特許 7341850 基板処理方法および基板処理装置

(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】2023-09-01

(45)【発行日】2023-09-11

(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 20060101AFI20230904BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230904BHJP

   G03F 7/42 20060101ALN20230904BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 572B

H01L21/304 645B

G03F7/42

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2019194037

(22)【出願日】2019-10-25

(65)【公開番号】P2021068834

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-06-17

(73)【特許権者】

【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】鰍場 真樹

(72)【発明者】

【氏名】宗徳 皓太

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０７７０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７３８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１１０７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５３３８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０８８７３１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｇ０３Ｆ ７／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面と前記第１の面と反対の第２の面とを有する基板を、前記第２の面が下方を向くように保持する工程と、
前記基板の前記第２の面に空間を介して対向するように、加圧されている処理液を配置する工程と、
前記空間をオゾンガスを含有し加圧された状態とする工程と、
前記基板の前記第２の面と前記空間との界面を加熱する工程と、
前記基板の前記第２の面の少なくとも一部に間隔を空けて対向する対向面を有する圧力保持部を配置する工程と、
を備え、
前記処理液を配置する工程は、前記圧力保持部上に前記処理液を供給する工程を含む、基板処理方法。

【請求項2】

前記空間をオゾンガスを含有し加圧された状態とする工程は、前記処理液に混入されているオゾンガスを前記空間中へ放出する工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記処理液に混入されているオゾンガスの少なくとも一部は、粒径５０ｎｍ以下の気泡として混入されている、請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記基板の前記第２の面と前記空間との界面を加熱する工程は、
前記基板を加熱する工程と、
前記基板の前記第２の面から前記空間へ熱を与える工程と、
を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記基板を加熱する工程は、前記基板を前記第２の面から加熱する工程を含む、請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記基板を加熱する工程は、前記基板を前記第１の面から加熱する工程を含む、請求項４または５に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記基板の前記第２の面と前記空間との界面を加熱する工程は、第１の温度を有する前記処理液に、前記第１の温度よりも高い第２の温度を有する温水を混合する工程を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記処理液の圧力および前記空間の圧力の少なくともいずれかを制御する工程をさらに備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記圧力保持部は、
前記基板の前記第２の面に間隔を空けて対向する主部と、
前記主部の縁に配置され、前記主部から前記基板の前記第２の面へ向かって延び、前記基板の前記第２の面に対向するウイング部と、
を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記ウイング部は、前記基板の前記第２の面にギャップ長ＨＧを空けて対向しており、かつ内周長ＬＩの筒形状を有しており、
前記圧力保持部は、前記基板の前記第２の面と前記主部との間へ前記処理液を供給し断面積ＳＣを有する供給部を含み、
ＳＣ ＞ ＬＩ・ＨＧ
が満たされている、請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記圧力保持部は、前記処理液を受け入れるための複数の導入路を有しており、
前記処理液を配置する工程は、前記圧力保持部の前記複数の導入路へ前記処理液を導入する工程を含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記圧力保持部の前記複数の導入路へ前記処理液を導入する工程は、前記複数の導入路の各々の断面積よりも大きな断面積を有する配管から前記複数の導入路へ前記処理液を分岐させる工程を含む、請求項１１に記載の基板処理方法。

【請求項13】

第１の面と前記第１の面と反対の第２の面とを有する基板を、前記第２の面が下方を向くように保持する工程と、
前記基板の前記第２の面に空間を介して対向するように、加圧されている処理液を配置する工程と、
前記空間をオゾンガスを含有し加圧された状態とする工程と、
前記基板の前記第２の面の少なくとも一部に間隔を空けて対向する対向面を有する圧力保持部を配置する工程と、
前記処理液の圧力および前記空間の圧力の少なくともいずれかを制御する工程と、
を備え、
前記処理液を配置する工程は、前記圧力保持部上に前記処理液を供給する工程を含む、基板処理方法。

【請求項14】

前記圧力保持部は、
前記基板の前記第２の面に間隔を空けて対向する主部と、
前記主部の縁に配置され、前記主部から前記基板の前記第２の面へ向かって延び、前記基板の前記第２の面に対向するウイング部と、
を含む、請求項１３に記載の基板処理方法。

【請求項15】

前記ウイング部は、前記基板の前記第２の面にギャップ長ＨＧを空けて対向しており、かつ内周長ＬＩの筒形状を有しており、
前記圧力保持部は、前記基板の前記第２の面と前記主部との間へ前記処理液を供給し断面積ＳＣを有する供給部を含み、
ＳＣ ＞ ＬＩ・ＨＧ
が満たされている、請求項１４に記載の基板処理方法。

【請求項16】

前記圧力保持部は、前記処理液を受け入れるための複数の導入路を有しており、
前記処理液を配置する工程は、前記圧力保持部の前記複数の導入路へ前記処理液を導入する工程を含む、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項17】

第１の面と前記第１の面と反対の第２の面とを有する基板を処理するための基板処理装置であって、
前記基板を、前記第２の面が下方を向くように保持する基板保持部と、
加圧されている処理液を配置する、前記基板の前記第２の面の少なくとも一部に間隔を空けて対向する対向面を有する圧力保持部と、
前記基板の前記第２の面に空間を介して対向するように、前記圧力保持部上に前記処理液を供給する供給部と、
前記基板の前記第２の面と前記空間との界面を加熱する加熱部と、
を備える、基板処理装置。

