JP2022018019A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022018019000001
【課題】基板表面を均一に処理することができ、かつ処理液の消費量を低減することができる基板処理を実現する。
【解決手段】基板処理方法は、硫酸および過酸化水素水の一方を含む第１処理液Ｌ１を基板Ｗの表面に塗布する第１処理液塗布工程Ｓ１と、第１処理液Ｌ１が塗布された基板Ｗの表面に、硫酸および過酸化水素水の他方を含み、第１処理液Ｌ１よりも粘度の低い第２処理液Ｌ２を供給する第２処理液供給工程Ｓ２と、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２が基板Ｗの表面で混合して生成される硫酸過酸化水素水混合液（ＳＰＭ）で基板Ｗの表面を処理する混合液処理工程Ｓ３と、混合液処理工程Ｓ３の後に、基板Ｗにリンス液Ｒを供給して硫酸過酸化水素水混合液を基板Ｗの表面から洗い流すリンス工程Ｓ４と、を含む。
【選択図】図１Ａ－１Ｅ

Description

この発明は、基板を処理する装置および方法に関する。処理の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、有機ＥＬ(Electroluminescence)表示装置等のＦＰＤ(Flat Panel 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。
基板上で第１の処理液と第２の処理液とを混合して反応させ、その反応生成物質を利用して基板に対する処理を行う方法が知られている。具体的には、ドライエッチング後の基板上に残るレジストを剥離するためのレジスト剥離処理においては、硫酸と過酸化水素水とを混合させて生成されるＳＰＭ（硫酸過酸化水素水混合液）が用いられる場合がある。
特許文献１は、硫酸と過酸化水素水とをノズル内で混合してＳＰＭを調製し、そのＳＰＭを基板の表面に供給する基板処理を開示している。特許文献２は、硫酸および過酸化水素水を別のノズルから基板上に供給し、基板上でそれらを混合させてＳＰＭを生成させる基板処理を開示している。
特開２０１９－２０７９４８号公報 特開２００４－３４９６６９号公報
特許文献１の基板処理では、処理液を流しながら処理を行うため、処理液の消費量が多くなる。具体的には、０．５～２リットル／分程度の流量でノズルからＳＰＭを吐出する必要がある。したがって、基板処理のコストがそれに応じて高くなり、かつ環境負荷が大きくなる問題がある。
特許文献２には、硫酸の液膜を基板上に形成し、その液膜に対して過酸化水素水を霧状に供給する基板処理が開示されている。この処理は、とくに硫酸の消費量が低減される点で好ましいが、基板表面の全域を均一に覆う液膜の形成が難しく、かつ液膜が基板表面全域を覆った状態を維持することも難しい。そのため、処理の均一性が問題となる恐れがある。
そこで、この発明の一実施形態は、基板表面を均一に処理することができ、かつ処理液の消費量を低減することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
この発明の一実施形態は、硫酸および過酸化水素水の一方を含む第１処理液を基板の表面に塗布する第１処理液供給工程と、前記第１処理液が塗布された前記基板の表面に、硫酸および過酸化水素水の他方を含み、前記第１処理液よりも粘度の低い第２処理液を供給する第２処理液供給工程と、前記第１処理液および前記第２処理液が前記基板の表面で混合して生成される硫酸過酸化水素水混合液で前記基板の表面を処理する混合液処理工程と、前記混合液処理工程の後に、前記基板にリンス液を供給して前記硫酸過酸化水素水混合液を前記基板の表面から洗い流すリンス工程と、を含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、比較的高粘度の第１処理液を基板の表面に塗布するので、第１処理液の消費量を抑制しながら、基板の表面に均一に第１処理液を行き渡らせ、かつ密着させることができる。この第１処理液が塗布された基板の表面に第２処理液が供給される。それにより、基板の表面において、第１処理液および第２処理液が混合して、硫酸過酸化水素水混合液が生成される。第１処理液が基板表面に均一に行き渡って密着しているため、基板の表面に硫酸過酸化水素水混合液を隈無く均一に行き渡らせることができる。第２処理液は、比較的低粘度であるため、第１処理液および第２処理液の混合が速やかに進行する。第１処理液および第２処理液が基板上で混合するため、その混合時の反応によって生じる発熱を有効に活用して、基板の表面を処理することができる。硫酸過酸化水素水混合液による処理の後は、基板の表面にリンス液を供給して硫酸過酸化水素水混合液を洗い流し、処理を停止することができる。
このようにして、基板の表面に対して均一な処理を施すことができ、かつ処理液の消費量を低減できる基板処理方法を提供できる。
基板に対する処理の一例は、基板の表面に存在する異物の除去である。異物の具体例は、残渣や膜である。膜の除去は、膜の剥離であってもよいし、膜の一部のエッチングであってもよい。膜の一つの例は、レジスト膜である。
この発明の一実施形態では、前記第１処理液が増粘剤を含む。これにより、第１処理液の粘度を増粘剤によって調整できるので、処理に適した粘度で第１処理液を基板の表面に塗布できる。
この発明の一実施形態は、増粘剤が含まれた第１処理液を基板の表面に塗布する第１処理液供給工程と、前記第１処理液が塗布された前記基板の表面に第２処理液を供給する第２処理液供給工程と、前記第１処理液および前記第２処理液が前記基板の表面で混合して生成される硫酸過酸化水素水混合液で前記基板の表面を処理する混合液処理工程と、前記混合液処理工程の後に、前記基板にリンス液を供給して前記硫酸過酸化水素水混合液を前記基板の表面から洗い流すリンス工程と、を含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、増粘剤を含む第１処理液の消費量を抑制しながら、基板の表面に第１処理液を行き渡らせ、かつ密着させることができる。この第１処理液が塗布された基板の表面に第２処理液が供給される。それにより、基板の表面において、第１処理液および第２処理液が混合して、硫酸過酸化水素水混合液が生成される。第１処理液が基板表面に均一に行き渡って密着しているため、基板の表面に硫酸過酸化水素水混合液を隈無く均一に行き渡らせることができる。そして、第１処理液および第２処理液が基板上で混合するため、その混合時の反応によって生じる発熱を有効に利用して、基板の表面を処理することができる。硫酸過酸化水素水混合液による処理の後は、基板の表面にリンス液を供給して硫酸過酸化水素水混合液を洗い流し、処理を停止することができる。
前述の実施形態の場合と同じく、基板に対する処理の一例は、基板の表面に存在する異物の除去である。異物の具体例は、残渣や膜である。膜の除去は、膜の剥離であってもよいし、膜の一部のエッチングであってもよい。膜の一つの例は、レジスト膜である。
この発明の一実施形態は、過酸化水素水および増粘剤を含む第１処理液を基板の表面に塗布する第１処理液供給工程と、前記第１処理液が塗布された前記基板の表面に、硫酸を含む第２処理液を供給する第２処理液供給工程と、前記第１処理液および前記第２処理液が前記基板の表面で混合して生成される硫酸過酸化水素水混合液で前記基板の表面を処理する混合液処理工程と、前記混合液処理工程の後に、前記基板にリンス液を供給して前記硫酸過酸化水素水混合液を前記基板の表面から洗い流すリンス工程と、を含む、基板処理方法を提供する。
