JP6840001B2 - 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、高圧下でウェハを乾燥させた後の処理容器を大気圧まで減圧する際に、大気圧近傍から大気圧までの減圧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、前記処理容器内を強制排気して減圧する強制排気機構と、前記強制排気機構を制御する制御部と、を備える。そして、前記制御部は、前記処理容器内を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圧力を経て、大気圧まで減圧する場合において、前記第１圧力から前記第２圧力までは前記強制排気機構を動作させず、前記第２圧力から大気圧まで前記強制排気機構を動作させる。
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、実施形態に係る超臨界状態の処理流体を用いた乾燥処理の概要を示す図である。 図２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３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４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５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６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７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８Ａ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８Ｂは、実施形態に係る第２減圧処理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９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１０Ａは、実施形態の変形例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１０Ｂは、実施形態の変形例に係る第１減圧処理および等速減圧処理での時間と可変バルブの弁開度との関係の一例を示す図である。 図１１は、実施形態の変形例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。
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。
＜乾燥処理の概要＞
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における乾燥処理の概要について説明する。図１は、実施形態に係る超臨界状態の処理流体を用いた乾燥処理の概要を示す図である。
実施形態に係る基板処理システム１（図２参照）では、処理容器である乾燥処理ユニット１７（図２参照）において、図１に示すように、超臨界状態の処理流体７０（図７参照）を用いた乾燥処理（ステップＳ２）が行われる。
また、かかる乾燥処理の前には、処理容器内に処理流体７０を供給し、処理容器内の圧力を所定の圧力まで昇圧する昇圧処理（ステップＳ１）が行われ、乾燥処理の後には、処理容器内から処理流体７０を排気し、処理容器を減圧して大気圧に戻す減圧処理（ステップＳ３）が行われる。
ここで、実施形態に係る乾燥処理における減圧処理は、第１減圧処理（ステップＳ４）と、第２減圧処理（ステップＳ５）とを含む。第１減圧処理では、通常の排気手段を用いて、処理容器内の処理流体７０を排気する。ここで、処理容器内が高圧状態であれば、かかる高圧状態の内部圧力により処理流体７０自体が押し出されて排気が促進されるため、減圧に多くの時間は必要ない。
一方で、処理容器内が大気圧に近づいた場合、内部圧力により処理流体７０を処理容器内から押し出す効果が弱くなることから、処理容器に対する大気圧近傍から大気圧までの減圧処理には多くの時間が必要となる。
そこで、実施形態では、処理容器内が大気圧に近づいた段階で、第２減圧処理が行われる。かかる第２減圧処理では、排出流路５０ｂ（図５参照）に設けられるエジェクタ６３（図５参照、強制排気機構の一例）を動作させることにより、処理容器内に残る処理流体７０を強制排気する。なお、「エジェクタ」とは、排出流路５０ｂとは異なる流路６４（図５参照）に液体や気体などの流体を通流させて、かかる流路６４における流体の流れを利用して、処理容器を減圧することができる器具である。
これにより、処理流体７０の排気が促進されるため、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。
＜基板処理システムの概要＞
つづいて、図２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２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２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２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３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３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３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７参照）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７参照）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４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、上述の「処理容器」は、乾燥処理が行われる乾燥処理ユニット１７に対応する。
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７参照）を流通させるための供給流路５０ａ（図５参照）と排出流路５０ｂ（図５参照）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４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７参照）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５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５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７参照）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４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５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４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４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。
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。なお、バルブ５２ｆの下流側には、可変バルブ６１ａとチェックバルブ５８ｂとが設けられる。
