KR101572746B1 - 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체 - Google Patents

Abstract

[과제] 기판의 패턴내에 들어간 건조 방지용의 액체를 비교적 짧은 시간에 제거할 수 있는 기판 처리 방법 등을 제공한다. [해결수단] 표면에 요철 패턴이 형성되고, 그 오목부내에 들어가도록 상기 패턴을 덮는 건조 방지용의 액체가 부착된 기판(W)을 처리 용기(31)내에 반입하며, 이어서, 기판(W)을 가열하고, 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 처리 용기(31)내에 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 이 처리 용기(31)내에 고압 분위기를 형성하며, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 한 후, 처리 용기(31)내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출한다.

Description

기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체{METHOD FOR TREATING SUBSTRATE, DEVICE FOR TREATING SUBSTRATE AND STORAGE MEDIUM}

본 발명은, 초임계 상태 또는 아임계 상태의 유체를 이용하여 기판의 표면에 부착된 액체를 제거하는 기술에 관한 것이다.

기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함) 등의 표면에 집적 회로의 적층 구조를 형성하는 반도체 장치의 제조 공정에서는, 약액 등의 세정액에 의해 웨이퍼 표면의 미소한 티끌이나 자연 산화막을 제거하는 등, 액체를 이용하여 웨이퍼 표면을 처리하는 액처리 공정이 마련되어 있다.

그런데 반도체 장치의 고집적화에 따라, 이러한 액처리 공정에서 웨이퍼의 표면에 부착된 액체 등을 제거할 때에, 소위 패턴 붕괴로 불리는 현상이 문제로 되어 있다. 패턴 붕괴는, 예컨대 웨이퍼 표면에 남은 액체를 건조시킬 때에, 패턴을 형성하는 요철의, 예컨대 볼록부의 좌우(바꿔 말하면 오목부내)에 남아 있는 액체가 불균일하게 건조하는 것에 의해, 이 볼록부를 좌우로 인장하는 표면 장력의 밸런스가 무너져 액체가 많이 남아 있는 방향으로 볼록부가 쓰러지는 현상이다.

이러한 패턴 붕괴의 발생을 억제하면서 웨이퍼 표면에 부착된 액체를 제거하는 방법으로서, 초임계 상태나 아임계 상태(이하, 이들을 정리하여 고압 상태라고 함)의 유체를 이용하는 방법이 알려져 있다. 고압 상태의 유체(고압 유체)는, 액체와 비교하여 점도가 작고, 또한 액체를 추출할 능력도 높은 것에 더하여, 고압 유체와 평형 상태에 있는 액체나 기체 사이에서 계면이 존재하지 않는다. 그래서, 웨이퍼 표면에 부착된 액체를 고압 유체로 치환하고, 그 후, 고압 유체를 기체로 상태 변화시키면, 표면 장력의 영향을 받지 않고 액체를 건조시킬 수 있다.

발명자는, 이러한 고압 유체를 이용하여 웨이퍼 표면의 액체를 제거하는 기술의 실용화 개발을 행하고 있지만, 패턴의 아스펙트비가 커짐에 따라 패턴의 오목부내에 들어간 액체의 제거가 곤란하게 되는 경우가 있다는 것을 파악하고 있다. 이 때문에, 패턴의 오목부내의 액체를 고압 유체로 추출하고, 이 오목부내를 고압 유체로 치환하는 처리에 장시간을 요하여, 고압 유체를 이용한 액체 제거 기술을 실용화하는 데에 있어서의 큰 과제로 되어 있다.

여기서 특허문헌 1에는, 린스액이 부착된 기판을 정해진 조건으로 초임계 상태가 되는 초임계 물질에 침지하고, 이들 린스액과 초임계 물질의 혼합물이 모두 초임계 상태가 되는 공임계 상태로 하는 것에 의해 린스액을 제거하는 기술이 기재되어 있다. 그러나 본 기술은, 린스액과 초임계 물질을 혼합한 후 공임계 상태로 하는 것이 전제로 되어 있지만, 우리의 실험에서, 린스액의 임계 온도 이하가 되는 공임계 온도 부근에서는 패턴 붕괴가 발생하는 것을 알 수 있었다. 즉, 웨이퍼 표면에 있는 린스액을 초임계 상태로 하여 린스액을 제거시키기 위해서는, 린스액의 임계 온도 이상에서 처리하는 것이 필요하다는 것을 우리의 실험에서 알 수 있었다. 또한, 도 14는 웨이퍼상의 린스액에, 액체 CO₂, 초임계 CO₂, 기체 CO₂를 각각 혼합한 경우의 웨이퍼상의 파티클 수를 도시하고 있고, 또한 린스액과 초임계 물질을 혼합한 경우, 예컨대 CO₂의 초임계 유체를 사용한 경우, 기체 상태의 CO₂와 비교하여, 웨이퍼상에 부착되는 파티클이 많다는 것을 우리의 실험에서 알 수 있었다. 이것은 고밀도인 초임계 물질에 의해 파티클이 수송되기 때문이며, 이 점에서 린스액과 혼합하는 물질은 기체 상태인 것이 바람직하고, 린스액이 초임계 상태가 되는 압력 이상이면 패턴 도괴를 억제하며, 파티클 저감이 가능하다. 또한 본 기술에서는, 아스펙트비가 높은 패턴의 오목부에 들어가 있는 린스액을 단시간에 초임계 상태로 하여 제거하는 것은 곤란하고, 생산성을 확보하기 위해서는, 보다 단시간에 패턴의 오목부내에 들어간 린스액을 제거해야 한다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2005-101074호 공보: 청구항 1, 3, 단락 0024∼0027, 0038, 도 1, 3

본 발명은 이러한 배경 하에 이루어진 것이며, 기판의 패턴내에 들어간 건조 방지용의 액체를 단시간에 제거할 수 있는 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및, 상기 방법을 기억한 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 표면에 요철 패턴이 형성되고, 그 오목부내에 들어가도록 상기 패턴을 덮는 건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 처리 용기내에 반입하는 공정과,

기판을 가열하고, 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 상기 처리 용기내에 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 이 처리 용기내에 고압 분위기를 형성하고, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하는 공정과,

그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 기판을 처리 용기내에 반입하는 공정에서는, 예열된 처리 용기내에 기판이 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 처리 용기내의 예열 온도는, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 온도 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체는, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압된 상태로 상기 처리 용기에 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 기체 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 고압 상태(초임계 상태 또는 아임계 상태)인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 기판은, 건조 방지용의 액체가 융기된 상태로 상기 처리 용기내에 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체는 가연성 또는 불연성이며, 이 액체가 부착된 기판을 반입하기 전에, 상기 처리 용기내에 불활성 가스를 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체의 제거가 행해지는 처리 용기와,

이 처리 용기와 외부 사이에서 기판의 반입반출을 행하기 위한 반입반출부와,

상기 처리 용기내에 반입된 기판을 가열하기 위한 가열부와,

가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 상기 처리 용기내에 공급하기 위한 가압 유체 공급 라인과,

상기 처리 용기내의 유체를 배출하기 위한 배출 라인과,

건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 상기 처리 용기에 반입하고, 이어서, 기판을 가열하고, 상기 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 이 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 이 처리 용기내에 고압 분위기를 형성하며, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하고, 그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하도록 제어 신호를 출력하며, 상기 반입반출부, 상기 가열부, 상기 가압 유체 공급 라인, 상기 배출 라인을 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 가열부는, 상기 처리 용기의 내부 분위기를 가열하는 것에 의해 기판을 가열하고, 상기 기판은, 예열된 처리 용기내에 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 처리 용기내의 예열 온도가, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 온도 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체는, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압된 상태로 상기 처리 용기에 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 기체 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 고압 상태(초임계 상태 또는 아임계 상태)인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 처리 용기에는, 건조 방지용의 액체가 융기된 상태의 기판이 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체가 가연성 또는 불연성이며, 이 액체가 부착된 기판을 반입하기 전에, 상기 처리 용기내에 불활성 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체를 제거하는 기판 처리 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체로서,

상기 프로그램은 상기 기재의 기판 처리 방법을 실행하기 위해 스텝이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체이다.

본 발명은, 표면에 요철 패턴이 형성되고, 그 오목부내에 들어가도록 상기 패턴을 덮는 건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 처리 용기내에 반입하는 공정과,

상기 기판상의 건조 방지용의 액체의 온도-압력 상태가, 상기 건조 방지용의 액체의 증기압 곡선 또는 이 증기압 곡선보다 액상측의 영역을 통하여 변화하고, 초임계 상태 또는 아임계 상태인 고압 상태에 도달하도록, 이 처리 용기내를 가압하면서 기판을 가열하며, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 상기 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하는 공정과,

그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 처리 용기내의 가압은, 이 처리 용기에 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 공급하는 것에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 기체 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 고압 상태(초임계 상태 또는 아임계 상태)인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 처리 용기내에서, 기판은 건조 방지용의 액체에 침지된 상태로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 기판은, 건조 방지용의 액체가 융기된 상태로 상기 처리 용기에 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체가 가연성 또는 불연성이고, 이 액체가 부착된 기판을 반입하기 전에, 상기 처리 용기내에 불활성 가스를 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.

