JP7844314B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、液体が付着した基板を超臨界状態の処理流体によって処理する基板処理装置および基板処理方法に関するものである。

基板を液体により湿式処理すると、当該基板の表面に液体が付着する。この湿式処理後に、当該基板を乾燥させる基板処理装置として、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。この装置では、平板状の支持トレイに浅い窪みが設けられている。そして、その窪みの中で、その表面を上方に向けたフェースアップ姿勢のまま基板が支持トレイの上面との間に微小な隙間を持ちつつ水平に支持される。この状態で支持トレイが処理チャンバーに搬入され、チャンバー内が超臨界状態の処理流体により満たされることで基板が処理（超臨界処理）される。

特開２０２１－００９８７５号公報

搬入時に基板を覆っていた液膜を構成する液体は、処理流体によって置換され、基板表面から除去されると想定されている。しかしながら、液体の一部が基板下面と支持トレイ上面との間の狭い隙間に入り込んでしまうことがある。隙間に残留した液体、つまり残液が基板の表面に逆流することがある。その結果、残液が基板の上面に再付着するという問題が生じ得る。

このことから、超臨界処理において、残液が基板の上面に逆流するのを防止することが求められる。この点において、上記従来技術には改良の余地が残されていると言える。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理流体によって基板から液体を除去した際に、当該液体が基板に再付着するのを防止することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、その上面に液体が付着する基板を超臨界状態の処理流体により処理する基板処理装置であって、基板の下面と対向する基板対向面を有するトレイ部材と、基板対向面を取り囲むようにトレイ部材に取り付けられた複数の支持部材とを有し、支持部材により基板対向面から基板を上方に離間させた状態で基板を支持する支持トレイと、基板を支持する支持トレイを収容可能な内部空間を有するチャンバーと、内部空間の一方端側から内部空間に処理流体を供給することで、支持トレイに支持された基板の上面に沿って内部空間の他方端側に流れる処理流体の層流を形成する流体供給部と、を備え、基板対向面の中心を通過するとともに層流の流れ方向と直交する水平方向に延びる第１仮想線に対し、内部空間の他方端側を下流側としたとき、トレイ部材は、複数の支持部材により支持された基板の下流側の周面に近接しながら基板対向面よりも上方に立設される下流側立設部位を有し、下流側立設部位の上面が、上下方向において、複数の支持部材により支持された基板の上面よりも低いことを特徴としている。

また、本発明の他の態様は、その上面に液体が付着する基板を超臨界状態の処理流体により処理する基板処理方法であって、基板の下面と対向する基板対向面を有するトレイ部材に対して基板対向面を取り囲むように取り付けられた複数の支持部材により基板を基板対向面から上方に離間して支持する、支持トレイをチャンバーの内部空間に収容する収容工程と、内部空間の一方端側から内部空間に処理流体を供給することで、支持トレイに支持された基板の上面に沿って内部空間の他方端側に流れる処理流体の層流を形成する供給工程と、層流により基板の上面から処理流体とともに液体を内部空間の他方端側に排出する排出工程と、を備え、基板対向面の中心を通過するとともに層流の流れ方向と直交する水平方向に延びる第１仮想線に対し、内部空間の他方端側を下流側としたとき、排出工程は、複数の支持部材により支持された基板の下流側の周面に近接しながら基板対向面よりも上方に立設され、その上面が上下方向において複数の支持部材により支持された基板の上面よりも低くなっている下流側立設部位を経由して行われる、ことを特徴としている。

このように構成された発明では、支持トレイがその基板対向面から上方に基板を離間しながら支持している。また、支持トレイでは、基板の下流側の周面に近接して下流側立設部位が設けられている。本発明では、下流側立設部位の上面が支持トレイに支持された基板の上面よりも低くなっている。したがって、基板の下面と基板対向面との間に進入した液体の一部、いわゆる残液が逆流したとき、当該残液は下流側立設部位の上面側に流れる。このため、基板の上面への残液の再付着は防がれる。

以上のように、本発明では、下流側立設部位の上面が上下方向において基板の上面よりも低くなるように、支持トレイが構成されている。そのため、処理流体によって基板から液体を除去した際に、当該液体が基板に再付着するのを効果的に防止することができる。

本発明を適用可能な基板処理装置の全体構成を示す図である。 支持トレイの第１実施形態を示す斜視図である。 図２Ａに示す支持トレイの平面図である。 図２ＢのＣ－Ｃ線断面図である。 図２ＢのＤ－Ｄ線断面図である。 従来技術における支持トレイの構造を模式的に示す図である。 支持トレイの第２実施形態を示す斜視図である。 支持トレイの第３実施形態を示す平面図である。 図５ＡのＢ－Ｂ線断面図である。 支持トレイの第４実施形態を示す斜視図である。 支持トレイの第５実施形態を示す平面図である。 図７ＡのＢ－Ｂ線断面図である。

