JP7148393B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Description

この発明は、基板に固着している対象物を薬液で剥離する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体基板、液晶表示装置および有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel 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、プリント基板などが含まれる。
例えば半導体デバイス製造の一工程であるフォトレジスト工程においては、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にレジスト（感光性ポリマー）を塗布し、露光後に現像してレジストパターンを作成している。ウエハの表面に固着しているレジストは、現像後にウエハの表面を所定の薬液で処理することによって、ウエハから剥離される。
また、半導体デバイス製造においては，デバイスにｐ／ｎ接合などを形成するために、ウエハに塗布されたレジストをマスクにして、ウエハに砒素イオンなどのイオンビームを照射するイオン注入工程が行われる場合がある。ここで使用されるレジストも、最終的にはウエハから除去されるが、イオン注入されたレジストは除去が困難であることが知られている。この原因は、イオン注入によってレジストの表面が硬質化し、薬液に対する反応性が低下するためと考えられている。
特許文献１では、基板を回転させながら洗浄ノズルから基板の中心部にレジストを剥離するための洗浄液を吐出し、遠心力により基板の表面全体に広げている。その後、基板を回転させたまま基板上の洗浄液の吐出位置を、基板の中心部からずれた偏心位置に変更すると共に、洗浄液の吐出位置におけるガス吐出位置側界面と、ガスノズルによるガスの吐出位置における洗浄液吐出位置側界面との距離を９ｍｍ～１５ｍｍに設定した状態でガスノズルから基板の中心部にガスを吐出して、洗浄液の乾燥領域を形成する。そして、洗浄液の供給位置を、前記乾燥領域が外に広がる速度よりも遅い速度で基板の周縁に向けて移動させる。
特開２０１２－１４２６１７号公報
しかしながら、特許文献１では、単に乾燥領域の広がりに応じた速度でノズルを移動させる。すなわち、ノズルの移動は、ガスノズルの移動によって制御される。このため、基板からレジストが充分に除去されないために、残渣が発生するおそれがあった。また、イオン注入が行われたレジストの場合、表面が硬質化することによって、剥離処理後に残渣が発生しやすい。このため、基板に固着したレジストを適切に剥離する技術が求められている。
本発明は、回転する基板の表面に固着している対象物を薬液で適切に剥離する技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、第１態様は、基板の表面に固着している対象物を薬液で剥離する基板処理装置であって、基板を水平姿勢に保持する基板保持具と、前記基板保持具に保持されている基板を、前記基板の中央部を通る鉛直方向の回転軸線まわりに回転させる回転モータと、薬液を吐出する吐出口を有するノズルと、前記ノズルを前記回転軸線に直交する第１方向に移動させる移動モータと、前記基板の表面を撮像対象領域に含むカメラと、前記カメラによって得られる撮影画像において、前記基板の前記表面における、対象物が剥離された剥離領域と前記対象物が固着している未剥離領域との境界を検出する境界検出部と、前記移動モータに接続され、前記境界検出部によって検出された前記境界の位置に応じて前記ノズルを前記第１方向に移動させる制御部とを備え、前記制御部は、所定の時間間隔ごとに前記境界の前記第１方向に沿う径方向における移動速度を導出し、導出した前記境界の前記移動速度に応じて前記ノズルの移動速度を決定し、前記ノズルからの硫酸過酸化水素水混合液が前記境界に対して前記第１方向とは反対側の前記剥離領域内に着液するように前記ノズルを移動させる。
第２態様は、第１態様の基板処理装置であって、前記ノズルの移動速度は前記境界の移動速度に一致する。
第３態様は、第１態様または第２態様の基板処理装置であって、前記ノズルの前記吐出口が前記第１方向とは反対向きの第２方向に向けられている。
第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか１つの基板処理装置であって、前記第１方向が、前記回転軸線から離れる方向である。
第５態様は、第４態様の基板処理装置であって、前記制御部は、前記ノズルからの前記薬液が前記基板に着液する着液位置を前記回転軸線の位置から前記第１方向へ移動させる。
第６態様は、第５態様の基板処理装置であって、前記境界検出部は、前記撮影画像における前記回転軸線に対して前記第１方向とは反対の第２方向側の判定領域の画像部分に対して画像処理を行って、前記境界を検出する。
第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか１つの基板処理装置であって、前記基板保持具および前記ノズルを内部に収容する処理室と、前記処理室の雰囲気を外部に排出する排気ダクトを含む排気部とをさらに備え、前記基板保持具に保持された前記基板の周囲の領域は、第１領域と、前記回転軸線を挟んで前記第１領域の反対側の領域である第２領域とを含み、前記第１領域は前記第２領域よりも前記排気ダクトに近く、前記境界検出部は、前記撮影画像において前記第１領域よりも前記第２領域に近い判定領域の画像部分に対して画像処理を行って、前記境界を検出する。
第８態様は、第７態様の基板処理装置であって、前記排気部は、前記基板の径方向外側において吸引力を発生させる。
第９態様は、第１態様から第８態様のいずれか１つの基板処理装置であって、前記ノズルに接続され、第１流体が流通する第１配管と、前記ノズルに接続され、第２流体が流通する第２配管と、をさらに備え、前記ノズルは、前記第１流体と前記第２流体とを混合して前記吐出口から吐出する。
第１０態様は、第９態様の基板処理装置であって、前記第１配管からの前記第１流体の流量と、前記第２配管からの前記第２流体の流量を変更する流量変更部を含む。
第１１態様は、第９態様または第１０態様の基板処理装置であって、前記第１流体が硫酸を含み、前記第２流体が過酸化水素水を含む。
第１２態様は、第１態様から第１１態様のいずれか１つの基板処理装置であって、前記基板保持具に保持される前記基板よりも下方に設けられている排液配管と、前記基板保持具に保持される前記基板よりも下方に設けられている回収配管と、前記薬液が流入する配管を、前記排液配管および回収配管の間で切り換える切換部とをさらに備える。
第１３態様は、基板の表面に固着している対象物を薬液で剥離する基板処理方法であって、ａ）基板を水平姿勢に保持する工程と、ｂ）前記工程ａ）の後、前記基板を鉛直方向の回転軸線まわりに回転させる工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後、前記基板の表面に薬液を供給する工程と、を含み、前記工程ｃ）は、ｃ－１）前記基板の前記表面における、対象物が剥離された剥離領域と前記対象物が固着している未剥離領域との境界を検出する工程と、ｃ－２）前記工程ｃ－１）によって検出される前記境界の位置に応じて、前記薬液が前記基板の前記表面に着液する着液位置を前記回転軸線に直交する第１方向に移動させる工程とを含み、前記ｃ－２）工程は、所定の時間間隔ごとに前記境界の前記第１方向に沿う径方向における移動速度を導出し、導出した前記境界の前記移動速度に応じてノズルの移動速度を決定し、前記ノズルからの硫酸過酸化水素水混合液が前記境界に対して前記第１方向とは反対側の前記剥離領域内に着液するように前記ノズルを移動させる。
第１態様および第２態様の基板処理装置によると、剥離領域と未剥離領域との境界を検出し、その境界の位置に応じてノズルを移動させる。このため、対象物の剥離状況に応じて薬液の着液位置を移動させることができるため、基板に固着している対象物を有効に剥離できる。
また、未剥離領域に薬液を供給できる。
また、第１方向における境界の移動速度に基づいてノズルの移動速度を決定することにより、対象物の剥離に適した速度でノズルを移動させることができる。
第３態様の基板処理装置によると、薬液を鉛直下方に吐出する場合よりも鉛直方向に交差する方向に吐出することによって、薬液が基板に着液するときの速度を緩和できる。
第４態様の基板処理装置によると、ノズルを回転軸線から離れる方向に移動させることによって、薬液の着液位置を基板の内側から外側へ向けて移動する。これにより、基板の内側から外側にかけて徐々に対象物を剥離できる。
第５態様の基板処理装置によると、基板の回転中心から外側にかけて徐々に対象物を基板から剥離できる。
第６態様の基板処理装置によると、ノズルや剥離によって生じるヒュームによって、境界の検出が妨げられることを抑制できる。
第７態様の基板処理装置によると、剥離によって発生するヒュームを外部に排出できる。これにより、基板の表面における境界領域の検出精度を向上できる。
