JP6993885B2 - 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、例えば、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。
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を処理する基板処理装置が用いられる。特許文献１には、雰囲気中の酸素濃度が低い状態で溶存酸素濃度が低い処理液を基板に供給する枚葉式の基板処理装置が開示されている。
特開２０１５－１５３９４７号公報
特許文献１に記載されているように、従来は、処理液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度は可能な限り低いことが好ましいと考えられていた。しかしながら、本発明者らの研究によると、処理液を用いて基板をエッチングする場合、処理液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度だけでなく、両者の差が、エッチングの結果に影響を及ぼしうることが分かった。
例えば、処理液の溶存酸素濃度に対して雰囲気中の酸素濃度が低すぎると、エッチングの均一性が悪化してしまう場合があることが分かった。したがって、処理液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度は、必ずしも低ければ良いわけではない。また、処理液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度だけでなく、両者の差をコントロールすることで、基板の表面または裏面の全域におけるエッチング量の分布を変化させることができることも分かった。
そこで、本発明の目的の一つは、雰囲気中の酸素濃度が低い状態で溶存酸素濃度が低いエッチング液を基板の主面全域に供給することにより、エッチング量の分布をコントロールしながら基板の主面をエッチング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、基板の主面のエッチング量の要求値を表す要求エッチング量に基づいて、エッチング液の溶存酸素濃度の設定値を表す設定溶存酸素濃度と、前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接する雰囲気中の酸素濃度の設定値を表す設定雰囲気酸素濃度と、の一方を決定する第１酸素濃度決定工程と、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方とに基づいて、前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方を決定する第２酸素濃度決定工程と、前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定雰囲気酸素濃度に一致するまたは近づけられており、空気中の酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する低酸素ガスを、前記基板を収容するチャンバー内に流入させる低酸素ガス供給工程と、前記低酸素ガス供給工程で前記チャンバー内に流入した前記低酸素ガスを前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接触させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素を減少させた前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面全域に供給することにより、前記基板の主面をエッチングするエッチング工程と、を含む、基板処理方法である。
この方法によれば、雰囲気中の酸素濃度を低下させた状態で、溶存酸素濃度が低いエッチング液を基板の主面に供給する。これにより、基板に保持されているエッチング液に溶け込む酸素の量をコントロールしながら、基板の主面全域にエッチング液を供給できる。基板の主面に供給されたエッチング液の実際の溶存酸素濃度は、設定溶存酸素濃度に一致しているもしくは近づけられている。同様に、基板の主面に保持されているエッチング液に接する雰囲気中の実際の酸素濃度は、設定雰囲気酸素濃度に一致しているもしくは近づけられている。
設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度は、要求エッチング量に基づいてそれぞれ独自に設定されるのではなく、互いに関連付けられる。具体的には、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方は、要求エッチング量に基づいて決定される。そして、決定された値（設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方）と要求エッチング量に基づいて、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方が決定される。言い換えると、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度だけでなく、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の差もコントロールされる。
このように、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の差をコントロールしながら、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度を低下させるので、基板の主面に対するエッチング液の着液位置を移動させることなく、基板の主面にわたるエッチング量の分布を変化させることができる。例えば、基板の主面全域を一定のエッチング量で均一にエッチングしたり、エッチング量の分布が円錐状または倒立円錐状となるように基板の主面をエッチングしたりすることができる。したがって、エッチング量の分布をコントロールしながら基板の主面をエッチングできる。
基板の主面は、基板の表面（デバイス形成面）および裏面（非デバイス形成面）のいずれかを意味する。基板が水平に保持されている場合、基板の上面または下面が基板の主面に相当する。基板の主面は、基板の表面および裏面のいずれであってもよい。また、低酸素ガスは、空気中の酸素濃度（約２１ｖｏｌ％）よりも低い酸素濃度を有するガスを意味する。
請求項２に記載の発明は、前記第１酸素濃度決定工程および第２酸素濃度決定工程の一方は、前記設定溶存酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値を前記設定溶存酸素濃度として決定する工程と、前記設定雰囲気酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値を前記設定雰囲気酸素濃度として決定する工程と、の一方を含む、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、設定溶存酸素濃度または設定雰囲気酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値が、設定溶存酸素濃度または設定雰囲気酸素濃度として設定される。言い換えると、従来のように、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度を可能な限り低下させるのではなく、両者の差もコントロールする。これにより、エッチング量の分布をコントロールしながら基板の主面をエッチングできる。
請求項３に記載の発明は、前記エッチング工程は、液吐出口から吐出された前記エッチング液が前記基板の主面に最初に接触する着液位置を、前記エッチング液の吐出が開始されてから前記エッチング液の吐出が停止されるまで、前記基板の主面中央部に位置させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素が低減された前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面に向けて、前記液吐出口に吐出させる液吐出工程を含む、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、エッチング液の着液位置を吐出開始から吐出停止まで基板の主面中央部に位置させる。このような場合でも、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃の差をコントロールすることにより、エッチング量の分布をコントロールすることができる。したがって、エッチング量の分布をコントロールするために、基板の主面に対するエッチング液の着液位置を移動させたり、基板の主面に向けてエッチング液を吐出する複数の液吐出口を設けたりしなくてもよい。
請求項４に記載の発明は、前記第２酸素濃度決定工程は、前記基板の主面にわたるエッチング量の分布が円錐状または倒立円錐状となるように、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方とに基づいて、前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方を決定する工程である、請求項３に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、基板の主面にわたるエッチング量の分布が円錐状または倒立円錐状となるように、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度が設定される。エッチング前の基板の主面が円錐状であれば、基板の主面にわたるエッチング量の分布が円錐状になるように基板の主面をエッチングすれば、エッチング後の基板の主面の平坦度を高めることができる。同様に、エッチング前の基板の主面が倒立円錐状であれば、基板の主面にわたるエッチング量の分布が倒立円錐状になるように基板の主面をエッチングすれば、エッチング後の基板の主面の平坦度を高めることができる。
請求項５に記載の発明は、前記第１酸素濃度決定工程は、前記要求エッチング量に基づいて、前記設定溶存酸素濃度を決定する工程であり、前記第２酸素濃度決定工程は、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度とに基づいて、前記設定雰囲気酸素濃度を決定する工程である、請求項１～４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、設定溶存酸素濃度を決めてから、設定雰囲気酸素濃度を決める。着液位置でのエッチングレートは、エッチング液の溶存酸素濃度に依存する。言い換えると、設定雰囲気酸素濃度は、着液位置でのエッチングレートに大きく影響しない。その代わりに、エッチングレートの傾き、つまり、着液位置でのエッチングレートと基板の主面内の任意の位置でのエッチングレートとを結ぶ直線の傾きは、エッチング液の溶存酸素濃度と雰囲気中の酸素濃度とに依存する。したがって、設定溶存酸素濃度を先に決めれば、着液位置でのエッチングレートとエッチングレートの傾きとを比較的に容易に設定できる。
これに対して、設定雰囲気酸素濃度が先に決まっている場合は、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度以外の条件も変更する必要が生じうる。例えば、設定雰囲気酸素濃度が先に決まっている場合、意図するエッチングレートの傾きを得るために、設定溶存酸素濃度が大幅に制限される。決定された設定溶存酸素濃度では意図するエッチングレートが得られない場合は、エッチング液の供給時間や濃度などの別の条件も変更する必要が生じうる。したがって、設定溶存酸素濃度を先に決めることにより、着液位置でのエッチングレートとエッチングレートの傾きとを比較的に容易に設定できる。
請求項６に記載の発明は、前記低酸素ガス供給工程は、前記チャンバー内で移動可能な対向部材の対向面を前記基板の主面に対向させながら、前記対向面に設けられた開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程を含む、請求項１～５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、空気中の酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する低酸素ガスが、対向部材の対向面に設けられた開口から流れ出て、基板の主面と対向部材の対向面との間の空間に流入する。これにより、基板と対向部材との間の空間が低酸素ガスで満たされ、雰囲気中の酸素濃度が低下する。したがって、チャンバーの内部空間の全体で酸素濃度を低下させる場合に比べて、低酸素ガスの使用量を減らすことができ、短時間で酸素濃度を変化させることができる。
対向部材は、チャンバーで上下に移動可能であり、基板の上方に配置される遮断部材であってもよいし、鉛直な回転軸線まわりにチャンバー内で回転可能であり、基板の下方に配置されるスピンベースであってもよい。
請求項７に記載の発明は、前記低酸素ガス供給工程は、前記対向部材の対向面に設けられており、前記基板の主面中央部に対向する中央開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程と、前記対向部材の対向面に設けられており、前記基板の主面中央部以外の前記基板の主面の一部に対向する外側開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程とを含む、請求項６に記載の基板処理方法である。
この方法によれば、中央開口と外側開口とが、対向部材の対向面に設けられている。中央開口は、基板の主面中央部に対向している。外側開口は、中央開口の外側に配置されている。中央開口から流れ出た低酸素ガスは、基板と対向部材との間の空間を外方に流れる。同様に、外側開口から流れ出た低酸素ガスは、基板と対向部材との間の空間を外方に流れる。したがって、外側開口が設けられていない場合に比べて、別のガスが基板と対向部材との間に流入し難い。これにより、基板と対向部材との間の空間における酸素濃度をより精密にコントロールできる。
請求項８に記載の発明は、前記低酸素ガス供給工程は、前記チャンバー内のガスを前記チャンバーの下端部から排出しながら、前記チャンバーの上端部から前記低酸素ガスを前記チャンバー内に流入させる工程を含む、請求項１～５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、低酸素ガスが、チャンバーの上端部からチャンバーの内部に流入する。チャンバー内に流入した低酸素ガスは、チャンバーの下端部に向かって流れ、チャンバーの下端部からチャンバーの外に排出される。これにより、チャンバーの内部が低酸素ガスで満たされ、雰囲気中の酸素濃度が低下する。したがって、遮断部材などの基板の上方に配置される部材を設けることなく、雰囲気中の酸素濃度を低下させることができる。これにより、チャンバーを小型化できる。