以下、本発明に係る基板処理装置のいくつかの実施形態について説明するが、各実施形態の間では後述する支持トレイの構造が一部異なるものの、基本的な装置構成は共通である。そこで、まず基板処理装置の全体構成について説明し、その後に、各実施形態の特徴部分について分説する。

＜装置の全体構成＞
図１は本発明を適用可能な基板処理装置の全体構成を示す図である。この基板処理装置１は、例えば半導体基板のような各種基板の上面を超臨界流体により処理するための装置である。例えば、基板に付着する液体（図２、図４、図６中の符号Ｌ）を超臨界処理流体により置換して基板を乾燥させる超臨界乾燥処理を、この基板処理装置１は実行可能である。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここで、ＸＹ平面は水平面であり、Ｚ方向は上下方向を表す。より具体的には、（－Ｚ）方向が下向きを表す。

ここで、本実施形態における「基板」としては、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、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。以下では主として半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。また、以下の説明において、一方主面のみに回路パターン等が形成されている基板Ｓを例として用いる。ここで、回路パターン等が形成されている主面の側を「表面」と称し、その反対側の回路パターン等が形成されていない主面を「裏面」と称する。また、下方に向けられた基板Ｓの面を「下面」と称し、上方に向けられた基板Ｓの面を「上面」と称する。尚、以下においては基板Ｓの表面が上方に向けられた姿勢、つまり当該表面を上面とした姿勢の基板Ｓに対して処理する場合を例示して説明する。

基板処理装置１は、処理ユニット１０、移載ユニット３０、供給ユニット５０および制御ユニット９０を備えている。処理ユニット１０は、超臨界乾燥処理の実行主体となるものであり、移載ユニット３０は、図示しない外部の搬送装置により搬送されてくる未処理基板を受け取って処理ユニット１０に搬入し、また処理後の基板を処理ユニット１０から外部の搬送装置に受け渡す。供給ユニット５０は、処理に必要な化学物質および動力を処理ユニット１０および移載ユニット３０に供給する。

制御ユニット９０は、これら装置の各部を制御して所定の処理を実現する。この目的のために、制御ユニット９０には、各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ９１、処理データを一時的に記憶するメモリ９２、ＣＰＵ９１が実行する制御プログラムを記憶するストレージ９３、およびユーザーや外部装置と情報交換を行うためのインターフェース９４などを備えている。後述する装置の動作は、ＣＰＵ９１が予めストレージ９３に書き込まれた制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。

処理ユニット１０は、台座１１の上に処理チャンバー１２が取り付けられた構造を有している。処理チャンバー１２は、いくつかの金属ブロックの組み合わせにより構成され、その内部が空洞となって内部空間ＳＰを構成している。処理対象の基板Ｓは内部空間ＳＰ内に搬入されて処理を受ける。処理チャンバー１２の（－Ｙ）側側面には、Ｘ方向に細長く延びるスリット状の開口１２１が形成されており、開口１２１を介して内部空間ＳＰと外部空間とが連通している。

処理チャンバー１２の（－Ｙ）側側面には、開口１２１を閉塞するように蓋部材１３が設けられている。蓋部材１３の（＋Ｙ）側側面には平板状の支持トレイ１５が水平姿勢で取り付けられており、支持トレイ１５の上面は基板Ｓを載置可能な支持面となっている。蓋部材１３は図示を省略する支持機構により、Ｙ方向に水平移動自在に支持されている。

蓋部材１３は、供給ユニット５０に設けられた進退機構５３により、処理チャンバー１２に対して進退移動可能となっている。具体的には、進退機構５３は、例えばリニアモーター、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダー等の直動機構を有しており、このような直動機構が蓋部材１３をＹ方向に移動させる。進退機構５３は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

図１に点線で示すように、蓋部材１３が（－Ｙ）方向に移動することにより、支持トレイ１５が内部空間ＳＰから開口１２１を介して外部へ引き出されると、支持トレイ１５へのアクセスが可能となる。すなわち、支持トレイ１５への基板Ｓの載置、および支持トレイ１５に載置されている基板Ｓの取り出しが可能となる。一方、蓋部材１３が（＋Ｙ）方向に移動することにより、図１に実線で示すように、支持トレイ１５は内部空間ＳＰ内へ収容される。支持トレイ１５に基板Ｓが載置されている場合、基板Ｓは支持トレイ１５とともに内部空間ＳＰに搬入される。

