特開 2022-21247 ウェハ処理装置、流体供給装置、及び流体供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022021247

(43)【公開日】2022-02-02

(54)【発明の名称】ウェハ処理装置、流体供給装置、及び流体供給方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220126BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 651Z

H01L21/304 648G

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020124730

(22)【出願日】2020-07-21

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】390000594

【氏名又は名称】株式会社レクザム

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100121223

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 悟道

(72)【発明者】

【氏名】一二三 正晃

(72)【発明者】

【氏名】兵頭 弘祐

(72)【発明者】

【氏名】関口 博文

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA09

5F157CB14

5F157CB27

5F157CD15

5F157CE10

5F157CE11

5F157CE52

5F157CE55

5F157CE57

5F157CE65

5F157CF04

5F157CF14

5F157CF34

5F157CF42

5F157CF44

5F157CF60

5F157CF90

5F157CF99

5F157DA21

5F157DB32

5F157DB45

(57)【要約】

【課題】短時間でチャンバを昇圧できる流体供給装置を提供する。
【解決手段】流体供給装置２は、気体及び液体の二酸化炭素を供給する第１及び第２の供給源１１，１２に接続され、ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理が行われるチャンバ３に二酸化炭素を供給する供給流路２０と、供給流路２０において液体の二酸化炭素を昇圧するポンプ２２と、昇圧された二酸化炭素を加熱する温度調整手段２３と、第１の供給源１１からの二酸化炭素の流路に設けられ、チャンバ３の排出時に閉じられる第１の供給側バルブ３１と、第２の供給源１２からの二酸化炭素の流路に設けられ、チャンバ３の排出時に閉じられる第２の供給側バルブ３２，３３と、を備える。供給流路２０において、ポンプ２２から第２の供給側バルブ３３までの長さが、第２の供給側バルブ３３からチャンバ３までの長さより長くなっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体の二酸化炭素を供給する第１の供給源、及び液体の二酸化炭素を供給する第２の供給源に接続された流路であり、ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理が行われるチャンバに二酸化炭素の流体を供給する流路である供給流路と、
前記供給流路において前記液体の二酸化炭素を昇圧するポンプと、
前記ポンプによって昇圧された二酸化炭素を加熱する温度調整手段と、
前記供給流路における前記第１の供給源からの二酸化炭素の流路に設けられ、前記チャンバからの流体の排出時に閉じられる第１の供給側バルブと、
前記供給流路における前記第２の供給源からの二酸化炭素の流路に設けられ、前記チャンバからの流体の排出時に閉じられる第２の供給側バルブと、を備え、
前記供給流路において、前記第１の供給源から前記第１の供給側バルブまでの長さが、前記第１の供給側バルブから前記チャンバまでの長さより長くなっており、前記ポンプから前記第２の供給側バルブまでの長さが、前記第２の供給側バルブから前記チャンバまでの長さより長くなっている、流体供給装置。

【請求項2】

前記チャンバの昇圧段階において、前記第１の供給側バルブが開けられて前記第１の供給源からの二酸化炭素が前記チャンバに供給された後に、前記第２の供給側バルブが開けられて、前記ポンプで昇圧され、前記温度調整手段で加熱されて保持されていた前記第２の供給源からの二酸化炭素が前記チャンバに供給されると共に、前記ポンプによる昇圧、及び前記温度調整手段による加熱が継続され、前記チャンバに超臨界状態の二酸化炭素が供給される、請求項１記載の流体供給装置。

【請求項3】

前記供給流路に設けられた、流路の断面積が他の箇所より小さくなっているオリフィスをさらに備え、
上流側と下流側とに所定以上の圧力差がある状況において前記第１及び第２の供給側バルブが開けられた際に前記チャンバに供給される二酸化炭素は、前記オリフィスを介して前記チャンバに供給される、請求項１または請求項２記載の流体供給装置。

【請求項4】

前記供給流路に設けられた、配管抵抗が他の箇所より大きくなっているダンパをさらに備え、
上流側と下流側とに所定以上の圧力差がある状況において前記第１及び第２の供給側バルブが開けられた際に前記チャンバに供給される二酸化炭素は、前記ダンパを介して前記チャンバに供給される、請求項１から請求項３のいずれか記載の流体供給装置。

【請求項5】

ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理を行うためのチャンバと、
前記チャンバから流体を排出するための流体排出手段と、
前記チャンバに二酸化炭素を供給する請求項１から請求項４のいずれか記載の流体供給装置と、を備えたウェハ処理装置。

