JP5544666B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は基板処理装置に関し、より詳細には超臨界流体を利用して基板を処理する基板処理装置に関する。
半導体素子はシリコンウエハー等の基板の上に回路パタ−ンを形成するフォトリソグラフィー（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を含む多様な工程を経て製造されるが、このような製造過程ではパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）、有機汚染物、金属不純物等の多様な異物質が発生される。このような異物質は基板に欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）を誘発させるので、半導体素子の収率に直接的な影響を及ばせる要因として作用する。したがって、半導体製造工程にはこのような異物質を除去するための洗浄工程が必須的に伴われる。
一般的に従来の洗浄工程では洗浄剤で基板の上の異物質を除去し、純水（ＤＩ−ｗａｔｅｒ：ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）で基板を洗浄した後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ：ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）を利用してこれを乾燥させてきた。しかし、このような乾燥処理は半導体素子の回路パターンが微細な場合には乾燥効率が低いのみで無く、乾燥過程の中で回路パターンが損傷されるパターン崩壊現象（ｐａｔｔｅｒｎ ｃｏｌｌａｐｓｅ）が頻繁に発生するので、線幅３０ｎｍ以下の半導体素子に対しては適合でなかった。
したがって、最近ではこのような短所を補完できる超臨界流体（ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ）を利用して基板を乾燥する技術に対する研究が活発に進行されているのが実情である。
韓国特許公開第１０−２００４−００５８２０７号公報
本発明の一課題は、超臨界流体を利用して基板を乾燥させる基板処理装置を提供することである。
本発明の他の課題は、基板の乾燥に利用された超臨界流体を再生する基板処理装置を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は上述した課題に限定されるものではなく、言及されなかった課題は本明細書及び添付された図面から本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解できるものである。
本発明の基板処理装置の一実施形態は、超臨界流体で提供される流体を利用して基板の上の有機溶剤を溶解して前記基板を乾燥させる工程チャンバーと、前記工程チャンバーから排出された前記流体から前記有機溶剤を分離して前記流体を再生する再生ユニットと、を含む。
前記再生ユニットは、前記有機溶剤が溶解された流体を冷却させて前記流体から前記有機溶剤を分離する分離モジュールと、前記分離モジュールから排出された流体に前記有機溶剤を吸収する吸着剤を提供して前記流体から前記有機溶剤を分離するカラムモジュールと、を含み、前記カラムモジュールは、前記分離モジュールから排出された流体に前記吸着剤を提供する吸着カラムと、前記吸着カラムの内部温度を維持する温度維持部材と、前記吸着剤によって前記有機溶剤が分離された流体が排出される排気管と、を含む。
前記分離モジュールは、複数個であり、前記複数の分離モジュールは、互いに直列に連結され得る。
前記分離モジュールは、前記工程チャンバーから排出された流体が流入される分離タンクと、前記分離タンクを冷却する冷却部材と、前記分離タンクの下部に形成され、液化されて前記流体から分離された有機溶剤が排出されるドレーン管と、前記分離タンクの上部に形成され、前記有機溶剤が分離された前記流体が排出される第１排気管と、を包含できる。
前記分離モジュールは、前記分離タンクの下部へ前記工程チャンバーから排出された流体を供給する流入管をさらに包含できる。
前記分離モジュールは、前記第１排気管に設置されて前記分離タンクの内部圧力を維持する逆圧力調節器をさらに包含できる。
前記カラムモジュールは、複数個であり、前記複数のカラムモジュールは、互いに直列に連結され得る。
前記カラムモジュールは、複数個であり、前記複数のカラムモジュールは、互いに並列に連結され得る。
前記カラムモジュールは、前記排気管に設置されて前記排気管へ排出される流体に含有された前記有機溶剤の濃度を測定する濃度センサーをさらに包含できる。
前記吸着剤は、ゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｅ）であり得る。
前記再生ユニットは、前記工程チャンバーから排出された流体に前記有機溶剤を吸収する吸着剤を提供して前記流体から前記有機溶剤を分離するカラムモジュールを包含できる。
本発明の基板処理装置の他の実施形態は、超臨界流体で提供される流体を利用して基板の上の有機溶剤を溶解して前記基板を乾燥させる工程チャンバーと、前記流体が液体状態で格納される格納タンクと、前記格納タンクから前記流体が供給されて前記超臨界流体に変化させて前記工程チャンバーに提供する給水タンクと、前記工程チャンバーから排出された流体から前記有機溶剤を分離して前記流体を再生し、前記再生された流体を前記格納タンクに供給する再生ユニットと、を含み、前記カラムモジュールは、前記分離モジュールから排出された流体に前記吸着剤を提供する吸着カラムと、前記吸着カラムの内部温度を維持する温度維持部材と、前記吸着剤によって前記有機溶剤が分離された流体が排出される排気管と、を含む。
前記基板処理装置は、前記再生ユニットから排出される気体状態の流体を液体状態に変化させて前記格納タンクへ供給する第１コンデンサーをさらに包含できる。
前記格納タンクから排出された気体状態の前記流体を液体状態に変化させる第２コンデンサーと、前記第２コンデンサーから前記液体状態の流体が供給されて前記給水タンクに供給するポンプと、をさらに含み、前記給水タンクは、前記ポンプによって臨界圧力以上の加圧された前記流体を臨界温度以上に加熱して前記超臨界流体に変化させ得る。
本発明によると、超臨界流体を利用して基板を乾燥させ得る。
本発明によると、超臨界流体を利用して基板を乾燥させることによって、乾燥工程が効率的に遂行され、基板の損傷が発生しにくい。
本発明によると、乾燥工程に使用された超臨界流体を再生できる。
本発明によると、超臨界流体を冷却させてこれから有機溶剤を分離できる。
本発明によると、有機溶剤を吸収する吸着剤を利用して超臨界流体で提供される流体から有機溶剤を分離できる。
本発明によると、再生される超臨界流体を再び乾燥工程に再活用できるので、基板の生産単価が節減され、環境汚染を防止することができる。
本発明の効果は、上述した効果に限定されるものではなく、言及されなかった効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解され得る。
基板処理装置の一実施形態の平面図である。 図１の第１工程チャンバーの断面図である。 二酸化炭素の相変化に関する図面である。 図１の第２工程チャンバーの一実施形態の断面図である。 図１の第２工程チャンバーの他の実施形態の断面図である。 超臨界流体の循環に関する図面である。 図６の再生ユニットの一実施形態の構成図である。 図６の再生ユニットの他の実施形態の構成図である。 図７の分離モジュールの断面図である。 図６のカラムモジュールの断面図である。 基板処理方法の一実施形態の順序図である。 第１工程の順序図である。 第２工程の順序図である。 超臨界流体の供給及び排気に関する図面である。 基板処理方法の他の実施形態の順序図である。 分離モジュールの効率に関する図面である。 分離モジュールの効率に関する表である。
本明細書に記載された実施形態は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明の思想を明確に説明するためのものであるので、本発明は本明細書に記載された実施形態によって限定されるものではなく、本発明の範囲は本発明の思想を逸脱しない修正例又は変形形態を含むものとして解釈するべきである。
また、本明細書で使用される用語と添付された図面は本発明を容易に説明するためのものであるので、本発明は本明細書で使用される用語と添付された図面によって限定されるものはない。
