TWI521582B - 基板處理裝置 - Google Patents

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TWI521582B
TWI521582B TW101130997A TW101130997A TWI521582B TW I521582 B TWI521582 B TW I521582B TW 101130997 A TW101130997 A TW 101130997A TW 101130997 A TW101130997 A TW 101130997A TW I521582 B TWI521582 B TW I521582B
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Mikio Nakashiima
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Tokyo Electron Ltd
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Description

基板處理裝置
本發明係關於一種，將已施行洗淨等處理之被處理基板，利用高溫高壓流體加以乾燥的技術。
在係被處理基板之例如半導體晶圓(以下以晶圓稱之)表面形成積體電路之疊層構造的半導體裝置之製程等中，備有以藥液等洗淨液將晶圓表面之微小微塵與自然氧化膜去除等，利用液體處理晶圓表面的液處理步驟。
例如施行晶圓之洗淨的單片式旋轉洗淨裝置，使用噴嘴對晶圓表面供給例如鹼性或酸性之藥液並使晶圓旋轉，藉以去除晶圓表面之微塵與自然氧化物等。此一場合中，藉由例如利用純水等之沖洗洗淨而去除晶圓表面殘留的藥液後，藉由使晶圓旋轉並甩飛殘留液體之甩脫乾燥等，將晶圓表面加以乾燥。
然而伴隨半導體裝置之高密集化，此等去除液體之處理中，所謂的圖案崩塌之問題逐漸變大。圖案崩塌係為，例如將殘留於晶圓表面之液體進行乾燥時，由於形成圖案之凹凸其例如凸部左右所殘留的液體被不均一地乾燥，而使將此凸部左右拉伸之表面張力的平衡崩解，凸部往液體殘留量多之方向崩塌的現象。
作為抑制此一圖案崩塌之發生並去除殘留於晶圓表面之液體的方法，已知使用係高溫高壓流體之一種的超臨界狀態流體(超臨界流體)之乾燥方法。超臨界流體，與液體相比黏度更小，此外將液體溶解之能力亦高，且超臨界流體與位於平衡狀態之液體或氣體之間不存在界面。因而，將液體附著狀態之晶圓與超臨界流體置換，之後使超臨界流體相轉變為氣體，則可不受表面張力影響地將液體乾燥。
本案申請人開發如下之單片式晶圓處理裝置：於每一晶圓處理，重複將液體狀態之原料(以下以液體原料稱之)加熱而產生超臨界流體，並對載置晶圓之氣體環境供給超臨界流體以使晶圓表面之液體乾燥的動作。此時，若可在每次晶圓處理時產生必要量之超臨界流體，則不必預先準備大量超臨界流體並儲存之，有助於晶圓處理裝置的小型化等。
作為在各次晶圓處理準備必要量之超臨界流體的方法，吾人可考慮：例如將液體原料輸送至金屬製之容器後密閉之，藉由將該容器之本體加熱，而間接地加熱內部之液體原料以使其升溫升壓的方法等。然而，內部呈高溫高壓氣體環境之容器必須具備充分的耐壓性，且熱容量亦大，在進行溫度控制時之回應性不佳。
此外，若先將次一處理用之液體原料，輸送至被加熱至超臨界溫度以上的容器，則與容器本體接觸的液體原料開始蒸發而內部壓力上升。是故，在液體原料的輸送上必須使用高壓泵，或必須具備將容器本體冷卻之冷卻機構，產生與設備成本上升及超臨界流體準備之長時間化相關的疑慮。
此處，專利文獻1記載之技術中，將在洗淨部洗淨之基板搬運至乾燥處理室內，其次將該乾燥處理室內的壓力預先升壓使其成為乾燥處理用之處理流體(本例中為二氧化碳)的臨界壓力以上後，對該乾燥處理室內供給超臨界流體藉以施行被處理基板的乾燥。然而，專利文獻1並未提及關於自液體原料準備超臨界流體之技術部分，未揭露解決上述問題之方法。
[習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-72118號公報：段落0025~0029、段落0038~0039、圖1
