JP2016012629A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薬液雰囲気に起因する基板の汚染を低減すること。【解決手段】基板を収容するチャンバーの上方からチャンバー内に気体を供給すると共に、基板よりも下方に配置される排気口からチャンバー内の気体を排出することにより、チャンバー内に下降気流を形成する。チャンバー内に下降気流が形成されている状態で、チャンバー内に配置された基板に薬液を供給する。さらに、チャンバー内で純水を噴霧し、純水のミストを発生させる。薬液雰囲気は、純水のミストに捕捉された後、下降気流によってチャンバーから排出される。【選択図】図４

Description

本発明は、基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を処理する基板処理装置が用いられる。
特許文献１に記載の枚葉式の基板処理装置は、チャンバー内で基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、レジスト剥離液の一例であるＳＰＭを基板の表面に向けて吐出する薬液ノズルと、基板からその周囲に飛散した処理液を受け止める筒状のカップと、微細な水滴をチャンバー内で噴射する水滴噴射ノズルとを備えている。

特開２００９−２６７１４５号公報

薬液ノズルから薬液が吐出されると、薬液成分を含む薬液雰囲気が基板の近くで発生する。チャックピンやカップに薬液が衝突したときも、薬液雰囲気が基板の近くで発生する。特に、１００℃以上のＳＰＭが薬液ノズルから吐出される場合には、ＳＰＭに含まれる水の蒸発により、ＳＰＭの液滴やミストが薬液ノズルから激しく噴出する。ＳＰＭとレジストとの反応により基板からヒューム（煙のような気体）が発生する場合もある。

殆どの薬液雰囲気は、チャンバー内に形成されたクリーンエアーのダウンフローや排気設備の吸引力によって、カップ内に送り込まれる。しかしながら、一部の薬液雰囲気が、カップの外の空間に拡散し、乾燥後の基板に付着する場合がある。また、一部の薬液雰囲気が、基板の上方に配置された部材やチャンバーの内壁面に付着する場合もある。この場合、基板が汚染されるおそれがある。

特許文献１には、チャンバー内に拡散した薬液ミストに水滴をかけ、薬液ミストを水滴に吸収させることが開示されている。しかしながら、ＳＰＭの供給が停止された後に微細な水滴が噴射されるので、水滴の噴射が開始される前の期間は、薬液雰囲気がチャンバー内に拡散し、チャンバーの内壁面等に付着する場合がある。したがって、基板が汚染されるおそれがある。

そこで、本発明の目的の一つは、薬液雰囲気に起因する基板の汚染を低減できる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を収容するチャンバーの上方から前記チャンバー内に気体を供給すると共に、基板よりも下方に配置される排気口から前記チャンバー内の気体を排出することにより、前記チャンバー内に下降気流を形成する気流形成工程と、前記気流形成工程と並行して、前記チャンバー内に配置された基板に薬液を供給する薬液供給工程と、前記気流形成工程および薬液供給工程と並行して、前記チャンバー内で水を噴霧するミスト噴射工程とを含む、基板処理方法である。「水」は、水を主成分とする液体を意味する。「水」は、純水（脱イオン水：Ｄeionized water）であってもよいし、薬液濃度が低い水溶液（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度の水溶液）であってもよい。

この方法によれば、チャンバー内に下降気流が形成されている状態で、チャンバー内の基板に向けて薬液が吐出される。これにより、薬液が基板に供給される。さらに、チャンバー内に下降気流が形成されており、薬液が基板に向けて吐出されている状態で、水がチャンバー内で噴霧される。これにより、水のミストがチャンバー内に形成される。
チャンバー内で薬液雰囲気が発生したとしても、この薬液雰囲気は、チャンバー内を漂う水のミストに接触する。この接触により、水の粒子が薬液の粒子に結合し、より大きくかつ重い液体の粒子、すなわち、水の粒子と薬液の粒子との結合体が形成される。粒子の重量が増加するので、薬液雰囲気が浮遊しにくくなる。さらに、粒子が大きくなるので、下降気流から粒子に加わる下向きの力が増加する。そのため、薬液雰囲気は、基板よりも下方に配置される排気口に向かって下方に流れ、排気口を通じてチャンバーから排出される。これにより、薬液雰囲気の拡散を抑制または防止できるので、薬液雰囲気に起因する基板およびチャンバー等の汚染を低減できる。

請求項２に記載の発明は、前記気流形成工程は、前記チャンバー内に下降気流を形成する通常置換工程と、前記通常置換工程での下降気流の速度よりも高速の下降気流を前記チャンバー内に形成する置換促進工程とを含み、前記薬液供給工程およびミスト噴射工程は、前記置換促進工程と並行して実行される、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、水がチャンバー内で噴霧されており、下降気流の速度が高められている状態で、チャンバー内の基板に向けて薬液が吐出される。チャンバー内を下方に流れる下降気流の速度が増加しているので、薬液雰囲気が浮遊しにくい上に、下降気流から薬液雰囲気に加わる下向きの力が増加する。したがって、薬液雰囲気をより確実にかつ速やかにチャンバーから排出できる。

請求項３に記載の発明は、前記薬液供給工程において基板に供給される薬液は、前記チャンバー内の基板に向けて薬液を吐出する薬液ノズルから吐出されるときの温度が水の沸点以上で、水を含む薬液である、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、水の沸点以上の高温の薬液が、チャンバー内の基板に向けて薬液ノズルから吐出される。薬液の温度が水の沸点以上なので、薬液に含まれる水の蒸発により、薬液の液滴やミストが薬液ノズルから激しく噴出する。しかしながら、このとき発生する薬液雰囲気は、チャンバー内を漂う水のミストに捕捉され、その後、排気口を通じてチャンバーの外に排出される。したがって、薬液雰囲気が発生しやすい高温の薬液を基板に供給する場合でも、薬液雰囲気に起因する基板およびチャンバー等の汚染を低減できる。

