(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、乾燥時に乾燥流体だけを局部的に加熱するだけで、リンス液の表面張力の影響によりパターン倒れや素子の固着が発生しうる微細なパターンを形成した１００ｍｍ以上の大口径基板に対して効率良く短時間で均一に乾燥させることができる微細構造乾燥処理法及びその装置を提供することにある。【解決手段】  高圧容器内にリンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を設置する工程と、前記高圧容器内に前記リンス液の比重と異なる比重の乾燥流体を導入して満たす導入工程と、前記乾燥流体によって満たした前記高圧容器を設定角度に傾斜させて前記流体と前記リンス液の比重差を利用して前記リンス液を選択的に前記高圧容器内より排出させるリンス液排出工程と、前記流体を局部的に臨界温度以上に加熱する工程と、前記流体を局部的に加熱しながら大気圧まで減圧する減圧工程とを有することを特徴とする微細構造乾燥処理法にある。【選択図】図１
2006294662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧容器内にリンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を設置する工程と、
前記高圧容器内に前記リンス液の比重と異なる比重の乾燥流体を導入して満たす導入工程と、
前記乾燥流体によって満たした前記高圧容器を設定角度に傾斜させて前記流体と前記リンス液の比重差を利用して前記リンス液を選択的に前記高圧容器内より排出させるリンス液排出工程と、
前記流体を局部的に臨界温度以上に加熱する工程と、
前記流体を局部的に加熱しながら大気圧まで減圧する減圧工程と、
を有することを特徴とする微細構造乾燥処理法。
【請求項２】
請求項１において、前記基板の温度が臨界温度を超えないように前記加熱を行うことを特徴とする微細構造乾燥処理法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記基板近傍の前記流体を前記局部的に加熱することにより、前記基板近傍の前記流体に適当な対流を生じさせ、前記リンス液と前記流体の溶解を促進させる工程を有することを特徴とする微細構造乾燥処理法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記加熱を前記基板近傍に設置した温度調節機能により行うことを特徴とする微細構造乾燥処理法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記加熱を、前記流体が超臨界状態と液体の状態とが混在した状態で行うことを特徴とする微細構造乾燥処理法。
【請求項６】
請求項１〜５において、前記リンス液を前記高圧容器の上側及び下側の少なくとも一方に設けられた排出口より排出させることを特徴とする微細構造乾燥処理法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記乾燥流体が二酸化炭素であることを特徴とする微細構造乾燥処理法。
【請求項８】
リンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を保持する基板設置台と、
該基板設置台に保持された前記基板を乾燥する高圧容器と、
前記高圧容器内に乾燥流体を導入する導入手段と、
前記乾燥流体によって満たされた前記高圧容器内より前記リンス液を排出させるリンス液排出手段と、
前記基板の上下の少なくとも一方の近傍に配置した耐圧管内に設けられた電熱線による加熱又は耐圧管内への熱流体の流入によって前記流体を局部的に加熱する温度調節機能と、
前記流体を前記温度調節機能によって加熱しながら前記高圧容器外に排出させる乾燥流体排出手段と、
を有する微細構造乾燥装置。
【請求項９】
リンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を保持する基板設置台と、
