(57)【要約】【課題】高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて被処理体の表面に対して洗浄処理を施すに際して、洗浄効果を高めながらも、スループットを向上させ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。【解決手段】圧力容器１の処理チャンバー１１内に導入された処理流体中の薬剤に含有される水分の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を照射する。赤外光が照射されている間のみ処理流体中の水分が選択的に加熱され活性化される。そして、基板Ｗの回転により基板表面Ｓ１上の薬剤が次々と活性化され、薬剤に含有される水分の洗浄作用が加速される。これにより、基板表面Ｓ１に付着するパーティクル、レジストなどの不要物質（被洗浄物質）を効果的に基板Ｗから除去することができる。【選択図】図３
2007088423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として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洗浄処理を施す高圧処理装置において、
その内部に前記洗浄処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、
前記処理チャンバー内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記処理チャンバー内に処理流体を導入して前記被処理体の表面に処理流体を供給する導入手段と、
前記薬剤の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を前記被処理体の表面に供給される処理流体に照射する照射手段と
を備えたことを特徴とする高圧処理装置。
【請求項２】
前記保持手段により保持されている前記被処理体を回転させる回転手段をさらに備える請求項１記載の高圧処理装置。
【請求項３】
前記薬剤は水分を含むものであって、
前記照射手段は、少なくとも水の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を発光する光源を有する請求項１または２記載の高圧処理装置。
【請求項４】
前記照射手段では、前記光源が１．０１μｍ〜１．１３μｍ、１．３４μｍ〜１．４６μｍ、１．７０μｍ〜１．９８μｍ、２．３７μｍ〜３．２３μｍ、３．２３μｍ〜３．４１μｍおよび４．９１μｍ〜６．２０μｍのいずれかの範囲内の波長を有する赤外光を発光する請求項３高圧処理装置。
【請求項５】
前記高圧流体は高圧二酸化炭素であって、
前記照射手段は、二酸化炭素の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を遮断可能な光学フィルタをさらに有し、前記光源から発光された光を前記光学フィルタを介して処理流体に照射する請求項３または４記載の高圧処理装置。
【請求項６】
前記照射手段は、前記光源から発光された光を集光して処理流体に照射する集光レンズをさらに有する請求項３ないし５のいずれかに記載の高圧処理装置。
【請求項７】
前記圧力容器は、前記赤外光が透過可能な光学窓を有しており、
前記照射手段は、前記光学窓を介して前記処理チャンバー内に導入された処理流体に前記赤外光を照射する請求項１ないし６のいずれかに記載の高圧処理装置。
【請求項８】
前記導入手段は、前記赤外光が透過可能な光学窓が設けられるとともに前記圧力容器に接続された導入管を有しており、
前記照射手段は、前記光学窓を介して前記導入管内を流通する処理流体に前記赤外光を照射する請求項１ないし６のいずれかに記載の高圧処理装置。
【請求項９】
高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として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洗浄処理を施す高圧処理方法において、
前記薬剤の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を前記被処理体の表面に供給される処理流体に照射しながら前記被処理体の表面に対して前記洗浄処理を行う高圧処理方法。
【請求項１０】
前記薬剤は水分を含むものであって、
前記赤外光は、１．０１μｍ〜１．１３μｍ、１．３４μｍ〜１．４６μｍ、１．７０μｍ〜１．９８μｍ、２．３７μｍ〜３．２３μｍ、３．２３μｍ〜３．４１μｍおよび４．９１μｍ〜６．２０μｍのいずれかの範囲内の波長を有する請求項９記載の高圧処理方法。
【請求項１１】
前記赤外光の光源が、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ、ＨＦレーザ、ＣＯレーザのいずれかである請求項９または１０記載の高圧処理方法。
【請求項１２】
