TW201340199A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

將含有可溶解氟化氫之溶劑物質的溶劑蒸氣供應給基板的表面。藉此，利用含有溶劑物質的液膜覆蓋著基板的表面。然後，對由含有溶劑物質的液膜所覆蓋之基板表面，供應含有氟化氫的蝕刻蒸氣。藉此便對基板表面施行蝕刻。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於處理基板的基板處理方法及基板處理裝置。處理對象的基板係包含例如：半導體晶圓、液晶顯示裝置用基板、電漿顯示器用基板、FED(Field Emission Display，場發射顯示器)用基板、光碟用基板、磁碟用基板、光磁碟用基板、光罩用基板、陶瓷基板、太陽電池用基板等。
半導體裝置、液晶顯示裝置的製造步驟，有執行藉由對半導體晶圓、液晶顯示裝置用玻璃基板等基板供應氫氟酸(氟化氫的水溶液)，而從基板上去除不需要膜的蝕刻步驟、以及從基板上去除微粒的洗淨步驟。例如日本專利申請案公開2010-118498號公報所揭示的基板處理方法，係利用從噴嘴所吐出的純水形成覆蓋基板表面的液膜之後，再對由純水液膜所覆蓋的基板表面供應氫氟酸的蒸氣。
然而，日本專利申請案公開2010-118498號公報，因為從噴嘴吐出純水，因而為降低純水的消耗量，頗難在基板上形成厚度極薄的液膜。
本發明目的在於提供：能在降低運轉成本之情況下，對基板施行均勻蝕刻的基板處理方法及基板處理裝置。
本發明一實施形態所提供的基板處理方法，係包括有：將含有可溶解氟化氫之溶劑物質的溶劑蒸氣，供應給基板表面，利用含有上述溶劑物質的液膜覆蓋基板表面的液膜形成步驟；對由含有上述溶劑物質的液膜所覆蓋之基板表面，供應含氟化氫之蝕刻蒸氣的蝕刻步驟。
溶劑蒸氣係可為溶劑物質的蒸氣(使固態或液態溶劑物質蒸發的氣體)、亦可溶劑物質的蒸氣或霧靄(霧狀溶劑物質)、亦可為含有載氣(例如惰性氣體)的蒸氣。同樣的，蝕刻蒸氣係可為氟化氫的蒸氣、亦可為氟化氫的蒸氣或霧靄、亦可為含載氣的蒸氣。
根據該方法，含有溶劑物質的溶劑蒸氣會被供應給基板的表面。溶劑蒸氣在基板表面上冷凝，形成厚度均勻的液膜。藉此，基板的表面會被含有溶劑物質的液膜所覆蓋。然後，在此狀態下，含有氟化氫的蝕刻蒸氣供應給基板的表面。溶劑物質係能溶解氟化氫的物質。所以，蝕刻蒸氣中所含的氟化氫會溶入於基板上的液膜中，並擴散於液膜中。藉此，基板的表面會被均勻蝕刻。依此，因為溶劑物質的蒸氣或霧靄供應給基板，因而相較於將溶劑物質的液體供應給基板的情況下，能依更少量的溶劑物質覆蓋基板的表面。又，因為能在基板上形成厚度極薄的液膜，因而可減少基板上的液量。所以，依少量的蝕刻蒸氣便可使液膜中的氟化氫濃度上升至蝕刻所必要的濃度。所以，能降低溶劑蒸氣與蝕刻蒸氣的消耗量。藉此，可在降低運轉成本情況下，對基板施行均勻蝕刻。
上述溶劑物質係可為能溶解氟化氫與水的物質。具體而言，上述溶劑物質係可為水[例如純水(去離子水：Deionzied Water)]、亦可為後述有機化合物。
此情況，溶劑物質不僅能使氟化氫溶入，亦可使水溶入，因而即便吸附水分部分性附著於基板表面，該吸附水分亦會溶入於基板上的溶劑物質中，並擴散於液膜中。因而，基板的表面狀態便從部分性附著水分的狀態，變更為被均勻厚度液膜覆蓋的狀態。藉此，基板的表面狀態便被整合。然後，在基板表面狀態已整合的狀態下，將蝕刻蒸氣供應給基板的表面。
氟化氫係在有水存在的環境下，會與基板(含在基板上所形成的薄膜)進行反應，而蝕刻基板。根據本案發明者等的研究，得知若在水分部分性附著於基板表面的狀態下，將蝕刻蒸氣供應給基板的表面，則水分所附著的部分較容易被蝕刻，會有導致蝕刻均勻性降低 的情況。所以，藉由在基板的表面狀態呈整合態下將蝕刻蒸氣供應給基板的表面，便可抑制或防止基板的表面被部分性蝕刻，導致基板粗糙度(roughness)惡化。藉此，可提升蝕刻的均勻性。
上述溶劑物質係能溶解氟化氫與水，可為沸點低於水的有機化合物。具體而言，上述溶劑物質係可為含有乙醇、甲醇、IPA(異丙醇)、丙酮、醋酸、甲烷、乙烷、丙烷、及丁烷中之至少1種的有機化合物。
此情況，含有當作溶劑物質用之有機化合物的溶劑蒸氣供應給基板的表面。有機化合物可使氟化氫與水溶入，且具有較水更低的沸點。所以，即便吸附水分附著於基板的表面上，該吸附水分仍會在溶入基板上的有機化合物中之後，再一起與有機化合物蒸發。藉此，便從基板上去除水分。同樣的，即便有機物附著於基板的表面上，該有機物亦會一起與有機化合物蒸發，被從基板上除去。根據本案發明者等的研究，得知與水分同樣的，若在有機物附著於基板表面的狀態下，將蝕刻蒸氣供應給基板的表面，會有導致蝕刻均勻性降低的情況。所以，藉由從基板上去除有機物，便可更加提升蝕刻均勻性。
