JP2022143191A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理のスループットを高めつつも、基板に対してより均一に処理を行うことができる技術を提供する。【解決手段】基板処理方法は保持工程Ｓ１とプラズマ源配置工程と雰囲気置換工程Ｓ２と間隔低減工程Ｓ４とプラズマ処理工程Ｓ５とを含む。保持工程Ｓ１では、基板保持部が基板を保持する。液供給工程では、基板の主面に処理液を供給する。プラズマ源配置工程では、プラズマ源と基板と間隔が第１間隔となる。雰囲気置換工程Ｓ２では、基板の主面とプラズマ源との間に第１流量でガスを供給する。間隔低減工程Ｓ４では、プラズマ源と基板との間隔を第２間隔まで低減させる。プラズマ処理工程Ｓ５では、当該間隔が第２間隔となり、かつ、プラズマ源が点灯した状態において、基板の主面とプラズマ源との間の空間に第１流量よりも小さい第２流量でガスを供給する、もしくは、ガスの供給を停止する。【選択図】図５

Description

本願は、基板処理方法および基板処理装置に関する。

従来から、基板の主面に形成されたレジストを除去する基板処理装置が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１では、基板の主面に硫酸および過酸化水素水の混合液を供給する。硫酸および過酸化水素水が混合されることで、これらが反応してカロ酸が生成される。このカロ酸は効率的に基板のレジストを除去することができる。

しかしながら、この処理では硫酸および過酸化水素水を供給し続ける必要があり、硫酸および過酸化水素水の消費量が大きい。環境負荷の低減のためには、硫酸の使用量の削減が求められており、薬液消費量の削減が要求されている。この薬液消費量を低減するために、従来から硫酸を回収して再利用している。しかしながら、硫酸および過酸化水素水を混合することにより、硫酸の濃度が低下するので、高い濃度で硫酸を回収することは難しい。

そこで、大気圧プラズマによって酸素ラジカル等の活性種を発生させ、当該活性種を硫酸に作用させることにより、酸化力の高いカロ酸を生成することが考えられる。これによれば、カロ酸の生成に過酸化水素水を供給する必要がないので、より高い濃度で硫酸を回収することができる。なお、硫酸および過酸化水素水を供給する場合であっても、プラズマを用いることで、カロ酸を生成させるための過酸化水素水の必要量を低減させることができるので、プラズマを用いない場合に比べて、より高い濃度で硫酸を回収することができる。

より具体的な基板処理装置の構成として、基板を保持しつつ基板を回転させる基板保持部と、回転中の基板の主面に処理液を供給するノズルと、基板の主面よりも上に配置したプラズマ源を設けることが考えられる。プラズマ源（例えば特許文献２）を点灯させることにより、プラズマ源の周囲にプラズマが発生する。プラズマが発生しているプラズマ発生空間を周囲のガスが通過すると、ガスはプラズマ反応により、各種のラジカル、励起種、イオンなどの活性種を生じる。これら活性種は、高いエネルギーを有するため反応性が高く、基板の主面上の処理液と活性種が接触することにより、処理液の反応速度が向上する。たとえば、活性種が基板の主面上で処理液に作用することで、処理能力の高い成分（例えばカロ酸）を生成させることができる。

特開２０２０－８８２０８号公報 特許２０１９－６１７５９号公報

ここで、発明者の知見によると、プラズマ源は、基板および基板上の処理液に近接することが望ましい。活性種の多くは寿命が短いため、プラズマ源から処理液までの距離が数ｍｍから数１０ｍｍ程度以上となると活性種の効果が激減するためである。たとえば、特許文献２に示すようなプラズマ源を基板の上面に近接して対向して配置することで、活性種の寿命が尽きるまでに活性種を基板上の処理液に供給することが可能となる。

ここで、プラズマ発生空間におけるガスは、活性種に変換されるなどにより組成が変化するため、新しいガスを補う必要がある。プラズマ源と基板を対向させる場合、プラズマ源と基板の間に、ガスを供給する。

ここで、プラズマ源と基板の距離が短い場合、両者の間の空間の圧力損失が高くなるため、供給されたガスがプラズマ源と基板との間に入りにくくなるという問題がある。よって、プラズマ源と基板との間の雰囲気を所望の雰囲気にするのに要する時間が長くなり、処理のスループットが長くなる。

そこで、本願は、処理のスループットを高めることができる技術を提供することを目的とする。

基板処理方法の第１の態様は、基板保持部が基板を保持する保持工程と、前記基板保持部によって保持された前記基板の主面に処理液を供給する液供給工程と、プラズマ源を前記基板の前記主面に対向させ、前記基板の前記主面との間の間隔が第１間隔となるように配置するプラズマ源配置工程と、前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と、前記プラズマ源との間の空間に第１流量で給気口からガスを供給する雰囲気置換工程と、前記雰囲気置換工程の後に、前記プラズマ源と前記基板との間隔を、前記第１間隔よりも小さい第２間隔まで低減させる間隔低減工程と、前記プラズマ源が、前記プラズマ源と前記基板との前記間隔が前記第２間隔となるように配置され、かつ、前記プラズマ源が点灯した状態において、前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と、前記プラズマ源との間の空間に前記第１流量よりも小さい第２流量でガスを供給する、もしくは、前記ガスの供給を停止するプラズマ処理工程と、を備える。

基板処理方法の第２の態様は、第１の態様にかかる基板処理方法であって、前記プラズマ源と前記基板との間の前記間隔が前記第２間隔に到達するまでに、前記ガスの流量を前記第２流量に低減させる流量低減工程をさらに備える。

基板処理方法の第３の態様は、第１または第２の態様にかかる基板処理方法であって、前記間隔低減工程において、前記プラズマ源が点灯した状態で、前記プラズマ源と前記基板との間の前記間隔を低減させる。

基板処理方法の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかる基板処理方法であって、前記雰囲気置換工程において、第１給気位置に位置する前記給気口から前記プラズマ源と前記基板との間の前記空間に前記ガスを供給し、前記間隔低減工程において、前記給気口を前記第１給気位置よりも前記基板に近い第２給気位置に移動させる。

基板処理方法の第５の態様は、第１から第４のいずれか一つの態様にかかる基板処理方法であって、前記プラズマ源と前記基板との間の前記空間に対して側方に位置する前記給気口から前記空間に前記ガスを供給する。

基板処理方法の第６の態様は、第１から第５のいずれか一つの態様にかかる基板処理方法であって、前記プラズマ源配置工程、前記雰囲気置換工程、前記間隔低減工程および前記プラズマ処理工程の一連の工程を繰り返す。

基板処理方法の第７の態様は、第１から第６のいずれか一つの態様にかかる基板処理方法であって、前記液供給工程、前記プラズマ源配置工程、前記雰囲気置換工程、前記間隔低減工程および前記プラズマ処理工程の一連の工程を繰り返す。

基板処理方法の第８の態様は、第１から第７のいずれか一つの態様にかかる基板処理方法であって、前記ガスは、希ガスおよび窒素ガスの少なくともいずれかを含む。

基板処理方法の第９の態様は、第１から第８のいずれか一つの態様にかかる基板処理方法であって、前記第２間隔は３ｍｍ以下である。

基板処理方法の第１０の態様は、第１から第９のいずれか一つの態様にかかる基板処理方法であって、前記第１間隔は１０ｍｍ以上である。

基板処理装置の態様は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部によって保持された前記基板の主面に処理液を供給するノズルと、前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と対向する位置に設けられ、プラズマを発生させるプラズマ源と、前記プラズマ源を前記基板保持部に対して相対的に移動させる移動機構と、前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と、前記プラズマ源との間にガスを供給するガス供給部と、前記プラズマ源と前記基板との間隔が第１間隔となる状態で、前記ガス供給部に第１流量で前記ガスを供給させた後に、前記移動機構に、前記プラズマ源と前記基板との前記間隔を前記第１間隔よりも狭い第２間隔に低減させ、前記間隔が前記第２間隔となり、かつ、前記プラズマ源が点灯した状態において、前記ガス供給部に、前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と、前記プラズマ源との間の空間に前記第１流量よりも小さい第２流量でガスを供給させる、もしくは、前記ガスの供給を停止させる制御部とを備える。

基板処理方法の第１の態様によれば、雰囲気置換工程においては、プラズマ源は、プラズマ処理位置よりも基板から遠い位置に位置するので、ガスがプラズマ源と基板との間に入りやすい。しかも、ガスの流量（第１流量）は大きいので、当該空間内のガスを新しいガスに効率的に置換することができる。つまり、当該空間の雰囲気をより短時間で所定の雰囲気に近づけることができる。したがって、処理のスループットを向上させることができる。

