JP2014022403A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン水を用いて、基板からレジストを良好に除去することができる枚葉型の基板処理装置および基板処理方法を提供すること。
【解決手段】基板処理装置は、ウエハＷを保持するスピンチャックと、ウエハＷの表面と対向する対向面１５を有する遮断板６と、対向面１５に開口する液吐出口１８を有する液ノズル１７と、対向面１５に開口するガス吐出口２２を有するガスノズル２１とを備えている。遮断板６の対向面１５が、スピンチャック３保持されたウエハＷの表面と１mm以上５mm以下の間隔Ｓを空けて対向配置される。液吐出口１８からオゾン水が吐出される。８０リットル／分以上１２０リットル／分以下の流量の不活性ガスがガス吐出口２２から吐出される。ガス吐出口２２から吐出される不活性ガスが、ウエハＷの表面上を流れるオゾン水に吹き付けられる。
【選択図】図６

Description

この発明は、半導体ウエハ等の基板からレジストを除去するための基板処理装置および基板処理方法に関する。

半導体装置の製造工程には、たとえば、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）の主面にリン、砒素、硼素などの不純物（イオン）を局所的に注入する工程が含まれる。この工程では、不要な部分に対するイオン注入を防止するため、ウエハの表面に感光性樹脂からなるレジストがパターン形成されて、イオン注入の不要な部分がレジストによってマスクされる。ウエハの表面上にパターン形成されたレジストは、イオン注入の後は不要になるから、その不要となったレジストを除去するためのレジスト除去処理が行われる。

このようなレジスト除去処理の代表的なものでは、ウエハの表面に酸素プラズマが照射されて、ウエハの表面上のレジストがアッシングされる。そして、ウエハの表面に硫酸過酸化水素水混合液などの薬液が供給されて、アッシングされたレジストが除去されることにより、ウエハの表面からのレジストの除去が達成される。しかしながら、レジストのアッシングのための酸素プラズマの照射は、ウエハの表面のレジストで覆われていない部分（たとえば、レジストから露呈した酸化膜）にダメージを与えてしまう。

アッシングすることなく、レジストを除去する手法として、オゾンガスを水に溶解して得られる高濃度のオゾン水にウエハを含浸させて、オゾン水の強酸化力により、ウエハの表面からレジストを剥離して除去する手法がある（たとえば特許文献１参照）。

特開２００６−３３２４６７号公報

オゾンガスは時間の経過とともに無害な酸素（気体）に自己分解し、残留性がないから、オゾン水は、環境への負荷が少ない。環境への負荷低減が求められる中、高濃度（溶存オゾン濃度の高い）のオゾン水を用いたレジスト除去プロセスが注目されつつある。
ところで、処理液を用いてウエハを処理するための基板処理装置には、複数枚の基板（ウエハ）に対して一括して処理を行うバッチ式のものと、基板を一枚ずつ処理する枚葉型のものとがある。枚葉型の基板処理装置は、たとえば、基板をほぼ水平に保持して回転するスピンチャックと、このスピンチャックに保持されている基板の主面（表面）に向けて処理液を供給する処理液ノズルとを備えている。

本願発明者らは、枚葉型の基板処理装置で、処理液として高濃度のオゾン水を採用することにより、基板にレジスト除去処理を施すことを検討している。この場合、具体的には、スピンチャックにより保持されている基板の主面に向けて、処理液ノズルから、高濃度のオゾン水を吐出する。
ところが、大気圧下では水に対するオゾンの溶解度は低い。高圧下にある配管内やオゾン水ノズル内では、大量のオゾンが水に溶け込んでいるが、オゾン水ノズルの吐出口から吐出されると、オゾン水が分解し、そのオゾン濃度が低下するおそれがある。したがって、低濃度化したオゾン水が基板の主面に供給されるおそれがある。この場合、基板の主面からレジストを良好に除去することができない。

そこで、この発明の目的は、オゾン水を用いて、基板からレジストを良好に除去することができる枚葉型の基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の主面からレジストを除去するために用いられる基板処理装置（１；１００）であって、基板を保持する基板保持手段（３）と、前記基板保持手段に保持された基板の主面と１mm以上５mm以下の間隔（Ｓ）を空けて対向する対向面（１５；１０２）を有する対向部材（６；１０１）と、前記対向面に開口する吐出口（１８）を有するノズル（１７）と、前記ノズルにオゾン水を供給するオゾン水供給手段（１１，１２）と、前記吐出口から吐出されたオゾン水に、前記対向面と前記基板の主面との間において、８０リットル／分以上１２０リットル／分以下の流量の不活性ガスを吹き付けるガス吹付け手段（２１，２３，２４）とを含む、基板処理装置である。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この構成によれば、対向部材の対向面が、基板の主面と１mm以上５mm以下の間隔を空けて対向配置された状態で、吐出口から吐出されたオゾン水に、８０リットル／分以上１２０リットル／分以下の流量の不活性ガスが吹き付けられる。基板の主面と対向面との間の狭空間内で、大流量の不活性ガスがオゾン水に吹き付けられるから、オゾン水が加圧状態に保たれ、そのため、オゾン水の分解を抑制できる。これにより、オゾン水のオゾン濃度を高く維持することができるから、オゾン水の有する酸化力を高く保つことができる。ゆえに、高いレジスト除去性能をオゾン水に発揮させることができる。

