(57)【要約】【課題】硫酸および過酸化水素水による処理後の基板の表面に硫黄残渣およびパーティクルが残るのを防止できるレジスト剥離装置およびレジスト剥離方法を提供する。【解決手段】ウエハＷ上で硫酸および過酸化水素水を混合して生成されるレジスト剥離液による処理の後、ウエハＷの表面に温水が供給されて、ウエハＷの表面に付着しているレジスト剥離液が温水によって洗い流される。すなわち、スピンチャック１によってウエハＷが３００〜１５００ｒｐｍの回転速度で回転される一方で、その回転中のウエハＷの表面の中央部にＤＩＷノズル４から温水が供給される。ウエハＷの表面に供給された温水は、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の周縁に向けて流れる。これによって、ウエハＷの表面全域に温水が行き渡り、ウエハＷの表面に付着しているレジスト剥離液が温水によって洗い流される。【選択図】        図１
2005032819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成されているレジスト膜を剥離して除去するためのレジスト剥離装置であって、
基板を保持して回転させる基板保持回転手段と、
この基板保持回転手段に保持された基板の表面に、レジスト膜を剥離するための硫酸および過酸化水素水を供給する薬液供給手段と、
上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に、温水生成部で生成された温水を供給する温水供給手段と
を含むことを特徴とするレジスト剥離装置。
【請求項２】
上記レジスト剥離装置は、上記温水生成部で生成された温水に物理洗浄効果を付与するための物理洗浄効果付与手段をさらに含み、
上記温水供給手段は、上記物理洗浄効果付与手段によって物理洗浄効果が付与された温水を上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に供給するものであることを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置。
【請求項３】
上記物理洗浄効果付与手段は、上記温水生成部で生成された温水に気体を混合させることによって温水の液滴の噴流を形成し、その噴流を上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に供給する二流体スプレーノズルを含むものであることを特徴とする請求項２記載のレジスト剥離装置。
【請求項４】
上記物理洗浄効果付与手段は、上記温水生成部で生成された温水に超音波振動を付与する超音波振動付与手段を含むものであることを特徴とする請求項２または３記載の基板処理装置。
【請求項５】
上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に、上記温水供給手段によって供給される温水よりも低温の純水を供給する低温純水供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレジスト剥離装置。
【請求項６】
基板を保持して回転させる基板保持回転手段に処理対象の基板を保持させる基板保持工程と、
上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に硫酸および過酸化水素水を供給して、当該基板の表面に形成されているレジスト膜を剥離するレジスト剥離工程と、
このレジスト剥離工程後に、上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に温水生成部で生成された温水を供給して、当該基板の表面を温水でリンスする温水リンス工程と
を含むことを特徴とするレジスト剥離方法。
【請求項７】
上記レジスト剥離方法は、上記温水生成部で生成された温水に物理洗浄効果を付与する物理洗浄効果付与工程をさらに含み、
上記温水リンス工程は、上記物理洗浄効果付与工程で物理洗浄効果が付与された温水を上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に供給する工程であることを特徴とする請求項６記載のレジスト剥離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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の各種基板の表面から不要となったレジスト膜を剥離するためのレジスト剥離装置およびレジスト剥離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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の表面に形成されたレジスト膜を剥離するための処理（レジスト剥離処理）が行われる。
レジスト剥離処理の方式としては、たとえば、複数枚の基板を一括してレジスト剥離液中に浸漬させるバッチ式と、基板の表面にレジスト剥離液を供給して、基板を１枚ずつ処理する枚葉式とが考えられる。しかし、バッチ式のレジスト剥離処理を実施するためには、複数の基板を収容することのできる大きな処理槽が必要であることから、最近では、処理対象の基板が大型化してきていることもあって、そのような大きな処理槽を必要としない枚葉式のレジスト剥離処理が注目されている。
【０００３】
枚葉式のレジスト剥離処理を実施する装置は、たとえば、基板をほぼ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上面に硫酸（Ｈ２ＳＯ４）および過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）をそれぞれ供給するためのノズルとを備えている。このような装置によるレジスト剥離処理は、スピンチャックに静止状態で保持された基板の表面（表面）に硫酸を供給して、基板上に硫酸を液膜の状態で貯めた後、スピンチャックによって基板を低速で回転させ始め、つづいて、その回転している基板の表面に過酸化水素水を供給することにより達成できる。過酸化水素水が供給されると、基板上で硫酸と過酸化水素水との化学反応が生じて、強い酸化力を有するＨ２ＳＯ５を含むレジスト剥離液が生成され、その酸化力によって、基板の表面に形成されているレジスト膜が化学的に剥離されて除去される。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５０−２１６８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、硫酸および過酸化水素水からなるレジスト剥離液を用いた場合、処理の後に基板を水洗しても、基板の表面にＳＯ４２−などの硫黄成分が残留することがあった。基板の表面に硫黄成分が残留していると、この硫黄成分の残留（硫黄残渣）が原因で、基板の表面にパーティクルが付着するおそれがある。
