(57)【要約】【課題】基板の表面にパーティクルが残存することを抑制できる基板処理方法を提供する。【解決手段】本発明による基板処理方法においては、基板の表面に保護液の液膜が形成され、基板を超臨界流体を用いて乾燥させて基板の表面から保護液が除去される。基板を乾燥させた後、基板の表面に残存するパーティクルが除去される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に保護液の液膜を形成することと、
前記基板を超臨界流体を用いて乾燥させて前記基板の表面から前記保護液を除去することと、
前記基板を乾燥させた後、前記基板の表面に残存するパーティクルを除去することと、を備えた、基板処理方法。
【請求項２】
前記パーティクルを除去する際、前記基板が加熱される、前記基板に紫外線が照射される、または前記基板にガスクラスターが照射される、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記基板を乾燥させる際、前記基板は乾燥処理チャンバに収容され、
前記パーティクルを除去する際、前記基板は前記乾燥処理チャンバに収容される、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記パーティクルを除去する際、前記乾燥処理チャンバに高温ガスを供給するとともに前記乾燥処理チャンバから前記高温ガスを排出する、請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記基板を乾燥させる際、前記基板は乾燥処理チャンバに収容され、
前記基板を乾燥させた後、前記基板は、前記乾燥処理チャンバからパーティクル処理チャンバに搬送され、
前記パーティクルを除去する際、前記基板は前記パーティクル処理チャンバに収容される、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記パーティクルを除去する際、前記パーティクル処理チャンバに高温ガスを供給するとともに前記パーティクル処理チャンバから前記高温ガスを排出する、請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記高温ガスの温度は、前記基板を乾燥する際の前記基板の温度よりも高い、請求項４または６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記パーティクルを除去する際、前記パーティクル処理チャンバに設けられたチャンバ用加熱部で前記基板を加熱する、請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記パーティクルを除去する際、前記基板に赤外線を照射する、請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記パーティクルを除去する際、前記基板に紫外線を照射する、請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記パーティクルを除去する際、前記基板にガスクラスターを照射する、請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
【請求項１３】
基板の表面に保護液の液膜を形成する液膜形成部と、
前記基板を超臨界流体を用いて乾燥させて前記基板の表面から前記保護液を除去する乾燥処理部と、
前記乾燥処理部において前記基板の表面に残存するパーティクルを除去するパーティクル処理部と、を備えた、基板処理装置。
【請求項１４】
前記パーティクル処理部は、前記基板を加熱する、前記基板に紫外線を照射する、または前記基板にガスクラスターを照射することにより、前記パーティクルを除去する、請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記乾燥処理部は、前記パーティクル処理部として機能している、請求項１３または１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
前記乾燥処理部は、前記基板を収容する乾燥処理チャンバと、前記乾燥処理チャンバに高温ガスを供給するガス供給部と、前記乾燥処理チャンバから前記高温ガスを排出するガス排出部と、を有している、請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
前記パーティクル処理部は、前記乾燥処理部とは別体に構成されている、請求項１３または１４に記載の基板処理装置。
【請求項１８】
前記パーティクル処理部は、前記基板を収容するパーティクル処理チャンバと、前記パーティクル処理チャンバに高温ガスを供給するガス供給部と、前記パーティクル処理チャンバから前記高温ガスを排出するガス排出部と、を有している、請求項１７に記載の基板処理装置。
【請求項１９】
前記パーティクル処理部は、前記基板を収容するパーティクル処理チャンバと、前記パーティクル処理チャンバに設けられ、前記基板を加熱するチャンバ用加熱部と、を有している、請求項１７に記載の基板処理装置。
【請求項２０】
前記パーティクル処理部は、前記基板を収容するパーティクル処理チャンバと、前記パーティクル処理チャンバに設けられ、前記基板に紫外線を照射する紫外線照射部と、を有している、請求項１７に記載の基板処理装置。
【請求項２１】
前記パーティクル処理部は、前記基板を収容するパーティクル処理チャンバと、前記パーティクル処理チャンバに設けられ、前記基板に赤外線を照射する赤外線照射部と、を有している、請求項１７に記載の基板処理装置。
【請求項２２】
前記パーティクル処理部は、前記基板を収容するパーティクル処理チャンバと、前記パーティクル処理チャンバに設けられ、前記基板にガスクラスターを照射するガスクラスター照射部と、を有している、請求項１７に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理方法、記憶媒体及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造において、半導体ウエハ等の基板に対して薬液洗浄あるいはウエットエッチング等の液処理が行われる。液処理後には、基板を乾燥させて、基板の表面に残留している液体を除去させている。この基板の乾燥工程において、基板表面に形成されるパターンの微細化及び高アスペクト化に伴い、パターンの倒壊がより生じ易くなってきている。この問題に対処するため、近年では、超臨界状態の処理流体（例えば超臨界ＣＯ２）を用いた乾燥方法が用いられつつある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
液処理及び超臨界乾燥処理は、別々の処理ユニットで実行される。処理の流れの一例を以下に示す。まず、液処理ユニット内で、薬液処理、純水リンス処理及び保護液置換処理が順次行われる。保護液としては、例えば、有機溶剤であるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が用いられ、基板の表面全体に保護液の液膜（パドル）が形成される。次に、この液膜が形成された状態で、基板が液処理ユニットから超臨界乾燥処理ユニットまで搬送される。その後、超臨界乾燥処理ユニット内で基板に超臨界乾燥処理が施される。
【０００４】
液処理ユニット内で基板に保護液の液膜が形成されてから超臨界乾燥処理ユニット内で保護液が超臨界流体に置換されるまでの期間に、保護液は揮発していく。この保護液の揮発によって、基板の表面のパターンの凹部内にある保護液の液膜が消失すると、パターンの倒壊が生じるおそれがある。このため、液処理ユニット内で形成される保護液の液膜は、上記期間に液膜の消失が生じない程度の厚さになっている。
【０００５】
しかしながら、基板の表面上の保護液を超臨界乾燥させた後、基板の表面上には微小なパーティクルが残存している場合がある。このため、パーティクルの更なる残存防止が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１７９２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板の表面の表面にパーティクルが残存することを抑制できる基板処理方法、記録媒体及び基板処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の形態によれば、
基板の表面に保護液の液膜を形成することと、