【請求項18】

第１の面と前記第１の面と反対の第２の面とを有する基板を処理するための基板処理装置であって、
前記基板を、前記第２の面が下方を向くように保持する基板保持部と、
加圧されている処理液を配置する、前記基板の前記第２の面の少なくとも一部に間隔を空けて対向する対向面を有する圧力保持部と、
前記基板の前記第２の面に空間を介して対向するように、前記圧力保持部上に前記処理液を供給する供給部と、
前記処理液の圧力および前記空間の圧力の少なくともいずれかを制御する圧力制御部と、
を備える、基板処理装置。

【請求項19】

前記圧力保持部は、
前記基板の前記第２の面に間隔を空けて対向する主部と、
前記主部の縁に配置され、前記主部から前記基板の前記第２の面へ向かって延び、前記基板の前記第２の面に対向するウイング部と、
を含む、請求項１７または１８に記載の基板処理装置。

【請求項20】

前記ウイング部は、前記基板の前記第２の面にギャップ長ＨＧを空けて対向しており、かつ内周長ＬＩの筒形状を有しており、
前記圧力保持部は、前記基板の前記第２の面と前記主部との間へ前記処理液を供給し断面積ＳＣを有する供給部を含み、
ＳＣ ＞ ＬＩ・ＨＧ
が満たされている、請求項１９に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理方法および基板処理装置に関し、特に、処理液を用いた基板処理方法と、そのために用いられる基板処理装置とに関するものである。

【背景技術】

【0002】

基板上でレジスト膜を用いた工程が行われた後、多くの場合、基板からこのレジスト膜が除去される。特に、イオン注入工程用の注入マスクとして用いられたレジスト膜は除去されにくいことから、一般に、強い作用を有する洗浄液が用いられる。このような洗浄液としては、硫酸・過酸化水素水・混合液（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：ＳＰＭ）が、従来から広く知られている。しかしながら、環境負荷を考慮しての廃液処理の負担が大きいことなどから、近年、ＳＰＭを用いない基板処理方法が求められている。

【0003】

国際公開第２０１６／０８８７３１号によれば、環境負荷を低減しつつ、基板上のレジスト残渣等を効率的に除去することを意図した技術が開示されている。具体的には、基板に付着したレジスト膜が、平均粒径が１００ｎｍ以下の気体のマイクロ・ナノバブルを含有する処理液によって除去される。より具体的には、例えば、オゾンのマイクロ・ナノバブルを含有する５０℃～８５℃に加熱された純水が基板に対して噴射される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１６／０８８７３１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記技術によれば、マイクロ・ナノバブルが基板と直接接触することによって、基板にダメージが与えられることがある。具体的には、バブルが圧壊する際のキャビテーションダメージが基板に与えられることがある。

【0006】

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、基板へのオゾンの作用を強めつつ、基板へのダメージを抑制することができる基板処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の態様は、基板処理方法であって、第１の面と第１の面と反対の第２の面とを有する基板を、第２の面が下方を向くように保持する工程と、基板の第２の面に空間を介して対向するように、加圧されている処理液を配置する工程と、空間をオゾンガスを含有し加圧された状態とする工程と、基板の第２の面と空間との界面を加熱する工程と、を備える。

【0008】

第２の態様は、第１の態様の基板処理方法であって、空間をオゾンガスを含有し加圧された状態とする工程は、処理液に混入されているオゾンガスを空間中へ放出する工程を含む。

【0009】

第３の態様は、第２の態様の基板処理方法であって、処理液に混入されているオゾンガスの少なくとも一部は、粒径５０ｎｍ以下の気泡として混入されている。

【0010】

第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様の基板処理方法であって、基板の第２の面と空間との界面を加熱する工程は、基板を加熱する工程と、基板の第２の面から空間へ熱を与える工程と、を含む。

【0011】

第５の態様は、第４の態様の基板処理方法であって、基板を加熱する工程は、基板を第２の面から加熱する工程を含む。

【0012】

第６の態様は、第４または第５の態様の基板処理方法であって、基板を加熱する工程は、基板を第１の面から加熱する工程を含む。

【0013】

第７の態様は、第１から第６のいずれかの態様の基板処理方法であって、基板の第２の面と空間との界面を加熱する工程は、第１の温度を有する処理液に、第１の温度よりも高い第２の温度を有する温水を混合する工程を含む。

【0014】

第８の態様は、第１から第７のいずれかの態様の基板処理方法であって、処理液の圧力および空間の圧力の少なくともいずれかを制御する工程をさらに備える。

【0015】

第９の態様は、第１から第８のいずれかの態様の基板処理方法であって、基板の第２の面の少なくとも一部に間隔を空けて対向する対向面を有する圧力保持部を配置する工程をさらに備え、処理液を配置する工程は、圧力保持部上に処理液を供給する工程を含む。

【0016】

第１０の態様は、第９の態様の基板処理方法であって、圧力保持部は、基板の第２の面に間隔を空けて対向する主部と、主部の縁に配置され、主部から基板の第２の面へ向かって延び、基板の第２の面に対向するウイング部と、を含む。

【0017】

第１１の態様は、第１０の態様の基板処理方法であって、ウイング部は、基板の第２の面にギャップ長ＨＧを空けて対向しており、かつ内周長ＬＩの筒形状を有しており、圧力保持部は、基板の第２の面と主部との間へ処理液を供給し断面積ＳＣを有する供給部を含み、ＳＣ＞ＬＩ・ＨＧが満たされている。

【0018】

第１２の態様は、第９から第１１のいずれかの態様の基板処理方法であって、圧力保持部は、処理液を受け入れるための複数の導入路を有しており、処理液を配置する工程は、圧力保持部の複数の導入路へ処理液を導入する工程を含む。