鑒於此等情狀，本發明之目的在於提供一種基板處理裝置，可抑制進行高溫高壓流體之準備的容器其急遽的壓力變動，以簡單的方法施行液體原料之輸送。
本發明之基板處理裝置的特徵為，具備：處理容器，供以高溫高壓流體進行基板之乾燥所用；原料收納部，收納液體狀態之原料；以及供給部，供使自此一原料收納部接收之原料成為高溫高壓流體狀態並對該處理容器供給所用；該供給部具備：自由開閉之外部容器，藉由設置有開閉閥之高溫高壓流體供給路與該處理容器相連接，並藉由設置有開閉閥之原料供給路與該原料收納部相連接；加熱機構，供加熱該外部容器所用；內部容器，在與該外部容器之內部氣體環境連通的狀態下設置於該外部容器內，供自該原料收納部接收原料所用；以及開孔部，供使自該原料收納部接收之原料，朝向藉該加熱機構加熱之外部容器其被加熱部落下所用，設置於該內部容器；於該內部容器接收原料後，使該原料接觸該被加熱部，將在密閉之外部容器氣體環境內加熱所獲得的高溫高壓流體往該處理容器供給。
上述之基板處理裝置可具備以下特徵。
(a)該內部容器，在脫離該被加熱部的狀態下設置於外部容器內。
(b)該原料收納部，為了藉由該原料供給路，使內部之原料朝向該內部容器向下流，而設置於較該供給部更高的位置；於該原料收納部與該外部容器之間，設置具備開閉閥之連通路，供使該原料向下流時將該原料收 納部內之氣體環境與外部容器內之氣體環境連通所用。
(c)該內部容器之熱容量，較該外部容器之熱容量更小。
(d)該外部容器，與具備洩壓閥之排出路相連接，該洩壓閥在該外部容器內的壓力一超過預先設定之設定壓力時，將內部之高溫高壓流體的一部分排出直至成為該設定壓力為止；該供給部，自該原料收納部接收超過該設定壓力的量之原料，於該洩壓閥作動後對該處理容器供給高溫高壓流體。
本發明於供給部設置內部容器，該供給部使液體狀態之原料成為高溫高壓流體狀態並將其供給至處理容器供給，先於該內部容器接收自原料收納部接收之原料後，使其往藉該加熱機構加熱之外部容器其被加熱部落下，故可對被加熱部緩緩地供給原料。此一結果，可抑制原料輸送時之外部容器內的壓力急遽上升，而簡單地輸送原料。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧處理容器
11‧‧‧容器本體
12‧‧‧開口部
13‧‧‧蓋構件
14‧‧‧固持板
15、25‧‧‧加熱器
16、26‧‧‧供電部
2‧‧‧供給部
21‧‧‧外部容器
211‧‧‧凸緣部
22‧‧‧內部容器
221‧‧‧開孔部
23‧‧‧蓋構件
24‧‧‧噴嘴部
3‧‧‧收納部3(原料收納部)
31‧‧‧收納部本體
32‧‧‧蓋構件
4‧‧‧回收槽
41‧‧‧液面計
501‧‧‧IPA接收管線
502‧‧‧移出管線
503、506、511‧‧‧抽出管線
504‧‧‧排氣管線
505‧‧‧往下流管線
507‧‧‧連通管線
508‧‧‧供給管線
509‧‧‧排液管線
510‧‧‧排出管線
512‧‧‧氮供給管線
6‧‧‧控制部
62a、62b‧‧‧冷卻器
F1、F2‧‧‧粒子過濾器
RV1、RV2‧‧‧洩壓閥
SV1~SV3‧‧‧安全閥
V1~V11‧‧‧開閉閥
圖1 顯示實施形態之晶圓處理裝置的整體構成之說明圖。
圖2 設置於該晶圓處理裝置的處理容器之立體圖。
圖3 顯示設置於該晶圓處理裝置的，超臨界IPA之供給部的構成之部分剖面立體圖。
圖4 顯示該供給部及液體IPA的收納部之構成的縱斷側視圖。
圖5 顯示該晶圓處理裝置之作用的第1說明圖。
圖6 顯示該晶圓處理裝置之作用的第2說明圖。
圖7 顯示該晶圓處理裝置之作用的第3說明圖。
圖8 顯示該晶圓處理裝置之作用的第4說明圖。
圖9 顯示該晶圓處理裝置之作用的第5說明圖。
圖10 其他實施形態之晶圓處理裝置的說明圖。
[實施本發明之最佳形態]
作為本發明之基板處理裝置其實施形態的一例，對於使附著在施行洗淨液之液處理後的晶圓W之乾燥防止用的液體接觸超臨界狀態(高溫高壓狀態)之IPA(IsoPropyl Alcohol，以下以「超臨界IPA」稱之)以將其去除的晶圓處理裝置之構成，參考圖1~圖4並進行說明。
