(57)【要約】【課題】高圧流体に助剤を溶解した処理流体を用いた被処理体に対する表面処理中に、処理圧力の変動により液滴として析出した助剤により表面処理が損なわれるのを防止する。【解決手段】圧力容器１の処理チャンバー１１と貯留部４とを連通する高圧配管１２には圧力調整弁１３が設けられ、圧力調整弁１３の開閉により処理チャンバー１１内の処理圧力が調整される。処理チャンバー１１の下方に液滴除去槽５３が配設され、この液滴除去槽５３と処理チャンバー１１とはドレン用配管５１により連通され、ドレン用配管５１に液滴除去弁５２が設けられている。そして、処理チャンバー１１において表面処理を実行中に、コントローラ１００により、液滴除去弁５２の開閉が圧力調整弁１３の開閉に同期して制御される。このため、液滴として析出した薬液は、ドレン用配管５１及び液滴除去弁５２を通って自重で処理チャンバー１１から液滴除去槽５３に排出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧流体に助剤を溶解した処理流体を被処理体の表面に接触させて前記被処理体の表面に対して所定の表面処理を施すための処理チャンバーを内部に有する圧力容器と、
前記処理チャンバーに接続され、前記処理チャンバー内の圧力を調整するための圧力調整弁と、
前記処理チャンバーの下端に接続されたドレン用配管と、
前記ドレン用配管に設けられた液滴除去弁と、
前記圧力調整弁の開閉を制御して前記表面処理の実行中における前記処理チャンバー内の処理圧力を変動させる第１制御手段と、
前記圧力調整弁の開閉に同期して前記液滴除去弁の開閉を制御する第２制御手段と
を備えたことを特徴とする高圧処理装置。
【請求項２】
前記第１制御手段は、前記表面処理の実行中における前記処理チャンバー内の処理圧力を、予め定められた第１圧力値と該第１圧力値より低い第２圧力値との間で変動させるもので、
前記処理流体は、前記第１圧力値における前記助剤の前記高圧流体に対する溶解度の近傍まで前記助剤が前記高圧流体に溶解されて構成されている請求項１記載の高圧流体処理装置。
【請求項３】
前記圧力容器には、前記処理チャンバーから前記処理流体を流出するための流出用配管が接続され、
前記圧力調整弁は、前記流出用配管に設けられている請求項１または２記載の高圧処理装置。
【請求項４】
前記第２制御手段は、前記液滴除去弁の開制御を前記圧力調整弁の開制御に対して所定時間だけ遅延して開始する請求項３記載の高圧処理装置。
【請求項５】
前記処理チャンバーの下方に配設され、前記ドレン用配管を介して前記処理チャンバーの下端に連通し、その上半部には前記処理流体を流出するための流出用配管が接続された液滴除去槽をさらに備え、
前記圧力調整弁は前記流出用配管に設けられ、
前記第２制御手段は、前記圧力調整弁の開閉制御と同時に前記液滴除去弁の開閉制御を行う請求項１または２記載の高圧処理装置。
【請求項６】
圧力容器内に設けられた処理チャンバーに装入されている被処理体の表面に、高圧流体に助剤を溶解した処理流体を接触させて、前記被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す表面処理工程と、
前記表面処理の実行中に、前記処理チャンバーに接続された圧力調整弁の開閉を制御して前記処理チャンバー内の処理圧力を変動させる圧力変動工程と、
前記処理チャンバーの下端に接続されたドレン用配管に設けられた液滴除去弁の開閉を前記圧力調整弁の開閉に同期して制御する弁制御工程と
を備えたことを特徴とする高圧処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧流体、例えば亜臨界状態または超臨界状態の高圧流体を用いて、基板などの被処理体の表面に所定の表面処理（洗浄処理、リンス処理や乾燥処理など）を施す高圧処理技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスの中でレジストを用いてパターン形成する場合、パターン形成後に不要となるレジストや、エッチングの時に生成して基板上に残存してしまうエッチングポリマー等の不要物・汚染物質を基板から除去するための洗浄工程が必須工程となる。そこで、高圧流体を基板などの被処理体の表面に接触させて該被処理体に対して洗浄処理などの表面処理を施す高圧処理装置が知られている（特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
例えば特許文献１記載の高圧処理装置では、基板全面をリンス液で覆った状態で基板を高圧容器に搬送し、表面張力によって残留する以外のリンス液を基板上から除去し、残存するリンス液を液化炭酸ガスで置換した後、超臨界状態に移行させて基板表面を乾燥させる。ここで、基板上から除去したリンス液は廃液タンクに排出するようにしている。また、例えば特許文献２記載の高圧処理装置では、洗浄槽に被洗浄物を収容し、洗浄槽内で超臨界状態の二酸化炭素を循環させることで、被洗浄物に付着している汚染物を洗浄する。ここで、汚染物は洗浄槽の下部の滞留部に溜め、必要に応じて適宜抜き出すようにしている。また、例えば特許文献３記載の高圧処理装置では、被洗浄物を洗浄・乾燥処理チャンバーに収容し、二酸化炭素流体を予め超臨界状態に移行させた状態で洗浄・乾燥処理チャンバーに導入し、被洗浄物の洗浄・乾燥を行う。ここで、被洗浄物からの不要物などは廃液回収装置に回収するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１６７５８号公報（段落００２４）
