ... Concentration detector 12 ... Concentration controller 31 ... Light source 32 ... Lens 33 ... Light detection part 34 ... Amplification calculating part V1-V7 ... Valve

Claims (3)

超臨界流体を用いて基板を処理する装置であって、
所定の超臨界流体を供給する超臨界流体供給部と、
供給された前記超臨界流体に、所定の薬液を混合させる混合部と、
前記薬液が混合された超臨界流体を用い、当該流体を所定の期間循環させて処理槽内に設置された基板を処理する基板処理部と、
循環させている前記薬液が混合された超臨界流体中の薬液濃度を検出する濃度検出部と、
前記超臨界流体中の薬液濃度が常に所定値となるように、前記濃度検出部で検出された前記薬液濃度に基づいて、前記混合部へ供給される前記薬液の量を制御する濃度制御部とを備え、
前記濃度制御部は、前記濃度検出部によって検出された前記薬液濃度が安定したとき、前記基板処理部における基板処理が完了したものと判断することを特徴とする、高圧処理装置。
An apparatus for processing a substrate using a supercritical fluid,
A supercritical fluid supply unit for supplying a predetermined supercritical fluid;
A mixing unit for mixing a predetermined chemical with the supplied supercritical fluid;
Using a supercritical fluid mixed with the chemical solution, circulating the fluid for a predetermined period, and processing a substrate installed in a processing tank; and
A concentration detector that detects the concentration of the chemical in the supercritical fluid mixed with the circulating chemical.
A concentration control unit for controlling the amount of the chemical solution supplied to the mixing unit based on the chemical solution concentration detected by the concentration detection unit so that the chemical solution concentration in the supercritical fluid always becomes a predetermined value; With
The high-pressure processing apparatus, wherein the concentration control unit determines that the substrate processing in the substrate processing unit is completed when the concentration of the chemical solution detected by the concentration detection unit is stabilized.
前記濃度検出部に、前記薬液によって光が吸収又は散乱される特性を利用した光学的な濃度検出方式を用いることを特徴とする、請求項1に記載の高圧処理装置。  The high-pressure processing apparatus according to claim 1, wherein an optical concentration detection method using a characteristic that light is absorbed or scattered by the chemical solution is used for the concentration detection unit. 前記濃度検出部は、前記薬液の特性に応じた異なる2つ以上の光波長を用いて、2種類以上の前記薬液の濃度を同時に検出することを特徴とする、請求項2に記載の高圧処理装置。  The high-pressure processing according to claim 2, wherein the concentration detection unit simultaneously detects the concentrations of two or more kinds of the chemical solutions using two or more different light wavelengths according to the characteristics of the chemical solutions. apparatus.
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