【請求項6】

ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理が行われるチャンバに二酸化炭素の流体を供給するための流体供給方法であって、
前記チャンバの昇圧段階において、第１の供給源から供給された気体の二酸化炭素を前記チャンバに供給する第１のステップと、
第２の供給源から供給された液体の二酸化炭素を、前記気体の二酸化炭素より高圧にすると共に、加熱して保持しておき、前記第１のステップの後に、当該保持していた二酸化炭素を前記チャンバに供給する第２のステップと、
前記第２のステップの後に、前記液体の二酸化炭素を超臨界状態になるまで昇圧及び加熱して前記チャンバに供給する第３のステップと、を備えた流体供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行うウェハ処理装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ウェハの表面に形成されるパターンの微細化が進んでおり、アスペクト比が高くなってきている。そのため、パターンの洗浄等に用いる有機溶剤などの処理液が表面に残ったまま乾燥させると、処理液の表面張力によってパターンが倒壊するという問題が生じる。その問題を解決するため、ウェハの表面から処理液を除去する乾燥処理等を行うウェハ処理装置において二酸化炭素の超臨界流体を用いることがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１５２１９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のウェハ処理装置では、チャンバ内のウェハを入れ替えるごとに、ボンベから供給された二酸化炭素の加圧や加熱をはじめから行う必要があり、二酸化炭素を超臨界状態にするまでの時間が長くなっていた。その結果、ウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行う際のタクトタイムが長くなるという問題があった。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行う際のタクトタイムをより短くすることができるウェハ処理装置、流体供給装置、及び流体供給方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一態様による流体供給装置は、気体の二酸化炭素を供給する第１の供給源、及び液体の二酸化炭素を供給する第２の供給源に接続された流路であり、ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理が行われるチャンバに二酸化炭素の流体を供給する流路である供給流路と、供給流路において液体の二酸化炭素を昇圧するポンプと、ポンプによって昇圧された二酸化炭素を加熱する温度調整手段と、供給流路における第１の供給源からの二酸化炭素の流路に設けられ、チャンバからの流体の排出時に閉じられる第１の供給側バルブと、供給流路における第２の供給源からの二酸化炭素の流路に設けられ、チャンバからの流体の排出時に閉じられる第２の供給側バルブと、を備え、供給流路において、第１の供給源から第１の供給側バルブまでの長さが、第１の供給側バルブからチャンバまでの長さより長くなっており、ポンプから第２の供給側バルブまでの長さが、第２の供給側バルブからチャンバまでの長さより長くなっている、ものである。

【0007】

このような構成により、チャンバの昇圧時に、第１及び第２の供給側バルブより上流側の二酸化炭素をチャンバに供給することによって、より短時間でチャンバ内の圧力を上昇させることができる。また、第２の供給側バルブの上流側において高圧で保持されている二酸化炭素の量がより多くなることによって、より短時間でチャンバ内の圧力を上昇させることができる。また、第１及び第２の供給側バルブがチャンバに近い側に設けられていることにより、チャンバの減圧時に排出される流体の量を低減することができ、流体の排出にかかる時間を短くすることができる。このようにして、ウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行う際のタクトタイムをより短くすることができる。

【0008】

また、本発明の一態様による流体供給装置では、チャンバの昇圧段階において、第１の供給側バルブが開けられて第１の供給源からの二酸化炭素がチャンバに供給された後に、第２の供給側バルブが開けられて、ポンプで昇圧され、温度調整手段で加熱されて保持されていた第２の供給源からの二酸化炭素がチャンバに供給されると共に、ポンプによる昇圧、及び温度調整手段による加熱が継続され、チャンバに超臨界状態の二酸化炭素が供給されてもよい。

【0009】

このような構成により、チャンバの昇圧段階において、まず、第１の供給源から供給された二酸化炭素を用いてチャンバ内を昇圧し、その後、あらかじめ所定の温度、圧力に保持されていた二酸化炭素を用いてチャンバ内をさらに昇圧するため、ポンプや温度調整手段を用いてチャンバ内の二酸化炭素を超臨界状態にするまでの時間をより短くすることができる。

【0010】

また、本発明の一態様による流体供給装置では、供給流路に設けられた、流路の断面積が他の箇所より小さくなっているオリフィスをさらに備え、上流側と下流側とに所定以上の圧力差がある状況において第１及び第２の供給側バルブが開けられた際にチャンバに供給される二酸化炭素は、オリフィスを介してチャンバに供給されてもよい。

【0011】

第１及び第２の供給側バルブが開けられた際には、バルブより上流側と、チャンバ内との圧力差が大きいため、チャンバ内に勢いよく二酸化炭素が流入する。その結果、例えば、ウェハ上の有機溶剤などの処理液が吹き飛んでパターンが倒壊するおそれがある。一方、二酸化炭素をチャンバに供給する際にオリフィスを介するようにすることによって、二酸化炭素の勢いを弱めることができ、ウェハのパターンの倒壊を回避することができる。

【0012】

また、本発明の一態様による流体供給装置では、供給流路に設けられた、配管抵抗が他の箇所より大きくなっているダンパをさらに備え、上流側と下流側とに所定以上の圧力差がある状況において第１及び第２の供給側バルブが開けられた際にチャンバに供給される二酸化炭素は、ダンパを介してチャンバに供給されてもよい。

【0013】

第１及び第２の供給側バルブが開けられた際には、バルブより上流側と、チャンバ内との圧力差が大きいため、チャンバ内に勢いよく二酸化炭素が流入する。その結果、例えば、ウェハ上の有機溶剤などの処理液が吹き飛んでパターンが倒壊するおそれがある。一方、二酸化炭素をチャンバに供給する際にダンパを介するようにすることによって、二酸化炭素の勢いを弱めることができ、ウェハのパターンの倒壊を回避することができる。