본 발명은, 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체가 제거되는 처리 용기와,

이 처리 용기와 외부 사이에서 기판의 반입반출을 행하기 위한 반입반출부와,

상기 처리 용기의 내부를 가압하기 위한 가압부와,

상기 처리 용기내의 기판을 가열하기 위한 가열부와,

상기 처리 용기내의 유체를 배출하기 위한 배출 라인과,

건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 상기 처리 용기에 반입하고, 이어서, 상기 기판상의 건조 방지용의 액체의 온도-압력 상태가, 상기 건조 방지용의 액체의 증기압 곡선 또는 이 증기압 곡선보다 액상측의 영역을 통해 변화하며, 초임계 상태 또는 아임계 상태인 고압 상태에 도달하도록, 상기 처리 용기내를 가압하면서 기판을 가열하고, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 상기 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하며, 그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하도록 제어 신호를 출력하고, 상기 반입반출부, 상기 가압부, 상기 가열부, 상기 배출 라인을 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 가압부는, 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 공급하는 것에 의해 상기 처리 용기내를 가압하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 기체 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 고압 상태(초임계 상태 또는 아임계 상태)인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 처리 용기내에서, 기판은 건조 방지용의 액체에 침지된 상태로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 기판은, 건조 방지용의 액체가 융기된 상태로 상기 처리 용기에 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 상기 건조 방지용의 액체가 가연성 또는 불연성이며, 이 액체가 부착된 기판을 반입하기 전에, 상기 처리 용기내에 불활성 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명은, 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체를 제거하는 기판 처리 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체로서,

상기 프로그램은 상기 기재의 기판 처리 방법을 실행하기 위해 스텝이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체이다.

본 발명은, 가압용의 기체 또는 고압 상태(초임계 상태 또는 아임계 상태)의 유체를 처리 용기내에 공급하여 고압 분위기를 형성하면서, 건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 가열하고, 요철 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 상기 액체를 고압 상태의 유체로 변화시킨다. 이것에 의해, 패턴 붕괴의 발생을 억제하면서 비교적 짧은 시간에 기판에 부착된 액체를 제거할 수 있다.

본 발명은, 처리 용기내의 온도-압력 상태가, 기판에 부착된 건조 방지용의 액체의 증기압 곡선보다 액상측의 영역을 통하거나, 또는 이 증기압 곡선상을 통해 변화하고, 초임계 상태 또는 아임계 상태인 고압 상태에 도달하도록, 처리 용기내를 가압하면서 기판을 가열한다. 이것에 의해, 이 액체의 비등을 피하면서, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로, 이 액체를 고압 상태의 유체로 변화시킬 수 있기 때문에, 패턴 붕괴의 발생을 억제하면서 기판에 부착된 액체를 제거할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 세정 처리 시스템의 횡단 평면도이다.
도 2는 상기 세정 처리 시스템의 외관 사시도이다.
도 3은 상기 세정 처리 시스템에 설치되어 있는 세정 장치의 종단 측면도이다.
도 4는 실시형태에 관한 초임계 처리 장치의 구성도이다.
도 5는 상기 초임계 처리 장치의 처리 용기의 외관 사시도이다.
도 6은 상기 초임계 처리 장치의 작용을 도시하는 제1 설명도이다.
도 7은 상기 초임계 처리 장치의 작용을 도시하는 제2 설명도이다.
도 8은 상기 초임계 처리 장치의 작용을 도시하는 제3 설명도이다.
도 9는 상기 초임계 처리 장치의 작용을 도시하는 제4 설명도이다.
도 10은 상기 초임계 처리 장치내의 웨이퍼의 처리 상태를 도시하는 제1 모식도이다.
도 11은 상기 웨이퍼의 처리 상태를 도시하는 제2 모식도이다.
도 12는 상기 웨이퍼의 처리 상태를 도시하는 제3 모식도이다.
도 13은 상기 웨이퍼의 처리 상태를 도시하는 제4 모식도이다.
도 14는 웨이퍼상의 린스액을 액체 상태 CO₂, 초임계 상태의 CO₂, 기체 상태의 CO₂와 혼합한 경우의 웨이퍼상에 잔류하는 파티클 수를 도시하는 그래프이다.
도 15는 제2 실시형태에 관한 초임계 처리 장치의 구성도이다.
도 16은 상기 초임계 처리 장치의 처리 용기의 외관 사시도이다.
도 17은 상기 초임계 처리 장치의 작용을 도시하는 제1 설명도이다.
도 18은 상기 초임계 처리 장치의 작용을 도시하는 제2 설명도이다.
도 19는 상기 초임계 처리 장치의 작용을 도시하는 제3 설명도이다.
도 20은 상기 초임계 처리 장치의 작용을 도시하는 제4 설명도이다.
도 21은 상기 초임계 처리 장치의 처리 용기내의 온도-압력 상태를 도시하는 설명도이다.
도 22는 다른 실시형태에 관한 초임계 처리 장치의 구성도이다.
도 23은 상기 다른 초임계 처리 장치의 처리 용기내에서의 웨이퍼의 온도 변화를 도시하는 설명도이다.
도 24는 상기 다른 초임계 처리 장치의 처리 용기내의 온도-압력 상태를 도시하는 설명도이다.
도 25는 상기 다른 초임계 처리 장치에서의 웨이퍼의 처리 상태를 도시하는 제1 설명도이다.
도 26은 상기 웨이퍼의 처리 상태를 도시하는 제2 설명도이다.
도 27은 상기 웨이퍼의 처리 상태를 도시하는 제3 설명도이다.
도 28은 상기 웨이퍼의 처리 상태를 도시하는 제4 설명도이다.

제1 실시형태

본 발명의 제1 실시형태에 대해서 도 1 내지 도 14에 의해 설명한다.

본 발명의 기판 처리 장치를 구비한 기판 처리 시스템의 일례로서, 피처리 기판인 웨이퍼(W)에 세정액을 공급하여 세정 처리를 행하는 세정 장치(2)와, 세정 처리 후의 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 건조 방지용의 액체를 초임계 상태(고압 상태)로 하여 제거하는 초임계 처리 장치(3)를 구비한 세정 처리 시스템(1)에 대해서 설명한다.

도 1은 세정 처리 시스템(1)의 전체 구성을 도시하는 횡단 평면도, 도 2는 그 외관 사시도이며, 이들 도면을 향해 좌측을 전방으로 한다. 세정 처리 시스템(1)에서는, 배치부(11)에 FOUP(100)가 배치되고, 이 FOUP(100)에 수납된, 예컨대 직경 300 ㎜의 복수매의 웨이퍼(W)가, 반입반출부(12) 및 전달부(13)를 통해 후단의 세정 처리부(14), 초임계 처리부(15) 사이에서 전달되어, 세정 장치(2), 초임계 처리 장치(3)내에 순서대로 반입되어 세정 처리나 건조 방지용의 액체를 제거하는 처리가 행해진다. 도면 중, 121은 FOUP(100)와 전달부(13) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 제1 반송 기구, 131은 반입반출부(12)와 세정 처리부(14), 초임계 처리부(15) 사이에서 반송되는 웨이퍼(W)가 일시적으로 배치되는 버퍼로서의 역할을 다하는 전달 선반이다.

세정 처리부(14) 및 초임계 처리부(15)는, 전달부(13)와의 사이의 개구부로부터 전후 방향을 향해 연장하는 웨이퍼 반송로(162)를 따라 전방으로부터 이 순번으로 설치되어 있다. 세정 처리부(14)에는, 이 웨이퍼 반송로(162)를 사이에 두고 세정 장치(2)가 1대씩 배치되어 있는 한편, 초임계 처리부(15)에는, 본 실시형태의 기판 처리 장치인 초임계 처리 장치(3)가, 웨이퍼 반송로(162)를 사이에 두고 3대씩, 합계 6대 배치되어 있다.

웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송로(162)에 배치된 제2 반송 기구(161)에 의해 이들 각 세정 장치(2), 초임계 처리 장치(3) 및 전달부(13) 사이를 반송된다. 여기서 세정 처리부(14)나 초임계 처리부(15)에 배치되는 세정 장치(2)나 초임계 처리 장치(3)의 개수는, 단위 시간당의 웨이퍼(W)의 처리 매수나, 세정 장치(2), 초임계 처리 장치(3)에서의 처리 시간의 차이 등에 의해 적절하게 선택되고, 이들 세정 장치(2)나 초임계 처리 장치(3)의 배치 수 등에 따라 최적의 레이아웃이 선택된다.

세정 장치(2)는, 예컨대 스핀 세정에 의해 웨이퍼(W)를 1장씩 세정하는 매엽식의 세정 장치(2)로서 구성되고, 예컨대 도 3의 종단 측면도에 도시하는 바와 같이, 처리 공간을 형성하는 외측 챔버(21)내에 배치된 웨이퍼 유지 기구(23)로써 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 유지하며, 이 웨이퍼 유지 기구(23)를 연직축 둘레로 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 그리고 회전하는 웨이퍼(W)의 위쪽에 노즐 아암(24)을 진입시키고, 그 선단부에 설치된 약액 노즐(241)로부터 약액 및 린스액을 미리 정해진 순으로 공급하는 것에 의해, 웨이퍼의 면의 세정 처리가 행해진다. 또한, 웨이퍼 유지 기구(23)의 내부에도 약액 공급로(231)가 형성되어 있고, 여기에서 공급된 약액 및 린스액에 의해 웨이퍼(W)의 이면 세정이 행해진다.

