JP4494840B2 - 異物除去装置、基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上のレジスト膜の灰化処理後において基板の表面に付着した異物を除去したり、基板上のレジスト膜を異物として剥離して除去したりするための異物除去装置、およびそれを備えた基板処理装置、ならびに基板上の異物を除去するための基板処理方法に関する。

半導体デバイス、液晶ディスプレイ等の製造工程では、半導体ウエハ、ガラス基板等の基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、イオン注入、レジスト剥離、層間絶縁膜の形成、熱処理等の各種処理が行われる。
上記の処理のうち、レジスト剥離は、例えば、プラズマ化したガスと基板上のレジストとを反応させ、レジストを気化させて除去するプラズマ灰化処理（以下、アッシング処理と呼ぶ）によって行われる場合がある。レジストは炭素、酸素および水素からなる有機物質である。アッシング処理は、この有機物質と酸素プラズマとを化学反応させることによってレジスト除去を行う処理である。

実際のレジストには重金属等の気化しない不純物も含まれており、アッシング処理後の基板にはレジストの一部および不純物が残渣として付着している。このような残渣は、異物として基板の後の処理において悪影響を及ぼす。そのため、基板の表面に付着した残渣を薬液により除去している（例えば、特許文献１参照）。
レジスト剥離には、上述のアッシング処理のほか、たとえば、硫酸と過酸化水素水との混合液からなるレジスト剥離液を用いた処理が適用される場合もある。
特開平９−４５６１０号公報

レジスト剥離液を用いたレジスト剥離処理では、とくに、基板へのイオン注入のマスクとして用いられたレジスト膜のように高濃度にイオンがドープされたレジスト膜に対する処理において、レジスト剥離液の反応エネルギーに限界があり、完全な剥離が困難になっている。
本発明の目的は、基板の表面の異物（たとえば灰化処理後の残渣やレジスト膜）を十分に除去することが可能な異物除去装置、およびそれを備えた基板処理装置、ならびに基板表面の異物を十分に除去することが可能な基板処理方法を提供することである。

本発明に係る異物除去装置は、基板上に形成されたレジスト膜の灰化処理後に前記基板の表面に残留する異物を除去する異物除去装置であって、前記基板を保持しつつ回転させる基板回転手段と、レジスト剥離液および気体を混合させて混合流体を生成し、前記基板回転手段により保持された基板の表面に向けて前記混合流体を吐出する二流体ノズルと、前記二流体ノズルの近傍に吸引口を有し、前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を前記吸引口を介して吸引して回収する液滴回収手段とを備えたものである。
本発明に係る異物除去装置においては、レジスト膜が灰化処理された後の基板が基板回転手段によって保持されつつ回転され、混合流体供給手段によって生成されたレジスト剥離液と気体との混合流体が回転する基板の表面に供給される。それにより、灰化処理後の基板の表面に残留する異物を十分に除去することができる。

また、レジスト剥離液と気体との混合流体を用いることにより異物を短時間で除去することができる。

レジスト剥離液は、硫酸および過酸化水素水の混合液よりなってもよい。この場合、灰
化処理後の基板の表面に残留する異物を効果的に除去することができる。
また、この発明では、二流体ノズルから吐出される混合気体から生じる液滴（ミスト状の微小な液滴）や蒸気を、その発生源の近傍において吸引して回収することができる。これにより、レジスト剥離液の液滴が基板に再付着したり、処理室の内壁に付着した液滴が基板上に落下したりすることを防止でき、基板処理品質を向上できる。

また、この発明は、基板上の異物としてのレジスト膜を剥離するための異物除去装置であって、前記基板を保持しつつ回転させる基板回転手段と、レジスト剥離液および気体を混合させて混合流体を生成し、この混合流体を前記基板回転保持手段に保持された基板に向けて吐出する二流体ノズルと、前記二流体ノズルの近傍に吸引口を有し、前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を前記吸引口を介して吸引して回収する液滴回収手段とを含むことを特徴とする異物除去装置である。
レジスト剥離液は、硫酸および過酸化水素水の混合液よりなっていてもよい。

この構成によれば、基板回転手段によって保持されて回転されている基板に対して、二流体ノズルから、レジスト剥離液と気体との混合流体を供給できる。これにより、レジスト剥離液の化学的作用と、混合流体を構成する液滴の衝撃による物理的作用との相乗効果により、基板上のレジスト膜を十分に除去することができる。
さらに、混合流体から生じる液滴または蒸気をその発生源の近傍において吸引し、基板の近傍から持ち去ることができるので、液滴が基板表面に再付着したり、処理室の内壁に付着した液滴が基板上に落下したりすることを防止でき、レジスト剥離処理を良好に進行させることができる。

前記液滴回収手段は、前記二流体ノズルを取り囲むとともに前記基板回転手段に保持された基板に対向するように前記吸引口が配置された排気フードと、この排気フード内の雰囲気を前記液滴または蒸気とともに吸引する吸引手段とを含むものであってもよい。この構成により、混合流体から生じる液滴または蒸気を排気フードによって効率的に捕獲し、吸引により除去することができる。

また、前記液滴回収手段は、前記基板回転手段に保持される基板に近接して対向可能な基板対向面に前記吸引口が形成された遮断板を有するものであってもよい。この場合に、前記二流体ノズルは、前記吸引口を通って前記基板回転手段に保持された基板に臨むように設けられていることが好ましい。この構成によれば、二流体ノズルの吐出口と基板との間の空間を遮断板によって制限することができ、この制限された空間に対して、吸引口を介する吸引を行うことができる。これにより、二流体ノズルと基板との間の空間から、液滴または蒸気を効率的に吸引して除去することができる。

前記基板回転手段が円形基板を保持するものである場合には、前記遮断板は、前記基板回転手段に保持される円形基板よりも小さな円形に形成されていることが好ましい。この構成により、二流体ノズルおよび遮断板を基板回転手段によって保持された基板上で移動させることができる。これにより、基板の全域に対して、二流体ノズルから吐出される混合流体による処理を施すことができ、かつ、混合流体から生じる液滴または蒸気を効率的に吸引して排除することができる。

前記基板対向面は、前記基板回転手段に保持された基板に対して近接配置可能な平坦面に形成されていてもよい。この構成により、二流体ノズルと遮断板との間の空間を十分に制限できるので、この空間からの液滴または蒸気の排除を効率的に行うことができる。
前記基板対向面は、前記基板回転手段に保持された基板から離反する方向に窪んだ凹面に形成されていてもよい。この構成により、凹面形状の基板対向面によって液滴または蒸気を捕獲することができるので、これらの吸引および排除を効率的に行うことができる。

また、前記遮断板の周縁部に、前記基板回転手段に保持された基板に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給口が形成されていることが好ましい。また、この場合に、前記異物除去装置は、前記不活性ガス供給口へと不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段をさらに含むであってもよい。この構成により、混合流体から生じる液滴または蒸気を遮断板と基板との間の空間内に閉じ込めることができ、基板へのレジスト剥離液の再付着や処理室内壁でのレジスト剥離液の液滴の成長をより効果的に抑制できる。

前記不活性ガス供給手段は、加熱された不活性ガスを前記不活性ガス供給口に供給するものであることが好ましい。この構成により、レジスト剥離液の温度低下を抑制することができ、レジスト剥離の活性度を保持しつつ、液滴または蒸気の回収を効率的に行える。とくに、レジスト剥離液が硫酸および過酸化水素水の混合液である場合には、これらの混合時に生じる反応熱を利用することで、レジスト剥離液を高温に保持し、レジスト剥離処理を効率的に進行させることができる。この場合に、高温の不活性ガスを用いることにより、レジスト剥離液の温度低下を防止しつつ、効率的なレジスト剥離処理を実現できる。

