TW202002053A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種基板處理裝置及基板處理方法，可將形成在基板上的膜所包含之兩種材料中的一方之材料，以高選擇性蝕刻。本發明所揭露的一態樣之基板處理裝置，具備基板處理部、過氧化氫溶液供給部、添加劑供給部、硫酸供給部、第1混合部、第2混合部、及液體供給部。基板處理部，對基板施行液體處理。第1混合部，將從過氧化氫溶液供給部供給之過氧化氫溶液、與從添加劑供給部供給之添加劑混合，以產生第1混合液。第2混合部，將在第1混合部產生之第1混合液、與從硫酸供給部供給之硫酸混合，以產生第2混合液。液體供給部，將第2混合液供給到載置於基板處理部之基板。
Description
本發明所揭露之實施形態，係關於一種基板處理裝置及基板處理方法。
過去，已知一種技術，在半導體晶圓（以下亦稱作晶圓）等基板上形成的膜包含兩種材料（例如配線材料及擴散防止膜）之情況，選擇性地蝕刻一方之材料（參考專利文獻1）。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開第2008-285508號公報
[本發明所欲解決的問題]
本發明所揭露之內容，提供可將形成在基板上的膜所包含之兩種材料中的一方之材料以高選擇性蝕刻的技術。
[解決問題之技術手段]
本發明所揭露的一態樣之基板處理裝置，具備基板處理部、過氧化氫溶液供給部、添加劑供給部、硫酸供給部、第1混合部、第2混合部、液體供給部。基板處理部，對基板施行液體處理。第1混合部，將從該過氧化氫溶液供給部供給之過氧化氫溶液、從該添加劑供給部供給之添加劑混合，以產生第1混合液。第2混合部，將在該第1混合部產生之該第1混合液、從該硫酸供給部供給之硫酸混合，以產生第2混合液。液體供給部，將該第2混合液供給到載置於該基板處理部之基板。
[本發明之效果]
依本發明所揭露之內容，可將形成在基板上的膜所包含之兩種材料中的一方之材料，以高選擇性蝕刻。
以下，參考添付附圖，詳細地說明本發明所揭露之基板處理裝置及基板處理方法的實施形態。另，並未藉由以下所示之各實施形態限定本發明揭露之內容。此外，附圖僅為示意，須留意各要素之尺寸的關係、各要素的比率等，有與現實不同之情況。進一步，亦有在附圖彼此之間中，包含彼此之尺寸的關係或比率不同之部分的情況。
過去，已知一種技術，在半導體晶圓（以下亦稱作晶圓）等基板上形成的膜包含兩種材料（例如配線材料及擴散防止膜）之情況，選擇性地蝕刻一方之材料。另一方面，有不易藉由兩種材料的組合獲得期望之選擇性的情況。
因而，期待將形成在基板上的膜所包含之兩種材料中的一方之材料，以高選擇性蝕刻。
＜基板處理系統的概要＞
首先，參考圖1，並對實施形態之基板處理系統1的概略構成予以說明。圖1為，顯示實施形態之基板處理系統1的概略構成之圖。另，基板處理系統1，為基板處理裝置之一例。以下，為了使位置關係明確化，而規定彼此垂直的X軸、Y軸及Z軸，使Z軸正方向為鉛直朝上的方向。
如圖1所示，基板處理系統1，具備搬出入站2及處理站3。搬出入站2與處理站3鄰接設置。
搬出入站2，具備載具載置部11及搬運部12。於載具載置部11載置複數載具C，載具C以水平狀態收納複數片基板，在實施形態中為半導體晶圓W（下稱晶圓W）。
搬運部12，與載具載置部11鄰接設置，於內部具備基板搬運裝置13與傳遞部14。基板搬運裝置13，具備保持晶圓W之晶圓保持機構。此外，基板搬運裝置13，可進行往水平方向及鉛直方向的移動、與以鉛直軸為中心的迴旋，利用晶圓保持機構在載具C與傳遞部14之間施行晶圓W的搬運。
處理站3，與搬運部12鄰接設置。處理站3，具備搬運部15與複數處理單元16。複數處理單元16，於搬運部15之兩側排列設置。