また、本発明を説明するにおいて、関連された公知の構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。
本発明による基板処理装置１００は基板Ｓに対して洗浄工程を遂行する装置である。
ここで、基板Ｓは、シリコンウエハーを含む多様なウエハー、ガラス基板、有機基板等を含むことは勿論、上述した例以外にも、半導体素子、ディスプレイ及びその他の薄膜に回路が形成されたものの製造に利用される基板を全て含む包括的な概念に解釈されなければならない。
以下では基板処理装置１００の一実施形態に関して説明する。
図１は基板処理装置１００の一実施形態の平面図である。
基板処理装置１００はインデックスモジュール１０００、工程モジュール２０００、超臨界流体供給ユニット３０００（図５参照）、及び再生ユニット４０００（図５参照）を含む。インデックスモジュール１０００は外部から基板Ｓが搬送されて工程モジュール２０００へ基板Ｓを提供し、工程モジュール２０００は基板Ｓに対する洗浄工程を遂行する。超臨界流体供給ユニット３０００は洗浄工程で利用される超臨界流体を供給し、再生ユニット４０００は洗浄工程で使用された超臨界流体を再生する。
インデックスモジュール１０００は設備前方端部モジュール（ＥＦＥＭ：ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｍｏｄｕｌｅ）として、ロードポート１１００と移送フレーム１２００とを含む。ロードポート１１００、移送フレーム１２００、及び工程モジュール２０００は順次的に一列に配置され得る。ここで、ロードポート１１００、移送フレーム１２００及び工程モジュール２０００が配列された方向を第１方向（Ｘ）と称する。また、上方から見て第１方向（Ｘ）と垂直である方向を第２方向（Ｙ）と称し、第１方向（Ｘ）と第２方向（Ｙ）とに垂直である方向を第３方向（Ｚ）と称する。
インデックスモジュール１０００には１つ又は複数のロードポート１１００が提供され得る。ロードポート１１００は移送フレーム１２００の一側に配置される。ロードポート１１００が複数である場合には、ロードポート１１００は第２方向（Ｙ）に沿って一列に配置され得る。ロードポート１１００の数と配置とは上述した例に限定されなく、基板処理装置１００のフットプリント、工程効率、他の基板処理装置１００との配置等の多様な要素を考慮して適切に選択され得る。
ロードポート１１００には基板Ｓが収容されるキャリヤーＣが置かれる。キャリヤーＣは外部から搬送されてロードポート１１００へローディングされるか、又はロードポート１１００からアンローディングされて外部へ搬送される。例えば、キャリヤーＣはオーバーヘッドトランスファー（ＯＨＴ：ｏｖｅｒｈｅａｄ ｈｏｉｓｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ）等の搬送装置によって複数の基板処理装置１００の間で搬送され得る。ここで、基板Ｓの搬送は、オーバーヘッドトランスファーの代わりに自動案内車輌（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇｕｉｄｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）、レール案内車輌（ｒａｉｌ ｇｕｉｄｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）等の他の搬送装置、又は作業者によって遂行できる。
キャリヤーＣには基板Ｓが収容される。キャリヤーＣには前面開放一体形ポッド（ＦＯＵＰ：ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）が使用され得る。
キャリヤーＣの内部には基板Ｓの縁を支持するスロットが１つ以上形成される。スロットが複数である場合には、第３方向（Ｚ）に沿って互いに離隔されて形成され得る。これによってキャリヤーＣの内部に基板Ｓが載せられる。例えば、キャリヤーＣは２５枚の基板Ｓを収納することができる。
キャリヤーＣの内部は、開閉できるドアによって外部と隔離されて密閉され得る。これによって、キャリヤーＣの内部に収容された基板Ｓが汚染されることが防止される。
移送フレーム１２００はロードポート１１００に安着されたキャリヤーＣと工程モジュール２０００との間で基板Ｓを搬送する。移送フレーム１２００はインデックスロボット１２１０とインデックスレール１２２０とを含む。
インデックスレール１２２０はインデックスロボット１２１０が移動する経路を提供する。インデックスレール１２２０はその長さ方向が第２方向（Ｙ）と平行に提供され得る。
インデックスロボット１２１０は基板Ｓを搬送する。インデックスロボット１２１０はベース１２１１、本体１２１２、及びアーム１２１３を有することができる。
ベース１２１１はインデックスレール１２２０の上に設置され、インデックスレール１２２０に沿って移動することができる。本体１２１２はベース１２１１に結合され、ベース１２１１の上で第３方向（Ｚ）に沿って移動するか、又は第３方向（Ｚ）を軸として回転することができる。アーム１２１３は本体１２１２に設置され、前進及び後進して移動することができる。アーム１２１３の一端にはハンドが具備されて基板Ｓを握るか、或いは載せることができる。インデックスロボット１２１０には１つ又は複数のアーム１２１３が提供されるが、複数のアーム１２１３が提供される場合には、本体１２１２に互いに第３方向（Ｚ）に沿って積層されて配置され、各々のアーム１２１３は個別的に駆動され得る。
これによってインデックスロボット１２１０はインデックスレール１２２０の上でベース１２１１が第２方向（Ｙ）に沿って移動し、本体１２１２とアーム１２１３の動作によってキャリヤーＣから基板Ｓを引き出してこれを工程モジュール２０００へ搬入するか、又は工程モジュール２０００から基板Ｓを引き出してキャリヤーＣに収納することができる。
一方、移送フレーム１２００にはインデックスレール１２２０が省略され、インデックスロボット１２１０が移送フレーム１２００に固定されて設置されることもあり得る。この場合にインデックスロボット１２１０が移送フレーム１２００の中央部に配置され得る。
工程モジュール２０００は、インデックスモジュール１０００から搬送された基板Ｓに対して洗浄工程を遂行する。工程モジュール２０００は、バッファチャンバー２１００、移送チャンバー２２００、第１工程チャンバー２３００、及び第２工程チャンバー２５００を含む。バッファチャンバー２１００と移送チャンバー２２００とは第１方向（Ｘ）に沿って配置され、移送チャンバー２２００はその長さ方向が第１方向（Ｘ）と平行になるように配置される。工程チャンバー２３００、２５００は移送チャンバー２２００の第２方向（Ｙ）の側面に配置され得る。
ここで、第１工程チャンバー２３００は移送チャンバー２２００の第２方向（Ｙ）の一側に配置され、第２工程チャンバー２５００は第１工程チャンバー２３００が配置された側と反対方向の他側に配置され得る。第１工程チャンバー２３００は１つ又は複数であり得り、複数である第１工程チャンバー２３００は、移送チャンバー２２００の第２方向（Ｙ）の一側に第１方向（Ｘ）に沿って配置されるか、或いは第３方向（Ｚ）に沿って積層されるか、又はこれらの組み合わせによって配置され得る。同様に第２工程チャンバー２５００も１つ又は複数であり得り、複数の第２工程チャンバー２５００は、移送チャンバー２２００の第２方向（Ｙ）の他側に第１方向（Ｘ）に沿って配置されるか、或いは第３方向（Ｚ）に沿って積層されるか、又はこれらの組み合わせによって配置され得る。
但し、工程モジュール２０００における各チャンバーの配置は、上述した例に限定されるものではなく、工程効率を考慮して適切に変形され得る。例えば、必要によっては、第１工程チャンバー２３００と第２工程チャンバー２５００とが、移送チャンバー２２００の側面に第１方向（Ｘ）に沿って配置されるか、又は互いに積層されて配置されることも可能である。
バッファチャンバー２１００は、移送フレーム１２００と移送チャンバー２２００との間に配置されて、インデックスモジュール１０００と工程モジュール２０００との間で搬送される基板Ｓが臨時的に留まるバッファ空間を提供する。バッファチャンバー２１００の内部には基板Ｓが置かれるバッファスロットが１つ又は複数個提供される。バッファスロットが複数である場合には、第３方向（Ｚ）に沿って互いに離隔され得る。
バッファスロットにはインデックスロボット１２１０によってキャリヤーＣから引き出された基板Ｓが安着されるか、又は移送チャンバー２２００の移送ロボット２２１０によって工程チャンバー２３００、２５００から搬出された基板Ｓが安着され得り、反対にインデックスロボット１２１０や移送ロボット２２１０は、バッファスロットから基板Ｓを搬出して、キャリヤーＣに収容するか、或いは工程チャンバー２３００、２５００へ搬送することができる。
