TWI795990B - 基板處理方法以及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

基板處理方法係處理具有第一主表面以及與前述第一主表面為相反側的第二主表面的基板。基板處理方法係包含：蝕刻處理液供給工序，係將含有蝕刻成分以及凝膠化劑的蝕刻處理液供給至前述第一主表面；冷卻工序，係在前述蝕刻處理液供給工序之後，將前述第二主表面冷卻至前述凝膠化劑的凝固點以下的溫度；清洗液供給工序，係一邊持續對於前述第二主表面的冷卻，一邊將具有前述凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至前述第一主表面；以及冷卻停止工序，係在前述清洗液供給工序之後，停止對於前述第二主表面的冷卻。

Description

基板處理方法以及基板處理裝置
本發明有關於一種用以處理基板之基板處理方法以及用以處理基板之基板處理裝置。
成為處理的對象之基板係例如包括半導體晶圓、液晶顯示裝置以及有機EL(electroluminescence；電致發光)顯示裝置等之平面顯示器(FPD；Flat Panel Display)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板、光罩(photomask)用基板、陶瓷基板、太陽電池用基板等。
隨著位元(bit)密度的增大，謀求高縱橫比(aspect ratio)的記憶體孔(memory hole)的形成。在藉由乾蝕刻(dry etching)將縱橫比高的記憶體孔形成於處理對象層之情形中，會有下述疑慮：在記憶體孔的底部側中處理對象層未被充分地蝕刻，記憶體孔的形狀係從開口部朝向底部成為前端細的錐(taper)形狀。
因此，在下述專利文獻1中提出下述技術：使用非晶矽(amorphous silicon)層與空間(space)交互地排列(層疊)的柵(grating)構造的遮罩(mask)層，藉此形成記憶體孔，該記憶體孔係具有筆直(straight)形狀的側壁。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2020-155612號公報。
[發明所欲解決之課題]
在專利文獻1所揭示的技術中，藉由乾蝕刻形成具有均勻性高的寬度的記憶體孔。另一方面，謀求下述技術：為了更均勻地形成記憶體孔等之凹部的寬度，進一步蝕刻已經形成有凹部的基板，從而使凹部的寬度的均勻性提升。
因此，本發明的目的之一為提供一種能在設置於基板的主表面之凹部的深度方向中使凹部的寬度的均勻性提升之基板處理方法以及基板處理裝置。 [用以解決課題之手段]
本發明的實施形態之一提供一種基板處理方法，係處理具有第一主表面以及與前述第一主表面為相反側的第二主表面的基板。前述基板處理方法係包含：蝕刻處理液供給工序，係將含有蝕刻成分以及凝膠(gel)化劑的蝕刻處理液供給至前述第一主表面；冷卻工序，係在前述蝕刻處理液供給工序之後，將前述第二主表面冷卻至前述凝膠化劑的凝固點以下的溫度；清洗液供給工序，係一邊持續對於前述第二主表面的冷卻，一邊將具有前述凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至前述第一主表面；以及冷卻停止工序，係在前述清洗液供給工序之後，停止對於前述第二主表面的冷卻。
依據此種基板處理方法，對基板的第一主表面供給蝕刻處理液。若使用於第一主表面形成有凹部的基板，則被供給至第一主表面的蝕刻處理液係進入至凹部。蝕刻處理液被供給至基板的第一主表面後，第二主表面被冷卻至凝膠化劑的凝固點以下的溫度。因此，基板的溫度係到達至凝膠化劑的凝固點以下的溫度，第一主表面上的蝕刻處理液係變化成凝膠。因此，亦於凹部內形成有凝膠。
之後，將具有凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至第一主表面。因此，在凝膠中位於凹部的開口部之開口側部分係變化成蝕刻處理液，藉由開口側部分的熔膠(sol)化所形成的蝕刻處理液係被清洗液置換而從凹部被去除。
由於在凹部內所形成的凝膠中之比開口側部分還靠底部側的底側部分係比開口側部分還接近第二主表面，因此容易受到第二主表面的冷卻的影響。因此，在朝第一主表面供給清洗液的期間中持續對於第二主表面的冷卻，藉此與是否正將具有凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至基板的上表面無關地，能將底側部分維持在凝膠的狀態。
停止對第一主表面供給清洗液後，停止對於第二主表面的冷卻。藉此，殘留於凹部的凝膠的溫度上升，殘留於凹部的凝膠係變化成蝕刻處理液。蝕刻成分係擴散至接觸於蝕刻處理液的清洗液中。藉此，以蝕刻成分的濃度從凹部的底部朝向開口部變薄之方式於凹部內產生蝕刻成分的濃度梯度。因此，從凹部的開口部朝向底部產生蝕刻的速度梯度。藉此，底部側中的凹部的寬度係以凹部接近筆直形狀之方式擴展。結果，能在設置於基板的第一主表面之凹部的深度方向中使凹部的寬度的均勻性提升。
在本發明的實施形態之一中，前述冷卻停止工序係包含：加熱工序，係將前述第二主表面加熱至前述熔點以上的溫度。
因此，在停止對第一主表面供給清洗液後，能使殘留於凹部的凝膠的溫度迅速地上升，從而使殘留於凹部的凝膠變化成蝕刻處理液。因此，能迅速地開始基板的蝕刻。
在本發明的實施形態之一中，前述加熱工序係包含下述工序：對前述第二主表面供給具有前述熔點以上的溫度的加熱流體，藉此從前述第二主表面側加熱前述基板。
依據此種基板處理方法，能以供給加熱流體這種簡單的手法從第二主表面側加熱基板，亦即能加熱第二主表面。
在本發明的實施形態之一中，前述加熱工序係包含下述工序：藉由加熱板(hot plate)從前述第二主表面側加熱前述基板，前述加熱板係從下方與前述第二主表面對向且具有前述熔點以上的溫度。
依據此種基板處理方法，藉由加熱板從第二主表面側加熱基板，藉此能以高的均勻性遍及第二主表面的全域加熱第二主表面。
在本發明的實施形態之一中，前述冷卻工序係包含下述工序：對前述第二主表面供給具有前述凝固點以下的溫度的冷卻流體，藉此從前述第二主表面側冷卻前述基板。
依據此種基板處理方法，能以供給冷卻流體這種簡單的手法從第二主表面側冷卻基板，亦即能冷卻第二主表面。
在本發明的實施形態之一中，前述冷卻工序係包含下述工序：藉由冷卻板(cooling plate)從前述第二主表面側冷卻前述基板，前述冷卻板係從下方與前述第二主表面對向且具有前述凝固點以下的溫度。
依據此種基板處理方法，藉由冷卻板從第二主表面側冷卻基板，藉此能以高的均勻性遍及第二主表面的全域冷卻第二主表面。
在本發明的實施形態之一中，前述凹部的深度為0.5μm以上至1.5μm以下；前述凹部的縱橫比為20以上至100以下。會有具有此種尺寸的凹部係具有從開口部朝向底部成為前端細的錐形狀之情形。因此，只要使用具有第一主表面的基板且該第一主表面形成有具有此種尺寸的凹部，並執行上述基板處理，即能在設置於基板的第一主表面之凹部的深度方向中使凹部的寬度的均勻性提升。
在本發明的實施形態之一中，前述基板處理方法係進一步包含：供給再次開始工序，係在前述冷卻停止工序之後，再次開始前述清洗液的供給。
依據此種基板處理方法，在冷卻停止工序之後，再次開始朝基板的第一主表面供給清洗液。詳細而言，停止對於基板的冷卻，殘留於凹部之凝膠的溫度上升，殘留於凹部的凝膠變化成蝕刻處理液後，再次開始朝基板的第一主表面供給清洗液。因此，在蝕刻處理液中的蝕刻成分在凹部內擴散的狀態下，蝕刻成分所致使的蝕刻係進展，底部側中的凹部的寬度適當地被拓寬後，藉由清洗液將凹部的蝕刻處理液從凹部去除。結果，在設置於基板的第一主表面之凹部的深度方向中能使凹部的寬度的均勻性提升。
在本發明的實施形態之一中，前述基板處理方法係進一步包含：輔助加熱工序，係在前述供給再次開始工序中對前述基板供給前述清洗液的期間，從前述第二主表面側加熱前述基板。
