JP6836939B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、基板処理装置および基板処理方法に関する。
従来、基板である半導体ウェハ（以下、ウェハと呼称する。）などの表面を液体で処理した後の乾燥工程において、液体により表面が濡れた状態のウェハを超臨界状態の処理流体と接触させることにより、ウェハを乾燥させる方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０１３−１２５３８号公報
しかしながら、従来の超臨界状態の処理流体を用いた乾燥方法では、ウェハと処理流体とを接触させた後の処理容器を、弁開度が一定のオリフィスを経由して減圧していることから、処理容器を高圧状態から大気圧まで減圧するのに多くの時間が必要となる。したがって、超臨界状態の処理流体を用いた乾燥処理全体に要する時間が長くなるという課題がある。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、超臨界状態の処理流体を用いた乾燥方法において、乾燥処理全体に要する時間を短くすることができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る基板処理装置は、超臨界状態の処理流体を用いて、基板を乾燥させる乾燥処理が行われる基板処理装置であって、前記乾燥処理が行われる処理容器と、前記処理容器内から前記処理流体を排出する排出流路に設けられる排出バルブと、前記排出バルブを制御する制御部と、を備える。そして、前記制御部は、前記処理流体が超臨界状態である第１圧力から、前記第１圧力より低い第２圧力と、前記第２圧力より低い第３圧力とを経て、大気圧まで前記処理容器内を減圧する場合において、前記第２圧力から前記第３圧力まで等しい減圧速度となるように前記排出バルブの弁開度を制御する。
実施形態の一態様によれば、超臨界状態の処理流体を用いた乾燥方法において、乾燥処理全体に要する時間を短くすることができる。
図１は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る洗浄処理ユニットの構成を示す断面図である。 図３は、実施形態に係る乾燥処理ユニットの構成を示す外観斜視図である。 図４は、実施形態に係る乾燥処理ユニットのシステム全体の構成例を示す図である。 図５は、実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図６は、実施形態に係るＩＰＡの乾燥メカニズムを説明するための図であり、ウェハが有するパターンを簡略的に示す拡大断面図である。 図７Ａは、実施形態に係る乾燥処理全体における時間と処理容器内の圧力との関係の一例を示す図である。 図７Ｂは、実施形態に係る第１減圧処理、第２減圧処理および第３減圧処理での時間と排出バルブの弁開度との関係の一例を示す図である。 図８は、実施形態に係る基板処理システムの乾燥処理における処理手順を示すフローチャートである。 図９Ａは、実施形態の変形例１に係る乾燥処理全体における時間と処理容器内の圧力との関係の一例を示す図である。 図９Ｂは、実施形態の変形例１に係る第１減圧処理および第２減圧処理での時間と排出バルブの弁開度との関係の一例を示す図である。 図１０は、実施形態の変形例１に係る基板処理システムの乾燥処理における処理手順を示すフローチャートである。 図１１Ａは、実施形態の変形例２にかかる乾燥処理ユニットのシステムの構成例を示す図である。 図１１Ｂは、実施形態の変形例２に係る第１減圧処理、第２減圧処理および第３減圧処理での時間と排出バルブの弁開度との関係の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置および基板処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
＜基板処理システムの概要＞
最初に、図１を参照しながら、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の半導体ウェハＷ（以下、ウェハＷと呼称する。）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の洗浄処理ユニット１６と、複数の乾燥処理ユニット１７とを備える。複数の洗浄処理ユニット１６と複数の乾燥処理ユニット１７とは、搬送部１５の両側に並べて設けられる。なお、図１に示した洗浄処理ユニット１６および乾燥処理ユニット１７の配置や個数は一例であり、図示のものに限定されない。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１８を備える。基板搬送装置１８は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１８は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と、洗浄処理ユニット１６と、乾燥処理ユニット１７との間でウェハＷの搬送を行う。
洗浄処理ユニット１６は、基板搬送装置１８によって搬送されるウェハＷに対して所定の洗浄処理を行う。洗浄処理ユニット１６の構成例については後述する。
乾燥処理ユニット１７は、洗浄処理ユニット１６によって洗浄処理されたウェハＷに対し、上述した乾燥処理を行う。乾燥処理ユニット１７の構成例については後述する。
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１９と記憶部２０とを備える。
制御部１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、後述する制御を実現する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置４の記憶部２０にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
記憶部２０は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置によって実現される。
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１８によって受渡部１４から取り出されて、洗浄処理ユニット１６へ搬入される。
洗浄処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、洗浄処理ユニット１６によって洗浄処理が施された後、基板搬送装置１８によって洗浄処理ユニット１６から搬出される。洗浄処理ユニット１６から搬出されたウェハＷは、基板搬送装置１８によって乾燥処理ユニット１７へ搬入され、乾燥処理ユニット１７によって乾燥処理が施される。
乾燥処理ユニット１７によって乾燥処理されたウェハＷは、基板搬送装置１８によって乾燥処理ユニット１７から搬出され、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
＜洗浄処理ユニットの概要＞
次に、図２を参照しながら、洗浄処理ユニット１６の概略構成について説明する。図２は、実施形態に係る洗浄処理ユニット１６の構成を示す断面図である。洗浄処理ユニット１６は、たとえば、スピン洗浄によりウェハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄処理ユニットとして構成される。
