JP6934376B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。処理対象の基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、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、セラミック基板、太陽電池用基板、有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板などが含まれる。
特許文献１には、ビアホールなどのホール部を有する処理対象面を具備する対象物に、アンモニア水と過酸化水素水とを含む混合溶液を接触させることが開示されている。混合溶液を対象物に接触させた後は、加圧された蒸気または水の少なくとも一つが処理対象面に適用される。これにより、ホール部の側壁や底部に残留する反応副生成物や残渣物などの不要物が除去されると記載されている。
特開２００６−１８６０８１号公報
特許文献１に記載の処理方法および処理装置では、アンモニア水だけでなく、過酸化水素水が、混合溶液に含まれている。混合溶液に含まれる過酸化水素が、ホール部内の不要物と反応すると、過酸化水素から多量のガスが発生し、多数の気泡がホール部内に形成される。ホール部内で発生した気泡は、ホール部の入口、つまり、ホール部の開口部の方に流れる。そのため、ホール部の入口が気泡で詰まる場合がある。
多数の気泡がホール部の入口にあると、ホール部の底まで混合溶液が到達し難くなる。さらに、混合溶液がホール部の底に到達したとしても、ホール部の底にある混合溶液が、新たな混合溶液に置換され難い。そのため、ホール部の底に不要物が残留する場合がある。特に、ホール部の側壁や底部が疎水性である場合は、混合溶液がホール部の側壁等に均一に供給され難いので、不要物の残留量が増加する傾向にある。
そこで、本発明の目的の一つは、基板に設けられた凹部内の不要物を効果的にエッチングでき、凹部内に残留する不要物を減らすことができる基板処理方法および基板処理装置を提供することである。
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板に設けられた凹部の側面で露出する第１４族元素の自然酸化膜を除去することにより、前記第１４族元素の薄膜を前記凹部の側面で露出させる自然酸化膜除去工程と、前記第１４族元素の自然酸化膜が除去された後に、前記第１４族元素の薄膜に液状のＩＰＡを接触させるＩＰＡ供給工程と、前記ＩＰＡが前記第１４族元素の薄膜に接触した後に、前記基板にアンモニア水を供給することにより、前記第１４族元素の薄膜をエッチングするアンモニア水供給工程と、を含む、基板処理方法である。
この方法によれば、シリコンやゲルマニウムなどの第１４族元素の自然酸化膜が、基板に設けられた凹部の側面で露出している。この自然酸化膜を除去すると、第１４族元素の薄膜が凹部の側面で露出する。第１４族元素の薄膜の表面は、第１４族元素の自然酸化膜で覆われていない疎水面である。しかしながら、ＩＰＡにはイソプロピル基が含まれているので、ＩＰＡを基板に供給すると、ＩＰＡが第１４族元素の薄膜に行き渡る。
アンモニア水は、ＩＰＡが第１４族元素の薄膜に接触した後に基板に供給される。ヒドロキシ基を含むＩＰＡで第１４族元素がコーティングされているので、アンモニア水は、第１４族元素の薄膜に行き渡る。さらに、アンモニア水に含まれる水酸化アンモニウムが第１４族元素と反応すると、ガスが発生するものの、第１４族元素の薄膜がＩＰＡでコーティングされているので、水酸化アンモニウムと第１４族元素との反応がＩＰＡによって阻害され、単位時間あたりのガスの発生量が減少する。
単位時間あたりのガスの発生量が少ないので、単位時間あたりの気泡の発生数が少ない。もしくは、小さい気泡だけしか発生し難い。気泡が小さければ、凹部の入口を通じて気泡が凹部の外に出て行き易い。したがって、凹部が気泡で詰まり難い。同様に、気泡の発生数が少なければ、凹部が気泡で詰まり難い。さらに、凹部に出入りするアンモニア水の流れが気泡で邪魔され難いので、凹部内のアンモニア水を新たなアンモニア水に効率的に置換できる。
このように、第１４族元素の薄膜にＩＰＡが付着している状態で、アンモニア水を基板に供給するので、自然酸化膜が除去された後であっても、アンモニア水を第１４族元素の薄膜に行き渡らせることができる。さらに、単位時間あたりのガスの発生量を低減できるので、アンモニア水が第１４族元素の薄膜に均一に供給される状態を維持でき、活性の高いアンモニア水を第１４族元素の薄膜に供給し続けることができる。これにより、凹部内の第１４族元素を効果的にエッチングでき、凹部内に残留する第１４族元素を減らすことができる。
第１４族元素の薄膜は、第１４族元素の単結晶または多結晶の薄膜であってもよいし、第１４族元素の非晶質体の薄膜であってもよい。第１４族元素の薄膜は、第１４族元素の単体、つまり、第１４族元素の割合が１００％の薄膜であってもよい。第１４族元素の割合が概ね１００％であれば、第１４族元素以外の添加物が第１４族元素の薄膜に含まれていてもよい。
請求項２に記載の発明は、前記ＩＰＡ供給工程は、前記基板の中央部に直交する回転軸線まわりに第２回転速度よりも小さい第１回転速度で前記基板を回転させながら、前記基板の表面全域に前記ＩＰＡの液膜を保持する液膜保持工程を含み、前記アンモニア水供給工程は、前記基板の回転速度を前記第１回転速度から前記第２回転速度に上昇させながら、前記基板に供給される前記アンモニア水の吐出を開始するアンモニア水吐出開始工程と、前記アンモニア水吐出開始工程の後に、前記基板の回転速度を前記第２回転速度に維持しながら、前記アンモニア水の吐出を継続するアンモニア水吐出継続工程とを含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、アンモニア水は、基板の表面全域がＩＰＡの液膜で覆われている状態で、基板の表面内の着液位置に向けて吐出される。着液位置に位置するＩＰＡは、基板の表面に着液したアンモニア水によって着液位置のまわりに押し流される。これにより、概ね円形のアンモニア水の液膜が基板の表面に形成される。その一方で、ＩＰＡの液膜は、アンモニア水の液膜を取り囲む環状に変化する。アンモニア水の吐出が継続されると、アンモニア水の液膜の外周部が外方に広がり、基板の表面全域がアンモニア水の液膜で覆われる。
アンモニア水の吐出を開始する前に基板の高速回転を開始すると、アンモニア水が基板に供給される前に、ＩＰＡが基板の表面中央部からそのまわりに流れ、基板の表面中央部がＩＰＡの液膜から露出する場合がある。その一方で、ＩＰＡおよびアンモニア水の両方が基板上に位置しているときの基板の回転速度が低すぎると、基板の表面外周部が部分的に露出する場合がある。これは、基板上のＩＰＡが基板上のアンモニア水に向かって内方に流れるマランゴニ対流が発生するからである。
アンモニア水供給工程では、基板の回転速度を第１回転速度から第２回転速度に上昇させながらアンモニア水の吐出を開始し、基板の回転速度を第２回転速度に維持しながら、アンモニア水の吐出を継続する。アンモニア水の吐出を開始したときの基板の回転速度が低いので、アンモニア水が基板に供給される前に、基板の表面中央部がＩＰＡの液膜から露出することはない。さらに、基板上のＩＰＡおよびアンモニア水に加わる遠心力が徐々に増加するので、マランゴニ対流によって基板の表面外周部がＩＰＡの液膜から露出することもない。したがって、基板の表面全域が液膜で覆われた状態を維持しながら、基板上のＩＰＡをアンモニア水に置換することができる。
基板の表面外周部が部分的に露出しないのであれば、アンモニア水の吐出が開始される時期は、基板の加速が開始される前であってもよい。しかしながら、この場合、基板上のＩＰＡの量は、アンモニア水の吐出が開始されたときとその前とで殆ど変わらない。これに対して、基板の回転速度を第１回転速度から第２回転速度に上昇させながらアンモニア水の吐出を開始する場合は、基板の加速を開始してからアンモニア水が基板に供給されるまでの間に、ＩＰＡが遠心力で基板から排出され、基板上のＩＰＡの量が減少する。
アンモニア水は、基板上のＩＰＡと混ざり合う。基板上のＩＰＡの量が多いほど、基板上の液体に含まれるアンモニアの濃度が低下する。基板の回転速度を第１回転速度から第２回転速度に上昇させながらアンモニア水の吐出を開始すれば、基板の加速が開始される前にアンモニア水の吐出を開始する場合に比べて、アンモニアの濃度の低下量を減少させることができ、第１４族元素のエッチングに要する時間を短縮できる。したがって、基板を回転方向に加速させながら、アンモニア水の吐出を開始することが好ましい。
請求項３に記載の発明は、前記ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程を含む１つのサイクルを複数回行う、請求項１または２に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、ＩＰＡおよびアンモニア水がこの順番で基板に供給された後、再び、ＩＰＡおよびアンモニア水がこの順番で基板に供給される。第１４族元素の薄膜に付着しているＩＰＡは、アンモニア水の供給によって次第に減少していく。ＩＰＡを再び基板に供給することにより、第１４族元素の薄膜にＩＰＡを補充できる。これにより、アンモニア水を第１４族元素の薄膜に行き渡らせることができる。
請求項４に記載の発明は、前記アンモニア水供給工程は、前記基板の表面全域が前記アンモニア水の液膜で覆われている状態で、前記基板の回転速度を上昇させる加速工程と、前記基板の表面全域が前記アンモニア水の液膜で覆われている状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる流量増加工程と、のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板の表面にアンモニア水の液膜を保持しながら、基板の回転速度を上昇させる。もしくは、基板の表面にアンモニア水の液膜を保持しながら、基板の表面に向けて吐出されるアンモニア水の流量を増加させる。もしくは、基板の表面にアンモニア水の液膜を保持しながら、回転方向への基板の加速およびアンモニア水の吐出流量の増加の両方を実行する。
基板の回転速度を上昇させると、基板上の液体に加わる遠心力が増加し、基板上での液体の流速が上昇する。同様に、基板の表面に向けて吐出される液体の流量を増加させると、基板上での液体の流速が上昇する。したがって、回転方向への基板の加速およびアンモニア水の吐出流量の増加の少なくとも一方を実行することにより、基板上でのアンモニア水の流速を上昇させることができ、凹部からの気泡の排出を促進できる。これにより、凹部が気泡で詰まることを抑制または防止できる。
請求項５に記載の発明は、前記アンモニア水供給工程は、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を上昇させる第１加速工程と、前記第１加速工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を低下させる第１減速工程と、前記第１減速工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を上昇させる第２加速工程と、を含む１つのルーチンを１回以上行うルーチン実行工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板の表面がアンモニア水の液膜で覆われている状態で、基板の回転速度を上昇させる（第１加速工程）。その後、基板の表面がアンモニア水の液膜で覆われている状態で、基板の回転速度を低下させる（第１減速工程）。その後、基板の表面がアンモニア水の液膜で覆われている状態で、基板の回転速度を上昇させる（第２加速工程）。必要に応じて、再び第１加速工程、第１減速工程、および第２加速工程をこの順番で実行する。
