JP2022130880A - 基板処理装置、および、基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板近傍における気体の供給を抑制する。【解決手段】基板処理装置は、基板保持部と、基板保持部を囲む処理カップと、気体を供給する気体供給部と、処理カップに供給された気体を排気する排気部とを備え、気体供給部から、処理カップに囲まれた内側の領域および基板を経て、排気部に至る気体の流路を第１の流路とし、気体供給部から、処理カップの外側の領域を経て、基板を経ずに排気部に至る気体の流路を第２の流路とし、気体の流路を、第１の流路と第２の流路との間で切り替え可能な切り替え部をさらに備える。【選択図】図４

Description

本願明細書に開示される技術は、基板処理に関するものである。

従来より、基板の製造工程では、基板処理装置を用いて基板に対して様々な処理が行われている。たとえば、大気圧プラズマを利用する照射、または、液中プラズマで活性種を含む処理液などを、基板の濡れ性の向上または有機物の除去などに用いる技術が開示されている（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００７－２７３８６５号公報

基板処理が行われるチャンバ内には、チャンバ内の雰囲気を循環させるために気体が供給される。一方で、たとえば、上記のプラズマを用いる処理のような、基板近傍における雰囲気を安定化させて行う基板処理では、循環のためにチャンバ内に供給される気体が基板近傍の雰囲気の流出を促し、基板処理の効果を低下させる場合がある。

本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、基板近傍における気体の供給を抑制するための技術である。

本願明細書に開示される技術の第１の態様である基板処理装置は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を囲む処理カップと、前記処理カップに向けて気体を供給する気体供給部と、前記処理カップに供給された前記気体を排気する排気部とを備え、前記気体供給部から、前記処理カップに囲まれた内側の領域および前記基板を経て、前記排気部に至る前記気体の流路を第１の流路とし、前記気体供給部から、前記処理カップの外側の領域を経て、前記基板を経ずに前記排気部に至る前記気体の流路を第２の流路とし、前記気体の流路を、前記第１の流路と前記第２の流路との間で切り替え可能な切り替え部をさらに備える。

本願明細書に開示される技術の第２の態様である基板処理装置は、第１の態様である基板処理装置に関連し、前記基板にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理部をさらに備え、前記切り替え部は、前記プラズマ処理部が前記基板保持部に接近する際に、前記気体の流路を前記第２の流路に切り替える。

本願明細書に開示される技術の第３の態様である基板処理装置は、第１または２の態様である基板処理装置に関連し、前記切り替え部は、前記処理カップの側壁に設けられる、開閉可能なシャッター部材である。

本願明細書に開示される技術の第４の態様である基板処理装置は、第１から３のうちのいずれか１つの態様である基板処理装置に関連し、前記排気部は、前記処理カップの内側の領域から前記気体を排気する。

本願明細書に開示される技術の第５の態様である基板処理装置は、第１から４のうちのいずれか１つの態様である基板処理装置に関連し、前記気体供給部が供給する前記気体の供給量および前記排気部が排気する前記気体の排気量は、前記切り替え部による前記第１の流路と前記第２の流路との間の切り替えの前後で一定である。

本願明細書に開示される技術の第６の態様である基板処理装置は、第１から５のうちのいずれか１つの態様である基板処理装置に関連し、前記気体供給部は、前記基板保持部の上方に配置される略平板構造であり、前記気体供給部の下面には、前記気体を供給するための複数の供給口が形成される。

本願明細書に開示される技術の第７の態様である基板処理方法は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を囲む処理カップとを備える基板処理装置を用いる基板処理方法であり、前記処理カップに向けて気体を供給する工程と、前記処理カップに供給された前記気体を排気する工程とを備え、供給された前記気体が前記処理カップに囲まれた内側の領域および前記基板を経て排気される流路を第１の流路とし、供給された前記気体が前記処理カップの外側の領域を経て、前記基板を経ずに排気される流路を第２の流路とし、前記気体の流路を、前記第１の流路と前記第２の流路との間で切り替える工程をさらに備える。

本願明細書に開示される技術の第８の態様である基板処理方法は、第７の態様である基板処理方法に関連し、前記基板にプラズマ処理を行う工程をさらに備え、前記気体の流路を、前記第１の流路と前記第２の流路との間で切り替える工程は、前記プラズマ処理の際に前記気体の流路を前記第２の流路に切り替える工程である。

本願明細書に開示される技術の少なくとも第１、７の態様によれば、気体の循環を継続しつつ、特定のタイミングで気体の流路を切り替えて基板近傍における気体の供給を抑制することができる。そのため、基板処理の内容に応じて、当該基板処理に有効な雰囲気を基板近傍に形成することができる。

また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。

実施の形態に関する、基板処理システムの構成の例を概略的に示す平面図である。 図１に示された制御部の構成の例を概念的に示す図である。 実施の形態における処理ユニットの構成の例を概略的に示す側面図である。 図３に示された構成の一部を詳細に例示する図である。 基板処理装置の動作の例を示すフローチャートである。 実施の形態に関する、基板処理装置の動作を説明するための図である。 実施の形態に関する、基板処理装置の動作を説明するための図である。

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。

なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

また、本願明細書に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

また、本願明細書に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。

また、本願明細書に記載される説明において、「…軸正方向」または「…軸負方向」などの表現は、図示される…軸の矢印に沿う方向を正方向とし、図示される…軸の矢印とは反対側の方向を負方向とするものである。

