(57)【要約】【課題】スループットを向上させた処理方法および処理装置を提供する。【解決手段】レジスト除去装置１´は、ウエハＷを保持するウエハガイド２０と、ウエハＷを収容するチャンバ１０´と、チャンバ１０´にオゾンガスを供給するガス供給ノズル３０と、チャンバ１０´の上部からチャンバ１０´内のガスを外部に排出する排気管１７ｂと、チャンバ１０´に所定量の純水を供給する純水供給ノズル４０と、を具備し、チャンバ１０´の底部外側にはヒータ７２が取り付けられている。チャンバ１０´の底部に貯留された純水をヒータ７２で加熱して水蒸気を発生させ、この水蒸気によってウエハＷを所定温度に加熱する。【選択図】  図５
2004152892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
被処理体をチャンバに収容する工程と、
前記チャンバに前記処理液の蒸気を供給することによって前記被処理体を所定温度に加熱する工程と、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する工程と、
前記チャンバへの前記処理ガスの供給を続けながら前記チャンバへ前記処理液の蒸気を所定流量供給して所定時間保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
を有することを特徴とする処理方法。
【請求項２】
前記処理ガスと前記処理液の蒸気による前記被処理体の処理の後に、
前記チャンバへの前記処理ガスおよび前記処理液の蒸気の供給を停止する工程と、
前記チャンバに前記処理液を供給して前記チャンバの内部を前記処理液で満たすことにより、前記チャンバ内の処理ガスを前記チャンバの上部から外部に排出する工程と、
前記チャンバから前記処理液を排出する工程と、
前記チャンバから前記被処理体を搬出する工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記チャンバから前記処理液を排出する工程の終了時に、前記チャンバの底部に所定量の前記処理液が残されることを特徴とする請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】
前記チャンバに前記処理ガスを供給する前に、前記チャンバへの前記処理液の蒸気の供給を停止し、またはその供給量を減少させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項５】
前記被処理体を前記処理液の蒸気によって所定温度に加熱する工程において、前記処理液の蒸気の供給は、前記チャンバの底部に貯留された処理液を加熱することによって発生した蒸気を前記チャンバへ拡散させることによって行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項６】
前記処理ガスとしてオゾンを含むガスが用いられ、かつ、前記処理液として純水が用いられて、前記被処理体としてレジスト膜が形成されているものが処理されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項７】
処理ガスと処理液の蒸気の混合雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記処理液供給手段によって前記チャンバに供給されて前記チャンバの底部に貯留された処理液を加熱して蒸発させるヒータと、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに収容された前記被処理体が前記処理液の蒸気によって所定の温度に加熱されるように前記ヒータの動作を制御するヒータ制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置。
【請求項８】
前記処理ガスはオゾンを含むガスであり、かつ、前記処理液は純水であり、前記被処理体としてレジスト膜が形成されているものが処理されることを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
【請求項９】
前記ヒータは前記チャンバの底壁の外側に設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記チャンバの内部において前記チャンバに収容された被処理体の下方に配置され、前記チャンバの底部に貯留された処理液を加熱した際に発生する前記処理液の蒸気を通すように所定位置に孔部が設けられ、かつ、前記処理液の突沸による飛沫が直接に前記被処理体に触れないように前記孔部の位置を上下方向でずらして配置された複数の遮蔽板をさらに具備することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１１】
