KR20200105755A - 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체 - Google Patents
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Abstract
복수 종류의 막을 가지는 기판을 효율 좋게 에칭하는 것이다. 본 개시에 따른 기판 처리 방법은, 제 1 에칭 공정과, 변경 공정과, 제 2 에칭 공정을 포함한다. 제 1 에칭 공정은 제 1 막 및 제 2 막을 가지는 기판을 제 1 에칭 레이트로 에칭한다. 변경 공정은 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 변경한다. 제 2 에칭 공정은 기판을 제 2 에칭 레이트로 에칭한다.
Description
본 개시는 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체에 관한 것이다.
종래, 반도체의 제조 공정의 하나로서, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 형성된 막을 에칭하는 에칭 공정이 알려져 있다.
본 개시는 복수 종류의 막을 가지는 기판을 효율 좋게 에칭할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 방법은, 제 1 에칭 공정과, 변경 공정과, 제 2 에칭 공정을 포함한다. 제 1 에칭 공정은 제 1 막 및 제 2 막을 가지는 기판을 제 1 에칭 레이트로 에칭한다. 변경 공정은 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 변경한다. 제 2 에칭 공정은 기판을 제 2 에칭 레이트로 에칭한다.
본 개시에 따르면, 복수 종류의 막을 가지는 기판을 효율 좋게 에칭할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리의 설명도이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 실행하는 처리의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 4는 제 1 실시 형태에 따른 변경 처리의 설명도이다.
도 5는 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리의 설명도이다.
도 6은 제 3 실시 형태에 따른 기판 처리의 설명도이다.
도 7은 제 4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 8은 제 4 실시 형태에 따른 제 1 처리조의 구성을 나타내는 도이다.
도 9는 제 4 실시 형태에 따른 제 2 처리조의 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 실행하는 처리의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 4는 제 1 실시 형태에 따른 변경 처리의 설명도이다.
도 5는 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리의 설명도이다.
도 6은 제 3 실시 형태에 따른 기판 처리의 설명도이다.
도 7은 제 4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 8은 제 4 실시 형태에 따른 제 1 처리조의 구성을 나타내는 도이다.
도 9는 제 4 실시 형태에 따른 제 2 처리조의 구성을 나타내는 도이다.
이하에, 본 개시에 따른 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체를 실시하기 위한 형태(이하, '실시 형태'라고 기재함)에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 개시에 따른 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기억 매체가 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태는 처리 내용을 모순시키지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 이하의 각 실시 형태에서 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명은 생략된다.
또한, 이하 참조하는 각 도면에서는 설명을 알기 쉽게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 하는 직교 좌표계를 나타내는 경우가 있다.
[제 1 실시 형태]
<제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에 대하여>
먼저, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리의 내용에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리의 설명도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리는, 예를 들면 폴리 실리콘막(100) 상에, 텅스텐막(101), 질화 티탄막(102) 및 실리콘 산화막(103)이 형성된 웨이퍼(W)를 에칭한다. 구체적으로, 실리콘 산화막(103)은 폴리 실리콘막(100) 상에 서로 간격을 두고 다층으로 형성되고, 질화 티탄막(102)은 실리콘 산화막(103)을 덮도록 각 실리콘 산화막(103)의 주위에 형성된다. 또한, 텅스텐막(101)은 질화 티탄막(102) 및 실리콘 산화막(103)을 덮도록 형성된다. 따라서 에칭 처리 전에 있어서, 질화 티탄막(102) 및 실리콘 산화막(103)은 텅스텐막(101)에 의해 덮인 상태가 되어 있다.
제 1 실시 형태에 따른 기판 처리는 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 에치백함으로써, 웨이퍼(W) 상에 오목부를 형성한다. 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 에칭하는 약액으로서, 인산(H3PO4), 초산(CH3COOH), 질산(HNO3) 및 물(H2O)을 성분으로서 함유하는 약액이 이용된다.
구체적으로, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리는, 먼저 텅스텐막(101)만을 에칭하여 질화 티탄막(102)을 노출시킨다(제 1 에칭 처리). 이 후, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리는, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 동시에 에칭한다(제 2 에칭 처리).
텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 동시에 에칭하는 제 2 에칭 처리에 있어서, 텅스텐막(101)과 질화 티탄막(102)과의 선택비는 1 : 1인 것이 바람직하다. 그러나, 선택비가 1 : 1이 되는 배합비로 상기 복수의 성분이 배합된 약액을 이용하여 일련의 처리를 행하면, 제 1 에칭 처리에 있어서 텅스텐막(101)의 에칭에 요하는 시간이 길어질 우려가 있어, 효율적이지 않다.
따라서 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 질화 티탄막(102)에 대한 텅스텐막(101)의 선택비가 1보다 커지는 배합비로 각 성분이 배합된 약액을 이용하여 제 1 에칭 처리를 행하는 것으로 했다. 이에 의해, 제 1 에칭 처리에 있어서의 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를, 선택비가 1 : 1인 약액을 이용하여 제 1 에칭 처리를 행한 경우의 텅스텐막(101)의 에칭 레이트보다 높게 할 수 있다. 따라서, 제 1 에칭 처리에 있어서 텅스텐막(101)을 단시간에 에칭할 수 있다. 환언하면, 제 1 에칭 처리의 처리 시간을 단축할 수 있다.
이어서, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 변경하는 변경 처리가 행해진다. 구체적으로, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 약액에 있어서의 각 성분의 배합비를 변경함으로써, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 저하시켜, 텅스텐막(101)과 질화 티탄막(102)과의 선택비를 1 : 1로 한다.
여기서 본원 발명자는, 약액의 다른 성분과 비교하여, 약액 중의 물의 비율이 많아질수록, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)의 에칭 레이트, 특히 텅스텐막(101)의 에칭 레이트가 증가하는 것을 실험에 의해 찾아냈다. 따라서 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 제 2 에칭 처리에 있어서의 약액의 수분 농도가 제 1 에칭 처리에 있어서의 약액의 수분 농도보다 낮아지도록 약액의 배합비를 변경함으로써, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 저하시키는 것으로 했다. 이 점의 상세에 대해서는 후술한다.
제 1 실시 형태에 따른 기판 처리는, 제 1 에칭 처리가 완료되기 전에, 즉 텅스텐막(101)으로부터 질화 티탄막(102)이 노출되기 전에 변경 처리를 완료시키면 된다.
이 후, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 동시에 에칭하는 제 2 에칭 처리가 행해진다. 텅스텐막(101)과 질화 티탄막(102)과의 선택비는 제 2 에칭 처리의 개시 전에 변경 처리에 의해 1 : 1로 변경된다. 이 때문에, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리는, 제 2 에칭 처리에 있어서, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 동등한 에칭 레이트로 에칭할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 상에 오목부를 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
이와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 제 1 에칭 처리에 있어서, 텅스텐막(101)을 제 1 에칭 레이트로 에칭한다. 또한 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시킴으로써, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)의 선택비를 1 : 1로 변경한다. 그리고 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 1 : 1의 선택비로 에칭하는 제 2 에칭 처리를 행한다.
따라서, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리에 의하면, 복수 종류의 막을 가지는 웨이퍼(W)를 효율 좋게 에칭할 수 있다.
<기판 처리 장치의 구성>
이어서, 상술한 기판 처리를 실행하는 기판 처리 장치의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 2에 나타내는 기판 처리 장치(1)에서는, 수직 자세로 유지된 복수의 웨이퍼(W)를 약액에 침지시킴으로써, 복수의 웨이퍼(W)에 대한 에칭 처리를 일괄하여 행한다. 상술한 바와 같이, 에칭 처리에는 인산, 초산, 질산 및 물을 함유하는 약액이 이용되고, 이러한 에칭 처리에 의해, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)이 에칭된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)는 처리조(10)와, 기판 유지부(20)와, 약액 공급부(30)와, 순환부(40)와, 개별 공급부(50)와, 제어 장치(60)를 구비한다.