如圖1所示，晶圓處理裝置具備：處理容器1，進行使用超臨界IPA將附著在晶圓W表面之液體去除的處理；供給部2，用於對此一處理容器1供給超臨界IPA(臨界溫度235℃、臨界壓力(絶對壓力)4.8MPa)；收納部3(原料收納部)，收納作為超臨界IPA之原料的液體狀態之IPA；以及回收槽4，回收在處理容器1使用過後之IPA。
如圖2所示，處理容器1具備：筐體狀之容器本體11，形成有晶圓W之搬出入用的開口部12；固持板14，將係處理對象之基板的晶圓W橫向地固持；以及蓋構件13，支持此一固持板14，並在晶圓W被搬入容器本體11內時密閉該開口部12。
容器本體11係為，例如可將直徑300mm之晶圓W逐一收納的，形成有200~10000cm3程度之處理空間的金屬製容器，其壁部，與供給管線508(高溫高壓流體供給路)及排出管線510相連接。此外，於處理容器1設置未圖示的推壓機構，用於阻抗自對處理空間內供給之超臨界IPA承受的內壓，朝向容器本體11抵緊蓋構件13，密閉處理空間。
此外如圖1所示，於處理容器1之容器本體11設置加熱器15，用於加熱處理空間內以使供給至處理空間內之超臨界IPA保持超臨界狀態。加熱器15與供電部16相連接，依據未圖示之溫度測量部產生的處理空間內之溫度測量結果，調節自供電部16對加熱器15的供電量，可使處理空間內的溫度保持於預先設定的溫度。加熱器15與供電部16，構成處理容器1之加熱機構。
如圖1所示，於對處理容器1供給超臨界IPA之供給管線508其上流側，藉由開閉閥V9與供給部2相連接，此一供給部2更與收納部3相連接。
參考圖3、圖4對供給部2之構成加以說明，則供給部2具備：外部容器21，成為收納超臨界IPA之容器本體，並施行用於使自收納部3接收之液體IPA成為超臨界狀態的加熱；加熱機構，將此外部容器21加熱；以及內部容器22，為了避免外部容器21內之壓力的急遽變化，用於先承擋自收納部3接收之液體IPA，並調節與外部容器21接觸之液體IPA的量。
外部容器21係為，具有耐壓性之例如金屬製的圓筒狀容器，將圓筒之中心軸朝向水平方向橫向地配置。如圖4所示，於外部容器21，以包覆其側周壁的方式設置由捲帶式加熱器構成之加熱器25。如此地，在設計上，外部容器21之側周壁，係為以被加熱器25加熱為目的之部位，相當於供給部2之被加熱部。此一被加熱部，為了使供給至外部容器21內之液體IPA轉變為超臨界狀態，扮演將由加熱器25供給之熱傳達至IPA的角色。
加熱器25與供電部26相連接，依據未圖示之溫度測量部產生的外部容器21內之溫度測量結果，調節自供電部26對加熱器25的供電量，可使外部容器21內的溫度保持於預先設定的溫度。加熱器25與供電部26，構成供給部2之加熱機構。
被橫向地配置的外部容器21其左右端面之一方側設有開口部，此開口部係以蓋構件23封塞。蓋構件23，對包圍該開口部而形成之凸緣部211以螺栓等扣接，可將該開口部氣密性地封塞，構成本發明之外部容器的一部分。
如圖3、圖4所示，於蓋構件23之內壁面安裝內部容器22，藉由在凸緣部211扣接蓋構件23而將該內部容器22插入外部容器21內。例如內部容器22，為較外部容器21直徑更小的圓筒狀金屬製容器，與外部容器21同樣地，將其中心軸朝向水平方向地配置而構成雙重圓筒。
內部容器22，頂面側之側周壁部開有缺口，如同屋簷天溝於頂面側開口，藉由此開口部與外部容器21之內部氣體環境連通。另一方面，於左右端面形成壁部，可存留藉由開口部接收之液體IPA。
此外如同上述，內部容器22與外部容器21之間構成雙重圓筒，配置於脫離外部容器21之被加熱部(外部容器21之內壁面)的位置。此一結果，自由加熱器25供給的熱難以被直接傳達至內部容器22，而抑制液體IPA之急遽蒸發。
本例中，自加熱器25供給的熱其一部分，雖藉由外部容器21之凸緣部211與蓋構件23傳達至內部容器22，但與受到加熱器25直接加熱的外部容器21之被加熱部(外部容器21之側周壁)比較，自加熱器25往內部容器22之傳熱的影響小。此外由於與外部容器21相比係使用壁厚度薄之金屬材料等，內部容器22之熱容量與外部容器21相較變得較小。因此，在液體IPA蒸發時奪取熱能、或超臨界IPA膨脹時自IPA奪取熱能的情況溫度易降低。此一結果，成為可於接收液體IPA時，將其保持為液體狀態的溫度。