蓋部材１３が（＋Ｙ）方向に移動し開口１２１を塞ぐことにより、内部空間ＳＰが密閉される。なお、図示を省略しているが、蓋部材１３の（＋Ｙ）側側面と処理チャンバー１２の（－Ｙ）側側面との間にはシール部材が設けられ、内部空間ＳＰの気密状態が保持される。また、図示しないロック機構により、蓋部材１３は処理チャンバー１２に対して固定される。このようにして内部空間ＳＰの気密状態が確保された状態で、内部空間ＳＰ内で基板Ｓに対する処理が実行される。

液体の表面張力に起因するパターン倒壊を防止しつつ基板を乾燥させることを主たる目的とする超臨界乾燥処理においては、基板Ｓは、その上面Ｓａが露出してパターン倒壊が発生するのを防止するために、上面Ｓａが液膜で覆われた状態で搬入される。液膜を構成する液体としては、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン等の表面張力が比較的低い有機溶剤を好適に用いることができる。

この実施形態では、供給ユニット５０に設けられた流体供給部５７から、超臨界処理に利用可能な物質の流体、例えば二酸化炭素が、気体または液体の状態で処理ユニット１０に供給される。二酸化炭素は比較的低温、低圧で超臨界状態となり、また基板処理に多用される有機溶剤をよく溶かす性質を有するという点で、超臨界乾燥処理に好適な化学物質である。

流体は内部空間ＳＰに充填され、内部空間ＳＰ内が適当な温度および圧力に到達すると、流体は超臨界状態となる。こうして基板Ｓが処理チャンバー１２内で超臨界流体により処理される。供給ユニット５０には流体回収部５５が設けられており、処理後の流体は流体回収部５５により回収される。流体供給部５７および流体回収部５５は制御ユニット９０により制御されている。

移載ユニット３０は、外部の搬送装置と支持トレイ１５との間における基板Ｓの受け渡しを担う。この目的のために、移載ユニット３０は、本体３１と、昇降部材３３と、ベース部材３５と、それぞれが複数設けられたリフトピン３７とを備えている。昇降部材３３はＺ方向に延びる柱状の部材であり、本体３１によりＺ方向に移動自在に支持されている。

昇降部材３３の上部には略水平の上面を有するベース部材３５が取り付けられており、ベース部材３５の上面から上向きに、複数のリフトピン３７が立設されている。リフトピン３７の各々は、その上端部が基板Ｓの下面に当接することで基板Ｓを下方から水平姿勢に支持する。基板Ｓを安定的に支持するために、上端部の高さが互いに等しい３以上のリフトピン３７が設けられることが望ましい。

昇降部材３３は、供給ユニット５０に設けられた昇降制御部５１により制御されて昇降移動可能となっている。具体的には、移載ユニット３０の本体３１には例えばリニアモーター、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダー等の直動機構（図示省略）が設けられており、このような直動機構が昇降制御部５１に制御されて昇降部材３３をＺ方向に移動させる。昇降制御部５１は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

昇降部材３３の昇降によりベース部材３５が上下動し、これと一体的に複数のリフトピン３７が上下動する。これにより、移載ユニット３０と支持トレイ１５との間での基板Ｓの受け渡しが実現される。具体的は以下の通りである。

後述するように、支持トレイ１５には、移載ユニット３０のリフトピン３７に対応する貫通孔が設けられている。すなわち、支持トレイ１５が処理チャンバー１２から引き出されたときに各リフトピン３７の真上に対応する位置のそれぞれに、貫通孔が形成されている。昇降部材３３の昇降によりベース部材３５が上昇すると、リフトピン３７は支持トレイ１５の貫通孔を通ってその先端が支持トレイ１５の上面よりも高い位置まで到達する。この状態で、外部の搬送手段、例えば基板を保持可能なハンドを有する搬送ロボットにより搬送されてきた未処理の基板Ｓがリフトピン３７に受け渡される。

基板Ｓを支持するリフトピン３７が下降すると基板Ｓも下降し、基板Ｓが支持トレイ１５の上面に接触した状態からさらにリフトピン３７が下降することで、基板Ｓはリフトピン３７から支持トレイ１５に受け渡されて、支持トレイ１５により支持された状態となる。このようにして、基板処理装置１への基板Ｓの搬入が実現される。最終的にリフトピン３７は、蓋部材１３の開閉動作に干渉しない位置まで下降する。