(처리조)
처리조(10)는 내조(11)와, 외조(12)를 구비한다. 내조(11)는 상방이 개방된 상자 형상의 수조이며, 내부에 약액을 저류한다. 복수의 웨이퍼(W)에 의해 형성되는 로트는 내조(11)에 침지된다. 외조(12)는 상방이 개방되고, 내조(11)의 상부 주위에 배치된다. 외조(12)에는 내조(11)로부터 오버플로우된 약액이 유입된다.
(기판 유지부(20))
기판 유지부(20)는 복수의 웨이퍼(W)를 수직 자세(종방향의 상태)로 유지한다. 또한, 기판 유지부(20)는 복수의 웨이퍼(W)를, 수평 방향(여기서는, Y축 방향)으로 일정한 간격으로 배열된 상태로 유지한다. 기판 유지부(20)는 도시하지 않은 승강 기구에 접속되어 있고, 복수의 웨이퍼(W)를 처리조(10)의 내부에 있어서의 처리 위치와 처리조(10)의 상방에 있어서의 대기 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있다.
(약액 공급부(30))
약액 공급부(30)는 약액 공급원(31)과, 약액 공급 라인(32)과, 제 1 밸브(33)를 구비한다. 약액 공급원(31)은 인산, 초산, 질산 및 물을 성분으로서 함유하는 약액을 공급한다. 구체적으로, 약액 공급원(31)은 질화 티탄막(102)에 대한 텅스텐막(101)의 선택비가 1보다 커지는 배합비로 각 성분이 배합된 약액을 공급한다. 환언하면, 약액 공급원(31)은 텅스텐막(101)을 제 1 에칭 레이트(> 제 2 에칭 레이트)로 에칭하는 배합비로 각 성분이 배합된 약액을 공급한다.
약액 공급 라인(32)은 약액 공급원(31)에 접속되어, 약액 공급원(31)으로부터의 약액을 처리조(10)의 외조(12)로 공급한다. 제 1 밸브(33)는 약액 공급 라인(32)에 마련되어, 약액 공급 라인(32)을 개폐한다. 제 1 밸브(33)는 후술하는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(61)에 의해 개폐 제어된다.
(순환부(40))
순환부(40)는 내조(11)와 외조(12)와의 사이에서 약액을 순환시킨다. 순환부(40)는 순환 라인(41)과, 복수의 약액 공급 노즐(42)과, 펌프(43)와, 히터(44)와, 농도계(45)와, 필터(46)를 구비한다. 또한, 순환부(40)는 배액 라인(47)과, 제 2 밸브(48)를 구비한다.
순환 라인(41)은 외조(12)와 내조(11)를 접속한다. 순환 라인(41)의 일단은 외조(12)에 접속되고, 순환 라인(41)의 타단은 내조(11)의 내부에 배치된 복수의 약액 공급 노즐(42)에 접속된다.
펌프(43), 히터(44), 농도계(45) 및 필터(46)는 순환 라인(41)에 마련된다. 펌프(43)는 외조(12) 내의 약액을 순환 라인(41)으로 송출한다. 히터(44)는 순환 라인(41)을 흐르는 약액을 에칭 처리에 적합한 온도로 가열한다. 농도계(45)는 순환 라인(41)을 흐르는 약액의 농도를 측정한다. 구체적으로, 농도계(45)는 약액의 각 성분, 즉 인산, 초산, 질산 및 물의 농도를 측정한다. 또한, 순환부(40)는 복수의 농도계, 구체적으로 인산의 농도를 측정하는 농도계, 초산의 농도를 측정하는 농도계, 질산의 농도를 측정하는 농도계 및 물의 농도를 측정하는 농도계를 구비하고 있어도 된다. 필터(46)는 순환 라인(41)을 흐르는 약액으로부터 불순물을 제거한다.
배액 라인(47)은 농도계(45)와 필터(46) 사이의 순환 라인(41)으로부터 분기하는 유로이며, 순환 라인(41)을 흐르는 약액을 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출한다. 또한, 배출되는 약액은 히터(44)에 의해 가열되어 있다. 이 때문에, 배액 라인(47)에는, 가열된 약액을 냉각하는 냉각부가 마련되어도 된다. 제 2 밸브(48)는 배액 라인(47)에 마련되어, 배액 라인(47)을 개폐한다.
외조(12)에 저류된 약액은, 순환 라인(41)을 통하여 복수의 약액 공급 노즐(42)로부터 내조(11)로 공급된다. 내조(11)로 공급된 약액은, 내조(11)로부터 오버플로우됨으로써 다시 외조(12)로 유출된다. 이와 같이 하여, 약액은 내조(11)와 외조(12) 사이를 순환한다.
펌프(43), 히터(44) 및 제 2 밸브(48)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 제어된다. 또한, 농도계(45)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 농도의 측정 결과를 제어부(61)에 출력한다.
(개별 공급부(50))
개별 공급부(50)는 물 공급원(51a)과, 인산 공급원(51b)과, 초산 공급원(51c)과, 질산 공급원(51d)과, 물 공급 라인(52a)과, 인산 공급 라인(52b)과, 초산 공급 라인(52c)과, 질산 공급 라인(52d)과, 제 3 밸브(53a) ~ 제 6 밸브(53d)를 구비한다.
물 공급원(51a)은 물을 공급한다. 물 공급원(51a)으로부터 공급되는 물은, 예를 들면 탈이온수이다. 물 공급 라인(52a)은 물 공급원(51a)에 접속되어, 물 공급원(51a)으로부터의 물을 처리조(10)의 외조(12)로 공급한다. 제 3 밸브(53a)는 물 공급 라인(52a)에 마련되어, 물 공급 라인(52a)을 개폐한다. 제 3 밸브(53a)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 개폐 제어된다.
인산 공급원(51b)은 인산을 공급한다. 인산 공급 라인(52b)은 인산 공급원(51b)에 접속되어, 인산 공급원(51b)으로부터의 인산을 외조(12)로 공급한다. 제 4 밸브(53b)는 인산 공급 라인(52b)에 마련되어, 인산 공급 라인(52b)을 개폐한다. 제 4 밸브(53b)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 개폐 제어된다.
초산 공급원(51c)은 초산을 공급한다. 초산 공급 라인(52c)은 초산 공급원(51c)에 접속되어, 초산 공급원(51c)으로부터의 초산을 외조(12)로 공급한다. 제 5 밸브(53c)는 초산 공급 라인(52c)에 마련되어, 초산 공급 라인(52c)을 개폐한다. 제 5 밸브(53c)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 개폐 제어된다.
질산 공급원(51d)은 질산을 공급한다. 질산 공급 라인(52d)은 질산 공급원(51d)에 접속되어, 질산 공급원(51d)으로부터의 질산을 외조(12)로 공급한다. 제 6 밸브(53d)는 질산 공급 라인(52d)에 마련되어, 질산 공급 라인(52d)을 개폐한다. 제 6 밸브(53d)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 개폐 제어된다.
제 3 밸브(53a) ~ 제 6 밸브(53d)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 개폐 제어된다.
(제어 장치(60))
제어 장치(60)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(61)와 기억부(62)를 구비한다. 기억부(62)는 예를 들면 RAM, 플래시 메모리(Flash Memory) 등의 반도체 메모리 소자, 또는 하드 디스크, 광 디스크 등의 기억 장치에 의해 실현되고, 기판 처리 장치(1)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램을 기억한다. 제어부(61)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 또는 각종의 회로를 포함하고, 기억부(62)에 기억된 프로그램을 읽어내 실행함으로써 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어한다.