上述蝕刻步驟亦可包括：將含有氟化氫與上述溶劑物質的上述蝕刻蒸氣，供應給由上述液膜所覆蓋的基板表面之步驟。
根據此項方法，含有氟化氫與溶劑物質的蝕刻蒸氣，會被供應給被含有溶劑物質的液膜所覆蓋之基板表面。即，將含有與基板上的物質為同種類物質的蝕刻蒸氣，供應給基板的表面。因而，與基板上的液體呈高親和性的蝕刻蒸氣，供應給基板的表面。被供應給基板表面上的蝕刻蒸氣，會吸附於基板的表面上，而形成含有氟化氫的冷凝相。根據本案發明者等的研究，得知蝕刻蒸氣的吸附係依存於基板的濕潤性。又，根據本案發明者等的研究，藉由供應含有氟化氫與溶劑物質的蝕刻蒸氣，相較於供應僅含有氟化氫的蝕刻蒸氣情況下，能在基板上均勻地形成含氟化氫的冷凝相。所以，藉由將含有氟化氫與溶劑物質的蝕刻蒸氣供應給基板的表面，便可更加提升蝕刻均勻性。
上述基板處理方法亦可包括複數次重複施行以含有上述液膜形成步驟與上述蝕刻步驟為1循環的步驟。
根據該方法，交錯重複溶劑蒸氣供應與蝕刻蒸氣供應。蝕刻蒸氣係供應給被含有溶劑物質的液膜所覆蓋之基板表面上。基板上的液膜係利用蝕刻蒸氣的供應而逐漸蒸發。所以，藉由中斷對基板的蝕刻蒸氣供應，並再度將溶劑蒸氣供應給基板，便可將溶劑物質補充給基板。所以，可抑制或防止蝕刻蒸氣在基板表面其中一部分呈露出的狀態下，供應給基板。藉此可抑制或防止蝕刻均勻性降低。
利用上述基板處理方法施行處理的基板，亦可為表面有形成氮化膜的基板。
此情況，在利用含溶劑物質的液膜覆蓋著基板表面的氮化膜之狀態下，蝕刻蒸氣供應給基板的表面。氮化膜會利用蝕刻蒸氣而被蝕刻。所以，氮化膜能被均勻蝕刻。
再者，利用上述基板處理方法施行處理的基板，亦可為表面有形成氮化膜與氧化膜的基板。
此情況，在利用含有溶劑物質的液膜，覆蓋著基板表面的氮化膜與氧化膜之狀態下，將蝕刻蒸氣供應給基板的表面。蝕刻速率(每單位時間的蝕刻量，即蝕刻速度)係氧化膜較低於氮化膜。又，根據本案發明者等的研究，得知藉由利用液膜覆蓋著基板表面，而整合基板的表面狀態，便可抑制或防止氧化膜的過剩蝕刻。所以，藉由在利用含有溶劑物質的液膜覆蓋著基板表面的氮化膜與氧化膜之狀態下，將蝕刻蒸氣供應給基板的表面，便可提高選擇比(氮化膜的蝕刻速率/氧化膜的蝕刻速率)。
上述液膜形成步驟較佳係在密閉空間中，將上述溶劑蒸氣供應給基板表面的步驟。同樣的，上述蝕刻步驟較佳係在密閉空間中，將上述蝕刻蒸氣供應給基板表面的步驟。溶劑蒸氣的供應與蝕刻蒸氣的供應，係可在同一腔內實施、亦可在各自的腔內實施。即溶劑蒸氣的供應與蝕刻蒸氣的供應係可在同一密閉空間中實施、亦可在各自的密閉空間中實施。不管何種情況，均能效率佳地將溶劑蒸氣與蝕 刻蒸氣供應給基板，因而可更加降低溶劑蒸氣與蝕刻蒸氣的消耗量。
再者，上述液膜形成步驟亦可包括有：將含有上述有機化合物或水之其中一者的上述溶劑蒸氣，供應給基板表面的步驟；上述蝕刻步驟亦可包括有：在被含有上述有機化合物或水之其中一者的上述液膜，所覆蓋之基板表面上，將含有上述有機化合物或水之另一者、與氟化氫的上述蝕刻蒸氣，供應給基板表面的步驟。例如可在將含有水的溶劑蒸氣供應給基板後，再將含有有機化合物與氟化氫的蝕刻蒸氣供應給基板。
如前述，有機化合物係可使水溶入，且揮發性高。因而，若將有機化合物供應給基板，基板上的水分會一起與有機化合物蒸發，而使基板上的水分量減少。另一方面，若水供應給基板，基板上的水分量會增加。氟化氫係在水存在的環境下會與基板產生反應，而蝕刻基板。此時必要的水分量會存在最佳範圍。所以，藉由變更對基板所供應的有機化合物及水之量，便可控制基板上的水分量。藉此，可抑制或防止蝕刻速率降低。
本發明另一實施形態所提供的基板處理裝置，係具備有：基板保持單元、溶劑蒸氣供應單元、蝕刻蒸氣供應單元、及控制裝置(controller)；其中，該基板保持單元係用以保持基板；該溶劑蒸氣供應單元係將含有可溶解氟化氫之溶劑物質的溶劑蒸氣，供應給由上述基板保持單元所保持之基板的表面；該蝕刻蒸氣供應單元係將含有氟化氫的蝕刻蒸氣，供應給由上述基板保持單元所保持之基板的表面；該控制裝置係執行液膜形成步驟與蝕刻步驟，該液膜形成步驟係藉由控制上述溶劑蒸氣供應單元，而將上述溶劑蒸氣供應給基板的表面，俾利用含有上述溶劑物質的液膜覆蓋基板的表面；該蝕刻步驟係藉由控制上述蝕刻蒸氣供應單元，而對由含有上述溶劑物質的液膜所覆蓋之基板表面，供應上述蝕刻蒸氣。根據此種構成，可達與前述效果同樣的效果。
上述溶劑蒸氣供應單元亦可將含有能溶解氟化氫與水的上述溶劑物質之上述溶劑蒸氣，供應給由上述基板保持單元所保持 之基板的表面。根據此種構成，可達與前述效果同樣的效果。
