TWI826904B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種基板處理方法，係對具有包含形成凹部之凹部形成面的主面、且於上述凹部內形成了被去除層的基板進行處理。上述基板處理方法係包含：將含有蝕刻離子之蝕刻液供給至上述基板之主面，對上述被去除層進行蝕刻之蝕刻步驟；將上述基板之主面上之上述蝕刻液濃縮的濃縮步驟；將藉由上述蝕刻液之濃縮而露出的上述凹部形成面進行親水化的親水化步驟；於上述親水化步驟後，藉由對上述基板之主面供給沖洗液，使上述蝕刻離子擴散至上述沖洗液中的離子擴散步驟；與由上述基板之主面去除上述沖洗液的沖洗液去除步驟。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於處理基板之基板處理方法及處理基板之基板處理裝置。
成為處理對象之基板，包含例如半導體晶圓、液晶顯示裝置及有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示裝置等之FPD(Flat Panel Display，平板顯示器)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板、太陽電池用基板等之基板。
藉由蝕刻所形成之圖案形狀為各式各樣。隨著圖案之細微化或電子零件之三維構造化，而要求藉由蝕刻形成開口狹窄的凹部。
因此，下述專利文獻1揭示為了促進蝕刻液進入至開口狹窄之凹部，而將凹部表面親水化的技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2020-155612號公報
(發明所欲解決之問題)
蝕刻液在狹窄處中移動受限。因此，專利文獻1中，有進入至開口狹窄之凹部中之蝕刻液無法由凹部內被充分去除之虞。
因此，本發明之一目的在於提供一種基板處理方法及基板處理裝置，係在對形成於基板主面之凹部內的被去除層進行蝕刻的構成中，可抑制凹部內之蝕刻液殘存。 (解決問題之技術手段)
本發明之一實施形態係提供一種基板處理方法，係對具有包含形成凹部之凹部形成面的主面、且於上述凹部內形成了被去除層的基板進行處理的基板處理方法。
上述基板處理方法係包含：將含有蝕刻離子之蝕刻液供給至上述基板之主面，對上述被去除層進行蝕刻之蝕刻步驟；將上述基板之主面上之上述蝕刻液濃縮的濃縮步驟；將藉由上述蝕刻液之濃縮而露出的上述凹部形成面進行親水化的親水化步驟；於上述親水化步驟後，藉由對上述基板之主面供給沖洗液，使上述蝕刻離子擴散至上述沖洗液中的離子擴散步驟；與由上述基板之主面去除上述沖洗液的沖洗液去除步驟。
根據此基板處理方法，將金屬層等被去除層藉由蝕刻液去除後，使蝕刻液濃縮。因此，在蝕刻液殘存於凹部內的同時，露出凹部形成面。因此，藉由其後之親水化步驟，可使凹部形成面良好地親水化。
凹部形成面經親水化後，於基板之主面供給沖洗液，故沖洗液容易進入至凹部內。由於進入至凹部內之沖洗液與經濃縮之蝕刻液接觸，故產生離子濃度之差(離子濃度梯度)。詳言之，因濃縮而蝕刻離子濃度增高之蝕刻液、與不含蝕刻離子之沖洗液接觸。因此，為了蝕刻離子濃度之均勻化，蝕刻離子擴散至沖洗液中。藉此，蝕刻離子移動至凹部外，可抑制凹部內之蝕刻液殘存。其後，藉由由基板之主面將沖洗液去除，可由基板之主面上去除蝕刻離子。因此，可抑制沖洗液被濃縮而蝕刻離子殘留於凹部內的情形。
本發明一實施形態中，凹部之寬度為5nm以下。如此，沖洗液對凹部內的移動受到限制。因此，若於蝕刻液之濃縮後將凹部形成面親水化，可促進沖洗液對凹部內的進入。
本發明一實施形態中，係於上述沖洗液去除步驟後，將上述離子擴散步驟及上述沖洗液去除步驟各重複至少一次。根據此方法，即使有僅藉由一次之利用沖洗液進行之擴散仍無法將殘存於凹部內之蝕刻離子充分去除的情況，藉由將利用沖洗液進行之擴散執行複數次，可將殘存於凹部內之蝕刻離子充分去除。
本發明一實施形態中，上述親水化步驟係包含：對上述凹部形成面進行氧化之氧化步驟。
本發明一實施形態中，上述氧化步驟係包含；對上述基板之主面供給液狀氧化劑之液狀氧化劑供給步驟。根據此方法，蝕刻液之供給、及沖洗液之供給之間所執行的凹部形成面之親水化係藉由液狀氧化劑、亦即液體之供給而達成。因此，與藉由氣體狀氧化劑之供給或紫外線之照射而對凹部形成面進行親水化的情況不同，不需要為了親水化而將基板移動至其他腔室。因此，可迅速執行基板處理。
本發明一實施形態中，上述基板處理方法係進一步包含：於上述離子擴散步驟前，將供給至上述基板之主面的液狀氧化劑由上述基板之主面去除的氧化劑去除步驟。
根據此方法，在對基板之主面供給沖洗液前，由基板之主面去除液狀氧化劑。因此，可抑制在供給於基板之主面之沖洗液中混入氧化劑而沖洗液中之離子濃度上升的情形。從而，可抑制經濃縮之蝕刻液與沖洗液接觸而發生之離子濃度梯度減少的情形。其結果，可抑制凹部內之蝕刻液殘存。
本發明一實施形態中，上述氧化步驟係包含：執行氣體狀氧化劑對上述基板之主面的供給、及對上述基板之主面的光照射的至少任一者的乾式氧化步驟。根據此方法，不需使用液體而可將凹部形成面親水化。因此，可防止基板親水化所使用之液體混入至沖洗液而造成沖洗液中之離子濃度上升的情形。
本發明一實施形態中，上述濃縮步驟係包含：使上述基板之主面乾燥的乾燥步驟。
本發明一實施形態中，上述蝕刻步驟係包含：朝基板保持構件所保持之上述基板之主面，由蝕刻液噴嘴吐出上述蝕刻液，並將上述蝕刻液供給至上述基板之主面的蝕刻液供給步驟。然後，上述乾燥步驟係包含：藉由使上述基板保持構件圍繞通過上述基板之主面之中心部且對上述基板之主面呈正交之旋轉軸線進行旋轉，而使上述基板旋轉，使上述蝕刻液所含有之溶媒成分由上述基板之主面蒸發的旋轉蒸發步驟。
蝕刻液對基板之主面的供給、與蝕刻液之溶媒成分由基板之主面的蒸發，均依由基板保持構件保持著基板的狀態執行。因此，於蝕刻結束後，可迅速地將蝕刻液進行濃縮。
本發明一實施形態中，上述乾燥步驟係包含：藉由對接觸上述基板之主面的空間進行減壓，使上述蝕刻液所含有之溶媒成分由上述基板之主面蒸發的減壓蒸發步驟。根據此方法，藉由與基板之主面接觸之空間的減壓可迅速地將蝕刻液進行濃縮。
本發明之其他實施形態，係提供一種基板處理裝置，係對具有包含形成凹部之凹部形成面的主面、且於上述凹部內形成了被去除層的基板進行處理的基板處理裝置。上述基板處理裝置係包含：將含有蝕刻離子並對上述被去除層進行蝕刻之蝕刻液供給至上述基板之主面的蝕刻液供給構件；將上述基板之主面上之上述蝕刻液進行濃縮的蝕刻液濃縮構件；對藉由上述蝕刻液之濃度而露出之上述凹部形成面進行親水化的親水化構件；將使上述蝕刻離子擴散至液中之沖洗液供給至上述基板之主面的沖洗液供給構件；與由上述基板之主面去除上述沖洗液的沖洗液去除構件。根據此基板處理裝置，可發揮與上述基板處理方法相同的效果。
本發明之上述、或進而其他目的、特徵及效果，將藉由參照隨附圖式、下述之實施形態之說明而進一步闡明。
＜成為處理對象之基板之表層部的構造＞ 圖1A為用於說明成為處理對象之基板W之裝置面之表層部構造的概略性剖面圖。圖1B為由圖1A所示箭頭IB觀看的圖。基板W為矽晶圓等基板，具有一對主面。一對主面中之至少一面係形成了凹凸圖案的裝置面。一對主面中之一面可為未形成凹凸圖案之非裝置面，亦可一對之主面均為裝置面、且形成了彼此不同之凹凸圖案的情形。
