CN116097406A - 基板处理方法以及基板处理装置 - Google Patents
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Abstract
通过将碱性的第1蚀刻液供应给基板,而对表示单晶硅与多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物施行蚀刻。在将第1蚀刻液供应给基板前或供应后,将碱性的第2蚀刻液供应给基板,而对蚀刻对象物施行蚀刻;该第2蚀刻液含有阻碍氢氧化物离子与蚀刻对象物接触的化合物,且对硅的(110)面、(100)面、及(111)面的蚀刻速度的最大值与最小值差比第1蚀刻液小,蚀刻速度的最大值比第1蚀刻液小。
Description
技术领域
本申请以2020年8月31日所提出的日本专利申请2020-146097号为基础主张优先权,并援引该申请的全部内容融入本申请中。
本发明涉及处理基板的基板处理方法及基板处理装置。基板例如包括:半导体晶片、液晶显示设备与有机EL(electroluminescence,电致发光)显示设备等的FPD(FlatPanel Display,平面显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩模用基板、陶瓷基板、太阳电池用基板等。
背景技术
在半导体装置、FPD等的制造步骤中,存在对半导体晶片、FPD用玻璃基板等基板供应TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide,四甲基氢氧化铵)、KOH(氢氧化钾)等碱性的蚀刻液的情况。若利用碱性的蚀刻液蚀刻单晶硅,则蚀刻速度会在硅的每个结晶面不同。专利文献1公开有:为缓和蚀刻速度的面方位相关性,将含有丙二醇的TMAH供应给基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-038956号公报
发明内容
发明所要解决的问题
若如专利文献1所记载那样,将含有丙二醇的TMAH供应给基板,虽会降低蚀刻的各向异性,但亦会导致蚀刻速度(每单位时间的蚀刻量)降低。因而导致处理时间增加。若使用氢氟酸与硝酸的混合液等酸性蚀刻液,虽可在短时间内对蚀刻对象物施行均匀蚀刻,但根据基板状态的不同,会有较为偏好碱性的蚀刻液的情况。例如在一边抑制氧化硅、氮化硅等非蚀刻对象物的蚀刻,一边对单晶硅、多晶硅等蚀刻对象物施行蚀刻的选择蚀刻中,若未使用碱性的蚀刻液便无法获得高选择比。
因此,本发明的目的之一在于提供一种能缩短处理时间,且可对表示单晶硅或多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物进行均匀蚀刻的基板处理方法及基板处理装置。
用于解决问题的手段
本发明的一实施方式提供一种基板处理方法,是对含有表示单晶硅与多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物的基板施行处理的基板处理方法;包括第1蚀刻步骤与第2蚀刻步骤;该第1蚀刻步骤通过将碱性的第1蚀刻液供应给上述基板,而对上述蚀刻对象物施行蚀刻;该第2蚀刻步骤在将上述第1蚀刻液供应给上述基板前或供应后,通过将碱性的第2蚀刻液供应给上述基板,而对上述蚀刻对象物施行蚀刻;该第2蚀刻液含有会阻碍氢氧化物离子与上述蚀刻对象物接触的化合物,且对硅的(110)面、(100)面、及(111)面的蚀刻速度的最大值与最小值差比上述第1蚀刻液小,上述蚀刻速度的上述最大值比上述第1蚀刻液小。
在该方法中,对露出表示单晶硅与多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物的基板,供应碱性的第1蚀刻液。由此,对蚀刻对象物施行蚀刻。然后,在第1蚀刻液供应给基板前或供应后,将碱性的第2蚀刻液供应给基板。由此,更进一步对蚀刻对象物施行蚀刻。
第2蚀刻液是含有阻碍氢氧化物离子与蚀刻对象物接触的化合物的液体。该化合物会使蚀刻的各向异性及蚀刻速度变化。具体而言,第2蚀刻液对硅的(110)面、(100)面、及(111)面的蚀刻速度的最大值及最小值的差,比第1蚀刻液小。即,第2蚀刻液的蚀刻的各向异性比第1蚀刻液小。另外,第2蚀刻液对这些结晶面的蚀刻速度最大值比第1蚀刻液小。
若将第1蚀刻液供应给基板,虽然蚀刻均匀性比第2蚀刻液差,但会以较大的速度对蚀刻对象物进行蚀刻。若将第2蚀刻液供应给基板,虽然蚀刻比第1蚀刻液慢,但可对蚀刻对象物均匀地蚀刻。因此,通过将蚀刻的各向异性与蚀刻速度彼此相异的第1蚀刻液与第2蚀刻液供应给基板,相较于持续供应第2蚀刻液的情况,可缩短处理时间,且能对蚀刻对象物进行均匀蚀刻。
上述实施方式中,亦可将以下特征中的至少其中一项追加至上述基板处理方法中。
上述第2蚀刻步骤包括:通过将上述第2蚀刻液供应给上述基板,而利用上述第2蚀刻液置换与上述基板接触的上述第1蚀刻液的步骤。
在该方法中,在第1蚀刻液供应给基板后,并非将第2蚀刻液以外的液体供应给基板,而是将第2蚀刻液供应给基板。由此,利用第2蚀刻液置换与基板接触的第1蚀刻液。若蚀刻对象物进行氧化,蚀刻对象物的表层便会变化为氧化硅。氧化硅并不会被碱性的蚀刻液蚀刻、或几乎不会被蚀刻。
若刚将第1蚀刻液供应给基板后便将第2蚀刻液供应给基板,便可缩短从第1蚀刻液供应起至供应第2蚀刻液为止的时间,便可抑制或防止蚀刻对象物被氧化。由此,相较于持续供应第2蚀刻液的情况,可缩短处理时间,且可使所蚀刻的蚀刻对象物的实际形状接近希望的形状。
上述第1蚀刻液是含有上述化合物的碱性的蚀刻液,上述第1蚀刻液与第2蚀刻液系成分、浓度及温度中的至少一项上互异。
在该方法中,不仅第2蚀刻液,就连第1蚀刻液亦含有化合物。因此,第1蚀刻液亦会降低蚀刻的各向异性。第1蚀刻液与第2蚀刻液在成分、浓度及温度中的至少一项上互异。若这些中的至少一项不同,则蚀刻的各向异性与蚀刻速度会改变。由此,相较于持续供应第2蚀刻液的情况,可缩短处理时间,且能对蚀刻对象物均匀地蚀刻。
当含有化合物的碱性的蚀刻液是含有蚀刻物质、化合物及溶剂的溶液的情况,第1蚀刻液与第2蚀刻液可就蚀刻物质与化合物中的至少一者的种类不同,亦可在第1蚀刻液与第2蚀刻液中的至少一者,含有蚀刻物质、化合物及溶剂以外的物质。第1蚀刻液与第2蚀刻液可就蚀刻物质或化合物的浓度不同,亦可为蚀刻物质与化合物双方的浓度均不同。
上述第2蚀刻步骤系至少包括以下步骤中的一个:在与上述基板接触的上述第1蚀刻液中混入上述化合物的步骤;及在使含有上述化合物的含化合物溶液接触到上述基板的状态下,在上述含化合物溶液中混入上述第1蚀刻液的步骤。
在该方法中,在将第1蚀刻液供应给基板后,便将化合物供应给基板。由此,在与基板接触的第1蚀刻液中混合化合物,将含有化合物的第1蚀刻液当作第2蚀刻液供应给基板。或者,将含有化合物的含化合物溶液供应给基板后,将第1蚀刻液供应给基板。由此,在与基板接触的含化合物溶液中混入第1蚀刻液,将含化合物溶液与第1蚀刻液的混合液当作第2蚀刻液供应给基板。若持续供应第1蚀刻液,则含化合物溶液会从基板附近消失,仅第1蚀刻液供应给基板。这样,因为利用第1蚀刻液制成第2蚀刻液,便可减少蚀刻液的使用量。
包括:将包括上述第1蚀刻步骤与第2蚀刻步骤的1个循环施行多次的重复步骤。
在该方法中,将第1蚀刻液与第2蚀刻液交替多次地供应给基板。若持续将各向异性较大的第1蚀刻液供应给基板,则蚀刻速度较小的(111)面露出部分的面积会增加。在此情况下,因为(111)面以外的结晶面与第1蚀刻液的接触面积减少,因而蚀刻速度降低。若供应各向异性较小的第2蚀刻液,则(111)面会被蚀刻,该结晶面露出部分的面积减少。然后,若将第1蚀刻液供应给基板,便可再度以较大的蚀刻速度蚀刻基板。
本发明的另一实施方式提供一种基板处理装置,是对含有表示单晶硅与多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物的基板,施行处理的基板处理装置,具备:基板保持单元、第1蚀刻单元、及第2蚀刻单元;该基板保持单元保持上述基板;该第1蚀刻单元通过对由上述基板保持单元所保持的上述基板,供应碱性的第1蚀刻液,而对上述蚀刻对象物施行蚀刻;该第2蚀刻单元通过在将上述第1蚀刻液供应给上述基板之前或供应后,将碱性的第2蚀刻液供应给由上述基板保持单元保持的上述基板,而对上述蚀刻对象物施行蚀刻,该第2蚀刻液含有阻碍氢氧化物离子与上述蚀刻对象物接触的化合物,对硅的(110)面、(100)面及(111)面的蚀刻速度的最大值与最小值的差,比上述第1蚀刻液小,上述蚀刻速度的上述最大值比上述第1蚀刻液小。根据该构成,便可达与前述的基板处理方法同样的效果。
本发明的前述或其他目的、特征及效果,参照附图并通过下述实施方式的说明便可清楚明了。
附图说明
图1A是从上方观察本发明的第1实施方式的基板处理装置的示意图。
图1B是从侧方观察基板处理装置的示意图。
图2是水平观察基板处理装置所具备的处理单元的内部的示意图。
图3是放大图2的一部分的放大图。
图4是表示硅的3个结晶面的蚀刻速度与蚀刻液中的丙二醇的浓度的关系的一例的曲线图。
图5A是用于说明在氢氧化物离子与多晶硅的接触因阻碍物质而被阻碍时所假设的机制的图。
图5B是用于说明在氢氧化物离子与多晶硅的接触因阻碍物质而被阻碍时所假设的机制的图。