この方法によれば、過酸化水素水は増粘剤を含む第１処理液の形態で基板の表面に塗布されるので、過酸化水素水の消費量を抑制しながら、基板の表面に過酸化水素水を行き渡らせ、かつ密着させることができる。この第１処理液（過酸化水素水）が塗布された基板の表面に硫酸を含む第２処理液が供給される。それにより、基板の表面において、過酸化水素水および硫酸が混合して、硫酸過酸化水素水混合液が生成される。第１処理液が基板表面に均一に行き渡って密着しているため、基板の表面に硫酸過酸化水素水混合液を隈無く均一に行き渡らせることができる。そして、硫酸および過酸化水素水が基板上で混合するため、その混合時の反応によって生じる発熱を有効に利用して、基板の表面を処理することができる。硫酸過酸化水素水混合液による処理の後は、基板の表面にリンス液を供給して硫酸過酸化水素水混合液を洗い流し、処理を停止することができる。
前述の実施形態の場合と同じく、基板に対する処理の一例は、基板の表面に存在する異物の除去である。異物の具体例は、残渣や膜である。膜の除去は、膜の剥離であってもよいし、膜の一部のエッチングであってもよい。膜の一つの例は、レジスト膜である。
この発明の一実施形態では、前記増粘剤が、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、架橋型ポリアクリル酸、架橋型ポリアクリル酸ナトリウム、架橋型アクリル系ポリマー、およびカルボン酸系共重合体からなる群より選択される少なくとも一種を含む。
増粘剤は、たとえば、基板の表面に供給されるときの第１処理液の温度において、第１処理液の粘度が所要の値以上に保持できる耐熱性を有していることが好ましい。この場合の所要の値とは、基板の表面に隈無く均一に第１処理液を塗布でき、かつその塗布状態を少なくとも一定時間維持できる値であり、たとえば、３０ｍＰａ・ｓ～３０００Ｐａ・ｓの範囲が好ましい。増粘剤は、混合液処理工程における硫酸過酸化水素水混合液の温度において、当該混合液の粘度を所要の値以上に維持できる耐熱性を有していればさらに好ましい。この場合の所要の値とは、基板の表面に隈無く硫酸過酸化水素水混合液が広がった状態を少なくとも一定時間維持できる値であり、たとえば、３０ｍＰａ・ｓ～３０００Ｐａ・ｓの範囲が好ましい。
この発明の一実施形態では、前記第２処理液が増粘剤を含まない。第２処理液が増粘剤を含まないことにより、粘度の低い状態で第２処理液を基板の表面に供給できる。それにより、基板上において、第１処理液と第２処理液との混合を促進することができる。
第１処理液に増粘剤が含まれている場合には、その増粘剤は、基板上で生成される硫酸過酸化水素水混合液中に存在し、その粘度を高める。したがって、基板の表面に隈無く流感過酸化水素水混合液を密着させた状態で、硫酸過酸化水素水混合液による処理を進行させることができる。それにより、基板表面に対して均一な処理を行うことができる。
第２処理液の消費量を低減するために、第２処理液に増粘剤が含まれていてもよい。ただし、その含有量は、第１処理液との混合を阻害しない程度にとどめることが好ましい。
この発明の一実施形態では、前記第１処理液供給工程において、前記第１処理液が前記基板の表面に塗布されて、前記基板の表面の全域を覆う前記第１処理液の塗布膜が形成される。
この方法では、第１処理液の塗布膜（たとえばゲル状塗布膜）が基板表面の全域を覆うので、基板表面の全域に第１処理液を密着させることができる。したがって、第１処理液および第２処理液が混合してできる硫酸過酸化水素水混合液を基板の表面の全域に密着させることができ、基板の表面全域を均一に処理できる。
この発明の一実施形態では、前記第２処理液供給工程において、前記第１処理液の塗布膜の表面に、前記第２処理液が供給される。この方法では、第１処理液の塗布膜が基板の表面に形成され、その塗布膜の表面に第２処理液が供給される。したがって、第２処理液による流動によって第１処理液が基板外に持ち去られることを抑制できるから、第１処理液の消費量を低減できる。
この発明の一実施形態では、前記第２処理液供給工程は、前記基板の表面への前記第１処理液の供給を停止した状態で開始される。
この方法では、第１処理液の供給（より具体的には新液の供給）を停止して、第２処理液の供給が開始される。したがって、低粘度の第１処理液による流動によって第１処理液が基板外に持ち去られることを抑制できるから、第１処理液の消費量を低減できる。
この発明の一実施形態では、前記混合液処理工程の少なくとも一部の期間が、前記第２処理液供給工程の少なくとも一部の期間と重複している。
基板の表面に第１処理液が存在している状態で第２処理液を基板の表面に供給することにより、第１処理液および第２処理液の混合が始まる。したがって、第２処理液供給工程の実行中に、硫酸過酸化水素水混合液による基板表面の処理が始まる場合がある。
この発明の一実施形態では、前記混合液処理工程の少なくとも一部の期間において、前記基板の表面への前記第２処理液の供給が停止されている。
この方法では、第２処理液の供給（具体的には新液の供給）を停止した状態で、硫酸過酸化水素水混合液による基板表面の処理が行われる期間が存在する。
たとえば、基板の表面を上方に向けて水平に保持した状態で、第１処理液の塗布膜が形成された基板の表面に第２処理液を供給し、その供給を停止することにより、基板の表面に硫酸過酸化水素水混合液の液膜が担持されたパドル状態とすることができる。このパドル状態を維持することにより、第１処理液および第２処理液を供給することなく、硫酸過酸化水素水混合液による基板処理を進行させることができる。このようなパドル処理期間中に、必要に応じて、第１処理液および第２処理液の一方または両方を基板の表面に補充してもよい。
この発明の一実施形態では、前記第１処理液供給工程と、前記第２処理液供給工程とが、交互に繰り返し実行される。この方法により、第１処理液および第２処理液を必要に応じて繰り返し交互に供給しながら、硫酸過酸化水素水混合液による処理を基板上で進行させることができる。したがって、基板の表面を処理不足のないように十分に処理することができる。
第２処理液供給工程の後に、再び第１処理液供給工程を行うときに、それらの間に別の工程が介在してもよい。すなわち、第２処理液供給工程の後、第１処理液も第２処理液も供給せずに行う混合液処理工程の後に、第１処理液を供給してもよい。また、前記リンス工程を行った後に、第１処理液供給工程を行ってもよい。
この発明の一実施形態は、前述のような基板処理方法を実施するための基板処理装置を提供する。この基板処理装置は、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に前記第１処理液を供給する第１処理液ノズルと、前記基板保持手段に保持された基板に前記第２処理液を供給する第２処理液ノズルと、前記基板保持手段に保持された基板に前記リンス液を供給するリンス液ノズルと、制御手段とを含む。前記制御手段は、前記第１処理液ノズルからの前記第１処理液の供給を制御して前記第１処理液供給工程を実行し、前記第２処理液ノズルからの前記第２処理液の供給を制御して前記第２処理液供給工程を実行し、前記リンス液ノズルからの前記リンス液の供給を制御して前記リンス工程を実行する。
この構成により、前述の基板処理方法を実施することができる。したがって、基板の表面に対して均一な処理を施すことができ、かつ処理液の消費量を低減できる基板処理装置を提供できる。
この発明の一実施形態では、前記基板保持手段は、基板の表面を上方に向けて水平に保持して回転するスピンチャックを含む。この場合に、前記制御手段は、前記第１処理液供給工程において、前記第１処理液ノズルからの前記第１処理液の供給、および前記スピンチャックの回転を制御して、前記基板の表面に前記第１処理液をスピンコートすることが好ましい。
この構成により、いわゆるスピンコートによって、基板の表面に第１処理液を塗布することができる。それにより、少量の第１処理液を基板の表面に均一に塗り広げることができるので、第１処理液の消費量を低減しながら、基板の表面を均一に処理できる。
この発明の一実施形態では、前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持された基板に処理液を供給するための処理位置と、前記処理位置から退避した待機位置との間で、前記第１処理液ノズルを移動するノズル移動ユニットと、前記待機位置において前記第１処理液ノズルの吐出口をノズル洗浄液中に浸漬させる洗浄ポットと、をさらに含む。