於至少一面之裝置面的表層部，形成有例如：形成了複數凹部100之構造物102；與分別埋設於複數凹部100中之複數之金屬層103。構造物102可為例如氧化矽(SiO 2)層、氮化矽(SiN)等絕緣層、聚矽等半導體層、或此等之組合。金屬層103為例如氮化鈦。金屬層103為被去除層之一例，但被去除層並不限定於金屬層。
構造物102係具有分別形成複數凹部100的複數之凹部形成面104。凹部形成面104係構成基板W之主面之一部分。凹部形成面104具有：形成凹部100底部的底面104a，與形成凹部100開口之側面104b。
凹部100係由凹部100之深度方向D觀看時，為例如四角形狀，凹部100之短邊之寬W1為1nm以上且5nm以下，凹部100之長邊之寬W2為10nm以上且50nm以下。不同於圖1B，凹部100係由深度方向D觀看時亦可為圓形狀。此時，凹部100之直徑(寬)為1nm以上且5nm以下。
＜第1實施形態之基板處理裝置之構成＞ 圖2A為用於說明本發明第1實施形態之基板處理裝置1之構成的俯視圖。圖2B為用於說明基板處理裝置1之構成的斜視圖。
基板處理裝置1係對每1片基板W進行處理之單片式裝置。於此實施形態中，基板W具有圓板狀。於此實施形態中，基板W係依使在表層部形成了構造物102之裝置面朝上方的姿勢進行處理。
基板處理裝置1係具備：對基板W進行處理之複數之處理單元2；裝載埠LP，係載置用於收容藉處理單元2所處理之複數片基板W的載體CA；於裝載埠LP與處理單元2之間搬送基板W的搬送機器人IR及CR；與控制基板處理裝置1之控制器3。
搬送機器人IR係於載體CA與搬送機器人CR之間搬送基板W。搬送機器人CR係於搬送機器人IR與處理單元2之間搬送基板W。
各搬送機器人IR、CR例如為均包含：一對之多關節臂AR；及依彼此上下離開之方式，分別設於一對之多關節臂AR之前端的一對之手部H；的多關節臂機器人。
複數之處理單元2係形成分別配置於水平上分離之4個位置的4個處理塔。各處理塔包含於上下方向積層之複數(此實施形態中為3個)的處理單元2(參照圖2B)。4個處理塔係在由裝載埠LP朝搬送機器人IR、CR延伸之搬送路徑TR之兩側各配置2個(參照圖2A)。
第1實施形態中，處理單元2係藉由液體對基板W進行處理之濕式處理單元2W。各濕式處理單元2W係具備：腔室4；與配置於腔室4內之處理杯7。於處理杯7內執行對基板W之處理。
於腔室4，形成有用於藉由搬送機器人CR將基板W搬入或將基板W搬出的出入口(未圖示)。腔室4具備有對此出入口進行開關的擋門單元(未圖示)。
圖3為用於說明濕式處理單元2W之構成例的概略性剖面圖。
濕式處理單元2W係進一步具備：一邊將基板W保持於既定之第1保持位置，一邊使基板W圍繞旋轉軸線A1(鉛直軸線)旋轉的旋轉夾具5；與對保持於旋轉夾具5之基板W由上方呈相對向的對向構件6。旋轉軸線A1係通過基板W中心部、與基板W之主面呈正交。亦即，旋轉軸線A1係鉛直延伸。第1保持位置係圖3所示基板W之位置，為依水平姿勢保持基板W的位置。
旋轉夾具5係包含：沿水平方向具有圓板形狀的旋轉基台21；於旋轉基台21上方把持基板W並於第1保持位置保持基板W的複數之旋轉銷20；上端連結於旋轉基台21並朝鉛直方向延伸的旋轉軸22；與使旋轉軸22圍繞其中心軸線(旋轉軸線A1)旋轉之旋轉驅動構件23。旋轉夾具5為基板保持構件之一例。
複數之旋轉銷20係於旋轉基台21之周方向上隔著間隔配置於旋轉基台21上面。旋轉驅動構件23為例如電動馬達等之致動器。旋轉驅動構件23係藉由使旋轉軸22旋轉而使旋轉基台21及複數旋轉銷20圍繞旋轉軸線A1旋轉。藉此，基板W與旋轉基台21及複數之旋轉銷20一起圍繞旋轉軸線A1進行旋轉。
複數之旋轉銷20可於接觸基板W周緣部而把持基板W之閉位置、與由基板W周緣部退避之開位置之間移動。複數之旋轉銷20係藉由開關機構(未圖示)而移動。在複數之旋轉銷20位於閉位置時，其把持基板W周緣部而水平保持基板W。開關機構例如包含連結機構及對連結機構賦予驅動力的致動器。
對向構件6係將其與保持於旋轉夾具5之基板W之上面之間的空間內環境由該空間之外部環境加以阻斷的板狀構件。因此，對向構件6亦稱為阻斷板。
對向構件6係具有對保持於旋轉夾具5之基板W之上面由上側呈相對向的對向面6a。對向構件6係形成為具有與基板W幾乎相同直徑或其以上之直徑的圓板狀。於對向構件6中，在與對向面6a之相反側固定著支撐軸33。
對向構件6係連接至使對向構件6升降之對向構件升降機構34。對向構件升降機構34例如可具有對支撐軸33進行升降驅動之電動馬達或氣缸，亦可具有此等以外的致動器。對向構件6亦可圍繞旋轉軸線A1而旋轉。
處理杯7係承接由保持於旋轉夾具5之基板W所飛散的液體。處理杯7係包含：承接由保持於旋轉夾具5之基板W飛散至外方之液體的複數(圖3例中為2個)護具30；承接由複數護具30引導至下方之液體的複數(圖3例中為2個)杯31；包圍複數護具30及複數杯31之圓筒狀的外壁構件32。複數護具30係藉由護具升降驅動機構(未圖示)個別地進行升降。護具升降驅動機構例如可具有對各護具30進行升降驅動之電動馬達或氣缸，亦可具有此等以外的致動器。
濕式處理單元2W係進一步具備：對保持於旋轉夾具5之基板W之上面(上側主面)供給蝕刻液的蝕刻液噴嘴10；對保持於旋轉夾具5之基板W之上面供給液狀氧化劑的液狀氧化劑噴嘴11；與對保持於旋轉夾具5之基板W之上面供給沖洗液的沖洗液噴嘴12。
蝕刻液為例如氫氟酸、或APM液(氨-過氧化氫水混合液)，含有蝕刻離子，對金屬層103進行蝕刻的液體。蝕刻離子為例如HF 2 -、NH 4 +等，為用於將金屬層103氧化並去除的成分。在蝕刻液為氫氟酸的情況，蝕刻離子為HF 2 -，在蝕刻液為APM液的情況，蝕刻離子為NH 4 +。蝕刻液所含有之溶媒成分為例如水。蝕刻液亦可含有促進蝕刻離子於凹部100內之移動的氯化銨等移動促進劑。
液狀氧化劑為對基板W之主面進行親水化之親水化液一例。液狀氧化劑為例如藉由對基板W之主面進行氧化而將基板W之主面親水化的液狀氧化劑。液狀氧化劑為例如APM液、過氧化氫水、臭氧水、或此等之混合液。液狀氧化劑中係含有過氧化氫、臭氧等作為氧化劑。
沖洗液較佳係主要由與蝕刻液之溶媒成分(例如水)相同之成分所構成。沖洗液為例如含有去離子水(DIW)、碳酸水、電解離子水、稀釋濃度(例如1ppm以上且100ppm以下)之鹽酸水、稀釋濃度(例如1ppm以上且100ppm以下)之氨水、還原水(氫水)中至少一者的成分。特佳係於沖洗液中不含電解質，且特佳係使用DIW作為沖洗液。
蝕刻液噴嘴10及液狀氧化劑噴嘴11均為至少可於水平方向移動之移動噴嘴。蝕刻液噴嘴10及液狀氧化劑噴嘴11係藉由複數之噴嘴移動機構(第1噴嘴移動機構35及第2噴嘴移動機構36)分別於水平方向上移動。各噴嘴移動機構係包含：支撐對應之噴嘴的臂(未圖示)；與使對應之臂於水平方向上移動之臂移動機構(未圖示)。各臂移動機構可具有電動馬達或氣缸，亦可具有此等以外的致動器。不同於此實施形態，蝕刻液噴嘴10及液狀氧化劑噴嘴11亦可構成為藉由共通之噴嘴移動機構而一體移動。
