JP4358486B2 - 高圧処理装置および高圧処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体とし、基板などの被処理体の表面に接触させて前記被処理体の表面に対して所定の表面処理（現像処理、洗浄処理や乾燥処理など）を施す高圧処理装置および高圧処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの微細化が近年急速に進められているが、この微細化に伴って基板処理において新たな問題が生じることとなった。例えば、基板上に塗布されたレジストをパターニングして微細パターンを形成する場合、現像処理、洗浄処理および乾燥処理をこの順序で行う。ここで、アルカリ現像では基板に塗布されたレジストを現像する現像処理では、不要なレジストを除去するためにアルカリ性水溶液が使用され、洗浄処理ではそのアルカリ性水溶液を除去するために（現像を停止するために）純水などの洗浄液が使用され、乾燥処理では基板を回転させることにより基板上に残っている洗浄液に遠心力を作用させて基板から洗浄液を除去し、乾燥させる（スピン乾燥）。このうち乾燥において、乾燥の進展とともに洗浄液と気体との界面が基板上に現れ、半導体デバイスの微細パターンの間隙にこの界面が現れると、洗浄液の粘性により微細パターン同士が表面張力により互いに引き寄せられて倒壊する問題があった。
【０００３】
加えて、この微細パターンの倒壊には、洗浄液を振り切る際の流体抵抗や、洗浄液が微細パターンから排出される時に生じる印圧や、３０００ｒｐｍ超の高速回転による空気抵抗や遠心力も関与していると考えられている。
【０００４】
この問題の解決のために、基板を圧力容器内に設置し、低粘性、高拡散性の性質を持つ超臨界流体（以下、「ＳＣＦ」という）を使用した高圧洗浄処理の技術提案が従来よりなされている。その従来技術として、例えば特開平８−２０６４８５号公報に記載された洗浄装置がある。この洗浄装置は、洗浄槽（圧力容器）内に基板などの被洗浄物質（被処理体）を装填した後、その洗浄槽にＳＣＦを導入して被洗浄物質の洗浄を行っている。また、この洗浄装置では、洗浄処理の均一化を図るために、洗浄槽の開口部分に層流ダクト又はスノコを設置している。この層流ダクトやスノコには複数の孔が一定の間隔で形成されており、その孔を通って、ＳＣＦが洗浄槽へ流入出する。こうして、被洗浄物質の表面上にＳＣＦが所定方向に流れ、層流を形成する。このように、超臨界流体を洗浄槽内で均一に流すことにより、被洗浄物質を均一に洗浄することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単にＳＣＦの層流を形成し、その層流に被処理体を曝したのみでは、ある程度の均一性は得られるものの所望の均一性を得られるまでには至っていない。また処理時間についても、さらに短縮してスループットの向上を図ることが所望されている。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて被処理体の表面に対して所定の表面処理を施すに際して、その表面処理の均一性およびスループットを向上させることができる高圧処理装置および高圧処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理装置および高圧処理方法であって、上記目的を達成するために、以下のように構成している。
この発明にかかる高圧処理装置は、その内部に表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、処理チャンバーに処理流体を導入して被処理体の表面上に処理流体を供給する複数の導入手段と、保持手段により保持されている被処理体を処理チャンバー内で回転させる回転手段とを備え、複数の導入手段が、各導入手段により供給された処理流体の流れ方向が被処理体の表面内で相互にずれるように、配置されて、被処理体の表面上で処理流体の旋回流を形成することを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる高圧処理装置は、その内部に表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、処理チャンバーに処理流体を導入して被処理体の表面上に処理流体を供給する複数の導入手段と、保持手段により保持されている被処理体を処理チャンバー内で回転させる回転手段とを備え、被処理体は略円形の基板で、導入手段により供給された処理流体の流れ方向が略円形基板の接線方向になるよう導入手段が配置されることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明にかかる高圧処理装置は、その内部に表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、処理チャンバーに処理流体を導入して被処理体の表面上に処理流体を供給する複数の導入手段と、処理チャンバー内に供給された処理流体を撹拌する撹拌手段とを備え、複数の導入手段が、各導入手段により供給された処理流体の流れ方向が被処理体の表面内で相互にずれるように、配置されていることを特徴としている。
【００１０】
また、この発明にかかる高圧処理装置は、その内部に表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、処理チャンバーに処理流体を導入して被処理体の表面上に処理流体を供給する複数の導入手段と、処理チャンバー内に供給された処理流体を撹拌する撹拌手段とを備え、被処理体は略円形の基板で、導入手段により供給された処理流体の流れ方向が略円形基板の接線方向になるよう導入手段が配置されることを特徴としている。
【００１１】