【特許文献２】特開２００３−１１７５０４号公報（段落００２９）
【特許文献３】特開２００６−１３０４１８号公報（段落００３９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、超臨界二酸化炭素などの高圧流体は、単独では溶解能力が一般の液体に比べて小さい。したがって、高圧流体を用いて被処理体に洗浄処理などの表面処理を施す際には、溶質（例えば不要物や汚染物質）の溶解度や選択性を向上して表面処理を促進するために、高圧流体単独ではなく、アルコールなどの助剤を高圧流体に溶解した処理流体を用いることが多い。
【０００６】
しかしながら、高圧流体への助剤の溶解量が少ないと、助剤における活性種の効果（例えば汚染物質の溶解）が十分に発揮されないという問題がある。これは、例えば超臨界二酸化炭素では誘電率が低いことから（１．４〜１．５）、溶解している助剤において活性種の解離が十分に行われていないためであると考えられる。したがって、解離状態にある活性種を増加させて活性種の効果を十分に発揮させるためには、助剤を高圧流体に対する溶解度近傍まで溶解させた処理流体、すなわち飽和溶液とした処理流体を使用することが好ましい。
【０００７】
一方、高圧流体を用いた表面処理では、被処理体が装入されている処理チャンバー内の処理圧力を予め定められた所定圧力値に保持して表面処理を行う。ここで、表面処理の実行中に、処理チャンバー内の処理圧力を所定圧力値から低下させる動作と所定圧力値に復帰させる動作とを繰り返して、処理圧力を変動することが行われる。これは、圧力変動によって、被処理体に対して物理的な衝撃を与えるとともに、処理チャンバー内で高圧流体を撹拌することにより、表面処理を促進するためである。
【０００８】
ところが、処理圧力が所定圧力値から低下すると、高圧流体に対する助剤の溶解度が所定圧力値のときに比べて低下する。したがって、助剤を例えば所定圧力値における溶解度近傍まで溶解させて飽和溶液としていた場合には、処理圧力が所定圧力値から低下したときに助剤が液滴として析出することとなる。そして、この析出した助剤が処理チャンバー内に溜って被処理体に再付着したり、また一回の処理中にまたは複数処理毎に助剤が析出すると処理チャンバーにたまってきて被処理体が浸漬するなど、被処理体に対する表面処理が損なわれる虞がある。これに対して、上記特許文献１〜３に記載の装置では、いずれも表面処理の実行中における助剤の析出については考慮されていない。したがって、析出した助剤により被処理体に対する表面処理が損なわれるのを防止することは困難である。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高圧流体に助剤を溶解した処理流体を用いた被処理体に対する表面処理の実行中に、処理圧力の変動により析出した助剤によって被処理体に対する表面処理が損なわれるのを未然に防止することができる高圧処理装置および高圧処理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】
【００１０】
この発明にかかる高圧処理装置は、上記目的を達成するため、高圧流体に助剤を溶解した処理流体を被処理体の表面に接触させて被処理体の表面に対して所定の表面処理を施すための処理チャンバーを内部に有する圧力容器と、処理チャンバーに接続され、処理チャンバー内の圧力を調整するための圧力調整弁と、処理チャンバーの下端に接続されたドレン用配管と、ドレン用配管に設けられた液滴除去弁と、圧力調整弁の開閉を制御して表面処理の実行中における処理チャンバー内の処理圧力を変動させる第１制御手段と、圧力調整弁の開閉に同期して液滴除去弁の開閉を制御する第２制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、この発明にかかる高圧処理方法は、上記目的を達成するため、圧力容器内に設けられた処理チャンバーに装入されている被処理体の表面に、高圧流体に助剤を溶解した処理流体を接触させて、被処理体の表面に対して所定の表面処理を施す表面処理工程と、表面処理の実行中に、処理チャンバーに接続された圧力調整弁の開閉を制御して処理チャンバー内の処理圧力を変動させる圧力変動工程と、処理チャンバーの下端に接続されたドレン用配管に設けられた液滴除去弁の開閉を圧力調整弁の開閉に同期して制御する弁制御工程とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
このように構成された発明（高圧処理装置および高圧処理方法）によれば、表面処理の実行中に処理チャンバーに接続された圧力調整弁の開閉が制御されて、処理チャンバー内の処理圧力が変動するため、圧力調整弁が開制御されて処理圧力が低下すると、高圧流体に溶解している助剤が液滴として析出する虞がある。しかし、たとえ助剤が液滴として処理チャンバー内に析出したとしても、圧力調整弁の開制御に同期して液滴除去弁が開制御されるため、析出した助剤は、ドレン用配管および開制御された液滴除去弁を通って処理チャンバーの下端から自重で排出される。これによって、析出した助剤により、処理チャンバー内において被処理体に対する表面処理が損なわれるのを未然に防止することができる。