蝕刻液噴嘴10及液狀氧化劑噴嘴11亦可構成為於鉛直方向上移動。
於此實施形態中，沖洗液噴嘴12係水平位置及鉛直位置經固定之固定噴嘴，但亦可如同蝕刻液噴嘴10及液狀氧化劑噴嘴11般為移動噴嘴。
蝕刻液噴嘴10係連接於將蝕刻液引導至蝕刻液噴嘴10之蝕刻液配管40之一端。蝕刻液配管40之另一端係連接於蝕刻液槽(未圖示)。於蝕刻液配管40，介設著對蝕刻液配管40內之流徑進行開關之蝕刻液閥50A、與對該流徑內之蝕刻液之流量進行調整的蝕刻液流量調整閥50B。
打開蝕刻液閥50A時，依配合了蝕刻液流量調整閥50B之開度的流量，使蝕刻液由蝕刻液噴嘴10之吐出口朝下方依連續流吐出。蝕刻液噴嘴10為蝕刻液供給構件之一例。
液狀氧化劑噴嘴11係連接於將液狀氧化劑引導至液狀氧化劑噴嘴11之液狀氧化劑配管41之一端。液狀氧化劑配管41之另一端係連接於液狀氧化劑槽(未圖示)。於液狀氧化劑配管41，介設著對液狀氧化劑配管41內之流徑進行開關之液狀氧化劑閥51A、與對該流徑內之液狀氧化劑之流量進行調整的液狀氧化劑流量調整閥51B。
打開液狀氧化劑閥51A時，依配合了液狀氧化劑流量調整閥51B之開度的流量，使液狀氧化劑由液狀氧化劑噴嘴11之吐出口朝下方依連續流吐出。液狀氧化劑噴嘴11為液狀氧化劑供給構件之一例。
沖洗液噴嘴12係連接於將沖洗液引導至沖洗液噴嘴12之沖洗液配管42之一端。沖洗液配管42之另一端係連接於沖洗液槽(未圖示)。於沖洗液配管42，介設著對沖洗液配管42內之流徑進行開關之沖洗液閥52A、與對該流徑內之沖洗液之流量進行調整的沖洗液流量調整閥52B。
打開沖洗液閥52A時，依配合了沖洗液流量調整閥52B之開度的流量，使沖洗液由沖洗液噴嘴12之吐出口依連續流吐出。沖洗液噴嘴12為沖洗液供給構件之一例。
圖4為用於說明基板處理裝置1之有關控制之構成例的區塊圖。
控制器3係具備微電腦，依照既定控制程式對基板處理裝置1所具備之控制對象進行控制。具體而言，控制器3係包含處理器(CPU)3A、與儲存程式之記憶體3B，構成為藉由以處理器3A執行程式，而執行用於基板處理之各種控制處理。
尤其，控制器3係程式化為控制構成濕式處理單元2W之各構件(閥、馬達等)、搬送機器人IR、CR等。控制器3亦同樣地控制構成後述乾式處理單元2D之構件(閥、馬達、電源等)。
藉由以控制器3控制閥，而控制由對應之噴嘴之流體有無吐出、或由對應之噴嘴之流體吐出流量。以下各步驟，係藉由以控制器3控制此等構成而執行。換言之，控制器3係程式化為執行以下各步驟。
＜基板處理之一例＞ 圖5為用於說明藉由基板處理裝置1所執行之基板處理一例的流程圖。圖5主要表示藉由以控制器3執行程式而實現的處理。圖6A~圖6D係用於說明藉由基板處理裝置1所執行之基板處理之各步驟情況的概略圖。
由基板處理裝置1進行之基板處理，例如如圖5所示，依序執行基板搬入步驟(步驟S1)、蝕刻液供給步驟(步驟S2)、蝕刻液去除步驟(步驟S3)、液狀氧化劑供給步驟(步驟S4)、氧化劑去除步驟(步驟S5)、沖洗液供給步驟(步驟S6)、沖洗液去除步驟(步驟S7)及基板搬出步驟(步驟S8)。
以下，針對由基板處理裝置1所執行之基板處理，主要參照圖3及圖5進行說明。並適當參照圖6A~圖6D。
首先，使未處理之基板W藉由搬送機器人IR、CR(參照圖2A)由載體CA搬入至濕式處理單元2W，交至旋轉夾具5(基板搬入步驟：步驟S1)。藉此，基板W係藉由旋轉夾具5水平保持(基板保持步驟)。由旋轉夾具5進行之基板W的保持，係持續至沖洗液去除步驟(步驟S7)結束為止。在基板W被搬入至濕式處理單元2W時，對向構件6係配置於使噴嘴可通過基板W與對向構件6之間的離開位置(圖3所示之對向構件6之位置)。依於旋轉夾具5保持著基板W之狀態，旋轉驅動構件23開始基板W之旋轉(基板旋轉步驟)。
接著，搬送機器人CR退避至處理單元2外後，執行對基板W上面供給蝕刻液的蝕刻液供給步驟(步驟S2)。
具體而言，第1噴嘴移動機構35係使蝕刻液噴嘴10移動至處理位置，依蝕刻液噴嘴10位於處理位置之狀態，打開蝕刻液閥50A。藉此，如圖6A所示，朝基板W上面，由蝕刻液噴嘴10吐出蝕刻液(蝕刻液吐出步驟)。由蝕刻液噴嘴10吐出之蝕刻液係著液於基板W上面。蝕刻液係藉由離心力作用而擴展至基板W之上面上全體，供給至基板W之上面全體(蝕刻液供給步驟)。
於此基板處理中，蝕刻液噴嘴10之處理位置係蝕刻液噴嘴10之吐出口與基板W上面之中央區域相對向的中央位置。因此，蝕刻液將著液於基板W上面之中央區域。不同於此基板處理，蝕刻液噴嘴10亦可沿著基板W之上面一邊於水平移動一邊吐出蝕刻液。
蝕刻液之吐出係依既定吐出流量，於既定之蝕刻液吐出期間內持續進行。蝕刻液吐出期間為例如5秒以上且180秒以下。蝕刻液之吐出流量為例如500mL/min以上且2000mL/min以下。蝕刻液之吐出中，基板W係依例如300rpm以上且1200rpm以下的旋轉速度進行旋轉。
於蝕刻液供給步驟後，執行由基板W之上面去除蝕刻液的蝕刻液去除步驟(步驟S3)。
具體而言，關閉蝕刻液閥50A而停止蝕刻液之吐出，且由旋轉驅動構件23使基板W之旋轉加速而使基板W高速旋轉。於蝕刻液去除步驟中，基板W係依例如1500rpm以上且2500rpm以下的旋轉速度、於例如60秒以上且180秒以下的期間內進行旋轉。藉由基板W高速旋轉，蝕刻液由基板W之上面被甩除而蝕刻液之大部分被排出至基板W外，同時使蝕刻液中之溶媒成分由基板W之上面蒸發(第1旋轉排出步驟、第1旋轉蒸發步驟)。藉此，蝕刻液由基板W之上面被去除，使基板W之上面乾燥(第1乾燥步驟)。
惟，如其後詳述般，蝕刻液並未由基板W之上面完全去除，在後述沖洗液去除步驟(步驟S7)結束為止的期間，仍殘留於凹部100內。
針對基板W旋轉所造成之溶媒成分蒸發進行詳細說明。基板W之高速旋轉時之離心力係不僅作用於基板W之上面之液體，亦作用於與基板W之上面相接觸之環境。因此，如圖6B所示，藉由基板W之離心力之作用，與基板W上之蝕刻液相接的空間SP1，形成由基板W上面之中心側朝向周緣側的氣流F。藉由此氣流F，與基板W上之蝕刻液相接的氣體狀態之溶媒從基板W上被排除。因此，促進蝕刻液中之溶媒成分的蒸發(第1旋轉蒸發步驟)。
蝕刻液去除步驟中，如圖6B所示，對向構件6係配置於較離開位置更接近基板W之上面的減壓位置。依對向構件6位於減壓位置之狀態，使基板W高速旋轉而形成氣流F，可將對向構件6與基板W間之空間SP1進行減壓。藉此，可促進蝕刻液中之溶媒成分蒸發(第1減壓蒸發步驟)。
使蝕刻液之吐出停止後，蝕刻液噴嘴10係藉由第1噴嘴移動機構35移動至退避位置。蝕刻液噴嘴10之退避位置係未與基板W之上面相對向，於俯視下位於處理杯7之外方的位置。
蝕刻液去除步驟後，執行對基板W之上面供給液狀氧化劑的液狀氧化劑供給步驟(步驟S4)。
具體而言，由對向構件升降機構34將對向構件6配置於離開位置。依對向構件6位於離開位置之狀態，由第2噴嘴移動機構36係使液狀氧化劑噴嘴11移動至處理位置。然後，依液狀氧化劑噴嘴11位於處理位置之狀態，打開液狀氧化劑閥51A。藉此，如圖6C所示，朝基板W上面，由液狀氧化劑噴嘴11吐出液狀氧化劑(液狀氧化劑吐出步驟)。由液狀氧化劑噴嘴11吐出之液狀氧化劑係著液於基板W上面。液狀氧化劑係藉由離心力作用而擴展至基板W之上面上全體，供給至基板W之上面全體(液狀氧化劑供給步驟)。
