JP3989355B2 - 処理装置および処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の被処理体を所定の処理ガスを含む雰囲気で処理する処理装置および処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、一般に、半導体デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィー技術を用いてウエハ（半導体ウエハ）に所定の回路パターンを形成している。具体的には、洗浄処理されたウエハにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定のパターンで露光し、これを現像処理し、さらにエッチングや不純物注入等を行った後に、ウエハから不用となったレジスト膜を除去（剥離）する一連の処理が行われている。
【０００３】
近年、このようなレジスト膜を除去する方法として、一定量のオゾン（Ｏ３）を含むガス（以下「オゾンガス」という）と水蒸気との混合ガスを用いてレジスト膜を変質させ、その後に水洗処理を行うことにより、ウエハからレジスト膜を除去する方法が提案されている。例えば、特開２００１−２１０６１４号公報には、複数のウエハをチャンバに収容し、チャンバ内にオゾンガスと水蒸気を供給してウエハを処理する処理装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１０６１４号公報
【０００５】
特開２００１−２１０６１４号公報の図１に示されている処理装置を用いたウエハの処理工程は、概略、以下の通りである。最初に複数のウエハを略垂直姿勢で等間隔に保持した保持部材をチャンバに収容し、チャンバを密閉する。次に、チャンバに加熱された窒素ガスを供給して、ウエハを温める。なお、チャンバは上下に分かれる構造を有し、上部蓋体にはヒータが取り付けられており、このヒータを動作させることによってもウエハを昇温させることができる。
【０００６】
ウエハが所定の温度に温められたら、オゾンガスを供給する。チャンバ（下部容器）の底部にはヒータが設けられており、一定量の純水をチャンバに供給してヒータを加熱することにより、この純水を蒸発させて、チャンバ内をオゾンガスと水蒸気の混合ガス雰囲気に保持する。この混合ガス雰囲気において生成した水酸基ラジカルがレジスト膜を水溶性（水の浸透性が高まることによってレジスト膜が剥離し易い性質となる）へ変質させる。所定時間経過後に純水の供給とヒータの加熱およびオゾンガスの供給を中止し、チャンバ内に窒素ガスを供給することによって、チャンバ内のオゾンガスを外部へ排気する。チャンバ内のオゾン濃度が所定値以下となったら、窒素ガスの供給を停止して、チャンバからウエハを取り出す。取り出されたウエハは、水洗処理を行う装置へと搬送されて、そこでレジスト膜の剥離が行われる。
【０００７】
また、特開２００１−２１０６１４号公報の図６には、シャッタによって上下に２分割可能な二重構造チャンバを有する処理装置が開示されている。この二重構造チャンバを有する処理装置を用いた処理工程は、概略、次の通りである。最初に、シャッタを閉めることによって形成される上部チャンバにウエハが収容される。次に、上部チャンバにオゾンガスと水蒸気が供給され、ここでウエハに形成されたレジスト膜の変質処理が行われる。下部チャンバには一定量の純水を貯留しておき、上部チャンバでの処理が終了したら、シャッタを開いてウエハを降下させ、ウエハを下部チャンバに貯留された純水に浸漬する。これによって、レジスト膜の変質処理とその後の剥離処理（リンス処理）を連続して行うことができる。この剥離処理が終了したウエハは再び上部チャンバに戻され、シャッタにより上部チャンバと下部チャンバとが分離される。上部チャンバからオゾンガスを排気するために、上部チャンバの内部を窒素ガスで置換し、その後に、ウエハは上部チャンバから取り出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように、オゾンガスを用いた処理の後に窒素ガスをチャンバ内に供給することによってチャンバからオゾンガスを外部に排気しようとすると、チャンバ内で窒素ガスとオゾンガスとが混じり合うために窒素ガスとオゾンガスの混合ガスが排気されてしまい、チャンバ内のオゾン濃度が所定濃度に低下するまでに長い時間を要する（つまり、スループットが低下する）という問題がある。また、このような処理方法は、窒素ガスを多量に消費するために、処理コストが嵩むという問題をも有している。
【０００９】
さらに、二重構造チャンバを用いてオゾンガスと水蒸気の混合ガスによる処理とその後の水洗処理とを連続して行う方法では、チャンバが大型化し、シャッタの水平方向移動に必要なスペースの確保しなければならないために、装置のフットプリントが広くなるという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スループットを向上させた処理装置および処理方法を提供することを目的とする。また本発明は、フットプリントが小さく、かつ、ガス処理と液処理を連続して行うことができる処理装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、所定の処理ガスで被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに所定の液体を貯留することによって前記チャンバ内の処理ガスが外部へ排出されるように前記チャンバ内に所定量の前記液体を供給する液供給手段と、
を具備することを特徴とする処理装置、が提供される。
【００１２】
本発明の第２の観点によれば、所定の処理ガスと所定の処理液の蒸気を含む雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに前記処理液またはこれと異なる別の処理液を貯留することによって、前記チャンバ内の処理ガスが外部へ排出されるように、前記チャンバ内に所定量の前記処理液または前記別の処理液を供給する処理液供給手段と、
を具備することを特徴とする処理装置、が提供される。
【００１３】
本発明の第３の観点によれば、処理ガスと処理液の蒸気の混合雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記チャンバに供給された処理液を蒸発させる処理液蒸発手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記処理液蒸発手段によって蒸発させるための所定量の処理液および前記チャンバに前記処理液を貯留することによって前記チャンバ内の処理ガスを外部へ排出するために必要な所定量の処理液が前記チャンバに供給されるように前記処理液供給手段を制御する制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置、が提供される。
【００１４】
本発明の第４の観点によれば、上記第２の観点に係る処理装置による処理方法、つまり、処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
被処理体をチャンバに収容する工程と、
前記チャンバ内に前記処理ガスおよび前記処理液の蒸気を供給して所定時間保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
前記チャンバ内に前記処理液またはこれと異なる別の処理液を供給して前記チャンバ内に前記処理液または前記別の処理液を貯留することにより前記チャンバ内の処理ガスを前記チャンバの上部から外部へ排出する工程と、
前記チャンバ内の前記処理液または前記別の処理液を外部へ排出する工程と、
前記チャンバから前記被処理体を搬出する工程と、
を有することを特徴とする処理方法、が提供される。
【００１５】
本発明の第５の観点によれば、上記の第３の観点に係る処理装置による処理方法、つまり、処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
底部に所定量の前記処理液が貯留され、かつ、前記貯留された処理液を加熱するヒータを具備するチャンバに、被処理体を収容する工程と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、
前記ヒータにより前記チャンバの底部に貯留された処理液を蒸発させて前記チャンバ内を前記処理ガスと前記処理液の蒸気の混合ガス雰囲気に保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
前記チャンバ内に前記処理液を供給して前記チャンバ内に前記処理液を貯留することにより前記チャンバ内の処理ガスを前記チャンバの上部から外部へ排出する工程と、
前記チャンバ内の処理液を外部へ排出する工程と、
前記チャンバから前記被処理体を搬出する工程と、
を有することを特徴とする処理方法、が提供される。
【００１６】
このような本発明の処理装置および処理方法によれば、チャンバに処理液を充満させることによって確実にチャンバ内の処理ガスを外部に排出することができる。これによりガス排気時間が短縮されてスループットが向上する。また、チャンバ内の処理ガスの排気に窒素ガス等の不活性ガスを用いないために、処理コストを低減することができる。さらに、処理ガスと処理液の蒸気によって処理された基板を、その後に搬送することなく処理液または別の処理液に浸漬して基板のリンス処理を行うことができる。さらにまた、このように処理ガスによる処理と処理液によるリンス処理を１つのチャンバで行うことができるために、チャンバの大型化およびチャンバの大型化による処理装置全体のフットプリント増大を回避することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら具体的に説明する。ここでは、レジスト膜が形成されたウエハ（半導体ウエハ）に、処理ガスとしてオゾンガス（一定量のオゾンを含み、その他の主成分が酸素、窒素であるガスをいうものとする）を、処理液の蒸気として水蒸気をそれぞれ供給し、これらの混合ガスによってレジスト膜を変質させ、ウエハから不用なレジスト膜を除去するレジスト除去装置について説明する。
【００１８】
図１はレジスト除去装置１の概略斜視図であり、図２はその概略断面図（ＺＸ断面）である。レジスト除去装置１は、ウエハＷを収容してウエハＷの処理が行われるチャンバ１０と、チャンバ１０内でウエハＷを保持するウエハガイド２０と、チャンバ１０内にオゾンガスを供給するオゾンガス供給ノズル３０と、チャンバ内に水蒸気を供給する水蒸気供給ノズル４０と、チャンバ１０内に加熱窒素を供給する窒素供給ノズル５０と、チャンバ１０内に純水を供給する純水供給ノズル６０と、を有している。
【００１９】
