CN114787971A - 基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

整体上确保高蚀刻速率，同时实现基板整体的蚀刻量分布的均匀化。基板处理方法包括一边使基板旋转一边向所述基板的表面供给蚀刻液的第一蚀刻工序以及之后进行的第二蚀刻工序。第一蚀刻工序在使处于基板的表面的周缘侧的第二区域的蚀刻量比处于中心侧的第一区域的蚀刻量大的条件下进行，第二蚀刻工序在使第二区域的蚀刻量比第一区域的蚀刻量小的条件下进行。第二蚀刻工序是在通过向基板的背面的中心部供给温度调节用液体来使基板的温度比不供给温度调节用液体的情况下的温度高的条件下进行的。温度调节用液体一边被基板吸取热一边向基板的周缘扩展，由此使基板的表面的第一区域的温度高于第二区域的温度。

Description

基板处理方法
技术领域
本公开涉及一种基板处理方法。
背景技术
半导体装置的制造包括对形成于半导体晶圆等基板的表面的薄膜进行湿蚀刻的蚀刻工序。在专利文献1中记载了一种对具有膜厚在周缘部较厚的膜厚分布的薄膜进行蚀刻的蚀刻方法。该蚀刻方法包括：第一工序，一边使基板旋转一边向形成于外周部的比中心部厚的膜供给蚀刻液，并且以向基板的比被供给蚀刻液的位置靠中心侧的位置供给用于阻碍蚀刻液对膜的蚀刻的蚀刻阻碍液的方式，来蚀刻外周部的膜；以及第二工序，在第一工序之后，向旋转的基板供给蚀刻液，蚀刻到预先设定的膜厚为止。根据该方法，能够在蚀刻后得到均匀的膜厚分布。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开2018/079494号小册子
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够在整体上确保高蚀刻速率、同时实现基板整体的蚀刻量分布的均匀化的技术。
用于解决问题的方案
基板处理方法的一个实施方式包括：第一蚀刻工序，一边使基板旋转一边向所述基板的表面供给蚀刻液，在使处于所述基板的表面的周缘侧的区域即第二区域的蚀刻对象膜的蚀刻量比处于所述基板的表面的中心侧的区域即第一区域的蚀刻对象膜的蚀刻量大的条件下进行蚀刻；以及第二蚀刻工序，在所述第一蚀刻工序之后，一边使所述基板旋转一边向所述基板的表面供给所述蚀刻液，在使处于所述基板的表面的所述第二区域的所述蚀刻对象膜的蚀刻量比处于所述基板的表面的所述第一区域的所述蚀刻对象膜的蚀刻量小的条件下进行蚀刻，其中，所述第一蚀刻工序比所述第二蚀刻工序先进行，所述第二蚀刻工序是在通过向所述基板的背面的中心部供给温度调节用液体来使所述基板的温度比不供给所述温度调节用液体的情况下的温度高的条件下进行的，在所述第二蚀刻工序中，所述温度调节用液体一边被所述基板吸取热一边向所述基板的周缘扩展，由此使所述基板的表面的所述第一区域的温度高于所述第二区域的温度。
发明的效果
根据上述实施方式，能够在整体上确保高蚀刻速率、同时实现基板整体的蚀刻量分布的均匀化。
附图说明
图1是一个实施方式所涉及的基板处理装置的横截面图。
图2是表示处理单元的结构的概要纵截面图。
图3A是用于说明基板处理的一个工序的作用图。
图3B是用于说明基板处理的一个工序的作用图。
图3C是用于说明基板处理的一个工序的作用图。
图3D是用于说明基板处理的一个工序的作用图。
图4是用于说明第一蚀刻工序结束后的蚀刻对象膜的膜厚分布的概要截面图。
图5是用于说明蚀刻量的分布的曲线图。
图6是表示实施第二蚀刻工序时的晶圆的温度分布的随时间的变化的曲线图。
图7是用于说明晶圆的温度分布与蚀刻量分布之间的关系的曲线图。
具体实施方式
参照附图来说明基板处理装置的一个实施方式。
图1是表示本实施方式所涉及的基板处理系统的概要结构的图。下面，为了使位置关系明确，规定彼此正交的X轴、Y轴以及Z轴，并将Z轴正方向设为铅垂向上方向。
如图1所示，基板处理系统1具备搬入搬出站2和处理站3。搬入搬出站2与处理站3邻接地设置。
搬入搬出站2具备承载件载置部11和搬送部12。在承载件载置部11载置有多个承载件C，所述承载件C将多张基板、在本实施方式中为半导体晶圆(下面称为晶圆W)以水平状态进行收容。
