JP2005109166A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液の消費量の増大を招くことなく、処理液配管内に残った処理液が次の基板の処理に利用されるのを防止できる基板処理方法および基板処理装置を提供する。また、ノズルから処理液が漏れ出てカップ外に落ちることによるカップ外の汚染を防止できる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
【解決手段】ミキシングバルブ６１への硫酸および過酸化水素水の供給停止後、ミキシングバルブ６１に窒素ガスが供給されて、ミキシングバルブ６１および処理液配管５内に滞留している硫酸および過酸化水素水の混合液がＳＰＭとなってノズル３から押し出される。ノズル３から押し出されるＳＰＭは、ウエハＷの表面に供給されて、ウエハＷの表面のレジスト膜の剥離に寄与する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、処理液を用いて基板を処理する方法および装置に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、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などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板などの基板に対して処理液を用いた処理が行われる。たとえば、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置では、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持された基板の表面に処理液を供給する処理液ノズルとが備えられていて、スピンチャックによって基板が回転されつつ、その回転している基板の表面に処理液ノズルから処理液が供給されることにより、基板の表面の全域に処理液が行き渡って、基板の表面に対する処理液を用いた処理が達成される。

処理液ノズルには、処理液配管が接続されており、この処理液配管から処理液が供給されるようになっている。処理液配管の途中部には、処理液配管内の処理液の流通を制御するための処理液バルブが介装されている。処理液バルブを開成すると、処理液配管から処理液ノズルに処理液が流れ込み、その処理液が処理液ノズルから吐出されて基板の表面に供給される。処理液バルブを閉成すると、処理液配管内の処理液の流通が阻止されて、処理液配管から処理液ノズルへの処理液の供給が停止されることにより、処理液ノズルからの処理液の吐出が停止される。

処理液バルブを閉成している間、処理液配管の処理液バルブよりも処理液ノズル側には処理液が流入しないから、処理液バルブと処理液ノズルの先端との間に処理液が残った状態になる。この処理液配管内に残った処理液は、時間が経つにつれて劣化していく。たとえば、基板の表面から不要となったレジスト膜を剥離する処理には、一定の液温に温度調節されたＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）が処理液として用いられるが、このＳＰＭが処理液配管内に残った状態で放置されると、その処理液配管内に残ったＳＰＭの化学的性質および液温が時間の経過に伴って劣化（低下）する。また、基板の表面を純水で水洗する処理では、処理液配管内に純水が残った状態で放置されると、その処理液配管内に残った純水中にバクテリアなどの雑菌が発生するおそれがある。このように劣化した処理液が処理液配管内に溜まっていると、次の基板の処理時に、処理液配管内の劣化した処理液が処理液ノズルを介して基板に供給されることによって、処理不良（たとえば、レジスト膜の剥離むら）を生じたり、基板の汚染を招いたりするおそれがある。

そこで、劣化した処理液が次の基板の処理に用いられるのを防止するために、処理対象の基板への処理液の供給に先立って、処理液バルブを開いて、処理液配管内に残っている劣化した処理液を処理液ノズルから基板の存在していない空間に吐出させる、いわゆる処理液のプリディスペンスが行われている（たとえば、特許文献１参照）。
特願平９−５７１７６号公報

プリディスペンスによって処理液ノズルから吐出される劣化した処理液は、基板の処理に再利用できないために捨てざるを得ない。このため、プリディスペンスを行うと、処理液の消費量が増大し、ひいてはランニングコストが上昇するという新たな問題を生じる。とくに、基板の処理にＳＰＭのような高価な処理液を用いる場合、プリディスペンスによってランニングコストが大幅に上昇する。

また、枚葉式の基板処理装置の中には、処理液を受けるためのカップ内にスピンチャックが配置されていて、基板に対して処理液を供給するときには、処理液ノズルをスピンチャックの上方に設定された処理位置に配置し、処理液の供給が終了すると、その処理位置からカップ外に設定された待機位置に処理液ノズルを移動させるようにしたものがある。このような構成の装置では、別の問題として、処理液バルブの閉成後に処理液配管内に処理液が残っていると、処理液ノズルを処理位置から待機位置まで移動させる際に、処理液配管内に残っている処理液が処理液ノズルからカップの外に落ちて、カップの外が処理液によって汚染されるという問題もある。

そこで、この発明の目的は、プリディスペンスを省略することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、ノズルから処理液が漏れ出てカップ外に落ちることによるカップ外の汚染を防止できる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）の処理のための処理液をノズル（３）から吐出させる処理液吐出工程と、この処理液吐出工程の末期に、上記ノズルに処理液を供給するための処理液配管（５，６１）に気体を供給して、その処理液配管内の処理液を上記ノズルから押し出す処理液押出工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
請求項１記載の方法によれば、処理液吐出工程の末期に処理液配管内に気体が供給されて、処理液配管内の処理液がノズルから押し出されるから、処理液吐出工程の終了後に、処理液配管内に処理液が残っていることがない。よって、プリディスペンスを行わなくても、基板に劣化（処理能力が低下）した処理液が供給されることがない。

