JP2010225789A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】硫酸と過酸化水素水とを混合してレジスト剥離液を生成し基板に供給する基板処理装置において、状況に応じて適切に温度調節されたレジスト剥離液を基板に供給する。
【解決手段】硫酸供給源２１から昇温ユニット２３、ミキシングバルブ２４１，２４２，２４３、インラインミキサー２５を経て薬液吐出ノズル４に至る硫酸供給路２０を主たる薬液流通経路とし、これに過酸化水素水を混合させるミキシングポイントを状況に応じて選択する。ミキシングポイント後の経路長が変化するために液温が変化し、また主たる流通経路には常に昇温された硫酸が流れているので、経路上に残留する冷えた薬液の混入や冷えた管を通送されることによる液温の低下が防止される。
【選択図】図１

Description

この発明は、硫酸と過酸化水素水とを混合してなる液体をレジスト剥離液として、該レジスト剥離液により、基板表面に形成されたレジストを除去する基板処理装置に関するものである。ここで、処理対象となる基板としては、例えば半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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およびフォトマスク用基板などが含まれる。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体表面を局所的に感光性樹脂などのレジストによって覆い、その状態でエッチングやイオン注入など各種の処理が施される。処理後の不要なレジストを除去するために、例えば、硫酸と過酸化水素水とを混合してなる硫酸過水（sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture；ＳＰＭ）をレジスト剥離液として用いたものがある。このＳＰＭは強い酸化力を持つペルオキソ一硫酸などの物質を含むとともに、硫酸と過酸化水素水とを混合した際の反応熱により液温が上昇するため、高いレジスト除去能力を有するものである。

この反応熱による昇温作用をより効果的に利用するため、本願出願人は、それぞれ個別に供給源から供給される硫酸と過酸化水素水とをミキシングバルブで混合した後のＳＰＭを、経路長の異なる複数の配管から選択した１つに流通させることで経路長を変化させ、これによりＳＰＭの温度上昇を促進させる技術を先に開示した（特許文献１参照）。

特開２００８−００４８１９号公報（図１）

ところで、ＳＰＭにより除去すべき対象となるレジストは、その種類によって、あるいは該レジストが基板とともに受けた処理の内容によって、ＳＰＭに対する耐性が異なっている。したがって、レジストの性質によって最適なＳＰＭの流量、混合比、温度などの条件が異なっており、処理対象物に応じて、あるいは混合前の硫酸や過酸化水素水、周囲の温度などに応じてこれらを適宜切り換えることが必要な場合がある。しかしながら、混合後の配管長を切り換える構造としている上記従来技術においては、例えば配管を切り換えたときに、それまで使用していなかった配管に残留する液や配管が冷えているために液温が変動してしまい、速やかな切り換えに対応することができない可能性があった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、硫酸と過酸化水素水とを混合してレジスト剥離液を生成し基板に供給する基板処理装置において、状況に応じて適切に温度調節されたレジスト剥離液を基板に供給することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明は、硫酸と過酸化水素水とを混合して生成したレジスト剥離液を基板の表面に供給して基板表面のレジストを除去する基板処理装置において、上記目的を達成するため、前記基板に対し前記レジスト剥離液を吐出するノズルと、昇温された硫酸を前記ノズルに向けて通送する硫酸供給路と、前記硫酸供給路上の互いに異なる位置に設けられた複数のミキシングポイントのそれぞれに接続されて、前記硫酸供給路に過酸化水素水を流入させる過酸化水素水供給路と、前記複数のミキシングポイントの各々において、前記過酸化水素水供給路から前記硫酸供給路に流入する過酸化水素水の流入量を個別に制御することで、前記レジスト剥離液の液温度を調節する制御手段とを備え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、ノズルまで通ずる硫酸供給路に、昇温された硫酸が通送されている。そして、その硫酸供給路の途中に設けられた複数のミキシングポイントへの過酸化水素水の流入量がミキシングポイントごとに制御される。そのため、硫酸は常に同じ供給路を通ってノズルまで送られ、その過程で過酸化水素水がどのミキシングポイントから流入するかだけが変化する。このため、各ミキシングポイントからノズルまでの硫酸供給路は常に昇温された硫酸あるいはこれに過酸化水素水が混合されたＳＰＭによって温められた状態となっている。これにより、この発明では、流量、混合比、液温などの条件を変更したい場合にも、速やかにこれに対応することができ、適切に調節された温度のレジスト剥離液（ＳＰＭ）を基板に供給することができる。

ここで、前記制御手段は、除去すべきレジストの種類に応じて、前記ノズルからの前記レジスト剥離液の吐出量に応じて、または前記硫酸供給路内の硫酸の温度に応じて、前記各ミキシングポイントへの過酸化水素水の流入量を制御するようにしてもよい。これらの要素はいずれもノズルから吐出されるレジスト剥離液の温度に関わるパラメータである。したがって、このような条件の変化があるときに各ミキシングポイントへの過酸化水素水の流入量を制御することで、ノズルから吐出されるレジスト剥離液の温度を適切に調節することができる。

