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CN115775751A - 基片处理装置和基片处理方法 - Google Patents

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CN115775751A CN202211046132.9A CN202211046132A CN115775751A CN 115775751 A CN115775751 A CN 115775751A CN 202211046132 A CN202211046132 A CN 202211046132A CN 115775751 A CN115775751 A CN 115775751A
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fluid
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Abstract

本发明提供能够使存在于处理后的基片的表面的杂质减少的基片处理装置和基片处理方法。基片处理装置包括具有用于送出送入基片的开口的处理容器；封闭开口的可动的盖体；使盖体在封闭开口的封闭位置与开放开口的开放位置之间移动的盖体移动机构；在处理容器内正面朝上地水平保持基片的基片保持部；流体供给机构，其能够向处理容器供给超临界状态的处理流体和由与超临界状态的处理流体相同的物质构成的气体状态的流体，包括至少一个供给管线和流动控制装置；和控制部，其控制流体供给机构，以使得在基片保持部保持基片且盖体处于封闭位置时向处理容器供给超临界状态的处理流体，并且在盖体处于开放位置时向处理容器供给气体状态的流体。

Description

基片处理装置和基片处理方法
技术领域
本发明涉及基片处理装置和基片处理方法。
背景技术
在半导体晶片等基片的表面形成集成电路的层叠结构的半导体装置的制造中，进行药液清洗或者湿蚀刻等液处理。近年来，为了更可靠地防止越来越向微小化发展的图案的崩坏，近年来，在液处理的最终步骤即干燥步骤中逐渐采用使用超临界状态的处理流体的干燥方法(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-074103号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供一种能够使存在于处理后的基片的表面的杂质减少的技术。
用于解决技术问题的技术方案
依照本发明的一个实施方式，提供一种基片处理装置，其使用超临界干燥技术使表面附着有液体的基片干燥，上述基片处理装置包括：处理容器，其具有用于对处理容器送出送入上述基片的开口；封闭上述处理容器的开口的可动的盖体；盖体移动机构，其使上述盖体在封闭上述开口的封闭位置与开放上述开口的开放位置之间移动；基片保持部，其在上述处理容器内以使上述正面朝上的方式水平地保持上述基片；流体供给机构，其构成为能够向上述处理容器供给超临界状态的处理流体和由与上述超临界状态的处理流体相同的物质构成的气体状态的流体，并包含至少一个供给管线和流动控制装置；以及控制部，其控制上述流体供给机构，以使得在利用上述基片保持部在上述处理容器内保持上述基片且上述盖体处于上述封闭位置的第一状态时向上述处理容器供给上述超临界状态的处理流体，并且在利用上述基片保持部不在上述处理容器内保持上述基片且上述盖体处于上述开放位置的第二状态时向上述处理容器供给上述气体状态的流体。
发明效果
依照上述实施方式，能够使存在于处理后的基片的表面的杂质减少。
附图说明
图1是基片处理装置的一个实施方式的超临界干燥单元的概略纵剖视图。
图2是图1的沿着II-II线的超临界干燥单元的概略横剖视图。
图3是表示在超临界干燥单元中实施吹扫步骤的状态的超临界干燥单元的概略纵剖视图。
图4是用于对处理容器供给/排出流体的配管系统等图。
图5A是表示超临界干燥处理的一个步骤的作用图。
图5B是表示超临界干燥处理的一个步骤的作用图。
图5C是表示超临界干燥处理的一个步骤的作用图。
图5D是表示超临界干燥处理的一个步骤的作用图。
图5E是表示超临界干燥处理的一个步骤的作用图。
图6是表示收纳有超临界干燥单元的壳体内的一个构成例的概略侧视图。
图7是表示超临界干燥单元的其他结构的概略纵剖视图。
附图标记说明
W 基片
11 处理容器
12M 盖体移动机构
13 盖体
14 基片保持部
34、36、62等 供给管线
V1～V13、FM、OLF等 流动控制装置
100 控制部。
具体实施方式
参照图1～图4，对作为基片处理装置的一个实施方式的超临界干燥装置的结构进行说明。超临界干燥装置能够用于进行超临界干燥处理，该超临界干燥处理使用超临界状态的处理流体(例如二氧化碳)使表面附着有液体(例如IPA(异丙醇))的液膜的基片W干燥。基片W例如是半导体晶片，但也可以是在半导体装置制造的技术领域中使用的其他种类的基片(玻璃基片、陶瓷基片)等。超临界干燥技术由于使可造成图案崩坏的表面张力不会作用于图案，因此能够有利地用于形成有微小且高深宽比的图案的基片的干燥。
以下，为了容易说明方向和位置，设定XYZ正交坐标系，根据需要参照该坐标系进行说明。此外，请注意有时也将X方向称为前后方向(X正方向为前方)，将Y方向称为左右方向(Y正方向为左方)，将Z方向称为上下方向(Y正方向为上方)。