搬送部12与承载件载置部11邻接地设置，搬送部12在内部具备基板搬送装置13和交接部14。基板搬送装置13具备用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板搬送装置13能够沿水平方向和铅垂方向移动，并且能够以铅垂轴为中心回转，所述基板搬送装置13使用晶圆保持机构来在承载件C与交接部14之间进行晶圆W的搬送。
处理站3与搬送装置12邻接地设置。处理站3具备搬送部15和多个处理单元16。多个处理单元16排列地设置在搬送部15的两侧。
搬送部15在内部具备基板搬送装置17。基板搬送装置17具备用于保持晶圆W的晶圆保持机构。另外，基板搬送装置17能够沿水平方向和铅垂方向移动，并且能够以铅垂轴为中心回转，所述基板搬送装置17使用晶圆保持机构来在交接部14与处理单元16之间进行晶圆W的搬送。
处理单元16用于对由基板搬送装置17搬送来的晶圆W进行规定的基板处理。
另外，基板处理系统1具备控制装置4。控制装置4例如是计算机，具备控制部18和存储部19。在存储部19保存用于控制在基板处理系统1中执行的各种处理的程序。控制部18通过读出并执行存储于存储部19的程序来控制基板处理系统1的动作。
此外，该程序也可以记录于能够由计算机读取的存储介质，来从该存储介质安装到控制装置4的存储部19。作为能够由计算机读取的存储介质，例如有硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。
在如上述那样构成的基板处理系统1中，首先，搬入搬出站2的基板搬送装置13从载置于承载件载置部11的承载件C中取出晶圆W，并将取出的晶圆W载置于交接部14。由处理站3的基板搬送装置17从交接部14取出载置于交接部14的晶圆W，并将该晶圆W搬入到处理单元16。
在由处理单元16对被搬入到处理单元16的晶圆W进行处理之后，由基板搬送装置17将该晶圆W从处理单元16搬出并载置于交接部14。然后，由基板搬送装置13将载置于交接部14的处理完毕的晶圆W返回到承载件载置部11的承载件C。
接着，参照图2来说明处理单元16的结构。
处理单元16具备腔室20、基板保持旋转机构30、第一处理流体供给部40、第二处理流体供给部50以及回收杯60。
腔室20收容基板保持旋转机构30和回收杯60。在腔室20的顶部设置有FFU(FanFilter Unit：风扇过滤单元)21。FFU 21用于在腔室20内形成下降流。
基板保持旋转机构30具备基板保持部31、支柱部32以及旋转驱动部33。基板保持部31构成为具有圆盘状的基座31a和多个把持爪31b的机械卡盘，所述多个把持爪31b以沿圆周方向隔开间隔的方式设置在基座31a的外周缘部。基板保持部31通过把持爪31b将晶圆W保持为水平。在把持爪31b把持基板时，在基座31a的上表面与晶圆W的下表面之间形成有间隙。
支柱部32是沿铅垂方向延伸的中空构件。支柱部32的上端与基座31a连结。通过由旋转驱动部33使支柱部32旋转，来使基板保持部31以及保持于该基板保持部31的晶圆W绕铅垂轴线旋转。
回收杯60以包围基板保持部31的方式配置。回收杯60捕集从保持于基板保持部31来旋转的晶圆W飞散出的处理液。在回收杯60的底部形成有排液口61。由回收杯60捕集到的处理液从排液口61被排出到处理单元16的外部。在回收杯60的底部形成有排气口62。回收杯60的内部空间经由排气口62被吸引。从FFU 21供给的气体在被吸引到回收杯60的内部之后，经由排气口62被排出到处理单元16的外部。
第一处理流体供给部40用于向保持于基板保持部31的晶圆W的上表面(通常为晶圆W的形成有器件的表面)供给各种处理流体(液体、气体、气液混合流体等)。第一处理流体供给部40具有用于向晶圆W的上表面(第一表面)喷出处理流体的一个以上的表面喷嘴41。表面喷嘴41的数量设置成进行在处理单元16中执行的处理所需的数量。在图2中描绘有5个表面喷嘴41，但并不限定于该数量。