基板処理装置１からの処理済み基板Ｓの搬出は、上記とは逆の動作により実現される。すなわち、基板Ｓが支持トレイ１５に支持された状態でリフトピン３７が上昇し、基板Ｓを持ち上げる。こうしてできた基板Ｓの下面と支持トレイ１５の上面との間に搬送ロボットのハンドを進入させて、基板Ｓをリフトピン３７から搬送ロボットに受け渡すことができる。

以上のように、この基板処理装置１では、基板Ｓに対する超臨界乾燥処理が行われる。この処理の一連の流れは以下の通りである。まず、上面Ｓａが液膜で覆われた基板Ｓが外部から搬入され、支持トレイ１５に載置される。支持トレイ１５が処理チャンバー１２の内部空間ＳＰに進入することで、基板Ｓが内部空間ＳＰに収容される（収容工程）。そして、蓋部材１３により内部空間ＳＰが閉塞された状態で、流体供給部５７から気体または液体状の処理流体が内部空間ＳＰに供給される（供給工程）。処理流体は、支持トレイ１５に支持された基板Ｓの上面Ｓａに沿って（＋Ｙ）方向側から（－Ｙ）方向側に流れる。この層流状態の処理流体が内部空間ＳＰで加圧されて超臨界状態となり、これにより基板Ｓ上の液体が超臨界処理流体により置換される。流体供給部５７からの処理流体の供給および流体回収部５５による排出を一定期間継続することで、基板Ｓから離脱した液体は排出される（排出工程）。最終的に、処理流体が超臨界状態から液相を介さずに気相に相転移し排出されることで、基板Ｓは乾燥状態となる。

次に、上記した基板処理装置１における支持トレイ１５のいくつかの実施形態（支持トレイ１５Ａ～１５Ｅ）について説明する。各実施形態の間では支持トレイ１５の構造が部分的に異なっているが、その他の点では共通しており、その動作も上記した通りのものである。なお、以下の各実施形態の説明において、構造や機能が共通または類似する構成については共通のまたは対応する符号を付し、それらについては説明を繰り返さないこととする。また、複数の図面間で相互に対応関係が明らかな構成については、一部の図面における符号の記載を省略することがある。

＜第１実施形態＞
図２Ａは支持トレイの第１実施形態を示す斜視図である。図２Ｂは図２Ａに示す支持トレイの平面図である。図２Ｃおよび図２Ｄは、それぞれ図２ＢのＣ－Ｃ線断面図およびＤ－Ｄ線断面図である。第１実施形態の支持トレイ１５Ａは、トレイ部材１５１と、複数の支持ピン１５２とを有している。トレイ部材１５１は、例えば平板状の構造体の水平かつ平坦な上面に、基板Ｓの平面サイズに対応した、より具体的には円形の基板Ｓの直径より僅かに大きい直径を有する窪み１５３を設けた構造を有している。窪み１５３の底面１５３ａは水平面となっており、本発明の「基板対向面」の一例に相当する。

窪み１５３は部分的にトレイ部材１５１の側面１５４まで延びている。つまり、窪み１５３の側壁面は円形ではなく、部分的に切り欠かれている。このため、この切り欠き部分１５３ｂでは、窪み１５３の底面１５３ａの一部は直接側面１５４に接続している。この例では、支持トレイ１５ＡのＸ側両端部および（＋Ｙ）側端部にこのような切り欠き部分１５３ｂが設けられており、これらの部位において、底面１５３ａが側面１５４に直接接続している。また、切り欠き部分１５３ｂを設けたことで、トレイ部材１５１において、３つの立設部位１５５～１５７が存在している。なお、トレイ部材１５１は平板状のベースプレートであり、立設部位１５５～１５７は、トレイ部材（ベースプレート）１５１上に設置または一体的に形成された平板状のプレートであるが、その詳しい構造および機能については、後で詳述する。

また、底面１５３ａのうち移載ユニット３０のリフトピン３７に対応する位置には、リフトピン３７を挿通させるための貫通孔１５８が穿設されている。貫通孔１５８を通ってリフトピン３７が昇降することで、基板Ｓが窪み１５３に収容された状態と、これより上方へ持ち上げられた状態とが実現される。

窪み１５３の周縁部には複数の支持ピン１５２が配置されている。支持ピン１５２の配設数は任意であるが、基板Ｓを安定的に支持するという点からは３以上であることが望ましい。本実施形態では、３つの支持ピン１５２が、上方からの平面視で底面１５３ａを取り囲むように、それぞれ立設部位１５５～１５７に取り付けられている。図２Ａ中の部分拡大図に示すように、支持ピン１５２は高さ規制部位１５２ａと水平位置規制部位１５２ｂとを有している。