請求項４に記載の発明は、前記気流形成工程は、基板の上方に位置するように前記チャンバー内に配置された整流板を上下方向に貫通する複数の貫通穴から下方に気体を吐出する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、整流板を上下方向に貫通する複数の貫通穴から下方に気体が吐出される。基板は、整流板の下方に配置される。薬液雰囲気は、チャンバー内を上昇して整流板の下面に付着するおそれがある。特に、薬液ノズルから激しく噴出した薬液の液滴やミストが整流板の下面に付着するおそれがある。

整流板の上方にはチャンバー内に気体を送る送風ユニットなどの他の装置が配置されている。整流板の下面に付着した薬液を洗い流すために、純水などの洗浄液を整流板の下面に向けて吐出すると、整流板の貫通穴を通過した洗浄液が送風ユニット等にかかるおそれがある。つまり、整流板は、スプラッシュガードなどの基板の周囲に配置される部材よりも洗浄しにくい。

前述のように、水のミストをチャンバー内に発生させることによって、薬液雰囲気や薬液の液滴等が上方に流れることを抑制または防止できる。したがって、薬液雰囲気や薬液の液滴等が整流板の下面に付着することを抑制または防止できる。これにより、整流板の下面が薬液で汚染されることを抑制または防止できる。
請求項５に記載の発明は、前記薬液供給工程は、基板と前記整流板とが直接向かい合った状態で前記チャンバー内の基板に向けて薬液を吐出する工程を含む、請求項４に記載の基板処理方法である。「基板と前記整流板とが直接向かい合った状態」は、基板の少なくとも一部が有体物を介さずに整流板に向かい合った状態を意味する。

この方法によれば、基板と整流板とが直接向かい合った状態で、チャンバー内の基板に向けて薬液が吐出される。遮断板等の他の部材が基板と整流板との間に配置されている場合には、整流板が遮断板等によって保護されるので、薬液雰囲気が整流板に付着しにくい。これとは反対に、基板の少なくとも一部が部材を介さずに整流板に対向している場合には、遮断板等がある場合よりも薬液雰囲気が整流板に付着しやすい。しかしながら、水のミストをチャンバー内に発生させることによって、薬液雰囲気や薬液の液滴等が整流板に到達することを抑制または防止できるので、洗浄が容易でない整流板の汚染を低減できる。

請求項６に記載の発明は、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバーの上方から前記チャンバー内に気体を供給すると共に、基板よりも下方に配置される排気口から前記チャンバー内の気体を排出することにより、前記チャンバー内に下降気流を形成する気流形成手段と、前記チャンバー内に配置された基板に薬液を供給する薬液供給手段と、前記チャンバー内でミストを噴射するミスト噴射手段と、前記気流形成手段、薬液供給手段、およびミスト噴射手段を制御する制御手段とを含む、基板処理装置である。

前記制御手段は、基板を収容する前記チャンバーの上方から前記チャンバー内に気体を供給すると共に、基板よりも下方に配置される前記排気口から前記チャンバー内の気体を排出することにより、前記チャンバー内に下降気流を形成する気流形成工程と、前記気流形成工程と並行して、前記チャンバー内に配置された基板に薬液を供給する薬液供給工程と、前記薬液供給工程と並行して、前記チャンバー内で水を噴霧するミスト噴射工程とを実行する。この構成によれば、前述の効果と同様な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に備えられた処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う処理ユニットの断面を示す模式図である。 基板処理装置によって実行される基板の処理の一例（第１処理例）を説明するための工程図である。 薬液雰囲気に含まれる薬液の粒子が純水のミストに含まれる純水の粒子に捕捉される様子を示す図である。 基板処理装置によって実行される基板の処理の一例（第２処理例）を説明するための工程図である。 本発明の他の実施形態に係る処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
基板処理装置１は、半導体ウエハ等の円板状の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。図１に示すように、基板処理装置１は、基板Ｗを処理する処理ユニット２と、処理ユニット２に基板Ｗを搬送する搬送ロボット（図示せず）と、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。

図１に示すように、処理ユニット２は、箱形のチャンバー４と、チャンバー４内で一枚の基板Ｗを水平な姿勢で保持しながら、基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック１２と、スピンチャック１２を取り囲む筒状のカップ３３とを含む。処理ユニット２は、さらに、スピンチャック１２に保持されている基板Ｗに向けて薬液を吐出する薬液ノズル１９と、スピンチャック１２に保持されている基板Ｗに向けてリンス液を吐出するリンス液ノズル２８と、チャンバー４内でミストを噴射するミスト噴射ノズル４６とを含む。

図１および図２に示すように、チャンバー４は、基板Ｗが出入りする搬入搬出口５ａが設けられた箱型の隔壁５と、搬入搬出口５ａを開閉するシャッター６とを含む。隔壁５は、スピンチャック１２およびカップ３３の下方に配置された下壁７と、スピンチャック１２およびカップ３３の上方に配置された上壁８と、スピンチャック１２およびカップ３３の周囲に配置された側壁９とを含む。搬入搬出口５ａは、チャンバー４の側壁９に設けられている。シャッター６は、搬入搬出口５ａが開く開位置と、搬入搬出口５ａが閉じる閉位置（図２に示す位置）との間で側壁９に対して移動可能である。図示しない搬送ロボットは、搬入搬出口５ａを通じてチャンバー４に基板Ｗを搬入し、搬入搬出口５ａを通じてチャンバー４から基板Ｗを搬出する。

図１に示すように、処理ユニット２は、チャンバー４の上方からその内部にクリーンエアー（フィルターによってろ過された空気）を送るＦＦＵ１０（ファン・フィルタ・ユニット）を含む。図示はしないが、ＦＦＵ１０は、基板処理装置１が配置されるクリーンルーム内の空気を送る羽根と、羽根を回転させる電動モータと、羽根によって送られた空気をろ過するフィルターとを含む。ＦＦＵ１０は、チャンバー４の上方に配置されている。ＦＦＵ１０は、チャンバー４の上壁８を鉛直方向に貫通する送風口５ｂの上方に配置されている。送風口５ｂは、平面視で基板Ｗに重なる位置に配置されている。