图6是表示将蚀刻液等处理液供应给基板的基板处理装置的处理液供应单元的示意图。
图7是表示基板处理装置的电气构成的框图。
图8是用于说明利用基板处理装置执行的基板处理的一例的步骤图。
图9A是表示在图8所示的基板处理的一例中供应第1蚀刻液后的基板的截面的示意图。
图9B是表示在图8所示的基板处理的一例中供应第2蚀刻液后的基板的截面的示意图。
图10是表示在图8所示的基板处理的一例中交替多次地供应第1蚀刻液与第2蚀刻液时的、处理时间与蚀刻速度的关系的概要的曲线图。
图11是表示利用未含化合物的蚀刻液蚀刻硅鳍(Si fin)后的鳍的截面的示意图。
图12是表示在图8所示的基板处理的一例中交替供应第1蚀刻液与第2蚀刻液对硅鳍施行蚀刻后的鳍的截面的示意图。
图13是表示本发明的第2实施方式的基板处理装置所具备的蚀刻单元的示意图。
具体实施方式
图1A是从上方观察本发明的第1实施方式的基板处理装置1的示意图。图1B是从侧方观察基板处理装置1的示意图。
如图1A所示,基板处理装置1是逐张地处理半导体晶片等圆板状的基板W的单张式的装置。基板处理装置1具备装载埠(load port)LP、多个处理单元2、搬送机械手、以及控制装置3,该装载埠LP保持用于容纳基板W的容纳器C,所述多个处理单元2对从装载埠LP上的容纳器C搬送的基板W施行处理,该搬送机械手在装载埠LP上的容纳器C与处理单元2之间搬送基板W,该控制装置3对基板处理装置1进行控制。
搬送机械手具备:相对于装载埠LP上的容纳器C进行基板W的搬入与搬出的分度器机械手IR;以及相对于多个处理单元2进行基板W的搬入与搬出的中央机械手CR。分度器机械手IR在装载埠LP与中央机械手CR之间搬送基板W,中央机械手CR在分度器机械手IR与处理单元2之间搬送基板W。中央机械手CR具备支撑基板W的手部H1,分度器机械手IR具备支撑基板W的手部H2。
多个处理单元2形成在俯视下围绕中央机械手CR而配置的多个塔TW。图1A表示形成4个塔TW的例子。中央机械手CR可对任一塔TW进行存取。如图1B所示,各塔TW具备上下层叠的多个(例如3个)处理单元2。
图2是水平观察基板处理装置1所具备的处理单元2的内部的示意图。图3是将图2其中一部分放大的放大图。图2表示升降框32与阻隔构件33位于下位置的状态,图3表示升降框32与阻隔构件33位于上位置的状态。以下说明中,TMAH在无特别声明前提下,是指TMAH的水溶液。
处理单元2包括:箱型的腔室4、旋转卡盘10、及筒状的处理杯23,该箱型的腔室4具有内部空间,该旋转卡盘10在腔室4内一边将1张基板W保持为水平一边围绕通过基板W的中央部的铅垂的旋转轴线A1进行旋转,该筒状处理杯23围绕旋转轴线A1包围旋转卡盘10。
腔室4包括:箱型的隔壁6与闸门7,该箱型的隔壁6设有供基板W通过的搬入搬出口6b,该闸门7对搬入搬出口6b进行开闭。腔室4更进一步包括配置于在隔壁6的顶板面呈开口的送风口6a的下方的整流板8。送出洁净空气(经过滤器过滤过的空气)的FFU5(风扇过滤器单元)配置于送风口6a上。将腔室4内的气体排出的排气风管9连接于处理杯23。送风口6a设置于腔室4的上端部,排气风管9配置于腔室4的下端部。排气风管9的一部分配置于腔室4外。
整流板8将隔壁6的内部空间划分为整流板8上方的上空间Su与整流板8下方的下空间SL。在隔壁6的顶板面与整流板8的上表面间的上空间Su是供洁净空气扩散的扩散空间。整流板8的下表面与隔壁6的地面间的下空间SL是进行基板W的处理的处理空间。旋转卡盘10、处理杯23配置于下空间SL中。隔壁6的地面距整流板8的下表面的铅垂方向的距离,比整流板8的上表面距隔壁6的顶板面的铅垂方向的距离长。
FFU5经由送风口6a朝上空间Su送出洁净空气。供应给上空间Su的洁净空气碰撞到整流板8并在上空间Su中扩散。上空间Su内的洁净空气通过上下贯穿整流板8的多个贯穿孔,从整流板8整体朝下方流动。供应给下空间SL的洁净空气被吸入至处理杯23内,通过排气风管9从腔室4的下端部排出。由此,在下空间SL中形成从整流板8朝下方流动的均匀的洁净空气的下降流(down flow)。基板W的处理在形成洁净空气的下降流的状态下实施。
旋转卡盘10具备被保持为水平姿势的圆板状的旋转基座12、在旋转基座12上方将基板W保持为水平姿势的多个卡盘销11、从旋转基座12的中央部朝下方延伸的旋转轴13、以及通过使旋转轴13旋转而使旋转基座12与多个卡盘销11进行旋转的旋转马达14。旋转卡盘10并不限于使多个卡盘销11接触到基板W的外周面的夹持式卡盘,亦可为通过使非器件形成面的基板W的背面(下表面)吸附于旋转基座12的上表面12u,而水平保持基板W的真空式吸盘。
旋转基座12包括配置于基板W的下方的上表面12u。旋转基座12的上表面12u平行于基板W的下表面。旋转基座12的上表面12u是与基板W下表面相向的相向面。旋转基座12的上表面12u呈包围旋转轴线A1的圆环状。旋转基座12的上表面12u的外径比基板W外径大。卡盘销11从旋转基座12的上表面12u的外周部朝上方突出。卡盘销11由旋转基座12保持。基板W以基板W的下表面远离旋转基座12的上表面12u的状态,由多个卡盘销11保持。
处理单元2包括朝基板W的下表面的中央部喷出处理液的下表面喷嘴15。下表面喷嘴15包括:配置于旋转基座12的上表面12u与基板W的下表面之间的喷嘴圆板部、以及从喷嘴圆板部朝下方延伸的喷嘴筒状部。下表面喷嘴15的液喷出口15p在喷嘴圆板部的上面中央部开口。在基板W由旋转卡盘10保持的状态下,下表面喷嘴15的液喷出口15p与基板W的下表面中央部上下相向。
基板处理装置1包括:将冲洗液导引至下表面喷嘴15的下冲洗液配管16、以及安装于下冲洗液配管16中的下冲洗液阀17。若开启下冲洗液阀17,则由下冲洗液配管16导引的冲洗液会被从下表面喷嘴15朝上方喷出,供应给基板W的下表面中央部。供应给下表面喷嘴15的冲洗液是纯水(去离子水:DIW(Deionized Water))。供应给下表面喷嘴15的冲洗液不限于纯水,亦可为IPA(异丙醇)、碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧水、及稀释浓度(例如1~100ppm左右)盐酸水中的任一种。
虽未图示,但下冲洗液阀17包括:设有液体流动的内部流路与包围内部流路的环状的阀座的阀体、可相对阀座进行移动的阀芯、以及可使阀芯在阀芯接触到阀座的闭位置与阀芯远离阀座的开位置之间进行移动的致动器。相关其他的阀亦同样。致动器可为空压致动器或电动致动器,亦可为这些以外的致动器。控制装置3通过对致动器进行控制而使下冲洗液阀17开闭。
下表面喷嘴15的外周面与旋转基座12的内周面形成朝上下延伸的下筒状通路19。下筒状通路19包括在旋转基座12的上表面12u的中央部开口的下中央开口18。下中央开口18配置于下表面喷嘴15的喷嘴圆板部的下方。基板处理装置1具备:导引经由下筒状通路19供应给下中央开口18的非活性气体的下气体配管20、安装于下气体配管20中的下气体阀21、以及变更从下气体配管20供应给下筒状通路19的非活性气体的流量的下气体流量调整阀22。
从下气体配管20供应给下筒状通路19的非活性气体是氮气。非活性气体不限于氮气,亦可为氦气、氩气等其他非活性气体。这些非活性气体是氧浓度比空气中的氧浓度(约21vol%)低的低氧气体。
若打开下气体阀21,从下气体配管20供应给下筒状通路19的氮气以与下气体流量调整阀22的开度对应的流量,从下中央开口18朝上方喷出。然后,氮气在基板W的下表面与旋转基座12的上表面12u间的空间内向所有方向呈辐射状流动。由此,基板W与旋转基座12间的空间便充满氮气,而降低环境气体中的氧浓度。基板W与旋转基座12间的空间氧浓度根据下气体阀21与下气体流量调整阀22的开度而变更。下气体阀21与下气体流量调整阀22包含于变更与基板W接触的环境气体中的氧浓度的环境气体氧浓度变更单元中。
处理杯23包括:承接从基板W朝外方排出的液体的多个防护罩25、承接利用多个防护罩25导引至下方的液体的多个杯26、以及包围多个防护罩25与多个杯26的圆筒状的外壁构件24。图2表示设有2个防护罩25与2个杯26的例子。
防护罩25包括:包围旋转卡盘10的圆筒状的防护罩筒状部25b、以及从防护罩筒状部25b的上端部朝旋转轴线A1向斜上方延伸的圆环状的防护罩顶板部25a。多个防护罩顶板部25a上下重叠,多个防护罩筒状部25b呈同心圆状配置。多个杯26分别配置于多个防护罩筒状部25b的下方。杯26形成朝上开口的环状的受液槽。
处理单元2包括:使多个防护罩25分别单独升降的防护罩升降单元27。防护罩升降单元27使防护罩25位于上位置至下位置间的任意位置。上位置是防护罩25的上端25u比配置由旋转卡盘10所保持的基板W的保持位置更靠上方的位置。下位置是防护罩25的上端25u比保持位置更靠下方的位置。防护罩顶板部25a的圆环状的上端相当于防护罩25的上端25u。防护罩25的上端25u在俯视下包围基板W与旋转基座12。
若在旋转卡盘10使基板W旋转的状态下,将处理液供应给基板W,则供应给基板W的处理液会被从基板W上甩掉。在将处理液供应给基板W时,至少一个防护罩25的上端25u比基板W更靠上方。因此,从基板W排出的药液、冲洗液等处理液,可由某一防护罩25承接,并导引至该防护罩25所对应的杯26中。