また、前記制御手段は、前記複数のミキシングポイントのうち択一的に選択した１つに接続された前記過酸化水素水供給路から過酸化水素水を流入させる一方、他のミキシングポイントに接続された前記過酸化水素水供給路からの過酸化水素水の流入を禁止するようにしてもよい。すなわち、各ミキシングポイントのうち１つのみから過酸化水素水が流入するようにしてもよい。複数のミキシングポイントから過酸化水素水を流入させた場合、反応熱による温度上昇の態様が複雑となり、温度管理が難しくなる。これに対し、１つのミキシングポイントから過酸化水素水を流入させるようにすれば、ノズルから吐出されるレジスト剥離液の温度管理をより容易に行うことが可能となる。

この場合において、前記ノズルから吐出する前記レジスト剥離液の流量を可変としたときには、前記制御手段は、例えば前記硫酸供給路内の硫酸の流量と選択すべき前記ミキシングポイントとを対応付けたテーブルを有しており、該テーブルに基づいて前記複数のミキシングポイントのうち１つを選択するようにしてもよい。１つのミキシングポイントから過酸化水素水を流入させる場合、ノズルから吐出されるレジスト剥離液の流量と温度との関係は、各ミキシングポイントごとに当該ミキシングポイントからノズルまでの経路長によって決まるので、各ミキシングポイントについて両者の対応関係を予め求めておくことができる。これをテーブル化しておき、これに基づいてミキシングポイントを選択するようにすれば、レジスト剥離液の流量を可変とする場合でもミキシングポイントを切り換えることで速やかに所望の温度のレジスト剥離液をノズルから吐出させることができる。

また、前記硫酸供給路内の硫酸の温度を可変としたときには、前記制御手段は、前記硫酸供給路内の硫酸の温度と、選択すべき前記ミキシングポイントとを対応付けたテーブルを有しており、該テーブルに基づいて前記複数のミキシングポイントのうち１つを選択するようにしてもよい。例えばミキシングポイントの変更だけでは所望の液温が得られない場合など、硫酸の温度を可変とすることが好ましい場合がある。この場合、元の硫酸の温度とノズルから吐出されるレジスト剥離液の液温との間には相関性がある。これを各ミキシングポイントごとに求めてテーブル化しておき、これに基づいてミキシングポイントを選択することにより、ノズルから吐出されるレジスト剥離液の液温をより広範囲に調節することが可能となる。

また、前記複数のミキシングポイントのうち最下流のものと前記ノズルとの間の前記硫酸供給路上の複数位置に、当該位置を流れる前記レジスト剥離液の温度をそれぞれ検出する温度検出手段を設けておき、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記各ミキシングポイントへの過酸化水素水の流入量を制御するようにしてもよい。各位置での温度検出結果は、ミキシングポイントからの経路長と液温との対応関係を示すものである。この結果に基づいて各ミキシングポイントへの過酸化水素水の流入を制御することにより、所望の液温のレジスト剥離液をノズルから吐出させることができる。

これらの発明において、前記制御手段は、前記複数のミキシングポイントのそれぞれに配設されたミキシングバルブと、前記ミキシングバルブの開閉を制御するバルブ制御部とを有するように構成されてもよい。このような構成によれば、既に製品として確立されているミキシングバルブを用い、しかもその開閉を制御するのみでよいので、簡単な機構により本発明の基板処理装置を構成することができる。

さらに、前記複数のミキシングポイントのうち最下流のものと前記ノズルとの間に、硫酸と過酸化水素水とが混合されてなる前記レジスト剥離液を攪拌して昇温させる攪拌手段を備えるようにしてもよい。こうしてレジスト剥離液を攪拌し反応熱による昇温を促進させることにより、全体としての配管長を短縮し装置を小型に構成することができる。

この発明によれば、昇温された硫酸の供給路上の複数のミキシングポイントそれぞれにおける過酸化水素水の流入を制御しているので、各ミキシングポイントからノズルまでの硫酸供給路は常に昇温された硫酸あるいはこれと過酸化水素水との混合液によって温められた状態となっている。そのため、流量、混合比、液温などの条件を変更したい場合にも、速やかにこれに対応することができ、適切に調節された温度のレジスト剥離液を基板に供給することができる。

本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。 図１の基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 混合後のＳＰＭの温度上昇の例を示す図である。 ミキシングポイントからの経路長と液温との関係を模式的に示す図である。 第１実施形態におけるテーブルの例を示す図である。 この発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。 経路上の温度プロファイルの例を示す図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。

＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる基板処理装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置は半導体ウエハ等の基板Ｗの表面Ｗfに付着しているレジスト膜を除去するためのレジスト除去処理に用いられる枚葉式の基板処理装置である。より具体的には、レジスト膜を形成された基板表面Ｗfに対してレジスト剥離液として硫酸と過酸化水素水とを混合した硫酸過水（sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture；ＳＰＭ）によるレジスト除去処理、純水やＤＩＷ（脱イオン水：deionized water）などのリンス液によるリンス処理を順番に施した後、リンス液で濡れた基板表面Ｗfを乾燥させる装置である。