進一步，於內部容器22其圓筒狀之側周壁的下端部(內部容器22之底部)設置複數開孔部221，用於使存留在內部的液體IPA朝向外部容器21之被加熱部(外部容器21之側周壁的內面)落下。開孔部221，沿著往圓筒形狀之內部容器22其中心軸延伸的方向互相隔著間隔地設置。
各開孔部221之開口徑被調節至一大小，可使得與由收納部3往內部容器22的液體IPA之供給流量相較，由內部容器22之液體IPA的落下流量十分緩慢。因此，供給至外部容器21內之液體IPA，先被內部容器22承擋，而在開孔部221調整流量並被供給至外部容器21之被加熱部(外部容器21之側周壁的內面)。
如圖4所示，外部容器21，藉由往下流管線505(原料供給路)與收納部3相連接。該往下流管線505之下端形成噴嘴部24，貫通蓋構件23伸出至內部容器22之開口部的上方側，對內部容器22供給液體IPA。圖中，V7為進行供給部2與收納部3之連接、隔斷的開閉閥。
收納部3為，由收納部本體31、及栓塞該收納部本體31其上面側之開口部的蓋構件32所構成的液體槽，可收納複數次分之晶圓處理所使用的液體IPA。
更於外部容器21與收納部3之間設置連通管線507(連通路)，連繫外部容器21之側周壁與收納部3之蓋構件32間。連通管線507，扮演將外部容器21內之氣體環境，與收納於收納部3之液體IPA其上方側的氣氣相氣體環境連通之角色。圖中，V8為進行供給部2與收納部3之連接、隔斷的開閉閥。
而收納部3，收納於收納部3內之液體IPA其下端的位置，配置於較插入外部容器21內之噴嘴部24其噴吐口更高的位置。此一結果，若在開啟連通管線507之開閉閥V8的狀態下將往下流管線505之開閉閥V7開啟，則藉由收納部3內的液體IPA與噴嘴部24之噴吐口間的液位差，可使往下流管線505內之液體IPA往下流。如此地，供給部2與收納部3，配置為可不使用泵等地往內部容器22供給液體IPA的位置關係。
此外如圖1、圖3所示，於外部容器21設置：排液管線509，用於將存留在外部容器21之液體排出；以及抽出管線506，用於在外部容器21內之壓力超過預先設定的值時，將外部容器21內之IPA往外部抽出。並於排液管線509設置開閉閥V10，於抽出管線506設置洩壓閥RV1及安全閥SV3。
此處，抽出管線506之洩壓閥RV1及安全閥SV3，在各自之設定值以下的壓力下係為關閉狀態，若關閉上述各管線505、507~509之開閉閥V7~V10，則外部容器21內成為密閉的氣體環境。在此密閉氣體環境下將液體IPA加熱，則IPA之溫度、壓力上升，可獲得超臨界IPA。
此外如圖1所示，於收納部3之上部(例如蓋構件32)設置：排氣管線504，於接收液體IPA時等將收納部3內之氣相側的氣體環境排氣；以及抽出管線503，用於在收納部3內之壓力超過預先設定的值時，將收納部3內之氣體氛圍往外部抽出。同圖中，設置於排氣管線504之V6為開閉閥，設置於抽出管線503之RV2、SV2，分別為洩壓閥及安全閥。
另一方面，於收納部3之下部側(例如收納部本體31之底面)，連接用於自外部接收液體IPA之IPA接收管線501。此一IPA接收管線501，藉由移出管線502，與回收在處理容器1使用後之IPA的回收槽4相連接，亦可將回收至回收槽4之IPA朝向收納部3供給。設置於IPA接收管線501、移出管線502之V1、V2、V5為開閉閥，F1、F2為粒子過濾器。
回收槽4藉由插設有開閉閥V11及冷卻器62a之排出管線510與處理容器1相連接，可儲存自處理容器1排出之IPA冷卻、液化而獲得之液體IPA。供給部2之抽出管線506及收納部3之抽出管線503，於此一排出管線510合流，可將自供給部2及收納部3抽出之IPA以冷卻器62b冷卻、回收。
設置於回收槽4之41為液面計，測量回收槽4內之液體IPA的液位；插設有開閉閥V3之512為氮供給管線，用於進行回收槽4內之液體IPA的壓送；設置有安全閥SV1之511為抽出管線，用於在回收槽4內之壓力超過預先設定的壓力時，將回收槽4內之氣體氛圍往外部抽出。
