JP7208814B2 - 生成装置、基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、生成装置、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。

特許文献１に記載のカロ酸発生装置は、プラズマ発生手段と、プラズマ照射チャンバーとを有する。プラズマ発生手段は、酸素プラズマを発生させる。プラズマ照射チャンバーは、レジスト除去槽に貯留される硫酸を含む溶液に酸素プラズマを照射することで、カロ酸を生成する。

特開２００２－５３３１２号公報

しかし、特許文献１に記載のカロ酸発生装置においては、レジスト除去槽に貯留される硫酸（処理液）の特定箇所にしか酸素プラズマが照射されない。特定箇所は、レジスト除去槽に貯留される硫酸のうち表層に位置する箇所である。従って、表層に位置する硫酸以外はカロ酸（処理流体）の生成に寄与しないので、カロ酸を効率よく生成することが困難であった。

本発明は、処理液から処理流体を効率よく生成することができる生成装置、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。

本発明の第１の局面によれば、生成装置は、硫酸を含む処理液から、基板の処理に使用されるカロ酸を含む処理流体を処理液から生成する。生成装置は、排出部と、発生部とを備える。排出部は、前記処理液とともに、酸素ガスを含む気体を排出する。発生部は、前記排出部から排出された前記気体から酸素プラズマを発生させる。前記排出部において、前記処理液と前記気体とが混合することによって前記処理液の液滴が生成される。前記酸素プラズマの発生領域が、前記排出部から排出された前記処理液の移動経路上に位置する。前記発生部により、前記処理液の液滴から前記カロ酸を生成する。

本発明の生成装置において、前記排出部は、第１供給口と、第２供給口と、第３供給口と、排出口と、第１通路と、第２通路とを有する。第１供給口には、前記気体が供給される。第２供給口には、前記処理液が供給される。第３供給口には、前記気体が供給される。排出口は、前記第３供給口に連通する。第１通路は、前記第１供給口に連通すると共に前記排出口に連通する。第２通路は、前記第２供給口に連通すると共に前記第１通路に連通する。

本発明の生成装置において、前記排出部は、第１供給口と、第２供給口と、第１排出口と、第２排出口とを有する。第１供給口には、前記気体が供給される。第２供給口には、前記処理液が供給される。第１排出口は、前記第２供給口に連通する。第２排出口は、前記第１排出口を囲むように形成され、前記第１供給口に連通する。

本発明の生成装置において、前記気体は、窒素、アルゴン、及びヘリウムのうちの少なくとも１つをさらに含む。

本発明の生成装置は、管部をさらに備える。管部は、前記排出部から突出する。前記酸素プラズマの発生領域が、前記管部の内部に位置する。

本発明の生成装置において、前記酸素プラズマは、誘導結合プラズマである。

本発明の生成装置において、前記発生部は、常圧で前記酸素プラズマを発生させる。

本発明の生成装置は、温度制御機構をさらに備える。温度制御機構は、前記酸素プラズマの発生領域の温度を制御する。

本発明の第２の局面によれば、基板処理装置は、上記生成装置を備える。基板処理装置は、前記生成装置により生成された前記処理流体を前記基板に供給する。

本発明の第３の局面によれば、基板処理方法は、レジスト膜を表面に有する基板を処理する。基板処理方法は、硫酸を含む処理液とともに、前記酸素ガスを含む気体を排出する排出部において前記気体と前記硫酸とを混合することで前記硫酸の液滴を生成する工程を備える。基板処理方法は、前記排出部から排出された前記処理液の移動経路上に位置する酸素プラズマの発生領域において前記気体から前記酸素プラズマを発生させることにより、前記硫酸の液滴を移動させながらカロ酸を生成する工程を備える。基板処理方法は、前記カロ酸を基板に供給する工程を備える。

本発明の生成装置、基板処理装置、及び基板処理方法によれば、処理液から処理流体を効率よく生成することができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す平面図である。 処理ユニットの構成を模式的に示す側面図である。 生成装置の構成を模式的に示す図である。 基板処理装置によって実行される基板に対する処理の一例を示すフロー図である。 カロ酸供給処理を示すフロー図である。 生成装置の動作を示す第１図である。 生成装置の動作を示す第２図である。 生成装置の変形例を示す図である。 ＳＣ１を生成する生成装置の装置構成の第１例を示す図である。 ＳＣ１を生成する生成装置の装置構成の第２例を示す図である。 排出部の変形例である排出部を示す模式図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る基板処理装置１００について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１００の構成を模式的に示す平面図である。

図１に示すように、基板処理装置１００は、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１００は、基板Ｗに対して、エッチング、表面処理、特性付与、処理膜形成、膜の少なくとも一部の除去及び洗浄のうちの少なくとも１つを行うように基板Ｗを処理する。

基板Ｗは、薄い板状である。典型的には、基板Ｗは、薄い略円板状である。基板Ｗは、例えば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、電界放出ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）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、セラミック基板及び太陽電池用基板を含む。

基板処理装置１００は、複数のロードポートＬＰと、複数の処理ユニット１と、記憶部２と、制御部３とを備える。

ロードポートＬＰは、基板Ｗを収容したキャリアＣを保持する。処理ユニット１は、ロードポートＬＰから搬送された基板Ｗを処理する。

記憶部２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置（例えば、半導体メモリー）を含み、補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブ）をさらに含んでもよい。主記憶装置、及び／又は，補助記憶装置は、制御部３によって実行される種々のコンピュータープログラムを記憶する。

制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーを含む。制御部３は、基板処理装置１００の各要素を制御する。