移送チャンバー２２００はその周囲に配置されるチャンバー２１００、２３００、２５００の間で基板Ｓを搬送する。移送チャンバー２２００の第１方向（Ｘ）の一側にはバッファチャンバー２１００が配置され、移送チャンバー２２００の第２方向（Ｙ）の一側又は両側には工程チャンバー２３００、２５００が配置できる。これによって移送チャンバー２２００はバッファチャンバー２１００、第１工程チャンバー２３００、及び第２工程チャンバー２５００の間の基板Ｓの搬送を遂行することになる。
移送チャンバー２２００は移送レール２２２０及び移送ロボット２２１０を含む。移送レール２２２０は移送ロボット２２１０が移動する経路を提供する。移送レール２２２０は第１方向（Ｘ）と平行に提供され得る。移送ロボット２２１０は基板Ｓを搬送する。移送ロボット２２１０はベース２２１１、本体２２１２、及びアーム２２１３を含み、移送ロボット２２１０の各構成要素はインデックスロボット１２１０の構成要素と類似であるので、これに対する詳細な説明は省略する。移送ロボット２２１０はベース２２１１が移送レール２２２０に沿って移動しながら、本体２２１２及びアーム２２１３の作動によってバッファチャンバー２１００、第１工程チャンバー２３００、及び第２工程チャンバー２５００の間で基板Ｓを搬送する。
第１工程チャンバー２３００と第２工程チャンバー２５００とは各々基板Ｓに対して異なる工程を遂行する。ここで、第１工程チャンバー２３００で遂行される第１工程と第２工程チャンバー２５００で遂行される第２工程とは互いに順次的に遂行される工程であり得る。例えば、第１工程チャンバー２３００では、ケミカル工程、洗浄工程及び第１乾燥工程が遂行され、第２工程チャンバー２５００では第１工程の後続工程で第２乾燥工程が遂行できる。ここで、第１乾燥工程は有機溶剤を利用して遂行される湿式乾燥工程であり、第２乾燥工程は超臨界流体を利用して遂行される超臨界乾燥工程であり得る。第１乾燥工程と第２乾燥工程とは場合によって選択的にいずれか１つの乾燥工程のみが遂行されることもできる。
以下では第１工程チャンバー２３００に関して説明する。図２は図１の第１工程チャンバー２３００の断面図である。
第１工程チャンバー２３００では第１工程が遂行される。ここで、第１工程はケミカル工程、洗浄工程及び第１乾燥工程の中で少なくとも１つを包含できる。上述したように、この中で第１乾燥工程は省略されることもあり得る。
第１工程チャンバー２３００はハウジング２３１０及び工程ユニット２４００を含む。ハウジング２３１０は第１工程チャンバー２３００の外壁を形成し、工程ユニット２４００はハウジング２３１０の内部に位置して第１工程を遂行する。
工程ユニット２４００はスピンヘッド２４１０、流体供給部材２４２０、回収筒２４３０、及び乗降部材２４４０を包含できる。
スピンヘッド２４１０には基板Ｓが安着され、工程が進行される間、基板Ｓを回転させる。スピンヘッド２４１０は支持プレート２４１１、支持ピン２４１２、チャッキングピン２４１３、回転軸２４１４、及びモーター２４１５を包含できる。
支持プレート２４１１は上部が大体に基板Ｓと類似な形状、即ち円形を有するように提供される。支持プレート２４１１の上部には基板Ｓが載せられる複数の支持ピン２４１２及び基板Ｓを固定する複数のチャッキングピン２４１３が形成される。支持プレート２４１１の下面にはモーター２４１５によって回転される回転軸２４１４が固定されて結合される。モーター２４１５は外部電源を利用して回転力を発生させて回転軸２４１４を通じて支持プレート２４１１を回転させる。これによってスピンヘッド２４１０に基板Ｓが安着され、第１工程が進行される間、支持プレート２４１１が回転して基板Ｓを回転させ得る。
支持ピン２４１２は支持プレート２４１１の上面から第３方向（Ｚ）へ突出され、複数の支持ピン２４１２は互いに予め定まれた間隔に離隔されて配置される。上方から見て、全体的な支持ピン２４１２の配置は環形のリング形状を成し得る。支持ピン２４１２には基板Ｓの下面が載せられる。これによって基板Ｓは支持ピン２４１２によって支持プレート２４１１の上面から支持ピン２４１２が突出された距離離隔されて安着される。
チャッキングピン２４１３は支持プレート２４１１の上面から第３方向（Ｚ）へ支持ピン２４１２より長く突出され、支持プレート２４１１の中心から支持ピン２４１２より遠く離れた位置に配置される。チャッキングピン２４１３は支持プレート２４１１の半径方向に沿って固定位置とピックアップ位置との間で移動することができる。ここで、固定位置は支持プレート２４１１の中心から基板Ｓの半径に対応する距離くらい離れた位置であり、ピックアップ位置は固定位置より支持プレート２４１１の中心から遠く離れた位置である。チャッキングピン２４１３は、移送ロボット２２１０によってスピンヘッド２４１０へ基板Ｓがローディングされるときにはピックアップ位置に位置し、基板Ｓがローディングされて工程が進行されれば、固定位置へ移動して基板Ｓの側面に接触して基板Ｓを正位置に固定させ、工程が終了して移送ロボット２２１０が基板Ｓをピックアップして基板Ｓがアンローディングされるときには再びピックアップ位置へ移動することができる。これによって、チャッキングピン２４１３はスピンヘッド２４１０が回転するときの回転力によって基板Ｓが正位置から離脱することを防止することができる。
流体供給部材２４２０は基板Ｓへ流体を供給する。流体供給部材２４２０はノズル２４２１、支持台２４２２、支持軸２４２３、及び駆動器２４２４を包含できる。支持軸２４２３はその長さ方向が第３方向（Ｚ）に沿って提供され、支持軸２４２３の下端には駆動器２４２４が結合される。駆動器２４２４は支持軸２４２３を回転させるか、或いは第３方向（Ｚ）に沿って上下に移動させる。支持軸２４２３の上部には支持台２４２２が垂直に結合される。ノズル２４２１は支持台２４２２の一端の底面に設置される。ノズル２４２１は駆動器２４２４による支持軸２４２３の回転及び昇降によって工程位置と待機位置との間で移動することができる。ここで、工程位置はノズル２４２１が支持プレート２４１１の垂直上方に配置された位置であり、待機位置はノズル２４２１が支持プレート２４１１の垂直上方から外れた位置である。
工程ユニット２４００には１つ又は複数の流体供給部材２４２０が提供され得る。流体供給部材２４２０が複数である場合には、各流体供給部材２４２０は互いに異なる流体を供給する。例えば、複数の流体供給部材２４２０は各々、洗浄剤、リンス剤、有機溶剤を供給することができる。ここで、洗浄剤は、過酸化水素Ｈ２Ｏ２溶液や、過酸化水素溶液にアンモニアＮＨ４ＯＨ、塩酸ＨＣｌ又は硫酸Ｈ２ＳＯ４を混合した溶液、又はフッ酸ＨＦ溶液等が使用され、リンス剤としては主に純水が使用され、有機溶剤としてはイソプロピルアルコールを含めてエチルグリコール（ｅｔｈｙｌｇｌｙｃｏｌ）、１−プロパノール（ｐｒｏｐａｎｏｌ）、テトラハイドロリックフラン（ｔｅｔｒａ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｎｃ）、４−ヒドロキシル（ｈｙｄｒｏｘｙｌ）、４−メチル（ｍｅｔｈｙｌ）、２−ペンタノン（ｐｅｎｔａｎｏｎｅ）、１−ブタノール（ｂｕｔａｎｏｌ）、２−ブタノール、メタノール（ｍｅｔｈａｎｏｌ）、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、ｎ−プロピルアルコール（ｎ−ｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ジメチルエチル（ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）等が使用され得る。例えば、第１の流体供給部材２４２０はアンモニア過酸化水素溶液を噴射し、第２の流体供給部材２４２０は純水を噴射し、第３の流体供給部材２４２０はイソプロピルアルコール溶液を噴射することができる。但し、有機溶剤は液体ではない気体状態で提供されることもあり得り、気体状態の蒸気で提供される際は不活性気体と混合されて提供され得る。
上述した流体供給部材２４２０はスピンヘッド２４１０に基板Ｓが安着されれば、待機位置から工程位置へ移動して基板Ｓの上部に上述した流体を供給することができる。例えば、流体供給部材２４２０が洗浄剤、リンス剤、有機溶剤を供給することによって各々ケミカル工程、洗浄工程、第１乾燥工程が遂行できる。このように工程が遂行される間にスピンヘッド２４１０はモーター２４１５によって回転して基板Ｓの上面に流体がもれなく提供されるようにすることができる。