チャンバ１０は、例えば５０枚のウエハＷを収容可能な大きさを有する処理容器１０ａと、この処理容器１０ａの上面に形成されたウエハ搬入出口を開閉する容器カバー１０ｂを有しており、容器カバー１０ｂは昇降機構１１によって昇降自在となっている。昇降機構１１は、制御手段、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）９０に接続されており、ＣＰＵ９０からの制御信号によって容器カバー１０ｂを昇降移動させる。
【００２０】
処理容器１０ａの上面部にはフランジ部１２ａが設けられており、フランジ部１２ａと対向するフランジ部１２ｂが容器カバー１０ｂの下面部に設けられている。フランジ部１２ａの上面にはエアーシールリング１３ａ・１３ｂが設けられており、エアーシールリング１３ａ・１３ｂには、バルブＶ４を開くことによって所定圧力の空気が供給され、バルブＶ９を開放することによって内部の空気が外部へ排出されるようになっている。
【００２１】
昇降機構１１を動作させて、容器カバー１０ｂのフランジ部１２ｂが処理容器１０ａのフランジ部１２ａに押し当てられるように容器カバー１０ｂを降下させ、その後にエアーシールリング１３ａ・１３ｂに空気を供給することにより、フランジ部１２ａ・１２ｂ間が気密にシールされる。バルブＶ４の開閉制御はＣＰＵ９０によって行われる。なお、後述するその他のバルブの開閉制御も同様にＣＰＵ９０によって行われる。
【００２２】
図３に容器カバー１０ｂのＹＺ断面図を示す。容器カバー１０ｂは、中央から端に向かう下り傾斜面を有する断面略逆Ｖ字状に形成されている。これにより容器カバー１０ｂの内壁に水蒸気が結露して液滴が生じても、この液滴は下り傾斜面に沿って下方へ流れ、さらに処理容器１０ａの側壁を伝って底部へ流れ落ちる。こうしてチャンバ１０では、容器カバー１０ｂの内壁に液滴が付着しても、その液滴がウエハＷに落下してウエハＷに付着しないようになっている。
【００２３】
傾斜した壁面には、ウエハガイド２０のシャフト２１を貫通させるための筒状突起部１４と、内側に略直方体状の空間１５ａを形成する突起部１５が設けられている。シャフト２１は昇降機構２３によって昇降自在となっている。また、筒状突起部１４の内面にはエアーシールリング１６ａ・１６ｂが設けられており、エアーシールリング１６ａ・１６ｂへは、バルブＶ４を開くことによって所定圧力の空気が供給され、バルブＶ９を開放することによって内部の空気が外部へ排出されるようになっている。このエアーシールリング１６ａ・１６ｂの動作により筒状突起部１４の内周面とシャフト２１の外周との間の隙間を気密に封止することができる。なお、エアーシールリング１３ａ・１３ｂとエアーシールリング１６ａ・１６ｂの動作は、チャンバ１０を密閉する観点から、このように同時動作させてもよいし、別々に給気および排気を行うように構成してもよい。
【００２４】
突起部１５によって内部に形成される空間１５ａへは、外部から空気供給配管１７ａを通して空気（または窒素）が供給され、また、排気管１７ｂによってこの空間１５ａの排気を行うことができるようになっている。空間１５ａへの空気給量の制御は、バルブＶ７の開閉量を調整することによって行われる。
【００２５】
排気管１７ｂを通した空間１５ａの排気は、チャンバ１０内が外圧よりも高くなった状態でバルブＶ８を開くことによって自然に行われるが、バルブＶ８の下流側に強制排気を行うための吸気装置を設けてもよい。排気管１７ｂから排気されるガスにはオゾンが含まれているために、排気管１７ｂの下流にはオゾンを酸素に分解処理するオゾン分解装置（図示せず）が設けられており、排気管１７ｂから排気されたガスに含まれるオゾンは、このオゾン分解装置によって酸素に分解された後に、例えば大気中に放出されるようになっている。
【００２６】
後に説明するように、チャンバ１０内に純水を供給すると、オゾンガスが最後にこの狭い空間１５ａにのみ残留するようになり、その時点でこの空間１５ａに空気を供給しながら排気を行うことにより、効率的にオゾンガスを排気することができる。
【００２７】
処理容器１０ａの外周面と底面にはそれぞれラバーヒータ１８ａ・１８ｂが取り付けられ、また容器カバー１０ｂの上面にはラバーヒータ１８ｃが取り付けられている。これらのラバーヒータ１８ａ〜１８ｃは電源（図示せず）からの電力供給を受けて発熱し、チャンバ１０の内部を加熱する。この電源からラバーヒータ１８ａ〜１８ｃへの給電制御はＣＰＵ９０によって行われる。チャンバ１０内の温度は温度センサＴＳによって測定可能であり、温度センサＴＳが検出した温度がＣＰＵ９０に送られ、ＣＰＵ９０は、チャンバ１０内が定められた一定温度に保持されるように、電源からラバーヒータ１８ａ〜１８ｃへの給電を制御する。これによりチャンバ１０の内部温度が、例えば８０℃〜１２０℃の範囲内のほぼ一定の値に保持される。なお、チャンバ１０内をこのような温度に保持することによって、ウエハＷの処理時間を短縮することが可能となる。
【００２８】
これらのラバーヒータ１８ａ〜１８ｃによって、チャンバ１０内での結露を抑制することができる。特に容器カバー１０ｂの上面にラバーヒータ１８ｃを設けることによって、容器カバー１０ｂの内壁に結露が生ずることを防止することにより、ウエハＷに結露した液滴が落下することを防止することができる。
【００２９】
チャンバ１０内におけるウエハＷの処理は、チャンバ１０内を８０℃〜１２０℃に保持するとともに、チャンバ１０の内圧を外気圧よりも、例えば０．０５〜０．２ＭＰａ高くすることによって、さらに処理時間を短縮することができる。また、オゾンガスと水蒸気の混合ガスは腐食性が高いために、チャンバ１０の内部は、この混合ガスに対して良好な耐食性を有する材料で構成することが好ましい。これらの観点から、処理容器１０ａは、内側にオゾンガスと水蒸気の混合ガスに対する耐食性に優れたＰＴＦＥ等のフッ素樹脂材料からなる内側容器１９ａを備え、外側に耐圧性に優れたステンレス等の金属材料からなる外側容器１９ｂを備えた二重構造となっている。容器カバー１０ｂもまた同様の二重構造を有する。
【００３０】
ウエハガイド２０は、鉛直方向を長手方向とするシャフト２１と、このシャフト２１の下部に設けられたウエハ保持部２２から主に構成されている。ウエハガイド２０は昇降機構２３によって昇降自在となっており、昇降機構２３は、ウエハ保持部２２が処理容器１０ａ内の処理位置と外部に対してウエハＷの受け渡しを行う処理容器１０ａの上方の受け渡し位置との間で移動するように、ウエハガイド２０を移動させる。このウエハガイド２０の昇降動作は、エアーシールリング１６ａ・１６ｂによって、シャフト２１と筒状突起部１４との間がシールされていない状態において行われる。
【００３１】
ウエハ保持部２２には、水平に保持されたウエハ支持部材２２ａ・２２ｂ・２２ｃと、これらウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃを並列に連結保持する連結部材２４とが設けられている。ウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃには、ウエハＷを支持するための溝部（図示せず）が一定の間隔で形成されており、ウエハＷはこの溝部に挟まれるようにして略平行にウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持される。容器カバー１０ｂを上方へ退避させてウエハ搬入出口が開口した状態において、ウエハＷを外部からウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持させ、逆に、ウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持されたウエハＷを外部へ搬出する。
【００３２】
ウエハガイド２０の構成部材には、ウエハＷを保持した際の変形がなく、ウエハＷを保持した状態での昇降動作が無理なく行われるように、機械的強度に優れた材料が用いられる。例えば、シャフト２１としては、ステンレス等の金属材料の表面にＰＴＦＥ被膜等のフッ素樹脂被膜が形成されて、オゾンガスと水蒸気の混合ガスに対する耐久性が高められたものを用いることが好ましい。また、ウエハ保持部２２には酸化珪素系の材料（例えば、石英や石英ガラス等）を使用することが好ましい。これによりウエハガイド２０の腐食が抑制され、ウエハＷへのパーティクルの付着が防止される。
【００３３】
オゾンガス供給ノズル３０は、外管と内管からなる二重管の構造を有し、この外管と内管にそれぞれ長手方向に一定間隔でオゾンガス吐出口が形成された構造を有している。内管の内部に供給されたオゾンガスは、内管に設けられたオゾンガス吐出口から内管と外管との間の隙間に吐出され、その後に外管に設けられたオゾンガス吐出口から、処理容器１０ａの垂直壁に向けて斜め上向きに約４５度の角度で吐出される。外管に設けられたオゾンガス吐出口から吹き出されたオゾンガスは処理容器１０ａの内壁に沿って上昇し、チャンバ１０内の上部空間において水蒸気供給ノズル４０から吐出された水蒸気と混合され、ダウンフローとなってウエハＷに供給される。
【００３４】
オゾンガス供給ノズル３０へのオゾンガスの供給は、オゾンガス発生装置３１でオゾンガスを発生させ、オゾンガス発生装置３１とオゾンガス供給ノズル３０を結ぶ配管に設けられたバルブＶ３の開閉量を制御することによって行われる。
【００３５】
オゾンガス発生装置３１は、高周波電源３２に接続されて高周波電圧が印加される放電電極３３の間に酸素（Ｏ２）を供給することによって一部の酸素をオゾンに変化させ、オゾンガスを生成させる。なお、高周波電源３２と放電電極３３は、ＣＰＵ９０からの制御信号を受けたスイッチ３４によってスイッチングされ、オゾンガス発生装置３１で発生させるオゾンガス中のオゾン濃度が制御されるようになっている。
【００３６】
水蒸気供給ノズル４０は、水蒸気を吹き出す水蒸気吐出口が長手方向に所定の間隔で設けられた管体の内部に棒状のヒータが設けられた二重構造を有している。なお、管体には、管体内に生じた結露水を排出するための排液口も設けられている。この水蒸気供給ノズル４０への水蒸気の供給は、水蒸気発生器４１で水蒸気を発生させて、水蒸気供給ノズル４０と水蒸気発生器４１とを結ぶ配管に設けられたバルブＶ１の開閉量を制御することによって行われる。
【００３７】
水蒸気発生器４１から水蒸気供給ノズル４０へ供給される水蒸気は、管体の内壁とヒータの外周面との隙間を流れて、管体に設けられた水蒸気吐出口から、処理容器１０ａの垂直壁に向けて斜め上向きに約４５度の角度で吹き出される。水蒸気吐出口から吐出された水蒸気は処理容器１０ａの内壁に沿って上昇し、チャンバ１０の上部空間においてオゾンガス供給ノズル３０から吐出されたオゾンガスと混合され、ダウンフローとなってウエハＷに供給される。
【００３８】
なお、水蒸気とオゾンガスをそれぞれ処理容器１０ａの内壁へ向けて吹き出すことにより、水蒸気とオゾンガスとが混合される前に直接にウエハＷに触れることが防止されるため、処理ムラの発生が防止される。また、水蒸気供給ノズル４０から水蒸気とともに液滴が水蒸気吐出口から吐出された場合においても、この液滴がウエハＷに付着して処理ムラが発生することを防止することができる。
【００３９】
