JP7353212B2

JP7353212B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP7353212B2
Application number: JP2020032700A
Authority: JP
Inventors: 健司小林; 僚村元; 正幸尾辻
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Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
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Filing date: 2020-02-28
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Description

本願明細書に開示される技術は、基板処理装置に関するものである。

従来から、基板処理に用いられる処理液にプラズマ処理を行って当該処理液の処理能力などを高め、これによって当該基板処理の効率を高める技術があった。

たとえば、硫酸を酸素ラジカルによって酸化してカロ酸（ペルオキソー硫酸。Ｈ_２ＳＯ_５）を生成し、基板処理に用いる処理液の酸化力を高める技術があった（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００２－５３３１２号公報

たとえば、特許文献１に示される場合では、プラズマ処理によって生成されたカロ酸が基板処理に用いられるが、１回のプラズマ処理によって生成されるカロ酸の量は少ないため、処理液の酸化力が十分に高められないという問題がある。

本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、基板処理に用いられる処理液の処理能力を十分に高めるための技術である。

本願明細書に開示される基板処理装置に関する技術の第１の態様は、処理液が供給されるタンクと、前記タンクから供給される前記処理液を吐出口から基板に吐出するノズルと、前記タンクと前記吐出口とに接続され、かつ、前記処理液が流れる第１の配管と、前記第１の配管を流れる前記処理液にガスを供給し、かつ、供給される前記ガスにプラズマを生じさせるプラズマ処理を行うプラズマ処理部と、前記プラズマ処理が行われた後の前記処理液が流れる前記第１の配管から分岐し、かつ、前記タンクに接続される第２の配管と、前記第１の配管を介して前記吐出口から前記処理液を吐出させる吐出モードと、前記第２の配管を介して前記処理液を循環させ、かつ、前記処理液が前記吐出口から吐出することを停止させる吐出停止モードとの切り替え制御を行う制御部とを備える。

本願明細書に開示される技術の第２の態様は、第１の態様に関連し、前記プラズマ処理部は、前記処理液に供給される前の前記ガスに前記プラズマを生じさせる。

本願明細書に開示される技術の第３の態様は、第１または２の態様に関連し、前記プラズマ処理部は、前記処理液に供給されて気泡となった前記ガスに前記プラズマを生じさせる。

本願明細書に開示される技術の第４の態様は、第１から３のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記プラズマ処理部は、前記ノズルの近傍に取り付けられ、前記第２の配管は、前記ノズル内で前記第１の配管から分岐する。

本願明細書に開示される技術の第５の態様は、第１から４のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記処理液に供給されるガスは、空気、Ｈ_２、Ａｒ、Ｎ_２、ＨｅまたはＯ_２である。

本願明細書に開示される技術の第６の態様は、第１から５のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記処理液は、硫酸であり、前記プラズマ処理部は、前記プラズマ処理を行うことによって、前記処理液からカロ酸を生成させる。

本願明細書に開示される技術の第１から６の態様によれば、第２の配管を介して処理液を循環させる間に、処理液に対し繰り返しプラズマ処理を行うことができる。そのため、処理液に対して十分な回数のプラズマ処理が行われ、基板処理に用いられる処理液の処理能力がプラズマ処理によって十分に高められた状態で、処理液をノズルから吐出させることができる。

また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。

実施の形態に関する、基板処理システムの構成の例を概略的に示す平面図である。図１に例が示された制御部の構成の例を概念的に示す図である。実施の形態に関する、基板処理装置の構成の例を概略的に示す図である。実施の形態に関する、プラズマ処理部の構成の例を示す断面図である。実施の形態に関する、プラズマ処理部の構成の例を示す断面図である。実施の形態に関する、プラズマ処理部の構成の例を示す断面図である。実施の形態に関する、プラズマ処理部の構成の例を示す断面図である。実施の形態に関する、基板処理装置の構成の例を概略的に示す図である。実施の形態に関する、ノズルおよびそれに関連する構成の例を示す断面図である。

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。

また、以下の実施の形態における「基板」としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）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などの各種基板を適用可能である。以下では、主として円盤状の半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置が例として説明されるが、上記の各種の基板の処理にも同様に適用可能である。また、基板の形状についても各種のものを適用可能である。

なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

また、以下に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。

また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。

また、以下に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体または下面自体に加えて、対象となる構成要素の上面または下面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。

＜第１の実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する基板処理システムにおける基板処理装置について説明する。

＜基板処理システムの構成について＞
図１は、本実施の形態に関する基板処理システム１の構成の例を概略的に示す平面図である。基板処理システム１は、ロードポートＬＰと、インデクサロボットＩＲと、センターロボットＣＲと、制御部９０と、少なくとも１つの処理ユニットＵＴ（図１においては４つの処理ユニット）とを備える。

それぞれの処理ユニットＵＴは、基板Ｗ（ウエハ）を処理するためのものであり、そのうちの少なくとも１つおよび当該処理ユニットＵＴに接続される配線構造が、基板処理装置１００に対応する。基板処理装置１００は、基板処理に用いることができる枚葉式の装置であり、具体的には、基板Ｗに付着している有機物を除去する処理を行う装置である。基板Ｗに付着している有機物は、たとえば、使用済のレジスト膜である。当該レジスト膜は、たとえば、イオン注入工程用の注入マスクとして用いられたものである。