また、この発明にかかる高圧処理装置は、その内部に表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、保持手段により保持されている被処理体の側方側から処理流体を被処理体の表面に供給することで被処理体の表面に沿った処理流体の流れを形成する導入手段と、被処理体を挟んで導入手段と対向配置されて被処理体の表面に沿って流れてくる処理流体を排出する排出手段と、導入手段および排出手段により表面に沿って処理流体が流れる、被処理体を処理チャンバー内で回転させる回転手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
さらに、この発明にかかる高圧処理方法は、被処理体の表面上に処理流体の旋回流を形成するとともに、被処理体を回転させることを特徴としている。
【００１３】
なお、本発明における「被処理体の表面」とは、高圧処理を施すべき面を意味しており、被処理体が例えば半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板である場合、その基板の両主面のうち回路パターンなどが形成された一方主面に対して高圧処理を施す必要がある場合には、該一方主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。また、他方主面に対して高圧処理を施す必要がある場合には、該他方主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。もちろん、両面実装基板のように両主面に対して高圧処理を施す必要がある場合には、両主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。
【００１４】
また、本発明における表面処理とは、例えばレジストが付着した半導体基板のように汚染物質が付着している被処理体から、汚染物質を剥離・除去する洗浄処理が代表例としてあげられる。被処理体としては、半導体基板に限定されず、金属、プラスチック、セラミックス等の各種基材の上に、異種物質の非連続または連続層が形成もしくは残留しているようなものが含まれる。また、洗浄処理に限られず、高圧流体と高圧流体以外の薬剤を用いて、被処理体上から不要な物質を除去する処理（例えば、乾燥、現像等）は、全て本発明の高圧処理装置および高圧処理方法の対象とすることができる。
【００１５】
また、本発明において、用いられる高圧流体としては、安全性、価格、超臨界状態にするのが容易、といった点で、二酸化炭素が好ましい。二酸化炭素以外には、水、アンモニア、亜酸化窒素、エタノール等も使用可能である。高圧流体を用いるのは、拡散係数が大きく、溶解した汚染物質を媒体中に分散することができるためであり、より高圧にして超臨界流体にした場合には、気体と液体の中間の性質を有するようになって微細なパターン部分にもより一層浸透することができるようになるためである。また、高圧流体の密度は、液体に近く、気体に比べて遥かに大量の添加剤（薬剤）を含むことができる。
【００１６】
ここで、本発明における高圧流体とは、１ＭＰａ以上の圧力の流体である。好ましく用いることのできる高圧流体は、高密度、高溶解性、低粘度、高拡散性の性質が認められる流体であり、さらに好ましいものは超臨界状態または亜臨界状態の流体である。二酸化炭素を超臨界流体とするには３１゜Ｃ、７．１ＭＰａ以上とすればよい。洗浄並びに洗浄後のリンス工程や乾燥・現像工程等は、５〜３０ＭＰａの亜臨界（高圧流体）または超臨界流体を用いることが好ましく、７．１〜２０ＭＰａ下でこれらの処理を行うことがより好ましい。なお、後の「発明の実施の形態」では、表面処理として洗浄処理および乾燥処理を実施する場合について説明するが、上述したように高圧処理は洗浄処理および乾燥処理のみには限られない。
【００１７】
本発明においては、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するため、二酸化炭素等の高圧流体のみからなる処理流体を用いた場合では洗浄力が不充分である点を考慮して、薬剤を添加して洗浄処理を行う。薬剤としては、洗浄成分として塩基性化合物を用いることが好ましい。レジストに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、第四級アンモニウム水酸化物、第四級アンモニウムフッ化物、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（ＮＨ_２ＯＨ）およびフッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）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。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４級アンモニウム化合物、フッ素系ポリマー等を薬剤とすればよい。
【００１８】
上記塩基性化合物等の洗浄成分が高圧流体に対して溶解度が低い場合には、この洗浄成分を高圧流体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第２の薬剤として用いることが好ましい。この相溶化剤は、洗浄工程終了後のリンス工程で、汚れを再付着させないようにする作用も有している。
【００１９】
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。洗浄工程では、相溶化剤は高圧流体の５０質量％以下の範囲で適宜選択すればよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る高圧処理装置の第１実施形態の全体構成を示す図であり、図２は、図１の高圧処理装置における圧力容器およびその内部構造を示す図である。この高圧処理装置は、圧力容器１の内部に形成される処理チャンバー１１に超臨界二酸化炭素（高圧流体）または超臨界二酸化炭素と薬剤との混合物を処理流体として導入し、その処理チャンバー１１において保持されている略円形の半導体ウエハなどの基板（被処理体）Ｗに対して所定の洗浄および乾燥処理を行う装置である。以下、その構成および動作について詳細に説明する。