該基板設置台に保持された前記基板を乾燥する高圧容器と、
前記高圧容器に乾燥流体を導入する導入手段と、
前記乾燥流体によって満たされた前記高圧容器内より前記リンス液を排出させるリンス液排出手段と、
前記基板の上下の少なくとも一方の近傍に設けられた前記流体を局部的に加熱する温度調節機能と、
前記温度調節機能により前記流体を超臨界状態と液体状態とが混在した状態に加熱保持する前記高圧容器内の圧力を制御する圧力制御手段と、
前記流体を前記温度調節機能によって加熱しながら前記高圧容器外に排出させる乾燥流体排出手段と、
を有する微細構造乾燥装置。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記温度調節機能は、所定の温度に設定する設定手段と、一定の温度に保持する制御手段とを有する微細構造乾燥装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかにおいて、前記リンス液排出手段は、前記リンス液の排出時に、前記高圧容器の最も上部及び下部に位置するように少なくとも一方に設置されていることを特徴とする微細構造乾燥装置。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれかにおいて、前記高圧容器を傾斜させる傾斜手段を有することを特徴とする微細構造乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な微細構造乾燥処理法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大規模で高密度、高性能デバイスを製造するには、シリコンウェハ上に成膜したレジストに対して露光、現像、リンス洗浄、乾燥を経てパターンを形成した後、コーティング、エッチング、リンス洗浄、乾燥等のプロセスを経て製造される。特に、レジストは、光、Ｘ線、電子線などに感光する高分子材料であり、各工程において、現像、リンス洗浄工程では現像液、リンス液等の薬液を使用しているため、リンス洗浄工程後は乾燥工程が必須である。
【０００３】
この乾燥工程において、基板上に形成したレジストパターン間のスペース幅が１００ｎｍ以下と微細になるとパターン間に残存する薬液の表面張力の作用により、パターン間にラプラス力（毛細管力）が作用してパターン倒れが発生する問題が生ずる。
【０００４】
一方では、例えば加速センサーやアクチュエータ等の微細な可動部や構造を持つ三次元微細構造部品のＭＥＭＳ(Micro Electromechanical System)部品の製造は、フッ酸等のエッチング液で可動部位を含む微細構造を形成する工程と、純水リンスでエッチング液を除去（洗浄）する工程と、乾燥する工程を含んでいる。この乾燥工程においてもレジストパターンと同様に微細構造間に残る薬液による表面張力が作用して、可動部が基板に固着する現象が発生している。
【０００５】
レジストパターンやＭＥＭＳ等の微細構造間に残存する薬液の表面張力の作用によるパターン倒れや素子の固着を防止するために、微細構造物間に作用する表面張力を軽減する乾燥プロセスとして、特許文献１に示す所定の圧力容器を用いると共に、二酸化炭素等の超臨界流体を用いた方法がある。この二酸化炭素等の超臨界流体を用いた乾燥法は、以下の基本工程を有する。
（１）液体又は超臨界状態の流体に可溶でない試料に含まれる例えば水等の残存液体は、予め流体に可溶な薬液、例えば乾燥流体として二酸化炭素を使用する場合には二酸化炭素に可溶なエタノールや２−プロパノール等の有機溶剤やその混合液等のリンス液と置換しておく工程。
（２）リンス液に浸漬、又は濡れた状態、具体的には基板上にリンス液が載った状態の試料を高圧容器となる高圧容器に設置し、高圧容器を密閉する工程。
（３）高圧容器に液体状態又は超臨界状態の乾燥流体を高圧容器に導入し、所定の圧力まで昇圧する工程。
（４）高圧容器内に導入した液体又は超臨界状態の乾燥流体を加熱しその比重を変化させて、リンス液と異なる比重とし、リンス液を高圧容器の上部又は下部に集め、液体又は超臨界状態の流体と置換させ、集められたリンス液を高圧容器外に排出させる工程。
