JP2024094631A - 基板処理装置、および、基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解硫酸の酸化力の低下を抑制しつつ基板処理を行う。【解決手段】基板処理装置は、電解硫酸を含む処理液を用いて基板を処理するための基板処理部と、基板処理部へ供給する処理液を貯留するための供給タンクと、基板処理部において、供給タンクから供給された処理液に付与水を混合することによって処理液を昇温させるための昇温部と、電気分解によって処理液を生成し、生成された処理液を供給タンクへ供給するための生成部と、基板処理部で使用された処理液である処理後液を回収して、生成部へ供給するための回収部とを備える。【選択図】図１

Description

本願明細書に開示される技術は、基板処理技術に関するものである。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、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。

従来から、基板処理には硫酸と過酸化水素水との混合溶液（ＳＰＭ）などが処理液として用いられている（たとえば、特許文献１を参照）。ＳＰＭは、硫酸に過酸化水素水を混合させることによって酸化力を生じさせる処理液であり、主に、基板の上面に形成されたレジストの除去などの基板処理に用いられている。

特開２０１８－１６３９７７号公報

一方で、多量の排液が生じるＳＰＭを処理液として用いる代わりに、電解硫酸を基板処理の処理液として用いることができる。

しかしながら、基板処理に用いるために電解硫酸を高温に維持する時間が長くなると、自己分解によって電解硫酸の酸化力が低下してしまうという問題がある。

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、電解硫酸の酸化力の低下を抑制しつつ基板処理を行うための技術である。

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、電解硫酸を含む処理液を用いて基板を処理するための基板処理部と、前記基板処理部へ供給する前記処理液を貯留するための供給タンクと、前記基板処理部において、前記供給タンクから供給された前記処理液に付与水を混合することによって前記処理液を昇温させるための昇温部と、電気分解によって前記処理液を生成し、生成された前記処理液を前記供給タンクへ供給するための生成部と、前記基板処理部で使用された前記処理液である処理後液を回収して、前記生成部へ供給するための回収部とを備える。
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、前記供給タンクから供給される前記処理液を前記供給タンクへ戻すための第１の循環経路をさらに備え、前記基板処理部が、前記第１の循環経路から分岐して供給される前記処理液を前記基板へ吐出するための吐出ノズルを備え、前記吐出ノズルが、供給される前記処理液を前記基板へ吐出するための吐出経路と、前記吐出経路から分岐して前記処理液を前記供給タンクへ戻す第２の循環経路とを備え、前記昇温部が、前記吐出経路における前記第２の循環経路との分岐点よりも下流で、前記処理液に前記付与水を混合する。
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２の態様である基板処理装置に関連し、前記第１の循環経路において、電気分解によって前記処理液を生成するための温度である電解温度に前記処理液の温度を調整するための第２の温度調整部をさらに備える。
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、前記生成部が、電気分解によって前記処理液を生成するための第１の電解部および第２の電解部を備え、前記第１の電解部が前記供給タンクへ前記処理液を供給する間に、前記第２の電解部が前記回収部によって回収される前記処理後液を電気分解して前記処理液を生成する。
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、前記生成部が、電気分解によって前記処理液を生成するための温度である電解温度に、前記処理後液の温度および生成された前記処理液の温度を調整するための第１の温度調整部を備える。
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、前記生成部が、電気分解される前記処理液に前記付与水を補充するための第１の補充部と、電気分解される前記処理液に硫酸を補充するための第２の補充部とを備える。
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、電解硫酸を含む処理液を用いて基板を処理するための基板処理方法であり、供給タンクに、基板処理部へ供給する前記処理液を貯留する工程と、前記基板処理部において、前記供給タンクから供給された前記処理液に付与水を混合することによって前記処理液を昇温させる工程と、前記基板処理部において、前記付与水が混合された前記処理液を用いて前記基板を処理する工程と、前記基板処理部で処理に使用された前記処理液である処理後液を回収して生成部へ供給する工程と、前記生成部において電気分解によって前記処理後液を含む液から前記処理液を生成し、生成された前記処理液を前記供給タンクへ供給する工程とを備える。

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、処理液に含まれる電解硫酸を基板処理部において基板処理に用いられる直前で昇温させることによって、電解硫酸の酸化力の低下を抑制しつつ基板処理を行うことができる。

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装置の構成の例を示す図である。 図１に例が示された制御部の構成の例を概念的に示す図である。 実施の形態に関する基板処理装置における、処理ユニットおよび関連する構成の例を概略的に示す図である。 吐出ノズルの内部構造の例を示す断面図である。 吐出ノズルの循環状態における基板処理装置の構成の例を示す図である。 吐出ノズルの吐出状態における基板処理装置の構成の例を示す図である。

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、それらの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、構成の簡略化などが図面においてなされる。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」などの序数が使わ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使われるものであり、実施の形態の内容は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、「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使わ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使われるものであり、実施の形態が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、「Ａの上面に設けられるＢ」と記載される場合、ＡとＢとの間に別の構成要素「Ｃ」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。

＜基板処理装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関する基板処理装置の構成の例を示す図である。図１に例が示されるように、基板処理装置１は、複数の処理ユニット６００と、供給タンク１０と、生成タンク２０Ａおよび生成タンク２０Ｂと、電解セル２１Ａおよび電解セル２１Ｂと、回収タンク３０と、処理液などを排液する排液タンク４０と、制御部９０とを備える。