可変バルブ６１ａは、バルブ５２ｆを介して送られてくる処理流体７０の外部への排出量を調整するバルブであり、可変バルブ６１ａの弁開度は処理流体７０の所望の排出量に応じて調整される。チェックバルブ５８ｂは、排出される処理流体７０の逆流を防ぐ弁であり、処理流体７０を確実に外部に排出する機能を有する。
なお、図５に示す乾燥処理ユニット１７では、圧力調整バルブ５９とバルブ５２ｆとの間で排出流路５０ｂが分岐している。具体的には、圧力調整バルブ５９とバルブ５２ｆとの間の排出流路５０ｂからは、バルブ５２ｇを介して外部に接続される排出流路５０ｂと、バルブ５２ｈを介して外部に接続される排出流路５０ｂとが分岐して延在する。
バルブ５２ｇとバルブ５２ｈとは、バルブ５２ｆと同様に、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。バルブ５２ｇの下流側には、可変バルブ６１ｂとチェックバルブ５８ｃとが設けられ、処理流体７０の排出量の調整と処理流体７０の逆流防止とが行われる。
ここで、実施形態では、バルブ５２ｈの下流側にエジェクタ６３が設けられる。また、かかるエジェクタ６３は、排出流路５０ｂとは異なる流路６４を介して、流体供給源６５に接続されている。そして、かかる流路６４を介して、流体供給源６５から流体を通流させると、かかる流体の流れにより減圧状態を生じさせることができる。流体供給源６５から供給される流体は、たとえば、空気や水蒸気などである。
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５２ｆと、バルブ５２ｇと、バルブ５２ｈとのうちの１以上のバルブ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の外部への排出を複数のバルブ（バルブ５２ｆ、５２ｇ、５２ｈ）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５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５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６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５に示した各種要素から計測信号を受信するとともに、図５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、可変バルブ６１ａ、６１ｂと、エジェクタ６３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７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７（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７（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７（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７（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７で説明した乾燥処理において、乾燥処理後の乾燥処理ユニット１７内を高圧状態から大気圧まで減圧する際に、特に大気圧近傍から大気圧までの減圧処理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８Ａおよび図８Ｂ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８Ａ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Ｓ１０１）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８Ａ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Ｓ１０２）が行われる。かかる流体導入処理により、図８Ａ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。なお、かかる流体導入処理は、図１に示した昇圧処理（ステップＳ１）に対応する処理である。
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。
流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Ｓ１０３）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Ｓ１０４）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。なお、保持処理および流通処理は、図１に示した乾燥処理（ステップＳ２）に対応する処理である。
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Ｓ１０５）が行われる。ここで、第２圧力Ｐ２は、第１圧力Ｐ１より低く、大気圧より高い圧力であり、たとえば、０．３ＭＰａ程度である。
第１減圧処理は、たとえば、バルブ５２ｆを開状態に制御するとともに、圧力調整バルブ５９および可変バルブ６１ａの弁開度を全開状態に制御することにより行われる。また、この際、バルブ５２ｇ、５２ｈは閉状態に制御される。
第１減圧処理につづいて、図８Ａ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から大気圧まで減圧する第２減圧処理（ステップＳ１０６）が行われる。
ここで、第２減圧処理では、バルブ５２ｆを開状態から閉状態に変更し、バルブ５２ｈを閉状態から開状態に変更するとともに、エジェクタ６３を動作させる。かかるエジェクタ６３を動作させることにより、流体供給源６５からの流体の流れを利用して、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。
すなわち、内部圧力が大気圧に近づいた乾燥処理ユニット１７内からの排気を促進することができることから、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。
また、実施形態では、第２圧力Ｐ２が０．１ＭＰａ以上であるとよい。第２圧力Ｐ２を０．１ＭＰａ以上に設定することにより、第２減圧処理をより早く開始することができる。したがって、全体の減圧時間をさらに短縮することができる。
さらに、実施形態では、第２圧力Ｐ２が０．５ＭＰａ以下であるとよい。第２圧力Ｐ２を０．５ＭＰａ以下に設定することにより、エジェクタ６３に、高価な高圧仕様のエジェクタではなく、安価な通常仕様のエジェクタを用いることができる。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。
さらに、上述の実施形態では、強制排気機構としてエジェクタ６３を用いているが、エジェクタ以外の強制排気機構を用いて第２減圧処理を行ってもよい。たとえば、安価なポンプなどを強制排出機構として用いてもよい。
一方で、エジェクタには運動する部分がないため、ポンプに比べて壊れにくいことから、強制排気機構としてエジェクタを用いることにより、より安定して第２減圧処理を実施することができる。
また、上述の実施形態において、エジェクタ６３を排出流路５０ｂにおける分岐した排出流路に設けることにより、第１減圧処理などでエジェクタ６３に高温・高圧の処理流体７０を通流させることを抑制することができる。したがって、エジェクタ６３が高温・高圧の処理流体７０にさらされることにより悪影響を受けることを抑制することができる。
つづいて、図８Ｂを参照しながら、時間Ｔ６において大気圧に戻った乾燥処理ユニット１７の第２減圧処理（ステップＳ１０６）を完了させる具体的な処理について説明する。図８Ｂは、実施形態に係る第２減圧処理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。