前記赤外光の光源が、非分散型の赤外ランプである請求項９または１０記載の高圧処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として、基板などの被処理体の表面に接触させて該被処理体の表面に対して洗浄処理を施す高圧処理装置および高圧処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低粘性、高拡散性の性質を持つ超臨界流体を用いて基板などの被処理体に洗浄処理を施す技術提案が従来よりなされている。このような洗浄装置としては、次のようなものが知られている。例えば、洗浄効果を高めるために超臨界状態の二酸化炭素（以下、「ＳＣＣＯ２」という）に洗浄作用を有する薬剤を添加して被処理体を洗浄する洗浄装置がある（特許文献１参照）。この装置では、ＳＣＣＯ２に洗浄成分を混合させて処理流体を生成するとともに、該処理流体を圧力容器内に収容された被処理体である半導体ウエハに供給している。これにより、半導体ウエハに付着したレジストやエッチングポリマー等の汚染物質を除去している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５１８９６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、薬剤をＳＣＣＯ２に添加させて洗浄効果を高めようとする従来技術では以下の問題があった。すなわち、洗浄効果を向上させるために、できるだけ多量の薬剤ををＳＣＣＯ２に混合させる必要があるが、このような洗浄作用を有する薬剤の多くは極性物質である一方、二酸化炭素等の超臨界流体は非極性であることから、超臨界流体への薬剤の溶解度は小さく、多量の薬剤をＳＣＣＯ２に混合させることは困難となっていた。
【０００５】
また、ＳＣＣＯ２と薬剤との混合物による洗浄工程後には、ＳＣＣＯ２のみによるリンス工程が実行されることが多いが、この場合には、たとえ溶解度の範囲内であっても薬剤濃度を増加させるとリンスに要する時間が長くなってしまい、スループットの低下を招いてしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて被処理体の表面に対して洗浄処理を施すに際して、洗浄効果を高めながらも、スループットを向上させ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】
【０００７】
この発明は、高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に接触させて被処理体の表面に対して洗浄処理を施す高圧処理装置および高圧処理方法であって、上記目的を達成するため、以下のように構成している。
【０００８】
この発明にかかる高圧処理装置は、その内部に洗浄処理を行うための処理チャンバーを有する圧力容器と、処理チャンバー内で被処理体を保持する保持手段と、処理チャンバー内に処理流体を導入して被処理体の表面に処理流体を供給する導入手段と、薬剤の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を被処理体の表面に供給される処理流体に照射する照射手段とを備えている。また、この発明にかかる高圧処理方法は、薬剤の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を被処理体の表面に供給される処理流体に照射しながら被処理体の表面に対して洗浄処理を行っている。
【０００９】
このように構成された発明では、被処理体の表面に供給される処理流体に薬剤の吸収帯に対応した波長を有する赤外光が照射されることで、該処理流体中の薬剤が局所的に加熱され活性化される。したがって、比較的少量の薬剤を高圧流体に混合させることで、薬剤による反応速度を向上させ、洗浄効果を高めることができる。また、薬剤使用量を減少させることでリンスに要する時間を短縮して、スループットを向上させることができる。さらに、光照射している間のみ薬剤を活性化させ、支配的に反応を進行させることにより、反応時間のプロセス制御性を向上させることができる。
【００１０】
ここで、保持手段により保持されている被処理体を回転させる回転手段をさらに設けると、被処理体の表面に供給される処理流体の各領域に赤外光を照射させることができ、被処理体の表面全体を優れた洗浄効果で、均一に洗浄することができる。
【００１１】
このような処理流体に照射する赤外光は、次に示す波長を有するのが好ましい。すなわち、薬剤が水分を含有する場合には、その水分を活性化させるために、水の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を照射するのが好ましい。図１（ａ）は、水の吸収スペクトルを示す図である。同図から明らかなように、水の吸収率が大きな吸収帯として、短波長側から(1)１．０１μｍ〜１．１３μｍ、(2)１．３４μｍ〜１．４６μｍ、(3)１．７０μｍ〜１．９８μｍ、(4)２．３７μｍ〜３．２３μｍ、(5)３．２３μｍ〜３．４１μｍ、(6)４．９１μｍ〜６．２０μｍが挙げられる。したがって、処理流体に照射する赤外光はこれら吸収帯のいずれかの波長を有するのが好ましい。さらに、水の活性化効率を優先する場合には、(2)，(3)，(4)，(5)の吸収帯の吸収率が比較的大きく、これらの吸収帯に対応した波長を有する赤外光を照射するのがさらに好ましい。なお、このような赤外光を発光させる光源としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長：１．０６４μｍ）、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ（波長：２．９４μｍ）、ＨＦレーザ（波長：２．６〜３．０μｍ）、ＣＯレーザ（波長：５〜７μｍ）を用いることができる。
