(57)【要約】【課題】超臨界乾燥の工程をより短い時間で通過できるようにする。【解決手段】密閉可能な置換室１０２，超臨界室１０３，減圧室１０４，減圧室１０５を、密閉された通路１６１，１６２，１８３により連通させ、各処理室にわたって、処理対象のシリコン基板を外部に晒すことなく、置換処理，超臨界処理，減圧乾燥処理を行い、複数のシリコン基板に対して連続して高圧環境による処理を行う。【選択図】        図１
2004207579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に処理対象の基板を保持する基板載置台を備えた密閉可能な第１処理室，第２処理室，第３処理室と、
前記第１〜第３処理室を連通する密閉された通路と、
前記第１〜第３処理室の各々と前記通路との間に配置された開閉弁と、
前記通路に配置されて前記第１〜第３処理室の前記基板載置台の上に処理対象の基板を搬入及び搬出する搬送手段と、
前記第１〜第３処理室の各々に大気雰囲気では気体である物質の液体を供給する液体供給手段と、
前記第１〜第３処理室の各々に設けられ各処理室の内部の流体を排出する排出手段と、
前記処理室の内部圧力を前記物質が超臨界状態となり得る圧力の範囲で制御する圧力制御手段と、
前記第１〜第３処理室の内部温度を制御する温度制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする超臨界乾燥装置。
【請求項２】
請求項１記載の超臨界乾燥装置において、
さらに、前記第１処理室に液体を供給する液供給手段を備えたことを特徴とする超臨界乾燥装置。
【請求項３】
内部に処理対象の基板を保持する基板載置台を備えた密閉可能な第１〜第４処理室と、
前記第１〜第４処理室を連通する密閉された通路と、
前記第１〜第４処理室の各々と前記通路との間に配置された開閉弁と、
前記通路に配置されて前記第１〜第４処理室の前記基板載置台の上に処理対象の基板を搬入及び搬出する搬送手段と、
前記第１〜第４処理室の各々に大気雰囲気では気体である物質の液体を供給する液体供給手段と、
前記第１〜第４処理室の各々に設けられ各処理室の内部の流体を排出する排出手段と、
前記処理室の内部圧力を前記物質が超臨界状態となり得る圧力の範囲で制御する圧力制御手段と、
前記第１〜第４処理室の内部温度を制御する温度制御手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする超臨界乾燥装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超臨界乾燥装置において、
前記各処理室は、１列に配列され、
前記通路は、隣り合う処理室の間に配置され
たことを特徴とする超臨界乾燥装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の超臨界乾燥装置において、
前記温度制御手段は、前記基板載置台の温度を制御するものである
ことを特徴とする超臨界乾燥装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の超臨界乾燥装置において、
前記各処理室の内部より排出された前記物質を還流させる還流手段
を備えたことを特徴とする超臨界乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置形成のために用いる微細パターンを形成するとき用いる超臨界乾装置に関し、特に微細パターンをリソグラフィ技術で形成するときに用いる超臨界乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩを始めとする大規模・高性能デバイスを作製するためには、微細なパターンを形成する必要がある。微細なパターンの形成技術には、露光，現像，リンス処理を経るリソグラフィ技術がある。このリソグラフィ技術により形成されるレジストパターンは、光，Ｘ線，電子線などに感光する高分子材料から構成されている。また、エッチング，水洗，リンス処理を経ることで、レジストパターンをマスクとして配線パターンなどを形成するエッチング技術がある。
【０００３】
しかしながら、上述したパターン形成技術により極微細なパターンを形成するときに、パターンが倒れる現象が生じ、所期の目的を満足するパターンが形成できないという問題が生じていた。このパターンが倒れる現象について説明すると、図８（ａ）に示すように、基板８０１上に形成されたレジストパターン８０２をリンス液８０３に浸漬した後、リンス液を除去する段階で、図８（ｂ）に示すように、微細な間隔で隣り合うレジストパターン８０２の間にリンス液８０３ａが残存する。このような状態になると、リンス液８０３ａの毛細管力８１０がパターン８０２に働き、リンス液８０３ａが全て乾燥除去された後、図８（ｃ）に示すように、パターン８０２が倒れてしまう。
【０００４】
毛細管力８１０は、微細な間隔で配置された複数の微細なパターン間に残存したリンス液８０３ａ内の圧力と大気圧との差で生じるものであり、リンス液８０３ａの表面張力に関係する。従って、リンス液の表面張力が大きいほど、毛細管力は大きくなりパターンは倒れやすくなる。この毛細管力によるパターン倒れを解決するためには、表面張力の小さなリンス液を用いてリンス処理を行うようにすればよい。
【０００５】
表面張力は、液体と気体の界面が形成された状態で発生する。従って、液体と気体との界面を形成せずにリンス処理が行えるようになれば、パターン倒れを抑制することが可能となる。この液体と気体との界面を形成せずにリンス処理を行う方法として、超臨界流体を用いる方法がある。この方法では、リンス液に浸漬した後、リンス液を超臨界流体に置換し、パターンに接触しているものが超臨界流体だけとなった状態で、超臨界流体を気化させる。
【０００６】