図１に示すように、チャンバー４は、ＦＦＵ１０によって隔壁５内に送られたクリーンエアーを整流する整流板１１を含む。整流板１１は、ＦＦＵ１０とスピンチャック１２との間の高さに配置されている。整流板１１は、水平な姿勢で保持されている。整流板１１は、隔壁５の内部を整流板１１の上方の上方空間ＳＰ１と整流板１１の下方の下方空間ＳＰ２とに仕切っている。上壁８と整流板１１との間の上方空間ＳＰ１は、クリーンエアーが拡散する拡散空間であり、下壁７と整流板１１との間の下方空間ＳＰ２は、基板Ｗの処理が行われる処理空間である。上方空間ＳＰ１の高さは、下方空間ＳＰ２の高さよりも小さい。

図１に示すように、整流板１１は、上壁８の下面で開口する送風口５ｂの下方に配置されている。ＦＦＵ１０は、送風口５ｂから上方空間ＳＰ１にクリーンエアーを送る。整流板１１は、厚み方向に貫通する複数の貫通穴１１ａがその全域に形成された多孔プレートである。送風口５ｂを通過したクリーンエアーの大部分は、整流板１１に衝突し、方向転換する。これにより、ＦＦＵ１０によって送られたクリーンエアーが上方空間ＳＰ１を拡散する。上方空間ＳＰ１に充満したクリーンエアーは、整流板１１を厚み方向に貫通する複数の貫通穴１１ａを通過し、整流板１１の全域から下方に流れる。これにより、整流板１１の全域から下方向に流れる均一なクリーンエアーの下降気流、つまりダウンフローが、下方空間ＳＰ２に形成される。制御装置３は、ＦＦＵ１０がチャンバー４内にクリーンエアーを常時供給するようにＦＦＵ１０を制御している。

図１に示すように、スピンチャック１２は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース１３と、スピンベース１３の上面周縁部から上方に突出する複数のチャックピン１４と、複数のチャックピン１４に基板Ｗを把持させるチャック開閉ユニット１５とを含む。スピンチャック１２は、さらに、スピンベース１３の中央部から回転軸線Ａ１に沿って下方に延びるスピン軸１６と、スピン軸１６を回転させることによりスピンベース１３およびチャックピン１４を回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンモータ１７とを含む。スピンチャック１２は、水平な姿勢で保持された円板状の吸着ベースの上面に基板Ｗの下面（裏面）を吸着させるバキュームチャックであってもよい。

図１に示すように、処理ユニット２は、薬液ノズル１９に供給される薬液を案内する薬液配管２０と、第１原液タンク（図示せず）から薬液配管２０に供給される第１原液を案内する第１原液配管２１と、第１原液配管２１に介装された第１原液バルブ２２と、第１原液配管２１から薬液配管２０に供給される第１原液を加熱するヒータ２３と、第２原液タンク（図示せず）から薬液配管２０に供給される第２原液を案内する第２原液配管２４と、第２原液配管２４に介装された第２原液バルブ２５とを含む。

第１原液バルブ２２および第２原液バルブ２５が開かれると、第１原液および第２原液が薬液配管２０内で混ざり合う。したがって、第１原液および第２原液の混合液（混合薬液）が、薬液配管２０から薬液ノズル１９に供給され、薬液ノズル１９から下方に吐出される。第１原液の一例は、硫酸であり、第２原液の一例は、過酸化水素水である。したがって、混合薬液は、ＳＰＭ（硫酸と過酸化水素水との混合液）である。

薬液配管２０には、ヒータ２３によって所定温度に調整された硫酸と、常温（たとえば、２０℃〜３０℃）の過酸化水素水とが供給される。過酸化水素水と混合される前の硫酸の温度は、薬液ノズル１９から吐出されるときのＳＰＭの温度が水の沸点以上となるように調節されている。過酸化水素水と混合される前の硫酸の温度は、１００℃以上（たとえば１５０℃〜２００℃）であってもよいが、硫酸と過酸化水素水との混合により希釈熱が発生するので、薬液ノズル１９から吐出されるときのＳＰＭの温度が水の沸点以上であれば、過酸化水素水と混合される前の硫酸の温度は、１００℃未満であってもよい。

処理ユニット２は、薬液ノズル１９が先端部に取り付けられたノズルアーム２６と、ノズルアーム２６を移動させることにより薬液ノズル１９を移動させる薬液ノズル移動ユニット２７とを含む。薬液ノズル移動ユニット２７は、カップ３３の周囲に配置されている。図２に示すように、薬液ノズル移動ユニット２７は、カップ３３の周囲で鉛直方向に延びる回動軸線Ａ２まわりにノズルアーム２６を回動させることにより、平面視で基板Ｗの中央部を通る円弧状の軌跡に沿って薬液ノズル１９を水平に移動させる。薬液ノズル移動ユニット２７は、薬液ノズル１９が基板Ｗの上方に位置する処理位置と、薬液ノズル１９が基板Ｗの周囲に退避した退避位置（図２に示す位置）との間で、薬液ノズル１９を移動させる。

図１に示すように、処理ユニット２は、リンス液ノズル２８に供給されるリンス液を案内するリンス液配管２９と、リンス液配管２９に介装されたリンス液バルブ３０と、リンス液ノズル２８が先端部に取り付けられたノズルアーム３１と、ノズルアーム３１を水平に移動させることによりリンス液ノズル２８を水平に移動させるリンス液ノズル移動ユニット３２とを含む。リンス液ノズル移動ユニット３２は、スピンチャック１２の周囲で上下方向に延びる回動軸線Ａ３まわりにノズルアーム３１を回動させることにより、平面視で基板Ｗの中央部を通る円弧状の軌跡に沿ってリンス液ノズル２８を水平に移動させる。リンス液の一例は、純水（脱イオン水：Ｄeionized water）である。リンス液は、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。