なお、基板処理装置１００は、チャンバ８０を有することができる。その場合、チャンバ８０内の雰囲気を制御部９０によって制御することで、基板処理装置１００は、所望の雰囲気中における基板処理を行うことができる。

制御部９０は、基板処理システム１におけるそれぞれの構成（後述のスピンチャック１０のスピンモータ１０Ｄ、バルブ、ヒーター、ポンプまたは交流電源３０４など）の動作を制御することができる。キャリアＣは、基板Ｗを収容する収容器である。また、ロードポートＬＰは、複数のキャリアＣを保持する収容器保持機構である。インデクサロボットＩＲは、ロードポートＬＰと基板載置部ＰＳとの間で基板Ｗを搬送することができる。センターロボットＣＲは、基板載置部ＰＳおよび処理ユニットＵＴ間で基板Ｗを搬送することができる。

以上の構成によって、インデクサロボットＩＲ、基板載置部ＰＳおよびセンターロボットＣＲは、それぞれの処理ユニットＵＴとロードポートＬＰとの間で基板Ｗを搬送する搬送機構として機能する。

未処理の基板ＷはキャリアＣからインデクサロボットＩＲによって取り出される。そして、未処理の基板Ｗは、基板載置部ＰＳを介してセンターロボットＣＲに受け渡される。

センターロボットＣＲは、当該未処理の基板Ｗを処理ユニットＵＴに搬入する。そして、処理ユニットＵＴは基板Ｗに対して処理を行う。

処理ユニットＵＴにおいて処理済みの基板Ｗは、センターロボットＣＲによって処理ユニットＵＴから取り出される。そして、処理済みの基板Ｗは、必要に応じて他の処理ユニットＵＴを経由した後、基板載置部ＰＳを介してインデクサロボットＩＲに受け渡される。インデクサロボットＩＲは、処理済みの基板ＷをキャリアＣに搬入する。以上によって、基板Ｗに対する処理が行われる。

図２は、図１に例が示された制御部９０の構成の例を概念的に示す図である。制御部９０は、電気回路を有する一般的なコンピュータによって構成されていてよい。具体的には、制御部９０は、中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ、すなわち、ＣＰＵ）９１、リードオンリーメモリ（ｒｅａｄｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＯＭ）９２、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）９３、記憶装置９４、入力部９６、表示部９７および通信部９８と、これらを相互に接続するバスライン９５とを備える。

ＲＯＭ９２は基本プログラムを格納している。ＲＡＭ９３は、ＣＰＵ９１が所定の処理を行う際の作業領域として用いられる。記憶装置９４は、フラッシュメモリまたはハードディスク装置などの不揮発性記憶装置によって構成されている。入力部９６は、各種スイッチまたはタッチパネルなどによって構成されており、オペレータから処理レシピなどの入力設定指示を受ける。表示部９７は、たとえば、液晶表示装置およびランプなどによって構成されており、ＣＰＵ９１の制御の下、各種の情報を表示する。通信部９８は、ｌｏｃａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）などを介してのデータ通信機能を有する。

記憶装置９４には、図１の基板処理システム１におけるそれぞれの構成の制御についての複数のモードがあらかじめ設定されている。ＣＰＵ９１が処理プログラム９４Ｐを実行することによって、上記の複数のモードのうちの１つのモードが選択され、当該モードでそれぞれの構成が制御される。なお、処理プログラム９４Ｐは、記録媒体に記憶されていてもよい。この記録媒体を用いれば、制御部９０に処理プログラム９４Ｐをインストールすることができる。また、制御部９０が実行する機能の一部または全部は、必ずしもソフトウェアによって実現される必要はなく、専用の論理回路などのハードウェアによって実現されてもよい。

図３は、本実施の形態に関する基板処理装置１００の構成の例を概略的に示す図である。図３においては、複数の処理ユニットＵＴのうちの１つの処理ユニットＵＴに接続される、処理液の配管構造が示されている。なお、図３においては便宜上１種類の処理液の配管構造が示されているが、複数種の処理液が用いられる場合には、それぞれの処理液に対応する配管構造が別途接続される。

基板処理装置１００は、処理液供給源（ここでは、図示せず）から供給される処理液を貯留する貯留タンク１４と、貯留タンク１４から流れる処理液の温度を制御するヒーター１６と、ヒーター１６で温度が制御された処理液を処理ユニットＵＴに至る配管２００に流すポンプ１８と、配管２００を流れる処理液中の不純物を除去するフィルター２０と、配管２００における処理液の流路を開閉可能なバルブ２２と、バルブ２２よりも上流の配管２００から分岐し、かつ、貯留タンク１４に接続される分岐配管２０２と、分岐配管２０２における処理液の流路を開閉可能なバルブ２４と、バルブ２２よりも下流の配管２００において流れる処理液の流量を測定する流量計２６と、配管２００を流れる処理液の流量を調整可能な流量調整バルブ２８と、配管２００を流れる処理液を所望の吐出温度に加熱するヒーター３０と、ヒーター３０よりも下流の配管２００における処理液の流路を開閉可能なバルブ３２と、バルブ３２よりも下流の配管２００における処理液に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理部３４と、プラズマ処理部３４よりも下流の配管２００における処理液の流路を開閉可能なバルブ３６と、プラズマ処理部３４よりも下流でバルブ３６よりも上流の配管２００から分岐し、かつ、クーラー５４さらには貯留タンク１４に接続される分岐配管２０４と、分岐配管２０４における処理液の流路を開閉可能なバルブ４０と、バルブ４０よりも上流の分岐配管２０４から分岐し、分岐配管２０４を介して処理液を吸引する吸引配管２０６と、吸引配管２０６における処理液の流路を開閉可能なバルブ４２と、分岐配管２０４から供給される処理液を冷却し、かつ、貯留タンク１４に戻すクーラー５４と、ヒーター３０よりも下流でバルブ３２よりも上流の配管２００とバルブ４０よりも下流の分岐配管２０４との間の処理液の流路を開閉可能なバルブ４４と、バルブ３６よりも下流の配管２００に接続され、処理ユニットＵＴにおける基板Ｗに吐出口１４８から処理液を吐出するノズル３８と、基板Ｗを処理するための処理ユニットＵＴとを備える。

