KR102614888B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 방법은, 승온 공정과, 액 공급 공정을 포함한다. 승온 공정은, 농황산으로 구성되는 처리액(L)을 승온한다. 액 공급 공정은, 승온된 처리액(L)을 기판 처리부(30)에 적재된 기판에 공급한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
개시의 실시 형태는, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고도 호칭함) 등의 기판 상에 형성되는 막에 2종류의 재료(예를 들어, 배선 재료 및 확산 방지막)가 포함되는 경우에, 한쪽의 재료를 선택적으로 에칭하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2008-285508호 공보
본 개시는, 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 방법은, 승온 공정과, 액 공급 공정을 포함한다. 승온 공정은, 농황산으로 구성되는 처리액을 승온한다. 액 공급 공정은, 승온된 상기 처리액을 기판 처리부에 적재된 기판에 공급한다.
본 개시에 의하면, 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 처리 유닛의 구체적인 구성예를 도시하는 모식도이다.
도 3은 실시 형태에서의 에칭 처리의 개요를 도시하는 도면이다.
도 4는 실시 형태에 따른 처리액 공급부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 실시 형태에 따른 처리액의 온도와 에칭의 선택비의 관계를 도시한 도면이다.
도 6은 실시 형태에서의 텅스텐의 에칭 레이트, 질화티타늄의 에칭 레이트 및 에칭의 선택비와, 황산 농도의 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 실시 형태에 따른 처리액 공급 처리의 상세를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 형태의 변형예 1에 따른 처리액 공급부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 실시 형태의 변형예 2에 따른 처리액 공급부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템이 실행하는 기판 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 실시 형태의 변형예 1에 따른 기판 처리 시스템이 실행하는 기판 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 실시 형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실과 다른 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 도면의 상호간에 있어서도, 서로의 치수 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 경우가 있다.
종래, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고도 호칭함) 등의 기판 상에 형성되는 막에 2종류의 재료(예를 들어, 배선 재료 및 확산 방지막)가 포함되는 경우에, 한쪽의 재료를 선택적으로 에칭하는 기술이 알려져 있다. 한편, 2종류의 재료의 조합에 따라서는, 원하는 선택성을 얻는 것이 어려운 경우가 있었다.
그래서, 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭할 것이 기대되고 있다.
<기판 처리 시스템의 개요>
먼저, 도 1을 참조하면서, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 개략 구성에 대해서 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 기판 처리 시스템(1)은, 기판 처리 장치의 일례이다. 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해서, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 반출입 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반출입 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)은 인접해서 마련된다.
반출입 스테이션(2)은, 캐리어 적재부(11)와, 반송부(12)를 구비한다. 캐리어 적재부(11)에는, 복수매의 기판, 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(W)(이하, 웨이퍼(W)라고 호칭함)를 수평 상태에서 수용하는 복수의 캐리어(C)가 적재된다.
반송부(12)는, 캐리어 적재부(11)에 인접해서 마련되고, 내부에 기판 반송 장치(13)와, 전달부(14)를 구비한다. 기판 반송 장치(13)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(13)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하여, 웨이퍼 보유 지지 기구를 사용해서 캐리어(C)와 전달부(14)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은, 반송부(12)에 인접해서 마련된다. 처리 스테이션(3)은, 반송부(15)와, 복수의 처리 유닛(16)을 구비한다. 복수의 처리 유닛(16)은, 반송부(15)의 양측에 배열되어 마련된다.
반송부(15)는, 내부에 기판 반송 장치(17)를 구비한다. 기판 반송 장치(17)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(17)는, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하여, 웨이퍼 보유 지지 기구를 사용해서 전달부(14)와 처리 유닛(16)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 유닛(16)은, 기판 반송 장치(17)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 기판 처리를 행한다.
또한, 기판 처리 시스템(1)은, 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 제어부(18)와 기억부(19)를 구비한다. 기억부(19)에는, 기판 처리 시스템(1)에서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(18)는, 기억부(19)에 기억된 프로그램을 판독해서 실행함으로써 기판 처리 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(19)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
상기와 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서는, 먼저, 반출입 스테이션(2)의 기판 반송 장치(13)가, 캐리어 적재부(11)에 적재된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(14)에 적재한다. 전달부(14)에 적재된 웨이퍼(W)는, 처리 스테이션(3)의 기판 반송 장치(17)에 의해 전달부(14)로부터 취출되어, 처리 유닛(16)에 반입된다.
처리 유닛(16)에 반입된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(16)에 의해 처리된 후, 기판 반송 장치(17)에 의해 처리 유닛(16)으로부터 반출되어, 전달부(14)에 적재된다. 그리고, 전달부(14)에 적재된 처리가 끝난 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(13)에 의해 캐리어 적재부(11)의 캐리어(C)에 복귀된다.
<처리 유닛의 구성>
이어서, 처리 유닛(16)의 구성에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 처리 유닛(16)의 구체적인 구성예를 도시하는 모식도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 처리 유닛(16)은, 챔버(20)와, 기판 처리부(30)와, 액 공급부(40)와, 회수 컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는, 기판 처리부(30)와, 액 공급부(40)와, 회수 컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는, FFU(Fan Filter Unit)(21)가 마련된다. FFU(21)는, 챔버(20) 내에 다운 플로우를 형성한다.
기판 처리부(30)는, 보유 지지부(31)와, 지주부(32)와, 구동부(33)를 구비하여, 적재된 웨이퍼(W)에 액 처리를 실시한다. 보유 지지부(31)는, 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지한다. 지주부(32)는, 연직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(33)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에 있어서 보유 지지부(31)를 수평하게 지지한다. 구동부(33)는, 지주부(32)를 연직축 주위로 회전시킨다.
이러한 기판 처리부(30)는, 구동부(33)를 사용해서 지주부(32)를 회전시킴으로써 지주부(32)에 지지된 보유 지지부(31)를 회전시키고, 이에 의해, 보유 지지부(31)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
기판 처리부(30)가 구비하는 보유 지지부(31)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 측면으로부터 보유 지지하는 보유 지지 부재(311)가 마련된다. 웨이퍼(W)는, 이러한 보유 지지 부재(311)에 의해 보유 지지부(31)의 상면으로부터 약간 이격된 상태에서 수평 보유 지지된다. 또한, 웨이퍼(W)는, 기판 처리가 행하여지는 표면을 상방을 향하게 한 상태에서 보유 지지부(31)에 보유 지지된다.
