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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-16
(45)【発行日】2024-07-24
(54)【発明の名称】基板処理方法および基板処理装置
(51)【国際特許分類】
C23F 1/02 20060101AFI20240717BHJP
H01L 21/306 20060101ALI20240717BHJP
【ＦＩ】
C23F1/02
H01L21/306 R
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019238886
(22)【出願日】2019-12-27
(65)【公開番号】P2021107567
(43)【公開日】2021-07-29
【審査請求日】2022-12-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000002428
【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】長嶋 裕次
【審査官】▲辻▼ 弘輔
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－０１１８９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２２２３３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－００３９９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６４０６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２１３２５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－０８２１８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０００－５０６８２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｆ１／００－３／０６
Ｈ０１Ｌ２１／３０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
凹凸のパターンの被処理面を有する基板の凸部の上面をエッチング処理する基板処理方法であって、少なくとも前記凸部の上面をエッチング可能な第１の液を前記被処理面に供給するステップと、
少なくとも前記凹凸のパターンの凹部に対する前記第１の液のエッチングを阻害する第２の液を前記被処理面に供給するステップと、
を有し、
前記第２の液を供給するステップの後に、前記凹部が前記第２の液で満たされた前記被処理面に前記第１の液を供給するステップを行い、
前記第２の液を供給するステップと、前記第１の液を供給するステップと、を交互に複数回行う、
基板処理方法。
【請求項2】
前記第１の液を供給するステップでは、前記第１の液として、オキソ酸構造を有する酸化剤水溶液およびＯ３水溶液の少なくともいずれかを供給し、
前記第２の液を供給するステップでは、
前記第２の液として、ＮＨ４ＯＨ、第二級アンモニウムカチオン、第三級アンモニウムカチオン、及び第四級アンモニウムカチオンの少なくともいずれかを有する水溶液、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、炭酸エチレン、並びに炭酸プロピレンの少なくともいずれかを供給する、
請求項１記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記第２の液を供給するステップでは、前記凹凸のパターンの凹部を前記第２の液で満たすとともに前記凸部を前記第２の液で覆い、
前記第１の液を供給するステップでは、
前記凹部を前記第２の液で満たしたまま、前記凸部における前記第２の液を前記第１の液で置換する、
請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項4】
凹凸のパターンの被処理面を有する基板の凸部の上面をエッチング処理する基板処理装置であって、少なくとも前記凸部の上面をエッチング可能な第１の液を前記被処理面に供給する第１の液供給部と、
少なくとも前記凹凸のパターンの凹部に対する前記第１の液のエッチングを阻害する第２の液を前記被処理面に供給する第２の液供給部と、
前記基板を支持しつつ回転させる回転部と、
前記第１の液供給部、前記第２の液供給部、及び前記回転部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記回転部を制御して前記基板を回転させながら、前記第２の液供給部を制御して、前記第２の液を前記被処理面に供給させた後に、前記第１の液供給部を制御して前記凹部が前記第２の液で満たされた前記被処理面に前記第１の液を供給させ、
前記第２の液の前記被処理面への供給と、前記第１の液の前記被処理面への供給と、を交互に複数回行うよう前記第１の液供給部および前記第２の液供給部を制御する、
基板処理装置。
【請求項5】
前記凸部の上面のエッチング処理が終了したことを検知する終点検出部を備え、前記制御部は、
前記終点検出部が終点を検出すると、前記第２の液の前記被処理面への供給と、前記第１の液の前記被処理面への供給と、の繰り返しを終了するよう前記第１の液供給部および前記第２の液供給部を制御する、
請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記第１の液は、オキソ酸構造を有する酸化剤水溶液およびＯ３水溶液の少なくともいずれかであり、前記第２の液は、ＮＨ４ＯＨ、第二級アンモニウムカチオン、第三級アンモニウムカチオン、及び第四級アンモニウムカチオンの少なくともいずれかを有する水溶液、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、炭酸エチレン、並びに炭酸プロピレンの少なくともいずれかである、
請求項４または５記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記被処理面は、Ｗ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｃｒの少なくともいずれかを含む金属部材または金属酸化物部材を有する、請求項６に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置または液晶パネル等の製造工程において、凹凸のパターンを有する基板の凹部にダメージを与えることなく、凸部の上面のみを除去するという要求がある。
【0003】
このような要求に対し、例えばＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術を用い、基板表面を研磨する手法が考えられる。また例えば、高密度のプラズマを用いてエッチング処理する手法が考えられる。また例えば、特許文献１のように、触媒となる白金等の凸面を基板表面に押し当てて、その部分を薬液により腐食させることで、基板凸部の上面を除去する手法が知られている。