水蒸気供給ノズル４０からチャンバ１０内に供給された水蒸気が結露することによって生じた水を外部へ排出するするために、処理容器１０ａの底部には排液管４２が設けられており、この排液管４２にはバルブＶ６が設けられている。
【００４０】
チャンバ１０内にはチャンバ１０内の圧力を検出する圧力センサＰＳが設けられており、圧力センサＰＳの検出値はＣＰＵ９０に送られる。ＣＰＵ９０はチャンバ１０内が所定の圧力となるように、バルブＶ１およびバルブＶ３の開閉量を調整してチャンバ１０内に水蒸気とオゾンガスを供給しながら、バルブＶ６の開閉量を調整してチャンバ１０から一定量の水蒸気およびオゾンガスならびに結露水を外部へ排出する。なお、排液管４２からはオゾンガスも排出されるため、排液管４２から排出されたガス成分は、排気管１７ｂの下流に設けられたオゾン分解装置へ送風される。
【００４１】
常温の窒素ガスをヒータ５１によって加熱して生成される加熱窒素は、ウエハＷをオゾンガスと水蒸気の混合ガスによって処理する前に窒素供給ノズル５０からチャンバ１０内に吹き出されて、ウエハＷを所定の温度に温める。これにより、水蒸気をチャンバ１０内に供給した際に、ウエハＷに結露が生ずることを防止することができる。窒素供給ノズル５０としては、オゾンガス供給ノズル３０と同様の構造を有するものを用いることができる。なお、窒素供給ノズル５０へ供給される窒素の流量は、バルブＶ２の開閉量を調整することによって行われる。
【００４２】
純水供給ノズル６０は、バルブＶ５を開くことによって、図示しない純水供給源から供給される純水をチャンバ１０内に吐出する。純水供給ノズル６０は、純水を吐出する際に、吐出される純水にできるだけ気泡が含まれないようにすることができる構造のものが好ましく、例えば、単純な円筒状のものが用いられる。純水供給ノズル６０によってチャンバ１０内に供給された純水の排出は、排液管４２を通して行われる。
【００４３】
次に、レジスト除去装置１によるウエハＷの処理方法について説明する。図４は、ウエハＷの概略の処理工程を示すフローチャートである。最初に容器カバー１０ｂを上昇させて処理容器１０ａの上面のウエハ搬入出口を開口し、また、ウエハ保持部２２を処理容器１０ａの上方に移動させて、例えば図示しないウエハ搬送手段によって搬送されてきたウエハＷをウエハ保持部２２に受け渡す（ステップ１）。
【００４４】
続いてウエハＷが処理容器１０ａ内の所定位置に保持されるように昇降機構２３を動作させてウエハガイド２０を降下させ、次いで容器カバー１０ｂを昇降機構１１を動作させて降下させる。続いて、バルブＶ４を開いてエアーシールリング１３ａ・１３ｂ・１６ａ・１６ｂに空気を供給し、フランジ部１２ａ・１２ｂ間および筒状突起部１４とシャフト２１との間をシールして、チャンバ１０を密閉する（ステップ２）。
【００４５】
次に、バルブＶ２を開いて窒素供給ノズル５０から、例えば、加熱窒素をチャンバ１０に供給し、また、ラバーヒータ１８ａ〜１８ｃを加熱して、ウエハＷおよびチャンバ１０内の雰囲気温度を所定の処理温度、例えば８０℃に昇温し、保持する（ステップ３）。その後、加熱窒素の供給を停止し、バルブＶ３を開いて、オゾンガス供給ノズル３０から、例えば、オゾン濃度が約９体積％のオゾンガスを約１０ｍ３／分でチャンバ１０に供給する（ステップ４）。チャンバ１０の内圧は、外気圧よりも、例えば０．０１〜０．０３ＭＰａ程度高い圧力に保持する。
【００４６】
チャンバ１０内が所定の圧力に到達したことを圧力センサＰＳが検出したら、オゾンガス供給ノズル３０からのオゾンガスの吐出を継続しながら、バルブＶ１を開いて、水蒸気供給ノズル３０から、例えば、液体換算で１００ｍ３／分の流量で水蒸気をチャンバ１０に供給する。これによりチャンバ１０内において水蒸気とオゾンガスが混合され、この混合ガスによってウエハＷに形成されているレジスト膜の変質処理が進行する（ステップ５）。
【００４７】
このような処理の間は、チャンバ１０の内圧が、例えば、外気圧よりも０．０５ＭＰａ高い状態に保持されるように、バルブＶ１・Ｖ３・Ｖ６の開閉量が制御されて、給気と排液・排気が行われ、かつ、ウエハＷおよびチャンバ１０内の温度が、例えば８０℃に保持されるように、ラバーヒータ１８ａ〜１８ｃの温度が制御される。
【００４８】
所定の処理時間（例えば、３分〜６分）が経過したら、バルブＶ１・Ｖ３・Ｖ６を閉じて、水蒸気とオゾンガスの供給および排気・排液を停止する（ステップ６）。排気管１７ｂに設けられたバルブＶ８を開いた後に、バルブＶ５を開いて純水供給ノズル６０からチャンバ１０に純水を供給し、チャンバ１０内を純水で満たす（ステップ７）。このとき、チャンバ１０内での水位の上昇とともに、チャンバ１０内のガスが排気管１７ｂから排気される。このような方法によれば、チャンバ１０内を純水で満たす時間で、確実にチャンバ１０内のガスを確実に排気することができる。
【００４９】
チャンバ１０内の水位が突起部１５の下部に達したら純水の供給を停止し、空気供給管１７ａから空間１５ａに空気を供給して、空間１５ａに残存するオゾンガスを排気管１７ｂを通して外部へ排気する（ステップ８）。狭い空間１５ａでは、このようなガス置換は短時間で完了させることができる。
【００５０】
また、ステップ７およびステップ８の工程においては、ウエハＷは純水に浸された状態となり、レジスト膜の剥離処理が進行する。つまり、レジスト除去装置１を用いたウエハＷの処理では、チャンバ１０からのオゾンガスの排気を効率よく短時間で行うことができ、しかも、同時にウエハＷを水洗処理して、ウエハＷからレジスト膜を剥離させることができるため、スループットが向上する。このような効果に加えて、従来は、レジスト膜の変質処理とその後の水洗処理を別の装置で行っているために、装置のフットプリントが広くなっていたが、レジスト除去装置１では、１台の装置で両方の処理を行うことができるために、フットプリントを小さくすることができる。さらに、処理ごとにチャンバを分ける必要がないために、チャンバの大型化を回避することができる。
【００５１】
ウエハＷが純水に浸漬されて所定時間が経過したら、バルブＶ６を開いて排液管４２を通して、チャンバ１０内の純水を排出する（ステップ９）。このとき、チャンバ１０の内圧低下が起こらないように、例えば、空気供給管１７ａから一定量の空気をチャンバ１０内に供給するとよい。チャンバ１０の内圧が外気圧と同じ状態となったら、エアーシールリング１３ａ・１３ｂ・１６ａ・１６ｂから空気を抜いて、容器カバー１０ｂを上昇させ、次いでウエハガイド２０を上昇させてウエハ保持部２２を処理容器１０ａから引き上げ、保持しているウエハＷをウエハ搬送手段へ受け渡す（ステップ１０）。これによって、レジスト除去装置１における一連の処理が終了する。
【００５２】
ウエハＷは、ウエハ搬送手段によってレジスト除去装置１とは別に設けられている洗浄処理部へ搬送され、そこでウエハＷに対してさらに純水による洗浄、リンス処理が施されて、ウエハＷから不要なレジストが完全に除去される。なお、レジスト除去装置１において、チャンバ１０から純水を排出した後に再びチャンバ１０に純水を供給してウエハＷを水洗処理する操作を所定回数行うことによって、ウエハＷからレジスト膜を完全に除去し、さらにリンス処理することもできる。
【００５３】
次にレジスト除去装置について説明する。図５は、レジスト除去装置１´の概略断面図である。レジスト除去装置１´とレジスト除去装置１とを比較すると、ウエハガイド２０と容器カバー１０ｂには同じものが用いられている。また、窒素供給ノズル５０とオゾンガス供給ノズル３０は、その配置位置と配置数が異なるだけであり、これらの構造そのものに違いはなく、窒素供給ノズル５０へ送る加熱窒素とオゾンガス供給ノズル３０へ送るオゾンガスの発生方法にも違いはない。そこで、以下、レジスト除去装置１´がレジスト除去装置１と異なる点について説明する。
【００５４】
レジスト除去装置１´が具備するチャンバ１０´は、処理容器１０ａ´と容器カバー１０ｂからなる。レジスト除去装置１´では、処理容器１０ａ´の壁面を通して空気供給管１７ａおよび排気管１７ｂが配置され、容器カバー１０ｂに設けられた突起部１５の空間１５へ空気を供給し、またはこの空間１５の排気を行うことができるようになっている。
【００５５】
処理容器１０ａ´には、高さの異なる３箇所に、図示しない純水供給源から純水を処理容器１０ａ´に供給する純水供給ノズル６０・６０´・６０″が設けられている。純水供給ノズル６０からの純水吐出量はバルブＶ５の開閉量を制御することにより、純水供給ノズル６０´からの純水吐出量はバルブＶ５´の開閉量を制御することにより、純水供給ノズル６０″からの純水吐出量はバルブＶ５″の開閉量を制御することにより、それぞれ行われる。
【００５６】
処理容器１０ａ´の底部には段差が設けられており、処理容器１０ａ´の底部中央の窪み部分には、一定量の純水を貯留することができるようになっている。また、処理容器１０ａ´の底部の外側にはヒータ７２が取り付けられており、この処理容器１０ａ´の底部に貯留された純水を加熱することができるようになっている。処理容器１０ａ´の底板７１には、ヒータ７２による加熱によって劣化することがなく、熱伝導性と耐食性に優れた材料、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス材料が好適に用いられる。処理容器１０ａ´からの排液は、処理容器１０ａ´の底部側面に設けられた排液管４２を通して行われる。
【００５７】
処理容器１０ａ´の底部に設けられた段差部の上面には、保持部材７４が載置されており、３枚のミスト遮蔽板７３が、鉛直方向に所定間隔で並べられて保持部材７４に保持されている。各ミスト遮蔽板７３には孔部が設けられており、処理容器１０ａ´の底部に貯留された純水をヒータ７２によって加熱した際に蒸発する水蒸気は、各ミスト遮蔽板７３に設けられた孔部を通ってウエハ保持部２２に保持されたウエハＷに向けて拡散する。各ミスト遮蔽板７３に設ける孔部の位置を上下方向で互い違いとすることにより、処理容器１０ａ´の底部で純水が沸騰しても、跳ね上がった飛沫が直接にウエハＷに接することが回避される。ミスト遮蔽板７３としては、例えば、フッ素樹脂板が好適に用いられる。
【００５８】
このように構成されたレジスト除去装置１´におけるウエハＷの処理工程について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。最初に、ウエハＷをウエハ保持部２２に保持させてチャンバ１０´に収容し、チャンバ１０´を密閉する（ステップ１０１）。次に、バルブＶ５を開いて一定量の水をチャンバ１０´に供給し、チャンバ１０´の底部（つまり、処理容器１０ａ´の底部）に純水を貯留する（ステップ１０２）。このとき、水面はミスト遮蔽板７３よりも下に位置するようにする。なお、ステップ１０１とステップ１０２は逆の順序で行ってもよい。
【００５９】
次に、バルブＶ２を開いて窒素供給ノズル５０から、例えば、加熱窒素をチャンバ１０´に供給し、ラバーヒータ１８ｃを加熱して、ウエハＷおよびチャンバ１０内の雰囲気温度を所定の処理温度、例えば８０℃に昇温し、保持する（ステップ１０３）。その後、加熱窒素の供給を停止し、バルブＶ３を開いて、オゾンガス供給ノズル３０から、例えば、オゾン濃度が約９体積％のオゾンガスを約１０ｍ３／分でチャンバ１０´に供給する（ステップ１０４）。