基板の回転速度を上昇させると、基板上の液体に加わる遠心力が増加し、基板上での液体の流速が上昇する。さらに、基板の回転速度を一定に維持すると、概ね安定した液流が基板上に形成されるのに対し、基板の回転速度を変化させると、基板上での液体の流れが変化する。したがって、基板を高速で回転させ続けるのではなく、回転方向に加速および減速させることにより、凹部からの気泡の排出を促進できる。
請求項６に記載の発明は、前記アンモニア水供給工程は、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる第１流量増加工程と、前記第１流量増加工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を減少させる第１流量減少工程と、前記第１流量減少工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる第２流量増加工程と、を含む１つのルーチンを１回以上行うルーチン実行工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板の表面がアンモニア水の液膜で覆われている状態で、アンモニア水の吐出流量を増加させる（第１流量増加工程）。その後、基板の表面がアンモニア水の液膜で覆われている状態で、アンモニア水の吐出流量を減少させる（第１流量減少工程）。その後、基板の表面がアンモニア水の液膜で覆われている状態で、アンモニア水の吐出流量を増加させる（第２流量増加工程）。必要に応じて、再び第１流量増加工程、第１流量減少工程、および第２流量増加工程をこの順番で実行する。
基板の表面に向けて吐出される液体の流量を増加させると、基板上での液体の流速が上昇する。さらに、液体の吐出流量を一定に維持すると、概ね安定した液流が基板上に形成されるのに対し、液体の吐出流量を変化させると、基板上での液体の流れが変化する。したがって、アンモニア水を高流量で吐出し続けるのではなく変化させることにより、凹部からの気泡の排出を促進できる。
請求項７に記載の発明は、前記ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程が行われているときに、前記基板の表面が上に向けられた状態で前記基板を水平に保持しながら、前記基板の直径以上の外径を有する対向面を前記基板の表面に対向させ、前記基板を取り囲む筒状のガードの上端を前記対向面と等しい高さまたは前記対向面よりも上方の高さに位置させる密閉工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板の直径以上の外径を有する対向面を、基板の上面、つまり、基板の表面に対向させる。さらに、基板を取り囲む筒状のガードの上端を対向面と等しい高さまたは対向面よりも上方の高さに位置させる。基板の上面は、対向面によって保護される。基板の外周面は、ガードによって保護される。さらに、基板と対向面との間の空間がガードによって取り囲まれるので、この空間の密閉度を高めることができる。これにより、パーティクルを含む雰囲気から基板を保護しながら基板を処理できる。
請求項８に記載の発明は、前記第１４族元素の薄膜は、前記凹部の入口から前記凹部の底面に向かって延びている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、第１４族元素の薄膜の一部が、凹部の入口に配置されている。アンモニア水に含まれる水酸化アンモニウムが第１４族元素と反応すると、ガスが発生する。したがって、凹部の入口でガスが発生する。さらに、凹部の中で発生した気泡は、凹部の入口に向かって流れる。しかしながら、アンモニア水を基板に供給する前に、第１４族元素の薄膜をＩＰＡでコーティングするので、単位時間あたりのガスの発生量を低減でき、凹部の入口が気泡で詰まることを抑制または防止できる。
請求項９に記載の発明は、前記凹部の側面は、前記凹部の深さ方向に直交する幅方向に対向する一対の対向部を含み、前記凹部の深さ方向への前記第１４族元素の薄膜の長さは、前記凹部の幅方向への前記一対の対向部の間隔よりも長い、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、第１４族元素の薄膜が、凹部の側面の広範囲に配置されている。したがって、第１４族元素をエッチングする際に発生するガスの量が増加する。さらに、第１４族元素が凹部の深さ方向に長いので、第１４族元素の薄膜の底面は、凹部の入口に比べてアンモニア水が到達し難い凹部の底面に近づく。しかしながら、アンモニア水を基板に供給する前に、第１４族元素の薄膜をＩＰＡでコーティングするので、単位時間あたりのガスの発生量を低減でき、凹部が気泡で詰まることを抑制または防止できる。
請求項１０に記載の発明は、基板に設けられた凹部の側面で露出する第１４族元素の自然酸化膜を除去することにより、前記第１４族元素の薄膜を前記凹部の側面で露出させる自然酸化膜除去手段と、前記第１４族元素の薄膜に液状のＩＰＡを接触させるＩＰＡ供給手段と、前記基板にアンモニア水を供給することにより、前記第１４族元素の薄膜をエッチングするアンモニア水供給手段と、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、およびアンモニア水供給手段を制御する制御装置と、を備える、基板処理装置である。
前記制御装置は、前記基板に設けられた前記凹部の側面で露出する前記第１４族元素の自然酸化膜を除去することにより、前記第１４族元素の薄膜を前記凹部の側面で露出させる自然酸化膜除去工程と、前記第１４族元素の自然酸化膜が除去された後に、前記第１４族元素の薄膜に液状のＩＰＡを接触させるＩＰＡ供給工程と、前記ＩＰＡが前記第１４族元素の薄膜に接触した後に、前記基板にアンモニア水を供給することにより、前記第１４族元素の薄膜をエッチングするアンモニア水供給工程と、を実行する。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１１に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記基板の中央部に直交する回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段をさらに備える、請求項１０に記載の基板処理装置である。前記制御装置は、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、アンモニア水供給手段、および、基板回転手段を制御する。前記ＩＰＡ供給工程は、第２回転速度よりも小さい第１回転速度で前記基板を回転させながら、前記基板の表面全域に前記ＩＰＡの液膜を保持する液膜保持工程を含み、前記アンモニア水供給工程は、前記基板の回転速度を前記第１回転速度から前記第２回転速度に上昇させながら、前記基板に供給される前記アンモニア水の吐出を開始するアンモニア水吐出開始工程と、前記アンモニア水吐出開始工程の後に、前記基板の回転速度を前記第２回転速度に維持しながら、前記アンモニア水の吐出を継続するアンモニア水吐出継続工程とを含む。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１２に記載の発明は、前記制御装置は、前記ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程を含む１つのサイクルを複数回行う、請求項１０または１１に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１３に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記基板の中央部に直交する回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段と、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を変更する流量調整バルブと、をさらに備える、請求項１０に記載の基板処理装置である。前記制御装置は、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、アンモニア水供給手段、基板回転手段、および、流量調整バルブを制御する。前記アンモニア水供給工程は、前記基板の表面全域が前記アンモニア水の液膜で覆われている状態で、前記基板の回転速度を上昇させる加速工程と、前記基板の表面全域が前記アンモニア水の液膜で覆われている状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる流量増加工程と、のうちの少なくとも一つを含む。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１４に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記基板の中央部に直交する回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段をさらに備える、請求項１０に記載の基板処理装置である。前記制御装置は、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、アンモニア水供給手段、および基板回転手段を制御する。前記アンモニア水供給工程は、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を上昇させる第１加速工程と、前記第１加速工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を低下させる第１減速工程と、前記第１減速工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を上昇させる第２加速工程と、を含む１つのルーチンを１回以上行うルーチン実行工程を含む。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１５に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を変更する流量調整バルブをさらに備える、請求項１０に記載の基板処理装置である。前記制御装置は、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、アンモニア水供給手段、および流量調整バルブを制御する。前記アンモニア水供給工程は、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる第１流量増加工程と、前記第１流量増加工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を減少させる第１流量減少工程と、前記第１流量減少工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる第２流量増加工程と、を含む１つのルーチンを１回以上行うルーチン実行工程を含む。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１６に記載の発明は、前記基板処理装置は、前記基板の表面が上に向けられた状態で前記基板を水平に保持する基板保持手段と、前記基板の直径以上の外径を有しており、前記基板の表面に対向する対向面と、前記対向面と等しい高さまたは前記対向面よりも上方の高さに位置する上端を含み、前記基板を取り囲む筒状のガードと、をさらに備える、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