また、本願明細書に記載される説明において、等しい状態であることを示す表現、たとえば、「同一」、「等しい」、「均一」または「均質」などは、特に断らない限りは、厳密に等しい状態であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において差が生じている場合を含むものとする。

また、本願明細書に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。

また、本願明細書に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体または下面自体に加えて、対象となる構成要素の上面または下面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。

＜実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する基板処理装置、および、基板処理方法について説明する。

＜基板処理システムの構成について＞
図１は、本実施の形態に関する基板処理システム１の構成の例を概略的に示す平面図である。基板処理システム１は、ロードポート４００と、インデクサロボット４０２と、センターロボット４０６と、制御部９０と、少なくとも１つの処理ユニット１００（図１においては４つの処理ユニット）とを備える。

それぞれの処理ユニット１００は、基板Ｗ（ウエハ）を処理するためのものであり、そのうちの少なくとも１つが、基板処理装置に対応する。基板処理装置は、基板処理に用いることができる枚葉式の装置であり、具体的には、基板Ｗに付着している有機物を除去する処理などを行う装置である。基板Ｗに付着している有機物は、たとえば、使用済のレジスト膜である。当該レジスト膜は、たとえば、イオン注入工程用の注入マスクとして用いられたものである。

ここで、処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、有機ＥＬ(ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)表示装置などのｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）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、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、電界放出ディスプレイ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ、すなわち、ＦＥＤ）用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。

なお、処理ユニット１００は、チャンバ８０を有することができる。その場合、チャンバ８０内の雰囲気を制御部９０によって制御することで、処理ユニット１００は、所望の雰囲気中における処理を行うことができる。

制御部９０は、基板処理システム１におけるそれぞれの構成（後述のスピンチャック１０のスピンモータ１０Ｄ、処理液供給源２９、バルブ２５、交流電源４０、ノズル移動機構２２０、プラズマ移動機構２３０またはシャッター移動機構２４０など）の動作を制御することができる。キャリアＣは、基板Ｗを収容する収容器である。また、ロードポート４００は、複数のキャリアＣを保持する収容器保持機構である。インデクサロボット４０２は、ロードポート４００と基板載置部４０４との間で基板Ｗを搬送することができる。センターロボット４０６は、基板載置部４０４および処理ユニット１００間で基板Ｗを搬送することができる。

インデクサロボット４０２、基板載置部４０４およびセンターロボット４０６は、それぞれの処理ユニット１００とロードポート４００との間で基板Ｗを搬送する。

未処理の基板ＷはキャリアＣからインデクサロボット４０２によって取り出される。そして、未処理の基板Ｗは、基板載置部４０４を介してセンターロボット４０６に受け渡される。

センターロボット４０６は、当該未処理の基板Ｗを処理ユニット１００に搬入する。そして、処理ユニット１００は基板Ｗに対して処理を行う。

処理ユニット１００において処理済みの基板Ｗは、センターロボット４０６によって処理ユニット１００から取り出される。そして、処理済みの基板Ｗは、必要に応じて他の処理ユニット１００を経由した後、基板載置部４０４を介してインデクサロボット４０２に受け渡される。インデクサロボット４０２は、処理済みの基板ＷをキャリアＣに搬入する。以上によって、基板Ｗに対する処理が行われる。

図２は、図１に示された制御部９０の構成の例を概念的に示す図である。制御部９０は、電気回路を有する一般的なコンピュータによって構成されていてよい。具体的には、制御部９０は、中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、すなわち、ＣＰＵ）９１、リードオンリーメモリー（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＯＭ）９２、ランダムアクセスメモリー（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）９３、記憶装置９４、入力部９６、表示部９７および通信部９８と、これらを相互に接続するバスライン９５とを備える。

ＲＯＭ９２は基本プログラムを格納している。ＲＡＭ９３は、ＣＰＵ９１が所定の処理を行う際の作業領域として用いられる。記憶装置９４は、フラッシュメモリまたはハードディスク装置などの不揮発性記憶装置によって構成されている。入力部９６は、各種スイッチまたはタッチパネルなどによって構成されており、オペレータから処理レシピなどの入力設定指示を受ける。表示部９７は、たとえば、液晶表示装置およびランプなどによって構成されており、ＣＰＵ９１の制御の下、各種の情報を表示する。通信部９８は、ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）などを介してのデータ通信機能を有する。

記憶装置９４には、図１の基板処理システム１におけるそれぞれの構成の制御についての複数のモードがあらかじめ設定されている。ＣＰＵ９１が処理プログラム９４Ｐを実行することによって、上記の複数のモードのうちの１つのモードが選択され、当該モードでそれぞれの構成が制御される。なお、処理プログラム９４Ｐは、記録媒体に記憶されていてもよい。この記録媒体を用いれば、制御部９０に処理プログラム９４Ｐをインストールすることができる。また、制御部９０が実行する機能の一部または全部は、必ずしもソフトウェアによって実現される必要はなく、専用の論理回路などのハードウェアによって実現されてもよい。

図３は、本実施の形態における処理ユニット１００の構成の例を概略的に示す側面図である。

なお、図３に示される構成は、図１におけるチャンバ８０に囲まれていてよい。また、チャンバ８０内の圧力は、およそ大気圧（たとえば、０．５気圧以上、かつ、２気圧以下）であってよい。言い換えれば、後述するプラズマ処理は、大気圧で行われる大気圧プラズマ処理であってよい。

