(57)【要約】    【課題】  本発明の目的は、３０ｎｍ以下の微細パターンを持ち、１００ｍｍ以上の大口径基板をパターン倒れ無く、短時間で均一に乾燥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】  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高圧容器に設置する工程と、前記高圧容器内に常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で設定圧力まで導入する工程と、前記高圧容器を傾斜させ前記リンス液の大部分を前記高圧容器の上側又は下側に集める工程と、該集められた前記リンス液を排出させる工程と、前記流体の設定圧力を保ったまま前記流体の温度を臨界温度以上に昇温させる工程と、前記臨界温度状態を保ったまま前記流体を排出する工程とを順次有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法にある。【選択図】図１
2005116759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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高圧容器に設置する工程と、前記高圧容器内に常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で設定圧力まで導入する工程と、前記高圧容器を傾斜させ前記リンス液を前記高圧容器の上側又は下側に集める工程と、該集められた前記リンス液を排出させる工程と、前記流体の臨界圧力以上に保ったまま前記流体の温度を臨界温度以上に昇温させる工程と、前記流体の温度を臨界温度以上に保ったまま前記流体を排出する工程とを順次有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記リンス液を排出させる工程と前記臨界状態の流体を排出させる工程との間に、前記流体を振動又は攪拌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方法。
【請求項３】
請求項１において、前記リンス液を排出させる工程の前に、前記流体の温度及び圧力の少なくとも一方を変化させ前記流体の比重を変化させる工程を有し、該比重の変化により前記高圧容器内の前記リンス液と流体との比重差を形成し、前記基板上の前記リンス液を前記傾斜した高圧容器内の上側又は下側に集める工程を有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
【請求項４】
請求項１において、前記流体を高圧ポンプによって前記高圧容器に圧送することことを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
【請求項５】
請求項４において、前記傾斜した高圧容器の上側又は下側に集めた前記リンス液の前記高圧容器外への排出を前記高圧容器の上部及び下部に設けられた少なくとも一方の排出口によって行うことを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
【請求項６】
請求項１において、前記高圧容器内に前記流体を導入し、所定の圧力に達した後、前記流体の導入を停止し、前記高圧容器内の前記流体の流れを止めることを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
【請求項７】
請求項１において、前記流体が液化二酸化炭素であり、その密度を０.６５〜０.９５ｇ/ｍｌの所定の密度に変化させることを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
【請求項８】
請求項１において、前記高圧容器内への前記流体導入時に、前記高圧容器内の昇圧速度を制御し、前記流体とリンス液の混濁を抑えることを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
【請求項９】
請求項１において、前記流体より比重の大きいリンス液と、前記流体より比重の小さいリンス液とを同時に使用し、前記流体の比重差により傾斜した前記高圧容器の上側と下側に集め排出することを特徴とする微細構造乾燥方法。
【請求項１０】
請求項１において、前記高圧容器内への前記流体の導入と停止とを順次繰り返す工程を有することを特徴とする微細構造乾燥処理方法。
【請求項１１】
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高圧容器と、常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で貯蔵する流体貯蔵容器と、前記高圧容器を傾斜させる手段と、前記傾斜した高圧容器内の上側又は下側に集めた前記リンス液を排出させる前記高圧容器の上側又は下側の少なくとも一方に設けられた排出口とを有することを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記高圧容器内の前記流体の温度及び圧力の少なくとも一方を変化させ前記流体の比重を変化させる温度又は圧力の調整手段を有し、該温度又は圧力の調整手段によって前記流体とリンス液との比重差を形成させることを特徴とする微細構造乾燥処理装置。
