JP4278407B2

JP4278407B2 - 基板処理装置及び基板処理方法

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Publication number: JP4278407B2
Application number: JP2003058827A
Authority: JP
Inventors: 規宏伊藤; 圭吾佐竹; 正飯野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: JP2004273553A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理基板を密封雰囲気の処理容器内に収容して処理ガス例えばオゾンガスと溶媒蒸気例えば水蒸気等の処理流体を供給して処理を施す基板処理装置及び基板処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板としての半導体ウエハやＬＣＤ基板等（以下にウエハ等という）にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて回路パターンを縮小してフォトレジストに転写し、これを現像処理し、その後、ウエハ等からフォトレジストを除去する一連の処理が施されている。
【０００３】
前記レジスト除去の手段として洗浄装置が用いられている。近年では、環境保全の観点から廃液処理が容易なオゾン（Ｏ３）を用いてレジスト除去を行うことが要望されている。そこで、最近では、処理ガス例えばオゾンガスと溶媒の蒸気｛処理ガスを溶かし込むことが可能な溶媒の蒸気｝例えば水蒸気を用いて、ウエハ等からレジストを除去する洗浄方法が新規に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３５３１８４（特許請求の範囲、段落番号００２３〜００２５，００７３〜００７６、図１）
この洗浄方法によれば、処理容器内に収容されたウエハ等に、処理ガス例えばオゾンガスを供給して、ウエハ等のレジストを除去することができる。
【０００５】
また、この洗浄方法を利用した基板処理システムの洗浄処理工程においては、処理容器内にウエハ等を収容した後、処理容器内を昇温、加圧した状態で、処理ガス例えばオゾンガスと溶媒蒸気例えば水蒸気とからなる処理流体を供給して、ウエハ等のレジストを除去することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の洗浄処理工程においては、処理容器内の圧力が、洗浄処理性能（エッチング性能）に対して大きく影響していることが知られていた。そこで、従来では、処理容器内の圧力を調整するために、処理容器に接続する排出管路に例えばマニュアル式の流量調整弁を介設して、排気流量を可変として処理容器内の圧力を調整していた。しかしながら、処理中には、処理容器内に処理ガス及び溶媒蒸気が供給されるため、処理容器内の圧力が変動するという問題があった。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、処理中の処理容器内の圧力を容易にかつ確実に調整して圧力変動を抑制すると共に、処理性能の向上を図れるようにした基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の基板処理装置は、処理容器内に収容された被処理基板に処理流体を供給して、処理容器内を加圧した状態で、被処理基板を処理する基板処理装置を前提とし、内部で前記被処理基板の処理が行われる処理容器と、前記処理容器に接続され、前記処理流体を前記処理容器内に供給する供給管路と、前記処理容器に接続され、前記処理流体を前記処理容器から排出する排出管路と、前記排出管路に介設され、前記処理容器内の所定圧に基づいて動作可能なリリーフ弁と、前記排出管路に、前記リリーフ弁と並列に介設される開閉弁と、前記処理容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段によって検出された検出信号に基づいて前記開閉弁の開閉制御を行う制御手段と、を具備してなり、前記処理容器内の圧力が設定圧以上に上昇したとき、前記リリーフ弁から排出しつつ、前記制御手段によって前記開閉弁を開き、前記処理容器内の圧力が設定圧より低下したとき、前記制御手段によって前記開閉弁を閉じるようにした、ことを特徴とする（請求項１）。ここで、処理流体には、処理ガスと溶媒蒸気との混合流体を使用することができる（請求項４）。
【０００９】
この発明の基板処理装置において、前記排出管路に、開閉弁と直列に流量調整弁を介設する方が好ましい（請求項２）。この場合、流量調整弁として、例えば固定絞り弁あるいはマニュアル式の絞り弁を使用することができる。
【００１０】
また、前記圧力検出手段は、処理容器内の圧力を検出するものであれば、処理容器内に配設されるものであっても差し支えないが、好ましくは前記排出管路に、圧力検出手段を接続する方がよい（請求項３）。
【００１１】
また、この発明の基板処理方法は、処理容器内に収容された被処理基板に処理ガスと溶媒蒸気からなる処理流体を供給して、処理容器内を加圧した状態で、被処理基板を処理する基板処理方法を前提とし、前記被処理基板が収容された前記処理容器内に前記処理ガスを供給する工程と、前記処理容器内に前記処理ガス及び溶媒蒸気を供給する工程と、前記処理ガスを供給する工程中に、リリーフ弁を用いて前記処理容器内の圧力を調整する工程と、前記処理ガス及び溶媒蒸気を供給する工程中に、上記リリーフ弁を用いて前記処理容器内の圧力を調整しながら開閉弁を開閉制御することにより前記処理容器内の圧力を調整する工程とを有し、前記リリーフ弁及び開閉弁は、前記処理容器に接続された排出管路に並列に介設されている、ことを特徴とする（請求項５）。
