JP2017118026A - 基板処理方法及び基板処理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】倒壊したパターンを復元する。
【解決手段】基板処理方法は、複数の凸部（２）を有するパターンが表面に形成された基板に、処理液を供給する液処理工程と、前記基板の表面に存在する前記処理液を除去して、基板を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程の後、互いに隣接する前記凸部の貼付部（２ａ）を分離させる分離工程とを備える。貼付部を分離させることにより、倒れていた凸部が弾性的に直立状態に復元する。分離工程は、例えば、貼付部をガスケミカルエッチングによりエッチングすることにより分離する工程とすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に供給された処理液を除去して乾燥させた後に、変形したパターン凸部を復元する技術に関する。
半導体装置の製造工程には、ウエットエッチング処理、薬液洗浄処理等の液処理が含まれる。このような液処理は、薬液を半導体ウエハ等の基板に供給した薬液処理工程と、基板にリンス液例えば純水を供給して薬液及び反応生成物を除去するリンス工程と、基板上の純水を純水よりも揮発性が高くかつ表面張力が低い乾燥用有機溶剤例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に置換する置換工程と、有機溶剤を乾燥させる乾燥工程を含む（例えば特許文献１を参照）。
特にアスペクト比の高いパターンが基板に形成されている場合、パターンの凹部に入り込んでいた液体例えばリンス液が凹部から出て行くときに、液体の表面張力に起因して、凹部の両脇の凸部（柱状部）の先端部同士が接触するように凸部が変形する事象が生じうる。凸部変形の発生は、パターン内に入り込んだ純水を低表面張力のＩＰＡに置換した後に乾燥工程を実施することにより抑制される。しかし、凸部変形の発生を完全に無くすことは困難である。
特開２０１０−０４５３８９号公報
本発明は、変形したパターン凸部を復元する技術を提供することを目的としている。
本発明の一実施形態によれば、複数の凸部を有するパターンが表面に形成された基板に、処理液を供給する液処理工程と、前記基板の表面に存在する前記処理液を除去して、基板を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程の後、互いに隣接する前記凸部の貼付部を分離させる分離工程と、を備えた基板処理方法が提供される。
上記本発明の実施形態によれば、貼付部を分離することにより、貼り付いていた凸部が弾性力により復元し、変形する前の状態に戻る。つまり、変形したパターン凸部が復元される。これにより、半導体装置の製造歩留まりを向上させることができる。
液処理工程及び乾燥工程に用いられる液処理ユニットの概略構成を示す縦断面図。 パターン凸部の変形について説明するためのウエハの概略断面図。 パターン復元のための分離工程としてのエッチング工程に用いられる基板処理装置の概略構成を示す平面図。 図３の基板処理装置に含まれる除去処理装置の概略構成を示す縦断面図。 図３の基板処理装置に含まれる熱処理装置の概略構成を示す縦断面図。
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
基板処理方法は、少なくとも下記の工程を含む。
（１）複数の凸部を有するパターンが表面に形成された基板に、処理液を供給する液処理工程
（２）基板の表面に存在する処理液を除去して、基板を乾燥させる乾燥工程
（３）乾燥工程の後、互いに隣接する前記凸部の貼付部を分離させる分離工程
まず、液処理工程及び乾燥工程について説明する。液処理工程及び乾燥工程は、例えば、図１に概略的に示された液処理ユニット２００により実行することができる。
図１に示すように、液処理ユニット２００は、チャンバ２２０と、基板保持機構２３０と、処理流体供給部２４０と、回収カップ２５０とを備える。チャンバ２２０は、基板保持機構２３０、処理流体供給部２４０及び回収カップ２５０を収容する。チャンバ２２０の天井部に設けられたＦＦＵ（Fan Filter Unit）２２１が、チャンバ２２０内にダウンフローを形成する。
基板保持機構２３０は、スピンチャックとして構成することができる。基板保持機構２３０は、基板保持部２３１と、軸部２３２と、電動モータなどの回転モータを備えた駆動部２３３を有し、保持部２３１により水平に保持されたウエハＷを鉛直軸線回りに回転させることができる。