【0004】
しかしながら、ＣＭＰ技術を用いた研磨では、研磨パッドを基板に直接接触させて研磨するため、凹部と凸部とを有する基板にダメージを与える恐れがある。研磨剤が凹部内に残り、後の工程に悪影響を及ぼす恐れもある。
【0005】
また、高密度のプラズマを用いたエッチング処理は、微細加工性に優れ、高アスペクト比の加工形状を得ることができるものの、凹部内にまでエッチングが進行して凹部にダメージを与えてしまう恐れがある。
【0006】
また、特許文献１の技術では、基板表面のうち白金の凸面が当たっていない部分の腐食が進まず、基板凸部の上面全体を均一に除去することが困難である。このため、基板凸部の上面に除去残りが生じてしまう懸念もある。
【0007】
ここで、基板処理装置には、ウェハまたは液晶基板等の基板を薬液により処理し、薬液処理後に基板の被処理面をリンス用の処理液により洗い流し、リンス後に基板を乾燥する装置がある。このような処理では、基板の全面に薬液を行き渡らせることで、基板凸部の上面全体を均一に除去することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２０１９－０５４２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、薬液を用いた基板処理では、薬液が基板の凹部にも浸透するため、凹部へのダメージを抑制することが困難である。
【0010】
本発明が解決しようとする課題は、凹凸のパターンを有する基板の凹部に対して凸部の上面を選択的に除去することが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
実施形態にかかる基板処理方法は、
凹凸のパターンの被処理面を有する基板の凸部の上面をエッチング処理する基板処理方法であって、
少なくとも前記凸部の上面をエッチング可能な第１の液を前記被処理面に供給するステップと、
少なくとも前記凹凸のパターンの凹部に対する前記第１の液のエッチングを阻害する第２の液を前記被処理面に供給するステップと、
を有し、
前記第２の液を供給するステップの後に、前記凹部が前記第２の液で満たされた前記被処理面に前記第１の液を供給するステップを行い、
前記第２の液を供給するステップと、前記第１の液を供給するステップと、を交互に複数回行う。
凹凸のパターンの被処理面を有する基板の凸部の上面をエッチング処理する基板処理方法であって、
少なくとも前記凸部の上面をエッチング可能な第１の液を前記被処理面に供給するステップと、
少なくとも前記凹凸のパターンの凹部に対する前記第１の液のエッチングを阻害する第２の液を前記被処理面に供給するステップと、
を有し、
前記第２の液を供給するステップの後に、前記凹部が前記第２の液で満たされた前記被処理面に前記第１の液を供給するステップを行い、
前記第２の液を供給するステップと、前記第１の液を供給するステップと、を交互に複数回行う。
【0012】
実施形態にかかる基板処理装置は、
凹凸のパターンの被処理面を有する基板の凸部の上面をエッチング処理する基板処理装置であって、
少なくとも前記凸部の上面をエッチング可能な第１の液を前記被処理面に供給する第１の液供給部と、
少なくとも前記凹凸のパターンの凹部に対する前記第１の液のエッチングを阻害する第２の液を前記被処理面に供給する第２の液供給部と、
前記基板を支持しつつ回転させる回転部と、
前記第１の液供給部、前記第２の液供給部、及び前記回転部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記回転部を制御して前記基板を回転させながら、前記第２の液供給部を制御して、前記第２の液を前記被処理面に供給させた後に、前記第１の液供給部を制御して前記凹部が前記第２の液で満たされた前記被処理面に前記第１の液を供給させ、
前記第２の液の前記被処理面への供給と、前記第１の液の前記被処理面への供給と、を交互に複数回行うよう前記第１の液供給部および前記第２の液供給部を制御する。
凹凸のパターンの被処理面を有する基板の凸部の上面をエッチング処理する基板処理装置であって、
少なくとも前記凸部の上面をエッチング可能な第１の液を前記被処理面に供給する第１の液供給部と、
少なくとも前記凹凸のパターンの凹部に対する前記第１の液のエッチングを阻害する第２の液を前記被処理面に供給する第２の液供給部と、
前記基板を支持しつつ回転させる回転部と、
前記第１の液供給部、前記第２の液供給部、及び前記回転部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記回転部を制御して前記基板を回転させながら、前記第２の液供給部を制御して、前記第２の液を前記被処理面に供給させた後に、前記第１の液供給部を制御して前記凹部が前記第２の液で満たされた前記被処理面に前記第１の液を供給させ、
前記第２の液の前記被処理面への供給と、前記第１の液の前記被処理面への供給と、を交互に複数回行うよう前記第１の液供給部および前記第２の液供給部を制御する。
【発明の効果】
【0013】
本発明の実施形態によれば、凹凸のパターンを有する基板の凹部に対して凸部の上面を選択的に除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態にかかる基板処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図2】実施形態にかかる基板処理装置で処理される基板の構成の一例を示す断面図である。
【図3】実施形態にかかる基板処理装置における基板の処理の一例を示す断面図である。
【図4】実施形態にかかる基板処理方法の手順の一例を示すフロー図である。
【図5】実施形態の実施例１にかかる基板処理方法を適用可能な基板の構成の一例を示す断面斜視図である。
【図6】実施形態の実施例２にかかる基板処理方法を適用可能な基板の構成の一例を示す断面斜視図である。
【図7】実施形態にかかる基板処理方法を適用可能な基板の構成の一例を示す断面図である。
【図8】実施形態にかかる基板処理方法を適用可能な基板の構成の一例を示す断面図である。
【図9】実施形態の変形例にかかる基板処理方法を適用可能な基板の構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
【0016】
（基板処理装置の構成例）
図１は、実施形態にかかる基板処理装置１０の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、基板処理装置１０は、処理室２０、カップ３０、支持部４０、回転機構５０、処理液供給部６１～６４、カメラ７０、及び制御部８０を備える。基板処理装置１０は、基板９０の被処理面９１を処理する装置として構成される。基板９０は、被処理面９１に例えば凹部と凸部とを有する。
図１は、実施形態にかかる基板処理装置１０の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、基板処理装置１０は、処理室２０、カップ３０、支持部４０、回転機構５０、処理液供給部６１～６４、カメラ７０、及び制御部８０を備える。基板処理装置１０は、基板９０の被処理面９１を処理する装置として構成される。基板９０は、被処理面９１に例えば凹部と凸部とを有する。
【0017】