図２に示すように、洗浄処理ユニット１６は、処理空間を形成するアウターチャンバー２３内に配置されたウェハ保持機構２５にてウェハＷをほぼ水平に保持し、このウェハ保持機構２５を鉛直軸周りに回転させることによりウェハＷを回転させる。そして、洗浄処理ユニット１６は、回転するウェハＷの上方にノズルアーム２６を進入させ、かかるノズルアーム２６の先端部に設けられた薬液ノズル２６ａから薬液やリンス液を予め定められた順に供給することにより、ウェハＷの表面の洗浄処理を行う。
また、洗浄処理ユニット１６には、ウェハ保持機構２５の内部にも薬液供給路２５ａが形成されている。そして、かかる薬液供給路２５ａから供給された薬液やリンス液によって、ウェハＷの裏面洗浄が行われる。
上述のウェハＷの洗浄処理は、たとえば、最初に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が行われ、次に、リンス液である脱イオン水（DeIonized Water：以下、ＤＩＷと呼称する。）によるリンス洗浄が行われる。次に、酸性薬液である希フッ酸水溶液（Diluted HydroFluoric acid：以下、ＤＨＦと呼称する。）による自然酸化膜の除去が行われ、次に、ＤＩＷによるリンス洗浄が行われる。
上述の各種薬液は、アウターチャンバー２３や、アウターチャンバー２３内に配置されるインナーカップ２４に受け止められて、アウターチャンバー２３の底部に設けられる排液口２３ａや、インナーカップ２４の底部に設けられる排液口２４ａから排出される。さらに、アウターチャンバー２３内の雰囲気は、アウターチャンバー２３の底部に設けられる排気口２３ｂから排気される。
上述のウェハＷのリンス処理の後には、ウェハ保持機構２５を回転させながら、ウェハＷの表面および裏面に液体状態のＩＰＡ（以下、「ＩＰＡ液体」と呼称する。）を供給し、ウェハＷの両面に残存しているＤＩＷと置換する。その後、ウェハ保持機構２５の回転を緩やかに停止する。
こうして洗浄処理を終えたウェハＷは、その表面にＩＰＡ液体７１（図６参照）が液盛りされた状態（ウェハＷ表面にＩＰＡ液体７１の液膜が形成された状態）のまま、ウェハ保持機構２５に設けられた不図示の受け渡し機構により基板搬送装置１８に受け渡され、洗浄処理ユニット１６から搬出される。
ここで、ウェハＷの表面に液盛りされたＩＰＡ液体７１は、洗浄処理ユニット１６から乾燥処理ユニット１７へのウェハＷの搬送中や、乾燥処理ユニット１７への搬入動作中に、ウェハＷ表面の液体が蒸発（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機能する。
洗浄処理ユニット１６での洗浄処理を終え、表面にＩＰＡ液体７１が液盛りされたウェハＷは、乾燥処理ユニット１７に搬送される。そして、乾燥処理ユニット１７内においてウェハＷ表面のＩＰＡ液体７１に超臨界状態の処理流体７０（図６参照）を接触させることにより、かかるＩＰＡ液体７１を超臨界状態の処理流体７０に溶解させて除去し、ウェハＷを乾燥する処理が行われる。
＜乾燥処理ユニットの概要＞
以下においては、まず、乾燥処理ユニット１７の構成について説明し、その後、乾燥処理ユニット１７におけるシステム全体の構成について説明する。図３は、実施形態に係る乾燥処理ユニット１７の構成を示す外観斜視図である。なお、以降において、乾燥処理が行われる乾燥処理ユニット１７を「処理容器」とも呼称する。
乾燥処理ユニット１７は、本体３１と、保持板３２と、蓋部材３３とを有する。筐体状の本体３１には、ウェハＷを搬入出するための開口部３４が形成される。保持板３２は、処理対象のウェハＷを水平方向に保持する。蓋部材３３は、かかる保持板３２を支持するとともに、ウェハＷを本体３１内に搬入したときに、開口部３４を密閉する。
本体３１は、たとえば直径３００ｍｍのウェハＷを収容可能な処理空間が内部に形成された容器であり、その壁部には、供給ポート３５、３６と排出ポート３７とが設けられる。供給ポート３５、３６と排出ポート３７とは、それぞれ、乾燥処理ユニット１７の上流側と下流側とに設けられる処理流体７０（図６参照）を流通させるための供給流路５０ａ（図４参照）と排出流路５０ｂ（図４参照）とに接続されている。かかる供給流路５０ａおよび排出流路５０ｂの構成例については後述する。
供給ポート３５は、筐体状の本体３１において、開口部３４とは反対側の側面に接続されている。また、供給ポート３６は、本体３１の底面に接続されている。さらに、排出ポート３７は、開口部３４の下方側に接続されている。なお、図３には２つの供給ポート３５、３６と１つの排出ポート３７が図示されているが、供給ポート３５、３６や排出ポート３７の数は特に限定されない。
また、本体３１の内部には、流体供給ヘッダー３８、３９と、流体排出ヘッダー４０とが設けられる。そして、流体供給ヘッダー３８、３９には複数の供給口３８ａ、３９ａがかかる流体供給ヘッダー３８，３９の長手方向に並んで形成され、流体排出ヘッダー４０には複数の排出口４０ａがかかる流体排出ヘッダー４０の長手方向に並んで形成される。
流体供給ヘッダー３８は、供給ポート３５に接続され、筐体状の本体３１内部において、開口部３４とは反対側の側面に隣接して設けられる。また、流体供給ヘッダー３８に並んで形成される複数の供給口３８ａは、開口部３４側を向いている。
流体供給ヘッダー３９は、供給ポート３６に接続され、筐体状の本体３１内部における底面の中央部に設けられる。また、流体供給ヘッダー３９に並んで形成される複数の供給口３９ａは、上方を向いている。
流体排出ヘッダー４０は、排出ポート３７に接続され、筐体状の本体３１内部において、開口部３４側の側面に隣接するとともに、開口部３４より下方に設けられる。また、流体排出ヘッダー４０に並んで形成される複数の排出口４０ａは、上方を向いている。
流体供給ヘッダー３８、３９は、処理流体７０を本体３１内に供給する。また、流体排出ヘッダー４０は、本体３１内の処理流体７０を本体３１の外部に導いて排出する。なお、流体排出ヘッダー４０を介して本体３１の外部に排出される処理流体７０には、ウェハＷの表面から超臨界状態の処理流体７０に溶け込んだＩＰＡ液体７１（図６参照）が含まれる。
上述のように配置される流体供給ヘッダー３８、３９の供給口３８ａ、３９ａから本体３１内に処理流体７０が供給され、また流体排出ヘッダー４０の排出口４０ａを介して処理流体７０が本体３１内から排出されることによって、本体３１の内部には、ウェハＷの周囲で所定の向きに流動する処理流体７０の層流が形成される。
かかる処理流体７０の層流は、たとえば、流体供給ヘッダー３８から、ウェハＷの上方をウェハＷの表面に沿って、開口部３４の上部に向かって流れる。さらに、処理流体７０の層流は、開口部３４の上方で下方側に向きを変え、開口部３４の近傍を通り、流体排出ヘッダー４０に向かって流れる。
かかる層流の例では、乾燥処理ユニット１７の内部において、保持板３２におけるウェハＷと蓋部材３３との間に開孔３２ａが形成され、かかる開孔３２ａを処理流体７０の層流が通過する。
なお、本体３１内部への処理流体７０の供給時と、本体３１からの処理流体７０の排出時とにウェハＷに加えられうる負荷を軽減する観点からは、流体供給ヘッダーおよび流体排出ヘッダーは、それぞれ複数個設けられることが好ましい。
乾燥処理ユニット１７は、さらに、不図示の押圧機構を備える。かかる押圧機構は、本体３１内部の処理空間内に供給された超臨界状態の処理流体７０によってもたらされる内圧に抗して、本体３１に向けて蓋部材３３を押し付け、処理空間を密閉する機能を有する。また、かかる処理空間内に供給された処理流体７０が所定の温度を保てるように、本体３１の表面には、断熱材やテープヒータなどが設けられていてもよい。