【００２１】
この高圧処理装置では、超臨界二酸化炭素を繰り返して循環使用する一方、処理チャンバー１１を大気圧に開放するなどによって系内の二酸化炭素が減少すると、ボンベ２から液体状の二酸化炭素を補給するように構成されている。このボンベ２は凝縮器などからなる液化部３と接続されており、ボンベ２内に二酸化炭素が５〜６ＭＰａの圧力で液体状流体として貯留されており、この液体二酸化炭素が図示しないポンプによりボンベ２より取り出され液化部３を介して系内に補給される。
【００２２】
この液化部３の出力側には加圧ポンプなどの昇圧器４が接続されており、この昇圧器４で液化二酸化炭素を加圧して高圧液化二酸化炭素を得るとともに、高圧液化二酸化炭素を加熱器５および高圧弁Ｖ１を介して混合器６に圧送する。
【００２３】
このように圧送される高圧液化二酸化炭素は加熱器５で加熱されて表面処理（洗浄処理および乾燥処理）に適した温度にまで加熱され、超臨界二酸化炭素となり、高圧弁Ｖ１を介して混合器６に送られる。
【００２４】
この混合器６には、基板Ｗの表面処理に適した薬剤を貯蔵・供給する２種類の薬剤供給部、つまり第１薬剤供給部７ａおよび第２薬剤供給部７ｂがそれぞれ高圧弁Ｖ３およびＶ４を介して接続されている。このため、高圧弁Ｖ３、Ｖ４の開閉制御によって第１薬剤供給部７ａから第１薬剤が、また第２薬剤供給部７ｂから第２薬剤が開閉制御に応じた量だけ混合器６にそれぞれ供給されて超臨界二酸化炭素に対する薬剤の混合量が調整される。このように、この実施形態では、処理流体として「超臨界二酸化炭素」、「超臨界二酸化炭素＋第１薬剤」、「超臨界二酸化炭素＋第２薬剤」および「超臨界二酸化炭素＋第１薬剤＋第２薬剤」を選択的に調製して圧力容器１の処理チャンバー１１に供給可能となっており、表面処理の内容に応じて適宜高圧弁Ｖ３、Ｖ４を装置全体を制御部（図示書略）により開閉制御することによって処理流体の種類を選択するとともに、薬剤濃度をコントロールすることができるように構成されている。
【００２５】
この圧力容器１の内部、つまり処理チャンバー１１には、図２に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部１２が設けられている。この基板保持部１２は、圧力容器１の内底部に固着された保持本体１２１と、保持本体１２１の上面から上方に突設された３本の支持ピン１２２とで構成されており、表面処理（高圧処理）を施すべき表面Ｓ1を上向きにした状態で３本の支持ピン１２２によって１枚の基板Ｗの外縁部を支持可能となっている。そして、圧力容器１の側面部に設けられたゲートバルブ（図示省略）を開き、搬送ロボットによってゲートバルブを介して未処理の基板Ｗを１枚、基板保持部１２に搬入した後、ゲートバルブを閉じて後述するようにして表面処理を施す一方、表面処理後にゲートバルブを開いて処理済みの基板Ｗを搬送ロボットによって搬出することができるように構成されている。このように、この実施形態では、基板Ｗを１枚ずつ保持して所定の表面処理を行う、いわゆる枚葉方式の高圧処理装置となっている。
【００２６】
また、この圧力容器１の上面には、２本の供給ノズル１３，１３が取り付けられており、混合器６から送られてくる処理流体を基板保持部１２により保持されている基板Ｗの表面に向けて吐出する。特に、この実施形態では、図２に示すように、各供給ノズル１３から供給される処理流体の流れ方向Ｒ１が基板Ｗの表面Ｓ1（図２（ｂ）の紙面）内で相互にずれ、また、基板Ｗの接線方向と略平行となるように配置されている。同図の矢印で示すように処理流体は基板Ｗの表面Ｓ1上で旋回流ＴＦを形成する。このように、この実施形態では供給ノズル１３，１３が基板保持部（保持手段）１２により保持されている基板Ｗの表面Ｓ1に処理流体を供給する導入手段として機能している。
【００２７】
さらに、圧力容器１の下面には、排気ポート１４が設けられており、処理チャンバー１１内の処理流体や表面処理に伴い発生する汚染物質などを圧力容器１の外に排気可能となっている。
【００２８】
このように構成された圧力容器１の排気ポート１４には、高圧弁Ｖ２を介して減圧器などからなるガス化部８が接続されており、減圧処理によって排気ポート１４を介して処理チャンバー１１から排気される流体（処理流体＋汚染物質など）を完全にガス化して分離回収部９に送り込む。また、この分離回収部９では、二酸化炭素を気体成分とし、汚染物質と薬剤の混合物を液体成分として気液分離する。ここで、汚染物質は固体として析出し、薬剤の中に混入して分離されることもある。また、分離回収部９としては、単蒸留、蒸留（精留）、フラッシュ分離等の気液分離を行うことができる種々の装置や、遠心分解機などを使用することができる。
【００２９】
このように、この実施形態では、ガス化部８を用いて処理チャンバー１１から排気される流体（処理流体＋汚染物質など）を分離回収部９に送り込む前に予め完全にガス化しているが、その理由は、減圧された二酸化炭素等の流体が温度との関係で気体状流体（炭酸ガス）と液体状流体（液化二酸化炭素）との混合物となるため、分離回収部９での分離効率および二酸化炭素のリサイクル効率を向上させる観点からである。
【００３０】
なお、分離回収部９で分離された汚染物質を含む洗浄成分や相溶化剤からなる液体（または固体）成分は、分離回収部９から排出され、必要に応じて後処理される。一方、気体成分の二酸化炭素については、液化部３に送り込んで再利用に供する。
【００３１】
次に、上記のように構成された高圧処理装置の動作について説明する。この高圧処理装置は、前工程、例えば現像工程において現像液による現像処理が施された基板Ｗを受取り、制御部のメモリ（図示省略）に予め記憶されているプログラムにしたがって制御部が装置各部を制御して洗浄工程、リンス工程および乾燥工程をこの順序で行う装置である。その動作は以下のとおりである。
