特開 2024-45870 基板処理装置

(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】P2024045870

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240327BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 651Z

H01L21/304 648K

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022150930

(22)【出願日】2022-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】墨 周武

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AA09

5F157AB02

5F157AB13

5F157AB33

5F157AC03

5F157AC15

5F157CB14

5F157CB26

5F157CB27

5F157CF16

5F157CF22

5F157CF24

5F157DA21

5F157DB32

5F157DB37

5F157DC90

(57)【要約】

【課題】処理容器の処理空間で基板を処理流体によって処理する基板処理技術において、基板の中央部で生じやすい汚染物の付着やパターン倒壊を効果的に防止する。
【解決手段】本発明に係る基板処理装置は、基板の上方および下方を通過した処理流体をそれぞれ個別に排出し、基板の上方を通過した処理流体を排出する上側排出流路には、基板よりも上方で処理空間に連通する上流部と、上流部に連通し上流部よりも流路断面積が大きいバッファ空間と、バッファ空間の両端部にそれぞれ設けられた１対の開口と流体排出部とを接続する下流部と、上流部とバッファ空間との接続部に設けられ、中央部の圧力損失を両端部における圧力損失よりも低くする整流部とを備えている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に載置される基板を水平姿勢で支持する平板状の支持トレイと、
前記支持トレイとともに前記基板を収容可能な処理空間を有する処理容器と、
前記処理空間の一方端側から前記処理空間に超臨界処理用の処理流体を供給する流体供給部と、
前記基板を挟んで前記一方端とは反対の他方端側で前記処理空間と連通して設けられた排出流路を経由して前記処理流体を排出する流体排出部と
を備え、
前記処理流体の流通方向に垂直な方向のうち前記基板の主面に平行な方向を第１方向、前記流通方向および前記第１方向に垂直な方向を第２方向と定義するとき、
前記基板の上方を通過した前記処理流体と、前記支持トレイの下方を通過した前記処理流体とをそれぞれ個別に排出する前記排出流路が設けられ、そのうち前記基板の上方を通過した前記処理流体を排出する上側排出流路には、
前記基板よりも上方で前記処理空間に連通し、前記第１方向に沿った開口寸法が前記第２方向に沿った開口寸法よりも大きい流路断面を有する上流部と、
前記上流部に連通し前記上流部よりも流路断面積が大きいバッファ空間と、
前記バッファ空間の前記第１方向における両端部にそれぞれ設けられた１対の開口と前記流体排出部とを接続する下流部と、
前記上流部と前記バッファ空間との接続部に設けられ、前記第１方向における中央部の圧力損失を、両端部における圧力損失よりも低くする整流部と
を有する、基板処理装置。

【請求項2】

前記整流部では、前記中央部から前記両端部に向けて、前記第１方向に沿って前記排出流路の圧力損失が広義単調増加する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記整流部では、前記中央部から前記両端部に向けて、前記第２方向に沿った前記排出流路の開口寸法が広義単調減少する、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記整流部では、前記排出流路の前記第１方向における中央から所定距離内の中央領域で前記開口寸法が狭義単調減少し、前記中央領域より外側では前記開口寸法が一定である、請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記処理容器の側面に前記処理空間と外部空間とを連通させる開口が設けられ、
前記開口を開閉する蓋部をさらに備え、
前記支持トレイは前記蓋部のうち前記開口を覆う面に取り付けられ、
前記支持トレイが前記処理空間に収容された状態で、前記処理空間に面する前記処理容器の内壁面のうち天井面と前記支持トレイの前記上面とで挟まれた空間が前記上流部をなす、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記処理容器には、前記処理空間となる第１の空洞と前記バッファ空間となる第２の空洞とが互いに連通して設けられるとともに、前記第１の空洞と前記第２の空洞との間を区画する隔壁がさらに設けられ、
前記蓋部と前記隔壁との隙間が前記接続部を構成するとともに、前記隔壁が前記整流部として機能する、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記隔壁は、前記処理容器に対して着脱可能に設けられた隔壁整流部材である、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記排出流路のうち前記支持トレイの下方を通過した前記処理流体を排出する下側排出流路には、
前記支持トレイよりも下方で前記処理空間に連通し、前記第１方向に沿った開口寸法が前記第２方向に沿った開口寸法よりも大きい流路断面を有する上流部と、
前記上流部に連通し前記上流部よりも流路断面積が大きいバッファ空間と、
前記バッファ空間の前記第１方向における両端部にそれぞれ設けられた１対の開口と前記流体排出部とを接続する下流部と
が設けられる、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、処理容器内で基板を処理流体によって処理する基板処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体基板、表示装置用ガラス基板等の各種基板の処理工程には、基板の表面を各種の処理流体によって処理するものが含まれる。処理流体として薬液やリンス液などの液体を用いる処理は従来から広く行われているが、近年では超臨界流体を用いた処理も実用化されている。特に、表面に微細パターンが形成された基板の処理においては、液体に比べて表面張力が低い超臨界流体はパターンの隙間の奥まで入り込むため効率よく処理を行うことが可能であり、また乾燥時において表面張力に起因するパターン倒壊の発生リスクを低減することができる。

【0003】

例えば本願出願人が先に開示した特許文献１には、超臨界流体を用いて基板の乾燥処理を行う基板処理装置が記載されている。この特許文献１では、超臨界状態となる処理流体が導入される処理容器（高圧チャンバー）における、基板を処理した後の処理流体を排出する排出流路での流量バランスが問題とされている。具体的には、排出流路に流れ込む処理流体の量と、排出流路から排出される処理流体の量とのバランスが取れていないことが処理流体の逆流を生じさせ、このことが基板の再汚染を招くとして、排出流路に整流部を設けることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－０８３５２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、排出流路に整流部を設けることで、整流部に向けて流れ込む処理流体と整流部を通過した後の処理流体との間でバランスが調整される可能性が示されているものの、具体的な課題とそれを解決するための整流部の構成とについては詳しく記載されていない。例えば、特許文献１出願後に本願出願人が得た知見によれば、処理流体の逆流に起因する基板の汚染やパターン倒壊は、基板のうち、処理流体の流通方向に直交する幅方向における中央部で特に顕著であることがわかってきている。