回収筒２４３０は第１工程が遂行される空間を提供し、この過程で使用される流体を回収する。回収筒２４３０は上方から見ると、スピンヘッド２４１０を囲むようにその周囲に配置され、上部が開放されている。工程ユニット２４００には１つ又は複数の回収筒２４３０が提供され得る。以下では第１回収筒２４３０ａ、第２回収筒２４３０ｂ、第３回収筒２４３０ｃの３つの回収筒２４３０を有する工程ユニット２４００を基準に説明する。但し、回収筒２４３０の数は使用される流体の数及び第１工程の条件にしたがってこれと異なる数を選択されることもあり得る。
第１回収筒２４３０ａ、第２回収筒２４３０ｂ、及び第３回収筒２４３０ｃは各々スピンヘッド２４１０を囲む環形のリング形状で提供され、第１回収筒２４３０ａ、第２回収筒２４３０ｂ、第３回収筒２４３０ｃの順にスピンヘッド２４１０の中心から遠くなるように配置される。即ち、第１回収筒２４３０ａはスピンヘッド２４１０を囲み、第２回収筒２４３０ｂは第１回収筒２４３０ａを囲み、第３回収筒２４３０ｃは第２回収筒２４３０ｂを囲むように提供される。これによって各流入口２４３１は第３方向（Ｚ）に配列されるようになる。
第１回収筒２４３０ａには第１回収筒２４３０ａの内側空間によって第１流入口２４３１ａが提供される。第２回収筒２４３０ｂには第１回収筒２４３０ａと第２回収筒２４３０ｂと間の空間によって第２流入口２４３１ｂが提供される。第３回収筒２４３０ｃには、第２回収筒２４３０ｂと第３回収筒２４３０ｃとの間の空間によって第３流入口２４３１ｃが提供される。各々の回収筒２４３０ａ、２４３０ｂ、２４３０ｃの底面には第３方向（Ｚ）に沿って下に延長される回収ライン２４３２が連結される。各回収ライン２４３２ａ、２４３２ｂ、２４３３ｃは各々の回収筒２４３０ａ、２４３０ｂ、２４３０ｃへ回収された流体を排出して外部の流体再生システム（図示せず）へ供給する。流体再生システム（図示せず）は回収された流体を再使用できるように再生する。
乗降部材２４４０は回収筒２４３０を第３方向（Ｚ）へ移動させる。これによって回収筒２４３０のスピンヘッド２４１０に対する相対高さが変更されて、回収筒２４３０が複数である場合には、いずれか１つの回収筒２４３０の流入口２４３１がスピンヘッド２４１０に安着された基板Ｓの水平面上に位置するように選択的に調節することができる。
乗降部材２４４０は、ブラケット２４４１、乗降軸２４４２及び乗降器２４４３を含む。ブラケット２４４１は回収筒２４３０に固定されて設置され、ブラケット２４４１の一端には乗降器２４４３によって第３方向（Ｚ）へ移動される乗降軸２４４２が固定されて結合される。回収筒２４３０が複数である場合には、ブラケット２４４１は最外殻の回収筒２４３０に結合され得る。
乗降部材２４４０は基板Ｓがスピンヘッド２４１０へローディングされるか、或いはスピンヘッド２４１０からアンローディングされる際に、回収筒２４３０が基板Ｓを搬送する移送ロボット２２１０の経路を干渉しないように、回収筒２４３０を下へ移動させ得る。
また、乗降部材２４４０は流体供給部材２４２０によって流体が供給され、スピンヘッド２４１０が回転して第１工程が進行される間に、基板Ｓの回転による遠心力によって基板Ｓから弾ませ出る流体が回収されるように回収筒２４３０を第３方向（Ｚ）へ移動させて回収筒２４３０の流入口２４３１が基板Ｓと同一な水平面上に位置するように調節することができる。例えば、第１工程が、洗浄剤によるケミカル工程が遂行され、続いてリンス剤による洗浄工程が遂行された後、有機溶剤による第１乾燥工程が進行される場合、洗浄剤供給の際には第１流入口２４３１ａを、リンス剤供給の際には第２流入口２４３１ｂを、有機溶剤供給の際には第３流入口２４３１ｃを基板Ｓの水平面上へ移動させて、第１回収筒２４３０ａ、第２回収筒２４３０ｂ、第３回収筒２４３０ｃが各々の流体を回収するようにすることができる。このように、使用した流体を回収すれば、環境汚染が予防され、また高価の流体を再活用できるので、半導体製造費用が節減される長所がある。
一方、乗降部材２４４０は回収筒２４３０を移動させる代わりにスピンヘッド２４１０を第３方向（Ｚ）へ移動させる構成を有することもあり得る。
以下では第２工程チャンバー２５００に関して説明する。
第２工程チャンバー２５００では第２工程が遂行される。ここで、第２工程は超臨界流体を利用して基板Ｓを乾燥させる第２乾燥工程であり得る。
超臨界流体とは、物質が臨界温度と臨界圧力を超過した状態に即ち臨界状態に到達して液体と気体とを区分できない状態の流体を意味する。超臨界流体は分子密度は液体に近いが、粘性度は気体に近い性質を有する。このような超臨界流体は拡散力、浸透性、溶解力が非常に高いので、化学反応に有利であり、表面張力が非常に低いので、微細構造に界面張力を加えないことによって、半導体素子の乾燥工程の際、乾燥効率が優れ、崩壊現象を回避できて有用に使用され得る。
以下では基板Ｓの乾燥に主に使用される二酸化炭素ＣＯ２の超臨界流体を基準として説明する。但し、超臨界流体の成分及び種類は、これに限定されるものではない。
図３は二酸化炭素の相変化に関する図面である。二酸化炭素は温度が３１．１℃以上、圧力が７．３８Ｍｐａ以上になれば、超臨界状態になる。二酸化炭素は毒性が無く、不軟性であり、非活性である特徴を有し、他の流体に比べて臨界温度と臨界圧力とが低いので、温度と圧力とを調節してその溶解力を制御することが容易であり、水やその他の有機溶剤と比較して１０〜１００倍くらい拡散係数が低く表面張力が極めて小さい等乾燥工程に利用するのに有利な物性を有する。また、二酸化炭素は多様な化学反応の副産物として生成されたものを再活用して使用できるのみでなく、乾燥工程に使用された超臨界二酸化炭素を循環して再利用できるので、環境に悪影響を及ばしにくく、使用することができる。
図４は図１の第２工程チャンバー２５００の一実施形態の断面図である。第２工程チャンバー２５００の一実施形態はハウジング２５１０、加熱部材２５２０、支持部材２５３０、超臨界流体供給管２５４０、及び排出管２５５０を含む。
ハウジング２５１０の内部は外部から密閉され、基板Ｓを乾燥する空間を提供する。ハウジング２５１０は高圧に十分に耐えられる材質で提供される。ハウジング２５１０の内壁と外壁との間にはハウジング２５１０の内部を加熱する加熱部材２５２０が設置され得る。勿論、加熱部材２５２０の位置はこれに限定されなく、これと異なる位置に設置され得る。
支持部材２５３０は基板Ｓを支持する。支持部材２５３０はハウジング２５１０の内部に固定されて設置され得る。又は支持部材２５３０は固定される代わりに回転できる構造で提供されて支持部材２５３０に安着された基板Ｓを回転させ得る。
超臨界流体供給管２５４０はハウジング２５１０の内部へ超臨界流体を供給する。超臨界流体供給管２５４０は上部供給管２５４０ａと下部供給管２５４０ｂとのうち少なくとも１つを含む。上部供給管２５４０ａはハウジング２５１０の上部及び超臨界流体供給ユニット３０００に連結される。下部供給管２５４０ｂはハウジング２５１０の下部及び超臨界流体供給ユニット３０００に連結される。上部供給管２５４０ａ及び下部供給管２５４０ｂには各々流量を調節するバルブが設置され得る。このようなバルブは開閉バルブ又は流量調節バルブであり得る。これによって超臨界流体は第２乾燥工程の進行にしたがって、上部供給管２５４０ａ及び下部供給管２５４０ｂのうちいずれか１つ又は両方を通じてハウジング２５１０の内部へ供給され得る。ここで、下部供給管２５４０ｂは上部供給管２５４０ａから分岐される形態で提供されて上部供給管２５４０ａと下部供給管２５４０ｂとが同一な超臨界流体供給ユニット３０００に連結され得る。又は上部供給管２５４０ａと下部供給管２５４０ｂとは互いに別個の超臨界流体供給ユニット３０００に連結されることもあり得る。
排出管２５５０はハウジング２５１０の内部の超臨界流体を外部へ排出する。排出管２５５０にはバルブが設置され得る。排出管２５５０はハウジング２５１０の下部に配置され得る。又は選択的に排出管２５５０はハウジング２５１０の上部に配置され得る。
図５は図１の第２工程チャンバー２５００の他の実施形態の断面図である。第２工程チャンバー２５００の他の実施形態は気体供給管２５６０をさらに包含できる。
気体供給管２５６０はハウジング２５１０の内部へ不活性気体を供給する。ここで、不活性気体としては窒素Ｎ２を含むヘリウムＨｅ、ネオンＮｅ、アルゴンＡｒ等が使用され得る。気体供給管２５６０はハウジング２５１０と気体供給源Ｇとに連結される。気体供給管２５６０はハウジング２５１０の上部に連結され得る。気体供給管２５６０には流量を調節するバルブが設置され得る。