第８態様の基板処理装置によると、剥離によって基板の上方に発生したガスを基板の径方向外側に移動させることができる。これにより、基板の表面における境界領域の検出精度を向上できる。
第９態様の基板処理装置によると、第１流体と第２流体とを混合して生成される薬液をノズルに供給できる。これにより、活性を有する薬液を基板に供給できる。
第１０態様の基板処理装置によると、第１流体と第２流体との混合比を変更できる。これにより、第１流体および第２流体の濃度が異なる薬液を、基板に供給できる。
第１１態様の基板処理装置によると、硫酸と過酸化水素水を混合させることによってＳＰＭ（sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水混合液）を生成し、これを基板に供給できる。これにより、基板に固着しているレジストを剥離できる。
第１２態様の基板処理装置によると、使用済みの薬液の流入先を排液配管と回収配管との間で切り換えできる。これにより、不要な薬液を排出できるとともに、必要な薬液を回収できる。
第１３態様の基板処理方法によると、剥離領域と未剥離領域との境界を検出し、その境界の位置に応じてノズルを移動させる。このため、対象物の剥離状況に応じて薬液の着液位置を移動させることができるため、基板に固着している対象物を有効に剥離できる。
実施形態の基板処理装置１の内部レイアウトを説明するための図解的な平面図である。 実施形態の処理ユニット２の構成例を説明するための図解的な断面図である。 実施形態のＳＰＭノズル１８の先端部を図解的に示す断面図である。 基板処理装置１の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。 処理ユニット２による基板処理例を説明するための流れ図である。 第１ＳＰＭ工程Ｓ３１における処理ユニット２を概略的に示す斜視図である。 第１ＳＰＭ工程Ｓ３１においてカメラ１５３で取得される撮影画像ＰＩ１の一例を示す図である。 各工程における各ガード４３，４４の動作を説明するため図解的な側面図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。
相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「に沿って」「平行」「直交」「中心」「同軸」等）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表す。また、「に移動する」との表現は、特に断らない限り、特定の方向に平行に移動させることだけではなく、その特定の方向とその特定の方向に直交する方向との合成方向に移動させることも含む。
等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」等）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現（例えば、「四角形状」または「円筒形状」等）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸や面取り等を有する形状も表すものとする。一の構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「～上」との表現は、特に断らない限り、２つの要素が接している場合のほか、２つの要素が離れている場合も含む。
＜１． 実施形態＞
図１は、実施形態の基板処理装置１の内部レイアウトを説明するための図解的な平面図である。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、基板Ｗを収容する複数の基板収容器Ｃを保持する複数のロードポートＬＰと、複数のロードポートＬＰから搬送された基板Ｗを薬液等の処理液で処理する複数（例えば１２台）の処理ユニット２と、複数のロードポートＬＰから複数の処理ユニット２に基板Ｗを搬送する搬送ロボットと、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。搬送ロボットは、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間の経路上で基板Ｗを搬送するインデクサロボットＩＲと、インデクサロボットＩＲと処理ユニット２との間の経路上で基板Ｗを搬送する基板搬送ロボットＣＲとを含む。
基板処理装置１は、バルブ等を収容する複数の流体ボックス４と、硫酸を貯留する硫酸タンク２７（図２参照）等を収容する貯留ボックス６とを含む。処理ユニット２および流体ボックス４は、基板処理装置１のフレーム５の中に配置されており、基板処理装置１のフレーム５で覆われている。貯留ボックス６は、図１の例では、基板処理装置１のフレーム５の外に配置されているが、フレーム５の中に収容されていてもよい。貯留ボックス６は、複数の流体ボックス４に対応する１つのボックスであってもよいし、流体ボックス４に一対一対応で設けられた複数のボックスであってもよい。
１２台の処理ユニット２は、平面視において基板搬送ロボットＣＲを取り囲むように配置された４つの塔を形成している。各塔は、上下に積層された３台の処理ユニット２を含む。４台の貯留ボックス６は、４つの塔のそれぞれに対応している。同様に、４台の流体ボックス４は、それぞれ４つの塔に対応している。各貯留ボックス６内の硫酸タンク２７に貯留されている硫酸は、その貯留ボックス６に対応する流体ボックス４を介して、この貯留ボックス６に対応する３台の処理ユニット２に供給される。
図２は、実施形態の処理ユニット２の構成例を説明するための図解的な断面図である。処理ユニット２は、内部空間を有する箱形のチャンバ７と、チャンバ７の内部で一枚の基板Ｗを水平姿勢で保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック（基板保持ユニット）８と、スピンチャック８に保持されている基板Ｗの上面に硫酸（Ｈ２ＳＯ４）および過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）の混合液であるＳＰＭ（sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水混合液）を供給するＳＰＭ供給ユニット９と、基板Ｗから排出されるＳＰＭに含まれるレジスト残渣を検知する異物検知ユニット１５０と、スピンチャック８に保持されている基板Ｗの上面にリンス液を供給するためのリンス液供給ユニット１０と、スピンチャック８を取り囲む筒状の処理カップ１１とを含む。チャンバ７は、各挟持部材１７およびＳＰＭノズル１８を収容する収容室の一例である。
以下の説明では、回転軸線Ａ１に直交する方向を「径方向」という。また、径方向において回転軸線Ａ１に向かう方向（回転軸線Ａ１に近づく方向）を「径方向内方」といい、径方向において回転軸線Ａ１側とは反対側に向かう方向（回転軸線Ａ１から離れる方向）を「径方向外方」という。回転軸線Ａ１まわりの回転方向を「周方向」と称する場合がある。
チャンバ７は、箱状の隔壁１２と、隔壁１２の上部から隔壁１２内（チャンバ７内に相当）に清浄空気を送る送風ユニットとしてのＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１４と、隔壁１２の下部からチャンバ７内の気体を排出する排気装置（図示しない）とを含む。
図２に示すように、ＦＦＵ１４は隔壁１２の上方に配置されており、隔壁１２の天井に取り付けられている。ＦＦＵ１４は、隔壁１２の天井からチャンバ７内に清浄空気を送る。排気装置（図示しない）は、処理カップ１１内に接続された排気ダクト１３を介して処理カップ１１の底部に接続されており、処理カップ１１の底部から処理カップ１１の内部を吸引する。ＦＦＵ１４および排気装置（図示しない）により、チャンバ７内にダウンフロー（下降流）が形成される。排気ダクト１３は、チャンバ７の内部の雰囲気を外部に排出する排出部を構成する。
スピンチャック８として、基板Ｗを水平方向に挟んで基板Ｗを水平に保持する挟持式のチャックが採用されている。具体的には、スピンチャック８は、スピンモータ（回転ユニット）Ｍと、このスピンモータＭの駆動軸と一体化されたスピン軸１５と、スピン軸１５の上端に略水平に取り付けられた円板状のスピンベース１６とを含む。
スピンベース１６は、基板Ｗの外径よりも大きな外径を有する水平な円形の上面１６ａを含む。上面１６ａには、その周縁部に複数（３つ以上。例えば６つ）の挟持部材１７が配置されている。複数個の挟持部材１７は、スピンベース１６の上面周縁部において、基板Ｗの外周形状に対応する円周上で適当な間隔を空けて例えば等間隔に配置されている。
ＳＰＭ供給ユニット９は、ＳＰＭノズル１８と、ＳＰＭノズル１８が先端部に取り付けられたノズルアーム１９と、ノズルアーム１９を移動させることにより、ＳＰＭノズル１８を移動させるノズル移動ユニット２０とを含む。ノズル移動ユニット２０は、回転軸線Ａ１に直行する水平方向に移動させる移動モータを有する。ＳＰＭノズル１８は、例えば、連続流の状態でＳＰＭを吐出するストレートノズルである。ＳＰＭノズル１８は、例えば、基板Ｗの上面に垂直な方向に処理液を吐出する垂直姿勢でノズルアーム１９に取り付けられている。ノズルアーム１９は水平方向に延びている。ノズル移動ユニット２０が備える移動モータは制御装置３に接続され、制御装置３の制御下で動作できる。