【００１２】
また、この発明の基板処理方法は、前記処理容器内の圧力が設定圧以上に上昇したとき、リリーフ弁から排出しつつ、開閉弁を開き、前記処理容器内の圧力が設定圧より低下したとき、前記開閉弁を閉じるようにしたことを特徴とする（請求項５）。
【００１３】
この発明の基板処理方法において、前記処理ガス及び溶媒蒸気を供給する工程中に、開閉弁を開閉制御することにより前記処理容器内の圧力を調整する工程は、排出管路に接続される圧力検出手段によって検出された検出信号に基づいて前記開閉弁を開閉制御する方が好ましい（請求項６）。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、被処理基板が収容された処理容器内に処理流体を供給して被処理基板を処理する工程中に、排出管路に介設されたリリーフ弁を用いて処理容器内の圧力を調整しながら、リリーフ弁と並列に介設された開閉弁を開閉制御して処理容器内の圧力を調整することにより、開閉弁のみの制御で起こる圧力変動をリリーフ弁が吸収（緩衝）するので、処理容器内の圧力変動を抑制することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、排出管路に、開閉弁と直列に流量調整弁を介設することにより、開閉弁の開放によって処理流体が急激に多量の排出量で排出されるのを抑制することができる。したがって、圧力制御（圧力変動の抑制）を更に高精度に行うことができる。
【００１６】
請求項３，６記載の発明によれば、排出管路に接続された圧力検出手段によって検出された検出信号に基づいて開閉弁を開閉制御することにより、処理容器内の温度等に影響されずに処理容器内の圧力を正確に検出することができ、開閉弁の開閉制御を高精度に行うことができる。
【００１７】
請求項４，５記載の発明によれば、被処理基板が収容された処理容器内に処理ガスを供給する工程中に、処理容器に接続された排出管路に介設されたリリーフ弁を用いて処理容器内の圧力を調整し、その後、処理容器内に処理ガス及び溶媒蒸気を供給する工程中に、上記リリーフ弁を用いて前記処理容器内の圧力を調整しながら排出管路にリリーフ弁と並列に介設された開閉弁を開閉制御して処理容器内の圧力を調整することにより、開閉弁のみの制御で起こる圧力変動をリリーフ弁が吸収（緩衝）するので、処理容器内の圧力変動を抑制することができる。
【００１８】
請求項１，５記載の発明によれば、処理容器内の圧力が設定圧以上に上昇したとき、リリーフ弁から排出しつつ、開閉弁を開き、処理容器内の圧力が設定圧より低下したとき、開閉弁を閉じるようにして、処理容器内を所望の圧力（目標圧）に設定することができる。したがって、処理ガス及び溶媒蒸気を処理容器内に供給して処理する際の処理容器内の圧力を更に容易かつ確実に調整することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板処理装置をウエハの表面に対してレジスト除去処理及び洗浄処理等するように構成された基板処理装置としての基板処理ユニットに適用した場合について説明する。
【００２０】
図１は、複数の基板処理ユニットを組込んだ処理システムを示す概略平面図、図２は、処理システムの概略側面図である。
【００２１】
上記基板処理システム１は、被処理体例えば半導体ウエハＷ（以下、ウエハＷという）に処理及び処理後の熱処理を施す処理部２と、この処理部２にウエハＷを搬入・搬出する搬入出部３とで主要部が構成されている。
【００２２】
上記搬入出部３は、処理前及び処理後の複数枚例えば２５枚のウエハＷを収納するウエハキャリアＣと、このウエハキャリアＣを載置するための載置台６が設けられたイン・アウトポート４と、載置台６に載置されたキャリアＣと処理部２との間で、ウエハＷの受け渡しを行うウエハ搬送装置７が備えられたウエハ搬送部５とで構成されている。
【００２３】
ウエハキャリアＣの側面には開口が設けられており、この開口には開閉可能な蓋体が設けられている。この蓋体を開蓋した状態でウエハＷがウエハキャリアＣの一側面を通して搬入出されるように構成されている。また、ウエハキャリアＣの内壁には、ウエハＷを所定間隔で保持するための棚板が設けられており、この棚板によってウエハＷを収容する例えば２５個のスロットが形成されている。なお、ウエハＷは半導体デバイスを形成する面が上面となっている状態で、各スロットに１枚ずつ収容される。
【００２４】
上記イン・アウトポート４の載置台６には、例えば３個のウエハキャリアＣを水平面のＹ方向に並べて所定位置に載置することができるようになっている。ウエハキャリアＣは蓋体が設けられた側面をイン・アウトポート４とウエハ搬送部５との仕切壁８側に向けて載置される。仕切壁８においてウエハキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９が形成されており、窓部９のウエハ搬送部５側には、窓部９をシャッタ等により開閉する窓開閉機構１０が設けられている。
【００２５】
ウエハ搬送部５に配設されたウエハ搬送装置７は、水平のＹ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在であり、かつ、水平面のＸ−Ｙ平面内で回転（θ方向）自在に構成されている。また、ウエハ搬送装置７は、ウエハＷを把持する取出収納アーム１１を有し、この取出収納アーム１１はＸ方向にスライド自在に構成されている。このようにして、ウエハ搬送装置７は、載置台６に載置されたすべてのウエハキャリアＣの任意の高さのスロットにアクセスし、また、処理部２に配設された上下２台のウエハ受け渡しユニット１６，１７にアクセスして、イン・アウトポート４側から処理部２側へ、逆に処理部２側からイン・アウトポート４側へウエハＷを搬送することができるように構成されている。
