JP2024032905A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板に形成されたホールの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させる技術を提供する。【解決手段】実施形態に係る基板処理方法は、形成工程と、処理工程とを含む。形成工程は、酸素濃度が低減されたアルカリ処理液を基板に供給することによって、基板にアルカリ処理液の液膜を形成する。処理工程は、基板に所与の厚さの液膜が形成された状態で、アルカリ処理液を供給しつつ、基板を回転させて基板をエッチングする。【選択図】図２

Description

本開示は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
特許文献１には、酸素を溶解させたアルカリ処理液を基板に供給し、エッチング処理を行うことが開示されている。
特開２０１９－１２８０２号公報
本開示は、基板に形成されたホールの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、形成工程と、処理工程とを含む。形成工程は、酸素濃度が低減されたアルカリ処理液を基板に供給することによって、基板にアルカリ処理液の液膜を形成する。処理工程は、基板に所与の厚さの液膜が形成された状態で、アルカリ処理液を供給しつつ、基板を回転させて基板をエッチングする。
本開示によれば、基板に形成されたホールの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。
図１は、第１実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る処理ユニットおよび混合部の構成を示す模式図である。 図３は、第１実施形態に係る処理ユニットの具体的な構成例を示す模式図である。 図４は、第１実施形態に係るエッチング液生成処理を説明するフローチャートである。 図５は、第１実施形態に係る基板処理を説明するフローチャートである。 図６Ａは、比較例に係る基板処理におけるウェハのホールの模式図である。 図６Ｂは、第１実施形態に係る基板処理におけるウェハのホールの模式図である。 図７は、第１実施形態に係る基板処理におけるシミュレーション結果である。 図８は、第１実施形態に係る基板処理におけるウェハの回転速度とエッチング量との関係を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る処理ユニットの構成を示す模式図である。 図１０は、第３実施形態に係る処理ユニットの構成を示す模式図である。 図１１は、第４実施形態に係る処理ユニットの構成を示す模式図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理方法および基板処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により開示される基板処理方法および基板処理装置が限定されるものではない。
（第１実施形態）
＜基板処理システムの概要＞
まずは、図１を参照しながら、第１実施形態に係る基板処理システム１の概略構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る基板処理システム１の概略構成を示す図である。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１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３（基板処理装置の一例）とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、実施形態では半導体ウェハＷ（以下、ウェハＷと呼称する。）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６（処理部の一例）とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。処理ユニット１６には、アルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）に不活性ガスを溶解させて処理ユニット１６に供給する溶解部７０が接続される。処理ユニット１６および溶解部７０の構成例については後述する。
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。
記憶部１９には、基板処理システム１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。記憶部１９は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。
制御部１８は、記憶部１９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システム１の動作を制御する。なお、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、記憶媒体から制御装置４の記憶部１９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、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。