【００１２】
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。このように、高圧流体として二酸化炭素を用いる場合には、次のような波長を有する赤外光を照射するのが好ましい。図１（ｂ）は、二酸化炭素の吸収スペクトルを示す図である。図１（ａ）と図１（ｂ）との比較から明らかなように、(4)の吸収帯の一部は、二酸化炭素の吸収率が大きな波長領域と重なっている。したがって、薬剤に含有される水分のみを選択的に活性化させたい場合には、二酸化炭素の吸収帯（およそ２．５７μｍ〜２．８４μｍ）に対応した波長を含まない光を発光させる光源を用いるか、光源が単一波長で発光するものでない場合には二酸化炭素の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を遮断可能な光学フィルタを配置して光源からの光を該光学フィルタを介して処理流体に照射するように構成してもよい。この構成によれば、赤外光が被処理体の近傍に到達するまでに、処理流体中の二酸化炭素に吸収されることによって減衰され、薬剤に含有される水分の活性化が阻害されるのを防止することができる。さらに、薬剤が水分を含有しておらず、二酸化炭素に影響することなく薬剤成分を活性化させようとする場合には、薬剤成分の吸収帯に対応し、なおかつ、二酸化炭素の吸収帯から外れた波長の光源を使うことができる。
【００１３】
また、集光レンズを配置して光源から発光された光を集光して処理流体に照射するのが好ましい。この構成によれば、被処理体上で特に反応を加速させたい領域に集中して光を照射することが可能となるとともに、照射光のエネルギー密度を増加させて単位面積当たりの光強度を高めることができる。これにより、所望の領域の薬剤による反応を促進することができる。
【００１４】
ここで、赤外光を処理チャンバー内に導入された処理流体に照射するようにしてもよいし、処理チャンバーに導入する前の処理流体に照射するようにしてもよい。前者の場合には、赤外光が透過可能な光学窓を圧力容器に設けて、該光学窓を介して処理チャンバー内に導入された処理流体に赤外光を照射すればよい。一方で、後者の場合には、圧力容器の導入側に接続された導入管に赤外光が透過可能な光学窓を設けて、該光学窓を介して導入管内を流通する処理流体に赤外光を照射すればよい。前者の場合、被処理体の直上で薬剤を直接に活性化させることができ、洗浄効果を高める上で有利となる。また、後者の場合、導入管内で活性化された薬剤が高圧流体とともに被処理体に到達することになるが、次のような利点がある。すなわち、被処理体を収容する圧力容器は処理流体の使用量、洗浄効果の観点から、簡素な構造でしかも必要最低限の容積で構成することが望ましい。この観点から後者のように構成することで、圧力容器に変更を加えることなく、洗浄効果を高めることが可能となる。
【００１５】
なお、本発明における「被処理体の表面」とは、高圧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、光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高圧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、他方主面に対して高圧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高圧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。
【００１６】
また、本発明における洗浄処理とは、被処理体から汚染物質を除去する処理全般をいい、エッチングも含む。このような洗浄処理としては、例えば被処理体の表面に付着しているパーティクル除去、あるいはレジストが付着した半導体基板のような被処理体から、レジストを剥離・除去する処理が代表例としてあげられる。汚染物質が付着している被処理体としては、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。
【００１７】
また、本発明において、用いる高圧流体として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、拡散係数が大きく、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、より高圧にして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って微細なパターン部分にもより一層浸透することができるようになるためである。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薬剤を含むことができる。