액 공급부(40)는, 웨이퍼(W)에 대하여 처리 유체를 공급한다. 액 공급부(40)는, 복수(여기서는 2개)의 노즐(41a, 41b)과, 이러한 노즐(41a, 41b)을 수평하게 지지하는 암(42)과, 암(42)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(43)를 구비한다.
노즐(41a)은, 밸브(44a) 및 유량 조정기(45a)를 통해서 처리액 공급부(60)에 접속된다. 이러한 처리액 공급부(60)의 상세에 대해서는 후술한다.
노즐(41b)은, 밸브(44b) 및 유량 조정기(45b)를 통해서 DIW 공급원(46b)에 접속된다. DIW(DeIonized Water: 탈이온수)는, 예를 들어 린스 처리에 사용된다. 또한, 린스 처리에 사용하는 처리액은 DIW에 한정되지 않는다.
노즐(41a)로부터는, 처리액 공급부(60)로부터 공급되는 처리액(L)(도 3 참조)이 토출된다. 이러한 처리액(L)의 상세에 대해서는 후술한다. 노즐(41b)로부터는, DIW 공급원(46b)으로부터 공급되는 DIW가 토출된다.
회수 컵(50)은, 보유 지지부(31)를 둘러싸도록 배치되어, 보유 지지부(31)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수 컵(50)의 저부에는, 배액구(51)가 형성되어 있어, 회수 컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(51)로부터 처리 유닛(16)의 외부로 배출된다. 또한, 회수 컵(50)의 저부에는, FFU(21)로부터 공급되는 기체를 처리 유닛(16)의 외부로 배출하는 배기구(52)가 형성된다.
또한, 실시 형태의 처리 유닛(16)에서는, 노즐이 2개 마련되는 예에 대해서 나타냈지만, 처리 유닛(16)에 마련되는 노즐의 수는 2개에 한정되지 않는다. 예를 들어, IPA(IsoPropyl Alcohol)를 공급하는 IPA 공급원과, 이러한 IPA 공급원에 접속된 제3 노즐을 마련해서, 이러한 제3 노즐로부터 IPA가 토출되도록 구성해도 된다.
<세정 처리의 상세>
이어서, 처리 유닛(16)에서의 웨이퍼(W)의 에칭 처리의 상세에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 실시 형태에서의 에칭 처리의 개요를 도시하는 도면이다. 또한, 이러한 에칭 처리가 행하여지는 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에는, 재질이 다른 텅스텐(W) 및 질화티타늄(TiN)이 포함되어 있는 것으로 한다.
먼저, 기판 반송 장치(17)에 의해, 웨이퍼(W)가 처리 유닛(16)의 챔버(20) 내에 반입된다. 그리고, 웨이퍼(W)는, 기판 처리되는 표면을 상방을 향하게 한 상태에서 기판 처리부(30)의 보유 지지 부재(311)에 보유 지지된다. 그 후, 구동부(33)에 의해, 보유 지지 부재(311)가 웨이퍼(W)와 함께 소정의 회전수로 회전한다.
이어서, 처리 유닛(16)에서는, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 처리액(L)에 의한 에칭 처리가 행하여진다. 이러한 에칭 처리에서는, 액 공급부(40)의 노즐(41a)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동한다.
그 후, 밸브(44a)가 소정 시간 개방됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여, 농황산으로 구성된 처리액(L)이 공급된다.
여기서, 실시 형태에서는, 소정의 온도 이상으로 승온된 처리액(L)이 웨이퍼(W)에 공급된다. 이에 의해, 처리액(L) 내에서 이하의 식 (1), (2)의 반응이 발생한다.
2H2SO4→H3SO4 ++HSO4 - … (1)
H3SO4 +→H++H2SO4 … (2)
그리고, 상기 반응에서 발생한 H+가, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 텅스텐 및 질화티타늄 중, 질화티타늄과 선택적으로 하기 식 (3)과 같이 반응한다.
TiN+4H+→Ti3++NH4 + … (3)
여기서, 식 (3)의 반응에서 발생하는 Ti3+는, 처리액(L)에 용해되므로, 상기 식 (1) 내지 (3)의 반응에 기초하여, 처리액(L)은 질화티타늄을 선택적으로 에칭할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 텅스텐 및 질화티타늄 중, 질화티타늄을 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 농황산으로 구성되는 처리액(L)에 순수를 첨가하면 좋다. 이에 의해, 처리액(L) 내에서 상기 식 (1), (2) 이외에, 이하의 식 (4), (5)의 반응이 발생한다.
H2O+H2SO4→H3O++HSO4 - … (4)
H3O+→H++H2O … (5)
이러한 식 (4), (5)의 반응에 의해, 처리액(L) 내에 보다 많은 H+가 공급된다. 이에 의해, 실시 형태에서는, 상기 식 (3)의 반응이 촉진되므로, 처리액(L)은 질화티타늄을 더욱 선택적으로 에칭할 수 있다.
도 3의 설명으로 돌아간다. 이어서, 처리 유닛(16)에서는, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, DIW에 의한 린스 처리가 행하여진다. 이러한 린스 처리에서는, 액 공급부(40)의 노즐(41b)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방으로 이동하고, 밸브(44b)가 소정 시간 개방됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 린스액인 실온의 DIW가 공급된다. 이 린스 처리에 의해, 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 처리액(L)이나 에칭된 질화티타늄 등의 잔사를 제거할 수 있다. 또한, 린스 처리에서의 DIW의 온도는, 실온이어도 실온보다 높은 온도이어도 된다.
계속해서, 처리 유닛(16)에서는, 웨이퍼(W)를 건조시키는 건조 처리가 행하여진다. 이러한 건조 처리에서는, 예를 들어 구동부(33)에 의해 보유 지지 부재(311)를 고속 회전시킴으로써, 보유 지지 부재(311)에 보유 지지되는 웨이퍼(W) 상의 DIW를 원심 탈액한다. 또한, DIW를 원심 탈액하는 대신에, DIW를 IPA로 치환시킨 후, 이러한 IPA를 원심 탈액해서 웨이퍼(W)를 건조시켜도 된다.