ノズル移動ユニット２０は、揺動軸線まわりにノズルアーム１９を水平移動させることにより、ＳＰＭノズル１８を水平に移動させる。ノズル移動ユニット２０は、ＳＰＭノズル１８から吐出されたＳＰＭが基板Ｗの上面に着液する基板Ｗの処理位置と、ＳＰＭノズル１８が平面視でスピンチャック８の周囲に設定された退避位置との間で、ＳＰＭノズル１８を水平に移動させる。この実施形態では、処理位置は、例えば、ＳＰＭノズル１８から吐出されたＳＰＭが基板Ｗの上面中央部に着液する中心位置Ｌ１を含む。
ＳＰＭ供給ユニット９は、さらに、ＳＰＭノズル１８に硫酸を供給する硫酸供給ユニット２１と、ＳＰＭノズル１８に過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給ユニット２２とをさらに含む。硫酸供給ユニット２１は、ＳＰＭノズル１８に一端が接続された硫酸配管２３と、硫酸配管２３を開閉するための硫酸バルブ２４と、硫酸配管２３の開度を調整して、硫酸配管２３を流通する硫酸の流量を調整する硫酸流量調整バルブ２５と、硫酸配管２３の他端が接続された硫酸供給部２６とを含む。硫酸バルブ２４および硫酸流量調整バルブ２５は、流体ボックス４に収容されている。硫酸供給部２６は貯留ボックス６に収容されている。各バルブ２５，２６は制御装置３に接続されて、制御装置３の制御下で動作できる。
硫酸流量調整バルブ２５は、弁座が内部に設けられたバルブボディと、弁座を開閉する弁体と、開位置と閉位置との間で弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他の流量調整バルブについても同様である。
硫酸供給部２６は、硫酸配管２３に供給すべき硫酸を貯留する硫酸タンク２７と、新液の硫酸を硫酸タンク２７に補充する硫酸補充配管２８と、回収タンク２９と、回収タンク２９に貯留されている硫酸を硫酸タンク２７に送るための送液配管３０とを含む。ここでは、「新液」とは、処理ユニット２における基板Ｗの処理に使用されていない状態の液をいう。硫酸供給部２６は、回収タンク２９の内部の硫酸を送液配管３０に移動させる第１の送液装置３１と、硫酸タンク２７と硫酸配管２３とを接続する硫酸供給配管３２と、硫酸供給配管３２を流通する硫酸を加熱して温度調整する温度調整器３３と、硫酸タンク２７の内部の硫酸を硫酸供給配管３２に移動させる第２の送液装置３４とを含む。
温度調整器３３は、硫酸タンク２７のＨ２ＳＯ４内に浸漬されていてもよいし、図２に示すように硫酸供給配管３２の途中部に介装されていてもよい。また、硫酸供給部２６は、硫酸供給配管３２を流れる硫酸をろ過するフィルタ、および／または硫酸供給配管３２を流れる硫酸の温度を計測する温度計をさらに備えていてもよい。なお、この実施形態では、硫酸供給部２６が２つのタンクを有しているが、回収タンク２９の構成が省略され、処理カップ１１から回収された硫酸が直接に硫酸タンク２７に供給される構成を採用してもよい。第１および第２の送液装置３１，３４は、例えばポンプである。ポンプは、硫酸タンク２７内の硫酸を吸い込み、その吸い込んだ硫酸を吐出する。
過酸化水素水供給ユニット２２は、ＳＰＭノズル１８に接続された過酸化水素水配管３５と、過酸化水素水配管３５を開閉するための過酸化水素水バルブ３６と、過酸化水素水バルブ３６の開度を調整して、過酸化水素水バルブ３６を流通する過酸化水素水の流量を調整する過酸化水素水流量調整バルブ３７とを含む。過酸化水素水バルブ３６および過酸化水素水流量調整バルブ３７は、流体ボックス４に収容されている。過酸化水素水配管３５には、貯留ボックス６に収容された過酸化水素水供給源から、温度調整されていない常温（約２３℃）程度の過酸化水素水が供給される。各バルブ３６，３７は制御装置３に接続され、制御装置３の制御下で動作できる。
硫酸バルブ２４および過酸化水素水バルブ３６が開かれると、硫酸配管２３からの硫酸および過酸化水素水配管３５からの過酸化水素水が、ＳＰＭノズル１８のケーシング（不図示）内へと供給され、ケーシング内において十分に混合（攪拌）される。この混合によって、硫酸と過酸化水素水とが均一に混ざり合い、硫酸および過酸化水素水の混合液であるＳＰＭが生成される。ＳＰＭは、酸化力が強いペルオキソ一硫酸（Peroxymonosulfuric acid；Ｈ２ＳＯ５）を含み、混合前の硫酸および過酸化水素水の温度よりも高い温度（１００℃以上。例えば１６０～２２０℃）まで昇温される。生成された高温のＳＰＭは、ＳＰＭノズル１８のケーシングの先端（例えば下端）に開口した吐出口１８２（図３参照）から吐出される。ＳＰＭノズル１８のケーシングは、接続部混合部の一例である。
図３は、実施形態のＳＰＭノズル１８の先端部を図解的に示す断面図である。ＳＰＭノズル１８は内部に鉛直方向に延びる流路１８１を有しており、その流路１８１の先端が吐出口１８２に連通している。吐出口１８２は、ＳＰＭを吐出するために設けられており、ＳＰＭノズル１８の下端の側面部に設けられており、水平方向に向けられている。ＳＰＭ供給ユニット９からＳＰＭノズル１８に供給されたＳＰＭは、流路１８１を通過することによって鉛直方向に移動し、その後、ＳＰＭノズル１８の下端部で吐出口１８２を通って水平方向に吐出される。吐出口１８２から吐出されたＳＰＭは、重力によって鉛直下方に落下する。ＳＰＭノズル１８が基板Ｗの上方に配置されている場合、ＳＰＭノズル１８から吐出されたＳＰＭは基板Ｗの表面に着液する。
このようにＳＰＭノズル１８において、ＳＰＭの吐出方向を水平方向にすることによって、ＳＰＭノズル１８の下方にある基板Ｗに対するＳＰＭが着地するときの速度（着液速度）を緩やかにできる。これにより、基板Ｗの上面に所定のパターン（配線パターンなど）が形成されている場合に、ＳＰＭの着液によって当該パターンが倒壊することを抑制できる。また、吐出口１８２が水平方向を向いているため、開口が鉛直下方を向いているときよりも、ぼた落ちを低減できる。「ぼた落ち」とは、ここではＳＰＭノズル１８から液体が吐出されないように制御されているとき（例えば、バルブ２４，３６が閉じられているとき）に、ＳＰＭノズル１８から液体が液滴として落下することをいう。なお、吐出口１８２は、水平方向にまっすぐに向けられていることは必須ではなく、鉛直方向に交差する方向に向けられているとよい。したがって、例えば、吐出口１８２が鉛直方向下方と水平方向との合成方向に向けることによって、ＳＰＭが斜め下方に吐出されるようにしてもよい。
硫酸流量調整バルブ２５および過酸化水素水流量調整バルブ３７によって、硫酸配管２３および過酸化水素水配管３５の開度が調整されることにより、ＳＰＭノズル１８から吐出されるＳＰＭの硫酸濃度を所定の範囲で調整できる。例えば、ＳＰＭノズル１８から吐出されるＳＰＭの硫酸濃度（混合比）は、流量比で、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２＝２０：１（硫酸リッチな高濃度状態）～２：１（過酸化水素水リッチな低濃度状態）の範囲内、より好ましくは、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２＝２０：１～３：１の範囲内で調整される。硫酸流量調整バルブ２５および過酸化水素水流量調整バルブ３７の動作は、制御装置３によって制御される。硫酸流量調整バルブ２５、過酸化水素水流量調整バルブ３７、および制御装置３は、流量変更部の一例である。
硫酸供給部２６は、処理カップ１１から回収されたＳＰＭを硫酸として再利用する。処理カップ１１から回収されたＳＰＭは回収タンク２９に供給され、回収タンク２９に溜められる。経時によって、ＳＰＭに含まれる過酸化水素水が分解し、回収タンク２９に溜められたＳＰＭは硫酸に変化する。但し、ＳＰＭから変化した硫酸は水を多く含むため、濃度が適宜調整される。硫酸供給部２６において、回収タンク２９の内部の硫酸は、硫酸タンク２７に送られ、硫酸タンク２７においてその濃度が調整される。これにより、ＳＰＭが硫酸として再利用される。
リンス液供給ユニット１０は、リンス液ノズル４７を含む。リンス液ノズル４７は、例えば、連続流の状態で液を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック８の上方で、その吐出口を基板Ｗの上面中央部に向けて固定的に配置されている。なお、リンス液ノズル４７は、制御装置３の制御下で動作するモータの作用によって、水平または鉛直方向に移動する可動ノズルであってもよい。制御装置３は、リンス液ノズル４７を水平方向に移動させることによって、基板Ｗの上面内をリンス液で走査してもよい。
リンス液ノズル４７には、リンス液供給源からのリンス液が供給されるリンス液配管４８が接続されている。リンス液配管４８の途中部には、リンス液ノズル４７からのリンス液の供給／供給停止を切り換えるためのリンス液バルブ４９が介装されている。リンス液バルブ４９が開かれると、リンス液配管４８からリンス液ノズル４７に供給されたリンス液が、リンス液ノズル４７の下端に設定された吐出口から吐出される。また、リンス液バルブ４９が閉じられると、リンス液配管４８からリンス液ノズル４７へのリンス液の供給が停止される。リンス液は、例えば脱イオン水（ＤＩＷ）であるが、ＤＩＷに限定されない。リンス液は、例えば炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、アンモニア水および希釈濃度（例えば、１０ｐｐｍ～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。また、リンス液は常温で使用してもよいし、ヒータで加熱して温水にしてから使用してもよい。