前記異物除去装置は、硫酸および過酸化水素水を混合する処理液混合手段と、この処理液混合手段によって混合された処理液を撹拌させる撹拌手段とをさらに含み、前記撹拌手段によって撹拌されて生成された硫酸および過酸化水素水の混合液が前記レジスト剥離液として、前記二流体ノズルに供給されるようになっていてもよい。この構成により、硫酸および過酸化水素水は、処理液混合手段で混合された後に、さらに、撹拌手段によって撹拌されるので、それらの混合反応を十分に進行させることができ、酸化力の強いレジスト剥離液を基板に供給することができる。これにより、レジスト剥離処理をさらに良好に行うことができる。

撹拌手段は、可能な限り、基板回転手段に保持された基板の近くに配置されることが好ましい。具体的には、撹拌手段は、基板回転手段が配置された処理室内に配置されることが好ましく、より具体的には、処理室内におけるレジスト剥離液供給配管に介装されることが好ましい。
前記二流体ノズルに供給される気体は、室温よりも高温に加熱された気体であることが好ましい。この構成により、硫酸および過酸化水素水の混合時に生じる反応熱を奪うことなく、これらの混合液からなるレジスト剥離液と気体との混合流体を生成することができる。これにより、レジスト剥離処理をさらに効率的に行うことができるようになる。

二流体ノズルは、レジスト剥離液が流通する処理液流路と、気体が流通する気体流路と、処理液流路に連通して開口する処理液吐出口と、処理液吐出口の近傍に設けられるとともに気体流路に連通して開口する気体吐出口とを有する外部混合型二流体ノズルであってもよい。
この場合、レジスト剥離液が処理液流路を流通して処理液吐出口から吐出されるとともに、気体が気体流路を流通して気体吐出口から吐出され、ノズルの外部においてレジスト剥離液と気体とが混合される。それにより、レジスト剥離液の微細な液滴を含む霧状の混合流体が生成される。霧状の混合流体が基板の表面に供給されることにより、基板の表面の異物が効果的に除去される。

二流体ノズルは、レジスト剥離液が流通する処理液流路と、気体が流通する気体流路と、処理液流路および気体流路に連通して混合流体を生成する混合室と、混合室に連通して開口し混合流体が吐出される混合流体吐出口とを有する内部混合型二流体ノズルであってもよい。
この場合、レジスト剥離液が処理液流路を流通するとともに、気体が気体流路を流通し、ノズル内部の混合室で混合される。この混合流体が、混合室に連通する混合流体吐出口から吐出されることにより、レジスト剥離液の微細な液滴を含む霧状の混合流体が生成され、基板の表面に供給されることにより、基板の表面の異物が効果的に除去される。

本発明に係る基板処理装置は、基板上に形成されたレジスト膜を灰化処理する灰化処理装置と、灰化処理装置により灰化処理された基板の表面上の異物を除去する異物除去装置と、基板を灰化処理装置と異物除去装置との間で搬送する搬送手段とを一体的に備え、前記異物除去装置が、前記基板を保持しつつ回転させる基板回転手段と、レジスト剥離液および気体を混合させて混合流体を生成し、前記基板回転手段により保持された基板の表面に向けて前記混合流体を吐出する二流体ノズルと、前記二流体ノズルの近傍に吸引口を有し、前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を前記吸引口を介して吸引して回収する液滴回収手段とを備えている、ものである。
本発明に係る基板処理装置においては、灰化処理装置と異物除去装置と搬送手段とが一
体化されるので、灰化処理された基板が、搬送手段によって即座に異物除去装置に搬入さ
れる。これにより、異物が基板の表面に固着する前に除去することができる。

さらに、灰化処理装置と異物除去装置とを基板処理装置として一体化することにより、
搬送領域を共通化することができる。それにより、省スペース化を図ることができる。
本発明に係る基板処理方法は、基板上に形成されたレジスト膜を灰化処理する工程と、灰化処理された基板を保持しつつ回転させる工程と、レジスト剥離液および気体を混合させて混合流体を生成する二流体ノズルから、前記回転する基板の表面に向けて前記混合流体を吐出する工程と、前記二流体ノズルの近傍に液滴回収手段の吸引口を配置し、この吸引口を介して前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を回収する液滴回収工程とを備えたものである。

本発明に係る基板処理方法によれば、灰化処理装置によって基板のレジスト膜が灰化処
理される。灰化処理された基板が保持されつつ回転され、レジスト剥離液と気体との混合流体が、回転する基板の表面に供給される。それにより、灰化処理後の基板の表面に残留する異物を十分に除去することができる。また、レジスト剥離液と気体との混合流体を用いることにより、異物を短時間で除去することができる。

また、この発明の基板処理方法は、基板表面のレジスト膜を剥離して除去するため基板処理方法であって、基板回転手段によって基板を保持して回転させる基板保持回転工程と、この基板保持回転工程と並行して、レジスト剥離液と気体とを混合して混合流体を生成する二流体ノズルから、前記基板回転手段に保持された基板の表面に向けて前記混合流体を吐出する混合流体吐出工程と、前記二流体ノズルの近傍に液滴回収手段の吸引口を配置し、この吸引口を介して前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を回収する液滴回収工程とを含むことを特徴とする。

この方法により、レジスト剥離液を気体と混合させて混合流体の形態で基板に供給することができるので、レジスト剥離液の化学的作用と、混合流体中の液滴の衝撃に伴う物理的作用との相乗効果によって、基板上のレジスト膜を効率的に除去することができる。それととともに、混合流体から生じる液滴または蒸気は、その発生源の近傍において吸引口から吸引して回収することができるので、基板上にレジスト剥離液の液滴が再付着したり、処理室の内壁においてレジスト剥離液の液滴が大きく成長して基板上に落下したりするなどということを防止でき、良好な基板処理が可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
以下の説明において、基板とは、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等をいう。
図１は本実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。図１に示すように、基板処理装置１００は、処理領域Ａ，Ｂを有し、処理領域Ａ，Ｂ間に搬送領域Ｃを有する。

処理領域Ａには、メイン制御部４、流体ボックス部２ａ、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２および流体ボックス部２ｂが配置されている。ここで、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２が、本発明に係る異物除去装置に相当する。
流体ボックス部２ａ，２ｂは、それぞれ洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２への処理液の供給および洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２からの使用済処理液の排液等に関する配管、継ぎ手、バルブ、流量計、レギュレータ、ポンプ、温度調節器、処理液貯留タンク等の流体関連機器を収納する。

洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２では、後述するアッシング部ＡＳＨによるアッシング処理後の基板表面に付着した不純物、パーティクル等の残渣を除去するために後述の二流体ノズルを用いた残渣除去処理を含む洗浄処理が行われるとともに、洗浄処理後の基板の乾燥処理も行われる。
なお、本実施の形態においては、洗浄処理部ＭＰＣ１と洗浄処理部ＭＰＣ２は、同等の機能を有しており、基板処理のスループットを向上させるために２台搭載されている。ただし、基板処理のスループットを十分に確保できる場合は、例えば洗浄処理部ＭＰＣ１を１台だけ搭載させてもよい。

処理領域Ｂには、アッシング部ＡＳＨ、クーリングプレート部ＣＰおよびアッシャ制御部３が配置されている。
アッシング部ＡＳＨでは、加熱プレート（図示せず）上に基板が載置された状態にて減圧下で酸素プラズマによりアッシング処理が行われる。
また、クーリングプレート部ＣＰでは、冷却プレート（図示せず）上に基板が載置された状態でペルチェ素子または恒温水循環等により基板が所定温度（例えば２３℃）まで冷却される。ここでのクーリングプレート部ＣＰは、アッシング処理により昇温した基板を残渣除去処理または洗浄処理が可能な温度にまで冷却するためのものである。

以下、アッシング部ＡＳＨ、クーリングプレート部ＣＰ、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２を処理ユニットと総称する。搬送領域Ｃには、基板搬送ロボットＣＲが設けられている。
処理領域Ａ，Ｂの一端部側には、基板の搬入および搬出を行うインデクサＩＤが配置されている。インデクサＩＤには、基板Ｗを収納するキャリア１が載置される。本実施の形態においては、キャリア１として、基板Ｗを密閉した状態で収納するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を用いているが、これに限定されるものではなく、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Inter Face）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）等を用いてもよい。