【００２６】
上記処理部２は、搬送手段である主ウエハ搬送装置１８と、ウエハ搬送部５との間でウエハＷの受け渡しを行うためにウエハＷを一時的に載置するウエハ受け渡しユニット１６，１７と、基板処理ユニット１２，１３，１４，１５と、この発明に係る基板処理装置である基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈとを具備している。
【００２７】
また、処理部２には、基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈに供給する処理ガス例えばオゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置２４と、基板洗浄ユニット１２〜１５に送液する所定の処理液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット２５とが配設されている。処理部２の天井部には、各ユニット及び主ウエハ搬送装置１８に、清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６が配設されている。
【００２８】
上記ファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６からのダウンフローの一部は、ウエハ受け渡しユニット１６，１７と、その上部の空間を通ってウエハ搬送部５に向けて流出する構造となっている。これにより、ウエハ搬送部５から処理部２へのパーティクル等の侵入が防止され、処理部２内が清浄に保たれる。
【００２９】
上記ウエハ受け渡しユニット１６，１７は、いずれもウエハ搬送部５との間でウエハＷを一時的に載置するものであり、これらウエハ受け渡しユニット１６，１７は上下２段に積み重ねられて配置されている。この場合、下段のウエハ受け渡しユニット１７は、イン・アウトポート４側から処理部２側へ搬送するようにウエハＷを載置するために用いられ、上段のウエハ受け渡しユニット１６は、処理部２側からイン・アウトポート４側へ搬送するウエハＷを載置するために用いられる。
【００３０】
上記主ウエハ搬送装置１８は、Ｘ方向とＺ方向に移動可能であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で図示しないモータによって回転（θ方向）可能に形成されている。また、主ウエハ搬送装置１８は、ウエハＷを保持する搬送アーム１８ａを具備し、この搬送アーム１８ａはＹ方向にスライド自在に形成されている。このように構成される主ウエハ搬送装置１８は、ウエハ搬送部５に配設されたウエハ搬送装置７と、基板洗浄ユニット１２〜１５、基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈの全てのユニットにアクセス可能に配設されている。
【００３１】
各基板洗浄処理ユニット１２，１３，１４，１５においては、基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈにおいて、レジスト水溶化処理が施されたウエハＷに対して洗浄処理及び乾燥処理が施されるようになっている。更に、その後、薬液を使用した洗浄処理及び乾燥処理が可能になっている。
【００３２】
なお、図１に示すように、基板洗浄処理ユニット１２，１３と、基板洗浄処理ユニット１４，１５とは、その境界をなしている壁面２７に対して対称な構造を有しているが、対称であることを除けば、各基板洗浄処理ユニット１２，１３，１４，１５は概ね同様の構造となっている。
【００３３】
一方、基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈは、ウエハＷ表面に塗布されているレジストを水溶化処理を行うものである。ここで、水溶化処理とは、水に不溶性のレジスト膜を水溶性の膜に変質させる処理である。これら基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈは、図２に示すように、上下方向に４段で各段に２台ずつ配設されている。左段には基板処理ユニット２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが上から順に配設され、右段には基板処理ユニット２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈが上から順に配設されている。図１に示すように、基板処理ユニット２３ａと基板処理ユニット２３ｅ、基板処理ユニット２３ｂと基板処理ユニット２３ｆ、基板処理ユニット２３ｃと基板処理ユニット２３ｇ、基板処理ユニット２３ｄと基板処理ユニット２３ｈとは、その境界をなしている壁面２８に対して対称な構造を有しているが、対称である以外は、各基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈは概ね同様の構造となっている。そこで、基板処理ユニット２３ａ，２３ｂを代表例として、以下にその構造について詳細に説明する。
【００３４】
