JP5712902B2 - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、高圧流体を用いて金属製の処理容器内の基板を処理する技術に関する。

基板である例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面に集積回路の積層構造を形成する半導体装置の製造工程などにおいては、薬液などの洗浄液によりウエハ表面の微小なごみや自然酸化膜を除去するなど、液体を利用してウエハ表面を処理する液処理工程が設けられている。

例えばウエハの洗浄を行う枚葉式のスピン洗浄装置は、ノズルを用いてウエハの表面にアルカリ性や酸性の薬液を供給しながらウエハを回転させることによってウエハ表面のごみや自然酸化物などを除去する。この場合にはウエハ表面は、例えば純水などを利用したリンス洗浄により薬液が除去された後、ウエハを回転させて残った液体を振り飛ばす振切乾燥などによって乾燥される。

ところが半導体装置の高集積化に伴い、こうした液体などを除去する処理において、いわゆるパターン倒れの問題が大きくなってきている。パターン倒れは、ウエハ表面に残った液体を乾燥させる際に、パターンを形成する凹凸の凸部の左右に残っている液体が不均一に乾燥することにより、この凸部を左右に引っ張る表面張力のバランスが崩れて液体の多く残っている方向に凸部が倒れる現象である。

こうしたパターン倒れの発生を抑えつつウエハ表面に残った液体を除去する手法として高圧流体の一種である超臨界状態の流体（超臨界流体）を用いた乾燥方法が知られている。超臨界流体は、液体と比べて粘度が小さく、また液体を溶解する能力も高いことに加え、超臨界流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しない。そこで、ウエハに付着した状態の液体を超臨界流体と置換し、しかる後、超臨界流体を気体に状態変化させると、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。

超臨界流体を用いたウエハの処理は、ウエハを収容後、密閉された処理容器に、予め準備しておいた超臨界流体を供給することなどにより行われる。このとき、処理容器の内部は高圧雰囲気となるので、処理容器には耐圧性を備えた金属製のものが利用される。

一方、超臨界流体は活性が高いため、金属製の処理容器を用いて処理を行うと、超臨界流体の雰囲気に露出している金属材料が超臨界流体中に溶出する場合がある。

超臨界流体中への金属の溶出は、処理対象のウエハの汚染を引き起こすおそれがあり、ウエハ近傍の金属濃度をできるだけ低減する必要がある。このような課題に対し、特許文献１には、超臨界流体を用いてウエハの洗浄・乾燥を行う処理容器（洗浄・乾燥処理チャンバー）からの金属の溶出を抑えるため、超臨界流体と接触する面に、酸化皮膜を形成した処理容器が記載されている。しかしながら出願人は、超臨界水などと比較して活性の低いＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）や二酸化炭素などの超臨界流体であっても、内壁面に酸化皮膜を形成した処理容器からの微量の金属材料の溶出を抑え切れない場合があることを把握している。

また特許文献２には、超臨界流体を用いて、エッチング後のウエハ表面に残存するレジストを除去する処理が行われる金属製の処理容器（処理チャンバ）について、超臨界流体と接触する処理容器の内側部材をプラスチックやポリマーによりコーティングする技術が記載されている。しかしながら、使用する超臨界流体の使用量を削減する観点から、処理容器の容積はできる限り小さいことが好ましく、処理空間は高さが数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の狭小な空間として構成されることがある。このような場合に、処理容器内のコーティングが剥がれたりすると、再コーティングが困難であったり、時間を要したりすることとなるので、メンテナンス性に劣る。

特開２００６−１３０４１８号公報：請求項１、段落００５１の１〜９行目、図４ 特開２００８−５１５２３５号公報：段落０００５の１〜３行目、段落００２８の１〜３行目、段落００４３の１〜２行目、段落００４５の１〜２行目、図１

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理対象の基板の周囲において、簡素な構成により、金属製の処理容器から溶出した金属の濃度を低減することが可能な基板処理装置、基板処理方法、及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、高圧流体を用いて基板に対する処理を行う基板処理装置において、
密閉自在な基板の搬入出口が設けられ、基板の処理が行われる金属製の処理容器と、
この処理容器に接続され、高圧流体、または、加熱もしくは加圧の少なくとも一方を行うことにより高圧流体となる原料流体を供給するための流体供給ライン、及び当該処理容器内の高圧流体を排出するための流体排出ラインと、
基板を保持した状態で前記処理容器の内部に配置される基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板における、板面を含むこの基板の周囲を囲むように、当該基板と前記処理容器の内壁面との間に設けられた樹脂製の筒状体と、を備え、
前記基板保持部は、前記搬入出口を塞いでこの処理容器を密閉するための蓋部材に設けられ、前記筒状体の一端側の開口部を介して筒状体の内側に基板が搬入されることを特徴とする。

