JP6640630B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象の基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を処理する基板処理装置が用いられる。特許文献１には、基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置が開示されている。この文献では、不要なフォトレジストを基板から除去するときに、ＳＰＭ（硫酸および過酸化水素水の混合液）に代えて、オゾン水を用いることが提案されている。オゾン水は、基板の上面と遮断板の下面との間の狭空間に供給される。不活性ガスは、基板上のオゾン水に吹き付けられる。これにより、オゾン水が高圧状態に保たれ、オゾンの濃度の低下が抑制されるとされている。

特開２０１４−２２４０３号公報

オゾン水におけるオゾンの濃度は、オゾン水を高圧に維持しないと急激にかつ大幅に低下してしまう。オゾンの濃度が低いと、オゾン水のレジスト剥離能力が小さいので、レジストを効果的に除去することができない。特許文献１では、オゾン水を高圧に維持するために、不活性ガスを基板上のオゾン水に吹き付けている。しかしながら、不活性ガスを用いたとしても圧力の低下を完全に防止できるわけではない。レジストを効果的に除去する観点から、言い換えると、基板を処理する観点から、オゾン水の圧力の低下をさらに小さくすることが好ましい。さらに、特許文献１では、オゾン水に含まれるオゾンガスが、オゾン水と不活性ガスとの界面から放出されることも考えられる。

そこで、本発明の目的の一つは、オゾンの濃度の低下を抑制しながら、基板にオゾン水を供給することである。

前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を水平に保持しながら、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持手段と、前記基板を収容するチャンバーと、前記基板の上面に対向する対向面と、前記対向面で開口する吐出口とを含み、平面視で前記基板よりも小さく、オゾン水を前記吐出口から吐出することにより、前記基板と前記対向面との間のオゾン水を前記対向面の外周から排出しながら、前記基板と前記対向面との間をオゾン水で満たすオゾン水ノズルと、前記基板と前記対向面との間のオゾン水に接触する検出部を含み、前記検出部に接触するオゾン水の圧力を検出する圧力センサーと、前記圧力センサーの検出値に基づいて前記吐出口から吐出されるオゾン水の流量を変更することにより、前記基板と前記対向面との間におけるオゾン水の圧力を、前記チャンバー内の気圧よりも高い値に維持する液圧調整手段と、前記基板と前記対向面との間がオゾン水で満たされている状態で前記オゾン水ノズルを水平方向に移動させることにより、前記回転軸線から前記オゾン水ノズルまでの距離を変化させるノズル移動手段とを含み、前記圧力センサーの検出部は、前記対向面の外周部に位置している、基板処理装置である。チャンバー内の気圧は、チャンバー内の気圧が安定しているときの値を意味する。チャンバー内の気圧は、基板がチャンバー内にないときの値であってもよい。

この構成によれば、オゾン水ノズルの吐出口から吐出されたオゾン水が、基板と対向面との間に供給され、基板と対向面との間の空間がオゾン水で満たされる。この状態で、基板保持手段が、鉛直な回転軸線まわりに基板を回転させ、ノズル移動手段が、オゾン水ノズルを基板の上面に沿って移動させる。基板と対向面との間のオゾン水の液膜は、オゾン水ノズルの移動に応じて、基板の周方向に移動しながら基板の径方向に移動する。これにより、基板の上面内の広い範囲にオゾン水が供給される。

基板と対向面との間をオゾン水で満たすので、基板と対向面との間に気体を介在させる場合と比較して、オゾン水を高い圧力に維持することができる。さらに、基板と対向面との間に気体を介在させる場合と比較して、オゾン水と雰囲気との接触面積が減少するので、オゾン水と雰囲気との界面を通じて放出されるオゾンガスの量を減らすことができる。これにより、オゾンの濃度の低下を抑制しながら、基板の上面にオゾン水を供給することができる。さらに、不活性ガスなどの気体を基板と対向面との間に供給しなくてもよいので、ランニングコストの上昇を防止することができる。
さらに、この構成によれば、チャンバー内の気圧が高くないので、オゾン水がチャンバー内の雰囲気に晒されると、オゾンの濃度が急激にかつ大幅に低下してしまう。オゾン水の供給流量、オゾン水の供給圧力、オゾン水の温度、および基板と対向面との間隔を含む液圧調整条件は液圧調整手段によって調整され、基板と対向面との間におけるオゾン水の圧力がチャンバー内の気圧よりも高い値に維持される。したがって、オゾン水の圧力の低下が軽減され、オゾンが高濃度に維持される。
さらに、この構成によれば、基板と対向面との間におけるオゾン水の圧力が圧力センサーによって検出され、制御手段が圧力センサーの検出値に基づいて液圧調整手段を制御する。つまり、オゾン水の圧力に応じてオゾン水の供給流量を含む液圧調整条件が変更され、基板と対向面との間におけるオゾン水の圧力が高い値に維持される。これにより、オゾンの濃度の低下を抑制しながら、基板の上面にオゾン水を供給することができる。
請求項２に記載の発明は、前記対向面の外周から前記検出部の中心までの水平方向の距離は、前記対向面の中心から前記検出部の中心までの水平方向の距離よりも短く、前記ノズル移動手段は、前記オゾン水ノズルを、上位置と、前記上位置よりも下方の位置であり、前記吐出口から吐出されたオゾン水で前記基板と前記対向面との間が満たされる下位置と、の間で鉛直方向に昇降させ、前記オゾン水ノズルが前記下位置に配置されているとき、前記基板の上面から前記対向面までの鉛直方向の距離は、前記吐出口の内径よりも小さい、請求項１に記載の基板処理装置である。