【0019】

第１３の態様は、第１２の態様の基板処理方法であって、圧力保持部の複数の導入路へ処理液を導入する工程は、複数の導入路の各々の断面積よりも大きな断面積を有する配管から複数の導入路へ処理液を分岐させる工程を含む。

【0020】

第１４の態様は、基板処理方法であって、第１の面と第１の面と反対の第２の面とを有する基板を、第２の面が下方を向くように保持する工程と、基板の第２の面に空間を介して対向するように、加圧されている処理液を配置する工程と、空間をオゾンガスを含有し加圧された状態とする工程と、処理液の圧力および空間の圧力の少なくともいずれかを制御する工程と、を備える。

【0021】

第１５の態様は、基板処理装置であって、第１の面と第１の面と反対の第２の面とを有する基板を処理するための基板処理装置であって、基板を、第２の面が下方を向くように保持する基板保持部と、基板の第２の面に空間を介して対向するように、加圧されている処理液を配置する圧力保持部と、基板の第２の面と空間との界面を加熱する加熱部と、を備える。

【0022】

第１６の態様は、基板処理装置であって、第１の面と第１の面と反対の第２の面とを有する基板を処理するための基板処理装置であって、基板を、第２の面が下方を向くように保持する基板保持部と、基板の第２の面に空間を介して対向するように、加圧されている処理液を配置する圧力保持部と、処理液の圧力および空間の圧力の少なくともいずれかを制御する圧力制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0023】

第１の態様によれば、基板の第２の面と処理液との間には、オゾンガスを含有し加圧された空間が介在する。これにより、処理液の蒸気またはミストによって湿潤された状態で高濃度のオゾンを基板の第２の面へ作用させつつ、処理液と直接接することに起因しての基板の第２の面へのダメージが避けられる。基板の第２の面と空間との界面が加熱されることによって、基板の第２の面上でのオゾンの活性が高められる。以上から、基板へのオゾンの作用を強めつつ、基板へのダメージを抑制することができる。

【0024】

第２の態様によれば、処理液に混入されているオゾンガスを空間中へ放出することによって、オゾンガスを含有し加圧された状態を容易に得ることができる。また、空間中のオゾンを、処理液の蒸気またはミストによって十分に湿潤された状態とすることができる。

【0025】

第３の態様によれば、粒径５０ｎｍ以下のオゾン気泡が処理液表面上に密集することによって、処理液表面上に密集する気泡周辺での処理液のオゾン濃度が高められる。また、気泡が圧壊したときのＯＨラジカルの発生が促進される。以上から、基板処理の作用を高めることができる。

【0026】

第４の態様によれば、基板からの熱によって、オゾンをユースポイントで加熱することができる。

【0027】

第５の態様によれば、基板の第１の面および第２の面のうち、処理される面である第２の面を優先的に加熱することができる。

【0028】

第６の態様によれば、基板が第１の面から加熱される。これにより、加熱の悪影響を基板の第２の面上に及びにくくすることができる。

【0029】

第７の態様によれば、処理液を、温水と混合することによって加熱することができる。

【0030】

第８の態様によれば、圧力制御により、基板処理を安定化することができる。

【0031】

第９の態様によれば、圧力保持部により、上記空間が十分に加圧された状態を容易に得ることができる。

【0032】

第１０の態様によれば、ウイング部により、圧力保持部内の圧力を高めやすくすることができる。

【0033】

第１１の態様によれば、ＳＣ＞ＬＩ・ＨＧが満たされている。これにより、圧力保持部内の圧力が、より高めやすくなる。

【0034】

第１２の態様によれば、処理液が圧力保持部の複数の導入路へ導入される。これにより、新鮮な処理液が導入される位置のむらが抑えられる。よって、処理液の失活に起因しての処理むらを抑えることができる。

【0035】

第１３の態様によれば、圧力保持部の複数の導入路の各々の断面積よりも大きな断面積を有する配管から複数の導入路へ処理液が分岐される。これにより、導入路内の処理液の圧力を維持しやすくすることができる。

【0036】

第１４の態様によれば、圧力制御により、基板処理を安定的に行うことができる。

【0037】

第１５の態様によれば、基板の第２の面と処理液との間に、オゾンガスを含有し加圧された空間を介在させることができる。これにより、処理液の蒸気またはミストによって湿潤された状態で高濃度のオゾンを基板の第２の面へ作用させつつ、処理液と直接接することに起因しての基板の第２の面へのダメージが避けられる。基板の第２の面と空間との界面が加熱されることによって、基板の第２の面上でのオゾンの活性が高められる。以上から、基板へのオゾンの作用を強めつつ、基板へのダメージを抑制することができる。

【0038】

第１６の態様によれば、基板の第２の面と処理液との間に、オゾンガスを含有し加圧された空間を介在させることができる。これにより、処理液の蒸気またはミストによって湿潤された状態で高濃度のオゾンを基板の第２の面へ作用させつつ、処理液と直接接することに起因しての基板の第２の面へのダメージが避けられる。さらに、圧力制御により、基板処理を安定化することができる。以上から、基板へのオゾンの作用を安定的に強めつつ、基板へのダメージを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の実施の形態１における基板処理システムの構成の例を概略的に示す平面図である。

【図2】図１の基板処理システムに含まれる制御部の構成を概略的に示すブロック図である。

【図3】本発明の実施の形態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4】本発明の実施の形態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5】本発明の実施の形態２における基板処理装置の構成を概略的に示す側面図である。

【図6】図５の一部断面図である。

【図7】本発明の実施の形態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。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