超临界干燥装置包括处理单元10。在处理单元10的内部进行超临界干燥处理。处理单元10具有处理容器11和在处理容器11内保持基片W的基片保持托盘12(以下，简称为“托盘(tray)12”)。
托盘12具有：盖部13，其封闭设置于处理容器11的侧壁的开口11C；和基片保持部14，其与盖部(盖体)13一体地连结且在水平方向上延伸。基片保持部14具有板15和设置于板15的上表面的多个支承销16。基片W在其正面(形成有器件或图案的面)朝上的状态下，以水平姿态被载置在支承销16上。当基片W载置于支承销16上时，在板15的上表面与基片W的下表面(背面)之间形成间隙17。
板15整体上例如为长方形或正方形。板15的面积大于基片W的面积，当基片W载置于基片保持部14的规定位置时从正下方观察板15的时候，基片W被板15完全覆盖。
在板15形成有上下贯通该板15的多个贯通孔18。多个贯通孔18起到使供给到板15的下方的空间的处理流体流入板15的上方的空间的作用。多个贯通孔18中的几个还发挥使在基片保持部14与处理单元10的外部的基片输送机构(未图示)之间进行基片W的交接的升降销(在图6的下部由附图标记300表示)通过的作用，但在本说明书中省略关于这一点的详细说明。
托盘12利用托盘移动机构12M(仅在图1中概略地表示)，能够在封闭位置(图1和图2所示的位置)与开放位置之间在水平方向(X方向)移动。托盘移动机构12M虽然没有详细的图示，但例如能够由在X方向上延伸的导轨和与盖部13结合并且沿着导轨移动的移动体构成。
在托盘12的封闭位置，基片保持部14处于处理容器11的内部空间内，且盖部13封闭处理容器11的侧壁的开口。在托盘12的开放位置，基片保持部14到达处理容器11之外(参照图6)，能够在基片保持部14与未图示的基片输送臂之间经由上述的升降销进行基片W的交接。另外，在托盘12处于开放位置时，盖部13使处理容器11的侧壁的开口11C开放。因此，托盘移动机构12M也可以说是盖体开闭机构。
当托盘12处于封闭位置时，处理容器11的内部空间被板15分割为在处理中存在基片W的板15的上方的上方空间11A和板15的下方的下方空间11B。但是，上方空间11A和下方空间11B并非完全分离。
即，在图示的实施方式中，通过上述的贯通孔18，此外，通过设置于板15与盖部13的连接部的附近的长孔19(它也是贯通孔)，上方空间11A与下方空间11B连通。也通过板15的周缘部与处理容器11的内壁面之间的间隙，上方空间11A与下方空间11B也连通。也可以说上述的间隙、贯通孔18和长孔19等是使上方空间11A与下方空间11B连通的连通通路。
也可以代替可动的托盘12而设置不能移动地固定于处理容器11内的基片载置台(基片保持部)。在该情况下，在打开设置于处理容器11的未图示的盖的状态下，未图示的基片输送臂侵入容器主体内，在基片载置台与基片输送臂之间进行基片W的交接。
在处理容器11设置有第一释放部21和第二释放部22。第一释放部21和第二释放部22将从超临界流体(处于超临界状态的处理流体)的供给源30供给的处理流体(在本例中为二氧化碳(以下，为了方便也记为“CO2”))释放到处理容器11的内部空间。
另外，请注意，在实施方式的说明中记载的构成要素的名称(例如“释放部”)之前所赋的序数(“第一”、“第二”……)，与权利要求书所记载的对应的构成要素的名称之前所赋的序数未必一致。
第一释放部21设置在处于封闭位置的托盘12的板15的下方。第一释放部21朝向板15的下表面(向上地)对下方空间11B内释放CO2(处理流体)。第一释放部21能够由形成于处理容器11的底壁的贯通孔构成。第一释放部21也可以是安装于处理容器11的底壁的喷嘴体。
第二释放部22以位于在处于封闭位置的托盘12的基片保持部14上载置的基片W的前方(向X正方向行进的位置)的方式设置。第二释放部22对上方空间11A内供给CO2。在图示的实施方式中，第二释放部22设置于盖部13的相反侧的处理容器11的侧壁。
第二释放部22由杆状的喷嘴体构成。详细而言，第二释放部22通过使多个释放口22b穿透在基片W的宽度方向(Y方向)上延伸的管22a而形成。多个释放口22b例如在Y方向上等间隔地排列。各释放口22b朝向开口11C的方向(大致向X负方向)对上方空间11A内供给CO2。
在处理容器11还设置有从处理容器11的内部空间排出处理流体的流体排出部24。流体排出部24构成为具有与第二释放部22大致相同的结构的集管(header)。详细而言，流体排出部24通过使多个排出口24b穿透在水平方向上延伸的管24a而形成。多个排出口24b例如在Y方向上等间隔地排列。各排出口24b朝向上方，且朝向板15的长孔19的方向。
在图示的实施方式中，流体排出部24在开口11C的附近设置于在处理容器11的底壁挖出的凹部之中。如图1中箭头F所示，CO2通过上方空间11A内的基片W的上方的区域而流动之后，通过设置于板15的周缘部的连通通路(或者形成于板15的贯通孔19)而流入下方空间11B之后，从流体排出部24被排出。
第二释放部22和流体排出部24的配置并不限定于图示的配置，当从第二释放部22供给到处理容器11内的CO2在大致水平方向上通过基片W的表面的大致整体的上方的区域之后从流体排出部24被排出时，能够配置在任意的位置。具体而言，例如，也可以将第二释放部22和流体排出部24以隔着基片W的方式配置在基片W的左右方向(Y方向)两侧。或者，也可以在处理容器11的顶壁，代替与图1所示的流体排出部24而设置具有与之同样的结构(但是排出口朝下)的流体排出部。