請求項３に記載の発明は、大気圧よりも高い圧力下でオゾンガスを水に溶け込ませることにより、前記オゾン水ノズルに供給されるべきオゾン水を生成するオゾン水生成ユニットをさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、大気圧よりも高い圧力下でオゾンガスと水とが混合される。したがって、大気圧でオゾンガスを水に溶解させる場合よりも高濃度のオゾン水を生成することができる。さらに、この高濃度のオゾン水は、圧力の低下が軽減されながら、基板の上面に供給される。したがって、より濃度の高いオゾン水を基板の上面に供給することができる。

請求項４に記載の発明は、前記チャンバー内の気圧を大気圧よりも低い値に維持する気圧調整手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、チャンバー内から排出される排気の流量を含む気圧調整条件が気圧調整手段によって調整され、チャンバー内の気圧が大気圧よりも低い値に維持される。オゾン水などの処理液がチャンバー内で基板に供給されるので、ミストを含む汚染雰囲気がチャンバー内に発生する。チャンバーの内部が負圧に維持されるので、このような汚染雰囲気がチャンバーの外に漏れにくい。したがって、汚染雰囲気の漏洩を防止しながら、オゾン水の圧力の低下を軽減することができる。

請求項５に記載の発明は、前記オゾン水ノズルに供給されるべきオゾン水を常時生成するオゾン水生成ユニットと、前記オゾン水生成ユニットによって生成されたオゾン水を前記オゾン水ノズルに案内するオゾン水供給配管と、前記オゾン水供給配管内のオゾン水を前記オゾン水生成ユニットに戻すオゾン水循環配管と、前記オゾン水生成ユニットによって生成されたオゾン水が前記オゾン水供給配管を介して前記オゾン水ノズルに供給される供給状態と、前記オゾン水生成ユニットから前記オゾン水供給配管に供給されたオゾン水が前記オゾン水循環配管を介して前記オゾン水生成ユニットに戻る循環状態とに切り替わる切替ユニットとをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。

この構成によれば、オゾン水がオゾン水ノズルに供給されていないときも、オゾン水生成ユニットがオゾン水を生成する。オゾン水を供給するときにだけオゾン水を生成すると、オゾンの濃度が安定するまで待つ必要があり、オゾン水の供給を直ぐに開始することができない。これに対して、オゾン水を常時生成する場合は、オゾンの濃度が安定した状態を維持できるので、オゾン水の供給を直ぐに開始できる。さらに、待機中に生成されたオゾン水は、オゾン水供給配管およびオゾン水循環配管を介してオゾン水生成ユニットに戻されるので、オゾン水の使用量を減らすことができる。

請求項６に記載の発明は、基板の上面に対向する対向面と前記対向面で開口する吐出口とを含む平面視で前記基板よりも小さいオゾン水ノズルから吐出されたオゾン水で前記基板の上面を処理する基板処理方法であって、前記基板を水平に保持しながら、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程と並行して、オゾン水を前記吐出口から吐出することにより、前記基板と前記対向面との間のオゾン水を前記対向面の外周から排出しながら、前記基板と前記対向面との間をオゾン水で満たすオゾン水供給工程と、前記オゾン水供給工程と並行して、前記オゾン水ノズルを水平方向に移動させることにより、前記回転軸線から前記オゾン水ノズルまでの距離を変化させるスキャン工程とを含み、前記オゾン水供給工程は、前記対向面の外周部に位置しているとともに前記基板と前記対向面との間のオゾン水に接触する検出部が設けられた圧力センサーの検出値に基づいて前記吐出口から吐出されるオゾン水の流量を変更することにより、前記基板と前記対向面との間におけるオゾン水の圧力を、前記基板を収容するチャンバー内の気圧よりも高い値に維持する液圧調整工程を含む、基板処理方法である。この方法によれば、前述の効果を奏することができる。

請求項７に記載の発明は、前記基板処理方法は、前記基板と前記対向面との間がオゾン水で満たされる前に、前記オゾン水ノズルを、上位置から下位置に鉛直方向に下降させる下降工程をさらに含み、前記オゾン水供給工程は、前記オゾン水ノズルが前記下位置に位置しているときに、前記吐出口から吐出されたオゾン水で前記基板と前記対向面との間を満たす工程であり、前記オゾン水ノズルが前記下位置に配置されているとき、前記基板の上面から前記対向面までの鉛直方向の距離は、前記吐出口の内径よりも小さい、請求項６に記載の基板処理方法である。
請求項８に記載の発明は、大気圧よりも高い圧力下でオゾンガスを水に溶け込ませることにより、前記オゾン水ノズルに供給されるべきオゾン水を生成するオゾン水生成工程をさらに含む、請求項６または７に記載の基板処理方法である。この方法によれば、前述の効果を奏することができる。

請求項９に記載の発明は、前記チャンバー内の気圧を大気圧よりも低い値に維持する気圧調整工程をさらに含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法である。この方法によれば、前述の効果を奏することができる。

請求項１０に記載の発明は、前記オゾン水ノズルに供給されるべきオゾン水を常時生成するオゾン水生成ユニットによって生成されたオゾン水をオゾン水供給配管を介して前記オゾン水ノズルに供給する供給工程と、前記オゾン水生成ユニットから前記オゾン水供給配管に供給されたオゾン水をオゾン水循環配管を介して前記オゾン水生成ユニットに戻す循環工程とをさらに含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の基板処理方法である。この方法によれば、前述の効果を奏することができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。 図１に示すスピンチャックおよびオゾン水ノズルを上から見た模式図である。 図１に示すオゾン水ノズルの鉛直断面を示す断面図である。 図１に示す基板処理装置によって行われる基板の処理の一例を説明するための工程図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の内部を水平に見た模式図である。図２は、スピンチャック１１およびオゾン水ノズル３１を上から見た模式図である。
図１に示すように、基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、処理液や処理ガスなどの処理流体で基板Ｗを処理する処理ユニット２と、処理ユニット２に基板Ｗを搬送する搬送ロボット（図示せず）と、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。制御装置３は、プログラム等の情報を記憶する記憶部と記憶部に記憶された情報にしたがって基板処理装置１を制御する演算部とを含むコンピュータである。