前記基板を超臨界流体を用いて乾燥させて前記基板の表面から前記保護液を除去することと、
前記基板を乾燥させた後、前記基板の表面に残存するパーティクルを除去することと、を備えた、基板処理方法、
が提供される。
【０００９】
本発明の他の実施の形態によれば、
基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して上述の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体、
が提供される。
【００１０】
本発明の他の実施の形態によれば、
基板の表面に保護液の液膜を形成する液膜形成部と、
前記基板を超臨界流体を用いて乾燥させて前記基板の表面から前記保護液を除去する乾燥処理部と、
前記乾燥処理部において前記基板の表面に残存するパーティクルを除去するパーティクル処理部と、を備えた、基板処理装置、
が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板の表面にパーティクルが残存することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施の形態における基板処理システムの概略平面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で示す、基板処理システムの処理ステーションの概略側面図である。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で示す、基板処理システムの処理ステーションの概略前面図である。
【図４】図４は、図１の超臨界乾燥処理ユニットにおける系統を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本実施の形態の基板処理方法の液膜形成工程において、保護液の液膜が形成された状態を示す模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本実施の形態の基板処理方法のウエハ乾燥工程において、処理チャンバ内が超臨界流体で満たされた状態を示す模式図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本実施の形態の基板処理方法のウエハ乾燥工程において、保護液の液膜が超臨界流体に置換された状態を示す模式図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本実施の形態の基板処理方法のウエハ乾燥工程において、ウエハの表面が乾燥した状態を示す模式図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本実施の形態の基板処理方法のパーティクル除去工程において、ウエハの表面からパーティクルが除去される様子を示す模式図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本実施の形態の基板処理方法のパーティクル除去工程において、ウエハの表面からパーティクルが除去された状態を示す模式図である。
【図６】図６は、第１の変形例としての基板処理システムにおけるパーティクル処理ユニットを示す概略断面図である。
【図７】図７は、第２の変形例としての基板処理システムにおけるパーティクル処理ユニットを示す概略断面図である。
【図８】図８は、第３の変形例としての基板処理システムにおけるパーティクル処理ユニットを示す概略断面図である。
【図９】図９は、第４の変形例としての基板処理システムにおけるパーティクル処理ユニットを示す概略断面図である。
【図１０】図１０は、図９のパーティクル処理ユニットのノズル部の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、図９のパーティクル処理ユニットにおいて、ウエハの表面からパーティクルが除去される様子を示す模式図である。
【図１２】図１２は、実施例としてのサンプルＡにおけるパーティクルの除去性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
まず、図１〜図５Ｅを用いて本発明の実施の形態について説明する。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
【００１５】
図１に示すように、基板処理システム１（基板処理装置）は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
【００１６】
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施の形態では半導体ウエハ（以下ウエハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
【００１７】
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。
【００１８】
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。図１〜図３に示すように、処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の液処理ユニット１６Ａ（液膜形成部）及び複数の超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂ（乾燥処理部）と、複数のパーティクル処理ユニット１６Ｃ（パーティクル処理部）と、を備える。
【００１９】
液処理ユニット１６Ａは、基板に所定の液処理（薬液洗浄処理、ウエットエッチング等）を施すように構成されている。例えば、図２に示すように、液処理ユニット１６Ａは、ウエハＷを水平姿勢で保持して鉛直軸線回りに回転させるスピンチャック１６１Ａと、ウエハＷに処理液（薬液、リンス液、保護液（例えばＩＰＡ）等）を供給する１つ以上のノズル１６２Ａとを有している。液処理ユニット１６Ａの構成はこれに限定されるものではなく、最終的に所望の厚さの保護液の液膜をウエハＷの表面に形成できるのであれば、任意の構成を採用することができる。
【００２０】
超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂは、乾燥防止用の保護液の液膜が表面に形成されたウエハＷに対して超臨界流体（例えば超臨界ＣＯ２）を供給することにより、ウエハＷを超臨界流体を用いて乾燥させるように構成されている。例えば、図２に示すように、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂは、ウエハＷを水平姿勢で保持するトレイ１６１Ｂと、トレイ１６１Ｂを密封状態で収容することができる乾燥処理チャンバ１６２Ｂとを有する。
【００２１】
図４に示すように、乾燥処理チャンバ１６２Ｂには、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内に超臨界流体を供給する超臨界流体供給口２０と、乾燥処理チャンバ１６２Ｂから流体を排出するための排出口２１とが設けられている。超臨界流体供給口２０には、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内に超臨界流体を供給するための超臨界流体供給ライン２２が接続されている。排出口２１には、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の流体を排出するための排出ライン２３が接続されている。
【００２２】
超臨界流体供給ライン２２は、超臨界流体供給タンク２４に接続されている。超臨界流体供給タンク２４は、例えば液体ＣＯ２を貯留するＣＯ２ボンベと、このＣＯ２ボンベから供給された液体ＣＯ２を昇圧して超臨界状態とするための、シリンジポンプやダイヤフラムポンプなどからなる昇圧ポンプとを備えている。図４には、これらＣＯ２ボンベや昇圧ポンプを総括的にボンベの形状で示してある。
【００２３】
超臨界流体供給ライン２２には、開閉弁２５、フィルタ２６及び流量調整弁２７が設けられている。このうち、開閉弁２５は、乾燥処理チャンバ１６２Ｂへの超臨界流体の供給、停止に合わせて開閉するようになっている。フィルタ２６は、超臨界流体供給タンク２４から供給される超臨界流体に含まれているパーティクルを除去するためのものである。
