JP5458314B2 - 基板処理装置及び超臨界流体排出方法 - Google Patents

Description

本発明は基板処理装置及び超臨界流体排出方法に関し、より詳細には超臨界流体を利用して基板を処理する基板処理装置及びこれを利用する超臨界流体排出方法に関する。

半導体素子はシリコンウエハー等の基板の上に回路パタ−ンを形成するフォトリソグラフィー（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を含む多様な工程を経て製造されるが、このような製造過程ではパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）、有機汚染物、金属不純物等の多様な異物質が発生される。このような異物質は基板に欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）を誘発するので、半導体素子の収率に直接的な影響を及ばせる要因として作用する。したがって、半導体製造工程にはこのような異物質を除去するための洗浄工程が必須的に伴われる。

一般的に従来の洗浄工程では洗浄剤で基板の上の異物質を除去し、純水（ＤＩ−ｗａｔｅｒ：ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）で基板を洗浄した後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ：ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）を利用してこれを乾燥させていた。しかし、このような乾燥処理は半導体素子の回路パターンが微細な場合には乾燥効率が低いのみで無く、乾燥過程で回路パターンが損傷されるパターン崩壊現象（ｐａｔｔｅｒｎ ｃｏｌｌａｐｓｅ）が頻繁に発生するので、線幅３０ｎｍ以下の半導体素子に対しては適合ではなかった。

したがって、最近ではこのような短所を補完できる超臨界流体（ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ）を利用して基板を乾燥する技術に対する研究が活発に進行されているのが実情である。

韓国特許公開第１０−２００４−００５８２０７号公報

本発明の一課題は、超臨界流体の排出過程で超臨界流体の凍結を防止する基板処理装置及び超臨界流体排出方法に関する。

本発明の他の課題は、超臨界流体排出の際に発生する騒音を除去する基板処理装置及び超臨界流体排出方法に関する。

本発明が解決しようとする課題は上述した課題に限定されるものではなく、言及されなかった課題は本明細書及び添付された図面から本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解できるものである。

本発明は基板処理装置及び超臨界流体排出方法を提供する。

本発明による基板処理装置の一態様は、超臨界流体が提供される容器と、前記容器から前記超臨界流体が排出されるベントラインと、前記ベントラインに設置されて超臨界流体の凍結を防止する凍結防止ユニットと、を含む。

前記凍結防止ユニットは、前記超臨界流体の圧力の急降下を防止するバッファ空間を提供するバッファ部材を包む。

前記バッファ部材は、前記バッファ空間を提供するハウジングと、前記バッファ空間に前記超臨界流体を流入させる流入管と、前記バッファ空間から前記超臨界流体を排出させる排出管と、前記ハウジングの内部に前記ハウジングの長さ方向に垂直になる平面をなすように設置されて、前記バッファ空間を前記超臨界流体の圧力を段階的に降下させる複数の空間に分離する複数の隔壁と、を包む。

前記隔壁各々には通気口が形成され、互いに隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、互いに異なる位置に形成される。

前記流入管に隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、前記流入管が設置された位置と異なる位置に形成され、前記排気管に隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、前記排気管が設置された位置と異なる位置に形成され得る。

前記凍結防止ユニットは、前記超臨界流体を加熱するヒーターをさらに包含できる。

前記ヒーターは、前記ハウジングに設置され得る。

前記バッファ部材は、前記ハウジングの内部に設置されて前記超臨界流体から発生する騒音を吸収する吸音部材をさらに包含できる。

前記吸音部材は、前記超臨界流体の流れを阻害して前記超臨界流体の圧力の急降下を防止するワイヤメッシュ構造で提供され得る。

前記流入管は、一端が前記ベントラインに連結され、他端が前記ハウジングの長さ方向に沿って前記ハウジングの内部へ挿入され、前記流入管の前記ハウジングへ挿入された部分には、前記超臨界流体を排出する流入ホールが前記ハウジングの長さ方向に垂直になる方向に形成され得る。

前記バッファ部材は、前記排出管に設置され、前記バッファ空間の圧力を維持するための逆圧力調節器を包含できる。

前記凍結防止ユニットは、前記ベントラインに設置されるヒーターを包含できる。

前記容器は、前記超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーであり得る。

前記容器は、前記超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーに前記超臨界流体を供給する給水タンクであり得る。

前記凍結防止ユニットは、複数であり、前記複数の凍結防止ユニットは、互いに直列に連結され得る。

本発明による超臨界流体排出方法の一態様は、容器から超臨界流体を排出する方法において、前記容器に連結されて前記超臨界流体を排出するベントラインに、バッファ空間を提供するバッファ部材を含む凍結防止ユニットを設置し、前記バッファ部材は、前記バッファ空間を提供するハウジングと、前記バッファ空間に前記超臨界流体を流入させる流入管と、前記バッファ空間から前記超臨界流体を排出させる排出管と、前記ハウジングの内部に前記ハウジングの長さ方向に垂直になる平面をなすように設置されて、前記バッファ空間を前記超臨界流体の圧力を段階的に降下させる複数の空間に分離する複数の隔壁と、を含み、且つ、前記隔壁各々には通気口が形成され、互いに隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、互いに異なる位置に形成されるものであり、前記バッファ空間によって前記超臨界流体の圧力の急降下を防止して前記超臨界流体の凍結を防止する。

前記超臨界流体の排出過程で前記超臨界流体を加熱できる。

前記バッファ空間を通過する超臨界流体へ吸音部材を提供して前記超臨界流体から発生する騒音を吸収することができる。

前記超臨界流体は、前記超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーから排出され得る。

前記超臨界流体は、前記超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーへ前記超臨界流体を供給する給水タンクから排出され得る。

本発明による基板処理装置の他の態様は、超臨界流体へ提供される流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーと、前記流体を格納する格納タンクと、前記格納タンクから前記流体が供給されて前記超臨界流体に変化させ、前記工程チャンバーに前記超臨界流体を提供する給水タンクと、前記工程チャンバー及び前記給水タンクのうち少なくとも１つに連結されて前記超臨界流体を排出するベントラインと、前記ベントラインに設置されて前記超臨界流体の凍結を防止する凍結防止ユニットと、を含む。

前記凍結防止ユニットは、前記超臨界流体の圧力の急降下を防止するバッファ空間を有するバッファ部材を包み、前記バッファ部材は、前記バッファ空間を提供するハウジングと、前記バッファ空間に前記超臨界流体を流入させる流入管と、前記バッファ空間から前記超臨界流体を排出させる排出管と、前記ハウジングの内部に前記ハウジングの長さ方向に垂直になる平面をなすように設置されて、前記バッファ空間を前記超臨界流体の圧力を段階的に降下させる複数の空間に分離する複数の隔壁と、を含み、前記隔壁各々には通気口が形成され、互いに隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、互いに異なる位置に形成される。

前記バッファ部材は、前記超臨界流体から発生する騒音を吸収する吸音部材を包含できる。

前記凍結防止ユニットは、前記超臨界流体を加熱するヒーターを包含できる。

本発明によると、工程チャンバーや給水タンクから排出される超臨界流体の凍結を防止することができる。

本発明によると、バッファ部材によって超臨界流体の圧力が急降下することを防止することができる。

本発明によると、超臨界流体がバッファ空間内の複数の空間を順次的に通過することで、超臨界流体の圧力が段階的に減圧され得る。

本発明によると、バッファ空間に設置された隔壁や吸音部材によって超臨界流体の流れが阻害され得る。

本発明によると、排出される超臨界流体がヒーターによって加熱されることによって凍結が防止され得る。

本発明によると、吸音部材によって超臨界流体の排出の時に発生する騒音が減少され得る。

本発明によると、超臨界流体排出の時に凍結現象が発生しないので、半導体製造工程が円滑に進行されて基板の処理率が向上する。

本発明の効果は、上述した効果に限定されるものではなく、言及されなかった効果は本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解され得る。

図１は基板処理装置の一実施形態の平面図である。 図１の第１工程チャンバーの断面図である。 二酸化炭素の相変化に関する図面である。 図１の第２工程チャンバーの断面図である。 図１の第２工程チャンバーにおいて超臨界流体が排出される経路に関する図面である。 図５の凍結防止ユニットの一実施形態の斜視図である。 図６のバッファ空間における超臨界流体の経路に関する図面である。 図６の第１隔壁に関する図面である。 図６の第２隔壁に関する図面である。 図６の第３隔壁に関する図面である。 図６の流入管の斜視図である。 図６の吸音部材に関する図面である。 図６のヒーターの他の配置に関する図面である。 図６のヒーターの他の配置に関する図面である。 図５の凍結防止ユニットの他の配置に関する図面である。 図５の凍結防止ユニットの他の配置に関する図面である。 超臨界流体の循環に関する図面である。 図１７の給水タンクから超臨界流体が排出される経路に関する図面である。 図１７の再生ユニットの一実施形態の構成図である。 図１７の再生ユニットの他の実施形態の構成図である。 図１９の分離モジュールの断面図である。 図１９のカラムモジュールの一部破断斜視図である。 基板処理方法の一実施形態の順序図である。 第１工程の一実施形態の順序図である。 第２工程の一実施形態の順序図である。 超臨界流体の供給及び排気に関する図面である。 超臨界流体再生方法の一実施形態の順序図である。 分離モジュールの効率に関するグラフである。 分離モジュールに効率に関する表である。 超臨界流体排出方法の一実施形態の順序図である。

本明細書に記載された実施形態は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明の思想を明確に説明するためのものであるので、本発明は本明細書に記載された実施形態によって限定されるものではなく、本発明の範囲は本発明の思想を逸脱しない修正例又は変形形態を含むものとして解釈するべきである。

また、本明細書で使用される用語と添付された図面は本発明を容易に説明するためのものであるので、本発明は本明細書で使用される用語と添付された図面によって限定されるものはない。

また、本発明を説明するにおいて、関連された公知の構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。

本発明による基板処理装置１００は基板Ｓに対して洗浄工程を遂行する装置である。

ここで、基板Ｓはシリコンウエハーを含む多様なウエハー、ガラス基板、有機基板等を含むことは勿論、上述した例以外にも半導体素子、ディスプレイ及びその他の薄膜に回路が形成されたものの製造に利用される基板を全て含む包括的な概念に解釈されなければならない。

以下では基板処理装置１００の一実施形態に関して説明する。

図１は基板処理装置１００の一実施形態の平面図である。

基板処理装置１００は、インデックスモジュール１０００、工程モジュール２０００、超臨界流体供給ユニット３０００、再生ユニット４０００、及び凍結防止ユニット５０００を含む。インデックスモジュール１０００は外部から基板Ｓが搬送されて工程モジュール２０００に基板Ｓを提供し、工程モジュール２０００は基板Ｓに対する洗浄工程を遂行する。超臨界流体供給ユニット３０００は洗浄工程に利用される超臨界流体を供給し、再生ユニット４０００は洗浄工程に使用された超臨界流体を再生する。凍結防止ユニット５０００は工程モジュール２０００、超臨界流体供給ユニット３０００、及び再生ユニット４０００から排出される超臨界流体の凍結を防止する。

インデックスモジュール１０００は、設備前方端部モジュール（ＥＦＥＭ：ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｍｏｄｕｌｅ）で、ロードポート１１００と移送フレーム１２００とを含む。ロードポート１１００、移送フレーム１２００、及び工程モジュール２０００は順次的に一列に配置され得る。ここで、ロードポート１１００、移送フレーム１２００、及び工程モジュール２０００が配列された方向を第１方向（Ｘ）と称する。また、上方から見て、第１方向（Ｘ）と垂直である方向を第２方向（Ｙ）と称し、第１方向（Ｘ）と第２方向（Ｙ）とに垂直である方向を第３方向（Ｚ）と称する。