次に、図４を参照しながら、乾燥処理ユニット１７のシステム全体の構成について説明する。図４は、実施形態に係る乾燥処理ユニット１７のシステム全体の構成例を示す図である。かかるシステム全体には、乾燥処理ユニット１７と、乾燥処理ユニット１７に処理流体７０（図６参照）を供給する供給流路５０ａと、乾燥処理ユニット１７内から処理流体７０を排出する排出流路５０ｂとが含まれる。
かかるシステム全体において、乾燥処理ユニット１７より上流側には流体供給源５１が設けられており、かかる流体供給源５１から供給流路５０ａを経由して乾燥処理ユニット１７に処理流体７０が供給される。流体供給源５１には、たとえば、ＣＯ2の処理流体７０を発生させるための原料ＣＯ2が貯蔵される。
また、供給流路５０ａにおける流体供給源５１と乾燥処理ユニット１７との間には、上流側から下流側に向かって、バルブ５２ａと、オリフィス５５ａと、フィルタ５７と、バルブ５２ｂとが順次設けられる。なお、ここでいう上流側および下流側の用語は、供給流路５０ａ（または排出流路５０ｂ）における処理流体７０の流れ方向を基準とする。
バルブ５２ａは、流体供給源５１からの処理流体７０の供給のオンおよびオフを調整するバルブであり、開状態では下流側の供給流路５０ａに処理流体７０を流し、閉状態では下流側の供給流路５０ａに処理流体７０を流さない。たとえば、バルブ５２ａが開状態にある場合、１６〜２０ＭＰａ程度の高圧の処理流体７０が、流体供給源５１からバルブ５２ａを介して供給流路５０ａに供給される。
オリフィス５５ａは、流体供給源５１から供給される処理流体７０の圧力を調整する機能を有する。オリフィス５５ａは、たとえば、かかるオリフィス５５ａより下流側の供給流路５０ａに、１６ＭＰａ程度に圧力が調整された処理流体７０を流通させることができる。
フィルタ５７は、オリフィス５５ａから送られてくる処理流体７０に含まれる異物を取り除き、クリーンな処理流体７０を下流側に流す。
バルブ５２ｂは、乾燥処理ユニット１７への処理流体７０の供給のオンおよびオフを調整するバルブである。バルブ５２ｂから乾燥処理ユニット１７に接続される供給流路５０ａは、図３に示した供給ポート３５に接続され、バルブ５２ｂを流れる処理流体７０は、供給ポート３５と流体供給ヘッダー３８とを介して、本体３１内部に供給される。
なお、図４に示す乾燥処理ユニット１７のシステム全体では、フィルタ５７とバルブ５２ｂとの間で供給流路５０ａが分岐している。具体的には、フィルタ５７とバルブ５２ｂとの間の供給流路５０ａからは、バルブ５２ｃとオリフィス５５ｂとを介して乾燥処理ユニット１７に接続される供給流路５０ａと、バルブ５２ｄとチェックバルブ５８ａとを介してパージ装置６２に接続される供給流路５０ａとが分岐して延在する。
バルブ５２ｃとオリフィス５５ｂとを介して乾燥処理ユニット１７に接続される供給流路５０ａは、乾燥処理ユニット１７への処理流体７０の供給のための補助的な流路である。かかる供給流路５０ａは、図３に示した供給ポート３６に接続され、バルブ５２ｃを流れる処理流体７０は、供給ポート３６と流体供給ヘッダー３９とを介して、本体３１内部に供給される。
バルブ５２ｄとチェックバルブ５８ａとを介してパージ装置６２に接続される供給流路５０ａは、窒素などの不活性ガスを乾燥処理ユニット１７に供給するための流路であり、たとえば、流体供給源５１からの乾燥処理ユニット１７に対する処理流体７０の供給が停止している間に活用される。
たとえば、乾燥処理ユニット１７を不活性ガスで満たして清浄な状態を保つ場合には、バルブ５２ｄとバルブ５２ｂとが開状態に制御され、パージ装置６２から供給流路５０ａに送られた不活性ガスはチェックバルブ５８ａと、バルブ５２ｄと、バルブ５２ｂとを介して乾燥処理ユニット１７に供給される。
乾燥処理ユニット１７のシステム全体において、乾燥処理ユニット１７より下流側の排出流路５０ｂには、バルブ５２ｅと、圧力調整バルブ５９と、バルブ５２ｆと、排出バルブ６０とが、上流側から下流側に向かって順次設けられる。
バルブ５２ｅは、乾燥処理ユニット１７からの処理流体７０の排出のオンおよびオフを調整するバルブである。乾燥処理ユニット１７から処理流体７０を排出する場合にはバルブ５２ｅが開状態に制御され、乾燥処理ユニット１７から処理流体７０を排出しない場合にはバルブ５２ｅが閉状態に制御される。
なお、乾燥処理ユニット１７とバルブ５２ｅとの間に延在する排出流路５０ｂは、排出ポート３７に接続され、乾燥処理ユニット１７の本体３１内部の処理流体７０は、図３に示した流体排出ヘッダー４０と排出ポート３７とを介して、バルブ５２ｅに向かって送られる。
圧力調整バルブ５９は、乾燥処理ユニット１７における処理流体７０の圧力を調整するバルブであり、たとえば背圧弁によって構成することができる。圧力調整バルブ５９の弁開度は、乾燥処理ユニット１７内における処理流体７０の所望の圧力に応じて、制御装置４の制御下で適応的に調整される。
バルブ５２ｆは、乾燥処理ユニット１７からの処理流体７０の外部への排出のオンおよびオフを調整するバルブである。処理流体７０を外部に排出する場合にはバルブ５２ｆが開状態に制御され、処理流体７０を排出しない場合にはバルブ５２ｆが閉状態に制御される。
排出バルブ６０は、乾燥処理ユニット１７からの処理流体７０の排出量を調整するバルブであり、たとえば弁開度が調整可能な可変バルブにより構成することができる。排出バルブ６０の弁開度は、本体３１内部からの処理流体７０の所望の排出量に応じて、制御装置４の制御下で適応的に調整される。
そして、乾燥処理ユニット１７から処理流体７０を排出する場合、バルブ５２ｅと、バルブ５２ｆと、圧力調整バルブ５９と、排出バルブ６０とが開状態に制御される。ここで、乾燥処理ユニット１７のシステム全体において、処理流体７０の外部への排出を可変バルブである排出バルブ６０を介して行うことにより、処理流体７０の外部への排出量を細かく制御することができる。
また、上述の供給流路５０ａおよび排出流路５０ｂの様々な箇所には、処理流体７０の圧力を検出する圧力センサと、処理流体７０の温度を検出する温度センサとが設置される。図４に示す例では、バルブ５２ａとオリフィス５５ａとの間には圧力センサ５３ａと温度センサ５４ａとが設けられ、オリフィス５５ａとフィルタ５７との間には圧力センサ５３ｂと温度センサ５４ｂとが設けられる。
また、フィルタ５７とバルブ５２ｂとの間には圧力センサ５３ｃが設けられ、バルブ５２ｂと乾燥処理ユニット１７との間には温度センサ５４ｃが設けられ、オリフィス５５ｂと乾燥処理ユニット１７との間には温度センサ５４ｄが設けられ、乾燥処理ユニット１７には圧力センサ５３ｄと温度センサ５４ｅとが設けられる。
さらに、乾燥処理ユニット１７とバルブ５２ｅとの間には圧力センサ５３ｅと温度センサ５４ｆとが設けられ、圧力調整バルブ５９とバルブ５２ｆとの間には圧力センサ５３ｆと温度センサ５４ｇとが設けられる。
また、乾燥処理ユニット１７において処理流体７０が流れる任意の箇所には、ヒータＨが設けられる。図４に示す例では、乾燥処理ユニット１７より上流側の供給流路５０ａにおいて、バルブ５２ａとオリフィス５５ａとの間、オリフィス５５ａとフィルタ５７との間、フィルタ５７とバルブ５２ｂとの間、およびバルブ５２ｂと乾燥処理ユニット１７との間にヒータＨが設けられる。
一方で、乾燥処理ユニット１７や、乾燥処理ユニット１７より下流側の排出流路５０ｂを含む他の箇所にヒータＨが設けられていてもよい。すなわち、流体供給源５１から供給される処理流体７０が外部に排出されるまでの全流路においてヒータＨが設けられていてもよい。