処理カップ１１は、スピンチャック８に保持されている基板Ｗよりも外方（回転軸線Ａ１から離れる方向）に配置されている。処理カップ１１は、例えば、絶縁材料を用いて形成されている。処理カップ１１は、スピンベース１６の側方を取り囲んでいる。スピンチャック８が基板Ｗを回転させている状態で、処理液が基板Ｗに供給されると、基板Ｗに供給された処理液が基板Ｗの周囲に振り切られる。処理液が基板Ｗに供給されるとき、上向きに開いた処理カップ１１の上端部１１ａは、スピンベース１６よりも上方に配置される。したがって、基板Ｗの周囲に排出された薬液や水などの処理液は、処理カップ１１によって受け止められる。そして、処理カップ１１に受け止められた処理液は、回収タンク２９または図示しない廃液装置に送られる。
処理カップ１１は、円筒部材４０と、円筒部材４０の内側においてスピンチャック８を２重に取り囲むように固定的に配置された複数のカップ４１，４２と、基板Ｗの周囲に飛散した処理液（薬液またはリンス）を受け止めるための複数のガード４３～４５（第１、第２および第３のガード４３，４４，４５）と、個々のガード４３～４５を独立して昇降させるガード昇降ユニット（流通先切り換えユニット）４６とを含む。ガード昇降ユニット４６は、例えばボールねじ機構で構成され、各ガード４３～４５を昇降させる昇降モータを含む。当該昇降モータは制御装置３に接続され、制御装置３の制御下で動作できる。
処理カップ１１は折り畳み可能であり、ガード昇降ユニット４６が３つのガード４３～４５のうちの少なくとも一方を昇降させることにより、処理カップ１１の展開および折り畳みが行われる。第１のカップ４１は、円環状をなし、スピンチャック８と円筒部材４０との間でスピンチャック８の周囲を取り囲んでいる。第１のカップ４１は、基板Ｗの回転軸線Ａ１に対してほぼ回転対称な形状を有している。第１のカップ４１は、断面Ｕ字状をなしており、基板Ｗの処理に使用された処理液を集めて排液するための第１の溝５０を区画している。第１の溝５０の底部の最も低い箇所には、排液口５１が開口しており、排液口５１には、第１の排液配管５２が接続されている。第１の排液配管５２に導入される処理液は、排液装置（不図示）に送られ、当該装置で処理される。
第２のカップ４２は、円環状をなし、第１のカップ４１の周囲を取り囲んでいる。第２のカップ４２は、基板Ｗの回転軸線Ａ１に対してほぼ回転対称な形状を有している。第２のカップ４２は、断面Ｕ字状をなしており、基板Ｗの処理に使用された処理液を集めて回収するための第２の溝５３を区画している。第２の溝５３の底部の最も低い箇所には、排液／回収口５４が開口しており、排液／回収口５４には、共用配管５５が接続されている。共用配管５５には、回収配管５６および第２の排液配管５７がそれぞれ分岐接続されている。回収配管５６の他端は、硫酸供給部２６の回収タンク２９に接続されている。回収配管５６には回収バルブ５８が介装されており、第２の排液配管５７には排液バルブ５９が介装されている。排液バルブ５９を閉じながら回収バルブ５８を開くことにより、共用配管５５を通る液が回収配管５６に導かれる。また、回収バルブ５８を閉じながら排液バルブ５９を開くことにより、共用配管５５を通る液が第２の排液配管５７に導かれる。すなわち、回収バルブ５８および排液バルブ５９は、共用配管５５を通る液の流通先を、回収配管５６と第２の排液配管５７との間で切り換える切り換えユニットとして機能する。第２の排液配管５７は、第２のガード４４の内壁４４ａ、第２のカップ４２および共用配管５５を洗浄する際に、その洗浄液を捨てるために専ら用いられる。
最も内側の第１のガード４３は、スピンチャック８の周囲を取り囲み、スピンチャック８による基板Ｗの回転軸線Ａ１に対してほぼ回転対称な形状を有している。第１のガード４３は、スピンチャック８の周囲を取り囲む円筒状の下端部６３と、下端部６３の上端から外方（基板Ｗの回転軸線Ａ１から遠ざかる方向）に延びる筒状部６４と、筒状部６４の上面外周部から鉛直上方に延びる円筒状の中段部６５と、中段部６５の上端から内方（基板Ｗの回転軸線Ａ１に近づく方向）に向かって斜め上方に延びる円環状の上端部６６とを含む。下端部６３は、第１の溝５０上に位置し、第１のガード４３と第１のカップ４１とが最も近接した状態で、第１の溝５０の内部に収容される。上端部６６の内周端は、平面視で、スピンチャック８に保持される基板Ｗよりも大径の円形をなしている。また、上端部６６は、図２に示すようにその断面形状が直線状であってもよいし、また、例えば滑らかな円弧を描きつつ延びていてもよい。
第１のガード４３は、例えば耐薬性の樹脂材料（例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂）を用いて形成されている。第１のガード４３の内壁４３ａを含む全域は、白色を呈している。白色は、アイボリー、クリーム色、オフホワイト、きなり色、ライトグレー、カスタードクリーム色、ベージュなどを含む。
内側から２番目の第２のガード４４は、第１のガード４３の外側にいて、スピンチャック８の周囲を取り囲み、スピンチャック８による基板Ｗの回転軸線Ａ１に対してほぼ回転対称な形状を有している。第２のガード４４は、第１のガード４３と同軸の円筒部６７と、円筒部６７の上端から中心側（基板Ｗの回転軸線Ａ１に近づく方向）斜め上方に延びる上端部６８とを有している。上端部６８の内周端は、平面視で、スピンチャック８に保持される基板Ｗよりも大径の円形をなしている。なお、上端部６８は、図２に示すようにその断面形状が直線状であってもよいし、また、例えば滑らかな円弧を描きつつ延びていてもよい。上端部６８の先端は、処理カップ１１の上端部１１ａの開口を区画している。
円筒部６７は、第２の溝５３上に位置している。また、上端部６８は、第１のガード４３の上端部６６と上下方向に重なるように設けられ、第１のガード４３と第２のガード４４とが最も近接した状態で上端部６６に対して微少な隙間を保って近接するように形成されている。第２のガード４４は、例えば耐薬性の樹脂材料（例えば、ＰＦＡ、ＰＣＴＦＥ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂）を用いて形成されている。第２のガード４４の内壁４４ａを含む全域は、白色を呈している。白色は、アイボリー、クリーム色、オフホワイト、きなり色、ライトグレー、カスタードクリーム色、ベージュ等を含む。
最も外側の第３のガード４５は、第２のガード４４の外側において、スピンチャック８の周囲を取り囲み、スピンチャック８による基板Ｗの回転軸線Ａ１に対してほぼ回転対称な形状を有している。第３のガード４５は、第２のガード４４と同軸の円筒部７０と、円筒部７０の上端から中心側（基板Ｗの回転軸線Ａ１に近づく方向）斜め上方に延びる上端部７１とを有している。上端部７１の内周端は、平面視で、スピンチャック８に保持される基板Ｗよりも大径の円形をなしている。なお、上端部７１は、図２に示すようにその断面形状が直線状であってもよいし、また、例えば滑らかな円弧を描きつつ延びていてもよい。
第３のガード４５は、例えば耐薬性の樹脂材料（例えば、ＰＦＡ、ＰＣＴＦＥ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂）を用いて形成されている。第３のガード４５の内壁を含む全域は、白色を呈している。白色は、アイボリー、クリーム色、オフホワイト、きなり色、ライトグレー、カスタードクリーム色、ベージュ等を含む。
この実施形態では、第１のカップ４１の第１の溝５０、第１のガード４３の内壁４３ａおよびスピンチャック８のケーシングの外周によって、基板Ｗの処理に用いられた薬液が導かれる第１の流通空間（換言すると、排液空間）１０１が区画されている。また、第２のカップ４２の第２の溝５３、第１のガード４３の外壁４３ｂおよび第２のガード４４の内壁４４ａによって、基板Ｗの処理に用いられた薬液が導かれる第２の流通空間（換言すると、回収空間）１０２が区画されている。第１の流通空間１０１と第２の流通空間１０２とは互いに隔離されている。
ガード昇降ユニット４６は、ガードの上端部が基板Ｗより上方に位置する上位置と、ガードの上端部が基板Ｗより下方に位置する下位置との間で、各ガード４３～４５を昇降させる。ガード昇降ユニット４６は、上位置と下位置との間の任意の位置で各ガード４３～４５を保持できる。基板Ｗへの処理液の供給や基板Ｗの乾燥は、いずれかのガード４３～４５が基板Ｗの周端面に対向している状態（捕獲可能位置に配置されている状態）で行われる。