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
＜処理ユニットおよび混合部＞
次に、処理ユニット１６および溶解部７０について、図２を参照し説明する。図２は、第１実施形態に係る処理ユニット１６および溶解部７０の構成を示す模式図である。図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。
チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。
基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。
基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。
処理流体供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。また、処理流体供給部４０は、溶解部７０に接続される。
回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。
溶解部７０は、薬液貯蔵容器７１と、循環ライン７２と、ポンプ７３と、温度調整器７４と、バブリングライン７５とを有する。
薬液貯蔵容器７１には、エッチング液として用いられるアルカリ性水溶液（アルカリ処理液の一例）Ｌが貯蔵される。アルカリ性水溶液Ｌは、たとえば、ＴＭＡＨ（TetraMethylAmmonium Hydroxide：水酸化テトラメチルアンモニウム）、コリン水溶液、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液、およびアンモニア水のうち少なくとも１つを含む。
薬液貯蔵容器７１には、貯留されたアルカリ性水溶液Ｌを循環する循環ライン７２が接続される。循環ライン７２は、上述の処理流体供給部４０に接続される。
循環ライン７２には、ポンプ７３と温度調整器７４とが設けられる。温度調整器７４によって、所定の温度に調整されたアルカリ性水溶液Ｌが、ポンプ７３により循環ライン７２を循環する。所定の温度は、予め設定された温度であり、たとえば、２５℃程度である。なお、所定の温度は、２５℃よりも高い温度であってもよく、８０℃程度であってもよい。
なお、循環ライン７２には、アルカリ性水溶液Ｌ中の酸素濃度を計測するセンサ７９が設けられる。
さらに、薬液貯蔵容器７１には、貯留されたアルカリ性水溶液Ｌに不活性ガスをバブリングするバブリングライン７５が接続される。不活性ガスは、たとえば、窒素である。
バブリングライン７５には、バルブ７６と流量調整器７７とが設けられる。バブリングライン７５は、不活性ガス供給源７８から、バルブ７６と流量調整器７７とを介して薬液貯蔵容器７１に不活性ガスを供給する。
バブリングライン７５から供給された不活性ガスは、アルカリ性水溶液Ｌに溶解する。すなわち、溶解部７０は、アルカリ性水溶液Ｌに不活性ガスを溶解させる。アルカリ性水溶液Ｌは、不活性ガスが溶解することによって、酸素濃度が低減する。
次に、処理ユニット１６の具体的な構成例について図３を参照して説明する。図３は、第１実施形態に係る処理ユニット１６の具体的な構成例を示す模式図である。
図３に示すように、基板保持機構３０が備える保持部３１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３１１が設けられる。ウェハＷは、保持部材３１１によって保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。なお、ウェハＷは、エッチング処理が行われる表面を上方に向けた状態で保持部３１に保持される。
処理流体供給部４０は、複数（ここでは４つ）のノズル４１ａ～４１ｄと、ノズル４１ａ～４１ｄを水平に支持するアーム４２と、アーム４２を旋回および昇降させる旋回昇降機構４３とを備える。
ノズル４１ａは、バルブ４４ａと流量調整器４５ａとを介して上述の溶解部７０に接続される。ノズル４１ｂは、バルブ４４ｂと流量調整器４５ｂとを介してＤＩＷ供給源４６ｂに接続される。ＤＩＷ（DeIonized Water：脱イオン水）は、たとえば、リンス処理に用いられる。
ノズル４１ｃは、バルブ４４ｃと流量調整器４５ｃとを介してＤＨＦ供給源４６ｃに接続される。ＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid：希フッ酸水溶液）は、たとえば、酸化膜除去処理に用いられる。ノズル４１ｄは、バルブ４４ｄと流量調整器４５ｄとを介してＩＰＡ供給源４６ｄに接続される。ＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）は、たとえば、乾燥処理に用いられる。
ノズル４１ａは、溶解部７０から供給されるアルカリ性水溶液Ｌを吐出する。ノズル４１ｂは、ＤＩＷ供給源４６ｂから供給されるＤＩＷを吐出する。ノズル４１ｃは、ＤＨＦ供給源４６ｃから供給されるＤＨＦを吐出する。ノズル４１ｄは、ＩＰＡ供給源４６ｄから供給されるＩＰＡを吐出する。
処理ユニット１６（処理部の一例）は、不活性ガスを含むアルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液）をウェハＷ（基板の一例）に供給し、ウェハＷをエッチング処理する。具体的には、処理ユニット１６は、不活性ガスを含むアルカリ性水溶液Ｌの液膜を所定厚さ（所与の厚さ）に形成した状態で、不活性ガスを含むアルカリ性水溶液ＬをウェハＷに供給しつつ、ウェハＷを回転させる。エッチング処理の詳細については、後述する。