또한 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(60)의 기억부(62)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
(기판 처리 장치(1)의 구체적 동작)
이어서, 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 구체적 동작에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 제 1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)가 실행하는 처리의 순서를 나타내는 순서도이다. 도 4는 제 1 실시 형태에 따른 변경 처리의 설명도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)에서는, 제 1 에칭 처리가 행해진다(단계(S101)). 제 1 에칭 처리에 있어서, 제어부(61)는 복수의 웨이퍼(W)를 반송하는 도시하지 않은 기판 반송 장치를 제어하여, 복수의 웨이퍼(W)를 기판 유지부(20)로 전달한다. 이 후, 제어부(61)는 도시하지 않은 승강 기구를 제어하여 기판 유지부(20)를 하강시킴으로써, 처리조(10)에 저류된 약액에 복수의 웨이퍼(W)가 침지된다.
제 1 에칭 처리에 있어서, 처리조(10)에는, 약액 공급부(30)로부터 공급되는 약액, 즉 질화 티탄막(102)에 대한 텅스텐막(101)의 선택비가 1보다 커지는 배합비로 각 성분이 배합된 약액이 저류된다. 이에 의해, 복수의 웨이퍼(W) 상에 형성된 텅스텐막(101)은, 후술하는 제 2 에칭 처리에 있어서의 텅스텐막(101)의 에칭 레이트인 제 2 에칭 레이트보다 높은 제 1 에칭 레이트로 단시간에 에칭된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 에칭 처리에 있어서, 제어부(61)는 예를 들면 농도계(45)의 측정 결과에 기초하여, 물 공급 라인(52a)의 제 3 밸브(53a), 초산 공급 라인(52c)의 제 5 밸브(53c) 및 질산 공급 라인(52d)의 제 6 밸브(53d)의 개폐 제어를 행한다. 이에 의해, 처리조(10)에 물, 초산 및 질산이 보충됨으로써, 처리조(10) 내의 약액의 농도가 일정하게 유지된다.
이어서 제어부(61)는, 예를 들면 제 1 에칭 처리가 개시되고 나서 미리 설정된 시간이 경과했는지 여부를 판정한다(단계(S102)). 상기 '미리 설정된 시간'은, 예를 들면 제 1 에칭 처리의 소요 시간에서, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 변경하는데 요하는 시간을 뺀 시간보다 짧은 시간으로 설정된다. 제어부(61)는, 설정 시간이 경과할 때까지, 단계(S102)의 판정 처리를 반복한다(단계(S102), No).
한편 단계(S102)에 있어서, 설정 시간이 경과했다고 판정한 경우(단계(S102), Yes), 제어부(61)는 변경 처리를 개시한다(단계(S103)).
변경 처리에 있어서, 제어부(61)는 제 2 밸브(48)를 엶으로써, 순환 라인(41)을 흐르는 약액을 배액 라인(47)으로부터 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출한다. 또한, 제어부(61)는 제 3 밸브(53a) 및 제 5 밸브(53c)를 닫음으로써, 처리조(10)에의 물 및 초산의 공급을 정지하고, 제 4 밸브(53b) 및 제 6 밸브(53d)를 엶으로써, 처리조(10)에 인산 및 질산을 공급한다.
처리조(10)에의 물의 공급을 정지함으로써, 처리조(10)에 저류된 약액의 수분 농도가 저하된다. 그 결과, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트가 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하되어, 텅스텐막(101)과 질화 티탄막(102)과의 선택비가 1 : 1로 변경된다.
이와 같이, 기판 처리 장치(1)에서는, 약액에 포함되는 복수의 성분의 배합비를 변경함으로써, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시키는 것으로 했다. 이에 의해, 제 1 에칭 처리에서 텅스텐막(101)을 제 1 에칭 레이트로 단시간에 에칭하면서, 제 2 에칭 처리에서 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 1 : 1의 선택비로 에칭할 수 있다.
또한 기판 처리 장치(1)에서는, 약액에 포함되는 복수의 성분 중 물의 배합비를 줄임으로써, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시키는 것으로 했다. 상술한 바와 같이, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트는, 약액의 다른 성분과 비교하여, 물의 비율이 많아질수록 증가하기 쉽다. 이 때문에, 물의 배합비를 줄임으로써, 다른 성분의 배합비를 변경하는 경우와 비교하여, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 단시간에 저하시킬 수 있다.
또한 기판 처리 장치(1)에서는, 처리조(10)로부터 약액의 일부를 배출하고, 배출한 약액보다 물의 배합비가 적은 신액(新液)(여기서는, 인산 및 질산을 함유하는 약액)을 처리조(10)에 공급함으로써, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 저하시키는 것으로 했다. 이와 같이, 수분 농도의 높은 약액을 처리조(10)로부터 배출함으로써, 물의 배합비를 보다 단시간에 저하시킬 수 있다. 즉, 텅스텐막(101)의 에칭 레이트를 보다 단시간에 저하시킬 수 있다.
이어서, 기판 처리 장치(1)에서는, 제 2 에칭 처리가 행해진다(단계(S104)). 제 2 에칭 처리에서는, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)이 노출된 웨이퍼(W)에 대하여, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)을 1 : 1의 선택비로 에칭하는 약액이 공급된다. 이에 의해, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)이 동등한 에칭 레이트(제 2 에칭 레이트)로 에칭된다. 제 2 에칭 처리를 끝내면, 제어부(61)는 일련의 기판 처리를 종료한다.
또한 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 2 에칭 처리에 있어서, 제어부(61)는 제 1 에칭 처리 시와 마찬가지로, 제 3 밸브(53a), 제 5 밸브(53c) 및 제 6 밸브(53d)의 개폐 제어를 행함으로써, 처리조(10) 내의 약액의 농도가 일정하게 유지된다.
[제 2 실시 형태]
이어서, 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리의 설명도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리에서는, 변경 처리에서 약액의 온도를 저하시킨다. 이에 의해, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)의 에칭 레이트를, 제 1 에칭 처리에 있어서의 제 1 에칭 레이트(R1)에서 제 2 에칭 처리에 있어서의 제 2 에칭 레이트(R2)로 저하시킨다.
약액에는 온도 의존성이 있어, 약액의 온도를 높게 할수록, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)의 에칭 레이트가 증가하는 경향이 있다. 따라서, 변경 처리 전의 제 1 에칭 처리에 있어서는, 비교적 고온인 제 1 온도(T1)의 약액이 웨이퍼(W)에 공급됨으로써, 텅스텐막(101)을 비교적 높은 제 1 에칭 레이트(R1)로 에칭할 수 있다. 즉, 제 1 에칭 처리에 있어서는, 텅스텐막(101)을 비교적 단시간에 에칭할 수 있다.
또한, 변경 처리 후의 제 2 에칭 처리에 있어서는, 제 1 온도(T1)보다 낮은 제 2 온도(T2)의 약액이 웨이퍼(W)에 공급된다. 이 때문에, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)은 제 1 에칭 레이트(R1)보다 낮은 제 2 에칭 레이트(R2)로 에칭된다. 이에 의해, 예를 들면 제 2 에칭 처리에 있어서, 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)이 과잉으로 에칭되는 것이 억제된다. 또한, 제 2 에칭 처리 후에 있어서의 텅스텐막(101) 및 질화 티탄막(102)의 표면 거칠기를 억제할 수 있다.
