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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-28
(45)【発行日】2023-01-12
(54)【発明の名称】基板処理装置及び基板処理方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20230104BHJP
H01L 21/302 20060101ALI20230104BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20230104BHJP
H01L 21/306 20060101ALI20230104BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20230104BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 572B
H01L21/30 572A
H01L21/302 201A
H01L21/302 104H
H01L21/306 S
H01L21/306 T
H01L21/304 643A
H01L21/304 645Z
H01L21/304 647Z
H01L21/304 651B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019010345
(22)【出願日】2019-01-24
(65)【公開番号】P2020120011
(43)【公開日】2020-08-06
【審査請求日】2021-08-04
(73)【特許権者】
【識別番号】309042864
【氏名又は名称】株式会社ジェイ・イー・ティ
(74)【代理人】
【識別番号】110002675
【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】舟橋 倫正
(72)【発明者】
【氏名】房野 正幸
(72)【発明者】
【氏名】小見山 昌彦
(72)【発明者】
【氏名】戸田 貴大
(72)【発明者】
【氏名】河合 勇治
【審査官】菅原 拓路
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－０７９２２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０８６５５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２３４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００７／１２３１９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／１６３６７２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１９２６３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
２１／３０
Ｇ０３Ｆ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を回路が形成される面である処理面を下向きにして水平に保持し、保持した前記基板を鉛直軸まわりに回転する回転機構部と、前記回転機構部に保持される前記基板の前記処理面に一面が０．５ｍｍ～３ｍｍの間隔をあけて対面する位置に固定され、前記処理面との間に流路を形成する固定プレートと、
前記固定プレートの中央部に固定され、内部に中空部を有し、上面に複数の吐出孔から構成される吐出部が形成され、前記中空部でオゾンガスとオゾン水とを混合して気液二相流体を生成する混合器と、を備え、
前記混合器に、前記オゾンガスは２０Ｌ／分以下の流量で供給され、前記オゾン水は２Ｌ／分以上２０Ｌ／分以下の流量で供給され、前記吐出部は、前記基板の中央部に対向する位置に設けられ、前記回転機構部によって前記基板が回転されている間に、前記流路に対して、前記気液二相流体を、スラグ流、または前記流路の高さ一杯に広がった大気泡と液体部とが交互に流れる間欠流、として流す
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項2】