処理ユニット１００は、１枚の基板Ｗを略水平姿勢で保持しつつ、基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ｚ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック１０と、基板Ｗに処理液を吐出する処理液ノズル２０と、処理液ノズル２０を移動させるノズル移動機構２２０と、処理液ノズル２０に処理液を供給する処理液供給源２９と、処理液供給源２９から処理液ノズル２０への処理液の供給および供給停止を切り替えるバルブ２５と、基板Ｗの上方に基板Ｗ全体を覆うように配置され、かつ、大気圧下でプラズマを生じさせる大気圧プラズマ源としてのプラズマ処理部３０と、プラズマ処理部３０に交流電圧を印加する交流電源４０と、樹脂（たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））などからなり、かつ、プラズマ処理部３０を支持する支持部６０と、プラズマ処理部３０および支持部６０を移動させるプラズマ移動機構２３０と、基板Ｗの回転軸線Ｚ１まわりにスピンチャック１０を取り囲む筒状の処理カップ１２と、処理カップ１２の側壁に取り付けられたシャッター部材１４と、シャッター部材１４を移動させるシャッター移動機構２４０と、処理カップ１２に囲まれた内側の領域の気体を排気する排気ダクト５０とを備える。

ここで、処理液には、処理ユニット１００における基板処理の用途に応じてさまざまな液を用いることができる。たとえば、エッチング液として、塩酸、硫酸、フッ酸、リン酸、硝酸、硫酸、硫酸塩、ペルオキソ硫酸、ペルオキソ硫酸塩、過酸化水素水または水酸化テトラメチルアンモニウムなどを含む液を用いることができる。また、洗浄液として、アンモニアと過酸化水素水との混合液（ＳＣ１）、または、塩酸と過酸化水素水との混合水溶液（ＳＣ２）などを含む液を用いることができる。また、洗浄液およびリンス液として脱イオン水（ＤＩＷ）を用いることができる。

本実施の形態においては、主に、基板Ｗの上面に形成されたレジスト膜を除去するための処理が説明される。この場合には、処理液としては、硫酸、硫酸塩、ペルオキソ硫酸およびペルオキソ硫酸円のうちの少なくとも１つを含む液、または、過酸化水素を含む液などが想定される。

処理液ノズル２０は、複数種の処理液が想定される場合には、それぞれの処理液に対応して複数設けられていてもよい。処理液ノズル２０は、基板Ｗの上面に処理液の液膜が形成されるように、基板Ｗに処理液を供給する。

ノズル移動機構２２０は、たとえば、アーム機構によって処理液ノズル２０を移動させる。具体的には、アクチュエータなどによって角度調整可能なアーム部材に処理液ノズル２０が取り付けられることによって、処理液ノズル２０がたとえば基板Ｗの半径方向に揺動可能となる。

スピンチャック１０は、略水平姿勢の基板Ｗの下面に対向する円板状のスピンベース１０Ａと、スピンベース１０Ａの外周部から基板Ｗを挟持する複数のチャックピン１０Ｅと、スピンベース１０Ａの中央部から下方に延びる回転軸１０Ｃと、回転軸１０Ｃを回転させることによって、スピンベース１０Ａに保持されている基板Ｗを回転させるスピンモータ１０Ｄとを備える。複数のチャックピン１０Ｅは、円形の基板Ｗの円周上に沿って、均等な間隔をあけて配置される。なお、スピンチャック１０の代わりに、基板Ｗの下面を真空吸着する吸着式のチャックが用いられてもよい。

支持部６０は、スピンチャック１０に保持される基板Ｗ全体を覆うように設けられ、基板Ｗの上面における雰囲気を外部と遮断させる遮断板としての機能も有する。また、支持部６０の内部には経路６０Ａが形成され、図示しない気体供給源から供給された気体を経路６０Ａを介して流し、プラズマ処理部３０に気体を供給することができる。なお、図３に例が示される支持部６０の形状および経路６０Ａは、図３に示される場合に限られるものではなく、たとえば、支持部６０は平面視で基板Ｗの一部に重なる範囲のみに設けられていてもよいし、経路６０Ａは形成されていなくてもよい。

シャッター部材１４は、処理カップ１２の側壁に沿って移動することによって（たとえば、図３におけるＺ軸方向に移動することによって）、処理カップ１２の側壁に形成された開口（ここでは図示せず）を開閉することができる。

シャッター部材１４を移動させるためのシャッター移動機構２４０は、たとえば、モータ機構またはシリンダー機構などによって実現される。

排気ダクト５０は、処理カップ１２の側壁およびチャンバ８０の側壁を貫通して設けられる。排気ダクト５０は、図示しない真空ポンプなどを用いて、平面視で処理カップ１２に囲まれた内側の領域における気体を、チャンバ８０の外部へ排気する。

プラズマ移動機構２３０は、アクチュエータを有する直動機構などであり、支持部６０およびプラズマ処理部３０を、たとえば図３のＺ軸方向に移動させる。

なお、図３においては、処理液ノズル２０とプラズマ処理部３０とが別々に設けられているが、処理液ノズル２０がプラズマ処理部３０と一体的に設けられ、ともに、支持部６０によって支持されていてもよい。