＜基板処理＞
次に、第１実施形態に係るエッチング液生成処理について図４のフローチャートを参照し説明する。図４は、第１実施形態に係るエッチング液生成処理を説明するフローチャートである。
制御装置４は、温度調整処理を行う（Ｓ１００）。制御装置４は、ポンプ７３を駆動し、アルカリ性水溶液Ｌを循環ライン７２で循環させる。また、制御装置４は、温度調整器７４によってアルカリ性水溶液Ｌの温度を所定の温度に調整する。
制御装置４は、溶解処理を行う（Ｓ１０１）。制御装置４は、アルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）に不活性ガスを供給する。具体的には、制御装置４は、薬液貯蔵容器７１のアルカリ性水溶液Ｌにバブリングライン７５から不活性ガスを供給し、アルカリ性水溶液Ｌに不活性ガスを溶解させて、アルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度を低減させる。制御装置４は、循環ライン７２を循環するアルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度をセンサ７９によって計測し、アルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度が所定濃度以下となるように、不活性ガスをバブリングライン７５から供給する。所定濃度は、予め設定された濃度であり、具体的には、０．１ｐｐｍである。すなわち、アルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度は、０．１ｐｐｍ以下である。なお、温度調整処理、および混合処理は、１つの処理として実行されてもよい。また、温度調整処理、および混合処理は、以下で説明する基板処理に含まれてもよい。
次に、第１実施形態に係る基板処理について図５のフローチャートを参照し説明する。図５は、第１実施形態に係る基板処理を説明するフローチャートである。
制御装置４は、搬入処理を行う（Ｓ２００）、制御装置４は、基板搬送装置１７によって、処理ユニット１６のチャンバ２０にウェハＷを搬入する。ウェハＷは、エッチング処理される表面を上方に向けた状態で保持部材３１１に保持される。その後、制御装置４は、駆動部３３を制御して、基板保持機構３０を回転させる。すなわち、制御装置４は、ウェハＷを回転させる。
制御装置４は、酸化膜除去処理を行う（Ｓ２０１）。制御装置４は、処理流体供給部４０のノズル４１ｃをウェハＷの中央上方に移動させる。制御装置４は、ノズル４１ｃからウェハＷの表面に対してエッチング液であるＤＨＦを供給する。
ウェハＷの表面に供給されたＤＨＦは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面全体に広がる。これにより、ウェハＷに形成された自然酸化膜がＤＨＦによって除去される。
制御装置４は、第１リンス処理を行う（Ｓ２０２）。制御装置４は、処理流体供給部４０のノズル４１ｂをウェハＷの中央上方に移動させる。制御装置４は、ノズル４１ｂからウェハＷの表面にＤＩＷを供給する。ウェハＷの表面に供給されたＤＩＷは、ウェハＷの表面に残存するＤＨＦを置換する。
制御装置４は、エッチング処理を行う（Ｓ２０３）。制御装置４は、ウェハＷの表面に酸素濃度が低減されたアルカリ性水溶液ＬをウェハＷに供給し、ウェハＷをアルカリ性水溶液Ｌによってエッチングする。
制御装置４は、まず、アルカリ性水溶液ＬをウェハＷの表面全体に広げ、ウェハＷの表面にアルカリ性水溶液Ｌの液膜を形成する。具体的には、制御装置４は、処理流体供給部４０のノズル４１ａをウェハＷの中央上方に移動させる。そして、制御装置４は、ノズル４１ａからウェハＷの表面にアルカリ性水溶液Ｌを第１所定流量で供給しつつ、ウェハＷを第１所定回転速度で回転させる。第１所定流量は、予め設定された流量であり、例えば、１．５Ｌ／ｍｉｎである。第１所定回転速度は、予め設定された回転速度であり、例えば、５００ｒｐｍ以上の回転速度に設定される。本実施形態における第１所定回転速度は、例えば、１０００ｒｐｍである。
ウェハＷの表面に供給されたアルカリ性水溶液Ｌは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面全体に広がり、液膜を形成する。なお、第１所定回転速度によってウェハＷを回転させる時間は、アルカリ性水溶液ＬがウェハＷの表面全体に広がる時間であればよく、２秒などの短時間でよい。
制御装置４は、次に、ウェハＷの表面に形成されるアルカリ性水溶液Ｌの液膜の厚さを所定厚さ以上にした状態で、ウェハＷをエッチングする。具体的には、制御装置４は、ウェハＷを第２所定回転速度で回転させる。所定厚さは、予め設定された厚さであり、例えば、４００μｍ以上である。第２所定回転速度は、予め設定された回転速度であり、第１所定回転速度よりも小さい回転速度である。第２所定回転速度は、例えば、５００ｒｐｍよりも小さい回転速度に設定される。本実施形態における第２所定回転速度は、例えば、０ｒｐｍよりも大きく、かつ３０ｒｐｍ以下に設定される。
制御装置４は、所定厚さ以上のアルカリ性水溶液Ｌの液膜を形成した状態で、ノズル４１ａからアルカリ性水溶液Ｌを供給しつつ、ウェハＷを回転させてウェハＷをエッチングする。
制御装置４は、第２リンス処理を行う（Ｓ２０４）。制御装置４は、第１リンス処理と同様に、ウェハＷの表面にＤＩＷを供給する。