그 후, 처리 유닛(16)에서는, 반출 처리가 행하여진다. 반출 처리에서는, 웨이퍼(W)의 회전을 정지시킨 후, 기판 반송 장치(17)에 의해, 웨이퍼(W)가 처리 유닛(16)으로부터 반출된다. 이러한 반출 처리가 완료되면, 1매의 웨이퍼(W)에 대한 일련의 에칭 처리가 완료된다.
<처리액 공급부의 구성>
이어서, 기판 처리 시스템(1)이 구비하는 처리액 공급부(60)의 구성에 대해서, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는, 실시 형태에 따른 처리액 공급부(60)의 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 이하에 나타내는 처리액 공급부(60)의 각 부는, 제어부(18)에 의해 제어 가능하다.
도 4에 도시한 바와 같이, 실시 형태에 따른 처리액 공급부(60)는, 농황산 공급부(100)와, 순수 공급부(120)와, 첨가부(140)를 구비한다.
농황산 공급부(100)는, 농황산을 공급한다. 이러한 농황산 공급부(100)는, 농황산 공급원(101a)과, 밸브(101b)와, 유량 조정기(101c)와, 탱크(102)와, 순환 라인(103)을 갖는다.
그리고, 농황산 공급원(101a)은, 밸브(101b) 및 유량 조정기(101c)를 통해서 탱크(102)에 접속된다. 이에 의해, 농황산 공급부(100)는, 농황산 공급원(101a)으로부터 탱크(102)에 농황산을 공급하여, 탱크(102)에 농황산을 저류할 수 있다.
또한, 순환 라인(103)은, 탱크(102)로부터 나와서, 이러한 탱크(102)로 돌아가는 순환 라인이다. 이러한 순환 라인(103)에는, 탱크(102)를 기준으로 하여, 상류측부터 차례로 펌프(104)와, 필터(105)와, 유량 조정기(106)와, 히터(107)와, 열전쌍(108)과, 전환부(109)가 마련된다.
펌프(104)는, 탱크(102)로부터 나와서, 순환 라인(103)을 통과하여, 탱크(102)로 돌아가는 농황산의 순환류를 형성한다. 필터(105)는, 순환 라인(103) 내를 순환하는 농황산에 포함되는 파티클 등의 오염 물질을 제거한다. 유량 조정기(106)는, 순환 라인(103)을 통과하는 농황산의 순환류의 유량을 조정한다.
히터(107)는, 순환 라인(103) 내를 순환하는 농황산을 가열한다. 열전쌍(108)은, 순환 라인(103) 내를 순환하는 농황산의 온도를 계측한다. 따라서, 제어부(18)는, 히터(107) 및 열전쌍(108)을 사용함으로써, 순환 라인(103) 내를 순환하는 농황산의 온도를 제어할 수 있다.
전환부(109)는, 처리액 공급부(60)의 첨가부(140)에 접속되어, 순환 라인(103) 내를 순환하는 농황산의 배향을 탱크(102) 또는 첨가부(140)로 전환할 수 있다.
또한, 탱크(102)에는, 순수 공급원(110a)과, 밸브(110b)와, 유량 조정기(110c)와, 밸브(110d)가 마련된다. 탱크(102)는, 밸브(110d)를 통해서 드레인부에 접속되고, 순수 공급원(110a)은, 밸브(110b) 및 유량 조정기(110c)를 통해서 탱크(102)와 밸브(110d)의 사이에 접속된다.
이에 의해, 제어부(18)는, 탱크(102) 내의 농황산을 교환할 때 등에, 밸브(110b), 유량 조정기(110c) 및 밸브(110d)를 제어하여, 탱크(102) 내의 농황산을 소정의 농도로 희석하고 나서 드레인부에 배출할 수 있다.
순수 공급부(120)는, 순수를 공급한다. 이러한 순수는, 예를 들어 DIW이다. 순수 공급부(120)는, 순수 공급원(120a)과, 밸브(120b)와, 유량 조정기(120c)와, 배관(120d)과, 밸브(120e)를 갖는다.
그리고, 배관(120d)은, 밸브(120b) 및 유량 조정기(120c)를 통해서, 순수 공급원(120a)과 첨가부(140)의 사이를 접속한다. 이에 의해, 순수 공급부(120)는, 원하는 유량의 순수를 첨가부(140)에 공급할 수 있다.
또한, 순수 공급원(120a)은, 밸브(120e)를 통해서 드레인부에 접속된다. 이에 의해, 제어부(18)는, 순수 공급원(120a) 내의 순수를 교환할 때 등에, 밸브(120e)를 제어하여, 순수 공급원(120a) 내의 순수를 드레인부에 배출할 수 있다.
첨가부(140)는, 농황산 공급부(100)로부터 공급되는 농황산에, 순수 공급부(120)로부터 공급되는 순수를 첨가한다. 실시 형태에 있어서, 첨가부(140)는, 농황산 공급부(100)의 전환부(109)로부터 연장되는 배관과, 순수 공급원(120a)으로부터 연장되는 배관(120d)이 합류하는 개소이다.
또한, 농황산 공급부(100)와 첨가부(140)의 사이에는 제1 밸브(141)가 마련되고, 순수 공급부(120)와 첨가부(140)의 사이에는 제2 밸브(142)가 마련된다.
그리고, 첨가부(140)는, 상술한 밸브(44a) 및 유량 조정기(45a)를 통해서 처리 유닛(16)에 접속된다. 이에 의해, 처리액 공급부(60)는, 농황산과 순수가 소정의 비율로 혼합된 처리액(L)을 처리 유닛(16)에 공급할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 농황산 공급부(100)에는 히터(107)가 마련됨과 함께, 첨가부(140)에서는, 농황산과 순수가 반응함으로써 처리액(L)의 온도가 상승한다. 이에 의해, 실시 형태의 처리액 공급부(60)는, 처리액(L)을 원하는 온도로 승온해서 처리 유닛(16)에 공급할 수 있다.
예를 들어, 처리액 공급부(60)는, 농황산 공급부(100)의 히터(107)를 사용해서 농황산의 온도를 120℃ 정도까지 승온함으로써, 첨가부(140)에 있어서 처리액(L)을 150℃ 정도까지 승온할 수 있다.
