JP4053253B2

JP4053253B2 - High pressure processing apparatus and method

Info

Publication number: JP4053253B2
Application number: JP2001148194A
Authority: JP
Inventors: 一国雄溝端; 祐介村岡; 公続斉藤; 龍治北門; 陽一井上; 由彦坂下; 克充渡邉; 昌弘山形
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Kobe Steel Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Kobe Steel Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: JP2002336675A

Description

【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ＦＰＤ（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Ｐｃ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１４と、基板洗浄槽１５と、減圧器１７と、分離回収槽１８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て、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１５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、ＳＯｘ、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，Ｖ２，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Ｖ３，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Ｓ２６）。
【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６ＭＰａ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Ｖ２，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，Ｓ２２）。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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure processing apparatus and method using a processing fluid in a high-pressure state, and more specifically, a semiconductor substrate, an FPD (Flat Panel Display) substrate such as a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, and an optical disk. The present invention relates to a high-pressure processing apparatus and method for supplying a high-pressure fluid to a substrate for use (hereinafter simply referred to as “substrate”), for example, a high-pressure processing apparatus and method for removing unnecessary substances attached to the substrate. The present invention also relates to a high-pressure processing apparatus and method used for a drying process for removing moisture adhering to the substrate surface and a developing process for removing unnecessary portions present on the substrate surface.
[0002]
[Prior art]
In recent years, attention has been paid to the use of a low-viscosity, high-pressure processing fluid such as supercritical carbon dioxide as a stripping solution or rinsing liquid in accordance with the flow of defluorination in cleaning substrates on which electronic components and the like are formed. Yes.
[0003]
In addition, with the recent reduction (shrinking) of semiconductor devices, the device design rules (technology nodes) are further miniaturized, and the momentum is further accelerated. In such a semiconductor device, it is necessary to clean a very fine groove (trench) or hole (hole) in terms of structure. The former is a capacitor (capacitor portion of the capacitor) and horizontal wiring (planar wiring), and the latter is vertical wiring (three-dimensional wiring, connection between horizontal wiring and horizontal wiring, connection to the gate electrode of a transistor), etc. .
[0004]
In such a fine structure, the ratio between the width and the depth, that is, the so-called aspect ratio (aspect ratio) has become very large, and a narrow groove with a deep groove and a deep hole with a small diameter are formed. Such widths and diameters are submicron, and an aspect ratio of more than 10 has appeared. After manufacturing such a fine structure on a semiconductor substrate by dry etching or the like, not only the flat portion at the top, but also the resist debris on the side walls and bottom of the grooves and holes, the resist altered by dry etching, the bottom metal And contamination of resist compounds, oxidized metals, etc. remains.
[0005]
Conventionally, these contaminations have been washed with a solution-type chemical. However, in such a fine structure, the penetration of the chemical solution and the replacement with pure water do not go smoothly, resulting in poor cleaning. In addition, in order to prevent the electrical delay due to the etched insulator from being delayed by the wiring, a low dielectric constant material (so-called low-k material) must be used. The problem of getting worse is occurring. In addition, when the metal for wiring is exposed, there is a restriction that a chemical solution that dissolves the metal cannot be used.
[0006]
Supercritical fluids are attracting attention for cleaning the fine structure of semiconductor devices due to their characteristics.
Here, as shown in FIG. 3, the supercritical fluid means a state of a substance obtained at a critical pressure Pc or higher and a critical temperature Tc or higher (shaded portion in the figure). Since this supercritical fluid has an intermediate property between liquid and gas, it can be said that it is suitable for precise cleaning. In other words, supercritical fluid has a density close to that of a liquid and has high solubility, so it is effective for cleaning organic components, and it has excellent diffusibility like gas. Because of its low viscosity, it is suitable for cleaning fine parts.
[0007]
Carbon dioxide, water, nitrous oxide, ammonia, ethanol or the like is used as the substance to be changed to the supercritical fluid. Carbon dioxide is often used because it has a critical pressure Pc of 7.4 MPa and a critical temperature Tc of about 31 ° C., and can easily obtain a supercritical state and is non-toxic.
