TWI834176B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係在處理容器內依序執行升壓步驟、定壓步驟及減壓步驟的基板處理技術，在升壓步驟與定壓步驟之間、或定壓步驟的初期階段，一邊將處理空間維持於第1壓力，一邊將處理空間中的處理流體流量抑制為低於第1流量的第2流量。藉此，促進處理空間中的處理流體與液體相互擴散。然後，在進行該擴散後，藉由從處理空間排出處理流體而執行基板乾燥。

Description

基板處理方法及基板處理裝置

本發明係關於在處理容器的處理空間內，對基板利用超臨界狀態之處理流體施行處理的基板處理技術。

以下所示日本申請案的說明書、圖式及申請專利範圍之揭示內容，均藉由參考將所有內容援引融入於本案中： 日本專利特願2021-142952(2021年9月2日申請)。

半導體基板、顯示裝置用玻璃基板等各種基板的處理步驟中，包括有利用各種處理流體對基板表面施行處理。自習知起便廣泛採行使用藥液、清洗液等液體作為處理流體的處理，但近年來使用超臨界流體的處理亦已實用化。特別係對表面形成有微細圖案之基板的處理，因為相較於液體之下，表面張力較低的超臨界流體可進入至圖案間隙的深處，因而可效率佳地施行處理，又在乾燥時，可降低因表面張力導致之圖案崩壞的發生風險。

例如日本專利特開2018-082043號公報記載有：使用超臨界流體施行基板乾燥處理的基板處理裝置。該裝置係從處理容器其中一端朝內部(處理空間)搬入載置於薄板狀保持板上的晶圓(基板)，再從另一端將超臨界狀態之二氧化碳導入處理容器內。又，在處理容器內設有流體排出頭。於該流體排出頭連接排出口，經由流體排出頭與排出口，將超臨界流體從處理空間排出於處理容器外。

在日本專利特開2018-082043號公報中雖無詳述，但其將在形成有圖案的表面上附著液體之基板，搬入處理容器的處理空間後，於處理空間內執行升壓步驟、定壓步驟及減壓步驟(參照後述說明的圖3)。即，朝處理空間內供應處理流體之CO2(二氧化碳)，升壓至處理空間內之處理流體可維持超臨界狀態的壓力(升壓步驟)。然後，對處理空間內供應處理流體，同時經由流體排出頭從處理容器排出處理流體，一邊維持上述壓力，一邊形成略平行於基板表面流動的處理流體之層流(定壓步驟)。執行該定壓步驟(減壓步驟)。依此藉由施行一連串步驟而執行基板乾燥。

然而，習知技術在定壓步驟中，處理流體與液體並無法充分相互擴散，如後所說明之圖5(a)欄所示，有在圖案間殘存處理流體與液體的二相狀態的情形。結果，頗難有效防止圖案崩壞。

本發明係有鑑於上述課題而完成，目的在於提供：能在有效抑制基板表面所形成之圖案崩壞的情況下，使基板良好乾燥的基板處理方法及基板處理裝置。

本發明一態樣係一邊將在形成有圖案的表面上附著液體之基板收容於處理容器的處理空間中，一邊使用超臨界狀態之處理流體使基板乾燥的基板處理方法，其包括有：升壓步驟，係將由流體供應部送出的處理流體供應給處理空間，將處理空間升壓至成為超臨界狀態的第1壓力；定壓步驟，係對經升壓步驟而升壓至第1壓力的處理空間內供應處理流體，同時從處理空間排出處理流體，藉此一邊將處理空間維持於第1壓力，一邊朝處理空間依第1流量流通處理流體；減壓步驟，係接著定壓步驟後，從處理空間內排出處理流體而將處理空間內減壓；擴散步驟，係在升壓步驟與定壓步驟之間、或定壓步驟的初期階段，一邊將處理空間維持於第1壓力，一邊將處理空間中的處理流體之流量抑制為低於第1流量的第2流量，而在處理空間中使液體與處理流體相互擴散。

再者，本發明另一態樣係一邊將在形成有圖案的表面上附著液體之基板收容於處理容器的處理空間中，一邊使用超臨界狀態之處理流體使基板乾燥的基板處理裝置，其具備有：流體供應部，係對已收容基板的處理空間供應超臨界處理用之處理流體；流體排出部，係從已收容基板的處理空間排出處理流體；流體流通調整部，係對從流體供應部朝處理空間的處理流體供應、及從處理空間朝流體排出部的處理流體排出進行調整；與控制部；控制部係執行：升壓動作，係藉由控制流體流通調整部，利用朝處理空間內供應處理流體，使處理空間升壓至成為超臨界狀態的第1壓力；定壓動作，係利用朝升壓至第1壓力的處理空間供應處理流體、及從處理空間排出處理流體，而一邊將處理空間維持於第1壓力，一邊在處理空間中使處理流體依第1流量流通；減壓動作，係接著定壓動作後，從處理空間排出處理流體，藉此將處理空間減壓；擴散動作，係在升壓動作與定壓動作之間、或定壓動作的初期階段，一邊將處理空間維持於第1壓力，一邊將處理空間中的處理流體之流量抑制為低於第1流量的第2流量，藉此在處理空間中使液體與處理流體相互擴散。