이와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리는, 변경 처리에서, 약액의 온도를 제 1 온도(T1)에서 제 1 온도(T1)보다 낮은 제 2 온도(T2)로 변경함으로써, 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트(R1)에서 제 2 에칭 레이트(R2)로 저하시킨다. 따라서 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리에 의하면, 제 1 에칭 처리의 처리 시간을 단축시킬 수 있고, 또한 제 2 에칭 처리의 처리 정밀도를 높일 수 있다. 또한 제 1 온도(T1)와 제 2 온도(T2)와의 온도 차는, 예를 들면 5℃ 이하 정도이다. 기판 처리 장치(1)는 처리조(10) 또는 순환부(40)에 있어서의 약액의 온도를 측정하는 온도 측정부를 구비하고 있어도 되고, 제어부(61)는 이러한 온도 측정부의 측정 결과에 기초하여 약액의 온도를 제어해도 된다.
또한 본원 발명자는, 약액 온도의 변화에 대하여, 텅스텐막(101)과 질화 티탄막(102)과의 선택비의 변화가 작은 것을 찾아냈다. 이와 같이, 약액의 온도를 변화시켜도 텅스텐막(101)과 질화 티탄막(102)과의 선택비는 거의 변화하지 않기 때문에, 예를 들면 선택비를 1 : 1로 유지하기 위하여 약액의 배합비를 변경한다고 하는 수고로움을 요하지 않아, 선택비의 제어가 용이하다.
또한 제 2 실시 형태에 있어서, 약액 공급부(30)의 약액 공급원(31)은 텅스텐막(101)과 질화 티탄막(102)과의 선택비가 1 : 1이 되도록 각 성분이 배합된 약액을 공급한다. 이에 의해, 제 2 실시 형태에 있어서 처리조(10)에는, 텅스텐막(101)과 질화 티탄막(102)과의 선택비가 1 : 1인 약액이 저류된다.
또한 제 2 실시 형태에 따른 제어부(61)는, 변경 처리에 있어서, 예를 들면 히터(44)를 정지함으로써, 처리조(10)에 저류되는 약액의 온도를 저하시킬 수 있다. 이에 한정되지 않고, 제 2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)는 순환 라인(41)에 도시하지 않은 냉각부를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 제어부(61)는 변경 처리에 있어서, 히터(44)를 정지하고, 또한 도시하지 않은 냉각부를 동작시킴으로써, 처리조(10)에 저류되는 약액의 온도를 저하시켜도 된다. 냉각부를 이용하여 약액을 적극적으로 냉각함으로써, 변경 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 냉각부로서는, 예를 들면 쿨링 코일 또는 냉각 재킷 등을 이용할 수 있다.
또한 제어부(61)는, 제 1 실시 형태에 있어서의 변경 처리에 있어서, 히터(44) 또는 도시하지 않은 냉각부를 제어함으로써, 제 2 실시 형태에 따른 변경 처리와 동일하게 약액의 온도를 변경해도 된다. 이에 의해, 예를 들면 제 1 에칭 처리에 요하는 시간을 더 단축시킬 수 있다. 또한, 제 2 에칭 처리에 있어서의 처리 정밀도를 더 높일 수 있다.
[제 3 실시 형태]
이어서, 제 3 실시 형태에 따른 기판 처리에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 제 3 실시 형태에 따른 기판 처리의 설명도이다.
제 1 에칭 처리 또는 제 2 에칭 처리를 행하면, 텅스텐막(101)에 함유되는 텅스텐 또는 질화 티탄막(102)에 함유되는 티탄 등의 금속이 약액 중에 용해됨으로써, 약액의 금속 농도가 서서히 상승한다. 금속 농도가 높은 약액을 이용하여 에칭 처리를 행한 경우, 예를 들면 에칭 레이트의 변동이 생기거나, 제품 웨이퍼의 전기 특성에 영향이 생길 우려가 있다. 따라서, 약액의 금속 농도의 상승을 억제하는 것이 바람직하다.
여기서, 일련의 기판 처리가 종료될 때마다, 처리조(10) 내의 약액을 모두 배출하여 금속이 함유되어 있지 않은 약액의 신액으로 교체함으로써, 금속 농도의 상승을 억제하는 것은 가능하다. 그러나 이러한 방법은, 약액의 사용량 삭감의 관점, 혹은 약액 교환에 요하는 시간의 삭감의 관점으로부터 바람직하지 않다.
따라서 도 6에 나타내는 바와 같이, 제어부(61)는 일련의 기판 처리 중에 있어서, 약액의 금속 농도가 임계치(TH)를 초과하지 않도록 약액의 금속 농도의 상승을 억제하는 금속 농도 억제 처리를 행해도 된다.
구체적으로, 제어부(61)는 일련의 기판 처리 중에 있어서, 처리조(10) 내의 약액의 일부를 배액 라인(47)으로부터 배출하고, 금속이 함유되어 있지 않은 약액의 신액을 약액 공급부(30)로부터 처리조(10)로 공급한다. 이와 같이, 일련의 기판 처리 중에, 금속이 함유되어 있는 약액의 일부를 금속이 함유되어 있지 않은 약액의 신액으로 치환함으로써, 약액의 금속 농도의 상승을 억제할 수 있다. 이러한 금속 농도 억제 처리는, 일련의 기판 처리 중에 행해지기 때문에, 약액 교환에 요하는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 약액의 모두가 아닌 일부를 신액과 교환함으로써, 약액의 사용량을 억제할 수 있다.
제어부(61)는, 예를 들면 제 1 에칭 처리가 개시되고 나서 미리 설정된 시간이 경과한 경우에, 금속 억제 처리를 개시시켜도 된다. 여기서, '미리 설정된 시간'이란, 예를 들면 처리조(10) 내의 약액의 금속 농도가 0 ppm으로부터 임계치(TH)에 달할 때까지의 시간이며, 실험 등에 의해 미리 산출된다. 또한, 금속이 함유된 약액(금속 농도가 임계치(TH)인 약액)이 처리조(10)에 저류된 상태에서 일련의 기판 처리가 개시되는 경우도 있다. 이 경우, 제어부(61)는 제 1 에칭 처리와 동시에 금속 억제 처리를 개시시켜도 된다.
또한, 상기 실험 등에 의해 금속 농도의 시간 변화율을 산출할 수 있다. 제어부(61)는, 이 정보를 기초로 제 2 밸브(48) 및 제 1 밸브(33)를 제어함으로써, 약액의 금속 농도가 임계치(TH)를 중심으로 하는 임계치 범위 내에 들어가도록, 약액의 치환을 적절한 양, 적절한 타이밍에 행할 수 있다.
[제 4 실시 형태]
상술한 실시 형태에서는, 제 1 에칭 처리 및 제 2 에칭 처리를 하나의 처리조(10)에서 행하는 것으로 했지만, 제 1 에칭 처리와 제 2 에칭 처리는 상이한 처리조에서 행해져도 된다. 도 7은 제 4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1A)는, 제 1 에칭 처리 장치(70)와, 제 2 에칭 처리 장치(80)와, 반송 장치(90)를 구비한다.
제 1 에칭 처리 장치(70)는 제 1 에칭 처리용의 처리조(71)(이하, ‘제 1 처리조(71)'라고 기재함)와, 기판 승강 기구(72)를 구비한다. 또한, 제 2 에칭 처리 장치(80)는 제 2 에칭 처리용의 처리조(81)(이하, ‘제 2 처리조(81)'라고 기재함)와, 기판 승강 기구(82)를 구비한다.
처리조(71, 81)는 1 로트분의 웨이퍼(W)를 수용 가능하다. 제 1 처리조(71)에는 에칭 레이트가 제 1 에칭 레이트인 약액(이하, ‘제 1 약액'이라고 기재함)이 저류된다. 또한, 제 2 처리조(81)에는 에칭 레이트가 제 2 에칭 레이트인 약액(이하, ‘제 2 약액'이라고 기재함)이 저류된다.