対向面と基板の主面との間隔が１mm未満であれば、基板の主面でオゾン水が周縁部に向けてスムーズに拡がらず、その結果、ウエハＷの表面に処理むらが生じるおそれがある。
また、対向面と基板の主面との間隔が５mmを超えると、対向面と基板の主面との間を狭空間に保てないから、オゾン水を高圧状態に保てない。そのため、基板の主面上のオゾン水の溶存オゾン濃度が低下し、これに伴い、オゾン水が有する酸化力が低下する。

不活性ガスの流量が８０リットル／分未満である場合には、オゾン水を高圧状態に保つことができない。そのため、基板の主面上のオゾン水の溶存オゾン濃度が低下し、これに伴い、オゾン水の酸化力が低下する。
また、不活性ガスの流量が１２０リットル／分を超える場合には、不活性ガスの吐出流量が大き過ぎるから、不活性ガスによって基板の主面におけるオゾン水の流れが阻害される。その結果、基板の表面に処理むらが生じるおそれがある。

不活性ガスの吐出流量は、１００リットル／分以上１２０リットル／分以下であることがさらに望ましい。これにより、基板の主面に存在するオゾン水の溶存オゾン濃度をより一層高く保つことができ、レジストをより効果的に除去することができる。
なお、ガス吹付け手段は、基板の主面に着液し、当該主面上に存在するオゾン水に、不活性ガスを吹き付けるものであってもよい。

請求項２記載の発明は、前記基板保持手段に保持されている基板を回転させるための基板回転手段（７）と、前記対向部材を基板の回転軸線（Ｃ）と共通の回転軸線まわりに回転させるための対向部材回転手段（２７）と、前記基板回転手段および前記対向部材回転手段を制御して、前記基板保持手段により保持された基板および前記対向部材を、１０００rpm以下のオゾン水処理回転速度で同方向に回転させる回転制御手段（３０）をさらに含む、請求項１記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板および対向部材が（０rpmを超え）１０００rpm以下の回転速度で同方向に回転させられることにより、基板の主面と対向面との間が陽圧に保たれる。すなわち、陽圧状態下で、オゾン水への不活性ガスの吹付けが行われる。ゆえに、ノズルから吐出された後のオゾン水を、より容易に加圧状態に保つことができる。
基板および対向部材の回転速度が１０００rpmを超えると、基板の主面と対向面との間が十分な陽圧状態に保たれない。そのため、ノズルから吐出された後のオゾン水を加圧状態に保つのが困難になる。

より好ましくは、前記のオゾン水処理回転速度は、５００rpm以下である。この場合、基板の主面と対向面との間が、より一層高い陽圧状態に保たれる。これにより、ノズルから吐出された後のオゾン水を、加圧状態に、より一層容易に保つことができる。
請求項３記載の発明は、前記対向面は、前記主面との間隔（Ｓ）が、前記吐出口から離れるに従って小さくなるテーパ面（１０４）を有する、請求項１または２記載の基板処理装置である。

この構成によれば、対向面がテーパ面を有しているので、対向面と基板の主面との間の空間に吐出された不活性ガスが、テーパ面に案内されて基板の主面全域に導かれ、基板の主面全域に均一に吹き付けられる。また、テーパ面と基板の主面との間隔が吐出口から離れるに従って小さくなっており、対向面と基板の主面との間の空間からの排気が抑制されるから、当該空間全域を高圧状態に保つことができる。これにより、基板の主面の全域で、基板の主面を流れるオゾン水を、均一の高圧状態に維持することができる。

前記の目的を達成するための請求項４記載の発明は、基板（Ｗ）の主面からレジストを除去するために用いられる基板処理方法であって、対向部材（６；１０１）の対向面（１５；１０２）を、基板保持手段（３）に保持されている基板の主面と１mm以上５mm以下の間隔（Ｓ）を空けて対向配置する対向部材配置工程と、前記対向部材配置工程と並行して、前記対向面に開口するノズル（１７）の吐出口（１８）からオゾン水を吐出するオゾン水吐出工程と、前記吐出口から吐出されたオゾン水に、前記対向面と前記基板の主面との間において、８０リットル／分以上１２０リットル／分以下の流量の不活性ガスを吹き付けるガス吹付け工程とを含む、基板処理方法である。