インデクサＩＤのインデクサロボットＩＲは、矢印Ｕの方向に移動し、キャリア１から基板Ｗを取り出して基板搬送ロボットＣＲに渡し、逆に、一連の処理が施された基板Ｗを基板搬送ロボットＣＲから受け取ってキャリア１に戻す。
基板搬送ロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲから渡された基板Ｗを指定された処理ユニットに搬送し、または、処理ユニットから受け取った基板Ｗを他の処理ユニットまたはインデクサロボットＩＲに搬送する。

アッシャ制御部３は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含むコンピュータ等からなり、処理領域Ａのアッシング部ＡＳＨおよびクーリングプレート部ＣＰの動作を制御する。また、メイン制御部４は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含むコンピュータ等からなり、処理領域Ａ，Ｂの各処理ユニットの動作、搬送領域Ｃの基板搬送ロボットＣＲの動作およびインデクサＩＤのインデクサロボットＩＲの動作を制御する。

図２は、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２の参考例に係る構成を示す側面図である。
図２の洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２は、純水または薬液等の処理液によるアッシング
処理後の基板Ｗの表面に付着した残渣の除去処理、洗浄処理後の基板Ｗの乾燥処理等を行
う。

図２に示すように、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２は、基板Ｗを水平に保持するとともに基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸の周りで基板Ｗを回転させるためのスピンチャック２１を備える。スピンチャック２１は、チャック回転駆動機構３６によって回転される回転軸２５の上端に固定されている。基板Ｗは、アッシング処理後の残渣除去処理、洗浄処理後の基板Ｗの乾燥処理等を行う場合に、スピンチャック２１により水平に保持された状態で回転する。

スピンチャック２１の外方には、第１の回動モータ６０が設けられている。第１の回動モータ６０には、第１の回動軸６１が接続されている。また、第１の回動軸６１には、第１のアーム６２が水平方向に延びるように連結され、第１のアーム６２の先端に二流体ノズル５０が設けられている。
二流体ノズル５０は、アッシング処理後の基板Ｗの表面に付着している残渣を除去するための後述する混合流体または基板Ｗを洗浄するための純水または薬液等の処理液を吐出する。二流体ノズル５０の構成および動作の詳細については後述する。

また、スピンチャック２１の外方に第２の回動モータ７１が設けられている。第２の回動モータ７１には、第２の回動軸７２が接続され、第２の回動軸７２には、第２のアーム７３が連結されている。また、第２のアーム７３の先端に洗浄ノズル７０が設けられている。洗浄ノズル７０は、基板Ｗを洗浄するための純水または薬液等の処理液を吐出する。

二流体ノズル５０を用いてアッシング処理後の基板Ｗの表面の残渣を除去する際には、洗浄ノズル７０は、所定の位置に退避される。
スピンチャック２１の回転軸２５は中空軸からなる。回転軸２５の内部には、処理液供給管２６が挿通されている。処理液供給管２６には、純水またはエッチング液である薬液等の処理液が供給される。処理液供給管２６は、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの下面に近接する位置まで延びている。処理液供給管２６の先端には、基板Ｗの下面中央に向けて処理液を吐出する下面ノズル２７が設けられている。

スピンチャック２１は、処理カップ２３内に収容されている。処理カップ２３の内側には、筒状の仕切壁３３が設けられている。また、スピンチャック２１の周囲を取り囲むように、基板Ｗの処理に用いられた処理液を排液するための排液空間３１が形成されている。さらに、排液空間３１を取り囲むように、処理カップ２３と仕切壁３３の間に基板Ｗの処理に用いられた処理液を回収するための回収液空間３２が形成されている。

排液空間３１には、排液処理装置（図示せず）へ処理液を導くための排液管３４が接続され、回収液空間３２には、回収処理装置（図示せず）へ処理液を導くための回収管３５が接続されている。
処理カップ２３の上方には、基板Ｗからの処理液が外方へ飛散することを防止するためのガード２４が設けられている。このガード２４は、回転軸２５に対して回転対称な形状からなっている。ガード２４の上端部の内面には、断面く字状の排液案内溝４１が環状に形成されている。

また、ガード２４の下端部の内面には、外側下方に傾斜する傾斜面からなる回収液案内部４２が形成されている。回収液案内部４２の上端付近には、処理カップ２３の仕切壁３３を受け入れるための仕切壁収納溝４３が形成されている。
このガード２４には、ボールねじ機構等で構成されたガード昇降駆動機構（図示せず）が設けられている。ガード昇降駆動機構は、ガード２４を、回収液案内部４２がスピンチャック２１に保持された基板Ｗの外周端面に対向する回収位置と、排液案内溝４１がスピンチャック２１に保持された基板Ｗの外周端面に対向する排液位置との間で上下動させる。ガード２４が回収位置（図２に示すガードの位置）にある場合には、基板Ｗから外方へ飛散した処理液が回収液案内部４２により回収液空間３２に導かれ、回収管３５を通して回収される。一方、ガード２４が排液位置にある場合には、基板Ｗから外方へ飛散した処理液が排液案内溝４１により排液空間３１に導かれ、排液管３４を通して排液される。以上の構成により、処理液の排液および回収が行われる。

なお、スピンチャック２１への基板Ｗの搬入の際には、ガード昇降駆動機構は、ガード２４を排液位置よりもさらに下方に退避させ、ガード２４の上端部２４ａがスピンチャック２１の基板Ｗ保持高さよりも低い位置となるように移動させる。
スピンチャック２１の上方には、中心部に開口を有する円板状の遮断板２２が設けられている。アーム２８の先端付近から鉛直下方向に支持軸２９が設けられ、その支持軸２９の下端に、遮断板２２がスピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に対向するように取り付けられている。

支持軸２９の内部には、遮断板２２の開口に連通した窒素ガス供給路３０が挿通されている。窒素ガス供給路３０には、窒素ガス（Ｎ₂）が供給される。この窒素ガス供給路３０は、基板Ｗの洗浄処理後の基板Ｗの乾燥処理時に、基板Ｗに対して窒素ガスを供給する。
ここで、基板Ｗの材料がシリコン（Ｓｉ）等のように疎水性を有する場合には、基板Ｗの表面で乾燥むらが生じやすく、乾燥後に基板Ｗの表面にしみ（以下、ウォーターマークと呼ぶ）が発生する。洗浄処理後の基板Ｗの乾燥処理時に、遮断板２２を基板Ｗに近接させた状態で、基板Ｗと遮断板２２との間の隙間に対して窒素ガスを供給することにより、基板Ｗの表面にウォーターマークが発生することを防止することができる。

また、窒素ガス供給路３０の内部には、遮断板２２の開口に連通した処理液供給管３９が挿通されている。処理液供給管３９には、純水等のリンス液が供給される。リンス液を処理液供給管３９を通して基板Ｗの表面に供給することにより、洗浄処理後の基板Ｗの表面に残留する処理液が洗い流される。リンス液の他の例としては、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤、オゾンを純水に溶解させたオゾン水または水素を純水に溶解させた水素水等が挙げられる。

アーム２８には、遮断板昇降駆動機構３７および遮断板回転駆動機構３８が接続されている。遮断板昇降駆動機構３７は、遮断板２２をスピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に近接した位置とスピンチャック２１から上方に離れた位置との間で上下動させる。
図３は図２の洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２の二流体ノズル５０に処理液および窒素ガスを供給する構成を示す模式図である。

図３に示すように、二流体ノズル５０には、処理液を供給するための処理液供給系５２０および窒素ガスを供給するための窒素ガス供給系５３０が接続されている。本実施の形態では、処理液として純水が用いられる。
処理液供給系５２０は、処理液源５０１、ポンプ５０２、温度調節器（以下、温調器と呼ぶ）５０３、フィルタ５０４および第１の吐出弁５０５を含む。なお、処理液源５０１は、純水貯留タンクあるいは半導体製品生産工場の純水ユーティリティ等に相当する。