즉, 실시 형태의 처리액 공급부(60)에 있어서, 히터(107) 및 첨가부(140)는, 처리액(L)을 승온하는 승온 기구로서 기능한다. 또한, 실시 형태의 승온 기구는, 히터(107)나 첨가부(140)에 한정되지 않고, 노즐(41a)의 근방 등에 별도 추가된 히터 등을 승온 기구로서 사용해도 된다.
또한, 도 4에는 도시하고 있지 않지만, 순환 라인(103) 등에는, 별도 밸브 등이 마련되어 있어도 된다.
<실험 결과>
이어서, 실시 형태의 기판 처리 시스템(1)에 있어서, 텅스텐의 에칭 레이트에 대한 질화티타늄의 에칭 레이트의 비율(즉, 에칭의 선택비)이, 각종 조건에 의해 어떻게 변화했는지를 구한 실험 결과에 대해서 설명한다. 도 5는, 실시 형태에 따른 처리액(L)의 온도와 에칭의 선택비의 관계를 도시한 도면이다.
또한, 도 5에 도시한 실험 결과는, 농황산(즉, 황산의 농도가 98(질량％))으로 구성되는 처리액(L)의 온도를 120℃ 및 150℃로 한 경우의 측정값이다. 또한, 텅스텐 및 질화티타늄의 에칭은 각각 단독의 재료로 행하고, 에칭 시간은 60초로 행하였다.
도 5에 도시한 바와 같이, 농황산으로 구성되는 처리액(L)의 온도가 상승함에 따라서, 에칭의 선택비가 향상되고 있는 것을 알 수 있다. 이 실험 결과는, 처리액(L)의 온도가 상승함에 따라서, 상기 식 (1) 내지 (3)의 반응이 촉진되고 있는 것이 요인이다.
이와 같이, 처리액(L)의 온도를 130℃ 이상(예를 들어, 150℃)으로 승온함으로써, 원하는 선택비를 얻을 수 있다. 또한, 처리액(L)의 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 처리액(L)의 비점(예를 들어, 농황산의 경우 290℃) 이하로 하면 된다.
이어서, 에칭의 선택비와, 처리액(L) 내의 황산 농도의 관계를 구한 실험 결과에 대해서, 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은, 실시 형태에서의 텅스텐의 에칭 레이트, 질화티타늄의 에칭 레이트 및 에칭의 선택비와, 황산 농도의 관계를 도시한 도면이다.
또한, 도 6에 도시한 실험 결과는, 처리액(L)의 온도가 150℃일 경우의 측정값이다. 또한, 텅스텐 및 질화티타늄의 에칭은 각각 단독의 재료로 행하고, 에칭 시간은 60초로 행하였다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 처리액(L) 내의 황산의 농도가 98(질량％)(즉, 농황산)인 조건에 비하여, 처리액(L) 내의 황산의 농도를 감소시킴으로써, 질화티타늄의 에칭 레이트가 증가하고 있다.
이것은, 처리액(L) 내의 황산의 농도가 감소, 즉 농황산에 순수를 첨가함으로써, 상기 식 (1) 내지 (3)의 반응에 더하여, 상기 식 (4), (5)의 반응이 발생하고 있는 것이 요인이다.
또한, 실시 형태에서는, 처리액(L) 내의 황산의 농도가 98(질량％)인 조건에 비하여, 처리액(L) 내의 황산의 농도를 감소시킴으로써, 텅스텐의 에칭 레이트가 저감하고 있다.
여기서, 텅스텐은, 산화제(산화 작용)를 포함하는 용액이라면 산이나 알칼리에 관계없이 에칭되므로, 산화제로서 기능하는 농황산에 의해 에칭된다. 그리고, 실시 형태에서는, 처리액(L) 내의 황산의 농도를 감소시킴으로써, 처리액(L)의 산화제로서의 기능이 저하되므로, 텅스텐의 에칭 레이트가 저감된다.
여기까지 설명한 바와 같이, 실시 형태에서는, 처리액(L) 내의 황산의 농도를 감소시킴으로써, 질화티타늄의 에칭 레이트가 증가함과 함께, 텅스텐의 에칭 레이트가 저감된다. 이에 의해, 도 6에 도시하는 바와 같이, 처리액(L) 내의 황산의 농도를 감소시킴으로써, 에칭의 선택비를 크게 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 텅스텐 및 질화티타늄 중, 질화티타늄을 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
실시 형태에서는, 처리액(L) 내에서의 황산의 농도를 70 내지 97질량％로 하면 된다. 황산의 농도를 이러한 범위로 함으로써, 처리액(L) 내에 있어서, 상기 식 (1) 내지 (5)의 반응을 균형 있게 발생시킬 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 질화티타늄의 에칭 레이트를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 처리액(L) 내에서의 황산의 농도를 70％보다 낮게 했을 경우, 상기 식 (1) 내지 (3)의 반응에 기여하는 황산 원자가 처리액(L) 내에서 적어지므로, 질화티타늄의 에칭 레이트가 저하되어버린다.
또한, 실시 형태에 있어서, 처리액(L)은, 농황산에 순수가 첨가되어 구성되는 경우에 한정되지 않고, 농황산만으로 구성되어 있어도 된다. 또한, 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료의 조합은 텅스텐 및 질화티타늄에 한정되지 않고, 산화알루미늄 및 질화티타늄과의 조합이어도 된다. 이 경우에도, 질화티타늄을 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
<처리액 공급 처리의 상세>
계속해서, 실시 형태에서 웨이퍼(W)에 처리액(L)을 공급하는 처리의 상세에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7은, 실시 형태에 따른 처리액 공급 처리의 상세를 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 질화티타늄의 에칭은, 처리액(L) 내의 황산 농도에 의해 크게 변화한다. 따라서, 첨가부(140)에서 생성되는 처리액(L)에 있어서, 황산 농도가 원하는 농도로부터 변화한 경우, 질화티타늄의 에칭에 변동이 생길 우려가 있다.
그래서, 실시 형태에서는, 이하에 나타내는 처리를 실행함으로써, 질화티타늄의 에칭에 변동이 생기는 것을 억제하는 것으로 하였다. 우선, 제어부(18)는, 농황산에 소정의 비율로 순수가 첨가된 처리액(L)을 웨이퍼(W)에 공급하기 전에, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 밸브(141)를 닫고, 제2 밸브(142)를 개방함으로써, 순수를 노즐(41a)로부터 웨이퍼(W)에 공급한다.