【００６０】
チャンバ１０´の内部がほぼオゾンガスで置換された状態となる時間に、チャンバ１０´の底部に貯留された純水から水蒸気が発生し始めるように、チャンバ１０´へオゾンガスを供給しながら、ヒータ７２を動作させてチャンバ１０´の底部に貯留された純水の加熱を開始する（ステップ１０５）。チャンバ１０´の底部に貯留された純水から蒸発する水蒸気とオゾンガスはチャンバ１０´内で混合され、これによってウエハＷに形成されたレジスト膜の変質処理が進行する。なお、この処理の間は、チャンバ１０´の内圧が外気圧よりも、例えば０．０５ＭＰａ程度高い圧力に保持されるように、排気管１７ｂから一定量のオゾンガスを排気する。
【００６１】
所定の処理時間（例えば、３分〜６分）が経過したら、ヒータ７２による加熱を停止し、また、バルブＶ３を閉じて、オゾンガスの供給を停止する（ステップ１０６）。続いて、バルブＶ５を開いて純水供給ノズル６０からチャンバ１０´に純水を供給する（ステップ１０７）。チャンバ１０´内での水位上昇に伴って、チャンバ１０´内のオゾンガスは排気管１７ｂを通して排気される。
【００６２】
チャンバ１０´内の水位が純水供給ノズル６０´の高さに達したら、バルブＶ５´を開いて純水供給ノズル６０´からチャンバ１０´への純水の供給を開始する。さらにチャンバ１０´内の水位が純水供給ノズル６０″の高さに達したら、バルブＶ５″を開いて純水供給ノズル６０″からチャンバ１０´への純水の供給を開始する。これにより、チャンバ１０´内を純水で満たす時間が短縮される。また、このように水位上昇にしたがって純水をチャンバ１０´に供給することにより、チャンバ１０´内の純水が気泡を含まないようにすることができ、これによって、ウエハＷに気泡が付着して水洗処理にムラが生ずることが抑制される。
【００６３】
なお、空気供給管１７ａに分岐管とバルブを設けて、この分岐管を通して空気供給管１７ａからもチャンバ１０´へ純水を供給することができる構造とすることもできる。空気供給管１７ａからチャンバ１０´へ純水を供給することより、突起部１５の空間１５ａにおいてオゾンガスが残る体積を小さくすることができるため、オゾンガスの排気効率をさらに高めることができる。
【００６４】
チャンバ１０´内の水位が突起部１５へ達したらチャンバ１０´への純水の供給を停止し、空気供給管１７ａから空間１５ａに空気を供給して、空間１５ａに残存するオゾンガスを排気管１７ｂを通して外部へ排気する（ステップ１０８）。ステップ１０７およびステップ１０８の工程においては、ウエハＷは純水に浸された状態となり、レジスト膜の剥離処理が進行する。
【００６５】
ウエハＷが純水に浸漬されて所定時間が経過したら、バルブＶ６を開いて排液管４２を通して、チャンバ１０´内の純水を排出する（ステップ１０９）。このとき、チャンバ１０´の内圧低下が起こらないように、例えば、空気供給管１７ａから一定量の空気をチャンバ１０´内に供給する。チャンバ１０´の内圧が外気圧と同じ状態となったら、チャンバ１０´の密閉状態を解除し、容器カバー１０ｂおよびウエハガイド２０を上昇させてウエハ保持部２２を処理容器１０ａ´から引き上げ、保持しているウエハＷをウエハ搬送手段へ受け渡す（ステップ１１０）。これによって、レジスト除去装置１´における一連の処理が終了する。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、基板としてウエハＷを例示したが、これに限定されず、基板はＬＣＤ基板等の他の基板であってもよい。
【００６７】
チャンバ１０（または１０´）を純水で満たすことによってチャンバ１０からオゾンガスを排出する際には、チャンバ１０内に供給された純水が排気管１７ｂからオーバーフローするまで、チャンバ１０に純水を供給してもよい。この場合には、突起部１５の空間１５ａ内において、空気供給管１７ａの空気吐出口の高さが、排気管１７ｂの空気取り入れ口の高さよりも高くなるように、空気供給管１７ａと排気管１７ｂとを設置することが好ましい。
【００６８】
チャンバ１０・１０´の外側を構成する金属材料はステンレスに限られず、その他に、真鍮やアルミニウム、鋳鉄等の各種鋼材を用いることができる。また、チャンバ１０´を構成する処理容器１０ａ´において、排液管４２は、処理容器１０ａ´の底部に設けられた段差部の上面（保持部材７４が固定されている面）から排液を行うように配置してもよい。また、純水供給ノズル６０に接続された給液配管に分岐管を設けて、純水供給ノズル６０から分岐管を通してチャンバ１０´内の純水を排液させてもよい。
【００６９】
本発明は、上述したようにウエハＷからレジストを除去する場合に限定的に適用されるものではない。例えば、本発明は、ウエハＷ等を直接にオゾンガスと水蒸気の混合ガスで処理することにより、ウエハＷ等の基板の表面を酸化処理する処理装置および処理方法に適用することもできる。このような処理の場合には、チャンバ１０・１０´内のオゾンガスを排出するためにチャンバ１０・１０´に供給する液体は、必ずしも純水である必要はなく、これに代えて、この酸化処理の次工程等で使用される有機溶剤や薬液等を用いることができる。また、本発明の処理装置には、基板およびその処理内容（例えば、洗浄処理やエッチング処理）に応じて、適宜、好適なガス種および蒸気（例えば、有機溶剤の蒸気）を選択することができる。
【００７０】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、チャンバに処理液を充満させることによって確実にチャンバ内の処理ガスを外部に排出することができる。これによりガス排気時間が短縮されてスループットが向上するという効果が得られる。また、チャンバ内の処理ガスの排気に窒素ガス等の不活性ガスを用いないために、処理コストを低減することができる。さらに、処理ガスと処理液の蒸気によって処理された基板を、そのままの位置で処理液または別の処理液に浸漬して、基板のリンス処理を行うことができる。このように処理ガスによる処理と処理液によるリンス処理を１つのチャンバで行うことができるために、チャンバの大型化およびチャンバの大型化による処理装置全体のフットプリント増大を回避することができ、コンパクトな処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レジスト除去装置の概略構造を示す斜視図。
【図２】図１記載のレジスト除去装置の概略断面図。
【図３】図１記載のレジスト除去装置が具備する容器カバーの概略断面図。
【図４】図１記載のレジスト除去装置によるウエハの処理工程を示すフローチャート。
【図５】別のレジスト除去装置の概略構造を示す断面図。
【図６】図５記載のレジスト除去装置によるウエハの処理工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
１・１´；レジスト除去装置
１０・１０´；チャンバ
１１；昇降機構
１２ａ・１２ｂ；フランジ部
１３ａ・１３ｂ；エアーシールリング
１４；筒状突起部
１５；突起部
１５ａ；空間
１６ａ・１６ｂ；エアーシールリング
１７ａ；空気供給管
１７ｂ；排気管
２０；ウエハガイド
２２ａ〜２２ｃ；ウエハ支持部材
３０；オゾンガス供給ノズル
４０；水蒸気供給ノズル
５０；窒素供給ノズル
６０；純水供給ノズル
７２；ヒータ
７３；ミスト遮蔽板
９０；ＣＰＵ
Ｗ；ウエハ（基板）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の被処理体を所定の処理ガスを含む雰囲気で処理する処理装置および処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、一般に、半導体デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィー技術を用いてウエハ（半導体ウエハ）に所定の回路パターンを形成している。具体的には、洗浄処理されたウエハにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定のパターンで露光し、これを現像処理し、さらにエッチングや不純物注入等を行った後に、ウエハから不用となったレジスト膜を除去（剥離）する一連の処理が行われている。
【０００３】
近年、このようなレジスト膜を除去する方法として、一定量のオゾン（Ｏ３）を含むガス（以下「オゾンガス」という）と水蒸気との混合ガスを用いてレジスト膜を変質させ、その後に水洗処理を行うことにより、ウエハからレジスト膜を除去する方法が提案されている。例えば、特開２００１−２１０６１４号公報には、複数のウエハをチャンバに収容し、チャンバ内にオゾンガスと水蒸気を供給してウエハを処理する処理装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１０６１４号公報
【０００５】
特開２００１−２１０６１４号公報の図１に示されている処理装置を用いたウエハの処理工程は、概略、以下の通りである。最初に複数のウエハを略垂直姿勢で等間隔に保持した保持部材をチャンバに収容し、チャンバを密閉する。次に、チャンバに加熱された窒素ガスを供給して、ウエハを温める。なお、チャンバは上下に分かれる構造を有し、上部蓋体にはヒータが取り付けられており、このヒータを動作させることによってもウエハを昇温させることができる。
【０００６】
ウエハが所定の温度に温められたら、オゾンガスを供給する。チャンバ（下部容器）の底部にはヒータが設けられており、一定量の純水をチャンバに供給してヒータを加熱することにより、この純水を蒸発させて、チャンバ内をオゾンガスと水蒸気の混合ガス雰囲気に保持する。この混合ガス雰囲気において生成した水酸基ラジカルがレジスト膜を水溶性（水の浸透性が高まることによってレジスト膜が剥離し易い性質となる）へ変質させる。所定時間経過後に純水の供給とヒータの加熱およびオゾンガスの供給を中止し、チャンバ内に窒素ガスを供給することによって、チャンバ内のオゾンガスを外部へ排気する。チャンバ内のオゾン濃度が所定値以下となったら、窒素ガスの供給を停止して、チャンバからウエハを取り出す。取り出されたウエハは、水洗処理を行う装置へと搬送されて、そこでレジスト膜の剥離が行われる。
【０００７】