【0006】

しかしながら、特許文献１には、このような課題およびそれを解決可能な整流部の構造に関して具体的な開示はなされていない。この点において、上記従来技術には改善の余地が残されているといえる。

【0007】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の中央部で生じやすい汚染物の付着やパターン倒壊を効果的に防止することのできる技術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】

【0008】

この発明の一の態様は、上面に載置される基板を水平姿勢で支持する平板状の支持トレイと、前記支持トレイとともに前記基板を収容可能な処理空間を有する処理容器と、前記処理空間の一方端側から前記処理空間に超臨界処理用の処理流体を供給する流体供給部と、前記基板を挟んで前記一方端とは反対の他方端側で前記処理空間と連通して設けられた排出流路を経由して前記処理流体を排出する流体排出部とを備える基板処理装置である。ここで、前記処理流体の流通方向に垂直な方向のうち前記基板の主面に平行な方向を第１方向、前記流通方向および前記第１方向に垂直な方向を第２方向と定義するとき、前記基板の上方を通過した前記処理流体と、前記支持トレイの下方を通過した前記処理流体とをそれぞれ個別に排出する前記排出流路が設けられ、そのうち前記基板の上方を通過した前記処理流体を排出する上側排出流路には、前記基板よりも上方で前記処理空間に連通し、前記第１方向に沿った開口寸法が前記第２方向に沿った開口寸法よりも大きい流路断面を有する上流部と、前記上流部に連通し前記上流部よりも流路断面積が大きいバッファ空間と、前記バッファ空間の前記第１方向における両端部にそれぞれ設けられた１対の開口と前記流体排出部とを接続する下流部と、前記上流部と前記バッファ空間との接続部に設けられ、前記第１方向における中央部の圧力損失を、両端部における圧力損失よりも低くする整流部とを有している。

【0009】

このように構成された発明では、処理流体の排出流路に設けられた整流部は、排出流路の中央部で圧力損失が低く、両端部で圧力損失が高くなるように構成されている。そのため、バッファ空間に流れ込む処理流体では、両端部よりも中央部において流速が高く、また流量も多くなる。これにより、バッファ空間では中央部から両端部へ向かう処理流体の流れが形成される。

【0010】

詳しくは後述するが、基板の中央部において汚染物の付着等が起きやすいのは、基板と支持トレイとの間に入り込んだ処理流体の排出が進まず、汚染物質が混入した処理流体が基板の周辺に滞留することが原因と考えられる。そこで、上記のように排出流路の圧力損失に差を設けることで処理流体の流れをコントロールし、中央部からの排出を促進して滞留を防止することで、汚染物の付着やパターン倒壊等の処理不良を低減させることができる。

【発明の効果】

【0011】

上記のように、本発明によれば、排出流路の中央部と両端部との間で圧力損失に差を設けることで、中央部からの処理流体の排出を促進し、これにより基板の中央部で生じやすい汚染物の付着やパターン倒壊を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の概略構成を示す図である。

【図2】処理流体の流路の輪郭を示す模式図である。

【図3】処理流体の流路を模式的に示す平面図である。

【図4】排出流路の詳細構造を示す側面断面図である。

【図5】処理チャンバの開口部周辺の構造を例示する図である。

【図6】処理チャンバの開口部周辺の構造を例示する図である。

【図7】隔壁の近傍での処理流体の流れを示す図である。

【図8】第２実施形態の処理チャンバ開口部周辺の構造を例示する図である。

【図9】整流部の他の構成を例示する図である。

【図10】整流部の他の構成を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、本発明に係る基板処理装置の第１実施形態の概略構成を示す図である。この基板処理装置１は、例えば半導体基板のような各種基板の表面を超臨界流体により処理するための装置である。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここで、ＸＹ平面は水平面であり、Ｚ方向は鉛直方向を表す。より具体的には、（－Ｚ）方向が鉛直下向きを表す。

【0014】

ここで、本実施形態における「基板」としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。以下では主として半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。

【0015】

基板処理装置１は、処理ユニット１０、供給ユニット５０および制御ユニット９０を備えている。処理ユニット１０は、超臨界乾燥処理の実行主体となるものであり、供給ユニット５０は、処理に必要な化学物質および動力を処理ユニット１０に供給する。

【0016】

制御ユニット９０は、これら装置の各部を制御して所定の処理を実現する。この目的のために、制御ユニット９０には、各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ９１、処理データを一時的に記憶するメモリ９２、ＣＰＵ９１が実行する制御プログラムを記憶するストレージ９３、およびユーザや外部装置と情報交換を行うためのインターフェース９４などを備えている。後述する装置の動作は、ＣＰＵ９１が予めストレージ９３に書き込まれた制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。

【0017】

処理ユニット１０は、処理チャンバ１００を備えている。処理チャンバ１００は、それぞれ金属ブロックにより形成された第１部材１１、第２部材１２および第３部材１３を備えている。第１部材１１と第２部材１２とが図示しない結合部材により上下方向に結合され、その（＋Ｙ）側側面に、図示しない結合部材により第３部材１３が結合されて、内部が空洞１１０となった構造の処理チャンバ１００が構成される。この空洞１１０の内部空間が、基板Ｓに対する処理が実行される処理空間ＳＰとなっている。処理対象の基板Ｓは処理空間ＳＰ内に搬入されて処理を受ける。処理チャンバ１００の（－Ｙ）側側面には、Ｘ方向に細長く延びるスリット状の開口部１０１が形成されており、開口部１０１を介して処理空間ＳＰと外部空間とが連通している。