또한, 도 7에서, 제1 밸브(141) 또는 제2 밸브(142)가 닫혀 있을 경우에는 「C」라고 표기하고, 제1 밸브(141) 또는 제2 밸브(142)가 개방되어 있을 경우에는 「O」라고 표기한다.
여기서, 순수는 질화티타늄의 에칭에 기여하지 않으므로, 소정의 황산 농도의 처리액(L)에 의한 에칭이 행하여지기 전에, 황산 농도가 변동된 처리액(L)이 웨이퍼(W)에 공급되는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 소정의 황산 농도의 처리액(L)에 의한 에칭이 행하여지기 전에, 질화티타늄의 에칭에 변동이 생기는 것을 억제할 수 있다.
계속해서, 제어부(18)는, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 밸브(141) 및 제2 밸브(142)를 개방함으로써, 첨가부(140)에서 생성된 처리액(L)을 웨이퍼(W)에 공급하여, 웨이퍼(W)의 에칭 처리를 행한다.
그리고, 처리액(L)에 의한 웨이퍼(W)의 에칭이 종료되면, 제어부(18)는, 도 7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제1 밸브(141)를 닫고, 제2 밸브(142)를 개방함으로써, 순수를 노즐(41a)로부터 웨이퍼(W)에 공급한다. 이에 의해, 소정의 황산 농도의 처리액(L)에 의한 에칭이 행하여진 후에, 황산 농도가 변동된 처리액(L)이 웨이퍼(W)에 공급되는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 소정의 황산 농도의 처리액(L)에 의한 에칭이 행하여진 후에, 질화티타늄의 에칭에 변동이 생기는 것을 억제할 수 있다.
여기까지 설명한 바와 같이, 실시 형태에서는, 처리액(L)을 공급할 때, 제1 밸브(141) 및 제2 밸브(142)를 제어함으로써, 질화티타늄의 에칭에 변동이 생기는 것을 억제할 수 있다.
<변형예>
계속해서, 실시 형태의 각종 변형예에 따른 처리액 공급부(60)의 구성에 대해서, 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 8은, 실시 형태의 변형예 1에 따른 처리액 공급부(60)의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 변형예 1의 처리액 공급부(60)는, 배관을 합류시킨 개소에서 첨가부(140)가 구성되는 것이 아니라, 탱크로 구성된다.
농황산 공급부(100)는, 농황산 공급원(100a)과, 밸브(100b)와, 유량 조정기(100c)를 갖는다. 그리고, 농황산 공급원(100a)은, 밸브(100b) 및 유량 조정기(100c)를 통해서 첨가부(140)에 접속된다. 이에 의해, 농황산 공급부(100)는, 첨가부(140)에 농황산을 공급할 수 있다.
순수 공급부(120)는, 순수 공급원(120a)과, 밸브(120b)와, 유량 조정기(120c)를 갖는다. 그리고, 순수 공급원(120a)은, 밸브(120b) 및 유량 조정기(120c)를 통해서 첨가부(140)에 접속된다. 이에 의해, 순수 공급부(120)는, 첨가부(140)에 순수를 공급할 수 있다.
첨가부(140)는, 농황산 공급부(100)로부터 공급되는 농황산에, 순수 공급부(120)로부터 공급되는 순수를 첨가하여, 처리액(L)을 생성한다. 변형예 1에서, 첨가부(140)는 탱크이며, 처리액(L)을 저류한다.
또한, 탱크인 첨가부(140)에는, 이러한 첨가부(140)로부터 나와서, 첨가부(140)로 돌아가는 순환 라인(151)이 마련된다. 그리고 이러한 순환 라인(151)에는, 첨가부(140)를 기준으로 하여, 상류측부터 차례로 펌프(152)와, 필터(153)와, 유량 조정기(154)와, 히터(155)와, 열전쌍(156)과, 전환부(157)가 마련된다.
펌프(152)는 첨가부(140)로부터 나와서, 순환 라인(151)을 통과하여, 첨가부(140)로 돌아가는 혼합액의 순환류를 형성한다. 필터(153)는, 순환 라인(151) 내를 순환하는 처리액(L)에 포함되는 파티클 등의 오염 물질을 제거한다. 유량 조정기(154)는, 순환 라인(151)을 통과하는 혼합액의 순환류의 유량을 조정한다.
히터(155)는, 순환 라인(151) 내를 순환하는 혼합액을 가열한다. 열전쌍(156)은, 순환 라인(151) 내를 순환하는 혼합액의 온도를 계측한다. 그리고, 제어부(18)는, 히터(155) 및 열전쌍(156)을 사용함으로써, 순환 라인(151) 내를 순환하는 처리액(L)의 온도를 제어할 수 있다.
따라서, 변형예 1의 처리액 공급부(60)는, 처리액(L)을 원하는 온도로 승온해서 처리 유닛(16)에 공급할 수 있다. 즉, 변형예 1에서는, 히터(155)가 처리액(L)의 승온 기구로서 기능한다.
전환부(157)는, 밸브(44a) 및 유량 조정기(45a)를 통해서 처리 유닛(16)에 접속되어, 순환 라인(151) 내를 순환하는 처리액(L)의 배향을 처리 유닛(16) 또는 첨가부(140)로 전환할 수 있다.
또한, 순환 라인(151)에는, 필터(153)와 유량 조정기(154)의 사이로부터 분기하여, 첨가부(140)에 연결되는 분기 라인(158)이 마련된다. 그리고 이러한 분기 라인(158)에는 농도계(159)가 마련되므로, 제어부(18)는, 이러한 농도계(159)를 사용하여, 순환 라인(151)을 순환하는 처리액(L) 내에서의 황산의 농도를 계측할 수 있다.
또한, 제어부(18)는, 계측된 처리액(L) 내의 황산 농도에 기초하여 농황산 공급부(100) 및 순수 공급부(120)를 제어하여, 처리액(L) 내에서의 황산 농도를 소정의 농도로 제어할 수 있다.
또한, 첨가부(140)에는, 순수 공급원(160a)과, 밸브(160b)와, 유량 조정기(160c)와, 밸브(160d)가 마련된다. 첨가부(140)는, 밸브(160d)를 통해서 드레인부에 접속되고, 순수 공급원(160a)은, 밸브(160b) 및 유량 조정기(160c)를 통해서 첨가부(140)와 밸브(160d)의 사이에 접속된다.
