JP7696766B2 - 基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法に関する。

シリコン窒化膜とシリコン酸化膜とが交互に形成された積層体を有する基板に対して、シリコン窒化膜をシリコン酸化膜に対して選択的にエッチング処理する場合がある。この場合、リン酸溶液が、一般的にエッチング液として用いられる。このようなエッチング処理では、シリコン化合物がリン酸溶液に添加されると、リン酸溶液中のシリカ濃度が高くなり、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の選択比を高めることができる。このときリン酸溶液中のシリカ濃度が低いと、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の選択比が低く、シリコン酸化膜が腐食されてしまう場合がある。一方で、リン酸溶液中のシリカ濃度が高いとシリカが飽和しやすくなり、リン酸溶液中に浸漬された基板にシリカが析出してしまう場合がある。

リン酸溶液中のシリカ濃度を管理するため、基板を浸漬するリン酸溶液を均一にする必要がある。

特開２０１７－１９５３３８号公報 特開２００２－１１０６０７号公報 特開平８－１９５３７３号公報 特開平９－６９５１０号公報 特開平１０－１３５１７４号公報

本開示に係る実施形態は、処理液の攪拌効率を向上した基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法を提供する。

一実施形態に係る基板処理装置は、薬剤を貯留し、薬剤に基板を浸漬させて処理を行うことが可能な処理槽と、基板を保持する保持部材と、保持部材の上に配置され、水平方向に対して傾きを有して鉛直方向に延在し、断面における鉛直方向の長さが水平方向の長さより長い整流板と、保持部材の下に配置され、薬剤に気体を吐出する気泡吐出管と、を備える。

一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を概略的に示す図である。 内槽の内部構造を示す概略図である。 薬液吐出管の構造を概略的に示す斜視図である。 整流板の構造を概略的に示す断面図である。 整流板の構造を概略的に示す斜視図である。 エッチング処理の対象である基板の断面図である。 変形例に係る整流板を示す図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す断面図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す斜視図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す断面図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す斜視図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す斜視図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す断面図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す斜視図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す断面図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す斜視図である。 変形例に係る整流板の構造を概略的に示す断面図である。 変形例に係る薬液吐出管の構造を概略的に示す断面図である。 変形例に係る薬液吐出管の構造を概略的に示す断面図である。 変形例に係る薬液吐出管の構造を概略的に示す断面図である。 変形例に係る隔壁の構造を概略的に示す断面図である。

以下、本実施形態に係る基板処理装置、半導体製造装置、基板処理方法および半導体装置処理方法について図面を参照して具体的に説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する要素について、同一符号又は同一符号の後にアルファベットが追加された符号が付されており、必要な場合にのみ重複して説明する。以下に示す各実施形態は、この実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示する。実施形態の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定されない。実施形態の技術的思想は、特許請求の範囲に対して、種々の変更を加えたものであってもよい。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣ」を含む、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれか」を含む、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つ」を含む、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

本明細書において、水平とは内槽の底面に対して水平な方向（ＸＹ方向）を指し、鉛直とは前記水平方向に対して略垂直な方向（Ｚ方向）を指す場合がある

以下の各実施形態は、技術的な矛盾を生じない限り、互いに組み合わせることができる。

＜第１実施形態＞
図１は、一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を概略的に示す図である。本実施形態に係る基板処理装置１は、例えば、基板２０に設けられたシリコン窒化膜(図１では不図示)を、リン酸を含む溶液３０（以下、リン酸溶液という）で除去するウェットエッチング処理装置である。図１に示すように、基板処理装置１は、処理槽１１と、循環路１２と、加熱部１３と、投入部１４と、ポンプ１５と、フィルタ１６と、保持部材１７と、気泡吐出管１８と、整流板１９と、を備える。

処理槽１１は、内槽１１１と外槽１１２とを有する容器である。内槽１１１は、上端開口１１１ａを有する箱形状に形成されている。内槽１１１は、その内部にリン酸溶液３０、すなわちシリコン窒化膜のエッチング液（処理液）を貯留する。内槽１１１の内部に貯留されたリン酸溶液３０の温度、リン酸濃度、およびシリカ濃度は、基板２０に設けられたシリコン窒化膜のエッチングに対して最適化されている。

