(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022188425
(43)【公開日】2022-12-21
(54)【発明の名称】基板処理方法および基板処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20221214BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20221214BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 572A
H01L21/304 647Z
H01L21/304 648G
H01L21/30 572B
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021096444
(22)【出願日】2021-06-09
(71)【出願人】
【識別番号】000207551
【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】100088672
【弁理士】
【氏名又は名称】吉竹 英俊
(74)【代理人】
【識別番号】100088845
【弁理士】
【氏名又は名称】有田 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】ホー リンダ
(72)【発明者】
【氏名】鰍場 真樹
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 圭
【テーマコード（参考）】
5F146
5F157
【Ｆターム（参考）】
5F146MA02
5F146MA03
5F146MA05
5F146MA06
5F146MA10
5F146MA13
5F146MA17
5F157AB02
5F157AB16
5F157AB33
5F157AB49
5F157AB51
5F157AB64
5F157AB90
5F157AC01
5F157AC26
5F157BB22
5F157BB37
5F157BB44
5F157BB66
5F157BD33
5F157BE43
5F157BG03
5F157CB03
5F157CB13
5F157CB14
5F157CF04
5F157CF14
5F157CF34
5F157CF42
5F157CF44
5F157CF60
5F157CF90
5F157CF92
5F157CF99
5F157DB02
5F157DB03
5F157DB18
(57)【要約】
【課題】薬液コストの負担と廃液処理の負荷とを抑制しつつ、基板上から有機膜を高効率で除去することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板上から有機膜を除去するための基板処理方法は、ａ）基板処理室内へのオゾン含有ガスの導入によって、前記基板処理室内の少なくとも前記基板上の空間にオゾン含有ガスを充満させる工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記空間を介して前記基板上へ、硫酸を含む加熱された薬液の噴霧を始める工程と、ｃ）前記工程ｂ）によって始められた前記噴霧を継続する工程と、ｄ）前記工程ｃ）において継続されていた前記噴霧を停止する工程と、を備える。
【選択図】図４
【解決手段】基板上から有機膜を除去するための基板処理方法は、ａ）基板処理室内へのオゾン含有ガスの導入によって、前記基板処理室内の少なくとも前記基板上の空間にオゾン含有ガスを充満させる工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記空間を介して前記基板上へ、硫酸を含む加熱された薬液の噴霧を始める工程と、ｃ）前記工程ｂ）によって始められた前記噴霧を継続する工程と、ｄ）前記工程ｃ）において継続されていた前記噴霧を停止する工程と、を備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上から有機膜を除去するための基板処理方法であって、
ａ）基板処理室内へのオゾン含有ガスの導入によって、前記基板処理室内の少なくとも前記基板上の空間にオゾン含有ガスを充満させる工程と、
ｂ）前記工程ａ）の後に、前記空間を介して前記基板上へ、硫酸を含む加熱された薬液の噴霧を始める工程と、
ｃ）前記工程ｂ）によって始められた前記噴霧を継続する工程と、
ｄ）前記工程ｃ）において継続されていた前記噴霧を停止する工程と、
を備える、基板処理方法。
ａ）基板処理室内へのオゾン含有ガスの導入によって、前記基板処理室内の少なくとも前記基板上の空間にオゾン含有ガスを充満させる工程と、
ｂ）前記工程ａ）の後に、前記空間を介して前記基板上へ、硫酸を含む加熱された薬液の噴霧を始める工程と、
ｃ）前記工程ｂ）によって始められた前記噴霧を継続する工程と、
ｄ）前記工程ｃ）において継続されていた前記噴霧を停止する工程と、
を備える、基板処理方法。
【請求項2】
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記工程ａ）は、前記基板処理室内の圧力およびオゾン濃度の少なくともいずれかの測定値が、予め定められた閾値以上であることを確認する工程を含む、基板処理方法。
前記工程ａ）は、前記基板処理室内の圧力およびオゾン濃度の少なくともいずれかの測定値が、予め定められた閾値以上であることを確認する工程を含む、基板処理方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載の基板処理方法であって、
前記工程ａ）において前記基板処理室内へのオゾン含有ガスの前記導入が行われた後、前記工程ｂ）および前記工程ｃ）において前記導入が継続される、基板処理方法。
前記工程ａ）において前記基板処理室内へのオゾン含有ガスの前記導入が行われた後、前記工程ｂ）および前記工程ｃ）において前記導入が継続される、基板処理方法。
【請求項4】
請求項１または２に記載の基板処理方法であって、
前記工程ａ）において前記基板処理室内へのオゾン含有ガスの前記導入が行われた後、前記工程ｃ）の前に前記導入が停止される、基板処理方法。
前記工程ａ）において前記基板処理室内へのオゾン含有ガスの前記導入が行われた後、前記工程ｃ）の前に前記導入が停止される、基板処理方法。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記工程ｃ）によって噴霧された前記薬液が、前記基板を囲むカップ部で受けられることによって回収される第１液と、前記カップ部の外で回収される第２液とに分別され、前記第１液の含有なしに前記第２液の再噴霧が行われる、基板処理方法。
前記工程ｃ）によって噴霧された前記薬液が、前記基板を囲むカップ部で受けられることによって回収される第１液と、前記カップ部の外で回収される第２液とに分別され、前記第１液の含有なしに前記第２液の再噴霧が行われる、基板処理方法。
【請求項6】
基板上から有機膜を除去するための基板処理装置であって、
基板処理室と、
前記基板処理室内に前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板処理室内へオゾン含有ガスを供給するオゾン供給部と、
前記基板上へ薬液の噴霧を行う霧化ノズルと、
ヒータを有し、前記ヒータによって加熱された前記薬液を前記霧化ノズルへ供給する薬液供給部と、
前記基板処理室内の少なくとも前記基板上の空間にオゾン含有ガスを充満させるように前記オゾン供給部を制御した後に、前記空間を介して前記基板上へ前記薬液の噴霧を始めるように前記薬液供給部を制御する制御部と、
を備える、基板処理装置。
基板処理室と、
前記基板処理室内に前記基板を保持する基板保持部と、
前記基板処理室内へオゾン含有ガスを供給するオゾン供給部と、
前記基板上へ薬液の噴霧を行う霧化ノズルと、
ヒータを有し、前記ヒータによって加熱された前記薬液を前記霧化ノズルへ供給する薬液供給部と、
前記基板処理室内の少なくとも前記基板上の空間にオゾン含有ガスを充満させるように前記オゾン供給部を制御した後に、前記空間を介して前記基板上へ前記薬液の噴霧を始めるように前記薬液供給部を制御する制御部と、