この発明の方法によれば、請求項１に関連して述べた作用効果と同等の作用効果を奏することができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す図である。 図１に示す遮断板および回転軸の構成を示す断面図である。 図１に示す遮断板の底面図である。 図１に示す基板処理装置による処理例を示す工程図である。 図４に示す処理例を説明するためのタイミングチャートである。 レジスト除去工程を説明するための断面図である。 対向面とウエハ表面との間隔と、剥離領域の割合との関係を示すグラフである。 不活性ガスの吐出流量と、剥離領域の割合との関係を示すグラフである。 遮断板およびウエハの回転速度と、対向面とウエハ表面との間の空間の圧力状態との関係を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の構成を模式的に示す図である。基板処理装置１は、たとえば基板の一例としての円形のウエハＷの表面（主面）に不純物を注入するイオン注入処理やドライエッチング処理の後に、そのウエハＷの表面から不要になったレジストを除去するための処理に用いられる枚葉型の装置である。

基板処理装置１は、隔壁（図示しない）により区画された処理室２内に、ウエハＷをほぼ水平姿勢に保持するとともに、その中心を通るほぼ鉛直な回転軸線（鉛直軸線）ＣまわりにウエハＷを回転させるスピンチャック（基板保持手段）３と、スピンチャック３を収容するカップ５とを備えている。スピンチャック３の上方には、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面付近の雰囲気をその周囲から遮断するための遮断板（対向部材）６が配設されている。

スピンチャック３として、たとえば挟持式のものが採用されている。具体的には、スピンチャック３は、水平な円板状のスピンベース９と、スピンベース９を回転駆動させるためのスピンモータ（基板回転手段）７と、スピンベース９の周縁部の複数箇所にほぼ等角度間隔で設けられた複数個の挟持部材１０とを備えている。これにより、スピンチャック３は、複数個の挟持部材１０によってウエハＷを挟持した状態で、スピンモータ７の回転駆動力によってスピンベース９を回転させることにより、ほぼ水平姿勢を保ったウエハＷを、スピンベース９とともに回転軸線Ｃまわりに回転させることができる。

なお、スピンチャック３としては、挟持式のものに限らず、たとえば、ウエハＷの裏面を真空吸着することにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持し、さらにその状態で鉛直な回転軸線まわりに回転することにより、スピンチャック３に保持されたウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。
遮断板６は、ウエハＷとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状をなしている。そして、遮断板６は、スピンチャック３の上方に、ほぼ水平な姿勢で、その中心がウエハＷの回転軸線Ｃ上に位置するように配置されている。遮断板６の下面には、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面と対向する円形の対向面１５が形成されている。対向面１５は、ウエハＷの表面の全域と対向している。

遮断板６の表面には、遮断板６の中心を通る鉛直軸線（ウエハＷの回転軸線Ｃ上の鉛直軸線）を中心軸線とする回転軸１６が固定されている。回転軸１６は中空に形成されている。回転軸１６の内部には、管状の液ノズル１７および管状のガスノズル２１がそれぞれ鉛直方向に延びた状態で挿通されている。液ノズル１７には、オゾン水供給管（オゾン水供給手段）１１およびリンス液供給管１９が接続されている。

オゾン水供給管１１には、オゾン水供給源から高濃度（高い溶存オゾン濃度。たとえば２００ppm）のオゾン水が供給されるようになっている。オゾン水供給管１１には、オゾン水供給管１１を開閉するためのオゾン水バルブ（オゾン水供給手段）１２が介装されている。
リンス液供給管１９には、リンス液供給源からリンス液が供給されるようになっている。リンス液は、ＤＩＷ、炭酸水、電解イオン水、還元水（水素水）、磁気水などを含む。リンス液供給管１９には、リンス液供給管１９を開閉するためのリンス液バルブ２０が介装されている。

ガスノズル２１には不活性ガス供給管（ガス吹付け手段）２３が接続されている。不活性ガス供給管２３には、不活性ガス供給管２３の開閉のための不活性ガスバルブ（ガス吹付け手段）２４、および不活性ガス供給管２３の開度を調節して、ガス吐出口２２（後述する）からのガス吐出流量を調節するための流量調節バルブ３１が介装されている。
回転軸１６は、カップ５の上方でほぼ水平に延びるアーム２５に取り付けられ、そのアーム２５から垂下した状態に設けられている。アーム２５には、アーム２５を昇降させるためのアーム昇降機構２６が結合されている。アーム２５の昇降により、遮断板６は、スピンチャック３の上方に大きく離間したスピンチャック３の上方に大きく離間した退避位置と、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面に微小な間隔を隔てて近接する近接位置との間で昇降される。また、遮断板６には、遮断板６を回転させるための遮断板回転機構２７が結合されている。