（５）リンス液の置換後に高圧容器とその乾燥流体を臨界点以上に昇圧及び昇温させる工程。
（６）高圧容器から超臨界状態の流体を徐々に排出させ大気圧まで減圧する工程。
（７）高圧容器から基板を取り出す工程。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３５６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の超臨界流体を用いた乾燥法は、高圧容器全体を低温と臨界温度以上に温度制御して乾燥流体の状態と密度を制御することでリンス液を選択的に高圧容器外に排出できる「臨界点乾燥法」に比較すると乾燥時間がかなり短縮されたものの、熱容量の大きな高圧容器全体を５℃から５０℃の設定温度に制御するための昇温・降温に時間を要していた。
【０００８】
本発明の目的は、乾燥時に乾燥流体だけを局部的に加熱するだけで、リンス液の表面張力の影響によりパターン倒れや素子の固着が発生しうる微細なパターンを形成した１００ｍｍ以上の大口径基板に対して効率良く短時間で均一に乾燥させることができる微細構造乾燥処理法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、高圧容器内にリンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を設置し、高圧容器内にリンス液の比重と異なる比重の乾燥流体を導入して満たした後、高圧容器を傾斜させてリンス液と乾燥流体の比重差を利用して選択的に高圧容器内よりリンス液を排出後、乾燥流体を局部的に加熱しながら大気圧まで減圧するもので、基板近傍の前記流体を局部的に加熱することにより、基板近傍の前記流体に対流を生じさせ乾燥流体でリンス液を溶解することを促進させる工程を有する微細構造乾燥処理法にある。
【００１０】
更に、本発明は、高圧容器内にリンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を設置し、高圧容器内に乾燥流体を導入して満たした後、好ましくは高圧容器を傾斜させてリンス液と乾燥流体の比重差を利用して選択的にリンス液を高圧容器内より排出させると共に、基板近傍の乾燥流体を局部的に臨界温度以上に加熱保持し、又、乾燥流体を局部的に臨界温度以上に加熱しながら大気圧まで減圧する微細構造乾燥処理法にある。
【００１１】
２種の流体の界面には、主に表面エネルギーの差に起因する表面張力が作用すること、又、２種の流体の間に溶解性を示す場合は溶解度及び溶解速度が高いほど表面張力が小さくなることが知られている。
【００１２】
超臨界乾燥法においては、リンス液と液体又は超臨界状態の乾燥流体の間に２層の界面が存在し、これらの界面にも表面張力が作用することになるが、通常、リンス液と乾燥流体は相溶性を示す物質の組合せを用いるため、リンス液と流体の２層の界面に作用する表面張力は小さくなる。
例えば乾燥流体用いる二酸化炭素はヘキサンと同等と言われる有機溶媒的な性質を有している。
この二酸化炭素を乾燥流体として用いる場合は、二酸化炭素に溶けることが分かっているアルコールやアセトン、酢酸イソアミル等の有機溶剤を用いるが、液化二酸化炭素への溶解性は高くなく、界面には表面エネルギーの差に起因する表面張力が作用することになる。
【００１３】
しかし、超臨界状態または液化二酸化炭素とアルコールやアセトン、酢酸イソアミル等のリンス液との界面の表面張力の大きさは測定されていないのが現状で、発明者らの実験結果においてはスペース幅２０ｎｍ、ライン幅４０ｎｍ、厚さ１６０ｎｍのレジストパターンが超臨界状態または液化二酸化炭素とアルコールやアセトン、酢酸イソアミル等のリンス液との界面の表面張力の影響で倒れることが無いことが分かっている。
【００１４】
一方、液体から超臨界状態を経た気体への相変化には表面張力が作用しないことが知られており、従来の臨界点乾燥法はこの現象を利用したものであるが前述したように流体とリンス液の界面には表面張力が作用するため、超臨界乾燥法を適用しても完全に表面張力の影響を皆無にすることはできないが、必要とされる表面張力の低減効果を満たすことはできる。