【００３２】
まず、圧力容器１の側面部に設けられたゲートバルブを開く。そして、搬送ロボットによってゲートバルブを介して未処理の基板Ｗが１枚搬入され、表面処理（高圧処理）を施すべき表面Ｓ1を上向きにした状態で基板保持部１２に載置されると、基板保持部１２の支持ピン１２２で基板Ｗを保持する。こうして基板保持が完了するとともに、搬送ロボットが処理チャンバー１１から退避すると、ゲートバルブを閉じて洗浄工程を行う。
【００３３】
この洗浄工程では、系内の液化二酸化炭素を昇圧器４で加圧して高圧液化二酸化炭素を形成し、さらにその高圧液化二酸化炭素を加熱器５で加熱して超臨界二酸化炭素を形成しつつ、高圧弁Ｖ１を開いて混合器６に送り込む。また、薬剤用の高圧弁Ｖ３，Ｖ４をともに開いて第１薬剤供給部７ａおよび第２薬剤供給部７ｂを供給モードとし、第１薬剤供給部７ａから第１薬剤を混合器６へと圧送するとともに、第２薬剤供給部７ｂから第１薬剤を混合器６へと圧送する。これによって、これら第１および第２薬剤が超臨界二酸化炭素に混合されて洗浄処理に適した処理流体が調製される。
【００３４】
そして、混合器６で調製された処理流体が圧力容器１の供給ノズル１３，１３より基板保持部１２により保持されている基板Ｗの表面Ｓ1に向けて吐出される。このとき、この実施形態では、上記したように各供給ノズル１３から供給される処理流体の流れ方向Ｒ１が基板Ｗの表面Ｓ1（図２（ｂ）の紙面）内で相互にずれているため、基板Ｗの表面Ｓ1上で処理流体の旋回流ＴＦが形成され、基板Ｗの表面Ｓ1に接触して所定の洗浄処理が実行される。なお、洗浄工程中は、処理チャンバー１１の下流の高圧弁Ｖ２は閉じられている。
【００３５】
この洗浄工程によって基板Ｗに付着していた汚染物質は、処理チャンバー１１内の処理流体（超臨界二酸化炭素＋第１薬剤＋第２薬剤）に溶解することとなる。ここで、例えば第１薬剤を洗浄成分とし、第２薬剤を相溶化剤と設定すると、汚染物質は洗浄成分（第１薬剤）および相溶化剤（第２薬剤）の働きにより超臨界二酸化炭素に溶解しているので、処理チャンバー１１に超臨界二酸化炭素のみを流通させると、溶解していた汚染物質が析出する可能性があるため、洗浄工程後に超臨界二酸化炭素と相溶化剤からなる第１リンス用処理流体による第１リンス工程と、超臨界二酸化炭素のみからなる第２リンス用処理流体による第２リンス工程とをこの順序で行うのが望ましい。
【００３６】
そこで、この実施形態では、第１および第２薬剤の供給開始、つまり洗浄工程の開始から所定時間経過すると、高圧弁Ｖ３を閉じて第１薬剤供給部７ａを供給停止モードとし、第１薬剤供給部７ａからの第１薬剤（洗浄成分）の混合器６へと圧送を停止して混合器６において超臨界二酸化炭素と相溶化剤とを混合させて第１リンス用処理流体を調製し、処理チャンバー１１に供給する。また、これと同時に、高圧弁Ｖ２を開く。これによって第１リンス用処理流体が処理チャンバー１１内を流通して処理チャンバー１１内の洗浄成分および汚染物質が次第に少なくなっていき、最終的には第１リンス用処理流体（超臨界二酸化炭素＋相溶化剤）で満たされることとなる。
【００３７】
こうして、第１リンス工程が完了すると、続いて第２リンス工程を行う。この第２リンス工程では、さらに高圧弁Ｖ４を閉じて第２薬剤供給部７ｂを供給停止モードとし、第２薬剤供給部７ｂからの第２薬剤（相溶化剤）の混合器６へと圧送を停止して超臨界二酸化炭素のみを第２リンス用処理流体として処理チャンバー１１に供給する。これによって第２リンス用処理流体が処理チャンバー１１内を流通して処理チャンバー１１が第２リンス用処理流体（超臨界二酸化炭素）で満たされることとなる。
【００３８】
これに続いて、高圧弁Ｖ１を閉じて減圧し、基板Ｗに対する乾燥処理を実行する。そして、処理チャンバー１１が大気圧に戻ると、圧力容器１の側面部に設けられたゲートバルブを開く。そして、搬送ロボットによってゲートバルブを介して処理済みの基板Ｗが搬出されて一連の処理（洗浄処理＋第１リンス処理＋第２リンス処理＋乾燥処理）が完了する。そして、次の未処理基板が搬送されてくると、上記動作が繰り返されていく。
【００３９】
以上のように、この実施形態によれば、複数の供給ノズル１３，１３から基板Ｗの表面Ｓ1に向けて処理流体を供給するように構成しているので、処理流体が複数箇所から基板Ｗの表面Ｓ1に沿って流れ、基板Ｗの表面Ｓ1と接触して所定の表面処理が行われる。したがって、単なる層流を供給して表面処理を行っていた従来技術に比べて表面処理の均一性を向上させることができるとともに、処理時間についても大幅に短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００４０】
また、この実施形態では、単に複数箇所から処理流体を供給するだけではなく、
各供給ノズル１３より供給された処理流体の流れ方向が基板Ｗの表面Ｓ1内で相互にずれるように構成されているため、基板Ｗの表面Ｓ1上で処理流体の旋回流ＴＦが形成され、その処理流体が基板Ｗの表面Ｓ1に接触して所定の表面処理（洗浄処理、第１リンス処理、第２リンス処理、乾燥処理など）が実行されるので、表面処理の均一性およびスループットをさらに向上させることができる。
【００４１】
図３は、本発明に係る高圧処理装置の第２実施形態で採用されている圧力容器およびその内部構造を示す図である。この第２実施形態は、基板保持部（保持手段）１２によって複数枚の基板Ｗを同時に保持しながら、各基板Ｗに対して所定の表面処理（洗浄処理、第１リンス処理、第２リンス処理、乾燥処理など）を実行する、いわゆるバッチ方式の高圧処理装置であり、この点で枚葉方式の第１実施形態と大きく相違している。
【００４２】
すなわち、この第２実施形態では、図３（ａ）に示すように、複数の基板Ｗ（この実施形態では８枚の基板Ｗ）が互いに離間し、しかも互いに積層された状態で基板保持部１２の支持コラム１２３で保持されている。また、このように保持された複数の基板Ｗの各々について、該基板Ｗに対応して２つの供給ノズル１３，１３が設けられている。
