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KR102480691B1 - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 Download PDF

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KR102480691B1
KR102480691B1 KR1020170147363A KR20170147363A KR102480691B1 KR 102480691 B1 KR102480691 B1 KR 102480691B1 KR 1020170147363 A KR1020170147363 A KR 1020170147363A KR 20170147363 A KR20170147363 A KR 20170147363A KR 102480691 B1 KR102480691 B1 KR 102480691B1
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요스케 가와부치
겐타로 고시
히로키 오노
히로시 마루모토
다쿠로 마스즈미
겐토 두카노
쇼타로 기타야마
사토시 오카무라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 필터의 여과 성능을 충분히 발휘시켜, 처리 후의 기판의 파티클 레벨을 저감하는 것을 목적으로 한다.
기판 처리 장치는, 처리 용기(301)와, 초임계 상태의 처리 유체를 송출하는 유체 공급원(51)과 처리 용기를 접속하는 공급 라인(50)을 구비한다. 공급 라인에는, 제1 개폐 밸브(52a)가 설치되고, 그 하류측에, 처리 용기 내의 압력이 처리 유체의 임계 압력 이하인 동안, 공급 라인을 흐르는 초임계 상태의 처리 유체를 기체 상태로 변화시키는 제1 스로틀(55a)이 설치되며, 또한 그 하류측에 제1 필터(57)가 설치되어 있다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판의 표면에 잔류한 액체를 제거하는 기술에 관한 것이다.
기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함) 등의 표면에 집적 회로의 적층 구조를 형성하는 반도체 장치의 제조 공정에 있어서는, 약액 세정 혹은 웨트 에칭 등의 액처리가 행해진다. 최근에는, 액처리 후의 기판의 건조 방법으로서, 초임계 상태의 처리 유체를 이용한 건조 방법이 이용되고 있다(예컨대 특허문헌 1을 참조).
처리 유체 공급원으로부터 초임계 상태의 처리 유체가 송출되고, 이 처리 유체는, 공급 라인을 통해 처리 용기에 공급된다. 공급 라인에는, 처리 유체에 포함되는 파티클을 제거하기 위한 필터가 설치되어 있다. 그러나, 실제로 처리를 행하면, 초임계 상태의 처리 유체에 포함되는 파티클을 필터로 충분히 제거할 수 없어, 처리 후의 기판의 표면에 부착되는 파티클을 충분히 저감할 수 없다고 하는 사상이 종종 발생한다.
일본 특허 공개 제2013-12538호 공보
본 발명은 처리 유체 공급원으로부터 처리 용기에 처리 유체를 공급하는 공급 라인에 설치되는 필터의 여과 성능을 충분히 발휘시켜, 처리 후의 기판의 파티클 레벨을 충분히 저감할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판이 수용되는 처리 용기와, 초임계 상태의 처리 유체를 송출하는 유체 공급원과 상기 처리 용기를 접속하는 공급 라인과, 상기 공급 라인에 설치된 제1 개폐 밸브와, 상기 공급 라인의 상기 제1 개폐 밸브의 하류측에 설치되고, 상기 처리 용기 내의 압력이 처리 유체의 임계 압력 이하인 동안, 상기 공급 라인을 흐르는 초임계 상태의 처리 유체를 기체 상태로 변화시키는 제1 스로틀과, 상기 공급 라인의 상기 제1 스로틀의 하류측에 설치된 제1 필터를 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판이 수용되는 처리 용기와, 초임계 상태의 처리 유체를 송출하는 유체 공급원과 상기 처리 용기를 접속하는 공급 라인과, 상기 공급 라인에 설치된 제1 개폐 밸브와, 상기 공급 라인의 상기 제1 개폐 밸브의 하류측에 설치된 제1 스로틀과,
상기 공급 라인의 상기 제1 스로틀의 하류측에 설치된 제1 필터와, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 스로틀 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인으로부터 분기되고, 상기 제1 스로틀과 상기 제1 필터 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인에 합류하는 제1 분기 라인과, 상기 제1 분기 라인에 설치된 제2 스로틀을 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 의하면, 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판이 수용되는 처리 용기와, 초임계 상태의 처리 유체를 송출하는 유체 공급원과 상기 처리 용기를 접속하는 공급 라인과, 상기 공급 라인에 설치된 제1 개폐 밸브와, 상기 공급 라인의 상기 제1 개폐 밸브의 하류측에 설치된 제1 스로틀과, 상기 공급 라인의 상기 제1 스로틀의 하류측에 설치된 제1 필터와, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 스로틀 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인으로부터 분기되고, 상기 제1 필터와 상기 처리 용기 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인에 합류하는 제1 분기 라인과, 상기 제1 분기 라인에 설치된 제2 스로틀 및 제2 필터를 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 의하면, 기판이 수용되는 처리 용기에 상기 기판을 반입하는 반입 공정과, 상기 처리 용기에 유체 공급원으로부터 처리 유체를 공급함으로써, 상기 기판을 수용하고 있는 상기 처리 용기 내를 초임계 상태의 처리 유체로 채우는 충전 공정을 구비하고, 상기 충전 공정에 있어서, 상기 처리 용기 내의 압력이 처리 유체의 임계 압력 이하인 동안, 상기 유체 공급원으로부터 공급되는 초임계 상태의 처리 유체를 기체 상태로 변화시키고, 제1 필터를 통과시켜 상기 처리 용기에 공급하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 의하면, 기판 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때에, 상기 컴퓨터가 상기 기판 처리 장치를 제어하여 상기한 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체가 제공된다.
상기 본 발명의 실시형태에 의하면, 제1 개폐 밸브를 개방한 시점으로부터 어느 시간이 경과하기까지의 동안(즉 스로틀보다 하류측의 압력이 충분히 높아지기 전)에는, 스로틀에 의한 압력 손실에 의해, 스로틀로부터 유출되는 처리 유체가 초임계 상태가 아니라, 기체 상태가 되기 때문에, 필터의 여과 성능을 높일 수 있다.
도 1은 기판 처리 시스템의 전체 구성을 도시한 횡단 평면도이다.
도 2는 초임계 처리 장치의 처리 용기의 외관 사시도이다.
도 3은 처리 용기의 단면도이다.
도 4는 초임계 처리 장치의 배관 계통도이다.
도 5는 IPA의 건조 메커니즘을 설명하는 도면이다.
도 6은 건조 처리 중의 처리 용기 내의 압력의 변동을 도시한 그래프이다.
도 7은 IPA 및 CO2로 이루어지는 혼합 유체에 있어서, CO2 농도와, 임계 온도 및 임계 압력의 관계를 도시한 그래프이다.
도 8은 배관 계통의 다른 실시형태를 설명하기 위한 개략도로서, 도 4의 배관 계통도를 간략화한 것이다.