【0018】

処理チャンバ１００の（－Ｙ）側側面には、開口部１０１を閉塞するように蓋部材１４が設けられている。蓋部材１４の（＋Ｙ）側側面には平板状の支持トレイ１５が水平姿勢で取り付けられており、支持トレイ１５の上面は基板Ｓを載置可能な支持面となっている。より具体的には、支持トレイ１５は、略平坦な上面１５１に基板Ｓの平面サイズより少し大きく形成された凹部１５２が設けられた構造を有している。この凹部１５２に基板Ｓが収容されることで、基板Ｓは支持トレイ１５上で所定位置に保持される。基板Ｓは、処理対象となる表面（以下、単に「基板表面」ということがある）Ｓａを上向きにして保持される。このとき、支持トレイ１５の上面１５１と基板表面Ｓａとが同一または略同一の平面をなしていることが好ましい。

【0019】

蓋部材１４は図示を省略する支持機構により、Ｙ方向に水平移動自在に支持されている。また、蓋部材１４は、供給ユニット５０に設けられた進退機構５３により、処理チャンバ１００に対して進退移動可能となっている。具体的には、進退機構５３は、例えばリニアモータ、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダ等の直動機構を有しており、このような直動機構が蓋部材１４をＹ方向に移動させる。進退機構５３は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

【0020】

蓋部材１４が（－Ｙ）方向に移動することにより、支持トレイ１５が処理空間ＳＰから開口部１０１を介して外部へ引き出されると、外部から支持トレイ１５へのアクセスが可能となる。すなわち、支持トレイ１５への基板Ｓの載置、および支持トレイ１５に載置されている基板Ｓの取り出しが可能となる。一方、蓋部材１４が（＋Ｙ）方向に移動することにより、支持トレイ１５は処理空間ＳＰ内へ収容される。支持トレイ１５に基板Ｓが載置されている場合、基板Ｓは支持トレイ１５とともに処理空間ＳＰに搬入される。

【0021】

液体の表面張力に起因するパターン倒壊を防止しつつ基板を乾燥させることを主たる目的とする超臨界乾燥処理においては、基板Ｓは、その表面Ｓａが露出してパターン倒壊が発生するのを防止するために、表面Ｓａが液膜で覆われた状態で搬入される。液膜を構成する液体としては、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン等の表面張力が比較的低い有機溶剤を好適に用いることができる。

【0022】

蓋部材１４が（＋Ｙ）方向に移動し開口部１０１を塞ぐことにより、処理空間ＳＰが密閉される。蓋部材１４の（＋Ｙ）側側面と処理チャンバ１００の（－Ｙ）側側面との間にはシール部材１６が設けられ、処理空間ＳＰの気密状態が保持される。シール部材１６としては、弾性樹脂材料、例えばゴムにより形成された環状のものを用いることができる。また、図示しないロック機構により、蓋部材１４は処理チャンバ１００に対して固定される。このようにして処理空間ＳＰの気密状態が確保された状態で、処理空間ＳＰ内で基板Ｓに対する処理が実行される。

【0023】

この実施形態では、供給ユニット５０に設けられた流体供給部５７から、超臨界処理に利用可能な物質の流体、例えば二酸化炭素が、気体または液体の状態で処理ユニット１０に供給される。二酸化炭素は比較的低温、低圧で超臨界状態となり、また基板処理に多用される有機溶剤をよく溶かす性質を有するという点で、超臨界乾燥処理に好適な化学物質である。

【0024】

より具体的には、流体供給部５７は、基板Ｓを処理する処理流体として、超臨界状態の流体、または、ガス状もしくは液状で供給され所定の温度・圧力が与えられることで事後的に超臨界状態となる流体を出力する。例えば、ガス状もしくは液状の二酸化炭素が加圧状態で出力される。流体は配管５７１およびその途中に介挿されたバルブ５７２，５７３を介して、処理チャンバ１００の（＋Ｙ）側側面に設けられた入力ポート１０２，１０３に圧送される。すなわち、制御ユニット９０からの制御指令に応じてバルブ５７２，５７３が開成されることで、流体は流体供給部５７から処理チャンバ１００へ送られる。

【0025】

図２および図３は処理流体の流路を模式的に示す図である。より具体的には、図２は流路の輪郭を示す模式図であり、図３はその平面図である。また、図４は排出流路の詳細構造を示す側面断面図である。以下、図１ないし図４を参照しながら、処理流体の流路の構造について説明する。

【0026】

入力ポート１０２，１０３から処理空間ＳＰに至る流体の流路１７は、流体供給部５７から供給される処理流体を処理空間ＳＰに導入する導入流路として機能する。具体的には、入力ポート１０２には、流路１７１が接続されている。入力ポート１０２とは反対側の流路１７１の端部には、流路断面積が急激に拡大するように形成されたバッファ空間１７２が設けられている。

【0027】

バッファ空間１７２と処理空間ＳＰとを接続するように、流路１７３がさらに設けられている。流路１７３は、上下方向（Ｚ方向）に狭く、水平方向（Ｘ方向）に長い幅広の断面形状を有しており、その断面形状は、処理流体の流通方向において略一定である。バッファ空間１７２とは反対側の流路１７１の端部は、処理空間ＳＰに臨んで開口する吐出口１７４となっており、この吐出口１７４から処理流体が処理空間ＳＰ内に導入される。