図３は、基板処理ユニット２３ａ，２３ｂの配管系統を示す概略構成図である。基板処理ユニット２３ａ，２３ｂに備えられる処理容器３０Ａ，３０Ｂには、それぞれ溶媒蒸気供給管路４０（４０Ａ，４０Ｂ）（以下に、主供給管路という）を介して１つの溶媒蒸気供給源である蒸気発生装置４１が接続されており、この主供給管路４０（４０Ａ，４０Ｂ）に供給切換手段６０（６０Ａ，６０Ｂ）が介設されている。なお、主供給管路４０（４０Ａ，４０Ｂ）における蒸気発生装置４１と供給切換手段６０（６０Ａ，６０Ｂ）との間の外部には、ヒータ５０が配設されている。
【００３５】
また、供給切換手段６０（６０Ａ，６０Ｂ）には、処理ガス供給源であるオゾンガス発生装置４２が接続されると共に、窒素（Ｎ2）ガス供給源４３が接続されている。この場合、供給切換手段６０（６０Ａ，６０Ｂ）は、それぞれ主供給管路４０を連通・遮断する第１の切換弁（開閉弁）６１と、オゾンガス供給管路４４を連通・遮断する第２の切換弁（開閉弁）６２と、Ｎ2ガス供給管路４５を連通・遮断する第３の切換弁（開閉弁）６３とを具備している。なお、Ｎ2ガス供給管路４５には、大流量用絞り４６ａと小流量用絞り４６ｂを切換可能な流量切換弁４６が介設されると共に、開閉弁Ｖ１が介設されている。
【００３６】
また、蒸気発生装置４１には開閉弁Ｖ２が介設された純水供給管路４８を介して純水供給源４９が接続されている。純水供給管路４８における開閉弁Ｖ２の下流側（二次側）には、分岐管路７０を介してＮ2ガス供給源４３が接続されている。分岐管路７０には開閉弁Ｖ３が介設されている。両開閉弁Ｖ２，Ｖ３は、開状態と閉状態をとることができる。また、蒸気発生装置４１の下部には、ドレン弁ＤＶを介設したドレン管路４７が接続されており、このドレン管路４７を介して蒸気発生装置４１内に残留する純水を外部に排出し得るように構成されている。
【００３７】
一方、処理容器３０Ａ，３０Ｂにおける主供給管路４０の接続部と対向する部位には排出管路８０（８０Ａ，８０Ｂ）が接続されている。この排出管路８０には、圧力調整用のリリーフ弁９０（９０Ａ，９０Ｂ）が介設されており、基板処理ユニット２３ａ，２３ｂの外部の排出口８１（ＥＸＨＡＵＳＴ）に接続されている。また、排出管路８０におけるリリーフ弁９０（９０Ａ，９０Ｂ）の上流側（一次側）と下流側（二次側）には分岐排出管路８２が接続されており、この分岐排出管路８２には、開閉弁例えば空気圧によって開閉するエアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）と流量調整用の絞り弁９２（９２Ａ，９２Ｂ）とが直列に介設されている。このように、エアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）と流量調整用の絞り弁９２（９２Ａ，９２Ｂ）とを直列に配設することにより、エアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）が開放された際に、処理容器３０Ａ，３０Ｂ内から処理流体が急激に多量に排出されるのを、絞り弁９２（９２Ａ，９２Ｂ）によって抑制することができる。これにより、エアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）の圧力制御（圧力変動の抑制）を高精度に行うことができる。なお、絞り弁９２（９２Ａ，９２Ｂ）は、固定絞り弁でもよく、あるいは、マニュアル式の絞り弁を用いてもよい。
【００３８】
この場合、リリーフ弁９０は、操作用空気によって作動するダイアフラム式弁にて形成されており、処理容器３０（３０Ａ，３０Ｂ）内の目標圧（設定圧）前後例えば約８０ｋＰａ前後の空気圧が印加（供給）されたとき、又は排気時に開放して処理流体が排出されるようになっている。
【００３９】
また、前記エアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）は、後述する圧力計９３によって検出された検出信号に基づいて操作用空気が印加（供給）されることによって開放して処理流体が排出されるようになっている。
【００４０】
なお、前記エアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）は必ずしも上述の構造である必要はなく、弁体（図示せず）をニードル状に形成したニードル式エアオペバルブを用いてもよい。
【００４１】
また、排出管路８０におけるリリーフ弁９０（９０Ａ，９０Ｂ）とエアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）の上流側には接続管路９４を介して圧力検出手段である圧力センサ例えば圧力計９３（９３Ａ，９３Ｂ）が接続されている。このように排出管路８０に接続管路９４を介して圧力計９３（９３Ａ，９３Ｂ）を接続することにより、処理容器３０Ａ，３０Ｂ内が高温度に設定された場合においても、熱的影響を受けることなく処理容器３０Ａ，３０Ｂ内の圧力を正確に検出することができる。
【００４２】
この圧力計９３（９３Ａ，９３Ｂ）によって検出された圧力検出信号はコントローラ例えば中央演算処理装置２００（以下に、ＣＰＵ２００という）に伝達される。ＣＰＵ２００からの制御信号がエアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）に伝達されて、エアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）が制御されるようになっている。この場合、エアオペバルブ９１（９１Ａ，９１Ｂ）は、圧力計９３（９３Ａ，９３Ｂ）によって検出された検出圧力に基づくＣＰＵ２００からの制御信号によって開閉制御されるようになっている。
【００４３】
なお、排出口８１には、図示しないが、排出された処理流体中のオゾンガスを含む気体と液体とに分離する冷却手段及びミストトラップと、オゾンガスを酸素に熱分解するオゾンキラーが接続されている。
【００４４】