そこで、この発明の目的は、硫酸および過酸化水素水による処理後の基板の表面に硫黄残渣およびパーティクルが残るのを防止できるレジスト剥離装置およびレジスト剥離方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
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）の表面に形成されているレジスト膜を剥離して除去するためのレジスト剥離装置であって、基板を保持して回転させる基板保持回転手段（１）と、この基板保持回転手段に保持された基板の表面に、レジスト膜を剥離するための硫酸および過酸化水素水を供給する薬液供給手段（２，３）と、上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に、温水生成部（４１；７１）で生成された温水を供給する温水供給手段（４，７）とを含むことを特徴とするレジスト剥離装置である。
【０００７】
上記薬液供給手段は、上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に硫酸および過酸化水素水を別々に供給するものであってもよいし、上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に硫酸および過酸化水素水の混合液を供給するものであってもよい。
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。
【０００８】
上記の構成によれば、基板の表面に対して硫酸および過酸化水素水によるレジスト剥離処理が行われた後、硫酸および過酸化水素水の付着した基板の表面を温水によってリンスすることができる。これにより、基板の表面が常温水でリンスされる場合と比較して、基板の表面に付着している硫黄成分を良好に洗い流すことができる。よって、温水リンス後の基板の表面に硫黄成分が残留するおそれがなく、そのような硫黄成分の残留に起因する基板の表面へのパーティクル付着の問題を生じるおそれがない。
【０００９】
請求項２記載の発明は、上記レジスト剥離装置は、上記温水生成部で生成された温水に物理洗浄効果を付与するための物理洗浄効果付与手段（７；９５）をさらに含み、上記温水供給手段は、上記物理洗浄効果付与手段によって物理洗浄効果が付与された温水を上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に供給するものであることを特徴とする請求項１記載のレジスト剥離装置である。
この構成によれば、物理洗浄効果が付与された温水によって、硫酸および過酸化水素水によるレジスト剥離処理後の基板の表面をリンスすることができる。温水に物理洗浄効果が付与されていることにより、温水が有する熱的洗浄効果に加えて、温水が有する物理的洗浄効果によって、基板の表面に付着しているＳＯ４２−などの硫黄成分を良好に洗い流すことができる。よって、基板の表面に硫黄成分が残留したり、この硫黄成分の残留が原因で基板の表面にパーティクルが付着することを一層防止することができる。
【００１０】
上記物理洗浄効果付与手段は、請求項３に記載のように、上記温水生成部で生成された温水に気体を混合させることによって温水の液滴の噴流を形成し、その噴流を上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に供給する二流体スプレーノズル（７）を含むものであってもよい。また、請求項４に記載のように、上記温水生成部で生成された温水に超音波振動を付与する超音波振動付与手段（９５）を含むものであるってもよい。
【００１１】
請求項５記載の発明は、上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に、上記温水供給手段によって供給される温水よりも低温の純水を供給する低温純水供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレジスト剥離装置である。
この構成によれば、たとえば、温水によるリンス後の基板の表面に、温水よりも低温の純水（たとえば、常温（約２５℃）の純水）を供給することができる。これにより、温水リンスで昇温した基板を冷却することができる。また、基板保持回転手段によって基板を回転させつつ、その回転中の基板の表面に低温の純水を供給すれば、基板の表面に供給された常温の純水が周囲に飛び散るから、ウエハＷの周囲に配設された部材および基板が収容された処理室内の排液を冷却することができ、処理室内の水蒸気（湯気）による曇りを除去することができる。
【００１２】
請求項６記載の発明は、基板（Ｗ）を保持して回転させる基板保持回転手段（１）に処理対象の基板を保持させる基板保持工程と、上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に硫酸および過酸化水素水を供給して、当該基板の表面に形成されているレジスト膜を剥離するレジスト剥離工程と、このレジスト剥離工程後に、上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に温水生成部で生成された温水を供給して、当該基板の表面を温水でリンスする温水リンス工程とを含むことを特徴とするレジスト剥離方法である。
【００１３】
この方法によれば、請求項１に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項７記載の発明は、上記レジスト剥離方法は、上記温水生成部で生成された温水に物理洗浄効果を付与する物理洗浄効果付与工程をさらに含み、上記温水リンス工程は、上記物理洗浄効果付与工程で物理洗浄効果が付与された温水を上記基板保持回転手段に保持された基板の表面に供給する工程であることを特徴とする請求項６記載のレジスト剥離方法である。
【００１４】