高さ規制部位１５２ａは、上面が平坦となっており、基板Ｓの下面Ｓｂの周縁部に当接することで、基板Ｓを支持するとともにその上下方向Ｚにおける位置（以下「高さ位置」という）を規制する。一方、水平位置規制部位１５２ｂは、高さ規制部位１５２ａの上端よりも上方まで延びており、基板Ｓの側面に当接することで、基板Ｓの水平方向（ＸＹ方向）における位置を規制する。このような支持ピン１５２により、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、基板Ｓは窪み１５３の底面１５３ａと対向しながら底面１５３ａから上方に離間した水平姿勢で支持される。なお、こうして支持された基板Ｓの上面Ｓａは、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、高さ位置Ｈ１に位置している。

次に、立設部位１５５～１５７の構成および機能について、図２Ａないし図２Ｄを参照しつつ説明する。ここで、立設部位１５５～１５７の位置関係を明確にするため、図２Ｂに示すように、本明細書では、第１仮想線ＶＬ１および第２仮想線ＶＬ２を定義する。すなわち、第１仮想線ＶＬ１は、底面１５３ａの中心１５３ｃを通過するとともに処理液の層流の流れ方向Ｙと直交する水平方向Ｘに延びる線を意味する。第２仮想線ＶＬ２は、底面１５３ａの中心１５３ｃを通過するとともに流れ方向Ｙと平行に延びる線を意味する。

立設部位１５５、１５６は、第１仮想線ＶＬ１に対し、ともに内部空間ＳＰの（＋Ｙ）方向側に位置するとともに、第２仮想線ＶＬ２に対し、それぞれ（＋Ｘ）方向側および（－Ｘ）方向側に振り分けられている。また、上下方向Ｚにおいて、それらの上面１５５ａ、１５６ａがともに支持ピン１５２により支持された基板Ｓの上面Ｓａの高さ位置Ｈ１と一致するように、立設部位１５５、１５６は当該基板Ｓの周面に近接して設けられている。このため、立設部位１５５、１５６の上面１５５ａ、１５６ａを経由して基板Ｓの上面Ｓａに処理流体が流れたとき、処理流体により形成される層流において乱れが発生することなく、基板Ｓ上の液体Ｌが超臨界処理流体により効率よく置換される。なお、本明細書では、処理流体の流れ方向Ｙにおいて、第１仮想線ＶＬ１に対して内部空間ＳＰの（＋Ｙ）方向側および（－Ｙ）方向側をそれぞれ「上流」および「下流」と称する。

これに対し、立設部位１５７は、第１仮想線ＶＬ１に対し、内部空間ＳＰの（－Ｙ）方向側、つまり下流側に位置する。また、上下方向Ｚにおいて、その上面１５７ａが支持ピン１５２により支持された基板Ｓの上面Ｓａの高さ位置Ｈ１よりも低い位置Ｈ２に位置するように、立設部位１５７は当該基板Ｓの周面に近接して設けられている。すなわち、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、立設部位１５７の上面１５７ａはギャップＧＰだけ基板Ｓの上面Ｓａよりも低くなっている。このため、次のような作用効果が得られる。ここでは、従来技術のように、立設部位１５７の上面１５７ａを基板Ｓの上面Ｓａと一致させた構成を従来例として図３に示すとともに、従来例と比較しながら作用効果について説明する。

図３は従来技術における支持トレイの構造を模式的に示す図である。図３に示す従来技術では、第１実施形態の立設部位１５７に相当する立設部位１５９は、支持ピン１５２により支持された基板Ｓの上面Ｓａの高さ位置Ｈ１と一致するように、当該基板Ｓの周面に近接して設けられている。このため、基板Ｓの下面Ｓｂと支持トレイ１５の底面１５３ａとの間の狭いギャップに入り込んで残留した残液Ｌａが逆流すると、基板Ｓの上面Ｓａと立設部位１５９の上面１５９ａとが上下方向Ｚにおいて同一高さであることから、残液Ｌａの一部が基板Ｓの上面Ｓａに再付着することがあった。

これに対し、第１実施形態では、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、立設部位１５７の上面１５７ａは、基板Ｓの上面Ｓａよりも低くなっている。そのため、逆流してきた残液Ｌａは立設部位１５７の上面１５７ａに流れ、基板Ｓへの残液Ｌａの逆流が効果的に防止される。その結果、基板処理装置１により基板Ｓを良好に乾燥することができる。