【００１３】
また、第１制御手段は、表面処理の実行中における処理チャンバー内の処理圧力を、予め定められた第１圧力値と該第１圧力値より低い第２圧力値との間で変動させるもので、処理流体は、第１圧力値における助剤の高圧流体に対する溶解度の近傍まで助剤が高圧流体に溶解されて構成されているとしてもよい。
【００１４】
このように構成された発明によれば、表面処理の実行中に処理チャンバー内の処理圧力が第１圧力値と第２圧力値との間で変動する。ここで、処理流体は、第１圧力値における助剤の高圧流体に対する溶解度の近傍まで助剤が高圧流体に溶解されて構成されているため、圧力調整弁の開制御により処理チャンバー内の処理圧力が第１圧力値から第２圧力値まで低下すると、助剤が液滴として析出する。しかし、圧力調整弁の開制御に同期して液滴除去弁が開制御されるため、析出した液滴は、液滴除去弁を通って処理チャンバーの下端からドレン用配管に自重で落下する。これによって、析出した助剤により、被処理体に対する表面処理が損なわれるのを未然に防止することができる。
【００１５】
また、圧力容器には、処理チャンバーから処理流体を流出するための流出用配管が接続され、圧力調整弁は、流出用配管に設けられているとしてもよい。
【００１６】
このように構成された発明によれば、流出用配管に設けられた圧力調整弁の開閉が制御されることにより、処理チャンバー内の処理圧力が制御されて表面処理が行われる。そして、表面処理の実行中に圧力調整弁が開制御されると処理チャンバーから処理流体が排出されて、処理チャンバー内の処理圧力が低下するため、高圧流体に溶解している助剤が液滴として析出する虞がある。しかし、たとえ助剤が液滴として処理チャンバー内に析出したとしても、圧力調整弁の開制御に同期して液滴除去弁が開制御されるため、析出した液滴は、ドレン用配管および開制御された液滴除去弁を通って処理チャンバーの下端から自重で排出される。これによって、処理チャンバー内において被処理体に対する表面処理が損なわれるのを未然に防止することができる。
【００１７】
また、第２制御手段は、液滴除去弁の開制御を圧力調整弁の開制御に対して所定時間だけ遅延して開始するとしてもよい。このように構成された発明によれば、圧力調整弁の開制御により処理チャンバー内の処理圧力が低下し、その開制御から所定時間の経過後に液滴除去弁が開制御されるため、その時点で液滴として析出していた助剤が、ドレン用配管および開制御された液滴除去弁を通って処理チャンバーの下端から自重で排出されることとなる。これによって、処理チャンバー内において被処理体に対する表面処理が損なわれるのを未然に防止することができる。
【００１８】
また、処理チャンバーの下方に配設され、ドレン用配管を介して処理チャンバーの下端に連通し、その上半部には処理流体を流出するための流出用配管が接続された液滴除去槽をさらに備え、圧力調整弁は流出用配管に設けられ、第２制御手段は、圧力調整弁の開閉制御と同時に液滴除去弁の開閉制御を行うとしてもよい。
【００１９】
このように構成された発明によれば、ドレン用配管に設けられた液滴除去弁の開閉制御および流出用配管に設けられた圧力調整弁の開閉制御を同時に行うことにより、処理チャンバー内の処理圧力が制御されて表面処理が行われる。そして、表面処理の実行中に圧力調整弁および液滴除去弁が同時に開制御されると、処理チャンバーからドレン用配管、液滴除去槽、流出用配管を通って処理流体が排出されて、処理チャンバー内の処理圧力が低下することから、高圧流体に溶解している助剤が液滴として析出する虞がある。しかし、たとえ助剤が液滴として処理チャンバー内に析出しても、析出した助剤は、ドレン用配管および開制御された液滴除去弁を通って処理チャンバーの下端から液滴除去槽に向けて自重で落下する。これによって、処理チャンバー内において被処理体に対する表面処理が損なわれるのを未然に防止することができる。ここで、流出用配管は、液滴除去槽の上半部に設けられているため、自重で落下してきた液滴としての助剤は、液滴除去槽の下部に溜り、処理流体と好適に分離されることとなる。
【００２０】
なお、本発明における「被処理体の表面」とは、表面処理を施すべき面を意味しており、「被処理体」が例えば半導体ウエハ、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である場合、その基板の両主面のうち回路パターンなどが形成された一方主面に対して表面処理を施す必要がある場合には、該一方主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。また、他方主面に対して表面処理を施す必要がある場合には、該他方主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。もちろん、両面実装基板のように両主面に対して表面処理を施す必要がある場合には、両主面が本発明の「被処理体の表面」に相当する。
【００２１】
また、「被処理体」としては、半導体基板に限定されず、金属、プラスチック、セラミックス等の各種基材の上に、異種物質の非連続または連続層が形成もしくは残留しているようなものが含まれる。
【００２２】