【0014】

また、本発明の一態様によるウェハ処理装置は、ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理を行うためのチャンバと、チャンバから流体を排出するための流体排出手段と、チャンバに二酸化炭素を供給する流体供給装置と、を備えたものである

【0015】

このような構成により、ウェハ処理装置においてウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行う際のタクトタイムをより短くすることができる。

【0016】

また、本発明の一態様による流体供給方法は、ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理が行われるチャンバに二酸化炭素の流体を供給するための流体供給方法であって、チャンバの昇圧段階において、第１の供給源から供給された気体の二酸化炭素をチャンバに供給する第１のステップと、第２の供給源から供給された液体の二酸化炭素を、気体の二酸化炭素より高圧にすると共に、加熱して保持しておき、第１のステップの後に、保持していた二酸化炭素をチャンバに供給する第２のステップと、第２のステップの後に、液体の二酸化炭素を超臨界状態になるまで昇圧及び加熱してチャンバに供給する第３のステップと、を備えたものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一態様によるウェハ処理装置等によれば、チャンバをより短時間で昇圧することができ、ウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行う際のタクトタイムをより短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態による昇圧段階前のウェハ処理装置を示す模式図

【図2】同実施の形態による昇圧段階のウェハ処理装置を示す模式図

【図3】同実施の形態による昇圧段階のウェハ処理装置を示す模式図

【図4】同実施の形態による昇圧段階のウェハ処理装置を示す模式図

【図5】同実施の形態による置換処理時のウェハ処理装置を示す模式図

【図6】同実施の形態による減圧段階のウェハ処理装置を示す模式図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明によるウェハ処理装置、流体供給装置、及び流体供給方法について、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態によるウェハ処理装置は、供給側バルブより上流側において保持されている高圧の二酸化炭素を用いて、チャンバ内をより短時間で昇圧すると共に、その昇圧の初期段階において、オリフィス及びダンパを介して二酸化炭素をチャンバ内に供給することによって、ウェハ上の有機溶剤などの処理液を吹き飛ばさないようにするものである。

【0020】

図１～図６は、本実施の形態によるウェハ処理装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態によるウェハ処理装置１は、チャンバ３に流体を供給するための流体供給装置２と、ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理が行われるチャンバ３と、チャンバ３から流体を排出するための流体排出手段４とを備える。チャンバ３は、開閉可能になっており、内部にウェハを収容可能な空間を有している。そして、その空間において、流体供給装置２によって供給された流体が超臨界状態となった超臨界流体を用いた所定の処理がウェハに対して行われる。

【0021】

本実施の形態では、チャンバ３で行われる所定の処理が超臨界流体を用いたウェハの乾燥処理である場合について主に説明するが、その他の処理、例えば、超臨界流体を用いた洗浄処理や洗浄乾燥処理がウェハに対して行われてもよい。ウェハの乾燥処理は、例えば、ウェハの表面に残留した有機溶剤などの処理液を、超臨界流体に置換することによって除去し、その超臨界流体を乾燥させることによって行われる。

【0022】

流体供給装置２は、供給流路２０と、供給流路２０に設けられた、温度調整手段２１、ポンプ２２、温度調整手段２３、オリフィス２４、ダンパ２５、温度調整手段２６、第１の供給側バルブ３１、及び第２の供給側バルブ３２，３３とを備える。

【0023】

供給流路２０は、気体の二酸化炭素を供給する第１の供給源１１、及び液体の二酸化炭素を供給する第２の供給源１２に接続された流路である。供給流路２０によって、チャンバ３に二酸化炭素の流体が供給される。本実施の形態では、供給流路２０は、流路２０－１，２０－２，２０－３を有している。なお、流路２０－１は、上流側の端部が第１の供給源１１に接続されており、下流側の端部がチャンバ３に接続されている。また、流路２０－２は、上流側の端部が第２の供給源１２に接続されており、下流側の端部がダンパ２５と温度調整手段２６との間の流路２０－１に接続されている。流路２０－３は、流路２０－１と流路２０－２とを繋ぐ流路である。

【0024】

流路２０－１には、上流側から順番に、第１の供給側バルブ３１、オリフィス２４、ダンパ２５、温度調整手段２６が設けられている。また、流路２０－２には、上流側から順番に、温度調整手段２１、ポンプ２２、温度調整手段２３、第２の供給側バルブ３３が設けられている。また、流路２０－３には、第２の供給側バルブ３２が設けられている。

【0025】

供給流路２０において、温度調整手段２３と、第２の供給側バルブ３２，３３との間に、流体の温度を測定する温度計６１と、流体の圧力を測定する圧力計６２が設けられており、温度調整手段２６と、チャンバ３との間に、流体の温度を測定する温度計６３が設けられている。