【0028】

望ましくは、流路１７３の高さは、支持トレイ１５が処理空間ＳＰに収容された状態で、処理空間ＳＰの天井面１１０ａと基板表面Ｓａとの距離と等しい。そして、吐出口１７４は、処理空間ＳＰの天井面１１０ａと支持トレイ１５の上面１５１との間のギャップに臨んで開口している。例えば、流路１７３の天井面と処理空間ＳＰの天井面１１０ａとが同一平面をなすようにすることができる。このように、吐出口１７４は、処理空間ＳＰに臨んで水平方向に細長いスリット状に開口している。

【0029】

支持トレイ１５の下方にも同様にして処理流体の流路が形成される。具体的には、入力ポート１０３には流路１７５が接続されている。入力ポート１０３とは反対側の流路１７５の端部には、流路断面積が急激に拡大するように形成されたバッファ空間１７６が設けられている。

【0030】

そして、バッファ空間１７６と処理空間ＳＰとは流路１７７を介して連通している。流路１７７は、上下方向（Ｚ方向）に狭く、水平方向（Ｘ方向）に長い幅広の断面形状を有しており、その断面形状は、処理流体の流通方向において略一定である。バッファ空間１７６とは反対側の流路１７７の端部は、処理空間ＳＰに臨んで開口する吐出口１７８となっており、この吐出口１７８から処理流体が処理空間ＳＰ内に導入される。

【0031】

望ましくは、流路１７７の高さは、処理空間ＳＰの底面１１０ｂと支持トレイ１５の下面との距離と同等とされる。そして、吐出口１７８は、処理空間ＳＰの底面１１０ｂと支持トレイ１５の下面との間のギャップに臨んで開口している。例えば、流路１７７の底面１１０ｂと処理空間ＳＰの底面とが同一平面をなすようにすることができる。つまり、吐出口１７８は、処理空間ＳＰに臨んで水平方向に細長いスリット状に開口している。

【0032】

Ｚ方向において、流路１７１の配設位置と流路１７３の配設位置とが異なっていることが望ましい。両者が同一高さにあるとき、流路１７１からバッファ空間１７２に流入した処理流体の一部がそのまま直進して流路１７３に流入することになる。そうすると、流通方向に直交する流路の幅方向、つまりＸ方向においては、流路１７１に対応する位置とそれ以外の位置とで、流路１７３に流れ込む処理流体の流量や流速に差が生じるおそれがある。このことは、流路１７３から処理空間ＳＰに流れ込む処理流体の流れにＸ方向の不均一性を生じさせ、乱流の原因となる。

【0033】

流路１７１と流路１７３とをＺ方向に異ならせて配置することにより、このような流路１７１から流路１７３への処理流体の直進は生じなくなり、幅方向において均一な層流として処理流体を処理空間ＳＰに導入することが可能となる。

【0034】

このように構成された導入流路１７から導入される処理流体は、処理空間ＳＰ内で支持トレイ１５の上面および下面それぞれに沿って流れ、以下のように構成される排出流路１８を介して処理容器外へ排出される。基板Ｓよりも（－Ｙ）側において、処理空間ＳＰの天井面と支持トレイ１５の上面１５１とはいずれも水平な平面をなしており、両者は一定のギャップを保って平行に対向している。このギャップが、支持トレイ１５の上面１５１および基板Ｓの表面Ｓａに沿って流れた処理流体を流体排出部５５に導く排出流路１８（上側排出流路１８ａ）の上流部１８１として機能する。この上流部１８１は上下方向（Ｚ方向）に狭く、水平方向（Ｘ方向）に長い幅広の断面形状を有している。

【0035】

上流部１８１の処理空間ＳＰとは反対側の端部はバッファ空間１８２に接続している。詳しい構造については後述するが、バッファ空間１８２は、処理チャンバ１００と、蓋部材１４と、シール部材１６とで囲まれた空間である。Ｘ方向におけるバッファ空間１８２の幅は上流部１８１の幅と同等またはこれより大きく、Ｚ方向におけるバッファ空間１８２の高さは上流部１８１の高さよりも大きい。したがって、バッファ空間１８２は上流部１８１より大きな流路断面積を有している。

【0036】

バッファ空間１８２の上部に上側排出流路１８ａの下流部１８３が接続されている。下流部１８３は処理チャンバ１００を構成する上部ブロックである第１部材１１を貫通して設けられた貫通孔である。その上端は処理チャンバ１００の上面に開口する出力ポート１０４を構成し、下端はバッファ空間１８２に臨んで開口している。

【0037】

このように、本実施形態では、支持トレイ１５の上面側における排出流路１８、すなわち上側排出流路１８ａは、以下の３つの領域、つまり、
（１）支持トレイ１５の上面１５１と第１部材１１の下面との間に形成される上流部１８１と、
（２）流体排出部５５と繋がる下流部１８３と、
（３）上流部１８１および下流部１８３とそれぞれ連通する中間部（バッファ空間１８２）と、
を有している。

【0038】

同様に、処理空間ＳＰの底面と支持トレイ１５の下面とはいずれも水平な平面をなしており、両者は一定のギャップを保って平行に対向している。このギャップが、支持トレイ１５の下面に沿って流れる処理流体を流体排出部５５に導く排出流路１８（下側排出流路１８ｂ）の上流部１８５として機能する。また、支持トレイ１５の下面側の上流部１８５は、支持トレイ１５の上面側と同様に、バッファ空間１８６を介して下流部１８７と接続されている。すなわち、支持トレイ１５の下面側における排出流路１８（下側排出流路１８ｂ）は、以下の３つの領域、つまり、
（１）支持トレイ１５の下面と第２部材１２の上面との間に形成される上流部１８５と、
（２）流体排出部５５と繋がる下流部１８７と、
（３）上流部１８５および下流部１８７とそれぞれ連通する中間部（バッファ空間１８６）と、
を有している。