一方、第２工程チャンバー２５００に気体供給管２５６０が設けられる場合には、排出管２５５０を通じて不活性気体が排出されることもあり得る。これのために第２工程チャンバー２５００には２つの排出管２５５０ａ、２５５０ｂが設けられ得る。このとき、第１排出管２５５０ａへは超臨界流体が排出され、第２排出管２５５０ｂへは不活性気体が排出され得る。
上述した第２工程チャンバー２５００では、超臨界流体供給管２５４０、気体供給管２５６０、排出管２５５０の数と配置は工程効率、フットプリント等を考慮して変更できる。例えば、超臨界流体供給管２５４０や排出管２５５０はハウジング２５１０の側面に配置され得る。他にも例えば、第１排出管２５５０ａはハウジング２５１０の下部に連結され、第２排出管２５５０ｂはハウジング２５１０の上部に連結され得る。
このような第２工程チャンバー２５００は、超臨界流体を利用して第２乾燥工程を遂行できる。例えば、第２工程チャンバー２５００は第１工程チャンバー２３００でケミカル工程、洗浄工程、有機溶剤による第１乾燥工程が順に処理された基板Ｓに対して超臨界流体を利用して第２乾燥工程を遂行できる。移送ロボット２２１０によって基板Ｓが支持部材２５３０に安着されれば、加熱部材２５２０がハウジング２５１０の内部を加熱し、超臨界流体供給管２５４０を通じて超臨界流体が供給される。したがって、ハウジング２５１０の内部に超臨界雰囲気が形成される。超臨界雰囲気が形成されれば、超臨界流体が、第１工程チャンバー２３００で最後に遂行された第１乾燥工程で利用された後、乾燥が完璧に行われなくて基板Ｓに残留した有機溶剤を溶解する。有機溶剤が十分に溶解され、基板Ｓが乾燥されれば、排出口を通じて超臨界流体が排出され、移送ロボット２２１０によって基板Ｓが支持部材２５３０からアンローディングされて搬出される。
超臨界流体供給ユニット３０００は上述した第２工程チャンバー２５００に超臨界流体を供給し、再生ユニット４０００は第２工程チャンバー２５００で使用された超臨界流体を再生してこれを超臨界流体供給ユニット３０００へ供給する。超臨界流体供給ユニット３０００と再生ユニット４０００とは各々基板処理装置１００と独立された別個の装置で具現されるか、又はその全部又は一部が基板処理装置１００の一構成要素に包含されるように提供され得る。
以下では二酸化炭素の超臨界流体を基準として説明する。但し、これは容易に説明するためのものに過ぎないので、超臨界流体の成分はこれと異なり得る。
図６は超臨界流体の循環に関する図面である。図６に図示されたように超臨界流体は超臨界流体供給ユニット３０００、第２工程チャンバー２５００、及び再生ユニット４０００を循環しながら、再活用され得る。
超臨界流体供給ユニット３０００は、格納タンク３１００、給水タンク３２００、第１コンデンサー３３００、第２コンデンサー３４００、及びポンプ３５００を包含できる。
格納タンク３１００には二酸化炭素が液体状態で格納される。二酸化炭素は外部又は再生ユニット４０００から供給されて格納タンク３１００に格納され得る。このとき、外部又は再生ユニット４０００から供給される二酸化炭素は気体状態であり得るが、第１コンデンサー３３００はこれを液体状態に変化させて格納タンク３１００へ供給する。液相の二酸化炭素は気相である場合より体積が非常に小さいので、格納タンク３１００には大量の二酸化炭素が格納され得る。
給水タンク３２００は格納タンク３１００から提供された二酸化炭素を超臨界流体に変化させ、超臨界流体を工程モジュール２０００の第２工程チャンバー２５００へ提供する。格納タンク３１００に格納された二酸化炭素は、格納タンク３１００と給水タンク３２００とを結ぶラインに設置されたバルブが開けば、気体状態に変わりながら、給水タンク３２００へ移動する。ここで、格納タンク３１００と給水タンク３２００とを結ぶラインには第２コンデンサー３４００とポンプ３５００とが設置され得る。第２コンデンサー３４００は気体状態の二酸化炭素を液相に変化させ、ポンプ３５００は液相の二酸化炭素を臨界圧力以上に加圧された気体に変化させて給水タンク３２００へ供給する。給水タンク３２００は供給された二酸化炭素を臨界温度以上に加熱して超臨界流体に変化させ、第２工程チャンバー２５００へ送る。このとき、給水タンク３２００から出る二酸化炭素の圧力は１００〜１５０ｂａｒに加圧された状態であり得る。一方、第２工程チャンバー２５００では、工程の進行にしたがって液相や気相の二酸化炭素が要求される場合があり得るが、この場合には給水タンク３２００が液相又は気相の二酸化炭素を第２工程チャンバー２５００へ提供することもできる。
図７は図６の再生ユニット４０００の一実施形態の構成図であり、図８は図６の再生ユニット４０００の他の実施形態の構成図である。
再生ユニット４０００は第２工程チャンバー２５００で第２乾燥工程に使用されて有機溶剤を含有する超臨界流体を再生してこれを超臨界流体供給ユニット３０００へ供給する。再生ユニット４０００は分離モジュール４１００及びカラムモジュール４２００のうち少なくとも１つを包含できる。
分離モジュール４１００は二酸化炭素を冷却させて二酸化炭素に含有された有機溶剤を液化させることによって、二酸化炭素から有機溶剤を分離する。カラムモジュール４２００は二酸化炭素を、有機溶剤を吸収する吸着剤Ａが提供される空間を通過させて二酸化炭素から有機溶剤を分離する。
再生ユニット４０００には複数の分離モジュール４１００が提供され得る。このとき、各々の分離モジュール４１００は互いに直列に連結され得る。例えば、第１分離モジュール４１００ａは第２工程チャンバー２５００に連結されて、一次的に二酸化炭素と有機溶剤とを分離する。そして、第２分離モジュール４１００ｂは第１分離モジュール４１００ａに連結されて、２次的に二酸化炭素と有機溶剤とを分離する。これによって分離モジュール４１００によって二酸化炭素と有機溶剤との分離が複数回遂行されてさらに純粋な二酸化炭素を獲得することができる。
また、再生ユニット４０００には複数のカラムモジュール４２００が提供される。このとき、各々のカラムモジュール４２００は互いに直列に連結され得る。この場合にもカラムモジュール４２００による二酸化炭素と有機溶剤との分離が複数回遂行できる。例えば、第１カラムモジュール４２００ａは分離モジュール４１００に連結されて、一次的に二酸化炭素から有機溶剤を吸い出す。そして、第２カラムモジュール４２００ｂは第１カラムモジュール４２００ａに連結されて、２次的に二酸化炭素から有機溶剤を吸い出す。
又、カラムモジュール４２００は互いに並列に連結されることもあり得る。カラムモジュール４２００による有機溶剤の分離には時間が多く所要され、カラムモジュール４２００は１回で多量の二酸化炭素を処理するのが難しいが、複数のカラムモジュール４２００を並列に配置すれば、大量の二酸化炭素を処理できる。例えば、第１カラムモジュール４２００ａ、第２カラムモジュール４２００ｂ、第３カラムモジュール４２００ｃが各々分離モジュール４１００に連結されて、二酸化炭素から有機溶剤を吸い出し、これを超臨界流体供給ユニット３０００へ提供する。
図９は図８の分離モジュール４１００の断面図である。分離モジュール４１００は分離タンク４１１０、冷却部材４１２０、流入管４１３０、排気管（第１排気管）４１４０、ドレーン管４１５０、及び圧力調節器４１６０を包含できる。
分離タンク４１１０は二酸化炭素と有機溶剤との分離が遂行される空間を提供する。冷却部材４１２０は分離タンク４１１０の内壁と外壁との間に設置されて分離タンク４１１０を冷却させる。冷却部材４１２０は冷却水が流れるパイプラインで具現され得る。
流入管４１３０へは第２工程チャンバー２５００から排出された二酸化炭素が流入される。分離モジュール４１００が複数である場合には、先の分離モジュール４１００から排出された二酸化炭素が流入されることもあり得る。流入管４１３０は一端が分離タンク４１１０の下部へ二酸化炭素を提供するように設けられ得る。分離タンク４１１０の下部に提供される二酸化炭素は冷却部材４１２０によって冷却される。これによって二酸化炭素に含有された有機溶剤が液化されて二酸化炭素から分離される。
分離された二酸化炭素は分離タンク４１１０の上部に連結された排気管４１４０を通じて排出され、液相の有機溶剤は分離タンク４１１０の下部に連結されたドレーン管４１５０を通じて排出される。流入管４１３０、排気管４１４０、及びドレーン管４１５０には各々バルブが設置されて流入及び排出の可否が調節され得る。
圧力調節器４１６０は分離タンク４１１０の内部圧力を調節する。例えば、圧力調節器４１６０は排気管４１４０に設置される逆圧力調節器であり得る。
図１０は図６のカラムモジュール４２００の断面図である。カラムモジュール４２００は吸着カラム４２１０、温度維持部材４２２０、流入管４２３０、排気管（第２排気管）４２４０、及び濃度センサー４２５０を包含できる。