図１に示すように、カップ３３は、スピンチャック１２を取り囲む円筒状の外壁３４と、外壁３４とスピンチャック１２との間でスピンチャック１２を取り囲む筒状のスプラッシュガード３５と、スプラッシュガード３５を鉛直に昇降させるガード昇降ユニット３８とを含む。外壁３４は、チャンバー４に固定されており、スプラッシュガード３５は、チャンバー４に対して昇降可能である。

図１に示すように、スプラッシュガード３５は、回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる筒状の傾斜部３６と、傾斜部３６の下端部（外端部）から下方に延びる円筒状の案内部３７とを含む。外壁３４は、径方向（回転軸線Ａ１に直交する方向）に間隔を空けて案内部３７を取り囲んでいる。傾斜部３６の上面は、回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びている。傾斜部３６は、基板Ｗおよびスピンベース１３よりも大きい内径を有する円環状の上端を含む。傾斜部３６の上端は、スプラッシュガード３５の上端３５ａに相当する。図２に示すように、スプラッシュガード３５の上端３５ａは、平面視で基板Ｗおよびスピンベース１３を取り囲んでいる。

図１に示すように、ガード昇降ユニット３８は、スプラッシュガード３５の上端３５ａが基板Ｗよりも下方に位置する下位置（図１において二点鎖線で示す位置）と、スプラッシュガード３５の上端３５ａが基板Ｗよりも上方に位置する上位置（図１において実線で示す位置）との間で、スプラッシュガード３５を昇降させる。下位置は、搬送ロボット（図示せず）とスピンチャック１２との間で基板Ｗの受け渡しが行われる退避位置である。上位置は、基板Ｗからその周囲に飛散する処理液をスプラッシュガード３５の内周面で受け止める処理位置である。スプラッシュガード３５によって受け止められた処理液は、カップ３３内から排出され、図示しない回収装置または排液装置に導かれる。

図１に示すように、処理ユニット２は、カップ３３の内部を通じてチャンバー４内の気体をチャンバー４の外に排出する排気ダクト４０と、排気ダクト４０内を流れる排気の速度を増減させる排気ダンパー４１とを含む。図示はしないが、排気ダンパー４１は、排気流路を形成するダンパー本体と、ダンパー本体によって形成された排気流路を開閉する弁体と、弁体を移動させることにより排気ダンパー４１の開度（排気流路の流路面積）を変更するアクチュエータと、弁体の位置を検出する位置センサーと含む。排気ダクト４０は、カップ３３の外壁３４の周囲に配置されている。排気ダクト４０の上流端は、外壁３４に設けられた排気口４２に接続されている。排気ダクト４０および排気口４２は、スピンベース１３よりも下方に配置されている。排気ダクト４０内の気体は、基板処理装置１が設置される工場に設けられた排気設備（図示せず）によって常時吸引される。

カップ３３内の気体は、排気ダクト４０を通じて伝達される排気設備の吸引力によって、排気口４２の方へ下方に吸い寄せられる。カップ３３よりも上方の空間を漂う気体は、排気ダクト４０からカップ３３に伝達される吸引力によって、スプラッシュガード３５の上端３５ａの内側の空間の方に吸い寄せられる。そのため、チャンバー４内の気体は、カップ３３および排気ダクト４０の内部を通じてチャンバー４の外に排出される。

図１に示すように、処理ユニット２は、カップ３３の周囲でチャンバー４の下方空間ＳＰ２を上下に仕切る仕切板４３を含む。仕切板４３は、カップ３３の外壁３４とチャンバー４の側壁９との間に配置されている。仕切板４３は、カップ３３の外壁３４とチャンバー４の側壁９とによって支持されている。仕切板４３は、スピンモータ１７よりも上方に配置されている。排気ダクト４０は、仕切板４３の下方に配置されている。図１は、仕切板４３の上面が水平な例を示している。仕切板４３の上面は、回転軸線Ａ１に向かって斜め下に延びるように傾斜していてもよい。

図２に示すように、仕切板４３の内端部は、カップ３３の外壁３４の外周面に沿って配置されている。仕切板４３の外端部は、チャンバー４の側壁９の内面に沿って配置されている。薬液ノズル移動ユニット２７は、仕切板４３に設けられた挿通部４４を通って、仕切板４３の下方から仕切板４３の上方まで延びている。同様に、リンス液ノズル移動ユニット３２は、仕切板４３に設けられた挿通部４５を通って、仕切板４３の下方から仕切板４３の上方まで延びている。薬液ノズル１９およびノズルアーム２６は、仕切板４３よりも上方に配置されている。同様に、リンス液ノズル２８およびノズルアーム３１は、仕切板４３よりも上方に配置されている。仕切板４３は、一枚の板であってもよいし、同じ高さに配置された複数枚の板であってもよい。

処理ユニット２は、ミスト噴射ノズル４６に供給される液体を案内する液体配管４７と、液体配管４７に介装された液体バルブ４８と、ミスト噴射ノズル４６に供給される気体を案内する気体配管４９と、気体配管４９に介装された気体バルブ５０とを含む。ミスト噴射ノズル４６に供給される液体の一例は、純水である。ミスト噴射ノズル４６に供給される気体の一例は、窒素ガスである。図１は、一つのミスト噴射ノズル４６が処理ユニット２に設けられている例を示しているが、処理ユニット２は、複数のミスト噴射ノズル４６を備えていてもよい。

ミスト噴射ノズル４６は、液体配管４７から供給される液体と気体配管４９から供給される気体とをミスト噴射ノズル４６の内部または外部で衝突させることにより、複数の液滴を生成する、二流体ノズルである。ミスト噴射ノズル４６は、ベンチュリ効果（Venturi effect）を利用して複数の液滴を生成してもよいし、超音波振動を利用して複数の液滴を生成してもよいし、液体を複数の穴から同時に噴射することにより複数の液滴を生成してもよい。