搬運部15，於內部具備基板搬運裝置17。基板搬運裝置17，具備保持晶圓W之晶圓保持機構。此外，基板搬運裝置17，可進行往水平方向及鉛直方向的移動、與以鉛直軸為中心的迴旋，利用晶圓保持機構在傳遞部14與處理單元16之間施行晶圓W的搬運。
處理單元16，對由基板搬運裝置17搬運之晶圓W施行既定基板處理。
此外，基板處理系統1，具備控制裝置4。控制裝置4，例如為電腦，具備控制部18與儲存部19。於儲存部19，收納有控制在基板處理系統1中實行之各種處理的程式。控制部18，藉由讀取儲存在儲存部19的程式並實行，而控制基板處理系統1之運作。
另，此等程式，亦可記錄於可由電腦讀取之記錄媒體，從該記錄媒體安裝至控制裝置4之儲存部19。作為可由電腦讀取之記錄媒體，例如有硬碟（HD）、軟性磁碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）、記憶卡等。
如同上述地構成之基板處理系統1中，首先，搬出入站2的基板搬運裝置13，從載置於載具載置部11的載具C取出晶圓W，將取出之晶圓W載置於傳遞部14。將載置於傳遞部14之晶圓W，藉由處理站3的基板搬運裝置17從傳遞部14取出，搬入至處理單元16。
將搬入至處理單元16之晶圓W，藉由處理單元16予以處理後，藉由基板搬運裝置17從處理單元16搬出，載置於傳遞部14。而後，藉由基板搬運裝置13，使載置於傳遞部14的處理完畢之晶圓W，返回載具載置部11的載具C。
＜處理單元的構成＞
接著，參考圖2，並對處理單元16的構成予以說明。圖2為，處理單元16的具體構成例之示意圖。如圖2所示，處理單元16，具備腔室20、基板處理部30、液體供給部40、及回收杯50。
腔室20，收納基板處理部30、液體供給部40、及回收杯50。於腔室20之頂棚部，設置FFU（Fan Filter Unit，風扇過濾單元）21。FFU21，於腔室20內形成降流。
基板處理部30，具備保持部31、支柱部32、及驅動部33，對所載置之晶圓W施行液體處理。保持部31，將晶圓W水平地保持。支柱部32，係往鉛直方向延伸之構件，基端部藉由驅動部33而以可旋轉的方式支持，於前端部中水平地支持保持部31。驅動部33，使支柱部32繞鉛直軸而旋轉。
此基板處理部30，利用驅動部33使支柱部32旋轉，藉以使支持在支柱部32的保持部31旋轉，藉此，使保持在保持部31之晶圓W旋轉。
於基板處理部30所具備之保持部31的頂面，設置將晶圓W從側面保持之保持構件311。晶圓W，藉由此保持構件311而以與保持部31的頂面略隔開之狀態水平保持。另，晶圓W，以使施行基板處理的表面朝向上方之狀態，保持在保持部31。
液體供給部40，對晶圓W供給處理流體。液體供給部40，具備：複數個（此處為2個）噴嘴41a、41b；機械臂42，水平地支持此等噴嘴41a、41b；以及迴旋升降機構43，使機械臂42迴旋及升降。
噴嘴41a，經由閥44a及流量調整器45a而與混合液供給部60相連接。關於此混合液供給部60之細節，將於後述內容說明。
噴嘴41b，經由閥44b及流量調整器45b而與DIW供給源46b相連接。DIW（DeIonized Water，去離子水），例如使用在清洗處理。另，清洗處理所使用之處理液，不限為DIW。
從噴嘴41a，噴吐由混合液供給部60供給之第2混合液。關於此第2混合液之細節，將於後述內容說明。從噴嘴41b，噴吐由DIW供給源46b供給之DIW。
回收杯50，配置為包圍保持部31，蒐集因保持部31的旋轉而從晶圓W飛散之處理液。於回收杯50的底部，形成排液口51，將由回收杯50蒐集到之處理液，從此排液口51往處理單元16的外部排出。此外，於回收杯50的底部形成排氣口52，將從FFU21供給之氣體往處理單元16的外部排出。