在处理单元10设置有用于将托盘12固定在封闭位置的锁定机构25。锁定机构25具有：形成于处理容器11的引导孔25A；和闩状的锁定部件25C，其沿着引导孔25A通过升降机构25B(例如气缸或滚珠丝杠等)在上下方向(Z方向)上移动。图3中示出了处于下降位置(解锁位置)的锁定部件25C。在使托盘12移动到封闭位置后使锁定部件25C向图1所示的上升位置(锁定位置)移动时，即使处理容器11的内压升高，托盘12也不会向打开方向(X负方向)移动。
在处理容器11的开口11C的附近的位置(例如图2的区域29A或者29B)，设置有气体回收部28，其在后述的吹扫步骤中吸引并回收以气体状态被供给到处理容器11后从开口11C流出的CO2气体或者要流出的CO2气体，设置气体回收部28的主要理由是为了配合与CO2浓度相关的安全法规。
气体回收部28能够设置于开口11C附近的适当的处理单元10的构成要素(例如，锁定部件25C、处理容器11的壁体、引导孔25A的内部等)。气体回收部28能够构成为具有与流体排出部24大致相同的结构的集管。
在图1和图3中，记载了设置于图2的区域29A的气体回收部28。这里记载的气体回收部28由与设置于图2所示的区域29A的凹部内的流体排出部24同样结构的管(其具有在Y方向上排列的多个向上开口的吸引口)构成。
在将气体回收部28设置于例如图2所示的区域29B的情况下，也可以不设置于锁定部件25C，而设置于与锁定部件25C在上下方向上相对的处理容器11的壁体。也可以设置在锁定部件25C的上表面，但当在作为可动部件的锁定部件25C设置气体回收部28时，与气体回收部28连接的管线变得复杂。
气体回收部28也可以设置图1和图3所示的位置的相反侧(上侧)的处理容器11的壁体(例如图3中由附图标记28’表示的位置)。
也可以在与气体回收部28在上下方向上相对的位置设置向下释放保护气体(shield gas)的气帘气体释放部26。气帘气体释放部26也能够构成为具有与气体回收部28大致相同的结构的集管。利用从气帘气体释放部26释放的保护气体，能够在开口11C的前方形成气帘。通过形成气帘，在托盘12处于开放位置时，能够抑制大气(空气)从开口11C侵入处理容器11内。形成气帘的保护气体是与处理流体和吹扫气体相同的气体即CO2气体。也可以在上侧设置气体回收部28，在下侧设置气帘气体释放部26。
接着，参照图4，对在超临界干燥装置中对处理容器11进行CO2的供给和排出的供给/排出系统进行说明。另外，请注意，在图4中，为了简化附图，将处理单元10大幅地简化表示，相对于图1～图3所示的处理单元10左右颠倒，而且在与实际不同的位置标记流体排出部24等。
在图4所示的配管系统图中，由圆圈包围的T表示的部件是温度传感器，由圆圈包围的P表示的部件是压力传感器。标注有附图标记OLF的部件是孔(orifice)(固定节流部)，使在其下游侧的配管内流动的CO2的压力降低至所希望的值。由四边形包围的SV表示的部件是安全阀(泄压阀)，防止因意外的过大压力而配管或处理容器11等超临界干燥装置的构成要素破损。标注有附图标记FL的部件是过滤器，除去CO2中所含的颗粒等污染物质。标注有附图标记CV的部件是单项阀(止回阀)。由圆圈包围的FM表示的部件是流量表(流量计)。由四边形包围的H表示的部件是用于对CO2进行温度调节的加热器。在需要将上述各种部件中的某一个体区别于其他个体的情况下，在字母的末尾附加数字(例如“滤波器FL2”)。标注有附图标记VN(N为自然数)的部件为开闭阀，在图1中描绘有13个开闭阀V1～V13。
超临界干燥装置具有作为超临界处理流体(超临界CO2)的供给源(30)的超临界流体供给装置(第一流体供给部)30。超临界流体供给装置30具有例如包括二氧化碳储气瓶、加压泵、加热器等的公知的结构。超临界流体供给装置30具有以超过后述的超临界状态保证压力(具体而言约16MPa)的压力送出CO2的功能。
超临界流体供给装置30与主供给管线32连接。从超临界流体供给装置30以超临界状态将CO2向主供给管线32送出，但由于之后的压力变化或温度变化，也可能成为气体状态。在本说明书中，被称为“管线”的部件能够由管(配管部件)构成。
主供给管线32在分支点(第一分支点)33分支为第一供给管线34和第二供给管线36。第一供给管线34与处理容器11的第一释放部21连接。第二供给管线36与处理容器11的第二释放部22连接。
在处理容器11的流体排出部24连接有排出管线38。在排出管线38设置有开度可调节的阀(调节阀)40。通过调节阀40的开度，能够调节阀40的一次侧压力，因此，能够调节处理容器11内的压力。通过调节阀40的开度，也能够调节来自处理容器11的处理流体的排出速度。
虽然在图4中省略了记载，但第二供给管线36在对第二释放部22的连接部的附近(比过滤器FL2靠下游侧)分支为两支，该2个分支的端部分别与图2所示的第二释放部22的管22a的彼此相反侧的端部23A、23B连接。由此，与管22a的长度方向有关的压力分布变得均匀，从各释放口22b大致均匀地喷射处理流体。同样地，排出管线38也在对流体排出部24的连接部的附近(比泄压阀SV靠上游侧)分支为两支，该2个分支的端部分别与流体排出部24的管24a的彼此相反侧的端部连接。由此，处理流体从各排出口24b大致均匀地流入管24a内。另外，温度传感器T和压力传感器PS12仅设置在2个分支部中的一者即可。