処理ユニット２は、内部空間を有するチャンバー４と、チャンバー４内で基板Ｗを水平に保持しながら基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック１１と、基板Ｗに向けて処理液を吐出する複数のノズルと、基板Ｗから外方に飛散する処理液を受け止めるカップ１６とを含む。複数のノズルは、レジスト剥離液の一例であるオゾン水を吐出するオゾン水ノズル３１と、リンス液を吐出するリンス液ノズル２１とを含む。

チャンバー４は、基板Ｗが通過する搬入搬出口５ａが設けられた箱型の隔壁５と、搬入搬出口５ａを開閉するシャッター６とを含む。シャッター６は、搬入搬出口５ａが開く開位置と、搬入搬出口５ａが閉じられる閉位置（図１に示す位置）との間で、隔壁５に対して移動可能である。搬送ロボットは、搬入搬出口５ａを通じてチャンバー４に基板Ｗを搬入し、搬入搬出口５ａを通じてチャンバー４から基板Ｗを搬出する。

処理ユニット２は、隔壁５の上部から隔壁５内に清浄空気（フィルターによってろ過された空気）を送る送風ユニットとしてのＦＦＵ７（ファン・フィルタ・ユニット）と、カップ１６の底部からチャンバー４内の気体を排出する排気ダクト８とを含む。ＦＦＵ７は、隔壁５の上方に配置されている。ＦＦＵ７は、隔壁５の天井からチャンバー４内に下向きに清浄空気を送る。排気ダクト８は、カップ１６の底部に接続されており、基板処理装置１が設置される工場に設けられた排気設備に向けてチャンバー４内の気体を案内する。

チャンバー４内を下方に流れるダウンフロー（下降流）は、ＦＦＵ７および排気ダクト８によって形成される。基板Ｗの処理は、チャンバー４内にダウンフローが形成されている状態で行われる。排気ダクト８に排出される排気の流量は、排気ダンパー９によって増減される。排気ダンパー９は、排気ダクト８内に配置された弁体を含む。排気ダンパー９は、弁体を人の力で移動させる手動ダンパーであってもよいし、弁体を移動させるアクチュエータを備えたオートダンパーであってもよい。チャンバー４内の気圧は、ＦＦＵ７および排気ダンパー９よって大気圧よりも低い値に調整されている。

スピンチャック１１は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース１３と、スピンベース１３の上方で基板Ｗを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン１２と、複数のチャックピン１２を開閉させるチャック開閉機構（図示せず）とを含む。スピンチャック１１は、さらに、スピンベース１３の中央部から回転軸線Ａ１に沿って下方に延びるスピン軸１４と、スピン軸１４を回転させることにより複数のチャックピン１２に保持された基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンモータ１５とを含む。スピンチャック１１は、複数のチャックピン１２を基板Ｗの周端面に接触させる挟持式のチャックに限らず、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）をスピンベース１３の上面に吸着させることにより基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。

カップ１６は、基板Ｗから外方に排出された液体を受け止める筒状のスプラッシュガード１７と、スプラッシュガード１７によって下方に案内された液体を受け止める環状トレイ１８と、スプラッシュガード１７および環状トレイ１８を取り囲む筒状の外壁１９とを含む。スプラッシュガード１７は、回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる筒状の傾斜部１７ａと、傾斜部１７ａの下端部（外端部）から下方に延びる円筒状の案内部１７ｂとを含む。傾斜部１７ａは、基板Ｗおよびスピンベース１３よりも大きい内径を有する円環状の上端を含む。傾斜部１７ａの上端は、カップ１６の上端に相当する。カップ１６の上端は、平面視で基板Ｗおよびスピンベース１３を取り囲んでいる。

スプラッシュガード１７は、スプラッシュガード１７を昇降させるガード昇降ユニット２０に接続されている。ガード昇降ユニット２０は、傾斜部１７ａの上端がスピンチャック１１による基板Ｗの保持位置よりも上方に位置する上位置（図１に示す位置）と、傾斜部１７ａの上端がスピンチャック１１による基板Ｗの保持位置よりも下方に位置する下位置との間で、スプラッシュガード１７を鉛直に昇降させる。薬液やリンス液などの液体が基板Ｗに供給されるとき、スプラッシュガード１７は上位置に配置される。基板Ｗから外方に飛散した液体は、傾斜部１７ａによって受け止められた後、案内部１７ｂによって環状トレイ１８内に集められる。

リンス液ノズル２１は、リンス液ノズル２１に供給されるリンス液を案内するリンス液配管２２に接続されている。リンス液ノズル２１に対するリンス液の供給および供給停止を切り替えるリンス液バルブ２３は、リンス液配管２２に介装されている。リンス液ノズル２１は、リンス液ノズル２１の吐出口が静止した状態でリンス液を吐出する固定ノズルである。処理ユニット２は、リンス液ノズル２１を移動させることにより、基板Ｗの上面に対するリンス液の着液位置を移動させるノズル移動ユニットを備えていてもよい。