基板処理装置１００は、搬送ロボットをさらに備える。搬送ロボットは、ロードポートＬＰと処理ユニット１との間で基板Ｗを搬送する。搬送ロボットは、インデクサロボットＩＲと、センターロボットＣＲとを含む。インデクサロボットＩＲは、ロードポートＬＰとセンターロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。センターロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲと処理ユニット１との間で基板Ｗを搬送する。インデクサロボットＩＲ、及びセンターロボットＣＲの各々は、基板Ｗを支持するハンドを含む。

複数の処理ユニット１は、上下に積層されて塔Ｕを構成する。基板処理装置１００は、複数の塔Ｕを備える。複数の塔Ｕは、平面視においてセンターロボットＣＲを取り囲むように配置される。

本実施形態では、各塔Ｕは、３つの処理ユニット１を含む。また、塔Ｕは４つ設けられる。なお、塔Ｕを構成する処理ユニット１の個数は特に限定されない。また、塔Ｕの個数も特に限定されない。

図２を参照して、処理ユニット１について説明する。図２は、処理ユニット１の構成を模式的に示す側面図である。

図２に示すように、処理ユニット１は、チャンバー６と、スピンチャック１０と、カップ１４とを含む。

チャンバー６は、隔壁８と、シャッター９と、ＦＦＵ７（ファン・フィルタ・ユニット）とを含む。隔壁８は、中空の形状を有する。隔壁８には搬送口が設けられる。シャッター９は、搬送口を開閉する。ＦＦＵ７は、クリーンエアーのダウンフローをチャンバー６内に形成する。クリーンエアーは、フィルターによってろ過された空気である。

センターロボットＣＲ（図１参照）は、搬送口を通じてチャンバー６に基板Ｗを搬入し、搬送口を通じてチャンバー６から基板Ｗを搬出する。

スピンチャック１０は、チャンバー６内に配置される。スピンチャック１０は、基板Ｗを水平に保持しつつ、回転軸Ａ１回りに基板Ｗを回転させる。回転軸Ａ１は、基板Ｗの中央部を通る鉛直な軸である。

スピンチャック１０は、複数のチャックピン１１と、スピンベース１２と、スピンモータ１３と、カップ１４と、カップ昇降ユニット１５とを含む。

スピンベース１２は、円板状の部材である。複数のチャックピン１１は、スピンベース１２上で基板Ｗを水平な姿勢で保持する。スピンモータ１３は、複数のチャックピン１１を回転させることにより、回転軸Ａ１回りに基板Ｗを回転させる。

本実施形態のスピンチャック１０は、複数のチャックピン１１を基板Ｗの外周面に接触させる挟持式のチャックである。しかし、本発明はこれに限定されない。スピンチャック１０は、バキューム式のチャックでもよい。バキューム式のチャックは、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１２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。

カップ１４は、基板Ｗから排出された液体を受け止める。カップ１４は、傾斜部１４ａと、案内部１４ｂと、液受部１４ｃとを含む。傾斜部１４ａは、回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる筒状の部材である。傾斜部１４ａは、基板Ｗ及びスピンベース１２よりも大きい内径を有する環状の上端を含む。傾斜部１４ａの上端は、カップ１４の上端に相当する。カップ１４の上端は、平面視で基板Ｗ及びスピンベース１２を取り囲んでいる。案内部１４ｂは、傾斜部１４ａの下端部（外端部）から下方に延びる円筒状の部材である。液受部１４ｃは、案内部１４ｂの下部に位置し、上向きに開いた環状の溝を形成する。

カップ昇降ユニット１５は、上昇位置と、下降位置との間でカップ１４を昇降させる。カップ１４が上昇位置に位置するとき、カップ１４の上端が、スピンチャック１０よりも上方に位置する。カップ１４が下降位置に位置するとき、カップ１４の上端が、スピンチャック１０よりも下方に位置する。

基板Ｗに液体が供給されるとき、カップ１４は上昇位置に位置する。基板Ｗから外方に飛散した液体は、傾斜部１４ａによって受け止められた後、案内部１４ｂを介して液受部１４ｃ内に集められる。

処理ユニット１は、リンス液ノズル１６と、リンス液配管１７と、リンス液バルブ１８とをさらに含む。リンス液ノズル１６は、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗに向けてリンス液を吐出する。リンス液ノズル１６は、リンス液配管１７に接続されている。リンス液配管１７は、リンス液の供給源に接続される。リンス液配管１７には、リンス液バルブ１８が介装されている。

リンス液バルブ１８が開かれると、リンス液配管１７からリンス液ノズル１６にリンス液が供給される。そして、リンス液がリンス液ノズル１６から吐出される。リンス液は、例えば、純水（脱イオン水：Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）である。リンス液は、純水に限定されず、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、及び／又は、希釈濃度の塩酸水であってもよい。希釈濃度は、例えば、１０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下の濃度である。

処理ユニット１は、第１薬液ノズル２１と、第１薬液配管２２と、第１薬液バルブ２３とをさらに含む。第１薬液ノズル２１は、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗに向けてアルカリ性薬液を吐出する。本実施形態では、アルカリ性薬液は、ＳＣ１である。ＳＣ１は、アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液である。第１薬液ノズル２１は、第１薬液配管２２に接続されている。第１薬液配管２２は、ＳＣ１の供給源に接続される。第１薬液配管２２には、第１薬液バルブ２３が介装されている。

処理ユニット１は、第２薬液ノズル２４と、第２薬液配管２５と、第２薬液バルブ２６とをさらに含む。第２薬液ノズル２４は、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗに向けて薬液ＤＨＦ（希フッ化水素酸）を吐出する。第２薬液ノズル２４は、第２薬液配管２５に接続されている。第２薬液配管２５は、薬液ＤＨＦの供給源に接続される。第２薬液配管２５には、第２薬液バルブ２６が介装されている。