また、基板処理装置１は、マイクロコンピュータで構成される制御装置（回転制御手段）３０を備えている。制御装置３０は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ７、アーム昇降機構２６および遮断板回転機構２７の駆動を制御する。また、制御装置３０は、予め定められたプログラムに従って、バルブ１２，２０，２４の開閉を制御するとともに、流量調節バルブ３１の開度を制御する。

図２は、遮断板６および回転軸１６の構成を示す断面図である。図３は、遮断板６の底面図である。
回転軸１６の中空部分（回転軸１６の内壁によって区画される部分）は、円筒状の管挿通路（開口部）３２を形成している。管挿通路３２の下端は、遮断板６の対向面１５において円形に開口している。管挿通路３２内には、液ノズル（ノズル）１７およびガスノズル２１がそれぞれ鉛直方向に、かつ互いに左右方向に微小間隔（たとえば２mm）を空けて挿通されている。液ノズル１７およびガスノズル２１は、管挿通路３２内を回転軸１６とほぼ同軸に延び、回転軸１６とは別の静止部材に固定された円筒状のブロック体３５に支持されている。液ノズル１７およびガスノズル２１は、ブロック体３５の内部を上下に貫通し、それらの下端部がブロック体３５の下面から下方に突出している。ブロック体３５の全周に関して、ブロック体３５の外周面と管挿通路３２の内壁との間には隙間が形成されており、換言すると、ブロック体３５の外周面と管挿通路３２の内壁との間には、ブロック体３５の外周全周を取り囲む円筒空間２９が形成されている。ブロック体３５が、回転軸１６とは別の静止部材に固定されているので、遮断板６および回転軸１６の回転状態であっても、液ノズル１７およびガスノズル（ガス吹付け手段）２１は静止状態にある。

液ノズル１７の下端は、下方に向けて開口する液吐出口（吐出口）１８を有している。液吐出口１８は、遮断板６の中心を通る鉛直軸線（ウエハＷの回転軸線と一致する鉛直軸線）上にほぼ一致するように配置されている。換言すると、液吐出口１８は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの回転中心に対向配置されている。
ガスノズル２１の下端は、下方に向けて開口するガス吐出口２２を有している。ガス吐出口２２は、遮断板６の中心を通る鉛直軸線（ウエハＷの回転軸線Ｃと一致する鉛直軸線）上にほぼ一致するように配置されている。換言すると、ガス吐出口２２は、スピンチャック３に保持されるウエハＷの回転中心に対向配置されている。また、ガス吐出口２２は、液吐出口１８と上下高さを揃えて設けられているが、液吐出口１８よりも上方に配置されていてもよい。

図１に示すように、リンス液バルブ２０が閉じられた状態でオゾン水バルブ１２を開くことにより、液ノズル１７に高濃度のオゾン水が供給され、その高濃度のオゾン水が、液吐出口１８から下方に向けて吐出される。また、オゾン水バルブ１２が閉じられた状態でリンス液バルブ２０を開くことにより、液ノズル１７にリンス液が供給され、液吐出口１８から下方に向けてリンス液が吐出される。

また、不活性ガスバルブ２４を開くことにより、ガスノズル２１に、窒素ガスやエア等の不活性ガスが供給され、ガス吐出口２２から下方に向けて不活性ガスが吐出される。
図４は、基板処理装置１によるレジスト除去処理の処理例を示す工程図である。図５は、この処理例を説明するためのタイミングチャートである。図６は、次に述べるレジスト除去工程を説明するための断面図である。以下、図１、図４〜図６を参照して、基板処理装置１による処理例について説明する。

レジスト除去処理に際しては、搬送ロボット（図示しない）が制御されて、処理室２内にイオン注入処理後のウエハＷが搬入される（ステップＳ１：ウエハ搬入）。ウエハＷは、レジストをアッシングするための処理を受けていないものとする。ウエハＷは、その表面を上方に向けた状態でスピンチャック３に受け渡される。このとき、ウエハＷの搬入の妨げにならないように、遮断板６は、スピンチャック３の上方に大きく離間した位置に退避されている。