【００１８】
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（ＳＣＣＯ２）とするには３１゜Ｃ、７．４ＭＰａ以上とすればよく、特に洗浄工程には、５〜３０ＭＰａの亜臨界（高圧流体）または超臨界流体を用いることが好ましく、７．４〜３０ＭＰａで処理を行うことがより好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として被処理体の表面に供給しながら、該処理流体に薬剤の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を照射している。このため、赤外光が照射されている間のみ薬剤が加熱され、活性化される。したがって、比較的少量の薬剤を高圧流体に混合させることで、薬剤による反応速度を向上させ、洗浄効果を高めることができる。また、薬剤使用量を減少させることでリンスに要する時間を短縮して、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は、この発明にかかる高圧処理装置の一実施形態の全体構成を示す図である。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と薬剤との混合物を処理流体として導入し、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に対して洗浄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。
【００２１】
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に付着するパーティクル、不要となったレジスト等の不要物質を除去して基板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。
【００２２】
これらのユニットのうち、処理流体供給ユニットＡは、本発明の「高圧流体」として超臨界二酸化炭素（以下、「ＳＣＣＯ２」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、パーティクルやレジストを除去するために好適な薬剤を供給するための薬剤供給部３とが設けられている。
【００２３】
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、超臨界状態の二酸化炭素を用いる場合、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を介挿してなる高圧配管２６により圧力容器１に接続されている。そして、装置全体を制御するコントローラ（図３の符号８）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ＳＣＣＯ２を得て、このＳＣＣＯ２を圧力容器１に直接的に圧送する。なお、高圧弁２４と第２ヒータ２５との間で高圧配管２６は分岐しており、その分岐配管３１が薬剤供給部３の薬剤貯留タンク３２と接続されている。そして、薬剤供給部３から薬剤が分岐配管３１を介して高圧配管２６に送り込まれる。これによってＳＣＣＯ２と薬剤とが混合されて処理流体が調製される。また、処理流体の温度をより精密にプロセス温度に保持すべく、第２ヒータ２５が処理流体を加熱し、圧力容器１に供給する。
【００２４】
薬剤供給部３は、上記したようにパーティクルやレジストを除去するために好適な薬剤を貯留する薬剤貯留タンク３２を備えている。このような薬剤としては、洗浄成分として塩基性化合物を用いることが好ましい。レジストに多用される高分子物質を加水分解する作用があり、洗浄効果が高いためである。塩基性化合物の具体例としては、第四級アンモニウム水酸化物、第四級アンモニウムフッ化物、アルキルアミン、アルカノールアミン、ヒドロキシルアミン（ＮＨ２ＯＨ）およびフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）よりなる群から選択される１種以上の化合物が挙げられる。
【００２５】
上記塩基性化合物等の洗浄成分が高圧流体に対して溶解度が低い場合には、この洗浄成分を高圧流体に溶解もしくは均一分散させる助剤となり得る相溶化剤を第２の薬剤として用いることが好ましい。この相溶化剤は、洗浄工程終了後のリンス工程で、汚れを再付着させないようにする作用も有している。相溶化剤としては、洗浄成分を高圧流体と相溶化させることができれば特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類や、ジメチルスルホキシド等のアルキルスルホキシドが好ましいものとして挙げられる。
【００２６】
また、低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が形成されている半導体ウエハを洗浄する場合には、フッ化水素や特定のアミン化合物が用いられる。アミン化合物として好ましくは、第２アミンおよび第３アミンからなる群から選択される。より好ましくは、２−（メチルアミノ）エタノール、ＰＭＤＥＴＡ（ペンタメチルジエチレントリアミン）、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、およびその混合物からなる群から選択される。