処理ユニット１は、生成装置３０をさらに含む。生成装置３０は、硫酸からカロ酸（Ｃａｒｏ‘ｓ ａｃｉｄ）を生成する。生成装置３０は、第３薬液ノズル３１と、ノズル移動ユニット３２とを含む。第３薬液ノズル３１は、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗに向けてカロ酸を吐出する。ノズル移動ユニット３２は、処理位置と退避位置との間で第３薬液ノズル３１を移動させる。処理位置は、第３薬液ノズル３１が基板Ｗに向けてカロ酸を吐出する位置を示す。本実施形態では、処理位置は、第３薬液ノズル３１により用いられる硫酸の移動経路Ｒ（図７参照）の延長線上に基板Ｗが位置し、かつ、第３薬液ノズル３１が最も基板Ｗに近くなる位置である。すなわち、第３薬液ノズル３１が処理位置に位置するとき、発生領域Ｅ（図７参照）が基板Ｗの直近傍に位置する。退避位置は、第３薬液ノズル３１が基板Ｗから離間した位置を示す。ノズル移動ユニット３２は、例えば、揺動軸線Ａ２回りに第３薬液ノズル３１を旋回させることで第３薬液ノズル３１を移動させる。揺動軸線Ａ２は、カップ１４の周辺に位置する鉛直な軸である。

カロ酸は、本発明の処理流体の第１例である。

次に、図３を参照して、生成装置３０について説明する。図３は、生成装置３０の構成を模式的に示す図である。

第３薬液ノズル３１の構造について説明する。図３に示すように、第３薬液ノズル３１は、排出部３１１を有する。

排出部３１１は、硫酸の液滴を排出する。排出部３１１は、本体部３１ａと、第１供給口３１ｂと、第２供給口３１ｃと、第３供給口３１ｄと、排出口３１ｅと、第１通路３１ｆと、第２通路３１ｇと、第３通路３１ｈとを有する。

本体部３１ａは、排出部３１１を形成する構造物である。

第１供給口３１ｂ、第２供給口３１ｃ、第３供給口３１ｄ、及び排出口３１ｅは、本体部３１ａの外面に形成される開口である。第１通路３１ｆ、第２通路３１ｇ、及び第３通路３１ｈは、本体部３１ａ内に形成される空所である。

第１通路３１ｆは、第１供給口３１ｂに連通すると共に、排出口３１ｅに連通する。第１通路３１ｆは、第１外側通路３１１ｆと、第２外側通路３１２ｆと、第１連通路３１３ｆとを有する。第１外側通路３１１ｆは、第１連通路３１３ｆを介して第２外側通路３１２ｆに連通する。

なお、第１通路３１ｆは、第３通路３１ｈを中心にして環状に形成されていてもよい。

第２通路３１ｇは、第１通路３１ｆの内側に配置される。第２通路３１ｇは、第２供給口３１ｃに連通すると共に、第１通路３１ｆに連通する。第２通路３１ｇは、第１内側通路３１１ｇと、第２内側通路３１２ｇと、第２連通路３１３ｇとを有する。第１内側通路３１１ｇは、第２連通路３１３ｇを介して第２内側通路３１２ｇに連通する。

なお、第２通路３１ｇは、第３通路３１ｈを中心にして環状に形成されていてもよい。

第３通路３１ｈは、第２通路３１ｇの内側に配置される。第３通路３１ｈは、第３供給口３１ｄに連通すると共に、排出口３１ｅに連通する。その結果、排出口３１ｅが第３通路３１ｈを介して第３供給口３１ｄと連通する。

第１通路３１ｆは、連通部Ｇを有する。連通部Ｇは、第１通路３１ｆのうち第２通路３１ｇと連通する箇所である。連通部Ｇは、第１通路３１ｆの中途部に位置する。

第３薬液ノズル３１は、管部３１２をさらに備える。管部３１２は、両端が開口した管状に形成される。管部３１２は、両端が開口した中空の形状を有していればよく、円筒状に限定されない。管部３１２の形状は、例えば、中空の多角柱の部材の両端を開口した角筒状でもよい。

管部３１２は、排出部３１１と一体に形成される。なお、管部３１２は、排出部３１１と別体でもよい。この場合、管部３１２は、排出部３１１に固定されていてもよく、又は、排出部３１１から離間していてもよい。

管部３１２と排出部３１１とは、例えば、石英により形成される。なお、排出部３１１が管部３１２と別体の場合、排出部３１１は、例えば、樹脂、又は、金属を樹脂コーティングした部材でもよい。

管部３１２の基端部３１ｑは、排出部３１１の排出口３１ｅに連なる。管部３１２は、排出口３１ｅから突出する。

管部３１２は、流入口３１ｍと、吐出口３１ｎとを有する。流入口３１ｍは、基端部３１ｑに形成され、排出口３１ｅに連通すると共に、管部３１２の内部３１ｐに連通する。吐出口３１ｎは、先端部３１ｒに形成され、管部３１２の内部３１ｐに連通すると共に、管部３１２の外部に連通する。吐出口３１ｎは、カロ酸を吐出する。

生成装置３０は、薬液供給部３３をさらに有する。

薬液供給部３３は、排出部３１１に硫酸を含む液体を供給する。薬液供給部３３は、第３薬液配管３３ａと、第３薬液バルブ３３ｂとを有する。

第３薬液配管３３ａは、硫酸の供給源に連通する。第３薬液配管３３ａは、第２供給口３１ｃに連通する。第３薬液配管３３ａは、第２供給口３１ｃを介して第２通路３１ｇに硫酸を含む液体を供給する。第３薬液配管３３ａには、第３薬液バルブ３３ｂが介装されている。第３薬液バルブ３３ｂは、第３薬液配管３３ａの内部に形成される硫酸の液体の流路を開閉する。