吸着カラム４２１０は二酸化炭素から有機溶剤が分離される空間を提供する。吸着カラム４２１０の内部には吸着剤Ａが提供される。ここで、吸着剤Ａは有機溶剤を吸収する材質で提供され得る。例えば、吸着剤Ａはゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｅ）であり得る。二酸化炭素は流入管４２３０を通じて吸着カラム４２１０へ流入される。流入管４２３０は分離モジュール４１００に連結させるか、或いはカラムモジュール４２００が直列に複数個提供される場合には先のカラムモジュール４２００に連結され得る。二酸化炭素は吸着カラム４２１０を通過して排気管４２４０へ排出される。
二酸化炭素が吸着カラム４２１０を通過する間に、二酸化炭素には吸着剤Ａが提供され、吸着剤Ａは二酸化炭素から有機溶剤を吸収する。これによって二酸化炭素に含有された有機溶剤が除去されて、二酸化炭素が再生される。二酸化炭素と有機溶剤とが分離される過程は発熱過程であり、温度維持部材４２２０はこのような過程で二酸化炭素から有機溶剤がよく抜け出るように吸着カラム４２１０内部の温度を一定に維持することができる。
濃度センサー４２５０は吸着カラム４２１０から排出される二酸化炭素中の有機溶剤の濃度を感知できる。濃度センサー４２５０は排気管４２４０に設置される。複数のカラムモジュール４２００が直列に提供される場合には最後のカラムモジュール４２００のみに濃度センサー４２５０を設置できる。勿論、各カラムモジュール４２００全てに濃度センサー４２５０を設置されることもあり得る。吸着剤Ａが吸収できる有機溶剤の量には限界があるので、濃度センサー４２５０によって感知される排出される二酸化炭素に含有された有機溶剤の濃度が予め定められた数値以上である場合には、吸着剤Ａを交替できる。カラムモジュール４２００から排気される二酸化炭素は超臨界流体供給ユニット３０００へ提供される。
以上のように再生ユニット４０００はカラムモジュール４２００が分離モジュール４１００に連結されるものとして説明したが、再生ユニット４０００から分離モジュール４１００が省略される場合にはカラムモジュール４２００が直接第２工程チャンバー２５００に連結されることも可能である。
以下では本発明による基板処理方法に関して本発明による基板処理装置１００を利用して説明する。
これは説明を容易にするために過ぎず、本発明による基板処理方法は、上述した基板処理装置１００によって限定されるものではなく、これと同一又は類似な機能を遂行する他の装置を利用して遂行できる。
図１１は基板処理方法の一実施形態の順序図である。基板処理方法の一実施形態は超臨界流体を利用する洗浄工程に関する。
基板処理方法の一実施形態はロードポート１１００に安着されたキャリヤーＣからバッファチャンバー２１００へ基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１１０）、バッファチャンバー２１００から第１工程チャンバー２３００へ基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１２０）、第１工程を遂行する段階（Ｓ１３０）、第１工程チャンバー２３００から第２工程チャンバー２５００へ基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１４０）、第２工程を遂行する段階（Ｓ１５０）、第２工程チャンバー２５００からバッファチャンバー２１００へ基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１６０）、及びバッファチャンバー２１００からキャリヤーＣへ基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１７０）を含む。以下では上述した各段階に関して説明する。
インデックスロボット１２１０がキャリヤーＣからバッファチャンバー２１００へ基板Ｓを搬送する（Ｓ１１０）。
具体的には、ロードポート１１００には外部から搬送された基板Ｓが収容されたキャリヤーＣが置かれる。キャリヤーオープナ（図示せず）又はインデックスロボット１２１０はキャリヤーＣのドアを開き、インデックスロボット１２１０がキャリヤーＣから基板Ｓを引き出す。インデックスロボット１２１０は引き出した基板Ｓをバッファチャンバー２１００へ搬送する。
移送ロボット２２１０がバッファチャンバー２１００から第１工程チャンバー２３００へ基板Ｓを搬送する（Ｓ１２０）。
具体的には、インデックスロボット１２１０によって、バッファチャンバー２１００のバッファスロットに基板Ｓが置かれれば、移送ロボット２２１０がバッファスロットから基板Ｓを引き出す。移送ロボット２２１０はこれを第１工程チャンバー２３００に搬送する。
第１工程チャンバー２３００が第１工程を遂行する（Ｓ１３０）。図１２は第１工程の一実施形態の順序図である。
具体的には、基板Ｓは移送ロボット２２１０によって支持ピン２４１２に置かれてスピンヘッド２４１０へローディングされる（Ｓ１３１）。基板Ｓが支持ピン２４１２に置かれれば、チャッキングピン２４１３がピックアップ位置から固定位置へ移動して基板Ｓを固定させ得る。基板Ｓが安着されれば、流体供給部材２４２０が基板Ｓへ流体を供給する（Ｓ１３２）。ここで、基板Ｓへ流体が供給される間にスピンヘッド２４１０が回転して基板Ｓを回転させ得る。これによって基板Ｓの全体面に適切に流体が供給され得る。また、回収筒２４３０が上下移動することで、基板Ｓへ供給された後、基板Ｓの回転によって基板Ｓから弾ませ出た流体を回収することができる。
具体的に、基板Ｓが安着されれば、第１の流体供給部材２４２０が待機位置から工程位置へ移動し、基板Ｓへ第１洗浄剤を噴射する（Ｓ１３２ａ、第１ケミカル工程）。これによって基板Ｓ上に存在するパーティクル、有機汚染物、金属不純物等の異物質が除去できる。ここで、第１回収筒２４３０ａの第１流入口２４３１ａを、基板Ｓの水平面上へ移動させることで、第１洗浄剤を回収することができる。
次に、第１の流体供給部材２４２０が待機位置へ移動し、第２の流体供給部材２４２０が待機位置から工程位置へ移動してリンス剤を噴射する（Ｓ１３２ｂ、第１洗浄工程）。これによって基板Ｓ上に残留する第１洗浄剤の残留物を洗浄することができる。ここで、第２回収筒２４３０ｂの第２流入口２４３１ｂを、基板Ｓの水平面上へ移動させることで、リンス剤を回収することができる。
次に、第２の流体供給部材２４２０は待機位置に戻り、第３の流体供給部材２４２０が待機位置から工程位置へ移動して有機溶剤を噴射する（Ｓ１３２ｃ、第１乾燥工程）。これによって基板Ｓ上に残留するリンス剤が有機溶剤に置換される。ここで、第３回収筒２４３０ｃの第３流入口２４３１ｃを、基板Ｓの水平面上へ移動させることで、有機溶剤を回収することができる。また、有機溶剤は乾燥が容易にできるように常温以上に加熱された状態で提供されるか、或いは又は加熱された蒸気形態で提供され得る。また、段階Ｓ１３２ｃでは有機溶剤の噴射が終了された後にも有機溶剤が乾燥されやすくようにスピンヘッド２４１０が基板Ｓを回転させ得る。
一方、段階Ｓ１３２ｂと段階Ｓ１３２ｃとの間には、第４の流体供給部材２４２０が第２洗浄剤を噴射する段階（第２ケミカル工程）と、再び第２の流体供給部材２４２０がリンス剤を噴射する段階（第２洗浄工程）とが追加され得る。このとき、第１洗浄剤と第２洗浄剤とは互いに異なる成分で互いに異なる異物質を効果的に除去できる。
また、段階Ｓ１３２ｃは場合によって省略されることもあり得る。
基板Ｓへ流体を噴射する段階が終了されれば、スピンヘッド２４１０の回転が終了され、チャッキングピン２４１３が固定位置からピックアップ位置へ移動することができる。基板Ｓは移送ロボット２２１０によってピックアップされてスピンヘッド２４１０からアンローディングされる（Ｓ１３３）。
移送ロボット２２１０が第１工程チャンバー２３００から第２工程チャンバー２５００へ基板Ｓを搬送する（Ｓ１４０）。
具体的には、移送ロボット２２１０はスピンヘッド２４１０に安着された基板Ｓをピックアップして第１工程チャンバー２３００から基板Ｓを引き出す。移送ロボット２２１０はこれを第２工程チャンバー２５００へ搬送する。第２工程チャンバー２５００へ搬送された基板Ｓは支持部材２５３０に安着される。
第２工程チャンバー２５００が第２工程を遂行する（Ｓ１５０）。図１３は第２工程の一実施形態の順序図である。
具体的には、基板Ｓは第２工程チャンバー２５００の支持部材２５３０にローディングされる（Ｓ１５１）。基板Ｓがローディングされた後、又は基板Ｓのローディングの前にハウジング２５１０の内部に臨界状態を造成する（Ｓ１５２）。ここで、臨界状態とは温度と圧力とが各々臨界温度と臨界圧力とを超過した状態を意味する。