上述の基板処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記基板保持部材の基端部には、前記筒状体の開口部に嵌め込まれる栓体が設けられ、さらに栓体は、前記基板保持部の先端側から基端側へ向けて徐々に広がるテーパー面を備えていること。また、この栓体の表面は、非フッ素系樹脂製であること。
（ｂ）前記筒状体をなす樹脂は、非フッ素系樹脂であること。
（ｃ）前記筒状体は、継ぎ目無し加工により成型されていること。
（ｄ）前記筒状体の一端側の開口部を第１の開口部としたとき、当該筒状体の他端側には、前記処理容器の内壁面へ向けて開口する第２の開口部が形成され、この第２の開口部を構成する筒状体の端部は、前記処理容器の内壁面に形成された溝部に嵌め込まれていること。またこのとき前記溝部により囲まれる処理容器の内壁面は、非フッ素系樹脂により覆われていること。
（ｅ）前記筒状体は、互いに並行に配置され、前記基板保持部に保持された基板の側方位置を伸びる２本の棒状のホルダー部材に巻き掛けられていることにより、前記基板保持部に保持された基板を収容可能な扁平な空間を形成していること。
（ｆ）前記非フッ素系樹脂は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、パラキシレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）からなる樹脂群から選ばれること。

（ｇ）前記筒状体の内側の空間を第１の空間とすると、前記筒状体の外面と処理容器の内壁面との間には第２の空間が形成され、前記流体供給ラインは、前記第１の空間に高圧流体またはその原料流体を供給する位置に接続され、前記流体排出ラインは、第１の空間から第２の空間に向けて流れ出た高圧流体を排出する位置に接続されていること。
（ｈ）前記流体供給ラインに接続され、高圧流体または原料流体を供給する流体供給部と、前記原料排出ラインに接続され、前記処理容器内の高圧流体が排出される流体排出部と、基板保持部に保持された基板を前記筒状体の内側に搬入し、当該処理容器を密閉するステップと、前記流体供給部から、前記第１の空間に向けて、高圧流体または原料流体を供給するステップと、前記流体供給部から供給された高圧流体、または原料流体を当該処理容器内で加熱もしくは加圧して得られた高圧流体により、前記基板を処理するステップと、前記第２の空間から、前記流体排出部へ向けて処理容器内の高圧流体を排出することにより、第１の空間から第２の空間に向けて流れる高圧流体の流れを形成するステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備えること。

本発明は、樹脂製の筒状体を用いて板面を含む基板の周囲を囲み、この筒状体の内側で高圧流体を用いた基板の処理を行うことにより、金属製の処理容器の内壁面に基板が直接対向する面積が小さくなるので、処理容器から高圧流体に溶出した金属が基板へ供給されにくくなり、基板の汚染を抑制できる。

本発明の実施の形態に係わるウエハ処理装置の全体構成を示す斜視図である。 前記ウエハ処理装置の縦断側面図である。 前記ウエハ処理装置の分解斜視図である。 前記ウエハ処理装置に設けられている蓋体及びウエハホルダーの構成を示す斜視図である。 前記ウエハ処理装置の処理容器内に設けられているカバースリーブの一部破断斜視図である。 前記カバースリーブ内にウエハを搬入する様子を示す外観斜視図である。 前記処理容器内のカバースリーブ及びウエハの配置状態を模式的に示した縦断側面図である。 前記処理容器内の状態を別の方向から模式的に示した縦断側面図である。 前記ウエハ処理装置の作用を示す第１の説明図である。 前記ウエハ処理装置の作用を示す第２の説明図である。 前記ウエハ処理装置の作用を示す第３の説明図である。 前記ウエハ処理装置の作用を示す第４の説明図である。 他の例に係わる処理容器の縦断側面図である。 前記他の例に係わる処理容器を別の方向から見た縦断側面図である。

本発明の基板処理装置の実施の形態の一例について図１〜図８を参照しながらその構成を説明する。この基板処理装置は、高圧流体である超臨界流体を用いてウエハＷの乾燥処理を行うウエハ処理装置として構成され、図１〜図３に示すように、処理容器１と、この処理容器１の側面側に形成されたウエハＷの搬入出口２を気密に塞ぐ概略角棒形状の蓋体３と、を備えている。蓋体３の、処理容器１に対向する側面には、ウエハＷを下方側から支持して処理容器１に対して搬入出するための板状の部材であるウエハホルダー４が設けられている。なお、図３では蓋体３及びウエハホルダー４の描画を省略しており、処理容器１はその一部を切り欠いて表示してある。

処理容器１は、例えばアルミニウムやステンレススチールなどの金属からなる扁平な概略箱型の耐圧容器であり、その内部にはウエハＷを水平に収容して処理を行うための空間である処理空間８が形成されている。以下、処理容器１に対するウエハＷの搬入出方向（図１中のＸ方向）において、処理容器１側及び蓋体３側を夫々奥手側及び手前側と呼ぶ。

例えば直径寸法が３００ｍｍのウエハＷを基板として処理する場合には、当該処理空間８内に供給された超臨界流体がウエハＷに速やかに接触することができるように、処理空間８は高さ寸法が数ｍｍ〜十数ｍｍ程度、容積が３００〜１５００ｃｍ^３程度の扁平な空間となっている。