图4中概略地表示的控制部100基于处理容器11内的压力的测定值(PV)与设定值(SV)之间的偏差，对阀40的开度(具体而言为阀体的位置)进行反馈控制，以使得将处理容器11内的压力维持为设定值。作为处理容器11内的压力的测定值，例如，如图4所示，能够使用在排出管线38的开闭阀V3与处理容器11之间设置的标注有附图标记PS的压力传感器的检测值。即，处理容器11内的压力可以由设置于处理容器11内的压力传感器直接测定，也可以由设置于处理容器11外(排出管线38)的压力传感器(PS12)间接地测定。阀40能够基于来自控制部100的指令值(不是反馈控制)而设定为固定开度。
控制部100例如是计算机，包括运算部101和存储部102。在存储部102中能够保存对在超临界干燥装置(或包含超临界干燥装置的基片处理系统)中执行的各种处理进行控制的程序。运算部101通过读出并执行存储于存储部102的程序来控制超临界干燥装置的工作。程序记录于计算机可读取的存储介质中，也可以从该存储介质安装到控制部100的存储部102。作为计算机可读取的存储介质，例如有硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。
在设定于第一供给管线34上的分支点42，从第一供给管线34分支出旁通管线44。旁通管线44在设定于排出管线38的连接点(合流点)46处与排出管线38连接。连接点46处于调节阀40的上游侧。
在调节阀40的上游侧设定于排出管线38的分支点48，从排出管线38分支出分支排出管线50，再次与排出管线38合流。在设定于排出管线38的分支点52，从排出管线38分支出2个分支排出管线54、56。分支排出管线54、56的下游端再与排出管线38合流。排出管线38的下游端例如与流体回收装置(未图示)连接。由流体回收装置回收的CO2中所含的有用成分(例如IPA(异丙醇))被适当分离而再利用。也可以使分支排出管线50的下游端不与排出管线38合流而向大气开放。
从在分支点(第一分支点)33的紧挨着的上游侧设定于主供给管线32的分支点(第二分支点)64，分支出用于排出处理流体的排出管线66。
在分支点42与处理容器11之间设定于第一供给管线34的合流点60，连接有吹扫气体供给管线62。在吹扫气体供给管线62连接有吹扫气体供给源(第二流体供给部)81。能够从吹扫气体供给源81经由吹扫气体供给管线62、合流点60、第一供给管线34和第一释放部21向处理容器11供给吹扫气体。从吹扫气体供给源81供给的气体是与超临界干燥中使用的处理流体相同的物质，仅相(phase)不同。具体而言，在此，超临界干燥处理中使用的处理流体为超临界状态(超临界相)的CO2，从吹扫气体供给源81供给的吹扫气体为气体状态(气相)的CO2。
也可以将吹扫气体供给源81和与之连接的吹扫气体供给管线62(插设于其上的单向阀CV、开闭阀V11)，连接到设定于第二供给管线36的合流点74(参照图4中的(B))。在该情况下，吹扫气体从第二释放部22流入处理容器11。
气体回收部28与插设有开闭阀V12的气体回收管线70连接，该气体回收管线例如能够在开闭阀V5的下游侧与排出管线38连接。在图4中，为了使附图容易阅读，将气体回收管线70在(A)处断开地表示。
能够从气帘供给源71(第三流体供给部)经由插设有开闭阀V13的气帘供给管线72，向气帘气体释放部26供给气体状态(气相)的CO2(CO2气体)。也可以从吹扫气体供给源81向气帘气体释放部26供给气体状态(气相)的CO2(CO2气体)。在该情况下，例如，从吹扫气体供给管线62分支插设有开闭阀的气帘供给管线(未图示)，将其连接到气帘气体释放部26即可。
接着，对使用上述超临界干燥装置的超临界干燥方法(基片处理方法)的一例进行简单说明。以下说明的步骤基于存储于存储部102的处理方案和控制程序，在控制部100的控制下自动地执行。
[吹扫步骤和基片送入步骤]
在向处理容器11送入半导体晶片等基片W之前，托盘12移动到开放位置。即，托盘12的盖部(盖体)13开放处理容器11的开口11C。接着，通过公知的方法，在处于开放位置的托盘12的基片保持部14上载置基片W。例如，处于上升位置的升降销(参照图6所示的处于下降位置的升降销300)从未图示的基片输送臂接收基片W之后下降，由此能够将基片W载置于基片保持部14之上。
另外，载置于托盘12的基片W例如在未图示的单片式清洗装置中依次实施了(1)湿蚀刻、药液清洗等药液处理、(2)利用冲洗液冲洗药液的冲洗处理、(3)将冲洗液替换为IPA而形成IPA的液洼(液膜)的IPA替换处理。在基片W的表面形成有IPA的液洼(puddle)的状态下，将基片W载置于托盘12。
在从托盘12移动到开放位置起至保持着基片W的托盘12再次回到封闭位置为止的期间，实施利用CO2气体对处理容器11的内部空间进行吹扫的吹扫步骤。对吹扫步骤进行详细说明。
在实施了吹扫步骤后，保持着基片W的托盘12再次回到封闭位置，当利用盖部13密闭了处理容器11时，开始超临界处理。以下，参照图5A～图5E，简单地说明超临界处理的各步骤。在图5A～图5E中，涂满灰色的开闭阀处于关闭状态，未被涂满的开闭阀处于打开状态。为了简化附图，在图5A～图5E中，省略了与吹扫步骤相关联的气体管线和流动调节装置(开闭阀等)的记载。
[升压步骤]
首先，在最开始，实施升压步骤。升压步骤被分类为初期的减速升压阶段和之后的通常升压阶段。
<减速升压阶段>
首先，使各开闭阀成为图5A所示的状态的、调节阀40的开度，固定为适当的固定开度，例如2.5％。从超临界流体供给装置30以超临界状态送出到主供给管线32的CO2的一部分(例如35％左右)，从设置有孔OLF的减压管线66被排出，剩余部分流入第一供给管线34。流入第一供给管线34的CO2的一部分(例如35％左右)经由第一释放部21流入处理容器11内。另外，流过了第一供给管线34的CO2的剩余部分不去往处理容器11而通过旁通管线44流入排出管线38、50，被处于关闭状态的开闭阀V5～V8截断。