内槽１１１は、ウェハ状（円盤状）の基板２０を縦（主面が鉛直方向（ＹＺ方向））に収容可能である。基板２０は、例えば、１つの内槽１１１に最大５０枚収容可能であってもよい。図１には、内槽１１１内に１つの基板２０を示すが、基板２０は紙面奥行方向（Ｘ方向）に複数並べて収容可能である。基板２０がリン酸溶液３０に浸漬されると、基板２０に設けられたシリコン窒化膜が、リン酸溶液３０中に溶解して基板２０から除去される。このため、内槽１１１は縦に収容した基板２０をリン酸溶液３０に完全に浸漬するだけの深さを有する。内槽１１１の上端開口１１１ａは、縦に収容した基板２０の上端部より高い。内槽１１１の上端開口１１１ａから縦に収容した基板２０の上端部までの距離は３ｃｍ以上であることが好ましい。

外槽１１２は、内槽１１１の上端開口１１１ａを全周にわたって包囲する上端開口１１２ａを有する。外槽１１２は、内槽１１１の上端開口１１１ａからあふれ出したリン酸溶液３０を回収する。

循環路１２は、外槽１１２の底部および内槽１１１の底部に連通して、処理槽１１に対してリン酸溶液３０を循環させる。具体的には、循環路１２は、外槽１１２に流出したリン酸溶液３０を内槽１１１に還流する。この還流の過程で、リン酸溶液３０は、加熱部１３、ポンプ１５、およびフィルタ１６を経由する。

加熱部１３は、循環路１２の途中に設けられている。加熱部１３は、リン酸溶液３０を加熱する。加熱部１３は、例えば、ハロゲンランプを熱源とするラインヒータである。

本実施形態では、リン酸溶液３０が一定の温度で加熱されるように、加熱制御部１３ａが加熱部１３の加熱温度を調整する。加熱部１３で加熱されたリン酸溶液３０(加熱溶液)は、フィルタ１６を介して内槽１１１の内部に供給される。

投入部１４は、外槽１１２の上方に配置されている。投入部１４は、水を外槽１１２へ投入する。内槽１１１における水分の蒸発およびエッチング処理によって、外槽１１２に回収されたリン酸溶液３０の濃度は、変化している可能性がある。そのため、内槽１１１に還流されるリン酸溶液３０の濃度を、シリコン窒化膜の選択的なエッチングに最適な濃度に調整するために、水４０が投入部１４から投入される。

なお、上記濃度調整のために、投入部１４は、水４０の代わりに、リン酸を外槽１１２に投入してもよい。または、投入部１４は、シリコン窒化膜のエッチングに最適な濃度、すなわち内槽１１１に最初に貯留されたリン酸溶液３０（加熱溶液が供給される前のリン酸溶液３０）と同じリン酸濃度に予め調整されたリン酸溶液を外槽１１２に投入してもよい。本実施形態では、外槽１１２で突沸が発生しないように、水、リン酸、またはリン酸溶液の温度は、内槽１１１に貯留されたリン酸溶液３０の温度よりも低いことが望ましい。

ポンプ１５は、加熱部１３よりも循環路１２の上流側に設けられている。ポンプ１５が、外槽１１２からリン酸溶液３０を吸引することによって、外槽１１２に回収されたリン酸溶液３０が加熱部１３へ移動する。また、ポンプ１５が、加熱部１３で加熱されたリン酸溶液３０を加圧することによって、このリン酸溶液３０が内槽１１１へ供給される。

フィルタ１６は、加熱部１３よりも循環路１２の下流側に設けられている。フィルタ１６は、循環路１２内のリン酸溶液３０に含まれたパーティクルを除去する。このパーティクルには、例えば、基板２０のエッチング処理によってリン酸溶液３０に溶解したシリカも含まれる。フィルタ１６は、加熱部１３よりも循環路１２の上流側に設けられていてもよい。

図２は、内槽１１１の内部構造を示す概略図である。図２に示すように、内槽１１１の内部では、保持部材１７が、所定の間隔で水平方向（Ｘ方向）に列状に並べられた複数の基板２０を保持している。また、保持部材１７は、保持した基板２０を内槽１１１に対して鉛直方向（Ｚ方向）に昇降させる昇降機構１７１を備える。昇降機構１７１の昇降動作によって、エッチング処理前の基板２０を、内槽１１１に貯留されたリン酸溶液３０に自動的に浸漬させることができるとともに、エッチング処理後の基板２０を、内槽１１１から自動的に取り出すことができる。