【請求項１３】
請求項１１において、前記流体を前記高圧容器に圧送する高圧ポンプを有することを特徴とする微細構造乾燥装置。
【請求項１４】
請求項１１において、前記基板の上側及び下側の少なくとも一方に前記基板を加熱する温度調整器を有することを特徴とした微細構造乾燥装置。
【請求項１５】
請求項１１において、前記高圧容器内に導入される記流体の圧力を制御する圧力制御装置を有することを特徴とする微細構造乾燥装置。
【請求項１６】
請求項１１において、前記高圧容器への前記流体導入時に、前記高圧容器内の昇圧速度を制御する昇圧速度制御手段を有することを特徴とする微細構造乾燥装置。
【請求項１７】
請求項１１において、前記高圧容器内への前記流体の導入と停止とを繰り返す制御手段を有することを特徴とする微細構造乾燥装置。
【請求項１８】
請求項１１において、前記流体を振動又は攪拌させる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方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、リンス洗浄及び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程度以下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。
一方では、例えば加速センサーやアクチュエータ等の可動部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洗浄除去する工程と乾燥工程を含んでいる。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、可動部が基板に張り付く現象が発生している。
こ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張付きを防止するために、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１〜３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。
【０００４】
この従来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中の例えば水等の残存液体は、予め流体に可溶な例えばエタノールや２−プロパノール等の有機溶剤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で乾燥室となる高圧容器に水平に搬送して設置する工程。
（３）高圧容器を密閉する工程。
（４）液体状態又は超臨界状態の流体を高圧容器に導入し、所定の圧力まで昇圧する工程。
（５）高圧容器内に導入した液体又は超臨界状態の流体とリンス液を置換させる工程。
（６）高圧容器に液体の流体を導入した場合は、液体の流体とリンス液の置換後に高圧容器を臨界点以上に昇圧及び昇温させる工程。
（７）高圧容器から超臨界状態の流体を徐々に排出させる工程。
（８）高圧容器から基板を取り出す工程。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０９９３３号公報
【特許文献２】特開平０９−１３９３７４号公報
【特許文献３】特開平０５−３１５２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の超臨界流体を用いた乾燥法は、数十分程度から1時間以上の乾燥時間を要し、特に、直径１００ｍｍ以上の大口径基板上に一様に形成した微細構造に対して、均一にパターン倒れや張り付きが無く、乾燥することができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、表面に微細な構造を形成した大口径基板に対してパターン倒れや張り付きがなく、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方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】
【０００８】
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が設置された高圧容器内に、常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で導入して前記高圧容器内に充填した後、流体を高圧容器に導入するときに生ずるリンス液と流体の混濁状態を短時間で収束させるために流体の流れを抑制させ、次いで前記高圧容器を傾斜させて基板に載ったリンス液を基板上から離し、前記高圧容器内のリンス液と流体の比重差を利用し、前記傾斜した高圧容器の下側または上側に集めて排出し、微細構造間に残るリンス液を置換するために流体を加振又は基板を回転させる微細構造乾燥処理法にある。
本発明は、前記流体の温度及び圧力の少なくとも一方を変化させ前記流体の比重を変化させることにより前記高圧容器内のリンス液と流体との比重差を形成し前記リンス液を前記高圧容器内の上側又は下側に集めて排出する工程を有することを特徴とする。