流量調整弁２７は、超臨界流体供給タンク２４から乾燥処理チャンバ１６２Ｂに供給される超臨界流体の流量を調節するためのものである。流量調整弁２７は、例えばニードルバルブなどから構成され、超臨界流体供給タンク２４からの超臨界ＣＯ２の供給を遮断する遮断部としても兼用されていてもよい。
【００２４】
排出ライン２３には、減圧弁２８が設けられている。この減圧弁２８は、圧力コントローラ２９に接続されており、この圧力コントローラ２９は、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに設けられた圧力計３０から取得した乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の圧力の測定結果と、予め設定された設定圧力との比較結果に基づいて開度を調整するフィードバック制御機能を備えている。
【００２５】
超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂとしては、例えば、本件の出願人による特許出願に係る特開２０１３−０１２５３８号公報に記載されたものを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００２６】
図１および図３に示すように、搬送部１５は、Ｘ方向に延びる搬送空間１５Ａを有し、搬送空間１５Ａには基板搬送装置（搬送機構）１７が設けられている。搬送空間１５Ａの左側（Ｙ正方向）には複数（図示例では３個）の液処理ユニット１６Ａが鉛直方向（Ｚ方向）に積み重ねられている。そして、搬送空間１５Ａの右側（Ｙ負方向）には複数（図示例では３個）の液処理ユニット１６Ａが、左側の液処理ユニット１６ＡとＹ方向に対面するように積み重ねられている。図１〜図３に示すように、搬送空間１５Ａの左側（Ｙ正方向）であってかつ液処理ユニット１６Ａの後方（Ｘ正方向）には、複数（図示例では３個）の超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂが鉛直方向（Ｚ方向）に積み重ねられている。搬送空間１５Ａの右側（Ｙ負方向）であってかつ液処理ユニット１６Ａの後方（Ｘ正方向）には複数（図示例では３個）の超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂが、左側の超臨界乾燥処理ユニット１６ＢとＹ方向に対面するように積み重ねられている。
【００２７】
基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能である。基板搬送装置１７のウエハ保持機構は、受渡部１４、全ての液処理ユニット１６Ａ及び全ての超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂにアクセス可能であり、これら各部（１４，１６Ａ，１６Ｂ）の間でウエハＷの搬送を行うことができる。
【００２８】
図３に示すように、基板処理システム１の処理ステーション３はハウジング３Ａを有する。ハウジング３Ａ内には、液処理ユニット１６Ａ、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂ及び基板搬送装置１７が収容されている。処理ステーション３内には、ハウジング３Ａの天井板及び床板並びに液処理ユニット１６Ａ及び超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂのケーシングにより囲まれた搬送空間１５Ａが形成されている。この搬送空間１５Ａ内を、基板搬送装置１７によりウエハＷが搬送される。
【００２９】
ハウジング３Ａの天井部には、ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）２２が、搬送空間１５Ａのほぼ全体を上方から覆うように設けられている。ＦＦＵ２２は、下方に向けて搬送空間１５Ａ内に清浄ガス（本例ではフィルタにより濾過されたクリーンルーム内空気からなる清浄空気）を吐出する。つまり、搬送空間１５Ａ内には、上方から下方に向かう清浄空気の流れ（ダウンフロー）が形成される。
【００３０】
図１に示すように、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
【００３１】
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００３２】
本実施の形態におけるパーティクル処理ユニット１６Ｃは、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂにおいて乾燥させたウエハＷを加熱することにより、またはウエハＷに紫外線を照射することにより、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを除去するように構成されている。本実施の形態における超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂは、このようなパーティクル処理ユニット１６Ｃとして機能するように構成されている。
【００３３】
本実施の形態における超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂは、乾燥後のウエハＷを乾燥処理チャンバ１６２Ｂに収容し、ウエハＷを加熱することにより、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを除去するように構成されている。本実施の形態では、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに高温ガスが供給されることによりウエハＷが加熱されるようになっている。すなわち、乾燥処理チャンバ１６２Ｂには、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内に高温ガスを供給するためのガス供給部４０が接続されている。より具体的には、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内に高温ガスを供給するガス供給口４１が設けられている。このガス供給口４１に、ガス供給部４０が接続されている。ガス供給部４０は、ガス供給ライン４２と、ガス供給タンク４３と、ガス加熱部４４と、を含んでいる。
【００３４】
ガス供給ライン４２は、ガス供給口４１に接続されている。このガス供給ライン４２に、上述したガス供給タンク４３が接続されている。ガス供給タンク４３には、パージガスが貯留されている。図４においては、ガス供給タンク４３をボンベの形状で示しているが、ガス供給タンク４３がボンベで構成されていることに限られることはない。
【００３５】
ガス供給ライン４２には、開閉弁４５および上述したガス加熱部４４が設けられている。このうち、開閉弁４５は、乾燥処理チャンバ１６２Ｂへの高温ガス（またはガス加熱部４４へのパージガス）の供給、停止に合わせて開閉するように構成されている。ガス加熱部４４は、例えばヒータなどの抵抗発熱体によってガス供給ライン４２を通るパージガスを加熱するように構成されている。ガス加熱部４４で加熱されたパージガスは、高温ガスとなって乾燥処理チャンバ１６２Ｂに供給される。
【００３６】
乾燥処理チャンバ１６２Ｂに供給される高温ガスの温度は、ウエハＷの乾燥工程時のウエハＷの温度（または乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の温度）よりも高くなっている。例えば、高温ガスの温度は、８０℃以上としてもよく、好ましくは、１００℃以上である。ここで、乾燥工程時の乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の温度は、保護液の沸点未満に設定されていてもよい。このことにより、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内が超臨界状態になる前にウエハＷの表面から保護液が揮発してパターン倒壊が生じることを抑制できる。例えば、保護液がＩＰＡである場合には、大気圧におけるＩＰＡの沸点が８２．４℃であることから、乾燥工程時の乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の温度は、８０℃未満に設定されていてもよい。このため、高温ガスは、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の温度よりも高い温度（例えば、８０℃）に設定されていることが好ましい。乾燥処理チャンバ１６２内の温度は、乾燥処理チャンバ１６２に設けられた図示しないヒータによって制御される。また、高温ガス（またはパージガス）は、乾燥空気または不活性ガス（例えば、窒素ガス）としてもよい。乾燥空気は、水分を実質的に含まない空気であって、ウエハＷの表面に形成されたパターンによって構成されるデバイスの特性が劣化しないと見なせる程度に水分が除去された空気を意味している。