前記固定プレートは、前記一面が平坦であり、前記混合器の上面と前記固定プレートの前記一面とは同じ高さであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記流路に前記気液二相流体を流しているときに、前記基板を加熱するヒータを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記中空部には、前記オゾンガスと前記オゾン水を混合攪拌するエレメントが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項5】
水平に保持した基板の回路が形成される面である処理面を下向きにして保持し、固定された固定プレートの一面と０．５ｍｍ～３ｍｍの間隔をあけて対面させて前記処理面と前記一面との間に流路を形成した状態で、前記基板を鉛直軸まわりに回転する回転工程と、前記回転工程中に、前記基板の中央部に対向する位置から前記流路に対して、オゾンガスを２０Ｌ／分以下の流量で供給しオゾン水を２Ｌ／分以上２０Ｌ／分以下の流量で供給し、前記オゾンガスと前記オゾン水とを混合して気液二相流体を生成し、複数の吐出孔から前記気液二相流体を、スラグ流、または前記流路の高さ一杯に広がった大気泡と液体部とが交互に流れる間欠流、として流す気液二相流体供給工程と
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項6】
前記気液二相流体供給工程中に、前記基板を加熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ウェハなどの基板処理装置及び基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、半導体のウェハプロセスにおいて、デバイス構造を形成するためのエッチング又はイオン注入などのマスクとして感光性樹脂であるレジスト膜が広く使用されている。すなわち、基板の処理面に形成されたレジスト膜をマスクとしてエッチングやイオン注入などを行なった後に、基板の処理面からレジスト膜を除去する。
【0003】
レジスト膜の除去手法としては、硫酸と過酸化水素との混合液（硫酸過水）を使用するものが広く用いられている。また、環境への影響が小さいオゾン（Ｏ３）水を使用する手法が提案されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２０１０／１４０５８１号
【文献】特開２００９－２１８５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
オゾン（Ｏ３）水を使用するレジスト膜の除去手法は、環境への影響が小さいがレジスト膜の除去レートが低く、１枚の基板に対する処理時間が長くなるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記事情を鑑みてなされものであり、レジスト膜の高い除去レートを得ることができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の基板処理装置は、基板を水平に保持し、保持した前記基板を鉛直軸まわりに回転する回転機構部と、前記回転機構部に保持される前記基板の処理面に一面が間隔をあけて対面する位置に固定され、前記処理面との間に流路を形成する固定プレートと、前記基板の中央部に対向する位置に設けられ、前記回転機構部によって前記基板が回転されている間に、前記流路に対して、オゾンガスとオゾン水とを供給し、オゾンガスとオゾン水とを混合した気液二相流体を流す吐出部とを備えるものである。
【0008】
本発明の基板処理方法は、水平に保持した基板の処理面を固定された固定プレートの一面と間隔をあけて対面させて前記処理面と前記一面との間に流路を形成した状態で、前記基板を鉛直軸まわりに回転する回転工程と、前記回転工程中に、前記基板の中央部に対向する位置から前記流路に対して、オゾンガスとオゾン水とを供給し、オゾンガスとオゾン水とを混合した気液二相流体を流す気液二相流体供給工程とを有するものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、基板の処理面を固定プレートの一面と間隔をあけて対面させて、処理面と固定プレートの一面との間に流路を形成し、基板の回転中に流路にオゾンガスとオゾン水とを混合した気液二相流体を流すので、高い除去レートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図2】混合器及び吐出部の構成を示す断面図である。
【図3】吐出孔の配列の一例を示す説明図である。
【図4】流路内における気液二相流体を示す説明図である。
【図5】流路内における気液二相流体の別の例を示す説明図である。