[0008]
Although the supercritical fluid of carbon dioxide itself is inactive, the carbon dioxide fluid has a solubility of about hexane, so that it is possible to easily remove moisture, oil and fat from the substrate surface. In addition, for example, when amines or ammonium fluoride used for cleaning contamination of a semiconductor substrate is mixed, it becomes a multi-component supercritical fluid in a certain appropriate concentration range and easily penetrates into a fine device structure. The above contamination can be removed. Further, amines and ammonium fluoride mixed with contamination can be easily removed from the fine device structure.
[0009]
In addition, since the supercritical fluid does not remain even if it penetrates into a low dielectric constant insulator like a solution-type chemical solution, its characteristics are not changed. Therefore, it is very suitable for cleaning the fine structure of a semiconductor device.
[0010]
A configuration shown in FIG. 4 is conceivable as an apparatus for performing a substrate cleaning process using the supercritical fluid. The high-pressure processing apparatus shown in FIG. 4 includes a cylinder 11 filled with liquid carbon dioxide, a condenser 12, a booster 13, a heater 14, a substrate cleaning tank 15, a decompressor 17, and a separation and recovery tank. 18 and valves V1 and V2.
[0011]
Hereinafter, the cleaning operation of the high-pressure processing apparatus having this configuration will be briefly described.
First, a substrate that is an object to be cleaned is placed in the substrate cleaning tank 15 and sealed. When the substrate is installed, the following cleaning process is started. First, the liquefied carbon dioxide in the cylinder 11 is supplied to the condenser 12 and stored in a liquid state. The liquefied carbon dioxide is boosted to a pressure equal to or higher than the critical pressure Pc in the booster 13 and further heated to a temperature equal to or higher than the critical temperature Tc in the heater 14 to become supercritical carbon dioxide, and is sent to the substrate cleaning tank 15. In the substrate cleaning tank 15, cleaning is performed by bringing the supercritical carbon dioxide into contact with the substrate.
[0012]
Supercritical carbon dioxide mixed with contaminants after cleaning the substrate (organic substances, inorganic substances, metals, particles, water, etc. mixed in the supercritical carbon dioxide from the substrate by cleaning) is vaporized by final decompression in the decompressor 17. After that, it is separated into gaseous carbon dioxide gas and contaminants in the separation / recovery tank 18. The separated contaminants are discharged, and the carbon dioxide gas is recovered and reused in the condenser 12. The above cleaning process is repeated for a predetermined time to complete the substrate cleaning.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration of the above-described conventional high-pressure processing apparatus, when the substrate is installed in the substrate cleaning tank 15, air is mixed into the tank from the opening of the door. For this reason, when the supercritical fluid after the cleaning process is recovered / reused, atmospheric components mixed in the substrate cleaning tank 15 flow into the supercritical fluid generation / recovery system, and the purity of the supercritical fluid used for cleaning is increased. Will be reduced.
[0014]
When such a high-pressure processing apparatus is used for cleaning a semiconductor substrate, the substrate cleaning tank 15 is installed in a clean room. This is because the air in the clean room contains various contaminants such as siloxane, boron, and organic vapor in addition to SOx and NOx.
[0015]
This decrease in purity causes a system instability due to a change in the condensation temperature or the like of the carbon dioxide gas that is recovered and reused, and deteriorates the performance of substrate cleaning using supercritical carbon dioxide.
[0016]
Such a problem is not limited to a cleaning method using a supercritical fluid, but is used when a substrate is developed, cleaned, dried, etc. in a sealed processing tank using a subcritical fluid or a high-pressure gas such as ammonia. Is the same.
[0017]
Here, the subcritical fluid generally refers to a high-pressure liquid in a region before the critical point in FIG. Although fluids in this region may be distinguished from supercritical fluids, physical properties such as density change continuously, so there are no physical boundaries and they are used as subcritical fluids. In some cases. In the subcritical or broad sense, those existing in the supercritical region near the critical point are also called high-density liquefied gas.
[0018]
That is, in such a high-pressure processing apparatus using a high-pressure fluid, if the high-pressure processing fluid after processing is recovered / reused, there is room for improvement in preventing deterioration in processing performance.
[0019]
