JP2002336675A

JP2002336675A - 高圧処理装置及び方法

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Publication number: JP2002336675A
Application number: JP2001148194A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Mizobata; 一国雄溝端; Yusuke Muraoka; 祐介村岡; Kimitsugu Saito; 公続斉藤; Ryuji Kitakado; 龍治北門; Yoichi Inoue; 陽一井上; Yoshihiko Sakashita; 由彦坂下; Katsumitsu Watanabe; 克充渡邉; Masahiro Yamagata; 昌弘山形
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-11-26
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: JP4053253B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板設置時に処理槽内に混入した大気成分を
流体生成／回収系に流入させずに、純粋な処理流体を用
いて基板処理を行うことが可能な高圧処理装置及び方法
を提供する。【解決手段】基板の設置のため基板洗浄槽５の扉が開
けられると、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４及びＶ６が
閉栓され、バルブＶ５のみが開栓される。これにより、
気体の二酸化炭素が基板洗浄槽５へ供給され、大気成分
の混入を防止する槽内パージが行われる。次に、基板洗
浄槽５の扉が閉められると同時に、さらにバルブＶ６が
閉栓されて基板洗浄槽５のベントラインが形成される。
これにより、基板洗浄槽５及び配管内にある気体を二酸
化炭素ガスで大気中へ押し出し、万一混入した大気成分
が残留しないように槽内パージが行われる。その後、超
臨界二酸化炭素によって基板洗浄が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧状態の処理流
体を用いる高圧処理装置及び方法に関し、より特定的に
は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板の如きＦＰ
Ｄ（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ）用基板、フ
ォトマスク用ガラス基板及び光ディスク用基板など（以
下、単に「基板」と称する）に、高圧流体を供給する当
該基板の高圧処理装置及び方法、例えば基板に付着した
不要物の除去処理等を行う高圧処理装置及び方法に関す
る。また、本発明は、基板表面に付着した水分を除去す
る乾燥処理や、基板表面に存在する不要な部分を除去す
る現像処理に用いられる高圧処理装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品等が形成された基板の洗
浄における脱フロン化の流れに伴い、超臨界二酸化炭素
のような低粘度の高圧状態の処理流体を剥離液又はリン
ス液として使用することが注目されている。

【０００３】また、近年の半導体デバイスの縮小化（シ
ュリンク）によって、更にデバイスの設計ルール（テク
ノロジーノード）がより微細化しており、その勢いは更
に加速されている。この様な半導体デバイスにおいて
は、構造上非常に微細な溝（トレンチ）や穴（ホール）
の洗浄が必要である。前者はキャパシタ（コンデンサの
容量部分）や横配線（平面的な配線）、後者は縦配線
（三次元的な配線、横配線と横配線との接続、トランジ
スタのゲート電極への接続）等である。

【０００４】この様な微細な構造では、その幅と深さの
比、いわゆるアスペクト比（縦横比）が非常に大きくな
ってきており、幅が狭く深い溝や径が小さく深い穴が形
成されている。この幅や径がサブミクロンになってい
て、そのアスペクト比も１０を超えるようなものが出現
している。この様な微細構造をドライエッチング等で半
導体基板上に製造した後には、上部の平坦部分のみなら
ず、溝や穴の側壁やその底にレジスト残骸や、ドライエ
ッチングで変質したレジスト、底の金属とレジストの化
合物、酸化した金属等の汚染が残っている。

【０００５】これらの汚染は、従来、溶液系の薬液によ
って洗浄されていた。しかし、この様な微細な構造で
は、薬液の侵入及び純水による置換がスムーズにいか
ず、洗浄不良が生じるようになってきている。また、エ
ッチングされた絶縁物が配線による電気信号の遅延を防
止するために、低誘電率の材料（いわゆるＬｏｗ−ｋ
材）を使用しなくてはならなくなり、薬液によってその
特性である低誘電率が悪化すると言う問題が発生してい
る。その他、配線用の金属が露出している場合は、金属
を溶解する薬液が使用できない等の制限も生じている。

【０００６】このような、半導体デバイスの微細構造の
洗浄に、その特性から超臨界流体が注目されている。こ
こで、超臨界流体とは、図３に示すように、臨界圧力Ｐ
ｃ以上かつ臨界温度Ｔｃ以上（同図網掛け部分）で得ら
れる物質の状態をいう。この超臨界流体は、液体と気体
の中間的性質を有するため、精密な洗浄に適していると
いえる。すなわち、超臨界流体は、液体に近い密度を持
ち溶解性が高いため、有機成分の洗浄に有効であり、気
体のように拡散性が優れるため、短時間に均一な洗浄が
可能であり、気体のように粘度が低いため、微細な部分
の洗浄に適しているのである。

