KR20150107638A - 분리 재생 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼(W) 상의 액체를 확실하게 제거할 수 있고, 또한 운전 비용의 저감을 도모한다.
분리 재생 장치(30)는 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체와, 제1 비점을 갖는 제1 불소 함유 유기 용제와, 제1 비점보다 높은 제2 비점을 갖는 제2 불소 함유 유기 용제를 갖는 혼합 액체를 생성하는 혼합 배액 탱크(31)(혼합액 생성부)와, 혼합액 중 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제를 제1 비점과 제2 비점 사이의 온도로 가열하여 기체형의 제1 불소 함유 유기 용제와 액체형의 제2 불소 함유 유기 용제로 분리하는 증류 탱크(34)와, 증류 탱크(34)로부터의 제1 불소 함유 유기 용제를 액화하여 저류하는 제1 탱크(35)와, 증류 탱크(34)로부터의 제2 불소 함유 유기 용제를 저류하는 제2 탱크(36)를 구비하고 있다. 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)에, 잉여압을 혼합 배액 탱크(31)측으로 유도하는 잉여압 복귀 라인(51, 53, 55)이 마련되어 있다.

Description

분리 재생 장치 및 기판 처리 장치{SEPARATION AND REGENERATION APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 초임계 상태 또는 아임계 상태의 고압 유체를 이용하여 기판의 표면에 부착된 액체를 제거할 때, 이용되는 분리 재생 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함) 등의 표면에 집적 회로의 적층 구조를 형성하는 반도체 장치의 제조 공정에 있어서는, 약액 등의 세정액에 의해 웨이퍼 표면의 미소한 먼지나 자연 산화막을 제거하는 등, 액체를 이용하여 웨이퍼 표면을 처리하는 액 처리 공정이 마련되어 있다.
그런데 반도체 장치의 고집적화에 따라, 이러한 액 처리 공정에서 웨이퍼의 표면에 부착된 액체 등을 제거할 때에, 소위 패턴 붕괴라고 불리는 현상이 문제로 되고 있다. 패턴 붕괴는, 웨이퍼 표면에 남은 액체를 건조시킬 때에, 패턴을 형성하는 요철의 예컨대 볼록부의 좌우(바꾸어 말하면 오목부 내)에 남아 있는 액체가 불균일하게 건조됨으로써, 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 통합하여 고압 상태라고 함)의 유체를 이용하는 방법이 알려져 있다. 고압 상태의 유체(고압 유체)는, 액체와 비교하여 점도가 작고, 또한 액체를 추출하는 능력도 높은 것에 더하여, 고압 유체와 평형 상태에 있는 액체나 기체와의 사이에서 계면이 존재하지 않는다. 그래서, 웨이퍼 표면에 부착된 액체를 고압 유체로 치환하고, 그러한 후, 고압 유체를 기체로 상태 변화시키면, 표면 장력의 영향을 받는 일없이 액체를 건조시킬 수 있다.
예컨대 특허문헌 1에서는, 액체와 고압 유체의 치환성이 높은 것이나, 액 처리 시의 수분의 반입 억제의 관점에서, 건조 방지용의 액체, 및 고압 유체의 쌍방에 불소 함유 유기 용제(특허문헌 1에서는 「불소 화합물」이라고 기재하고 있음)인 HFE(HydroFluoro Ether)를 이용하고 있다. 또한, 불소 함유 유기 용제는, 난연성인 점에서도 건조 방지용의 액체에 적합하다.
한편으로, HFE, HFC(HydroFluoro Carbon), PFC(PerFluoro Carbon), PFE(PerFluoro Ether) 등의 불소 함유 유기 용제는, IPA(IsoPropyl Alcohol) 등과 비교하여 고가이며, 웨이퍼 반송 중의 휘발 손실이 운전 비용의 상승으로 이어진다. 이 때문에, 건조 방지용의 액체 혹은 고압 유체로서 이용되는 불소 함유 유기 용제를 사용 후에, 불소 함유 유기 용제의 혼합액으로서 저류하고, 이 혼합액을 분리 재생하여 이용할 수 있으면, 운전 비용을 저감할 수 있어 알맞다.
이 경우, 혼합액으로부터 분리된 불소 함유 유기 용제를 대기 개방계의 탱크 내에 수납하는 것이 생각되고 있다. 그러나 대기 개방계의 탱크 내에 불소 함유 유기 용제를 수납하였을 때, 탱크로부터 불소 함유 유기 용제가 외방으로 배출되게 되어, 그만큼 불소 함유 유기 용제의 손실로 되어 버린다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2011-187570호 공보
본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 피처리체의 표면에 부착된 액체를 제거하기 위해 사용한 불소 함유 유기 용제를 분리 재생하여 이용하고, 이에 의해 운전 비용의 저감을 도모할 수 있는 분리 재생 장치 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체와, 제1 비점을 갖는 제1 불소 함유 유기 용제와, 제1 비점보다 높은 제2 비점을 갖는 제2 불소 함유 유기 용제를 갖는 혼합액을 생성하는 대기 개방계의 혼합액 생성부와, 상기 혼합액 중 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제를 상기 제1 비점과 상기 제2 비점 사이의 온도로 가열하는 히터를 포함하며, 상기 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제를 기체형의 상기 제1 불소 함유 유기 용제와 액체형의 상기 제2 불소 함유 유기 용제로 분리하는 증류 탱크와, 상기 증류 탱크로부터의 상기 제1 불소 함유 유기 용제를 액화하여 저류하는 제1 탱크와, 상기 증류 탱크로부터의 상기 제2 불소 함유 유기 용제를 저류하는 제2 탱크를 구비하고, 상기 제1 탱크와 상기 혼합액 생성부 사이, 및 상기 제2 탱크와 상기 혼합액 생성부 사이에, 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크로부터의 잉여압을 상기 혼합액 생성부에 복귀시키는 잉여압 복귀 라인을 각각 마련하며, 각 잉여압 복귀 라인의 선단을 상기 혼합액 생성부 내의 혼합액 중 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체의 하방에 배치한 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치이다.
본 발명은, 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체와, 불소 함유 유기 용제를 갖는 혼합액을 생성하는 혼합액 생성부와, 상기 혼합액 중 불소 함유 유기 용제를 저류하는 버퍼 탱크를 구비하고, 상기 버퍼 탱크와 상기 혼합액 생성부 사이에, 상기 버퍼 탱크로부터의 잉여압을 상기 혼합액 생성부에 복귀시키는 잉여압 복귀 라인을 마련하며, 잉여압 복귀 라인의 선단을 상기 혼합액 생성부 중 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체의 하방에 배치한 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치이다.
본 실시형태에 따르면, 피처리체의 표면에 부착된 액체를 확실하게 제거하여 패턴의 도괴를 막기 위해 사용한 불소 함유 유기 용제를 분리 재생하여 이용하고, 이에 의해 운전 비용의 저감을 도모할 수 있다.
도 1은 액 처리 장치의 횡단 평면도이다.
도 2는 액 처리 장치에 마련되어 있는 액 처리 유닛의 종단 측면도이다.
도 3은 액 처리 장치에 마련되어 있는 초임계 처리 유닛의 구성도이다.
도 4는 초임계 처리 유닛의 처리 용기의 외관 사시도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 분리 재생 장치를 나타내는 개략 계통도이다.
도 6은 본 실시형태의 작용 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 7은 혼합 배액 탱크의 상세를 나타내는 도면이다.
도 8은 HFE7300과 FC43의 사용 형태를 나타내는 도면이다.
도 9는 비교예로서의 분리 재생 장치를 나타내는 도면이다.
<기판 처리 장치>
우선 본 발명에 따른 분리 재생 장치가 편입된 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치의 일례로서, 기판인 웨이퍼(W)(피처리체)에 각종 처리액을 공급하여 액 처리를 행하는 액 처리 유닛(2)과, 액 처리 후의 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 건조 방지용의 액체를 초임계 유체(고압 유체)와 접촉시켜 제거하는 초임계 처리 유닛(3)(고압 유체처리 유닛)을 구비한 액 처리 장치(1)에 대해서 설명한다.
