特許 7245059 基板処理装置及び基板処理方法

(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】2023-03-14

(45)【発行日】2023-03-23

(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 20060101AFI20230315BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20230315BHJP

   H01L 21/302 20060101ALI20230315BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20230315BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230315BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 572A

H01L21/302 104H

H01L21/302 201A

H01L21/306 S

H01L21/306 T

H01L21/304 645Z

H01L21/304 651B

H01L21/30 572B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019010344

(22)【出願日】2019-01-24

(65)【公開番号】P2020120010

(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】植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】特表２００４－５３８６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２８７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１８５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０９５５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直軸まわりに回動自在に配され、基板の処理面に対する処理の際に回転される回転テーブルと、
前記回転テーブルに設けられ、前記処理面を下向きにして前記回転テーブルの上面と離した状態で前記基板を水平に保持し、前記回転テーブルと一体に回転する基板保持部と、
前記回転テーブルに保持された前記基板の前記処理面よりも下側に固定されており、前記回転テーブルの中央部に配され、供給される流体を噴出して前記処理面に供給する１または複数のノズルを有する噴出部と、
前記回転テーブルの回転中に、前記噴出部に対して前記流体としてオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と
を備え、
前記オゾンガス供給部から前記噴出部にオゾンガスの供給を行い、オゾンガスで前記処理面を処理するドライモードと、前記ドライモード後に移行し、前記回転テーブルと一体に回転している前記基板の前記処理面を処理液で処理するウエットモードとを有し、
前記ウエットモード下で前記噴出部に前記流体として前記処理液を供給する処理液供給部と、
前記ウエットモードに移行する前に、オゾンガスに代えて前記噴出部に冷却用ガスを供給し、前記回転テーブルと一体に回転する前記基板を冷却する冷却用ガス供給部とを備える
ことを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

前記オゾンガス供給部から前記噴出部にオゾンガスを供給しているときに、前記基板保持部に保持された前記基板を上方から加熱するヒータを備え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】

前記処理液供給部は、前記噴出部に対して、前記処理液としてパーティクルを除去する薬液を供給してから純水を供給す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】

前記噴出部は、噴出する前記流体の広がりまたは噴出量の異なる複数のノズルを有す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】

前記回転テーブルとともに前記基板を収容するハウジングと、
前記回転テーブルの上面よりも低い位置に設けられた排出口を有し、前記噴出部にオゾンガスを供給しているときに、前記回転テーブルに保持された前記基板と前記回転テーブルとの間よりも前記排出口の圧力を小さくする圧力差を生じさせる排出部と
を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項6】

基板の処理面を下向きにするとともに水平にし、鉛直軸まわりに回動自在な回転テーブルの上面から離した状態で前記基板を前記回転テーブルに設けた基板保持部で保持する基板保持工程と、
前記基板と一体に前記回転テーブルを回転させる回転工程と、
前記回転テーブルの中央部から回転中の前記回転テーブルと前記基板との間にオゾンガスを噴出して前記処理面に供給するオゾンガス供給工程と、
前記オゾンガス供給工程の後に移行し、前記回転テーブルの中央部から回転中の前記回転テーブルと前記基板との間に処理液を噴出して前記処理面に供給する処理液供給工程と、
前記オゾンガス供給工程の後で前記処理液供給工程に移行する前に、前記回転テーブルと前記基板との回転を継続するとともに、前記回転テーブルと前記基板との間に冷却用ガスを供給し、前記基板を冷却する冷却工程と
を有することを特徴とする基板処理方法。

【請求項7】

前記オゾンガス供給工程の間に、前記基板を上方から加熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記処理液供給工程は、前記処理液としてパーティクルを除去する薬液を供給してから純水を供給することを特徴とする請求項６または７に記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記処理液供給工程の後に、前記回転テーブルの回転速度を増大して前記回転テーブル及び前記基板を乾燥させる乾燥工程を有することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項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（Ｏ_３）水を使用する手法が提案されている（特許文献１参照）。さらには、オゾンやプラズマによってレジスト膜を除去する手法や、プラズマでレジスト膜の表面の強固な変質層を除去した後、残りのレジスト膜を薬液で除去しその後に純水等で処理面を洗い流す手法が知られている（特許文献２を参照）。オゾンガスやプラズマでレジスト膜を除去する場合には、処理装置内に基板を搬入して、処理面を上向きにして載置された基板に対して、上方よりオゾンガスを吹きつけ、あるいはプラズマを照射してレジスト膜のアッシングを行なった後に、基板を処理装置から薬液処理装置に移送して、薬液処理装置にて薬液による処理と純水による洗浄とを行なっている。