リンス液バルブ２３が開かれると、リンス液配管２２からリンス液ノズル２１に供給されたリンス液が、リンス液ノズル２１から基板Ｗの上面中央部に向けて吐出される。リンス液ノズル２１から吐出されるリンス液は、たとえば、純水（脱イオン水：Ｄeionized water）である。リンス液は、純水に限らず、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、電解イオン水、水素水、および希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。

オゾン水ノズル３１は、オゾン水ノズル３１に供給されるオゾン水を案内するオゾン水供給配管３２に接続されている。オゾン水供給配管３２は、オゾン水を生成するオゾン水生成ユニット３５に接続されている。オゾン水ノズル３１に対するオゾン水の供給および供給停止を切り替えるオゾン水供給バルブ３３は、オゾン水供給配管３２に介装されている。同様に、オゾン水ノズル３１に供給されるオゾン水の流量を変更する流量調整バルブ３４は、オゾン水供給配管３２に介装されている。

流量調整バルブ３４は、流路を形成するバルブボディと、流路内に配置された弁体と、弁体を移動させるアクチュエータとを含む。アクチュエータは、空圧アクチュエータまたは電動アクチュエータであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。制御装置３は、アクチュエータを制御することにより、流量調整バルブ３４の開度を変更する。

オゾン水生成ユニット３５は、オゾンガスを生成するオゾンガス生成ユニット３６と、オゾンガスを純水に溶解させるオゾンガス溶解ユニット３７とを含む。オゾンガス溶解ユニット３７は、大気圧よりも高い圧力下でオゾンガスを純水に溶解させる。これにより、室温、大気圧におけるオゾンの飽和濃度よりも高い濃度でオゾンを含む高濃度のオゾン水が生成される。オゾンの濃度は、たとえば、８０ｐｐｍである。オゾンの濃度は、これに限られるものではない。制御装置３は、オゾン水生成ユニット３５にオゾン水を常時生成させる。つまり、制御装置３は、オゾン水がオゾン水ノズル３１に供給されていないときもオゾン水生成ユニット３５にオゾン水を生成させる。制御装置３は、オゾン水がオゾン水ノズル３１に供給されるときだけオゾン水生成ユニット３５にオゾン水を生成させてもよい。

オゾン水供給配管３２の上流端は、オゾンガス溶解ユニット３７に接続されている。オゾン水供給配管３２の下流端は、オゾン水ノズル３１に接続されている。オゾン水循環配管３８の上流端は、オゾン水供給バルブ３３および流量調整バルブ３４の上流でオゾン水供給配管３２に接続されている。オゾン水循環配管３８の下流端は、オゾンガス溶解ユニット３７に接続されている。オゾン水生成ユニット３５に対するオゾン水の供給および供給停止を切り替えるオゾン水循環バルブ３９は、オゾン水循環配管３８に介装されている。純水バルブ４１が介装された純水配管４０は、オゾンガス溶解ユニット３７に接続されている。オゾン水が不足すると、純水バルブ４１が開かれ、純水が純水配管４０からオゾンガス溶解ユニット３７に供給される。

供給状態および循環状態に切り替わる切替ユニットは、オゾン水供給バルブ３３およびオゾン水循環バルブ３９を含む。オゾン水生成ユニット３５、オゾン水供給配管３２、およびオゾン水循環配管３８は、オゾン水を循環させる循環路を形成している。オゾン水供給バルブ３３が開かれており、オゾン水循環バルブ３９が閉じられているとき、オゾン水生成ユニット３５からオゾン水供給配管３２に供給されたオゾン水は、流量調整バルブ３４の開度に対応する流量でオゾン水ノズル３１に供給される。これとは反対に、オゾン水供給バルブ３３が閉じられており、オゾン水循環バルブ３９が開かれているとき、オゾン水供給配管３２内のオゾン水は、オゾン水生成ユニット３５に供給される。そのため、待機中にオゾン水を捨てる場合と比較して、オゾン水の使用量を削減できる。

オゾン水ノズル３１は、ノズルアーム４２に保持されている。ノズルアーム４２は、ノズルアーム４２を移動させることによりオゾン水ノズル３１を鉛直方向および水平方向に移動させるノズル移動ユニット４３に接続されている。ノズルアーム４２は、水平に延びるアーム部４２ａと、アーム部４２ａの先端から下方に延びる先端部４２ｂとを含む。オゾン水ノズル３１は、ノズルアーム４２の先端部４２ｂに連結されている。

図２に示すように、オゾン水ノズル３１は、平面視で基板Ｗよりも小さい。図２は、オゾン水ノズル３１が平面視で円形であり、オゾン水ノズル３１の外径が基板Ｗの外径よりも小さい例を示している。オゾン水ノズル３１の外径は、たとえば、基板Ｗの半径よりも小さい。平面視で基板Ｗよりも小さければ、オゾン水ノズル３１は、円形以外の形状であってもよい。

図示はしないが、ノズル移動ユニット４３は、オゾン水ノズル３１を水平に移動させるノズル水平駆動ユニットと、オゾン水ノズル３１を鉛直に移動させるノズル鉛直駆動ユニットとを含む。ノズル水平駆動ユニットは、カップ１６のまわりに位置する鉛直なノズル回動軸線まわりにオゾン水ノズル３１を水平に回動させる旋回ユニットである。ノズル水平駆動ユニットは、平面視で基板Ｗの中央部を通る円弧状の経路に沿ってオゾン水ノズル３１を移動させる。ノズル水平駆動ユニットは、ノズルアーム４２を水平に平行移動させるスライドユニットであってもよい。