図４は、図３に示された構成の一部を詳細に例示する図である。図４に例が示されるように、プラズマ処理部３０は、石英などからなる板状の誘電部材３０Ａと、誘電部材３０Ａの上面において櫛形状に配置される複数の電極棒３０Ｂと、誘電部材３０Ａの下面において櫛形状に配置される複数の電極棒３０Ｃと、樹脂（たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））などからなり、かつ、複数の電極棒３０Ｂおよび複数の電極棒３０Ｃを一端において保持する保持部３０Ｄと、石英などからなり、かつ、それぞれの電極棒３０Ｂを覆う誘電管３０Ｅと、石英などからなり、かつ、それぞれの電極棒３０Ｃを覆う誘電管３０Ｆと、複数の電極棒３０Ｂに共通して接続される、アルミニウムなどからなる集合電極３０Ｇと、複数の電極棒３０Ｃに共通して接続される、アルミニウムなどからなる集合電極３０Ｈとを備える。集合電極３０Ｇと集合電極３０Ｈとは、たとえば、合わせて平面視で円形状となるように配置され、当該円内に、複数の電極棒３０Ｂおよび複数の電極棒３０Ｃが収容される。

電極棒３０Ｂおよび電極棒３０Ｃは、たとえば、タングステンなどから形成される。なお、本実施の形態では棒形状の電極部材が用いられているが、電極部材の形状は棒形状に限られるものではない。また、複数の電極棒３０Ｂと複数の電極棒３０Ｃとは、平面視で重ならないように互い違いに配置される。すなわち、平面視で見れば、電極棒３０Ｂと電極棒３０Ｃとは、交互に配列される。

それぞれの電極棒３０Ｂを覆う誘電管３０Ｅは、電極棒３０Ｂの保持部３０Ｄに保持されない側の端部において保持部３０Ｄに保持される。また、それぞれの電極棒３０Ｃを覆う誘電管３０Ｆは、電極棒３０Ｃの保持部３０Ｄに保持されない側の端部において保持部３０Ｄに保持される。

これによって、電極棒３０Ｂは、一端が保持部３０Ｄによって直接保持され、他端が誘電管３０Ｅを介して保持部３０Ｄによって保持される。同様に、電極棒３０Ｃは、一端が保持部３０Ｄによって直接保持され、他端が誘電管３０Ｆを介して保持部３０Ｄによって保持される。

交流電源４０（図３を参照）によって、集合電極３０Ｇおよび集合電極３０Ｈとの間に交流電圧が印加されると、集合電極３０Ｇに接続される電極棒３０Ｂと集合電極３０Ｈに接続される電極棒３０Ｃとの間で沿面放電が生じる。そして、当該放電の放電経路の周囲で気体のプラズマ化が生じて、電極棒３０Ｂと電極棒３０Ｃとを隔てる誘電部材３０Ａの表面に沿って２次元的に広がるプラズマ空間が形成される。

上記のプラズマ空間が形成される際には、プラズマ処理部３０に、たとえば、Ｏ_２（オゾンガス）、Ｎｅ、ＣＯ_２、空気、不活性ガスまたはそれらの組み合わせである気体がキャリアガスとして供給される。当該気体は、たとえば、１００Ｌ／ｍｉｎで供給される。また、当該気体は、たとえば、支持部６０に形成された経路６０Ａを介して供給される。不活性ガスは、たとえば、Ｎ_２または希ガスである。希ガスは、たとえば、ＨｅまたはＡｒなどである。

ここで、上記のプラズマ空間が形成される際に、プラズマ処理部３０の下方の空間（すなわち、基板Ｗの上方の空間）にも、上記のような気体が供給されてもよい。

また、処理カップ１２は、スピンチャック１０を平面視において囲んで配置され、かつ、基板Ｗの径方向外側へ排除される処理液を受ける外周カップ１２Ａと、平面視において、スピンチャック１０と外周カップ１２Ａとの間に配置されるカップ１２Ｂおよびカップ１２Ｃと、基板Ｗの径方向外側へ排除される処理液を受けるガード１２Ｄおよびガード１２Ｅとを備える。処理カップ１２を平面視で見ると、基板Ｗが保持される位置に対応する開口１１２Ｂが形成されている。

ガード１２Ｄおよびガード１２Ｅは、図示しない昇降機構によって昇降可能である。

カップ１２Ｂおよびカップ１２Ｃは、円筒状であり、外周カップ１２Ａよりも径方向内側でスピンチャック１０を囲んで配置される。カップ１２Ｃは、カップ１２Ｂよりも径方向外側に配置される。カップ１２Ｃは、たとえば、ガード１２Ｅと一体であり、ガード１２Ｅとともに昇降する。カップ１２Ｂまたはカップ１２Ｃの底部に導かれた処理液は、回収配管または廃液配管（ここでは、図示しない）を通じて、回収または廃棄される。

ガード１２Ｄおよびガード１２Ｅは、平面視において、基板Ｗ、スピンチャック１０および支持部６０を囲んで配置される。

ガード１２Ｄは、外周カップ１２Ａよりも径方向内側でスピンチャック１０を取り囲む筒状部４４Ａと、筒状部４４Ａから径方向内側に延びる延設部４４Ｂとを備える。延設部４４Ｂは、径方向内側へ向かうにしたがって上方へ向かうように水平方向に対して傾斜している。延設部４４Ｂは、外周カップ１２Ａの径方向内側に延びる延設部に下方から対向している。

ガード１２Ｅは、ガード１２Ｄの筒状部４４Ａよりも径方向内側でスピンチャック１０を取り囲む筒状部４５Ａと、筒状部４５Ａから径方向内側に延びる延設部４５Ｂとを備える。延設部４５Ｂは、延設部４４Ｂに下方から対向している。

