JP6085423B2

JP6085423B2 - 基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体

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Publication number: JP6085423B2
Application number: JP2012113556A
Authority: JP
Inventors: 林　秀和; 秀和林; 洋平佐藤; 寿史大口; 寛冨田; 一行光岡; 岩下　光秋; 光秋岩下; 折居　武彦; 武彦折居; 元楊
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2032-05-17
Also published as: JP2013179244A

Description

本発明は、超臨界状態または亜臨界状態の流体を用いて基板の表面に付着した液体を除去する技術に関する。

基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）などの表面に集積回路の積層構造を形成する半導体装置の製造工程においては、薬液などの洗浄液によりウエハ表面の微小なごみや自然酸化膜を除去するなど、液体を利用してウエハ表面を処理する液処理工程が設けられている。

ところが半導体装置の高集積化に伴い、こうした液処理工程にてウエハの表面に付着した液体などを除去する際に、いわゆるパターン倒れと呼ばれる現象が問題となっている。パターン倒れは、例えばウエハ表面に残った液体を乾燥させる際に、パターンを形成する凹凸の例えば凸部の左右（言い替えると凹部内）に残っている液体が不均一に乾燥することにより、この凸部を左右に引っ張る表面張力のバランスが崩れて液体の多く残っている方向に凸部が倒れる現象である。

こうしたパターン倒れの発生を抑えつつウエハ表面に付着した液体を除去する手法として超臨界状態や亜臨界状態（以下、これらをまとめて高圧状態という）の流体を用いる方法が知られている。高圧状態の流体（高圧流体）は、液体と比べて粘度が小さく、また液体を抽出する能力も高いことに加え、高圧流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しない。そこで、ウエハ表面に付着した液体を高圧流体と置換し、しかる後、高圧流体を気体に状態変化させると、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。

発明者は、このような高圧流体を利用してウエハ表面の液体を除去する技術の実用化開発を行っているが、パターンのアスペクト比が大きくなるにつれてパターンの凹部内に入り込んだ液体の除去が困難になる場合があることを把握している。このため、パターンの凹部内の液体を高圧流体で抽出し、当該凹部内を高圧流体で置換する処理に長時間を要してしまい、高圧流体を用いた液体除去技術を実用化する上での大きな課題となっている。

ここで特許文献１には、リンス液が付着した基板を所定の条件で超臨界状態となる超臨界物質に浸漬し、これらリンス液と超臨界物質との混合物が共に超臨界状態となる共臨界状態とすることによりリンス液を除去する技術が記載されている。しかしながら本技術は、リンス液と超臨界物質とを混合してから共臨界状態にすることが前提となっているが、我々の実験から、リンス液の臨界温度以下となる共臨界温度付近ではパターン倒れが発生することがわかった。つまり、ウエハ表面にあるリンス液を超臨界状態としてリンス液を除去させるためには、リンス液の臨界温度以上で処理することが必要であることが我々の実験からわかった。また、図１４はウエハ上のリンス液に液体ＣＯ_２、超臨界ＣＯ_２、気体ＣＯ_２をそれぞれ混合した場合のウエハ上のパーティクル数を示しているが、またリンス液と超臨界物質を混合した場合、例えばＣＯ_２の超臨界流体を使用した場合、気体状態のＣＯ_２と比して、ウエハ上に付着するパーティクルが多いことが我々の実験からわかった。これは高密度である超臨界物質によってパーティクルが輸送されるためであり、この点からリンス液と混合する物質は気体状態であることが好ましく、リンス液が超臨界状態となる圧力以上であればパターン倒壊を抑制し、かつパーティクル低減が可能である。また本技術では、アスペクト比の高いパターンの凹部に入り込んでいるリンス液を短時間で超臨界状態として除去することは困難であり、生産性を確保するためには、より短時間でパターンの凹部内に入り込んだリンス液を除去する必要がある。

特開２００５−１０１０７４号公報：請求項１、３、段落００２４〜００２７、００３８、図１、３

本発明はこのような背景の下になされたものであり、基板のパターン内に入り込んだ乾燥防止用の液体を短時間で除去することが可能な基板処理方法、基板処理装置及び、前記方法を記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。