図２に示すように、処理空間８は、扁平な処理容器１の前後方向に伸び出し、処理容器の手前側の側面及び奥手側の側面にて開口している。これらのうち、手前側の開口はウエハＷの搬入出口２を構成しており、処理容器１の幅方向（前記搬入出方向と直交する方向）に広がるように形成されており、ウエハＷを水平保持したウエハホルダー４を通過させることができる。

一方、後端側の開口は、金属製の板材であるリアカバー１１により塞がれている。リアカバー１１は、処理空間８内に超臨界流体（本例では超臨界ＩＰＡ）を供給するＩＰＡ供給ライン２３１、及び処理空間８からの超臨界流体の排出が行われるＩＰＡ排出ライン２９１に接続されている。図３、図５に示す１１２は処理空間８へ向けて超臨界ＩＰＡを供給するための供給孔であり、１１１は処理後の超臨界ＩＰＡを排出するための排出孔である。リアカバー１１における排出孔１１１及び供給孔１１２の開口位置は、後述のカバースリーブ６の構成に対応して特定されるので、カバースリーブ６の説明に合わせて述べる。また図２等に示した１１０は、処理容器１内の気密を保つためのＯ-リングである。

ＩＰＡ供給ライン２３１は、処理容器１（処理空間８）内に超臨界ＩＰＡを供給するためのＩＰＡ供給部２３に接続されている。ＩＰＡ供給部２３は、ＩＰＡを加熱して超臨界状態で貯留する供給タンク及び超臨界流体の供給量を調整する流量調整部などから構成される。図２中、ＩＰＡ供給ライン２３１上に介設されているＶ１は開閉弁であり、ＩＰＡ供給部２３、開閉弁Ｖ１は本実施の形態の流体供給部を構成する。

一方、ＩＰＡ排出ライン２９１は、処理容器１（処理空間８）から排出された超臨界ＩＰＡを回収するためのＩＰＡ回収部２９に接続されている。ＩＰＡ回収部２９は、処理容器１から排出された超臨界ＩＰＡや気体ＩＰＡを冷却して液体ＩＰＡとするクーラーや回収された液体ＩＰＡを貯留する回収タンクなどから構成される。図２中、ＩＰＡ排出ライン２９１上に介設されているＶ２は開閉弁であり、ＩＰＡ回収部２９や開閉弁Ｖ２は本実施の形態の流体排出部を構成する。

処理容器１の手前側の側面における前記蓋体３が当接する領域の上部側及び下部側には、各々手前側に向かって水平方向に伸び出すように形成された突片部２４、２４が設けられている。各突片部２４、２４には、その手前側の領域に概略矩形の開口部２５、２５が形成されており、処理容器１の搬入出口２を蓋体３にて塞いだとき（単に「処理容器１を蓋体３にて塞ぐ」とも表記する）、これら開口部２５、２５内にロックプレート２６を上下方向に貫挿させて蓋体３の移動を手前側から規制することができる。

前記ロックプレート２６は、蓋体３が処理容器２内の圧力によって手前側へ移動する（処理容器１側から見て蓋体３が後退する）ことを規制するための規制機構としての役割を果たす。ロックプレート２６は、処理容器１の下方側に設けられた駆動部２７により昇降自在に構成されている。また、前記開口部２５、２５は、ロックプレート２６よりも一回り大きな開口寸法を備えており、開口部２５に挿入されたロックプレート２６との間には、例えば０．５ｍｍ程度の隙間が形成される。なお、図３では、ロックプレート２６の一部を切り欠いて表示してある。

処理容器１の上面側及び下面側には、後述の受け渡し位置におけるウエハＷの乾燥を抑えるために、処理容器１を断熱する上プレート４１及び下プレート４２が夫々設けられている。各プレート４１、４２は、処理容器１と概略同じ平面形状に形成され、冷媒を通流させる冷媒路４３が各々設けられている。なお図３では、下プレート４２の冷媒路４３については記載を省略してある。また、図２、３中、４４は処理空間８を例えば１００〜３００℃、この例では２７０℃に加熱するためのヒーターであり、４４１はこれらのヒーター４４に電力を供給する電力供給部である。ヒーター４４は処理容器１の上下両面に設けられている。

上プレート４１の手前側における左右両側には、蓋体３で処理容器１を塞いだときに、当該蓋体３（詳しくはこの蓋体３に接続されている、後述のアーム部材５０）を固定するためのロック部材４５、４５が各々設けられている。これらロック部材４５、４５は、ロックシリンダー４６により、図３に示すアーム部材５０の係止位置と、図１に示す開放位置との間を開閉（回転）自在に構成されている。

下プレート４２の上面の左右両側には、ウエハホルダー４を処理容器１に対して進退させるためのレール４７、４７が配置されており、各々のレール４７、４７には、アーム部材５０を支持すると共に、レール４７、４７に沿って進退自在に構成されたスライダー４８、４８が設けられている。図２中、４９はスライダー４８を移動させるためのロッドレスシリンダーなどの駆動部である。また、上プレート４１及び下プレート４２における手前側の領域は、昇降動作時のロックプレート２６と干渉しないように切り欠きが形成されている。