前記制御装置は、前記ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程の少なくとも一方が行われているときに、前記基板の表面が上に向けられた状態で前記基板を水平に保持しながら、前記対向面を前記基板の表面に対向させ、前記ガードの上端を前記対向面と等しい高さまたは前記対向面よりも上方の高さに位置させる密閉工程をさらに実行する。この構成によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置に備えられた処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。 スピンチャックおよび処理カップを上から見た模式図である。 処理される前の基板の断面の一例を示す模式図である。 基板処理装置によって行われる基板の処理の一例について説明するための工程図である。 図４に示す基板の処理の一例が行われているときの基板処理装置の状態を示す模式的な断面図である。 図４に示す基板の処理の一例が行われているときの基板処理装置の状態を示す模式的な断面図である。 図４に示す基板の処理の一例が行われているときの基板処理装置の動作を示すタイムチャートである。 ＤＨＦを供給してから希釈アンモニア水を供給するまでの間にＩＰＡを供給した場合と供給しなかった場合の基板の断面を示す模式図である。 基板を高速で回転させながら希釈アンモニア水の吐出を開始したときの基板上での液膜の様子を示す模式図である。 基板を低速で回転させながら希釈アンモニア水の吐出を開始したときの基板上での液膜の様子を示す模式図である。 基板の処理の他の例が行われているときの基板処理装置の動作を示すタイムチャートである。 基板と遮断部材との間の空間の密閉度を高めながら、第１ＩＰＡ供給工程および希釈アンモニア水供給工程を実行しているときの基板処理装置の状態を示す模式的な断面図である。 基板と遮断部材との間の空間の密閉度を高めながら、第１ＩＰＡ供給工程および希釈アンモニア水供給工程を実行しているときの基板処理装置の状態を示す模式的な断面図である。 基板の処理の他の例が行われているときの基板処理装置の動作を示すタイムチャートである。
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１に備えられた処理ユニット２の内部を水平に見た模式図である。図２は、スピンチャック８および処理カップ２１を上から見た模式図である。
図１に示すように、基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板Ｗを収容する箱型のキャリアが置かれるロードポート（図示せず）と、ロードポート上のキャリアから搬送された基板Ｗを処理液や処理ガスなどの処理流体で処理する処理ユニット２と、ロードポートと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボット（図示せず）と、基板処理装置１を制御する制御装置３とを含む。
処理ユニット２は、内部空間を有する箱型のチャンバー４と、チャンバー４内で基板Ｗを水平に保持しながら基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック８と、スピンチャック８に保持されている基板Ｗの上面に対向する遮断部材１３と、基板Ｗおよびスピンチャック８から外方に排出された処理液を受け止める筒状の処理カップ２１とを含む。
チャンバー４は、基板Ｗが通過する搬入搬出口５ｂが設けられた箱型の隔壁５と、搬入搬出口５ｂを開閉するシャッター６とを含む。フィルターによってろ過された空気であるクリーンエアーは、隔壁５の上部に設けられた送風口５ａからチャンバー４内に常時供給される。チャンバー４内の気体は、処理カップ２１の底部に接続された排気ダクト７を通じてチャンバー４から排出される。これにより、クリーンエアーのダウンフローがチャンバー４内に常時形成される。
スピンチャック８は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース１０と、スピンベース１０の上方で基板Ｗを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン９と、スピンベース１０の中央部から下方に延びるスピン軸１１と、スピン軸１１を回転させることによりスピンベース１０および複数のチャックピン９を回転させるスピンモータ１２とを含む。スピンチャック８は、複数のチャックピン９を基板Ｗの外周面に接触させる挟持式のチャックに限らず、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）をスピンベース１０の上面に吸着させることにより基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。
遮断部材１３は、スピンチャック８の上方に配置されている。遮断部材１３は、基板Ｗよりも大きい外径を有する円板部１３ａである。遮断部材１３は、上下方向に延びる支軸１４によって水平な姿勢で支持されている。遮断部材１３の中心線は、回転軸線Ａ１上に配置されている。遮断部材１３の下面１３ｓの外径は、基板Ｗの外径よりも大きい。遮断部材１３の下面１３ｓは、基板Ｗの上面と平行であり、基板Ｗの上面に対向する。遮断部材１３の下面１３ｓは、基板Ｗの上面に対向する対向面の一例である。
処理ユニット２は、支軸１４を介して遮断部材１３に連結された遮断部材昇降ユニット１５を含む。処理ユニット２は、遮断部材１３の中心線まわりに遮断部材１３を回転させる遮断部材回転ユニットを備えていてもよい。遮断部材昇降ユニット１５は、第１薬液ノズル３１等のスキャンノズルが基板Ｗの上面と遮断部材１３の下面１３ｓとの間に進入できないように遮断部材１３の下面１３ｓが基板Ｗの上面に近接する下位置（図６（ｅ）参照）と、スキャンノズルが基板Ｗの上面と遮断部材１３の下面１３ｓとの間に進入できるように遮断部材１３の下面１３ｓが基板Ｗの上面から上方に離れた上位置（図５（ａ）参照）との間で、遮断部材１３を昇降させる。遮断部材昇降ユニット１５は、下位置から上位置までの任意の位置に遮断部材１３を位置させる。
処理カップ２１は、スピンチャック８から外方に排出された液体を受け止める複数のガード２３と、複数のガード２３によって下方に案内された液体を受け止める複数のカップ２６と、複数のガード２３と複数のカップ２６とを取り囲む円筒状の外壁部材２２とを含む。図１は、３つのガード２３（第１ガード２３Ａ、第２ガード２３Ｂ、および第３ガード２３Ｃ）と、２つのカップ２６（第２カップ２６Ｂ、および第３カップ２６Ｃ）とが設けられている例を示している。
第１ガード２３Ａ、第２ガード２３Ｂ、および第３ガード２３Ｃのそれぞれについて言及する場合、以下では、単に、ガード２３という。同様に、第２カップ２６Ｂ、および第３カップ２６Ｃのそれぞれについて言及する場合、単に、カップ２６という。また、第１ガード２３Ａに対応する構成の先頭に、「第１」を付ける場合がある。たとえば、第１ガード２３Ａに対応する筒状部２５を、「第１筒状部２５」という場合がある。第２ガード２３Ｂ〜第３ガード２３Ｃに対応する構成についても同様である。
ガード２３は、スピンチャック８を取り囲む円筒状の筒状部２５と、筒状部２５の上端部から回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる円環状の天井部２４とを含む。第１天井部２４〜第３天井部２４は、上から第１天井部２４〜第３天井部２４の順番で、上下方向に重なっている。第１筒状部２５〜第３筒状部２５は、外側から第１筒状部２５〜第３筒状部２５の順番で、同心円状に配置されている。第１天井部２４〜第３天井部２４の上端は、それぞれ、第１ガード２３Ａ〜第３ガード２３Ｃの上端２３ａに相当する。第１天井部２４〜第３天井部２４の上端は、平面視でスピンベース１０および遮断部材１３を取り囲んでいる。
複数のカップ２６は、外側から第２カップ２６Ｂ、および第３カップ２６Ｃの順番で、同心円状に配置されている。第３カップ２６Ｃは、スピンチャック８を取り囲んでいる。第３カップ２６Ｃは、外壁部材２２の上端よりも下方に配置されている。第３カップ２６Ｃは、チャンバー４の隔壁５に対して固定されている。第２カップ２６Ｂは、第２ガード２３Ｂと一体であり、第２ガード２３Ｂと共に上下方向に移動する。第２ガード２３Ｂは、第２カップ２６Ｂに対して移動可能であってもよい。
ガード２３は、スピンチャック８に保持されている基板Ｗが配置される基板保持位置よりもガード２３の上端２３ａが上方に位置する上位置と、ガード２３の上端２３ａが基板保持位置よりも下方に位置する下位置との間で、上下方向に移動可能である。処理ユニット２は、複数のガード２３を上下方向に個別に移動させるガード昇降ユニット２７を含む。ガード昇降ユニット２７は、上位置から下位置までの任意の位置にガード２３を位置させる。ガード昇降ユニット２７は、たとえば、ガード２３を上下方向に移動させる動力を発生する電動モータと、電動モータの回転を上下方向へのガード２３の移動に変換するボールネジおよびボールナットとを含む。
図２に示すように、処理ユニット２は、基板Ｗの上面に向けて薬液を下方に吐出する第１薬液ノズル３１と、基板Ｗの上面に向けてリンス液を下方に吐出する第１リンス液ノズル３４とを含む。第１薬液ノズル３１は、薬液を案内する第１薬液配管３２に接続されており、第１リンス液ノズル３４は、リンス液を案内する第１リンス液配管３５に接続されている。第１薬液配管３２に介装された第１薬液バルブ３３が開かれると、薬液が、第１薬液ノズル３１の吐出口から下方に連続的に吐出される。同様に、第１リンス液配管３５に介装された第１リンス液バルブ３６が開かれると、リンス液が、第１リンス液ノズル３４の吐出口から下方に連続的に吐出される。
第１薬液ノズル３１から吐出される薬液は、たとえば、ＤＨＦ（希釈フッ酸）である。ＤＨＦは、フッ酸（フッ化水素酸）を水で希釈した溶液である。シリコンなどの第１４族元素の自然酸化膜を除去できるのであれば、薬液は、ＤＨＦ以外であってもよい。第１リンス液ノズル３４から吐出されるリンス液は、たとえば、炭酸水である。リンス液は、純水（脱イオン水：Ｄeionized Ｗater）、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水のいずれかであってもよい。
図示はしないが、第１薬液バルブ３３は、流路を形成するバルブボディと、流路内に配置された弁体と、弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他のバルブについても同様である。アクチュエータは、空圧アクチュエータまたは電動アクチュエータであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。制御装置３は、アクチュエータを制御することにより、第１薬液バルブ３３を開閉させる。アクチュエータが電動アクチュエータである場合、制御装置３は、電動アクチュエータを制御することにより、全閉位置から全開位置までの任意の位置に弁体を位置させる。
第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４は、チャンバー４内で移動可能なスキャンノズルである。処理ユニット２は、第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４を保持する第１ノズルアーム３７と、第１ノズルアーム３７を移動させることにより、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４を移動させる第１ノズル移動ユニット３８とを含む。