依此構成的發明，在處理空間剛升壓至成為超臨界狀態的第1壓力後，在處理空間內的壓力維持於第1壓力之下，將處理空間中的處理流體之流量抑制為較低於第1流量的第2流量。依此，促進處理空間中的液體與超臨界狀態之處理流體的相互擴散。然後，在進行該擴散後，利用從處理空間排出處理流體而執行基板乾燥。

如上述，根據本發明，在處理空間中使液體與超臨界狀態之處理流體相互擴散後，從處理空間排出處理流體而使基板乾燥。結果，可有效地抑制圖案崩壞，且能使基板良好地乾燥。

上述本發明各態樣所具備的複數構成要件並非全部為必要，為了解決上述課題其中一部分或全部，或者為了達成本說明書所記載效果其中一部分或全部，相關上述複數構成要件的其中一部分構成要件，亦可進行變更、刪除、替換為他構成要件、刪除其中一部分的限定內容。又，為了解決上述課題其中一部分或全部、或者為了達成本說明書所記載效果其中一部分或全部，將上述本發明一態樣所含技術特徵其中一部分或全部、與上述本發明另一態樣所含技術特徵其中一部分或全部相組合，亦可成為本發明之獨立一形態。

圖1所示係可應用本發明基板處理方法之第1實施形態的基板處理裝置的概略構成圖。該基板處理裝置1係用於對例如半導體基板般之各種基板表面，利用超臨界流體施行處理的裝置。以下各圖中為了將方向統一性表示，如圖1所示般設定XYZ正交座標系。此處，XY平面係表示水平面，Z方向係表示鉛直方向。更具體而言，(-Z)方向係表示鉛直朝下。

此處，本實施形態的「基板」係可應用例如：半導體晶圓、光罩用玻璃基板、液晶顯示用玻璃基板、電漿顯示用玻璃基板、FED(FieldEmissionDisplay，場發射式顯示器)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板等各種基板。以下，主要針對半導體晶圓處理時所使用的基板處理裝置，參照圖式進行說明，但亦可應用於以上所例示之各種基板的處理。

基板處理裝置1係具備有：處理單元10、供應單元50、流體流通調整部70及控制單元90。處理單元10係超臨界乾燥處理的執行主體，供應單元50係將處理時所必要的化學物質與動力供應給處理單元10。流體流通調整部70係設置於處理單元10與供應單元50之間，調整處理時所使用之流體對處理單元10的供應、與從處理單元10的排出。

控制單元90係對該等裝置的各構件進行控制，而實現既定處理。為達該目的，控制單元90係具備有：執行各種控制程式的CPU91、暫時性記憶著處理資料的記憶體92、記憶著由CPU91所執行之控制程式的儲存體93、以及用於與使用者或外部裝置間執行資訊交換的介面94等。後述裝置的動作係由CPU91執行預先寫入於儲存體93中的控制程式，藉由使裝置各構件執行既定動作而實現。

處理單元10係具備有處理室100。處理室100係具備有分別由金屬塊形成的第1構件11、第2構件12及第3構件13。第1構件11與第2構件12係利用未圖示的結合構件朝上下方向結合，在其(+Y)端的側面，利用未圖示之結合構件結合著第3構件13，構成內部形成空洞構造的處理室100。該空洞的內部空間成為對基板S執行處理的處理空間SP。處理對象之基板S係被搬入於處理空間SP內並接受處理。在處理室100的(-Y)端側面，形成朝X方向細長延伸的狹縫狀開口部101，經由開口部101使處理空間SP與外部空間相連通。

在處理室100的(-Y)端側面，依堵塞開口部101之方式設置蓋構件14。在蓋構件14的(+Y)端側面係依水平姿勢安裝平板狀之支撐托架15，支撐托架15的上面形成可載置基板S的支撐面。更具體而言，支撐托架15係具有在略平坦上面151上設有形成稍大於基板S平面尺寸的凹部152之構造。藉由在該凹部152中收容基板S，基板S係在支撐托架15上被保持於既定位置。基板S係以處理對象表面(以下亦簡稱「基板表面」)Sa朝上而保持。此時，支撐托架15的上面151與基板表面Sa最好成為同一平面。

蓋構件14係利用省略圖示的支撐機構，依可在Y方向上水平移動自如地支撐著。又，蓋構件14係利用供應單元50中設置的進退機構53，呈可相對於處理室100進行進退移動。具體而言，進退機構53係具有例如：線性馬達、線性滑軌、滾珠螺桿機構、螺線管、氣缸等直驅機構，此種直驅機構係使蓋構件14在Y方向上移動。進退機構53係配合來自控制單元90的控制指令產生動作。

