JP2022063225A - 基板処理装置 - Google Patents

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宏紀 櫻井
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貴広 古賀
Takahiro Koga
寛太 森
Kanta Mori
佑介 橋本
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Abstract

【課題】液処理において除去対象物の除去効率を向上させることができる技術を提供する。【解決手段】本開示による基板処理装置は、流体供給部と処理液供給部とノズルとを備える。流体供給部は、加圧された純水の蒸気またはミストを含む流体を供給する。処理液供給部は、少なくとも硫酸を含む処理液を供給する。ノズルは、第１吐出口と、第２吐出口と、導出路とを備える。第１吐出口は、流体供給部から供給された流体を吐出する。第２吐出口は、処理液供給部から供給された処理液を吐出する。導出路は、第１吐出口および第２吐出口に連通し、第１吐出口から吐出された流体と第２吐出口から吐出された処理液との混合流体を導出する。また、導出路の断面積は、第１吐出口の断面積よりも大きい。【選択図】図３

Description

本開示は、基板処理装置に関する。
半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハ等の基板に処理液を供給することによって、たとえばレジスト膜等の除去対象物を基板から除去する技術が知られている。
特開２０１４－０２７２４５号公報
本開示は、液処理において除去対象物の除去効率を向上させることができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、基板保持部と、流体供給部と、処理液供給部と、ノズルとを備える。基板保持部は、基板を回転可能に保持する。流体供給部は、加圧された純水の蒸気またはミストを含む流体を供給する。処理液供給部は、少なくとも硫酸を含む処理液を供給する。ノズルは、流体供給部および処理液供給部に接続され、流体と処理液とを混合して基板に吐出する。また、ノズルは、第１吐出口と、第２吐出口と、導出路とを備える。第１吐出口は、流体供給部から供給された流体を吐出する。第２吐出口は、処理液供給部から供給された処理液を吐出する。導出路は、第１吐出口および第２吐出口に連通し、第１吐出口から吐出された流体と第２吐出口から吐出された処理液との混合流体を導出する。また、導出路の断面積は、第１吐出口の断面積よりも大きい。
本開示によれば、液処理において除去対象物の除去効率を向上させることができる。
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略平面図である。 図２は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略側面図である。 図３は、第１実施形態に係るノズルを長手方向と直交する面で切断した断面図である。 図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線矢視における断面図である。 図５は、図３に示すＶ－Ｖ線矢視における断面図である。 図６は、第１実施形態に係るノズルを下方から見た図である。 図７は、第１実施形態に係るノズル洗浄機構を長手方向と直交する面で切断した断面図である。 図８は、第１実施形態に係るノズル洗浄処理の動作説明図である。 図９は、第１実施形態に係るノズル洗浄処理の動作説明図である。 図１０は、第１実施形態に係るノズル洗浄処理の動作説明図である。 図１１は、第１実施形態に係る基板処理装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 図１２は、第２実施形態に係るノズルを長手方向と直交する面で切断した断面図である。 図１３は、図１２に示すＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線矢視における断面図である。 図１４は、図１２に示すＸＩＶ－ＸＩＶ線矢視における断面図である。 図１５は、第１実施形態における第１変形例に係るノズルを長手方向と直交する面で切断した断面図である。 図１６は、第１実施形態における第２変形例に係るノズルを長手方向と直交する面で切断した断面図である。
以下に、本開示による基板処理装置を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、例えば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
また、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向と呼ぶ場合がある。
半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハ等の基板に形成された処理対象膜の上に所定のパターンでレジスト膜が形成され、このレジスト膜をマスクとして処理対象膜に対するエッチングやイオン注入等の処理が施される。処理後、不要となったレジスト膜は、ウエハ上から除去される。
レジスト膜の除去方法として、ＳＰＭ処理が用いられる。ＳＰＭ処理は、硫酸と過酸化水素水とを混合して得た高温のＳＰＭ（Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture）液をレジスト膜に供給することにより行われる。