【００３７】
乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の高温ガスは、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに設けられた排出口２１を介して上述した排出ライン２３に排出される。すなわち、本実施の形態では、排出ライン２３と減圧弁２８とが、乾燥処理チャンバ１６２Ｂから高温ガスを排出するガス排出部４６として構成されている。しかしながら、排出ライン２３とは別に、高温ガスを排出するためのガス排出部（例えば、排出ライン２３とは別系統のガス排出ライン）が、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに接続されていてもよい。
【００３８】
上記のように構成された基板処理システム１における基板処理方法について説明する。
【００３９】
まず、搬入工程として、ウエハＷが液処理ユニット１６Ａに搬入される。この場合、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、液処理ユニット１６Ａへ搬入される。
【００４０】
続いて、液処理工程として、ウエハＷが液処理される。この場合、まず、液処理ユニット１６Ａへ搬入されたウエハＷが、スピンチャック１６１Ａに水平姿勢で保持されて鉛直軸線回りに回転させられる。続いて、回転するウエハＷの表面の中心部にノズル１６２Ａから薬液が供給され、ウエハＷに薬液処理が施される。次に、ウエハＷの表面の中心部にノズル１６２Ａからリンス液（例えば純水）が供給され、ウエハＷにリンス処理が施される。なお、液処理ユニット１６Ａで行われる液処理は、任意である。例えば、リンス処理の前に薬液処理を行わずに二流体洗浄処理を行ってもよいし、液処理ユニット１６Ａで行われる液処理をリンス処理から開始してもよい。
【００４１】
次に、液膜形成工程として、ウエハＷの表面に保護液の液膜が形成される。この場合、ウエハＷの表面の中心部にノズル１６２Ａから保護液（例えばＩＰＡ）が供給される。このことにより、ウエハＷの表面（ウエハＷの表面に形成されたパターンの凹部内も含む）にあるリンス液を保護液に置換する置換処理が施される。置換処理の終期（保護液の吐出を停止した後も含む）に、図５Ａに示すように、ウエハＷの表面の全体に保護液（図５Ａおよび図５Ｂにおいて符号Ｌで示す）の液膜が形成される。この場合、ウエハＷの表面に形成されたパターン（図５Ａ〜図５Ｅにおいて符号Ｍで示す）の凹部（図５Ａ〜図５Ｅにおいて符号Ｍａで示す）が保護液で満たされる。保護液の液膜を形成する際、ウエハＷの回転数や、ウエハＷへの保護液の供給量を調節することにより、ウエハＷの表面上の保護液の液膜（保護膜）の厚さを調節することができる。
【００４２】
なお、上述した液処理工程および液膜形成工程において、単一のノズル１６２Ａから薬液、リンス液及び保護液の全てが供給されてもよいし、これらの処理液を別々のノズルから供給してもよい。
【００４３】
液膜形成工程の後、搬送工程として、ウエハＷは、保護液の液膜が形成された状態で液処理ユニット１６Ａから超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂに搬送される。この場合、基板搬送装置１７によってウエハＷを液処理ユニット１６Ａから搬出し、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂに搬入する。搬入に際しては、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂの乾燥処理チャンバ１６２Ｂから引き出されたトレイ１６１Ｂの上に、基板搬送装置１７がウエハＷを置く。そして、ウエハＷを載せたトレイ１６１Ｂが乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内に収容され、乾燥処理チャンバ１６２Ｂが密封される。
【００４４】
次に、乾燥工程として、超臨界流体を用いてウエハＷを乾燥させて、ウエハＷの表面から保護液が除去される。
【００４５】
この場合、まず、超臨界流体供給ライン２２に設けられた開閉弁２５を開くとともに、流量調整弁２７の開度を調節して、超臨界流体供給タンク２４から、予め定められた流量で超臨界流体（例えば超臨界状態にあるＣＯ２）が乾燥処理チャンバ１６２Ｂに導入される。このことにより、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内は、大気圧から超臨界流体の臨界圧以上の圧力まで昇圧し、図５Ｂに示すように、超臨界状態の超臨界流体（図５Ｂおよび図５Ｃにおいて符号Ｒで示す）で満たされる。この際、圧力コントローラ２９が、圧力計３０により計測された圧力値に基づいて、減圧弁２８の開度を調節し、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の圧力が調整される。ウエハＷの表面に形成された保護液の液膜は、超臨界流体と接触して、保護液が超臨界流体に抽出される。この際、超臨界流体は、ウエハＷの表面に形成されたパターンの凹部内にも進入して、パターン内の保護液が抽出される。
【００４６】
乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内で保護液を抽出した超臨界流体の一部は、排出ライン２３に排出される。一方、超臨界流体供給ライン２２から新たな超臨界流体が乾燥処理チャンバ１６２Ｂに供給され続ける。このことにより、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の超臨界流体による保護液の除去が継続される。このようにして、図５Ｃに示すように、ウエハＷの表面（ウエハＷの表面に形成されたパターンの凹部内も含む）上の保護液が超臨界流体に置換される。
【００４７】
保護液が超臨界流体に置換された後、乾燥処理チャンバ１６２Ｂの内部が減圧される。
この場合、超臨界流体供給ライン２２に設けられた開閉弁２５を閉じるとともに、排出ライン２３に設けられた減圧弁２８の開度を大きくする。そして、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の圧力を、大気圧まで下げる。このことにより、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内の超臨界流体は気体状態に変化する。このため、図５Ｄに示すように、パターン倒壊を生じさせることなく、ウエハＷの表面を乾燥させることができる。
【００４８】
好ましくは、保護液は以下の条件を満足する液である。
−  ウエハＷの表面（ウエハＷの表面に形成されたパターンの凹部内も含む）上にある保護液が、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂ内においてウエハＷに供給される超臨界流体で容易に置換されること。
−  液処理ユニット１６Ａから超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂに搬送される間に揮発により容易に消失しないこと。（保護液が超臨界流体で置換される前に、パターンが露出すると、保護液の表面張力によりパターンが倒壊するおそれがある。）
−  保護液を供給する前の工程がリンス工程である場合、ウエハＷの表面（ウエハＷの表面に形成されたパターンの凹部内も含む）上にあるリンス液（例えば純水）が、保護液により容易に置換されること。
【００４９】
本実施の形態では、上記の条件を満足する保護液としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いているが、上記の条件を満足し、かつウエハＷに悪影響を与えることがないならば、任意の液を保護液として用いることができる。例えば、保護液としては、２−プロパノール等のアルコール類、ＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、ＨＦＥ（ハイドロフロオロエーテル）、ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）の単体、並びに、これらの化合物にＩＰＡを含めた化合物群から選択される少なくとも２つの化合物を含む混合物を用いることができる。