【００４３】
これらの供給ノズル１３のうち同図（ｂ）の左手側に配置された供給ノズル１３Ｌは基板Ｗの積層方向に沿って延びる供給管１５Ｌの側面に連通接続されており、混合器６から供給される処理流体が供給管１５Ｌを介して各供給ノズル１３Ｌに導かれ、各供給ノズル１３Ｌから対応する基板Ｗの表面側に吐出される。また、同図（ｂ）の右手側に配置された供給ノズル１３Ｒについては、基板Ｗの積層方向に沿って延びる供給管１５Ｒの側面に連通接続され、混合器６から供給される処理流体が供給管１５Ｒを介して各供給ノズル１３Ｒに導かれ、各供給ノズル１３Ｒから対応する基板Ｗの表面側に吐出される。しかも、この実施形態においても、各基板Ｗに対応して設けられた一対の各供給ノズル１３Ｌ，１３Ｒは、第１実施形態と同様に、各供給ノズル１３Ｌ，１３Ｒからの処理流体の流れ方向Ｒ１，Ｒ１が該基板Ｗの表面内で相互にずれるように、配置されている。なお、その他の基本的構成は第１実施形態と同一であるため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
このように構成された高圧処理装置においても、未処理の基板Ｗが搬送ロボットにより処理チャンバー１１内に搬入されると、上記第１実施形態と同様に、洗浄工程、第１リンス工程、第２リンス工程および乾燥工程の順序で実行される。そして、各工程において処理流体が処理チャンバー１１に供給される際、各基板Ｗに対応して設けられた供給ノズル１３Ｌ，１３Ｒから吐出される処理流体の流れ方向Ｒ１，Ｒ１が該基板Ｗの表面内で相互にずれているため、いずれの基板Ｗにおいても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、各基板Ｗに対応して設けられた複数の供給ノズル１３，１３から基板Ｗの表面に向けて処理流体を供給するように構成しているので、処理流体が複数箇所から基板Ｗの表面に沿って流れ、基板Ｗの表面と接触して所定の表面処理が行われる。したがって、単なる層流を供給して表面処理を行っていた従来技術に比べて表面処理の均一性を向上させることができるとともに、処理時間についても大幅に短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００４５】
また、この実施形態では、単に複数箇所から処理流体を供給するだけではなく、各基板Ｗの表面上で処理流体の旋回流ＴＦが形成され、その処理流体が基板Ｗの表面に接触して所定の表面処理（洗浄処理、第１リンス処理、第２リンス処理、乾燥処理など）が実行されるので、表面処理の均一性およびスループットをさらに向上させることができる。
【００４６】
さらに、図３のバッチ式高圧処理装置では、処理流体が基板Ｗの両主面のうち上方向を向いた一方主面のみならず下方向を向いた他方主面にも接触し、両主面に上記一連の表面処理が同時に施される。
【００４７】
図４は、本発明に係る高圧処理装置の第３実施形態で採用されている圧力容器を示す図である。この第３実施形態は、基板保持部（保持手段）１２によって複数枚の基板Ｗを同時に保持しながら、各基板Ｗに対して所定の表面処理（洗浄処理、第１リンス処理、第２リンス処理、乾燥処理など）を実行する、いわゆるバッチ方式の高圧処理装置であり、この点で同じくバッチ方式の第２実施形態と共通しているが、処理流体の供給方式が大きく相違している。以下、第２実施形態との相違点を中心に第３実施形態の構成および動作について説明する。
【００４８】
この第３実施形態では、第２実施形態と同様に、図４に示すように、複数の基板Ｗが互いに離間し、しかも互いに積層された状態で基板保持部１２の支持コラム１２３で保持されている。しかしながら、ノズル構成および配置関係が第２実施形態と大きく相違している。すなわち、この第３実施形態では、複数の基板Ｗの各々について、該基板Ｗに対応して２つのノズル１３，１４ａが基板Ｗの対称中心軸を挟んで対向配置されている。そして、これらのうちノズル１３が処理流体を供給するための供給ノズルであり、もう一方のノズル１４ａは基板Ｗの表面に沿って流れてきた処理流体を排気するための排気ノズルであり、排気管１６の側面と連通接続されて高圧弁Ｖ２を介してガス化部８に排気可能となっている。
【００４９】
したがって、このように構成された高圧処理装置では、混合器６（図１）から供給された処理流体は供給管１５を介して各供給ノズル１３に分岐し、基板Ｗの表面側に吐出されて排気ノズル１４ａ側に流通する。そして、排気ノズル１４ａは流れてきた処理流体を吸い込み、排気管１６を介してガス化部８に向けて排気する。
【００５０】
ここで、単に供給ノズル１３と排気ノズル１４ａとを各基板Ｗごとに設けたのみでは従来技術と同様に基板Ｗの表面に処理流体の層流を形成したに過ぎないが、この実施形態では、図４に示すように、処理チャンバー１１の上面にファン１７が追加的に設けられており、基板Ｗの表面に沿って流れる処理流体に対して外乱を与えて基板Ｗの表面内において撹拌するように構成されている。
【００５１】
上記のように構成された高圧処理装置においても、未処理の基板Ｗが搬送ロボットにより処理チャンバー１１内に搬入されると、上記第１および第２実施形態と同様に、洗浄工程、第１リンス工程、第２リンス工程および乾燥工程の順序で実行される。そして、各工程において処理流体が処理チャンバー１１に供給される際、各供給ノズル１３から処理流体を基板Ｗの表面に向けて吐出させるとともに、ファン１７を作動させて基板表面に沿って流れる処理流体に外乱を与えて撹拌している。その結果、上記第１および第２実施形態と同様に、その撹拌状態で処理流体が基板Ｗの表面に接触して所定の表面処理（洗浄処理、第１リンス処理、第２リンス処理、乾燥処理など）が実行されるので、単なる層流を供給して表面処理を行っていた従来技術に比べて表面処理の均一性を向上させることができるとともに、処理時間についても大幅に短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００５２】