実施形態では、乾燥処理ユニット１７に供給する処理流体７０の温度を調整する観点から、少なくとも乾燥処理ユニット１７より上流側を流れる処理流体７０の温度を調整することができる箇所にヒータＨが設けられていることが好ましい。
図５は、実施形態に係る制御装置４の機能構成を示すブロック図である。上述のように、制御装置４は、制御部１９と記憶部２０とを備える。制御装置４は、図４に示した各種要素から計測信号を受信するとともに、図４に示した各種要素に制御指示信号を送信する。
制御装置４は、たとえば、圧力センサ５３ａ〜５３ｆと、温度センサ５４ａ〜５４ｇとの計測結果を受信するとともに、バルブ５２ａ〜５２ｆと、圧力調整バルブ５９と、排出バルブ６０とに制御指示信号を送信する。なお、制御装置４が送受信可能な信号は特に限定されない。
＜超臨界状態の処理流体を用いた乾燥処理の概要＞
次に、処理流体７０を用いたＩＰＡ液体７１の乾燥処理の概要について説明する。図６は、実施形態に係るＩＰＡ液体７１の乾燥メカニズムを説明するための図であり、ウェハＷが有するパターンＰを簡略的に示す拡大断面図である。
乾燥処理ユニット１７においてＣＯ2の処理流体７０が乾燥処理ユニット１７の本体３１内部に導入された当初は、図６（ａ）に示すように、パターンＰの間にはＩＰＡ液体７１のみが充填されている。
かかるパターンＰの間のＩＰＡ液体７１は、高圧状態（たとえば、１６ＭＰａ）である超臨界状態の処理流体７０と接触することで、徐々に超臨界状態の処理流体７０に溶解し、図６（ｂ）に示すように徐々に処理流体７０と置き換わる。このとき、パターンＰの間には、ＩＰＡ液体７１と超臨界状態の処理流体７０とのほかに、ＩＰＡ液体７１と超臨界状態の処理流体７０とが混合した状態の混合流体７０ａが存在する。
さらに、パターンＰの間でＩＰＡ液体７１から超臨界状態の処理流体７０への置換が進行するにしたがって、パターンＰの間からはＩＰＡ液体７１が除去され、最終的には図６（ｃ）に示すように、超臨界状態の処理流体７０のみによってパターンＰの間が満たされる。
パターンＰの間からＩＰＡ液体７１が除去された後に、本体３１内の圧力を高圧状態から大気圧まで減圧することによって、図６（ｄ）に示すように、ＣＯ2の処理流体７０は超臨界状態から気体状態に変化し、パターンＰの間は気体のみによって占められる。このようにしてパターンＰの間のＩＰＡ液体７１は除去され、ウェハＷの乾燥処理が完了する。
なお、実施形態では、乾燥防止用の液体としてＩＰＡ液体７１を用い、処理流体７０としてＣＯ2を用いているが、ＩＰＡ以外の液体を乾燥防止用の液体として用いてもよいし、ＣＯ2以外の流体を処理流体７０として用いてもよい。
ここで、超臨界状態の処理流体７０は、液体（たとえばＩＰＡ液体７１）と比べて粘度が小さく、また液体を溶解する能力も高いことに加え、超臨界状態の処理流体７０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。これにより、上述の超臨界状態の処理流体７０を用いた乾燥処理では、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ことから、パターンＰのパターン倒れを抑制することができる。
一方で、図６で説明した超臨界状態の処理流体７０を用いた乾燥処理において、乾燥処理ユニット１７内の圧力を高圧状態から大気圧まで減圧する際に、従来は弁開度が一定のオリフィスを経由して減圧していたことから、乾燥処理ユニット１７を大気圧まで減圧するのに多くの時間が必要となっていた。したがって、超臨界状態の処理流体７０を用いた乾燥処理全体に要する時間が長くなっていた。
そこで、実施形態に係る基板処理システム１の乾燥処理によれば、所定の減圧処理を行うことにより、乾燥処理全体に要する時間を短くすることができる。
＜乾燥処理における減圧処理の詳細＞
つづいて、図７Ａおよび図７Ｂを参照しながら、実施形態に係る基板処理システム１の乾燥処理における減圧処理の詳細について説明する。図７Ａは、実施形態に係る乾燥処理全体における時間と処理容器内の圧力との関係の一例を示す図である。
乾燥処理ユニット１７では、まず、時間Ｔ１まで基板搬入処理（ステップＳ１）が行われる。この基板搬入処理では、ＩＰＡ液体７１が液盛りされたウェハＷを、乾燥処理ユニット１７の内部に搬入する。したがって、図７Ａに示すように、基板搬入処理において乾燥処理ユニット１７内の圧力は大気圧（〜０ＭＰａ）である。
基板搬入処理につづいて、乾燥処理ユニット１７では、時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて、処理流体７０の流体導入処理（ステップＳ２）が行われる。かかる流体導入処理により、図７Ａに示すように、乾燥処理ユニット１７内の圧力は大気圧から第１圧力Ｐ１まで昇圧される。
ここで、第１圧力Ｐ１は、処理流体７０であるＣＯ2が超臨界状態となる臨界圧力ＰS（約７．２ＭＰａ）以上の圧力であり、たとえば、１６ＭＰａ程度である。したがって、かかる流体導入処理により、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０は超臨界状態に相変化する。そして、かかる超臨界状態の処理流体７０に、ウェハＷ上のＩＰＡ液体７１が溶け込み始める。
液体導入処理につづいて、乾燥処理ユニット１７では、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて、処理流体７０の保持処理（ステップＳ３）が行われる。かかる保持処理では、まず、乾燥処理ユニット１７への処理流体７０の導入および排出を停止する。
そして、ウェハＷのパターンＰの間における混合流体７０ａのＩＰＡ濃度およびＣＯ2濃度が所定の濃度（たとえば、ＩＰＡ濃度が３０％以下、ＣＯ2濃度が７０％以上）になるまで、乾燥処理ユニット１７内の状態（たとえば、圧力）を一定に保持する。
保持処理につづいて、乾燥処理ユニット１７では、時間Ｔ３から時間Ｔ４にかけて、処理流体７０の流通処理（ステップＳ４）が行われる。かかる流通処理では、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第１圧力Ｐ１で一定になるように圧力調整バルブ５９を制御しながら、供給流路５０ａと排出流路５０ｂとに処理流体７０を流通させる。
かかる流通処理では、乾燥処理ユニット１７内からはＩＰＡ液体７１を含んだ処理流体７０が排出されるとともに、ウェハＷ上にはＩＰＡ液体７１を含まないフレッシュな処理流体７０が供給される。したがって、かかる流通処理により、ウェハＷ上からのＩＰＡ液体７１の除去が促進される。
流通処理につづいて、乾燥処理ユニット１７では、時間Ｔ４から時間Ｔ５にかけて、乾燥処理ユニット１７内の圧力を第１圧力Ｐ１から第２圧力Ｐ２まで減圧する第１減圧処理（ステップＳ５）が行われる。ここで、第２圧力Ｐ２は、第１圧力Ｐ１より低く、ＣＯ2の臨界圧力ＰSより高い圧力であり、たとえば、８ＭＰａ程度である。したがって、第１減圧処理において、乾燥処理ユニット１７の内部は超臨界状態に維持される。
図７Ｂは、実施形態に係る第１減圧処理、第２減圧処理および第３減圧処理での時間と排出バルブ６０の弁開度との関係の一例を示す図である。第１減圧処理（ステップＳ５）において、図７Ｂに示すように、排出流路５０ｂにおける排出バルブ６０の弁開度は、所定の弁開度Ｖ１で一定である。なお、第１減圧処理以降において、圧力調整バルブ５９はたとえば全開状態に制御され、維持される。