最も内側の第１のガード４３を基板Ｗの周端面に対向させる、処理カップ１１の第１のガード対向状態（図８（ａ）参照）では、第１～第３のガード４３～４５の全てが上位置に配置される。内側から２番目の第２のガード４４を基板Ｗの周端面に対向させる、処理カップ１１の第２のガード対向状態（図８（ｂ）参照）では、第２および第３のガード４４，４５が上位置に配置され、かつ第１のガード４３が下位置に配置される。最も外側の第３のガード４５を基板Ｗの周端面に対向させる、処理カップ１１の第３のガード対向状態（図８（ｃ）参照）では、第３のガード４５が上位置に配置され、かつ第１および第２のガード４３，４４が下位置に配置される。全てのガードを、基板Ｗの周端面から退避させる退避状態（図２参照）では、第１～第３のガード４３～４５の全てが下位置に配置される。
異物検知ユニット１５０は、基板Ｗから排出されるＳＰＭを撮像する撮像ユニット１５２を含む。異物検知ユニット１５０は、撮像ユニット１５２によって撮像された画像に含まれる薬液の色に基づいて、基板Ｗから排出されるＳＰＭに含まれるレジスト残渣を検知する。異物検知ユニット１５０は、撮像ユニット１５２の他、制御装置３の次に述べる、画像処理部３Ｂおよび撮像制御装置３Ｃを含む。
撮像ユニット１５２は、カメラ１５３と光源（不図示）を含む。カメラ１５３は、レンズと、このレンズによって結像された光学像を電気信号に変換する撮像素子と、変換の電気信号に基づいて画像信号を生成して、制御装置３の画像処理部３Ｂ（図４参照）に送信する撮像回路とを含む。撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等を含む。カメラ１５３は、１秒間に数千～数万枚の速度で撮像可能な高速度カメラであってもよいし、１秒間に１０枚～１００枚程度の速度で撮像可能な一般的なカメラであってもよい。撮像画像は、静止画に限られず、動画であってもよい。カメラ１５３のレンズは、スピンベース１６の上面に向けられている。カメラ１５３が撮像する撮像対象領域は、例えば、各挟持部材１７に保持されている基板Ｗの上面全体、および処理位置にあるＳＰＭノズル１８を含んでいてもよい。ただし、カメラ１５３は、後述する判定領域ＪＡ１のみを撮像するように設置されてもよい。光源は、スピンベース１６よりも上方に配置されており、各挟持部材１７に保持される基板Ｗの上面を照明する。光源は、例えば白色光の光源である。
図４は、基板処理装置１の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。制御装置３は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御装置３はＣＰＵ等の演算ユニット、固定メモリデバイス、ハードディスクドライブ等の記憶ユニット、および入出力ユニットを有している。記憶ユニットは、演算ユニットが実行するコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含む。記録媒体には、制御装置３に後述するレジスト除去処理を実行させるようにステップ群が組み込まれている。
制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータＭ（回転モータ）、ノズル移動ユニット２０（移動モータ）、ガード昇降ユニット４６、第１および第２の送液装置３１，３４、温度調整器３３等の動作を制御する。また、制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、硫酸バルブ２４、過酸化水素水バルブ３６、リンス液バルブ４９等の開閉動作を制御する。また、制御装置３は、予め定められたプログラムに従って、硫酸流量調整バルブ２５、過酸化水素水流量調整バルブ３７の開度を調整する。
制御装置３は、画像処理部３Ｂ、撮像制御装置３Ｃ、およびノズル移動制御装置３Ｄを含む。これらの機能処理部は、例えば、制御装置３が所定のプログラム処理を実行することによってソフトウエア的に実現される。
制御装置３には、カメラ１５３が接続されている。撮像制御装置３Ｃは、カメラ１５３の撮像動作を制御する。カメラ１５３からの画像信号は、画像処理部３Ｂに入力される。画像処理部３Ｂは、この画像信号が示す撮影画像に対して画像処理を行う。画像処理部３Ｂは、撮影画像上において、基板Ｗの上面に固着している対象物（レジストまたはレジストのうち硬化した上層部）が剥離された剥離領域Ｒ１と、当該対象物が未剥離である未剥離領域Ｒ２との境界Ｂ１を検出する。ノズル移動制御装置３Ｄは、検出された境界Ｂ１の位置に応じて、ノズル移動ユニット２０の移動モータを制御する。これらの各処理については、後に詳述する。
＜動作説明＞
図５は、処理ユニット２による基板処理例を説明するための流れ図である。図５に示す基板処理例は、基板Ｗの上面（主面）からレジストを除去するレジスト除去処理である。図５に示す基板処理は、特に断らない限り、制御装置３の制御下で行われるものとする。本例における除去対象物であるレジストは、例えば樹脂（ポリマー）、感光剤、添加剤、溶剤を主成分としている。
レジスト除去処理は、搬入工程Ｓ１、回転開始工程Ｓ２、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２、リンス工程Ｓ４、乾燥工程Ｓ５、回転停止工程Ｓ６、および搬出工程Ｓ７を含む。以下、各工程について説明する。
搬入工程Ｓ１では、チャンバ７の内部に処理対象の基板Ｗが搬入される。ここで処理対象とされる基板Ｗは、イオン注入工程に適用可能なレジストが塗布された基板であって、かつイオン注入工程後の基板であるものとする。イオン注入工程後の基板Ｗは、上から順に、硬質化した上層部と、硬質化していない下層部とを有する。硬質化した上層部は、硬質化していない下層部よりも、ＳＰＭによる除去が相対的に困難である。また、対象物であるレジスト（上層部および下層部）が、基板Ｗの上面全体に固着しているものとする。さらに、チャンバ７に搬入される基板Ｗは、レジストをアッシングするための処理を受けていないものとする。
搬入工程Ｓ１では、制御装置３は、ＳＰＭノズル１８等が全てスピンチャック８の上方から退避している状態で、基板Ｗを保持している基板搬送ロボットＣＲ（図１参照）のハンドをチャンバ７の内部に進入させることにより、基板Ｗがその表面（デバイス形成面）を上方に向けた状態でスピンチャック８に受け渡され、スピンチャック８に保持される（基板保持工程）。
搬入工程Ｓ１の後、回転開始工程Ｓ２が行われる。回転開始工程Ｓ２では、制御装置３が、スピンモータＭを制御して基板Ｗの回転を開始させる。基板Ｗの回転速度は既定の液処理速度（１５０～１５００ｒｐｍの範囲内、より好ましくは１５０～３００ｒｐｍの範囲内）まで上昇され、その液処理速度に維持される。
回転開始工程Ｓ２によって基板Ｗの回転速度が液処理速度に達すると、第１および第２ＳＰＭ工程Ｓ３１，Ｓ３２（薬液供給工程）が行われる。ここでは、先に第１ＳＰＭ工程Ｓ３１が行われ、その後、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２が行われる。
図６は、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１における処理ユニット２を概略的に示す斜視図である。図６（ａ）～（ｄ）では、回転軸線Ａ１まわりに回転する基板Ｗと、その基板Ｗの上方を移動するＳＰＭノズル１８を示している。また、図６（ａ）および（ｂ）は、ＳＰＭノズル１８が中心位置Ｌ１にあるときを示しており、図６（ｃ）は、ＳＰＭノズル１８が中心位置Ｌ１から周縁位置Ｌ２との間の中間位置Ｌ１２にあるときを示しており、図６（ｄ）はＳＰＭノズル１８が周縁位置Ｌ２にあるときを示している。
第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、制御装置３がノズル移動ユニット２０を制御して、ＳＰＭノズル１８を退避位置から処理位置である中心位置Ｌ１に移動させる。図６（ａ）に示すように、中心位置Ｌ１は、ＳＰＭノズル１８から吐出されたＳＰＭが基板Ｗの上面に着液する位置（以下、この位置を「着液位置ＬＰ１」とも称する。）が基板Ｗの回転中心に一致するときのノズル位置である。基板Ｗの回転中心は、複数の挟持部材１７の回転中心である回転軸線Ａ１に一致する水平位置である。ＳＰＭノズル１８が中心位置Ｌ１に移動すると、制御装置３がバルブ２４，３６を同時に開くことによって、硫酸および過酸化水素水をＳＰＭノズル１８に供給する。ＳＰＭノズル１８の内部において硫酸と過酸化水素水とが混合され、高温（例えば、１６０～２２０℃）のＳＰＭが生成される。ＳＰＭは、ＳＰＭノズル１８の吐出口１８２から吐出され、基板Ｗの上面中央部に着液する。ここでは、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１の全期間に亘って、ＳＰＭの濃度が一定に保たれる。なお、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、制御装置３がバルブ２５，３７を制御することによって、過酸化水素水リッチなＳＰＭ（例えば、流量比でＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２＝３：１～５：１の範囲）が基板Ｗに供給される。