ノズル水平駆動ユニットは、平面視でオゾン水ノズル３１が基板Ｗに重なる対向位置と、平面視でオゾン水ノズル３１が基板Ｗのまわりに位置する退避位置との間で、オゾン水ノズル３１を移動させる。対向位置は、平面視でオゾン水ノズル３１が基板Ｗに重なる複数の位置を意味する。対向位置は、オゾン水ノズル３１が基板Ｗの中央部に重なる中央対向位置（図２において実線で示すオゾン水ノズル３１の位置）と、オゾン水ノズル３１が基板Ｗの外周部に重なる外周対向位置とを含む。外周対向位置は、オゾン水ノズル３１の外周と基板Ｗの外周とが重なる位置（図２において一点鎖線で示すオゾン水ノズル３１の位置）であってもよいし、オゾン水ノズル３１の一部が基板Ｗの外周から外方に突出する位置（図２において二点鎖線で示すオゾン水ノズル３１の位置）であってもよい。

後述するように、基板Ｗとオゾン水ノズル３１との間の空間は、オゾン水で満たされる。オゾン水の圧力は、オゾン水ノズル３１の外周に近づくにしたがって低下する。オゾン水ノズル３１をオーバーランさせる場合、つまり、オゾン水ノズル３１の一部を基板Ｗの外周から突出させる場合、オーバーランさせない場合と比較して、基板Ｗの上面の外周に供給されるオゾン水の圧力を高めることができる。これに対して、オゾン水ノズル３１をオーバーランさせない場合、オーバーランさせる場合と比較して、基板Ｗの処理時間を短縮することができる。

ノズル移動ユニット４３のノズル鉛直駆動ユニットは、オゾン水ノズル３１の下面（図３に示す対向面５１）がカップ１６の上端よりも上方に位置する上位置と、対向面５１がカップ１６の上端よりも下方に位置する下位置（図１に示す位置）との間で、オゾン水ノズル３１を鉛直に昇降させる。下位置は、対向面５１が基板Ｗの上面に近接した処理位置である。オゾン水ノズル３１が下位置に位置しているとき、基板Ｗの上面から対向面５１までの鉛直方向の距離は、オゾン水ノズル３１の厚みよりも小さく、吐出口５２（図３参照）の内径（テーパー部５２ａの最大径）よりも小さい。オゾン水の供給は、オゾン水ノズル３１が下位置に位置している状態で行われる。ノズル水平駆動ユニットは、オゾン水ノズル３１が下位置に位置している状態で、オゾン水ノズル３１を中央対向位置と外周対向位置との間で水平に移動させる。

図３は、オゾン水ノズル３１の鉛直断面を示す断面図である。図３は、オゾン水ノズル３１が下位置に位置している状態を示している。
オゾン水ノズル３１は、基板Ｗの上面に対向する対向面５１と、対向面５１で開口する吐出口５２とを含む。対向面５１は、基板Ｗの上面と平行な平面である。対向面５１は、オゾン水ノズル３１の下面に相当する。対向面５１は、オゾン水ノズル３１において最も基板Ｗの上面に近い部分である。吐出口５２は、対向面５１の中央部で開口している。吐出口５２は、オゾン水ノズル３１をその厚み方向に貫通している。

吐出口５２は、対向面５１に近づくにしたがって内径が増加するテーパー部５２ａと、テーパー部５２ａから対向面５１とは反対の方に延びるストレート部５２ｂとを含む。ストレート部５２ｂの内径は一定であり、テーパー部５２ａの内径は対向面５１に近づくにしたがって連続的に増加している。吐出口５２の内径は、吐出口５２の上流端から吐出口５２の下流端まで一定であってもよい。オゾン水は、ストレート部５２ｂを介してテーパー部５２ａに供給され、テーパー部５２ａから基板Ｗに向けて吐出される。

制御装置３は、オゾン水ノズル３１が下位置に位置しているときに、オゾン水ノズル３１にオゾン水を吐出させる。オゾン水ノズル３１の吐出口５２から吐出されたオゾン水は、基板Ｗと対向面５１との間の狭空間を吐出口５２から放射状に広がる。これにより、基板Ｗと対向面５１との間の空間がオゾン水で満たされ、厚みが均一なオゾン水の液膜が形成される。対向面５１の外周に達したオゾン水は、基板Ｗと対向面５１との間から外方に排出され、基板Ｗの上面に沿って流れる。したがって、基板Ｗと対向面５１との間の空間は、常に、活性の高いオゾン水によって満たされ続ける。

圧力センサー５３は、オゾン水ノズル３１の内部に配置されている。液体の圧力を検出する圧力センサー５３の検出部５３ａは、対向面５１で露出している。基板Ｗと対向面５１との間に介在する液体の圧力は、圧力センサー５３によって検出される。圧力センサー５３の検出部５３ａは、対向面５１の外周部に位置している。対向面５１の外周から検出部５３ａの中心までの距離は、対向面５１の中心から検出部５３ａの中心までの距離よりも小さい。

制御装置３は、圧力センサー５３の検出値に基づいて流量調整バルブ３４の開度を増加または減少させる。制御装置３は、圧力センサー５３によって検出される液体の圧力が大気圧よりも高い圧力に維持されるように流量調整バルブ３４を制御する。基板Ｗと対向面５１との間におけるオゾン水の圧力は、吐出口５２から離れるにしたがって減少する。圧力センサー５３での液体の圧力が大気圧よりも高ければ、吐出口５２での液体の圧力も大気圧より高い。したがって、圧力センサー５３でのオゾン水の圧力を高い値に維持することにより、基板Ｗと対向面５１との間のいずれの位置においてもオゾン水の圧力を高い値に維持できる。