세정 처리는, 예컨대 알칼리성의 약액인 SC1액(암모니아와 과산화수소수의 혼합액)에 의한 파티클이나 유기성의 오염 물질의 제거→린스액인 탈이온수(DeIonized Water: DIW)에 의한 린스 세정→산성 약액인 희불산 수용액[이하, DHF(Diluted HydroFluoric acid)]에 의한 자연 산화막의 제거→DIW에 의한 린스 세정이 행해진다. 이들의 약액은 외측 챔버(21)내에 배치된 내측 컵(22)이나 외측 챔버(21)에 수용되고, 배액구(221, 211)로부터 배출된다. 또한 외측 챔버(21)내의 분위기는 배기구(212)로부터 배기되어 있다.

약액에 의한 세정 처리를 마쳤다면, 웨이퍼 유지 기구(23)의 회전을 정지한 후, 이 표면에 건조 방지용의 IPA(IsoPropyl Alcohol)를 공급하여, 웨이퍼(W)의 표면 및 이면에 잔존하고 있는 DIW와 치환한다. 이렇게 하여 세정 처리를 마친 후 웨이퍼(W)는, 그 표면에 IPA가 융기된 상태[웨이퍼(W) 표면에 IPA의 액막이 형성된 상태] 그대로, 예컨대 웨이퍼 유지 기구(23)에 설치된 도시하지 않는 전달 기구에 의해 제2 반송 기구(161)에 전달되고, 세정 장치(2)로부터 반출된다.

세정 장치(2)에서 웨이퍼(W) 표면에 융기된 IPA는, 세정 장치(2)로부터 초임계 처리 장치(3)에의 웨이퍼(W)의 반송중이나, 초임계 처리 장치(3)에의 반입 동작중에 이 IPA가 증발(기화)하는 것에 의해 패턴 붕괴가 발생하는 것을 막는 건조 방지용의 액체로서의 역할을 다하고 있다.

세정 장치(2)에서의 세정 처리를 마치고, 표면에 건조 방지용의 IPA가 융기된 웨이퍼(W)는, 초임계 처리 장치(3)에 반송되고, 이 IPA를 고압 상태로 하여 제거하고, 웨이퍼(W)를 건조하는 처리가 행해진다. 이하, 본 실시형태에 따른 초임계 처리 장치(3)의 구성에 대해서 도 4, 도 5를 참조하면서 설명한다. 초임계 처리 장치(3)는, 웨이퍼(W) 표면에 부착된 건조 방지용의 액체인 IPA를 제거하는 처리가 행해지는 처리 용기(31)와, 이 처리 용기(31)에 가압 유체를 공급하는 가압 유체 탱크(35)와, 승압 펌프(36)를 통해 가압 유체 탱크(35)에 가압 유체의 원료인 이산화탄소 가스(CO₂)를 공급하는 CO₂ 공급부(37)를 구비하고 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이 처리 용기(31)는, 웨이퍼(W)의 반입반출용의 개구부(312)가 형성된 하우징형의 용기 본체(311)와, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 횡방향으로 유지하는 유지판(331)과, 이 유지판(331)을 지지하고, 웨이퍼(W)를 용기 본체(311)내에 반입했을 때 상기 개구부(312)를 밀폐하는 덮개 부재(332)를 구비하고 있다.

용기 본체(311)는, 예컨대 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는 200 ㎤ 내지 10000 ㎤정도의 처리 공간이 형성된 용기이고, 그 벽부에는, 처리 용기(31)내에 가압 유체를 공급하기 위한 가압 유체 공급 라인(351)과, 처리 용기(31)내의 유체를 배출하기 위한 배출 라인(341)이 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(31)에는 처리 공간내에 공급된 고압 상태의 처리 유체로부터 받는 내압에 대항하여, 용기 본체(311)를 향해 덮개 부재(332)를 압박하여, 처리 공간을 밀폐하기 위한 도시하지 않는 압박 기구가 설치되어 있다.

용기 본체(311)에는, 예컨대 저항 발열체 등을 포함하는 가열부인 히터(322)가 설치되어 있어, 용기 본체(311)를 가열하는 것에 의해, 처리 용기(31)내의 웨이퍼(W)의 온도를 미리 설정된 온도로 가열할 수 있다. 히터(322)는, 급전부(321)로부터 공급되는 전력에 의해, 발열량을 변화시킬 수 있고, 도시하지 않는 온도 검출부로부터 취득한 온도 검출 결과에 기초하여, 처리 용기(31)내의 온도를 IPA의 임계 온도(235℃)보다 높은, 예컨대 250℃로 조절한다.

처리 용기(31)에 접속된 가압 유체 공급 라인(351)은, 처리 용기(31)에의 가압유체의 공급, 정지에 맞춰 개폐하는 개폐 밸브(352)를 통해 가압 유체 탱크(35)에 접속되어 있다. 가압 유체 탱크(35)내의 CO₂는, 250℃로 가열된 처리 용기(31)내의 분위기를 IPA의 증기압 이상으로 가압함으로써, IPA의 기화를 막고 패턴 붕괴의 발생을 방지하는 역할을 다한다. 가압 유체 탱크(35)는, 내부의 CO₂를 임계 온도 이상으로 유지하는 히터를 설치하거나, 보온재로 덮거나 해도 좋다.

승압 펌프(36)는, CO₂ 공급부(37)내에, 예컨대 액체의 상태로 유지되어 있는 CO₂를 단열 압축하여, 초임계 상태로서 가압 유체 탱크(35)에 보내는 역할을 다하고, 예컨대 시린지 펌프나 다이어프램 펌프 등이 채용된다. 도 4중, 361은 승압 펌프(36)의 토출 라인, 371은 CO₂ 공급부(37)로부터 승압 펌프(36)에 CO₂를 공급하는 CO₂ 공급 라인, 372은 그 개폐 밸브이다.

이상에 설명한 구성을 구비한 세정 처리 시스템(1)이나 세정 장치(2), 초임계 처리 장치(3)는 도 1, 도 4에 도시하는 바와 같이 제어부(4)에 접속되어 있다. 제어부(4)는 도시하지 않는 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터를 포함하고, 기억부에는 이들 세정 처리 시스템(1)이나 세정 장치(2), 초임계 처리 장치(3)의 작용, 즉 FOUP(100)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 세정 장치(2)로써 세정 처리를 행하고, 이어서 초임계 처리 장치(3)로써 웨이퍼(W)를 건조하는 처리를 행한 후 FOUP(100)내에 웨이퍼(W)를 반입할 때까지의 동작에 관계되는 제어에 대한 스텝(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드디스크, 콤팩트 디스크, 마그넷 광디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체(4a)에 저장되고, 거기에서 컴퓨터에 인스톨된다.

특히 초임계 처리 장치(3)에 대해서 제어부(4)는, 처리 용기(31)에 반입된 웨이퍼(W)에 융기되어 있는 IPA[임계 온도 235℃, 임계 압력 4.8 MPa(절대압)]가 기화하여 패턴 붕괴를 야기하기 전에, 이 처리 용기(31)에 가압용의 유체인 초임계 상태의 CO₂를 공급하여, 웨이퍼(W)상의 IPA를 직접, 초임계 상태(고압 상태)로 변화시키도록 제어 신호를 출력한다.

이상에 설명한 구성을 구비한 초임계 처리 장치(3)의 작용에 대해서 도 6 내지 도 9의 작용도, 및 이 때의 웨이퍼(W)의 처리 상태를 모식적으로 도시한 도 10 내지 도 13을 참조하면서 설명한다. 도 6 내지 도 9에서 각 밸브에 붙인 「S」의 부호는, 그 개폐 밸브가 폐쇄 상태로 되어 있는 것을 나타내고, 「O」의 부호는 개방 상태로 되어 있는 것을 나타내고 있다.

이미 기술한 바와 같이 세정 장치(2)에서의 세정 처리를 마치고, 건조 방지용의 IPA를 융기시킨 웨이퍼(W)가 제2 반송 기구(161)에 전달되면, 제2 반송 기구(161)는, 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는 초임계 처리 장치(3)가 배치되어 있는 하우징내에 진입한다.

이 때 웨이퍼(W)의 반입이 행해지기 전의 초임계 처리 장치(3)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 히터(322)의 급전부(321)를 온의 상태로 하여, 용기 본체(311)의 내부를 IPA의 임계 온도 이상의, 예컨대 250℃의 온도 상태, 대기압의 압력 상태로 대기하고 있다. 이 때, N₂ 가스 등의 불활성 가스로 퍼지하여 처리 용기(31)내를 저산소 분위기로 해두고, 가연성의 IPA가 고온 분위기하에서 비교적 높은 농도의 산소와 접촉하지 않도록 하면 좋다. 한편, 가압 유체 탱크(35)는 가압 유체 공급 라인(351)의 개폐 밸브(352)를 폐쇄한 상태로 되어 있고, 승압 펌프(36)에 의해 승압되어 기체 상태가 된 CO₂를 CO₂ 공급부(37)로부터 수용하고 있다.

이와 같이 처리의 준비가 갖춰진 초임계 처리 장치(3)에 웨이퍼(W)가 반입되었다면, 도 5에 도시하는 바와 같이 용기 본체(311) 밖으로 유지판(331)을 이동시켜, 도시하지 않는 지지핀을 통해 제2 반송 기구(161)의 반송 아암으로부터 유지판(331)에 웨이퍼(W)를 전달한다. 그리고, 유지판(331)을 이동시켜 개구부(312)를 통해 웨이퍼(W)를 용기 본체(311)의 내부에 반입하고, 덮개 부재(332)로써 개구부(312)를 폐쇄하여 처리 용기(31)내를 밀폐한다(도 7). 여기서, 유지판(331)에 웨이퍼(W)를 전달하기 전에, 재차, 웨이퍼(W)의 표면에 액체의 IPA를 공급하여도 좋다.