この構成によれば、第１処理液ノズルが使用されていないときに、第１処理液の待機位置で吐出口を洗浄できる。それにより、高粘度の第１処理液による吐出口の詰まりを抑制または防止できる。
図１Ａ～図１Ｅは、この発明の一実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程図である。 図１Ｆ～図１Ｈは、前記基板処理方法を説明するための工程図である。 図２Ａ～図２Ｄは、主要な工程における基板表面の状態の例を説明するための図解的な断面図である。 図３は、前述のような基板処理方法を実行するための基板処理装置の構成例を説明するための図解的な断面図である。 図４は、第１処理液供給源の構成例を説明するための図である。 図５は、第２処理液供給源の構成例を説明するための図である。 図６は、前記基板処理装置の各部の制御に関する構成を説明するためのブロック図である。 図７は、第１処理液供給源の他の構成例を説明するための図である。 図８は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程図である。
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１Ａ～図１Ｈは、この発明の一実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程図である。この基板処理方法は、第１処理液塗布工程Ｓ１（第１処理液供給工程、図１Ａ－図１Ｂ）、第２処理液供給工程Ｓ２（図１Ｃ）、混合液処理工程Ｓ３（図１Ｃ－１Ｄ）、リンス工程Ｓ４（図１Ｅ）、残渣除去工程Ｓ５（図１Ｆ－図１Ｇ）および乾燥工程Ｓ６（図１Ｈ）を含む。処理対象の基板Ｗは、表面（この実施形態では上面）にレジスト膜（図示せず）が形成された基板である。基板Ｗは、半導体基板、液晶表装置用基板であり得る。レジスト膜は、典型的には、ドライエッチングのためのマスクとして使用された後のレジスト膜である。この実施形態の基板処理方法は、基板Ｗの表面のレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を行う。より具体的には、硫酸過酸化水素水混合液（ＳＰＭ：Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture）によって、基板Ｗの表面からレジストを剥離して除去する。
表面にレジスト膜が形成された基板Ｗが処理チャンバ１（図３参照）に搬入され、その基板Ｗは、スピンチャック５によって保持される。それにより、基板Ｗは、スピンチャック５によって水平姿勢に保持され、その状態で、中央部を通る鉛直な回転軸線Ａまわりに回転される。基板Ｗは、レジスト膜が形成された基板Ｗの表面を上向きとした姿勢で、スピンチャック５に保持される。
第１処理液塗布工程Ｓ１は、スピンチャック５によって基板Ｗを回転しながら、基板Ｗの表面（上面）に第１処理液Ｌ１を供給し、その第１処理液Ｌ１を基板Ｗの表面に塗布（いわゆるスピンコート）する工程である。第１処理液Ｌ１は、この実施形態では、ＳＰＭの原料である硫酸および過酸化水素水のうちの一方を含み、その他方は含まない。この実施形態では、第１処理液Ｌ１は、さらに増粘剤（高粘度化剤）を含む高粘度の処理液である。
第１処理液塗布工程Ｓ１において、図１Ａに示すように、第１処理液ノズルＮ１から基板Ｗの中央付近に第１処理液Ｌ１を所定供給量だけ供給する。所定供給量だけ供給された後は、第１処理液ノズルＮ１からの第１処理液Ｌ１の供給は停止される。基板Ｗの表面に供給された第１処理液Ｌ１は、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの表面で周縁部に向かって広がる。それにより、図１Ｂに示すように、基板Ｗの表面（上面）の全域を覆う第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１を形成することができる。第１処理液Ｌ１の所定供給量は、基板Ｗの回転によって、基板Ｗの表面（上面）の全域を覆う塗布膜Ｆ１を形成するのに十分な量に定められる。その所定供給量は、さらに、基板Ｗの表面（上面）の全域を覆う塗布膜Ｆ１を形成するのに必要な量に定められることが好ましく、それにより、第１処理液Ｌ１の消費量を最小限にすることができる。
第２処理液供給工程Ｓ２は、第１処理液塗布工程Ｓ１の後に行われる。すなわち、基板Ｗの表面（上面）の全域に第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１が形成された状態で開始される。第２処理液Ｌ２は、この実施形態では、ＳＰＭの原料である硫酸および過酸化水素水のうち、第１処理液Ｌ１に含まれていない前記他方を含み、第１処理液Ｌ１に含まれている前記一方を含まない。第２処理液Ｌ２は、好ましくは、第１処理液Ｌ１よりも粘度の低い低粘度の処理液である。第２処理液Ｌ２は増粘剤を含まないことが好ましいが、必要に応じて微量の増粘剤が含まれていてもよい。
第２処理液供給工程Ｓ２では、図１Ｃに示すように、スピンチャック５によって基板Ｗを回転軸線Ａまわりに回転しながら、基板Ｗの表面（上面）の全域に形成された第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１の上に、第２処理液ノズルＮ２から第２処理液Ｌ２を供給する。この供給は、所定流量での連続供給であってもよい。第２処理液ノズルＮ２は、図１Ｃに示すように、第２処理液Ｌ２を柱状の連続流の形態で吐出するストレートノズルであってもよい。また、第２処理液ノズルＮ２は、コーン状のプロファイルをなすように第２処理液Ｌ２を噴霧するスプレーノズルであってもよい。また、第２処理液ノズルＮ２は、第２処理液供給工程Ｓ２中に、基板Ｗ上での着液位置が実質的に一定位置（たとえば回転軸線Ａ上）に保たれる固定式吐出を行ってもよく、第２処理液供給工程Ｓ２中に基板Ｗ上の着液位置が移動する移動式吐出を行ってもよい。移動式吐出の場合には、第２処理液ノズルＮ２から吐出される第２処理液Ｌ２の着液位置が基板Ｗの表面上で、回転中心から周縁部までの範囲で移動し、それによって、着液位置が基板Ｗの表面をスキャンすることが好ましい。第２処理液供給工程Ｓ２は、所定時間にわたって行われる。
混合液処理工程Ｓ３は、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２が基板Ｗ上で混合してできる混合液、すなわち、ＳＰＭによって、基板Ｗの表面のレジスト膜を剥離する工程である。具体的には、硫酸および過酸化水素水が基板Ｗ上で混ざり合って発熱反応を起こしながらＳＰＭとなり、そのＳＰＭが基板Ｗの表面のレジスト膜を腐食させる。第２処理液Ｌ２の供給が開始されると、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２の混合が始まるので、第２処理液供給工程Ｓ２の少なくとも一部の期間は、混合液処理工程Ｓ３の少なくとも一部の期間と重複していてもよい（図１Ｃ参照）。
第２処理液供給工程Ｓ２の後にも、すなわち、第２処理液Ｌ２の供給を停止した後にも、図１Ｄに示すように、基板Ｗの表面では、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２の混合反応（ＳＰＭ反応）が進み、かつＳＰＭによるレジスト膜の腐食が進行する。第２処理液Ｌ２の供給を停止した後は、基板Ｗの回転を停止してもよいし、基板Ｗ上に第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２ならびにそれらが混合してできるＳＰＭを保持できる程度の低速で基板Ｗを回転してもよい（図１Ｄ参照）。これにより、第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１上に第２処理液Ｌ２が担持されたパドル状態となる。したがって、それらが混合してできるＳＰＭが基板Ｗ上に担持されたパドル状態となる。そのパドル状態が維持されることにより、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２のいずれをも供給することなく、ＳＰＭによるレジスト腐食処理を進行させることができる。