도 1은 액 처리 장치(1)의 전체 구성을 나타내는 횡단 평면도이며, 상기 도면을 마주보고 좌측을 전방으로 한다. 액 처리 장치(1)에서는, 배치부(11)에 FOUP(100)가 배치되고, 이 FOUP(100)에 격납된 예컨대 직경 300 ㎜의 복수매의 웨이퍼(W)가, 반입출부(12) 및 전달부(13)를 통해 후단의 액 처리부(14), 초임계 처리부(15)와의 사이에서 전달되며, 액 처리 유닛(2), 초임계 처리 유닛(3) 내에 순서대로 반입되어 액 처리나 건조 방지용의 액체를 제거하는 처리가 행해진다. 도면 중, 도면 부호 121은 FOUP(100)와 전달부(13) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 제1 반송 기구, 도면 부호 131은 반입출부(12)와 액 처리부(14), 초임계 처리부(15) 사이를 반송되는 웨이퍼(W)가 일시적으로 배치되는 버퍼로서의 역할을 달성하는 전달 선반이다.
액 처리부(14) 및 초임계 처리부(15)는, 전달부(13)와의 사이의 개구부로부터 전후 방향을 향하여 신장하는 웨이퍼(W)의 반송 공간(162)을 사이에 두고 마련되어 있다. 전방측에서 보아 반송 공간(162)의 왼쪽에 마련되어 있는 액 처리부(14)에는, 예컨대 4대의 액 처리 유닛(2)이 상기 반송 공간(162)을 따라 배치되어 있다. 한편, 반송 공간(162)의 오른쪽에 마련되어 있는 초임계 처리부(15)에는, 예컨대 2대의 초임계 처리 유닛(3)이, 상기 반송 공간(162)을 따라 배치되어 있다.
웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 공간(162)에 배치된 제2 반송 기구(161)에 의해 이들 각 액 처리 유닛(2), 초임계 처리 유닛(3) 및 전달부(13) 사이를 반송된다. 제2 반송 기구(161)는, 기판 반송 유닛에 상당한다. 여기서 액 처리부(14)나 초임계 처리부(15)에 배치되는 액 처리 유닛(2)이나 초임계 처리 유닛(3)의 개수는, 단위 시간당의 웨이퍼(W)의 처리 매수나, 액 처리 유닛(2), 초임계 처리 유닛(3)에서의 처리 시간의 차이 등에 따라 적절하게 선택되고, 이들 액 처리 유닛(2)이나 초임계 처리 유닛(3)의 배치수 등에 따라 최적의 레이아웃이 선택된다.
액 처리 유닛(2)은 예컨대 스핀 세정에 의해 웨이퍼(W)를 1장씩 세정하는 매엽식의 액 처리 유닛(2)으로서 구성되고, 도 2의 종단 측면도에 나타내는 바와 같이, 처리 공간을 형성하는 아우터 챔버(21)와, 이 아우터 챔버 내에 배치되며, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 유지하면서 웨이퍼(W)를 연직축 둘레로 회전시키는 웨이퍼 유지 기구(23)와, 웨이퍼 유지 기구(2)를 측둘레측으로부터 둘러싸도록 배치되며, 웨이퍼(W)로부터 비산한 액체를 받아내는 이너 컵(22)과, 웨이퍼(W)의 상방 위치와 이곳으로부터 후퇴한 위치 사이를 이동 가능하게 구성되고, 그 선단부에 노즐(241)이 마련된 노즐 아암(24)을 구비하고 있다.
노즐(241)에는, 각종 약액을 공급하는 처리액 공급부(201)나 린스액의 공급을 행하는 린스액 공급부(202), 웨이퍼(W)의 표면에 건조 방지용의 액체인 제1 불소 함유 유기 용제의 공급을 행하는 제1 불소 함유 유기 용제 공급부(203a)(제1 유기 용제 공급부) 및 제2 불소 함유 유기 용제의 공급을 행하는 제2 불소 함유 유기 용제 공급부(203b)(제2 유기 용제 공급부)가 접속되어 있다. 제1 불소 함유 유기 용제 및 제2 불소 함유 유기 용제는, 후술하는 초임계 처리에 이용되는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제와는, 상이한 것이 이용되고, 또한 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제와, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 사이에는, 그 비점이나 임계 온도에 있어서 미리 결정된 관계가 있는 것이 채용되어 있지만, 그 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 웨이퍼 유지 기구(23)의 내부에도 약액 공급로(231)를 형성하고, 이곳으로부터 공급된 약액 및 린스액에 의해 웨이퍼(W)의 이면 세정을 행하여도 좋다. 아우터 챔버(21)나 이너 컵(22)의 바닥부에는, 내부 분위기를 배기하기 위한 배기구(212)나 웨이퍼(W)로부터 뿌리쳐진 액체를 배출하기 위한 배액구(221, 211)가 마련되어 있다.
액 처리 유닛(2)에서 액 처리를 끝낸 웨이퍼(W)에 대해서는, 건조 방지용의 제1 불소 함유 유기 용제 및 제2 불소 함유 유기 용제가 공급되고, 웨이퍼(W)는 그 표면이 제2 불소 함유 유기 용제로 덮힌 상태로, 제2 반송 기구(161)에 의해 초임계 처리 유닛(3)에 반송된다. 초임계 처리 유닛(3)에서는, 웨이퍼(W)를 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체와 접촉시켜 제2 불소 함유 유기 용제를 제거하고, 웨이퍼(W)를 건조하는 처리가 행해진다. 이하, 초임계 처리 유닛(3)의 구성에 대해서 도 3, 도 4를 참조하면서 설명한다.
초임계 처리 유닛(3)은, 웨이퍼(W) 표면에 부착된 건조 방지용의 액체(제2 불소 함유 유기 용제)를 제거하는 처리가 행해지는 처리 용기(3A)와, 이 처리 용기(3A)에 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체를 공급하는 초임계 유체 공급부(4A)(초임계 처리용의 유기 용제 공급부)를 구비하고 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이 처리 용기(3A)는, 웨이퍼(W)의 반입출용의 개구부(312)가 형성된 케이스형의 용기 본체(311)와, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 횡방향으로 유지하는 것이 가능한 웨이퍼 트레이(331)와, 이 웨이퍼 트레이(331)를 지지하며, 웨이퍼(W)를 용기 본체(311) 내에 반입하였을 때 상기 개구부(312)를 밀폐하는 덮개 부재(332)를 구비하고 있다.
용기 본체(311)는, 예컨대 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)를 수용 가능한, 200 ㎤∼10000 ㎤ 정도의 처리 공간이 형성된 용기이며, 그 상면에는, 처리 용기(3A) 내에 초임계 유체를 공급하기 위한 초임계 유체 공급 라인(351)과, 처리 용기(3A) 내의 유체를 배출하기 위한 개폐 밸브(342)가 개재된 배출 라인(341)(배출부)이 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(3A)에는 처리 공간 내에 공급된 고압 상태의 처리 유체로부터 받는 내압에 대항하여, 용기 본체(311)를 향하여 덮개 부재(332)를 압박하여, 처리 공간을 밀폐하기 위한 도시하지 않는 압박 기구가 마련되어 있다.
용기 본체(311)에는, 예컨대 저항 발열체 등으로 이루어지는 가열부인 히터(322)와, 처리 용기(3A) 내의 온도를 검출하기 위한 열전대 등을 구비한 온도 검출부(323)가 마련되어 있으며, 용기 본체(311)를 가열함으로써, 처리 용기(3A) 내의 온도를 미리 설정된 온도로 가열하고, 이에 의해 내부의 웨이퍼(W)를 가열할 수 있다. 히터(322)는, 급전부(321)로부터 공급되는 전력을 변경함으로써, 발열량을 변화시키는 것이 가능하며, 온도 검출부(323)로부터 취득한 온도 검출 결과에 기초하여, 처리 용기(3A) 내의 온도를 미리 설정된 온도로 조절한다.