なお、上記のバルブは、空気バルブまたは電磁バルブであってもよいし、それ以外のバルブであってもよい。また、吸引配管２０６の下流側には、吸引装置（ここでは、図示せず）が接続される。また、クーラー６３は、水冷ユニットまたは空冷ユニットであってもよいし、これら以外の冷却ユニットであってもよい。

処理ユニットＵＴは、１枚の基板Ｗを略水平姿勢で保持しつつ、基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ｚ１まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック１０と、基板Ｗの回転軸線Ｚ１まわりにスピンチャック１０を取り囲む筒状の処理カップ１２とを備える。

ここで、処理液としては硫酸が想定されるが、たとえば、硫酸塩、ペルオキソー硫酸およびペルオキソー硫酸塩の少なくともいずれかを含む液、純水（ＤＩＷ）、または、過酸化水素を含む液などであってもよい。

スピンチャック１０は、略水平姿勢の基板Ｗの下面を真空吸着する円板状のスピンベース１０Ａと、スピンベース１０Ａの中央部から下方に延びる回転軸１０Ｃと、回転軸１０Ｃを回転させることによって、スピンベース１０Ａに吸着されている基板Ｗを回転させるスピンモータ１０Ｄとを備える。なお、スピンチャック１０の代わりに、スピンベースの上面外周部から上方に突出する複数のチャックピンを備え、当該チャックピンによって基板Ｗの周縁部を挟持する挟持式のチャックが用いられてもよい。

なお、処理ユニットＵＴは、図１におけるチャンバ８０に囲まれていてよい。また、チャンバ８０内の圧力は、およそ大気圧（たとえば、０．５気圧以上、かつ、２気圧以下）であってよい。

＜基板処理装置の動作について＞
次に、制御部９０によって制御される基板処理装置の動作について説明する。本実施の形態に関する基板処理装置による基板処理方法は、処理ユニットＵＴへ搬送された基板Ｗに対し薬液処理を行う工程と、薬液処理が行われた基板Ｗに対し洗浄処理を行う工程と、洗浄処理が行われた基板Ｗに対し乾燥処理を行う工程と、乾燥処理が行われた基板Ｗを処理ユニットＵＴから搬出する工程とを備える。

以下では、基板処理装置の動作に含まれる、薬液処理中または薬液処理後に基板Ｗに付着している有機物（たとえば、使用済みのレジスト膜）を除去する工程（上記の工程のうち、薬液処理を行う工程、または、洗浄処理を行う工程に属する工程）における、処理液の吐出モード、処理液の吐出を停止する吐出停止モード、および、処理液を吸引する吸引モードについて説明する。吐出モード、吐出停止モードおよび吸引モードは、制御部９０の制御によって切り替えられる。

処理液をノズル３８から吐出する吐出モードでは、バルブ２２、流量調整バルブ２８、バルブ３２、バルブ３６が開いており、他のバルブは閉じている。

吐出モードでは、貯留タンク１４内の処理液は、ヒーター１６によって加熱された後、ポンプ１８によって配管２００へ送られる。配管２００を流れる処理液は、フィルター２０において不純物が除去された後、バルブ２２の下流の配管２００へ送られる。

そして、バルブ２２の下流の配管２００において、処理液は、流量計２６で流量が測定され、流量調整バルブ２８で流量が調整された後、ヒーター３０によって所望の吐出温度まで加熱される。そして、当該処理液は、プラズマ処理部３４においてプラズマ処理が行われた後、ノズル３８から処理ユニットＵＴにおいて保持されている（望ましくは、回転している）基板Ｗの上面に吐出される。なお、ノズル３８近傍の配管２００において処理液に過酸化水素が加えられてもよい。

処理液の吐出が停止されている吐出停止モードでは、バルブ２２、バルブ２４、流量調整バルブ２８、バルブ３２、バルブ４０が開いており、他のバルブは閉じている。

吐出停止モードでは、貯留タンク１４内の処理液は、ヒーター１６によって加熱された後、ポンプ１８によって配管２００へ送られる。配管２００を流れる処理液は、フィルター２０において不純物が除去された後、一部がバルブ２２の下流の配管２００へ送られ、他の一部がバルブ２４の下流の分岐配管２０２へ送られて貯留タンク１４に戻る。

そして、バルブ２２の下流の配管２００において、処理液は、流量計２６で流量が測定され、流量調整バルブ２８で流量が調整された後、ヒーター３０によって所望の吐出温度まで加熱される。そして、当該処理液は、プラズマ処理部３４においてプラズマ処理が行われた後、分岐配管２０４を介してバルブ４０の下流へ流れ、クーラー５４を介して貯留タンク１４に戻る。