【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（Ｏ_３）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。一方、上記のようなオゾンガスやプラズマによるレジスト膜の除去手法は、パーティクル等の異物が基板の処理面に多く残留し、最終的には薬液や純水での十分な洗浄が必要になるため、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たものであり、パーティクル等の異物の残留を少なくしながら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、鉛直軸まわりに回動自在に配され、基板の処理面に対する処理の際に回転される回転テーブルと、前記回転テーブルに設けられ、前記処理面を下向きにして前記回転テーブルの上面と離した状態で前記基板を水平に保持し、前記回転テーブルと一体に回転する基板保持部と、前記回転テーブルに保持された前記基板の前記処理面よりも下側に固定されており、前記回転テーブルの中央部に配され、供給される流体を噴出して前記処理面に供給する１または複数のノズルを有する噴出部と、前記回転テーブルの回転中に、前記噴出部に対して前記流体としてオゾンガスを供給するオゾンガス供給部とを備えるものである。

【0008】

本発明の基板処理方法は、基板の処理面を下向きにするとともに水平にし、鉛直軸まわりに回動自在な回転テーブルの上面から離した状態で前記基板を前記回転テーブルに設けた基板保持部で保持する基板保持工程と、前記基板と一体に前記回転テーブルを回転させる回転工程と、前記回転テーブルの中央部から回転中の前記回転テーブルと前記基板との間にオゾンガスを噴出して前記処理面に供給するオゾンガス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、回転テーブルと、この回転テーブルと一体に回転中の処理面を下向きにした基板との間に回転テーブルの中央部からオゾンガスを噴出して処理面に供給するようにするので、高い除去レートを得ながらパーティクル等の異物の残留を少なくすることができる。

【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】噴出部の構成を示す断面図である。

【図3】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4】噴出部としてノズルヘッドを４個設けた例を示す説明図である。

【図5】噴出部として噴出方向、噴出量、噴出する流体の広がりが異なる２個のノズルを有する１個のノズルヘッドを設けた例を示す説明図である。

【図6】噴出部として噴出方向、噴出量、噴出する流体の広がりが異なる２個のノズルを有する２個のノズルヘッドを設けた例を示す説明図である。

【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、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。この基板処理装置１０は、オゾンガスを用いてレジスト膜を除去するドライモードと、ドライモード後に処理液を用いて基板１１に残留しているパーティクル等の異物の除去を行うウエットモードとを有している。基板１１は、例えばシリコンウェ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。

【0012】

基板処理装置１０は、ハウジング１２、回転テーブル１４、ローディング機構１５、噴出部１６、供給部１７、ハロゲンランプヒータ１８、排出部１９等を備えており、各部は、制御部（図示省略）によって統括的に制御される。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。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、後述するように、この例では、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。

【0013】

ハウジング１２内には、円盤状の回転テーブル１４が収容されている。また、このハウジング１２には、基板１１が収容される。回転テーブル１４は、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１４は、駆動軸２１の上端部に固定されている。この駆動軸２１は、回転テーブル１４と同軸にされている。駆動軸２１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２２によって回動自在に支持されている。駆動軸２１の下部にプーリー２３が固定されている。このプーリー２３と、電動モータ２４の回転軸に取り付けられたプーリー２５との間にベルト２６が掛けられている。これにより、電動モータ２４が駆動すると、駆動軸２１と回転テーブル１４とが一体に回転する。回転テーブル１４は、ドライモードの開始からウエットモードの終了まで継続的に回転される。電動モータ２４の速度を増減することで、回転テーブル１４の回転速度が調節される。

【0014】

駆動軸２１は、その内部に上下方向に貫通する貫通孔２１ａが形成されている。また、回転テーブル１４の中央部には、貫通孔２１ａと連接した貫通孔１４ａが形成されている。貫通孔１４ａ及び貫通孔２１ａには、筒状の固定軸２８が配されている。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１４及び駆動軸２１は、固定軸２８のまわりを回転する。固定軸２８の中空部２８ａは、供給管３１ａ～３１ｃ（図２参照）からなる供給管部３１が通されている。