【0039】

処理空間ＳＰにおいて支持トレイ１５の上方を流れた処理流体は、排出流路１８のうち上側排出流路１８ａを構成する上流部１８１、バッファ空間１８２および下流部１８３を介して出力ポート１０４へ送出される。出力ポート１０４は、配管５５１によって流体排出部５５に接続されており、配管５５１の途中にはバルブ５５２が介挿されている。

【0040】

同様に、処理空間ＳＰにおいて支持トレイ１５の下方を流れた処理流体は、排出流路１８のうち下側排出流路１８ｂを構成する上流部１８５、バッファ空間１８６および下流部１８７を介して出力ポート１０５へ送出される。出力ポート１０５は、配管５５３によって流体排出部５５に接続されており、配管５５３の途中にはバルブ５５４が介挿されている。

【0041】

バルブ５５２，５５４は制御ユニット９０により制御されている。制御ユニット９０からの制御指令に応じてバルブ５５２，５５４が開成すると、処理空間ＳＰ内の処理流体が配管５５１，５５３を介して流体排出部５５に回収される。

【0042】

図４に示すように、排出流路１８（上側排出流路１８ａ，下側排出流路１８ｂ）は、処理チャンバ１００（上側部材１１および下側部材１２）と、支持トレイ１５と、蓋部材１４とがそれぞれ流路壁面の一部として機能することにより形成されている。

【0043】

処理チャンバ１００の（－Ｙ）側端面には、環状のシール部材１６が取り付けられ、シール部材１６に囲まれた内部領域に開口部１０１が設けられている。より具体的には、処理チャンバ１００を構成する第１部材１１、第２部材１２の（－Ｙ）側端面に、表面が（＋Ｙ）側に後退した凹部１１１，１２１が設けられている。そして、第１部材１１の凹部１１１の下端には、Ｘ方向における幅が処理空間ＳＰの幅と同じかこれよりも少し大きく、かつ上下方向（Ｚ方向）に薄い鍔状の隔壁１１２が（－Ｙ）方向に突出して設けられている。

【0044】

隔壁１１２は、支持トレイ１５と対向しながら（－Ｙ）方向に延びる第１部材１１の（－Ｙ）側下端部であり、図４に示すように上流部１８１とバッファ空間１８２とを部分的に仕切っている。また、蓋部材１４が開口部１０１を閉塞した状態では、隔壁１１２の（－Ｙ）側の先端部は蓋部材１４の（＋Ｙ）側表面と所定のギャップを隔てて離隔している。この隙間が、処理流体の流路となるとともに、上流部１８１とバッファ空間１８２とを接続する接続部となっている。したがって、上流部１８１を流れてくる処理流体（点線）は隔壁１１２の（－Ｙ）側を通過し、さらに（＋Ｚ）方向に向きを変えてバッファ空間１８２に流れ込む。

【0045】

また、第２部材１２の凹部１２１の上端にも、Ｘ方向における幅が処理空間ＳＰの幅と同じかこれよりも少し大きく、かつ上下方向（Ｚ方向）に薄い鍔状の隔壁１２２が（－Ｙ）方向に突出して設けられている。隔壁１２２の作用も、隔壁１１２と同様である。

【0046】

すなわち、隔壁１２２は、支持トレイ１５と対向しながら（－Ｙ）方向に延びる第２部材１２の（－Ｙ）側上端部であり、上流部１８５とバッファ空間１８６とを部分的に仕切っている。したがって、上流部１８５を流れてくる処理流体は隔壁１２２の（－Ｙ）側を通過し、さらに（－Ｚ）方向に向きを変えてバッファ空間１８６に流れ込む。

【0047】

隔壁１１２上方の上部空間は、その（－Ｙ）側開口部を蓋部材１４により閉塞されることによってバッファ空間１８２として機能する。また、隔壁１２２下方の下部空間は、その（－Ｙ）側開口部を蓋部材１４により閉塞されることによってバッファ空間１８６として機能する。凹部１１１の上面には、そのＸ方向両端部近傍に下流部１８３，１８３（図２）が接続されている。下流領域１８３、１８３は、第１部材１１の上面に設けられた出力ポート１０４、１０４に連通している。また凹部１２１の下面には、そのＸ方向両端部近傍に下流領域１８７、１８７が接続されている。下流領域１８７、１８７は、第２部材１２の下面に設けられた出力ポート１０５、１０５に連通している。そして、出力ポート１０４、１０４、１０５、１０５に流体排出部５５が接続されて処理流体を回収する。

【0048】

このように、排出流路１８のうち上流部１８１，１８５を流れる処理流体は、隔壁１１２，１２２と蓋部材１４との隙間を通ってバッファ空間１８２，１８６へ流入する。したがって、上流部１８１，１８５とバッファ空間１８２，１８６との接続部ＣＰにおいては、隔壁１１２，１２２と蓋部材１４との隙間の大きさが、幅方向に直交する高さ方向における流路の開口サイズ、つまり開口高さＨとなる。また、図３のように流路をＺ方向に見たときの隔壁１１２，１２２と蓋部材１４との隙間が、上流部１８１，１８５とバッファ空間１８２，１８６との接続部ＣＰにおける流路の断面形状を表していることになる。

【0049】

図２および図３に示すように、上側排出流路１８ａでは、接続部ＣＰにおける開口高さＨは幅方向（Ｘ方向）の位置により異なる。具体的には、図３左に示すように、上側排出流路１８ａの幅方向における両端部の端部領域Ｒｅでは開口高さＨは一定であるが、これより内側の中央領域Ｒｃでは、中央に向かって開口高さＨが漸増する。ここで、座標Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃは、上側排出流路１８ａの幅方向における（－Ｘ）側端部位置、（＋Ｘ）側端部位置、中央位置をそれぞれ示すものとする。