を備える、基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、基板上から有機膜を除去するための、基板処理方法および基板処理装置に関するものである。基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置および有機ＥＬ(Electroluminescence)表示装置等のＦＰＤ(Flat Panel 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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板等が含まれる。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造方法は、通常、基板を洗浄する処理を要する。典型的には、不要となった有機膜（典型的にはレジスト膜）を基板上から除去する洗浄処理が行われる。例えば、特開２０１６－１８１６７７号公報（特許文献１）によれば、基板の表面に硫酸・過酸化水素水混合液（ＳＰＭ：Sulfuric acid/hydrogen Peroxide Mixture）を薬液として用いるＳＭＰ洗浄が行われる。しかしながらこの処理は大量のＳＰＭを消費する。ＳＰＭは、効率的な再利用が難しいこともあって、薬液コストの負担と廃液処理の負荷とが大きい。そこで近年、材料コストの負担および廃液処理の負荷を低減することができる基板処理方法の検討が行われている。そのひとつとして、ＳＰＭに代わって硫酸・オゾン混合液（ＳＯＭ：Sulfuric Ozone peroxide mixture）を薬液として用いるＳＯＭ洗浄が検討されている。硫酸とオゾンとが混合されることによって、活性種（エッチャント）としてペルオキソ二硫酸イオン（Ｓ２Ｏ８
２－）が生成される。
【0003】
例えば、特開２０１３－１５０００７号公報（特許文献２）によれば、オゾンガスの微小気泡を含ませた硫酸がノズルから基板へ供給される。また米国特許第６，８６９，４８７号明細書（特許文献３）によれば、基板上での液層の厚みを制御することにより、液層を貫通する拡散によってオゾンが基板の表面に到達させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－１８１６７７号公報
【特許文献2】特開２０１３－１５０００７号公報
【特許文献3】米国特許第６，８６９，４８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
オゾンの半減期は、例えば、１５０℃の空気中では約９０分と比較的長いものの、１５０℃の硫酸中では１０秒未満と非常に短い。このように硫酸中ではオゾンは速やかに分解されやすい。よって、上記特開２０１３－１５０００７号公報の技術のように、ノズルから吐出される前の硫酸中にオゾンが既に含有させられている場合、基板近傍に到達する前の過度に早い時点で多くのオゾンが分解されてしまいやすい。これに対応して、オゾンの分解による活性種の生成も過度に早い時点で行われやすく、その結果、活性種の多くが、基板に到達する前に失活してしまう。よって、活性種を利用した基板処理を高効率で行うことが困難である。なお、薬液へオゾンを含有させる圧力を高圧にすることによってオゾン濃度が高められたとすると、その分、処理効率も高められるかもしれないが、顕著な効果を得るのに必要な高圧状態を安定的に維持することは実用上難しい。
【0006】
上記米国特許第６，８６９，４８７号明細書によれば、基板上の液層を貫通するようなオゾン拡散が必要とされる。しかしながら本発明者らの検討によれば、液層を貫通するような拡散は、あまり生じやすくはない。よってこの方法でも、基板処理を高効率で行うことが困難である。
【0007】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、薬液コストの負担と廃液処理の負荷とを抑制しつつ、基板上から有機膜を高効率で除去することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第１態様は、基板上から有機膜を除去するための基板処理方法であって、ａ）基板処理室内へのオゾン含有ガスの導入によって、前記基板処理室内の少なくとも前記基板上の空間にオゾン含有ガスを充満させる工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記空間を介して前記基板上へ、硫酸を含む加熱された薬液の噴霧を始める工程と、ｃ）前記工程ｂ）によって始められた前記噴霧を継続する工程と、ｄ）前記工程ｃ）において継続されていた前記噴霧を停止する工程と、を備える。
【0009】
本発明の第２態様は、第１態様の基板処理方法であって、前記工程ａ）は、前記基板処理室内の圧力およびオゾン濃度の少なくともいずれかの測定値が、予め定められた閾値以上であることを確認する工程を含む。
【0010】
本発明の第３態様は、第１または第２態様の基板処理方法であって、前記工程ａ）において前記基板処理室内へのオゾン含有ガスの前記導入が行われた後、前記工程ｂ）および前記工程ｃ）において前記導入が継続される。
【0011】
本発明の第４態様は、第１または第２態様の基板処理方法であって、前記工程ａ）において前記基板処理室内へのオゾン含有ガスの前記導入が行われた後、前記工程ｃ）の前に前記導入が停止される。
【0012】
本発明の第５態様は、第１から第４態様のいずれかの基板処理方法であって、前記工程ｃ）によって噴霧された前記薬液が、前記基板を囲むカップ部で受けられることによって回収される第１液と、前記カップ部の外で回収される第２液とに分別され、前記第１液の含有なしに前記第２液の再噴霧が行われる。
【0013】
本発明の第６態様は、基板上から有機膜を除去するための基板処理装置であって、基板処理室と、前記基板処理室内に前記基板を保持する基板保持部と、前記基板処理室内へオゾン含有ガスを供給するオゾン供給部と、前記基板上へ薬液の噴霧を行う霧化ノズルと、ヒータを有し、前記ヒータによって加熱された前記薬液を前記霧化ノズルへ供給する薬液供給部と、前記基板処理室内の少なくとも前記基板上の空間にオゾン含有ガスを充満させるように前記オゾン供給部を制御した後に、前記空間を介して前記基板上へ前記薬液の噴霧を始めるように前記薬液供給部を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【0014】
本発明の第１および第６態様によれば、第１に、硫酸を含む加熱された薬液へ、過酸化水素水ではなくオゾンが混合される。これにより、薬液を効率的に再利用しやすくなる。よって、薬液コストの負担と廃液処理の負荷とを抑制することができる。第２に、当該混合は、基板上の空間で行われる。これにより、オゾンを分解させやすい高温の硫酸を用いていながら、基板近傍に到達する前の過度に早い時点でのオゾンの分解が避けられる。よって、オゾンの分解によって生成された活性種が基板へ高い割合で失活前に到達する。一方で、当該混合は、オゾン含有ガス中へ薬液を噴霧することにより行われる。噴霧されることによって薬液に大きな表面積が付与されることにより、薬液とその周囲のオゾンとの反応が促進される。よって、薬液中へのオゾンの拡散に大きく依存することなく、薬液とオゾンとの間の反応が速やかに進む。その結果、多量の活性種が当該混合直後に生成される。この多量の活性種が、前述したように、高い割合で失活前に基板に到達する。よって、活性種を用いて基板上から有機膜を除去する処理を、高効率で行うことができる。第４に、薬液が噴霧された時点で、上記空間は既にオゾン含有ガスが充満させられている。これにより、当該空間中での薬液とオゾンとの反応が、薬液の噴霧の開始時点から活発化される。よって、処理に必要な薬液の量を抑えることができる。以上から、薬液コストの負担と廃液処理の負荷とを抑制しつつ、基板上から有機膜を高効率で除去することができる。
【0015】
本発明の第２態様によれば、基板処理室内の圧力およびオゾン濃度の少なくともいずれかの測定値が、予め定められた閾値以上であることが確認された後に、噴霧が始められる。よって、薬液の噴霧の開始時点に、上記空間中のオゾンの量を、より確実に十分なものとすることができる。
【0016】
本発明の第３態様によれば、薬液の噴霧中、オゾン含有ガスの導入が継続される。これにより、オゾンの分解に起因しての基板処理室中のオゾン濃度の低下が補われる。よって、薬液噴霧期間の全体にわたって、基板処理の進行を、おおよそ一定に保つことができる。
【0017】
本発明の第４態様によれば、薬液の噴霧中、オゾン含有ガスの導入が停止されている。これにより、オゾン含有ガスの消費量を抑制することができる。
【0018】
本発明の第５態様によれば、噴霧された薬液の一部が再噴霧される。これにより、薬液コストの負担と廃液処理の負荷とを、より抑制することができる。また、再噴霧される薬液に、カップ部で受けられた薬液を含めないことによって、基板上で汚染された薬液の再噴霧を避けることができる。
【0019】
本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の各実施の形態における基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。
【図4】実施の形態１における基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図5】実施の形態１における基板処理方法を概略的に示すフロー図である。