第一处理流体供给部40具有一个以上的(在图示例中为2个)喷嘴臂42。各喷嘴臂42担持有多个表面喷嘴41中的至少一个表面喷嘴41。各喷嘴臂42能够使所担持的表面喷嘴41在晶圆W的旋转中心的大致正上方的位置(处理位置)与比回收杯60的上端开口靠外侧的退避位置之间移动。
向表面喷嘴41中的各个表面喷嘴41，从对应的处理流体供给机构43供给处理流体。处理流体供给机构43能够包括储罐(tank)、储瓶(bomb)、工厂供给能源等处理流体供给源、用于从处理流体供给源向表面喷嘴41供给处理流体(处理液或处理气体)的供给管路、以及设置于供给管路的开闭阀及流量控制阀等流量调节设备。能够对供给管路连接排放管路，以排出滞留在表面喷嘴41及其附近的供给管路内的处理流体(尤其是处理液)。这样的处理流体供给机构43在半导体制造装置的技术领域中是被广泛地知晓的，从而省略构造的图示和详细的说明。在处理单元16设置有液承接部(未图示)，使得在各表面喷嘴41处于退避位置时能够进行试喷(dummy-dispense)。
第二处理流体供给部50用于向保持于基板保持部31的晶圆W的下表面(通常为晶圆W的未形成有器件的背面)供给各种处理流体(处理液、处理气体等)。第二处理流体供给部50具有用于向晶圆W的下表面(第二表面)喷出处理流体的一个以上的(在图示例中为2个)背面喷嘴51。如在图2中概要性地表示的那样，在中空的支柱部32的内部，沿铅垂方向延伸有处理液供给管52。在处理液供给管52内沿上下方向延伸的2个流路各自的上端开口部发挥作为背面喷嘴51的作用。处理液供给管52以在基板保持部31和支柱部32旋转时也能够维持非旋转状态的方式设置在支柱部32内。
向背面喷嘴51中的各个背面喷嘴51，从对应的处理流体供给机构53供给处理流体。处理流体供给机构53具有与前述的表面喷嘴41用的处理流体供给机构43同样的结构。
接着，对使用处理单元16对1张晶圆W进行的液处理的各工序进行说明。在此，设为形成于晶圆W的表面的蚀刻对象膜为氧化膜(热氧化膜或TEOS)。而且，在下述的液处理的各工序的实施时，作为一个以上的表面喷嘴41，使用用于喷出作为蚀刻液的DHF(稀氢氟酸)与N2气(氮气)的混合流体的双流体喷嘴(下面记为“双流体喷嘴41A”)、以及2个DIW喷嘴(下面记为“DIW喷嘴41B”、“DIW喷嘴41C”)。
另外，在下述的液处理的各工序的实施时，作为一个以上的喷嘴臂42，使用第一喷嘴臂(下面记为“第一喷嘴臂42A”)和第二喷嘴臂(下面记为“第二喷嘴臂42B”)。
另外，在下述的液处理的各工序的实施时，作为一个以上的背面喷嘴51，使用用于选择性地喷出DHF和DIW中的一方的背面液喷嘴(下面称作“背面液喷嘴51A”)、以及用于喷出N2气的背面气体喷嘴(下面称作“背面气体喷嘴51B”)。
此外，双流体喷嘴41A构成为：能够通过在喷嘴内使处理液(例如作为蚀刻液的DHF)的液流合流到气体(例如N2气)的气流来将处理液雾化，而喷出由处理液的液滴与气体的混合物构成的双流体。在不对双流体喷嘴41A供给气体时，双流体喷嘴41A作为仅将处理液以液柱的形态喷出的通常的喷嘴发挥功能。这样的双流体喷嘴自身在该技术领域中是公知的，从而省略构造的详细说明。
<预湿工序>
在使晶圆W以高速(例如1000rpm左右)旋转的状态下，使DIW喷嘴41B位于晶圆W的中心部的上方，并喷出常温(例如25℃左右)的DIW(纯水)，使得该DIW着落于晶圆W的表面的中心部。此外，在喷出液的情况下，“喷出使得着落于中心部”是指至少晶圆W的表面的旋转中心被喷出的液润湿即可。另外，从背面液喷嘴51A向晶圆W的背面的中心部喷出常温(例如25℃左右)的DIW。被供给到晶圆W的表面和背面的中心部的DIW由于离心力而在表面和背面的整个区域扩展，使得表面和背面的整个区域被DIW的液膜覆盖。之后，使晶圆W的旋转速度降低至低速(例如200rpm左右)。之后，停止自DIW喷嘴41B和背面液喷嘴51A的DIW的喷出。
另外，担持于第一喷嘴臂42A的DIW喷嘴41B从晶圆W的中心部的上方退避，位于晶圆W的周缘部的上方，换作担持于第二喷嘴臂42B的DIW喷嘴41C位于晶圆W的中心部的上方。