도 9는 배관 계통의 다른 실시형태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 배관 계통의 다른 실시형태를 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명한다. 한편, 본건 명세서에 첨부하는 도면에 도시되어 있는 구성에는, 도시와 이해의 용이의 편의상, 사이즈 및 축척 등이 실물의 그것들로부터 변경되어 있는 부분이 포함될 수 있다.
[기판 처리 시스템의 구성]
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 웨이퍼(W)에 세정액을 공급하여 세정 처리를 행하는 복수의 세정 장치(2)[도 1에 도시된 예에서는 2대의 세정 장치(2)]와, 세정 처리 후의 웨이퍼(W)에 잔류하고 있는 건조 방지용의 액체(본 실시형태에서는 IPA: 이소프로필알코올)를, 초임계 상태의 처리 유체(본 실시형태에서는 CO2: 이산화탄소)와 접촉시켜 제거하는 복수의 초임계 처리 장치(3)[도 1에 도시된 예에서는 6대의 초임계 처리 장치(3)]를 구비한다.
이 기판 처리 시스템(1)에서는, 배치부(11)에 FOUP(100)가 배치되고, 이 FOUP(100)에 격납된 웨이퍼(W)가, 반입 반출부(12) 및 전달부(13)를 통해 세정 처리부(14) 및 초임계 처리부(15)에 전달된다. 세정 처리부(14) 및 초임계 처리부(15)에 있어서, 웨이퍼(W)는, 먼저 세정 처리부(14)에 설치된 세정 장치(2)에 반입되어 세정 처리를 받고, 그 후, 초임계 처리부(15)에 설치된 초임계 처리 장치(3)에 반입되어 웨이퍼(W) 상으로부터 IPA를 제거하는 건조 처리를 받는다. 도 1 중, 부호 「121」은 FOUP(100)와 전달부(13) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 제1 반송 기구를 나타내고, 부호 「131」은 반입 반출부(12)와 세정 처리부(14) 및 초임계 처리부(15) 사이에서 반송되는 웨이퍼(W)가 일시적으로 배치되는 버퍼로서의 역할을 수행하는 전달 선반을 나타낸다.
전달부(13)의 개구부에는 웨이퍼 반송로(162)가 접속되어 있고, 웨이퍼 반송로(162)를 따라 세정 처리부(14) 및 초임계 처리부(15)가 설치되어 있다. 세정 처리부(14)에는, 상기 웨이퍼 반송로(162)를 사이에 두고 세정 장치(2)가 1대씩 배치되어 있고, 합계 2대의 세정 장치(2)가 설치되어 있다. 한편, 초임계 처리부(15)에는, 웨이퍼(W)로부터 IPA를 제거하는 건조 처리를 행하는 기판 처리 장치로서 기능하는 초임계 처리 장치(3)가, 웨이퍼 반송로(162)를 사이에 두고 3대씩 배치되어 있고, 합계 6대의 초임계 처리 장치(3)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송로(162)에는 제2 반송 기구(161)가 배치되어 있고, 제2 반송 기구(161)는, 웨이퍼 반송로(162) 내를 이동 가능하게 설치되어 있다. 전달 선반(131)에 배치된 웨이퍼(W)는 제2 반송 기구(161)에 의해 수취되고, 제2 반송 기구(161)는, 웨이퍼(W)를 세정 장치(2) 및 초임계 처리 장치(3)에 반입한다. 한편, 세정 장치(2) 및 초임계 처리 장치(3)의 수 및 배치 양태는 특별히 한정되지 않고, 단위 시간당 웨이퍼(W)의 처리 매수 및 각 세정 장치(2) 및 각 초임계 처리 장치(3)의 처리 시간 등에 따라, 적절한 수의 세정 장치(2) 및 초임계 처리 장치(3)가 적절한 양태로 배치된다.
세정 장치(2)는, 예컨대 스핀 세정에 의해 웨이퍼(W)를 1장씩 세정하는 매엽식(枚葉式)의 장치로서 구성된다. 이 경우, 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한 상태로 연직 축선 주위로 회전시키면서, 세정용의 약액이나 약액을 씻어내기 위한 린스액을 웨이퍼(W)의 처리면에 대해 적절한 타이밍으로 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 세정 처리를 행할 수 있다. 세정 장치(2)에서 이용되는 약액 및 린스액은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 알칼리성의 약액인 SC1액(즉 암모니아와 과산화수소수의 혼합액)을 웨이퍼(W)에 공급하여, 웨이퍼(W)로부터 파티클이나 유기성의 오염 물질을 제거할 수 있다. 그 후, 린스액인 탈이온수(DIW: DeIonized Water)를 웨이퍼(W)에 공급하여, SC1액을 웨이퍼(W)로부터 씻어낼 수 있다. 또한, 산성의 약액인 희불산 수용액(DHF: Diluted HydroFluoric acid)을 웨이퍼(W)에 공급하여 자연 산화막을 제거하고, 그 후, DIW를 웨이퍼(W)에 공급하여 희불산 수용액을 웨이퍼(W)로부터 씻어낼 수도 있다.
그리고 세정 장치(2)는, DIW에 의한 린스 처리를 끝내면, 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 건조 방지용의 액체로서 IPA를 웨이퍼(W)에 공급하여, 웨이퍼(W)의 처리면에 잔류하는 DIW를 IPA와 치환한다. 그 후, 웨이퍼(W)의 회전을 완만히 정지한다. 이때, 웨이퍼(W)에는 충분한 양의 IPA가 공급되고, 반도체의 패턴이 형성된 웨이퍼(W)의 표면은 IPA가 쌓인(液盛) 상태가 되어, 웨이퍼(W)의 표면에는 IPA의 액막이 형성된다. 웨이퍼(W)는, IPA가 쌓인 상태를 유지하면서, 제2 반송 기구(161)에 의해 세정 장치(2)로부터 반출된다.
이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 표면에 부여된 IPA는, 웨이퍼(W)의 건조를 방지하는 역할을 수행한다. 특히, 세정 장치(2)로부터 초임계 처리 장치(3)에의 웨이퍼(W)의 반송 중에 있어서의 IPA의 증발에 의해 웨이퍼(W)에 소위 패턴 붕괴가 발생해 버리는 것을 방지하기 위해서, 세정 장치(2)는, 비교적 큰 두께를 갖는 IPA막이 웨이퍼(W)의 표면에 형성되도록, 충분한 양의 IPA를 웨이퍼(W)에 부여한다.
세정 장치(2)로부터 반출된 웨이퍼(W)는, 제2 반송 기구(161)에 의해, IPA가 쌓인 상태로 초임계 처리 장치(3)의 처리 용기 내에 반입되고, 초임계 처리 장치(3)에 있어서 IPA의 건조 처리가 행해진다.
[초임계 처리 장치]
이하, 초임계 처리 장치(3)에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 처리 용기(301)는, 웨이퍼(W)의 반입 반출용의 개구부(312)가 형성된 용기 본체(311)와, 처리 대상인 웨이퍼(W)를 수평으로 유지하는 유지판(316)과, 이 유지판(316)을 지지하고, 웨이퍼(W)를 용기 본체(311) 내에 반입했을 때 개구부(312)를 밀폐하는 덮개 부재(315)를 구비한다.
