(57)【要約】【課題】超臨界流体製造装置内を流れる処理流体の圧力変動又は脈動を吸収するとともに、バッファタンクにパーティクルが滞留する不具合を防止することが可能な、超臨界流体製造装置を提供する。【解決手段】超臨界流体製造装置７０は、ガス供給ライン７１ａと、冷却器７２と、ポンプ７４と、バッファタンク８０と、加熱装置７５と、超臨界流体供給ライン７１ｃと、を備えている。バッファタンク８０の所定位置に、ポンプ７４からの処理流体が流入する流入口８３が設けられ、流入口８３と異なる位置に、処理流体が流出する流出口８４が設けられている。バッファタンク８０は、ポンプ７４からの処理流体を貯留するバッファタンク本体８５と、バッファタンク本体８５に送り込まれた処理流体を加熱するヒーター８６とを有する。【選択図】図４
2018093110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界流体製造装置において、
ガス状の処理流体を供給するガス供給ラインと、
前記ガス供給ラインに接続され、前記ガス供給ラインからのガス状の処理流体を冷却することにより液体状の処理流体を生成する冷却器と、
前記冷却器に接続され、前記冷却器からの液体状の処理流体の圧力を高めて送り出すポンプと、
前記ポンプに接続され、前記ポンプからの処理流体の圧力変動又は脈動を吸収するバッファタンクと、
前記バッファタンクに接続され、前記バッファタンクからの処理流体を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置に接続され、前記加熱装置からの超臨界状態の処理流体を送り出す超臨界流体供給ラインと、を備え、
前記バッファタンクの所定位置に、前記ポンプからの処理流体が流入する流入口が設けられ、前記バッファタンクのうち前記流入口と異なる位置に、処理流体が流出する流出口が設けられ、
前記バッファタンクは、前記ポンプからの処理流体を貯留するバッファタンク本体と、前記バッファタンク本体に送り込まれた処理流体を加熱するヒーターとを有する超臨界流体製造装置。
【請求項２】
前記バッファタンク本体の容量は、５００ｍｌ以上１０００ｍｌ以下である請求項１に記載の超臨界流体製造装置。
【請求項３】
前記バッファタンクの前記流入口は、前記バッファタンクの鉛直方向上部に位置し、前記バッファタンクの前記流出口は、前記バッファタンクの鉛直方向下部に位置する請求項１または２に記載の超臨界流体製造装置。
【請求項４】
前記加熱装置の下流側と前記冷却器の上流側とを接続する循環ラインが設けられ、前記循環ラインには調圧弁が設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超臨界流体製造装置。
【請求項５】
前記冷却器と前記ポンプとの間に、前記冷却器で冷却されることにより液化した液体状の処理流体を貯留する貯留タンクが設けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超臨界流体製造装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超臨界流体製造装置と、
前記超臨界流体製造装置からの超臨界状態の処理流体を用いて、基板に対して超臨界流体処理を行う処理容器と、を備えた基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界流体製造装置および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）など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行われている。
【０００３】
こうした液処理工程にてウエハの表面に残留した液体を除去する際に、超臨界状態の処理流体を用いる方法が知られている。
【０００４】
例えば特許文献１は、超臨界状態の流体を基板と接触させて、基板に残留した液体を除去する基板処理装置を開示する。また特許文献２は、超臨界流体を利用して基板の上から有機溶剤を溶解して基板を乾燥させる基板処理装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１２５３８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来、超臨界流体等の高圧流体を用いた基板処理装置には、高圧流体製造装置から高圧流体が供給される。このような高圧流体製造装置においては、処理容器に対して高圧流体を供給する際の圧力変動を吸収したり、ポンプによる高圧流体の脈動を吸収したりするためのアキュムレータが設けられている。このアキュムレータにおいては、バッファ容器内にゴム膜等に封入した蓄圧気体が充填され、供給配管側から高圧流体を供給した際に、封入された蓄圧気体が高圧流体の圧力変動を吸収するようになっている。
【０００７】
しかしながら、従来のアキュムレータにおいては、高圧流体をバッファ容器に流入する流入口と、高圧流体をバッファ容器から流出させる流出口とが兼用されている。このため、アキュムレータのバッファ容器内に充填された高圧流体が滞留し、これにより、高圧流体内に存在するパーティクルもアキュムレータのバッファ容器内に滞留してしまう。このようにバッファ容器内に滞留したパーティクルが、間欠的に供給配管に流れ出してしまうと、基板の処理プロセスに悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００８】
本発明はこのような背景の下なされたものであり、超臨界流体製造装置内を流れる処理流体の圧力変動又は脈動を吸収するとともに、バッファタンクにパーティクルが滞留する不具合を防止することが可能な、超臨界流体製造装置および基板処理装置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】
【０００９】
本発明の一態様は、超臨界流体製造装置において、ガス状の処理流体を供給するガス供給ラインと、前記ガス供給ラインに接続され、前記ガス供給ラインからのガス状の処理流体を冷却することにより液体状の処理流体を生成する冷却器と、前記冷却器に接続され、前記冷却器からの液体状の処理流体の圧力を高めて送り出すポンプと、前記ポンプに接続され、前記ポンプからの処理流体の圧力変動又は脈動を吸収するバッファタンクと、前記バッファタンクに接続され、前記バッファタンクからの処理流体を加熱する加熱装置と、前記加熱装置に接続され、前記加熱装置からの超臨界状態の処理流体を送り出す超臨界流体供給ラインと、を備え、前記バッファタンクの所定位置に、前記ポンプからの処理流体が流入する流入口が設けられ、前記バッファタンクのうち前記流入口と異なる位置に、処理流体が流出する流出口が設けられ、前記バッファタンクは、前記ポンプからの処理流体を貯留するバッファタンク本体と、前記バッファタンク本体に送り込まれた処理流体を加熱するヒーターとを有する超臨界流体製造装置に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超臨界流体製造装置内を流れる処理流体の圧力変動又は脈動を吸収するとともに、バッファタンクにパーティクルが滞留する不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、洗浄処理システムの全体構成を示す横断平面図である。