一方で、プラズマ処理工程では、プラズマ源と基板との間の空間に雰囲気置換工程における第１流量よりも小さな第２流量でガスが供給される。もしくは、ガスの供給が停止する。これにより、プラズマ源と基板との間に生じるプラズマ発生空間において安定して活性種が発生する。また、プラズマ発生空間における気流の乱れも抑えられるため、基板上の処理液に供給される活性種の分布も安定する。また、処理液の液面の乱れも抑制される。したがって、プラズマ処理工程において、基板に対する処理をより均一に行うこともできる。

基板処理方法の第２の態様によれば、プラズマ源と基板との間の間隔が第２間隔に到達するまでに、ガスの流量が小さい第２流量に低減されるため、プラズマ源と基板との間隔が第２間隔に到達した時点で東発生空間の気流の乱れは抑制されている。よって、プラズマ処理工程の初期から、プラズマ源が安定してプラズマを発生させることができる。したがって、プラズマ処理工程の初期から基板に対してより均一に処理を行うことができる。

基板処理方法の第３の態様によれば、プラズマ処理工程に先立ち、間隔低減工程においてプラズマ源がプラズマを発生させているため、プラズマ源の点灯に要する立ち上がり時間の遅れに伴うプラズマ発生開始の遅れを低減できる。

基板処理方法の第４の態様によれば、雰囲気置換工程では、基板からより遠い第１給気位置で給気口からガスが供給される。よって、ガスの第１流量が大きくても、基板の主面上の処理液の液面の揺らぎをさらに抑制することができる。

基板処理方法の第５の態様によれば、ガスが基板の主面上の処理液の液面に沿って流れやすいので、液面の揺らぎをさらに抑制できる。

基板処理方法の第６の態様によれば、基板の処理によってプラズマ源と基板との間の空間の雰囲気が書影の雰囲気から遠ざかったとしても、雰囲気置換工程により当該雰囲気を所定の雰囲気に戻すことができる。

基板処理方法の第７の態様によれば、プラズマ処理工程の後に再び液供給工程を行うことで、プラズマ処理工程によって生じた基板上の残留物（溶解途中物）を処理液で流し去ることができる。

基板処理システムの構成の一例を概略的に示す平面図である。 制御部の内部構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。 第１から第３の実施の形態にかかる処理ユニット（基板処理装置）の構成の一例を概略的に示す図である。 プラズマ源の構成の一例を概略的に示す平面図である。 第１の実施の形態にかかる処理ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。 液供給工程における処理ユニットの様子の一例を概略的に示す図である。 雰囲気置換工程における処理ユニットの様子の一例を概略的に示す図である。 プラズマ処理工程における処理ユニットの様子の一例を概略的に示す図である。 第２の実施の形態にかかる処理ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態にかかる処理ユニットの動作の一例を示すタイミングチャートである。 第３の実施の形態にかかる処理ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照しながら、実施の形態について説明する。なお、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本開示の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法または数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現（例えば、「四角形状」または「円筒形状」など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸または面取りなどを有する形状も表すものとする。一の構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「Ａ，ＢおよびＣの少なくともいずれか一つ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ，ＢおよびＣのうち任意の２つ、ならびに、Ａ，ＢおよびＣの全てを含む。

＜第１の実施の形態＞
＜基板処理システム１００の全体構成＞
図１は、プラズマ発生装置が適用される基板処理システム１００の構成の一例を概略的に示す平面図である。基板処理システム１００は、処理対象である基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である。

基板Ｗは例えば半導体基板であり、円板形状を有する。なお、基板Ｗには、半導体基板の他、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板および光磁気ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。また基板の形状も円板形状に限らず、例えば矩形の板状形状など種々の形状を採用できる。

基板処理システム１００はロードポート１０１とインデクサロボット１１０と主搬送ロボット１２０と複数の処理ユニット１３０と制御部９０とを含む。

複数のロードポート１０１は水平な一方向に沿って並んで配置される。各ロードポート１０１は、基板Ｗを基板処理システム１００に搬出入するためのインターフェース部である。各ロードポート１０１には、複数の基板Ｗを収納したキャリアＣが外部から搬入される。各ロードポート１０１は、搬入されたキャリアＣを保持する。キャリアＣとしては、例えば、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Inter Face）ポッド、または、基板Ｗを外気にさらすＯＣ（Open Cassette）が採用される。

インデクサロボット１１０は、各ロードポート１０１に保持されたキャリアＣと、主搬送ロボット１２０との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットである。インデクサロボット１１０はロードポート１０１が並ぶ方向に沿って移動可能であり、各キャリアＣと対面する位置で停止可能である。インデクサロボット１１０は、各キャリアＣから基板Ｗを取り出す動作と、各キャリアＣに基板Ｗを受け渡す動作とを行うことができる。

主搬送ロボット１２０は、インデクサロボット１１０と各処理ユニット１３０との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットである。主搬送ロボット１２０はインデクサロボット１１０から基板Ｗを受け取る動作と、インデクサロボット１１０に基板Ｗを受け渡す動作とを行うことができる。また、主搬送ロボット１２０は各処理ユニット１３０に基板Ｗを搬入する動作と、各処理ユニット１３０から基板Ｗを搬出する動作とを行うことができる。

基板処理システム１００には、例えば１２個の処理ユニット１３０が配置される。具体的には、鉛直方向に積層された３個の処理ユニット１３０を含むタワーの４つが、主搬送ロボット１２０の周囲を取り囲むようにして設けられる。図１では、３段に重ねられた処理ユニット１３０の１つが概略的に示されている。なお、基板処理システム１００における処理ユニット１３０の数は、１２個に限定されるものではなく、適宜に変更されてもよい。

主搬送ロボット１２０は、４つのタワーによって囲まれるように設けられている。主搬送ロボット１２０は、インデクサロボット１１０から受け取る未処理の基板Ｗを各処理ユニット１３０内に搬入する。各処理ユニット１３０は基板Ｗを処理する。また、主搬送ロボット１２０は、各処理ユニット１３０から処理済みの基板Ｗを搬出してインデクサロボット１１０に渡す。

制御部９０は、基板処理システム１００の各構成要素の動作を制御する。図２は、制御部９０の内部構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。制御部９０は電子回路であって、例えばデータ処理部９１および記憶媒体９２を有している。図２の具体例では、データ処理部９１と記憶媒体９２とはバス９３を介して相互に接続されている。データ処理部９１は例えばＣＰＵ（Central Processor Unit）などの演算処理装置であってもよい。記憶媒体９２は非一時的な記憶媒体（例えばＲＯＭ（Read Only Memory）またはハードディスク）９２１および一時的な記憶媒体（例えばＲＡＭ（Random Access Memory））９２２を有していてもよい。非一時的な記憶媒体９２１には、例えば制御部９０が実行する処理を規定するプログラムが記憶されていてもよい。データ処理部９１がこのプログラムを実行することにより、制御部９０がプログラムに規定された処理を実行することができる。もちろん、制御部９０の機能の一部または全部がハードウェア回路によって実現されてもよい。

制御部９０は主制御部と複数のローカル制御部とを有していてもよい。主制御部は基板処理システム１００の全体を統括し、ローカル制御部は処理ユニット１３０ごとに設けられる。ローカル制御部は主制御部と通信可能に設けられ、主制御部からの指示に基づいて処理ユニット１３０内の各種構成（後述）を制御する。主制御部およびローカル制御部の各々は、図２と同様に、データ処理部９１および記憶媒体９２を有していてもよい。

＜基板処理装置（処理ユニット１３０）＞
図３は、処理ユニット（基板処理装置に相当）１３０の構成の一例を概略的に示す図である。なお、基板処理システム１００に属する全ての処理ユニット１３０が図３に示された構成を有している必要はなく、少なくとも一つの処理ユニット１３０が当該構成を有していればよい。

図３に例示される処理ユニット１３０は、プラズマを用いた処理を基板Ｗに対して行う装置である。プラズマを用いた処理は特に制限される必要がないものの、例えば、有機物除去処理を含む。有機物除去処理とは、基板Ｗの主面に形成された有機物を除去する処理である。有機物は例えばレジストである。有機物がレジストである場合、有機物除去処理はレジスト除去処理であるともいえる。以下では、一例としてレジスト除去処理を採用して説明する。基板Ｗは例えば半導体基板であり、円板形状を有する。基板Ｗのサイズは特に制限されないものの、その直径は例えば約３００ｍｍである。

処理ユニット１３０は基板保持部２とノズル３とガス供給部４とプラズマ源６と移動機構５１，５２とを含む。図３に例示されるように、処理ユニット１３０はチャンバ１を含んでいてもよい。チャンバ１は箱形の形状を有しており、その内部空間において基板Ｗに対する処理が行われる。チャンバ１の内部空間には、基板保持部２、ノズル３、ガス供給部４の給気口４１ａ、プラズマ源６および移動機構５１，５２が設けられる。