於此基板處理中，液狀氧化劑噴嘴11之處理位置係吐出口與基板W上面之中央區域相對向的中央位置。因此，液狀氧化劑將著液於基板W上面之中央區域。不同於此基板處理，液狀氧化劑噴嘴11亦可沿著基板W之上面一邊於水平移動一邊吐出液狀氧化劑。
液狀氧化劑之吐出係依既定吐出流量，於既定之液狀氧化劑吐出期間內持續進行。液狀氧化劑吐出期間為例如5秒以上且180秒以下。液狀氧化劑之吐出流量為例如500mL/min以上且2000mL/min以下。液狀氧化劑之吐出中，基板W係依例如300rpm以上且1200rpm以下的旋轉速度進行旋轉。
於液狀氧化劑供給步驟後，執行由基板W之上面去除液狀氧化劑的液狀氧化劑去除步驟(步驟S5)。
具體而言，關閉液狀氧化劑閥51A而停止液狀氧化劑之吐出，且由旋轉驅動構件23使基板W之旋轉加速而使基板W高速旋轉。於液狀氧化劑去除步驟中，基板W係依例如1500rpm以上且2500rpm以下的旋轉速度、於例如60秒以上且180秒以下的期間內進行旋轉。藉由基板W高速旋轉，液狀氧化劑由基板W之上面被甩除而液狀氧化劑之大部分被排出至基板W外，同時使液狀氧化劑由基板W之上面蒸發(第2旋轉排出步驟、第2旋轉蒸發步驟)。藉此，液狀氧化劑由基板W之上面被去除，使基板W之上面乾燥(第2乾燥步驟)。
於氧化劑去除步驟中，亦與液狀氧化劑供給步驟同樣地，藉由因基板W之高速旋轉時之離心力作用而形成的氣流F，促進液狀氧化劑的蒸發。又，於氧化劑去除步驟中，亦如圖6B所示般，亦可將對向構件6 配置於減壓位置(第2減壓蒸發步驟)。
使液狀氧化劑之供給停止後，液狀氧化劑噴嘴11係藉由第2噴嘴移動機構36移動至退避位置。液狀氧化劑噴嘴11之退避位置係未與基板W之上面相對向，於俯視下位於處理杯7之外方的位置。
由基板W之上面去除液狀氧化劑後，執行對基板W之上面供給沖洗液的沖洗液供給步驟(步驟S6)。
具體而言，由對向構件升降機構34將對向構件6配置於離開位置。依對向構件6位於離開位置之狀態，打開沖洗液閥52A。藉此，如圖6D所示，朝基板W上面，由沖洗液噴嘴12吐出沖洗液(沖洗液吐出步驟)。由沖洗液噴嘴12吐出之沖洗液係著液於基板W上面。沖洗液係藉由離心力作用而擴展至基板W之上面上全體，供給至基板W之上面全體(沖洗液供給步驟)。
沖洗液之吐出係依既定吐出流量，於既定之沖洗液吐出期間內持續進行。沖洗液吐出期間為例如10秒以上且180秒以下。沖洗液之吐出流量為例如500mL/min以上且2000mL/min以下。沖洗液之吐出中，基板W係依例如300rpm以上且1200rpm以下的旋轉速度進行旋轉。
於沖洗液供給步驟後，執行由基板W之上面去除沖洗液的沖洗液去除步驟(步驟S7)。
具體而言，關閉沖洗液閥52A而停止沖洗液之吐出，且由旋轉驅動構件23使基板W之旋轉加速而使基板W高速旋轉。於沖洗液去除步驟中，基板W係依例如1500rpm以上且2500rpm以下的旋轉速度、於例如60秒以上且180秒以下的期間內進行旋轉。藉由基板W高速旋轉，沖洗液由基板W之上面被甩除而沖洗液之大部分被排出至基板W外，同時使沖洗液中之溶媒成分由基板W之上面蒸發(第3旋轉排出步驟、第3旋轉蒸發步驟)。藉此，沖洗液由基板W之上面被去除，使基板W之上面乾燥(第3乾燥步驟)。
於沖洗液去除步驟中，亦與蝕刻液去除步驟同樣地，藉由因基板W之高速旋轉時之離心力作用而形成的氣流F，促進沖洗液的蒸發。又，於沖洗液去除步驟中，亦如圖6B所示般，亦可將對向構件6 配置於減壓位置(第3減壓蒸發步驟)。
沖洗液去除步驟(步驟S7)後，由對向構件升降機構34使對向構件6移動至離開位置，且由旋轉驅動構件23使基板W之旋轉停止。其後，搬送機器人CR進入至濕式處理單元2W，由旋轉夾具5拾取處理完畢之基板W，搬出至濕式處理單元2W外(基板搬出步驟：步驟S8)。此基板W係由搬送機器人CR交至搬送機器人IR，藉由搬送機器人IR收納於載體CA。
圖7為用於說明基板處理中之基板W之上面附近情況的概略圖。
藉由於蝕刻液供給步驟(步驟S2)中對基板W之上面供給蝕刻液，如圖7(a)所示，凹部100內之金屬層103被去除(蝕刻步驟)。於蝕刻液供給步驟結束時，較佳係如圖7(b)所示般、凹部100內之金屬層103經完全去除。
其後，於蝕刻液去除步驟(步驟S3)中，將蝕刻液110排出至基板W外，且使蝕刻液110中之溶媒成分蒸發。因此，蝕刻液經濃縮，如圖7(c)所示般，經濃縮之蝕刻液110殘留於凹部100內(濃縮步驟)。
若設於基板W之主面的凹部100的寬W1為5nm以下，則凹部100為非常狹窄。因此，藉由溶媒成分之蒸發而蝕刻液110之蝕刻離子111之濃度上升，且溶媒之蒸氣壓降低。再者，於凹部100般之狹窄處，係溶媒之蒸氣壓降低。因此，即使於蝕刻液去除步驟中，蝕刻液110亦未被完成去除，容易殘存於凹部100之底部。
藉由溶媒成分之蒸發而蝕刻液110存在於凹部100內，另一方面，凹部形成面104之側面104b露出。又，亦有不同於圖7(c)，凹部形成面104之底面104a之一部分露出的情形。
如圖7(d)所示，蝕刻液110經濃縮後，執行液狀氧化劑供給步驟(步驟S4)，對基板W之上面供給液狀氧化劑112。由於藉由蝕刻液去除步驟使凹部形成面104露出，故使液狀氧化劑112進入至凹部100內，藉此可使凹部形成面104(尤其是側面104b)良好地親水化(親水化步驟)。液狀氧化劑噴嘴11(參照圖3)係發揮作為對藉由蝕刻液110濃縮而露出之凹部形成面104進行親水化的親水化構件的機能。
其後，如圖7(e)所示，於氧化劑去除步驟(步驟S5)中去除液狀氧化劑112。於氧化劑去除步驟後，蝕刻離子111仍殘留於凹部100內。
進而其後，於沖洗液供給步驟(步驟S6)中，將沖洗液113供給至基板W之上面。藉此，如圖7(f)所示，沖洗液113進入至凹部100內。
由於藉由蝕刻液110之濃縮而於凹部100內形成氣液界面，故由凹部100之開口起至氣液界面為止的沖洗液113之導入路徑呈氣相狀態。因此，相較於凹部100全體被液體所充滿的情況，此時沖洗液113較容易進入至凹部100內。惟，若凹部100之寬W1為5nm以下，則容易限制沖洗液113對凹部100內的移動。然而，凹部形成面104之側面104b係藉由液狀氧化劑112而經親水化。因此，可使沖洗液113順暢地進入至凹部100內。
於寬W1為5nm以下的凹部100，並非進行流體移動之擴散，而是構成由離子擴散具支配性的擴散層。進入至凹部100內之沖洗液113由於與蝕刻液110接觸，故於凹部100內，產生沖洗液113與蝕刻液110之離子濃度差(濃度梯度)。更詳言之，蝕刻離子111之濃度高之蝕刻液110、與不含蝕刻離子111之沖洗液113接觸。因此，為了蝕刻離子111之濃度均勻化，如圖7(g)所示，蝕刻離子111擴散至沖洗液113中(離子擴散步驟)。如此，於親水化驟後，藉由對基板W之上面供給沖洗液113，執行使蝕刻離子111擴散至沖洗液113中的離子擴散步驟。接著，大部分之蝕刻離子111移動至凹部100外，殘留於凹部100內之蝕刻離子111量減低。