藉由蓋構件14在(-Y)方向上移動，若支撐托架15從處理空間SP經由開口部101被拉出於外部，便可從外部對支撐托架15進行存取。即，可對支撐托架15進行基板S載置、以及取出支撐托架15上所載置的基板S。另一方面，藉由使蓋構件14在(+Y)方向上移動，支撐托架15被收容於處理空間SP內。當支撐托架15上載置了基板S時，基板S係與支撐托架15一起被搬入於處理空間SP內。

在主要防止因液體表面張力導致之圖案崩壞之下，使基板乾燥的超臨界乾燥處理中，為了防止因基板S的表面Sa露出，導致表面Sa上所形成圖案(圖5中的元件符號PT)崩壞，而以液膜覆蓋表面Sa。即，在構成液膜的液體附著於表面Sa的狀態下，基板S被搬入於處理空間SP中。該液體較佳係使用例如：異丙醇(IPA)、丙酮等表面張力較低的有機溶劑。本實施形態中，異丙醇係使用為本發明「液體」一例。

藉由蓋構件14在(+Y)方向上移動而堵塞住開口部101，處理空間SP呈密閉。在蓋構件14的(+Y)端側面與處理室100的(-Y)端側面之間設置密封構件16，保持處理空間SP的氣密狀態。密封構件16係可使用由彈性樹脂材料、例如橡膠所形成的環狀物。又，利用未圖示之鎖合機構，使蓋構件14相對於處理室100被固定。依此在確保了處理空間SP的氣密狀態之下，在處理空間SP內對基板S執行處理。

本實施形態中，從供應單元50中所設置的流體供應部57，將可利用於超臨界處理的物質的流體、例如二氧化碳，依氣體或液體狀態供應給處理單元10。二氧化碳係由在較低溫、低壓下呈超臨界狀態，且具有能充分溶解基板處理時大多使用之有機溶劑的性質的觀點而言，屬於適合用於超臨界乾燥處理的化學物質。

更具體而言，流體供應部57中，作為對基板S施行處理的處理流體，係輸出超臨界狀態之流體，或依氣體狀或液狀供應、再藉由賦予既定溫度・壓力而事後成為超臨界狀態的流體。例如將氣體狀或液狀二氧化碳依加壓狀態輸出。流體係經由流體流通調整部70被輸送於在處理室100的(+Y)端側面所設置之輸入口102、103。即，藉由配合來自控制單元90的控制指令使流體流通調整部70產生動作，將流體從流體供應部57輸送給處理室100。另外，相關流體流通調整部70的詳細構成與動作，容後詳述。

從輸入口102、103至處理空間SP的流體之流路17，係具有將從流體供應部57供應的處理流體(本實施形態中為CO2)導入於處理空間SP中的導入流路的機能。具體而言，於輸入口102係連接流路171。在輸入口102之相反側之的流路171之端部設有形成為使流路截面積急遽擴大的緩衝空間172。

為了使緩衝空間172與處理空間SP相連接，更進一步設置流路173。流路173係具有上下方向(Z方向)狹窄，而水平方向(X方向)呈較長的寬幅之截面形狀，該截面形狀係在處理流體的流通方向上呈略一定。緩衝空間172相反側的流路171之端部，係形成臨近處理空間SP而開口的吐出口174，從該吐出口174將處理流體導入於處理空間SP內。

流路173的高度最好係在支撐托架15被收容於處理空間SP中的狀態下，等於處理空間SP的頂板面與基板表面Sa間之距離。然後，吐出口174係臨近處理空間SP的頂板面與支撐托架15的上面151間之間隙而開口。例如可使流路173的頂板面與處理空間SP的頂板面形成為同一平面。依此，吐出口174係臨近處理空間SP並在水平方向上依細長狹縫狀開口。

於支撐托架15的下方亦同樣地形成處理流體的流路。具體而言，於輸入口103連接流路175。在輸入口103相反側的流路175之端部設置形成為使流路截面積急遽擴大的緩衝空間176。

然後，緩衝空間176與處理空間SP經由流路177相連通。流路177係具有上下方向(Z方向)狹窄，而水平方向(X方向)呈較長的寬幅之截面形狀，該截面形狀係在處理流體的流通方向上呈略一定。緩衝空間176相反側的流路177之端部，係形成臨近處理空間SP而開口的吐出口178，從該吐出口178將處理流體導入於處理空間SP內。

流路177的高度最好係等於處理空間SP的底面與支撐托架15下面間之距離。然後，吐出口178係臨近處理空間SP底面與支撐托架15下面間之間隙而開口。例如可使流路177的底面與處理空間SP的底面形成為同一平面。即，吐出口178係臨近處理空間SP並在水平方向上依細長狹縫狀開口。

在Z方向上，流路171的配設位置與流路173的配設位置最好不同。當二者為相同高度時，從流路171流入於緩衝空間172的處理流體之其中一部分直接直進並流入於流路173中。依此，有在與流通方向正交之流路的寬度方向、亦即X方向上，對應於流路171之位置、與此外的其他位置間，發生流入於流路173的處理流體之流量或流速出現差異之虞。此現象將使從流路173流入於處理空間SP中的處理流體之流動在X方向上發生不均勻性，成為亂流的原因。