以下に示す実施形態では、ＳＰＭ処理において除去対象物の除去効率を向上させることができる基板処理装置について説明する。
なお、本開示による基板処理装置は、ＳＰＭ処理以外の液処理にも適用することができる。具体的には、本開示による基板処理装置は、少なくとも硫酸を含む処理液を用いた液処理に適用することができる。
ＳＰＭ液以外の「少なくとも硫酸を含む処理液」としては、たとえば、硫酸と混合すると反応（昇温若しくはエッチャントが増加）する処理液、具体的には、希硫酸（硫酸と水との混合液）、硫酸とオゾン水との混合液等が挙げられる。また、「少なくとも硫酸を含む処理液」は硫酸であってもよい。
（第１実施形態）
＜基板処理装置の構成＞
まず、第１実施形態に係る基板処理装置の構成について図１および図２を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略平面図である。また、図２は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略側面図である。なお、図２では、第２供給機構１０５およびノズル洗浄機構１０６を省略して示している。
図１および図２に示すように、基板処理装置１は、チャンバ１０１と、基板保持部１０２と、カップ部１０３と、第１供給機構１０４と、第２供給機構１０５と、ノズル洗浄機構１０６とを備える。また、基板処理装置１は、ベーパー供給部２０１と、ＳＰＭ供給部２０２と、リンス液供給部２０３と、置換液供給部２０４とを備える。かかる基板処理装置１は、半導体ウエハ等の基板（以下、「ウエハＷ」と記載する）の表面に形成されたレジスト膜を除去する。
従来、レジスト膜の除去方法として、ＳＰＭ処理が知られている。ＳＰＭ処理は、硫酸と過酸化水素水とを混合して得た高温のＳＰＭ（Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture）液をレジスト膜に供給することにより行われる。
レジスト膜の除去効率は、ＳＰＭ液の温度を高めることにより向上させることができる。ＳＰＭ液の温度を高めるための方法として、たとえば、硫酸の温度を高めることが考えられる。しかしながら、硫酸の温度を高めるには、硫酸を流通させる配管の耐熱性や耐圧性を向上させる必要があり、ハード面での負荷が大きい。また、硫酸と過酸化水素水の混合比率を変更して、過酸化水素水の割合を多くすることが考えられる。しかしながら、過酸化水素水の割合を多くすると、ヒュームや突沸が発生し易くなる。また、赤外線ヒータなどでウエハＷ上のＳＰＭ液を加熱することも考えられるが、たとえば温度安定性の面で課題がある。
そこで、基板処理装置１では、加圧された純水（脱イオン水）の蒸気（以下、「ベーパー」と記載する）をＳＰＭ液と混合させることとした。これにより、ＳＰＭ液の温度を好適に上昇させることができる。
チャンバ１０１は、基板保持部１０２、カップ部１０３、第１供給機構１０４および第２供給機構１０５を収容する。チャンバ１０１の天井部には、チャンバ１０１内にダウンフローを形成するＦＦＵ（Fun Filter Unit）１１１が設けられる（図２参照）。
基板保持部１０２は、ウエハＷよりも大径の本体部１２１と、本体部１２１の上面に設けられた複数の把持部１２２と、本体部１２１を支持する支柱部材１２３と、支柱部材１２３を回転させる駆動部１２４とを備える。なお、把持部１２２の数は、図示のものに限定されない。
かかる基板保持部１０２は、複数の把持部１２２を用いてウエハＷの周縁部を把持することによってウエハＷを保持する。これにより、ウエハＷは、本体部１２１の上面からわずかに離間した状態で水平に保持される。上述したように、ウエハＷの表面（上面）には、レジスト膜が形成されている。
なお、ここでは、複数の把持部１２２を用いてウエハＷの周縁部を把持する基板保持部１０２を例に挙げたが、基板処理装置１は、基板保持部１０２に代えて、ウエハＷの裏面を吸着保持するバキュームチャックを備える構成であってもよい。
カップ部１０３は、基板保持部１０２を取り囲むように配置される。カップ部１０３の底部には、ウエハＷに供給された処理液をチャンバ１０１の外部へ排出するための排液口１３１と、チャンバ１０１内の雰囲気を排気するための排気口１３２とが形成される。
第１供給機構１０４は、ノズル１４１と、水平方向に延在し、ノズル１４１を上方から支持する第１アーム１４２と、第１アーム１４２を旋回および昇降させる第１旋回昇降機構１４３とを備える。第１旋回昇降機構１４３により、第１アーム１４２は、ウエハＷの上方における処理位置とウエハＷの外方における待機位置との間でノズル１４１を移動させることができる。
ノズル１４１は、水平方向に沿って直線状に延在するバーノズルである。ノズル１４１は、ウエハＷの半径と同程度の長さを有する。処理位置に配置された状態において、ノズル１４１の長手方向先端部は、ウエハＷの中央部における上方に配置され、ノズル１４１の長手方向基端部は、ウエハＷの周縁部における上方に配置される。
ノズル１４１は、ベーパー供給路２１１を介してベーパー供給部２０１に接続される。また、ノズル１４１は、ＳＰＭ供給路２２１を介してＳＰＭ供給部２０２に接続される。ベーパー供給部２０１は、加圧された純水（脱イオン水）の蒸気であるベーパーをベーパー供給路２１１を介してノズル１４１に供給する。ＳＰＭ供給部２０２は、硫酸および過酸化水素水の混合液であるＳＰＭ液をＳＰＭ供給路２２１を介してノズル１４１に供給する。ベーパー供給部２０１およびＳＰＭ供給部２０２の構成としては、如何なる公知技術を用いて構わない。たとえば、ＳＰＭ供給部２０２は、硫酸を供給する硫酸供給源、過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給源および硫酸と過酸化水素水とを混合する混合部を備える。