具備以上說明之構成的晶圓處理裝置其處理容器1；供給部2；收納部3；回收槽4之開閉閥V1~V11；供電部16、26；及液面計41等，與控制部6相連接。控制部6係由未圖示之具有CPU與記憶部的電腦所構成，此記憶部儲存關於晶圓處理裝置之作用的程式，亦即，儲存組合有關於控制將表面以液體沾濕之晶圓W搬入處理容器1後，以超臨界IPA去除該液體，至取出晶圓W為止的動作之步驟(命令)群的程式。此等程式，被收納於 例如硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡等之記憶媒體，並自其安裝至電腦。
以下，參考圖5~圖9之作用圖並對晶圓處理裝置的動作加以說明。另，圖5~圖9中，將圖1所示之符號記載的一部分省略。
晶圓處理裝置之上流側，藉單片式旋轉洗淨裝置實行液處理，對晶圓W表面供給各種洗淨液，去除該晶圓W表面之微小微塵與自然氧化膜。對結束液處理之晶圓W供給例如IPA等乾燥防止用之液體，在將該IPA盛裝於晶圓W表面的狀態下以晶圓搬運臂傳遞，搬運往本例之晶圓處理裝置。
另一方面，圖5顯示將晶圓W搬入處理容器1前，收納部3內之液體IPA的量降低，自外部接收液體IPA之時間點中的晶圓處理裝置。
本圖中，開啟自外部接收液體IPA之IPA接收管線501及自回收槽4移出液體IPA之移出管線502的各開閉閥V1、V2、V5(於圖5中附加「O」符號。以下圖中亦同)。並亦開放設置於收納部3之排氣管線504其開閉閥V6，收納部3內成為例如大氣壓力氣體環境。此外，關閉連繫收納部3與供給部2之往下流管線505及連通管線507的開閉閥V7、V8(於圖5中附加「S」符號。以下圖中亦同)。
首先自回收槽4之氮供給管線512接收加壓用之氮氣，監視液面計41之液位並將既定量的液體IPA輸送往收納部3。此外，為了補充因蒸發等喪失的IPA，藉流量計等確認供給量，並自外部接收既定量的液體IPA。
此處，雖未於本例之收納部3設置液面計，但仍可自液體IPA之接收量與移出量的差，把握收納部3內之液體IPA的量。此外，為了更正確地把握液體IPA的量，可於例如收納部3預先設置排液管線，自該排液管線將液體IPA排出以使收納部3內部呈排空狀態，再進行液體IPA的接收。此外，自然亦可於收納部3設置液面計。
如此地將既定量的液體IPA輸送至收納部3後，關閉IPA接收管線501及排氣管線504之開閉閥V5、V6，接著開啟連繫收納部3與供給部2之往 下流管線505及連通管線507的開閉閥V7、V8(圖6)。
藉由開啟連通管線507之開閉閥V8，使供給部2的外部容器21內之氣體環境，與收納部3的氣相側之氣體環境連通，使其等之氣體環境的壓力變得幾近相等地加以調整。
另一方面，一開啟往下流管線505之開閉閥V7，則因收納部3內之液體IPA與噴嘴部24之噴吐口的液位差，使收納部3內之液體IPA於往下流管線505內向下流動並自噴嘴部24噴吐至外部容器21內。如圖3所示，噴嘴部24之噴吐口配置於內部容器22之開口的上方位置，自噴嘴部24噴吐出的液體IPA被內部容器22承擋。此時，關閉設置於供給部2之其他管線508、509的開閉閥V9、V10。
此處，對加熱器25供給電力之供電部26為常時「On」的狀態，將外部容器21之被加熱部(外部容器21之側周壁)加熱至IPA之臨界溫度以上的例如250℃。另一方面，在脫離此被加熱部的狀態下配置於外部容器21內的內部容器22其溫度，呈較250℃更低之狀態。
自噴嘴部24朝向此內部容器22供給液體IPA時，液體IPA之一部分雖因接觸內部容器22而被加熱蒸發，但如同上述因內部容器22熱容量較小，故藉此一蒸發奪取汽化熱而溫度降低。如此若持續對降低溫度之內部容器22供給液體IPA，則逐漸於內部容器22內形成液滴。
存留於內部容器22內之液體IPA，通過設於底部之開孔部221，朝向係受加熱器25加熱之被加熱部的外部容器21其側周壁面落下，液體IPA接觸此側周壁則蒸發成為氣體IPA。此一結果，外部容器21內之壓力雖上升，但因外部容器21內之氣體環境與收納部3之氣體環境藉由連通管線507連通，故調整雙方之氣體環境的壓力使其成為幾近相同。
藉由將外部容器21與收納部3之內部氣體環境調整為幾近相同的壓力，自噴嘴部24噴吐之液體IPA不因外部容器21內之壓力上升被推回， 可僅利用液位差持續液體IPA的輸送。