本発明に係る基板処理方法は、表面に凹凸パターンが形成され、その凹部内に入り込むように前記パターンを覆う乾燥防止用の液体が付着した基板を処理容器内に搬入する工程と、
次いで、基板を加熱すると共に、加圧用の気体または高圧状態の流体を前記処理容器内に供給し、パターン倒れを引き起こす程度まで乾燥防止用の液体が気化する前に当該処理容器内に高圧雰囲気を形成して、前記パターンの凹部内に入り込んだ状態のまま乾燥防止用の液体を高圧状態とする工程と、
その後、前記処理容器内の流体を高圧状態または気体の状態で排出する工程と、を含み、
前記乾燥防止用の液体が臨界圧力以上に加圧され、前記乾燥防止用の液体が超臨界状態になったときに、前記加圧用の流体が気体状態であることを特徴とする。

前記基板処理方法は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記基板を処理容器内に搬入する工程では、予熱された処理容器内に基板が搬入されること。
（ｂ）前記処理容器内の予熱温度が、前記乾燥防止用の液体の臨界温度以上であること。
（ｃ）前記加圧用の気体または高圧状態の流体は、前記乾燥防止用の液体の臨界圧力以上に加圧された状態で前記処理容器に供給されること。
（ｄ）基板は、乾燥防止用の液体が液盛りされた状態で前記処理容器内に搬入されること。
（ｅ）前記乾燥防止用の液体が可燃性もしくは不燃性であり、当該液体が付着した基板を搬入する前に、前記処理容器内に不活性ガスを供給する工程を含むこと。

本発明は、加圧用の気体または高圧状態（超臨界状態または亜臨界状態）の流体を処理容器内に供給して高圧雰囲気を形成しながら、乾燥防止用の液体が付着した基板を加熱し、凹凸パターンの凹部内に入り込んだ状態のまま前記液体を高圧状態の流体に変化させる。これにより、パターン倒れの発生を抑えつつ比較的短い時間で基板に付着した液体を除去することができる。

洗浄処理システムの横断平面図である。前記洗浄処理システムの外観斜視図である。前記洗浄処理システムに設けられている洗浄装置の縦断側面図である。実施の形態に係わる超臨界処理装置の構成図である。前記超臨界処理装置の処理容器の外観斜視図である。前記超臨界処理装置の作用を示す第１の説明図である。前記超臨界処理装置の作用を示す第２の説明図である。前記超臨界処理装置の作用を示す第３の説明図である。前記超臨界処理装置の作用を示す第４の説明図である。前記超臨界処理装置内のウエハの処理状態を示す第１の模式図である。前記ウエハの処理状態を示す第２の模式図である。前記ウエハの処理状態を示す第３の模式図である。前記ウエハの処理状態を示す第４の模式図である。ウエハ上のリンス液を液体状態ＣＯ_２、超臨界状態のＣＯ_２、気体状態のＣＯ_２を混合した場合のウエハ上に残留するパーティクル数を示すグラフである。

本発明の基板処理装置を備えた基板処理システムの一例として、被処理基板であるウエハＷに洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄装置２と、洗浄処理後のウエハＷに付着している乾燥防止用の液体を超臨界状態（高圧状態）にして除去する超臨界処理装置３とを備えた洗浄処理システム１について説明する。

図１は洗浄処理システム１の全体構成を示す横断平面図、図２はその外観斜視図であり、これらの図に向かって左側を前方とする。洗浄処理システム１では、載置部１１にＦＯＵＰ１００が載置され、このＦＯＵＰ１００に格納された例えば直径３００ｍｍの複数枚のウエハＷが、搬入出部１２及び受け渡し部１３を介して後段の洗浄処理部１４、超臨界処理部１５との間で受け渡され、洗浄装置２、超臨界処理装置３内に順番に搬入されて洗浄処理や乾燥防止用の液体を除去する処理が行われる。図中、１２１はＦＯＵＰ１００と受け渡し部１３との間でウエハＷを搬送する第１の搬送機構、１３１は搬入出部１２と洗浄処理部１４、超臨界処理部１５との間を搬送されるウエハＷが一時的に載置されるバッファとしての役割を果たす受け渡し棚である。