ノズル１４１は、ベーパー供給部２０１から供給されるベーパーとＳＰＭ供給部２０２から供給されるＳＰＭ液とを混合してウエハＷに吐出する。ノズル１４１の具体的な構成については後述する。
第２供給機構１０５は、補助ノズル１５１と、水平方向に延在し、補助ノズル１５１を上方から支持する第２アーム１５２と、第２アーム１５２を旋回および昇降させる第２旋回昇降機構１５３とを備える。第２旋回昇降機構１５３により、第２アーム１５２は、ウエハＷの上方における処理位置とウエハＷの外方における待機位置との間で補助ノズル１５１を移動させることができる。
補助ノズル１５１は、ベーパー供給路２１２を介してベーパー供給部２０１に接続される。ベーパー供給部２０１は、ベーパー供給路２１２を介して補助ノズル１５１にベーパーを供給する。また、補助ノズル１５１は、リンス液供給路２３１を介してリンス液供給部２０３に接続され、置換液供給路２４１を介して置換液供給部２０４に接続される。リンス液供給部２０３は、リンス液、ここでは一例として純水（脱イオン水）をリンス液供給路２３１を介して補助ノズル１５１に供給する。置換液供給部２０４は、置換液、ここでは一例としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を置換液供給路２４１を介して補助ノズル１５１に供給する。リンス液供給部２０３および置換液供給部２０４の構成としては、如何なる公知技術を用いて構わない。
補助ノズル１５１は、ベーパー供給部２０１からベーパー供給路２１２を介して供給されるベーパーをウエハＷに吐出する。また、補助ノズル１５１は、リンス液供給部２０３からリンス液供給路２３１を介して供給されるリンス液をウエハＷに吐出する。また、補助ノズル１５１は、置換液供給部２０４から置換液供給路２４１を介して供給される置換液をウエハＷに吐出する。
ノズル洗浄機構１０６は、ノズル１４１の待機位置に配置される。ノズル洗浄機構１０６は、ノズル１４１を洗浄する。ノズル洗浄機構１０６の構成については後述する。
また、基板処理装置１は、制御装置３００を備える。制御装置３００は、たとえばコンピュータであり、制御部３０１と記憶部３０２とを備える。記憶部３０２には、基板処理装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部３０１は、記憶部３０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理装置１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置３００の記憶部３０２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
＜ノズルの構成＞
次に、ノズル１４１の構成について図３～図６を参照して説明する。図３は、第１実施形態に係るノズル１４１を長手方向と直交する面で切断した断面図である。また、図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線矢視における断面図である。また、図５は、図３に示すＶ－Ｖ線矢視における断面図である。また、図６は、第１実施形態に係るノズル１４１を下方から見た図である。
図３に示すように、ノズル１４１は、ノズル本体４１と、２つの第１分配路４２と、１つの第２分配路４３と、導出路４４とを備える。また、ノズル１４１は、複数の第１吐出口４５および複数の第１吐出路４６（図４参照）と、複数の第２吐出口４７および複数の第２吐出路４８（図５参照）とを備える。
第１分配路４２および第２分配路４３は、ノズル本体４１の内部に形成される。図４および図５に示すように、第１分配路４２および第２分配路４３は、ノズル本体４１の長手方向に沿って延在する。第１分配路４２は、ベーパー供給路２１１を介してベーパー供給部２０１に接続される。また、第２分配路４３は、ＳＰＭ供給路２２１を介してＳＰＭ供給部２０２に接続される。
図３に示すように、第２分配路４３は、ノズル本体４１の断面視における正中線（ノズル本体４１を左右に二等分する線）上に配置される。また、２つの第１分配路４２は、第２分配路４３の左右側方に１つずつ配置される。
導出路４４は、第１分配路４２および第２分配路４３よりも下方に位置する。図３～図５に示すように、導出路４４は、ノズル本体４１の下部に設けられたスリット状の流路であり、ノズル本体４１の長手方向に沿って延在するとともに、鉛直下方にも延在する。導出路４４の長手方向（ノズル本体４１の長手方向と同一方向）両端および下端は開放されている。
複数の第１吐出口４５および複数の第２吐出口４７は、導出路４４の上端面に開口する。図４および図５に示すように、複数の第１吐出口４５および複数の第２吐出口４７は、ノズル本体４１の長手方向に沿って配列される。複数の第１吐出口４５および複数の第２吐出口４７は、導出路４４の長手方向の一端から他端の略全域に配置される。
複数の第１吐出口４５は、複数の第１吐出路４６を介して第１分配路４２に接続される。また、複数の第２吐出口４７は、複数の第２吐出路４８を介して第２分配路４３に接続される。
ベーパー供給部２０１から第１分配路４２に供給されたベーパーは、第１分配路４２から複数の第１吐出路４６に分配されて、複数の第１吐出口４５から導出路４４に吐出される。また、ＳＰＭ供給部２０２から第２分配路４３に供給されたＳＰＭ液は、第２分配路４３から複数の第２吐出路４８に分配されて、複数の第２吐出口４７から導出路４４に吐出される。