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-pressure processing capable of performing substrate processing using a pure high-pressure fluid without flowing atmospheric components mixed in the processing tank when the substrate is installed into the high-pressure fluid generation / recovery system. An apparatus and method is provided.
[0020]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
A first invention is a high-pressure processing apparatus that performs a predetermined process on a substrate using a high-pressure fluid,
A high-pressure fluid supply section for supplying a predetermined processing fluid in a high-pressure state;
A substrate processing unit for processing the high-pressure fluid supplied from the high-pressure fluid supply unit in contact with a substrate installed in the processing tank;
A high-pressure fluid recovery unit that recovers and reuses the high-pressure fluid after substrate processing in the substrate processing unit;
A supply processing unit for supplying an atmosphere replacement fluid having the same component as the high-pressure fluid into the processing tank;
A discharge processing unit for discharging the gas in the processing tank,
The process in which the supply processing unit supplies the atmosphere replacement fluid into the processing tank and the discharge processing unit is pushed out by the supply of the atmosphere replacement fluid until the high-pressure fluid is supplied after the substrate is installed and sealed in the processing tank. The gas in the tank is discharged.
[0021]
As described above, according to the first invention, the substrate is installed by forming a vent line in the processing tank in which the substrate is installed, and supplying the atmosphere replacement fluid having the same component as the high-pressure fluid used for the processing to the processing tank. At times, atmospheric components mixed in are pushed out with this fluid. Thereby, the atmospheric component mixed in the processing tank does not flow into the high-pressure fluid recovery unit.
[0022]
The second invention is an invention subordinate to the first invention,
The supply processing unit supplies the processing fluid before being brought into a high pressure state as an atmosphere replacement fluid.
[0023]
As described above, according to the second aspect of the present invention, the processing fluid before being brought into a high pressure state is used as the atmosphere replacement fluid. Thus, an atmosphere replacement fluid having the same component can be easily obtained.
[0024]
A third invention is a high-pressure processing apparatus for performing a predetermined process on a substrate using a supercritical fluid,
A supercritical fluid supply unit for supplying a predetermined supercritical fluid;
A substrate processing unit for processing the supercritical fluid supplied from the supercritical fluid supply unit in contact with a substrate installed in the processing tank;
A supercritical fluid recovery unit that recovers and reuses the supercritical fluid after substrate processing in the substrate processing unit;
A supply processing unit for supplying an atmosphere replacement fluid having the same component as the supercritical fluid into the processing tank;
A discharge processing unit for discharging the gas in the processing tank,
Until the supercritical fluid is supplied after the substrate is installed and sealed in the processing tank, the supply processing unit supplies the atmosphere replacement fluid into the processing tank and the discharge processing unit is pushed out by the supply of the atmosphere replacement fluid. The gas in the processing tank is discharged.
[0025]
As described above, according to the third invention, the vent line is formed in the processing tank in which the substrate is installed, and the fluid having the same component as the supercritical fluid used for the processing is supplied to the processing tank. The mixed atmospheric components are pushed out with this fluid. Accordingly, since atmospheric components mixed in the processing tank do not flow into the supercritical fluid recovery unit, the substrate processing can be performed using a pure supercritical fluid without lowering the purity.
[0026]
The fourth invention is an invention subordinate to the third invention,
The supply processing unit supplies the processing fluid before being brought into the supercritical state as an atmosphere replacement fluid.
[0027]
As described above, according to the fourth aspect of the invention, the processing fluid before being brought into the supercritical state is used as the atmosphere replacement fluid. Thus, an atmosphere replacement fluid having the same component can be easily obtained.
[0028]
A fifth invention is an invention subordinate to the third and fourth inventions,
Further, the supply processing unit supplies the atmosphere replacement fluid to the processing tank until the substrate is installed and sealed in the processing tank.
[0029]
As described above, according to the fifth aspect of the present invention, the fluid having the same component as the supercritical fluid used for processing is supplied to the processing tank with the door of the processing tank being opened. As a result, it is possible to prevent in advance air components from being mixed into the cleaning tank in an open state.