超臨界流体は、気体の拡散性と液体の溶解性（高密度性）とを兼ね備えたものであり、平衡線を介さずに気体へ状態変化できる。このため、上述したように、超臨界状態で満たされた状態から乾燥を行えば、乾燥において表面張力が発生する液体／気体界面が形成されず、表面張力が発生しない状態で乾燥することができる。この結果、超臨界流体を用いた乾燥（リンス処理）では、パターン倒れを抑制することが可能となる。
【０００７】
一般的に用いられる超臨界流体としては、超臨界点となる臨界点が低く、不燃性であるなど安全な二酸化炭素がある。二酸化炭素を超臨界状態として用いた乾燥プロセスは、まず、図９（ａ）に示すように、基板９０１上に形成されたレジストパターン９０２をリンス液９０３に浸漬した後、これらを室温以下の温度の状態としてリンス液９０３を、液化二酸化炭素に置換し、図９（ｂ）に示すように、レジストパターン９０２が液化二酸化炭素９０４に浸漬した状態とする。二酸化炭素は、５．５ＭＰａ程度に加圧すれば常温で液化するので、基板９０１及びレジストパターン９０２雰囲気の圧力を６ＭＰａ程度とすれば、二酸化炭素が液化した状態を保てる。
【０００８】
レジストパターン９０２周囲が液化二酸化炭素９０４となったら、基板９０１及びレジストパターン９０２の雰囲気の圧力を７．３８ＭＰａ程度とし、また温度を３１．１℃以上とすることで、液化二酸化炭素９０４を超臨界状態とし、レジストパターン９０２が超臨界二酸化炭素に浸漬した状態とする。二酸化炭素の臨界点は３１℃，７．３８Ｐａである。
【０００９】
この後、上記温度を保持したまま、基板９０１及びレジストパターン９０２の雰囲気の圧力を徐々に低下させれば、周囲の超臨界二酸化炭素が徐々に気化し、周囲の超臨界二酸化炭素が全て気化すれば、図９（ｃ）に示すように、レジストパターン９０２の乾燥が終了する。この乾燥過程において、周囲の圧力を低下させても、超臨界二酸化炭素は液化することがないので、前述した表面張力によるパターン倒れは発生しない。
【００１０】
この超臨界乾燥方法では、リンス液を液化二酸化炭素に置換するようにしているため、リンス液には液化二酸化炭素に溶解しやすいアルコールなどを用いるようにしている。また、超臨界乾燥を行う装置は、上述した高圧状態に十分耐えられ、かつ処理容器の温度を超臨界温度にまで加熱できる構成となっている。
【００１１】
このような超臨界乾燥装置は、例えば、図１０に示すように、温度調節機構を備えて高圧に耐えられる処理容器１００１、処理容器１００１の内部に固定された処理対象の基板を載置する基板台１００２、液化二酸化炭素などを導入する導入口１００３、内部の流体を排出する排出口１００４を備えている。導入口１００３には、バルブ１００５を介して圧送装置１００６が連通し、ボンベ１００７内の液化二酸化炭素を処理容器１００１内に圧送可能としている。排出口１００４には、圧力制御バルブ１００８が連通している。
【００１２】
このように構成された超臨界乾燥装置では、圧力制御バルブ１００８を閉じた状態で、圧送装置１００６より液化二酸化炭素を処理容器１００１内に圧送して処理容器１００１内の圧力を７．５ＭＰａとし、温度調節機構により処理容器１００１の温度を調節し、処理容器１００１内の温度を臨界点以上とすれば、処理容器１００１内が超臨界二酸化炭素で充填された状態としている。圧力制御バルブ１００８により処理容器１００１内部の圧力を制御していれば、導入口１００３より二酸化炭素を導入し続けていてもよい。
【００１３】
また、超臨界状態とするために処理容器１００１の全体を温度調節するようにしてもよいが、基板台１００２の部分を加熱可能として温度調節し、処理対象の基板雰囲気の温度を上昇させることで、超臨界状態を得る技術もある（特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−３１３７７３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した超臨界乾燥装置を用いた処理では、時間がかかるという問題があった。上述した従来の超臨界乾燥では、処理容器１００１を大気圧状態から二酸化炭素が液化する圧力まで上昇させる時間（圧力上昇時間）、基板に付着しているリンス液を液化二酸化炭素に置換させる時間（置換処理時間）、超臨界状態としてから処理容器内の圧力を大気圧程度にまで低下させる時間（超臨界乾燥時間）の合計が処理時間である。
【００１６】
圧力上昇時間は１〜２分、置換処理時間は３分程度、超臨界乾燥時間は１０分程度であるため、１枚の基板を超臨界乾燥処理するために、１５分程度必要となる。一般に、半導体装置の製造過程において、枚葉処理がなされるレジスト塗布や露光・現像工程では１枚２〜３分程度、エッチング工程や成膜工程では、１枚５〜１０分程度処理に要する。従って、これらの枚葉処理の工程の中で、液処理後の乾燥工程が５分程度で通過できれば、一連の連続処理を滞らせることなく円滑に行えるようになる。
【００１７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、超臨界乾燥の工程をより短い時間で通過できるようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る超臨界乾燥装置は、内部に処理対象の基板を保持する基板載置台を備えた密閉可能な第１〜第３処理室と、第１〜第３処理室を連通する密閉された通路と、第１〜第３処理室の各々と通路との間に配置された開閉弁と、通路に配置されて第１〜第３処理室の基板載置台の上に処理対象の基板を搬入及び搬出する搬送手段と、第１〜第３処理室の各々に大気雰囲気では気体である物質の液体を供給する液体供給手段と、第１〜第３処理室の各々に設けられ各処理室の内部の流体を排出する排出手段と、処理室の内部圧力を物質が超臨界状態となり得る圧力の範囲で制御する圧力制御手段と、第１〜第３処理室の内部温度を制御する温度制御手段とを少なくとも備えたものである。
この装置によれば、第１処理室から第３処理室まで、処理対象の基板を外部に晒すことなく処理が行える。
【００１９】