【００２７】
上記したような薬剤を貯留する薬剤貯留タンク３２は分岐配管３１により高圧配管２６と接続されている。また、この分岐配管３１には、送給ポンプ３３および高圧弁３４が介挿されている。このため、コントローラ８からの開閉指令に応じて高圧弁３４の開閉動作を制御することで、薬剤貯留タンク３２内の薬剤が高圧配管２６に送り込まれて処理流体（ＳＣＣＯ２＋薬剤）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。
【００２８】
洗浄ユニットＢでは、圧力容器１が高圧配管５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５には圧力調整弁６が介挿されている。このため、圧力調整弁６を開くと、圧力容器１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６を閉じると、圧力容器１に処理流体を閉じ込めることができる。また、圧力調整弁６の開閉制御により処理チャンバー１１内の圧力を調整することも可能である。また、この洗浄ユニットＢには、圧力容器１の処理チャンバー１１内に導入された処理流体に赤外光を照射する照射部７（照射手段）が設けられている。なお、圧力容器１の内部構成および照射部７の具体的な構成については後述する。
【００２９】
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ＳＣＣＯ２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部分と液体部分は、別々の経路を通して排出してもよい。
【００３０】
図３は、図２の高圧処理装置における圧力容器およびその内部構造を示す図である。圧力容器１の処理チャンバー１１内には、基板Ｗを保持する基板保持部１２（保持手段）が設けられている。この基板保持部１２は、圧力容器１の内底部近傍に配置された保持本体１２１と、保持本体１２１の上面から上方に突設された３本の支持ピン１２２とで構成されており、洗浄処理を施すべき表面（一方主面）Ｓ１を上向きにした状態で３本の支持ピン１２２によって１枚の基板Ｗの外縁部を支持可能となっている。また、保持本体１２１には、モータ１３によって回転駆動される回転軸１４が連結されており、モータ１３の回転動作に応じて基板保持部１２およびそれによって保持されている基板Ｗが一体的に処理チャンバー１１内で回転する。このように、この実施形態では、モータ１３が本発明の「回転手段」として機能している。
【００３１】
また、この圧力容器１は、基板Ｗを搬入出するための開閉部（例えば、扉）が設けられている（図示省略）。そして、開閉部を開き、未処理の基板Ｗを基板保持部１２に保持させた後、開閉部を閉じて後述するようにして洗浄処理を施す一方、洗浄処理後に開閉部を開いて処理済の基板Ｗを搬出することができるように構成されている。
【００３２】
圧力容器１の上方には処理チャンバー１１に連通する導入孔１５が設けられている。導入孔１５の一端は基板保持部１２に保持された基板Ｗの上面中央部を臨むように設けられるとともに、その他端が高圧配管２６に接続されている。このため、高圧弁２４を開くことで高圧配管２６（導入手段）から圧力容器１の導入孔１５を介して処理チャンバー１１内に処理流体が導入され洗浄処理を実行可能となっている。また、圧力容器１の側方には処理チャンバー１１に連通する排気孔（図示省略）が設けられている。この排気孔は高圧配管５を介して貯留部４に接続されており、処理チャンバー１１に導入された処理流体および洗浄処理に伴って発生する汚染物質などを圧力容器１外に排出可能となっている。
【００３３】
照射部７は、上記したように処理チャンバー１１内に導入された処理流体に赤外光を照射するものであり、赤外光を発光する光源７１を備えている。この実施形態では、光源７１として、少なくとも薬剤の吸収帯、詳しくは、薬剤に含有される水分の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を発光可能な光源を用いている。このような赤外光としては、「課題を解決するための手段」で説明したように、(1)１．０１μｍ〜１．１３μｍ、(2)１．３４μｍ〜１．４６μｍ、(3)１．７０μｍ〜１．９８μｍ、(4)２．３７μｍ〜３．２３μｍ、(5)３．２３μｍ〜３．４１μｍ、(6)４．９１μｍ〜６．２０μｍの範囲内に波長を有する光が用いられる。これらの中でも(2)，(3)，(4)，(5)の吸収帯の吸収率が比較的大きく、水の活性化効率を優先する場合には、(2)，(3)，(4)，(5)の吸収帯の範囲内に波長を有する赤外光を用いることが好ましい。なお、このような赤外光を発光させる光源としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長：１．０６４μｍ）、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ（波長：２．９４μｍ）、ＨＦレーザ（波長：２．６〜３．０μｍ）、ＣＯレーザ（波長：５〜７μｍ）を用いることができる。ここで、ガスレーザ（ＨＦレーザとＣＯレーザ）の場合、複数のエネルギー準位が共存するため、複数の波長を有する光が発振されてしまう。そのため、発振波長に幅をもたせて記載している。