第１ノズル移動ユニット３８は、第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４から吐出された処理液が基板Ｗの上面に着液する処理位置（図５（ａ）参照）と、第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４が平面視でスピンチャック８のまわりに位置する待機位置（図２に示す位置）との間で、第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４を水平に移動させる。第１ノズル移動ユニット３８は、たとえば、スピンチャック８および処理カップ２１のまわりで鉛直に延びるノズル回動軸線Ａ２まわりに第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４を水平に移動させる旋回ユニットである。
処理ユニット２は、基板Ｗの上面に向けて薬液を下方に吐出する第２薬液ノズル４１と、基板Ｗの上面に向けてリンス液を下方に吐出する第２リンス液ノズル４４とを含む。第２薬液ノズル４１は、薬液を案内する第２薬液配管４２に接続されており、第２リンス液ノズル４４は、リンス液を案内する第２リンス液配管４５に接続されている。第２薬液配管４２に介装された第２薬液バルブ４３が開かれると、薬液が、第２薬液ノズル４１の吐出口から下方に連続的に吐出される。同様に、第２リンス液配管４５に介装された第２リンス液バルブ４６が開かれると、リンス液が、第２リンス液ノズル４４の吐出口から下方に連続的に吐出される。
第２薬液ノズル４１から吐出される薬液は、たとえば、希釈アンモニア水である。希釈アンモニア水におけるアンモニアの濃度は、２．０〜３．０ｗｔ％（たとえば、２．５ｗｔ％）である。希釈アンモニア水におけるアンモニアの濃度は、これ以外の値であってもよい。第２リンス液ノズル４４から吐出されるリンス液は、たとえば、炭酸水である。第２リンス液ノズル４４から吐出されるリンス液は、前述の炭酸水以外のリンス液であってもよい。
基板処理装置１は、第２薬液配管４２から第２薬液ノズル４１に供給される薬液の流量を変更する第２流量調整バルブ４９を備えている。図示はしないが、他のノズルに対応する流量調整バルブも基板処理装置１に備えられている。第２流量調整バルブ４９は、第２薬液配管４２に介装されている。薬液は、第２流量調整バルブ４９の開度に対応する流量で第２薬液配管４２から第２薬液ノズル４１に供給され、この流量で第２薬液ノズル４１から吐出される。第２流量調整バルブ４９の開度は、制御装置３によって変更される。
第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４は、チャンバー４内で移動可能なスキャンノズルである。処理ユニット２は、第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４を保持する第２ノズルアーム４７と、第２ノズルアーム４７を移動させることにより、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４を移動させる第２ノズル移動ユニット４８とを含む。
第２ノズル移動ユニット４８は、第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４から吐出された処理液が基板Ｗの上面に着液する処理位置（図６（ａ）参照）と、第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４が平面視でスピンチャック８のまわりに位置する待機位置（図２に示す位置）との間で、第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４を水平に移動させる。第２ノズル移動ユニット４８は、たとえば、スピンチャック８および処理カップ２１のまわりで鉛直に延びるノズル回動軸線Ａ３まわりに第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４を水平に移動させる旋回ユニットである。
処理ユニット２は、基板Ｗの上面に向けて処理液を下方に吐出する固定ノズル５１を含む。固定ノズル５１は、リンス液を案内する第３リンス液配管５２に接続されている。第３リンス液配管５２に介装された第３リンス液バルブ５３が開かれると、リンス液が、固定ノズル５１の吐出口から下方に連続的に吐出される。固定ノズル５１から吐出されるリンス液は、たとえば、炭酸水である。固定ノズル５１から吐出されるリンス液は、前述の炭酸水以外のリンス液であってもよい。固定ノズル５１から吐出された処理液は、基板Ｗの上面中央部に着液する。固定ノズル５１は、チャンバー４の隔壁５に対して固定されている。
図１に示すように、処理ユニット２は、基板Ｗの下面中央部に向けて処理液を上方に吐出する下面ノズル５４を含む。下面ノズル５４は、スピンベース１０の上面中央部で開口する貫通穴に挿入されている。下面ノズル５４の吐出口は、スピンベース１０の上面よりも上方に配置されており、基板Ｗの下面中央部に上下方向に対向する。下面ノズル５４は、下側リンス液バルブ５６が介装された下側リンス液配管５４に接続されている。
下側リンス液バルブ５６が開かれると、リンス液が、下側リンス液配管５４から下面ノズル５４に供給され、下面ノズル５４の吐出口から上方に連続的に吐出される。下面ノズル５４から吐出されるリンス液は、たとえば、炭酸水である。下面ノズル５４から吐出されるリンス液は、前述の炭酸水以外のリンス液であってもよい。下面ノズル５４は、チャンバー４の隔壁５に対して固定されている。スピンチャック８が基板Ｗを回転させても、下面ノズル５４は回転しない。
基板処理装置１は、気体供給源からの気体をスピンベース１０の上面中央部で開口する下側中央開口５７に導く下側気体配管５９と、下側気体配管５９に介装された下側気体バルブ６０とを含む。下側気体バルブ６０が開かれると、下側気体配管５９から供給された気体が、下面ノズル５４の外周面とスピンベース１０の内周面とによって形成された筒状の下側気体流路５８を上方に流れ、下側中央開口５７から上方に吐出される。下側中央開口５７の内周面は、基板Ｗの回転軸線Ａ１を取り囲んでいる。下側中央開口５７に供給される気体は、たとえば、窒素ガスである。気体は、ヘリウムガスやアルゴンガスなどの他の不活性ガスであってもよいし、クリーンエアーやドライエアー（除湿されたクリーンエアー）であってもよい。
処理ユニット２は、遮断部材１３の下面１３ｓの中央部で開口する上側中央開口６８を介して処理液を下方に吐出する中心ノズル６１を含む。処理液を吐出する中心ノズル６１の吐出口（後述する第１チューブ６１Ａおよび第２チューブ６１Ｂの吐出口）は、遮断部材１３の中央部を上下方向に貫通する貫通穴内に配置されている。中心ノズル６１の吐出口は、上側中央開口６８の上方に配置されている。上側中央開口６８の内周面は、基板Ｗの回転軸線Ａ１を取り囲んでいる。中心ノズル６１は、遮断部材１３と共に鉛直方向に昇降する。
中心ノズル６１は、処理液を下方に吐出する複数のインナーチューブ（第１チューブ６１Ａおよび第２チューブ６１Ｂ）と、複数のインナーチューブを取り囲む筒状のケーシング６２とを含む。第１チューブ６１Ａ、第２チューブ６１Ｂ、およびケーシング６２は、回転軸線Ａ１に沿って上下方向に延びている。遮断部材１３の内周面は、径方向（回転軸線Ａ１に直交する方向）に間隔を空けてケーシング６２の外周面を取り囲んでいる。
第１チューブ６１Ａは、基板Ｗの上面に向けてリンス液を下方に吐出するリンス液ノズルの一例である。第１チューブ６１Ａは、上側リンス液バルブ６４が介装された上側リンス液配管６３に接続されている。上側リンス液バルブ６４が開かれると、リンス液が、上側リンス液配管６３から第１チューブ６１Ａに供給され、第１チューブ６１Ａの吐出口から下方に連続的に吐出される。第１チューブ６１Ａから吐出されるリンス液は、たとえば、炭酸水である。第１チューブ６１Ａから吐出されるリンス液は、前述の炭酸水以外のリンス液であってもよい。
第２チューブ６１Ｂは、基板Ｗの上面に向けて液状のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を下方に吐出する溶剤ノズルの一例である。第２チューブ６１Ｂは、溶剤バルブ６６が介装された溶剤配管６５に接続されている。溶剤バルブ６６が開かれると、ＩＰＡが、溶剤配管６５から第２チューブ６１Ｂに供給され、第２チューブ６１Ｂの吐出口から下方に連続的に吐出される。ＩＰＡを加熱する溶剤ヒータ６７は、溶剤配管６５に介装されている。第２チューブ６１Ｂには、室温（２０〜３０℃）よりも高温のＩＰＡが供給される。ＩＰＡは、水よりも表面張力が低く、水よりも揮発性が高い有機溶剤の一例である。ＩＰＡは、希釈アンモニア水よりも表面張力が低い。
基板処理装置１は、気体供給源からの気体を遮断部材１３の上側中央開口６８に導く上側気体配管７０と、上側気体配管７０に介装された上側気体バルブ７１とを含む。上側気体バルブ７１が開かれると、上側気体配管７０から供給された気体が、中心ノズル６１の外周面と遮断部材１３の内周面とによって形成された筒状の上側気体流路６９を下方に流れ、上側中央開口６８から下方に吐出される。上側中央開口６８に供給される気体は、たとえば、窒素ガスである。窒素ガス以外の気体が、上側中央開口６８に供給されてもよい。
処理ユニット２は、基板Ｗの上面に向けて処理液を吐出する内部ノズル７２を含む。内部ノズル７２は、第１ガード２３Ａの上端２３ａよりも下方に配置された水平部７２ｈと、第１ガード２３Ａの上方に配置された鉛直部７２ｖとを含む。第１ガード２３Ａおよび第２ガード２３Ｂがいずれの位置に位置しているときでも、水平部７２ｈは、第１ガード２３Ａと第２ガード２３Ｂとの間に配置される。図２に示すように、水平部７２ｈは、平面視円弧状である。水平部７２ｈは、平面視直線状であってもよいし、平面視折れ線状であってもよい。
図１に示すように、内部ノズル７２は、第１ガード２３Ａの天井部２４を上下方向に貫通する貫通穴に挿入されている。鉛直部７２ｖは、第１ガード２３Ａの貫通穴の上方に配置されている。鉛直部７２ｖは、第１ガード２３Ａの上方に配置されたハウジング７６を上下方向に貫通している。ハウジング７６は、第１ガード２３Ａに支持されている。鉛直部７２ｖは、回転可能にハウジング７６に支持されている。内部ノズル７２は、鉛直部７２ｖの中心線に相当するノズル回動軸線Ａ４まわりに第１ガード２３Ａに対して回動可能である。ノズル回動軸線Ａ４は、第１ガード２３Ａを通る鉛直な軸線である。
処理液を下方に吐出する吐出口７２ｐは、水平部７２ｈの先端部（ノズル回動軸線Ａ４とは反対側の端部）に設けられている。内部ノズル７２は、第３薬液バルブ７４が介装された第３薬液配管７３に接続されている。第３薬液バルブ７４が開かれると、薬液の一例である希釈アンモニア水が、第３薬液配管７３から内部ノズル７２に供給され、内部ノズル７２の吐出口７２ｐから下方に連続的に吐出される。
処理ユニット２は、内部ノズル７２から吐出された処理液が基板Ｗの上面に着液する処理位置と、内部ノズル７２が平面視でスピンチャック８のまわりに位置する待機位置と、の間で内部ノズル７２をノズル回動軸線Ａ４まわりに回動させるスキャンユニット７７を含む。スキャンユニット７７は、内部ノズル７２を回動させる動力を発生する電動モータ７８を含む。電動モータ７８は、内部ノズル７２の鉛直部７２ｖと同軸の同軸モータであってもよいし、２つのプーリと無端状のベルトとを介して内部ノズル７２の鉛直部７２ｖに連結されていてもよい。