[0030]
A sixth invention is an invention subordinate to the third to fifth inventions,
The substrate processing unit is characterized in that a substrate is processed by circulating a supercritical fluid.
[0031]
As described above, according to the sixth aspect of the invention, the supercritical fluid used for substrate processing can be used efficiently.
[0032]
The seventh invention is an invention subordinate to the third to sixth inventions,
The supply processing unit supplies a pure supercritical fluid not mixed with an auxiliary agent.
[0033]
As described above, according to the seventh aspect, the supply processing unit supplies a pure fluid. Therefore, the auxiliary agent is not consumed more than necessary.
[0034]
An eighth invention is a high-pressure processing method for performing a predetermined processing on a substrate using a supercritical fluid,
After the substrate is installed and sealed in the processing tank for processing the substrate, supplying an atmosphere replacement fluid having the same component as the supercritical fluid into the processing tank;
Discharging the gas in the treatment tank pushed out by the atmosphere replacement fluid supplied;
Supplying a predetermined supercritical fluid;
Using the supplied supercritical fluid to process a substrate installed in the processing tank;
Recovering and reusing the supercritical fluid after the substrate processing.
[0035]
As described above, according to the eighth invention, after the substrate is installed and sealed, a fluid having the same component as the supercritical fluid used for processing is supplied to the processing tank, and the gas in the processing tank is pushed out and discharged. To do. As a result, atmospheric components mixed in the processing tank at the time of installing the substrate can be eliminated, so that inflow of atmospheric components to the path for collecting the supercritical fluid can be prevented, and the pure supercritical fluid can be prevented without degrading the purity. Can be used to perform substrate processing.
[0036]
The ninth invention is an invention subordinate to the eighth invention,
The atmosphere replacement fluid is a processing fluid before being brought into a supercritical state.
[0037]
As described above, according to the ninth aspect, the processing fluid before being brought into the supercritical state is used as the atmosphere replacement fluid. Thus, an atmosphere replacement fluid having the same component can be easily obtained.
[0038]
A tenth invention is an invention subordinate to the eighth and ninth inventions,
The method further includes the step of supplying the atmosphere replacement fluid into the processing tank until the substrate is installed and sealed in the processing tank.
[0039]
As described above, according to the tenth invention, even when the door of the processing tank is open, a fluid having the same component as the supercritical fluid used for the processing is supplied to the processing tank. As a result, it is possible to prevent the atmospheric components from being mixed into the treatment tank in an open state in advance.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
A typical example of the processing in the high-pressure processing apparatus of the present invention is a cleaning process in which contaminants are peeled off and removed from an object to which the contaminants are attached, such as a semiconductor substrate to which a resist is attached. Further, the substrate as the object to be processed is not limited to a semiconductor substrate, and a substrate in which a discontinuous or continuous layer of a different substance is formed or remains on various base materials such as metal, plastic, and ceramic. included.
[0041]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high-pressure processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the high-pressure processing apparatus according to this embodiment includes a cylinder 1, a condenser 2, a booster 3, a heater 4, a substrate cleaning tank 5, a decompressor 7, a separation and recovery tank 8, It consists of valves V1 to V6, a circulation pump 6 and a vaporizer 21.
[0042]
First, each structure of the high-pressure processing apparatus of this embodiment is demonstrated.
The cylinder 1 is filled with liquefied carbon dioxide used for cleaning the substrate. The condenser 2 cools and liquefies the gaseous carbon dioxide supplied from the separation and recovery tank 8. The booster 3 boosts the liquefied carbon dioxide liquefied by the condenser 2 to a predetermined pressure equal to or higher than the critical pressure Pc. The heater 4 heats the liquefied carbon dioxide boosted by the booster 3 to a predetermined temperature equal to or higher than the critical temperature Tc. Thereby, the liquefied carbon dioxide changes to a supercritical fluid (see FIG. 3). This supercritical carbon dioxide corresponds to one of high-pressure processing fluids applicable to the present invention.
[0043]