이에 의해, 제어부(18)는, 탱크인 첨가부(140) 내의 처리액(L)을 교환할 때 등에, 밸브(160b), 유량 조정기(160c) 및 밸브(160d)를 제어하여, 첨가부(140) 내의 처리액(L)을 소정의 농도로 희석하고 나서 드레인부에 배출할 수 있다.
여기까지 설명한 바와 같이, 변형예 1의 처리액 공급부(60)에서는, 탱크인 첨가부(140)에서 농황산에 순수를 첨가함으로써, 황산 농도가 소정의 농도로 제어된 처리액(L)을 안정되게 생성할 수 있다.
도 9는, 실시 형태의 변형예 2에 따른 처리액 공급부(60)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 변형예 2의 처리액 공급부(60)는, 순수 공급부(120)의 구성이 실시 형태와 다르다.
변형예 2의 순수 공급부(120)는, 순수 공급원(121a)과, 밸브(121b)와, 유량 조정기(121c)와, 탱크(122)와, 순환 라인(123)을 갖는다.
그리고, 순수 공급원(121a)은, 밸브(121b) 및 유량 조정기(121c)를 통해서 탱크(122)에 접속된다. 이에 의해, 순수 공급부(120)는, 순수 공급원(121a)으로부터 탱크(122)에 순수를 공급하여, 탱크(122)에 순수를 저류할 수 있다.
또한, 순환 라인(123)은, 탱크(122)로부터 나와서, 이러한 탱크(122)로 돌아가는 순환 라인이다. 이러한 순환 라인(123)에는, 탱크(122)를 기준으로 하여, 상류측부터 차례로 펌프(124)와, 필터(125)와, 유량 조정기(126)와, 냉각기(127)와, 열전쌍(128)과, 전환부(129)가 마련된다.
펌프(124)는, 탱크(122)로부터 나와서, 순환 라인(123)을 통과하여, 탱크(122)로 돌아가는 순수의 순환류를 형성한다. 필터(125)는, 순환 라인(123) 내를 순환하는 순수에 포함되는 파티클 등의 오염 물질을 제거한다. 유량 조정기(126)는, 순환 라인(123)을 통과하는 순수의 순환류의 유량을 조정한다.
냉각기(127)는, 순환 라인(123) 내를 순환하는 순수를 냉각한다. 열전쌍(128)은, 순환 라인(123) 내를 순환하는 순수의 온도를 계측한다. 따라서, 제어부(18)는, 냉각기(127) 및 열전쌍(128)을 사용함으로써, 순환 라인(123) 내를 순환하는 순수의 온도를 제어할 수 있다.
전환부(129)는, 유량 조정기(130)를 통해서 처리액 공급부(60)의 첨가부(140)에 접속되어, 순환 라인(123) 내를 순환하는 순수의 배향을 탱크(122) 또는 첨가부(140)로 전환할 수 있다.
또한, 탱크(122)는, 밸브(131)를 통해서 드레인부에 접속된다. 이에 의해, 제어부(18)는, 탱크(122) 내의 순수를 교환할 때 등에, 밸브(131)를 제어하여, 탱크(122) 내의 순수를 드레인부에 배출할 수 있다.
여기까지 설명한 바와 같이, 변형예 2의 처리액 공급부(60)에서는, 순수 공급부(120)에 냉각기(127)가 마련됨으로써, 온도가 제어된 순수를 처리액(L)에 첨가할 수 있다. 따라서, 변형예 2에 의하면, 처리액을 원하는 온도로 더욱 정확하게 승온해서 처리 유닛(16)에 공급하여, 온도 제어된 순수로 처리를 행할 수 있다.
실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))는, 기판 처리부(30)와, 농황산 공급부(100)와, 승온 기구와, 액 공급부(40)를 구비한다. 기판 처리부(30)는, 기판(웨이퍼(W))에 액 처리를 실시한다. 승온 기구는, 농황산 공급부(100)로부터 공급되는 농황산으로 구성되는 처리액(L)을 승온한다. 액 공급부(40)는, 승온된 처리액(L)을 기판 처리부(30)에 적재된 기판(웨이퍼(W))에 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))는, 순수 공급부(120)와, 첨가부(140)를 더 구비한다. 첨가부(140)는, 순수 공급부(120)로부터 공급되는 순수를 처리액(L)에 첨가한다. 이에 의해, 에칭의 선택비를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(기판 처리 시스템(1))에 있어서, 처리액(L)은, 과산화수소를 포함하지 않는다.
<처리의 수순>
계속해서, 실시 형태 및 변형예 1에 따른 기판 처리의 수순에 대해서, 도 10 및 도 11을 참조하면서 설명한다. 도 10은, 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)이 실행하는 기판 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
우선, 제어부(18)는, 농황산 공급부(100)의 히터(107)를 제어하여, 순환 라인(103)을 순환하는 농황산을 소정의 온도로 승온한다(스텝 S101). 예를 들어, 제어부(18)는, 순환 라인(103)을 순환하는 농황산을 120℃ 정도로 승온한다.
이어서, 제어부(18)는, 처리액(L)에 의한 에칭이 행하여지기 전에, 제2 밸브(142)를 열어, 기판 처리부(30)에 적재되는 웨이퍼(W)에 순수 공급부(120)로부터 순수를 공급한다(스텝 S102).
그 후, 제어부(18)는, 제1 밸브(141) 및 제2 밸브(142)를 열어, 농황산에 순수를 소정의 비율로 첨가하여(스텝 S103), 처리액(L)을 생성한다. 그리고, 제어부(18)는, 농황산과 순수가 혼합할 때 생기는 열을 이용하여, 처리액(L)을 소정의 온도로 승온한다(스텝 S104). 예를 들어, 제어부(18)는, 처리액(L)을 150℃ 정도로 승온한다.
이어서, 제어부(18)는, 밸브(44a)를 제어하여, 승온된 처리액(L)을 웨이퍼(W)에 공급하고(스텝 S105), 이러한 처리액(L)으로 웨이퍼(W)를 에칭 처리한다.