如图3所示,处理单元2包括:配置于旋转卡盘10的上方的升降框32、从升降框32悬吊的阻隔构件33、插入至阻隔构件33中的中心喷嘴45、以及通过使升降框32升降而使阻隔构件33与中心喷嘴45升降的阻隔构件升降单元31。升降框32、阻隔构件33、及中心喷嘴45配置于整流板8的下方。
阻隔构件33包括:配置于旋转卡盘10的上方的圆板部36、以及从圆板部36的外周部朝下方延伸的筒状部37。阻隔构件33包括:朝上凹陷的杯状的内表面。阻隔构件33的内表面包括:圆板部36的下表面36L与筒状部37的内周面37i。以下,圆板部36的下表面36L亦称为“阻隔构件33的下表面36L”。
圆板部36的下表面36L是与基板W的上表面相向的相向面。圆板部36的下表面36L平行于基板W的上表面。筒状部37的内周面37i从圆板部36的下表面36L的外周缘朝下方延伸。筒状部37的内径随接近筒状部37的内周面37i的下端而逐渐增加。筒状部37的内周面37i的下端的内径比基板W的直径大。筒状部37的内周面37i的下端的内径亦可比旋转基座12的外径大。若阻隔构件33配置于后述的下位置(图2所示位置),基板W便被筒状部37的内周面37i包围。
圆板部36的下表面36L呈包围旋转轴线A1的圆环状。圆板部36的下表面36L的内周缘形成在圆板部36的下表面36L的中央部开口的上中央开口38。阻隔构件33的内周面形成从上中央开口38朝上方延伸的贯穿孔。阻隔构件33的贯穿孔朝上下贯穿阻隔构件33。中心喷嘴45插入于阻隔构件33的贯穿孔中。中心喷嘴45的下端的外径比上中央开口38的直径小。
阻隔构件33的内周面与中心喷嘴45的外周面同轴。阻隔构件33的内周面在径向(与旋转轴线A1正交的方向)上隔开间隔包围中心喷嘴45的外周面。阻隔构件33的内周面与中心喷嘴45的外周面形成朝上下延伸的上筒状通路39。中心喷嘴45从升降框32与阻隔构件33朝上方突出。当阻隔构件33从升降框32悬吊时,中心喷嘴45的下端比圆板部36的下表面36L更靠上方。药液、冲洗液等处理液被从中心喷嘴45的下端朝下方喷出。
阻隔构件33包括:从圆板部36朝上方延伸的筒状连接部35、从连接部35的上端部朝外方延伸的环状的凸缘部34。凸缘部34比阻隔构件33的圆板部36与筒状部37更靠上方。凸缘部34与圆板部36平行。凸缘部34的外径比筒状部37的外径小。凸缘部34由后述的升降框32的下板32L支撑。
升降框32包括:位于阻隔构件33的凸缘部34上方的上板32u、从上板32u朝下方延伸且包围凸缘部34的侧环32s、以及从侧环32s的下端部朝内侧延伸且位于阻隔构件33的凸缘部34的下方的环状的下板32L。凸缘部34的外周部配置于上板32u与下板32L之间。凸缘部34的外周部可在上板32u与下板32L之间上下移动。
升降框32与阻隔构件33包括:在阻隔构件33由升降框32支撑的状态下,限制升降框32与阻隔构件33在周向(围绕旋转轴线A1的方向)进行相对移动的定位突起41及定位孔42。图2表示多个定位突起41设置于下板32L,而多个定位孔42设置于凸缘部34的例子。亦可为定位突起41设置于凸缘部34,而定位孔42设置于下板32L。
多个定位突起41配置在具有设于旋转轴线A1上的中心的圆上。同样,多个定位孔42配置在具有设于旋转轴线A1上的中心的圆上。多个定位孔42与多个定位突起41同样地在周向上呈规则性排列。从下板32L的上表面朝上方突出的定位突起41,插入于从凸缘部34下表面朝上方延伸的定位孔42中。由此,限制阻隔构件33相对于升降框32在周向上的移动。
阻隔构件33包括从阻隔构件33的内表面朝下方突出的多个上支撑部43。旋转卡盘10包括分别支撑着多个上支撑部43的多个下支撑部44。多个上支撑部43被阻隔构件33的筒状部37包围。上支撑部43的下端比筒状部37的下端更靠上方。从旋转轴线A1至上支撑部43的径向距离比基板W的半径大。同样地,从旋转轴线A1至下支撑部44的径向距离比基板W的半径大。下支撑部44从旋转基座12的上表面12u朝上方突出。下支撑部44比卡盘销11更靠外侧。
多个上支撑部43配置于具有设在旋转轴线A1上的中心的圆上。同样,多个下支撑部44配置在具有设于旋转轴线A1上的中心的圆上。多个下支撑部44与多个上支撑部43同样地在周向上呈规则性排列。多个下支撑部44与旋转基座12一起围绕旋转轴线A1进行旋转。旋转基座12的旋转角利用旋转马达14变更。若旋转基座12配置于基准旋转角,则在俯视下多个上支撑部43分别重叠于多个下支撑部44上。
阻隔构件升降单元31连结于升降框32。在阻隔构件33的凸缘部34被升降框32的下板32L支撑的状态下,若阻隔构件升降单元31使升降框32下降,则阻隔构件33亦会下降。在旋转基座12配置于在俯视下多个上支撑部43分别重叠于多个下支撑部44的基准旋转角的状态下,若阻隔构件升降单元31使阻隔构件33下降,则上支撑部43的下端部会接触到下支撑部44的上端部。由此,多个上支撑部43分别由多个下支撑部44支撑。
在阻隔构件33的上支撑部43接触到旋转卡盘10的下支撑部44后,若阻隔构件升降单元31使升降框32下降,升降框32的下板32L便相对于阻隔构件33的凸缘部34朝下方移动。由此,下板32L离开凸缘部34,定位突起41便从定位孔42中拔出。另外,因为升降框32与中心喷嘴45相对于阻隔构件33朝下方移动,因而中心喷嘴45的下端与阻隔构件33圆板部36的下表面36L的高低差减少。此时,升降框32配置于阻隔构件33的凸缘部34不会接触到升降框32的上板32u的高度处(后述的下位置)。
阻隔构件升降单元31使升降框32位于从上位置(图3所示的位置)至下位置(图2所示的位置)间的任意位置处。上位置是定位突起41插入至定位孔42中,阻隔构件33的凸缘部34接触到升降框32的下板32L的位置。即,上位置是阻隔构件33从升降框32悬吊的位置。下位置是下板32L远离凸缘部34,定位突起41从定位孔42中拔出的位置。即,下位置是解除升降框32与阻隔构件33的连结,阻隔构件33亦不会接触到升降框32任何部分的位置。
若使升降框32与阻隔构件33移动至下位置,则阻隔构件33的筒状部37下端比基板W的下表面更靠下方,基板W的上表面与阻隔构件33的下表面36L间的空间被阻隔构件33的筒状部37包围。因而,基板W的上表面与阻隔构件33的下表面36L间的空间不仅与阻隔构件33的上方的环境气体阻隔,亦与阻隔构件33周围的环境气体阻隔。由此,可提高基板W的上表面与阻隔构件33的下表面36L间的空间的密闭度。
另外,若将升降框32与阻隔构件33配置于下位置,则即使阻隔构件33相对于升降框32围绕旋转轴线A1进行旋转,阻隔构件33仍不会碰撞到升降框32。若阻隔构件33的上支撑部43由旋转卡盘10的下支撑部44支撑,则上支撑部43与下支撑部44相啮合,限制上支撑部43与下支撑部44在周向的相对移动。在此状态下,若旋转马达14进行旋转,旋转马达14的转矩便经由上支撑部43与下支撑部44传动给阻隔构件33。由此,阻隔构件33在升降框32与中心喷嘴45呈静止的状态下,在与旋转基座12相同的方向上以相同速度进行旋转。
中心喷嘴45包括:喷出液体的多个液喷出口、以及喷出气体的气体喷出口。多个液喷出口包括:喷出药液的药液喷出口46、喷出蚀刻液的蚀刻液喷出口47、以及喷出冲洗液的上冲洗液喷出口48。气体喷出口是喷出非活性气体的上气体喷出口49。药液喷出口46、蚀刻液喷出口47、及上冲洗液喷出口48在中心喷嘴45的下端开口。上气体喷出口49在中心喷嘴45的外周面开口。
药液例如是含有硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、醋酸、氨水、过氧化氢水、有机酸(例如柠檬酸、草酸等)、有机碱(例如TMAH:四甲基氢氧化铵等)、界面活性剂、多元醇、及防腐蚀剂中的至少1种的液体。硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、醋酸、氨水、过氧化氢水、柠檬酸、草酸及TMAH亦可为蚀刻液。
图2等表示药液为DHF(稀氢氟酸)的例子。另外,图2等表示供应给中心喷嘴45的冲洗液为纯水,供应给中心喷嘴45的非活性气体为氮气的例子。供应给中心喷嘴45的冲洗液亦可为纯水以外的冲洗液。供应给中心喷嘴45的非活性气体亦可为氮气以外的非活性气体。
基板处理装置1具备:将药液导引至中心喷嘴45的药液配管50、安装于药液配管50的药液阀51、将蚀刻液导引至中心喷嘴45的蚀刻液配管52、安装于蚀刻液配管52的蚀刻液阀53、将冲洗液导引至中心喷嘴45的上冲洗液配管54、以及安装于上冲洗液配管54的上冲洗液阀55。基板处理装置1更进一步具备:将气体导引至中心喷嘴45的上气体配管56、安装于上气体配管56的上气体阀57、以及变更从上气体配管56供应给中心喷嘴45的气体流量的上气体流量调整阀58。
若打开药液阀51,便将药液供应给中心喷嘴45,从在中心喷嘴45的下端开口的药液喷出口46朝下方喷出。若打开蚀刻液阀53,便将蚀刻液供应给中心喷嘴45,从在中心喷嘴45的下端开口的蚀刻液喷出口47朝下方喷出。若打开上冲洗液阀55,便将冲洗液供应给中心喷嘴45,从在中心喷嘴45的下端开口的上冲洗液喷出口48朝下方喷出。由此,药液等处理液便供应至基板W的上表面。