依據此種基板處理方法，係對第一主表面供給清洗液從而去除凹部內的蝕刻處理液時，從第二主表面側加熱基板。因此，能抑制在清洗液的供給中凹部內的蝕刻處理液的溫度降低。因此，能抑制在凹部內蝕刻處理液變化成凝膠且蝕刻成分於凹部內殘留。
在本發明的實施形態之一中，前述基板處理方法係進一步包含：乾蝕刻工序，係在前述蝕刻處理液供給工序之前，對前述基板的前述第一主表面執行乾蝕刻處理。因此，即使在使用未於第一主表面形成有凹部的基板之情形中，亦能於第一主表面形成凹部。
本發明的其他的實施形態係提供一種基板處理裝置，係處理具有第一主表面以及與前述第一主表面為相反側的第二主表面的基板。前述基板處理裝置係包含：蝕刻處理液供給構件，係將含有蝕刻成分以及凝膠化劑的蝕刻處理液供給至前述第一主表面；冷卻構件，係將前述第二主表面冷卻至前述凝膠化劑的凝固點以下的溫度；以及清洗液供給構件，係將具有前述凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至前述第一主表面。
依據此種基板處理裝置，從蝕刻處理液供給構件對基板的第一主表面供給蝕刻處理液。若使用於第一主表面形成有凹部的基板，則被供給至第一主表面的蝕刻處理液係進入至凹部。只要將蝕刻處理液附著於第一主表面上的狀態下的基板的第二主表面冷卻至凝膠化劑的凝固點以下的溫度，則基板的溫度係到達至凝膠化劑的凝固點以下的溫度，第一主表面上的蝕刻處理液係變化成凝膠。因此，亦於凹部內形成有凝膠。
之後，只要一邊持續對於基板的冷卻一邊從清洗液供給構件將具有凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至第一主表面，則在凝膠中位於凹部的開口部之開口側部分係變化成蝕刻處理液。因此，能藉由清洗液將因為開口側部分的熔膠化所形成的蝕刻處理液從凹部去除。
由於在凹部所形成的凝膠中之比開口側部分還靠底部側的底側部分係比開口側部分還接近第二主表面，因此容易受到第二主表面的冷卻的影響。因此，在朝第一主表面供給清洗液的期間中持續對於第二主表面的冷卻，藉此與是否正將具有凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至基板的上表面無關地，能將底側部分維持在凝膠的狀態。
只要在停止對第一主表面供給清洗液後，停止對於第二主表面的冷卻，則殘留於凹部的凝膠的溫度上升，殘留於凹部的凝膠係變化成蝕刻處理液。蝕刻成分係擴散至接觸於蝕刻處理液的清洗液中。藉此，以蝕刻成分的濃度從凹部的底部朝向開口部變薄之方式於凹部產生蝕刻成分的濃度梯度。因此，從凹部的開口部朝向底部產生蝕刻的速度梯度。藉此，底部側中的凹部的寬度係以凹部接近筆直形狀之方式擴展。結果，能在設置於基板的第一主表面之凹部的深度方向中使凹部的寬度的均勻性提升。
在本發明的其他的實施形態中，前述基板處理裝置係包含：加熱構件，係將前述第二主表面加熱至前述熔點以上的溫度。因此，只要在停止對第一主表面供給清洗液後將第二主表面加熱至凝膠化劑的熔點以上的溫度，即能使殘留於凹部的凝膠的溫度迅速地上升，從而使殘留於凹部的凝膠變化成蝕刻處理液。因此，能迅速地開始基板的蝕刻。
在本發明的其他的實施形態中，前述凹部的深度為0.5μm以上至1.5μm以下；前述凹部的縱橫比為20以上至100以下。會有具有此種尺寸的凹部係具有從開口部側朝向底部側成為前端細的錐形狀之情形。因此，只要使用具有第一主表面的基板且該第一主表面形成有具有此種尺寸的凹部，並執行上述基板處理，即能在設置於基板的第一主表面之凹部的深度方向中使凹部的寬度的均勻性提升。
在本發明的其他的實施形態中，前述基板處理裝置係進一步包含：乾處理單元，係對前述基板的前述第一主表面執行乾蝕刻處理。因此，即使在使用未於第一主表面形成有凹部的基板之情形中，亦能於第一主表面形成凹部。
參照隨附的圖式並藉由以下所進行的本發明的詳細的說明，更明瞭上述目的以及其他的目的、特徵、態樣以及優點。
[成為處理對象的基板的表層部的構造]
圖1為用以說明成為處理對象的基板W的構造之示意性的剖視圖。
基板W係具有一對主表面。基板W係包含：半導體層100，係具有一對主表面；絕緣層101，係形成於半導體層100的至少一方的主表面上；層疊體102，係形成於絕緣層101上；以及遮罩層103，係形成於層疊體102上。層疊體102係具有複數層絕緣層104以及複數層犧牲層105。在層疊體102中，絕緣層104以及犧牲層105係交互地配置。
半導體層100係例如由單晶矽所構成。絕緣層101係例如為氧化矽膜(SiO 2膜)。用以構成層疊體102之絕緣層104以及犧牲層105為彼此不同種類的材質，例如絕緣層104為氧化矽膜，犧牲層105為氮化矽膜(SiN)。犧牲層105係在比後述的基板處理(參照圖5)還後面的工序中被置換成矽層等之電極層(未圖示)。遮罩層103係例如由非晶碳(amorphous carbon)所構成。
於層疊體102的表面中之未形成有遮罩層103之區域形成有凹部110。凹部110係形成於基板W的一對主表面中之至少一方。將形成有凹部110之主表面稱為第一主表面，將與第一主表面相反側的主表面稱為第二主表面。在於基板W的一對主表面雙方形成有凹部110之情形中，將某一個主表面作為第一主表面，將與第一主表面相反側的主表面作為第二主表面。凹部110係具有開口部111以及底部112，凹部110的深度方向DD係與層疊體102的層疊方向一致。
凹部110的深度D係例如為0.5μm以上至1.5μm以下。凹部110的縱橫比係例如為20以上至100以下。凹部110係具有從開口部111朝向底部112成為前端細的錐形狀。凹部110的寬度L係從開口部111朝向底部112變小。此外，在即使凹部110不是此種尺寸關係之情形中，亦會有凹部110具有從開口部111朝向底部112成為前端細的錐形狀之情形。
層疊體102係具有：一對側壁106，係以隨著從開口部111朝向底部112 彼此接近之方式相對於深度方向DD呈傾斜；以及底壁107，係連接一對側壁106。各個側壁106係包含：開口側壁部108，係區劃凹部110的開口部111；以及底側壁部109，係區劃凹部110中之比開口部111還接近底部112之側。
[第一實施形態的基板處理裝置的構成]
圖2A為用以說明本發明的第一實施形態的基板處理裝置1的構成之俯視圖。圖2B為用以說明基板處理裝置1的構成之立起圖。
基板處理裝置1為葉片式的裝置，用以逐片地處理基板W。在本實施形態中，基板W係具有圓板狀。在本實施形態中，基板W係以將形成有凹部110(參照圖1)的第一主表面朝向上方的姿勢被處理。
基板處理裝置1係具備：複數個處理單元2，係處理基板W；裝載埠(load port)LP，係供承載器(carrier)C載置，該承載器C係收容在處理單元2被處理的複數片基板W；搬運機器人IR、CR，係在裝載埠LP與處理單元2之間搬運基板W；以及控制器3，係控制基板處理裝置1。
搬運機器人IR係在承載器C與搬運機器人CR之間搬運基板W。搬運機器人CR係在搬運機器人IR與處理單元2之間搬運基板W。
各個搬運機器人IR、CR係例如皆為多關節手臂機器人，包含：一對多關節手臂AR；以及一對手部H(參照圖2B)，係以上下彼此分離之方式分別設置於一對多關節手臂AR的前端。
複數個處理單元2係形成四個處理塔TW，四個處理塔TW係分別配置於水平地分離的四個位置。各個處理塔TW係包含於上下方向層疊的複數個(例如為三個)處理單元2。四個處理塔TW係各兩個地配置於搬運路徑TR的兩側，搬運路徑TR係從裝載埠LP朝向搬運機器人IR、CR延伸。
在第一實施形態中，處理單元2為濕處理單元2W，用以藉由液體處理基板W。各個濕處理單元2W係具備腔室(chamber)4以及配置於腔室4內的處理罩(processing cup)7，並在處理罩7內執行對於基板W的處理。
於腔室4形成有出入口(未圖示)，該出入口係用以藉由搬運機器人CR搬入基板W以及搬出基板W。於腔室4具備有用以將該出入口予以開閉之擋門(shutter)單元(未圖示)。
圖3為用以說明濕處理單元2W的構成例之剖視圖。