藉由使流路171與流路173在Z方向上呈不同配置，不致發生此種處理流體從流路171直進於流路173的情形，可形成在寬度方向呈均勻之層流而將處理流體導入於處理空間SP中。

從依此構成的由導入流路17所導入之處理流體，係在處理空間SP內沿支撐托架15的上面與下面流動，再經由如下構成的排氣流路18而被排出於處理容器外。在較基板S更靠(-Y)端，處理空間SP的頂板面與支撐托架15的上面151均形成水平的平面，二者保持一定間隙而平行相對向。該間隙具有將沿支撐托架15的上面151與基板S的表面Sa流動之處理流體，導引於流體排出部55的排氣流路18之上游區域181的機能。該上游區域181係具有上下方向(Z方向)狹窄，水平方向(X方向)呈較長的寬幅的截面形狀。

上游區域181之與處理空間SP相反側的端部係連接於緩衝空間182。相關詳細構造容後述，緩衝空間182係由處理室100、蓋構件14、以及密封構件16包圍的空間。緩衝空間182在X方向的寬度係等於或大於上游區域181的寬度，且緩衝空間182在Z方向的高度係大於上游區域181的高度。所以，緩衝空間182係具有大於上游區域181的流路截面積。

於緩衝空間182的上部連接下游區域183。下游區域183係貫穿構成處理室100之屬於上部區塊的第1構件11而設置的貫穿孔。其上端構成朝處理室100上面開口的輸出口104，下端臨近緩衝空間182而開口。

依此，本實施形態中，在支撐托架15之上面端的排氣流路18具有以下3個區域： ・在支撐托架15之上面151與第1構件11之下面之間形成的上游區域181； ・與流體排出部55連接的下游區域183；以及 ・連通上游區域181與下游區域183的中間區域(緩衝空間182)。

同樣地，處理空間SP的底面與支撐托架15的下面均形成水平的平面，二者保持一定間隙而平行相對向。該間隙係具有將沿支撐托架15的下面流動之處理流體，導引於流體排出部55的排氣流路18之上游區域185的機能。又，支撐托架15下面端的上游區域185係與支撐托架15上面端同樣地，經由緩衝空間186連接於下游區域187。即，支撐托架15下面端的排氣流路18係具有以下3個區域： ・在支撐托架15下面與第2構件12上面之間形成的上游區域185； ・與流體排出部55連接的下游區域187；以及 ・連通上游區域185與下游區域187的中間區域(緩衝空間186)。

處理空間SP中在支撐托架15上方流動的處理流體，係經由上游區域181、緩衝空間182及下游區域183輸送給輸出口104。同樣地，處理空間SP中在支撐托架15下方流動的處理流體，係經由上游區域185、緩衝空間186及下游區域187輸送給輸出口105。此等輸出口104、105經由以下所詳述的流體流通調整部70連接於流體排出部55。所以，藉由配合來自控制單元90的控制指令使流體流通調整部70產生動作，處理空間SP內的處理流體將經由流體流通調整部70被回收於流體排出部55中。

圖2A與圖2B係表示基板處理裝置所具備之流體流通調整部的一例的圖。圖2A係表示對處理單元10送入新穎之處理流體，且由處理單元10回收已使用於處理過的處理流體時，單元各構件的動作示意圖。另一方面，圖2B係表示一邊繞過處理單元10而迂迴，一邊使處理流體從流體供應部57流通於流體排出部55時，單元各構件的動作示意圖。另外，該等圖式中，處理流體流動的路徑係依虛線箭頭表示。又，該等圖式中表示閥的記號中，三角形部分塗黑者係表示閥呈開啟之狀態，三角形部分為空白者係表示閥呈關閉之狀態。

流體流通調整部70係具有：分別連接流體供應部57與輸入口102、103的配管71、72、以及分別連接輸出口104、105與流體排出部55的配管73、74。

在配管71，從流體供應部57端(圖2A、圖2B中的左側)起依序介插著閥751與過濾器761。又，在配管72，從流體供應部57端起依序介插著閥752、過濾器762及節流孔772。所以，配合來自控制單元90的控制指令開啟閥751、752，使處理流體從流體供應部57壓送入處理室100的處理空間SP中。且，本實施形態中，閥751、752的閥開度係配合上述控制指令，可多段式或連續式切換。所以，如後所說明，藉由調整閥開度，可高精度地調整流入於處理空間SP中的處理流體之流量(以下稱「CO2流入量」)。

再者，本實施形態係構成為使處理流體上下分開流入於處理空間SP。所以，即使閥751、752依同一閥開度打開，但經由輸入口102流入的處理流體、與經由輸入口103流入的處理流體之間仍有發生壓力差之情形。所以，本實施形態中，藉由在下方的配管72中設置節流孔772，而抑制上述壓力差、或者使成為零。當然，上述壓力差係隨處理室100的構成與各構件的尺寸關係等而有所差異，因而相關節流孔係除了僅設置於配管72中之外，亦存在有：僅配置於配管71，配管71、72雙方均有配置，或者二者均未設置等態樣。又，若增加輸入口的數量，便可考慮更多種的態樣。重點在於當從複數輸入口將處理流體供應給處理空間SP時，最好依輸入口之間不致發生壓力差的方式，檢討節流孔的插入。