上記超臨界乾燥装置において、新たに、第１処理室に液体を供給する液供給手段を備え、第１処理室において、供給した液体による処理を処理対象の基板に施せるようにしてもよい。
【００２０】
本発明に係る他の超臨界乾燥装置は、内部に処理対象の基板を保持する基板載置台を備えた密閉可能な第１〜第４処理室と、第１〜第４処理室を連通する密閉された通路と、第１〜第４処理室の各々と通路との間に配置された開閉弁と、通路に配置されて第１〜第３処理室の基板載置台の上に処理対象の基板を搬入及び搬出する搬送手段と、第１〜第４処理室の各々に大気雰囲気では気体である物質の液体を供給する液体供給手段と、第１〜第４処理室の各々に設けられ各処理室の内部の流体を排出する排出手段と、処理室の内部圧力を物質が超臨界状態となり得る圧力の範囲で制御する圧力制御手段と、第１〜第４処理室の内部温度を制御する温度制御手段とを備えたものである。
この装置によれば、第１処理室から第４処理室まで、処理対象の基板を外部に晒すことなく処理が行える。
【００２１】
上記超臨界乾燥装置において、各処理室は、１列に配列され、通路は、隣り合う処理室の間に配置されているようにすればよい。また、温度制御手段は、基板載置台の温度を制御するようにしてもよい。
また、上記超臨界乾燥装置において、各処理室の内部より排出された物質を還流させる還流手段を備えるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態における超臨界乾燥装置の構成例を示す模式的な構成図である。図１（ａ）は、本装置を側方から見た状態を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、本装置の一部を上方から見た状態を模式的に示す平面図である。
本実施の形態における超臨界乾燥装置は、薬液処理部１０１と、置換室（第１処理室）１０２，超臨界室（第２処理室）１０３，減圧室（第３処理室）１０４，減圧室（第４処理室）１０５を備えた密閉可能な高圧容器から構成され、また、ボンベ１０７内に収容されている液化二酸化炭素を、各室内に圧送する圧送制御部１０８を備えている。
【００２３】
薬液処理部１０１は、例えば現像処理や洗浄処理などを行う室であり、基板載置台１１１と薬液供給部（液体供給手段）１１２を備えている。薬液処理部１０１は、例えば上部が雰囲気に開放された室であっても良く、密閉された室であってもよい。基板載置台１１１は、例えば回転するスピンナーであり、処理対象の基板を固定して回転させることができる。このようにして基板を回転させた状態で、基板の上方より薬液供給部１１２より供給される薬液を吐出し、薬液を基板表面に供給することで、基板表面に対する薬液処理が可能となる。
【００２４】
置換室１０２は、密閉可能な内部に基板載置台１２１を備え、導入部１２２より液化二酸化炭素を供給し、基板載置台１２１上に固定された基板に付着しているリンス液などの液体を、液化二酸化炭素に置換する室である。置換室１０２は、排出量を制御することで置換室１０２内部の圧力を制御する排出部１２３を備える。置換室１０２は、圧送制御部１０８より圧送されて室内部に充填されている液化二酸化炭素の排出量を排出部１２３により制御することで、室内部の圧力を制御する。また、置換室１０２は、搬入側の開閉弁１２４と搬出側の開閉弁１２５とを備える。
【００２５】
超臨界室１０３は、密閉可能な内部に基板載置台１３１を備え、導入部１３２より液化二酸化炭素を供給し、内部圧力及び温度を調整することで、基板載置台１３１上に固定された基板の雰囲気の二酸化炭素を超臨界状態とする処理室である。例えば、ヒートプレートや赤外線ランプなどを用いた温度制御機構（図示せず）により、基板載置台１３１の基板載置面を４０℃程度とすることを可能としている。超臨界室１０３内に二酸化炭素を導入して内部圧力を７．５ＭＰａとし、基板載置台１３１を４０℃程度とすることで、基板載置台１３１上の領域では、二酸化炭素が超臨界状態となる。
【００２６】
また、超臨界室１０３は、排出量を制御することで室内部の圧力を制御する排出部１３３を備える。超臨界室１０３は、圧送制御部１０８より圧送されて室内部に充填されている液化二酸化炭素もしくは超臨界二酸化炭素の排出量を排出部１３３により制御することで、室内部の圧力を制御する。また、超臨界室１０３は、基板搬入側の開閉弁１３４と搬出側の開閉弁１３５とを備える。
【００２７】
減圧室１０４は、密閉可能な内部に基板載置台１４１を備え、導入部１４２より液化二酸化炭素を導入し、内部圧力及び温度を調整することで、基板載置台１４１上に固定された基板の雰囲気の超臨界二酸化炭素を気化させる室である。減圧室１０４は、排出量を制御することで室内部の圧力を制御する排出部１４３を備える。減圧室１０４は、圧送制御部１０８より圧送されて室内部に充填されている液化二酸化炭素もしくは超臨界二酸化炭素の排出量を排出部１４３により制御することで、室内部の圧力を制御する。また、減圧室１０４は、基板搬入側の開閉１４４と搬出側の開閉弁１４５とを備える。
【００２８】
減圧室１０５は、密閉可能な内部に基板載置台１５１を備え、導入部１５２より液化二酸化炭素を導入し、内部圧力及び温度を調整することで、基板載置台１５１上に固定された基板の雰囲気の超臨界二酸化炭素を気化させる室である。減圧室１０５は、排出量を制御することで室内部の圧力を制御する排出部１５３を備える。減圧室１０５は、圧送制御部１０８より圧送されて室内部に充填されている液化二酸化炭素もしくは超臨界二酸化炭素の排出量を排出部１５３により制御することで、室内部の圧力を制御する。また、減圧室１０５は、基板搬入側の開閉弁１５４と搬出側の開閉弁１５５とを備える。
【００２９】
置換室１０２は、開閉弁１２４と開閉弁１２５とを閉じることで密閉容器となる。超臨界室１０３は、開閉弁１３４と開閉弁１３５とを閉じることで密閉容器となる。減圧室１０４は、開閉弁１４４と開閉弁１４５とを閉じることで密閉容器となる。同様に、減圧室１０５は、開閉弁１５４と開閉弁１５５とを閉じることで密閉容器となる。