この基板処理装置は、基板表面Ｗfを上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるスピンチャック２と、スピンチャック２に保持された基板Ｗの表面Ｗfに向けてＳＰＭを吐出する薬液吐出ノズル４と、ＳＰＭによりレジスト除去された基板Ｗにリンス液としてのＤＩＷを吐出するリンスノズル５とを備えている。

スピンチャック２は、回転支軸６がモータを含むチャック回転機構８の回転軸に連結されており、チャック回転機構８の駆動により回転軸Ｊ（鉛直軸）回りに回転可能となっている。これら回転支軸６、チャック回転機構８は、円筒状のケーシング１０内に収容されている。回転支軸６の上端部には、円盤状のスピンベース１２が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、装置全体を制御する制御ユニット１４からの動作指令に応じてチャック回転機構８を駆動させることによりスピンベース１２が回転軸Ｊ回りに回転する。また、制御ユニット１４はチャック回転機構８を制御してスピンベース１２の回転速度を調整する。

スピンベース１２の周縁部付近には、基板Ｗの周縁部を把持するための複数個のチャックピン１６が立設されている。チャックピン１６は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあればよく、スピンベース１２の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１６のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部と、基板支持部に支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部とを備えている。各チャックピン１６は、基板保持部が基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部が基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

スピンベース１２に対して基板Ｗが受渡しされる際には、複数個のチャックピン１６を解放状態とし、後述する基板処理を基板Ｗに対して行う際には、複数個のチャックピン１６を押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、複数個のチャックピン１６は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース１２から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面Ｗfを上方に向け、裏面Ｗｂを下方に向けた状態で支持される。なお、基板保持手段としてはチャックピン１６に限らず、基板裏面Ｗｂを吸引して基板Ｗを支持する真空チャックを用いてもよい。

薬液吐出ノズル４は薬液供給管２０に接続されている。薬液供給管２０の最上流側端部には硫酸供給源２１が接続されており、硫酸供給源２１と薬液吐出ノズル４とを結ぶ薬液供給管２０の途中には上流側から、昇温ユニット２３、ゲートバルブ２２、３基のミキシングバルブ２４１，２４２，２４３およびインラインミキサー２５がこの順序で介挿されている。

ゲートバルブ２２は制御ユニット１４からの制御指令に応じて開閉することで、硫酸供給源２１から薬液供給管２０への硫酸の流入を許可／禁止する。昇温ユニット２３は硫酸供給源２１から供給される硫酸を後述する所定の温度に昇温させるものであるが、硫酸供給源２１から供給される硫酸が既に温度調節されたものである場合には省いてよい。ミキシングバルブ２４１，２４２，２４３はそれぞれ、後述する過酸化水素水供給源４１から供給される過酸化水素水を硫酸に混合させる。インラインミキサー２５はその中を通る液体を攪拌して液体内の化学種の化学反応を促進させるものであり、例えば前記した特許文献１（特開２００８−００４８１９号公報）に記載されたと同じものを使用することができる。硫酸と過酸化水素水との混合後の薬液供給管２０にインラインミキサー２５を設けることにより、これらの化学反応による温度上昇を促進し、薬液供給管２０全体の管長を短縮することができる。

また、この実施形態は、過酸化水素水供給源４１にゲートバルブ４２を介して接続された過酸化水素水供給管４０を備えており、この過酸化水素水供給管４０の下流側端部は分岐してミキシングバルブ２４１，２４２，２４３にそれぞれ接続されている。そして、制御ユニット１４がミキシングバルブ２４１，２４２，２４３を個別に制御して、各バルブを介した過酸化水素水供給管４０から薬液供給管２０への過酸化水素水の流入をそれぞれ制御している。以下では、薬液供給管２０内の薬液流通経路上において、該経路を流れる硫酸に過酸化水素水が混合されうるミキシングバルブ２４１，２４２，２４３の設置位置をそれぞれミキシングポイントＭＰ1，ＭＰ2，ＭＰ3と称する。

各ミキシングバルブ２４１，２４２，２４３には、清浄な空気や不活性ガスなどのガスを供給するガス供給源からガス（空気）が必要に応じて送り込まれる。また、インラインミキサー２５の下流側にはドレンバルブ２９を介して図示しない排液施設につながるドレンラインが設けられており、必要に応じて薬液供給管２０内の液体を排出することが可能となっている。

また、この実施形態は、ＤＩＷ供給源５１にゲートバルブ５２を介して接続されたリンス液供給管５０を備えている。このリンス液供給管５０はリンスノズル５に接続されて、ＤＩＷ供給源５１から供給されるＤＩＷを必要に応じてリンス液として基板表面Ｗｆに供給する。これにより、レジストが除去された基板Ｗに向けてリンス液を吐出させてリンス処理を実行可能となっている。