図１に示すように角棒形状の蓋体３の左右両端部には、処理容器１側（奥側）に向けて水平方向に伸び出したアーム部材５０が接続されている。各アーム部材５０、５０の手前側の部位は、既述のロック部材４５、４５により係止される被係止部をなしている。これらアーム部材５０、５０は、既述のスライダー４８、４８により下方側から支持されており、両スライダー４８、４８をレール４７、４７に沿って進退させることにより、蓋体３及びウエハホルダー４を移動させることができる。

ウエハホルダー４は、処理容器１の内部にウエハＷと共に収容されると共に、当該処理容器１の搬入出口２が蓋体３により気密に閉じられる処理位置と、当該処理容器１の外部（手前側）において図示しない搬送アームによって当該ウエハホルダー４に対するウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し位置との間を進退する。図２、図４に示すように、蓋体３におけるウエハホルダー４が取り付けられている面には、ウエハホルダー４の基端部を囲むようにＯ-リング３１が設けられている。Ｏ-リング３１は、蓋体３にて処理容器１を塞いだとき、処理容器１内の気密を保つ役割を果たす。

また、図１に示すように、受け渡し位置におけるウエハホルダー４の上方側には、ウエハホルダー４に保持されたウエハＷに対してＩＰＡを供給するためのＩＰＡノズル５１が設けられている。一方、当該受け渡し位置におけるウエハホルダー４の下方側には、ウエハホルダー４を冷却するために、例えば冷却用の清浄空気を上方に向かって吹き出す概略円板状のクーリングプレートを備えた冷却機構５２が設けられている。この冷却機構５２の外側には、ウエハＷの表面から流れ落ちたＩＰＡを受け止めて排出するためのドレイン受け皿５３が設けられている。

以上に説明した構成を備えるウエハ処理装置には、背景技術にて説明した、処理容器１から超臨界ＩＰＡへの金属の溶出からウエハＷを保護するための筒状体であるカバースリーブ６が設けられている（図５〜図８）。カバースリーブ６は、継ぎ目無し（シームレス）加工により筒状に成形された樹脂製の薄板やフィルムであり、その内側にウエハＷを収容可能な空間が形成されている。ここで図７〜図１２の各図は、処理空間８内におけるウエハホルダー４やこれに保持されたウエハＷ、カバースリーブ６の位置関係を明確にするため、上下方向の寸法を誇張して示してある。なお、図が煩雑になることを避けるため、図２においてはカバースリーブ６の記載を省略してある。

カバースリーブ６を構成する樹脂は、超臨界流体に対する耐食性、超臨界流体雰囲気の温度に対する耐熱性、機械強度などを考慮して選択される。また半導体装置は、フッ素原子が存在する環境下にて処理を行うことが好ましくないので、非フッ素系の樹脂が選択される。このような非フッ素系樹脂の具体例として、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、パラキシレンポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが選択される。また、継ぎ目無し加工のものを採用する理由は、継ぎ目に使用される接着剤の超臨界流体中への溶出を避けるためである。

本例においてカバースリーブ６は、継ぎ目無し加工により筒状に成形された、厚さが５〜５００μｍ、好ましくは７０〜２００μｍ程度のポリイミド製のフィルムであり、その内側にウエハＷを収容可能なように、筒の一端側の開口部（第１の開口部）から、他端側の開口部（第２の開口部）までの長さは３００ｍｍ以上となっている。

図５、図８に示すようにカバースリーブ６は、リアカバー１１の側壁面から、処理容器１の手前側へ向けて伸びる２本のホルダー部材６１に巻き掛けられた状態で処理容器１内（処理空間８）に配置されている。例えばホルダー部材６１は、細長い棒状のポリイミド製の円管を軸方向に２つに割って形成される断面がＣ字形状の部材である。２本のホルダー部材６１は、Ｃ字の切り欠きに相当する面を互いに対向させるように内側へ向け、手前側（搬入出口２側）から見て左右横方向に並ぶように、並行に配置されている。

これらホルダー部材６１に巻き掛けられたカバースリーブ６は、図８に示すように手前側から見た縦断面が扁平な筒状の空間を形成すると共に、一端側の開口部（第１の開口部）を搬入出口２へ向けて処理容器１内に配置される。この結果、図６に示すように、蓋体３の進退動作により、カバースリーブ６の内側の空間への、ウエハホルダー４に保持されたウエハＷの搬入、搬出が実行される。以下、カバースリーブ６の内側の空間を第１の空間６０１、カバースリーブ６の外面と処理容器１の内壁面との間の空間を第２の空間６０２と呼ぶ。

また図７に示すように、カバースリーブ６の他端側の開口部（第２の開口部）はリアカバー１１の内壁面へ向けて開口しており、当該第２の開口部を構成するカバースリーブ６の端部は、リアカバー１１の内壁面に形成された溝部１１３内に嵌め込まれ、固定されている。そして図５に示すように、超臨界ＩＰＡを供給する供給孔１１２は、この溝部１１３に囲まれた領域内に開口しており、ウエハＷを収容した第１の空間６０１内に超臨界ＩＰＡが供給されるようになっている。