【0041】

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態１における基板処理システム１００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１００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９０と、少なくとも１つの処理ユニットＤＰ（図１においては４つの処理ユニット）とを含む。複数の処理ユニットＤＰは、基板ＷＦを処理するためのものであり、そのうちの少なくとも１つが、基板処理装置１０１（後述する実施の形態２および３のそれぞれにおいては基板処理装置１０２および基板処理装置１０３）に対応する。基板処理装置１０１は、基板ＷＦに付着した有機物を除去する処理に用いることができる枚葉式の装置である。この有機物は、典型的には、使用済のレジスト膜である。このレジスト膜は、例えば、イオン注入工程用の注入マスクとして用いられたものである。

【0042】

制御部９０は、基板処理システム１００に備えられた各部の動作を制御することができ、特に基板処理装置１０１（後述する実施の形態２および３のそれぞれにおいては基板処理装置１０２および基板処理装置１０３）に備えられた各部の動作を制御することができる。キャリアＣの各々は、基板ＷＦを収容する収容器である。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ＷＦを搬送することができる。基板載置部ＰＳは、基板を一時的に保持することができる。また基板載置部ＰＳは、基板ＷＦの面を反転させることができる。センターロボットＣＲは、基板載置部ＰＳおよび少なくとも１つの処理ユニットＤＰのいずれかひとつから他のひとつへと基板ＷＦを搬送することができる。以上の構成により、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、処理ユニットＤＰの各々とロードポートＬＰとの間で基板ＷＦを搬送する搬送機構として機能する。

【0043】

未処理の基板ＷＦ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、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はこの未処理の基板ＷＦを処理ユニットＤＰに搬入する。処理ユニットＤＰは基板ＷＦに対して処理を行う。処理済みの基板ＷＦはセンターロボットＣＲによって処理ユニットＤＰから取り出され、必要に応じて他の処理ユニットＤＰ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ＷＦをキャリアＣに搬入する。以上により、基板ＷＦに対する処理が行われる。

【0044】

図２は、制御部９０（図１）の構成を概略的に示すブロック図である。制御部９０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９０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)９１、ＲＯＭ(Read Only Memory)９２、ＲＡＭ(Random Access Memory)９３、記憶装置９４、入力部９６、表示部９７および通信部９８と、これらを相互接続するバスライン９５とを有している。

【0045】

ＲＯＭ９２は基本プログラムを格納している。ＲＡＭ９３は、ＣＰＵ９１が所定の処理を行う際の作業領域として供される。記憶装置９４は、フラッシュメモリまたはハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって構成されている。入力部９６は、各種スイッチまたはタッチパネル等により構成されており、オペレータから処理レシピ等の入力設定指示を受ける。表示部９７は、例えば液晶表示装置およびランプ等により構成されており、ＣＰＵ９１による制御の下、各種の情報を表示する。通信部９８は、ＬＡＮ(Local Area Network)等を介してのデータ通信機能を有している。記憶装置９４には、基板処理システム（図１）を構成する各装置の制御についての複数のモードが予め設定されている。ＣＰＵ９１が処理プログラム９４Ｐを実行することによって、上記複数のモードのうちの１つのモードが選択され、該モードによって各装置が制御される。また、処理プログラム９４Ｐ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９０に処理プログラム９４Ｐをインストールすることができる。また制御部９０が実行する機能の一部または全部は、必ずしもソフトウェアによって実現される必要は無く、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。

【0046】

図３は、本実施の形態１における基板処理装置１０１の構成を概略的に示す断面図である。図中、説明の便宜上、基板処理装置１０１によって処理されることになる基板ＷＦも図示されている。基板処理装置１０１は、裏面Ｓ１（第１の面）と処理面Ｓ２（第１の面と反対の第２の面）とを有する基板ＷＦを処理するためのものである。基板処理装置１０１は、真空チャック１１（基板保持部）と、圧力カップ３１（本実施の形態における圧力保持部）と、加熱部８０と、圧力制御部５０と、処理液源４０と、処理液バルブ４４と、オゾンガス源４７と、オゾンガスバルブ４８とを有している。

【0047】

真空チャック１１は基板ＷＦを、処理面Ｓ２が下方を向くように保持する。具体的には、真空チャック１１の排気路１２によって、基板ＷＦの裏面Ｓ１が吸着される。排気路１２は真空ポンプ１３によって排気される。変形例として、真空チャックに代わってメカニカルチャックが用いられてもよい。

【0048】

処理液源４０は圧力カップ３１へ、加圧状態で処理液ＬＱを供給する。処理液源４０は、純水源４１と、オゾン気泡混合器４２とを有している。オゾン気泡混合器４２は、純水源４１から供給された純水（典型的には、脱イオン水）にオゾン気泡を混合する。これにより処理液にオゾンガスが混入される。処理液に混入されるオゾンガスの少なくとも一部は、粒径５０ｎｍ以下の気泡、すなわちナノバブル、として混入されることが好ましい。処理液バルブ４４は、処理液源４０から圧力カップ３１への処理液の供給量を調整するためのものであり、例えば、開閉バルブ、流量制御バルブ、または圧力制御バルブである。

【0049】

圧力カップ３１は、基板ＷＦの処理面Ｓ２に間隔を空けて対向する対向面ＳＳを有している。圧力カップ３１と真空チャック１１とが封止材５９（例えばＯリング）を介して互いに押し付け合うことによって、圧力カップ３１の内部が、加圧可能な程度に封止される。処理液ＬＱが供給された圧力カップ３１は、基板ＷＦの処理面Ｓ２に空間ＧＰを介して対向するように処理液ＬＱを配置する。処理液ＬＱは、加圧された状態とされる。