【００３４】
また、このような光源としては、上記した水の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を発光するものであれば、該赤外光を連続して発光する連続光源または該赤外光をパルス化して発光するパルス光源のいずれを用いてもよいが、次のような理由から連続光源を用いるのが好ましい。すなわち、連続して赤外光を照射することにより、所定時間内における水の活性化のための作用時間を長くとることができ、スループットを向上させることができるからである。
【００３５】
光源７１から出射された赤外光は、光学フィルタ７３を通過して、さらに集光レンズ７４によって集光され、圧力容器１の処理チャンバー１１内に導入された処理流体に導光される。光学フィルタ７３は、光源７１から出射された光が単一波長でない場合に所望の波長を得るために必要に応じて光路上に配設される。このような光学フィルタ７３として、例えばバンドパスフィルタが用いられ、入射する光のうち、(1)〜(6)のような所望の範囲の波長を有する光のみを通過させることができる。そのため、例えば光源７１から出射された光が薬剤に含有される水分の吸収帯に対応した波長以外に二酸化炭素の吸収帯に対応した波長成分を含んでいる場合には、該波長成分を有する光をカットして処理流体に照射されるのを回避することができる。
【００３６】
また、二酸化炭素の吸収帯に対応した波長成分を含まない光を出射する光源を選択しても、薬剤に含有される水分のみを選択的に活性化することができる。具体的には、図１（ａ）に示す(4)の吸収帯の一部は、図１（ｂ）との比較から明らかなように、二酸化炭素の吸収率が大きな波長領域（波長：２．５７μｍ〜２．８４μｍ）と重なっている。したがって、薬剤に含有される水分のみを選択的に活性化させたい場合には、二酸化炭素の吸収帯に対応した波長を含まない光を出射する光源を用いればよい。
【００３７】
集光レンズ７４は、光源７１からの光を集光して処理流体に照射する。これにより、処理流体に照射される照射光のエネルギー密度を増加させて単位面積当たりの光強度を高めることができる。また、光路と基板表面Ｓ１のパターンマップとの間で相関をとっておき、基板表面Ｓ１上で特に反応を加速させたい領域に集中的に光を照射することで当該領域の薬剤による反応を促進することができる。この実施形態では、集光レンズ７４は光路上を可動自在に構成されるとともに、集光レンズ７４を可動させるためのレンズ駆動部７５が設けられている。このため、コントローラ８からの動作指令に応じて集光レンズ７４を可動させることにより、基板表面Ｓ１上で焦点位置を変化させることが可能となっている。さらに、光源７１から集光レンズ７４に至るまでの間に、必要に応じて（各機器の配設状態に応じて）、反射ミラーやレンズを更に設けても良い。
【００３８】
また、圧力容器１の側壁には、処理チャンバー１１内に赤外光を導光するとともに、導光された赤外光を圧力容器１外に放出するために、２つの光学窓１６、１７が設けられている。具体的には、光源７１から出射される赤外光の光路上に位置する圧力容器１の両側壁にそれぞれ、光学窓１６、１７が形成されている。これら光学窓１６、１７は、赤外光が透過可能に、しかも耐圧に構成されている。さらに、圧力容器１外に放出される赤外光は、光強度モニタ７６に導光され、該光強度モニタ７６によって処理チャンバー１１内に導入された赤外光の処理流体への吸収度が判定される。光強度モニタ７６はコントローラ８と電気的に接続されており、コントローラ８は吸収度が一定となるように光源駆動回路７７を制御して光源７１の出力を調整する。
【００３９】
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説明する。この装置の初期状態では、すべての弁６、２４、３４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に搬入されると、処理チャンバー１１を閉じて処理準備を完了する。それに続いて、高圧弁２４を開いて処理流体たるＳＣＣＯ２を処理チャンバー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ＳＣＣＯ２の圧送を開始する。これにより、ＳＣＣＯ２が処理チャンバー１１へ圧送されていき、処理チャンバー１１内の圧力が徐々に上昇していく。このとき、圧力調整弁６をコントローラ８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内の圧力が一定、例えば２０ＭＰａ程度に保たれる。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、洗浄処理に適した温度に設定する。
【００４０】