이 때, 이미 기술한 바와 같이 처리 용기(31)의 내부는 미리 250℃로 가열되고, 유지판(331)도 고온으로 되어 있기 때문에, 유지판(331)에 웨이퍼(W)를 전달하여 처리 용기(31)내에 반입하는 동작 사이에 웨이퍼(W)나 IPA가 가열되고, IPA는 기화해 간다. 그 결과, 도 10에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W) 표면에 융기되어 있던 액체 IPA(61)가 감소하고, 또한 패턴(51)의 오목부에 들어가 있는 액체 IPA(61)가 기화하기 시작하면 패턴 붕괴가 발생할 우려가 높아진다.

그래서 본 실시형태에 관한 초임계 처리 장치(3)는, IPA가 기화하여 패턴 붕괴를 야기하기 전에, 도 8에 도시하는 바와 같이 가압 유체 공급 라인(351)의 개폐 밸브(352)를 개방하여, 처리 용기(31)내를 가압하는 유체로서 기체의 CO₂를 도입한다. 도 8에 도시한 예에서는, 개폐 밸브(352) 개방 후의 처리 용기(31)내의 압력은 IPA의 임계 압력 이상이며 CO₂의 임계 압력 이하인 6 MPa로 되어 있고, IPA의 임계 압력보다 고압의 분위기가 형성된다. 본 실시형태에서의 가압하는 유체로서는, 초임계 상태나 아임계 상태(고압 상태)의 CO₂를 도입하여도 좋다.

이 때 웨이퍼(W)의 표면은, 도 11에 도시하는 바와 같이 패턴(51)의 오목부내에 들어간 액체 IPA(61)의 주위를 CO₂ 가스(62)가 둘러싼 상태가 된다. 그리고, 이미 기술한 바와 같이 CO₂ 가스의 압력에 의해, 가열되어 있는 액체 IPA(61) 주위에는, 이 온도에서의 액체 IPA(61)의 증기압보다 고압의 분위기가 단시간에 형성되게 된다. 액체 IPA(61)를 초임계 CO₂와 접촉시킨 상태 그대로 장시간 방치하면, 오목부내의 액체 IPA(61)가 서서히 초임계 CO₂에 용해되어, 오목부내의 유체는 차츰 초임계 CO₂로 치환되어 가는 것이 알려져 있다. 그러나 본 예의 초임계 처리 장치(3)에서는, 처리 용기(31)내가 IPA의 임계 온도보다 높은 온도로 예열되어 있기 때문에, 웨이퍼(W) 표면의 액체 IPA(61)는, 고압 분위기하에서 액상의 상태를 유지한 채 가열되어, 이윽고 임계 온도 이상이 된다. 이 결과, 오목부내의 액체 IPA(61)는, 초임계 CO₂로 치환되어 버리기 전에, 상기 오목부에 들어간 상태 그대로 초임계 상태가 된다(도 12).

여기서 발명자는, 예컨대 300 ㎜의 웨이퍼(W) 표면에, 5 ㏄ 내지 50 ㏄ 정도의 IPA를 융기시키면, 유지판(331)에 웨이퍼(W)를 전달한 시점을 기점으로 하여, 처리 용기(31)내에 반입 후, 10초 정도에서 융기한 IPA가 모두 기화되어 버리는 것을 파악하고 있다. 그래서, 웨이퍼(W)가 처리 용기(31)내에 반입되고, 덮개 부재(332)가 고정되었다면, 0.5초 내지 5초 정도의 시간내에 개폐 밸브(352)을 개방하여, 즉시 처리 용기(31)내를 승압한다. 처리 용기(31)의 내부 공간이, 이미 기술한 바와 같이 200 ㎤ 내지 10000 ㎤정도이면, 1초 내지 60초 정도에서 대기압으로부터 8 MPa까지 처리 용기(31)내의 압력을 승압할 수 있어, 패턴 붕괴가 야기되기 전에 웨이퍼(W) 주위의 분위기를 고압 분위기로 할 수 있다.

이 때, 급격히 기체 상태의 CO₂를 공급하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 표면을 덮고 있는 액체 IPA(61)가 날아 갔다고 해도, 액체 IPA(61)가 기체 상태의 CO₂(62)로 덮이는 도 11에 도시하는 상태를 단시간에 형성하는 것에 의해, 패턴 붕괴 발생의 방지에 기여하게 된다.

그리고, 액체 IPA(61)를 직접, 초임계 IPA(63)로 변화시키는 것에 의해, 배경 기술로써 예시한 초임계 CO₂로 액체 IPA(61)를 치환하는 방법에 비해, 단시간에 패턴(51)내에 들어간 액체 IPA(61)가 초임계 IPA(63)가 된다. 또한 가압용의 유체가 기체 상태의 CO₂이기 때문에, 초임계 상태의 CO₂에 비해 파티클 저감이 가능하다.

이렇게 하여 처리 용기(31)내에 기체의 CO₂를 공급하고, 웨이퍼(W)의 패턴(51)내의 액체 IPA(61)가 초임계 IPA(63)가 되는 데 충분한 시간이 경과했다면, 도 9에 도시하는 바와 같이 가압 유체 공급 라인(351)의 개폐 밸브(352)를 폐쇄하는 한편, 배출 라인(341)의 감압 밸브(342)를 개방하여 처리 용기(31)내의 유체를 배출한다. 이 때, 처리 용기(31)는 IPA의 비점(82.4℃)보다 고온의 250℃로 조정되어 있기 때문에, 처리 용기(31)로부터는 CO₂ 가스 및 IPA가 초임계 상태, 또는 기체 상태로 배출되게 된다.

이 결과, 대기압까지 강압된 처리 용기(31)의 내부에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이 패턴(51)내로부터 액체 IPA(61)가 제거되어, 건조한 상태가 된 웨이퍼(W)를 얻을 수 있다.

이렇게 하여 액체 IPA(61)가 제거되어, 웨이퍼(W)가 건조한 상태가 되었다면, 유지판(331)을 이동시켜 처리 용기(31)로부터 웨이퍼(W)를 반출하고, 제2 반송 기구(161)의 반송 아암에 웨이퍼(W)를 전달한다. 그 후, 웨이퍼(W)는 반출 선반(131)을 통해 제1 반송 기구(121)에 전달되고, 반입시와는 반대의 경로를 통해 FOUP(100)내에 수납되고, 웨이퍼(W)에 대한 일련의 동작이 완료한다.

이 때 세정 시스템(1)내에, 청정 공기의 기류와 접촉하는 분위기하 등에서 웨이퍼(W)를 유지하고, 처리 용기(31)내에서 가열된 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 장치를 설치하며, 초임계 처리 장치(3)로부터 취출한 웨이퍼(W)를 일단, 이 냉각 장치로 냉각한 후 FOUP(100)에 수납하도록 하여도 좋다.

본 실시형태에 관한 초임계 처리 장치(3)에 의하면 이하의 효과가 있다. 가압용의 기체 상태의 CO₂ 또는 초임계 상태의 CO₂(고압 상태의 유체)를 처리 용기(31)내에 공급하여 고압 분위기를 형성하면서, 건조 방지용의 액체 IPA(61)가 부착된 웨이퍼(W)를 가열하고, 요철 패턴(51)의 오목부내에 들어간 상태 그대로 상기 액체 IPA(61)를 직접, 초임계 IPA(63)로 변화시킨다. 이것에 의해, 액체 IPA(61)에 초임계 CO₂를 접촉시켜 패턴(51)내를 초임계 CO₂로 치환하는 방법에 비해, 패턴 붕괴나 파티클의 발생을 억제하면서, 단시간에 웨이퍼(W)에 부착된 액체 IPA(61)를 제거할 수 있다. 이와 같이, 패턴(51)내에 진입한 액체 IPA(61)를, 직접, 초임계 IPA(63)로 변화시켜 제거하는 방법은, 패턴(51)의 아스펙트비가 10 이상 정도로, 고아스펙트비가 되었을 때, 및 디자인 룰이 20 ㎚ 이하로, IPA와 CO₂가 접하는 개구 면적이 작아졌을 때에 특히 유효하다.

처리 용기(31)에 공급되는 가압용의 유체는, 기체 상태의 CO₂나 초임계 상태의 CO₂에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 아임계 상태의 CO₂를 공급하여도 좋고, IPA의 임계압 이상의, 예컨대 5 MPa로 가압된 초임계 상태의 질소(N₂)를 공급하여도 좋으며, 아르곤 등의 불활성 유체(기체, 초임계 유체 또는 아임계 유체), 또는 초임계 IPA, 아임계 IPA를 공급하여도 좋다. 패턴 붕괴의 방지라는 관점에서, 가압용의 유체는, 건조 방지용의 액체(IPA 등)가 고압 상태(초임계 상태 또는 아임계 상태)일 때에 액체가 되지 않는다고 하는 특징을 갖추고 있으면 좋다.

이 외, 처리 용기(31)내의 온도는, 건조 방지용의 액체의 임계 온도 이상으로 예열되어 있는 경우에 한하지 않고, 이보다도 낮은 온도여도 좋다. 이미 기술한 바와 같이 단시간에 처리 용기(31)내에 고압 분위기를 형성하는 것에 의해, 이 액체의 기화가 억제되기 때문에, 그 후, 처리 용기(31)내를 승온하여 건조 방지용의 액체를 초임계화하는 분위기를 형성하여도 좋다.