其後，於沖洗液去除步驟(步驟S7)中由基板W之上面去除沖洗液。於沖洗液供給步驟中，蝕刻離子111擴散至沖洗液113中，大部分之蝕刻離子111與沖洗液113一起被排出至基板W外。因此，如圖7(h)所示，可由凹部100去除沖洗液113。進而，可抑制於沖洗液去除步驟中沖洗液113被濃縮而蝕刻離子111殘留於凹部100內的情形。如此，沖洗液113係發揮藉由產生蝕刻離子111之濃度梯度、而使蝕刻離子111擴散至液中之液體的機能。
上述基板處理中，蝕刻液110之供給、及沖洗液113之供給期間所執行的凹部形成面104之親水化係藉由液狀氧化劑112、亦即液體之供給所達成。因此，不同於藉由氣體狀氧化劑之供給或光照射而執行凹部形成面104之親水化的情形(例如後述第2實施形態)，不需要為了親水化而將基板W移動至其他腔室。因此，可迅速執行基板處理。
又，上述基板處理中，係在對基板W之上面供給沖洗液113前，由基板W之上面使液狀氧化劑112藉由蒸發去除。因此，可抑制液狀氧化劑112中之氧化劑(臭氧或過氧化氫)混入至對基板W之上面所供給之沖洗液113中、而沖洗液113中之離子濃度上升的情形。從而，可抑制經濃縮之蝕刻液110與沖洗液113之間的離子濃度梯度的減少。其結果，可抑制凹部100內之蝕刻液110的殘存。
再者，於上述基板處理中，蝕刻液110對基板W之上面之供給、與蝕刻液110之溶媒成分由基板W之上面的蒸發，均依使基板W保持於旋轉夾具5之狀態執行。因此，蝕刻結束後，可迅速地將蝕刻液110進行濃縮。又，藉由在將對向構件6配置於減壓位置之下，使旋轉夾具5高速旋轉，可藉由與基板W之上面相接觸之空間SP1的減壓迅速地進行蝕刻液110之濃縮。
蝕刻液110之濃縮主要藉由利用旋轉夾具5進行之基板W旋轉而執行。從而，旋轉夾具5發揮作為蝕刻液濃縮構件的機能。再者，於沖洗液之去除方面，主要藉由利用旋轉夾具5進行之基板W旋轉而執行。從而，旋轉夾具5亦發揮作為沖洗液去除構件的機能。
利用沖洗液113進行之蝕刻離子111的擴散，可視為蝕刻液110之無限稀釋。而且，若根據能斯特方程式「R=D‧S‧(C 0-C)/δ」，則由擴散造成之稀釋速度R係濃度梯度越大時越增高。於此，「D」表示擴散係數，「S」表示固體表面積。「C 0」表示經濃縮之蝕刻液110中之離子濃度，「C」表示沖洗液113中之離子濃度。「(C 0-C)/δ」表示擴散層之濃度梯度。
經濃縮之蝕刻液110中之離子濃度與沖洗液113中之離子濃度的差越大，則蝕刻液110之置換效率越提升。因此，藉由對基板W供給沖洗液113，可由凹部100有效率地去除蝕刻液110。又，為了更加提升置換效率，作為沖洗液113，較佳係使用盡量不含有離子的水，特佳係使用DIW。
圖8為用於說明第1實施形態之基板處理之其他例的流程圖。圖8所示基板處理中，係於沖洗液去除步驟(步驟S6)後，將沖洗液供給步驟(步驟S6)及沖洗液供給步驟(步驟S7)各重複至少1次。換言之，將沖洗液供給步驟(離子擴散步驟)及沖洗液去除步驟交替重複執行各複數次。詳言之，於沖洗液去除步驟中，將沖洗液排出至基板W外後，由沖洗液噴嘴12朝基板W之上面再度供給沖洗液。又，圖8中之「N」意指1以上之自然數。
根據此變形例之基板處理，可執行複數次之利用沖洗液113進行的擴散。因此，即使在僅藉由一次之利用沖洗液113進行的擴散而無法將殘存於凹部100內之蝕刻離子111充分去除的情況下，仍可將殘存於凹部100內之蝕刻離子111充分去除。
＜第2實施形態之基板處理裝置之構成＞ 圖9為用於說明本發明第2實施形態之基板處理裝置1P之構成的俯視圖。
第2實施形態之基板處理裝置1P與第1實施形態之基板處理裝置1(參照圖3)的主要差異點在於：處理單元2包含濕式處理單元2W及乾式處理單元2D。圖9中，關於與上述圖1~圖8所示構成相同的構成係加註與圖1相同的符號並省略其說明。後述圖10~圖14中亦相同。
圖9所示例中，搬送機器人IR側之2個處理塔係由複數之濕式處理單元2W所構成，搬送機器人IR之相反側的2個處理塔係由複數之乾式處理單元2D所構成。第2實施形態之濕式處理單元2W係與第1實施形態之濕式處理單元2W之構成(圖3所示構成)相同。又，第2實施形態之濕式處理單元2W可省略液狀氧化劑噴嘴11(參照圖3等)。乾式處理單元2D係配置於腔室4內，包含藉由氣狀氧化劑對基板W進行氧化的氣體氧化處理單元80。
圖10為用於說明氣體氧化處理單元80之構成例的概略性剖面圖。氣體氧化處理單元80係具備：具有載置基板W之加熱面82a的加熱器單元82；與收容加熱器單元82之熱處理腔室81。
加熱器單元82係具有圓板狀之加熱板形態。加熱器單元82包含板本體82A及加熱器85。加熱器單元82亦稱為加熱構件。
板本體82A之上面構成加熱面82a。加熱器85亦可為內藏於板本體82A的電阻。加熱器85可將基板W加熱至與加熱器85溫度幾乎相等的溫度。加熱器85例如構成為可對載置於加熱面82a之基板W依常溫以上且400℃以下之溫度範圍進行加熱。具體而言，於加熱器85連接電源等通電機構86，藉由調整由通電機構86所供給的電流，使加熱器85之溫度變化為溫度範圍內之溫度。
熱處理腔室81係具備：朝上方開口之腔室本體87；於腔體本體87之上方進行上下移動而堵塞腔室本體87之開口的蓋88。氣體氧化處理單元80係具備使蓋88升降(於上下方向移動)的蓋升降驅動機構89。腔室本體87與蓋88之間，係藉由O型環等彈性構件90所密封。
蓋88係藉由蓋升降驅動機構89，在堵塞腔室本體87之開口而於內部形成密閉處理空間SP2的下位置(圖10中實線所示位置)、以及退避至上方而使開口開放的上位置(圖10中以二點虛線所示位置)之間進行上下移動。密閉處理空間SP2係與基板W之上面相接觸的空間。在蓋88位於上位置時，搬送機器人CR之手部H可進出熱處理腔室81內。
基板W係藉由載置於加熱器單元82上，而水平保持於既定之第2保持位置。第2保持位置係圖10所示基板W之位置，為依水平姿勢保持基板W的位置。
蓋升降驅動機構89可具有電動馬達或氣缸，亦可具有此等以外的致動器。
氣體氧化處理單元80係進一步具備：貫通板本體82A並上下移動的複數之頂銷83；與使複數之頂銷83於上下方向移動的銷升降驅動機構84。複數之頂銷83係由連結板91所連結。複數之頂銷83係藉由以銷升降驅動機構84使連結板91升降，而於較加熱面82a更上方支撐基板W的上位置(圖10中以二點虛線所示位置)、以及前端部(上端部)沒入至較加熱面82a更下方之下位置(圖10中以實線所示位置)之間上下移動。銷升降驅動機構84可具有電動馬達或氣缸，亦可具有此等以外的致動器。
複數之頂銷83係分別插入至貫通加熱器單元82及腔室本體87的複數貫通孔92。亦可藉由包圍頂銷83之蛇腹(未圖示)等防止流體由熱處理腔室81外進入至貫通孔92。
氣體氧化處理單元80係具備對熱處理腔室81內之密閉處理空間SP2導入氣體狀氧化劑的複數之氣體導入埠94。各氣體導入埠94係貫通蓋88之貫通孔。
氣體狀氧化劑為對基板W之主面進行親水化之親水化氣體的一例。氣體狀氧化劑為例如臭氧(O 3)氣體。氣體狀氧化劑並不限定於臭氧氣體，亦可為例如氧化性水蒸氣、過熱水蒸氣等。
於複數之氣體導入埠94，連接著將氣體狀氧化劑供給至氣體導入埠94的氣體狀氧化劑配管95。氣體狀氧化劑配管95係在由氣體狀氧化劑供給源(未圖示)起朝向複數之氣體導入埠94的途中分歧。於氣體狀氧化劑配管95，介設著對其流徑進行開關之氣體狀氧化劑閥96A、與調整氣體狀氧化劑配管95內之氣體狀氧化劑流量的氣體狀氧化劑流量調整閥96B。