この方法によれば、請求項２に関連して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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レジスト剥離装置の構成を図解的に示す図である。このレジスト剥離装置は、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）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、処理室内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１と、このスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を供給するための硫酸ノズル２と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に過酸化水素水を供給するための過酸化水素水ノズル３と、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷ（脱イオン化された純水）を供給するためのＤＩＷノズル４とを備えている。
【００１６】
スピンチャック１は、たとえば、真空吸着式チャックであって、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸１１と、このスピン軸１１の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース１２とを有している。スピン軸１１には、モータなどを含む回転駆動機構１３が結合されていて、ウエハＷを吸着ベース１２に吸着保持した状態で、回転駆動機構１３からスピン軸１１に駆動力を入力することにより、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でスピン軸１１の中心軸線まわりに回転させることができる。
【００１７】
なお、スピンチャック１としては、このような真空吸着式チャックに限らず、たとえば、ウエハＷの端面を複数個の挟持部材で挟持することにより、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構成のものが採用されてもよい。
硫酸ノズル２には、硫酸供給源からの硫酸を供給する硫酸供給管２１が接続されている。硫酸供給管２１の途中部には、硫酸供給源側から順に、硫酸の温度を調節するための温度調節器２２と、硫酸ノズル２からの硫酸の吐出を制御するための硫酸供給バルブ２３とが介装されている。硫酸ノズル２から吐出される硫酸は、たとえば、連続流の状態（硫酸の液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００１８】
過酸化水素水ノズル３は、たとえば、過酸化水素水を霧化してウエハＷに供給する噴霧ノズルであり、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水を供給する過酸化水素水供給管３１と、窒素ガス供給源からの窒素ガス（Ｎ２）を供給する窒素ガス供給管３２とが接続されている。過酸化水素水ノズル３に過酸化水素水と窒素ガスとが同時に供給されると、過酸化水素水ノズル３内で過酸化水素水が霧化され、この霧化した過酸化水素水が過酸化水素水ノズル３の先端からウエハＷの表面に供給される。過酸化水素水供給管３１の途中部には、過酸化水素水供給源側から順に、過酸化水素水の温度を調節するための温度調節器３３と、過酸化水素水ノズル３への過酸化水素水の供給を制御するための過酸化水素水供給バルブ３４とが介装されている。また、窒素ガス供給管３２の途中部には、窒素ガス供給源側から順に、窒素ガスの温度を調節するための温度調節器３５と、過酸化水素水ノズル３への窒素ガスの供給を制御するための窒素ガス供給バルブ３６とが介装されている。
【００１９】
スピンチャック１の周囲は、壁状のスプラッシュガード（図示せず）によって囲まれており、このスプラッシュガードの外側にＤＩＷノズル４が固定配置されている。ＤＩＷノズル４には、温水ユニット４１からの温水（４０〜８０℃のＤＩＷ）を供給する温水供給管４２と、ＤＩＷ供給源からの常温（約２５℃）のＤＩＷを供給するＤＩＷ供給管４３とが接続されている。温水ユニット４１は、配管内を流通するＤＩＷを加熱して温水を生成するユニットである。なお、この温水ユニット４１に代えて、ＤＩＷを加熱して生成された温水を貯留しておくタンク式の温水キャビネットが採用されてもよい。
【００２０】
温水供給管４２の途中部には、ＤＩＷノズル４からの温水の吐出を制御するための温水供給バルブ４４が介装されている。また、ＤＩＷ供給管４３の途中部には、ＤＩＷノズル４からの常温のＤＩＷの吐出を制御するためのＤＩＷ供給バルブ４５が介装されている。ＤＩＷノズル４から吐出される温水または常温のＤＩＷは、たとえば、連続流の状態（温水またはＤＩＷの液流が柱状をなしている状態）でウエハＷの表面の中央部（回転中心付近）に供給される。
【００２１】
また、スピンチャック１の側方には、旋回軸５１が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、過酸化水素水ノズル３は、その旋回軸５１の上端部からほぼ水平に延びたアーム５２に取り付けられている。旋回軸５１には、この旋回軸５１を中心軸線まわりに回転駆動する旋回駆動機構５３が結合されている。旋回駆動機構５３から旋回軸５１に駆動力を入力して、旋回軸５１をその中心軸線まわりに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１に保持されたウエハＷの上方でアーム５２を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、過酸化水素水ノズル３からの過酸化水素水の供給位置をスキャン（移動）させることができる。また、旋回軸５１および旋回駆動機構５３は、昇降駆動機構５４によって昇降されるようになっている。
【００２２】
図２は、過酸化水素水ノズル３の構成を示す断面図である。過酸化水素水ノズル３は、円筒状の内周面３０１ａを有する中空のノズル本体３０１と、このノズル本体３０１の中空部分に挿入された過酸化水素水流通部材３０２と、ノズル本体３０１の先端に接続されたノズルヘッド３０３とを有している。ノズルヘッド３０３は、キャップ３０４によって、ノズル本体３０１の先端に接続された状態で固定されている。