【００３０】
また、開閉弁１２４と開閉弁１３５とを閉じ、開閉弁１２５，開閉弁１３４を開放した状態とすることで、置換室１０２，超臨界室１０３が通路１６１により連通し、１つの密閉容器となる。また、開閉弁１３４と開閉弁１４５とを閉じた状態とし、開閉弁１３５，１４４を開放した状態とすると、超臨界室１０３と減圧室１０４が通路１６２により連通し、１つの密閉容器となる。
【００３１】
また、開閉弁１４４と開閉弁１６５とを閉じた状態とし、開閉弁１４５，１５４を開放した状態とすると、減圧室１０４と減圧室１０５とが通路１６３連通し、１つの密閉容器となる。
また、開閉弁１２４と開閉弁１６５とを閉じた状態とし、開閉弁１２５，１３４，１３５，１４４，１４５，１５４を開放した状態とすることで、各室通路１６１，１６２，１６３を介して連通した状態となる。
【００３２】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、超臨界乾燥方法を実現するための各処理を、異なる処理室で各々行うようにした。この結果、例えば、各処理室毎に対象となる処理に適した処理室の大きさとするなど、各処理を最適化した状態で超臨界乾燥処理が行えるようになる。例えば、置換室１０２は、リンス液と液化二酸化炭素とが置換されやすいように、処理室内部の容積を適当な大きさにし、減圧室１０５は、圧力変動が大きいので、可能な限り処理室内部を小さくするようにしてもよい。さらには、処理室内壁の状態を最適化するようにしてもよい。例えば、置換室の内壁にフッ素樹脂をコーティングするなどして疎水性を高めるようにしてもよい。このことにより、基板に付着していたリンス液などが置換室内の壁に付着しても、とれやすい状態となる。
【００３３】
上述した各処理室においては、例えば、置換室１０２において、圧送制御部１０８により圧送されて導入される二酸化炭素の圧力（量）の圧送制御部１０８による制御と、置換室１０２より排出される排出量の排出部１２３による制御とにより、内部の圧力を制御する。なお、圧送制御部１０８による圧送の状態は一定とし、排出部１２３による排出量の制御により内部圧力を制御するようにしてもよい。このように、圧送制御部１０８と各排出部とにより、各処理室の圧力制御を行うようにすればよい。
【００３４】
また、図１の超臨界乾燥装置では、図１（ｂ）に示すように、通路１６１に、例えばロボットアームなどを備えた搬送機構１０９を備えている。搬送機構１０９は、通路１６２及び通路１６３にも設けられている。例えば、通路１６１の搬送機構１０９は、置換室１０２の基板載置台１２１上に載置されている基板を、置換室１０２より搬出して超臨界室１０３に搬入し、基板載置台１２１上に移送する。
【００３５】
なお、図２に示すように、密閉可能な基板交換室２０１を設け、基板交換室２０１内にロボットアームなどを備えた搬送機構２０２を配置し、基板交換室２０１側に開閉弁２０３を配置して複数の処理室２０４を配置するようにしてもよい。この場合、基板交換室２０１が、図１に示す超臨界乾燥装置の、各通路１６１，１６２，１６３に対応することになる。
【００３６】
また、ロボットアームではなく、フロッグレッグ方式の搬送機構を用いるようにしてもよい。また、各処理室を、１つの高圧チャンバ内に配置し、各処理室の外壁を薄くし、磁力などを用いた搬送系を高圧チャンバと連続して配列された各処理室との間に配置し、この搬送系により基板を搬送するようにしてもよい。
【００３７】
つぎに、図１の超臨界乾燥装置の動作例について、図３のタイミングチャートを用いて説明する。
まず、基板載置台１１１に処理対象のシリコン基板を固定する。シリコン基板の上には、感光性を有するレジスト膜が塗布により形成され、このレジスト膜に所望のパターンが露光されている。このシリコン基板に対し、薬液供給部１１２より現像液や純水，及び界面活性剤が添加されたリンス液など所望の処理液を供給し、現像，水洗，リンス液処理などを行う。現像処理により、シリコン基板上には、微細なレジストパターンが形成された状態となる。また、界面活性剤が添加されたリンス液を用いることで、以降の、液化二酸化炭素への置換がより効率的に行えるようになる。
【００３８】
次いで、置換室１０２の開閉弁１２４を開放し、リンス処理をしたシリコン基板を基板載置台１２１の上に固定する。この段階を、図２に示す時点ｔ１とする。シリコン基板の基板載置台１１１から基板載置台１２１への移動は、図示していない搬送手段により行われる。
次いで、置換室１０２の開閉弁１２４，１２５を閉じた状態として置換室１０２を密閉状態とし、圧送制御部１０８によりボンベ１０７内の二酸化炭素を導入部１２２を介して置換室１０２内に圧送する。このとき、排出部１２３により排出量を制御し、置換室１０２内の圧力を例えば７．５ＭＰａ程度に上昇させ、置換室１０２内が液化二酸化炭素で充填された状態とする。
【００３９】
同時に、開閉弁１３４，１３５を閉じた状態とし、圧送制御部１０８によりボンベ１０７内の二酸化炭素を導入部１３２を介して超臨界室１０３の内部に圧送する。また、排出部１３３により排出量を制御し、超臨界室１０３内の圧力を例えば７．５ＭＰａ程度に上昇させ、超臨界室１０３内が液化二酸化炭素で充填された状態とする。加えて、例えば、図示しない温度制御機構により基板載置台１３１の温度を４０℃程度にする。
【００４０】
また、開閉弁１４４，１４５，１５４，１５５を閉じた状態とし、圧送制御部１０８によりボンベ１０７内の二酸化炭素を減圧室１０４，１０５の各々の内部に圧送する。減圧室１０４においては、排出部１４３により排出量を制御し、減圧室１０４内の圧力を例えば７．５ＭＰａ程度とし、液化二酸化炭素で充填された状態とする。一方、減圧室１０５においては、排出部１５３により排出量を制御し、減圧室１０５内の圧力を例えば５．５ＭＰａとし、二酸化炭素で充填された状態とする。
【００４１】