請求項９に記載の発明は、前記基板処理方法は、溶存酸素を減少させることにより、第１タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を第１溶存酸素濃度まで低下させる第１溶存酸素濃度調整工程と、溶存酸素を減少させることにより、第２タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を、前記第１溶存酸素濃度とは異なる第２溶存酸素濃度まで低下させる第２溶存酸素濃度調整工程とを含み、前記エッチング工程は、前記第１タンクおよび第２タンクのうち前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に近い方の溶存酸素濃度を有する前記エッチング液を貯留しているタンクを選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記タンク内の前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面に向けて吐出する液吐出工程とを含む、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、溶存酸素濃度が互いに異なるエッチング液が、第１タンクおよび第２タンクに貯留されている。決定された設定溶存酸素濃度は、第１タンク内のエッチング液の溶存酸素濃度を表す第１溶存酸素濃度および第２タンク内のエッチング液の溶存酸素濃度を表す第２溶存酸素濃度と比較される。第１溶存酸素濃度が決定された設定溶存酸素濃度に一致しているまたは近い場合は、第１タンク内のエッチング液が基板の主面に供給される。その一方で、第２溶存酸素濃度が決定された設定溶存酸素濃度に一致しているまたは近い場合は、第２タンク内のエッチング液が基板の主面に供給される。
エッチング液の溶存酸素濃度は直ぐには変わり難い。したがって、同じタンク内のエッチング液の溶存酸素濃度を変える場合は、ある程度の時間がかかる。これに対して、溶存酸素濃度が互いに異なるエッチング液を第１タンクおよび第２タンクに貯留しておけば、基板の主面に供給されるエッチング液の溶存酸素濃度を即座に変えることができる。これにより、基板処理装置のダウンタイム（基板の処理を実行できない時間）を短縮でき、基板処理装置のスループット（単位時間あたりの基板の処理枚数）の減少量を減らすことができる。
請求項１０に記載の発明は、前記エッチング工程は、前記低酸素ガス供給工程で前記チャンバー内に流入した前記低酸素ガスを前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接触させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素を減少させた前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面全域に供給することにより、前記基板の主面に形成されたポリシリコン膜をエッチングする工程である、請求項１～９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、雰囲気中の酸素濃度を低下させた状態で、ポリシリコン膜が露出した基板の主面に溶存酸素濃度が低いエッチング液を供給する。これにより、基板に保持されているエッチング液に溶け込む酸素の量をコントロールしながら、基板の主面に形成されたポリシリコン膜をエッチングできる。ポリシリコン膜は、エッチング液の溶存酸素濃度の影響を受ける薄膜の一例である。したがって、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度だけでなく、両者の差もコントロールすることにより、エッチング量の分布をコントロールしながらポリシリコン膜をエッチングできる。
請求項１１に記載の発明は、基板を水平に保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板の主面に溶存酸素を減少させたエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、前記基板保持手段に保持されている前記基板を収容するチャンバーと、空気中の酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する低酸素ガスを、前記基板を収容する前記チャンバー内に流入させることにより、前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接する雰囲気中の酸素濃度を調整する低酸素ガス供給手段と、前記エッチング液供給手段によって前記基板に供給される前記エッチング液の溶存酸素濃度を変更する溶存酸素濃度変更手段と、前記低酸素ガス供給手段によって調整される雰囲気中の酸素濃度を変更する雰囲気酸素濃度変更手段と、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、前記基板の主面のエッチング量の要求値を表す要求エッチング量に基づいて、前記エッチング液の溶存酸素濃度の設定値を表す設定溶存酸素濃度と、前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接する雰囲気中の酸素濃度の設定値を表す設定雰囲気酸素濃度と、の一方を決定する第１酸素濃度決定工程と、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方とに基づいて、前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方を決定する第２酸素濃度決定工程と、前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定雰囲気酸素濃度に一致するまたは近づけられており、空気中の酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する前記低酸素ガスを、前記基板を収容する前記チャンバー内に流入させる低酸素ガス供給工程と、前記低酸素ガス供給工程で前記チャンバー内に流入した前記低酸素ガスを前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接触させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素を減少させた前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面全域に供給することにより、前記基板の主面をエッチングするエッチング工程と、を実行する。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた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、前記第１酸素濃度決定工程および第２酸素濃度決定工程の一方は、前記設定溶存酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値を前記設定溶存酸素濃度として決定する工程と、前記設定雰囲気酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値を前記設定雰囲気酸素濃度として決定する工程と、の一方を含む、請求項１１に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた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、前記エッチング液供給手段は、前記基板保持手段に保持されている前記基板の主面に向けて前記エッチング液を吐出する液吐出口を含み、前記エッチング工程は、前記液吐出口から吐出された前記エッチング液が前記基板の主面に最初に接触する着液位置を、前記エッチング液の吐出が開始されてから前記エッチング液の吐出が停止されるまで、前記基板の主面中央部に位置させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素が低減された前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面に向けて、前記液吐出口に吐出させる液吐出工程を含む、請求項１１または１２に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた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、前記第２酸素濃度決定工程は、前記基板の主面にわたるエッチング量の分布が円錐状または倒立円錐状となるように、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方とに基づいて、前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方を決定する工程である、請求項１３に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた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、前記第１酸素濃度決定工程は、前記要求エッチング量に基づいて、前記設定溶存酸素濃度を決定する工程であり、前記第２酸素濃度決定工程は、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度とに基づいて、前記設定雰囲気酸素濃度を決定する工程である、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた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、前記基板保持手段に保持されている前記基板の主面に対向する対向面と、前記対向面に設けられた開口と、を含み、前記チャンバー内で移動可能な対向部材をさらに備え、前記低酸素ガス供給工程は、前記チャンバー内で移動可能な前記対向部材の対向面を前記基板の主面に対向させながら、前記対向面に設けられた前記開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程を含む、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１７に記載の発明は、前記対向部材の開口は、前記対向部材の対向面に設けられており、前記基板の主面中央部に対向する中央開口と、前記対向部材の対向面に設けられており、前記基板の主面中央部以外の前記基板の主面の一部に対向する外側開口と、を含み、前記低酸素ガス供給工程は、前記中央開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程と、前記外側開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程とを含む、請求項１６に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１８に記載の発明は、前記低酸素ガス供給は、前記チャンバーの上端部から前記低酸素ガスを前記チャンバー内に流入させるファンユニットと、前記チャンバー内のガスを前記チャンバーの下端部から排出する排気ダクトとを含み、前記低酸素ガス供給工程は、前記チャンバー内のガスを前記チャンバーの下端部から排出しながら、前記チャンバーの上端部から前記低酸素ガスを前記チャンバー内に流入させる工程を含む、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項１９に記載の発明は、前記エッチング液供給手段は、前記エッチング液を貯留する第１タンクと、前記エッチング液を貯留する第２タンクと、前記第１タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を低下させる第１溶存酸素濃度変更手段と、前記第２タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を低下させる第２溶存酸素濃度変更手段と、を含み、前記制御装置は、溶存酸素を減少させることにより、前記第１タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を第１溶存酸素濃度まで低下させる第１溶存酸素濃度調整工程と、溶存酸素を減少させることにより、前記第２タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を、前記第１溶存酸素濃度とは異なる第２溶存酸素濃度まで低下させる第２溶存酸素濃度調整工程とをさらに実行し、前記エッチング工程は、前記第１タンクおよび第２タンクのうち前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に近い方の溶存酸素濃度を有する前記エッチング液を貯留しているタンクを選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記タンク内の前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面に向けて吐出する液吐出工程とを含む、請求項１１～１８のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
請求項２０に記載の発明は、前記エッチング工程は、前記低酸素ガス供給工程で前記チャンバー内に流入した前記低酸素ガスを前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接触させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素を減少させた前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面全域に供給することにより、前記基板の主面に形成されたポリシリコン膜をエッチングする工程である、請求項１１～１９のいずれか一項に記載の基板処理装置である。この構成によれば、前述の基板処理方法に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を上から見た模式図である。 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。 図２の一部を拡大した拡大図である。 基板に供給される薬液を生成する薬液生成ユニットと、薬液の溶存酸素濃度を調整する溶存酸素濃度変更ユニットとを示す模式図である。 制御装置のハードウェアを示すブロック図である。 基板処理装置によって実行さ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。 ポリシリコン膜が露出した基板の上面にエッチング液を供給して、ポリシリコン膜をエッチングしたときのエッチングレートの分布を示す概念図である。 制御装置の機能ブロックを示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る遮断部材の鉛直断面を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る遮断部材の底面を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係る処理ユニットの内部を水平に見た模式図である。 本発明の第３実施形態に係る処理ユニットの内部を上から見た模式図である。 第４実施形態に係る薬液生成ユニットおよび溶存酸素濃度変更ユニットを示す模式図である。
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を上から見た模式図である。
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、一つのロットを構成する１枚以上の基板Ｗを収容するキャリアＣを保持するロードポートＬＰと、ロードポートＬＰ上のキャリアＣ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複数の処理ユニット２と、ロードポートＬＰ上のキャリアＣ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と、基板処理装置１を制御する制御装置３とを備えている。