インデックスモジュール１０００には１つ又は複数のロードポート１１００が提供され得る。ロードポート１１００は移送フレーム１２００の一側に配置される。ロードポート１１００が複数である場合には、ロードポート１１００は第２方向（Ｙ）に沿って一列に配置され得る。ロードポート１１００の数と配置とは上述した例に限定されなく、基板処理装置１００のフットプリント、工程効率、他の基板処理装置１００との配置等の多様な要素を考慮して適切に選択され得る。

ロードポート１１００には基板Ｓが収容されるキャリヤーＣが置かれる。キャリヤーＣは外部から搬送されてロードポート１１００へローディングされるか、又はロードポート１１００からアンローディングされて外部へ搬送される。例えば、キャリヤーＣはオーバーヘッドトランスファー（ＯＨＴ：ｏｖｅｒｈｅａｄ ｈｏｉｓｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ）等の搬送装置によって基板処理装置１００に搬送され得る。ここで、基板Ｓの搬送はオーバーヘッドトランスファーの代わりに自動案内車輌（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇｕｉｄｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）、レール案内車輌（ｒａｉｌ ｇｕｉｄｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）等の他の搬送装置又は作業者によって遂行できる。

キャリヤーＣには基板Ｓが収容される。キャリヤーＣとしては前面開放一体形ポッド（ＦＯＵＰ：ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）が使用され得る。

キャリヤーＣの内部には基板Ｓの縁を支持するスロットが１つ以上形成される。スロットが複数である場合には、第３方向（Ｚ）に沿って互いに離隔されて形成され得る。これによってキャリヤーＣの内部に基板Ｓが置かれ得る。例えば、キャリヤーＣは２５枚の基板Ｓを収納することができる。

キャリヤーＣは内部が開閉できるドアによって外部と隔離されて密閉され得る。これによってキャリヤーＣの内部に収容された基板Ｓが汚染されることが防止される。

移送フレーム１２００は、ロードポート１１００に安着されたキャリヤーＣと工程モジュール２０００との間で基板Ｓを搬送する。移送フレーム１２００はインデックスロボット１２１０とインデックスレール１２２０とを含む。

インデックスレール１２２０はインデックスロボット１２１０が移動する経路を提供する。インデックスレール１２２０はその長さ方向が第２方向（Ｙ）に平行に提供され得る。

インデックスロボット１２１０は基板Ｓを搬送する。インデックスロボット１２１０はベース１２１１、ボディー１２１２、及びアーム１２１３を有することができる。

ベース１２１１はインデックスレール１２２０上に設置され、インデックスレール１２２０に沿って移動することができる。ボディー１２１２はベース１２１１に結合され、ベース１２１１の上で第３方向（Ｚ）に沿って移動するか又は第３方向（Ｚ）を軸に回転することができる。アーム１２１３はボディー１２１２に設置され、前進及び後進して移動することができる。アーム１２１３の一端にはハンドが具備されて基板Ｓを握るか、或いは載せることができる。インデックスロボット１２１０には１つ又は複数のアーム１２１３が提供されるが、複数のアーム１２１３が提供される場合には、ボディー１２１２に互いに第３方向（Ｚ）に沿って積層されて配置され、各々のアーム１２１３は個別的に駆動され得る。

これによってインデックスロボット１２１０は、インデックスレール１２２０の上でベース１２１１が第２方向（Ｙ）に沿って移動し、ボディー１２１２とアーム１２１３との動作によってキャリヤーＣから基板Ｓを引き出してこれを工程モジュール２０００へ搬入するか、又は工程モジュール２０００から基板Ｓを引き出してキャリヤーＣに収納することができる。

一方、移送フレーム１２００にはインデックスレール１２２０が省略され、インデックスロボット１２１０が移送フレーム１２００に固定されて設置され得る。この場合、インデックスロボット１２１０が移送フレーム１２００の中央部に配置され得る。

工程モジュール２０００はインデックスモジュール１０００から搬送された基板Ｓに対して洗浄工程を遂行する。工程モジュール２０００はバッファチャンバー２１００、移送チャンバー２２００、第１工程チャンバー２３００、及び第２工程チャンバー２５００を含む。バッファチャンバー２１００と移送チャンバー２２００とは第１方向（Ｘ）に沿って配置され、移送チャンバー２２００はその長さ方向が第１方向（Ｘ）に平行になるように配置される。工程チャンバー２３００、２５００は移送チャンバー２２００の第２方向（Ｙ）の側面に配置され得る。

ここで、第１工程チャンバー２３００は移送チャンバー２２００の第２方向（Ｙ）の一側に配置され、第２工程チャンバー２５００は第１工程チャンバー２３００が配置された側と反対方向の他側に配置され得る。第１工程チャンバー２３００は１つ又は複数であり得り、複数である第１工程チャンバー２３００は移送チャンバー２２００の一側に第１方向（Ｘ）に沿って配置されるか、或いは第３方向（Ｚ）に沿って積層されるか、又はこれらの組み合わせによって配置され得る。同様に、第２工程チャンバー２５００も１つ又は複数であり得り、複数の第２工程チャンバー２５００は移送チャンバー２２００の他側に第１方向（Ｘ）に沿って配置されるか、或いは第３方向（Ｚ）に沿って積層されるか、又はこれらの組み合わせによって配置され得る。

但し、工程モジュール２０００での各チャンバーの配置は、上述した例に限定されるものではなく、工程効率を考慮して適切に変形され得る。例えば、必要によっては、第１工程チャンバー２３００と第２工程チャンバー２５００とが、移送チャンバー２２００の側面に第１方向（Ｘ）に沿って配置されるか、又は互いに積層されて配置されることもあり得る。

バッファチャンバー２１００は、移送フレーム１２００と移送チャンバー２２００との間に配置されて、インデックスモジュール１０００と工程モジュール２０００との間で搬送される基板Ｓが臨時的に留まるバッファ空間を提供する。バッファチャンバー２１００の内部には基板Ｓが置かれるバッファスロットが１つ又は複数個提供される。バッファスロットが複数である場合には第３方向（Ｚ）に沿って互いに離隔され得る。

バッファスロットにはインデックスロボット１２１０によってキャリヤーＣから引き出された基板Ｓが安着されるか、又は移送チャンバー２２００の移送ロボット２２１０によって工程チャンバー２３００、２５００から搬出された基板Ｓが安着され得り、反対にインデックスロボット１２１０や移送ロボット２２１０はバッファスロットから基板Ｓを搬出してキャリヤーＣに収容するか、或いは工程チャンバー２３００、２５００に搬送することができる。

移送チャンバー２２００はその周囲に配置されるチャンバー２１００、２３００、２５００との間で基板Ｓを搬送する。移送チャンバー２２００の第１方向（Ｘ）の一側にはバッファチャンバー２１００が配置され、移送チャンバー２２００の第２方向（Ｙ）の一側又は両側には工程チャンバー２３００、２５００が配置でき、これによって移送チャンバー２２００はバッファチャンバー２１００、第１工程チャンバー２３００、及び第２工程チャンバー２５００の間で基板Ｓの搬送を遂行されるようになる。

移送チャンバー２２００は移送レール２２２０及び移送ロボット２２１０を含む。移送レール２２２０は移送ロボット２２１０が移動する経路を提供する。移送レール２２２０は第１方向（Ｘ）に平行に提供され得る。移送ロボット２２１０は基板Ｓを搬送する。移送ロボット２２１０はベース２２１１、ボディー２２１２、及びアーム２２１３を含み、移送ロボット２２１０の各構成要素はインデックスロボット１２１０の構成要素と類似であるので、これに対する詳細な説明は省略する。移送ロボット２２１０はベース２２１１が移送レール２２２０に沿って移動しながらボディー２２１２及びアーム２２１３の作動によってバッファチャンバー２１００、第１工程チャンバー２３００及び第２工程チャンバー２５００との間で基板Ｓを搬送する。

第１工程チャンバー２３００と第２工程チャンバー２５００とは各々基板Ｓに対して異なる工程を遂行する。ここで、第１工程チャンバー２３００で遂行される第１工程と第２工程チャンバー２５００で遂行される第２工程とは互いに順次的に遂行される工程であり得る。例えば、第１工程チャンバー２３００では、ケミカル工程、洗浄工程、及び第１乾燥工程が遂行され、第２工程チャンバー２５００では第１工程の後続工程で第２乾燥工程が遂行できる。ここで、第１乾燥工程は有機溶剤を利用して遂行される湿式乾燥工程であり、第２乾燥工程は超臨界流体を利用して遂行される超臨界乾燥工程であり得る。第１乾燥工程と第２乾燥工程とは場合によって選択的にいずれか１つの乾燥工程のみが遂行されることもできる。

以下では第１工程チャンバー２３００に関して説明する。図２は図１の第１工程チャンバー２３００の断面図である。

第１工程チャンバー２３００では第１工程が遂行される。ここで、第１工程はケミカル工程、洗浄工程、及び第１乾燥工程の中で少なくとも１つを包含できる。上述したように、二重第１乾燥工程は省略されることもあり得る。

第１工程チャンバー２３００はハウジング２３１０及び工程ユニット２４００を含む。ハウジング２３１０は第１工程チャンバー２３００の外壁を形成し、工程ユニット２４００はハウジング２３１０の内部に位置して第１工程を遂行する。

工程ユニット２４００はスピンヘッド２４１０、流体供給部材２４２０、回収筒２４３０、及び乗降部材２４４０を包含できる。

スピンヘッド２４１０には基板Ｓが安着され、工程が進行される間、基板Ｓを回転させる。スピンヘッド２４１０は支持プレート２４１１、支持ピン２４１２、チャッキングピン２４１３、回転軸２４１４、及びモーター２４１５を包含できる。

支持プレート２４１１は上部が大体に基板Ｓと類似な形状、即ち円形を有するように提供される。支持プレート２４１１の上部には基板Ｓが置かれる複数の支持ピン２４１２及び基板Ｓを固定する複数のチャッキングピン２４１３が形成される。支持プレート２４１１の下面にはモーター２４１５によって回転される回転軸２４１４が固定されて結合される。モーター２４１５は外部電源を利用して回転力を発生させて回転軸２４１４を通じて支持プレート２４１１を回転させる。これによってスピンヘッド２４１０に基板Ｓが安着され、第１工程が進行される間、支持プレート２４１１が回転して基板Ｓを回転させ得る。

支持ピン２４１２は支持プレート２４１１の上面から第３方向（Ｚ）へ突出され、複数の支持ピン２４１２は互いに予め定められた間隔に離隔されて配置される。上方から見て、全体的な支持ピン２４１２の配置は環形のリング形状を成し得る。支持ピン２４１２には基板Ｓの下面が載せられる。これによって基板Ｓは支持ピン２４１２によって支持プレート２４１１の上面から支持ピン２４１２が突出した距離離隔されて安着される。