第１吐出口４５から吐出されたベーパーと、第２吐出口４７から吐出されたＳＰＭ液とは、導出路４４の入口である上端付近で混合されて、導出路４４の出口である下端からウエハＷに向けて吐出される。
仮にノズル１４１が導出路４４を有しない場合、ノズル１４１から吐出されたＳＰＭ液の液滴が拡散してしまい、ＳＰＭ液とベーパーとが適切に混合されないおそれがある。また、拡散したＳＰＭ液がチャンバ１０１の内壁に付着することで、チャンバ１０１やチャンバ１０１内のウエハＷを汚染させてしまうおそれがある。
これに対し、第１実施形態に係るノズル１４１は、導出路４４を備えることで、第１吐出口４５から吐出されたベーパーとＳＰＭ液とが互いに接触することなく拡散してしまうことを抑制することができる。このため、ノズル１４１は、ベーパーとＳＰＭ液とを効率よく混合することができる。したがって、実施形態に係るノズル１４１によれば、たとえば導出路４４を備えないノズルと比べて、ＳＰＭ液をより高い温度にまで上昇させることができる。また、ＳＰＭ液の拡散によるチャンバ１０１内の汚染を抑制することができる。
また、図６に示すように、導出路４４の断面積は、第１吐出口４５の断面積よりも大きい。たとえば、導出路４４の断面積は、導出路４４の下端の開口面積と同義であり、導出路４４の幅をＤ０、長さをＬ０としたとき、Ｄ０×Ｌ０で表すことができる。また、第１吐出口４５の断面積は、第１吐出口４５の開口面積と同義であり、第１吐出口４５の径をＤ１としたときに、（Ｄ１／２）２×πで表すことができる。ここでいう第１吐出口４５の断面積とは、ノズル１４１が備える複数の第１吐出口４５の断面積の合計のことであってもよい。なお、導出路４４の断面積は、複数の第１吐出口４５の断面積と、複数の第２吐出口４７の断面積との合計よりも大きい。
導出路４４の断面積が大きすぎると、導出路４４を通過するＳＰＭ液の液滴の速度が遅くなるため、導出路４４の内壁に沿って移動するＳＰＭ液の液滴同士が集まって大粒になりやすい。一方、導出路４４の断面積が小さすぎると、導出路４４内のベーパーの流量が少なく制限されるため、導出路４４の入口付近におけるＳＰＭ液の液滴の形成が好適に行われず、形成される液滴が望ましい粒径よりも大粒になるおそれがある。したがって、導出路４４の断面積を適切な大きさに形成し、ＳＰＭ液の液滴を十分に微粒化された状態でウエハＷに吐出できるようにすることが望ましい。
このため、第１実施形態に係るノズル１４１では、上述したように、導出路４４の断面積が第１吐出口４５の断面積よりも大きく形成される。このように形成することで、ＳＰＭ液の液滴を適切に微粒化させることができる。
＜ノズル洗浄機構の構成＞
次に、ノズル洗浄機構１０６の構成について図７を参照して説明する。図７は、第１実施形態に係るノズル洗浄機構１０６を長手方向と直交する面で切断した断面図である。
図７に示すように、ノズル洗浄機構１０６は、洗浄槽１６１と、２つの洗浄液供給路１６２と、複数の洗浄液吐出口１６３と、排出口１６４とを備える。また、ノズル洗浄機構１０６は、露取部材１６５を備える。
洗浄槽１６１は、ノズル本体４１の外形に合わせて長尺状に形成される。洗浄槽１６１は、ノズル１４１を収容可能である。洗浄液供給路１６２は、ノズル洗浄機構１０６の内部に形成され、洗浄槽１６１の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って延在する。洗浄液供給路１６２は、図示しない洗浄液供給源に接続されており、かかる洗浄液供給源から供給される洗浄液を流通させる。洗浄液は、たとえば純水（脱イオン水）である。２つの洗浄液供給路１６２は、洗浄槽１６１の左右側方に１つずつ配置される。
複数の洗浄液吐出口１６３は、洗浄槽１６１の内壁面に開口する。複数の洗浄液吐出口１６３は、洗浄槽１６１の長手方向に沿って配列される。複数の洗浄液吐出口１６３は、洗浄液供給路１６２に連通しており、洗浄液供給路１６２を流れる洗浄液を洗浄槽１６１の内部に吐出する。排出口１６４は、洗浄槽１６１の底部に設けられ、洗浄液を洗浄槽１６１から排出する。
露取部材１６５は、洗浄槽１６１の内部に配置される。露取部材１６５は、洗浄槽１６１の長手方向に沿って延在する長尺状の部材である。露取部材１６５は、ノズル１４１のノズル本体４１よりも親水性が高い部材で形成される。たとえば、ノズル本体４１が樹脂で形成されるのに対し、露取部材１６５は、石英で形成される。図示の例では、露取部材１６５の断面形状が円形であるが、露取部材１６５の断面形状は、必ずしも円形であることを要さしない。
なお、ノズル洗浄機構１０６は、洗浄槽１６１に一定量の洗浄液が貯留された場合に、一定量を超える洗浄液を洗浄槽１６１から排出するためのオーバーフローライン（図示せず）を備える。オーバーフローラインは、たとえば、複数の洗浄液吐出口１６３よりも下方に設けられる。
つづいて、かかるノズル洗浄機構１０６を用いたノズル１４１の洗浄処理について図８～図１０を参照して説明する。図８～図１０は、第１実施形態に係るノズル洗浄処理の動作説明図である。図８～図１０に示すノズル洗浄処理は、制御部３０１（図１参照）による制御に従って実行される。
図８に示すように、制御部３０１は、まず、ノズル１４１を洗浄槽１６１の内部に移動させる。これにより、ノズル１４１は、ノズル洗浄機構１０６の洗浄槽１６１に配置される。このとき、ノズル１４１は、露取部材１６５と接触しない程度に近接した位置に配置される。