【図２】図２は、超臨界処理装置の処理容器の一例を示す外観斜視図である。
【図３】図３は、超臨界処理装置のシステム全体の構成例を示す図である。
【図４】図４は、超臨界処理装置の超臨界流体製造装置の構成例を示す図である。
【図５】図５は、バッファタンクを示す概略垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面に示されている構成には、図示と理解のしやすさの便宜上、サイズ及び縮尺等が実物のそれらから変更されている部分が含まれうる。
【００１３】
［洗浄処理システムの構成］
図１は、洗浄処理システム１の全体構成を示す横断平面図である。
【００１４】
洗浄処理システム１は、ウエハＷに洗浄液を供給して洗浄処理を行う複数の洗浄装置２（図１に示す例では２台の洗浄装置２）と、洗浄処理後のウエハＷに残留している乾燥防止用の液体（本実施形態ではＩＰＡ：イソプロピルアルコール）を、超臨界状態の処理流体（本実施形態ではＣＯ２：二酸化炭素）と接触させて除去する複数の超臨界処理装置３（図１に示す例では２台の超臨界処理装置３）と、を備える。
【００１５】
この洗浄処理システム１では、載置部１１にＦＯＵＰ１００が載置され、このＦＯＵＰ１００に格納されたウエハＷが、搬入出部１２及び受け渡し部１３を介して洗浄処理部１４及び超臨界処理部１５に受け渡される。洗浄処理部１４及び超臨界処理部１５において、ウエハＷは、まず洗浄処理部１４に設けられた洗浄装置２に搬入されて洗浄処理を受け、その後、超臨界処理部１５に設けられた超臨界処理装置３に搬入されてウエハＷ上からＩＰＡを除去する乾燥処理を受ける。図１中、符合「１２１」はＦＯＵＰ１００と受け渡し部１３との間でウエハＷを搬送する第１の搬送機構を示し、符合「１３１」は搬入出部１２と洗浄処理部１４及び超臨界処理部１５との間で搬送されるウエハＷが一時的に載置されるバッファとしての役割を果たす受け渡し棚を示す。
【００１６】
受け渡し部１３の開口部にはウエハ搬送路１６２が接続されており、ウエハ搬送路１６２に沿って洗浄処理部１４及び超臨界処理部１５が設けられている。洗浄処理部１４には、当該ウエハ搬送路１６２を挟んで洗浄装置２が１台ずつ配置されており、合計２台の洗浄装置２が設置されている。一方、超臨界処理部１５には、ウエハＷからＩＰＡを除去する乾燥処理を行う基板処理装置として機能する超臨界処理装置３が、ウエハ搬送路１６２を挟んで１台ずつ配置されており、合計２台の超臨界処理装置３が設置されている。ウエハ搬送路１６２には第２の搬送機構１６１が配置されており、第２の搬送機構１６１は、ウエハ搬送路１６２内を移動可能に設けられている。受け渡し棚１３１に載置されたウエハＷは第２の搬送機構１６１によって受け取られ、第２の搬送機構１６１は、ウエハＷを洗浄装置２及び超臨界処理装置３に搬入する。なお、洗浄装置２及び超臨界処理装置３の数及び配置態様は特に限定されず、単位時間当たりのウエハＷの処理枚数及び各洗浄装置２及び各超臨界処理装置３の処理時間等に応じて、適切な数の洗浄装置２及び超臨界処理装置３が適切な態様で配置される。
【００１７】
洗浄装置２は、例えばスピン洗浄によってウエハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の装置として構成される。この場合、ウエハＷを水平に保持した状態で鉛直軸線周りに回転させながら、洗浄用の薬液や薬液を洗い流すためのリンス液をウエハＷの処理面に対して適切なタイミングで供給することで、ウエハＷの洗浄処理を行うことができる。洗浄装置２で用いられる薬液及びリンス液は特に限定されない。例えば、アルカリ性の薬液であるＳＣ１液（すなわちアンモニアと過酸化水素水の混合液）をウエハＷに供給し、ウエハＷからパーティクルや有機性の汚染物質を除去することができる。その後、リンス液である脱イオン水（ＤＩＷ：DeIonized Water）をウエハＷに供給し、ＳＣ１液をウエハＷから洗い流すことができる。さらに、酸性の薬液である希フッ酸水溶液（ＤＨＦ：Diluted HydroFluoric acid）をウエハＷに供給して自然酸化膜を除去し、その後、ＤＩＷをウエハＷに供給して希フッ酸水溶液をウエハＷから洗い流すこともできる。
【００１８】
そして洗浄装置２は、ＤＩＷによるリンス処理を終えたら、ウエハＷを回転させながら、乾燥防止用の液体としてＩＰＡをウエハＷに供給し、ウエハＷの処理面に残存するＤＩＷをＩＰＡと置換する。その後、ウエハＷの回転を緩やかに停止する。このとき、ウエハＷには十分量のＩＰＡが供給され、半導体のパターンが形成されたウエハＷの表面はＩＰＡが液盛りされた状態となり、ウエハＷの表面にはＩＰＡの液膜が形成される。ウエハＷは、ＩＰＡが液盛りされた状態を維持しつつ、第２の搬送機構１６１によって洗浄装置２から搬出される。
【００１９】
このようにしてウエハＷの表面に付与されたＩＰＡは、ウエハＷの乾燥を防ぐ役割を果たす。特に、洗浄装置２から超臨界処理装置３へのウエハＷの搬送中におけるＩＰＡの蒸発によってウエハＷに所謂パターン倒れが生じてしまうことを防ぐため、洗浄装置２は、比較的大きな厚みを有するＩＰＡ膜がウエハＷの表面に形成されるように、十分な量のＩＰＡをウエハＷに付与する。
【００２０】
洗浄装置２から搬出されたウエハＷは、第２の搬送機構１６１によって、ＩＰＡが液盛りされた状態で超臨界処理装置３の処理容器内に搬入され、超臨界処理装置３においてＩＰＡの乾燥処理が行われる。
【００２１】
［超臨界処理装置］
以下、超臨界処理装置３で行われる超臨界流体を用いた乾燥処理の詳細について説明する。まず、超臨界処理装置３においてウエハＷが搬入される処理容器の構成例を説明し、その後、超臨界処理装置３のシステム全体の構成例を説明する。
【００２２】
図２は、超臨界処理装置３の処理容器３０１の一例を示す外観斜視図である。
【００２３】
処理容器３０１は、ウエハＷの搬入出用の開口部３１２が形成された筐体状の容器本体３１１と、処理対象のウエハＷを横向きに保持する保持板３１６と、この保持板３１６を支持するとともに、ウエハＷを容器本体３１１内に搬入したとき開口部３１２を密閉する蓋部材３１５とを備える。
【００２４】
容器本体３１１は、例えば直径３００ｍｍのウエハＷを収容可能な処理空間が内部に形成された容器であり、その壁部には、供給ポート３１３及び排出ポート３１４が設けられている。供給ポート３１３及び排出ポート３１４は、それぞれ、処理容器３０１の上流側及び下流側に設けられる処理流体を流通させるための供給ラインに接続されている。なお、図２には１つの供給ポート３１３及び２つの排出ポート３１４が図示されているが、供給ポート３１３及び排出ポート３１４の数は特に限定されない。
【００２５】
