TWI677661B - 流體供給裝置及流體供給方法 - Google Patents

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Abstract

[課題] 提供可將超臨界流體穩定地供給的流體供給裝置及流體供給方法。 　　[技術內容] 一種流體供給裝置，是將朝超臨界流體變化之前的液體狀態的流體朝向處理室供給，具有：將氣體狀態的流體凝縮液化的電容器(130)、及將藉由電容器(130)被凝縮液化的流體貯留的槽桶(140)、及將被貯留在槽桶(140)的被液化的流體朝向處理室(500)壓送的泵(150)、及設於與泵(150)的吐出側連通的流路且將該流路內的液體部分地成為超臨界流體用的加熱手段(20)。

Description

流體供給裝置及流體供給方法
本發明，是有關於半導體基板、光罩用玻璃基板、液晶顯示用玻璃基板等的各種基板的乾燥過程等所使用的流體的流體供給裝置及流體供給方法。
大規模且高密度，高性能的半導體設備，是對於被鍍膜在矽晶圓上的光阻層經過曝光、顯像、清洗洗淨、乾燥形成了光阻層圖型之後，經過塗抹、蝕刻、清洗洗淨、乾燥等的工序被製造。尤其是，光阻層，是光、X線、電子束等感光的高分子材料，因為在顯像、清洗洗淨過程中使用顯像液、清洗液等的藥液，所以清洗洗淨過程後，必須進行乾燥過程。 　　在此乾燥過程中，形成於基板上的光阻層圖型之間的空間寬度是成為90nm程度以下的話藉由殘存於圖型之間的藥液的表面張力(毛細管力)的作用，會有在圖型之間發生拉普拉斯力的作用而使圖型倒下的問題。為了防止由該殘存於圖型之間的藥液的表面張力的作用所產生的圖型倒下，對於將作用於圖型之間的表面張力減輕的乾燥工序，已知使用二氧化碳的超臨界流體的方法(例如專利文獻1～4)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2014-22520號公報 　　[專利文獻2] 日本特開2006-294662號公報 　　[專利文獻3] 日本特開2004-335675號公報 　　[專利文獻4] 日本特開2002-33302號公報
[本發明所欲解決的課題]
朝二氧化碳的超臨界流體的處理腔室的供給，是將來自供給源的氣體狀態的二氧化碳(例如20℃，5.0MPa)由電容器(凝縮器)凝縮液化並貯留在槽桶，將此由泵朝處理腔室被壓送(例如20℃，20.0MPa)。朝處理腔室被壓送的液體狀的二氧化碳，是在處理腔室的前方或是處理腔室內被加熱(例如80℃，20.0MPa)，成為超臨界流體。 　　但是由泵被壓送的液體狀態的二氧化碳，因為會脈動，所以液體的壓力會大變動。因此，在處理腔室的前方或是處理腔室內朝超臨界狀態變化的二氧化碳的供給量是成為不穩定，穩定將二氧化碳的超臨界流體供給是困難的。
本發明的目的，是提供可將超臨界流體穩定地供給的流體供給裝置及流體供給方法。 [用以解決課題的手段]
本發明的流體供給裝置，是一種流體供給裝置，是將液體狀態的流體朝向處理室供給，具有：將氣體狀態的流體凝縮液化的電容器、及將藉由前述電容器被凝縮液化的流體貯留的槽桶、及將被貯留在前述槽桶的被液化的流體朝向前述處理室壓送的泵、及設於與前述泵的吐出側連通的流路且將該流路內的液體部分地成為超臨界流體用的加熱手段。
最佳是可以採用，進一步具有使設於與前述泵的吐出側連通的流路的傳熱面積擴大的擴大傳熱管部，前述加熱手段，是被設置在前述擴大傳熱管部，的構成。
本發明的流體供給方法，是使用上述構成的流體供給裝置，將朝超臨界流體變化之前的液體狀態的流體朝向處理室供給。
本發明的半導體製造裝置，是使用上述構成的流體供給裝置，進行基體的處理。 [發明的效果]
依據本發明的話，將擴大傳熱管部的液體藉由加熱手段加熱使該擴大傳熱管部內迅速地成為液體及超臨界流體的共存狀態，藉由利用超臨界流體的壓縮性吸收液體的脈動，就可以朝處理腔室將超臨界流體穩定地供給。
以下，參照圖面說明本發明的實施例。 第1實施例 　　在第1圖A及第1圖B顯示本發明的一實施例的流體供給裝置。在本實施例中説明，流體是使用二氧化碳的情況。 　　在第1圖A及第1圖B中，1是流體供給裝置，10是擴大傳熱管部，20是加熱手段(例如加熱器)，100是CO2供給源，110是開閉閥，120是檢查閥，121是過濾器，130是電容器，140是槽桶，150是泵，160是自動開閉閥，170是背壓閥，500是處理腔室。且，圖中的P是壓力感測器，TC是溫度感測器。第1圖A是顯示自動開閉閥160為關閉的狀態，第1圖B是顯示自動開閉閥160為開放的狀態。
在處理腔室500中，進行矽晶圓等的半導體基板的處理。又，在本實施例中，處理對象，雖例示矽晶圓，但是不限定於此，玻璃基板等的其他的處理對象也可以。 　　CO2供給源100，是將氣體狀態的二氧化碳(例如20℃，5.0MPa)朝主流路2供給。參照第2圖的話，從CO2供給源100被供給的二氧化碳，是位於第2圖的P1的狀態中。此狀態的二氧化碳，是通過開閉閥110、檢查閥120、過濾器121朝電容器130被送出。 　　在電容器130中，被供給的氣體狀態的二氧化碳是藉由冷卻而被液化凝縮，且使被液化凝縮的二氧化碳被貯留在槽桶140。被貯留在槽桶140的二氧化碳，是成為如第2圖的P2的狀態(3℃，5MPa)。從槽桶140的底部使位於第2圖的P2的狀態中的液體狀態的二氧化碳朝泵150被送出，藉由朝泵150的吐出側被壓送，而成為如第2圖的P3的液體狀態(20℃，20MPa)。
在將泵150及處理腔室500連結的主流路2的中途處中，設有自動開閉閥160。分歧流路3是從主流路2的泵150及自動開閉閥160之間分歧。分歧流路3，是在泵150及自動開閉閥160之間，從主流路2分歧，由過濾器121的上游側再度與主流路2連接。在分歧流路3中，設有擴大傳熱管部10及背壓閥170。 　　背壓閥170，當泵150的吐出側的流體(液體)的壓力是成為設定壓力(例如20MPa)以上的話，朝過濾器121側將液體放出。由此，防止泵150的吐出側的液體的壓力超過設定壓力。