なお、薬液吐出ノズル４およびリンスノズル５にはノズル移動機構１５が接続されており、制御ユニット１４からの動作指令に応じてノズル移動機構１５が駆動されることで、基板Ｗの表面上方の吐出領域と吐出領域から側方に退避した待機位置との間でノズル４，５は移動可能となっている。また吐出領域においても、ノズル移動機構１５によりノズル４，５は基板表面Ｗfの中央部上方と周縁部上方との間を往復移動可能となっている。

また、ケーシング１０の周囲には、受け部材１７が固定的に取り付けられている。この受け部材１７には、円筒状の仕切り部材が３個立設されている。そして、これらの仕切り部材とケーシング１０の組み合わせにより３つの空間が排液槽として形成されている。また、これらの排液槽の上方にはスプラッシュガード１８がスピンチャック２に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスピンチャック２の回転軸Ｊに対して昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード１８は回転軸Ｊに対して略回転対称な形状を有しており、スピンチャック２と同心円状に径方向内側から外側に向かって配置された３つのガードを備えている。そして、ガード昇降機構１９の駆動によりスプラッシュガード１８を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液やリンス液などを分別して排液させることが可能となっている。

上記のような構成を有する基板処理装置では、基板表面Ｗｆに形成されたレジスト膜に向けて、昇温された硫酸と過酸化水素水とを薬液供給管２０内で混合することで生成されるＳＰＭを薬液吐出ノズル４から吐出することで、基板上のレジスト膜を除去する。この場合において、レジスト膜の種類によって、あるいは、基板Ｗとともにレジスト膜が受けた処理の内容によって、ＳＰＭに対するレジストの耐薬品性が異なる。例えば、基板Ｗへのイオン注入処理のために形成されたレジスト膜では、イオン種のドーズ量によってその耐薬品性が変化することがある。このため、汎用性の高い基板処理装置を構成するためには、処理対象物であるレジストの性質に応じて、薬液吐出ノズル４から吐出するＳＰＭの流量や温度が可変となっていることが求められる。

一般的には、薬液吐出ノズル４から吐出されるＳＰＭの温度ができるだけ高いことが望ましい。これにより、難溶性のレジストであっても良好に除去することが可能であるし、逆に易溶性のレジストであればＳＰＭの流量を少なくしてその消費量の低減を図ることが可能である。ＳＰＭにおいては、硫酸と過酸化水素水とが混合されるとその際に反応熱が生じるため、これを利用して液温を上昇させることが可能である。

図３は混合後のＳＰＭの温度上昇の例を示す図である。より具体的には、所定の温度に調節された硫酸に対し、体積比で１：０．３の常温の過酸化水素水を混合した時からの液温の変化を調べた結果を示すグラフである。図３（ａ）に示すように、硫酸と過酸化水素水とを混合してから数秒後に温度が上昇し始め、最終的には２００℃程度にまで達する。元の硫酸の温度Ｔsが高いほど速く温度が上昇し、また最高到達温度も高くなる。図３（ｂ）に示すように、硫酸の温度Ｔsが高いほど、最高到達温度が高く、また最高温度に到達するまでの時間も短い。なお、これらの曲線は、硫酸と過酸化水素水との混合比によっても変化する。例えば、過酸化水素水の量を少なくすると最高到達温度が低くなる。

図４はミキシングポイントからの経路長と液温との関係を模式的に示す図である。なお、上記したように元の硫酸の温度によっても液温は変化するので、図４では液温を混合直後の液温Ｔ0で正規化して示している。ミキシングポイントで混合されたＳＰＭは流通経路に沿って流れるうちに化学反応が進みその温度が次第に上昇するが、その上昇の態様は、上記したように元の硫酸の温度や混合後の経過時間によって様々に異なる。例えば、硫酸の温度が高く、混合後のＳＰＭが流通経路内をゆっくりと流れる場合には、図４の曲線（Ａ）に示すように、ミキシングポイントに近い位置から急速に温度が上昇し、その温度が下流側まで持続すると考えられる。一方、ＳＰＭの流速が速い場合には、曲線（Ｃ）に示すように、混合後十分な時間が経過しないうちに流通経路を通過してしまうため、温度の立ち上がりが遅くなり、場合によっては十分に昇温しないうちにノズルから吐出されてしまう可能性がある。さらに、ＳＰＭの流量が少ない場合、曲線（Ｂ）に示すように、いったん温度が上昇するものの、上がりきってからは外部へ流出する熱の方が多くなるため温度が次第に下がる場合もありうる。