第２処理液Ｌ２の供給を停止した後の混合液処理工程Ｓ３において、必要に応じて、第１処理液ノズルＮ１から第１処理液Ｌ１を基板Ｗの表面に補充してもよいし、第２処理液ノズルＮ２から第２処理液Ｌ２を基板Ｗの表面に補充してもよい。必要に応じて、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２の一方のみを補充してもよいし、両方を補充してもよい。また、第２処理液Ｌ２の供給を停止せず、混合液処理工程Ｓ３の全期間において、第２処理液Ｌ２の供給が継続されてもよい。
リンス工程Ｓ４は、混合液処理工程Ｓ３によって基板Ｗ上のレジスト膜を十分に腐食させた後に行われる。具体的には、図１Ｅに示すように、スピンチャック５によって基板Ｗを回転させながら、リンス液ノズルＮＲから、純水（脱イオン水）、炭酸水等のリンス液Ｒが供給され、基板Ｗ上で腐食したレジスト膜およびＳＰＭが基板Ｗの表面外へと洗い流される。基板Ｗは、混合液処理工程Ｓ３のときよりも高速に回転され、遠心力を利用して、回転中心から周縁へと向かうリンス液Ｒの流れを基板Ｗの表面に形成することが好ましい。
第１処理液塗布工程Ｓ１、第２処理液供給工程Ｓ２、混合液処理工程Ｓ３およびリンス工程Ｓ４は、循環的に、複数回、繰り返し行われてもよい。すなわち、リンス工程Ｓ４の後に、再び、第１処理液塗布工程Ｓ１、第２処理液供給工程Ｓ２、混合液処理工程Ｓ３およびリンス工程Ｓ４を行ってもよい。この場合に、２回目以降の第１処理液塗布工程Ｓ１で供給する第１処理液の粘度は、１回目の第１処理液塗布工程Ｓ１で用いる第１処理液の粘度よりも小さくてもよい。
また、第１処理液塗布工程Ｓ１、第２処理液供給工程Ｓ２および混合液処理工程Ｓ３を、循環的に、複数回、繰り返し行ってもよい。そして、所定回数の繰り返しの後に、リンス工程Ｓ４を行ってもよい。この場合に、２回目以降の第１処理液塗布工程Ｓ１で供給する第１処理液の粘度は、１回目の第１処理液塗布工程Ｓ１で用いる第１処理液の粘度よりも小さくてもよい。
残渣除去工程Ｓ５は、リンス工程Ｓ４で除去し切れない異物を除去するための洗浄工程である。より具体的には、残渣除去工程Ｓ５は、混合液処理工程Ｓ３における生成物（処理残渣）やパーティクルを基板Ｗの表面から除去する。残渣除去工程Ｓ５は、図１Ｆに示す洗浄液供給工程Ｓ５１と、図１Ｇに示すリンス工程Ｓ５２とを含む。必要とされる処理内容によっては、残渣除去工程Ｓ５は、省かれてもよい。
洗浄液供給工程Ｓ５１は、スピンチャック５によって基板Ｗを回転させながら、薬液ノズルＮＣから基板Ｗの表面に洗浄液Ｃ（より具体的には洗浄薬液）を供給する。洗浄液供給工程Ｓ５１は、洗浄液Ｃとしてアンモニア過酸化水素水混合液（たとえばＳＣ１）を用いて基板Ｗを洗浄するアルカリ洗浄工程であってもよい。
リンス工程Ｓ５２は、洗浄液供給工程Ｓ５１の後に、基板Ｗの表面の洗浄液Ｃをリンス液Ｒで置換し、洗浄液Ｃを基板Ｗの表面からに洗い流す工程である。リンス工程Ｓ５２は、スピンチャック５によって基板Ｗを回転させながら、リンス液ノズルＮＲから基板Ｗの表面に向けてリンス液Ｒを供給する。
乾燥工程Ｓ６は、残渣除去工程Ｓ５のリンス工程Ｓ５２（図１Ｇ参照）の後に行われる。残渣除去工程Ｓ５が省かれる場合には、リンス工程Ｓ４（図１Ｅ参照）の後に行われる。すなわち、乾燥工程Ｓ６は、基板Ｗの表面へのリンス液Ｒの供給を停止した後に行われる。乾燥工程Ｓ６は、図１Ｈに示すように、スピンチャック５によって基板Ｗを高速に回転させて基板Ｗ上の液体を遠心力によって振り切るスピンドライ工程であってもよい。この乾燥工程Ｓ６によって、一連の基板処理が完了し、処理チャンバ１（図３参照）から処理済みの基板Ｗ、すなわち、レジスト膜が表面から剥離され、その表面が洗浄および乾燥された基板Ｗが搬出される。
図２Ａ～図２Ｄは、主要な工程における基板表面の状態の例を説明するための図解的な断面図である。この例では、第１処理液Ｌ１は、高粘度の過酸化水素水、すなわち、増粘剤を含む過酸化水素水である。また、第２処理液Ｌ２は、硫酸である。第２処理液L２は、好ましくは、第１処理液Ｌ１よりも低粘度の硫酸である。たとえば、第２処理液Ｌ２は増粘剤を含まない硫酸である。基板Ｗの表面に供給されるときの温度（たとえば室温）での第１処理液Ｌ１の粘度は、３０ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは２００ｍＰａ・ｓ以上である。第１処理液Ｌ１の粘度の上限については、基板Ｗの表面にスピンコートできる範囲であればよく、たとえば、３０００ｍＰａ・ｓである。
増粘剤の例としては、ポリビニルピロリドン、アクリル系増粘剤などを挙げることができる。アクリル系増粘剤としては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、架橋型ポリアクリル酸、架橋型ポリアクリル酸ナトリウムなどのポリアクリル酸系増粘剤のほか、架橋型アクリル系ポリマー、カルボン酸系共重合体（アンモニウム塩またはナトリウム塩）なども含まれる。これらの増粘剤の一種以上、すなわち、一種または二種以上が用いられてもよい。増粘剤は、粉末、水溶液、またはエマルションの形態で提供され得る。
第１処理液塗布工程Ｓ１（図２Ａ参照）では、基板Ｗの表面に高粘度過酸化水素水（第１処理液Ｌ１）の塗布膜Ｆ１（たとえばゼリー状の膜）が形成される。この塗布膜Ｆ１は、基板Ｗの表面の全域に密着する。
第２処理液供給工程Ｓ２（図２Ｂ参照）では、高粘度過酸化水素水の塗布膜（第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１）の上に、たとえば、それよりも、粘度の低い硫酸（第２処理液Ｌ２）が供給され、その液層ができる。そして、高粘度過酸化水素水（第１処理液Ｌ１）と硫酸（第２処理液Ｌ２）との混合が始まる。
混合液処理工程Ｓ３（図２Ｃ参照）では、高粘度過酸化水素水と硫酸との混合によってＳＰＭが生成される。そのＳＰＭが基板Ｗの表面に到達することにより、その表面に形成されているレジスト膜を腐食させる。過酸化水素水が高粘度の状態で基板Ｗの表面に存在しているので、基板Ｗ上からのＳＰＭの流出を抑制または防止した状態で反応が進行する。それにより、少量の高粘度過酸化水素水および少量の硫酸の供給によって、基板Ｗの表面のレジスト膜を腐食させることができる。過酸化水素水および／または硫酸が不足する場合に、それらを補充してもよいことは前述のとおりである。高粘度過酸化水素水の塗布膜Ｆ１は、基板Ｗの全域に密着しているので、基板Ｗの全域で均一に処理を進行させることができ、その結果、均一性のよい基板処理（レジスト剥離処理）を実現できる。
第１処理液Ｌ１中に含まれる増粘剤は、基板Ｗ上で第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２が混合してＳＰＭが生成されたとき、そのＳＰＭの粘度を３０ｍＰａ・ｓ以上、好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは２００ｍＰａ・ｓ以上にできるものであることが好ましい。それにより、基板Ｗ上でＳＰＭをパドル状態で保持しやすいので、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２の消費量を効果的に低減しながら、均一な基板処理を実現しやすい。
混合液処理工程Ｓ３の後、リンス工程Ｓ４（図２Ｄ参照）により、基板Ｗ上のＳＰＭがリンス液Ｒに置換され、腐食したレジスト膜とともに基板Ｗの表面から除去される。
第１処理液Ｌ１に高粘度の硫酸、すなわち増粘剤を添加した硫酸を用い、第２処理液Ｌ２にそれよりも過酸化水素水（好ましくは、第１処理液Ｌ１よりも低粘度のもの）を用いる場合の処理は、前述の説明において、「過酸化水素水」と「硫酸」とを置き換えればよい。この場合にも、均一性のよい基板処理（レジスト剥離処理）を実現できる。