上述溶劑蒸氣供應單元亦可將能溶解氟化氫與水、且沸點較低於水、含有當作上述溶劑物質用之有機化合物的上述溶劑蒸氣，供應給由上述基板保持單元所保持之基板的表面。根據此種構成，可達與前述效果同樣的效果。
上述蝕刻蒸氣供應單元亦可包括有混合單元，其係藉由將上述溶劑蒸氣與上述蝕刻蒸氣相混合，而生成含有上述溶劑蒸氣與上述蝕刻蒸氣的混合蒸氣，並將上述混合蒸氣導引至由上述基板保持單元所保持的基板。此情況，上述控制裝置亦可執行包括有對由含有上述溶劑物質的液膜所覆蓋之基板表面，供應上述混合蒸氣的步驟之上述蝕刻步驟。根據此種構成，可達與前述效果同樣的效果。
上述控制裝置亦可執行複數次重複施行以含有上述液膜形成步驟與上述蝕刻步驟為1循環的步驟。根據此種構成，可達與前述效果同樣的效果。
本發明的前述或其他目的、特徵及效果，經參照所附圖式進行如下述實施形態說明便可清楚明瞭。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧處理單元
3‧‧‧控制裝置
4‧‧‧HF蒸氣產生容器
5‧‧‧腔
6‧‧‧HF加熱器
7‧‧‧多孔板
8‧‧‧加熱板
9‧‧‧旋轉軸
10‧‧‧旋轉驅動機構
11‧‧‧風箱
12‧‧‧排氣管
13‧‧‧排氣裝置
14‧‧‧開口
15‧‧‧閘門
16‧‧‧蒸氣發生空間
17‧‧‧連通閥
18‧‧‧流路
19‧‧‧第1流量控制器
20‧‧‧第1閥
21‧‧‧第1配管
22‧‧‧第1氮氣供應源
23‧‧‧第2流量控制器
24‧‧‧第2閥
25‧‧‧第2配管
26‧‧‧第2氮氣供應源
27‧‧‧第3流量控制器
28‧‧‧第3閥
29‧‧‧第3配管
30‧‧‧IPA蒸氣供應單元
31‧‧‧IPA槽
32‧‧‧氣體配管
33‧‧‧加熱器
34‧‧‧第4流量控制器
35‧‧‧第4閥
36‧‧‧第4配管
37‧‧‧DIW蒸氣供應單元
38‧‧‧純水槽
39‧‧‧氣體配管
40‧‧‧加熱器
W‧‧‧基板
圖1係本發明一實施形態的基板處理裝置概略構成示意圖。
圖2係針對第1處理例進行說明的流程圖。
圖3係針對第2處理例進行說明的流程圖。
圖4係針對第3處理例進行說明的流程圖。
圖5係針對第4處理例進行說明的流程圖。
圖6係執行蝕刻步驟前，對基板有供應IPA蒸氣的情況、與沒有供應的情況之選擇比與蝕刻量圖。
圖7係執行蝕刻步驟前，對基板有供應DIW蒸氣的情況、與沒有供應的情況之選擇比與蝕刻量圖。
圖8係執行蝕刻步驟前，對基板有供應IPA蒸氣的情況、與沒有供應的情況之蝕刻均勻性圖。
圖9係執行蝕刻步驟前，對基板有供應DIW蒸氣的情況、與沒有供應的情況之蝕刻均勻性圖。
圖1所示係本發明一實施形態的基板處理裝置1之概略構成示意圖。
基板處理裝置1係對半導體晶圓等圓板狀基板W每次處理一片的單片式基板處理裝置。基板處理裝置1係具備有：對基板W施行處理的處理單元2、以及對在基板處理裝置1中所設置裝置的動作與閥之開閉進行控制的控制裝置3。
處理單元2係將含有氟化氫的蒸氣供應給基板W的蒸氣處理單元。處理單元2係具備有：儲存著氫氟酸(液體)的HF蒸氣產生容器4(蝕刻蒸氣供應單元)、以及收容HF蒸氣產生容器4的腔5。氫氟酸的濃度係調整為所謂「擬共沸組成」的濃度(例如在1氣壓、室溫下，約39.6%)。HF蒸氣產生容器4內的氫氟酸係利用HF蒸氣產生容器4所內建的HF加熱器6進行加熱。HF蒸氣產生容器4內的氫氟酸溫度係利用控制裝置3進行控制。
處理單元2係更進一步具備有：在HF蒸氣產生容器4下方配置的多孔板7(perforated plate)、以及在多孔板7下方配置的加熱板8。加熱板8係有保持基板W的基板保持單元一例，亦有加熱基板W的基板加熱器一例。加熱板8係依使基板W的上面相對向於多孔板7之狀態，呈水平保持著該基板W。基板W係利用加熱板8一邊被加熱一邊支撐著。基板W的溫度係利用控制裝置3維持於既定範圍內(例如30~100℃)的一定溫度。加熱板8係固定於旋轉軸9的上端。若使含有馬達等的旋轉驅動機構10而使旋轉軸9進行旋轉，加熱板8便會與旋轉軸9一起圍繞鉛直軸線進行旋轉。藉此，由加熱板8所保持的基板W便圍繞著通過基板W中心的鉛直軸進行旋轉。
處理單元2係更進一步具備有在加熱板8周圍所配置的筒狀風箱11。加熱板8係配置於風箱11的內側。風箱11係可朝上下進行伸縮。未圖示的驅動機構係在風箱11上端緣抵接於多孔板7，而 將加熱板8周圍的空間予以密閉之密閉位置(實線所示位置)、以及風箱11上端緣退縮於較加熱板8上面更靠下方的退縮位置(虛線所示位置)之間，使風箱11進行伸縮。風箱11內的空間係經由在腔5底面所連接的排氣管12而連接於排氣裝置13。風箱11內的氣體係利用排氣裝置13而被排放出。