In the substrate cleaning tank 5 as a processing tank, the generated supercritical carbon dioxide is used to clean the substrate. The decompressor 7 vaporizes the supercritical carbon dioxide that has undergone the cleaning process in the substrate cleaning tank 5 by decompression. In the separation / recovery tank 8, the carbon dioxide gas evaporated from the decompressor 7 and the pollutant are separated, and the carbon dioxide gas is supplied to the condenser 2 again.
[0044]
The valves V1 and V2 are valves used to separate the supercritical fluid generation / recovery system and the cleaning processing circulation system. The valve V <b> 1 is provided on a pipe connecting the secondary side of the booster 3 and the primary side of the heater 4. The valve V <b> 2 is provided on a pipe that connects the secondary side of the substrate cleaning tank 5 and the primary side of the decompressor 7.
[0045]
The valves V3 and V4 are valves used for forming a cleaning treatment circulation system. The valve V3 is provided on a pipe connecting the discharge port of the circulation pump 6 and the primary side of the heater 4. The valve V4 is provided on a pipe connecting the secondary side of the substrate cleaning tank 5 and the suction port of the circulation pump 6.
[0046]
The valves V5 and V6 are valves used for purging (replacement of atmosphere) the inside of the substrate cleaning tank 5. The valve V <b> 5 is provided on a pipe connecting the cylinder 1 and the primary side of the substrate cleaning tank 5 through the vaporizer 21. The valve V6 is provided on a pipe that opens the secondary side of the substrate cleaning tank 5 to the atmosphere.
[0047]
Here, the piping system from the cylinder 1 to the substrate cleaning tank 5 via the valve V1 corresponds to the high pressure fluid supply unit of the present invention, and the piping system from the cylinder 1 to the substrate cleaning tank 5 via the valve V5 is supplied. A piping system that corresponds to the processing unit and is opened from the substrate cleaning tank 5 to the atmosphere via the valve V6 corresponds to the discharge processing unit. The substrate cleaning tank 5 constitutes a substrate processing unit, and the piping system extending from the substrate cleaning tank 5 via the valve V2 to the condenser 2 constitutes a recovery unit.
[0048]
Next, a high-pressure process performed by the high-pressure processing apparatus according to this embodiment having this configuration, that is, a substrate cleaning operation will be described.
In this embodiment, the case where carbon dioxide is used as the processing fluid will be described. However, a substance that can be changed to a supercritical fluid state such as nitrous oxide, alcohol, ethanol, or water may be used. The substrate cleaning method used in the substrate cleaning tank of this embodiment may be either a batch method or a single wafer method for simultaneously cleaning a plurality of substrates.
[0049]
First, a substrate that is an object to be cleaned is placed in the substrate cleaning tank 5. When the substrate is installed, valves V1, V2, V3, V4 and V6 are closed and only valve V5 is opened (step S21).
[0050]
First, carbon dioxide used as a processing fluid is stored as a liquid fluid in the cylinder 1 at a pressure of 5 to 6 MPa, and this liquefied carbon dioxide is taken out from the cylinder 1 by a pump (not shown) and sent to the vaporizer 21. It is vaporized. By opening the valve V5, the vaporized carbon dioxide gas is supplied to the substrate cleaning tank 5 as atmosphere replacement (step S22).
[0051]
As described above, in the present invention, in the state where the door of the substrate cleaning tank 5 is opened, the processing fluid having the same component as the supercritical carbon dioxide used for cleaning, that is, carbon dioxide gas is supplied to the atmosphere replacement fluid without increasing the pressure or heating. To prevent atmospheric components from being mixed into the substrate cleaning tank 5 (purging in the open tank).
[0052]
Next, the substrate is installed and the door of the substrate cleaning tank 5 is closed, and at the same time, the valve V6 is further opened (step S23). By opening the valve V6, a path (vent line) of cylinder 1 → substrate cleaning tank 5 → air release is formed, and carbon dioxide gas is continuously supplied (step S24).
[0053]
Thus, in the present invention, by continuously supplying the carbon dioxide gas with the door of the substrate cleaning tank 5 closed, the gas in the substrate cleaning tank 5 and the piping is pushed into the atmosphere (that is, The gas in the substrate cleaning tank 5 and the piping is replaced with carbon dioxide gas), and the atmosphere is replaced so that the mixed atmospheric components do not remain (purging in a sealed tank).
[0054]
When the mixed atmospheric components are pushed out and the substrate cleaning tank 5 and the piping are filled with only carbon dioxide gas, the valves V5 and V6 are closed, and the valves V1 and V2 are opened to generate / recover the supercritical fluid. A system is formed (step S25). When the supercritical fluid generation / recovery system is formed, liquefied carbon dioxide is supplied from the cylinder 1 to the condenser 2.