【００１５】
従って、従来の臨界点乾燥法である液体から超臨界状態を経て気体へと状態変化させる工程は必ずしも必要ではなく、気液曲線を横切る状態変化を有する工程があっても必要とする表面張力を低減する効果を満たすことができることになる。
【００１６】
液体から気体に状態変化させる場合に作用する表面張力の大きさは、気液曲線における臨界点に近いほど小さくなる点に着目すると、
（流体を液体から気体に状態変化させる場合の表面張力）を（リンス液と流体の界面に作用する表面張力）より小さくする条件を満たすように状態変化させることである。
【００１７】
例えば、液化二酸化炭素を乾燥流体とし、リンス液を２−プロパノールとして前述のレジストパターンに対して適用した場合、圧力７．５ＭＰａ、温度２５℃の条件で徐々に大気圧まで減圧して液体から気体へと状態変化をさせた場合と、圧力７．５ＭＰａ、温度３５℃の超臨界状態を経て気体へと相を変化させた場合に同様の表面張力の低減効果即ち乾燥結果を得ることが実験より分かった。
【００１８】
高圧容器内を乾燥流体によって満たした後、リンス液を高圧容器内より排出させるリンス液排出工程と、基板近傍に設置した温度調節機能により乾燥流体を臨界温度以上に加熱対流を生じさせてリンス液と乾燥流体の溶解を促進させることが好ましい。
【００１９】
基盤近傍に配置した温度調節機能の温度を臨界温度以上に加熱することにより高圧容器内の基盤近傍に超臨界状態と液体状態とが混在した状態を形成し、乾燥流体でリンス液を溶解を促進させるのに適当な対流を生じさせ且つ、基板の温度は臨界温度を超えないように加熱を制御することが好ましい。
【００２０】
特に、本発明は、リンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を設置した内容積１リットル以内の高圧容器内に乾燥流体を満たした後、高圧容器内の下部に集められたリンス液を高圧容器外に排出し、次いで、基板近傍の乾燥流体を局部的に臨界温度以上に加熱しながらリンス液を流体に溶解させると共に同様に加熱しながら大気圧まで減圧することにより、高圧容器内に乾燥流体を導入してから大気圧まで減圧するまでの乾燥に要する所要時間を１０分以内で行うことができる。
【００２１】
又、本発明は、リンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を保持する基板設置台と、基板設置台に保持された基板を乾燥する高圧容器と、高圧容器に乾燥流体を導入する導入手段と、乾燥流体によって満たされた高圧容器内よりリンス液を排出させるリンス液排出手段と、基板の上下の少なくとも一方の基板近傍に配置した耐圧管構造内に設けた電熱線による加熱又は配管内への熱流体の流入によって局部的に加熱を行う温度調節機能と、温度調節機能によって局部的に乾燥流体を加熱しながら高圧容器外に排出させる乾燥流体排出手段とを有する微細構造乾燥装置にある。
【００２２】
更に、本発明は、リンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を保持する基板設置台と、基板設置台に保持された基板を乾燥する高圧容器と、高圧容器に乾燥流体を導入する導入手段と、前記乾燥流体によって満たされた高圧容器内よりリンス液を排出させるリンス液排出手段と、基板の上下の少なくとも一方の近傍に設けられた温度調節機能と、温度調節機能により前記流体を超臨界状態と液体状態とが混在した状態に加熱保持する高圧容器内の圧力を制御する圧力制御手段と、温度調節機能により前記流体を加熱しながら高圧容器外に排出する乾燥流体排出手段とを有し、好ましくは高圧容器を傾斜させる傾斜手段を有する微細構造乾燥装置にある。
【００２３】