ここで、排出バルブ６０の弁開度Ｖ１は、従来の排出流路に用いられていたオリフィスの弁開度より大きい。したがって、実施形態によれば、乾燥処理ユニット１７の減圧時間を短縮することができる。
第１減圧処理につづいて、図７Ａに示すように、乾燥処理ユニット１７では、時間Ｔ５から時間Ｔ６にかけて、乾燥処理ユニット１７内の圧力を第２圧力Ｐ２から第３圧力Ｐ３まで減圧する第２減圧処理（ステップＳ６）が行われる。ここで、第３圧力Ｐ３は、第２圧力Ｐ２および処理流体７０の臨界圧力ＰSより低く、大気圧より高い圧力である。したがって、第２減圧処理において、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０は超臨界状態から気体状態に相変化する（図６（ｄ）参照）。
ここで、第２減圧処理では、排出バルブ６０の弁開度を制御することにより、図７Ａに示すように、第２圧力Ｐ２から第３圧力Ｐ３まで等しい減圧速度となるように、乾燥処理ユニット１７の内部を減圧する。具体的には、乾燥処理ユニット１７内の圧力を圧力センサ５３ｄで測定しながら、可変バルブである排出バルブ６０の弁開度を弁開度Ｖ１から弁開度Ｖ２に徐々に減少させ、その後、弁開度Ｖ３まで徐々に増加させるように制御部１９で制御することにより（図７Ｂ参照）、等しい減圧速度で減圧することができる。
ここで仮に、従来のオリフィスより弁開度が大きい一定の弁開度Ｖ１のまま、第１圧力Ｐ１から臨界圧力ＰS以下になるまで減圧した場合、乾燥処理ユニット１７内の温度が下がり、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０が超臨界状態から気体状態に急激に相変化する。これにより、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０の状態が不安定になる恐れがある。
そして、乾燥処理ユニット１７内における処理流体７０の状態が不安定になった場合、乾燥処理ユニット１７の内部にパーティクルが発生したり、ウェハＷのパターンＰが倒れたりするなどの不具合が生じる恐れがある。
しかしながら、実施形態では、第２減圧処理において等しい減圧速度となるように乾燥処理ユニット１７の内部を減圧する。これにより、乾燥処理ユニット１７が臨界圧力ＰS以下になる際に、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０の状態を安定に維持することができる。したがって、実施形態によれば、乾燥処理ユニット１７内部でのパーティクルの発生や、ウェハＷのパターンＰ倒れなどを抑制することができる。
すなわち、実施形態では、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０を安定に維持したまま、乾燥処理ユニット１７の減圧時間を短縮することができる。したがって、実施形態によれば、超臨界状態の処理流体７０を用いた乾燥方法において、乾燥処理全体に要する時間を短くすることができる。
なお、第２減圧処理における減圧速度は、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０の状態を安定に維持することができる減圧速度であり、たとえば、０．６ＭＰａ／ｓ程度である。
第２減圧処理につづいて、乾燥処理ユニット１７では、時間Ｔ６から時間Ｔ７にかけて、乾燥処理ユニット１７内の圧力を第３圧力Ｐ３から大気圧まで減圧する第３減圧処理（ステップＳ７）が行われる。かかる第３減圧処理では、図７Ｂに示すように、排出流路５０ｂにおける排出バルブ６０の弁開度が所定の弁開度Ｖ２で維持される。
そして、第３減圧処理が終了する時間Ｔ７において、乾燥処理ユニット１７の内部が大気圧に戻り、超臨界状態の処理流体７０によるウェハＷの乾燥処理が完了する。
ここまで示したように、実施形態における乾燥処理では、乾燥処理ユニット１７内の減圧処理（第１減圧処理〜第３減圧処理）において、排出流路５０ｂに設けられる排出バルブ６０の弁開度を、第１圧力Ｐ１から第２圧力Ｐ２までは大きくし、第２圧力Ｐ２から徐々に小さくし、その後、大気圧になるまで徐々に大きくするように制御している（図７Ｂ参照）。これにより、乾燥処理ユニット１７内のＣＯ2を安定に維持したまま、乾燥処理ユニット１７の減圧時間を短縮することができる。
また、実施形態では、可変バルブである排出バルブ６０を用いて第２減圧処理を実施している。これにより、弁開度を細かく制御しながら減圧することができることから、等しい減圧速度を安定して実現することができる。したがって、実施形態によれば、可変バルブである排出バルブ６０を用いることにより、乾燥処理ユニット１７内部でのパーティクルの発生や、ウェハＷのパターンＰ倒れなどを効果的に抑制することができる。
なお、実施形態では、図７Ａに示したように、流体導入処理（ステップＳ２）において乾燥処理ユニット１７内の圧力を一定の割合で上昇させているが、流体導入処理では乾燥処理ユニット１７内の圧力を一定の割合で上昇させなくともよい。
また、実施形態では、図７Ｂに示したように、第２減圧処理（ステップＳ６）において排出バルブ６０の弁開度を徐々に小さくし、その後、徐々に大きくさせているが、第２減圧処理では排出バルブ６０の弁開度を一定の割合で減少させてもよく、乾燥処理ユニット１７内の圧力が等しい減圧速度となるように制御すればよい。
さらに、実施形態では、排出流路５０ｂにエジェクタを別途設けてもよい。エジェクタとは、排出流路５０ｂとは異なる流路に液体や気体などの流体を通流させて、かかる異なる流路における流体の流れを利用して、乾燥処理ユニット１７内を減圧することができる器具である。かかるエジェクタにより、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０を強制排気することができる。
ここで、実施形態では、第３減圧処理（ステップＳ７）の際にエジェクタを動作させて乾燥処理ユニット１７内を減圧することにより、処理流体７０を強制排気することができることから、第３減圧処理（ステップＳ７）の減圧時間をさらに短縮することができる。
この場合、たとえば、第３圧力Ｐ３を０．３ＭＰａ程度に設定することにより、高価な高圧仕様のエジェクタではなく、一般的なエジェクタを用いて第３減圧処理（ステップＳ７）を実施することができることから、低コストで基板処理システム１の乾燥処理を実施することができる。
図８は、実施形態に係る基板処理システム１の乾燥処理における処理手順を示すフローチャートである。なお、図８に示す基板処理システム１の乾燥処理は、制御装置４の記憶部２０に格納されているプログラムを制御部１９が読み出すとともに、読み出した命令に基づいて制御部１９が洗浄処理ユニット１６や乾燥処理ユニット１７などを制御することにより実行される。
まず、基板搬送装置１８（図１参照）は、洗浄処理ユニット１６にウェハＷを搬入する。ウェハＷは、パターンＰが形成されたおもて面を上方に向けた状態でウェハ保持機構２５（図２参照）に保持される。その後、制御部１９は、洗浄処理ユニット１６を制御して、ウェハＷの洗浄処理を行う。
かかる洗浄処理は、たとえば、スピン洗浄により、最初にＳＣ１液によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去が行われ、次に、ＤＩＷによるリンス洗浄が行われる。その後、ＤＨＦによる自然酸化膜の除去が行われ、次に、ＤＩＷによるリンス洗浄が行われる。最後に、ウェハ保持機構２５を回転させながら、ウェハＷの表面および裏面にＩＰＡ液体７１を所定の量供給し、ウェハＷの両面に残存しているＤＩＷと置換する。その後、ウェハ保持機構２５の回転を緩やかに停止する。