【0050】

加熱部８０は、直接的または間接的に、基板ＷＦの処理面Ｓ２と空間ＧＰとの界面を加熱する。また加熱部８０は、圧力カップ３１内で処理液ＬＱを加熱してよい。加熱部８０は、伝導ヒータ８１Ｃと、伝導ヒータ８２Ｃとを有している。伝導ヒータ８１Ｃおよび伝導ヒータ８２Ｃのそれぞれは、基板ＷＦの裏面Ｓ１および処理面Ｓ２に面している。伝導ヒータ８１Ｃは、真空チャック１１に取り付けられていてよく、基板ＷＦの裏面Ｓ１を加熱する。伝導ヒータ８２Ｃは、圧力カップ３１に取り付けられていてよく、基板ＷＦの処理面Ｓ２を加熱する。なお、伝導ヒータ８１Ｃおよび伝導ヒータ８２Ｃのいずれかが省略されてもよい。また伝導ヒータに代わってランプヒータが用いられてもよい。適切な波長の光を発するランプヒータを用いることによって、基板ＷＦを効率的に加熱することができる。

【0051】

圧力制御部５０は、圧力カップ３１内における処理液ＬＱの圧力および空間ＧＰの圧力の少なくともいずれかを制御する。処理液ＬＱの圧力および空間ＧＰの圧力はおおよそ同じであり、よって、圧力制御部５０は、実質的に、処理液ＬＱおよび空間ＧＰの圧力、言い換えれば圧力カップ３１内の圧力、を制御する。この制御を可能とするため、圧力制御部５０は、液逆止弁５１Ｌと、液バルブ５２Ｌと、ガス逆止弁５１Ｇと、ガスバルブ５２Ｇとを有している。液逆止弁５１Ｌの作動圧力を所望のものに選択しておくことによって、圧力カップ３１内の処理液ＬＱの圧力を当該差動圧力以下とする制御を容易に行うことができる。またガス逆止弁５１Ｇの作動圧力を所望のものに選択しておくことによって、圧力カップ３１内の空間ＧＰの圧力を当該差動圧力以下とする制御を容易に行うことができる。また液バルブ５２Ｌおよびガスバルブ５２Ｇの一方を選択的に開状態とすることによって、圧力カップ３１から液およびガスのいずれを排出することによって圧力を制御するかを選択することができる。好ましくは、圧力カップ３１内の圧力を検出する圧力計５５が設けられ、その値を参照して精密な圧力制御が行われてよい。

【0052】

なお、封止材５９と、真空チャック１１および圧力カップ３１の少なくともいずれかとの間からのガスのリーク量を調整することによって、空間ＧＰの圧力が制御されてもよい。この場合、例えば、真空チャック１１と圧力カップ３１とが互いに押し付け合う力を調整することによって、空間ＧＰの圧力が制御され得る。このような調整が行われない場合、封止材５９は真空チャック１１と圧力カップ３１との間を実質的に完全に封止してよい。

【0053】

液位計６０は、圧力カップ３１内の処理液ＬＱの液位を検出する。検出された液位に基づいて、処理液ＬＱの供給および排出の少なくともいずれかを調整することによって、処理液ＬＱの液位を所望の高さに保持することができる。例えば、処理液バルブ４４の開度を大きくすることは液位の増大につながり、液バルブ５２Ｌの開度を大きくすることは液位の減少につながる。なお、液逆止弁５１Ｌによる処理系ＬＱの排出がおおよそ常時可能とされる場合、圧力カップ３１内において液逆止弁５１Ｌへつながる排出口の高さによって、液位を維持することができる。その場合、液位計６０が省略されても、液位を安定的に制御することができる。

【0054】

オゾンガス源４７は、圧力カップ３１内へオゾンガスを供給する。オゾンガスバルブ４８は、オゾンガス源４７から圧力カップ３１へのオゾンガスの供給量を調整するためのものであり、例えば、開閉バルブ、流量制御バルブ、または圧力制御バルブである。

【0055】

空間ＧＰには、処理液ＬＱから脱気したオゾンガスと、オゾンガス源４７から供給されたオゾンガスとが充満する。なおオゾンガス源４７は省略されていてもよく、その場合、空間ＧＰ中のオゾンガスは処理液ＬＱからの脱気によってのみ供給される。

【0056】

次に、本実施の形態１における基板処理方法について、以下に説明する。

【0057】

ステップＳ１０（図４）にて、インデクサロボットＩＲおよびセンターロボットＣＲ（図１）が、基板ＷＦをロードポートＬＰから基板処理装置１０１へ搬送する。基板ＷＦは、基板載置部ＰＳ（図１）を通過する際に反転される。

【0058】

ステップＳ２０（図４）にて、真空チャック１１（図３）が基板ＷＦを保持する。具体的には、真空ポンプ１３による排気によって真空チャック１１が基板ＷＦの裏面Ｓ１を吸着する。前述したように基板載置部ＰＳ（図１）によって基板ＷＦが反転されていることから、基板ＷＦは、処理面Ｓ２が下を向くように保持される。次に、封止材５９を介して真空チャック１１と圧力カップ３１とが組み合わされる。

【0059】

ステップＳ３０（図４）にて、図３に示されているように、基板ＷＦの処理面Ｓ２に空間ＧＰを介して対向するように、加圧されている処理液ＬＱが配置される。具体的には、処理液源４０から圧力カップ３１内へ処理液ＬＱが供給される。言い換えれば、圧力カップ３１の底面上に処理液ＬＱが供給される。処理液ＬＱが加圧状態で供給されることによって、圧力カップ３１内に、加圧されている処理液ＬＱが配置される。加圧されている状態は、処理液源４０およびオゾンガス源４７の少なくともいずれかからの加圧によって実現されてよい。処理液ＬＱの液位が処理面Ｓ２に達しないように調整されることによって空間ＧＰが維持される。液位の調整は液位計６０を参照して行われてよい。液位が過度に高くなった場合、処理液ＬＱを液逆止弁５１Ｌから排出することによって液位を適正化することができる。