【００２３】
過酸化水素水流通部材３０２は、ノズル本体３０１の内周面３０１ａに気密性を保って密着した封止部３０５と、外径がノズル本体３０１の内径（内周面３０１ａの径）よりも小さく形成された管状の小径部３０６と、この小径部３０６の先端部付近から側方に（内周面３０１ａに向けて）突出した環状のフランジ部３０７とで構成されている。過酸化水素水流通部材３０２の内部には、封止部３０５および小径部３０６を貫通して、過酸化水素水をノズルヘッド３０３に向けて導くための過酸化水素水流通路３０８が形成されている。また、過酸化水素水流通部材３０２には、ノズル本体３０１に溶接された接続部材３０９を介して過酸化水素水供給管３１が接続されており、過酸化水素水供給管３１から供給される過酸化水素水は、接続部材３０９に貫通形成された接続路３１０を通して、過酸化水素水流通路３０８に流入するようになっている。
【００２４】
ノズルヘッド３０３は、先端部が半球状に形成された中空体であり、ノズル本体３０１の内周面３０１ａに段差なく連続した円筒状の内周面３０３ａと、この内周面３０３ａに段差面３０３ｂを介して接続されていて、過酸化水素水流通部材３０２の小径部３０６の外径よりも少し大きな径に形成された円筒状の内周面３０３ｃとを有している。また、半球状の先端部には、吐出口３１１が形成されている。
【００２５】
過酸化水素水流通部材３０２の先端は、ノズルヘッド３０３の内周面３０３ａに囲まれた空間内に入り込んでいて、過酸化水素水流通路３０８は、ノズルヘッド３０３の内周面３０３ｃに囲まれた空間内で吐出口３１１に向けて開口している。また、過酸化水素水流通部材３０２のフランジ部３０７は、その周面がノズル本体３０１の内周面３０１ａとノズルヘッド３０３の内周面３０３ａとに跨った状態で密着しており、フランジ部３０７よりも封止部３０５側の小径部３０６の周囲には、ノズル本体３０１の内周面３０１ａとの間に隙間３１２が形成され、フランジ部３０７よりも先端側の小径部３０６の周囲には、ノズルヘッド３０３の内周面３０３ａとの間に隙間３１３が形成されている。そして、フランジ部３０７には、環状の連通孔３１４が貫通形成されていて、フランジ部３０７によって仕切られた隙間３１２，３１３は、その環状の連通孔３１４を介して連通されている。さらに、過酸化水素水流通部材３０２（小径部３０６）の先端部とノズルヘッド３０３の内周面３０３ｃとの間には、微小な環状のガス流路３１５が形成されており、このガス流路３１５を介して、隙間３１３とノズルヘッド３０３の内周面３０３ｃに囲まれた空間とが連通している。
【００２６】
また、ノズル本体３０１の外側面には、窒素ガス供給管３２を接続するための接続部３１６が突出して形成されている。接続部３１６には、窒素ガス供給管３２からの窒素ガスが流通する窒素ガス流通路３１７が形成されている。窒素ガス流通路３１７は、ノズル本体３０１の内周面３０１ａに形成された開口３１８を介して隙間３１２に連通している。
この構成により、過酸化水素水供給管３１から供給される過酸化水素水は、接続路３１０および過酸化水素水流通路３０８を通って、ノズルヘッド３０３内の内周面３０３ｃに囲まれた空間に吐出される。一方、窒素ガス供給管３２から供給される窒素ガスは、窒素ガス流通路３１７を通って隙間３１２に流入し、さらに連通孔３１４、隙間３１３およびガス流路３１５を順に通って、ガス流路３１５からノズルヘッド３０３内の内周面３０３ｃに囲まれた空間に適当な圧力で吐出される。これにより、過酸化水素水ノズル３に過酸化水素水と窒素ガスとが同時に供給されると、ノズルヘッド３０３内の内周面３０３ｃに囲まれた空間で、過酸化水素水流通路３０８から吐出される過酸化水素水にガス流路３１５から吐出される窒素ガスが衝突し、この衝突によって過酸化水素水が霧化されて、スリット状の吐出口３１１から霧状の過酸化水素水が吐出される。
【００２７】
図３は、ウエハＷの表面上における過酸化水素水の供給範囲（形状）について説明するための図解図である。ウエハＷの表面上における過酸化水素水の供給範囲は、過酸化水素水ノズル３のノズルヘッド３０３に形成された吐出口３１１の形状と、過酸化水素水ノズル３とスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面との間の距離によって決まる。
この実施形態では、吐出口３１１は、ノズルヘッド３０３の半球状の先端部に、その頂点を通る円弧に沿ってスリット状に長く形成されている。これにより、吐出口３１１から吐出される霧状の過酸化水素水は、吐出口３１１の長手方向に拡がりつつウエハＷの表面に向けて進み、ウエハＷの表面上のスリット状の範囲ＳＡに供給される。
【００２８】
図４は、このレジスト剥離装置の電気的構成を示すブロック図である。このレジスト剥離装置はさらに、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置６を備えている。
制御装置６には、回転駆動機構１３、旋回駆動機構５３、昇降駆動機構５４、硫酸供給バルブ２３、過酸化水素水供給バルブ３４、窒素ガス供給バルブ３６、温水供給バルブ４４およびＤＩＷ供給バルブ４５などが制御対象として接続されている。制御装置６は、レジスト剥離処理のために、予め定められたプログラムに従って、回転駆動機構１３、旋回駆動機構５３および昇降駆動機構５４の動作を制御し、また、硫酸供給バルブ２３、過酸化水素水供給バルブ３４、窒素ガス供給バルブ３６、温水供給バルブ４４およびＤＩＷ供給バルブ４２の開閉を制御する。
【００２９】
図５は、レジスト剥離処理について説明するための図である。処理対象のウエハＷが搬送ロボット（図示せず）によって搬入されてきて、そのウエハＷが搬送ロボットからスピンチャック１に受け渡されると、まず、回転駆動機構１３が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが３０００ｒｐｍの高回転速度で回転される。その一方で、硫酸供給バルブ２３が開かれて、硫酸ノズル２から高速回転中のウエハＷの表面の中央部に硫酸が連続流の状態で供給される（Ｈ２ＳＯ４湿潤）。ウエハＷの表面に供給された硫酸は、ウエハＷの高速回転による大きな遠心力を受け、その供給位置からウエハＷの周縁へ向けて、ウエハＷの表面上を比較的強い液流となって流れる。これにより、ウエハＷの表面に格子状のパターンが形成されていても、ウエハＷの表面に供給された硫酸は、そのパターンの影響をほとんど受けずにウエハＷの表面の全域に行き渡る。この結果、ウエハＷの表面の全域が硫酸によって湿潤した状態になる。