【０００７】この超臨界流体に変化させる物質には、二
酸化炭素、水、亜酸化窒素、アンモニア、エタノール等
が用いられる。そして、二酸化炭素は、臨界圧力Ｐｃが
７．４ＭＰａ、臨界温度Ｔｃが約３１℃であり、比較的
簡単に超臨界状態が得られること、及び無毒であること
から、多く用いられている。

【０００８】二酸化炭素の超臨界流体そのものは不活性
であるが、二酸化炭素流体はヘキサン程度の溶解力を有
しているため、基板表面の水分や油脂分等の除去は容易
に行える。また、例えば、半導体基板の汚染の洗浄に使
用されるアミン類やフッ化アンモン等を混入させると、
ある適当な濃度範囲で多成分系の超臨界流体となり、微
細なデバイス構造に容易に侵入して上記の汚染を除去で
きる。また、汚染と共に混入しているアミン類やフッ化
アンモン等を容易に微細デバイス構造より除去可能であ
る。

【０００９】また、超臨界流体では、溶液系の薬液のよ
うに低誘電率の絶縁物に浸透しても残留しないため、そ
の特性を変化させることが無い。従って、半導体デバイ
スの微細構造の洗浄に非常に適している。

【００１０】上記超臨界流体を用いて基板の洗浄処理を
行う装置としては、図４に示す構成が考えられる。図４
に示す高圧処理装置は、液体の二酸化炭素が封入された
ボンベ１１と、凝縮器１２と、昇圧器１３と、加熱器１
４と、基板洗浄槽１５と、減圧器１７と、分離回収槽１
８と、バルブＶ１，Ｖ２とで構成される。

【００１１】以下、この構成による高圧処理装置の洗浄
動作を簡単に説明する。まず、被洗浄物である基板が、
基板洗浄槽１５内に設置されて密閉される。基板が設置
されると、以下の洗浄処理が開始される。最初にボンベ
１１の液化二酸化炭素が、凝縮器１２へ供給されて液体
のまま貯留される。液化二酸化炭素は、昇圧器１３にお
いて臨界圧力Ｐｃ以上の圧力まで昇圧され、さらに加熱
器１４において臨界温度Ｔｃ以上の温度まで加熱されて
超臨界二酸化炭素となり、基板洗浄槽１５へ送られる。
基板洗浄槽１５では、超臨界二酸化炭素と基板とを接触
させることで洗浄が行われる。

【００１２】基板洗浄後の汚染物質（洗浄によって基板
から超臨界二酸化炭素に混入した有機物、無機物、金
属、パーティクル、水等）が混じった超臨界二酸化炭素
は、減圧器１７において最終的な減圧がなされて気化さ
れた後、分離回収槽１８において気体の二酸化炭素ガス
と汚染物質とに分離される。分離された汚染物質は排出
され、二酸化炭素ガスは、回収されて凝縮器１２で再利
用される。以上の洗浄処理が所定の時間繰り返された、
基板洗浄が完了する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の高圧処理装置の構成では、基板を基板洗浄槽１
５内に設置させる際に、扉の開口部から槽内に大気が混
入してしまう。このため、洗浄処理後の超臨界流体を回
収／再利用する際に、基板洗浄槽１５内に混入した大気
成分が超臨界流体生成／回収系に流入して、洗浄に用い
る超臨界流体の純度を低下させることとなる。

【００１４】このような高圧処理装置が半導体基板の洗
浄に用いられる場合、基板洗浄槽１５はクリーンルーム
内に設置される。このクリーンルーム内の空気には、Ｓ
Ｏｘ、ＮＯｘの他、シロキサン、ボロン、有機物ベーパ
等の各種汚染物質が含まれているためである。

【００１５】この純度の低下は、回収されて再利用され
る二酸化炭素ガスの凝縮温度等の変化による系の不安定
要因を招き、超臨界二酸化炭素を用いた基板洗浄の性能
を悪化させる原因となる。

【００１６】このような問題は、超臨界流体を用いた洗
浄方式に限らず、亜臨界流体や、例えばアンモニアによ
る高圧ガスを用い、密閉処理槽内で基板を現像、洗浄、
乾燥等の高圧処理する場合にも同様である。