容器本体３１１内の一方の壁部には供給ポート３１３に連通する流体供給ヘッダー３１７が設けられ、容器本体３１１内の他方の壁部には排出ポート３１４に連通する流体排出ヘッダー３１８が設けられている。流体供給ヘッダー３１７には多数の開孔が設けられ、流体排出ヘッダー３１８にも多数の開孔が設けられており、流体供給ヘッダー３１７及び流体排出ヘッダー３１８は相互に対向するように設置されている。流体供給部として機能する流体供給ヘッダー３１７は、実質的に水平方向へ向けて処理流体を容器本体３１１内に供給する。ここでいう水平方向とは、重力が作用する鉛直方向と垂直な方向であって、通常は、保持板３１６に保持されたウエハＷの平坦な表面が延在する方向と平行な方向である。処理容器３０１内の流体を排出する流体排出部として機能する流体排出ヘッダー３１８は、容器本体３１１内の流体を、容器本体３１１外に導いて排出する。流体排出ヘッダー３１８を介して容器本体３１１外に排出される流体には、流体供給ヘッダー３１７を介して容器本体３１１内に供給された処理流体の他に、ウエハＷの表面から処理流体に溶け込んだＩＰＡが含まれる。このように流体供給ヘッダー３１７の開孔から容器本体３１１内に処理流体が供給されることによって、また流体排出ヘッダー３１８の開孔を介して流体が容器本体３１１内から排出されることによって、容器本体３１１内には、ウエハＷの表面と略平行に流動する処理流体の層流が形成される。
【００２６】
容器本体３１１内への処理流体の供給時及び容器本体３１１からの流体の排出時にウエハＷに加えられうる負荷を軽減する観点からは、流体供給ヘッダー３１７及び流体排出ヘッダー３１８は複数設けられることが好ましい。後述の図３に示す超臨界処理装置３では、処理流体を供給するための２つの供給ラインが処理容器３０１に接続されているが、図２では、理解を容易にするため１つの供給ラインに接続される１つの供給ポート３１３及び１つの流体供給ヘッダー３１７のみが示されている。
【００２７】
処理容器３０１は、さらに、不図示の押圧機構を備える。この押圧機構は、処理空間内に供給された超臨界状態の処理流体によってもたらされる内圧に抗して、容器本体３１１に向けて蓋部材３１５を押し付け、処理空間を密閉する役割を果たす。また、処理空間内に供給された処理流体が超臨界状態の温度を保てるように、容器本体３１１の表面に断熱材やテープヒータなどが設けられてもよい。
【００２８】
［超臨界処理装置のシステム全体の構成］
図３は、超臨界処理装置３のシステム全体の構成例を示す図である。
【００２９】
図３に示すように、超臨界処理装置３は、本実施形態による超臨界流体製造装置７０と、超臨界流体製造装置７０からの超臨界流体を用いて、ウエハＷに対して超臨界流体処理を行う処理容器３０１とを備えている。このうち処理容器３０１については、既に説明したとおりである（図２参照）。
【００３０】
超臨界流体製造装置７０は、処理容器３０１よりも上流側に設けられている。超臨界処理装置３において処理流体（超臨界流体）を流通させるための供給ラインには、超臨界流体製造装置７０から処理流体が供給される。超臨界流体製造装置７０と処理容器３０１との間には、上流側から下流側に向かって、流通オンオフバルブ５２ａ、オリフィス５５ａ、フィルタ５７及び流通オンオフバルブ５２ｂが順次設けられる。なお、本明細書中、上流側及び下流側の用語は、供給ラインにおける処理流体の流れ方向を基準とする。
【００３１】
流通オンオフバルブ５２ａは、超臨界流体製造装置７０からの処理流体の供給のオン及びオフを調整するバルブであり、開状態では下流側の供給ラインに処理流体を流し、閉状態では下流側の供給ラインに処理流体を流さない。流通オンオフバルブ５２ａが開状態にある場合、例えば１６〜２０ＭＰａ（メガパスカル）程度の高圧の処理流体が、超臨界流体製造装置７０から流通オンオフバルブ５２ａを介して供給ラインに供給される。オリフィス５５ａは、超臨界流体製造装置７０から供給される処理流体の圧力を調整する役割を果たし、オリフィス５５ａよりも下流側の供給ラインには、例えば１６ＭＰａ程度に圧力が調整された処理流体を流通させることができる。フィルタ５７は、オリフィス５５ａから送られてくる処理流体に含まれる異物を取り除き、クリーンな処理流体を下流側に流す。
【００３２】
流通オンオフバルブ５２ｂは、処理容器３０１への処理流体の供給のオン及びオフを調整するバルブである。流通オンオフバルブ５２ｂから処理容器３０１に延在する第１供給ライン６３は、上述の図２及び図３に示す供給ポート３１３に接続し、流通オンオフバルブ５２ｂからの処理流体は、図２及び図３に示す供給ポート３１３を介して処理容器３０１の容器本体３１１内に供給される。
【００３３】
なお図３に示す超臨界処理装置３では、フィルタ５７と流通オンオフバルブ５２ｂとの間において、供給ラインが分岐している。すなわちフィルタ５７と流通オンオフバルブ５２ｂとの間の供給ラインからは、流通オンオフバルブ５２ｃ及びオリフィス５５ｂを介して処理容器３０１に接続する供給ライン（第２供給ライン６４）、流通オンオフバルブ５２ｄ及びチェックバルブ５８ａを介してパージ装置６２に接続する供給ライン、及び流通オンオフバルブ５２ｅ及びオリフィス５５ｃを介して外部に接続する供給ラインが分岐して延在する。
【００３４】
流通オンオフバルブ５２ｃ及びオリフィス５５ｂを介して処理容器３０１に接続する第２供給ライン６４は、例えば処理容器３０１の底面から容器本体３１１内に処理流体を供給する。第２供給ライン６４は、処理容器３０１への処理流体の供給のための補助的な流路として用いても良い。例えば処理容器３０１への処理流体の供給開始当初等のように、比較的多量の処理流体を処理容器３０１に供給する際に流通オンオフバルブ５２ｃが開状態に調整され、オリフィス５５ｂによって圧力が調整された処理流体を処理容器３０１に供給することができる。
【００３５】
流通オンオフバルブ５２ｄ及びチェックバルブ５８ａを介してパージ装置６２に接続する供給ラインは、窒素等の不活性ガスを処理容器３０１に供給するための流路であり、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１に対する処理流体の供給が停止している間に活用される。例えば処理容器３０１を不活性ガスで満たして清浄な状態を保つ場合には、流通オンオフバルブ５２ｄ及び流通オンオフバルブ５２ｂが開状態に調整され、パージ装置６２から供給ラインに送られた不活性ガスはチェックバルブ５８ａ、流通オンオフバルブ５２ｄ及び流通オンオフバルブ５２ｂを介して処理容器３０１に供給される。
【００３６】
流通オンオフバルブ５２ｅ及びオリフィス５５ｃを介して外部に接続する供給ラインは、供給ラインから処理流体を排出するための流路である。例えば超臨界処理装置３の電源オフ時において、流通オンオフバルブ５２ａと流通オンオフバルブ５２ｂとの間の供給ライン内に残存する処理流体を外部に排出する際には、流通オンオフバルブ５２ｅが開状態に調整され、流通オンオフバルブ５２ａと流通オンオフバルブ５２ｂとの間の供給ラインが外部に連通される。
【００３７】
処理容器３０１よりも下流側には、流通オンオフバルブ５２ｆ、排気調整バルブ５９、濃度計測センサ６０及び流通オンオフバルブ５２ｇが、上流側から下流側に向かって順次設けられている。
【００３８】
流通オンオフバルブ５２ｆは、処理容器３０１からの処理流体の排出のオン及びオフを調整するバルブである。処理容器３０１から処理流体を排出する場合には流通オンオフバルブ５２ｆは開状態に調整され、処理容器３０１から処理流体を排出しない場合には流通オンオフバルブ５２ｆは閉状態に調整される。なお処理容器３０１と流通オンオフバルブ５２ｆとの間に延在する供給ライン（排出側供給ライン６５）は、図２に示す排出ポート３１４に接続されている。処理容器３０１の容器本体３１１内の流体は、図２に示す流体排出ヘッダー３１８及び排出ポート３１４を介して、流通オンオフバルブ５２ｆに向かって送られる。