また、請求項２に記載のように、上記処理液押出工程を上記ノズルから上記処理液配管内の処理液を押し出して吐出される気体が処理対象の基板に当たり得る状態で行うことにより、ノズルから押し出される処理液を基板に供給することができる。よって、プリディスペンスの手法とは異なり、ノズルから押し出される処理液を基板の処理に寄与させることができ、処理液が無駄に捨てられることによる処理液の浪費をなくすことができる。しかも、ノズルから押し出される処理液は劣化していないから、ノズルから押し出される処理液を基板に供給しても、基板間における処理のばらつきや基板の処理不良を生じるおそれがない。

請求項３記載の発明は、上記処理液押出工程は、上記ノズルから上記処理液配管内の処理液を押し出して吐出される気体が、処理対象の基板を保持するための基板保持手段（２）を取り囲んで設けられたカップ（４）内に供給され得る状態で行われることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法である。
この方法によれば、ノズルから押し出される処理液はカップ内に供給されるから、カップ外が処理液によって汚染されるおそれがない。

よって、上記処理液押出工程と並行して、上記ノズルを上記基板保持手段の上方に設定された処理位置から上記カップ外に設定された待機位置まで移動させるノズル移動工程がさらに含まれる場合であっても、待機位置に戻されるノズルから処理液が漏れ出てカップ外に落ちることによる汚染を防止できる。
請求項４記載の発明は、上記処理液押出工程は、上記処理液配管から上記ノズルへの処理液の供給が停止された後、上記処理液配管内の処理液が上記ノズルから押し出されて、上記処理液配管内に供給される気体が上記ノズルから吐出されるまでの期間にわたって行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法である。

この方法のように、処理液押出工程を処理液配管内に供給される気体がノズルから吐出されるまで行うことにより、処理液配管内の処理液を、処理液配管内に残すことなくノズルから押し出すことができる。
請求項５記載の発明は、基板（Ｗ）の処理のための処理液を吐出するノズル（３）と、このノズルに供給される処理液が流通する処理液配管（５，６１）と、この処理液配管内に気体を供給する気体供給手段（６４，６４１，６１３）と、上記処理液配管から上記ノズルへの処理液の供給が停止された後、上記気体供給手段を制御して上記処理液配管内に上記気体を供給させる気体供給制御手段（１００）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。

この構成によれば、処理液配管からノズルへの処理液の供給停止後、処理液配管内に気体供給手段から気体が供給される。これによって、処理液配管内に滞留している処理液をノズルから押し出すことができ、処理液配管内に処理液が滞留したまま放置されることを防止できる。よって、プリディスペンスを行わなくても、基板に劣化（処理能力が低下）した処理液が供給されることがない。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。この基板処理装置は、基板の一例であるシリコン半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の表面（上面）にＳＰＭ（sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture：硫酸過酸化水素水）を処理液として供給して、そのウエハＷの表面から不要になったレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を行う枚葉式の装置であり、隔壁で区画された処理室１内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック２と、このスピンチャック２に保持されたウエハＷの表面にＳＰＭを供給するためのノズル３と、ウエハＷから流下または飛散するＳＰＭなどを受け取るためのカップ４とを備えている。

スピンチャック２は、たとえば、複数個の挟持部材２１でウエハＷを挟持することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持することができ、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することによって、その保持したウエハＷをほぼ水平な姿勢を保ったまま回転させることができる。
スピンチャック２の側方には、旋回軸３１が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、ノズル３は、その旋回軸３１の上端部からほぼ水平に延びたノズルアーム３２の先端部に取り付けられている。旋回軸３１は、その中心軸線まわりに回転可能に設けられていて、旋回軸３１を回転させることにより、ノズル３をスピンチャック２に保持されたウエハＷの上方に配置したり、カップ４の外側に設定された待機位置に配置したりすることができる。また、旋回軸３１を所定の角度範囲内で往復回転させることにより、スピンチャック２に保持されたウエハＷの上方でノズルアーム３２を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面上で、ノズル３からのＳＰＭの供給位置をスキャン（移動）させることができる。

ノズル３には、耐薬液性および耐熱性に優れたＰＦＡ（perfluoro−alkylvinyl−ether−tetrafluoro−ethlene−copolymer）製の処理液配管５の先端が接続されている。処理液配管５の他端は、処理室１外へ延びており、処理室１に隣接して設けられた流体ボックス６内に配置されたミキシングバルブ６１に接続されている。
ミキシングバルブ６１は、硫酸ポート６１１、過酸化水素水ポート６１２および窒素ガスポート６１３の３つの入力ポートを有している。これらの硫酸ポート６１１、過酸化水素水ポート６１２および窒素ガスポート６１３には、それぞれ、硫酸供給源からの一定温度（たとえば、８０℃）に温度調節された硫酸を供給するための硫酸配管６２、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水を供給するための過酸化水素水配管６３および窒素ガス供給源からの窒素ガスを供給するための窒素ガス配管６４が接続されている。