ウェハＷの表面にＤＩＷが供給されることによって、ウェハＷの表面に残存するアルカリ性水溶液ＬがＤＩＷに置換される。
制御装置４は、乾燥処理を行う（Ｓ２０５）、制御装置４は、処理流体供給部４０のノズル４１ｄをウェハＷの中央上方に移動させる。制御装置４は、基板保持機構３０を所定回転速度で回転させつつ、ノズル４１ｄからウェハＷの表面にＩＰＡを供給する。制御装置４は、ＩＰＡを所定時間供給した後に、ＩＰＡの供給を停止し、ウェハＷをスピン乾燥させる。
ウェハＷの表面にＩＰＡが供給されることによって、ウェハＷの表面に残存するＤＩＷがＩＰＡに置換される。なお、制御装置４は、ＩＰＡを供給せずに、ウェハＷをスピン乾燥させてもよい。
制御装置４は、搬出処理を行う（Ｓ２０６）。制御装置４は、駆動部３３を制御して、ウェハＷの回転を停止させた後、基板搬送装置１７を制御して、ウェハＷを処理ユニット１６から搬出する。搬出処理が完了すると、１枚のウェハＷについての一連の基板処理が完了する。
アルカリ性水溶液Ｌを用いてエッチング処理を行った場合には、アルカリ性水溶液Ｌに含まれる酸素がウェハＷに吸着され酸化膜Ｆが形成されることが知られている。
ここで、第１実施形態に係る基板処理が行われない比較例について説明する。比較例に係る基板処理は、アルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度が低減されておらず、アルカリ性水溶液Ｌの液膜の厚さが所定厚さ以上に保たれていない。なお、チャンバ２０ではＦＦＵ２１によってダウンフローが形成されることによって、アルカリ性水溶液Ｌの液膜表面から酸素が溶解し、アルカリ性水溶液Ｌの液膜の表面付近では、酸素濃度が高くなる。
そのため、比較例に係る基板処理では、ウェハＷのホールＨの開口部付近において、酸素吸着が多くなり、図６Ａに示すように、形成される酸化膜Ｆが厚くなる。図６Ａは、比較例に係る基板処理におけるウェハＷのホールＨの模式図である。
また、比較例に係る基板処理では、ウェハＷのホールＨの開口部付近において酸素が吸着されることによって、ウェハＷのホールＨの底部側においてアルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度が開口部付近よりも低くなる。これにより、ウェハＷのホールＨの底部側では、形成される酸化膜Ｆの厚さが、開口部側よりも薄くなり、ウェハＷのホールＨの開口部側におけるエッチング量と、ウェハＷのホールＨの底部側におけるエッチング量との差が大きくなる。そのため、比較例に係る基板処理では、ホールＨの底部におけるエッチング量をホールＨの開口部におけるエッチング量で除算したエッチング比が大きくなる。
これに対し、第１実施形態に係る基板処理では、不活性ガスが溶解し、酸素濃度が低減されたアルカリ性水溶液Ｌによってエッチングが行われる。そのため、第１実施形態に係る基板処理では、ウェハＷのホールＨの開口部付近における酸素吸着が抑制される。
また、ウェハＷの表面に形成されるアルカリ性水溶液Ｌの液膜の厚さを、所定厚さ以上とした状態で、アルカリ性水溶液Ｌを供給しつつ、ウェハＷを回転させてエッチングが行われる。これにより、第１実施形態に係る基板処理では、アルカリ性水溶液Ｌの液膜表面から酸素が溶解した場合であっても、アルカリ性水溶液Ｌの液膜の表面付近の酸素と、ウェハＷのホールＨの開口部との距離が長くなる。そのため、第１実施形態に係る基板処理では、ウェハＷのホールＨの開口部付近における酸素吸着が抑制される。
第１実施形態に係る基板処理では、図６Ｂに示すように、ウェハＷのホールＨの開口部付近における酸化膜Ｆの形成が抑制される。従って、第１実施形態に係る基板処理では、ウェハＷのホールＨの開口部側におけるエッチング量と、ウェハＷのホールＨの底部側におけるエッチング量との差が小さくなる。そのため、第１実施形態に係る基板処理では、エッチング比が小さくなる。図６Ｂは、第１実施形態に係る基板処理におけるウェハＷのホールＨの模式図である。
また、ウェハＷのホールＨの開口部における酸素濃度と、エッチング比とのシミュレーション結果を図７に示す。図７は、第１実施形態に係る基板処理におけるシミュレーション結果である。図７では、アルカリ性水溶液Ｌに不活性ガスとして窒素を溶解させて、アルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度を変化させた場合のエッチング比を示す。なお、図７に示すシミュレーションでは、ウェハＷの回転速度は３０ｒｐｍである。
図７に示すように、ウェハＷのホールＨの開口部における酸素濃度が低くなると、エッチング比が「１」に近くなる。アルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度が０．１ｐｐｍ以下の場合には、エッチング比が小さく、ホールＨの底部側、およびホールＨの開口部側におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。すなわち、ウェハＷのホールＨの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。
また、第１実施形態に係る基板処理では、アルカリ性水溶液ＬをウェハＷの表面全体に広げた後に、基板の回転速度を３０ｒｐｍとし、エッチング処理を行う。
ここで、ウェハＷの回転速度とエッチング量との関係を図８に示す。図８は、第１実施形態に係る基板処理におけるウェハＷの回転速度とエッチング量との関係を示す図である。図８では、ウェハＷの回転速度を１０００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、および２００ｒｐｍとして場合のエッチング量を示す。