【００３９】
排気調整バルブ５９は、処理容器３０１からの流体の排出量を調整するバルブであり、例えば背圧弁によって構成することが可能である。排気調整バルブ５９の開度は、処理容器３０１からの流体の所望の排出量に応じて、制御部４の制御下で適応的に調整される。本実施形態では、例えば処理容器３０１内の流体の圧力が予め定められた圧力になるまで、処理容器３０１から流体が排出される処理が行われる。そのため排気調整バルブ５９は、処理容器３０１内の流体の圧力が予め定められた圧力に達した際に、開状態から閉状態に移行するように開度を調整して処理容器３０１からの流体の排出を止めることができる。
【００４０】
濃度計測センサ６０は、排気調整バルブ５９から送られてくる流体に含まれるＩＰＡ濃度を計測するセンサである。
【００４１】
流通オンオフバルブ５２ｇは、処理容器３０１からの流体の外部への排出のオン及びオフを調整するバルブである。流体を外部に排出する場合には流通オンオフバルブ５２ｇは開状態に調整され、流体を排出しない場合には流通オンオフバルブ５２ｇは閉状態に調整される。なお流通オンオフバルブ５２ｇの下流側には、排気調整ニードルバルブ６１ａ及びチェックバルブ５８ｂが設けられている。排気調整ニードルバルブ６１ａは、流通オンオフバルブ５２ｇを介して送られてくる流体の外部への排出量を調整するバルブであり、排気調整ニードルバルブ６１ａの開度は流体の所望の排出量に応じて調整される。チェックバルブ５８ｂは、排出される流体の逆流を防ぐ弁であり、流体を確実に外部に排出する役割を果たす。
【００４２】
なお図３に示す超臨界処理装置３では、濃度計測センサ６０と流通オンオフバルブ５２ｇとの間において、供給ラインが分岐している。すなわち濃度計測センサ６０と流通オンオフバルブ５２ｇとの間の供給ラインからは、流通オンオフバルブ５２ｈを介して外部に接続する供給ライン、流通オンオフバルブ５２ｉを介して外部に接続する供給ライン、及び流通オンオフバルブ５２ｊを介して外部に接続する供給ラインが分岐して延在する。
【００４３】
流通オンオフバルブ５２ｈ及び流通オンオフバルブ５２ｉは、流通オンオフバルブ５２ｇと同様に、流体の外部への排出のオン及びオフを調整するバルブである。流通オンオフバルブ５２ｈの下流側には、排気調整ニードルバルブ６１ｂ及びチェックバルブ５８ｃが設けられ、流体の排出量の調整及び流体の逆流防止が行われる。流通オンオフバルブ５２ｉの下流側にはチェックバルブ５８ｄが設けられ、流体の逆流が防止されている。流通オンオフバルブ５２ｊも流体の外部への排出のオン及びオフを調整するバルブであり、流通オンオフバルブ５２ｊの下流側にはオリフィス５５ｄが設けられ、流通オンオフバルブ５２ｊからオリフィス５５ｄを介して外部に流体を排出することができる。ただし、図３に示す例では、流通オンオフバルブ５２ｇ、流通オンオフバルブ５２ｈ及び流通オンオフバルブ５２ｉを介して外部に送られる流体の行き先と、流通オンオフバルブ５２ｊを介して外部に送られる流体の行き先とは異なっている。したがって流体を、例えば流通オンオフバルブ５２ｇ、流通オンオフバルブ５２ｈ及び流通オンオフバルブ５２ｉを介して図示しない回収装置に送る一方で、流通オンオフバルブ５２ｊを介して大気に放出することも可能である。
【００４４】
処理容器３０１から流体を排出する場合、流通オンオフバルブ５２ｇ、流通オンオフバルブ５２ｈ、流通オンオフバルブ５２ｉ及び流通オンオフバルブ５２ｊのうちの１以上のバルブが開状態に調整される。特に超臨界処理装置３の電源オフ時には、流通オンオフバルブ５２ｊを開状態に調整して、濃度計測センサ６０と流通オンオフバルブ５２ｇとの間の供給ラインに残存する流体を外部に排出するようにしてもよい。
【００４５】
なお、上述の供給ラインの様々な箇所に流体の圧力を検出する圧力センサ及び流体の温度を検出する温度センサが設置される。図３に示す例では、流通オンオフバルブ５２ａとオリフィス５５ａとの間に圧力センサ５３ａ及び温度センサ５４ａが設けられ、オリフィス５５ａとフィルタ５７との間に圧力センサ５３ｂ及び温度センサ５４ｂが設けられ、フィルタ５７と流通オンオフバルブ５２ｂとの間に圧力センサ５３ｃが設けられ、流通オンオフバルブ５２ｂと処理容器３０１との間に温度センサ５４ｃが設けられ、オリフィス５５ｂと処理容器３０１との間に温度センサ５４ｄが設けられている。また処理容器３０１と流通オンオフバルブ５２ｆとの間に圧力センサ５３ｄ及び温度センサ５４ｆが設けられ、濃度計測センサ６０と流通オンオフバルブ５２ｇとの間に圧力センサ５３ｅ及び温度センサ５４ｇが設けられている。さらに、処理容器３０１の内部である容器本体３１１内の流体の温度を検出するための温度センサ５４ｅが設けられている。
【００４６】
また、超臨界処理装置３において処理流体が流れる任意の箇所にヒータＨが設けられる。図３には、処理容器３０１よりも上流側の供給ライン（すなわち流通オンオフバルブ５２ａとオリフィス５５ａの間、オリフィス５５ａとフィルタ５７の間、フィルタ５７と流通オンオフバルブ５２ｂの間、及び流通オンオフバルブ５２ｂと処理容器３０１の間）においてヒータＨが図示されているが、処理容器３０１及び処理容器３０１よりも下流側の供給ラインを含む他の箇所にヒータＨが設けられていてもよい。したがって、超臨界流体製造装置７０から供給される処理流体が外部に排出されるまでの全流路においてヒータＨが設けられてもよい。また特に、処理容器３０１に供給する処理流体の温度を調整する観点からは、処理容器３０１よりも上流側を流れる処理流体の温度を調整することができる位置にヒータＨが設けられていることが好ましい。
【００４７】
さらに、オリフィス５５ａとフィルタ５７の間には安全バルブ５６ａが設けられ、処理容器３０１と流通オンオフバルブ５２ｆとの間には安全バルブ５６ｂが設けられ、濃度計測センサ６０と流通オンオフバルブ５２ｇの間には安全バルブ５６ｃが設けられている。これらの安全バルブ５６ａ〜５６ｃは、供給ライン内の圧力が過大になった場合等の異常時において供給ラインを外部に連通し、供給ライン内の流体を緊急的に外部に排出する役割を果たす。
【００４８】
［超臨界流体製造装置の構成］
次に、超臨界流体製造装置７０の構成について説明する。図４は、超臨界流体製造装置７０の構成を示す概略フロー図である。
【００４９】
超臨界流体製造装置７０は、ガス供給ライン７１ａと、冷却器７２と、貯留タンク７３と、ポンプ７４と、バッファタンク８０と、加熱装置７５と、超臨界流体供給ライン７１ｃと、を備えている。これらガス供給ライン７１ａ、冷却器７２、貯留タンク７３、ポンプ７４、バッファタンク８０、加熱装置７５、及び超臨界流体供給ライン７１ｃは、筐体７９の内部に配置されている。
【００５０】
このうちガス供給ライン７１ａは、超臨界流体製造装置７０の外部から送られたガス状の処理流体（本実施形態ではＣＯ２：二酸化炭素、処理ガスともいう）を冷却器７２側へ供給するものである。また超臨界流体製造装置７０の外部にはガス供給タンク９０が設けられており、ガス供給ライン７１ａは、このガス供給タンク９０に接続されている。ガス供給タンク９０は、処理ガスを貯留および供給するものである。そしてガス供給ライン７１ａには、ガス供給タンク９０から処理ガスが供給される。なお、ガス供給ライン７１ａにおいて、処理ガスの圧力は、例えば４ＭＰａ以上６ＭＰａ以下、処理ガスの温度は、例えば−１０℃以上７５℃以下とされている。