在自動開閉閥160被關閉的狀態下，如第1圖A所示，從泵150被壓送的液體，是通過分歧流路3再度返回至電容器130及槽桶140。 　　自動開閉閥160被開放的話，如第1圖B所示，液體狀態的二氧化碳是朝處理腔室500被壓送。被壓送的液體狀態的二氧化碳，是藉由設於處理腔室500的前方或是處理腔室500內的無圖示的加熱手段被加熱，成為如第2圖所示的P5的超臨界狀態(80℃，20MPa)。
在此，從泵150被吐出的液體會脈動。 　　將從泵150被吐出的液體朝處理腔室500供給時，主流路2是直到處理腔室500為止被充填液體，並且分歧流路3也直到背壓閥170為止被充填液體。因此，從泵150被吐出的液體若脈動的話，主流路2及分歧流路3內的液體狀態的二氧化碳的壓力會周期地變動。 　　液體狀態的二氧化碳，缺乏壓縮性。因此，液體狀態的二氧化碳的壓力若周期地變動的話，被供給至處理腔室500的液體狀態的二氧化碳的流量也會對應其大變動。被供給的液體狀態的二氧化碳的流量若大變動的話，在處理腔室500的前方或是處理腔室500內朝超臨界狀態變化的二氧化碳的供給量也會大變動。
因此，在本實施例中，在分歧流路3設置擴大傳熱管部10及加熱手段20。 　　擴大傳熱管部10，是為了比通常的直線狀管更擴大單位容積接觸的傳熱面積，可在分歧流路3由串聯地被連接的螺旋管(螺旋管)11地構成。 　　螺旋管11，是在下端部及上端部各別設置管接頭12、15，藉由這些的管接頭12、15使螺旋管11與分歧流路3串聯地連接。 　　構成螺旋管11的管13，是例如，由不銹鋼等的金屬材料所形成。管13的直徑是6.35mm，螺旋部14的全長L是280mm，螺旋部14的直徑D1是140mm程度，螺旋部14的圈數是22圈，管13的全長是9800mm程度。本發明不限定於此，除了螺旋管以外，如渦捲形的管、波形的管等。螺旋和渦捲的形狀，沒有必要是圓形，角形也可以。且，擴大傳熱管10，是與在熱交換器所使用者同樣，托板式或多管式的管也可以。
加熱手段20，雖是將擴大傳熱管部10加熱，但是將擴大傳熱管部10的整體覆蓋地設置也可以，披覆螺旋管11的外周面地設置也可以。重點是，加熱手段20，是可以將擴大傳熱部10的至少一部分，即，螺旋管11的一部分或是全部加熱即可。
擴大傳熱管部10的螺旋管11內，是在加熱手段20未作動的狀態下，被充填從泵150被壓送的液體狀態(第2圖的P3的狀態：20℃，20MPa)的二氧化碳。在此，使加熱手段20作動將螺旋管11內的液體加熱的話，因為傳熱面積被擴大，所以液體的溫度瞬間上昇，螺旋管11的液體的至少一部分是成為第2圖所示的P4(60℃，20MPa)的超臨界狀態。超臨界狀態的二氧化碳因為富有壓縮性，所以可吸收從泵150被吐出的液體的脈動。此結果，可以穩定地朝處理腔室500將超臨界流體供給。
第2實施例 　　在第4圖A顯示擴大傳熱管部的其他的實施例。 　　第4圖A所示的擴大傳熱管部10B，是對於分歧流路3將螺旋管11並列地連接，在分歧流路3及螺旋管11之間設置限流孔30。 　　即使這種構成，與第1實施例同樣地，仍可使從泵150被吐出的液體的脈動(周期壓力變動)被抑制，在處理腔室500的前方或是處理腔室500內可以將朝超臨界狀態變化的二氧化碳的供給量穩定化。
第3實施例 　　在第4圖B顯示擴大傳熱管部的進一步其他的實施例。 　　第4圖B所示的擴大傳熱管部10C，是將2個螺旋管11並列地連接，將這些插入分歧流路3，並且在分歧流路3及一方的螺旋管11之間設置限流孔30。 　　即使這種構成，與第1實施例同樣地，仍可使從泵150被吐出的液體的脈動(周期壓力變動)被抑制，在處理腔室500的前方或是處理腔室500內可以將朝超臨界狀態變化的二氧化碳的供給量穩定化。
在第5圖顯示本發明的其他的實施例的流體供給裝置1A。又，在第5圖中，對於與第1圖A同樣的構成部分，是使用同樣的符號。 　　在流體供給裝置1A中，擴大傳熱管部10是不存在，加熱手段20是將分歧流路3內的液體加熱而部分地成為超臨界流體。 　　依據這種構成的話，擴大傳熱管部10是成為不需要，可以將裝置構成簡化。
在上述的兩實施例中，雖例示了將擴大傳熱管部10及加熱手段20設於分歧流路3的情況，但是本發明不限定於此，在泵150的吐出側的主流路2的中途處設置擴大傳熱管部10也可以。
在上述實施例中，由泵加壓朝處理腔室送出的流體雖例示了二氧化碳，但是不限定於此，可朝超臨界狀態變化的流體，例如水、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇等的話，可適用本發明。
1、1A‧‧‧流體供給裝置
2‧‧‧主流路
3‧‧‧分歧流路
10、10B、10C‧‧‧擴大傳熱管部
11‧‧‧螺旋管
20‧‧‧加熱手段
30‧‧‧限流孔
100‧‧‧CO2供給源
110‧‧‧開閉閥
120‧‧‧檢查閥
121‧‧‧過濾器
130‧‧‧電容器
140‧‧‧槽桶
150‧‧‧泵
160‧‧‧自動開閉閥
170‧‧‧背壓閥
500‧‧‧處理腔室
[第1圖A] 本發明的一實施例的流體供給裝置的構成圖，將流體循環的狀態的圖。 　　[第1圖B] 顯示在第1圖A的流體供給裝置中朝處理腔室供給液體的狀態的圖。 　　[第2圖] 二氧化碳的狀態圖。 　　[第3圖] 顯示擴大傳熱管部的一例的前視圖。 　　[第4圖A] 顯示擴大傳熱管部及加熱手段的其他的實施例的概略構成圖。 　　[第4圖B] 顯示擴大傳熱管部及加熱手段的進一步其他的實施例的概略構成圖。 　　[第5圖] 本發明的其他的實施例的流體供給裝置的構成圖。