打開氣體狀氧化劑閥96A時，由複數之氣體導入埠94對密閉處理空間SP2導入氣體狀氧化劑，朝基板W之上面供給氣體狀氧化劑。複數之氣體導入埠94為氣體狀氧化劑供給構件之一例。
複數之氣體導入埠94亦可構成為除了氣體狀氧化劑之外，尚供給惰性氣體(參照圖10之二點虛線)。又，亦可對導入至密閉處理空間SP2之氣體狀氧化劑中混入惰性氣體，藉由惰性氣體之混入程度可調整氧化劑之濃度(分壓)。
氣體氧化處理單元80係具備：形成於腔室本體87，對熱處理腔室81之內部環境進行排氣的複數之排出埠97。於各排出埠97，連接著排出配管98，於排氣配管98係介設著對其流徑進行開關的排出閥99。
＜第2實施形態之基板處理之一例＞ 圖11為用於說明藉由第2實施形態之基板處理裝置1P所執行之基板處理一例時，基板W之情況的概略圖。第2實施形態之基板處理與第1實施形態之基板處理(參照圖5)的主要差異點，在於藉由乾式處理單元2D進行基板W之親水化。
以下主要參照圖10及圖11，針對第2實施形態之基板處理與第1實施形態之基板處理(參照圖5)的差異點進行詳細說明。
首先，未處理之基板W係藉由搬送機器人IR、CR(亦參照圖9)由載體CA搬入至濕式處理單元2W，交至旋轉夾具5(第1搬入步驟：步驟S10)。藉此，基板W由旋轉夾具5水平保持(第1基板保持步驟)。然後，如圖6A及圖6B所示般，執行蝕刻液供給步驟(步驟S2)及蝕刻液去除步驟(步驟S3)。
於蝕刻液去除步驟後，搬送機器人CR進入至濕式處理單元2W，由旋轉夾具5接收基板W，搬出至濕式處理單元2W外(第1搬出步驟：步驟S11)。由濕式處理單元2W搬出之基板W係藉由搬送機器人CR搬入至乾式處理單元2D，交給位於上位置之複數頂銷83(第2搬入步驟：步驟S12)。藉由以銷升降驅動機構84使複數頂銷83移動至下位置，使基板W載置於加熱面82a。藉此，基板W呈水平保持(第2基板保持步驟)。
其後，藉由使蓋88下降，成為在由腔室本體87與蓋88所形成的密閉處理空間SP2內，於加熱器單元82之加熱面82a上載著了基板W的狀態。載置於加熱面82a上之基板W，係藉由加熱器單元82加熱至既定之氧化溫度(基板加熱步驟、加熱器加熱步驟)。既定之氧化溫度為例如100℃以上、且400℃以下之溫度。
依形成了密閉處理空間SP2的狀態，打開氣體狀氧化劑閥96A。藉此，執行氣體氧化處理。更詳言之，由複數之氣體導入埠94對密閉處理空間SP2導入臭氧氣體等氣體狀氧化劑，朝基板W之上面供給氣體狀氧化劑(氣體狀氧化劑供給步驟：步驟S13)。藉此，其細節將於後述，使凹部形成面104(尤其是側面104b)被氧化(氣體氧化步驟、乾式氧化步驟)。亦即，凹部形成面104(尤其是側面104b)被親水化(親水化步驟)。複數之氣體導入埠94係發揮作為對藉由蝕刻液110之濃縮而露出之凹部形成面104進行親水化的親水化構件的機能。
基板W係於加熱器單元82上加熱至氧化溫度。因此，於氣體狀氧化劑供給步驟中，係執行一邊將基板W加熱至氧化溫度，一邊朝基板W之上面供給氣體狀氧化劑的加熱氧化步驟。
於氣體狀氧化劑之供給中，係打開排出閥99。因此，密閉處理空間SP2內之氣體狀氧化劑係由排出配管98被排氣。
藉由氣體狀氧化劑對基板W之上面進行處理後，關閉氣體狀氧化劑閥96A。藉此，停此氣體狀氧化劑對密閉處理空間SP2的供給。其後，將蓋88移動至上位置。
一定時間之氣體氧化處理後，搬送機器人CR進入至乾式處理單元2D，由基底72接收經氧化的基板W，搬出至乾式處理單元2D外(第2搬出步驟：步驟S14)。具體而言，由銷升降驅動機構84使複數頂銷83移動至上位置，複數頂銷83將基板W由加熱器單元82上舉。搬送機器人CR係由複數頂銷83接收基板W。
由乾式處理單元2D搬出之基板W，係藉由搬送機器人CR搬入至濕式處理單元2W，交給旋轉夾具5(第3搬入步驟：步驟S15)。藉此，基板W由旋轉夾具5水平保持(第3基板保持步驟)。依於旋轉夾具5保持著基板W的狀態，由旋轉驅動構件23開始基板W之旋轉(基板旋轉步驟)。
其後，如圖6C及圖6D所示，執行沖洗液供給步驟(步驟S6)及沖洗液去除步驟(步驟S7)。
然後，由旋轉驅動構件23使基板W旋轉停止。搬送機器人CR進入至濕式處理單元2W，由複數之夾銷20接收基板W，搬出至濕式處理單元2W外(第3搬出步驟：步驟S16)。此基板W係由搬送機器人CR交至搬送機器人IR，藉由搬送機器人IR收納於載體CA。
圖12為用於說明第2實施形態之基板處理中之基板W上面附近情況的概略圖。不同於第1實施形態之基板處理，第2實施形態之基板處理係於基板W之主面氧化時使用氣體狀氧化劑。
於蝕刻液供給步驟(步驟S2)中，藉由對基板W之上面供給蝕刻液，如圖12(a)所示，凹部100內之金屬層103被去除(蝕刻步驟)。於蝕刻液供給步驟結束時，如圖12(b)所示，較佳係凹部100內之金屬層103被完全去除。
其後，於蝕刻液去除步驟(步驟S3)中，蝕刻液110被排出至基板W外，且使蝕刻液110中之溶媒成分蒸發。因此，蝕刻液被濃縮，如圖12(c)所示，經濃縮之蝕刻液110殘留於凹部100內(濃縮步驟)。
如第1實施形態中所說明般，若設於基板W之主面的凹部100的寬W1為5nm以下，則凹部100為非常狹窄，蝕刻液110容易殘存於凹部100底部。
藉由溶媒成分之蒸發而蝕刻液110存在於凹部100內，另一方面，凹部形成面104之側面104b露出。亦有不同於圖12(c)，凹部形成面104之底面104a之一部分露出的情形。蝕刻液110經濃縮後，將基板W由濕式處理單元2W搬送至乾式處理單元2D。如圖12(d)所示，藉由乾式處理單元2D，執行氣體狀氧化劑供給步驟(步驟S13)，對基板W之上面供給氣體狀氧化劑114。由於藉由蝕刻液去除步驟使凹部形成面104露出，故使氣體狀氧化劑114進入至凹部100內，藉此可使凹部形成面104(尤其是側面104b)良好地親水化(親水化步驟)。
其後，將基板W由乾式處理單元2D搬送至濕式處理單元2W。然後，於沖洗液供給步驟(步驟S6)中，對基板W之主面供給沖洗液113。藉此，如圖12(e)所示，沖洗液113進入至凹部100內。
由於藉由蝕刻液110之濃縮而於凹部100內形成氣液界面，故由凹部100之開口起至氣液界面為止的沖洗液之導入路徑呈氣相狀態。因此，相較於凹部100全體被液體所充滿的情況，此時沖洗液113較容易進入至凹部100內。惟，若凹部100之寬W1為5nm以下，則容易限制沖洗液113對凹部100內的移動。然而，凹部形成面104之側面104b係藉由氣體狀氧化劑114而經親水化。因此，可使沖洗液113順暢地進入至凹部100內。
於寬W1為5nm以下的凹部100，並非進行流體移動之擴散，而是由離子擴散具支配性的擴散層。進入至凹部100內之沖洗液113由於與蝕刻液110接觸，故產生沖洗液113與蝕刻液110之離子濃度差(濃度梯度)。更詳言之，蝕刻離子111之濃度高之蝕刻液110、與不含蝕刻離子111之沖洗液113接觸。因此，為了蝕刻離子111之濃度均勻化，如圖12(f)所示，蝕刻離子111擴散至沖洗液113中(離子擴散步驟)。如此，於親水化驟後，藉由對基板W之上面供給沖洗液113，執行使蝕刻離子111擴散至沖洗液113中的離子擴散步驟。接著，大部分之蝕刻離子111移動至凹部100外，殘留於凹部100內之蝕刻離子111量減低。