チャッキングピン２４１３は、支持プレート２４１１の上面から第３方向（Ｚ）へ支持ピン２４１２より長く突出され、支持プレート２４１１の中心から支持ピン２４１２より遠く離れた位置に配置される。チャッキングピン２４１３は支持プレート２４１１の半径方向に沿って固定位置とピックアップ位置との間で移動することができる。ここで、固定位置は支持プレート２４１１の中心から基板Ｓの半径に対応する距離くらい離れた位置であり、ピックアップ位置は固定位置より支持プレート２４１１の中心から遠く離れた位置である。チャッキングピン２４１３は、移送ロボット２２１０によってスピンヘッド２４１０へ基板Ｓがローディングされる際にはピックアップ位置に位置し、基板Ｓがローディングされて工程が進行されれば、固定位置に移動して基板Ｓの側面に接触して基板Ｓを正位置に固定させ、工程が終了して移送ロボット２２１０が基板Ｓをピックアップして基板Ｓがアンローディングされる際には再びピックアップ位置に移動することができる。これによってチャッキングピン２４１３はスピンヘッド２４１０が回転する際、回転力によって基板Ｓが正位置から離脱することを防止することができる。

流体供給部材２４２０は基板Ｓへ流体を供給する。流体供給部材２４２０はノズル２４２１、支持台２４２２、支持軸２４２３、及び駆動器２４２４を包含できる。支持軸２４２３はその長さ方向が第３方向（Ｚ）に沿って提供され、支持軸２４２３の下端には駆動器２４２４が結合される。駆動器２４２４は支持軸２４２３を回転させるか、或いは第３方向（Ｚ）に沿って上下へ移動させる。支持軸２４２３の上部には支持台２４２２が垂直に結合される。ノズル２４２１は支持台２４２２の一端の底面に設置される。ノズル２４２１は駆動器２４２４による支持軸２４２３の回転及び昇降によって工程位置と待機位置との間で移動することができる。ここで、工程位置はノズル２４２１が支持プレート２４１１の垂直上方に配置された位置であり、待機位置はノズル２４２１が支持プレート２４１１の垂直上方から外れた位置である。

工程ユニット２４００には１つ又は複数の流体供給部材２４２０が提供され得る。流体供給部材２４２０が複数である場合には、各流体供給部材２４２０は互いに異なる流体を供給する。例えば、複数の流体供給部材２４２０は各々、洗浄剤、リンス剤、有機溶剤を供給することができる。ここで、洗浄剤は、過酸化水素Ｈ_２Ｏ_２溶液や、過酸化水素溶液にアンモニアＮＨ_４ＯＨ、塩酸ＨＣｌ又は硫酸Ｈ_２ＳＯ_４を混合した溶液、又はフッ酸ＨＦ溶液等が使用され、リンス剤としては主に純水が使用され、有機溶剤としてはイソプロピルアルコールを含めてエチルグリコール（ｅｔｈｙｌ ｇｌｙｃｏｌ）、１−プロパノール（ｐｒｏｐａｎｏｌ）、テトラハイドロリックフラン（ｔｅｔｒａ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｎｃ）、４−ヒドロキシル（ｈｙｄｒｏｘｙｌ）、 ４−メチル（ｍｅｔｈｙｌ）、２−ペンタノン（ｐｅｎｔａｎｏｎｅ）、１−ブタノール（ｂｕｔａｎｏｌ）、２−ブタノール、メタノール（ｍｅｔｈａｎｏｌ）、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、ｎ−プロピルアルコール（ｎ−ｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ジメチルエチル（ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）等が使用され得る。例えば、第１の流体供給部材２４２０はアンモニア過酸化水素溶液を噴射し、第２の流体供給部材２４２０は純水を噴射し、第３の流体供給部材２４２０はイソプロピルアルコール溶液を噴射することができる。但し、有機溶剤は液体ではない気体状態で提供されることもあり得り、気体状態の蒸気で提供される際は不活性気体と混合されて提供され得る。

上述した流体供給部材２４２０はスピンヘッド２４１０に基板Ｓが安着されれば、待機位置から工程位置に移動して基板Ｓの上部に上述した流体を供給することができる。例えば、流体供給部材２４２０が洗浄剤、リンス剤、有機溶剤を供給することによって各々ケミカル工程、洗浄工程、第１乾燥工程が遂行できる。このように工程が遂行される間、スピンヘッド２４１０はモーター２４１５によって回転して基板Ｓの上面に流体がもれなく提供され得る。

回収筒２４３０は第１工程が遂行される空間を提供し、この過程で使用される流体を回収する。回収筒２４３０は上方から見て、スピンヘッド２４１０を囲むようにその周囲に配置され、上部が開放される。工程ユニット２４００には１つ又は複数の回収筒２４３０が提供され得る。以下では第１回収筒２４３０ａ、第２回収筒２４３０ｂ、第３回収筒２４３０ｃの３つの回収筒２４３０を有する工程ユニット２４００を基準に説明する。但し、回収筒２４３０の数は使用される流体の数及び第１工程の条件にしたがってこれと異なる数を選択されることもあり得る。

第１回収筒２４３０ａ、第２回収筒２４３０ｂ、及び第３回収筒２４３０ｃは各々、スピンヘッド２４１０を囲む環形のリング形状に提供され、第１回収筒２４３０ａ、第２回収筒２４３０ｂ、第３回収筒２４３０ｃの順にスピンヘッド２４１０の中心から遠くなるように配置される。即ち、第１回収筒２４３０ａはスピンヘッド２４１０を囲み、第２回収筒２４３０ｂは第１回収筒２４３０ａを囲み、第３回収筒２４３０ｃは第２回収筒２４３０ｂを囲むように提供される。これによって各流入口２４３１は第３方向（Ｚ）に配列されるようになる。

第１回収筒２４３０ａには第１回収筒２４３０ａの内側空間によって第１流入口２４３１ａが提供される。第２回収筒２４３０ｂには第１回収筒２４３０ａと第２回収筒２４３０ｂとの間の空間によって第２流入口２４３１ｂが提供される。第３回収筒２４３０ｃには、第２回収筒２４３０ｂと第３回収筒２４３０ｃとの間の空間によって第３流入口２４３１ｃが提供される。各々の回収筒２４３０ａ、２４３０ｂ、２４３０ｃの底面には第３方向（Ｚ）に沿って下に延長される回収ライン２４３２が連結される。各回収ライン２４３２ａ、２４３２ｂ、２４３３ｃは各々の回収筒２４３０ａ、２４３０ｂ、２４３０ｃに回収された流体を排出して外部の流体再生システム（図示せず）へ供給する。流体再生システム（図示せず）は回収された流体を再使用できるように再生できる。

乗降部材２４４０は回収筒２４３０を第３方向（Ｚ）へ移動させる。これによって回収筒２４３０のスピンヘッド２４１０に対する相対高さが変更されて、回収筒２４３０が複数である場合には、いずれか１つの回収筒２４３０の流入口２４３１がスピンヘッド２４１０に安着された基板Ｓの水平面上に位置するように選択的に調節することができる。

乗降部材２４４０は、ブラケット２４４１、乗降軸２４４２、及び乗降器２４４３を含む。ブラケット２４４１は回収筒２４３０に固定されて設置され、ブラケット２４４１の一端には、乗降器２４４３によって第３方向（Ｚ）へ移動される乗降軸２４４２が固定されて結合される。回収筒２４３０が複数である場合には、ブラケット２４４１は最外殻の回収筒２４３０に結合され得る。

乗降部材２４４０は基板Ｓがスピンヘッド２４１０へローディングされるか、或いはスピンヘッド２４１０からアンローディングされる際、回収筒２４３０が基板Ｓを搬送する移送ロボット２２１０の経路を干渉しないように回収筒２４３０を下に移動させ得る。

また、乗降部材２４４０は流体供給部材２４２０によって流体が供給され、スピンヘッド２４１０が回転して第１工程が進行される間に、基板Ｓの回転による遠心力によって基板Ｓから弾ませる流体が回収されるように回収筒２４３０を第３方向（Ｚ）へ移動させて回収筒２４３０の流入口２４３１が基板Ｓと同一な水平面上に位置するように調節することができる。例えば、第１工程が、洗浄剤によるケミカル工程が遂行され、続いてリンス剤による洗浄工程が遂行された後、有機溶剤による第１乾燥工程が進行される場合、洗浄剤供給の際には第１流入口２４３１ａを、リンス剤供給の際には第２流入口２４３１ｂを、有機溶剤供給の際には第３流入口２４３１ｃを基板Ｓの水平面上へ移動させて、第１回収筒２４３０ａ、第２回収筒２４３０ｂ、第３回収筒２４３０ｃが各々の流体を回収するようにすることができる。このように、使用した流体を回収すれば、環境汚染が予防され、また高価の流体を再活用できるので、半導体製造費用が節減される長所がある。

一方、乗降部材２４４０は、回収筒２４３０を移動させる代わりにスピンヘッド２４１０を第３方向（Ｚ）へ移動させる構成を有することもあり得る。

以下では第２工程チャンバー２５００に関して説明する。

第２工程チャンバー２５００では第２工程が遂行される。ここで、第２工程は超臨界流体を利用して基板Ｓを乾燥させる第２乾燥工程であり得る。

超臨界流体とは、物質が臨界温度と臨界圧力を超過した状態、即ち臨界状態に到達して液体と気体とを区分できない状態の流体を意味する。超臨界流体は分子密度は液体に近いが、粘性度は気体に近い性質を有する。このような超臨界流体は拡散力、浸透性、溶解力が非常に高いので、化学反応に有利であり、表面張力が非常に低いので、微細構造に界面張力を加えないことによって、半導体素子の乾燥工程の際、乾燥効率が優れ、崩壊現象を回避できて有用に使用され得る。

以下では基板Ｓの乾燥に主に使用される二酸化炭素ＣＯ_２の超臨界流体を基準に説明する。但し、超臨界流体の成分及び種類は、これに限定されるものではない。

図３は二酸化炭素の相変化に関する図面である。二酸化炭素は温度が３１．１℃以上、圧力が７．３８Ｍｐａ以上になれば、超臨界状態になる。二酸化炭素は毒性が無く、不軟性であり、非活性である特徴を有し、他の流体に比べて臨界温度と臨界圧力とが低いので、温度と圧力とを調節してその溶解力を制御することが容易であり、水やその他の有機溶剤と比較して１０〜１００倍くらい拡散係数が低く、表面張力が極めて小さい等乾燥工程に利用するのに有利な物性を有する。また、二酸化炭素は多様な化学反応の副産物として生成されたものを再活用して使用できるのみでなく、乾燥工程に使用された超臨界二酸化炭素を循環して再利用できるので、環境に悪影響を及ばしにくく、使用することができる。

図４は図１の第２工程チャンバー２５００の断面図である。第２工程チャンバー２５００はハウジング２５１０、加熱部材２５２０、支持部材２５３０、超臨界流体供給管２５４０、及びベントライン２５５０を含む。ハウジング２５１０の内部は外部から密閉され、基板Ｓを乾燥する空間を提供する。ハウジング２５１０は高圧に十分に耐えられる材質で提供される。ハウジング２５１０の内壁と外壁との間にはハウジング２５１０の内部を加熱する加熱部材２５２０が設置され得る。勿論、加熱部材２５２０の位置はこれに限定されなく、これと異なる位置に設置され得る。

支持部材２５３０は基板Ｓを支持する。支持部材２５３０はハウジング２５１０の内部に固定されて設置され得る。又は支持部材２５３０は固定される代わりに回転が可能である構造で提供されて支持部材２５３０に安着された基板Ｓを回転させ得る。