在从使晶圆的旋转速度暂且下降起至后述的第二蚀刻工序结束为止的期间，将晶圆W的旋转速度维持在300rpm以下、例如200rpm左右的低速。晶圆W的旋转速度在第二蚀刻工序结束之前维持固定，但也可以少许变化。通过将晶圆W的旋转速度抑制得低，使得即使液向晶圆W的表面的供给量少(来自双流体喷嘴的液的喷出流量例如为0.1L/min左右)，也能够防止在晶圆W的表面形成干燥区域。
<第一蚀刻工序>
接着，从DIW喷嘴41C向晶圆W的表面的中心部喷出常温(例如23℃左右)的DIW。由此，继续可靠地维持形成于晶圆W的表面的整个区域的DIW的液膜。该DIW的喷出在短时间(例如小于1秒)内停止。在图3A中表示出刚停止DIW的喷出之后的状态。之后，DIW喷嘴41C从晶圆W的上方退避。
DIW的液膜具有作为保护膜的作用，该保护膜用于防止由于从双流体喷嘴41A喷出的DHF的雾附着于后述的第一区域而在第一区域产生非意图的蚀刻、或者在第一区域生成微粒。第一区域是指后述的晶圆W的表面的比径向位置R3靠内侧的圆形区域。因而，也可以在从双流体喷嘴41A向晶圆W的周缘部喷出双流体时也继续从DIW喷嘴41C持续喷出少量的DIW。但是，在从双流体喷嘴41A向晶圆W的周缘部喷出双流体时，如果在后述的第二区域(比径向位置R3靠外侧的圆环形的区域)存在厚的DIW的液膜，则会损害双流体的蚀刻效果。因此，保证第一区域被液膜持续覆盖即可，即使是从DIW喷嘴41C持续喷出DIW的情况，也优选喷出流量较少。另外，如果在从双流体喷嘴41A向晶圆W的第二区域喷出双流体时在上述第一区域充分地维持有在前面的预湿工序中所供给的DIW的液膜，则也能够省略自DIW喷嘴41C的DIW的喷出。
接着，从担持于第一喷嘴臂42A的双流体喷嘴41A向晶圆W的周缘部、具体为晶圆W的比周缘(边缘)稍靠内侧的径向位置(下面，将该径向位置记为“径向位置R1”)喷出DHF。之后，向双流体喷嘴41A除了供给DHF之外还供给N2气，由此向径向位置R1喷出DHF的雾与N2气的混合流体即双流体。在图3B中表示出刚喷出双流体后的状态。此外，由于从双流体喷嘴41A例如以圆锥状、也就是具有某程度的宽度地喷出双流体，因此双流体还会碰撞到晶圆W的边缘。向双流体喷嘴41A供给的DHF的流量例如能够设为0.1L/min，但不限定于此。
另外，与开始向双流体喷嘴41A供给N2气大致同时(也可以稍早或稍晚)，开始从背面液喷嘴51A喷出第一温度(例如25℃左右)的温度调节用液体，在本例中开始喷出还具有作为清洗用药液的作用的DHF。从背面液喷嘴51A喷出的DHF向晶圆W的背面的边缘扩展，由此成为晶圆W的背面整体由DHF的液膜覆盖的状态。温度调节用液体的喷出流量例如能够设为1.5L/min，但不限定于此。在直到第一蚀刻工序结束为止的期间，从背面液喷嘴51A持续喷出DHF。
接着，保持从双流体喷嘴41A喷出双流体的状态，并使双流体喷嘴41A以向晶圆W的旋转中心WC接近的方式以第一移动速度移动。在图3C中表示出该状态。双流体喷嘴41A移动到向比径向位置R1靠内侧的径向位置R2喷出双流体的位置。
接着，继续保持从双流体喷嘴41A喷出双流体的状态，并使双流体喷嘴41A继续以向晶圆W的旋转中心接近的方式以比第一移动速度大的第二移动速度移动。双流体喷嘴41A移动到向比径向位置R2靠内侧的径向位置R3喷出双流体的位置，之后，停止自双流体喷嘴41A的双流体的喷出。之后，双流体喷嘴41A移动到晶圆W的旋转中心的上方。
在将晶圆W的旋转中心的径向位置表示为0(零)mm、将晶圆W的边缘的径向位置表示为150mm的情况下，径向位置R1例如为146mm，径向位置R2例如为100mm，径向位置R3例如为75mm(并不限定于这些值)。另外，第一移动速度例如为15mm/sec，第一移动速度例如为150mm/sec(并不限定于这些值)。
通过该第一蚀刻工序来对晶圆W的表面的比径向位置R3靠外侧的环(圆环)形区域进行蚀刻。不对从晶圆W的旋转中心到径向位置R3的圆形的区域进行蚀刻。