ＳＰＭノズル１８から吐出されたＳＰＭは、基板Ｗの上面に着液した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。そのため、ＳＰＭが基板Ｗの上面全域に供給され、基板Ｗの上面全域を覆うＳＰＭの液膜が基板Ｗ上に形成される。これにより、レジストとＳＰＭとが化学反応し、基板Ｗ上のレジストがＳＰＭによって基板Ｗから除去される。基板Ｗの周縁部に移動したＳＰＭは、基板Ｗの周縁部から基板Ｗの側方に向けて飛散する。
ＳＰＭノズル１８が中心位置Ｌ１に固定された状態で、ＳＰＭが基板Ｗの表面中央部に供給されると、図６（ｂ）に示すように、基板Ｗの中央部に剥離領域Ｒ１が形成される。基板Ｗは回転軸線Ａ１まわりに回転するため、剥離領域Ｒ１は平面視においてほぼ円形である。第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、制御装置３は、ノズル移動ユニット２０を制御して、ＳＰＭノズル１８を中心位置Ｌ１から中間位置Ｌ１２を経由して周縁位置Ｌ２まで移動させる。図６（ｄ）に示すように、周縁位置Ｌ２は、着液位置ＬＰ１が基板Ｗの周縁部に一致するノズル位置である。基板Ｗの周縁部は基板Ｗの外周端から僅かに内側（例えば２～３ｍｍ内側）までの環状領域である。ノズル移動ユニット２０は、ＳＰＭノズル１８を、径方向外方である第１方向Ｄ１に移動させる。これにより、ＳＰＭの着液位置ＬＰ１も、第１方向Ｄ１に移動する。硫酸と過酸化水素水とを混合して生成されるペルオキソ一硫酸は時間の経過とともにレジストに対する反応性が低下し、かつ温度低下によっても反応性が低下する。このため、基板Ｗに対するＳＰＭの着液位置ＬＰ１を移動させることによって、高活性を有するＳＰＭを基板Ｗの全域に順次供給できる。
また、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、制御装置３は、ＳＰＭノズル１８を中心位置Ｌ１から周縁位置Ｌ２まで移動させる場合、剥離領域Ｒ１と未剥離領域Ｒ２の境界Ｂ１の位置に応じてＳＰＭノズル１８を移動させる。具体的には、制御装置３の画像処理部３Ｂが、カメラ１５３によって取得される撮影画像を処理することによって、境界Ｂ１を検出する。画像処理部３Ｂは、境界検出部の一例である。ノズル移動制御装置３Ｄは、画像処理部３Ｂによって検出された境界Ｂ１の径方向における位置（以下、「径方向位置」と称する。）に応じて、ＳＰＭノズル１８を移動させる。このため、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、ＳＰＭノズル１８が中心位置Ｌ１から周縁位置Ｌ２に向けて移動する間の移動速度は、必ずしも一定ではなく、境界Ｂ１の径方向位置（すなわち、レジストの剥離状況）に応じて変動し得る。
図７は、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１においてカメラ１５３で取得される撮影画像ＰＩ１の一例を示す図である。図７に示すように、ノズル移動制御装置３Ｄは、撮影画像ＰＩ１に像として写る基板Ｗの上面と重なる位置に、判定領域ＪＡ１を設定する。判定領域ＪＡ１は、ここでは、基板Ｗの上面における、回転軸線Ａ１を挟んで第１方向Ｄ１とは反対の第２方向Ｄ２側に設定されており、第１方向Ｄ１と平行に延びる長方形状に設定されている。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に平行であってかつ第１方向Ｄ１とは反対向きである。判定領域ＪＡ１は、ここでは回転軸線Ａ１を含むように設けられているが、これは必須ではない。
ＳＰＭが未剥離領域Ｒ２のレジストと反応すると、図７に示すように、未剥離領域Ｒ２の内側に剥離領域Ｒ１が形成される。画像処理部３Ｂは、判定領域ＪＡ１において、剥離領域Ｒ１と未剥離領域Ｒ２との境界Ｂ１を検出する。境界Ｂ１の検出は、撮影画像ＰＩ１のうち判定領域ＪＡ１の画像部分に対して、公知の画像処理を適用して行われるとよい。この画像処理としては、例えば、剥離領域Ｒ１に対応する輝度値と未剥離領域Ｒ２に対応する輝度値との差を大きくなるように変換するコントラスト調整、２値化処理、または剥離領域Ｒ１と未剥離領域Ｒ２とのエッジを抽出する処理（ケニーフィルタまたはソーベルフィルタ等を用いたエッジ検出））を採用してもよい。
図７に示すように、撮影画像ＰＩ１の判定領域ＪＡ１においては、境界Ｂ１は、径方向外方に凸する湾曲線状に並ぶ画素群として現れる。そこで、この湾曲線状の画素群のうち、最も径方向外方の画素の径方向位置、最も径方向内方の画素の径方向位置を、境界Ｂ１の径方向位置としてもよい。あるいは、複数の画素の径方向位置を平均するなどして、複数の画素から境界Ｂ１の径方向位置が導出されてもよい。
ノズル移動制御装置３Ｄは、所定の時間間隔毎に、境界Ｂ１の移動速度を適宜導出し、その移動速度に応じてＳＰＭノズル１８を移動させてもよい。例えば、ＳＰＭノズル１８の移動速度を、導出された境界Ｂ１の移動速度に一致させてもよい。この場合、着液位置ＬＰ１を境界Ｂ１に追従するようにＳＰＭノズル１８を移動させることができる。
なお、図６（ａ）のように基板Ｗの上面に剥離領域Ｒ１が無い初期状態から図６（ｂ）のように所定の大きさの剥離領域Ｒ１が形成される状態となるまでは、境界Ｂ１の移動速度を精度良く求めることが困難な場合がある。この場合、例えば境界Ｂ１の径方向位置が既定の位置となってから、境界Ｂ１の移動速度を求めるようにしてもよい。これにより、剥離領域Ｒ１が既定の大きさとなってから、ＳＰＭノズル１８の移動を開始することになるため、残渣の発生を抑制しつつ剥離領域Ｒ１を良好に広げることができる。
また、ノズル移動制御装置３Ｄは、検出された境界Ｂ１の径方向位置から、ＳＰＭノズル１８を配置する位置を導出してもよい。例えば、ノズル移動制御装置３Ｄは、所定の時間間隔毎に、着液位置ＬＰ１が境界Ｂ１から第２方向Ｄ２に所定距離ｄだけ離れた位置となるノズル位置を導出し、そのノズル位置にＳＰＭノズル１８を移動させてもよい。この場合も、ノズル移動制御装置３Ｄは、着液位置ＬＰ１が境界Ｂ１に追従するようにＳＰＭノズル１８を移動させることができる。
また、本例では、ＳＰＭノズル１８の吐出口１８２は、そのＳＰＭノズル１８の移動方向（スキャン方向）である第１方向Ｄ１とは反対向きの第２方向Ｄ２に向けられている。このため、ＳＰＭノズル１８からは、第２方向Ｄ２にＳＰＭが吐出される。これにより、径方向内方にＳＰＭを供給できるため、径方向外方に供給する場合よりも基板Ｗの上面におけるＳＰＭの滞在時間を延長できる。したがって、良好にレジストを剥離できる。なお、吐出口１８２が第２方向Ｄ２に向けられていることは必須ではなく、第１方向Ｄ１に向けられていてもよい。
基板Ｗの表面のレジスト（硬化した上層部を含む。）とＳＰＭとが反応すると、ヒュームが発生する場合がある。ヒュームとはＳＰＭおよびレジストの反応に由来するガスまたはミストである。本実施形態では、排気ダクト１３が基板Ｗの周囲（基板Ｗよりも径方向外側の領域）において径方向外方の吸引力を発生させることにより、基板Ｗの上方に発生したヒュームが径方向外方に移動する。このため、判定領域ＪＡ１における境界Ｂ１の検出が、ヒュームによって妨げられることが抑制される。
処理ユニット２では、基板Ｗの周囲の領域には、第１領域ＳＡ１と第２領域ＳＡ２とを含む（図７参照）。第２領域ＳＡ２は、回転軸線Ａ１を挟んで第１領域ＳＡ１とは反対側にある領域である。第１領域ＳＡ１は第２領域ＳＡ２よりも排気ダクト１３に近い領域であるため、第１領域ＳＡ１における上記吸引力は、第２領域ＳＡ２よりも大きい。本例では、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１において、ＳＰＭノズル１８が第１領域ＳＡ１に近づくように移動する。そして、判定領域ＪＡ１は、基板Ｗの表面のうち、第１領域ＳＡ１よりも第２領域ＳＡ２に近い領域に設定されている。基板Ｗの上面で発生したヒュームは、第２領域ＳＡ２よりも吸引力の強い第１領域ＳＡ１の方へ移動しやすい。このため、レジストとＳＰＭと反応によってヒュームが発生したとしても、第２領域ＳＡ２に近い判定領域ＪＡ１ではヒュームが軽減される。したがって、判定領域ＪＡ１における境界Ｂ１の検出がヒュームによって困難となることを抑制できる。
ＳＰＭノズル１８が周縁位置Ｌ２に移動すると、制御装置３は、バルブ２４，３６を閉じることによって、ＳＰＭノズル１８からのＳＰＭの吐出を停止させる。これにより、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１が終了する。続いて、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２が行われる。
第２ＳＰＭ工程Ｓ３２では、制御装置３がＳＰＭノズル１８を中心位置Ｌ１に移動させる。ＳＰＭノズル１８が中心位置Ｌ１に配されると、制御装置３が硫酸バルブ２４および過酸化水素水バルブ３６を同時に開くことによって、硫酸および過酸化水素水をＳＰＭノズル１８に供給する。また、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２では、制御装置３がバルブ２５，３７を制御することによって、硫酸リッチなＳＰＭ（例えば、流量比でＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２＝２０：１）が基板Ｗに供給される。