図２に示すように、内槽１１１の底部には、薬液吐出管１２１が設けられている。薬液吐出管１２１は、上述した循環路１２の出口側の一部に含まれ、内槽１１１にリン酸溶液３０を供給する薬液吐出口１２３を備える。なお、図２には、１つの薬液吐出管１２１を示すが、薬液吐出管１２１は、紙面奥行方向（Ｙ方向）に複数並んで設けられている。薬液吐出管１２１は基板２０を保持する保持部材１７より下に配置される。薬液吐出管１２１は複数の基板２０が列状に並ぶ方向（Ｘ方向）に延在する。

薬液吐出管１２１から供給するリン酸溶液３０の流量は、１つの内槽１１１当たり１０Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。薬液吐出管１２１は、基板２０に対して均等に配置されることが好ましい。この場合、各薬液吐出管１２１はそれぞれ略同じ流量のリン酸溶液３０を内槽１１１に供給してもよい。しかしながらこれに限定されず、各薬液吐出管１２１は、基板２０に対する配置によって異なる流量のリン酸溶液３０を内槽１１１に供給してもよい。

また、図２に示すように、内槽１１１の底部には、気泡吐出管１８が設けられている。気泡吐出管１８は、内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０を攪拌するために気泡（気体）を供給する気泡吐出口１８ａを備える。気泡吐出管１８が供給する気泡は、例えば、窒素を含んでもよい。なお、図２には、１つの気泡吐出管１８を示すが、気泡吐出管１８は、紙面奥行方向（Ｙ方向）に複数並んで設けられている。気泡吐出管１８は基板２０を保持する保持部材１７より下に配置される。気泡吐出管１８と薬液吐出管１２１とは同じ高さに配置されてもよく、気泡吐出管１８は薬液吐出管１２１より上に配置されてもよい。気泡吐出管１８が薬液吐出管１２１より上に配置される場合、少なくとも薬液吐出口１２３が気泡吐出管１８と鉛直方向（Ｚ方向）に重畳しないことが好ましい。気泡吐出管１８は複数の基板２０が列状に並ぶ方向（Ｘ方向）に延在する。

気泡吐出管１８は、１つの内槽１１１に６つ以上配置されることが好ましい。気泡吐出管１８から供給する気泡の流量は、１つの内槽１１１当たり１５Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。気泡吐出管１８は、基板２０に対して均等に配置されることが好ましい。この場合、各気泡吐出管１８はそれぞれ略同じ流量の気泡をリン酸溶液３０に供給してもよい。しかしながらこれに限定されず、各気泡吐出管１８は、基板２０に対する配置によって異なる流量の気泡をリン酸溶液３０に供給してもよい。

図３は、気泡吐出管１８の構造を概略的に示す斜視図である。本実施形態に係る薬液吐出管１２１の構造は気泡吐出管１８の構造と同じであることから、ここでは気泡吐出管１８の構造を例に説明する。気泡吐出管１８の外周上面には、内槽１１１の内部と連通する複数の気泡吐出口１８ａが列状に設けられている。気泡吐出口１８ａは、基板２０に対して、複数の基板２０が列状に並ぶ方向(Ｘ方向)に略等間隔に配置されている。気泡吐出口１８ａの形状は真円でなくてもよい。気泡吐出口１８ａの数は基板（ウエハ）１枚当たり６０個以上であることが好ましい。気泡吐出口１８ａの数は、例えば、１つの内槽１１１に３０００個以上であることが好ましく、３５００個以上であることがより好ましい。１つの気泡吐出管１８に配置される各気泡吐出口１８ａは、同じ流量の気泡をリン酸溶液３０に供給してもよい。気泡吐出口１８ａおよび薬液吐出口１２３がこのように配置されることで、気泡吐出管１８が供給する気泡および薬液吐出管１２１が供給するリン酸溶液３０が内槽１１１の底部から基板２０の間を通過する、気泡およびリン酸溶液３０の流れを形成することができる(図２矢印参照)。

また、図２に示すように、内槽１１１の上部には、整流板１９が設けられている。整流板１９は、気泡吐出管１８が供給する気泡および薬液吐出管１２１が供給するリン酸溶液３０が形成する流れを整えて、内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０内に均一な気液２相流を実現する。整流板１９は、保持部材１７により保持される基板２０の上に配置される。図２において、整流板１９は、内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０に完全に浸漬するように配置されている。しかしながらこれに限定されず、整流板１９は、リン酸溶液３０から一部突出していてもよい。