洗浄処理部１４及び超臨界処理部１５は、受け渡し部１３との間の開口部から前後方向に向かって伸びるウエハ搬送路１６２に沿って前方からこの順番に設けられている。洗浄処理部１４には、当該ウエハ搬送路１６２を挟んで洗浄装置２が１台ずつ配置されている一方、超臨界処理部１５には、本実施の形態の基板処理装置である超臨界処理装置３が、ウエハ搬送路１６２を挟んで３台ずつ、合計６台配置されている。

ウエハＷは、ウエハ搬送路１６２に配置された第２の搬送機構１６１によってこれら各洗浄装置２、超臨界処理装置３及び受け渡し部１３の間を搬送される。ここで洗浄処理部１４や超臨界処理部１５に配置される洗浄装置２や超臨界処理装置３の個数は、単位時間当たりのウエハＷの処理枚数や、洗浄装置２、超臨界処理装置３での処理時間の違いなどにより適宜選択され、これら洗浄装置２や超臨界処理装置３の配置数などに応じて最適なレイアウトが選択される。

洗浄装置２は例えばスピン洗浄によりウエハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄装置２として構成され、例えば図３の縦断側面図に示すように、処理空間を形成するアウターチャンバー２１内に配置されたウエハ保持機構２３にてウエハＷをほぼ水平に保持し、このウエハ保持機構２３を鉛直軸周りに回転させることによりウエハＷを回転させる。そして回転するウエハＷの上方にノズルアーム２４を進入させ、その先端部に設けられた薬液ノズル２４１から薬液及びリンス液を予め定められた順に供給することによりウエハの面の洗浄処理が行われる。また、ウエハ保持機構２３の内部にも薬液供給路２３１が形成されており、ここから供給された薬液及びリンス液によってウエハＷの裏面洗浄が行われる。

洗浄処理は、例えばアルカリ性の薬液であるＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去→リンス液である脱イオン水（DeIonized Water：ＤＩＷ）によるリンス洗浄→酸性薬液である希フッ酸水溶液（以下、ＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid））による自然酸化膜の除去→ＤＩＷによるリンス洗浄が行われる。これらの薬液はアウターチャンバー２１内に配置されたインナーカップ２２やアウターチャンバー２１に受け止められて排液口２２１、２１１より排出される。またアウターチャンバー２１内の雰囲気は排気口２１２より排気されている。

薬液による洗浄処理を終えたら、ウエハ保持機構２３の回転を停止してから当該表面に乾燥防止用のＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）を供給し、ウエハＷの表面及び裏面に残存しているＤＩＷと置換する。こうして洗浄処理を終えたそしてウエハＷは、その表面にＩＰＡが液盛りされた状態（ウエハＷ表面にＩＰＡの液膜が形成された状態）のまま例えばウエハ保持機構２３に設けられた不図示の受け渡し機構により第２の搬送機構１６１に受け渡され、洗浄装置２より搬出される。

洗浄装置２にてウエハＷ表面に液盛りされたＩＰＡは、洗浄装置２から超臨界処理装置３へのウエハＷの搬送中や、超臨界処理装置３への搬入動作中に当該ＩＰＡが蒸発（気化）することによってパターン倒れが発生することを防ぐ乾燥防止用の液体としての役割を果たしている。

洗浄装置２での洗浄処理を終え、表面に乾燥防止用のＩＰＡが液盛りされたウエハＷは、超臨界処理装置３に搬送され、当該ＩＰＡを高圧状態にして除去し、ウエハＷを乾燥する処理が行われる。以下、本実施の形態に係る超臨界処理装置３の構成について図４、図５を参照しながら説明する。超臨界処理装置３は、ウエハＷ表面に付着した乾燥防止用の液体であるＩＰＡを除去する処理が行われる処理容器３１と、この処理容器３１に加圧流体を供給する加圧流体タンク３５と、昇圧ポンプ３６を介して加圧流体タンク３５に加圧流体の原料である二酸化炭素ガス（ＣＯ_２）を供給するＣＯ_２供給部３７と、を備えている。