洗浄処理の最後に供給され液盛りされるＩＰＡ液体７１の量は、たとえば、洗浄処理ユニット１６から乾燥処理ユニット１７へのウェハＷの搬送中や、乾燥処理ユニット１７への搬入中に、ウェハＷ表面のＩＰＡ液体７１が蒸発することによってパターンＰにパターン倒れが発生することを防ぐのに十分な量である。
つづいて、基板搬送装置１８は、液盛りされたウェハＷを洗浄処理ユニット１６から搬出し、乾燥処理ユニット１７内に搬入する基板搬入処理を行う（ステップＳ１）。かかる基板搬入処理では、まず、ＩＰＡ液体７１が液盛りされたウェハＷが保持板３２（図３参照）に保持される。その後、保持板３２と蓋部材３３とが、液盛りされたウェハＷとともに本体３１の内部に収容され、蓋部材３３により開口部３４が密閉される。
なお、基板搬入処理の際には、図４に示したバルブ５２ａ〜５２ｆと、圧力調整バルブ５９と、排出バルブ６０とが、すべて閉状態に制御される。
つづいて、乾燥処理ユニット１７では、処理流体７０を乾燥処理ユニット１７内に導入する流体導入処理が行われる（ステップＳ２）。かかる流体導入処理では、制御部１９が、バルブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｅ、５２ｆと、排出バルブ６０とを、閉状態から開状態に変更する。また、制御部１９が圧力調整バルブ５９の弁開度を制御し、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０の圧力が所定の第１圧力Ｐ１に到達するように調整する。なお、バルブ５２ｄは閉状態が維持される。
流体導入処理において、乾燥処理ユニット１７内では、ウェハＷ上のＩＰＡ液体７１が超臨界状態の処理流体７０に溶け込み始める。そして、超臨界状態の処理流体７０とウェハＷ上のＩＰＡ液体７１が混ざり始めると、混合流体７０ａではＩＰＡとＣＯ2とが局所的に様々な比率となり、ＣＯ2の臨界圧力も局所的に様々な値となりうる。
しかしながら、実施形態に係る流体導入処理では、乾燥処理ユニット１７内への処理流体７０の供給圧力が、ＣＯ2の全ての臨界圧力より高い圧力（すなわち臨界圧力の最大値より高い圧力）になるように調整している。これにより、混合流体７０ａのＩＰＡ及びＣＯ2の比率に関わらず、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０は超臨界状態又は液体状態となり、気体状態にはならない。
つづいて、乾燥処理ユニット１７では、処理流体７０を乾燥処理ユニット１７内で保持する保持処理が行われる（ステップＳ３）。かかる保持処理では、制御部１９が、バルブ５２ｂ、５２ｃ、５２ｅを開状態から閉状態に変更し、乾燥処理ユニット１７への処理流体７０の導入および排出を停止する。なお、バルブ５２ａ、５２ｆと排出バルブ６０とは開状態が維持され、バルブ５２ｄは閉状態が維持される。また、圧力調整バルブ５９は、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第１圧力Ｐ１となる所定の弁開度に維持される。
かかる保持処理では、処理流体７０が超臨界状態を維持できる程度に乾燥処理ユニット１７内の圧力が保たれており、実施形態では第１圧力Ｐ１に保たれる。そして、ウェハＷのパターンＰの間の混合流体７０ａのＩＰＡ濃度およびＣＯ2濃度が所定の濃度になるまで、乾燥処理ユニット１７内の状態が一定に保持される。
つづいて、乾燥処理ユニット１７では、処理流体７０を乾燥処理ユニット１７内に流通させる流通処理が行われる（ステップＳ４）。かかる流通処理では、制御部１９が、バルブ５２ｂ、５２ｃ、５２ｅを閉状態からふたたび開状態に変更し、乾燥処理ユニット１７への処理流体７０の導入および排出を再開させる。また、圧力調整バルブ５９は、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０の圧力が第１圧力Ｐ１となる弁開度で維持され、バルブ５２ｄは閉状態が維持される。
そして、かかる流通処理は、パターンＰ間のＩＰＡ液体７１が処理流体７０に置換され、乾燥処理ユニット１７内に残留するＩＰＡ液体７１が十分に低減した段階（たとえば、乾燥処理ユニット１７内のＩＰＡ濃度が０％〜数％に達した段階）まで実施される。
なお、実施形態では、流通処理を所定の圧力（ここでは第１圧力Ｐ１）で一定になるように実施しているが、流通処理における処理流体７０の圧力の推移はかかる場合に限られない。
たとえば、流通処理において処理流体７０の昇圧処理と降圧処理とをくり返すことにより、パターンＰ間でのＩＰＡ液体７１から処理流体７０への置換を効果的に促すことができることから、乾燥処理を短時間で行うことができる。なお、かかる処理流体７０の昇圧処理および降圧処理は、圧力センサ５３ｄで乾燥処理ユニット１７内の圧力を測定しながら、圧力調整バルブ５９および排出バルブ６０の弁開度を適宜制御することにより実施することができる。
つづいて、乾燥処理ユニット１７では、処理流体７０を乾燥処理ユニット１７内から排出し、乾燥処理ユニット１７内を減圧する第１減圧処理が行われる（ステップＳ５）。かかる第１減圧処理では、制御部１９が、バルブ５２ａ〜５２ｃを開状態から閉状態に変更し、乾燥処理ユニット１７への処理流体７０の供給を停止する。
また、制御部１９が圧力調整バルブ５９を全開状態に変更するとともに、排出バルブ６０の弁開度を弁開度Ｖ１に変更して保持する。かかる弁開度Ｖ１は、たとえば、排出バルブ６０が全開状態となる弁開度である。なお、バルブ５２ｄ、５２ｆは開状態が維持され、バルブ５２ｄは閉状態が維持される。
そして、第１減圧処理は、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第１圧力Ｐ１から所定の第２圧力Ｐ２になるまで実施される。
つづいて、乾燥処理ユニット１７では、処理流体７０を乾燥処理ユニット１７内から引き続き排出し、乾燥処理ユニット１７内をさらに減圧する第２減圧処理が行われる（ステップＳ６）。かかる第２減圧処理では、バルブ５２ａ〜５２ｆと圧力調整バルブ５９との開閉状態が、第１減圧処理における開閉状態のまま維持される。
一方で、乾燥処理ユニット１７内の圧力が等しい減圧速度になるよう、制御部１９が排出バルブ６０の弁開度を調整する。たとえば、図７Ｂに示すように、制御部１９は、排出バルブ６０の弁開度が弁開度Ｖ１から弁開度Ｖ２まで徐々に減少させ、その後、弁開度Ｖ３まで徐々に増加するように変化させる。
そして、第２減圧処理は、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第２圧力Ｐ２から所定の第３圧力Ｐ３になるまで実施される。
つづいて、乾燥処理ユニット１７では、処理流体７０を乾燥処理ユニット１７内から引き続き排出し、乾燥処理ユニット１７内をさらに減圧する第３減圧処理が行われる（ステップＳ７）。かかる第３減圧処理では、バルブ５２ａ〜５２ｆと圧力調整バルブ５９との開閉状態が、第２減圧処理における開閉状態のまま維持される。また、制御部１９が排出バルブ６０の弁開度を弁開度Ｖ３のまま保持する。
そして、第３減圧処理は、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第３圧力Ｐ３から大気圧になるまで実施される。なお、第３減圧処理では、上述のように、排出流路５０ｂにエジェクタを別途設け、かかるエジェクタを動作させて処理流体７０を強制排気してもよい。かかる第３減圧処理が終了すると、乾燥処理ユニット１７での乾燥処理が完了する。