一方、処理空間８内の超臨界ＩＰＡが排出される排出孔１１１は、排出孔１１１の外側の領域に配置されている。このとき既述のように第２の開口部を構成するカバースリーブ６の端部が溝部１１３内に嵌め込まれていることにより、リアカバー１１の内壁面に沿って供給孔１１２から排出孔１１１へと流れるバイパス流れの形成は阻害されている。図３、図５に示すように排出孔１１１は溝部１１３の外側領域に２個設けられ、各々の排出孔１１１がＩＰＡ排出ライン２９１に設けられている。なお、図２では便宜のため排出ライン２９１を総括的に１本の線で示してある。

他方、処理容器１の搬入出口２に対向するカバースリーブ６の一端側の開口部（第１の開口部）は、ウエハＷを保持したウエハホルダー４が通過する領域となる。図７に示すように、蓋体３により支持されたウエハホルダー４の基端部には、ウエハホルダーの先端部側から基端部側へ向けて徐々に広がるテーパー面４０１が形成されている。

カバースリーブ６を構成するポリイミドのフィルムは可撓性を有しており、前記基端部を第１の開口部に挿入すると、カバースリーブ６の端部がテーパー面４０１により押し広げられ第１の開口部が塞がれる。この観点において、テーパー面４０１が形成されたウエハホルダー４の基端部は、前記第１の開口部を塞ぐ栓体を構成している。但し、栓体を成すウエハホルダー４の基端部の形状は、テーパー面４０１を設ける場合に限られず、第１の開口部を塞ぐことが可能であれば、他の形状を選んでもよい。

また、排出孔１１１から第１の空間６０１に超臨界ＩＰＡが供給されると、ウエハホルダー４の基端部にて塞がれた第１の開口部は、超臨界ＩＰＡの内圧でさらに押し広げられ、第１の空間６０１から第２の空間６０２へと超臨界ＩＰＡを流出させる流路を形成する。

さらに、第１の空間６０１内に収容されるウエハホルダー４は、例えば金属製の本体をポリイミドなどの非フッ素系の樹脂でコーティングしてなるか、非フッ素系の樹脂または石英の成型体であり、超臨界ＩＰＡ雰囲気に晒されても金属が溶出しない構成となっている。

また図７に示すように、第１の空間６０１内の雰囲気に晒されるリアカバー１１の内壁面（図５の溝部１１３で囲まれる領域）もポリイミドなどの非フッ素系の樹脂のコーティング膜１１４で覆われており、リアカバー１１から第１の空間６０１への金属の溶出を防いでいる。
ウエハホルダー４は処理容器１から取り出し可能であり、またリアカバー１１も処理容器１から取り外し可能であるので、処理容器１の内面全体をコーティングする場合に比べて、コーティング剥がれ時におけるメンテナンス性の問題は小さい。

以上に説明した構成を備えたウエハ処理装置は、図２に示すように制御部７と接続されている。制御部７は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部にはウエハ処理装置の作用、即ち洗浄を終えたウエハＷを処理容器１に搬入して、超臨界流体を供給し、ウエハＷに付着している液体を除去する処理を行ってからウエハＷを搬出するまでの制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

以下、ウエハ処理装置の作用について説明する。先ず、処理対象のウエハＷの表面には、半導体装置を構成する凹部と凸部とからなるパターンが形成されており、先行する洗浄処理にて、例えばアルカリ性薬液であるＳＣ１液（アンモニア及び過酸化水素水の混合液）を用いたパーティクルや有機性の汚染物質の除去、酸性薬液である希フッ酸水溶液（Diluted HydroFluoric acid：ＤＨＦ）を用いた自然酸化膜の除去、ＤＩＷ（DeIonized Water）を用いたリンス洗浄などが行われる。そして最後にウエハＷの表面に乾燥防止用のＩＰＡが供給され、当該ＩＰＡが液盛りされた状態のウエハＷが、外部の搬送アーム（不図示）によりウエハ処理装置まで搬送されてくる。

一方、ウエハ処理装置はウエハホルダー４を受け渡し位置まで移動させた状態で待機しており、前記搬送アームはこのウエハホルダー４上にウエハＷを載置する。次いで、前記搬送アームをウエハホルダー４の上方側から退避させた後、ＩＰＡノズル５１からウエハＷの表面にＩＰＡを供給して、再度ＩＰＡの液盛りを行う。

このとき、処理容器１のヒーター４４には、電力供給部４４１から電力が供給され、不図示の温度コントローラにより処理空間８内の温度が２７０℃となるように調整されている。そして、アーム部材５０をレール４７上でスライドさせ、ウエハホルダー４及び蓋体３を処理容器１側へ移動させることにより、処理容器１（処理空間８）内にウエハＷが収容される（図９）。

この結果、蓋体３はＯ-リング３１を介して処理容器１に当接し、処理容器１は蓋体３によって気密に塞がれた状態となる。続いて、ロック部材４５を回転させてアーム部材５０の手前側の部位を係止すると共に、図９に示すように、ロックプレート２６を上昇させて、蓋体３の移動を手前側から規制する。