内部ノズル７２が待機位置（図２で破線で示す位置）に配置されると、内部ノズル７２の水平部７２ｈの全体が第１ガード２３Ａに重なる。内部ノズル７２が処理位置（図２で二点鎖線で示す位置）に配置されると、水平部７２ｈの先端部が第１ガード２３Ａの上端２３ａよりも内側に配置され、内部ノズル７２が基板Ｗに重なる。処理位置は、内部ノズル７２から吐出された処理液が基板Ｗの上面中央部に着液する中央処理位置（図２で二点鎖線で示す位置）と、内部ノズル７２から吐出された処理液が基板Ｗの上面外周部に着液する外周処理位置とを含む。
第１ガード２３Ａの天井部２４は、第１ガード２３Ａの筒状部２５の上端部から回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる環状の傾斜部２４ａと、傾斜部２４ａから上方に突出する突出部２４ｂとを含む。傾斜部２４ａと突出部２４ｂとは周方向（回転軸線Ａ１まわりの方向）に並んでいる。突出部２４ｂは、傾斜部２４ａから上方に延びる一対の側壁２４ｓと、一対の側壁２４ｓの上端の間に配置された上壁２４ｕと、一対の側壁２４ｓの外端の間に配置された外壁２４ｏとを含む。突出部２４ｂは、第１ガード２３Ａの傾斜部２４ａの下面から上方に凹んだ収容空間を形成している。
内部ノズル７２が待機位置に配置されると、内部ノズル７２の水平部７２ｈの全体が、平面視で突出部２４ｂに重なり、収容空間に収容される。図２に示すように、このとき、吐出口７２ｐが設けられた水平部７２ｈの先端部は、第１ガード２３Ａの上端２３ａよりも外側に配置される。内部ノズル７２を待機位置に配置すれば、第１ガード２３Ａの上端部と第２ガード２３Ｂの上端部とを上下方向に互いに近づけることができる。これにより、第１ガード２３Ａと第２ガード２３Ｂとの間に進入する液体の量を減らすことができる。
前述のように、内部ノズル７２は、ハウジング７６に支持されている。同様に、スキャンユニット７７は、ハウジング７６に支持されている。スキャンユニット７７の電動モータ７８は、上下方向に伸縮可能なベローズ７５の中に配置されている。ハウジング７６は、第１ブラケット７９Ａを介して第１ガード２３Ａに支持されており、第２ブラケット７９Ｂを介してガード昇降ユニット２７に支持されている。ガード昇降ユニット２７が第１ガード２３Ａを昇降させると、ハウジング７６も昇降する。これにより、内部ノズル７２およびスキャンユニット７７が、第１ガード２３Ａと共に昇降する。
次に、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理の一例について説明する。
以下では、基板Ｗに設けられた凹部８３の側面で露出するポリシリコンの自然酸化膜を除去し、その後、ポリシリコンの薄膜８４を除去する例について説明する。
図３は、処理される前（ポリシリコンの自然酸化膜が除去される前）の基板Ｗの断面の一例を示す模式図である。図３では、ポリシリコンの自然酸化膜を含む基板Ｗの自然酸化膜の表面を二点鎖線で示しており、自然酸化膜が除去された基板Ｗの断面を実線で示している。以下では、自然酸化膜を除去した後の基板Ｗについて説明する。
図３に示すように、基板Ｗは、シリコンなどの半導体やガラスで形成された板状の母材８１と、母材８１上に形成された１つ以上の薄膜８２とを含む。図３は、複数の薄膜８２が母材８１上に積層されている例を示している。基板Ｗは、基板Ｗの厚み方向Ｄｔに延びる１つ以上の凹部８３を含む。凹部８３は、トレンチ、ビアホール、およびコンタクトホールのいずれかであってもよいし、これら以外であってもよい。
凹部８３は、基板Ｗの最表面Ｗｓ（最も表面側に位置する薄膜８２の表面）から基板Ｗの厚み方向Ｄｔに延びている。凹部８３は、基板Ｗの最表面Ｗｓで開口する入口８３ｉと、基板Ｗの内部に設けられた底面８３ｂと、基板Ｗの最表面Ｗｓから底面８３ｂに延びる側面８３ｓとを含む。凹部８３の側面８３ｓは、凹部８３の幅方向に対向する一対の対向部８３ｏを含む。凹部８３の深さ方向は、基板Ｗの厚み方向Ｄｔに一致しており、凹部８３の幅方向は、基板Ｗの厚み方向Ｄｔに直交する基板Ｗの平面方向Ｄｓに一致している。
凹部８３の深さＤ１、つまり、基板Ｗの最表面Ｗｓから凹部８３の底面８３ｂまでの基板Ｗの厚み方向Ｄｔの距離は、凹部８３の幅Ｗ１、つまり、平面方向Ｄｓへの一対の対向部８３ｏの間隔よりも長い。凹部８３の幅Ｗ１は、凹部８３の底面８３ｂに近づくしたがって段階的または連続的に変化していてもよいし、入口８３ｉから底面８３ｂまで一定であってもよい。図３は、凹部８３が全ての薄膜８２を基板Ｗの厚み方向Ｄｔに貫通しており、母材８１の表面８１ｓから厚み方向Ｄｔに凹んでいる例を示している。凹部８３は、１つ以上の薄膜８２だけに設けられていてもよい。薄膜８２が母材８１上に形成されていない場合は、母材８１だけに凹部８３が設けられていてもよい。
ポリシリコンの薄膜８４は、凹部８３の側面８３ｓを形成している。つまり、凹部８３の側面８３ｓの一対の対向部８３ｏは、ポリシリコンの薄膜８４によって形成されている。ポリシリコンの薄膜８４は、凹部８３の入口８３ｉから凹部８３の底面８３ｂに向かって基板Ｗの厚み方向Ｄｔに延びている。ポリシリコンの薄膜８４の先端面８４ｓは、基板Ｗの最表面Ｗｓと同一平面上に位置していてもよい。
厚み方向Ｄｔへのポリシリコンの薄膜８４の長さＬ１は、凹部８３の幅Ｗ１よりも長く、凹部８３の深さＤ１よりも短い。ポリシリコンの薄膜８４の長さＬ１は、母材８１上に形成された薄膜８２全体の厚みＴｈ１、つまり、基板Ｗの最表面Ｗｓから母材８１の表面８１ｓまでの厚み方向Ｄｔの距離よりも長い。ポリシリコンの薄膜８４の長さＬ１は、凹部８３の深さＤ１と等しくてもよいし、薄膜８２全体の厚みＴｈ１以下であってもよい。
図４は、基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理の一例について説明するための工程図である。図５および図６は、図４に示す基板Ｗの処理の一例が行われているときの基板処理装置１の状態を示す模式的な断面図である。図７は、図４に示す基板Ｗの処理の一例が行われているときの基板処理装置１の動作を示すタイムチャートである。図７において、ＩＰＡのＯＮは、基板Ｗに向けてＩＰＡが吐出されていることを意味し、ＩＰＡのＯＦＦは、ＩＰＡの吐出が停止されていること意味する。希釈アンモニア水（図７では、ＮＨ４ＯＨと表記）などの他の処理液についても同様である。
以下では、図１および図２を参照する。図４〜図７については適宜参照する。以下の動作は、制御装置３が基板処理装置１を制御することにより実行される。言い換えると、制御装置３は、以下の動作を実行するようにプログラムされている。制御装置３は、プログラム等の情報を記憶するメモリー３ｍ（図１参照）とメモリー３ｍに記憶された情報にしたがって基板処理装置１を制御するプロセッサー３ｐ（図１参照）とを含むコンピュータである。
基板処理装置１によって基板Ｗが処理されるときは、チャンバー４内に基板Ｗを搬入する搬入工程が行われる（図４のステップＳ１）。
具体的には、第１薬液ノズル３１を含む全てのスキャンノズルを待機位置に位置させ、全てのガード２３を下位置に位置させる。さらに、遮断部材１３を上位置に位置させる。この状態で、搬送ロボットが、基板Ｗをハンドで支持しながら、ハンドをチャンバー４内に進入させる。その後、搬送ロボットは、基板Ｗの表面が上に向けられた状態でハンド上の基板Ｗをスピンチャック８の上に置く。搬送ロボットは、基板Ｗをスピンチャック８の上に置いた後、ハンドをチャンバー４の内部から退避させる。
次に、炭酸水を基板Ｗに供給する第１炭酸水供給工程（図４のステップＳ２）が行われる。
具体的には、上側気体バルブ７１および下側気体バルブ６０が開かれ、遮断部材１３の上側中央開口６８とスピンベース１０の下側中央開口５７が窒素ガスの吐出を開始する。ガード昇降ユニット２７は、第３ガード２３Ｃを下位置に位置させながら、第１ガード２３Ａおよび第２ガード２３Ｂを上昇させて、第１ガード２３Ａおよび第２ガード２３Ｂの上端２３ａを基板Ｗよりも上方に位置させる。第１ノズル移動ユニット３８は、第１ノズルアーム３７を移動させて、第１薬液ノズル３１の吐出口と第１リンス液ノズル３４の吐出口とを基板Ｗの上方に位置させる。スピンモータ１２は、基板Ｗがチャックピン９によって把持されている状態で基板Ｗの回転を開始する。
この状態で、第１リンス液バルブ３６が開かれ、第１リンス液ノズル３４が炭酸水の吐出を開始する。図５（ａ）に示すように、第１リンス液ノズル３４から吐出された炭酸水は、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う炭酸水の液膜が基板Ｗ上に形成される。基板Ｗが帯電している場合には、基板Ｗから炭酸水に電荷が移動し、電荷が基板Ｗから除去される。第１リンス液バルブ３６が開かれてから所定時間が経過すると、第１リンス液バルブ３６が閉じられ、第１リンス液ノズル３４からの炭酸水の吐出が停止される。
次に、ＤＨＦを基板Ｗに供給するＤＨＦ供給工程が行われる（図４のステップＳ３）。
具体的には、第１薬液ノズル３１の吐出口と第１リンス液ノズル３４の吐出口とが基板Ｗの上方に位置している状態で、第１薬液バルブ３３が開かれ、第１薬液ノズル３１がＤＨＦの吐出を開始する。図５（ｂ）に示すように、第１薬液ノズル３１から吐出されたＤＨＦは、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗ上の炭酸水がＤＨＦに置換され、基板Ｗの上面全域を覆うＤＨＦの液膜が形成される。第１薬液バルブ３３が開かれてから所定時間が経過すると、第１薬液バルブ３３が閉じられ、第１薬液ノズル３１からのＤＨＦの吐出が停止される。
次に、炭酸水を基板Ｗに供給する第２炭酸水供給工程が行われる（図４のステップＳ４）。
具体的には、第１薬液ノズル３１の吐出口と第１リンス液ノズル３４の吐出口とが基板Ｗの上方に位置している状態で、第１リンス液バルブ３６が開かれ、第１リンス液ノズル３４が炭酸水の吐出を開始する。図５（ｃ）に示すように、第１リンス液ノズル３４から吐出された炭酸水は、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗ上のＤＨＦが炭酸水に置換され、基板Ｗの上面全域を覆う炭酸水の液膜が形成される。
第１リンス液バルブ３６が開かれてから所定時間が経過すると、第１リンス液バルブ３６を開いたまま、第３リンス液バルブ５３が開かれる。これにより、固定ノズル５１からの炭酸水の吐出が開始される。図５（ｄ）に示すように、固定ノズル５１から吐出された炭酸水は、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。第１リンス液バルブ３６は、第３リンス液バルブ５３が開かれた後に閉じられる。これにより、第１リンス液ノズル３４からの炭酸水の吐出が停止される。その後、第１ノズル移動ユニット３８が第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４を基板Ｗの上方から退避させる。
次に、ＩＰＡを基板Ｗに供給する第１ＩＰＡ供給工程が行われる（図４のステップＳ５）。
具体的には、第１薬液ノズル３１および第１リンス液ノズル３４が基板Ｗの上方から退避した後、ガード昇降ユニット２７は、第３ガード２３Ｃを上昇させて、第１ガード２３Ａ、第２ガード２３Ｂ、および第３ガード２３Ｃの上端２３ａを基板Ｗよりも上方に位置させる。その後、第３リンス液バルブ５３が閉じられ、固定ノズル５１からの炭酸水の吐出が停止される。その後、溶剤バルブ６６が開かれ、中心ノズル６１がＩＰＡの吐出を開始する。
中心ノズル６１から吐出されＩＰＡは、上位置に位置する遮断部材１３の上側中央開口６８を通って、基板Ｗの上面中央部に着液する。図５（ｅ）に示すように、基板Ｗの上面に着液したＩＰＡは、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗ上の炭酸水がＩＰＡに置換され、基板Ｗの上面全域を覆うＩＰＡの液膜が形成される。その後、溶剤バルブ６６が閉じられ、中心ノズル６１からのＩＰＡの吐出が停止される。