其後，於沖洗液去除步驟(步驟S7)中由基板W之上面去除沖洗液。因此，如圖12(g)所示，可由凹部100去除沖洗液113。於沖洗液供給步驟中，蝕刻離子111擴散至沖洗液113中，大部分之蝕刻離子111與沖洗液113一起被排出至基板W外。因此，可抑制沖洗液113被濃縮而蝕刻離子111殘留於凹部100內的情形。
如此，第2實施形態之基板處理中，可不使用液體而對凹部形成面104進行親水化。因此，可防止基板W親水化所使用之液體(第1實施形態之液狀氧化劑)混入至沖洗液113中、而沖洗液113中之離子濃度上升的情形。
再者，於上述基板處理中，蝕刻液110對基板W之上面之供給、與蝕刻液110之溶媒成分由基板W之上面的蒸發，均依使基板W保持於旋轉夾具5之狀態執行。因此，蝕刻結束後，可迅速地將蝕刻液110進行濃縮。又，藉由在將對向構件6配置於減壓位置之下，使旋轉夾具5高速旋轉，可藉由與基板W之上面相接之空間SP1的減壓迅速地進行蝕刻液之濃縮。
＜乾式處理單元之變形例＞ 乾式處理單元2D中，亦可取代氣體氧化處理單元80，而具備藉由光照射產生氧化劑而使基板W氧化的光照射處理單元70。圖13為用於說明光照射處理單元70之構成例的概略性剖面圖。
光照射處理單元70係具備：具有載置基板W之載置面72a的基底72；收容基底72之光處理腔室71；對載置於載置面72a之基板W之上面照射紫外線等光的光照射構件73；貫通基底72並上下移動之複數之頂銷75；與使複數頂銷75於上下方向移動之銷升降驅動機構76。
於光處理腔室71之側壁，設有基板W之搬出入口71a，光處理腔室71具有使搬出入口71a開關的閘閥71b。在搬出入口71a打開時，搬送機器人CR之手部H可進出光處理腔室71內。於此變形例中，基板W係藉由載置於基底72上，而水平保持於既定之第2保持位置。第2保持位置係圖13所示基板W之位置，為依水平姿勢保持基板W的位置。
光照射構件73係包含複數之光照射燈。光照射燈為例如氙氣燈、水銀燈、氘燈等。光照射構件73構成為例如照射1nm以上且400nm以下、較佳1nm以上且300nm以下的紫外線。具體而言，於光照射構件73連接電源等通電機構74，由通電機構74供給電力，藉此使光照射構件73(之光照射燈)照射光。藉由光照射，在與基板W之主面相接的環境中產生臭氧，藉此臭氧使基板W之上面氧化。
複數之頂銷75係分別插入至貫通基底72及光處理腔室71的複數貫通孔78。複數之頂銷75係由連結板77所連結。複數之頂銷75係藉由以銷升降驅動機構76使連結板77升降，而於較載置面72a更上方支撐基板W的上位置(圖13中以二點虛線所示位置)、以及前端部(上端部)沒入至較載置面72a更下方之下位置(圖13中以實線所示位置)之間上下移動。銷升降驅動機構76可具有電動馬達或氣缸，亦可具有此等以外的致動器。
＜第2實施形態之基板處理之其他例＞ 圖14為用於說明第2實施形態之基板處理之其他例的流程圖。圖14所示基板處理與圖11所示基板處理的差異點，在於取代氣體狀氧化劑供給步驟(步驟S13)，執行光照射步驟(步驟S20)作為乾式氧化步驟。
以下主要參照圖13及圖14，針對圖14所示基板處理，以其與圖1所示基板處理間的差異點為中心進行說明。
第1搬入步驟(步驟S10)~第1搬出步驟(步驟S12)為止的各步驟，係與圖11所示基板處理相同。
由濕式處理單元2W搬出之基板W係藉由搬送機器人CR搬入至乾式處理單元2D，交給位於上位置之複數頂銷75(第2搬入步驟：步驟S12)。藉由以銷升降驅動機構76使複數頂銷75移動至下位置，使基板W載置於載置面72a。藉此，基板W呈水平保持(第2基板保持步驟)。
搬送機器人CR退避至乾式處理單元2D外後，執行對基板W之上面照射光的光照射步驟(步驟S20)。具體而言，由通電機構74對光照射構材73供給電力，開始對基板W的光照射。藉此，使凹部形成面104(尤其是側面104b)被氧化(光照射步驟、乾式氧化步驟)。亦即，凹部形成面104(尤其是側面104b)被親水化(親水化步驟)。光照射構件73係發揮作為對藉由蝕刻液110之濃縮而露出之凹部形成面104進行親水化的親水化構件的機能。
圖14所示變形例的基板處理中，除了藉由紫外線等之光照射而將凹部形成面104進行親水化之外，基板處理中之基板W上面附近的情況係與圖12相同。更詳言之，圖12(a)中係供給氣體狀氧化劑114，圖14所示基板處理中，則取代氣體狀氧化劑114之供給，進行紫外線等之光照射。
如以上，可視需要選擇由液狀氧化劑進行之濕式氧化(第1實施形態之基板處理)、與藉由光照射或氣體狀氧化劑進行之乾式氧化(第2實施形態之基板處理)。
如圖11及圖14中以二點虛線所示般，於第2實施形態之基板處理中，亦可與第1實施形態之基板處理同樣地，於沖洗液去除步驟(步驟S6)後，將沖洗液供給步驟(步驟S6)及沖洗液供給步驟(步驟S7)各重複至少1次。圖11及圖14中之「N」亦與圖8同樣地意指1以上之自然數。
＜其他實施形態＞ 本發明並不限定於以上說明之實施形態，可依其他形態實施。
例如，即使在凹部100之短邊(寬W1)大於5nm的情況，亦可執行上述各實施形態之基板處理。然而，在凹部100之短邊(寬W1)為5nm以下的情況下，由於在蝕刻液去除步驟中蝕刻液容易殘留於凹部100內，故使用上述各實施形態之基板處理使蝕刻離子擴散至沖洗液時特別有效。
又，於蝕刻液去除步驟(步驟S3)，並不一定需要執行利用基板W旋轉將蝕刻液甩除。例如，亦可使濕式處理單元2W之腔室4內減壓、使蝕刻液內之溶媒成分蒸發(減壓蒸發步驟)。或者，亦可於蝕刻液供給步驟後，將基板W搬送至乾式處理單元2D之熱處理腔室81，於熱處理腔室81內使蝕刻液之溶媒成分蒸發(減壓蒸發步驟)。此時，必須設置用於將熱處理腔室81內之空間減壓的真空泵等減壓裝置(未圖示)。
蝕刻液去除步驟(步驟S3)中，可一邊將熱處理腔室81減壓、一邊加熱基板W，亦可不對熱處理腔室81進行減壓而加熱基板W(加熱蒸發步驟)。
又，上述各實施形態之基板處理，係對基板W之上面執行。然而，各基板處理亦可對基板W之下面執行。
又，處理單元2中，亦可取代濕式處理單元2W及乾式處理單元2D，具有分別儲存蝕刻夜、液狀氧化劑、沖洗液的複數之處理液儲存槽。亦即，基板處理裝置1亦可為批次式之基板處理裝置。此時，可藉由將基板W依序浸漬於各處理液儲存槽內之處理液中而執行基板處理。
尚且，上述實施形態中使用了「水平」、「鉛直」等表現，但並不需要為嚴格之「水平」、「鉛直」。亦即，此等各種表現係容許製造精度、設置精度等的偏差。
以上詳細說明了本發明實施形態，但此等僅止於用於說明本發明技術內容之具體例，並非將本發明限定性解釋於此等具體例。本發明範圍僅由申請專利範圍所限定。
本申請案係對應於2021年3月18日提出至日本特許廳之特願2021-045187號，其申請案之所有揭示內容係引用於此。