つづいて、制御部３０１は、複数の洗浄液吐出口１６３から洗浄液を吐出させる。洗浄液は、洗浄槽１６１に配置されたノズル本体４１の側面に吐出された後、ノズル本体４１の側面と洗浄槽１６１の内面との隙間に沿って下方に流れ落ちる。
洗浄液の供給を続けることにより、図９に示すように、洗浄槽１６１に洗浄液が貯留される。これにより、ノズル本体４１の下部を含む少なくとも一部が洗浄液に浸漬される。なお、一定量を超えた洗浄液は、図示しないオーバーフローラインから排出される。
このように、ノズル洗浄機構１０６は、複数の洗浄液吐出口１６３からノズル本体４１の側面に向けて洗浄液を吐出することにより、また、洗浄槽１６１に貯留された洗浄液にノズル１４１を浸漬させることにより、ノズル１４１を洗浄することができる。具体的には、ノズル１４１に付着したＳＰＭ液を除去することができる。
つづいて、制御部３０１は、ノズル１４１を上昇させる。このとき、ノズル１４１に付着した洗浄液は、重力によりノズル１４１の下方に集まる。そして、ノズル１４１に付着した洗浄液は、ノズル１４１よりも親水性の高い露取部材１６５に移動する。これにより、ノズル１４１から洗浄液が除去されてノズル１４１が乾燥する。
第１実施形態に係るノズル１４１は、導出路４４を備えるため、導出路４４を備えないノズルと比較して構造が複雑である。このため、Ｎ２（窒素）ガス等の気体を用いてノズル１４１を乾燥させる場合、気体の吐出流量を増加させることが好ましい。しかしながら、気体の吐出流量を増加させると、チャンバ１０１の内圧が変化してウエハＷの処理に影響が出るおそれがある。これに対し、第１実施形態に係るノズル洗浄機構１０６は、ノズル１４１よりも親水性の高い露取部材１６５を備えることで、気体を用いることなくノズル１４１を乾燥させることができる。すなわち、露取部材１６５は、ノズル１４１と露取部材１６５との間に介在し、ノズル１４１および露取部材１６５の両方に接する洗浄液の液滴をノズル１４１から露取部材１６５に移動させる。
したがって、第１実施形態に係るノズル洗浄機構１０６によれば、ウエハＷの処理に影響を生じさせることなくノズル１４１を乾燥させることができる。
＜基板処理装置の具体的動作＞
次に、基板処理装置１の具体的動作について図１１を参照して説明する。図１１は、第１実施形態に係る基板処理装置１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。図１１に示す一連の処理は、制御部３０１による制御に従って実行される。
まず、基板処理装置１では、ウエハＷの搬入処理が行われる（ステップＳ１０１）。具体的には、基板処理装置１の外部に配置された基板搬送装置によって基板処理装置１のチャンバ１０１（図１参照）内にウエハＷが搬入されて基板保持部１０２に保持される。その後、基板処理装置１は、基板保持部１０２を所定の回転速度で回転させる。
つづいて、基板処理装置１では、ＳＰＭ処理が行われる（ステップＳ１０２）。まず、第１旋回昇降機構１４３がノズル１４１を待機位置からウエハＷ上の処理位置まで移動させる。その後、ノズル１４１からベーパーとＳＰＭ液との混合流体がウエハＷの表面に吐出される。これにより、ウエハＷの表面に形成されたレジスト膜が除去される。
なお、基板処理装置１では、ＳＰＭ処理において補助ノズル１５１を用いてもよい。補助ノズル１５１を用いる場合、第２旋回昇降機構１５３が補助ノズル１５１をウエハＷの上方に位置させる。具体的には、補助ノズル１５１は、ノズル１４１のみではベーパーの供給が不足するおそれがある場所、たとえばウエハＷの外周部に配置される。その後、補助ノズル１５１からウエハＷの表面にベーパーが吐出される。
このように、補助ノズル１５１を用いることで、ウエハＷの全面により均等にベーパーを供給することができる。したがって、ＳＰＭ液の温度をウエハＷの全面に亘ってより均等に上昇させることができる。
ステップＳ１０２のＳＰＭ処理を終えると、基板処理装置１では、リンス処理が行われる（ステップＳ１０３）。かかるリンス処理では、補助ノズル１５１からウエハＷの表面へリンス液（純水）が供給される。ウエハＷに供給されたリンス液は、ウエハＷの回転に伴う遠心力によってウエハＷの表面に塗り広げられる。これにより、ウエハＷに残存するＳＰＭ液がリンス液によって洗い流される。
つづいて、基板処理装置１では、置換処理が行われる（ステップＳ１０４）。置換処理では、補助ノズル１５１からウエハＷの表面へ置換液（ＩＰＡ）が供給される。ウエハＷに供給された置換液は、ウエハＷの回転に伴う遠心力によってウエハＷの表面に塗り広げられる。これにより、ウエハＷに残存するリンス液が置換液に置換される。
つづいて、基板処理装置１では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０５）。かかる乾燥処理では、ウエハＷの回転数を増加させる。これにより、ウエハＷに残存する置換液が振り切られて、ウエハＷが乾燥する。その後、ウエハＷの回転が停止する。
つづいて、基板処理装置１では、搬出処理が行われる（ステップＳ１０６）。搬出処理では、基板保持部１０２に保持されたウエハＷが外部の基板搬送装置へ渡される。かかる搬出処理が完了すると、１枚のウエハＷについての基板処理が完了する。