硫酸を含む液体は、本発明の処理液の第１例である。

生成装置３０は、気体供給部３４をさらに有する。

気体供給部３４は、排出部３１１に気体を供給する。気体は、酸素、窒素、アルゴン、及びヘリウムのうちの少なくとも１つを含む。

気体供給部３４は、第１気体配管３４ａと、第２気体配管３４ｂと、第１気体バルブ３４ｃと、第２気体バルブ３４ｄとを有する。

第１気体配管３４ａは、気体の供給源に連通する。第１気体配管３４ａは、第１供給口３１ｂに連通する。第１気体配管３４ａは、第１供給口３１ｂを介して第１通路３１ｆに気体を供給する。第１気体配管３４ａには、第１気体バルブ３４ｃが介装されている。第１気体バルブ３４ｃは、第１気体配管３４ａの内部に形成される気体の流路を開閉する。

第２気体配管３４ｂは、気体の供給源に連通する。第２気体配管３４ｂは、第３供給口３１ｄに連通する。第２気体配管３４ｂは、第３供給口３１ｄを介して第３通路３１ｈに気体を供給する。第２気体配管３４ｂには、第２気体バルブ３４ｄが介装されている。第２気体バルブ３４ｄは、第２気体配管３４ｂの内部に形成される気体の流路を開閉する。

生成装置３０は、発生部３５をさらに有する。

発生部３５は、プラズマを発生させる。プラズマは、気体供給部３４により供給される気体から生成される。発生部３５は、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）方式を採用しており、誘導結合プラズマを発生させる。

以下では、発生部３５がプラズマを発生させる領域を、プラズマの発生領域Ｅと記載することがある。発生領域Ｅは、管部３１２の内部３１ｐに位置する。

発生部３５は、コイル３５１と、電源部３５２とを有する。コイル３５１の内側には、管部３１２が配置される。電源部３５２は、コイル３５１に接続される。電源部３５２がコイル３５１に電流を流してコイル３５１に磁場を誘起させることにより、発生領域Ｅにおいて、例えば、２００℃以上２０００℃以下程度の高温のプラズマが発生する。その結果、発生領域Ｅにおいて、酸素ガスが励起され、酸素ラジカルと酸素イオンとを含む酸素プラズマが生成される。酸素プラズマは、略常圧で生成される。発生領域Ｅは、言い換えれば、コイル３５１の内部の領域である。

生成装置３０は、温度制御機構３６をさらに備える。

温度制御機構３６は、発生領域Ｅの温度を制御する。温度制御機構３６は、壁部３６１と、冷却通路部３６２と、冷却配管３６３と、冷却バルブ３６４とを有する。壁部３６１は、管部３１２の先端部３１ｒに連なり、管部３１２を囲むように形成される。冷却通路部３６２は、管部３１２と壁部３６１との間に形成される空所である。冷却配管３６３は、冷却材の供給源に連通する。本実施形態では、冷却材は冷水である。冷却配管３６３は、冷却通路部３６２に連通する。冷却配管３６３は、冷却通路部３６２に冷水を供給する。その結果、発生領域Ｅの温度上昇が抑制される。冷却配管３６３には、冷却バルブ３６４が介装されている。冷却バルブ３６４は、冷却配管３６３の内部に形成される冷水の流路を開閉する。

次に、図２及び図４を参照して、基板処理装置１００によって実行される基板Ｗに対する処理の一例について説明する。図４は、基板処理装置１００によって実行される基板Ｗに対する処理の一例を示すフロー図である。

図２及び図４に示すように、ステップＳ１において、制御部３は、基板Ｗをチャンバー６内に搬入する基板搬入処理を行う。以下では、基板搬入処理の手順について説明する。

まず、第１薬液ノズル２１が基板Ｗの上方から退避している状態で、センターロボットＣＲが基板Ｗをハンドで支持しつつ、ハンドをチャンバー６内に進入させる。そして、センターロボットＣＲは、ハンドで支持されている基板Ｗをスピンチャック１０上に置く。その結果、基板Ｗがスピンチャック１０上に搬送される。

基板Ｗがスピンチャック１０上に搬送されると、チャックピン１１が基板Ｗを把持する。そして、スピンモータ１３がチャックピン１１を回転させる。その結果、基板Ｗが回転する。基板Ｗが回転すると、処理がステップＳ２に移行する。

ステップＳ２において、制御部３は、第２薬液ノズル２４から基板Ｗの主面Ｗａに対して薬液ＤＨＦを供給するＤＨＦ供給処理を行う。制御部３が第２薬液バルブ２６を制御して第２薬液バルブ２６を開くことで、第２薬液ノズル２４から回転中の基板Ｗの主面Ｗａに向けて薬液ＤＨＦが吐出される。基板Ｗの主面Ｗａに薬液ＤＨＦが吐出されることによって、基板Ｗの主面Ｗａに形成されている自然酸化膜が除去される。ＤＨＦ供給処理が終了すると、第２薬液バルブ２６が閉じられる。

基板Ｗの主面Ｗａは、基板Ｗがスピンチャック１０に保持された状態で、基板Ｗのうち上方を向く面である。

ステップＳ３において、制御部３は、第３薬液ノズル３１から基板Ｗの主面Ｗａに対してカロ酸を供給するカロ酸供給処理を行う。カロ酸供給処理が行われると、第３薬液ノズル３１から回転中の基板Ｗの主面Ｗａに向けてカロ酸が吐出される。基板Ｗの主面Ｗａにカロ酸が吐出されることによって、基板Ｗの主面Ｗａからレジスト膜が除去される。