[0055]
The liquefied carbon dioxide stored as a liquid in the condenser 2 is boosted to a pressure equal to or higher than the critical pressure Pc in the booster 3 and further heated to a predetermined temperature equal to or higher than the critical temperature Tc in the heater 4 to become a supercritical fluid. The substrates are sequentially sent to the substrate cleaning tank 5 (step S25).
[0056]
Here, the predetermined pressure and temperature can be freely set based on the type of the substrate to be cleaned and the desired cleaning performance. In the substrate cleaning tank 5, the substrate is cleaned with the supercritical carbon dioxide in the high pressure state.
[0057]
When the supercritical fluid generation / recovery system (between the secondary side of the heater 4 and the primary side of the decompressor 7) is filled with supercritical carbon dioxide, the valves V1 and V2 are closed and the valves V3 and V4 are opened. Then, by turning on the operation of the circulation pump 6, the substrate is cleaned by circulating supercritical carbon dioxide in the cleaning processing circulation system for a predetermined time (step S26).
[0058]
This circulation cleaning of the substrate is performed in order to suppress consumption of supercritical carbon dioxide and to make effective use. This achieves a reduction in running cost and enables more economical processing. Depending on the substrate to be cleaned, cleaning may be performed by mixing supercritical carbon dioxide with an auxiliary agent (chemical solution such as amine or ammonium fluoride for resist stripping) on the pipe immediately before the substrate cleaning tank 5. However, in the present invention, purging in each tank is performed by pure carbon dioxide gas not mixed with an auxiliary agent.
[0059]
When the cleaning of the substrate is completed, the valve V2 is opened and the supercritical carbon dioxide is recovered / reused (step S27). The supercritical carbon dioxide in a high pressure state mixed with contaminants by cleaning the substrate is decompressed and vaporized in the decompressor 7 and then separated into gaseous carbon dioxide and contaminants in the separation and recovery tank 8. The separated contaminants are discharged, and the carbon dioxide gas is recovered and reused in the condenser 2. For example, the decompressor 7 maintains the supercritical carbon dioxide at about 80 ° C. or more, and reduces the pressure from 15 MPa to 6 MPa to make gaseous carbon dioxide.
[0060]
When the recovery of the supercritical carbon dioxide is completed, the valves V2 , V3, V4 are closed, the valves V5, V6 are opened, and the carbon dioxide gas is supplied again into the substrate cleaning tank 5 (the purge in the sealed tank). (Step S28). Then, the substrate installed in the substrate cleaning tank 5 is taken out in a state where the valve V6 is closed and mixing of atmospheric components into the substrate cleaning tank 5 is prevented (purging in the open tank) (step S29). ).
[0061]
Thereafter, when the substrate is taken out from the substrate cleaning tank 5 and the door is closed, the valve V5 is closed and the processing is ended (step S30). In the case where another substrate is to be continuously cleaned, it is only necessary to return to step S23 after step S29 and repeat the above-described processing.
[0062]
As described above, the high-pressure processing apparatus and method according to one embodiment of the present invention supplies a fluid having the same component as the supercritical fluid used for cleaning to the substrate cleaning tank 5 when the substrate is installed, thereby releasing the atmosphere. Prevents atmospheric components from being mixed into the substrate cleaning tank 5 (open tank purge). Further, by forming a vent line in the sealed substrate cleaning tank 5 and supplying the fluid to the substrate cleaning tank 5, the atmospheric components mixed in are pushed out by this atmosphere replacement fluid (purging in the sealed tank). As a result, atmospheric components mixed in the substrate cleaning tank 5 at the time of substrate installation do not flow into the supercritical fluid generation / recovery system, so that the substrate is cleaned using a pure supercritical fluid without lowering the purity. be able to.
[0063]
In addition, this invention is not limited to the Example and modification which were mentioned above, It can implement also with another form as follows.
[0064]
(1) In the above embodiment, by supplying carbon dioxide gas in a state where the door of the substrate cleaning tank 5 is open, the atmospheric component mixing prevention process (open tank purging) into the substrate cleaning tank 5 is first performed. (Steps S21 and S22). However, by supplying carbon dioxide gas in a state in which the door of the substrate cleaning tank 5 is closed without performing this treatment, the gas in the substrate cleaning tank 5 and the piping is pushed into the atmosphere, and the atmospheric components mixed therein It is possible to carry out only a process (purge in the sealed tank) to prevent the residue from remaining. Even in this case, the above-described effects can be achieved.