前記チャンバは、フッ素樹脂からなる内壁部と金属からなる外壁部から構成されていることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の被処理体を所定の処理ガスを含む雰囲気下で処理する処理方法および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィー技術を用いてウエハ（半導体ウエハ）に所定の回路パターンを形成している。具体的には、洗浄処理されたウエハにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定のパターンで露光し、これを現像処理し、さらにエッチングや不純物注入等を行った後に、ウエハから不用となったレジスト膜を除去（剥離）する一連の処理が行われている。
【０００３】
近年、このようなレジスト膜を除去する方法として、一定量のオゾン（Ｏ３）を含むガス（以下「オゾンガス」という）と水蒸気との混合ガスを用いてレジスト膜を変質させ、その後に水洗処理を行うことにより、ウエハからレジスト膜を除去する方法が提案されている。例えば、特開２００１−２１０６１４号公報には、複数のウエハをチャンバに収容し、チャンバ内にオゾンガスと水蒸気を供給してウエハを処理する処理装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１０６１４号公報
【０００５】
特開２００１−２１０６１４号公報の図１に示されている処理装置を用いたウエハの処理工程は、概略、以下の通りである。最初に複数のウエハを略垂直姿勢で等間隔に保持した保持部材をチャンバに収容し、チャンバを密閉する。次に、チャンバに加熱された窒素ガスを供給して、ウエハを温める。なお、チャンバは上下に分かれる構造を有し、上部蓋体にはヒータが取り付けられており、このヒータを動作させることによってもウエハを昇温させることができる。
【０００６】
ウエハが所定の温度に温められたら、オゾンガスを供給する。チャンバ（下部容器）の底部にはヒータが設けられており、一定量の純水をチャンバに供給してヒータを加熱することにより、この純水を蒸発させて、チャンバ内をオゾンガスと水蒸気の混合ガス雰囲気に保持する。この混合ガス雰囲気において生成した水酸基ラジカルがレジスト膜を水溶性（水の浸透性が高まることによってレジスト膜が剥離し易い性質となる）へ変質させる。所定時間経過後に純水の供給とヒータの加熱およびオゾンガスの供給を中止し、チャンバ内に窒素ガスを供給することによって、チャンバ内のオゾンガスを外部へ排気する。チャンバ内のオゾンガス濃度が所定値以下となったら窒素ガスの供給を停止して、チャンバからウエハを取り出す。取り出されたウエハは、水洗処理を行う装置へと搬送されて、そこでレジスト膜の剥離が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように、ウエハをオゾンガスと水蒸気の混合ガスによる処理前に、加熱された窒素ガスによって所定温度に加熱する方法では、ウエハが所定の温度に到達するまでに数十分という長い時間が必要とされるために、タクトが長くなって、スループットが低いという問題がある。また、窒素ガスの供給をこのような長い時間行わなければならないために、その消費量が嵩み、処理コストが高くなる問題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、タクトを短縮してスループットを向上させた処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、処理ガスと処理液の蒸気を含む雰囲気で被処理体を処理する処理方法であって、
被処理体をチャンバに収容する工程と、
前記チャンバに前記処理液の蒸気を供給することによって前記被処理体を所定温度に加熱する工程と、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する工程と、
前記チャンバへの前記処理ガスの供給を続けながら前記チャンバへ前記処理液の蒸気を所定流量供給して所定時間保持することにより前記被処理体を処理する工程と、
を有することを特徴とする処理方法、が提供される。
【００１０】
本発明の第２の観点によれば、処理ガスと処理液の蒸気の混合雰囲気において被処理体を処理する処理装置であって、
被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された被処理体を収容するチャンバと、
前記チャンバに前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記チャンバに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
前記処理液供給手段によって前記チャンバに供給されて前記チャンバの底部に貯留された処理液を加熱して蒸発させるヒータと、
前記チャンバの上部から前記チャンバ内の処理ガスを外部に排出するガス排出機構と、
前記チャンバに収容された前記被処理体が前記処理液の蒸気によって所定の温度に加熱されるように前記ヒータの動作を制御するヒータ制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置、が提供される。
【００１１】