ステップＳ４において、制御部３は、第１薬液ノズル２１から基板Ｗの主面Ｗａに対してＳＣ１を供給するＳＣ１供給処理を行う。制御部３が第１薬液バルブ２３を制御して第１薬液バルブ２３を開くことで、第１薬液ノズル２１から回転中の基板Ｗの主面Ｗａに向けてＳＣ１が吐出される。基板Ｗの主面ＷａにＳＣ１が吐出されることによって、基板Ｗの主面Ｗａ上のカロ酸はＳＣ１によって外方に押し流され、基板Ｗの周囲に排出される。そして、基板Ｗの主面Ｗａの全域がＳＣ１の液膜で覆われる。ＳＣ１供給処理が終了すると、第１薬液バルブ２３が閉じられる。

ステップＳ５において、制御部３は、リンス液ノズル１６から基板Ｗの主面Ｗａに対してリンス液を供給するリンス液供給処理を行う。制御部３がリンス液バルブ１８を制御してリンス液バルブ１８を開くことで、リンス液ノズル１６から回転中の基板Ｗの主面Ｗａに向けてリンス液が吐出される。基板Ｗの主面Ｗａにリンス液が吐出されることによって、基板Ｗの主面Ｗａ上のＳＣ１がリンス液によって洗い流される。リンス液供給処理が終了すると、リンス液バルブ１８が閉じられる。

ステップＳ６において、制御部３は、基板Ｗの回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥処理を行う。以下では、乾燥処理の手順について説明する。

まず、スピンモータ１３が基板Ｗを、薬液供給処理時の基板Ｗの回転速度、及びリンス液供給処理時の基板Ｗの回転速度よりも大きい回転速度（例えば、数千ｒｐｍ）で高速回転させる。その結果、基板Ｗから液体が除去されるので、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１３が基板Ｗの回転を停止させる。基板Ｗの回転が停止すると、処理がステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、制御部３は、基板Ｗをチャンバー６から搬出する搬出処理を行う。以下では、搬出処理の手順について説明する。

まず、カップ昇降ユニット１５が、カップ１４を下位置まで下降させる。そして、センターロボットＣＲが、ハンドをチャンバー６内に進入させる。そして、複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除する。

複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除した後、センターロボットＣＲは、スピンチャック１０上の基板Ｗをハンドで支持する。そして、センターロボットＣＲは、ハンドで基板Ｗを支持しつつ、ハンドをチャンバー６の内部から退避させる。その結果、処理済みの基板Ｗがチャンバー６から搬出される。

処理済みの基板Ｗがチャンバー６から搬出されると、ステップＳ７に示す搬出処理が終了する。

ステップＳ１からステップＳ７に示す処理が繰り返されることで、処理ユニット１に搬送された複数の基板Ｗが一枚ずつ処理される。

次に、図３から図７を参照して、ステップＳ３のカロ酸供給処理について説明する。図５は、カロ酸供給処理を示すフロー図である。図６は、生成装置３０の動作を示す第１図である。図７は、生成装置３０の動作を示す第２図である。

図４及び図５に示すように、ステップＳ２に示す処理が終了すると、処理がステップＳ３１に移行する。

図３、図５、及び図６に示すように、ステップＳ３１において、制御部３は、排出部３１１に気体を供給する気体供給処理を行う。気体は、排出部３１１の第１供給口３１ｂと第３供給口３１ｄとに供給される。

制御部３が第１気体バルブ３４ｃと第２気体バルブ３４ｄとを制御して第１気体バルブ３４ｃと第２気体バルブ３４ｄとを開くことで、第１供給口３１ｂと第３供給口３１ｄとに気体が供給される。

第１供給口３１ｂに供給された気体Ｋ１は、第１通路３１ｆを通過すると、排出口３１ｅに到達する。第３供給口３１ｄに供給された気体Ｋ２は、第３通路３１ｈを通過すると、排出口３１ｅに到達する。排出口３１ｅに到達した気体Ｋ１と気体Ｋ２とは合流して気体Ｋ３になる。気体Ｋ３は、流入口３１ｍから管部３１２の内部３１ｐに流入する。

管部３１２の内部３１ｐに流入した気体Ｋ３は、発生領域Ｅを通過した後、吐出口３１ｎから管部３１２の外部に排出される。

ステップＳ３２において、制御部３は、発生部３５により発生領域Ｅにプラズマを発生させるプラズマ発生処理を行う。具体的は、制御部３は、電源部３５２によりコイル３５１に電流を流してコイル３５１に磁場を誘起させる。その結果、発生領域Ｅでプラズマ（酸素プラズマ）が発生する。

ステップＳ３３において、制御部３は、発生領域Ｅの温度を制御する温度制御処理を行う。具体的は、制御部３は、冷却バルブ３６４を開くことで、冷却通路部３６２に冷水を供給する。その結果、発生領域Ｅの温度上昇が抑制される。

図３、図５、及び図７に示すように、ステップＳ３４において、制御部３は、排出部３１１に硫酸を供給する硫酸供給処理を行う。硫酸は、第２供給口３１ｃに供給される。

制御部３が第３薬液バルブ３３ｂを制御して第３薬液バルブ３３ｂを開くことで、第２供給口３１ｃに硫酸が供給される。

第２供給口３１ｃに供給された硫酸は、第２通路３１ｇに流入して第２通路３１ｇを流動する。

ステップＳ３５において、硫酸の液滴αが生成される。以下では、硫酸の液滴αが生成される手順を説明する。

第２通路３１ｇを流動する硫酸は、連通部Ｇに到達する。連通部Ｇに到達した硫酸には、気体Ｋ１が衝突する。その結果、硫酸の液滴αが生成される。

連通部Ｇで生成された硫酸の液滴αは、第１通路３１ｆを通じて流動した後、排出口３１ｅに到達する。排出口３１ｅに到達した硫酸の液滴αには、気体Ｋ２が衝突する。その結果、排出口３１ｅに到達した硫酸の液滴αは、排出口３１ｅから流入口３１ｍを通じて管部３１２の内部３１ｐに位置する発生領域Ｅに誘導される。言い換えれば、排出口３１ｅに到達した硫酸の液滴αは、気体Ｋ２の流体圧力により発生領域Ｅに誘導される。