図３は、前述のような基板処理方法を実行するための基板処理装置１００（処理ユニット）の構成例を説明するための図解的な断面図である。基板処理装置１００は、基板保持手段の一例であるスピンチャック５と、第１処理液ノズルＮ１と、第２処理液ノズルＮ２と、薬液ノズルＮＣと、リンス液ノズルＮＲと、待機ポット３とを含み、これらは、処理チャンバ１内に収容されている。基板処理装置１００は、さらに、処理チャンバ１外に配置された第１処理液供給源１５および第２処理液供給源２５を含む。基板処理装置１００は、さらに、処理チャンバ１外に配置された薬液供給源３５を含む。
スピンチャック５は、処理チャンバ１内で１枚の基板Ｗを水平姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａまわりに基板Ｗを回転させる基板保持回転装置である。スピンチャック５は、回転軸線Ａに沿って延びる回転軸５１と、回転軸５１の上端に結合されたスピンベース５２と、回転軸５１を回転させるためのスピンモータ５３とを含む。スピンベース５２は、回転軸５１の上端に水平姿勢で保持された円盤形状を有している。スピンベース５２の周縁部には、複数の挟持ピン５４が周方向に間隔を空けて配置されている。複数の挟持ピン５４は、基板Ｗの周端面に当接して、基板Ｗを挟持するように構成されている。このようなメカニカルチャックに代えて、基板Ｗの下面中央を吸着して保持するバキューム型チャックが採用されてもよい。
第１処理液ノズルＮ１は、スピンチャック５に保持された基板Ｗの表面（上面）に第１処理液Ｌ１を供給するノズルである。第１処理液ノズルＮ１は、スピンチャック５に保持された基板Ｗの表面に第１処理液Ｌ１を吐出する処理位置（実線で示す位置）と、スピンチャック５の側方に設定された待機位置（二点鎖線で示す位置）との間で移動する移動ノズルの形態を有している。より具体的には、第１処理液ノズルＮ１は、第１ノズル移動ユニット１１によって移動される。第１ノズル移動ユニット１１は、たとえば、水平に延びた第１揺動アーム１２を含み、その第１揺動アーム１２の揺動端に第１処理液ノズルＮ１が結合されている。詳細な図示は省略するが、第１ノズル移動ユニット１１は、さらに、第１揺動アーム１２の基端部に結合された揺動駆動機構を含み、揺動駆動機構は、第１揺動アーム１２の基端部を通る鉛直な揺動軸線まわりに第１揺動アーム１２を揺動させる。それにより、第１処理液ノズルＮ１は、処理位置と待機位置との間で移動する。第１処理液Ｌ１は、前述のとおり、高粘度の処理液である。処理位置は、基板Ｗの回転中心に第１処理液Ｌ１が着液する位置であってもよい。基板Ｗの回転中心に着液した第１処理液Ｌ１は、基板Ｗの回転によって発生する遠心力によって、基板Ｗの表面の全域に塗り延ばされる。
第２処理液ノズルＮ２は、スピンチャック５に保持された基板Ｗの表面（上面）に第２処理液Ｌ２を供給するノズルである。第２処理液ノズルＮ２は、スピンチャック５に保持された基板Ｗの表面に第２処理液Ｌ２を吐出する処理位置と、スピンチャック５の側方に設定された待機位置との間で移動する移動ノズルの形態を有している。より具体的には、第２処理液ノズルＮ２は、第２ノズル移動ユニット２１によって移動される。第２ノズル移動ユニット２１は、たとえば、第１ノズル移動ユニット１１と同様の構成を有している。すなわち、第２ノズル移動ユニット２１は、たとえば、水平に延びた第２揺動アーム２２を含み、その第２揺動アーム２２の揺動端に第２処理液ノズルＮ２が結合されている。第１ノズル移動ユニット１１と同様に、第２ノズル移動ユニット２１は、第２揺動アーム２２を揺動させる揺動駆動機構を備えている。第２処理液ノズルＮ２は、第２処理液Ｌ２を吐出しながら、基板Ｗ上での着液位置をスキャンさせるスキャンノズルとして作動してもよい。この場合、処理位置は、基板Ｗの回転中心と周縁との間で変動する。
薬液ノズルＮＣは、スピンチャック５に保持された基板Ｗの表面（上面）に洗浄液Ｃ（洗浄用の薬液）を供給するノズルである。薬液ノズルＮＣは、スピンチャック５に保持された基板Ｗの表面に洗浄液Ｃを吐出する処理位置と、スピンチャック５の側方に設定された待機位置との間で移動する移動ノズルの形態を有している。より具体的には、薬液ノズルＮＣは、第３ノズル移動ユニット３１によって移動される。第３ノズル移動ユニット３１は、たとえば、第１ノズル移動ユニット１１と同様の構成を有している。すなわち、第３ノズル移動ユニット３１は、たとえば、水平に延びた第３揺動アーム３２を含み、その第３揺動アーム３２の揺動端に薬液ノズルＮＣが結合されている。第１ノズル移動ユニット１１と同様に、第３ノズル移動ユニット３１は、第３揺動アーム３２を揺動させる揺動駆動機構を備えている。洗浄液Ｃは、前述のとおり、たとえば、アンモニア過酸化水素水混合液（たとえばＳＣ１）である。薬液ノズルＮＣは、洗浄液Ｃを吐出しながら、基板Ｗ上での着液位置をスキャンさせるスキャンノズルとして作動してもよい。すなわち、処理位置は、基板Ｗの回転中心と周縁との間で移動してもよい。
リンス液ノズルＮＲは、スピンチャック５に保持された基板Ｗの表面（上面）にリンス液Ｒを供給するノズルである。リンス液ノズルＮＲは、この実施形態では、位置固定された固定ノズルの形態を有している。むろん、リンス液ノズルＮＲは、スピンチャック５に保持された基板Ｗの表面にリンス液Ｒを吐出する処理位置と、スピンチャック５の側方に設定された待機位置との間で移動する移動ノズルの形態を有していてもよい。リンス液ノズルＮＲは、この実施形態では、基板Ｗの回転中心に向けてリンス液Ｒを吐出するように固定されている。リンス液Ｒは、典型的には、純水（脱イオン水）である。
待機ポット３は、第１処理液ノズルＮ１の待機位置（図３に二点鎖線で示す）に配置されており、第１処理液ノズルＮ１の吐出口１０を洗浄する洗浄ポットの一例である。待機ポット３は、第１処理液ノズルＮ１の吐出口１０を洗浄するためのノズル洗浄液を貯留する容器の形態を有していてもよい。第１処理液ノズルＮ１は、待機位置において、その吐出口１０を待機ポット３内のノズル洗浄液中に浸漬させられる。それにより、高粘度の第１処理液Ｌ１の固化を抑制し、第１処理液ノズルＮ１の吐出口１０の詰まりを防ぐことができる。
第１処理液ノズルＮ１は、第１処理液配管１３を介して第１処理液供給源１５に接続されている。第１処理液配管１３の途中には、第１処理液バルブ１４が介装されている。第１処理液バルブ１４は、第１処理液配管１３の流路を開閉する。
第２処理液ノズルＮ２は、第２処理液配管２３を介して第２処理液供給源２５に接続されている。第２処理液配管２３の途中には、第２処理液バルブ２４が介装されている。第２処理液バルブ２４は、第２処理液配管２３の流路を開閉する。
薬液ノズルＮＣは、薬液配管３３を介して薬液供給源３５に接続されている。薬液配管３３の途中には、薬液バルブ３４が介装されている。薬液バルブ３４は、薬液配管３３の流路を開閉する。図示は省略するが、薬液供給源３５は、洗浄薬液（たとえばアンモニア過酸化水素水混合液）を貯留する薬液タンクと、薬液タンクから薬液ノズルＮＣに向けて、薬液配管３３へと薬液を送り出す薬液ポンプとを含む。薬液タンクには、洗浄液が貯留される。より具体的には、アンモニア水と過酸化水素水とを含む洗浄用の薬液が所定の比率で混合されて洗浄液が調製され、薬液タンクに貯留される。薬液タンクまたは薬液配管３３には、必要に応じて、薬液を適切な温度に加熱するヒータが配置されてもよい。
リンス液ノズルＮＲは、リンス液配管４３を介してリンス液供給源４５に接続されている。リンス液配管４３の途中には、リンス液バルブ４４が介装されている。リンス液バルブ４４は、リンス液配管４３の流路を開閉する。リンス液供給源４５は、脱イオン水等のリンス液を供給する工場内ユーティリティであってもよい。