次いで、送給ポンプ３３を稼動させる。これによって、パーティクルやレジストを除去するために好適な薬剤が薬剤貯留タンク３２から分岐配管３１を介して高圧配管２６に送り込まれ、ＳＣＣＯ２への薬剤の混合により処理流体が調製される。このとき、高圧弁３４の開閉動作を制御することで、薬剤の混合量を調整することができる。こうして、薬剤が混合されたＳＣＣＯ２が処理流体として処理チャンバー１１に導入され、該処理チャンバー１１が処理流体で満たされる。このとき、同時にモータ１３を駆動させて基板Ｗを回転させる。
【００４１】
こうして、処理チャンバー１１が処理流体で満たされると、コントローラ８は光源駆動回路７７を制御して光源７１から処理チャンバー１１に向けて赤外光を照射する。処理チャンバー１１内に導光された赤外光は基板Ｗ上をその表面Ｓ１に対して略平行に進行しながら、処理流体中に集光される。照射された赤外光は薬剤に含有される水分の吸収帯に対応した波長を有することから、処理流体中の水分にその一部が吸収され、薬剤に含有される水分が局所的に加熱される。これにより、基板表面Ｓ１の直上で薬剤が活性化され、つまり薬剤に含有される水分の洗浄作用が加速され、基板表面Ｓ１に付着するパーティクル、レジストなどの不要物質（被洗浄物質）が効果的に基板Ｗから除去される。しかも、基板Ｗの回転により基板表面Ｓ１上の薬剤が次々と活性化され、基板表面Ｓ１上の各所で洗浄作用がはたらく。そのため、活性化された薬剤を基板表面Ｓ１全体に接触させることができ、優れた洗浄効果で基板表面全体を均一に洗浄することができる。また、不要物質を随伴させた処理流体は高圧配管５を通じて貯留ユニットＣの貯留部４へ送られる。
【００４２】
ここでは、二酸化炭素の吸収帯に対応した波長を含まない光を出射する光源を用いるか、あるいは二酸化炭素の吸収帯に対応した波長を有する光を光学フィルタ７３によりカットしているので、処理チャンバー１１に導光される赤外光は処理流体中の二酸化炭素にはほとんど吸収されることなく、処理チャンバー１１内の処理流体全体の温度はそのままに、薬剤に含有される水分のみに対して、赤外光を照射している間だけ活性化を図ることができる。
【００４３】
そして、洗浄工程が完了すると、高圧弁３４を閉じ、さらに送給ポンプ３３を停止するとともに、光源７１からの赤外光の照射を終了する。これによって、薬剤の送給を停止する。しかしながら、ＳＣＣＯ２の圧送についてはそのまま継続され、ＳＣＣＯ２のみが処理チャンバー１１に供給されてＳＣＣＯ２によるリンス工程が実行される。なお、この実施形態では、ＳＣＣＯ２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ＳＣＣＯ２に混合させてリンス工程を行うようにしてもよい。ただし、その場合は、ＳＣＣＯ２のみによる最終リンス工程が更に追加される。
【００４４】
このリンス工程が完了すると、高圧ポンプ２２を停止してＳＣＣＯ２の圧送を停止する。そして、圧力調整弁６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。この減圧工程において、処理チャンバー１１内に残留するＳＣＣＯ２は気体となって蒸発するので、基板Ｗにシミ等が発生するなどの不具合が発生することなく、基板Ｗを乾燥させることができる。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、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の基板Ｗを搬出する。そして、次の未処理基板Ｗが搬入されてくると、上記動作が繰り返されていく。
【００４５】
以上のように、この実施形態によれば、薬剤に含有される水分の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を基板Ｗに供給される処理流体に照射しているので、処理流体中の水分が局所的に加熱され活性化される。したがって、比較的少量の薬剤をＳＣＣＯ２に混合させることで、薬剤による反応速度を向上させ、洗浄効果を高めることができる。また、薬剤使用量を減少させることでリンスに要する時間を短縮して、スループットを向上させることができる。さらに、光照射している間のみ薬剤を活性化させ、支配的に反応を進行させることにより、反応時間のプロセス制御性を向上させることができる。
【００４６】
また、この実施形態によれば、二酸化炭素の吸収帯に対応した波長の赤外光を処理流体に照射させないように構成しているので、赤外光が基板Ｗの近傍に到達するまでに、処理流体中の二酸化炭素によって吸収されることによって減衰するのが防止される。したがって、薬剤成分のみを選択的に活性化することができ、処理チャンバー１１内の処理流体全体の温度はそのままに、つまり、プロセス制御性を損なうことなく、照射する光を最大限に利用して洗浄作用を効果的に高めることができる。
【００４７】