搬送ロボットは、ロードポートＬＰ上のキャリアＣに対して基板Ｗの搬入および搬出を行うインデクサロボットＩＲと、複数の処理ユニット２に対して基板Ｗの搬入および搬出を行うセンターロボットＣＲとを含む。インデクサロボットＩＲは、ロードポートＬＰとセンターロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送し、センターロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。インデクサロボットＩＲおよびセンターロボットＣＲは、基板Ｗを支持するハンドＨ１、Ｈ２を含む。
図２は、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３は、図２の一部を拡大した拡大図である。図２は、昇降フレーム３２および遮断部材３３が下位置に位置している状態を示しており、図３は、昇降フレーム３２および遮断部材３３が上位置に位置している状態を示している。
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１枚の基板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１０と、回転軸線Ａ１まわりにスピンチャック１０を取り囲む筒状の処理カップ２３とを含む。
チャンバー４は、基板Ｗが通過する搬入搬出口６ｂが設けられた箱型の隔壁６と、搬入搬出口６ｂを開閉するシャッター７とを含む。チャンバー４は、さらに、隔壁６の天井面で開口する送風口６ａの下方に配置された整流板８を含む。クリーンエアー（フィルターによってろ過された空気）を送るＦＦＵ５（ファン・フィルター・ユニット）は、送風口６ａの上に配置されている。チャンバー４内のガスを排出する排気ダクト９は、処理カップ２３に接続されている。送風口６ａは、チャンバー４の上端部に設けられており、排気ダクト９は、チャンバー４の下端部に配置されている。排気ダクト９の一部は、チャンバー４の外に配置されている。
整流板８は、隔壁６の内部空間を整流板８の上方の上空間Ｓｕと整流板８の下方の下空間ＳＬとに仕切っている。隔壁６の天井面と整流板８の上面との間の上空間Ｓｕは、クリーンエアーが拡散する拡散空間である。整流板８の下面と隔壁６の床面との間の下空間ＳＬは、基板Ｗの処理が行われる処理空間である。スピンチャック１０や処理カップ２３は、下空間ＳＬに配置されている。隔壁６の床面から整流板８の下面までの鉛直方向の距離は、整流板８の上面から隔壁６の天井面までの鉛直方向の距離よりも長い。
ＦＦＵ５は、送風口６ａを介して上空間Ｓｕにクリーンエアーを送る。上空間Ｓｕに供給されたクリーンエアーは、整流板８に当たって上空間Ｓｕを拡散する。上空間Ｓｕ内のクリーンエアーは、整流板８を上下に貫通する複数の貫通孔を通過し、整流板８の全域から下方に流れる。下空間ＳＬに供給されたクリーンエアーは、処理カップ２３内に吸い込まれ、排気ダクト９を通じてチャンバー４の下端部から排出される。これにより、整流板８から下方に流れる均一なクリーンエアーの下降流（ダウンフロー）が、下空間ＳＬに形成される。基板Ｗの処理は、クリーンエアーの下降流が形成されている状態で行われる。
スピンチャック１０は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース１２と、スピンベース１２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１１と、スピンベース１２の中央部から下方に延びるスピン軸１３と、スピン軸１３を回転させることによりスピンベース１２および複数のチャックピン１１を回転させるスピンモータ１４とを含む。スピンチャック１０は、複数のチャックピン１１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１２の上面１２ｕ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。
スピンベース１２は、基板Ｗの下方に配置される上面１２ｕを含む。スピンベース１２の上面１２ｕは、基板Ｗの下面と平行である。スピンベース１２の上面１２ｕは、基板Ｗの下面に対向する対向面である。スピンベース１２の上面１２ｕは、回転軸線Ａ１を取り囲む円環状である。スピンベース１２の上面１２ｕの外径は、基板Ｗの外径よりも大きい。チャックピン１１は、スピンベース１２の上面１２ｕの外周部から上方に突出している。チャックピン１１は、スピンベース１２に保持されている。基板Ｗは、基板Ｗの下面がスピンベース１２の上面１２ｕから離れた状態で複数のチャックピン１１に保持される。
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吐出する下面ノズル１５を含む。下面ノズル１５は、スピンベース１２の上面１２ｕと基板Ｗの下面との間に配置されたノズル円板部と、ノズル円板部から下方に延びるノズル筒状部とを含む。下面ノズル１５の液吐出口１５ｐは、ノズル円板部の上面中央部で開口している。基板Ｗがスピンチャック１０に保持されている状態では、下面ノズル１５の液吐出口１５ｐが、基板Ｗの下面中央部に上下に対向する。
基板処理装置１は、下面ノズル１５にリンス液を案内する下リンス液配管１６と、下リンス液配管１６に介装された下リンス液バルブ１７とを含む。下リンス液バルブ１７が開かれると、下リンス液配管１６によって案内されたリンス液が、下面ノズル１５から上方に吐出され、基板Ｗの下面中央部に供給される。下面ノズル１５に供給されるリンス液は、純水（脱イオン水：ＤＩＷ（Ｄeionzied Ｗater））である。下面ノズル１５に供給されるリンス液は、純水に限らず、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（例えば、１～１００ｐｐｍ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、下リンス液バルブ１７は、液体が流れる内部流路と内部流路を取り囲む環状の弁座とが設けられたバルブボディと、弁座に対して移動可能な弁体と、弁体が弁座に接触する閉位置と弁体が弁座から離れた開位置との間で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、下リンス液バルブ１７を開閉させる。
下面ノズル１５の外周面とスピンベース１２の内周面は、上下に延びる下筒状通路１９を形成している。下筒状通路１９は、スピンベース１２の上面１２ｕの中央部で開口する下中央開口１８を含む。下中央開口１８は、下面ノズル１５のノズル円板部の下方に配置されている。基板処理装置１は、下筒状通路１９を介して下中央開口１８に供給される不活性ガスを案内する下ガス配管２０と、下ガス配管２０に介装された下ガスバルブ２１と、下ガス配管２０から下筒状通路１９に供給される不活性ガスの流量を変更する下ガス流量調整バルブ２２とを備えている。
下ガス配管２０から下筒状通路１９に供給される不活性ガスは、窒素ガスである。不活性ガスは、窒素ガスに限らず、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。これらの不活性ガスは、空気中の酸素濃度（約２１ｖｏｌ％）よりも低い酸素濃度を有する低酸素ガスである。
下ガスバルブ２１が開かれると、下ガス配管２０から下筒状通路１９に供給された窒素ガスが、下ガス流量調整バルブ２２の開度に対応する流量で、下中央開口１８から上方に吐出される。その後、窒素ガスは、基板Ｗの下面とスピンベース１２の上面１２ｕとの間をあらゆる方向に放射状に流れる。これにより、基板Ｗとスピンベース１２との間の空間が窒素ガスで満たされ、雰囲気中の酸素濃度が低減される。基板Ｗとスピンベース１２との間の空間の酸素濃度は、下ガスバルブ２１および下ガス流量調整バルブ２２の開度に応じて変更される。
処理カップ２３は、基板Ｗから外方に排出された液体を受け止める複数のガード２５と、複数のガード２５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２５と複数のカップ２６とを取り囲む円筒状の外壁部材２４とを含む。図２は、２つのガード２５と２つのカップ２６とが設けられている例を示している。
ガード２５は、スピンチャック１０を取り囲む円筒状のガード筒状部２５ｂと、ガード筒状部２５ｂ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ガード天井部２５ａとを含む。複数のガード天井部２５ａは、上下に重なっており、複数のガード筒状部２５ｂは、同心円状に配置されている。複数のカップ２６は、それぞれ、複数のガード筒状部２５ｂの下方に配置されている。カップ２６は、上向きに開いた環状の受液溝を形成している。
処理ユニット２は、複数のガード２５を個別に昇降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２５を位置させる。上位置は、ガード２５の上端２５ｕがスピンチャック１０に保持されている基板Ｗが配置される保持位置よりも上方に配置される位置である。下位置は、ガード２５の上端２５ｕが保持位置よりも下方に配置される位置である。ガード天井部２５ａの円環状の上端は、ガード２５の上端２５ｕに相当する。ガード２５の上端２５ｕは、平面視で基板Ｗおよびスピンベース１２を取り囲んでいる。
スピンチャック１０が基板Ｗを回転させている状態で、処理液が基板Ｗに供給されると、基板Ｗに供給された処理液が基板Ｗの周囲に振り切られる。処理液が基板Ｗに供給されるとき、少なくとも一つのガード２５の上端２５ｕが、基板Ｗよりも上方に配置される。したがって、基板Ｗの周囲に排出された薬液やリンス液などの処理液は、いずれかのガード２５に受け止められ、このガード２５に対応するカップ２６に案内される。
図３に示すように、処理ユニット２は、スピンチャック１０の上方に配置された昇降フレーム３２と、昇降フレーム３２から吊り下げられた遮断部材３３と、遮断部材３３に挿入された中心ノズル４５と、昇降フレーム３２を昇降させることにより遮断部材３３および中心ノズル４５を昇降させる遮断部材昇降ユニット３１とを含む。昇降フレーム３２、遮断部材３３、および中心ノズル４５は、整流板８の下方に配置されている。
遮断部材３３は、スピンチャック１０の上方に配置された円板部３６と、円板部３６の外周部から下方に延びる筒状部３７とを含む。遮断部材３３は、上向きに凹んだカップ状の内面を含む。遮断部材３３の内面は、円板部３６の下面３６Ｌと筒状部３７の内周面３７ｉとを含む。以下では、円板部３６の下面３６Ｌを、遮断部材３３の下面３６Ｌということがある。
円板部３６の下面３６Ｌは、基板Ｗの上面に対向する対向面である。円板部３６の下面３６Ｌは、基板Ｗの上面と平行である。筒状部３７の内周面３７ｉは、円板部３６の下面３６Ｌの外周縁から下方に延びている。筒状部３７の内径は、筒状部３７の内周面３７ｉの下端に近づくにしたがって増加している。筒状部３７の内周面３７ｉの下端の内径は、基板Ｗの直径よりも大きい。筒状部３７の内周面３７ｉの下端の内径は、スピンベース１２の外径より大きくてもよい。遮断部材３３が後述する下位置（図２に示す位置）に配置されると、基板Ｗは、筒状部３７の内周面３７ｉによって取り囲まれる。
円板部３６の下面３６Ｌは、回転軸線Ａ１を取り囲む円環状である。円板部３６の下面３６Ｌの内周縁は、円板部３６の下面３６Ｌの中央部で開口する上中央開口３８を形成している。遮断部材３３の内周面は、上中央開口３８から上方に延びる貫通穴を形成している。遮断部材３３の貫通穴は、遮断部材３３を上下に貫通している。中心ノズル４５は、遮断部材３３の貫通穴に挿入されている。中心ノズル４５の下端の外径は、上中央開口３８の直径よりも小さい。
遮断部材３３の内周面は、中心ノズル４５の外周面と同軸である。遮断部材３３の内周面は、径方向（回転軸線Ａ１に直交する方向）に間隔をあけて中心ノズル４５の外周面を取り囲んでいる。遮断部材３３の内周面と中心ノズル４５の外周面とは、上下に延びる上筒状通路３９を形成している。中心ノズル４５は、昇降フレーム３２および遮断部材３３から上方に突出している。遮断部材３３が昇降フレーム３２から吊り下げられているとき、中心ノズル４５の下端は、円板部３６の下面３６Ｌよりも上方に配置されている。薬液やリンス液などの処理液は、中心ノズル４５の下端から下方に吐出される。
遮断部材３３は、円板部３６から上方に延びる筒状の接続部３５と、接続部３５の上端部から外方に延びる環状のフランジ部３４とを含む。フランジ部３４は、遮断部材３３の円板部３６および筒状部３７よりも上方に配置されている。フランジ部３４は、円板部３６と平行である。フランジ部３４の外径は、筒状部３７の外径よりも小さい。フランジ部３４は、後述する昇降フレーム３２の下プレート３２Ｌに支持されている。
昇降フレーム３２は、遮断部材３３のフランジ部３４の上方に位置する上プレート３２ｕと、上プレート３２ｕから下方に延びており、フランジ部３４を取り囲むサイドリング３２ｓと、サイドリング３２ｓの下端部から内方に延びており、遮断部材３３のフランジ部３４の下方に位置する環状の下プレート３２Ｌとを含む。フランジ部３４の外周部は、上プレート３２ｕと下プレート３２Ｌとの間に配置されている。フランジ部３４の外周部は、上プレート３２ｕと下プレート３２Ｌとの間で上下に移動可能である。
昇降フレーム３２および遮断部材３３は、遮断部材３３が昇降フレーム３２に支持されている状態で、周方向（回転軸線Ａ１まわりの方向）への昇降フレーム３２および遮断部材３３の相対移動を規制する位置決め突起４１および位置決め穴４２を含む。図２は、複数の位置決め突起４１が下プレート３２Ｌに設けられており、複数の位置決め穴４２がフランジ部３４に設けられている例を示している。位置決め突起４１がフランジ部３４に設けられ、位置決め穴４２が下プレート３２Ｌに設けられてもよい。
複数の位置決め突起４１は、回転軸線Ａ１上に配置された中心を有する円上に配置されている。同様に、複数の位置決め穴４２は、回転軸線Ａ１上に配置された中心を有する円上に配置されている。複数の位置決め穴４２は、複数の位置決め突起４１と同じ規則性で周方向に配列されている。下プレート３２Ｌの上面から上方に突出する位置決め突起４１は、フランジ部３４の下面から上方に延びる位置決め穴４２に挿入されている。これにより、昇降フレーム３２に対する周方向への遮断部材３３の移動が規制される。
遮断部材３３は、遮断部材３３の内面から下方に突出する複数の上支持部４３を含む。スピンチャック１０は、複数の上支持部４３をそれぞれ支持する複数の下支持部４４を含む。複数の上支持部４３は、遮断部材３３の筒状部３７によって取り囲まれている。上支持部４３の下端は、筒状部３７の下端よりも上方に配置されている。回転軸線Ａ１から上支持部４３までの径方向の距離は、基板Ｗの半径よりも大きい。同様に、回転軸線Ａ１から下支持部４４までの径方向の距離は、基板Ｗの半径よりも大きい。下支持部４４は、スピンベース１２の上面１２ｕから上方に突出している。下支持部４４は、チャックピン１１よりも外側に配置されている。
複数の上支持部４３は、回転軸線Ａ１上に配置された中心を有する円上に配置されている。同様に、複数の下支持部４４は、回転軸線Ａ１上に配置された中心を有する円上に配置されている。複数の下支持部４４は、複数の上支持部４３と同じ規則性で周方向に配列されている。複数の下支持部４４は、スピンベース１２とともに回転軸線Ａ１まわりに回転する。スピンベース１２の回転角は、スピンモータ１４によって変更される。スピンベース１２が基準回転角に配置されると、平面視において、複数の上支持部４３が、それぞれ、複数の下支持部４４に重なる。
遮断部材昇降ユニット３１は、昇降フレーム３２に連結されている。遮断部材３３のフランジ部３４が昇降フレーム３２の下プレート３２Ｌに支持されている状態で、遮断部材昇降ユニット３１が昇降フレーム３２を下降させると、遮断部材３３も下降する。平面視で複数の上支持部４３がそれぞれ複数の下支持部４４に重なる基準回転角にスピンベース１２が配置されている状態で、遮断部材昇降ユニット３１が遮断部材３３を下降させると、上支持部４３の下端部が下支持部４４の上端部に接触する。これにより、複数の上支持部４３がそれぞれ複数の下支持部４４に支持される。