再者，腔5係含有將在腔5側壁上所形成開口14予以開閉的閘門15。開口14係配置於加熱板8的側邊。當基板W被搬入於處理單元2中之時，便預先使風箱11配置於退縮位置(虛線所示位置)，且開啟開口14。然後，在此狀態下，利用搬送基板W的搬送機器人(未圖示)，將基板W搬入於腔5內。然後，利用閘門15關閉開口14。另一方面，當從腔5中搬出基板W時，風箱11配置於退縮位置，且開啟開口14。然後，在此狀態下，基板W利用搬送機器人搬出。然後，開口14利用閘門15被關閉。
HF蒸氣產生容器4係包括有：利用氫氟酸的蒸氣(由氫氟酸的蒸發所產生的氣體)充滿的蒸氣發生空間16、以及經由連通閥17連接於蒸氣發生空間16的流路18(混合單元)。HF蒸氣產生容器4係連接於第1流量控制器19及第1閥20所介設的第1配管21。HF蒸氣產生容器4係經由第1配管21連接於第1氮氣供應源22。載氣與惰性氣體一例的氮氣係經由第1配管21供應給蒸氣發生空間16。同樣的，流路18係連接於第2流量控制器23及第2閥24所介設的第2配管25。流路18係經由第2配管25連接於第2氮氣供應源26。氮氣係經由第2配管25供應給流路18。
第2配管25係連接於第3流量控制器27及第3閥28所介設的第3配管29(溶劑蒸氣供應單元)。第3配管29係在較第2閥24更靠下游側(流路18側)連接於第2配管25。流路18係經由第2配管25及第3配管29連接於IPA蒸氣供應單元30。IPA蒸氣供應單元30係包含有：儲存IPA(液體)的IPA槽31、以及對IPA槽31內供應氮氣的氣體配管32。第3配管29係連接於IPA槽31。若從氣體配管32朝IPA槽31供應氮氣，便會在IPA中產生氣泡，而生成IPA蒸氣(含 有霧狀IPA與氮氣的氣體)。然後，IPA蒸氣會從IPA槽31流入於第3配管29。當在IPA槽31中所儲存的有機溶劑係不燃性有機溶劑時，IPA蒸氣供應單元30並不僅侷限於前述構成，亦可構成使IPA槽31內的有機溶劑利用加熱器33(參照二點鏈線)蒸發之構造。
IPA係能溶解氟化氫與水，沸點較低於水、且分子量較小的有機化合物(有機溶劑)一例。此種有機化合物並不僅侷限於IPA，亦可為乙醇、甲醇、丙酮、醋酸、甲烷、乙烷、丙烷、及丁烷中之任一者，亦可為含有乙醇、甲醇、IPA、丙酮、醋酸、甲烷、乙烷、丙烷、及丁烷中之2者以上的化合物。
第2配管25係更進一步連接於第4流量控制器34及第4閥35所介設的第4配管36(溶劑蒸氣供應單元)。第4配管36係在較第2閥24更靠下游側連接於第2配管25。流路18係經由第2配管25及第4配管36連接於DIW蒸氣供應單元37。DIW蒸氣供應單元37係包括有：儲存純水(液體)的純水槽38、以及將氮氣供應給純水槽38內的氣體配管39。第4配管36係連接於純水槽38。若從氣體配管39朝純水槽38供應氮氣，便在純水中產生氣泡，而生成DIW蒸氣(含霧狀純水與氮氣的氣體)。然後，DIW蒸氣從純水槽38流入於第3配管29。DIW蒸氣供應單元37並不僅侷限前述構成，亦可構成使純水槽38內的純水利用加熱器40(參照二點鏈線)蒸發，而生成DIW蒸氣(水蒸氣)的構造。
連通閥17、第1閥20、第2閥24、第3閥28、及第4閥35係利用控制裝置3進行開閉。在連通閥17與第1閥20呈開啟狀態下，在蒸氣發生空間16中飄浮的氫氟酸蒸氣，會利用來自第1氮氣供應源22的氮氣流動，經由連通閥17供應給流路18。所以，在連通閥17、第1閥20、及第2閥24呈開啟，而第3閥28與第4閥35呈關閉的狀態下，對流路18所供應的HF蒸氣(含有氫氟酸蒸氣與氮氣的氣體)，便利用來自第2氮氣供應源26的氮氣流動被導引於多孔板7。藉此，HF蒸氣通過在多孔板7中所形成的多數貫通孔，吹抵於由加熱板8所保持的基板W上面。
再者，在第3閥28呈開啟狀態下，來自IPA蒸氣供應單元30的IPA蒸氣會被供應給流路18。同樣的，在第4閥35呈開啟狀態下，來自DIW蒸氣供應單元37的DIW蒸氣會被供應給流路18。所以，在第3閥28及第4閥35其中一者呈開啟，而連通閥17、第1閥20、第2閥24呈關閉的狀態下，IPA蒸氣或DIW蒸氣會吹抵於基板W的上面。另一方面，第3閥28及第4閥35其中一者呈開啟，且連通閥17、第1閥20、第2閥24呈開啟的狀態下，IPA蒸氣或DIW蒸氣、與HF蒸氣會在流路18中相混合，並將含有IPA或純水與氟化氫的蒸氣吹抵於基板W的上面。又，在所有的閥17、20、24、28、35均呈開啟狀態下，IPA蒸氣、DIW蒸氣、及HF蒸氣會在流路18中混合，並將含有IPA、純水、及氟化氫的蒸氣吹抵於基板W的上面。