また、特開２００１−２１０６１４号公報の図６には、シャッタによって上下に２分割可能な二重構造チャンバを有する処理装置が開示されている。この二重構造チャンバを有する処理装置を用いた処理工程は、概略、次の通りである。最初に、シャッタを閉めることによって形成される上部チャンバにウエハが収容される。次に、上部チャンバにオゾンガスと水蒸気が供給され、ここでウエハに形成されたレジスト膜の変質処理が行われる。下部チャンバには一定量の純水を貯留しておき、上部チャンバでの処理が終了したら、シャッタを開いてウエハを降下させ、ウエハを下部チャンバに貯留された純水に浸漬する。これによって、レジスト膜の変質処理とその後の剥離処理（リンス処理）を連続して行うことができる。この剥離処理が終了したウエハは再び上部チャンバに戻され、シャッタにより上部チャンバと下部チャンバとが分離される。上部チャンバからオゾンガスを排気するために、上部チャンバの内部を窒素ガスで置換し、その後に、ウエハは上部チャンバから取り出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように、オゾンガスを用いた処理の後に窒素ガスをチャンバ内に供給することによってチャンバからオゾンガスを外部に排気しようとすると、チャンバ内で窒素ガスとオゾンガスとが混じり合うために窒素ガスとオゾンガスの混合ガスが排気されてしまい、チャンバ内のオゾン濃度が所定濃度に低下するまでに長い時間を要する（つまり、スループットが低下する）という問題がある。また、このような処理方法は、窒素ガスを多量に消費するために、処理コストが嵩むという問題をも有している。
【０００９】
さらに、二重構造チャンバを用いてオゾンガスと水蒸気の混合ガスによる処理とその後の水洗処理とを連続して行う方法では、チャンバが大型化し、シャッタの水平方向移動に必要なスペースの確保しなければならないために、装置のフットプリントが広くなるという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スループットを向上させた処理装置および処理方法を提供することを目的とする。また本発明は、フットプリントが小さく、かつ、ガス処理と液処理を連続して行うことができる処理装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、所定の処理ガスで被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに所定の液体を貯留することによって前記チャンバ内の処理ガスが外部へ排出されるように前記チャンバ内に所定量の前記液体を供給する液供給手段と、
を具備することを特徴とする処理装置、が提供される。
【００１２】
本発明の第２の観点によれば、所定の処理ガスと所定の処理液の蒸気を含む雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに前記処理液またはこれと異なる別の処理液を貯留することによって、前記チャンバ内の処理ガスが外部へ排出されるように、前記チャンバ内に所定量の前記処理液または前記別の処理液を供給する処理液供給手段と、
を具備することを特徴とする処理装置、が提供される。
【００１３】
本発明の第３の観点によれば、処理ガスと処理液の蒸気の混合雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記チャンバに供給された処理液を蒸発させる処理液蒸発手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記処理液蒸発手段によって蒸発させるための所定量の処理液および前記チャンバに前記処理液を貯留することによって前記チャンバ内の処理ガスを外部へ排出するために必要な所定量の処理液が前記チャンバに供給されるように前記処理液供給手段を制御する制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置、が提供される。
【００１４】
本発明の第４の観点によれば、上記第２の観点に係る処理装置による処理方法、つまり、処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
被処理体をチャンバに収容する工程と、
前記チャンバ内に前記処理ガスおよび前記処理液の蒸気を供給して所定時間保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
前記チャンバ内に前記処理液またはこれと異なる別の処理液を供給して前記チャンバ内に前記処理液または前記別の処理液を貯留することにより前記チャンバ内の処理ガスを前記チャンバの上部から外部へ排出する工程と、
前記チャンバ内の前記処理液または前記別の処理液を外部へ排出する工程と、
前記チャンバから前記被処理体を搬出する工程と、
を有することを特徴とする処理方法、が提供される。
【００１５】
本発明の第５の観点によれば、上記の第３の観点に係る処理装置による処理方法、つまり、処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
底部に所定量の前記処理液が貯留され、かつ、前記貯留された処理液を加熱するヒータを具備するチャンバに、被処理体を収容する工程と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、
前記ヒータにより前記チャンバの底部に貯留された処理液を蒸発させて前記チャンバ内を前記処理ガスと前記処理液の蒸気の混合ガス雰囲気に保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
前記チャンバ内に前記処理液を供給して前記チャンバ内に前記処理液を貯留することにより前記チャンバ内の処理ガスを前記チャンバの上部から外部へ排出する工程と、
前記チャンバ内の処理液を外部へ排出する工程と、
前記チャンバから前記被処理体を搬出する工程と、
を有することを特徴とする処理方法、が提供される。
【００１６】
このような本発明の処理装置および処理方法によれば、チャンバに処理液を充満させることによって確実にチャンバ内の処理ガスを外部に排出することができる。これによりガス排気時間が短縮されてスループットが向上する。また、チャンバ内の処理ガスの排気に窒素ガス等の不活性ガスを用いないために、処理コストを低減することができる。さらに、処理ガスと処理液の蒸気によって処理された基板を、その後に搬送することなく処理液または別の処理液に浸漬して基板のリンス処理を行うことができる。さらにまた、このように処理ガスによる処理と処理液によるリンス処理を１つのチャンバで行うことができるために、チャンバの大型化およびチャンバの大型化による処理装置全体のフットプリント増大を回避することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら具体的に説明する。ここでは、レジスト膜が形成されたウエハ（半導体ウエハ）に、処理ガスとしてオゾンガス（一定量のオゾンを含み、その他の主成分が酸素、窒素であるガスをいうものとする）を、処理液の蒸気として水蒸気をそれぞれ供給し、これらの混合ガスによってレジスト膜を変質させ、ウエハから不用なレジスト膜を除去するレジスト除去装置について説明する。
【００１８】
図１はレジスト除去装置１の概略斜視図であり、図２はその概略断面図（ＺＸ断面）である。レジスト除去装置１は、ウエハＷを収容してウエハＷの処理が行われるチャンバ１０と、チャンバ１０内でウエハＷを保持するウエハガイド２０と、チャンバ１０内にオゾンガスを供給するオゾンガス供給ノズル３０と、チャンバ内に水蒸気を供給する水蒸気供給ノズル４０と、チャンバ１０内に加熱窒素を供給する窒素供給ノズル５０と、チャンバ１０内に純水を供給する純水供給ノズル６０と、を有している。
【００１９】
チャンバ１０は、例えば５０枚のウエハＷを収容可能な大きさを有する処理容器１０ａと、この処理容器１０ａの上面に形成されたウエハ搬入出口を開閉する容器カバー１０ｂを有しており、容器カバー１０ｂは昇降機構１１によって昇降自在となっている。昇降機構１１は、制御手段、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）９０に接続されており、ＣＰＵ９０からの制御信号によって容器カバー１０ｂを昇降移動させる。
【００２０】
処理容器１０ａの上面部にはフランジ部１２ａが設けられており、フランジ部１２ａと対向するフランジ部１２ｂが容器カバー１０ｂの下面部に設けられている。フランジ部１２ａの上面にはエアーシールリング１３ａ・１３ｂが設けられており、エアーシールリング１３ａ・１３ｂには、バルブＶ４を開くことによって所定圧力の空気が供給され、バルブＶ９を開放することによって内部の空気が外部へ排出されるようになっている。
【００２１】
昇降機構１１を動作させて、容器カバー１０ｂのフランジ部１２ｂが処理容器１０ａのフランジ部１２ａに押し当てられるように容器カバー１０ｂを降下させ、その後にエアーシールリング１３ａ・１３ｂに空気を供給することにより、フランジ部１２ａ・１２ｂ間が気密にシールされる。バルブＶ４の開閉制御はＣＰＵ９０によって行われる。なお、後述するその他のバルブの開閉制御も同様にＣＰＵ９０によって行われる。
【００２２】
図３に容器カバー１０ｂのＹＺ断面図を示す。容器カバー１０ｂは、中央から端に向かう下り傾斜面を有する断面略逆Ｖ字状に形成されている。これにより容器カバー１０ｂの内壁に水蒸気が結露して液滴が生じても、この液滴は下り傾斜面に沿って下方へ流れ、さらに処理容器１０ａの側壁を伝って底部へ流れ落ちる。こうしてチャンバ１０では、容器カバー１０ｂの内壁に液滴が付着しても、その液滴がウエハＷに落下してウエハＷに付着しないようになっている。
【００２３】
傾斜した壁面には、ウエハガイド２０のシャフト２１を貫通させるための筒状突起部１４と、内側に略直方体状の空間１５ａを形成する突起部１５が設けられている。シャフト２１は昇降機構２３によって昇降自在となっている。また、筒状突起部１４の内面にはエアーシールリング１６ａ・１６ｂが設けられており、エアーシールリング１６ａ・１６ｂへは、バルブＶ４を開くことによって所定圧力の空気が供給され、バルブＶ９を開放することによって内部の空気が外部へ排出されるようになっている。このエアーシールリング１６ａ・１６ｂの動作により筒状突起部１４の内周面とシャフト２１の外周との間の隙間を気密に封止することができる。なお、エアーシールリング１３ａ・１３ｂとエアーシールリング１６ａ・１６ｂの動作は、チャンバ１０を密閉する観点から、このように同時動作させてもよいし、別々に給気および排気を行うように構成してもよい。
【００２４】
突起部１５によって内部に形成される空間１５ａへは、外部から空気供給配管１７ａを通して空気（または窒素）が供給され、また、排気管１７ｂによってこの空間１５ａの排気を行うことができるようになっている。空間１５ａへの空気給量の制御は、バルブＶ７の開閉量を調整することによって行われる。
【００２５】
排気管１７ｂを通した空間１５ａの排気は、チャンバ１０内が外圧よりも高くなった状態でバルブＶ８を開くことによって自然に行われるが、バルブＶ８の下流側に強制排気を行うための吸気装置を設けてもよい。排気管１７ｂから排気されるガスにはオゾンが含まれているために、排気管１７ｂの下流にはオゾンを酸素に分解処理するオゾン分解装置（図示せず）が設けられており、排気管１７ｂから排気されたガスに含まれるオゾンは、このオゾン分解装置によって酸素に分解された後に、例えば大気中に放出されるようになっている。
【００２６】