【００５１】
ガス供給タンク９０と冷却器７２との間のガス供給ライン７１ａには、上流側から下流側に向かって、流通オンオフバルブ８２ａ、フィルタ８７ａ〜８７ｄ、流通オンオフバルブ８２ｂ及びチェックバルブ８８が順次設けられている。
【００５２】
流通オンオフバルブ８２ａは、ガス供給タンク９０からの処理ガスの供給のオン及びオフを制御するバルブであり、開状態では下流側のガス供給ライン７１ａに処理ガスを流し、閉状態では下流側のガス供給ライン７１ａに処理ガスを流さない。流通オンオフバルブ８２ａが開状態にある場合、処理ガスがガス供給タンク９０から流通オンオフバルブ８２ａを介してガス供給ライン７１ａに供給される。
【００５３】
フィルタ８７ａ〜８７ｄは、それぞれガス供給ライン７１ａ内を流れる処理ガスに含まれる水分等を吸着して取り除き、水分等が除去された処理ガスを下流側に流すものである。この場合、ガス供給ライン７１ａには、複数（４つ）のフィルタ８７ａ〜８７ｄが並列に配置されている。これにより、ガス供給ライン７１ａにおける処理ガスの圧力損失を抑制するとともに、フィルタ８７ａ〜８７ｄのメンテナンスが行いやすいようになっている。
【００５４】
流通オンオフバルブ８２ｂは、ガス供給ライン７１ａ内を流れる処理ガスの供給のオン及びオフを制御するバルブである。またチェックバルブ８８は、冷却器７２から上流側（フィルタ８７ａ〜８７ｄ側）へ処理流体（処理ガス又は処理液体）が逆流しないようにする逆止弁としての役割を果たす。
【００５５】
なお図４においては、フィルタ８７ａ〜８７ｄと流通オンオフバルブ８２ａとの間において、ガス供給ライン７１ａが分岐している。すなわちフィルタ８７ａ〜８７ｄと流通オンオフバルブ８２ａとの間のガス供給ライン７１ａからは、フィルタ８７ａ〜８７ｄを介在させることなく、流通オンオフバルブ８２ａからの処理ガスをチェックバルブ８８へ送り込むバイパス処理ガスライン７１ｄと、流通オンオフバルブ８２ｄを介して外部に接続するベントライン７１ｅとが分岐して延在する。
【００５６】
バイパス処理ガスライン７１ｄには、流通オンオフバルブ８２ｃが設けられている。この流通オンオフバルブ８２ｃは、バイパス処理ガスライン７１ｄ内を流れる処理ガスの供給のオン及びオフを制御するバルブである。ベントライン７１ｅは、ガス供給ライン７１ａからのガスを外部に排出するためのラインである。ベントライン７１ｅには、流通オンオフバルブ８２ｄが設けられている。この流通オンオフバルブ８２ｄは、ベントライン７１ｅ内を流れる処理ガスを外部へ排出するか否かを制御するバルブである。例えば超臨界流体製造装置７０の電源オフ時において、流通オンオフバルブ８２ａとチェックバルブ８８との間のガス供給ライン７１ａ内に残存する処理ガスを外部に排出する際には、流通オンオフバルブ８２ｄが開状態に調整され、流通オンオフバルブ８２ａとチェックバルブ８８との間のガス供給ラインが外部に連通される。
【００５７】
ガス供給ライン７１ａは、冷却器７２の入口側に接続されている。この冷却器７２は、ガス供給ライン７１ａからの処理ガスを冷却することにより、処理ガスを液化して液体状の処理流体（処理液体ともいう）を生成するものである。冷却器７２には、図示しない外部のチラーから冷却水が供給され、この冷却水によって処理ガスが冷却されるようになっている。冷却器７２によって処理ガスが冷却されて、処理液体を生成することにより、ポンプ７４を用いて処理流体（処理液体）をバッファタンク８０側に送り込むことが可能となる。なお、冷却器７２の出口側において、処理液体の圧力は、例えば４ＭＰａ以上６ＭＰａ以下とされ、処理液体の温度は、例えば０℃以上５℃以下とされる。
【００５８】
冷却器７２の出口側には、液体供給ライン７１ｂが接続されている。この液体供給ライン７１ｂは、冷却器７２からの処理液体をバッファタンク８０側へ供給するものである。液体供給ライン７１ｂは、冷却器７２から、貯留タンク７３及びポンプ７４を順次介してバッファタンク８０まで延びている。
【００５９】
冷却器７２とポンプ７４との間の液体供給ライン７１ｂには、貯留タンク７３と、流通オンオフバルブ８２ｅとがそれぞれ設けられている。このうち貯留タンク７３は、冷却器７２で冷却されて液化した処理液体を一時的に貯留するものである。貯留タンク７３には、例えば上述したチラーから冷却水が供給され、貯留タンク７３内の処理液体が冷却される。この場合、貯留タンク７３内の処理液体は、例えば０℃以上５℃以下に維持されている。このように、冷却器７２とポンプ７４との間に貯留タンク７３を設けたことにより、冷却器７２で液化されて生成した処理液体を、安定的にポンプ７４に送り込むことができる。
【００６０】
流通オンオフバルブ８２ｅは、貯留タンク７３から送られた処理液体の供給のオン及びオフを制御するバルブであり、開状態では下流側の液体供給ライン７１ｂに処理液体を流し、閉状態では下流側の液体供給ライン７１ｂに処理液体を流さないようになっている。流通オンオフバルブ８２ｅが開状態にある場合、貯留タンク７３からの処理液体は、液体供給ライン７１ｂを介してポンプ７４に供給される。
【００６１】
ポンプ７４の入口側は、貯留タンク７３を介して冷却器７２に接続されている。このポンプ７４は、例えば高圧用定量ポンプからなり、冷却器７２からの処理液体の圧力を高めて出口側に送り出す役割を果たす。ポンプ７４の出口側において、処理液体の圧力は、処理液体を超臨界流体に変化させるのに必要な臨界圧力を上回っており、例えば７．４ＭＰａ以上２３ＭＰａ以下まで高められる。また、ポンプ７４の出口側において、処理液体の温度は、例えば１５℃以上３０℃以下となる。
【００６２】
ポンプ７４の出口側には、バッファタンク８０が接続されている。このバッファタンク８０は、ポンプ７４から送り出され、ポンプ７４と加熱装置７５との間の供給ライン（液体供給ライン７１ｂ、超臨界流体供給ライン７１ｃ）を流れる処理流体（処理液体又は超臨界流体）の圧力変動又は脈動を吸収するものである。このバッファタンク８０には、液体供給ライン７１ｂからの処理液体が流入する。バッファタンク８０に流入した処理液体は、バッファタンク８０の内部で加熱される。これにより、処理液体の温度が超臨界流体に変化するのに必要な臨界温度を上回り、超臨界状態の処理流体（超臨界流体ともいう）となってバッファタンク８０から流出する。
【００６３】
本実施形態において、バッファタンク８０の所定位置に、ポンプ７４からの処理液体が流入する流入口８３が設けられ、バッファタンク８０のうち流入口８３と異なる位置に、超臨界流体が流出する流出口８４が設けられている。したがって、バッファタンク８０の内部において、流入口８３から流出口８４へ向けて処理流体（処理液体又は超臨界流体）の流れが生じるので、バッファタンク８０の内部にパーティクルが滞留することがない。この結果、バッファタンク８０の内部に滞留したパーティクルが間欠的にバッファタンク８０から排出されて処理容器３０１側に送られる不具合が防止される。バッファタンク８０の出口側において、超臨界流体の圧力は、例えば７．４ＭＰａ以上２３ＭＰａ以下となっている。また、バッファタンク８０の出口側において、超臨界流体の温度は、例えば２０℃以上４０℃以下まで高められる。なお、バッファタンク８０の詳細な構成については後述する。