図４は、第１処理液供給源１５の構成例を説明するための図である。第１処理液供給源１５は、第１処理液Ｌ１を貯留する第１処理液タンク１６と、第１処理液タンク１６から第１処理液ノズルＮ１に向けて、第１処理液配管１３へと第１処理液Ｌ１を送り出す第１処理液ポンプ１７とを含む。第１処理液配管１３には、第１処理液Ｌ１中の異物を除去するための第１フィルタ１８が介装されていてもよい。第１処理液タンク１６には、予め調製された高粘度の第１処理液Ｌ１が貯留される。高粘度の第１処理液Ｌ１は、硫酸および過酸化水素水の一方と増粘剤とを混合して調製される。第１処理液Ｌ１が硫酸を含む場合には、第１処理液タンク１６または第１処理液配管１３に第１処理液ヒータ１９が配置されることが好ましい。それにより、第１処理液Ｌ１が室温よりも高温（たとえば１２０℃～１３０℃℃程度）に加熱される。第１処理液Ｌ１が過酸化水素水を含む場合には、このような第１処理液ヒータ１９は不要であり、室温（環境温度であり、一般的には０℃～３０℃。たとえば２５℃程度）の第１処理液Ｌ１が第１処理液ノズルＮ１に供給されて吐出される。
図５は、第２処理液供給源２５の構成例を説明するための図である。第２処理液供給源２５は、第２処理液Ｌ２を貯留する第２処理液タンク２６と、第２処理液タンク２６から第２処理液ノズルＮ２に向けて、第２処理液配管２３へと第２処理液Ｌ２を送り出す第２処理液ポンプ２７とを含む。第２処理液配管２３には、第２処理液Ｌ２中の異物を除去するための第２フィルタ２８が介装されていてもよい。第２処理液タンク２６には、第２処理液Ｌ２（好ましくは、第１処理液Ｌ１よりも低粘度の第２処理液Ｌ２）が貯留される。第２処理液Ｌ２は、硫酸および過酸化水素水の他方を含み、この実施形態では、増粘剤を含まない。第２処理液Ｌ２が硫酸を含む場合には、第２処理液タンク２６または第２処理液配管２３に第２処理液ヒータ２９が配置される。それにより、第２処理液Ｌ２が室温よりも高温（たとえば１２０℃～１３０℃程度）に加熱される。第２処理液Ｌ２が過酸化水素水を含む場合には、このような第２処理液ヒータ２９は不要であり、室温（環境温度であり、一般的には０℃～３０℃。たとえば２５℃程度）の第２処理液Ｌ２が第２処理液ノズルＮ２に供給されて吐出される。
図６は、基板処理装置１００の各部の制御に関する構成を説明するためのブロック図である。基板処理装置１００は、その各部を制御するための制御手段としてのコントローラ２を含む。コントローラ２は、プロセッサ（ＣＰＵ）２ａおよびメモリ２ｂを含む。プロセッサ２ａは、メモリ２ｂに格納されたプログラムを実行することにより、コントローラ２の種々の機能を実現する。コントローラ２は、第１処理液バルブ１４、第２処理液バルブ２４、薬液バルブ３４およびリンス液バルブ４４の開閉を制御する。さらに、コントローラ２は、スピンチャック５の回転、第１ノズル移動ユニット１１、第２ノズル移動ユニット２１および第３ノズル移動ユニット３１の動作などを制御する。また、コントローラ２は、第１処理液供給源１５、第２処理液供給源２５および薬液供給源３５の動作を制御する。
それにより、コントローラ２は、第１処理液Ｌ１、第２処理液Ｌ２、洗浄液Ｃおよびリンス液Ｒの供給およびその停止を制御する。また、コントローラ２は、基板Ｗの回転（回転／停止および回転速度等）を制御する。さらに、コントローラ２は、第１処理液ノズルＮ１、第２処理液ノズルＮ２および薬液ノズルＮＣの位置を制御する。このような制御によって、コントローラ２は、前述の第１処理液塗布工程Ｓ１、第２処理液供給工程Ｓ２、混合液処理工程Ｓ３、リンス工程Ｓ４、残渣除去工程Ｓ５および乾燥工程Ｓ６を実行する。
図示しない基板搬送ロボットによってスピンチャック５に未処理の基板Ｗが受け渡されると、コントローラ２は、第１処理液塗布工程Ｓ１（図１Ａおよび図１Ｂ参照）を実行する。すなわち、コントローラ２は、スピンチャック５を第１処理液塗布速度（たとえば５００ｒｐｍ～１５００ｒｐｍ）で回転させながら、第１処理液ノズルＮ１を処理位置に配置し、第１処理液バルブ１４を開いて、第１処理液ノズルＮ１から基板Ｗの表面（上面）の回転中心に向けて所定量の第１処理液Ｌ１を吐出させる。基板Ｗの表面に接した第１処理液Ｌ１は、遠心力によって基板Ｗの周縁へと広がり、それにより、基板Ｗの全面に塗り広げられる。それによって、基板Ｗの表面の全域を覆う第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１が形成される。
第１処理液塗布工程Ｓ１の後、コントローラ２は、第２処理液供給工程Ｓ２（図１Ｃ参照）を実行する。すなわち、コントローラ２は、第１処理液ノズルＮ１を待機位置（図３に二点鎖線で示す）に移動させ、代わって、第２処理液ノズルＮ２を処理位置まで移動させる。第１処理液ノズルＮ１は、待機位置において、待機ポット３内のノズル洗浄液に吐出口１０が浸漬され、それによって、吐出口１０が洗浄される。コントローラ２は、スピンチャック５を第２処理液処理速度（たとえば３００ｒｐｍ～８００ｒｐｍ）で回転させる。第２処理液処理速度は、第１処理液塗布速度と等しいか、それよりも低速であることが好ましい。さらに、コントローラ２は、たとえば、第２処理液Ｌ２が基板Ｗの表面の回転中心に着液するように第２処理液ノズルＮ２を配置する。
コントローラ２は、第２処理液Ｌ２が基板Ｗの表面の回転中心に着液する状態で、第２処理液ノズルＮ２を静止させて第２処理液供給工程Ｓ２を行ってもよい。また、コントローラ２は、第２処理液Ｌ２の着液位置を基板Ｗの表面の回転中心と周縁との間でスキャンさせるように、第２処理液ノズルＮ２を移動させながら、第２処理液供給工程Ｓ２を行ってもよい。第２処理液ノズルＮ２がスプレーノズルであるときには、着液位置を静止させて第２処理液供給工程Ｓ２を行うことが適切である場合がある。また、第２処理液ノズルＮ２がストレートノズルであるときには、着液位置をスキャンさせて第２処理液供給工程Ｓ２を行うことが適切な場合がある。
第２処理液供給工程Ｓ２の後、コントローラ２は、第２処理液ノズルＮ２からの第２処理液Ｌ２の供給を停止させ、第２処理液ノズルＮ２を待機位置に移動する。また、コントローラ２は、スピンチャック５の回転速度を混合液処理速度（たとえば０ｒｐｍ～５０ｒｐｍ）とする。混合液処理速度は、第２処理液供給速度よりも低速であることが好ましく、零（すなわち回転停止）であってもよい。第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１の上に第２処理液Ｌ２が供給されることによって、それらが混合してＳＰＭが生成される。したがって、第２処理液Ｌ２の供給直後からＳＰＭによる処理工程、すなわち、混合液処理工程Ｓ３が始まる（図１Ｃおよび図１Ｄ参照）。第２処理液Ｌ２の供給を停止した後にも、基板Ｗの表面上において、高粘度の第１処理液Ｌ１と第２処理液Ｌ２との混合が継続するので、混合液処理工程Ｓ３は、第２処理液Ｌ２の供給を停止した後にも継続する。
第２処理液Ｌ２の供給を停止した後、予め定める反応時間が経過すると、コントローラ２は、リンス工程Ｓ４を実行する（図１Ｅ参照）。すなわち、コントローラ２は、リンス液ノズルＮＲを処理位置に移動する。そして、コントローラ２は、スピンチャック５を所定のリンス速度（たとえば３００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍ）で回転させる。その状態で、コントローラ２は、リンス液バルブ４４を開いて、リンス液ノズルＮＲから基板Ｗに向けてリンス液Ｒを吐出させる。基板Ｗの表面におけるリンス液Ｒの着液位置は、この実施形態では、基板Ｗの中心に固定である。ただし、移動ノズルの形態のリンス液ノズルＮＲを用いて、リンス液Ｒの着液位置を、基板Ｗの中心と周縁との間で移動（スキャン）してもよい。
予め定めるリンス処理時間の経過後、コントローラ２は、リンス液ノズルＮＲからのリンス液Ｒの吐出を停止して、リンス工程Ｓ４を終え、リンス液ノズルＮＲを待機位置に移動する。