【図6】レジスト膜を除去する手順を示すフローチャートである。
【図7】気液二相流体を用いたレジスト膜の除去速度とオゾン水を用いたレジスト膜の除去速度とを示すグラフである。
【図8】混合器をスタティックミキサーとした例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図１において、基板処理装置１０は、オゾンガスとオゾン水の気液二相流を用いて基板１１に形成されたレジスト膜（図示省略）を除去するものである。基板１１は、例えばシリコンウエハ等の半導体基板である。この例では、各種の半導体素子、回路が形成される基板１１の一方の面が処理対象となる処理面Ｓ１であり、基板処理装置１０は、この処理面Ｓ１に形成されているレジスト膜を除去する。この例の基板処理装置１０は、処理面Ｓ１を下向きにした状態でレジスト膜を除去する処理を行なうが、処理面Ｓ１を上向きにした状態でレジスト膜を除去する処理を行ってもよい。
【0012】
基板処理装置１０は、ハウジング１２、回転機構部１４、ローディング機構１５、吐出部１６、固定プレート１７、供給部１８、ハロゲンランプヒータ１９、排出部２０等を備えている。この基板処理装置１０の各部は、制御部（図示省略）によって統括的に制御される。
【0013】
ハウジング１２は、有底の円筒状であり、上部には円形状に開口した上部開口１２ａが設けられている。ハウジング１２内には、固定プレート１７や後述する回転テーブル２１等が収容されているとともに、基板１１が収容される。上部開口１２ａは、基板１１よりも大きな径で形成されており、この上部開口１２ａを通して、ハウジング１２に対する基板１１の出し入れを行う。また、この例では、後述するように、上部開口１２ａがハウジング１２内に外気を取り込む取込口になっている。
【0014】
回転機構部１４は、水平に保持した基板１１を鉛直軸まわりに回転するものであり、この例では回転テーブル２１、駆動軸２２、電動モータ２３、基板保持部２４等で構成される。回転テーブル２１は、円盤状であり、ハウジング１２内に収容されている。回転テーブル２１は、駆動軸２２の上端部に固定されており、鉛直な回転軸Ｚまわりに回動自在にされており、その上面を水平にした状態で回動する。回転テーブル２１と駆動軸２２とは同軸にされている。駆動軸２２は、ハウジング１２の底面１２ｂをその厚み方向（上下方向）に貫通しており、底面１２ｂの開口部に設けた軸受２５によって回動自在に支持されている。駆動軸２２の下部にプーリー２６が固定されている。このプーリー２６と、電動モータ２３の回転軸に取り付けられたプーリー２３ａとの間にベルト２７が掛けられている。これにより、電動モータ２３が駆動すると、駆動軸２２と回転テーブル２１とが一体に回転する。電動モータ２３の速度を増減することで、回転テーブル２１の回転速度が調節される。
【0015】
回転テーブル２１には、基板１１を保持する基板保持部２４が設けられている。基板保持部２４は、回転テーブル２１の周縁部に周方向に所定の間隔で配列された複数の保持具２４ａからなる。各保持具２４ａは、回転テーブル２１と一体に回転する。なお、図１では、２本の保持具２４ａだけを描いてあるが、実際には例えば６本の保持具２４ａが設けられている。
【0016】
保持具２４ａは、例えばその先端に段差部が形成されており、各保持具２４ａの段差部のそれぞれに基板１１の周縁部が載る。これにより、基板保持部２４によって、基板１１が所定の高さで水平に支持される。基板保持部２４によって支持される基板１１は、回転テーブル２１の上面から上方に離して支持される。また、各保持具２４ａが、それぞれ基板１１の径方向に移動することにより、各保持具２４ａによって基板１１が挟持される。このように基板１１は、基板保持部２４に保持されて回転テーブル２１と同軸に固定され、回転テーブル２１と一体に回転する。上記の基板保持部２４の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、基板１１の処理面Ｓ１側の周縁部に当接して基板１１と回転テーブル２１に間隔を規定する複数のピンと、基板１１を径方向に挟持して固定する複数のピンとで基板保持部２４を構成してもよい。
【0017】
駆動軸２２には、その内部に上下方向に貫通する貫通孔２２ａが形成されている。また、回転テーブル２１の中央部には、貫通孔２２ａと連接した貫通孔２１ａが形成されている。貫通孔２１ａ及び貫通孔２２ａには、筒状の固定軸２８が通されている。この固定軸２８は、ハウジング１２等とともに外部のフレーム等に固定されている。したがって、回転テーブル２１及び駆動軸２２は、固定軸２８のまわりを回転する。