【0026】

第１及び第２の供給源１１，１２は、例えば、二酸化炭素のボンベ、極低温容器、貯槽タンクなどであってもよい。第１の供給源１１は、気体の二酸化炭素を取り出す供給源であり、第２の供給源１２は、液体の二酸化炭素を取り出す供給源である。なお、気体の二酸化炭素を供給するものであれば、第１の供給源１１は、どのようなものであってもよい。また、液体の二酸化炭素を供給するものであれば、第２の供給源１２は、どのようなものであってもよい。

【0027】

温度調整手段２１は、第２の供給源１２から供給された二酸化炭素を冷却する。ポンプ２２に流入する二酸化炭素が確実に液体となるようにするためである。なお、温度調整手段２１は、例えば、凝縮器であってもよく、他の冷却器であってもよい。

【0028】

ポンプ２２は、供給流路２０において液体の二酸化炭素を昇圧して下流側に出力する。温度調整手段２３は、ポンプ２２によって昇圧された二酸化炭素を加熱する。温度調整手段２３は、例えば、熱交換器であってもよく、他の加熱器であってもよい。ポンプ２２で二酸化炭素が昇圧され、温度調整手段２３で二酸化炭素が加熱されることによって、チャンバ３内の二酸化炭素が超臨界状態になる。なお、温度調整手段２３は、例えば、第２の供給側バルブ３３までの流路の長さより、ポンプ２２までの流路の長さの方が短くなる位置に設けられていてもよい。

【0029】

オリフィス２４では、流路の断面積が他の箇所より小さくなっている。流体がオリフィス２４を通過することによって、例えば、流体の流量が低減される。オリフィス２４は、例えば、１つの孔を有していてもよく、２つ以上の孔を有していてもよい。また、オリフィス２４は、流路の断面積を変化させることができるものであってもよい。そのようなオリフィス２４として、例えば、ニードルバルブなどを挙げることができる。第１及び第２の供給側バルブ３１，３３が開けられた際にチャンバ３に供給される二酸化炭素は、オリフィス２４を介してチャンバ３に供給されることになる。

【0030】

ダンパ２５では、配管抵抗が他の箇所より大きくなっている。流体がダンパ２５を通過することによって、例えば、流体の流速が低減され、配管へのダメージを抑えることができる。ダンパ２５は、例えば、コイル形状や蛇行状に設けられた流路であってもよく、流路内にフィルタなどの抵抗物が入れられたものであってもよい。第１及び第２の供給側バルブ３１，３３が開けられた際にチャンバ３に供給される二酸化炭素は、ダンパ２５を介してチャンバ３に供給されることになる。なお、本実施の形態では、供給流路２０において上流側からオリフィス２４、ダンパ２５の順となるように両者が配置されている場合について主に説明するが、それらの順序は逆であってもよい。例えば、供給流路２０において上流側からダンパ２５、オリフィス２４の順となるように両者が配置されてもよい。

【0031】

チャンバ３の昇圧段階において、上流側と下流側とに所定以上の圧力差がある状況で第１及び第２の供給側バルブ３１，３３が開けられた際にチャンバ３に供給される二酸化炭素は、オリフィス２４及びダンパ２５を介してチャンバ３に供給される。したがって、チャンバ３の圧力と、チャンバ３に供給される二酸化炭素の圧力との差が大きいときには、オリフィス２４及びダンパ２５を介して二酸化炭素がチャンバ３に供給されることによって、二酸化炭素が勢いよくチャンバ３に流入することを回避でき、ウェハ上の処理液が二酸化炭素によって吹き飛ばされることを回避することができる。

【0032】

なお、上流側と下流側とに所定以上の圧力差がある状況とは、閉じているバルブの上流側の圧力の方が、そのバルブの下流側の圧力より所定値以上高い状況のことである。後述するように、そのような状況において開けられるバルブは、第１及び第２の供給側バルブ３１，３３である。したがって、第１及び第２の供給側バルブ３１，３３が開けられた際にチャンバ３に供給される二酸化炭素は、オリフィス２４及びダンパ２５を介してチャンバ３に供給されるようになっている。一方、後述するように、第２の供給側バルブ３２が開けられる際には、その第２の供給側バルブ３２の上流側と下流側と圧力差は小さいため、オリフィス２４及びダンパ２５を介さないで二酸化炭素がチャンバ３に供給されることになる。

【0033】

温度調整手段２６は、チャンバ３の直前において、チャンバ３に流入する二酸化炭素を加熱する。温度調整手段２６は、例えば、熱交換器であってもよく、他の加熱器であってもよい。

【0034】

第１の供給側バルブ３１は、供給流路２０における第１の供給源１１からの二酸化炭素の流路２０－１に設けられ、チャンバ３からの流体の排出時に閉じられる。すなわち、第１の供給源１１からチャンバ３に供給される二酸化炭素は、第１の供給側バルブ３１を通過することになる。なお、第１の供給側バルブ３１の開閉のタイミングについては後述する。