処理ユニット６００は、供給された処理液を用いて基板を処理する。処理ユニット６００の詳細な構成については、後述する。なお、処理ユニット６００の個数は図１に示される個数に限られるものではない。

供給タンク１０は、供給配管１００を介して生成タンク２０Ａまたは生成タンク２０Ｂから供給される処理液を貯留する。そして、供給タンク１０は、当該処理液を処理ユニット６００へ供給する。また、供給タンク１０には、純水供給源１２から純水（ＤＩＷ）、過酸化水素水またはオゾン水が供給される。純水供給源１２から供給される純水などの流量は、バルブ１２Ａを制御部９０で制御することによって調整可能である。なお、純水供給源１２は備えられていなくてもよい。

供給タンク１０から処理液を供給するための配管には、供給タンク１０に接続され、かつ、供給タンク１０を介して処理液を循環させる循環配管１０２と、循環配管１０２から分岐して供給タンク１０へ処理液を戻す計測配管１０４と、循環配管１０２から分岐してそれぞれの処理ユニット６００へ処理液を供給する供給配管１０６と、それぞれの供給配管１０６の下流側の端部で分岐して供給タンク１０側へ処理液を戻すリターン配管１０８と、それぞれのリターン配管１０８から合流する処理液を供給タンク１０へ戻す循環配管１１０とが含まれる。

循環配管１０２の、計測配管１０４で分岐する位置よりも上流側には、処理液の流量を計測する流量計１１２と、処理液を流すポンプ１１４と、処理液を加熱するヒーター１１６と、処理液の温度を計測する温度計１１７と、処理液を電気分解する電解セル１１８とが設けられる。なお、電解セル１１８は、処理液の自己分解が十分に抑えられている場合には設けられていなくてもよい。また、ヒーターは冷却を含め温度調整可能な機構に置き換えられてもよく、加熱する場合に限られるものではない。以下に示されるヒーターでも同様である。

計測配管１０４には、計測配管１０４に流れる処理液の濃度を計測するための濃度計１２０が設けられる。濃度計１２０によって計測される処理液の濃度が所望の濃度よりも高い場合、制御部９０の制御によって、純水供給源１２から純水などが供給タンク１０へ供給されることで、処理液の濃度を低下させることができる。また、濃度計１２０によって計測される処理液の濃度が所望の濃度よりも低い場合、制御部９０の制御によって、電解セル１１８で処理液を電気分解し、その際に同時に水を電気分解することで、処理液の濃度を上昇させることができる。なお、電気分解によって生じた水を、付与水として流用することも可能である。

循環配管１０２の、計測配管１０４で分岐する位置よりも下流側には、処理液内のパーティクルなどを除去するフィルター１１９と、循環配管１０２で循環する処理液の流量を制御部９０で制御することで調整可能なバルブ１０２Ａとが設けられる。

供給配管１０６には、供給配管１０６に流れる処理液の流量を制御部９０で制御することで調整可能なバルブ１０６Ａが設けられる。供給配管１０６には、循環配管１０２を流れる処理液の一部の流量が流れる。

リターン配管１０８には、リターン配管１０８に流れる処理液の流量を制御部９０で制御することで調整可能なバルブ１０８Ａが設けられる。

また、供給配管１０６からリターン配管１０８が分岐する箇所は、処理ユニット６００における吐出ノズル１０６Ｂ内に設けられ、吐出ノズル１０６Ｂにはさらに、純水（ＤＩＷ）、過酸化水素水またはオゾン水である付与水を供給配管１０６内の処理液に混合する混合配管２００が接続される。混合配管２００には、混合配管２００内を流れる付与水の流量を制御部９０で制御することで調整可能なバルブ２００Ａが設けられる。

なお、混合配管２００に供給される付与水は、純水供給源１２から供給されるものであってもよいし、別途用意される供給源から供給されるものであってもよい。

処理ユニット６００から処理液を回収するための配管には、それぞれの処理ユニット６００に接続され、基板処理に使われた処理液（処理後液）を排液する排液配管１２２と、それぞれの排液配管１２２から合流する処理後液を回収タンク３０へ供給する回収配管１２４と、回収タンク３０に接続され、生成タンク２０Ａまたは生成タンク２０Ｂへ処理後液を供給する回収配管１２６と、生成タンク２０Ａと電解セル２１Ａとの間で処理液を循環させる循環配管１２８と、生成タンク２０Ｂと電解セル２１Ｂとの間で処理液を循環させる循環配管１３０と、生成タンク２０Ａから供給配管１００へ処理液を合流させる供給配管１３２と、生成タンク２０Ｂから供給配管１００へ処理液を合流させる供給配管１３４とが含まれる。排液配管１２２には、処理ユニット６００からの排液の流量を制御部９０で制御することで調整するバルブ１２２Ａが設けられる。

ここで、回収タンク３０は、複数が並列に設けられていてもよい。すなわち、回収配管１２４からの処理後液が複数の回収タンクに選択的に供給され、回収タンクから生成タンクへ処理後液が供給されるまでの時間を長くすることも可能である。