＜基板保持部２＞
基板保持部２はチャンバ１内に設けられており、基板Ｗを水平姿勢で保持する。ここでいう水平姿勢とは、基板Ｗの厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢である。図３の例では、基板保持部２はステージ２１と複数のチャックピン２２とを含んでいる。ステージ２１は円板形状を有し、基板Ｗよりも鉛直下方に設けられる。ステージ２１は、その厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢で設けられる。

複数のチャックピン２２はステージ２１の上面に立設されている。複数のチャックピン２２の各々は、基板Ｗの周縁に接触するチャック位置と、基板Ｗの周縁から離れた解除位置との間で変位可能に設けられる。複数のチャックピン２２がそれぞれのチャック位置に移動すると、複数のチャックピン２２が基板Ｗを保持する。複数のチャックピン２２がそれぞれの解除位置に移動すると、基板Ｗの保持が解除される。

複数のチャックピン２２を駆動する駆動部（不図示）は、例えばモータを含み、モータの駆動力によって複数のチャックピン２２を変位させてもよい。あるいは、駆動部は、各チャックピン２２に連結された第１固定磁石と、当該第１固定磁石に対して相対的に移動する第２可動磁石とを含み、第２可動磁石の位置により、複数のチャックピン２２を変位させてもよい。当該駆動部は制御部９０によって制御される。

なお、基板保持部２は必ずしも複数のチャックピン２２を有する必要はない。例えば、基板保持部２は基板Ｗの下面を吸引して基板Ｗを吸着してもよく、あるいは、静電方式により基板Ｗの下面を吸着してもよい。

図３の例では、基板保持部２は回転機構２３をさらに含んでおり、回転軸線Ｑ１のまわりで基板Ｗを回転させる。回転軸線Ｑ１は基板Ｗの中心部を通り、かつ、鉛直方向に沿う軸である。例えば回転機構２３はシャフト２４およびモータ２５を含む。シャフト２４の上端はステージ２１の下面に連結され、ステージ２１の下面から回転軸線Ｑ１に沿って延在する。モータ２５は制御部９０によって制御される。モータ２５はシャフト２４を回転軸線Ｑ１のまわりで回転させて、ステージ２１および複数のチャックピン２２を一体に回転させる。これにより、複数のチャックピン２２によって保持された基板Ｗが回転軸線Ｑ１のまわりで回転する。このような基板保持部２はスピンチャックとも呼ばれ得る。

なお、以下では、回転軸線Ｑ１についての径方向および周方向を、それぞれ単に径方向および周方向と呼ぶ。

＜ノズル３＞
ノズル３はチャンバ１内に設けられ、基板Ｗの主面への処理液の供給に用いられる。ノズル３は供給管３１を介して処理液供給源３４に接続される。つまり、供給管３１の下流端がノズル３に接続され、供給管３１の上流端が処理液供給源３４に接続される。処理液供給源３４は、例えば、処理液を貯留するタンク（不図示）を含み、供給管３１に処理液を供給する。処理ユニット１３０において、基板Ｗ上のレジスト等の有機物を除去する場合、処理液としては、例えば、硫酸を用いる。その他、硫酸塩、ペルオキソ硫酸およびペルオキソ硫酸塩の少なくともいずれかを含む液、または、過酸化水素を含む液などの薬液を用いてもよい。また基板Ｗにおけるプラズマ処理の目的や、除去する対象に依っては、処理液としてＳＣ１（過酸化水素水とアンモニアとの混合液）およびＳＣ２（過酸化水素水と塩酸との混合液）などのいわゆる洗浄用薬液や、フッ酸、塩酸、リン酸などのエッチング用薬液を用いても良い。

図３の例では、供給管３１には、バルブ３２および流量調整部３３が介装されている。バルブ３２は制御部９０によって制御される。バルブ３２が開くことにより、処理液供給源３４からの処理液が供給管３１を通じてノズル３に供給され、ノズル３の吐出口３ａから吐出される。吐出口３ａは例えばノズル３の下端面に形成される。流量調整部３３は制御部９０によって制御され、供給管３１を流れる処理液の流量を調整する。流量調整部３３は例えばマスフローコントローラである。

＜移動機構５１＞
図３の例では、ノズル３は移動機構５１によって移動可能に設けられる。移動機構５１は制御部９０によって制御され、ノズル３をノズル処理位置とノズル待機位置との間で移動させる。ノズル処理位置とは、ノズル３が基板Ｗの主面（ここでは上面）に向けて処理液を吐出する位置である。ノズル処理位置は、例えば、基板Ｗよりも鉛直上方であって、基板Ｗの中心部と鉛直方向において対向する位置である（後述の図６も参照）。ノズル待機位置とは、ノズル３が基板Ｗの主面に向けて処理液を吐出しない位置であり、ノズル処理位置よりも基板Ｗから離れた位置である。ノズル待機位置は、基板Ｗの搬出入時において、ノズル３が主搬送ロボット１２０および基板Ｗと干渉しない位置でもある。具体的な一例として、ノズル待機位置は、基板Ｗの周縁よりも径方向外側の位置である。図３の例では、ノズル待機位置で停止するノズル３が示されている。

移動機構５１は、例えば、ボールねじ機構またはアーム旋回機構を有する。アーム旋回機構は、いずれも不図示のアームと支持柱とモータとを含む。アームは水平に延在する棒状形状を有し、アームの先端にはノズル３が連結され、アームの基端が支持柱に連結される。支持柱は鉛直方向に沿って延びており、その中心軸のまわりで回転可能に設けられる。モータが支持柱を回転させることにより、アームが旋回し、ノズル３が中心軸のまわりで周方向に沿って移動する。このノズル３の移動経路上にノズル処理位置とノズル待機位置とが位置するように、支持柱が設けられる。

ノズル３がノズル処理位置に位置する状態（図６参照）において、基板保持部２が基板Ｗを回転させながらバルブ３２が開くと、ノズル３から基板Ｗの上面に向かって処理液が吐出される。処理液は基板Ｗの上面に着液し、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて基板Ｗの上面を広がって基板Ｗの周縁から外側に飛散する。これにより、基板Ｗの上面には処理液の液膜Ｆが形成される。基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆが形成されると、バルブ３２が閉じ、移動機構５１がノズル３をノズル待機位置へと移動させる。

＜ガード５＞
処理ユニット１３０には、基板Ｗの周縁から飛散する処理液を受け止めるガード５が設けられている。ガード５は、基板保持部２によって保持された基板Ｗを取り囲む筒状の形状を有している。基板Ｗの周縁から飛散した処理液はガード５の内周面にあたり、内周面に沿って鉛直下方に流れる。処理液は、例えば、不図示の回収配管を流れて処理液供給源３４のタンクに回収される。これによれば、処理液を再利用することができる。

なお、図３では図示省略しているものの、処理ユニット１３０は、複数種類の処理液を基板Ｗに供給する構成を有していてもよい。例えば、ノズル３は複数の処理液供給源に接続されていてもよい。あるいは、処理ユニット１３０はノズル３とは別のノズルを含んでいてもよい。当該別のノズルは処理液供給源３４とは別の処理液供給源に接続される。複数種類の処理液としては、例えば硫酸等の薬液の他、純水、オゾン水、炭酸水、および、イソプロピルアルコール等のリンス液を採用できる。ここでは、ノズル３が複数の処理液供給源に接続されており、複数種類の処理液を基板Ｗに個別に供給可能であるものとする。

＜プラズマ源６＞
プラズマ源６はプラズマを発生させる装置であり、プラズマリアクタとも呼ばれ得る。プラズマ源６はチャンバ１内において、基板保持部２によって保持された基板Ｗの主面（例えば上面）と鉛直方向において対向する位置に設けられる。プラズマ源６は電源８に電気的に接続されており、電源８からの電力を受け取って周囲のガスをプラズマ化させる。ガスがプラズマ化することにより、光が生じる。ここでは、プラズマ源６がプラズマを発生させることをプラズマ源６が点灯する、ともいう。なお、ここでは一例として、プラズマ源６は大気圧下でプラズマを発生させる。ここでいう大気圧とは、例えば、標準気圧の８０％以上、かつ、標準気圧の１２０％以下である。

図４は、プラズマ源６の構成の一例を概略的に示す平面図である。図４の例では、プラズマ源６は第１電極部６１と第２電極部６２とを含んでいる。第１電極部６１は複数の第１線状電極６１１と第１集合電極６１２とを含み、第２電極部６２は複数の第２線状電極６２１と第２集合電極６２２とを含む。