【００５０】
ここで、図５Ｄに示すように、乾燥工程の後、ウエハＷの表面上の保護液は除去されているが、ウエハＷの表面にパーティクルＰが残存している場合がある。このため、本実施の形態では、このようなパーティクルＰを除去するための処理を行う。
【００５１】
すなわち、乾燥工程の後、パーティクル除去工程として、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを除去するための処理が行われる。ここでは、パーティクルＰを除去するための処理として、ウエハＷを加熱する処理が行われる。本実施の形態におけるパーティクル除去工程では、乾燥工程後のウエハＷは、乾燥処理チャンバ１６２Ｂから搬出されることなく、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内に引き続き収容されている。
【００５２】
この場合、まず、ガス供給部４０のガス供給ライン４２に設けられた開閉弁４５を開く。このことにより、ガス供給タンク４３からパージガスが乾燥処理チャンバ１６２Ｂに供給される。パージガスは、ガス加熱部４４で加熱されて高温ガスとなって、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに導入される。乾燥処理チャンバ１６２Ｂに導入された高温ガスは、乾燥処理チャンバ１６２Ｂから排出ライン２３に排出される。
【００５３】
この間、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに収容されているウエハＷが高温ガスによって加熱され、ウエハＷの表面に残存しているパーティクルＰが加熱される。このことにより、図５Ｅに示すように、ウエハＷ上のパーティクルＰが揮発していく。ウエハＷの表面から揮発したパーティクルＰの成分は、図５Ｅの太線矢印に示すように高温ガスに同伴して排出ライン２３に排出される。
【００５４】
乾燥処理チャンバ１６２Ｂに対する高温ガスの供給および排出を続けることにより、図５Ｆに示すように、ウエハＷの表面（ウエハＷの表面に形成されたパターンの凹部内も含む）からパーティクルＰが除去される。
【００５５】
ここで、上述したように、乾燥工程の後であっても、パーティクル除去工程の前では、ウエハＷの表面にはパーティクルＰが残存し得る。このパーティクルＰの多くは、炭素を成分として含有している揮発性の有機物として、フィルタ２６（図４参照）で除去されずに保護液中に含まれていたものである。このため、ウエハＷの表面を加熱することにより、パーティクルＰが加熱されて揮発すると考えられる。この際、ウエハＷの温度を、ウエハＷの乾燥工程時におけるウエハＷの温度よりも高くすることで、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを効率良く揮発させることができる。例えば、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに供給される高温ガスの温度は、８０℃以上であり、好ましくは、１００℃以上である。パーティクルＰの除去を促進させるためには、高温ガスの温度は高い方が有利である。しかしながら、パターンを形成する金属材料が劣化して、パターンによって構成されるデバイスの特性が劣化する可能性もある。このため、高温ガスの温度は、デバイス特性が劣化しない程度の温度以下にすることが望ましい。
【００５６】
パーティクル除去工程の後、ウエハＷを載せたトレイ１６１Ｂが乾燥処理チャンバ１６２Ｂから引き出される。引き出されたウエハＷは、基板搬送装置１７がトレイ１６１Ｂから取り去り、受渡部１４まで搬送する。受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
【００５７】
このように本実施の形態によれば、保護液の液膜が形成されていたウエハＷを乾燥させたて保護液を除去した後、ウエハＷを加熱する。このことにより、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを加熱して揮発させることができる。このため、ウエハＷの表面からパーティクルＰを除去することができ、パーティクルＰがウエハＷの表面に残存することを抑制できる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、ウエハＷは、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂの乾燥処理チャンバ１６２Ｂに収容されて、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰが除去される。このことにより、乾燥工程の後に乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内にウエハＷを収容した状態でパーティクルＰを除去することができ、ウエハＷの搬送を不要にできる。このため、基板処理システム１におけるスループットの低下を抑制することができ、ウエハＷの処理効率の低下を抑制できる。また、パーティクルＰの除去を、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内で行うことができるため、基板処理システム１の構成が複雑化することを抑制でき、装置コストの増大を抑制できる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに高温ガスが供給される。このことにより、ウエハＷを高温ガスで加熱することができ、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを加熱して揮発させることができる。また、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに供給された高温ガスは、乾燥処理チャンバ１６２Ｂから排出される。このことにより、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内のウエハＷの表面から除去されたパーティクルＰの成分を、高温ガスに同伴させて排出ライン２３に排出することができる。このため、揮発したパーティクルＰの成分が、ウエハＷの表面に固体となって付着することを防止できる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに供給される高温ガスの温度が、ウエハＷを乾燥する際のウエハＷの温度よりも高くなっている。このことにより、ウエハＷの乾燥時に揮発しきれずにウエハＷの表面に残存しているパーティクルＰを効率良く揮発させることができる。このため、ウエハＷの表面からパーティクルＰを効率良く除去することができる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、高温ガスが、乾燥空気または不活性ガスになっている。
高温ガスに乾燥空気を用いる場合には、高温ガスに水分が含まれることを抑制できる。このことにより、ウエハＷの表面に残存しているパーティクルＰを効率良く揮発させることができる。また、高温ガスに不活性ガスを用いる場合には、高温ガスに水分や酸素が含まれることを抑制できる。このため、乾燥空気の場合と同様にパーティクルＰを効率良く揮発させることができるとともに、ウエハＷの表面に形成されたパターンを形成する金属材料が酸化されて、パターンによって構成されるデバイス特性が低下することを抑制できる。
【００６２】