為了控制如上述般供應的處理流體從處理空間SP的排出，在配管73中，從輸出口104端(圖2A、圖2B中的左側)起依序介插著流量計783與閥753。又，相關配管74亦如同上述，從輸出口105端起依序介插著流量計782與閥754。所以，配合來自控制單元90的控制指令開啟閥753、754，使處理流體從處理空間SP被回收於流體排出部55中。而且，本實施形態中，閥753、754的閥開度係配合上述控制指令，可多段式或連續式切換。所以，如後所說明，藉由調整閥開度，可高精度調整從處理空間SP流出的處理流體之流量(以下稱「CO2流出量」)。

本實施形態中，上述CO2流入量與CO2流出量的調整係可分別獨立地施行。所以，如後所說明的圖3與圖4所示，藉由二者的調整，能夠可變地控制處理室100之處理空間SP內的壓力與流量。

另一方面，依從處理室100分離並迂迴的方式，在流體流通調整部70中設置旁通配管791、792。旁通配管791係相對於閥751在流體供應部57端(圖2A、圖2B中的左側)從配管71分支，且相對於閥753在流體排出部55端(圖2A、圖2B中的右側)合流於配管73。旁通配管792係相對於閥752在流體供應部57端(圖2A、圖2B中的左側)從配管72分支，且相對於閥753在流體排出部55端(圖2A、圖2B中的右側)合流於配管74。在該等旁通配管791、792中分別介插著閥755、756。所以，在閥751~754關閉之狀態下，配合來自控制單元90的控制指令開啟閥755、756，從流體供應部57輸送至的處理流體係全部繞過處理室100而迂迴並流入於流體排出部55。即，可在使流體供應部57與流體排出部55保持動作之下，暫時性停止朝處理室100供應處理流體。另外，相關閥755、756亦可採用能配合上述控制指令多段式或連續式切換閥開度者，此情況，藉由適當控制閥751~756的閥開度，可調整CO2流入量、CO2流出量、及迂迴的CO2量。利用此種特性的情況，係如後述所說明的第2實施形態。

對依如上述構成的基板處理裝置1，若將於表面Sa充滿液體(本實施形態為IPA)的基板S，利用省略圖示的搬送機器人等基板搬送裝置搬入，則在支撐著基板S的狀態下使蓋構件14朝(+Y)方向移動。藉此，基板S便與支撐托架15一起被收容於處理空間SP中，且開口部101利用蓋構件14被封閉。另外，在基板搬入處理時，閥751~756全部控制為關閉狀態。

接著，依序執行升壓步驟、定壓步驟及減壓步驟。特別在第1實施形態中，藉由在定壓步驟的初期階段執行保持步驟，可提高抑制圖案崩壞的效果。此處，為了理解第1實施形態中能獲得該作用效果的理由，首先針對使上述基板處理裝置1如同習知裝置動作的情況，參照圖2A與圖3進行說明。然後，針對本發明第1實施形態，一邊與習知技術進行比較一邊進行說明。

圖3表示習知技術的CO2流入量與CO2流出量變化、及處理空間之壓力變化之一例的圖表。上述基板處理裝置1中，於依照與習知裝置同樣的動作序列，對處理空間SP中收容的基板S施行處理時，閥755、756保持經常關閉。所以，在未施行經由旁通配管791、792進行處理流體迂迴的情況下，藉由控制閥751~754的開閉與閥開度，如下述般執行基板處理。習知裝置並不需要由旁通配管791、792及閥755、756構成的旁通系統，日本專利特開2018-082043號公報所記載的裝置亦未設置旁通系統。

控制單元90係在使流體排出部55與流體供應部57安定地動作的狀態下，如圖2A所示，將閥751~754從關閉狀態切換為開啟狀態，開始朝處理空間SP流入處理流體、與從處理空間SP中流出處理流體(時序T1)。即，時序T1係指升壓步驟的開始時序。

控制單元90係從升壓步驟開始(時序T1)起隨時間經過而對閥751、752的閥開度進行控制，使CO2流入量與CO2流出量分別依單點鏈線與二點鏈線所示之分佈變化。在該升壓步驟中，藉由控制成使CO2流入量較多於CO2流出量，則如圖3的實線所示，使處理空間SP內的壓力呈線性上升，調整成在既定時序T2時成為較高於二氧化碳之臨界壓力(約7.9MPa)的第1壓力P1。藉此，處理空間SP內的處理流體成為超臨界狀態。依此從時序T1起至時序T2施行的升壓步驟，相當於本發明之「升壓動作」一例。