【0018】
固定軸２８の上端には、気液二相流の流体（以下、気液二相流体という）を供給するための混合器２９が固定され、この混合器２９に固定プレート１７が固定されている。混合器２９の上面には、吐出部１６となる複数の吐出孔３０(図２参照)が形成されている。また、混合器２９には、固定軸２８の中空部２８ａに通された供給管３１ａ～３１ｄ（図２参照）からなる供給管部３１を介して供給部１８が接続されている。なお、固定プレート１７を固定軸２８に直接に固定してもよい。
【0019】
吐出部１６を含む混合器２９及び固定プレート１７は、基板保持部２４で保持された基板１１と回転テーブル２１との間に配置されている。後述するように、固定プレート１７は、その上面が基板保持部２４で保持された基板１１の処理面Ｓ１と間隔をあけて対面する位置に固定されている。
【0020】
基板１１の出し入れは、ローディング機構１５により、上述のように上部開口１２ａを通して行われる。ローディング機構１５は、収納カセット（図示省略）から処理対象となる基板１１を取り出して、基板保持部２４が支持する位置まで基板１１を移動する。収納カセットには、基板１１は、処理面Ｓ１が上向きとなる姿勢で収納されている。このため、ローディング機構１５は、収納カセットから基板１１を取り出し後、基板１１の上下を反転して処理面Ｓ１を下向きにする。また、ローディング機構１５は、処理後の基板１１をハウジング１２内から取り出した後、基板１１の上下を反転して処理面Ｓ１を上向きにしてから、基板１１を収納カセットに戻す。
【0021】
ハウジング１２の上方にハロゲンランプヒータ１９が配されている。ハロゲンランプヒータ１９は、下向きに赤外線を放射する姿勢で設けられている。このハロゲンランプヒータ１９は、移動機構３２により、図１に示されるように、上部開口１２ａの上方に配されて基板１１を加熱する加熱位置と、上部開口１２ａから基板１１の出し入れを行うために上部開口１２ａの上方から退避した退避位置との間で水平方向に移動する。加熱位置におけるハロゲンランプヒータ１９は、上部開口１２aの周縁との間に小さな隙間を形成する高さに配置される。なお、図１では、図示の便宜上、加熱位置におけるハロゲンランプヒータ１９と上部開口１２aの周縁との間の隙間を誇張して描いてある。また、この例では、ハロゲンランプヒータ１９を水平方向に移動して加熱位置と退避位置とにしているが、基板１１の出し入れに支障がないように上部開口１２ａから上方に離れた位置を退避位置としてハロゲンランプヒータ１９を移動機構３２によって上下方向に移動するようにしてもよい。
【0022】
基板１１に基板処理装置１０で処理を行う際には、ハロゲンランプヒータ１９は、移動機構３２により加熱位置とされる。加熱位置のハロゲンランプヒータ１９は、それの直下にある基板１１の背面Ｓ２（処理面Ｓ１と反対側の面）に、上部開口１２ａを通して赤外線を照射して基板１１を加熱する。ハロゲンランプヒータ１９は、気液二相流体で基板１１に処理を行うときに点灯されて赤外線を照射する。ハロゲンランプヒータ１９と背面Ｓ２との間に障害物がないため、基板１１を効率的に加熱することができる。基板１１を加熱することで、気液二相流体によるレジスト膜の酸化分解を促進する。
【0023】
なお、この例では、ヒータとしてハロゲンランプヒータ１９を用いているが、他の各種ヒータを用いてもよい。また、ハロゲンランプヒータ１９を上部開口１２ａから上方に十分に離して配置できる場合は、移動機構３２を省略してハロゲンランプヒータ１９の位置を固定してもよい。
【0024】
ハウジング１２内には、ガイド筒３４が設けられている。この例におけるガイド筒３４は、その上部が上方に向って径が漸減するテーパ形状をした筒状である。ガイド筒３４は、例えばハウジング１２に固定されており、その軸心が回転テーブル２１の回転中心と一致するように調整されている。また、ガイド筒３４の下端は、ハウジング１２の底面１２ｂに達している。ガイド筒３４の上部の開口３４ａ内に回転テーブル２１が配されている。開口３４ａの内径は、回転テーブル２１の外径よりも僅かに大きい程度であり、回転テーブル２１とガイド筒３４との間の隙間を小さくしてある。このガイド筒３４は、ハウジング１２との間に排出のルートを形成する。また、このガイド筒３４を設けることによって、回転テーブル２１の回転によるパーティクルの巻き上げを防止して、パーティクルの基板１１への付着を抑制し、また処理液やその気化物が駆動軸２２や軸受２５等の機構部に流れることを防止する。
【0025】