【0015】

回転テーブル１４の上面には、基板１１を保持する基板保持部３２が設けられている。基板保持部３２は、回転テーブル１４の周縁部に設けられた複数の保持具３２ａからなる。複数の保持具３２ａは、回転テーブル１４の周方向に所定の間隔で配列されている。各保持具３２ａは、回転テーブル１４と一体に回転する。なお、図１では、２本の保持具３２ａだけを描いてあるが、実際には例えば６本の保持具３２ａが設けられている。

【0016】

保持具３２ａは、例えばその先端に段差部が形成されており、各保持具３２ａ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３２によって、基板１１が回転テーブル１４の上面と所定の間隔をあけて平行すなわち水平に支持される。また、各保持具３２ａが、それぞれ基板１１をその径方向に移動することにより、各保持具３２ａによって基板１１が挟持される。このように基板１１が基板保持部３２に保持され、回転テーブル１４と同軸に固定される。このように固定された基板１１は、回転テーブル１４と一体に回転する。上記の基板保持部３２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１４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３２を構成してもよい。

【0017】

基板１１と回転テーブル１４の上面との間隔は、例えば２５ｍｍ程度に設定される。この間隔は、好ましくは１ｍｍ～５０ｍｍの範囲内、より好ましくは１０ｍｍ～３０ｍｍの範囲内である。間隔が１ｍｍ以上であれば、基板１１と回転テーブル１４との接触を容易に防止できる。また、間隔を１ｍｍあるいは数ｍｍ程度とすることにより、基板１１と回転テーブル１４との間に少ない供給量で高速なオゾンガスのガス流を形成することが可能である。間隔が５０ｍｍ以下であれば基板１１と回転テーブル１４との間を高濃度のオゾンガスで満たすことが容易である。また、１０ｍｍ以上であれば、オゾンガスのガス流の均一化が容易であり、３０ｍｍ以下であれば更に高いオゾンガス濃度の維持が容易である。

【0018】

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３２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。

【0019】

回転テーブル１４の中央部に、供給される流体を噴出する噴出部１６が配されている。噴出部１６に供給される流体としては、レジスト膜を除去するためのオゾンガス、基板１１を冷却するための冷却用ガスとしての酸素ガス、処理面Ｓ１のパーティクル等の異物を除去するための薬液、処理面Ｓ１を洗浄する純水がある。この例では、薬液と純水が処理液である。噴出部１６は、基板保持部３２で保持した基板１１の処理面Ｓ１よりも低い位置に設けられている。供給管部３１は、一端が噴出部１６に接続され、他端が供給部１７に接続されている。供給部１７は、オゾンガス、酸素ガス、薬液及び純水を供給する。これにより、噴出部１６は、オゾンガス、酸素ガス、薬液及び純水を選択的に噴出する。

【0020】

ハウジング１２の上方にハロゲンランプヒータ１８が配されている。ハロゲンランプヒータ１８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１８は、移動機構３４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１８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１８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１８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１８を移動機構３４によって上下方向に移動するようにしてもよい。

【0021】

基板１１に各種の処理を行う際には、ハロゲンランプヒータ１８は、移動機構３４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１８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１８は、オゾンガスで基板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１８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、オゾンによるレジスト膜の酸化分解を促進する。

【0022】

なお、この例では、ヒータとしてハロゲンランプヒータ１８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１８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３４を省略してハロゲンランプヒータ１８の位置を固定してもよい。

【0023】

ハウジング１２内には、ガイド筒３５が設けられている。この例におけるガイド筒３５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３５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１４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３５の下端は、ハウジング１２の底面１２ｂに達している。ガイド筒３５の上部の開口３５ａ内に回転テーブル１４が配されている。開口３５ａの内径は、回転テーブル１４の外径よりも僅かに大きい程度であり、回転テーブル１４とガイド筒３５との間の隙間を小さくしてある。このガイド筒３５は、ハウジング１２との間に排気のルートを形成する。また、このガイド筒３５を設けることによって、回転テーブル１４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２１や軸受２２等の機構部に流れることを防止する。

【0024】

排出部１９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１９は、吸引機３８の駆動により、基板１１と回転テーブル１４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と回転テーブル１４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。

【0025】

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３５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と回転テーブル１４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。