濕處理單元2W係進一步具備：自轉夾具(spin chuck)5，係一邊將基板W保持於預定的保持位置，一邊使基板W繞著旋轉軸線A1(鉛直軸線)旋轉。旋轉軸線A1係通過基板W的中心部並與基板W的各個主表面正交。亦即，旋轉軸線A1係鉛直地延伸。保持位置為圖3所示的基板W的位置，且為基板W以水平的姿勢被保持的位置。
自轉夾具5係包含：自轉基座(spin base)21，係具有沿著水平方向的圓板形狀；複數個夾具銷(chuck pin)20，係在自轉基座21的上方把持基板W並將基板W保持於保持位置；旋轉軸22，係於鉛直方向延伸且上端連結於自轉基座21；以及旋轉驅動機構23，係使旋轉軸22繞著中心軸線(旋轉軸線A1)旋轉。自轉夾具5為基板保持構件的一例，用以一邊將基板W保持於保持位置一邊使基板W繞著旋轉軸線A1旋轉。
複數個夾具銷20係於自轉基座21的周方向隔著間隔配置於自轉基座21的上表面。旋轉驅動機構23係例如為電動馬達等之致動器(actuator)。旋轉驅動機構23係使旋轉軸22旋轉，藉此自轉基座21以及複數個夾具銷20係繞著旋轉軸線A1旋轉。藉此，基板W係與自轉基座21以及複數個夾具銷20一起繞著旋轉軸線A1旋轉。
複數個夾具銷20係能夠在閉位置與開位置之間移動，閉位置為複數個夾具銷20接觸至基板W的周緣部並把持基板W之位置，開位置為複數個夾具銷20已從基板W的周緣部退避之位置。複數個夾具銷20係藉由開閉機構(未圖示)而移動。複數個夾具銷20係在位於閉位置時把持基板W的周緣部並水平地保持基板W。開閉機構係例如包含連桿(link)機構以及用以對連桿機構賦予驅動力之致動器。
處理罩7係接住從被自轉夾具5保持的基板W飛散的液體。處理罩7係包含：複數個(在圖3的例子中為兩個)防護罩(guard)30，係接住從被自轉夾具5保持的基板W飛散至外側方向的液體；複數個(在圖3的例子中為兩個)罩杯(cup)31，係分別接住被複數個防護罩30導引至下方的液體；以及圓筒狀的外壁構件32，係圍繞複數個防護罩30以及複數個罩杯31。複數個防護罩30係藉由防護罩升降驅動機構(未圖示)而個別地升降。防護罩升降驅動機構係例如包含用以升降驅動各個防護罩30之電動馬達或者汽缸(air cylinder)等之致動器。
濕處理單元2W係進一步具備：蝕刻處理液噴嘴10，係對被自轉夾具5保持的基板W的上表面(上側的主表面)供給蝕刻處理液；以及清洗(rinse)液噴嘴11，係對被自轉夾具5保持的基板W的上表面供給清洗液。
蝕刻處理液係含有：作為溶質的蝕刻成分以及凝膠化劑；以及溶媒，係用以使溶質溶解。蝕刻處理液所含有的溶媒係例如為DIW(deionized water；去離子水)等之水。然而，溶媒並未限定於DIW。
蝕刻成分係具有用以蝕刻基板W的層疊體102(參照圖1)之性質。詳細而言，蝕刻成分係蝕刻層疊體102中之用以區劃凹部110之部分(一對側壁106)。蝕刻成分係例如為氫氟酸(hydrofluoric acid)或者APM(ammonia-hydrogen peroxide mixture；氨水過氧化氫水混合液)。蝕刻成分嚴格來說為蝕刻離子，且為HF 2 －或者NH 4 ＋。
凝膠化劑係例如為明膠(gelatin)、瓊脂(agar)或者這些的混合物。凝膠化劑的熔點以及凝固點通常係彼此不同，凝膠化劑的熔點係比凝膠化劑的凝固點還高。凝膠化劑的熔點係例如為20℃以上至30℃以下，凝膠化劑的凝固點係例如為15℃以上至25℃以下。凝膠化劑的熔點以及凝固點係藉由蝕刻處理液中的凝膠化劑的摻配率(濃度)、凝膠化劑的種類等而變化。較佳為凝膠化劑的凝固點係比配置有基板處理裝置1之無塵室(cleaning room)內的室溫(例如25℃)還低。
凝膠化劑的熔點以及凝固點並未限定於上述範圍。例如，在凝膠化劑為瓊脂之情形中，凝膠化劑的熔點為85℃以上至93℃以下，凝膠化劑的凝固點為33℃以上至45℃以下。
蝕刻處理液係被冷卻至凝膠化劑的凝固點以下，藉此變化成蝕刻凝膠。將蝕刻處理液變化成蝕刻凝膠之情形稱為凝膠化。蝕刻凝膠係被加熱至凝膠化劑的熔點以上，藉此變化成蝕刻處理液。將蝕刻凝膠變換成蝕刻處理液之情形稱為熔膠化。因此，蝕刻處理液亦稱為蝕刻熔膠。
與蝕刻處理液相比，蝕刻凝膠的用以蝕刻基板W之蝕刻性能較低。因此，使附著於基板W的上表面的蝕刻處理液變化成蝕刻凝膠，藉此能使基板W的蝕刻停止；使蝕刻凝膠變化成蝕刻處理液，藉此能開始基板W的蝕刻。
清洗液係例如為DIW等之水。清洗液並未限定於DIW，例如亦可包含DIW、碳酸水、電解離子水、稀釋濃度(例如1ppm以上至100ppm以下)的鹽酸水、稀釋濃度(例如1ppm以上至100ppm以下)的氨水、還原水(氫水)中的至少一種。
蝕刻處理液噴嘴10以及清洗液噴嘴11皆為至少能夠於水平方向移動的移動噴嘴。蝕刻處理液噴嘴10以及清洗液噴嘴11係藉由複數個噴嘴移動機構(第一噴嘴移動機構35以及第二噴嘴移動機構36)分別於水平方向移動。各個噴嘴移動機構係包含：手臂(未圖示)，係支撐對應的噴嘴；以及手臂移動機構(未圖示)，係使對應的手臂於水平方向移動。各個手臂移動機構係包含電動馬達、汽缸等之致動器。與本實施形態不同，蝕刻處理液噴嘴10以及清洗液噴嘴11亦可構成為藉由共通的噴嘴移動機構一體地移動。
蝕刻處理液噴嘴10以及清洗液噴嘴11亦可構成為亦能於鉛直方向移動。
蝕刻處理液噴嘴10係連接於蝕刻處理液配管40，蝕刻處理液配管40係將蝕刻處理液導引至蝕刻處理液噴嘴10。於蝕刻處理液配管40夾設有：蝕刻處理液閥50A，係將蝕刻處理液配管40內的流路予以開閉；以及蝕刻處理液流量調整閥50B，係調整蝕刻處理液配管40內的流路內的蝕刻處理液的流量。
當打開蝕刻處理液閥50A時，以與蝕刻處理液流量調整閥50B的開放度對應的流量從蝕刻處理液噴嘴10的噴出口朝下方連續流動地噴出蝕刻處理液。蝕刻處理液噴嘴10為蝕刻處理液供給構件的一例。從蝕刻處理液噴嘴10噴出的蝕刻處理液的溫度係比凝膠化劑的凝固點還高。
清洗液噴嘴11係連接於清洗液配管41，清洗液配管41係將清洗液導引至清洗液噴嘴11。於清洗液配管41夾設有：清洗液閥51A，係將清洗液配管41內的流路予以開閉；以及清洗液流量調整閥51B，係調整清洗液配管41內的流路內的清洗液的流量。
當打開清洗液閥51A時，以與清洗液流量調整閥51B的開放度對應的流量從清洗液噴嘴11的噴出口朝下方連續流動地噴出清洗液。清洗液噴嘴11為清洗液供給構件的一例。
濕處理單元2W係進一步具備：下側流體噴嘴12，係對被保持於自轉夾具5的基板W的下表面(下側的主表面)供給流體。
下側流體噴嘴12係插入至旋轉軸22的內部空間以及在自轉基座21的上表面中央部呈開口的貫通孔21a。下側流體噴嘴12的噴出口12a係從自轉基座21的上表面露出。下側流體噴嘴12的噴出口12a係從下方與基板W的下表面的中央區域對向。所謂基板W的下表面的中央區域係指基板W的下表面中包含基板W的旋轉中心之區域。
下側流體噴嘴12係例如選擇性地將冷卻流體以及加熱流體作為流體供給至基板W的下表面，該冷卻流體係具有凝膠化劑的凝固點以下的溫度，該加熱流體係具有凝膠化劑的熔點以上的溫度。
冷卻流體係例如為5℃以上至15℃以下的水，亦即為冷水。加熱流體係例如為40℃以上至50℃以下的水，亦即為溫水。冷卻流體以及加熱流體亦可為水以外的液體。冷水以及溫水較佳為DIW。
以冷卻流體冷卻基板W的下表面，藉此能將基板W的下表面冷卻至凝膠化劑的凝固點以下的溫度。以加熱流體加熱基板W的下表面，藉此能將基板W的下表面加熱至凝膠化劑的熔點以上的溫度。下側流體噴嘴12為冷卻構件的一例，用以將基板W的下表面(第二主表面)冷卻至凝膠化劑的凝固點以下的溫度；下側流體噴嘴12亦為加熱構件的一例，用以將基板W的下表面(第二主表面)加熱至凝膠化劑的熔點以上的溫度。
冷卻流體以及加熱流體並無須為液體，亦可為氮氣體、稀有氣體等之惰性氣體。惰性氣體為相對於基板W的主表面的反應性低到能夠無視的氣體。
在後述的基板處理(參照圖5)中，說明加熱流體為溫水且冷卻流體為冷水的例子。