上記逆流防止効果を効果的に発揮するためには、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、立設部位１５７と支持ピン１５２により支持された基板Ｓとの隣接領域Ｒにおいて、立設部位１５７の上面１５７ａと、基板Ｓの上面Ｓａとの上下方向ＺにおけるギャップＧＰ（＝Ｈ１－Ｈ２）が０．５ｍｍ以上であることが好ましい。ただし、本願発明者の知見では、ギャップＧＰが１．０ｍｍを超えると、上記隣接領域Ｒで処理流体の乱流が発生する可能性が高くなり、隣接領域Ｒでの超臨界処理流体による液体Ｌの置換効率を低下させることがある。したがって、ギャップＧＰについては、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定するのが好適である。

このように第１実施形態では、支持ピン１５２が本発明の「支持部材」の一例に相当している。また、内部空間ＳＰの（＋Ｙ）方向側および（－Ｙ）方向側が、それぞれ本発明の「内部空間の一方端側」および「内部空間の他方端側」に相当している。立設部位１５５、１５６が本発明の「上流側立設部位」の一例に相当する一方、立設部位１５７が本発明の「下流側立設部位」の一例に相当している。

＜第２実施形態＞
図４は支持トレイの第２実施形態を示す斜視図である。第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、立設部位１５７の上面１５７ａの形状である。つまり、第１実施形態の支持トレイ１５Ａでは、上面１５７ａはいずれの領域も高さ位置Ｈ２を有する単一の水平面である。これに対し、第２実施形態の支持トレイ１５Ｂでは、上面１５７ａは傾斜面で構成されている。この傾斜面は、第１実施形態と同様に隣接領域Ｒで高さ位置Ｈ２であるものの、処理流体の流れ方向Ｙ、つまり（＋Ｙ）方向側から（－Ｙ）方向側に進むにしたがって低くなっている。しかも、上記第２仮想線ＶＬ２に対して第１仮想線ＶＬ１の（＋Ｘ）方向側および（－Ｘ）方向側をそれぞれ左側および右側としたとき、立設部位１５７の上面１５７ａは、第２仮想線ＶＬ２から左側に進むにしたがって低くなる左側傾斜領域１５７ａ１と、第２仮想線ＶＬ２から右側に進むにしたがって低くなる右側傾斜領域１５７ａ２と、を有している。このため、基板Ｓの上面Ｓａを通過してきた処理流体はもちろんのこと、逆流してきた残液Ｌａ（図２Ｃ、図２Ｄ参照）を、図４中の２点鎖線で示すように、左右に振り分けながら支持トレイ１５の（＋Ｘ）側端面および（－Ｘ）側端面から効率的に排出することができる。その結果、第１実施形態よりもさらに効果的に基板Ｓへの残液Ｌａの逆流を防止することができる。

＜第３実施形態＞
図５Ａは支持トレイの第３実施形態を示す平面図である。また、図５Ｂは図５ＡのＢ－Ｂ線断面図である。第３実施形態の支持トレイ１５Ｃが第１実施形態の支持トレイ１５Ａと大きく相違する点は、立設部位１５７の（－Ｙ）側端部を上下方向Ｚに貫通する貫通孔１５７ｂ、１５７ｃが追加されている点である。一方の貫通孔１５７ｂは第２仮想線ＶＬ２に対して左側、つまり（＋Ｘ）方向側に設けられる一方、他方の貫通孔１５７ｃは第２仮想線ＶＬ２に対して右側、つまり（－Ｘ）方向側に設けられている。このため、基板Ｓの上面Ｓａを通過してきた処理流体はもちろんのこと、逆流してきた残液Ｌａ（図２Ｃ、図２Ｄ参照）も、図５Ｂに示すように、貫通孔１５７ｂから効率的に排出することができる。また、上記貫通孔１５７ｂと同様に、貫通孔１５７ｃからも処理流体および残液Ｌａが排出される。その結果、第１実施形態よりもさらに効果的に基板Ｓへの残液Ｌａの逆流を防止することができる。

この第３実施形態では、貫通孔１５７ｂ、１５７ｃが本発明の「下流側貫通孔」の一例に相当しており、第２仮想線ＶＬ２に対して（＋Ｘ）方向側の貫通孔１５７ｂが「左側貫通孔」に相当し、（－Ｘ）方向側の貫通孔１５７ｃが「右側貫通孔」に相当している。