그리고, 처리액(L)에 의한 에칭 처리가 끝나면, 제어부(18)는, 제1 밸브(141)를 닫음과 함께 제2 밸브(142)를 열어, 순수를 웨이퍼(W)에 공급한다(스텝 S106). 이어서, 제어부(18)는, 제2 밸브(142) 및 밸브(44a)를 닫아, 웨이퍼(W)에 대한 순수의 공급을 정지한다(스텝 S107).
이어서, 제어부(18)는, 밸브(44b)를 제어하여, 노즐(41b)로부터 린스액을 웨이퍼(W)에 공급한다(스텝 S108). 그리고, 제어부(18)는, 기판 처리부(30)를 제어하여, 웨이퍼(W)를 고속 회전시킴으로써, 린스액을 원심 탈액해서 웨이퍼(W)를 스핀 건조하거나, 혹은 린스액을 IPA로 치환한 후에 IPA를 원심 탈액하는 IPA 건조를 행하여(스텝 S109), 처리를 완료한다.
도 11은, 실시 형태의 변형예 1에 따른 기판 처리 시스템(1)이 실행하는 기판 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다. 우선, 제어부(18)는, 처리액 공급부(60)를 제어하여, 농황산 및 순수를 탱크인 첨가부(140)에 공급함으로써, 농황산에 순수를 첨가하여(스텝 S201), 처리액(L)을 생성한다.
이어서, 제어부(18)는, 순환 라인(151)의 히터(155)를 제어하여, 순환 라인(151)을 순환하는 처리액(L)을 소정의 온도로 승온한다(스텝 S202). 예를 들어, 제어부(18)는 처리액(L)을 150℃ 정도로 승온한다.
이어서, 제어부(18)는, 전환부(157) 및 밸브(44a)를 제어하여, 승온된 처리액(L)을 웨이퍼(W)에 공급하고(스텝 S203), 이러한 처리액(L)으로 웨이퍼(W)를 에칭 처리한다. 그리고, 제어부(18)는, 밸브(44a)를 제어하여, 웨이퍼(W)에 대한 처리액(L)의 공급을 정지한다(스텝 S204).
이어서, 제어부(18)는, 밸브(44b)를 제어하여, 노즐(41b)로부터 린스액을 웨이퍼(W)에 공급한다(스텝 S205). 그리고, 제어부(18)는, 기판 처리부(30)를 제어하여, 웨이퍼(W)를 고속 회전시킴으로써, 린스액을 원심 탈액해서 웨이퍼(W)를 스핀 건조하거나, 혹은 린스액을 IPA로 치환한 후에 IPA를 원심 탈액하는 IPA 건조를 행하여(스텝 S206), 처리를 완료한다.
실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 승온 공정(스텝 S104, S202)과, 액 공급 공정(스텝 S105, S203)을 포함한다. 승온 공정은, 농황산으로 구성되는 처리액(L)을 승온한다. 액 공급 공정은, 승온된 처리액(L)을 기판 처리부(30)에 적재된 기판(웨이퍼(W))에 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 승온 공정(스텝 S104, S202)은, 처리액(L)을 130℃ 이상이면서 또한 비점 이하로 승온한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 텅스텐 및 질화티타늄 중, 질화티타늄을 원하는 선택비로 에칭할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 처리액(L)은, 과산화수소를 포함하지 않는다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 처리액(L)에 순수를 첨가하는 순수 첨가 공정(스텝 S103, S201)을 더 포함한다. 이에 의해, 질화티타늄의 에칭 레이트를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 순수 첨가 공정(스텝 S103, S201)은, 처리액(L) 내의 황산의 농도가 70 내지 97질량％로 되도록 순수를 첨가한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 텅스텐 및 질화티타늄 중, 질화티타늄을 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 사후 순수 공급 공정(스텝 S106)을 포함한다. 사후 순수 공급 공정은, 액 공급 공정(스텝 S105) 후에, 처리액(L)에 첨가되는 순수를 기판(웨이퍼(W))에 공급한다. 이에 의해, 소정의 황산 농도의 처리액(L)에 의한 에칭이 행하여진 후에, 질화티타늄의 에칭에 변동이 생기는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 사전 순수 공급 공정(스텝 S102)을 포함한다. 사전 순수 공급 공정은, 액 공급 공정(스텝 S105) 전에, 처리액(L)에 첨가되는 순수를 기판(웨이퍼(W))에 공급한다. 이에 의해, 소정의 황산 농도의 처리액(L)에 의한 에칭이 행하여지기 전에, 질화티타늄의 에칭에 변동이 생기는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 기판(웨이퍼(W))의 표면에는, 텅스텐을 포함하는 막이 형성된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상의 막에 포함되는 텅스텐을 그다지 에칭하지 않고, 웨이퍼(W)를 처리액(L)으로 세정 처리할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 기판(웨이퍼(W))의 표면에는, 텅스텐 또는 산화알루미늄과, 질화티타늄을 포함하는 막이 형성된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성되는 막에 포함되는 텅스텐 또는 산화알루미늄과 질화티타늄 중, 질화티타늄을 높은 선택성으로 에칭할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 액 공급 공정(스텝 S105, S203)은, 건식 에칭 후 또는 CMP 처리 후의 기판(웨이퍼(W)) 상의 잔사를 제거하는 공정을 포함한다. 이에 의해, 건식 에칭 후나 CMP 처리 후의 웨이퍼(W) 상의 잔사를 효율적으로 제거할 수 있다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 기판 상에 형성되는 복수의 막 중, 한쪽의 막을 에칭하는 공정뿐만 아니라, 기판 상을 세정하는 공정에도 이 기술을 적용할 수 있다.
예를 들어, 텅스텐의 막이 기판 상에 형성되어 있을 때, 건식 에칭 후의 잔사 제거나 CMP(Chemical-Mechanical Polishing) 처리 후의 잔사 제거를 행하는 경우 등에도 적용 가능하다. 이러한 적용예에 대해서 이하에 설명한다.
CMP 처리 후의 웨이퍼(W)에, 상기 실시 형태의 기판 처리 방법을 적용하였다. 이 예에서의 CMP 처리에서는, 세리아(CeO2: 세륨 산화물)가 슬러리로서 사용되고, CMP 처리 후에는 세리아 잔사물(이하, 「세리아 슬러리」라고도 호칭함)이 웨이퍼(W) 상에 남아있다.