このような本発明の処理方法および処理装置によれば、ガスよりも熱容量の大きい蒸気によって被処理体が加熱されるために、所定温度に達するまでの時間を短縮することができる。これによりタクトが短縮され、スループットも向上する。また、大量の不活性ガスを使用する必要がないために、処理コストを低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら具体的に説明する。ここでは、レジスト膜が形成されたウエハ（半導体ウエハ）に、処理ガスとしてオゾンガス（一定量のオゾンを含み、その他の主成分が酸素、窒素であるガスをいうものとする）を、処理液の蒸気として水蒸気をそれぞれ供給し、これらの混合ガスによってレジスト膜を変質させ、ウエハから不用なレジスト膜を除去するレジスト除去装置について説明する。
【００１３】
図１はレジスト除去装置１の概略斜視図であり、図２はその概略断面図（ＺＸ断面）である。レジスト除去装置１は、ウエハＷを収容してウエハＷの処理が行われるチャンバ１０と、チャンバ１０内でウエハＷを保持するウエハガイド２０と、チャンバ１０にオゾンガスおよび／または水蒸気を供給するガス供給ノズル３０と、チャンバ１０に純水を供給する純水供給ノズル４０と、を有している。
【００１４】
チャンバ１０は、例えば５０枚のウエハＷを収容可能な大きさを有する処理容器１０ａと、この処理容器１０ａを開閉する容器カバー１０ｂを有しており、容器カバー１０ｂは昇降機構１１によって昇降自在となっている。昇降機構１１は、制御手段、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）９０に接続されており、ＣＰＵ９０からの制御信号によって容器カバー１０ｂを昇降させる。
【００１５】
処理容器１０ａの上面部にはフランジ部１２ａが設けられており、フランジ部１２ａと対向するフランジ部１２ｂが容器カバー１０ｂの下面部に設けられている。フランジ部１２ａの上面にはエアーシールリング１３ａ・１３ｂが設けられており、エアーシールリング１３ａ・１３ｂには、バルブＶ４を開くことによって所定圧力の空気が供給され、バルブＶ８を開放することによって内部の空気が外部へ排出されるようになっている。
【００１６】
昇降機構１１を動作させて、容器カバー１０ｂのフランジ部１２ｂが処理容器１０ａのフランジ部１２ａに押し当てられるように容器カバー１０ｂを降下させ、その後にエアーシールリング１３ａ・１３ｂに空気を供給することにより、フランジ部１２ａ・１２ｂ間が気密にシールされる。バルブＶ４の開閉制御はＣＰＵ９０によって行われる。なお、後述するその他のバルブの開閉制御も同様にＣＰＵ９０によって行われる。
【００１７】
図３に容器カバー１０ｂのＹＺ断面図を示す。容器カバー１０ｂは、中央から端に向かう下り傾斜面を有する断面略逆Ｖ字状に形成されている。これにより容器カバー１０ｂの内壁に水蒸気が結露して液滴が生じても、この液滴は下り傾斜面に沿って下方へ流れ、さらに処理容器１０ａの側壁を伝って底部へ流れ落ちる。こうしてチャンバ１０では、容器カバー１０ｂの内壁に液滴が付着しても、その液滴がウエハＷに落下してウエハＷに付着しないようになっている。
【００１８】
傾斜した壁面には、ウエハガイド２０のシャフト２１を貫通させるための筒状突起部１４と、内側に略直方体状の空間１５ａを形成する突起部１５が設けられている。シャフト２１は昇降機構２３によって昇降自在となっている。また、筒状突起部１４の内面にはエアーシールリング１６ａ・１６ｂが設けられており、エアーシールリング１６ａ・１６ｂへは、バルブＶ４を開くことによって所定圧力の空気が供給され、バルブＶ８を開放することによって内部の空気が外部へ排出されるようになっている。このエアーシールリング１６ａ・１６ｂの動作により筒状突起部１４の内周面とシャフト２１の外周との間の隙間を気密に封止することができる。なお、エアーシールリング１３ａ・１３ｂとエアーシールリング１６ａ・１６ｂの動作は、チャンバ１０を密閉する観点から、このように同時動作させてもよいし、別々に給気および排気を行うように構成してもよい。
【００１９】
突起部１５によって内部に形成される空間１５ａへは、外部から空気供給管１７ａを通して空気（または窒素）が供給され、また、排気管１７ｂによってこの空間１５ａの排気を行うことができるようになっている。空間１５ａへの空気給量の制御は、バルブＶ５の開閉量を調整することによって行われる。
【００２０】
排気管１７ｂを通した空間１５ａの排気は、チャンバ１０内が外圧よりも高くなった状態でバルブＶ６を開くことによって自然に行われるが、バルブＶ６の下流側に強制排気を行うための吸気装置を設けてもよい。排気管１７ｂから排気されるガスにはオゾンが含まれているために、排気管１７ｂの下流にはオゾンを酸素に分解処理するオゾン分解装置（図示せず）が設けられる。排気管１７から排気されたガスに含まれるオゾンは、このオゾン分解装置によって酸素に分解された後に、例えば大気中に放出される。
【００２１】
後に説明するように、チャンバ１０内に純水を供給すると、オゾンガスが最後にこの狭い空間１５ａにのみ残留するようになり、その時点でこの空間１５ａに空気を供給しながら排気を行うことにより、効率的にオゾンガスを排気することができる。
【００２２】