若打开上气体阀57,利用上气体配管56导引的氮气以与上气体流量调整阀58的开度对应的流量,供应给中心喷嘴45,从在中心喷嘴45的外周面开口的上气体喷出口49朝斜下方喷出。然后,氮气一边在上筒状通路39内沿周向流动,一边在上筒状通路39内朝下方流动。到达上筒状通路39下端的氮气从上筒状通路39下端朝下方流出。然后,氮气在基板W的上表面与阻隔构件33的下表面36L间的空间中朝所有方向呈辐射状流动。由此,基板W与阻隔构件33间的空间中便充满氮气,而降低环境气体中的氧浓度。基板W与阻隔构件33间的空间氧浓度根据上气体阀57与上气体流量调整阀58的开度来变更。上气体阀57与上气体流量调整阀58包含于环境气体氧浓度变更单元中。
图4是表示硅的3个结晶面的蚀刻速度与蚀刻液中的丙二醇的浓度的关系的一例的曲线图。图5A与图5B是用于说明氢氧化物离子与多晶硅的接触受化合物阻碍时所假设的机制的图。图4、图5A、及图5B中的“PG”表示丙二醇。
基板处理装置1将通过腐蚀基板W的一部分而使该一部分溶解的蚀刻液、与降低蚀刻液对单晶硅的各向异性的化合物,分别或事先混合后供应给基板W。
蚀刻液是在未蚀刻或几乎未蚀刻氧化硅、氮化硅等非蚀刻对象物的情况下,对表示单晶硅与多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物91(参照图5A)施行蚀刻的碱性液体。蚀刻液的pH(氢离子指数)例如为12以上。若处理条件相同,则每单位时间的蚀刻对象物91的蚀刻量比每单位时间的非蚀刻对象物的蚀刻量多。
蚀刻液是对单晶硅(包括多晶硅中的单晶硅)施行各向异性蚀刻的液体。即,若处理条件相同,则若利用蚀刻液蚀刻硅的(110)面、(100)面及(111)面,则(110)面的蚀刻速度最大,(111)面的蚀刻速度最小。因此,蚀刻速度在硅的每个结晶面不同。
蚀刻液可为钠、钾等碱金属的氢氧化物溶解而成的水溶液(NaOH的水溶液或KOH的水溶液),亦可由TMAH等季铵氢氧化物溶解的水溶液。季铵氢氧化物亦可为TMAH、TBAH(氢氧化四丁铵)、TPeAH(氢氧化四戊铵)、THAH(氢氧化四已铵)、TEAH(氢氧化四乙铵)、TPAH(氢氧化四丙铵)、及氢氧化胆中的至少一种,亦可为这些以外的物体。这些都包含于有机碱中。另外,本段落中,TMAH并非水溶液,而是表示无水物。这对于TBAH等其他的季铵氢氧化物也同样。
若季铵氢氧化物溶于水中,则季铵氢氧化物便会分解为阳离子(cation)与氢氧化物离子。因此,在季铵氢氧化物的水溶液中会存在氢氧化物离子。同样地,在钠、钾等碱金属的氢氧化物水溶液中亦会存在氢氧化物离子。供应给基板W的化合物是阻碍氢氧化物离子与蚀刻对象物91接触的阻碍物质。优选阻碍物质的分子大于氢氧化物离子。另外,优选阻碍物质是溶于水中的水溶性物质。阻碍物质亦可为具有亲水基与疏水基二者的界面活性剂。如果能均匀分散于蚀刻液,则阻碍物质亦可为不会溶于水中的不溶性物质。
蚀刻液可以与化合物混合后或未混合的状态供应给基板W。化合物是溶于蚀刻液中的物质。以下,针对化合物是第1化合物与第2化合物的例子进行说明。第1化合物与第2化合物是互异的物质。第1化合物例如为二醇。第2化合物例如为醚。第1化合物与第2化合物亦可为甘油等二醇及醚以外的物质。
二醇亦可为乙二醇、二乙二醇及丙二醇中的任一者。优选二醇为丙二醇。二醇是不会参予硅(Si)与氢氧化物离子(OH-)反应的物质的一例。即,二醇是不会与参予硅与氢氧化物离子反应的原子等产生反应的物质的一例。二醇是在该反应中亦不具触媒作用的物质的一例。
将含化合物的碱性的蚀刻液(化合物、氢氧化物、及水的混合液)供应给基板W时,TMAH等氢氧化物的浓度例如为0.1~25wt%,化合物的浓度例如为0.001~40wt%。优选季铵氢氧化物的浓度为0.25~20wt%。优选化合物的浓度为0.5~30wt%。
图5A及图5B表示含有属于化合物的一例的丙二醇的蚀刻液(蚀刻液与丙二醇的混合液),供应给属于蚀刻对象物91的一例的多晶硅的例子。图5A及图5B中的“阳离子”及“OH-”是由蚀刻液所含的氢氧化物(碱金属的氢氧化物或季铵氢氧化物)分离出的。
多晶硅等蚀刻对象物91所含的硅如以式“Si+4OH-→Si(OH)4+4e-”所示那样,会与氢氧化物离子产生反应。由此,蚀刻对象物91所含的硅会溶解于蚀刻液中,进行蚀刻对象物91的蚀刻。蚀刻液所含的化合物对氢氧化物离子来说成为立体性障壁。即,蚀刻液中浮游的化合物、或者吸附或配位于多晶硅的化合物,会遮挡住蚀刻液中的氢氧化物离子朝多晶硅移动。因此,到达多晶硅的氢氧化物离子数减少,导致多晶硅的蚀刻速度降低。在此种机制下,可认为氢氧化物离子与多晶硅的接触会因化合物而受阻碍。
虽然蚀刻速度的降低在多晶硅所含的硅的多个结晶面发生,但蚀刻速度在硅的多个结晶面中的蚀刻速度比高的结晶面相对地大幅降低。由此,多个结晶面的蚀刻速度差减少,导致蚀刻液对单晶硅的各向异性降低。即,无关在多晶硅表面所露出的硅的面方位,多晶硅可均匀地被蚀刻。在此种机制下,可认为多晶硅在任何地方均被以均匀的蚀刻量蚀刻。
图4表示使用丙二醇的浓度不同的3种TMAH(浓度零、第1浓度、第2浓度)蚀刻单晶硅时的、(110)面、(100)面、及(111)面的蚀刻速度的测定值。获得图4所示的测定值时的蚀刻条件,除TMAH中的丙二醇的浓度之外,其余均相同。例如TMAH温度为40℃,未添加丙二醇的TMAH浓度为5wt%(质量百分比浓度)。TMAH预先降低溶存氧浓度。
如图4所示,丙二醇的浓度为零时,(110)面的蚀刻速度最大,(111)面的蚀刻速度最小。观察图4中的3个曲线得知,若将丙二醇添加于TMAH中,蚀刻速度便会减少。另外,任一结晶面均会随丙二醇的浓度的增加,而蚀刻速度减少。
然而,在丙二醇的浓度从零至第1浓度的范围内,(110)面与(100)面的蚀刻速度急剧减少,另一方面,(111)面的蚀刻速度则非常缓慢地减少。因此,在该范围内,随丙二醇的浓度增加,蚀刻速度的最大值与蚀刻速度的最小值的差会减少。
当丙二醇的浓度超过第1浓度时,虽然蚀刻速度的减少率(蚀刻速度的变化量的绝对值相对于丙二醇的浓度的变化量的绝对值的比例)会降低,但直到第1浓度与第2浓度的中间附近的值为止,(110)面与(100)面的蚀刻速度的减少率比(111)面的蚀刻速度的减少率大。因此,即使丙二醇的浓度在到第1浓度与第2浓度的中间附近的值为止的范围内,随丙二醇的浓度增加,蚀刻速度最大值与蚀刻速度最小值的差仍会减少。
这样,若在对单晶硅呈各向异性的TMAH中添加丙二醇,则面方位选择性、即蚀刻速度的最大值与蚀刻速度的最小值的差会减少,TMAH对单晶硅的各向异性降低。另一方面,丙二醇的浓度在到第1浓度与第2浓度的中间附近的值为止的范围,随丙二醇的浓度增加,(110)面与(100)面的蚀刻速度会以较大的减少率降低。因此,根据所要求的蚀刻均匀性与蚀刻速度来设定丙二醇的浓度即可。
例如亦可在蚀刻液投入过剩的丙二醇等阻碍物质。由图4所示的测定结果可确认到少量(例如5~10wt%左右)添加丙二醇时,各向异性的缓和效果相对小,但当大量(例如20wt%以上)添加丙二醇时、即投入过剩的丙二醇时,可发现明显的各向异性缓和效果。另一方面,因为蚀刻速度会降低,因而优选根据所要求的品质、容许的处理时间来选择丙二醇的浓度。
图4所示的趋势,即使为TMAH与丙二醇以外的组合亦可确认到。因此,蚀刻液并不限于TMAH,化合物亦不限于丙二醇。另外,图4所示的趋势不仅在将含化合物的蚀刻液供应给蚀刻对象物91的情况下被确认到,即使将化合物与蚀刻液分开供应给基板W,在蚀刻对象物91上将化合物与蚀刻液进行混合的情况下亦可被确认到。因此,亦可将化合物与蚀刻液分开供应给基板W。
供应给基板W的化合物可为第1化合物及第2化合物中的任一者,亦可为第1化合物与第2化合物二者。在前者的情况下,亦可在将蚀刻液与第1化合物供应给蚀刻对象物91之后或之前,将蚀刻液与第2化合物供应给蚀刻对象物91。即,只要在利用其他液体置换蚀刻对象物91上的液体的期间内,可使第1化合物与第2化合物二者存在于蚀刻对象物91上。在后者的情况下,可将含有第1化合物与第2化合物的蚀刻液供应给蚀刻对象物91,亦可将第1化合物、第2化合物及蚀刻液在蚀刻对象物91上混合。
当供应给基板W的化合物为第1化合物及第2化合物中的一者的情况,亦可将属于第1化合物或第2化合物的2种以上化合物供应给蚀刻对象物91。例如可将属于第1化合物的2种以上化合物供应给蚀刻对象物91。在此情况,亦可将含有所有化合物的蚀刻液供应给蚀刻对象物91,亦可将所有化合物与蚀刻液在蚀刻对象物91上混合。或者,亦可在将含有数种化合物的蚀刻液供应给蚀刻对象物91之后或之前,将其余的化合物供应给蚀刻对象物91。
如果化合物种类(供应2种以上化合物的情况,亦包括化合物的组合)以外的条件相同,则当供应给蚀刻对象物91的化合物种类不同时,硅的(110)面、(100)面及(111)面的蚀刻速度中的至少一者会不同。因此,优选根据所要求的品质、容许的处理时间来选择化合物的种类。
在未将化合物供应给蚀刻对象物91而将蚀刻液供应给蚀刻对象物91时,若蚀刻液的温度上升,则(110)面与(100)面的蚀刻速度会以比(111)面的蚀刻速度的变化量更大的变化量上升。另外,在该情况下,若蚀刻液的温度降低,则(110)面与(100)面的蚀刻速度会以比(111)面的蚀刻速度变化量更大的变化量降低。
所以,在未将化合物供应给蚀刻对象物91而将蚀刻液供应给蚀刻对象物91时,若蚀刻液的温度上升,则硅的蚀刻速度的最小值与最大值的差变大。相反,在未将化合物供应给蚀刻对象物91而将蚀刻液供应给蚀刻对象物91时,若蚀刻液的温度降低,则硅的蚀刻速度的最小值与最大值差变小。这些现象在将蚀刻液与化合物供应给蚀刻对象物91时亦会发生。因此,优选根据所要求的品质、容许的处理时间,设定蚀刻液与化合物的温度。