【0050】

図５および図６は処理チャンバの開口部周辺の構造を例示する図である。より具体的には、図５は処理チャンバ１００の開口部１０１を示す外観図である。また、図６は、処理チャンバ１００の内部構造を見やすく示すために、図５からシール部材１６および第１部材１１と第２部材１２との境界線の図示を省き、代わりに図５では隠れている構造を隠れ線（点線）によって示したものである。

【0051】

これらの図に示されるように、隔壁１１２の中央部１１２ａは略Ｖ字型に切り欠かれている。かかる構造により、蓋部材１４と隔壁１１２との距離は位置により変化し、Ｘ方向の両端部で概ね一定となる一方、中央部１１２ａでは流路の中央に向かうほど大きくなる。その結果、上記のように開口高さＨが変化する流路が形成される。このように上流部１８１とバッファ空間１８２との接続部において、開口高さＨを幅方向の位置により変化させるのは、次のような理由による。

【0052】

本願出願人が先に開示した特許文献１では、隔壁１１２，１２２に切り欠きを設けて開口高さＨを変化させることで、排出流路に流れ込む処理流体の流れとそこから排出される処理流体の流れとのバランスを調整し、処理空間ＳＰから排出される処理流体の逆流を防止することができることが示されている。ただし、開口高さの変化態様が特許文献１に開示されたものと異なる特定の形状である場合に得られる作用効果までが具体的に示されているわけではない。

【0053】

本願発明者は、処理後の基板Ｓにおける汚染物質の残留やパターン倒壊等の処理不良が、処理流体の流通方向における基板Ｓの下流側端部に集中的に発生することに着目し、さらなる研究の結果、次のような知見を得た。すなわち、このような処理不良は、基板Ｓの（－Ｙ）側端部付近、特にＸ方向の中央部で局所的に発生頻度が高くなる傾向を示す。その原因としては、基板Ｓと支持トレイ１５との隙間、つまり基板Ｓの下面と支持トレイ１５の凹部１５２の上面との間に入り込んだ液体（ＩＰＡ）が十分に排出されず、超臨界乾燥処理の後期段階まで基板Ｓの周囲、特に（－Ｙ）側端部付近に残留していることが考えられる。というのは、このような残留液体を下方へ落下させるような貫通孔が支持トレイ１５に設けられている場合には処理不良の発生が比較的軽微である一方、貫通孔がない（または小さい）場合に、上記した局所的な処理不良が発生しやすいという現象が観測されたからである。

【0054】

このことから、特に基板Ｓと支持トレイ１５との隙間に入り込んだ液体を排出する上側排出流路１８ａにおいては、このような残留液体を効果的に排出するための処理流体の流れを創出する必要がある。そこで、この実施形態の上側排出流路１８ａでは、上流部１８１とバッファ空間１８２との接続部ＣＰにおいて、幅方向（Ｘ方向）の両端部の端部領域Ｒｅで開口高さＨを比較的小さくすることで、流路の圧力損失を大きくする。一方、中央領域Ｒｃでは、中央部に向かうほど圧力損失が小さくなるように、開口高さＨを増大させている。そのため、上流部１８１からバッファ空間１８２へ向かう処理流体の流れは、以下のような挙動を示す。

【0055】

図７は隔壁の近傍での処理流体の流れを示す図である。より詳しくは、図７（ａ）は上側排出流路１８ａにおける処理流体の流れを模式的に示す図であり、図７（ｂ）は上流部１８１からバッファ空間１８２へ流れ込む処理流体の流れを示す図である。これらの図において、破線矢印は処理流体の流れを模式的に表す。矢印の密度が流量を、長さが流速をそれぞれ模式的に示すものとする。

【0056】

図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、上流部１８１とバッファ空間１８２との接続部ＣＰでは、流路の圧力損失がその両端部において高く中央部においてより低いため、中央部を通ってバッファ空間１８２に流れ込む流れが支配的である。すなわち、処理流体の流速および流量が、端部よりも中央部において大きい。このことは、次の２つの作用を奏する。

【0057】

第１には、図７（ａ）に示すように、上側排出流路１８ａの上流部１８１において、支持トレイ１５の上面１５１のうち幅方向（Ｘ方向）の中央部において、その外側よりも強い流れを創出する。これにより、基板Ｓと支持トレイ１５との隙間に入り込んだ残留液体の排出が促進される。

【0058】

第２には、図７（ｂ）に示すように、バッファ空間１８２に流れ込む処理流体が中央部から両端部、つまり下流部１８５に向かう流れを形成するため、バッファ空間１８２からの処理流体の排出がスムーズである。このため、バッファ空間１８２に流れ込んだ処理流体の滞留を抑制し処理空間ＳＰへの逆流を防止することができる。

【0059】

このように、第１実施形態では、上側排出流路１８ａの上流部１８１とバッファ空間１８２とを隔てる隔壁１１２にＶ字型の切り欠きを設けることで、隔壁１１２に処理流体の流れを整える「整流部」としての機能を持たせている。これにより得られる作用効果のうち第２の作用効果に関しては特許文献１でも議論されているが、第１の作用効果については言及されていない。

【0060】

なお、下側排出流路１８ｂに関しては、基板Ｓに直接触れない処理流体を排出するものであるから、上側排出流路１８ａと同様の整流機能は本質的に必要ない。そのため、図５、図６等に示すように、隔壁１２２の先端部はＸ方向において一直線となるように構成されてよい。また、特許文献１に記載されているように、上流部１８５からバッファ空間１８６へ流入する処理流体の流れと、バッファ空間１８３での処理流体の流れとのバランスを調整する目的で、適宜の切り欠きが設けられてもよい。

【0061】

図８は本発明に係る基板処理装置の第２実施形態における処理チャンバの開口部周辺の構造を例示する図である。なお、図８およびその説明において、実質的に図５および図６に記載のものと同様の機能を有する構造については、同一符号を付して詳しい説明を省略する。