次に、希釈アンモニア水を基板Ｗに供給するアンモニア水供給工程が行われる（図４のステップＳ６）。
具体的には、第２ノズル移動ユニット４８は、中心ノズル６１がＩＰＡを吐出しているときに第２ノズルアーム４７を移動させて、第２薬液ノズル４１の吐出口と第２リンス液ノズル４４の吐出口とを基板Ｗと遮断部材１３との間に移動させる。このとき、第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４は、中心ノズル６１から下方に延びるＩＰＡの液柱の近くに配置されるものの、ＩＰＡの液柱からは水平に離れている。
第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４が基板Ｗと遮断部材１３との間に配置された後は、溶剤バルブ６６が閉じられ、中心ノズル６１からのＩＰＡの吐出が停止される。その後、第２ノズル移動ユニット４８は、第２ノズルアーム４７を移動させて、第２薬液ノズル４１の吐出口と第２リンス液ノズル４４の吐出口とを基板Ｗの上面中央部に対向させる。続いて、第２薬液バルブ４３が開かれ、第２薬液ノズル４１が希釈アンモニア水の吐出を開始する。
図５（ｆ）に示すように、第２薬液ノズル４１から吐出された希釈アンモニア水は、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗ上のＩＰＡが希釈アンモニア水に置換され、基板Ｗの上面全域を覆う希釈アンモニア水の液膜が形成される。第２薬液バルブ４３が開かれてから所定時間が経過すると、第２薬液バルブ４３が閉じられ、第２薬液ノズル４１からの希釈アンモニア水の吐出が停止される。
図７に示すように、第１ＩＰＡ供給工程において溶剤バルブ６６が開かれてから所定時間が経過すると、スピンモータ１２は、基板Ｗの回転速度を第１高回転速度Ｖｈ１から低回転速度ＶＬ１まで低下させ、低回転速度ＶＬ１に維持する。その後、スピンモータ１２は、基板Ｗの回転速度を低回転速度ＶＬ１から第２高回転速度Ｖｈ２に上昇させ、第２高回転速度Ｖｈ２に維持する。
第１高回転速度Ｖｈ１および第２高回転速度Ｖｈ２は、たとえば、５００〜１０００ｒｐｍである。第１高回転速度Ｖｈ１は、第２高回転速度Ｖｈ２と等しくてもよいし、異なっていてもよい。低回転速度ＶＬ１は、たとえば、１〜４０ｒｐｍである。低回転速度ＶＬ１は、第１回転速度の一例であり、第２高回転速度Ｖｈ２は、第２回転速度の一例である。
第１ＩＰＡ供給工程においてＩＰＡの吐出が停止される時期、つまり、溶剤バルブ６６が閉じられる時期は、基板Ｗの回転速度が低回転速度ＶＬ１に低下した後である。溶剤バルブ６６は、基板Ｗの回転速度が低回転速度ＶＬ１に維持されているときに閉じられてもよいし、基板Ｗの回転速度の上昇が開始された後に閉じられてもよい。図７は、後者の例を示している。
図７に示すように、第２薬液バルブ４３は、基板Ｗの回転速度が低回転速度ＶＬ１から第２高回転速度Ｖｈ２に上昇しているときに開かれる。つまり、基板Ｗの回転速度の上昇が開始される時刻Ｔｓと基板Ｗの回転速度の上昇が停止される時刻Ｔｅとの間の時刻Ｔ１で、希釈アンモニア水の吐出が開始される。そして、基板Ｗの回転速度が第２高回転速度Ｖｈ２に達した後に、第２薬液バルブ４３が閉じられる。
アンモニア水供給工程が行われた後は、炭酸水を基板Ｗに供給する第３炭酸水供給工程が行われる（図４のステップＳ７）。
具体的には、第２薬液ノズル４１の吐出口と第２リンス液ノズル４４の吐出口とが基板Ｗの上方に位置している状態で、第２リンス液バルブ４６が開かれ、第２リンス液ノズル４４が炭酸水の吐出を開始する。図６（ａ）に示すように、第２リンス液ノズル４４から吐出された炭酸水は、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗ上の希釈アンモニア水が炭酸水に置換され、基板Ｗの上面全域を覆う炭酸水の液膜が形成される。
第２リンス液バルブ４６が開かれてから所定時間が経過すると、第２リンス液バルブ４６を開いたまま、第３リンス液バルブ５３が開かれる。これにより、固定ノズル５１からの炭酸水の吐出が開始される。図６（ｂ）に示すように、固定ノズル５１から吐出された炭酸水は、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。第２リンス液バルブ４６は、第３リンス液バルブ５３が開かれた後に閉じられる。これにより、第２リンス液ノズル４４からの炭酸水の吐出が停止される。その後、第２ノズル移動ユニット４８が第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４を基板Ｗの上方から退避させる。
遮断部材昇降ユニット１５は、第２薬液ノズル４１および第２リンス液ノズル４４が基板Ｗの上方から退避した後、遮断部材１３を上位置から上側中間位置に下降させる。その後、上側リンス液バルブ６４が開かれ、中心ノズル６１が炭酸水の吐出を開始する。その後、第３リンス液バルブ５３が閉じられ、固定ノズル５１からの炭酸水の吐出が停止される。図６（ｃ）に示すように、中心ノズル６１から吐出された炭酸水は、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。上側リンス液バルブ６４が開かれてから所定時間が経過すると、上側リンス液バルブ６４が閉じられ、中心ノズル６１からの炭酸水の吐出が停止される。
ガード昇降ユニット２７は、固定ノズル５１からの炭酸水の吐出が停止されてから中心ノズル６１からの炭酸水の吐出が停止されるまでの期間に、第１ガード２３Ａを上昇させ、第２ガード２３Ｂおよび第３ガード２３Ｃを下降させる。これにより、第２ガード２３Ｂおよび第３ガード２３Ｃの上端２３ａが、スピンベース１０の上面よりも下方に配置される。第１ガード２３Ａの上端２３ａは、遮断部材１３の下面１３ｓと等しい高さに配置されてもよいし、遮断部材１３の下面１３ｓよりも上方または下方の高さに配置されてもよい。
次に、ＩＰＡを基板Ｗに供給する第２ＩＰＡ供給工程（図７の時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３）が行われる（図４のステップＳ８）。
具体的には、遮断部材昇降ユニット１５は、遮断部材１３を上側中間位置から下側中間位置に下降させる。これにより、遮断部材１３の下面１３ｓは、第１ガード２３Ａの上端２３ａと等しい高さまたは第１ガード２３Ａの上端２３ａよりも下方の高さに配置される。その後、溶剤バルブ６６が開かれ、中心ノズル６１がＩＰＡの吐出を開始する。図６（ｄ）に示すように、中心ノズル６１から吐出されたＩＰＡは、基板Ｗの上面中央部に着液した後、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。溶剤バルブ６６が開かれてから所定時間が経過すると、溶剤バルブ６６が閉じられ、中心ノズル６１からのＩＰＡの吐出が停止される。
次に、基板Ｗの高速回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥工程が行われる（図４のステップＳ９）。
具体的には、中心ノズル６１からのＩＰＡの吐出が停止された後、スピンモータ１２が基板Ｗの回転速度を上昇させる。これにより、基板Ｗの上面全域を覆うＩＰＡの液膜が徐々に薄くなる。遮断部材昇降ユニット１５は、基板Ｗの加速が開始された後、遮断部材１３を下側中間位置から下位置に下降させる。これにより、基板Ｗと遮断部材１３との間隔が連続的に減少する。基板Ｗに付着している液体は、基板Ｗの高速回転により基板Ｗのまわりに飛散する。これにより、図６（ｅ）に示すように、基板Ｗと遮断部材１３との間の空間が窒素ガスで満たされた状態で基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンモータ１２が回転を停止する。これにより、基板Ｗの回転が停止される。
次に、基板Ｗをチャンバー４から搬出する搬出工程が行われる（図４のステップＳ１０）。
具体的には、上側気体バルブ７１および下側気体バルブ６０が閉じられ、遮断部材１３の上側中央開口６８とスピンベース１０の下側中央開口５７とからの窒素ガスの吐出が停止される。ガード昇降ユニット２７は、全てのガード２３を下位置まで下降させる。遮断部材昇降ユニット１５は、遮断部材１３を上位置まで上昇させる。搬送ロボットは、複数のチャックピン９が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック８上の基板Ｗをハンドで支持する。その後、搬送ロボットは、基板Ｗをハンドで支持しながら、ハンドをチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される。
以上のように本実施形態では、ＤＨＦが基板Ｗに供給される（ＤＨＦ供給工程）。これにより、基板Ｗの最表面Ｗｓ、凹部８３の側面８３ｓ、および凹部８３の底面８３ｂから自然酸化膜が除去される。このとき、ポリシリコンの自然酸化膜が除去され、未酸化のポリシリコンの薄膜８４が凹部８３の側面８３ｓで露出する。ポリシリコンの薄膜８４の表面は、ポリシリコンの自然酸化膜で覆われていない疎水面である。
自然酸化膜が除去されたポリシリコンの薄膜８４の表面は疎水性であるため、ＤＨＦを基板Ｗに供給した後に水を主成分とする水含有液を基板Ｗに供給しても、水含有液がポリシリコンの薄膜８４に均一に供給されない場合がある。希釈アンモニア水は水含有液の一種であるため、ＩＰＡを供給せずに希釈アンモニア水を供給すると、希釈アンモニア水がポリシリコンの薄膜８４に均一に供給されない場合がある。この場合、図８の上段に示すように、ポリシリコンの一部がエッチングされずに乾燥後の基板Ｗに残留し易い。
さらに、希釈アンモニア水に含まれる水酸化アンモニウムは、「２ＮＨ４ＯＨ＋Ｓｉ→Ｓｉ（ＯＨ）２＋Ｈ２＋２ＮＨ３」の反応式にしたがって、シリコンと反応し、シリコンをエッチングする。この反応式から分かるように、シリコンがエッチングされると、水素ガスおよびアンモニアガスが発生し、希釈アンモニア水中に気泡が形成される。図８の上段に示すように、ＩＰＡを供給せずに希釈アンモニア水を供給すると、多数の大きな気泡が凹部８３内に発生し、凹部８３が気泡で詰まる場合がある。この場合、新しい希釈アンモニア水が凹部８３に流入できなくなるため、ポリシリコンの残留量が増加してしまう。
これに対して、ＤＨＦを供給してから希釈アンモニア水を供給するまでにＩＰＡを供給する場合は、イソプロピル基がＩＰＡに含まれているので、ポリシリコンの薄膜８４が疎水性であったとしても、ＩＰＡがポリシリコンの薄膜８４に行き渡る。希釈アンモニア水は、ヒドロキシ基を含むＩＰＡでポリシリコンの薄膜８４がコーティングされた状態で基板Ｗに供給されるので、ポリシリコンの薄膜８４に行き渡る。これにより、希釈アンモニア水をポリシリコンの薄膜８４に均一に供給できる。
さらに、水酸化アンモニウムとシリコンとの反応が、ポリシリコンの薄膜８４に付着しているＩＰＡによって阻害されるので、単位時間あたりのガスの発生量が減少する。そのため、図８の下段に示すように、単位時間あたりの気泡の発生数が少ない。もしくは、小さい気泡だけしか発生し難い。気泡が小さければ、凹部８３の入口８３ｉを通じて気泡が凹部８３の外に出て行き易い。したがって、凹部８３が気泡で詰まり難い。同様に、気泡の発生数が少なければ、凹部８３が気泡で詰まり難い。さらに、凹部８３に出入りする希釈アンモニア水の流れが気泡で邪魔され難いので、凹部８３内の希釈アンモニア水を新たな希釈アンモニア水に効率的に置換できる。