下側流體噴嘴12係連接於流體配管42的一端，流體配管42係用以將流體導引至下側流體噴嘴12。於流體配管42的另一端連接有冷卻流體配管43以及加熱流體配管44，冷卻流體配管43係用以將冷卻流體供給至流體配管42，加熱流體配管44係用以將加熱流體供給至流體配管42。
亦可從不同的流體槽(未圖示)對冷卻流體配管43以及加熱流體配管44供給流體。具體而言，亦可從用以儲留冷卻流體的冷卻流體槽對冷卻流體配管43供給冷卻流體，並從用以儲留加熱流體的加熱流體槽對加熱流體配管44供給加熱流體。
亦可於冷卻流體配管43以及加熱流體配管44連接有共通的流體槽(未圖示)，並在從流體槽對各個配管(冷卻流體配管43以及加熱流體配管44)輸送流體時調整流體的溫度。
於流體配管42夾設有：流體閥52A，係用以將流體配管42內的流路予以開閉；以及流體流量調整閥52B，係用以調整流體配管42內的流路內的流體的流量。於冷卻流體配管43夾設有冷卻流體閥53，冷卻流體閥53係用以將冷卻流體配管43內的流路予以開閉；於加熱流體配管44夾設有加熱流體閥54，加熱流體閥54係用以將加熱流體配管44內的流路予以開閉。
圖4為用以說明基板處理裝置1的控制的構成例之方塊圖。
控制器3係具備微電腦(microcomputer)，並依循預定的程式控制基板處理裝置1所具備的控制對象。更具體而言，控制器3係包含處理器(processor)(CPU(Central Processing Unit；中央處理單元))3A以及儲存有程式的記憶體3B，並構成為藉由處理器3A執行程式從而執行基板處理用的各種控制處理。
尤其，控制器3係編程為控制用以構成濕處理單元2W之各個構件(閥、馬達等)、搬運機器人IR、CR等。控制器3係同樣地控制用以構成後述的乾處理單元2D(參照後述的圖12)之構件(閥、馬達、電源等)。
藉由控制器3控制閥，藉此控制是否從對應的噴嘴噴出流體、流體從對應的噴嘴噴出的流量。以下各個工序係藉由控制器3控制基板處理裝置1所具備的各個構件來執行。換言之，控制器3係被編程為執行以下的各個工序。
[基板處理的一例]
圖5為用以說明藉由基板處理裝置1所執行的基板處理的一例之流程圖。圖5係主要顯示藉由控制器3執行程式從而所實現的處理。
圖6為在基板處理中被供給至基板W的流體之時序圖。圖6中的「噴出」係表示從對應的噴嘴噴出流體，圖6中的「停止」係表示停止從對應的噴嘴噴出流體。此外，圖6中的「冷水」係表示從下側流體噴嘴12噴出冷水，圖6中的「溫水」係表示從下側流體噴嘴12噴出溫水。這些說明在後述的圖10以及圖11中亦同樣。
圖7A至圖7E為用以說明藉由基板處理裝置1所執行的基板處理的各個工序的樣子之示意圖。
如圖5所示，在基板處理裝置1所為的基板處理中，例如依序執行基板搬入工序(步驟S1)、蝕刻處理液供給工序(步驟S2)、冷卻工序(步驟S3)、清洗液供給工序(步驟S4)、加熱工序(步驟S5)、供給再次開始工序(步驟S6)、旋乾(spin drying)工序(步驟S7)以及基板搬出工序(步驟S8)。
以下，主要參照圖3、圖5以及圖6說明藉由基板處理裝置1所執行的基板處理。適當地參照圖7A至圖7E。
首先，未處理的基板W係藉由搬運機器人IR、CR(參照圖2A)從承載器C被搬入至濕處理單元2W並被傳遞至自轉夾具5(基板搬入工序；步驟S1)。藉此，基板W係被自轉夾具5水平地保持(基板保持工序)。自轉夾具5對於基板W的保持係持續至旋乾工序(步驟S7)結束為止。在基板W被保持於自轉夾具5的狀態下，旋轉驅動機構23開始旋轉基板W(基板旋轉工序)。
接著，搬運機器人CR退避至處理單元2的外部之後，執行蝕刻處理液供給工序(步驟S2)，蝕刻處理液供給工序(步驟S2)係對基板W的上表面供給蝕刻處理液。
具體而言，第一噴嘴移動機構35係使蝕刻處理液噴嘴10移動至處理位置，並在蝕刻處理液噴嘴10位於處理位置的狀態下打開蝕刻處理液閥50A。藉此，如圖7A所示，從蝕刻處理液噴嘴10朝向基板W的上表面噴出蝕刻處理液(蝕刻處理液噴出工序)。從蝕刻處理液噴嘴10噴出的蝕刻處理液係著液至基板W的上表面。蝕刻處理液係藉由離心力的作用擴展至基板W的上表面上的整體，從而被供給至基板W的上表面整體(蝕刻處理液供給工序)。
在此種基板處理中，蝕刻處理液噴嘴10的處理位置為中央位置，該中央位置為蝕刻處理液噴嘴10的噴出口與基板W的上表面的中央區域對向之位置。所謂基板W的上表面的中央區域係指在基板W的上表面中包含基板W的旋轉中心之區域。因此，蝕刻處理液係著液至基板W的上表面的中央區域。與此種基板處理不同，蝕刻處理液噴嘴10亦可一邊沿著基板W的上表面水平地移動一邊噴出蝕刻處理液。
在蝕刻處理液供給工序(步驟S2)之後執行冷卻工序(步驟S3)，冷卻工序(步驟S3)係藉由冷水冷卻基板W的下表面。
具體而言，關閉蝕刻處理液閥50A使蝕刻處理液停止噴出，取而代之的是打開流體閥52A以及冷卻流體閥53。藉此，從下側流體噴嘴12朝向基板W的下表面噴出冷水(冷水噴出工序、冷卻流體噴出工序)。從下側流體噴嘴12噴出的冷水係著液(碰撞)至基板W的下表面的中央區域。冷水係藉由離心力的作用擴展至基板W的下表面整體，從而被供給至基板W的下表面整體(冷水供給工序、冷卻流體供給工序)。藉此，從下方(第二主表面側)冷卻基板W。由於藉由冷水冷卻基板W，因此附著於基板W的上表面的蝕刻處理液凝膠化，從而於基板W的上表面形成有蝕刻凝膠120(凝膠化工序)。
在停止噴出蝕刻處理液後，蝕刻處理液噴嘴10係藉由第一噴嘴移動機構35移動至退避位置。蝕刻處理液噴嘴10的退避位置為下述位置：未與基板W的上表面對向，而是俯視觀看時位於處理罩7的外側方向。
在冷卻工序(步驟S3)之後執行清洗液供給工序(步驟S4)，清洗液供給工序(步驟S4)係一邊持續對於基板W的下表面的冷卻一邊對基板W的上表面供給清洗液。所謂持續對於基板W的下表面的冷卻並非是指使基板W的溫度進一步地降低，而是指與基板W的溫度變化無關地持續對基板W的下表面供給冷水。
具體而言，在清洗液供給工序(步驟S4)中，第二噴嘴移動機構36係使清洗液噴嘴11移動至處理位置，在清洗液噴嘴11位於處理位置的狀態下打開清洗液閥51A。藉此，如圖7C所示，從清洗液噴嘴11朝向基板W的上表面噴出清洗液(清洗液噴出工序)。從清洗液噴嘴11噴出的清洗液係著液至基板W的上表面。清洗液係藉由離心力的作用擴展至基板W的上表面上的整體，從而被供給至基板W的上表面整體(清洗液供給工序、第一清洗液供給工序)。
在此種基板處理中，清洗液噴嘴11的處理位置為中央位置，該中央位置為清洗液噴嘴11的噴出口與基板W的上表面的中央區域對向之位置。因此，清洗液係著液至基板W的上表面的中央區域。與此種基板處理不同，清洗液噴嘴11亦可一邊沿著基板W的上表面水平地移動一邊噴出清洗液。
在清洗液供給工序中，流體閥52A以及冷卻流體閥53係被維持在打開的狀態。藉此，如圖7C所示，在對基板W的下表面供給冷水的期間，對基板W的上表面供給清洗液。由於從清洗液噴嘴11噴出的清洗液的溫度為凝膠化劑的熔點以上的溫度，因此基板W的上表面上的蝕刻凝膠120(參照圖7B)係被清洗液加熱並變化成蝕刻處理液，且與清洗液一起被排出至基板W的外部。然而，雖然詳細說明將於後述，然而由於基板W係從下方被冷卻，因此於形成在基板W的上表面的凹部110(參照圖1)殘留有蝕刻凝膠120。
在清洗液供給工序(步驟S3)之後執行加熱工序(步驟S4)，加熱工序(步驟S4)係藉由溫水加熱基板W的下表面。
具體而言，關閉清洗液閥51A以及冷卻流體閥53，取而代之的是打開加熱流體閥54。藉此，如圖7D所示，停止從清洗液噴嘴11朝基板W的上表面供給清洗液(清洗液供給停止工序)且停止從下側流體噴嘴12朝基板W的下表面供給冷水(冷卻流體供給停止工序、冷水供給停止工序)。
打開加熱流體閥54，藉此從下側流體噴嘴12朝向基板W的下表面噴出溫水(加熱流體噴出工序、溫水噴出工序)。從下側流體噴嘴12噴出的溫水係碰撞至基板W的下表面。溫水係藉由離心力的作用擴展至基板W的下表面上的整體，從而被供給至基板W的下表面整體(加熱流體供給工序、溫水供給工序)。藉此，從下方(第二主表面側)加熱基板W。換言之，停止對於基板W的冷卻(冷卻停止工序)。