硫酸配管６２の途中部には、ミキシングバルブ６１への硫酸の供給／停止を切り換えるための硫酸バルブ６２１と、硫酸配管６２を流れる硫酸の流量を検出するための硫酸流量計６２２とが、硫酸の流通方向上流側からこの順に介装されている。また、硫酸配管６２には、硫酸の流通方向に関して硫酸バルブ６２１よりも上流側の分岐点において、硫酸帰還路６５が分岐接続されており、硫酸バルブ６２１が閉じられている期間は、硫酸配管６２を流れてくる硫酸が硫酸帰還路６５を通って硫酸供給源に戻されるようになっている。これにより、硫酸バルブ６２１が閉じられている期間には、硫酸供給源、硫酸配管６２および硫酸帰還路６５からなる硫酸循環路を一定温度に温度調節された硫酸が循環し、硫酸配管６２の硫酸バルブ６２１の下流側の部分に硫酸が滞ることがないので、硫酸バルブ６２１の開成直後から一定温度に温度調節された硫酸をミキシングバルブ６１に供給することができる。

過酸化水素水配管６３の途中部には、ミキシングバルブ６１への過酸化水素水の供給／停止を切り換えるための過酸化水素水バルブ６３１と、過酸化水素水配管６３を流れる過酸化水素水の流量を検出するための過酸化水素水流量計６３２とが、過酸化水素水の流通方向上流側からこの順に介装されている。また、過酸化水素水配管６３には、過酸化水素水の流通方向に関して過酸化水素水バルブ６３１よりも上流側の分岐点において、過酸化水素水帰還路６６が分岐接続されており、過酸化水素水バルブ６３１が閉じられている期間は、過酸化水素水配管６３を流れてくる過酸化水素水が過酸化水素水帰還路６６を通って過酸化水素水供給源に戻されるようになっている。これにより、過酸化水素水バルブ６３１が閉じられている期間には、過酸化水素水供給源、過酸化水素水配管６３および過酸化水素水帰還路６６からなる過酸化水素水循環路を過酸化水素水が循環し、過酸化水素水配管６３の過酸化水素水バルブ６３１の下流側の部分に過酸化水素水が滞ることが防止されている。なお、この実施形態では、過酸化水素水は温度調節されておらず、過酸化水素水配管６３には室温（約２５℃）程度の過酸化水素水が流れる。

窒素ガス配管６４の途中部には、ミキシングバルブ６１への窒素ガスの供給／停止を切り換えるための窒素ガスバルブ６４１が介装されている。
硫酸バルブ６２１および過酸化水素水バルブ６３１が開かれるとともに、ミキシングバルブ６１の硫酸ポート６１１および過酸化水素水ポート６１２が開かれると、硫酸配管６２および過酸化水素水配管６３からそれぞれ硫酸および過酸化水素水がミキシングバルブ６１に流入し、このミキシングバルブ６１で硫酸と過酸化水素水とが合流することによって、硫酸および過酸化水素水の混合液が作成される。この作成された硫酸および過酸化水素水の混合液は、ミキシングバルブ６１から処理液配管５に流出し、処理液配管５をノズル３に向けて流れる。

ミキシングバルブ６１では、硫酸配管６２からの硫酸と過酸化水素水配管６３からの過酸化水素水とが単に合流するだけであり、ミキシングバルブ６１から処理液配管５に流出する混合液は、硫酸と過酸化水素水とが十分に混ざり合ったＳＰＭには至っていない。そこで、処理液配管５には、その処理液配管５を流れる硫酸および過酸化水素水の混合液を撹拌してＳＰＭを生成するための撹拌フィン付流通管５１が介装されている。

撹拌フィン付流通管５１は、管部材内に、それぞれ液体流通方向を軸にほぼ１８０度のねじれを加えた長方形板状体からなる複数の撹拌フィンを、液体流通方向に沿う管中心軸まわりの回転角度を９０度ずつ交互に異ならせて配置した構成のものであり、たとえば、株式会社ノリタケカンパニーリミテド・アドバンス電気工業株式会社製の商品名「ＭＸシリーズ：インラインミキサー」を用いることができる。撹拌フィン付流通管５１では、硫酸および過酸化水素水の混合液が十分に撹拌されることにより、硫酸と過酸化水素水との化学反応（Ｈ_２ＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ_２→Ｈ_２ＳＯ_５＋Ｈ_２Ｏ）が生じて、強い酸化力を有するＨ_２ＳＯ_５を含むＳＰＭが生成される。その際、化学反応による発熱（反応熱）を生じ、この発熱によって、ＳＰＭの液温は、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を良好に剥離可能な高温度（たとえば、８０℃以上）まで確実に昇温する。

撹拌フィン付流通管５１は、ノズルアーム３２に取り付けられることによって処理室１内に設けられている。より具体的には、図２に示すように、ノズルアーム３２の上面には、取付台５１１が固定されており、撹拌フィン付流通管５１は、流体流通方向の下流側が上流側よりも低くなるように傾斜をつけた状態で取付台５１１に取り付けられている。また、ノズルアーム３２の先端部には、ブラケット３２１が固定されており、このブラケット３２１にノズル３が取り付けられている。ノズル３は、く字状に屈曲した管状のストレートノズルであって、先端の吐出口を鉛直下方に向けた状態で取り付けられており、ノズル３の流体流通方向（ＳＰＭ流通方向）上流側の端部と撹拌フィン付流通管５１の流体流通方向下流側の端部との間の配管長Ｌは、たとえば、５０〜１００ｍｍ程度に設計されている。