초임계 유체 공급부(4A)는, 개폐 밸브(352)가 개재된 초임계 유체 공급 라인(351)의 상류측에 접속되어 있다. 초임계 유체 공급부(4A)는, 처리 용기(3A)에 공급되는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체를 준비하는 배관인 스파이럴관(411)과, 이 스파이럴관(411)에 초임계 유체의 원료인 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 액체를 공급하기 위해 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)와, 스파이럴관(411)을 가열하여 내부의 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 초임계 상태로 하기 위한 할로겐 램프(413)를 구비하고 있다.
스파이럴관(411)은 예컨대 스테인레스제의 배관 부재를 길이 방향으로 나선형으로 감아 형성된 원통형의 용기이며, 할로겐 램프(413)로부터 공급되는 복사열을 흡수하기 쉽게 하기 위해 예컨대 흑색의 복사열 흡수 도료로 도장되어 있다. 할로겐 램프(413)는, 스파이럴관(411)의 원통의 중심축을 따라 스파이럴관(411)의 내벽면으로부터 이격되어 배치되어 있다. 할로겐 램프(413)의 하단부에는, 전원부(412)가 접속되어 있고, 전원부(412)로부터 공급되는 전력에 의해 할로겐 램프(413)를 발열시켜, 주로 그 복사열을 이용하여 스파이럴관(411)을 가열한다. 전원부(412)는, 스파이럴관(411)에 마련된 도시하지 않는 온도 검출부와 접속되어 있고, 이 검출 온도에 기초하여 스파이럴관(411)에 공급하는 전력을 증감하여, 미리 설정한 온도로 스파이럴관(411) 내를 가열할 수 있다.
또한 스파이럴관(411)의 하단부로부터는 배관 부재가 신장하여 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 수용 라인(415)을 형성하고 있다. 이 수용 라인(415)은, 내압성을 갖춘 개폐 밸브(416)를 통해 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)에 접속되어 있다. 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)는, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 액체의 상태로 저류하는 탱크나 송액 펌프, 유량 조절 기구 등을 구비하고 있다.
이상에서 설명한 구성을 갖춘 액 처리 유닛(2)이나 초임계 처리 유닛(3)을 포함하는 액 처리 장치(1)는, 도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이 제어부(5)에 접속되어 있다. 제어부(5)는 도시하지 않는 CPU와 기억부(5a)를 구비한 컴퓨터로 이루어지며, 기억부(5a)에는 액 처리 장치(1)의 작용, 즉 FOUP(100)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 액 처리 유닛(2)에서 액 처리를 행하고, 계속해서 초임계 처리 유닛(3)에서 웨이퍼(W)를 건조하는 처리를 행하고 나서 FOUP(100) 내에 웨이퍼(W)를 반입하기까지의 동작에 관한 제어에 대한 스텝(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예컨대 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 그곳으로부터 컴퓨터에 인스톨된다.
다음에, 액 처리 유닛(2)에서 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 제1 불소 함유 유기 용제 및 제2 불소 함유 유기 용제와, 제2 불소 함유 유기 용제를 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제거하기 위해, 처리 용기(3A)에 초임계 유체의 상태로 공급되는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제에 대해서 설명한다. 제1 불소 함유 유기 용제, 제2 불소 함유 유기 용제 및 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제는, 모두 탄화 수소 분자 중에 불소 원자를 포함하는 불소 함유 유기 용제이다.
제1 불소 함유 유기 용제, 제2 불소 함유 유기 용제 및 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 조합의 예를 (표 1)에 나타낸다.
메이커 제품명 분류명 비점






제1 불소 함유 유기 용제		 아사히 가라스 가부시키가이샤 AE-3000 HFE 56
아사히 가라스 가부시키가이샤 AC-6000 HFC 115
아사히 가라스 가부시키가이샤 AC-2000 HFC 68
스미토모 스리엠 가부시키가이샤 Novec(등록상표) 7100 HFE 61
스미토모 스리엠 가부시키가이샤 Novec(등록상표) 7200 HFE 76
스미토모 스리엠 가부시키가이샤 Novec(등록상표) 7300 HFE 98
스미토모 스리엠 가부시키가이샤 Novec(등록상표) 7500 HFE 128






제2 불소 함유 유기 용제		 스미토모 스리엠 가부시키가이샤 플루어리너트(등록상표) FC-40 PFC 165
스미토모 스리엠 가부시키가이샤 플루어리너트(등록상표) FC-43 PFC 174
스미토모 스리엠 가부시키가이샤 플루어리너트(등록상표) FC-3283 PFC 128
솔베이 솔레시스 가부시키가이샤 GALDEN(등록상표) HT200 PFE 200
솔베이 솔레시스 가부시키가이샤 GALDEN(등록상표) PFE 170
초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 스미토모 스리엠 가부시키가이샤 플루어리너트(등록상표) FC-72 PFC 56
(표 1)의 분류명 중, HFE(HydroFluoro Ether)는, 분자 내에 에테르 결합을 갖는 탄화수소의 일부의 수소를 불소로 치환한 불소 함유 유기 용제를 나타내고, HFC(HydroFluoro Carbon)는 탄화수소의 일부의 수소를 불소로 치환한 불소 함유 유기 용제를 나타낸다. 또한, PFC(PerFluoro Carbon)는, 탄화수소의 모든 수소를 불소로 치환한 불소 함유 유기 용제를 나타내고, PFE(PerFluoro Ether)는, 분자 내에 에테르 결합을 갖는 탄화수소의 모든 수소를 불소로 치환한 불소 함유 유기 용제이다.
이들 불소 함유 유기 용제 중, 하나의 불소 함유 유기 용제를 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제로서 선택하였을 때, 제2 불소 함유 유기 용제에는, 이 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제보다 비점이 높은(증기압이 낮은) 것이 선택된다. 이에 의해, 건조 방지용의 액체로서 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 채용하는 경우와 비교하여, 액 처리 유닛(2)으로부터 초임계 처리 유닛(3)에 반송되는 동안에, 웨이퍼(W)의 표면으로부터의 휘발하는 불소 함유 유기 용제량을 저감할 수 있다.
보다 적합하게는, 제1 불소 함유 유기 용제의 비점은 100℃ 전후이며(예컨대 98℃), 제2 불소 함유 유기 용제의 비점은 제1 불소 함유 유기 용제의 비점보다 높은 100℃ 이상(예컨대 174℃)인 것이 바람직하다. 비점이 100℃ 이상인 제2 불소 함유 유기 용제는, 웨이퍼(W) 반송 중의 휘발량이 보다 적기 때문에, 예컨대 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)의 경우는 0.01 ㏄∼5 ㏄정도, 직경 450 ㎜의 웨이퍼(W)의 경우는 0.02 ㏄∼10 ㏄ 정도의 소량의 불소 함유 유기 용제를 공급하는 것만으로, 수십초∼10분 정도 동안, 웨이퍼(W)의 표면이 젖은 상태를 유지할 수 있다. 참고로서, IPA에서 동일한 시간만큼 웨이퍼(W)의 표면을 젖은 상태로 유지하기 위해서는 10 ㏄∼50 ㏄ 정도의 공급량이 필요로 된다.
또한, 2종류의 불소 함유 유기 용제를 선택하였을 때, 그 비점의 고저는, 초임계 온도의 고저에도 대응하고 있다. 그래서, 초임계 유체로서 이용되는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제로서, 제2 불소 함유 유기 용제보다 비점이 낮은 것을 선택함으로써, 저온에서 초임계 유체를 형성하는 것이 가능한 불소 함유 유기 용제를 이용하는 것이 가능해져, 불소 함유 유기 용제의 분해에 의한 불소 원자의 방출이 억제된다.
<분리 재생 장치>
다음에 기판 처리 장치에 편입된 본 실시형태에 따른 분리 재생 장치에 대해서 도 5 내지 도 9에 의해 설명한다.