排出部２０は、上述の取込口としての上部開口１２ａ、ハウジング１２の底面１２ｂに形成された排出口３７、吸引機３８等で構成される。吸引機３８としては、例えばポンプが用いられており、配管３９を介して排出口３７に接続されている。排出部２０は、吸引機３８の駆動により、基板１１と固定プレート１７との間及び上部開口１２ａよりも排出口３７の圧力を小さくする圧力差を生じさせる。これにより、基板１１と固定プレート１７との間から流出する各種のガス、処理液やその飛沫、さらには処理によって発生するパーティクル等の異物を効率的に排出口３７に導いてハウジング１２の外部に排出する。吸引機３８には、分離機構が設けられており、排出口３７から吸引した気体と液体とを分離して排出する。
【0026】
また、上記圧力差により、上部開口１２ａからハウジング１２内に外気を取り込むことによって、上部開口１２ａからハウジング１２とガイド筒３４との間を通って排出口３７に向う気流（図１の矢印Ｆ）を形成する。これにより、オゾンガス、処理液や処理液の気化物、パーティクル等の異物が上部開口１２ａを介してハウジング１２の外部に漏れ出ることを防止するとともに、基板１１と固定プレート１７との間から流出する各種のガス、処理液、パーティクル等の異物を効率的に排出口３７に導きハウジング１２の外部に排出する。
【0027】
上から下に向って流れる気流で、基板１１と固定プレート１７との間から流出する気体、液体、パーティクル等を排出口３７に導く観点からは、排出部２０を構成する取込口は、基板保持部２４に保持された基板１１の処理面Ｓ１よりも高い位置に設ければよい。また、基板１１と固定プレート１７との間から流出する気体、液体、パーティクル等を排出口３７に導く観点からは、排出口３７は固定プレート１７の上面よりも低い位置に設ければよい。なお、回転テーブル２１上に流れ落ちたオゾン水を考慮して、回転テーブルの上面よりも低い位置に排出口３７を設けることも好ましい。
【0028】
したがって、例えば、処理中に上部開口１２ａを気密に塞ぐ構成とした場合には、ハウジング１２の側面の基板保持部２４に保持された基板１１の処理面Ｓ１よりも高い位置に、取込口としての１または複数の開口を設ける。また、ハウジング１２を貫通したパイプの一端の開口からハウジング１２内に外気を導入する構成としてもよく、この場合にはパイプの一端の開口を基板保持部２４に保持された基板１１の処理面Ｓ１よりも高い位置とすればよい。また、基板１１と固定プレート１７との間から流出する気体、液体、パーティクル等を排出口３７に導く観点からは、例えばハウジング１２の側面の固定プレート１７（または回転テーブル２１）の上面より低い位置に排出口３７を設けてもよい。
【0029】
基板１１の処理面Ｓ１を上向きの姿勢に保持して処理する場合には、固定プレート１７が基板１１の処理面Ｓ１の上方に配される。この場合には、排出部２０を構成する取込口は、固定プレート１７の下面よりも高い位置に設け、排出口３７は保持された基板１１の処理面Ｓ１よりも低い位置に設ければよい。
【0030】
なお、上部開口１２ａを気密に塞ぐ構成とする場合、上部開口１２ａを赤外線の透過率の高い、例えば石英ガラスで塞ぐことで、ハロゲンランプヒータ１９等を用いてハウジング１２の外側から基板１１を加熱することができる。
【0031】
図２において、混合器２９は、内部に中空部２９ａが形成された例えば円柱形状に形成されている。この混合器２９は、上述のように、上面に吐出部１６を構成する複数の吐出孔３０が形成されている。各吐出孔３０は、混合器２９の上面を厚み方向に貫通した孔として形成されている。混合器２９の上面における各吐出孔３０は、図３に一例を示すように、気液二相流体が基板１１の処理面Ｓ１上を均一に流れるように配置されている。
【0032】
固定プレート１７は、基板１１よりも僅かに小さい径の円盤状であり、保持具２４ａの内周側に配されている。この固定プレート１７の径は、基板１１を保持する基板保持部２４の構成等により適宜変更できるが、基板１１と同程度またはそれ以上とすることが好ましい。固定プレート１７は、その中央部に貫通孔１７ａが形成されている。この貫通孔１７ａに混合器２９が嵌合して固定されることにより、固定プレート１７は、回転テーブル２１と同軸にして、固定軸２８に固定される。また、このように固定プレート１７と混合器２９を固定することで、基板１１の中央部に対向する固定プレート１７の中央部に吐出部１６が配される。また、この例では、混合器２９の上面が固定プレート１７の上面Ｓ３と同じ高さとなるように、混合器２９と固定プレート１７とが固定されている。固定プレート１７の上面Ｓ３は、平坦になっている。
【0033】