另，實施形態之處理單元16，雖顯示設置2個噴嘴的例子，但設置於處理單元16之噴嘴的個數不限於2個。例如亦可構成為設置供給IPA（IsoPropyl Alcohol， 異丙醇）之IPA供給源、及與此IPA供給源連接之第3噴嘴，從此第3噴嘴噴吐IPA。
＜清洗處理的細節＞
接著，參考圖3及圖4，並對處理單元16的晶圓W之蝕刻處理的細節予以說明。圖3為，顯示第1實施形態的蝕刻處理之概要的圖；圖4為，示意第1實施形態的蝕刻時之晶圓W表面狀態的圖。
另，如圖4所示，使施行此蝕刻處理之晶圓W表面上所形成的膜，包含材質不同之鎢（W）及氮化鈦（TiN）。
首先，藉由基板搬運裝置17，將晶圓W搬入處理單元16之腔室20內。而後，將晶圓W，以使基板處理的表面朝向上方之狀態，保持在基板處理部30的保持構件311。其後，藉由驅動部33，將保持構件311與晶圓W一同以既定轉速旋轉。
接著，在處理單元16，如圖3（a）所示，施行蝕刻液所進行之蝕刻處理。於此蝕刻處理，液體供給部40之噴嘴41a往晶圓W的中央上方移動。
其後，藉由將閥44a開放既定時間，而對晶圓W的表面，將以既定比例混合有硫酸、過氧化氫溶液及添加劑之第2混合液，作為蝕刻液供給。
此處，蝕刻液所含有之添加劑，例如包含膦酸，因而具有容易吸附於形成在晶圓W上的膜所包含之鎢及氮化鈦中的鎢（更詳而言之，形成在鎢之表面的氧化膜（WO3
））之性質。
藉此，如圖4所示，於蝕刻處理時在鎢之表面形成添加劑的保護膜，故可將形成在晶圓W上的膜所包含之鎢及氮化鈦中的氮化鈦，以高選擇性蝕刻。
接著，在處理單元16，如圖3（b）所示，施行DIW所進行之清洗處理。於此清洗處理，液體供給部40之噴嘴41b往晶圓W的中央上方移動，使閥44b開放既定時間，藉以對晶圓W之表面供給沖洗液，即室溫的DIW。藉由此一清洗處理，可將殘存於晶圓W上之蝕刻液或蝕刻之氮化鈦等殘渣除去。另，清洗處理中之DIW的溫度，可為室溫，亦可為較室溫更高的溫度。
接著，在處理單元16，施行使晶圓W乾燥之乾燥處理。於此乾燥處理，例如，以驅動部33使保持構件311高速旋轉，藉以將保持在保持構件311之晶圓W上的DIW甩乾。另，亦可取代DIW之甩乾，而在將DIW置換為IPA後，將此IPA甩乾以使晶圓W乾燥。
其後，在處理單元16，施行搬出處理。於搬出處理，在使晶圓W之旋轉停止後，藉由基板搬運裝置17，將晶圓W從處理單元16搬出。此搬出處理一結束，則對一片晶圓W之一連串的蝕刻處理結束。
＜第1實施形態之混合液供給部的構成＞
接著，參考圖5，並對第1實施形態中，基板處理系統1所具備之混合液供給部60的構成予以說明。圖5為，顯示第1實施形態之混合液供給部60的構成之圖。另，以下所示之混合液供給部60的各部，可藉由控制部18控制。
如圖5所示，第1實施形態之混合液供給部60，具備過氧化氫溶液供給部100、添加劑供給部110、硫酸供給部120、第1混合部140、及第2混合部150。
過氧化氫溶液供給部100，供給過氧化氫溶液。此過氧化氫溶液供給部100，具備過氧化氫溶液供給源100a、閥100b、及流量調整器100c。
而後，過氧化氫溶液供給源100a，經由閥100b及流量調整器100c而與第1混合部140相連接。藉此，過氧化氫溶液供給部100，可將過氧化氫溶液供給至第1混合部140。
添加劑供給部110，供給既定添加劑。此添加劑，具有容易吸附於形成在晶圓W上的第1膜（例如鎢或氧化鋁）及第2膜（例如氮化鈦）中之第1膜的性質。
此添加劑，可包含膦酸、羧酸或磺酸。藉此，於形成在晶圓W上的第1膜為鎢或氧化鋁，第2膜為氮化鈦之情況，可於第1膜，即鎢或氧化鋁，選擇性地形成保護膜。
添加劑供給部110，具備添加劑供給源110a、閥110b、及流量調整器110c。而添加劑供給源110a，經由閥110b及流量調整器110c而與第1混合部140相連接。藉此，添加劑供給部110，可將添加劑供給至第1混合部140。