図８に示すように、ウェハＷの回転速度を小さくすると、ウェハＷ中心からの距離に対するエッチング量の差を小さくすることができる。すなわち、ウェハＷの回転速度を小さくすると、ウェハＷの径方向におけるエッチング量の均一性である面内均一性を向上させることができる。
上述するように、第１実施形態に係る基板処理方法は、形成工程と、処理工程とを含む。形成工程は、酸素濃度が低減されたアルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）をウェハＷ（基板の一例）に供給することによって、ウェハＷにアルカリ性水溶液Ｌの液膜を形成する。処理工程は、ウェハＷに所定厚さ（所与の厚さ）の液膜が形成された状態で、アルカリ性水溶液Ｌを供給しつつ、ウェハＷを回転させてウェハＷをエッチングする。具体的には、アルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度は、０．１ｐｐｍ以下である。
これにより、ウェハＷのホールＨの開口部付近における酸化膜Ｆの形成を抑制することができる。そのため、ウェハＷのホールＨの深さ方向におけるエッチング量の差を少なくし、ホールＨの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。
また、形成工程は、ウェハＷを第１回転速度で回転させる。また、処理工程は、ウェハＷを第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させる。
これにより、ウェハＷ全体にアルカリ性水溶液Ｌの液膜を素早く形成し、ホールＨ内に酸素が到達することを抑制することができる。また、ウェハＷに所定厚さ以上のアルカリ性水溶液Ｌの液膜を形成することができ、ウェハＷのホールＨの開口部付近における酸化膜Ｆの形成を抑制することができる。そのため、ウェハＷのホールＨの深さ方向におけるエッチング量の差を少なくし、ホールＨの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。また、ウェハＷの回転速度を第２回転速度とすることにより、アルカリ性水溶液Ｌの液面が波立つことを抑制し、アルカリ性水溶液Ｌに酸素が混入することを抑制することができる。
また、基板処理方法は、溶解工程を含む。溶解工程は、アルカリ性水溶液Ｌに不活性ガスを溶解させる。
これにより、ウェハＷに供給されるアルカリ性水溶液Ｌの酸素濃度を低減することができる。そのため、ウェハＷのホールＨの深さ方向におけるエッチング量の差を少なくし、ホールＨの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。
また、基板処理方法は、置換工程を含む。置換工程は、エッチング処理が行われたウェハＷのアルカリ性水溶液ＬをＤＩＷ（リンス液の一例）によって置換する。これにより、ウェハＷのエッチング処理を終了させることができる。
また、処理ステーション３（基板処理装置の一例）は、溶解部７０と、処理ユニット１６（処理部の一例）とを備える。溶解部７０は、アルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）に不活性ガスを混入させる。
これにより、処理ユニット１６は、ウェハＷのホールＨの開口部付近における酸化膜Ｆの形成を抑制することができる。そのため、処理ユニット１６は、ウェハＷのホールＨの深さ方向におけるエッチング量の差を少なくし、ホールＨの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る基板処理システム１について説明する。ここでは、第１実施形態に係る基板処理システム１と異なる箇所について説明する。第１実施形態に係る基板処理システム１の構成と同じ構成については、第１実施形態に係る基板処理システム１と同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
＜処理ユニット＞
第２実施形態に係る処理ユニット１６は、図９に示すように、ウェハＷ（基板の一例）に向けて不活性ガスを吐出する吐出部１００を備える。図９は、第２実施形態に係る処理ユニット１６の構成を示す模式図である。不活性ガスは、窒素である。
吐出部１００は、ノズル１０１と、ノズル１０１を支持するアーム１０２と、アーム１０２を旋回させる旋回機構１０３とを備える。なお、旋回機構１０３は、アーム１０２を昇降させてもよい。
ノズル１０１は、バルブ１０４と流量調整器１０５とを介して不活性ガス供給源１０６に接続される。ノズル１０１は、ウェハＷに向けて不活性ガスを吐出する。なお、不活性ガス供給源１０６は、バブリングライン７５（図２参照）に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源７８（図２参照）と同じであってもよい。すなわち、アルカリ性水溶液Ｌに供給される不活性ガスと、ノズル１０１によってウェハＷに吐出される不活性ガスとは、同じ不活性ガス供給源から供給されてもよい。
＜基板処理＞
次に、第２実施形態に係る基板処理について説明する。なお、第２実施形態に係る基板処理の全体の手順は、図５に示す第１実施形態に係る基板処理と同じである。