温度調節機能は、所定の温度に設定する設定手段と、一定の温度に保持する制御手段とを有すること、又、リンス液排出口は、リンス液の排出時に高圧容器の最も上部及び下部に位置するように少なくとも一方に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、乾燥時に乾燥流体だけを局部的に加熱するだけで、乾燥時のリンス液の表面張力の影響によりパターン倒れや素子の固着が発生しうる微細なパターンを形成した１００ｍｍ以上の大口径基板に対して効率良く短時間で均一に乾燥させることができる微細構造乾燥処理法及びその装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明の微細構造乾燥装置の一例を示す模式断面図である。高圧容器である高圧容器１０３は上部の蓋１０５及び下部容器部１２４から構成され、蓋１０５を開放して基板１０１を設置する。
【００２７】
高圧容器１０３は、後述する図２に示すように水平から垂直まで傾斜できる傾斜手段を持つ。高圧容器１０３には下部容器１２４の両側に紙面に対して垂直に傾斜用のギアを有する回転軸が設けられ、モータによって紙面に対して水平から９０度まで左右両側に傾斜できるものである。
【００２８】
フィルタ１１２、バルブ１１３は下部容器１２４に固定され、圧力制御装置１２３との間が高圧フレキシブル配管によって接続され、更に、背圧制御バルブ１０９、バルブ１１０が蓋１０５に、バルブ１１７、圧力制御バルブ１１８が下部容器１２４に固定され、それらの先が高圧フレキシブル配管によって接続され、図２に示すように傾斜可能である。
【００２９】
基板１０１は現像やウェットエッチングの工程を経て表面に微細構造が形成された後に、洗浄及びアルコール等の有機溶剤のリンス処理が施されており、その表面にはリンス液１０２が全面に載った状態であり、高圧容器１０３に設けられた基板設置台１０４に設置される。
【００３０】
高圧容器１０３は、バルブ１１３を介して高圧ポンプ１１４及び液体二酸化炭素容器１１５が配管され、バルブ１１７を介して圧力制御バルブ１１８が配管され、その内容積を１リットル以内にするものである。
【００３１】
高圧容器１０３は蓋１０５にバルブ１１０及び下部容器部１２４にバルブ１０７を介して背圧制御バルブ１０９、１０８がそれぞれ接続され、設定圧力を超えると排出口１１９又は排出口１２０より高圧容器内の流体又はリンス液１０２が排出される。
【００３２】
高圧容器１０３内には、基板１０１上のその近傍に設けた温度調整機能１１１と、基板設置台１０４下のその近傍に設けた温度調整機能１０６とを備え、いずれも非磁性ステンレス鋼の耐圧配管内に熱媒体を循環させるか又は耐圧配管内に電熱線を設けたもので、棒状又は渦巻き状であり、所定の温度で、一定の温度に保持に可能に制御する制御手段を有する。温度調整機能１１１は基板１０３の数ｍｍ上に設定され、基板１０１の温度を臨界温度以上にすることなくその近傍の乾燥流体を局部的に臨界温度以上に加熱することができる。
【００３３】
本実施例は、高圧容器内にリンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を設置する工程と、高圧容器内にリンス液より軽い状態の乾燥流体を導入して満たす導入工程と、乾燥流体によって満たされた高圧容器を傾斜させて高圧容器内の大半のリンス液を高圧容器内より排出させるリンス液排出工程と、基板近傍の乾燥流体を部分的に加熱して対流を生じさせ、リンス液を乾燥流体によって溶解・置換を促進させる溶解・置換工程と、乾燥流体を局部的に加熱しながら大気圧まで減圧する減圧工程と、を有する微細構造乾燥処理法である。以下、本実施例の乾燥工程を具体的に説明する。
【００３４】
（１）直径２００ｍｍのシリコン基板上にＥＢレジスト（ＺＥＰ−７０００：日本ゼオン製）を２２０ｎｍの膜厚で製膜、乾燥した後、電子線でパターンを描画してから酢酸ノルマルヘキシルで９０秒現像、２−プロパノールで１００秒間リンスし、表面に微細構造が形成された基板１０１を、高圧容器１０３の基板設置台１０４に設置する。このとき、基板１０１の上には液体二酸化炭素又は超臨界二酸化炭素に可溶な２−プロパノールからなるリンス液１０２が基板前面に載った状態であるか、基板１０１がリンス液１０２に浸漬した状態である。
【００３５】