超臨界流体供給管２５４０はハウジング２５１０の内部に超臨界流体を供給する。超臨界流体供給管２５４０は上部供給管２５４０ａと下部供給管２５４０ｂとのうち少なくとも１つを含む。上部供給管２５４０ａはハウジング２５１０の上部及び超臨界流体供給ユニット３０００に連結される。下部供給管２５４０ｂはハウジング２５１０の下部及び超臨界流体供給ユニット３０００に連結される。上部供給管２５４０ａ及び下部供給管２５４０ｂには各々流量を調節するバルブが設置され得る。このようなバルブは開閉バルブ又は流量調節バルブであり得る。これによって超臨界流体は第２乾燥工程の進行にしたがって、上部供給管２５４０ａ及び下部供給管２５４０ｂのうちいずれか１つ又は両方を通じてハウジング２５１０内部へ供給され得る。ここで、下部供給管２５４０ｂは上部供給管２５４０ａから分岐される形態で提供されて、上部供給管２５４０ａと下部供給管２５４０ｂとが同一な超臨界流体供給ユニット３０００に連結され得る。又は上部供給管２５４０ａと下部供給管２５４０ｂは互いに別個の超臨界流体供給ユニット３０００に連結されることもあり得る。

ベントライン２５５０はハウジング２５１０の内部の超臨界流体を排出する。ベントライン２５５０から排出される超臨界流体は、外部、即ち大気中又は再生ユニット４０００へ排出され得る。ベントライン２５５０は１つ又は複数であり得る。例えば、第１ベントライン２５５０ａは再生ユニット４０００に連結されて超臨界流体を再生ユニット４０００へ排出でき、第２ベントライン２５５０ｂは大気中に超臨界流体を排出できる。ハウジング２５１０内部の圧力を速やかに低くする必要がある場合には、第１ベントライン２５５０ａの代わりに第２ベントライン２５５０ｂを通じて超臨界流体を大気中に直接放出できる。

ベントライン２５５０にはバルブが設置され得る。ベントライン２５５０はハウジング２５１０の下部に配置され得る。又は選択的にベントライン２５５０はハウジング２５１０の上部に配置され得る。

一方、第２工程チャンバー２５００は気体供給管２５６０をさらに包含できる。

気体供給管２５６０はハウジング２５１０の内部に不活性気体を供給する。ここで、不活性気体には、窒素Ｎ_２を含むヘリウムＨｅ、ネオンＮｅ、アルゴンＡｒ等が使用され得る。気体供給管２５６０はハウジング２５１０と気体供給源Ｇに連結される。気体供給管２５６０はハウジング２５１０の上部に連結され得る。気体供給管２５６０には流量を調節するバルブが設置され得る。

一方、第２工程チャンバー２５００に気体供給管２５６０が設けられる場合には、ベントライン２５５０を通じて不活性気体が排出されることもあり得る。例えば、不活性気体は第２ベントライン２５５０ｂを通じて大気中へ放出され得る。又は不活性気体は別の第３ベントライン（図示せず）を通じて大気中へ排出されることもあり得る。

上述した第２工程チャンバー２５００では、超臨界流体供給管２５４０、気体供給管２５６０、ベントライン２５５０の数と配置とは工程効率、フットプリント等を考慮して変更できる。例えば、超臨界流体供給管２５４０やベントライン２５５０はハウジング２５１０の側面に配置され得る。

このような第２工程チャンバー２５００は、超臨界流体を利用して第２乾燥工程を遂行できる。例えば、第２工程チャンバー２５００は、第１工程チャンバー２３００でケミカル工程、洗浄工程、有機溶剤による第１乾燥工程が順に処理された基板Ｓに対して、超臨界流体を利用して第２乾燥工程を遂行できる。移送ロボット２２１０によって基板Ｓが支持部材２５３０に安着されれば、加熱部材２５２０がハウジング２５１０の内部を加熱し、超臨界流体供給管２５４０を通じて超臨界流体が供給される。したがって、ハウジング２５１０の内部に超臨界雰囲気が形成される。超臨界雰囲気が形成されれば、超臨界流体が、第１工程チャンバー２３００で最後に遂行された第１乾燥工程で利用された後、乾燥が完璧に行われなくて基板Ｓに残留した有機溶剤を溶解する。有機溶剤が十分に溶解され、基板Ｓが乾燥されれば、排出口を通じて超臨界流体が排出され、移送ロボット２２１０によって基板Ｓが支持部材２５３０からアンローディングされて搬出される。

凍結防止ユニット５０００は、ベントライン２５５０に設置されて、排出される超臨界流体の凍結を防止する。図５は図１の第２工程チャンバー２５００において超臨界流体が排出される経路に関する図面である。上述したように、第２工程チャンバー２５００は第２乾燥工程に利用する超臨界流体を大気中又は再生ユニット４０００へ排出できる。特に、超臨界流体が大気中へ速やかに放出される場合には、放出される超臨界流体の圧力及び温度が急激に変化しながら、超臨界流体自体、ベントライン２５５０、又はベントライン２５５０に設置されたバルブが凍結され得る。このような超臨界流体による凍結を防止するためにベントライン２５５０ｂには凍結防止ユニット５０００が設置され得る。勿論、超臨界流体が再生ユニット４０００へ排出される場合にも凍結現象が発生しうるので、凍結防止ユニット５０００は、第１ベントライン２５５０ａ、第２ベントライン２５５０ｂ、又は２つのベントライン２５５０ａ、２５５０ｂ全てに設置され得る。場合によっては第２工程チャンバー２５００に１つのベントライン２５５０のみが設置され得るが、このときにはそのベントライン２５５０に凍結防止ユニット５０００が設置される。

図６は図５の凍結防止ユニット５０００の一実施形態の断面図である。凍結防止ユニット５０００は、バッファ部材５１００及びヒーター５２００のうち少なくとも１つを包含できる。バッファ部材５１００は超臨界流体の圧力の急降下を防止するバッファ空間Ｂを提供し、ヒーター５２００は超臨界流体を加熱する。

バッファ部材５１００は、ハウジング５１１０、流入管５１２０、排気管５１３０、隔壁５１４０、吸音部材５１５０、及び圧力調節器５１６０を包含できる。ハウジング５１１０はバッファ空間Ｂを提供する。流入管５１２０は一端がベントライン２５５０に連結され、他端がハウジング５１１０の一側に連結されてバッファ空間Ｂへ超臨界流体を供給する。排気管５１３０は、一端がハウジング５１１０の他側に連結され、他端が外部へ開放されるか、又は再生ユニット４０００に連結される。超臨界流体は、流入管５１２０を通じてバッファ空間Ｂを通過して排気管５１３０へ排出される。超臨界流体が直接大気中へ排出される場合には超臨界流体の圧力が急降下することによって超臨界流体が凍結され得るが、超臨界流体がバッファ空間Ｂを経れば、圧力が徐々に降下するので、凍結現象を防止することができる。

ハウジング５１１０の内部には隔壁５１４０が設置され得る。隔壁５１４０はハウジング５１１０の長さ方向に垂直になる平面をなすように設置され得る。隔壁５１４０はバッファ空間Ｂを複数の空間に分離する。ハウジング５１１０には１つ又は複数の隔壁５１４０が設置され得る。例えば、ハウジング５１１０の内部には第１隔壁５１４０ａ、第２隔壁５１４０ｂ、及び第３隔壁５１４０ｃが設置され得る。これによって流入管５１２０から排気管５１３０に向かう方向に沿って順に第１バッファ空間Ｂ１、第２バッファ空間Ｂ２、第３バッファ空間Ｂ３、第４バッファ空間Ｂ４が形成され得る。

隔壁５１４０には超臨界流体が通過する通気口５１４１が形成される。超臨界流体は通気口５１４１を通じて次のバッファ空間Ｂ又は排気管５１３０へ流れる。流入管５１２０に隣接するように配置される隔壁５１４０には、通気口５１４１が、ハウジング５１１０の長さ方向から見て、流入管５１２０が設置された位置と異なる位置に形成され得る。また、排気管５１３０に隣接する隔壁５１４０には、通気口５１４１が、ハウジング５１１０の長さ方向から見て、排気管５１３０が設置された位置と異なる位置に形成され得る。ハウジング５１１０の内部に複数の隔壁５１４０が設置される場合、互いに隣接する隔壁５１４０には、通気口５１４１が、ハウジング５１１０の長さ方向から見て、各々互いに異なる位置に形成され得る。

図７は図６のバッファ空間Ｂにおける超臨界流体の経路に関する図面であり、図８乃至図１０は各々図６の第１隔壁５１４０ａ、第２隔壁５１４０ｂ、第３隔壁５１４０ｃに関する図面である。ここで、図７に図示されたバッファ部材５１００には、吸音部材５１５０の図示が省略されている。吸音部材５１５０は、必須的な構成要素ではないので、バッファ部材５１００に選択的に包含され得る。

具体的に、ハウジング５１１０に３つの隔壁５１４０ａ、５１４０ｂ、５１４０ｃが設置される場合には、ハウジング５１１０の長さ方向から見て、流入管５１２０はハウジング５１１０の一側の面の中央部に設置され、第１通気口５１４１ａは第１隔壁５１４０ａの下部に形成され、第２通気口５１４１ｂは第２隔壁５１４０ｂの上部に形成され、第３通気口５１４１ｃは第３隔壁５１４０ｃの中央部に形成され、排気管５１３０はハウジング５１１０の他側の面の上部に形成され得る。これによってバッファ空間Ｂでは超臨界流体が一直線に流れず、ジグザグ形態の経路に沿って流れるので、超臨界流体の流速が低下され、流れが阻害される。したがって、超臨界流体の圧力が各バッファ空間Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を経ながら段階的に低下される。

通気口５１４１は１つの開口で形成されるか、或いは又は複数の微細ホールを含んで具現され得る。通気口５１４１が複数の微細ホールで具現される場合には、超臨界流体が通過するのに抵抗として作用して超臨界流体の流速を低下させ得る。

流入管５１２０の一部はハウジング５１１０の内部に挿入されるように設置され得る。図１１は図６の流入管５１２０の斜視図である。流入管５１２０のハウジング５１１０の内部に挿入された部分にはバッファ空間Ｂへ超臨界流体を排出する流入ホール５１２１が形成され得る。流入ホール５１２１はハウジング５１１０の長さ方向に垂直になる方向に形成されて、ハウジング５１１０の長さ方向に垂直になる方向に超臨界流体を排出できる。これによって超臨界流体が流入管５１２０から排気管５１３０へ一直線に流れず、流速が低下されて、超臨界流体の圧力が急降下することが防止される。流入ホール５１２１も通気口５１４１と同様に複数の微細ホールで具現され得る。

吸音部材５１５０はハウジング５１１０の内部に設置されて超臨界流体から発生する騒音を吸収する。図１２は図６の吸音部材５１５０に関する図面である。超臨界流体の圧力が降下すれば、これによって騒音が発生するが、吸音部材５１５０はこのような騒音を吸収することができる。

吸音部材５１５０はバッファ空間Ｂにワイヤメッシュ（ｗｉｒｅ ｍｅｓｈ）構造で設置され得る。ワイヤメッシュ構造で提供される吸音部材５１５０は、バッファ空間Ｂで超臨界流体の流れを阻害して超臨界流体の圧力が徐々に降下されるようにすることができる。超臨界流体の圧力が急降下すれば、それにしたがって大きい騒音が発するようになるが、吸音部材５１５０はこれを防止して超臨界流体から発生する騒音の大きさが小さくなるようにすることができる。但し、吸音部材５１５０の構造は必ずしもワイヤメッシュ構造に限定されるものではなく、蜂の巣構造や格子構造、ウール（ｗｏｏｌ）構造等で提供されることも可能である。