도 5 내지 도 9에 나타내는 바와 같이, 분리 재생 장치(30)는, 웨이퍼(W)를 수납하고, 이 웨이퍼(W)에 대하여 약액, 린스액, 제1 불소 함유 유기 용제, 및 제2 불소 함유 유기 용제를 공급하여 액 처리를 실시하는 전술한 액 처리 유닛(2)과, 액 처리 유닛(2)으로부터의 배액을 저류하며, 방출 라인(65)에 의해 대기와 접속된 대기 개방계의 혼합 배액 탱크(31)를 구비하고 있다. 이 중 혼합 배액 탱크(31) 내에는 액 처리 유닛(2)으로부터 배출 라인(45)을 통해 보내지는 배액(혼합액)이 저류되는데, 이 혼합액 중에는 후술하는 바와 같이 린스액인 탈이온수(De Ionized Water: DIW), IPA, 제1 불소 함유 유기 용제, 및 제2 불소 함유 유기 용제가 포함된다.
혼합 배액 탱크(31)로부터의 혼합액은 펌프(46a)가 부착된 공급 라인(46)을 통해 유수 분리기(32)에 보내진다. 이 배액(혼합액)은 다음에 유수 분리기(32)에 있어서 유수 분리되고, DIW 및 IPA는 배출 라인(47)을 통해 외방으로 배출되며, 제1 불소 함유 유기 용제 및 제2 불소 함유 유기 용제의 혼합액은, 공급 라인(48)을 통해 버퍼 탱크(33)에 보내진다.
다음에 버퍼 탱크(33)로부터의 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제의 혼합액은, 펌프(49a)가 부착된 공급 라인(49)을 통해 증류 탱크(34)에 보내진다.
증류 탱크(34)는 혼합액 중의 제1 비점(예컨대 98℃)을 갖는 제1 불소 함유 유기 용제(예컨대 HFE7300)와, 제1 비점보다 높은 제2 비점(예컨대 174℃)을 갖는 제2 불소 함유 유기 용제(예컨대 FC43)를 분리하여 기체형의 제1 불소 함유 유기 용제와, 액체형의 제2 불소 함유 유기 용제를 생성하는 것이다. 이 증류 탱크(34)는, 혼합액을 가열하는 히터(34a)를 가지고, 혼합액을 가열하여 제1 비점(예컨대 98℃)과 제2 비점(예컨대 174℃) 사이의 온도(예컨대 120℃∼150℃)를 갖도록 한다. 또한, 제1 비점 및 제2 비점은 반드시 대기압에 있어서의 비점이 아니다. 예컨대, 증류 탱크(34)의 내압을 높게 한 경우는, 주지와 같이 비점이 높아지기 때문에, 히터(34a)의 온도는 변화된 제1 비점 및 제2 비점 사이에 온도를 갖도록 한다.
증류 탱크(34)에 있어서 분리된 기체형의 제1 불소 함유 유기 용제는 공급 라인(50)을 통해 제1 탱크(35)에 보내지고, 이 제1 탱크(35) 내에 있어서 제1 불소 함유 유기 용제는 액화하여 저류된다.
한편, 증류 탱크(34)로부터의 액체형의 제2 불소 함유 유기 용제는, 제2 탱크(36)에 보내져 저류된다.
또한 제1 탱크(35) 내의 제1 불소 함유 유기 용제는, 제1 공급 라인(38)을 통해 액 처리 유닛(2)에 복귀된다.
제1 공급 라인(38)에는 펌프(39)가 부착되고, 또한 제1 공급 라인(38)에는 활성탄을 포함하는 유기물 제거 필터(40a), 활성 알루미나를 포함하는 이온 제거 필터(40b), 파티클 제거 필터(40c)가 부착되어 있다. 또한 제1 공급 라인(38)에는, 제1 농도계(41)가 마련되어 있다.
또한 제1 탱크(35)의 상부에는, 제1 탱크(35) 내의 잉여압을 혼합 배액 탱크(31)측에 복귀시키는 잉여압 복귀 라인(51)이 접속되고, 이 잉여압 복귀 라인(51)은 후술하는 잉여압 복귀 라인(53)과 합류하여 합류 라인(55)에 접속되어 있다. 그리고 합류 라인(55)은 혼합 배액 탱크(31)에 달하고 있다.
한편, 제2 탱크(36) 내의 제2 불소 함유 유기 용제는, 제2 공급 라인(42)을 통해 액 처리 유닛(2)측에 복귀된다.
제2 공급 라인(42)에는 펌프(43)가 부착되고, 또한 제2 공급 라인(42)에는 활성탄을 포함하는 유기물 제거 필터(44a), 활성 알루미나를 포함하는 이온 제거 필터(44b), 파티클 제거 필터(44c)가 부착되어 있다. 또한 제2 공급 라인(42)에는 제2 농도계(45)가 마련되어 있다.
또한 제2 탱크(36)의 상부에는, 제2 탱크(36) 내의 잉여압을 혼합 배액 탱크(31)측에 복귀시키는 잉여압 복귀 라인(53)이 접속되고, 이 잉여압 복귀 라인(53)은 잉여압 복귀 라인(51)과 합류하여 전술한 바와 같이 혼합 배액 탱크(31)에 달하는 합류 라인(55)에 접속되어 있다.
또한 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)에는, 각각 신규의 제1 불소 함유 유기 용제 및 신규의 제2 불소 함유 유기 용제를 공급하기 위한 제1 신규 공급 라인(35a) 및 제2 신규 공급 라인(36a)이 마련되어 있다.
또한, 제1 농도계(41) 및 제2 농도계(45)로서는, 농도 변화에 대응하는 비중의 변화를 측정하는 비중계, 혹은 농도 변화에 대응하는 굴절률의 변화를 측정하는 광학 측정기를 이용할 수 있다.
또한, 분리 재생 장치(30)의 구성 요소, 예컨대 펌프(46a, 49a, 39, 43) 및 증류 탱크(34) 등은 기억부(5a)를 갖는 제어부(5)에 의해 구동 제어된다.
다음에 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)에 접속된 잉여압 복귀 라인(51, 53) 및 합류 라인(55)에 대해서 더욱 설명한다.
잉여압 복귀 라인(51, 53) 및 합류 라인(55)은, 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36) 내의 잉여 압력을 대기 개방계의 혼합 배액 탱크(31)에 복귀시킴으로써, 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36) 내의 압력을 혼합 배액 탱크(31)와 동일한 압력으로 유지하는 것이다. 이에 의해, 증류 탱크(34)로부터의 제1 불소 함유 유기 용제를 원활하게 제1 탱크(35)로 유도할 수 있고, 또한 증류 탱크(34)로부터의 제2 불소 함유 유기 용제를 원활하게 제2 탱크(36)로 유도할 수 있다.
또한 잉여압 복귀 라인(51)에는, 릴리프 밸브 또는 압력 제어 밸브로 이루어지는 역지 밸브(61)가 부착되어 있어, 혼합 배액 탱크(31)로부터의 혼합액이 제1 탱크(35) 내로 역류하는 것을 방지하고 있다. 또한 잉여압 복귀 라인(53)에도, 릴리프 밸브 또는 압력 제어 밸브로 이루어지는 역지 밸브(63)가 부착되어 있어, 혼합 배액 탱크(31)로부터의 혼합액이 제2 탱크(36)로 역류하는 것을 방지하고 있다.
또한 제1 탱크(35)에는, 제1 탱크(35) 내의 압력이 부압이 된 경우에 대기를 제1 탱크(35) 내로 유도하는 대기 도입관(67)이 마련되고, 이 대기 도입관(67)에는 제1 탱크(35) 내의 제1 불소 함유 유기 용제가 외측으로 배출되는 것을 방지하기 위해, 릴리프 밸브 또는 압력 제어 밸브로 이루어지는 역지 밸브(67a)가 부착되어 있다.
또한 제2 탱크(36)에는, 제2 탱크(36) 내의 압력이 부압이 된 경우에 대기를 제2 탱크(36) 내로 유도하는 대기 도입관(68)이 마련되고, 이 대기 도입관(68)에는 제2 탱크(36) 내의 제2 불소 함유 유기 용제가 외측으로 배출되는 것을 방지하기 위해, 릴리프 밸브 또는 압력 제어 밸브로 이루어지는 역지 밸브(68a)가 부착되어 있다.