図５に示すように処理容器３１は、ウエハＷの搬入出用の開口部３１２が形成された筐体状の容器本体３１１と、処理対象のウエハＷを横向きに保持する保持板３３１と、この保持板３３１を支持すると共に、ウエハＷを容器本体３１１内に搬入したとき前記開口部３１２を密閉する蓋部材３３２とを備えている。

容器本体１１は、例えば直径３００ｍｍのウエハＷを収容可能な、２００〜１００００ｃｍ^３程度の処理空間が形成された容器であり、その壁部には、処理容器３１内に加圧流体を供給するための加圧流体供給ライン３５１と、処理容器３１内の流体を排出するための排出ライン３４１とが接続されている。また、処理容器１には処理空間内に供給された高圧状態の処理流体から受ける内圧に抗して、容器本体３１１に向けて蓋部材３３２を押し付け、処理空間を密閉するための不図示の押圧機構が設けられている。

容器本体３１１には、例えば抵抗発熱体などからなる加熱部であるヒーター３２２が設けられており、容器本体３１１を加熱することにより、処理容器３１内のウエハＷの温度を予め設定された温度に加熱することができる。ヒーター３２２は、給電部３２１から供給される電力により、発熱量を変化させることが可能であり、不図示の温度検出部から取得した温度検出結果に基づき、処理容器３１内の温度をＩＰＡの臨界温度（２３５℃）よりも高い、例えば２５０℃に調節する。

処理容器１に接続された加圧流体供給ライン３５１は、処理容器１への加圧流体の供給、停止に合わせて開閉する開閉弁３５２を介して加圧流体タンク３５に接続されている。加圧流体タンク３５内のＣＯ_２は、２５０℃に加熱された処理容器３１内の雰囲気をＩＰＡの蒸気圧以上に加圧することにより、ＩＰＡの気化を防いでパターン倒れの発生を防止する役割を果たす。加圧流体タンク３５は、内部のＣＯ_２を臨界温度以上に保つヒーターを設けたり、保温材で覆ったりしてもよい。

昇圧ポンプ３６は、ＣＯ_２供給部３７内に例えば液体の状態で保持されているＣＯ_２を断熱圧縮し、超臨界状態として加圧流体タンク３５に送る役割を果たし、例えばシリンジポンプやダイヤフラムポンプなどが採用される。図４中、３６１は昇圧ポンプ３６の吐出ライン、３７１はＣＯ_２供給部３７から昇圧ポンプ３６へＣＯ_２を供給するＣＯ_２供給ライン、３７２はその開閉弁である。

以上に説明した構成を備えた洗浄処理システム１や洗浄装置２、超臨界処理装置３は図１、図４に示すように制御部４に接続されている。制御部４は図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部にはこれら洗浄処理システム１や洗浄装置２、超臨界処理装置３の作用、即ちＦＯＵＰ１００からウエハＷを取り出して洗浄装置２にて洗浄処理を行い、次いで超臨界処理装置３にてウエハＷを乾燥する処理を行ってからＦＯＵＰ１００内にウエハＷを搬入するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

特に超臨界処理装置３について制御部４は、処理容器３１に搬入されたウエハＷに液盛りされているＩＰＡ（臨界温度２３５℃、臨界圧力４．８ＭＰａ（絶対圧））が気化してパターン倒れを引き起こす前に、当該処理容器３１に加圧用の流体である気体状態のＣＯ_２を供給し、ウエハＷ上のＩＰＡを直接、超臨界状態（高圧状態）に変化させるように制御信号を出力する。

以上に説明した構成を備えた超臨界処理装置３の作用について図６〜図９の作用図、及びこのときのウエハＷの処理状態を模式的に示した図１０〜図１３を参照しながら説明する。図６〜図９において各バルブに付された「Ｓ」の符号は、その開閉バルブが閉状態となっていることを示し、「Ｏ」の符号は開状態となっていることを示している。