処理室２０は基板９０を処理する容器である。処理室２０は、例えば直方体または立方体等の箱型を有しており、カップ３０、支持部４０、回転機構５０、及びカメラ７０等を収容している。処理室２０の底面には使用後の処理液等を排出する排出管２１が接続されている。また、処理室２０の底面に、支持部４０に支持された基板９０を冷却する冷却水を基板９０の裏面側へと供給する基板冷却機構（不図示）が配置されていてもよい。処理室２０内は、ドライエア（Ｎ２ガス）等の清浄な気体の垂直層流（ダウンフロー）により清浄に保たれている。処理室２０内にはＮ２ガス等の不活性ガスが供給され、処理室２０内の酸素濃度が抑えられている。
【0018】
カップ３０は、円筒形状を有し、処理室２０内の略中央に配置されている。カップ３０は、その内部に支持部４０及び回転機構５０を収容するように構成されている。カップ３０の上部は内側に向かって傾斜している。また、カップ３０の上端部は開口しており、支持部４０上に支持された基板９０の被処理面９１は上方に向かって開放されている。カップ３０は、回転する基板９０から飛散した処理液および流れ落ちた処理液等を捕捉し、処理室２０に接続される排出管２１へと導く。
【0019】
支持部４０は、カップ３０内の略中央に配置され、平板状の上面に基板９０を水平状態に支持する。支持部４０が有する複数の固定部材４１は、支持部４０に支持された基板９０を固定する。支持部４０は、水平面内で周方向に回転可能なように回転機構５０上に設置されている。基板９０は、基板９０上面の被処理面９１の中心が支持部４０の回転軸上に位置するよう支持部４０に支持される。支持部４０は、スピンテーブルと呼ばれることがある。
【0020】
回転機構５０は、支持部４０の下部に接続され、支持部４０を水平面内で周方向に回転させるように構成されている。回転機構５０は、例えば支持部４０の中央に連結されたシャフト及びシャフトを回転させるモータ等を有しており、モータの駆動によりシャフトを介して支持部４０を回転させる。
【0021】
主に、支持部４０と回転機構５０とにより、基板９０を支持しつつ周方向に回転させる回転部が構成される。
【0022】
第１の液供給部としての処理液供給部６１は、配管６１ａ、バルブ６１ｂ、及び吐出口６１ｃを備え、例えば、第１の液としての次亜塩素酸テトラメチルアンモニウム（（ＣＨ３）４ＮＣｌＯ）水溶液を処理室２０内の基板９０の被処理面９１に供給する。配管６１ａの一端は第１の液が貯留されるタンク（不図示）に接続され、他端の吐出口６１ｃは処理室２０内に挿入されている。配管６１ａの先端部は、吐出口６１ｃが基板９０の被処理面９１の略中央部と対向する供給位置と、吐出口６１ｃが基板９０の被処理面９１とは対向しない待機位置との間を図示しない移動機構により移動可能に構成される。第１の液の供給時、吐出口６１ｃは供給位置に移動して基板９０の被処理面９１に第１の液を供給し、それ以外の時には待機位置にて待機する。タンク内の第１の液は、ポンプ等の送液力によって配管６１ａへと流れる。配管６１ａには電磁弁等のバルブ６１ｂが設けられている。バルブ６１ｂは、配管６１ａの上流側と下流側とを連通させる開閉弁として機能するとともに、第１の液の流量を調整する調整弁としても機能する。
【0023】
ここで、第１の液は、Ｗ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｃｒ等およびこれらの酸化物をエッチング除去することが可能である。第１の液としては、上記の他、（ＣＨ３）４ＮＣｌＯ水溶液以外のオキソ酸構造を有する酸化剤の水溶液、及びオゾン（Ｏ３）水溶液等を用いることができる。第１の液は、水素電極電位が２Ｖ以上であることが好ましい。
【0024】
また、処理液供給部６１は、第１の液等の処理液を冷却する処理液冷却機構を備えていてもよい。
【0025】
第２の液供給部としての処理液供給部６２は、配管６２ａ、バルブ６２ｂ、及び吐出口６２ｃを備え、例えば、第２の液としてのアンモニア水溶液（ＮＨ４ＯＨ）を処理室２０内の基板９０の被処理面９１に供給する。配管６２ａの一端は第２の液が貯留されるタンク（不図示）に接続され、他端の吐出口６２ｃは処理室２０内に挿入されている。配管６２ａの先端部は、吐出口６２ｃが基板９０の被処理面９１の略中央部と対向する供給位置と、吐出口６２ｃが基板９０の被処理面９１とは対向しない待機位置との間を図示しない移動機構により移動可能に構成される。第２の液の供給時、吐出口６２ｃは供給位置に移動して基板９０の被処理面９１に第２の液を供給し、それ以外の時には待機位置にて待機する。タンク内の第２の液は、ポンプ等の送液力によって配管６２ａへと流れる。配管６２ａには電磁弁等のバルブ６２ｂが設けられている。バルブ６２ｂは、配管６２ａの上流側と下流側とを連通させる開閉弁として機能するとともに、第２の液の流量を調整する調整弁としても機能する。
【0026】
ここで、第２の液は、Ｗ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｃｒ等およびこれらの酸化物との反応性を示さない液である。また、第２の液は、上述の第１の液と反応して第１の液を分解する液であることが好ましい。また、第２の液は、粘度が１ｃＰ以上で、表面張力が７０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。上述のアンモニア水溶液は、上記に挙げた金属およびこれらの酸化物との反応性を示さず、かつ、第１の液を分解する。このような第２の液としては、アンモニア水溶液の他、メチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２）、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ）、及びコリン（（ＣＨ３）３Ｎ（ＯＨ）ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）水溶液等の第二級～第四級アンモニウムカチオンを生成する水溶液等を用いることができる。また、少なくとも上記に挙げた金属およびこれらの酸化物との反応性を示さない第２の液として、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、炭酸エチレン、及び炭酸プロピレン等を用いることができる。
【0027】
また、処理液供給部６２は、第２の液等の処理液を冷却する処理液冷却機構を備えていてもよい。
【0028】
第１の洗浄液供給部としての処理液供給部６３は、配管６３ａ、バルブ６３ｂ、及び吐出口６３ｃを備え、例えば、第１の洗浄液としての純水を処理室２０内の基板９０の被処理面９１に供給する。配管６３ａの一端は第１の洗浄液が貯留されるタンク（不図示）に接続され、他端の吐出口６３ｃは処理室２０内に挿入されている。配管６３ａの先端部は、吐出口６３ｃが基板９０の被処理面９１の略中央部と対向する供給位置と、吐出口６３ｃが基板９０の被処理面９１とは対向しない待機位置との間を図示しない移動機構により移動可能に構成される。第１の洗浄液の供給時、吐出口６３ｃは供給位置に移動して基板９０の被処理面９１に第１の洗浄液を供給し、それ以外の時には待機位置にて待機する。タンク内の第１の洗浄液はポンプ等の送液力によって配管６３ａへと流れる。配管６３ａには電磁弁等のバルブ６３ｂが設けられている。バルブ６３ｂは、配管６３ａの上流側と下流側とを連通させる開閉弁として機能するとともに、第１の洗浄液の流量を調整する調整弁としても機能する。