外周カップ１２Ａの側壁には、開口１１２Ａが形成されている。開口１１２Ａは、シャッター移動機構２４０（図３を参照）の駆動でシャッター部材１４がＺ軸方向に沿って移動することによって開閉する。なお、図４に示される例では、シャッター部材１４がＺ軸方向の正方向に移動した状態であるため、開口１１２Ａは開いている。

また、チャンバ８０の天井壁には、処理ユニット１００が設置されているクリーンルーム内の空気をさらに清浄化してチャンバ８０内の処理空間に供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１６が取り付けられている。ＦＦＵ１６は、スピンチャック１０の上方に配置される、上面および下面が略平面状態の略平板構造である。また、ＦＦＵ１６の下面には、複数の供給口１６Ａが形成されている。ＦＦＵ１６は、その下面が略水平となるように、図示しない固定器具によってチャンバ８０の図示しない隔壁に固定される。このようにＦＦＵ１６を配置することで、複数の供給口１６Ａから供給される気体が、ＦＦＵ１６の略下方に向けて流れ、いわゆるダウンフロー状態を実現する。ＦＦＵ１６は、クリーンルーム内の空気を取り込んで当該空気をチャンバ８０内の処理カップ１２に送り出すためのファンおよびフィルタ（たとえば、ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ａｉｒ ｆｉｌｔｅｒ（ＨＥＰＡ）フィルタ）を備えている。

ＦＦＵ１６は、チャンバ８０内の処理空間に清浄空気のダウンフロー（図４における矢印１６０を参照）を形成する。清浄空気は、たとえば、３０００Ｌ／ｍｉｎで供給される。ＦＦＵ１６から供給された清浄空気を均一に分散させるために、多数の吹出し孔が形成されたパンチングプレートをチャンバ８０の天井壁の直下に設けてもよい。

＜基板処理装置の動作について＞
次に、基板処理装置の動作について説明する。本実施の形態に関する基板処理装置による処理方法は、処理ユニット１００へ搬送された基板Ｗに対し薬液処理を行う工程と、薬液処理が行われた基板Ｗに対し洗浄処理を行う工程と、洗浄処理が行われた基板Ｗに対し乾燥処理を行う工程と、乾燥処理が行われた基板Ｗを処理ユニット１００から搬出する工程とを備える。

以下では、基板処理装置の動作に含まれる、薬液処理中または薬液処理後に基板Ｗに付着している有機物（たとえば、使用済みのレジスト膜）を除去する工程（すなわち、上記の工程のうちの、薬液処理を行う工程、または、洗浄処理を行う工程に属する工程）について、図５、図６および図７を参照しつつ説明する。ここで、図５は、基板処理装置の動作の例を示すフローチャートである。また、図６および図７は、本実施の形態に関する基板処理装置の動作を説明するための図である。

まず、スピンチャック１０が基板Ｗを保持する（図５におけるステップＳＴ０１）。そして、スピンチャック１０の駆動によって、基板Ｗが回転する。

この際、シャッター部材１４は、制御部９０がシャッター移動機構２４０（図３を参照）の駆動を制御することによって、外周カップ１２Ａの側壁に設けられた開口１１２Ａを閉じる位置（Ｚ軸方向の負方向に移動した状態）に配置されている。この場合、ＦＦＵ１６から供給される清浄空気は、処理カップ１２の上部に形成される開口１１２Ｂから処理カップ１２に囲まれた内側の領域に入って基板Ｗの上面に吹き付けられた後、さらに、カップ１２Ｂまたはカップ１２Ｃなどを経て、処理カップ１２に囲まれた内側の領域に通じる排気ダクト５０から排気される（矢印１６０Ａを参照）。このような流路を基板経由流路とする。なお、基板経由流路は、基板Ｗの近傍を通る流路であればよく、必ずしも基板Ｗの上面に気体が吹き付けられる流路である必要はないものとする。

次に、図６に例が示されるように、処理液供給源２９から処理液ノズル２０へ処理液１０１が供給され、基板Ｗが回転している状態で、処理液ノズル２０から基板Ｗの上面へ処理液１０１が吐出される（図５におけるステップＳＴ０２）。この際、図示しないノズルアームなどによって処理液ノズル２０の基板Ｗの上面における位置が調整される。なお、本実施の形態においては、基板Ｗが回転している状態で処理液１０１が吐出される場合が示されるが、基板Ｗは回転していなくともよいし、基板Ｗが低速回転するパドリング状態であってもよい。

処理液ノズル２０から処理液１０１が吐出されることによって、図６に例が示されるように、基板Ｗの上面に処理液１０１の液膜１０１Ａが形成される（図５におけるステップＳＴ０３）。ここで、液膜１０１Ａの膜厚は、たとえば、０．１ｍｍ以上、かつ、２．０ｍｍ以下であり、好ましくは０．２ｍｍ程度である。

この際、シャッター部材１４は、上記と同様に、制御部９０がシャッター移動機構２４０（図３を参照）の駆動を制御することによって、外周カップ１２Ａの側壁に設けられた開口１１２Ａを閉じる位置（Ｚ軸方向の負方向に移動した状態）に配置されている。そのため、ＦＦＵ１６から供給される清浄空気は、開口１１２Ｂから処理カップ１２に囲まれた内側の領域に入る基板経由流路を経て排気ダクト５０から排気される（矢印１６０Ａを参照）。