また、本発明における「表面処理」とは、例えばレジストが付着した半導体基板のように汚染物質が付着している被処理体から、汚染物質を剥離・除去する洗浄処理が代表例としてあげられる。また、洗浄処理に限られず、高圧流体を用いて、被処理体の表面から不要な物質を除去する処理（例えば、乾燥、リンス等）は、全て本発明の高圧処理装置および高圧処理方法の対象とすることができる。
【００２３】
また、本発明において、用いられる高圧流体としては、安全性、価格、超臨界状態にするのが容易、といった点で、二酸化炭素が好ましい。二酸化炭素以外には、水、アンモニア、亜酸化窒素、エタノール等も使用可能である。高圧流体を用いるのは、拡散係数が高く、溶解した汚染物質を媒体中に分散することができるためであり、その高圧流体を超臨界流体にした場合には、気体と液体の中間の性質を有するようになり、拡散係数は気体に近づき、微細なパターン部分にもよく浸透することができる。また、高圧流体の密度は、液体に近く、気体に比べて遥かに大量の助剤を含むことができる。
【００２４】
ここで、本発明における「高圧流体」とは、１ＭＰａ以上の圧力の流体である。好ましく用いることのできる高圧流体は、高密度、高溶解性、低粘度、高拡散性の性質が認められる流体であり、さらに好ましいものは超臨界状態または亜臨界状態の流体である。二酸化炭素を超臨界流体とするには３１．１℃、７．４ＭＰａ以上とすればよい。洗浄並びに洗浄後のリンス工程や乾燥・現像工程等は、５〜３０ＭＰａの亜臨界流体または超臨界流体（高圧流体）を用いることが好ましく、７．４〜３０ＭＰａの下でこれらの処理を行うことがより好ましい。
【００２５】
また、本発明における「助剤」としては、メタノール、エタノールやＩＰＡなどのアルコール、フッ酸、ＴＭＡＦ（フッ化テトラメチルアンモニウム）、ＴＭＡＨ（水素化テトラメチルアンモニウム）などの表面処理に好適な物質を、単独で、あるいは複数種類を組み合わせて、用いることができる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明にかかる高圧処理装置および高圧処理方法によれば、表面処理の実行中に処理チャンバーに接続された圧力調整弁の開閉を制御し、処理チャンバー内の処理圧力を変動しているため、圧力調整弁が開制御されて処理圧力が低下すると、高圧流体に溶解している助剤が液滴として析出する虞がある。しかし、たとえ助剤が液滴として処理チャンバー内に析出したとしても、圧力調整弁の開制御に同期して液滴除去弁が開制御されるため、析出した助剤は、ドレン用配管および開制御された液滴除去弁を通って処理チャンバーの下端から自重で排出される。これによって、析出した助剤により、処理チャンバー内において被処理体に対する表面処理が損なわれるのを未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、この発明にかかる高圧処理装置の第１実施形態を示す図、図２は第１実施形態における処理チャンバーと各配管との接続状態を模式的に示す図、図３は図１の高圧処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この高圧処理装置は、圧力容器１の内部に形成される処理チャンバー１１に超臨界二酸化炭素または超臨界二酸化炭素に助剤を溶解した処理流体を導入し、その処理チャンバー１１において保持されている略円形の半導体ウエハなどの基板Ｗに対して所定の洗浄処理、リンス処理および乾燥処理を行う装置である。以下、その構成および動作について詳細に説明する。
【００２８】
この高圧処理装置は、大きく分けて３つのユニット、(1)処理流体を調製して処理チャンバー１１に供給する処理流体供給ユニットＡと、(2)圧力容器１を有し、圧力容器１の処理チャンバー１１内で処理流体により基板Ｗに付着するレジスト等を剥離除去して基板Ｗを洗浄する洗浄ユニットＢと、(3)洗浄処理に使用された高圧流体などを回収して貯留する貯留ユニットＣを備えている。
【００２９】
これらのユニットのうち、処理流体供給ユニットＡには、本発明の「高圧流体」として超臨界二酸化炭素（以下「ＳＣＦ」という）を圧力容器１に向けて圧送する高圧流体供給部２と、レジストおよびレジスト残渣を剥離させるのに好適な薬液（本発明の「助剤」に相当）を供給するための薬液供給部３とが設けられている。
【００３０】
この高圧流体供給部２は、高圧流体貯留タンク２１と高圧ポンプ２２を備えている。上記のように高圧流体としてＳＣＦを用いる場合、高圧流体貯留タンク２１には、通常、液化二酸化炭素が貯留されている。また、過冷却器（図示省略）で予め流体を冷却して、高圧ポンプ２２内でのガス化を防止してもよい。そして、該流体を、高圧ポンプ２２で加圧すれば高圧液化二酸化炭素を得ることができる。また、高圧ポンプ２２の出口側は第１ヒータ２３、高圧弁２４および第２ヒータ２５を設けた高圧配管２６により圧力容器１に連通されている。そして、装置全体を制御するコントローラ１００からの開閉指令に応じて高圧弁２４を開成することで、高圧ポンプ２２で加圧された高圧液化二酸化炭素を第１ヒータ２３により加熱して高圧流体としてＳＣＦを得るとともに、このＳＣＦを圧力容器１に直接的に圧送する。
【００３１】