ウエハＷがスピンチャック３に保持された後、制御装置３０はアーム昇降機構２６を制御して、遮断板６を近接位置まで下降させる。この近接位置は、遮断板６の対向面１５と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面との間隔Ｓが、１mm以上５mm以下の所定の間隔（たとえば１mm）になるような高さ位置である。その結果、遮断板６の対向面１５とウエハＷの表面との間に狭空間が形成される。この空間は、ウエハＷの側方と遮断された密閉の空間である。また、この状態で、液吐出口１８およびガス吐出口２２は、ウエハＷの表面の回転中心に対向している。

また、制御装置３０はスピンモータ７および遮断板回転機構２７を制御して、ウエハＷおよび遮断板６を液処理回転速度（オゾン水処理回転速度。１０００rpm以下の所定の回転速度。より好ましくは５００rpm以下の所定の回転速度。たとえば３００rpm）で同方向に回転させる。
遮断板６の下降が完了した後、制御装置３０は、リンス液バルブ２０が閉じられた状態でオゾン水バルブ１２を開く。これにより、液吐出口１８から下方に向けて、たとえば２リットル／分の流量の高濃度のオゾン水が吐出される。液吐出口１８から吐出される高濃度オゾン水は、回転中のウエハＷの表面の中心部に供給される。また、制御装置３０が不活性ガスバルブ２４を開く。このとき、流量調節バルブ３１の開度は、ガス吐出口２２からの不活性ガスの供給流量が予め定める大流量（たとえば８０リットル／分以上１２０リットル／分以下の所定の流量。より好ましくは８０リットル／分以上１００リットル／分以下の所定の流量。たとえば１００リットル／分）になるように設定されている。そのため、ガス吐出口２２から前述のような大流量の不活性ガスが下方に向けて吐出される。また、制御装置３０は、遮断板６を、ウエハＷの回転に同期してウエハＷの回転方向と同方向に回転させる。

図６に示すように、ウエハＷの表面中央部に着液した高濃度のオゾン水に、ガス吐出口２２から吐出される大流量の不活性ガスが、上方から吹き付けられる。
このとき、狭空間において、ウエハＷ上のオゾン水に大流量の不活性ガスが吹き付けられるから、オゾン水が加圧状態に保たれ、そのため、ウエハＷ上に存在するオゾン水中のオゾン濃度を高く維持することができ、これにより、オゾン水の有する酸化力が高く保たれる。

そして、ウエハＷの表面中央部に着液したオゾン水は、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷ上を外方に広がっていく。これにより、ウエハＷの表面の全域に、高濃度のオゾン水がむらなく供給される。オゾン水に含まれるオゾンの強酸化力がレジストに作用し、ウエハＷの表面からレジストが除去される。
また、ウエハＷと遮断板６とがともに３００rpmの回転速度で回転される。そのため、ウエハＷの表面と対向面１５との間が陽圧状態に保たれる。これにより、陽圧状態下で、オゾン水に対して不活性ガスを吹き付けることができ、ゆえに、ウエハＷの表面に存在するオゾン水を、より容易に加圧状態に保つことができる。

レジスト除去処理が予め定める時間にわたって行われると、制御装置３０は、オゾン水バルブ１２を制御してオゾン水の吐出を停止させるとともに、不活性ガスバルブ２４を制御して不活性ガスの吐出を停止させる。
次いで、ステップＳ３のリンス処理工程が施される。制御装置３０はリンス液バルブ２０を開いて、液吐出口１８からたとえば２〜３リットル／分の流量のリンス液を吐出する。液吐出口１８から吐出されるリンス液は、回転中のウエハＷの表面の中心部に供給される。

ウエハＷの表面に供給されたリンス液は、ウエハＷの回転による遠心力を受けてウエハＷの表面上を周縁に向けて流れ、ウエハＷの表面の全域に拡がる。これにより、ウエハＷの表面に付着しているオゾン水がリンス液により洗い流される（リンス処理）。
また、このとき、対向面１５に付着しているオゾン水が、リンス液によって洗い流される。

リンス処理が予め定める時間にわたって行われると、制御装置３０は、リンス液バルブ２０を制御してリンス液の吐出を停止させる。
リンス液の吐出開始から予め定めるリンス処理期間（たとえば３０秒間）が経過すると、制御装置３０は、スピンモータ７および遮断板回転機構２７を制御して、ウエハＷおよび遮断板６の回転速度を、それぞれ所定の高回転速度（たとえば２５００rpm程度）まで加速させる。これにより、ウエハＷの表面上のリンス液が振り切られて除去される（ステップＳ４：乾燥工程）。

また、制御装置３０は、不活性ガスバルブ２４を開く。このとき、流量調節バルブ３１の開度は、ガス吐出口２２からの不活性ガスの供給流量が予め定める小流量（たとえば２〜３リットル／分）になるように設定されている。そのため、ガス吐出口２２から前述のような小流量の不活性ガスを吐出する。
さらにまた、制御装置３０は、遮断板６を、ウエハＷと同方向にかつ同速度で回転させる。そのため、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面付近の雰囲気がその周囲から遮断され、ウエハＷの表面と遮断板６との間に安定気流が形成される。