なお、上述したノズル洗浄処理は、あるウエハＷに対するＳＰＭ処理が終了した後に実行され、次のウエハＷに対するＳＰＭ処理が開始されるまでの間に完了されればよい。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るノズルの構成について図１２～図１４を参照して説明する。図１２は、第２実施形態に係るノズルを長手方向と直交する面で切断した断面図である。また、図１３は、図１２に示すＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線矢視における断面図である。図１４は、図１２に示すＸＩＶ－ＸＩＶ線矢視における断面図である。
図１２に示すように、第２実施形態に係るノズル１４１Ａは、所謂内部混合型の２流体ノズルである。ノズル１４１Ａは、長尺状のノズル本体４１Ａと、複数の第１供給路４２Ａ（図１３参照）と、複数の第２供給路４３Ａ（図１４参照）と、複数の導出路４４Ａ（図１４参照）とを備える。また、ノズル１４１Ａは、複数の第１吐出口４５Ａ（図１３参照）と、複数の第２吐出口４７Ａ（図１４参照）とを備える。
第２供給路４３Ａは、ノズル本体４１Ａの内部にＳＰＭ液を供給する。第２供給路４３Ａおよび導出路４４Ａは、鉛直方向に延在しており同軸上に配置される。第２供給路４３Ａは、導入部４３１と絞り部４３２とを備える。導入部４３１は、第２供給路４３Ａにおける上流側の流路に相当し、絞り部４３２は、第２供給路４３Ａにおける下流側の流路に相当する。また、絞り部４３２は、導入部４３１よりも断面積（径）が小さくなるように形成されている。
絞り部４３２の出口は、導出路４４Ａの入口に近接させて配置されている。なお、絞り部４３２の断面積は入口から出口まで一定であることが好ましく、絞り部４３２の断面形状は例えば円形又は楕円形等であることが好ましい。図示のように、絞り部４３２の断面積が入口から出口まで一定である場合は、第２供給路４３Ａの出口である第２吐出口４７Ａの断面積（径）は、絞り部４３２の断面積（径）に等しい。
第２供給路４３Ａの周囲には、絞り部４３２を囲むように環状に形成された導入空間４９が形成されている。
第１供給路４２Ａは、ノズル本体４１Ａの内部にベーパーを供給する。具体的には、第１供給路４２Ａの出口である第１吐出口４５Ａは、導入空間４９に接続されており、導入空間４９に対してベーパーを供給するようになっている。
第２供給路４３Ａは、導入空間４９の内側を通過するように配置されている。この導入空間４９は、環状の断面形状を有する筒状に形成されている。導入空間４９には、環状部４９１と、下方に向かうに従って縮径するテーパ部４９２とが形成されている。テーパ部４９２は、環状部４９１の下流側に形成されており、テーパ部４９２の出口は、第２供給路４３Ａの絞り部４３２の出口と導出路４４Ａの入口の間に、環状に開口している。従って、導入空間４９に導入されたベーパーは、導出路４４Ａの入口付近において、第２供給路４３Ａの絞り部４３２から供給されたＳＰＭ液と混合され、これによりＳＰＭ液の混合流体（ＳＰＭ液の液滴）が形成される。
第１供給路４２Ａの出口である第１吐出口４５Ａは、導入空間４９における環状部４９１の内壁面に開口する。第１供給路４２Ａは、導入部４２１と絞り部４２２とを備える。導入部４２１は、第１供給路４２Ａにおける上流側の流路に相当し、絞り部４２２は、第１供給路４２Ａにおける下流側の流路に相当する。また、絞り部４２２は、導入部４３１よりも断面積（径）が小さくなるように形成されている。絞り部４２２の出口が第１吐出口４５Ａに相当し、環状部４９１の内面に開口している。絞り部４２２の断面積は入口から出口まで一定であることが好ましく、絞り部４２２の断面形状は例えば円形又は楕円形等であることが好ましい。図示のように、絞り部４２２の断面積が入口から出口まで一定である場合は、第２供給路４３Ａの出口である第１吐出口４５Ａの断面積（径）は、絞り部４２２の断面積（径）に等しい。
導出路４４Ａは、前述のように第２供給路４３Ａと同軸上に配置され、第２供給路４３Ａと導入空間４９に連通している。導出路４４Ａは直線状に形成され、かつ、導出路４４Ａの断面積（径）は入口から出口まで一定であることが好ましく、導出路４４Ａの断面形状は例えば円形又は楕円形等であることが好ましい。
第１供給路４２Ａから導入空間４９を介して導入されたベーパーと、第２供給路４３Ａから導入されたＳＰＭ液とは、導出路４４Ａの入口付近において混合される。これにより、ＳＰＭ液の液滴が無数に形成され、形成された液滴がベーパーと共に導出路４４Ａを経て外部に導出されるようになっている。
導出路４４Ａの先端には複数の噴射口４４２が設けられている。噴射口４４２は、導出路４４Ａよりも断面積が小さいオリフィス状に形成されている。このように導出路４４Ａよりも断面積が小さいオリフィス状の噴射口４４２がない場合は、導出路４４Ａ内壁に沿って成長した液滴がそのまま吐出されてしまう。噴射口４４２の断面積は入口から出口まで一定であることが好ましく、噴射口４４２の断面形状は例えば円形又は楕円形等であることが好ましい。導出路４４Ａ内を通過した液滴は、噴射口４４２内を通過する間に再び微粒化されて噴射される。従って、液滴が導出路４４Ａの内壁に沿って移動する間に大きく成長してしまった場合でも、噴射口４４２を通過させることで液滴を十分に小さな粒径に微粒化して噴射することができるようになっている。
図１３に示すように、複数の第１供給路４２Ａは、ノズル本体４１Ａの長手方向に沿って配列される。第１供給路４２Ａは、ベーパー供給路２１１を介してベーパー供給部２０１に接続される。また、図１４に示すように、複数の第２供給路４３Ａも同様に、ノズル本体４１Ａの長手方向に沿って配列される。第２供給路４３Ａは、ＳＰＭ供給路２２１を介してＳＰＭ供給部２０２に接続される。
図１２～図１４に示すように、第２実施形態に係るノズル１４１Ａは、複数の第１吐出口４５Ａおよび複数の第２吐出口４７Ａを備えるとともに、１つの第１吐出口４５Ａおよび１つの第２吐出口４７Ａに連通する導出路４４Ａを複数備える。