또한, 건조 방지용의 유체도 IPA에 한정되는 것이 아니라, 메탄올이나 에탄올 등의 알코올, 각종 불소계 용매(불화알코올, 하이드로플루오로에테르 등), 아세톤 등을 이용하여도 좋다. 이 외, 예컨대 건조 방지용의 액체가 불연성인 경우라도, 건조 방지용의 액체가 고압 상태가 된 후의 변질 방지 등을 목적으로 하여, 불활성 가스에 의한 처리 용기(31)내의 퍼지를 행한 후, 불연성의 액체로 덮인 웨이퍼(W)를 진입시켜도 좋다.

이 때 건조 방지용의 액체는, 웨이퍼(W) 표면에 융기되도록 공급되는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 상면이 개구된 접시형의 용기내에 웨이퍼(W)를 수용하고, 이 용기내에 채운 건조 방지용의 액체 중에 웨이퍼(W)를 침지한 상태로 처리 용기(31)내에 배치하고, 가압용의 유체로 가압된 분위기하에서 이 액체를 고압 상태로 변화시켜도 좋다.

그리고, 웨이퍼(W)에 부착된 건조 방지용의 액체는, 초임계 상태로 변화시켜 제거하는 경우에 한정되지 않고, 아임계 상태로 변화시켜도 되는 것은 물론이다. 이 경우에는, 특허청구 범위의 「건조 방지용의 액체의 임계 온도 이상」의 예열 온도란, 「건조 방지용의 액체가 아임계 상태가 되는 온도 이상」을 의미한다. 또한, 특허청구의 범위의 「건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압된 상태」란, 「건조 방지용의 액체가 아임계 상태가 되는 압력 이상으로 가압된 상태」를 의미한다.

또한, 처리 용기(31)의 구조는, 도 5에 도시한 바와 같이 내압성을 구비한 용기 전체를 가열하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 스테인리스 스틸이나 탄소강, 티탄, 하스텔로이(등록상표), 인코넬 등, 내압성이 높은 한편, 비교적 열전도율이 낮은 재료로 이루어지는 내압 용기의 내측에, 알루미늄, 구리, 질화알루미늄, 탄화규소 등을 포함하는, 내압 용기보다 열전도율이 높은 재료로 이루어지는 내부 용기를 상자 구조로 하여 설치하고, 이 내부 용기를 히터(322) 등으로 가열하여도 좋다. 이 때, 이들 내압 용기와 내부 용기 사이에 석영이나 알루미나 등으로 이루어지는 단열층을 설치하고, 내부 용기만을 가열하는 것에 의해, 처리 용기(31)의 열응답성이 향상되고, 에너지 소비량도 저감할 수 있다.

제2 실시형태

다음에 본 발명의 제2 실시형태에 대해서, 도 15 내지 도 28에 의해 설명한다. 또한, 제2 실시형태에서, 도 1 내지 도 14에 도시하는 제1 실시형태와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

세정 장치(2)에서의 세정 처리를 마치고, 표면에 건조 방지용의 IPA가 융기된 웨이퍼(W)는, 초임계 처리 장치(3)에 반송되며, 이 IPA를 고압 상태로 하여 제거하고, 웨이퍼(W)를 건조하는 처리가 행해진다(도 1 참조). 이하, 본 실시형태에 따른 초임계 처리 장치(3)의 구성에 대해서 도 15, 도 16을 참조하면서 설명한다. 초임계 처리 장치(3)는, 웨이퍼(W) 표면에 부착된 건조 방지용의 액체인 IPA를 제거하는 처리가 행해지는 처리 용기(31A)와, 이 처리 용기(31A)내를 가압하기 위한 가스를 공급하는 가압 유체 공급부(36A)를 구비하고 있다.

도 16에 도시하는 바와 같이 처리 용기(31A)는, 웨이퍼(W)의 반입반출용의 개구부(312A)가 형성된 하우징형의 용기 본체(311A)와, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 액체 IPA에 침지한 상태에서 횡방향으로 유지할 수 있는 웨이퍼 트레이(331A)와, 이 웨이퍼 트레이(331A)를 지지하고, 웨이퍼(W)를 용기 본체(311A)내에 반입했을 때 상기 개구부(312A)를 밀폐하는 덮개 부재(332A)를 구비하고 있다.

용기 본체(311A)는, 예컨대 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는, 200 ㎤ 내지 10000 ㎤ 정도의 처리 공간이 형성된 용기이고, 그 상면에는, 처리 용기(31A)내에 가압 유체를 공급하기 위한 가압 유체 공급 라인(351A)과, 처리 용기(31A)내의 유체를 배출하기 위한 배출 라인(341A)이 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(31A)에는 처리 공간내에 공급된 고압 상태의 처리 유체로부터 받는 내압에 대항하여, 용기 본체(311A)를 향해 덮개 부재(332A)를 압박하고, 처리 공간을 밀폐하기 위한 도시하지 않는 압박 기구가 설치되어 있다.

용기 본체(311A)에는, 예컨대 저항 발열체 등을 포함하는 가열부인 히터(322A)와, 처리 용기(31A)내의 온도를 검출하기 위한 열전대 등을 구비한 온도 검출부(323A)가 설치되어 있어, 용기 본체(311A)를 가열하는 것에 의해, 처리 용기(31A)내의 온도를 미리 설정된 온도로 가열하고, 이것에 의해 내부의 웨이퍼(W)를 가열할 수 있다. 히터(322A)는, 급전부(321A)로부터 공급되는 전력에 의해, 발열량을 변화시킬 수 있고, 온도 검출부(323A)로부터 취득한 온도 검출 결과에 기초하여, 처리 용기(31A)내의 온도를 미리 정해진 승온 스케줄에 기초하여 승온해 간다.

가압 유체 공급부(36A)에는, 처리 용기(31A)내의 압력을 대기압보다 높은 0.1 MPa 내지 6 MPa 정도로 가압하기 위한 고압 가스(본 예에서는 질소 가스)가 유지되어 있다. 도 15 중, 351A는 가압 유체 공급부(36A)로부터 처리 용기(31A)에 가압 유체를 공급하기 위한 가압 유체 공급 라인, 352A는 처리 용기(31A)에 설치된 압력 검출부(313A)의 검출 결과에 기초하여, 처리 용기(31A)내가 상기 압력으로 조정되도록 가압 유체의 공급량을 조절하는 감압 밸브이다.

이상에 설명한 구성을 구비한 세정 처리 시스템(1)이나 세정 장치(2), 초임계 처리 장치(3)는 도 1, 도 15에 도시하는 바와 같이 제어부(4A)에 접속되어 있다. 제어부(4A)는 도시하지 않는 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터를 포함하고, 기억부에는 이들 세정 처리 시스템(1)이나 세정 장치(2), 초임계 처리 장치(3)의 작용, 즉 FOUP(100)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 세정 장치(2)로써 세정 처리를 행하고, 이어서 초임계 처리 장치(3)로써 웨이퍼(W)를 건조하는 처리를 행한 후 FOUP(100)내에 웨이퍼(W)를 반입할 때까지의 동작에 관계되는 제어에 대한 스텝(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그넷 광디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체(4a)에 저장되고, 거기에서 컴퓨터에 인스톨된다.

특히 초임계 처리 장치(3)에 대해서 제어부(4A)는, 웨이퍼(W)를 침지한 상태로 되어 있는 처리 용기(31A)[웨이퍼 트레이(331A)]내의 액체 IPA를 가압된 분위기하에서 가열하고, 이 IPA를 비등시키지 않도록 하면서 초임계 상태(고압 상태)로 변화시키는 것에 의해, 패턴 붕괴를 발생시키지 않고 이 액체를 제거하도록 제어 신호를 출력한다.

이상에 설명한 구성을 구비한 초임계 처리 장치(3)의 작용에 대해서 도 17 내지 도 20의 작용도, 및 웨이퍼(W)를 처리하고 있는 기간 동안의 처리 용기(31A)내의 온도-압력 상태를 도시한 도 21을 참조하면서 설명한다. 여기서 처리 용기(31A)내의 IPA의 기액 평형이 유지되는 속도로 IPA를 가열하는 경우나, 웨이퍼(W) 표면의 IPA의 액막이 충분히 얇고, 이 IPA를 승온할 때의 응답 속도가 충분히 빠른 경우 등에서는, IPA의 온도-압력 상태는, 처리 용기(31A)내의 온도-압력에 대략 같다고 간주하여도 좋다. 따라서 이하의 설명에서는, 특별히 언급이 없는 한, 처리 용기(31A)내의 온도-압력의 설명으로써, 웨이퍼(W) 표면의 IPA의 온도-압력 상태를 나타내고 있다. 도 17 내지 도 20에서 각 밸브에 붙인 「S」의 부호는, 그 개폐 밸브가 폐쇄 상태로 되어 있는 것을 나타내고, 「O」의 부호는 개방 상태로 되어 있는 것을 나타내고 있다.

이미 기술한 바와 같이 세정 장치(2)에서의 세정 처리를 마치고, 건조 방지용의 IPA가 융기된 웨이퍼(W)가 제2 반송 기구(161)에 전달되면, 제2 반송 기구(161)는, 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는 초임계 처리 장치(3)가 배치되어 있는 하우징내에 진입한다(도 1 참조). 이 때 웨이퍼(W)의 반입이 행해지기 전의 초임계 처리 장치(3)는, 히터(322A)의 급전부(321A)를 오프로 하여 IPA의 임계 온도(235℃) 이하의 온도, 대기압의 상태로 대기하고 있다. 이 때, N₂ 가스 등의 불활성 가스로 퍼지하여 처리 용기(31A)내를 저산소 분위기로 해두고, 히터(322A)로 처리 용기(31A)내의 가열을 시작한 후, 가연성의 IPA가 고온 분위기하에서 비교적 높은 농도의 산소와 접촉하지 않도록 하면 좋다.