雖然詳細說明將於後述，然而由於藉由溫水加熱基板W，因此殘留於基板W的上表面的蝕刻凝膠120係變化成蝕刻處理液(熔膠化工序)。藉由因為蝕刻凝膠120的熔膠化所形成的蝕刻處理液來蝕刻基板W(蝕刻工序)。
停止從清洗液噴嘴11噴出清洗液後，清洗液噴嘴11係被維持在處理位置。藉此，在後述的供給再次開始工序中能省略再次使清洗液噴嘴11移動之作業。
清洗液噴嘴11亦可在停止噴出清洗液後，藉由第二噴嘴移動機構36移動至退避位置。清洗液噴嘴11的退避位置為下述位置：未與基板W的上表面對向，而是俯視觀看時位於處理罩7的外側方向。
在加熱工序(步驟S5)之後執行供給再次開始工序(步驟S6)，供給再次開始工序(步驟S6)係一邊持續對於基板W的加熱一邊再次對基板W的上表面供給清洗液。所謂持續對於基板W的加熱並非是指使基板W的溫度進一步地上升，而是指與基板W的溫度變化無關地持續對基板W供給溫水。
具體而言，在供給再次開始工序(步驟S6)中，打開清洗液閥51A。藉此，如圖7E所示，從清洗液噴嘴11朝向基板W的上表面噴出清洗液(清洗液噴出工序)。從清洗液噴嘴11噴出的清洗液係著液至基板W的上表面。清洗液係藉由離心力的作用擴展至基板W的上表面上的整體，從而被供給至基板W的上表面整體(清洗液再次開始工序、第二清洗液供給工序)。由於從清洗液噴嘴11噴出的清洗液的溫度為凝膠化劑的熔點以上的溫度，能使殘留於基板W的上表面上的蝕刻處理液與清洗液一起排出至基板W的外部而不會變化成蝕刻凝膠。
在供給再次開始工序(步驟S6)中，流體閥52A以及加熱流體閥54係被維持在打開的狀態。藉此，如圖7E所示，在對基板W的上表面供給清洗液的期間，對基板W的下表面供給溫水並藉由溫水輔助基板W的加熱(輔助加熱工序)。
接著，執行旋乾工序(步驟S7)，旋乾工序(步驟S7)係用以使基板W高速旋轉從而使基板W的上表面乾燥。具體而言，關閉清洗液閥51A、流體閥52A以及加熱流體閥54。藉此，停止朝基板W的上表面供給清洗液以及停止朝基板W的下表面供給加熱流體。
接著，旋轉驅動機構23係加速基板W的旋轉，從而使基板W高速旋轉。基板W係以乾燥速度旋轉，例如以1500rpm旋轉。藉此，大的離心力係作用於附著於基板W的上表面的清洗液以及附著於基板W的下表面的溫水，從而這些液體係被甩離至基板W的周圍。之後，旋轉驅動機構23係使基板W停止旋轉。
在旋乾工序(步驟S7)之後，旋轉驅動機構23係使基板W停止旋轉。之後，搬運機器人CR係進入至濕處理單元2W，從自轉夾具5拾取處理完畢的基板W並朝濕處理單元2W的外部搬出(基板搬出工序；步驟S8)。該基板W係從搬運機器人CR被傳遞至搬運機器人IR，並被搬運機器人IR收納至承載器C。
圖8為用以說明基板處理中的基板W的上表面附近的樣子之示意圖。在圖8中，雖然為了簡化圖示而將層疊體102整體圖示成一個層的剖面，然而實際上層疊體102係包含複數個絕緣層104以及複數個犧牲層105。
在蝕刻處理液供給工序(步驟S2)中對基板W的上表面供給蝕刻處理液，藉此如圖8中的(a)所示般於凹部110填充有蝕刻處理液90(蝕刻處理液填充工序)。
之後，在冷卻工序(步驟S3)中，藉由冷水從基板W的下表面側冷卻基板W。藉此，經由基板W冷卻蝕刻處理液90，基板W的上表面上的蝕刻處理液90的溫度係到達至凝膠化劑的凝固點以下的溫度。藉此，如圖8中的(b)所示，蝕刻處理液90係變化成蝕刻凝膠120(凝膠化工序)。蝕刻凝膠120亦形成於凹部110內。換言之，蝕刻凝膠120係包含：內側凝膠121，係位於凹部110內；以及外側凝膠122，係位於凹部110外。
之後，在清洗液供給工序(步驟S4)中，從清洗液噴嘴11噴出的清洗液的溫度為凝膠化劑的熔點以上的溫度。因此，藉由將清洗液91供給至基板W的上表面，外側凝膠122係變化成蝕刻處理液。藉由外側凝膠122的熔膠化所形成的蝕刻處理液係與清洗液一起被排出至基板W的外部。在外側凝膠122的溶膠化後亦持續供給清洗液，藉此在內側凝膠121中之位於凹部110的開口部111之部分(開口側部分123)係變化成蝕刻處理液。
藉由開口側部分123的熔膠化所形成的蝕刻處理液係被清洗液置換並從凹部110內被去除。之後，藉由開口側部分123的熔膠化所形成的蝕刻處理液係與清洗液一起被排出至基板W的外部。如此，開口側部分123係變化成蝕刻處理液並從凹部110被去除(開口側部分去除工序)。
另一方面，由於在內側凝膠121中之比開口側部分123還接近底部112側的底側部分124係比開口側部分123還接近下表面，因此容易受到冷水的冷卻的影響。因此，如圖8中的(c)所示，與是否正將具有凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至基板W的上表面無關地，能將底側部分124維持在凝膠的狀態。
藉由調整冷水的供給流量以及清洗液91的供給流量等，能調整被清洗液91去除的內側凝膠121的量。較佳為藉由清洗液91去除深度方向DD中之比凹部110的中央部還接近開口部111側的內側凝膠121。
在清洗液供給工序(步驟S4)之後，在加熱工序(步驟S5)中藉由溫水從基板W的下表面側加熱基板W。藉此，經由基板W加熱內側凝膠121，內側凝膠121的溫度係到達至凝膠化劑的熔點以上的溫度。藉此，如圖8中的(d)所示，殘留於凹部110內的底側部分124係變化成蝕刻處理液90(熔膠化工序)。
如此，在加熱工序中，停止對第一主表面供給清洗液後，能使殘留於凹部110的蝕刻凝膠120的溫度迅速地上升，從而使殘留於凹部110的蝕刻凝膠120變化成蝕刻處理液90。因此，能迅速地開始基板W的蝕刻。
在加熱工序(步驟S5)中對基板W的下表面供給溫水的期間，停止朝基板W的上表面供給清洗液91。因此，藉由底側部分124的熔膠化所形成的蝕刻處理液90不會立即地被清洗液91置換，而是蝕刻成分92擴散至與蝕刻處理液90接觸的清洗液91中(蝕刻成分擴散工序)。
藉此，在基板W的上表面中之區劃凹部110之部分係被蝕刻(蝕刻工序)。蝕刻的詳細說明係如下所述。
如圖8中的(e)所示，以蝕刻成分92的濃度從凹部110的底部112朝向開口部111變薄之方式於凹部110產生蝕刻成分92的濃度梯度。因此，從凹部110的開口部111朝向底部112產生蝕刻的速度梯度。詳細而言，蝕刻速度係底部112側比開口部111側還大。因此，層疊體102的一對側壁106的蝕刻量係在凹部110的深度方向DD中愈接近底部112則愈大。藉此，底部112側中的凹部110的寬度L係以凹部110接近筆直形狀之方式擴展。結果，能在設置於基板W的上表面之凹部110的深度方向DD中使凹部110的寬度L的均勻性提升。
在供給再次開始工序(步驟S6)中，再次開始朝基板W的上表面供給清洗液91。由於清洗液91的溫度比凝膠化劑的熔點還高溫，因此能抑制凹部110內的蝕刻處理液90再次變化成蝕刻凝膠。藉由再次供給清洗液，如圖8中的(f)所示，能藉由清洗液91從凹部110去除凹部110的蝕刻處理液(蝕刻處理液去除工序)。
在供給再次開始工序(步驟S6)中，在蝕刻處理液90中的蝕刻成分在凹部110內擴散且底部112側中的凹部110的寬度L適當地被擴展後，清洗液係置換凹部110內的蝕刻處理液90。結果，能在設置於基板W的上表面之凹部110的深度方向DD中使凹部110的寬度L的均勻性提升。
此外，在供給再次開始工序(步驟S6)中，開始對於基板W的加熱，殘留於凹部110的蝕刻凝膠120的溫度係上升，殘留於凹部110的蝕刻凝膠120係變化成蝕刻處理液90。在殘留於凹部110的蝕刻凝膠120變化成蝕刻處理液90後，再次開始朝基板W的上表面供給清洗液91。
此外，在供給再次開始工序(步驟S6)中對基板W供給清洗液91之期間，藉由溫水從下方加熱基板W。亦即，在對上表面(第一主表面)供給清洗液從而去除凹部110內的蝕刻處理液90時，從下表面側(第二主表面側)加熱基板W(輔助加熱工序)。因此，在清洗液91的供給中能抑制凹部110內的蝕刻處理液90溫度降低。因此，能抑制在凹部110內蝕刻處理液90變化成蝕刻凝膠120並於凹部110內殘留蝕刻成分。