第１線状電極６１１は、水平な長手方向Ｄ１に沿って延在する棒状形状を有する。複数の第１線状電極６１１は、長手方向Ｄ１に直交する水平な配列方向Ｄ２において並んで設けられており、理想的には互いに平行に設けられる。

第１集合電極６１２は複数の第１線状電極６１１の長手方向Ｄ１の一方側の端部（基端）どうしを連結する。図４の例では、第１集合電極６１２は、長手方向Ｄ１の一方側に膨らむ円弧状の平板形状を有している。

第２線状電極６２１は、長手方向Ｄ１に沿って延在する棒状形状を有する。複数の第２線状電極６２１は配列方向Ｄ２において並んで設けられており、理想的には互いに平行に設けられる。第２線状電極６２１の各々は、平面視において、複数の第１線状電極６１１のうち互いに隣り合う二者の間に設けられている。図４の例では、平面視において、第１線状電極６１１および第２線状電極６２１は配列方向Ｄ２において交互に配列される。第１線状電極６１１の各々は第２線状電極６２１と鉛直方向において対向していない。

第２集合電極６２２は複数の第２線状電極６２１の長手方向Ｄ１の他方側の端部（基端）どうしを連結する。図４の例では、第２集合電極６２２は、第１集合電極６１２とは反対側に膨らみ、かつ、第１集合電極６１２と略同径の円弧状の平板形状を有している。

図４の例では、各第１線状電極６１１は第１誘電管６４に覆われている。第１誘電管６４は石英またはセラミックス等の誘電体材料によって形成される。この第１誘電管６４は、第１線状電極６１１を第１誘電管６４の外側のプラズマから保護することができる。また図４の例では、各第２線状電極６２１は第２誘電管６５に覆われている。第２誘電管６５は石英またはセラミックス等の誘電体材料によって形成される。この第２誘電管６５は、第２線状電極６２１を第２誘電管６５の外側のプラズマから保護することができる。

図４の例では、プラズマ源６には仕切部材６６が設けられている。仕切部材６６は石英またはセラミックス等の誘電体材料によって形成される。仕切部材６６は例えば円板形状を有しており、その厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢で設けられる。第１電極部６１および第１誘電管６４は仕切部材６６よりも鉛直下方に設けられ、第２電極部６２および第２誘電管６５は仕切部材６６よりも鉛直上方に設けられている。

＜電源８＞
プラズマ源６には、プラズマ用の電源８によって電圧が印加される。図４の例では、第１電極部６１の第１集合電極６１２が配線８１を介して電源８の第１出力端８ａに電気的に接続され、第２電極部６２の第２集合電極６２２が配線８２を介して電源８の第２出力端８ｂに電気的に接続される。電源８は例えばインバータ回路等のスイッチング電源回路を有しており、第１電極部６１と第２電極部６２との間にプラズマ用の電圧を出力する。より具体的な一例として、電源８はプラズマ用の電圧として高周波電圧を第１電極部６１と第２電極部６２との間に出力する。電源８の出力は制御部９０によって制御される。よって、プラズマ源６は制御部９０によって制御されるといえる。

電源８が第１電極部６１と第２電極部６２との間に電圧を出力することにより、第１線状電極６１１と第２線状電極６２１との間にプラズマ用の電界が生じる。当該電界に応じて、第１線状電極６１１および第２線状電極６２１の周囲のガスがプラズマ化する。逆に言えば、当該ガスがプラズマ化する程度の電圧が電源８によって第１電極部６１と第２電極部６２との間に印加される。当該電圧は、例えば、数十ｋＶかつ数十ｋＨｚ程度の高周波電圧である。

上述のプラズマ源６によれば、水平な長手方向Ｄ１に沿って延在する第１線状電極６１１および第２線状電極６２１が水平な配列方向Ｄ２において交互に配列される。したがって、プラズマ源６は平面視において広い範囲でプラズマを発生させることができる。

＜遮断部材７＞
図３を参照して、処理ユニット１３０には遮断部材７が設けられてもよい。遮断部材７はカバー部７１と垂下部７２とを含む。カバー部７１はプラズマ源６よりも鉛直上方に設けられている。カバー部７１は例えば円板形状を有しており、その厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢で設けられる。カバー部７１の側面はプラズマ源６よりも径方向外側に位置している。垂下部７２はカバー部７１の周縁から鉛直下方に延在し、その先端部がプラズマ源６よりも鉛直下方に位置する。

＜移動機構５２＞
移動機構５２は制御部９０によって制御され、プラズマ源６を鉛直方向に沿って基板保持部２に対して相対的に移動させる。移動機構５２は昇降機構であるともいえる。ここでは一例として、移動機構５２は、制御信号により作動するモータ５２１と、モータ５２１の回転力を鉛直方向の移動に変換するカムと、カムに固設された棒状または板状の柱材とを含む。移動機構５２の柱材はプラズマ源６に固定されており、モータ５２１を回転させることでプラズマ源６が鉛直方向に移動する。

言い換えれば、プラズマ源６は遮断部材７に固定し、プラズマ源６および遮断部材７が一体に移動する構成としても良い。例えばプラズマ源６は不図示の連結部材によって遮断部材７に固定される。この場合、移動機構５２は遮断部材７に固定されていてもよい。移動機構５２がプラズマ源６および遮断部材７を一体に移動させる場合には、プラズマ源６および遮断部材７を互いに独立に移動させる２つの移動部材が設けられる場合に比べて、処理ユニット１３０の構成を簡易にでき、製造コストを低減させることができる。

以下では、プラズマ源６および遮断部材７の位置を、代表的にプラズマ源６の位置で説明する。移動機構５２は、プラズマ源６をプラズマ処理位置とプラズマ待機位置との間で往復移動させる。

プラズマ処理位置とは、プラズマ源６によるプラズマを用いて基板Ｗを処理するときの位置である。プラズマ処理位置において、基板保持部２によって保持された基板Ｗとプラズマ源６との間の距離は例えば数ｍｍ程度（例えば３ｍｍ以下）である（後述の図８も参照）。

プラズマ待機位置とは、プラズマを用いた処理を基板Ｗに対して行わないときの位置であり、プラズマ処理位置よりも基板Ｗから離れた位置である。プラズマ待機位置は、基板Ｗの搬出入時において、プラズマ源６が主搬送ロボット１２０および基板Ｗと干渉しない位置でもある。具体的な一例として、プラズマ待機位置はプラズマ処理位置よりも鉛直上方の位置である。プラズマ待機位置において、基板保持部２によって保持された基板Ｗとプラズマ源６との間の距離は例えば数百ｍｍ程度（例えば１５０ｍｍ程度）である。図３の例では、プラズマ待機位置で停止するプラズマ源６が示されている。なお、移動機構５２は、例えば、ボールねじ機構またはエアシリンダなどの移動機構を有していてもよい。

＜ガス供給部４＞
ガス供給部４は制御部９０によって制御され、基板保持部２によって保持された基板Ｗとプラズマ源６との間にガスを供給する。例えばガス供給部４は不活性ガスを供給する。不活性ガスはアルゴンガス等の希ガスおよび窒素ガスの少なくともいずれかを含む。この不活性ガスは、プラズマ源６によってプラズマ化し得る。

ガス供給部４は不活性ガスに加えて処理ガスを供給してもよい。処理ガスとは、プラズマが処理ガスに作用することにより酸素ラジカル等の活性種を生成するガスであり、例えば、酸素を含む酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、例えば、酸素ガス、オゾンガス、二酸化炭素ガス、空気、または、これらの少なくとも二つの混合ガスを含む。処理ガスを供給する場合、不活性ガスはキャリアガスとしても機能する。

ガス供給部４は、ガスを吐出する給気口４１ａを有している。図３の例では、給気口４１ａはプラズマ源６と基板Ｗとの間の空間Ｈ１に対して径方向外側に位置している。この場合、給気口４１ａは空間Ｈ１の側方から空間Ｈ１に向けてガスを流出させる。図３の例では、複数の給気口４１ａが設けられている。複数の給気口４１ａは例えば空間Ｈ１に対して径方向外側において、周方向で等間隔に設けられる。

図３の例では、給気口４１ａは給気管４１の下流端に形成されており、給気管４１の上流端はガス供給源４４に接続される。図３の例では、給気管４１は複数の分岐管４１１と共通管４１２とを含む。各分岐管４１１の下流端が給気口４１ａに相当し、各分岐管４１１の上流端は共通管４１２に接続される。共通管４１２の上流端はガス供給源４４に接続される。ガス供給源４４はガスを給気管４１の上流端（具体的には、共通管４１２の上流端）に供給する。給気管４１（具体的には、共通管４１２）にはバルブ４２および流量調整部４３が介装されている。バルブ４２は制御部９０によって制御される。バルブ４２が開くことにより、ガス供給源４４からのガスが給気管４１を流れて各給気口４１ａから流出する。流量調整部４３は制御部９０によって制御され、給気管４１を流れるガスの流量を調整する。流量調整部４３は例えばマスフローコントローラである。