回収配管１２６には、回収タンク３０に貯留されている処理後液を生成タンク２０Ａまたは生成タンク２０Ｂへ送液するためのポンプ１３６と、生成タンク２０Ａへ送液される処理後液の流量を制御部９０で制御することで調整可能なバルブ１２６Ａと、生成タンク２０Ｂへ送液される処理後液の流量を制御部９０で制御することで調整可能なバルブ１２６Ｂとが設けられる。

循環配管１２８には、循環配管１２８に流れる処理液の流量を制御部９０で制御することで調整するためのバルブ１２８Ａと、循環配管１２８に流れる処理液の濃度を計測するための濃度計１３８と、循環配管１２８に流れる処理液を送液するためのポンプ１４０と、処理液を加熱するヒーター１４２と、処理液内のパーティクルなどを除去するフィルター１４４とが設けられる。

循環配管１３０には、循環配管１３０に流れる処理液の流量を制御部９０で制御することで調整するためのバルブ１３０Ａと、循環配管１３０に流れる処理液の濃度を計測するための濃度計１４６と、循環配管１３０に流れる処理液を送液するためのポンプ１４８と、処理液を加熱するヒーター１５０と、処理液内のパーティクルなどを除去するフィルター１５２とが設けられる。

供給配管１３２には、供給配管１３２に流れる処理液の流量を制御部９０で制御することで調整可能なバルブ１３２Ａが設けられる。

供給配管１３４には、供給配管１３４に流れる処理液の流量を制御部９０で制御することで調整可能なバルブ１３４Ａが設けられる。

供給配管１００には、供給配管１００に流れる処理液を送液するためのポンプ１５４と、処理液を加熱するヒーター１５６と、処理液内のパーティクルなどを除去するフィルター１５８と、供給配管１００に流れる処理液の流量を制御部９０で制御することで調整するためのバルブ１００Ａとが設けられる。

また、生成タンク２０Ａおよび生成タンク２０Ｂには、純水供給源１４から純水（ＤＩＷ）、過酸化水素水またはオゾン水が供給される。純水供給源１４から生成タンク２０Ａに供給される純水などの流量は、バルブ１４Ａを制御部９０で制御することによって調整可能である。また、純水供給源１４から生成タンク２０Ｂに供給される純水などの流量は、バルブ１４Ｂを制御部９０で制御することによって調整可能である。なお、純水供給源１４は備えられていなくてもよい。

また、生成タンク２０Ａおよび生成タンク２０Ｂには、硫酸供給源１６から硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）が供給される。硫酸供給源１６から生成タンク２０Ａに供給される硫酸の流量は、バルブ１６Ａを制御部９０で制御することによって調整可能である。また、硫酸供給源１６から生成タンク２０Ｂに供給される硫酸の流量は、バルブ１６Ｂを制御部９０で制御することによって調整可能である。なお、硫酸供給源１６は備えられていなくてもよい。

処理液および処理後液を排液するための配管には、それぞれの処理ユニット６００から排液タンク４０へ処理後液を排液するための排液配管１６０と、供給タンク１０から排液タンク４０へ処理液を排液するための排液配管１６２と、生成タンク２０Ａ、生成タンク２０Ｂおよび回収タンク３０から排液タンク４０へ処理液または処理後液を排液するための排液配管１６４とが含まれる。排液配管１６０には、処理ユニット６００からの排液の流量を制御部９０の制御で調整するバルブ１６０Ａが設けられる。排液配管１６２には、供給タンク１０からの排液の流量を制御部９０の制御で調整するバルブ１６２Ａが設けられる。排液配管１６４には、生成タンク２０Ａからの排液の流量を制御部９０の制御で調整するバルブ１６４Ａと、生成タンク２０Ｂからの排液の流量を制御部９０の制御で調整するバルブ１６４Ｂと、回収タンク３０からの排液の流量を制御部９０の制御で調整するバルブ１６４Ｃとが設けられる。

図２は、図１に例が示された制御部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（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＯＭ）９２、ランダムアクセスメモリ（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の基板処理装置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、本実施の形態に関する基板処理装置における、処理ユニット６００および関連する構成の例を概略的に示す図である。なお、図３では、図１におけるある１つの供給配管１０６の下流に配置される処理ユニット６００の構成の例が示されているが、他の供給配管１０６の下流に配置される処理ユニット６００の構成も、図３に例が示される場合と同様である。

図３に例が示されるように、処理ユニット６００は、内部空間を有する箱形のチャンバ８０と、チャンバ８０内で１枚の基板Ｗを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２５１と、基板Ｗの回転軸線Ｚ１まわりにスピンチャック２５１を取り囲む筒状の処理カップ５１１とを備える。

チャンバ８０は、箱状の壁２５０Ａによって囲まれている。壁２５０Ａには、チャンバ８０内に基板Ｗを搬出入するための開口部２５０Ｂが形成されている。

開口部２５０Ｂは、シャッタ２５０Ｃによって開閉される。シャッタ２５０Ｃは、シャッタ昇降機構（ここでは、図示しない）によって、開口部２５０Ｂを覆う閉位置（図３において二点鎖線で示される）と、開口部２５０Ｂを開放する開位置（図３において実線で示される）との間で昇降させられる。