[0065]
(2) In the above embodiment, the gas in the substrate cleaning tank 5 and the piping is pushed out into the atmosphere by purging in the tank, but it is constituted by the valves V3 and V4 and the circulation pump 6. The gas in the pipe may be pushed out to the atmosphere via the cleaning treatment circulation system and the valve V6.
[0066]
(3) In the above embodiment, the case where the dedicated valve V6 for pushing out the gas in the substrate cleaning tank 5 and the piping to the atmosphere has been described. However, if there is another path through which the gas can be discharged. (For example, the discharge path of the separation / recovery tank 8), it is not necessary to provide a separate discharge path by the valve V6.
[0067]
(4) In the above embodiment, in order to effectively use the supercritical carbon dioxide, the cleaning processing circulation system is configured by using the valves V3 and V4 and the circulation pump 6, and the supercritical carbon dioxide is circulated for a predetermined period. In this way, the substrate is cleaned. However, the substrate cleaning may be performed only by the supercritical fluid generation / recovery system without configuring the cleaning processing circulation system.
[0068]
(5) Furthermore, the installation locations of the valves V1 to V6 are not limited to the positions described in the above embodiment, and may be provided at other positions as long as the above-described vent line can be formed.
[0069]
(6) In the above embodiment, the decompressor 7 is arranged downstream of the substrate cleaning tank 5 to vaporize the supercritical fluid and then send it to the separation / recovery tank 8. You may comprise so that gas-liquid separation may be carried out after decompressing.
[0070]
(7) Although the high-pressure processing apparatus has been described for substrate cleaning, the present invention is not limited to this, and drying and development processing for removing unnecessary substances from the substrate using a high-pressure fluid and a chemical solution other than the high-pressure fluid are possible. , All can be the object of high-pressure treatment of the present invention. That is, the substrate after rinsing (water washing) is carried in and installed in the substrate cleaning tank 5. The water adhering to the substrate in the substrate cleaning tank 5 is dissolved and removed in a high-pressure processing fluid in a supercritical or subcritical state. Thereafter, the processing fluid is recovered and reused as in the above embodiment.
[0071]
In the substrate development, a silicon wafer on which a resist pattern has been formed is carried into the substrate cleaning tank 5 and installed. The resist pattern on the substrate is developed in the substrate cleaning tank 5 with a high-pressure processing fluid in a supercritical or subcritical state.
[0072]
(8) In addition, the substrate processing operation is not limited to the case where the development processing, the cleaning processing, and the drying processing are performed alone, and the substrate is subjected to the drying processing continuously after the development processing is completed. May be. Moreover, you may implement so that the washing | cleaning process may be continued with respect to the board | substrate which the drying process was complete | finished.
[0073]
(9) In the above embodiment, the processing fluid is supplied to the substrate cleaning tank 5 as a supercritical fluid. The predetermined high-pressure state supplied to the substrate cleaning tank 5 is a fluid having a pressure of 1 MPa or more. Preferably, the fluid has a high density, high solubility, low viscosity, and high diffusibility. The high-pressure fluid is used because it has a high diffusion coefficient and can disperse dissolved contaminants in the medium. When it is used as a supercritical fluid at a higher pressure, it has an intermediate property between gas and liquid. This is because the fine pattern portion can be further penetrated. Further, the high-pressure fluid has a density close to that of a liquid, and can contain a much larger amount of additive (chemical solution) than a gas.
[0074]
Further preferred are supercritical or subcritical fluids. It is preferable to use a subcritical (high pressure fluid) or supercritical fluid of 5 to 30 MPa, and more preferably perform these treatments at 7.1 to 20 MPa in the washing and rinsing steps after washing and drying / developing steps. That is.
[0075]
In addition, various design changes can be made within the scope of technical matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high-pressure processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a high-pressure processing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a supercritical fluid.
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional apparatus that performs substrate cleaning using a supercritical fluid.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 ... Cylinder 2, 12 ... Condenser 3,13 ... Booster 4,14 ... Heater 5,15 ... Substrate cleaning tank 6 ... Circulation pump 7, 17 ... Decompressor 8, 18 ... Separation recovery tank 21 ... Vaporizer V1-V6 ... Valve