1,1P:基板處理裝置 2:處理單元 2D:乾式處理單元 2W:濕式處理單元 3:控制器 3A:處理器 3B:記憶體 4:腔室 5:旋轉夾具 6:對向構件 6a:對向面 7:處理杯 10:蝕刻液噴嘴 11:液狀氧化劑噴嘴 12:沖洗液噴嘴 20:夾銷 21:旋轉基台 22:旋轉軸 23:旋轉驅動構件 30:護具 31:杯 32:外壁構件 33:支撐軸 34:對向構件升降機構 35:第1噴嘴移動機構 36:第2噴嘴移動機構 40:蝕刻液配管 41:液狀氧化劑配管 42:沖洗液配管 50A:蝕刻液閥 50B:蝕刻液流量調整閥 51A:液狀氧化劑閥 51B:液狀氧化劑流量調整閥 52A:沖洗液閥 52B:沖洗液流量調整閥 70:光照射處理單元 71:光照射腔室 71a:搬出入口 71b:閘閥 72:基底 72a:載置面 73:光照射構件 74:通電機構 75:頂銷 76:銷升降驅動機構 77:連結板 78:貫通孔 80:氣體氧化處理單元 81:熱處理腔室 82:加熱器單元 82A:板本體 82a:加熱面 83:頂銷 84:銷升降驅動機構 85:加熱器 86:通電機構 87:腔室本體 88:蓋 89:蓋升降驅動機構 90:彈性構件 91:連結板 92:貫通孔 94:氣體導入埠 95:氣體狀氧化劑配管 96A:氣體狀氧化劑閥 96B:氣體狀氧化劑流量調整閥 97:排出埠 98:排出配管 99:排出閥 100:凹部 102:構造物 103:金屬層 104:凹部形成面 104a:底面 104b:側面 110:蝕刻液 111:蝕刻離子 112:液狀氧化劑 113:沖洗液 114:氣體狀氧化劑 A1:旋轉軸線 AR:多關節臂 CA:載體 CR:搬送機器人 D:深度方向 F:氣流 H:手部 IB:箭頭 IR:搬送機器人 LP:裝載埠 R:稀釋速度 SP1:空間 SP2:密閉處理空間 TR:搬送路徑 W:基板
圖1A為用於說明成為處理對象之基板之裝置面之表層部構造的概略性剖面圖。 圖1B為由圖1A所示箭頭IB觀看的圖。 圖2A為用於說明本發明第1實施形態之基板處理裝置之構成的俯視圖。 圖2B為用於說明上述基板處理裝置之構成的斜視圖。 圖3為用於說明上述基板處理裝置所具備之濕式處理單元之構成例的剖面圖。 圖4為用於說明有關上述基板處理裝置之控制之構成例的區塊圖。 圖5為用於說明藉由上述基板處理裝置所執行之基板處理一例的流程圖。 圖6A為用於說明進行上述基板處理時之基板情況的概略圖。 圖6B為用於說明進行上述基板處理時之基板情況的概略圖。 圖6C為用於說明進行上述基板處理時之基板情況的概略圖。 圖6D為用於說明進行上述基板處理時之基板情況的概略圖。 圖7(a)至(h)為用於說明上述基板處理中之基板上面附近情況的概略圖。 圖8為用於說明上述基板處理之其他例的流程圖。 圖9為用於說明本發明第2實施形態之基板處理裝置之構成的俯視圖。 圖10為用於說明第2實施形態之基板處理裝置所具備之氣體氧化處理單元的概略性剖面圖。 圖11為用於說明藉由第2實施形態之基板處理裝置所執行之基板處理一例的流程圖。 圖12(a)至(g)為用於說明第2實施形態之基板處理中之基板上面附近情況的概略圖。 圖13為用於說明第2實施形態之基板處理裝置所具備之光照射處理單元之構成例的概略性剖面圖。 圖14為用於說明藉由第2實施形態之基板處理裝置所執行之基板處理其他例的流程圖。
100:凹部
102:構造物
103:金屬層
104:凹部形成面
104a:底面
104b:側面
110:蝕刻液
111:蝕刻離子
112:液狀氧化劑
113:沖洗液
W:基板

Claims (13)

  1. 一種基板處理方法，係對具有包含形成凹部之凹部形成面的主面、且於上述凹部內形成了被去除層的基板進行處理的基板處理方法；其包含：將含有蝕刻離子之蝕刻液供給至上述基板之主面，對上述被去除層進行蝕刻之蝕刻步驟；將上述基板之主面上之上述蝕刻液濃縮的濃縮步驟；上述濃縮步驟後，不經過對上述基板之主面供給沖洗液之步驟，將藉由上述蝕刻液之濃縮而露出的上述凹部形成面進行親水化的親水化步驟；於上述親水化步驟後，藉由對上述基板之主面供給沖洗液，使上述蝕刻離子擴散至上述沖洗液中的離子擴散步驟；與由上述基板之主面去除上述沖洗液的沖洗液去除步驟。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中，上述凹部之寬度為5nm以下。
  3. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，上述被去除層為金屬層。
  4. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，上述離子擴散步驟係包含：利用藉由於上述凹部內上述沖洗液與上述蝕刻液接觸而產生之離子濃度梯度，使上述蝕刻離子擴散至上述沖洗液中的步驟。
  5. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，於上述沖洗液去除步驟後，將上述離子擴散步驟及上述沖洗液去除步驟各重複至少一次。
  6. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，上述親水化步驟係包含：對上述凹部形成面進行氧化之氧化步驟。
  7. 如請求項6之基板處理方法，其中，上述氧化步驟係包含：對上述基板之主面供給液狀氧化劑之液狀氧化劑供給步驟。
  8. 如請求項7之基板處理方法，其中，進一步包含：於上述離子擴散步驟前，將供給至上述基板之主面的液狀氧化劑由上述基板之主面去除的氧化劑去除步驟。
  9. 如請求項6之基板處理方法，其中，上述氧化步驟係包含：執行氣體狀氧化劑對上述基板之主面的供給、及對上述基板之主面的光照射的至少任一者的乾式氧化步驟。
  10. 如請求項1或2之基板處理方法，其中，上述濃縮步驟係包含：使上述基板之主面乾燥的乾燥步驟。
  11. 如請求項10之基板處理方法，其中，上述蝕刻步驟係包含：朝基板保持構件所保持之上述基板之主面，由蝕刻液噴嘴吐出上述蝕刻液，並將上述蝕刻液供給至上述基板之主面的蝕刻液供給步驟；上述乾燥步驟係包含：藉由使上述基板保持構件圍繞通過上述基板之主面之中心部且對上述基板之主面呈正交之旋轉軸線進行旋轉，而使上述基板旋轉，使上述蝕刻液所含有之溶媒成分由上述基板之主面蒸發的旋轉蒸發步驟。
  12. 如請求項10之基板處理方法，其中，上述乾燥步驟係包含：藉由對接觸至上述基板之主面的空間進行減壓，使上述蝕刻液所含有之溶媒成分由上述基板之主面蒸發的減壓蒸發步驟。
  13. 一種基板處理裝置，係對具有包含形成凹部之凹部形成面的主面、且於上述凹部內形成了被去除層的基板進行處理的基板處理裝置；其包含：將含有蝕刻離子並對上述被去除層進行蝕刻之蝕刻液供給至上述基板之主面的蝕刻液供給構件；將上述基板之主面上之上述蝕刻液進行濃縮的蝕刻液濃縮構件；上述蝕刻液之濃縮後，不經過對上述基板之主面供給沖洗液之步驟，對藉由上述蝕刻液之濃縮而露出之上述凹部形成面進行親水化的親水化構件；將使上述蝕刻離子擴散至液中之沖洗液供給至上述基板之主面的沖洗液供給構件；與由上述基板之主面去除上述沖洗液的沖洗液去除構件。
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