後に説明するように、チャンバ１０内に純水を供給すると、オゾンガスが最後にこの狭い空間１５ａにのみ残留するようになり、その時点でこの空間１５ａに空気を供給しながら排気を行うことにより、効率的にオゾンガスを排気することができる。
【００２７】
処理容器１０ａの外周面と底面にはそれぞれラバーヒータ１８ａ・１８ｂが取り付けられ、また容器カバー１０ｂの上面にはラバーヒータ１８ｃが取り付けられている。これらのラバーヒータ１８ａ〜１８ｃは電源（図示せず）からの電力供給を受けて発熱し、チャンバ１０の内部を加熱する。この電源からラバーヒータ１８ａ〜１８ｃへの給電制御はＣＰＵ９０によって行われる。チャンバ１０内の温度は温度センサＴＳによって測定可能であり、温度センサＴＳが検出した温度がＣＰＵ９０に送られ、ＣＰＵ９０は、チャンバ１０内が定められた一定温度に保持されるように、電源からラバーヒータ１８ａ〜１８ｃへの給電を制御する。これによりチャンバ１０の内部温度が、例えば８０℃〜１２０℃の範囲内のほぼ一定の値に保持される。なお、チャンバ１０内をこのような温度に保持することによって、ウエハＷの処理時間を短縮することが可能となる。
【００２８】
これらのラバーヒータ１８ａ〜１８ｃによって、チャンバ１０内での結露を抑制することができる。特に容器カバー１０ｂの上面にラバーヒータ１８ｃを設けることによって、容器カバー１０ｂの内壁に結露が生ずることを防止することにより、ウエハＷに結露した液滴が落下することを防止することができる。
【００２９】
チャンバ１０内におけるウエハＷの処理は、チャンバ１０内を８０℃〜１２０℃に保持するとともに、チャンバ１０の内圧を外気圧よりも、例えば０．０５〜０．２ＭＰａ高くすることによって、さらに処理時間を短縮することができる。また、オゾンガスと水蒸気の混合ガスは腐食性が高いために、チャンバ１０の内部は、この混合ガスに対して良好な耐食性を有する材料で構成することが好ましい。これらの観点から、処理容器１０ａは、内側にオゾンガスと水蒸気の混合ガスに対する耐食性に優れたＰＴＦＥ等のフッ素樹脂材料からなる内側容器１９ａを備え、外側に耐圧性に優れたステンレス等の金属材料からなる外側容器１９ｂを備えた二重構造となっている。容器カバー１０ｂもまた同様の二重構造を有する。
【００３０】
ウエハガイド２０は、鉛直方向を長手方向とするシャフト２１と、このシャフト２１の下部に設けられたウエハ保持部２２から主に構成されている。ウエハガイド２０は昇降機構２３によって昇降自在となっており、昇降機構２３は、ウエハ保持部２２が処理容器１０ａ内の処理位置と外部に対してウエハＷの受け渡しを行う処理容器１０ａの上方の受け渡し位置との間で移動するように、ウエハガイド２０を移動させる。このウエハガイド２０の昇降動作は、エアーシールリング１６ａ・１６ｂによって、シャフト２１と筒状突起部１４との間がシールされていない状態において行われる。
【００３１】
ウエハ保持部２２には、水平に保持されたウエハ支持部材２２ａ・２２ｂ・２２ｃと、これらウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃを並列に連結保持する連結部材２４とが設けられている。ウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃには、ウエハＷを支持するための溝部（図示せず）が一定の間隔で形成されており、ウエハＷはこの溝部に挟まれるようにして略平行にウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持される。容器カバー１０ｂを上方へ退避させてウエハ搬入出口が開口した状態において、ウエハＷを外部からウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持させ、逆に、ウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持されたウエハＷを外部へ搬出する。
【００３２】
ウエハガイド２０の構成部材には、ウエハＷを保持した際の変形がなく、ウエハＷを保持した状態での昇降動作が無理なく行われるように、機械的強度に優れた材料が用いられる。例えば、シャフト２１としては、ステンレス等の金属材料の表面にＰＴＦＥ被膜等のフッ素樹脂被膜が形成されて、オゾンガスと水蒸気の混合ガスに対する耐久性が高められたものを用いることが好ましい。また、ウエハ保持部２２には酸化珪素系の材料（例えば、石英や石英ガラス等）を使用することが好ましい。これによりウエハガイド２０の腐食が抑制され、ウエハＷへのパーティクルの付着が防止される。
【００３３】
オゾンガス供給ノズル３０は、外管と内管からなる二重管の構造を有し、この外管と内管にそれぞれ長手方向に一定間隔でオゾンガス吐出口が形成された構造を有している。内管の内部に供給されたオゾンガスは、内管に設けられたオゾンガス吐出口から内管と外管との間の隙間に吐出され、その後に外管に設けられたオゾンガス吐出口から、処理容器１０ａの垂直壁に向けて斜め上向きに約４５度の角度で吐出される。外管に設けられたオゾンガス吐出口から吹き出されたオゾンガスは処理容器１０ａの内壁に沿って上昇し、チャンバ１０内の上部空間において水蒸気供給ノズル４０から吐出された水蒸気と混合され、ダウンフローとなってウエハＷに供給される。
【００３４】
オゾンガス供給ノズル３０へのオゾンガスの供給は、オゾンガス発生装置３１でオゾンガスを発生させ、オゾンガス発生装置３１とオゾンガス供給ノズル３０を結ぶ配管に設けられたバルブＶ３の開閉量を制御することによって行われる。
【００３５】
オゾンガス発生装置３１は、高周波電源３２に接続されて高周波電圧が印加される放電電極３３の間に酸素（Ｏ２）を供給することによって一部の酸素をオゾンに変化させ、オゾンガスを生成させる。なお、高周波電源３２と放電電極３３は、ＣＰＵ９０からの制御信号を受けたスイッチ３４によってスイッチングされ、オゾンガス発生装置３１で発生させるオゾンガス中のオゾン濃度が制御されるようになっている。
【００３６】
水蒸気供給ノズル４０は、水蒸気を吹き出す水蒸気吐出口が長手方向に所定の間隔で設けられた管体の内部に棒状のヒータが設けられた二重構造を有している。なお、管体には、管体内に生じた結露水を排出するための排液口も設けられている。この水蒸気供給ノズル４０への水蒸気の供給は、水蒸気発生器４１で水蒸気を発生させて、水蒸気供給ノズル４０と水蒸気発生器４１とを結ぶ配管に設けられたバルブＶ１の開閉量を制御することによって行われる。
【００３７】
水蒸気発生器４１から水蒸気供給ノズル４０へ供給される水蒸気は、管体の内壁とヒータの外周面との隙間を流れて、管体に設けられた水蒸気吐出口から、処理容器１０ａの垂直壁に向けて斜め上向きに約４５度の角度で吹き出される。水蒸気吐出口から吐出された水蒸気は処理容器１０ａの内壁に沿って上昇し、チャンバ１０の上部空間においてオゾンガス供給ノズル３０から吐出されたオゾンガスと混合され、ダウンフローとなってウエハＷに供給される。
【００３８】
なお、水蒸気とオゾンガスをそれぞれ処理容器１０ａの内壁へ向けて吹き出すことにより、水蒸気とオゾンガスとが混合される前に直接にウエハＷに触れることが防止されるため、処理ムラの発生が防止される。また、水蒸気供給ノズル４０から水蒸気とともに液滴が水蒸気吐出口から吐出された場合においても、この液滴がウエハＷに付着して処理ムラが発生することを防止することができる。
【００３９】
水蒸気供給ノズル４０からチャンバ１０内に供給された水蒸気が結露することによって生じた水を外部へ排出するするために、処理容器１０ａの底部には排液管４２が設けられており、この排液管４２にはバルブＶ６が設けられている。
【００４０】
チャンバ１０内にはチャンバ１０内の圧力を検出する圧力センサＰＳが設けられており、圧力センサＰＳの検出値はＣＰＵ９０に送られる。ＣＰＵ９０はチャンバ１０内が所定の圧力となるように、バルブＶ１およびバルブＶ３の開閉量を調整してチャンバ１０内に水蒸気とオゾンガスを供給しながら、バルブＶ６の開閉量を調整してチャンバ１０から一定量の水蒸気およびオゾンガスならびに結露水を外部へ排出する。なお、排液管４２からはオゾンガスも排出されるため、排液管４２から排出されたガス成分は、排気管１７ｂの下流に設けられたオゾン分解装置へ送風される。
【００４１】
常温の窒素ガスをヒータ５１によって加熱して生成される加熱窒素は、ウエハＷをオゾンガスと水蒸気の混合ガスによって処理する前に窒素供給ノズル５０からチャンバ１０内に吹き出されて、ウエハＷを所定の温度に温める。これにより、水蒸気をチャンバ１０内に供給した際に、ウエハＷに結露が生ずることを防止することができる。窒素供給ノズル５０としては、オゾンガス供給ノズル３０と同様の構造を有するものを用いることができる。なお、窒素供給ノズル５０へ供給される窒素の流量は、バルブＶ２の開閉量を調整することによって行われる。
【００４２】
純水供給ノズル６０は、バルブＶ５を開くことによって、図示しない純水供給源から供給される純水をチャンバ１０内に吐出する。純水供給ノズル６０は、純水を吐出する際に、吐出される純水にできるだけ気泡が含まれないようにすることができる構造のものが好ましく、例えば、単純な円筒状のものが用いられる。純水供給ノズル６０によってチャンバ１０内に供給された純水の排出は、排液管４２を通して行われる。
【００４３】
次に、レジスト除去装置１によるウエハＷの処理方法について説明する。図４は、ウエハＷの概略の処理工程を示すフローチャートである。最初に容器カバー１０ｂを上昇させて処理容器１０ａの上面のウエハ搬入出口を開口し、また、ウエハ保持部２２を処理容器１０ａの上方に移動させて、例えば図示しないウエハ搬送手段によって搬送されてきたウエハＷをウエハ保持部２２に受け渡す（ステップ１）。
【００４４】
続いてウエハＷが処理容器１０ａ内の所定位置に保持されるように昇降機構２３を動作させてウエハガイド２０を降下させ、次いで容器カバー１０ｂを昇降機構１１を動作させて降下させる。続いて、バルブＶ４を開いてエアーシールリング１３ａ・１３ｂ・１６ａ・１６ｂに空気を供給し、フランジ部１２ａ・１２ｂ間および筒状突起部１４とシャフト２１との間をシールして、チャンバ１０を密閉する（ステップ２）。
【００４５】
次に、バルブＶ２を開いて窒素供給ノズル５０から、例えば、加熱窒素をチャンバ１０に供給し、また、ラバーヒータ１８ａ〜１８ｃを加熱して、ウエハＷおよびチャンバ１０内の雰囲気温度を所定の処理温度、例えば８０℃に昇温し、保持する（ステップ３）。その後、加熱窒素の供給を停止し、バルブＶ３を開いて、オゾンガス供給ノズル３０から、例えば、オゾン濃度が約９体積％のオゾンガスを約１０ｍ３／分でチャンバ１０に供給する（ステップ４）。チャンバ１０の内圧は、外気圧よりも、例えば０．０１〜０．０３ＭＰａ程度高い圧力に保持する。
【００４６】