なお、ガス供給部４が処理ガスおよび不活性ガスを供給する場合、ガス供給部４は処理ガスおよび不活性ガスの流量が個別に調整可能となるように構成されるとよい。

図３の例では、給気管４１は遮断部材７に取り付けられている。具体的な一例として、給気管１１の下流部分は遮断部材７の垂下部７２の先端部を径方向に貫通する。給気口４１ａは例えば垂下部７２の内側面に形成される。

垂下部７２はカバー部７１の周縁の全周に立設されていてもよく、あるいは、給気口４１ａを形成する周方向部分のみに設けられていてもよい。後者の場合、複数の垂下部７２が周方向において間隔を空けて設けられる。

給気管４１が遮断部材７に取り付けられている場合、給気口４１ａは遮断部材７と一体で移動する。上述の例では、遮断部材７はプラズマ源６と一体で移動するので、移動機構５２は、プラズマ源６、遮断部材７および給気口４１ａを一体で鉛直方向に沿って移動させる。

＜処理ユニットの動作例＞
図５は、処理ユニット１３０の動作の一例を示すフローチャートである。まず、基板保持部２が基板Ｗを保持する（ステップＳ１：保持工程）。具体的には、主搬送ロボット１２０が未処理の基板Ｗを処理ユニット１３０に搬入し、基板保持部２は、搬入された基板Ｗを保持する。ここでは、基板Ｗの上面にレジストが形成されている。

次に、基板Ｗの上面に処理液を供給する（ステップＳ２：液供給工程）。図６は、液供給工程における処理ユニット１３０の様子の一例を概略的に示す図である。

液供給工程において、まず、移動機構５１がノズル３をノズル待機位置からノズル処理位置に移動させる。ここでは、ノズル処理位置は基板Ｗの中央部と鉛直方向において対向する位置である。そして、基板保持部２が基板Ｗを回転軸線Ｑ１まわりで回転させ、バルブ３２が開く。バルブ３２が開くと、ノズル３から処理液が基板Ｗの上面の中心部に向けて吐出される。処理液は基板Ｗの上面の中央部に着液し、基板Ｗの回転に伴う遠心力を受けて基板Ｗの上面を広がり、基板Ｗの周縁から外側に飛散する。これにより、基板Ｗの上面に処理液の液膜Ｆが形成される。

基板Ｗ上に液膜Ｆが形成されると、バルブ３２が閉じて、処理液の供給が停止する。そして、移動機構５１がノズル３をノズル処理位置からノズル待機位置へと移動させる。液膜Ｆの形成後には、基板保持部２は基板Ｗの回転を停止させてもよく、あるいは、基板Ｗの回転を継続してもよい。基板Ｗの回転を継続する場合、基板保持部２は液供給工程における回転速度より低い回転速度で基板Ｗを回転させるとよい。これにより、基板Ｗの周縁から流れ落ちる処理液の量を低減させることができ、液膜Ｆをより確実に維持することができる。言い換えれば、基板保持部２は液膜Ｆを維持できる程度の回転速度で基板Ｗを回転させればよい。より具体的な一例として、基板保持部２は基板Ｗの周縁から処理液が流れ落ちない程度の回転速度で基板Ｗを回転させる。このように処理液の供給を停止しつつ基板Ｗの上面に液膜Ｆを維持する処理は、パドル処理とも呼ばれる。

次に、移動機構５２がプラズマ源６をプラズマ待機位置から置換位置に一体に移動させた後に、基板保持部２によって保持された基板Ｗの上面とプラズマ源６との間にガスを供給する（ステップＳ３：雰囲気置換工程）。図７は、雰囲気置換工程における処理ユニット１３０の様子の一例を概略的に示す図である。

まず、移動機構５２がプラズマ源６をプラズマ待機位置から置換位置に一体に移動させる（プラズマ源配置工程）。言い換えれば、移動機構５２はプラズマ源６と基板Ｗとの間の間隔が第１間隔となるように、プラズマ源６を配置する。ここでは、移動機構５２はプラズマ源６、遮断部材７および給気口４１ａを一体に移動させる。置換位置は、プラズマ待機位置とプラズマ処理位置との間の位置である。置換位置において、基板保持部２によって保持された基板Ｗとプラズマ源６との間の第１間隔は例えば１０ｍｍ程度以上である。

また雰囲気置換工程において、ガス供給部４がガスをプラズマ源６と基板Ｗとの間の空間Ｈ１に供給する。具体的には、バルブ４２が開く。これにより、ガスが給気管４１を流れて給気口４１ａから流出し、プラズマ源６と基板Ｗとの間の空間Ｈ１に供給される。ここでは一例として、アルゴンガス等の不活性ガスが供給される。このとき、流量調整部４３はガスの流量が第１流量となるように不活性ガスの流量を調整する。第１流量は例えば数Ｌ（リットル）／ｍｉｎ程度から１００Ｌ／ｍｉｎ程度までの値に設定される。置換効率を重視する場合、第１流量は数１０Ｌ／ｍｉｎ以上に設定される。基板上の処理液の乱れを抑制する場合、第１流量はたとえば５Ｌ／ｍｉｎから１０Ｌ／ｍｉｎの範囲の値に設定される。図７の例では、給気口４１ａから流出するガスを模式的にブロック矢印で示している。

以上のように、雰囲気置換工程においてガスがプラズマ源６と基板Ｗとの間の空間Ｈ１に供給されるので、空間Ｈ１の雰囲気を所定の雰囲気に近づけることができる。ここでいう所定の雰囲気を示す指標としては、例えば、不活性ガスの濃度（例えば体積濃度）を採用できる。この場合、所定の雰囲気とは、例えば、不活性ガスの濃度が所定の範囲内となるときの雰囲気である。

この雰囲気置換工程において、電源８はプラズマ源６に電圧を出力しても構わない。この電圧の出力により、プラズマ源６は周囲のガスをプラズマ化させる。よって、プラズマ源６の直下のガス（例えば不活性ガス）もプラズマ化する。つまり、プラズマ源６が点灯する。このプラズマ化に伴って、種々の活性種が生成され得る。例えば、当該プラズマが空気に作用すると、酸素ラジカル、ヒドロキシルラジカルおよびオゾンガス等の種々の活性種が生じ得る。図７の例では、プラズマおよび活性種が生じていることを模式的に破線の矢印で示している。

雰囲気置換工程において、プラズマ源６は、プラズマ処理位置よりも基板Ｗから離れた置換位置に位置している。よって、プラズマ源６の近傍で生じたプラズマおよび活性種は基板Ｗの主面上の処理液の液膜Ｆに到達する前に失活する。逆に言えば、置換位置は、プラズマおよび活性種が基板Ｗの主面上の液膜Ｆに到達しない程度の位置に設定される。

プラズマ源６と基板Ｗとの間の空間Ｈ１の雰囲気が所定の雰囲気に十分に近づくと、流量調整部４３はガスの流量を第２流量に低減させる（ステップＳ４：流量低減工程）。第２流量は第１流量よりも小さく、例えば、１０Ｌ／ｍｉｎ程度以下に設定される。

そして、移動機構５２がプラズマ源６を置換位置からプラズマ処理位置に移動させる（ステップＳ５：間隔低減工程）。つまり、移動機構５２は、プラズマ源６と基板Ｗとの間の間隔を第１間隔よりも小さい第２間隔まで低減させる。ここでは、移動機構５２はプラズマ源６、遮断部材７および給気口４１ａを一体に移動させる。

プラズマ源６がプラズマ処理位置に位置する状態においては、プラズマ源６の直下で発生した活性種は基板Ｗの上面の液膜Ｆに供給される（ステップＳ６：プラズマ処理工程）。図８は、プラズマ処理工程における処理ユニット１３０の様子の一例を概略的に示す図である。

プラズマ処理工程では、ガス供給部４は、より小さい第２流量でガス（例えばアルゴンガス等の不活性ガス）を空間Ｈ１に供給する。図８でも、給気口４１ａから流出したガスが模式的にブロック矢印で示されており、図７および図８では、ガスの流量の大小が模式的にブロック矢印の幅で示されている。

プラズマ処理工程において、活性種が基板Ｗの上面の液膜Ｆに作用すると、処理液の処理性能が高まる。具体的な一例として、活性種と硫酸との反応により、処理性能（ここでは酸化力）の高いカロ酸が生成される。当該カロ酸が基板Ｗのレジストに作用することで、レジストを速やかに酸化除去することができる。