鉛直方向において、固定プレート１７は、その上面Ｓ３が各保持具２４ａに保持される基板１１の処理面Ｓ１との間に間隔Ｄをあけて対面する。これにより、上面Ｓ３と処理面Ｓ１との間にオゾンガスとオゾン水との気液二相流体を流す流路４１が形成される。流路４１の高さとなる間隔Ｄは、例えば各保持具２４ａに支持される基板１１の処理面Ｓ１の位置、すなわち保持具２４ａの段差の高さを増減することで調整できる。間隔Ｄは、例えば１ｍｍ程度に設定される。この間隔Ｄは、好ましくは０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲内、より好ましくは１ｍｍ～２ｍｍの範囲内である。間隔Ｄが０．５ｍｍ以上であれば、基板１１と固定プレート１７との接触を容易に回避して処理することができ、３ｍｍ以下であれば、流路４１内において、気液二相流の後述するような所要とする流動様式を容易に得ることが可能である。また、１ｍｍ以上であれば、基板１１と固定プレート１７との接触の危険性を著しく低下させることができ、２ｍｍ以下であれば少ないオゾン水で所要とする流動様式の高速な流れの形成が容易である。
【0034】
混合器２９は、その中空部２９ａの下部に供給管３１ａ～３１ｄの一端がそれぞれ接続されている。供給管３１ａ～３１ｄの他端は、供給部１８に接続されている。供給部１８は、オゾンガス供給部１８ａ、オゾン水供給部１８ｂ、純水供給部１８ｃ、薬液供給部１８ｄを有している。オゾンガス供給部１８ａは、供給管３１ａを介して混合器２９にオゾンガスを供給し、オゾン水供給部１８ｂは、供給管３１ｂを介して混合器２９に純水にオゾンを溶解させたオゾン水を供給する。これらオゾンガスとオゾン水の供給は同時に行なわれる。また、純水供給部１８ｃは、供給管３１ｃを介して混合器２９に純水を供給し、薬液供給部１８ｄは、供給管３１ｄを介して混合器２９に薬液を供給する。薬液としては、処理面Ｓ１のパーティクル等の異物を除去するためのものであり、例えば過酸化水素とアンモニアの混合水溶液であるＳＣ１（Standard Clean 1）が用いられる。
【0035】
オゾン水供給部１８ｂからのオゾン水に添加剤を添加する添加部を設けてもよい。オゾン水に添加する添加剤としては、例えば、ヒドロキシル（ＯＨ）ラジカルの増加に寄与しレジスト膜の除去レートをより高くするアンモニア（ＮＨ４ＯＨ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）及びイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）及びこれらの組み合わせを挙げることができる。
【0036】
混合器２９は、供給されるオゾンガスとオゾン水とを中空部２９ａ内で混合して気液二相流体を生成する。混合器２９で生成される気液二相流体は、各吐出孔３０から流路４１内に吐出される。また、各吐出孔３０は、混合器２９に純水が供給されることによって純水を流路４１内に吐出し、混合器２９に薬液が供給されることによって、薬液を流路４１内に吐出する。吐出部１６から供給される気液二相流体、純水、薬液は、基板１１の周方向に広がりながら外周に向って流れる。
【0037】
基板処理装置１０では、上記のように流路４１に気液二相流体を流して基板１１の処理面Ｓ１の各部をオゾンガスとオゾン水とに交互に曝すことにより、オゾン水だけを用いた場合と比べ、高いレジスト膜の除去レートを得る。このため、流路４１における気液二相流体は、基板１１の処理面Ｓ１上をオゾンガス（気相）とオゾン水（液相）とが交互に流れる間欠流として流される。図４に示すように、基板１１の処理面Ｓ１と固定プレート１７の上面Ｓ３とで形成される流路４１における気液二相流体の流れは、少なくとも流路４１の上部においてオゾンガスの大気泡４６とオゾン水の液体部４７とが交互に流れる。このような気液二相流の流動様式としては、例えばスラグ流が挙げられる。また、気液二相流体の流れは、図５に示すように、流路４１の高さ一杯に広がった大気泡４８と液体部４９とが交互に流れる間欠流であってもよい。上記のような気液二相流とするために、流路４１の高さ（間隔Ｄ）に応じてオゾンガス流量とオゾン水流量の比率及び総流量が調整される。
【0038】
次に上記構成の作用について説明する。なお、以下に説明する手順は一例であり、処理の手順を限定するものではない。吸引機３８は、常時駆動されており、ハウジング１２内の吸引がされた状態になっている。ハロゲンランプヒータ１９が移動機構３２によって退避位置に移動された状態にされる。この後に、図６に示すように、ローディング機構１５によりカセットから処理対象となる基板１１が取り出される（ステップＳＴ１）。基板１１は、カセットに処理面Ｓ１が上向きとなるように収納されているので、ローディング機構１５は、取り出した基板１１を１８０°反転させ、処理面Ｓ１を下向きにする（ステップＳＴ２）。