【0026】

上から下に向って流れる気流で、基板１１と回転テーブル１４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１９を構成する取込口は、基板保持部３２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と回転テーブル１４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は回転テーブル１４の上面より低い位置に設ければよい。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３２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てもよい。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３２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。同様に、例えば、ハウジング１２の側面の回転テーブル１４の上面より低い位置に排出口３７を設けてもよい。また、気体と液体とを分離してハウジング１２外に排出する構成としてもよい。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１８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。

【0027】

図２に示すように、この例では、噴出部１６として、固定軸２８の上端に固定され回転テーブル１４の上側に配された２個のノズルヘッド４１が設けられている。各ノズルヘッド４１は、回転テーブル１４の回転軸Ｚを挟むように配置されている。ノズルヘッド４１は、上側を向くように傾斜した側面４１ａを有する円錐台形状であり、その内部には中空部４１ｂが形成されている。また、側面４１ａには、中空部４１ｂに供給される流体を基板１１の処理面Ｓ１に向けて噴出するノズル４３が形成されている。この例では、側面４１ａの回転軸Ｚと逆を向く部分に、各ノズルヘッド４１に１個のノズル４３が形成されている。各ノズル４３は、それぞれ斜め上向きに気体または液体を噴出する。

【0028】

供給部１７は、オゾンガス供給部１７ａ、酸素ガス供給部１７ｂ、薬液供給部１７ｃ、純水供給部１７ｄを有している。オゾンガス供給部１７ａは、ドライモードにおいて供給管３１ａを介して各ノズルヘッド４１の中空部４１ｂにオゾンガスを供給する。オゾンガスは、上述のようにレジスト膜をアッシングして除去するために供給される。酸素ガス供給部１７ｂは、オゾンガスと同じ供給管３１ａを介して各ノズルヘッド４１の中空部４１ｂに酸素ガスを供給する。酸素ガスは、ドライモードでオゾンガスの供給停止後に供給される。この酸素ガスは、加熱されて高温となった基板１１を、続くウエットモードでの処理に適した温度にまで冷却する冷却用ガスとして用いられる。

【0029】

なお、この例では、オゾンガス供給部１７ａと酸素ガス供給部１７ｂとを用いているが、オゾンガス供給部１７ａを酸素ガス供給源から供給される酸素ガスをオゾン化するオゾナイザで構成し、酸素ガス供給部１７ｂを省略してもよい。この場合、オゾナイザをオフとすることでオゾンガス供給部１７ａから冷却用ガスとしての酸素ガスを供給することができる。冷却用ガスは、酸素ガスに限らず、不活性ガス（例えば窒素ガス）等を用いてもよい。酸素ガス以外の冷却用ガスを用いる場合には、オゾンガスを供給する供給管３１ａとは別の供給管を設け、これを用いて冷却用ガスをノズルヘッド４１に供給することが好ましい。

【0030】

薬液供給部１７ｃは、ウエットモードで供給管３１ｂを介して各ノズルヘッド４１の中空部４１ｂに薬液を供給する。薬液としては、処理面Ｓ１のパーティクルを除去するための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。純水供給部１７ｄは、基板１１の処理面Ｓ１を洗浄（純水リンス）するために、供給管３１ｃを介して各ノズルヘッド４１の中空部４１ｂに純水を供給する。この純水の供給は、ウエットモードで薬液の供給停止後に行う。

【0031】

オゾンガスや薬液等の流体を処理面Ｓ１に均一に供給する噴出方向、流体の噴出量及び噴出する流体の広がりとなるように、各ノズルヘッド４１のノズル４３及び各ノズルヘッド４１への供給部１７からの流体の供給量が調整されている。

【0032】

なお、オゾンガス供給部１７ａ、酸素ガス供給部１７ｂ、薬液供給部１７ｃ、純水供給部１７ｄを共通の供給管を介して各ノズルヘッド４１に接続する構成とすることもできる。オゾンガスの供給により供給管に残留している処理液がノズル４３から噴出することを防止し、あるいはその防止のための機構を省略できる点、各ノズルヘッド４１の供給量を独立して調整できる点等から、上記のように別々の供給管を用いることが好ましい。

【0033】

次に上記構成の作用について説明する。なお、以下に説明する処理の手順は一例であり、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１８が移動機構３４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３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）。