図３に例が示されるように、スピンチャック２５１は、水平姿勢の基板Ｗに対向して設けられる円板状のスピンベース２５１Ａと、スピンベース２５１Ａの上面外周部から上方に突出し、かつ、基板Ｗの周縁部を挟持する複数のチャックピン２５１Ｂと、スピンベース２５１Ａの中央部から下方に延びる回転軸２５１Ｃと、回転軸２５１Ｃを回転させることによって、スピンベース２５１Ａに吸着されている基板Ｗを回転させるスピンモータ２５１Ｄとを備える。

なお、スピンチャック２５１は、図３に例が示された挟持式のチャックである場合に限られず、たとえば、基板Ｗの下面を真空吸着するスピンベースを備える、真空吸着式のチャックであってもよい。

処理ユニット６００には、他の用途の液を吐出するためのノズル（たとえば、他の薬液を吐出するノズル、または、リンス液を吐出するノズルなど）が接続されていてもよい。

また、図３に例が示されるように、処理ユニット６００に接続されている供給配管１０６の先端には、処理液を吐出する吐出ノズル１０６Ｂが接続されている。吐出ノズル１０６Ｂは、チャンバ８０の内側の所定部位（たとえば、スピンベース２５１Ａ）に向けて処理液を吐出する。

処理カップ５１１は、スピンチャック２５１の周囲を取り囲むように設けられており、図示しない昇降機構（モータまたはシリンダーなど）によって、鉛直方向に昇降する。処理カップ５１１の上部は、その上端がスピンベース２５１Ａに保持された基板Ｗよりも上側となる上位置と、当該基板Ｗよりも下側になる下位置との間で昇降する。

基板Ｗの上面から外側に飛散した処理液は、処理カップ５１１の内側面に受け止められる。そして、処理カップ５１１に受け止められた処理液は、チャンバ８０の底部で、かつ、処理カップ５１１の内側に設けられた排液配管１２２、排液配管１６０を介して、チャンバ８０の外部に適宜排液される。また、図示しないカップ排気機構によって処理カップ５１１内の雰囲気が排気される。

また、チャンバ８０の側部には、排気口５１５が設けられている。排気口５１５を通じて、チャンバ８０内の雰囲気がチャンバ８０外に適宜排出される。

図４は、吐出ノズル１０６Ｂの内部構造の例を示す断面図である。

吐出ノズル１０６Ｂは、処理液を導く流路３５が形成された本体３６と、流路３５を開閉する弁体３７と、弁体３７を軸方向Ｘ１に進退させて流路３５を開閉させる空圧アクチュエータ３８と、流路３５における弁体３７よりも下流の位置（流路３５ｃ）に合流する混合配管２００と、吐出口３１とを備える。

本体３６は、空圧アクチュエータ３８を構成するシリンダ３９と、弁体３７を進退させる弁室４０Ａと、供給配管１０６と連通して弁室４０Ａに至る流路３５ａと、流路３５ａの弁室４０Ａよりも上流の位置で流路３５ａに接続された、リターン配管１０８と連通する流路３５ｂと、弁室４０Ａから吐出口３１に至る流路３５ｃとを備える。

シリンダ３９と弁室４０Ａとは、軸方向Ｘ１に並んでいる。シリンダ３９と弁室４０Ａとの間は、隔壁４１によって隔てられている。流路３５ａおよび流路３５ｃは、供給タンク１０から供給される処理液を、吐出口３１に向けて案内する供給配管１０６の一部に該当する。また、流路３５ｂは、処理液を供給タンク１０に戻すリターン配管１０８の一部に該当する。

空圧アクチュエータ３８は、シリンダ３９、ピストン４２、バネ４３およびロッド４４を備える。シリンダ３９は、ピストン４２によって、隔壁４１側の前室と、当該ピストン４２を挟んで軸方向Ｘ１の反対側の後室とに隔てられている。本体３６には、シリンダ３９の前室および後室にそれぞれ別個に空気圧を伝達するチューブを接続するためのジョイント４７が、それぞれ接続されている。ピストン４２は、チューブおよびジョイント４７を介して、シリンダ３９の前室または後室のいずれ一方に空気圧を伝達することによって、シリンダ３９内を、軸方向Ｘ１に沿って進退される。

バネ４３は、シリンダ３９の後室側において、ピストン４２と本体３６との間に介挿されて、ピストン４２を、隔壁４１の方向に押圧している。

ロッド４４は、基部がピストン４２に連結され、先端部が、隔壁４１を貫通して弁室４０Ａに突出されている。弁室４０Ａに突出されたロッド４４の先端部には、弁体３７が連結されている。弁体３７は円板状に形成され、ロッド４４の先端部に、径方向を軸方向Ｘ１と直交させて連結されている。弁体３７は、シリンダ３９内で、ピストン４２が軸方向Ｘ１に沿って進退されると、ロッド４４を介して、弁室４０Ａ内で、軸方向Ｘ１に沿って進退される。

弁室４０Ａは、隔壁４１と対向し、軸方向Ｘ１と直交する円環状の弁座面４６を含み、弁座面４６の中心位置に、流路３５ａが同心状に開口されている。流路３５ｃは、弁室４０Ａの、弁体３７の進退方向（軸方向Ｘ１）の側方に開口されている。

本体３６は、先端に吐出口３１が形成され、ノズルヘッド２６の下面から下方へ突出される筒部４９を含む。また、筒部４９の側方から混合配管２００が挿入され、弁室４０Ａよりも下流の位置の流路３５ｃに混合配管２００が接続される。