処理容器１０ａの外周面と底面にはそれぞれラバーヒータ１８ａ・１８ｂが取り付けられ、また容器カバー１０ｂの上面にはラバーヒータ１８ｃが取り付けられている。これらのラバーヒータ１８ａ〜１８ｃは電源（図示せず）からの電力供給を受けて発熱し、チャンバ１０の内部を加熱する。この電源からラバーヒータ１８ａ〜１８ｃへの給電制御はＣＰＵ９０によって行われる。チャンバ１０内の温度（ウエハＷの温度）は温度センサＴＳによって測定可能である。温度センサＴＳが検出した温度がＣＰＵ９０に送られ、ＣＰＵ９０はチャンバ１０内が定められた一定温度に保持されるように、電源からラバーヒータ１８ａ〜１８ｃへの給電を制御する。これによりチャンバ１０の内部温度が、例えば８０℃〜１２０℃の範囲内のほぼ一定の値に保持される。
【００２３】
なお、これらのラバーヒータ１８ａ〜１８ｃによって、チャンバ１０内での結露を抑制することができる。特に容器カバー１０ｂの上面にラバーヒータ１８ｃを設けることによって、容器カバー１０ｂの内壁に結露が生ずることを防止することができ、結露した液滴がウエハＷに落下することを防止することができる。
【００２４】
チャンバ１０内におけるウエハＷの処理は、チャンバ１０内を８０℃〜１２０℃に保持するとともに、チャンバ１０の内圧を外気圧よりも、例えば０．０５〜０．２ＭＰａ高くすることによって、さらに処理時間を短縮することができる。また、オゾンガスと水蒸気の混合ガスは腐食性が高いために、チャンバ１０の内部は、この混合ガスに対して良好な耐食性を有する材料で構成することが好ましい。これらの観点から、処理容器１０ａは、内側にオゾンガスと水蒸気の混合ガスに対する耐食性に優れたＰＴＦＥ等のフッ素樹脂材料からなる内側容器１９ａを備え、外側に耐圧性に優れたステンレス等の金属材料からなる外側容器１９ｂを備えた二重構造となっている。容器カバー１０ｂもまた同様の二重構造を有する。
【００２５】
ウエハガイド２０は、鉛直方向を長手方向とするシャフト２１と、このシャフト２１の下部に設けられたウエハ保持部２２から主に構成されている。ウエハガイド２０は昇降機構２３によって昇降自在となっており、昇降機構２３は、ウエハ保持部２２が処理容器１０ａ内の処理位置と外部に対してウエハＷの受け渡しを行う処理容器１０ａの上方の受け渡し位置との間で移動するように、ウエハガイド２０を移動させる。このウエハガイド２０の昇降動作は、エアーシールリング１６ａ・１６ｂによって、シャフト２１と筒状突起部１４との間がシールされていない状態において行われる。
【００２６】
ウエハ保持部２２には、水平に保持されたウエハ支持部材２２ａ・２２ｂ・２２ｃと、これらウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃを並列に連結保持する連結部材２４とが設けられている。ウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃには、ウエハＷを支持するための溝部（図示せず）が一定の間隔で形成されており、ウエハＷはこの溝部に挟まれるようにして略平行にウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持される。容器カバー１０ｂを上方へ退避させてウエハ搬入出口が開口した状態において、ウエハＷを外部からウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持させ、逆に、ウエハ支持部材２２ａ〜２２ｃに保持されたウエハＷを外部へ搬出する。
【００２７】
ウエハガイド２０の構成部材には、ウエハＷを保持した際の変形がなく、ウエハＷを保持した状態での昇降動作が無理なく行われるように、機械的強度に優れた材料が用いられる。例えば、シャフト２１としては、ステンレス等の金属材料の表面にＰＴＦＥ被膜等のフッ素樹脂被膜が形成されて、オゾンガスと水蒸気の混合ガスに対する耐久性が高められたものを用いることが好ましい。また、ウエハ保持部２２には酸化珪素系の材料（例えば、石英や石英ガラス等）を使用することが好ましい。これによりウエハガイド２０の腐食が抑制され、ウエハＷへのパーティクルの付着が防止される。
【００２８】
ガス供給ノズル３０は、外管と内管からなる二重管の構造を有し、この外管と内管にそれぞれ長手方向に一定間隔でガス吐出口が形成された構造を有している。また、この外管には、管体内に生じた結露水を排出するための排液口も設けられている。
【００２９】
内管の内部に供給されたオゾンガスまたは水蒸気は、内管に設けられたオゾンガス吐出口から内管と外管との間の隙間に吐出され、その後に外管に設けられたガス吐出口から処理容器１０ａの垂直壁に向けて斜め上向きに約４５度の角度で吐出される。外管に設けられたガス吐出口から吹き出されたオゾンガスまたは水蒸気は処理容器１０ａの内壁に沿って上昇し、チャンバ１０の上部からダウンフローとなってウエハＷに供給される。
【００３０】
ガス供給ノズル３０へのオゾンガスの供給は、オゾンガス発生装置３１でオゾンガスを発生させ、オゾンガス発生装置３１とガス供給ノズル３０を結ぶ配管に設けられたバルブＶ２の開閉量を制御することによって行われる。
【００３１】