＜変形例＞
以降においては、実施形態に係る基板処理システム１における乾燥処理の各種変形例について説明する。まずは、図９Ａ、図９Ｂおよび図１０を参照しながら、乾燥処理の変形例１について説明する。
図９Ａは、実施形態の変形例１に係る乾燥処理全体における時間と処理容器内の圧力との関係の一例を示す図である。図９Ａに示すように、変形例１では、第２減圧処理（ステップＳ６）を乾燥処理ユニット１７内の圧力が第２圧力Ｐ２から第３圧力Ｐ３になるまで行うのではなく、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第２圧力Ｐ２から大気圧になるまで行う。
すなわち、変形例１では、時間Ｔ５から時間Ｔ６ａにかけて、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第２圧力Ｐ２から大気圧になるまで、等しい減圧速度で乾燥処理ユニット１７内を減圧する。換言すると、実施形態における第３圧力Ｐ３は、変形例１では大気圧と等しい圧力である。
変形例１によれば、第２圧力Ｐ２から大気圧になるまで等しい減圧速度で乾燥処理ユニット１７内を減圧することにより、図９Ａに示すように、乾燥処理ユニット１７内を大気圧まで素早く減圧することができる。
図９Ｂは、実施形態の変形例１に係る第１減圧処理（ステップＳ５）および第２減圧処理（ステップＳ６）での時間と排出バルブ６０の弁開度との関係の一例を示す図である。図９Ｂに示すように、変形例１では、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第２圧力Ｐ２となる時間Ｔ５から、大気圧になる時間Ｔ６ａまで、制御部１９が排出バルブ６０の弁開度を弁開度Ｖ１から弁開度Ｖ２ａまで徐々に減少させ、その後、弁開度Ｖ１まで徐々に増加させる。これにより、第２減圧処理において、大気圧まで等しい減圧速度で乾燥処理ユニット１７内を減圧することができる。
図１０は、実施形態の変形例１に係る基板処理システム１の乾燥処理における処理手順を示すフローチャートである。変形例１に係る基板処理システム１の乾燥処理では、実施形態と同様に、基板搬入処理（ステップＳ１）と、流体導入処理（ステップＳ２）と、保持処理（ステップＳ３）と、流通処理（ステップＳ４）と、第１減圧処理（ステップＳ５）とが順に行われる。これらの処理については説明を省略する。
第１減圧処理につづいて、乾燥処理ユニット１７では、処理流体７０を乾燥処理ユニット１７内から引き続き排出し、乾燥処理ユニット１７内をさらに減圧する第２減圧処理が行われる（ステップＳ６）。かかる第２減圧処理では、バルブ５２ａ〜５２ｆと圧力調整バルブ５９との開閉状態が、第１減圧処理における開閉状態のまま維持される。
一方で、乾燥処理ユニット１７内の圧力が等しい減圧速度になるよう、制御部１９が排出バルブ６０の弁開度を調整する。たとえば、図９Ｂに示すように、制御部１９は、排出バルブ６０の弁開度が弁開度Ｖ１から弁開度Ｖ２ａまで徐々に減少させ、その後、弁開度Ｖ１まで徐々に増加するように変化させる。
そして、第２減圧処理は、乾燥処理ユニット１７内の圧力が第２圧力Ｐ２から大気圧になるまで実施される。かかる第２減圧処理が終了すると、変形例１における乾燥処理ユニット１７での乾燥処理が完了する。
すなわち、変形例１では、実施形態における第３減圧処理（ステップＳ７）が省略され、第１減圧処理と第２減圧処理とにより、乾燥処理ユニット１７内の圧力が大気圧になるまで減圧される。
つづいて、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照しながら、乾燥処理の変形例２について説明する。図１１Ａは、実施形態の変形例２にかかる乾燥処理ユニット１７のシステムの構成例を示す図である。なお、図１１では、乾燥処理ユニット１７のシステム全体のうち、乾燥処理ユニット１７および下流側の排出流路５０ｂのみを示している。
図１１Ａに示すように、変形例２において、乾燥処理ユニット１７から処理流体７０を排出する排出流路５０ｂは、バルブ５２ｆの下流側で並列になるように設けられる。たとえば、図１１Ａに示すように、バルブ５２ｆの下流側で４並列になるように設けられる。
さらに、かかる４並列に設けられる排出流路５０ｂには、４つのバルブ６０ａ〜６０ｄがそれぞれ設けられる。すなわち変形例２では、排出バルブ６０が、並列に設けられる複数のバルブ６０ａ〜６０ｄにより構成されている。
図１１Ｂは、実施形態の変形例２に係る第１減圧処理、第２減圧処理および第３減圧処理での時間と排出バルブ６０の弁開度との関係の一例を示す図である。図１１Ｂに示す第１減圧処理（ステップＳ５）における排出バルブ６０の弁開度Ｖ１は、４つのバルブ６０ａ〜６０ｄの弁開度の合計値である。すなわち、変形例２において、第１減圧処理では、４つのバルブ６０ａ〜６０ｄがすべて開状態に制御される。
そして、第１減圧処理につづいて行われる第２減圧処理（ステップＳ６）では、時間Ｔ５から時間Ｔ６ｂにかけて、制御部１９が、バルブ６０ａ〜６０ｄを所定の組み合わせで開閉することにより、排出バルブ６０の弁開度を階段状にＶ１から減少させ、その後、弁開度Ｖ２ｂまで段階的に増加させる。このように、変形例２では、排出バルブ６０の弁開度を階段状に減少させ、その後、段階的に増加させることにより、乾燥処理ユニット１７内の圧力を等しい減圧速度で減圧することができる。
さらに、第２減圧処理につづいて行われる第３減圧処理（ステップＳ７）では、時間Ｔ６ｂから時間Ｔ７ｂにかけて、制御部１９が、バルブ６０ａ〜６０ｄのうち所定の１つのバルブを開状態に維持することにより、排出バルブ６０の弁開度を弁開度Ｖ２ｂに維持する。
変形例２では、ここまで示したように、排出バルブ６０が複数のバルブ６０ａ〜６０ｄで構成されている。これにより、全開または全閉状態のみが制御可能である安価なバルブ６０ａ〜６０ｄを用いて乾燥処理を実施することができる。したがって、低コストで基板処理システム１の乾燥処理を実施することができる。
なお、上述の変形例２では、排出流路５０ｂおよび複数のバルブ６０ａ〜６０ｄが４並列で構成されているが、４並列に限られることはなく、複数並列であればよい。
さらに、上述の変形例２では、第２減圧処理の後に第３減圧処理を実施して乾燥処理ユニット１７内を大気圧まで減圧しているが、変形例１に示したように、乾燥処理ユニット１７内が大気圧になるまで第２減圧処理を実施してもよい。