このことから、硫酸の温度や流量が変化する場合には、ミキシングポイントから吐出ノズルまでの経路長を適切に設定することが、より高温のＳＰＭを得るという点で重要となってくる。このような問題に対応するため、上記した特許文献１に記載の技術では、ミキシングポイント後、ノズルに至るまでの配管として互いに配管長の異なるものを複数組用意しておき、経路上で測定したＳＰＭの温度に応じて配管を切り換えるようにしている。このような構成とすることにより、所望の温度のＳＰＭを基板に供給するという目的は達成されるが、切り換え時の過渡的な状態や、硫酸の温度や流量等を広範囲に変化させたいというニーズなどを考えると、さらなる改良の余地が残されているといえる。というのは、特許文献１に記載の構成では、使用していない配管に残った冷えた薬液が混入したり配管自体が冷えていることに起因して薬液の温度が一時的に下がってしまうため、切り換えの度に、配管に残留した薬液を廃棄したり管が温まるのを待つ必要が生じるからである。

この点に鑑み、この実施形態では、予め昇温された硫酸が薬液吐出ノズル４まで通送される薬液供給管２０を主たる流通経路とし、過酸化水素水はこの経路上に複数設けられたミキシングポイントＭＰ1、ＭＰ2、ＭＰ3のいずれかから薬液供給管２０に流入する構成とした。このような構成によれば、過酸化水素水がどのミキシングポイントから混合されるかにかかわらず、硫酸の経路は常に同じであり、しかもこの経路を流れる硫酸は予め温められたものである。このため、主たる流通経路は常に温められた状態となっており、ミキシングポイントの切り換え時にもＳＰＭの温度変動を最小限に抑えることができる。また、主たる１本の流通経路が常に使用されるので、不使用の経路に滞留した薬液の排出を必要とせず、切り換えを素早く行うことができる上に、薬液の無駄も抑えられる。

次に、この実施形態において、所望の温度のＳＰＭを薬液吐出ノズル４から吐出させるための方法について説明する。上記したように、この実施形態では、硫酸の流通経路である薬液供給管２０への過酸化水素水のミキシングポイントを適宜に選択することによって、薬液吐出ノズル４から吐出されるＳＰＭの温度を調節しようとするものである。以下ではその具体的な制御方法について述べる。この実施形態では、薬液吐出ノズル４から吐出されるＳＰＭの液温と、硫酸の液温、ＳＰＭの流量、混合比およびミキシングポイントの組み合わせとの相関性を予め求めてテーブル化しておき、必要な流量および液温が決まればそれに対応するミキシングポイントを制御ユニット１４が選び出すことができるようにしている。

図５は第１実施形態におけるテーブルの例を示す図である。この実施形態では、まず図５（ａ）に示すように、硫酸の温度、硫酸および過酸化水素水それぞれの流量の組み合わせを多段階に変更設定しながら、硫酸と過酸化水素水とを混合するミキシングポイントを変えたときに薬液吐出ノズル４から吐出されるＳＰＭの液温を測定しておく。図５（ａ）の例では、例えば液温Ｔs＝８０℃の硫酸の流量をＶs1、常温の過酸化水素水の流量をＶh1に設定したとき、これらをミキシングポイントＭＰ1、ＭＰ2、ＭＰ3でそれぞれ混合すると、薬液吐出ノズル４から吐出されるＳＰＭの液温がそれぞれＴ11、Ｔ21、Ｔ31であったことが示されている。ミキシングポイントからの距離が異なるため、吐出されるＳＰＭの液温も異なっていると予想されるが、その態様は図４に示したように様々である。同様に、硫酸および過酸化水素水の流量の組み合わせを変更して同様に測定を行うことで、実測された液温Ｔ12〜Ｔ35を得ることができる。これを、硫酸の温度Ｔsを変更しながら繰り返す。なお、硫酸の温度Ｔs、硫酸および過酸化水素水の流量の組み合わせについては、表の全ての組み合わせについて測定する必要はなく、実際に使用する可能性のある組み合わせのみについて測定を行えばよい。

こうして得られた図５（ａ）の関係をテーブル化しておけば、実際の処理において例えば次のようにして利用することができる。処理対象物であるレジストの性質が決まれば、それを除去するためにＳＰＭの液温がどれだけ必要かがわかる。そこで、その温度以上のＳＰＭを吐出することのできる組み合わせを図５（ａ）のテーブルから抽出し、抽出された中からいずれかの組み合わせを選択して、その組み合わせにより指定される条件で処理を行えばよい。該当する組み合わせが複数ある場合には原理的にはどれを選んでもよいが、例えば処理時間や薬液使用量など他の要件に基づいて条件を絞り込むようにしてもよい。

逆に、上記の結果を、硫酸の温度、硫酸および過酸化水素水それぞれの流量の組み合わせが決まったときに、その組み合わせにおいて所望の液温のＳＰＭを生成するのに最適なミキシングポイントを選定するために利用することができる。ここで、「最適なミキシングポイント」としては、例えば最も高温を得られるものであってもよいし、所望の温度に最も近い液温が得られるミキシングポイントであってもよく、ニーズに応じて選択すればよい。ここでは３つのミキシングポイントのうち最も高温のＳＰＭが得られるものを「最適なミキシングポイント」とする場合について考える。