【００１７】ここで、亜臨界流体とは、一般的に図３に
おいて、臨界点手前の領域にある高圧状態の液体を言
う。この領域の流体は、超臨界流体とは、区別される場
合があるが、密度等の物理的性質は連続的に変化するた
め、物理的な境界は存在しなく、亜臨界流体として使用
される場合もある。亜臨界あるいは広義には臨界点近傍
の超臨界領域に存在するものは高密度液化ガスとも称す
る。

【００１８】すなわち、このような高圧流体を用いる高
圧処理装置で、処理後の高圧処理流体を回収／再利用さ
せると処理性能の悪化を防止する上で、改善の余地があ
るものであった。

【００１９】それ故に、本発明の目的は、基板設置時に
処理槽内に混入した大気成分を高圧流体生成／回収系に
流入させずに、純粋な高圧流体を用いて基板処理を行う
ことが可能な高圧処理装置及び方法を提供することであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記目
的を達成するために、本発明は以下に述べる特徴を有し
ている。第１の発明は、高圧流体を用いて基板に所定の
処理を施す高圧処理装置であって、所定の処理流体を高
圧状態にして供給する高圧流体供給部と、高圧流体供給
部から供給された高圧流体を、処理槽内に設置された基
板と接触させて処理する基板処理部と、基板処理部での
基板処理後の高圧流体を回収して再利用させる高圧流体
回収部と、高圧流体と同一成分の雰囲気置換流体を、処
理槽内へ供給する供給処理部と、処理槽内の気体を排出
する排出処理部とを備え、処理槽内に基板が設置され密
閉されてから高圧流体が供給されるまで、供給処理部が
雰囲気置換流体を処理槽内へ供給すると共に、排出処理
部が当該雰囲気置換流体の供給によって押し出される処
理槽内の気体を排出することを特徴とする。

【００２１】上記のように、第１の発明によれば、基板
が設置される処理槽にベントラインを形成し、処理に用
いる高圧流体と同一成分の雰囲気置換流体を処理槽へ供
給することによって、基板設置時に混入した大気成分
を、この流体で押し出す。これにより、処理槽内に混入
した大気成分が高圧流体回収部へ流入することがない。

【００２２】第２の発明は、第１の発明に従属する発明
であって、供給処理部は、高圧状態にされる前の処理流
体を雰囲気置換流体として供給することを特徴とする。

【００２３】上記のように、第２の発明によれば、雰囲
気置換流体として高圧状態にされる前の処理流体を用い
る。このことによって、同一成分の雰囲気置換流体が容
易に得られる。

【００２４】第３の発明は、超臨界流体を用いて基板に
所定の処理を施す高圧処理装置であって、所定の超臨界
流体を供給する超臨界流体供給部と、超臨界流体供給部
から供給された超臨界流体を、処理槽内に設置された基
板と接触させて処理する基板処理部と、基板処理部での
基板処理後の超臨界流体を回収して再利用させる超臨界
流体回収部と、超臨界流体と同一成分の雰囲気置換流体
を、処理槽内へ供給する供給処理部と、処理槽内の気体
を排出する排出処理部とを備え、処理槽内に基板が設置
され密閉されてから超臨界流体が供給されるまで、供給
処理部が雰囲気置換流体を処理槽内へ供給すると共に、
排出処理部が当該雰囲気置換流体の供給によって押し出
される処理槽内の気体を排出することを特徴とする。

【００２５】上記のように、第３の発明によれば、基板
が設置される処理槽にベントラインを形成し、処理に用
いる超臨界流体と同一成分の流体を処理槽へ供給するこ
とによって、基板設置時に混入した大気成分をこの流体
で押し出す。これにより、処理槽内に混入した大気成分
が超臨界流体回収部へ流入することがなくなるため、純
度を低下させることなく純粋な超臨界流体を用いて基板
処理を行うことができる。

【００２６】第４の発明は、第３の発明に従属する発明
であって、供給処理部は、超臨界状態にされる前の処理
流体を雰囲気置換流体として供給することを特徴とす
る。

【００２７】上記のように、第４の発明によれば、雰囲
気置換流体として超臨界状態にされる前の処理流体を用
いる。このことによって、同一成分の雰囲気置換流体が
容易に得られる。

【００２８】第５の発明は、第３及び第４の発明に従属
する発明であって、さらに、処理槽内に基板が設置され
て密閉されるまで、供給処理部が雰囲気置換流体を処理
槽へ供給することを特徴とする。

【００２９】上記のように、第５の発明によれば、処理
槽の扉が開放されている状態で、処理に用いる超臨界流
体と同一成分の流体を処理槽へ供給する。これにより、
大気開放状態での洗浄槽内への大気成分混入自体を、事
前に防止することができる。