接著升壓步驟之後，為了將處理空間SP內的壓力維持於第1壓力P1、亦即執行定壓步驟，控制單元90係依如下控制閥751~754的閥開度(定壓動作)。即，即使於升壓步驟完成之時序T2已過去的時點，仍如圖3所示，控制單元90在一定時間內增加CO2流入量與CO2流出量。然後，在從CO2流入量與CO2流出量均達同一流量FR1後，在一定時間內由控制單元90依CO2流入量與CO2流出量均成為流量FR1的方式，調整閥751~754的閥開度。

然後，在定壓步驟的後半段，由控制單元90依CO2流入量開始減少的方式，對閥751、752的閥開度進行控制。然後，在進一步經一定時間的時序T3，依CO2流出量開始減少的方式，由控制單元90對閥753、754的閥開度進行控制。藉此，CO2流出量便多於CO2流入量，而結束定壓步驟，處理空間SP內的壓力開始從第1壓力P1減少。亦即，時序T3相當於減壓步驟的開始時序。

在該減壓步驟中，控制單元90係依減少CO2流入量與CO2流出量的方式，對閥751~754的閥開度進行控制(減壓動作)。藉此，處理空間SP內的壓力低於第1壓力P1。該減壓步驟係持續直到處理空間SP內的壓力達到零的時序T4。

依此習知裝置係藉由依圖3所示分佈控制CO2流入量與CO2流出量，而依序執行升壓步驟、定壓步驟及減壓步驟。特別係在定壓步驟中，目標在於利用處理流體與液體相互擴散而使液體混合於處理流體中。然而，如上述，定壓步驟中，處理流體係依第1流量FR1朝略平行於基板S表面Sa流動，並形成處理流體的層流。所以，例如圖5的「習知技術」欄位所示，在圖案PT之殘存有處理流體(CO2)與液體(IPA)的二相狀態，難謂防止圖案PT崩壞的效果充足。

相對於此，第1實施形態中，在定壓步驟的初期階段，創造出經由旁通配管791、792的處理流體流動、亦即迂迴，可將處理空間SP中的處理流體的流量抑制為低於第1流量FR1的第2流量FR2。以下，參照圖2A、圖2B及圖4，針對本發明第1實施形態進行說明。

圖4係表示本發明基板處理方法之第1實施形態中，CO2流入量與CO2流出量之變化、及處理空間之壓力變化之一例的圖表。該第1實施形態與圖3所示習知技術的較大差異處在於：在定壓步驟的初期階段(時序T2~T2a)，創造出未形成處理流體之層流(或抑制了流量)的保持狀態；其他構成則基本上與圖3所示習知技術相同。故，僅以此差異處為中心進行詳述。

第1實施形態中，控制單元90係接著升壓步驟之後，停止處理流體朝處理空間SP的供應、及從處理空間SP排出處理流體。更具體而言，在時序T2，由控制單元90依如圖2B所示，將閥751~754從開啟狀態切換為關閉狀態。在此之同時，由控制單元90將閥755~756從關閉狀態切換為開啟狀態。依此，從流體供應部57供應的處理流體全部均經由旁通配管791、792流入於流體排出部55，繞過處理空間SP而迂迴。該迂迴狀態僅在定壓步驟的初期階段(時序T2~T2a)期間內持續，在時序T2a，由控制單元90如圖2A所示，將閥751~754從關閉狀態切換為開啟狀態，且將閥755~756從開啟狀態切換為關閉狀態。所以，在定壓步驟的初期階段，如圖4所示，處理空間SP中的處理流體呈非流通狀態，並未形成處理液層流。且，處理空間SP內保持於第1壓力P1，處理流體維持於超臨界狀態。所以，在處理空間SP中，處理流體與液體相互擴散，如圖5的「第1實施形態」欄位示意所示般，即使是圖案PT之間亦出現處理流體與液體相互混合，形成超臨界的均勻相。

依此在形成處理流體與液體有效地混合的超臨界均勻相的狀態下，如同習知技術，同樣地執行定壓步驟後半段部分與減壓步驟。

如上述，根據第1實施形態，在處理空間SP剛升壓至成為超臨界狀態的第1壓力P1後，將處理空間SP中的處理流體之流量抑低至較低於第1流量FR1的第2流量FR2(=0)。所以，可促進處理空間SP中的處理流體與液體的相互擴散。然後，進行該擴散後，從處理空間SP中排出處理流體。結果，相較於習知技術之下，可有效抑制圖案崩壞，良好地執行基板乾燥。

再者，上述第1實施形態中，為了將第2流量FR2設定為零，而設置具有旁通配管791、792與閥755、756的旁通系統。所以，在從流體供應部57連續供應處理流體的途中，藉由切換對旁通系統的迂迴與解除迂迴，可使CO2流入量急遽變更。即，可在使流體供應部57安定地經常運轉之下，追加保持步驟。