臨界状態を造成するために先ず加熱部材２５２０がハウジング２５１０の内部に熱を加える（Ｓ１５２ａ）。これによってハウジング２５１０内部の温度が臨界温度以上に上昇することができる。次に気体供給管２５６０を通じてハウジング２５１０内へ不活性気体が流入される（Ｓ１５２ｂ）。これによってハウジング２５１０の内部に不活性気体が満たされて、圧力が臨界圧力以上に上昇することができる。
臨界状態が造成されれば、超臨界流体供給管２５４０を通じてハウジング２５１０の内部へ超臨界流体を供給する（Ｓ１５３）。段階Ｓ１５３は例えば、次のように遂行できる。
先ず下部供給管２５４０ｂを通じて超臨界流体がハウジング２５１０の下部から供給され得る（Ｓ１５３ａ）。このとき、不活性気体は排出管２５５０を通じて外部へ排出され得る（Ｓ１５３ｂ）。
超臨界流体が持続的に供給され、不活性気体が排出されることにしたがって最終的にハウジング２５１０の内部が超臨界流体のみで満たされ、これによって超臨界雰囲気が形成される。
超臨界雰囲気が形成されれば、下部供給管２５４０ｂを通じる超臨界流体の供給を中断し（Ｓ１５３ｃ）、上部供給管２５４０ａを通じて超臨界流体を供給することができる（Ｓ１５３ｄ）。これによって超臨界流体による基板Ｓの乾燥が速やかに遂行できる。この過程の中でハウジング２５１０の内部は既に臨界状態以上であるので、超臨界流体が基板Ｓへ直接高速に噴射されても基板Ｓが相対的に僅かに損傷されるか、或いは損傷されない。
基板Ｓの乾燥が行われれば、超臨界流体を排出する（Ｓ１５４）。このとき、ハウジング２５１０へ不活性気体を供給することによって、超臨界流体を排出させ得る。
場合によっては上述した段階Ｓ１５３で基板Ｓが十分に乾燥されないことがあるので、必要によって段階Ｓ１５３と段階Ｓ１５４とを反複して遂行できる。図１４は超臨界流体の供給及び排気に関する図面である。例えば、段階１５３で超臨界流体を供給してハウジング２５１０の内部が１５０ｂａｒになるまで超臨界流体を供給した後、再びハウジング２５１０の内部が１００ｂａｒになるまで超臨界流体を排出する。
又は、実験によれば、超臨界雰囲気で基板Ｓの乾燥を長時間持続する場合に比べて超臨界雰囲気と不活性雰囲気とを繰り返しながら基板Ｓを乾燥させる場合のほうが基板Ｓの回路パターンに残っているイソプロピルアルコールの除去率が大幅に向上されることが観察されたので、２つの段階（Ｓ１５３、Ｓ１５４）を反復遂行することによって乾燥効率を大きく増加させ得る。勿論段階Ｓ１５３を長時間持続して基板Ｓを乾燥させることも可能である。
超臨界流体の排出が完了されれば、不活性気体を排出してハウジング２５１０の内部圧力を減少させる（Ｓ１５５）。
一方、以上では不活性気体を利用して第２乾燥工程を遂行することを説明したが、場合によっては不活性気体無しで超臨界流体のみを利用し、第２乾燥工程を進行することもできる。具体的に、最初に液相の二酸化炭素が供給され、持続的に加熱してこれを気相に変化させた後、持続的に二酸化炭素を供給して加圧することによって超臨界雰囲気を造成することもあり得る。
このように超臨界流体を利用して基板Ｓを乾燥させれば、イソプロピルアルコールを利用する第１乾燥工程や基板Ｓを回転させるスピン乾燥（Ｓｐｉｎ ｄｒｙ）で問題になるパーティクル発生、静電気発生、崩壊現象等を解決でき、基板Ｓ表面にウォーターマークが残らないので、半導体素子の性能と収率とが向上される。
移送ロボット２２１０が第２工程チャンバー２５００からバッファチャンバー２１００へ基板Ｓを搬送する（Ｓ１６０）。詳しくは、第２工程が終了されれば、移送ロボット２２１０が支持部材２５３０から基板Ｓをアンローディングして第２工程チャンバー２５００から基板Ｓを引き出し、これをバッファチャンバー２１００のバッファスロットに積載する。
一方、段階Ｓ１２０、段階Ｓ１４０、及び段階Ｓ１６０における基板Ｓの搬送は、一部又は全部が互いに異なる移送ロボット２２１０のアーム２２１３によって遂行できる。例えば、前記各段階では全て互いに異なる移送ロボット２２１０のアーム２２１３によって基板Ｓが搬送されるか、又は段階Ｓ１２０と段階Ｓ１４０とは同一なアーム２２１３によって遂行され、段階Ｓ１６０は異なるアーム２２１３によって遂行できる。これは各段階で基板Ｓの状態が全部異なるため、基板Ｓによってアーム２２１３のハンドが汚染されて、他の段階で搬送される基板Ｓが汚染されたアーム２２１３によって二次的に汚染されることを防止するためである。具体的に、段階Ｓ１２０で搬送される基板Ｓは洗浄工程が処理される前の基板Ｓであり、段階Ｓ１４０ではまだ乾燥されていない基板Ｓであるので、各々の基板Ｓには異物質や、洗浄剤、リンス剤、又は有機溶剤等が付いてあり、これによってアーム２２１３のハンドにもこのような物質で汚染され得る。したがって、このような物質が付いてあるアーム２２１３で第２工程によって処理された基板Ｓをピックアップする場合には再び基板Ｓが汚染され得る。
インデックスロボット１２１０がバッファチャンバー２１００からキャリヤーＣへ基板Ｓを搬送する（Ｓ１７０）。具体的には、インデックスロボット１２１０はバッファスロットに積載される基板Ｓを取り上げてこれをキャリヤーＣのスロットに積載する。このときにも、段階Ｓ１１０で使用されたアーム１２１３とは他のアーム１２１３を利用して段階Ｓ１７０を遂行できる。これによって上述したような基板Ｓの汚染を防止することができる。基板Ｓが全て収納されれば、キャリヤーＣはオーバーヘッドトランスファー等によって外部へ搬送される。
図１５は基板処理方法の他の実施形態の順序図である。基板処理方法の他の実施形態は超臨界流体の再生に関する。
基板処理方法の他の実施形態は、二酸化炭素を格納する段階（Ｓ２１０）、二酸化炭素を超臨界流体に変化させる（二酸化炭素から超臨界流体を生成する）段階（Ｓ２２０）、超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する段階（Ｓ２３０）、二酸化炭素を再生する段階（Ｓ２４０）、及び再生された二酸化炭素を格納する段階（Ｓ２５０）を含む。以下では上述した各段階に関して説明する。
格納タンク３１００に二酸化炭素を格納する（Ｓ２１０）。具体的には、格納タンク３１００二酸化炭素が外部の二酸化炭素供給源Ｆ又は再生ユニット４０００から供給されて、二酸化炭素を液相で格納する。このとき、二酸化炭素が気体で供給され得るが、第１コンデンサー３３００がこれを液相に変えて格納タンク３１００へ供給することができる。
給水タンク３２００が二酸化炭素を超臨界流体に変化させる（Ｓ２２０）。具体的には、給水タンク３２００は、格納タンク３１００から供給された二酸化炭素を超臨界流体に変化させ得る。さらに具体的には、格納タンク３１００から二酸化炭素が排出されて給水タンク３２００へ移動する。このとき、二酸化炭素は圧力の変化によって気体状態に変わる。格納タンク３１００と給水タンク３２００とを結ぶライン上には第２コンデンサー３４００とポンプ３５００とが設置され、第２コンデンサー３４００が気体状態の二酸化炭素を凝縮して液相に変化させ、ポンプ３５００はこれを高圧の気体に変化させて給水タンク３２００に供給する。給水タンク３２００は高圧の二酸化炭素気体を加熱して超臨界流体に変化させる。給水タンク３２００は超臨界流体を第２工程チャンバー２５００へ提供する。
第２工程チャンバー２５００が超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する（Ｓ２３０）。第２工程チャンバー２５００は給水タンク３２００から超臨界流体を受けてこれを利用して基板Ｓを乾燥させる。ここで、遂行される乾燥工程は上述した第２乾燥工程であり得る。第２工程チャンバー２５００は乾燥工程中又は終了後に、超臨界流体を排出する。
再生ユニット４０００は二酸化炭素を再生する（Ｓ２４０）。
具体的には、分離モジュール４１００は排出された超臨界流体を冷却させて有機溶剤を分離する（Ｓ２４１）。分離タンク４１１０へ超臨界流体が入れば、冷却部材４１２０がこれを冷却させ、これによって超臨界流体に溶解された有機溶剤が液化されて分離される。有機溶剤は下部のドレーン管４１５０を通じて排出され、有機溶剤と分離された二酸化炭素は上部の排気管４１４０を通じて排出される。このような冷却を通じた分離では分離タンク４１１０内部の温度が重要である。
図１６は分離モジュール４１００の効率に関するグラフであり、図１７は分離モジュール４１００の効率に関する表である。図１６及び図１７には、分離タンク４１１０内部の温度が１０、２０、３０℃である場合に各々ドレーンされる有機溶剤の量と効率が示されている。これに図示されるように、段階Ｓ２４１を１０℃で進行した場合に比べて３０℃で進行した場合には約１０％の分離効率が向上することが確認できる。