용기 본체(311)는, 예컨대 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)를 수용 가능한 처리 공간이 내부에 형성된 용기이다. 용기 본체(311)의 내부의 일단측에 유체 공급 헤더(제1 유체 공급부)(317)가 설치되고, 타단측에 유체 배출 헤더(유체 배출부)(318)가 설치되어 있다. 도시 예에서는, 유체 공급 헤더(317)는, 다수의 개구(제1 유체 공급구)가 형성된 블록체로 이루어지고, 유체 배출 헤더(318)는 다수의 개구(유체 배출구)가 형성된 관으로 이루어진다. 유체 공급 헤더(317)의 제1 유체 공급구는, 유지판(316)에 의해 유지된 웨이퍼(W)의 상면보다 약간 높은 위치에 있는 것이 바람직하다.
유체 공급 헤더(317) 및 유체 배출 헤더(318)의 구성은 도시 예에 한정되지 않고, 예컨대, 유체 배출 헤더(318)를 블록체로 형성해도 좋고, 유체 공급 헤더(317)를 관으로 형성해도 좋다.
유지판(316)을 하방에서 보면, 유지판(316)은, 웨이퍼(W)의 하면 전역을 덮고 있다.
유지판(316)은, 덮개 부재(315)측의 단부에 개구(316a)를 갖고 있다. 유지판(316)의 상방의 공간에 있는 처리 유체는, 개구(316a)를 지나, 유체 배출 헤더(318)로 유도된다(도 3의 화살표 F5 참조).
유체 공급 헤더(317)는, 실질적으로 수평 방향을 향해 처리 유체를 용기 본체(311)[처리 용기(301)] 내에 공급한다. 여기서 말하는 수평 방향이란, 중력이 작용하는 연직 방향과 수직인 방향이며, 통상은, 유지판(316)에 유지된 웨이퍼(W)의 평탄한 표면이 연장되는 방향과 평행한 방향이다.
유체 배출 헤더(318)를 통해, 처리 용기(301) 내의 유체가 처리 용기(301)의 외부로 배출된다. 유체 배출 헤더(318)를 통해 배출되는 유체에는, 유체 공급 헤더(317)를 통해 처리 용기(301) 내에 공급된 처리 유체 외에, 웨이퍼(W)의 표면에 잔류하고 있어 처리 유체에 용해된 IPA도 포함된다.
용기 본체(311)의 바닥부에는, 처리 유체를 처리 용기(301)의 내부에 공급하는 유체 공급 노즐(제2 유체 공급부)(341)이 설치되어 있다. 도시 예에서는, 유체 공급 노즐(341)은, 용기 본체(311)의 바닥벽에 뚫린 개구로 이루어진다. 유체 공급 노즐(341)은, 웨이퍼(W)의 중심부 바로 아래에 위치하고, 수직 방향 상방을 향해, 처리 유체를 처리 용기(301) 내에 공급한다.
처리 용기(301)는, 또한, 도시하지 않은 압박 기구를 구비한다. 이 압박 기구는, 처리 공간 내에 공급된 초임계 상태의 처리 유체에 의해 초래되는 내압에 대항하여, 용기 본체(311)를 향해 덮개 부재(315)를 밀어붙여, 처리 공간을 밀폐하는 역할을 수행한다. 또한, 처리 공간 내에 공급된 처리 유체가 초임계 상태의 온도를 유지할 수 있도록, 용기 본체(311)의 천장벽 및 바닥벽에, 단열재, 테이프 히터 등(도시하지 않음)을 설치하는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 초임계 처리 장치(3)는, 초임계 상태의 처리 유체 예컨대 16 ㎫∼20 ㎫(메가파스칼) 정도의 고압의 처리 유체의 공급원인 유체 공급 탱크(51)를 갖는다. 유체 공급 탱크(51)에는, 주(主) 공급 라인(50)이 접속되어 있다. 주 공급 라인(50)은, 도중에서, 처리 용기(301) 내의 유체 공급 헤더(제1 유체 공급부)(317)에 접속된 제1 공급 라인(63)과, 유체 공급 노즐(제2 유체 공급부)(341)에 접속된 제2 공급 라인(64)으로 분기된다.
유체 공급 탱크(51)와 유체 공급 헤더(317) 사이[즉 주 공급 라인(50) 및 이것에 연속해 있는 제1 공급 라인(63)]에는, 개폐 밸브(52a), 오리피스(55a)(제1 스로틀), 필터(57) 및 개폐 밸브(52b)가, 상류측으로부터 이 순서로 설치되어 있다. 제2 공급 라인(64)은, 필터(57) 및 개폐 밸브(52b) 사이의 위치에서 주 공급 라인(50)으로부터 분기되어 있다. 제2 공급 라인(64)에는, 개폐 밸브(52c)가 설치되어 있다.
오리피스(55a)는, 웨이퍼(W)의 보호를 위해서, 유체 공급 탱크(51)로부터 공급되는 처리 유체의 유속을 저하시키기 위해서 설치된다. 필터(57)는, 주 공급 라인(50)을 흐르는 처리 유체에 포함되는 이물(파티클 원인 물질)을 제거하기 위해서 설치된다.
초임계 처리 장치(3)는 또한, 개폐 밸브(52d) 및 체크 밸브(58a)를 통해 퍼지 장치(62)에 접속된 퍼지 가스 공급 라인(70), 및 개폐 밸브(52e) 및 오리피스(55c)를 통해 초임계 처리 장치(3)의 외부 공간에 접속된 배출 라인(71)을 갖는다. 퍼지 가스 공급 라인(70) 및 배출 라인(71)은, 주 공급 라인(50), 제1 공급 라인(63) 및 제2 공급 라인(64)에 접속되어 있다.
퍼지 가스 공급 라인(70)은, 예컨대, 유체 공급 탱크(51)로부터 처리 용기(301)에 대한 처리 유체의 공급이 정지하고 있는 동안에, 처리 용기(301)를 불활성 가스로 채워 청정한 상태를 유지할 목적으로 사용된다. 배출 라인(71)은, 예컨대 초임계 처리 장치(3)의 전원 오프 시에 있어서, 개폐 밸브(52a)와 개폐 밸브(52b) 사이의 공급 라인 내에 잔존하는 처리 유체를 외부로 배출하기 위해서 이용된다.
처리 용기(301) 내의 유체 배출 헤더(318)에는, 주 배출 라인(65)이 접속되어 있다. 주 배출 라인(65)은, 도중에서, 제1 배출 라인(66), 제2 배출 라인(67), 제3 배출 라인(68) 및 제4 배출 라인(69)으로 분기된다.
주 배출 라인(65) 및 이것에 연속해 있는 제1 배출 라인(66)에는, 개폐 밸브(52f), 배압 밸브(59), 농도 센서(60) 및 개폐 밸브(52g)가, 상류측으로부터 순서대로 설치되어 있다.