上述の例では、プラズマ源６は平面視において広い範囲でプラズマを発生させることができるので、基板Ｗの上面に対して広い範囲で活性種を供給することができる。したがって、基板Ｗの上面のレジストをより均一に除去することができる。プラズマ源６は平面視において、基板Ｗの上面と同程度、もしくは、基板Ｗの上面よりも広い範囲でプラズマを発生させる程度のサイズを有しているとよい。

基板Ｗの上面のレジストが十分に除去されると、移動機構５２はプラズマ源６をプラズマ処理位置からプラズマ待機位置へ一体に移動させる。ここでは、移動機構５２はプラズマ源６、遮断部材７および給気口４１ａを一体に移動させる。また、電源８がプラズマ源６への電力供給を停止し、バルブ４２が閉じる。

次に、処理ユニット１３０は基板Ｗの上面に対するリンス処理を行う（ステップＳ７：リンス工程）。具体的には、処理ユニット１３０はリンス液を基板Ｗの上面に供給し、基板Ｗの上面の処理液をリンス液に置換する。

次に、処理ユニット１３０は基板Ｗに対する乾燥処理を行う（ステップＳ８：乾燥工程）。例えば基板保持部２が液供給工程よりも高い回転速度で基板Ｗを回転させることにより、基板Ｗを乾燥させる（いわゆるスピンドライ）。次に、主搬送ロボット１２０が処理済みの基板Ｗを処理ユニット１３０から搬出する。

＜処理ユニットの効果＞
以上のように、処理ユニット１３０によれば、雰囲気置換工程において、プラズマ源６が基板Ｗから比較的に遠い置換位置で停止するので、空間Ｈ１は大きくなる。よって、ガスが空間Ｈ１に流入しやすい。しかも、比較的に大きな第１流量でガスがプラズマ源６と基板Ｗとの間の空間Ｈ１に供給される。よって、空間Ｈ１における短時間での雰囲気置換に資することができる。つまり、処理のスループットの向上に資する。

また空間Ｈ１は広いので、比較的に大きな第１流量でガスを供給しても、基板Ｗの上面の液膜Ｆを波立たせにくい。言い換えれば、ガスによる液膜Ｆの液面の揺らぎを抑制することができる。よって、液膜Ｆを維持しやすい。つまり、液面の揺らぎに起因して処理液が基板Ｗの周縁から流下することを抑制できる。

また上述の例では、給気管４１が遮断部材７に連結されるので、給気口４１ａはプラズマ源６および遮断部材７と一体的に移動する。よって、雰囲気置換工程においては、給気口４１ａは基板Ｗから比較的遠い位置（以下、第１給気位置と呼ぶ）に位置する。第１給気位置は、プラズマ源６が置換位置に位置するときの給気口４１ａの位置である。第１給気位置は基板Ｗから比較的遠い位置であるので、給気口４１ａから流出したガスは基板Ｗの上面の液膜Ｆにあたりにくく、ガスによる液膜Ｆへの風圧を小さくすることができる。したがって、ガスによる液膜Ｆの液面の揺らぎをさらに抑制することができる。

また上述の例では、雰囲気置換工程および間隔低減工程において、電源８がプラズマ源６に電圧を出力してプラズマを発生させている。これによれば、以下に説明するように、プラズマ処理工程において、基板Ｗに対する処理をより均一に行うことができる。

さて、電圧をプラズマ源６に出力し始める初期では、プラズマ源６は安定してプラズマを発生させることができない場合がある。例えば、初期では、第１線状電極６１１と第２線状電極６２１との間のピッチのばらつき等の諸要因により、プラズマ源６の周囲で局所的にプラズマが発生し得る。つまり、平面視において、プラズマ源６の全体ではなく、一部のみの近傍でプラズマが発生する。よって、活性種も局所的に発生する。そして、時間の経過とともに、プラズマの発生領域が広がり、いずれ、プラズマ源６の周囲の全体でプラズマが発生する。つまり、プラズマ源６が全面点灯する。これにより、活性種もプラズマ源６の周囲の全体で発生する。以上のように、プラズマ源６の点灯に要する立ち上がり時間が必要となる。

もしプラズマ処理工程において、電源８がプラズマ源６に電圧を出力し始めると、そのプラズマ処理工程の初期においては、不均一にプラズマおよび活性種が発生するので、活性種が基板Ｗの上面の液膜Ｆに不均一に供給される。よって、プラズマ処理工程の初期において、基板Ｗが不均一に処理される。また立ち上がり時間の分だけ、実質的なプラズマ処理の開始タイミングが遅れ、ひいては、プラズマ処理工程の終了タイミングが遅れてしまう。

これに対して上述の例では、雰囲気置換工程において、電源８がプラズマ源６に電圧を出力させ始める。この雰囲気置換工程では、プラズマ源６は基板Ｗよりも遠い置換位置に位置しているので、プラズマ源６によって活性種が不均一に発生しても、活性種のほんどは基板Ｗの上面の液膜Ｆに到達する前に失活する。したがって、基板Ｗに対する不均一な処理を抑制または回避することができる。

雰囲気置換工程の後には、流量調整部４３がガスの流量を第２流量に低減させ（流量低減工程）、移動機構５２がプラズマ源６を置換位置からプラズマ処理位置に移動させる（間隔低減工程）。プラズマ源６の移動により、空間Ｈ１の体積が低減しつつ、空間Ｈ１内のガスがプラズマ源６あるいは遮断部材７によって空間Ｈ１の側方から外部に押し出される。これにより、空間Ｈ１の雰囲気をさらに速やかに所定の雰囲気に近づけることができる。

第２流量は例えば、１Ｌ／ｍｉｎ以下の値に設定される。経験的には、平板上のプラズマ源６を基板Ｗに対向させて数ｍｍ程度の間隔に配置した状態において、第２流量を０．５Ｌ／ｍｉｎ～１Ｌ／ｍｉｎとすることで、液膜Ｆの液面の揺らぎを抑制することができる。また、ガスの第２流量が小さいのでガスが空間内を比較的に低速で流れ、活性種が多く発生する。つまり、活性種の発生効率を向上させることができる。また、空間が狭くても、ガスがより低圧で供給されることにより、当該空間内で乱流が生じにくく、基板Ｗ上の処理液に供給される活性種の分布を均一化させることができる。要するに、安定して活性種が液膜Ｆへと供給される。したがって、基板Ｗをより均一に処理することができる。

また上述の例では、間隔低減工程において、移動機構５２はプラズマ源６がプラズマを発生させた状態（言い換えれば、プラズマ源６が点灯した状態）でプラズマ源６を置換位置からプラズマ処理位置に移動させている。これによれば、プラズマ源６がより均一にプラズマを発生させた状態でプラズマ処理工程を開始することができる。よって、プラズマ処理工程の初期から、基板Ｗの上面の液膜Ｆに対してより均一に活性種を供給することができ、基板Ｗをより均一に処理することができる。また、プラズマ源７の点灯に要する立ち上がり時間の遅れに伴うプラズマ処理の開始の遅れを低減できる。

また上述の例では、間隔低減工程において、移動機構５２は給気口４１ａを第１給気位置よりも基板Ｗに近い位置（以下、第２給気位置と呼ぶ）に移動させる。第２給気位置は基板Ｗの上面よりも鉛直上方の位置である。上述の例では、給気口４１ａはプラズマ源６および遮断部材７と一体に移動するので、第２給気位置は、プラズマ源６がプラズマ処理位置に位置するときの給気口４１ａの位置である。第２給気位置が基板Ｗの上面に近いので、プラズマ源６と基板Ｗとの間の間隔が狭くなっても、より確実に給気口４１ａから空間Ｈ１にガスを供給することができる。

また、給気口４１ａが第１給気位置よりも近い第２給気位置に移動するものの、第２流量を小さく設定することができるので、ガスによる液膜Ｆの液面の揺らぎを適切に抑制することができる。逆に言えば、第２流量は、プラズマ処理工程において、液膜Ｆの液面の揺らぎが許容量以下となる程度に設定される。

また上述の例では、給気口４１ａは空間Ｈ１に対して側方（径方向外側）からガスを供給する。よって、ガスは液膜Ｆの液面に沿って流れやすく、液膜Ｆの液面の揺らぎをさらに抑制することができる。つまり、もしガスが液膜Ｆの液面に対して略垂直に流れる場合には、ガスが液膜Ｆに対してより高い風圧で押圧するので、液面の揺らぎを招きやすいところ、上述の例では、そのような液面の揺らぎを抑制することができる。