ミスト噴射ノズル４６は、平面視において基板Ｗよりも外方（基板Ｗの回転軸線Ａ１から離れる方向）に配置されている。また、ミスト噴射ノズル４６は、基板Ｗと整流板１１との間の高さに配置されている。薬液ノズル１９およびノズルアーム２６は、ミスト噴射ノズル４６よりも下方に配置されている。同様に、リンス液ノズル２８およびノズルアーム３１は、ミスト噴射ノズル４６よりも下方に配置されている。ミスト噴射ノズル４６は、チャンバー４の側壁９から内方（基板Ｗの回転軸線Ａ１に近づく方向）に突出している。ミスト噴射ノズル４６の先端部は、下方空間ＳＰ２に配置されている。ミスト噴射ノズル４６の先端部は、基板Ｗの上方の空間に向けて複数の純水の液滴を円錐状に噴射する。液滴の粒径は、たとえば、数十μｍ〜数百μｍである。

ミスト噴射ノズル４６から噴射された純水のミストは、整流板１１の下面に沿って水平に広がりながら、整流板１１の各貫通穴１１ａから吐出されるクリーンエアーのダウンフローによって下方に押し流される。さらに、下方空間ＳＰ２を漂う純水のミストは、スプラッシュガード３５の上端３５ａの内側の空間の方に吸い寄せられる。ミスト噴射ノズル４６が純水のミストを噴射している間は、下方空間ＳＰ２、特に、基板Ｗおよびカップ３３と整流板１１との間の空間全体に純水のミストが充満している状態が維持される。その一方で、ミスト噴射ノズル４６が純水のミストの噴射を停止すると、ダウンフローによって純水のミストが下方空間ＳＰ２から速やかに排出される。

次に、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理例（第１処理例および第２処理例）について説明する。以下で行われる処理は、不要になったレジストパターンを基板Ｗから除去するレジスト除去処理である。以下の各動作は、制御装置３が基板処理装置１を制御することにより実行される。
図３は、基板処理装置１によって実行される基板Ｗの処理の一例（第１処理例）を説明するための工程図である。

処理ユニット２によって基板Ｗが処理されるときには、薬液ノズル１９およびリンス液ノズル２８がスピンチャック１２の上方から退避しており、スプラッシュガード３５が下位置に位置している状態で、搬送ロボットのハンド（図示せず）によって、基板Ｗがチャンバー４内に搬入される。これにより、表面が上に向けられた状態で基板Ｗが複数のチャックピン１４の上に置かれる。その後、搬送ロボットのハンドがチャンバー４の内部から退避し、チャンバー４の搬入搬出口５ａがシャッター６で閉じられる。

基板Ｗが複数のチャックピン１４の上に置かれた後は、複数のチャックピン１４が基板Ｗの周縁部に押し付けられ、基板Ｗが複数のチャックピン１４によって把持される。その後、スピンモータ１７が駆動され、基板Ｗの回転が開始される。これにより、基板Ｗが所定の液処理速度（たとえば数百ｒｐｍ）で回転する。続いて、液体バルブ４８および気体バルブ５０が開かれ、ミスト噴射ノズル４６からの純水のミストの噴射が開始される（図３のステップＳ１）。これにより、下方空間ＳＰ２、特に、基板Ｗおよびカップ３３と整流板１１との間の空間全体に純水のミストが行き渡る。

次に、薬液ノズル移動ユニット２７が、薬液ノズル１９を退避位置から処理位置に移動させ、ガード昇降ユニット３８が、スプラッシュガード３５を下位置から上位置に移動させる。これにより、薬液ノズル１９が基板Ｗの上方に移動すると共に、スプラッシュガード３５の上端３５ａが基板Ｗよりも上方に配置される。この状態で、第１原液バルブ２２および第２原液バルブ２５が開かれ、薬液ノズル１９からの薬液（ＳＰＭ）の吐出が開始される（図３のステップＳ２）。

薬液ノズル移動ユニット２７は、薬液ノズル１９を移動させることにより、基板Ｗの上面に対する薬液の着液位置を基板Ｗの中央部と基板Ｗの周縁部との間で移動させる。第１原液バルブ２２および第２原液バルブ２５が開かれてから所定時間が経過すると、第１原液バルブ２２および第２原液バルブ２５が閉じられ、薬液ノズル１９からの薬液の吐出が停止される（図３のステップＳ３）。その後、薬液ノズル移動ユニット２７が、薬液ノズル１９を基板Ｗの上方から退避させる。

薬液ノズル１９から吐出された薬液は、回転している基板Ｗの上面に着液した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗの上面周縁部に達した薬液は、基板Ｗの周囲に飛散し、スプラッシュガード３５の内周面に受け止められる。このようにして、薬液が基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗの上面全域を覆う薬液の液膜が基板Ｗ上に形成される。これにより、基板Ｗの上面全域が薬液で処理される。つまり、基板Ｗ上のレジスト膜が剥離される。さらに、制御装置３は、基板Ｗが回転している状態で、基板Ｗの上面に対する薬液の着液位置を基板Ｗの中央部と基板Ｗの周縁部との間で移動させるので、薬液の着液位置が基板Ｗの上面全域を通過する。そのため、基板Ｗの上面が均一に処理される。

図４に示すように、薬液ノズル１９から薬液が吐出されると、薬液成分を含む薬液雰囲気が基板Ｗの近くで発生する。チャックピン１４やカップ３３に薬液が衝突したときも、薬液雰囲気が基板Ｗの近くで発生する。また、１００℃以上のＳＰＭが薬液ノズル１９から吐出されるので、ＳＰＭに含まれる水の蒸発により、ＳＰＭの液滴やミストが薬液ノズル１９から激しく噴出する。噴出する勢いが強いので、薬液ノズル１９から噴出したＳＰＭの液滴やミストは整流板１１の下面に付着する場合がある。ＳＰＭとレジストとの反応により基板Ｗからヒュームが発生する場合もある。殆どの薬液雰囲気は、ダウンフローや排気設備の吸引力によって、カップ３３内に送り込まれる。しかしながら、一部の薬液雰囲気が、下方空間ＳＰ２に拡散する場合がある。