ポンプ５０２によって処理液源５０１から吸引された処理液は、温調器５０３により所定温度に加熱または冷却される。それにより、処理液の温度が所定の温度（例えば室温２２〜２５℃程度）に調節される。その後、温度調節された処理液がフィルタ５０４を通過することにより、処理液から汚染物質が除去される。その後、処理液は、第１の吐出弁５０５を通して二流体ノズル５０に供給される。

また、窒素ガス供給系５３０は、第２の吐出弁５０６および窒素ガス源５０７を含む。窒素ガス源５０７からの加圧された窒素ガスは、第２の吐出弁５０６を通して二流体ノズル５０に供給される。なお、窒素ガス源５０７は、窒素ガスボンベあるいは半導体製品生産工場の窒素ガスユーティリティ等に相当する。
なお、洗浄ノズル７０に洗浄のための処理液を供給する構成は、上記処理液供給系５２０の構成と同様である。

図４は図１の基板処理装置の制御系の構成を示すブロック図である。図４に示すように、基板処理装置１００には、アッシャ制御部３およびメイン制御部４が設けられている。
アッシャ制御部３は、アッシング部ＡＳＨで行われる基板Ｗのアッシング処理についての各種動作を制御する。また、アッシャ制御部３は、クーリングプレート部ＣＰで行われる基板の冷却についての各種動作を制御する。

メイン制御部４は、インデクサロボットＩＲおよび基板搬送ロボットＣＲの基板搬送動作や、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２の遮断板昇降駆動機構３７、遮断板回転駆動機構３８およびチャック回転駆動機構３６の駆動動作を制御する。
また、メイン制御部４は、ポンプ５０２の吸引動作および温調器５０３の温度調節動作を制御する。さらに、メイン制御部４は、第１の吐出弁５０５および第２の吐出弁５０６の開閉動作、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２の第１の回動モータ６０および第２の回動モータ７１の回転動作を制御する。

ここで、二流体ノズル５０の構造について図５を用いて説明する。図５（ａ）は外部混合型と呼ばれる二流体ノズル５０Ａの一例の縦断面図であり、図５（ｂ）は内部混合型と呼ばれる二流体ノズル５０Ｂの他の一例の縦断面図である。これら２つのノズル形態の最も大きな相違点は、二流体の混合すなわち混合流体の生成が、ノズル本体の内部でされるか外部でされるかという点である。

図５（ａ）に示す外部混合型二流体ノズル５０Ａは、内部本体部５１および外部本体部５２により構成される。内部本体部５１は、例えば石英からなり、外部本体部５２は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂からなる。
内部本体部５１の中心軸に沿って処理液導入部５１ｂが形成されている。内部本体部５１の下端には、処理液導入部５１ｂに連通する処理液吐出口５１ａが形成されている。内部本体部５１は、外部本体部５２内に挿入されている。なお、内部本体部５１および外部本体部５２の上端部は互いに接合されており、下端は接合されていない。

内部本体部５１と外部本体部５２との間には円筒状の気体通過部５２ｂが形成されている。外部本体部５２の下端には、気体通過部５２ｂに連通する気体吐出口５２ａが形成されている。外部本体部５２の周壁には、気体通過部５２ｂに連通する気体導入口５２ｃが設けられている。
気体通過部５２ｂは、気体吐出口５２ａ近傍において、下方に向かうにつれて径小となっている。その結果、窒素ガスの流速が加速され、気体吐出口５２ａより吐出される。

図５（ａ）の外部混合型二流体ノズル５０Ａでは、処理液吐出口５１ａから吐出された処理液と気体吐出口５２ａから吐出された窒素ガスとが二流体ノズル５０Ａの下端近傍の外部で混合され、処理液の微細な液滴を含む霧状の混合流体が生成される。霧状の混合流体が基板Ｗの表面に吐出されることにより、アッシング処理後の基板Ｗの表面に付着した残渣が効果的に除去される。

この場合、霧状の混合流体は、処理液吐出口５１ａおよび気体吐出口５２ａから吐出された後に生成されるため、処理液および窒素ガスの流量および流速は、それぞれ処理液吐出口５１ａ内および気体吐出口５２ａ内で互いに独立した状態を維持する。これにより、処理液および窒素ガスの流量および流速を所望の値に制御することにより、所望の混合流体を得ることができる。例えば、窒素ガスの流量を調整することにより、混合流体による基板Ｗへの衝撃を緩和することができる。

図５（ｂ）に示す内部混合型二流体ノズル５０Ｂは、気体導入管５３および本体部５４により構成される。本体部５４は、例えば石英からなり、気体導入管５３は、例えばＰＴＦＥからなる。
気体導入管５３には、上端から下端まで連通する気体導入部５３ａが形成されている。本体部５４は、径大な上部筒５４ａ、テーパ部５４ｂおよび径小な下部筒５４ｃからなる。

上部筒５４ａのテーパ部５４ｂ内に混合室５４ｄが形成され、下部筒５４ｃ内に直流部５４ｅが形成されている。下部筒５４ｃの下端には、直流部５４ｅに連通する混合流体吐出口５４ｆが形成されている。
本体部５４の上部筒５４ａには、混合室５４ｄに連通する処理液導入部５４ｇが設けられている。気体導入管５３の下端部は、本体部５４の上部筒５４ａの混合室５４ｄ内に挿入されている。

図５（ｂ）の内部混合型二流体ノズル５０Ｂでは、気体導入部５３ａから加圧された窒素ガスが供給され、処理液導入部５４ｇから処理液が供給されると、混合室５４ｄで窒素ガスと処理液とが混合され、処理液の微細な液滴を含む霧状の混合流体が生成される。
混合室５４ｄで生成された混合流体は、テーパ部５４ｂに沿って直流部５４ｅを通過することにより加速される。加速された混合流体は、混合流体吐出口５４ｆから吐出され、基板Ｗの表面に供給される。これにより、アッシング処理後の基板Ｗの表面に付着した残渣が効果的に除去される。

図５（ｂ）の内部混合型二流体ノズル５０Ｂでは、例えば、窒素ガスの流量を調整することにより、混合流体による基板Ｗへの衝撃を緩和することができる。
なお、図５（ａ）の外部混合型二流体ノズル５０Ａおよび図５（ｂ）の内部混合型二流体ノズル５０Ｂは、用途等に応じて選択的に使用することができる。
図６は二流体ノズル５０および洗浄ノズル７０の動作形態の一例を示す平面図である。

図６に示すように、第１の回動モータ６０により第１の回動軸６１が回動すると、第１のアーム６２が水平面内で揺動する。これにより、第１のアーム６２の先端に設けられた二流体ノズル５０が、基板Ｗの上方を移動する。この場合、二流体ノズル５０は、基板Ｗの一方側の外周部から基板Ｗの回転中心を通り基板Ｗの他方側の外周部までの円弧Ｘ上を所定時間の間往復移動する。

なお、二流体ノズル５０は、外部混合型二流体ノズル５０Ａであってもよいし、内部混合型二流体ノズル５０Ｂであってもよい。しかしながら、基板Ｗ上に形成された膜に対する損傷をより抑制したい場合は、含まれる液滴の粒径がより小さく、圧力や流量の調整可能な範囲が広い外部混合型二流体ノズル５０Ａがより好ましい。
また、第２の回動モータ７１により第２の回動軸７２が回動すると、第２のアーム７３が水平面内で揺動する。これにより、第２のアーム７３の先端に設けられた洗浄ノズル７０が、基板Ｗの上方を移動する。この場合、洗浄ノズル７０は、基板Ｗの一方側の外周部から基板Ｗの回転中心を通り基板Ｗの他方側の外周部までの円弧Ｙ上を所定時間の間往復移動する。なお、二流体ノズル５０を基板Ｗの回転中心から基板Ｗの一方側の外周部までを往復移動させてもよく、洗浄ノズル７０を基板Ｗの回転中心から基板Ｗの一方側の外周部まで往復移動させてもよい。