硫酸供給部120，供給硫酸。此硫酸供給部120，具備硫酸供給源121a、閥121b、流量調整器121c、儲存槽122、及循環管線123。
而硫酸供給源121a，經由閥121b及流量調整器121c而與儲存槽122相連接。藉此，硫酸供給部120，可從硫酸供給源121a將硫酸供給至儲存槽122，於儲存槽122儲存硫酸。
此外，循環管線123，係從儲存槽122伸出，並返回此儲存槽122之循環管線。於此循環管線123，以儲存槽122為基準，從上游側起依序設置泵124、過濾器125、流量調整器126、加熱器127、熱電偶128、及切換部129。
泵124，形成從儲存槽122流出，通過循環管線123，返回儲存槽122之硫酸的循環流。過濾器125，將在循環管線123內循環之硫酸所包含的微粒等汙染物質除去。流量調整器126，調整在循環管線123流通之硫酸的循環流之流量。
加熱器127，將在循環管線123內循環之硫酸加熱。熱電偶128，量測在循環管線123內循環之硫酸的溫度。因此，控制部18，藉由利用加熱器127及熱電偶128，而可控制在循環管線123內循環之硫酸的溫度。
切換部129，與混合液供給部60的第2混合部150相連接，可將在循環管線123內循環之硫酸的流向切換至儲存槽122或第2混合部150。
此外，於儲存槽122，設置純水供給源130a、閥130b、流量調整器130c、及閥130d。儲存槽122，經由閥130d而與排放部相連接；純水供給源130a，經由閥130b及流量調整器130c，連接在儲存槽122與閥130d之間。
藉此，控制部18，在更換儲存槽122內之硫酸時等，可控制閥130b、流量調整器130c及閥130d，將儲存槽122內之硫酸稀釋為既定濃度後往排放部排出。
第1混合部140，將從過氧化氫溶液供給部100供給之過氧化氫溶液、與從添加劑供給部110供給之添加劑混合，以產生第1混合液。於第1實施形態中，第1混合部140為儲存槽，儲存將過氧化氫溶液與添加劑以既定比例混合之第1混合液。
此外，於儲存槽即第1混合部140設置循環管線141，循環管線141從此第1混合部140伸出，返回第1混合部140。而於此循環管線141，以第1混合部140為基準，從上游側起依序設置泵142、過濾器143、流量調整器144、及切換部145。
泵142，形成從第1混合部140流出，通過循環管線141，返回第1混合部140之第1混合液的循環流。過濾器143，將在循環管線141內循環之第1混合液所包含的微粒等汙染物質除去。流量調整器144，調整在循環管線141流通之第1混合液的循環流之流量。
切換部145，與混合液供給部60的第2混合部150相連接，可將在循環管線141內循環之第1混合液的流向切換至第1混合部140或第2混合部150。
此外，於循環管線141設置分支管線146，其從過濾器143與流量調整器144之間分支，與第1混合部140連結。另，由於在此分支管線146設置濃度計147，故控制部18，可利用此濃度計147，量測在循環管線141循環之第1混合液內的過氧化氫溶液及添加劑之濃度。
進一步，控制部18，可依據量測出之第1混合液內的過氧化氫溶液及添加劑之濃度，控制過氧化氫溶液供給部100及添加劑供給部110，將第1混合液內的過氧化氫溶液及添加劑之濃度控制為既定濃度。
此外，第1混合部140，經由閥148而與排放部相連接。藉此，控制部18，在更換儲存槽即第1混合部140內之第1混合液時等，可控制閥148，將第1混合部140內之第1混合液往排放部排出。
第2混合部150，將在第1混合部140產生之第1混合液、與從硫酸供給部120供給之硫酸混合，以產生第2混合液。於第1實施形態中，第2混合部150，係從第1混合部140經由切換部145而延伸的配管，與從硫酸供給部120之切換部129延伸的配管合流之處。