処理容器１内に搬入されたウエハＷは、搬入出口２に向けて開口している第１の開口部を介してカバースリーブ６の内側に進入し、第１の空間６０１内に収容される（図７）。このとき、第１の開口部は、ウエハホルダー４の基端部により塞がれた状態となっている。

こうして第１の空間６０１内にウエハＷを収容し、ロックプレート２６にて蓋体３を規制したら、ウエハＷに液盛りされたＩＰＡが乾燥する前に、図１０に示すようにＩＰＡ供給ライン２３１の開閉バルブＶ１を開き（図中に「Ｏ」の符号を付してある）、超臨界状態のＩＰＡ（臨界温度２３５℃、臨界圧力４．８ＭＰａ（絶対圧）以上の温度、圧力状態）を処理領域に供給する（図８）。

第１の空間６０１に臨む位置に設けられた供給孔１１２から超臨界ＩＰＡが供給されると、当該超臨界ＩＰＡは第１の空間６０１内に広がり、第１の空間６０１内の圧力が上昇する。この結果、ウエハホルダー４の基端部で塞がれている第１の開口部が押し広げられ、第１の空間６０１内の超臨界ＩＰＡが第２の空間６０２へ向けて流れ出す。

そして予め設定した量の超臨界ＩＰＡを処理空間８に供給すると、第２の空間６０２内の圧力が第１の空間６０１内の圧力とバランスするまで、超臨界ＩＰＡが第１の開口部を押し広げ、第２の空間６０２へと流出する。所定量の超臨界ＩＰＡを供給したら、ＩＰＡ供給ライン２３１の開閉バルブＶ１を閉じて（図中に「Ｓ」の符号を付してある）、超臨界ＩＰＡの供給を停止する。

こうしてヒーター４４で臨界温度以上の温度雰囲気（本例では２７０℃）に加熱されている処理空間８（第１の空間６０１及び第２の空間６０２）内に超臨界状態のＩＰＡが供給されると、ウエハＷに液盛りされたＩＰＡは超臨界ＩＰＡと渾然一体となり、やがて液体ＩＰＡも超臨界状態となる（図１１）。この結果、ウエハＷの表面は液体のＩＰＡから超臨界ＩＰＡに置換されていくことになるが、平衡状態において液体ＩＰＡと超臨界ＩＰＡとの間には界面が形成されないので、パターン倒れを引き起こすことなくウエハＷ表面の流体を超臨界ＩＰＡに置換することができる。

一方、処理対象のウエハＷと処理容器１の内壁面との間にはポリイミド製のカバースリーブ６が設けられているので、第２の空間６０２の超臨界ＩＰＡ中に溶出した金属はウエハＷの表面まで到達しにくい。また、カバースリーブ６の先端側の第１の開口部はウエハホルダー４の基端部（栓体）により塞がれ、後端側の第２の開口部はリアカバー１１の溝部１１３内に嵌め込まれているので、これらの開口部から超臨界ＩＰＡが進入しにくくなっていることによってもウエハＷ表面付近における溶出金属の濃度を低く抑えることができる。

このとき、ウエハホルダー４の基端部がカバースリーブ６の第１の開口部に嵌め込まれ、またカバースリーブ６を構成するポリイミドのフィルムが可撓性を有していることにより、何らかの理由で第２の空間６０２側の圧力が第１の空間６０１側の圧力よりも高くなったとしても、カバースリーブ６は前記基端部のテーパー面４０１へ向けて押し付けられるだけである。従って、第２の空間６０２内の超臨界ＩＰＡが第１の空間６０１内に流れ込む流路が形成されず、ウエハＷ表面近傍における溶出金属の濃度を低く維持できる。

こうして処理空間８に超臨界ＩＰＡを供給してから予め設定した時間が経過し、ウエハＷの表面が超臨界ＩＰＡにて置換された状態となったら、ＩＰＡ排出ライン２９１の開閉バルブＶ２を開き、ＩＰＡ回収部２９へ向けて処理空間８から超臨界流体を排出する。このとき排出孔１１１は第２の空間６０２に臨む位置に設けられているので、まず第２の空間６０２内の超臨界ＩＰＡが排出され、第２の空間６０２の圧力が低下する。

この結果、第１の空間６０１内の圧力は、第２の空間６０２内の圧力に比べて相対的に高くなるので、第１の空間６０１内の超臨界ＩＰＡが第１の開口部を押し広げて流路を形成し、第２の空間６０２へ流れ込む。こうして処理容器１の内部には、図１２に示すように第１の開口部を介して第１の空間６０１から第２の空間６０２へ流れる超臨界ＩＰＡの流れが形成され、両空間６０１、６０２の超臨界ＩＰＡが排出されていく。

そしてこのとき、第１の空間６０１から第２の空間６０２へ向けた流れが形成されていることにより、溶出金属を含む超臨界ＩＰＡがウエハＷの載置されている第１の空間６０１へ流れ込むことなく処理容器１から排出される。このような流れを形成することによってもウエハＷ表面近傍の金属濃度を低く抑えることができる。