【0035】

第２の供給側バルブ３２，３３は、供給流路２０における第２の供給源１２からの二酸化炭素の流路２０－２、２０－３にそれぞれ設けられ、チャンバ３からの流体の排出時に閉じられる。すなわち、第２の供給源１２からチャンバ３に供給される二酸化炭素は、第２の供給側バルブ３２，３３の少なくとも一方を通過することになる。なお、第２の供給側バルブ３２，３３の開閉のタイミングについては後述する。

【0036】

供給流路２０において、第１の供給源１１から第１の供給側バルブ３１までの長さが、第１の供給側バルブ３１からチャンバ３までの長さより長くなっているものとする。ここで、長さとは流路の長さのことである。また、その流路は、第１の供給側バルブ３１を介してチャンバ３に供給される二酸化炭素の流路である。なお、例えば、第１の供給源１１から第１の供給側バルブ３１までの長さが、第１の供給側バルブ３１からチャンバ３までの長さの２倍以上となっていることが好適であり、４倍以上となっていることがより好適であり、１０倍以上となっていることがさらに好適である。

【0037】

供給流路２０において、ポンプ２２から第２の供給側バルブ３２までの長さが、第２の供給側バルブ３２からチャンバ３までの長さより長くなっているものとする。また、ポンプ２２から第２の供給側バルブ３３までの長さが、第２の供給側バルブ３３からチャンバ３までの長さより長くなっているものとする。第２の供給側バルブ３２に関する流路は、第２の供給側バルブ３２を介してチャンバ３に供給される二酸化炭素の流路である。第２の供給側バルブ３３に関する流路についても同様である。このように、第２の供給側バルブ３３が、チャンバ３に近い位置に設けられていることによって、チャンバ３の昇圧の初期段階に第２の供給側バルブ３３の上流側の二酸化炭素がチャンバ３に供給される際に、高圧に保持されているより多くの二酸化炭素がチャンバ３に供給されることになり、チャンバ３の圧力をより短時間で上昇させることができるようになる。なお、例えば、ポンプ２２から第２の供給側バルブ３２までの長さが、第２の供給側バルブ３２からチャンバ３までの長さの２倍以上となっていることが好適であり、４倍以上となっていることがより好適であり、１０倍以上となっていることがさらに好適である。第２の供給側バルブ３３についても同様であるとする。

【0038】

このように、第１の供給側バルブ３１、及び第２の供給側バルブ３２，３３が、チャンバ３に近い側に設けられていることによって、チャンバ３の減圧時に、流体の排出量を低減することができる。その結果、減圧にかかる時間を削減することができ、ウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行う際のタクトタイムをより短くすることができる。

【0039】

チャンバ３の昇圧段階において、まず、第１の供給側バルブ３１が開けられて第１の供給源１１からの二酸化炭素がチャンバ３に供給される。その後に、第１の供給側バルブ３１が閉じられ、第２の供給側バルブ３３が開けられて、ポンプ２２で昇圧され、温度調整手段２３で加熱されて保持されていた第２の供給源１２からの二酸化炭素がチャンバ３に供給される。この段階で開けられるのは、第２の供給側バルブ３２，３３のうち、下流側がオリフィス２４及びダンパ２５に接続されている第２の供給側バルブ３３である。なお、保持されていた二酸化炭素の圧力は、第１の供給源１１から供給される気体の二酸化炭素より高圧であるとする。その後、ポンプ２２による昇圧、及び温度調整手段２３による加熱が継続され、チャンバ３に超臨界状態の二酸化炭素が供給されるようになる。

【0040】

チャンバ３は、ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理を行うための容器である。チャンバ３は、例えば、内部空間に存在する流体を加熱するヒータを有していてもよい。そのヒータによる流体の加熱は、流体を超臨界状態に保つために行われる。

【0041】

流体排出手段４は、排出流路４０と、排出流路４０に設けられた、温度調整手段４１、排出側バルブ５１、及び圧力調整バルブ５２とを備える。

【0042】

排出流路４０は、チャンバ３に接続されており、チャンバ３の流体が排出流路４０を介して排出される。排出流路４０には、上流側から順番に、排出側バルブ５１、圧力調整バルブ５２、温度調整手段４１が設けられている。

【0043】

排出流路４０において、排出側バルブ５１の上流側の流体の圧力を測定する圧力計が設けられている。排出側バルブ５１の上流側は、チャンバ３の内部空間に連通しているため、圧力計６４によって、チャンバ３内の圧力が測定されることになる。

【0044】

温度調整手段４１は、圧力調整バルブ５２から出力される流体を加熱する。チャンバ３の減圧段階においては、圧力調整バルブ５２で流体が断熱膨張して温度が低下する。そのため、加熱を行わなければ、二酸化炭素がドライアイスになり、流路が詰まる可能性がある。そのような二酸化炭素のドライアイス化を防止するため、温度調整手段４１による加熱を行う。温度調整手段４１は、例えば、熱交換器であってもよく、他の加熱器であってもよい。

【0045】

排出側バルブ５１は、チャンバ３においてウェハに所定の処理が行われている際や、チャンバ３から流体が排出される際に開けられ、チャンバ３の昇圧時等に閉じられるバルブである。