【0039】
ローディング機構１５によって、反転された基板１１は、上部開口１２ａを通してハウジング１２内の回転テーブル２１上に移動され、その基板１１の周縁が各保持具２４ａの段差に載せられる。基板１１に対するローディング機構１５の保持が解除された後、各保持具２４ａが作動されて、各保持具２４ａによって基板１１が保持された状態になる（ステップＳＴ３）。これにより、基板１１は、処理面Ｓ１を下向きにし、また固定プレート１７の上面Ｓ３と間隔をあけて回転テーブル２１に固定される。
【0040】
基板１１の固定後、ハロゲンランプヒータ１９が移動機構３２によって加熱位置に移動される。この後、電動モータ２３が駆動され、回転テーブル２１が基板１１と一体に回転を開始する（ステップＳＴ４）。
【0041】
回転テーブル２１の回転開始後、オゾンガス供給部１８ａがオゾンガスの供給を開始し、これと同時にオゾン水供給部１８ｂがオゾン水の供給を開始する（ステップＳＴ５）。このときに、オゾン水は、例えばオゾン水供給部１８ｂによって７０℃程度に予備加熱されて供給される。オゾン水中のオゾンの濃度は、例えば１００ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下の範囲内であり、供給量は、例えば２Ｌ（リットル）／分以上２０Ｌ／分以下の範囲内であり、オゾンガスの流量は、例えば２０Ｌ／分以下となるように調整される。なお、上記オゾン水中のオゾン濃度、オゾン水およびオゾンガスの供給量の範囲は一例であり、それら範囲に限定されるものではない。
【0042】
さらに、ハロゲンランプヒータ１９が点灯される（ステップＳＴ６）。このハロゲンランプヒータ１９の点灯により、基板１１が背面Ｓ２側から所定の温度にまで加熱される。このときの基板１１の温度は、例えば３０℃～１００℃の範囲内である。
【0043】
オゾンガス供給部１８ａからのオゾンガスと、オゾン水供給部１８ｂからのオゾン水とは、供給管３１ａ、３１ｂを介して混合器２９に供給される。これにより、供給されるオゾンガスとオゾン水とが、混合器２９の中空部２９ａで混合されて、各吐出孔３０より気液二相流体として、基板１１の処理面Ｓ１と固定プレート１７の上面Ｓ３とが形成する流路４１に供給される。気液二相流体は、流路４１を流れ、基板１１の回転により周方向に広がりながら、基板１１の外周に向って流れる。
【0044】
上記のようにして気液二相流体が流路４１に流れることによって、処理面Ｓ１の全面に気液二相流体が供給され、処理面Ｓ１の各部がオゾンガスとオゾン水とに交互に繰り返し曝される。これにより、レジスト膜が酸化分解されて徐々に除去される。基板１１の表面近傍に乱流が生じるため境界層が薄くなり、オゾンの基板１１への到達量が増加するために除去レートが高くなるものと推測される。また、ハロゲンランプヒータ１９により基板１１が加熱されているため、オゾンによるレジスト膜の酸化分解が促進される。
【0045】
気液二相流体は、基板１１の外周に達すると、圧力差によって排出口３７に導かれ排出される。したがって、気液二相流体のオゾンガス及びオゾン水が上部開口１２ａからハウジング１２の外側に漏れ出ることはない。また、処理面Ｓ１から離れたパーティクル等は、上述の気液二相流体とともに基板１１の外側に運ばれ、上部開口１２ａからの気流によって排出口３７から排出される。
【0046】
気液二相流体の供給開始から所定処理時間が経過すると（ステップＳＴ７で「ＹＥＳ」）、ハロゲンランプヒータ１９が消灯されるとともに（ステップＳＴ８）、オゾンガス及びオゾン水の供給が停止される（ステップＳＴ９）。所定処理時間は、レジスト膜を完全に除去できる時間として予め設定されている。
【0047】
続いて、１回目の純水リンス処理（ステップＳＴ１０）を行う。純水供給部１８ｃから供給管３１ｃを介して混合器２９に純水が供給され、その純水が各吐出孔３０から流路４１に供給される。純水は、基板１１の回転により、処理面Ｓ１上で周方向に広がりながら、基板１１の外周に向って流れる。このようにして、処理面Ｓ１の全面に純水が供給されて洗浄される。所定の時間の経過後に純水の供給が停止される。なお、この１回目の純水リンス処理は省略することもできる。
【0048】