또한 합류 라인(55)에는, 히터(55a)가 부착되어 있고, 이 히터(55a)에 의해 합류 라인(55) 내의 불소 함유 유기 용제를 기화한 상태로 유지하여 혼합 배액 탱크(31) 내에 보내도록 하고 있다.
또한 버퍼 탱크(33)에도, 버퍼 탱크(33) 내의 잉여 압력을 대기 개방계의 혼합 배액 탱크(31)에 복귀시키는 잉여 압력 복귀 라인(52)이 접속되어 있다. 이와 같이 버퍼 탱크(33) 내의 잉여 압력을 잉여 압력 복귀 라인(52)을 통해 혼합 배액 탱크(31)에 복귀시킴으로써, 버퍼 탱크(33) 내의 압력을 혼합 배액 탱크(31)와 동일한 압력으로 유지할 수 있다. 이 때문에 유수 분리기(32)로부터의 배액를 원활하게 버퍼 탱크(33)로 유도할 수 있다.
또한 버퍼 탱크(33)에는, 버퍼 탱크(33) 내의 압력이 부압이 된 경우에 대기를 버퍼 탱크(33) 내로 유도하는 대기 도입관(66)이 마련되고, 이 대기 도입관(66)에는 버퍼 탱크(33) 내의 불소 함유 유기 용제가 외측으로 배출되는 것을 방지하기 위해, 릴리프 밸브 또는 압력 제어 밸브로 이루어지는 역지 밸브(66a)가 부착되어 있다.
또한, 제1 및 제2 탱크(35 및 36)로부터의 잉여압 복귀 라인(51 및 53), 및 버퍼 탱크(33)로부터의 잉여압 복귀 라인(52)에 각각 역지 밸브(61, 63, 62)를 마련한 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고 제1 탱크(35), 제2 탱크(36), 및 버퍼 탱크(33)를 혼합 배액 탱크(31)보다 높은 위치에 배치하고, 양정을 이용하여 제1 탱크(35), 제2 탱크(36), 및 버퍼 탱크(33)로부터의 잉여압을 혼합 배액 탱크(31)측에 복귀시켜도 좋다. 이 경우, 잉여압 복귀 라인(51, 53, 52)에는 반드시 역지 밸브(61, 63, 62)를 마련할 필요는 없다.
또한 제1 탱크(35)로부터의 잉여압 복귀 라인(51), 제2 탱크(36)로부터의 잉여압 복귀 라인(53), 버퍼 탱크(33)로부터의 잉여압 복귀 라인(52) 중, 잉여압 복귀 라인(51, 53)만을 마련하여도 좋고, 이 경우는 잉여압 복귀 라인(52)은 불필요로 된다. 혹은 잉여압 복귀 라인(52)만을 마련하여도 좋고, 이 경우는 잉여압 복귀 라인(51, 53)은 불필요로 된다.
또한, 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)로부터의 잉여압 복귀 라인(51, 53)을 합류 라인(55)에 합류시키는 일없이, 잉여압 복귀 라인(51, 53)을 독립시켜 혼합 배액 탱크(31)로 유도하여도 좋다.
<본 실시형태의 작용>
다음에 이러한 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 작용에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 있어서는, 제1 불소 함유 유기 용제로서 HFE7300을 이용하고, 제2 불소 함유 유기 용제로서 FC43을 이용하며, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제로서 FC72를 이용한 경우의 작용에 대해서 설명한다.
처음에, FOUP(100)로부터 취출된 웨이퍼(W)가 반입출부(12) 및 전달부(13)를 통해 액 처리부(14)에 반입되어, 액 처리 유닛(2)의 웨이퍼 유지 기구(23)에 전달된다. 계속해서, 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 각종 처리액이 공급되어 액 처리가 행해진다.
도 6에 나타내는 바와 같이 액 처리는, 예컨대 알칼리성의 약액인 SC1액(암모니아와 과산화수소수의 혼합액)에 의한 파티클이나 유기성의 오염 물질의 제거→린스액인 탈이온수(DeIonized Water: DIW)에 의한 린스 세정이 행해진다.
약액에 의한 액 처리나 린스 세정을 끝내었다면, 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 처리액 공급부(201)로부터 IPA를 공급하여, 웨이퍼(W)의 표면 및 이면에 잔존하고 있는 DIW와 치환한다. 웨이퍼(W)의 표면의 액체가 충분히 IPA와 치환되었다면, 제1 불소 함유 유기 용제 공급부(203a)로부터 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 제1 불소 함유 유기 용제(HFE7300)를 공급한 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지한다. 이어서 웨이퍼(W)를 회전시키고, 제2 불소 함유 유기 용제 공급부(203b)로부터 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 제2 불소 함유 유기 용제(FC43)를 공급한 후, 웨이퍼(W)의 회전을 정지한다. 회전 정지 후의 웨이퍼(W)는, 제2 불소 함유 유기 용제에 의해 그 표면이 덮힌 상태로 되어 있다. 이 경우, IPA는 DIW 및 HFE7300과의 친화성이 높고, HFE7300은 IPA 및 FC43과의 친화성이 높기 때문에, DIW를 IPA에 의해 확실하게 치환할 수 있어, 다음에 IPA를 HFE7300에 의해 확실하게 치환할 수 있다. 다음에 HFE7300을 FC43에 의해 용이 또한 확실하게 치환할 수 있다.
액 처리를 끝낸 웨이퍼(W)는, 제2 반송 기구(161)에 의해 액 처리 유닛(2)으로부터 반출되어, 초임계 처리 유닛(3)에 반송된다. 제2 불소 함유 유기 용제로서, 비점이 높은(증기압이 낮은) 불소 함유 유기 용제를 이용하고 있기 때문에, 반송되는 기간 동안에 웨이퍼(W)의 표면으로부터 휘발하는 불소 함유 유기 용제의 양을 적게 할 수 있다.
처리 용기(3A)에 웨이퍼(W)가 반입되기 전의 타이밍에 있어서, 초임계 유체 공급부(4A)는, 개폐 밸브(416)를 개방하여 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)로부터 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 액체를 소정량 송액하고 나서 개폐 밸브(352, 416)를 폐쇄하여, 스파이럴관(411)을 밀봉 상태로 한다. 이때, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 액체는 스파이럴관(411)의 하방측에 고여 있고, 스파이럴관(411)의 상방측에는 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 가열하였을 때, 증발한 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제가 팽창할 공간이 남겨져 있다.
그리고, 전원부(412)로부터 할로겐 램프(413)에 급전을 개시하여, 할로겐 램프(413)를 발열시키면, 스파이럴관(411)의 내부가 가열되어 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제가 증발하고, 또한 승온, 승압되어 임계 온도, 임계 압력에 달하여 초임계 유체가 된다. 스파이럴관(411) 내의 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제는, 처리 용기(3A)에 공급되었을 때에, 임계 압력, 임계 온도를 유지하는 것이 가능한 온도, 압력까지 승온, 승압된다.
이렇게 하여 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체를 공급하는 준비가 갖추어진 초임계 처리 유닛(3)에, 액 처리를 끝내고, 그 표면이 제2 불소 함유 유기 용제로 덮힌 웨이퍼(W)가 반입되어 온다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 처리 용기(3A) 내에 웨이퍼(W)가 반입되고, 덮개 부재(332)가 폐쇄되어 밀폐 상태가 되면, 웨이퍼(W)의 표면의 제2 불소 함유 유기 용제가 건조되기 전에 초임계 유체 공급 라인(351)의 개폐 밸브(352)를 개방하여 초임계 유체 공급부(4A)로부터 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체를 공급한다.
초임계 유체 공급부(4A)로부터 초임계 유체가 공급되어, 처리 용기(3A) 내가 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체 분위기가 되면, 초임계 유체 공급 라인(351)의 개폐 밸브(352)를 폐쇄한다. 초임계 유체 공급부(4A)는, 할로겐 램프(413)를 끄고, 도시하지 않는 탈압 라인을 통해 스파이럴관(411) 내의 유체를 배출하며, 다음 초임계 유체를 준비하기 위해 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제 공급부(414)로부터 액체의 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제를 받아 들일 태세를 갖춘다.