図４は整流板１９の構造を概略的に示す気泡吐出管が伸びる方向のＸＺ断面図である。図５は整流板１９の構造を概略的に示す斜視図である。本実施形態において整流板１９は格子状であり、ＸＺ断面の構造とＹＺ断面の構造とが同じであることから、図４ではＸＺ断面の構造を例に説明する。整流板１９は、鉛直方向（Ｚ方向）に延在する。しかしながらこれに限定されず、整流板１９は、水平方向（Ｘ方向）に対して傾きを有して鉛直方向（Ｚ方向）に延在していればよい。すなわち、整流板１９の主面１９２（ＹＺ面）に対して鉛直方向（Ｚ方向）に切った断面は、水平方向（Ｘ方向）より鉛直方向（Ｚ方向）に長い。整流板１９の厚みｄ１（主面１９２に対して鉛直方向（Ｚ方向）に切った断面の水平方向（Ｘ方向）における距離）は、例えば、５ｍｍ以下であることが好ましい。整流板１９の厚みｄ１が５ｍｍ以下であることで、整流板１９の下に泡が溜まることを抑制することができる。整流板１９の鉛直方向（Ｚ方向）の長さｄ２は、例えば、３ｃｍ以上であることが好ましい。整流板１９の鉛直方向（Ｚ方向）の長さｄ２が３ｃｍ以上であることで、気泡吐出管１８が供給する気泡および薬液吐出管１２１が供給するリン酸溶液３０が形成する流れを受けて、内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０内に均一な気液２相流を実現することができる。整流板１９は、さらに水平方向（Ｙ方向）に延在する。整流板１９は、例えば、内槽１１１の一辺から対向する他辺まで掛け渡してもよい。整流板１９の水平方向（Ｙ方向）の長さは、特に限定しない。内槽１１１の中に配置できればよい。

図４および図５に示すように、整流板１９は、複数の板状部材から構成されている。複数の板状部材は、例えば、内槽１１１の一辺から対向する他辺まで掛け渡すように略平行に配置されてもよい。略平行に配置される複数の板状部材の数は、例えば、５つ以上であることが好ましい。略平行に配置される複数の板状部材は等間隔に配置されることが好ましい。略平行に配置される複数の板状部材同士の間の距離ｄ３は、例えば、１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。

さらに略平行に配置される複数の板状部材と交差するように、他の略平行に配置される複数の板状部材が配置されてもよい。すなわち、複数の板状部材は、水平面方向（ＸＹ方向）に格子状に配置されてもよい。他の略平行に配置される複数の板状部材の数は、例えば、５つ以上であることが好ましい。他の略平行に配置される複数の板状部材は等間隔に配置されることが好ましい。他の略平行に配置される複数の板状部材同士の間の距離は、例えば、１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。すなわち、格子状に配置される複数の板状部材の間隔は１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。整流板１９がこのように構成されることで、気泡吐出管１８が供給する気泡および薬液吐出管１２１が供給するリン酸溶液３０が内槽１１１の底部から複数の板状部材の間を通過する、気泡およびリン酸溶液３０の流れを形成することができる(図４矢印参照)。気泡吐出管１８が供給する気泡は、整流板１９を介してリン酸溶液３０から放出することができ、リン酸溶液３０表面で泡立ち基板２０がリン酸溶液３０から露出してしまうことを防ぐことができる。

本実施形態に係る基板処理装置１は、気泡およびリン酸溶液３０の流れによって内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０内に均一な気液２相流を実現することで、リン酸溶液３０の攪拌効率を向上することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本実施形態に係る基板処理装置１を用いた基板処理方法について説明する。図６は、エッチング処理の対象である基板２０の断面図である。基板２０は、電極層が積層された積層型メモリを製造するための半導体基板である。

図６に示すように、基板２０は、シリコン基板２１と、積層膜２２と、を有する。積層膜２２は、交互に積層されたシリコン酸化膜２２１とシリコン窒化膜２２２とを含む。また、基板２０は、積層膜２２を貫通するトレンチ２３を有する。

基板２０が、保持部材１７によって内槽１１１の内部に収容されると、内槽１１１の内部に貯留されたリン酸溶液３０が、トレンチ２３から積層膜２２内に浸入する。これにより、シリコン窒化膜２２２が除去される。このとき、シリカ濃度は高くなる。なお、シリコン窒化膜２２２が除去された箇所には、電極層が、後の処理によって形成される。