制御装置４は、エッチング処理において（図５、Ｓ２０３）、アルカリ性水溶液ＬをウェハＷの表面全体に広げる場合に、吐出部１００から不活性ガスを吐出しつつ、アルカリ性水溶液Ｌを供給する。例えば、制御装置４は、吐出部１００から不活性ガスをウェハＷの表面に吐出させた後に、ノズル４１ａからアルカリ性水溶液Ｌを供給し、アルカリ性水溶液ＬをウェハＷの表面全体に広げる。
吐出部１００から不活性ガスがウェハＷに向けて吐出されることによって、ウェハＷの表面には不活性ガスの層が形成される。そのため、ウェハＷの表面に形成されるアルカリ性水溶液Ｌの液膜に溶解する酸素が低減される。
なお、吐出部１００からウェハＷの表面への不活性ガスの吐出は、エッチング処理の全体において行われてもよい。制御装置４は、ノズル４１ａからウェハＷの表面にアルカリ性水溶液Ｌを第１所定流量で供給する際にも、吐出部１００からウェハＷに向けて不活性ガスを吐出してもよい。制御装置４は、少なくともウェハＷにアルカリ性水溶液Ｌの液膜を形成するよりも前に、ウェハＷ（基板の一例）に向けて不活性ガスを供給する。
第２実施形態に係る基板処理方法は、少なくとも形成工程よりも前に、ウェハＷ（基板の一例）に向けて不活性ガスを供給するガス供給工程を含む。
これにより、ウェハＷの表面に形成されたアルカリ性水溶液Ｌの液膜に酸素が溶解することを抑制し、ウェハＷのホールＨの開口部付近における酸化膜Ｆの形成を抑制することができる。そのため、ウェハＷのホールＨの深さ方向におけるエッチング量の差を少なくし、ホールＨの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る基板処理システム１について説明する。ここでは、第１実施形態に係る基板処理システム１と異なる箇所について説明する。第１実施形態に係る基板処理システム１の構成と同じ構成については、第１実施形態に係る基板処理システム１と同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
＜処理ユニット＞
第３実施形態に係る処理ユニット１６は、図１０に示すように、アルカリ性水溶液Ｌを吐出するノズル４１ａがアーム１１０によって支持される。図１０は、第３実施形態に係る処理ユニット１６の構成を示す模式図である。
アーム１１０は、旋回昇降機構１１１によって旋回、および昇降する。すなわち、処理ユニット１６では、ＤＩＷを吐出するノズル４１ｂ、およびＤＨＦを吐出するノズル４１ｃと、アルカリ性水溶液Ｌを吐出するノズル４１ａとが、異なるアーム４２、１１０に支持される。
＜基板処理＞
次に、第３実施形態に係るエッチング処理について説明する。なお、第３実施形態に係る基板処理の全体の手順は、図５に示す第１実施形態に係る基板処理と同じである。
制御装置４は、エッチング処理において（図５、Ｓ２０３）、ノズル４１ａをウェハＷの外周部の上方に配置し、ウェハＷの外周部にアルカリ性水溶液Ｌを供給し、ウェハＷの外周部をアルカリ性水溶液Ｌによってエッチングする。また、制御装置４は、ノズル４１ｂをウェハＷの中心部の上方に配置し、ウェハＷの中心部にＤＩＷを供給する。
すなわち、制御装置４は、ウェハＷの中心部にＤＩＷを供給しつつ、ウェハＷの外周部にアルカリ性水溶液Ｌを供給する。なお、制御装置４は、ウェハＷを第２所定回転速度で回転させて、ＤＩＷ、およびアルカリ性水溶液ＬをウェハＷに供給する。第２所定回転速度は、上記するように５００ｒｐｍよりも小さい回転速度に設定され、例えば、２００ｒｐｍ以下の回転速度に設定される。また、制御装置４は、ＤＩＷ、およびアルカリ性水溶液Ｌの供給を所定時間行う。所定時間は、予め設定された時間であり、例えば、１２０秒である。
その後、制御装置４は、アルカリ性水溶液Ｌの供給を停止し、ＤＩＷの供給を継続する。これにより、ウェハＷの外周部のアルカリ性水溶液Ｌは、ＤＩＷに置換される。
制御装置４は、ＤＩＷによる置換が終了すると、ＤＩＷの供給を停止し、ノズル４１ａをウェハＷの中心部に配置する。そして、制御装置４は、ノズル４１ａからアルカリ性水溶液ＬをウェハＷの表面に供給し、ＤＩＷをアルカリ性水溶液Ｌに置換するとともに、アルカリ性水溶液ＬをウェハＷの表面全体に広げる。すなわち、処理ユニット１６（処理部の一例）は、ウェハＷ（基板の一例）の外周部にアルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）を供給し、外周部へのアルカリ性水溶液Ｌの供給を停止した後に、ウェハＷの中心部にアルカリ性水溶液Ｌを供給する。
その後、制御装置４は、第１実施形態と同様に、ノズル４１ａからウェハＷの表面にアルカリ性水溶液Ｌを第１所定流量で供給しつつ、ウェハＷを第２所定回転速度で回転させる。第２所定回転速度は、第１実施形態と同様に、例えば、５００ｒｐｍよりも小さい回転速度に設定される。第２所定回転速度は、例えば、０ｒｐｍよりも大きく、かつ３０ｒｐｍ以下に設定される。
第３実施形態に係る基板処理方法の形成工程は、ウェハＷ（基板の一例）の外周部にアルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）を供給し、外周部へのアルカリ性水溶液Ｌの供給を停止した後に、ウェハＷの中心部にアルカリ性水溶液Ｌを供給する。これにより、ウェハＷの中心部からアルカリ性水溶液Ｌを供給する前に、ウェハＷの外周部が予めエッチングされる。そのため、ウェハＷの中心部にアルカリ性水溶液Ｌを供給しエッチング処理を行う場合に、ウェハＷの面内均一性を向上させることができる。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る基板処理システム１について説明する。ここでは、第１実施形態に係る基板処理システム１と異なる箇所について説明する。第１実施形態に係る基板処理システム１の構成と同じ構成については、第１実施形態に係る基板処理システム１と同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