图6是表示将蚀刻液等处理液供应给基板W的基板处理装置1的处理液供应单元61的示意图。图6表示蚀刻液供应给基板W前与化合物混合的例子。
基板处理装置1具备将蚀刻液等处理液供应给基板W的处理液供应单元61。前述的中心喷嘴45、蚀刻液配管52、及蚀刻液阀53等包含于处理液供应单元61中。
处理液供应单元61除中心喷嘴45等之外,还包括:储存蚀刻液的蚀刻液槽62、储存含有属于化合物的一例的第1化合物的含第1化合物溶液的第1化合物槽70、以及储存含有属于另一化合物的一例的第2化合物的含第2化合物溶液的第2化合物槽75。含第1化合物溶液可为第1化合物的液体(融液)、亦可为第1化合物的溶液。当含第1化合物溶液为第1化合物的溶液时,溶剂可为水、亦可为蚀刻液等水以外的液体。关于含第2化合物溶液亦相同。
蚀刻液槽62内的蚀刻液经由混合阀80供应给中心喷嘴45。同样地,第1化合物槽70内的含第1化合物溶液经由混合阀80供应给中心喷嘴45,第2化合物槽75内的含第2化合物溶液经由混合阀80供应给中心喷嘴45。在将含有第1化合物及第2化合物中的至少一者的蚀刻液朝中心喷嘴45喷出时,将含第1化合物溶液及含第2化合物溶液中的至少一者、与蚀刻液供应给混合阀80,在混合阀80内进行混合。
处理液供应单元61亦可更进一步具备:将通过混合阀80的含有第1化合物与第2化合物中的至少一者的蚀刻液,在从中心喷嘴45喷出之前进行搅拌的管在线混合器81。图6表示管在线混合器81配置于蚀刻液阀53的上游的例子。管在线混合器81是包括管81p与搅拌鳍81f的静态混合器;该管81p安装于上游蚀刻液配管67中;该搅拌鳍81f配置于管81p内,且围绕朝液体的流通方向延伸的轴线进行静态混合。
处理液供应单元61包括循环配管63、循环泵64、过滤器66及温度调节器65,该循环配管63使蚀刻液槽62内的蚀刻液进行循环,该循环泵64将蚀刻液槽62内的蚀刻液输送给循环配管63,该过滤器66从向蚀刻液槽62返回的蚀刻液中除去颗粒等异物,该温度调节器65通过对蚀刻液的加热或冷却,变更蚀刻液槽62内的蚀刻液温度。
循环泵64总是将蚀刻液槽62内的蚀刻液输送至循环配管63内。蚀刻液槽62内的蚀刻液通过循环配管63的上游端流入循环配管63中,并通过循环配管63的下游端返回蚀刻液槽62。由此,蚀刻液便在由蚀刻液槽62与循环配管63所形成的循环路中循环。
温度调节器65将蚀刻液槽62内的蚀刻液的温度维持于比室温(例如20~30℃)高或低的一定温度。温度调节器65亦可安装于循环配管63,亦可配置于蚀刻液槽62内。图6表示前者的例子。温度调节器65是可以高于室温的温度加热液体的加热器,亦可为以比室温低的温度冷却液体的冷却器,亦可具有加热与冷却双方的功能。
处理液供应单元61更进一步具备:将蚀刻液从循环配管63导引至中心喷嘴45的上游蚀刻液配管67、变更在上游蚀刻液配管67内朝下游流动的蚀刻液流量的流量调整阀69、以及将流入上游蚀刻液配管67内的蚀刻液加热的管在线加热器68。
循环配管63内的蚀刻液通过上游蚀刻液配管67的上游端,流入至上游蚀刻液配管67,并通过上游蚀刻液配管67的下游端供应给混合阀80。此时,蚀刻液以与流量调整阀69的开度对应的流量供应给混合阀80。在将温度比蚀刻液槽62内的蚀刻液温度高的蚀刻液供应给混合阀80时,蚀刻液经管在线的加热器68加热后才供应给混合阀80。
基板处理装置1亦可具备:调整蚀刻液的溶存氧浓度的溶存氧浓度变更单元82。溶存氧浓度变更单元82包括:通过朝蚀刻液槽62内供应气体,使气体溶入于蚀刻液槽62内的蚀刻液中的气体配管83。溶存氧浓度变更单元82更进一步包括:非活性气体配管84、非活性气体阀85、及流量调整阀86,该非活性气体配管84将非活性气体供应给气体配管83,该非活性气体阀85在从非活性气体配管84朝气体配管83流入非活性气体的开状态、与非活性气体在非活性气体配管84中堵住的闭状态之间进行开闭,该流量调整阀86变更从非活性气体配管84供应给气体配管83的非活性气体流量。
气体配管83是配置于蚀刻液槽62内的蚀刻液中的包含气体喷出口83p的发泡配管。若打开非活性气体阀85,即,将非活性气体阀85从闭状态切换为开状态,则氮气等非活性气体以与流量调整阀86的开度对应的流量从气体喷出口83p喷出。由此,在蚀刻液槽62内的蚀刻液中形成多个气泡,非活性气体便溶入于蚀刻液槽62内的蚀刻液中。此时,溶存氧会被从蚀刻液中排出,而降低蚀刻液的溶存氧浓度。蚀刻液槽62内的蚀刻液的溶存氧浓度,通过变更从气体喷出口83p所喷出的氮气的流量而变更。
处理液供应单元61包括:第1化合物配管71、第1化合物泵72、过滤器73、及流量调整阀74,该第1化合物配管71将含第1化合物溶液从第1化合物槽70导引至中心喷嘴45,该第1化合物泵72将第1化合物槽70内的含第1化合物溶液输送给第1化合物配管71,该过滤器73从流入中心喷嘴45中的含第1化合物溶液中除去颗粒等异物,该流量调整阀74变更在第1化合物配管71内朝下游流动的含第1化合物溶液的流量。
处理液供应单元61更进一步具备:第2化合物配管76、第2化合物泵77、过滤器78、及流量调整阀79,该第2化合物配管76将含第2化合物溶液从第2化合物槽75导引至中心喷嘴45,该第2化合物泵77将第2化合物槽75内的含第2化合物溶液输送给第2化合物配管76,该过滤器78从流入中心喷嘴45中的含第2化合物溶液中除去颗粒等异物,该流量调整阀79变更在第2化合物配管76内朝下游流动的含第2化合物溶液流量。
在使第1化合物槽70内的含第1化合物溶液进行循环时,只要采用与蚀刻液相同的构成便可。即只要设置含第1化合物溶液用的循环配管63及循环泵64便可。当将比室温更高温或更低温的含第1化合物溶液供应给混合阀80时,只要设置含第1化合物溶液用的温度调节器65及管在线加热器68中的至少一者便可。当使含第1化合物溶液的溶存氧浓度降低时,只要设置含第1化合物溶液用的气体配管83等便可。对于含第2化合物溶液也同样。
混合阀80包含有:可分别单独开闭的多个阀、以及连接多个阀的多个流路。图6表示混合阀80含有3个阀(第1阀V1、第2阀V2、及第3阀V3)、3个流入口(第1流入口Pi1、第2流入口Pi2、及第3流入口Pi3)、以及1个流出口Po的例子。上游蚀刻液配管67连接于第1流入口Pi1。第1化合物配管71连接于第2流入口Pi2,第2化合物配管76连接于第3流入口Pi3。蚀刻液配管52连接于流出口Po。
若打开第1阀V1,上游蚀刻液配管67内的蚀刻液便通过第1流入口Pi1流入混合阀80的内部,并从流出口Po排出至蚀刻液配管52。同样,若打开第2阀V2,第1化合物配管71内的含第1化合物溶液便通过第2流入口Pi2流入混合阀80的内部,并从流出口Po排出至蚀刻液配管52。若打开第3阀V3,则第2化合物配管76内的含第2化合物溶液便通过第3流入口Pi3流入混合阀80内部,并从流出口Po排出至蚀刻液配管52。
例如当打开第1阀V1与第2阀V2时,蚀刻液便以与流量调整阀69的开度对应的流量供应给混合阀80,而含第1化合物溶液则以与流量调整阀74的开度对应的流量供应给混合阀80。由此,含有第1化合物的蚀刻液从混合阀80供应给蚀刻液配管52,并从中心喷嘴45朝基板W喷出。从中心喷嘴45所喷出的蚀刻液中的第1化合物的浓度,利用流量调整阀69与流量调整阀74变更。从中心喷嘴45所喷出的含第1化合物蚀刻液的温度,利用温度调节器65与管在线加热器68变更。
图7是表示基板处理装置1的电气构成的框图。
控制装置3是含有计算机本体3a、以及连接于计算机本体3a的周边装置3d的计算机。计算机本体3a包含有:执行各种命令的CPU3b(central processing unit:中央运算处理装置)、以及存储信息的主存储装置3c。周边装置3d包含有存储程序P等信息的辅助存储装置3e、从可移动介质RM中读取信息的读取装置3f、以及与主计算机等其他装置进行通信的通信装置3g。
控制装置3连接于输入设备与显示设备。输入设备由使用者或负责保养者等操作员,在将信息输入至基板处理装置1时操作。信息会显示于显示设备的画面。输入设备可为键盘、定点设备(pointing device)、及触摸板中的任一者,亦可为这些以外的装置。亦可在基板处理装置1中设置兼具输入设备与显示设备的触摸板显示器。
CPU3b执行辅助存储装置3e所存储的程序P。辅助存储装置3e内的程序P可预安装于控制装置3中,亦可通过读取装置3f从可移动介质RM传送给辅助存储装置3e,亦可从主计算机等外部装置经由通信装置3g传送给辅助存储装置3e。
辅助存储装置3e及可移动介质RM是即使未供应电力仍可保持存储的非易失性存储器。辅助存储装置3e是例如硬盘驱动器等磁性存储装置。可移动介质RM是例如激光唱片(compact disc:CD)等光盘或存储卡等半导体存储器。可移动介质RM是记录程序P的计算机可读取记录介质的一例。可移动介质RM是非暂时性的有形的记录介质(non-transitorytangible media)。
辅助存储装置3e存储着多个规程。规程是规定基板W的处理内容、处理条件及处理顺序的信息。多个规程在基板W的处理内容、处理条件及处理顺序中的至少一项上互相相异。控制装置3根据主计算机所指定的规程对基板W施行处理的方式控制着基板处理装置1。控制装置3被编程为执行后述的各步骤。