【0062】

第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、整流部の構成である。つまり、第１実施形態では、第１部材１１の一部（隔壁１１２）および第２部材１２の一部（隔壁１２２）を「整流部」として機能させている。これに対し、第２実施形態では、独立した隔壁整流部材１９１、１９２がそれぞれ第１部材１１および第２部材１２に対して着脱自在となっている。

【0063】

隔壁整流部材１９１は、図８に示すように、断面が略Ｌ字型のアングル状部材である。この隔壁整流部材１９１を構成する２つの翼部位のうち（－Ｙ）方向に延びる翼部位の幅方向中央部に略Ｖ字型の切欠部位１９１ａが設けられている。そして、もう一方の翼部位が、第１部材１１の凹部１０１ａに密接された状態で、固定ねじ１１３ａにより第１部材１１に固定される。これによって、隔壁整流部材１９１は第１実施形態の隔壁１１２と同様に、隔壁機能と整流機能とを発揮する。また同様に、開口部１０１ｂの下部には、隔壁整流部材１９２が固定ねじ１２３ａにより固結され、隔壁機能を発揮する。

【0064】

このように第２実施形態では、隔壁整流部材１９１，１９２が着脱自在であるため、基板Ｓの種類や処理条件などに対応した隔壁整流部材１９１，１９２を用いることができる。例えば以下に説明するように、予め切欠部位１９１ａ形状および大きさなどが互い異なる複数の隔壁整流部材１９１を準備することができる。そして、それらのうち基板Ｓの種類や処理条件などに適合する隔壁整流部材１９１をそれぞれ選択して処理チャンバ１００に装着することができる。これによって、多種多様な基板Ｓや処理条件などに対応することができ、基板処理装置１の汎用性を高めることができる。

【0065】

図９および図１０は整流部の他の構成を例示する図である。第１実施形態の隔壁１１２および第２実施形態の隔壁整流部材１９１では、そのＸ方向における中央部に略Ｖ字型の切り欠きが設けられている。本発明の効果を得るための切り欠きの形状はこれに限定されず、図９および図１０に示すように、種々の形状を採用可能である。なお、これらの形状の違いは、Ｘ方向位置に対する開口高さＨの変化によって一義的に示すことができるため、ここではＸ方向位置と開口高さＨとの関係を表すグラフによって形状を示すこととする。

【0066】

図９（ａ）に示す例では、両端部において開口高さＨが一定となる区間がなく、開口高さＨは両端部から中央に向けて連続的に増大している。このような構成によっても、端部から中央部に向かうにつれて圧力損失が低下するような流路を形成することが可能であり、上記実施形態と同様の効果が得られる。

【0067】

つまり、流路の両端部で圧力損失が比較的大きく、中央部に向かうにつれて圧力損失が小さくなるような流路断面形状であればよく、例えば開口高さＨが端部から中央部に向けて広義単調増加するような形状が好ましい。これには、例えば図３左に示すように、両端部で開口高さＨが一定である区間が設けられる例、図９（ａ）に示すように全域にわたって開口高さＨが変化する狭義単調増加の例の両方が含まれ得る。このことは、以下に例示する種々の形状においても同様である。

【0068】

また、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、開口高さＨの変化は曲線的であってもよい。この場合も、図９（ｂ）に示すように中央部のみで高さ変化があってもよく、図９（ｃ）に示すようにＸ方向の全域で連続的に開口高さＨが変化する態様であってもよい。曲線の形状は目的に応じて種々に設定することが可能であり、例えば区間ごとに直線近似されてもよい。また、図９（ｄ）に示す態様では、開口高さＨが階段状に変化する。このような形状であっても、両端部で圧力損失が大きく、中央部で圧力損失がより小さくなる流路を形成することができる。

【0069】

さらに、図１０に示すように、繰り返し設けられる凹凸形状の工夫により、巨視的に見たときの圧力損失が中央部で小さく、両端部で大きくなる流路を形成することも可能である。図１０（ａ）に示す例では、開口高さＨが一定量変化する凹凸がＸ方向において複数回現れ、かつそれらにおいて凹部の幅および凸部の幅の少なくとも一方が、Ｘ方向位置に応じて異なる。この場合、微視的には圧力損失の高い部分と低い部分とが交互に現れるが、処理流体の流れを巨視的に捉えれば、点線で示すように、中央部ほど圧力損失が低くなる流路が形成されているといえる。また、図１０（ｂ）に示す例では、一定のピッチで繰り返される凹凸の高低差が、Ｘ方向位置に応じて異なる。このような構成であっても、図１０（ａ）の例と同様、巨視的に見て中央部ほど圧力損失が低くなる流路を形成することができる。

【0070】

以上説明したように、第１実施形態および第２実施形態においては、主として第１ないし第３部材１１～１３により構成される処理チャンバ１００が本発明の「処理容器」として機能している。そして、このうち空洞１１０が本発明の「第１の空洞」に相当し、凹部１１１が本発明の「第２の空洞」に相当している。また、蓋部材１４が本発明の「蓋部」の一例に相当している。また、開口部１０１が本発明の「開口」に相当している。

【0071】

また、上記実施形態では、上流部１８１、バッファ空間１８２および下流部１８３が、本発明における「上側排出流路」の「上流部」、「バッファ空間」および「下流部」にそれぞれ相当している。また、上流部１８５、バッファ空間１８６および下流部１８７が、本発明における「下側排出流路」の「上流部」、「バッファ空間」および「下流部」にそれぞれ相当している。

【0072】

また、第１実施形態においては隔壁１１２が本発明の「整流部」として機能する一方、第２実施形態においては隔壁整流部材１９１が本発明の「隔壁整流部材」および「整流部」として機能している。また、上記実施形態では、開口高さＨが本発明の「開口寸法」に相当している。さらに、上記実施形態では、Ｘ方向が本発明の「第１方向」に相当し、Ｙ方向が本発明の「第２方向」に相当している。