吐出停止モードでは、貯留タンク１４からノズル３８の近傍に至る循環経路において処理液を循環させることによって、ノズル３８の近傍においても処理液を所望の温度に維持することができる。また、当該循環経路内にプラズマ処理部３４が配置されており、循環する処理液に対し繰り返しプラズマ処理を行うことができる。そのため、処理液に対して十分な回数のプラズマ処理が行われることによって、たとえば、硫酸である処理液からカロ酸（ペルオキソー硫酸。Ｈ_２ＳＯ_５）が生成される量を所望の量とすることができる。よって、基板処理に用いられる処理液の処理能力がプラズマ処理によって十分に高められた状態で制御部９０の制御によって吐出モードに切り替えれば、処理液をノズル３８から吐出させることができる。

ノズル３８付近に残留する処理液を吸引する吸引モードでは、バルブ２２、バルブ２４、流量調整バルブ２８、バルブ３６、バルブ４２、バルブ４４が開いており、他のバルブは閉じている。

吸引モードでは、貯留タンク１４内の処理液は、ヒーター１６によって加熱された後、ポンプ１８によって配管２００へ送られる。配管２００を流れる処理液は、フィルター２０において不純物が除去された後、一部はバルブ２２の下流の配管２００へ送られた後、バルブ４４を介して貯留タンク１４に戻る。配管２００を流れる処理液の他の一部も、バルブ２４の下流の分岐配管２０２へ送られて貯留タンク１４に戻る。

また、分岐配管２０４との分岐位置よりも下流の配管２００に残留している処理液は、吸引配管２０６から分岐配管２０４を介して伝達された吸引力によって、吸引配管２０６内に吸引される。

＜プラズマ処理部の構成について＞
次に、プラズマ処理部の構成について説明する。なお、以下のプラズマ処理部におけるプラズマ処理は、大気圧で行われる大気圧プラズマ処理であってよい。

図４は、本実施の形態に関するプラズマ処理部３４の構成の例を示す断面図である。図４に例が示されるように、プラズマ処理部３４は、絶縁体などからなる配管部３０１に処理液１０１が流れる。また、プラズマ処理部３４は、配管部３０１の曲がり角部分の側面に接続される絶縁体などからなる配管部３０２と、配管部３０２の接続位置よりも下流の配管部３０１の側面に設けられ、かつ、配管部３０１を介して互いに対向して配置される一対の電極３０３と、一対の電極３０３に交流電圧を印加する交流電源３０４とを備える。

配管部３０２の一端は、配管部３０１の曲がり角部分の側面に接続され、当該箇所において、配管部３０１と配管部３０２とは連通する。

プラズマ処理に際しては、ガス供給源（ここでは、図示しない）から配管部３０２へガスが供給され、当該ガスが気泡３０５となって配管部３０１内の処理液１０１に供給される。さらに、気泡３０５が一対の電極３０３に挟まれる配管部３０１内の領域に到達すると、一対の電極３０３に所定の交流電圧が印加されることによって、気泡３０５内の気体にプラズマＰＬが生じる。プラズマＰＬの作用により気泡３０５内に活性種が生じる。活性種には、極性を有するイオン、または、電気的に中性であるラジカルなどが含まれる。気泡３０５内に生じた活性種は処理液１０１に供給され、活性種の作用によって処理液１０１が変質する。たとえば、処理液１０１が硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）である場合に、処理液１０１に活性種である酸素ラジカルが供給されると、酸素ラジカルの酸化力によって処理液１０１からカロ酸が生成される。

なお、ガス供給源からは、たとえば、Ｏ_２（オゾンガス）、Ｎｅ、ＣＯ_２、空気、不活性ガスまたはそれらの組み合わせであるガスが供給されるものとする。不活性ガスは、たとえば、Ｎ_２または希ガスである。希ガスは、たとえば、ＨｅまたはＡｒなどである。たとえば、供給されるガスがＯ_２を含む場合は、プラズマ処理において酸素ラジカルを生じさせることができる。

また、プラズマＰＬの作用によって処理液１０１中にラジカルが生成される。このラジカルの酸化力によって、処理液１０１の基板処理能力が高まる。たとえば、基板Ｗからのレジスト膜（ここでは、図示しない）の除去が促進される。

図５は、本実施の形態に関するプラズマ処理部３４Ａの構成の例を示す断面図である。

図５に例が示されるように、プラズマ処理部３４Ａは、樹脂などからなる配管部３０１Ａに処理液１０１が流れる。また、プラズマ処理部３４Ａは、配管部３０１Ａの側面に接続される絶縁体などからなる配管部３０２Ａと、配管部３０２Ａの側面に設けられ、かつ、配管部３０２Ａを介して互いに対向して配置される一対の電極３０３と、一対の電極３０３に交流電圧を印加する交流電源３０４とを備える。

配管部３０２Ａの一端は、配管部３０１Ａの曲がり角部分の側面に接続され、当該箇所において、配管部３０１Ａと配管部３０２Ａとは連通する。

また、プラズマ処理部３４Ａは、配管部３０１Ａと配管部３０２Ａとが連通する箇所の配管部３０１Ａ内において、多孔質材料３０６を備える。なお、多孔質材料３０６は備えられていなくてもよい。