なお、上述の例では、流量低減工程は間隔低減工程よりも前に行われるものの、必ずしもこれに限らない。例えば、流量低減工程は間隔低減工程と並行して行われてもよく、あるいは、プラズマ処理工程中に行われてもよい。例えば、プラズマ処理工程の初期において流量低減工程が行われてもよい。これによれば、ガスの流量を第２流量に低減させた以後に、上述の種々の効果を得ることができる。要するに、プラズマ処理工程の少なくとも一部の期間においてガスの流量が第２流量となっていればよい。当該期間において上述の種々の効果を得ることができる。

また、第２流量はゼロに設定されてもよい。つまり、プラズマ処理工程においてガス供給部４はガスの供給を停止してもよい。

＜制御部９０を主体とした説明＞
なお、処理ユニット１３０の動作は制御部９０によって制御されるので、制御部９０を主体として説明すれば、要するに、制御部９０は次のように動作すればよい。すなわち、制御部９０は、プラズマ源６と基板Ｗとの間隔が第１間隔となる状態で、ガス供給部４に第１流量でガスを供給させた後に、移動機構５２に、プラズマ源６と基板Ｗとの間隔を第１間隔よりも狭い第２間隔に低減させ、当該間隔が第２間隔となり、かつ、プラズマ源６が点灯した状態において、ガス供給部に、基板保持部２によって保持された基板Ｗの主面と、プラズマ源６との間の空間に第１流量よりも小さい第２流量でガスを供給させる、もしくは、ガスの供給を停止させる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態にかかる処理ユニット１３０の構成は、第１の実施の形態にかかる処理ユニと１３０の構成と同様である。ただし、第２の実施の形態にかかる処理ユニット１３０の動作は第１の実施の形態と相違する。

図９は、第２の実施の形態にかかる処理ユニット１３０の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１からステップＳ１６はそれぞれステップＳ１からステップＳ６と同様である。保持工程（ステップＳ１１）からプラズマ処理工程（ステップＳ１６）が実行されると、プラズマ処理工程において、基板Ｗに対するレジスト除去が進行する。

一方で、プラズマ処理工程において、時間の経過とともに空間Ｈ１の雰囲気が所定の雰囲気から徐々に遠ざかる場合がある。例えば、活性種、処理液および基板Ｗのレジストの相互の化学反応によって、副生成物が発生して空間Ｈ１に進入したり、あるいは、活性種の元になるガス（例えば酸素ガス）の濃度が空間Ｈ１において低下したりし得る。特に、プラズマ処理工程における第２流量が小さく設定されることは、空間Ｈ１の雰囲気が所定の雰囲気から遠ざかりやすくなる一因となり得る。

第２の実施の形態では、レジスト除去がある程度進行すると、制御部９０はプラズマ源配置工程からプラズマ処理工程までの一連の工程を繰り返すかどうかを判断する（ステップＳ１７：判断工程）。例えば、制御部９０は、プラズマ源６がプラズマ処理位置に到達した時点からの経過時間が所定時間以上となったときに、判断工程を行う。制御部９０は、判断工程として、例えば、一連の工程の実行回数が、予め設定された基準回数未満であるか否かを判断する。制御部９０は実行回数が基準回数未満であるときに、繰り返しが必要であると判断し、実行回数が基準回数以上であるときに繰り返しは不要であると判断する。

繰り返しが必要であると判断すると、制御部９０は、まず、移動機構５２がプラズマ源６をプラズマ処理位置から置換位置に移動させる（プラズマ源配置工程）。ここでは、移動機構５２はプラズマ源６、遮断部材７および給気口４１ａを一体に移動させる。また、ガス供給部４は第２流量よりも大きな第１流量でガスを空間Ｈ１に供給する（雰囲気置換工程）。言い換えれば、流量調整部４３はガスの流量を第２流量から第１流量に増加させる。流量調整部４３は、移動機構５２によるプラズマ源６の移動中にガスの流量を増加させ始めてもよく、あるいは、プラズマ源６が停止した以後にガスの流量を増加させ始めてもよい。

図１０は、第２の実施の形態にかかる処理ユニット１３０の動作の一例を概略的に示すタイミングチャートである。図１０の例では、プラズマ源６の位置およびガス供給部４によるガスの流量が示されている。図１０の例では、繰り返しが必要であるとの判断に応答して、プラズマ源６がプラズマ処理位置から置換位置に移動しつつ、ガスが第２流量から第１流量に増加する。

このように雰囲気置換工程によれば、プラズマ源６が置換位置に位置する状態において、ガス供給部４がより大きな第１流量でガスを空間Ｈ１に供給する。これにより、液膜Ｆの液面の揺らぎを抑制しつつ、空間Ｈ１の雰囲気を再び所定の雰囲気に近づけることができる。

空間Ｈ１の雰囲気が再び所定の雰囲気に十分に近づくと、処理ユニット１３０は流量低減工程（ステップＳ１４）および間隔低減工程（ステップＳ１５）を経てプラズマ処理工程（ステップ１６）を実行する。これにより、空間Ｈ１の雰囲気を再び所定の雰囲気とした状態で、基板Ｗの上面の液膜Ｆに活性種を供給することができる。

そして、制御部９０は、例えばプラズマ源６がプラズマ処理位置に到達した時点から所定時間が経過すると、再び判断工程（ステップＳ１７）を行う。繰り返しが必要であると判断したきには、再びプラズマ配置工程からプラズマ処理工程までの一連の工程が行われる。図１０の例では、２度の判断工程において繰り返しが必要と判断され、当該一連の工程が２回行われる。

一方、判断工程（ステップＳ１７）において、繰り返しが不要であると制御部９０が判断すると、処理ユニット１３０はステップＳ７と同様にリンス処理を行い（ステップＳ１８：リンス工程）、ステップＳ８と同様に乾燥処理を行う（ステップＳ１９：乾燥工程）。

以上のように、第２の実施の形態においては、処理ユニット１３０はプラズマ源配置工程、雰囲気置換工程、流量低減工程、間隔低減工程およびプラズマ処理工程の一連の工程を１回以上繰り返し実行する。これによれば、空間Ｈ１の雰囲気を繰り返し所定の雰囲気に戻しつつ、基板Ｗに対する処理（プラズマ処理工程）を行うことができる。したがって、プラズマ処理工程において、活性種を十分に発生させつつ、当該活性種を液膜Ｆに供給することができ、基板Ｗに対する処理をより速やかに行うことができる。

＜第３の実施の形態＞
基板Ｗのレジストの除去はプラズマ処理工程において時間の経過とともに進行する。このレジストの除去途中のレジストの表面においては、レジストが部分的に剥離しやすくなったり、あるいは、レジストの表面から剥離した除去途中のレジストの欠片（残留物）が発生したりし得る。

レジストのうち剥離しやすくなった部分またはレジストの残留物には、液体を衝突させることにより、物理的にレジストを剥離させたり、あるいは、残留物を基板Ｗの周縁から外側に流し去ったりすることができる。これによれば、処理液とレジストとの化学反応により、レジストの全てを酸化除去させる場合に比べて、より短時間でレジストを除去させることができる。

そこで、第３の実施の形態では、除去途中のレジストに処理液を供給してレジストを速やかに除去することを企図する。

第３の実施の形態にかかる処理ユニット１３０の構成は、第１および第２の実施の形態にかかる処理ユニと１３０の構成と同様である。ただし、第３の実施の形態にかかる処理ユニット１３０の動作は第１および第２の実施の形態と相違する。

図１１は、第３の実施の形態にかかる処理ユニット１３０の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１からステップＳ２６はそれぞれステップＳ１からステップＳ６と同様である。保持工程（ステップＳ２１）からプラズマ処理工程（ステップＳ２６）が実行されると、プラズマ処理工程において、基板Ｗに対するレジスト除去が進行する。

レジスト除去がある程度進行すると、制御部９０は液供給工程からプラズマ処理工程の一連の工程を繰り返すかどうかを判断する（ステップＳ２７：判断工程）。例えば、制御部９０は、プラズマ源６がプラズマ処理位置に到達した時点からの経過時間が所定時間以上となったときに、判断工程を行う。制御部９０は、判断工程として、例えば、一連の工程の実行回数が、予め設定された基準回数未満であるか否かを判断する。制御部９０は実行回数が基準回数未満であるときに、繰り返しが必要であると判断し、実行回数が基準回数以上であるときに繰り返しは不要であると判断する。