其次，針對利用基板處理裝置1施行的基板W處理例進行說明。具體而言，針對表面已形成氮化膜一例之LP-SiN(Low Pressure-Silicon Nitride，低壓氮化矽)薄膜、與氧化膜一例之LP-TEOS(Low Pressure-Tetraethyl或thosilicate，低壓矽酸四乙酯)薄膜的矽基板表面上，供應含有氟化氫的蒸氣，並對LP-SiN薄膜施行選擇性蝕刻的選擇蝕刻進行說明。氧化膜並不僅侷限於TEOS薄膜，可為熱氧化膜、亦可為矽酸鹽玻璃(silicate glass)系氧化膜。
圖2所示係供用以說明第1處理例的流程圖。以下參照圖1及圖2。
利用處理單元2對基板W施行處理時，執行將基板搬入於處理單元2中的基板搬入步驟(S1)。具體而言，控制裝置3係利用搬送機器人將基板W搬入於處理單元2內。然後，控制裝置3將風箱11配置於密閉位置(實線所示位置)，在排氣裝置13被驅動的狀態下，開啟第2閥24。藉此，氮氣便從第2配管25供應給流路18，該氮氣則從多孔板7供應給風箱11內。風箱11內的環境係利用排氣裝置13的抽吸力而被排放出於排氣管12，且利用朝風箱11內所供應的氮氣被擠出於排氣管12。藉此，風箱11內的環境便被取代為氮氣。控制裝置3係在風箱11內的環境被取代為氮氣之後，便關閉第2閥24。
其次，執行將IPA蒸氣或DIW蒸氣供應給基板W之屬於前處理步驟的液膜形成步驟(S2)。具體而言，控制裝置3係在基板W利用加熱板8維持一定溫度的狀態下，利用旋轉驅動機構10使由加熱板8所保持的基板W進行旋轉。然後，控制裝置3在連通閥17、第1閥20、及第2閥24呈關閉狀態下，開啟第3閥28或第4閥35。藉此，IPA蒸氣或DIW蒸氣被供應給流路18。被供應給流路18的IPA蒸氣或DIW蒸氣，通過多孔板7的貫通孔，並吹抵於利用加熱板8維持一定溫度的旋轉狀態基板W。控制裝置3係從開啟第3閥28或第4閥35開始經過既定時間後，便關閉第3閥28或第4閥35，而停止IPA蒸氣或DIW蒸氣對基板W的供應。
藉由IPA蒸氣或DIW蒸氣通過多孔板7的貫通孔，風箱11內的空間(密閉空間)便被IPA蒸氣或DIW蒸氣所佔滿，而對加熱板8上的基板W供應IPA蒸氣或DIW蒸氣。藉此，IPA蒸氣或DIW蒸氣便在基板W上冷凝。因為IPA係與水間的親和性較高，因而若IPA蒸氣供應給基板W，則基板W上所存在的吸附水分會溶入於基板W上的IPA中。同樣的，若DIW蒸氣供應給基板W，則吸附水分會溶入於基板W上的純水中。所以，在基板W上形成厚度極薄、且厚度變動較小的液膜。又，因為IPA的揮發性較高，因而若IPA蒸氣供應給基板W，吸附水分便會與IPA一起蒸發而被從基板W上除去。藉此，基板W上的水分量便被控制。又，因為IPA係揮發性高的有機化合物，因而在基板W上存在的有機物會與IPA一起蒸發而被從基板W上除去。依此，基板W的表面狀態便利用IPA蒸氣或DIW蒸氣的供應，而從部分性附著水分、有機物等異物的狀態，變更為由均勻厚度的液膜所覆蓋狀態。藉此，基板W的表面狀態便被整合。
其次，施行將HF蒸氣供應給基板W的蝕刻步驟(S3)。具體而言，控制裝置3係在第3閥28及第4閥35呈關閉狀態下，開啟連通閥17、第1閥20、及第2閥24。藉此，HF蒸氣便被供應給流路18。供應給流路18的HF蒸氣會通過多孔板7的貫通孔，並吹抵於利用加熱板8維持一定溫度的旋轉狀態基板W。藉此，便對經施行過 前處理步驟之液膜形成步驟的基板W供應HF蒸氣。控制裝置3係從連通閥17、第1閥20、及第2閥24呈開啟起經過既定時間後，便關閉連通閥17、第1閥20、及第2閥24，而停止HF蒸氣對基板W的供應。
藉由HF蒸氣通過多孔板7的貫通孔，風箱11內的空間便被HF蒸氣佔滿。藉此，在基板W上形成含有氟化氫與水的冷凝相，使基板W上的氮化膜被選擇性蝕刻。在氮化膜上部分性附著水分、有機物等異物的狀態下，若將HF蒸氣供應給氮化膜，則異物附著的部分較容易遭蝕刻，會有導致蝕刻均勻性降低的情況。相關氧化膜亦是同樣的，若在此種狀態下將HF蒸氣供應給氧化膜，便會有欲抑制蝕刻量的氧化膜反遭蝕刻，導致選擇性降低的情況。所以，藉由在基板W的表面狀態呈整合狀態下，將HF蒸氣供應給基板W的表面，便可提升蝕刻均勻性與選擇性。
其次，執行從處理單元2中搬出基板的基板搬出步驟(S4)。具體而言，控制裝置3係開啟第2閥24。藉此，氮氣便被供應給風箱11內。風箱11內的環境(即在風箱11內漂浮的HF蒸氣、因蝕刻而生成的氣體)，利用排氣裝置13的抽吸力被排放出於排氣管12中，且利用朝風箱11內供應的氮氣被擠出於排氣管12。藉此，風箱11內的環境便被取代為氮氣。控制裝置3係在風箱11內的環境被取代為氮氣之後，便關閉第2閥24。然後，控制裝置3利用搬送機器人將基板W從處理單元2中搬出。