既述のように洗浄装置２における洗浄処理を終え、乾燥防止用のＩＰＡを液盛りしたウエハＷが第２の搬送機構１６１に受け渡されると、第２の搬送機構１６１は、ウエハＷを受け入れ可能な超臨界処理装置３が配置されている筐体内に進入する。

このときウエハＷの搬入が行われる前の超臨界処理装置３は、図６に示すように、ヒーター３２２の給電部３２１をオンの状態にして容器本体３１１の内部をＩＰＡの臨界温度以上の例えば２５０℃の温度状態、大気圧の圧力状態で待機している。このとき、Ｎ_２ガスなどの不活性ガスでパージして処理容器３１内を低酸素雰囲気としておき、可燃性のＩＰＡが高温雰囲気下で比較的高い濃度の酸素と接触しないようにするとよい。一方、加圧流体タンク３５は加圧流体供給ライン３５１の開閉弁３５２を閉じた状態となっており、昇圧ポンプ３６により昇圧されて気体状態となったＣＯ_２をＣＯ_２供給部３７から受け入れてある。

このように処理の準備が整った超臨界処理装置３にウエハＷが搬入されてきたら、図５に示すように容器本体３１１の外に保持板３３１を移動させ、不図示の支持ピンを介して第２の搬送機構１６１の搬送アームから保持板３３１にウエハＷを受け渡す。そして、保持板３３１を移動させて開口部３１２を介してウエハＷを容器本体３１１の内部に搬入し、蓋部材３３２にて開口部３１２を閉じ処理容器３１内を密閉する（図７）。ここで、保持板３３１にウエハＷを受け渡す前に、再度、ウエハＷの表面に液体のＩＰＡを供給してもよい。

このとき、既述のように処理容器３１の内部は予め２５０℃に加熱され、保持板３３１も高温になっているので、保持板３３１にウエハＷを受け渡して処理容器３１内に搬入する動作の間にウエハＷやＩＰＡが加熱され、ＩＰＡは気化していく。その結果、図１０に模式的に示すように、ウエハＷ表面に液盛りされていた液体ＩＰＡ６１が減少し、更にパターン５１の凹部に入り込んでいる液体ＩＰＡ６１が気化し始めるとパターン倒れが発生するおそれが高くなる。

そこで本実施の形態に係わる超臨界処理装置３は、ＩＰＡが気化してパターン倒れを引き起こす前に、図８に示すように加圧流体供給ライン３５１の開閉弁３５２を開き、処理容器３１内を加圧する流体として気体のＣＯ_２を導入する。図８に示した例では、開閉弁３５２開放後の処理容器３１内の圧力はＩＰＡの臨界圧力以上でＣＯ_２の臨界圧力以下である６ＭＰａとなっており、ＩＰＡの臨界圧力よりも高圧の雰囲気が形成される。本実施形体における加圧する流体としては、超臨界状態や亜臨界状態(高圧状態)のＣＯ_２を導入してもよい。

このときウエハＷの表面は、図１１に示すようにパターン５１の凹部内に入り込んだ液体ＩＰＡ６１の周囲をＣＯ_２ガス６２が取り囲んだ状態となる。そして、既述のようにＣＯ_２ガスの圧力により、加熱されている液体ＩＰＡ６１の周囲には、当該温度における液体ＩＰＡ６１の蒸気圧よりも高圧の雰囲気が短時間で形成されることになる。液体ＩＰＡ６１を超臨界ＣＯ_２と接触させた状態のまま長時間放置すると、凹部内の液体ＩＰＡ６１が徐々に超臨界ＣＯ_２に溶解して、凹部内の流体は次第に超臨界ＣＯ_２に置換されていくことが知られている。しかしながら本例の超臨界処理装置３では、処理容器３１内がＩＰＡの臨界温度よりも高い温度に予熱されていることから、ウエハＷ表面の液体ＩＰＡ６１は、高圧雰囲気下で液相の状態を保ったまま加熱され、やがて臨界温度以上となる。この結果、凹部内の液体ＩＰＡ６１は、超臨界ＣＯ_２と置換されてしまう前に、前記凹部に入り込んだ状態のまま超臨界状態となる（図１２）。