기판 승강 기구(72, 82)는, 후술하는 반송 장치(90)와의 사이에서 로트의 전달을 행한다. 또한, 기판 승강 기구(72, 82)는 로트를 하강시킴으로써, 처리조(71, 81)에 로트를 침지시킨다. 또한, 기판 승강 기구(72, 82)는 로트를 상승시킴으로써, 처리조(71, 81)로부터 로트를 인상한다.
제 1 에칭 처리 장치(70)는 제 1 처리조(71)에 저류된 제 1 약액에 로트를 침지시킴으로써 제 1 에칭 처리를 행한다. 또한, 제 2 에칭 처리 장치(80)는 제 2 처리조(81)에 저류된 제 2 약액에 로트를 침지시킴으로써 제 2 에칭 처리를 행한다.
반송 장치(90)는 제 1 에칭 처리 장치(70)와 제 2 에칭 처리 장치(80)와의 사이에서 로트의 반송을 행한다. 반송 장치(90)는 레일(91)과, 이동체(92)와, 기판 유지체(93)를 구비한다. 레일(91)은 제 1 에칭 처리 장치(70) 및 제 2 에칭 처리 장치(80)의 배열 방향을 따라 연장된다. 이동체(92)는 복수의 웨이퍼(W)를 유지하면서 레일(91)을 따라 이동 가능하게 구성된다. 기판 유지체(93)는 이동체(92)에 마련되어, 기립 자세로 전후로 배열된 복수의 웨이퍼(W)를 유지한다.
이어서, 제 1 처리조(71) 및 제 2 처리조(81)의 구성에 대하여 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 도 8은 제 4 실시 형태에 따른 제 1 처리조(71)의 구성을 나타내는 도이다. 또한, 도 9는 제 4 실시 형태에 따른 제 2 처리조(81)의 구성을 나타내는 도이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리조(71)는 상술한 처리조(10)(도 2 참조)와 마찬가지로, 내조(11)와 외조(12)를 구비한다.
제 1 처리조(71)는 순환부(40A)를 구비한다. 순환부(40A)는 내조(11)와 외조(12)와의 사이에서 처리액을 순환시킨다. 순환부(40A)는 순환로(41)와, 노즐(42)과, 펌프(43)와, 필터(46)와, 온도 조정부(49)를 구비한다.
순환로(41)는 내조(11)와 외조(12)를 접속한다. 순환로(41)의 일단은 외조(12)에 접속되고, 순환로(41)의 타단은 내조(11)의 내부에 배치된 노즐(42)에 접속된다.
펌프(43), 필터(46) 및 온도 조정부(49)는 순환로(41)에 마련된다. 펌프(43)는 외조(12) 내의 제 1 약액을 순환로(41)로 송출한다. 필터(46)는 순환로(41)를 흐르는 제 1 약액으로부터 불순물을 제거한다.
온도 조정부(49)는 예를 들면 히터 또는 전자 냉열 항온기 등이며, 순환로(41)를 흐르는 제 1 약액의 온도를 설정된 온도로 조정한다. 펌프(43) 및 온도 조정부(49)는 제어부(61)에 의해 제어된다.
또한, 제 1 처리조(71)는 제 1 약액 공급부(30A)를 구비한다. 제 1 약액 공급부(30A)는 제 1 약액 공급원(31A)과, 제 1 약액 공급 라인(32A)과, 제 1 밸브(33A)와, 제 1 전환부(34A)를 구비한다.
제 1 약액 공급원(31A)은 제 1 약액을 공급한다. 제 1 약액은 인산, 초산, 질산 및 물을 성분으로서 함유하는 약액으로서, 텅스텐막(101)(도 1 참조)을 제 1 에칭 레이트(> 제 2 에칭 레이트)로 에칭하는 배합비로 각 성분이 배합된 약액이다.
제 1 약액 공급 라인(32A)은 제 1 약액 공급원(31A)에 접속되어, 제 1 약액 공급원(31A)으로부터 공급되는 제 1 약액을 제 1 처리조(71)의 내조(11) 또는 외조(12)로 공급한다. 제 1 밸브(33A)는 제 1 약액 공급 라인(32A)에 마련되어, 제 1 약액 공급 라인(32A)을 개폐한다. 제 1 전환부(34A)는 제 1 약액 공급 라인(32A)에 마련되어, 제 1 약액 공급 라인(32A)을 흐르는 제 1 약액의 유출처를 내조(11)와 외조(12)와의 사이에서 전환한다.
제 1 밸브(33A) 및 제 1 전환부(34A)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 제어된다. 예를 들면, 제어부(61)는 빈 상태의 제 1 처리조(71)에 제 1 약액을 저류하는 경우에는, 제 1 밸브(33A) 및 제 1 전환부(34A)를 제어하여, 제 1 약액 공급원(31A)으로부터 내조(11)로 제 1 약액의 신액을 공급한다. 또한 제어부(61)는, 제 1 처리조(71)에 대하여 제 1 약액의 보충을 행하는 경우에는, 제 1 밸브(33A) 및 제 1 전환부(34A)를 제어하여, 제 1 약액 공급원(31A)으로부터 외조(12)로 제 1 약액의 신액을 공급한다.
또한, 제 1 처리조(71)는 개별 공급부(50A)를 구비한다. 개별 공급부(50A)는 상술한 개별 공급부(50)의 구성에 더하여 제 3 전환부(54a) ~ 제 6 전환부(54d)를 더 구비한다. 제 3 전환부(54a)는 물 공급 라인(52a)에 마련되어, 물 공급 라인(52a)을 흐르는 물의 유출처를 내조(11)와 외조(12)와의 사이에서 전환한다. 제 4 전환부(54b)는 인산 공급 라인(52b)에 마련되어, 인산 공급 라인(52b)을 흐르는 인산의 유출처를 내조(11)와 외조(12)와의 사이에서 전환한다.
제 5 전환부(54c)는 초산 공급 라인(52c)에 마련되어, 초산 공급 라인(52c)을 흐르는 초산의 유출처를 내조(11)와 외조(12)와의 사이에서 전환한다. 제 6 전환부(54d)는 질산 공급 라인(52d)에 마련되어, 질산 공급 라인(52d)을 흐르는 질산의 유출처를 내조(11)와 외조(12)와의 사이에서 전환한다.
또한, 개별 공급부(50A)는 상술한 개별 공급부(50)의 구성에 더하여, 제 3 유량 조정부(55a) ~ 제 6 유량 조정부(55d)를 더 구비한다. 제 3 유량 조정부(55a) ~ 제 6 유량 조정부(55d)는 유량 조정 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성된다.
제 3 유량 조정부(55a)는 물 공급 라인(52a)에 마련되어, 내조(11) 또는 외조(12)로 공급되는 물의 유량을 조정한다. 제 4 유량 조정부(55b)는 인산 공급 라인(52b)에 마련되어, 내조(11) 또는 외조(12)로 공급되는 인산의 유량을 조정한다. 제 5 유량 조정부(55c)는 초산 공급 라인(52c)에 마련되어, 내조(11) 또는 외조(12)로 공급되는 초산의 유량을 조정한다. 제 6 유량 조정부(55d)는 질산 공급 라인(52d)에 마련되어, 내조(11) 또는 외조(12)로 공급되는 질산의 유량을 조정한다.
제 3 밸브(53a) ~ 제 6 밸브(53d), 제 3 전환부(54a) ~ 제 6 전환부(54d) 및 제 3 유량 조정부(55a) ~ 제 6 유량 조정부(55d)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 개폐 제어된다.