之後，在旋乾工序(步驟S7)中從凹部110去除清洗液，藉此使基板W的上表面乾燥。
依據第一實施形態，能進一步蝕刻已經形成有凹部110的基板W，從而能在凹部110的深度方向DD中使凹部110的寬度L的均勻性提升。
依據第一實施形態，由於無須將遮罩層103作成層疊構造即能謀求凹部110的寬度L的均勻性的提升，因此能簡略遮罩層103的形成。
此外，依據第一實施形態，能以供給溫水等之加熱流體這種簡單的手法加熱基板W的下表面，並能以供給冷水等之冷卻流體這種簡單的手法冷卻基板W的下表面。
在此，在凝膠化劑為瓊脂之情形中，凝膠化劑的熔點為85℃以上至93℃以下，凝膠化劑的凝固點為33℃以上至45℃以下。與上述實施形態不同，在使用具有此種溫度範圍的熔點以及凝固點的凝膠化劑之情形中，加熱流體的溫度係例如為85℃以上，冷卻流體的溫度為33℃以下。亦即，會有冷卻流體的溫度比常溫還高之情形。即使在此種情形中，由於被供給至基板W的上表面的蝕刻處理液的溫度係當然比凝固點還高且比33℃還高，因此被冷卻流體冷卻。
在凝膠化劑的凝固點為33℃以上至45℃以下之情形中，亦能夠使用比常溫還高溫的溫水。
[蝕刻處理液的供給方法]
圖9A至圖9C為用以分別說明針對基板W之蝕刻處理液的供給方法的第一例至第三例之示意圖。
在圖9A所示的供給方法的第一例中，於用以儲留蝕刻處理液之蝕刻處理液槽140連接有蝕刻處理液配管40，蝕刻處理液槽140內的蝕刻處理液係經由蝕刻處理液配管40被供給至蝕刻處理液噴嘴10。於蝕刻處理液槽140連接有蝕刻處理液補充管133，蝕刻處理液補充管133係用以對蝕刻處理液槽140補充蝕刻處理液。
亦可藉由溫度調節構件134調節被供給至蝕刻處理液噴嘴10的蝕刻處理液的溫度，溫度調節構件134係用以調節蝕刻處理液配管40內的蝕刻處理液的溫度。亦可構成為調節蝕刻處理液槽140內的蝕刻處理液的溫度。
與第一例不同，在圖9B所示的供給方法的第二例中，在蝕刻處理液槽140內混合蝕刻液以及凝膠化劑液，從而形成蝕刻處理液。
蝕刻液為含有蝕刻成分以及溶媒的液體，例如為DHF(dilute hydrofluoric acid；稀釋氫氟酸)或者APM(氨水過氧化氫水混合液)。凝膠化劑液為含有凝膠化劑以及溶媒的液體。蝕刻液所含有的溶媒以及凝膠化劑液所含有的溶媒較佳為同種類的液體，例如較佳為DIW。
於蝕刻處理液槽140連接有蝕刻處理液配管40，蝕刻處理液槽140內的蝕刻處理液係經由蝕刻處理液配管40被供給至蝕刻處理液噴嘴10。於蝕刻處理液槽140連接有：蝕刻液補充管138，係用以對蝕刻處理液槽140補充蝕刻液；以及凝膠化劑液補充管139，係用以對蝕刻處理液槽140補充凝膠化劑液。
在圖9C所示的供給方法的第三例中，在混合配管130內混合蝕刻液以及凝膠化劑液從而形成蝕刻處理液，從蝕刻處理液噴嘴10噴出在混合配管130內所形成的蝕刻處理液並供給至基板W的上表面(蝕刻處理液供給工序)。混合配管130為用以混合複數種液體之配管，例如為混合閥。
蝕刻液係從蝕刻液槽141經由蝕刻液配管131被供給至混合配管130。凝膠化劑液係從凝膠化劑液槽142經由凝膠化劑液配管132供給至混合配管130。在混合配管130內所形成的蝕刻處理液係經由蝕刻處理液配管40被供給至蝕刻處理液噴嘴10。
於蝕刻液配管131以及凝膠化劑液配管132分別夾設有複數個閥(蝕刻液閥135A以及凝膠化劑液閥136A)，複數個閥係用以將對應的配管內的流路予以開閉。於蝕刻液配管131以及凝膠化劑液配管132係分別夾設有複數個流量調整閥(蝕刻液流量調整閥135B以及凝膠化劑液流量調整閥136B)，複數個流量調整閥係用以調整對應的配管內的液體的流量。
[第一實施形態的基板處理的變化例]
圖10以及圖11為分別用以說明基板處理的第一變化例以及第二變化例之時序圖。
與圖6所示的基板處理不同，圖10所示的基板處理的第一變化例係在供給再次開始工序(步驟S6)中不執行基板W的加熱。詳細而言，打開清洗液閥51A並關閉流體閥52A以及加熱流體閥54。藉此，停止對基板W的下表面供給溫水，另一方面則是對基板W的上表面供給清洗液。
即使在基板處理的第一變化例中，從清洗液噴嘴11噴出的清洗液的溫度亦為凝膠化劑的熔點以上的溫度。因此，能藉由清洗液抑制凹部110內的蝕刻處理液的溫度降低。因此，不會使殘留於基板W的上表面上的蝕刻處理液變化成蝕刻凝膠，能與清洗液一起排出至基板W外。
與圖6所示的基板處理不同，在圖11所示的基板處理的第二變化例中，在步驟S5中不執行加熱工序。
具體而言，在冷卻停止工序(步驟S5)中，首先，關閉清洗液閥51A以及冷卻流體閥53，從而停止噴出清洗液以及冷水。藉由使冷水停止噴出，從而停止對於基板W的下表面的冷卻(冷卻停止工序)。
藉由停止對於基板W的下表面的冷卻，基板W的溫度緩緩地上升，殘留於基板W的上表面的蝕刻凝膠120係變化成蝕刻處理液(熔膠化工序)。為了不進行基板W的加熱而是藉由停止冷卻使得蝕刻凝膠120變化成蝕刻處理液，較佳為凝膠化劑的熔點比室溫還低。以藉由蝕刻處理液的熔膠化所形成的蝕刻處理液來蝕刻基板W(蝕刻工序)。在基板處理的第二變化例中，與加熱基板W之情形相比，雖然會有在步驟S5中蝕刻凝膠120的熔膠化需要時間的可能性，然而蝕刻凝膠120的熔膠化是可能的。
雖然未圖示，但會有即使在冷卻停止工序(步驟S5)以及供給再次開始工序(步驟S6)中皆不會執行溫水等之加熱流體對於基板W的加熱之情形。在此情形中，由於無須於下側流體噴嘴12設置用以供給加熱流體之配管等，因此能簡化基板處理裝置1的構成。
此外，從下方對於基板W的加熱並無須在冷卻停止工序(步驟S5)的整個期間中持續，且無須在供給再次開始工序(步驟S6)的整個期間中持續。亦即，基板W的加熱亦可在冷卻停止工序的一部分的期間中執行，且亦可在供給再次開始工序的一部分的期間中執行。然而，在冷卻停止工序(步驟S5)中，加熱時間愈長則愈能使蝕刻凝膠120迅速地變化成蝕刻處理液。此外，在供給再次開始工序(步驟S6)中，加熱時間愈長愈能有效地抑制蝕刻凝膠120的熔膠化。
[第二實施形態的基板處理裝置的構成]
圖12為用以說明第二實施形態的基板處理裝置1P的構成之俯視圖。
第二實施形態的基板處理裝置1P與第一實施形態的基板處理裝置1(參照圖3)的主要差異點在於：處理單元2係包含濕處理單元2W以及乾處理單元2D。在圖12中，針對與上述圖1至圖11所示的構成同等的構成附上與圖1等相同的元件符號並省略說明。針對後述的圖13至圖14B亦同樣。
在圖12所示的例子中，搬運機器人IR側的兩個處理塔TW係藉由複數個濕處理單元2W所構成，與搬運機器人IR相反側的兩個處理塔TW係藉由複數個乾處理單元2D所構成。第二實施形態的濕處理單元2W的構成係與第一實施形態的濕處理單元2W的構成(圖3所示的構成)相同。
乾處理單元2D為用以對基板W的上表面執行乾蝕刻處理之單元。乾蝕刻處理係例如為反應性離子蝕刻(RIE；Reactive Ion Etching)法所為的乾蝕刻處理。乾處理單元2D係例如具有配置於腔室4內的電漿產生單元70。電漿產生單元70為用以將基板W保持於預定的位置並產生電漿之單元。對電漿產生單元70供給蝕刻氣體，藉此能使離子碰撞至基板W的上表面從而蝕刻基板W。
[第二實施形態的基板處理的一例]
圖13為用以說明藉由第二實施形態的基板處理裝置1P進行基板處理的一例時的基板W的樣子之示意圖。第二實施形態的基板處理與第一實施形態的基板處理(參照圖5)的主要差異點在於：藉由乾處理單元2D對基板W的上表面執行乾蝕刻處理。
以下，主要參照圖12以及圖13說明第二實施形態的基板處理與第一實施形態的基板處理(參照圖5)的差異點。
首先，未處理的基板W係被搬運機器人IR、CR(亦參照圖12)從承載器C搬入至乾處理單元2D(第一搬入工序；步驟S10)。對被搬入至乾處理單元2D的基板W執行乾蝕刻處理(乾蝕刻工序；步驟S11)。