（２）高圧容器１０３を水平にしてから蓋１０５を開け、基板１０１を基板設置台１０４に設置してから、高圧容器１０３を気密した後、バルブ１１７、１０７、１１０を閉じる。
【００３６】
（３）バルブ１１３を開放すると室温の２５℃の液体二酸化炭素１１６が高圧容器１０３に導入される。このとき圧力制御装置１２３により基板１０１上に形成された微細構造が破損しないように、３ＭＰａ／分程度で７.５ＭＰａまで昇圧するように制御する。また、高圧容器１０３に導入される液体二酸化炭素１１６はフィルタ１１２を通過し不純物が除去される。リンス液１０２は２５℃の液体二酸化炭素１１６より比重が大きいためリンス液１０２は基板１０１上に載ったまま２５℃の液体二酸化炭素１１６に囲まれている状態である。
【００３７】
（４）図２は、高圧容器を傾斜させた状態を示す微細構造乾燥装置の断面図である。室温の２５℃である高圧容器１０３を傾斜手段によって傾斜させると、基板１０１に載った２−プロパノールからなるリンス液１２１の大半が２５℃の液体二酸化炭素１１６より比重が大きいため基板１０１表面から離れ、高圧容器１０３内に充填した液体状態の二酸化炭素１２２と殆ど溶けずに、リンス液１２１は傾斜した高圧容器１０３内の下部に集まる。
【００３８】
（５）高圧ポンプ１１４で液体二酸化炭素１１６の圧送は継続する。バルブ１０７を開放すると、傾斜した高圧容器１０３内の下部に集めた２−プロパノールのリンス液１２１は排出口１２０を経て背圧制御バルブ１０８より選択的に排出することができる。
【００３９】
図３は、リンス液の大半が排出された後の高圧容器１０３内に液体二酸化炭素が満たされた状態を示す模式断面図である。リンス液１２１は排出口１０８より排出され、高圧容器１０３内はほぼ液体二酸化炭素１２２のみで満たされる。
【００４０】
（６）高圧容器１０３を傾斜させたまま、高圧ポンプ１１４で液体二酸化炭素１１６の圧送を継続しながら温度調整機能１１１、１０６を６０℃に制御する。温度調整機能１１１、１０６に接している液体二酸化炭素１２２が局部的に超臨界状態の６０℃に加熱され、温度調整機能１１１、１０６近傍の二酸化炭素１２２はほぼ制御温度となるが、基板１０１は加熱された二酸化炭素１２２によって約２８℃まで加熱される。又、高圧容器１０３内には液体と超臨界状態の二酸化炭素が混在し、その比重差による二酸化炭素の対流が生じ、基板１０１上の微細構造間に残存するリンス液を液体又は超臨界状態の二酸化炭素によって置換できる。
【００４１】
又、温度調整機能１１１、１０６は液体二酸化炭素１２２が基板１０３面上で適当な対流が生じるように、空間を確保するため数本の棒状又は螺旋状である。
【００４２】
そして、加熱によって高圧容器１０３内の圧力は昇圧するが、設定圧力７.５ＭＰａを超えると背圧制御バルブ１０９から二酸化炭素が排出され、高圧容器１０３内は７.５ＭＰａに保ち、この状態を数分間保つ。これによって微細構造間に残存するリンス液を完全に置換することができる。
【００４３】
又、高圧容器１０３を元に戻して加熱した後、加熱しながら傾斜させて二酸化炭素を排出させること、それを繰り返し行うこともでき、更に、振動子１５１を用いることにより微細構造間に残存するリンス液の置換が容易に行われ、乾燥時間が短縮できる。
【００４４】
（７）高圧ポンプ１１４での液体二酸化炭素１１６の圧送を停止させ、バルブ１１３、１１０を閉じ、バルブ１１７を大気圧に開放し、温度調整機能１１１、１０６を６０℃に保ったまま圧力制御バルブ１１８より二酸化炭素を排出する。高圧容器１０３内の圧力が大気圧になった時点で乾燥が終了し、高圧容器１０３内より基板１０１が取り出される。
【００４５】
この二酸化炭素の状態変化では、液体二酸化炭素の表面張力が微細構造に素子の固着や倒れを作用させることが無い。
【００４６】
本実施例では、微細構造乾燥のために利用する流体として比較的低い温度、低い圧力で超臨界状態となる二酸化炭素を用いた場合を例として示したが、二酸化炭素の臨界圧力は７.３８ＭＰａ、臨界温度は３１℃である。
【００４７】