次に、処理容器３０Ａ，３０Ｂの構成について、処理容器３０Ａを代表例として説明する。処理容器３０Ａは、図５及び図６に示すように、ウエハＷを収容する容器本体１００と、容器本体１００の上面を覆い、容器本体１００との間に処理空間Ｓ１を形成する蓋体１０１とで主要部が構成されている。
【００４５】
容器本体１００は、図４及び図５に示すように、ウエハＷより小径の円盤状のベース１００ａと、ベース１００ａの外側に起立する円周壁１００ｂと、ベース１００ａと円周壁１００ｂとの間に周設される凹溝１００ｃとを備えている。
【００４６】
ベース１００ａには、同一円周上の等間隔位置の３箇所に受渡部材１１２が設けられており、受渡部材１１２の基部１１２ａの上面に設けられた支持ピン１１２ｂにウエハＷを載置可能に形成されている。また、基部１１２ａの下面には、支持ロッド１１２ｃが設けられており、図示しない昇降手段例えばシリンダによって上下移動可能に構成されている。また、基部１１２ａの下面にはＯリング１１２ｄが設けられており、レジスト水溶化処理（オゾン処理）時に基部１１２ａの下面とベース１００ａとを密着させて処理空間Ｓ１を密閉することができるようになっている。受渡部材１１２をこのように構成することにより、昇降手段によって基部１１２ａを上方に移動して、主ウエハ搬送装置１８との間でウエハＷを受け取ることができると共に、基部１１２ａを下降してウエハＷを支持部材１１１に載置することができる。
【００４７】
また、ベース１００ａは、内部にヒータ１０５が内蔵されており、処理容器３０Ａ内の雰囲気及びウエハＷを昇温可能に形成されている。
【００４８】
凹溝１００ｃには、レジスト水溶化処理（オゾン処理）時にウエハＷを支持する支持部材１１１が等間隔で４箇所に設けられている。
【００４９】
支持部材１１１は、容器本体１００に収容されたウエハＷ下面の周縁４箇所に当接し、収容位置に支持されたウエハＷ下面とベース１００ａ上面との間に約１ｍｍ程度の高さの隙間Ｇ１を形成する基部１１１ａと、収容位置に支持されたウエハＷの水平方向のずれを防止し、ウエハＷを安定的に支持する係止部１１１ｂとで構成されている。なお、支持部材１１１は例えばＰＴＦＥ等の合成樹脂製部材によって形成されている。
【００５０】
円周壁１００ｂの上面には、同心円上に二重に設けられた周溝にそれぞれ嵌合されるＯリング１１５ａ，１１５ｂが備えられている。これにより、ベース１００ａの周縁部上面と後述する蓋体１０１の垂下壁１０１ｂ下面とを密着させ、処理空間Ｓ１を密閉することができる。
【００５１】
また、円周壁１００ｂには、処理容器３０Ａ内に処理流体を導入する供給口１２０と、処理容器３０Ａ内に導入された処理流体を排出する排出口１２１が容器本体１００の中心に対して対向する位置に設けられ、供給口１２０には主供給管路４０が、また、排出口１２１には排出管路８０がそれぞれ接続されている。
【００５２】
また、供給口１２０と排出口１２１は、図４及び図５に示すように、中心を挟んで対向する位置の２箇所に凹溝１００ｃの底部側に開口している。これにより、供給口１２０から導入される処理流体は、一度凹溝１００ｃの壁に衝突して分散された後、反対側の排出口１２１から排出される。
【００５３】
蓋体１０１は、内部にヒータ１２５が内蔵された基体１０１ａと、基体１０１ａの周縁部下面に垂下される垂下壁１０１ｂとから構成されており、図示しないシリンダ機構によって蓋体１０１を下降させると、垂下壁１０１ｂが上述した円周壁１００ｂの０リング１１５ａ，１１５ｂに密接し、収容位置に支持されたウエハＷ上面と基体１０１ａ下面との間に約１ｍｍ程度の高さの隙間Ｇ２を形成すると共に、処理容器３０Ａ内が密閉される。
【００５４】
次に、上記のように構成された処理システム１におけるウエハＷの処理工程を説明する。まず、イン・アウトポート４の載置台６に載置されたキャリアＣから取出収納アーム１１によって一枚ずつウエハＷが取り出される。取出収納アーム１１は、取り出したウエハＷをウエハ受け渡しユニット１７に搬送する。次に、主ウエハ搬送装置１８がウエハ受け渡しユニット１７からウエハＷを受け取り、主ウエハ搬送装置１８によって各基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈに適宜搬入する。そして、各基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈにおいて、ウエハＷの表面に塗布されているレジストが水溶化される。所定のレジスト水溶化処理が終了したウエハＷは、搬送アーム１８ａによって各基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈから適宜搬出される。その後、ウエハＷは、搬送アーム１８ａによって各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５のいずれかに適宜搬入され、ウエハＷに付着している水溶化されたレジストを除去する洗浄処理が純水等により施される。これにより、ウエハＷに塗布されていたレジストが剥離される。各基板洗浄ユニット１２，１３，１４，１５では、ウエハＷに対して洗浄処理を施した後、必要に応じて薬液を用いてパーティクル、及び金属汚染物質の除去処理が行われた後、乾燥処理が行われる。その後、ウエハＷは再び搬送アーム１８ａによって受け渡しユニット１６に搬送される。そして、受け渡しユニット１６から取出収納アーム１１にウエハＷが受け取られ、取出収納アーム１１によってレジストが剥離されたウエハＷがキャリアＣ内に収納される。
【００５５】