この高圧弁２４と第２ヒータ２５との間には分岐位置ＢＰが設けられ、この分岐位置ＢＰで高圧配管２６は分岐し、その分岐配管３１が薬液供給部３の薬液貯留タンク３２と連通されている。そして、薬液供給部３からレジスト等の剥離成分を有する薬液が分岐配管３１を介して高圧配管２６に送り込まれる。これによって分岐位置ＢＰでＳＣＦに薬液が溶解されて処理流体が調製される。このように薬液の溶解により流体温度が所望のプロセス温度未満に温度低下する場合には、第２ヒータ２５が処理流体を加熱して超臨界状態に戻し、圧力容器１に供給する。
【００３２】
薬液供給部３は、上記したようにレジスト等を剥離除去するための薬液を供給するものであり、薬液を貯留する薬液貯留タンク３２を備えている。この実施形態では、薬液として、メタノール、エタノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）などのアルコールを用いている。なお、アルコールに代えて、フッ酸（フッ化水素）、ＴＭＡＦ（フッ化テトラメチルアンモニウム）、ＴＭＡＨ（水素化テトラメチルアンモニウム）などを用いてもよい。また、これらは単独で使用しても良いが、２種以上を混合して使用しても良い。
【００３３】
この薬液貯留タンク３２は分岐配管３１により高圧配管２６と連通されている。また、この分岐配管３１には、送液ポンプ３３および高圧弁３４が設けられている。このため、コントローラ１００からの開閉指令にしたがって高圧弁３４の開閉動作を制御することで、適切なタイミングで薬液貯留タンク３２内の薬液が高圧配管２６に送り込まれて分岐位置ＢＰで処理流体（ＳＣＦ＋薬液）が調製される。そして、処理流体が圧力容器１の処理チャンバー１１に供給される。
【００３４】
この実施形態では、コントローラ１００によって、処理チャンバー１１内の処理圧力が第１圧力値Ｐ１のときにおけるＳＣＦに対する薬液の溶解度にほぼ等しい量だけ薬液がＳＣＦに溶解されるように、高圧弁３４の開閉動作が制御される。すなわち、処理流体は第１圧力値Ｐ１のときにおける薬液の飽和溶液となっており、洗浄処理（表面処理）を促進するために、可能な限りの量の薬液が処理流体に含まれている。
【００３５】
洗浄ユニットＢでは、圧力容器１の処理チャンバー１１が高圧配管（本発明の「流出用配管」に相当）１２により貯留ユニットＣの貯留部４と連通されている。また、この高圧配管１２には圧力調整弁１３が設けられている。すなわち、圧力調整弁１３は、高圧配管１２を介して処理チャンバー１１に接続されている。このため、圧力調整弁１３を開くと、処理チャンバー１１内の処理流体などが貯留部４に排出される一方、圧力調整弁１３を閉じると、処理チャンバー１１に処理流体を閉じ込めることができる。
【００３６】
また、処理チャンバー１１と圧力調整弁１３との間で高圧配管１２に圧力計１４が配置されており、処理チャンバー１１内の処理圧力を検知可能となっている。この圧力計１４の出力信号はコントローラ１００に与えられており、この出力信号に基づき、コントローラ１００は、圧力調整弁１３の開閉を制御して処理チャンバー１１内の処理圧力を調整可能になっている。
【００３７】
また、処理チャンバー１１の下方には、液滴除去槽５３が配設され、この液滴除去槽５３と処理チャンバー１１とはドレン用配管５１により連通されている。すなわち、ドレン用配管５１は、液滴除去槽５３の上端に接続されるとともに、処理チャンバー１１の下端に接続されている。このドレン用配管５１には、液滴除去弁５２が設けられている。また、液滴除去槽５３の下端には、排液用配管５４が接続されており、この排液用配管５４には、排液弁５５が設けられている。処理チャンバー１１の内空間は円筒形であり、ドレン用配管５１は、その内空間の底面に穿設される。尚、内空間の底面をドレン用配管５１の開孔に向かって傾斜して形成してもよい。
【００３８】
そして、処理チャンバー１１において、基板Ｗに対する表面処理の実行中に、コントローラ１００により、液滴除去弁５２の開閉が圧力調整弁１３の開閉に同期して制御される。これによって、薬液が液滴として析出した場合でも、その析出した薬液は、ドレン用配管５１および液滴除去弁５２を通って、自重で処理チャンバー１１から液滴除去槽５３に排出されることとなる。なお、液滴除去槽５３に溜った液滴は、適宜、排液弁５５を開いて排液用配管５４を介して排出される。
【００３９】
貯留ユニットＣの貯留部４としては、例えば気液分離容器等を設ければ良く、気液分離容器を用いてＳＣＦを気体部分と液体部分とに分離し、別々の経路を通して廃棄する。あるいは、各成分を回収（および必要により精製）して再利用してもよい。なお、気液分離容器により分離された気体成分と液体成分は、別々の経路を通して系外へ排出してもよい。また、この実施形態では、高圧処理装置が貯留ユニットＣ（貯留部４）を備えているが、装置が貯留ユニット（貯留部）を備えずに、例えば装置外に設けられた貯留ユニット（貯留部）を利用するようにしてもよい。
【００４０】
次に、上記のように構成された高圧処理装置の動作について図４、図５を参照しつつ説明する。図４は図１の高圧処理装置の動作手順を示すフローチャート、図５は圧力調整弁１３および液滴除去弁５２の制御と処理チャンバー１１内の処理圧力の推移とを示すタイミングチャートである。なお、図５において、圧力調整弁１３および液滴除去弁５２の「開制御」とは、弁を開く向きに動作させることを意味し、所定の開度まで開いた状態で保持することや、完全に開いた状態で保持することを含んでいる。また、圧力調整弁１３および液滴除去弁５２の「閉制御」とは、弁を閉じる向きに動作させることを意味し、所定の開度まで閉じた状態で保持することや、完全に閉じた状態で保持することを含んでいる。また、液滴除去弁５２の「閉」は完全に閉じた状態を意味している。