内槽１１１からオーバーフローしたリン酸溶液３０は、外槽１１２に回収される。外槽１１２に回収されたリン酸溶液３０は、ポンプ１５で吸引されて、加熱部１３に送られる。加熱部１３は、リン酸溶液３０を加熱する。加熱部１３で加熱されたリン酸溶液３０は、ポンプ１５によって、薬液吐出管１２１の薬液吐出口１２３から内槽１１１の内部に吐出される。薬液吐出管１２１の薬液吐出口１２３から内槽１１１の内部に吐出される。気泡吐出管１８の気泡吐出口１８ａからは気泡が内槽１１１の内部に吐出される。気泡およびリン酸溶液３０の流れは、基板２０の間を通過して、整流板１９の間を抜けることで、内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０内に均一な気液２相流を実現することができる。

基板２０において、リン酸溶液３０内に溶解するシリコン窒化膜２２２の量が増加すると、リン酸溶液３０内に溶解するシリカ量が増加する。そのため、トレンチ２３内でシリカが析出しやすくなる。一方で、リン酸溶液中のシリカ濃度が低いと、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の選択比が低くなり、シリコン酸化膜が腐食されてしまう場合がある。基板２０を浸漬するリン酸溶液３０を均一にすることで、リン酸溶液中のシリカ濃度を管理することができる。

本実施形態に係る基板処理装置１を用いた基板処理方法は、気泡およびリン酸溶液３０の流れによって内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０内に均一な気液２相流を実現することで、リン酸溶液３０の攪拌効率を向上することができる。

＜変形例１＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、整流板以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図７（Ａ）は、第１実施形態に係る整流板を示す図である。図７（Ｂ）および図７（Ｃ）は、変形例に係る整流板を示す図である。図７（Ａ）に示すように、第１実施形態において整流板１９は平板状である。しかしながらこれに限定されず、図７（Ｂ）に示すように整流板１９ａは多孔質であってもよく、図７（Ｃ）に示すように整流板１９ｂはメッシュ状であってもよい。整流板１９ａおよび整流板１９ｂは、気泡吐出管１８が供給する気泡および薬液吐出管１２１が供給するリン酸溶液３０が形成する流れに対して抵抗力を有すればよい。整流板１９ａおよび整流板１９ｂは、例えば、板１００％に対して９０％以下の孔を有してもよい。整流板１９ａおよび整流板１９ｂの孔が板１００％に対して９０％以下であることで、気泡吐出管１８が供給する気泡および薬液吐出管１２１が供給するリン酸溶液３０が形成する流れを整えることができ、内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０内に均一な気液２相流を実現することができる。

＜変形例２＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、整流板の構造以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図８は、変形例に係る整流板の構造を概略的に示す気泡吐出管が伸びる方向のＸＺ断面図である。本変形例において整流板１９ｃは格子状であり、ＸＺ断面の構造とＹＺ断面の構造とが同じであることから、図８ではＸＺ断面の構造を例に説明する。整流板１９ｃは、水平方向（Ｘ方向）に対して傾きを有して鉛直方向（Ｚ方向）延在している。整流板１９ｃの主面１９２ｃ（ＹＺ面）に対して鉛直方向（Ｚ方向）に切った断面は、水平方向（Ｘ方向）より鉛直方向（Ｚ方向）に長い。整流板１９ｃの厚みｄ１ｃ（主面１９２ｃに対して鉛直方向（Ｚ方向）に切った断面の水平方向（Ｘ方向）における距離）は、例えば、５ｍｍ以下であることが好ましい。整流板１９ｃの厚みｄ１ｃが５ｍｍ以下であることで、整流板１９ｃの下に泡が溜まることを抑制することができる。整流板１９ｃの鉛直方向（Ｚ方向）の長さｄ２ｃは、例えば、３ｃｍ以上であることが好ましい。整流板１９ｃの鉛直方向（Ｚ方向）の長さｄ２ｃが３ｃｍ以上であることで、気泡吐出管１８が供給する気泡および薬液吐出管１２１が供給するリン酸溶液３０が形成する流れを受けて、内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０内に均一な気液２相流を実現することができる。整流板１９ｃは、さらに水平方向（Ｙ方向）に延在する。整流板１９ｃは、例えば、内槽１１１の一辺から対向する他辺まで掛け渡してもよい。整流板１９ｃの水平方向（Ｙ方向）の長さは、特に限定しない。内槽１１１の中に配置できればよい。