そして、圧力を７．５ＭＰａ、温度を２５℃から６０℃に可変させることで液体二酸化炭素の密度を０．７ｇ／ｍｌから０．１５ｇ／ｍｌに変化させることができ、本実施例に示す２−プロパノールをリンス液として用いた場合、ほぼ１０分以内の短時間かつ均一な乾燥結果を得ることができる乾燥プロセスを達成できるものである。
【実施例２】
【００４８】
本実施例は、高圧容器内にリンス液に浸漬又は濡れた状態の微細構造を有する基板を設置する工程と、高圧容器内に前記リンス液より重い状態の乾燥流体を導入して満たす導入工程と、高圧容器内を前燥流体によって満たした後、高圧容器を傾斜させてリンス液を高圧容器内より排出させると共に、基板近傍の乾燥流体を部分的に加熱し、リンス液を乾燥流体によって置換させながらリンス液を高圧容器内より排出させるリンス液排出工程と、リンス液を排出後、乾燥流体を局部的に加熱しながら大気圧まで減圧する減圧工程と、を有する微細構造乾燥処理法にある。
【００４９】
以下、本実施例の乾燥工程を具体的に説明する。本実施例における装置は実施例１と同じであるが、温度調整機能１１１、１０６は、非磁性ステンレス鋼の耐圧配管内に熱媒体を循環させるもので、又、実施例１の（１）及び（２）までの工程は本実施例でも同じである。
【００５０】
（３）バルブ１１３を開放すると５℃の液体状態の二酸化炭素１１６が高圧容器１０３に導入される。このとき圧力制御装置１２３により基板１０１上に形成された微細構造が破損しないように、且つリンス液１０２と液体二酸化炭素の混濁を最小限に抑えるため３ＭＰａ／分程度で１０ＭＰａまで昇圧するように制御する。高圧容器１０３に導入される液体二酸化炭素はフィルタ１１２を通過し不純物が除去される。リンス液１０２は５℃の液体二酸化炭素１１６より比重が小さいためリンス液１０２は基板１０１基板の表面から離れ、高圧容器１０３内に充填した液体状態の二酸化炭素１２２と殆ど溶けずに、リンス液１２１は高圧容器１０３内の上部に集まる。
【００５１】
（４）図４は、高圧容器を傾斜させた状態を示す微細構造乾燥装置の断面図である。高圧容器１０３を傾斜手段によって傾斜させると、基板１０１に載った２−プロパノールからなるリンス液１２１の大半が５℃の液体二酸化炭素１１６より比重が小さいため基板１０１表面から離れ、リンス液１２１は傾斜した高圧容器１０３内の上部に集まる。
【００５２】
５℃の液体二酸化炭素の比重が０．９５ｇ／ｍｌになり、リンス液である２−プロパノールの比重０．８０ｇ／ｍｌとの比重差が約０．１５ｇ／ｍｌ程度になるため、図４に示すように、２−プロパノールは傾斜した高圧容器１０３内の上部に集まる。１０ＭＰａまでの昇圧及び５℃までの降温は同時に移行させても良い。
【００５３】
（５）高圧ポンプ１１４で液体二酸化炭素１１６の圧送は継続する。バルブ１１０を開放すると、傾斜した高圧容器１０３内の上部に集めた２−プロパノールのリンス液１２１は排出口１１９を経て背圧制御バルブ１０９より選択的に排出することができる。
【００５４】
図３と同様に、リンス液の大半が排出された後の高圧容器１０３内に液体二酸化炭素が満たされた状態となり、リンス液１２１は排出口１０９より排出され、高圧容器１０３内はほぼ液体二酸化炭素１２２のみで満たされる。
【００５５】
（６）高圧容器１０３を傾斜させたまま、高圧ポンプ１１４で液体二酸化炭素１１６の圧送を継続しながら温度調整機能１１１、１０６を４０℃に制御する。温度調整機能１１１、１０６に接している液体二酸化炭素１２２は局部的に超臨界状態の４０℃に加熱され、温度調整機能１１１、１０６近傍の二酸化炭素１２２はほぼ制御温度となるが、基板１０１近傍は加熱された二酸化炭素１２２によって約２５℃となる。又、高圧容器１０３内には液体と超臨界状態の二酸化炭素が混在し、その比重差による対流によって基板１０１上の微細構造間に残存するリンス液を液体と超臨界状態とが混在した二酸化炭素によって置換できる。又、温度調整機能１１１、１０６はその加熱によって液体二酸化炭素１２２の対流が基板１０３面上で全体に容易に生じるように空間を有する棒状又は螺旋状である。
【００５６】
そして、加熱によって高圧容器１０３内の圧力は昇圧するが、設定圧力１０ＭＰａを超えると背圧制御バルブ１０９から排出され、高圧容器１０３内は１０ＭＰａに保ち、この状態を数分間保つ。これによって微細構造間に残存するリンス液をほぼ完全に置換することができる。