【0034】

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１４上に移動され、その基板１１の周縁が各保持具３２ａ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３２ａが作動されて、各保持具３２ａ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、また回転テーブル１４の上面と所定間隔をあけて、さらに処理面Ｓ１を回転テーブル１４の上面と平行な状態にして、回転テーブル１４上に固定される。

【0035】

基板１１の固定後、ハロゲンランプヒータ１８が移動機構３４によって加熱位置に移動される。この後、電動モータ２４が駆動され、回転テーブル１４が基板１１と一体に回転を開始する（ステップＳＴ４）。

【0036】

回転テーブル１４の回転開始後、オゾンガス供給部１７ａがオゾンガスの供給を開始する（ステップＳＴ５）。このときに、オゾンガスの流量は、例えば２Ｌ（リットル）／分～２０Ｌ／分の範囲内となるように調整される。さらに、ハロゲンランプヒータ１８が点灯される（ステップＳＴ６）。このハロゲンランプヒータ１８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１５０℃～４５０℃の範囲内にされる。

【0037】

オゾンガス供給部１７ａからのオゾンガスは、供給管３１ａを介して各ノズルヘッド４１に供給される。これにより、オゾンガスが各ノズルヘッド４１のノズル４３から、それぞれ基板１１の処理面Ｓ１に向けて噴出する。ノズル４３から噴出されたオゾンガスは、
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。これにより、処理面Ｓ１の全面がノズル４３から噴出されたオゾンガスに曝される。処理面Ｓ１のレジスト膜は、このようにしてオゾンガスに曝されると、その部分がオゾンで酸化分解されて徐々に分解されて除去される。また、ハロゲンランプヒータ１８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。気体であるオゾンガスは、オゾン水等の液体と比べて熱伝導率が小さいため、基板１１の温度が低下しづらく、レジスト膜の酸化分解の促進が効果的になされる。

【0038】

オゾンガスがレジスト膜と反応して生成されるガス及び未反応のオゾンを含むガスは、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、オゾンがレジスト膜と反応して生成されるガスや未反応のオゾンガスが上部開口１２ａからハウジング１２の外側に漏れ出ることはない。

【0039】

また、処理面Ｓ１が下向きとなっていることから、処理面Ｓ１で生じたパーティクル等の異物が処理面Ｓ１に残留し難い。処理面Ｓ１から離れたパーティクル等は、回転テーブル１４上に落下し、あるいは上述のガスとともに基板１１の外側に運ばれ、排出口３７から排出される。

【0040】

オゾンガス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１８が消灯されるとともに（ステップＳＴ８）、オゾンガスの供給が停止され、酸素ガス供給部１７ｂからの酸素ガスの供給が開始される（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。上記のように処理面Ｓ１が下向きであってパーティクル等の異物が処理面Ｓ１に留まり難いので、このオゾンガスにより処理が終了した段階において、処理面Ｓ１におけるパーティクル等の異物の残留が少ない。

【0041】

酸素ガス供給部１７ｂからの酸素ガスは、供給管３１ａを介して各ノズルヘッド４１に供給され、各ノズルヘッド４１のノズル４３から噴出する。このように酸素ガスを供給しながら、基板１１と回転テーブル１４との回転を継続することによって、基板１１が次のウエットモードでの処理に適した規定温度にまで効率的に冷却される。また、基板１１と回転テーブル１４との回転中に、それらの間に酸素ガスを供給することにより、ハウジング１２の内壁に付着して剥がれたパーティクル等の異物を基板１１と回転テーブル１４との間に引き込むことが抑制される。この結果、基板１１の冷却時に処理面Ｓ１にパーティクル等の異物が付着することが防止される。

【0042】

基板１１が規定温度（例えば１００℃程度）にまで冷却されると（ステップＳＴ１０で「ＹＥＳ」）、酸素ガスの供給が停止され（ステップＳＴ１１）、ウエットモードに移行する。基板１１の温度は、例えば非接触の温度センサ（図示省略）で計測される。なお、基板１１の温度が規定温度まで冷却されるのに必要な時間が経過した時点で、ウエットモードに移行してもよい。

【0043】

ウエットモードでは、まず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ＳＴ１２）。なお、ウエットモードにおいても、基板１１の回転は継続される。薬液処理では、薬液供給部１７ｃからの薬液が供給管３１ｂを介して各ノズルヘッド４１に供給される。薬液は、その種類に応じて加温される。供給された薬液は、各ノズルヘッド４１のノズル４３から基板１１の処理面Ｓ１に向けて噴出する。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。