배압 밸브(59)는, 일차측 압력[이것은 처리 용기(301) 내의 압력과 동일함]이 설정 압력을 초과했을 때에 개방되어, 이차측으로 유체를 흘림으로써 일차측 압력을 설정 압력으로 유지하도록 구성되어 있다. 배압 밸브(59)의 설정 압력은 제어부(4)에 의해 수시로 변경하는 것이 가능하다.
농도 센서(60)는, 주 배출 라인(65)을 흐르는 유체의 IPA 농도를 계측하는 센서이다.
개폐 밸브(52g)의 하류측에 있어서, 제1 배출 라인(66)에는, 니들 밸브(가변 스로틀)(61a) 및 체크 밸브(58b)가 설치되어 있다. 니들 밸브(61a)는, 제1 배출 라인(66)을 지나 초임계 처리 장치(3)의 외부로 배출되는 유체의 유량을 조정하는 밸브이다.
제2 배출 라인(67), 제3 배출 라인(68) 및 제4 배출 라인(69)은, 농도 센서(60)와 개폐 밸브(52g) 사이의 위치에 있어서, 주 배출 라인(65)으로부터 분기되어 있다. 제2 배출 라인(67)에는, 개폐 밸브(52h), 니들 밸브(61b) 및 체크 밸브(58c)가 설치되어 있다. 제3 배출 라인(68)에는, 개폐 밸브(52i) 및 체크 밸브(58d)가 설치되어 있다. 제4 배출 라인(69)에는, 개폐 밸브(52j) 및 오리피스(55d)가 설치되어 있다.
제2 배출 라인(67) 및 제3 배출 라인(68)은 제1 배출처 예컨대 유체 회수 장치에 접속되어 있고, 제4 배출 라인(69)은 제2 배출처 예컨대 초임계 처리 장치(3) 외부의 대기 공간 또는 공장 배기계에 접속되어 있다.
처리 용기(301)로부터 유체를 배출하는 경우, 개폐 밸브(52g, 52h, 52i, 52j) 중 1 이상의 밸브가 개방 상태로 된다. 특히 초임계 처리 장치(3)의 정지 시에는, 개폐 밸브(52j)를 개방하여, 농도 센서(60)와 농도 센서(60)와 개폐 밸브(52g) 사이의 제1 배출 라인(66)에 존재하는 유체를 초임계 처리 장치(3)의 외부로 배출해도 좋다.
초임계 처리 장치(3)의 유체가 흐르는 라인의 여러 장소에, 유체의 압력을 검출하는 압력 센서 및 유체의 온도를 검출하는 온도 센서가 설치된다. 도 4에 도시된 예에서는 개폐 밸브(52a)와 오리피스(55a) 사이에 압력 센서(53a) 및 온도 센서(54a)가 설치되고, 오리피스(55a)와 필터(57) 사이에 압력 센서(53b) 및 온도 센서(54b)가 설치되며, 필터(57)와 개폐 밸브(52b) 사이에 압력 센서(53c)가 설치되고, 개폐 밸브(52b)와 처리 용기(301) 사이에 온도 센서(54c)가 설치되며, 오리피스(55b)와 처리 용기(301) 사이에 온도 센서(54d)가 설치되어 있다. 또한 처리 용기(301)와 개폐 밸브(52f) 사이에 압력 센서(53d) 및 온도 센서(54f)가 설치되고, 농도 센서(60)와 개폐 밸브(52g) 사이에 압력 센서(53e) 및 온도 센서(54g)가 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(301) 내의 유체의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(54e)가 설치되어 있다.
주 공급 라인(50) 및 제1 공급 라인(63)에, 처리 용기(301)에 공급하는 처리 유체의 온도를 조절하기 위한 4개의 히터(H)가 설치되어 있다. 처리 용기(301)보다 하류측의 배출 라인에도 히터(H)를 설치해도 좋다.
주 공급 라인(50)의 오리피스(55a)와 필터(57) 사이에는 안전 밸브(릴리프 밸브)(56a)가 설치되고, 처리 용기(301)와 개폐 밸브(52f) 사이에는 안전 밸브(56b)가 설치되며, 농도 센서(60)와 개폐 밸브(52g) 사이에는 안전 밸브(56c)가 설치되어 있다. 이들 안전 밸브(56a∼56c)는, 이들 안전 밸브가 설치되어 있는 라인(배관) 내의 압력이 과대하게 된 경우 등의 이상 시에, 라인 내의 유체를 긴급적으로 외부로 배출한다.
제어부(4)는, 도 3에 도시된 각종 센서[압력 센서(53a∼53e), 온도 센서(54a∼54g) 및 농도 센서(60) 등]로부터 계측 신호를 수신하고, 각종 기능 요소에 제어 신호[개폐 밸브(52a∼52j)의 개폐 신호, 배압 밸브(59)의 설정 압력 조절 신호, 니들 밸브(61a∼61b)의 개방도 조절 신호 등]를 송신한다. 제어부(4)는, 예컨대 컴퓨터이며, 연산부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 연산부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다. 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것이며, 그 기억 매체로부터 제어부(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
[초임계 건조 처리]
다음으로, 초임계 상태의 처리 유체[예컨대 이산화탄소(CO2)]를 이용한 IPA의 건조 메커니즘에 대해, 도 5를 참조하여 간단히 설명한다.
초임계 상태의 처리 유체(R)가 처리 용기(301) 내에 도입된 직후는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 패턴(P)의 오목부 내에는 IPA가 존재한다.
오목부 내의 IPA는, 초임계 상태의 처리 유체(R)와 접촉함으로써, 서서히 처리 유체(R)에 용해되어, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 서서히 처리 유체(R)와 치환되어 간다. 이때, 오목부 내에는, IPA 및 처리 유체(R) 외에, IPA와 처리 유체(R)가 혼합된 상태의 혼합 유체(M)가 존재한다.
오목부 내에서 IPA로부터 처리 유체(R)로의 치환이 진행됨에 따라, 오목부 내에 존재하는 IPA가 감소하고, 최종적으로는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 오목부 내에는 초임계 상태의 처리 유체(R)만이 존재하도록 된다.
오목부 내로부터 IPA가 제거된 후에, 처리 용기(301) 내의 압력을 대기압까지 내림으로써, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 처리 유체(R)는 초임계 상태로부터 기체 상태로 변화하고, 오목부 내는 기체에 의해서만 점유된다. 이와 같이 하여 패턴(P)의 오목부 내의 IPA가 제거되고, 웨이퍼(W)의 건조 처리는 완료된다.
다음으로, 상기한 초임계 처리 장치(3)를 이용하여 실행되는 건조 방법(기판 처리 방법)에 대해 설명한다. 한편, 이하에 설명하는 건조 방법은, 기억부(19)에 기억된 처리 레시피 및 제어 프로그램에 기초하여, 제어부(4)의 제어하에서, 자동적으로 실행된다.