在乾蝕刻工序(步驟S11)之後，搬運機器人CR係進入至乾處理單元2D，從電漿產生單元70接取基板W並搬出至乾處理單元2D外(第一搬出工序；步驟S12)。從乾處理單元2D搬出的基板W係被搬運機器人CR搬入至濕處理單元2W並傳遞至自轉夾具5(第二搬入工序；步驟S13)。
在濕處理單元2W內執行蝕刻處理液供給工序(步驟S2)至旋乾工序(步驟S7)。之後，搬運機器人CR係進入至濕處理單元2W，從自轉夾具5拾取基板W並搬出至濕處理單元2W外(第二搬出工序；步驟S14)。
從濕處理單元2W搬出的基板W係從搬運機器人CR被傳遞至搬運機器人IR，並被搬運機器人IR收納至承載器C。
如圖14A所示，在執行乾蝕刻處理之前的基板W的上表面中之未形成有遮罩層103之區域係未形成有凹部110。如圖14B所示，使用乾處理單元2D執行乾蝕刻處理，藉此能於基板W的上表面中之未形成有遮罩層103之區域形成凹部110。
[其他實施形態]
本發明並未限定於以上所說明的實施形態，亦能進一步地以其他的形態來實施。
例如，成為第一實施形態的基板處理的對象之基板W的構成並未限定於圖1所示的構成。只要為具有形成有凹部110的主表面之基板W，即能使用於第一實施形態的基板處理。例如，雖然圖1的凹部110係形成於層疊體102，然而凹部110並無須形成於層疊體102，亦能形成於藉由單一個絕緣層所構成的部分，亦可為單一個半導體層。即使在成為第二實施形態的基板處理的對象之基板W中，亦無需設置層疊體102。
在上述各個實施形態中，從下方冷卻基板W以及加熱基板W係藉由從下側流體噴嘴12噴出的流體來執行。然而，與上述各個實施形態不同，例如如圖15A所示，亦可藉由冷卻單元150冷卻基板W，冷卻單元150係具有作為冷卻構件的冷卻板151，冷卻板151係從下方與基板W對向。如圖15B所示，亦可藉由加熱單元160加熱基板W，加熱單元160係具有作為加熱構件的加熱板161，加熱板161係從下方與基板W對向。
圖15A所示的冷卻單元150係包含冷卻板151以及升降軸152，升降軸152係連結於冷卻板151的下表面並用以使冷卻板151升降。冷卻板151係具有俯視觀看為圓形狀的冷卻面。冷卻面係比基板W稍小。冷卻面係例如藉由冷卻板151的上表面所構成。
於冷卻板151例如內置有內置冷卻流體管153。於內置冷卻流體管153連接有：冷卻流體供給管154，係對內置冷卻流體管153供給冷卻流體；以及冷卻流體排出管155，係從內置冷卻流體管153排出冷卻流體。於冷卻流體供給管154夾設有冷卻流體供給閥156，冷卻流體供給閥156係用以將冷卻流體供給管154內的流路予以開閉。
於升降軸152連接有升降機構157，升降機構157係包含馬達等之致動器。冷卻板151係藉由升降機構157在接觸位置與離開位置之間升降，接觸位置為冷卻板151接觸至基板W的下表面之位置，離開位置為冷卻板151已經從基板W的下表面離開之位置。升降機構157係包含電動馬達等之致動器。冷卻板151係具有凝膠化劑的凝固點以下的溫度，並能將基板W的下表面冷卻至凝膠化劑的凝固點以下的溫度。
藉由冷卻板151從下方冷卻基板W，藉此能以高的均勻性遍及基板W的下表面的全域冷卻基板W的下表面。
圖15B所示的加熱單元160係包含加熱板161以及升降軸162，升降軸162係連結於加熱板161的下表面並用以使加熱板161升降。加熱板161係具有俯視觀看為圓形狀的加熱面。加熱面係比基板W稍小。加熱面係例如藉由加熱板161的上表面所構成。
於加熱板161內置有例如加熱器163。於加熱器163連接有供電線164，並從電源等之通電單元165經由供電線164被供給電力。
於升降軸162連接有升降機構166，升降機構166係包含馬達等之致動器。加熱板161係藉由升降機構166在接觸位置與離開位置之間升降，接觸位置為加熱板161接觸至基板W的下表面之位置，離開位置為加熱板161已經從基板W的下表面離開之位置。升降機構166係包含電動馬達等之致動器。加熱板161係具有凝膠化劑的熔點以上的溫度，並能將基板W的下表面加熱至凝膠化劑的熔點以上的溫度。
藉由加熱板161從下方加熱基板W，藉此能以高的均勻性遍及基板W的下表面的全域加熱基板W的下表面。
雖然未圖示，然而只要為能切換溫度之構成，則能使單一個板作為冷卻板以及加熱板雙方發揮作用。
此外，亦能夠使用流體進行從下方冷卻基板W以及加熱基板W的任一方，並使用板進行從下方冷卻基板W以及加熱基板W的另一方。具體而言，能夠以下述方式構成：於基板W與自轉基座21之間設置加熱板161，並如圖15B中以二點鏈線所示能從下側流體噴嘴12噴出冷卻流體，下側流體噴嘴12係從加熱板161的上表面露出。反之，亦能夠以下述方式構成：於基板W與自轉基座21之間設置冷卻板151，並如圖15A中以二點鏈線所示能從下側流體噴嘴12噴出加熱流體，下側流體噴嘴12係從冷卻板151的上表面露出。
在上述各個實施形態中，將第一主表面朝向上方進行基板處理。然而，與上述實施形態不同，亦可將第一主表面朝向下方進行基板處理。亦即，亦可對基板W的下表面供給蝕刻處理液以及清洗液，並對基板W的上表面供給冷卻流體以及加熱流體。當然，在使用冷卻板進行冷卻之情形中，能使冷卻板與基板W的上表面對向來冷卻基板W的上表面。同樣地，在使用加熱板進行加熱之情形中，能使加熱板與基板W的上表面對向來加熱基板W的上表面。
在蝕刻處理液供給工序(步驟S2)中停止噴出蝕刻液後，朝向基板W的下表面供給冷水。然而，亦可在噴出蝕刻液之前開始供給冷水，亦可在噴出蝕刻液的期間中開始供給冷水。
此外，在上述第一實施形態中，複數個濕處理單元2W係與搬運機器人IR、CR以及控制器3一起設置於基板處理裝置1。然而，基板處理裝置亦可僅藉由單一個濕處理單元2W所構成。換言之，濕處理單元2W亦可為基板處理裝置的一例。
此外，亦可使用與基板處理裝置1獨立設置的乾處理裝置來執行乾蝕刻處理。亦即，亦可於基板處理裝置1僅設置作為處理單元2的濕處理單元2W，並使用乾處理裝置對執行藉由濕處理單元2W所為的基板處理之前的基板W執行乾蝕刻處理。
此外，在上述實施形態中，雖然使用「水平」、「鉛直」這種表現，然而不需要嚴格地為「水平」、「鉛直」。亦即，這些各種表現係容許製造精度、設計精度等之偏移。
雖然已經詳細地說明本發明的實施形態，然而這些實施形態僅為用以明瞭本發明的技術內容之具體例，本發明不應被解釋成限定在這些具體例，本發明僅被隨附的申請專利範圍所限定。
本申請案係與2021年3月24日於日本專利局所提出的日本特願2021-050141號對應，並將日本特願2021-050141號的全部內容援用並組入至本申請案中。
1,1P:基板處理裝置 2:處理單元 2D:乾處理單元 2W:濕處理單元 3:控制器 3A:處理器 3B:記憶體 4:腔室 5:自轉夾具 7:處理罩 10:蝕刻處理液噴嘴 11:清洗液噴嘴 12:下側流體噴嘴 12a:噴出口 20:夾具銷 21:自轉基座 21a:貫通孔 22:旋轉軸 23:旋轉驅動機構 30:防護罩 31:罩杯 32:外壁構件 35:第一噴嘴移動機構 36:第二噴嘴移動機構 40:蝕刻處理液配管 41:清洗液配管 42:流體配管 43:冷卻流體配管 44:加熱流體配管 50A:蝕刻處理液閥 50B:蝕刻處理液流量調整閥 51A:清洗液閥 51B:清洗液流量調整閥 52A:流體閥 52B:流體流量調整閥 53:冷卻流體閥 54:加熱流體閥 70:電漿產生單元 90:蝕刻處理液 91:清洗液 92:蝕刻成分 100:半導體層 101:絕緣層 102:層疊體 103:遮罩層 104:絕緣層 105:犧牲層 106:側壁 107:底壁 108:開口側壁部 109:底側壁部 110:凹部 111:開口部 112:底部 120:蝕刻凝膠 121:內側凝膠 122:外側凝膠 123:開口側部分 124:底側部分 130:混合配管 131:蝕刻液配管 132:凝膠化劑液配管 133:蝕刻處理液補充管 134:溫度調節構件 135A:蝕刻液閥 135B:蝕刻液流量調整閥 136A:凝膠化劑液閥 136B:凝膠化劑液流量調整閥 138:蝕刻液補充管 139:凝膠化劑液補充管 140:蝕刻處理液槽 141:蝕刻液槽 142:凝膠化劑液槽 150:冷卻單元 151:冷卻板 152,162:升降軸 153:內置冷卻流體管 154:冷卻流體供給管 155:冷卻流體排出管 156:冷卻流體供給閥 157,166:升降機構 160:加熱單元 161:加熱板 163:加熱器 164:供電線 165:通電單元 A1:旋轉軸線 AR:多關節手臂 C:承載器 CR,IR:搬運機器人 D:深度 DD:深度方向 H:手部 L:寬度 LP:裝載埠 S1:基板搬入工序 S2:蝕刻處理液供給工序 S3:冷卻工序 S4:清洗液供給工序 S5:加熱工序 S6:供給再次開始工序 S7:旋乾工序 S8:基板搬出工序 S10:第一搬入工序 S11:乾蝕刻工序 S12:第一搬出工序 S13:第二搬入工序 S14:第二搬出工序 TR:搬運路徑 TW:處理塔 W:基板