再者，在處理空間SP中的處理流體的流量維持於第2流量FR2的保持時間(=T2a-T2)，可配合處理流體與液體的組合適當地選擇，當處理流體與液體分別係「二氧化碳」與「IPA」的情況，保持時間最好設定在30秒以上且45秒以下的範圍內。其理由係當保持時間未滿30秒時，處理流體與液體的相互擴散不足，反之，若保持時間超過45秒，則因為經調溫至適於基板處理溫度的處理流體對處理空間SP的供給已停止，從處理室100之散熱造成溫度降低，將難以維持超臨界狀態。另外，為了防止溫度降低同時設定較長的保持時間，亦可追加調整處理空間SP內溫度的溫度調整手段。

再者，相關第1壓力P1，亦可配合處理流體與液體的組合適當選擇，由各種實驗已確認到，當處理流體與液體分別為「二氧化碳」與「IPA」的情況，即便將第1壓力P1設定為較低於第1實施形態(9.5MPa)的值、例如8.5MPa的情況，仍可有效地防止圖案崩壞。然而，因為二氧化碳與IPA的混合相的超臨界壓力係較高於二氧化碳的臨界壓力(7.9MPa)，接近上述8.5MPa，因而有使存在於圖案PT間之液體(IPA)的擴散移動降低的傾向。所以，相關第1壓力P1更佳係設定為較大於8.5MPa的值。

如上述，第1實施形態中，保持步驟係相當於本發明「擴散步驟」之一例，由保持步驟執行的動作係相當於本發明「擴散動作」之一例。處理室100係相當於本發明「處理容器」之一例。控制單元90係相當於本發明「控制部」之一例。

另外，本發明並不侷限於上述實施形態，在不脫逸主旨之前提下，除上述之外尚亦可進行各種變更。例如上述第1實施形態中，將保持步驟的處理流體之第2流量FR2設定為零，但亦可如圖6所示，將CO2流入量設定為略高於CO2流出量，並將第2流量FR2設定為0.1(l/min)左右(第2實施形態)。當然，第2流量FR2的值並不侷限於此，亦可將從流體供應部57輸送的處理流體其中一部分送入於處理空間SP中，另一方面將剩餘部分經由從處理室100分離設置的旁通配管791、792排出於流體排出部55中，同時從處理空間SP中排出處理流體，藉此構成第2流量FR2成為高於零、且較低於第1流量FR1的值。

再者，第1實施形態與第2實施形態中，屬於本發明「擴散步驟」一例的保持步驟中，第2流量FR2係維持一定，但亦可如圖7所示，構成為在保持步驟中，重複執行將處理空間SP中的處理流體流量在第1流量FR1與第2流量FR2之間切換的流量切換動作(第3實施形態)。

再者，上述實施形態中，係在定壓步驟的初期階段執行擴散步驟，但亦可在升壓步驟與定壓步驟之間追加擴散步驟。

再者，上述實施形態中，將支撐托架15安裝於蓋構件14的側面，使該等一體移動，惟並不侷限於此。例如亦可構成為支撐托架獨立於蓋構件進行移動。此情況下，蓋構件亦可為安裝成對處理室開口開閉自如的門狀構件。

再者，上述實施形態處理所使用的各種化學物質僅為其中一部分的例子而已，在合致於上述本發明技術思想之前提下，亦可取而代之改為使用各種物質。

以上，沿用特定實施例針對發明進行了說明，惟，該說明並非意在以限定性含意解釋。熟習此技術者，若參照發明說明當然亦可輕易思及與本發明其他實施形態同樣揭示之實施形態的各種變化例。故，所附申請專利範圍可認為係包括在不脫逸發明範圍內的該變化例或實施形態。

本發明可應用於所有之在處理容器的處理空間內對基板利用超臨界狀態之處理流體施行處理的基板處理技術。

1:基板處理裝置 10:處理單元 11:第1構件 12:第2構件 13:第3構件 14:蓋構件 15:支撐托架 16:密封構件 17:流體流路 18:排氣流路 50:供應單元 53:進退機構 55:流體排出部 57:流體供應部 70:流體流通調整部 71~74:配管 90:控制單元(控制部) 91:CPU 92:記憶體 93:儲存體 94:介面 100:處理室(處理容器) 101:開口部 102,103:輸入口 104:輸出口 151:上面 152:凹部 171,173,175,177:流路 172,176,182,186:緩衝空間 174:吐出口 178:吐出口 181:上游區域 183:下游區域 185:上游區域 187:下游區域 751,756:閥 761,762:過濾器 772:節流孔 782,783:流量計 791,792:旁通配管 FR1:第1流量 FR2:第2流量 P1:第1壓力 S:基板 Sa:(基板的)表面 SP:(處理室的)處理空間