Claims

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。A high-pressure processing apparatus that performs a predetermined process on a substrate using a high-pressure fluid,
A high-pressure fluid supply section for supplying a predetermined processing fluid in a high-pressure state;
A substrate processing unit for processing the high-pressure fluid supplied from the high-pressure fluid supply unit in contact with a substrate installed in a processing tank;
A high-pressure fluid recovery section that recovers and reuses the high-pressure fluid after the substrate processing in the substrate processing section;
A supply processing unit for supplying an atmosphere replacement fluid having the same component as the high-pressure fluid into the processing tank;
A discharge processing unit for discharging the gas in the processing tank,
Until the high-pressure fluid is supplied after the substrate is installed and sealed in the processing tank, the supply processing unit supplies the atmosphere replacement fluid into the processing tank, and the discharge processing unit includes the atmosphere replacement fluid. The high-pressure processing apparatus is characterized in that the gas in the processing tank pushed out by the supply of is discharged.

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。The high-pressure processing apparatus according to claim 1, wherein the supply processing unit supplies a processing fluid before being brought into a high-pressure state as the atmosphere replacement fluid.

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。A high-pressure processing apparatus that performs a predetermined process on a substrate using a supercritical fluid,
A supercritical fluid supply unit for supplying a predetermined supercritical fluid;
A substrate processing unit for processing the supercritical fluid supplied from the supercritical fluid supply unit in contact with a substrate installed in a processing tank;
A supercritical fluid recovery unit that recovers and reuses the supercritical fluid after substrate processing in the substrate processing unit;
A supply processing unit for supplying an atmosphere replacement fluid having the same component as the supercritical fluid into the processing tank;
A discharge processing unit for discharging the gas in the processing tank,
The supply processing section supplies the atmosphere replacement fluid into the processing tank until the supercritical fluid is supplied after the substrate is installed and sealed in the processing tank, and the discharge processing section is replaced with the atmosphere replacement. A high-pressure processing apparatus for discharging a gas in the processing tank pushed out by supplying a fluid.

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。The high-pressure processing apparatus according to claim 3, wherein the supply processing unit supplies the processing fluid before being brought into a supercritical state as the atmosphere replacement fluid.

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。The high pressure processing apparatus according to claim 3, wherein the supply processing unit supplies the atmosphere replacement fluid to the processing tank until a substrate is installed and sealed in the processing tank. .

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。The high-pressure processing apparatus according to claim 3, wherein the substrate processing unit circulates the supercritical fluid to process the substrate.

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。The high-pressure processing apparatus according to claim 3, wherein the supply processing unit supplies a pure supercritical fluid not mixed with an auxiliary agent.

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。A high-pressure processing method for performing predetermined processing on a substrate using a supercritical fluid,
After the substrate is installed and sealed in a processing tank for processing the substrate, supplying an atmosphere replacement fluid having the same component as the supercritical fluid into the processing tank;
Discharging the gas in the processing tank pushed out by the atmosphere replacement fluid supplied;
Supplying a predetermined supercritical fluid;
Using the supplied supercritical fluid to process a substrate installed in the processing tank;
Recovering and reusing the supercritical fluid after the substrate processing.

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。The high-pressure processing method according to claim 8, wherein the atmosphere replacement fluid is a processing fluid before being brought into a supercritical state.

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。The high pressure processing method according to claim 8 or 9, further comprising a step of supplying the atmosphere replacement fluid into the processing tank until a substrate is installed and sealed in the processing tank.