[圖1]為用以說明成為處理對象的基板的構造之示意性的剖視圖。 [圖2A]為用以說明本發明的第一實施形態的基板處理裝置的構成之俯視圖。 [圖2B]為用以說明前述基板處理裝置的構成之立起圖。 [圖3]為用以說明前述基板處理裝置所具備的濕處理單元的構成例之剖視圖。 [圖4]為用以說明前述基板處理裝置的控制的構成例之方塊圖。 [圖5]為用以說明藉由前述基板處理裝置所執行的基板處理的一例之流程圖。 [圖6]為在前述基板處理中被供給至基板的流體之時序圖。 [圖7A]為用以說明進行前述基板處理時的基板的樣子之示意圖。 [圖7B]為用以說明進行前述基板處理時的基板的樣子之示意圖。 [圖7C]為用以說明進行前述基板處理時的基板的樣子之示意圖。 [圖7D]為用以說明進行前述基板處理時的基板的樣子之示意圖。 [圖7E]為用以說明進行前述基板處理時的基板的樣子之示意圖。 [圖8]為用以說明前述基板處理中的基板的上表面附近的樣子之示意圖。 [圖9A]為用以說明針對基板之蝕刻處理液的供給方法的第一例之示意圖。 [圖9B]為用以說明針對基板之蝕刻處理液的供給方法的第二例之示意圖。 [圖9C]為用以說明針對基板之蝕刻處理液的供給方法的第三例之示意圖。 [圖10]為用以說明前述基板處理的第一變化例之時序圖。 [圖11]為用以說明前述基板處理的第二變化例之時序圖。 [圖12]為用以說明本發明的第二實施形態的基板處理裝置的構成之俯視圖。 [圖13]為用以說明藉由前述基板處理裝置所執行的基板處理的一例之流程圖。 [圖14A]為用以說明在第二實施形態的基板處理中進行乾蝕刻處理之前的基板的上表面附近的樣子之示意性的剖視圖。 [圖14B]為用以說明在第二實施形態的基板處理中進行乾蝕刻處理之後的基板的上表面附近的樣子之示意性的剖視圖。 [圖15A]係用以說明冷卻構件的變化例之示意圖。 [圖15B]係用以說明加熱構件的變化例之示意圖。
S1:基板搬入工序
S2:蝕刻處理液供給工序
S3:冷卻工序
S4:清洗液供給工序
S5:加熱工序
S6:供給再次開始工序
S7:旋乾工序
S8:基板搬出工序

Claims (20)

  1. 一種基板處理方法，係處理具有第一主表面以及與前述第一主表面為相反側的第二主表面的基板； 前述基板處理方法係包含： 蝕刻處理液供給工序，係將含有蝕刻成分以及凝膠化劑的蝕刻處理液供給至前述第一主表面； 冷卻工序，係在前述蝕刻處理液供給工序之後，將前述第二主表面冷卻至前述凝膠化劑的凝固點以下的溫度； 清洗液供給工序，係一邊持續對於前述第二主表面的冷卻，一邊將具有前述凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至前述第一主表面；以及 冷卻停止工序，係在前述清洗液供給工序之後，停止對於前述第二主表面的冷卻。
  2. 如請求項1所記載之基板處理方法，其中前述冷卻停止工序係包含：加熱工序，係將前述第二主表面加熱至前述熔點以上的溫度。
  3. 如請求項2所記載之基板處理方法，其中前述加熱工序係包含下述工序：對前述第二主表面供給具有前述熔點以上的溫度的加熱流體，藉此從前述第二主表面側加熱前述基板。
  4. 如請求項2或3所記載之基板處理方法，其中前述加熱工序係包含下述工序：藉由加熱板從前述第二主表面側加熱前述基板，前述加熱板係從下方與前述第二主表面對向且具有前述熔點以上的溫度。
  5. 如請求項1至3中任一項所記載之基板處理方法，其中前述冷卻工序係包含下述工序：對前述第二主表面供給具有前述凝固點以下的溫度的冷卻流體，藉此從前述第二主表面側冷卻前述基板。
  6. 如請求項5所記載之基板處理方法，其中前述冷卻工序係包含下述工序：藉由冷卻板從前述第二主表面側冷卻前述基板，前述冷卻板係從下方與前述第二主表面對向且具有前述凝固點以下的溫度。
  7. 如請求項1至3中任一項所記載之基板處理方法，其中於前述基板的前述第一主表面形成有具有開口部以及底部的凹部。
  8. 如請求項7所記載之基板處理方法，其中前述凹部的深度為0.5μm以上至1.5μm以下； 前述凹部的縱橫比為20以上至100以下。
  9. 如請求項8所記載之基板處理方法，其中前述冷卻工序係包含：凝膠化工序，係使前述凹部內的前述蝕刻處理液變化成凝膠； 前述清洗液供給工序係包含：開口側部分去除工序，係使前述凝膠中位於前述凹部的前述開口部之開口側部分變化成前述蝕刻處理液，從而從前述凹部去除前述開口側部分； 前述冷卻停止工序係包含：熔膠化工序，係使殘留於前述凹部的前述凝膠變化成前述蝕刻處理液。
  10. 如請求項9所記載之基板處理方法，其中包含：蝕刻成分擴散工序，係使藉由前述熔膠化工序所形成的前述蝕刻處理液中的蝕刻成分擴散至在前述清洗液供給工序中進入至前述凹部的前述清洗液中。
  11. 如請求項所9所記載之基板處理方法，其中進一步包含：供給再次開始工序，係在前述冷卻停止工序之後，再次開始前述清洗液的供給； 前述供給再次工序係包含：蝕刻處理液去除工序，係藉由前述清洗液去除藉由前述熔膠化工序所形成的前述蝕刻處理液。
  12. 如請求項所1至3中任一項所記載之基板處理方法，其中進一步包含：供給再次開始工序，係在前述冷卻停止工序之後，再次開始前述清洗液的供給。
  13. 如請求項11所記載之基板處理方法，其中進一步包含：輔助加熱工序，係在前述供給再次開始工序中對前述基板供給前述清洗液的期間，從前述第二主表面側加熱前述基板。
  14. 如請求項1至3中任一項所記載之基板處理方法，其中進一步包含：乾蝕刻工序，係在前述蝕刻處理液供給工序之前，對前述基板的前述第一主表面執行乾蝕刻處理。
  15. 一種基板處理裝置，係處理具有第一主表面以及與前述第一主表面為相反側的第二主表面的基板； 前述基板處理裝置係包含： 蝕刻處理液供給構件，係將含有蝕刻成分以及凝膠化劑的蝕刻處理液供給至前述第一主表面； 冷卻構件，係將前述第二主表面冷卻至前述凝膠化劑的凝固點以下的溫度；以及 清洗液供給構件，係將具有前述凝膠化劑的熔點以上的溫度的清洗液供給至前述第一主表面。
  16. 如請求項15所記載之基板處理裝置，其中前述冷卻構件係冷卻在前述第一主表面上附著有前述蝕刻處理液之狀態的前述基板； 前述清洗液供給構件係對被前述冷卻構件冷卻之狀態的前述基板的前述第一主表面供給前述清洗液。
  17. 如請求項15或16所記載之基板處理裝置，其中進一步包含：加熱構件，係將前述第二主表面加熱至前述熔點以上的溫度。
  18. 如請求項15或16所記載之基板處理裝置，其中於前述基板的前述第一主表面形成有具有開口部以及底部的凹部。
  19. 如請求項18所記載之基板處理裝置，其中前述凹部的深度為0.5μm以上至1.5μm以下； 前述凹部的縱橫比為20以上至100以下。
  20. 如請求項15或16所記載之基板處理裝置，其中進一步包含：乾處理單元，係對前述基板的前述第一主表面執行乾蝕刻處理。
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