本発明は、基板が設置された高圧容器を傾斜させることにより基板上に載ったリンス液を基板上から離し、効率的にリンス液を高圧容器より排出させるものである。
【０００９】
より具体的には、露光後の現像又は薬液によるエッチング及びリンスを経て表面に微細構造が形成された基板を、リンス液に浸漬又は濡れた状態で高圧容器内に設置する工程と、該高圧容器内に常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で導入する工程と、前記高圧容器を傾斜させる工程と、前記高圧容器内の前記流体の温度及び圧力の少なくとも一方を変化させ前記流体の比重を変化させることにより前記高圧容器内のリンス液と流体との比重差を形成し前記リンス液を前記高圧容器内の上側又は下側に集める工程と、該高圧容器の上側又は下側に集めた前記リンス液を前記高圧容器外に排出させる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。
【００１０】
又、本発明は、前記流体を高圧ポンプによって前記高圧容器に圧送すること、前記傾斜した高圧容器の上側又は下側に集めた前記リンス液の前記高圧容器外への排出を前記傾斜した高圧容器の上部及び下部に設けられた少なくとも一つの排出口によって行うことが好ましい。
更に、前記基板の上側及び下側の少なくとも一方の温度調整し、前記基板の上下での温度差を無くし、前記基板近傍の前記流体の対流を防止すること、また対流を防止することにより熱伝導による前記基板近傍以外特には前記高圧容器への熱伝導を最小に抑えること、前記高圧容器内に前記流体を導入し、所定の圧力に達した後、前記高圧容器を傾斜させ、次いで前記流体の導入を停止し、前記高圧容器内の前記流体の流れを止めることが好ましい。
【００１１】
更に、本発明は、前記流体が液体又は超臨界状態の二酸化炭素であり、その密度を０.６５〜０.９５ｇ/ｍｌの所定の密度に変化させること、前記基板がシリコンであること、前記高圧容器内への前記流体導入時に、前記高圧容器内の昇圧速度を制御し、前記流体とリンス液の混濁を抑えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記流体より比重の大きいリンス液と、前記流体より比重の小さいリンス液とを同時に使用でき、傾斜した前記高圧容器の上側と下側に各々集めて排出することができる。
前記流体の比重変化を繰り返す行程と、前記高圧容器内の前記流体の流れを抑えるプロセスと前記高圧ポンプで置換流体を導入する工程とを順次繰り返す前記リンス液と流体との置換工程とを有することはＭＥＭＳサンプルのような立体構造を乾燥する場合は特に有効である。
【００１３】
本発明は、露光後の現像及びリンスの工程を経て微細構造が形成され、リンス液に浸漬又は濡れた状態の基板を設置する高圧容器と、常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で貯蔵する流体貯蔵容器と、高圧容器を傾斜させる手段と、前記高圧容器内の前記流体の温度及び圧力の少なくとも一方を変化させ前記流体の比重を変化させる温度又は圧力調整手段と、前記高圧容器内のリンス液と流体との比重差によって傾斜した前記高圧容器内の上側又は下側に集められた前記リンス液を前記高圧容器外に排出させるための前記傾斜した高圧容器の上側又は下側に設けられた排出口とを有することを特徴とする微細構造乾燥処理装置にある。
【００１４】
また、本発明の微細構造乾燥処理装置は、高圧ポンプを装備し、流体を高圧容器に圧送することにより、高圧容器内のリンス液を溶解するために十分な流体を供給できる手段を持ち、流体導入時に少なからず生ずる流体とリンス液の混濁を短時間で収束させるため、流体を高圧ポンプで圧送する流量をゼロにして、高圧容器内の置換流体の流速を最小、特にゼロにする工程を有する。
【００１５】
更に、リンス液の排出口を高圧容器の上部及び下部に少なくとも一方に装備することにより、置換流体より比重の大きいリンス液と、置換流体より比重の小さいリンス液を２種類以上同時に使用する場合にも、流体に溶けずに高圧容器内に残るリンスを選択的に高圧容器から排出することができる。
基板の上側と下側に温度調整器を装備して温度差による対流を最小にすること、更に導入する流体の流量をゼロにする工程によりリンス液と置換流体の混濁した状態での対流を最小にでき、短時間でリンス液の混濁状態を収束させて、大部分のリンス液を傾斜した高圧容器の上側又は下側に集めて排出することができる。
【００１６】
以上のように、本発明は、露光、現像又は薬液ニヨルエッチング、リンス後のレジストパターンやＭＥＭＳ等の微細構造を有する試料を設置した乾燥処理室となる高圧容器に、リンス液の置換溶媒として二酸化炭素等の常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体の状態で導入し、導入する液体状態の流体の溶解性によるリンス液の置換効果を利用するレジストの乾燥処理において、基板が設置された高圧容器を傾斜することにより、置換流体に溶けずに基板上に載ったリンス液を傾斜した高圧容器内の上側又は下側に集めて、リンス液を選択的に高圧容器外に排出することにより高圧容器内に残存するリンス液の量を最小にできるものである。