処理流体供給部２４０は、ウエハＷに対して処理液、処理ガス等の処理流体を供給する１個以上のノズルを有する。ノズルは、図示しないノズルアームにより移動させられる。
処理流体供給部２４０から供給される処理液には、例えばＤＨＦ（希フッ酸）、ＳＣ−１等の半導体装置の製造に用いられる任意の薬液、ＤＩＷ（純水）等のリンス液、リンス液よりも揮発性が高くかつ好ましくは表面張力が低いＩＰＡ等の有機溶剤などが含まれる。処理流体供給部２４０から供給される処理ガスには、例えば窒素ガス、ドライエアなどが含まれる。これらの複数種類の処理流体は、それぞれに対応する処理流体供給機構２７０から供給される。
回収カップ２５０は、保持部２３１を取り囲むように配置され、保持部２３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ２５０によって捕集された処理液は、回収カップ５０の底部に設けられた排液口２５１から液処理ユニット２００の外部へ排出される。回収カップ２５０の底部には、回収カップ２５０内の雰囲気を液処理ユニット２００の外部へ排出する排気口２５２が形成される。
次に、図１に示した液処理ユニット２００で行われる液処理工程及び乾燥工程について簡単に説明する。液処理工程は、薬液処理工程、リンス工程及び溶剤置換工程からなる。溶剤置換工程は乾燥工程と一体化された工程として行うこともできる。
＜薬液処理工程＞
ウエハＷが、液処理ユニット２００に搬入され、基板保持機構２３０により水平に保持される。基板保持機構２３０がウエハＷを鉛直軸線周りに回転させる。ウエハＷの回転は、液処理ユニット２００による一連の工程が終了するまで継続する。処理流体供給部２４０が薬液を回転するウエハＷの表面に供給し、これによりウエハＷに薬液処理が施される。薬液処理は、例えば、ウエハＷ（シリコンからなる）の表面に付着したパーティクルをＳＣ１により除去する処理であってもよい。
＜リンス工程＞
次いで、処理流体供給部２４０からの薬液の供給が停止され、処理流体供給部２４０からリンス液としての純水（ＤＩＷ）が回転するウエハＷの表面の中心部に供給され、パターンの凹部の内表面を含むウエハＷ表面上にある薬液及び反応生成物がＤＩＷによって洗い流される。
＜溶剤置換工程＞
次いで、処理流体供給部２４０からのＤＩＷの供給が停止され、処理流体供給部２４０から有機溶剤例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が回転するウエハＷの表面の中心部に供給され、パターンの凹部の内表面を含むウエハＷ表面上にあるＤＩＷがＩＰＡによって置換される。
＜乾燥工程＞
次いで、処理流体供給部２４０からのＩＰＡの供給が停止され、好ましくはウエハＷの回転速度が高められ、これによりウエハＷの振り切り乾燥が行われる。ＩＰＡはＤＩＷよりも揮発性が高いのでウエハＷは速やかに乾燥する。また、ＩＰＡはＤＩＷよりも表面張力が低いため後の乾燥工程においてパターン凸部の変形が生じ難い。この乾燥工程において、処理流体供給部２４０から、乾燥用ガスとしての窒素ガスをウエハＷの表面に供給してもよい。また、乾燥工程において、乾燥用ガスのウエハＷ表面への衝突位置を徐々に半径方向外側にずらしてゆくことにより、ウエハＷ中心部から周縁部に向けて乾燥領域を徐々に拡げてもよい。
例えばパターンのアスペクト比が非常に高い場合、乾燥工程の終了後に、パターンの凸部の変形が発生している場合がある。パターンの凸部の変形は、半導体製造システム（基板処理システム）に組み込まれた画像解析技術を利用した検査装置により発見することができる。パターンの凸部の変形とは、図２（ａ）に示すように、パターンを構成している凸部（柱状部）２が倒れることを意味する。この凸部２の変形は、隣接する２つの凸部２の間の隙間すなわちパターンの凹部から液体（ＤＩＷまたはＩＰＡ）が抜け出すときに、液体の表面張力により、隣接する２つの凸部２が互いに近づく方向の力を受けることにより生じる。
凸部２の変形が発生したパターンを観察すると、図２（ａ）に示すように、隣接する２つの凸部２の先端部同士が互いに密接している。発明者の研究の結果、変形が生じている凸部２の先端同士が貼り付いていること、そして、この貼り付きが生じている部分（貼付部）２ａを分離する（剥がす）ことにより、パターンが正常な状態、つまり図２（ｂ）に示したように凸部２を直立した状態に復元することができることが発明者によって見いだされた。つまり、変形した凸部２の多くは、弾性的に撓んでいるに過ぎないことが見いだされた。なお、クラックが生じているか、あるいは永久変形が生じている凸部２まで復元できるわけではない。