此外設置內部容器22，使來自內部容器22的開孔部221之液體IPA的落下流量，與自收納部3對供給部2之液體IPA的供給流量相比變得十分小，藉而可在內部容器22存留有液體IPA之狀態下結束液體IPA的輸送，將供給部2與收納部3隔斷。
雖為使收納超臨界IPA的外部容器21之內部呈高溫高壓狀態，往下流管線505之配管與開閉閥V7皆須具備耐壓性，但為了避免成本增加難以採用大口徑者。是以，若不設置內部容器22地，直接朝向外部容器21之被加熱部供給液體IPA，則亦有每單位時間之IPA的蒸發量超過往下流管線505內向往下流之液體IPA的流量之情況。
此時由於外部容器21內之氣體環境與收納部3之氣體環境連通，故若供給之IPA全部蒸發，則蒸發之IPA流動於連通管線507內並流入收納部3，被冷卻而回到液體IPA。此一結果，具有IPA於收納部3與供給部2之間循環，而無法獲得超臨界IPA的疑慮。
另一方面，若施行加熱器25之On、Off等，抑制接收至外部容器21之液體IPA的急遽蒸發，則在壁厚度厚之外部容器21的冷卻、加熱上花費長時間。因此，具有成為進行晶圓W之處理時的限制之疑慮，或產生另外需要外部容器21之冷卻機構的必要。
而本例之晶圓處理裝置，在自加熱器25之被加熱部(外部容器21之側周壁)脫離的狀態下配置內部容器22，於此一內部容器22先行承擋自收納部3接收之液體IPA，並藉由開孔部221使其緩緩地滴下。藉此，可在液體IPA存留於外部容器21內(配置在外部容器21之內側的內部容器22內)的狀態下，結束液體IPA之自收納部3往供給部2的輸送。
液體IPA之自收納部3往供給部2的輸送量，可藉由預先把握例如以預備試驗等收納部3內之液體IPA的液面高度、於往下流管線505內向下 流動的流量、及來自連通管線507的回歸流量之關係等而進行調整。
依據液體IPA的往下流流量，僅在預先設定的時間開啟往下流管線505與連通管線507之開閉閥V7、V8，將既定量的液體IPA輸送往供給部2後，關閉此等開閉閥V7、V8而將外部容器21密閉(圖7)。
外部容器21之內部，液體IPA持續自內部容器22朝向被加熱部落下，密閉之外部容器21內的壓力與溫度逐漸上升。此外，內部容器22之內部藉由開口部與外部容器21之內部氣體環境連通，故自係被加熱部之外部容器21其側周壁整體接收熱的IPA，藉由開口部側流入至內部容器22之內側而與液體IPA接觸，將該液體IPA加熱。
如此地於密閉之外部容器21內持續IPA的加熱，則內部氣體環境的溫度、壓力上升，IPA之溫度及壓力超過臨界點，外部容器21成為充滿超臨界IPA的狀態。
另一方面，與此等動作並行地，處理容器1中，結束液處理，將藉外部之晶圓搬運臂搬運而來的晶圓W傳遞至固持板14上。使該固持板14朝向容器本體11滑動，以蓋構件13栓塞開口部12而將其密閉。此時，對加熱器15供給電力之供電部16呈常時「On」之狀態，將處理容器1內之處理空間加熱至IPA之臨界溫度以上的例如250℃。
將晶圓W搬入加熱之處理空間內時，在盛裝於晶圓W上的乾燥防止用之IPA蒸發前開啟供給管線508之開閉閥V9。一開啟開閉閥V9，則供給部2(外部容器21)內之超臨界IPA膨脹而流動於供給管線508內，流入至處理空間(圖8)。此時，將連繫處理容器1與回收槽4之排出管線510其開閉閥V11關閉。
之後，可藉由：(1)預先使供給部2內準備之超臨界IPA的溫度及壓力，成為較臨界溫度、臨界壓力更高許多的狀態；(2)使處理空間的容積與供給管線508的容積盡可能減小以抑制超臨界IPA之膨脹率；(3)以加 熱器15預先將處理空間內加熱，此外於開閉閥V9開啟前後，以使外部容器21內的溫度及壓力維持為幾近相同值的方式，在增大供給部2側之加熱器25的輸出而接近等溫等壓膨脹的狀態下使超臨界IPA膨脹，以此等方式，將保持超臨界狀態之IPA供給予處理空間內。
之後使供給至處理空間內之超臨界IPA與盛裝於晶圓W之液體IPA接觸，則液體IPA自超臨界IPA接收熱能而蒸發成為超臨界狀態。此一結果，晶圓W之表面雖自液體IPA被置換為超臨界IPA，但因平衡狀態中液體IPA與超臨界IPA之間未形成界面，故可不引起圖案崩塌地將晶圓W表面的流體置換為超臨界IPA。