なお、上述した本実施の形態においては、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂが、パーティクル処理ユニット１６Ｃとして機能し、乾燥処理チャンバ１６２Ｂ内に収容されて、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを除去する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、パーティクル処理ユニット１６Ｃが、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂとは別体に構成されていてもよい。例えば、パーティクル処理ユニット１６Ｃは、ウエハＷを収容するパーティクル処理チャンバ１６１Ｃを有し、このパーティクル処理チャンバ１６１ＣにウエハＷを収容して、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを除去するように構成されていてもよい。この場合、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内において、ウエハＷを加熱してもよく、ウエハＷに紫外線を照射してもよく、またはウエハＷにガスクラスターを照射してもよい。パーティクル処理ユニット１６Ｃは、図３に示す処理ステーション３のハウジング３Ａ内に収容され、基板搬送装置１７のウエハ保持機構がアクセス可能になっていることが好ましい。
【００６３】
ウエハＷを加熱する場合の一例（第１の変形例）を、図６を用いて説明する。図６に示す例では、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃに高温ガスを供給して、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃに収容されたウエハＷが加熱される。図６に示すパーティクル処理チャンバ１６１Ｃには、ウエハＷが載置されるウエハ載置台１６２Ｃが設けられている。また、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃには、図４と同様の構成をそれぞれ有するガス供給部４０およびガス排出部４６が接続されている。図６に示すガス供給部４０およびガス排出部４６は、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃに対する高温ガスの供給および排出を行うことができれば、図４とは異なる構成にしてもよい。
【００６４】
図６に示す例においては、乾燥工程の後、基板搬送装置１７は、乾燥処理チャンバ１６２Ｂから引き出されたトレイ１６１ＢからウエハＷを取り去り、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃに搬送する。例えば、図示しないが、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃに開口部が設けられて、この開口部からウエハＷを搬入するようにしてもよい。開口部には、開閉可能なシャッターが設けられていてもよい。基板搬送装置１７は、開口部からパーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内にウエハＷを搬入すると、ウエハ載置台１６２Ｃに載置する。なお、ウエハ載置台１６２Ｃに、真空吸着式や機械式等でウエハＷを保持する保持機構が設けられていてもよい。
【００６５】
次に、パーティクル除去工程として、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを除去するための処理が行われる。図６に示す例では、ガス供給部４０のガス供給部４０のガス供給ライン４２からパーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内に高温ガスが導入されるとともに、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃに導入された高温ガスが排出ライン２３に排出される。この間、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃに収容されているウエハＷが高温ガスによって加熱され、ウエハＷの表面に残存しているパーティクルＰが加熱される。このことにより、ウエハＷ上のパーティクルＰが揮発し、ウエハＷの表面（ウエハＷの表面に形成されたパターンの凹部内も含む）からパーティクルＰが除去される。
【００６６】
パーティクル除去工程の後、基板搬送装置１７が、パーティクル処理チャンバ１６１ＣからウエハＷを搬出し、受渡部１４まで搬送する。
【００６７】
ウエハＷを加熱する場合の他の例（第２の変形例）として、図７に示すように、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂとは別体に構成されたパーティクル処理チャンバ１６１Ｃに、ウエハＷを加熱するチャンバ用ヒータ５０（チャンバ用加熱部）が設けられて、このチャンバ用ヒータ５０でパーティクル処理チャンバ１６１Ｃの内部を加熱し、ウエハＷを加熱するようにしてもよい。このことにより、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを加熱して揮発させることができる。例えば、チャンバ用ヒータ５０は、図７に示すようにウエハ載置台１６２Ｃに内蔵されていてもよい。
【００６８】
図７に示す例では、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃには、ガス供給部４０およびガス排出部４６が接続されている。このため、揮発したパーティクルＰをパージガスに同伴させて排出ライン２３に排出し、揮発したパーティクルＰの成分が、ウエハＷの表面に固体となって付着することを防止できる。なお、パーティクルＰはチャンバ用ヒータ５０で加熱されるため、ガス供給タンク４３から供給されるパージガスの加熱を不要にすることができる。このため、パージガスの温度を常温とし、図７に示すガス供給部４０は、図４に示すガス供給ライン４２からガス加熱部４４が取り除かれた構成としてもよい。しかしながら、図４に示すガス供給部４０と同様にガス加熱部４４が設けられて、パージガスを加熱してなる高温ガスをパーティクル処理チャンバ１６１Ｃに供給するようにしてもよい。また、パージガスは、図４に示す高温ガスと同様に、乾燥空気または不活性ガスであってもよい。図７に示すガス排出部４６は、図４に示すガス排出部４６と同様の構成としてもよい。図７に示すパーティクル処理チャンバ１６１Ｃの他の構成は、図６に示すパーティクル処理チャンバ１６１Ｃと同様の構成としてもよい。
【００６９】
なお、図７に示すチャンバ用ヒータ５０は、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂがパーティクル処理ユニット１６Ｃとして機能するように構成されている場合には、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂの乾燥処理チャンバ１６２Ｂに設けられていてもよい。この場合、このチャンバ用ヒータで乾燥処理チャンバ１６２Ｂの内部を加熱し、ウエハＷを加熱することができる。そして、ウエハＷの表面に残存しているパーティクルＰを加熱して揮発させることができる。この場合のガス供給部４０は、図７に示すガス供給部４０と同様の構成にしてもよい。
【００７０】
ウエハＷに紫外線を照射する場合の一例（第３の変形例）として、図８に示すように、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂとは別体に構成されたパーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内に、ウエハＷの表面に紫外線を照射する紫外線ランプ６０（紫外線照射部）が設けられていてもよい。図８に示す例では、紫外線ランプ６０は、ウエハ載置台１６２Ｃに載置されたウエハＷの上方に配置されている。また、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃには、図７と同様にガス供給部４０およびガス排出部４６が接続されている。また、図８に示すパーティクル処理チャンバ１６１Ｃの他の構成は、図６や図７に示すパーティクル処理チャンバ１６１Ｃと同様の構成としてもよい。
【００７１】
ウエハ載置台１６２Ｃに載置されたウエハＷの表面に対して、紫外線ランプ６０から紫外線を照射することにより、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰに紫外線を照射することができる。このため、パーティクルＰを揮発させて除去することができる。すなわち、紫外線が、パーティクルＰである揮発性有機物に照射されると、有機物が分解されて低分子化される。低分子化された有機物は、揮発性が増す。このため、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰが揮発しやすくなり、パーティクルＰを加熱しなくてもウエハＷの表面からパーティクルＰを除去することができる。ウエハＷの表面から除去されたパーティクルＰの成分は、パージガスに同伴させて排出ライン２３に排出される。このことにより、揮発したパーティクルＰの成分が、ウエハＷの表面に固体となって付着することを防止できる。図８に示す例では、ウエハＷが加熱されないため、ウエハＷの表面上のパターンを形成する金属材料の劣化を防止し、パターンによって構成されるデバイスの特性が劣化することを防止できる。