そして、置換溶媒のリンス液に対する濃度を最小に維持できるため、溶解度の低下も最小にでき、溶媒の微細構造物間に残存するリンス液に対する溶解度の低下を抑えることにより、高い置換効率を得ることができると共に、置換プロセスを短縮することができる。又、種々のリンス液の使用が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来の臨界点乾燥法が乾燥処理時間が長いこと、又、大口径基板に対しては均一な乾燥結果を得ることができないという欠点を解決できるものである。そして、本発明によれば、ＬＳＩ等を大規模に製作するための露光、現像、リンス後のレジスト等のパターン幅が１００ｎｍ以下、更にパターン幅７０ｎｍ以下、特にパターン幅（スペース幅）３０ｎｍ以下の表面微細構造を持ち、直径１００ｍｍ以上の大口径基板の乾燥処理をパターン倒れ無く、更に短時間で均一に乾燥できるものである。そのためデバイス製造ラインへの適用が可能な処理速度を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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高圧容器に設置する工程と、前記高圧容器内に常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で設定圧力まで高圧ポンプによって導入する工程と、前記流体の温度及び圧力の少なくとも一方を変化させ前記流体の比重を変化させる工程と、該比重の変化により前記高圧容器内の前記リンス液と流体との比重差を形成する工程と、前記高圧容器を傾斜させ前記基板上の前記リンス液を前記傾斜した高圧容器内の上側又は下側に集める工程と、前記傾斜した高圧容器の上側又は下側に集められた前記リンス液の前記高圧容器外への排出を前記高圧容器の上部及び下部に設けられた少なくとも一方の排出口によって行う工程と、前記流体の前記設定圧力を保ったまま前記流体の温度を臨界温度以上に昇温させる工程と、前記臨界温度状態を保ったまま前記流体を排出する工程とを順次有し、前記リンス液を排出させる工程と前記臨界状態の流体を排出させる工程との間に前記流体を振動又は攪拌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方法にある。
【００１９】
又、本発明は、露光後の現像又は薬液エッチング及びリンスの工程を経て微細構造が形成されリンス液に浸漬又は濡れた状態の基板を設置する高圧容器と、常温及び常圧では気体で高圧下では液体となる流体を液体又は超臨界状態で貯蔵する流体貯蔵容器と、前記高圧容器を傾斜させる手段と、前記傾斜した高圧容器内の上側又は下側に集めた前記リンス液を排出させる前記高圧容器の上側又は下側に設けられた排出口と、前記高圧容器内の前記流体の温度及び圧力の少なくとも一方を変化させ前記流体の比重を変化させる温度又は圧力調整手段と、前記流体を前記高圧容器に圧送する高圧ポンプと、前記基板の上側及び下側の少なくとも一方に前記基板を加熱する温度調整器と、前記高圧容器内に導入される記流体の圧力を制御する圧力制御装置と、前記高圧容器への前記流体導入時に前記高圧容器内の昇圧速度を制御する昇圧速度制御手段と、前記流体を振動又は攪拌させる手段を有することを特徴とする微細構造乾燥装置にある。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の微細構造乾燥処理装置の一例を示す断面図である。乾燥処理室である高圧容器１０３は上部の蓋１０５及び下部容器１２４から構成され、蓋１０５を開放して基板１０１を設置する。高圧容器１０３は、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左右のいずれにも水平から９０度まで左右両側に傾斜できるものである。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に示すように回転可能である。
基板１０１は露光後の現像及びリンスの工程を経て表面に微細構造が形成されており、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。
高圧容器１０３には、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が配管によって接続され、バルブ１１７を介して圧力制御バルブ１１８が配管によって接続される。高圧容器１０３は、その上部にバルブ１１０及び下部にバルブ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が排出される。
【００２１】
高圧容器１０３はその容器構成材内部に形成された熱媒体の循環による温度調整機能を持ち、０〜６０℃の範囲で流体の温度を制御でき、また、基板１０１の近傍、特に微細構造を有する面側の温度差による対流を最小限抑えるため、高圧容器内部にも基板１０１の上側及び下側にそれぞれ温度調整器１１１、１０６を備える。
以下、本実施例の乾燥工程を説明する。
【００２２】