【００５７】
（７）高圧ポンプ１１４での液体二酸化炭素１１６の圧送を停止させ、バルブ１１３、１１０を閉じ、バルブ１１７を大気圧に開放し、温度調整機能１１１、１０６を４０℃に保ったまま圧力制御バルブ１１８より二酸化炭素を排出する。高圧容器１０３内の圧力が大気圧になった時点で乾燥が終了し、高圧容器１０３内より基板１０１が取り出される。
【００５８】
この状態の変化では、液体二酸化炭素の表面張力が微細構造に素子の固着や倒れを作用させることが無い。
【００５９】
本実施例では、微細構造乾燥のために利用する流体として比較的低い温度、低い圧力で超臨界状態となる二酸化炭素を用いた場合を例として示したが、二酸化炭素の臨界圧力は７．３８ＭＰａ、臨界温度は３１℃である。そして、圧力を１０ＭＰａ、温度を０から３０℃に可変させることで液体二酸化炭素の密度を０．６５から０．９０ｇ／ｍｌに変化させることができ、本実施例に示す２−プロパノールをリンス液として用いた場合、短時間かつ均一な乾燥結果を得ることができる乾燥プロセスを達成できるものである。
【実施例３】
【００６０】
本実施例は、ＭＥＭＳサンプルのようなフッ酸のエッチングで微細構造が形成され、純水でリンス処理した後の乾燥工程を行うものである。本実施例においても、レジストパターンと同様に表面張力の作用によりシリコンやレジスト等の三次元構造体の可動部を含む微細構造が基板（ベース部）と貼りつく現象が生じ、デバイス不良の要因となる。この現象を防止するために本発明を適用したものである。
【００６１】
リンス液の純水は液体又は超臨界状態の二酸化炭素に殆ど溶けないため、予め二酸化炭素に可溶なリンスと置換しておく。本実施例のＭＥＭＳサンプルのリンス液として比重１．５５ｇ／ｍｌである炭化水素系洗浄剤（ＨＣＦＣ）とエタノールを５：１に混合したリンス液を用いた。二酸化炭素の比重を制御しても基板上に載ったＨＣＦＣを高圧容器の上側に集めることができないが、本実施例では高圧容器を図２に示すように右に９０度から左に９０度のいずれかに回転させて傾斜させることにより基板上に載ったリンス液を傾斜した高圧容器下部に集めて効果的に排出することができ、実施例１と同様に短時間で且つ均一な乾燥結果を得ることができる。
【００６２】
本実施例においては、実施例１の（１）〜（７）と同様の乾燥工程によって行うことができる。
【００６３】
本実施例において、ＨＣＦＣとエタノールの混合液をリンスとしたのは、エタノールは水を置換するためであり、ＨＣＦＣは二酸化炭素と置換するためである。
【００６４】
以上のように、本実施例によってＭＥＭＳ部品のようなデバイスに対しても１００ｍｍ以上の大口径基板に形成した微細構造の可動部が張り付くことなく均一に短時間で乾燥することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る微細構造乾燥装置の断面図である。
【図２】本発明における高圧容器の傾斜及び温度変化後の微細構造乾燥装置の断面図である。
【図３】本発明におけるリンス液排出後の微細構造乾燥装置の断面図である。
【図４】本発明における高圧容器の傾斜及び温度変化後の微細構造乾燥装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１…基板、１０２、１２１…リンス液、１０３…高圧容器、１０４…基板設置台、１０５…蓋、１０６、１１１…温度調整機能、１０７、１１０、１１３、１１７…バルブ、１０８、１０９…背圧制御バルブ、１１２…フィルタ、１１４…高圧ポンプ、１１５…液体二酸化炭素容器、１１６、１２２…液体二酸化炭素、１１８…圧力制御バルブ、１１９、１２０…排出口、１２３…圧力制御装置、１２４…下部容器、１２５…回転方向、１５１…振動子。
【図１】
2006294662.tif 000003
【図２】
2006294662.tif 000004
【図３】
2006294662.tif 000005
【図４】
2006294662.tif 000006