ステップＳ３６において、プラズマ処理が行われることで、カロ酸が生成される。プラズマ処理は、硫酸がプラズマの発生領域Ｅに供給されることである。以下では、カロ酸が生成される手順について説明する。

管部３１２の内部３１ｐに流入した硫酸の液滴αは、管部３１２の内部３１ｐを流動して発生領域Ｅに到達する。すなわち、発生領域Ｅが、硫酸の移動経路Ｒ上に位置する。移動経路Ｒは、管部３１２の内部３１ｐに位置し、管部３１２の流入口３１ｍから吐出口３１ｎに向かう方向に形成される。本実施形態では、硫酸は、液滴αの状態で移動経路Ｒに沿って移動する。また、本実施形態では、移動経路Ｒが下向きに形成され、硫酸は移動経路Ｒに沿って落下する。管部３１２の内部３１ｐに発生領域Ｅが位置することで、管部３１２により硫酸を発生領域Ｅへ向けてガイドすることができる。

硫酸の液滴αが発生領域Ｅを流動する際、酸素プラズマにより酸化される。その結果、発生領域Ｅにおいて、硫酸からカロ酸が生成される。詳細には、硫酸の液滴αからカロ酸の液滴βが生成される。

ステップＳ３７において、管部３１２の吐出口３１ｎから管部３１２の外部にカロ酸の液滴βが吐出される。詳細には、カロ酸の液滴βを含んだガスが放出される。カロ酸の液滴βは、気体Ｋ３（図６参照）の圧力により吐出口３１ｎから吐出される。

管部３１２の吐出口３１ｎは、基板Ｗの主面Ｗａ（図２参照）に対向している。管部３１２の吐出口３１ｎから吐出されたカロ酸の液滴βは、基板Ｗの主面Ｗａに供給される。基板Ｗの主面Ｗａにカロ酸の液滴βが供給されることで、カロ酸の酸化力により基板Ｗの主面Ｗａからレジスト膜が除去される。その結果、カロ酸供給処理が終了する。カロ酸供給処理が終了すると、処理が、図４に示すステップＳ４に移行する。

以上、図３から図７を参照して説明したように、発生領域Ｅが硫酸の移動経路Ｒ上に位置する（図７参照）。従って、移動する硫酸に対してプラズマが供給される。その結果、硫酸の特定箇所にのみプラズマが照射されることを抑制できるので、硫酸に対してプラズマを効果的に供給することができ、カロ酸を効率的に生成することができる。カロ酸を効率的に生成することは、使用される硫酸の量に対して、カロ酸を多量に生成できることである。また、本実施形態では、硫酸の移動経路Ｒの延長線上に基板Ｗ（図２参照）が位置する。従って、排出部３１１から吐出された硫酸は、移動経路Ｒに沿って基板Ｗに向かう。また、排出部３１１からは、基板Ｗの処理に使用される分だけの硫酸が吐出される。その結果、硫酸を無駄なく使用することができる。また、本実施形態では、第３薬液ノズル３１が基板Ｗにカロ酸を供給する際、硫酸の移動経路Ｒの延長線上において、第３薬液ノズル３１が最も基板Ｗに近くなる位置に基板Ｗが配置される。すなわち、発生領域Ｅが基板Ｗの直近傍に位置する。従って、カロ酸が基板Ｗ以外の場所へ供給されることが抑制でき、カロ酸を基板Ｗに効果的に供給することができる。

また、図７に示すように、排出部３１１は、硫酸と気体とを混合することで硫酸の液滴αを生成する。従って、発生領域Ｅに硫酸の液滴αが供給される。その結果、硫酸の液滴αの全域に効果的にプラズマを供給することができるので、より効率的にカロ酸を生成することができる。

また、発生領域Ｅに硫酸の液滴αが供給されることで、硫酸の液滴αの全域にプラズマを供給しやすくなるので、発生領域ＥのＺ方向の寸法を短くすることができる。その結果、生成装置３０をコンパクト化することができる。Ｚ方向は、移動経路Ｒに沿った方向である。本実施形態では、Ｚ方向は、上下方向である。

また、温度制御機構３６は、管部３１２の周囲に冷水のような冷却材を供給することで、発生領域Ｅの温度を所定の範囲内の温度に制限する。所定の範囲内の温度は、例えば、１５０℃以上２００℃以下の温度である。従って、発生領域Ｅで生成されたカロ酸が気化することを抑制できるので、ステップＳ３７において、管部３１２の吐出口３１ｎからカロ酸を液滴βの状態で吐出することができる。その結果、吐出口３１ｎから吐出されたカロ酸が拡散することが抑制されるので、カロ酸を基板Ｗに向けて容易に供給することができる。なお、生成装置３０は、温度制御機構３６を含んでいなくてもよい。その結果、温度制御機構３６を設けない分、生成装置３０の装置構成を簡素化できる点で有利である。

また、生成装置３０が発生領域Ｅの温度を検出する温度センサを有していてもよい。この場合、制御部３は、温度センサの検出値に基づいて冷却バルブ３６４の開度を調整することで、発生領域Ｅの温度を所定の範囲内の温度に制御する。

以上、図面（図１～図１０）を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、（１）～（９））。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（１）例えば、発生領域ＥのＺ方向の寸法（図７参照）を、第１供給口３１ｂに供給される単位時間当たりの硫酸の供給量に応じて変更してもよい。具体的には、硫酸の供給量が多くなる程、発生領域ＥのＺ方向の寸法を大きくする。なお、発生領域ＥのＺ方向の寸法は、例えば、コイル３５１の長さを変更することによって調整される。