吸音部材５１５０の材質はステンレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）であり得る。超臨界流体がバッファ空間Ｂを通過する過程で吸音部材５１５０に直接的に接触するようになるが、ステンレス鋼で提供される吸音部材５１５０は超臨界流体を汚染しないこともあり得る。これは特に凍結防止ユニット５０００から排出された超臨界流体が再生ユニット４０００で再生される過程で有利に作用することができる。

圧力調節器５１６０はバッファ空間Ｂの内部圧力を制御する。圧力調節器５１６０は排気管５１３０に設置される逆圧力調節器であり得る。

ヒーター５２００は外部電源を利用して熱を発生させて超臨界流体を加熱できる。ヒーター５２００によって超臨界流体が加熱されれば、超臨界流体による凍結現象が防止され得る。

ヒーター５２００は多様な位置に設置され得る。例えば、ヒーター５２００はハウジング５１１０の外壁と外壁との間に設置されてハウジング５１１０を加熱できる。他にも例えば、ヒーター５２００はハウジング５１１０の外壁を囲むように提供され得る。

但し、ヒーター５２００が必ずハウジング５１１０に設置されなければならないものではない。図１３及び図１４は図６のヒーター５２００の他の配置に関する図面である。例えば、ヒーター５２００は、流入管５１２０、又は流入管５１２０に連結されるベントライン２５５０に設置され得る。又、凍結防止ユニット５０００は、バッファ部材５１００が省略され、ヒーター５２００のみが提供され得る。勿論、反対に凍結防止ユニット５０００は、ヒーター５２００が省略され、バッファ部材５１００のみが提供され得る。

上述した凍結防止ユニット５０００は、場合によって１つのベントライン２５５０に複数個が提供され得る。第２工程チャンバー２５００は、１００〜１５０ｂａｒに加圧された超臨界流体を利用して第２乾燥工程を遂行できるが、この際、排出される超臨界流体の凍結防止効率を増加させるために１つのベントライン２５５０に複数の凍結防止ユニット５０００が直列に配置され得る。一方、凍結防止ユニット５０００が第２工程チャンバー２５００から再生ユニット４０００を結ぶベントライン２５５０に設置され得ることは、既に言及している。図１５及び図１６は図５の凍結防止ユニット５０００の他の配置に関する図面である。

超臨界流体供給ユニット３０００は、上述した第２工程チャンバー２５００へ超臨界流体を供給し、再生ユニット４０００は第２工程チャンバー２５００で使用された超臨界流体を再生してこれを超臨界流体供給ユニット３０００へ供給する。超臨界流体供給ユニット３０００と再生ユニット４０００とは各々、基板処理装置１００に対して独立された別個の装置で具現されるか、又はその全部又は一部が基板処理装置１００の一構成要素に包含されるように提供され得る。

以下では二酸化炭素の超臨界流体を基準に説明する。但し、これは容易に説明をするために過ぎないので、超臨界流体の成分はこれと異なり得る。

図１７は超臨界流体の循環に関する図面である。図１７に図示されたように超臨界流体は超臨界流体供給ユニット３０００、第２工程チャンバー２５００、及び再生ユニット４０００を循環しながら再活用され得る。このような循環過程で超臨界流体が排出されるラインには凍結防止ユニット５０００が設置され得る。図１７で斜線をつけた部分は凍結防止ユニット５０００が設置され得る部分を意味する。

超臨界流体供給ユニット３０００は、格納タンク３１００、給水タンク３２００、第１コンデンサー３３００、第２コンデンサー３４００、及びポンプ３５００を包含できる。

格納タンク３１００には二酸化炭素が液体状態で格納される。二酸化炭素は外部又は再生ユニット４０００から供給されて格納タンク３１００に格納され得る。このとき、外部又は再生ユニット４０００から供給される二酸化炭素は気体状態であり得るが、第１コンデンサー３３００はこれを液体状態に変化させて格納タンク３１００へ供給する。液相の二酸化炭素は気相である場合より体積が非常に小さいので、格納タンク３１００には大量の二酸化炭素が格納され得る。

給水タンク３２００は、格納タンク３１００から提供された二酸化炭素を超臨界流体に変化させ、超臨界流体を工程モジュール２０００の第２工程チャンバー２５００へ提供する。格納タンク３１００に格納された二酸化炭素は、格納タンク３１００と給水タンク３２００とを結ぶラインに設置されたバルブが開けば、気体状態に変化しながら給水タンク３２００へ移動する。ここで、格納タンク３１００と給水タンク３２００とを結ぶラインには第２コンデンサー３４００とポンプ３５００とが設置され得る。第２コンデンサー３４００は気体状態の二酸化炭素を液相に変化させ、ポンプ３５００は液相の二酸化炭素を臨界圧力以上に加圧された気体に変化させて給水タンク３２００へ供給する。給水タンク３２００は供給された二酸化炭素を臨界温度以上に加熱して超臨界流体に変化させ得る。

給水タンク３２００は生成された超臨界流体をベントライン３２１０を通じて排出する。このとき、給水タンク３２００から出る二酸化炭素の圧力は１００〜１５０ｂａｒに加圧された状態であり得る。

給水タンク３２００にはベントライン３２１０が提供され得る。例えば、給水タンク３２００はベントライン３２１０を通じて第２工程チャンバー２５００へ超臨界流体を提供できる。第２工程チャンバー２５００では、工程の進行にしたがって液相や気相の二酸化炭素が要求される場合があり得るが、この場合には給水タンク３２００が液相又は気相の二酸化炭素を第２工程チャンバー２５００へ提供し得る。

給水タンク３２００には複数のベントライン３２１０が提供され得る。例えば、第１ベントライン３２１０ａは第２工程チャンバー２５００に連結され、第２ベントライン３２１０ｂは大気中へ超臨界流体を放出することができる。給水タンク３２００を点検する必要があるか、又は内部の圧力を調節する必要がある場合等には、必要によって第２ベントライン３２１０ｂを通じて超臨界流体を直ちに大気中へ放出することができる。

このような給水タンク３２００のベントライン３２１０には、第２工程チャンバー２５００のベントライン２５５０と同様に凍結防止ユニット５０００が設置され得る。図１８は、図１７の給水タンク３２００における超臨界流体が排出される経路に関する図面である。図１８には、第２工程チャンバー２５００に連結される第１ベントライン３２１０ａと、大気中へ連結される第２ベントライン３２１０ｂと、を有する給水タンク３２００の２つのベントライン３２１０ａ、３２１０ｂの全てに、凍結防止ユニット５０００が設置されることを示しているが、凍結防止ユニット５０００は、２つのベントライン３２１０ａ、３２１０ｂのうちいずれか１つのみに設置され得る。又、給水タンク３２００が１つのベントライン３２１０のみを有する場合には、そのベントライン３２１０に凍結防止ユニット５０００は設置され得る。

図１９は図１７の再生ユニット４０００の一実施形態の構成図であり、図２０は図１７の再生ユニット４０００の他の実施形態の構成図である。

再生ユニット４０００は、第２工程チャンバー２５００で第２乾燥工程に使用されて有機溶剤を含有した超臨界流体を再生して、これを超臨界流体供給ユニット３０００へ供給する。再生ユニット４０００は、分離モジュール４１００及びカラムモジュール４２００のうち少なくとも１つを包含できる。

分離モジュール４１００は、二酸化炭素を冷却させて二酸化炭素に含有された有機溶剤を液化させることによって、二酸化炭素から有機溶剤を分離する。カラムモジュール４２００は、二酸化炭素を、有機溶剤を吸収する吸着剤Ａが設けられる空間に通過させて、二酸化炭素から有機溶剤を分離する。

再生ユニット４０００には複数の分離モジュール４１００が提供され得る。このとき、各々の分離モジュール４１００は互いに直列に連結され得る。例えば、第１分離モジュール４１００ａは第２工程チャンバー２５００に連結されて一次的に二酸化炭素と有機溶剤とを分離する。このとき、第２工程チャンバー２５００のベントライン２５５０には凍結防止ユニット５０００が設置されて、超臨界流体が凍結防止ユニット５０００を通じて分離モジュール４１００へ進入することもあり得る。そして、第２分離モジュール４１００ｂは第１分離モジュール４１００ａに連結されて二次的に二酸化炭素と有機溶剤とを分離する。これにより分離モジュール４１００によって二酸化炭素と有機溶剤との分離が複数回遂行されてさらに純粋な二酸化炭素を獲得することができる。

また、再生ユニット４０００には、複数のカラムモジュール４２００が提供され得る。このとき、各々のカラムモジュール４２００は互いに直列に連結され得る。この場合にも、カラムモジュール４２００によって二酸化炭素と有機溶剤との分離が複数回遂行できる。例えば、第１カラムモジュール４２００ａは分離モジュール４１００に連結されて一次的に二酸化炭素から有機溶剤を取り除く。そして、第２カラムモジュール４２００ｂは第１カラムモジュール４２００ａに連結されて二次的に二酸化炭素から有機溶剤を取り除く。

又、カラムモジュール４２００は、互いに並列に連結されることもあり得る。カラムモジュール４２００による有機溶剤の分離には時間が多く所要され、カラムモジュール４２００は１回で多い量の二酸化炭素を処理するのが難しいが、複数のカラムモジュール４２００を並列に配置すれば、大量の二酸化炭素を処理できる。例えば、第１カラムモジュール４２００ａ、第２カラムモジュール４２００ｂ、第３カラムモジュール４２００ｃが各々分離モジュール４１００に連結させて、二酸化炭素から有機溶剤を取り除き、これを超臨界流体供給ユニット３０００へ提供する。

図２１は図１９の分離モジュール４１００の断面図である。分離モジュール４１００は分離タンク４１１０、冷却部材４１２０、流入管４１３０、排気管４１４０、ドレーン管４１５０、及び圧力調節器４１６０を包含できる。

分離タンク４１１０は二酸化炭素と有機溶剤との分離が遂行される空間を提供する。冷却部材４１２０は分離タンク４１１０の内壁と外壁との間に設置されて分離タンク４１１０を冷却させる。冷却部材４１２０は冷却水が流れるパイプラインで具現され得る。

流入管４１３０へは第２工程チャンバー２５００から排出された二酸化炭素が流入される。分離モジュール４１００が複数である場合には、先の分離モジュール４１００から排出された二酸化炭素が流入されることもあり得る。流入管４１３０は一端が分離タンク４１１０の下部に二酸化炭素を提供するように提供され得る。分離タンク４１１０の下部に提供される二酸化炭素は冷却部材４１２０によって冷却される。これによって、二酸化炭素に含有された有機溶剤が液化されて二酸化炭素から分離される。

分離された二酸化炭素は分離タンク４１１０の上部に連結された排気管４１４０を通じて排出され、液相の有機溶剤は分離タンク４１１０の下部に連結されたドレーン管４１５０を通じて排出される。流入管４１３０、排気管４１４０、及びドレーン管４１５０には各々バルブが設置されて流入及び排出の可否が調節され得る。