格子状の整流板１９ｃは、複数の板状部材から構成されている。複数の板状部材は、例えば、内槽１１１の一辺から対向する他辺まで掛け渡すように略平行に配置されてもよい。複数の板状部材の水平方向に対する傾きは、同じ方向に揃っていることが好ましい。さらに略平行に配置される複数の板状部材と交差するように、他の略平行に配置される複数の板状部材が配置されてもよい。すなわち、複数の板状部材は、水平面方向（ＸＹ方向）に格子状に配置されてもよい。２つの略平行に配置される複数の板状部材の数は、例えば、それぞれ５つ以上であることが好ましい。２つの略平行に配置される板状部材はそれぞれ等間隔に配置されることが好ましい。２つの略平行に配置される複数の板状部材同士の間の距離は、例えば、それぞれ１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。整流板１９ｃがこのように構成されることで、気泡吐出管１８が供給する気泡および薬液吐出管１２１が供給するリン酸溶液３０が内槽１１１の底部から複数の整流板１９ｃの間を通過する、気泡およびリン酸溶液３０の流れを形成することができ、気泡は整流板１９を介してリン酸溶液３０から放出することができる(図８矢印参照)。気泡吐出管１８が供給する気泡は、整流板１９ｃを介してリン酸溶液３０から放出することができ、リン酸溶液３０表面で泡立ち基板２０がリン酸溶液３０から露出してしまうことを防ぐことができる。

本変形例に係る基板処理装置は、気泡およびリン酸溶液３０の流れによって内槽１１１に貯留するリン酸溶液３０内に均一な気液２相流を実現することで、リン酸溶液３０の攪拌効率を向上することができる。

＜変形例３＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、整流板が昇降機構を備えること以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図９Ａは、変形例に係る整流板の構造を概略的に示す斜視図である。図９Ｂは、変形例に係る整流板の構造を概略的に示す基板が並ぶ方向のＸＺ断面図である。本変形例において整流板１９は、昇降機構１９１を備える。昇降機構１９１の昇降動作によって、整流板１９を内槽１１１に貯留されたリン酸溶液３０に自動的に浸漬させることができるとともに、エッチング処理前後の基板２０の搬入・搬出時に、整流板１９を内槽１１１から自動的に取り出すことができる。

＜変形例４＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、整流板が蓋部と一体であること以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図１０Ａは、変形例に係る整流板の構造を概略的に示す斜視図である。図１０Ｂは、変形例に係る整流板の構造を概略的に示す斜視図である。図１０Ｃは、変形例に係る整流板の構造を概略的に示す基板が並ぶ方向のＸＺ断面図である。本変形例において整流板１９は、蓋部１９３と一体である。蓋部１９３は、図１０Ａに示すように左右の端部が固定され、中央から左右（矢印方向）に回転して開閉する両開き型であってもよいし、図１０Ｂに示すように一端部が固定され、向かい合う端部から一端部に回転して開閉する片開き型であってもよい。蓋部１９３を閉めることによって、整流板１９を内槽１１１に貯留されたリン酸溶液３０に浸漬させることができ、蓋部１９３を開くことによって、エッチング処理前後の基板２０の搬入・搬出時に、整流板１９を内槽１１１から取り出すことができる。しかしながらこれに限定されず、蓋部１９３は取り外し可能であってもよい。この場合、蓋部１９３の取り付けによって、整流板１９を内槽１１１に貯留されたリン酸溶液３０に浸漬させることができ、蓋部１９３の取り外しによって、エッチング処理前後の基板２０の搬入・搬出時に、整流板１９を内槽１１１から取り出すことができる。

＜変形例５＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、整流板が折り畳み可能であること以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図１１Ａは、変形例に係る整流板のエッチング処理中の構造を概略的に示す斜視図である。図１１Ｂは、変形例に係る整流板のエッチング処理中の構造を概略的に示す基板が並ぶ方向のＸＺ断面図である。図１２Ａは、変形例に係る整流板のエッチング処理前後（折り畳み時）の構造を概略的に示す斜視図である。図１２Ｂは、変形例に係る整流板のエッチング処理前後（折り畳み時）の構造を概略的に示す基板が並ぶ方向のＸＺ断面図である。本変形例において整流板１９は、折り畳みが可能である。図１１Ａおよび図１１Ｂに示す整流板１９は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すエッチング処理前後の基板２０の搬入・搬出時に、整流板１９を内槽１１１の一辺に寄せて折り畳むことができる。