（２）第３薬液ノズル３１（図１参照）が待機位置に位置するとき、第３薬液ノズル３１が冷却されてもよい。この場合、例えば、第３薬液ノズル３１が、例えば、窒素ガスの気流を噴射することで冷却されてもよい。また、第３薬液ノズル３１が温度制御機構３６により冷却されてもよい。第３薬液ノズル３１は、例えば、常温程度まで冷却される。その結果、第３薬液ノズル３１の待機状態が解除されて、第３薬液ノズル３１が図５に示すカロ酸供給処理を開始する際、カロ酸供給処理を円滑に開始することができる。

（３）図８を参照して、生成装置３０の変形例３００について説明する。図８は、生成装置３０の変形例３００を示す図である。

図３に示すように、本実施形態では、第１外側通路３１１ｆは、第１連通路３１３ｆを介して第２外側通路３１２ｆに連通する。しかし、本発明はこれに限定されない。図８に示すように、第１外側通路３１１ｆは、第２外側通路３１２ｆと独立しており、第２外側通路３１２ｆと連通されていなくてもよい。すなわち、第１連通路３１３ｆが設けられなくてもよい。この場合、第１外側通路３１１ｆは、第１供給口３１ｂに連通する。第２外側通路３１２ｆは、第１供給口３１ｂとは異なる第４供給口３１２ｂに連通する。そして、第１供給口３１ｂと第４供給口３１２ｂとの各々に対して、気体が供給される。

図３に示すように、第１内側通路３１１ｇは、第２連通路３１３ｇを介して第２内側通路３１２ｇに連通する。しかし、本発明はこれに限定されない。図８に示すように、第１内側通路３１１ｇは、第２内側通路３１２ｇと独立しており、第２内側通路３１２ｇと連通されていなくてもよい。すなわち、第２連通路３１３ｇが設けられなくてもよい。この場合、第１内側通路３１１ｇは、第２供給口３１ｃに連通する。第２内側通路３１２ｇは、第２供給口３１ｃとは異なる第５供給口３１２ｃに連通する。そして、第２供給口３１ｃと第５供給口３１２ｃとの各々に対して、硫酸が供給される。

生成装置３０の変形例３００を用いることによっても、本実施形態の生成装置３０を用いた場合と同様の効果を奏する。

（４）本実施形態では、生成装置３０によりカロ酸が生成される。しかし、本発明はこれに限定されない。生成装置３０によりＳＣ１が生成されてもよい。

以下では、図９を参照して、ＳＣ１を生成する生成装置３０の装置構成の第１例について説明する。図９は、ＳＣ１を生成する生成装置３０の装置構成の第１例を示す図である。

図９に示すように、生成装置３０によりＳＣ１が生成される場合、第２供給口３１ｃには、硫酸では無く、アンモニア水が供給される。第１供給口３１ｂと第３供給口３１ｄとには、例えば、本実施形態の気体と同じ気体が供給される。そして、アンモニア水の液滴α１がプラズマの発生領域Ｅを通過する際に、アンモニア水に含まれる水に対してプラズマが供給されることで過酸化水素水が生成される。その結果、アンモニア水と過酸化水素水と水との混合液であるＳＣ１が生成される。

発生領域Ｅで生成されたＳＣ１の液滴β１は、管部３１２から放出される。その結果、過酸化水素水を準備すること無く、ＳＣ１を生成することができる。

ＳＣ１は、本発明の処理流体の第２例である。アンモニア水は、本発明の処理液の第２例である。

（５）図１０を参照して、ＳＣ１を生成する生成装置３０の装置構成の第２例について説明する。図１０は、ＳＣ１を生成する生成装置３０の装置構成の第２例を示す図である。

第２例は、図８に示す生成装置３０の変形例３００が用いられる点が第１例と異なる。

図１０に示すように、第１供給口３１ｂには窒素が供給され、第２供給口３１ｃにはアンモニア水が供給され、第５供給口３１２ｃには水が供給され、かつ、第４供給口３１２ｂにはアルゴンが供給される。第３供給口３１ｄには、本実施形態と同様の気体、又は空気が供給される。その結果、水とプラズマとにより過酸化水素水が生成されることで、ＳＣ１を生成することができる。また、窒素とアンモニア水とを連通部Ｇで合流させることで、アンモニアの成分が分解することを抑制できる。また、アルゴンを用いることで過酸化水素を効果的に生成することができる。

（６）図１１を参照して、排出部３１１の変形例である排出部４００について説明する。図１１は、排出部３１１の変形例である排出部４００を示す模式図である。

図１１に示すように、排出部４００は、本体部４０１と、第６供給口４０２と、第７供給口４０３と、排出口４０４と、第４通路４０５と、第５通路４０６とを有する。

本体部４０１は、排出部４００を形成する構造物である。

第６供給口４０２と、第７供給口４０３と、排出口４０４とは、本体部４０１の外面に形成される開口である。第４通路４０５と、第５通路４０６とは、本体部４０１内に形成される空所である。

第６供給口４０２は、供給管５００に連結する。供給管５００は、気体の供給源に連通する。気体の供給源は、供給管５００を介して第６供給口４０２に気体を供給する。気体の供給源から供給される気体は、本実施形態の気体と同様の気体である。

第７供給口４０３は、硫酸の供給源に連通し、硫酸を供給される。

排出口４０４は、第１排出口４０４ａと、第２排出口４０４ｂとを有する。第２排出口４０４ｂは、第１排出口４０４ａを囲むように環状に形成される。

排出口４０４には、管部３１２が連なる。管部３１２には、本実施形態と同様に、発生部３５と温度制御機構３６とが設けられる（図３参照）。

第４通路４０５は、第５通路４０６を中心に環状に形成される。第４通路４０５は、第６供給口４０２に連通すると共に、第２排出口４０４ｂに連通する。その結果、第２排出口４０４ｂが第４通路４０５を介して第６供給口４０２に連通する。