図７は前記基板処理装置を用いたアッシング処理および二流体ノズルによる残渣除去処理の一例を示すフローチャートである。
図７に示すように、基板搬送ロボットＣＲにより基板Ｗがアッシング部ＡＳＨに搬入される（ステップＳ１）。そして、アッシング部ＡＳＨ内で基板Ｗのアッシング処理が行われる（ステップＳ２）。

次に、基板搬送ロボットＣＲによる基板Ｗの搬送が行われる（ステップＳ３）。この場合、基板搬送ロボットＣＲは、アッシング処理後の基板Ｗをアッシング部ＡＳＨから搬出し、クーリングプレート部ＣＰに基板Ｗを搬入する。
続いて、クーリングプレート部ＣＰ内で基板Ｗの冷却処理が行われる（ステップＳ４）。この場合、アッシング処理により昇温した基板Ｗが冷却プレート（図示せず）により室温程度に冷却される。

次に、基板搬送ロボットＣＲによる基板Ｗの搬送が行われる（ステップＳ５）。この場合、基板搬送ロボットＣＲは、冷却された基板Ｗをクーリングプレート部ＣＰから搬出し、洗浄処理部ＭＰＣ１または洗浄処理部ＭＰＣ２のうち既に基板Ｗが収容されていない方の洗浄処理部に搬入する。
次に、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２内で基板Ｗの残渣除去処理が行われる（ステップＳ６）。この場合、図２の二流体ノズル５０から吐出される混合流体によりアッシング処理後の基板Ｗの表面に付着した残渣が除去される。

続いて、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２内で残渣除去処理後の基板Ｗの表面の乾燥処理が行われる（ステップＳ７）。この場合、遮断板２２がスピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に近接しつつ窒素ガス供給路３０から遮断板２２下面と基板Ｗ上面との間の空間に窒素ガスが供給されると同時に、スピンチャック２１により水平に保持された状態で基板Ｗが回転されることにより、基板Ｗの表面に残留する液滴が振り切られ除去される。

その後、基板搬送ロボットＣＲにより洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２から基板Ｗが搬出される（ステップＳ８）。
なお、上記ステップＳ６の前または後に、洗浄ノズル７０あるいは処理液供給管３９によって純水または薬液等の処理液が基板Ｗの表面に吐出されることにより洗浄処理が行われてもよい。具体的には、アッシング処理後の搬送されてきた基板Ｗを、薬液または純水で処理した後に、二流体ノズル５０によって残渣除去処理（ステップＳ６）を行い、乾燥処理（ステップＳ７）を行ってもよいし、あるいは、二流体ノズル５０によって残渣除去処理（ステップＳ６）を行った後に、薬液または純水で処理し、乾燥処理（ステップＳ７）を行ってもよい。こうすることで、さらに洗浄効果を向上させることができる。

なお、図７に示したアッシング処理および残渣除去処理の処理手順は一例であり、これらに限定されるものではなく、それぞれの処理の要旨を変更しない限り、適宜それぞれの処理の順序や繰り返し回数等を設定することができる。
以上のように、この基板処理装置においては、アッシング処理後の基板Ｗの表面に付着した残渣を除去するために、二流体ノズル５０により生成される混合流体を基板Ｗの表面に吐出する。それにより、アッシング処理後の基板Ｗの表面に付着した残渣を効果的に除去することができる。これにより、基板Ｗの品質を向上させたり、残渣除去処理にかかる時間を短縮することができる。

また、アッシング処理後の基板Ｗの表面に付着した残渣を除去するために、薬液を用いることなく、純水と窒素ガスとの混合流体を用いているので、耐薬液性を有さない基板Ｗに対しても残渣除去処理を行うことができる。
また、純水は薬液を用いる場合に比べて安価であるので、処理の低コスト化を実現することができる。

さらに、基板Ｗのアッシング処理を行うアッシング部ＡＳＨとアッシング処理後の基板Ｗの表面に付着している残渣を除去するための洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２とを基板処理装置１００として一体化することにより、搬送装置等の領域を共通化することができる。それにより、省スペース化を図ることができる。
また、アッシング処理後の基板Ｗをキャリア１に収納して他の洗浄装置に運ぶ必要がないので、アッシング処理後の基板Ｗの表面に付着している残渣がキャリア１による搬送中に固着して除去が困難になることもない。

この基板処理装置においては、スピンチャック２１が基板回転手段に相当し、二流体ノズル５０が混合流体供給手段に相当し、処理液導入部５１ｂおよび処理液導入部５４ｇが処理液流路に相当し、気体通過部５２ｂ、気体導入口５２ｃおよび気体導入部５３ａが気体流路に相当し、アッシング部ＡＳＨが灰化処理装置に相当し、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２が異物除去装置に相当し、基板搬送ロボットＣＲが搬送手段に相当する。

図８は、この発明の第１の実施の形態に係る異物除去装置の構成を説明するための簡略化した断面図である。この異物除去装置は、図１に示された基板処理装置における洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２として用いることができ、この実施の形態では、二流体ノズル５０に供給する処理液として、純水ではなくレジスト剥離液が用いられるようになっている。このレジスト剥離液としては、この実施の形態では、硫酸および過酸化水素水の混合液が用いられる。

より具体的には、二流体ノズル５０には、処理室５に隣接して配置された流体ボックス部２ａ，２ｂから処理液配管７を介してレジスト剥離液が供給されるとともに、窒素ガス配管８を介して不活性ガスの一例である窒素ガスが供給されるようになっている。処理室５内において、処理液配管７には、攪拌フィン付流通管９が介装されている。この攪拌フィン付流通管９は、硫酸および過酸化水素水の混合液からなるレジスト剥離液を攪拌することによって、それらの混合を促進し、酸化力の強いレジスト剥離液を生成するためのものである。この攪拌フィン付流通管９は、二流体ノズル５０に可及的に近く配置するために、アーム６２に取り付けられている。

アーム６２の先端部には、二流体ノズル５０が取り付けられているとともに、この二流体ノズル５０を取り囲み、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に対向するように排気フード１０が固定されている。排気フード１０は、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に対向する吸引口１１を下方に有するホーン形状を有しており、吸引口１１のほぼ中心に二流体ノズル５０の吐出部が位置するようになっている。排気フード１０は、スピンチャック２１に保持された基板Ｗに近接する方向である下方に向かうに従って拡開するホーン形状に形成されており、二流体ノズル５０から吐出される混合流体から生じる液滴（ミスト状の微小な液滴）および蒸気をその内部に捕獲できるようになっている。この排気フード１０には、排気配管１２が接続されており、この排気配管１２は流体ボックス部２ａ，２ｂへと接続されている。

処理液配管７は、たとえば、耐薬液性および耐熱性に優れたＰＦＡ（perfluoro−alkylvinyl−ether−tetrafluoro−ethlene−copolymer）製のチューブからなる。この処理液配管７は、処理室５外へ延びており、流体ボックス２ａ，２ｂ内に配置されたミキシングバルブ８０に接続されている。
ミキシングバルブ８０は、硫酸ポート８１、過酸化水素水ポート８２、純水ポート８３および窒素ガスポート８４の４つの流入ポートを有している。硫酸ポート８１には、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８５が接続されており、過酸化水素水ポート８２には、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８６が接続されており、純水ポート８３には、純水供給源からの純水を供給するための純水配管８７が接続されている。そして、窒素ガスポート８４には、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８８が接続されている。

硫酸配管８５の途中部には、ミキシングバルブ８０への硫酸の供給／停止を切り換えるための硫酸バルブ８９と、硫酸配管８５を流れる硫酸の流量を検出するための硫酸流量計９０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８５には、硫酸の流通方向に関して硫酸バルブ８９よりも上流側の分岐点において、硫酸帰還路９１が分岐接続されており、硫酸バルブ８９が閉じられている期間は、硫酸配管８５を流れてくる硫酸が硫酸帰還路９１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８９が閉じられている期間には、硫酸供給源、硫酸配管８５および硫酸帰還路９１からなる硫酸循環路を、この硫酸循環路に配置された温度調節器（図示せず）によって一定温度に温度調節された硫酸が循環し、硫酸配管８５の硫酸バルブ８９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８９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８０に供給することができる。