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、上記実施形態では、圧力容器１の処理チャンバー１１内に導入された処理流体に赤外光を照射しているが、これに限定されない。例えば、図４に示すように、圧力容器１の導入側に接続された高圧配管２６（本発明の「導入管」に相当）に赤外光が透過可能な光学窓１８，１９を設けて、高圧配管２６内を流通する処理流体に赤外光を集光するように構成してもよい。具体的には、基板表面Ｓ１に入射しないように処理流体の流通方向に略直交する方向に赤外光を処理流体に集光させている。この構成によれば、高圧配管２６内で活性化された薬剤成分が処理チャンバー１１に流入する処理流体を通じて基板Ｗに到達することとなる。したがって、上記実施形態と同様にして活性化された薬剤成分が基板Ｗに付着する不要物質（被洗浄物質）を効果的に除去する。しかも、このように構成することで、次のような利点が得られる。すなわち、被処理体たる基板Ｗを収容する圧力容器１は処理流体の使用量、洗浄効果の観点から、簡素な構造でしかも必要最低限の容積で構成することが望ましいが、この構成によれば、圧力容器１に変更を加えることなく、洗浄効果を高めることが可能となる。
【００４８】
また、上記実施形態では、薬剤に含有される水分の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を照射して該水分を活性化させているが、薬剤が水分を含有していない場合には、薬剤に含有される洗浄成分（水分以外）の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を照射して該洗浄成分を活性化させればよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、二酸化炭素の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を処理流体に照射させないように構成しているが、二酸化炭素の吸収帯に対応した波長であっても、薬剤成分を活性化させる上で支障がなければ二酸化炭素の吸収帯に対応した波長を有する赤外光を処理流体に照射するようにしてもよい。つまり、プロセスとして処理チャンバー１１に導入される処理流体全体を加熱しても問題がない場合には、ＳＣＣＯ２と薬剤の双方の活性化を図るようにしてもよい。但し、この場合に、光源としてパルス光源を用いると、薬剤濃度にも因るが、処理流体の圧倒的多数を占めるＳＣＣＯ２の密度変動によって、ＳＣＣＯ２に溶解している薬剤が析出する可能があることから、光源として連続光源を用いるのが好ましい。
【００５０】
また、上記実施形態では、基板保持部１２の支持ピン１２２によって基板Ｗの外縁部を支持するように構成しているが、基板Ｗの保持方法はこれに限定されない。例えば、基板表面Ｓ１を洗浄する場合には、基板Ｗの下面（他方主面）Ｓ２を吸着保持するように構成してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、圧力容器１の上方から処理チャンバー１１内に処理流体を導入して基板表面Ｓ１に対して略垂直に処理流体を供給しているが、処理流体の導入方法はこれに限定されない。例えば、圧力容器１の側方から処理チャンバー１１内に処理流体を導入して基板表面Ｓ１に対して略平行に処理流体を供給するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、基板Ｗの両主面のうち一方主面Ｓ１を上方に向けて該一方主面Ｓ１上で赤外光を照射しているが、基板Ｗの他方主面Ｓ２を上方に向けて該他方主面Ｓ２上で赤外光を照射するように構成してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、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Ｗ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。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明は、高圧流体と薬剤との混合物を処理流体として用いて、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用基板、あるいは磁気ディスク用のガラス基板やセラミック基板などを含む被処理体の表面に対して洗浄処理を施す高圧処理装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】水および二酸化炭素の吸収スペクトルを示す図である。
【図２】この発明にかかる高圧処理装置の一実施形態の全体構成を示す図である。
【図３】図２の高圧処理装置における圧力容器およびその内部構造を示す図である。
【図４】この発明にかかる高圧処理装置の変形形態を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…圧力容器
７…照射部（照射手段）
１１…処理チャンバー
１２…基板保持部（保持手段）
１３…モータ（回転手段）
１６，１７，１８，１９…光学窓
２６…高圧配管（導入管、導入手段）
７１…光源
７３…光学フィルタ
７４…集光レンズ
Ｓ１，Ｓ２…基板表面
Ｗ…基板（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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