＜変形例＞
図１５は、第１実施形態における第１変形例に係るノズルを長手方向と直交する面で切断した断面図である。
図１５に示すように、第１変形例に係るノズル１４１Ｂのノズル本体４１Ｂは、導出路４４Ｂを備える。上述した第１実施形態に係るノズル１４１の導出路４４は、長手方向両端および下端が開放されているが、第１変形例に係る導出路４４Ｂは、長手方向両端および下端が封鎖されており、導出路４４Ｂの下端には、噴射口４４２Ｂが形成されている。噴射口４４２Ｂは、導出路４４Ｂの下端に対し、ノズル１４１Ｂの長手方向に沿って複数設けられる。
このように、ノズル１４１Ｂの導出路４４Ｂは複数の噴射口４４２Ｂを有していてもよい。
図１６は、第１実施形態における第２変形例に係るノズルを長手方向と直交する面で切断した断面図である。
図１６に示すように、第２変形例に係るノズル１４１Ｃは、ノズル本体４１Ｃを備える。ノズル本体４１Ｃは、ノズル本体４１Ｃの下端、言い換えれば、導出路４４の下端からノズル本体４１Ｃの水平方向外方に広がる鍔部４１１を備える。このように、鍔部４１１を設けることで、導出路４４から吐出されたベーパーをウエハＷの表面の近傍に留めておくことができることから、ベーパーとＳＰＭ液との混合をさらに促進させることができる。なお、かかる鍔部４１１は、第２実施形態に係るノズル１４１Ａに設けられてもよい。
＜その他の変形例＞
上述した各実施形態および変形例では、ベーパーとＳＰＭ液とを混合する場合の例について説明したが、ベーパーに代えてミストが用いられてもよい。すなわち、ベーパー供給部２０１に代えて、加圧された純水のミストを供給するミスト供給部が設けられてもよい。
上述した各実施形態および変形例では、基板の表面に形成されたレジスト膜を除去する基板処理装置を例に挙げて説明した。すなわち、ＳＰＭ処理における除去対象物がレジスト膜である場合の例について説明した。しかし、ＳＰＭ処理における除去対象物は、レジスト膜に限定されない。たとえば、ＳＰＭ処理における除去対象物は、アッシング後の残渣（有機物）であってもよい。また、ＳＰＭ処理における除去対象物は、ＣＭＰ（化学機械研磨）後の研磨剤に含まれる不要物であってもよい。
上述した第１実施形態において、第１吐出口４５の位置と、第２吐出口４７の位置とは、逆であってもよい。すなわち、図３に示す第２吐出口４７の位置からベーパーまたはミストを吐出させ、第１吐出口４５の位置からＳＰＭ液を吐出させてもよい。また、第２実施形態も同様に、第１吐出口４５Ａの位置と、第２吐出口４７Ａの位置とは、逆であってもよい。すなわち、図１２に示す第２吐出口４７Ａの位置からベーパーまたはミストを吐出させ、第１吐出口４５Ａの位置からＳＰＭ液を吐出させてもよい。
上述してきたように、実施形態に係る基板処理装置（一例として、基板処理装置１）は、基板保持部（一例として、基板保持部１０２）と、流体供給部（一例として、ベーパー供給部２０１）と、処理液供給部（一例として、ＳＰＭ供給部２０２）と、ノズル（一例として、ノズル１４１，１４１Ａ～１４１Ｃ）とを備える。基板保持部は、基板（一例として、ウエハＷ）を回転可能に保持する。流体供給部は、加圧された純水の蒸気またはミストを含む流体（一例として、ベーパー、または、ミスト）を供給する。処理液供給部は、少なくとも硫酸を含む処理液（一例として、ＳＰＭ液）を供給する。ノズルは、流体供給部および処理液供給部に接続され、流体と処理液とを混合して基板に吐出する。また、ノズルは、第１吐出口（一例として、第１吐出口４５，４５Ａ）と、第２吐出口（一例として、第２吐出口４７，４７Ａ）と、導出路（一例として、導出路４４，４４Ａ，４４Ｂ）とを備える。第１吐出口は、流体供給部から供給された流体を吐出する。第２吐出口は、処理液供給部から供給された処理液を吐出する。導出路は、第１吐出口および第２吐出口に連通し、第１吐出口から吐出された流体と第２吐出口から吐出された処理液との混合流体を導出する。また、導出路の断面積は、第１吐出口の断面積よりも大きい。
実施形態に係る基板処理装置によれば、第１吐出口から吐出された流体の拡散を導出路によって抑制することができる。これにより、流体とＳＰＭ液とを効率よく混合させることができ、ＳＰＭ液の温度を効率よく高めることができる。したがって、実施形態に係る基板処理装置によれば、ＳＰＭ処理において除去対象物の除去効率を向上させることができる。
ノズル（一例として、ノズル１４１，１４１Ｂ，１４１Ｃ）は、複数の第１吐出口（一例として、第１吐出口４５）および複数の第２吐出口（一例として、第２吐出口４７）を備えていてもよい。また、ノズルは、複数の第１吐出口および複数の第２吐出口に連通する１つの導出路（一例として、導出路４４）を備えていてもよい。
ノズル（一例として、ノズル１４１Ａ）は、複数の第１吐出口（一例として、第１吐出口４５Ａ）および複数の第２吐出口（一例として、第２吐出口４７Ａ）を備えていてもよい。また、ノズルは、１つの第１吐出口および１つの第２吐出口に連通する導出路（一例として、導出路４４Ａ）を複数備えていてもよい。
導出路（一例として、導出路４４Ａ，４４Ｂ）は、下端に複数の噴射口（一例として、噴射口４４２，４４２Ｂ）を備えていてもよい。この場合、噴射口の断面積は、導出路の断面積よりも小さくてもよい。これにより、ＳＰＭ液の液滴が導出路の内壁に沿って移動する間に大きく成長してしまった場合でも、噴射口を通過させることで液滴を十分に小さな粒径に微粒化して噴射することができる。