처리를 실행할 수 있는 초임계 처리 장치(3)에 웨이퍼(W)가 반입되었다면, 도 16에 도시하는 바와 같이 용기 본체(311A) 밖으로 웨이퍼 트레이(331A)를 이동시켜, 도시하지 않는 지지핀을 통해 제2 반송 기구(161)의 반송 아암으로부터 웨이퍼 트레이(331A)에 웨이퍼(W)를 전달한다. 그리고, 도시하지 않는 IPA 공급 노즐로부터 웨이퍼 트레이(331A)내에 액체 IPA를 공급하여, 웨이퍼(W)가 액체 IPA에 침지된 상태로 한다. 이어서, 웨이퍼 트레이(331A)를 이동시켜 개구부(312A)를 통해 웨이퍼(W)를 용기 본체(311A)의 내부에 반입하고, 덮개 부재(332A)로 개구부(312A)를 폐쇄하여 처리 용기(31A)내를 밀폐한다(도 17).

웨이퍼(W)의 반입을 마치면, IPA는 좁은 처리 용기(31A)내에서 휘발하기 때문에, 처리 용기(31A)내의 온도-압력은 도 21에 일점쇄선으로 도시한 IPA의 증기압 곡선의 좌단에 흰 원으로 표시한 A점 부근의 상태가 된다. 이 상태로 처리 용기(31A)내의 웨이퍼(W)를 급격히 가열하면, 웨이퍼(W) 표면의 IPA가 비등하여 패턴내에서 기포를 발생하여, 패턴 붕괴를 야기하는 요인이 된다. 한편, IPA가 비등하지 않도록 처리 용기(31A)내의 온도-압력 상태가 IPA의 증기압 곡선형을 이동하도록 천천히 가열을 행하여, 액체 IPA를 초임계 상태로 변화시키면, 패턴 붕괴를 야기하지 않고, 웨이퍼(W) 표면으로부터 액체 IPA를 제거할 수 있지만, 웨이퍼(W)의 처리에 장시간을 요한다.

그래서 본 예의 초임계 처리 장치(3)는, 처리 용기(31A)내에 가압 유체를 공급하여 가압하고, 도 21에 검은 원인 B점으로 표시하는 바와 같이, 처리 용기(31A)내의 온도-압력을 IPA의 증기압 곡선으로부터 떨어진 상태로 하는 것에 의해, 급속한 가열을 행하여도 IPA가 비등하기 어려운 상태를 만들어낸다. 구체적으로는, 도 18에 도시하는 바와 같이 가압 유체 공급 라인(351A)의 감압 밸브(352A)를 개방하고, 그 개방도를 조절하여 처리 용기(31A)내의 압력이 0.1 MPa 내지 6 MPa의 범위내의, 예컨대 0.5 MPa가 되도록 조정한다.

그 후, 급전부(321A)로부터 히터(322A)에의 전력 공급을 시작하여, 처리 용기(31A)내의 IPA를 가열한다. 이 때, 처리 용기(31A)내는 가압되어 있기 때문에 IPA는 도 21중에 화살표의 실선으로 도시하는 바와 같이 액체 상태를 유지한 채, 증기압 곡선보다 액상측의 온도-압력 영역을 통해 가열된다. 또한, IPA의 일부는 증발하여 처리 용기(31A)내의 압력이 상승한다. 이렇게 하여, 처리 용기(31A)내의 온도-압력 상태가 IPA의 증기압 곡선에 근접하면(도 21의 C점), 가열 스피드를 내려, IPA를 비등시키지 않도록 가열을 계속한다.

그리고, 처리 용기(31A)의 온도-압력 상태가 IPA의 임계점[초임계 온도 235℃, 임계 압력 4.8 MPa(절대압)]을 초과하면, 도 19에 도시하는 바와 같이 처리 용기(31A)내 전체가 초임계 유체가 된다. 이 결과, 웨이퍼(W) 패턴의 오목부내에 들어가 있는 액체 IPA도 주위의 IPA와 함께, 이 오목부내에서 초임계 유체가 되어, 패턴 붕괴를 발생시키지 않고 웨이퍼(W)의 표면으로부터 액체 IPA를 제거할 수 있다. 또한 실제로는 처리 용기(31A)내의 분위기는, IPA나 가압 유체인 질소, 웨이퍼(W)의 반입반출시에 외부로부터 진입한 산소 등의 유체가 혼합된 상태이지만, IPA가 초임계 상태일 때에는, 질소나 산소는 기체 또는 초임계 유체의 상태로 되어 있고, 그 외에 액체는 존재하지 않는다. 따라서 IPA를 초임계 상태로 하면, 패턴 붕괴를 발생시키지 않고 웨이퍼(W) 표면의 액체를 제거할 수 있다.

이렇게 하여 처리 용기(31A)내의 액체 IPA가 모두 초임계 상태가 되는 데 충분한 시간이 경과했다면, 도 20에 도시하는 바와 같이 가압 유체 공급 라인(351A)의 감압 밸브(352A)를 폐쇄하는 한편, 배출 라인(341A)의 감압 밸브(342A)를 개방하여 처리 용기(31A)내의 유체를 배출한다. 이 때, 처리 용기(31A)는 IPA의 비점(82.4℃)보다 고온(예컨대 250℃)으로 조정되어 있고, 처리 용기(31A)로부터 CO₂ 및 IPA가 초임계 상태, 또는 기체 상태로 배출되게 된다. 이 결과, 대기압까지 강압된 처리 용기(31A)의 내부에서는, 패턴(51A)내로부터 액체 IPA(61A)가 제거되어, 건조한 상태가 된 웨이퍼(W)를 얻을 수 있다. 이와 같이, 패턴내에 진입한 액체 IPA를, 직접, 초임계 IPA로 변화시켜 제거하는 방법은, 패턴의 아스펙트비가 10 이상 정도로, 고아스펙트비가 되었을 때, 및 디자인 룰이 20 ㎚ 이하로, IPA와 CO₂가 접하는 개구 면적이 작아졌을 때에 특히 유효하다.

액체 IPA(61A)가 제거되어, 웨이퍼(W)가 건조한 상태가 되었다면, 웨이퍼 트레이(331A)를 이동시켜 처리 용기(31A)로부터 웨이퍼(W)를 반출하고, 제2 반송 기구(161)의 반송 아암에 웨이퍼(W)를 전달한다. 그 후, 웨이퍼(W)는 반출 선반(131)을 통해 제1 반송 기구(121)에 전달되고, 반입시와는 반대의 경로를 통해 FOUP(100)내에 수납되고, 웨이퍼(W)에 대한 일련의 동작이 완료한다.

이 때 세정 시스템(1)내에, 청정 공기의 기류와 접촉하는 분위기하 등에서는 웨이퍼(W)를 유지하고, 처리 용기(31A)내에서 가열된 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 장치를 설치하며, 초임계 처리 장치(3)로부터 취출한 웨이퍼(W)를 일단, 이 냉각 장치로 냉각한 후 FOUP(100)에 수납하도록 하여도 좋다.

본 실시형태에 관한 초임계 처리 장치(3)에 의하면 이하의 효과가 있다. 처리 용기(31A)내의 온도-압력 상태가, 웨이퍼(W)에 부착된 건조 방지용의 액체 IPA의 증기압 곡선보다 액상측의 영역을 통하거나, 또는 이 증기압 곡선상을 통해 변화하여, 초임계 상태에 도달하도록, 처리 용기(31A)내를 가압하면서 웨이퍼(W)를 가열한다. 이것에 의해, 액체 IPA의 비등을 피하면서, 상기 패턴(51A)의 오목부내에 들어간 상태 그대로, 이 액체 IPA를 초임계 상태로 변화시킬 수 있기 때문에, 패턴 붕괴의 발생을 억제하면서 웨이퍼(W)에 부착된 액체 IPA를 제거할 수 있다.

여기서 액체 IPA를 비등시키지 않도록 웨이퍼(W)상의 액체 IPA의 온도-압력 상태[처리 용기(31A)내의 온도-압력 상태]를 조정하면서 액체 IPA를 초임계 상태로 변화시킨다고 하는 방법은, 액체 IPA에 침지된 상태의 웨이퍼(W)로부터 이 IPA를 제거하는 예에 적용하는 경우에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 패턴이 형성된 웨이퍼(W) 표면에 융기된 액체 IPA를 제거하는 경우에도 본 법은 적용할 수 있다.

도 22는, 웨이퍼(W) 표면에 융기된 액체 IPA를 제거하는 초임계 처리 장치(3)의 구성예를 도시하고 있다. 웨이퍼(W) 표면에 융기된 액체 IPA의 양은, 웨이퍼(W) 전체를 침지할 수 있는 양만큼 웨이퍼 트레이(331A)에 공급된 액체 IPA의 양보다 적은 경우가 많다. 이 때문에, 가압 유체로 처리 용기(31A)내를 가압한 후, 액체 IPA의 전량을 증발시켜도, IPA가 초임계 상태가 되는 압력이 될 때까지 처리 용기(31A)내를 승압할 수 없을 우려가 있다.