ここで発明者は、例えば、３００ｍｍのウエハＷ表面に、５〜５０ｃｃ程度のＩＰＡを液盛りすると、保持板３３１にウエハＷを受け渡した時点を起点として、処理容器３１内に搬入後、１０秒程度で液盛りしたＩＰＡが全て気化してしまうことを把握している。そこで、ウエハＷが処理容器３１内に搬入され、蓋部材３３２が固定されたら、０．５〜５秒程度の時間内に開閉弁３５２を開き、直ちに処理容器３１内を昇圧する。処理容器３１の内部空間が、既述のように２００〜１００００ｃｍ^３程度であれば、１〜６０秒程度で大気圧から６ＭＰａまで処理容器３１内の圧力を昇圧することが可能であり、パターン倒れが引き起こされる前にウエハＷ周囲の雰囲気を高圧雰囲気とすることができる。

このとき、急激に気体状態のＣＯ_２を供給することにより、ウエハＷの表面を覆っている液体ＩＰＡ６１が吹き飛ばされたとしても、液体ＩＰＡ６１が気体状態のＣＯ_２６２で覆われる図１１に示す状態を短時間で形成することにより、パターン倒れ発生の防止に寄与することになる。
そして、液体ＩＰＡ６１を直接、超臨界ＩＰＡ６３に変化させることにより、背景技術にて例示した超臨界ＣＯ_２で液体ＩＰＡ６１を置換する手法に比べて、短時間でパターン５１内に入り込んだ液体ＩＰＡ６１が超臨界ＩＰＡ６３となる。また加圧用の流体が気体状態のＣＯ_２であるため、超臨界状態のＣＯ_２に比べパーティクル低減が可能である。

こうして処理容器３１内に気体のＣＯ_２を供給し、ウエハＷのパターン５１内の液体ＩＰＡ６１が超臨界ＩＰＡ６３となるのに十分な時間が経過したら、図９に示すように加圧流体供給ライン３５１の開閉弁３５２を閉じる一方、排出ライン３４１の減圧弁３４２を開いて処理容器３１内の流体を排出する。このとき、処理容器３１はＩＰＡの沸点（８２．４℃）よりも高温の２５０℃に調整されているので、処理容器３１からはＣＯ_２ガス及びＩＰＡが超臨界状態、または気体の状態で排出されることになる。
この結果、大気圧まで降圧された処理容器３１の内部では、図１３に示すようにパターン５１内から液体ＩＰＡ６１が除去され、乾燥した状態となったウエハＷを得ることができる。

こうして液体ＩＰＡ６１が除去され、ウエハＷが乾燥した状態となったら、保持板３３１を移動させて処理容器３１からウエハＷを搬出し、第２の搬送機構１６１の搬送アームにウエハＷを受け渡す。しかる後、ウエハＷは搬出棚４３を介して第１の搬送機構１２１に受け渡され、搬入時とは逆の経路を通ってＦＯＵＰ１００内に格納され、ウエハＷに対する一連の動作が完了する。
このとき洗浄システム１内に、清浄空気の気流と接触する雰囲気下などでウエハＷを保持して、処理容器３１内で加熱されたウエハＷを冷却する冷却装置を設け、超臨界処理装置３から取り出したウエハＷを一旦、この冷却装置で冷却してからＦＯＵＰ１００に格納するようにしてもよい。