【００４１】
この装置の初期状態では、すべての弁１３，２４，３４，５２は閉じられるとともに、ポンプ２２，３３も停止状態にある。そして、産業用ロボット等のハンドリング装置や搬送機構により被処理体たる基板Ｗが１枚、処理チャンバー１１にローディングされる（ステップＳ１）と、処理チャンバー１１を閉じて処理準備を完了する（ステップＳ２）。それに続いて、高圧弁２４を開いてＳＣＦを高圧流体供給部２から処理チャンバー１１に圧送可能な状態にした後、高圧ポンプ２２を作動させて処理チャンバー１１へのＳＣＦ圧送を開始する（ステップＳ３）。これによりＳＣＦが処理チャンバー１１に圧送されていき、処理チャンバー１１内の処理圧力が徐々に上昇していく。このとき、圧力調整弁１３をコントローラ１００からの開閉指令に応じて開閉制御することで、処理チャンバー１１内の処理圧力が第１圧力値Ｐ１（例えばＰ１≒２０ＭＰａ）に保たれる。なお、この開閉制御による圧力調整は後で説明する減圧処理が完了するまで継続される。さらに処理チャンバー１１の温度調整が必要な場合は圧力容器１の近傍に設けた加熱器（図示省略）により、表面処理に適した温度に設定する。
【００４２】
次いで、送液ポンプ３３を稼動させる。これによって、レジストおよびレジスト残渣を剥離するための薬液が薬液貯留タンク３２から分岐配管３１を介して高圧配管２６に送り込まれ、ＳＣＦへの薬液の混合により処理流体が調製される（ステップＳ４）。このとき、高圧弁３４の開閉動作を制御することで、薬液の混合量を第１圧力値Ｐ１におけるＳＣＦに対する薬液の溶解度にほぼ等しくなるように調整している。
【００４３】
このように薬液送給の開始により洗浄工程が始まるが、このときＳＣＦや薬液の送給は連続的に行う。こうして処理流体（ＳＣＦ＋薬液）が処理チャンバー１１に供給されて基板Ｗの表面に薬液が接触し、基板Ｗに付着しているレジスト、レジスト残渣などの不要物質が剥離除去される。また、不要物質を随伴させた処理流体は高圧配管１２を通じて貯留ユニットＣの貯留部４へ送られる。
【００４４】
次いで、所定のタイミング（図５の時刻ｔ１）で、圧力変動制御が開始される（ステップＳ５）。すなわち、コントローラ１００は、圧力調整弁１３の開閉を制御して、処理チャンバー１１内の処理圧力を、第１圧力値Ｐ１と、第１圧力値Ｐ１より低い第２圧力値Ｐ２（例えばＰ２≒１０ＭＰａ）との間で変動させる。この圧力変動制御は、基板Ｗに対して物理的な衝撃を与えることを第１の目的として行われる。これにより薬液が基板Ｗの表面により強く接触すると、洗浄処理（表面処理）が促進されることとなる。また、この圧力変動制御は、処理チャンバー１１内で処理流体を撹拌する作用を生じさせることを第２の目的として行われる。すなわち、処理流体が処理チャンバー１１内で攪拌されると、基板Ｗの表面全体に対して万遍なく処理流体に含まれる薬液が接触し、洗浄処理（表面処理）が促進されることとなる。
【００４５】
一方、上述したように、処理流体における薬液の混合量は、第１圧力値Ｐ１のときにおけるＳＣＦに対する薬液の溶解度にほぼ等しくなるように調整されている。すなわち、処理流体は第１圧力値Ｐ１のときにおける薬液の飽和溶液となっている。したがって、処理チャンバー１１内の処理圧力が第１圧力値Ｐ１から第２圧力値Ｐ２に低下すると、ＳＣＦに対する薬液の溶解度が低下するため、処理流体に溶解している薬液が液滴として析出してしまう。
【００４６】
そこで、この実施形態では、コントローラ１００は、圧力調整弁１３の開閉制御と同時に液滴除去弁５２の開閉制御を行う。すなわち、圧力調整弁１３の開制御を行うのと同時に液滴除去弁５２の開制御を行い、圧力調整弁１３の閉制御を行うのと同時に液滴除去弁５２の閉制御を行う。つまり、圧力調整弁１３の開制御により第２圧力値Ｐ２に低下して処理流体中の薬液が液滴として析出したときは、同時に液滴除去弁５２の開制御が行われている。したがって、処理チャンバー１１内に液滴として析出した薬液は、ドレン用配管５１および開制御された液滴除去弁５２を通って、処理チャンバー１１の下端から自重で排出されることとなる。
【００４７】
そして、洗浄工程が完了する（ステップＳ６でＹＥＳ）と、高圧弁３４を閉じ、さらに送液ポンプ３３を停止して、薬液の送給を停止するとともに、液滴除去弁５２を閉じる（ステップＳ７、図５の時刻ｔ２）。しかしながら、ＳＣＦの圧送についてはそのまま継続され、ＳＣＦのみが処理チャンバー１１に供給されてＳＣＦによるリンス工程が実行される。なお、この実施形態では、ＳＣＦのみによるリンス工程を実行しているが、メタノールなどのアルコール成分をＳＣＦに混合させてリンス工程を行うようにしてもよい。その場合、ＳＣＦのみによる最終リンス工程をさらに追加するのが好ましい。
【００４８】