＜変形例６＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、薬液吐出管の構成以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図１３は、変形例に係る薬液吐出管の構造を概略的に示す気泡吐出管が伸びる方向とは垂直方向のＹＺ断面図である。本変形例において、薬液吐出管１２１は数が増やされる。薬液吐出管１２１の数が増加することで、１つ当たりの薬液吐出管１２１から供給されるリン酸溶液３０の流量を抑制することができる。１つ当たりの薬液吐出管１２１から供給されるリン酸溶液３０の流量を抑制することで、内槽１１１の特定の箇所にリン酸溶液３０の高流速部が集中することを抑制することができる。

＜変形例７＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、薬液吐出管の構造以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図１４は、変形例に係る薬液吐出管の構造を概略的に示す気泡吐出管が伸びる方向とは垂直方向のＹＺ断面図である。本変形例において、薬液吐出管１２１ａの薬液吐出口１２３ａは径が大きい。薬液吐出口１２３ａの孔径は、例えば、直径２ｍｍ以上であってもよい。また、薬液吐出口１２３ａの形状は真円でなくてもよい。薬液吐出口１２３ａは、例えば、溝状であってもよい。薬液吐出口１２３ａが大きいことで、１つの薬液吐出口１２３ａから供給されるリン酸溶液３０の流速の集中を緩和することができる。１つの薬液吐出口１２３ａから供給されるリン酸溶液３０の流速の集中を緩和することで、内槽１１１の特定の箇所にリン酸溶液３０の高流速部が集中することを抑制することができる。

＜変形例８＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、薬液吐出管の構造以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図１５は、変形例に係る薬液吐出管の構造を概略的に示す気泡吐出管が伸びる方向とは垂直方向のＹＺ断面図である。本変形例において、薬液吐出管１２１ｂの薬液吐出口１２３ｂは数が多い。薬液吐出口１２３ｂの数を増やすために、薬液吐出口１２３ｂは、例えば、薬液吐出管１２１ｂの外周全面に設けられてもよい。薬液吐出口１２３ｂの数が多いことで、リン酸溶液３０の供給を分散することができ、１つの薬液吐出口１２３ｂから供給されるリン酸溶液３０の流速の集中を緩和することができる。１つの薬液吐出口１２３ｂから供給されるリン酸溶液３０の流速の集中を緩和することで、内槽１１１の特定の箇所にリン酸溶液３０の高流速部が集中することを抑制することができる。

＜変形例９＞
本変形例に係る基板処理装置の構成は、隔壁をさらに備えること以外、第１実施形態に係る基板処理装置の構成と同じである。第１実施形態と同じである説明は省略し、ここでは第１実施形態に係る基板処理装置の構成と相違する部分について説明する。

図１６は、変形例に係る隔壁の構造を概略的に示す気泡吐出管が伸びる方向とは垂直方向のＹＺ断面図である。図１６に示すように、内槽１１１の底部には、隔壁１２５が設けられている。隔壁１２５は、基板２０を保持する保持部材１７より下に配置される。隔壁１２５は、リン酸溶液３０を供給する薬液吐出管１２１より上に配置される。隔壁１２５は、気泡を供給する気泡吐出管１８より上に配置されてもよいが、気泡吐出管１８より下に配置されることが好ましい。隔壁１２５は多数の孔１２５ａを有し、孔１２５ａは薬液吐出管１２１から供給されるリン酸溶液３０を通すことができる。隔壁１２５を備えることで、リン酸溶液３０の供給を分散することができ、薬液吐出管１２１から供給されるリン酸溶液３０の流速の集中を緩和することができる。リン酸溶液３０の流速の集中を緩和することで、内槽１１１の特定の箇所にリン酸溶液３０の高流速部が集中することを抑制することができる。

以上、本発明について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態の基板処理装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。さらに、上述した各実施形態および変形例は、相互に矛盾がない限り適宜組み合わせが可能であり、各実施形態に共通する技術事項については、明示の記載がなくても各変形例に含まれる。

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１ 基板処理装置、１１ 処理槽(容器)、１２ 循環路、１３ 加熱部、１４ 投入部、１５ ポンプ、１７ 保持部材、１８ 気泡吐出管、１８ａ 気泡吐出口、１２１ 薬液吐出管、１２３ 薬液吐出口、１９ 整流板

Claims (19)