図４に示すように、制御装置３は、純水のミストが下方空間ＳＰ２に充満している状態で、薬液ノズル１９に薬液を吐出させる。下方空間ＳＰ２を漂う薬液雰囲気は、下方空間ＳＰ２を漂う純水のミストに接触する。この接触により、純水の粒子が薬液の粒子に結合し、より大きくかつ重い液体の粒子、すなわち、純水を取り込んだ薬液の粒子が形成される。薬液の粒子の重量が増加するので、薬液雰囲気が浮遊しにくくなる。さらに、薬液の粒子が大きくなるので、ＦＦＵ１０からの送風と排気ダクト４０への排気とによって薬液の粒子に加わる下向きの力が増加する。そのため、薬液雰囲気が浮遊しにくくなる。これにより、下方空間ＳＰ２を漂う薬液雰囲気が、カップ３３の内部を通じてチャンバー４から排出される。そのため、下方空間ＳＰ２での薬液雰囲気の滞留が抑制または防止される。

薬液ノズル１９からの薬液の吐出が停止された後は、リンス液ノズル移動ユニット３２が、リンス液ノズル２８を退避位置から処理位置に移動させる。これにより、リンス液ノズル２８が基板Ｗの上方に移動する。その後、リンス液バルブ３０が開かれ、リンス液ノズル２８からのリンス液（純水）の吐出が開始される（図３のステップＳ４）。リンス液ノズル移動ユニット３２は、リンス液ノズル２８を移動させることにより、基板Ｗの上面に対するリンス液の着液位置を基板Ｗの中央部と基板Ｗの周縁部との間で移動させる。リンス液バルブ３０が開かれてから所定時間が経過すると、リンス液バルブ３０が閉じられ、リンス液ノズル２８からのリンス液の吐出が停止される（図３のステップＳ５）。その後、リンス液ノズル移動ユニット３２が、リンス液ノズル２８を基板Ｗの上方から退避させる。

リンス液ノズル２８から吐出されたリンス液は、回転している基板Ｗの上面に着液した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗ上の薬液が純水によって洗い流され、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。ミスト噴射ノズル４６からの純水のミストの噴射が継続されているので、基板Ｗ上の薬液をリンス液に置換する際に発生した薬液雰囲気は、下方空間ＳＰ２を漂う純水のミストに捕捉され、その後、カップ３３の内部を通じてチャンバー４の外に排出される。これにより、下方空間ＳＰ２での薬液雰囲気の滞留が抑制または防止される。

リンス液ノズル２８からのリンス液の吐出が停止された後は、液体バルブ４８および気体バルブ５０が閉じられ、ミスト噴射ノズル４６からのミストの噴射が停止される（図３のステップＳ６）。下方空間ＳＰ２に残留している全てまたは殆ど全てのミストは、ＦＦＵ１０からの送風と排気ダクト４０への排気とによって、チャンバー４から速やかに排出される。その後、基板Ｗがスピンモータ１７によって回転方向に加速され、液処理速度よりも大きい乾燥速度（たとえば数千ｒｐｍ）で基板Ｗが回転する（図３のステップＳ７）。これにより、基板Ｗに付着しているリンス液が基板Ｗの周囲に振り切られ、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンモータ１７および基板Ｗの回転が停止される。

基板Ｗの回転が停止された後は、ガード昇降ユニット３８が、スプラッシュガード３５を上位置から下位置に移動させる。さらに、複数のチャックピン１４による基板Ｗの保持が解除される。搬送ロボットは、薬液ノズル１９およびリンス液ノズル２８がスピンチャック１２の上方から退避しており、スプラッシュガード３５が下位置に位置している状態で、ハンドをチャンバー４の内部に進入させる。その後、搬送ロボットは、ハンドによってスピンチャック１２上の基板Ｗを取り、この基板Ｗをチャンバー４から搬出する。

図５は、基板処理装置１によって実行される基板Ｗの処理の一例（第２処理例）を説明するための工程図である。
第２処理例は、ダウンフローの速度を増加させる点で、第１処理例と異なる。すなわち、制御装置３は、薬液ノズル１９からの薬液の吐出が開始される前に、ダウンフローの速度、つまり、整流板１１の貫通穴１１ａでの気体の吐出速度を通常速度から置換促進速度に増加させる（図５のステップＳ８）。そして、制御装置３は、ミスト噴射ノズル４６からのミストの噴射が停止された後、ダウンフローの速度を置換促進速度から通常速度に減少させる（図５のステップＳ９）。つまり、制御装置３は、ダウンフローの速度を通常速度に戻す。

ダウンフローの速度を増加させるとき、制御装置３は、ＦＦＵ１０を制御することによりＦＦＵ１０からの気体の供給流量を通常供給流量から促進供給流量に増加させてもよいし、排気ダンパー４１の開度を変更することにより排気ダクト４０への気体の排出流量を通常排出流量から促進排出流量に増加させてもよい。また、制御装置３は、気体の供給流量および排出流量の両方を増加させることにより、ダウンフローの速度を増加させてもよい。なお、基板Ｗの処理時（チャンバー４の搬入搬出口５ａが閉じられているとき）だけ排気風量を増加させる理由は、エネルギー浪費の問題もあるが、搬入搬出口５ａが開いているときに排気風量を増加させると、搬入搬出口５ａで負圧が発生し、外気がチャンバー４内に流入する可能性が高まるからである。

前述のように、下方空間ＳＰ２を漂う薬液雰囲気は、下方空間ＳＰ２を漂う純水のミストに捕捉され、純水のミストと共に排気ダクト４０内に排出される。さらに、ダウンフローの速度が高められるので、薬液雰囲気に含まれる液体の粒子（純水の粒子と薬液の粒子との結合体）に加わる下向きの力が増加する。そのため、下方空間ＳＰ２を漂う薬液雰囲気が速やかにクリーンエアーに置換される。これにより、基板Ｗ上のリンス液の液膜に薬液雰囲気が混入したり、乾燥後の基板Ｗに薬液雰囲気が付着したりすることを抑制または防止できる。さらに、薬液雰囲気がチャンバー４の内壁面等に残留することを抑制または防止できる。