シリンダ３９の前室および後室のいずれにも空気圧を作用させず、空圧アクチュエータ３８を作動させない状態では、ピストン４２が、バネ４３によって、シリンダ３９内で前進位置、つまり、図４に例が示されるように、隔壁４１側に近接した位置に押圧され、それによって弁室４０Ａ内で、弁体３７が弁座面４６に接触されて、流路３５ａの開口が閉鎖される。

そのため、流路３５ａと流路３５ｃとの間が閉じられて、供給タンク１０から供給配管１０６と流路３５ａとを通して供給される処理液は、流路３５ｂとリターン配管１０８とを通して供給タンク１０に戻される（循環状態）。

この循環状態において、シリンダ３９の前室に空気圧を伝達して、ピストン４２を、バネ４３の押圧力に抗して、シリンダ３９の後室方向に後退させると、弁室４０Ａ内で、弁体３７が弁座面４６から離れて、流路３５ａの開口が弁室４０Ａに解放される。そのため、流路３５ａと流路３５ｃとが、弁室４０Ａを介して繋がれて、供給タンク１０から供給配管１０６と流路３５ａとを通して供給される処理液が、流路３５ｃを通して、吐出口３１から吐出される（吐出状態）。

この吐出状態において、シリンダ３９の前室への空気圧の伝達を停止し、代わって、シリンダ３９の後室に空気圧を伝達して、ピストン４２を、バネ４３の押圧力とともに、シリンダ３９の前室方向、すなわち、隔壁４１に近接する方向に前進させると、弁室４０Ａ内で、弁体３７が弁座面４６に接触されて、流路３５ａの開口が閉鎖される。そのため、流路３５ａと流路３５ｃとの間が閉じられて、供給タンク１０から供給配管１０６と流路３５ａとを通して供給される処理液が、流路３５ｂとリターン配管１０８とを通して供給タンク１０に戻される循環状態に復帰する。

上記の吐出状態において、バルブ２００Ａが開いて混合配管２００から付与水が処理液に混合されると、反応熱によって電解硫酸を含む処理液の温度が上昇する。具体的には、処理液の温度が、基板処理に用いられる際の温度（処理温度）まで上昇する。

＜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基板処理方法は、処理ユニット６００へ搬送された基板Ｗに対し処理液を吐出して基板処理を行う工程と、基板処理が行われた基板Ｗを洗浄する工程と、洗浄された基板Ｗを回転させて乾燥させる工程と、乾燥された基板Ｗを処理ユニット６００から搬出する工程とを備える。

以下では、上記の基板処理装置の動作に含まれる基板処理について、図５および図６を参照しつつ説明する。ここで、図５は、吐出ノズル１０６Ｂの循環状態における基板処理装置の構成の例を示す図である。また、図６は、吐出ノズル１０６Ｂの吐出状態における基板処理装置の構成の例を示す図である。図５および図６においては、開状態であるバルブが黒色で示されている。なお、以下に示される動作は、制御部９０によって基板処理装置１におけるそれぞれの構成（ポンプ、ヒーター、バルブ、または、スピンモータなど）の動作が制御されることによって行われる。

まず、循環配管１２８を介して生成タンク２０Ａと電解セル２１Ａとの間で硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を循環させて、電解硫酸を含む処理液を生成する。ここで、電解硫酸とは、硫酸を電気分解することで生成される過硫酸（ペルオキソ二硫酸。すなわち、Ｈ_２Ｓ_２Ｏ_８）を指す。過硫酸は、同温度でのカロ酸（Ｈ_２ＳＯ_５）よりも強い酸化力を有する。

生成タンク２０Ａには、制御部９０によるバルブ１６Ａの制御で硫酸供給源１６から硫酸が適宜供給される。また、制御部９０によるバルブ１４Ａの制御で純水供給源１４から純水（ＤＩＷ）などが適宜供給される。また、後述のように、生成タンク２０Ａには、制御部９０によるバルブ１２６Ａの制御で回収タンク３０から処理後液が供給される。

生成タンク２０Ａに貯留されている処理液は、バルブ１２８Ａが開状態で、循環配管１２８におけるヒーター１４２でたとえば６０℃以下に温度調整され、フィルター１４４で適宜パーティクルなどが除去されて、ポンプ１４０で電解セル２１Ａへ送液される。処理液を６０℃以下（電解温度）に温度調整することで、硫酸を電気分解した場合の電解硫酸の生成率が増加する。また、処理液を６０℃以下に温度調整することで、電解硫酸がカロ酸（Ｈ_２ＳＯ_５）とＯＨラジカルとに自己分解することが抑制される。

そして、電解セル２１Ａで温度調整された硫酸が電気分解されることによって、電解硫酸と硫酸とを含む処理液が生成される。ここで、硫酸が電気分解される際、処理液中の水分子も電気分解されるため、電気分解するほどに処理液の濃度は上昇する。電解硫酸を含む処理液の濃度は濃度計１３８で計測され、制御部９０が、計測された当該濃度に基づいて電解セル２１Ａに送液する処理液の流量を制御する（すなわち、バルブ１２８Ａの開閉を制御することで、計測された濃度が低い場合には処理液の流量を増加させ、計測された濃度が高い場合には処理液の流量を低下させる）。なお、電解硫酸の濃度を低くすると、過硫酸の生成効率が上昇する。