図４は、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理の一例を説明するための工程図である。
以下では、図１、図３、および図４を参照して、基板Ｗの上面からレジストを除去するときの処理の一例について説明する。基板Ｗは、たとえば、直径３００ｍｍのシリコンウエハである。レジストは、その表層が変質によって硬化したものであってもよいし、その表層が硬化していないものであってもよい。以下の各工程は、制御装置３が基板処理装置１を制御することにより実行される。言い換えると、制御装置３は、以下の各工程を実行するようにプログラムされている。

基板処理装置１によって基板Ｗが処理されるときには、チャンバー４内に基板Ｗを搬入する搬入工程が行われる（ステップＳ１）。
具体的には、オゾン水ノズル３１が退避位置に位置しており、カップ１６が下位置に位置している状態で、搬送ロボット（図示せず）が、ハンドをチャンバー４内に進入させる。搬送ロボットは、さらに、基板Ｗの表面が上に向けられた状態でハンド上の基板Ｗをスピンチャック１１の上に置く。その後、搬送ロボットは、ハンドをチャンバー４の内部から退避させる。ガード昇降ユニット２０は、基板Ｗがスピンチャック１１に置かれた後、カップ１６を上位置に上昇させる。スピンモータ１５は、基板Ｗがチャックピン１２によって把持された後、基板Ｗの回転を開始させる。

次に、レジスト剥離液の一例であるオゾン水を基板Ｗの上面に供給するオゾン水供給工程が行われる（ステップＳ２）。
具体的には、ノズル移動ユニット４３が、オゾン水ノズル３１を退避位置から対向位置に移動させ、対向位置から下位置に下降させる。その後、オゾン水供給バルブ３３が開かれ、オゾン水循環バルブ３９が閉じられる。これにより、オゾン水が、回転している基板Ｗの上面に向けてオゾン水ノズル３１から吐出される。この状態で、ノズル移動ユニット４３は、オゾン水ノズル３１を基板Ｗの上面に沿って移動させる。このとき、ノズル移動ユニット４３は、中央対向位置と外周対向位置との間でオゾン水ノズル３１を移動させてもよいし、オゾン水ノズル３１が基板Ｗの外周部に重なる２つの位置の間でオゾン水ノズル３１を移動させてもよい。オゾン水供給バルブ３３が開かれてから所定時間が経過すると、オゾン水供給バルブ３３が閉じられ、オゾン水循環バルブ３９が開かれる。その後、ノズル移動ユニット４３がオゾン水ノズル３１を退避位置に退避させる。

図３に示すように、オゾン水ノズル３１の吐出口５２から吐出されたオゾン水は、基板Ｗと対向面５１との間の狭空間を吐出口５２から放射状に広がる。これにより、基板Ｗと対向面５１との間がオゾン水で満たされ、厚みが均一なオゾン水の液膜が基板Ｗと対向面５１との間に形成される。対向面５１の外周に達したオゾン水は、基板Ｗと対向面５１との間から外方に排出され、基板Ｗの上面に沿って流れる。オゾン水ノズル３１がオゾン水を吐出している間、基板Ｗの上面全域を覆うオゾン水の液膜が形成されてもよいし、基板Ｗの上面がオゾン水の液膜から部分的に露出してもよい。

オゾン水ノズル３１は、基板Ｗと対向面５１との間がオゾン水で満たされている状態で、回転している基板Ｗの上面に沿って径方向に移動する。基板Ｗと対向面５１との間のオゾン水の液膜は、オゾン水ノズル３１の移動に応じて、基板Ｗの周方向（回転方向）に移動しながら基板Ｗの径方向に移動する。これにより、基板Ｗの上面全域がオゾン水の液膜で走査され、オゾン水が基板Ｗの上面全域に供給される。前述のように、オゾン水は、基板Ｗと対向面５１との間で高圧に維持される。そのため、オゾン水におけるオゾンの濃度の低下を軽減でき、レジストを基板Ｗから効率的に除去することができる。

次に、リンス液の一例である純水を基板Ｗの上面に供給するリンス液供給工程が行われる（ステップＳ３）。
具体的には、リンス液バルブ２３が開かれる。これにより、純水が、回転している基板Ｗの上面中央部に向けてリンス液ノズル２１から吐出される。基板Ｗの上面に着液した純水は、基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上のオゾン水は、リンス液ノズル２１から吐出された純水によって洗い流される。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。リンス液バルブ２３が開かれてから所定時間が経過すると、リンス液バルブ２３が閉じられる。

次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥工程が行われる（ステップＳ４）。
具体的には、スピンモータ１５が基板Ｗを回転方向に加速させ、高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させる。これにより、大きな遠心力が基板Ｗに付着している液体に加わり、液体が基板Ｗからその周囲に振り切られる。そのため、液体が基板Ｗから除去され、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンモータ１５が回転を停止する。これにより、基板Ｗの回転が停止される。その後、ガード昇降ユニット２０がカップ１６を下位置に下降させる。

次に、基板Ｗをチャンバー４から搬出する搬出工程が行われる（ステップＳ５）。
具体的には、オゾン水ノズル３１が退避位置に位置しており、カップ１６が下位置に位置している状態で、搬送ロボット（図示せず）が、ハンドをチャンバー４内に進入させる。搬送ロボットは、複数のチャックピン１２による基板Ｗの保持が解除された後、スピンチャック１１上の基板Ｗをハンドで支持する。その後、搬送ロボットは、基板Ｗをハンドで支持しながら、ハンドをチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される。