このリンス工程が完了する（ステップＳ８でＹＥＳ）と、高圧ポンプ２２を停止してＳＣＦ圧送を停止する(ステップＳ９)。そして、圧力調整弁１３の開閉を制御することで処理チャンバー１１内を常圧に戻す（ステップＳ１０）。この減圧過程において、処理チャンバー１１内に残留するＳＣＦはほとんど瞬時に気体になって蒸発するので、基板Ｗの表面にシミ等が発生するなどの不具合を発生させることなく、基板Ｗを乾燥させることができる。しかも、近年、基板表面に微細パターンが形成されることが多く、乾燥処理の際に微細パターンが破壊されるという問題がクローズアップされているが、減圧乾燥を用いることで上記問題を解消することができる。
【００４９】
そして、処理チャンバー１１が常圧に戻ると、処理チャンバー１１を開き（ステップＳ１１）、産業用ロボット等のハンドリング装置や搬送機構により洗浄処理済みの基板Ｗをアンロードする（ステップＳ１２）。こうして、一連の表面処理、つまり洗浄処理（レジスト剥離除去処理）＋リンス処理＋乾燥処理が完了する。そして、次の未処理の基板Ｗが搬送されてくると、上記動作が繰り返されていく。
【００５０】
以上のように、この実施形態によれば、表面処理を促進するために、表面処理の実行中に、圧力調整弁１３の開閉を制御して、処理チャンバー１１内の処理圧力を、第１圧力値Ｐ１と第２圧力値Ｐ２との間で変動させるとともに、処理流体における薬液の混合量を、第１圧力値Ｐ１のときにおけるＳＣＦに対する薬液の溶解度にほぼ等しくなるように調整している。したがって、処理チャンバー１１内の処理圧力が第１圧力値Ｐ１から第２圧力値Ｐ２に低下すると、処理流体中の薬液が液滴として析出してしまう。そこで、この実施形態では、処理チャンバー１１の下端にドレン用配管５１を接続し、このドレン用配管５１に液滴除去弁５２を設けるように構成するとともに、圧力調整弁１３の開閉制御に同期して液滴除去弁５２の開閉制御を行っているため、処理チャンバー１１内に液滴として析出した薬液は、ドレン用配管５１および開制御された液滴除去弁５２を通って、処理チャンバー１１の下端から自重で排出されることとなる。これによって、処理チャンバー１１内に析出した薬液が基板Ｗに再付着したり、その薬液に基板Ｗが浸漬するなど、基板Ｗに対する表面処理が損なわれるような事態が発生するのを未然に防止することができる。
【００５１】
（第２実施形態）
図６は、この発明にかかる高圧処理装置の第２実施形態を示す図、図７は、第２実施形態における液滴除去槽と各配管との接続状態を模式的に示す図である。なお、この第２実施形態では、処理流体供給ユニットＡおよび貯留ユニットＣの構成は第１実施形態と同一であり、洗浄ユニットＢの構成のみ第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態と同一の構成要素には同一符号を付し、相違点を中心に説明する。
【００５２】
第２実施形態の洗浄ユニットＢでは、高圧配管１２は、処理チャンバー１１に代えて液滴除去槽５３の上半部に接続されている。したがって、第２実施形態では、不要物質を随伴させた処理流体は、処理チャンバー１１から、ドレン用配管５１、液滴除去槽５３および高圧配管１２を通って、貯留ユニットＣの貯留部４へ送られることとなる。すなわち、第２実施形態では、圧力調整弁１３は、ドレン用配管５１、液滴除去槽５３および高圧配管１２を介して、処理チャンバー１１に接続されている。
【００５３】
この第２実施形態では、図４、図５を参照して説明した第１実施形態と同様の動作が行われる。すなわち、コントローラ１００は、圧力調整弁１３の開閉を制御して、処理チャンバー１１内の処理圧力を、第１圧力値Ｐ１と第２圧力値Ｐ２との間で変動させる圧力変動制御を行う。また、コントローラ１００は、圧力調整弁１３の開閉制御と同時に液滴除去弁５２の開閉制御を行う。すなわち、圧力調整弁１３の開制御を行うのと同時に液滴除去弁５２の開制御を行い、圧力調整弁１３の閉制御を行うのと同時に液滴除去弁５２の閉制御を行う。
【００５４】
また、第１実施形態と同様に、処理流体における薬液の混合量は、第１圧力値Ｐ１のときにおけるＳＣＦに対する薬液の溶解度にほぼ等しくなるように調整されている。したがって、処理チャンバー１１内の処理圧力が第１圧力値Ｐ１から第２圧力値Ｐ２に低下すると、処理流体中の薬液が液滴として析出してしまう。このとき、液滴除去弁５２の開制御が行われているため、処理チャンバー１１内に析出した薬液は、ドレン用配管５１および開制御された液滴除去弁５２を通って、処理チャンバー１１の下端から液滴除去槽５３に自重で排出されることとなる。
【００５５】
以上のように、この実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、表面処理の実行中に行われる圧力変動制御により、処理チャンバー１１内の処理圧力が第１圧力値Ｐ１から第２圧力値Ｐ２に低下すると、溶解度の低下により処理流体に溶解している薬液が液滴として析出してしまう。これに対し、この実施形態では圧力調整弁１３の開制御と同時に液滴除去弁５２の開制御を行っているため、処理チャンバー１１内に液滴として析出した薬液は、ドレン用配管５１および開制御された液滴除去弁５２を通って、処理チャンバー１１の下端から自重で排出されることとなる。これによって、処理チャンバー１１内に析出した薬液が基板Ｗに再付着したり、その薬液に基板Ｗが浸漬するなど、基板Ｗに対する表面処理が損なわれるような事態が発生するのを未然に防止することができる。
【００５６】