上記の生成タンク２０Ａは生成タンク２０Ｂと冗長構成となっている。よって、生成タンク２０Ａの場合と同様に、循環配管１３０を介して生成タンク２０Ｂと電解セル２１Ｂとの間で硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を循環させて、電解硫酸を含む処理液を生成する。

生成タンク２０Ｂには、制御部９０によるバルブ１６Ｂの制御で硫酸供給源１６から硫酸が適宜供給される。また、制御部９０によるバルブ１４Ｂの制御で純水供給源１４から純水（ＤＩＷ）などが適宜供給される。また、後述のように、生成タンク２０Ｂには、制御部９０によるバルブ１２６Ｂの制御で回収タンク３０から処理後液が供給される。

生成タンク２０Ｂに貯留されている処理液は、バルブ１３０Ａが開状態で、循環配管１３０におけるヒーター１５０で電解温度（たとえば６０℃以下）に温度調整され、フィルター１５２で適宜パーティクルなどが除去されて、ポンプ１４８で電解セル２１Ｂへ送液される。

そして、電解セル２１Ｂで温度調整された硫酸が電気分解されることによって、電解硫酸と硫酸とを含む処理液が生成される。電解硫酸を含む処理液の濃度は濃度計１４６で計測され、制御部９０が、計測された当該濃度に基づいて電解セル２１Ｂに送液する処理液の流量をバルブ１３０Ａの開閉を制御することで調整する。

生成タンク２０Ａと生成タンク２０Ｂとは、切り替え可能に供給タンク１０へ処理液を供給可能である。たとえば、図５に例が示されるように、バルブ１２８Ａを開いて循環配管１２８で処理液を循環させつつ、バルブ１３２Ａを開いて生成タンク２０Ａから供給タンク１０へ処理液を供給し、その間に、バルブ１３０Ａおよびバルブ１３４Ａを閉じて、回収タンク３０から処理後液を生成タンク２０Ｂに貯めておくこともできる。または、生成タンク２０Ａに貯留されている電解硫酸の濃度が所望の濃度に達していない場合、バルブ１２８Ａを開きつつバルブ１３２Ａを閉じて循環配管１２８で処理液の循環を継続して硫酸の電気分解によって処理液の濃度を上昇させながら、バルブ１３０Ａおよびバルブ１３４Ａを開いて、循環配管１３０で循環する所望の濃度に達している処理液を生成タンク２０Ｂから供給タンク１０へ供給することができる。すなわち、一方の生成タンク（電解セル）において処理液を生成中であっても、他方の生成タンクから連続的に処理液を供給することができる。

いずれかの（または双方の）生成タンクから供給される処理液は、供給配管１００におけるヒーター１５６でたとえば６０℃以下に温度調整され、フィルター１５８で適宜パーティクルなどが除去されて、開状態のバルブ１００Ａを介してポンプ１５４で供給タンク１０へ送液される。

供給タンク１０には、供給配管１００を介して生成タンクから供給された処理液が貯留される。また、供給タンク１０には、純水供給源１２から純水（ＤＩＷ）などが適宜供給され、処理液の濃度が調整される。

供給タンク１０から循環配管１０２を介して送液される処理液は、循環配管１０２における温度計１１７で計測される温度がたとえば６０℃以下になるようにヒーター１１６で温度調整され、フィルター１１９で適宜パーティクルなどが除去されて、ポンプ１１４で再び供給タンク１０に戻るように送液される。制御部９０は、処理レシピを参照して処理ユニット６００で行われる基板処理を把握し、流量計１１２で計測される処理液の流量が当該基板処理に十分な流量となるように、循環配管１０２で循環する処理液の流量をバルブ１０２Ａの開閉などによって調整する。

循環配管１０２から分岐する計測配管１０４には、流量を制御部９０の制御で調整するバルブ１０４Ａと、濃度計１２０とが設けられる。制御部９０は、濃度計１２０で計測される処理液の濃度を参照し、バルブ１２Ａを開いて純水供給源１２から純水などが供給タンク１０へ供給する、または、電解セル１１８で処理液を電気分解して処理液の濃度を上昇させるなどの制御を行う。

循環配管１０２の下流側では、それぞれの処理ユニット６００に分岐する供給配管１０６が設けられ、制御部９０の制御によって対応するバルブ１０６Ａを開くことによって、処理ユニット６００へ適宜処理液を供給することができる。

吐出ノズル１０６Ｂの循環状態（図４の弁体３７が弁座面４６に接触している状態）では、バルブ１０６Ａおよびバルブ１０８Ａが開かれ、循環配管１０２から供給配管１０６、さらにはリターン配管１０８に供給された処理液が循環配管１１０に合流して、供給タンク１０に戻される。このように、処理液が供給配管１０６における吐出ノズル１０６Ｂ内まで流れて循環することによって、処理液を吐出して基板処理を行う際に、配管と処理液との温度差に起因する処理液の温度変化を抑制することができる。なお、循環状態においてリターン配管１０８を介して供給される処理液は、配管の温度維持のための最低限の流量に抑えられることが望ましい。