オゾンガス発生装置３１は、高周波電源３２に接続されて高周波電圧が印加される放電電極３３の間に酸素（Ｏ２）を供給することによって一部の酸素をオゾンに変化させ、オゾンガスを生成させる。なお、高周波電源３２と放電電極３３は、ＣＰＵ９０からの制御信号を受けたスイッチ３４によってスイッチングされ、オゾンガス発生装置３１で発生させるオゾンガス中のオゾン濃度が制御されるようになっている。
【００３２】
ガス供給ノズル３０への水蒸気の供給は、水蒸気発生器４１で水蒸気を発生させて、ガス供給ノズル３０と水蒸気発生器４１とを結ぶ配管に設けられたバルブＶ１の開閉量を制御することによって行われる。ガス供給ノズル３０と水蒸気発生器４１とを結ぶ配管のうち、少なくともチャンバ１０の外部に出ている部分には、ヒータ（図示せず）が巻かれている。これにより配管内での結露の発生が防止される。
【００３３】
ガス吐出ノズル３０からチャンバ１０へは、バルブＶ１とバルブＶ２の開閉制御によって、オゾンガスのみまたは水蒸気のみを供給することが可能であり、これらを所定の比率で混ぜた混合ガスを供給することも可能である。なお、ガス供給ノズル３０として、オゾンガスまたは水蒸気を吹き出すガス吐出口が長手方向に所定の間隔で設けられた管体の内部に棒状のヒータが設けられた二重構造を有するものを用いることも好ましい。これによりノズル内での結露の発生を抑制することができる。
【００３４】
ガス供給ノズル３０からチャンバ１０の内部に供給された水蒸気が結露することによって生じた水を外部へ排出するするために、処理容器１０ａの底部には排液管４２が設けられており、この排液管４２にはバルブＶ７が設けられている。
【００３５】
チャンバ１０内にはチャンバ１０内の圧力を検出する圧力センサＰＳが設けられており、圧力センサＰＳの検出値はＣＰＵ９０に送られる。ＣＰＵ９０はチャンバ１０内が所定の圧力となるように、バルブＶ１・Ｖ２の開閉量を調整することにより、チャンバ１０内に水蒸気とオゾンガスを供給しながら、バルブＶ７の開閉量を調整してチャンバ１０から一定量の水蒸気およびオゾンガスならびに結露水を外部へ排出する。なお、排液管４２からはオゾンガスも排出されるため、排液管４２から排出されたガス成分は、排気管１７ｂの下流に設けられたオゾン分解装置へ送られる。
【００３６】
純水供給ノズル４０は、バルブＶ３を開くことによって、図示しない純水供給源から供給される純水をチャンバ１０内に吐出する。純水供給ノズル４０は、純水を吐出する際に、吐出される純水にできるだけ気泡が含まれないようにすることができる構造のものが好ましく、例えば、単純な円筒状のものが用いられる。純水供給ノズル４０によってチャンバ１０内に供給された純水の排出は、排液管４２を通して行われる。
【００３７】
次に、レジスト除去装置１によるウエハＷの処理方法について説明する。図４は、ウエハＷの概略の処理工程を示すフローチャートである。最初に容器カバー１０ｂを上昇させて処理容器１０ａの上面を開口し、また、ウエハ保持部２２を処理容器１０ａの上方に移動させて、例えば図示しないウエハ搬送手段によって搬送されてきたウエハＷをウエハ保持部２２に受け渡す（ステップ１）。
【００３８】
続いてウエハＷが処理容器１０ａ内の所定位置に保持されるように昇降機構２３を動作させてウエハガイド２０を降下させ、次いで容器カバー１０ｂを昇降機構１１を動作させて降下させる。続いて、バルブＶ４を開いてエアーシールリング１３ａ・１３ｂ・１６ａ・１６ｂに空気を供給し、フランジ部１２ａ・１２ｂ間および筒状突起部１４とシャフト２１との間をシールして、チャンバ１０を密閉する（ステップ２）。
【００３９】
次に、バルブＶ１を開いてガス供給ノズル３０から、水蒸気をチャンバ１０に供給し、また、ラバーヒータ１８ａ〜１８ｃを加熱して、ウエハＷおよびチャンバ１０内の雰囲気温度を所定の処理温度、例えば８０℃に昇温し、保持する（ステップ３）。ウエハＷの加熱に同じ温度のガスを用いる場合と水蒸気を用いる場合を比較すると、水蒸気はガスよりも同じ温度では熱容量が大きいために、短時間でウエハＷを所定の温度にまで上昇させることができる。つまり、処理時間を短縮することができ、スループットが向上する。
【００４０】
ウエハＷが所定温度に到達したことを温度センサＴＳが示したら、バルブＶ１を閉じて水蒸気の供給を停止し、その後にバルブＶ２を開いて、ガス供給ノズル３０から、例えば、オゾン濃度が約９体積％のオゾンガスを約１０ｍ３／分でチャンバ１０に供給する（ステップ４）。チャンバ１０の内圧は、外気圧よりも、例えば０．０１〜０．０３ＭＰａ程度高い圧力に保持する。
【００４１】
チャンバ１０内が所定の圧力に到達したことを圧力センサＰＳが検出したら、ガス供給ノズル３０からのオゾンガスの吐出を継続しながら、バルブＶ１を開いて、ガス供給ノズル３０へ、例えば、液体換算で１００ｍ３／分の流量で水蒸気を供給する。これによりガス供給ノズル３０からチャンバ１０へは、オゾンガスと水蒸気の混合ガスが窮され、この混合ガスによってウエハＷに形成されているレジスト膜の変質処理が進行する（ステップ５）。なお、このときにガス供給ノズル３０からチャンバ１０に供給される混合ガスの流量は、その組成が一定に保持されるようにして、変更してもよい。