遮断部材３３の上支持部４３がスピンチャック１０の下支持部４４に接触した後に、遮断部材昇降ユニット３１が昇降フレーム３２を下降させると、昇降フレーム３２の下プレート３２Ｌが遮断部材３３のフランジ部３４に対して下方に移動する。これにより、下プレート３２Ｌがフランジ部３４から離れ、位置決め突起４１が位置決め穴４２から抜け出る。さらに、昇降フレーム３２および中心ノズル４５が遮断部材３３に対して下方に移動するので、中心ノズル４５の下端と遮断部材３３の円板部３６の下面３６Ｌとの高低差が減少する。このとき、昇降フレーム３２は、遮断部材３３のフランジ部３４が昇降フレーム３２の上プレート３２ｕに接触しない高さ（後述する下位置）に配置される。
遮断部材昇降ユニット３１は、上位置（図３に示す位置）から下位置（図２に示す位置）までの任意の位置に昇降フレーム３２を位置させる。上位置は、位置決め突起４１が位置決め穴４２に挿入されており、遮断部材３３のフランジ部３４が昇降フレーム３２の下プレート３２Ｌに接触している位置である。つまり、上位置は、遮断部材３３が昇降フレーム３２から吊り下げられた位置である。下位置は、下プレート３２Ｌがフランジ部３４から離れており、位置決め突起４１が位置決め穴４２から抜け出た位置である。つまり、下位置は、昇降フレーム３２および遮断部材３３の連結が解除され、遮断部材３３が昇降フレーム３２のいずれの部分にも接触しない位置である。
昇降フレーム３２および遮断部材３３を下位置に移動させると、遮断部材３３の筒状部３７の下端が基板Ｗの下面よりも下方に配置され、基板Ｗの上面と遮断部材３３の下面３６Ｌとの間の空間が、遮断部材３３の筒状部３７によって取り囲まれる。そのため、基板Ｗの上面と遮断部材３３の下面３６Ｌとの間の空間は、遮断部材３３の上方の雰囲気だけでなく、遮断部材３３のまわりの雰囲気からも遮断される。これにより、基板Ｗの上面と遮断部材３３の下面３６Ｌとの間の空間の密閉度を高めることができる。
さらに、昇降フレーム３２および遮断部材３３が下位置に配置されると、昇降フレーム３２に対して遮断部材３３を回転軸線Ａ１まわりに回転させても、遮断部材３３は、昇降フレーム３２に衝突しない。遮断部材３３の上支持部４３がスピンチャック１０の下支持部４４に支持されると、上支持部４３および下支持部４４が噛み合い、周方向への上支持部４３および下支持部４４の相対移動が規制される。この状態で、スピンモータ１４が回転すると、スピンモータ１４のトルクが上支持部４３および下支持部４４を介して遮断部材３３に伝達される。これにより、遮断部材３３は、昇降フレーム３２および中心ノズル４５が静止した状態で、スピンベース１２と同じ方向に同じ速度で回転する。
中心ノズル４５は、液体を吐出する複数の液吐出口と、ガスを吐出するガス吐出口とを含む。複数の液吐出口は、第１薬液を吐出する第１薬液吐出口４６と、第２薬液を吐出する第２薬液吐出口４７と、リンス液を吐出する上リンス液吐出口４８とを含む。ガス吐出口は、不活性ガスを吐出する上ガス吐出口４９である。第１薬液吐出口４６、第２薬液吐出口４７、および上リンス液吐出口４８は、中心ノズル４５の下端で開口している。上ガス吐出口４９は、中心ノズル４５の外周面で開口している。
第１薬液および第２薬液は、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸、リン酸、酢酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（例えばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（例えばＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、無機アルカリ（例えばＮａＯＨ：水酸化ナトリウムなど）、界面活性剤、および腐食防止剤のうちの少なくとも１つを含む液である。硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸、リン酸、酢酸、アンモニア水、過酸化水素水、クエン酸、蓚酸、無機アルカリおよびＴＭＡＨは、エッチング液である。
第１薬液および第２薬液は、同種の薬液であってもよいし、互いに異なる種類の薬液であってもよい。図２等は、第１薬液がＤＨＦ（希フッ酸）であり、第２薬液がＴＭＡＨである例を示している。また、図２等は、中心ノズル４５に供給されるリンス液が純水であり、中心ノズル４５に供給される不活性ガスが窒素ガスである例を示している。中心ノズル４５に供給されるリンス液は、純水以外のリンス液であってもよい。中心ノズル４５に供給される不活性ガスは、窒素ガス以外の不活性ガスであってもよい。
基板処理装置１は、中心ノズル４５に第１薬液を案内する第１薬液配管５０と、第１薬液配管５０に介装された第１薬液バルブ５１と、中心ノズル４５に第２薬液を案内する第２薬液配管５２と、第２薬液配管５２に介装された第２薬液バルブ５３と、中心ノズル４５にリンス液を案内する上リンス液配管５４と、上リンス液配管５４に介装された上リンス液バルブ５５とを備えている。基板処理装置１は、さらに、中心ノズル４５にガスを案内する上ガス配管５６と、上ガス配管５６に介装された上ガスバルブ５７と、上ガス配管５６から中心ノズル４５に供給されるガスの流量を変更する上ガス流量調整バルブ５８とを備えている。
第１薬液バルブ５１が開かれると、第１薬液が中心ノズル４５に供給され、中心ノズル４５の下端で開口する第１薬液吐出口４６から下方に吐出される。基板処理装置１は、第２薬液を生成する薬液生成ユニット６１を備えている。第２薬液バルブ５３が開かれると、薬液生成ユニット６１で生成された第２薬液が中心ノズル４５に供給され、中心ノズル４５の下端で開口する第２薬液吐出口４７から下方に吐出される。上リンス液バルブ５５が開かれると、リンス液が中心ノズル４５に供給され、中心ノズル４５の下端で開口する上リンス液吐出口４８から下方に吐出される。これにより、薬液またはリンス液が基板Ｗの上面に供給される。
上ガスバルブ５７が開かれると、上ガス配管５６によって案内された窒素ガスが、上ガス流量調整バルブ５８の開度に対応する流量で、中心ノズル４５に供給され、中心ノズル４５の外周面で開口する上ガス吐出口４９から斜め下方に吐出される。その後、窒素ガスは、上筒状通路３９内を周方向に流れながら、上筒状通路３９内を下方に流れる。上筒状通路３９の下端に達した窒素ガスは、上筒状通路３９の下端から下方に流れ出る。その後、窒素ガスは、基板Ｗの上面と遮断部材３３の下面３６Ｌとの間の空間をあらゆる方向に放射状に流れる。これにより、基板Ｗと遮断部材３３との間の空間が窒素ガスで満たされ、雰囲気中の酸素濃度が低減される。基板Ｗと遮断部材３３との間の空間の酸素濃度は、上ガスバルブ５７および上ガス流量調整バルブ５８の開度に応じて変更される。
図４は、基板Ｗに供給される薬液を生成する薬液生成ユニット６１と、薬液の溶存酸素濃度を調整する溶存酸素濃度変更ユニット６７とを示す模式図である。
薬液生成ユニット６１は、基板Ｗに供給される薬液を貯留するタンク６２と、タンク６２内の薬液を循環させる環状の循環路を形成する循環配管６３とを含む。薬液生成ユニット６１は、さらに、タンク６２内の薬液を循環配管６３に送るポンプ６４と、循環路を流れる薬液からパーティクルなどの異物を除去するフィルター６６とを含む。薬液生成ユニット６１は、これらに加えて、薬液の加熱または冷却によってタンク６２内の薬液の温度を変更する温度調節器６５を含んでいてもよい。
循環配管６３の上流端および下流端は、タンク６２に接続されている。第２薬液配管５２の上流端は、循環配管６３に接続されており、第２薬液配管５２の下流端は、中心ノズル４５に接続されている。ポンプ６４、温度調節器６５、およびフィルター６６は、循環配管６３に介装されている。温度調節器６５は、室温（例えば２０～３０℃）よりも高い温度で液体を加熱するヒータであってもよいし、室温よりも低い温度で液体を冷却するクーラーであってもよいし、加熱および冷却の両方の機能を有していてもよい。
ポンプ６４は、常時、タンク６２内の薬液を循環配管６３内に送る。薬液は、タンク６２から循環配管６３の上流端に送られ、循環配管６３の下流端からタンク６２に戻る。これにより、タンク６２内の薬液が循環路を循環する。薬液が循環路を循環している間に、薬液の温度が温度調節器６５によって調節される。これにより、タンク６２内の薬液は、一定の温度に維持される。第２薬液バルブ５３が開かれると、循環配管６３内を流れる薬液の一部が、第２薬液配管５２を介して中心ノズル４５に供給される。
基板処理装置１は、薬液の溶存酸素濃度を調整する溶存酸素濃度変更ユニット６７を備えている。溶存酸素濃度変更ユニット６７は、タンク６２内にガスを供給することによりタンク６２内の薬液にガスを溶け込ませるガス供給配管６８を含む。溶存酸素濃度変更ユニット６７は、さらに、不活性ガスをガス供給配管６８に供給する不活性ガス配管６９と、不活性ガス配管６９からガス供給配管６８に不活性ガスが流れる開状態と不活性ガスが不活性ガス配管６９でせき止められる閉状態との間で開閉する不活性ガスバルブ７０と、不活性ガス配管６９からガス供給配管６８に供給される不活性ガスの流量を変更する不活性ガス流量調整バルブ７１とを含む。
ガス供給配管６８は、タンク６２内の薬液中に配置されたガス吐出口６８ｐを含むバブリング配管である。不活性ガスバルブ７０が開かれると、つまり、不活性ガスバルブ７０が閉状態から開状態に切り替えられると、窒素ガスなどの不活性ガスが、不活性ガス流量調整バルブ７１の開度に対応する流量でガス吐出口６８ｐから吐出される。これにより、タンク６２内の薬液中に多数の気泡が形成され、不活性ガスがタンク６２内の薬液に溶け込む。このとき、溶存酸素が薬液から排出され、薬液の溶存酸素濃度が低下する。タンク６２内の薬液の溶存酸素濃度は、ガス吐出口６８ｐから吐出される窒素ガスの流量を変更することにより変更される。
溶存酸素濃度変更ユニット６７は、不活性ガス配管６９等に加えて、クリーンエアーなどの酸素を含む酸素含有ガスをガス供給配管６８に供給する酸素含有ガス配管７２と、酸素含有ガス配管７２からガス供給配管６８に酸素含有ガスが流れる開状態と酸素含有ガスが酸素含有ガス配管７２でせき止められる閉状態との間で開閉する酸素含有ガスバルブ７３と、酸素含有ガス配管７２からガス供給配管６８に供給される酸素含有ガスの流量を変更する酸素含有ガス流量調整バルブ７４とを含んでいてもよい。
酸素含有ガスバルブ７３が開かれると、酸素含有ガスの一例である空気が、酸素含有ガス流量調整バルブ７４の開度に対応する流量でガス吐出口６８ｐから吐出される。これにより、タンク６２内の薬液中に多数の気泡が形成され、空気がタンク６２内の薬液に溶け込む。空気は、その体積の約２１％が酸素であるのに対し、窒素ガスは、酸素を含まないもしくは極微量しか酸素を含まない。したがって、タンク６２内に空気を供給しない場合に比べて、短時間でタンク６２内の薬液の溶存酸素濃度を上昇させることができる。例えば薬液の溶存酸素濃度が設定値よりも低くなりすぎた場合は、タンク６２内の薬液に意図的に空気を溶け込ませてもよい。
溶存酸素濃度変更ユニット６７は、さらに、薬液の溶存酸素濃度を測定する酸素濃度計７５を含んでいてもよい。図４は、酸素濃度計７５が測定配管７６に介装されている例を示している。酸素濃度計７５は、循環配管６３に介装されていてもよい。測定配管７６の上流端は、フィルター６６に接続されており、測定配管７６の下流端は、タンク６２に接続されている。測定配管７６の上流端は、循環配管６３に接続されていてもよい。循環配管６３内の薬液の一部は、測定配管７６に流れ込み、タンク６２に戻る。酸素濃度計７５は、測定配管７６内に流入した薬液の溶存酸素濃度を測定する。不活性ガスバルブ７０、不活性ガス流量調整バルブ７１、酸素含有ガスバルブ７３、および酸素含有ガス流量調整バルブ７４の少なくとも一つの開度は、酸素濃度計７５の測定値に応じて変更される。
図５は、制御装置３のハードウェアを示すブロック図である。
制御装置３は、コンピュータ本体８１と、コンピュータ本体８１に接続された周辺装置８４とを含む、コンピュータである。コンピュータ本体８１は、各種の命令を実行するＣＰＵ８２（central processing unit：中央処理装置）と、情報を記憶する主記憶装置８３とを含む。周辺装置８４は、プログラムＰ等の情報を記憶する補助記憶装置８５と、リムーバブルメディアＭから情報を読み取る読取装置８６と、ホストコンピュータ等の他の装置と通信する通信装置８７とを含む。
制御装置３は、入力装置８８および表示装置８９に接続されている。入力装置８８は、ユーザーやメンテナンス担当者などの操作者が基板処理装置１に情報を入力するときに操作される。情報は、表示装置８９の画面に表示される。入力装置８８は、キーボード、ポインティングデバイス、およびタッチパネルのいずれかであってもよいし、これら以外の装置であってもよい。入力装置８８および表示装置８９を兼ねるタッチパネルディスプレイが基板処理装置１に設けられていてもよい。
ＣＰＵ８２は、補助記憶装置８５に記憶されたプログラムＰを実行する。補助記憶装置８５内のプログラムＰは、制御装置３に予めインストールされたものであってもよいし、読取装置８６を通じてリムーバブルメディアＭから補助記憶装置８５に送られたものであってもよいし、ホストコンピュータなどの外部装置から通信装置８７を通じて補助記憶装置８５に送られたものであってもよい。
補助記憶装置８５およびリムーバブルメディアＭは、電力が供給されていなくても記憶を保持する不揮発性メモリーである。補助記憶装置８５は、例えば、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置である。リムーバブルメディアＭは、例えば、コンパクトディスクなどの光ディスクまたはメモリーカードなどの半導体メモリーである。リムーバブルメディアＭは、プログラムＰが記録されたコンピュータ読取可能な記録媒体の一例である。
補助記憶装置８５は、複数のレシピを記憶している。補助記憶装置８５は、さらに、後述する溶存酸素濃度決定データおよび雰囲気酸素濃度決定データを記憶している。レシピは、基板Ｗの処理内容、処理条件、および処理手順を規定する情報である。複数のレシピは、基板Ｗの処理内容、処理条件、および処理手順の少なくとも一つにおいて互いに異なる。制御装置３は、ホストコンピュータによって指定されたレシピにしたがって基板Ｗが処理されるように基板処理装置１を制御する。以下の各工程は、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、以下の各工程を実行するようにプログラムされている。
図６は、基板処理装置１によって実行される基板Ｗの処理の一例について説明するための工程図である。以下では、図１、図２、図３および図６を参照する。
基板Ｗの処理の具体例は、ポリシリコン膜が露出した基板Ｗ（シリコンウエハ）の表面にエッチング液の一例であるＴＭＡＨを供給して、ポリシリコン膜をエッチングするエッチング処理である。エッチングされる対象は、ポリシリコン膜以外の薄膜や基板Ｗ自体（シリコンウエハ）であってもよい。また、エッチング以外の処理が実行されてもよい。
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６のステップＳ１）。
具体的には、昇降フレーム３２および遮断部材３３が上位置に位置しており、全てのガード２５が下位置に位置している状態で、センターロボットＣＲが、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１をチャンバー４内に進入させる。そして、センターロボットＣＲは、基板Ｗの表面が上に向けられた状態でハンドＨ１上の基板Ｗを複数のチャックピン１１の上に置く。その後、複数のチャックピン１１が基板Ｗの外周面に押し付けられ、基板Ｗが把持される。センターロボットＣＲは、基板Ｗをスピンチャック１０の上に置いた後、ハンドＨ１をチャンバー４の内部から退避させる。