カラムモジュール４２００は分離モジュール４１００によって一次的に有機溶剤が分離された二酸化炭素からもう一度有機溶剤を分離する（Ｓ２４２）。超臨界流体又は気体状態の二酸化炭素が流入管４２３０を通じて流入され、吸着カラム４２１０を通過して排気管４２４０へ排出される。このとき、二酸化炭素は吸着剤Ａを経て、この過程で二酸化炭素に溶けている有機溶剤が吸着剤Ａに吸収される。これによって有機溶剤が分離され、純粋な二酸化炭素が排気管４２４０を通じて排出される。このような過程によって二酸化炭素が再生される。
再生ユニット４０００は格納タンク３１００へ再生された二酸化炭素を提供する（Ｓ２５０）。再生が終了されれば、再生された二酸化炭素は格納タンク３１００へ移動して格納される。このとき再生ユニット４０００から排出される二酸化炭素は気体状態であるので、第１コンデンサー３３００によって液相に変えられて格納タンク３１００へ移動する。
上述した本発明による基板処理方法において、各実施形態を構成する段階は必須的なものではなく、したがって各実施形態は上述した段階を選択的に包含できる。さらに、各実施形態は互いに個別的に又は組み合わされて利用され得り、各実施形態を構成する段階も他の実施形態を構成する段階と個別的に又は組み合わされて利用され得る。
また、各実施形態を構成する各段階は必ず説明された順序にしたがって遂行されなければならないものではなく、後に説明された段階が先に説明された段階より先に遂行されることもできる。
また、本発明による基板処理方法は、これを遂行するコード又はプログラムの形態で、コンピューター読み出し可能記録媒体に格納され得る。
以上説明した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者において本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な修正、置換及び変形が可能であるので、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではない。また、本明細書で説明された実施形態は限定的に適用され得るものではなく、多様な変形が行うように各実施形態の全部又は一部が選択的に組み合わされて構成されることもあり得る。
１００・・・基板処理装置
１０００・・・インデックスモジュール
１１００・・・ロードポート
１２００・・・移送フレーム
２０００・・・工程モジュール
２１００・・・バッファチャンバー
２２００・・・移送チャンバー
２３００・・・第１工程チャンバー
２５００・・・第２工程チャンバー
２５１０・・・ハウジング
２５２０・・・加熱部材
２５３０・・・支持部材
２５４０・・・超臨界流体供給管
２５５０・・・排出管
２５６０・・・気体供給管
３０００・・・超臨界流体供給ユニット
３１００・・・格納タンク
３２００・・・給水タンク
４０００・・・再生ユニット
４１００・・・分離モジュール
４２００・・・カラムモジュール
Ｓ・・・基板
Ｃ・・・キャリヤー
Ｇ・・・気体供給源
Ｆ・・・流体供給源
Ｘ・・・第１方向
Ｙ・・・第２方向
Ｚ・・・第３方向
Ａ・・・吸着剤

Claims (13)

  1. 超臨界流体で提供される流体を利用して基板の上の有機溶剤を溶解して前記基板を乾燥させる工程チャンバーと、
    前記工程チャンバーから排出された前記流体から前記有機溶剤を分離して前記流体を再生する再生ユニットと、を含み、
    前記再生ユニットは、
    前記有機溶剤が溶解された流体を冷却させて前記流体から前記有機溶剤を分離する分離モジュールと、
    前記分離モジュールから排出された流体に前記有機溶剤を吸収する吸着剤を提供して前記流体から前記有機溶剤を分離するカラムモジュールと、を含み、
    前記カラムモジュールは、
    前記分離モジュールから排出された流体に前記吸着剤を提供する吸着カラムと、
    前記吸着カラムの内部温度を維持する温度維持部材と、
    前記吸着剤によって前記有機溶剤が分離された流体が排出される排気管と、を含む基板処理装置。
  2. 前記分離モジュールは、複数個であり、
    前記複数の分離モジュールは、互いに直列に連結される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記分離モジュールは、
    前記工程チャンバーから排出された流体が流入される分離タンクと、
    前記分離タンクを冷却する冷却部材と、
    前記分離タンクの下部に形成され、液化されて前記流体から分離された有機溶剤が排出されるドレーン管と、
    前記分離タンクの上部に形成され、前記有機溶剤が分離された前記流体が排出される第１排気管と、を含む請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記分離モジュールは、前記分離タンクの下部へ前記工程チャンバーから排出された流体を供給する流入管をさらに含む請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記分離モジュールは、前記第１排気管に設置されて前記分離タンクの内部圧力を維持する逆圧力調節器をさらに含む請求項３に記載の基板処理装置。
  6. 前記カラムモジュールは、複数個であり、
    前記複数のカラムモジュールは、互いに直列に連結される請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
  7. 前記カラムモジュールは、複数個であり、
    前記複数のカラムモジュールは、互いに並列に連結される請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
  8. 前記カラムモジュールは、前記排気管に設置されて前記排気管へ排出される流体に含有された前記有機溶剤の濃度を測定する濃度センサーをさらに含む請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
  9. 前記吸着剤は、ゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｅ）である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
  10. 前記再生ユニットは、前記工程チャンバーから排出された流体に前記有機溶剤を吸収する吸着剤を提供して前記流体から前記有機溶剤を分離するカラムモジュールを含む請求項１に記載の基板処理装置。
  11. 超臨界流体で提供される流体を利用して基板の上の有機溶剤を溶解して前記基板を乾燥させる工程チャンバーと、
    前記流体が液体状態で格納される格納タンクと、
    前記格納タンクから前記流体が供給されて前記超臨界流体に変化させて前記工程チャンバーに提供する給水タンクと、
    前記工程チャンバーから排出された流体から前記有機溶剤を分離して前記流体を再生し、前記再生された流体を前記格納タンクに供給する再生ユニットと、を含み、
    前記再生ユニットは、
    前記有機溶剤が溶解された流体を冷却して前記流体から前記有機溶剤を分離する分離モジュールと、
    前記分離モジュールから排出された流体に前記有機溶剤を吸収する吸着剤を提供して前記流体から前記有機溶剤を分離するカラムモジュールと、を含み、
    前記カラムモジュールは、
    前記分離モジュールから排出された流体に前記吸着剤を提供する吸着カラムと、
    前記吸着カラムの内部温度を維持する温度維持部材と、
    前記吸着剤によって前記有機溶剤が分離された流体が排出される排気管と、を含む基板処理装置。
  12. 前記基板処理装置は、前記再生ユニットから排出される気体状態の流体を液体状態に変化させて前記格納タンクへ供給する第１コンデンサーをさらに含む請求項１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記格納タンクから排出された気体状態の前記流体を液体状態に変化させる第２コンデンサーと、
    前記第２コンデンサーから前記液体状態の流体が供給されて前記給水タンクに供給するポンプと、をさらに含み、
    前記給水タンクは、前記ポンプによって臨界圧力以上の加圧された前記流体を臨界温度以上に加熱して前記超臨界流体に変化させる請求項１２に記載の基板処理装置。
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