【0060】

圧力カップ３１に供給されることになる処理液ＬＱは、処理液源４０において、オゾン気泡混合器４２が純水中にオゾン気泡を混合することによって生成される。なお、処理液ＬＱは、純水およびオゾンガス以外の成分を含んでいてもよく、例えば、処理液ＬＱ中にアンモニアおよび過酸化水素の少なくともいずれかが溶解されてもよい。

【0061】

ステップＳ４０（図４）にて、空間ＧＰが、オゾンガスを含有し、かつ加圧された状態とされる。具体的には、処理液ＬＱに混入されているオゾンガスが空間ＧＰ中へ放出されることによって、空間ＧＰにオゾンガスが含有させられる。さらに、オゾンガス源４７から供給されたオゾンガスによって空間ＧＰにオゾンガスが含有させられてもよい。

【0062】

処理液ＬＱの圧力および空間ＧＰの圧力の少なくともいずれかは、圧力制御部５０によって制御される。前述したように、処理液ＬＱの圧力および空間ＧＰの圧力はおおよそ同じであり、よって、圧力制御部５０は、実質的に、処理液ＬＱおよび空間ＧＰの圧力、言い換えれば圧力カップ３１内の圧力、を制御する。また圧力カップ３１内の処理液ＬＱの液位が、液位計６０を参照して制御される。これにより処理液ＬＱと処理面Ｓ２との間に空間ＧＰが維持される。

【0063】

ステップＳ５０（図４）にて、加熱部８０によって、基板ＷＦの処理面Ｓ２と空間ＧＰとの界面が加熱される。これにより処理面Ｓ２での化学反応が促進される。加熱が開始されるタイミングは、特に限定されない。このステップにおいて、基板ＷＦが加熱され、その結果として高温となった基板ＷＦの処理面Ｓ２から空間ＧＰへ熱が与えられてよい。基板ＷＦが加熱される際、伝導ヒータ８２Ｃによって基板ＷＦが処理面Ｓ２から加熱されてよく、それに代わって、あるいはそれと共に、伝導ヒータ８１Ｃによって基板ＷＦが裏面Ｓ１から加熱されてよい。また、前述したように、伝導ヒータに代わってランプヒータが用いられてもよい。また加熱部８０によって圧力カップ３１内で処理液ＬＱが加熱されてよい。

【0064】

上記のステップＳ１０～Ｓ５０の結果、基板ＷＦの処理面Ｓ２と処理液ＬＱとの間には、オゾンガスを含有し加圧された空間ＧＰが介在する。空間ＧＰは、処理液ＬＱの蒸気またはミストによって湿潤された高濃度のオゾンを含有する。このオゾンは、処理面Ｓ２と空間ＧＰとの間の加熱された界面において、高い活性で処理面Ｓ２に作用する。これにより基板ＷＦへの処理が行われる。具体的には、基板ＷＦの洗浄、例えばレジスト除去、が行われる。

【0065】

上記処理の後、基板ＷＦのリンス工程が行われる。リンス工程は、基板処理装置１０１がリンス機能も有している場合、基板処理装置１０１によって行われてよく、あるいは他の処理ユニットＤＰ（図１）によって行われてもよい。続いて、インデクサロボットＩＲおよびセンターロボットＣＲ（図１）が、リンスされた基板ＷＦを処理ユニットＤＰからロードポートＬＰへ搬送する。

【0066】

以上により、基板ＷＦへの処理が完了する。

【0067】

本実施の形態によれば、基板ＷＦの処理面Ｓ２と処理液ＬＱとの間には、オゾンガスを含有し加圧された空間ＧＰが介在する。これにより、処理液ＬＱの蒸気またはミストによって湿潤された状態で高濃度のオゾンを基板ＷＦの処理面Ｓ２へ作用させつつ、処理液ＬＱと直接接することに起因しての基板ＷＦの処理面Ｓ２へのダメージが避けられる。特に、ナノバブルが用いられる場合、その圧壊時のキャビテーションダメージが基板ＷＦに及ぶことが防止される。基板ＷＦの処理面Ｓ２と空間ＧＰとの界面が加熱されることによって、基板ＷＦの処理面Ｓ２上でのオゾンの活性が高められる。以上から、基板ＷＦへのオゾンの作用を強めつつ、基板ＷＦへのダメージを抑制することができる。

【0068】

さらに、オゾン気泡混合器４２によって処理液ＬＱに混入されているオゾンガスを空間ＧＰ中へ放出することによって、オゾンガスを含有し加圧された状態を容易に得ることができ、そして圧力制御により、基板処理を安定化することができる。また、空間ＧＰ中のオゾンを、処理液ＬＱの蒸気またはミストによって十分に湿潤された状態とすることができる。

【0069】

粒径５０ｎｍ以下のオゾン気泡が処理液ＬＱ（図３）の表面上に密集することによって、処理液ＬＱの表面上に密集する気泡周辺での処理液ＬＱのオゾン濃度が高められる。また、気泡が圧壊したときのＯＨラジカルの発生が促進される。以上から、基板処理の作用を高めることができる。なお、ナノバブルは液中で安定的に分散されやすいが、加熱部８０によって加熱されることによって、処理液ＬＱの表面上への上昇が促進される。