本実施の形態に係わる超臨界処理装置３によれば以下の効果がある。加圧用の気体状態のＣＯ_２あるいは超臨界状態のＣＯ_２（高圧状態の流体）を処理容器３１内に供給して高圧雰囲気を形成しながら、乾燥防止用の液体ＩＰＡ６１が付着したウエハＷを加熱し、凹凸パターン５１の凹部内に入り込んだ状態のまま前記液体ＩＰＡ６１を直接、超臨界ＩＰＡ６３に変化させる。これにより、液体ＩＰＡ６１に超臨界ＣＯ_２を接触させてパターン５１内を超臨界ＣＯ_２で置換する手法に比べ、パターン倒れやパーティクルの発生を抑えつつ、短時間でウエハＷに付着した液体ＩＰＡ６１を除去することができる。このように、パターン５１内に進入した液体ＩＰＡ６１を、直接、超臨界ＩＰＡ６３に変化させて除去する手法は、パターン５１のアスペクト比が１０以上程度と、高アスペクト比になったとき、及びデザインルールが２０ｎｍ以下と、ＩＰＡとＣＯ_２が接する開口面積が小さくなったときに特に有効である。

処理容器３１に供給される加圧用の流体は、気体状態のＣＯ_２や超臨界状態のＣＯ_２に限られるものではない。例えば、亜臨界状態のＣＯ_２を供給してもよいし、ＩＰＡの臨界圧以上の例えば５ＭＰａに加圧された超臨界状態の窒素（Ｎ_２）を供給してもよく、アルゴンなどの不活性流体（気体、超臨界流体または亜臨界流体）、または超臨界ＩＰＡ、亜臨界ＩＰＡを供給してもよい。パターン倒れの防止という観点において、加圧用の流体は乾燥防止用の液体（ＩＰＡなど）が高圧状態（超臨界状態または亜臨界状態）のときに液体とならないという特徴を備えていればよい。

この他、処理容器３１内の温度は、乾燥防止用の液体の臨界温度以上に予熱されている場合に限らず、これよりも低い温度であってもよい。既述のように短時間で処理容器３１内に高圧雰囲気を形成することにより、当該液体の気化が抑えられるので、その後、処理容器３１内を昇温して乾燥防止用の液体を超臨界化する雰囲気を形成してもよい。

また、乾燥防止用の流体もＩＰＡに限定されるものではなく、メタノールやエタノールなどのアルコール、各種のフッ素系溶媒(フッ化アルコール、ハイドロフルオロエーテルなど)、アセトンなどを用いてもよい。この他、例えば乾燥防止用の液体が不燃性である場合であっても、乾燥防止用の液体が高圧状態となった後の変質防止などを目的として、不活性ガスによる処理容器３１内のパージを行ってから不燃性の液体で覆われたウエハＷを進入させてもよい。
このとき乾燥防止用の液体は、ウエハＷ表面に液盛りされるように供給される場合に限定されない。例えば、上面が開口した皿状の容器内にウエハＷを収容し、この容器内に満たした乾燥防止用の液体中にウエハＷを浸漬した状態で処理容器３１内に配置し、加圧用の流体で加圧された雰囲気下で当該液体を高圧状態に変化させてもよい。

そして、ウエハＷに付着した乾燥防止用の液体は、超臨界状態に変化させて除去する場合に限定されず、亜臨界状態に変化させてもよいことは勿論である。この場合には、特許請求の範囲の「乾燥防止用の液体の臨界温度以上」の予熱温度とは、「乾燥防止用の液体が亜臨界状態となる温度以上」を意味する。また、特許請求の範囲の「乾燥防止用の液体の臨界圧力以上に加圧された状態」とは、「乾燥防止用の液体が亜臨界状態となる圧力以上に加圧された状態」を意味する。

更にまた、処理容器３１の構造は、図５に示したように耐圧性を備えた容器全体を加熱する場合に限定されない。例えばステンレススチールや炭素鋼、チタン、ハステロイ（登録商標）、インコネル（登録商標）など、耐圧性が高い一方で比較的熱伝導率の低い材料からなる耐圧容器の内側に、アルミニウム、銅、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などからなる、耐圧容器よりも熱伝導率の高い材料からなる内部容器を入れ子構造にして設け、この内部容器をヒーター３２２などで加熱してもよい。このとき、これら耐圧容器と内部容器との間に石英やアルミナなどからなる断熱層を設け、内部容器のみを加熱することにより、処理容器３１の熱応答性が向上すると共に、エネルギー消費量も低減できる。