【００６４】
バッファタンク８０の出口側には、超臨界流体供給ライン７１ｃが接続されている。この超臨界流体供給ライン７１ｃは、バッファタンク８０からの超臨界流体を、加熱装置７５を介して超臨界流体製造装置７０の外部（処理容器３０１側）へ送り出すものである。超臨界流体供給ライン７１ｃは、バッファタンク８０から、加熱装置７５を介して超臨界流体製造装置７０の外部まで延びている。
【００６５】
バッファタンク８０の出口側には、加熱装置７５が接続されている。この加熱装置７５は、バッファタンク８０からの超臨界流体を加熱するものである。加熱装置７５において超臨界流体が加熱されることにより、超臨界流体は、処理容器３０１における超臨界乾燥処理に適した温度まで加熱される。具体的には、加熱装置７５の出口側において、超臨界流体の温度は、例えば４０℃以上１００℃以下まで高められる。また、加熱装置７５の出口側において、超臨界流体の圧力は、例えば７．４ＭＰａ以上２３ＭＰａ以下となっている。
【００６６】
加熱装置７５の下流側の超臨界流体供給ライン７１ｃには、上流側から下流側に向かって、フィルタ８９ａ、８９ｂ及び流通オンオフバルブ８２ｆが順次設けられている。
【００６７】
フィルタ８９ａ、８９ｂは、それぞれ超臨界流体供給ライン７１ｃ内を流れる超臨界流体に含まれるパーティクル等を取り除き、パーティクル等が除去された超臨界流体を下流側に流すものである。この場合、超臨界流体供給ライン７１ｃには、複数（２つ）のフィルタ８９ａ、８９ｂが並列に配置されている。これにより、超臨界流体供給ライン７１ｃにおける超臨界流体の圧力損失を抑制するとともに、フィルタ８９ａ、８９ｂのメンテナンスを行いやすいようになっている。
【００６８】
流通オンオフバルブ８２ｆは、超臨界流体供給ライン７１ｃ内を流れる超臨界流体の供給のオン及びオフを制御するバルブである。この場合、流通オンオフバルブ８２ｆは、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１へ超臨界流体を送り出すか否かの制御を行う。すなわち、流通オンオフバルブ８２ｆが開となった状態では、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１に超臨界流体が供給される。一方、流通オンオフバルブ８２ｆが閉となった状態では、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１に超臨界流体が供給されない。
【００６９】
また、加熱装置７５の下流側と冷却器７２の上流側とは、循環ライン７１ｆによって接続されている。より具体的には、循環ライン７１ｆは、フィルタ８９ａ、８９ｂと流通オンオフバルブ８２ｆとの間に位置する下流側分岐部９１ｂと、チェックバルブ８８と冷却器７２との間に位置する上流側分岐部９１ａとを接続している。
【００７０】
また、循環ライン７１ｆには、流通オンオフバルブ８２ｇと調圧弁７６とが設けられている。このうち流通オンオフバルブ８２ｇは、循環ライン７１ｆ内を、下流側分岐部９１ｂから上流側分岐部９１ａへ向けて流れる処理流体（超臨界流体）の通過のオン及びオフを制御するバルブである。すなわち、流通オンオフバルブ８２ｇが開となった状態では、下流側分岐部９１ｂから調圧弁７６に向けて超臨界流体が流れる。一方、流通オンオフバルブ８２ｆが閉となった状態では、下流側分岐部９１ｂから調圧弁７６に超臨界流体が流れない。なお、通常、超臨界流体製造装置７０によって超臨界流体を製造している間、流通オンオフバルブ８２ｇは開（オン）状態に維持されている。したがって、通常、超臨界流体供給ライン７１ｃと調圧弁７６とは、互いに連通した状態に保たれる。
【００７１】
調圧弁７６は、内部を流れる処理流体（超臨界流体）の圧力を一定に維持する役割を果たす。調圧弁７６は、その内部を流れる処理流体の圧力が予め設定された圧力閾値を超えた場合に、その入口側（下流側分岐部９１ｂ側）からその出口側（上流側分岐部９１ａ側）へ向けて処理流体を流す。一方、調圧弁７６は、その内部を流れる処理流体の圧力が上記圧力閾値を超えない場合に、処理流体を流さないようになっている。
【００７２】
なお、調圧弁７６内を流れる処理流体の圧力が上記圧力閾値を超えた場合、調圧弁７６の入口側（下流側分岐部９１ｂ側）から出口側（上流側分岐部９１ａ側）へ向けて処理流体が流れる。調圧弁７６を通過した処理流体は、圧力が低下し、気化することにより処理ガスに戻される。この処理ガスは、上流側分岐部９１ａを通過して再度冷却器７２に流入する。調圧弁７６の入口側から出口側へ向けて処理流体が一定程度流れた後、調圧弁７６の入口側に接続された循環ライン７１ｆ内の圧力が低下する。その後、調圧弁７６の内部の圧力が圧力閾値を下回ると、調圧弁７６の内部における処理流体の流れが停止する。このように、調圧弁７６の圧力閾値を適宜設定することにより、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１へ送り込まれる超臨界流体の圧力の上限を設定することができる。具体的には、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１へ送り込まれる超臨界流体の圧力が圧力閾値を超えた場合、超臨界流体の一部が、調圧弁７６を介して上流側分岐部９１ａに向けて流出する。このことにより、循環ライン７１ｆを流れる超臨界流体の圧力が圧力閾値まで低下する。このようにして、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１へ送り込まれる超臨界流体の圧力が一定に保持される。
【００７３】
［バッファタンクの構成］
次に、上述したバッファタンク８０の構成について説明する。図５は、バッファタンク８０の構成を示す概略断面図である。
【００７４】
図５に示すように、バッファタンク８０は、処理液体Ｌが送り込まれるバッファタンク本体８５と、バッファタンク本体８５に送り込まれた処理液体Ｌを加熱するヒーター８６とを有している。
【００７５】
このうちバッファタンク本体８５は、ポンプ７４から供給された処理流体（処理液体Ｌ及び超臨界流体Ｒ）を貯留するものであり、全体として略円筒状の形状を有している。図５において、バッファタンク本体８５は、下方に位置する筒状部９２と、上方に位置するとともに、筒状部９２に着脱可能に連結された蓋部９３とを有している。これら筒状部９２と蓋部９３とを互いに連結することにより、内部が密閉された収容空間８５ａが構成される。この収容空間８５ａには、処理流体（処理液体Ｌ及び超臨界流体Ｒ）が貯留される。バッファタンク本体８５の容量は、例えば５００ｍｌ以上１０００ｍｌ以下である。このように、バッファタンク本体８５の容量を大きく構成することにより、処理流体（処理液体又は超臨界流体）の圧力変動又は脈動をより確実に吸収することができる。
【００７６】