图8是用于说明由基板处理装置1所执行的基板W的处理一例的步骤图。以下,参照图1A、图2、图3、图6、及图8。
在由基板处理装置1处理基板W时,执行将基板W搬入腔室4内的搬入步骤(图8中的步骤S1)。
具体而言,在升降框32与阻隔构件33位于上位置,而所有防护罩25均位于下位置的状态下,由中央机械手CR一边利用手部H1支撑着基板W,一边使手部H1伸入腔室4内。然后,中央机械手CR在基板W的表面朝上的状态下,将手部H1上的基板W放置于多个卡盘销11上。然后,多个卡盘销11推压着基板W的外周面,而把持基板W。中央机械手CR在将基板W放置于旋转卡盘10上之后,便使手部H1从腔室4的内部退出。
接着,打开上气体阀57与下气体阀21,阻隔构件33的上中央开口38与旋转基座12的下中央开口18开始喷出氮气。由此,与基板W接触的环境气体中的氧浓度降低。另外,由阻隔构件升降单元31使升降框32从上位置下降至下位置,并由防护罩升降单元27使某一个防护罩25从下位置上升至上位置。此时,旋转基座12保持于俯视下多个上支撑部43分别重叠于多个下支撑部44上的基准旋转角。因此,阻隔构件33的上支撑部43由旋转基座12的下支撑部44支撑着,阻隔构件33离开升降框32。然后,驱动旋转马达14,开始基板W的旋转(图8中的步骤S2)。
接着,施行将药液的一例即DHF供应给基板W的上表面的药液供应步骤(图8中的步骤S3)。
具体而言,在阻隔构件33位于下位置的状态下,打开药液阀51,中心喷嘴45开始喷出DHF。从中心喷嘴45喷出的DHF在碰撞到基板W的上表面中央部之后,沿旋转中的基板W的上表面朝外侧流动。由此,形成覆盖基板W的上表面整体的DHF的液膜,而对基板W的上表面整体供应DHF。若从打开药液阀51起经规定时间,便关闭药液阀51,停止DHF的喷出。
接着,施行将冲洗液的一例即纯水供应给基板W的上表面的第1冲洗液供应步骤(图8中的步骤S4)。
具体而言,在阻隔构件33位于下位置的状态下,打开上冲洗液阀55,由中心喷嘴45开始喷出纯水。碰撞到基板W的上表面中央部的纯水,沿旋转中的基板W的上表面朝外侧流动。基板W上的DHF被从中心喷嘴45喷出的纯水冲洗。由此,形成覆盖基板W上表面整体的纯水液膜。若从打开上冲洗液阀55起经规定时间,便关闭上冲洗液阀55,停止纯水的喷出。
接着,施行将蚀刻液的一例即第1蚀刻液供应给基板W上表面的第1蚀刻步骤(图8中的步骤S5)。
具体而言,在阻隔构件33位于下位置的状态下,打开混合阀80的第1阀V1与第2阀V2,且打开蚀刻液阀53。由此,第1蚀刻液、即含第1化合物的蚀刻液供应给中心喷嘴45,中心喷嘴45开始喷出第1蚀刻液。在开始喷出第1蚀刻液之前,为了切换承接从基板W排出的液体的防护罩25,防护罩升降单元27亦可使至少一个防护罩25铅垂移动。碰撞到基板W的上表面中央部的第1蚀刻液,沿旋转中的基板W的上表面朝外侧流动。基板W上的纯水被置换为从中心喷嘴45喷出的第1蚀刻液。由此,形成覆盖基板W的上表面整体的第1蚀刻液液膜。
形成第1蚀刻液的液膜之后,施行将蚀刻液的另一例即第2蚀刻液供应给基板W的上表面的第2蚀刻步骤(图8中的步骤S6)。
具体而言,在保持打开混合阀80的第1阀V1与蚀刻液阀53的状态下,关闭混合阀80的第2阀V2,并打开混合阀80的第3阀V3。此时,视需要亦可变更流量调整阀69(参照图6)的开度。若关闭混合阀80的第2阀V2,并打开混合阀80的第3阀V3,便停止朝混合阀80的含第1化合物溶液的供应,并开始朝混合阀80供应含第2化合物溶液。由此,第2蚀刻液、即含第2化合物的蚀刻液被供应给中心喷嘴45,中心喷嘴45开始喷出第2蚀刻液。在开始喷出第2蚀刻液之前,为了切换承接从基板W排出的液体的防护罩25,防护罩升降单元27亦可使至少一个防护罩25铅垂移动。
第2蚀刻液在阻隔构件33位于下位置的状态下,从中心喷嘴45朝基板W的上表面中央部喷出。碰撞到基板W的上表面中央部的第2蚀刻液,沿旋转中的基板W的上表面朝外侧流动。基板W上的第1蚀刻液被置换为从中心喷嘴45喷出的第2蚀刻液。由此,形成覆盖基板W的上表面整体的第2蚀刻液液膜。
形成第2蚀刻液的液膜之后,亦可再度将第1蚀刻液供应给基板W,然后将第2蚀刻液供应给基板W。即,将第1蚀刻步骤(图8中的步骤S5)至第2蚀刻步骤(图8中的步骤S6)的1个循环施行2次以上(图8中的步骤S7)。图8中的步骤S7“N”表示0以上的整数。当N为1以上的情况,循环重复执行2次以上。当N为0的情况,仅施行第1次的第1蚀刻步骤与第2蚀刻步骤,而第2次以后的第1蚀刻步骤与第2蚀刻步骤则未施行。
在开始最后的第2蚀刻步骤,形成覆盖基板W的上表面整体的第2蚀刻液液膜之后,关闭混合阀80的所有阀(第1阀V1、第2阀V2、及第3阀V3),并关闭蚀刻液阀53。由此,在基板W的上表面整体被第2蚀刻液的液膜覆盖的状态下,停止从中心喷嘴45喷出第2蚀刻液。
其次,施行将冲洗液的一例即纯水供应给基板W的上表面的第2冲洗液供应步骤(图8中的步骤S8)。
具体而言,在阻隔构件33位于下位置的状态下,打开上冲洗液阀55,由中心喷嘴45开始喷出纯水。碰撞到基板W的上表面的中央部的纯水,沿旋转中的基板W的上表面朝外侧流动。基板W上的第2蚀刻液被从中心喷嘴45喷出的纯水冲洗。由此,形成覆盖基板W的上表面整体的纯水液膜。若从打开上冲洗液阀55起经规定时间,便关闭上冲洗液阀55,停止纯水的喷出。
接着,施行利用基板W的旋转使基板W干燥的干燥步骤(图8中的步骤S9)。
具体而言,在阻隔构件33位于下位置的状态下,由旋转马达14朝旋转方向加速基板W,以比在从药液供应步骤至第2冲洗液供应步骤的期间的基板W旋转速度大的高旋转速度(例如数千rpm)使基板W旋转。由此,液体被从基板W上除去,而干燥基板W。若从基板W开始高速旋转起经规定时间,旋转马达14便停止旋转。此时,旋转马达14在基准旋转角停止旋转基座12。由此,停止基板W的旋转(图8中的步骤S10)。
其次,施行从腔室4中搬出基板W的搬出步骤(图8中的步骤S11)。
具体而言,阻隔构件升降单元31使升降框32上升至上位置,防护罩升降单元27使所有防护罩25下降至下位置。另外,关闭上气体阀57与下气体阀21,阻隔构件33的上中央开口38与旋转基座12的下中央开口18停止喷出氮气。然后,中央机械手CR使手部H1伸入腔室4内。中央机械手CR在多个卡盘销11解除把持基板W后,由手部H1支撑旋转卡盘10上的基板W。然后,中央机械手CR一边利用手部H1支撑基板W,一边使手部H1从腔室4内部退出。由此,处理完毕的基板W被从腔室4中搬出。
以下的表1表示由基板处理装置1所执行的基板W处理的多个例子。表1中的“化合物X”表示第1化合物与第2化合物中的至少一者,表1中的“+”表示蚀刻液与化合物的混合液被供应至基板W的上表面。
[表1]
化合物X是第1化合物及第2化合物中的至少一者
第3处理例中需要第2次以后的第1蚀刻步骤
在前述的说明中,针对将第1蚀刻液(含第1化合物的蚀刻液)供应给基板W的上表面,然后,将第2蚀刻液(含有第2化合物的蚀刻液)供应给基板W的上表面的例子(第1处理例)进行说明。
如表1中的第2处理例所示那样,亦可在第1蚀刻步骤中将未含第1化合物与第2化合物的蚀刻液供应给基板W的上表面,在第2蚀刻步骤中将含有第1化合物与第2化合物中的至少一者的蚀刻液供应给基板W的上表面。
亦可如表1中的第3处理例所示那样,在第1蚀刻步骤中将未含化合物的蚀刻液供应给基板W的上表面,在第2蚀刻步骤中将含有化合物的含化合物溶液供应给基板W的上表面。在此情况,若将含化合物的溶液供应给基板W的上表面整体,基板W的上表面整体便停止、或几乎停止蚀刻。若供应含化合物溶液后,将未含化合物的蚀刻液供应给基板W的上表面(第2次的第1蚀刻步骤),则基板W上的含化合物溶液中所含的化合物便会溶入蚀刻液中,含化合物的蚀刻液便被供应给基板W的上表面整体。因此,第2次以后的第1蚀刻步骤相较于第1次的第1蚀刻步骤,可降低蚀刻的各向异性。因此,第1次的第1蚀刻步骤中执行各向异性蚀刻,而第2次以后的第1蚀刻步骤中则执行等向性蚀刻。
亦可如表1中的第4处理例所示那样,第1蚀刻步骤中,将第1化合物与第2化合物中的至少一者的浓度为Cx%(Cx为超过0的数值)的蚀刻液,供应给基板W的上表面,而第2蚀刻步骤中,则将第1化合物与第2化合物中的至少一者浓度为Cy%(Cy为超过0的数值,且不同于Cx)的蚀刻液,供应给基板W的上表面。
亦可如表1中的第5处理例所示那样,第1蚀刻步骤中,将含有第1化合物与第2化合物中的至少一者、且Tx℃的蚀刻液,供应给基板W的上表面,而第2蚀刻步骤中将含有第1化合物与第2化合物中的至少一者、且Ty℃(Ty不同于Tx)的蚀刻液,供应给基板W的上表面。
图9A是表示在图8所示的基板W处理的一例中供应第1蚀刻液后的基板W的截面的示意图。图9B是表示在图8所示的基板W处理的一例中供应第2蚀刻液后的基板W的截面的示意图。图10是表示在图8所示的基板W处理的一例中交替多次供应第1蚀刻液与第2蚀刻液时的、处理时间与蚀刻速度的关系的概要的曲线图。图10中的期间Pt表示喷出第2蚀刻液的期间。
在图9A~图9B所示的例子中,基板W是形成图案前的硅晶片(所谓“裸晶片”(圆板状的单晶硅)),蚀刻对象物91是硅晶片的上表面。硅晶片的上表面例如是(100)面。