【００３０】
このようなウエハＷの高速回転中における硫酸の供給は、所定の硫酸湿潤時間（たとえば、１秒間）にわたって行われる。その後は、回転駆動機構１３が制御されて、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が３０００ｒｐｍから０ｒｐｍまで徐々に減速（たとえば、３秒間かけて毎秒１０００ｒｐｍずつ減速）されていく（ステップＳ２）。この減速の間は、硫酸ノズル２からウエハＷの表面への硫酸の供給が続けられていてもよいし、硫酸ノズル２からウエハＷの表面への硫酸の供給が停止されていてもよい。硫酸の供給が続けられる場合、このウエハＷの回転速度を減速する過程も、ウエハＷの表面を硫酸で湿潤させるＨ２ＳＯ４湿潤工程に含まれる。
【００３１】
ウエハＷの回転速度が０ｒｐｍまで減速されて、ウエハＷが静止した状態になった後も、さらに所定の硫酸パドル時間（たとえば、１０〜２０秒間）、ウエハＷは静止した状態のまま、硫酸ノズル２からウエハＷの表面への硫酸の供給が行われる（Ｈ２ＳＯ４パドル）。これにより、ウエハＷの表面に供給された硫酸は、ウエハＷの表面上に拡がり、その表面張力でウエハＷの表面上に液膜となって溜められていく。すなわち、ウエハＷの表面上に硫酸が液盛りされて、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成されていく。この液膜形成に先立って、ウエハＷの表面全域が硫酸で湿潤されているので、静止状態のウエハＷの表面に供給される硫酸は、たとえウエハＷの表面にパターンが形成されていても、そのパターンの影響を受けずに、ウエハＷの表面上をその供給位置を中心とする同心円状に拡がる。これによって、ウエハＷの表面上には、その全域にほぼ均一な膜厚を有する硫酸の液膜がむらなく形成される。
【００３２】
ウエハＷの静止状態での硫酸の供給が上記硫酸パドル時間行われると、硫酸供給バルブ２３が閉じられて、硫酸ノズル２からウエハＷへの硫酸の供給が停止される。そして、ウエハＷが静止し、そのウエハＷの表面上に硫酸の液膜が形成されている状態で数秒間（たとえば、２〜３秒間）放置される。この放置後、回転駆動機構１３が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷが１０ｒｐｍの低回転速度で回転される。そして、昇降駆動機構５４が制御されて、ウエハＷの表面に過酸化水素水ノズル３が近づけられ、ウエハＷが回転されている一方で、過酸化水素水供給バルブ３４および窒素ガス供給バルブ３６が開かれて、過酸化水素水ノズル３から低速回転中のウエハＷの表面に霧状の過酸化水素水が供給される（Ｈ２Ｏ２供給）。
【００３３】
過酸化水素水ノズル３からの霧状の過酸化水素水は、図３を参照して説明したように、ウエハＷの表面上に設定されたスリット状の供給範囲ＳＡに向けて供給される。また、霧状の過酸化水素水がウエハＷの表面に供給されている間、旋回駆動機構５３が制御されて、ウエハＷの表面上における過酸化水素水の供給範囲ＳＡのスキャンが行われる。すなわち、過酸化水素水の供給範囲ＳＡが、その供給範囲ＳＡ内にウエハＷの回転中心が含まれる位置（センタ位置）と、供給範囲ＳＡ内にウエハＷの周縁部が含まれる位置（エッジ位置）との間で繰り返し往復する。スピンチャック１によってウエハＷが低速回転される一方で、過酸化水素水の供給範囲ＳＡのスキャンが行われることにより、ウエハＷの表面上の硫酸の液膜に対して過酸化水素水がむらなく供給される。
【００３４】
なお、ウエハＷの表面上における過酸化水素水のスリット状の供給範囲ＳＡの長手方向の長さがウエハＷの半径よりも長く、また、その供給範囲ＳＡがウエハＷの回転中心から周縁まで及ぶように、過酸化水素水ノズル３が設計されていれば、ウエハＷの表面上で過酸化水素水の供給範囲ＳＡをスキャンさせなくても、ウエハＷの表面の全域に過酸化水素水を供給することができる。しかしながら、供給範囲ＳＡ内の各部で過酸化水素水の供給量が均一であるとは限らないので、過酸化水素水ノズル３がそのように設計されている場合であっても、ウエハＷの表面上で過酸化水素水の供給範囲ＳＡをスキャンさせることが望ましく、そうすることによって、ウエハＷの表面全域にむらなく均一に過酸化水素水を供給することができる。
【００３５】
過酸化水素水ノズル３からウエハＷの表面に向けて供給される過酸化水素水は霧状であるから、この霧状の過酸化水素水は、ウエハＷの表面上に形成されている硫酸の液膜を破壊することなく、硫酸の液膜の表面の全域からその液膜内に浸透する。これにより、ウエハＷの表面上では、その全域で、硫酸と過酸化水素水との化学反応（Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２→Ｈ２ＳＯ５＋Ｈ２Ｏ）が生じて、強い酸化力を有するＨ２ＳＯ５を含むレジスト剥離液が良好に生成される。また、このとき化学反応による発熱（反応生成熱）を生じるから、たとえば、硫酸ノズル２からウエハＷの表面に供給される硫酸の温度を室温程度に温度調節し、過酸化水素水ノズル３から供給される霧状の過酸化水素水の温度を約４０℃に温度調節しても、ウエハＷの表面上に生成されるレジスト剥離液の温度は、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約１００℃以上の高温に達する。よって、ウエハＷ上における硫酸と過酸化水素水との混合は、エネルギー効率の点から望ましい。
【００３６】
霧状の過酸化水素水の供給は、所定の過酸化水素水供給時間（たとえば、１５秒間）にわたって行われる。そして、過酸化水素水の供給停止後は、そのままの状態（ウエハＷが静止し、そのウエハＷの表面上にレジスト剥離液の液膜が形成されている状態）で、予め定める時間（たとえば、３０〜１２０秒間）が経過するまで放置される。過酸化水素水が供給されている期間およびその後の放置されている期間に、ウエハＷの表面に形成されているレジスト膜が約１００℃以上の高温に昇温したレジスト剥離液による酸化を受け、ウエハＷの表面から剥離されて除去される。
【００３７】