（１）直径２００ｍｍのＬＳＩ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６０ｎｍ以下のパターン幅で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秒リンスし、表面に微細構造が形成された基板１０１を、蓋１０５と下部容器１２４とからなる高圧容器１０３の基板ホルダ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リンス液である２−プロパノール１０２が厚さ約２ｍｍで基板全面に載った状態であるか、基板１０１が２−プロパノール１０２に浸漬した状態である。
【００２３】
（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。
【００２４】
（３）バルブ１１３を開放すると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。
【００２５】
（４）図２は、高圧容器１０３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ことにより、基板１０１に載った２−プロパノール１０２の大半が基板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１１６と殆ど溶けずに混ざり合い混濁状態となる。リンス液との比重差が大きい時は早く傾斜させることができる。又、傾斜を繰り返すことによって効果的に置換、排出を行うことができる。
【００２６】
（５）高圧容器１０３の温度を熱媒体の循環によって下げ、５℃程度に制御すると、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２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。
【００２７】
（６）圧力が１０ＭＰａに達したら、液体二酸化炭素と２−プロパノールの混濁状態を収束させるため、約６０秒間、高圧ポンプで液体二酸化炭素を圧送することを停止して高圧容器内に液体二酸化炭素の流れを生じないようにする。同時に、高圧容器内の上部と下部の温度差により液体二酸化炭素の対流を最小に抑えるため温度調整器１０６、１１１を５℃に制御する。
【００２８】
（７）２−プロパノールと液体二酸化炭素の混濁が収束したら、再度、高圧ポンプ１１４で液体二酸化炭素の圧送を開始する。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。図３は、このときの高圧容器内の模式断面図である。高圧容器１０３内はほぼ液体二酸化炭素１３１のみで満たされる。
【００２９】
（８）振動子１５１で液体二酸化炭素１３１に振動を加え、基板１０１上の微細構造間に残存するリンス液を置換する。また、液体二酸化炭素１３１を攪拌することや、基盤１０１を回転や振動させることも置換時間短縮に有用である。
【００３０】
（９）高圧ポンプ１１４での液体二酸化炭素の圧送を停止させ、高圧容器１０３の温度を３５℃に昇温させる。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に保たれる。この温度変化で、高圧容器１０３内の液体二酸化炭素は超臨界状態へと状態が変化する。この状態の変化では、液体二酸化炭素の表面張力を微細構造に作用させることが無い。
【００３１】
（１０）バルブ１１３、１１０を閉じ、バルブ１１７を開放し、温度を３５℃に保ったまま圧力制御バルブ１１８より超臨界二酸化炭素を排出する。高圧容器内の圧力が７.３８ＭＰａ以下になると高圧容器１０３内を満たしている二酸化炭素は気体へと状態が変化する。更に圧力制御バルブ１1８で排出を続け高圧容器１０３内の圧力が大気圧になった時点で乾燥が終了する。
【００３２】
図４は、本発明の実施例に係る以上の工程において液体状態の流体とリンス液との置換のプロセスを示す断面図である。図４（a）は、高圧容器１０３に設置した表面にリンス液で満たされた基板１０１の状態を示す断面図である。基板ベース２０３上に形成された微細構造２０２は完全にリンス液（２−プロパノール）２０１に覆われた状態であり、微細構造２０２のパターンには気体と液体の界面はなく、リンス液２０１の表面張力が作用せず、従ってパターン倒れも発生していない。
【００３３】
図４（ｂ）は、高圧容器１０３内に液体二酸化炭素を導入し、臨界圧力以上に昇圧した直後の状態を示している。この時点では微細構造２０２の間のリンス液２０１は液体二酸化炭素に置換されていない。液体二酸化炭素２０５中には、基板上に載っていたリンス液の粒摘２０４（粒摘状態）が多量あり、混濁した状態である。
【００３４】
この状態で高圧容器１０３を水平状態から傾斜させると、図４（ｃ）に示す状態となる。６０秒程経過すると、リンス液と液体二酸化炭素の比重差によってリンス液の粒摘２０４は傾斜した高圧容器１０３の上側に集まり始め、また混濁状態もほぼ収束し図４（ｄ）に示す状態となる。
このとき、高圧容器１0３内に流れを発生させると混濁が収束するのに長時間を要し、特に直径２００ｍｍ以上の基板に対応する大型の高圧容器１0３では図４（ｃ）に示す状態が一時間以上続くことになる。高圧ポンプ１１４を停止し、温度による対流を抑えると、図４（ｅ）に示すように短時間で混濁が収束する。