图9A中的双点划线表示通过供应DHF而除去硅的自然氧化膜后且供应第1蚀刻液前的硅晶片的上表面的形状。图9A中的实线表示供应第1蚀刻液后的硅晶片的上表面的形状。图9B中的双点划线表示供应第1蚀刻液后、且供应第2蚀刻液前的硅晶片的上表面的形状。图9B中的实线表示供应第2蚀刻液后的硅晶片的上表面的形状。
在以下说明中,对硅的(110)面、(100)面及(111)面供应第1蚀刻液时的蚀刻速度的最大值,比对硅的(110)面、(100)面及(111)面供应第2蚀刻液时的蚀刻速度的最大值大,供应第1蚀刻液时的蚀刻速度的最大值与最小值的差,比供应第2蚀刻液时的蚀刻速度的最大值与最小值的差大。即,当第1蚀刻液与第2蚀刻液比较时,虽然蚀刻的各向异性较大,但蚀刻速度较大(蚀刻速率高)。
如前述那样,第1蚀刻液是含有第1化合物的蚀刻液。若利用第1蚀刻液所含的蚀刻液蚀刻单晶硅,蚀刻速度会在每个结晶面不同。然而,在第1蚀刻液最初供应给基板W之前的基板W的上表面(圆板状的单晶硅的上表面)是(100)面,基板W的上表面内任一地方均有露出(100)面。因此,若对基板W的上表面供应第1蚀刻液,便在基板W的上表面呈平坦的状态下,均匀地蚀刻基板W的上表面。
然而,如图9A中的实线所示,若进行基板W的上表面的蚀刻,会有基板W的上表面变为非平坦的情况。理由是单晶硅中存有龟裂、缺陷的缘故所致。即,若存在有龟裂、缺陷,蚀刻速度相对低的(111)面会露出,而发生蚀刻不均匀的情形。因此,会有在基板W的上表面形成多个凸部92的情况。图9A表示在基板W的上表面形成金字塔状的多个凸部92的例子。金字塔状的凸部92的侧面为(111)面,蚀刻速度相对小。若经处理后基板W上有残留此种凸部92,基板W便会被评为表面粗糙、蚀刻不足等品质不良。
如图10所示,若开始供应第1蚀刻液,蚀刻速度会随时间经过而降低。此现象是露出(111)面的凸部92会逐渐变大,随此导致(100)面与第1蚀刻液的接触面积减少的缘故所致。从开始供应第1蚀刻液起经规定时间后,便将蚀刻的各向异性比第1蚀刻液小的第2蚀刻液供应给基板W的上表面。因此,虽然蚀刻速度比第1蚀刻液小(参照图10中的期间Pt),但不仅对基板W上表面的平坦部分(露出(100)面的部分),就连凸部92的侧面(露出(111)面的部分)亦进行蚀刻。由此,如图9B所示,凸部92逐渐变小、或凸部92从基板W上表面消失。
从开始供应第2蚀刻液起经规定时间后,再度将第1蚀刻液供应给基板W的上表面。因为通过供应第2蚀刻液而使凸部92小型化或被除去,因而若对基板W的上表面供应第1蚀刻液,便可在基板W的上表面呈平坦、或大约平坦的状态下,均匀地蚀刻基板W的上表面。即使因第2次的第1蚀刻液供应而再度形成凸部92、或凸部92的大型化,但凸部92仍可利用第2次的第2蚀刻液供应而小型化或被除去。因此,可提高处理后的基板W的上表面的平坦度(平面度)。
依此,因为交替将蚀刻速度相对大的第1蚀刻液、与各向异性相对小的第2蚀刻液供应给基板W,因而可缩短处理时间,且能均匀地蚀刻基板W的上表面。即,若持续仅供应第2蚀刻液,虽可均匀地蚀刻基板W的上表面,但因为第2蚀刻液的蚀刻速度相对小,因而蚀刻需要长时间。相对于此,若将第1蚀刻液与第2蚀刻液交替供应给基板W,相较于仅持续供应第2蚀刻液的情况下,便可在确保同等的基板W上表面的平坦度的情况下,缩短处理时间。
图11是表示利用未含化合物的蚀刻液蚀刻硅鳍后的上述鳍的截面的示意图。图12是表示在图8所示的基板W处理的一例中交替供应第1蚀刻液与第2蚀刻液对硅鳍进行蚀刻后的、上述鳍的截面的示意图。
图11中的双点划线表示供应未含化合物的蚀刻液前的鳍形状,图11中的实线表示供应未含化合物的蚀刻液后的鳍形状。图12中的双点划线表示供应第1蚀刻液前的鳍形状,图12中的点划线表示供应第1蚀刻液后且供应第2蚀刻液前的鳍形状。图12中的实线表示供应第2蚀刻液后的鳍形状。
在图11及图12所示的例子中,基板W是已形成图案的硅晶片,蚀刻对象物91是在基板W上表面所形成的鳍的表层。鳍由单晶硅所形成。鳍的上表面是(100)面,鳍的右侧面与左侧面是(110)面。虽未图示,但除蚀刻对象物一例即鳍以外,在基板W的表面上亦可露出氧化硅、氮化硅等非蚀刻对象物。在此情况,一边抑制蚀刻对象物遭蚀刻,一边进行对蚀刻对象物91蚀刻的选择性蚀刻。
因为碱性的蚀刻液是各向异性蚀刻液,因而若将未含化合物的蚀刻液供应给基板W的上表面,便如图11所示那样,由单晶硅所形成的鳍表层会被不均匀地蚀刻。图11表示随着接近鳍的下端,蚀刻量亦会减少,随着接近鳍下端,鳍亦会变粗大的例子。理由是蚀刻速度相对大的(100)面与(110)面配置于鳍的上表面与侧面,另一方面,蚀刻速度相对小的(111)面朝斜上的缘故所致。因此,朝下方及宽度方向的蚀刻相对较快,朝斜下方的蚀刻相对较慢。
如图12中的点划线所示,若将蚀刻速度相对大的第1蚀刻液供应给基板W的上表面,鳍的表层会被快速蚀刻。然而,相较于第2蚀刻液,因为各向异性较大,因而与将未含化合物的蚀刻液供应给基板W的上表面的情况同样,鳍的蚀刻量会随接近鳍的下端而减少。
从开始供应第1蚀刻液起经规定时间后,便将蚀刻的各向异性比第1蚀刻液小的第2蚀刻液供应给基板W的上表面。由此,蚀刻速度最大值与最小值的差减少,相对的(111)面的蚀刻速度会提高。结果,相对于供应第1蚀刻液前的鳍形状、即图12中的双点划线所示形状,可均匀地蚀刻鳍表层。由此,可在缩短处理时间的情况下,使鳍精密地接近希望的形状。
在如上述的本实施方式中,对已露出表示单晶硅与多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物91的基板W,供应碱性的第1蚀刻液(含有第1化合物的碱性的蚀刻液)。由此,蚀刻对象物91便被蚀刻。然后,在第1蚀刻液供应给基板W之前(或之后),将碱性的第2蚀刻液(含有第2化合物的碱性的蚀刻液)供应给基板W。由此,对蚀刻对象物91更进一步进行蚀刻。
第2蚀刻液是含有阻碍氢氧化物离子与蚀刻对象物91接触的化合物的液体。该化合物使蚀刻的各向异性与蚀刻速度变化。具体来说,就对硅的(110)面、(100)面及(111)面的蚀刻速度的最大值与最小值的差而言,第2蚀刻液比第1蚀刻液小。即,第2蚀刻液的蚀刻的各向异性比第1蚀刻液小。另外,第2蚀刻液对这些结晶面的蚀刻速度的最大值比第1蚀刻液小。
若将第1蚀刻液供应给基板W,虽蚀刻均匀性比第2蚀刻液差,但能以较大的速度对蚀刻对象物91进行蚀刻。若将第2蚀刻液供应给基板W,虽蚀刻比第1蚀刻液缓慢,但蚀刻对象物91可被均匀蚀刻。因此,通过将蚀刻的各向异性与蚀刻速度互异的第1蚀刻液及第2蚀刻液供应给基板W,相较于持续供应第2蚀刻液的情况下,可缩短处理时间,且能对蚀刻对象物91均匀地蚀刻。
在本实施方式中,将第1蚀刻液供应给基板W后,并非将第2蚀刻液以外的液体供应给基板W,而是将第2蚀刻液供应给基板W。由此,基板W上的第1蚀刻液会被第2蚀刻液置换。若蚀刻对象物91进行氧化,蚀刻对象物91表层便会变化为氧化硅。氧化硅并不会、或几乎不会被碱性的蚀刻液蚀刻。
若刚将第1蚀刻液供应给基板W后便将第2蚀刻液供应给基板W,便可缩短从供应第1蚀刻液起至供应第2蚀刻液的时间,能抑制或防止蚀刻对象物91被氧化。由此,相较于持续供应第2蚀刻液的情况下,可缩短处理时间,且可使所蚀刻的蚀刻对象物91的实际形状接近希望的形状。
在本实施方式中,不仅第2蚀刻液,就连第1蚀刻液亦含有化合物。因此,第1蚀刻液亦会降低蚀刻的各向异性。第1蚀刻液与第2蚀刻液在成分、浓度及温度中的至少其中一项上互异。若这些中的至少一项不同,则蚀刻的各向异性与蚀刻速度会有变化。由此,相较于持续供应第2蚀刻液的情况下,可缩短处理时间,且能对蚀刻对象物91均匀地蚀刻。
在本实施方式中,将第1蚀刻液与第2蚀刻液交替多次供应给基板W。若持续将各向异性较大的第1蚀刻液供应给基板W,则露出蚀刻速度较小的(111)面部分的面积会增加。在此情况下,因为(111)面以外的结晶面与第1蚀刻液的接触面积会减少,因而蚀刻速度降低。若供应各向异性较小的第2蚀刻液,(111)面便被蚀刻。露出该结晶面的部分的面积减少。然后,若将第1蚀刻液供应给基板W,便可再度以较大的蚀刻速度对基板W进行蚀刻。
接着,针对第2实施方式进行说明。
第1实施方式与第2实施方式的主要差异在于:基板处理装置101是一并处理多张基板W的批次式装置。
图13是表示本发明的第2实施方式的基板处理装置101所具备的蚀刻单元104的示意图。图13中,对于与前述的图1~图12所示的构成相同的构成,赋予与图1等相同的附图标记并省略说明。
基板处理装置101具备:多个处理单元、搬送单元、及控制装置3,该多个处理单元一并处理多张基板W,该搬送单元执行将多张基板W搬入处理单元的搬入动作、与将多张基板W从处理单元中搬出的搬出动作,该控制装置3对基板处理装置101进行控制。多个处理单元包括将蚀刻液同时供应给多张基板W的蚀刻单元104。虽未图示,多个处理单元更进一步包括:对已被供应蚀刻液的多张基板W同时供应冲洗液的冲洗液处理单元、与对已被供应冲洗液的多张基板W同时施行干燥的干燥处理单元。
蚀刻单元104包括:储存蚀刻液且同时被搬入多张基板W的浸渍槽105。搬送单元包括支撑架103与升降机102,该支撑架103在各基板W呈铅垂的姿势下保持着多张基板W,该升降机102使支撑架103在下位置与上位置之间进行升降,该下位置是由支撑架103保持的多张基板W会浸渍于浸渍槽105内的蚀刻液中的位置,该上位置是由支撑架103保持的多张基板W位于浸渍槽105内的蚀刻液的上方的位置。