例えば、図５（ａ）に示す硫酸、過酸化水素水の流量をそれぞれＶs1、Ｖh1としたときの、各ミキシングポイントＭＰ1、ＭＰ2、ＭＰ3で両者を混合したときの温度測定結果Ｔ11、Ｔ12、Ｔ13のうち、Ｔ12が最も高温であったとする。この場合、図５（ｂ）のテーブルにおいて硫酸の流量Ｖs1の列と、過酸化水素水の流量Ｖh1の行とが交わる欄に入るべきはミキシングポイントＭＰ2となる。このことは、硫酸、過酸化水素水の流量が上記であるとき、これらをミキシングポイントＭＰ2で混合すれば薬液吐出ノズル４から吐出されるＳＰＭが最も高温となる、ということを意味する。同様にして、他の各欄にもそれぞれミキシングポイントＭＰ1、ＭＰ2、ＭＰ3のいずれかが入る。これを、硫酸の温度Ｔsごとに作成する。

実際の処理では、硫酸の液温Ｔs、硫酸および過酸化水素水の流量が決まれば、図５（ｂ）のテーブルにおいてその組み合わせに対応する欄に記載されたミキシングポイントを選択すれば、その条件において可能な最も高い液温のＳＰＭを薬液吐出ノズル４から吐出させることができる。また、所望の温度に対応するミキシングポイントをテーブル化している場合には、所望の液温のＳＰＭを薬液吐出ノズル４から吐出させることができる。

目的の温度を得られるミキシングポイントが複数ある場合には、それらのうち最も高温を得られるものを選択してもよいが、最も上流側に位置するミキシングポイントを選択するようにしてもよい。このようにすると、ＳＰＭの流れる経路長が長くなるため、たとえ吐出されるＳＰＭの液温は同じであったとしても、薬液供給管２０を温める効果はより高くなる。

以上のように、この実施形態では、昇温された硫酸が流れる薬液供給管２０を主たる流通経路として、これに過酸化水素水を混合する際のミキシングポイントを複数の中から選択することにより、薬液吐出ノズル４から吐出されるＳＰＭの液温を調節している。このような構成により、この実施形態では、流量、混合比、液温などの条件を変更したい場合にも速やかにこれに対応して、適切に調節された温度のＳＰＭ（レジスト剥離液）を基板に供給することができる。

＜第２実施形態＞
図６はこの発明にかかる基板処理装置の第２実施形態を示す図である。この実施形態の装置は、図６に示すように、インラインミキサー２５の下流側の薬液供給管２０に複数の温度センサ２６１，２６２，２６３，２６４が設けられている点で、第１実施形態の装置と相違している。これらの温度センサの検出信号は制御ユニット１４に入力される。これ以外の構成は第１実施形態のものと同一であるので、ここでは第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、薬液供給管２０上において温度センサ２６１，２６２，２６３，２６４が設けられた位置をそれぞれ温度検出位置ＳＰ1，ＳＰ2，ＳＰ3，ＳＰ4と称することとする。

温度センサ２６１，２６２，２６３，２６４は例えば熱電対などの温度検出素子により構成されて、それぞれ温度検出位置ＳＰ1，ＳＰ2，ＳＰ3，ＳＰ4におけるＳＰＭの温度を検出する。この実施形態では、まずミキシングポイントを最上流側のＭＰ1に固定し、この状態で、硫酸の液温Ｔs、硫酸および過酸化水素水の流量の組み合わせを変更設定しながら、各温度検出位置ＳＰ1，ＳＰ2，ＳＰ3，ＳＰ4におけるＳＰＭの液温を検出する。そして、得られた温度検出結果から、ミキシングポイントと液温との相関性を求める。

図７は経路上の温度プロファイルの例を示す図である。なお、図７においても、液温を混合直後の液温Ｔ0で正規化して示している。また、各曲線の形状は図４に示したものと同じである。ミキシングポイントＭＰ1からの経路長に対応する液温のプロファイルが例えば曲線（Ａ）に示すものであった場合、温度検出位置ＳＰ3において最高温度に達し温度検出位置ＳＰ4でもほぼ同じ温度である。このような温度検出結果が得られたときには、図７（ｂ）に示すように、薬液吐出ノズル４から遡った経路長が、ミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ3までの経路長Ｌ3に最も近くなるミキシングポイントＭＰ1を最適なミキシングポイントとする。一方、例えば曲線（Ｂ）に示すように、温度検出位置ＳＰ2において最も高温が検出された場合には、図７（ｃ）に示すように、薬液吐出ノズル４から遡った経路長が、ミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ2までの経路長Ｌ2に最も近くなるミキシングポイントＭＰ2を最適なミキシングポイントとする。