次に、基板処理ユニット２３ａ〜２３ｈの動作態様について、基板処理ユニット２３ａを代表して説明する。まず、容器本体１００に対して蓋体１０１を離間させた状態で、主ウエハ搬送装置１８の搬送アーム１８ａを蓋体１０１の下方に移動させ、受渡部材１１２が、搬送アーム１８ａからウエハＷを受け取る。次に、図示しないシリンダを駆動して受渡部材１１２を下降させると、支持部材１１１が受渡部材１１２からウエハＷを受け取り、ウエハＷの周縁部４箇所を支持してウエハＷ下面とベース１００ａ上面との間に隙間Ｇ１が形成される。
【００５６】
次に、蓋体１０１を下降させると、蓋体１０１の垂下壁１０１ｂが容器本体１００の円周壁１００ｂの上面に当接すると共に、Ｏリング１１５ａ，１１５ｂを圧接して容器本体１００を密閉する。この際、ウエハＷ上面と基体１０１ａ下面との間には隙間Ｇ２が形成される。
【００５７】
主ウエハ搬送装置１８は、処理容器３０ＡにウエハＷを搬入すると、次に、処理容器３０ＡにウエハＷを搬入したのと同様にして、受け渡しユニット１７からウエハＷを受け取り、処理容器３０ＡにウエハＷを搬入した時点から所定時間後にオゾン処理ユニット２３ｂにウエハＷを搬入するようＣＰＵ２００によって制御される。このようにして、主ウエハ搬送装置１８は、所定時間間隔でオゾン処理ユニット２３ａ〜２３ｆに順次ウエハＷを搬入する。
【００５８】
ウエハＷが処理容器３０Ａ内に搬入されると、蓋体１０１を容器本体１００に密閉した状態において、ヒータ１０５，１２５の作動により、処理容器３０Ａ内の雰囲気及びウエハＷを昇温させる（昇温工程）。これにより、ウエハＷのレジスト水溶化処理（オゾン処理）を促進させることができる。
【００５９】
処理容器３０Ａ内の雰囲気及びウエハＷが十分に昇温すると、ＣＰＵ２００に対して十分に昇温した旨の情報が伝達され、ＣＰＵ２００は、処理容器３０Ａに対してオゾンガスの供給を開始するよう制御信号を送る。
【００６０】
次いで、供給切換手段６０を作動させてオゾンガス発生装置４２からオゾンガス供給管路４４を介して処理容器３０Ａ内に所定濃度のオゾンガスを供給する。そして、処理容器３０Ａ内の圧力を一定に保ちながら処理容器３０Ａ内をオゾンガス雰囲気にする。このとき、処理容器３０Ａ内が目標圧前後に達すると、リリーフ弁９０とエアオペバルブ９１が作動して、処理容器３０Ａ内の圧力は、大気圧より高い状態、例えばゲージ圧０．２ＭＰａ程度に保たれる。このようにして、処理容器３０Ａ内に所定濃度のオゾンガスを充填する。このとき、ヒータ１０５，１２５の加熱によって、処理容器３０Ａ内の雰囲気及びウエハＷの温度が維持される。また、排出管路８０によって排気した処理容器３０Ａ内の雰囲気は、ミストトラップ（図示せず）に排出される。
【００６１】
その後、第１及び第２の切換弁６１，６２を作動させて処理容器３０Ａ内にオゾンガスと水蒸気とを同時に処理容器３０Ａ内に供給して、ウエハＷのレジスト水溶化処理を行う。このとき、圧力計９３（９３Ａ）によって処理容器３０Ａ内の圧力が検出されてＣＰＵ２００に伝達され、ＣＰＵ２００からの制御信号に基づいてエアオペバルブ９１が開閉制御されて、処理容器３０Ａ内の圧力が所定圧に調整される。蒸気発生装置４１から供給される水蒸気は、図示しない温度調節器によって所定温度、例えば約１１５℃程度に温度調節されながら主供給管路４０（４０Ａ）を通過し、供給切換手段６０においてオゾンガスと混合して処理容器３０Ａ内に供給される。この場合も、処理容器３０Ａ内の圧力は、大気圧よりも高い状態、例えばゲージ圧０．２ＭＰａ程度に保たれている。すなわち、ＣＰＵ２００内で設定された所定圧力の値と実際の計測値が比較され、処理容器３０Ａ内の圧力が所定圧力（設定圧、目標圧）より高くなったらエアオペバルブ９１が開き、また、所定圧力（設定圧、目標圧）より低くなったら、エアオペバルブ９１が閉じるように制御されることによって処理容器３０Ａ内の圧力が大気圧よりも高い状態に保たれている。処理容器３０Ａ内にオゾンガス雰囲気が確立された後も、ヒータ１０５，１２５の加熱により、処理容器３０Ａ内の雰囲気温度及びウエハＷの温度は所定温度に維持される。このようにして、処理容器３０Ａ内に充填したオゾンガスと水蒸気の混合処理流体によってウエハＷの表面に塗布されたレジストを水溶化させる（処理工程）。したがって、処理容器３０Ａ内の圧力制御（特に昇温）及び温度制御（特に昇温）を迅速に行えるので、レジスト水溶化処理性能の向上が図れる。また、処理流体すなわちオゾンガス及び水蒸気の消費量を低減することができる。更には、処理容器３０Ａひいては基板装置ユニットの小型化が図れる。
【００６２】
レジスト水溶化処理中は、主供給管路４０（４０Ａ）から混合処理流体の供給を続け、排出管路８０（８０Ａ）から混合処理流体の排出を続ける。このとき、主供給管４０Ａに接続された供給口３７はウエハＷの一側に混合処理流体を吐出し、また、排出管路８０に接続された排出口３８がウエハＷの周囲において供給口３７と対向する位置から混合処理流体を排出する。したがって、ウエハＷに供給された混合処理流体は、ウエハＷの上面と蓋体１０１との間に形成された処理空間Ｓ１を、排出口３８及び排出管路８０に向かって流れる。また、ウエハＷの周囲の混合処理流体は、ウエハＷの周縁に沿って排出口３８及び排出管路８０に流れる。
【００６３】
所定のレジスト水溶化処理が終了した後、処理容器３０Ａからオゾンガスと水蒸気の混合処理流体を排出する。まず、流量切換弁４６を大流量部４６ａ側に切り換えて空気供給源４３から大量の清浄化されたＮ2ガスを処理容器３０Ａ内に供給すると共に、排出管路８０に介設されたエアオペバルブ９１を開放した状態にする。そして、処理容器３０Ａ内を排気しながらＮ2ガス供給源４３からＮ2ガスを供給する。これにより、主供給管路４０、処理容器３０Ａ、排出管路８０の中を清浄化された乾燥空気によってパージすることができる。排出されたオゾンガスは、排出管路８０によってミストトラップ（図示せず）に排出される（排出工程）。