1. 薬剤を貯留し、前記薬剤に複数の基板を浸漬させて処理を行うことが可能な処理槽と、
   前記複数の基板を第１方向に並べて保持する保持部材と、
   前記保持部材の上に、前記第１方向に並べて配置される複数の第１板部を含む整流板と、
   前記保持部材の下に配置され、前記薬剤に気体を吐出する気泡吐出管と、
   を備え、
   前記複数の第１板部のそれぞれは、前記第１方向と交差する第２方向に延在するとともに、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に延在し、前記第３方向に延在する長さが、前記第１方向における断面幅よりも大きい、基板処理装置。
2. 前記複数の第１板部は、前記処理槽の一辺から対向する他辺まで掛け渡すように等間隔に配置される、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第２方向は、前記第１方向と直交し、
   前記第３方向は、前記第１方向および前記第２方向と直交する、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記整流板は、前記保持部材の上に、前記第２方向に並べて配置される複数の第２板部をさらに含み、
   前記複数の第２板部のそれぞれは、前記第１方向に延在するとともに、前記第３方向に延在し、前記第３方向に延在する長さが、前記第２方向における断面幅よりも大きく、
   前記第３方向から見たとき、複数の前記第１板部と複数の前記第２板部は交差する、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記第３方向は、前記第１方向および前記第２方向と直交し、
   第４方向は、前記第１方向と交差するとともに、前記第３方向と直交する、請求項１に記載の基板処理装置。
6. 前記整流板は、前記保持部材の上に配置され、前記第４方向に並べて配置される複数の第２板部をさらに含み、
   前記複数の第２板部のそれぞれは、前記第４方向に延在するとともに、前記第３方向に延在し、前記第３方向に延在する長さが、前記第１方向における断面幅よりも大きく、
   前記第３方向から見たとき、複数の前記第１板部と複数の前記第２板部は交差する、請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記保持部材の下に配置され、前記薬剤を供給する薬液吐出管をさらに備える、請求項１に記載の基板処理装置。
8. 前記整流板は水平面方向に格子状に配置される、請求項１に記載の基板処理装置。
9. 前記格子状の間隔は１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である、請求項８に記載の基板処理装置。
10. 前記気泡吐出管は、少なくとも６つ配置する、請求項１に記載の基板処理装置。
11. 前記気泡吐出管は、前記薬剤に計１５Ｌ／ｍｉｎ以上の気体を吐出する、請求項１に記載の基板処理装置。
12. 前記薬液吐出管は、前記基板１枚当たり６０個以上の薬液吐出口を有する、請求項７に記載の基板処理装置。
13. 前記薬液吐出口は２ｍｍ以上の孔径を有する、請求項１２に記載の基板処理装置。
14. 前記整流板を前記薬剤に浸漬する昇降機構をさらに備える、請求項１に記載の基板処理装置。
15. 前記整流板は折り畳み可能である、請求項１に記載の基板処理装置。
16. 前記複数の基板が前記薬剤に浸漬されるとき、前記第１板部は、前記第１方向から見たときに前記複数の基板と重ならないように配置される、請求項１に記載の基板処理装置。
17. 薬剤を貯留可能な処理槽と、複数の基板を第１方向に並べて保持する保持部材と、前記保持部材の上に、前記第１方向に並べて配置される複数の第１板部を含む整流板と、前記保持部材の下に配置される気泡吐出管と、を備え、前記複数の第１板部のそれぞれは、前記第１方向と交差する第２方向に延在するとともに、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に延在し、前記第３方向に延在する長さが、前記第１方向における断面幅よりも大きい、基板処理装置を用意し、
    前記基板を前記薬剤に浸漬させ、
    前記気泡吐出管から気泡を吐出させる、基板処理方法。
18. 薬剤を貯留可能な処理槽と、複数の半導体基板を第１方向に並べて保持する保持部材と、前記保持部材の上に、前記第１方向に並べて配置される複数の第１板部を含む整流板と、前記保持部材の下に配置される気泡吐出管と、を備え、前記複数の第１板部のそれぞれは、前記第１方向と交差する第２方向に延在するとともに、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に延在し、前記第３方向に延在する長さが、前記第１方向における断面幅よりも大きい、基板処理装置を用意し、
    前記半導体基板を前記薬剤に浸漬させ、
    前記気泡吐出管から気泡を吐出させる、半導体装置の製造方法。
19. 前記半導体基板はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とが交互に形成された積層体を有し、
    前記薬剤はリン酸溶液であり、
    前記気泡は窒素を含む、請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。

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