そして、コントローラ２は、残渣除去工程Ｓ５を実行する（図１Ｆおよび図１Ｇ参照）。すなわち、コントローラ２は、薬液ノズルＮＣを処理位置に移動する。そして、コントローラ２は、スピンチャック５を所定の洗浄液処理速度（たとえば５００ｒｐｍ～１５００ｒｐｍ）で回転させる。その状態で、コントローラ２は、薬液バルブ３４を開いて、洗浄液Ｃ（たとえばアンモニア過酸化水素水混合液）を基板Ｗに向けて吐出させて、洗浄液供給工程Ｓ５１を実行する（図１Ｆ参照）。基板Ｗの表面における洗浄液Ｃの着液位置は、基板Ｗの中心に固定であってもよいし、基板Ｗの中心と周縁との間で移動（スキャン）してもよい。予め定める時間だけ洗浄液Ｃを供給した後、コントローラ２は、薬液ノズルＮＣからの洗浄液Ｃの吐出を停止し、薬液ノズルＮＣを待機位置に移動させる。
次いで、コントローラ２は、洗浄液処理後のリンス工程Ｓ５２を実行する（図１Ｇ参照）。このリンス工程Ｓ５２は、混合液処理工程Ｓ３の直後のリンス工程Ｓ４（図１Ｅ参照）と実質的に同様であってもよい。
予め定めるリンス処理時間の経過後、コントローラ２は、リンス液ノズルＮＲからのリンス液Ｒの吐出を停止して、リンス工程Ｓ５２を終える。そして、コントローラ２は、スピンチャック５を乾燥回転速度（たとえば２５００ｒｐｍ～４０００ｒｐｍ）まで加速し、基板Ｗ上のリンス液Ｒを振り切る乾燥工程Ｓ６（スピンドライ）を実行する（図１Ｈ参照）。この乾燥工程Ｓ６を所定時間だけ行った後、コントローラ２は、スピンチャック５の回転を停止して、処理を終える。
処理済みの基板Ｗは、基板搬送ロボット（図示せず）によってスピンチャック５から受け取られ、処理チャンバ１から搬出される。
図７は、第１処理液供給源１５の他の構成例を説明するための図である。
前述の図４に示した第１処理液供給源１５の構成例では、第１処理液タンク１６に調整済みの第１処理液Ｌ１を供給するか、または第１処理液タンク１６内で第１処理液Ｌ１を調製することができる。具体的には、硫酸または過酸化水素水の一方と増粘剤とを混合して調製された第１処理液Ｌ１が第１処理液タンク１６に供給されるか、そのような調製が第１処理液タンク１６内で行われる。
これに対して、図７に示した第１処理液供給源１５の構成例では、第１処理液配管１３の途中で、硫酸または過酸化水素水一方と増粘剤とが混合される。
具体的には、第１処理液配管１３には、硫酸または過酸化水素水の一方である第１処理液成分Ｌ１ａを供給する第１処理液成分配管１３１と、液体状の増粘剤を供給する増粘剤配管１３２とが接続されている。したがって、第１処理液成分Ｌ１ａと増粘剤とが第１処理液配管１３で合流して混合される。その混合を促進するために、第１処理液配管１３にはインラインミキサ１３３が介装されている。
インラインミキサ１３３は、たとえば撹拌エレメントを有し、第１処理液配管１３を流れる流体を撹拌することにより、第１処理液成分Ｌ１ａと増粘剤とを十分に混合させて、高粘度の第１処理液Ｌ１の生成を補助する。このような撹拌型のインラインミキサだけでなく、第１処理液成分Ｌ１ａと増粘剤とを合流させるときに、主流路を流れる流体に混合ノズルから流体を分散吐出して分散混合させる分散混合型のインラインミキサが用いられてもよい。
この構成例の第１処理液供給源１５は、増粘剤が液体またはエマルションである場合にとくに好適である。増粘剤が固体（粉体等）である場合には、図４に示した構成の第１処理液供給源１５の方が適している。
以上のように、この実施形態によれば、増粘剤を添加して高粘度の液体とした第１処理液Ｌ１が基板Ｗの表面（上面）の全域に塗布される。それにより、第１処理液Ｌ１の消費量を抑制しながら、基板Ｗの表面の全域に、第１処理液Ｌ１を均一に行き渡らせ、かつ密着させることができる。この第１処理液Ｌ１が塗布された基板Ｗの表面に第２処理液Ｌ２が供給されることにより、基板Ｗ上で第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２が混合して、ＳＰＭが生成される。第１処理液Ｌ１が基板Ｗの表面の全域に均一に隈無く行き渡って密着しているので、基板Ｗの表面の全域にＳＰＭを隈無く均一に行き渡らせることができる。したがって、基板Ｗの表面全域でＳＰＭによる処理（レジストを腐食させる処理）を均一に進行させることができる。しかも、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２が基板Ｗ上で混合するので、その混合時の反応熱を利用でき、それに応じて、効率的な処理が可能である。ＳＰＭによる処理は、基板Ｗの表面にリンス液Ｒを供給してＳＰＭを置換することで停止することができる。
第２処理液Ｌ２が比較的低粘度（たとえば第１処理液Ｌ１よりも低粘度）であれば、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２の混合が速やかに進行するので、それらの混合液であるＳＰＭを速やかに生成させることができる。それにより、一層効率的な処理が可能となる。
第１処理液Ｌ１の粘度は、増粘剤によって適切に調整することができるので、基板Ｗの表面に塗布するときの延伸性、基板Ｗの表面における塗布膜Ｆ１の保持性、第２処理液Ｌ２との混合度合いなどを考慮して、適切な粘度を設定できる。それにより、とりわけ、第１処理液Ｌ１の消費量を低減しながら、基板Ｗに対して均一な処理を施すことができる。
とくに、過酸化水素水および増粘剤を含む液を第１処理液Ｌ１とし、硫酸を含む液を第２処理液Ｌ２として用いることにより、過酸化水素水の消費量を低減できるので好ましい。
第１処理液塗布工程Ｓ１において、基板Ｗの表面に塗布膜Ｆ１（たとえばゲル状の塗布膜）が形成されれば、基板Ｗの表面の全域に確実に第１処理液Ｌ１を密着させることができる。それに応じて、第２処理液Ｌ２を供給してできるＳＰＭを基板Ｗの表面の全域に確実に密着させることができるので、効率的でかつ均一な処理が可能になる。
第２処理液供給工程Ｓ２は、第１処理液Ｌ１の供給（新液の供給）を停止した状態で行うことが好ましい。それにより、第１処理液Ｌ１の消費量を確実に低減できる。しかも、第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１の上に第２処理液Ｌ２を供給できるので、第２処理液Ｌ２の流動によって、第１処理液Ｌ１が基板Ｗ外に持ち去られることを抑制できる。
混合液処理工程Ｓ３の少なくとも一部の期間には、第２処理液Ｌ２の供給（新液の供給）を停止することが好ましい。それにより、第２処理液Ｌ２の消費量を一層抑制することができる。すなわち、第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１上に第２処理液Ｌ２の液膜が担持された状態でそれらの混合が進行するパドル処理によって、それらの混合液であるＳＰＭによる基板処理を進行させることができる。このとき、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２のいずれもが供給されないので、いずれの処理液の消費量も低減できる。
図８は、この発明の第２の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程図である。この実施形態では、第１処理液塗布工程Ｓ１の前に、前処理工程Ｓ０が実行される。その後の工程Ｓ１～Ｓ６は、前述の第１の実施形態（図１Ａ～図１Ｈ参照）と同様である。
前処理工程Ｓ０は、高粘度の第１処理液Ｌ１を基板Ｗの表面に塗布する前に、第２処理液（好ましくは第１処理液Ｌ１よりも低粘度の第２処理液Ｌ２）を基板Ｗの表面に供給する工程である。前処理工程Ｓ０では、基板処理装置１００は、第２処理液供給工程Ｓ２と実質的に同様に作動してもよい。
前処理工程Ｓ０では、基板Ｗに第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１が存在しないので、第２処理液Ｌ２は第１処理液Ｌ１の塗布膜Ｆ１上ではなく、基板Ｗの表面に供給される。コントローラ２は、スピンチャック５を第２処理液処理速度で回転させ、その状態で、第２処理液ノズルＮ２から第２処理液Ｌ２を基板Ｗの表面に向けて吐出させる。