한편, 처리 용기(3A)는, 외부로부터의 초임계 유체의 공급이 정지되고, 그 내부가 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체로 채워져 밀폐된 상태로 되어 있다. 이때, 처리 용기(3A) 내의 웨이퍼(W)의 표면에 주목하면, 패턴 내에 들어간 제2 불소 함유 유기 용제의 액체에, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체가 접하고 있다.
이와 같이 제2 불소 함유 유기 용제의 액체와, 초임계 유체가 접한 상태를 유지하면, 서로 섞이기 쉬운 제2 불소 함유 유기 용제, 및 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제끼리가 혼합되어, 패턴 내의 액체가 초임계 유체와 치환된다. 이윽고, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제2 불소 함유 유기 용제의 액체가 제거되고, 패턴의 주위에는, 제2 불소 함유 유기 용제와 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 혼합물의 초임계 유체의 분위기가 형성된다. 이때, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 임계 온도에 가까운 비교적 낮은 온도에서 제2 불소 함유 유기 용제의 액체를 제거할 수 있기 때문에, 불소 함유 유기 용제가 거의 분해되지 않아, 패턴 등에 손상을 부여하는 불화수소의 생성량도 적다.
이렇게 하여, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 제2 불소 함유 유기 용제의 액체가 제거되는 데 필요한 시간이 경과하였다면, 배출 라인(341)의 개폐 밸브(342)를 개방하여 처리 용기(3A) 내로부터 불소 함유 유기 용제를 배출한다. 이때, 예컨대 처리 용기(3A) 내가 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 임계 온도 이상으로 유지되도록 히터(322)로부터의 급열량을 조절한다. 이 결과, 초임계 처리용의 불소 함유 유기 용제의 임계 온도보다 낮은 비점을 갖는 제2 불소 함유 유기 용제를 액화시키지 않고, 혼합 유체를 초임계 상태 또는 기체의 상태로 배출할 수 있어, 유체 배출 시의 패턴 붕괴의 발생을 피할 수 있다.
초임계 유체에 의한 처리를 끝내었다면, 액체가 제거되어 건조한 웨이퍼(W)를 제2 반송 기구(161)로 취출하고, 반입 시와는 반대의 경로로 반송하여 FOUP(100)에 격납하여, 상기 웨이퍼(W)에 대한 일련의 처리를 끝낸다. 액 처리 장치(1)에서는, FOUP(100) 내의 각 웨이퍼(W)에 대하여, 전술한 처리가 연속하여 행해진다.
이 동안, 도 5에 나타내는 바와 같이, 액 처리 유닛(2)으로부터 혼합 배액 탱크(31) 내에 배액이 보내져, 이 혼합 배액 탱크(31) 내에 배액(혼합액)이 저류된다.
이 배액 중에는 DIW, IPA, 제1 불소 함유 유기 용제(HFE7300), 및 제2 불소 함유 유기 용제(FC43)가 포함된다. 또한 혼합 배액 탱크(31) 내의 배액 중, HFE7300과 FC43은, 웨이퍼(W) 1장당 15 ㏄씩 포함되어 있고, 이 때문에 HFE7300과 FC43의 혼합 비율은 1:1로 되어 있다. 이 경우, 혼합 배액 탱크(31)는 DIW 및 IPA로 이루어지는 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체와, 제1 불소 함유 유기 용제와, 제2 불소 함유 유기 용제를 포함하는 혼합액을 생성하는 혼합액 생성부로서 기능한다.
다음에 혼합 배액 탱크(31)로부터의 배액은 펌프(46a)에 의해 공급 라인(46)을 통해 유수 분리기(32)에 보내진다. 다음에 배액는 유수 분리기(32)에 있어서, 유수 분리되어, DIW 및 IPA로 이루어지는 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체는 배출 라인(47)을 통해 외측으로 배출되고, 제1 불소 함유 유기 용제 및 제2 불소 함유 유기 용제의 혼합액은, 공급 라인(48)을 통해 버퍼 탱크(33)에 보내진다.
다음에 버퍼 탱크(33)로부터의 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제의 혼합액은, 펌프(49a)에 의해 공급 라인(49)을 통해 증류 탱크(34)에 보내진다.
증류 탱크(34)는 혼합액 중의 제1 비점(예컨대 98℃)을 갖는 제1 불소 함유 유기 용제와, 제1 비점보다 높은 제2 비점(예컨대 174℃)을 갖는 제2 불소 함유 유기 용제를 히터(34a)에 의해 가열하여 분리하여, 기체형의 제1 불소 함유 유기 용제와, 액체형의 제2 불소 함유 유기 용제를 생성한다. 이 경우, 혼합액은 히터(34a)에 의해 대기압(1 atm)에서 제1 비점(예컨대 98℃)과 제2 비점(예컨대 174℃) 사이의 온도(120℃∼150℃)를 갖는다. 이 동안, 버퍼 탱크(33) 내의 잉여압은, 잉여압 복귀 라인(52)에 의해 혼합 배액 탱크(31)에 복귀된다.
증류 탱크(34)에 있어서 분리된 기체형의 제1 불소 함유 유기 용제는 공급 라인(50)을 통해 제1 탱크(35)에 보내지고, 이 제1 탱크(35) 내에 있어서 제1 불소 함유 유기 용제는 액화하여 저류된다.
한편, 증류 탱크(34)부터의 액체형의 제2 불소 함유 유기 용제는, 제2 탱크(36)에 보내져 저류된다.
또한 제1 탱크(35) 내의 제1 불소 함유 유기 용제는, 펌프(39)에 의해 제1 공급 라인(38)을 통해 액 처리 유닛(2)에 복귀된다. 이 동안, 제1 탱크(35) 내의 제1 불소 함유 유기 용제는, 제1 공급 라인(38)에 설치된 활성탄을 포함하는 유기물 제거 필터(40a), 활성 알루미나를 포함하는 이온 제거 필터(40b), 및 파티클 제거 필터(40c)에 의해 청정화된다. 또한 제1 불소 함유 유기 용제는, 제1 공급 라인(38)에 마련된 농도계(41)에 의해 그 농도가 측정된다. 또한 제1 탱크(35) 내의 잉여압은, 잉여압 복귀 라인(51) 및 합류 라인(55)에 의해 혼합 배액 탱크(31)측에 복귀된다.
한편, 제2 탱크(36) 내의 제2 불소 함유 유기 용제는, 펌프(43)에 의해 제2 공급 라인(42)을 통해 액 처리 유닛(2)측에 복귀된다. 이 동안, 제2 탱크(36) 내의 불소 함유 유기 용제는, 제2 공급 라인(42)에 설치된 활성탄을 포함하는 유기물 제거 필터(44a), 활성 알루미나를 포함하는 이온 제거 필터(44b), 및 파티클 제거 필터(44c)에 의해 청정화된다. 또한 제2 불소 함유 유기 용제는 제2 공급 라인(42)에 마련된 제2 농도계(45)에 의해, 그 농도가 측정된다.
또한 제2 탱크(36) 내의 잉여압은, 잉여압 복귀 라인(53) 및 합류 라인(55)에 의해 혼합 배액 탱크(31)에 복귀된다.
다음에 버퍼 탱크(33) 내의 잉여압, 제1 탱크(35) 내의 잉여압 및 제2 탱크(36) 내의 잉여압의 거동에 대해서 더욱 설명한다.
전술한 바와 같이 버퍼 탱크(33) 내의 잉여압은, 잉여압 복귀 라인(52)을 통해 혼합 배액 탱크(31)에 복귀된다. 또한, 제1 탱크(35) 내의 잉여압 및 제2 탱크(36) 내의 잉여압은, 각각 잉여압 복귀 라인(51, 53) 및 합류 라인(55)을 통해 혼합 배액 탱크(31)에 복귀된다.