そして、ウエハＷの高回転速度での回転が所定時間にわたって続けられると、制御装置３０はスピンモータ７を制御してウエハＷの回転を停止するとともに、不活性ガスバルブを制御して不活性ガスの吐
出を停止する。また、制御装置３０は、アーム昇降機構２６を駆動して、遮断板６を退避位置まで上昇させる。これにより、１枚のウエハＷに対するレジスト除去処理が終了し、搬送ロボット（図示しない）によって、処理済みのウエハＷが処理室２から搬出される（ステップＳ５）。

次いで、レジスト剥離試験について説明する。
基板処理装置１を用いて、ウエハＷの表面から、未アッシングのレジストを除去（剥離）するレジスト剥離試験を行った。レジスト剥離試験では図４に示す処理例が実行された。レジスト剥離試験の対象になるウエハＷには、その表面全域がレジストに覆われている。レジスト剥離試験後に、ウエハＷの表面全体におけるレジストが除去（剥離）された領域（剥離領域）の割合を目視により求めた。レジスト除去工程では、溶存オゾン濃度２００ppmのオゾン水を液ノズル１７に供給するとともに、液ノズル１７からのオゾン水の吐出流量を、２リットル／分とした。また、レジスト除去工程の実行時間を、２０秒間とした。レジスト剥離試験の結果を、図７および図８にそれぞれ示す。

この剥離試験における剥離領域の割合の合否の閾値はたとえば６０％である。つまり、剥離領域の割合が６０％以上であれば基準を満たしており、剥離領域の割合が６０％未満であれば基準を満たしていない。
図７は、対向面１５とウエハＷ表面との間隔Ｓと、ウエハＷの表面全体における剥離領域の割合との関係を示すグラフである。図７には、不活性ガスの吐出流量が１００リットル／分であるときの試験結果を示す。

図７から、対向面１５とウエハＷ表面との間隔Ｓが１mm以上５mm以下で行われるレジスト除去処理で、剥離領域の割合が高いことがわかる。
対向面１５とウエハＷ表面との間隔Ｓが０．３mmの場合、剥離領域の割合が低いことがわかる。このことは、対向面１５とウエハＷ表面との間隔Ｓが小さ過ぎるために、ウエハＷの表面でオゾン水が周縁部に向けてスムーズに拡がらず、その結果、ウエハＷの表面に処理むらが生じているたことが原因であると考えられる。

図８は、不活性ガスの吐出流量と、ウエハＷの表面全体における剥離領域の割合との関係を示すグラフである。図８には、対向面１５とウエハＷ表面との間隔Ｓが１mmであるときの試験結果を示す。
図８から、不活性ガスの吐出流量が、８０リットル／分以上１００リットル／分以下で
行われるレジスト除去処理で、剥離領域の割合が高いことがわかる。

不活性ガスの吐出流量が２０リットル／分である場合には、剥離領域の割合が低いことがわかる。このことは、不活性ガスの吐出流量が十分に大きくないから、液ノズル１７から吐出されたオゾン水を高圧状態に保つことができず、オゾン水の溶存オゾン濃度が低下した結果、当該オゾン水が有する酸化力（レジスト除去能力）が低下することが原因であると考えられる。

一方、不活性ガスの吐出流量が１５０リットル／分以上である場合にも、剥離領域の割合が低いことがわかる。このことは、不活性ガスの吐出流量が大き過ぎるから、不活性ガスによってウエハＷの表面におけるオゾン水の流れが阻害され、その結果、ウエハＷの表面に処理むらが生じていることが原因であると考えられる。
また、図８では、不活性ガスの吐出流量が１００リットル／分であるときの剥離領域の割合が９０％であり、不活性ガスの吐出流量が１５０リットル／分であるときの剥離領域の割合が２０％である。そのため、不活性ガスの吐出流量が１００〜１５０リットル／分の範囲内で、不活性ガスの吐出流量と剥離領域の割合とが比例していると仮定すると、剥離領域の割合が閾値である６０％であるのは、不活性ガスの吐出流量が１２８．６リットル／分であると算出することができる。

したがって、不活性ガスの吐出流量が、８０リットル／分以上１２０リットル／分以下の範囲にある場合には、剥離領域の割合が６０％よりも多いと推察することができる。
ところで、対向面１５とウエハＷ表面との間を陽圧に保つことができれば、オゾン水の高圧状態の維持に寄与することができる。遮断板６およびウエハＷの静止状態では、ガス吐出口２２からの不活性ガスの吐出により、対向面１５とウエハＷの表面との間の空間が陽圧に保たれる。そして、遮断板６およびウエハＷが回転開始されると、それらの回転速度の上昇に伴って、対向面１５とウエハＷの表面との間の空間が減圧される。