次に、上ガスバルブ５７および下ガスバルブ２１が開かれ、遮断部材３３の上中央開口３８およびスピンベース１２の下中央開口１８が窒素ガスの吐出を開始する。これにより、基板Ｗに接する雰囲気中の酸素濃度が低減される。さらに、遮断部材昇降ユニット３１が昇降フレーム３２を上位置から下位置に下降させ、ガード昇降ユニット２７がいずれかのガード２５を下位置から上位置に上昇させる。このとき、スピンベース１２は、平面視で複数の上支持部４３がそれぞれ複数の下支持部４４に重なる基準回転角に保持されている。したがって、遮断部材３３の上支持部４３がスピンベース１２の下支持部４４に支持され、遮断部材３３が昇降フレーム３２から離れる。その後、スピンモータ１４が駆動され、基板Ｗの回転が開始される（図６のステップＳ２）。
次に、第１薬液の一例であるＤＨＦを基板Ｗの上面に供給する第１薬液供給工程が行われる（図６のステップＳ３）。
具体的には、遮断部材３３が下位置に位置している状態で第１薬液バルブ５１が開かれ、中心ノズル４５がＤＨＦの吐出を開始する。中心ノズル４５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の上面全域を覆うＤＨＦの液膜が形成され、基板Ｗの上面全域にＤＨＦが供給される。第１薬液バルブ５１が開かれてから所定時間が経過すると、第１薬液バルブ５１が閉じられ、ＤＨＦの吐出が停止される。
次に、リンス液の一例である純水を基板Ｗの上面に供給する第１リンス液供給工程が行われる（図６のステップＳ４）。
具体的には、遮断部材３３が下位置に位置している状態で上リンス液バルブ５５が開かれ、中心ノズル４５が純水の吐出を開始する。基板Ｗの上面中央部に着液した純水は、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上のＤＨＦは、中心ノズル４５から吐出された純水によって洗い流される。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。上リンス液バルブ５５が開かれてから所定時間が経過すると、上リンス液バルブ５５が閉じられ、純水の吐出が停止される。
次に、第２薬液の一例であるＴＭＡＨを基板Ｗの上面に供給する第２薬液供給工程が行われる（図６のステップＳ５）。
具体的には、遮断部材３３が下位置に位置している状態で第２薬液バルブ５３が開かれ、中心ノズル４５がＴＭＡＨの吐出を開始する。ＴＭＡＨの吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２５を切り替えるために、少なくとも一つのガード２５を鉛直に移動させてもよい。基板Ｗの上面中央部に着液したＴＭＡＨは、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上の純水は、中心ノズル４５から吐出されたＴＭＡＨに置換される。これにより、基板Ｗの上面全域を覆うＴＭＡＨの液膜が形成される。第２薬液バルブ５３が開かれてから所定時間が経過すると、第２薬液バルブ５３が閉じられ、ＴＭＡＨの吐出が停止される。
前述のように、ＴＭＡＨは、溶存酸素濃度が低いエッチング液である。ＴＭＡＨは、雰囲気の酸素濃度が下げられた状態で基板Ｗの上面に供給される。したがって、ＴＭＡＨは、酸素濃度が低い雰囲気に接しながら基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。後述するように、基板Ｗの上面に供給されたＴＭＡＨの溶存酸素濃度の設定値と、ＴＭＡＨに接する雰囲気中の酸素濃度の設定値とは、エッチング量の分布を制御するために互いに関連付けられている。
次に、リンス液の一例である純水を基板Ｗの上面に供給する第２リンス液供給工程が行われる（図６のステップＳ６）。
具体的には、遮断部材３３が下位置に位置している状態で上リンス液バルブ５５が開かれ、中心ノズル４５が純水の吐出を開始する。基板Ｗの上面中央部に着液した純水は、回転している基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上のＴＭＡＨは、中心ノズル４５から吐出された純水によって洗い流される。これにより、基板Ｗの上面全域を覆う純水の液膜が形成される。上リンス液バルブ５５が開かれてから所定時間が経過すると、上リンス液バルブ５５が閉じられ、純水の吐出が停止される。
次に、基板Ｗの回転によって基板Ｗを乾燥させる乾燥工程が行われる（図６のステップＳ７）。
具体的には、遮断部材３３が下位置に位置している状態でスピンモータ１４が基板Ｗを回転方向に加速させ、第１薬液供給工程から第２リンス液供給工程までの期間における基板Ｗの回転速度よりも大きい高回転速度（例えば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。これにより、液体が基板Ｗから除去され、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１４が回転を停止する。このとき、スピンモータ１４は、基準回転角でスピンベース１２を停止させる。これにより、基板Ｗの回転が停止される（図６のステップＳ８）。
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６のステップＳ９）。
具体的には、遮断部材昇降ユニット３１が昇降フレーム３２を上位置まで上昇させ、ガード昇降ユニット２７が全てのガード２５を下位置まで下降させる。さらに、上ガスバルブ５７および下ガスバルブ２１が閉じられ、遮断部材３３の上中央開口３８とスピンベース１２の下中央開口１８とが窒素ガスの吐出を停止する。その後、センターロボットＣＲが、ハンドＨ１をチャンバー４内に進入させる。センターロボットＣＲは、複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック１０上の基板ＷをハンドＨ１で支持する。その後、センターロボットＣＲは、基板ＷをハンドＨ１で支持しながら、ハンドＨ１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。
図７は、エッチング液がＴＭＡＨなどの有機アルカリである場合において、ポリシリコン膜が露出した基板Ｗの上面にエッチング液を供給して、ポリシリコン膜をエッチングしたときのエッチングレートの分布を示す概念図である。
図７（ａ）～図７（ｄ）は、基板Ｗの上面の中心と基板Ｗの上面の外周縁に位置する２点とを通る直線上における基板Ｗの上面のエッチングレート（単位時間あたりのエッチング量）の分布を示している。エッチングレートは、エッチング速度に相当する。以下の説明において、基準線（図７（ａ）～図７（ｄ）に示す縦軸）は、基板Ｗの上面の中心を通り、基板Ｗの上面に直交する直線を意味する。
エッチング液の一例であるＴＭＡＨなどの有機アルカリを用いたポリシリコン膜のウェットエッチングでは、エッチング液の溶存酸素がポリシリコン膜のエッチングを妨げる傾向にある。したがって、エッチング液の溶存酸素濃度が上昇すると、エッチングレートが低下し、エッチング液の溶存酸素濃度が低下すると、エッチングレートが上昇する。
エッチング液の溶存酸素濃度が低く、雰囲気中の酸素濃度が高いときに、エッチング液を基板Ｗに供給すると、エッチング液が基板Ｗの上面に沿って外方に流れる間に、雰囲気中の酸素が基板Ｗ上のエッチング液に溶け込み、エッチング液の溶存酸素濃度が基板Ｗの外周に近づくにしたがって上昇する。つまり、基板Ｗの上面外周部でのエッチング液の溶存酸素濃度は、基板Ｗの上面中央部でのエッチング液の溶存酸素濃度よりも高い。そのため、図７（ａ）に示すように、エッチングレートは、基準線に関して概ね対称な倒立Ｖ字状の分布を示す。この場合、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布が円錐状となるように基板Ｗがエッチングされる。
図７（ｂ）に示すように、エッチング液の溶存酸素濃度などの雰囲気中の酸素濃度以外の条件を変えずに、雰囲気中の酸素濃度だけを低下させて、エッチング液を基板Ｗに供給すると、基板Ｗ上のエッチング液に溶け込む酸素の量が減少するので、基板Ｗ上のエッチング液は、溶存酸素濃度の上昇が緩和される。そのため、図７（ｂ）に示すように、基板Ｗの上面中央部でのエッチングレートは、殆ど変わらないが、基板Ｗの上面外周部でのエッチングレートは、雰囲気中の酸素濃度を低下させる前と比べて上昇する。そのため、基板Ｗの上面中央部でのエッチングレートと基板Ｗの上面外周部でのエッチングレートとの差が減少し、エッチングの均一性が高まる。
図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示すエッチングレートの分布が得られたときの処理条件よりも、エッチング液の溶存酸素濃度を上昇させたときのエッチングレートの分布を示している。図７（ｃ）に示すエッチングレートは、緩やかな倒立Ｖ字状の曲線を描いている。エッチング液の溶存酸素濃度を上昇させると、基板Ｗの上面中央部でのエッチングレートが低下する。さらに、雰囲気中の酸素濃度が低下しているので、基板Ｗ上のエッチング液の溶存酸素濃度は殆ど上がらない。そのため、図７（ｃ）に示すように、エッチングレートの分布は、概ね平らな曲線を描き、エッチングの均一性がさらに高まる。同様の結果は、エッチング液の溶存酸素濃度を上昇させる代わりに、雰囲気中の酸素濃度をさらに低下させた場合にも得られると考えられる。
図７（ｄ）は、図７（ｃ）に示すエッチングレートの分布が得られたときの処理条件よりも、エッチング液の溶存酸素濃度を上昇させたときのエッチングレートの分布を示している。エッチング液の溶存酸素濃度を上昇させると、基板Ｗの上面中央部でのエッチングレートが低下する。その一方で、雰囲気中の酸素濃度がエッチング液の溶存酸素濃度に対して大幅に低いので、雰囲気中の酸素がエッチング液に溶け込むのではなく、雰囲気中の窒素が基板Ｗ上のエッチング液に溶け込み、エッチング液の溶存酸素濃度が低下する。そのため、図７（ｄ）に示すように、エッチングレートの分布は、基準線に関して概ね対称なＶ字状の曲線を描く。この場合、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布が倒立円錐状となるように基板Ｗがエッチングされる。
このように、エッチングの均一性を高める場合、雰囲気中の酸素濃度は、低ければ低いほど良いわけではなく、基板Ｗに供給されるエッチング液の溶存酸素濃度に応じて設定する必要がある。同様に、雰囲気中の酸素濃度が一定の場合、エッチング液の溶存酸素濃度が低すぎるまたは高すぎると、エッチングの均一性が低下してしまう。異なる観点で考えると、エッチング液の溶存酸素濃度と雰囲気中の酸素濃度を互いに関連させることにより、基板Ｗの上面全域におけるエッチングレートの分布を、平らにすることができるし、円錐状または倒立円錐状にすることもできる。
上では、エッチング液の溶存酸素濃度が上昇すると、エッチングレートが低下する場合について説明したが、エッチング液の溶存酸素濃度が上昇すると、エッチングレートが減少する場合も同様に考えられる。したがって、エッチング液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度の両方を可能な限り低下させれば良いわけではなく、エッチング液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度の差も管理することが、エッチング後の基板Ｗの上面の断面形状（プロファイル）をコントロールする上で重要である。
エッチング前の基板Ｗの上面が平坦であれば、エッチングレートの分布が平坦になるように基板Ｗの上面をエッチングすれば、エッチング後の基板Ｗの上面も平坦になる。エッチング前の基板Ｗの上面が円錐状であれば、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布が円錐状になるように基板Ｗの上面をエッチングすれば、エッチング後の基板Ｗの上面の平坦度を高めることができる。同様に、エッチング前の基板Ｗの上面が倒立円錐状であれば、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布が倒立円錐状になるように基板Ｗの上面をエッチングすれば、エッチング後の基板Ｗの上面の平坦度を高めることができる。
基板Ｗの上面中央部でのエッチング量と基板Ｗの上面外周部でのエッチング量との差は、エッチング液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度だけでなく、エッチング液の供給時間、エッチング液の供給流量（単位時間あたりの供給量）、エッチング液の濃度、エッチング液の温度、および、基板Ｗの回転速度を含む複数の条件に依存する。したがって、これらの条件のうちの少なくとも一つを変化させれば、エッチング後の基板Ｗの上面の平坦度を高めることができる。もしくは、エッチング後の基板Ｗの上面を、意図的に、円錐状または倒立円錐状にすることができる。
図８は、制御装置３の機能ブロックを示すブロック図である。
以下では、図５および図８を参照する。図８に示す情報取得部９１、設定溶存酸素濃度決定部９２、設定雰囲気酸素濃度決定部９３、溶存酸素濃度変更部９４、雰囲気酸素濃度変更部９５、および処理実行部９６は、制御装置３にインストールされたプログラムＰをＣＰＵ８２が実行することにより実現される機能ブロックである。以下の説明では、エッチング液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度以外の条件が一定であり、エッチング液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度の少なくとも一方を変更することにより、基板Ｗのエッチング量の分布を変更する場合について説明する。
図８に示すように、制御装置３は、基板処理装置１に入力された情報を取得する情報取得部９１を含む。情報取得部９１に取得される情報は、ホストコンピュータなどの外部装置から基板処理装置１に入力されたものであってもよいし、操作者が入力装置８８を介して基板処理装置１に入力したものであってもよい。
情報取得部９１に入力される情報には、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量の設定値を表す設定中央エッチング量と、基板Ｗの上面外周部でのエッチング量の設定値を表す設定外周エッチング量とが含まれる。基板Ｗの上面全域を均一にエッチングする場合、設定中央エッチング量および設定外周エッチング量に代えてもしくは加えて、エッチング量の設定値と、エッチングの均一性の設定値とが、情報取得部９１に入力されてもよい。エッチングの均一性は、標準偏差を平均値で割った値である。これらの情報は、基板Ｗの上面のエッチング量の要求値を表す要求エッチング量に相当する。
制御装置３は、エッチング液の溶存酸素濃度の設定値を表す設定溶存酸素濃度を決定する設定溶存酸素濃度決定部９２と、雰囲気中の酸素濃度の設定値を表す設定雰囲気酸素濃度を決定する設定雰囲気酸素濃度決定部９３とを含む。設定溶存酸素濃度決定部９２は、着液位置でのエッチングレートと設定溶存酸素濃度との関係を示す溶存酸素濃度決定データを記憶している。設定雰囲気酸素濃度決定部９３は、エッチングレートの傾きと設定雰囲気酸素濃度との関係を示す雰囲気酸素濃度決定データを記憶している。エッチングレートの傾きは、着液位置でのエッチングレートと基板Ｗの上面内の任意の位置でのエッチングレートとを結ぶ直線の傾きを意味する。