貼付部２ａの分離は、例えばガスケミカルエッチングにより貼付部２ａを削ることにより行うことができる。この手法は、パターンの凸部２の先端部の表面がシリコン（Ｓｉ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯ２）から構成されている場合に特に有効である。貼付部２ａを構成する物質は現時点では明確に同定されてはいないが、以下に説明する方法が有効であることから、シリコン酸化物またはこれに類似する物質であるものと発明者は考えている。
次に、パターン復元のための分離工程としてのエッチング工程、並びにその後に行われる加熱処理工程の実施に用いる基板処理装置について図３〜図５を参照して説明する。
＜基板処理装置の構成＞
図３は、基板処理装置３０の概略構成を示す平面図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図３に示すように、基板処理装置３０は、搬入出部３１と、ロードロック室３２と、加熱処理工程を行うための熱処理装置３３と、分離工程としてのエッチング工程を行うための除去処理装置３４とを備えた、ガスケミカルエッチング装置である。
なお、後述するように、熱処理装置３３および除去処理装置３４によって、ウエハＷから酸化膜（貼付部２ａに存在するシリコン酸化物と思われる物質及びウエハ表面に存在する自然酸化膜（シリコン酸化物））が除去されることから、熱処理装置（加熱部）３３および除去処理装置（ガス供給部）３４は、酸化物除去部３５を構成する。
また、基板処理装置３０は、制御装置３６を備える。制御装置３６は、たとえばコンピュータであり、制御部３６ａと記憶部３６ｂとを備える。記憶部３６ｂには、基板処理装置３０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部３６ａは、記憶部３６ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理装置３０の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置３６の記憶部３６ｂにインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
基板処理装置３０の搬入出部３１は、搬送室５０を備え、かかる搬送室５０の内部には、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構５１が設けられる。第１ウエハ搬送機構５１は、ウエハＷを略水平に保持しつつ搬送する、２つの搬送アーム５１ａ，５１ｂを備える。なお、上記では、搬送アーム５１ａ，５１ｂが２つである場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、搬送アームは１つあるいは３つ以上であってもよい。
搬送室５０は、平面視において略長方形状に形成され、搬送室５０の長手方向（Ｘ軸方向）の側面側には、キャリア載置台５２が設けられる。キャリア載置台５２には、複数枚のウエハＷを水平状態で収容可能な複数の搬送容器（以下、「キャリアＣ」と記載する）が載置される。また、搬送室５０の短手方向（Ｙ軸方向）の側面側には、ウエハＷの位置合わせを行なうオリエンタ５３が設けられる。
上述のように構成された搬入出部３１において、ウエハＷは、搬送アーム５１ａ，５１ｂによって保持されつつ、第１ウエハ搬送機構５１の駆動によって水平方向への直進や回転移動、あるいは垂直方向へ昇降移動させられ、所望の場所に搬送させられる。また、搬送アーム５１ａ，５１ｂが、キャリアＣ、オリエンタ５３やロードロック室３２に対してそれぞれ進退することで、ウエハＷは、キャリアＣやロードロック室３２に搬入出させられる。
＜ロードロック室の構成＞
ロードロック室３２は、搬送室５０の長手方向（Ｘ軸方向）の側面側、正確には、搬送室５０のキャリア載置台５２が設けられる側面とは反対の側面側（Ｙ軸正方向側）に隣接して２つ設けられる。
また、各ロードロック室３２には、それぞれ熱処理装置３３が隣接して設けられ、さらに各熱処理装置３３には、それぞれ除去処理装置３４が隣接して設けられる。このように、基板処理装置３０においては、ロードロック室３２、熱処理装置３３および除去処理装置３４の順でＹ軸方向に沿って直列に並べられて配置される。