【００４２】
混合ガスによる処理中は、チャンバ１０の内圧が、例えば、外気圧よりも０．０５ＭＰａ高い状態に保持されるように、バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ７の開閉量が制御されて、給気と排液・排気が行われ、かつ、ウエハＷおよびチャンバ１０内の温度が、例えば８０℃に保持されるように、ラバーヒータ１８ａ〜１８ｃの温度が制御される。
【００４３】
所定の処理時間（例えば、３分〜６分）が経過したら、バルブＶ１・Ｖ２・Ｖ７を閉じて、水蒸気とオゾンガスの供給および排気・排液を停止する（ステップ６）。排気管１７ｂに設けられたバルブＶ６を開いた後に、バルブＶ３を開いて純水供給ノズル４０からチャンバ１０に純水を供給し、チャンバ１０内を純水で満たす（ステップ７）。このとき、チャンバ１０内での水位の上昇とともに、チャンバ１０内のガスが排気管１７ｂから排気される。このような方法によれば、チャンバ１０内を純水で満たす時間で、確実にチャンバ１０内のガスを確実に排気することができる。
【００４４】
チャンバ１０内の水位が突起部１５の下部近傍に達したら、純水の供給を停止する。続いて、バルブＶ５を開いて空気供給管１７ａから空間１５ａに空気を供給して、空間１５ａに残存するオゾンガスを排気管１７ｂを通して外部へ排気する（ステップ８）。狭い空間１５ａでは、このようなガス置換を短時間で完了させることができる。
【００４５】
このようなステップ７およびステップ８の工程においては、ウエハＷは純水に浸された状態となり、レジスト膜の剥離処理が進行する。つまり、レジスト除去装置１を用いたウエハＷの処理では、チャンバ１０からのオゾンガスの排気と同時にウエハＷの水洗処理を行うことができる。
【００４６】
ウエハＷが純水に浸漬されて所定時間が経過したら、バルブＶ７を開いて排液管４２を通してチャンバ１０内の純水を排出する（ステップ９）。このとき、チャンバ１０の内圧低下が起こらないように、例えば、空気供給管１７ａから一定量の空気をチャンバ１０内に供給するとよい。チャンバ１０の内圧が外気圧と同じ状態となったら、エアーシールリング１３ａ・１３ｂ・１６ａ・１６ｂから空気を抜いて、容器カバー１０ｂを上昇させ、次いでウエハガイド２０を上昇させてウエハ保持部２２を処理容器１０ａから引き上げ、保持しているウエハＷをウエハ搬送手段へ受け渡す（ステップ１０）。これによって、レジスト除去装置１における一連の処理が終了する。
【００４７】
ウエハＷは、ウエハ搬送手段によってレジスト除去装置１とは別に設けられている洗浄処理部へ搬送され、そこでウエハＷに対してさらに純水による洗浄、リンス処理が施されて、ウエハＷから不要なレジストが完全に除去される。なお、レジスト除去装置１において、チャンバ１０から純水を排出した後に再びチャンバ１０に純水を供給してウエハＷを水洗処理する操作を所定回数行うことによって、ウエハＷからレジスト膜を完全に除去し、さらにリンス処理することもできる。
【００４８】
次にレジスト除去装置について説明する。図５は、レジスト除去装置１´の概略断面図である。レジスト除去装置１´とレジスト除去装置１とを比較すると、ウエハガイド２０と容器カバー１０ｂには同じものが用いられている。以下、レジスト除去装置１´がレジスト除去装置１と異なる点について説明する。
【００４９】
レジスト除去装置１´が具備するチャンバ１０´は、処理容器１０ａ´と容器カバー１０ｂからなる。レジスト除去装置１´では、処理容器１０ａ´の壁面を貫通して空気供給管１７ａおよび排気管１７ｂが配置され、容器カバー１０ｂに設けられた突起部１５の空間１５ａへ空気を供給し、またはこの空間１５ａの排気を行うことができるようになっている。
【００５０】
処理容器１０ａ´には、高さの異なる３箇所に、図示しない純水供給源から純水を処理容器１０ａ´に供給する純水供給ノズル４０・４０´・４０″が設けられている。純水供給ノズル４０からの純水吐出量はバルブＶ３の開閉量を制御することにより、純水供給ノズル４０´からの純水吐出量はバルブＶ３´の開閉量を制御することにより、純水供給ノズル４０″からの純水吐出量はバルブＶ３″の開閉量を制御することにより、それぞれ行われる。
【００５１】
処理容器１０ａ´の底部には段差が設けられており、処理容器１０ａ´の底部中央の窪み部分には、一定量の純水を貯留することができるようになっている。また、処理容器１０ａ´の底部の外側にはヒータ７２が取り付けられており、この処理容器１０ａ´の底部に貯留された純水を加熱することができるようになっている。処理容器１０ａ´の底板７１には、ヒータ７２による加熱によって劣化することがなく、熱伝導性と耐食性に優れた材料、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス材料が好適に用いられる。処理容器１０ａ´からの排液は、処理容器１０ａ´の底部側面に設けられた排液管４２を通して行われる。
【００５２】