【００３５】
この状態で、高圧容器１０３の上部のバルブ１１０を開放し、高圧ポンプ１１４で二酸化炭素を高圧容器１０３に導入すると、リンス液２０８を選択的に排出口１１９より高圧容器外に排出でき、それによってリンス２０９の溶解度を最大にできる。このため、微細構造２０２の間に残存するリンス液を短時間で置換できる。
【００３６】
この状態で振動子１５１により液体二酸化炭素１３１に振動を加えることにより、基板１０１上の微細構造間に残存するリンス液を効果的に置換することができる。また、液体二酸化炭素１３１を攪拌することや、基盤１０１を回転させることや振動させることでも置換時間を短縮することができる。
【００３７】
本実施例は、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、温度を０から３０℃、圧力を３ＭＰａから１０ＭＰａに可変させることで液体二酸化炭素の密度を０.６５から０.９５ｇ/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の、短時間かつ均一な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】
【００３８】
実施例１の（４）の工程において、高圧容器１０３の温度を高圧容器１０３の側壁自身内を熱媒体が循環できる構造とし、その中に熱媒体を循環させることによって、２８℃程度に制御すると、液体二酸化炭素の比重は０.７０ｇ/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０.１０程度になるため、２−プロパノールは傾斜した高圧容器１０３内の下部に集まる。
【００３９】
下部に集まった２−プロパノールを実施例１と同様に傾斜させることによって排出口１２０に集め、排出口１２０より実施例１の（５）の工程以降と同様に操作することによって選択的に排出させ、その後は、実施例１と同じプロセスを経て大気圧まで降圧させて乾燥を終了させる。
【実施例３】
【００４０】
本実施例は、ＭＥＭＳサンプルのようなフッ酸エッチングで微細構造を有するパターンが形成され、純水でリンス処理した後の乾燥工程を行うものである。本実施例のフッ酸エッチングによるパターン形成においても、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三次元構造体の可動部が基板（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。
【００４１】
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、サンプルを予め二酸化炭素に可溶なリンス液に浸漬させて置換しておく。本実施例のＭＥＭＳサンプルのリンス液としては、炭化水素系洗浄剤（ＨＣＦＣ）とエタノールを５：１に混合したものである。ＨＣＦＣは比重１.５５ｇ/ｍｌであるので、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、本発明では高圧容器を傾斜させて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選択的に排出させ、その後は、実施例１と同じプロセスを経て大気圧まで降圧させて乾燥を終了させることにより短時間で且つ均一な乾燥結果を得ることができる。
本実施例のＨＣＦＣとエタノールの混合液をリンス液としたのは、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に使用する。以上のように、本発明によって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乾燥することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一例を示す微細構造乾燥処理装置の断面図である。
【図２】本発明の高圧容器を傾斜させた後の微細構造乾燥処理装置の断面図である。
【図３】被音発明の高圧容器内のリンス液を排出させた後の微細構造乾燥処理装置の断面図である。
【図４】本発明の液体状態の流体とリンス液の置換プロセスを説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０１…基板、１０２、１２１、２０１、２０６、２０８、３０１…リンス液、１０３…高圧容器（乾燥室）、１０４…基板設置台、１０５…蓋、１０６、１１１…温度調整器、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、１３０、２０５、２０９、３０５…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、２０２…微細構造、２０３…基板ベース、２０４、３０４…リンス粒滴、２０７…リンス液と液体二酸化炭素の混濁状態。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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