<반입 공정>
세정 장치(2)에 있어서 세정 처리가 실시된 웨이퍼(W)가, 그 표면의 패턴의 오목부 내가 IPA로 충전되고 또한 그 표면에 IPA의 퍼들(puddle)이 형성된 상태로, 제2 반송 기구(161)에 의해 세정 장치(2)로부터 반출된다. 제2 반송 기구(161)는, 유지판(316) 위에 웨이퍼를 배치하고, 그 후, 웨이퍼를 배치한 유지판(316)이 용기 본체(311) 내에 진입하며, 덮개 부재(315)가 용기 본체(311)와 밀봉 결합된다. 이상에 의해 웨이퍼의 반입이 완료된다.
다음으로, 도 6의 타임차트에 나타낸 순서에 따라, 처리 유체(CO2)가 처리 용기(301) 내에 공급되고, 이에 의해 웨이퍼(W)의 건조 처리가 행해진다. 도 6에 나타낸 꺾은선(A)은, 건조 처리 개시 시점으로부터의 경과 시간과 처리 용기(301) 내의 압력의 관계를 나타내고 있다.
<승압 공정>
먼저 승압 공정(T1)이 행해지고, 유체 공급 탱크(51)로부터 처리 용기(301) 내에 처리 유체로서의 CO2(이산화탄소)가 공급된다. 이 승압 공정이 개시되기 직전의 시점에서는 개폐 밸브(52a)가 폐쇄 상태로 되어 있고, 주 공급 라인(50)의 유체 공급 탱크(51)와 개폐 밸브(52a) 사이의 구간은, 임계 압력보다 높은 압력[즉 유체 공급 탱크(51)로부터 공급되는 처리 유체의 압력 예컨대 16 ㎫∼20 ㎫]의 CO2, 즉 초임계 상태의 CO2로 채워져 있다. 또한, 개폐 밸브(52b)는 폐쇄 상태, 또한, 개폐 밸브(52c)는 개방 상태로 되어 있고, 주 공급 라인(50) 중 개폐 밸브(52a)보다 하류측의 구간 내의 압력 및 제2 공급 라인(64) 내의 압력은, 처리 용기(301) 내와 동일한 상압으로 되어 있다. 또한, 개폐 밸브(52f, 52g, 52h, 52i)가 개방 상태로 되어 있고, 개폐 밸브(52d, 52e, 52j)가 폐쇄 상태로 되어 있다. 니들 밸브(61a, 61b)가 미리 정해진 개방도로 조정되어 있다. 배압 밸브(59)의 설정 압력은, 처리 용기(301) 내의 CO2가 초임계 상태를 유지할 수 있는 압력 예컨대 15 ㎫로 설정된다.
상기한 상태로부터 개폐 밸브(52a)를 개방함으로써 승압 공정이 개시된다. 개폐 밸브(52a)를 개방하면, 초임계 상태에 있는 CO2가 하류측으로 흘러, 오리피스(55a)를 통과한다. 오리피스(55a)의 통과에 따라 발생하는 압력 손실에 의해, CO2의 압력이 임계 압력보다 낮아지고, 초임계 상태에 있는 CO2가 기체 상태의 CO2로 변화한다. 기체 상태의 CO2는 필터(57)를 통과하고, 이때 CO2 가스 중에 포함되는 파티클이 필터(57)에 의해 포착된다. 필터(57)를 통과한 CO2 가스는, 웨이퍼(W)의 중앙부 바로 아래에 있는 유체 공급 노즐(341)로부터 유지판(316)의 하면을 향해 토출된다.
유체 공급 노즐(341)로부터 토출된 CO2(도 3의 화살표 F1 참조)는, 웨이퍼(W)의 하면을 덮는 유지판(316)에 충돌한 후에, 유지판(316)의 하면을 따라 방사형으로 퍼지고(도 3의 화살표 F2 참조), 그 후, 유지판(316)의 단 가장자리와 용기 본체(311)의 측벽 사이의 간극 및 유지판(316)의 개구(316a)를 지나, 웨이퍼(W)의 상면측의 공간으로 유입된다(도 3의 화살표 F3 참조). 배압 밸브(59)는 설정 압력(15 ㎫)까지 완전 폐쇄로 유지되기 때문에, 처리 용기(301)로부터 CO2는 유출되지 않는다. 이 때문에, 처리 용기(301) 내의 압력은 서서히 상승해 간다.
승압 공정(T1)의 초기에서는, 유체 공급 탱크(51)로부터 초임계 상태로 송출된 CO2의 압력은, 오리피스(55a)를 통과할 때에 저하되고, 또한, 상압 상태에 있는 처리 용기(301) 내로 유입되었을 때에도 저하된다. 따라서, 승압 공정(T1)의 초기에서는, 처리 용기(301) 내로 유입되는 CO2의 압력은 임계 압력(예컨대 약 7 ㎫)보다 낮으며, 즉, CO2는 기체(가스)의 상태로 처리 용기(301) 내로 유입된다. 그 후, 처리 용기(301) 내에의 CO2의 충전의 진행과 함께 처리 용기(301) 내의 압력은 증가해 가고, 처리 용기(301) 내의 압력이 임계 압력을 초과하면, 처리 용기(301) 내에 존재하는 CO2는 초임계 상태가 된다.
승압 공정(T1)에 있어서, 처리 용기(301) 내의 압력이 증대하여 임계 압력을 초과하면, 처리 용기(301) 내의 처리 유체가 초임계 상태가 되고, 웨이퍼(W) 상의 IPA가 초임계 상태의 처리 유체에 용해되기 시작한다. 그러면, CO2 및 IPA로 이루어지는 혼합 유체 중에 있어서의 IPA와 CO2의 혼합비가 변화해 간다. 한편, 혼합비는 웨이퍼(W) 표면 전체에 있어서 균일하다고는 할 수 없다. 예측할 수 없는 혼합 유체의 기화에 의한 패턴 붕괴를 방지하기 위해서, 승압 공정(T1)에서는, 처리 용기(301) 내의 압력을, 혼합 유체 중의 CO2 농도에 상관없이 처리 용기(301) 내의 CO2가 초임계 상태가 되는 것이 보증되는 압력 여기서는 15 ㎫까지 승압한다. 여기서, 「초임계 상태가 되는 것이 보증되는 압력」이란, 도 7의 그래프의 곡선(C)으로 나타내는 압력의 극대값보다 높은 압력이다. 이 압력(15 ㎫)은, 「처리 압력」이라고 불린다.
처리 용기(301) 내의 압력이 상승함에 따라, 제1 및 제2 공급 라인(63, 64) 및 주 공급 라인(50) 내의 압력도 상승한다. 주 공급 라인(50) 내의 압력이 CO2의 임계 압력을 상회하면, 필터(57)를 통과하는 CO2가 초임계 상태가 된다.