在减速升压阶段刚开始后，从超临界流体供给装置30以超临界状态送出的CO2的压力逐渐降低，但在流入处于常压状态的体积较大的处理容器11内时尤其大幅降低。即，在向处理容器11导入CO2的初期，处理容器11内的CO2的压力低于临界压力(例如约8MPa)，因此CO2成为气体状态。由于第一供给管线34内的压力与处于常压状态的处理容器11内的压力之差非常大，因此气体状态的CO2以高流速流入处理容器11内，这可能扰乱基片W表面的IPA液洼，导致图案崩坏。
在上述的减速升压阶段中，在主供给管线32中流动的CO2的一部分逃逸到减压管线66，而且，在第一供给管线34中流动的CO2的一部分逃逸到旁通管线44，因此CO2向处理容器11内的流入速度降低。在第一供给管线34孔(OLF)也有助于降低向处理容器11内流入的CO2的流速。另外，从第一释放部21流入处理容器11的CO2在与托盘12的板15碰撞后，绕过板15而进入存在基片W的上方空间11A，因此在基片W的附近流动的CO2气体的流速降低。通过上述的对策，大幅地降低了图案崩坏的可能性。
当处理容器11内的压力上升一定程度时，向处理容器11内流入的CO2的流速变低，不容易发生因CO2以高流速在基片W的周围流动而导致的图案崩坏。这样一来，转变至通常升压阶段。
<通常升压阶段>
即，首先，使各开闭阀成为图5B所示的状态，停止从主供给管线32经由减压管线66的CO2的排出。由此，处理容器11内的压力以比减速升压阶段高的升压速度上升。此时，下游端被开闭阀V5～V8截断的管线44、38、50、54、56内的压力也上升。通过先这样，在刚转变至流通步骤之后，处理容器11内的压力也不会急剧地下降。
当处理容器11内的压力超过CO2的临界压力(约8MPa)时，存在于处理容器11内的CO2(未与IPA混合的CO2)成为超临界状态。当处理容器11内的CO2成为超临界状态时，基片W上的IPA开始溶入超临界状态的CO2。通常升压阶段持续至处理容器11内的压力无关乎基片W上的混合流体(CO2+IPA)中的IPA浓度和该混合流体的温度，而成为保证该混合流体被维持为超临界状态的压力(超临界状态保证压力)。超临界状态保证压力大致为16MPa左右。
<流通步骤>
当利用压力传感器PS12检测出处理容器11内的压力达到超临界状态保证压力(16MPa)后，使各开闭阀成为图5C所示的状态，将调节阀40的工作模式切换为反馈控制模式。此时，控制部100(或其下位的控制器)执行基于由压力传感器PS12检测出的处理容器11内的压力(测定值PV)与设定值SV的偏差来调节调节阀40的开度(操作量MV)的反馈控制，以使得处理容器11内的压力被维持为设定值(设定值SV＝16MPa)。
在流通步骤中，从第二释放部22供给到处理容器11内的超临界CO2在基片的上方区域流动，之后从流体排出部24被排出。此时，在处理容器11内形成与基片W的表面大致平行地流动的超临界CO2的层流。暴露于超临界CO2的层流的基片W的表面上的混合流体(IPA+CO2)中的IPA被替换为超临界CO2。最终，处于基片W的表面上的IPA几乎全部被替换为超临界CO2。
由从流体排出部24排出的IPA和超临界CO2构成的混合流体在流过排出管线38(和分支排出管线54、56)之后被回收。混合流体中所含的IPA可以分离而再利用。
<排出步骤>
当从IPA向超临界CO2的替换完成后，使各开闭阀成为图5D所示的状态，停止向处理容器11供给CO2，而且，使处理容器11的设定压力降低至常压。由此，调节阀40的开度大幅地变大，处理容器11内的压力下降至常压。随之，处于基片W的图案内的超临界CO2变成气体而从图案内脱离，气体状态的CO2从处理容器11被排出。最后，使各开闭阀成为图5E所示的状态，将残留在开闭阀V1与开闭阀V4之间的CO2排出。通过以上方式，基片W的干燥结束。
<基片送出步骤>
载置由已干燥的基片W的托盘12向开放位置移动，将基片W通过公知的方法从处理单元10(从设置有处理单元10的壳体中)取出。此时，例如，也可以为上述的升降销将处于开放位置的托盘12上的基片W举起，接着，未图示的基片输送臂从升降销接收基片W。此外，也可以是，基片输送臂将下一个基片W放置于升降销上，继续进行对该下一个基片W的基片送入步骤。在该情况下，也在托盘12处于开放位置的期间实施吹扫步骤。
[吹扫步骤]
接着，对吹扫步骤进行详细说明。吹扫步骤在为了向处理容器11送入基片W而使托盘12处于开放位置的期间执行。当处理容器11的开口11C开放时，处理容器11的周围的气氛(通常为大气气氛)例如通过相互扩散而侵入处理容器11内。在大气中，包含与作为处理流体的二氧化碳(CO2)不同的氧(O2)、氮(N2)、水蒸气(H2O)、氨等气体(为了便于说明，将二氧化碳气体以外的气体称为“杂质气体”)。当从杂质气体存在于处理容器11内的状态开始超临界干燥处理时，有可能在超临界干燥处理后的基片的表面残留来自杂质气体的异物。另外，特别是水、氨与二氧化碳相比临界温度和临界压力高，因此也有可能发生图案崩坏等缺陷。为了解决该潜在问题，在吹扫步骤中，为了降低处理容器11内的杂质气体的浓度，在处理容器11被开放的状态下将CO2气体作为吹扫气体向处理容器11内供给。
<吹扫步骤的第一实施方式>