ヒーター８６は、バッファタンク本体８５の周囲に巻装されている。このヒーター８６は、バッファタンク本体８５に送り込まれた高圧の処理液体Ｌを加熱することにより、処理液体Ｌの温度を上昇させ、超臨界流体Ｒに変化させるものである。例えば、ヒーター８６により、処理液体Ｌの温度は、超臨界流体Ｒとなるのに必要な臨界温度を上回る温度、例えば３１℃以上まで高められる。この場合、ヒーター８６は、バッファタンク本体８５の側面部を全周にわたって覆っている。しかしながら、これに限らず、ヒーター８６は、バッファタンク本体８５の側面部のうち周方向の一部分を覆っていても良い。あるいは、ヒーター８６は、バッファタンク本体８５の側面部とともに底部を覆っていても良い。
【００７７】
図５に示すように、バッファタンク８０を使用している間、バッファタンク本体８５の内部において、収容空間８５ａの上部には処理液体Ｌが存在し、収容空間８５ａの下部には超臨界流体Ｒが存在する状態となる。このように、バッファタンク本体８５の内部に処理液体Ｌと超臨界流体Ｒとが共存することにより、超臨界流体Ｒを処理容器３０１へ供給する際に超臨界流体Ｒの圧力が変化したり、ポンプ７４から送られた処理液体Ｌに脈動が生じたりした場合に、非圧縮性の処理液体Ｌと圧縮性の超臨界流体Ｒとの界面Ｂが上下に移動する。このように界面Ｂが上下に移動することにより、超臨界流体Ｒを処理容器３０１へ供給する時の圧力の変化や、ポンプ７４から送られた処理液体Ｌの脈動を吸収することができる。
【００７８】
また、バッファタンク８０は、ポンプ７４からの処理液体Ｌが流入する流入口８３と、バッファタンク８０で生成した超臨界流体Ｒが加熱装置７５に向けて流出する流出口８４とを有している。本実施形態において、流入口８３は、バッファタンク８０の鉛直方向上部、具体的には蓋部９３の上端に位置している。また、流出口８４は、バッファタンク８０の鉛直方向下部、具体的には筒状部９２の下端に位置している。これにより、バッファタンク本体８５の内部において、流入口８３から流入した処理液体Ｌが超臨界流体Ｒに変化して流出口８４から流出するという定常的な流れが発生する。このため、バッファタンク本体８５の内部に流入した処理液体Ｌにパーティクルが混入していたとしても、このパーティクルがバッファタンク本体８５の内部に滞留することなく、パーティクルを流出口８４から確実に排出することができる。この結果、バッファタンク８０の内部に滞留したパーティクルが間欠的にバッファタンク８０から排出されて処理容器３０１側に送られる不具合が防止される。
【００７９】
［超臨界流体の製造方法］
次に、超臨界流体製造装置７０を用いて処理ガスから超臨界流体を製造する方法について、図４を参照して説明する。
【００８０】
はじめに、超臨界流体製造装置７０の流通オンオフバルブ８２ａ、８２ｂ、８２ｅ、８２ｆ、８２ｇを開状態（オン）とするとともに、流通オンオフバルブ８２ｃ、８２ｄを閉状態（オフ）とする。
【００８１】
次に、ガス状の処理流体（処理ガス）をガス供給タンク９０から超臨界流体製造装置７０に供給する。この処理ガスは、超臨界流体製造装置７０のガス供給ライン７１ａを流れ、冷却器７２に送られる。なお、この間、処理ガスはガス供給ライン７１ａに設けられた流通オンオフバルブ８２ａ、フィルタ８７ａ〜８７ｄ、流通オンオフバルブ８２ｂ及びチェックバルブ８８を順次通過する。そして処理ガスは、フィルタ８７ａ〜８７ｄを通過することにより、含有する水分が除去される。
【００８２】
次に、冷却器７２において、ガス供給ライン７１ａからの処理ガスを冷却し、これにより液体状の処理流体（処理液体）を生成する。この処理液体は、液体供給ライン７１ｂを通過して冷却器７２から貯留タンク７３に送られ、貯留タンク７３に一時的に貯蔵される。次いで、貯留タンク７３からの処理液体は、ポンプ７４を用いてバッファタンク８０へ供給される。この間、処理液体は、液体供給ライン７１ｂに設けられた流通オンオフバルブ８２ｅを通過し、ポンプ７４により例えば７．４ＭＰａ以上２３ＭＰａ以下程度の圧力に加圧される。
【００８３】
続いて、高圧の処理液体は、バッファタンク８０に流入する。このバッファタンク８０に流入した処理液体は、バッファタンク８０の内部で加熱されることにより、超臨界状態の処理流体（超臨界流体）となってバッファタンク８０から流出する。なお、バッファタンク８０の出口側において、超臨界流体の圧力は、例えば７．４ＭＰａ以上２３ＭＰａ以下となり、超臨界流体の温度は、例えば４０℃以上１００℃以下となる。
【００８４】
上述したように、バッファタンク８０内で処理液体と超臨界流体とが共存することにより、非圧縮性の処理液体と圧縮性の超臨界流体との界面が上下に変動する。このため、例えば流通オンオフバルブ８２ｆのオンオフを切り換えることにより、超臨界流体供給ライン７１ｃ中の超臨界流体の圧力が変化した場合であっても、バッファタンク８０内で処理液体と超臨界流体との界面が上下に移動することにより、この圧力変動を吸収することができる。また、バッファタンク８０内で処理液体と超臨界流体との界面が上下に移動することにより、ポンプ７４から送られた処理液体の脈動を吸収することができる。
【００８５】
続いて、バッファタンク８０から流出した超臨界流体は、超臨界流体供給ライン７１ｃを介して加熱装置７５に達する。この加熱装置７５において、超臨界流体は、処理容器３０１における超臨界乾燥処理に適した温度まで加熱され、例えば４０℃以上１００℃以下程度の温度となる。
【００８６】
次に、加熱装置７５で加熱されたから超臨界流体は、超臨界流体供給ライン７１ｃに設けられたフィルタ８９ａ、８９ｂ及び流通オンオフバルブ８２ｆを順次通過し、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１に流出する。この間、超臨界流体は、フィルタ８９ａ、８９ｂにおいてパーティクル等が取り除かれる。
【００８７】
一方、超臨界流体の一部は、超臨界流体供給ライン７１ｃから下流側分岐部９１ｂで分岐して、循環ライン７１ｆに流入する。この循環ライン７１ｆにおいて、超臨界流体は、流通オンオフバルブ８２ｇを介して調圧弁７６に達する。そして調圧弁７６は、内部を流れる超臨界流体の圧力が予め設定された圧力閾値を超えた場合に、その上流側分岐部９１ａ側へ向けて超臨界流体を流す。このとき、調圧弁７６を通過した超臨界流体は、圧力が低下し、気化することにより処理ガスに戻される。この処理ガスは、上流側分岐部９１ａを通過して再度冷却器７２に流入する。一方、調圧弁７６は、超臨界流体の圧力が上記圧力閾値を超えない場合には、超臨界流体を流さない。このようにして、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１へ送り込まれる超臨界流体の圧力が一定に保たれる。
【００８８】
［超臨界乾燥処理］
次に、本実施形態の超臨界処理装置３を用いてＩＰＡの乾燥処理を行う方法について説明する。
【００８９】
まず超臨界処理装置３には、洗浄装置２において洗浄処理が実施されたウエハＷが搬送される。この洗浄装置２では、例えばアルカリ性薬液であるＳＣ１液によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去、リンス液である脱イオン水（ＤＩＷ）によるリンス洗浄、酸性薬液である希フッ酸水溶液（ＤＨＦ）による自然酸化膜の除去、ＤＩＷによるリンス洗浄がこの順に行われ、最後にウエハ表面にＩＰＡが液盛りされる。そしてウエハＷは、この状態のまま洗浄装置２より搬出され、超臨界処理装置３の処理容器３０１へ搬送される。