これにより、撹拌フィン付流通管５１で生成される高温度のＳＰＭは、その液温が低下することなくノズル３に供給される。よって、スピンチャック２に保持されているウエハＷに高温度のＳＰＭを供給することができ、ウエハＷの表面から不要なレジスト膜を残すことなく良好に剥離して除去することができる。
図１を再び参照して、カップ４の底面には、カップ４内の雰囲気を排気するためのＰＦＡ製の排気配管７１と、カップ４に受け取られたＳＰＭなどの廃液（ウエハＷの処理に用いられた後に廃棄されるべき処理液）を排出するためのＰＦＡ製の廃液配管７２とが接続されている。

廃液配管７２の先端には、廃液配管７２を流れてくる廃液を流体ボックス６内に設けられた希釈タンク８に導くためのＰＦＡ製の高濃度廃液導入管７３と、廃液配管７２を流れてくる廃液を処理室１の下方に設けられた気液分離タンク９に導くための一般廃液導入管７４とが分岐して接続されている。そして、高濃度廃液導入管７３と一般廃液導入管７４との分岐点には、廃液配管７２を流れてくる廃液の導入先を高濃度廃液導入管７３（希釈タンク８）と一般廃液導入管７４（気液分離タンク９）とに切り替えるための廃液切替バルブ７５が介装されている。

希釈タンク８は、ＰＦＡ材料を用いて、気液分離タンク９よりもかなり小さなサイズに形成されている。希釈タンク８には、高濃度廃液導入管７３から導入される廃液（高濃度廃液）を希釈および冷却するための冷却水が、希釈タンク用冷却水バルブ８１および希釈タンク用冷却水配管８２を介して供給されるようになっている。希釈タンク用冷却水バルブ８１は、スローリーク機能付きのバルブであり、この希釈タンク用冷却水バルブ８１を開いた状態では、希釈タンク用冷却水配管８２から希釈タンク８に所定の大流量で冷却水が供給され、希釈タンク用冷却水バルブ８１を閉じた状態であっても、希釈タンク用冷却水配管８２から希釈タンク８に所定の微小流量（上記所定の大流量よりも小さな流量）で冷却水が供給される。

希釈タンク８の底面には、希釈廃液オーバフロー配管８３が挿通されている。この希釈廃液オーバフロー配管８３の一端は、希釈タンク８内の所定高さの位置で開放されており、廃液オーバフロー配管８３の他端は、たとえば、この基板処理装置が設置される工場の廃液ユーティリティラインに接続されている。これにより、希釈タンク８内に希釈廃液オーバフロー配管８３の一端の高さ（上記所定高さ）まで液体を貯留させることができ、その高さを超えて希釈廃液オーバフロー配管８３に流れ込む液体を廃液ユーティリティラインへと排出することができる。

気液分離タンク９は、平面視において処理室１とほぼ同じサイズに形成されている。気液分離タンク９には、一般廃液導入管７４から廃液（低濃度廃液）が導入される以外に、排気配管７１を通してカップ４内から排気される雰囲気が導入されるようになっている。また、気液分離タンク９には、一般廃液導入管７４から導入される廃液を希釈および冷却するための冷却水が、気液分離タンク用冷却水バルブ９１および気液分離タンク用冷却水配管９２を介して供給されるようになっている。気液分離タンク用冷却水バルブ９１は、スローリーク機能付きのバルブであり、この気液分離タンク用冷却水バルブ９１を開いた状態では、気液分離タンク用冷却水配管９２から気液分離タンク９に所定の大流量で冷却水が供給され、気液分離タンク用冷却水バルブ９１を閉じた状態であっても、気液分離タンク用冷却水配管９２から気液分離タンク９に所定の微小流量（上記所定の大流量よりも小さな流量）で冷却水が供給される。

気液分離タンク９の底面には、一般廃液オーバフロー配管９３が挿通されている。この一般廃液オーバフロー配管９３の一端は、気液分離タンク９内の所定高さの位置で開放されており、一般廃液オーバフロー配管９３の他端は、たとえば、この基板処理装置が設置される工場の廃液ユーティリティラインに接続されている。これにより、気液分離タンク９内に一般廃液オーバフロー配管９３の一端の高さ（上記所定高さ）まで液体を貯留させることができ、その高さを超えて一般廃液オーバフロー配管９３に流れ込む液体を廃液ユーティリティラインへと排出することができる。

気液分離タンク９の底面にはさらに、気液分離タンク９内の雰囲気を吸引して排出するための排気吸引管９４が挿通されている。排気吸引管９４の一端は、気液分離タンク９内の一般廃液オーバフロー配管９３の一端よりも高い位置で開放されており、排気吸引管９４の他端は、常時駆動されている負圧源（図示せず）に接続されている。これにより、気液分離タンク９内は常に負圧に保たれて、カップ４内の雰囲気を排気配管７１を通して気液分離タンク９内に吸い込み、さらに気液分離タンク９から排気吸引管９４を通して排気することができる。また、気液分離タンク９内の雰囲気が常に排気されているから、気液分離タンク９内に貯留された液体の気化物を含む雰囲気が一般廃液導入管７４および廃液配管７２または排気配管７１を通ってカップ４内に流入（逆流）するおそれがない。