【図6】実施の形態２における基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図7】実施の形態２における基板処理方法を概略的に示すフロー図である。
【図8】実施の形態３における基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図10】実施の形態３における基板処理方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図11】実施の形態３における基板処理方法の一工程を概略的に示す平面図である。
【図12】実施の形態３における基板処理方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【図13】実施の形態３における基板処理方法の一工程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0022】
＜基板処理システム＞
図１は、基板処理システム１の構成の例を概略的に示す平面図である。基板処理システム１は、ロードポートＬＰと、インデクサロボットＩＲと、センターロボットＣＲと、制御部１０と、少なくとも１つの処理ユニット１１０（図１においては４つの処理ユニット）とを備える。基板処理システム１は、基板Ｗ上から有機膜（例えばレジスト膜）を除去するためのものである。
図１は、基板処理システム１の構成の例を概略的に示す平面図である。基板処理システム１は、ロードポートＬＰと、インデクサロボットＩＲと、センターロボットＣＲと、制御部１０と、少なくとも１つの処理ユニット１１０（図１においては４つの処理ユニット）とを備える。基板処理システム１は、基板Ｗ上から有機膜（例えばレジスト膜）を除去するためのものである。
【0023】
それぞれの処理ユニット１１０は、基板Ｗ（ウエハ）を処理するためのものである。処理ユニット１１０は、基板処理に用いることができる枚葉式の装置である。制御部１０は、基板処理システム１における各構成の動作を制御することができる。キャリアＣは、基板Ｗを収容する収容器である。また、ロードポートＬＰは、複数のキャリアＣを保持する収容器保持機構である。インデクサロボットＩＲは、ロードポートＬＰと基板載置部ＰＳとの間で基板Ｗを搬送することができる。センターロボットＣＲは、基板載置部ＰＳおよび処理ユニット１１０間で基板Ｗを搬送することができる。以上の構成によって、インデクサロボットＩＲ、基板載置部ＰＳおよびセンターロボットＣＲは、それぞれの処理ユニット１１０とロードポートＬＰとの間で基板Ｗを搬送する搬送機構として機能する。
【0024】
未処理の基板ＷはキャリアＣからインデクサロボットＩＲによって取り出される。そして、未処理の基板Ｗは、基板載置部ＰＳを介してセンターロボットＣＲに受け渡される。センターロボットＣＲは、当該未処理の基板Ｗを処理ユニット１１０に搬入する。そして、処理ユニット１１０は基板Ｗに対して処理を行う。処理ユニット１１０において処理済みの基板Ｗは、センターロボットＣＲによって処理ユニット１１０から取り出される。そして、処理済みの基板Ｗは、必要に応じて他の処理ユニット１１０を経由した後、基板載置部ＰＳを介してインデクサロボットＩＲに受け渡される。インデクサロボットＩＲは、処理済みの基板ＷをキャリアＣに搬入する。以上によって、基板Ｗに対する処理が行われる。
【0025】
図２は、図１に示された制御部１０の構成の例を概念的に示す図である。制御部１０は、図１に示されている、処理ユニット１１０、ロードポートＬＰ、インデクサロボットＩＲおよびセンターロボットＣＲなどを制御する。制御部１０は、電気回路を有する一般的なコンピュータによって構成されていてよい。具体的には、制御部１０は、中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、すなわち、ＣＰＵ）１０１１、リードオンリーメモリー（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＯＭ）１０１２、ランダムアクセスメモリー（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）１０１３、記憶装置１０１４、入力部１０１６、表示部１０１７および通信部１０１８と、これらを相互に接続するバスライン１０１５とを備える。
【0026】
ＲＯＭ１０１２は基本プログラムを格納している。ＲＡＭ１０１３は、ＣＰＵ１０１１が所定の処理を行う際の作業領域として用いられる。記憶装置１０１４は、フラッシュメモリまたはハードディスク装置などの不揮発性記憶装置によって構成されている。入力部１０１６は、各種スイッチまたはタッチパネルなどによって構成されており、オペレータから処理レシピなどの入力設定指示を受ける。表示部１０１７は、たとえば、液晶表示装置およびランプなどによって構成されており、ＣＰＵ１０１１の制御の下、各種の情報を表示する。通信部１０１８は、ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）などを介してのデータ通信機能を有する。
【0027】
図３は、図１の基板処理システム１を用いた基板処理方法を概略的に示すフロー図である。ステップＳ１１（図３）にて、インデクサロボットＩＲおよびセンターロボットＣＲを順次用いることによって、除去されることになる有機膜が設けられた基板Ｗが、キャリアＣから処理ユニット１１０の基板処理室内へ搬入される。ステップＳ１２（図３）にて、基板Ｗ上から有機膜を除去する工程（詳しくは、後述する）が行われる。ステップＳ１３（図３）にて、基板Ｗにリンス液が供給されることによって、基板Ｗのリンス処理が行われる。ステップＳ１４（図３）にて、基板Ｗが乾燥される。ステップＳ１５（図３）にて、センターロボットＣＲおよびインデクサロボットＩＲを順次用いることによって、基板Ｗが処理ユニット１１０の基板処理室からキャリアＣに搬出される。
【0028】
記憶装置１０１４には、図１の基板処理システム１におけるそれぞれの構成の制御についての複数のモードがあらかじめ設定されている。ＣＰＵ１０１１が処理プログラム１４Ｐを実行することによって、上記の複数のモードのうちの１つのモードが選択され、当該モードでそれぞれの構成が制御される。なお、処理プログラム１４Ｐは、記録媒体に記憶されていてもよい。この記録媒体を用いれば、制御部１０に処理プログラム１４Ｐをインストールすることができる。また、制御部１０が実行する機能の一部または全部は、必ずしもソフトウエアによって実現される必要はなく、専用の論理回路などのハードウェアによって実現されてもよい。
【0029】
＜実施の形態１＞
図４を参照して、本実施の形態１においては、処理ユニット１１０（図１）の少なくともいずれかとして、基板Ｗ上から有機膜（例えばレジスト膜）を除去するための基板処理装置１１１が適用される。基板処理装置１１１は、チャンバ１２（基板処理室）と、スピンチャック１４（基板保持部）と、オゾン供給部２００と、薬液供給部３００と、窒素供給部３５０（不活性ガス供給部）と、二流体ノズル１７１（霧化ノズル）と、ノズル移動機構１７２と、カップ部１６１と、廃液部３２０と、排気部１９０とを含む。
図４を参照して、本実施の形態１においては、処理ユニット１１０（図１）の少なくともいずれかとして、基板Ｗ上から有機膜（例えばレジスト膜）を除去するための基板処理装置１１１が適用される。基板処理装置１１１は、チャンバ１２（基板処理室）と、スピンチャック１４（基板保持部）と、オゾン供給部２００と、薬液供給部３００と、窒素供給部３５０（不活性ガス供給部）と、二流体ノズル１７１（霧化ノズル）と、ノズル移動機構１７２と、カップ部１６１と、廃液部３２０と、排気部１９０とを含む。
【0030】
スピンチャック１４は、チャンバ１２内に基板Ｗを保持する。スピンチャック１４は、スピンベース１４３と、スピン軸を介してスピンベース１４３を回転させるスピンモータ１４４と、スピンベース１４３上で基板Ｗを吸引することによって基板Ｗをスピンベース１４３へ固定する基板吸引機構１４５とを有している。
【0031】
オゾン供給部２００は、チャンバ１２内へオゾン含有ガスを供給する。その目的で、オゾン供給部２００は、弁を介してチャンバ１２内の空間につながる配管を有している。オゾン含有ガスの供給口を構成する当該配管の端部は、チャンバ１２に取り付けられており、その高さ位置は、基板Ｗの上面の高さ位置の近傍であることが好ましく、例えば、基板Ｗの上面の高さ位置に比して若干高い位置にあってよい。オゾン供給部２００は、酸素または空気を供給するガス源と、このガス源からのガスをオゾン化するオゾン発生装置とを有していてよい。オゾン供給部２００から供給されるオゾン含有ガス中のオゾン濃度は、１００ｇ／ｍ３以上、４００ｇ／ｍ３以下であることが好ましく、２５０ｇ／ｍ３以上、４００ｇ／ｍ３以下であることがより好ましい。オゾン供給部２００によって供給されるオゾン含有ガスの圧力は、０．１ＭＰａ以上、０．３ＭＰａ以下であってよい。