【0044】

上述のように処理面Ｓ１におけるパーティクル等の異物の残留が少ないので、薬液の処理時間を短くできる。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、１０秒～６０秒の処理時間で薬液の供給を停止する。

【0045】

薬液処理の後に、純水リンス処理（ステップＳＴ１３）を行う。純水供給部１７ｄから供給管３１ｃを介して各ノズルヘッド４１に純水が供給され、各ノズルヘッド４１のノズル４３から基板１１の処理面Ｓ１に向けて純水が噴出する。これにより、処理面Ｓ１に純水が供給され、その純水は、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。

【0046】

上記薬液処理及び純水リンス処理では、薬液及び純水がノズル４３から直接にあるいは処理面Ｓ１から落ちて回転テーブル１４の上面にも供給され、回転テーブル１４の上面に広がる。このため、基板１１と同様に、回転テーブル１４の上面についても、付着したパーティクル等の異物の除去と純水による洗浄が行われる。また、各保持具３２ａについても、同様に、付着したパーティクル等の異物の除去と純水による洗浄が行われる。回転する基板１１及び回転テーブル１４から飛び散った薬液及び純水がハウジング１２の内壁に衝突する。このため、ハウジング１２の内壁に付着したパーティクル等の異物の除去と純水による洗浄が行われる。このようにして、基板処理装置１０は、ウエットモード下において、基板１１の処理と同時に、ハウジング１２の内部がセルフクリーニングされる。

【0047】

純水リンス処理の後、回転テーブル１４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ＳＴ１４）。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。このときに、回転テーブル１４の上面、各保持具３２ａも同様に乾燥される。

【0048】

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１４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。

【0049】

スピン乾燥が完了すると、電動モータ２４を停止して、回転テーブル１４及び基板１１の回転を停止する（ステップＳＴ１５）。保持具３２ａによる基板１１の保持を解除してから（ステップＳＴ１６）、ローディング機構１５により上部開口１２ａを通して基板１１を取り出す（ステップＳＴ１７）。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ＳＴ１８）、基板１１をカセットに収納する（ステップＳＴ１９）。

【0050】

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。上記のように回転テーブル１４やハウジング１２の内部のセルフクリーニングが完了しているから、新たな基板１１の処理を直ちに行うことができる。

【0051】

上記の基板処理装置１０は、上記のようにオゾンガスによる処理と処理液とによる各処理を同じハウジング１２内で行うため、各々の処理のためのハウジングや装置を設けることは不要であり、またそれら装置間で基板を移送する搬送装置も不要である。

【0052】

上記の例における噴出部は、２個のノズルヘッドで構成されるが、噴出部の構成はそれに限定されず、１個または３個以上であってもよく、ノズルの個数も１または複数としてよい。例えば、図４は、固定軸２８の上端に噴出部１６として４個のノズルヘッド５４を設け、各ノズルヘッド５４にそれぞれ１個のノズル４３を設けている。例えば、各ノズル４３は、流体を噴出する方向が９０°ずつずれている。図５は、噴出部１６として１個のノズルヘッド５５を設け、ノズルヘッド５５に流体の噴出方向、噴出量と噴出する流体の広がりが異なる２個のノズル４３ａ、４３ｂを設けている。相対的に、ノズル４３ａは、噴出量及び噴出する流体の広がりが小さく、ノズル４３ｂは、噴出量及び噴出する流体の広がりが大きくされている。さらに、図６は、噴出部１６としての２個のノズルヘッド５６に２個ずつ計４個のノズル４３ｃ～４３ｆを設け、ノズル４３ｃ～４３ｆの流体の噴出方向、噴出量及び噴出する流体の広がりを互いに異なるものとしたものである。

【0053】

上記では、噴出部は、回転テーブル上に配されているが、基板の処理面よりも下側に配置されていればよく、例えばノズルを形成した面を回転テーブルの上面と同じ高さや低い位置としてもよい。また、オゾンガス等の気体を噴出するノズルと、処理液を噴出するノズルとを別々に設けてもよい。

【0054】

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】

【0055】

１０ 基板処理装置
１１ 基板
１２ ハウジング
１２ａ 上部開口
１４ 回転テーブル
１６ 噴出部
１７ 供給部
１９ 排出部
３２ 基板保持部
４３ ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】