Ｗウエハ
１洗浄システム
２洗浄装置
３超臨界処理装置
３１処理容器
３２２ヒーター
３４１排出ライン
３５加圧流体タンク
３５１加圧流体供給ライン
４制御部

Claims

表面に凹凸パターンが形成され、その凹部内に入り込むように前記パターンを覆う乾燥防止用の液体が付着した基板を処理容器内に搬入する工程と、
次いで、基板を加熱すると共に、加圧用の気体または高圧状態の流体を前記処理容器内に供給し、パターン倒れを引き起こす程度まで乾燥防止用の液体が気化する前に当該処理容器内に高圧雰囲気を形成して、前記パターンの凹部内に入り込んだ状態のまま乾燥防止用の液体を高圧状態とする工程と、
その後、前記処理容器内の流体を高圧状態または気体の状態で排出する工程と、を含み、
前記乾燥防止用の液体が臨界圧力以上に加圧され、前記乾燥防止用の液体が超臨界状態になったときに、前記加圧用の流体が気体状態であることを特徴とする基板処理方法。
前記基板を処理容器内に搬入する工程では、予熱された処理容器内に基板が搬入されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
前記処理容器内の予熱温度が、前記乾燥防止用の液体の臨界温度以上であることを特徴とする請求項２に記載の基板処理方法。
前記加圧用の気体または高圧状態の流体は、前記乾燥防止用の液体の臨界圧力以上に加圧された状態で前記処理容器に供給されることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の基板処理方法。
基板は、乾燥防止用の液体が液盛りされた状態で前記処理容器内に搬入されることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一つに記載の基板処理方法。
前記乾燥防止用の液体が可燃性もしくは不燃性であり、当該液体が付着した基板を搬入する前に、前記処理容器内に不活性ガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一つに記載の基板処理方法。
表面に凹凸パターンが形成された基板から、その凹部内に入り込み、前記パターンを覆うように付着した乾燥防止用の液体の除去が行われる処理容器と、
この処理容器と外部との間で基板の搬入出を行うための搬入出部と、
前記処理容器内に搬入された基板を加熱するための加熱部と、
加圧用の気体または高圧状態の流体を前記処理容器内に供給するための加圧流体供給ラインと、
前記処理容器内の流体を排出するための排出ラインと、
乾燥防止用の液体が付着した基板を前記処理容器に搬入し、次いで、基板を加熱すると共に、前記加圧用の気体または高圧状態の流体を供給し、パターン倒れを引き起こす程度まで当該乾燥防止用の液体が気化する前にこの処理容器内に高圧雰囲気を形成して、前記パターンの凹部内に入り込んだ状態のまま乾燥防止用の液体を高圧状態とし、その後、前記処理容器内の流体を高圧状態または気体の状態で排出するように、制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記乾燥防止用の液体が臨界圧力以上に加圧され、前記乾燥防止用の液体が超臨界状態になったときに、前記加圧用の流体が気体状態であることを特徴とする基板処理装置。
前記加熱部は、前記処理容器の内部雰囲気を加熱することにより基板を加熱し、前記基板は、予熱された処理容器内に搬入されることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
前記処理容器内の予熱温度が、前記乾燥防止用の液体の臨界温度以上であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
前記加圧用の気体または高圧状態の流体は、前記乾燥防止用の液体の臨界圧力以上に加圧された状態で前記処理容器に供給されることを特徴とする請求項７ないし９の何れか一つに記載の基板処理装置。
前記処理容器には、乾燥防止用の液体が液盛りされた状態の基板が搬入されることを特徴とする請求項７ないし１０の何れか一つに記載の基板処理装置。
前記乾燥防止用の液体が可燃性もしくは不燃性であり、当該液体が付着した基板を搬入する前に、前記処理容器内に不活性ガスが供給されることを特徴とする請求項７ないし１１の何れか一つに記載の基板処理装置。
表面に凹凸パターンが形成された基板から、その凹部内に入り込み、前記パターンを覆うように付着した乾燥防止用の液体の除去を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項１ないし６のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。