圖3所示係供用以說明、第2處理例的流程圖。以下參照圖1及圖3。
第1處理例與第2處理例的主要差異點，在於重複施行前述液膜形成步驟(S2)與蝕刻步驟(S3)。
具體而言，第2處理例係與第1處理例同樣的，依序執行基板搬入步驟(S1)、液膜形成步驟(S2)、及蝕刻步驟(S3)。然後，再度依序施行液膜形成步驟(S2)與蝕刻步驟(S3)。即，第2處理例係重複施行從液膜形成步驟(S2)起至蝕刻步驟(S3)的1個循環。然後，經複數 次施行液膜形成步驟(S2)與蝕刻步驟(S3)之後，便與第1處理例同樣的施行基板搬出步驟(S4)，將處理畢基板W利用搬送機器人從處理單元2中搬出。在第2次以後的液膜形成步驟(S2)中供應給基板W的蒸氣，係可與第1次液膜形成步驟(S2)中供應給基板W的蒸氣為同種類蒸氣、亦可為不同種類的蒸氣。例如可在第1次液膜形成步驟(S2)中將IPA蒸氣供應給基板W，而在第2次以後的液膜形成步驟(S2)中則將DIW蒸氣供應給基板W。
蝕刻步驟(S3)中，對由IPA或純水的液膜所覆蓋的基板W表面上供應HF蒸氣。基板W上的IPA或純水會因HF蒸氣的供應而逐漸蒸發。又，蝕刻步驟(S3)中，為能控制氮化膜、氧化膜等不同膜種的蝕刻速率(每單位時間的蝕刻量)，而提高蝕刻的選擇性，便將基板W利用加熱板8進行加熱。因而會促進IPA或純水的蒸發。所以，藉由中斷對基板W的HF蒸氣供應，並再度將IPA蒸氣或DIW蒸氣供應給基板W，便可將IPA或純水補充給基板W。所以，可抑制或防止在基板W表面其中一部分露出的狀態下，將HF蒸氣供應給基板W。藉此，可抑制或防止蝕刻的均勻性及選擇比降低。
圖4所示係供用以說明第3處理例的流程圖。以下參照圖1及圖4。
第1處理例與第3處理例的主要差異點，在於除HF蒸氣之外，尚將含有IPA蒸氣或DIW蒸氣的混合蒸氣供應給基板W。
具體而言，第3處理例係與第1處理例同樣的，依序執行基板搬入步驟(S1)與液膜形成步驟(S2)。然後，執行同時將HF蒸氣、與IPA蒸氣或DIW蒸氣供應給基板W的蝕刻步驟(S5)。具體而言，控制裝置3開啟連通閥17、第1閥20、及第2閥24。又，控制裝置3開啟第3閥28或第4閥35。藉此，HF蒸氣、與IPA蒸氣或DIW蒸氣便供應給流路18，並在流路18中混合。所以，含有HF蒸氣、與IPA蒸氣或DIW蒸氣的混合蒸氣便通過多孔板7的貫通孔，並吹抵於利用加熱板8維持一定溫度的旋轉狀態基板W。控制裝置3係在對基板W供應混合蒸氣經既定時間後，便關閉所有的閥17、20、24、28、35， 而停止混合蒸氣對基板W的供應。然後，與第1處理例同樣的執行基板搬出步驟(S4)，經處理畢的基板W便利用搬送機器人被從處理單元2中搬出。
在蝕刻步驟(S5)中供應給基板W的混合蒸氣，係可含有與在液膜形成步驟(S2)中供應給基板W的蒸氣為同種類蒸氣之蒸氣、亦可為含有與在液膜形成步驟(S2)中供應給基板W的蒸氣為不同種類蒸氣之蒸氣。具體而言，當在液膜形成步驟(S2)中供應IPA蒸氣時，於蝕刻步驟(S5)中供應給基板W的混合蒸氣，係可為含有HF蒸氣與IPA蒸氣的蒸氣、亦可為含有HF蒸氣與DIW蒸氣的蒸氣。在液膜形成步驟(S2)中供應DIW蒸氣時亦同樣。HF蒸氣對基板W表面的吸附係依存於基板W表面的濕潤性。因而，若僅將HF蒸氣供應給基板W，會有在基板W上無法均勻形成含有氟化氫之冷凝相的情況。所以，藉由將混合蒸氣供應給基板W，便可在基板W上均勻形成含有氟化氫的冷凝相，俾可提升蝕刻均勻性。
圖5所示係供用以說明第4處理例的流程圖。以下參照圖1及圖5。
第3處理例與第4處理例的主要差異點，在於重複執行液膜形成步驟(S2)與蝕刻步驟(S5)。
具體而言，第4處理例係與第3處理例同樣的，依序執行基板搬入步驟(S1)、液膜形成步驟(S2)、及蝕刻步驟(S5)。然後，再度執行液膜形成步驟(S2)與蝕刻步驟(S5)。即，第4處理例中，以從液膜形成步驟(S2)起至蝕刻步驟(S5)為1個循環並重複執行。然後，經複數次執行液膜形成步驟(S2)與蝕刻步驟(S5)之後，便與第3處理例同樣的執行基板搬出步驟(S4)，經處理畢的基板W利用搬送機器人從處理單元2中被搬出。第2次以後的蝕刻步驟(S5)中，對基板W所供應的混合蒸氣組成，係可為與在第1次蝕刻步驟(S5)中供應給基板W的混合蒸氣組成相同、亦可為不同。例如可在第1次蝕刻步驟(S5)中，將含有HF蒸氣與IPA蒸氣的混合蒸氣供應給基板W，而在第2次以後的蝕刻步驟(S5)中，將含有HF蒸氣與DIW蒸氣的混合蒸氣供應給基板 W。
圖6所示係在執行蝕刻步驟之前，對基板W有供應IPA蒸氣的情況、與沒有供應的情況之選擇比與蝕刻量圖，圖7所示係在執行蝕刻步驟之前，對基板W有供應DIW蒸氣的情況、與沒有供應的情況之選擇比與蝕刻量圖。