このように、ポリシリコンの薄膜８４にＩＰＡが付着している状態で、希釈アンモニア水を基板Ｗに供給するので、自然酸化膜が除去された後であっても、希釈アンモニア水をポリシリコンの薄膜８４に行き渡らせることができる。さらに、単位時間あたりのガスの発生量を低減できるので、希釈アンモニア水がポリシリコンの薄膜８４に均一に供給される状態を維持でき、活性の高い希釈アンモニア水をポリシリコンの薄膜８４に供給し続けることができる。これにより、凹部８３内のポリシリコンを効果的にエッチングでき、凹部８３内に残留するポリシリコンを減らすことができる。
本実施形態では、希釈アンモニア水は、基板Ｗの表面全域がＩＰＡの液膜で覆われている状態で、基板Ｗの表面内の着液位置に向けて吐出される。着液位置に位置するＩＰＡは、基板Ｗの表面に着液した希釈アンモニア水によって着液位置のまわりに押し流される。これにより、概ね円形の希釈アンモニア水の液膜が基板Ｗの表面に形成される。その一方で、ＩＰＡの液膜は、希釈アンモニア水の液膜を取り囲む環状に変化する。希釈アンモニア水の吐出が継続されると、希釈アンモニア水の液膜の外周部が外方に広がり、基板Ｗの表面全域が希釈アンモニア水の液膜で覆われる。
図９に示すように、希釈アンモニア水の吐出を開始する前に基板Ｗの高速回転を開始すると、希釈アンモニア水が基板Ｗに供給される前に、ＩＰＡが基板Ｗの表面中央部からそのまわりに流れ、基板Ｗの表面中央部がＩＰＡの液膜から露出する場合がある。その一方で、図１０に示すように、ＩＰＡおよび希釈アンモニア水の両方が基板Ｗ上に位置しているときの基板Ｗの回転速度が低すぎると、基板Ｗの表面外周部が部分的に露出する場合がある。これは、基板Ｗ上のＩＰＡが基板Ｗ上の希釈アンモニア水に向かって内方に流れるマランゴニ対流が発生するからである。
アンモニア水供給工程では、基板Ｗの回転速度を低回転速度ＶＬ１から高回転速度Ｖｈ２に上昇させながら希釈アンモニア水の吐出を開始し、基板Ｗの回転速度を高回転速度Ｖｈ２に維持しながら、希釈アンモニア水の吐出を継続する。希釈アンモニア水の吐出を開始したときの基板Ｗの回転速度が低いので、希釈アンモニア水が基板Ｗに供給される前に、基板Ｗの表面中央部がＩＰＡの液膜から露出することはない。さらに、基板Ｗ上のＩＰＡおよび希釈アンモニア水に加わる遠心力が徐々に増加するので、マランゴニ対流によって基板Ｗの表面外周部がＩＰＡの液膜から露出することもない。したがって、基板Ｗの表面全域が液膜で覆われた状態を維持しながら、基板Ｗ上のＩＰＡを希釈アンモニア水に置換することができる。
基板Ｗの表面外周部が部分的に露出しないのであれば、希釈アンモニア水の吐出が開始される時期は、基板Ｗの加速が開始される前であってもよい。しかしながら、この場合、基板Ｗ上のＩＰＡの量は、希釈アンモニア水の吐出が開始されたときとその前とで殆ど変わらない。これに対して、基板Ｗの回転速度を低回転速度ＶＬ１から高回転速度Ｖｈ２に上昇させながら希釈アンモニア水の吐出を開始する場合は、基板Ｗの加速を開始してから希釈アンモニア水が基板Ｗに供給されるまでの間に、ＩＰＡが遠心力で基板Ｗから排出され、基板Ｗ上のＩＰＡの量が減少する。
希釈アンモニア水は、基板Ｗ上のＩＰＡと混ざり合う。基板Ｗ上のＩＰＡの量が多いほど、基板Ｗ上の液体に含まれるアンモニアの濃度が低下する。基板Ｗの回転速度を低回転速度ＶＬ１から高回転速度Ｖｈ２に上昇させながら希釈アンモニア水の吐出を開始すれば、基板Ｗの加速が開始される前に希釈アンモニア水の吐出を開始する場合に比べて、アンモニアの濃度の低下量を減少させることができ、ポリシリコンのエッチングに要する時間を短縮できる。したがって、基板Ｗを回転方向に加速させながら、希釈アンモニア水の吐出を開始することが好ましい。
本実施形態では、ポリシリコンの薄膜８４の一部が、凹部８３の入口８３ｉに配置されている。希釈アンモニア水に含まれる水酸化アンモニウムがポリシリコンと反応すると、ガスが発生する。したがって、凹部８３の入口８３ｉでガスが発生する。さらに、凹部８３の中で発生した気泡は、凹部８３の入口８３ｉに向かって流れる。しかしながら、希釈アンモニア水を基板Ｗに供給する前に、ポリシリコンの薄膜８４をＩＰＡでコーティングするので、単位時間あたりのガスの発生量を低減でき、凹部８３の入口８３ｉが気泡で詰まることを抑制または防止できる。
本実施形態では、ポリシリコンの薄膜８４が、凹部８３の側面８３ｓの広範囲に配置されている。したがって、ポリシリコンをエッチングする際に発生するガスの量が増加する。さらに、ポリシリコンが凹部８３の深さ方向に長いので、ポリシリコンの薄膜８４の底面は、凹部８３の入口８３ｉに比べて希釈アンモニア水が到達し難い凹部８３の底面８３ｂに近づく。しかしながら、希釈アンモニア水を基板Ｗに供給する前に、ポリシリコンの薄膜８４をＩＰＡでコーティングするので、単位時間あたりのガスの発生量を低減でき、凹部８３が気泡で詰まることを抑制または防止できる。
他の実施形態
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
たとえば、ＩＰＡは、中心ノズル６１以外のノズルから吐出されてもよい。ＩＰＡが、第１薬液ノズル３１と同様のスキャンノズルから吐出されてもよい。
室温のＩＰＡを基板Ｗに供給するのであれば、溶剤ヒータ６７を省略してもよい。
内部ノズル７２が必要でなければ、内部ノズル７２とこれに関連する構成（スキャンユニット７７や第１ガード２３Ａの突出部２４ｂなど）を省略してもよい。
前述の基板Ｗの処理の一例において、第１リンス液ノズル３４が炭酸水を吐出しているとき、第１ノズル移動ユニット３８は、第１リンス液ノズル３４から吐出された炭酸水が基板Ｗの上面中央部に着液する中央処理位置と、第１リンス液ノズル３４から吐出された炭酸水が基板Ｗの上面外周部に着液する外周処理位置と、の間で第１リンス液ノズル３４を移動させてもよい。第１薬液ノズル３１などの他のスキャンノズルについても同様である。
図１１に示すように、アンモニア水供給工程（図４のステップＳ６）を行った後、第３炭酸水供給工程（図４のステップＳ７）を行う前に、再び、第１ＩＰＡ供給工程（図１１の時刻Ｔ４〜時刻Ｔ５）およびアンモニア水供給工程（図１１の時刻Ｔ６〜時刻Ｔ７）を行ってもよい。言い換えると、第２炭酸水供給工程（図４のステップＳ４）を行った後、第３炭酸水供給工程（図４のステップＳ７）を行う前に、第１ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程を含む１つのサイクルを複数回行ってもよい。
この場合、ＩＰＡおよび希釈アンモニア水がこの順番で基板Ｗに供給された後、再び、ＩＰＡおよび希釈アンモニア水がこの順番で基板Ｗに供給される。ポリシリコンの薄膜８４に付着しているＩＰＡは、希釈アンモニア水の供給によって次第に減少していく。ＩＰＡを再び基板Ｗに供給することにより、ポリシリコンの薄膜８４にＩＰＡを補充できる。これにより、希釈アンモニア水をポリシリコンの薄膜８４に行き渡らせることができる。
基板Ｗと遮断部材１３との間の空間の密閉度を高めた状態で、第１ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程の一方または両方を行ってもよい。具体的には、図１２および図１３に示すように、少なくとも一つのガード２３の上端２３ａを遮断部材１３の下面１３ｓと等しい高さまたは遮断部材１３の下面１３ｓよりも上方の高さに位置させた状態で、第１ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程の少なくとも一方を行ってもよい。
この場合、希釈アンモニア水は、図１２に示すように、中心ノズル６１から吐出されてもよいし、図１３に示すように、基板Ｗと遮断部材１３との間に位置する内部ノズル７２から吐出されてもよい。中心ノズル６１にＩＰＡを吐出させる代わりに、中心ノズル６１に希釈アンモニア水を吐出させ、基板Ｗと遮断部材１３との間に位置する内部ノズル７２にＩＰＡを吐出させてもよい。
図１２および図１３に示すように、基板Ｗと遮断部材１３との間の空間の密閉度を高めた状態で、第１ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程を行う場合、基板Ｗの上面は、対向面の一例である遮断部材１３の下面１３ｓによって保護される。基板Ｗの外周面は、ガード２３によって保護される。さらに、基板Ｗと遮断部材１３の下面１３ｓとの間の空間がガード２３によって取り囲まれるので、この空間の密閉度を高めることができる。これにより、パーティクルを含む雰囲気から基板Ｗを保護しながら基板Ｗを処理できる。
制御装置３は、スピンモータ１２（図１参照）を制御することにより、基板Ｗの表面全域が希釈アンモニア水の液膜で覆われている状態で、基板Ｗの回転速度を上昇させてもよい。これに加えてまたはこれに代えて、制御装置３は、第２流量調整バルブ４９（図１参照）の開度を増加させることにより、基板Ｗの表面全域が希釈アンモニア水の液膜で覆われている状態で、基板Ｗの表面に向けて吐出される希釈アンモニア水の流量を増加させてもよい。
基板Ｗの回転速度を上昇させると、基板Ｗ上の液体に加わる遠心力が増加し、基板Ｗ上での液体の流速が上昇する。同様に、基板Ｗの表面に向けて吐出される液体の流量を増加させると、基板Ｗ上での液体の流速が上昇する。したがって、回転方向への基板Ｗの加速および希釈アンモニア水の吐出流量の増加の少なくとも一方を実行することにより、基板Ｗ上での希釈アンモニア水の流速を上昇させることができ、凹部８３からの気泡の排出を促進できる。これにより、アンモニア水供給工程において、希釈アンモニア水をポリシリコンの薄膜８４に均一に供給し続けることができる。
また、図１４に示すように、制御装置３は、スピンモータ１２を制御することにより、基板Ｗの表面の少なくとも一部が希釈アンモニア水の液膜で覆われている状態で、基板Ｗの加速と基板Ｗの減速とを交互に行ってもよい。
これに加えてまたはこれに代えて、図１４に示すように、制御装置３は、第２流量調整バルブ４９の開度を変更することにより、希釈アンモニア水の吐出流量の増加と希釈アンモニア水の吐出流量の減少とを交互に行ってもよい。
図１４では、基板Ｗの回転速度と希釈アンモニア水の吐出流量とが同じ時間に変更されるように描かれているが、基板Ｗの回転速度と希釈アンモニア水の吐出流量とは互いに異なる時期に変更されてもよい。
基板Ｗの回転速度を上昇させると、基板Ｗ上の液体に加わる遠心力が増加し、基板Ｗ上での液体の流速が上昇する。さらに、基板Ｗの回転速度を一定に維持すると、概ね安定した液流が基板Ｗ上に形成されるのに対し、基板Ｗの回転速度を変化させると、基板Ｗ上での液体の流れが変化する。したがって、基板Ｗを高速で回転させ続けるのではなく、回転方向に加速および減速させることにより、凹部８３からの気泡の排出を促進できる。
その一方で、基板Ｗの表面に向けて吐出される液体の流量を増加させると、基板Ｗ上での液体の流速が上昇する。さらに、液体の吐出流量を一定に維持すると、概ね安定した液流が基板Ｗ上に形成されるのに対し、液体の吐出流量を変化させると、基板Ｗ上での液体の流れが変化する。したがって、希釈アンモニア水を高流量で吐出し続けるのではなく変化させることにより、凹部８３からの気泡の排出を促進できる。
基板処理装置１は、円板状の基板Ｗを処理する装置に限らず、多角形の基板Ｗを処理する装置であってもよい。
前述の全ての構成の２つ以上が組み合わされてもよい。前述の全ての工程の２つ以上が組み合わされてもよい。
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。
１ ：基板処理装置
３ ：制御装置
８ ：スピンチャック（基板保持手段）
１２ ：スピンモータ（基板回転手段）
１３ ：遮断部材
１３ｓ ：遮断部材の下面（対向面）
２１ ：処理カップ
２３ ：ガード
２３ａ ：ガードの上端
２６ ：カップ
３１ ：第１薬液ノズル（自然酸化膜除去手段）
４１ ：第２薬液ノズル（アンモニア水供給手段）
４９ ：第２流量調整バルブ（流量調整バルブ）
６１ ：中心ノズル（ＩＰＡ供給手段）