第５通路４０６は、第７供給口４０３に連通すると共に、第１排出口４０４ａに連通する。その結果、第１排出口４０４ａが第５通路４０６を介して第７供給口４０３に連通する。

排出部４００の動作について説明する。

第６供給口４０２から供給された気体は、第４通路４０５を通じて流れた後、第２排出口４０４ｂから排出される。第７供給口４０３から供給された硫酸は、第５通路４０６を通じて流れた後、第１排出口４０４ａから排出される。第２排出口４０４ｂから排出された気体と、第１排出口４０４ａから排出され硫酸とが互いに衝突することで、硫酸の液滴が生成される。硫酸の液滴は、管部３１２を流れる。そして、硫酸の液滴αが管部３１２を流れる際、移動経路Ｒ上に存在する発生領域Ｅを通ることで、カロ酸が生成される（図７を参照）。本実施形態では、硫酸の液滴αが発生領域Ｅを通るので、カロ酸の液滴βが生成される。その結果、管部３１２からカロ酸の液滴βが放出される。

なお、第４通路４０５は、第５通路４０６を中心に環状に形成される。しかし、図８に示す第１外側通路３１１ｆと第２外側通路３１２ｆとのように、第４通路４０５は、複数の独立した通路で構成されていてもよい。また、図７に示す第１外側通路３１１ｆと第２外側通路３１２ｆとのように、第４通路４０５は、複数の独立した通路が互いに連通した構造を有していてもよい。

また、排出部４００を用いてＳＣ１が生成されてもよい。この場合、第７供給口４０３にはアンモニア水が供給され、かつ、第６供給口４０２には気体が供給される。

（７）図７に示すように、本実施形態では、排出部３１１から硫酸の液滴αが放出される。しかし、本発明はこれに限定されない。排出部３１１から液滴αに分離されていない状態の液体の硫酸が排出されてもよい。すなわち、排出部３１１から硫酸を含む液体が連続して放出されてもよい。その結果、連通部Ｇで気体と硫酸とを混合（衝突）させる構成が不要になるので、生成装置３０の装置構成を簡素化することができる。

（８）図７に示すように、本実施形態では、発生領域Ｅは、管部３１２の内部に位置する。しかし、本発明はこれに限定されない。発生領域Ｅは、硫酸の移動経路Ｒ上に位置していればよく、管部３１２の内部以外の場所に位置していてもよい。例えば、発生領域Ｅは、管部３１２の外部（第３薬液ノズル３１の外部）に位置していてもよい。この場合、第３薬液ノズル３１は、管部３１２を備えなくてもよい。その結果、生成装置３０の装置構成を簡素化することができる。

（９）基板処理装置１００は、基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。しかし、本発明はこれに限定されない。基板処理装置１００は、複数の基板Ｗを同時に処理するバッチ型の装置でもよい。

本発明は、生成装置、基板処理装置、及び基板処理方法の分野に利用可能である。

３０ 生成装置
３５ 発生部
３１１ 排出部
Ｅ 発生領域
Ｒ 移動経路
Ｗ 基板
α 液滴

Claims (10)

1. 硫酸を含む処理液から、基板の処理に使用されるカロ酸を含む処理流体を生成する生成装置であって、
   前記処理液とともに、酸素ガスを含む気体を排出する排出部と、
   前記排出部から排出された前記気体から酸素プラズマを発生させる発生部と
   を備え、
   前記排出部において、前記処理液と前記気体とが混合することによって前記処理液の液滴が生成され、
   前記酸素プラズマの発生領域が、前記排出部から排出された前記処理液の移動経路上に位置し、
   前記発生部により、前記処理液の液滴から前記カロ酸を生成する、生成装置。
2. 前記排出部は、
   前記気体が供給される第１供給口と、
   前記処理液が供給される第２供給口と、
   前記気体が供給される第３供給口と、
   前記第３供給口に連通する排出口と、
   前記第１供給口に連通すると共に前記排出口に連通する第１通路と、
   前記第２供給口に連通すると共に前記第１通路に連通する第２通路と
   を有する、請求項１に記載の生成装置。
3. 前記排出部は、
   前記気体が供給される第１供給口と、
   前記処理液が供給される第２供給口と、
   前記第２供給口に連通する第１排出口と、
   前記第１排出口を囲むように形成され、前記第１供給口に連通する第２排出口と
   を有する、請求項１に記載の生成装置。
4. 前記気体は、窒素、アルゴン、及びヘリウムのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の生成装置。
5. 前記排出部から突出する管部をさらに備え、
   前記酸素プラズマの発生領域が、前記管部の内部に位置する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の生成装置。
6. 前記酸素プラズマは、誘導結合プラズマである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の生成装置。
7. 前記発生部は、常圧で前記酸素プラズマを発生させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の生成装置。
8. 前記酸素プラズマの発生領域の温度を制御する温度制御機構をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の生成装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の生成装置を備え、
   前記生成装置により生成された前記処理流体を前記基板に供給する、基板処理装置。
10. レジスト膜を表面に有する基板を処理する基板処理方法であって、
    硫酸を含む処理液とともに、酸素ガスを含む気体を排出する排出部において前記気体と前記硫酸とを混合することで前記硫酸の液滴を生成する工程と、
    前記排出部から排出された前記処理液の移動経路上に位置する酸素プラズマの発生領域において前記気体から前記酸素プラズマを発生させることにより、前記硫酸の液滴を移動させながらカロ酸を生成する工程と、
    前記カロ酸を基板に供給する工程と
    を備える、基板処理方法。

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