また、この実施形態では、本発明の「撹拌手段」として機能するファン１７による処理流体の撹拌動作と、基板Ｗの表面に沿った処理流体の流動動作との相互作用によって基板表面での処理流体の撹拌が助長されるとともに、処理流体の入れ換えが積極的に促進される。その結果、表面処理の均一性およびスループットをさらに向上させることができる。
【００５３】
なお、第３実施形態では、処理チャンバー１１の上面にファン１７を配置しているが、ファンの配設位置および／または個数については任意である。また、この第３実施形態ではいわゆるバッチ方式の高圧処理装置に本発明を適用した場合について説明したが、例えば図５に示すように、いわゆる枚葉方式の高圧処理装置（第４実施形態）に対して本発明を適用することも可能である。
【００５４】
また、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、上記第１および第２実施形態では、各基板Ｗに対応して２つの供給ノズル１３，１３を設けているが、各基板に対応するノズル個数は３以上であってもよく、要は基板に対応して設けた複数のノズルの各々から供給される処理流体の流れ方向が基板の表面内で相互にずれるように構成することによって上記第１および第２実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００５５】
また、枚葉式の第１実施形態では、基板Ｗの両主面のうち上方向に向いた一方主面Ｓ1を本発明の「表面」として所定の表面処理を施しているが、基板Ｗの他方主面に対して表面処理を施す場合には、例えば図６（ａ）に示すように、他方主面Ｓ2を上方向に向けた状態で支持ピン１２２によって保持するようにすればよい（第５実施形態）。また、両面実装基板のように両主面に対して表面処理を施す必要がある場合には、例えば同図（ｂ）に示すように、各主面Ｓ1，Ｓ2に対応して複数の供給ノズル１３，１３を配置すればよい（第６実施形態）。
【００５６】
また、上記実施形態のいずれにおいても、基板保持部１２によって保持された基板Ｗを固定配置したまま処理チャンバー１１に処理流体を供給して表面処理を実行しているが、例えば図７や図８に示すように、基板保持部１２にモータなどの回転手段（図示省略）を連結して処理流体の供給と同時、あるいは前後して基板Ｗを回転させるように構成してもよく、これによって基板表面と処理流体との接触頻度が高くなり、処理効率をさらに向上させることができる。特に、接触頻度を高めて処理効率を向上させるために、最初に形成される旋回流の旋回方向と反対方向に相対的に回転させるのが望ましい。また、基板Ｗの回転動作と、基板Ｗの表面に沿った処理流体の流動動作との相互作用によって基板表面での処理流体の撹拌が助長されるとともに、処理流体の入れ換えが積極的に促進される。その結果、表面処理の均一性およびスループットをさらに向上させることができる。なお、図７は枚葉式の高圧処理装置（第７実施形態）を示す一方、図８はバッチ式の高圧処理装置（第８実施形態）を示している。
【００５７】
また、上記実施形態では、各供給ノズル１３から吐出される処理流体は基板Ｗの表面（主面）に向けて供給されているが、図９に示すように、基板Ｗの側方から供給するようにしてもよい（第９実施形態）。なお、枚葉式の高圧処理装置においても、基板Ｗの側方から処理流体を供給するように構成してもよいことはいうまでもない。
【００５８】
また、図４、図５（ａ）、図７および図８に示す実施形態では、各基板Ｗに対応して供給ノズル１３から供給された処理流体を該供給ノズル１３に対応する排気ノズル１４ａで排気するように構成しているが、各基板Ｗに対する供給ノズル１３の個数や配置などは任意であり、また排気ノズル１４ａの個数や配置などについても任意である。例えば図１０に示すように、各基板Ｗに対応して複数個の供給ノズル１３を該基板Ｗの外周に沿って設けるとともに、複数個の排気ノズル１４ａを該基板Ｗの外周に沿って設けるようにしてもよい（第１０実施形態）。ここで、供給ノズル１３から供給される処理流体の流れＲ1が同図（ａ）に示すようにほぼ平行となるように供給ノズル１３を配置してもよいし、同図（ｂ）に示すように流れＲ1が鋭角をなすように供給ノズル１３を配置してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では基板保持部１２が基板Ｗを直接保持しているが、例えば図１１に示すように基板Ｗを搬送用容器１００内に収容した状態で搬送することも考えられる。この場合には搬送用容器１００を基板保持部１２によって支持することにより基板Ｗを間接的に保持するようにしてもよい。また、このように搬送用容器１００に基板Ｗを単に収容するのみならず、基板搬送途中に基板表面が自然乾燥するのを防止するため、搬送用容器１００に純水や有機溶媒などの保湿用液１０１を入れてその表面が濡れた状態で基板搬送を行う場合も同様である。
【００６０】
また、上記実施形態では、供給ノズル１３から処理流体を吐出するように構成しているが、供給ノズル１３から噴霧させるように構成してもよく、この場合、噴霧状に処理流体を供給することで処理効率を高めることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、２種類の薬剤を超臨界二酸化炭素（高圧流体）に混合させて処理流体を調製しているが、薬剤の種類や数などについては任意である。また、薬剤を使用しないで表面処理を行う場合には、薬剤供給部が不要となる。
【００６２】