【００９０】
この処理容器３０１への搬送は、例えば第２の搬送機構１６１を用いて行われる（図１参照）。処理容器３０１へウエハを搬送するときには、第２の搬送機構１６１が受け渡し位置において待機している保持板３１６にウエハＷを受け渡した後、保持板３１６の上方位置から退避する。
【００９１】
次いで、保持板３１６を水平方向にスライドさせて、保持板３１６を容器本体３１１内の処理位置まで移動させる。続いて、ウエハＷ表面に液盛りされたＩＰＡが乾燥してしまう前に、流通オンオフバルブ５２ｂ、５２ｃを開放することにより、第１供給ライン６３、第２供給ライン６４を介して容器本体３１１の内部に超臨界流体製造装置７０からの高圧の超臨界流体を供給する（図３参照）。これにより、容器本体３１１の内部の圧力を例えば１４〜１６ＭＰａ程度まで昇圧する。
【００９２】
一方、容器本体３１１内では、当該容器本体３１１内に供給された超臨界流体がウエハＷに液盛りされたＩＰＡと接触すると、液盛りされたＩＰＡは徐々に超臨界流体に溶解し、徐々に超臨界流体と置き換わる。そして、ウエハＷのパターン間でＩＰＡから超臨界流体への置換が進行するに従って、パターン間からはＩＰＡが除去され、最終的には超臨界流体のみによってパターンＰ間が満たされる。この結果、ウエハＷの表面は液体のＩＰＡから超臨界流体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と超臨界流体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流体に置換することができる。
【００９３】
その後、容器本体３１１内に超臨界流体を供給してから予め設定した時間が経過し、ウエハＷの表面が超臨界流体にて置換された状態となったら、流通オンオフバルブ５２ｆを開放して容器本体３１１内の雰囲気を流体排出ヘッダー３１８から容器本体３１１外方に向けて排出する。これにより、容器本体３１１内の圧力は次第に低下していき、容器本体３１１内の処理流体は超臨界の状態から気体の状態に変化する。このとき超臨界状態と気体との間には界面が形成されないので、ウエハＷの表面に形成されたパターンに表面張力を作用させることなく、ウエハＷを乾燥することができる。
【００９４】
以上のプロセスにより、ウエハＷの超臨界処理を終えた後、容器本体３１１内に残存している気体の処理流体を排出するため、不図示のパージガス供給ラインからＮ２ガスを供給して流体排出ヘッダー３１８へ向けてパージを行う。そして予め定めた時間だけＮ２ガスの供給を行いパージが完了し、容器本体３１１内が大気圧に復帰したら、保持板３１６を受け渡し位置まで水平方向に移動させ、超臨界処理を終えたウエハＷを第２の搬送機構１６１を用いて搬出する。
【００９５】
以上に説明したように、本実施形態によれば、バッファタンク８０の所定位置に、ポンプ７４からの処理流体（処理液体）が流入する流入口８３が設けられ、バッファタンク８０のうち流入口８３と異なる位置に、処理流体（超臨界流体）が流出する流出口８４が設けられている。この場合、流入口と流出口とが兼用されないので、バッファタンク８０の内部において、流入口８３から流出口８４へ向けて処理流体（処理液体又は超臨界流体）の安定した流れが生じる。このため、処理流体にパーティクルが含まれていたとしても、このパーティクルがバッファタンク８０の内部に滞留することがない。この結果、バッファタンク８０の内部に滞留したパーティクルが間欠的にバッファタンク８０から排出されて処理容器３０１側に送られる不具合が防止される。
【００９６】
また、本実施形態によれば、バッファタンク８０は、ポンプ７４からの処理流体（処理液体又は超臨界流体）を貯留するバッファタンク本体８５と、バッファタンク本体８５に送り込まれた処理流体（処理液体又は超臨界流体）を加熱するヒーター８６とを有する。これにより、バッファタンク本体８５に送り込まれた高圧の処理液体を加熱することにより、超臨界流体を生成することが可能となる。
【００９７】
また、本実施形態によれば、バッファタンク本体８５の容量は、５００ｍｌ以上１０００ｍｌ以下なので、バッファタンク本体８５の容量が大きく構成されている。これにより、バッファタンク８０を用いて、処理流体（処理液体又は超臨界流体）の圧力変動又は脈動を確実に吸収することができる。
【００９８】
さらに、本実施形態によれば、バッファタンク８０の流入口８３は、バッファタンク８０の鉛直方向上部に位置し、バッファタンク８０の流出口８４は、バッファタンク８０の鉛直方向下部に位置する。これにより、バッファタンク本体８５の内部において、上方から下方に向けて、処理流体の定常的な流れが発生する。この結果、処理液体にパーティクルが混入していたとしても、このパーティクルがバッファタンク本体８５の内部に滞留することなく、流出口８４から確実に排出することができる。
【００９９】
さらに、本実施形態によれば、加熱装置７５の下流側と冷却器７２の上流側とを接続する循環ライン７１ｆが設けられ、循環ライン７１ｆには調圧弁７６が設けられている。これにより、調圧弁７６の内部を流れる処理流体（超臨界流体）の圧力を一定に維持し、超臨界流体製造装置７０から処理容器３０１へ送り込まれる超臨界流体の圧力を安定化させることができる。
【０１００】
さらに、本実施形態によれば、冷却器７２とポンプ７４との間に、冷却器７２で冷却されることにより液化した処理液体を貯留する貯留タンク７３が設けられている。これにより、冷却器７２で液化されて生成した処理液体を一時的に貯留するとともに、この処理液体を安定的にポンプ７４に送り込むことができる。
【０１０１】
本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【０１０２】
例えば、乾燥処理に用いられる処理流体はＣＯ２以外の流体であってもよく、基板の凹部に液盛りされた乾燥防止用の液体を超臨界状態で除去可能な任意の流体を処理流体として用いることができる。また乾燥防止用の液体もＩＰＡには限定されず、乾燥防止用液体として使用可能な任意の液体を使用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
３        超臨界処理装置
７０      超臨界流体製造装置
７１ａ    ガス供給ライン
７１ｂ    液体供給ライン
７１ｃ    超臨界流体供給ライン
７１ｆ    循環ライン
７２      冷却器
７３      貯留タンク
７４      ポンプ
７５      加熱装置
７９      筐体
８０      バッファタンク
８３      流入口
８４      流出口
８５      バッファタンク本体
８６      ヒーター
９０      ガス供給タンク
３０１    処理容器
３１１    容器本体
Ｗ        ウエハ
【図１】
2018093110.tif 000003
【図２】
2018093110.tif 000004
【図３】
2018093110.tif 000005
【図４】
2018093110.tif 000006
【図５】
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