以上のように、各処理室内が二酸化炭素で充填され、置換室１０２において、基板載置台１２１の上に固定されているシリコン基板に付着していたリンス液が液化二酸化炭素で置換された後、図２の時点ｔ２において、開閉弁１２５及び開閉弁１３４を開放し、置換室１０２と超臨界室１０３とが連通した状態とする。このとき、置換室１０２と超臨界室１０３とは、どちらも内圧が７．５ＭＰａとなっている。
【００４２】
次いで、通路１６１に配置された搬送機構１０９により、基板載置台１２１の上に固定されているシリコン基板を基板載置台１３１の上に移送する。シリコン基板の移送が終了し、搬送機構１０９を通路１６１内に収容した後、開閉弁１２５及び開閉弁１３４を閉じた状態とする。
【００４３】
開閉弁１３４が閉じられたことにより密閉された超臨界室１０３の内部において、基板載置台１３１上に固定されたシリコン基板の周囲では、７．５ＭＰａの圧力と、基板載置台１３１の温度４０℃により、二酸化炭素が超臨界状態となっている。このため、シリコン基板に付着している二酸化炭素（液化二酸化炭素）も超臨界状態となる。すなわち、シリコン基板の雰囲気が超臨界二酸化炭素となる。
【００４４】
以上のようにして、超臨界室１０３の内部で、シリコン基板の雰囲気が超臨界状態となっている状態で、置換室１０２においては、圧送制御部１０８による二酸化炭素の圧送を停止し、排出部１２３からの排出量を増加させ、置換室１０２内の圧力を大気圧程度にまで低下させる。置換室１０２内の圧力が大気圧程度にまで低下したら、開閉弁１２４を開放する。
【００４５】
ここで、薬液処理部１０１においては、先にリンス処理がなされたシリコン基板（初めのシリコン基板）が置換室１０２による置換処理が開始した後、上述した置換室１０２の開閉弁１２４が開放される段階でリンス処理が終了するように、新たな処理対象のシリコン基板（２枚目のシリコン基板）を基板載置台１１１の上に固定し、薬液供給部１１２より所定の液を供給して液処理を行う。この処理が終了した時点ｔ３で、シリコン基板を開閉弁１２４が開放されている置換室１０２内に搬入し、基板載置台１２１に固定する。
【００４６】
この、つぎのシリコン基板が基板載置台１２１に固定されたら、開閉弁１２４を閉じて置換室１０２が密閉された状態とし、圧送制御部１０８によりボンベ１０７内の二酸化炭素を導入部１２２を介して置換室１０２内に圧送する。また、排出部１２３により排出量を制御し、置換室１０２内の圧力を例えば７．５ＭＰａ程度に上昇させ、２枚目のシリコン基板を収容した置換室１０２内が液化二酸化炭素で充填された状態とする。
【００４７】
一方、時点ｔ３において、二酸化炭素で充填され内部圧力が７．５ＭＰａに到達している減圧室１０４と超臨界室１０３との間の開閉弁１３５，開閉弁１４４を開放し、通路１６２に配置された搬送機構１０９により、基板載置台１３１上のシリコン基板を基板載置台１４１の上に移送する。シリコン基板の移送が終了し、搬送機構１０９を通路１６２内に収容した後、開閉弁１３５及び開閉弁１４４を閉じた状態とする。
【００４８】
このとき、開閉弁１４４が閉じられたことにより密閉された減圧室１０４の内部では、前述したように二酸化炭素を圧送することで、内部圧力が７．５ＭＰａとなっている。従って、基板載置台１４１上に固定されたシリコン基板は、超臨界状態の二酸化炭素で覆われた状態となっている。この後、減圧室１０４では、時点ｔ４にかけて、圧送制御部１０８による二酸化炭素の圧送を減らすもしくは、排出部１４３からの排出量を増加させることなどにより、減圧室１０４内の圧力を５．５ＭＰａ程度にまで低下させる。
【００４９】
つぎに、時点ｔ４において、液化二酸化炭素で充填された置換室１０２に収容されている２枚目のシリコン基板を、開閉弁１２５，開閉弁１３４を開放することで、超臨界室１０３に移送する。このとき、置換室１０２の内部は、圧力が７．５ＭＰａとなっており、超臨界室１０３の内部と同程度の圧力となっている。また、開閉弁１３４が閉じられたことにより密閉された超臨界室１０３の内部においては、前述した１枚目のシリコン基板の場合と同様に、シリコン基板の雰囲気が超臨界二酸化炭素となる。
【００５０】
この後、２枚目のシリコン基板を超臨界室１０３の基板載置台１３１上に移送したら、開閉弁１２３及び開閉弁１３４を閉じた状態とし、置換室１０２では、置換室１０２内の圧力を大気圧程度にまで低下させる。
【００５１】
一方、内部の圧力を低下させている減圧室１０４では、内部圧力が５．５ＭＰａとなる時点ｔ４において、開閉弁１４５と開閉弁１５４とを開放し、通路１６３に配置された搬送機構１０９により、基板載置台１４１上のシリコン基板を基板載置台１５１の上に移送する。シリコン基板の移送が終了し、搬送機構１０９を通路１６３内に収容した後、開閉弁１４５及び開閉弁１５４を閉じた状態とする。
【００５２】
上述した、時点ｔ４において、開閉弁１３５及び開閉弁１４４は閉じたままとなっているので、減圧室１０４の内部圧力が５．５ＭＰａとなっても、超臨界室１０３における内部圧力７．５ＭＰａは、維持される。１枚目のシリコン基板が、減圧室１０４から減圧室１０５へ移送され、これらの間の開閉弁１４５，開閉板１５４が閉じた状態となったら、減圧室１０４においては、圧送制御部１０８による二酸化炭素の圧送を増加させる、もしくは、排出部１４３からの排出量を減少させることなどにより、内部圧力を７．５ＭＰａにまで上昇させる。
【００５３】
また、減圧室１０５においては、圧送制御部１０８による二酸化炭素の圧送を停止し、排出部１４３からの排出量を増加させ、時点ｔ５にかけて内部圧力を大気圧程度にまで低下させる。
【００５４】
つぎに、時点ｔ５において、内部圧力が大気圧程度にまで低下している置換室１０２においては、薬液供給部１１２より所定の液処理が行われた３枚目のシリコン基板を、開閉弁１２４を開放して内部に搬入し、基板載置台１２１に固定する。３枚目のシリコン基板を基板載置台１２１に固定した後、開閉弁１２４を閉じた状態とし、圧送制御部１０８によりボンベ１０７内の二酸化炭素を導入部１２２を介して置換室１０２内に圧送する。また、排出部１２３により排出量を制御し、置換室１０２内の圧力を７．５ＭＰａ程度に上昇させ、３枚目のシリコン基板を収容した置換室１０２内が液化二酸化炭素で充填された状態とする。