このようにすると、選択されたミキシングポイントを起点としたときのそれ以降の経路上の温度プロファイルは、ミキシングポイントＭＰ1を起点とした経路における図７（ａ）の温度プロファイルとほぼ同じになると考えられる。したがって、例えば図７（ｃ）の例では、図７（ａ）の曲線（Ｂ）に示すようにミキシングポイントＭＰ1から経路長Ｌ2だけ下流側の位置で液温が最も高くなっている。図７（ｃ）の例ではミキシングポイントＭＰ2を選択しているので、結果として薬液吐出ノズル４の近傍で最も高い液温が得られることになる。この意味でミキシングポイントＭＰ2を「最適」ということができる。

薬液吐出ノズル４から吐出されるＳＰＭの温度をより正確に調節する必要がある場合には、例えば次のようにしてもよい。ここでは、薬液供給管２０上におけるミキシングポイントと温度検出位置との配置を互いに関連付けたものとすることによって、薬液吐出ノズル４での液温をより正確に調節することができるようにしている。

図８は第２実施形態の変形例を示す図である。より詳しくは、図８（ａ）は薬液吐出ノズル４での温度検出が可能な場合における、ミキシングポイントと温度検出位置の好ましい配置を示す図である。また、図８（ｂ）は薬液吐出ノズル４での温度検出が不可能な場合における、ミキシングポイントと温度検出位置の好ましい配置を示す図である。

図８（ａ）に示すように、薬液吐出ノズル４の直近位置に温度検出位置ＳＰ3を設けることができノズルでの温度検出が可能な場合には、ミキシングポイントＭＰ1〜ＭＰ3と同数の温度検出位置ＳＰ1〜ＳＰ3を設け、そのうち最下流側の１つは薬液吐出ノズル４の直近位置に設ける。そして、最上流側のミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ1までの経路長Ｌ1が、薬液吐出ノズル４先端から遡って最下流側のミキシングポイントＭＰ3までの経路長と同一となるようにする。また、ミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ2までの経路長Ｌ2が、薬液吐出ノズル４から遡ってミキシングポイントＭＰ2までの経路長と同一となるようにする。ミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ3までの経路長はＬ3である。

このようにすると次のような効果が得られる。前述したミキシングポイントをＭＰ1に固定した実験において例えば温度検出位置ＳＰ1で最も高い温度が検出されたケースを考えると、実際に使用するミキシングポイントをＭＰ3とすれば、経路長Ｌ1が同じとなるので、実使用時にノズル先端で得られるＳＰＭの液温は実験において温度検出位置ＳＰ1で検出された温度と同じになるはずである。他のケースでも同様で、温度検出位置で検出された温度と同じ温度のＳＰＭが薬液吐出ノズル４から吐出されることとなる。

一方、薬液吐出ノズル４の直近位置に温度検出位置を設けることができない場合には、図８（ｂ）に示すように、温度検出位置よりもミキシングポイントの方が１つ多くなるようにする。そして、最上流側のミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ1までの経路長Ｌ1が、薬液吐出ノズル４先端から遡って最下流側のミキシングポイントＭＰ4までの経路長と同一となるようにする。同様に、ミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ2までの経路長Ｌ2が薬液吐出ノズル４からミキシングポイントＭＰ3までの経路長と同一となるように、ミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ3までの経路長Ｌ3が薬液吐出ノズル４からミキシングポイントＭＰ2までの経路長と同一となるように、それぞれの位置を設定する。

このようにすれば、上記と同様の効果が得られる。例えば、ミキシングポイントＭＰ1での混合によって温度検出位置ＳＰ2で最も高い温度が得られたケースを考えると、このときのミキシングポイントＭＰ1から温度検出位置ＳＰ2までの経路長Ｌ2と同じ経路長でノズルまでＳＰＭを通送することのできるミキシングポイントＭＰ3を選択すれば、温度検出位置ＳＰ2で検出されたと同じ液温のＳＰＭを薬液吐出ノズル４から吐出させることができる。

なお、上記のような経路長と液温との関係については、予め実験的に求めておくことができるほか、実使用状態においても随時温度センサからの検出信号を読み込んで、使用しているミキシングポイントや液の流量などと関連付けることで相関性を学習させるようにすることも可能である。

また、インラインミキサー２５の前後では液温が大きく変化することがあるので、経路長と液温との相関性を求めるためには、各温度センサおよびノズルの間にインラインミキサー２５が配置されることは好ましくない。この意味において、インラインミキサー２５は最下流側のミキシングバルブの直後に配置され、温度センサはインラインミキサー２５よりも下流側に配置されることが好ましい。

以上のように、この実施形態では、ミキシングバルブ後に配置した複数の温度センサによって温度プロファイルを推定し、その結果から逆算して、所望の液温のＳＰＭを薬液吐出ノズル４から吐出させるためのミキシングポイントを選択するようにしている。このような構成によっても、第１実施形態の装置と同様に、流量、混合比、液温などの条件変更に対応して、適切に調節された温度のＳＰＭ（レジスト剥離液）を基板に供給することができる。