第２ＳＰＭ工程Ｓ３２では、制御装置３がＳＰＭノズル１８を中心位置Ｌ１から周縁位置Ｌ２に移動させる。これにより、基板Ｗの表面中央部から周縁部にかけて、硫酸リッチなＳＰＭが供給される。その後、制御装置３は、ノズル移動ユニット２０（図２参照）を制御して、ＳＰＭノズル１８を退避位置に戻させる。
この処理例では、先の第１ＳＰＭ工程Ｓ３１において過酸化水素水リッチなＳＰＭで基板Ｗを処理する。このため、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１において、基板Ｗにおけるレジストの硬質化した上層部はほぼ除去される。このため、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１の後、基板Ｗにレジストが残存していたとしても、当該レジストは比較的容易に剥離可能である。このため、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２においては、硫酸リッチなＳＰＭで処理することにより、残存するレジストを良好に除去できる。
第２ＳＰＭ工程Ｓ３２の後、制御装置３は、リンス工程Ｓ４を行う。リンス工程Ｓ４では、リンス液を基板Ｗに供給される。具体的には、制御装置３は、リンス液バルブ４９を開いて、基板Ｗの上面中央部に向けてリンス液ノズル４７からリンス液を吐出させる。リンス液ノズル４７から吐出されたリンス液は、ＳＰＭによって覆われている基板Ｗの上面中央部に着液する。基板Ｗの上面中央部に着液したリンス液は、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面上を基板Ｗの周縁部に向けて流れる。これにより、基板Ｗ上のＳＰＭが、リンス液によって外方に押し流され、基板Ｗの周囲に排出される。これにより、基板Ｗの上面の全域において残存するＳＰＭおよびレジスト（つまり、レジスト残渣）が洗い流される。レジスト残渣は、例えば炭化物である。リンス工程Ｓ４の開始から予め定める期間が経過すると、制御装置３は、リンス液バルブ４９を閉じて、リンス液ノズル４７からのリンス液の吐出を停止させる。
リンス工程Ｓ４の後、基板Ｗを乾燥させる乾燥工程Ｓ５が行われる。乾燥工程Ｓ５では、制御装置３は、スピンモータＭを制御することにより、第１および第２ＳＰＭ工程Ｓ３１，Ｓ３２並びにリンス工程Ｓ４における基板Ｗの回転速度よりも大きい乾燥回転速度（例えば数千ｒｐｍ）まで基板Ｗを加速させ、乾燥回転速度で基板Ｗを回転させる。これにより、大きな遠心力が基板Ｗ上の液に加わり、基板Ｗに付着している液が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから液が除去され、基板Ｗが乾燥する。
乾燥工程Ｓ５において基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、回転停止工程Ｓ６が行われる。回転停止工程Ｓ６では、制御装置３が、スピンモータＭを制御することにより、スピンチャック８による基板Ｗの回転を停止させる。回転停止工程Ｓ６の後、搬出工程Ｓ７が行われる。搬出工程Ｓ７では、制御装置３が、基板搬送ロボットＣＲのハンドをチャンバ７の内部に進入させ、基板搬送ロボットＣＲのハンドにスピンチャック８上の基板Ｗを保持させる。その後、制御装置３は、基板搬送ロボットＣＲのハンドをチャンバ７内から退避させる。これにより、上面（デバイス形成面）からレジストが除去された基板Ｗがチャンバ７から搬出される。
図８は、各工程における各ガード４３，４４の動作を説明するため図解的な側面図である。図８（ａ）は第１ＳＰＭ工程Ｓ３１を説明するための図解的な図であり、図８（ｂ）は第２ＳＰＭ工程Ｓ３２を説明するための図解的な図であり、図８（ｃ）は乾燥工程Ｓ５を説明するための図解的な図である。
上述したように、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１でレジストの除去が可能であるため、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２で基板に供給されるＳＰＭは、レジストの除去にほとんど寄与しない場合がある。このようなＳＰＭについては、環境への配慮、コストなどの観点から、廃棄せずに回収することが望ましい場合がある。そこで、ここでは、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２において、ＳＰＭの回収が図られる。
第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、図８（ａ）に示すように、制御装置３が、処理カップ１１を制御して、第１のガード対向状態とする。第２ＳＰＭ工程Ｓ３２では、図８（ｂ）に示すように、制御装置３が、処理カップ１１を制御して、第２のガード対向状態とする。
第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、基板Ｗの表面に多くのレジストが剥離するため、この期間に基板Ｗから飛散する（排出される）ＳＰＭには、多量のレジストが含まれる。この多量のレジストを含むＳＰＭは再利用に適さないため、回収せずに廃棄されるのが好ましい。そこで、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、ＳＰＭノズル１８が処理位置に配置された後、制御装置３は、ガード昇降ユニット４６を制御して、第１～第３のガード４３～４５を上位置に上昇させる。これにより、図８（ａ）に示すように、第１のガード４３を基板Ｗの周端面に対向させる。これにより、第１のガード対向状態となる。
第１のガード状態では、基板Ｗの周縁部から飛散するＳＰＭが、第１のガード４３の内壁４３ａ（中段部６５の内壁４３ａ）に着液する。内壁４３ａに捕獲されたＳＰＭは、第１のガード４３の内壁４３ａを伝って流下し、第１のカップ４１に受けられ、第１の排液配管５２に送られる。第１の排液配管５２に送られたＳＰＭは、機外の廃棄処理設備に送られる。
前述のように、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１では、基板Ｗから飛散する（排出される）ＳＰＭには多量のレジストが含まれる。このため、基板Ｗから排出されるレジストを含むＳＰＭが、第１の流通空間１０１を通って排液される。すなわち、回収して再利用されることはない。
第２ＳＰＭ工程Ｓ３２が開始されると、制御装置３は、ガード昇降ユニット４６を制御して、第１のガード４３を上位置から下位置まで下降させる。これによって、図８（ｂ）に示すように、処理カップ１１を第２のガード対向状態とする。第２ＳＰＭ工程Ｓ３２では、基板Ｗの周縁部から飛散するＳＰＭが、第２のガード４４の内壁４４ａに捕獲される。そして、第２のガード４４の内壁４４ａを流下するＳＰＭは、第２のカップ４２、共用配管５５および回収配管５６を通って、硫酸供給部２６の回収タンク２９に送られる。すなわち、基板Ｗの周縁部から飛散するＳＰＭは、第２の流通空間１０２を通って回収され、再利用に供される。
第２ＳＰＭ工程Ｓ３２の後、リンス工程Ｓ４が開始されると、制御装置３は、第１のガード４３を上位置まで上昇させることによって、処理カップ１１を第１のガード対向状態とする（図８（ａ）参照）。続いて、乾燥工程Ｓ５が開始されると、制御装置３は第１および第２のガード４３，４４を下位置まで下降させる。これによって、処理カップ１１が、図８（ｃ）に示すように、第３のガード対向状態とされる。さらに、搬出工程Ｓ７が開始されると、制御装置３は、第３のガード４５を、下位置まで下降させる。これにより、第１～第３のガード４３～４５の全てが下位置に配置される。これにより、基板搬送ロボットＣＲが、第１～第３のガード４３～４５に干渉することなく基板Ｗをチャンバ７から搬出できる。
以上のように、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２では、処理カップ１１が第１のガード対向状態から第２のガード対向状態に変遷することによって、基板Ｗから排出されるＳＰＭの流通先が、第１の排液配管５２から回収配管５６に切り換えられる。これにより、基板Ｗから排出されるＳＰＭの流通先を、排液から回収に切り換えできる。
＜２． 変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
上記実施形態では、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１において、ノズル移動制御装置３ＤがＳＰＭノズル１８を中心位置Ｌ１から周縁位置Ｌ２へ径方向外方（回転軸線Ａ１から離れる方向）に移動させているが、これは必須ではない。例えば、ノズル移動制御装置３ＤがＳＰＭノズル１８を周縁位置Ｌ２から中心位置Ｌ１へ径方向内方（回転軸線Ａ１に近づく方向）に移動させてもよい。この場合においても、ノズル移動制御装置３Ｄが境界Ｂ１の位置に応じてＳＰＭノズル１８を移動させることによって、レジストの剥離を剥離状況に応じて良好に行うことができる。これにより、基板Ｗの上面にレジスト残渣が生じることを低減できる。また、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２においても、ＳＰＭノズル１８を回転軸線Ａ１に近づけるように移動させてもよい。