溶存酸素濃度決定データは、設定溶存酸素濃度以外の条件を変えずに設定溶存酸素濃度を複数の値に変えたときの着液位置でのエッチングレートの測定値に基づいて作成されている。溶存酸素濃度決定データは、着液位置でのエッチングレートと溶存酸素濃度との関係を示す式または表であってもよいし、これら以外であってもよい。同様に、雰囲気酸素濃度決定データは、設定雰囲気酸素濃度以外の条件を変えずに設定雰囲気酸素濃度を複数の値に変えたときのエッチングレートの傾きの測定値に基づいて作成されている。雰囲気酸素濃度決定データは、エッチングレートの傾きと設定雰囲気酸素濃度との関係を示す式または表であってもよいし、これら以外であってもよい。
エッチング液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度以外の条件が一定である場合、着液位置でのエッチングレートは、主としてエッチング液の溶存酸素濃度に依存する。つまり、エッチング液の溶存酸素濃度が同じであれば、雰囲気中の酸素濃度を変えても、着液位置でのエッチングレートは、変わらないもしくは殆ど変わらない。その一方で、エッチングレートの傾きは、雰囲気中の酸素濃度だけでなく、エッチング液の溶存酸素濃度にも依存する。つまり、雰囲気中の酸素濃度が同じであっても、エッチング液の溶存酸素濃度が変われば、エッチングレートの傾きも変わりうる。
エッチング液の溶存酸素濃度および雰囲気中の酸素濃度以外の条件が一定である場合、着液位置でのエッチングレートと、エッチングレートの傾きと、エッチング液の供給時間と、基板Ｗの直径とが分かれば、中央部および外周部を含む基板Ｗの上面内の任意の位置でのエッチング量の推定値が分かる。つまり、これらが分かれば、基板Ｗの上面中央部でのエッチング量の推定値と基板Ｗの上面外周部でのエッチング量の推定値とを含む基板Ｗの上面内のエッチング量の分布の推定値が分かる。
設定溶存酸素濃度決定部９２は、着液位置に相当する基板Ｗの上面中央部でのエッチング量の推定値が設定中央エッチング量に一致するまたは概ね等しくなる設定溶存酸素濃度の値を溶存酸素濃度決定データを用いて計算または検索し、計算または検索された値を設定溶存酸素濃度として決定する。同様に、設定雰囲気酸素濃度決定部９３は、基板Ｗの上面外周部でのエッチング量の推定値が設定外周エッチング量に一致するまたは概ね等しくなる設定雰囲気酸素濃度の値を雰囲気酸素濃度決定データを用いて計算または検索し、計算または検索された値を設定雰囲気酸素濃度として決定する。
エッチング液がＴＭＡＨであり、エッチング対象がポリシリコン膜である場合、設定溶存酸素濃度として設定可能な数値範囲は、例えば０．０２～６．６ｐｐｍ（４０℃で処理する場合）であり、設定雰囲気酸素濃度として設定可能な数値範囲は、例えば１０～１４００００ｐｐｍである。決定された設定溶存酸素濃度は、前述の数値範囲の最小値であってもよいし、それより大きい値であってもよい。決定された設定雰囲気酸素濃度についても同様である。設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の両方が結果的に最小値である場合もありうるが、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度は、あくまで要求エッチング量に基づいて決定される。
制御装置３は、エッチング液の実際の溶存酸素濃度が設定溶存酸素濃度決定部９２によって決定された設定溶存酸素濃度に一致するまたは近づくように、溶存酸素濃度変更ユニット６７にエッチング液の実際の溶存酸素濃度を変更させる溶存酸素濃度変更部９４と、雰囲気中の実際の酸素濃度が設定雰囲気酸素濃度決定部９３によって決定された設定雰囲気酸素濃度に一致するまたは近づくように、雰囲気酸素濃度変更ユニット９７に雰囲気中の実際の酸素濃度を変更させる雰囲気酸素濃度変更部９５とを含む。雰囲気酸素濃度変更ユニット９７は、下ガスバルブ２１、下ガス流量調整バルブ２２、上ガスバルブ５７、および上ガス流量調整バルブ５８（図２および３参照）を含む。
溶存酸素濃度変更部９４は、レシピで規定されているエッチング液の溶存酸素濃度を変更してもよいし、レシピを実行する前に溶存酸素濃度変更ユニット６７にエッチング液の実際の溶存酸素濃度を変更させてもよい。同様に、雰囲気酸素濃度変更部９５は、レシピで規定されている雰囲気中の酸素濃度を変更してもよいし、レシピを実行する前に雰囲気酸素濃度変更ユニット９７に雰囲気中の実際の酸素濃度を変更させてもよい。レシピを変更する場合、レシピが実行されると、実際の溶存酸素濃度または実際の雰囲気酸素濃度が変更される。
設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度は、１枚の基板Ｗごとに変更されてもよいし、複数枚の基板Ｗごとに変更されてもよいし、一定時間ごとに変更されてもよい。つまり、同じ設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度が複数枚の基板Ｗに適用されてもよい。この場合、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度は、基板Ｗのロットごとに変更されてもよいし、基板処理装置１以外の装置で行われる基板Ｗの処理条件が変わるたびに変更されてもよい。
制御装置３は、基板処理装置１を制御することによりレシピにしたがって基板処理装置１に基板Ｗを処理させる処理実行部９６を含む。設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の変更が完了すると、溶存酸素濃度変更部９４および雰囲気酸素濃度変更部９５が変更の完了を処理実行部９６に通知する。その後、処理実行部９６は、図６に示す処理の一例を処理ユニット２等に実行させる。これにより、エッチング液の実際の溶存酸素濃度が決定された設定溶存酸素濃度に概ね一致しており、雰囲気中の実際の酸素濃度が決定された設定雰囲気酸素濃度に概ね一致した状態で、エッチング液が基板Ｗの上面に供給される。
以上のように第１実施形態では、雰囲気中の酸素濃度を低下させた状態で、ＴＭＡＨなどの溶存酸素濃度が低いエッチング液を基板Ｗの上面に供給する。これにより、基板Ｗに保持されているエッチング液に溶け込む酸素の量をコントロールしながら、基板Ｗの上面全域にエッチング液を供給できる。基板Ｗの上面に供給されたエッチング液の実際の溶存酸素濃度は、設定溶存酸素濃度に一致しているもしくは近づけられている。同様に、基板Ｗの上面に保持されているエッチング液に接する雰囲気中の実際の酸素濃度は、設定雰囲気酸素濃度に一致しているもしくは近づけられている。
設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度は、要求エッチング量に基づいてそれぞれ独自に設定されるのではなく、互いに関連付けられる。具体的には、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方は、要求エッチング量に基づいて決定される。そして、決定された値（設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方）と要求エッチング量に基づいて、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方が決定される。言い換えると、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度だけでなく、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の差もコントロールされる。
このように、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の差をコントロールしながら、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度を低下させるので、基板Ｗの上面に対するエッチング液の着液位置を移動させることなく、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布を変化させることができる。例えば、基板Ｗの上面全域を一定のエッチング量で均一にエッチングしたり、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布が円錐状または倒立円錐状となるように基板Ｗの上面をエッチングしたりすることができる。したがって、エッチング量の分布をコントロールしながら基板Ｗの上面をエッチングできる。
第１実施形態では、設定溶存酸素濃度または設定雰囲気酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値が、設定溶存酸素濃度または設定雰囲気酸素濃度として設定される。言い換えると、従来のように、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度を可能な限り低下させるのではなく、両者の差もコントロールする。これにより、エッチング量の分布をコントロールしながら基板Ｗの上面をエッチングできる。
第１実施形態では、エッチング液の着液位置を吐出開始から吐出停止まで基板Ｗの上面中央部に位置させる。このような場合でも、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃の差をコントロールすることにより、エッチング量の分布をコントロールすることができる。したがって、エッチング量の分布をコントロールするために、基板Ｗの上面に対するエッチング液の着液位置を移動させたり、基板Ｗの上面に向けてエッチング液を吐出する複数の液吐出口を設けたりしなくてもよい。
第１実施形態では、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布が円錐状または倒立円錐状となるように、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度が設定される。エッチング前の基板Ｗの上面が円錐状であれば、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布が円錐状になるように基板Ｗの上面をエッチングすれば、エッチング後の基板Ｗの上面の平坦度を高めることができる。同様に、エッチング前の基板Ｗの上面が倒立円錐状であれば、基板Ｗの上面にわたるエッチング量の分布が倒立円錐状になるように基板Ｗの上面をエッチングすれば、エッチング後の基板Ｗの上面の平坦度を高めることができる。
第１実施形態では、設定溶存酸素濃度を決めてから、設定雰囲気酸素濃度を決める。着液位置でのエッチングレートは、エッチング液の溶存酸素濃度に依存する。言い換えると、設定雰囲気酸素濃度は、着液位置でのエッチングレートに大きく影響しない。その代わりに、エッチングレートの傾き、つまり、着液位置でのエッチングレートと基板Ｗの上面内の任意の位置でのエッチングレートとを結ぶ直線の傾きは、エッチング液の溶存酸素濃度と雰囲気中の酸素濃度とに依存する。したがって、設定溶存酸素濃度を先に決めれば、着液位置でのエッチングレートとエッチングレートの傾きとを比較的に容易に設定できる。
これに対して、設定雰囲気酸素濃度が先に決まっている場合は、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度以外の条件も変更する必要が生じうる。例えば、設定雰囲気酸素濃度が先に決まっている場合、意図するエッチングレートの傾きを得るために、設定溶存酸素濃度が大幅に制限される。決定された設定溶存酸素濃度では意図するエッチングレートが得られない場合は、エッチング液の供給時間や濃度などの別の条件も変更する必要が生じうる。したがって、設定溶存酸素濃度を先に決めることにより、着液位置でのエッチングレートとエッチングレートの傾きとを比較的に容易に設定できる。
第１実施形態では、空気中の酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する低酸素ガスの一例である窒素ガスが、対向部材の一例である遮断部材３３の下面３６Ｌに設けられた上中央開口３８から流れ出て、基板Ｗの上面と遮断部材３３の下面３６Ｌとの間の空間に流入する。これにより、基板Ｗと遮断部材３３との間の空間が窒素ガスで満たされ、雰囲気中の酸素濃度が低下する。したがって、チャンバー４の内部空間の全体で酸素濃度を低下させる場合に比べて、窒素ガスの使用量を減らすことができ、短時間で酸素濃度を変化させることができる。
第１実施形態では、雰囲気中の酸素濃度を低下させた状態で、ポリシリコン膜が露出した基板Ｗの上面に溶存酸素濃度が低いエッチング液を供給する。これにより、基板Ｗに保持されているエッチング液に溶け込む酸素の量をコントロールしながら、基板Ｗの上面に形成されたポリシリコン膜をエッチングできる。ポリシリコン膜は、エッチング液の溶存酸素濃度の影響を受ける薄膜の一例である。したがって、設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度だけでなく、両者の差もコントロールすることにより、エッチング量の分布をコントロールしながらポリシリコン膜をエッチングできる。
第２実施形態
第２実施形態が第１実施形態に対して主として異なる点は、遮断部材３３の構造が異なることと、ガスを吐出する複数の外側開口１０１が遮断部材３３の下面３６Ｌに設けられていることである。
図９は、本発明の第２実施形態に係る遮断部材３３の鉛直断面を示す模式図である。図１０は、本発明の第２実施形態に係る遮断部材３３の底面を示す模式図である。図９～図１０において、前述の図１～図８に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図９に示すように、遮断部材３３は、スピンチャック１０の上方に配置されている。遮断部材３３は、基板Ｗの直径よりも大きい外径を有する円板部３６である。つまり、第１実施形態に係る筒状部３７は、第２実施形態に係る遮断部材３３に設けられていない。遮断部材３３は、水平な姿勢で保持されている。遮断部材３３の中心線は、回転軸線Ａ１上に配置されている。遮断部材３３の下面３６Ｌの外径は、基板Ｗの外径よりも大きい。遮断部材３３の下面３６Ｌは、基板Ｗの上面と平行であり、基板Ｗの上面に対向する。
図１０に示すように、遮断部材３３の下面３６Ｌは、回転軸線Ａ１を取り囲む円環状である。遮断部材３３の下面３６Ｌの内周縁は、遮断部材３３の下面３６Ｌの中央部で開口する上中央開口３８を形成している。遮断部材３３の内周面は、上中央開口３８から上方に延びる貫通穴を形成している。中心ノズル４５は、遮断部材３３の貫通穴に挿入されている。遮断部材３３を下から見ると、中心ノズル４５は、遮断部材３３の上中央開口３８内に配置されている。
図９に示すように、遮断部材昇降ユニット３１は、遮断部材３３から上方に延びる支軸１００を介して遮断部材３３に連結されている。中心ノズル４５は、遮断部材昇降ユニット３１に連結されている。遮断部材昇降ユニット３１は、上位置（図９において実線で示す遮断部材３３の位置）と下位置（図９において二点鎖線で示す遮断部材３３の位置）との間で遮断部材３３を鉛直に昇降させる。中心ノズル４５は、遮断部材３３とともに上位置と下位置との間を鉛直に移動する。
遮断部材３３の上位置は、スキャンノズル（図１１の第１薬液ノズル１０６および第２薬液ノズル１０７参照）が基板Ｗの上面と遮断部材３３の下面３６Ｌとの間に進入できるように遮断部材３３の下面３６Ｌが基板Ｗの上面から上方に離れた退避位置である。遮断部材３３の下位置は、スキャンノズルが基板Ｗの上面と遮断部材３３の下面３６Ｌとの間に進入できないように遮断部材３３の下面３６Ｌが基板Ｗの上面に近接した近接位置である。遮断部材昇降ユニット３１は、下位置から上位置までの任意の位置に遮断部材３３を位置させる。