＜その他＞
以上説明したように、上記実施形態においては、薬液吐出ノズル４、薬液供給管２０、過酸化水素水供給管４０が本発明の「ノズル」、「硫酸供給路」、「過酸化水素水供給路」にそれぞれ対応している。また、これらの実施形態においては、ミキシングバルブ２４１，２４２，２４３が本発明の「ミキシングバルブ」に、また制御ユニット１４が本発明の「バルブ制御部」に相当しており、これらが一体として本発明の「制御手段」として機能している。

また、これらの実施形態においては、インラインミキサー２５が本発明の「攪拌手段」として機能している。さらに、上記第２実施形態における温度センサ２６１，２６２，２６３が、本発明の「温度検出手段」として機能している。

なお、本発明は上記した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以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、複数のミキシングポイントのうち１つのみを選択して過酸化水素水を流入させるようにしているが、２つ以上から同時に流入させるようにしてもよい。ただしこの場合にはより複雑なテーブルが必要となるであろう。また単に過酸化水素水の流入を許可／禁止するだけでなく、流入量を加減するようにしてもよい。

また、上記実施形態は、硫酸および過酸化水素水の流量をそれぞれ独立に変更できるものとして説明したが、これ以外にも、例えば、これらの流量比を一定に保って全体の流量だけを変えるようにしてもよい。また、いずれかの流量を一定として、他方の流量のみを可変としてもよい。また、上記実施形態では硫酸の温度と液の流量とをともに変更できるようにしているが、いずれか一方のみを可変とした装置に対しても、本発明を有効に適用することが可能である。

この発明は、半導体デバイスや光学デバイスなど基板上に各種のデバイスを形成するプロセスにおいて基板に塗布されたレジストを除去するための基板処理装置に対し、特に好適に適用することができる。

４ 薬液吐出ノズル（ノズル）
５ リンスノズル
１４ 制御ユニット（バルブ制御部、制御手段）
２０ 薬液供給管（硫酸供給路）
２５ インラインミキサー（攪拌手段）
４０ 過酸化水素水供給管（過酸化水素水供給路）
２４１，２４２，２４３ ミキシングバルブ（制御手段）
２６１，２６２，２６３ 温度センサ（温度検出手段）
ＭＰ1，ＭＰ2，ＭＰ3 ミキシングポイント
Ｗ 基板

Claims (10)

1. 硫酸と過酸化水素水とを混合して生成したレジスト剥離液を基板の表面に供給して基板表面のレジストを除去する基板処理装置において、
   前記基板に対し前記レジスト剥離液を吐出するノズルと、
   昇温された硫酸を前記ノズルに向けて通送する硫酸供給路と、
   前記硫酸供給路上の互いに異なる位置に設けられた複数のミキシングポイントのそれぞれに接続されて、前記硫酸供給路に過酸化水素水を流入させる過酸化水素水供給路と、
   前記複数のミキシングポイントの各々において、前記過酸化水素水供給路から前記硫酸供給路に流入する過酸化水素水の流入量を個別に制御することで、前記レジスト剥離液の液温度を調節する制御手段と
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記制御手段は、除去すべきレジストの種類に応じて、前記各ミキシングポイントへの過酸化水素水の流入量を制御する請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記制御手段は、前記ノズルからの前記レジスト剥離液の吐出量に応じて、前記各ミキシングポイントへの過酸化水素水の流入量を制御する請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記制御手段は、前記硫酸供給路内の硫酸の温度に応じて、前記各ミキシングポイントへの過酸化水素水の流入量を制御する請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記制御手段は、前記複数のミキシングポイントのうち択一的に選択した１つに接続された前記過酸化水素水供給路から過酸化水素水を流入させる一方、他のミキシングポイントに接続された前記過酸化水素水供給路からの過酸化水素水の流入を禁止する請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記ノズルから吐出する前記レジスト剥離液の流量を可変となっており、
   前記制御手段は、前記硫酸供給路内の硫酸の流量と、選択すべき前記ミキシングポイントとを対応付けたテーブルを有しており、該テーブルに基づいて前記複数のミキシングポイントのうち１つを選択する請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記硫酸供給路内の硫酸の温度を可変となっており、
   前記制御手段は、前記硫酸供給路内の硫酸の温度と、選択すべき前記ミキシングポイントとを対応付けたテーブルを有しており、該テーブルに基づいて前記複数のミキシングポイントのうち１つを選択する請求項５に記載の基板処理装置。
8. 前記複数のミキシングポイントのうち最下流のものと前記ノズルとの間の前記硫酸供給路上の複数位置に、当該位置を流れる前記レジスト剥離液の温度をそれぞれ検出する温度検出手段が設けられており、
   前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記各ミキシングポイントへの過酸化水素水の流入量を制御する請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
9. 前記制御手段は、前記複数のミキシングポイントのそれぞれに配設されたミキシングバルブと、前記ミキシングバルブの開閉を制御するバルブ制御部とを有する請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
10. 前記複数のミキシングポイントのうち最下流のものと前記ノズルとの間に、硫酸と過酸化水素水とが混合されてなる前記レジスト剥離液を攪拌して昇温させる攪拌手段を備える請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置。

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