以上のように本実施形態では、チャンバー４内にダウンフローが形成されている状態で、チャンバー４内の基板Ｗに向けて薬液が吐出される。これにより、薬液が基板Ｗに供給される。さらに、チャンバー４内にダウンフローが形成されており、薬液が基板Ｗに向けて吐出されている状態で、純水がチャンバー４内で噴霧される。これにより、純水のミストがチャンバー４内に形成される。

チャンバー４内で薬液雰囲気が発生したとしても、この薬液雰囲気は、チャンバー４内を漂う純水のミストに接触する。この接触により、純水の粒子が薬液の粒子に結合し、より大きくかつ重い液体の粒子、すなわち、純水の粒子と薬液の粒子との結合体が形成される。粒子の重量が増加するので、薬液雰囲気が浮遊しにくくなる。さらに、粒子が大きくなるので、ダウンフローから粒子に加わる下向きの力が増加する。そのため、薬液雰囲気は、基板Ｗよりも下方に配置される排気口４２に向かって下方に流れ、排気口４２を通じてチャンバー４から排出される。これにより、薬液雰囲気の拡散を抑制または防止できるので、薬液雰囲気に起因する基板Ｗおよびチャンバー４等の汚染を低減できる。

また図５に示す第２処理例では、純水がチャンバー４内で噴霧されており、ダウンフローの速度が高められている状態で、チャンバー４内の基板Ｗに向けて薬液が吐出される。チャンバー４内を下方に流れるダウンフローの速度が増加しているので、薬液雰囲気が浮遊しにくい上に、ダウンフローから薬液雰囲気に加わる下向きの力が増加する。したがって、薬液雰囲気をより確実にかつ速やかにチャンバー４から排出できる。

また本実施形態では、水の沸点以上の高温の薬液が、チャンバー４内の基板Ｗに向けて薬液ノズル１９から吐出される。薬液の温度が水の沸点以上なので、薬液に含まれる水の蒸発により、薬液の液滴やミストが薬液ノズル１９から激しく噴出する。しかしながら、このとき発生する薬液雰囲気は、チャンバー４内を漂う純水のミストに捕捉され、その後、排気口４２を通じてチャンバー４の外に排出される。したがって、薬液雰囲気が発生しやすい高温の薬液を基板Ｗに供給する場合でも、薬液雰囲気に起因する基板Ｗおよびチャンバー４等の汚染を低減できる。

また本実施形態では、整流板１１を上下方向に貫通する複数の貫通穴１１ａから下方に気体が吐出される。基板Ｗは、整流板１１の下方に配置される。薬液雰囲気は、チャンバー４内を上昇して整流板１１の下面に付着するおそれがある。特に、薬液ノズル１９から激しく噴出した薬液の液滴やミストが整流板１１の下面に付着するおそれがある。
整流板１１の上方にはチャンバー４内に気体を送るＦＦＵ１０が配置されている。整流板１１の下面に付着した薬液を洗い流すために、純水などの洗浄液を整流板１１の下面に向けて吐出すると、整流板１１の貫通穴１１ａを通過した洗浄液がＦＦＵ１０等にかかるおそれがある。つまり、整流板１１は、スプラッシュガード３５などの基板Ｗの周囲に配置される部材よりも洗浄しにくい。

前述のように、純水のミストをチャンバー４内に発生させることによって、薬液雰囲気や薬液の液滴等が上方に流れることを抑制または防止できる。したがって、薬液雰囲気や薬液の液滴等が整流板１１の下面に付着することを抑制または防止できる。これにより、整流板１１の下面が薬液で汚染されることを抑制または防止できる。
また本実施形態では、基板Ｗと整流板１１とが直接向かい合った状態で、チャンバー４内の基板Ｗに向けて薬液が吐出される。遮断板等の他の部材が基板Ｗと整流板１１との間に配置されている場合には、整流板１１が遮断板等によって保護されるので、薬液雰囲気が整流板１１に付着しにくい。これとは反対に、基板Ｗの少なくとも一部が部材を介さずに整流板１１に対向している場合には、遮断板等がある場合よりも薬液雰囲気が整流板１１に付着しやすい。しかしながら、純水のミストをチャンバー４内に発生させることによって、薬液雰囲気や薬液の液滴等が整流板１１に到達することを抑制または防止できるので、洗浄が容易でない整流板１１の汚染を低減できる。

本発明の実施形態の説明は以上であるが、本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、第１処理例および第２処理例では、純水のミストの噴射を開始する時期（図３および図５のステップＳ１）が、薬液ノズル１９からの薬液の吐出が開始される前であり、純水のミストの噴射を停止する時期（図３および図５のステップＳ６）が、リンス液ノズル２８からのリンス液の吐出が停止された後である場合について説明した。しかし、純水のミストを噴射している期間の少なくとも一部が、薬液ノズル１９が薬液を吐出している期間と重複するのであれば、ミストの噴射を開始する時期とミストの噴射を終了する時期は、いずれの時期であってもよい。

また、第２処理例では、ダウンフローの速度の増加を開始する時期（図５のステップＳ８）が、ミストの噴射を開始する前であり、ダウンフローの速度の増加を停止する時期（図５のステップＳ９）が、ミストの噴射を停止した後である場合について説明した。しかし、ダウンフローの速度が増加している期間の少なくとも一部が、純水のミストを噴射している期間と重複するのであれば、ダウンフローの速度の増加を開始する時期とダウンフローの速度の増加を停止する時期は、いずれの時期であってもよい。