第１薬液配管５０、第２薬液配管５２、および上リンス液配管５４は、中心ノズル４５に接続されている。上ガス配管５６は、中心ノズル４５ではなく、遮断部材３３の内周面と中心ノズル４５の外周面との間に形成された上筒状通路３９に接続されている。上ガス配管５６から上筒状通路３９に供給された窒素ガスは、上筒状通路３９内を周方向に流れながら、上筒状通路３９内を下方に流れる。そして、遮断部材３３の下面３６Ｌの中央部で開口する上中央開口３８から下方に流れ出る。遮断部材３３が下位置に配置されているとき、上中央開口３８から流れ出た窒素ガスが、基板Ｗの上面と遮断部材３３の下面３６Ｌとの間の空間を外方に流れる。これにより、基板Ｗと遮断部材３３との間の空間が窒素ガスで満たされる。
遮断部材３３は、遮断部材３３の下面３６Ｌで開口する複数の外側開口１０１と、複数の外側開口１０１にガスを案内する内部通路１０２とを含む。内部通路１０２は、遮断部材３３の内部に設けられている。各外側開口１０１は、内部通路１０２から下方に延びている。外側開口１０１は、基板Ｗの上面外周部に対向している。外側開口１０１は、内部通路１０２から下方向に鉛直に延びていてもよいし、内部通路１０２から斜め下に延びていてもよい。図９は、外側開口１０１が基板Ｗの周囲に向かって斜め下に延びている例を示している。
図１０に示すように、複数の外側開口１０１は、回転軸線Ａ１上に配置された中心を有する円上に配置されている。内部通路１０２は、回転軸線Ａ１を取り囲んでいる。遮断部材３３を下から見ると、内部通路１０２は、複数の外側開口１０１に重なっている。内部通路１０２は、遮断部材３３の上中央開口３８を取り囲んでいる。同様に、複数の外側開口１０１は、遮断部材３３の上中央開口３８を取り囲んでいる。
図９に示すように、基板処理装置１は、内部通路１０２を介して複数の外側開口１０１にガスを案内する上ガス配管１０３と、上ガス配管１０３に介装された上ガスバルブ１０４と、上ガス配管１０３から中心ノズル４５に供給されるガスの流量を変更する上ガス流量調整バルブ１０５とを備えている。上ガス配管１０３は、遮断部材３３の内部通路１０２に接続されている。
上ガスバルブ１０４が開かれると、不活性ガスの一例である窒素ガスが、上ガス流量調整バルブ１０５の開度に対応する流量で上ガス配管１０３から内部通路１０２に供給され、内部通路１０２内を周方向に流れる。内部通路１０２内の窒素ガスは、各外側開口１０１に供給され、各外側開口１０１から下方に吐出される。これにより、基板Ｗと遮断部材３３との間の空間に窒素ガスが供給される。上ガスバルブ１０４および上ガス流量調整バルブ１０５は、雰囲気酸素濃度変更ユニット９７（図８参照）に含まれる。
第２実施形態では、第１実施形態に係る作用効果に加えて、次の作用効果を奏することができる。具体的には、第２実施形態では、上中央開口３８と外側開口１０１とが、遮断部材３３の下面３６Ｌに設けられている。上中央開口３８は、基板Ｗの上面中央部に対向している。外側開口１０１は、上中央開口３８の外側に配置されている。上中央開口３８から流れ出た窒素ガスは、基板Ｗと遮断部材３３との間の空間を外方に流れる。同様に、外側開口１０１から流れ出た窒素ガスは、基板Ｗと遮断部材３３との間の空間を外方に流れる。したがって、外側開口１０１が設けられていない場合に比べて、別のガスが基板Ｗと遮断部材３３との間に流入し難い。これにより、基板Ｗと遮断部材３３との間の空間における酸素濃度をより精密にコントロールできる。
第３実施形態
第３実施形態が第１実施形態に対して主として異なる点は、遮断部材３３が省略されていることと、不活性ガスがＦＦＵ５によってチャンバー４の内部に供給されることである。
図１１は、本発明の第３実施形態に係る処理ユニット２の内部を水平に見た模式図である。図１２は、本発明の第３実施形態に係る処理ユニット２の内部を上から見た模式図である。図１１～図１２において、前述の図１～図１０に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図１１に示すように、処理ユニット２は、基板Ｗの上面に向けて第１薬液を下方に吐出する第１薬液ノズル１０６と、基板Ｗの上面に向けて第２薬液を下方に吐出する第２薬液ノズル１０７と、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１０８とを含む。第１薬液配管５０、第２薬液配管５２、および上リンス液配管５４は、それぞれ、第１薬液ノズル１０６、第２薬液ノズル１０７、およびリンス液ノズル１０８に接続されている。
リンス液ノズル１０８は、チャンバー４の隔壁６に対して固定されている。リンス液ノズル１０８のリンス液吐出口１０８ｐから吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面中央部に着液する。リンス液ノズル１０８は、基板Ｗに上面に対する液体の着液位置を移動させるスキャンノズルであってもよい。つまり、リンス液ノズル１０８を水平に移動させるノズル移動ユニットが処理ユニット２に設けられていてもよい。
第１薬液ノズル１０６および第２薬液ノズル１０７は、スキャンノズルである。図１２に示すように、処理ユニット２は、第１薬液ノズル１０６の第１薬液吐出口１０６ｐから吐出された薬液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と第１薬液ノズル１０６が平面視で基板Ｗのまわりに配置される退避位置との間で第１薬液ノズル１０６を水平に移動させる第１ノズル移動ユニット１０９を含む。処理ユニット２は、第２薬液ノズル１０７の第２薬液吐出口１０７ｐから吐出された薬液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と第２薬液ノズル１０７が平面視で基板Ｗのまわりに配置される退避位置との間で第２薬液ノズル１０７を水平に移動させる第２ノズル移動ユニット１１０を含む。
第１ノズル移動ユニット１０９は、平面視で基板Ｗの中央部を通る円弧状の経路に沿って第１薬液ノズル１０６を水平に移動させる旋回ユニットであってもよいし、平面視で基板Ｗの中央部を通る直線状の経路に沿って第１薬液ノズル１０６を水平に移動させるスライドユニットであってもよい。同様に、第２ノズル移動ユニット１１０は、旋回ユニットであってもよいし、スライドユニットであってもよい。図１２は、第１ノズル移動ユニット１０９および第２ノズル移動ユニット１１０が旋回ユニットである例を示している。
不活性ガスの一例である窒素ガスを案内する上ガス配管５６は、ＦＦＵ５に接続されている。上ガスバルブ５７が開かれると、窒素ガスが、上ガス流量調整バルブ５８の開度に対応する流量で上ガス配管５６からＦＦＵ５に供給され、ＦＦＵ５によってチャンバー４内の上空間Ｓｕに送られる。上空間Ｓｕに供給された窒素ガスは、整流板８に当たって上空間Ｓｕを拡散し、整流板８の全域に設けられた複数の貫通孔から下方に流れる。
基板Ｗの上面が整流板８の下面に直接対向しているので、整流板８から下方に流れる窒素ガスは、遮断部材３３（図２参照）に遮られることなく基板Ｗの上面に向かう。その後、窒素ガスは、処理カップ２３内に吸い込まれ、排気ダクト９（図２参照）を介してチャンバー４から排出される。このようにして、チャンバー４の内部が窒素ガスで満たされ、チャンバー４内の酸素濃度が低下する。チャンバー４内の酸素濃度は、上ガスバルブ５７および上ガス流量調整バルブ５８の開度に応じて変更される。
第１薬液供給工程（図６のステップＳ３）を行うときは、第１ノズル移動ユニット１０９が第１薬液ノズル１０６を待機位置から処理位置に移動させる。その後、第１薬液バルブ５１を開いて、第１薬液ノズル１０６に第１薬液の吐出を開始させる。第１薬液ノズル１０６が第１薬液を吐出しているとき、第１ノズル移動ユニット１０９は、第１薬液の着液位置が基板Ｗの上面中央部を通る経路に沿って基板Ｗの上面内で移動するように第１薬液ノズル１０６を移動させてもよいし、第１薬液の着液位置が基板Ｗの上面中央部に位置するように第１薬液ノズル１０６を静止させてもよい。
第２薬液供給工程（図６のステップＳ５）では、第１薬液ノズル１０６、第１薬液バルブ５１、および第１ノズル移動ユニット１０９の代わりに、第２薬液ノズル１０７、第２薬液バルブ５３、および第２ノズル移動ユニット１１０が用いられる。第１リンス液供給工程（図６のステップＳ４）および第２リンス液供給工程（図６のステップＳ６）では、上リンス液バルブ５５が開閉され、リンス液が基板Ｗの上面中央部に向けてリンス液ノズル１０８から吐出される。
第３実施形態では、第１実施形態に係る作用効果に加えて、次の作用効果を奏することができる。具体的には、第３実施形態では、低酸素ガスの一例である窒素ガスが、チャンバー４の上端部からチャンバー４の内部に流入する。チャンバー４内に流入した窒素ガスは、チャンバー４の下端部に向かって流れ、チャンバー４の下端部からチャンバー４の外に排出される。これにより、チャンバー４の内部が窒素ガスで満たされ、雰囲気中の酸素濃度が低下する。したがって、遮断部材３３などの基板Ｗの上方に配置される部材を設けることなく、雰囲気中の酸素濃度を低下させることができる。これにより、チャンバー４を小型化できる。
第４実施形態
第４実施形態が第１実施形態に対して主として異なる点は、同じ処理ユニット２に対応する複数組の薬液生成ユニット６１および溶存酸素濃度変更ユニット６７が設けられていることである。図１３は、２組の薬液生成ユニット６１および溶存酸素濃度変更ユニット６７が設けられている例を示している。
図１３は、第４実施形態に係る薬液生成ユニット６１および溶存酸素濃度変更ユニット６７を示す模式図である。図１３において、前述の図１～図１２に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
以下の説明では、図１３中の左側に配置された構成の先頭に「第１」を付け、図１３中の右側に配置された構成の先頭に「第２」を付ける場合がある。例えば、図１３中の左側のタンク６２を「第１タンク６２」といい、図１３中の右側のタンク６２を「第２タンク６２」という場合がある。
薬液生成ユニット６１は、循環配管６３内の薬液を第２薬液配管５２に案内する中継配管１１１と、中継配管１１１に介装された中継バルブ１１２とを含む。図１３に示す例の場合、２つの中継バルブ１１２に代えて、三方弁を用いてもよい。第１中継バルブ１１２（左側の中継バルブ１１２）が開かれると、第１タンク６２（左側のタンク６２）内の薬液が、第２薬液配管５２を介して中心ノズル４５に供給される。第２中継バルブ１１２（右側の中継バルブ１１２）が開かれると、第２タンク６２（右側のタンク６２）内の薬液が、第２薬液配管５２を介して中心ノズル４５に供給される。
第１タンク６２内の薬液と第２タンク６２内の薬液は、互いに異なる溶存酸素濃度を有している。つまり、このように薬液の溶存酸素濃度が調節されている。基板Ｗの上面に供給される薬液の溶存酸素濃度の設定値、つまり、設定溶存酸素濃度が決定されると、制御装置３は、決定された設定溶存酸素濃度に近い方の溶存酸素濃度を有する薬液を貯留しているタンクを、第１タンク６２および第２タンク６２のうちから選択する。そして、制御装置３は、第２薬液供給工程（図６のステップＳ）において、選択されたタンク内の薬液を中心ノズル４５に吐出させる。例えば第１タンク６２が選択された場合は、第１中継バルブ１１２と第２薬液バルブ５３とが開かれ、第１タンク６２内の薬液が中心ノズル４５から基板Ｗの上面に向けて吐出される。
第４実施形態では、第１実施形態に係る作用効果に加えて、次の作用効果を奏することができる。具体的には、溶存酸素濃度が互いに異なるエッチング液が、第１タンク６２および第２タンク６２に貯留されている。決定された設定溶存酸素濃度は、第１タンク６２内のエッチング液の溶存酸素濃度を表す第１溶存酸素濃度および第２タンク６２内のエッチング液の溶存酸素濃度を表す第２溶存酸素濃度と比較される。第１タンク６２内のエッチング液の溶存酸素濃度が、決定された設定溶存酸素濃度に一致しているまたは近い場合は、第１タンク６２内のエッチング液が基板Ｗの上面に供給される。その一方で、第２タンク６２内のエッチング液の溶存酸素濃度が、決定された設定溶存酸素濃度に一致しているまたは近い場合は、第２タンク６２内のエッチング液が基板Ｗの上面に供給される。
エッチング液の溶存酸素濃度は直ぐには変わり難い。したがって、同じタンク６２内のエッチング液の溶存酸素濃度を変える場合は、ある程度の時間がかかる。これに対して、溶存酸素濃度が互いに異なるエッチング液を第１タンク６２および第２タンク６２に貯留しておけば、基板Ｗの上面に供給されるエッチング液の溶存酸素濃度を即座に変えることができる。これにより、基板処理装置１のダウンタイム（基板Ｗの処理を実行できない時間）を短縮でき、基板処理装置１のスループット（単位時間あたりの基板Ｗの処理枚数）の減少量を減らすことができる。
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。
例えば、ＴＭＡＨなどのエッチング液を、基板Ｗの上面ではなく、基板Ｗの下面に供給してもよい。もしくは、基板Ｗの上面および下面の両方にエッチング液を供給してもよい。これらの場合、下面ノズル１５にエッチング液を吐出させればよい。
制御装置３は、複数の液吐出口に基板Ｗの径方向に離れた複数の位置に向けて同時に処理液を吐出させることにより基板Ｗの上面または下面に処理液を供給してもよい。この場合、吐出される薬液の流量、温度、および濃度の少なくとも一つを、液吐出口ごとに変化させてもよい。
同様に、制御装置３は、複数のガス吐出口に基板Ｗの径方向に離れた複数の位置に向けて同時にガスを吐出させることにより基板Ｗの上面または下面にガスを供給してもよい。例えば、下中央開口１８を含む複数のガス吐出口がスピンベース１２の上面１２ｕに設けられていてもよい。
制御装置３は、設定溶存酸素濃度を先に決定するのではなく、設定雰囲気酸素濃度を先に決定してもよい。
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
４ ：チャンバー
５ ：ＦＦＵ（ファンユニット）
９ ：排気ダクト
１０ ：スピンチャック（基板保持手段）
１２ ：スピンベース（対向部材）
１２ｕ ：スピンベースの上面（対向面）
１５ ：下面ノズル（エッチング液供給手段）
１５ｐ ：液吐出口
１８ ：下中央開口
１９ ：下筒状通路（低酸素ガス供給手段）
２０ ：下ガス配管（低酸素ガス供給手段）
２１ ：下ガスバルブ（雰囲気酸素濃度変更手段）
２２ ：下ガス流量調整バルブ（雰囲気酸素濃度変更手段）
３３ ：遮断部材（対向部材）
３６Ｌ ：遮断部材の円板部の下面（対向面）
３８ ：上中央開口
３９ ：上筒状通路（低酸素ガス供給手段）
４５ ：中心ノズル（エッチング液供給手段）
４６ ：第１薬液吐出口
４７ ：第２薬液吐出口
４８ ：上リンス液吐出口
４９ ：上ガス吐出口
５６ ：上ガス配管（低酸素ガス供給手段）
５７ ：上ガスバルブ（雰囲気酸素濃度変更手段）
５８ ：上ガス流量調整バルブ（雰囲気酸素濃度変更手段）
６１ ：薬液生成ユニット
６２ ：タンク（第１タンク、第２タンク）
６７ ：溶存酸素濃度変更ユニット（溶存酸素濃度変更手段）
７５ ：酸素濃度計
９７ ：雰囲気酸素濃度変更ユニット（雰囲気酸素濃度変更手段）
１０１ ：外側開口
１０３ ：上ガス配管（低酸素ガス供給手段）
１０４ ：上ガスバルブ（雰囲気酸素濃度変更手段）
１０５ ：上ガス流量調整バルブ（雰囲気酸素濃度変更手段）
１０７ ：第２薬液ノズル（エッチング液供給手段）
１０７ｐ ：第２薬液吐出口
Ｗ ：基板

Claims (20)

  1. 基板の主面のエッチング量の要求値を表す要求エッチング量に基づいて、エッチング液の溶存酸素濃度の設定値を表す設定溶存酸素濃度と、前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接する雰囲気中の酸素濃度の設定値を表す設定雰囲気酸素濃度と、の一方を決定する第１酸素濃度決定工程と、
    前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方とに基づいて、前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方を決定する第２酸素濃度決定工程と、