【0032】
薬液供給部３００は、硫酸タンク３０１と、圧力調整部３０２と、ヒータ３０３とを有している。薬液供給部３００は、ヒータ３０３によって加熱された、硫酸を含む薬液を、二流体ノズル１７１へ供給する。薬液が加熱される温度は、７０℃以上２００℃以下が好ましい。圧力調整部３０２は、二流体ノズル１７１への供給圧力を調整する。圧力調整部３０２は、ポンプまたはレギュレータであってよい。二流体ノズル１７１への薬液の供給圧力は、後述する閾値圧力よりも高くされる。
【0033】
窒素供給部３５０は、不活性ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスを二流体ノズル１７１へ供給する。二流体ノズル１７１への窒素ガスの供給圧力は、後述する閾値圧力よりも高くされる。
【0034】
二流体ノズル１７１は、基板Ｗ上へ薬液の噴霧を行う霧化ノズルである。噴霧されることによって薬液はチャンバ１２中へ、微細な粒子として供給される。噴霧の際、二流体ノズル１７１は、窒素供給部３５０から供給されたガスの高速流を利用することによって、噴霧される薬液の粒子を、一流体ノズルの場合に比して、より微細なものとしやすい。これにより、噴霧された薬液の表面積を、より大きくすることができる。なお、一流体ノズルによっても所望の噴霧が行える場合は、霧化ノズルとして、二流体ノズル１７１に代わって、窒素供給部３５０を用いることなく薬液を霧化する一流体ノズルが用いられてよい。ノズル移動機構１７２は、二流体ノズル１７１を水平移動させる。ノズル移動機構１７２は、二流体ノズル１７１を支持するアームと、当該アームを駆動するアクチュエータとを有していてよい。
【0035】
カップ部１６１は、基板Ｗおよびそれを保持するスピンベース１４３の側方を囲んでいる。スピンモータ１４４が基板Ｗを回転させている状態で薬液が基板Ｗの方に噴霧されると、基板Ｗ上に供給された薬液が基板Ｗの周囲に振り切られる。薬液が基板Ｗ上に供給されるとき、上向きに開いたカップ部１６１の上端部は、スピンベース１４３よりも上方に配置される。したがって、基板Ｗの周囲に排出された薬液は、カップ部１６１によって受けられる。そして、カップ部１６１に受けられることによって回収された薬液である第１液ＬＲ１は、廃液部３２０に送られる。また、噴霧された薬液のうち、カップ部１６１の外で回収された薬液である第２液ＬＲ２は、弁が設けられた配管を通って薬液供給部３００に戻ることができる。当該配管は薬液供給部３００の配管に三方弁３１０によって接続されている。三方弁３１０の切り替えによって、薬液供給部３００が硫酸タンク３０１中の薬液を使用する状態と、薬液供給部３００が第２液ＬＲ２を使用する状態とが切り替えられる。なおカップ部１６１は、その機能が不要な際にはカップ移動機構（図示せず）によってスピンベース１４３よりも下降させることができるように構成されていてよい。
【0036】
排気部１９０は、弁を介してチャンバ１２内の空間につながる配管を有している。弁が開放されている状態において、排気部１９０は、チャンバ１２内の雰囲気をチャンバ１２外へ排出する。チャンバ１２の排気口を構成するこの配管の端部は、図４においてはチャンバ１２に取り付けられているが、これに代わってカップ部１６１に取り付けられていてもよい。排気部１９０は、オゾンの除害装置を有していることが好ましい。
【0037】
制御部１０（図１）は、基板処理装置１１１の各部を制御する。本実施の形態において、制御部１０は、チャンバ１２内の少なくとも基板Ｗ上の空間にオゾン含有ガスを充満させるようにオゾン供給部２００を制御した後に、空間を介して基板Ｗ上へ薬液の噴霧を始めるように薬液供給部３００を制御する。なお制御部１０は、基板処理装置１１１の一部とみなされてよい。
【0038】
【0039】
基板Ｗがスピンチャック１４によって保持される。ステップＳＴ１０（図５）にて、オゾン供給部２００がチャンバ１２内へオゾン含有ガスの導入を始める。ステップＳＴ２０（図５）にて、オゾン含有ガスの導入によって、チャンバ１２内の少なくとも基板Ｗ上の空間にオゾン含有ガスが充満させられる。オゾン含有ガスが充満しているか否かは、チャンバ１２内の圧力およびオゾン濃度の少なくともいずれかが閾値以上か否かによって定義されてよい。閾値圧力は、０．１ＭＰａ以上、０．３ＭＰａ以下であることが好ましい。閾値濃度は、１００ｇ／ｍ３以上、４００ｇ／ｍ３以下であることが好ましく、２５０ｇ／ｍ３以上、４００ｇ／ｍ３以下であることがより好ましい。なお本実施の形態においては、閾値と対比される測定値を必ずしも得る必要はないが、当該測定値が閾値以上であることを確認する処理が行われてもよい。その場合、測定のために、後述する圧力計２５０（図６参照）またはオゾン濃度計がチャンバ１２に設けられる。
【0040】
後述するステップＳＴ４０（図５）の前に、スピンチャック１４によって基板Ｗの回転が開始される。前述したステップＳＴ２０の後、ステップＳＴ４０（図５）にて、二流体ノズル１７１へ、薬液供給部３００が、硫酸を含む加熱された薬液を供給し、かつ、窒素供給部が、窒素ガスを供給する。これにより、オゾン含有ガスが前述のように既に充満させられている空間を介して、基板Ｗ上へ、硫酸を含む加熱された薬液の噴霧が始められる。噴霧された薬液中の硫酸が上記空間中でオゾンと反応することによって、活性種、具体的にはＳ２Ｏ８
２－、が生成される。ステップＳＴ５０（図５）にて、上記ステップＳＴ４０によって始められた噴霧が継続される。
【0041】
ステップＳＴ６０（図５）にて、上記ステップＳＴ５０において継続されていた噴霧が停止される。具体的には、二流体ノズル１７１に対して、薬液供給部３００が薬液の供給を停止し、かつ、窒素供給部３５０が窒素ガスの供給を停止する。噴霧が停止されるタイミングは、例えば、噴霧が始められた時点から、予め定められた時間後の時点とされてよい。他の例として、噴霧が停止されるタイミングが、基板処理の進行状況を把握するためのモニタ手段参照することによって決定されてもよい。本実施の形態においては、ステップＳＴ１０およびステップＳＴ２０（図５）においてチャンバ１２内へのオゾン含有ガスの導入が行われた後、ステップＳＴ４０およびステップＳＴ５０においても、この導入が継続される。言い換えれば、噴霧中、新たなオゾン含有ガスが補充され続ける。ステップＳＴ６０と同時またはその後に、ステップＳＴ３０にて、オゾン供給部２００は、オゾン含有ガスの導入を停止する。
【0042】
以上のようにＳＯＭ洗浄が行われる。なお上述したＳＯＭ洗浄は、有機膜を少なくとも部分的に除去する基板処理であればよく、ＳＯＭ洗浄直後の時点で有機膜の一部が残存している場合、追加の洗浄が行われてよい。この追加の基板処理は、例えば、ＳＰＭ洗浄またはＳＣ１洗浄であってよい。このことは、後述する他の実施の形態においても同様である。
【0043】
上記ステップＳＴ５０（図５）によって噴霧された薬液は、基板を囲むカップ部１６１で受けられることによって回収される第１液ＬＲ１と、カップ部１６１の外で回収される第２液ＬＲ２と、に分別される。その後、第１液ＬＲ１の含有なしに、第２液ＬＲ２の再噴霧が行われてよい。具体的には、三方弁３１０の切り替えによって、薬液供給部３００が、硫酸タンク３０１中の薬液を使用する状態から、第２液ＬＲ２を使用する状態へと切り替えられてよい。第２液ＬＲ２の再噴霧は、第２液ＬＲ２の回収中に処理されていた基板Ｗに対して行われてよく、あるいは、別の基板Ｗに対して行われてもよい。これら特徴は、後述する実施の形態２にも適用されてよい。
【0044】
＜実施の形態２＞
図６を参照して、本実施の形態２においては、処理ユニット１１０（図１）の少なくともいずれかとして、基板Ｗ上から有機膜を除去するための基板処理装置１１２が適用される。基板処理装置１１２は、基板処理装置１１１（図４：実施の形態１）の構成に加えて、チャンバ１２内の圧力を測定する圧力計２５０を有している。
図６を参照して、本実施の形態２においては、処理ユニット１１０（図１）の少なくともいずれかとして、基板Ｗ上から有機膜を除去するための基板処理装置１１２が適用される。基板処理装置１１２は、基板処理装置１１１（図４：実施の形態１）の構成に加えて、チャンバ１２内の圧力を測定する圧力計２５０を有している。
【0045】
【0046】
基板Ｗがスピンチャック１４によって保持される。ステップＳＴ１０（図７）にて、オゾン供給部２００がチャンバ１２内へオゾン含有ガスの導入を始める。ステップＳＴ２０（図７）にて、オゾン含有ガスの導入によって、チャンバ１２内の少なくとも基板Ｗ上の空間にオゾン含有ガスが充満させられる。本実施の形態においては、このステップＳＴ２０において、圧力計２５０によって得られる圧力の測定値が、予め定められた閾値圧力以上であることが確認される。なお、この確認とともに、あるいはこの確認に代わって、チャンバ１２内のオゾン濃度の測定値が、予め定められた閾値濃度以上であることが確認されてもよい。その場合、チャンバ１２にオゾン濃度計（図示せず）が設けられる。なお、閾値圧力および閾値濃度の好適な範囲は、実施の形態１で説明されたものと同様である。