この後、ウエハＷの表面に温水が供給されて、ウエハＷの表面に付着しているレジスト剥離液が温水によって洗い流される（温水リンス）。すなわち、回転駆動機構１３が制御されて、ウエハＷが３００〜１５００ｒｐｍの回転速度で回転される一方で、温水供給バルブ４４が開かれて、回転中のウエハＷの表面の中央部にＤＩＷノズル４から温水が供給される。ウエハＷの表面に供給された温水は、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の周縁に向けて流れる。これによって、ウエハＷの表面全域に温水が行き渡り、ウエハＷの表面に付着しているレジスト剥離液が温水によって洗い流される。
【００３８】
ウエハＷの表面を温水でリンスすることにより、ウエハＷの表面を常温のＤＩＷ（冷水）でリンスする場合に比べて、温水が有する熱的洗浄効果によって、ウエハＷの表面に付着しているＳＯ４２−などの硫黄成分を良好に洗い流すことができる。よって、リンス後のウエハＷの表面に硫黄成分が残留するおそれがなく、そのような硫黄成分の残留に起因するウエハＷの表面へのパーティクル付着の問題を生じるおそれがない。
【００３９】
温水によるウエハＷのリンス処理が所定の温水リンス時間（たとえば、６０秒間）にわたって行われると、温水供給バルブ４４が閉じられて、ＤＩＷノズル４からウエハＷの表面への温水の供給が停止される。その後は、ＤＩＷ供給バルブ４５が開かれて、ＤＩＷノズル４からウエハＷの表面に常温のＤＩＷが供給される（ＤＩＷリンス）。温水の供給停止後もウエハＷの回転は続けられており、ＤＩＷノズル４からの常温のＤＩＷは、３００〜１５００ｒｐｍの回転速度で回転しているウエハＷの表面に供給されて、温水リンスで昇温したウエハＷを冷却した後、ウエハＷの回転による遠心力でウエハＷの周縁から飛散する。これにより、ウエハＷだけでなく、温水リンスで昇温した処理室内（スプラッシュガード内）の各部材および処理室内の排液を冷却することができ、処理室内の水蒸気（湯気）による曇りを除去することができる。
【００４０】
ウエハＷの表面への常温のＤＩＷの供給が所定のＤＩＷリンス時間（たとえば、１５秒間）にわたって行われると、ＤＩＷ供給バルブ４５が閉じられて、ＤＩＷノズル４からの常温のＤＩＷの供給が停止される。そして、スピンチャック１によるウエハＷの回転速度が３０００ｒｐｍまで上げられて、ＤＩＷリンス処理後のウエハＷの表面に付着しているＤＩＷを遠心力で振り切って乾燥させるスピンドライ処理が所定の乾燥時間（たとえば、にわたって行われる。スピンドライ処理が終了すると、スピンチャック１によるウエハＷの回転が止められて、図示しない搬送ロボットにより、スピンチャック１から処理後のウエハＷが搬出されていく。
【００４１】
以上のように、この実施形態によれば、ウエハＷ上で硫酸および過酸化水素水を混合して生成されるレジスト剥離液による処理の後、そのレジスト剥離液が付着したウエハＷの表面が温水によってリンスされる。これにより、ウエハＷの表面が常温のＤＩＷでリンスされる場合と比較して、ウエハＷの表面に付着している硫黄成分を良好に洗い流すことができる。よって、温水リンス後のウエハＷの表面に硫黄成分が残留するおそれがなく、そのような硫黄成分の残留に起因するウエハＷの表面へのパーティクル付着の問題を生じるおそれがない。
【００４２】
なお、このレジスト剥離処理についての説明で挙げた具体的な数値は、いずれも単なる一例であり、たとえば、ウエハＷの表面を硫酸で湿潤させるときのウエハＷの回転速度は、ウエハＷの表面にパターンが形成されている場合であっても、そのウエハＷの表面の全域に硫酸を行き渡らせることができる遠心力を生じさせるような回転速度（好ましくは、１０００ｒｐｍ以上）であればよい。
また、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜を形成する際にウエハＷを静止させているが、ウエハＷの表面上に溜められた硫酸が回転による遠心力を受けてウエハＷ上から流下しない程度の低回転速度（好ましくは、１０ｒｐｍ以下）であれば、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜を形成する際にウエハＷが回転されてもよい。
【００４３】
さらにまた、ウエハＷの表面に硫酸の液膜を形成する工程に先立って、ウエハＷの表面を硫酸で湿潤させる工程は、必ずしも行わなければならないわけではなく、処理対象のウエハＷがスピンチャック１に受け渡された後すぐに、そのウエハＷの表面上に硫酸を液盛りして、ウエハＷの表面上に硫酸の液膜を形成するようにしてもよい。この場合、たとえば、ウエハＷを静止させた状態のまま、その静止状態のウエハＷの表面に硫酸ノズル２から硫酸を供給し、この硫酸の供給途中から、スピンチャック１によってウエハＷをウエハＷの表面上に溜められた硫酸が流れ落ちない程度の低回転速度（たとえば、１０ｒｐｍ以下）まで徐々に増速させるとよい。ウエハＷを低回転速度で回転させることにより、硫酸の液膜をウエハＷの表面上のほぼ全域で均一な膜厚に形成することができる。
【００４４】
図６は、この発明の他の実施形態に係るレジスト剥離装置の構成を図解的に示す図である。この図６において、図１に示す各部に相当する部分には、図１の場合と同一の参照符号が付されている。
この実施形態に係るレジスト剥離装置では、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に温水の液滴の噴流を供給するための二流体スプレーノズル７が備えられており、この二流体スプレーノズル７からの温水の噴流によって、レジスト剥離液による処理後のウエハＷの表面がリンスされる。
【００４５】
二流体スプレーノズル７には、温水ユニットまたは温水キャビネット７１からの温水（４０〜８０℃のＤＩＷ）を供給する温水供給管７２と、窒素ガス供給源からの高圧の窒素ガス（Ｎ２）を供給する高圧窒素ガス供給管７３とが接続されている。温水供給管７２からの温水は、たとえば、１００〜１５０ｃｃ／ｍｉｎの流量で二流体スプレーノズル７に供給される。また、高圧窒素ガス供給管７３からの高圧窒素ガスは、たとえば、８０ＮＬ／ｍｉｎの流量で二流体スプレーノズル７に供給される。二流体スプレーノズル７に温水と高圧窒素ガスとが同時に供給されると、温水と高圧窒素ガスとが混合されて、温水の微細な液滴が形成され、この温水の液滴が噴流となってウエハＷの表面に供給される。温水供給管７２の途中部には、二流体スプレーノズル７への温水の供給を制御するための温水供給バルブ７４が介装されている。また、高圧窒素ガス供給管７３の途中部には、二流体スプレーノズル７への窒素ガスの供給を制御するための高圧窒素ガス供給バルブ７５が介装されている。