また、この実施形態によれば、高圧配管１２は液滴除去槽５３の上半部に接続されているため、処理チャンバー１１から排出された処理流体は、高圧配管１２に送られ、液滴として析出した薬液は液滴除去槽５３の底部に溜って、液滴として析出した薬液と処理流体とを好適に分離することができる。
【００５７】
また、この実施形態では、処理チャンバー１１に接続されるドレン用配管５１に液滴除去槽５３を接続し、この液滴除去槽５３に高圧配管１２を接続している。すなわち、ドレン用配管５１に設けられた液滴除去弁５２と、高圧配管１２に設けられた圧力調整弁１３とが直列に接続された構成になっている。しかし、圧力調整弁１３の開閉制御と同時に液滴除去弁５２の開閉制御を行っているため、処理チャンバー１１内の圧力調整を好適に行うことができる。すなわち、液滴除去弁５２は、開制御を行うことにより、処理チャンバー１１から液滴として析出した薬液を排出する機能を果たし、圧力調整弁１３は、開制御を行うことにより、処理チャンバー１１から処理流体を貯留ユニットＣの貯留部４に排出して処理チャンバー１１内の圧力を調整する機能を果たしている。
【００５８】
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、上記第１実施形態では、コントローラ１００は、液滴除去弁５２の開制御を圧力調整弁１３の開制御と同時に開始するようにしているが、これに限られず、所定時間（例えば１〜２秒）だけ遅延して開始するようにしてもよい。この形態では、圧力調整弁１３の開制御の開始に伴う処理チャンバー１１内の処理圧力の低下によって、薬液が液滴として析出した直後に、その析出した薬液を処理チャンバー１１から排出することができる。この遅延時間については、液滴として析出する薬液の増加度合いを調べる実験結果などに基づき決めておけばよい。ただし、処理チャンバー１１内の圧力変動制御を好適に行うためには、コントローラ１００は、液滴除去弁５２の閉制御の開始を、圧力調整弁１３の閉制御の開始と同時に行うのが好ましい。
【００５９】
また、上記第１実施形態では、液滴除去槽５３を備えているが、本発明はこれに限られない。すなわち、液滴除去槽を備えずに、析出した薬液は、ドレン用配管５１および液滴除去弁５２を介して、処理チャンバー１１から系外に直接排出するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記第１、第２実施形態において、圧力調整弁１３および液滴除去弁５２の開閉制御は、圧力計１４からの出力信号に基づき行ってもよいし、予め実験的に求められた時間に基づき、一定時間ずつ開制御および閉制御を繰り返すようにしてもよい。
【００６１】
また、上記第１、第２実施形態では、基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉方式の処理装置に対して本発明を適用しているが、複数枚の基板を同時に処理する、いわゆるバッチ方式の処理装置に対しても本発明を適用することができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、助剤を溶解したＳＣＦを処理流体として処理チャンバー１１に導入したが、ＳＣＦと助剤とをそれぞれ処理チャンバー１１に導入して、処理チャンバー１１で処理流体としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
高圧流体に助剤を溶解した処理流体を用いて基板などの被処理体に表面処理を施す高圧処理装置および高圧処理方法に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明にかかる高圧処理装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】第１実施形態における処理チャンバーと各配管との接続状態を模式的に示す図である。
【図３】図１の高圧処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１の高圧処理装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】圧力調整弁および液滴除去弁の制御と処理チャンバー内の処理圧力の推移とを示すタイミングチャートである。
【図６】この発明にかかる高圧処理装置の第２実施形態を示す図である。
【図７】第２実施形態における液滴除去槽と各配管との接続状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…圧力容器、２…高圧流体供給部、３…薬液供給部、１１…処理チャンバー、１２…高圧配管（流出用配管）、１３…圧力調整弁、５１…ドレン用配管、５２…液滴除去弁、５３…液滴除去槽、１００…コントローラ（第１制御手段、第２制御手段）、Ｐ１…第１圧力値、Ｐ２…第２圧力値、Ｗ…基板
【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５】
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【図６】
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【図７】
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