制御部１９は、圧力センサ５３ｄで乾燥処理ユニット１７内の圧力をモニタリングし、乾燥処理ユニット１７内の圧力が大気圧になったタイミング（時間Ｔ６）でエジェクタ６３の動作を停止させる。しかしながら、エジェクタ６３の動作が完全に停止するまでには所定のタイムラグがあることから、時間Ｔ７まで乾燥処理ユニット１７内の減圧が継続され、乾燥処理ユニット１７内の圧力が大気圧より低い負圧状態となる。
ここで、実施形態では、エジェクタ６３と直列に接続されるバルブ５２ｈを、エジェクタ６３を停止させたタイミング（時間Ｔ６）以降も、所定の時間開状態で維持する。すると、それまでに排気された処理流体７０などが、バルブ５２ｈおよびエジェクタ６３が設置される排出流路５０ｂから逆流し、図８Ｂに示すように、時間Ｔ８で乾燥処理ユニット１７内の圧力が大気圧に戻る。
そこで、乾燥処理ユニット１７内の圧力が大気圧に戻った時間Ｔ８で、バルブ５２ｈを閉状態に変更することにより、大気圧に戻った乾燥処理ユニット１７内を開放することができる。
すなわち、実施形態では、乾燥処理ユニット１７内の圧力が大気圧まで減圧されたタイミング（時間Ｔ６）でエジェクタ６３の動作を停止させるとともに、エジェクタ６３の動作を停止させてから所定の時間（時間Ｔ６から時間Ｔ８まで）経過後にバルブ５２ｈを閉める。これにより、エジェクタ６３を動作させて乾燥処理ユニット１７内を強制排気する場合に、乾燥処理ユニット１７を円滑に開放することができる。ここで、かかる所定の時間は、たとえば、１０秒程度である。
図９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９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２参照）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３参照）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Ｓ１０１）。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４参照）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５に示したバルブ５２ａ〜５２ｈと、圧力調整バルブ５９と、可変バルブ６１ａ、６１ｂとが、すべて閉状態に制御される。また、エジェクタ６３は動作していない。
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内に導入する流体導入処理が行われる（ステップＳ１０２）。かかる流体導入処理では、制御部１９が、バルブ５２ａ、５２ｃ、５２ｅ、５２ｆと、可変バルブ６１ａ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５２ｂ、５２ｄ、５２ｇ、５２ｈは閉状態が維持され、エジェクタ６３は引き続き動作していない。
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。
なお、実施形態では、図８Ａに示したように、流体導入処理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。
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Ｓ１０３）。かかる保持処理では、制御部１９が、バルブ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と可変バルブ６１ａとは開状態が維持され、バルブ５２ｂ、５２ｄ、５２ｇ、５２ｈ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、エジェクタ６３は引き続き動作していない。
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Ｓ１０４）。かかる流通処理では、制御部１９が、バルブ５２ｂ、５２ｅを閉状態から開状態に変更し、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５２ｃ、５２ｄ、５２ｇ、５２ｈは閉状態が維持され、エジェクタ６３は引き続き動作していない。
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の昇圧処理と減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の昇圧処理および減圧処理は、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および可変バルブ６１ａ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Ｓ１０５）。かかる第１減圧処理では、制御部１９が、バルブ５２ａ、５２ｂ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および可変バルブ６１ａを全開状態に変更して保持する。なお、バルブ５２ｅ、５２ｆは開状態が維持され、バルブ５２ｃ、５２ｄ、５２ｇ、５２ｈは閉状態が維持され、エジェクタ６３は引き続き動作していない。
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Ｓ１０６）。かかる第２減圧処理では、制御部１９が、バルブ５２ｆを開状態から閉状態に変更する。また、制御部１９がバルブ５２ｈを閉状態から開状態に変更するとともに、エジェクタ６３を動作させる。なお、その他のバルブは第１減圧処理の状態が維持される。
これにより、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０がエジェクタ６３により強制排気される。そして、制御部１９が、乾燥処理ユニット１７内の圧力が大気圧になったタイミングで、エジェクタ６３の動作を停止させる。さらに、エジェクタ６３の動作を停止させてから所定の時間（たとえば、１０秒程度）経過後、制御部１９がバルブ５２ｈを開状態から閉状態に変更して、第２減圧処理が終了する。
かかる第２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＞
つづいて、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照しながら、実施形態の変形例について説明する。図１０Ａは、実施形態の変形例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。
変形例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Ｓ２０１）と、流体導入処理（ステップＳ２０２）と、保持処理（ステップＳ２０３）と、流通処理（ステップＳ２０４）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。
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３圧力Ｐ３まで減圧する第１減圧処理（ステップＳ２０５）が行われる。ここで、第３圧力Ｐ３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１０Ｂは、実施形態の変形例に係る第１減圧処理および等速減圧処理での時間と可変バルブ６１ａ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Ｓ２０５）において、図１０Ｂに示すように、排出流路５０ｂにおける可変バルブ６１ａ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、可変バルブ６１ａ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、変形例によれば、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１０Ａ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３圧力Ｐ３から第２圧力Ｐ２まで減圧する等速減圧処理（ステップＳ２０６）が行われる。ここで、第２圧力Ｐ２は、第３圧力Ｐ３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、かかる等速減圧処理において、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７（ｄ）参照）。