【００４６】
スピンチャック１の側方には、旋回軸８１が鉛直方向にほぼ沿って配置されており、二流体スプレーノズル７は、その旋回軸８１の上端部からほぼ水平に延びたアーム８２の先端部に取り付けられている。旋回軸８１には、この旋回軸５１を中心軸線まわりに回転駆動する旋回駆動機構８３が結合されている。旋回駆動機構８３から旋回軸８１に駆動力を入力して、旋回軸８１をその中心軸線まわりに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１に保持されたウエハＷの上方でアーム８２を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、二流体スプレーノズル７からの温水の液滴の噴流の供給位置をスキャン（移動）させることができる。また、旋回軸８１および旋回駆動機構８３は、昇降駆動機構８４によって昇降されるようになっている。
【００４７】
図７は、二流体スプレーノズル７の構成例を示す断面図である。二流体スプレーノズル７は、たとえば、いわゆる内部混合型の二流体スプレーノズルであって、中空のノズル本体７０１と、このノズル本体７０１に接続された気体導入管７０２および液体導入管７０３とを有している。気体導入管７０２には、高圧窒素ガス供給管７３から高圧窒素ガスが供給され、液体導入管７０３には、温水供給管７２から温水が供給されるようになっている。
【００４８】
ノズル本体７０１は、上面および円筒状の内周面を有する接続部７０４と、この接続部７０４の下端に連なり、下方に向かうにつれて内径が小さく形成されたテーパ部７０５と、このテーパ部７０５の下端に連なり、内径が一様な直管形状のストレート部７０６とで構成されている。接続部７０４の上面には、ほぼ中心に開口７０７が形成されており、気体導入管７０２は、その開口７０７に挿通されて、下半分程度の部分がノズル本体７０１内に突出した状態に設けられている。また、液体導入管７０３は、接続部７０４に形成された接続口７０８に接続されていて、その接続口７０８を介して、気体導入管７０２の外周面と接続部７０４の内周面との間の環状の空間７０９に連通している。
【００４９】
この構成により、温水供給管７２から供給される温水は、液体導入管７０３を通って環状空間７０９に流入し、さらに、環状空間７０９から気体導入管７０２の下方の空間７１０に流入する。その一方で、気体導入管７０２に高圧窒素ガスが供給されると、高圧窒素ガスが気体導入管７０２の下端開口から噴出されて、気体導入管７０２の下方の空間７１０に流入した温水に高速で衝突する。その結果、気体導入管７０２の下方の空間７１０で温水と窒素ガスとの気液混合が生じて、温水の微細な液滴が形成され、この温水の液滴が、テーパ部７０５およびストレート部７０６を通って、ストレート部７０６の下端開口４１１から吐出される。温水の液滴は、テーパ部７０５を通過することによって流圧（流速）が大きく高められるので、下端開口４１１から吐出される温水の液滴は、大きな流速を有する噴流となって、ストレート部７０６の先端からスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に直線状に勢いよく供給される。
【００５０】
再び図６を参照して、温水によるウエハＷの表面のリンス時には、回転駆動機構１３が制御されて、ウエハＷが３００〜１５００ｒｐｍの回転速度で回転される。その一方で、旋回駆動機構８３および昇降駆動機構８４が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に二流体スプレーノズル７が近づけられる。そして、温水供給バルブ７４および高圧窒素ガス供給バルブ７５が開かれて、二流体スプレーノズル７からウエハＷの表面に温水の液滴の噴流が供給される。また、温水の液滴の噴流がウエハＷの表面に供給されている間、旋回駆動機構８３が制御されて、二流体スプレーノズル７からの液滴の噴流が導かれるウエハ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移動（スキャン）させられる。スピンチャック１によってウエハＷが回転される一方で、そのウエハＷの表面上を温水の液滴の噴流がスキャンすることにより、ウエハＷの表面の全域に温水の液滴の噴流がむらなく供給される。
【００５１】
二流体スプレーノズル７からの温水の液滴の噴流は、大きな運動エネルギー（流速）を有しているので、この大きな運動エネルギーを有する温水の液滴の噴流がウエハＷの表面の全域に供給されることになる。これにより、温水が有する熱的洗浄効果に加えて、大きな運動エネルギーを有する温水の液滴の噴流がウエハＷの表面に衝突するときの衝撃力による物理的洗浄効果によって、ウエハＷの表面に付着しているＳＯ４２−などの硫黄成分を良好に洗い流すことができる。よって、リンス後のウエハＷの表面に硫黄成分が残留することを一層防止することができる。
【００５２】
なお、この実施形態では、過酸化水素水ノズル３が取り付けられたアーム５２とは別にアーム８２が設けられて、このアーム８２に二流体スプレーノズル７が取り付けられているが、二流体スプレーノズル７をアーム５２に取り付けることにより、旋回軸８１、アーム８２、旋回駆動機構８３および昇降駆動機構８４を省略することができる。
図８は、この発明のさらに他の実施形態に係るレジスト剥離装置の構成を図解的に示す図である。この図８において、図１に示す各部に相当する部分には、図１の場合と同一の参照符号が付されている。
【００５３】
この実施形態に係るレジスト剥離装置では、ＤＩＷノズル４が、スピンチャック１の情報でほぼ水平に延びたアーム９１に取り付けられている。このアーム９１の一端は、スピンチャック１の側方でほぼ鉛直に延びた旋回軸９２の先端に結合されており、その旋回軸９２には、旋回軸９２を中心軸線まわりに回転させるための旋回駆動機構９３が結合されている。旋回駆動機構９３から旋回軸９２に駆動力を入力して、旋回軸９２をその中心軸線まわりに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１に保持されたウエハＷの上方でアーム９１を揺動させることができ、これに伴って、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面上で、ＤＩＷノズル４からの温水供給位置をスキャン（移動）させることができる。また、旋回軸９２および旋回駆動機構９３は、昇降駆動機構９４によって昇降されるようになっている。