プラズマ処理に際しては、ガス供給源（ここでは、図示しない）から配管部３０２Ａへガスが供給される。そして、一対の電極３０３に所定の交流電圧が印加されることによって、一対の電極３０３に挟まれる配管部３０２Ａ内の空間においてプラズマＰＬが生じる。プラズマＰＬを通過するガスは、プラズマＰＬの作用によりその一部が活性種へと変性する。こうして生じた活性種は、配管部３０２Ａから配管部３０１Ａ内の多孔質材料３０６へと、ガス供給源から供給されるガスの流れに沿って移動する。

このようにして、活性種は、配管部３０２Ａ内のガスとともに多孔質材料３０６へ供給される。そして、多孔質材料３０６を通過した処理液１０１には、気泡３０７内の活性種が供給される。

図６は、本実施の形態に関するプラズマ処理部３４Ｂの構成の例を示す断面図である。

図６に例が示されるように、プラズマ処理部３４Ｂは、配管部３０１Ａに処理液１０１が流れる。また、プラズマ処理部３４Ｂは、配管部３０１Ａの側面に接続される配管部３０２Ａと、配管部３０２Ａ内に設けられる棒状の電極３０３Ａと、配管部３０２Ａの側面に環状に設けられる電極３０３Ｂと、電極３０３Ａおよび電極３０３Ｂに交流電圧を印加する交流電源３０４とを備える。

プラズマ処理に際しては、ガス供給源（ここでは、図示しない）から配管部３０２Ａへガスが供給される。そして、電極３０３Ａと電極３０３Ｂとの間に所定の交流電圧が印加されることによって、電極３０３Ａと電極３０３Ｂとに挟まれる配管部３０２Ａ内の空間においてプラズマＰＬが生じる。プラズマＰＬを通過するガスは、プラズマＰＬの作用によりその一部が活性種へと変性する。こうして生じた活性種は、配管部３０２Ａから配管部３０１Ａへと、ガス供給源から供給されるガスの流れに沿って移動する。

このようにして、プラズマＰＬにより生じた活性種は、配管部３０２Ａ内のガスとともに気泡３０７となって処理液１０１に供給される。

図７は、本実施の形態に関するプラズマ処理部３４Ｃの構成の例を示す断面図である。

図７に例が示されるように、プラズマ処理部３４Ｃは、絶縁体などからなる配管部３０１Ｂに処理液１０１が流れる。また、プラズマ処理部３４Ｃは、配管部３０１Ｂの側面に接続される配管部３０２Ａと、配管部３０２Ａ内に設けられる棒状の電極３０３Ａと、配管部３０２Ａの接続位置よりも上流の配管部３０１Ｂ内に挿入される電極３０３Ｃと、電極３０３Ａおよび電極３０３Ｃに交流電圧を印加する交流電源３０４とを備える。

プラズマ処理に際しては、ガス供給源（ここでは、図示しない）から配管部３０２Ａへガスが供給される。そして、電極３０３Ａと電極３０３Ｃとの間に所定の交流電圧が印加されることによって、主に、電極３０３Ａと電極３０３Ｃとに挟まれる配管部３０１Ｂ内の領域においてプラズマＰＬが生じる。プラズマＰＬを通過するガスは、プラズマＰＬの作用によりその一部が活性種へと変性する。こうして生じた活性種は、配管部３０２Ａから配管部３０１Ｂへと、ガス供給源から供給されるガスの流れに沿って移動する。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態に関する基板処理装置について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。

＜基板処理装置の構成について＞
図８は、本実施の形態に関する基板処理装置１００Ａの構成の例を概略的に示す図である。図８においては、複数の処理ユニットＵＴのうちの１つの処理ユニットＵＴに接続される、処理液の配管構造が示されている。なお、図８においては便宜上１種類の処理液の配管構造が示されているが、複数種の処理液が用いられる場合には、それぞれの処理液に対応する配管構造が別途接続される。

図８に示される基板処理装置１００Ａは、図３に示された構成に加えて、プラズマ処理部３４よりも下流でバルブ３６よりも上流の配管２００から分岐し、かつ、バッファータンク４８に接続される分岐配管２０８と、分岐配管２０８における処理液の流路を開閉可能なバルブ４６と、バルブ４６よりも下流の分岐配管２０８に設けられ、かつ、分岐配管２０８に流れる処理液を貯留するバッファータンク４８と、バッファータンク４８よりも下流の分岐配管２０８に設けられ、かつ、分岐配管２０８を流れる処理液の温度を制御するヒーター５０と、ヒーター５０よりも下流の分岐配管２０８に設けられ、分岐配管２０８における処理液を流すポンプ５２とを備える。

＜基板処理装置の動作について＞
以下では、特に、処理液の吐出が停止されている吐出停止モードについて説明する。吐出停止モードでは、バルブ２２、バルブ２４、流量調整バルブ２８、バルブ３２、バルブ４６が開いており、他のバルブは閉じている。

そして、バルブ２２の下流の配管２００において、処理液は、流量計２６で流量が測定され、流量調整バルブ２８で流量が調整された後、ヒーター３０によって所望の吐出温度まで加熱される。そして、当該処理液は、プラズマ処理部３４においてプラズマ処理が行われた後、分岐配管２０８を介してバルブ４６の下流へ流れる。

バルブ４６の下流においては、処理液はバッファータンク４８に一旦貯留された後、ヒーター５０によって温度制御され、ポンプ５２から再びプラズマ処理部３４よりも上流の配管２００に戻る。