예를 들면, 빈 상태의 제 1 처리조(71)에 제 1 약액의 신액을 저류하는 경우, 제어부(61)는 제 3 밸브(53a) ~ 제 6 밸브(53d), 제 3 전환부(54a) ~ 제 6 전환부(54d)를 제어하여, 물, 인산, 초산 및 질산을 내조(11)로 공급한다. 또한, 제 1 처리조(71)에 대하여 제 1 약액의 보충을 행하는 경우, 제어부(61)는 제 3 밸브(53a) ~ 제 6 밸브(53d), 제 3 전환부(54a) ~ 제 6 전환부(54d)를 제어하여, 물, 인산, 초산 및 질산을 외조(12)로 공급한다.
이어서, 제 2 처리조(81)의 구성에 대하여 설명한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 2 처리조(81)는, 상술한 제 1 처리조(71)와 동일한 내조(11), 외조(12) 및 순환부(40A)를 구비한다.
또한, 제 2 처리조(81)는 제 2 약액 공급부(30B)를 구비한다. 제 2 약액 공급부(30B)는 제 2 약액 공급원(31B)과, 제 2 약액 공급 라인(32B)과, 제 1 밸브(33B)를 구비한다.
제 2 약액 공급원(31B)은 제 2 약액을 공급한다. 제 2 약액은 인산, 초산, 질산 및 물을 성분으로서 함유하는 약액으로서, 텅스텐막(101)을 제 2 에칭 레이트(< 제 1 에칭 레이트)로 에칭하는 배합비로 각 성분이 배합된 약액이다.
제 2 약액 공급 라인(32B)은 제 2 약액 공급원(31B)에 접속되어, 제 2 약액 공급원(31B)으로부터의 제 2 약액을 제 2 처리조(81)의 내조(11) 또는 외조(12)로 공급한다. 제 1 밸브(33B)는 제 2 약액 공급 라인(32B)에 마련되어, 제 2 약액 공급 라인(32B)을 개폐한다. 제 1 전환부(34B)는 제 2 약액 공급 라인(32B)에 마련되어, 제 2 약액 공급 라인(32B)을 흐르는 제 2 약액의 유출처를 내조(11)와 외조(12)와의 사이에서 전환한다. 제 1 밸브(33B) 및 제 1 전환부(34B)는 제어부(61)에 전기적으로 접속되어 있어, 제어부(61)에 의해 제어된다.
또한, 제 2 처리조(81)는 개별 공급부(50B)를 구비한다. 개별 공급부(50B)는 상술한 개별 공급부(50A)와 동일한 구성을 가지므로, 여기서의 설명은 생략한다.
제 4 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1A)에서는, 먼저, 제 1 처리조(71)에서 제 1 에칭 처리가 행해진다. 제 1 에칭 처리에서는, 복수의 웨이퍼(W)를 기판 승강 기구(72)를 이용하여 하강시킴으로써, 제 1 처리조(71)의 내조(11)에 저류된 제 1 약액에 복수의 웨이퍼(W)를 침지시킨다.
이어서, 기판 처리 장치(1A)에서는, 제 1 에칭 처리를 끝낸 복수의 웨이퍼(W)를 제 2 처리조(81)로 반송하는 반송 처리가 행해진다. 반송 처리에서는, 먼저, 기판 승강 기구(72)가 상승함으로써 복수의 웨이퍼(W)가 제 1 처리조(71)로부터 인상된다. 이 후, 기판 승강 기구(72)로부터 반송 장치(90)로 복수의 웨이퍼(W)가 전달된다. 이어서, 반송 장치(90)가 제 1 처리조(71)로부터 제 2 처리조(81)로 이동하여, 유지한 복수의 웨이퍼(W)를 기판 승강 기구(82)로 전달한다.
이어서 기판 처리 장치(1A)에서는, 제 2 처리조(81)에서 제 2 에칭 처리가 행해진다. 제 2 에칭 처리에서는, 복수의 웨이퍼(W)가, 기판 승강 기구(82)에 의해 하강되어, 제 2 처리조(81)의 내조(11)에 저류된 제 2 약액에 침지된다.
이와 같이, 제 1 에칭 처리 및 제 2 에칭 처리는 각각 상이한 처리조(제 1 처리조(71) 및 제 2 처리조(81))에서 행해져도 된다.
[그 외의 실시 형태]
상술한 실시 형태에서는, 제 1 막이 텅스텐막(101)인 경우의 예에 대하여 설명했지만, 제 1 막은 반드시 텅스텐막(101)인 것을 요하지 않는다. 예를 들면, 제 1 막은 몰리브덴막, 오스뮴막, 이리듐막, 루테늄막, 로듐막, 구리막 또는 니켈막이어도 된다. 이와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리에 의하면, 몰리브덴막 등의 텅스텐막(101) 이외의 제 1 막과 제 2 막을 가지는 기판을 효율 좋게 에칭할 수 있다.
제 1 막이 몰리브덴막인 경우, 약액(제 1 약액 및 제 2 약액)의 온도는 상온(예를 들면, 20℃ ± 10℃) 이하인 것이 바람직하다. 몰리브덴은 비금속(卑金屬)에 해당하며, 이온화 경향이 높아 비교적 산화되기 쉽다. 이 때문에, 상온 이하의 약액을 이용함으로써, 몰리브덴막의 에칭 속도가 너무 빨라져 몰리브덴막이 과잉으로 에칭되는 것을 억제할 수 있다.
제 1 막이 몰리브덴막이며, 제 2 실시 형태와 같이, 약액의 온도를 저하시킴으로써 약액의 에칭 레이트를 변경하는 경우, 제어부(61)는 약액의 온도를, 예를 들면 25℃에서 20℃로 저하시켜도 된다. 또한, 제어부(61)는 약액의 온도를, 상온(예를 들면, 25℃)에서 상온 이하의 온도(예를 들면, 5℃)로 저하시켜도 된다. 이와 같이, 약액의 온도를 상온 이하의 온도로 저하시킴으로써, 몰리브덴막의 에칭 속도를 더 완만하게 할 수 있다.
제 1 막이 몰리브덴막인 경우, 처리조(10)는 반드시 물의 공급계(물 공급원(51a), 물 공급 라인(52a) 및 제 3 밸브(53a))를 구비하는 것을 요하지 않는다. 제 1 처리조(71) 및 제 2 처리조(81)에서도 동일하다.
또한 상술한 실시 형태에서는, 제 2 막이 질화 티탄막(102)인 경우의 예에 대하여 설명했지만, 제 2 막은 질화 티탄막(102)에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 2 막은 질화 탄탈막이어도 된다. 실시 형태에 따른 기판 처리에 의하면, 질화 티탄막 및 질화 탄탈막 중 어느 하나인 제 2 막과 제 1 막을 가지는 기판을 효율 좋게 에칭할 수 있다.