図９は、遮断板６およびウエハＷの回転速度と、対向面１５との間の空間の圧力状態との関係を示すグラフである。図９には、対向面１５とウエハＷ表面との間隔Ｓが１mmである場合を示す。
図９から、遮断板６およびウエハＷの回転速度が１０００rpm以下である場合には、対向面１５とウエハＷ表面との間の空間は陽圧であり、遮断板６およびウエハＷの回転速度が１５００rpm以上である場合には、対向面１５とウエハＷ表面との間の空間は負圧であることがわかる。

また、図９から、遮断板６およびウエハＷの回転速度（オゾン水処理回転速度）が５００rpm以下である場合には、ウエハＷの表面と対向面１５との間が、より一層高い陽圧状態に保たれることがわかる。
以上によりこの実施形態によれば、ウエハＷの表面と対向面１５との間の狭空間内で、大流量の不活性ガスがオゾン水に吹き付けられるから、オゾン水が加圧状態に保たれ、そのため、オゾン水のオゾン濃度を高く維持することができるから、オゾン水の有する酸化力を高く保持することができる。ゆえに、高いレジスト除去性能をオゾン水に発揮させることができる。

また、レジスト除去工程（図４に示すステップＳ２）では、ウエハＷおよび遮断板６が液処理回転速度（たとえば３００rpm）で回転される。そのため、ウエハＷの表面と対向面１５との間を陽圧状態に保ちつつ、オゾン水に対して不活性ガスを吹き付けることができる。ゆえに、ウエハＷの表面に存在するオゾン水を、より容易に加圧状態に保つことができる。

図１０は、本発明の他の実施形態に係る基板処理装置１００の構成を模式的に示す図である。図１０において、前述の図１〜図９の実施形態に示された各部に対応する部分には、図１〜図９の場合と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
図１０に示す基板処理装置１００が、図１〜図９の実施形態に係る基板処理装置１と相違する点は、遮断板６に代えて、遮断板（対向部材）１０１を設けた点である。遮断板１０１は、ウエハＷとほぼ同じ径またはそれ以上の径を有する円板状をなしている。そして、遮断板１０１は、スピンチャック３の上方に、ほぼ水平な姿勢で、その中心がウエハＷの回転軸線Ｃ上に位置するように配置されている。遮断板１０１の下面には、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面と対向する円形の対向面１０２が形成されている。対向面１０２は、回転軸線Ｃの周囲に設けられた水平平坦状の水平面部１０３と、水平面部１０３の周囲を取り囲み、水平面部１０３の外周に連続し、回転軸線Ｃから径方向に向けて離れるのに従って下がる円錐面部（テーパ面）１０４と、円錐面部１０４の外周縁から下方に向けて垂下し、回転軸線Ｃを中心とする円筒面部１０５とを備えている。円筒面部１０５は、スピンチャック３に保持されているウエハＷの周端面と微小間隔を隔てて対向している。

遮断板１０１の表面には、遮断板１０１の中心を通る鉛直軸線（ウエハＷの回転軸線Ｃ上の鉛直軸線）を中心軸線とする回転軸１６が固定されている。回転軸１６内には、それぞれ管状の液ノズル１７およびガスノズル２１が、左右方向に微小間隔（たとえば２mm）を空けて、それぞれ鉛直方向に延びた状態で挿通されている。対向面１０２の水平面部１０３に、液吐出口１８およびガス吐出口２２が開口している。

また、遮断板１０１（回転軸１６）には、遮断板回転機構２７（図１参照）と同等の遮断板回転機構（図示しない）が結合されている。
この基板処理装置１００では、図４に示す処理例と同等の処理例が実行される。
レジスト除去工程（図４に示すステップＳ２）では、ウエハＷの表面中央部に着液した高濃度のオゾン水に、ガス吐出口２２から吐出される大流量（たとえば８０〜１２０リットル／分。たとえば１００リットル／分）の不活性ガスが、上方から吹き付けられる。

また、円筒面部１０５が、スピンチャック３に保持されているウエハＷの周端面と微小間隔を隔てて対向しているので、対向面１０２とウエハＷの表面との間の空間からの排気が抑制され、当該空間がほぼ密閉空間に保たれる。
対向面１０２が円錐面部１０４を含んでいるので、ガス吐出口２２から吐出された不活性ガスが円錐面部１０４に案内されて、ウエハＷの表面全域に導かれ、ウエハＷの表面全域に不活性ガスが均一に吹き付けられる。また、対向面１０２とウエハＷの表面との間の空間がほぼ密閉空間であるので、当該空間全域が高圧状態に保たれる。これにより、ウエハＷの表面の全域で、ウエハＷの表面を流れるオゾン水を均一の高圧状態に維持することができる。