<유지 공정>
상기 승압 공정(T1)에 의해, 처리 용기(301) 내의 압력이 상기 처리 압력(15 ㎫)까지 상승하면, 처리 용기(301)의 상류측 및 하류측에 각각 위치하는 개폐 밸브(52b) 및 개폐 밸브(52f)를 폐쇄하고, 처리 용기(301) 내의 압력을 유지하는 유지 공정(T2)으로 이행한다. 이 유지 공정은, 웨이퍼(W)의 패턴(P)의 오목부 내에 있는 혼합 유체 중의 IPA 농도 및 CO2 농도가 미리 정해진 농도(예컨대 IPA 농도가 30% 이하, CO2 농도가 70% 이상)가 될 때까지 계속된다. 유지 공정(T2)의 시간은, 실험에 의해 정할 수 있다. 이 유지 공정(T2)에 있어서, 다른 밸브의 개폐 상태는, 승압 공정(T1)에 있어서의 개폐 상태와 동일하다.
<유통 공정>
유지 공정(T2) 후, 유통 공정(T3)이 행해진다. 유통 공정(T3)은, 처리 용기(301) 내로부터 CO2 및 IPA의 혼합 유체를 배출하여 처리 용기(301) 내를 강압하는 강압 단계와, 유체 공급 탱크(51)로부터 처리 용기(301) 내에 IPA를 포함하지 않는 새로운 CO2를 공급하여 처리 용기(301) 내를 승압하는 승압 단계를 교대로 반복함으로써 행할 수 있다.
유통 공정(T3)은, 예컨대, 개폐 밸브(52b) 및 개폐 밸브(52f)를 개방 상태로 하고, 배압 밸브(59)의 설정 압력의 상승 및 하강을 반복함으로써 행해진다. 이를 대신하여, 유통 공정(T3)을, 개폐 밸브(52b)를 개방하고 또한 배압 밸브(59)의 설정 압력을 낮은 값으로 설정한 상태에서, 개폐 밸브(52f)의 개폐를 반복함으로써 행해도 좋다.
유통 공정(T3)에서는, 유체 공급 헤더(317)를 이용하여 처리 용기(301) 내에 CO2가 공급된다(도 3의 화살표 F4 참조). 유체 공급 헤더(317)는, 유체 공급 노즐(341)보다 대유량으로 CO2를 공급할 수 있다. 유통 공정(T3)에서는, 처리 용기(301) 내의 압력은 임계 압력보다 충분히 높은 압력으로 유지되어 있기 때문에, 대유량의 CO2가 웨이퍼(W) 표면에 충돌하거나, 웨이퍼(W) 표면 근방을 흘러도 건조의 문제는 없다. 이 때문에, 처리 시간의 단축을 중시하여 유체 공급 헤더(317)가 이용된다.
승압 단계에서는, 처리 용기(301) 내의 압력을 상기 처리 압력(15 ㎫)까지 상승시킨다. 강압 단계에서는, 처리 용기(301) 내의 압력을 상기 처리 압력으로부터 미리 정해진 압력(임계 압력보다 높은 압력)까지 저하시킨다. 강압 단계에서는, 유체 공급 헤더(317)를 통해 처리 용기(301) 내에 처리 유체가 공급되고 유체 배출 헤더(318)를 통해 처리 용기(301)로부터 처리 유체가 배기되게 되기 때문에, 처리 용기(301) 내에는, 웨이퍼(W)의 표면과 대략 평행하게 유동하는 처리 유체의 층류(層流)가 형성된다(도 3의 화살표 F6 참조).
유통 공정을 행함으로써, 웨이퍼(W)의 패턴의 오목부 내에 있어서 IPA로부터CO2로의 치환이 촉진된다. 오목부 내에 있어서 IPA로부터 CO2로의 치환이 진행되어 감에 따라, 도 7의 좌측에 나타낸 바와 같이 혼합 유체의 임계 압력이 저하되어 가기 때문에, 각 강압 단계의 종료 시에 있어서의 처리 용기(301) 내의 압력을, 혼합 유체 중의 CO2 농도에 대응하는 혼합 유체의 임계 압력보다 높다고 하는 조건을 만족시키면서, 서서히 낮게 해 갈 수 있다.
<배출 공정>
유통 공정(T3)에 의해, 패턴의 오목부 내에 있어서 IPA로부터 CO2로의 치환이 완료되면, 배출 공정(T4)이 행해진다. 배출 공정(T4)은, 개폐 밸브(52a)를 폐쇄 상태로 하고, 배압 밸브(59)의 설정 압력을 상압으로 하며, 개폐 밸브(52b, 52c, 52d, 52e, 52f, 52g, 52h, 52i)를 개방 상태로 하고, 개폐 밸브(52j)를 폐쇄 상태로 함으로써 행할 수 있다. 배출 공정(T4)에 의해 처리 용기(301) 내의 압력이 CO2의 임계 압력보다 낮아지면, 초임계 상태의 CO2는 기화하여, 패턴의 오목부 내로부터 이탈한다. 이에 의해, 1장의 웨이퍼(W)에 대한 건조 처리가 종료된다.
한편, 배출 공정의 종료 시에는 개폐 밸브(52a)가 폐쇄되어 있기 때문에, 승압 공정이 개시되기 직전의 시점과 마찬가지로, 주 공급 라인(50)의 유체 공급 탱크(51)와 개폐 밸브(52a) 사이의 구간은, 초임계 상태의 CO2로 채워지게 된다. 또한, 이때, 도 4에 도시된 모든 유체 라인(배관) 중 개폐 밸브(52a)보다 하류측에 위치하는 유체 라인은 상압의 대기 분위기로 되어 있다.
상기 실시형태에 의하면, 유체 공급 탱크(51)로부터 처리 용기(301)에 공급되는 CO2(처리 유체) 중에 포함되는 파티클을 필터(57)에 의해 효율적으로 포착할 수 있다. 즉, 상기 실시형태에 의하면, 승압 공정의 개시 후, 주 공급 라인(50)의 필터(57) 부근의 압력이 처리 유체인 CO2의 임계 압력을 초과하기까지의 사이는, 필터(57)를 기체 상태의 CO2가 통과한다. 필터(57)의 여과 성능은, 통과하는 유체가 기체 상태일 때 쪽이, 초임계 상태일 때와 비교하여 대폭 높다. 따라서, 충전 공정에 있어서, 필터(57)를 통과하는 CO2가 기체 상태인 기간 내에 있어서의 필터의 여과 성능을 대폭 향상시킬 수 있어, 처리 용기(301) 내에 공급되는 파티클의 양을 대폭 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 처리 후의 웨이퍼에 부착되는 파티클의 양을 대폭 감소시킬 수 있다.