蚀刻单元104更进一步包括:设有喷出蚀刻液的蚀刻液喷出口的多个蚀刻液喷嘴106、与设有喷出非活性气体的气体喷出口的多个气体喷嘴114。蚀刻液喷嘴106与气体喷嘴114分别是在浸渍槽105中呈水平延伸的筒状。多个蚀刻液喷嘴106与多个气体喷嘴114以水平姿势相互平行而配置。邻接的2个蚀刻液喷嘴106之间配置有1个以上的气体喷嘴114。当支撑架103配置于下位置(图13所示的位置)时,多个蚀刻液喷嘴106与多个气体喷嘴114配置于由支撑架103保持的多张基板W的下方。
蚀刻液配管107连接于多个蚀刻液喷嘴106。蚀刻液配管107包括:对供应给多个蚀刻液喷嘴106的蚀刻液进行导引的共通配管107c、以及将从共通配管107c供应的蚀刻液供应给多个蚀刻液喷嘴106的多个支流管107d。共通配管107c连接于混合阀80。蚀刻液阀108安装于共通配管107c。多个支流管107d从共通配管107c分支出。多个支流管107d分别连接于多个蚀刻液喷嘴106。图13中,仅绘制二侧2个蚀刻液喷嘴106连接于支流管107d,但其他蚀刻液喷嘴106亦连接于支流管107d。
气体配管115连接于多个气体喷嘴114。气体配管115包括:对供应给多个气体喷嘴114的气体进行导引的共通配管115c、以及将从共通配管115c供应的气体供应给多个气体喷嘴114的多个支流管115d。共通配管115c连接于非活性气体供应源。气体阀116与流量调整阀117安装于共通配管115c。多个支流管115d从共通配管115c分支出。多个支流管115d分别连接于多个气体喷嘴114。图13中,仅绘制二侧的2个气体喷嘴114连接于支流管115d,但其他气体喷嘴114亦连接于支流管115d。
蚀刻单元104具备:承接从浸渍槽105外溢的蚀刻液的溢流槽113。回流管112的上游端连接于溢流槽113,回流管112的下游端在蚀刻液阀108的下游的位置处连接于蚀刻液配管107的共通配管107c。从浸渍槽105外溢于溢流槽113的蚀刻液利用泵109再度输送给多个蚀刻液喷嘴106,且在到达多个蚀刻液喷嘴106之前利用过滤器111进行过滤。蚀刻单元104亦可包括:通过对蚀刻液的加热或冷却而变更浸渍槽105内的蚀刻液温度的温度调节器110。
若多个蚀刻液喷嘴106喷出蚀刻液,则蚀刻液供应给浸渍槽105内,且在浸渍槽105内的蚀刻液中形成蚀刻液的上升流。从浸渍槽105的上端所设置的开口外溢的蚀刻液,由溢流槽113承接,并经由回流管112返回到多个蚀刻液喷嘴106中。由此,蚀刻液便进行循环。另一方面,若打开在排液配管118安装的排液阀119,蚀刻液等浸渍槽105内的液体便被排出至排液配管118中。
将第1蚀刻液(含有第1化合物的蚀刻液)与第2蚀刻液(含有第2化合物的蚀刻液),供应给由支撑架103保持的多张基板W时,便在关闭排液阀119状态下,经由多个蚀刻液喷嘴106将第1蚀刻液供应给浸渍槽105。从开始供应第1蚀刻液起经规定时间,便打开排液阀119,排出浸渍槽105内的第1蚀刻液。然后,在关闭排液阀119的状态下,经由多个蚀刻液喷嘴106将第2蚀刻液供应给浸渍槽105。
亦可取代将第1蚀刻液与第2蚀刻液依序供应给1个浸渍槽105,改为设计储存第1蚀刻液的浸渍槽105、与储存第2蚀刻液的浸渍槽105,再将构成1批次的多张基板W依序搬入2个浸渍槽105中。这样一来,可省略将浸渍槽105内的第1蚀刻液变更为第2蚀刻液的蚀刻液更换。
第1蚀刻液与第2蚀刻液亦可在浸渍槽105内混合。例如亦可从开始供应第1蚀刻液起经规定时间后便停止供应第1蚀刻液,接着开始供应第2蚀刻液。在此情况秀爱,第1蚀刻液与第2蚀刻液在浸渍槽105中混合,而变更供应给基板W的蚀刻液的溶存氧浓度。
亦可取代将第1蚀刻液与第2蚀刻液依序供应给基板W,而最先仅将蚀刻液供应给浸渍槽105,然后在浸渍槽105内的蚀刻液混入含第1化合物溶液或含第2化合物溶液中的至少一者。在此情况秀爱,未含化合物的蚀刻液供应给由支撑架103保持的多张基板W,然后,再将含有化合物的蚀刻液供应给由支撑架103保持的多张基板W。
[其他实施方式]
本发明并不限于前述的实施方式内容,亦可进行各种变更。
例如在第1实施方式中,蚀刻液并非供应给基板W的上表面,亦可供应给基板W的下表面。或,亦可对基板W的上表面与下表面双方均供应蚀刻液。在这些情况,只要使下表面喷嘴15喷出蚀刻液便可。
在第1实施方式中,第1蚀刻液与第2蚀刻液亦可由各自的喷嘴喷出,蚀刻液、含第1化合物溶液、及含第2化合物溶液亦可由各自的喷嘴喷出。在后者的情况,蚀刻液、含第1化合物溶液、及含第2化合物溶液中的至少2个,在基板W的上表面进行混合、或在基板W的上表面与喷嘴间的空间内混合。
在第1实施方式中,亦可设计储存第1蚀刻液的第1蚀刻液槽、与储存第2蚀刻液的第2蚀刻液槽。在此情况下,第1蚀刻液与第2蚀刻液可从同一喷嘴朝基板W喷出,亦可由各自喷嘴朝基板W喷出。
在第1实施方式中,基板W上的第1蚀刻液亦可并非由第2蚀刻液置换,而利用第2蚀刻液以外的液体(中间液)置换基板W上的第1蚀刻液,然后利用第2蚀刻液置换基板W上的中间液。或者,亦可在供应第1蚀刻液与供应第2蚀刻液之间,依序将2种以上液体供应给基板W。例如利用第1中间液置换基板W上的第1蚀刻液,利用第2中间液置换基板W上的第1中间液,利用第2蚀刻液置换基板W上的第2中间液。
亦可从阻隔构件33中省略筒状部37。亦可从阻隔构件33与旋转卡盘10中省略上支撑部43与下支撑部44。
亦可从处理单元2中省略阻隔构件33。在此情况下,只要在处理单元2中设置将药液等处理液朝基板W喷出的喷嘴便可。喷嘴亦可为可在腔室4内进行水平移动的扫描式喷嘴,亦可为相对于腔室4的隔壁6固定的固定喷嘴。喷嘴亦可具备:通过朝基板W的径向上分离的多个位置处同时喷出处理液,而将处理液供应给基板W的上表面或下表面的多个液喷出口。在此情况下,所喷出的处理液的流量、温度及浓度中的至少一项,亦可针对每个液喷出口而变化。
基板处理装置1并不限于处理圆板状基板W的装置,亦可为处理多边形基板W的装置。
亦可组合前述所有构成中的2个以上。亦可组合前述所有步骤中的2个以上。
旋转卡盘10与支撑架103是基板保持单元的一例。处理液供应单元61是第1蚀刻单元。处理液供应单元61亦是第2蚀刻单元的一例。
针对本发明的实施方式进行详细说明,但这些仅为明了本发明的技术内容而采用的具体例而已,本发明不应仅限定解释为这些具体例,本发明的精神与范围仅受所附的权利要求书限定。
附图标记的说明
1:基板处理装置
10:旋转卡盘
45:中心喷嘴
47:蚀刻液喷出口
61:处理液供应单元
62:蚀刻液槽
70:第1化合物槽
75:第2化合物槽
91:蚀刻对象物
92:凸部
101:基板处理装置
103:支撑架
104:蚀刻单元
W:基板。
Claims (6)
1.一种基板处理方法,对含有表示单晶硅与多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物的基板进行处理,包括:
第1蚀刻步骤,通过将碱性的第1蚀刻液供应给上述基板,而对上述蚀刻对象物施行蚀刻;以及
第2蚀刻步骤,在上述第1蚀刻液供应给上述基板之前或供应后,通过将碱性的第2蚀刻液供应给上述基板,而对上述蚀刻对象物施行蚀刻,该第2蚀刻液含有会阻碍氢氧化物离子与上述蚀刻对象物接触的化合物,且对硅的(110)面、(100)面、及(111)面的蚀刻速度的最大值与最小值差比上述第1蚀刻液小,上述蚀刻速度的上述最大值比上述第1蚀刻液小。
2.如权利要求1所述的基板处理方法,其中,上述第2蚀刻步骤包括:通过将上述第2蚀刻液供应给上述基板,而利用上述第2蚀刻液置换与上述基板接触的上述第1蚀刻液的步骤。
3.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,上述第1蚀刻液是含有上述化合物的碱性的蚀刻液;
上述第1蚀刻液与第2蚀刻液在成分、浓度及温度中的至少一项上互异。
4.如权利要求1或2所述的基板处理方法,其中,上述第2蚀刻步骤包括以下步骤中的至少一个:在与上述基板接触的上述第1蚀刻液中混入上述化合物的步骤;及在使含有上述化合物的含化合物溶液接触到上述基板的状态下,在上述含化合物溶液中混入上述第1蚀刻液的步骤。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基板处理方法,其中,包括:将包括上述第1蚀刻步骤与第2蚀刻步骤的1个循环施行多次的重复步骤。
6.一种基板处理装置,对含有表示单晶硅与多晶硅中的至少一者的蚀刻对象物的基板进行处理,具备:
基板保持单元,保持上述基板;
第1蚀刻单元,通过对由上述基板保持单元所保持的上述基板供应碱性的第1蚀刻液,而对上述蚀刻对象物施行蚀刻;以及
第2蚀刻单元,通过在将上述第1蚀刻液供应给上述基板前或供应后,将碱性的第2蚀刻液供应给由上述基板保持单元保持的上述基板,而对上述蚀刻对象物施行蚀刻;该第2蚀刻液含有会阻碍氢氧化物离子与上述蚀刻对象物接触的化合物,对硅的(110)面、(100)面及(111)面的蚀刻速度的最大值与最小值的差比上述第1蚀刻液小,上述蚀刻速度的上述最大值比上述第1蚀刻液小。
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