웨이퍼(W) 상에 형성되는 막의 종류는, 상술한 실시 형태의 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 실시 형태에서는, 복수의 성분이 함유된 약액을 이용하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 약액은, 예를 들면 불산 등 단일 성분만을 포함하는 약액이어도 된다. 또한 상술한 제 1 및 제 2 실시 형태에서는, 일방의 막이 타방의 막에 의해 덮여 있는 경우의 예를 나타냈지만, 복수의 막이 노출되어 있어도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 제 2 에칭 처리에 있어서의 에칭 레이트(제 2 에칭 레이트)를 제 1 에칭 처리에 있어서의 에칭 레이트(제 1 에칭 레이트)보다 낮게 하는 경우의 예에 대하여 설명했다. 이에 한정되지 않고, 제 2 에칭 처리에 있어서의 에칭 레이트(제 2 에칭 레이트)를 제 1 에칭 처리에 있어서의 에칭 레이트(제 1 에칭 레이트)보다 높게 해도 된다. 예를 들면, 복수의 막 중 어느 막에 존재하는 불필요한 단차를 제 1 에칭 처리에서 정밀도 좋게 에칭한 후, 복수의 막을 제 2 에칭 처리에서 단시간에 에칭하고자 하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 제 2 에칭 처리에 있어서의 에칭 레이트(제 2 에칭 레이트)를 제 1 에칭 처리에 있어서의 에칭 레이트(제 1 에칭 레이트)보다 높게 하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 실시 형태에서는, 처리조(10)에 저류된 약액에 복수의 웨이퍼(W)를 침지시킴으로써, 복수의 웨이퍼(W)를 일괄하여 에칭하는 경우의 예에 대하여 설명했다. 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 1 매의 웨이퍼(W)를 회전 가능하게 유지하는 유지부에 웨이퍼(W)를 유지시키고, 이 유지부의 상방에 배치된 노즐로부터 회전하는 웨이퍼(W)에 대하여 약액을 공급함으로써, 웨이퍼(W)를 에칭해도 된다.
또한 상술한 실시 형태에서는, 약액을 이용하여 웨이퍼(W)를 에칭하는 이른바 웨트 에칭을 행하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 웨이퍼(W)를 에칭하는 방법은 웨트 에칭에 한정되지 않고, 드라이 에칭이어도 된다.
상술한 바와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 제 1 에칭 공정(일례로서 제 1 에칭 처리)과, 변경 공정(일례로서 변경 처리)과, 제 2 에칭 공정(일례로서 제 2 에칭 처리)을 포함한다. 제 1 에칭 공정은, 제 1 막(일례로서 텅스텐막(101)) 및 제 2 막(일례로서 질화 티탄막(102))을 가지는 기판(일례로서 웨이퍼(W))을 제 1 에칭 레이트로 에칭한다. 변경 공정은 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 변경한다. 제 2 에칭 공정은 기판을 제 2 에칭 레이트로 에칭한다.
이에 의해, 예를 들면 제 2 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트보다 낮게 함으로써, 제 1 에칭 처리에 있어서의 처리 시간을 단축하면서, 제 2 에칭 처리의 처리 정밀도를 높일 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 복수 종류의 막을 가지는 기판을 효율 좋게 에칭할 수 있다.
제 2 에칭 레이트는 제 1 에칭 레이트보다 낮아도 된다. 이에 의해, 제 1 에칭 처리에 있어서의 처리 시간을 단축하면서, 제 2 에칭 처리의 처리 정밀도를 높일 수 있다.
제 1 에칭 공정 및 제 2 에칭 공정은 복수의 성분(일례로서 인산, 초산, 질산 및 물)을 함유하는 약액을 기판에 공급함으로써 기판을 에칭해도 된다. 이 경우, 변경 공정은 복수의 성분의 배합비를 변경함으로써, 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시켜도 된다. 이와 같이, 약액에 있어서의 복수의 성분의 배합비를 변경함으로써, 에칭 레이트를 변경하는 것이 가능하다.
제 1 막은 텅스텐막(일례로서 텅스텐막(101)), 몰리브덴막, 오스뮴막, 이리듐막, 루테늄막, 로듐막, 구리막 및 니켈막 중 어느 하나여도 되고, 제 2 막은 질화 티탄막(일례로서 질화 티탄막(102)) 및 질화 탄탈막 중 어느 하나여도 된다. 또한, 약액은 인산, 초산, 질산 및 물을 함유하고 있어도 된다. 이 경우, 변경 공정은 약액에 있어서의 물의 배합비를 저하시킴으로써, 텅스텐막의 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시켜도 된다.
이와 같이, 약액에 있어서의 물의 배합비를 저하시킴으로써, 다른 성분의 배합비를 변경하는 경우와 비교하여, 제 1 막의 에칭 레이트를 단시간에 저하시킬 수 있다.
제 1 에칭 공정 및 제 2 에칭 공정은, 처리조(일례로서 처리조(10))에 저류된 약액에 기판을 침지시킴으로써 기판을 에칭해도 된다. 이 경우, 변경 공정은 처리조로부터 약액의 일부를 배출하고, 이 약액보다 물의 배합비가 적은 약액의 신액을 처리조에 공급함으로써, 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시켜도 된다.
이와 같이, 수분 농도가 높은 약액을 처리조로부터 배출함으로써, 물의 배합비를 보다 단시간에 저하시킬 수 있다. 즉, 텅스텐막의 에칭 레이트를 보다 단시간에 저하시킬 수 있다.
제 1 에칭 공정 및 제 2 에칭 공정은, 기판에 약액을 공급함으로써 기판을 에칭해도 된다. 이 경우, 변경 공정은 약액의 온도를 제 1 온도에서 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 변경함으로써, 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시켜도 된다. 이와 같이, 약액의 온도를 변경함으로써, 에칭 레이트를 변경하는 것이 가능하다.
제 2 막(일례로서 질화 티탄막(102))은 제 1 막(일례로서 텅스텐막(101))으로 덮여 있어도 된다. 이 경우, 제 1 에칭 공정은 제 1 막을 제 1 에칭 레이트로 에칭하고, 변경 공정은 제 1 막으로부터 제 2 막이 노출되기 전에, 제 1 막의 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시켜도 된다.
이에 의해, 예를 들면 제 2 막이 노출될 때까지는, 제 1 막과 제 2 막과의 선택비를 신경쓰지 않고, 제 1 막을 보다 높은 에칭 레이트로 단시간에 에칭할 수 있다. 또한, 제 2 막의 노출 후에 있어서는, 예를 들면 제 1 막과 제 2 막을 원하는 선택비(일례로서 1 : 1)로 동시에 에칭할 수 있다.
제 1 에칭 공정은 에칭 레이트가 제 1 에칭 레이트인 제 1 약액을 저류하는 제 1 처리조에 기판을 침지시켜도 된다. 또한, 제 2 에칭 공정은 에칭 레이트가 제 2 에칭 레이트인 제 2 약액을 저류하는 제 2 처리조에 기판을 침지시켜도 된다. 또한, 변경 공정은 기판을 제 1 처리조로부터 제 2 처리조로 이동시킴으로써, 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시켜도 된다. 이에 의해, 예를 들면 액 교환을 행하지 않고, 기판에 대하여 제 1 에칭 처리 및 제 2 에칭 처리를 행할 수 있다.
또한 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(일례로서 기판 처리 장치(1))는, 공급부(일례로서 약액 공급부(30) 및 개별 공급부(50))와, 변경부(일례로서 제 2 밸브(48), 개별 공급부(50), 히터(44), 도시하지 않은 냉각부)와, 제어부(일례로서 제어부(61))를 구비한다. 공급부는 제 1 막(일례로서 텅스텐막(101)) 및 제 2 막(일례로서 질화 티탄막(102))을 가지는 기판(일례로서 웨이퍼(W))에 약액을 공급한다. 변경부는 공급부에 의한 약액의 공급 조건(일례로서 약액에 있어서의 각 성분의 배합비, 약액의 온도)을 변경한다. 제어부는 약액을 이용하여 기판을 제 1 에칭 레이트로 에칭하는 제 1 에칭 처리와, 변경부를 제어함으로써, 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트와 상이한 제 2 에칭 레이트로 변경하는 변경 처리와, 약액을 이용하여 기판을 제 2 에칭 레이트로 에칭하는 제 2 에칭 처리를 실행한다. 이에 의해, 복수 종류의 막을 가지는 기판을 효율 좋게 에칭할 수 있다.