在第一实施方式中，从吹扫气体供给源81经由吹扫气体供给管线62、合流点60、第一供给管线34和第一释放部21，将CO2气体(吹扫气体)按图4的粗线的路径供给到处理容器11。即，使开闭阀V1、V2、V3、V4为关闭状态，使开闭阀V11为打开状态。其他开闭阀(与流体相对于处理容器的流入流出不直接相关的开闭阀)的状态是任意的，例如，能够成为可顺畅地进行向作为下一步骤的升压步骤的转变的状态。
从第一释放部21流入处理容器11内的CO2气体例如如图3的箭头F2所示的那样在处理容器11中扩散，如箭头F3所示的那样从处理容器11的开口11C流出。由此，处理容器11内的CO2气体的浓度上升，并且杂质气体的浓度降低。
此时，也可以使开闭阀V5、V6、V7、V8为关闭状态，使开闭阀V12为打开状态。排出管线38与未图示的流体回收装置连接而成为负压，因此吸引力作用于气体回收部28。因此，从由箭头F3概略表示的处理容器11的开口11C流出的CO2气体被吸引到气体回收部28，通过气体回收管线70和排出管线38流入流体回收装置。为了利用气体回收部28作用强力的吸引力，也可以在气体回收管线70或其下游侧的流路设置吸引泵或喷射器等负压发生装置。
另外，此时，也可以使开闭阀V13为打开状态，从气帘气体释放部26释放CO2气体(保护气体)。从气帘气体释放部26释放的CO2气体如图3中的箭头F4所示朝向气体回收部28流动，在气帘气体释放部26与气体回收部28之间形成气帘。由此，能够抑制处于气帘的外侧的空气侵入气帘的内侧。因此，吹扫效率提高。
<吹扫步骤的第二实施方式>
在第二实施方式中，从吹扫气体供给源经由合流点74、第二供给管线36和第二释放部22向处理容器11供给CO2气体(吹扫气体)(参照图4的(B))。在该情况下，开闭阀V1、V2、V3、V4是关闭状态即可，其他开闭阀(与流体相对于处理容器的流入流出不直接相关的开闭阀)的状态是任意的。
在该情况下，CO2气体从第二释放部22流入处理容器11内，例如如图3的箭头F1概略地所示的那样朝向处理容器11的开口11C流动，从开口11C流出。根据第二实施方式，由于从距开口11C最远的位置(从开口11C起X方向距离大的位置)朝向开口11C的方向释放CO2气体，因此能够提高吹扫效率。
在第二实施方式中，也可以使气体回收部28和气帘气体释放部26与第一实施方式同样地工作。
<吹扫步骤的第三实施方式>
在第三实施方式中，也将气帘气体释放部26用作吹扫气体的释放部，并且将第一释放部21用作气体回收部。通过关闭开闭阀V1、V2、V3、V6、V7、V8而打开开闭阀V4、V5，能够使第一释放部21经由第一供给管线34的一部分和旁通管线44与排出管线38连接，使负压作用于第一释放部21。由此，如图3中箭头F6所示，能够将CO2气体经由第一释放部21从处理容器11排出，随之能够将气帘气体释放部26释放的CO2气体引入处理容器11内。由此，也能够进行处理容器11的CO2气体吹扫。
<吹扫步骤的第四实施方式>
在第四实施方式中，将从超临界流体供给装置30供给来的处理流体(CO2)气化而用作吹扫气体。通过关闭开闭阀V2、V3、V4而打开开闭阀V9、V1，能够与升压步骤的初期同样地将气体状态的CO2作为吹扫气体从第一释放部21向处理容器11内释放。除了将从超临界流体供给装置30供给来的处理流体(CO2)气化而用作吹扫气体这一点以外，可以与第一实施方式相同。
也能够将从超临界流体供给装置30供给来的处理流体气化而得到的吹扫气体从第二释放部22向处理容器11内释放。但是，在该情况下，存在上游侧没有设置孔OLF的过滤器FL2因压力差而受到损伤的可能性，因此优选在过滤器FL2的上游侧设置适当的减压机构(例如能够调节开度的阀。
在流体排出部24处于处理容器11的开口11C的附近的情况下，在吹扫步骤的第一～第四实施方式中，能够将流体排出部24用作气体回收部。在该情况下，在吹扫步骤中打开开闭阀V3、V5且将调节阀40的开度也适当地固定为较大的开度，由此吸引力作用于流体排出部24。另外，在该情况下，从气帘气体释放部26释放的CO2气体被引入处理容器11内，且从第一释放部21(或第二释放部22)释放的CO2气体也朝向流体排出部24流动，因此能够无问题地进行处理容器11的气体吹扫。
[吹扫步骤结束的时机]
在一个实施方式中，当检测到处理容器11内的CO2浓度超过预先设定的阈值(例如80％)时，控制部100结束吹扫步骤，使载置有基片W的托盘12移动到封闭位置，将基片W收纳在处理容器11内，并且封闭处理容器11的开口11C。之后，控制部100执行升压步骤。
CO2浓度例如能够由设置于处理容器11、或者排出管线38的处理容器11与开闭阀V3之间的CO2浓度计(浓度传感器)来检测。在图4中，设置于处理容器11内的CO2浓度计由圆圈包围的S表示。
也可以代替上述，而通过将CO2气体向处理容器11供给预先设定的时间，而视为CO2浓度超过预先确定的阈值。“预定的时间”能够通过使用实际的超临界处理装置进行的实验来决定。
CO2气体(吹扫气体)向处理容器11内的供给优选持续到即将使保持有基片W的托盘14移动到封闭位置之前为止。另外，也可以一边以不对基片W上的IPA液洼造成不良影响的程度的流速继续向处理容器11供给CO2气体，一边使保持有基片W的托盘14移动到封闭位置。
[处理单元的第一变形实施方式]