【0047】
上記ステップＳＴ２０の後、ステップＳＴ３０(図７)にて、オゾン供給部２００は、オゾン含有ガスの導入を停止する。言い換えれば、チャンバ１２内の圧力またはオゾン濃度の少なくともいずれかが十分に高いことが確認された後に、オゾン含有ガスの導入が停止される。このステップＳＴ３０は、後述するステップＳＴ５０よりも前に行われる。またこのステップＳＴ３０はさらに、後述するステップＳＴ４０よりも前に行われてよい。
【0048】
ステップＳＴ４０（図７）の前に、スピンチャック１４によって基板Ｗの回転が開始される。上述したステップＳＴ２０の後、ステップＳＴ４０（図７）にて、二流体ノズル１７１へ、薬液供給部３００が、硫酸を含む加熱された薬液を供給し、かつ、窒素供給部が、窒素ガスを供給する。これにより、前述のようにオゾン含有ガスが既に充満させられている空間を介して、基板Ｗ上へ、硫酸を含む加熱された薬液の噴霧が始められる。噴霧された薬液中の硫酸が上記空間中でオゾンと反応することによって、活性種、具体的にはＳ２Ｏ８
２－、が生成される。ステップＳＴ５０（図７）にて、上記ステップＳＴ４０によって始められた噴霧が継続される。
【0049】
ステップＳＴ６０（図７）にて、上記ステップＳＴ５０において継続されていた噴霧が停止される。具体的には、二流体ノズル１７１に対して、薬液供給部３００が薬液の供給を停止し、かつ、窒素供給部３５０が窒素ガスの供給を停止する。噴霧が停止されるタイミングは、例えば、噴霧が始められた時点から、予め定められた時間後の時点とされてよい。他の例として、噴霧が停止されるタイミングが、基板処理の進行状況を把握するためのモニタ手段参照することによって決定されてもよい。
【0050】
本実施の形態においては、ステップＳＴ１０およびステップＳＴ２０（図７）においてチャンバ１２内へのオゾン含有ガスの導入が行われた後、この導入がステップＳＴ５０の前に停止される。言い換えれば、噴霧中、新たなオゾン含有ガスが補充されない期間が存在する。またこの導入はステップＳＴ４０の前に停止されてもよい。言い換えれば、噴霧中、新たなオゾン含有ガスがまったく補充されなくてもよい。
【0051】
＜実施の形態３＞
図８を参照して、本実施の形態３においては、処理ユニット１１０（図１）の少なくともいずれかとして、基板Ｗ上から有機膜を除去するための基板処理装置１１３が適用される。基板処理装置１１３は、略円板状の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。図８では、基板処理装置１１３の一部の構成の断面には、ハッチングの付与を省略している（他の断面図においても同様）。
図８を参照して、本実施の形態３においては、処理ユニット１１０（図１）の少なくともいずれかとして、基板Ｗ上から有機膜を除去するための基板処理装置１１３が適用される。基板処理装置１１３は、略円板状の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。図８では、基板処理装置１１３の一部の構成の断面には、ハッチングの付与を省略している（他の断面図においても同様）。
【0052】
基板処理装置１１３は、チャンバ１２と、トッププレート１２３と、チャンバ開閉機構１３１と、基板保持部１４と、基板回転機構１５と、液受け部１６と、カバー１７とを備える。カバー１７は、チャンバ１２の上方および側方を覆う。
【0053】
チャンバ１２は、チャンバ本体１２１と、チャンバ蓋部１２２とを備える。チャンバ１２は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。チャンバ本体１２１は、チャンバ底部２１０と、チャンバ側壁部２１４とを備える。チャンバ底部２１０は、略円板状の中央部２１１と、中央部２１１の外縁部から下方へと広がる略円筒状の内側壁部２１２と、内側壁部２１２の下端から径方向外方へと広がる略円環板状の環状底部２１３と、環状底部２１３の外縁部から上方へと広がる略円筒状の外側壁部２１５と、外側壁部２１５の上端部から径方向外方へと広がる略円環板状のベース部２１６とを備える。
【0054】
チャンバ側壁部２１４は、中心軸Ｊ１を中心とする環状である。チャンバ側壁部２１４は、ベース部２１６の内縁部から上方へと突出する。チャンバ側壁部２１４を形成する部材は、後述するように、液受け部１６の一部を兼ねる。以下の説明では、チャンバ側壁部２１４と外側壁部２１５と環状底部２１３と内側壁部２１２と中央部２１１の外縁部とに囲まれた空間を下部環状空間２１７という。
【0055】
基板保持部１４の基板支持部１４１（後述）に基板Ｗが支持された場合、基板Ｗの下面９２は、チャンバ底部２１０の中央部２１１の上面と対向する。以下の説明では、チャンバ底部２１０の中央部２１１を「下面対向部２１１」と呼び、中央部２１１の上面２１１ａを「対向面２１１ａ」という。下面対向部２１１の詳細については後述する。
【0056】
チャンバ蓋部１２２は中心軸Ｊ１に垂直な略円板状であり、チャンバ１２の上部を含む。チャンバ蓋部１２２は、チャンバ本体１２１の上部開口を閉塞する。図８では、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間した状態を示す。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１の上部開口を閉塞する際には、チャンバ蓋部１２２の外縁部がチャンバ側壁部２１４の上部と接する。
【0057】
チャンバ開閉機構１３１は、チャンバ１２の可動部であるチャンバ蓋部１２２を、チャンバ１２の他の部位であるチャンバ本体１２１に対して上下方向に相対的に移動する。チャンバ開閉機構１３１は、チャンバ蓋部１２２を昇降する蓋部昇降機構である。チャンバ開閉機構１３１によりチャンバ蓋部１２２が上下方向に移動する際には、トッププレート１２３もチャンバ蓋部１２２と共に上下方向に移動する。チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１と接して上部開口を閉塞し、さらに、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１に向かって押圧されることにより、チャンバ１２内に密閉されたチャンバ空間１２０（図１３参照）が形成される。換言すれば、チャンバ蓋部１２２によりチャンバ本体１２１の上部開口が閉塞されることより、チャンバ空間１２０が密閉される。
【0058】
基板保持部１４は、チャンバ空間１２０に配置され、基板Ｗを水平状態で保持する。すなわち、基板Ｗは、上面９１を中心軸Ｊ１に垂直に上側を向く状態で基板保持部１４により保持される。基板保持部１４は、基板Ｗの外縁部（すなわち、外周縁を含む外周縁近傍の部位）を下側から支持する上述の基板支持部１４１と、基板支持部１４１に支持された基板Ｗの外縁部を上側から押さえる基板押さえ部１４２とを備える。基板支持部１４１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状の支持部ベース４１３と、支持部ベース４１３の上面に固定される複数の第１接触部４１１とを備える。基板押さえ部１４２は、トッププレート１２３の下面に固定される複数の第２接触部４２１を備える。複数の第２接触部４２１の周方向の位置は、実際には、複数の第１接触部４１１の周方向の位置と異なる。
【0059】
トッププレート１２３は、中心軸Ｊ１に垂直な略円板状である。トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２の下方、かつ、基板支持部１４１の上方に配置される。トッププレート１２３は中央に開口を有する。基板Ｗが基板支持部１４１に支持されると、基板Ｗの上面９１は、中心軸Ｊ１に垂直なトッププレート１２３の下面と対向する。トッププレート１２３の直径は、基板Ｗの直径よりも大きく、トッププレート１２３の外周縁は、基板Ｗの外周縁よりも全周にわたって径方向外側に位置する。
【0060】
図８に示す状態において、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２により吊り下げられるように支持される。チャンバ蓋部１２２は、中央部に略環状のプレート保持部２２２を有する。プレート保持部２２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の筒部２２３と、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状のフランジ部２２４とを備える。フランジ部２２４は、筒部２２３の下端から径方向内方へと広がる。トッププレート１２３は、環状の被保持部２３７を備える。被保持部２３７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の筒部２３８と、中心軸Ｊ１を中心とする略円板状のフランジ部２３９とを備える。筒部２３８は、トッププレート１２３の上面から上方に広がる。フランジ部２３９は、筒部２３８の上端から径方向外方へと広がる。筒部２３８は、プレート保持部２２２の筒部２２３の径方向内側に位置する。フランジ部２３９は、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上方に位置し、フランジ部２２４と上下方向に対向する。被保持部２３７のフランジ部２３９の下面が、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上面に接することにより、トッププレート１２３が、チャンバ蓋部１２２から吊り下がるようにチャンバ蓋部１２２に取り付けられる。