一方で、集合電極３０Ｇおよび集合電極３０Ｈとの間に交流電源４０からの所定の交流電圧が印加されることによって、プラズマ処理部３０における誘電部材３０Ａの表面にプラズマが生じる（図５におけるステップＳＴ０４）。具体的には、誘電部材３０Ａの表面に沿って２次元的に広がるプラズマ空間が形成される。当該プラズマ空間におけるプラズマの作用によって、当該空間近傍の気体に活性種が生じる。活性種には、電荷を有するイオン、または、電気的に中性であるラジカルなどが含まれる。たとえば、気体がＯ_２を含むものである場合は、プラズマ処理部３０におけるプラズマの作用によって、活性種の一種である酸素ラジカルが生じる。

ここで、プラズマ処理部３０は、上記のようにプラズマを生じさせる段階においては所定の待機位置（たとえば、図６に例が示されるような、基板ＷからＺ軸正方向に十分に離間する位置）に待機しておき、誘電部材３０Ａの表面に適度に均一なプラズマが生じた後で、キャリアガスを供給しつつ、基板Ｗ近傍の処理位置（たとえば、図７に例が示されるような、基板ＷのＺ軸正方向側で基板Ｗに十分に近接する位置）に移動することが望ましい。このような態様であれば、均一なプラズマが生じた状態で基板Ｗの表面における液膜１０１Ａにプラズマを作用させることで、均一な処理を行うことができる。なお、基板Ｗに十分に近接する位置とは、たとえば、基板Ｗから数ｍｍ離れる位置であり、当該位置であれば、基板Ｗの上面に形成される薄い液膜１０１Ａに十分にプラズマを作用させることができる。

そして、図７に例が示されるように、プラズマ処理部３０におけるプラズマ１０２の作用で生じた活性種が、液膜１０１Ａへと供給される（図５におけるステップＳＴ０５）。すなわち、プラズマ処理部３０によって、基板Ｗに対してプラズマ処理が行われる。

活性種が液膜１０１Ａへと供給されることによって、液膜１０１Ａ中で活性種が処理液１０１を活性化する。たとえば、活性種が酸素ラジカルを含む場合、酸素ラジカルの酸化力によって基板Ｗ上のレジスト膜の除去が促進される。

上記のようにプラズマ処理部３０が基板Ｗに接近して近接する際、シャッター部材１４は、制御部９０がシャッター移動機構２４０（図３を参照）の駆動を制御することによって、外周カップ１２Ａの側壁に設けられた開口１１２Ａを開く位置（Ｚ軸方向の正方向に移動した状態）に配置されている。この場合、ＦＦＵ１６から供給される清浄空気は、処理カップ１２の平面視における外側の領域を通って、処理カップ１２の側壁に形成される開口１１２Ａから外周カップ１２Ａの内側の領域に入った後、さらに、カップ１２Ｂ、カップ１２Ｃおよび基板Ｗを経ずに排気ダクト５０から排気される（矢印１６０Ｂを参照）。このような流路を基板迂回流路とする。

ここで、処理カップ１２の上部には開口１１２Ｂも形成されているため、ＦＦＵ１６から供給される清浄空気は、開口１１２Ｂから処理カップ１２に囲まれた領域に入る基板経由流路も取り得る。しかしながら、基板経由流路は、カップ１２Ｂと筒状部４５Ａとの間の隙間、または、カップ１２Ｃと筒状部４４Ａとの間の隙間などを通る流路であり、障害物となる構成が少ない外部流路よりも圧力損失が高い流路である。そのため、シャッター部材１４が開口１１２Ａを開いている状態では、ＦＦＵ１６から供給される清浄空気の大部分は、基板迂回流路を経て排気ダクト５０から排気されることとなる。すなわち、シャッター部材１４の動作によって、基板経由流路と基板迂回流路とが切り替えられる。

ＦＦＵ１６から供給される清浄空気が基板迂回流路を流れる場合、基板Ｗの上面にキャリアガス以外の気体が供給されることを抑制することができる。すなわち、基板Ｗの上面とプラズマ処理部３０との間の空間における雰囲気を安定させることができる。そうすると、プラズマ処理部３０がプラズマ処理（プラズマ空間を形成する処理、プラズマ処理部３０が基板Ｗに接近する動作、および、液膜１０１Ａに活性種を供給する処理を含む）を行う場合に、十分な濃度のキャリアガスを当該空間に留めて効果的に処理を実施することができる。

また、基板経由経路と基板迂回流路との間で切り替えが行われる際、ＦＦＵ１６から供給される気体の流量と、排気ダクト５０から排気される気体の流量とは、ともに大きくは変化せず一定に維持されるものとする。ただし、多少の流量のゆらぎは生じ得るものとする。そのため、チャンバ８０内外の圧力差、または、他のチャンバ８０との間の排気量差などを考慮せずに（すなわち、これらの調整のために、気体供給量または排気量の制御時間を要せずに）、任意のタイミングで気体の流路を変更することができる。

なお、上記の説明では、処理液ノズル２０の動作の後にプラズマ処理部３０の動作が行われているが、動作順序はこれに限られるものではなく、たとえば、処理液ノズル２０の動作とプラズマ処理部３０の動作とがほぼ同時に行われてもよい。