圖8所示係在執行蝕刻步驟之前，對基板W有供應IPA蒸氣的情況、與沒有供應的情況之蝕刻均勻性圖，圖9所示係在執行蝕刻步驟之前，對基板W有供應DIW蒸氣的情況、與沒有供應的情況之蝕刻均勻性圖。
圖6~圖9所示測定值係對在表面上已形成氮化膜一例的LP-SiN薄膜、與氧化膜一例的LP-TEOS薄膜之基板W，依照前述第1處理例施行處理時的測定值。圖6與圖7所示蝕刻量(Etching amount)係從基板W表面內的複數地方所獲得蝕刻量的平均值，圖8與圖9所示蝕刻的均勻性(Etching unifomity)，係標準偏差除以平均值的商值。蝕刻均勻性係意味著值(%)越小則均勻性越高。
如圖6中的「○」所示，使用IPA蒸氣執行前處理(pre-treatment)時的LP-SiN蝕刻量，較少於未執行前處理的情況。如圖6中的「△」所示，使用IPA蒸氣執行前處理時的LP-TEOS蝕刻量，減少至未執行前處理時的一半程度。因為LP-TEOS蝕刻量減少至一半程度，因而使用IPA蒸氣施行前處理時的蝕刻選擇比(Etching selectivity：LP-SiN的蝕刻量/LP-TEOS的蝕刻量)，增加至未施行前處理時的2倍弱(參照棒形圖)。
再者，如圖7中的「○」所示，使用DIW蒸氣施行前處理時的LP-SiN蝕刻量，係較未施行前處理時增加。如圖7中的「△」所示，使用DIW蒸氣施行前處理時的LP-TEOS蝕刻量，係減少至未施行前處理時的一半程度。除LP-TEOS蝕刻量減少至一半程度，LP-SiN蝕刻量亦增加，因而使用DIW蒸氣施行前處理時的蝕刻選擇比，增加至未施行前處理時的2倍以上(參照棒形圖)。
另一方面，如圖8中的「○」所示，使用IPA蒸氣施行 前處理時的LP-SiN均勻性之值(%)，係較未施行前處理的情況減少。如圖8中的「△」所示，使用IPA蒸氣施行前處理時的LP-TEOS均勻性之值(%)，亦較未施行前處理的情況減少。所以，LP-SiN與LP-TEOS任一膜，均係利用前處理使蝕刻均勻性獲改善。
再者，如圖9中的「○」所示，使用DIW蒸氣施行前處理時的LP-SiN均勻性之值(%)，係較未施行前處理的情況減少。如圖9的「△」所示，使用DIW蒸氣施行前處理時的LP-TEOS均勻性之值(%)，亦係較未施行前處理的情況減少(減少至十分之一程度)。所以，LP-SiN與LP-TEOS任一膜，均係利用前處理使蝕刻均勻性獲改善。
依此，即便使用IPA蒸氣及DIW蒸氣中之任一者的情況，藉由前處理的實施，便可提升蝕刻的選擇性，改善蝕刻的均勻性。
依如上述，本實施形態係在HF蒸氣供應給基板W之前，便將IPA蒸氣或DIW蒸氣供應給基板W。藉此，在基板W上形成厚度極薄的液膜，並整合基板W的表面狀態。所以，HF蒸氣係在基板W的表面狀態被整合之狀態下供應給基板W。如前述，在基板W表面上有部分性附著水分、有機物等異物的狀態下，若將HF蒸氣供應給基板W，則有異物附著的部分較容易遭蝕刻，會有導致蝕刻均勻性降低的情況。又，即便基板W表面上沒有異物附著，但在HF蒸氣供應給基板W的初期階段，因為冷凝相僅形成於基板W表面其中一部分而已，因而會導致蝕刻均勻性降低。所以，藉由在基板W表面狀態被整合之狀態下，將HF蒸氣供應給基板W，便可提升蝕刻均勻性。
再者，因為將IPA蒸氣或DIW蒸氣供應給基板W，因而可依較將IPA或純水的液體供應給基板W時更少量的IPA或純水，覆蓋著基板W的表面。又，因為可在基板W上形成厚度極薄的液膜，因而可減少基板W上的液量。因而，利用少量的HF蒸氣，便可使液膜中的氟化氫濃度提升至蝕刻所必要的濃度。所以，可降低IPA蒸氣、DIW蒸氣、及HF蒸氣的消耗量。藉此，可在降低運轉成本之情況下，均勻地蝕刻基板W。
本發明的實施形態說明係如上述，惟本發明並不僅侷限 於前述實施形態的內容，在申請專利範圍內可進行各種變更。
例如前述第1處理例~第4處理例中，針對已形成氮化膜與氧化膜的基板施行處理之情況進行說明。但是，第1處理例~第4處理例中，亦可僅形成氮化膜及氧化膜其中一者的基板施行處理。當然，亦可對已形成除氮化膜與氧化膜以外之薄膜的基板施行處理，亦可對未形成薄膜的基板(裸晶圓)施行處理。
再者，第1處理例~第4處理例中，針對液膜形成步驟與蝕刻步驟係在同一腔內施行的情況進行說明。但是，液膜形成步驟與蝕刻步驟亦可在各自的腔內實施。
再者，第1處理例~第4處理例中，針對旋轉狀態的基板供應IPA蒸氣、DIW蒸氣、及HF蒸氣之情況進行說明。但是，亦可對靜止狀態的基板供應IPA蒸氣、DIW蒸氣及HF蒸氣。