此外與上述動作並行地，為了次一液體IPA的輸送與接收等做準備，因而如圖8所示，開啟排氣管線504之閥V6，將收納部3內之壓力預先下降至大氣壓為止即可。
如此在對處理空間內供給超臨界IPA後經過預先設定的時間，成為晶圓W表面被超臨界IPA置換的狀態後，如圖9所示，開啟排出管線510之開閉閥V11而將處理容器1及供給部2內之超臨界IPA朝回收槽4排出。於冷卻器62a冷卻流動於排出管線510之IPA，成為液化IPA而回收至回收槽4。
另一方面，排出IPA之處理容器1與供給部2內的壓力雖逐漸降低，但其等內部的溫度保持為較常壓中的IPA之沸點(82.4℃)更高的溫度。因此，處理空間內之IPA雖由超臨界狀態轉變為氣體狀態，但超臨界狀態與氣體之間未形成界面，故可使表面張力不作用在表面所形成之圖案地，將晶圓W乾燥。此外，在脫離被加熱部之狀態下配置的內部容器22，伴隨IPA的膨脹被奪取熱能而其溫度降低。IPA的排出結束後關閉供給管線508及排出管線510之開閉閥V9、V11並使其待機。
藉由以上製程，在去除附著於晶圓W表面之液體的處理結束後，移動 固持板14，以外部之晶圓搬運臂傳遞晶圓W而結束處理。晶圓搬運臂將該晶圓W搬入收納複數枚晶圓W之載體等，結束一連串地動作。
如此地於既定次數之各處理進行液體IPA之自回收槽4至收納部3的輸送，並重複使用圖6~圖9說明的動作而實行對複數枚晶圓W之處理。
依本實施形態之晶圓處理裝置則具有以下效果。於使液體IPA成為超臨界IPA並將其供給至處理容器1之供給部2，在脫離藉加熱器25加熱之外部容器21其被加熱部的狀態下設置內部容器22，先將自收納部3接收之液體IPA於此一內部容器22接收後，使其往該被加熱部落下，因而可對被加熱部緩緩地供給液體IPA。此一結果，可抑制液體IPA輸送時的外部容器21內之壓力的急遽上升，而簡單地輸送液體IPA。
圖10顯示，利用設置於抽出管線506(抽出路)之洩壓閥RV1調節外部容器21內之超臨界IPA其壓力及IPA量的方法。此一情況，係在使用圖6說明之使液體IPA於往下流管線505內向下流動以自收納部3輸送至供給部2時，使往下流管線505、連通管線507之開閉閥V7、V8的開啟時間增長，輸送較必要量更大量的液體IPA。
之後，關閉該開閉閥V7、V8並自供給部2將收納部3隔斷，使液體IPA自內部容器22落下至外部容器21之被加熱部並將外部容器21內的IPA升溫、升壓的點，與使用圖7說明的情況相同。此時，若預先將過剩量的液體IPA輸送至外部容器21內，則外部容器21內的壓力超過洩壓閥RV1之設定壓力，如圖10所示，自抽出管線506向回收槽4抽出外部容器21內之IPA的一部分。
此一結果，外部容器21內的壓力逐漸降低，低於洩壓閥RV1之作動壓力時，則關閉該洩壓閥RV1。藉此使外部容器21內成為收納有於每次處理相同壓力、相同量的超臨界IPA之狀態。因此，即便不設置液面計等，僅於開閉閥V7、V8之開放時間把握液體IPA的輸送量之情況，仍可在每此處理供給穩定狀態之超臨界IPA。
其他將液體IPA自收納部3輸送往供給部2的方法，不僅只限定於利用液體IPA的液位差之場合，亦可利用氮氣產生的壓送或送液泵。藉由在脫離外部容器21之被加熱部的狀態下配置內部容器22，抑制外部容器21內之急遽壓力上升，故可以較小的力將液體IPA輸送至外部容器21內。
此外圖3所示之供給部2，雖為在脫離外部容器21之被加熱部(外部容器21之內壁面)的位置設置內部容器22之構成，亦可使內部容器22不自外部容器21之被加熱部完全脫離。與自收納部3接收之液體IPA直接接觸外部容器21之被加熱部的情況相比，於內部容器22先承擋液體IPA者，若內部容器22與外部容器21的被加熱部之間形成抑制液體IPA之急遽蒸發程度的溫度差，則構成內部容器22之構件與外部容器22之被加熱部接觸亦可。
進一步，外部容器21與內部容器22的形狀並不限於圖3所示，例如可在以中心軸往鉛直方向延伸的方式配置之圓筒狀的外部容器21內，配置頂面開有開口之盤狀的內部容器22，並於此內部容器22之底面設置開孔部221。