各ロードロック室３２と搬送室５０とは、それぞれゲートバルブ５４を介して連結される。ロードロック室３２は、所定の真空度まで真空引き可能に構成される。また、各ロードロック室３２の内部には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構５５が設けられる。
第２ウエハ搬送機構５５は、たとえば多関節軸を有するアーム構造を備えるとともに、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。第２ウエハ搬送機構５５は、アームを縮めた状態にある場合にピックがロードロック室３２内に位置し、アームを伸ばした状態にある場合にピックが熱処理装置３３に到達し、さらにアームを伸ばすと、除去処理装置３４へ到達するように構成される。すなわち、第２ウエハ搬送機構５５は、ウエハＷをロードロック室３２、熱処理装置３３および除去処理装置３４間で搬送することができるように構成される。
＜除去処理装置の構成＞
次いで、除去処理装置３４の構成について図４を参照して説明する。図４は、除去処理装置３４の概略構成を示す断面図である。
図４に示すように、除去処理装置３４は、チャンバ６０と、載置台６１と、ガス供給機構６２と、排気機構６３とを備える。チャンバ６０は、密閉構造とされ、その内部には、ウエハＷを収納する処理室（処理空間）６４が形成される。
また、チャンバ６０の側壁には、ウエハＷを処理室６４内へ搬入出させるための搬入出口６５が開口される。そして、搬入出口６５には、搬入出口６５を開閉するゲートバルブ６６が設けられる。
載置台６１は、処理室６４の適宜位置に設けられる。載置台６１には、たとえば、洗浄装置２０から搬入され、ウエハＷが略水平の状態で載置されて保持される。かかる載置台６１は、保持部の一例である。
載置台６１は、たとえば平面視において略円形状に形成され、チャンバ６０の底部に固定される。また、載置台６１の内部の適宜位置には、載置台６１の温度を調節する温度調節器６７が設けられる。
温度調節器６７は、たとえば水などの液体が循環させられる管路を有し、かかる管路内を流れる液体と熱交換が行われることにより、載置台６１の上面の温度が調節される。これにより、載置台６１と載置台６１上のウエハＷとの間で熱交換が行われ、ウエハＷの温度が調節される。なお、温度調節器６７は、上述した構成に限定されるものではなく、たとえば電気ヒータなどであってもよい。
ガス供給機構６２は、シャワーヘッド７０と、第１ガス供給路７１と、第２ガス供給路７２とを備える。
シャワーヘッド７０は、チャンバ６０の天井部に設けられる。また、シャワーヘッド７０は、処理ガスを吐出させる複数の吐出口（図示せず）を有する。なお、シャワーヘッド７０が設けられる位置は、上記したチャンバ６０の天井部に限定されるものではなく、処理ガスをウエハＷの表面に供給できれば、チャンバ６０の側面部など別の場所であってもよい。
第１ガス供給路７１および第２ガス供給路７２の一端は、それぞれシャワーヘッド７０に接続される。また、第１ガス供給路７１の他端は、処理ガスの一種であるアンモニアガスの供給源７３に接続される。また、第１ガス供給路７１の途中には、第１ガス供給路７１の開閉動作およびアンモニアガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁７４が介挿される。
第２ガス供給路７２の他端は、処理ガスの一種であるフッ化水素ガスの供給源７５に接続される。また、第２ガス供給路７２の途中には、第２ガス供給路７２の開閉動作およびフッ化水素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁７６が介挿される。
したがって、たとえば流量調整弁７４，７６が開弁されると、処理室６４には、シャワーヘッド７０を介してアンモニアガスおよびフッ化水素ガスが拡散されるようにして吐出される。
なお、上記では、第１ガス供給路７１および第２ガス供給路７２を、それぞれ独立してシャワーヘッド７０に接続したが、これに限定されるものではない。すなわち、たとえば、第１ガス供給路７１と第２ガス供給路７２とを合流させ、合流した供給路をシャワーヘッド７０に接続するようにしてもよい。さらに、合流した供給路にのみ流量調整弁を設けるようにすれば、部品点数を減少させることも可能となる。