処理容器１０ａ´の底部に設けられた段差部の上面には、保持部材７４が載置されており、３枚のミスト遮蔽板７３が、鉛直方向に所定間隔で並べられて保持部材７４に保持されている。各ミスト遮蔽板７３には孔部が設けられており、処理容器１０ａ´の底部に貯留された純水をヒータ７２によって加熱した際に蒸発する水蒸気は、各ミスト遮蔽板７３に設けられた孔部を通ってウエハ保持部２２に保持されたウエハＷに向けて拡散する。各ミスト遮蔽板７３に設ける孔部の位置を上下方向で互い違いとすることにより、処理容器１０ａ´の底部で純水が沸騰しても、跳ね上がった飛沫が直接にウエハＷに接するとが回避される。ミスト遮蔽板７３としては、例えば、フッ素樹脂板が好適に用いられる。
【００５３】
このようにレジスト除去装置１´では、チャンバ１０´内への水蒸気の供給はチャンバ１０´の底部から行われるために、ガス供給ノズル３０からチャンバ１０´へは、オゾンガスのみを供給することができるようになっている。
【００５４】
図６は、レジスト除去装置１´を用い、水蒸気によってウエハＷを加熱した場合のウエハＷの温度変化を示すグラフである。ここでは、底部から水蒸気が発生している処理容器１０ａ´にウエハＷを収容し、その後に速やかにチャンバ１０´を密閉することによってウエハＷを加熱した。その結果、水蒸気の供給開始から約３分でウエハＷの温度がほぼ１００℃に到達していることが確認された。
【００５５】
この図６には、１００℃に加熱された空気によってウエハＷを加熱した場合の温度変化を並記している。チャンバ１０´への加熱空気の供給は、ガス供給ノズル３０へ加熱空気を送る装置を一時的に取り付けることによって行った。この場合には、加熱空気の供給開始からウエハＷの温度が約９５℃に到達するまでに、約２０分の時間を要した。このように、ウエハＷを水蒸気によって加熱することによってウエハＷの加熱時間が大幅に短縮されることが確認された。
【００５６】
このように構成されたレジスト除去装置１´におけるウエハＷの処理工程について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。最初に、ウエハＷをウエハ保持部２２に保持させてチャンバ１０´に収容し、チャンバ１０´を密閉する（ステップ１０１）。次に、バルブＶ３を開いて一定量の水をチャンバ１０´に供給し、チャンバ１０´の底部（つまり、処理容器１０ａ´の底部）に純水を貯留する（ステップ１０２）。このとき、水面はミスト遮蔽板７３よりも下に位置するようにする。なお、ステップ１０１とステップ１０２は逆の順序で行ってもよい。
【００５７】
次に、ヒータ７２に給電してヒータ７２を加熱し、チャンバ１０´の底部に貯留された純水を加熱して水蒸気を発生させる。発生した水蒸気はウエハＷへ拡散して、ウエハＷを所定の温度に加熱する（ステップ１０３）。このステップ１０３の工程は、排気管１７ｂを通した排気を行いながら実行することが好ましい。また、ラバーヒータ１８ｃを加熱して、ウエハＷおよびチャンバ１０内の雰囲気温度を所定の処理温度、例えば８０℃に保持する。
【００５８】
その後、ヒータ７２への給電を停止して水蒸気の発生を抑えた後に、バルブＶ２を開いてガス供給ノズル３０から、例えば、オゾン濃度が約９体積％のオゾンガスを約１０ｍ３／分でチャンバ１０´に供給し、チャンバ１０´内をガス置換する（ステップ１０４）。
【００５９】
チャンバ１０´内のオゾン濃度が所定値に達したら、チャンバ１０´へのオゾンガスの供給を続けながら、再びヒータ７２への給電を開始してヒータ７２を加熱し、チャンバ１０´の底部に貯留された純水から水蒸気を蒸発させる（ステップ１０５）。これにより、チャンバ１０´の内部は、底部から蒸発する水蒸気とオゾンガスとの混合ガス雰囲気となり、これによってウエハＷに形成されたレジスト膜の変質処理が進行する。なお、この処理の間は、チャンバ１０´の内圧が外気圧よりも、例えば０．０５ＭＰａ程度高い圧力に保持されるように、排気管１７ｂから一定量のオゾンガスを排気する。
【００６０】
所定の処理時間（例えば、３分〜６分）が経過したら、ヒータ７２による純水の加熱を停止し、また、バルブＶ２を閉じてオゾンガスの供給を停止する（ステップ１０６）。続いて、バルブＶ３を開いて純水供給ノズル４０からチャンバ１０´に純水を供給する（ステップ１０７）。チャンバ１０´内での水位上昇に伴って、チャンバ１０´内のガスは排気管１７ｂを通して排気される。
【００６１】
チャンバ１０´内の水位が純水供給ノズル４０´の高さに達したら、バルブＶ３´を開いて純水供給ノズル４０´からチャンバ１０´への純水の供給を開始する。さらにチャンバ１０´内の水位が純水供給ノズル４０″の高さに達したら、バルブＶ３″を開いて純水供給ノズル４０″からチャンバ１０´への純水の供給を開始する。これにより、チャンバ１０´内を純水で満たす時間が短縮される。また、このように水位上昇にしたがって純水をチャンバ１０´に供給することにより、チャンバ１０´内の純水が気泡を含まないようにすることができ、これによって、ウエハＷに気泡が付着して水洗処理にムラが生ずることが抑制される。
【００６２】
チャンバ１０´内の水位が突起部１５へ達したらチャンバ１０´への純水の供給を停止し、空気供給管１７ａから空間１５ａに空気を供給して、空間１５ａに残存するオゾンガスを排気管１７ｂを通して外部へ排気する（ステップ１０８）。ステップ１０７およびステップ１０８の工程においては、ウエハＷは純水に浸された状態となり、レジスト膜の剥離処理が進行する。