【0061】
図８に示す基板回転機構１５は、いわゆる中空モータである。基板回転機構１５は、中心軸Ｊ１を中心とする環状のステータ部１５１と、環状のロータ部１５２とを備える。ロータ部１５２は、略円環状の永久磁石を含む。永久磁石の表面は、ＰＴＦＥ樹脂にてモールドされる。ロータ部１５２は、チャンバ１２のチャンバ空間１２０において下部環状空間２１７内に配置される。ロータ部１５２の上部には、接続部材を介して基板支持部１４１の支持部ベース４１３が取り付けられる。支持部ベース４１３は、ロータ部１５２の上方に配置される。ステータ部１５１は、チャンバ１２外（すなわち、チャンバ空間１２０の外側）においてロータ部１５２の周囲、すなわち、径方向外側に配置される。本実施の形態では、ステータ部１５１は、チャンバ底部２１０の外側壁部２１５およびベース部２１６に固定され、液受け部１６の下方に位置する。ステータ部１５１は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配列された複数のコイルを含む。ステータ部１５１に電流が供給されることにより、ステータ部１５１とロータ部１５２との間に、中心軸Ｊ１を中心とする回転力が発生する。これにより、ロータ部１５２が、中心軸Ｊ１を中心として水平状態で回転する。ステータ部１５１とロータ部１５２との間に働く磁力により、ロータ部１５２は、チャンバ１２内において直接的にも間接的にもチャンバ１２に接触することなく浮遊し、中心軸Ｊ１を中心として基板Ｗを基板支持部１４１と共に浮遊状態にて回転する。
【0062】
液受け部１６は、カップ部１６１と、カップ部移動機構１６２と、カップ対向部１６３とを備える。カップ部１６１は中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、チャンバ１２の径方向外側に全周にわたって位置する。カップ部移動機構１６２はカップ部１６１を上下方向に移動する。カップ部移動機構１６２は、カップ部１６１の径方向外側に配置される。カップ部移動機構１６２は、上述のチャンバ開閉機構１３１と周方向に異なる位置に配置される。カップ対向部１６３は、カップ部１６１の下方に位置し、カップ部１６１と上下方向に対向する。カップ対向部１６３は、チャンバ側壁部２１４を形成する部材の一部である。カップ対向部１６３は、チャンバ側壁部２１４の径方向外側に位置する環状の液受け凹部１６５を有する。
【0063】
カップ部１６１は、側壁部６１１と、上面部６１２と、ベローズ６１７とを備える。側壁部６１１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。上面部６１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環板状であり、側壁部６１１の上端部から径方向内方および径方向外方へと広がる。側壁部６１１の下部は、カップ対向部１６３の液受け凹部１６５内に位置する。側壁部６１１の断面形状は、後述するノズルユニット１８８が収容される部位（図８中の右側の部位）と、その他の部位（図８中の左側の部位）とで異なる。側壁部６１１の図８中の右側の部位は、図８中の左側の部位よりも径方向の厚さが少し薄い。
【0064】
ベローズ６１７は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、上下方向に伸縮可能である。ベローズ６１７は、側壁部６１１の径方向外側において、側壁部６１１の周囲に全周にわたって設けられる。ベローズ６１７は、気体や液体を通過させない材料にて形成される。ベローズ６１７の上端部は、上面部６１２の外縁部の下面に全周にわたって接続される。換言すれば、ベローズ６１７の上端部は、上面部６１２を介して側壁部６１１に間接的に接続される。ベローズ６１７と上面部６１２との接続部はシールされており、気体や液体の通過が防止される。ベローズ６１７の下端部は、カップ対向部１６３を介してチャンバ本体１２１に間接的に接続される。ベローズ６１７の下端部とカップ対向部１６３との接続部でも、気体や液体の通過が防止される。
【0065】
チャンバ蓋部１２２の中央には上部ノズル１８１が固定される。上部ノズル１８１は、トッププレート１２３の中央の開口に挿入可能である。上部ノズル１８１は中央に液吐出口を有し、その周囲に噴出口を有する。チャンバ底部２１０の下面対向部２１１の中央には、下部ノズル１８２が取り付けられる。下面対向部２１１には、複数のガス噴出ノズル１８０ａがさらに取り付けられる。複数のガス噴出ノズル１８０ａは、例えば、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に等角度間隔にて配置される。なお、上部ノズル１８１および下部ノズル１８２の設置位置は必ずしも中央部分に限らず、例えば基板Ｗの外縁部に対向する位置であってもよい。
【0066】
カップ部１６１の上面部６１２には、ノズルユニット１８８が取り付けられる。ノズルユニット１８８は、薬液を噴霧する霧化ノズル８８１と、ノズル支持部８８２とを備える。ノズル支持部８８２は、略水平方向に延びる棒状の部材である。ノズル支持部８８２の一方の端部である固定端部は、カップ部１６１の上面部６１２の下面に取り付けられる。ノズル支持部８８２の他方の端部である自由端部には、霧化ノズル８８１が固定される。なお変形例として、一流体ノズルである霧化ノズル８８１に代わって、二流体ノズル１７１（図４）が窒素供給部３５０（図４）と共に設けられてもよい。
【0067】
カップ部１６１の上部には、ノズル移動機構１８９が設けられる。ノズル移動機構１８９は、ノズル支持部８８２の固定端部の上方にて、カップ部１６１の上面部６１２の上面に固定される。ノズル移動機構１８９は、支持部回転機構８９１と、支持部昇降機構８９２とを備える。支持部回転機構８９１は、カップ部１６１の上面部６１２を貫通してノズル支持部８８２の固定端部に接続され、固定端部を中心としてノズル支持部８８２を霧化ノズル８８１と共に略水平方向に回転する。支持部回転機構８９１によるカップ部１６１の貫通部はシールされており、気体や液体の通過が防止される。支持部昇降機構８９２は、ノズル支持部８８２の固定端部を上下方向に移動することにより、ノズル支持部８８２および霧化ノズル８８１を昇降する。ノズル移動機構１８９は、カップ部移動機構１６２により、カップ部１６１と共に上下方向に移動する。
【0068】
図９は、基板処理装置１１３が備える気液供給部および気液排出部を示すブロック図である。気液供給部は、上述のノズルユニット１８８、ガス噴出ノズル１８０ａ、上部ノズル１８１および下部ノズル１８２に加えて、オゾン供給部２００と、薬液供給部３００と、純水供給部１８４と、ＩＰＡ供給部１８５と、加熱ガス供給部１８７とを備える。薬液供給部３００は、弁を介してノズルユニット１８８に接続される。純水供給部１８４およびＩＰＡ供給部１８５は、それぞれ弁を介して上部ノズル１８１に接続される。下部ノズル１８２は、弁を介して純水供給部１８４に接続される。上部ノズル１８１は、弁を介してオゾン供給部２００にも接続される。上部ノズル１８１は、チャンバ１２の内部にガスを供給するガス供給部の一部である。複数のガス噴出ノズル１８０ａは、弁を介して加熱ガス供給部１８７に接続される。
【0069】
液受け部１６の液受け凹部１６５に接続される第１排出路１９１は、気液分離部１９３に接続される。気液分離部１９３は、外側排気部１９４、薬液回収部１９５および排液部１９６にそれぞれ弁を介して接続される。チャンバ底部２１０に接続される第２排出路１９２は、気液分離部１９７に接続される。気液分離部１９７は、内側排気部１９８および排液部１９９にそれぞれ弁を介して接続される。
【0070】
薬液供給部３００は、基板処理装置１１１（図４：実施の形態１）において説明したように、加熱された、硫酸を含む薬液を供給する。純水供給部１８４は、上部ノズル１８１または下部ノズル１８２を介して基板Ｗに純水（ＤＩＷ：deionized water）を供給する。ＩＰＡ供給部１８５は、上部ノズル１８１を介して基板Ｗ上にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を供給する。基板処理装置１１３では、上述の処理液（上記薬液、純水およびＩＰＡ）以外の処理液を供給する処理液供給部が設けられてもよい。