また、希釈タンク８内には、希釈タンク８に貯留されている液体の液温を検出するための希釈廃液温度センサ８４が設けられており、気液分離タンク９内には、気液分離タンク９に貯留されている液体の液温を検出するための一般廃液温度センサ９５が設けられている。
図３は、この基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板処理装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置１００を備えている。

制御装置１００には、希釈廃液温度センサ８４および一般廃液温度センサ９５などの各種センサ類からの検出信号が入力されるようになっている。また、制御装置１００には、スピンチャック２に回転駆動力を入力するためのチャック駆動機構２２、旋回軸３１にノズルアーム３２の揺動駆動力を入力するためのアーム駆動機構３３、ミキシングバルブ６１、硫酸バルブ６２１、過酸化水素水バルブ６３１、窒素ガスバルブ６４１、廃液切替バルブ７５、希釈タンク用冷却水バルブ８１および気液分離タンク用冷却水バルブ９１などが制御対象として接続されている。

制御装置１００は、予め作成されたプログラムに従って、各種センサ類からの入力信号に基づいて、チャック駆動機構２２、アーム駆動機構３３および廃液切替バルブ７５を制御し、また、ミキシングバルブ６１の各ポート６１１〜６１３、硫酸バルブ６２１、過酸化水素水バルブ６３１、窒素ガスバルブ６４１、希釈タンク用冷却水バルブ８１および気液分離タンク用冷却水バルブ９１の開閉を制御する。これにより、ノズル３からＳＰＭを吐出させて、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜を剥離するＳＰＭ供給工程、ＳＰＭによるレジスト膜剥離後のウエハＷの表面に純水を供給して、ウエハＷに付着したＳＰＭを純水で洗い流すリンス工程、およびリンス工程後のウエハＷを高速回転させて乾燥させるスピンドライ工程など、レジスト剥離処理に含まれる各工程が実施される。

図４は、ＳＰＭ吐出工程について説明するためのフローチャートである。処理対象のウエハＷは、搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、その搬送ロボットからスピンチャック２に受け渡される。スピンチャック２にウエハＷが保持されると、スピンチャック２によってウエハＷが所定の回転速度で回転される（ステップＳ１）。また、ノズルアーム３２が旋回されて、ノズル３がカップ４の外側に設定された待機位置からスピンチャック２に保持されたウエハＷの上方に配置される（ステップＳ２）。

つづいて、ミキシングバルブ６１の硫酸ポート６１１および過酸化水素水ポート６１２が開かれるとともに、硫酸バルブ６２１および過酸化水素水バルブ６３１が開かれる（ステップＳ３）。硫酸配管６２および過酸化水素水配管６３からミキシングバルブ６１にそれぞれ流入する硫酸および過酸化水素水は、ミキシングバルブ６１で合流して、硫酸および過酸化水素水の混合液となって処理液配管５を流れる。そして、撹拌フィン付流通管５１を通過する際に十分に撹拌されることによって、強い酸化力を有するＨ_２ＳＯ_５を含む高温のＳＰＭとなってノズル３に供給され、ノズル３からスピンチャック２によって回転されているウエハＷの表面に供給される。

その一方で、ノズルアーム３２の揺動が開始されて（ステップＳ４）、ノズルアーム３２が所定の角度範囲内で繰り返し揺動される。このノズルアーム３２の揺動によって、ノズル３からの高温のＳＰＭが導かれるウエハＷの表面上の供給位置が、ウエハＷの回転中心からウエハＷの周縁部に至る範囲内を円弧状の軌跡を描きつつ繰り返しスキャンされる。また、ウエハＷの表面に供給されたＳＰＭは、ウエハＷの回転による遠心力を受けて、その供給位置からウエハＷの周縁に向けて、ウエハＷの表面上を拡がりつつ流れる。これによって、ウエハＷの表面全域にＳＰＭがむらなく行き渡り、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜がＳＰＭに含まれるＨ_２ＳＯ_５の強い酸化力によって剥離される。

ミキシングバルブ６１の硫酸ポート６１１および過酸化水素水ポート６１２、硫酸バルブ６２１ならびに過酸化水素水バルブ６３１が開かれてから所定のＳＰＭ供給時間が経過すると（ステップＳ５のＹＥＳ）、ミキシングバルブ６１の硫酸ポート６１１および過酸化水素水ポート６１２が閉じられるとともに、硫酸バルブ６２１および過酸化水素水バルブ６３１が閉じられて（ステップＳ６）、ミキシングバルブ６１への硫酸および過酸化水素水の供給が停止される。ミキシングバルブ６１への硫酸および過酸化水素水の供給停止に応答して、処理液配管５内の硫酸および過酸化水素水の混合液の流通が停止し、硫酸および過酸化水素水の供給停止後のミキシングバルブ６１および処理液配管５内に硫酸および過酸化水素水の混合液が滞留した状態となる。

ミキシングバルブ６１への硫酸および過酸化水素水の供給停止後、ミキシングバルブ６１の窒素ガスポート６１３が開かれるとともに、窒素ガスバルブ６４１が開かれて（ステップＳ７）、窒素ガス配管６４からミキシングバルブ６１に窒素ガスが供給される。ミキシングバルブ６１に供給される窒素ガスは、ミキシングバルブ６１から処理液配管５へと流れて、ミキシングバルブ６１および処理液配管５内に滞留している硫酸および過酸化水素水の混合液をノズル３に向けて圧送する。こうして処理液配管５内を流れる硫酸および過酸化水素水の混合液は、撹拌フィン付流通管５１を通過することによって高温のＳＰＭとなり、ウエハＷの上方で往復揺動しているノズルアーム３２の先端のノズル３から吐出される。