以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明は他の形態でも実施するこができる。
たとえば、オゾン水を吐出するためのオゾン水ノズルと、リンス液を吐出するためのリンス液ノズルとを互いに別個に設けてもよい。
また、前述の各実施形態で実行される処理例において、リンス工程（図４に示すステップＳ３）時における遮断板６，１０１の高さ位置（リンス処理位置）を、レジスト除去工程（図４に示すステップＳ２）時における遮断板６，１０１の高さ位置（オゾン水供給位置）よりも高く設けてもよい。リンス処理位置は、遮断板６，１０１の対向面１５，１０２（水平面部１０３）と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面との間隔がたとえば６０mm程度になるような高さ位置であってもよい。

また、乾燥工程（図４に示すステップＳ４）時の遮断板６，１０１の高さ位置（乾燥位置）を、レジスト除去工程（図４に示すステップＳ２）時における遮断板６，１０１の高さ位置（オゾン水供給位置）によらずに独自の高さ位置に設定することができる。乾燥位置は、遮断板６，１０１の対向面１５，１０２と、スピンチャック３に保持されているウエハＷの表面との間隔がたとえば０．５〜２．５mm程度になるような高さ位置である。

また、リンス工程（図４に示すステップＳ３）時における遮断板６，１０１の回転速度（オゾン水処理回転速度）を、レジスト除去工程（図４に示すステップＳ２）時におけるウエハＷおよび遮断板６，１０１の回転速度によらずに独自の回転速度に設定することができる。
さらに、リンス工程（図４に示すステップＳ３）を省略することもできる。すなわち、レジスト除去工程（図４に示すステップＳ２）後、直ちに、乾燥工程（図４に示すステップＳ４）が実行されてもよい。

不活性ガスの一例として窒素ガスを挙げたが、清浄空気やその他の不活性ガスを不活性ガスとして用いることができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 基板処理装置
３ スピンチャック（基板保持手段）
６ 遮断板（対向部材）
７ スピンモータ（基板回転手段）
１１ オゾン水供給管（オゾン水供給手段）
１２ オゾン水バルブ（オゾン水供給手段）
１５ 対向面
１７ 液ノズル（ノズル）
１８ 液吐出口（吐出口）
２１ ガスノズル（ガス吹付け手段）
２３ 不活性ガス供給管（ガス吹付け手段）
２４ 不活性ガスバルブ（ガス吹付け手段）
２７ 遮断板回転機構
３０ 制御装置（回転制御手段）
１００ 基板処理装置
１０１ 遮断板（対向部材）
１０２ 対向面
１０４ 円錐面部（テーパ面）
Ｃ 回転軸線
Ｓ 間隔
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (4)

1. 基板の主面からレジストを除去するために用いられる基板処理装置であって、
   基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板の主面と１mm以上５mm以下の間隔を空けて対向する対向面を有する対向部材と、
   前記対向面に開口する吐出口を有するノズルと、
   前記ノズルにオゾン水を供給するオゾン水供給手段と、
   前記吐出口から吐出されたオゾン水に、前記対向面と前記基板の主面との間において、８０リットル／分以上１２０リットル／分以下の流量の不活性ガスを吹き付けるガス吹付け手段とを含む、基板処理装置。
2. 前記基板保持手段に保持されている基板を回転させるための基板回転手段と、
   前記対向部材を基板の回転軸線と共通の回転軸線まわりに回転させるための対向部材回転手段と、
   前記基板回転手段および前記対向部材回転手段を制御して、前記基板保持手段により保持された基板および前記対向部材を、１０００rpm以下のオゾン水処理回転速度で同方向に回転させる回転制御手段とをさらに含む、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記対向面は、前記主面との間隔が、前記吐出口から離れるに従って小さくなるテーパ面を有する、請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 基板の主面からレジストを除去するために用いられる基板処理方法であって、
   対向部材の対向面を、基板保持手段に保持されている基板の主面と１mm以上５mm以下の間隔を空けて対向配置する対向部材配置工程と、
   前記対向部材配置工程と並行して、前記対向面に開口するノズルの吐出口からオゾン水を吐出するオゾン水吐出工程と、
   前記吐出口から吐出されたオゾン水に、前記対向面と前記基板の主面との間において、８０リットル／分以上１２０リットル／分以下の流量の不活性ガスを吹き付けるガス吹付け工程とを含む、基板処理方法。

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