而施行晶圓W的乾燥所使用之高溫高壓流體的原料，並不限定為IPA，亦可使用例如HFE(Hydro Fluoro Ether)。進一步，高溫高壓流體狀態，並不限於超臨界狀態的場合，使原料之液體為次臨界狀態(例如IPA的情況為溫度100℃~300℃之範圍、壓力1MPa~3MPa之範圍內)，使用此一次臨界流體進行晶圓W的乾燥之情況亦包含於本發明之技術範圍內。
更進一步，於本發明實施之處理並不僅限於將晶圓W表面之液體去除的乾燥處理。例如將使利用光阻膜施行圖案化後之晶圓W與超臨界狀態之IPA接觸以自晶圓W去除光阻膜的處理、與乾燥該晶圓W的處理整批進行的洗淨、乾燥處理，亦可適用於本發明。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧處理容器
11‧‧‧容器本體
13‧‧‧蓋構件
14‧‧‧固持板
15、25‧‧‧加熱器
16、26‧‧‧供電部
2‧‧‧供給部
21‧‧‧外部容器
22‧‧‧內部容器
221‧‧‧開孔部
24‧‧‧噴嘴部
3‧‧‧收納部3(原料收納部)
4‧‧‧回收槽
41‧‧‧液面計
501‧‧‧IPA接收管線
502‧‧‧移出管線
503、506、511‧‧‧抽出管線
504‧‧‧排氣管線
505‧‧‧往下流管線
507‧‧‧連通管線
508‧‧‧供給管線
509‧‧‧排液管線
510‧‧‧排出管線
512‧‧‧氮供給管線
6‧‧‧控制部
62a、62b‧‧‧冷卻器
F1、F2‧‧‧粒子過濾器
RV1、RV2‧‧‧洩壓閥
SV1~SV3‧‧‧安全閥
V1~V11‧‧‧開閉閥

Claims (4)

  1. 一種基板處理裝置，具備：處理容器，供以高溫高壓流體進行基板之乾燥所用；原料收納部，收納液體狀態之原料；以及供給部，用來使自該原料收納部接收之原料成為高溫高壓流體狀態，並對該處理容器供給；該供給部具備：自由開閉之外部容器，藉由設置有開閉閥之高溫高壓流體供給路與該處理容器相連接，並藉由設置有開閉閥之原料供給路與該原料收納部相連接；加熱機構，用來加熱該外部容器；內部容器，在與該外部容器之內部氣體環境連通的狀態下設置於該外部容器內，用來自該原料收納部接收原料；以及開孔部，為了使自該原料收納部接收之原料，朝向藉該加熱機構加熱之外部容器的被加熱部落下，而設置於該內部容器；該原料收納部，為了藉由該原料供給路，使內部之原料朝向該內部容器向下流，而設置於較該供給部更高的位置；在該原料收納部與該外部容器之間，設置具備開閉閥之連通路，於使該原料向下流時，該連通路用以將該原料收納部內之氣體環境與外部容器內之氣體環境連通；於該內部容器接收原料後，使該原料接觸該被加熱部，將在密閉之外部容器氣體環境內加熱所獲得的高溫高壓流體往該處理容器供給。
  2. 一種基板處理裝置，具備：處理容器，供以高溫高壓流體進行基板之乾燥所用；原料收納部，收納液體狀態之原料；以及供給部，用來使自該原料收納部接收之原料成為高溫高壓流體狀態，並對該處理容器供給；該供給部具備：自由開閉之外部容器，藉由設置有開閉閥之高溫高壓流體供給路與該處理容器相連接，並藉由設置有開閉閥之原料供給路與該原料收納部相連接； 加熱機構，用來加熱該外部容器；內部容器，在與該外部容器之內部氣體環境連通的狀態下設置於該外部容器內，用來自該原料收納部接收原料；以及開孔部，為了使自該原料收納部接收之原料，朝向藉該加熱機構加熱之外部容器的被加熱部落下，而設置於該內部容器；於該內部容器接收原料後，使該原料接觸該被加熱部，將在密閉之外部容器氣體環境內加熱所獲得的高溫高壓流體往該處理容器供給；該外部容器與具備有洩壓閥之排出路相連接，該洩壓閥用以在該外部容器內的壓力超過預先設定之設定壓力時，將內部之高溫高壓流體的一部分抽出直至成為該設定壓力為止；該供給部，自該原料收納部接收超過該設定壓力的量之原料，於該洩壓閥作動後對該處理容器供給高溫高壓流體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該內部容器，在脫離該被加熱部的狀態下設置於外部容器內。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該內部容器之熱容量，較該外部容器之熱容量更小。
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