このようにして、分岐配管２０８に流れる処理液に対して、プラズマ処理部３４において繰り返しプラズマ処理が行われる。

吐出停止モードでは、分岐配管２０８を含む比較的短い循環経路において処理液を循環させることによって、循環する処理液に対し比較的短い周期で繰り返しプラズマ処理を行うことができる。そのため、処理液に対して短時間で十分な回数のプラズマ処理が行われることによって、短時間で、たとえば、硫酸である処理液からカロ酸が生成される量を所望の量とすることができる。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態に関する基板処理装置について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。

＜基板処理装置の構成について＞
本実施の形態では、図３に示された構成において、プラズマ処理部がノズルの近傍に取り付けられる態様について説明する。すなわち、プラズマ処理部よりも配管２００の下流に位置する分岐配管２０４およびバルブ３６に対応する構成は、ノズル内にそれぞれ設けられる。

図９は、本実施の形態に関するノズル３８Ａおよびそれに関連する構成の例を示す断面図である。

図９に例が示されるように、ノズル３８Ａには、空気が流れる配管４０１および配管４０２と、処理液１０１が流れる配管３１１および配管３１２とが接続されている。そして、配管３１１の側面には、ガス供給源（ここでは、図示しない）からガスが供給される配管３２１が接続されている。

ノズル３８Ａは、処理液１０１を導く流路１３５が形成された本体１３６と、流路１３５を開閉する弁体１３７と、弁体１３７を弁室１４０内でＸ１方向に進退させて流路１３５を開閉させる空圧アクチュエータ１３８とを備える。空圧アクチュエータ１３８は、バルブ３６に対応する構成である。

ここで、流路１３５は、配管３１１に延びる流路１３５Ａと、配管３１２に延びる流路１３５Ｂと、弁室１４０の下流に延びる流路１３５Ｃとを備える。また、流路１３５Ａと流路１３５Ｂとは、弁室１４０の上流において合流する。流路１３５Ｂは、分岐配管２０４に対応する構成である。また、流路１３５Ｃは、ノズル３８Ａの先端へ導かれる流路であり、ノズル３８Ａの下方に位置し、かつ、処理液１０１を吐出する吐出口１４８に導かれる。

空圧アクチュエータ１３８は、シリンダ１３９と、ピストン１４２と、バネ１４３と、ロッド１４４とを備える。シリンダ１３９と弁室１４０とは、Ｘ１方向において並んで配置される。また、シリンダ１３９と弁室１４０との間は、隔壁１４１によって隔てられている。

シリンダ１３９は、ピストン１４２によって、隔壁１４１側の前室と、ピストン１４２を挟んでＸ１方向の反対側の後室とに隔てられている。ピストン１４２は、シリンダ１３９の前室または後室のいずれか一方に配管４０１または配管４０２から供給される空気の空気圧が伝達されることによって、シリンダ１３９内を、Ｘ１方向に沿って進退する。

バネ１４３は、シリンダ１３９の後室側において、ピストン１４２と本体１３６との間に介挿されて、ピストン１４２を、隔壁１４１側に押圧する。

ロッド１４４は、基部がピストン１４２に連結され、先端部が、隔壁１４１を貫通して弁室１４０に突出されている。弁室１４０に突出されたロッド１４４の先端部には、弁体１３７が連結されている。弁体１３７は円板状に形成され、ロッド１４４の先端部に、径方向をＸ１方向と直交させて連結されている。弁体１３７は、シリンダ１３９内でピストン１４２がＸ１方向に沿って進退すると、ロッド１４４を介して、弁室１４０内でＸ１方向に沿って進退する。

弁室１４０は、隔壁１４１と対向し、かつ、Ｘ１方向と直交する円環状の弁座面１４６を備え、弁座面１４６の中心位置に、流路１３５Ａ（または流路１３５Ｂ）が同心状に開口されている。また、流路１３５Ｃは、弁室１４０の、弁体１３７の進退方向（Ｘ１方向）の側方に開口されている。

シリンダ１３９の前室および後室のいずれにも配管４０１（または配管４０２）からの空気圧を作用させず、空圧アクチュエータ１３８を作動させない状態では、ピストン１４２がバネ１４３によって、シリンダ１３９内の前進位置、つまり、図９に例が示されるように、隔壁１４１側に近接した位置に押圧される。それによって、弁室１４０内で弁体１３７が弁座面１４６に接触して、流路１３５Ａ（または流路１３５Ｂ）の開口が閉鎖される。

そのため、流路１３５Ａ（または流路１３５Ｂ）と流路１３５Ｃとの間が閉じられて、貯留タンク１４から供給される処理液１０１は、流路１３５Ｂ（分岐配管２０４に相当）を介してクーラー５４、さらには、貯留タンク１４に還流される（吐出停止モード）。

吐出停止モードにおいて、シリンダ１３９の前室に空気圧を伝達して、ピストン１４２を、バネ１４３の押圧力に抗してシリンダ１３９の後室方向に後退させると、弁室１４０内で弁体１３７が弁座面１４６から離れる。それによって、流路１３５Ａ（または流路１３５Ｂ）の開口が弁室１４０に解放される。

そのため、流路１３５Ａ（または流路１３５Ｂ）と流路１３５Ｃとが弁室１４０を介して繋がり、貯留タンク１４から供給される処理液１０１は、流路１３５Ｃを介してノズル３８Ａの開口から吐出される（吐出モード）。