혹시 만약, 승압 공정이 개시되기 직전의 시점에 있어서 개폐 밸브(52a)가 개방 상태, 개폐 밸브(52b, 52c)가 폐쇄 상태로 되어 있고, 유체 공급 탱크(51)로부터 개폐 밸브(52b, 52c)까지의 사이의 구간이 초임계 상태의 CO2로 채워져 있으며, 이 상태로부터 개폐 밸브(52c)를 개방함으로써 승압 공정을 개시했다고 하자(비교예). 이 경우, 필터(57)를 통과하는 CO2는 승압 공정의 개시 직후부터 초임계 상태이며, 필터(57)의 여과 성능을 충분히 발휘시킬 수 없다.
한편, 상기 실시형태에 따른 순서로 실제로 웨이퍼(W)의 처리를 행한 결과, 처리 후의 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 30 ㎚ 이상의 크기의 파티클은 약 680개였다. 이에 대해, 상기 비교예에서는, 처리 후의 웨이퍼(W)에 부착되어 있는 30 ㎚ 이상의 크기의 파티클은 약 55300개였다.
상기 실시형태에서는, 유체 공급 탱크(51)와 처리 용기(301)를 접속하는 공급 라인[주 공급 라인(50)]에, 하나의 오리피스(55a)와 하나의 필터(57)가 직렬로 배치되어 있었으나, 이것에는 한정되지 않는다.
예컨대 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 오리피스(제1 스로틀)(55a)의 상류측에서 주 공급 라인(50)으로부터 분기되고 오리피스(55a)의 하류측에서 다시 주 공급 라인(50)에 합류하는 분기 라인(50A)을 형성하고, 이 분기 라인(50A)에 오리피스(제2 스로틀)(55aA)를 설치해도 좋다. 오리피스가 설치된 분기 라인을 2개 이상 형성해도 좋다. 이와 같이 하면, 필터(57)를 통과하는 유체의 유속을 저하시킬 수 있기 때문에, 필터(57)의 여과 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 도 10에 개략적으로 도시된 바와 같이, 주 공급 라인(50)에, 오리피스(55a)(제1 스로틀)의 상류측에서 주 공급 라인(50)으로부터 분기되고 필터(제1 필터)(57)의 하류측에서 다시 주 공급 라인(50)에 합류하는 분기 라인(50B)을 형성하고, 이 분기 라인(50B)에 오리피스(제2 스로틀)(55aB) 및 필터(제2 필터)(57B)를 설치해도 좋다. 이와 같이 해도, 필터(57)를 통과하는 유체의 유속을 저하시킬 수 있기 때문에, 필터(57)의 여과 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도 8은 도 4의 배관 계통도로부터 상기 작용의 설명을 하는 데 있어서 불필요한 구성 요소를 생략함으로써 그려진 간략도이고, 도 9 및 도 10은 도 8에 기초하여 그려져 있다. 따라서, 도 9 및 도 10의 구성예에 있어서도, 도 8에서 생략되어 있는 구성 요소를 포함할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 주 공급 라인(50)을 흐르는 초임계 상태에 있는 CO2의 압력을 저하시켜 기체 상태로 하기 위한 스로틀로서 오리피스(55a, 55aA, 55aB)를 이용하였으나, 이것에는 한정되지 않는다. (한편, 본 명세서에서는, 「오리피스」란, 유체가 통과하는 구멍 직경이 불변의 세공(細孔)을 갖는 부재를 의미하고 있다.) 스로틀로서, 오리피스와 같은 고정 스로틀을 대신하여, 니들 밸브와 같은 가변 스로틀 밸브를 이용해도 좋다.
상기 실시형태와 같이 유체 공급 탱크(51)와 처리 용기(301)를 접속하는 공급 라인[주 공급 라인(50)]이 도중에서 2개 이상의 공급 라인[제1 공급 라인(63) 및 제2 공급 라인(64)]으로 분기되어 있는 것이 아니라, 유체 공급 탱크(51)와 처리 용기(301)가 단일의 공급 라인으로 접속되어 있는 형식의 장치에 있어서는, 필터(57)와 처리 용기(301) 사이에 있는 개폐 밸브(52b)는 설치하지 않아도 좋다.
상기 실시형태와 같이, 오리피스(55a)의 상류측과 하류측에 설치된 히터(H)로 처리 유체를 가열하고 있기 때문에, 처리 유체가 오리피스(55a)를 통과함으로써 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이에 의해, 오리피스(55a)를 통과한 CO2에 포함되는 파티클이 응결되지 않고 기체 상태이기 때문에, 필터(57)의 여과 성능을 충분히 발휘시킬 수 있다.
W: 기판(반도체 웨이퍼) 4: 제어부(제어 장치)
301: 처리 용기
50, 63, 64: 공급 라인(주 공급 라인, 제1, 제2 공급 라인)
52a: 제1 개폐 밸브 55a: 제1 스로틀
57: 제1 필터 50A, 50B: 분기 라인
55aA, 55aB: 제2 스로틀 57A, 57B: 제2 필터

Claims (8)

  1. 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판이 수용되는 처리 용기와,
    초임계 상태의 처리 유체를 송출하는 유체 공급원과 상기 처리 용기를 접속하는 공급 라인과,
    상기 공급 라인에 설치된 제1 개폐 밸브와,
    상기 공급 라인의 상기 제1 개폐 밸브의 하류측에 설치되고, 상기 처리 용기 내의 압력이 처리 유체의 임계 압력 이하인 동안, 상기 공급 라인을 흐르는 초임계 상태의 처리 유체를 기체 상태로 변화시키는 제1 스로틀과,
    상기 공급 라인의 상기 제1 스로틀의 하류측에 설치된 제1 필터
    를 포함하고,
    상기 공급 라인은, 수평 방향을 향해 처리 유체를 상기 처리 용기 내에 공급하는 유체 공급 헤더와, 수직 방향 상방을 향해 처리 유체를 상기 처리 용기 내에 공급하는 유체 공급 노즐을 포함하며,
    상기 공급 라인은, 상기 제1 필터의 하류에서, 상기 유체 공급 헤더에 접속되는 제1 공급 라인과, 상기 유체 공급 노즐에 접속되는 제2 공급 라인으로 분기되고,
    상기 제2 공급 라인은 오리피스를 더 포함하는 것인, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 스로틀은, 구멍 직경이 불변의 세공(細孔)을 갖는 오리피스, 또는 가변 스로틀 밸브로 이루어지는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 스로틀 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인으로부터 분기되고, 상기 제1 스로틀과 상기 제1 필터 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인에 합류하는 분기 라인을 더 구비하고, 상기 분기 라인에 제2 스로틀이 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 스로틀 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인으로부터 분기되고, 상기 제1 필터와 상기 처리 용기 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인에 합류하는 분기 라인을 더 구비하고, 상기 분기 라인에 제2 스로틀 및 제2 필터가 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  5. 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판이 수용되는 처리 용기와,
    초임계 상태의 처리 유체를 송출하는 유체 공급원과 상기 처리 용기를 접속하는 공급 라인과,
    상기 공급 라인에 설치된 제1 개폐 밸브와,
    상기 공급 라인의 상기 제1 개폐 밸브의 하류측에 설치된 제1 스로틀과,
    상기 공급 라인의 상기 제1 스로틀의 하류측에 설치된 제1 필터와,
    상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 스로틀 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인으로부터 분기되고, 상기 제1 스로틀과 상기 제1 필터 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인에 합류하는 제1 분기 라인과,
    상기 제1 분기 라인에 설치된 제2 스로틀
    을 포함하고,
    상기 공급 라인은, 수평 방향을 향해 처리 유체를 상기 처리 용기 내에 공급하는 유체 공급 헤더와, 수직 방향 상방을 향해 처리 유체를 상기 처리 용기 내에 공급하는 유체 공급 노즐을 포함하며,
    상기 공급 라인은, 상기 제1 분기 라인이 합류하는 지점의 하류에서, 상기 유체 공급 헤더에 접속되는 제1 공급 라인과, 상기 유체 공급 노즐에 접속되는 제2 공급 라인으로 분기되고,
    상기 제2 공급 라인은 오리피스를 더 포함하는 것인, 기판 처리 장치.