【００５５】
また、時点ｔ５の直前まで、超臨界室１０３においては、２枚目のシリコン基板が基板載置台１３１上で加熱され、基板雰囲気が超臨界状態の２酸化炭素の状態となっている。この状態で、時点ｔ５において、時点ｔ３の場合と同様に、二酸化炭素で充填され内部圧力が７．５ＭＰａに到達している減圧室１０４と超臨界室１０３との間の開閉弁１３５，開閉弁１４４を開放し、通路１６２に配置された搬送機構１０９により、基板載置台１３１上のシリコン基板を基板載置台１４１の上に移送する。シリコン基板の移送が終了し、搬送機構１０９を通路１６２内に収容した後、開閉弁１３５及び開閉弁１４４を閉じた状態とする。
【００５６】
この後、減圧室１０４では、時点ｔ６にかけて、圧送制御部１０８による二酸化炭素の圧送を減らすもしくは、排出部１４３からの排出量を増加させることなどにより、減圧室１０４内の圧力を５．５ＭＰａ程度にまで低下させる。
一方、１枚目のシリコン基板を収容し、内部圧力が大気圧程度にまで低下している減圧室１０５においては、開閉弁１５５を開放し、図示しない搬送機構により、基板載置台１５１上のシリコン基板を搬出する。このように、まず、１枚目のシリコン基板の超臨界乾燥処理が、時点ｔ５に終了する。この超臨界乾燥処理により、シリコン基板の上では、形成されているレジストパターンが、倒れることなく乾燥される。
【００５７】
１枚目のシリコン基板が搬出された後、減圧室１０５では、開閉弁１５５を閉じた状態とし、開閉弁圧送制御部１０８によりボンベ１０７内の二酸化炭素を減圧室１０５に圧送し、排出部１５３により排出量を制御し、減圧室１０５内の圧力を５．５ＭＰａとし、二酸化炭素で充填された状態とする。
【００５８】
つぎに、時点ｔ６において、内部圧力が７．５ＭＰａとなった置換室１０２と内部圧力が７．５ＭＰａで維持されている超臨界室１０３では、開閉弁１２５及び開閉弁１３４を開放し、３枚目のシリコン基板を、基板載置台１２１より基板載置台１３１へ移送する。移送が終了したら、開閉弁１２５，開閉弁１３４を閉じた状態とする。この後、置換室１０２では、置換室１０２内の圧力を大気圧程度にまで低下させる。
【００５９】
一方、時点ｔ６において、内部圧力が５．５ＭＰａ程度にまで低下した減圧室１０４と内部圧力が５．５ＭＰａ程度にまで上昇した減圧室１０５では、開閉弁１４５及び開閉弁１５４を開放し、２枚目のシリコン基板を基板載置台１４１より基板載置台１５１へ移送する。移送が終了したら、開閉弁１４１，開閉弁１５４を閉じた状態とする。この後、減圧室１０４では、内部圧力を上昇させ、減圧室１０５では、内部圧力を大気圧程度にまで低下させる。
【００６０】
以上のことにより、時点ｔ６の直後では、３枚目のシリコン基板は、超臨界室１０３内において、超臨界状態の二酸化炭素に晒された状態となり、２枚目のシリコン基板は、減圧室１０５内において、シリコン基板に付着していた超臨界状態の二酸化炭素が、より気化する状態になる。
【００６１】
つぎに、時点ｔ７において、内部圧力が大気圧程度にまで低下している置換室１０２においては、薬液供給部１１２より所定の液処理が行われた４枚目のシリコン基板を、開閉弁１２４を開放して内部に搬入し、基板載置台１２１に固定する。４枚目のシリコン基板を基板載置台１２１に固定した後、開閉弁１２４を閉じた状態とし、圧送制御部１０８によりボンベ１０７内の二酸化炭素を導入部１２２を介して置換室１０２内に圧送する。また、排出部１２３により排出量を制御し、置換室１０２内の圧力を７．５ＭＰａ程度に上昇させ、４枚目のシリコン基板を収容した置換室１０２内が液化二酸化炭素で充填された状態とする。
【００６２】
また、時点ｔ７の直前まで、超臨界室１０３においては、３枚目のシリコン基板が基板載置台１３１上で加熱され、基板雰囲気が超臨界状態の２酸化炭素の状態となっている。この状態で、時点ｔ７において、時点ｔ３，５の場合と同様に、二酸化炭素で充填され内部圧力が７．５ＭＰａに到達している減圧室１０４と超臨界室１０３との間の開閉弁１３５，開閉弁１４４を開放し、通路１６２に配置された搬送機構１０９により、基板載置台１３１上のシリコン基板を基板載置台１４１の上に移送する。シリコン基板の移送が終了し、搬送機構１０９を通路１６２内に収容した後、開閉弁１３５及び開閉弁１４４を閉じた状態とする。
【００６３】
この後、減圧室１０４では、時点ｔ８にかけて、圧送制御部１０８による二酸化炭素の圧送を減らすもしくは、排出部１４３からの排出量を増加させることなどにより、減圧室１０４内の圧力を５．５ＭＰａ程度にまで低下させる。
一方、２枚目のシリコン基板を収容し、内部圧力が大気圧程度にまで低下している減圧室１０５においては、開閉弁１５５を開放し、図示しない搬送機構により、基板載置台１５１上のシリコン基板を搬出する。このように、２枚目のシリコン基板の超臨界乾燥処理が、時点ｔ７に終了する。
【００６４】
従って、本実施の形態によれば、１枚目のシリコン基板の超臨界乾燥処理が終了してから、時点ｔ７−時点ｔ５の間隔で、２枚目のシリコン基板の超臨界乾燥処理が終了する。以降、３枚目，４枚目・・・のシリコン基板を処理を、上述と同様に繰り返すことで、上記間隔で、３枚目，４枚目・・・のシリコン基板の超臨界乾燥処理が終了する。
【００６５】
例えば、薬液処理部１０１における処理時間は１．５分、置換室１０２における処理時間は３分、超臨界室１０３における処理時間は３分、減圧処理室１０４，１０５における処理時間は各々３分程度とすることができる。従って、本実施の形態によれば、２枚目以降の基板は、６分間隔で超臨界処理を行うことが可能となっている。図４に示すように、置換処理から超臨界乾燥処理までを１つの処理室で行う場合、置換室１０２と超臨界室１０３と減圧処理室１０４，１０５における各処理時間の合計時間の間隔、すなわち１２分間を、つぎの基板の処理が終了するまでに必要としていた。これに比較し、本実施の形態によれば、半分の時間間隔で複数の基板を連続的に処理できるようになる。