＜第４実施形態＞
図６は支持トレイの第４実施形態を示す斜視図である。第４実施形態の支持トレイ１５Ｄは、第１実施形態の支持トレイ１５Ａに対し、第２実施形態で採用した傾斜面構成と、第３実施形態で採用した下流側貫通孔とを追加したものである。この第４実施形態の支持トレイ１５Ｄでは、図６に示すように、左側傾斜領域１５７ａ１のうち（＋Ｘ）方向側でかつ（－Ｙ）方向側に位置する部位（以下「左側低位部位」という）が上下方向Ｚにおいて最も低くなっており、当該部位に左側貫通孔１５７ｂが設けられている。また、右側傾斜領域１５７ａ２のうち（－Ｘ）方向側でかつ（－Ｙ）方向側に位置する部位（以下「右側低位部位」という）が上下方向Ｚにおいて最も低くなっており、当該部位に右側貫通孔１５７ｃが設けられている。隣接領域Ｒに流れてきた処理流体および残液Ｌａは立設部位１５７の上面１５７ａに沿って左側低位部位および右側低位部位に集められた後、貫通孔１５７ｂ、１５７ｃを介して支持トレイ１５の下方に排出される。その結果、第１実施形態ないし第３実施形態よりもさらに効果的に基板Ｓへの残液Ｌａの逆流を防止することができる。

＜第５実施形態＞
図７Ａは支持トレイの第５実施形態を示す平面図である。また、図７Ｂは図７ＡのＢ－Ｂ線断面図である。第５実施形態の支持トレイ１５Ｅが第１実施形態の支持トレイ１５Ａと大きく相違する点は、隣接領域Ｒにおいて底面１５３ａを上下方向Ｚに貫通する貫通孔１５３ｄが追加されていることである。底面１５３ａは本発明の「基板対向面」に相当し、その一部にはリフトピン３７を挿通させるための貫通孔１５８（図７Ａ）が設けられている。したがって、残液Ｌａの一部は当該貫通孔１５８を介して支持トレイ１５Ｅの下方に排出される。このような排液機構が備わっている点については、従来技術（図３）と同様であるが、第５実施形態では貫通孔１５８以外に、貫通孔１５３ｄも排液機構として機能する。したがって、貫通孔１５３ｄを追加設置した分だけ、逆流する残液Ｌａの量が従来技術よりも減少する。その結果、第１実施形態よりもさらに効果的に基板Ｓへの残液Ｌａの逆流を防止することができる。この効果を高めるためには、本発明の「基板対向側貫通孔」の一例に相当する貫通孔１５３ｄを貫通孔１５８よりも立設部位１５７に近い位置に設けるのが好適である。

なお、本発明は上記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に対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、第５実施形態で採用した基板対向側貫通孔１５３ｄについては、第２実施形態ないし第４実施形態に追加適用してもよい。

また、上記各実施形態では、支持ピン１５２により、基板Ｓを支持トレイ１５の底面１５３ａから離間させた状態で支持している。しかしながら、支持ピン１５２の設置に代えて、底面１５３ａに突起部を設けて基板を支持するようにしてもよい。この場合、当該突起部が本発明の「支持部材」に該当することとなる。

また、上記実施形態では、支持トレイ１５にリフトピン３７を挿通させるための貫通孔１５８が設けられているが、このようなリフトピン昇降用の貫通孔を設けない基板処理装置に対して本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態における各種の化学物質、例えばＩＰＡおよび二酸化炭素は、使用され得る物質の代表的な事例として挙げたものであり、本発明の適用対象がこれらの物質を使用した技術に限定されることを意味するものではない。

この発明は、表面に液体が付着した基板を超臨界状態の処理流体によって処理する基板処理技術全般に適用することができる。

１…基板処理装置
１２…処理チャンバー
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ…支持トレイ
５７…流体供給部
１５１…トレイ部材
１５２…支持ピン（支持部材）
１５３ａ…底面（基板対向面）
１５３ｃ…（底面の）中心
１５３ｄ…基板対向側貫通孔
１５５，１５６…（上流側）立設部位
１５７…（下流側）立設部位
１５７ａ…（下流側立設部位）の上面
１５７ａ１…左側傾斜領域
１５７ａ２…右側傾斜領域
１５７ｂ…左側貫通孔
１５７ｃ…右側貫通孔
ＧＰ…ギャップ
Ｈ１…（基板の上面の）高さ位置
Ｈ２…（下流側立設部位の上面の）高さ位置
Ｌ…液体
Ｌａ…残液
Ｒ…隣接領域
Ｓ…基板
Ｓａ…（基板の）上面
Ｓｂ…（基板の）下面
ＳＰ…内部空間
ＶＬ１…第１仮想線
ＶＬ２…第２仮想線
Ｘ…水平方向
Ｙ…流れ方向
Ｚ…上下方向