また、前述の実施形態では、ミスト噴射ノズル４６が、チャンバー４の側壁９から内方に突出している場合について説明したが、図６に示すように、ミスト噴射ノズル４６は、整流板１１から下方に突出していてもよい。ミスト噴射ノズル４６からのミストの噴射方向は、水平方向に限らず、下方向であってもよい。
また、図６に示すように、処理ユニット２は、外径が基板Ｗの直径よりも大きい円板状の遮断板２５１と、遮断板２５１を昇降させる遮断板昇降ユニット２５４とをさらに備えていてもよい。遮断板２５１は、整流板１１とスピンチャック１２との間に配置されている。遮断板２５１の中心線は、回転軸線Ａ１上に配置されている。遮断板２５１は、回転軸線Ａ１に沿って上下方向に延びる支軸２５２によって水平な姿勢で支持されている。支軸２５２は、遮断板２５１の上方で水平に延びる支持アーム２５３に支持されている。

遮断板昇降ユニット２５４は、支持アーム２５３を鉛直方向に移動させることにより、薬液ノズル１９等のスキャンノズルが基板Ｗと遮断板２５１との間に進入できない高さまで遮断板２５１の下面が基板Ｗの上面に近接する下位置と、下位置よりも上方の上位置（図６に示す位置）との間で、遮断板２５１を昇降させる。制御装置３は、たとえば基板Ｗを乾燥させるときに（図３および図５のステップＳ７）、遮断板２５１を下位置に位置させながら、遮断板２５１の下面中央部で開口する吐出口から窒素ガスを吐出させる。

また、前述の実施形態では、基板Ｗに供給される薬液がＳＰＭである場合について説明したが、ＳＰＭ以外の薬液が基板Ｗに供給されてもよい。たとえば、パーティクルを基板Ｗから除去する洗浄処理を行うために、室温のフッ酸（フッ化水素酸）を基板Ｗに供給してもよいし、ＳｉＮ膜などの窒化膜を基板Ｗから除去する選択エッチング処理を行うために、１００℃以上（たとえば、１４０℃〜１６０℃）の高温のリン酸（リン酸の水溶液）を基板Ｗに供給してもよい。

また、前述の実施形態では、純水が、ミスト噴射ノズル４６に供給される場合について説明したが、薬液濃度が低い水溶液（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度の水溶液）が、ミスト噴射ノズル４６に供給されてもよい。また、ミスト噴射ノズル４６に供給される気体は、窒素ガス以外の不活性ガスであってもよいし、ドライエア（乾燥空気）であってもよい。

また、前述の実施形態では、基板処理装置が、円板状の基板を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置は、多角形の基板を処理する装置であってもよい。
また、前述の全ての実施形態のうちの二つ以上が組み合わされてもよい。

１ ：基板処理装置
３ ：制御装置（制御手段）
４ ：チャンバー
１０ ：ＦＦＵ（気流形成手段）
１１ ：整流板
１１ａ ：貫通穴
１９ ：薬液ノズル（薬液供給手段）
２０ ：薬液配管（薬液供給手段）
２１ ：第１原液配管（薬液供給手段）
２２ ：第１原液バルブ（薬液供給手段）
２３ ：ヒータ（薬液供給手段）
２４ ：第２原液配管（薬液供給手段）
２５ ：第２原液バルブ（薬液供給手段）
４０ ：排気ダクト（気流形成手段）
４１ ：排気ダンパー（気流形成手段）
４２ ：排気口（気流形成手段）
４６ ：ミスト噴射ノズル（ミスト噴射手段）
４７ ：液体配管（ミスト噴射手段）
４８ ：液体バルブ（ミスト噴射手段）
４９ ：気体配管（ミスト噴射手段）
５０ ：気体バルブ（ミスト噴射手段）
Ｗ ：基板

Claims (6)

1. 基板を収容するチャンバーの上方から前記チャンバー内に気体を供給すると共に、基板よりも下方に配置される排気口から前記チャンバー内の気体を排出することにより、前記チャンバー内に下降気流を形成する気流形成工程と、
   前記気流形成工程と並行して、前記チャンバー内に配置された基板に薬液を供給する薬液供給工程と、
   前記気流形成工程および薬液供給工程と並行して、前記チャンバー内で水を噴霧するミスト噴射工程とを含む、基板処理方法。
2. 前記気流形成工程は、前記チャンバー内に下降気流を形成する通常置換工程と、前記通常置換工程での下降気流の速度よりも高速の下降気流を前記チャンバー内に形成する置換促進工程とを含み、
   前記薬液供給工程およびミスト噴射工程は、前記置換促進工程と並行して実行される、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記薬液供給工程において基板に供給される薬液は、前記チャンバー内の基板に向けて薬液を吐出する薬液ノズルから吐出されるときの温度が水の沸点以上で、水を含む薬液である、請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記気流形成工程は、基板の上方に位置するように前記チャンバー内に配置された整流板を上下方向に貫通する複数の貫通穴から下方に気体を吐出する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記薬液供給工程は、基板と前記整流板とが直接向かい合った状態で前記チャンバー内の基板に向けて薬液を吐出する工程を含む、請求項４に記載の基板処理方法。
6. 基板を収容するチャンバーと、
   前記チャンバーの上方から前記チャンバー内に気体を供給すると共に、基板よりも下方に配置される排気口から前記チャンバー内の気体を排出することにより、前記チャンバー内に下降気流を形成する気流形成手段と、
   前記チャンバー内に配置された基板に薬液を供給する薬液供給手段と、
   前記チャンバー内でミストを噴射するミスト噴射手段と、
   前記気流形成手段、薬液供給手段、およびミスト噴射手段を制御する制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   基板を収容する前記チャンバーの上方から前記チャンバー内に気体を供給すると共に、基板よりも下方に配置される前記排気口から前記チャンバー内の気体を排出することにより、前記チャンバー内に下降気流を形成する気流形成工程と、
   前記気流形成工程と並行して、前記チャンバー内に配置された基板に薬液を供給する薬液供給工程と、
   前記薬液供給工程および気流形成工程と並行して、前記チャンバー内で水を噴霧するミスト噴射工程とを実行する、基板処理装置。

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