【0046】

圧力調整バルブ５２は、チャンバ３内の圧力を調整する。この調整は、圧力計６４による測定結果を用いて自動的に行われる。チャンバ３において超臨界流体を用いた処理が行われる場合には、チャンバ３内の圧力が、臨界圧力以上のあらかじめ決められた圧力になるように圧力調整バルブ５２によって調整されてもよい。

【0047】

次に、本実施の形態によるウェハ処理装置１の動作について説明する。なお、図１～図６において、閉じているバルブを黒塗りで示しており、空いているバルブを白抜きで示している。例えば、図２において、第１の供給側バルブ３１は開いており、第２の供給側バルブ３２，３３は閉じていることになる。

【0048】

図１は、チャンバ３の昇圧段階前の状態を示す図である。図１において、供給流路２０における第１の供給側バルブ３１、及び第２の供給側バルブ３２，３３は閉じており、また、排出流路４０における排出側バルブ５１も閉じている。なお、第１の供給側バルブ３１より上流側の流路２０－１においては、第１の供給源１１から供給された約５ＭＰａの二酸化炭素が保持されているものとする。また、第２の供給側バルブ３２，３３より上流側の流路２０－２，２０－３においては、第２の供給源１２から供給され、温度調整手段４１によって冷却されてポンプ２２によって昇圧され、温度調整手段４１によって加熱された約１０ＭＰａ、約５０℃の二酸化炭素が保持されている。なお、この圧力や温度は一例であり、第２の供給側バルブ３２，３３より上流側において、二酸化炭素が他の圧力や温度で保持されていてもよい。

【0049】

このような状態において、まず、チャンバ３を開けて、ＩＰＡ等の処理液によって洗浄されたウェハをチャンバ３の内部に挿入する。このウェハの挿入は、例えば、ウェハを搬送する搬送ロボット等によって行われてもよい。次に、チャンバ３を閉じると共に、第１の供給側バルブ３１が開けられ、図２で示される状態になる。図２の状態では、図中の矢印で示されるように、第１の供給源１１から供給された気体の二酸化炭素が、流路２０－１を介してチャンバ３に供給される。第１の供給源１１から供給される気体の二酸化炭素は約５ＭＰａであるため、チャンバ３内は短時間で５ＭＰａまで昇圧することになる。なお、その際に、気体の二酸化炭素がオリフィス２４及びダンパ２５を介してチャンバ３に流入するため、チャンバ３に流入する際の二酸化炭素の流量や流速を低減させることができ、チャンバ３内のウェハ上のＩＰＡ等の処理液が、流入した二酸化炭素によって吹き飛ばされることを回避することができる。そのため、ウェハのパターンの倒壊を防止することができる。

【0050】

その後、チャンバ３内が、第１の供給源１１から供給される二酸化炭素の圧力と同じになったことが圧力計６４によって確認されると、図３で示されるように、第１の供給側バルブ３１を閉じ、第２の供給側バルブ３３を開けることによって、第２の供給源１２から供給される二酸化炭素がチャンバ３に供給されるようにする。なお、図２の状態から図３の状態への切り替えは、例えば、第１の供給側バルブ３１を開けてからの経過時間や、温度計６３によって測定された温度などに基づいて行われてもよい。

【0051】

図３の状態では、図中の矢印で示されるように、第２の供給側バルブ３３の上流側で保持されていた約１０ＭＰａの二酸化炭素が、流路２０－２，２０－３，２０－１を介してチャンバ３に供給される。その結果、チャンバ３内の圧力は、約５ＭＰａと約１０ＭＰａとの間、例えば、約６ＭＰａ程度になる。その際に、気体の二酸化炭素がオリフィス２４及びダンパ２５を介してチャンバ３に流入するため、チャンバ３に流入する際の二酸化炭素の流量や流速を低減させることができ、チャンバ３内のウェハ上のＩＰＡ等の処理液が、流入した二酸化炭素によって吹き飛ばされることを回避することができる。

【0052】

第２の供給側バルブ３３が開けられたタイミング、または、それより後のタイミングで、ポンプ２２は二酸化炭素の昇圧を開始してもよい。また、ポンプ２２で昇圧された二酸化炭素は、温度調整手段２３によって加熱されてチャンバ３に供給される。また、温度調整手段２６やチャンバ３内のヒータ等を用いた二酸化炭素の加熱が行われてもよい。二酸化炭素の昇圧と加熱とは、二酸化炭素が超臨界状態となるまで継続される。なお、ポンプ２２での二酸化炭素の昇圧が行われる際には、温度調整手段２１によって、第２の供給源１２から供給される液体の二酸化炭素の冷却が行われる。