分離モジュール４１００には少なくとも１つの排気管４１４０が提供され得る。例えば、第１排気管４１４０ａは直列に配置された他の分離モジュール４１００、カラムモジュール４２００、又は格納タンク３１００に連結され、第２排気管４１４０ｂは直ちに大気中へ二酸化炭素を放出することができる。このとき、排気管４１４０から排出される二酸化炭素は気体又は超臨界状態で排出され得る。この場合、分離モジュール４１００の排気管４１４０には選択的に凍結防止ユニット５０００が設置され得る。図２１は第２排気管４１４０ｂに凍結防止ユニット５０００が設置されたものを示したが、凍結防止ユニット５０００は第１排気管４１４０ａに設置されるか、或いは第１及び第２排気管４１４０ａ、４１４０ｂの全てに設置されることもあり得る。

圧力調節器４１６０は分離タンク４１１０の内部圧力を調節する。例えば、圧力調節器４１６０は排気管４１４０に設置される逆圧力調節器であり得る。

図２２は図１９のカラムモジュール４２００の一部破断斜視図である。カラムモジュール４２００は、吸着カラム４２１０、温度維持部材４２２０、流入管４２３０、排気管４２４０、及び濃度センサー４２５０を包含できる。

吸着カラム４２１０は二酸化炭素から有機溶剤が分離される空間を提供する。吸着カラム４２１０の内部には吸着剤Ａが提供される。ここで、吸着剤Ａは有機溶剤を吸収する材質で提供され得る。例えば、吸着剤Ａはゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｅ）であり得る。二酸化炭素は流入管４２３０を通じて吸着カラム４２１０へ流入される。流入管４２３０は分離モジュール４１００に連結させるか、或いはカラムモジュール４２００が直列に複数個提供される場合には先のカラムモジュール４２００に連結され得る。二酸化炭素は吸着カラム４２１０を通過して排気管４２４０へ排出される。

二酸化炭素が吸着カラム４２１０を通過する間、二酸化炭素には吸着剤Ａが提供され、吸着剤Ａは二酸化炭素から有機溶剤を吸収する。これによって二酸化炭素に含有された有機溶剤が除去されて、二酸化炭素が再生される。二酸化炭素と有機溶剤とが分離される過程は発熱過程であり、温度維持部材４２２０はこのような過程で二酸化炭素から有機溶剤がよく分離されるように吸着カラム４２１０内部の温度を一定に維持することができる。

濃度センサー４２５０は吸着カラム４２１０から排出される二酸化炭素中の有機溶剤の濃度を感知できる。濃度センサー４２５０は排気管４２４０に設置される。複数のカラムモジュール４２００が直列に提供される場合には、最後のカラムモジュール４２００のみに濃度センサー４２５０を設置できる。勿論、各カラムモジュール４２００全てに濃度センサー４２５０を設置されることもあり得る。吸着剤Ａが吸収できる有機溶剤の量には限界があるので、濃度センサー４２５０によって感知される排出される二酸化炭素に含有された有機溶剤の濃度が予め定められた数値以上である場合には、吸着剤Ａを交替できる。カラムモジュール４２００から排気される二酸化炭素は超臨界流体供給ユニット３０００へ提供される。

以上の再生ユニット４０００では、カラムモジュール４２００が分離モジュール４１００に連結されるものについて説明したが、再生ユニット４０００において分離モジュール４１００が省略される場合にはカラムモジュール４２００が直接第２工程チャンバー２５００に連結されることもあり得る。

以下では本発明による基板処理方法、超臨界流体再生方法、及び超臨界流体排出方法に関して本発明による基板処理装置１００を利用して説明する。

これは説明を容易にするために過ぎないので、本発明による基板処理方法、超臨界流体再生方法、及び超臨界流体排出方法は、上述した基板処理装置１００によって限定されるものではなく、これと同一又は類似な機能を遂行する他の装置を利用して遂行できる。

図２３は基板処理方法の一実施形態の順序図である。基板処理方法の一実施形態は超臨界流体を利用する洗浄工程に関する。

基板処理方法の一実施形態は、ロードポート１１００に安着されたキャリヤーＣからバッファチャンバー２１００に基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１１０）、バッファチャンバー２１００から第１工程チャンバー２３００へ基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１２０）、第１工程を遂行する段階（Ｓ１３０）、第１工程チャンバー２３００から第２工程チャンバー２５００へ基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１４０）、第２工程を遂行する段階（Ｓ１５０）、第２工程チャンバー２５００からバッファチャンバー２１００に基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１６０）、及びバッファチャンバー２１００からキャリヤーＣへ基板Ｓを搬送する段階（Ｓ１７０）を含む。以下では上述した各段階に関して説明する。

インデックスロボット１２１０がキャリヤーＣからバッファチャンバー２１００へ基板Ｓを搬送する（Ｓ１１０）。

具体的には、ロードポート１１００には外部から搬送されてきた基板Ｓが収容されたキャリヤーＣが置かれる。キャリヤーオープナ（図示せず）又はインデックスロボット１２１０はキャリヤーＣのドアを開き、インデックスロボット１２１０がキャリヤーＣから基板Ｓを引き出す。インデックスロボット１２１０は引き出された基板Ｓをバッファチャンバー２１００へ搬送する。

移送ロボット２２１０がバッファチャンバー２１００から第１工程チャンバー２３００へ基板Ｓを搬送する（Ｓ１２０）。

具体的には、インデックスロボット１２１０によってバッファチャンバー２１００のバッファスロットに基板Ｓが載せられれば、移送ロボット２２１０がバッファスロットから基板Ｓを引き出す。移送ロボット２２１０はこれを第１工程チャンバー２３００へ搬送する。

第１工程チャンバー２３００が第１工程を遂行する（Ｓ１３０）。図２４は第１工程の一実施形態の順序図である。

具体的には、基板Ｓは移送ロボット２２１０によって支持ピン２４１２に載せられてスピンヘッド２４１０へローディングされる（Ｓ１３１）。基板Ｓが支持ピン２４１２に載せられれば、チャッキングピン２４１３がピックアップ位置から固定位置に移動して基板Ｓを固定させ得る。基板Ｓが安着されれば、流体供給部材２４２０が基板Ｓへ流体を供給する（Ｓ１３２）。ここで、基板Ｓへ流体が供給される間にスピンヘッド２４１０が回転して基板Ｓを回転させ得る。これによって基板Ｓの全体面に適切に流体が供給され得る。また、回収筒２４３０が上下に移動することで、基板Ｓへ供給された後、基板Ｓの回転によって基板Ｓから弾ませた流体を回収することができる。

さらに具体的には、基板Ｓが安着されれば、第１の流体供給部材２４２０が待機位置から工程位置へ移動し、基板Ｓへ第１洗浄剤を噴射する（Ｓ１３２ａ、第１ケミカル工程）。これによって基板Ｓ上に存在するパーティクル、有機汚染物、金属不純物等の異物質が除去できる。ここで、第１回収筒２４３０ａの第１流入口２４３１ａを基板Ｓの水平面上に移動させることで、第１洗浄剤を回収することができる。

次に、第１の流体供給部材２４２０が待機位置へ移動し、第２の流体供給部材２４２０が待機位置から工程位置へ移動してリンス剤を噴射する（Ｓ１３２ｂ、第１洗浄工程）。これによって基板Ｓ上に残留する第１洗浄剤の残留物を洗浄できる。ここで、第２回収筒２４３０ｂの第２流入口２４３１ｂを基板Ｓの水平面上に移動させることで、リンス剤を回収することができる。

次に、第２の流体供給部材２４２０が待機位置へ戻り、第３の流体供給部材２４２０が待機位置から工程位置へ移動して有機溶剤を噴射する（Ｓ１３２ｃ、第１乾燥工程）。これによって、基板Ｓ上に残留するリンス剤が有機溶剤に置換される。ここで、第３回収筒２４３０ｃの第３流入口２４３１ｃを、基板Ｓの水平面上に移動させることで、有機溶剤を回収することができる。また、有機溶剤は乾燥が容易にできるように常温以上に加熱された状態で提供されるか、或いは加熱された蒸気形態で提供され得る。また、段階（Ｓ１３２ｃ）では有機溶剤の噴射が終了した後にも、有機溶剤が乾燥されやすくなるようにスピンヘッド２４１０が基板Ｓを回転させ得る。

一方、段階（Ｓ１３２ｂ）と段階（Ｓ１３２ｃ）との間には、第４の流体供給部材２４２０が第２洗浄剤を噴射する段階（第２ケミカル工程）と、再び第２の流体供給部材２４２０がリンス剤を噴射する段階（第２洗浄工程）とが追加され得る。この場合、第１洗浄剤と第２洗浄剤とは互いに異なる成分で互いに異なる異物質を効果的に除去できる。

また、段階（Ｓ１３２ｃ）は場合によっては省略されることもあり得る。

基板Ｓへ流体を噴射する段階が終了すれば、スピンヘッド２４１０の回転が終了され、チャッキングピン２４１３が固定位置からピックアップ位置に移動することができる。基板Ｓは移送ロボット２２１０によってピックアップされてスピンヘッド２４１０からアンローディングされる（Ｓ１３３）。

移送ロボット２２１０が第１工程チャンバー２３００から第２工程チャンバー２５００へ基板Ｓを搬送する（Ｓ１４０）。

具体的には、移送ロボット２２１０はスピンヘッド２４１０に安着された基板Ｓをピックアップして第１工程チャンバー２３００から基板Ｓを引き出す。移送ロボット２２１０はこれを第２工程チャンバー２５００へ搬送する。第２工程チャンバー２５００に搬送される基板Ｓは支持部材２５３０に安着される。

第２工程チャンバー２５００が第２工程を遂行する（Ｓ１５０）。図２５は第２工程の一実施形態の順序図である。

具体的には、基板Ｓは第２工程チャンバー２５００の支持部材２５３０へローディングされる（Ｓ１５１）。基板Ｓがローディングされた後、又は基板Ｓのローディングの前にハウジング２５１０の内部に臨界状態を造成する（Ｓ１５２）。ここで、臨界状態とは温度と圧力とが各々臨界温度と臨界圧力とを超過した状態を意味する。

臨界状態を造成するために先ず加熱部材２５２０がハウジング２５１０の内部に熱を加える（Ｓ１５２ａ）。これによってハウジング２５１０内部の温度が臨界温度以上に上昇することができる。次に気体供給管２５６０を通じてハウジング２５１０内へ不活性気体が流入される（Ｓ１５２ｂ）。これによってハウジング２５１０の内部に不活性気体が満たされて、圧力が臨界圧力以上に上昇することができる。

臨界状態が造成されれば、超臨界流体供給管２５４０を通じてハウジング２５１０の内部に超臨界流体を供給する（Ｓ１５３）。段階（Ｓ１５３）は、例えば、次のように遂行できる。

先ず下部供給管２５４０ｂを通じて超臨界流体が、ハウジング２５１０の下部から供給され得る（Ｓ１５３ａ）。このとき、不活性気体はベントライン２５５０を通じて外部へ排出され得る（Ｓ１５３ｂ）。

超臨界流体が持続的に供給され、不活性気体が排出されることによって最終的にハウジング２５１０の内部が超臨界流体のみで満たされ、これによって超臨界雰囲気が形成される。

超臨界雰囲気が形成されれば、下部供給管２５４０ｂを通じる超臨界流体の供給を中断し（Ｓ１５３ｃ）、上部供給管２５４０ａを通じて超臨界流体を供給することができる（Ｓ１５３ｄ）。これによって超臨界流体による基板Ｓの乾燥が速やかに遂行できる。この過程でハウジング２５１０の内部は既に臨界状態以上であるので、超臨界流体が基板Ｓへ直接高速に噴射されても基板Ｓが相対的に僅かに損傷されるか、或いは損傷されない。