    前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定雰囲気酸素濃度に一致するまたは近づけられており、空気中の酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する低酸素ガスを、前記基板を収容するチャンバー内に流入させる低酸素ガス供給工程と、
    前記低酸素ガス供給工程で前記チャンバー内に流入した前記低酸素ガスを前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接触させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素を減少させた前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面全域に供給することにより、前記基板の主面をエッチングするエッチング工程と、を含む、基板処理方法。
  2. 前記第１酸素濃度決定工程および第２酸素濃度決定工程の一方は、前記設定溶存酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値を前記設定溶存酸素濃度として決定する工程と、前記設定雰囲気酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値を前記設定雰囲気酸素濃度として決定する工程と、の一方を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記エッチング工程は、液吐出口から吐出された前記エッチング液が前記基板の主面に最初に接触する着液位置を、前記エッチング液の吐出が開始されてから前記エッチング液の吐出が停止されるまで、前記基板の主面中央部に位置させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素が低減された前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面に向けて、前記液吐出口に吐出させる液吐出工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記第２酸素濃度決定工程は、前記基板の主面にわたるエッチング量の分布が円錐状または倒立円錐状となるように、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方とに基づいて、前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方を決定する工程である、請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 前記第１酸素濃度決定工程は、前記要求エッチング量に基づいて、前記設定溶存酸素濃度を決定する工程であり、
    前記第２酸素濃度決定工程は、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度とに基づいて、前記設定雰囲気酸素濃度を決定する工程である、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 前記低酸素ガス供給工程は、前記チャンバー内で移動可能な対向部材の対向面を前記基板の主面に対向させながら、前記対向面に設けられた開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  7. 前記低酸素ガス供給工程は、前記対向部材の対向面に設けられており、前記基板の主面中央部に対向する中央開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程と、前記対向部材の対向面に設けられており、前記基板の主面中央部以外の前記基板の主面の一部に対向する外側開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程とを含む、請求項６に記載の基板処理方法。
  8. 前記低酸素ガス供給工程は、前記チャンバー内のガスを前記チャンバーの下端部から排出しながら、前記チャンバーの上端部から前記低酸素ガスを前記チャンバー内に流入させる工程を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  9. 前記基板処理方法は、溶存酸素を減少させることにより、第１タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を第１溶存酸素濃度まで低下させる第１溶存酸素濃度調整工程と、溶存酸素を減少させることにより、第２タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を、前記第１溶存酸素濃度とは異なる第２溶存酸素濃度まで低下させる第２溶存酸素濃度調整工程とを含み、
    前記エッチング工程は、前記第１タンクおよび第２タンクのうち前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に近い方の溶存酸素濃度を有する前記エッチング液を貯留しているタンクを選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記タンク内の前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面に向けて吐出する液吐出工程とを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  10. 前記エッチング工程は、前記低酸素ガス供給工程で前記チャンバー内に流入した前記低酸素ガスを前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接触させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素を減少させた前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面全域に供給することにより、前記基板の主面に形成されたポリシリコン膜をエッチングする工程である、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  11. 基板を水平に保持する基板保持手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板の主面に溶存酸素を減少させたエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
    前記基板保持手段に保持されている前記基板を収容するチャンバーと、
    空気中の酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する低酸素ガスを、前記基板を収容する前記チャンバー内に流入させることにより、前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接する雰囲気中の酸素濃度を調整する低酸素ガス供給手段と、
    前記エッチング液供給手段によって前記基板に供給される前記エッチング液の溶存酸素濃度を変更する溶存酸素濃度変更手段と、
    前記低酸素ガス供給手段によって調整される雰囲気中の酸素濃度を変更する雰囲気酸素濃度変更手段と、
    制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、
    前記基板の主面のエッチング量の要求値を表す要求エッチング量に基づいて、前記エッチング液の溶存酸素濃度の設定値を表す設定溶存酸素濃度と、前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接する雰囲気中の酸素濃度の設定値を表す設定雰囲気酸素濃度と、の一方を決定する第１酸素濃度決定工程と、
    前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方とに基づいて、前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方を決定する第２酸素濃度決定工程と、
    前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定雰囲気酸素濃度に一致するまたは近づけられており、空気中の酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する前記低酸素ガスを、前記基板を収容する前記チャンバー内に流入させる低酸素ガス供給工程と、
    前記低酸素ガス供給工程で前記チャンバー内に流入した前記低酸素ガスを前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接触させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素を減少させた前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面全域に供給することにより、前記基板の主面をエッチングするエッチング工程と、を実行する、基板処理装置。
  12. 前記第１酸素濃度決定工程および第２酸素濃度決定工程の一方は、前記設定溶存酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値を前記設定溶存酸素濃度として決定する工程と、前記設定雰囲気酸素濃度として設定可能な数値範囲の最小値よりも大きい値を前記設定雰囲気酸素濃度として決定する工程と、の一方を含む、請求項１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記エッチング液供給手段は、前記基板保持手段に保持されている前記基板の主面に向けて前記エッチング液を吐出する液吐出口を含み、
    前記エッチング工程は、前記液吐出口から吐出された前記エッチング液が前記基板の主面に最初に接触する着液位置を、前記エッチング液の吐出が開始されてから前記エッチング液の吐出が停止されるまで、前記基板の主面中央部に位置させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素が低減された前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面に向けて、前記液吐出口に吐出させる液吐出工程を含む、請求項１１または１２に記載の基板処理装置。
  14. 前記第２酸素濃度決定工程は、前記基板の主面にわたるエッチング量の分布が円錐状または倒立円錐状となるように、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の一方とに基づいて、前記設定溶存酸素濃度および設定雰囲気酸素濃度の他方を決定する工程である、請求項１３に記載の基板処理装置。
  15. 前記第１酸素濃度決定工程は、前記要求エッチング量に基づいて、前記設定溶存酸素濃度を決定する工程であり、
    前記第２酸素濃度決定工程は、前記要求エッチング量と前記第１酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度とに基づいて、前記設定雰囲気酸素濃度を決定する工程である、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  16. 前記基板処理装置は、前記基板保持手段に保持されている前記基板の主面に対向する対向面と、前記対向面に設けられた開口と、を含み、前記チャンバー内で移動可能な対向部材をさらに備え、
    前記低酸素ガス供給工程は、前記チャンバー内で移動可能な前記対向部材の対向面を前記基板の主面に対向させながら、前記対向面に設けられた前記開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程を含む、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  17. 前記対向部材の開口は、前記対向部材の対向面に設けられており、前記基板の主面中央部に対向する中央開口と、前記対向部材の対向面に設けられており、前記基板の主面中央部以外の前記基板の主面の一部に対向する外側開口と、を含み、
    前記低酸素ガス供給工程は、前記中央開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程と、前記外側開口から前記低酸素ガスを前記基板の主面と前記対向部材の対向面との間に流入させる工程とを含む、請求項１６に記載の基板処理装置。
  18. 前記低酸素ガス供給は、前記チャンバーの上端部から前記低酸素ガスを前記チャンバー内に流入させるファンユニットと、前記チャンバー内のガスを前記チャンバーの下端部から排出する排気ダクトとを含み、
    前記低酸素ガス供給工程は、前記チャンバー内のガスを前記チャンバーの下端部から排出しながら、前記チャンバーの上端部から前記低酸素ガスを前記チャンバー内に流入させる工程を含む、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  19. 前記エッチング液供給手段は、前記エッチング液を貯留する第１タンクと、前記エッチング液を貯留する第２タンクと、前記第１タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を低下させる第１溶存酸素濃度変更手段と、前記第２タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を低下させる第２溶存酸素濃度変更手段と、を含み、
    前記制御装置は、溶存酸素を減少させることにより、前記第１タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を第１溶存酸素濃度まで低下させる第１溶存酸素濃度調整工程と、溶存酸素を減少させることにより、前記第２タンク内の前記エッチング液の溶存酸素濃度を、前記第１溶存酸素濃度とは異なる第２溶存酸素濃度まで低下させる第２溶存酸素濃度調整工程とをさらに実行し、
    前記エッチング工程は、前記第１タンクおよび第２タンクのうち前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に近い方の溶存酸素濃度を有する前記エッチング液を貯留しているタンクを選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記タンク内の前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面に向けて吐出する液吐出工程とを含む、請求項１１～１８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  20. 前記エッチング工程は、前記低酸素ガス供給工程で前記チャンバー内に流入した前記低酸素ガスを前記基板の主面に保持されている前記エッチング液に接触させながら、溶存酸素濃度が前記第１酸素濃度決定工程または第２酸素濃度決定工程で決定された前記設定溶存酸素濃度に一致または近づくように溶存酸素を減少させた前記エッチング液を、水平に保持されている前記基板の主面全域に供給することにより、前記基板の主面に形成されたポリシリコン膜をエッチングする工程である、請求項１１～１９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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