Claims (10)

1. その上面に液体が付着する基板を超臨界状態の処理流体により処理する基板処理装置であって、
   前記基板の下面と対向する基板対向面を有するトレイ部材と、前記基板対向面を取り囲むように前記トレイ部材に取り付けられた複数の支持部材とを有し、前記支持部材により前記基板対向面から前記基板を上方に離間させた状態で前記基板を支持する支持トレイと、
   前記基板を支持する前記支持トレイを収容可能な内部空間を有するチャンバーと、
   前記内部空間の一方端側から前記内部空間に前記処理流体を供給することで、前記支持トレイに支持された前記基板の上面に沿って前記内部空間の他方端側に流れる前記処理流体の層流を形成する流体供給部と、を備え、
   前記基板対向面の中心を通過するとともに前記層流の流れ方向と直交する水平方向に延びる第１仮想線に対し、前記内部空間の他方端側を下流側としたとき、
   前記トレイ部材は、前記複数の支持部材により支持された前記基板の前記下流側の周面に近接しながら前記基板対向面よりも上方に立設される下流側立設部位を有し、
   前記下流側立設部位の上面が、上下方向において、前記複数の支持部材により支持された前記基板の上面よりも低いことを特徴とする、基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記下流側立設部位の上面は、前記流れ方向に進むにしたがって低くなる傾斜面である、基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記基板対向面の中心を通過するとともに前記流れ方向と平行に延びる第２仮想線に対して前記第１仮想線の一方側および他方側をそれぞれ左側および右側としたとき、
   前記傾斜面は、前記第２仮想線から左側に進むにしたがって低くなる左側傾斜領域と、前記第２仮想線から右側に進むにしたがって低くなる右側傾斜領域と、を有する、基板処理装置。
4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記左側傾斜領域のうち最も低い部位に対して上下方向に貫通する左側貫通孔が設けられるとともに、前記右側傾斜領域のうち最も低い部位に対して上下方向に貫通する右側貫通孔が設けられる、基板処理装置。
5. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記下流側立設部位に対して上下方向に貫通する下流側貫通孔が設けられる、基板処理装置。
6. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記トレイ部材のうち前記基板対向面を有する領域に対して前記下流側立設部位に近接して上下方向に貫通する基板対向側貫通孔が設けられる、基板処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記下流側立設部位の上面と、前記複数の支持部材により支持された前記基板の上面との上下方向におけるギャップは０．５ｍｍ以上である、基板処理装置。
8. 請求項７に記載の基板処理装置であって、
   前記下流側立設部位と前記複数の支持部材により支持された前記基板との隣接領域において、前記下流側立設部位の上面と、前記複数の支持部材により支持された前記基板の上面との上下方向におけるギャップは１．０ｍｍ以下である、基板処理装置。
9. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記第１仮想線に対し、前記内部空間の一方端側を上流側としたとき、
   前記トレイ部材は、前記複数の支持部材により支持された前記基板の前記上流側の周面に近接しながら前記基板対向面よりも上方に立設される上流側立設部位を有し、
   前記上流側立設部位の上面が、上下方向において、前記複数の支持部材により支持された前記基板の上面と同じ高さである、基板処理装置。
10. その上面に液体が付着する基板を超臨界状態の処理流体により処理する基板処理方法であって、
    前記基板の下面と対向する基板対向面を有するトレイ部材に対して前記基板対向面を取り囲むように取り付けられた複数の支持部材により前記基板を前記基板対向面から上方に離間して支持する、支持トレイをチャンバーの内部空間に収容する収容工程と、
    前記内部空間の一方端側から前記内部空間に前記処理流体を供給することで、前記支持トレイに支持された前記基板の上面に沿って前記内部空間の他方端側に流れる前記処理流体の層流を形成する供給工程と、
    前記層流により前記基板の上面から前記処理流体とともに前記液体を前記内部空間の他方端側に排出する排出工程と、を備え、
    前記基板対向面の中心を通過するとともに前記層流の流れ方向と直交する水平方向に延びる第１仮想線に対し、前記内部空間の他方端側を下流側としたとき、
    前記排出工程は、前記複数の支持部材により支持された前記基板の前記下流側の周面に近接しながら前記基板対向面よりも上方に立設され、その上面が上下方向において前記複数の支持部材により支持された前記基板の上面よりも低くなっている下流側立設部位を経由して行われる、
    ことを特徴とする基板処理方法。