吐出ノズル１０６Ｂの吐出状態（図４の弁体３７が弁座面４６から離れている状態）では、バルブ１０６Ａが開かれる一方でバルブ１０８Ａが閉じられ、吐出ノズル１０６Ｂの吐出口３１から処理液が基板Ｗの上面に向けて吐出される。そして、基板処理が行われる。

ここで、処理液が吐出口３１から吐出される直前に、流路３５ｃにおける処理液に対し、バルブ２００Ａが開状態である混合配管２００から付与水が混合される。電解硫酸を含む処理液に純水などの付与水が混合されると反応熱によって処理液の温度が上昇し、たとえば、９０℃程度に達する。

電解硫酸が付与水で昇温することによって電解硫酸の酸化力が高まり、ヒーターなどで昇温しなくても、処理液を用いて基板処理（たとえば、レジスト剥離処理）を高効率で行うことができる。また、付与水としてオゾン水を電解硫酸に混合した場合、オゾン水自体の酸化力も加わり、より酸化力が強い処理液となる可能性がある。

また、電解硫酸には過硫酸とカロ酸とがともに含まれるため、同じ温度でのカロ酸単独での基板処理に比べて、処理液が高い酸化力を発揮することができる。

基板Ｗに吐出され、基板処理に使われた処理液は処理後液として、開状態のバルブ１２２Ａを介して排液配管１２２へ流れ込む。処理後液は、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２－）を含む。そして処理後液は、回収配管１２４に合流して回収タンク３０に回収される。

電解硫酸は、回収して再度電気分解することによって再び基板処理に用いることができる。そのため、電解硫酸を含む処理液を用いて基板処理を行うことによって、基板処理に伴う排液を減少させることができる。

回収タンク３０に貯留されている処理後液は、回収配管１２６を介して、バルブ１２６Ａを開くことで生成タンク２０Ａへ、バルブ１２６Ｂを開くことで生成タンク２０Ｂへ、ポンプ１３６によって選択的に（すなわち、一方または双方へ）送液可能である。

＜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、基板処理部と、供給タンク１０と、昇温部と、生成部と、回収部とを備える。ここで、基板処理部は、たとえば、吐出ノズル１０６Ｂを含む処理ユニット６００などに対応するものである。また、昇温部は、たとえば、付与水を混合させる混合配管２００などに対応するものである。また、生成部は、たとえば、電解セルと接続される生成タンク２０Ａ（または生成タンク２０Ｂ）に対応するものである。また、回収部は、たとえば、回収タンク３０へ接続される回収配管１２４などに対応するものである。基板処理部は、電解硫酸を含む処理液を用いて基板Ｗを処理する。供給タンク１０は、基板処理部へ供給する処理液を貯留する。混合配管２００は、基板処理部において、供給タンク１０から供給された処理液に付与水を混合する。そうすることによって混合配管２００は、処理液を昇温させる。生成部は、電解セルで電気分解によって処理液を生成する。そして生成部は、生成された処理液を生成タンクから供給タンク１０へ供給する。回収配管１２４は、基板処理部で使用された処理液である処理後液を回収して、生成部へ供給する。

このような構成によれば、処理液に含まれる電解硫酸を処理ユニット６００において基板処理に用いられる直前で昇温させることによって、電解硫酸の酸化力の低下を抑制しつつ基板処理を行うことができる。

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、供給タンク１０から供給される処理液を供給タンク１０へ戻すための第１の循環経路を備える。ここで、第１の循環経路は、たとえば、循環配管１０２などに対応するものである。そして、基板処理部は、循環配管１０２から分岐して供給される処理液を基板Ｗへ吐出するための吐出ノズル１０６Ｂを備える。吐出ノズル１０６Ｂは、供給される処理液を基板Ｗへ吐出するための吐出経路と、吐出経路から分岐して処理液を供給タンク１０へ戻す第２の循環経路とを備える。ここで、吐出経路は、たとえば、吐出ノズル１０６Ｂにおいて供給配管１０６の一部に該当する流路３５ａおよび流路３５ｃなどに対応するものである。また、第２の循環経路は、たとえば、吐出ノズル１０６Ｂにおいてリターン配管１０８の一部に該当する流路３５ｂなどに対応するものである。そして、混合配管２００は、吐出経路における第２の循環経路との分岐点（たとえば、図４における弁室４０Ａ）よりも下流で、処理液に付与水を混合する。このような構成によれば、電解硫酸を吐出ノズル１０６Ｂ内の弁室４０Ａよりも下流で昇温させることによって、電解硫酸を６０℃以下で維持する時間を長くして、電解硫酸の酸化力の低下を抑制しつつ基板処理を行うことができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、循環配管１０２において、電気分解によって処理液を生成するための温度である電解温度（たとえば、６０℃以下）に処理液の温度を調整するための第２の温度調整部を備える。ここで、第２の温度調整部は、たとえば、ヒーター１１６などに対応するものである。このような構成によれば、供給タンク１０において処理液を電解温度（６０℃以下）に温度調整することで、電解硫酸が自己分解することを抑制することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、生成部が、電気分解によって処理液を生成するための第１の電解部および第２の電解部を備える。ここで、第１の電解部は、たとえば、電解セル２１Ａに対応するものである。また、第２の電解部は、たとえば、電解セル２１Ｂに対応するものである。そして、電解セル２１Ａが供給タンク１０へ処理液を供給する間に、電解セル２１Ｂが回収配管１２４によって回収される処理後液を電気分解して処理液を生成する。このような構成によれば、一方の生成タンク（電解セル）において処理液を生成中であっても、他方の生成タンクから連続的に処理液を供給することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、生成部が、電気分解によって処理液を生成するための温度である電解温度（たとえば、６０℃以下）に、処理後液の温度および生成された処理液の温度を調整するための第１の温度調整部を備える。ここで、第１の温度調整部は、たとえば、ヒーター１４２またはヒーター１５０などに対応するものである。このような構成によれば、生成タンクおよび電解セルにおいて処理液を電解温度（６０℃以下）に温度調整することで、硫酸を電気分解した場合の電解硫酸の生成率を増加させることができる。また、電解硫酸が自己分解することを抑制することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、生成部が、電気分解される処理液に付与水を補充するための第１の補充部と、電気分解される処理液に硫酸を補充するための第２の補充部とを備える。ここで、第１の補充部は、たとえば、純水供給源１４などに対応するものである。また、第２の補充部は、たとえば、硫酸供給源１６などに対応するものである。このような構成によれば、電解硫酸の濃度が所望の濃度よりも高くなった場合に純水などを追加して濃度を下げることができ、また、電解硫酸の濃度が所望の濃度よりも低くなった場合に硫酸を追加して濃度を上げることができる。