【００５４】
さらにまた、ＤＩＷノズル４には、超音波発振器９５からの発振信号を受けて、周波数２００ｋＨｚ〜３ＭＨｚで振動する超音波振動子（図示せず）が組み込まれている。温水供給管４２からＤＩＷノズル４に温水が供給されつつ、超音波発振器９５から超音波振動子に発振信号が入力されると、ＤＩＷノズル４に供給された温水に超音波振動が付与され、この超音波振動の付与された温水の水流がＤＩＷノズル４からウエハＷの表面に供給される。
【００５５】
温水によるウエハＷの表面のリンス時には、回転駆動機構１３が制御されて、ウエハＷが３００〜１５００ｒｐｍの回転速度で回転される。その一方で、旋回駆動機構９３および昇降駆動機構９４が制御されて、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面にＤＩＷノズル４が近づけられる。そして、温水供給バルブ４４が開かれるとともに、超音波発振器９５からＤＩＷノズル４内の超音波振動子に発振信号が入力されて、ＤＩＷノズル４からウエハＷの表面に超音波振動の付与された温水が供給される。また、温水がウエハＷの表面に供給されている間、旋回駆動機構９３が制御されて、ＤＩＷノズル４からの温水が導かれるウエハ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移動（スキャン）させられる。スピンチャック１によってウエハＷが回転される一方で、そのウエハＷの表面上を温水の水流がスキャンすることにより、ウエハＷの表面の全域に超音波振動の付与された温水がむらなく供給される。これにより、温水が有する熱的洗浄効果に加えて、温水が有する超音波振動エネルギーによる物理的洗浄効果によって、ウエハＷの表面に付着しているＳＯ４２−などの硫黄成分を良好に洗い流すことができる。よって、リンス後のウエハＷの表面に硫黄成分が残留することを一層防止することができる。
【００５６】
なお、この実施形態では、過酸化水素水ノズル３が取り付けられたアーム５２とは別にアーム９１が設けられて、このアーム９１にＤＩＷノズル４が取り付けられているが、ＤＩＷノズル４をアーム５２に取り付けることにより、アーム９１、旋回軸９２、旋回駆動機構９３および昇降駆動機構９４を省略することができる。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、過酸化水素水ノズル３は、霧状の過酸化水素水をスリット状の範囲に供給するように構成されているとしたが、過酸化水素水ノズル３には、霧状の過酸化水素水をコーン状（円錐状）に吐出して、ウエハＷの表面上のウエハＷの半径を含む円形状の範囲に供給する構成のノズル（コーンノズル）を採用してもよい。
【００５７】
また、ＤＩＷノズル４は、スピンチャック１の外側で固定配置されているとしたが、スピンドライ処理時にウエハＷの表面と近接した位置に対向配置される遮断板が備えられている場合には、この遮断板に取り付けられていてもよい。
さらに、上記の実施形態では、ウエハＷの表面に硫酸の液膜を形成しておき、その硫酸の液膜が形成されたウエハＷの表面に霧状の過酸化水素水を供給する場合の構成を取り上げたが、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に過酸化水素水を連続流の状態で供給するノズルと、ウエハＷの表面に硫酸を霧化して供給するノズルとを設けて、ウエハＷの表面に過酸化水素水の液膜を形成した後、その過酸化水素水の液膜が形成されたウエハＷの表面に霧状の硫酸を供給するようにしてもよい。この場合、過酸化水素水の液膜の形成に先立って、ウエハＷの表面を過酸化水素水で湿潤させておけば、ウエハＷの表面上の全域に過酸化水素水の液膜をむらなく形成することができる。
【００５８】
また、上記の実施形態では、スピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に硫酸と過酸化水素水とが別々に供給されて、ウエハＷの表面上で硫酸と過酸化水素水とが混合することによってレジスト剥離液が生成される構成を取り上げたが、たとえば、図１の構成において、硫酸ノズル２および過酸化水素水ノズル３に代えて、レジスト剥離液をウエハＷの表面に供給するためのレジスト剥離液ノズルが設けられて、硫酸と過酸化水素水とを予め混合して生成されたレジスト剥離液が、そのレジスト剥離液ノズルからスピンチャック１に保持されたウエハＷの表面に供給されるようにしてもよい。
【００５９】
さらにまた、上記の実施形態では、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。
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るレジスト剥離装置の構成を図解的に示す図である。
【図２】過酸化水素水ノズルの構成を示す断面図である。
【図３】ウエハの表面上における過酸化水素水の供給範囲（形状）について説明するための図解図である。
【図４】このレジスト剥離装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】レジスト剥離処理について説明するための図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係るレジスト剥離装置の構成を図解的に示す図である。
【図７】二流体スプレーノズルの構成例を示す断面図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係るレジスト剥離装置の構成を図解的に示す図である。
【符号の説明】
１      スピンチャック
２      硫酸ノズル
３      過酸化水素水ノズル
４      ＤＩＷノズル
６      制御装置
７      二流体スプレーノズル
４１    温水ユニット
７１    温水ユニットまたは温水キャビネット
９５    超音波発振器
Ｗ      シリコン半導体ウエハ
【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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【図８】
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