基板Ｓの乾燥が行われれば、超臨界流体を排出する（Ｓ１５４）。このとき、ハウジング２５１０へ不活性気体を供給することによって超臨界流体を排出させ得る。

場合によっては、上述した段階（Ｓ１５３）で基板Ｓが十分に乾燥されないことがあるので、必要によって段階（Ｓ１５３）と段階（Ｓ１５４）とを反複して遂行できる。図２６は超臨界流体の供給及び排気に関する図面である。例えば、段階（Ｓ１５３）で超臨界流体を供給してハウジング２５１０内部が１５０ｂａｒになる時まで超臨界流体を供給した後、再びハウジング２５１０の内部が１００ｂａｒになる時まで超臨界流体を排出する。

又は、実験によれば超臨界雰囲気で基板Ｓの乾燥を長時間持続する場合に比べて超臨界雰囲気と不活性雰囲気とを繰り返しながら基板Ｓを乾燥させる場合のほうが基板Ｓの回路パターンにあるイソプロピルアルコールの除去率が大幅に向上されることが観察されたので、２つの段階（Ｓ１５３、Ｓ１５４）を反復遂行することによって乾燥効率を大きく増加させ得る。勿論、段階（Ｓ１５３）を長時間持続して基板Ｓを乾燥させることも可能である。

超臨界流体の排出が完了されれば、不活性気体を排出してハウジング２５１０の内部圧力を減少させる（Ｓ１５５）。

一方、以上では不活性気体を利用して第２乾燥工程を遂行することを説明したが、場合によっては不活性気体無しで、超臨界流体のみを利用し、第２乾燥工程を進行することもあり得る。具体的に、最初に液相の二酸化炭素が供給され、持続的に加熱してこれを気相に変化させた後、持続的に二酸化炭素を供給して加圧することによって超臨界雰囲気を造成することもあり得る。

このように超臨界流体を利用して基板Ｓを乾燥させれば、イソプロピルアルコールを利用する第１乾燥工程や基板Ｓを回転させるスピン乾燥（ｓｐｉｎ ｄｒｙ）で問題になるパーティクル発生、静電気発生、崩壊現象等を解決でき、基板Ｓ表面にウォーターマーク（ｗａｔｅｒｍａｒｋ）が残らないので、半導体素子の性能と収率とが向上される。

移送ロボット２２１０が第２工程チャンバー２５００からバッファチャンバー２１００へ基板Ｓを搬送する（Ｓ１６０）。具体的には、第２工程が終了すれば、移送ロボット２２１０が支持部材２５３０から基板Ｓをアンローディングして第２工程チャンバー２５００から基板Ｓを引き出し、これをバッファチャンバー２１００のバッファスロットに積載する。

一方、段階（Ｓ１２０）、段階（Ｓ１４０）及び段階（Ｓ１６０）における基板Ｓの搬送は一部又は全部が互いに異なる移送ロボット２２１０のアーム２２１３によって遂行できる。例えば、前記各段階では全て互いに異なる移送ロボット２２１０のアーム２２１３によって基板Ｓが搬送されるか、或いは段階（Ｓ１２０）と段階（Ｓ１４０）は同一なアーム２２１３によって遂行され、段階（Ｓ１６０）は異なるアーム２２１３によって遂行できる。これは各段階で基板Ｓの状態が全部異なるため、基板Ｓによってアーム２２１３のハンドが汚染されて、他の段階で搬送される基板Ｓが汚染されたアーム２２１３によって二次的に汚染されることを防止するためである。具体的に、段階（Ｓ１２０）で搬送される基板Ｓは洗浄工程が処理される前の基板Ｓであり、段階（Ｓ１４０）ではまだ乾燥されていない基板Ｓであるので、各々の基板Ｓには、異物質や、洗浄剤、リンス剤、有機溶剤等が付いてあり、これによってアーム２２１３のハンドにもこのような物質で汚染され得る。したがって、このような物質が付いてあるアーム２２１３で第２工程によって処理された基板Ｓをピックアップする場合には再び基板Ｓが汚染される恐れがある。

インデックスロボット１２１０がバッファチャンバー２１００からキャリヤーＣへ基板Ｓを搬送する（Ｓ１７０）。具体的には、インデックスロボット１２１０はバッファスロットに積載された基板Ｓを取ってこれをキャリヤーＣのスロットに積載する。このときにも、段階（Ｓ１１０）で使用されるアーム１２１３とは異なるアーム１２１３を利用して段階（Ｓ１９０）を遂行できる。これによって上述したように基板Ｓの汚染を防止することができる。基板Ｓが全て収納されれば、キャリヤーＣはオーバーヘッドトランスファー等によって外部へ搬送される。

図２７は超臨界流体再生方法の一実施形態の順序図である。超臨界流体再生方法の一実施形態は、二酸化炭素を格納する段階（Ｓ２１０）、二酸化炭素を超臨界流体に変化させる（二酸化炭素から超臨界流体を生成する）段階（Ｓ２２０）、超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する段階（Ｓ２３０）、二酸化炭素を再生する段階（Ｓ２４０）、及び再生された二酸化炭素を格納する段階（Ｓ２５０）を含む。以下では上述した各段階に関して説明する。

格納タンク３１００に二酸化炭素を格納する（Ｓ２１０）。具体的には、格納タンク３１００は、二酸化炭素が外部の二酸化炭素供給源Ｆ又は再生ユニット４０００から供給されて、二酸化炭素を液相で格納する。このとき、二酸化炭素が気体で供給され得るが、第１コンデンサー３３００がこれを液相に変えて格納タンク３１００へ供給することができる。

給水タンク３２００が二酸化炭素を超臨界流体に変化させる（Ｓ２２０）。具体的には、給水タンク３２００は、格納タンク３１００から供給された二酸化炭素を超臨界流体に変化させ得る。さらに具体的には、格納タンク３１００から二酸化炭素が排出されて給水タンク３２００へ移動する。このとき、二酸化炭素は圧力の変化によって気体状態に変わる。格納タンク３１００と給水タンク３２００とを結ぶライン上には第２コンデンサー３４００とポンプ３５００とが設置されるので、第２コンデンサー３４００が気体状態の二酸化炭素を凝縮して液相に変化させ、ポンプ３５００はこれを高圧の気体に変化させて給水タンク３２００へ供給する。給水タンク３２００は高圧の二酸化炭素気体を加熱して超臨界流体に変化させる。給水タンク３２００は超臨界流体を第２工程チャンバー２５００へ提供する。

第２工程チャンバー２５００が超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する（Ｓ２３０）。具体的には、第２工程チャンバー２５００は給水タンク３２００から超臨界流体が供給され、これを利用して基板Ｓを乾燥させる。ここで、遂行される乾燥工程は上述した第２乾燥工程であり得る。第２工程チャンバー２５００は乾燥工程中又は終了後に、超臨界流体を排出する。

再生ユニット４０００は二酸化炭素を再生する（Ｓ２４０）。

具体的には、分離モジュール４１００は排出された超臨界流体を冷却させて有機溶剤を分離する（Ｓ２４１）。分離タンク４１１０へ超臨界流体が入れば、冷却部材４１２０がこれを冷却させ、これによって超臨界流体に溶解された有機溶剤が液化されて分離される。有機溶剤は下部のドレーン管４１５０を通じて排出され、有機溶剤と分離された二酸化炭素は上部の排気管４１４０を通じて排出される。このような冷却を通じた分離では分離タンク４１１０内部の温度が重要である。

図２８は分離モジュール４１００の効率に関するグラフであり、図２９は分離モジュール４１００の効率に関する表である。図２８及び図２９には、分離タンク４１１０内部の温度が１０、２０、３０℃である場合に各々ドレーンされる有機溶剤の量と効率が図示されている。これに図示されるように、段階（Ｓ２４１）を１０℃で進行した場合には比べて３０℃で進行した場合に約１０％の分離効率が向上することを確認できる。

カラムモジュール４２００は、分離モジュール４１００によって一次的に有機溶剤が分離された二酸化炭素からもう一度有機溶剤を分離する（Ｓ２４２）。超臨界流体又は気体状態の二酸化炭素が流入管４２３０を通じて流入され、吸着カラム４２１０を通過して排気管４２４０へ排出される。このとき、二酸化炭素は吸着剤Ａを経て、この過程で二酸化炭素に溶けている有機溶剤が吸着剤Ａに吸収される。これによって有機溶剤が分離され、純粋な二酸化炭素が排気管４２４０を通じて排出される。このような過程によって二酸化炭素が再生される。

再生ユニット４０００は、格納タンク３１００に再生された二酸化炭素を提供する（Ｓ２５０）。具体的には、再生が終了すれば、再生された二酸化炭素は格納タンク３１００へ移動して格納される。このとき、再生ユニット４０００から排出される二酸化炭素は気体状態であるので、第１コンデンサー３３００によって液相に変えられて格納タンク３１００へ移動する。

図３０は超臨界流体排出方法の一実施形態の順序図である。超臨界流体排出方法の一実施形態は、容器から超臨界流体が排出される段階（Ｓ３１０）、超臨界流体がバッファ部材５１００へ流入される段階（Ｓ３２０）、超臨界流体を減圧する段階（Ｓ３３０）、超臨界流体を加熱する段階（Ｓ３４０）、超臨界流体から発生する騒音を吸収する段階（Ｓ３５０）、及び超臨界流体がバッファ部材５１００から排出される段階（Ｓ３６０）を含む。以下では上述した各段階に関して説明する。

先ず、容器からベントラインを通じて超臨界流体が排出される（Ｓ３１０）。

ここで、容器とは超臨界流体が提供されるチャンバーやタンク等を意味する。例えば、容器には、第２工程チャンバー２５００、給水タンク３２００、分離モジュール４１００の分離タンク４１１０が包含され得る。

又、ここで、ベントラインとは超臨界流体が排出される管を意味する包括的な意味に使用されており、例えば、ベントラインには、第２工程チャンバー２５００のベントライン２５５０、給水タンク３２００のベントライン３２１０、分離タンク４１１０の排気管４１４０が包含され得る。

また、各容器に複数のベントラインが設けられる場合には、複数のベントラインの一部又は全部が超臨界流体を排出する場合に、本発明による超臨界流体排出方法の一実施形態が利用され得る。例えば、第２工程チャンバー２５００から再生ユニット４０００へ超臨界流体を供給する第１ベントライン２５５０ａと、第２工程チャンバー２５００から大気中へ超臨界流体を放出する第２ベントライン２５５０ｂと、が提供される場合には、超臨界流体排出方法の一実施形態は第１ベントライン２５５０ａが超臨界流体を排出する場合、第２ベントライン２５５０ｂが超臨界流体を排出する場合、又は両ベントライン２５５０ａ、２５５０ｂが超臨界流体を排出する場合に利用され得る。これは給水タンク３２００や分離タンク４１１０の場合にも同様である。

上述したように、超臨界流体は容器から排出され得るが、このような排出過程は例えば、本発明による基板処理装置の一実施形態における段階（Ｓ１５４）、本発明による超臨界流体再生方法の一実施形態における段階（Ｓ２２０）と段階（Ｓ２３０）との間に遂行される超臨界流体の排出過程、段階（Ｓ２３０）と段階（Ｓ２４０）との間に遂行される超臨界流体の排出過程、段階（Ｓ２４１）と段階（Ｓ２４２）とで遂行される超臨界流体の排出過程であり得る。勿論、超臨界流体の排出過程は、これに限定されるものではなく、容器の内部を洗浄するか、或いは容器に入っている超臨界流体を速やかに排出する必要がある場合等に超臨界流体が大気中へ放出される場合等の多様な排出過程を包含できる。