＜処理ユニット＞
第４実施形態に係る処理ユニット１６は、図１１に示すように、堰機構１２０を備える。図１１は、第４実施形態に係る処理ユニット１６の構成を示す模式図である。堰機構１２０は、堰部１２１と、支持部１２２と、支柱部１２３と、移動機構１２４とを備える。
堰部１２１は、円筒状に形成される。堰部１２１は、回収カップ５０の内部に配置される。また、堰部１２１は、保持部３１の外周に配置される。すなわち、堰部１２１は、保持部３１に保持されるウェハＷの外周を囲む。堰部１２１は、ウェハＷに供給されるアルカリ性水溶液ＬがウェハＷから流出することを抑制する。すなわち、堰部１２１は、アルカリ性水溶液ＬのウェハＷからの流出を堰き止める。なお、堰部１２１と保持部３１との干渉を防ぐため、堰部１２１と保持部３１との間には隙間が形成される。
支持部１２２は、堰部１２１を支持する。支持部１２２は、水平方向に延在する第１支持部材１２２ａと、鉛直方向に延在し、堰部１２１と第１支持部材１２２ａとを接続する第２支持部材１２２ｂとを備える。
支柱部１２３は、鉛直方向に延び、第２支持部材１２２ｂに接続される。支柱部１２３は、支持部１２２、および堰部１２１を支持する。支柱部１２３は、円筒状に形成され、内部に基板保持機構３０の支柱部３２が挿通される。
移動機構１２４は、支柱部１２３を鉛直方向に沿って移動させる。すなわち、移動機構１２４は、支柱部１２３を介して支持部１２２、および堰部１２１を鉛直方向に沿って移動させる。具体的には、移動機構１２４は、堰部１２１を、退避位置、および堰き止め位置の間で移動させる。退避位置は、堰部１２１の上端面がウェハＷの上面よりも低くなる位置である。また、堰き止め位置は、堰部１２１の上端面がウェハＷの上面よりも高くなる位置である。例えば、堰き止め位置は、堰部１２１の上端面がウェハＷの上面よりも所定厚さ以上高くなる位置である。
堰機構１２０は、エッチング処理時に、堰部１２１が堰き止め位置となり、堰部１２１によってアルカリ性水溶液ＬをウェハＷ上に堰き止める。
このように、処理ユニット１６（処理部の一例）は、堰部１２１によってウェハＷ（基板の一例）の外周を囲んだ状態で、不活性ガスを含むアルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）をウェハＷに供給する。
＜基板処理＞
次に、第４実施形態に係る基板処理について説明する。なお、第４実施形態に係る基板処理の全体の手順は、第１実施形態に係る基板処理と同じである。
制御装置４は、エッチング処理において（図５、Ｓ２０３）、堰機構１２０の堰部１２１を退避位置から堰き止め位置まで移動させて、アルカリ性水溶液ＬをウェハＷに供給する。
アルカリ性水溶液Ｌは、堰部１２１によって堰き止められ、ウェハＷの表面に所定厚さ以上の液膜を形成する。なお、堰部１２１と保持部３１との間に形成された隙間からアルカリ性水溶液Ｌの一部が下方に漏れるが、ノズル４１ａから供給されるアルカリ性水溶液Ｌの流量は、隙間から漏れるアルカリ性水溶液Ｌの流量よりも多い。そのため、ウェハＷの表面には、所定厚さ以上の液膜が形成される。
制御装置４は、ノズル４１ａからアルカリ性水溶液Ｌを第１所定流量で供給しつつ、ウェハＷを第２所定回転速度で回転させる。また、制御装置４は、ノズル４１ａを支持するアーム４２を旋回させながら、ノズル４１ａからアルカリ性水溶液Ｌを供給する。
このように、アルカリ性水溶液Ｌを供給することにより、アルカリ性水溶液Ｌは、ウェハＷ上に形成される液膜の厚さが所定厚さ以上に維持されて、エッチング処理が行われる。アルカリ性水溶液Ｌは、堰部１２１によって堰き止められ、かつノズル４１ａから供給されるため、堰部１２１からオーバーフローする。
第４実施形態に係る基板処理方法の処理工程は、ウェハＷ（基板の一例）の外周を堰部１２１によって囲んだ状態で、アルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）を供給する。
これにより、堰部１２１によってアルカリ性水溶液Ｌの液膜の厚さを所定厚さ以上に保持しつつ、アルカリ性水溶液Ｌの液膜の液表面付近に存在し、酸素を含んだアルカリ性水溶液Ｌを堰部１２１からオーバーフローさせることができる。そのため、ウェハＷのホールＨの開口部付近における酸化膜Ｆの形成を抑制することができ、ウェハＷのホールＨの深さ方向におけるエッチング量の差を少なくし、ホールＨの深さ方向におけるエッチング量の均一性を向上させることができる。
（変形例）
変形例に係る基板処理システム１は、エッチング処理において、アルカリ性水溶液ＬをウェハＷの表面全体に広げた後に、ウェハＷに供給するアルカリ性水溶液Ｌの流量を変更する。
具体的には、変形例に係る制御装置４は、エッチング処理において、ウェハＷを第１所定回転速度で回転させつつ、ノズル４１ａからウェハＷの表面に供給するアルカリ性水溶液Ｌの流量を第１所定流量と第２所定流量との間で切り替える。第２所定流量は、予め設定された流量であり、第１所定流量よりも少ない流量である。例えば、第２所定流量は、０．５Ｌ／ｍｉｎである。変形例に係る制御装置４は、エッチング処理が終了するまでに、アルカリ性水溶液Ｌの流量を第１所定流量と第２所定流量との間で複数回変更する。