약액은 복수의 성분(일례로서 인산, 초산, 질산 및 물)을 함유하고 있어도 된다. 이 경우, 변경부(일례로서 제 2 밸브(48) 및 개별 공급부(50))는 약액에 있어서의 복수의 성분의 배합비를 변경 가능해도 된다. 또한, 제어부는 변경부를 제어하여, 복수의 성분의 배합비를 변경함으로써, 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시켜도 된다. 이에, 약액에 있어서의 복수의 성분의 배합비를 변경함으로써, 에칭 레이트를 변경하는 것이 가능하다.
변경부(일례로서 히터(44), 도시하지 않은 냉각부)는 약액의 온도를 변경 가능해도 된다. 이 경우, 제어부는 변경부를 제어하여, 약액의 온도를 제 1 온도에서 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 변경함으로써, 에칭 레이트를 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 저하시켜도 된다. 이와 같이, 약액의 온도를 변경함으로써, 에칭 레이트를 변경하는 것이 가능하다.
실시 형태에 따른 기판 처리 장치(일례로서 기판 처리 장치(1A))는, 제 1 처리조(일례로서 제 1 처리조(71))와, 제 2 처리조(일례로서 제 2 처리조(81))를 구비하고 있어도 된다. 제 1 처리조는 약액으로서, 에칭 레이트가 제 1 에칭 레이트인 제 1 약액을 저류한다. 제 2 처리조는 약액으로서, 에칭 레이트가 제 2 에칭 레이트인 제 2 약액을 저류한다. 또한, 공급부는 제 1 약액 공급부와 제 2 약액 공급부를 구비하고 있어도 된다. 제 1 약액 공급부는 제 1 약액을 제 1 처리조로 공급한다. 제 2 약액 공급부는 제 2 약액을 상기 제 2 처리조로 공급한다. 이 경우, 변경부는 기판을 제 1 처리조로부터 제 2 처리조로 이동시키는 이동 기구(일례로서 반송 장치(90))여도 된다. 이에 의해, 예를 들면 액 교환을 행하지 않고, 기판에 대하여 제 1 에칭 처리 및 제 2 에칭 처리를 행할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기의 실시 형태는 첨부한 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
Claims (13)
- 제 1 막 및 제 2 막을 가지는 기판을 제 1 에칭 레이트로 에칭하는 제 1 에칭 공정과,
에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 제 2 에칭 레이트로 변경하는 변경 공정과,
상기 기판을 상기 제 2 에칭 레이트로 에칭하는 제 2 에칭 공정
을 포함하는, 기판 처리 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 에칭 레이트는, 상기 제 1 에칭 레이트보다 낮은, 기판 처리 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 에칭 공정 및 상기 제 2 에칭 공정은, 복수의 성분을 함유하는 약액을 상기 기판에 공급함으로써 상기 기판을 에칭하고,
상기 변경 공정은, 상기 복수의 성분의 배합비를 변경함으로써, 상기 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 상기 제 2 에칭 레이트로 저하시키는, 기판 처리 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 막은 텅스텐막, 몰리브덴막, 오스뮴막, 이리듐막, 루테늄막, 로듐막, 구리막 및 니켈막 중 어느 하나이며,
상기 제 2 막은 질화 티탄막 및 질화 탄탈막 중 어느 하나이며,
상기 약액은, 인산, 초산, 질산 및 물을 함유하고,
상기 변경 공정은,
상기 약액에 있어서의 상기 물의 배합비를 저하시킴으로써, 상기 제 1 막의 상기 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 상기 제 2 에칭 레이트로 저하시키는, 기판 처리 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 에칭 공정 및 상기 제 2 에칭 공정은, 처리조에 저류된 상기 약액에 상기 기판을 침지시킴으로써 상기 기판을 에칭하고,
상기 변경 공정은,
상기 처리조로부터 상기 약액의 일부를 배출하고, 상기 약액보다 상기 물의 배합비가 적은 상기 약액의 신액을 상기 처리조에 공급함으로써, 상기 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 상기 제 2 에칭 레이트로 저하시키는, 기판 처리 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 에칭 공정 및 상기 제 2 에칭 공정은, 상기 기판에 약액을 공급함으로써 상기 기판을 에칭하고,
상기 변경 공정은,
상기 약액의 온도를 제 1 온도에서 상기 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 변경함으로써, 상기 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 상기 제 2 에칭 레이트로 저하시키는, 기판 처리 방법. - 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 막은, 상기 제 1 막으로 덮여 있고,
상기 제 1 에칭 공정은,
상기 제 1 막을 상기 제 1 에칭 레이트로 에칭하고,
상기 변경 공정은,
상기 제 1 막으로부터 상기 제 2 막이 노출되기 전에, 상기 제 1 막의 상기 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 상기 제 2 에칭 레이트로 저하시키는, 기판 처리 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 에칭 공정은,
상기 에칭 레이트가 상기 제 1 에칭 레이트인 제 1 약액을 저류하는 제 1 처리조에 상기 기판을 침지시키고,
상기 제 2 에칭 공정은,
상기 에칭 레이트가 상기 제 2 에칭 레이트인 제 2 약액을 저류하는 제 2 처리조에 상기 기판을 침지시키고,
상기 변경 공정은,
상기 기판을 상기 제 1 처리조로부터 상기 제 2 처리조로 이동시킴으로써, 상기 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 상기 제 2 에칭 레이트로 저하시키는, 기판 처리 방법. - 제 1 막 및 제 2 막을 가지는 기판에 약액을 공급하는 공급부와,
상기 공급부에 의한 상기 약액의 공급 조건을 변경하는 변경부와,
상기 약액을 이용하여 상기 기판을 제 1 에칭 레이트로 에칭하는 제 1 에칭 처리와, 상기 변경부를 제어함으로써, 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트와 상이한 제 2 에칭 레이트로 변경하는 변경 처리와, 상기 약액을 이용하여 상기 기판을 상기 제 2 에칭 레이트로 에칭하는 제 2 에칭 처리를 실행하는 제어부
를 구비하는, 기판 처리 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 약액은, 복수의 성분을 함유하고,
상기 변경부는, 상기 약액에 있어서의 상기 복수의 성분의 배합비를 변경 가능하며,
상기 제어부는,
상기 변경부를 제어하여, 상기 복수의 성분의 배합비를 변경함으로써, 상기 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 상기 제 2 에칭 레이트로 저하시키는, 기판 처리 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 변경부는, 상기 약액의 온도를 변경 가능하며,
상기 제어부는,
상기 변경부를 제어하여, 상기 약액의 온도를 제 1 온도에서 상기 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 변경함으로써, 상기 에칭 레이트를 상기 제 1 에칭 레이트에서 상기 제 2 에칭 레이트로 저하시키는, 기판 처리 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 약액으로서, 상기 에칭 레이트가 상기 제 1 에칭 레이트인 제 1 약액을 저류하는 제 1 처리조와,
상기 약액으로서, 상기 에칭 레이트가 상기 제 2 에칭 레이트인 제 2 약액을 저류하는 제 2 처리조
를 구비하고,
상기 공급부는,
상기 제 1 약액을 상기 제 1 처리조에 공급하는 제 1 약액 공급부와,
상기 제 2 약액을 상기 제 2 처리조에 공급하는 제 2 약액 공급부
를 구비하고,
상기 변경부는,
상기 기판을 상기 제 1 처리조로부터 상기 제 2 처리조로 이동시키는 이동 기구인, 기판 처리 장치. - 컴퓨터 상에서 동작하고, 기판 처리 장치를 제어하는 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
상기 프로그램은, 실행 시에, 제 1 항 내지 제 6 항 및 제 8 항 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 방법이 행해지도록, 컴퓨터에 상기 기판 처리 장치를 제어시키는, 기억 매체.
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