排気機構６３は、たとえば、チャンバ６０の底部に設けられた開口７７に接続される排気路７８を備える。排気路７８の途中には、開閉弁７９が介挿され、開閉弁７９の下流側には、強制排気を行うための排気ポンプ８０が介挿される。
なお、除去処理装置３４のゲートバルブ６６、温度調節器６７、流量調整弁７４、７６、開閉弁７９、排気ポンプ８０等の各部の動作は、上述した制御装置３６の制御命令によってそれぞれ制御される。すなわち、ガス供給機構６２によるアンモニアガスやフッ化水素ガスの供給、排気機構６３による排気、温度調節器６７による温度調節などは、制御装置３６によって制御される。
＜熱処理装置の構成＞
次いで、熱処理装置３３の構成について図５を参照して説明する。図５は、熱処理装置３３の概略構成を示す断面図である。
図５に示すように、熱処理装置３３は、チャンバ９０と、載置台９１と、ガス供給機構９２と、排気機構９３とを備える。チャンバ９０は、密閉構造とされ、その内部には、ウエハＷを収納する処理室（処理空間）９４が形成される。
また、チャンバ９０のロードロック室３２側の側壁には、ウエハＷを処理室９４内へ搬入出させるための搬入出口９５ａが開口される。搬入出口９５ａには、搬入出口９５ａを開閉するゲートバルブ９６が設けられ、ゲートバルブ９６を介してロードロック室３２と連結される。
さらに、チャンバ９０の除去処理装置３４側の側壁には、ウエハＷを処理室９４内へ搬入出させるための搬入出口９５ｂが開口される。搬入出口９５ｂには、上述したゲートバルブ６６が設けられ、搬入出口９５ｂを開閉する。また、搬入出口９５ｂは、ゲートバルブ６６を介して除去処理装置３４の搬入出口６５と連結される。
載置台９１は、処理室９４の適宜位置に設けられる。載置台９１には、たとえば、熱処理装置３３から搬入されたウエハＷが略水平な状態で載置されて保持される。
載置台９１にはヒータ９７が埋設される。かかるヒータ９７によりウエハＷを加熱する加熱処理が行われるが、この加熱処理については、後に詳説する。
ガス供給機構９２は、第３ガス供給路１００を備える。第３ガス供給路１００の一端は、処理室９４に接続される一方、他端は不活性ガスの一種である窒素ガス（Ｎ２）の供給源１０１に接続される。また、第３ガス供給路１００の途中には、第３ガス供給路１００の開閉動作および窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁１０２が介挿される。
排気機構９３は、たとえば、チャンバ９０の底部に設けられた開口１０３に接続される排気路１０４を備える。排気路１０４の途中には、自動圧力制御弁１０５が介挿され、自動圧力制御弁１０５の下流側には、強制排気を行うための排気ポンプ１０６が介挿される。
なお、熱処理装置３３のゲートバルブ９６、ヒータ９７、流量調整弁１０２、排気ポンプ１０６等の各部の動作は、上述した制御装置３６の制御命令によってそれぞれ制御される。すなわち、ガス供給機構９２による窒素ガスの供給、排気機構９３による排気、ヒータ９７による加熱などは、制御装置３６によって制御される。
＜基板処理装置におけるウエハの処理方法＞
次に、以上のように構成された基板処理装置３０におけるウエハＷの処理方法、すなわちガスケミカルエッチングを用いたパターンの復元方法について図３〜図５を参照しつつ説明する。
基板処理装置３０では、図２（ａ）に示すようなパターンの凸部２の変形が生じているウエハＷの表面に存在する酸化膜（貼付部２ａを構成する物質）が除去される。詳しくは、まず、ウエハＷがキャリアＣに収容され、基板処理装置３０のキャリア載置台５２へ搬送される。
基板処理装置３０においては、ゲートバルブ５４を開いた状態でキャリア載置台５２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構５１の搬送アーム５１ａ、５１ｂのいずれかによりウエハＷが１枚ロードロック室３２へ搬送され、第２ウエハ搬送機構５５のピックに受け渡される。
その後、ゲートバルブ５４が閉じられるとともに、ロードロック室３２内が真空排気される。続いて、ゲートバルブ６６，９６が開かれ、ピックが除去処理装置３４まで伸ばされて載置台６１にウエハＷが載置される。
その後、ピックはロードロック室３２に戻され、ゲートバルブ６６が閉じられ、チャンバ６０内が密閉状態とされる。この状態で、温度調節器６７によって載置台６１上のウエハＷの温度を所定の温度（たとえば２０℃〜８０℃）に調節しつつ、ガス供給機構６２からアンモニアガスおよびフッ化水素ガスをウエハＷへ吐出（供給）する。