さらに、上記実施形態では、表面処理として洗浄処理、第１リンス処理、第２リンス処理、乾燥処理を実行しているが、本発明の適用対象はこれらすべての処理を行う高圧処理装置に限定されるものではなく、これらの一部の処理を行う高圧処理装置、例えば現像工程と洗浄・リンス工程が施された基板を受取り、乾燥処理のみを行う装置や別の表面処理（現像処理など）を実行する高圧処理装置などにも本発明を適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の導入手段を設け、各導入手段から処理流体を被処理体の表面に供給するように構成しているので、処理流体が複数箇所から被処理体の表面に沿って流れ、被処理体の表面と接触して所定の表面処理（例えば、現像処理、洗浄処理、乾燥処理など）を行っている。したがって、単なる層流を供給して表面処理を行っていた従来技術に比べて表面処理の均一性を向上させることができるとともに、処理時間についても大幅に短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００６４】
また、この発明によれば、導入手段から供給された処理流体を、回転手段により回転されている被処理体の表面に供給するように構成しているので、処理流体が回転している被処理体の表面に沿って流れ、その被処理体の表面と接触して所定の表面処理（例えば、現像処理、洗浄処理、乾燥処理など）を行っている。ここでは、被処理体の回転動作と、被処理体の表面に沿った処理流体の流動動作との相互作用によって被処理体表面で処理流体を積極的に撹拌することができるとともに、処理流体の入れ換えを促進することができる。その結果、表面処理の均一性を向上させることができるとともに、処理時間についても大幅に短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００６５】
また、この発明によれば、導入手段から供給された処理流体を撹拌手段により撹拌し、その撹拌状態の処理流体を被処理体の表面に供給するように構成しているので、処理流体の撹拌動作と、被処理体の表面に沿った処理流体の流動動作との相互作用によって被処理体表面での処理流体の撹拌を助長することができるとともに、処理流体の入れ換えを促進させることができる。その結果、表面処理の均一性を向上させることができるとともに、処理時間についても大幅に短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００６６】
また、この発明によれば、被処理体の表面に処理流体を単に供給するのではなく、被処理体の表面上で処理流体の旋回流が形成されるように構成しているので、単なる層流を供給して表面処理を行っていた従来技術に比べて表面処理の均一性を向上させることができるとともに、処理時間についても大幅に短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【００６７】
さらに、この発明によれば、被処理体の表面に沿って処理流体が所定方向に流れているが、その処理流体に対して外乱を与えて処理流体を被処理体の表面内において撹拌するように構成しているので、単なる層流を供給して表面処理を行っていた従来技術に比べて表面処理の均一性を向上させることができるとともに、処理時間についても大幅に短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高圧処理装置の第１実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】図１の高圧処理装置における圧力容器およびその内部構造を示す図である。
【図３】本発明に係る高圧処理装置の第２実施形態で採用されている圧力容器およびその内部構造を示す図である。
【図４】本発明に係る高圧処理装置の第３実施形態で採用されている圧力容器を示す図である。
【図５】本発明に係る高圧処理装置の第４実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係る高圧処理装置の第５および第６実施形態を示す図である。
【図７】本発明に係る高圧処理装置の第７実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係る高圧処理装置の第８実施形態を示す図である。
【図９】本発明に係る高圧処理装置の第９実施形態を示す図である。
【図１０】本発明に係る高圧処理装置の第１０実施形態を示す図である。
【図１１】基板の搬送形態を示す図である。
【符号の説明】
１…圧力容器
１１…処理チャンバー
１２…基板保持部（保持手段）
１３，１３Ｌ，１３Ｒ…供給ノズル（導入手段）
１４…排気ポート（排気手段）
１４ａ…排気ノズル（排気手段）
１７…ファン（撹拌手段）
１００…搬送用容器
Ｒ１…流れ方向
ＴＦ…旋回流
Ｗ…基板（被処理体）

Claims (13)

1. 高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて前記被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理装置において、
   その内部に前記表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、
   前記処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、
   前記処理チャンバーに処理流体を導入して前記被処理体の表面上に処理流体を供給する複数の導入手段と、
   前記保持手段により保持されている被処理体を前記処理チャンバー内で回転させる回転手段とを備え、
   前記複数の導入手段が、各導入手段により供給された処理流体の流れ方向が前記被処理体の表面内で相互にずれるように、配置されて、前記被処理体の表面上で前記処理流体の旋回流を形成することを特徴とする高圧処理装置。
2. 高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて前記被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理装置において、