過酸化水素水配管８６の途中部には、ミキシングバルブ８０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９２と、過酸化水素水配管８６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９３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８６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９２よりも上流側の分岐点において、過酸化水素水帰還路９４が分岐接続されており、過酸化水素水バルブ９２が閉じられている期間は、過酸化水素水配管８６を流れてくる過酸化水素水が過酸化水素水帰還路９４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９２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８６および過酸化水素水帰還路９４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８６の過酸化水素水バルブ９２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、この実施の形態では、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８６には室温（約２５℃）程度の過酸化水素水が流れる。

純水配管８７の途中部には、ミキシングバルブ８０への純水の供給／停止を切り換えるための純水バルブ９５が介装されている。
また、窒素ガス配管８８の途中部には、ミキシングバルブ８０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９６が介装されている。レジスト剥離液の基板Ｗへの供給を停止する際、バルブ８９，９２を閉じた後に、窒素ガスバルブ９６が一定時間だけ、開成される。これにより、ミキシングバルブ８０から二流体ノズル５０の吐出口に至る経路内における硫酸と過酸化水素水との混合液が、二流体ノズル５０から基板Ｗ上へと出し尽くされる。

硫酸バルブ８９および過酸化水素水バルブ９２が開かれるとともに、ミキシングバルブ８０の硫酸ポート８１および過酸化水素水ポート８２が開かれると、硫酸配管８５および過酸化水素水配管８６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８０に流入し、このミキシングバルブ８０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８０から処理液配管７に流出し、処理液配管７を通って二流体ノズル５０へと導かれる。

ミキシングバルブ８０では、硫酸配管８５からの硫酸と過酸化水素水配管８６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８０から処理液配管７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状態のレジスト剥離液（ＳＰＭ：sulfuric acid／hydrogen peroxide mixture（硫酸過酸化水素水））にはなっていない。そこで、処理液配管７には、その処理液配管７を流れる硫酸および過酸化水素水の混合液を撹拌して、十分に混ざり合ったＳＰＭ液を生成するために、上述の撹拌フィン付流通管９が介装されている。

撹拌フィン付流通管９は、管部材内に、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９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（Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂→Ｈ₂ＳＯ₅＋Ｈ₂Ｏ）が生じて、強い酸化力を有するＨ₂ＳＯ₅を含むＳＰＭ液が生成される。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液の液温は、基板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℃〜１５０℃）まで確実に昇温する。こうして撹拌フィン付流通管９で生成される高温度のＳＰＭ液からなるレジスト剥離液は、二流体ノズル５０で窒素ガスと混合されて混合流体となり、基板Ｗに供給される。

窒素ガス配管８は、流体ボックス部２ａ，２ｂに導入されていて、この流体ボックス２ａ，２ｂ内の窒素ガス配管８には、窒素ガス供給源との間に窒素ガスバルブ１３および温度調節器１４が介装されている。温度調節器１４は、たとえばヒータからなり、窒素ガス配管８を流通する窒素ガスを加熱して高温の窒素ガス（たとえば１００℃〜１５０℃）を生成する。この高温の窒素ガスが、窒素ガス配管８を介して二流体ノズル５０に導かれることにより、二流体ノズル５０では、ＳＰＭ液からなるレジスト剥離液から熱を奪うことなく、このＳＭＰ液と窒素ガスとの混合流体を生成することができる。したがって、この混合流体中の液滴は、高温の状態を保持して基板Ｗの表面に衝突することになる。

排気フード１０に接続された排気配管１２は、流体ボックス部２ａ，２ｂに接続されている。流体ボックス部２ａ，２ｂ内では、排気配管１２は、気体と液体とを分離する気液分離部１６へと接続されている。気液分離部１６で分離された気体および液体は、それぞれ排気配管１７および排液配管１８へと導かれるようになっている。排気配管１７は、吸引装置１９に接続されている。

この構成によって、二流体ノズル５０から基板Ｗに供給されたレジスト剥離液の液滴の基板Ｗの上面における着液点の近傍の雰囲気は、アーム６２に取り付けられた排気フード１０の吸引口１１を介して吸引されることになる。
ＳＰＭ液からレジスト剥離液は、硫酸と過酸化水素水との混合時に生じる反応熱のために、二流体ノズル５０から吐出されるときは、たとえば、約１５０℃の高温となっている。このような高温のレジスト剥離液からは、蒸気が発生することになり、さらに、二流体ノズル５０の近傍では、ミスト状の微小な液滴が雰囲気中に拡散することになる。そこで、蒸気や液滴の発生源である二流体ノズル５０の近傍の雰囲気とともに、レジスト剥離液の蒸気や液滴を吸引することにより、これらの蒸気および液滴を基板Ｗの近傍から持ち去ることができる。

二流体ノズル５０および排気フード１０は、アーム６２に共通に支持されているので、アーム６２の揺動によって二流体ノズル５０を移動させるときも、二流体ノズル５０と排気フード１０との位置関係は保持され、排気フード１０は、二流体ノズル５０に追随して移動する。これにより、二流体ノズル５０から供給されるレジスト剥離液および窒素ガスの混合流体から生じる蒸気および液滴を確実に吸引して、基板Ｗの近傍から持ち去ることができる。しかも、排気フード１０は、二流体ノズル５０から供給される混合流体の基板Ｗの上面における着液点に向けられており、この着液点近傍で開口する吸引口１１を有しているうえに、吸引口１１に向かうに従って拡開するホーン形状に形成されている。これにより、二流体ノズル５０の近傍で生じる蒸気および液滴を効率的に吸引して排除することができる。

このようにして、二流体ノズル５０から供給される混合流体に起因する液滴が基板Ｗに再付着して基板Ｗを汚染することを防止できる。また、基板Ｗの近傍の部材（たとえばガード２４およびアーム６２）に蒸気や液滴が付着して凝結し、成長した液滴が基板Ｗ上にボタ落ちしたりするなどという不具合を抑制できる。その結果、基板Ｗのパーティクル汚染を防止でき、処理品質を向上することができる。

さらに、二流体ノズル５０の近傍の部材であるガード２４やアーム６２にレジスト剥離液の蒸気や液滴が付着することを抑制できる結果として、これらの周囲の部材の洗浄工程の頻度を少なくしたり、このような洗浄工程を省いたりすることができる。
二流体ノズル５０から供給された混合流体から生じる蒸気および液滴は、主として、二流体ノズル５０からレジスト剥離液の液滴が吐出されている期間に生じるので、メイン制御部４（図４参照）による制御によって、少なくとも硫酸バルブ８９および過酸化水素水バルブ９２を開いている期間においては、吸引装置１９を駆動することが好ましい。たとえば、硫酸バルブ８９および過酸化水素水バルブ９２を開いてレジスト剥離液の吐出を開始するよりも前から吸引装置１９を駆動し、これらのバルブ８９，９２を閉じてレジスト剥離液の吐出を終了した後に吸引装置１９を停止するようにしてもよい。むろん、吸引装置１９を常時駆動しておくこととしてもよい。

図９は、この発明の第２の実施の形態に係る異物除去装置の構成を説明するための図解図である。この異物除去装置は、図１の基板処理装置において、洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２に代えて用いることができるものである。この図９において、上述の図８に示された各部に対応する部分には、図８の場合と同一の参照符号を付して示す。
この実施の形態では、アーム６２の先端に直管状の排気管１０５が鉛直方向に沿って取り付けられており、この排気管１０５の内部に二流体ノズル５０がほぼ同軸に収容されている。排気管１０５は、スピンチャック２１側の端部である下端部に外向きのフランジ１０６を備えている。このフランジ１０６に整合するように、排気管１０５の下端には、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に対向する円板形状の排気フードである遮断板１１０が固定されている。