実施形態に係る基板処理装置は、ノズルと別体に設けられ、流体を基板に吐出する補助ノズル（一例として、補助ノズル１５１）を備えていてもよい。補助ノズルを用いることで、基板の全面により均等にベーパーを供給することができる。したがって、ＳＰＭ液の温度を基板の全面に亘ってより均等に上昇させることができる。
実施形態に係る基板処理装置は、ノズルを基板保持部の上方における処理位置と、基板保持部の外方における待機位置との間で移動させるノズル移動部（一例として、第１アーム１４２）を備えていてもよい。また、基板処理装置は、待機位置に配置され、ノズルを洗浄する洗浄機構（一例として、ノズル洗浄機構１０６）を備えていてもよい。ノズル洗浄機構を備えることで、ノズル１４１に付着したＳＰＭ液を除去することができる。
洗浄機構は、ノズルを収容する洗浄槽（一例として、洗浄槽１６１）と、洗浄槽の内部に洗浄液を吐出する洗浄液吐出部（一例として、洗浄液吐出口１６３）と、洗浄槽の内部に配置された露取部材（一例として、露取部材１６５）とを備えていてもよい。露取部材は、ノズルと露取部材との間に介在してノズルおよび露取部材の両方に接する洗浄液の液滴をノズルから露取部材に移動させる。これにより、たとえばＮ２等の気体を用いることなく、ノズルを乾燥させることができる。
露取部材は、ノズルよりも親水性が高い。これにより、ノズルに付着した洗浄液を適切に露取部材へ移動させることができる。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ ：基板処理装置
４１ ：ノズル本体
４２ ：第１分配路
４３ ：第２分配路
４４ ：導出路
４５ ：第１吐出口
４６ ：第１吐出路
４７ ：第２吐出口
４８ ：第２吐出路
１０２ ：基板保持部
１０６ ：ノズル洗浄機構
１４１ ：ノズル
１４２ ：第１アーム
１４３ ：第１旋回昇降機構
１５１ ：補助ノズル
１５２ ：第２アーム
１５３ ：第２旋回昇降機構
１６１ ：洗浄槽
１６２ ：洗浄液供給路
１６３ ：洗浄液吐出口
１６４ ：排出口
１６５ ：露取部材
２０１ ：ベーパー供給部
２１１ ：ベーパー供給路
２２１ ：ＳＰＭ供給路
Ｗ ：ウエハ

Claims (9)

  1. 基板を回転可能に保持する基板保持部と、
    加圧された純水の蒸気またはミストを含む流体を供給する流体供給部と、
    少なくとも硫酸を含む処理液を供給する処理液供給部と、
    前記流体供給部および前記処理液供給部に接続され、前記流体と前記処理液とを混合して前記基板に吐出するノズルと
    を備え、
    前記ノズルは、
    前記流体供給部から供給された前記流体を吐出する第１吐出口と、
    前記処理液供給部から供給された前記処理液を吐出する第２吐出口と、
    前記第１吐出口および前記第２吐出口に連通し、前記第１吐出口から吐出された前記流体と前記第２吐出口から吐出された前記処理液との混合流体を導出する導出路と
    を備え、
    前記導出路の断面積は、前記第１吐出口の断面積よりも大きい、基板処理装置。
  2. 前記ノズルは、
    複数の前記第１吐出口および複数の前記第２吐出口を備えるとともに、複数の前記第１吐出口および複数の前記第２吐出口に連通する１つの前記導出路を備える、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記ノズルは、
    複数の前記第１吐出口および複数の前記第２吐出口を備えるとともに、１つの前記第１吐出口および１つの前記第２吐出口に連通する前記導出路を複数備える、請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記導出路は、下端に複数の噴射口を備え、
    前記噴射口の断面積は、前記導出路の断面積よりも小さい、請求項１～３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  5. 前記ノズルと別体に設けられ、前記流体を前記基板に吐出する補助ノズル
    を備える、請求項１～４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  6. 前記ノズルを前記基板保持部の上方における処理位置と、前記基板保持部の外方における待機位置との間で移動させるノズル移動部と、
    前記待機位置に配置され、前記ノズルを洗浄する洗浄機構と
    を備える、請求項１～５のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  7. 前記洗浄機構は、
    前記ノズルを収容する洗浄槽と、
    前記洗浄槽の内部に洗浄液を吐出する洗浄液吐出部と、
    前記洗浄槽の内部に配置された露取部材と
    を備え、
    前記露取部材は、前記ノズルと前記露取部材との間に介在して前記ノズルおよび前記露取部材の両方に接する前記洗浄液の液滴を前記ノズルから前記露取部材に移動させる、請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記露取部材は、前記ノズルよりも親水性が高い、請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記処理液は、硫酸および過酸化水素水の混合液であるＳＰＭ液である、請求項１～８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
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