これにより、ウエハＷ上において、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む酸化膜と、アンモニアガスおよびフッ化水素ガスとが、減圧条件下で、下記の化学反応式（１）及び（２）のように反応する。
ＳｉＯ２＋４ＨＦ→ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ ・・・（１）
ＳｉＦ４＋２ＮＨ３＋２ＨＦ→（ＮＨ４）２ＳｉＦ６ ・・・（２）
このように、酸化膜は、処理ガスたるアンモニアガスおよびフッ化水素ガスと反応することで、フルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）や水分（Ｈ２Ｏ）を含む反応生成物に変質させられる。そして、酸化膜が除去されることにより、パターンの凸部２の先端の貼付部２ａ（図２（ａ）を参照）が分離し、パターンが復元される。
なお、このガスケミカルエッチングによるエッチング量は、パターンの凸部２の先端部の貼付部２ａ（図２（ａ）参照）が剥がれることが保証される範囲内で可能な限り小さくすることが好ましく、これを実現するため、例えば、エッチング量が１５オングストローム若しくはそれ以下となるエッチング条件を用いることができる。
また、上記では、ウエハＷに対し、アンモニアガスおよびフッ化水素ガスを同時、あるいは略同時に供給するが、これに限定されるものではない。すなわち、ウエハＷに対し、アンモニアガスおよびフッ化水素ガスのいずれか一方を先に供給し、その後他方を供給するようにしてもよい。
除去処理装置３４において、上述したガス供給処理が終了した後、熱処理装置３３において、ウエハＷの表面に形成された反応生成物を加熱によって除去する処理が行われる。
具体的には、ゲートバルブ６６，９６が開かれ、第２ウエハ搬送機構５５のピックにより載置台６１上の処理後のウエハＷが保持される。そして、第２ウエハ搬送機構５５のアームが縮んで、ウエハＷは、熱処理装置３３の載置台９１に載置されて保持される。そして、ピックはロードロック室３２に戻され、ゲートバルブ６６，９６が閉じられる。
その後、チャンバ９０内に窒素ガスが供給されるとともに、ヒータ９７により載置台９１上のウエハＷが、所定の温度（たとえば１００℃〜２００℃）に加熱される。これにより、除去処理装置３４で形成された反応生成物は、下記の化学反応式（３）のように、加熱されて気化（昇華）し、除去される。
（ＮＨ４）２ＳｉＦ６→ＳｉＦ４＋２ＮＨ３＋２ＨＦ ・・・（３）
このように、除去処理装置３４でのガス供給処理後に熱処理装置３３で加熱処理を行うことで、ウエハＷの表面に存在するガス供給処理時に生じた反応生成物が除去される。
上記の処理によってパターンが復元されたウエハＷは、基板処理装置３０から搬出されて次の処理を実施する処理装置例えば成膜装置へ搬入される。具体的には、ゲートバルブ５４，９６が開かれ、第２ウエハ搬送機構５５のピックにより載置台９１上のウエハＷが保持される。そして、ウエハＷは、第２ウエハ搬送機構５５のピックから第１ウエハ搬送機構５１の搬送アーム５１ａ、５１ｂのいずれかへ受け渡されてキャリアＣに収容され、ウエハＷを収容したキャリアＣが別の処理装置へ搬送される。
なお、上記では、ウエハＷに対するガス供給処理と加熱処理とをそれぞれ別のチャンバ６０，９０で行うようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば同じチャンバ内で行うように構成してもよい。
上記実施形態によれば、従来では一律に「パターン倒壊」という事象が生じているものと認識され、かつ、復元することは不可能と思われていた弾性変形したパターン凸部の復元が可能となるので、半導体装置の製造歩留まりを向上させることが可能となる。
上記実施形態の効果について確認する試験の結果について簡単に説明する。線幅３５ｎｍ、アスペクト比１３のシリコンからなる凸部を有する試験用パターンを形成したウエハを用意した。このウエハに対して、パターン凸部の変形抑制に対して特別な配慮をすることなく上述した洗浄処理を行い、パターン凸部の変形率（倒れているパターン凸部の数／パターン凸部の総数）が９０．３％のウエハＷを得た。これに対して上述したガスケミカルエッチング処理（ガス供給処理及び加熱処理）を行ったところ、パターン凸部の変形率は７．９％まで激減した。つまり、上記方法により多くの変形したパターンを復元することができることが確認された。なお、比較のため、洗浄処理後のパターン凸部の変形率が８９．４％のウエハに対して、Ｏ２プラズマによるアッシングを行ったところ、パターン凸部の変形率に実質的な変化は認められなかった。このことからも、上述した貼付部２ａを構成している材料は、シリコン酸化物またはこれに類する物質であると考えられる。