チャンバ１０内が所定の圧力に到達したことを圧力センサＰＳが検出したら、オゾンガス供給ノズル３０からのオゾンガスの吐出を継続しながら、バルブＶ１を開いて、水蒸気供給ノズル３０から、例えば、液体換算で１００ｍ３／分の流量で水蒸気をチャンバ１０に供給する。これによりチャンバ１０内において水蒸気とオゾンガスが混合され、この混合ガスによってウエハＷに形成されているレジスト膜の変質処理が進行する（ステップ５）。
【００４７】
このような処理の間は、チャンバ１０の内圧が、例えば、外気圧よりも０．０５ＭＰａ高い状態に保持されるように、バルブＶ１・Ｖ３・Ｖ６の開閉量が制御されて、給気と排液・排気が行われ、かつ、ウエハＷおよびチャンバ１０内の温度が、例えば８０℃に保持されるように、ラバーヒータ１８ａ〜１８ｃの温度が制御される。
【００４８】
所定の処理時間（例えば、３分〜６分）が経過したら、バルブＶ１・Ｖ３・Ｖ６を閉じて、水蒸気とオゾンガスの供給および排気・排液を停止する（ステップ６）。排気管１７ｂに設けられたバルブＶ８を開いた後に、バルブＶ５を開いて純水供給ノズル６０からチャンバ１０に純水を供給し、チャンバ１０内を純水で満たす（ステップ７）。このとき、チャンバ１０内での水位の上昇とともに、チャンバ１０内のガスが排気管１７ｂから排気される。このような方法によれば、チャンバ１０内を純水で満たす時間で、確実にチャンバ１０内のガスを確実に排気することができる。
【００４９】
チャンバ１０内の水位が突起部１５の下部に達したら純水の供給を停止し、空気供給管１７ａから空間１５ａに空気を供給して、空間１５ａに残存するオゾンガスを排気管１７ｂを通して外部へ排気する（ステップ８）。狭い空間１５ａでは、このようなガス置換は短時間で完了させることができる。
【００５０】
また、ステップ７およびステップ８の工程においては、ウエハＷは純水に浸された状態となり、レジスト膜の剥離処理が進行する。つまり、レジスト除去装置１を用いたウエハＷの処理では、チャンバ１０からのオゾンガスの排気を効率よく短時間で行うことができ、しかも、同時にウエハＷを水洗処理して、ウエハＷからレジスト膜を剥離させることができるため、スループットが向上する。このような効果に加えて、従来は、レジスト膜の変質処理とその後の水洗処理を別の装置で行っているために、装置のフットプリントが広くなっていたが、レジスト除去装置１では、１台の装置で両方の処理を行うことができるために、フットプリントを小さくすることができる。さらに、処理ごとにチャンバを分ける必要がないために、チャンバの大型化を回避することができる。
【００５１】
ウエハＷが純水に浸漬されて所定時間が経過したら、バルブＶ６を開いて排液管４２を通して、チャンバ１０内の純水を排出する（ステップ９）。このとき、チャンバ１０の内圧低下が起こらないように、例えば、空気供給管１７ａから一定量の空気をチャンバ１０内に供給するとよい。チャンバ１０の内圧が外気圧と同じ状態となったら、エアーシールリング１３ａ・１３ｂ・１６ａ・１６ｂから空気を抜いて、容器カバー１０ｂを上昇させ、次いでウエハガイド２０を上昇させてウエハ保持部２２を処理容器１０ａから引き上げ、保持しているウエハＷをウエハ搬送手段へ受け渡す（ステップ１０）。これによって、レジスト除去装置１における一連の処理が終了する。
【００５２】
ウエハＷは、ウエハ搬送手段によってレジスト除去装置１とは別に設けられている洗浄処理部へ搬送され、そこでウエハＷに対してさらに純水による洗浄、リンス処理が施されて、ウエハＷから不要なレジストが完全に除去される。なお、レジスト除去装置１において、チャンバ１０から純水を排出した後に再びチャンバ１０に純水を供給してウエハＷを水洗処理する操作を所定回数行うことによって、ウエハＷからレジスト膜を完全に除去し、さらにリンス処理することもできる。
【００５３】
次にレジスト除去装置について説明する。図５は、レジスト除去装置１´の概略断面図である。レジスト除去装置１´とレジスト除去装置１とを比較すると、ウエハガイド２０と容器カバー１０ｂには同じものが用いられている。また、窒素供給ノズル５０とオゾンガス供給ノズル３０は、その配置位置と配置数が異なるだけであり、これらの構造そのものに違いはなく、窒素供給ノズル５０へ送る加熱窒素とオゾンガス供給ノズル３０へ送るオゾンガスの発生方法にも違いはない。そこで、以下、レジスト除去装置１´がレジスト除去装置１と異なる点について説明する。
【００５４】
レジスト除去装置１´が具備するチャンバ１０´は、処理容器１０ａ´と容器カバー１０ｂからなる。レジスト除去装置１´では、処理容器１０ａ´の壁面を通して空気供給管１７ａおよび排気管１７ｂが配置され、容器カバー１０ｂに設けられた突起部１５の空間１５へ空気を供給し、またはこの空間１５の排気を行うことができるようになっている。
【００５５】
処理容器１０ａ´には、高さの異なる３箇所に、図示しない純水供給源から純水を処理容器１０ａ´に供給する純水供給ノズル６０・６０´・６０″が設けられている。純水供給ノズル６０からの純水吐出量はバルブＶ５の開閉量を制御することにより、純水供給ノズル６０´からの純水吐出量はバルブＶ５´の開閉量を制御することにより、純水供給ノズル６０″からの純水吐出量はバルブＶ５″の開閉量を制御することにより、それぞれ行われる。
【００５６】
処理容器１０ａ´の底部には段差が設けられており、処理容器１０ａ´の底部中央の窪み部分には、一定量の純水を貯留することができるようになっている。また、処理容器１０ａ´の底部の外側にはヒータ７２が取り付けられており、この処理容器１０ａ´の底部に貯留された純水を加熱することができるようになっている。処理容器１０ａ´の底板７１には、ヒータ７２による加熱によって劣化することがなく、熱伝導性と耐食性に優れた材料、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス材料が好適に用いられる。処理容器１０ａ´からの排液は、処理容器１０ａ´の底部側面に設けられた排液管４２を通して行われる。
【００５７】
処理容器１０ａ´の底部に設けられた段差部の上面には、保持部材７４が載置されており、３枚のミスト遮蔽板７３が、鉛直方向に所定間隔で並べられて保持部材７４に保持されている。各ミスト遮蔽板７３には孔部が設けられており、処理容器１０ａ´の底部に貯留された純水をヒータ７２によって加熱した際に蒸発する水蒸気は、各ミスト遮蔽板７３に設けられた孔部を通ってウエハ保持部２２に保持されたウエハＷに向けて拡散する。各ミスト遮蔽板７３に設ける孔部の位置を上下方向で互い違いとすることにより、処理容器１０ａ´の底部で純水が沸騰しても、跳ね上がった飛沫が直接にウエハＷに接することが回避される。ミスト遮蔽板７３としては、例えば、フッ素樹脂板が好適に用いられる。
【００５８】
このように構成されたレジスト除去装置１´におけるウエハＷの処理工程について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。最初に、ウエハＷをウエハ保持部２２に保持させてチャンバ１０´に収容し、チャンバ１０´を密閉する（ステップ１０１）。次に、バルブＶ５を開いて一定量の水をチャンバ１０´に供給し、チャンバ１０´の底部（つまり、処理容器１０ａ´の底部）に純水を貯留する（ステップ１０２）。このとき、水面はミスト遮蔽板７３よりも下に位置するようにする。なお、ステップ１０１とステップ１０２は逆の順序で行ってもよい。
【００５９】
次に、バルブＶ２を開いて窒素供給ノズル５０から、例えば、加熱窒素をチャンバ１０´に供給し、ラバーヒータ１８ｃを加熱して、ウエハＷおよびチャンバ１０内の雰囲気温度を所定の処理温度、例えば８０℃に昇温し、保持する（ステップ１０３）。その後、加熱窒素の供給を停止し、バルブＶ３を開いて、オゾンガス供給ノズル３０から、例えば、オゾン濃度が約９体積％のオゾンガスを約１０ｍ３／分でチャンバ１０´に供給する（ステップ１０４）。
【００６０】
チャンバ１０´の内部がほぼオゾンガスで置換された状態となる時間に、チャンバ１０´の底部に貯留された純水から水蒸気が発生し始めるように、チャンバ１０´へオゾンガスを供給しながら、ヒータ７２を動作させてチャンバ１０´の底部に貯留された純水の加熱を開始する（ステップ１０５）。チャンバ１０´の底部に貯留された純水から蒸発する水蒸気とオゾンガスはチャンバ１０´内で混合され、これによってウエハＷに形成されたレジスト膜の変質処理が進行する。なお、この処理の間は、チャンバ１０´の内圧が外気圧よりも、例えば０．０５ＭＰａ程度高い圧力に保持されるように、排気管１７ｂから一定量のオゾンガスを排気する。
【００６１】
所定の処理時間（例えば、３分〜６分）が経過したら、ヒータ７２による加熱を停止し、また、バルブＶ３を閉じて、オゾンガスの供給を停止する（ステップ１０６）。続いて、バルブＶ５を開いて純水供給ノズル６０からチャンバ１０´に純水を供給する（ステップ１０７）。チャンバ１０´内での水位上昇に伴って、チャンバ１０´内のオゾンガスは排気管１７ｂを通して排気される。
【００６２】
チャンバ１０´内の水位が純水供給ノズル６０´の高さに達したら、バルブＶ５´を開いて純水供給ノズル６０´からチャンバ１０´への純水の供給を開始する。さらにチャンバ１０´内の水位が純水供給ノズル６０″の高さに達したら、バルブＶ５″を開いて純水供給ノズル６０″からチャンバ１０´への純水の供給を開始する。これにより、チャンバ１０´内を純水で満たす時間が短縮される。また、このように水位上昇にしたがって純水をチャンバ１０´に供給することにより、チャンバ１０´内の純水が気泡を含まないようにすることができ、これによって、ウエハＷに気泡が付着して水洗処理にムラが生ずることが抑制される。
【００６３】
なお、空気供給管１７ａに分岐管とバルブを設けて、この分岐管を通して空気供給管１７ａからもチャンバ１０´へ純水を供給することができる構造とすることもできる。空気供給管１７ａからチャンバ１０´へ純水を供給することより、突起部１５の空間１５ａにおいてオゾンガスが残る体積を小さくすることができるため、オゾンガスの排気効率をさらに高めることができる。
【００６４】
チャンバ１０´内の水位が突起部１５へ達したらチャンバ１０´への純水の供給を停止し、空気供給管１７ａから空間１５ａに空気を供給して、空間１５ａに残存するオゾンガスを排気管１７ｂを通して外部へ排気する（ステップ１０８）。ステップ１０７およびステップ１０８の工程においては、ウエハＷは純水に浸された状態となり、レジスト膜の剥離処理が進行する。
【００６５】
ウエハＷが純水に浸漬されて所定時間が経過したら、バルブＶ６を開いて排液管４２を通して、チャンバ１０´内の純水を排出する（ステップ１０９）。このとき、チャンバ１０´の内圧低下が起こらないように、例えば、空気供給管１７ａから一定量の空気をチャンバ１０´内に供給する。チャンバ１０´の内圧が外気圧と同じ状態となったら、チャンバ１０´の密閉状態を解除し、容器カバー１０ｂおよびウエハガイド２０を上昇させてウエハ保持部２２を処理容器１０ａ´から引き上げ、保持しているウエハＷをウエハ搬送手段へ受け渡す（ステップ１１０）。これによって、レジスト除去装置１´における一連の処理が終了する。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、基板としてウエハＷを例示したが、これに限定されず、基板はＬＣＤ基板等の他の基板であってもよい。