【００３０】第６の発明は、第３〜第５の発明に従属す
る発明であって、基板処理部は、超臨界流体を循環させ
て基板の処理を行うことを特徴とする。

【００３１】上記のように、第６の発明によれば、基板
の処理に用いる超臨界流体を効率的に使用することがで
きる。

【００３２】第７の発明は、第３〜第６の発明に従属す
る発明であって、供給処理部は、助剤が混合されていな
い純粋な超臨界流体を供給することを特徴とする。

【００３３】上記のように、第７の発明によれば、供給
処理部は、純粋な流体を供給する。よって、助剤を必要
以上に消費しない。

【００３４】第８の発明は、超臨界流体を用いて基板に
所定の処理を施す高圧処理方法であって、基板を処理す
るための処理槽内に基板が設置され密閉された後、超臨
界流体と同一成分の雰囲気置換流体を当該処理槽内へ供
給するステップと、供給される雰囲気置換流体によって
押し出される処理槽内の気体を排出するステップと、所
定の超臨界流体を供給するステップと、供給された超臨
界流体を用いて、処理槽内に設置された基板を処理する
ステップと、基板処理後の超臨界流体を回収して再利用
させるステップとを備える。

【００３５】上記のように、第８の発明によれば、基板
が設置され密閉された後、処理に用いる超臨界流体と同
一成分の流体を処理槽へ供給すると共に、処理槽内の気
体を押し出して排出する。これにより、基板設置時に処
理槽内に混入した大気成分を排除することができるの
で、超臨界流体を回収する経路への大気成分の流入を防
止でき、純度を低下させることなく純粋な超臨界流体を
用いて基板処理を行うことができる。

【００３６】第９の発明は、第８の発明に従属する発明
であって、雰囲気置換流体が、超臨界状態にされる前の
処理流体であることを特徴とする。

【００３７】上記のように、第９の発明によれば、雰囲
気置換流体として超臨界状態にされる前の処理流体を用
いる。このことによって、同一成分の雰囲気置換流体が
容易に得られる。

【００３８】第１０の発明は、第８及び第９の発明に従
属する発明であって、処理槽内に基板が設置されて密閉
されるまで、雰囲気置換流体を処理槽内に供給するステ
ップをさらに備える。

【００３９】上記のように、第１０の発明によれば、処
理槽の扉が開放されている状態においても、処理に用い
る超臨界流体と同一成分の流体を処理槽へ供給する。こ
れにより、大気開放状態での処理槽内への大気成分混入
自体を、事前に防止することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照して詳細に説明する。本発明の高圧処理装
置における処理とは、例えばレジストが付着した半導体
基板のように汚染物質が付着している被処理体から、汚
染物質を剥離・除去する洗浄処理が代表例としてあげら
れる。また、被処理体としての基板は、半導体基板に限
定されず、金属、プラスチック、セラミック等の各種基
材の上に、異種物質の非連続又は連続層が形成もしくは
残留しているようなものが含まれる。

【００４１】図１は、本発明の一実施形態に係る高圧処
理装置の構成を示すブロック図である。図１において、
本実施形態に係る高圧処理装置は、ボンベ１と、凝縮器
２と、昇圧器３と、加熱器４と、基板洗浄槽５と、減圧
器７と、分離回収槽８と、バルブＶ１〜Ｖ６と、循環用
ポンプ６と、気化器２１とで構成される。

【００４２】まず、本実施形態の高圧処理装置の各構成
を説明する。ボンベ１には、基板の洗浄に用いられる液
化状の二酸化炭素が封入されている。凝縮器２は、分離
回収槽８から供給される気体の二酸化炭素を冷却して液
化させる。昇圧器３は、凝縮器２で液化された液化二酸
化炭素を、臨界圧力Ｐｃ以上の所定の圧力まで昇圧させ
る。加熱器４は、昇圧器３で昇圧された液化二酸化炭素
を、臨界温度Ｔｃ以上の所定の温度まで加熱する。これ
により、液化二酸化炭素が超臨界流体へ変化する（図３
を参照）。この超臨界二酸化炭素が、本発明に適用可能
な高圧状態の処理流体の１つに相当する。

【００４３】処理槽としての基板洗浄槽５では、生成さ
れた超臨界二酸化炭素を用いて基板が洗浄される。減圧
器７は、基板洗浄槽５において洗浄処理が終わった超臨
界二酸化炭素を、減圧によって気化させる。分離回収槽
８では、減圧器７で気化された二酸化炭素ガスと汚染物
質とが分離されると共に、二酸化炭素ガスが再び凝縮器
２へ供給される。