Claims (5)

  1. 一種流體供給裝置，是將液體狀態的流體朝向處理室供給，具有：將氣體狀態的流體液化的電容器、及將藉由前述電容器被液化的流體貯留的槽桶、及將被貯留在前述槽桶的被液化的流體朝向前述處理室壓送的泵、及在前述泵及位於從前述泵的吐出側至前述處理室的流路的中途處的開閉閥之間分歧且將從前述泵被吐出的液體返回至前述電容器用的流路、及設於前述分歧的流路且使傳熱面積擴大的擴大傳熱管部、及設於前述擴大傳熱管部且將前述分歧的流路內的液體部分地成為超臨界流體用的加熱手段。
  2. 如申請專利範圍第1項的流體供給裝置，其中，前述擴大傳熱管部，是包含螺旋管、渦捲形的管、波形的管、托板式的管及多管式的管的其中任一，或是這些的組合。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的流體供給裝置，其中，前述流體，是可朝超臨界狀態變化的流體。
  4. 一種流體供給方法，是使用如申請專利範圍第1至3項中任一項的流體供給裝置，將液體狀態的流體朝向處理室供給。
  5. 一種半導體製造裝置，是使用如申請專利範圍第1至3項中任一項的流體供給裝置所供給的流體進行基體的處理。
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