详细地说，通过第一蚀刻工序来比较大地蚀刻晶圆W的表面的比径向位置R2靠外侧的区域，比较小地蚀刻径向位置R3至径向位置R2之间的区域。由于越去向晶圆W的径向外侧，与DHF接触的时间越长，因此如在图4中概要性地表示的那样，越是靠近晶圆W的边缘的部位，作为蚀刻对象膜的氧化膜被削除得越大。
此外，在本实施方式中，最终目的在于，如后所述，使第一蚀刻工序的蚀刻量与第二蚀刻工序的蚀刻量之和在晶圆W的表面整体上与径向位置无关地大致固定。实施第一蚀刻工序以能够实现该目的即可，第一蚀刻工序的条件不限定于上述条件。例如，双流体喷嘴41A的移动速度也可以在整个的第一蚀刻工序中均是固定的。或者，也可以使双流体喷嘴41A的移动速度进一步多级地变化，还可以无级地变化。
由于从双流体喷嘴41A喷出的DHF成为雾(微小液滴)的形态，因此容易气化，因此温度容易下降。例如在向双流体喷嘴41A供给25℃左右的DHF的情况下，从双流体喷嘴喷出的DHF的雾着落于晶圆的表面的瞬间的温度(下面，为了简便也称为“落液时双流体温度”)例如下降至18℃左右。因而，晶圆W被双流体冷却，其结果，蚀刻速率下降。然而，由于温度(例如约25℃)高于落液时双流体温度(例如约18℃)的DHF覆盖晶圆W的背面整体，因此抑制晶圆W的温度下降。因而，还抑制从双流体喷嘴41A喷出的DHF蚀刻晶圆W的表面的蚀刻率的下降，从而能够防止第一蚀刻工序的所需时间增加。
当第一蚀刻工序结束时，暂且停止自背面液喷嘴51A的温度调节用液体(DHF)的喷出。另外，还暂且停止自双流体喷嘴41A的双流体(DHF+N2气)的喷出，并使双流体喷嘴41A移动到晶圆W的旋转中心的上方。停止自背面液喷嘴51A喷出温度调节用液体的喷出停止期间和自双流体喷嘴41A喷出双流体的喷出停止期间是在晶圆W的表面和背面不会产生干燥区域的程度的短时间。
<第二蚀刻工序>
接着，从双流体喷嘴41A向晶圆W的旋转中心WC喷出DHF。之后，向双流体喷嘴41A除了供给DHF之外还供给N2气，由此向晶圆W的中心部喷出DHF的雾与N2气的混合流体即双流体。向双流体喷嘴41A供给的DHF的流量例如能够设为0.1L/min，但不限定于此。
另外，与开始向双流体喷嘴41A供给N2气大致同时(也可以稍早或稍晚)，开始从背面液喷嘴51A喷出第一温度(例如25℃左右)的温度调节用液体，在本例中开始喷出还具有作为清洗用药液的作用的DHF，使晶圆W的背面由温度调节用液体覆盖。温度调节用液体的喷出流量例如能够设为1.5L/min，但不限定于此。在直到第二蚀刻工序结束为止的期间，持续自背面液喷嘴51A的DHF的喷出。
双流体喷嘴41A一边喷出双流体，一边从向晶圆W的表面的旋转中心WC喷出双流体的第一位置移动到向晶圆W的表面的径向位置R3喷出双流体的第二位置。在图3D中表示出此时的状态。双流体喷嘴41A也可以多次重复如下动作：在从第一位置移动到第二位置之后暂时停止双流体的喷出，之后返回到第一位置并在第一位置开始双流体的喷出，并从第一位置移动到第二位置。也可以对其进行替代，使双流体喷嘴41A一边喷出双流体一边在第一位置与第二位置之间多次地往复移动。由此，对处于晶圆W的表面的蚀刻对象膜进行蚀刻。如果双流体喷嘴41A的移动速度过低，则尤其是在双流体喷嘴41A处于第二位置时，有可能在晶圆W的旋转中心附近产生干燥区域。因此，设定双流体喷嘴41A的移动速度，以使不发生这样的现象。
可以持续地进行自背面液喷嘴51A的温度调节用液体(DHF)的喷出，但只要在晶圆W的背面不会产生干燥区域即可，自背面液喷嘴51A的温度调节用液体(DHF)的喷出也可以在第二蚀刻工序的中途中断。例如，可以在暂时地停止自双流体喷嘴41A的双流体的喷出并使双流体喷嘴41A从第二位置返回到第一位置时，停止自背面液喷嘴51A的温度调节用液体的喷出。也能够像这样利用自背面液喷嘴51A的温度调节用液体的喷出的暂时性中断，来调节晶圆W的温度分布。另外，还能够通过使自背面液喷嘴51A喷出温度调节用液体的喷出流量在喷出中途变化，来调节晶圆W的温度分布。