現時点においてパターン復元効果が確認されているのは、パターン凸部の先端部がシリコンまたはシリコン酸化物から構成されており、かつ、アンモニアガスおよびフッ化水素ガスをエッチングガスとして用いた場合である。しかしながら、パターン凸部が永久変形（塑性変形）または破壊されているのではなく、弾性変形しているだけであるならば、パターン凸部を形成する材料に応じて適切なエッチングガスを用いることにより、同様の効果が期待できる。
上記実施形態において、液処理工程は、ウエハＷ表面を疎水化するためのものであってもよい。このような液処理工程は、例えば、以下に記載された順序で実行される薬液処理工程（ＳＣ１）、リンス（ＤＩＷリンス）工程、溶剤置換（ＩＰＡ置換）工程、疎水化処理工程（シランカップリング剤による処理）、溶剤置換（ＩＰＡ置換）工程及び乾燥工程を備える。疎水化処理工程の前のウエハＷの表面には、ＳＣ１に含まれる過酸化水素水によって生じる化学酸化膜または大気中の酸素によって生じる自然酸化膜が存在する。疎水化処理工程後のウエハＷの表面には、疎水化保護膜が存在することになるが、酸化膜は一部残存しているため、パターン凸部の変形が生じるおそれがある。この場合であっても、パターン凹部にアンモニアガス及びフッ化水素ガスをエッチングガスとして用いることにより、同様の効果が期待できる。
上述した液処理ユニット２００及び基板処理装置３０（熱処理装置３３及び除去処理装置３４）により、ウエハＷに対する液処理及び乾燥処理並びにパターン凸部の貼付部の分離処理及び加熱処理を行う基板処理システムを構築することができる。基板処理システムは、液処理ユニット２００及び基板処理装置３０を一つのハウジングに格納した一体型のシステムとして構成することができる。基板処理システムは、上記の複数の処理のうちの一部（例えば液処理及び乾燥処理）を行うためのユニットを一つのハウジングに格納した第１の基板処理装置と、上記の複数の処理のうちの他の一部（例えば分離処理及び加熱処理）を行うためのユニットを一つのハウジングに格納した第２の基板処理装置と、から構成してもよい。
Ｗ 基板（ウエハ）
２ 凸部
２ａ 貼付部
３４ 分離装置（除去処理装置）
２００ 液処理装置（液処理ユニット）

Claims (8)

  1. 複数の凸部を有するパターンが表面に形成された基板に、処理液を供給する液処理工程と、
    前記基板の表面に存在する前記処理液を除去して、基板を乾燥させる乾燥工程と、
    前記乾燥工程の後、互いに隣接する前記凸部の貼付部を分離させる分離工程と、
    を備えた基板処理方法。
  2. 前記分離工程は、前記基板にエッチングガスを供給して前記貼付部をエッチングすることにより前記貼付部を分離させる、請求項１記載の基板処理方法。
  3. 前記分離工程の後、前記基板を加熱する加熱処理工程をさらに備えた、請求項２記載の基板処理方法。
  4. 前記エッチングガスはアンモニアガスとフッ化水素ガスとの混合ガスである、請求項１記載の基板処理方法。
  5. 前記貼付部が形成される前記凸部の表面は、シリコンまたはシリコン酸化物から形成されている、請求項４記載の基板処理方法。
  6. 前記液処理工程は、前記基板に薬液を供給する薬液処理工程と、前記基板にリンス液を供給して前記基板の表面から前記薬液を洗い流すリンス工程とを含み、前記乾燥工程は、前記リンス工程の後に行われる、請求項１記載の基板処理方法。
  7. 前記液処理工程は、前記基板に薬液を供給する薬液処理工程と、前記基板にリンス液を供給して前記基板の表面から前記薬液を洗い流すリンス工程と、前記基板に前記リンス液よりも揮発性の高い溶剤を供給して前記基板の表面のリンス液を前記溶剤に置換する置換工程を含み、前記乾燥工程は、前記置換工程の後に行われる、請求項１記載の基板処理方法。
  8. 表面に複数の凸部を有するパターンが形成された基板に処理液を供給し、その後、前記基板を乾燥させる液処理装置と、
    前記液処理ユニットにより処理された前記基板にエッチングガスを供給して、前記基板の互いに隣接する前記凸部の貼付部をエッチングすることにより前記貼付部を分離させる分離装置と、
    を備えた基板処理システム。
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