【0029】
第２の洗浄液供給部としての処理液供給部６４は、配管６４ａ、バルブ６４ｂ、及び吐出口６４ｃを備え、例えば、第２の洗浄液としてのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ：Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）を処理室２０内の基板９０の被処理面９１に供給する。配管６４ａの一端は第２の洗浄液が貯留されるタンク（不図示）に接続され、他端の吐出口６４ｃは処理室２０内に挿入されている。配管６４ａの先端部は、吐出口６４ｃが基板９０の被処理面９１の略中央部と対向する供給位置と、吐出口６４ｃが基板９０の被処理面９１とは対向しない待機位置との間を図示しない移動機構により移動可能に構成される。第２の洗浄液の供給時、吐出口６４ｃは供給位置に移動して基板９０の被処理面９１に第２の洗浄液を供給し、それ以外の時には待機位置にて待機する。タンク内の第２の洗浄液はポンプ等の送液力によって配管６４ａへと流れる。配管６４ａには電磁弁等のバルブ６４ｂが設けられている。バルブ６４ｂは、配管６４ａの上流側と下流側とを連通させる開閉弁として機能するとともに、第２の洗浄液の流量を調整する調整弁としても機能する。
【0030】
ここで、第２の洗浄液は揮発性を有する有機溶剤等であればよい。第２の洗浄液としては、ＩＰＡの他、エタノール等の１価のアルコール類、ジエチルエーテル及びエチルメチルエーテル等のエーテル類、並びに炭酸エチレン等を用いることができる。
【0031】
なお、これらの処理液供給部６１～６４の配管６１ａ～６４ａは、それぞれが独立または同期して互いに干渉することなく移動することが可能に構成されている。
【0032】
撮像部としてのカメラ７０は、処理室２０内の上方に配置される。カメラ７０は、支持部４０に支持された基板９０の被処理面９１を撮像可能に構成されている。カメラ７０は、撮像した基板９０の被処理面９１の画像を制御部８０へと送信する。制御部８０は、色検知機能を備え、基板９０の被処理面９１の色の変化から基板９０に対するエッチング処理の終点を検出する。
【0033】
主に、カメラ７０と、制御部８０の一部機能とにより、エッチング処理の終点を検出する終点検出部が構成される。
【0034】
制御部８０は、マイクロコンピュータ、並びに基板処理に関する基板処理情報及び各種プログラム等を記憶する記憶部等を備え、基板処理情報および各種プログラムに基づいて基板処理装置１０の各部を制御する。すなわち、制御部８０は、回転機構５０により支持部４０の回転動作を行わせる。また、制御部８０は、処理液供給部６１～６４のバルブ６１ｂ～６４ｂ及びポンプ等を駆動させて、処理液供給部６１～６４により処理液の供給動作を行わせる。また、制御部８０は、カメラ７０により基板９０の被処理面９１を撮像させて、得られた画像に基づきエッチング処理の終点検出を行う。また例えば、基板処理装置１０においては、基板処理に必要な各種の設定値がレシピによって一元管理される。制御部８０は、このようなレシピを管理し、また、レシピにしたがう処理を基板処理装置１０に行わせる。つまり、制御部８０は、レシピに応じて上記各部の制御を行ってもよい。
【0035】
（基板処理装置の動作）
次に、図２及び図３を用いて、実施形態の基板処理装置１０による基板処理動作について説明する。まずは、基板処理装置１０の基板処理動作により処理される基板９０の構成例について説明する。
次に、図２及び図３を用いて、実施形態の基板処理装置１０による基板処理動作について説明する。まずは、基板処理装置１０の基板処理動作により処理される基板９０の構成例について説明する。
【0036】
図２は、実施形態にかかる基板処理装置１０で処理される基板９０の構成の一例を示す断面図である。図２に示すように、基板９０は、被処理面９１として、凹部９２ｒと凸部９２ｃとを含むパターン９２を有する。パターン９２は、例えば基板９０上のシリコン酸化層等の絶縁層９３に形成されている。凹部９２ｒは、例えば絶縁層９３に形成されたホールまたは溝等である。凹部９２ｒの深さはミクロンオーダであり、例えば４μｍ～５μｍ程度である。凹部９２ｒの間口、つまり、ホール径または溝幅はナノレベルであり、例えば１００ｎｍ程度である。凸部９２ｃの上面には、例えばメタルマスク９４が配置されている。メタルマスク９４は、凹部９２ｒを形成する際に用いられたハードマスクであり、例えばタングステン（Ｗ）等の部材から構成される。
【0037】
なお、メタルマスク９４は、上記のＷに加え、Ｃｏ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｃｒの少なくともいずれかを含む金属または金属酸化物から構成されていてもよい。
【0038】
基板９０は例えばウェハまたは液晶基板等であり、基板９０からは、この後、半導体装置または液晶パネル等が製造される。実施形態の基板処理方法においては、半導体装置または液晶パネル等の構成要素の一部となる凹部９２ｒの形状を維持しつつ、不要な構成であるメタルマスク９４を除去する。
【0039】
実施形態の基板処理方法では、まず、処理室２０内の支持部４０上に基板９０が搬送される。制御部８０は、回転機構５０により支持部４０を所定の回転数で回転させる。これにより、支持部４０上の基板９０も所定の回転数で回転する。
【0040】
また、制御部８０は、カメラ７０により、支持部４０上の基板９０の被処理面９１の撮像を開始させる。
【0041】
次に、基板９０に第２の液が供給される。すなわち、制御部８０は、第２の液を供給する配管６２ａの先端部を供給位置に移動させ、バルブ６２ｂを開き、また、ポンプを作動させて、タンク内に貯留される第２の液を配管６２ａへと流す。配管６２ａ内を流れた第２の液は吐出口６２ｃから吐出される。吐出口６２ｃから吐出された第２の液は、支持部４０上の基板９０の被処理面９１中央付近に供給され、基板９０の回転による遠心力によって被処理面９１の全体に広がる。その様子を図３に示す。
【0042】
図３は、実施形態にかかる基板処理装置１０における基板９０の処理の一例を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、第２の液は、凸部９２ｃの上面全体に広がるとともに凹部９２ｒ内にも進入し、凹部９２ｒ内が第２の液で満たされる。このとき、例えば第２の液を上記の粘度および表面張力を満たす液とすることで、凹部９２ｒ内への第２の液の浸透性を高めることができる。なお、このとき、図示しない基板冷却機構により基板９０を冷却しつつ、第２の液を基板９０に供給してもよい。すなわち、制御部８０は、基板冷却機構により冷却水を基板９０の裏面側へと供給させる。または、制御部８０は、処理液供給部６２に設けられた処理液冷却機構により、冷却した第２の液を基板９０に供給してもよい。これにより、第２の液が冷却される。このため、第２の液の粘性が増し、より長い時間、第２の液が凹部９２ｒ内に留まりやすくなる。
【0043】
所定時間経過後、基板９０への第２の液の供給が停止される。すなわち、制御部８０は、ポンプを停止させ、また、バルブ６２ｂを閉じる。そして、制御部８０は、配管６２ａの先端部を待機位置に移動させる。