ミキシングバルブ６１への窒素ガスの供給が所定のガス圧送時間（ミキシングバルブ６４１に供給された窒素ガスがノズル３から吐出されるまでの時間、すなわち、ミキシングバルブ６１および処理液配管５内に滞留している混合液をすべてノズル３から吐出させるのに十分な時間）にわたって行われると（ステップＳ８のＹＥＳ）、ミキシングバルブ６１の窒素ガスポート６１３および窒素ガスバルブ６４１が閉じられる（ステップＳ９）。そして、ノズルアーム３２が旋回されて、ノズル３がウエハＷの上方からカップ４の外側に設定された待機位置へと戻される（ステップＳ１０）。

このように、ミキシングバルブ６１への硫酸および過酸化水素水の供給停止後、ミキシングバルブ６１に窒素ガスが供給されて、ミキシングバルブ６１および処理液配管５内に滞留している硫酸および過酸化水素水の混合液がＳＰＭとなってノズル３から押し出される。これにより、ミキシングバルブ６１および処理液配管５内に硫酸および過酸化水素水の混合液が滞留したまま放置されることがない。よって、従来の基板処理装置とは異なり、プリディスペンスを行わなくても、ウエハＷに劣化（処理能力が低下）したＳＰＭが供給されることがない。また、ＳＰＭ吐出工程の全期間を通して、ウエハＷに対してほぼ一定の処理能力を有するＳＰＭを供給することができるから、ウエハＷ間における処理のばらつきやウエハＷの処理不良を生じるおそれがない。

さらに、ノズル３から押し出されるＳＰＭは、ウエハＷの表面に供給されて、ウエハＷの表面のレジスト膜の剥離に寄与するから、プリディスペンスの手法とは異なり、高価なＳＰＭが無駄になることがない。
さらにまた、ノズル３がウエハＷの上方からカップ４の外側に設定された待機位置に戻される時には、ミキシングバルブ６１、処理液配管５およびノズル３内に硫酸および過酸化水素水の混合液またはＳＰＭは残っていないから、そのノズル３の移動の途中で、ノズル３からＳＰＭが漏れ出るといったことがない。よって、カップ４外がＳＰＭによって汚染されるおそれがない。

なお、カップ４外の汚染を防止する観点からは、窒素ガスによってノズル３から押し出されるＳＰＭがウエハＷの表面に供給されなくてもよく、たとえば、ノズル３がウエハＷの上方からカップ４の外側に設定された待機位置に戻される途中、ノズル３から吐出されるＳＰＭがカップ４内に受け取られる位置にノズル３が存在している間に、ミキシングバルブ６１への窒素ガスの供給が行われてもよい。

図５は、ＳＰＭ吐出工程時に生じる廃液の処理について説明するためのフローチャートである。希釈タンク用冷却水バルブ８１はスローリーク機能付きのバルブであって、希釈タンク用冷却水バルブ８１が閉じられている間も希釈タンク用冷却水配管８２から希釈タンク８に冷却水が所定の微小流量で供給されているから、ＳＰＭ吐出工程の開始時点で、希釈タンク８内には、ほぼ冷却水のみを含む液体が所定高さまで貯留されている。

ＳＰＭ吐出工程が開始されると、廃液切替バルブ７５が制御されて、廃液配管７２を流れてくる廃液の導入先が希釈タンク８に切り替えられる（ステップＴ１）。また、希釈タンク用冷却水バルブ８１が開かれて（ステップＴ２）、希釈タンク用冷却水配管８２から希釈タンク８に所定の大流量で冷却水が供給される。
ＳＰＭ吐出工程では、ウエハＷに対して高温のＳＰＭが供給され、ウエハＷから流下または飛散するＳＰＭがカップ４に受け取られるから、カップ４から廃液配管７２を通して高濃度廃液導入管７３に流れ込む廃液は、ほぼ高温のＳＰＭのみからなる高濃度廃液（ＳＰＭを高濃度に含む廃液）である。したがって、ＳＰＭ吐出工程では、高濃度廃液導入管７３から希釈タンク８に高濃度廃液が導入され、その導入された高濃度廃液が、希釈タンク８に貯留されている液体（冷却水）に混入されることになる。また、その希釈タンク８に貯留されている液体に、希釈タンク用冷却水配管８２から希釈タンク８に供給される冷却水が大流量で混入される。これにより、希釈タンク８に導入される高濃度廃液は、希釈タンク８に貯留されている液体および希釈タンク用冷却水配管８２から供給される冷却水によって希釈および冷却される。そして、十分に希釈および冷却された廃液（高濃度廃液と多量の冷却水との混合液）は、希釈タンク８内に突出した希釈廃液オーバフロー配管８３の上端を超えると、希釈廃液オーバフロー配管８３に流入して廃液ユーティリティラインへと排出される。