【0070】

基板ＷＦからの熱によって、オゾンをユースポイントで加熱することができる。伝導ヒータ８２Ｃによって、基板ＷＦの裏面Ｓ１および処理面Ｓ２のうち、処理される面である処理面Ｓ２を優先的に加熱することができる。伝導ヒータ８１Ｃによって、基板ＷＦが裏面Ｓ１から加熱される。これにより、加熱の悪影響を基板ＷＦの処理面Ｓ２上に及びにくくすることができる。

【0071】

＜実施の形態２＞
図５は、本実施の形態２における基板処理装置１０２の構成を概略的に示す側面図である。図６は、図５の一部断面図である。図中、説明の便宜上、基板処理装置１０２によって処理されることになる基板ＷＦも図示されている。

【0072】

基板処理装置１０２は、回転軸１４と、回転モータ１５とを有している。回転軸１４は真空チャック１１を支持している。回転モータ１５が回転軸１４を矢印ＲＣに示すように回転させることによって真空チャック１１が回転する。これにより、真空チャック１１に保持された基板ＷＦが回転する。

【0073】

基板処理装置１０２はさらに、圧力ノズル３２（本実施の形態における圧力保持部）と、アーム６１と、軸６２と、角度調整器６３と、高さ調整器６４とを有している。圧力ノズル３２は、アーム６１の一方端に支持されている。アーム６１の他方端は軸６２に支持されている。軸６２は、高さ方向に沿って延在している。軸６２は回転することができ、その回転角度は、矢印ＲＮ（図５）に示すように、アクチュエータである角度調整器６３によって調整される。これにより、軸６２からアーム６１が延びる方向が調整される。これにより、矢印ＳＮ（図５）に示すように、圧力ノズル３２の位置が基板ＷＦの処理面Ｓ２上でスキャンされる。当該スキャンと、基板ＷＦの上述した回転とが組み合わさることによって、処理面Ｓ２の広範囲にわたって処理を行うことができる。軸６２は高さ方向において変位することができ、その高さ位置は、アクチュエータである高さ調整器６４によって調整される。これにより、矢印ＨＮ（図５）に示すようにアーム６１の高さが調整される。これにより、圧力ノズル３２と基板ＷＦの処理面Ｓ２との間のギャップ長ＨＧ（図６）が調整される。これにより圧力ノズル３２内の処理液ＬＱの圧力を調整することができるので、高さ調整器６４は、一種の圧力制御部である。

【0074】

圧力ノズル３２は、ウイング部３２Ａと、主部３２Ｂと、供給部３２Ｃとを有している。主部３２Ｂは、基板ＷＦの処理面Ｓ２の一部に間隔を空けて対向する対向面ＳＳを有している。ウイング部３２Ａは、主部３２Ｂの縁に配置され、主部３２Ｂから基板ＷＦの処理面Ｓ２へ向かって延びており、基板ＷＦの処理面Ｓ２に対向している。ウイング部３２Ａの内側は、処理面Ｓ２に平行な面において内周長ＬＩを有する筒形状を有している。ウイング部３２Ａの内面は直径Ｄ２の円筒形状を有していてよく、その場合、内周長ＬＩ＝π・Ｄ２が満たされる。供給部３１Ｃは、基板ＷＦの処理面Ｓ２と主部３２Ｂとの間へ処理液ＬＱを供給する。具体的には、供給部３２Ｃは主部３２Ｂの対向面ＳＳ上へ処理液ＬＱを供給する。供給部３２Ｃは、処理液ＬＱの流れに垂直な面において断面積ＳＣを有している。供給部３２Ｃの内部は直径Ｄ１の円筒形状を有していてよく、その場合、断面積ＳＣ＝（Ｄ１／２）^２・πが満たされる。

【0075】

加熱部８０は、本実施の形態においては、伝導ヒータ８２Ｃ（図３：実施の形態１）に代わって、ランプヒータ８２Ｌを有している。ランプヒータ８２Ｌからの光のエネルギーを吸収することによって、基板ＷＦの処理面Ｓ２が加熱される。ランプヒータ８２Ｌは発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を有することが好ましい。光の波長は、基板ＷＦによって吸収されやすいものであることが好ましく、基板ＷＦがシリコン基板の場合、波長４５０ｎｍ程度および５５０ｎｍ程度にピーク強度を有する光が好ましい。ランプヒータ８２Ｌは、圧力ノズル３２の外側の主部３２Ｂの下面上に取り付けられていてよい。これにより、圧力ノズル３２のスキャン（図５：矢印ＳＮ）に同期してランプヒータ８２Ｌをスキャンさせることができる。この場合、加熱のための光が基板ＷＦに主部３２Ｂを介して達するので、主部３２Ｂは光を透過する材料からなる必要があり、例えば、石英ガラスのような透明材料からなる。なお、伝導ヒータ８１Ｃおよびランプヒータ８２Ｌのいずれかが省略されてもよい。また各ヒータは伝導ヒータおよびランプヒータのいずれであってもよい。

【0076】

基板処理装置１０２を用いた基板処理方法において、加圧されている処理液ＬＱが圧力ノズル３２へ供給される際、圧力ノズル３２のウイング部３２Ａ（図６）は、基板ＷＦの処理面Ｓ２に、ゼロよりも大きなギャップ長ＨＧを空けて対向させられる。ギャップ長ＨＧ（図６）がゼロよりも大きいことから、空間ＧＰ（図６）中のガスは、矢印ＥＶに示すように基板ＷＦの処理面Ｓ２上において圧力ノズル３２の外部へと漏れ出す。圧力ノズル３２内の圧力を十分に高めるためには、ギャップ長ＨＧと、ウイング部３２Ａの内周長ＬＩと、供給部３１Ｃの断面積ＳＣとの間で、ＳＣ＞ＬＩ・ＨＧが満たされていることが好ましい。