【００４４】バルブＶ１、Ｖ２は、超臨界流体生成／回
収系と洗浄処理循環系とを分離させるために用いられる
バルブである。バルブＶ１は、昇圧器３の二次側と加熱
器４の一次側とを接続する配管上に設けられる。バルブ
Ｖ２は、基板洗浄槽５の二次側と減圧器７の一次側とを
接続する配管上に設けられる。

【００４５】バルブＶ３、Ｖ４は、洗浄処理循環系を形
成するために用いられるバルブである。バルブＶ３は、
循環用ポンプ６の排出口と加熱器４の一次側とを接続す
る配管上に設けられる。バルブＶ４は、基板洗浄槽５の
二次側と循環用ポンプ６の吸入口とを接続する配管上に
設けられる。

【００４６】バルブＶ５、Ｖ６は、基板洗浄槽５内をパ
ージ（雰囲気置換）させるために用いられるバルブであ
る。バルブＶ５は、ボンベ１と気化器２１を介して基板
洗浄槽５の一次側とを接続する配管上に設けられる。バ
ルブＶ６は、基板洗浄槽５の二次側を大気中に開放させ
る配管上に設けられる。

【００４７】ここで、ボンベ１からバルブＶ１を介して
基板洗浄槽５に至る配管系が本発明の高圧流体の供給部
に相当し、ボンベ１からバルブＶ５を介して基板洗浄槽
５までの配管系が供給処理部に相当し、基板洗浄槽５か
らバルブＶ６を経て大気中に開放される配管系が排出処
理部に相当する。そして、基板洗浄槽５が基板処理部を
構成し、基板洗浄槽５からバルブＶ２を介して凝縮器２
に至る配管系が回収部を構成する。

【００４８】次に、この構成による本実施形態に係る高
圧処理装置で行われる高圧処理、すなわち基板の洗浄動
作を説明する。なお、本実施形態では、処理流体として
二酸化炭素を用いた場合を説明するが、その他、亜酸化
窒素、アルコール、エタノール、水等の超臨界流体の状
態へ変化できる物質であってもよい。また、本実施形態
の基板洗浄槽に用いられる基板洗浄方式は、複数の基板
を同時に洗浄するバッチ方式又は枚葉方式のいずれであ
ってもよい。

【００４９】まず、被洗浄物である基板が基板洗浄槽５
内に設置される。基板が設置されると、バルブＶ１，Ｖ
２，Ｖ３，Ｖ４及びＶ６が閉栓、バルブＶ５のみが開栓
される（ステップＳ２１）。

【００５０】最初に、処理流体として用いられる二酸化
炭素はボンベ１内に５〜６ＭＰａの圧力で液体状流体と
して貯留されており、この液化二酸化炭素が図示しない
ポンプによりボンベ１から取り出され気化器２１に送ら
れて気化される。バルブＶ５の開栓によって、気化され
た二酸化炭素ガスが基板洗浄槽５へ雰囲気置換として供
給される（ステップＳ２２）。

【００５１】このように、本発明では、まず基板洗浄槽
５の扉が開いている状態で、洗浄に用いる超臨界二酸化
炭素と同一成分の処理流体、すなわち昇圧や加熱するこ
となく二酸化炭素ガスを雰囲気置換流体として供給する
ことによって、基板洗浄槽５内への大気成分の混入を防
止する（開放槽内パージ）。

【００５２】次に、基板が設置され基板洗浄槽５の扉が
閉められると同時に、さらにバルブＶ６が開栓される
（ステップＳ２３）。このバルブＶ６の開栓によって、
ボンベ１→基板洗浄槽５→大気開放という経路（ベント
ライン）が形成され、二酸化炭素ガスが継続して供給さ
れる（ステップＳ２４）。

【００５３】このように、本発明では、基板洗浄槽５の
扉が閉められた状態で二酸化炭素ガスを継続して供給す
ることによって、基板洗浄槽５及び配管内にある気体を
大気中へ押し出し（すなわち、基板洗浄槽５及び配管内
にある気体を二酸化炭素ガスで置換し）、万一混入した
大気成分が残留しないように雰囲気置換する（密閉槽内
パージ）。

【００５４】混入した大気成分が押し出されて、基板洗
浄槽５及び配管内が二酸化炭素ガスのみで満たされる
と、バルブＶ５，Ｖ６が閉栓され、バルブＶ１，Ｖ２が
開栓されて、超臨界流体生成／回収系が形成される（ス
テップＳ２５）。超臨界流体生成／回収系が形成される
と、ボンベ１から液化二酸化炭素が凝縮器２へ供給され
る。