繰り返しが必要であると判断すると、制御部９０は液供給工程を再び実行する（ステップＳ２２：液供給工程）。より具体的には、まず移動機構５２がプラズマ源６をプラズマ処理位置からプラズマ待機位置に移動させる（プラズマ源配置工程）。ここでは、移動機構５２はプラズマ源６、遮断部材７および給気口４１ａを一体に移動させる。次に、移動機構５１がノズル３をノズル待機位置からノズル処理位置に移動させる。なお、移動機構５２はプラズマ源６を必ずしもプラズマ待機位置まで移動させる必要はなく、ノズル３の移動を阻害しない位置に移動させればよい。例えば置換位置において、プラズマ源６および遮断部材７がノズル３の移動を阻害しなければ、移動機構５２はプラズマ源６を置換位置に移動させてもよい。

またこの液供給工程において、電源８はプラズマ源６に電圧を出力し続けてもよく、あるいは、電圧出力を中断してもよい。つまり、プラズマ源６はプラズマを発生し続けてもよく、プラズマの発生を中断させてもよい。また、ガス供給部４はガスの供給を中断してもよく、あるいは、ガスを空間Ｈ１に供給し続けてもよい。

次に、ノズル３から基板Ｗの上面に処理液を供給する。具体的にはバルブ３２が開く。また、基板保持部２は基板Ｗの回転速度を増加させる。つまり、基板保持部２は、プラズマ処理工程における基板Ｗの回転速度（ゼロを含む）よりも高い回転速度で、基板Ｗを回転させる。

ノズル３から吐出された処理液は基板Ｗの上面の中央部に着液し、基板Ｗの上面を径方向外側に流れて基板Ｗの周縁から外側に飛散する。この処理液の流れにより、除去途中のレジストを部分的に剥離することができ、あるいは、レジストの残留物を基板Ｗの周縁から外側に流し去ることができる。また、液供給工程によって、基板Ｗの上面の古い処理液を新しい処理液に置換することができ、新しい処理液による液膜Ｆを形成することができる。

充分な供給量で処理液を基板Ｗに供給すると、バルブ３２が閉じ、移動機構５１がノズル３をノズル待機位置に移動させる。

次に、処理ユニット１３０は雰囲気置換工程（ステップＳ２３）、流量低減工程（ステップＳ２４）および間隔低減工程（ステップＳ２５）を経てプラズマ処理工程（ステップＳ２６）を実行する。これにより、空間Ｈ１の雰囲気を再び所定の雰囲気とした状態で、基板Ｗの上面の液膜Ｆに活性種を供給することができる。

判断工程（ステップＳ２７）において、繰り返しが不要であると制御部９０が判断すると、処理ユニット１３０はステップＳ７と同様にリンス処理を行い（ステップＳ２８：リンス工程）、ステップＳ８と同様に乾燥処理を行う（ステップＳ２９：乾燥工程）。

以上のように、第３の実施の形態においては、処理ユニット１３０は液供給工程、プラズマ源配置工程、雰囲気置換工程、流量低減工程、間隔低減工程およびプラズマ処理工程の一連の工程を１回以上繰り返し実行する。よって、プラズマ処理工程後の液供給工程において、処理液の物理的な流れによって、除去途中のレジストを部分的に剥離することができ、あるいは、レジストの残留物を基板Ｗの周縁から外側に流し去ることができる。よって、より短時間で基板Ｗの上面のレジストを除去することができる。

また、再度の液供給工程によって、新しい処理液で基板Ｗの上面に液膜Ｆを形成することができ、雰囲気置換工程、流量低減工程および間隔低減工程によって、空間Ｈ１の雰囲気を再び所定の雰囲気とすることができる。したがって、その後のプラズマ処理工程において、活性種を十分に発生させつつ、当該活性種を清浄な液膜Ｆに供給することができる。これによっても、基板Ｗの処理を速やかに行うことができる。

以上のように、処理ユニット（基板処理装置）１３０および基板処理方法は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この処理ユニット１３０および基板処理方法がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

例えば、プラズマ源６は図４に限らない。例えば、仕切部材６６が設けられていなくてもよい。この場合、第１電極部６１および第２電極部６２は同一の平面上に設けられてもよい。また、仕切部材６６が設けられていない場合には、ガスがプラズマ源６の第１誘電管６４および第２誘電管６５の間を鉛直方向に通過することができるので、給気口４１ａはプラズマ源６よりも鉛直上方において、プラズマ源６と鉛直方向に対向する位置に形成されてもよい。例えば給気口４１ａは遮断部材７のカバー部７１の下面に形成されていてもよい。

また、ガス供給部４は雰囲気置換工程からプラズマ処理工程において、適宜に処理ガスも供給してもよい。

また、例えば、基板Ｗに対する処理は必ずしもレジスト除去処理に限らない。基板Ｗに対する処理として、活性種により処理液の処理能力を向上させることができる全ての処理を採用することができる。

１３０ 基板処理装置（処理ユニット）
２ 基板保持部
３ ノズル
４ ガス供給部
４１ａ 給気口
６ プラズマ源
５２ 移動機構
９０ 制御部
Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ２１ 保持工程（ステップ）
Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ２２ 液供給工程（ステップ）
Ｓ３，Ｓ１３，Ｓ２３ 雰囲気置換工程（ステップ）
Ｓ４，Ｓ１４，Ｓ２４ 流量低減工程（ステップ）
Ｓ５，Ｓ１５，Ｓ２５ 間隔低減工程（ステップ）
Ｓ６，Ｓ１６，Ｓ２６ プラズマ処理工程（ステップ）

Claims (11)

1. 基板保持部が基板を保持する保持工程と、
   前記基板保持部によって保持された前記基板の主面に処理液を供給する液供給工程と、
   プラズマ源を前記基板の前記主面に対向させ、前記基板の前記主面との間の間隔が第１間隔となるように配置するプラズマ源配置工程と、
   前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と、前記プラズマ源との間の空間に第１流量で給気口からガスを供給する雰囲気置換工程と、
   前記雰囲気置換工程の後に、前記プラズマ源と前記基板との間隔を、前記第１間隔よりも小さい第２間隔まで低減させる間隔低減工程と、
   前記プラズマ源が、前記プラズマ源と前記基板との前記間隔が前記第２間隔となるように配置され、かつ、前記プラズマ源が点灯した状態において、前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と、前記プラズマ源との間の空間に前記第１流量よりも小さい第２流量でガスを供給する、もしくは、前記ガスの供給を停止するプラズマ処理工程と、
   を備える、基板処理方法。
2. 請求項１に記載の基板処理方法であって、
   前記プラズマ源と前記基板との間の前記間隔が前記第２間隔に到達するまでに、前記ガスの流量を前記第２流量に低減させる流量低減工程をさらに備える、基板処理方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板処理方法であって、
   前記間隔低減工程において、前記プラズマ源が点灯した状態で、前記プラズマ源と前記基板との間の前記間隔を低減させる、基板処理方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
   前記雰囲気置換工程において、第１給気位置に位置する前記給気口から前記プラズマ源と前記基板との間の前記空間に前記ガスを供給し、
   前記間隔低減工程において、前記給気口を前記第１給気位置よりも前記基板に近い第２給気位置に移動させる、基板処理方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
   前記プラズマ源と前記基板との間の前記空間に対して側方に位置する前記給気口から前記空間に前記ガスを供給する、基板処理方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
   前記プラズマ源配置工程、前記雰囲気置換工程、前記間隔低減工程および前記プラズマ処理工程の一連の工程を繰り返す、基板処理方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
   前記液供給工程、前記プラズマ源配置工程、前記雰囲気置換工程、前記間隔低減工程および前記プラズマ処理工程の一連の工程を繰り返す、基板処理方法。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
   前記ガスは、希ガスおよび窒素ガスの少なくともいずれかを含む、基板処理方法。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
   前記第２間隔は３ｍｍ以下である、基板処理方法。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の基板処理方法であって、
    前記第１間隔は１０ｍｍ以上である、基板処理方法。
11. 基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部によって保持された前記基板の主面に処理液を供給するノズルと、
    前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と対向する位置に設けられ、プラズマを発生させるプラズマ源と、
    前記プラズマ源を前記基板保持部に対して相対的に移動させる移動機構と、
    前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と、前記プラズマ源との間にガスを供給するガス供給部と、
    前記プラズマ源と前記基板との間隔が第１間隔となる状態で、前記ガス供給部に第１流量で前記ガスを供給させた後に、前記移動機構に、前記プラズマ源と前記基板との前記間隔を前記第１間隔よりも狭い第２間隔に低減させ、前記間隔が前記第２間隔となり、かつ、前記プラズマ源が点灯した状態において、前記ガス供給部に、前記基板保持部によって保持された前記基板の前記主面と、前記プラズマ源との間の空間に前記第１流量よりも小さい第２流量でガスを供給させる、もしくは、前記ガスの供給を停止させる制御部と
    を備える、基板処理装置。

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