【００６４】
その後、図示しないシリンダを作動させて蓋体１０１を上方に移動させ、次に、受渡部材１１２を図示しないシリンダによって上昇させて、支持部材１１１に支持されているウエハＷを受け取る。この状態で、主ウエハ搬送装置１８の搬送アーム１８ａをウエハＷの下方に進入させ、受渡部材１１２にて支持されているウエハＷを受け取り、処理容器３０Ａ内からウエハＷを搬出する（ウエハ搬出工程）。
【００６５】
次に、上述したように処理容器３０Ａに水蒸気（及びオゾン）が供給されている間（水溶化処理時）に、処理容器３０Ｂに水蒸気（及びオゾン）の供給を開始する場合の両処理容器３０Ａ，３０Ｂの圧力調整について説明する。なお、処理容器３０Ｂへの水蒸気供給開始前及び供給終了後の処理容器３０Ｂへの流体（オゾン、パージＮ2等）の供給手段は処理容器３０Ａで行なわれる手順と同一である。
【００６６】
処理容器３０Ａに接続された主供給管路４０Ａに介設された供給切換手段６０Ａの第１の切換弁６１を開放した状態で、処理容器３０Ａに水蒸気を供給しているときに、更に処理容器３０Ｂにも水蒸気を供給する際には以下のようにする。
【００６７】
処理容器３０Ｂが昇温され処理容器３０Ｂに既にオゾンが満たされた後、処理容器３０Ｂに接続された主供給管路４０Ｂに介設された供給切換手段６０Ｂの第１の切換弁６１を開き、処理容器３０Ｂ内への水蒸気の供給を開始する。このようにして、処理容器３０Ｂ内にオゾンガス及び水蒸気が供給された状態において、排出管路８０Ｂに介設されたリリーフ弁９０（９０Ｂ）及びエアオペバルブ９１（９１Ｂ）が上述と同様に制御されて、処理容器３０Ｂ内の圧力調整される。これにより両処理容器３０Ａ，３０Ｂの圧力は互いに同一に維持される。
【００６８】
なお、上記実施形態では、２台の処理容器３０Ａ，３０Ｂに、１つの蒸気発生装置４１を接続した場合について説明したが、３台以上の複数の処理容器に１つの蒸気発生装置４１を接続することも可能である。
【００６９】
また、上記実施形態では、この発明に係る基板処理装置を半導体ウエハの表面に対してレジスト除去処理及び洗浄処理等するように構成された基板処理ユニットに適用した場合について説明したが、勿論、この発明は、エッチング処理や、また、半導体ウエハ以外の例えばＬＣＤ基板等の処理等にも適用できる。
【００７０】
【実施例】
次に、この発明に係る基板処理装置（方法）による処理中（Ｖａｐｏｒ／Ｏ３処理中）｛以下にＶ／Ｏ３処理中という｝の処理容器（チャンバ）内の圧力制御と従来の圧力制御とを比較するための実験について説明する。
【００７１】
実験に当って、圧力条件を以下のようにした。すなわち、
オゾン（Ｏ３）流量：１〜１０（Ｌ／ｍｉｎ）、
チャンバ圧力（Ｖ／Ｏ３処理中の圧力）：約１００（ｋＰａ）
チャンバヒータ設定温度：１００〜１３０（℃）
水蒸気（Ｖａｐｏｒ）供給量：１０〜１００（ｇ／ｍｉｎ）
蒸気発生装置（ベーパーライザ）圧力：約１００（ｋＰａ）
上記圧力条件の下で、
（１）Ｖ／Ｏ３処理中にチャンバに接続された排出管路に介設されたリリーフ弁の圧力制御を行ったところ、図６に示すような結果が得られた。
【００７２】
（２）Ｖ／Ｏ３処理中にチャンバに接続された排出管路に介設された開閉弁のＯＮ／ＯＦＦ制御｛ＯＮ：９０．０ｋＰａ、ＯＦＦ：８７．０ｋＰａ｝を行ったところ、図７に示すような結果が得られた。
【００７３】
（３）Ｖ／Ｏ３処理中にチャンバに接続された排出管路に並列に介設されたリリーフ弁の圧力制御と開閉弁のＯＮ／ＯＦＦ制御とを１分（ｍｉｎ）間行ったところ、図８に示すような結果が得られた。
【００７４】
上記実験の結果、実験（１）のものは、圧がある一定値に達すると、抜けずに上昇し続けてしまうため、制御不能であった。これは、チャンバ内の温度が高温度であるため、合成樹脂製のリリーフ弁が熱的影響を受けたことが原因と推測される。また、実験（２）のものは、処理時間が長くなると圧が抜けなくなり、制御不能となる。また、圧力の振幅が２５ｋＰａと比較的大きいという問題があった。また、処理流体を滞りなく流すことが困難である。これは、供給側が一定であるが、排気側をＯＮ／ＯＦＦ制御するためであると推測される。
【００７５】
上記実験（１），（２）のものに対して、実験（３）のものは、圧力の振幅を小さくすることができ、処理中のチャンバ内の圧力変動を十分に抑制することができた。
【００７６】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
【００７７】
１）請求項１記載の発明によれば、被処理基板が収容された処理容器内に処理流体を供給して被処理基板を処理する工程中に、排出管路に介設されたリリーフ弁を用いて処理容器内の圧力を調整しながら、リリーフ弁と並列に介設された開閉弁を開閉制御して処理容器内の圧力を調整することにより、開閉弁のみの制御で起こる圧力変動をリリーフ弁が吸収（緩衝）するので、処理容器内の圧力変動を抑制することができる。したがって、処理中の処理容器内の圧力を容易にかつ確実に調整して圧力変動を抑制することができると共に、処理性能の向上を図ることができる。
【００７８】
２）請求項２記載の発明によれば、排出管路に、開閉弁と直列に流量調整弁を介設することにより、開閉弁の開放によって処理流体が急激に多量の排出量で排出されるのを抑制するので、上記１）に加えて更に圧力制御（圧力変動の抑制）を高精度に行うことができる。
【００７９】
３）請求項３，６記載の発明によれば、排出管路に接続された圧力検出手段によって検出された検出信号に基づいて開閉弁を開閉制御するので、上記１）、２）に加えて更に処理容器内の温度等に影響されずに処理容器内の圧力を正確に検出することができ、開閉弁の開閉制御を高精度に行うことができる。