【0044】
次に、基板９０に第１の液が供給される。すなわち、制御部８０は、第１の液を供給する配管６１ａの先端部を供給位置に移動させ、バルブ６１ｂを開き、また、ポンプを作動させて、タンク内に貯留される第１の液を配管６１ａへと流す。配管６１ａ内を流れた第１の液は吐出口６１ｃから吐出される。吐出口６１ｃから吐出された第１の液は、支持部４０上の基板９０の被処理面９１中央付近に供給され、基板９０の回転による遠心力によって被処理面９１の全体に広がる。
【0045】
図３（ｂ）に示すように、基板９０に第１の液が供給されると、凸部９２ｃの上面は比較的速やかに、第２の液から第１の液へと置き換えられる。上述のように、第１の液は、タングステン等の金属および金属酸化物に対し反応性を有する。よって、凸部９２ｃ表層のメタルマスク９４は徐々にエッチングされていく。
【0046】
一方、凹部９２ｒ内に進入した第２の液は、例えばごく短い時間では、凸部９２ｃの上面ほど速やかには置換されない。つまり、第２の液は比較的高い粘性を有するため、凹部９２ｒ内に留まりやすい。このため、凹部９２ｒ内を満たす第２の液により、少なくとも所定時間の間、凹部９２ｒ内への第１の液の進入が阻まれる。そして、凹部９２ｒ内が第２の液で満たされている間、第１の液は凹部９２ｒの表面と接触できず、第１の液による凹部９２ｒのエッチングは開始されない。このように、凹部９２ｒ内の第２の液は、少なくとも所定の期間、第１の液の凹部９２ｒに対するエッチングを阻害する。
【0047】
ところで、第１の液が例えば（ＣＨ３）４ＮＣｌＯ水溶液であり、第２の液がアンモニア水溶液である場合、凹部９２ｒのとば口付近にある第１の液と第２の液との界面では、第２の液中のＮＨ４ＯＨと、第１の液中の（ＣＨ３）４ＮＣｌＯとが以下の反応により互いに分解される。
【0048】
ＮＨ４ＯＨ＋（ＣＨ３）４ＮＣｌＯ→ＮＨ２Ｃｌ＋Ｈ２Ｏ＋（ＣＨ３）４ＮＯＨ
ＮＨ２Ｃｌ＋（ＣＨ３）４ＮＣｌＯ→ＮＨＣｌ２＋Ｈ２Ｏ＋（ＣＨ３）４ＮＯＨ
ＮＨ２Ｃｌ＋ＮＨＣｌ２→Ｎ２＋３ＨＣｌ
ＮＨ２Ｃｌ＋（ＣＨ３）４ＮＣｌＯ→ＮＨＣｌ２＋Ｈ２Ｏ＋（ＣＨ３）４ＮＯＨ
ＮＨ２Ｃｌ＋ＮＨＣｌ２→Ｎ２＋３ＨＣｌ
【0049】
これにより、凹部９２ｒ内への第１の液の進入がよりいっそう阻害される。このように、凹部９２ｒ内の第２の液による液膜が、あたかも凹部９２ｒを保護する保護膜として機能し、第１の液による凹部９２ｒのエッチングが阻害される。
【0050】
しかしながら、充分な時間をかければ、凹部９２ｒ内も第２の液から第１の液へと徐々に置き換わってしまう。
【0051】
そこで、第１の液が凹部９２ｒ内へと進入する前に、基板９０への第１の液の供給が停止される。すなわち、制御部８０は、ポンプを停止させ、また、バルブ６１ｂを閉じる。そして、制御部８０は、配管６１ａの先端部を待機位置に移動させる。
【0052】
次に、基板９０に第２の液が再び供給される。第１の液は、主に凸部９２ｃの上面に存在するので、比較的速やかに第２の液へと置き換わる。このとき、凹部９２ｒ内へも新たに第２の液が供給され、凹部９２ｒ内を保護するのに充分な液量の第２の液が維持される。
【0053】
第１の液の略全部が第２の液へと置き換わった後に、基板９０への第２の液の供給が停止され、基板９０に第１の液が再び供給される。
【0054】
このように、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、基板９０への第２の液の供給と第１の液の供給とを交互に複数回繰り返すことで、第１の液による凹部９２ｒ内のエッチングを抑制しつつ、メタルマスク９４がエッチング除去される。
【0055】
なお、第２の液の供給期間と第１の液の供給期間とは相互に重なり合わないことが好ましい。第２の液の供給中に第１の液を供給してしまうと、第２の液の液膜により凹部９２ｒ内が完全に覆われる前に、第１の液が凹部９２ｒ内をエッチングしてしまう恐れがある。また、第１の液の供給中に第２の液を供給してしまうと、第１の液によるメタルマスク９４のエッチングが阻害され、基板処理が長時間化してしまう恐れがある。
【0056】
メタルマスク９４がエッチング除去されると下地の絶縁層９３が露出する。これにより、基板９０の被処理面９１の色がタングステン等の金属または金属酸化物の色からシリコン酸化物等の色に変化する。制御部８０は、カメラ７０から受信した基板９０の被処理面９１の画像の色検知により、被処理面９１の色の変化をエッチング処理の終点として検出する。これにより、制御部８０は、基板９０への第２の液の供給と第１の液の供給とを停止する。
【0057】
次に、基板９０に第１の洗浄液が供給される。すなわち、制御部８０は、第１の洗浄液を供給する配管６３ａの先端部を供給位置に移動させ、バルブ６３ｂを開き、また、ポンプを作動させて、タンク内に貯留される第１の洗浄液を配管６３ａへと流す。配管６３ａ内を流れた第１の洗浄液は吐出口６３ｃから吐出される。吐出口６３ｃから吐出された第１の洗浄液は、支持部４０上の基板９０の被処理面９１中央付近に供給され、基板９０の回転による遠心力によって被処理面９１の全体に広がる。これにより、基板９０の凸部９２ｃ上面および凹部９２ｒ内に残る第２の液および第１の液は第１の洗浄液に置換され、また、基板９０の外周から排出されて、基板９０が第１の洗浄液により洗浄される。
【0058】
所定時間経過後、基板９０への第１の洗浄液の供給が停止される。すなわち、制御部８０は、ポンプを停止させ、また、バルブ６３ｂを閉じる。そして、制御部８０は、配管６３ａの先端部を待機位置に移動させる。
【0059】
次に、基板９０に第２の洗浄液が供給される。すなわち、制御部８０は、第２の洗浄液を供給する配管６４ａの先端部を供給位置に移動させ、バルブ６４ｂを開き、また、ポンプを作動させて、タンク内に貯留される第２の洗浄液を配管６４ａへと流す。配管６４ａ内を流れた第２の洗浄液は吐出口６４ｃから吐出される。吐出口６４ｃから吐出された第２の洗浄液は、支持部４０上の基板９０の被処理面９１中央付近に供給され、基板９０の回転による遠心力によって被処理面９１の全体に広がる。これにより、基板９０の被処理面９１の第１の洗浄液は第２の洗浄液に置換され、また、基板９０の外周から排出されて、基板９０が第２の洗浄液により更に洗浄される。
【0060】
所定時間経過後、基板９０への第２の洗浄液の供給が停止される。すなわち、制御部８０は、ポンプを停止させ、また、バルブ６４ｂを閉じる。そして、制御部８０は、配管６４ａの先端部を待機位置に移動させる。
【0061】
制御部８０は、その後も所定時間、回転機構５０による基板９０の回転を継続する。第２の洗浄液は揮発性の有機溶剤であるので、基板９０の外周から排出されるとともに、比較的速やかに揮発して、基板９０が回転乾燥される。その後、基板９０は処理室２０外へと搬出される。
【0062】
以上により、実施形態の基板処理装置１０による基板処理動作が終了する。
【0063】
（基板処理方法）
次に、図４～図６を用いて、実施形態の基板処理方法の例について説明する。図４は、実施形態にかかる基板処理方法の手順の一例を示すフロー図である。図５は、実施形態の実施例１にかかる基板処理方法を適用可能な基板９０の構成の一例を示す断面斜視図である。図６は、実施形態の実施例２にかかる基板処理方法を適用可能な基板９０の構成の一例を示す断面斜視図である。実施形態の基板処理方法は、例えば上述の基板処理装置１０にて実施されるものとする。