【００５５】凝縮器２で液体として貯蔵される液化二酸
化炭素は、昇圧器３において臨界圧力Ｐｃ以上の圧力ま
で昇圧され、さらに加熱器４において臨界温度Ｔｃ以上
の所定の温度まで加熱されて超臨界流体となり、基板洗
浄槽５へ順次送られる（以上ステップＳ２５）。

【００５６】ここで、所定の圧力及び温度は、洗浄対象
である基板の種類や所望する洗浄性能に基づいて、自由
に設定することが可能である。そして、基板洗浄槽５で
は、この高圧状態の超臨界二酸化炭素によって基板の洗
浄が行われる。

【００５７】超臨界流体生成／回収系（加熱器４の二次
側から減圧器７の一次側までの間）が超臨界二酸化炭素
で満たされると、バルブＶ１，Ｖ２の閉栓、バルブＶ
３，Ｖ４の開栓及び循環用ポンプ６の動作ＯＮによっ
て、超臨界二酸化炭素を所定の時間だけ洗浄処理循環系
で循環させて基板の洗浄が行われる（ステップＳ２
６）。

【００５８】この基板の循環洗浄は、超臨界二酸化炭素
の消費を押え、有効利用させるために行われる。これに
よって、ランニングコストの低減が達成され、より経済
的な処理が可能となる。なお、洗浄対象となる基板によ
っては、超臨界二酸化炭素に助剤（レジスト剥離のため
のアミンやフッ化アンモン等の薬液）を基板洗浄槽５直
前の配管上で混合させて洗浄が行われる場合があるが、
本発明では、助剤が混合されていない純粋な二酸化炭素
ガスによって各槽内パージが行われる。

【００５９】基板の洗浄が終わると、バルブＶ２が開栓
されて超臨界二酸化炭素の回収／再利用が行われる（ス
テップＳ２７）。基板洗浄によって汚染物質が混じった
高圧状態の超臨界二酸化炭素は、減圧器７において減圧
されて気化された後、分離回収槽８において気体の二酸
化炭素と汚染物質とに分離される。分離された汚染物質
は排出され、二酸化炭素ガスは、回収されて凝縮器２で
再利用される。例えば、この減圧器７は、超臨界二酸化
炭素を約８０℃以上に維持し、圧力を１５ＭＰａから６
ＭＰａに減圧することで気体の二酸化炭素とする。

【００６０】超臨界二酸化炭素の回収が完了すると、バ
ルブ２，Ｖ３，Ｖ４が閉栓され、バルブＶ５，Ｖ６が開
栓されて、基板洗浄槽５内に再び二酸化炭素ガスが供給
される（密閉槽内パージ）（ステップＳ２８）。そし
て、基板洗浄槽５内に設置された基板の取り出しは、バ
ルブＶ６が閉栓され、基板洗浄槽５内への大気成分の混
入が防止された状態（開放槽内パージ）で行われる（ス
テップＳ２９）。

【００６１】その後、基板が基板洗浄槽５から取り出さ
れて扉が閉められると、バルブＶ５が閉栓されて処理が
終了する（ステップＳ３０）。なお、引き続き別の基板
を洗浄する場合には、ステップＳ２９の終了後にステッ
プＳ２３へ戻って、上述した処理を繰り返せばよい。

【００６２】以上のように、本発明の一実施形態に係る
高圧処理装置及び方法は、基板の設置時に、洗浄に用い
る超臨界流体と同一成分の流体を基板洗浄槽５へ供給す
ることによって、大気開放状態での基板洗浄槽５内への
大気成分混入を防止する（開放槽内パージ）。さらに、
密閉された基板洗浄槽５にベントラインを形成して流体
を基板洗浄槽５へ供給することによって、万一混入した
大気成分をこの雰囲気置換流体で押し出す（密閉槽内パ
ージ）。これにより、基板設置時に基板洗浄槽５内に混
入した大気成分が超臨界流体生成／回収系に流入するこ
とがなくなるため、純度を低下させることなく純粋な超
臨界流体を用いて基板洗浄を行うことができる。