  6. 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판이 수용되는 처리 용기와,
    초임계 상태의 처리 유체를 송출하는 유체 공급원과 상기 처리 용기를 접속하는 공급 라인과,
    상기 공급 라인에 설치된 제1 개폐 밸브와,
    상기 공급 라인의 상기 제1 개폐 밸브의 하류측에 설치된 제1 스로틀과,
    상기 공급 라인의 상기 제1 스로틀의 하류측에 설치된 제1 필터와,
    상기 제1 개폐 밸브와 상기 제1 스로틀 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인으로부터 분기되고, 상기 제1 필터와 상기 처리 용기 사이의 위치에 있어서 상기 공급 라인에 합류하는 제1 분기 라인과,
    상기 제1 분기 라인에 설치된 제2 스로틀 및 제2 필터
    를 포함하고,
    상기 공급 라인은, 수평 방향을 향해 처리 유체를 상기 처리 용기 내에 공급하는 유체 공급 헤더와, 수직 방향 상방을 향해 처리 유체를 상기 처리 용기 내에 공급하는 유체 공급 노즐을 포함하며,
    상기 공급 라인은, 상기 제1 분기 라인이 합류하는 지점의 하류에서, 상기 유체 공급 헤더에 접속되는 제1 공급 라인과, 상기 유체 공급 노즐에 접속되는 제2 공급 라인으로 분기되고,
    상기 제2 공급 라인은 오리피스를 더 포함하는 것인, 기판 처리 장치.
  7. 기판 처리 방법으로서,
    기판이 수용되는 처리 용기에 상기 기판을 반입하는 반입 공정과,
    상기 처리 용기에 유체 공급원으로부터 공급 라인을 통해 처리 유체를 공급함으로써, 상기 기판을 수용하고 있는 상기 처리 용기 내를 초임계 상태의 처리 유체로 채우는 충전 공정
    을 포함하고,
    상기 충전 공정에 있어서, 상기 처리 용기 내의 압력이 처리 유체의 임계 압력 이하인 동안, 상기 유체 공급원으로부터 공급되는 초임계 상태의 처리 유체를 기체 상태로 변화시키고, 제1 필터를 통과시켜 상기 처리 용기에 공급하며,
    상기 공급 라인은, 수평 방향을 향해 처리 유체를 상기 처리 용기 내에 공급하는 유체 공급 헤더와, 수직 방향 상방을 향해 처리 유체를 상기 처리 용기 내에 공급하는 유체 공급 노즐을 포함하고,
    상기 공급 라인은, 상기 제1 필터의 하류에서, 상기 유체 공급 헤더에 접속되는 제1 공급 라인과, 상기 유체 공급 노즐에 접속되는 제2 공급 라인으로 분기되고,
    상기 제2 공급 라인은 오리피스를 더 포함하는 것인, 기판 처리 방법.
  8. 기판 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때에, 상기 컴퓨터가 상기 기판 처리 장치를 제어하여 제7항에 기재된 기판 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6759042B2 (ja) * 2016-10-04 2020-09-23 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置及び記録媒体
JP7080134B2 (ja) * 2018-08-07 2022-06-03 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置のパーティクル除去方法および基板処理装置
JP7109328B2 (ja) * 2018-09-26 2022-07-29 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム
KR102254187B1 (ko) * 2019-07-19 2021-05-21 무진전자 주식회사 기판 건조 장치
JP7353213B2 (ja) * 2020-02-28 2023-09-29 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
JP7519848B2 (ja) 2020-09-04 2024-07-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、及び基板処理方法
JP7605610B2 (ja) 2020-10-23 2024-12-24 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法
JP7525231B2 (ja) 2020-12-24 2024-07-30 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP7562403B2 (ja) 2020-12-24 2024-10-07 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP7650155B2 (ja) 2021-01-28 2025-03-24 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 置換終了時の判定方法、基板処理方法および基板処理装置
JP2022147216A (ja) 2021-03-23 2022-10-06 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
JP2022147217A (ja) 2021-03-23 2022-10-06 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置
JP2022159601A (ja) 2021-04-05 2022-10-18 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、及び基板処理方法
CN113834315A (zh) * 2021-11-26 2021-12-24 江苏鑫华半导体材料科技有限公司 干燥多晶硅的方法及系统
KR102761708B1 (ko) * 2022-10-27 2025-02-03 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014022520A (ja) * 2012-07-17 2014-02-03 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置、流体の供給方法及び記憶媒体

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4358486B2 (ja) * 2001-07-25 2009-11-04 大日本スクリーン製造株式会社 高圧処理装置および高圧処理方法
JP2008066495A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 高圧処理装置および高圧処理方法
JP2009194092A (ja) * 2008-02-13 2009-08-27 Japan Organo Co Ltd 高圧二酸化炭素による被処理体の処理方法及び処理装置
JP5293459B2 (ja) * 2009-07-01 2013-09-18 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
JP5146522B2 (ja) * 2010-11-26 2013-02-20 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体
US8974603B2 (en) * 2011-02-18 2015-03-10 Organo Corporation Method of purifying filter, and method of cleaning or drying object to be treated
JP5522124B2 (ja) 2011-06-28 2014-06-18 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体
JP5678858B2 (ja) * 2011-09-29 2015-03-04 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
KR101920941B1 (ko) * 2012-06-08 2018-11-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 유체의 공급 방법 및 기억 매체
KR101590906B1 (ko) * 2013-11-29 2016-02-02 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN104681425B (zh) * 2013-11-29 2018-07-31 细美事有限公司 基板处理装置及基板处理方法
KR20180006716A (ko) * 2016-07-11 2018-01-19 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014022520A (ja) * 2012-07-17 2014-02-03 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置、流体の供給方法及び記憶媒体

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Publication number Publication date
CN108074840A (zh) 2018-05-25
CN108074840B (zh) 2023-11-17
KR20180054452A (ko) 2018-05-24
JP2018081966A (ja) 2018-05-24
US20180138058A1 (en) 2018-05-17

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