こうして超臨界ＩＰＡの排出を継続すると、処理容器１内の圧力は次第に低下し、超臨界流体は気体に変化しつつ排出されるが、処理容器１は、ＩＰＡの露点以上の２７０℃に加熱されているので、ウエハＷ表面への結露を避けつつＩＰＡを排出できる。また、処理空間８内のＩＰＡが排出され、処理空間８の圧力が大気圧となったら、供給孔１１２から第１の空間６０１へパージ用の窒素ガスを供給して残存しているＩＰＡを排出してもよい。

処理空間８内のＩＰＡが排出されたら、蓋体３及びウエハホルダー４を受け渡し位置まで移動させて処理容器１からウエハＷを搬出する。そして受け渡し位置までウエハホルダー４を移動させたら、液体ＩＰＡが除去され、乾燥した状態のウエハＷを外部の搬送アームに受け渡して一連の動作を終え、次のウエハＷが搬入されてくるのを待つ。

本実施の形態に係わるウエハ処理装置によれば以下の効果がある。樹脂製、例えば非フッ素系樹脂であるポリイミド製のカバースリーブ６を用いて板面を含むウエハＷの周囲を囲み、この筒状体の内側で超臨界ＩＰＡを用いたウエハＷの処理を行うことにより、金属製の処理容器の内壁面にウエハＷが直接対向する面積が小さくなるので、処理容器から高圧流体に溶出した金属がウエハＷへ供給されにくくなり、ウエハＷの汚染を抑制できる。

また、処理容器１内の処理空間８をカバースリーブ６によって第１の空間６０１と第２の空間６０２とに区画し、ＩＰＡ供給ライン２３１から供給された超臨界ＩＰＡがウエハＷを収容する第１の空間６０１を通ってから、処理容器１の壁面とカバースリーブ６とに囲まれる第２の空間６０２に流れ込み、ＩＰＡ排出ライン２９１より超臨界ＩＰＡが排出される流れを形成することにより、ウエハＷ近傍における溶出金属の濃度を大幅に低減できる。

ここで上述の実施の形態では、図５、図８に示すように、ホルダー部材６１によりカバースリーブ６を保持した例を示したが、ホルダー部材６１を設けることは必須の要件ではない。例えば図１３、図１４に示すように、処理容器１の内壁面形状に適合する大きさのカバースリーブ６ａを処理空間８内に挿入し、当該カバースリーブ６を処理容器１の内壁面に当接させて覆うようにしてもよい。この場合に使用するカバースリーブ６ａは、処理容器１の内壁面に支えられながら、ウエハＷを収容する空間を維持できる程度の剛性を持っているものが選択される。

この例では、接着剤等を利用してポリイミドフィルムを貼付する場合などと異なり、本例の継ぎ目無し加工されたカバースリーブ６ａが処理空間８内に挿入されているだけなのでコーティングの剥がれや接着剤成分の溶出のおそれがない。また交換時等においてはカバースリーブ６ａを抜き出すだけでよくメンテナンス性も良好である。但し、継ぎ目なし加工されたカバースリーブ６、６ａを設けることも必須の要件ではなく、接着剤の溶出の恐れがない場合には、継ぎ目を有するカバースリーブ６、６ａを用いてもよい。

さらに図５〜図８も用いて説明した各種の構成のなかで、（１）ウエハホルダー４の基端部が第１の開口部を塞ぐ栓体として構成されていること、（２）第２の開口部を構成するカバースリーブ６の端部を処理容器１の内壁面（リアカバー１１）の溝部１１３内に埋め込むこと、（３）第１の空間６０１内の雰囲気に晒されるリアカバー１１の内壁面に、非フッ素系の樹脂のコーティング膜１１４を設けること、（４）ウエハホルダー４を非フッ素系の樹脂でコーティングしたり、この種の樹脂の成型体としたりすること、（５）カバースリーブ６により処理空間８を区画して形成された第１の空間６０１から第２の空間６０２へ向けて超臨界ＩＰＡの流れが形成される位置に供給孔１１２、排出孔１１１を配置すること、は、必ずしも必須ではない。処理対象のウエハＷに許容される超臨界ＩＰＡ中の溶出金属の濃度に応じてこれらの構成を適宜、選択して組み合わせればよい。

また、高圧流体としては、超臨界状態のＩＰＡに代えて、例えばＨＦＥ（Hydro Fluoro Ether）や二酸化炭素（ＣＯ_２）の超臨界流体を用いてもよいし、あるいはこれらの物質の亜臨界流体を用いてもよい。亜臨界状態とは、例えばＩＰＡの場合には、温度及び圧力が夫々２００〜２４０℃及び３〜５ＭＰａの範囲の状態である。このように、本発明は、高圧流体（超臨界流体や亜臨界流体）を用いてウエハＷに対して処理を行う場合に広く適用できる。