ＳＰＭ吐出工程が終了すると（ステップＴ３のＹＥＳ）、廃液切替バルブ７５が制御されて、廃液配管７２を流れてくる廃液の導入先が気液分離タンク９に切り替えられる（ステップＴ４）。また、ＳＰＭ吐出工程の終了後は、希釈廃液温度センサ８４による検出温度（希釈タンク８に貯留されている液体の液温）が予め定める供給停止温度（たとえば４０℃）以下に低下したか否かが繰り返し調べられる（ステップＴ５）。そして、希釈廃液温度センサ８４による検出温度が供給停止温度以下に低下すると、希釈タンク用冷却水バルブ８１が閉じられて（ステップＴ６）、それ以降は、ＳＰＭ吐出工程が再び実施されるまで、希釈タンク用冷却水配管８２から希釈タンク８に微小流量で冷却水が供給される。

このようにして、ＳＰＭ吐出工程時にカップ４から排出される高濃度廃液は、希釈タンク８で十分に希釈および冷却されることにより、十分に希釈および冷却された廃液となって、希釈タンク８から希釈廃液オーバフロー配管８３を通して排出される。従来の基板処理装置では、ＳＰＭの高濃度廃液を希釈および冷却するためにアスピレータユニットを付設する必要があったのに対し、この基板処理装置では、十分に希釈および冷却された廃液が希釈タンク８から排出されるので、そのようなアスピレータユニットが不要であり、その分だけイニシャルコストおよびフットプリントを低減させることができる。

なお、希釈廃液温度センサ８４による検出温度を常に監視して、希釈廃液温度センサ８４による検出温度が第１温度（たとえば４０℃）に達した場合には、希釈タンク用冷却水バルブ８１を開成して希釈タンク８内に冷却水を大量に注いで廃液の温度を低下させるのが好ましい。さらには、万が一、冷却水配管８２に関連する供給系統の不具合などにより温度低下が十分に行われない場合（異常時）に備えて、希釈廃液温度センサ８４による検出温度が上記第１温度よりも高い第２温度（たとえば８０℃）を超えた場合には、基板処理装置の稼働を即停止させるようにすることが好ましい。こうすることにより、何らかの原因で十分に希釈および冷却されていない廃液が希釈タンク８から排出されることを確実に防止することができ、この基板処理装置の安全性をさらに高めることができる。

図６は、リンス工程以降に生じる廃液の処理について説明するためのフローチャートである。気液分離タンク用冷却水バルブ９１はスローリーク機能付きのバルブであって、気液分離タンク用冷却水バルブ９１が閉じられている間も気液分離タンク用冷却水配管９２から気液分離タンク９に冷却水が所定の微小流量で供給されているから、リンス工程の開始時点で、気液分離タンク９内には、ほぼ冷却水のみを含む液体が所定高さまで貯留されている。

ＳＰＭ吐出工程が終了し、これに引き続いてリンス工程が開始されると、廃液切替バルブ７５が制御されて、廃液配管７２を流れてくる廃液の導入先が気液分離タンク９に切り替えられる（ステップＥ１）。また、気液分離タンク用冷却水バルブ９１が開かれて（ステップＥ２）、気液分離タンク用冷却水配管９２から気液分離タンク９に所定の大流量で冷却水が供給される。

リンス工程では、ウエハＷに対して純水が供給され、ウエハＷに付着しているＳＰＭを洗い流した純水がカップ４に受け取られるから、カップ４から廃液配管７２を通して一般廃液導入管７４に流れ込む廃液は、微量のＳＰＭを含む純水からなる低濃度廃液である。したがって、リンス工程では、一般廃液導入管７４から気液分離タンク９に低濃度廃液が導入され、その導入された低濃度廃液が、気液分離タンク９に貯留されている液体（冷却水）に混入されることになる。また、その気液分離タンク９に貯留されている液体に、気液分離タンク用冷却水配管９２から気液分離タンク９に供給される冷却水が大流量で混入される。これにより、気液分離タンク９に導入される低濃度廃液は、気液分離タンク９に貯留されている液体および気液分離タンク用冷却水配管９２から新たに供給される冷却水によってさらに希釈される。そして、その希釈された廃液は、気液分離タンク９内に突出した一般廃液オーバフロー配管９３の上端を超えると、一般廃液オーバフロー配管９３に流入して廃液ユーティリティラインへと排出される。

リンス工程の終了後は、一般廃液温度センサ９５による検出温度（気液分離タンク９に貯留されている液体の液温）が予め定める供給停止温度（たとえば４０℃）以下に低下したか否かが繰り返し調べられる（ステップＥ３）。そして、一般廃液温度センサ９５による検出温度が供給停止温度以下に低下すると、気液分離タンク用冷却水バルブ９１が閉じられて（ステップＥ４）、それ以降は、リンス工程が再び実施されるまで、気液分離タンク用冷却水配管９２から気液分離タンク９に微小流量で冷却水が供給される。

このように、気液分離タンク９に導入される廃液は、リンス工程時以降にカップ４から排出される低濃度廃液であり、ＳＰＭをほとんど含まないから、希釈タンク８に比べて大型の気液分離タンク９を耐薬液性および耐熱性に優れたＰＦＡ材料で構成しなくてもよい。これにより、ＰＦＡ製の気液分離タンクを採用している従来装置に比べて、装置のコストを大幅に低減させることができる。