吐出モードにおいて、シリンダ１３９の前室への空気圧の伝達を停止し、その代わりにシリンダ１３９の後室に空気圧を伝達して、ピストン１４２を、バネ１４３の押圧力にしたがってシリンダ１３９の前室方向（すなわち、隔壁１４１に近接する方向）に前進させると、弁室１４０内で、弁体１３７が弁座面１４６に接触する。それによって、流路１３５Ａ（または流路１３５Ｂ）の開口が閉鎖される。

そのため、流路１３５Ａ（または流路１３５Ｂ）と流路１３５Ｃとの間が閉じられて、貯留タンク１４から供給される処理液１０１は、流路１３５Ｂ（分岐配管２０４に相当）を介してクーラー５４、さらには、貯留タンク１４に還流される吐出停止モードに復帰する。

なお、ノズル３８Ａ内に設けられるバルブは上記のような空気バルブに限られるものではなく、電磁バルブであってもよいし、それ以外のバルブであってもよい。

一方で、配管３２１には、プラズマ処理を行うための構成として、配管３２１の側面に設けられ、かつ、配管３２１を介して互いに対向して配置される一対の電極３０３と、一対の電極３０３に交流電圧を印加する交流電源３０４とが取り付けられている。このように、配管３２１、電極３０３および交流電源３０４を備えるプラズマ処理部が、配管３１１の側面に取り付けられている。

配管３２１の一端は、配管３１１の側面に接続され、当該箇所において、配管３２１と配管３１１とは連通する。また、配管３２１と配管３１１とが連通する箇所の配管３１１内において、多孔質材料３０６が設けられる。なお、多孔質材料３０６は備えられていなくてもよい。

プラズマ処理に際しては、ガス供給源から配管３２１へガスが供給される。そして、一対の電極３０３に所定の交流電圧が印加されることによって、一対の電極３０３に挟まれる配管３２１内の空間においてプラズマＰＬが生じる。プラズマＰＬを通過するガスは、プラズマＰＬの作用によりその一部が活性種へと変性する。こうして生じた活性種は、配管３２１から配管３１１内の多孔質材料３０６へと、ガス供給源から供給されるガスの流れに沿って移動する。

このようにして、プラズマＰＬにより生じた活性種は、配管３２１内のガスとともに多孔質材料３０６へ供給される。そして、多孔質材料３０６を通過した処理液１０１には、気泡３０７内の活性種が供給される。

本実施の形態によれば、配管３２１、電極３０３および交流電源３０４を備えるプラズマ処理部が、ノズル３８Ａの近傍に取り付けられる。そのため、処理液１０１が流路１３５Ｂを流れて循環し、十分な回数のプラズマ処理が行われる。よって、基板処理に用いられる処理液１０１の処理能力がプラズマ処理によって十分に高められた状態で、処理液１０１をノズル３８Ａの吐出口１４８から吐出させることができる。

それに加えて、プラズマ処理部がノズル３８Ａの近傍に取り付けられているため、プラズマ処理によって生じたラジカルが処理液１０１中に残存する間に、処理液１０１をノズル３８Ａの吐出口１４８から吐出することも可能となる。その場合には、ラジカルの酸化力によって、処理液１０１の基板処理能力が高まる。なお、ＯＨラジカルの寿命は数百μ秒程度であり、液滴速度が数十ｍ／ｓである場合、ＯＨラジカルの活性は少なくとも１０ｍｍ程度は十分に維持されるものと考えられる。

＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。

また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例が示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。

以上に記載された実施の形態によれば、基板処理装置は、タンクと、ノズル３８（またはノズル３８Ａ。以下では便宜上、これらのうちのいずれか１つを対応させて記載する場合がある）と、第１の配管と、プラズマ処理部３４（または、プラズマ処理部３４Ａ、プラズマ処理部３４Ｂ、プラズマ処理部３４Ｃ。以下では便宜上、これらのうちのいずれか１つを対応させて記載する場合がある）と、第２の配管と、制御部９０とを備える。ここで、タンクは、たとえば、貯留タンク１４またはバッファータンク４８などに対応するものである（以下では便宜上、これらのうちのいずれか１つを対応させて記載する場合がある）。また、第１の配管は、たとえば、配管２００などに対応するものである。また、第２の配管は、たとえば、分岐配管２０４または分岐配管２０８などに対応するものである（以下では便宜上、これらのうちのいずれか１つを対応させて記載する場合がある）。貯留タンク１４には、処理液１０１が供給される。ノズル３８は、貯留タンク１４から供給される処理液１０１を、吐出口１４８から基板Ｗに吐出する。配管２００は、貯留タンク１４と吐出口１４８とに接続される。また、配管２００には、処理液１０１が流れる。プラズマ処理部３４は、配管２００を流れる処理液１０１にガスを供給する。また、プラズマ処理部３４は、供給されるガスにプラズマを生じさせるプラズマ処理を行う。分岐配管２０４は、プラズマ処理が行われた後の処理液１０１が流れる配管２００から分岐する。また、分岐配管２０４は、貯留タンク１４に接続される。制御部９０は、配管２００を介して吐出口１４８から処理液１０１を吐出させる吐出モードと、分岐配管２０４を介して処理液１０１を循環させ、かつ、処理液１０１が吐出口１４８から吐出することを停止させる吐出停止モードとの切り替え制御を行う。

このような構成によれば、分岐配管２０４または分岐配管２０８を介する循環経路において処理液１０１を循環させる間に、処理液１０１に対し繰り返しプラズマ処理を行うことができる。そのため、処理液１０１に対して十分な回数のプラズマ処理が行われることによって、たとえば、硫酸である処理液１０１からカロ酸が生成される量を所望の量とすることができる。よって、基板処理に用いられる処理液１０１の処理能力がプラズマ処理によって十分に高められた状態で、処理液１０１をノズル３８から吐出させることができる。

なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、プラズマ処理部３４Ａ、プラズマ処理部３４Ｂおよびプラズマ処理部３４Ｃは、処理液１０１に供給される前のガスにプラズマを生じさせる。このような構成によれば、処理液１０１に対して十分な回数のプラズマ処理が行われることによって、基板処理に用いられる処理液１０１の処理能力がプラズマ処理によって十分に高められた状態で、処理液１０１をノズル３８から吐出させることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、プラズマ処理部３４は、処理液１０１に供給されて気泡となったガスにプラズマを生じさせる。このような構成によれば、処理液１０１に対して十分な回数のプラズマ処理が行われることによって、基板処理に用いられる処理液１０１の処理能力がプラズマ処理によって十分に高められた状態で、処理液１０１をノズル３８から吐出させることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、配管３２１、電極３０３および交流電源３０４を備えるプラズマ処理部は、ノズル３８Ａの近傍に取り付けられる。そして、第２の配管に対応する流路１３５Ｂは、ノズル３８Ａ内で第１の配管に対応する流路１３５Ａから分岐する。このような構成によれば、プラズマ処理によって生じたラジカルが処理液１０１中に残存する間に、処理液１０１をノズル３８Ａの吐出口１４８から吐出することも可能となる。その場合には、ラジカルの酸化力によって、処理液１０１の基板処理能力が高まる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、処理液１０１に供給されるガスは、空気、Ｈ_２、Ａｒ、Ｎ_２、ＨｅまたはＯ_２である。このような構成によれば、処理液１０１に対して十分な回数のプラズマ処理が行われることによって、基板処理に用いられる処理液１０１の処理能力がプラズマ処理によって十分に高められた状態で、処理液１０１をノズル３８から吐出させることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、処理液１０１は、硫酸である。そして、プラズマ処理部３４は、プラズマ処理を行うことによって、処理液１０１からカロ酸を生成させる。このような構成によれば、処理液１０１に対して十分な回数のプラズマ処理が行われることによって、たとえば、硫酸である処理液１０１からカロ酸が生成される量を所望の量とすることができる。

＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。

したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態における構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。

１基板処理システム
１０スピンチャック
１０Ａスピンベース
１０Ｃ回転軸
１０Ｄスピンモータ
１２処理カップ
１４貯留タンク
１６，３０，５０ヒーター
１８，５２ポンプ
２０フィルター
２２，２４，３２，３６，４０，４２，４４，４６バルブ
２６流量計
２８流量調整バルブ
３４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃプラズマ処理部
３８，３８Ａノズル
４８バッファータンク
５４，６３クーラー
８０チャンバ
９０制御部
９１ＣＰＵ
９２ＲＯＭ
９３ＲＡＭ
９４記憶装置
９４Ｐ処理プログラム
９５バスライン
９６入力部
９７表示部
９８通信部
１００，１００Ａ基板処理装置
１０１処理液
１３５，１３５Ａ，１３５Ｂ，１３５Ｃ流路
１３６本体
１３７弁体
１３８空圧アクチュエータ
１３９シリンダ
１４０弁室
１４１隔壁
１４２ピストン
１４３バネ
１４４ロッド
１４６弁座面
１４８吐出口
２００，３１１，３１２，３２１，４０１，４０２配管
２０２，２０４，２０８分岐配管
２０６吸引配管
３０１，３０１Ａ，３０１Ｂ，３０２，３０２Ａ配管部
３０３，３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃ電極
３０４交流電源
３０５，３０７気泡
３０６多孔質材料

Claims

処理液が供給されるタンクと、
前記タンクから供給される前記処理液を吐出口から基板に吐出するノズルと、
前記タンクと前記吐出口とに接続され、かつ、前記処理液が流れる第１の配管と、
前記第１の配管を流れる前記処理液にガスを供給し、かつ、供給される前記ガスにプラズマを生じさせるプラズマ処理を行うプラズマ処理部と、
前記プラズマ処理が行われた後の前記処理液が流れる前記第１の配管から分岐し、かつ、前記タンクに接続される第２の配管と、
前記第１の配管を介して前記吐出口から前記処理液を吐出させる吐出モードと、前記第２の配管を介して前記処理液を循環させ、かつ、前記処理液が前記吐出口から吐出することを停止させる吐出停止モードとの切り替え制御を行う制御部とを備える、
基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置であり、
前記プラズマ処理部は、前記処理液に供給される前の前記ガスに前記プラズマを生じさせる、
基板処理装置。
請求項１または２に記載の基板処理装置であり、
前記プラズマ処理部は、前記処理液に供給されて気泡となった前記ガスに前記プラズマを生じさせる、
基板処理装置。
請求項１から３のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
前記プラズマ処理部は、前記ノズルの近傍に取り付けられ、
前記第２の配管は、前記ノズル内で前記第１の配管から分岐する、
基板処理装置。
請求項１から４のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
前記処理液に供給されるガスは、空気、Ｈ_２、Ａｒ、Ｎ_２、ＨｅまたはＯ_２である、
基板処理装置。
請求項１から５のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
前記処理液は、硫酸であり、
前記プラズマ処理部は、前記プラズマ処理を行うことによって、前記処理液からカロ酸を生成させる、
基板処理装置。