次に、図４～図６を用いて、実施形態の基板処理方法の例について説明する。図４は、実施形態にかかる基板処理方法の手順の一例を示すフロー図である。図５は、実施形態の実施例１にかかる基板処理方法を適用可能な基板９０の構成の一例を示す断面斜視図である。図６は、実施形態の実施例２にかかる基板処理方法を適用可能な基板９０の構成の一例を示す断面斜視図である。実施形態の基板処理方法は、例えば上述の基板処理装置１０にて実施されるものとする。
【0064】
上述のように、基板９０が被処理面９１に有するパターン９２は、溝パターンまたはホールパターンなど様々に異なり得る。以下に延べる実施形態の基板処理方法の例では、被処理面９１が有し得るパターン９２の例として、基板９０が溝パターンを有する場合と、ホールパターンを有する場合とに分けて説明を行う。以下に示すように、異なるパターンを処理するにあたっては、例えば第１の液および第２の液の供給時間および基板９０の回転数等を適宜、適正化することが好ましい。ただし、パターン９２が異なっても、上述した基板処理のメカニズムは共通であると考えられる。また、パターン９２の例は、以下に説明する溝およびホールに限られない。
【0065】
以下、パターン９２の違いによる基板処理の違いを判りやすく示すため、より詳細な処理条件について記載するが、それらの処理条件はあくまでも一例である。また、以下に記載する以外にも、第１の液の濃度、吐出量、吐出間隔、および温度、各処理液の濃度比、並びに基板温度等を制御することで、メタルマスク９４のエッチング速度、及び凹部９２ｒとのエッチング選択比等を種々に制御することが可能である。
【0066】
図５に示すように、実施例１の基板９０は、凹部９２ｒが溝状となっているパターン９２ａを被処理面９１ａに有する。具体的には、溝は所定方向に細長く延伸した凹部９２ｒであって、スリットパターンなどとも呼ばれる。また、凸部９２ｃと凹部９２ｒとを合わせてラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンなどとも呼ばれる。図５の例では、凸部９２ｃの幅と凹部９２ｒの幅とが略等しく、１：１のＬ／Ｓパターンとなっているが、凸部９２ｃの幅と凹部９２ｒの幅との比率はこれに限られない。
【0067】
図４に示すように、支持部４０上に支持した基板９０の回転を開始する（ステップＳ１０１）。基板９０の回転は、例えば基板処理が終了するまで継続する。また、カメラ７０による基板９０の被処理面９１ａの撮像を開始する。カメラ７０による撮像は、少なくともエッチング処理の終点が検出されるまで継続する。
【0068】
処理液供給部６２により、基板９０に第２の液としてのアンモニア水溶液を供給する（ステップＳ１０２）。第２の液の濃度は例えば１ｍｏｌ％程度とする。また、第２の液の供給開始時、基板９０の回転数を例えば５００ｒｐｍに調整する。そして所定時間経過後、基板９０の回転数を例えば５０ｒｐｍに減速させる。基板９０の回転数を減速させた後も、第２の液の供給を例えば５秒間継続する。またこのとき、基板冷却機構および処理液冷却機構の少なくともいずれかにより、基板９０の温度および第２の液の液温の少なくともいずれかを室温以下となるように調整してもよい。その後、第２の液の供給を停止する。
【0069】
上述のように、所定方向に延伸する溝状のパターン９２ａでは、基板９０の回転数が速すぎると、溝内に進入した第２の液が遠心力により溝を伝って基板９０の外へ流れ出てしまう。そこで、基板９０の回転数を低く抑えれば、溝内に第２の液を溜めやすくすることができる。一方で、第２の液の供給開始時には、基板９０の表面全体に第２の液を素早く行き渡らせる必要もある。当初、基板９０の回転数を５００ｒｐｍとしているのはこのためである。その後、第１の液の供給開始前後のタイミングにおいては、溝内に第２の液が溜まっていることがより重要になるため、基板９０の回転数を５０ｒｐｍと、更に低速度に落としている。
【0070】
処理液供給部６１により、基板９０に第１の液としての（ＣＨ３）４ＮＣｌＯ水溶液を供給する（ステップＳ１０３）。第１の液の濃度は例えば１ｍｏｌ％以下とする。また、基板９０の回転数を例えば５０ｒｐｍに維持しておく。第１の液の供給時間は例えば１０秒間とする。その後、第１の液の供給を停止する。
【0071】
上記のように、基板９０が低速回転している状態で第１の液が供給されると、エッチング対象のメタルマスク９４が配置される凸部９２ｃの上面近傍で、第２の液を第１の液に置き換えることができる。このとき、メタルマスク９４の下方に位置する凹部９２ｒ内では、まだ第２の液が留まっている状態となっている。ただし、時間の経過とともに凹部９２ｒ内における第１の液と第２の液との混合が進行していくので、第１の液の１回あたりの供給時間を適度に抑え、第２の液と第１の液との交互供給を行うようにする。
【0072】
また、溝内への第１の液の進入を抑制し、溝内に溜まった第２の液をより長く溝内に留めておく手法として、第２の液の粘性を高めることも有用である。上記のように、基板冷却機構および処理液冷却機構等により、第２の液の液温を低下させることで、第２の液の粘性を高めることができる。粘性が高まることにより、第２の液は溝内に留まりやすくなり、第１の液は溝内へと進入し難くなる。
【0073】
制御部８０は、カメラ７０から受信した基板９０の被処理面９１ａの色検知により、終点が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。終点が検出されていなければ（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を繰り返す。終点が検出されていたら（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２，Ｓ１０３の繰り返しを終了して次のステップに移行する。
【0074】
処理液供給部６３により、基板９０に第１の洗浄液としての純水を供給する（ステップＳ１０５）。所定時間経過後、第１の洗浄液の供給を停止する。
【0075】
処理液供給部６４により、基板９０に第２の洗浄液としてのＩＰＡを供給する（ステップＳ１０６）。このとき、基板９０を高速回転させることで、第２の洗浄液を基板９０の外周から排出するとともに、第２の洗浄液の気化を促進させて、溝内等のパターン９２ａも含め、基板９０を比較的速やかに乾燥させることができる。所定時間経過後、第２の洗浄液の供給を停止する。
【0076】
第２の洗浄液の供給停止から所定時間後、基板９０の回転を停止する（ステップＳ１０７）。
【0077】
以上により、実施例１の基板処理が終了する。
【0078】
図６に示すように、実施例２の基板９０は、凹部９２ｒがホール形状となっているパターン９２ｂを被処理面９１ｂに有する。具体的には、ホールは、局所的な領域が深く掘り下げられることで生じた凹部９２ｒである。図６の例では、横断面が略円形であるが、ホールの横断面の形状は、楕円形または小判形（Ｏｖａｌ）等であってもよい。また、図６の例では、複数のホールの開口が被処理面９１ｂにグリッド状に並んでいるが、ホールの配置はこれに限られない。
【0079】