上記実施形態では、基板処理装置１において、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１の後、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２が行われるが、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２が実行されることは必須ではない。例えば、第１ＳＰＭ工程Ｓ３１の後、第２ＳＰＭ工程Ｓ３２をスキップしてリンス工程Ｓ４が行われてもよい。
上記実施形態では、基板Ｗの上面全体に除去対象物であるレジストが固着している基板について、説明したが、必ずしも上面全体にレジストが固着している基板Ｗに限定されない。例えば、処理ユニット２において、基板Ｗの上面のうち一部の領域にだけ除去対象物であるレジストが固着していてもよい。このような基板Ｗにおいても、境界Ｂ１の位置に応じてＳＰＭノズル１８を移動させることにより、対象物であるレジストを良好に除去できる。また、この場合、レジストが固着している領域にＳＰＭが供給されるようにＳＰＭノズル１８の移動範囲を限定してもよい。
基板処理装置１において処理対象となる基板はイオン注入工程後の基板Ｗに限定されるものではなく、例えば一般的な露光処理後の基板であってもよい。
また、基板Ｗの上面全体のレジストを除去することは必須ではない。例えば、基板Ｗの上面全体のうち、一部だけを除去対象領域に設定されてもよい。この場合、その除去対象領域の範囲内にＳＰＭが着液するように、制御装置３がＳＰＭノズル１８を移動させるとよい。
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
１ 基板処理装置
２ 処理ユニット
３ 制御装置
７ チャンバ（処理室）
８ スピンチャック
９ ＳＰＭ供給ユニット
１１ 処理カップ
１３ 排気ダクト（排気部）
１５３ カメラ
１６ スピンベース
１７ 挟持部材（基板保持具）
１８ ＳＰＭノズル
１８２ 吐出口
１９ ノズルアーム
２０ ノズル移動ユニット
２１ 硫酸供給ユニット
２２ 過酸化水素水供給ユニット
２３ 硫酸配管
２４ 硫酸バルブ
２５ 硫酸流量調整バルブ
２６ 硫酸供給部
３５ 過酸化水素水配管
３６ 過酸化水素水バルブ
３７ 過酸化水素水流量調整バルブ
３Ｂ 画像処理部（境界検出部）
３Ｃ 撮像制御装置
３Ｄ ノズル移動制御装置
４１，４２ カップ
４３，４４，４５ ガード
４６ ガード昇降ユニット
５１ 排液口
５４ 回収口
５６ 回収配管
Ａ１ 回転軸線
Ｂ１ 境界
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
ＪＡ１ 判定領域
Ｌ１ 中心位置
Ｌ２ 周縁位置
ＬＰ１ 着液位置
Ｍ スピンモータ（回転モータ）
ＰＩ１ 撮影画像
Ｒ１ 剥離領域
Ｒ２ 未剥離領域
ＳＡ１ 第１領域
ＳＡ２ 第２領域
Ｗ 基板

Claims (13)

  1. 基板の表面に固着している対象物を薬液で剥離する基板処理装置であって、
    基板を水平姿勢に保持する基板保持具と、
    前記基板保持具に保持されている基板を、前記基板の中央部を通る鉛直方向の回転軸線まわりに回転させる回転モータと、
    薬液を吐出する吐出口を有するノズルと、
    前記ノズルを前記回転軸線に直交する第１方向に移動させる移動モータと、
    前記基板の表面を撮像対象領域に含むカメラと、
    前記カメラによって得られる撮影画像において、前記基板の前記表面における、対象物が剥離された剥離領域と前記対象物が固着している未剥離領域との境界を検出する境界検出部と、
    前記移動モータに接続され、前記境界検出部によって検出された前記境界の位置に応じて前記ノズルを前記第１方向に移動させる制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    所定の時間間隔ごとに前記境界の前記第１方向に沿う径方向における移動速度を導出し、導出した前記境界の前記移動速度に応じて前記ノズルの移動速度を決定し、
    前記ノズルからの硫酸過酸化水素水混合液が前記境界に対して前記第１方向とは反対側の前記剥離領域内に着液するように前記ノズルを移動させる、基板処理装置。
  2. 請求項１の基板処理装置であって、
    前記ノズルの移動速度は前記境界の移動速度に一致する、基板処理装置。
  3. 請求項１または請求項２の基板処理装置であって、
    前記ノズルの前記吐出口が前記第１方向とは反対向きの第２方向に向けられている、基板処理装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか１項の基板処理装置であって、
    前記第１方向が、前記回転軸線から離れる方向である、基板処理装置。
  5. 請求項４の基板処理装置であって、
    前記制御部は、前記ノズルからの前記薬液が前記基板に着液する着液位置を前記回転軸線の位置から前記第１方向へ移動させる、基板処理装置。
  6. 請求項５の基板処理装置であって、
    前記境界検出部は、前記撮影画像における前記回転軸線に対して前記第１方向とは反対の第２方向側の判定領域の画像部分に対して画像処理を行って、前記境界を検出する、基板処理装置。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか１項の基板処理装置であって、
    前記基板保持具および前記ノズルを内部に収容する処理室と、
    前記処理室の雰囲気を外部に排出する排気ダクトを含む排気部と、
    をさらに備え、
    前記基板保持具に保持された前記基板の周囲の領域は、第１領域と、前記回転軸線を挟んで前記第１領域の反対側の領域である第２領域とを含み、前記第１領域は前記第２領域よりも前記排気ダクトに近く、
    前記境界検出部は、前記撮影画像において前記第１領域よりも前記第２領域に近い判定領域の画像部分に対して画像処理を行って、前記境界を検出する、基板処理装置。
  8. 請求項７の基板処理装置であって、
    前記排気部は、前記基板の径方向外側において吸引力を発生させる、基板処理装置。
  9. 請求項１から請求項８のいずれか１項の基板処理装置であって、
    前記ノズルに接続され、第１流体が流通する第１配管と、
    前記ノズルに接続され、第２流体が流通する第２配管と、
    をさらに備え、
    前記ノズルは、前記第１流体と前記第２流体とを混合して前記吐出口から吐出する、基板処理装置。
  10. 請求項９の基板処理装置であって、
    前記第１配管からの前記第１流体の流量と、前記第２配管からの前記第２流体の流量を変更する流量変更部、を含む、基板処理装置。
  11. 請求項９または請求項１０の基板処理装置であって、
    前記第１流体が硫酸を含み、
    前記第２流体が過酸化水素水を含む、基板処理装置。
  12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項の基板処理装置であって、
    前記基板保持具に保持される前記基板よりも下方に設けられている排液配管と、
    前記基板保持具に保持される前記基板よりも下方に設けられている回収配管と、
    前記薬液が流入する配管を、前記排液配管および回収配管の間で切り換える切換部と、
    をさらに備える、基板処理装置。
  13. 基板の表面に固着している対象物を薬液で剥離する基板処理方法であって、
    ａ） 基板を水平姿勢に保持する工程と、
    ｂ） 前記工程ａ）の後、前記基板を鉛直方向の回転軸線まわりに回転させる工程と、
    ｃ） 前記工程ｂ）の後、前記基板の表面に薬液を供給する工程と、
    を含み、
    前記工程ｃ）は、
    ｃ－１） 前記基板の前記表面における、対象物が剥離された剥離領域と前記対象物が固着している未剥離領域との境界を検出する工程と、
    ｃ－２） 前記工程ｃ－１）によって検出される前記境界の位置に応じて、前記薬液が前記基板の前記表面に着液する着液位置を前記回転軸線に直交する第１方向に移動させる工程と、
    を含み、
    前記ｃ－２）工程は、
    所定の時間間隔ごとに前記境界の前記第１方向に沿う径方向における移動速度を導出し、導出した前記境界の前記移動速度に応じてノズルの移動速度を決定し、
    前記ノズルからの硫酸過酸化水素水混合液が前記境界に対して前記第１方向とは反対側の前記剥離領域内に着液するように前記ノズルを移動させる、基板処理方法。
JP2018246813A 2018-12-28 2018-12-28 基板処理装置および基板処理方法 Active JP7148393B2 (ja)

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