【0077】

なお本実施の形態においては、圧力カップ３３から矢印ＥＶに示すようにガスを排出することができるので、ガス逆止弁５１Ｇおよびガスバルブ５２Ｇ（図３：実施の形態１）が省略されていても、圧力カップ３３内のガスの排出を制御することができる。変形例として、ガス逆止弁５１Ｇおよびガスバルブ５２Ｇが本実施の形態に適用されてもよい。

【0078】

処理液ＬＱの圧力および空間ＧＰの圧力の少なくともいずれかは、圧力制御部５０によって制御される。前述したように、処理液ＬＱの圧力および空間ＧＰの圧力はおおよそ同じであり、よって、圧力制御部５０は、実質的に、処理液ＬＱおよび空間ＧＰの圧力、言い換えれば圧力ノズル３２内の圧力、を制御する。本実施の形態においては、実施の形態１において説明した方法だけでなく、高さ調整器６４によってギャップ長ＨＧを調整する方法によっても圧力を制御することができる。

【0079】

また実施の形態１と同様、圧力ノズル３２内の処理液ＬＱの液位が制御される。これにより処理液ＬＱと処理面Ｓ２との間に空間ＧＰが維持される。

【0080】

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

【0081】

＜実施の形態３＞
図７は、本実施の形態３における基板処理装置１０３の構成を概略的に示す断面図である。図中、説明の便宜上、基板処理装置１０３によって処理されることになる基板ＷＦも図示されている。以下、主に基板処理装置１０１（図３：実施の形態１）との相違について説明する。

【0082】

圧力カップ３３（本実施の形態における圧力保持部）は、温水を通すために温水経路３３ｈを有している。また圧力カップ３３は、処理液源４０から処理液を受け入れるための複数の導入路３３ｏを有している。導入路３３ｏは、処理面Ｓ２に対向する対向面ＳＳに達する少なくとも１つの導入路３３ｏ１を含んでよく、好ましくは、図示されているように複数の導入路３３ｏ１を含む。また導入路３３ｏは、圧力カップ３３内で温水経路３３ｈに合流する導入路３３ｏ２を含んでよい。本実施の形態においては、空間ＧＰを介して対向するように処理液ＬＱを配置するために、処理液源４０からの処理液が複数の導入路３３ｏへ導入される。この構成によって、新鮮な処理液が導入される位置のむらが抑えられる。よって、処理液の失活に起因しての処理むらを抑えることができる。

【0083】

処理液源４０からの処理液を圧力カップ３３の複数の導入路３３ｏへ導入する際、処理液は配管４５から複数の導入路３３ｏへ分岐させられる。ここで、配管４５の断面積Ｃ８は、複数の導入路３３ｏの各々の断面積Ｃ９よりも大きいことが好ましい。この構成によって、処理液の圧力を、温水と混合される直前まで、より高く維持しやすくなる。なお、ここでいう断面積は、配管４５または導入路３３ｏの延在方向に垂直な面における面積である。

【0084】

配管４５と、複数の導入路３３ｏのそれぞれとの間には、バルブ４６が挿入されていることが好ましい。個々のバルブ４６の開度を制御することによって、基板ＷＦの処理面Ｓ２における処理むらを低減することができる。

【0085】

例えば、圧力カップ３３は、円形の外縁を有する対向面ＳＳを有しており、その中心に温水経路３３ｈの出口が配置され、径方向（図中、横方向）に沿って複数の導入路３３ｏ１の出口が配列される。この構成により、径方向における処理むらを抑えることができる。また、上述したようにバルブ４６の開度が制御が制御される場合、径方向における処理むらをさらに抑えることができる。なお変形例として、導入路３３ｏ１が省略されて導入路３３ｏ２のみが設けられてもよく、これにより構成を単純化することができる。ただしこの変形例においては、圧力カップ３３の対向面ＳＳの中心にのみ新鮮な処理液が供給されるので、中心から離れるほど、より失活の進んだ処理液しか供給されなくなる。よって処理むらが生じやすくなる。

【0086】

本実施の形態の基板処理方法においては、基板ＷＦの処理面Ｓ２に空間ＧＰを介して対向するように処理液を配置するために、圧力カップ３３の複数の導入路３３ｏへ処理液が導入される。複数の導入路３３ｏへ処理液を導入するためには、配管４５から複数の導入路３３ｏへ処理液が分岐させられる。そして、基板ＷＦの処理面Ｓ２と空間ＧＰとの界面を加熱するために、処理液源４０からの第１の温度を有する処理液ＬＱに、温水源８３からの第１の温度よりも高い第２の温度を有する温水が混合される。

【0087】

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

【0088】

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、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】

【0089】

１１ ：真空チャック（基板保持部）
３１，３３ ：圧力カップ（圧力保持部）
３２ ：圧力ノズル（圧力保持部）
３３ｈ ：温水経路
３３ｏ ：導入路
４０ ：処理液源
４１ ：純水源
４２ ：オゾン気泡混合器
４７ ：オゾンガス源
５０ ：圧力制御部
６０ ：液位計
８０ ：加熱部
８１Ｃ ：伝導ヒータ
８２Ｃ ：伝導ヒータ
８２Ｌ ：ランプヒータ
８３ ：温水源
９０ ：制御部
１００ ：基板処理システム
１０１～１０３：基板処理装置
ＧＰ ：空間
ＬＱ ：処理液
Ｓ１ ：裏面（第１の面）
Ｓ２ ：処理面（第２の面）
ＳＳ ：対向面
ＷＦ ：基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】