超臨界流体がバッファ部材５１００へ流入される（Ｓ３２０）。具体的には、容器からベントラインを通じて排出された超臨界流体は流入管５１２０を通じてハウジング５１１０へ流入される。流入管５１２０には流入ホール５１２１がハウジング５１１０の長さ方向に垂直に形成され得る。このとき、超臨界流体はハウジング５１１０の長さ方向に垂直に排出される。これによって超臨界流体がハウジング５１１０の長さ方向に沿って直ちに流れることが防止されるので、流速が低下され、圧力の降下が遅延される。

超臨界流体がバッファ空間Ｂを通過しながら減圧される（Ｓ３３０）。具体的には、バッファ空間Ｂは隔壁５１４０によって複数の空間に分離される。超臨界流体はこのような複数の空間を順次的に通過しながら段階的に減圧される。これによって超臨界流体の圧力が急降下されることが防止されて超臨界流体の凍結が防止される。ここで、上述したように、各隔壁５１４０には微細ホール形態の通気口５１４１が互いに異なる位置に形成されているので、超臨界流体が一直線ではないジグザグ形態の進路に沿って流れる。これによって超臨界流体の流れが遅滞され、結果的に超臨界流体の圧力が徐々に降下される。

ヒーター５２００は超臨界流体を加熱する（Ｓ３４０）。これによって超臨界流体の温度が急に下がることが防止されて超臨界流体の凍結が防止され得る。具体的には、ヒーター５２００はハウジング５１１０に設置されてハウジング５１１０を加熱することによってハウジング５１１０を通過する超臨界流体を加熱できる。又はヒーター５２００は流入管５１２０やベントラインに設置されてこれを通過する超臨界流体を加熱することもあり得る。

吸音部材５１５０は超臨界流体から発生する騒音を吸収する（Ｓ３５０）。具体的には、吸音部材５１５０はハウジング５１１０の内部に設置され、超臨界流体が通過する経路に提供される。これによって超臨界流体の圧力が降下されて発生する騒音が吸音部材５１５０に吸収される。超臨界流体の圧力が降下される幅が大きければ、大きいほど騒音が大きく発生するが、吸音部材５１５０は超臨界流体の進路を妨害する構造で提供されて超臨界流体の流速を低下させて圧力が緩やかに降下されるようにする役割を遂行することもある。これによって、超臨界流体から発生する騒音の大きさが小さくなる。

排気管５１３０を通じて超臨界流体がバッファ部材から排出される（Ｓ３６０）。具体的には、ハウジング５１１０のバッファ空間Ｂを通過した超臨界流体は排気管５１３０を通じてハウジング５１１０から排出される。排気管５１３０には圧力調節器５１６０が設置されてバッファ空間Ｂの圧力を一定に維持することができる。

排気管５１３０を通じて排出された超臨界流体は大気中へ放出されるか、又は基板処理装置１００の他の構成要素へ提供され得る。例えば、第２工程チャンバー２５００から排出された超臨界流体は再生ユニット４０００へ供給され得り、給水タンク３２００から排出された超臨界流体は第２工程チャンバー２５００に供給され得る。

上述した本発明による超臨界流体排出方法によれば、超臨界流体排出の際、圧力の急降下が防止されてこれに伴う超臨界流体の凍結現象が防止される。また、超臨界流体の凍結によるベントラインの凍結やこれに設置されたバルブの凍結も防止される。

また、超臨界流体の圧力急降下によって発生する騒音が減少する。また発生する騒音は吸音部材５１５０に吸収されるので、全体的な騒音も減られる。

上述した本発明による基板処理方法、超臨界流体再生方法、及び超臨界流体排出方法において、各実施形態を構成する段階は必須的なものではなく、したがって各実施形態は上述した段階を選択的に包含できる。さらに、各実施形態は互いに個別的に又は組み合わされて利用され得り、各実施形態を構成する段階も他の実施形態を構成する段階と個別的に又は組み合わされて利用され得る。

また、各実施形態を構成する各段階は必ず説明された順序にしたがって遂行されなければならないものではなく、後に説明された段階が先に説明された段階より先に遂行されることもできる。

以上説明した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者において本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な修正、置換及び変形が可能であるので、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではない。また、本明細書で説明された実施形態は限定的に適用され得るものではなく、多様な変形を行うように各実施形態の全部又は一部が選択的に組み合わされて構成されることもあり得る。

１００・・・基板処理装置
１０００・・・インデックスモジュール
１１００・・・ロードポート
１２００・・・移送フレーム
２０００・・・工程モジュール
２１００・・・バッファチャンバー
２２００・・・移送チャンバー
２３００・・・第１工程チャンバー
２５００・・・第２工程チャンバー
２５１０・・・ハウジング
２５２０・・・加熱部材
２５３０・・・支持部材
２５４０・・・超臨界流体供給管
２５５０・・・排出管
３０００・・・超臨界流体供給ユニット
３１００・・・格納タンク
３２００・・・給水タンク
４０００・・・再生ユニット
４１００・・・分離モジュール
４２００・・・カラムモジュール
５０００・・・凍結防止ユニット
５１００・・・バッファ部材
５１１０・・・ハウジング
５１２０・・・流入管
５１２１・・・流入ホール
５１３０・・・排出管
５１４０・・・隔壁
５１４１・・・通気口
５１５０・・・吸音部材
５２００・・・ヒーター
Ｓ・・・基板
Ｃ・・・キャリヤー
Ｇ・・・気体供給源
Ｆ・・・流体供給源
Ｘ・・・第１方向
Ｙ・・・第２方向
Ｚ・・・第３方向
Ａ・・・吸着剤
Ｂ・・・バッファ空間

Claims (20)

1. 超臨界流体が提供される容器と、
   前記容器から前記超臨界流体が排出されるベントラインと、
   前記ベントラインに設置されて前記超臨界流体の凍結を防止する凍結防止ユニットと、を含み、
   前記凍結防止ユニットは、前記超臨界流体の圧力の急降下を防止するバッファ空間を提供するバッファ部材を含み、
   前記バッファ部材は、
   前記バッファ空間を提供するハウジングと、
   前記バッファ空間に前記超臨界流体を流入させる流入管と、
   前記バッファ空間から前記超臨界流体を排出させる排出管と、
   前記ハウジングの内部に前記ハウジングの長さ方向に垂直になる平面をなすように設置されて、前記バッファ空間を前記超臨界流体の圧力を段階的に降下させる複数の空間に分離する複数の隔壁と、を含み、
   前記隔壁各々には通気口が形成され、
   互いに隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、互いに異なる位置に形成される基板処理装置。
2. 前記流入管に隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、前記流入管が設置された位置と異なる位置に形成され、
   前記排気管に隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、前記排気管が設置された位置と異なる位置に形成される請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記凍結防止ユニットは、前記超臨界流体を加熱するヒーターをさらに含む請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記ヒーターは、前記ハウジングに設置される請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記バッファ部材は、前記ハウジングの内部に設置されて前記超臨界流体から発生する騒音を吸収する吸音部材をさらに含む請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
6. 前記吸音部材は、前記超臨界流体の流れを阻害して前記超臨界流体の圧力の急降下を防止するワイヤメッシュ構造で提供される請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記流入管は、一端が前記ベントラインに連結され、他端が前記ハウジングの長さ方向に沿って前記ハウジングの内部へ挿入され、
   前記流入管の前記ハウジングへ挿入された部分には、前記超臨界流体を排出する流入ホールが前記ハウジングの長さ方向に垂直になる方向に形成される請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
8. 前記バッファ部材は、前記排出管に設置され、前記バッファ空間の圧力を維持するための逆圧力調節器を含む請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
9. 前記凍結防止ユニットは、前記ベントラインに設置されるヒーターを含む請求項１に記載の基板処理装置。
10. 前記容器は、前記超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーである請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
11. 前記容器は、前記超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーに前記超臨界流体を供給する給水タンクである請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
12. 前記凍結防止ユニットは、複数であり、
    前記複数の凍結防止ユニットは、互いに直列に連結される請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
13. 容器から超臨界流体を排出する方法において、
    前記容器に連結されて前記超臨界流体を排出するベントラインに、バッファ空間を提供するバッファ部材を含む凍結防止ユニットを設置し、
    前記バッファ部材は、
    前記バッファ空間を提供するハウジングと、
    前記バッファ空間に前記超臨界流体を流入させる流入管と、
    前記バッファ空間から前記超臨界流体を排出させる排出管と、
    前記ハウジングの内部に前記ハウジングの長さ方向に垂直になる平面をなすように設置されて、前記バッファ空間を前記超臨界流体の圧力を段階的に降下させる複数の空間に分離する複数の隔壁と、を含み、
    且つ、前記隔壁各々には通気口が形成され、互いに隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、互いに異なる位置に形成されるものであり、
    前記バッファ空間によって前記超臨界流体の圧力の急降下を防止して前記超臨界流体の凍結を防止する超臨界流体排出方法。
14. 前記超臨界流体の排出過程で前記超臨界流体を加熱する請求項１３に記載の超臨界流体排出方法。
15. 前記バッファ空間を通過する超臨界流体へ吸音部材を提供して前記超臨界流体から発生する騒音を吸収する請求項１３に記載の超臨界流体排出方法。
16. 前記超臨界流体は、前記超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーから排出される請求項１３乃至請求項１５のいずれかに記載の超臨界流体排出方法。
17. 前記超臨界流体は、前記超臨界流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーへ前記超臨界流体を供給する給水タンクから排出される請求項１３乃至請求項１５のいずれかに記載の超臨界流体排出方法。
18. 超臨界流体へ提供される流体を利用して乾燥工程を遂行する工程チャンバーと、
    前記流体を格納する格納タンクと、
    前記格納タンクから前記流体が供給されて前記超臨界流体に変化させ、前記工程チャンバーに前記超臨界流体を提供する給水タンクと、
    前記工程チャンバー及び前記給水タンクのうち少なくとも１つに連結されて前記超臨界流体を排出するベントラインと、
    前記ベントラインに設置されて前記超臨界流体の凍結を防止する凍結防止ユニットと、を含み、
    前記凍結防止ユニットは、前記超臨界流体の圧力の急降下を防止するバッファ空間を有するバッファ部材を含み、
    前記バッファ部材は、
    前記バッファ空間を提供するハウジングと、
    前記バッファ空間に前記超臨界流体を流入させる流入管と、
    前記バッファ空間から前記超臨界流体を排出させる排出管と、
    前記ハウジングの内部に前記ハウジングの長さ方向に垂直になる平面をなすように設置されて、前記バッファ空間を前記超臨界流体の圧力を段階的に降下させる複数の空間に分離する複数の隔壁と、を含み、
    前記隔壁各々には通気口が形成され、
    互いに隣接する隔壁の通気口は、前記ハウジングの長さ方向から見て、互いに異なる位置に形成される基板処理装置。
19. 前記バッファ部材は、前記超臨界流体から発生する騒音を吸収する吸音部材を含む請求項１８に記載の基板処理装置。
20. 前記凍結防止ユニットは、前記超臨界流体を加熱するヒーターを含む請求項１８または請求項１９に記載の基板処理装置。

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