圖1係表示可應用本發明基板處理方法之第1實施形態的基板處理裝置之概略構成圖。 圖2A係表示基板處理裝置所具備之流體流通調整部一例中，處理流體朝處理空間的供應動作、與處理流體從處理空間的排出動作的圖。 圖2B係表示基板處理裝置所具備之流體流通調整部一例中，處理流體的迂迴動作的圖。 圖3係表示習知技術中，CO2流入量與CO2流出量變化、及處理空間之壓力變化之一例的圖表。 圖4係表示本發明基板處理方法之第1實施形態中，CO2流入量與CO2流出量之變化、及處理空間之壓力變化之一例的圖表。 圖5係表示習知技術與第1實施形態中，處理流體與液體的混合狀態的圖。 圖6係表示本發明基板處理方法之第2實施形態中，CO2流入量與CO2流出量之變化、及處理空間之壓力變化之一例的圖表。 圖7係表示本發明基板處理方法之第3實施形態中，CO2流入量與CO2流出量之變化、及處理空間之壓力變化之一例的圖表。

FR1:第1流量

FR2:第2流量

P1:(高於二氧化碳的臨界壓力(約7.9MPa))第1壓力

T1:時序(開始升壓步驟)

T2:時序(開始定壓步驟與保持步驟)

T2a:時序(保持步驟結束)

T3:時序(開始減壓步驟)

T4:時序(減壓步驟結束)

Claims (9)

1. 一種基板處理方法，係一邊將在形成有圖案的表面上附著液體之基板收容於處理容器的處理空間中，一邊使用超臨界狀態之處理流體使上述基板乾燥的基板處理方法，其包括有： 升壓步驟，其係將由流體供應部送出的上述處理流體供應給上述處理空間，將上述處理空間升壓至成為超臨界狀態的第1壓力； 定壓步驟，其係對經上述升壓步驟升壓至上述第1壓力的上述處理空間供應上述處理流體，同時從上述處理空間內排出上述處理流體，藉此一邊將上述處理空間維持於上述第1壓力，一邊朝上述處理空間依第1流量流通上述處理流體； 減壓步驟，其係接著上述定壓步驟後，從上述處理空間排出上述處理流體而將上述處理空間減壓；以及 擴散步驟，其係在上述升壓步驟與上述定壓步驟之間、或上述定壓步驟的初期階段，一邊將上述處理空間維持於上述第1壓力，一邊將上述處理空間中的上述處理流體之流量抑制為低於上述第1流量的第2流量，而在上述處理空間中使上述液體與上述處理流體相互擴散。
2. 如請求項1之基板處理方法，其中，於上述擴散步驟中，將上述處理空間中的上述處理流體之流量維持於上述第2流量。
3. 如請求項1之基板處理方法，其中，於上述擴散步驟中，重複執行將上述處理空間中的上述處理流體之流量在上述第1流量與上述第2流量之間切換的流量切換動作。
4. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中，於上述擴散步驟中，使從上述流體供應部輸送的上述處理流體之全部經由從上述處理容器分離設置的旁通配管而排出，藉此使上述第2流量成為零。
5. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中，於上述擴散步驟中，從上述流體供應部輸送的上述處理流體之其中一部分被輸送至上述處理空間中，另一方面，將剩餘部分經由從上述處理容器分離設置的旁通配管排出，同時從上述處理空間排出上述處理流體，藉此使上述第2流量成為高於零、且低於上述第1流量的值。
6. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中，上述擴散步驟的執行時間係30秒以上且45秒以下的範圍內。
7. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中，上述處理流體係二氧化碳。
8. 一種基板處理裝置，係一邊將在形成有圖案的表面上附著液體之基板收容於處理容器的處理空間中，一邊使用超臨界狀態之處理流體使上述基板乾燥的基板處理裝置，其具備有： 流體供應部，其係對已收容上述基板的上述處理空間供應超臨界處理用之處理流體； 流體排出部，其係從已收容上述基板的上述處理空間排出上述處理流體； 流體流通調整部，其係針對上述處理流體從上述流體供應部朝上述處理空間的供應、及上述處理流體從上述處理空間朝上述流體排出部的排出進行調整；以及 控制部； 上述控制部係藉由控制上述流體流通調整部而執行： 升壓動作，其係利用朝上述處理空間內供應上述處理流體，使上述處理空間升壓至成為超臨界狀態的第1壓力； 定壓動作，其係利用朝升壓至上述第1壓力的上述處理空間供應上述處理流體、及從上述處理空間排出上述處理流體，而一邊將上述處理空間維持於上述第1壓力，一邊在上述處理空間中使上述處理流體依第1流量流通； 減壓動作，其係接續在上述定壓動作後，從上述處理空間排出上述處理流體，藉此將上述處理空間減壓；以及 擴散動作，其係在上述升壓動作與上述定壓動作之間、或上述定壓動作的初期階段，一邊將上述處理空間維持於上述第1壓力，一邊將上述處理空間中的上述處理流體流量抑制為低於上述第1流量的第2流量，藉此在上述處理空間中使上述液體與上述處理流體相互擴散。
9. 如請求項8之基板處理裝置，其中，具備有：從上述處理容器分離設置，將從上述流體供應部供應的上述處理流體直接輸送於上述流體排出部的旁通配管； 上述控制部係在上述擴散動作中，將從上述流體供應部供應的上述處理流體之全部或其中一部分，經由上述旁通配管輸送入上述流體排出部，而調整上述處理空間中的上述處理流體之流量。