이 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이 혼합 배액 탱크(31)는, 대기 개방계의 탱크로 되어 있고, 내부에 DIW 및 IPA로 이루어지는 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)와, 제1 불소 함유 유기 용제 및 제2 불소 함유 유기 용제로 이루어지는 불소 함유 유기 용제(31B)가 저류되어 있다. 혼합 배액 탱크(31)의 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)는, 불소 함유 유기 용제(31B)에 비해서 가볍기 때문에, 혼합 배액 탱크(31) 내에 있어서, 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)와 불소 함유 유기 용제(31B)는 대략 분리 상태에 있어 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)는 불소 함유 유기 용제(31B)의 상방에 위치하고 있다.
또한, 버퍼 탱크(33)로부터의 잉여압 복귀 라인(52)의 선단(52a) 및 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)로부터의 합류 라인(55)의 선단(55a)은, 모두 혼합 배액 탱크(31) 내에 있어서 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)의 하방에 위치하고 있다. 이 때문에 혼합 배액 탱크(31) 내에 있어서 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)는 일종의 물 덮개로서 기능하게 되어, 잉여압 복귀 라인(52) 및 합류 라인(55)으로부터 보내지는 불소 함유 유기 용제(31B)를 물 덮개로서의 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A) 하방에 가두어 둘 수 있다.
또한, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)로부터의 잉여압을 원활하게 대기 개방계의 혼합 배액 탱크(31)로 유도할 수 있고, 이에 의해 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36) 내를 혼합 배액 탱크(31)와 대략 동일한 압력으로 유지할 수 있다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 액 처리 유닛(2)으로부터의 배출 라인(45)의 선단(45a)도, 혼합 배액 탱크(31) 내에 있어서 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)의 하방에 배치되어 있다.
혼합 배액 탱크(31) 내에 있어서, 잉여압 복귀 라인(52)의 선단(52a), 합류 라인(55)의 선단(55a), 및 배출 라인(45)의 선단(45a)을 확실하게 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)의 하방에 배치시킬 수 있도록, 액면 센서(70)에 의해 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)의 액면이 검출된다. 이 경우, 액면 센서(70)에 의해 검출된 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)의 액면과, 잉여압 복귀 라인(52)의 선단(52a) 및 합류 라인(55)의 선단(55a)과의 거리가, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)의 내압이 된다. 따라서 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36) 내의 잉여압을 원활하게 혼합 배액 탱크(31) 내로 유도하기 위해서는, 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A)의 액면이 되도록이면 낮아지도록 조정하는 것이 바람직하다.
이 경우, 잉여압 복귀 라인(52) 및 합류 라인(55) 중에 플로트 등을 마련하여, 잉여압 복귀 라인(52) 및 합류 라인(55) 내의 압력이 일정해지도록 조정하여도 좋다.
이와 같이, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)로부터의 잉여압을 혼합 배액 탱크(31)로 유도함으로써, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36) 내를 대기 개방계의 혼합 배액 탱크(31)와 대략 동일한 압력으로 유지할 수 있다. 이 때문에 유수 분리기(32)로부터의 불소 함유 유기 용제의 혼합액을 원활하게 버퍼 탱크(33)로 유도할 수 있어, 또한 증류 탱크(34)로부터의 기체형의 제1 불소 함유 유기 용제를 원활하게 제1 탱크(35)로 유도할 수 있다. 또한 증류 탱크(34)로부터의 액체형의 제2 불소 함유 유기 용제를 원활하게 제2 탱크(36)로 유도할 수 있다.
또한, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)로부터의 잉여압을 혼합 배액 탱크(31)로 유도함으로써, 예컨대 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)를 대기 개방계의 탱크로 한 경우에 비해서, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36) 내의 불소 함유 유기 용제를 혼합 배액 탱크(31)에 복귀시켜 잉여압 중의 불소 함유 유기 용제의 유효 이용을 도모할 수 있다.
또한, 혼합 배액 탱크(31) 내에 있어서, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)로부터 복귀된 불소 함유 유기 용제를 포함하는 잉여압은, 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A) 하방에 보내진다. 이 때문에 혼합 배액 탱크(31)로부터 불소 함유 유기 용제가 배기되지만, 이 배기되는 불소 함유 유기 용제의 양을 작게 억제할 수 있다.
여기서 도 9에 의해 본 발명의 비교예에 대해서 서술한다. 도 9에 나타내는 비교예는 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)에 잉여압 복귀 라인을 마련하는 일없이, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)를 대기 개방계의 탱크에 의해 구성한 것이며, 다른 구성은 도 5에 나타내는 구조와 대략 동일하다.
도 9에 나타내는 비교예에 있어서, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36)를 대기 개방계의 탱크로 구성하였기 때문에, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36) 내의 불소 함유 유기 용제를 포함하는 잉여압은 그대로 대기에 개방되어 버린다.
이에 대하여 본 실시형태에 따르면, 버퍼 탱크(33), 제1 탱크(35) 및 제2 탱크(36) 내의 불소 함유 유기 용제를 포함하는 잉여압을 혼합 배액 탱크(31)에 복귀시킴으로써, 잉여압 중의 불소 함유 유기 용제의 유효 이용을 도모할 수 있고, 더욱 혼합 배액 탱크(31) 내에 있어서 잉여압 중의 불소 함유 유기 용제를 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체(31A) 하방으로 유도함으로써, 혼합 배액 탱크(31)로부터 배기되는 불소 함유 유기 용제의 양을 더욱 작게 억제할 수 있다.
다음에 도 8에 의해, 버퍼 탱크(33)에 있어서의 제1 불소 함유 유기 용제(HFE7300)와 제2 불소 함유 유기 용제(FC43)를 포함하는 혼합액의 혼합 비율과, 증류 탱크(34) 내에 있어서 혼합액을 분리하는 분리 비율의 관계를 설명한다.
전술한 바와 같이, 혼합 배액 탱크(31) 내의 배액 중, HFE7300과 FC43은, 웨이퍼(W) 1장당 15 ㏄씩 포함되어 있고, 이 때문에 HFE7300과 FC43의 혼합 비율은 1:1로 되어 있다. 또한, 버퍼 탱크(33) 내에 있어서의 HFE7300과 FC43의 혼합 비율도 1:1이 된다.
증류 탱크(34) 내에서는, 혼합액을 히터(34a)에 의해 가열함으로써, 혼합액은 기체형의 HFE7300과 액체형의 FC43으로 분리되지만, 이 분리 비율은 혼합액의 혼합 비율에 대응시켜 1:1로 되어 있다.
증류 탱크(34) 내에 있어서, 혼합액이 기체형의 HFE7300과 액체형 FC43으로 분리 비율 1:1을 가지고 분리되어, 웨이퍼(W) 1장당 15 ㏄의 HFE7300과, 15 ㏄의 FC43이 생성된다. 이 경우, 증류 탱크(34) 내에 있어서의 분리된 HFE7300의 순도가 예컨대 86％라고 하면, HFE7300과 FC43의 혼합 비율이 1:1로 되어 있기 때문에, 증류 탱크(34) 내에서 분리된 FC43의 순도도 86％가 된다.
이 때문에 제1 탱크(35)로부터 순도86％의 HFE7300이, 웨이퍼(W) 1장당 15 ㏄의 양만큼 액 처리 유닛(2)측에 복귀되고, 동시에 제2 탱크(36)로부터 순도 86％의 FC43이 웨이퍼(W) 1장당 15 ㏄의 양만큼 액 처리 유닛(2)측에 복귀된다.
이 경우, 액 처리 유닛(2) 내에 있어서, 우선 순도 86％의 HFE7300이 제1 불소 함유 유기 용제로서 웨이퍼(W)에 대하여 공급되고, 다음에 순도 86％의 FC43이 제2 불소 함유 유기 용제로서 웨이퍼(W)에 대하여 공급된다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 순도 86％의 HFE7300(나머지는 FC43)을 웨이퍼(W)에 대하여 공급하여도, HFE7300의 순도가 67％ 이상인 경우, 패턴의 도괴는 없기 때문에 전혀 문제는 없다. 또한 그 후, 순도 86％의 FC43(나머지는 HFE7300)을 웨이퍼(W)에 대하여 공급하여도, FC43과 HFE7300은 높은 친화성을 가지고 용해되기 때문에, 웨이퍼(W) 상에 충분한 FC43의 퍼들을 형성할 수 있다.