【0053】

チャンバ３内の圧力が臨界圧力７．３８ＭＰａ以上、温度が臨界温度３１．１℃以上になると二酸化炭素は超臨界状態となり、ウェハ上のＩＰＡ等は、超臨界状態の二酸化炭素に溶解される。チャンバ３内に供給される二酸化炭素が超臨界流体となると、図４で示されるように、第２の供給側バルブ３３が閉じられ、第２の供給側バルブ３２が開けられて、第２の供給源１２からの二酸化炭素が、図中の矢印で示されるように、オリフィス２４やダンパ２５を介さないでチャンバ３に供給されるようになる。そのようにすることで、単位時間あたりにチャンバ３に供給される二酸化炭素の量をより多くすることができる。なお、図３の状態から図４の状態への切り替えは、例えば、圧力計６４によって測定されるチャンバ３内の圧力と、圧力計６２によって測定される第２の供給側バルブ３３，３４より上流側の圧力との差の絶対値が、あらかじめ決められた正の閾値より小さくなった際や、圧力計６４によって測定されるチャンバ３内の圧力の単位時間当たりの変化が、あらかじめ決められた正の閾値より小さくなった際に行われてもよい。例えば、流体が超臨界状態となる前に、第２の供給側バルブ３２を介した二酸化炭素の供給が行われてもよい。

【0054】

ポンプ２２による昇圧は、流体があらかじめ決められた圧力（例えば、１０ＭＰａなど）を超えるように行われる。また、温度調整手段２３による加熱は、流体があらかじめ決められた温度（例えば、５０℃など）となるように行われる。なお、二酸化炭素の流体が温度調整手段２３から温度調整手段２６に至るまでに低下した場合には、温度調整手段２６によって追加の加熱が行われてもよい。例えば、温度計６３で測定された温度が、あらかじめ決められた閾値より低くなった場合には、温度調整手段２６による加熱が行われてもよい。

【0055】

チャンバ３内の超臨界状態の二酸化炭素（超臨界流体）の圧力が一定値（例えば、１０ＭＰａなど）を超えると、図５で示されるように、排出流路４０に設けられた排出側バルブ５１が開けられ、圧力調整バルブ５２によって、チャンバ３内の圧力を一定に保ちながら、図中の矢印で示されるように、超臨界流体が徐々に排出される。このようにして、ウェハに付着していたＩＰＡ等が溶解した超臨界流体が排出され、チャンバ３内において、ウェハからのＩＰＡ等の除去が行われることになる。

【0056】

チャンバ３内は、少なくともＩＰＡ等の処理液の排出が完了するまで、二酸化炭素が超臨界状態となる圧力及び温度に保たれることが好適である。チャンバ３内は、例えば、圧力は７．４～１５ＭＰａに、また、温度は３１～５０℃に保たれることが好ましい。チャンバ３への二酸化炭素の注入は継続されるため、超臨界二酸化炭素流体の注入と、ＩＰＡ等の処理液が溶解している超臨界二酸化炭素流体の排出が並行して行われることになる。なお、圧力調整バルブ５２から出力された流体は、温度調整手段４１によって加熱され、ドライアイス化が防止され、排出流路４０の詰まりや流量の低下を防止することができる。

【0057】

なお、超臨界流体によるＩＰＡ等の排出が終了したかどうかは、例えば、ＩＰＡ等を検知するセンサによってチャンバ３内においてＩＰＡ等を検知することによって確認されてもよい。ＩＰＡ等を検知するセンサは、例えば、アルコール検知センサ等であってもよい。

【0058】

ＩＰＡ等の処理液が溶解している超臨界流体の排出が終了すると、図６で示されるように、第２の供給側バルブ３２が閉じられ、チャンバ３内の二酸化炭素を気体に相転換させてから排出流路４０を介して排出する。そのようにして、チャンバ３内が降圧される。チャンバ３内が大気圧になった後に、チャンバ３内では、加温が停止されてもよく、または３１～５０℃に維持されてもよい。

【0059】

その後、図１で示されるように排出側バルブ５１が閉じられ、チャンバ３が開けられて、超臨界流体を用いて乾燥されたウェハが、搬送ロボット等によって搬出される。このようにして、一連の乾燥処理が終了になる。なお、上記した一連の処理に関するタイミング等の制御は、図示しない制御手段によって行われてもよい。

【0060】

以上のように、本実施の形態によるウェハ処理装置１によれば、チャンバ３の昇圧時に、第１及び第２の供給側バルブ３１，３３より上流側の二酸化炭素をチャンバ３に供給することによって、より短時間でチャンバ３内の圧力を上昇させることができる。その結果、ウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行う際のタクトタイムをより短くすることができる。また、昇圧の初期段階において、第１及び第２の供給側バルブ３１，３３の二酸化炭素をチャンバ３に供給する際に、まず、第１の供給源１１から供給される気体の二酸化炭素をチャンバ３に供給し、その後に、第２の供給源１２から供給される液体の二酸化炭素を昇圧して加熱して保持していた二酸化炭素をチャンバ３に供給することによって、より短い時間で、段階的にチャンバ３内の圧力を高い圧力にすることができ、一気に高い圧力にした場合と比較して、ウェハ上のＩＰＡなどの処理液が吹き飛ばないようにすることができる。なお、チャンバ３は、通常、クリーンルームに配置されるが、第１及び第２の供給源１１，１２は、クリーンルームに配置しなくてもよいため、供給流路２０の長さが長くなることがある。その場合には、ポンプ２２から第２の供給側バルブ３３までの流路の長さも長くなり、その流路においてより多くの流体を高圧状態で保持できるため、第２の供給側バルブ３３が開けられた際に、チャンバ３の圧力をより高圧にすることができる。