   その内部に前記表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、
   前記処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、
   前記処理チャンバーに処理流体を導入して前記被処理体の表面上に処理流体を供給する複数の導入手段と、
   前記保持手段により保持されている被処理体を前記処理チャンバー内で回転させる回転手段とを備え、
   前記被処理体は略円形の基板で、前記導入手段により供給された処理流体の流れ方向が前記略円形基板の接線方向になるよう前記導入手段が配置されることを特徴とする高圧処理装置。
3. 前記回転手段は前記旋回流の旋回方向と反対方向に前記被処理体を回転させることを特徴とする請求項１記載の高圧処理装置。
4. 高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて前記被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理装置において、
   その内部に前記表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、
   前記処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、
   前記処理チャンバーに処理流体を導入して前記被処理体の表面上に処理流体を供給する複数の導入手段と、
   前記処理チャンバー内に供給された処理流体を撹拌する撹拌手段とを備え、
   前記複数の導入手段が、各導入手段により供給された処理流体の流れ方向が前記被処理体の表面内で相互にずれるように、配置されていることを特徴とする高圧処理装置。
5. 高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて前記被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理装置において、
   その内部に前記表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、
   前記処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、
   前記処理チャンバーに処理流体を導入して前記被処理体の表面上に処理流体を供給する複数の導入手段と、
   前記処理チャンバー内に供給された処理流体を撹拌する撹拌手段とを備え、
   前記被処理体は略円形の基板で、前記導入手段により供給された処理流体の流れ方向が前記略円形基板の接線方向になるよう前記導入手段が配置されることを特徴とする高圧処理装置。
6. 前記複数の導入手段のうちの少なくとも２つ以上の導入手段が、互いに前記被処理体を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高圧処理装置。
7. 前記複数の導入手段の少なくとも１つは被処理体に向けて処理流体を噴霧するノズルであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の高圧処理装置。
8. 高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて前記被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理装置において、
   その内部に前記表面処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、
   前記処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、
   前記保持手段により保持されている前記被処理体の側方側から処理流体を前記被処理体の表面に供給することで前記被処理体の表面に沿った前記処理流体の流れを形成する導入手段と、
   前記被処理体を挟んで前記導入手段と対向配置されて前記被処理体の表面に沿って流れてくる前記処理流体を排出する排出手段と、
   前記導入手段および前記排出手段により表面に沿って前記処理流体が流れる、前記被処理体を前記処理チャンバー内で回転させる回転手段と
   を備えたことを特徴とする高圧処理装置。
9. 前記被処理体は基板であり、前記保持手段は前記基板を１枚保持することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の高圧処理装置。
10. 前記被処理体は基板であり、
    前記保持手段は、複数の基板を互いに離間し、しかも互いに積層された状態で保持することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の高圧処理装置。
11. 前記被処理体はその表面が濡れた状態で搬送用容器内に収容されたまま前記圧力容器に搬送されるとともに、前記保持手段は前記搬送用容器を支持することによって前記被処理体を間接的に保持する請求項１ないし１０のいずれかに記載の高圧処理装置。
12. 高圧流体あるいは高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて前記被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す高圧処理方法において、
    被処理体の表面上に処理流体の旋回流を形成するとともに、前記被処理体を回転させることを特徴とする高圧処理方法。
13. 前記被処理体の回転方向は前記旋回流の旋回方向と反対方向であることを特徴とする請求項１２記載の高圧処理方法。

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