参照图5的曲线图，来与比较例比较地说明第二蚀刻工序中的蚀刻量的分布。在图5的曲线图中，横轴为晶圆W的表面的径向位置R(0mm为旋转中心，150mm为边缘)，纵轴为Th-Ox(氧化膜)的蚀刻速率(Th-Ox ER)(单位为埃/min)。
在比较例1(参照图5中的曲线C1)中，仅对晶圆表面的旋转中心以1.5L/min的流量连续地供给25℃的DHF，另外，对晶圆背面的旋转中心以1.0L/min的流量连续地供给25℃的DIW作为温度调节用液体。平均的蚀刻速率为31.3埃/min，蚀刻速率的范围(最大值与最小值之差为0.7埃/min)。蚀刻速率的面内均匀性高。此外，在图5的曲线图中虽然没有表示出，但确认了，在比较例1中，即使不进行向晶圆背面的温度调节用液体的供给，蚀刻速率及其分布也几乎不变。
在比较例2(参照图5中的曲线C2)中，一边使双流体(DHF+N2气)的喷出位置在晶圆中心与周缘之间往复移动一边向晶圆表面连续地供给双流体，另外，未向晶圆背面供给温度调节用液体。将向双流体喷嘴供给DHF的供给流量设为0.1L/min。落液时双流体温度为18℃。平均的蚀刻速率为21.6埃/min。比较例2中的蚀刻速率的范围为1.2埃/min，蚀刻速率的面内均匀性比比较例1低。
在第二蚀刻工序的实施例(参照图5中的曲线C3)中，一边使自双流体喷嘴喷出双流体(DHF+N2气)的喷出位置在晶圆中心与周缘之间往复移动一边连续地供给双流体，并向晶圆背面的旋转中心以1.5L/min的流量连续地供给25℃的DIW作为温度调节用液体。落液时双流体温度为18℃。平均的蚀刻速率为31.9埃/min。蚀刻速率的范围为4.2埃/min，蚀刻速率的面内均匀性最低。
相对于比较例2，第二蚀刻工序的实施例的不同点仅在于，向晶圆背面的中心部供给了常温(25℃左右)的温度调节用液体。温度调节用液体的温度为25℃，比落液时双流体温度的18℃高。因此，晶圆的温度相比于比较例2整体性上升，因此蚀刻速率整体性上升。被供给至晶圆背面的中心部的温度调节用液体一边由被双流体冷却的晶圆吸取热一边向晶圆背面的周缘扩展。因此，产生晶圆的旋转中心附近的温度最高且随着向边缘接近温度变低的温度分布。
图6中的5个曲线图表示第二蚀刻工序的实施例中的晶圆表面温度分布的每隔2秒的随时间的变化。横轴是晶圆的径向位置R(距旋转中心WC的距离(mm))，纵轴是温度T(℃)。黑三角表示双流体喷嘴的位置。可知：晶圆的处于双流体喷嘴的正下方的部分被双流体冷却，在双流体喷嘴通过后，由于被供给至背面的温度调节用液体的影响，温度上升。
另外，如图5所示，在比较例2中，表示蚀刻速率的分布的曲线C2为W字型(离中心50mm左右的位置处的蚀刻速率最小)，但在第二蚀刻工序的实施例中为倒U字形，未出现W字型的形状。认为这是因为，温度调节用液体的加热效果比双流体的冷却效果大很多。
根据上述的试验结果，如果仅考虑蚀刻速率(大小和均匀性)，则比较例2的结果是最优选的。然而，通过向晶圆表面供给双流体，能够利用双流体所具有的物理能量(动能)强力地去除在蚀刻处理前附着于晶圆表面的微粒、异物等，因此具有能够大幅地提高蚀刻处理后的晶圆的清洁度这个大的优点。
因此，在第二蚀刻工序中，向晶圆背面供给温度调节用液体，以弥补伴随向晶圆表面供给双流体产生的缺点、即因双流体的冷却效果引起的蚀刻速率的下降。而且，设置有选择性地蚀刻晶圆周缘部的第一蚀刻工序，以弥补伴随向晶圆背面中央部供给温度调节用液体产生的蚀刻速率不均匀这个缺点(晶圆中心部的蚀刻速率比周缘部的蚀刻速率高很多)。通过像这样将第一蚀刻工序与第二蚀刻工序组合，将蚀刻速率在晶圆面内的均匀性提高到没有问题的水平。
此外，对于伴随向晶圆背面中央部供给温度调节用液体产生的蚀刻速率不均匀这个缺点，也许能够通过在晶圆背面的下方设置所谓的条形喷嘴来消除。(此外，如在该技术领域中所公知的那样，条形喷嘴是指从晶圆中心的下方延伸至晶圆周缘的下方的棒状喷嘴，也存在能够对晶圆的不同的径向位置在不同的条件下供给液的类型的喷嘴。)设置这样的条形喷嘴会导致处理单元的成本上升。因而，在需要向晶圆W的背面的液供给的情况下，通常是从贯通旋转卡盘的中空旋转轴的液供给管的前端向晶圆W的背面的旋转中心或其附近供给液。在上述实施方式中，即使在使用这样的通常结构的处理单元的情况下，能够仅通过装置的运用方法的变更来得到所希望的蚀刻结果。