【００６６】
ところで、上述では、４つの処理室を設けるようにしたが、これに限るものではなく、図５に示すように、３つの処理室で構成するようにしてもよい。この場合、１つの減圧処理室１０４で減圧処理を行うようにすればよい。あるいは、置換室と超臨界処理室とを同一処理室としてもよい。また、図５に示すように、薬液供給部１１２から供給される液体を、圧送制御部１０８を介して置換室１０２に供給可能とし、置換室１０２内で、現像，リンス処理などを行ってから、前述した置換処理を行うようにしてもよい。
【００６７】
また、３つの処理室で構成する場合、置換処理の段階で置換室１０２に供給する液化二酸化炭素に界面活性剤を添加しておき、リンス液などとの置換処理をより効率的に行うようにしてもよい。
また、５つ以上の処理室で構成するようにしてもよい。複数の処理室を設け、各処理室における処理内容や処理時間などを最適化することで、効率よく処理時間を短縮することが可能となる。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、超臨界室１０３，減圧室１０４，減圧室１０５に供給された二酸化炭素（超臨界状態となる流体）は、リンス液などが混合することなく、各排出部より排出される。従って、排出される二酸化炭素を、再利用するようにしてもよい。
【００６９】
例えば、図６に示すように、超臨界室１０３，減圧室１０４，１０５の各々に、低圧室６１１と圧送部６１２と高圧室６１３とからなる還流部６０１を設けるようにしてもよい。例えば、超臨界室１０３の排出部１３３ａより排出される二酸化炭素を低圧室６１１に収容し、低圧室に収容された二酸化炭素を圧送部６１２により高圧室６１３に圧送して高圧室６１３内に所定圧力とした二酸化炭素を充填する。
【００７０】
このようにして、高圧室６１３の側を、例えば、７．５ＭＰａと高圧な二酸化炭素で充填された状態とし、充填されている高圧の二酸化炭素を導入部１３３ｂより超臨界室１０３に導入することで、超臨界室１０３内の圧力を７．５ＭＰａの状態に維持することができる。
【００７１】
ところで、図７に示すように、各処理室を異なる容積とし、２つの処理室は、上下に積層して配置するようにしても良い。
以下、図７の超臨界乾燥装置を用いた乾燥処理について説明する。
まず、処理対象のシリコン基板に現像，水洗，リンス液処理などを行う。現像処理により、シリコン基板上には、微細なレジストパターンが形成された状態となり、また、シリコン基板はリンス液で濡れた状態となる。
【００７２】
上述したようにシリコン基板を薬液処理した後、図７（ａ）に示すように、前処理室７０１の開閉弁７１２を開放し、リンス液で濡れている基板７４１を基板載置台７１１の上に濡れた状態のシリコン基板７４１を搬入する。前処理室７０１は、基板載置台７１１上にシリコン基板７４１を搬出搬入することが可能な程度の高さとし、シリコン基板７４１が収容できる程度の面積とし、容積の小さい圧力容器で構成する。
【００７３】
基板７４１を基板載置台７１１の上に固定した後、開閉弁７１２を閉じて前処理室７０１内を密閉状態とし、前処理室７０１に図示しない導入口より液化二酸化炭素を導入し、内圧を７．５ＭＰａ程度とする。前処理室７０１は、１枚のシリコン基板７４１が収容可能な程度の小さな容積の処理室であるため、短時間で液化二酸化炭素で充填した状態とすることができる。
【００７４】
一方、主処理室７０２では、図示しない導入口より液化二酸化炭素を導入し、主処理室７０２の内部が液化二酸化炭素で充填され、内圧が７．５ＭＰａ程度とされた状態としておく。また、主処理室７０２は、排出量を制御することで主処理室７０２の内部圧力を制御する図示しない排出部を備え、液化二酸化炭素は、図示しない導入口より主処理室７０２内に圧入され、図示しない排出部より排出されている。
【００７５】
この状態で、前述したように、前処理室７０１内にシリコン基板７４１が収容され、また、液化二酸化炭素で充填されて内圧が７．５ＭＰａ程度とされた後、開閉弁７１３を開放し、図示しない搬送機構により、基板載置台７１１上に固定されているシリコン基板７４１を、基板載置台７２１上に移送する。このとき、基板載置台７２１の高低の位置を、前処理室７０１の高さ程度としておくようにしても良い。
【００７６】
シリコン基板７４１を基板載置台７２１に移送した後、図７（ｃ）に示すように、開閉弁７１３を閉じた状態とし、基板載置台７２１上に固定されたシリコン基板７４１が、圧力７．５ＭＰａの液化二酸化炭素中に浸漬された状態とする。ここで、例えば、基板載置台７２１を図示しない回転機構により回転（５００〜１０００ｒｐｍ程度）させ、シリコン基板７４１を回転させることで、シリコン基板７４１の表面に付着しているリンス液を、効率よく液化二酸化炭素に置換する（置換処理）。
【００７７】
一方、シリコン基板７４１が搬出され、開閉弁７１３が閉じられた前処理室７０１では、図示しない排出部より内部の二酸化炭素を排出し、前処理室７０１内を大気圧程度にまで減圧する。
前処理室７０１内の圧力が大気圧程度にまで減圧したら、開閉弁７１１を開放して、つぎの処理対象のシリコン基板７４２を、前処理室７０１の基板載置台７１１上に搬入する。
【００７８】
つぎの処理対象のシリコン基板７４２を搬入し、開閉弁７１１を閉じて密閉された状態としたら、前処理室７０１に図示しない導入口より液化二酸化炭素を導入し、内圧を７．５ＭＰａ程度とする。また、このとき、超臨界室７０３にも、図示しない導入口より液化二酸化炭素を導入し、内圧を７．５ＭＰａ程度とする。超臨界室７０３は、前処理室７０１と同様に、基板載置台７３１上にシリコン基板を搬出搬入することが可能な程度の高さとし、シリコン基板が収容できる程度の面積とし、容積の小さい圧力容器で構成する。
【００７９】
超臨界室７０３も、前処理室７０１と同様に、１枚のシリコン基板が収容可能な程度の小さな容積の処理室であるため、短時間で液化二酸化炭素で充填した状態とすることができる。