【００６３】
ウエハＷが純水に浸漬されて所定時間が経過したら、バルブＶ７を開き、排液管４２を通してチャンバ１０´内の純水を排出する（ステップ１０９）。このとき、チャンバ１０´の内圧低下が起こらないように、例えば、空気供給管１７ａから一定量の空気をチャンバ１０´内に供給する。チャンバ１０´の内圧が外気圧と同じ状態となったら、チャンバ１０´の密閉状態を解除し、容器カバー１０ｂおよびウエハガイド２０を上昇させてウエハ保持部２２を処理容器１０ａ´から引き上げ、保持しているウエハＷをウエハ搬送手段へ受け渡す（ステップ１１０）。これによって、レジスト除去装置１´における一連の処理が終了する。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上記説明においては、例えば、基板としてウエハＷを例示したが、これに限定されず、基板はＬＣＤ基板等の他の基板であってもよい。
【００６５】
レジスト除去装置１´では、水蒸気によってウエハＷを所定温度にまで加熱した後に、ヒータ７２への給電を停止しても、チャンバ１０´の底部からの純水の蒸発はすぐには治まらない。そこで、例えば、ヒータ７２による給電を停止するとともに、一定量の純水をチャンバ１０´に供給して、チャンバ１０´の底部に貯留された純水の温度を低下させることによって、水蒸気の発生を抑制することができる。また、ヒータ７２による給電を停止するとともに、一定量の純水をチャンバ１０´に供給する一方で、バルブＶ７を開いて、チャンバ１０´から熱湯を排出することによって、水蒸気の発生を停止させることもできる。
【００６６】
チャンバ１０（または１０´）を純水で満たすことによってチャンバ１０からオゾンガスを排出する際には、チャンバ１０内に供給された純水が排気管１７ｂからオーバーフローするまで、チャンバ１０に純水を供給してもよい。この場合には、突起部１５の空間１５ａ内において、空気供給管１７ａの空気吐出口の高さが、排気管１７ｂの空気取り入れ口の高さよりも高くなるように、空気供給管１７ａと排気管１７ｂとを設置することが好ましい。
【００６７】
チャンバ１０・１０´の外側を構成する金属材料はステンレスに限られず、その他に、真鍮やアルミニウム、鋳鉄等の各種鋼材を用いることができる。また、チャンバ１０´を構成する処理容器１０ａ´において、排液管４２は、処理容器１０ａ´の底部に設けられた段差部の上面（保持部材７４が固定されている面）から排液を行うように配置してもよい。また、純水供給ノズル４０に接続された給液配管に分岐管を設けて、純水供給ノズル４０から分岐管を通してチャンバ１０´内の純水を排液させてもよい。
【００６８】
本発明は、上述したようにウエハＷからレジストを除去する場合に限定的に適用されるものではない。例えば、本発明は、ウエハＷ等を直接にオゾンガスと水蒸気の混合ガスで処理することにより、ウエハＷ等の基板の表面を酸化処理する装置にも適用することができる。また、本発明の処理装置には、基板およびその処理内容（例えば、洗浄処理やエッチング処理）に応じて、適宜、好適なガス種および蒸気（例えば、有機溶剤の蒸気）を選択することができる。このようなガスおよび蒸気の混合ガスで基板を処理する前に、その蒸気で基板を加熱することにより、基板の加熱時間が短縮される。
【００６９】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、基板の処理に先立って基板を所定温度に加熱するまでの時間が短縮されるために、スループットが向上する。また、従来のように、基板の加熱に不活性ガスを用いないために、処理コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レジスト除去装置の概略構造を示す斜視図。
【図２】図１記載のレジスト除去装置の概略断面図。
【図３】図１記載のレジスト除去装置が具備する容器カバーの概略断面図。
【図４】図１記載のレジスト除去装置によるウエハの処理工程を示すフローチャート。
【図５】別のレジスト除去装置の概略構造を示す断面図。
【図６】ウエハを加熱する媒体の違いによるウエハの温度変化の差を示すグラフ。
【図７】図５記載のレジスト除去装置によるウエハの処理工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
１・１´；レジスト除去装置
１０・１０´；チャンバ
１１；昇降機構
１２ａ・１２ｂ；フランジ部
１３ａ・１３ｂ；エアーシールリング
１４；筒状突起部
１５；突起部
１５ａ；空間
１６ａ・１６ｂ；エアーシールリング
１７ａ；空気供給管
１７ｂ；排気管
２０；ウエハガイド
２２ａ〜２２ｃ；ウエハ支持部材
３０；ガス供給ノズル
４０；純水供給ノズル
７２；ヒータ
７３；ミスト遮蔽板
９０；ＣＰＵ
Ｗ；ウエハ（基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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