그래서, 도 22에 도시하는 초임계 처리 장치(3)는, 액체 IPA를 가열하여 증발시킨 증기에 의해 처리 용기(31A)내를 승압시키는 방법으로 바꿔, 외부로부터 처리 용기(31A)내에 가스나 고압 유체를 공급하여, 처리 용기(31A)내에 IPA의 임계 압력보다 고압의 분위기를 형성하는 것에 의해, IPA를 비등시키지 않도록 하면서 초임계 상태로 변화시키는 점이 제1 실시형태와 상이하다. 도 22중, 도 15에 도시한 실시형태에 관한 초임계 처리 장치(3)와 같은 구성 요소에는, 도 15에 도시한 것과 같은 부호를 붙이고 있다.

도 22에 도시한 초임계 처리 장치(3)는, 가압 유체 공급부(36A)에, 예컨대 CO₂가 액체의 상태로 저장되어 있고, 가압 유체 공급 라인(351A)과 가압 유체 공급부(36A) 사이에, 이 CO₂의 공급 압력을 조정하기 위한, 예컨대 시린지 펌프나 다이어프램 펌프 등을 포함하는 승압 펌프(362A)와, 압력 조정된 기체 CO₂를 유지하는 가압 유체 탱크(363A)가 설치되어 있는 점이, 도 15에 도시하는 초임계 처리 장치(3)와는 상이하다. 가압 유체 탱크(363A)에는, 처리 용기(31A)내의 압력을 IPA의 임계압보다 높은 압력까지 승압시킬 수 있는 충분한 양의 기체 CO₂가 유지되어 있다. 도면 중, 361A는 가압 유체 탱크(363A)에 CO₂를 공급하는 CO₂ 공급 라인이다.

또한, 제어부(4A)에는, 온도 검출부(323A)의 온도 검출값과 압력 검출부(313A)의 압력 검출값의 쌍방이 입력되어, 처리 용기(31A)내의 온도, 압력을 감시하면서, 히터(322A)에의 급전량이나, 가압 유체 공급 라인(351A)의 감압 밸브(352A)의 개방도를 조절할 수 있다.

그리고 예컨대 예비 실험 등에 의해 처리 용기(31A)를 가열했을 때의 처리 용기(31A)의 온도와, 액체 IPA가 융기된 웨이퍼(W)의 온도와의 대응 관계를 파악해 두면, 도 23에 도시하는 바와 같이, 미리 설정된 스케줄에 기초하여 처리 용기(31A)의 온도를 상승시켰을 때의 웨이퍼(W) 온도의 시간 경과에 따른 변화를 파악할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W) 표면에 융기된 액체 IPA의 온도가 웨이퍼(W)의 온도와 같은 시간의 경과에 따른 변화를 나타내고자 하면, 어느 시각에서의 IPA의 온도의 증기압보다 처리 용기(31A)내의 압력을 고압으로 유지하는 것에 의해, 액체 IPA의 비등을 막으면서, 이 액체 IPA를 초임계 상태로 변화시킬 수 있다.

그래서, 본 예의 초임계 처리 장치(3)는, 도 24에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W) 표면에 융기된 IPA가 액체인 상태를 유지하면서 승온되도록, 감압 밸브(352A)의 개방도나 히터(322A)의 출력을 조정하여, 액체 IPA를 초임계 상태로 변화시킨다.

구체예를 들어 설명하면, IPA가 융기된 웨이퍼(W)를 처리 용기(31A)내에 반입하면, 액체 IPA가 기화하고, 처리 용기(31A)내의 온도 압력 상태는 도 24의 A'점 부근의 상태가 된다. 이 때, 도 25에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W) 표면에 융기되어 있던 액체 IPA(61A)가 기화하고, 또한 패턴(51A)의 오목부에 들어가 있는 액체 IPA(61A)가 기화하기 시작하면, 패턴 붕괴가 발생할 우려가 높아진다.

그래서 이러한 상태가 되기 전에, 도 22에 도시하는 가압 유체 공급 라인(351A)의 감압 밸브(352A)를 서서히 개방하여, 가압 유체 탱크(363A)로부터 기체 CO₂를 공급하여 처리 용기(31A)내의 압력을 상승시킨다(도 24 중 B'점). 그 후, 정해진 승온 스케줄에 기초하여 처리 용기(31A)의 승온을 시작하여, 웨이퍼(W)를 가열하고 감압 밸브(352A)를 더 개방하여, 웨이퍼(W)상의 IPA가 액체로 존재할 수 있도록, 처리 용기(31A)내의 온도-압력 상태를 조정한다.

이 때 처리 용기(31A)내에서는, CO₂의 도입 당초의 온도-압력 상태에서는, 도 26에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 주위는 기체 CO₂(64A)의 고압 분위기로 되어있는 한편, 액체 IPA(61A)는 웨이퍼(W)의 패턴(51A)의 오목부내에 들어간 상태로 존재하고 있다. 이 상태로, 도 24에 도시한 화살표의 실선을 따라 처리 용기(31A)의 온도, 압력을 올려가, IPA의 임계 압력 이상이며 CO₂의 임계 압력 이하인 6 MPa까지 승압한다. 또한, 본 실시형태에서는, CO₂를 초임계 상태나 아임계 상태(고압 상태)까지 가압하여도 좋다.

이와 같이, CO₂의 임계 압력보다도 낮고, IPA의 임계 압력보다 높은 분위기를 형성하는 것에 의해, 가열되고 있는 액체 IPA(61A)의 주위에는, 이 온도에서의 액체 IPA(61A)의 증기압보다 고압의 분위기가 형성된다. 이 결과, 웨이퍼(W) 표면의 액체 IPA(61A)는 액상의 상태를 유지한 채(비등하지 않고) 고압 분위기하에서 가열된다. 이윽고 처리 용기(31A)내의 온도가 IPA의 임계 온도 이상이 되면, 액체 IPA(61A)가, 패턴(51A)의 오목부내에 들어간 상태 그대로 초임계 IPA(63A)가 된다(도 27).

이와 같이 액체 IPA(61A)를 고압의 기체 CO₂(64A)와 접촉시킨 상태 그대로 처리 용기(30A)내를 승온하는 것에 의해, 상기 오목부내의 액체 IPA(61A)를 직접, 초임계 IPA(63A)로 할 수 있다. 또한 가압용의 유체가 기체 상태의 CO₂이기 때문에, 초임계 상태의 CO₂에 비해 파티클 저감이 가능하다(도 14 참조).

이렇게 하여 처리 용기(31A)내에 기체 CO₂(64A)를 공급하고, 웨이퍼(W)를 가열하여, 웨이퍼(W)의 패턴(51A)내의 액체 IPA(61A)가 초임계 IPA(63A)가 되는 데 충분한 시간이 경과했다면, 가압 유체 공급 라인(351A)의 감압 밸브(352A)를 폐쇄하는 한편, 배출 라인(341A)의 감압 밸브(342A)를 개방하여 처리 용기(31A)내의 유체를 배출하여, 처리 용기(31A)로부터 CO₂ 가스 및 IPA를 초임계 상태, 또는 기체 상태로 배출함으로써, 액체 IPA가 제거되어 건조한 웨이퍼(W)를 얻을 수 있다(도 28).

이상에 설명한 바와 같이, 외부로부터 고압 유체를 공급하는 것에 의해 처리 용기(31A)내의 압력을 조정하고, 액체 IPA의 비등을 피하면서 이 IPA를 초임계 상태로 변화시켜 웨이퍼(W)로부터 제거하는 기술은, 웨이퍼(W) 표면에 융기된 IPA를 제거하는 예 이외에도 적용할 수 있다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 트레이(331A)내에 배치된 웨이퍼(W)를 침지한 IPA를 제거하는 경우에도, 본 기술을 적용하여도 좋다.

또한, 처리 용기(31A)내를 가압하는 방법은, 고압 가스나 초임계 유체를 공급하는 경우에 한정되는 것이 아니다. N₂나 CO₂의 아임계 유체를 공급하여 가압하여도 좋다. 이 외, 유체를 공급하여 처리 용기(31A)내를 가압하는 방법으로 바꿔, 예컨대 처리 용기(31A)를 피스톤 구조로 하고, 웨이퍼(W)를 수용한 처리 용기(31A)내의 공간을 압축하는 것에 의해 가압을 행하여도 좋다.

또한, 건조 방지용의 유체도 IPA에 한정되는 것이 아니라, 메탄올이나 에탄올 등의 알코올, 각종 불소계 용매(불화알코올, 하이드로플루오로에테르 등), 아세톤 등을 이용하여도 좋고, 이들 건조 방지용의 액체를 아임계 상태로 하여 웨이퍼(W) 표면으로부터 제거하는 경우도 본 발명에 포함된다. 이 외, 예컨대 건조 방지용의 액체가 불연성인 경우라도, 건조 방지용의 액체가 고압 상태가 된 후의 변질 방지 등을 목적으로서, 불활성 가스에 의한 처리 용기(31A)내의 퍼지를 행한 후 불연성의 액체로 덮인 웨이퍼(W)를 진입시켜도 좋다.