如图6所示，也可以设置使处理容器11的开口11C的周围成为CO2气体气氛的机构。在图6所示的结构例中，在包围处理单元10的壳体100内(例如壳体100的顶部)设置有气体释放部102。气体释放部102位于处于开放位置的托盘12的上方，能够朝向托盘12向下释放CO2气体。来自气体释放部102的CO2气体的下降流使托盘12的周围和处理容器11的开口11C的周围成为CO2气体气氛。因此，在该情况下，也可以不设置气帘气体释放部26。该结构在停止向处理容器11内供给CO2气体(吹扫气体)起至使载置有基片W的托盘12移动到封闭位置为止的期间流入处理容器11内的杂质气体减少这一点上，是有利的。
在处于开放位置的托盘12的下方设置有气体回收部104，对壳体100内的气体进行回收。因此，能够防止高浓度的CO2气体泄漏到壳体100的外部。在设置有气体回收部104的情况下，也可以省略气体回收部28。气体回收部(28、104)是以配合与有害气体相关的安全法规为主要目的而设置的，以何种方式回收CO2气体是任意的。
也能够从气体释放部102释放清洁空气。在维护时等需要使壳体100内成为对人体无害的气氛时，能够一边从气体释放部102释放清洁空气一边利用气体回收部104回收气体，由此对壳体100内进行空气吹扫。
在采用图6的结构的情况下，能够使处理容器11的开口11C的周围为CO2气体气氛，因此能够高效地实施第一～第四实施方式的吹扫步骤、特别是第三实施方式的吹扫步骤。在第三实施方式的吹扫步骤的情况下，通过从第一释放部21吸引处理容器11内的气氛，将处于开口11C的周围的CO2气体引入处理容器11内，由此能够进行处理容器11内的CO2气体吹扫。
另外，在图6中由附图标记300表示的部件是能够举起托盘12上的基片W的升降销。升降销300能够通过托盘12的贯通孔18而升降。侵入到壳体100内的未图示的基片输送臂能够接收由升降销举起到托盘12的上方的基片W。在送入基片W时，未图示的基片输送臂将基片W载置到处于上升位置的升降销300之上，之后，使升降销300下降至托盘12的下方，由此能够将基片W载置到托盘12之上。
[处理单元的第二变形实施方式]
图7表示处理单元的第二变形实施方式。在图7中，标注了对表示在图1～图4所示的实施方式中起到相同作用的构成要素的附图标记加上200而得到的附图标记。
图7所示的处理单元200包括在上端部具有开口211C的圆筒状的处理容器211和封闭处理容器211的开口211C的可动的盖体213。在盖体213设置有保持基片W的基片保持部214。在图7中用实线表示处于封闭位置的盖体213，用虚线表示处于开放位置的盖体213。当盖体213处于开放位置时，能够在基片保持部214与未图示的基片输送臂之间进行基片W的交接。在使利用基片保持部214保持着基片W的盖体213位于封闭位置的状态下，进行超临界干燥处理。
在处理容器211的底部设置有第一释放部221和流体排出部224。在盖体213上设置有第二释放部222。在第一释放部221的上方，设置有使从第一释放部221释放的处理流体不直接去往基片W的挡板215。在超临界干燥处理时，第一释放部221与上述处理单元10的第一释放部21、第二释放部222与上述处理单元10的第一释放部22、流体排出部224与上述处理单元10的流体排出部24分别起到相同的作用。
在图7所示的处理单元200中，也能够进行与上述处理单元10同样的CO2吹扫。为了该目的，能够在向第一释放部221供给处理流体(超临界CO2)的供给管线234连接气体管线262。在使盖体213位于开放位置的状态下，从CO2气体的供给源264经由气体管线262和供给管线234从第一释放部221向处理容器211内供给CO2气体。由此，能够对处理容器211内进行气体吹扫。此时，在处理容器211的开口211C与盖体213的间隙的周围设置气体回收部228，回收从间隙泄漏的CO2气体。
本次公开的实施方式在所有方面均是例示而不应该认为是限制性的。上述的实施方式在不脱离所附的发明范围(权利要求书)及其主旨的情况下能够以各种方式进行省略、替换、变更。
基片并不限定于半导体晶片，也可以是玻璃基片、陶瓷基片等半导体装置的制造中使用的其他种类的基片。

Claims (20)

1.一种基片处理装置，其使用超临界干燥技术使表面附着有液体的基片干燥，所述基片处理装置的特征在于，包括：
处理容器，其具有用于将所述基片对处理容器送出送入的开口；
封闭所述处理容器的开口的可动的盖体；
盖体移动机构，其使所述盖体在封闭所述开口的封闭位置与开放所述开口的开放位置之间移动；
基片保持部，其在所述处理容器内以使所述正面朝上的方式水平地保持所述基片；
流体供给机构，其构成为能够向所述处理容器供给超临界状态的处理流体和由与所述超临界状态的处理流体相同的物质构成的气体状态的流体，并包括至少一个供给管线和流动控制装置；以及
控制部，其控制所述流体供给机构，以使得在利用所述基片保持部在所述处理容器内保持所述基片且所述盖体处于所述封闭位置的第一状态时向所述处理容器供给所述超临界状态的处理流体，并且在利用所述基片保持部不在所述处理容器内保持所述基片且所述盖体处于所述开放位置的第二状态时向所述处理容器供给所述气体状态的流体。
2.如权利要求1所述的基片处理装置，其特征在于：
在所述流体供给机构连接有具有将所述处理流体以超临界状态送出的功能的第一流体供给部和送出所述气体状态的流体的第二流体供给部，
所述控制部控制所述流体供给机构，以使得在所述第一状态时从所述第一流体供给部向所述处理容器供给所述处理流体，在所述第二状态时从所述第二流体供给部向所述处理容器供给所述气体状态的流体。
3.如权利要求2所述的基片处理装置，其特征在于：
在所述流体供给机构所包含的所述至少一个供给管线中，包含与第二流体供给部连接的气体管线和在所述第一状态时向所述处理容器供给从所述第一流体供给部送出的所述处理流体的第一供给管线，