【0071】
オゾン供給部２００は、基板処理装置１１１（図４：実施の形態１）において説明したように、チャンバ１２内へオゾン含有ガスを供給する。本実施の形態においては、当該供給は上部ノズル１８１を介して行われる。加熱ガス供給部１８７は、複数のガス噴出ノズル１８０ａを介して基板Ｗの下面９２に加熱したガス（例えば、１６０～２００℃に加熱した高温の不活性ガス）を供給する。本実施の形態では、加熱ガス供給部１８７にて利用されるガスは窒素ガスであるが、窒素ガス以外であってもよい。なお、加熱ガス供給部１８７において加熱した不活性ガスを利用する場合には、基板処理装置１１３における防爆対策は簡素化可能または不要である。
【0072】
図８に示すように、トッププレート１２３の外縁部の下面には、複数の第１係合部２４１が周方向に配列され、支持部ベース４１３の上面には、複数の第２係合部２４２が周方向に配列される。実際には、第１係合部２４１および第２係合部２４２は、基板支持部１４１の複数の第１接触部４１１、および、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１とは、周方向において異なる位置に配置される。これらの係合部は３組以上設けられることが好ましく、本実施の形態では４組設けられる。第１係合部２４１の下部には上方に向かって窪む凹部が設けられる。第２係合部２４２は支持部ベース４１３から上方に向かって突出する。
【0073】
【0074】
図１０に示すように、ステップＳ１１（図３）においては、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間して上方に位置し、カップ部１６１がチャンバ蓋部１２２から離間して下方に位置する状態にて、基板Ｗが外部の搬送機構によりチャンバ１２内に搬入され、基板支持部１４１により下側から支持される。以下、図１０に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「オープン状態」と呼ぶ。チャンバ蓋部１２２とチャンバ側壁部２１４との間の開口は、中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、以下、「環状開口８１」という。基板処理装置１１３では、チャンバ蓋部１２２がチャンバ本体１２１から離間することにより、基板Ｗの周囲（すなわち、径方向外側）に環状開口８１が形成される。ステップＳ１１では、基板Ｗは環状開口８１を介して搬入される。
【0075】
基板Ｗの搬入時には、ノズルユニット１８８は、カップ部１６１とカップ対向部１６３との間に形成される空間１６０に予め収容されている。空間１６０は、チャンバ１２の外周を全周にわたって囲む略円環状の空間である。以下の説明では、空間１６０を「側方空間１６０」という。図１１は、基板処理装置１１３の平面図である。図１１では、ノズルユニット１８８の収容状態の理解を容易にするために、チャンバ蓋部１２２やカップ部１６１等の図示を省略している。また、ベローズ６１７にハッチングを付す。
【0076】
図１１に示すように、ノズルユニット１８８のノズル支持部８８２は、平面視において、径方向外側に凸となるように湾曲している。換言すれば、ノズルユニット１８８は略円弧状である。側方空間１６０では、ノズルユニット１８８は、ノズル支持部８８２がベローズ６１７およびカップ部１６１の側壁部６１１（図１０参照）に沿うように配置される。
【0077】
ノズルユニット１８８が収容される際には、カップ部１６１が図８に示す位置に位置する状態で、支持部回転機構８９１によりノズルユニット１８８が回転し、環状開口８１を介してチャンバ１２の外側へと移動する。これにより、ノズルユニット１８８は、カップ部１６１とカップ対向部１６３との間の側方空間１６０に収容される。その後、カップ部移動機構１６２によりカップ部１６１が図１０に示す位置まで下降する。カップ部１６１の下降に伴い、側方空間１６０は小さくなる。
【0078】
基板Ｗが搬入されると、カップ部１６１が、図１０に示す位置から図１２に示す位置まで上昇し、環状開口８１の径方向外側に全周にわたって位置する。以下の説明では、図１２に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「第１密閉状態」という（図８の状態も同様）。また、図１２に示すカップ部１６１の位置を「液受け位置」といい、図１０に示すカップ部１６１の位置を「退避位置」という。カップ部移動機構１６２は、カップ部１６１を、環状開口８１の径方向外側の液受け位置と、液受け位置よりも下方の退避位置との間で上下方向に移動する。
【0079】
液受け位置に位置するカップ部１６１では、側壁部６１１が、環状開口８１と径方向に対向する。また、上面部６１２の内縁部の上面が、チャンバ蓋部１２２の外縁部下端のリップシール２３２に全周にわたって接する。チャンバ蓋部１２２とカップ部１６１の上面部６１２との間には、気体や液体の通過を防止するシール部が形成される。これにより、チャンバ本体１２１、チャンバ蓋部１２２、カップ部１６１およびカップ対向部１６３により囲まれる密閉された空間（以下、「拡大密閉空間１００」という。）が形成される。拡大密閉空間１００は、チャンバ蓋部１２２とチャンバ本体１２１との間のチャンバ空間１２０と、カップ部１６１とカップ対向部１６３とに囲まれる側方空間１６０とが、環状開口８１を介して連通することにより形成された１つの空間である。
【0080】
次に、基板Ｗ上から有機膜を除去するステップＳ１２（図３）が開始される。具体的には、基板回転機構１５により一定の回転数（比較的低い回転数であり、以下、「定常回転数」という。）での基板Ｗの回転が開始される。さらに、オゾン供給部２００（図９参照）から拡大密閉空間１００へのオゾン含有ガスの供給が開始される（ステップＳＴ１０（図５）に対応）とともに、外側排気部１９４による拡大密閉空間１００内のガスの排出が開始される。これにより、所定時間経過後に、拡大密閉空間１００はオゾン含有ガスが充満した状態となる（ステップＳＴ２０（図５）に対応）。なお、拡大密閉空間１００へのオゾン含有ガスの供給、および、拡大密閉空間１００内のガスの排出は、図１０に示すオープン状態から行われていてもよい。
【0081】
次に、回転する基板Ｗの下面９２に向けて、複数のガス噴出ノズル１８０ａから、加熱したガスが噴出される。これにより、基板Ｗが加熱される。また、側方空間１６０においてカップ部１６１に取り付けられたノズルユニット１８８へと、薬液供給部３００から所定量の薬液が供給される。これにより、ノズルユニット１８８が側方空間１６０に収容された状態（すなわち、ノズルユニット１８８全体が側方空間１６０内に位置する状態）で、霧化ノズル８８１からのプリディスペンスが行われる。霧化ノズル８８１からプリディスペンスされた薬液は、液受け凹部１６５にて受けられる。
【0082】
プリディスペンスが終了すると、拡大密閉空間１００の外側に配置された支持部回転機構８９１によりノズル支持部８８２が回転することにより、図８に示すように、霧化ノズル８８１が環状開口８１を介して基板Ｗの上方へと移動する。さらに、支持部回転機構８９１が制御部１０に制御され、基板Ｗの上方における霧化ノズル８８１の往復移動が開始される。霧化ノズル８８１は、基板Ｗの中心部と外縁部とを結ぶ所定の移動経路に沿って水平方向に継続的に往復移動する。
【0083】
そして、薬液供給部３００から霧化ノズル８８１へと薬液が供給され、水平方向に揺動する霧化ノズル８８１から基板Ｗの上面９１へと薬液が噴霧され始める（ステップＳＴ４０（図５）に対応）。薬液は、基板Ｗの回転により外周部へと拡がり、上面９１全体が薬液により被覆される。水平方向に揺動する霧化ノズル８８１から回転中の基板Ｗへと薬液が噴霧され続けることにより（ステップＳＴ５０（図５）に対応）、基板Ｗの上面９１に薬液をおよそ均一に供給することができる。また、基板Ｗ上の薬液の温度の均一性を向上することもできる。その結果、基板Ｗに対する薬液処理の均一性を向上することができる。
【0084】
ノズルユニット１８８からの薬液の噴霧中、ガス噴出ノズル１８０ａからの加熱ガスの噴出も継続される。これにより、基板Ｗをおおよそ所望の温度に加熱しつつ、薬液による上面９１に対する洗浄が行われる。その結果、基板Ｗに対する薬液処理の均一性をさらに向上することができる。
【0085】
拡大密閉空間１００では、回転する基板Ｗの上面９１から飛散する薬液が、環状開口８１を介してカップ部１６１にて受けられ、液受け凹部１６５へと導かれる。液受け凹部１６５へと導かれた薬液は、図９に示す第１排出路１９１を介して気液分離部１９３に流入する。薬液回収部１９５では、気液分離部１９３から薬液が回収され、フィルタ等を介して薬液から不純物等が除去された後、再利用される。