从降低装置成本和装置运用成本的观点出发，最优选的是，在第二蚀刻工序中将从背面液喷嘴喷出的温度调节用液体的温度设为常温。然而，温度调节用液体的温度只要至少比落液时双流体温度高即可。温度调节用液体的温度也可以是比常温高的温度、例如30℃左右。
下面，对与上述实施方式相关联的参考数据进行说明。图7是表示调查第二蚀刻工序中的蚀刻量分布与温度分布之间的关系得到的实验结果的曲线图。实验是通过一边从背面液喷嘴51A以1.5L/min喷出25℃的DIW、一边使供给双流体的双流体喷嘴41A在晶圆W的旋转中心与前述的径向位置R1之间多次往复来进行的。横轴为晶圆W的表面的径向位置(RP)(0mm为旋转中心，150mm为边缘)，左纵轴为Th-Ox(氧化膜)的蚀刻速率(Th-Ox ER)(埃/min)，实际温度的时间积分值(IT)。在0mm、9mm、37mm、74mm、110mm、147mm的径向位置测定了蚀刻速率和实际温度。实线表示蚀刻速率，虚线表示实际温度的时间积分值。从图7中明确的是：晶圆W的表面的蚀刻速率(即蚀刻量)在中心部处最大，随着去向周缘部而变小；以及蚀刻量分布与温度分布大致对应。
下面，简单地说明第二蚀刻工序以后的工序。
<冲洗工序>
当停止第二蚀刻工序中的自双流体喷嘴41A的双流体的喷出和自背面液喷嘴51A的作为温度调节用液体的DHF的喷出而使第二蚀刻工序结束时，进行冲洗工序。具体地说，例如，从DIW喷嘴41C向晶圆W的表面的中心部喷出作为冲洗液的DIW，从背面液喷嘴51A向晶圆W的背面喷出DIW。此时，使晶圆W的旋转速度例如增大为1000rpm等。由此，对晶圆W的表面和背面实施冲洗处理。
<干燥工序>
接着，停止向晶圆W的表面和背面的DIW的供给，并使晶圆W继续高速旋转，由此进行晶圆W的甩脱干燥。通过以上动作，干燥工序结束，另外，针对一张晶圆的一系列的液处理结束。此时，也可以从背面气体喷嘴51B喷出N2气。
此外，在一个变形例中，也可以是，在冲洗工序之后，进行将处于晶圆W的表面上的DIW置换为IPA(异丙醇)等低表面张力且高挥发性的干燥用有机溶剂的置换工序，之后进行干燥工序。在干燥工序中，也可以向晶圆W的表面供给氮气等低氧浓度且低湿度的干燥用气体。在该情况下，作为上述的表面喷嘴41，能够还设置IPA喷嘴和N2喷嘴。在该情况下，晶圆W的背面侧的冲洗工序及干燥工序与之前说明的工序相同即可。
[其它实施方式]
也可以是，通过一边从背面液喷嘴51A喷出低温的温度调节用液体，一边使喷出双流体(DHF+N2)的双流体喷嘴41A在前述的第一位置与第二位置之间移动(例如往复运动)，来进行第一蚀刻工序。在该情况下，将温度调节用液体的温度设为比来自双流体喷嘴41A的双流体的“落液时双流体温度”低的温度。从背面液喷嘴51A喷出的低温的温度调节用液体一边从晶圆W吸取热一边向晶圆W的周缘部扩展。因此，产生与图5的曲线C3相反的、中心部低而周缘部高的温度分布。如之前说明的那样，蚀刻量的分布与温度分布大致对应，因此能够得到与之前说明的第一蚀刻工序类似的蚀刻量的分布。在该情况下，第二蚀刻工序与之前说明的实施方式中的第二蚀刻工序同样即可，在该情况下，也能够得到与之前说明的实施方式同样的效果。
应当认为的是，本次公开的实施方式的所有点均是例示性而非限制性的。可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地将上述的实施方式以各种方式进行省略、置换、变更。
例如，对于第二蚀刻工序中的晶圆表面的蚀刻处理，也可以不使用双流体(也就是通过未混合N2气的药液)来进行。无论向晶圆表面供给的药液是否为双流体，在第二蚀刻工序中，均可能存在晶圆中心部的蚀刻量比晶圆周缘部的蚀刻量大的情况。例如，在向晶圆背面的中央部供给的温度调节用液体的温度比一边使落液点沿晶圆径向移动一边向晶圆表面供给的药液的温度高的情况下，可能产生这样的蚀刻量分布。另外，在向晶圆背面的中央部供给的温度调节用液体的流量比向晶圆表面供给的药液的流量大的情况下，也可能产生这样的蚀刻量分布。在这样的情况下，在消除第二蚀刻工序中的蚀刻量分布的不均匀的条件下实施第一蚀刻工序是也有益的。