【0061】

また、供給流路２０において、第１及び第２の供給側バルブ３１～３３がチャンバ３に近い側に設けられていることにより、チャンバ３の減圧時に排出される流体の量を低減することができ、流体の排出にかかる時間を短くすることができる。その結果、ウェハに超臨界流体を用いた所定の処理を行う際のタクトタイムをより短くすることができる。

【0062】

また、チャンバ３内の圧力と、チャンバ３に供給される二酸化炭素の圧力との差が大きい場合には、チャンバ３内に二酸化炭素が勢いよく流入し、ウェハ上のＩＰＡなどの処理液が吹き飛ばされることによって、パターンの倒壊を招く可能性があるが、そのような場合に、オリフィス２４及びダンパ２５を介して二酸化炭素をチャンバ３に供給することによって、二酸化炭素の流量や流速を低減させることができ、ウェハ上のＩＰＡなどの処理液が吹き飛ばないようにすることができる。

【0063】

なお、本実施の形態では、図１で示される状態において、ポンプ２２から第２の供給側バルブ３２，３３までの流路２０－２における流体の圧力が、チャンバ３においてウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理が行われるときの圧力となっている場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、チャンバ３内の流体を排出している際に、ポンプ２２から第２の供給側バルブ３２，３３までの流路２０－２における流体の圧力を、ウェハへの処理時の圧力より高くなるようにポンプ２２で昇圧してもよい。そのようにすることで、チャンバ３の昇圧時に、ポンプ２２から第２の供給側バルブ３２，３３までの流体をチャンバ３に供給することによって、チャンバ３内をより高い圧力に昇圧することができ、チャンバ３のより短時間での昇圧を実現することができるようになる。

【0064】

また、本実施の形態では、上流側と下流側とに所定以上の圧力差がある状況において第１及び第２の供給側バルブ３１，３３が開けられた際にチャンバ３に供給される二酸化炭素が、オリフィス２４及びダンパ２５を介してチャンバ３に供給される場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、流体供給装置２は、オリフィス２４を備えていなくてもよい。また、流体供給装置２は、ダンパ２５を備えていなくてもよい。また、流体供給装置２は、オリフィス２４及びダンパ２５を備えていなくてもよい。流体供給装置２がオリフィス２４及びダンパ２５を備えていない場合には、例えば、下流側の圧力の時間変化が緩やかになるように、すなわち、下流側の圧力の単位時間当たりの変化量が、あらかじめ決められた閾値より小さくなるように、第１及び第２の供給側バルブ３１，３３が開けられてもよい。

【0065】

また、本実施の形態では、第２の供給源１２からの二酸化炭素を冷却する温度調整手段２１が流路２０－２に設けられている場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、第２の供給源１２から、十分に温度の低い二酸化炭素、すなわちポンプ２２に入力される際にも液体である二酸化炭素が供給される場合には、流体供給装置２は、温度調整手段２１を備えていなくてもよい。また、チャンバ３の直前において二酸化炭素を追加で加熱する必要がない場合には、流体供給装置２は、温度調整手段２６を備えていなくてもよい。

【0066】

また、本実施の形態では、第１の供給源１１から供給された二酸化炭素も、第２の供給源１２から供給された二酸化炭素も、同じオリフィス２４及びダンパ２５を通過する場合について説明したが、そうでなくてもよい。それぞれが異なるオリフィス及びダンパを通過してもよい。

【0067】

また、本実施の形態では、流体供給装置２が、１個の第１の供給側バルブ３１と、２個の第２の供給側バルブ３２，３３とを有する場合について説明したが、そうでなくてもよい。第１及び第２の供給側バルブの個数は問わない。例えば、１個または３個以上の第２の供給側バルブが用いられてもよい。

【0068】

また、本実施の形態では、流体排出手段４が、排出側バルブ５１及び圧力調整バルブ５２を有する場合について説明したが、そうでなくてもよい。圧力調整バルブ５２によって、閉弁時の流体の完全遮断を実現できる場合には、流体排出手段４は、排出側バルブ５１を備えていなくてもよい。また、流体排出手段４は、チャンバ３からの流体を排出できるのであれば、本実施の形態で説明した以外の構成であってもよい。

【0069】

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0070】

以上より、本発明の一態様によるウェハ処理装置等によれば、より短い時間でチャンバを昇圧できるという効果が得られ、ウェハに二酸化炭素の超臨界流体を用いた所定の処理を行うウェハ処理装置等として有用である。

【符号の説明】

【0071】

１ ウェハ処理装置
２ 流体供給装置
３ チャンバ
４ 流体排出手段
１１ 第１の供給源
１２ 第２の供給源
２０ 供給流路
２１、２３、２６、４１ 温度調整手段
２２ ポンプ
２４ オリフィス
２５ ダンパ
３１ 第１の供給側バルブ
３２、３３ 第２の供給側バルブ
４０ 排出流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】