そして、処理容器１に供給される原料は、予め高圧状態（超臨界状態や亜臨界状態）となっているものに限定されない。例えば、高圧流体の原料流体を液体や気体の状態で処理容器１に供給してから、当該原料流体を加熱、加圧し、処理容器１内で超臨界状態としてもよい。

このほか、処理装置において行う処理としては、既述の乾燥処理以外にも、例えばウエハＷの表面からのレジスト膜の除去（溶解）処理などであってもよい。

Ｗ ウエハ
１ 処理容器
１１１ 排出孔
１１２ 供給孔
１１３ 溝部
１１４ コーティング膜
２３ ＩＰＡ供給部
２９ ＩＰＡ回収部
４０１ テーパー面
６、６ａ カバースリーブ
６０１ 第１の空間
６０２ 第２の空間
６１ ホルダー部材
８ 処理空間

Claims (14)

1. 高圧流体を用いて基板に対する処理を行う基板処理装置において、
   密閉自在な基板の搬入出口が設けられ、基板の処理が行われる金属製の処理容器と、
   この処理容器に接続され、高圧流体、または、加熱もしくは加圧の少なくとも一方を行うことにより高圧流体となる原料流体を供給するための流体供給ライン、及び当該処理容器内の高圧流体を排出するための流体排出ラインと、
   基板を保持した状態で前記処理容器の内部に配置される基板保持部と、
   この基板保持部に保持された基板における、板面を含むこの基板の周囲を囲むように、当該基板と前記処理容器の内壁面との間に設けられた樹脂製の筒状体と、を備え、
   前記基板保持部は、前記搬入出口を塞いでこの処理容器を密閉するための蓋部材に設けられ、前記筒状体の一端側の開口部を介して筒状体の内側に基板が搬入されることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板保持部材の基端部には、前記筒状体の開口部に嵌め込まれる栓体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記樹脂は、非フッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記筒状体は、継ぎ目無し加工により成型されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
5. 前記栓体は、前記基板保持部の先端側から基端側へ向けて徐々に広がるテーパー面を備えていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
6. 前記栓体の表面は、非フッ素系樹脂製であることを特徴とする請求項２または５に記載の基板処理装置。
7. 前記筒状体の一端側の開口部を第１の開口部としたとき、当該筒状体の他端側には、前記処理容器の内壁面へ向けて開口する第２の開口部が形成され、この第２の開口部を構成する筒状体の端部は、前記処理容器の内壁面に形成された溝部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
8. 前記溝部により囲まれる処理容器の内壁面は、非フッ素系樹脂により覆われていることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記筒状体は、互いに並行に配置され、前記基板保持部に保持された基板の側方位置を伸びる２本の棒状のホルダー部材に巻き掛けられていることにより、前記基板保持部に保持された基板を収容可能な扁平な空間を形成していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
10. 前記非フッ素系樹脂は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、パラキシレン、ポリエーテルエーテルケトンからなる樹脂群から選ばれることを特徴とする請求項３、６、８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
11. 前記筒状体の内側の空間を第１の空間とすると、前記筒状体の外面と処理容器の内壁面との間には第２の空間が形成され、前記流体供給ラインは、前記第１の空間に高圧流体またはその原料流体を供給する位置に接続され、前記流体排出ラインは、第１の空間から第２の空間に向けて流れ出た高圧流体を排出する位置に接続されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の基板処理装置。
12. 前記流体供給ラインに接続され、高圧流体または原料流体を供給する流体供給部と、
    前記原料排出ラインに接続され、前記処理容器内の高圧流体が排出される流体排出部と、
    基板保持部に保持された基板を前記筒状体の内側に搬入し、当該処理容器を密閉するステップと、前記流体供給部から、前記第１の空間に向けて、高圧流体または原料流体を供給するステップと、前記流体供給部から供給された高圧流体、または原料流体を当該処理容器内で加熱もしくは加圧して得られた高圧流体により、前記基板を処理するステップと、前記第２の空間から、前記流体排出部へ向けて処理容器内の高圧流体を排出することにより、第１の空間から第２の空間に向けて流れる高圧流体の流れを形成するステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 高圧流体を用いて基板に対する処理を行う基板処理方法において、
    基板の処理が行われる金属製の処理容器の内部に設けられた樹脂製の筒状体により、基板保持部に保持された基板における、板面を含むこの基板の周囲が囲まれるように、前記筒状体の内側に、基板保持部に保持された基板を搬入して、当該処理容器を密閉する工程と、
    前記筒状体の内側の空間である第１の空間に、高圧流体、または、加熱もしくは加圧の少なくとも一方を行うことにより高圧流体となる原料流体を供給する工程と、
    高圧流体、または原料流体を前記処理容器内で加熱もしくは加圧して得られた高圧流体により、前記基板を処理する工程と、
    前記筒状体の外面と処理容器の内壁面との間の空間である第２の空間から、前記処理容器内の高圧流体を排出することにより、第１の空間から第２の空間に向けて流れる高圧流体の流れを形成する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
14. 高圧流体を用いて基板に対する処理を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記プログラムは請求項１３に記載された基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

Images