ところで、アスペクト比が等しい溝とホールとを比較した場合、溝内よりもホール内に第２の液等の処理液が留まりやすい。このため、以下に示すように、凹部９２ｒがホールであるパターン９２ｂを処理する場合には、比較的速い速度で基板９０を回転させることができる。
【0080】
図４に示すように、支持部４０上に支持した基板９０の回転を開始する（ステップＳ１０１）。また、カメラ７０による基板９０の被処理面９１ｂの撮像を開始する。
【0081】
処理液供給部６２により、基板９０に第２の液としてのアンモニア水溶液を供給する（ステップＳ１０２）。第２の液の濃度は例えば１ｍｏｌ％程度とする。またこのとき、基板９０の回転数を例えば５００ｒｐｍに調整する。第２の液の供給時間は、第２の液がホール内に溜まるまでの時間であって、例えば５秒間とする。その後、第２の液の供給を停止する。なお、第２の液を供給するときは、上述したように第２の液の粘性を高めるために、処理液冷却機構等を用いて第２の液を室温以下にして供給してよい。
【0082】
処理液供給部６１により、基板９０に第１の液としての（ＣＨ３）４ＮＣｌＯ水溶液を供給する（ステップＳ１０３）。第１の液の濃度は例えば１ｍｏｌ％以下とする。このとき、基板９０の回転数を例えば１０００ｒｐｍに調整する。またこのとき、基板冷却機構により基板９０の温度を室温以下となるように調整してもよい。第１の液の供給時間は例えば５秒間とする。その後、第１の液の供給を停止する。
【0083】
上述のように、ホール内に溜まった第２の液は、溝内ほど顕著に遠心力の影響を受けることがない。このため、第１の液を供給する際に、基板９０の回転数を高めることで、ホール内では第２の液から第１の液への置換を抑制しつつ、エッチング対象のメタルマスク９４が配置される凸部９２ｃの上面近傍では、第２の液から第１の液への置換を速めることができる。つまり、第１の液の供給時に基板９０を高速で回転させると、第１の液は遠心力によって速やかに基板９０の全面に延び広がった後、基板９０外へと排出されるため、基板９０の被処理面９１ｂでの滞留が抑制される。したがって、少なくとも短い時間内においては、第１の液がホール内へと進入して第２の液が置換されてしまうのを抑制することができる。
【0084】
なお、時間の経過とともに、ホールの上方部分から、第１の液と第２の液との混合が進行していくことは、上述の溝状のパターン９２ａの場合と同様である。この過程において、基板９０の上面に近いホールの上方では、エッチング対象のメタルマスク９４の少なくとも一部が第１の液と接触してエッチングされる。したがって、第１の液の１回あたりの供給時間を適度に抑え、第２の液と第１の液との交互供給を行うようにすることで、ホール内でのエッチングを抑制しつつ、徐々に、メタルマスク９４が除去されていく。
【0085】
また、上記のように、必要に応じて、基板冷却機構および処理液冷却機構等により、第２の液の粘性を調整することにより、第２の液のホール内への留まりやすさのよりいっそうの適正化が図りやすくなる。
【0086】
制御部８０は、カメラ７０から受信した基板９０の被処理面９１ｂの色検知により、終点が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。終点が検出されていなければ（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を繰り返す。終点が検出されていたら（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２，Ｓ１０３の繰り返しを終了して次のステップに移行する。
【0087】
処理液供給部６３により、基板９０に第１の洗浄液としての純水を供給する（ステップＳ１０５）。所定時間経過後、第１の洗浄液の供給を停止する。
【0088】
処理液供給部６４により、基板９０に第２の洗浄液としてのＩＰＡを供給する（ステップＳ１０６）。このとき、基板９０を高速回転させることで、第２の洗浄液を基板９０の外周から排出するとともに、第２の洗浄液の気化を促進させる。ホール内における第２の洗浄液の除去性を考慮のうえ基板９０の回転数を適正化することで、比較的速やかに基板９０を乾燥させることが可能となる。所定時間経過後、第２の洗浄液の供給を停止する。
【0089】
第２の洗浄液の供給停止から所定時間後、基板９０の回転を停止する（ステップＳ１０７）。
【0090】
以上により、実施例２の基板処理が終了する。
【0091】
なお、ここに記載した基板９０の回転数、第１の液および第２の液等の処理液の濃度、及び処理液の供給時間、並びに、ここに記載しなかった処理液の供給量等のその他のパラメータは、基板９０が有するパターン９２、部材の種類、その他の条件によって様々に異なり得る。換言すれば、基板処理の種々のパラメータは、基板９０が有するパターン９２、部材の種類、その他の条件に合わせて、予め実験等により適正化することができる。そして、実験等で得られた適正値をレシピ上に設定することで、基板処理に必要な各種の設定値が一元管理される。このレシピ上の設定値には、第１の液と第２の液との交互供給回数等が含まれていてもよい。つまり、カメラ７０等を用いた終点検出を行わなくとも、予め実験等により取得した適正値に基づき、第１の液および第２の液の１回あたりの供給時間ならびに交互供給回数等をレシピ上に設定し、そのレシピによって基板処理の終了タイミングを管理してもよい。
【0092】
実施形態の基板処理方法によれば、基板９０の凸部９２ｃ及び凹部９２ｒを共にエッチング可能な第１の液を基板９０の被処理面９１に供給するステップは、第１の液のエッチングを阻害する第２の液を基板９０に供給するステップの後に行われる。
【0093】
これにより、第１の液を供給する際には、基板９０の凹部９２ｒ内に進入した第２の液の液膜により、凹部９２ｒ内が保護された状態となっている。したがって、第１の液による凹部９２ｒのエッチングを抑制しつつ、凸部９２ｃのメタルマスク９４を選択的にエッチング除去することができる。
【0094】
実施形態の基板処理方法によれば、第２の液を供給するステップと、第１の液を供給するステップとを交互に複数回行う。
【0095】
これにより、各処理液を初期状態に近い状態に保つことができ、各処理液の効果の低下を抑制できる。つまり、第２の液による凹部９２ｒの保護効果、及び第１の液によるメタルマスク９４のエッチング効果を保つことができる。したがって、凹部９２ｒに対するダメージを抑制しつつメタルマスク９４を選択的に除去することが容易となる。
【0096】
また、メタルマスク９４の材質および厚さ等に合わせ、処理時間を細かく設定することができ、プロセス制御性が向上するとともに、プロセスマージンが広がる。
【0097】
実施形態の基板処理方法によれば、カメラ７０及び制御部８０によりメタルマスク９４が凸部９２ｃから除去されたことを検知する。これにより、第２の液の基板９０への供給と、第１の液の基板９０への供給と、の繰り返しを終了する。このように、メタルマスク９４の材質および厚さ並びに基板処理条件等に合わせ、リアルタイムで終点を検出することができ、プロセス制御性が向上するとともに、プロセスマージンが広がる。
【0098】