また、本実施の形態ではプラズマ処理部３０は基板Ｗの上面全体を覆うように配置されているが、プラズマ処理部３０が基板Ｗの一部のみを覆うように配置される場合には、プラズマ処理部３０の基板Ｗの上面における位置を、基板Ｗの回転に伴って基板Ｗの上面に沿って基板Ｗの回転方向および径方向に図示しない駆動機構によって移動させてもよい。

また、液膜１０１Ａの形成は、基板Ｗの上面への処理液１０１の供給を開始することによって開始され、基板Ｗの上面への処理液１０１の供給を停止することによって停止されるが、処理液ノズル２０からの処理液１０１の供給を停止した後も、基板Ｗが高速回転していなければ（たとえば、基板Ｗが低速回転するパドリング、または、基板Ｗが回転していない状態など）、液膜１０１Ａは維持され得る。活性種の液膜１０１Ａへの供給は、処理液１０１の供給を開始した後、かつ、処理液１０１の供給を停止する前に行われるが、液膜１０１Ａが維持されている場合には、処理液１０１の供給が停止された後に活性種の液膜１０１Ａへの供給が行われてもよい。

なお、上記の除去処理の後、通常は、基板Ｗのリンス工程（洗浄工程）および乾燥工程が行われる。たとえば、リンス工程は、基板Ｗへ純水（ＤＩＷ）を吐出することによって行われ、乾燥工程は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）乾燥によって行われる。

＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。すなわち、以下では便宜上、対応づけられる具体的な構成のうちのいずれか１つのみが代表して記載される場合があるが、代表して記載された具体的な構成が対応づけられる他の具体的な構成に置き換えられてもよい。

以上に記載された実施の形態によれば、基板処理装置は、基板保持部と、処理カップ１２と、気体供給部と、排気部とを備える。ここで、基板保持部は、たとえば、スピンチャック１０などに対応するものである。また、気体供給部は、たとえば、ＦＦＵ１６などに対応するものである。また、排気部は、たとえば、排気ダクト５０などに対応するものである。スピンチャック１０は、基板Ｗを保持する。処理カップ１２は、スピンチャック１０を囲む。ＦＦＵ１６は、処理カップ１２に向けて気体を供給する。排気ダクト５０は、処理カップ１２に供給された気体を排気する。ここで、ＦＦＵ１６から、処理カップ１２に囲まれた内側の領域および基板Ｗを経て、排気ダクト５０に至る気体の流路を第１の流路とする。ここで、第１の流路は、たとえば、基板経由流路に対応するものである。また、ＦＦＵ１６から、処理カップ１２の外側の領域を経て、基板Ｗを経ずに排気ダクト５０に至る気体の流路を第２の流路とする。ここで、第２の流路は、たとえば、基板迂回流路に対応するものである。そして、基板処理装置は、切り替え部を備える。ここで、切り替え部は、たとえば、シャッター部材１４に対応するものである。シャッター部材１４は、気体の流路を、基板経由流路と基板迂回流路との間で切り替え可能である。

このような構成によれば、処理カップ１２内の気体の循環を継続しつつ、特定のタイミングで気体の流路を切り替えて基板Ｗ近傍における気体の供給を抑制することができる。そのため、基板処理の内容に応じて、当該基板処理に有効な雰囲気を基板Ｗ近傍に形成することができる。

なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板処理装置は、基板Ｗにプラズマ処理を行うためのプラズマ処理部３０を備える。そして、シャッター部材１４は、プラズマ処理部３０がスピンチャック１０に接近する際に、気体の流路を基板迂回流路に切り替える。このような構成によれば、プラズマ処理部３０が基板Ｗに接近してプラズマ処理を行う際に基板迂回流路に切り替えることができるため、プラズマ処理の際に基板近傍の雰囲気を安定させることができる。よって、プラズマ処理に用いられるキャリアガスを基板Ｗ近傍に十分に留めて、プラズマ処理の安定性および均一性を高めることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、切り替え部は、処理カップ１２の側壁に設けられる、開閉可能なシャッター部材１４である。このような構成によれば、処理カップ１２の側壁に設けられた簡易な構成によって、気体の流路を切り替えることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、排気ダクト５０は、処理カップ１２の内側の領域から気体を排気する。このような構成によれば、処理カップ１２の内側の領域に配置される基板Ｗに供給される気体を、処理カップ１２から有効に排気することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、ＦＦＵ１６が供給する気体の供給量および排気ダクト５０が排気する気体の排気量は、シャッター部材１４による基板経由流路と基板迂回流路との間の切り替えの前後で一定である。このような構成によれば、気体供給源からの気体の供給量、および、排気ダクト５０からの排気量を変更せずに、気体の流路を変更することができる。そのため、チャンバ８０内外の圧力差、または、他のチャンバ８０との間の排気量差などを考慮せずに（すなわち、これらの調整のために、気体供給量または排気量を制御せずに）、任意のタイミングで気体の流路を変更することができる。

以上に記載された実施の形態によれば、基板処理方法において、処理カップ１２に向けて気体を供給する。そして、処理カップ１２に供給された気体を排気する。ここで、供給された気体が処理カップ１２に囲まれた内側の領域および基板Ｗを経て排気される流路を基板経由流路とする。また、供給された気体が処理カップ１２の外側の領域を経て、基板Ｗを経ずに排気される流路を基板迂回流路とする。そして、基板処理方法において、気体の流路を、基板経由流路と基板迂回流路との間で切り替える。

このような構成によれば、処理カップ１２内の気体の循環を継続しつつ、特定のタイミングで気体の流路を切り替えて基板Ｗ近傍における気体の供給を抑制することができる。そのため、基板処理の内容に応じて、当該基板処理に有効な雰囲気を基板Ｗ近傍に形成することができる。