ここで、等速減圧処理では、可変バルブ６１ａの弁開度を制御することにより、図１０Ａに示すように、第３圧力Ｐ３から第２圧力Ｐ２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、図１０Ｂに示すように、可変バルブ６１ａ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、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、変形例では、等速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、変形例によれば、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、変形例では、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の減圧時間をさらに短縮することができる。したがって、変形例によれば、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さらに短くすることができる。
なお、等速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。
等速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２圧力Ｐ２から大気圧まで減圧する第２減圧処理（ステップＳ２０７）が行われる。かかる第２減圧処理では、上述の実施形態と同様に、エジェクタ６３を動作させて、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０を強制排気する。これにより、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。
そして、第２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、変形例における乾燥処理では、乾燥処理ユニット１７内の第１減圧処理および等速減圧処理において、排出流路５０ｂに設けられる可変バルブ６１ａの弁開度を、第１圧力Ｐ１から第３圧力Ｐ３までは大きくし、第３圧力Ｐ３から徐々に小さくし、その後、第２圧力Ｐ２になるまで徐々に大きくするように制御している（図１０Ｂ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の減圧時間をさらに短縮することができる。
また、変形例では、可変バルブ６１ａを用いて等速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、変形例によれば、可変バルブ６１ａ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。
一方で、必ずしも可変バルブを用いて等速減圧処理を実施しなくともよい。たとえば、排出流路５０ｂの一部を複数並列となるように形成し、かかる複数並列の排出流路５０ｂのそれぞれに開閉制御のみが可能なバルブを複数設けて、かかる複数のバルブを所定の組み合わせで開閉することにより弁開度を適宜調整してもよい。なお、この場合においても、弁開度を弁開度Ｖ１から徐々に減少させ、その後段階的に増加させればよい。
さらに、変形例では、図１０Ｂに示したように、等速減圧処理において可変バルブ６１ａ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、等速減圧処理では可変バルブ６１ａ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。
図１１は、実施形態の変形例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Ｓ２０１）と、流体導入処理（ステップＳ２０２）と、保持処理（ステップＳ２０３）と、流通処理（ステップＳ２０４）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。
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Ｓ２０５）。かかる第１減圧処理では、制御部１９が、バルブ５２ａ、５２ｂ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および可変バルブ６１ａを全開状態に変更して保持する。なお、バルブ５２ｅ、５２ｆは開状態が維持され、バルブ５２ｃ、５２ｄ、５２ｇ、５２ｈは閉状態が維持され、エジェクタ６３は引き続き動作していない。
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等速減圧処理が行われる（ステップＳ２０６）。かかる等速減圧処理では、バルブ５２ａ〜５２ｈ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、エジェクタ６３は引き続き動作していない。
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が可変バルブ６１ａの弁開度を調整する。たとえば、図１０Ｂに示すように、制御部１９は、可変バルブ６１ａ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、等速減圧処理は、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Ｓ２０７）。かかる第２減圧処理では、制御部１９が、バルブ５２ｆを開状態から閉状態に変更する。また、制御部１９がバルブ５２ｈを閉状態から開状態に変更するとともに、エジェクタ６３を動作させる。なお、その他のバルブは等速減圧処理の状態が維持される。
これにより、乾燥処理ユニット１７内の処理流体７０がエジェクタ６３により強制排気される。そして、制御部１９が、乾燥処理ユニット１７内の圧力が大気圧になったタイミングで、エジェクタ６３の動作を停止させる。さらに、エジェクタ６３の動作を停止させてから所定の時間（たとえば、１０秒程度）経過後、制御部１９がバルブ５２ｈを開状態から閉状態に変更して、第２減圧処理が終了する。
かかる第２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。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記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種々の変更が可能である。たとえば、上述の変形例では、等速減圧処理につづけてすぐに第２減圧処理を行っていたが、等速減圧処理と第２減圧処理との間に、可変バルブ６１ａによる等速減圧やエジェクタ６３による強制排気ではない通常の減圧処理を挟んで行ってもよい。