再者，第3處理例及第4處理例的蝕刻步驟中，針對將2種蒸氣(HF蒸氣、與IPA蒸氣或DIW蒸氣)供應給基板的情況進行說明。但是，亦可將3種蒸氣(IPA蒸氣、DIW蒸氣、及HF蒸氣)供應給基板。此情況，IPA蒸氣、DIW蒸氣、及HF蒸氣係可各自供應給基板，亦可依IPA蒸氣、DIW蒸氣、及HF蒸氣中之至少2種混合的狀態供應給基板。
再者，前述實施形態中，針對氫氟酸(氟化氫的水溶液)係儲存於HF蒸氣產生容器內的情況進行說明。但是，在利用含水的液膜覆蓋著基板表面的狀態下，當將HF蒸氣供應給基板的情況、或將HF蒸氣與DIW蒸氣同時供應給基板的情況，亦可將氟化氫濃度達99.9%以上的無水氫氟酸儲存於HF蒸氣產生容器中。
再者，前述實施形態中，基板處理裝置係針對圓板狀基板施行處理的裝置情況進行說明。但是，基板處理裝置亦可為對液晶顯示裝置用基板等多角形基板施行處理的裝置。
其他，在申請專利範圍所記載事項的範圍內，均可進行各種設計變更。
針對本發明的實施形態進行詳細說明，惟該等僅不過係 瞭解本發明技術內容而使用的具體例而已，本發明不應解釋為僅侷限於該等具體例，本發明的精神與範圍僅受所附申請專利範圍限定。
本案係對應於2012年1月11日對日本特許廳所提出的特願2012-002772號，該申請案的所有揭示均爰引並融入本案中。

Claims (12)

  1. 一種基板處理方法，係包括有：液膜形成步驟，其係將含有可溶解氟化氫之溶劑物質的溶劑蒸氣，供應給基板表面，利用含有上述溶劑物質的液膜覆蓋基板表面；以及蝕刻步驟，其係對由含有上述溶劑物質的液膜所覆蓋之基板表面，供應含氟化氫的蝕刻蒸氣。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，上述溶劑物質係能溶解氟化氫與水的物質。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理方法，其中，上述溶劑物質係能溶解氟化氫與水且沸點低於水的有機化合物。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，上述蝕刻步驟係包括：將含有氟化氫與上述溶劑物質的上述蝕刻蒸氣，供應給由上述液膜所覆蓋的基板表面之步驟。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，包括複數次重複施行以含有上述液膜形成步驟與上述蝕刻步驟為1循環的步驟。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，上述基板係表面已形成氮化膜的基板。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理方法，其中，上述基板係表面已形成氮化膜與氧化膜的基板。
  8. 一種基板處理裝置，係具備有：基板保持單元，其係用以保持基板；溶劑蒸氣供應單元，其係將含有可溶解氟化氫之溶劑物質的溶劑蒸氣，供應給由上述基板保持單元所保持之基板的表面；蝕刻蒸氣供應單元，其係將含有氟化氫的蝕刻蒸氣，供應給由上述基板保持單元所保持之基板的表面；以及控制裝置，其係執行液膜形成步驟與蝕刻步驟，該液膜形成步驟係藉由控制上述溶劑蒸氣供應單元，而將上述溶劑蒸氣供應給基板的表面，俾利用含有上述溶劑物質的液膜覆蓋基板的表面；該蝕刻步驟係藉由控制上述蝕刻蒸氣供應單元，而對由含有上述溶劑物 質的液膜所覆蓋之基板表面，供應上述蝕刻蒸氣。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置，其中，上述溶劑蒸氣供應單元係將含有能溶解氟化氫與水的上述溶劑物質之上述溶劑蒸氣，供應給由上述基板保持單元所保持之基板的表面。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理裝置，其中，上述溶劑蒸氣供應單元係將能溶解氟化氫與水、且沸點低於水、含有當作上述溶劑物質用之有機化合物的上述溶劑蒸氣，供應給由上述基板保持單元所保持之基板的表面。
  11. 如申請專利範圍第8或9項之基板處理裝置，其中，上述蝕刻蒸氣供應單元係包括有混合單元，其係藉由將上述溶劑蒸氣與上述蝕刻蒸氣相混合，而生成含有上述溶劑蒸氣與上述蝕刻蒸氣的混合蒸氣，並將上述混合蒸氣導引至由上述基板保持單元所保持的基板；上述控制裝置係執行包括有對由含有上述溶劑物質的液膜所覆蓋之基板表面，供應上述混合蒸氣的步驟之上述蝕刻步驟。
  12. 如申請專利範圍第8或9項之基板處理裝置，其中，上述控制裝置係執行複數次重複施行以含有上述液膜形成步驟與上述蝕刻步驟為1循環的步驟。
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