【0073】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、処理チャンバ１００の開口部１０１を開閉する蓋部材１４の側面が排出流路の一部を構成しているが、このような構成でない場合でも本発明を適用可能である。例えば、本実施形態における導入側の流路１７と同様に、処理チャンバ内に排出流路が予め形成されていてもよい。

【0074】

また、上記実施形態では、隔壁１１２の切り欠き形状は、その中心位置Ｘｃに対して対称である。しかしながら、切り欠き形状は非対称であってもよい。また、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示される変形例では、流路の中心位置Ｘｃでは開口高さＨが最大となるように切り欠きが配置されている。しかしながら、位置Ｘｃで開口高さＨが小さくても、その周囲で開口高さＨを大きくすることで、巨視的に見たときの圧力損失が中央部で小さくなるようにすることは可能である。

【0075】

また、この実施形態では処理空間ＳＰに対し開口部１０１とは反対側の側面から処理流体が供給され、開口部１０１側へ排出される。しかしながら、この流通方向は反対であってもよい。

【0076】

また、上記実施形態の処理で使用される各種の化学物質は一部の例を示したものであり、上記した本発明の技術思想に合致するものであれば、これに代えて種々のものを使用することが可能である。

【0077】

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係る基板処理装置において、例えば整流部は、中央部から両端部に向けて、第１方向に沿って排出流路の圧力損失が広義単調増加する構成であってもよい。このような構成によれば、処理空間から排出される処理流体の流れを、第１方向における両端部よりも中央部においてより強いものとすることができる。これにより、基板と支持トレイとの間に入り込んだ処理流体の排出を効果的に促進することができる。

【0078】

これを実現する具体的構成としては、中央部から両端部に向けて、第１方向に沿った排出流路の開口寸法が広義単調減少する構成とすることができる。あるいは、排出流路の第１方向における中央から所定距離内の中央領域で開口寸法が狭義単調減少し、中央領域より外側では開口寸法が一定である構成とすることができる。このような構成によれば、開口寸法の狭い部分で圧力損失が高く、広い部分で圧力損失が低くなるので、本発明を実現する構成として好適である。

【0079】

また、本発明に係る基板処理装置は、処理容器の側面に処理空間と外部空間とを連通させる開口が設けられ、開口を開閉する蓋部をさらに備え、支持トレイは蓋部のうち開口を覆う面に取り付けられた構成であってもよく、この場合、支持トレイが処理空間に収容された状態で、処理空間に面する処理容器の内壁面のうち天井面と支持トレイの上面とで挟まれた空間が上流部をなすことができる。このような構成によれば、処理空間内における処理流体の流れを、支持トレイによってその上方側と下方側とに分離し、それらをそのまま個別に排出することが可能である。

【0080】

この場合、処理容器には、処理空間となる第１の空洞とバッファ空間となる第２の空洞とが互いに連通して設けられるとともに、第１の空洞と第２の空洞との間を区画する隔壁がさらに設けられてもよく、このような構成では、蓋部と隔壁との隙間が接続部を構成するとともに、隔壁を整流部として機能させることが可能になる。

【0081】

さらに、隔壁は、処理容器に対して着脱可能に設けられた隔壁整流部材であってもよい。処理容器は高圧容器として高い剛性が求められる一方で、隔壁は精密な加工を要する。したがって、これらを別部材とすることで、それぞれ適した製造方法で製造することが可能になる。また、隔壁整流部材だけを交換することが可能となるから、保守作業や修理の作業性が向上する。また、形状の異なる隔壁整流部材を取り換えることで、装置を種々の目的に適用可能な汎用性の高いものとすることができる。

【0082】

また例えば、排出流路のうち支持トレイの下方を通過した処理流体を排出する下側排出流路についても、支持トレイよりも下方で処理空間に連通し、第１方向に沿った開口寸法が第２方向に沿った開口寸法よりも大きい流路断面を有する上流部と、上流部に連通し上流部よりも流路断面積が大きいバッファ空間と、バッファ空間の第１方向における両端部にそれぞれ設けられた１対の開口と流体排出部とを接続する下流部とを設けることが可能である。

【0083】

このような構成によれば、支持トレイの下側を通過した処理流体を、基板の上側を通過した処理流体とは個別に排出することができる。処理空間から流出する処理流体をバッファ空間を介して外部へ排出することで、処理空間でのスムーズな流れを損なうことなく、処理流体を排出することができる。下側排出流路では、基板と支持トレイとの間に入り込んだ処理流体を排出する機能は必要ないため、上側排出流路に設けられる整流部は本質的に不要である。

【産業上の利用可能性】

【0084】

この発明は、処理容器内で基板を処理流体によって処理する基板処理技術全般に適用することができる。特に、高圧流体を用いた処理、例えば半導体基板等の基板を超臨界流体によって乾燥させる基板乾燥処理に適用することができる。

【符号の説明】

【0085】

１ 基板処理装置
１４ 蓋部材
１５ 支持トレイ
１８ 排出流路
１８ａ 上側排出流路
１８ｂ 下側排出流路
５５ 流体排出部
５７ 流体供給部
１００ 処理チャンバ（処理容器）
１０１ 開口
１１０ 空洞（第１の空洞）
１１１，１２１ 凹部（第２の空洞）
１１２ 隔壁（整流部）
１８１，１８５ 上流部
１８２，１８６ バッファ空間
１８３，１８７ 下流部
１９１ 隔壁整流部材
Ｈ 開口高さ（開口寸法）
Ｒｃ 中央領域
Ｒｅ 端部領域
Ｓ 基板
ＳＰ 処理空間
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】