アーム６２は、上述の回動モータ６０などからなる揺動駆動機構１０７によって、水平方向に沿って揺動されるようになっているとともに、昇降駆動機構１０８によって、スピンチャック２１上で上下動されるようになっている。これにより、二流体ノズル５０によって基板Ｗの上面をスキャンすることができ、かつ、遮断板１１０を基板Ｗの上面に対して近接させたり離反させたりすることができる。

遮断板１１０は、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に近接して対向可能な基板対向面１１１を備えている。この基板対向面１１１は、排気管１０５の内部空間１１２と連通する吸引口１１３を中心に有し、スピンチャック２１に保持された基板Ｗから離反する方向（上方）に窪んだ凹面に形成されている。これにより、基板対向面１１１は、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に向かうに従って拡開するホーン形状に形成されている。そして、吸引口１１３のほぼ中心に、二流体ノズル５０の吐出部が位置している。この二流体ノズル５０の基板Ｗ側端部（下端部）は、遮断板１１０の基板Ｗに対する最近接部よりも基板Ｗから離れて位置している。したがって、二流体ノズル５０とスピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面との間に所定の距離を確保した状態で、遮断板１１０をスピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に近接して配置することができる。

遮断板１１０は、基板Ｗが半導体ウエハ等の円形基板である場合に、この円形の基板Ｗよりも径の小さな円板形状に形成されている。これにより、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの上方でアーム６２を揺動させて、二流体ノズル５０とともに遮断板１１０を移動させることができる。
遮断板１１０の周縁部には、上下方向に貫通するとともに基板対向面１１１の周縁部において開口する窒素ガス供給口１１５が形成されている。この窒素ガス供給口１１５は、遮断板１１０の周縁部において、その周方向に沿って間隔をあけて複数箇所に形成されていてもよいが、基板対向面１１１の周縁部に沿って全周に渡って連続する円形スリット状の開口を有するように形成されることが好ましい。

排気管１０５のフランジ１０６の下面（遮断板１１０との接合面）には、環状の溝１１６が形成されている。そして、この環状の溝１１６に連通する貫通孔１１７がフランジ１０６を貫通して形成されている。この貫通孔１１７には、窒素ガス供給源から窒素ガス供給管１１８を介して窒素ガスが供給されるようになっている。窒素ガス供給管１１８には、ヒータ等の温度調節器１１９および窒素ガスバルブ１２０が介装されている。したがって、窒素ガスバルブ１２０を開くことにより、温度調節器１１９によって加熱された窒素ガス（たとえば、１００℃〜１５０℃）が、貫通孔１１７および環状溝１１６を通り、さらに窒素ガス供給口１１５を介して、基板Ｗに向けて吐出されることになる。

窒素ガス供給口１１５の出口付近には、基板対向面１１１よりもスピンチャック２１側に吐出したガイド突起１２１が全周に渡って環状に形成されている。このガイド突起１２１は、窒素ガス供給口１１５から吐出される加熱された窒素ガスを、基板対向面１１０の中心軸に向かって傾斜する方向へと案内する。
したがって、窒素ガス供給口１１５から吐出される窒素ガスは、二流体ノズル５０が生成する混合流体から生じる蒸気および液滴が外部に拡散することを抑制または防止する。これにより、蒸気または液滴のほとんどの部分を、ホーン形状の基板対向面１１０から吸引口１１３を介して排気管１０５の内部へと導き、排気配管１２を通して排除することができる。

攪拌フィン付流通管９は、この実施の形態では、排気管１０５内に、この排気管１０５と同軸に配置されている。これによって、二流体ノズル５０のごく近傍において硫酸および過酸化水素水の攪拌を行うことができるので、これらの混合による反応熱を有効に利用して基板Ｗ上のレジスト剥離処理を行うことができる。
この実施の形態では、下面ノズル２７へと処理液を供給する処理液供給管２６には、ミキシングバルブ１４０からの処理液が供給されるようになっている。ミキシングバルブ１４０には、硫酸供給源からの硫酸（たとえば、約８０℃に温度調節したもの）が硫酸バルブ１４１を介して供給され、過酸化水素水供給源からの過酸化水素水が過酸化水素水バルブ１４２を介して供給され、純水供給源からの純水が純水バルブ１４３を介して供給され、窒素ガス供給源からの窒素ガス（たとえば、１００℃〜１５０℃に加熱したもの）が窒素ガスバルブ１４４を介して供給されるようになっている。

したがって、硫酸バルブ１４１および過酸化水素水バルブ１４２を同時に開くことによって、これらの混合液を下面ノズル２７から基板Ｗの下面の中央に向けて吐出させることができる。これによって、基板Ｗの下面に対しても、レジスト剥離液（硫酸および過酸化水素水の混合液）による処理を施すことができ、基板Ｗの下面にわずかに付着したレジストをも除去することができる。

このレジスト剥離液による処理の後には、硫酸バルブ１４１および過酸化水素水バルブ１４２を閉じ、代わって、窒素ガスバルブ１４４を開けば、処理液供給管２６内に残るレジスト剥離液を下面ノズル２７から残らず吐出し尽くすことができる。そして、窒素ガスバルブ１４４を閉じ、代わって純水バルブ１４３を開くことにより、処理液供給管２６から下面ノズル２７へと純水を供給し、この下面ノズル２７から基板Ｗの下面に純水を供給して、基板Ｗの下面に対するリンス処理を行うことができる。

基板Ｗの上面に対する処理も同様である。すなわち、二流体ノズル５０からレジスト剥離液を基板Ｗの上面に供給し、基板Ｗの上面に対する異物除去処理を行った後には、硫酸バルブ８９および過酸化水素水バルブ９２を閉じて、代わって窒素ガスバルブ９６を開成する。これにより、処理液供給管７内のレジスト剥離液を残らず二流体ノズル５０から吐出させることができる。その後、窒素ガスバルブ９６を閉じ、純水バルブ９５を開くことにより、二流体ノズル５０から基板Ｗの上面に向けて純水を供給し、この基板Ｗのリンス処理を行うことができる。このとき、同時に、窒素ガスバルブ１３を開いて窒素ガス配管８から二流体ノズル５０に窒素ガスを供給すれば、液滴の衝撃による物理的作用による洗浄効果を併せて得ることができる。

図１０は、図９の実施の形態の変形に係る構成を説明するための部分断面図である。この実施の形態では、図９における遮断板１１０に代えて、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの上面に平行な平坦面からなる基板対向面１３１を有する遮断板１３０が排気管１０５の下端に結合されている。基板対向面１３１が基板Ｗの上面と平行であるため、基板対向面１３１を基板Ｗの上面に近接して配置したときに、二流体ノズル５０の近傍の空間を制限して、この空間を効果的に遮蔽することができる。

遮断板１３０の周縁部には、窒素ガス供給口１３５が貫通して形成されており、排気管１０５のフランジ１０６に形成された環状溝１１６と連通している。この窒素ガス供給口１３５は、その下端付近において、内方に向けて傾斜するように折れ曲がった断面形状を有している。これによって、窒素ガス供給口１３５から吐出された窒素ガスは、基板対向面１３１と基板Ｗの上面との間の制限された空間を通って吸引口１３３へと向かうことになる。これにより、蒸気および液滴が遮断板１３０の外方へと漏れ出ることを良好に抑制することができ、これらの蒸気または液滴を排気管１０５を通して吸引し、基板Ｗの近傍から持ち去ることができる。

窒素ガス供給口１３５は、遮断板１３０の周縁部において、その周方向に沿って間隔をあけて複数箇所に形成されていてもよいが、基板対向面１３１の周縁部に沿って全周に渡って連続する円形スリット状の開口を有するように形成されることが好ましい。
以上、この発明の２つの実施の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、上述の実施の形態では、アッシング部ＡＳＨによって灰化処理を施した後の基板Ｗ上に残留する異物を除去する構成について説明したが、上述の第１の実施の形態の構成は、灰化処理の代わりにレジスト剥離液によって基板Ｗ上のレジスト膜を剥離する処理のために用いることができる。この場合には、基板処理装置内にアッシング部ＡＳＨを備える必要はない。