実施形態に係る基板処理装置は、超臨界状態の処理流体７０を用いて、基板（ウェハＷ）を乾燥させる乾燥処理が行われる基板処理装置（基板処理システム１）であって、乾燥処理が行われる処理容器（乾燥処理ユニット１７）と、処理容器（乾燥処理ユニット１７）内から処理流体７０を排出する排出流路５０ｂに設けられる排出バルブ６０と、排出バルブ６０を制御する制御部１９と、を備える。そして、制御部１９は、処理流体７０が超臨界状態である第１圧力Ｐ１から、第１圧力Ｐ１より低い第２圧力Ｐ２と、第２圧力Ｐ２より低い第３圧力Ｐ３とを経て、大気圧まで処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を減圧する場合において、第２圧力Ｐ２から第３圧力Ｐ３まで等しい減圧速度となるように排出バルブ６０の弁開度を制御する。これにより、超臨界状態の処理流体７０を用いた乾燥方法において、乾燥処理全体に要する時間を短くすることができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、処理流体７０は、第２圧力Ｐ２では超臨界状態であり、第３圧力Ｐ３では気体状態である。これにより、乾燥処理ユニット１７内部でのパーティクルの発生や、ウェハＷのパターンＰ倒れなどを抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、制御部１９は、処理容器（乾燥処理ユニット１７）を第１圧力Ｐ１から大気圧まで減圧する場合において、弁開度を徐々に小さくし、その後、弁開度が徐々に大きくなるように排出バルブ６０を制御する。これにより、乾燥処理ユニット１７内のＣＯ2を安定に維持したまま、乾燥処理ユニット１７の減圧時間を短縮することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、第３圧力Ｐ３は、大気圧と等しい圧力である。これにより、乾燥処理ユニット１７内を大気圧まで素早く減圧することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、排出バルブ６０は、弁開度が調整可能な可変バルブである。これにより、乾燥処理ユニット１７内部でのパーティクルの発生や、ウェハＷのパターンＰ倒れなどを効果的に抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、排出流路５０ｂは、少なくとも一部が並列になるように設けられ、排出バルブ６０は、並列に設けられる排出流路５０ｂにそれぞれ設けられる複数のバルブ６０ａ〜６０ｄで構成される。これにより、低コストで基板処理システム１の乾燥処理を実施することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、排出流路５０ｂには、排出流路５０ｂとは異なる流路に流体を通流させ、かかる異なる流路の流体の流れを利用して処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を減圧するエジェクタがさらに設けられ、第３圧力から大気圧までエジェクタを動作させて処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を減圧する。これにより、第３減圧処理（ステップＳ７）の減圧時間をさらに短縮することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法は、超臨界状態の処理流体７０を用いて、基板（ウェハＷ）を乾燥させる乾燥処理が行われる基板処理方法であって、第１減圧工程（ステップＳ５）と、第２減圧工程（ステップＳ６）と、第３減圧工程（ステップＳ７）と、を含む。第１減圧工程（ステップＳ５）は、処理流体７０が超臨界状態である第１圧力Ｐ１から、第１圧力Ｐ１より低い第２圧力Ｐ２まで乾燥処理が行われる処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を減圧する。第２減圧工程（ステップＳ６）は、第２圧力Ｐ２から、第２圧力Ｐ２より低い第３圧力Ｐ３まで処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を減圧する。第３減圧工程（ステップＳ７）は、第３圧力Ｐ３から大気圧まで処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を減圧する。そして、第２減圧工程（ステップＳ６）は、処理容器（乾燥処理ユニット１７）内の圧力が等しい減圧速度となるように行う。これにより、超臨界状態の処理流体を用いた乾燥方法において、乾燥処理全体に要する時間を短くすることができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム
４ 制御装置
１６ 洗浄処理ユニット
１７ 乾燥処理ユニット
１９ 制御部
５０ｂ 排出流路
６０ 排出バルブ
６０ａ〜６０ｄ バルブ
７０ 処理流体
７１ ＩＰＡ液体
Ｐ１ 第１圧力
Ｐ２ 第２圧力
Ｐ３ 第３圧力

Claims (7)

  1. 超臨界状態の処理流体を用いて、基板を乾燥させる乾燥処理が行われる基板処理装置であって、
    前記乾燥処理が行われる処理容器と、
    前記処理容器内から前記処理流体を排出する排出流路に設けられる排出バルブと、
    前記排出バルブを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記処理流体が超臨界状態である第１圧力から、前記第１圧力より低い第２圧力と、前記第２圧力より低い第３圧力とを経て、大気圧まで前記処理容器内を減圧する場合において、前記第２圧力から前記第３圧力まで等しい減圧速度となるように前記排出バルブの弁開度を制御し、
    前記処理流体は、前記第２圧力では超臨界状態であり、前記第３圧力では気体状態であり、
    前記制御部は、
    前記第３圧力から大気圧までエジェクタを動作させて前記処理容器内を減圧する
    基板処理装置。
  2. 前記制御部は、
    前記処理容器を前記第１圧力から大気圧まで減圧する場合において、前記弁開度を徐々に小さくし、その後、前記弁開度が徐々に大きくなるように前記排出バルブを制御する請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記第３圧力は、
    大気圧と等しい圧力である
    請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記排出バルブは、
    前記弁開度が調整可能な可変バルブである
    請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  5. 前記排出流路は、
    少なくとも一部が並列になるように設けられ、
    前記排出バルブは、
    並列に設けられる前記排出流路にそれぞれ設けられる複数のバルブで構成される
    請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  6. 前記エジェクタは、前記排出流路に設けられ、前記排出流路とは異なる流路に流体を通流させ、前記異なる流路の前記流体の流れを利用して前記処理容器内を減圧する
    請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  7. 超臨界状態の処理流体を用いて、基板を乾燥させる乾燥処理が行われる基板処理方法であって、
    前記処理流体が超臨界状態である第１圧力から、前記第１圧力より低い第２圧力まで前記乾燥処理が行われる処理容器内を減圧する第１減圧工程と、
    前記第２圧力から、前記第２圧力より低い第３圧力まで前記処理容器内を減圧する第２減圧工程と、
    前記第３圧力から大気圧まで前記処理容器内を減圧する第３減圧工程と、
    を含み、
    前記第２減圧工程は、
    前記処理容器内の圧力が等しい減圧速度となるように行い、
    前記処理流体は、前記第２圧力では超臨界状態であり、前記第３圧力では気体状態であり、
    前記第３減圧工程は、
    前記第３圧力から大気圧までエジェクタを動作させて前記処理容器内を減圧する
    基板処理方法。
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