次に、パーティクルの除去のために薬液処理が行われる（ステップＳＴ１１）。薬液処理では、薬液供給部１８ｄからの薬液が供給管３１ｄ、混合器２９、吐出孔３０を介して流路４１に供給される。これにより、処理面Ｓ１に薬液が供給され、その薬液が基板１１の回転により、処理面Ｓ１上で周方向に広がりながら、基板１１の外周に向って流れる。このようにして、処理面Ｓ１の全面に薬液が供給され、処理面Ｓ１上のパーティクルが除去される。薬液は、その種類に応じて加温される。例えば、薬液がＳＣ１である場合には、ＳＣ１を４０℃～８０℃に加温して供給し、３０秒～６０秒の処理時間で薬液の供給を停止する。
【0049】
薬液処理の後に、２回目の純水リンス処理（ステップＳＴ１２）を行う。１回目の純水リンス処理と同様にして、流路４１に純水が供給され、処理面Ｓ１の全面に純水が供給されて洗浄される。所定の時間の経過後に純水の供給が停止される。
【0050】
純水リンス処理の後、回転テーブル２１の回転速度、すなわち基板１１の回転速度が増大されて、基板１１のスピン乾燥が行われる（ステップＳＴ１３）。これにより、基板１１の両面に付着している純水が遠心力で飛ばされ、基板１１が乾燥される。
【0051】
なお、薬液処理、純水リンス処理、及びスピン乾燥で、基板１１や回転テーブル２１から流れ出た薬液及び純水、さらにはハウジング１２の内壁に付着して流れ落ちる薬液及び純水は、排出口３７に吸引されて排出される。また、薬液及び純水の細かな飛沫が発生しても、その飛沫は上部開口１２ａからの気流によって排出口３７に導かれる。このため、薬液及び純水の飛沫が上部開口１２ａから漏れ出ることはない。
【0052】
スピン乾燥が完了すると、電動モータ２３を停止して、回転テーブル２１及び基板１１の回転を停止する（ステップＳＴ１４）。保持具２４ａによる基板１１の保持を解除してから（ステップＳＴ１５）、ローディング機構１５により上部開口１２ａを通して基板取り出す（ステップＳＴ１６）。ローディング機構１５は、基板１１を反転して処理面Ｓ１を上向きにし（ステップＳＴ１７）、基板１１をカセットに収納する（ステップＳＴ１８）。
【0053】
以上のようにして、１枚の基板１１に対する処理が終了し、この後に同様な手順で新たな基板１１に対する処理を行なう。上述のように気液二相流体を用いてレジスト膜を除去しており、その除去レートが高いため、１枚の基板１１が短時間で処理される。
【0054】
上記のように構成された基板処理装置１０でレジスト膜を除去した際の、レジスト膜の除去速度を測定した結果（符号Ｇ１）を図７に示す。また、図７には、オゾン水を用いた際のレジスト膜の除去速度を測定した結果（符号Ｇ２）をあわせて示す。なお、レジスト膜をオゾン水で除去した際の基板処理装置の構成は、基板処理装置１０と同じであり、気液二相流体に代えてオゾン水のみを流路４１に流した。この結果より、気液二相流体を用いてレジスト膜を除去することにより、高い除去レートが得られることがわかる。
【0055】
上記では、内部が中空の混合器を用いてオゾンガスとオゾン水との混合を行なっているが、混合器の構成は、これに限定されるものいではない。例えば、図８に示す混合器５１は、その中空部５１ａに供給管３１ａ、３１ｂを介して供給されるオゾンガスとオゾン水を混合攪拌するエレメント５２、５３が設けられ、スタティックミキサーとして機能する。また、オゾンガスとオゾン水とを固定プレートの中央部から直接に流路に供給し、流路内でオゾンガスとオゾン水と混合してもよい。
【0056】
上記の例では、ハウジング内に１個のガイド筒を設けているが、上部の開口の高さが異なる複数のガイド筒を、回転テーブルの回転中心と各軸心を一致させて設けるとともに、回転テーブルを、各ガイド筒の上部に形成した各開口内で回転可能なように昇降させる構成としてもよい。この構成によれば、一番外側のガイド筒とハウジングとの間、及びガイド筒とガイド筒との間に気流の複数の経路が形成される。これにより、供給するガスや処理液の種類によって、回転テーブルの高さ変えて処理することで、回転テーブルと基板との間から流れ出るガスや処理液を流す経路を変えて、それらを別々にハウジング外に排出することが可能となる。なお、このような構成については、特開２０１２－２０９５５９号公報、特開２００７－１８０２６８号公報に記載されている。
【符号の説明】
【0057】
１０ 基板処理装置
１１ 基板
１２ ハウジング
１４ 回転機構部
１６ 吐出部
１７ 固定プレート
１８ 供給部
２４ 基板保持部
２１ 回転テーブル
１１ 基板
１２ ハウジング
１４ 回転機構部
１６ 吐出部
１７ 固定プレート
１８ 供給部
２４ 基板保持部
２１ 回転テーブル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】