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、処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を強制排気して減圧する強制排気機構（エジェクタ６３）と、強制排気機構（エジェクタ６３）を制御する制御部１９と、を備える。そして、制御部１９は、処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を処理流体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を経て、大気圧まで減圧する場合において、第１圧力Ｐ１から第２圧力Ｐ２までは強制排気機構（エジェクタ６３）を動作させず、第２圧力Ｐ２から大気圧まで強制排気機構（エジェクタ６３）を動作させる。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、強制排気機構は、排出流路５０ｂに設けられ、排出流路５０ｂとは異なる流路６４に流体を通流させ、異なる流路６４の流体の流れを利用するエジェクタ６３である。これにより、より安定して第２減圧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、第２圧力Ｐ２は、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である。これにより、全体の減圧時間をさらに短縮することができるとともに、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は、排出流路５０ｂにおいて強制排気機構（エジェクタ６３）と直列に設けられ、制御部１９により制御可能であるバルブ５２ｈをさらに備える。そして、制御部１９は、処理容器（乾燥処理ユニット１７）内が大気圧になるタイミングで強制排気機構（エジェクタ６３）の動作を停止させ、強制排気機構（エジェクタ６３）の動作を停止させてから所定の時間経過後、バルブ５２ｈを閉める。これにより、乾燥処理ユニット１７を円滑に開放することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置は、排出流路５０ｂに設けられ、制御部１９により制御可能である可変バルブ６１ａをさらに備える。そして、制御部１９は、第１圧力Ｐ１より低く第２圧力Ｐ２より高い第３圧力Ｐ３から、第２圧力Ｐ２まで等しい減圧速度となるように可変バルブ６１ａ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さらに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３圧力Ｐ３では超臨界状態であり、第２圧力Ｐ２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、強制排気機構（エジェクタ６３）は、排出流路５０ｂから分岐した排出流路に設けられる。これにより、エジェクタ６３が高温・高圧の処理流体７０にさらされることによって悪影響を受けることを抑制することができる。
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を用いて処理容器（乾燥処理ユニット１７）内で基板（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、処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を処理流体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まで減圧する第１減圧工程（ステップＳ４、Ｓ１０５、Ｓ２０５）と、第２圧力Ｐ２から大気圧まで処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を減圧する第２減圧工程（ステップＳ５、Ｓ１０６、Ｓ２０７）と、を含む。そして、第２減圧工程（ステップＳ５、Ｓ１０６、Ｓ２０７）は、処理容器（乾燥処理ユニット１７）の排出流路５０ｂに設けられ、処理容器（乾燥処理ユニット１７）内を強制排気して減圧する強制排気機構（エジェクタ６３）を動作させて行う。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方法において、強制排気機構は、排出流路５０ｂに設けられ、排出流路５０ｂとは異なる流路６４に流体を通流させ、異なる流路６４の流体の流れを利用するエジェクタ６３である。これにより、より安定して第２減圧処理を実施することができる。
実施形態に係る基板処理装置においては、強制排出機構として、安価な通常仕様のエジェクタを用いたが、これに限ることはなく、安価なポンプなどの強制排出機構を用いても良い。
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
６１ａ 可変バルブ
６３ エジェクタ（強制排気機構）
６４ 流路
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 (8)

  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、前記処理容器内を強制排気して減圧する強制排気機構と、
    前記強制排気機構を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記処理容器内を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圧力を経て、大気圧まで減圧する場合において、前記第１圧力から前記第２圧力までは前記強制排気機構を動作させず、前記第２圧力から大気圧まで前記強制排気機構を動作させ、
    前記第２圧力は、
    ０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である
    基板処理装置。
  2. 前記強制排気機構は、
    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するエジェクタである、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記排出流路において前記強制排気機構と直列に設けられ、前記制御部により制御可能であるバルブをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記処理容器内が大気圧になるタイミングで前記強制排気機構の動作を停止させ、
    前記強制排気機構の動作を停止させてから所定の時間経過後、前記バルブを閉める
    請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記排出流路に設けられ、前記制御部により制御可能である可変バルブをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記第１圧力より低く前記第２圧力より高い第３圧力から、前記第２圧力まで等しい減圧速度となるように前記可変バルブの弁開度を制御する
    請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  5. 前記処理流体は、
    前記第３圧力では超臨界状態であり、
    前記第２圧力では気体状態である
    請求項４に記載の基板処理装置。
  6. 前記強制排気機構は、
    前記排出流路から分岐した排出流路に設けられる
    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処理容器内で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、
    前記処理容器内を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圧力まで減圧する第１減圧工程と、
    前記第２圧力から大気圧まで前記処理容器内を減圧する第２減圧工程と、
    を含み、
    前記第２減圧工程は、
    前記処理容器の排出流路に設けられ、前記処理容器内を強制排気して減圧する強制排気機構を動作させて行い、
    前記第２圧力は、
    ０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である
    基板処理方法。
  8. 前記強制排気機構は、
    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するエジェクタである
    請求項７に記載の基板処理方法。
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