【００７２】
なお、図８に示す例においては、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内に設けられた紫外線ランプ６０は赤外線ランプ７０（赤外線照射部）に置き換えることもできる。この場合、ウエハＷを加熱することでパーティクルＰを除去する例となる。赤外線ランプ７０からウエハ載置台１６２Ｃに載置されたウエハＷの表面に赤外線が照射されることにより、ウエハＷを加熱することができる。このため、ウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを加熱して揮発させ、除去することができる。
【００７３】
また、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂがパーティクル処理ユニット１６Ｃとして機能するように構成されている場合には、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂの乾燥処理チャンバ１６２Ｂに、図８に示す紫外線ランプ６０または赤外線ランプ７０が設けられていてもよい。この場合においても、上述したようにウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを除去することができる。なお、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに紫外線ランプ６０または赤外線ランプ７０が設けられる場合、ガス供給部４０は、図７や図８に示すガス供給部４０と同様の構成にしてもよい。
【００７４】
ウエハＷにガスクラスターを照射する場合の一例（第４の変形例）を、図９〜図１１を用いて説明する。図９に示す例では、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂとは別体に構成されたパーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内に、ウエハＷの表面にガスクラスターを照射するノズル部８０（ガスクラスター照射部）が設けられている。
【００７５】
ノズル部８０について図９を用いて説明する。図９におけるパーティクル処理チャンバ１６１Ｃは真空容器として構成されている。パーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内には、ウエハＷを水平な姿勢で載置するための載置台８１が設けられている。また、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃには、搬送口８２と、搬送口８２の開閉を行うためのゲートバルブ８３とが設けられている。
【００７６】
例えば、搬送口８２の側においてパーティクル処理チャンバ１６１Ｃの床面には、載置台８１に形成された貫通孔を貫通するように支持ピン（図示省略）が設けられている。載置台８１の下方には、前記支持ピンを昇降させる図示しない昇降機構が設けられている。前記支持ピンと昇降機構とは、図示しない基板搬送装置と載置台８１との間でウエハＷの受け渡しを行う役割を果たす。パーティクル処理チャンバ１６１Ｃの床面には、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内の雰囲気を排気するための排気路８４の一端が接続されている。この排気路８４の他端には真空ポンプ８５が接続されている。排気路８４には、例えばバタフライバルブなどの圧力調整部８６が設けられている。
【００７７】
載置台８１は、駆動部８７により水平方向に移動可能に構成されている。駆動部８７は、載置台８１の下方における洗浄処理室３１の底面において水平に延びるＸ軸レール８７ａと、Ｘ軸レール８７ａに直交する方向に水平に延びるＹ軸レール８７ｂと、を含んでいる。Ｙ軸レール８７ｂは、搬送口８２に近い側から遠い側（図９の左右方向）に沿って延びている。Ｘ軸レール８７ａは、図９における紙面に垂直な方向に延びている。Ｘ軸レール８７ａは、Ｙ軸レール８７ｂに沿って移動可能に構成されている。このＸ軸レール８７ａの上方に、昇降機構８８を介して上述した載置台８１が設けられている。このようにして、載置台８１は、駆動部８７によりＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動可能に構成されるとともに、昇降機構８８により昇降可能に構成されている。なお載置台８１には、載置台８１に載置されたウエハＷの温調を行うための図示しない温調機構が設けられている。
【００７８】
パーティクル処理チャンバ１６１Ｃの天井面における中央部には、上方に向かって突出する突出部８９が形成されている。この突出部８９には、ガスクラスターを照射するためのノズル部８０が設けられている。ノズル部８０には、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内の雰囲気よりも圧力が高い領域から洗浄用ガスが供給されるように構成されており、ノズル部８０は、供給された洗浄用ガスをパーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内のウエハＷに向けて照射し、断熱膨張により洗浄用ガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成させるように構成されている。
【００７９】
ノズル部８０は、図１０に示すように、概略円筒状に形成された圧力室８０ａを含んでいる。この圧力室８０ａの下端部に、オリフィス部８０ｂが形成されている。このオリフィス部８０ｂには下方に向かうにつれて拡径するガス拡散部８０ｃが接続されている。
【００８０】
ノズル部８０は、ガスクラスターをウエハＷの表面に垂直に照射するように構成されている。ここで「垂直」とは、例えば、図１０に示すように、ノズル部８０の長さ方向（上下方向）の中心軸ＣＬと載置台８１の載置面（ウエハＷの表面）とのなす角θが、９０°±１５°の範囲にある状態を意味する。
【００８１】
図９に示すように、ノズル部８０の圧力室８０ａの上端部には、ガス供給路９０の一端が接続されている。ガス供給路９０は、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃの突出部８９から上方に延びており、分岐点において第１の分岐路９１ａ及び第２の分岐路９１ｂに分岐されている。ガス供給路９０において分岐点と圧力室８０ａとの間には圧力調整バルブ９２が設けられているとともに、圧力検出部９３が設けられている。この圧力検出部９３は、ガス供給路９０内の圧力を検出するように構成されている。
【００８２】
第１の分岐路９１ａには、開閉バルブ９４ａ及び流量調整部９５ａが設けられており、第１の分岐路９１ａの他端に、ＣＯ２ガス供給源９６ａが接続されている。第２の分岐路９１ｂには、開閉バルブ９４ｂ及び流量調整部９５ｂが設けられており、第２の分岐路９１ｂの他端に、Ｈｅガス供給源９６ｂが接続されている。
【００８３】
ＣＯ２（二酸化炭素）ガスは洗浄用ガスであり、この洗浄用ガスがノズル部８０から照射されることによりガスクラスターが形成される。Ｈｅ（ヘリウム）ガスはガスクラスターを形成しにくいが、後述するように、ノズル部８０に供給することで、パーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内におけるＣＯ２ガスの分圧を下げることができる。このため、Ｈｅガスを用いることには、ガスクラスターとＣＯ２ガス分子との衝突を妨げる働きと、ＣＯ２から生成されるガスクラスターの速度を向上させる働きと、がある。上述した圧力検出部９３により検出された圧力値に基づいて、上述した制御部１８が圧力調整バルブ９２の開度を調整し、圧力室８０ａ内のガス圧力が制御される。圧力検出部９３は、圧力室８０ａ内の圧力を検出するもように構成されていてもよい。
【００８４】