なお、特段の制限がない場合には、それぞれの処理が行われる順序は変更することができる。

また、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板処理方法において、基板Ｗにプラズマ処理を行う。ここで、気体の流路を、基板経由流路と基板迂回流路との間で切り替える工程は、プラズマ処理の際に気体の流路を基板迂回流路に切り替える工程である。このような構成によれば、プラズマ処理部３０がプラズマ処理を行う際に基板迂回流路に切り替えることができるため、プラズマ処理の際に基板近傍の雰囲気を安定させることができる。よって、プラズマ処理に用いられるキャリアガスを基板Ｗ近傍に十分に留めて、プラズマ処理の安定性および均一性を高めることができる。

＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、プラズマ処理部３０は、誘電部材３０Ａを電極棒３０Ｂおよび電極棒３０ＣがＺ軸方向で挟む構造であったが、このような構造に限られるものではない。

また、以上に記載された実施の形態では、気体の流路を切り替えるための構成としてシャッター部材１４が用いられたが、気体の流路を切り替える手段はこのような構成に限られるものではなく、たとえば、処理カップ１２のＺ軸方向における移動に伴って処理カップ１２内部を通る流路の圧力損失が変化し、結果として処理カップ１２内外の流路の圧力損失の大小関係が変化するような機構であってもよい。

また、以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではないものとする。

したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。

１ 基板処理システム
１０ スピンチャック
１０Ａ スピンベース
１０Ｃ 回転軸
１０Ｄ スピンモータ
１０Ｅ チャックピン
１２ 処理カップ
１２Ａ 外周カップ
１２Ｂ，１２Ｃ カップ
１２Ｄ，１２Ｅ ガード
１４ シャッター部材
１６ ＦＦＵ
１６Ａ 供給口
２０ 処理液ノズル
２５ バルブ
２９ 処理液供給源
３０ プラズマ処理部
３０Ａ 誘電部材
３０Ｂ，３０Ｃ 電極棒
３０Ｄ 保持部
３０Ｅ，３０Ｆ 誘電管
３０Ｇ，３０Ｈ 集合電極
４０ 交流電源
４４Ａ，４５Ａ 筒状部
４４Ｂ，４５Ｂ 延設部
５０ 排気ダクト
６０ 支持部
６０Ａ 経路
８０ チャンバ
９０ 制御部
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ 記憶装置
９４Ｐ 処理プログラム
９５ バスライン
９６ 入力部
９７ 表示部
９８ 通信部
１００ 処理ユニット
１０１ 処理液
１０１Ａ 液膜
１０２ プラズマ
１１２Ａ，１１２Ｂ 開口
１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ 矢印
２２０ ノズル移動機構
２３０ プラズマ移動機構
２４０ シャッター移動機構
４００ ロードポート
４０２ インデクサロボット
４０４ 基板載置部
４０６ センターロボット

Claims (8)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を囲む処理カップと、
   前記処理カップに向けて気体を供給する気体供給部と、
   前記処理カップに供給された前記気体を排気する排気部とを備え、
   前記気体供給部から、前記処理カップに囲まれた内側の領域および前記基板を経て、前記排気部に至る前記気体の流路を第１の流路とし、
   前記気体供給部から、前記処理カップの外側の領域を経て、前記基板を経ずに前記排気部に至る前記気体の流路を第２の流路とし、
   前記気体の流路を、前記第１の流路と前記第２の流路との間で切り替え可能な切り替え部をさらに備える、
   基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であり、
   前記基板にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理部をさらに備え、
   前記切り替え部は、前記プラズマ処理部が前記基板保持部に接近する際に、前記気体の流路を前記第２の流路に切り替える、
   基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置であり、
   前記切り替え部は、前記処理カップの側壁に設けられる、開閉可能なシャッター部材である、
   基板処理装置。
4. 請求項１から３のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
   前記排気部は、前記処理カップの内側の領域から前記気体を排気する、
   基板処理装置。
5. 請求項１から４のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
   前記気体供給部が供給する前記気体の供給量および前記排気部が排気する前記気体の排気量は、前記切り替え部による前記第１の流路と前記第２の流路との間の切り替えの前後で一定である、
   基板処理装置。
6. 請求項１から５のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
   前記気体供給部は、前記基板保持部の上方に配置される略平板構造であり、
   前記気体供給部の下面には、前記気体を供給するための複数の供給口が形成される、
   基板処理装置。
7. 基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を囲む処理カップとを備える基板処理装置を用いる基板処理方法であり、
   前記処理カップに向けて気体を供給する工程と、
   前記処理カップに供給された前記気体を排気する工程とを備え、
   供給された前記気体が前記処理カップに囲まれた内側の領域および前記基板を経て排気される流路を第１の流路とし、
   供給された前記気体が前記処理カップの外側の領域を経て、前記基板を経ずに排気される流路を第２の流路とし、
   前記気体の流路を、前記第１の流路と前記第２の流路との間で切り替える工程をさらに備える、
   基板処理方法。
8. 請求項７に記載の基板処理方法であり、
   前記基板にプラズマ処理を行う工程をさらに備え、
   前記気体の流路を、前記第１の流路と前記第２の流路との間で切り替える工程は、前記プラズマ処理の際に前記気体の流路を前記第２の流路に切り替える工程である、
   基板処理方法。

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