【００８０】
４）請求項４，５記載の発明によれば、被処理基板が収容された処理容器内に処理ガスを供給する工程中に、処理容器に接続された排出管路に介設されたリリーフ弁を用いて処理容器内の圧力を調整し、その後、処理容器内に処理ガス及び溶媒蒸気を供給する工程中に、排出管路にリリーフ弁と並列に介設された開閉弁を開閉制御して処理容器内の圧力を調整することにより、開閉弁のみの制御で起こる圧力変動をリリーフ弁が吸収（緩衝）するので、処理容器内の圧力変動を抑制することができる。したがって、処理中の処理容器内の圧力を容易にかつ確実に調整して圧力変動を抑制することができると共に、処理性能の向上を図ることができる。
【００８１】
５）請求項１，５記載の発明によれば、処理容器内の圧力が設定圧以上に上昇したとき、リリーフ弁から排出しつつ、開閉弁を開き、処理容器内の圧力が設定圧より低下したとき、開閉弁を閉じるようにして、処理容器内を所望の圧力（目標圧）に設定することができる。したがって、処理ガス及び溶媒蒸気を処理容器内に供給して処理する際の処理容器内の圧力を容易かつ確実に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板処理装置を適用した半導体ウエハの処理システムを示す概略平面図である。
【図２】前記処理システムの概略側面図である。
【図３】この発明に係る基板処理装置の配管系統を示す概略断面図である。
【図４】この発明における処理容器の開閉状態を示す概略断面図である。
【図５】前記処理容器の容器本体の構造を示す概略平面図である。
【図６】処理容器の排気側に配設されるリリーフ弁の圧力制御実験の圧力と時間の関係を示すグラフである。
【図７】処理容器の排気側に配設される開閉弁のＯＮ／ＯＦＦ制御実験の圧力と時間の関係を示すグラフである。
【図８】この発明におけるリリーフ弁と開閉弁の圧力制御実験の圧力と時間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ半導体ウエハ（被処理基板）
３０Ａ，３０Ｂ処理容器
４０，４０Ａ，４０Ｂ主供給管路（溶媒蒸気供給管路）
４１蒸気発生装置（溶媒蒸気供給源）
４２オゾンガス発生装置（処理ガス供給源）
６０，６０Ａ，６０Ｂ供給切換手段
８０，８０Ａ，８０Ｂ排出管路
９０，９０Ａ，９０Ｂリリーフ弁
９１，９１Ａ，９１Ｂエアオペバルブ（開閉弁）
９２，９２Ａ，９２Ｂ絞り弁（流量調整弁）
９３，９３Ａ，９３Ｂ圧力計（圧力検出手段）
９４接続管路
２００ＣＰＵ（制御手段）

Claims

処理容器内に収容された被処理基板に処理流体を供給して、処理容器内を加圧した状態で、被処理基板を処理する基板処理装置であって、
内部で前記被処理基板の処理が行われる処理容器と、
前記処理容器に接続され、前記処理流体を前記処理容器内に供給する供給管路と、
前記処理容器に接続され、前記処理流体を前記処理容器から排出する排出管路と、
前記排出管路に介設され、前記処理容器内の所定圧に基づいて動作可能なリリーフ弁と、
前記排出管路に、前記リリーフ弁と並列に介設される開閉弁と、
前記処理容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出された検出信号に基づいて前記開閉弁の開閉制御を行う制御手段と、を具備してなり、
前記処理容器内の圧力が設定圧以上に上昇したとき、前記リリーフ弁から排出しつつ、前記制御手段によって前記開閉弁を開き、前記処理容器内の圧力が設定圧より低下したとき、前記制御手段によって前記開閉弁を閉じるようにした、ことを特徴とする基板処理装置。
請求項１記載の基板処理装置において、
前記排出管路に、開閉弁と直列に流量調整弁を介設してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
請求項１又は２記載の基板処理装置において、
前記排出管路に、圧力検出手段を接続してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記処理流体は、処理ガスと溶媒蒸気を含む、ことを特徴とする基板処理装置。
処理容器内に収容された被処理基板に処理ガスと溶媒蒸気からなる処理流体を供給して、処理容器内を加圧した状態で、被処理基板を処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板が収容された前記処理容器内に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理容器内に前記処理ガス及び溶媒蒸気を供給する工程と、
前記処理ガスを供給する工程中に、リリーフ弁を用いて前記処理容器内の圧力を調整する工程と、
前記処理ガス及び溶媒蒸気を供給する工程中に、前記リリーフ弁を用いて前記処理容器内の圧力を調整しながら開閉弁を開閉制御することにより前記処理容器内の圧力を調整する工程とを有し、
前記リリーフ弁及び開閉弁は、前記処理容器に接続された排出管路に並列に介設され、
前記処理容器内の圧力が設定圧以上に上昇したとき、前記リリーフ弁から排出しつつ、前記開閉弁を開き、前記処理容器内の圧力が設定圧より低下したとき、前記開閉弁を閉じるようにした、ことを特徴とする基板処理方法。
請求項５記載の基板処理方法において、
前記処理ガス及び溶媒蒸気を供給する工程中に、開閉弁を開閉制御することにより前記処理容器内の圧力を調整する工程は、排出管路に接続される圧力検出手段によって検出された検出信号に基づいて前記開閉弁を開閉制御する、ことを特徴とする基板処理方法。