また、圧力検出部９３により検出された圧力値に基づく圧力調整は、ＣＯ２ガス用の流量調整部９５ａおよびＨｅガス用の流量調整部９５ｂにてガス流量を調整して行ってもよい。更にまた、各ガスの開閉バルブ９４ａ、９４ｂと圧力調整バルブ９２の間に例えばガスブースターのような昇圧機構を用いて供給圧力を上昇させ、圧力調整バルブ９２で調整してもよい。
【００８５】
図９に示す例においては、ウエハＷは、基板搬送装置によりパーティクル処理ユニット１６Ｃのパーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内に搬入され、上述した図示しない支持ピンと基板搬送装置との協働作用により載置台８１に載置される。より具体的には、基板搬送装置１７（図１参照）で搬送されてきたウエハＷは、常圧雰囲気と真空雰囲気とを切替可能なロードロック室（図示せず）に搬入され、このロードロック室から、真空雰囲気にてウエハＷの搬送を行う基板搬送装置によって、真空容器として構成されたパーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内に搬入される。次いで、駆動部８７により水平方向の位置決めが行われ、ウエハＷの表面におけるガスクラスターの照射開始位置がノズル部８０のガスクラスターの照射位置（真下位置）になるように移動する。例えば、ガスクラスターの照射位置はウエハＷの周縁部であってもよい。
【００８６】
しかる後、ウエハＷにおける照射開始位置に向けて、ノズル部８０からＣＯ２ガスとＨｅガスとの流量比１：１の混合ガスを吐出してガスクラスターが生成される。ノズル部８０におけるオリフィス部８０ｂの上流側を一次側、下流側を二次側とすると、ノズル部８０の一次側の圧力である供給圧力は、０．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａが好ましく、０．９ＭＰａ〜５．０ＭＰａがより好ましく、例えば４ＭＰａに設定される。また、ノズル部８０の二次側であるパーティクル処理チャンバ１６１Ｃ内の処理雰囲気の圧力は最大２００Ｐａの圧力に設定される。
【００８７】
流量調整部９５ａ、９５ｂによりＣＯ２ガス及びＨｅガスの流量は、予め設定した流量に調整され、圧力調整バルブ９２、開閉バルブ９４ａ、９４ｂが開かれて、ＣＯ２ガス及びＨｅガスの混合ガスがノズル部８０に供給される。ＣＯ２ガスは、圧力の高いノズル部８０から、圧力の低いパーティクル処理チャンバ１６１Ｃの処理雰囲気に供給されると、急激な断熱膨張により凝縮温度以下に冷却されるため、図１０に示すように、分子１０１同士がファンデルワールス力により互いに結合して、分子１００の集合体であるガスクラスター１０１が生成される。
【００８８】
ガスクラスター１０１は、ノズル部８０からウエハＷに向かって垂直に照射され、図１１に示すようにウエハＷの表面に形成されたパターン（図１１に示す符号Ｍ）の凹部（図１１に示す符号Ｍａ）内に入り込む。当該凹部内で、ガスクラスター１０１の一部は、パーティクルＰに衝突する。この衝突時の衝撃で、パーティクルＰがウエハＷ（またはウエハＷ上のパターン）から剥離され、吹き飛ばされる。また、ガスクラスター１０１がパーティクルＰに直接衝突しない場合であっても、ウエハＷに衝突することにより、その衝撃でパーティクルＰがウエハＷ（またはパターン）から剥離されて、吹き飛ばされる。そして、パーティクルＰは、凹部から飛び出して、排気路８４を介してパーティクル処理チャンバ１６１Ｃの外部へ除去される。
【００８９】
一方、ウエハＷ上のパターンの集積度が高くなっていることから、互いに隣接する凹部同士の間の凸部の寸法は小さくなっているが、ガスクラスターは、ウエハＷの表面に対して垂直に照射されるため、当該凸部の倒壊、いわゆるパターン倒れが抑制される。その後、ノズル部８０からガスクラスターの照射を行った状態で、載置台８１を水平方向に移動させて、ウエハＷの表面におけるガスクラスターの照射位置を順次移動させる。これによりウエハＷの表面全体にガスクラスターが照射され、ウエハＷの表面全体に付着しているパーティクルＰが除去される。また、ノズル部８０に供給される洗浄用ガスとして、ＣＯ２ガスとＨｅガスとの混合ガスを用いているため、ガスクラスターの運動エネルギが大きくなり、パーティクルの除去効率を高めることができる。
【００９０】
なお、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂがパーティクル処理ユニット１６Ｃとして機能するように構成されている場合には、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂの乾燥処理チャンバ１６２Ｂに、図９に示すノズル部８０（ガスクラスター照射部）が設けられていてもよい。この場合においても、上述したようにウエハＷの表面に残存するパーティクルＰを除去することができる。この場合、乾燥処理チャンバ１６２Ｂに図９と同様なガス供給路９０が接続されるようにしてもよい。
【００９１】
また、パーティクル処理ユニット１６Ｃは、超臨界乾燥処理ユニット１６Ｂが収容されている基板処理システム１とは異なる他の基板処理システムに収容されていてもよい。この場合には、超臨界乾燥処理ユニット１６ＢでウエハＷの乾燥工程を行った後、ウエハＷを当該他の基板処理システムのパーティクル処理ユニット１６Ｃに搬送することで、パーティクル除去工程を行うことができる。
【００９２】
また、第４の変形例におけるパーティクル処理ユニット１６Ｃとしては、例えば、本件の出願による特許出願に係る特開２０１５−０２６７４５号公報に記載されたものをもちいることができるが、これに限定されるものではない。
【００９３】
本発明は上記実施の形態及び変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態及び変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態及び変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【実施例】
【００９４】
表面にパターンが形成されたウエハＷをサンプルとして用いて、パーティクルの除去性能を確認するための実験を行った。ここでは、３つの実施例（実施例１〜実施例３）について、実験を行った。実施例１は、図７に示す第２の変形例におけるチャンバ用ヒータ５０を用いた例である。実施例２は、図８に示す第３の変形例における紫外線ランプ６０を用いた例であり、実施例３は、図９〜図１１に示す第４の変形例におけるノズル部８０（ガスクラスター照射部）を用いた例である。
【００９５】
各実施例では、まず、超臨界流体を用いてウエハＷの乾燥工程後にウエハＷの表面に残存しているパーティクル数（Ｎ１）を計測した。その後、パーティクル除去工程を行い、ウエハＷの表面に残存しているパーティクル数（Ｎ２）を計測した。そして、Ｎ１およびＮ２からパーティクルの除去効率（＝（Ｎ１−Ｎ２）／Ｎ１）を求めた。その結果を、図１２に示す。
【００９６】
図１２に示すように、実施例１−３のいずれにおいても、パーティクル除去効率が、０％よりも大きい数値となった。このことにより、パーティクルの除去工程を行うことにより、ウエハＷの表面からパーティクルＰを効率良く除去できることが確認できた。とりわけ、実施例３では、パーティクルの除去効率が高くなっている。このことにより、ノズル部８０を用いてウエハＷの表面にガスクラスター１０１を照射することにより、ウエハＷの表面からより一層効率良くパーティクルＰを除去できることが確認できた。なお、図１２では、チャンバ用ヒータ５０を用いた例と、紫外線ランプ６０を用いた例と、ノズル部８０（ガスクラスター照射部）を用いた例について示しているが、これ以外のパーティクル除去工程を行った場合であっても、同様にパーティクルＰを効率良く除去できると言える。
【符号の説明】
【００９７】
１        基板処理システム
１６Ａ    液処理ユニット
１６Ｂ    超臨界乾燥処理ユニット
１６２Ｂ  乾燥処理チャンバ
１６Ｃ    パーティクル処理ユニット
１６１Ｃ  パーティクル処理チャンバ
４０      ガス供給部
４６      ガス排出部
５０      チャンバ用ヒータ
６０      紫外線ランプ
７０      赤外線ランプ
８０      ノズル部
１００    ガスクラスター
Ｌ        保護液
Ｐ        パーティクル
Ｗ        ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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