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、供給タンク１０に、基板処理部へ供給する処理液を貯留する。そして、基板処理部において、供給タンク１０から供給された処理液に付与水を混合することによって処理液を昇温させる。そして、処理液を用いて基板Ｗを処理する。そして、基板処理部で使用された処理液である処理後液を回収して生成部へ供給する。そして、生成部において電気分解によって処理後液を含む液から処理液を生成し、生成された処理液を供給タンク１０へ供給する。

このような構成によれば、処理液に含まれる電解硫酸を処理ユニット６００において基板処理に用いられる直前で昇温させることによって、電解硫酸の酸化力の低下を抑制しつつ基板処理を行うことができる。

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。

＜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、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。

したがって、例が示されていない無数の変形例と均等物とが、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、以上に記載された少なくとも１つの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 基板処理装置
１０ 供給タンク
１０６Ｂ 吐出ノズル

Claims (7)

1. 電解硫酸を含む処理液を用いて基板を処理するための基板処理部と、
   前記基板処理部へ供給する前記処理液を貯留するための供給タンクと、
   前記基板処理部において、前記供給タンクから供給された前記処理液に付与水を混合することによって前記処理液を昇温させるための昇温部と、
   電気分解によって前記処理液を生成し、生成された前記処理液を前記供給タンクへ供給するための生成部と、
   前記基板処理部で使用された前記処理液である処理後液を回収して、前記生成部へ供給するための回収部とを備える、
   基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であり、
   前記供給タンクから供給される前記処理液を前記供給タンクへ戻すための第１の循環経路をさらに備え、
   前記基板処理部が、前記第１の循環経路から分岐して供給される前記処理液を前記基板へ吐出するための吐出ノズルを備え、
   前記吐出ノズルが、供給される前記処理液を前記基板へ吐出するための吐出経路と、前記吐出経路から分岐して前記処理液を前記供給タンクへ戻す第２の循環経路とを備え、
   前記昇温部が、前記吐出経路における前記第２の循環経路との分岐点よりも下流で、前記処理液に前記付与水を混合する、
   基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であり、
   前記第１の循環経路において、電気分解によって前記処理液を生成するための温度である電解温度に前記処理液の温度を調整するための第２の温度調整部をさらに備える、
   基板処理装置。
4. 請求項１または２に記載の基板処理装置であり、
   前記生成部が、電気分解によって前記処理液を生成するための第１の電解部および第２の電解部を備え、
   前記第１の電解部が前記供給タンクへ前記処理液を供給する間に、前記第２の電解部が前記回収部によって回収される前記処理後液を電気分解して前記処理液を生成する、
   基板処理装置。
5. 請求項１または２に記載の基板処理装置であり、
   前記生成部が、電気分解によって前記処理液を生成するための温度である電解温度に、前記処理後液の温度および生成された前記処理液の温度を調整するための第１の温度調整部を備える、
   基板処理装置。
6. 請求項１または２に記載の基板処理装置であり、
   前記生成部が、
   電気分解される前記処理液に前記付与水を補充するための第１の補充部と、
   電気分解される前記処理液に硫酸を補充するための第２の補充部とを備える、
   基板処理装置。
7. 電解硫酸を含む処理液を用いて基板を処理するための基板処理方法であり、
   供給タンクに、基板処理部へ供給する前記処理液を貯留する工程と、
   前記基板処理部において、前記供給タンクから供給された前記処理液に付与水を混合することによって前記処理液を昇温させる工程と、
   前記基板処理部において、前記付与水が混合された前記処理液を用いて前記基板を処理する工程と、
   前記基板処理部で処理に使用された前記処理液である処理後液を回収して生成部へ供給する工程と、
   前記生成部において電気分解によって前記処理後液を含む液から前記処理液を生成し、生成された前記処理液を前記供給タンクへ供給する工程とを備える、
   基板処理方法。

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