以上のように本実施形態では、オゾン水ノズル３１の吐出口５２から吐出されたオゾン水が、基板Ｗと対向面５１との間に供給され、基板Ｗと対向面５１との間の空間がオゾン水で満たされる。この状態で、スピンチャック１１が、鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させ、ノズル移動ユニット４３が、オゾン水ノズル３１を基板Ｗの上面に沿って移動させる。基板Ｗと対向面５１との間のオゾン水の液膜は、オゾン水ノズル３１の移動に応じて、基板Ｗの周方向に移動しながら基板Ｗの径方向に移動する。これにより、基板Ｗの上面内の広い範囲にオゾン水が供給される。

基板Ｗと対向面５１との間をオゾン水で満たすので、基板Ｗと対向面５１との間に気体を介在させる場合と比較して、オゾン水を高い圧力に維持することができる。さらに、基板Ｗと対向面５１との間に気体を介在させる場合と比較して、オゾン水と雰囲気との接触面積が減少するので、オゾン水と雰囲気との界面を通じて放出されるオゾンガスの量を減らすことができる。これにより、オゾンの濃度の低下を抑制しながら、レジストで覆われた基板Ｗの上面にオゾン水を供給することができる。さらに、不活性ガスなどの気体を基板Ｗと対向面５１との間に供給しなくてもよいので、ランニングコストの上昇を防止することができる。

本実施形態では、大気圧よりも高い圧力下でオゾンガスと水とが混合される。したがって、大気圧でオゾンガスを水に溶解させる場合よりも高濃度のオゾン水を生成することができる。さらに、この高濃度のオゾン水は、圧力の低下が軽減されながら、基板Ｗの上面に供給される。したがって、より濃度の高いオゾン水を基板Ｗの上面に供給することができ、不要なレジストを効率的に基板Ｗから除去することができる。

本実施形態では、チャンバー４内の気圧が高くないので、オゾン水がチャンバー４内の雰囲気に晒されると、オゾンの濃度が急激にかつ大幅に低下してしまう。オゾン水の供給流量、オゾン水の供給圧力、オゾン水の温度、および基板Ｗと対向面５１との間隔を含む液圧調整条件は、流量調整バルブ３４を含む液圧調整手段によって調整され、基板Ｗと対向面５１との間におけるオゾン水の圧力がチャンバー４内の気圧よりも高い値に維持される。したがって、オゾン水の圧力の低下が軽減され、オゾンが高濃度に維持される。そのため、不要なレジストを効率的に基板Ｗから除去することができる。

本実施形態では、チャンバー４内から排出される排気の流量を含む気圧調整条件が、ＦＦＵ７および排気ダンパー９を含む気圧調整手段によって調整され、チャンバー４内の気圧が大気圧よりも低い値に維持される。オゾン水などの処理液がチャンバー４内で基板Ｗに供給されるので、ミストを含む汚染雰囲気がチャンバー４内に発生する。チャンバー４の内部が負圧に維持されるので、このような汚染雰囲気がチャンバー４の外に漏れにくい。したがって、汚染雰囲気の漏洩を防止しながら、オゾン水の圧力の低下を軽減することができる。

本実施形態では、基板Ｗと対向面５１との間におけるオゾン水の圧力が圧力センサー５３によって検出され、制御装置３が圧力センサー５３の検出値に基づいて流量調整バルブ３４を制御する。つまり、オゾン水の圧力に応じてオゾン水の供給流量を含む液圧調整条件が変更され、基板Ｗと対向面５１との間におけるオゾン水の圧力が高い値に維持される。これにより、オゾンの濃度の低下を抑制しながら、レジストで覆われた基板Ｗの上面にオゾン水を供給することができる。

本実施形態では、オゾン水がオゾン水ノズル３１に供給されていないときも、オゾン水生成ユニット３５がオゾン水を生成する。オゾン水を供給するときにだけオゾン水を生成すると、オゾンの濃度が安定するまで待つ必要があり、オゾン水の供給を直ぐに開始することができない。これに対して、オゾン水を常時生成する場合は、オゾンの濃度が安定した状態を維持できるので、オゾン水の供給を直ぐに開始できる。さらに、待機中に生成されたオゾン水は、オゾン水供給配管３２およびオゾン水循環配管３８を介してオゾン水生成ユニット３５に戻されるので、オゾン水の使用量を減らすことができる。

本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、前述の実施形態では、オゾン水生成ユニット３５が大気圧よりも高い圧力下でオゾンガスを水に溶け込ませる場合について説明したが、オゾン水生成ユニット３５は、大気圧またはそれよりも低い圧力下でオゾンガスを水に溶け込ませてもよい。

前述の実施形態では、制御装置３が圧力センサー５３の検出値に基づいて流量調整バルブ３４の開度を制御する場合について説明したが、圧力センサー５３が省略されてもよい。オゾン水の圧力とオゾン水の供給流量との関係を事前に測定しておけば、オゾン水の供給流量を調整することにより、基板Ｗと対向面５１との間におけるオゾン水の圧力を制御することができるからである。

前述の実施形態では、待機中に生成されたオゾン水がオゾン水生成ユニット３５に戻される場合について説明したが、待機中に生成されたオゾン水を廃棄してもよい。
前述の実施形態では、基板処理装置１が、円板状の基板Ｗを処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１は、多角形の基板Ｗを処理する装置であってもよい。
前述の全ての構成の２つ以上が組み合わされてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ ：基板処理装置
３ ：制御装置
４ ：チャンバー
７ ：ＦＦＵ
９ ：排気ダンパー
１１ ：スピンチャック
３１ ：オゾン水ノズル
３２ ：オゾン水供給配管
３３ ：オゾン水供給バルブ
３４ ：流量調整バルブ
３５ ：オゾン水生成ユニット
３８ ：オゾン水循環配管
３９ ：オゾン水循環バルブ
４３ ：ノズル移動ユニット
５１ ：対向面
５２ ：吐出口
５２ａ ：テーパー部
５２ｂ ：ストレート部
５３ ：圧力センサー
５３ａ ：検出部
Ａ１ ：回転軸線
Ｗ ：基板