也可以是，例如，在第二蚀刻工序的前半期间，一边从双流体喷嘴41A喷出双流体一边使双流体喷嘴41A在晶圆中心部与周缘部之间往复移动，在后半期间，从双流体喷嘴41A供给不包含N2气(不是雾状)的DHF。另外，在该情况下，在后半期间，既可以使双流体喷嘴41A在第一位置与第二位置之间移动，也可以使双流体喷嘴41A固定于第一位置。
也可以是，在第一蚀刻工序的至少一个期间，使用未被雾化的DHF来作为蚀刻液。
蚀刻液并不限定于DHF，能够使用蚀刻速率具有温度依赖性的任何蚀刻液。
作为处理对象的基板不限定于半导体晶圆，也可以是玻璃基板、陶瓷基板等在半导体装置制造的领域中使用的各种基板。

Claims (9)

1.一种基板处理方法，包括以下工序：
第一蚀刻工序，一边使基板旋转一边向所述基板的表面供给蚀刻液，在使处于所述基板的表面的周缘侧的区域即第二区域的蚀刻对象膜的蚀刻量比处于所述基板的表面的中心侧的区域即第一区域的蚀刻对象膜的蚀刻量大的条件下进行蚀刻；以及
第二蚀刻工序，在所述第一蚀刻工序之后，一边使所述基板旋转一边向所述基板的表面供给所述蚀刻液，在使处于所述基板的表面的所述第二区域的所述蚀刻对象膜的蚀刻量比处于所述基板的表面的所述第一区域的所述蚀刻对象膜的蚀刻量小的条件下进行蚀刻，
其中，所述第一蚀刻工序比所述第二蚀刻工序先进行，
所述第二蚀刻工序是在通过向所述基板的背面的中心部供给温度调节用液体来使所述基板的温度比不供给所述温度调节用液体的情况下的温度高的条件下进行的，在所述第二蚀刻工序中，所述温度调节用液体一边被所述基板吸取热一边向所述基板的周缘扩展，由此使所述基板的表面的所述第一区域的温度高于所述第二区域的温度。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
所述第一蚀刻工序是在使处于所述第一区域内的蚀刻对象膜的蚀刻量随着向所述基板的周缘接近而变大的条件下进行的。
3.根据权利要求2所述的基板处理方法，其特征在于，
一边使所述蚀刻液向所述基板的表面的落液位置在所述第一区域内从所述基板的周缘侧向所述基板的中心侧移动，一边进行所述第一蚀刻工序。
4.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述第一蚀刻工序中，仅向所述基板的所述第一区域供给蚀刻液，处于所述第二区域内的所述蚀刻对象膜的蚀刻量为零。
5.根据权利要求4所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述基板的表面的整个区域形成有与蚀刻液不同的保护液的液膜的状态下进行所述第一蚀刻工序，通过所述保护液的液膜来防止所述蚀刻液直接着落于所述基板的表面的至少所述第一区域。
6.根据权利要求5所述的基板处理方法，其特征在于，
所述保护液为纯水。
7.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述第二蚀刻工序中，进行一次以上的以下动作：将所述蚀刻液以被雾化并且与气体混合的双流体的形态供给至所述基板的表面，并使所述蚀刻液向所述基板的表面的落液位置从所述基板的中心部移动至周缘部或者从所述基板的周缘部移动至中心部。
8.根据权利要求7所述的基板处理方法，其特征在于，
在所述第二蚀刻工序中，设定向所述基板的背面的中心部供给的所述温度调节用液体的温度，使得该温度高于所述双流体的着落于所述基板的表面的时间点的温度。
9.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，
所述第二蚀刻工序是在使所述基板的表面的所述蚀刻对象膜的蚀刻量随着从所述基板的中心向周缘接近而变大的条件下进行的。
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