또한, 처리 용기(31A)의 구조는, 도 16에 도시한 바와 같이 내압성을 구비한 용기 전체를 가열하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대 스테인리스 스틸이나 탄소강, 티탄, 하스텔로이(등록 상표), 인코넬(등록 상표) 등, 내압성이 높은 한편, 비교적 열전도율이 낮은 재료로 이루어지는 내압 용기의 내측에, 알루미늄, 구리, 질화알루미늄, 탄화규소 등을 포함하는, 내압 용기보다 열전도율이 높은 재료로 이루어지는 내부 용기를 상자 구조로 하여 설치하고, 이 내부 용기를 히터(322A) 등으로 가열하여도 좋다. 이 때, 이들 내압 용기와 내부 용기 사이에 석영이나 알루미나 등으로 이루어지는 단열층을 설치하고, 내부 용기만을 가열하는 것에 의해, 처리 용기(31A)의 열응답성이 향상되고, 에너지 소비량도 저감할 수 있다.

W: 웨이퍼, 1: 세정 시스템, 2: 세정 장치, 3: 초임계 처리 장치, 31, 31A: 처리 용기, 322, 322A: 히터, 341, 341A: 배출 라인, 35, 35A: 가압 유체 탱크, 351, 351A: 가압 유체 공급 라인, 4, 4A: 제어부

Claims (32)

1. 표면에 요철 패턴이 형성되고, 그 오목부내에 들어가도록 상기 패턴을 덮는 건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 처리 용기내에 반입하는 공정과,
   기판을 가열하고, 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 상기 처리 용기내에 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 그 처리 용기내에 고압 분위기를 형성하고, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하는 공정과,
   그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하는 공정
   을 포함하고,
   상기 기판을 처리 용기내에 반입하는 공정에서는, 예열된 처리 용기내에 기판이 반입되고,
   상기 고압 상태는 초임계 상태 또는 아임계 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
2. 표면에 요철 패턴이 형성되고, 그 오목부내에 들어가도록 상기 패턴을 덮는 건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 처리 용기내에 반입하는 공정과,
   기판을 가열하고, 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 상기 처리 용기내에 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 그 처리 용기내에 고압 분위기를 형성하고, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하는 공정과,
   그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하는 공정
   을 포함하고,
   상기 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체는, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압된 상태로 상기 처리 용기에 공급되고,
   상기 고압 상태는 초임계 상태 또는 아임계 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
3. 표면에 요철 패턴이 형성되고, 그 오목부내에 들어가도록 상기 패턴을 덮는 건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 처리 용기내에 반입하는 공정과,
   기판을 가열하고, 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 상기 처리 용기내에 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 그 처리 용기내에 고압 분위기를 형성하고, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하는 공정과,
   그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하는 공정
   을 포함하고,
   상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 기체 상태 또는 고압 상태이고,
   상기 고압 상태는 초임계 상태 또는 아임계 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 기판은, 건조 방지용의 액체가 융기된 상태로 상기 처리 용기내에 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 건조 방지용의 액체는 가연성 또는 불연성이며, 이 액체가 부착된 기판을 반입하기 전에, 상기 처리 용기내에 불활성 가스를 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
9. 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가고, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체의 제거가 행해지는 처리 용기와,
   이 처리 용기와 외부 사이에서 기판의 반입반출을 행하기 위한 반입반출부와,
   상기 처리 용기내에 반입된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
   가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 상기 처리 용기내에 공급하기 위한 가압 유체 공급 라인과,
   상기 처리 용기내의 유체를 배출하기 위한 배출 라인과,
   건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 상기 처리 용기에 반입하고, 이어서, 기판을 가열하고, 상기 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 그 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 이 처리 용기내에 고압 분위기를 형성하며, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하고, 그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하도록 제어 신호를 출력하며, 상기 반입반출부, 상기 가열부, 상기 가압 유체 공급 라인, 상기 배출 라인을 제어하는 제어부
   를 구비하고,
   상기 가열부는, 상기 처리 용기의 내부 분위기를 가열하는 것에 의해 기판을 가열하고, 상기 기판은, 예열된 처리 용기내에 반입되고,
   상기 고압 상태는 초임계 상태 또는 아임계 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
10. 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가고, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체의 제거가 행해지는 처리 용기와,
    이 처리 용기와 외부 사이에서 기판의 반입반출을 행하기 위한 반입반출부와,
    상기 처리 용기내에 반입된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 상기 처리 용기내에 공급하기 위한 가압 유체 공급 라인과,
    상기 처리 용기내의 유체를 배출하기 위한 배출 라인과,
    건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 상기 처리 용기에 반입하고, 이어서, 기판을 가열하고, 상기 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 그 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 이 처리 용기내에 고압 분위기를 형성하며, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하고, 그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하도록 제어 신호를 출력하며, 상기 반입반출부, 상기 가열부, 상기 가압 유체 공급 라인, 상기 배출 라인을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체는, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압된 상태로 상기 처리 용기에 공급되고,
    상기 고압 상태는 초임계 상태 또는 아임계 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
11. 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가고, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체의 제거가 행해지는 처리 용기와,
    이 처리 용기와 외부 사이에서 기판의 반입반출을 행하기 위한 반입반출부와,
    상기 처리 용기내에 반입된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 상기 처리 용기내에 공급하기 위한 가압 유체 공급 라인과,
    상기 처리 용기내의 유체를 배출하기 위한 배출 라인과,
    건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 상기 처리 용기에 반입하고, 이어서, 기판을 가열하고, 상기 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 공급하여, 패턴 붕괴를 야기하는 정도까지 그 건조 방지용의 액체가 기화하기 전에 이 처리 용기내에 고압 분위기를 형성하며, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하고, 그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하도록 제어 신호를 출력하며, 상기 반입반출부, 상기 가열부, 상기 가압 유체 공급 라인, 상기 배출 라인을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 기체 상태 또는 고압 상태이고,
    상기 고압 상태는 초임계 상태 또는 아임계 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 제9항에 있어서, 상기 처리 용기에는, 건조 방지용의 액체가 융기된 상태의 기판이 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
16. 제9항에 있어서, 상기 건조 방지용의 액체는 가연성 또는 불연성이며, 이 액체가 부착된 기판을 반입하기 전에, 상기 처리 용기내에 불활성 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
17. 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가고, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체를 제거하는 기판 처리 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
    상기 프로그램은 제1항에 기재된 기판 처리 방법을 실행하기 위해 스텝이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
18. 표면에 요철 패턴이 형성되고, 그 오목부내에 들어가도록 상기 패턴을 덮는 건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 처리 용기내에 반입하는 공정과,
    상기 기판상의 건조 방지용의 액체의 온도-압력 상태가, 상기 건조 방지용의 액체의 증기압 곡선 또는 이 증기압 곡선보다 액상측의 영역을 통해 변화하여, 초임계 상태 또는 아임계 상태인 고압 상태에 도달하도록, 그 처리 용기내를 가압하면서 기판을 가열하며, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 상기 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하는 공정과,
    그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 처리 용기내의 가압은, 그 처리 용기에 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 공급하는 것에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 기체 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
21. 제19항에 있어서, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되고, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체가 고압 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
22. 제18항에 있어서, 상기 처리 용기내에서, 기판은 건조 방지용의 액체에 침지된 상태로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
23. 제18항에 있어서, 기판은, 건조 방지용의 액체가 융기된 상태로 상기 처리 용기에 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
24. 제18항에 있어서, 상기 건조 방지용의 액체가 가연성 또는 불연성이고, 이 액체가 부착된 기판을 반입하기 전에, 상기 처리 용기내에 불활성 가스를 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
25. 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가고, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체의 제거가 행해지는 처리 용기와,
    이 처리 용기와 외부 사이에서 기판의 반입반출을 행하기 위한 반입반출부와,
    상기 처리 용기의 내부를 가압하기 위한 가압부와,
    상기 처리 용기내의 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    상기 처리 용기내의 유체를 배출하기 위한 배출 라인과,
    건조 방지용의 액체가 부착된 기판을 상기 처리 용기에 반입하고, 이어서, 상기 기판상의 건조 방지용의 액체의 온도-압력 상태가, 상기 건조 방지용의 액체의 증기압 곡선 또는 이 증기압 곡선보다 액상측의 영역을 통해 변화하며, 초임계 상태 또는 아임계 상태인 고압 상태에 도달하도록, 상기 처리 용기내를 가압하면서 기판을 가열하고, 상기 패턴의 오목부내에 들어간 상태 그대로 상기 건조 방지용의 액체를 고압 상태로 하며, 그 후, 상기 처리 용기내의 유체를 고압 상태 또는 기체 상태로 배출하도록 제어 신호를 출력하고, 상기 반입반출부, 상기 가압부, 상기 가열부, 상기 배출 라인을 제어하는 제어부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 가압부는, 가압용의 기체 또는 고압 상태의 유체를 공급하는 것에 의해 상기 처리 용기내를 가압하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되어, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체는 기체 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
28. 제26항에 있어서, 상기 건조 방지용의 액체의 임계 압력 이상으로 가압되어, 상기 건조 방지용의 액체가 초임계 상태가 되었을 때에, 상기 가압용의 유체는 고압 상태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
29. 제25항에 있어서, 상기 처리 용기내에서, 기판은 건조 방지용의 액체에 침지된 상태로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
30. 제25항에 있어서, 기판은, 건조 방지용의 액체가 융기된 상태로 상기 처리 용기에 반입되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
31. 제25항에 있어서, 상기 건조 방지용의 액체는 가연성 또는 불연성이며, 이 액체가 부착된 기판을 반입하기 전에, 상기 처리 용기내에 불활성 가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
32. 표면에 요철 패턴이 형성된 기판으로부터, 그 오목부내에 들어가고, 상기 패턴을 덮도록 부착된 건조 방지용의 액체를 제거하는 기판 처리 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
    상기 프로그램은 제18항에 기재된 기판 처리 방법을 실행하기 위해 스텝이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.

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