【0086】
薬液の供給開始から所定時間（例えば、６０～１２０秒）経過すると、ノズルユニット１８８からの薬液の供給、および、ガス噴出ノズル１８０ａからの加熱ガスの供給が停止される（ステップＳＴ６０（図５）に対応）。また、オゾン供給部２００（図９参照）からのオゾン含有ガスの導入が停止される（ステップＳＴ３０（図５）に対応）。続いて、基板回転機構１５により、所定時間（例えば、１～３秒）だけ基板Ｗの回転数が定常回転数よりも高くされ、基板Ｗから薬液が除去される。また、支持部回転機構８９１により、ノズルユニット１８８が回転し、図１２に示すように、チャンバ空間１２０から環状開口８１を介して側方空間１６０へと移動する。
【0087】
ノズルユニット１８８が側方空間１６０へと移動すると、チャンバ蓋部１２２およびカップ部１６１が同期して下方へと移動する。そして、図１３に示すように、チャンバ蓋部１２２の外縁部下端のリップシール２３１が、チャンバ側壁部２１４の上部と接することにより、環状開口８１が閉じられ、チャンバ空間１２０が、側方空間１６０と隔絶された状態で密閉される。カップ部１６１は、図１０と同様に、退避位置に位置する。側方空間１６０は、チャンバ空間１２０と隔絶された状態で密閉される。以下、図１３に示すチャンバ１２およびカップ部１６１の状態を「第２密閉状態」という。第２密閉状態では、基板Ｗは、チャンバ１２の内壁と直接対向し、これらの間に他の液受け部は存在しない。また、ノズルユニット１８８は、チャンバ空間１２０から隔離されて側方空間１６０内に収容される。
【0088】
第２密閉状態では、基板押さえ部１４２の複数の第２接触部４２１が基板Ｗの外縁部に接触する。トッププレート１２３の下面、および、基板支持部１４１の支持部ベース４１３上には、上下方向にて対向する複数対の磁石（図示省略）が設けられる。以下、各対の磁石を「磁石対」ともいう。基板処理装置１１３では、複数の磁石対が、周方向において第１接触部４１１、第２接触部４２１、第１係合部２４１および第２係合部２４２とは異なる位置に、等角度間隔にて配置される。基板押さえ部１４２が基板Ｗに接触している状態では、磁石対の間に働く磁力（引力）により、トッププレート１２３に下向きの力が働く。これにより、基板押さえ部１４２が基板Ｗを基板支持部１４１へと押圧する。
【0089】
基板処理装置１１３では、基板押さえ部１４２が、トッププレート１２３の自重、および、磁石対の磁力により基板Ｗを基板支持部１４１へと押圧することにより、基板Ｗを基板押さえ部１４２と基板支持部１４１とで上下から挟んで強固に保持することができる。
【0090】
第２密閉状態では、被保持部２３７のフランジ部２３９が、プレート保持部２２２のフランジ部２２４の上方に離間しており、プレート保持部２２２と被保持部２３７とは接触しない。換言すれば、プレート保持部２２２によるトッププレート１２３の保持が解除されている。このため、トッププレート１２３は、チャンバ蓋部１２２から独立して、基板保持部１４および基板保持部１４に保持された基板Ｗと共に、基板回転機構１５により回転する。
【0091】
また、第２密閉状態では、第１係合部２４１の下部の凹部に第２係合部２４２が嵌る。これにより、トッププレート１２３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において基板支持部１４１の支持部ベース４１３と係合する。換言すれば、第１係合部２４１および第２係合部２４２は、トッププレート１２３の基板支持部１４１に対する回転方向における相対位置を規制する（すなわち、周方向における相対位置を固定する）位置規制部材である。チャンバ蓋部１２２が下降する際には、第１係合部２４１と第２係合部２４２とが嵌り合うように、基板回転機構１５により支持部ベース４１３の回転位置が制御される。
【0092】
チャンバ空間１２０および側方空間１６０がそれぞれ独立して密閉されると、外側排気部１９４（図９参照）によるガスの排出が停止されるとともに、内側排気部１９８によるチャンバ空間１２０内のガスの排出が開始される。リンス液としての純水の基板Ｗへの供給が、純水供給部１８４により開始される（ステップＳ１３（図３））。
【0093】
純水供給部１８４からの純水は、上部ノズル１８１および下部ノズル１８２から吐出されて基板Ｗの上面９１および下面９２の中央部に連続的に供給される。純水は、基板Ｗの回転により上面９１および下面９２の外周部へと拡がり、基板Ｗの外周縁から外側へと飛散する。基板Ｗから飛散する純水は、チャンバ１２の内壁（すなわち、チャンバ蓋部１２２およびチャンバ側壁部２１４の内壁）にて受けられ、図９に示す第２排出路１９２、気液分離部１９７および排液部１９９を介して廃棄される（後述する基板Ｗの乾燥処理においても同様）。これにより、基板Ｗの上面９１のリンス処理および下面９２の洗浄処理とともに、チャンバ１２内の洗浄も実質的に行われる。
【0094】
純水の供給開始から所定時間経過すると、純水供給部１８４からの純水の供給が停止される。そして、チャンバ空間１２０内において、基板Ｗの回転数が定常回転数よりも十分に高くされる。これにより、純水が基板Ｗ上から除去され、基板Ｗの乾燥処理が行われる（ステップＳ１４（図３））。基板Ｗの乾燥開始から所定時間経過すると、基板Ｗの回転が停止する。基板Ｗの乾燥処理は、内側排気部１９８によりチャンバ空間１２０が減圧され、大気圧よりも低い減圧雰囲気にて行われてもよい。なお、純水供給部１８４による純水の供給後、基板Ｗの乾燥前に、ＩＰＡ供給部１８５から基板Ｗ上にＩＰＡを供給して基板Ｗ上において純水がＩＰＡに置換されてもよい。
【0095】
その後、チャンバ蓋部１２２とトッププレート１２３が上昇して、図１０に示すように、チャンバ１２がオープン状態となる。ステップＳ１４では、トッププレート１２３が基板支持部１４１と共に回転するため、トッププレート１２３の下面に液体はほとんど残存せず、チャンバ蓋部１２２の上昇時にトッププレート１２３から液体が基板Ｗ上に落下することはない。基板Ｗは外部の搬送機構によりチャンバ１２から搬出される（ステップＳ１５（図３））。
【0096】
なおチャンバ開閉機構１３１は、必ずしもチャンバ蓋部１２２を上下方向に移動する必要はなく、チャンバ蓋部１２２が固定された状態で、チャンバ本体１２１を上下方向に移動してもよい。チャンバ１２は、必ずしも略円筒状には限定されず、様々な形状であってよい。基板回転機構１５のステータ部１５１およびロータ部１５２の形状および構造は、様々に変更されてよい。ロータ部１５２は、必ずしも浮遊状態にて回転する必要はなく、チャンバ１２内にロータ部１５２を機械的に支持するガイド等の構造が設けられ、当該ガイドに沿ってロータ部１５２が回転してもよい。基板回転機構１５は、必ずしも中空モータである必要はなく、軸回転型のモータが基板回転機構として利用されてもよい。基板処理装置１１３では、（外側）カップ部１６１の上面部６１２以外の部位（例えば、側壁部６１１）がチャンバ蓋部１２２に接することにより、拡大密閉空間１００が形成されてもよい。（外側）カップ部１６１および内側カップ部１６１ａの形状は、適宜変更されてよい。
【0097】
本実施の形態３によれば、オゾンを用いた処理が行われるチャンバ１２の密閉性を、高く確保することができる。なお上記においては、本実施の形態３において図５（実施の形態１）と同様のフローが行われる場合について詳述したが、代わって、図７（実施の形態２）と同様のフローが行われてもよい。その場合、圧力計２５０（図６：実施の形態２）およびオゾン濃度計の少なくともいずれかが、チャンバ１２（図８）内の雰囲気の測定を行うように設けられてよい。
【0098】
上記各実施形態および各変形例で説明した各構成および各工程は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
【符号の説明】
【0099】
１０ ：制御部
１２ ：チャンバ（基板処理室）
１４ ：スピンチャック（基板保持部）
１７ ：カバー
１１０ ：処理ユニット
１１１～１１３：基板処理装置
１６１ ：カップ部
１７１ ：二流体ノズル（霧化ノズル）
２００ ：オゾン供給部
２５０ ：圧力計
３００ ：薬液供給部
３０１ ：硫酸タンク
３０２ ：圧力調整部
３０３ ：ヒータ
３１０ ：三方弁
３５０ ：窒素供給部
８８１ ：霧化ノズル
ＬＲ１ ：第１液
ＬＲ２ ：第２液
Ｗ ：基板
１２ ：チャンバ（基板処理室）
１４ ：スピンチャック（基板保持部）
１７ ：カバー
１１０ ：処理ユニット
１１１～１１３：基板処理装置
１６１ ：カップ部
１７１ ：二流体ノズル（霧化ノズル）
２００ ：オゾン供給部
２５０ ：圧力計
３００ ：薬液供給部
３０１ ：硫酸タンク
３０２ ：圧力調整部
３０３ ：ヒータ
３１０ ：三方弁
３５０ ：窒素供給部
８８１ ：霧化ノズル
ＬＲ１ ：第１液
ＬＲ２ ：第２液
Ｗ ：基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】