また、これらのように構成することで、超臨界室７０３の上に前処理室７０１が載設され、これらが主処理室７０２に横設された状態とすることができる。
【００８０】
超臨界室７０３が液化二酸化炭素で充填され、主処理室７０２における置換処理が所定時間行われた後、図７（ｄ）に示すように、開閉弁７３３を開放し、図示しない搬送機構により、基板載置台７２１の上のシリコン基板７４１を基板載置台７３１上に移送する。このとき、基板載置台７３１を、図示しない温度制御機構により３５℃程度としておけば、シリコン基板７４１も３５℃程度に加熱される。
【００８１】
超臨界室７０３の内部は、７．５ＭＰａ程度の液化二酸化炭素で充填されているため、３５℃に加熱されたシリコン基板７４１雰囲気では、液化二酸化炭素が超臨界状態となる。この後、開閉弁７３３を閉じた状態とし、図示しない排出部より内部の二酸化炭素を排出し、超臨界室７０３内の圧力を、大気圧程度にまで徐々に低下させる。このことにより、シリコン基板７４１の上では、液体が触れた状態を経ることなく、乾燥された状態となる。
【００８２】
一方、基板載置台７２１よりシリコン基板７４１を搬出した後、直ちに開閉弁７１３を開放し、基板載置台７１１の上にあるシリコン基板７４２を基板載置台７２１の上に移送する。ここで、このとき、開閉弁７１３及び開閉弁７３３が開放し、前処理室７０１と主処理室７０２内と超臨界室７００３とが連通した状態となるが、各処理室内は、内圧が７．５ＭＰａにまで液化二酸化炭素が充填された同一環境となっているので、何ら問題はない。
【００８３】
つぎの処理対象のシリコン基板７４２を基板載置台７２１上に搬入した後、開閉弁７１３が閉じた状態とされ、シリコン基板７４１が基板載置台７３１の上に移送されて開閉弁７３３が閉じられたら、前述した置換処理を、シリコン基板７４２に対して行う。また、前処理室７０１においては、前述したように、内圧を大気圧程度のまで減圧し、開閉弁７１２を開放して３枚目の処理対象基板を搬入しておく。
この後、シリコン基板７４２を超臨界室７０３に移送するとともに、３枚目の処理対象基板を主処理室７０２に移送し、知りＫんきばん７４２は超臨界乾燥処理を行い、３枚目の処理対象基板は置換処理を行う。
【００８４】
以上に説明した連続処理を繰り返すことで、従来より短い時間間隔で、複数の基板を連続的に処理できるようになる。また、図７の超臨界処理装置によれば、大気圧の状態と７．５ＭＰａ程度と高圧の状態とが繰り返される前処理室７０１及び超臨界室７０３は、小さい容積した。この結果、前処理室７０１及び超臨界室７０３では、処理室内を高圧状態にする時間や、高圧状態の処理室内を大気圧程度にまで減圧知る時間を、より短縮することが可能となる。
【００８５】
なお、上述では、前処理室７０１を超臨界室７０３の上方に配置するようにしたが、これに限るものではなく、前処理室を超臨界室の下方に配置するようにしても良い。
また、前処理室７０１による処理をして主処理室７０２の処理をした後、再び前処理室７０１による処理を行うようにしても良い。
【００８６】
なお、上述では、乾燥対象のパターンとして、高分子材料のレジストパターンを例にしたが、シリコンや化合物半導体からなるパターンの乾燥に適用しても良い。また、上述では超臨界流体として二酸化炭素を用いるようにしたが、これに限るものではなく、ＣＨＦ3やＮＯ2などの臨界点を有する物質を用いるようにしても良い。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、密閉可能な複数の処理室の各々を密閉された通路により連通させ、複数の処理室にわたって、処理対象の基板を外部に晒すことなく処理が行えるようにした。この結果、本発明によれば、複数の処理対象基板に対し、連続して高圧環境による処理ができるようになるため、超臨界乾燥の工程をより短い時間で通過できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における超臨界乾燥装置の構成例を示す概略的な断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態における超臨界乾燥装置の一部構成例を示す概略的な断面図である。
【図３】図１の超臨界乾燥装置の動作例を示すタイミングチャートである。
【図４】従来の超臨界乾燥装置における処理の状態を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における超臨界乾燥装置の構成例を示す概略的な断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態における超臨界乾燥装置の構成例を示す概略的な断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態における超臨界乾燥装置の構成例を示す概略的な断面図である。
【図８】パターン倒れの状態を説明するための説明図である。
【図９】超臨界乾燥を説明するための説明図である。
【図１０】従来よりある超臨界乾燥装置の概略的な構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０１…薬液処理部、１０２…置換室、１０３…超臨界室、１０４…減圧室、１０５…減圧室、１０７…ボンベ、１０８…圧送制御部、１０９…搬送機構、１１１，１２１，１３１，１４１，１５１…基板載置台、１２２，１３２，１４２，１５２…導入部、１２３，１３３，１４３，１５３…排出部、１２４，１２５，１３４，１３５，１４４，１４５，１５４，１５５…開閉弁、１６１，１６２，１６３…通路。
【図１】
2004207579.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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