또한, 버퍼 탱크(33) 내의 HFE7300이 웨이퍼(W) 1장당 30 ㏄의 용량을 가지고, FC43이 웨이퍼(W) 1장당 15 ㏄의 용량을 가지며, 혼합 비율이 2:1인 경우, 증류 탱크(34) 내에서의 분리 비율도 2:1이 된다.
이 경우, 증류 탱크(34) 내에서 분리되는 HFE7300의 순도가 예컨대 90％라고 하면, FC43의 순도는 80％가 된다. 이때, 액 처리 유닛(2)에 있어서, 순도 90％의 HFE7300이 웨이퍼(W)에 대하여 30 ㏄ 공급되고, 그 후 순도 80％의 FC43이 웨이퍼(W)에 대하여 15 ㏄ 공급된다. 웨이퍼(W)에 대하여 공급되는 HFE7300은 순도 90％를 갖기 때문에, 패턴이 도괴하는 일은 없다. 또한 그 후 순도 80％의 FC43을 웨이퍼(W)에 대하여 공급하여도, HFE7300과 FC43이 높은 친화성을 가지고 용해되기 때문에, 웨이퍼(W) 상에 충분한 FC43의 퍼들을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 일없이 여러가지 변형 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에 있어서는, 액 처리 유닛(2)에 있어서, 제1 불소 함유 유기 용제가 웨이퍼(W)에 공급되고, 그 후 제2 불소 함유 유기 용제가 웨이퍼(W)에 공급되는 것을 나타내었지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 액 처리 유닛(2)에 있어서, 제2 불소 함유 유기 용제가 웨이퍼(W)에 공급되고, 그 후 제1 불소 함유 유기 용제가 웨이퍼(W)에 공급되는 것이어도 좋으며, 액 처리 유닛(2)으로부터 초임계 처리 유닛(3)에 반송되는 동안에, 웨이퍼(W)의 표면으로부터의 휘발하는 불소 함유 유기 용제량을 저감할 수 있어, 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제가 높은 친화성을 가지고 용해되는 것이면 좋다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 혼합액 생성부에 있어서의 혼합액의 생성에서 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체로서 물 및 IPA(알코올)를 이용하는 것을 나타내었지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체이면, 물, IPA 등의 알코올, 케톤, 에테르, 벤젠 등에서 1종 이상 선택되는 액체이면 좋다. 또한, 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체는, 웨이퍼(W)에 공급되는 경우에 한정되지 않고, 혼합 배액 탱크(31)에 직접 공급되도록 하여도 좋다.
또한, 실시형태에 있어서는, 액 처리 유닛(2)을 나타내었지만, 한정되는 것이 아니다. 초임계 처리 유닛(3)으로부터 배출되는 상이한 비점을 갖는 불소 함유 유기 용제를 분리 재생하기 위해 분리 재생 장치를 적용할 수 있다. 이때, 초임계 처리 유닛(3)으로부터 배출되는 불소 함유 유기 용제가 보내지는 혼합 배액 탱크(31) 내에 미리 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체를 공급하여 저류해 두고, 이 액체 내에 불소 함유 유기 용제를 배출시켜 혼합액을 생성하며, 그 후, 상이한 비점을 갖는 불소 함유 유기 용제를 분리 재생하도록 하여도 좋다.
W 웨이퍼
1 액 처리 장치
2 액 처리 유닛
3 초임계 처리 유닛
3A 처리 용기
4A 초임계 유체 공급부
5 제어부
30 분리 재생 장치
31 혼합 배액 탱크
32 유수 분리기
33 버퍼 탱크
34 증류 탱크
34a 히터
35 제1 탱크
36 제2 탱크
38 제1 공급 라인
42 제2 공급 라인
51 잉여압 복귀 라인
52 잉여압 복귀 라인
52a 선단
53 잉여압 복귀 라인
55 합류 라인
55a 선단
61 역지 밸브
62 역지 밸브
63 역지 밸브
70 액면 센서

Claims (11)

  1. 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체와, 제1 비점을 갖는 제1 불소 함유 유기 용제와, 제1 비점보다 높은 제2 비점을 갖는 제2 불소 함유 유기 용제를 갖는 혼합액을 생성하는 대기 개방계의 혼합액 생성부와,
    상기 혼합액 중 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제를 상기 제1 비점과 상기 제2 비점 사이의 온도로 가열하는 히터를 포함하며, 상기 제1 불소 함유 유기 용제와 제2 불소 함유 유기 용제를 기체형의 상기 제1 불소 함유 유기 용제와 액체형의 상기 제2 불소 함유 유기 용제로 분리하는 증류 탱크와,
    상기 증류 탱크로부터 흘러오는 기체형의 상기 제1 불소 함유 유기 용제를 액화하여 저류하는 제1 탱크와,
    상기 증류 탱크로부터 흘러오는 액체형의 상기 제2 불소 함유 유기 용제를 저류하는 제2 탱크를 구비하고,
    상기 제1 탱크와 상기 혼합액 생성부 사이, 및 상기 제2 탱크와 상기 혼합액 생성부 사이에, 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크로부터의 잉여압을 상기 혼합액 생성부에 복귀시키는 잉여압 복귀 라인을 각각 마련하며, 각 잉여압 복귀 라인의 선단을 상기 혼합액 생성부 내의 혼합액 중 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체의 하방에 배치한 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합액 생성부와 상기 증류 탱크 사이에, 혼합액을 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체와, 제1 불소 함유 유기 용제 및 제2 불소 함유 유기 용제로 분리하는 유수(由水) 분리기를 마련한 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 잉여압 복귀 라인에 역류를 방지하는 역지 밸브를 마련한 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 역지 밸브는 릴리프 밸브 또는 압력 제어 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크는, 상기 혼합액 생성부보다 높은 장소에 설치되어, 잉여압 복귀 라인 내의 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  6. 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체와, 불소 함유 유기 용제를 갖는 혼합액을 생성하는 혼합액 생성부와,
    상기 혼합액 중 불소 함유 유기 용제를 저류하는 버퍼 탱크를 구비하고,
    상기 버퍼 탱크와 상기 혼합액 생성부 사이에, 상기 버퍼 탱크로부터의 잉여압을 상기 혼합액 생성부에 복귀시키는 잉여압 복귀 라인을 마련하며, 잉여압 복귀 라인의 선단을 상기 혼합액 생성부 중 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체의 하방에 배치한 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 혼합액 생성부와 상기 버퍼 탱크 사이에, 혼합액을 불소 함유 유기 용제에 용해되지 않으며 비중이 가벼운 액체와, 불소 함유 유기 용제로 분리하는 유수(由水) 분리기를 마련한 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 잉여압 복귀 라인에 역류를 방지하는 역지 밸브를 마련한 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 역지 밸브는 릴리프 밸브 또는 압력 제어 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 버퍼 탱크는, 상기 혼합액 생성부보다 높은 장소에 설치되어, 잉여압 복귀 라인 내의 역류를 방지하는 것을 특징으로 하는 분리 재생 장치.
  11. 피처리체에 제1 비점을 갖는 제1 불소 함유 유기 용제와, 제1 비점보다 높은 제2 비점을 갖는 제2 불소 함유 유기 용제를 공급하여 액 처리를 행하는 액 처리 유닛과,
    액 처리 후의 피처리체에 부착되어 있는 불소 함유 유기 용제의 액체를 불소 함유 유기 용제의 초임계 유체와 접촉시켜 제거하는 초임계 처리 유닛과,
    상기 액 처리 유닛으로 액 처리된 피처리체를 상기 초임계 처리 유닛에 반송하는 기판 반송 유닛을 구비하고,
    상기 액 처리 유닛과 상기 초임계 처리 유닛 중 적어도 하나에 제1항에 기재된 분리 재생 장치가 편입되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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