所述气体管线与所述第一供给管线连接，
所述控制部控制所述流体供给机构，以使得在所述第二状态时从所述第二流体供给部通过所述气体管线和所述第一供给管线向所述处理容器供给所述气体状态的流体。
4.如权利要求1所述的基片处理装置，其特征在于：
在所述流体供给机构连接有具有将所述处理流体以超临界状态送出的功能的第一流体供给部，
所述控制部控制所述流体供给机构，以使得在所述第一状态时从所述第一流体供给部向所述处理容器供给所述处理流体，在所述第二状态时将从所述第一流体供给部送出的所述处理流体减压或将其温度降低，由此成为气体状态的流体而被供给到所述处理容器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基片处理装置，其特征在于：
所述控制部控制所述流体供给机构，以使得在所述第二状态时将所述气体状态的流体供给至所述处理容器之后，将所述基片送入所述处理容器且关闭所述盖体而成为所述第一状态之后，向所述处理容器供给所述处理流体。
6.如权利要求1至4中任一项所述的基片处理装置，其特征在于：
所述处理容器具有从与所述开口隔开间隔的位置朝向所述开口释放所述处理流体的第一释放部，
所述第一释放部与所述至少一个供给管线连接，
所述控制部控制所述流体供给机构，以使得在所述第二状态时经由所述第一释放部向所述处理容器供给所述气体状态的流体。
7.如权利要求1至4中任一项所述的基片处理装置，其特征在于：
还包括流体回收部，其设置于所述开口的附近，吸引并回收被供给至所述处理容器后从所述开口流出的所述气体状态的流体或要流出的所述气体状态的流体。
8.如权利要求7所述的基片处理装置，其特征在于：
所述处理容器构成为能够将所述基片经由所述开口在水平方向上送出送入，
所述流体回收部设置在所述基片的对所述处理容器送入送出时的移动轨迹的下方，从所述开口流出的所述气体状态的流体向下流入所述流体回收部。
9.如权利要求1至4中任一项所述的基片处理装置，其特征在于：
还包括气帘气体释放部，其向所述开口的附近释放所述处理流体，以形成抑制外气向所述开口流入的气帘。
10.如权利要求1至4中任一项所述的基片处理装置，其特征在于：
还包括对所述处理容器内的所述处理流体的浓度进行测定的浓度传感器，
所述控制部在所述第二状态下向所述处理容器供给所述气体状态的流体时所述浓度传感器的值成为预先设定的阈值以上的时候，控制所述流体供给机构，停止向所述处理容器供给所述气体状态的流体。
11.如权利要求1至4中任一项所述的基片处理装置，其特征在于：
还包括对所述处理容器内的所述处理流体的浓度进行测定的浓度传感器，
所述控制部在所述第二状态下向所述处理容器供给所述气体状态的流体时所述浓度传感器的值成为预先设定的阈值以上的时候，控制所述盖体移动机构，使所述盖体移动到所述封闭位置而转变至所述第一状态。
12.如权利要求1至4中任一项所述的基片处理装置，其特征在于：
所述盖体和所述基片保持部结合成一体，通过使所述盖体移动到封闭位置，将由所述基片保持部保持的所述基片送入所述处理容器内。
13.如权利要求12所述的基片处理装置，其特征在于：
将由所述基片保持部保持的所述基片送入所述处理容器内的方向为水平方向。
14.如权利要求12所述的基片处理装置，其特征在于：
所述处理容器在其上端部具有所述开口，
将由所述基片保持部保持的所述基片送入所述处理容器内的方向为上下方向。
15.如权利要求14所述的基片处理装置，其特征在于，还包括：
流体回收部，其设置于所述开口的周围，当所述盖体处于所述开放位置时，回收被供给至所述处理容器之后从所述开口流出的所述气体状态的流体。
16.一种基片处理方法，其特征在于：
所述基片处理方法利用基片处理装置来实施，
所述基片处理装置包括：
处理容器，其具有用于对处理容器送出送入基片的开口；
封闭所述处理容器的开口的可动的盖体；和
基片保持部，其在所述处理容器内以使正面朝上的方式水平地保持所述基片，
所述基片处理方法包括：
超临界干燥处理步骤，其对在所述表面附着有液体的所述基片，在利用所述基片保持部送入了所述处理容器内的状态下使超临界状态的处理流体在所述处理容器内流通，由此利用超临界状态的所述处理流体替换所述液体；和
吹扫步骤，其在所述超临界干燥处理步骤之前，在所述盖体开放所述开口以将所述基片送入所述处理容器内时，向所述处理容器内供给吹扫气体而使所述处理容器内成为吹扫气体气氛，
所述吹扫气体和所述处理流体由相同的物质构成，仅相不同。
17.如权利要求16所述的基片处理方法，其特征在于：
在停止向所述处理容器内供给吹扫气体之后，将所述基片送入所述处理容器内而关闭所述盖体，之后执行所述超临界干燥处理步骤。
18.如权利要求17所述的基片处理方法，其特征在于：
在由浓度传感器检测出所述处理容器内的吹扫气体浓度成为预先设定的阈值以上时，停止向所述处理容器内供给吹扫气体而将所述基片送入所述处理容器内。
19.如权利要求16所述的基片处理方法，其特征在于：
所述吹扫步骤包括吸引并回收被供给至所述处理容器内之后从所述开口流出的所述吹扫气体或要流出的所述吹扫气体的处理。
20.如权利要求16所述的基片处理方法，其特征在于：
在所述吹扫步骤中，从吹扫气体供给源对用于向所述处理容器供给所述超临界状态的处理流体的供给管线供给所述吹扫气体，经由所述供给管线向所述处理容器供给所述吹扫气体。
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