このような前処理工程Ｓ０の後に、第２処理液ノズルＮ２が待機位置に移動され、第１処理液塗布工程Ｓ１が実行される。基板Ｗの表面に供給される第１処理液Ｌ１は、既に基板Ｗ上に存在する第２処理液Ｌ２と接するので、第１処理液Ｌ１および第２処理液Ｌ２の混合（ＳＰＭ反応）が生じる。したがって、第１処理液Ｌ１の供給直後から、基板Ｗの表面において、混合液処理工程Ｓ３を開始させることができる。
第１処理液塗布工程Ｓ１の前に前処理工程Ｓ０を実行することにより、高粘度の第１処理液Ｌ１を基板Ｗの表面全域に塗り広げやすくなり、かつ基板Ｗの表面における混合液処理を促進できるので、より効率的なレジスト剥離処理を行うことができる。
以上、この発明の２つの実施形態について説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、室温の過酸化水素水とそれよりも高温の硫酸とを基板Ｗの表面に供給する処理を主として説明している。しかし、室温の過酸化水素水と室温の硫酸とを基板Ｗの表面に供給してもよい。この場合にも、過酸化水素水および硫酸が混合するときの発熱反応によって高温のＳＰＭが基板Ｗ上で生成され、基板Ｗの表面のレジストを腐食させることができる。基板Ｗ上の反応を促進するために、基板Ｗをヒータによって加熱してもよい。ヒータは、スピンチャック５に内蔵されてもよいし、ハロゲンヒータ等の別の熱源が用いられてもよい。
また、前述の実施形態では、基板Ｗを一枚ずつ保持して処理する枚葉式の基板処理について説明したが、複数枚の基板に対して一括処理するバッチ式の基板処理にこの発明が適用されてもよい。
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。
Ｓ１ 第１処理液塗布工程
Ｓ２ 第２処理液供給工程
Ｓ３ 混合液処理工程
Ｓ４ リンス工程
Ｓ５ 残渣除去工程
Ｓ６ 乾燥工程
Ｗ 基板
Ｌ１ 第１処理液
Ｌ２ 第２処理液
Ｒ リンス液
Ｃ 洗浄液
Ｆ１ 第１処理液の塗布膜
Ｎ１ 第１処理液ノズル
Ｎ２ 第２処理液ノズル
ＮＲ リンス液ノズル
ＮＣ 薬液ノズル
１００ 基板処理装置
１ 処理チャンバ
２ コントローラ
３ 待機ポット
５ スピンチャック
１０ 吐出口
１４ 第１処理液バルブ
１５ 第１処理液供給源
２４ 第２処理液バルブ
２５ 第２処理液供給源
４４ リンス液バルブ

Claims (15)

  1. 硫酸および過酸化水素水の一方を含む第１処理液を基板の表面に塗布する第１処理液供給工程と、
    前記第１処理液が塗布された前記基板の表面に、硫酸および過酸化水素水の他方を含み、前記第１処理液よりも粘度の低い第２処理液を供給する第２処理液供給工程と、
    前記第１処理液および前記第２処理液が前記基板の表面で混合して生成される硫酸過酸化水素水混合液で前記基板の表面を処理する混合液処理工程と、
    前記混合液処理工程の後に、前記基板にリンス液を供給して前記硫酸過酸化水素水混合液を前記基板の表面から洗い流すリンス工程と、を含む、基板処理方法。
  2. 前記第１処理液が増粘剤を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 増粘剤が含まれた第１処理液を基板の表面に塗布する第１処理液供給工程と、
    前記第１処理液が塗布された前記基板の表面に第２処理液を供給する第２処理液供給工程と、
    前記第１処理液および前記第２処理液が前記基板の表面で混合して生成される硫酸過酸化水素水混合液で前記基板の表面を処理する混合液処理工程と、
    前記混合液処理工程の後に、前記基板にリンス液を供給して前記硫酸過酸化水素水混合液を前記基板の表面から洗い流すリンス工程と、を含む、基板処理方法。
  4. 過酸化水素水および増粘剤を含む第１処理液を基板の表面に塗布する第１処理液供給工程と、
    前記第１処理液が塗布された前記基板の表面に、硫酸を含む第２処理液を供給する第２処理液供給工程と、
    前記第１処理液および前記第２処理液が前記基板の表面で混合して生成される硫酸過酸化水素水混合液で前記基板の表面を処理する混合液処理工程と、
    前記混合液処理工程の後に、前記基板にリンス液を供給して前記硫酸過酸化水素水混合液を前記基板の表面から洗い流すリンス工程と、を含む、基板処理方法。
  5. 前記増粘剤が、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、架橋型ポリアクリル酸、架橋型ポリアクリル酸ナトリウム、架橋型アクリル系ポリマー、およびカルボン酸系共重合体からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項２、３または４に記載の基板処理方法。
  6. 前記第２処理液が増粘剤を含まない、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記第１処理液供給工程において、前記第１処理液が前記基板の表面に塗布されて、前記基板の表面の全域を覆う前記第１処理液の塗布膜が形成される、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記第２処理液供給工程において、前記第１処理液の塗布膜の表面に、前記第２処理液が供給される、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記第２処理液供給工程は、前記基板の表面への前記第１処理液の供給を停止した状態で開始される、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  10. 前記混合液処理工程の少なくとも一部の期間が、前記第２処理液供給工程の少なくとも一部の期間と重複している、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  11. 前記混合液処理工程の少なくとも一部の期間において、前記基板の表面への前記第２処理液の供給が停止されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  12. 前記第１処理液供給工程と、前記第２処理液供給工程とが、交互に繰り返し実行される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  13. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の基板処理方法を実施するための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に前記第１処理液を供給する第１処理液ノズルと、
    前記基板保持手段に保持された基板に前記第２処理液を供給する第２処理液ノズルと、
    前記基板保持手段に保持された基板に前記リンス液を供給するリンス液ノズルと、
    前記第１処理液ノズルからの前記第１処理液の供給を制御して前記第１処理液供給工程を実行し、前記第２処理液ノズルからの前記第２処理液の供給を制御して前記第２処理液供給工程を実行し、前記リンス液ノズルからの前記リンス液の供給を制御して前記リンス工程を実行する制御手段と、を含む基板処理装置。
  14. 前記基板保持手段は、基板の表面を上方に向けて水平に保持して回転するスピンチャックを含み、
    前記制御手段は、前記第１処理液供給工程において、前記第１処理液ノズルからの前記第１処理液の供給、および前記スピンチャックの回転を制御して、前記基板の表面に前記第１処理液をスピンコートする、請求項１３に記載の基板処理装置。
  15. 前記基板保持手段に保持された基板に処理液を供給するための処理位置と、前記処理位置から退避した待機位置との間で、前記第１処理液ノズルを移動するノズル移動ユニットと、
    前記待機位置において前記第１処理液ノズルの吐出口をノズル洗浄液中に浸漬させる洗浄ポットと、をさらに含む、請求項１３または１４に記載の基板処理装置。
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