なお、変更される流量は、３以上の流量であってもよい。また、流量は、連続して変更される。
このように、変形例に係る処理工程は、アルカリ性水溶液Ｌ（アルカリ処理液の一例）の流量（供給流量の一例）を変更する。これにより、ウェハＷのホールＨにおけるアルカリ性水溶液の流動性を向上させ、ウェハＷのホールＨにおけるアルカリ性水溶液の置換性を向上させることができる。そのため、ウェハＷのエッチングを素早く行うことができる。
上記実施形態、および変形例に係る基板処理システム１を組み合わせて適用されてもよい。例えば、基板処理システム１は、堰部１２１によってアルカリ性水溶液Ｌを堰き止め、かつ吐出部１００によって不活性ガスをウェハＷに供給してもよい。また、基板処理システム１は、吐出部１００によって不活性ガスをウェハＷに供給し、ノズル４１ａから供給するアルカリ性水溶液Ｌの流量を変更してもよい。
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 基板処理システム
３ 処理ステーション
４ 制御装置
１６ 処理ユニット（処理部）
１８ 制御部
７０ 溶解部
７１ 薬液貯蔵容器
７５ バブリングライン
７８ 不活性ガス供給源
１００ 吐出部
１０６ 不活性ガス供給源
１２０ 堰機構
１２１ 堰部

Claims (14)

  1. 酸素濃度が低減されたアルカリ処理液を基板に供給することによって、前記基板に前記アルカリ処理液の液膜を形成する形成工程と、
    前記基板に所与の厚さの前記液膜が形成された状態で、前記アルカリ処理液を供給しつつ、前記基板を回転させて前記基板をエッチングする処理工程と
    を含む基板処理方法。
  2. 少なくとも前記形成工程よりも前に、前記基板に向けて不活性ガスを供給するガス供給工程
    を含む請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記形成工程は、前記基板の外周部に前記アルカリ処理液を供給し、前記外周部への前記アルカリ処理液の供給を停止した後に、前記基板の中心部に前記アルカリ処理液を供給する
    請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記形成工程は、前記基板を第１回転速度で回転させ、
    前記処理工程は、前記基板を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させる
    請求項１～３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  5. 前記処理工程は、前記アルカリ処理液の供給流量を変更する
    請求項１～４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  6. 前記アルカリ処理液に不活性ガスを溶解させる溶解工程
    を含む請求項１～５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  7. 前記処理工程は、前記基板の外周を堰部によって囲んだ状態で、前記アルカリ処理液を供給する
    請求項１～６のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  8. 前記エッチングが行われた前記基板の前記アルカリ処理液をリンス液によって置換する置換工程
    を含む請求項１～７のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  9. 前記アルカリ処理液の前記酸素濃度は、０．１ｐｐｍ以下である
    請求項１～８のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  10. アルカリ処理液に不活性ガスを溶解させる溶解部と、
    前記不活性ガスを含む前記アルカリ処理液を基板に供給し、前記基板をエッチング処理する処理部と
    を備える基板処理装置。
  11. 前記基板に向けて前記不活性ガスを吐出する吐出部
    を備える請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記処理部は、
    前記不活性ガスを含む前記アルカリ処理液の液膜を所与の厚さに形成した状態で、前記不活性ガスを含む前記アルカリ処理液を前記基板に供給しつつ、前記基板を回転させる
    請求項１０または１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記処理部は、
    前記基板の外周部に前記不活性ガスを含む前記アルカリ処理液を供給した後に、前記基板の中心部に前記不活性ガスを含む前記アルカリ処理液を供給する
    請求項１０～１２のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  14. 前記処理部は、
    前記基板の外周を囲む堰部
    を備え、
    前記処理部は、前記堰部によって前記基板の外周を囲んだ状態で、前記不活性ガスを含む前記アルカリ処理液を前記基板に供給する
    請求項１０～１３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
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