【００６３】なお、本発明は、上述した実施例及び変形
例に限定されるものではなく、以下のように他の形態で
も実施することができる。

【００６４】（１）上記実施形態では、基板洗浄槽５の
扉が開いている状態で二酸化炭素ガスを供給することに
よって、基板洗浄槽５内への大気成分の混入防止処理
（開放槽内パージ）をまず行った（ステップＳ２１，Ｓ
２２）。しかし、この処理を行うことなく、基板洗浄槽
５の扉が閉められた状態で二酸化炭素ガスを供給するこ
とによって、基板洗浄槽５及び配管内にある気体を大気
中へ押し出し、混入した大気成分が残留しないようにす
る処理（密閉槽内パージ）だけを行ってもよい。この場
合でも、上述した効果を奏することができる。

【００６５】（２）また、上記実施形態では、槽内パー
ジを行うことで基板洗浄槽５及び配管内にある気体を大
気中に押し出すようにしているが、バルブＶ３，Ｖ４及
び循環用ポンプ６で構成される洗浄処理循環系と、バル
ブＶ６を介して配管内にある気体を大気に押し出すよう
にしてもよい。

【００６６】（３）また、上記実施形態では、基板洗浄
槽５及び配管内にある気体を大気中へ押し出すための専
用のバルブＶ６を設けた場合を説明したが、気体を排出
できる経路が別に存在すれば（例えば、分離回収槽８の
排出経路）、このバルブＶ６による排出経路を個別に設
ける必要はない。

【００６７】（４）また、上記実施形態では、超臨界二
酸化炭素の有効利用のため、バルブＶ３，Ｖ４及び循環
用ポンプ６を用いて洗浄処理循環系を構成し、超臨界二
酸化炭素を所定の期間だけ循環させて基板の洗浄を行う
ようにしている。しかし、洗浄処理循環系を構成するこ
となく、超臨界流体生成／回収系だけで基板洗浄を行う
ようにしてもよい。

【００６８】（５）さらに、各バルブＶ１〜Ｖ６の設置
場所は、上記実施形態で説明した位置に限られず、上述
したベントラインが形成できる配置であれば他の位置に
設けても構わない。

【００６９】（６）また、上記実施形態において基板洗
浄槽５の下流側に減圧器７を配置して、超臨界流体を気
化した後、分離回収槽８に送出する構成としているが、
分離回収槽８において減圧した後、気液分離するよう構
成してもよい。

【００７０】（７）また、上記高圧処理装置は、基板洗
浄について説明したが、これに限られず、高圧流体と高
圧流体以外の薬液を用いて、基板上から不要な物質を除
去する乾燥や現像処理等は、全て本発明の高圧処理の対
象とすることができる。すなわち、基板洗浄槽５にリン
ス洗浄（水洗）後の基板を搬入設置する。この基板洗浄
槽５内で基板に付着した水分を超臨界又は亜臨界状態に
ある高圧状態の処理流体中に溶解し除去する。この後、
処理流体は、上記実施形態と同様に回収され再利用され
る。

【００７１】また、基板現像は、レジストパターン形成
済みのシリコンウェハを、基板洗浄槽５に搬入設置す
る。この基板洗浄槽５内で基板上のレジストパターンを
超臨界又は亜臨界状態にある高圧状態の処理流体で現像
する。

【００７２】（８）また、基板の処理動作は、現像処
理、洗浄処理、乾燥処理を単独で実施する場合に限られ
るものではなく、現像処理が終了した基板に対して乾燥
処理を引き続き行うように実施してもよい。また、乾燥
処理が終了した基板に対して引き続き洗浄処理を行うよ
うに実施してもよい。

【００７３】（９）また、上記実施形態において、処理
流体は基板洗浄槽５に超臨界流体として供給されるが、
基板洗浄槽５に供給される所定の高圧状態とは１ＭＰａ
以上の圧力の流体である。好ましくは、高密度、高溶解
性、低粘度、高拡散性の性質が認められる流体である。
高圧流体を用いるのは、拡散係数が高く、溶解した汚染
物質を媒体中に分散することができるためであり、より
高圧にして超臨界流体として場合には、気体と液体の中
間の性質を有するようになって微細なパターン部分にも
より一層浸透することができるようになるためである。
また、高圧流体も密度は液体に近く、気体に比べて遙に
大量の添加剤（薬液）を含むことができる。

【００７４】さらに好ましいものは、超臨界状態又は亜
臨界状態の流体である。洗浄並びに洗浄後のリンス工程
や乾燥・現像工程等は、５〜３０ＭＰａの亜臨界（高圧
流体）又は超臨界流体を用いることが好ましく、より好
ましくは７．１〜２０ＭＰａ下でこれらの処理を行うこ
とである。