６１Ａ ：第１チューブ
６１Ｂ ：第２チューブ
６５ ：溶剤配管
６６ ：溶剤バルブ
６７ ：溶剤ヒータ
８１ ：母材
８２ ：薄膜
８３ ：凹部
８３ｉ ：入口
８３ｂ ：底面
８３ｓ ：側面
８３ｏ ：対向部
８４ ：ポリシリコンの薄膜
８４ｓ ：先端面
Ａ１ ：回転軸線
Ｄｔ ：厚み方向
Ｄｓ ：平面方向
Ｄ１ ：凹部の深さ
Ｌ１ ：ポリシリコンの薄膜の長さ
Ｔｈ１ ：薄膜全体の厚み
Ｗ１ ：凹部の幅
Ｖｈ１ ：第１高回転速度
Ｖｈ２ ：第２高回転速度（第２回転速度）
ＶＬ１ ：低回転速度（第１回転速度）
Ｗ ：基板

Claims (16)

  1. 基板に設けられた凹部の側面で露出する第１４族元素の自然酸化膜を除去することにより、前記第１４族元素の薄膜を前記凹部の側面で露出させる自然酸化膜除去工程と、
    前記第１４族元素の自然酸化膜が除去された後に、前記第１４族元素の薄膜に液状のＩＰＡを接触させるＩＰＡ供給工程と、
    前記ＩＰＡが前記第１４族元素の薄膜に接触した後に、前記基板にアンモニア水を供給することにより、前記第１４族元素の薄膜をエッチングするアンモニア水供給工程と、を含む、基板処理方法。
  2. 前記ＩＰＡ供給工程は、前記基板の中央部に直交する回転軸線まわりに第２回転速度よりも小さい第１回転速度で前記基板を回転させながら、前記基板の表面全域に前記ＩＰＡの液膜を保持する液膜保持工程を含み、
    前記アンモニア水供給工程は、前記基板の回転速度を前記第１回転速度から前記第２回転速度に上昇させながら、前記基板に供給される前記アンモニア水の吐出を開始するアンモニア水吐出開始工程と、前記アンモニア水吐出開始工程の後に、前記基板の回転速度を前記第２回転速度に維持しながら、前記アンモニア水の吐出を継続するアンモニア水吐出継続工程とを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程を含む１つのサイクルを複数回行う、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記アンモニア水供給工程は、前記基板の表面全域が前記アンモニア水の液膜で覆われている状態で、前記基板の回転速度を上昇させる加速工程と、前記基板の表面全域が前記アンモニア水の液膜で覆われている状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる流量増加工程と、のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  5. 前記アンモニア水供給工程は、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を上昇させる第１加速工程と、前記第１加速工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を低下させる第１減速工程と、前記第１減速工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を上昇させる第２加速工程と、を含む１つのルーチンを１回以上行うルーチン実行工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  6. 前記アンモニア水供給工程は、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる第１流量増加工程と、前記第１流量増加工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を減少させる第１流量減少工程と、前記第１流量減少工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる第２流量増加工程と、を含む１つのルーチンを１回以上行うルーチン実行工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  7. 前記ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程の少なくとも一方が行われているときに、前記基板の表面が上に向けられた状態で前記基板を水平に保持しながら、前記基板の直径以上の外径を有する対向面を前記基板の表面に対向させ、前記基板を取り囲む筒状のガードの上端を前記対向面と等しい高さまたは前記対向面よりも上方の高さに位置させる密閉工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 前記第１４族元素の薄膜は、前記凹部の入口から前記凹部の底面に向かって延びている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記凹部の側面は、前記凹部の深さ方向に直交する幅方向に対向する一対の対向部を含み、
    前記凹部の深さ方向への前記第１４族元素の薄膜の長さは、前記凹部の幅方向への前記一対の対向部の間隔よりも長い、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  10. 基板に設けられた凹部の側面で露出する第１４族元素の自然酸化膜を除去することにより、前記第１４族元素の薄膜を前記凹部の側面で露出させる自然酸化膜除去手段と、
    前記第１４族元素の薄膜に液状のＩＰＡを接触させるＩＰＡ供給手段と、
    前記基板にアンモニア水を供給することにより、前記第１４族元素の薄膜をエッチングするアンモニア水供給手段と、
    前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、およびアンモニア水供給手段を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    前記基板に設けられた前記凹部の側面で露出する前記第１４族元素の自然酸化膜を除去することにより、前記第１４族元素の薄膜を前記凹部の側面で露出させる自然酸化膜除去工程と、
    前記第１４族元素の自然酸化膜が除去された後に、前記第１４族元素の薄膜に液状のＩＰＡを接触させるＩＰＡ供給工程と、
    前記ＩＰＡが前記第１４族元素の薄膜に接触した後に、前記基板にアンモニア水を供給することにより、前記第１４族元素の薄膜をエッチングするアンモニア水供給工程と、を実行する、基板処理装置。
  11. 前記基板処理装置は、前記基板の中央部に直交する回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段をさらに備え、
    前記制御装置は、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、アンモニア水供給手段、および、基板回転手段を制御し、
    前記ＩＰＡ供給工程は、第２回転速度よりも小さい第１回転速度で前記基板を回転させながら、前記基板の表面全域に前記ＩＰＡの液膜を保持する液膜保持工程を含み、
    前記アンモニア水供給工程は、前記基板の回転速度を前記第１回転速度から前記第２回転速度に上昇させながら、前記基板に供給される前記アンモニア水の吐出を開始するアンモニア水吐出開始工程と、前記アンモニア水吐出開始工程の後に、前記基板の回転速度を前記第２回転速度に維持しながら、前記アンモニア水の吐出を継続するアンモニア水吐出継続工程とを含む、請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記制御装置は、前記ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程を含む１つのサイクルを複数回行う、請求項１０または１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記基板処理装置は、前記基板の中央部に直交する回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段と、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を変更する流量調整バルブと、をさらに備え、
    前記制御装置は、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、アンモニア水供給手段、基板回転手段、および、流量調整バルブを制御し、
    前記アンモニア水供給工程は、前記基板の表面全域が前記アンモニア水の液膜で覆われている状態で、前記基板の回転速度を上昇させる加速工程と、前記基板の表面全域が前記アンモニア水の液膜で覆われている状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる流量増加工程と、のうちの少なくとも一つを含む、請求項１０に記載の基板処理装置。
  14. 前記基板処理装置は、前記基板の中央部に直交する回転軸線まわりに前記基板を回転させる基板回転手段をさらに備え、
    前記制御装置は、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、アンモニア水供給手段、および基板回転手段を制御し、
    前記アンモニア水供給工程は、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を上昇させる第１加速工程と、前記第１加速工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を低下させる第１減速工程と、前記第１減速工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の回転速度を上昇させる第２加速工程と、を含む１つのルーチンを１回以上行うルーチン実行工程を含む、請求項１０に記載の基板処理装置。
  15. 前記基板処理装置は、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を変更する流量調整バルブをさらに備え、
    前記制御装置は、前記自然酸化膜除去手段、ＩＰＡ供給手段、アンモニア水供給手段、および流量調整バルブを制御し、
    前記アンモニア水供給工程は、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる第１流量増加工程と、前記第１流量増加工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を減少させる第１流量減少工程と、前記第１流量減少工程の後、前記アンモニア水の液膜が前記基板の表面にある状態で、前記基板の表面に向けて吐出される前記アンモニア水の流量を増加させる第２流量増加工程と、を含む１つのルーチンを１回以上行うルーチン実行工程を含む、請求項１０に記載の基板処理装置。
  16. 前記基板処理装置は、前記基板の表面が上に向けられた状態で前記基板を水平に保持する基板保持手段と、前記基板の直径以上の外径を有しており、前記基板の表面に対向する対向面と、前記対向面と等しい高さまたは前記対向面よりも上方の高さに位置する上端を含み、前記基板を取り囲む筒状のガードと、をさらに備え、
    前記制御装置は、前記ＩＰＡ供給工程およびアンモニア水供給工程の少なくとも一方が行われているときに、前記基板の表面が上に向けられた状態で前記基板を水平に保持しながら、前記対向面を前記基板の表面に対向させ、前記ガードの上端を前記対向面と等しい高さまたは前記対向面よりも上方の高さに位置させる密閉工程をさらに実行する、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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