Claims (10)

1. 基板を水平に保持しながら、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板保持手段と、
   前記基板を収容するチャンバーと、
   前記基板の上面に対向する対向面と、前記対向面で開口する吐出口とを含み、平面視で前記基板よりも小さく、オゾン水を前記吐出口から吐出することにより、前記基板と前記対向面との間のオゾン水を前記対向面の外周から排出しながら、前記基板と前記対向面との間をオゾン水で満たすオゾン水ノズルと、
   前記基板と前記対向面との間のオゾン水に接触する検出部を含み、前記検出部に接触するオゾン水の圧力を検出する圧力センサーと、
   前記圧力センサーの検出値に基づいて前記吐出口から吐出されるオゾン水の流量を変更することにより、前記基板と前記対向面との間におけるオゾン水の圧力を、前記チャンバー内の気圧よりも高い値に維持する液圧調整手段と、
   前記基板と前記対向面との間がオゾン水で満たされている状態で前記オゾン水ノズルを水平方向に移動させることにより、前記回転軸線から前記オゾン水ノズルまでの距離を変化させるノズル移動手段とを含み、
   前記圧力センサーの検出部は、前記対向面の外周部に位置している、基板処理装置。
2. 前記対向面の外周から前記検出部の中心までの水平方向の距離は、前記対向面の中心から前記検出部の中心までの水平方向の距離よりも短く、
   前記ノズル移動手段は、前記オゾン水ノズルを、上位置と、前記上位置よりも下方の位置であり、前記吐出口から吐出されたオゾン水で前記基板と前記対向面との間が満たされる下位置と、の間で鉛直方向に昇降させ、
   前記オゾン水ノズルが前記下位置に配置されているとき、前記基板の上面から前記対向面までの鉛直方向の距離は、前記吐出口の内径よりも小さい、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 大気圧よりも高い圧力下でオゾンガスを水に溶け込ませることにより、前記オゾン水ノズルに供給されるべきオゾン水を生成するオゾン水生成ユニットをさらに含む、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記チャンバー内の気圧を大気圧よりも低い値に維持する気圧調整手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記オゾン水ノズルに供給されるべきオゾン水を常時生成するオゾン水生成ユニットと、
   前記オゾン水生成ユニットによって生成されたオゾン水を前記オゾン水ノズルに案内するオゾン水供給配管と、
   前記オゾン水供給配管内のオゾン水を前記オゾン水生成ユニットに戻すオゾン水循環配管と、
   前記オゾン水生成ユニットによって生成されたオゾン水が前記オゾン水供給配管を介して前記オゾン水ノズルに供給される供給状態と、前記オゾン水生成ユニットから前記オゾン水供給配管に供給されたオゾン水が前記オゾン水循環配管を介して前記オゾン水生成ユニットに戻る循環状態とに切り替わる切替ユニットとをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 基板の上面に対向する対向面と前記対向面で開口する吐出口とを含む平面視で前記基板よりも小さいオゾン水ノズルから吐出されたオゾン水で前記基板の上面を処理する基板処理方法であって、
   前記基板を水平に保持しながら、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
   前記基板回転工程と並行して、オゾン水を前記吐出口から吐出することにより、前記基板と前記対向面との間のオゾン水を前記対向面の外周から排出しながら、前記基板と前記対向面との間をオゾン水で満たすオゾン水供給工程と、
   前記オゾン水供給工程と並行して、前記オゾン水ノズルを水平方向に移動させることにより、前記回転軸線から前記オゾン水ノズルまでの距離を変化させるスキャン工程とを含み、
   前記オゾン水供給工程は、前記対向面の外周部に位置しているとともに前記基板と前記対向面との間のオゾン水に接触する検出部が設けられた圧力センサーの検出値に基づいて前記吐出口から吐出されるオゾン水の流量を変更することにより、前記基板と前記対向面との間におけるオゾン水の圧力を、前記基板を収容するチャンバー内の気圧よりも高い値に維持する液圧調整工程を含む、基板処理方法。
7. 前記基板処理方法は、前記基板と前記対向面との間がオゾン水で満たされる前に、前記オゾン水ノズルを、上位置から下位置に鉛直方向に下降させる下降工程をさらに含み、
   前記オゾン水供給工程は、前記オゾン水ノズルが前記下位置に位置しているときに、前記吐出口から吐出されたオゾン水で前記基板と前記対向面との間を満たす工程であり、
   前記オゾン水ノズルが前記下位置に配置されているとき、前記基板の上面から前記対向面までの鉛直方向の距離は、前記吐出口の内径よりも小さい、請求項６に記載の基板処理方法。
8. 大気圧よりも高い圧力下でオゾンガスを水に溶け込ませることにより、前記オゾン水ノズルに供給されるべきオゾン水を生成するオゾン水生成工程をさらに含む、請求項６または７に記載の基板処理方法。
9. 前記チャンバー内の気圧を大気圧よりも低い値に維持する気圧調整工程をさらに含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
10. 前記オゾン水ノズルに供給されるべきオゾン水を常時生成するオゾン水生成ユニットによって生成されたオゾン水をオゾン水供給配管を介して前記オゾン水ノズルに供給する供給工程と、
    前記オゾン水生成ユニットから前記オゾン水供給配管に供給されたオゾン水をオゾン水循環配管を介して前記オゾン水生成ユニットに戻す循環工程とをさらに含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の基板処理方法。

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