【００７５】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る高圧処理装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る高圧処理方法の手順
を示すフローチャートである。

【図３】超臨界流体を説明する図である。

【図４】超臨界流体を用いて基板洗浄を行う従来装置の
構成の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，１１…ボンベ２，１２…凝縮器３，１３…昇圧器４，１４…加熱器５，１５…基板洗浄槽６…循環用ポンプ７，１７…減圧器８，１８…分離回収槽２１…気化器Ｖ１〜Ｖ６…バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４１Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４１ (72)発明者村岡祐介京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者斉藤公続京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者北門龍治京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者井上陽一兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者坂下由彦兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者渡邉克充兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者山形昌弘兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内Ｆターム(参考） 2H088 FA21 HA01 2H090 JC19 3B116 AA01 AB02 BB02 BB72 BB88 BB90 CD11 CD22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧流体を用いて基板に所定の処理を施
す高圧処理装置であって、所定の処理流体を高圧状態にして供給する高圧流体供給
部と、前記高圧流体供給部から供給された高圧流体を、処理槽
内に設置された基板と接触させて処理する基板処理部
と、前記基板処理部での基板処理後の前記高圧流体を回収し
て再利用させる高圧流体回収部と、前記高圧流体と同一成分の雰囲気置換流体を、前記処理
槽内へ供給する供給処理部と、前記処理槽内の気体を排出する排出処理部とを備え、前記処理槽内に基板が設置され密閉されてから前記高圧
流体が供給されるまで、前記供給処理部が前記雰囲気置
換流体を前記処理槽内へ供給すると共に、前記排出処理
部が当該雰囲気置換流体の供給によって押し出される前
記処理槽内の気体を排出することを特徴とする、高圧処
理装置。
【請求項２】前記供給処理部は、高圧状態にされる前
の処理流体を前記雰囲気置換流体として供給することを
特徴とする、請求項１に記載の高圧処理装置。
【請求項３】超臨界流体を用いて基板に所定の処理を
施す高圧処理装置であって、所定の超臨界流体を供給する超臨界流体供給部と、前記超臨界流体供給部から供給された超臨界流体を、処
理槽内に設置された基板と接触させて処理する基板処理
部と、前記基板処理部での基板処理後の前記超臨界流体を回収
して再利用させる超臨界流体回収部と、前記超臨界流体と同一成分の雰囲気置換流体を、前記処
理槽内へ供給する供給処理部と、前記処理槽内の気体を排出する排出処理部とを備え、前記処理槽内に基板が設置され密閉されてから前記超臨
界流体が供給されるまで、前記供給処理部が前記雰囲気
置換流体を前記処理槽内へ供給すると共に、前記排出処
理部が当該雰囲気置換流体の供給によって押し出される
前記処理槽内の気体を排出することを特徴とする、高圧
処理装置。
【請求項４】前記供給処理部は、超臨界状態にされる
前の処理流体を前記雰囲気置換流体として供給すること
を特徴とする、請求項３に記載の高圧処理装置。
【請求項５】さらに、前記処理槽内に基板が設置され
て密閉されるまで、前記供給処理部が前記雰囲気置換流
体を前記処理槽へ供給することを特徴とする、請求項３
又は４に記載の高圧処理装置。
【請求項６】前記基板処理部は、前記超臨界流体を循
環させて基板の処理を行うことを特徴とする、請求項３
〜５のいずれかに記載の高圧処理装置。
【請求項７】前記供給処理部は、助剤が混合されてい
ない純粋な超臨界流体を供給することを特徴とする、請
求項３〜６のいずれかに記載の高圧処理装置。
【請求項８】超臨界流体を用いて基板に所定の処理を
施す高圧処理方法であって、基板を処理するための処理槽内に基板が設置され密閉さ
れた後、前記超臨界流体と同一成分の雰囲気置換流体を
当該処理槽内へ供給するステップと、供給される前記雰囲気置換流体によって押し出される前
記処理槽内の気体を排出するステップと、所定の超臨界流体を供給するステップと、供給された前記超臨界流体を用いて、前記処理槽内に設
置された基板を処理するステップと、基板処理後の前記超臨界流体を回収して再利用させるス
テップとを備える、高圧処理方法。
【請求項９】前記雰囲気置換流体が、超臨界状態にさ
れる前の処理流体であることを特徴とする、請求項８に
記載の高圧処理方法。
【請求項１０】前記処理槽内に基板が設置されて密閉
されるまで、前記雰囲気置換流体を前記処理槽内に供給
するステップをさらに備える、請求項８又は９に記載の
高圧処理方法。