이러한 세리아 슬러리가 남은 웨이퍼(W)에, 먼저, 150℃의 희석 황산(황산 농도 92(질량％))을 공급하였다. 그리고 이러한 희석 황산에 의한 처리 후, 웨이퍼(W)에 온수(온도 70℃)를 60초간 공급하고, 그 후, 실온의 순수를 30초간 공급해서 린스를 행하였다.
또한, 이러한 린스 처리 후, 웨이퍼(W)에 스핀 건조(26초간)를 실시하여, 웨이퍼(W) 상의 세리아 슬러리의 제거량을 ICP-MS(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)를 사용해서 관찰하였다. 실험 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112021000303485-pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 상기 실시 형태의 기판 처리 방법을 사용하면, 웨이퍼(W) 상의 세리아 슬러리의 잔사량이 대폭 감소하였음을 알 수 있다. 즉, 실시 형태에 따르면, 건식 에칭 후나 CMP 처리 후의 웨이퍼(W) 상의 잔사를 효율적으로 제거하였다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 처리액(L)으로 웨이퍼(W)를 에칭한 후, 린스 처리하는 예에 대해서 나타냈지만, 에칭한 후의 처리는 린스 처리에 한정되지 않고, 어떤 처리를 행해도 된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서, 처리액(L)으로 웨이퍼(W)를 에칭한 후에, 온도 조정된 농황산을 웨이퍼(W)에 공급해도 된다. 이와 같이, 온도 조정된 농황산을 웨이퍼(W)에 공급함으로써, 처리액(L)에 포함되는 희황산에 의해 배관 내에 발생한 기포를 제거할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
W: 웨이퍼
1: 기판 처리 시스템(기판 처리 장치의 일례)
16: 처리 유닛
18: 제어부
30: 기판 처리부
40: 액 공급부
60: 처리액 공급부
100: 농황산 공급부
120: 순수 공급부
140: 첨가부
141: 제1 밸브
142: 제2 밸브

Claims (13)

  1. 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    농황산을 승온하는 승온 공정과,
    승온된 상기 농황산에 순수를 첨가하는 순수 첨가 공정과,
    순수가 첨가된 상기 농황산을 기판 처리부에 적재된 상기 기판에 공급하는 액 공급 공정과,
    상기 액 공급 공정 후에, 상기 농황산에 첨가되는 순수를 상기 기판에 공급하는 사후 순수 공급 공정
    을 포함하며,
    상기 순수 첨가 공정에서는, 상기 농황산이 더 승온되는,
    기판 처리 방법.
  2. 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    농황산을 승온하는 승온 공정과,
    승온된 상기 농황산에 순수를 첨가하는 순수 첨가 공정과,
    순수가 첨가된 상기 농황산을 기판 처리부에 적재된 상기 기판에 공급하는 액 공급 공정과,
    상기 액 공급 공정 후에, 상기 농황산에 첨가되는 순수를 상기 기판에 공급하는 사후 순수 공급 공정
    을 포함하며,
    상기 순수 첨가 공정은, 상기 농황산 내의 황산의 농도가 70 내지 97질량％로 되도록 순수를 첨가하고,
    상기 순수 첨가 공정에서는, 상기 농황산이 더 승온되는,
    기판 처리 방법.
  3. 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    농황산을 승온하는 승온 공정과,
    승온된 상기 농황산에 순수를 첨가하는 순수 첨가 공정과,
    순수가 첨가된 상기 농황산을 기판 처리부에 적재된 상기 기판에 공급하는 액 공급 공정과,
    상기 액 공급 공정 전에, 상기 농황산에 첨가되는 순수를 상기 기판에 공급하는 사전 순수 공급 공정
    을 포함하며,
    상기 순수 첨가 공정에서는, 상기 농황산이 더 승온되는,
    기판 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 승온 공정은, 상기 농황산을 130℃ 이상이면서 또한 비점 이하로 승온하는, 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농황산은, 과산화수소를 포함하지 않는, 기판 처리 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 순수 첨가 공정은, 상기 농황산 내의 황산의 농도가 70 내지 97질량％로 되도록 순수를 첨가하는, 기판 처리 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 액 공급 공정 후에, 상기 농황산에 첨가되는 순수를 상기 기판에 공급하는 사후 순수 공급 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액 공급 공정 전에, 상기 농황산에 첨가되는 순수를 상기 기판에 공급하는 사전 순수 공급 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판에 액 처리를 실시하는 기판 처리부와,
    농황산 공급부와,
    상기 농황산 공급부로부터 공급되는 농황산을 승온하는 승온 기구와,
    승온된 상기 농황산을 상기 기판 처리부에 적재된 상기 기판에 공급하는 액 공급부와,
    순수 공급부와,
    상기 순수 공급부로부터 공급되는 순수를 상기 승온 기구에서 승온된 상기 농황산에 첨가하는 첨가부와,
    각 부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 승온 기구에서 승온되고, 상기 첨가부에서 순수가 첨가된 상기 농황산을 상기 기판에 공급한 후에, 상기 첨가부로부터 공급되는 순수를 상기 기판에 공급하고,
    상기 첨가부에서 순수를 첨가함으로써, 상기 농황산이 더 승온되는,
    기판 처리 장치.
  10. 기판 상에 형성되는 막에 포함되는 2종류의 재료 중, 한쪽의 재료를 높은 선택성으로 에칭 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판에 액 처리를 실시하는 기판 처리부와,
    농황산 공급부와,
    상기 농황산 공급부로부터 공급되는 농황산을 승온하는 승온 기구와,
    승온된 상기 농황산을 상기 기판 처리부에 적재된 상기 기판에 공급하는 액 공급부와,
    순수 공급부와,
    상기 순수 공급부로부터 공급되는 순수를 상기 승온 기구에서 승온된 상기 농황산에 첨가하는 첨가부와,
    각 부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 승온 기구에서 승온되고, 상기 첨가부에서 순수가 첨가된 상기 농황산을 상기 기판에 공급하기 전에, 상기 첨가부로부터 공급되는 순수를 상기 기판에 공급하고,
    상기 첨가부에서 순수를 첨가함으로써, 상기 농황산이 더 승온되는,
    기판 처리 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 농황산은, 과산화수소를 포함하지 않는, 기판 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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