なお、リンス工程時以降にカップ４から排出される低濃度廃液も希釈タンク８に導入して、希釈タンク８から希釈廃液オーバフロー配管８３を通して排出することも考えられるが、そのためには、希釈タンク８を気液分離タンク９と同等のサイズに形成する必要がある。ＰＦＡ製の希釈タンク８が大型になると、装置のイニシャルコストが大幅にアップするので、リンス工程時以降にカップ４から排出される低濃度廃液をも希釈タンク８に導入することは望ましいとは言えない。

また、この実施形態では、気液分離タンク９に液体が溜められていて、気液分離タンク９に導入される廃液は、気液分離タンク９でさらに希釈された廃液となって、気液分離タンク９から一般廃液オーバフロー配管９３を通して排出される。これによって、たとえ気液分離タンク９にＳＰＭの高濃度廃液が流れ込んでも、その高濃度廃液を十分に希釈および冷却して排出することができる。

さらに、一般廃液温度センサ９５による検出温度を常に監視して、一般廃液温度センサ９５による検出温度が第１温度（たとえば４０℃）に達した場合には、気液分離タンク用冷却水バルブ９１を開成して気液分離タンク９内に冷却水を大量に注いで廃液の温度を低下させるのが好ましい。さらには、万が一、冷却水配管９２に関連する供給系統の不具合などにより温度低下が十分に行われない場合（異常時）に備えて、一般廃液温度センサ９５による検出温度が上記第１温度よりも高い第２温度（たとえば８０℃）を超えた場合には、基板処理装置の稼働を即停止させるようにしてもよい。こうすることにより、何らかの原因で十分に希釈および冷却されていない廃液が気液分離タンク９から排出されることを確実に防止することができ、この基板処理装置の安全性をさらに高めることができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、スピンチャック２としては、ウエハＷの下面を真空吸着することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢で保持し、さらにその状態でほぼ鉛直な軸線まわりに回転することにより、その保持したウエハＷを回転させることができる真空吸着式のもの（バキュームチャック）が採用されてもよい。

また、ウエハＷの表面から不要になったレジスト膜を剥離するレジスト剥離処理を例にとったが、処理対象となる基板は、ウエハＷに限らず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディプレイパネル用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの他の種類の基板であってもよい。
さらに、基板に対する処理は、レジスト剥離処理以外の処理であってもよく、その処理に用いる処理液も、ＳＰＭに限らず、２種以上の処理液の化学反応によって生成されるＳＰＭ以外の混合液であってもよい。２種以上の処理液の化学反応によって生成される混合液は、ノズル３から一度吐出されたものを回収して再利用することができない。したがって、そのような混合液が処理液として用いられる場合に、処理液配管５内などに滞留している混合液を窒素ガスで押し出して、その混合液を基板に供給して処理に寄与させることにより、混合液（処理液）の無駄を低減させることができるという効果が顕著に発揮される。また、ＤＩＷ（脱イオン化された純水）ならびにオゾン水、イオン水、炭酸水および磁気水などの機能水は、単液であっても、劣化しやすいために再利用できないので、このような単液が処理液として用いられる場合にも、処理液の無駄を低減させることができるという効果が顕著に発揮される。さらに、処理液として、処理に適した一定温度に温度調節された温調液が用いられてもよい。

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。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す図である。 撹拌フィン付流通管の取付状態を説明するための図である。 上記基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 ＳＰＭ吐出工程について説明するためのフローチャートである。 ＳＰＭ吐出工程時に生じる廃液の処理について説明するためのフローチャートである。 リンス工程以降に生じる廃液の処理について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

２ スピンチャック
３ ノズル
４ カップ
５ 処理液配管
６１ ミキシングバルブ
６４ 窒素ガス配管
１００ 制御装置
６１３ 窒素ガスポート
６４１ 窒素ガスバルブ
Ｗ ウエハ

Claims (5)

1. 基板の処理のための処理液をノズルから吐出させる処理液吐出工程と、
   この処理液吐出工程の末期に、上記ノズルに処理液を供給するための処理液配管に気体を供給して、その処理液配管内の処理液を上記ノズルから押し出す処理液押出工程と
   を含むことを特徴とする基板処理方法。
2. 上記処理液押出工程は、上記ノズルから上記処理液配管内の処理液を押し出して吐出される気体が処理対象の基板に当たり得る状態で行われることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
3. 上記処理液押出工程は、上記ノズルから上記処理液配管内の処理液を押し出して吐出される気体が、処理対象の基板を保持するための基板保持手段を取り囲んで設けられたカップ内に供給され得る状態で行われることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。
4. 上記処理液押出工程は、上記処理液配管から上記ノズルへの処理液の供給が停止された後、上記処理液配管内の処理液が上記ノズルから押し出されて、上記処理液配管内に供給される気体が上記ノズルから吐出されるまでの期間にわたって行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理方法。
5. 基板の処理のための処理液を吐出するノズルと、
   このノズルに供給される処理液が流通する処理液配管と、
   この処理液配管内に気体を供給する気体供給手段と、
   上記処理液配管から上記ノズルへの処理液の供給が停止された後、上記気体供給手段を制御して上記処理液配管内に上記気体を供給させる気体供給制御手段と
   を含むことを特徴とする基板処理装置。

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