また、上述の実施の形態においては、二流体ノズル５０に供給する気体として窒素ガスを用いることとしたが、これに限定されるものではなく、アルゴン等の他の不活性ガスを用いてもよく、空気を用いてもよい。

本実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。 前記基板処理装置の洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２の参考例に係る構成例を 示す側面図である。 図２の洗浄処理部ＭＰＣ１，ＭＰＣ２の二流体ノズルに処理液および窒素ガスを供給する構成を示す模式図である。 図１の基板処理装置の制御系の構成を示すブロック図である。 （ａ）は外部混合型と呼ばれる二流体ノズルの一例の縦断面図であり、図５（ｂ）は内部混合型と呼ばれる二流体ノズルの他の一例の縦断面図である。 二流体ノズルおよび洗浄ノズルの動作形態の一例を示す平面図である。 前記基板処理装置を用いたアッシング処理および残渣除去処理の一例を示すフローチャートである。 この発明の第１の実施の形態に係る異物除去装置の構成を説明するための簡略化した断面図である。 この発明の第２の実施の形態に係る異物除去装置の構成を説明するための図解図である。 図９の実施の形態の変形に係る構成を説明するための部分断面図である。

符号の説明

３ アッシャ制御部
７ 処理液配管
８ 窒素ガス配管
９ 撹拌フィン付き流通管
１０ 排気フード
１１ 吸引口
１２ 排気配管
１３ 窒素ガスバルブ
１４ 温度調節器
１９ 吸引装置
２１ スピンチャック
３６ チャック回転駆動機構
５０ 二流体ノズル
５０Ａ 外部混合型二流体ノズル
５０Ｂ 内部混合型二流体ノズル
５１ａ 処理液吐出口
５１ｂ，５４ｇ 処理液導入部
５２ａ 気体吐出口
５２ｂ 気体通過部
５２ｃ 気体導入口
５３ａ 気体導入部
５４ｄ 混合室
５４ｆ 混合流体吐出口
８０ ミキシングバルブ
８９ 硫酸バルブ
９２ 過酸化水素水バルブ
９５ 純水バルブ
９６ 窒素ガスバルブ
１００ 基板処理装置
１０５ 排気管
１０７ 揺動駆動機構
１０８ 昇降駆動機構
１１０，１３０ 遮断板
１１１，１３１ 基板対向面
１１３，１３３ 吸引口
１１５，１３５ 窒素ガス供給口
ＡＳＨ アッシング部
ＭＰＣ１，ＭＰＣ２ 洗浄処理部
Ｗ 基板

Claims (17)

1. 基板上に形成されたレジスト膜の灰化処理後に前記基板の表面に残留する異物を除去する異物除去装置であって、
   前記基板を保持しつつ回転させる基板回転手段と、
   レジスト剥離液および気体を混合させて混合流体を生成し、前記基板回転手段により保持された基板の表面に向けて前記混合流体を吐出する二流体ノズルと、
   前記二流体ノズルの近傍に吸引口を有し、前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を前記吸引口を介して吸引して回収する液滴回収手段とを備えたことを特徴とする異物除去装置。
2. 基板上の異物としてのレジスト膜を剥離するための異物除去装置であって、
   前記基板を保持しつつ回転させる基板回転手段と、
   レジスト剥離液および気体を混合させて混合流体を生成し、この混合流体を前記基板回転保持手段に保持された基板に向けて吐出する二流体ノズルと、
   前記二流体ノズルの近傍に吸引口を有し、前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を前記吸引口を介して吸引して回収する液滴回収手段とを含むことを特徴とする異物除去装置。
3. 前記レジスト剥離液は、硫酸および過酸化水素水の混合液よりなることを特徴とする請求項１または２記載の異物除去装置。
4. 前記液滴回収手段は、前記二流体ノズルを取り囲むとともに前記基板回転手段に保持された基板に対向するように前記吸引口が配置された排気フードと、この排気フード内の雰囲気を前記液滴または蒸気とともに吸引する吸引手段とを含むものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の異物除去装置。
5. 前記液滴回収手段は、前記基板回転手段に保持される基板に近接して対向可能な基板対向面に前記吸引口が形成された遮断板を有するものであり、
   前記二流体ノズルは、前記吸引口を通って前記基板回転手段に保持された基板に臨むように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の異物除去装置。
6. 前記基板回転手段は円形基板を保持するものであり、
   前記遮断板は、前記基板回転手段に保持される円形基板よりも小さな円形に形成されていることを特徴とする請求項５記載の異物除去装置。
7. 前記基板対向面は、前記基板回転手段に保持された基板に対して近接配置可能な平坦面に形成されていることを特徴とする請求項５または６記載の異物除去装置。
8. 前記基板対向面は、前記基板回転手段に保持された基板から離反する方向に窪んだ凹面に形成されていることを特徴とする請求項５または６記載の異物除去装置。
9. 前記遮断板の周縁部に、前記基板回転手段に保持された基板に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給口が形成されており、
   この不活性ガス供給口へと不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段をさらに含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の異物除去装置。
10. 前記不活性ガス供給手段は、加熱された不活性ガスを前記不活性ガス供給口に供給するものであることを特徴とする請求項９記載の異物除去装置。
11. 硫酸および過酸化水素水を混合する処理液混合手段と、
    この処理液混合手段によって混合された処理液を撹拌させる撹拌手段とをさらに含み、
    前記撹拌手段によって撹拌されて生成された硫酸および過酸化水素水の混合液が前記レジスト剥離液として、前記二流体ノズルに供給されるようになっていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の異物除去装置。
12. 前記二流体ノズルに供給される気体が、室温よりも高温に加熱された気体であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の異物除去装置。
13. 前記二流体ノズルは、レジスト剥離液が流通する処理液流路と、気体が流通する気体流路と、前記処理液流路に連通して開口する処理液吐出口と、この処理液吐出口の近傍に設けられるとともに前記気体流路に連通して開口する気体吐出口とを有する外部混合型二流体ノズルであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の異物除去装置。
14. 前記二流体ノズルは、レジスト剥離液が流通する処理液流路と、気体が流通する気体流路と、前記処理液流路および前記気体流路に連通して混合流体を生成する混合室と、前記混合室に連通して開口し前記混合流体が吐出される混合流体吐出口とを有する内部混合型二流体ノズルであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の異物除去装置。
15. 基板上に形成されたレジスト膜を灰化処理する灰化処理装置と、前記灰化処理装置により灰化処理された前記基板の表面上の異物を除去する異物除去装置と、基板を前記灰化処理装置と前記異物除去装置との間で搬送する搬送手段とを一体的に備え、
    前記異物除去装置が、
    前記基板を保持しつつ回転させる基板回転手段と、
    レジスト剥離液および気体を混合させて混合流体を生成し、前記基板回転手段により保持された基板の表面に向けて前記混合流体を吐出する二流体ノズルと、
    前記二流体ノズルの近傍に吸引口を有し、前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を前記吸引口を介して吸引して回収する液滴回収手段とを備えている、
    基板処理装置。
16. 基板上に形成されたレジスト膜を灰化処理する工程と、
    前記灰化処理された基板を保持しつつ回転させる工程と、
    レジスト剥離液および気体を混合させて混合流体を生成する二流体ノズルから、前記回転する基板の表面に向けて前記混合流体を吐出する工程と、
    前記二流体ノズルの近傍に液滴回収手段の吸引口を配置し、この吸引口を介して前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を回収する液滴回収工程とを備えたことを特徴とする基板処理方法。
17. 基板表面のレジスト膜を剥離して除去するため基板処理方法であって、
    基板回転手段によって基板を保持して回転させる基板保持回転工程と、
    この基板保持回転工程と並行して、レジスト剥離液と気体とを混合して混合流体を生成する二流体ノズルから、前記基板回転手段に保持された基板の表面に向けて前記混合流体を吐出する混合流体吐出工程と、
    前記二流体ノズルの近傍に液滴回収手段の吸引口を配置し、この吸引口を介して前記二流体ノズルから吐出された混合流体から生じる液滴または蒸気を回収する液滴回収工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。

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