【００６７】
チャンバ１０（または１０´）を純水で満たすことによってチャンバ１０からオゾンガスを排出する際には、チャンバ１０内に供給された純水が排気管１７ｂからオーバーフローするまで、チャンバ１０に純水を供給してもよい。この場合には、突起部１５の空間１５ａ内において、空気供給管１７ａの空気吐出口の高さが、排気管１７ｂの空気取り入れ口の高さよりも高くなるように、空気供給管１７ａと排気管１７ｂとを設置することが好ましい。
【００６８】
チャンバ１０・１０´の外側を構成する金属材料はステンレスに限られず、その他に、真鍮やアルミニウム、鋳鉄等の各種鋼材を用いることができる。また、チャンバ１０´を構成する処理容器１０ａ´において、排液管４２は、処理容器１０ａ´の底部に設けられた段差部の上面（保持部材７４が固定されている面）から排液を行うように配置してもよい。また、純水供給ノズル６０に接続された給液配管に分岐管を設けて、純水供給ノズル６０から分岐管を通してチャンバ１０´内の純水を排液させてもよい。
【００６９】
本発明は、上述したようにウエハＷからレジストを除去する場合に限定的に適用されるものではない。例えば、本発明は、ウエハＷ等を直接にオゾンガスと水蒸気の混合ガスで処理することにより、ウエハＷ等の基板の表面を酸化処理する処理装置および処理方法に適用することもできる。このような処理の場合には、チャンバ１０・１０´内のオゾンガスを排出するためにチャンバ１０・１０´に供給する液体は、必ずしも純水である必要はなく、これに代えて、この酸化処理の次工程等で使用される有機溶剤や薬液等を用いることができる。また、本発明の処理装置には、基板およびその処理内容（例えば、洗浄処理やエッチング処理）に応じて、適宜、好適なガス種および蒸気（例えば、有機溶剤の蒸気）を選択することができる。
【００７０】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、チャンバに処理液を充満させることによって確実にチャンバ内の処理ガスを外部に排出することができる。これによりガス排気時間が短縮されてスループットが向上するという効果が得られる。また、チャンバ内の処理ガスの排気に窒素ガス等の不活性ガスを用いないために、処理コストを低減することができる。さらに、処理ガスと処理液の蒸気によって処理された基板を、そのままの位置で処理液または別の処理液に浸漬して、基板のリンス処理を行うことができる。このように処理ガスによる処理と処理液によるリンス処理を１つのチャンバで行うことができるために、チャンバの大型化およびチャンバの大型化による処理装置全体のフットプリント増大を回避することができ、コンパクトな処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レジスト除去装置の概略構造を示す斜視図。
【図２】図１記載のレジスト除去装置の概略断面図。
【図３】図１記載のレジスト除去装置が具備する容器カバーの概略断面図。
【図４】図１記載のレジスト除去装置によるウエハの処理工程を示すフローチャート。
【図５】別のレジスト除去装置の概略構造を示す断面図。
【図６】図５記載のレジスト除去装置によるウエハの処理工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
１・１´；レジスト除去装置
１０・１０´；チャンバ
１１；昇降機構
１２ａ・１２ｂ；フランジ部
１３ａ・１３ｂ；エアーシールリング
１４；筒状突起部
１５；突起部
１５ａ；空間
１６ａ・１６ｂ；エアーシールリング
１７ａ；空気供給管
１７ｂ；排気管
２０；ウエハガイド
２２ａ〜２２ｃ；ウエハ支持部材
３０；オゾンガス供給ノズル
４０；水蒸気供給ノズル
５０；窒素供給ノズル
６０；純水供給ノズル
７２；ヒータ
７３；ミスト遮蔽板
９０；ＣＰＵ
Ｗ；ウエハ（基板）
Claims (17)
- 所定の処理ガスで被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに所定の液体を貯留することによって前記チャンバ内の処理ガスが外部へ排出されるように前記チャンバ内に所定量の前記液体を供給する液供給手段と、
を具備することを特徴とする処理装置。 - 所定の処理ガスと所定の処理液の蒸気を含む雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに前記処理液またはこれと異なる別の処理液を貯留することによって、前記チャンバ内の処理ガスが外部へ排出されるように、前記チャンバ内に所定量の前記処理液または前記別の処理液を供給する処理液供給手段と、
を具備することを特徴とする処理装置。 - 前記処理ガスはオゾンを含むガスであり、かつ、前記処理液は純水であり、前記被処理体としてレジスト膜が形成されているものが処理されることを特徴とする請求項２に記載の処理装置。
- 処理ガスと処理液の蒸気の混合雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記チャンバに供給された処理液を蒸発させる処理液蒸発手段と、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記処理液蒸発手段によって蒸発させるための所定量の処理液および前記チャンバに前記処理液を貯留することによって前記チャンバ内の処理ガスを外部へ排出するために必要な所定量の処理液が前記チャンバに供給されるように前記処理液供給手段を制御する制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置。 - 前記処理ガスはオゾンを含むガスであり、かつ、前記処理液は純水であり、前記被処理体としてレジスト膜が形成されているものが処理されることを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
- 前記処理液蒸発手段は前記チャンバの底部に設けられたヒータであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の処理装置。
- 前記処理液供給手段は、前記チャンバの高さの異なる複数の位置から前記チャンバ内に前記処理液を供給する複数の送液部を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の処理装置。
- 前記ガス排出機構は、
前記チャンバの上壁部において上方に突出するように設けられた突起部と、
前記突起部の内側の空間から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出する配管と、
を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の処理装置。 - 前記突起部の内部空間に空気または不活性ガスを供給するガス供給手段をさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の処理装置。
- 前記チャンバは、フッ素樹脂からなる内壁部と金属からなる外壁部から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の処理装置。
- 処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
被処理体をチャンバに収容する工程と、
前記チャンバ内に前記処理ガスおよび前記処理液の蒸気を供給して所定時間保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
前記チャンバ内に前記処理液またはこれと異なる別の処理液を供給して前記チャンバ内に前記処理液または前記別の処理液を貯留することにより前記チャンバ内の処理ガスを前記チャンバの上部から外部へ排出する工程と、
前記チャンバ内の前記処理液または前記別の処理液を外部へ排出する工程と、
前記チャンバから前記被処理体を搬出する工程と、
を有することを特徴とする処理方法。 - 前記チャンバ内への前記処理ガスと前記処理液の蒸気の供給は、先に前記処理ガスを前記チャンバ内に供給し、その後に前記処理ガスの供給を続けながら前記チャンバ内に前記処理液の蒸気を供給することによって行われることを特徴とする請求項１１に記載の処理方法。
- 処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
底部に所定量の前記処理液が貯留され、かつ、前記貯留された処理液を加熱するヒータを具備するチャンバに、被処理体を収容する工程と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、
前記ヒータにより前記チャンバの底部に貯留された処理液を蒸発させて前記チャンバ内を前記処理ガスと前記処理液の蒸気の混合ガス雰囲気に保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
前記チャンバ内に前記処理液を供給して前記チャンバ内に前記処理液を貯留することにより前記チャンバ内の処理ガスを前記チャンバの上部から外部へ排出する工程と、
前記チャンバ内の処理液を外部へ排出する工程と、
前記チャンバから前記被処理体を搬出する工程と、
を有することを特徴とする処理方法。 - 前記チャンバ内の処理液を外部に排出する工程は、前記チャンバの底部に所定量の処理液が残されるように行うことを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の処理方法。
- 前記処理ガスとしてオゾンを含むガスが用いられ、かつ、前記処理液として純水が用いられ、前記被処理体としてレジスト膜が形成されたものが処理されることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の処理方法。
- 前記チャンバ内に前記処理液を貯留する工程は、
前記チャンバの下部に設けた第１の処理液供給口から前記処理液を前記チャンバ内に供給する第１工程と、
前記チャンバの所定の高さ位置に設けられた第２の処理液供給口から、前記チャンバ内の処理液の水位が前記第２の処理液供給口の高さを超えた後に、前記第２の処理液供給口からの前記処理液の供給を開始する第２工程と、
を有することを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の処理方法。 - 前記チャンバ内に前記処理液が貯留されるように前記チャンバ内へ前記処理液を供給する際に、前記チャンバの上部に溜まるガスへ空気または不活性ガスを供給して、前記処理ガスの排気を加速することを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の処理方法。
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