実施形態の基板処理装置１０によれば、第２の液および基板９０の少なくともいずれかを冷却しながら、第２の液を供給する。また、第１の液の供給時に基板９０を冷却してもよい。これにより、直接的に、あるいは基板９０を介して、第２の液が冷却されて粘性が高まる。このため、凹部９２ｒ内の第２の液が、第１の液によって置換されるまでの時間を延ばすことができる。また、第２の液が第１の液を分解する特性を有する場合、第２の液による分解反応を抑制し、第２の液の消費を抑えて、第２の液の凹部９２ｒ内における保護効果を持続させることができる。
【0099】
（適用例）
次に、図７及び図８を用いて、実施形態の基板処理装置１０及び基板処理方法の適用例について説明する。図７及び図８は、実施形態にかかる基板処理方法を適用可能な基板９０の構成の一例を示す断面図である。図７及び図８の構成に対する処理も、例えば上述の基板処理装置１０にて実施される。
次に、図７及び図８を用いて、実施形態の基板処理装置１０及び基板処理方法の適用例について説明する。図７及び図８は、実施形態にかかる基板処理方法を適用可能な基板９０の構成の一例を示す断面図である。図７及び図８の構成に対する処理も、例えば上述の基板処理装置１０にて実施される。
【0100】
図７に示すように、実施形態の基板処理装置１０及び基板処理方法は、例えばホールまたは溝等である凹部９２ｒの側面にメタル配線層９５を有する基板９０に対して適用することができる。すなわち、図７の例では、被処理面９１ｘのパターン９２ｘは、例えば基板９０上に、絶縁層９３とメタル配線層９５とが複数交互に積層された積層体９６に形成されている。したがって、凹部９２ｒ内の壁面には、絶縁層９３とメタル配線層９５とが交互に露出している。
【0101】
メタル配線層９５及びメタルマスク９４は、例えばＷ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｃｒ等およびこれらの酸化物の少なくともいずれかから構成されている。メタル配線層９５とメタルマスク９４とは、同種の部材から構成されていてもよいし、異種部材から構成されていてもよい。
【0102】
このような構成においても、実施形態の基板処理装置１０及び基板処理方法を用いることで、凹部９２ｒ内に進入した第２の液で凹部９２ｒが保護された状態で、第１の液が基板９０の被処理面９１に供給される。したがって、凹部９２ｒ内に露出したメタル配線層９５へのダメージを抑制しつつ、メタルマスク９４をエッチング除去することができる。
【0103】
図８に示すように、実施形態の基板処理装置１０及び基板処理方法は、例えばホールまたは溝等である凹部９２ｒの底部にメタル配線層９７を有する基板９０に対して適用することができる。すなわち、図８の例では、被処理面９１ｙのパターン９２ｙは、メタル配線層９７上に形成されている。そして、凹部９２ｒはメタル配線層９７の深さにまで達しており、凹部９２ｒの底部にはメタル配線層９７が露出している。
【0104】
メタル配線層９７及びメタルマスク９４は、例えばＷ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｈｆ，Ｃｕ，Ｃｒ等およびこれらの酸化物の少なくともいずれかから構成されている。メタル配線層９７とメタルマスク９４とは、同種の部材から構成されていてもよいし、異種部材から構成されていてもよい。
【0105】
このような構成においても、実施形態の基板処理装置１０及び基板処理方法を用いることで、凹部９２ｒ内に進入した第２の液で凹部９２ｒが保護された状態で、第１の液が基板９０の被処理面９１に供給される。したがって、凹部９２ｒの底部に露出したメタル配線層９７へのダメージを抑制しつつ、メタルマスク９４をエッチング除去することができる。
【0106】
（変形例）
上述の実施形態の基板処理方法では、凹部９２ｒ内を保護しつつ、凸部９２ｃに配置されたメタルマスク９４をエッチング除去することとしたが、実施形態の基板処理方法が適用可能な基板は他の材質の部材を有していてもよい。
上述の実施形態の基板処理方法では、凹部９２ｒ内を保護しつつ、凸部９２ｃに配置されたメタルマスク９４をエッチング除去することとしたが、実施形態の基板処理方法が適用可能な基板は他の材質の部材を有していてもよい。
【0107】
図９は、実施形態の変形例にかかる基板処理方法を適用可能な基板９０の構成の一例を示す断面図である。実施形態の変形例の基板処理方法は、例えば上述の基板処理装置１０にて実施される。
【0108】
図９に示すように、実施形態の変形例にかかる基板処理方法では、例えば、シリコン基板等に直接パターン９２ｚが形成された基板９０の被処理面９１ｚに対して、ホールまたは溝等である凹部９２ｒ内に露出するシリコンを保護しつつ、凸部９２ｃ上面のシリコンをエッチング除去することが可能である。その場合、第１の液として、例えばフッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）との混合溶液を用いることができる。また、第２の液として、例えばアンモニア水溶液（ＮＨ４ＯＨ）等のアルカリ性溶液を用いることができる。
【0109】
［その他の実施形態］
上述の実施形態の基板処理装置１０では、処理液供給部６１～６４の吐出口６１ｃ～６４ｃの供給位置は、基板９０の被処理面９１中央付近の上方としたが、吐出口の供給位置が異なっていてもよい。例えば、吐出口を基板の被処理面の斜め上方に配置し、基板の被処理面に対して斜め方向から各処理液を供給するようにしてもよい。
上述の実施形態の基板処理装置１０では、処理液供給部６１～６４の吐出口６１ｃ～６４ｃの供給位置は、基板９０の被処理面９１中央付近の上方としたが、吐出口の供給位置が異なっていてもよい。例えば、吐出口を基板の被処理面の斜め上方に配置し、基板の被処理面に対して斜め方向から各処理液を供給するようにしてもよい。
【0110】
上述の実施形態の基板処理装置１０では、カメラ７０からの画像に基づき、制御部８０が色検知によって終点を検出することとしたが、終点検出の手法はこれ以外であってもよい。例えば、基板処理装置が、光照射機構および反射光検出機構を備え、これらの機構により得られた情報に基づき、制御部が終点検出をしてもよい。すなわち、光照射機構から基板の被処理面に光を照射し、その反射光を反射光検出機構が検知し、検知された反射光の強度に基づき制御部が終点検出をすることができる。また、終点検出の機構を用いずとも、予め実験等で得られた処理時間をレシピにより管理することで、基板処理の終了タイミングを図ることができる。この場合、基板処理装置１０はカメラ７０を有していなくともよい。
【0111】
上述の実施形態の基板処理装置１０では、例えば基板冷却機構により基板９０の裏面に冷却水を供給することとしたが、他の液体を供給してもよい。例えば、エッチング処理工程で第１の液が供給されるのに合わせて、第１の液を基板裏面に供給してもよい。
【0112】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0113】
１０ 基板処理装置
６１ 第１の液供給部
６２ 第２の液供給部
４０ 支持部
５０ 回転機構
８０ 制御部
９０ 基板
９１ 被処理面
９２ｃ 凸部
９２ｒ 凹部
９４ メタルマスク
９５，９７ メタル配線層
６１ 第１の液供給部
６２ 第２の液供給部
４０ 支持部
５０ 回転機構
８０ 制御部
９０ 基板
９１ 被処理面
９２ｃ 凸部
９２ｒ 凹部
９４ メタルマスク
９５，９７ メタル配線層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】