此外，於硫酸供給部120與第2混合部150之間，設置第1閥151；於第1混合部140與第2混合部150之間，設置第2閥152。
而第2混合部150，經由上述閥44a及流量調整器45a而與處理單元16相連接。藉此，混合液供給部60，可將以既定比例混合有硫酸、過氧化氫溶液、添加劑之第2混合液，供給至處理單元16。
此外，如同上述，於硫酸供給部120設置加熱器127，且在第2混合部150，由於硫酸與過氧化氫溶液反應而第2混合液的溫度上升。藉此，第1實施形態之混合液供給部60，可將第2混合液升溫至期望溫度而供給至處理單元16。
另，圖5雖未圖示，但亦可於循環管線123、141或分支管線146等，另行設置閥等。
＜實驗結果＞
接著，參考圖6，並對在第1實施形態之基板處理系統1中，求出相對於鎢之蝕刻率的氮化鈦之蝕刻率的比例（即蝕刻之選擇比），與添加劑濃度的關係之實驗結果予以說明。圖6為，顯示第1實施形態的鎢之蝕刻率、氮化鈦之蝕刻率、及蝕刻之選擇比，與添加劑濃度的關係之圖。
另，圖6所示之實驗結果，係對將硫酸與過氧化氫溶液以10：1的比例混合之液體，適當改變添加劑的濃度之第2混合液的測定值，於添加劑使用膦酸。此外，鎢及氮化鈦的蝕刻係分別以單獨材料施行，以90（℃）之第2混合液施行蝕刻。
如圖6所示，得知相較於添加劑為0（vol.％）（即無添加劑）的條件，藉由將添加劑添加至0.15～1（vol.％）程度，而改善蝕刻之選擇比。此係因，如圖6所示，隨著將添加劑添加至1（vol.％）程度，而鎢之蝕刻率大幅減少。
亦即，在第1實施形態，藉由使蝕刻液含有相較於氮化鈦更容易吸附於鎢的添加劑，而可降低鎢之蝕刻率，因而可將氮化鈦以高選擇性蝕刻。
另一方面，如圖6所示，在過度（例如8（vol.％）程度）添加添加劑的情況，於添加劑不易附著之氮化鈦亦形成保護膜，故氮化鈦之蝕刻率亦降低。因此，於第1實施形態中，在添加劑過度添加的情況，蝕刻之選擇比反而降低。
如同至此為止之說明，第1實施形態，藉由在蝕刻液使用含有0.15～1（vol.％）添加劑之第2混合液，而可將氮化鈦以高選擇性蝕刻。
＜蝕刻液供給處理的細節＞
接著，參考圖7，並對於第1實施形態中將蝕刻液供給至晶圓W之處理的細節予以說明。圖7為，用於說明第1實施形態之蝕刻液供給處理的細節之圖。
過氧化氫溶液，對第2混合液所包含的硫酸、過氧化氫溶液及添加劑中之氮化鈦、鎢的蝕刻有大幅助益。因此，在第2混合部150產生之第2混合液中，過氧化氫溶液的比例較期望比例成為更高之情況，有氮化鈦、鎢的蝕刻過度發展之疑慮。
因而，在第1實施形態，藉由實行以下所示之處理，而抑制氮化鈦、鎢的蝕刻之過度發展。首先，控制部18，在將第2混合液供給至晶圓W作為蝕刻液之前，如圖7（a）所示，藉由關閉第2閥152，開啟第1閥151，而將硫酸從噴嘴41a供給至晶圓W。
另，圖7中，在第1閥151或第2閥152關閉之情況標記為「C」，在第1閥151或第2閥152開啟之情況標記為「O」。
此處，硫酸，對氮化鈦、鎢的蝕刻幾乎無助益，因而可抑制在施行第2混合液所進行之蝕刻前，氮化鈦、鎢的蝕刻之過度發展。
接著，控制部18，如圖7（b）所示，藉由開啟第1閥151及第2閥152，而將在第2混合部150產生之第2混合液供給至晶圓W，施行晶圓W之蝕刻處理。
而後，若第2混合液所進行之晶圓W的蝕刻一結束，則控制部18，如圖7（c）所示，藉由關閉第2閥152，開啟第1閥151，而將硫酸從噴嘴41a供給至晶圓W。藉此，可抑制在施行第2混合液所進行之蝕刻後，氮化鈦、鎢的蝕刻之過度發展。
如同至此為止之說明，第1實施形態，藉由在供給蝕刻液時，控制第1閥151及第2閥152，而可抑制氮化鈦、鎢的蝕刻之過度發展。
＜變形例＞
接著，參考圖8，並對第1實施形態的變形例之混合液供給部60的構成予以說明。圖8為，顯示第1實施形態的變形例之混合液供給部60的構成之圖。
如圖8所示，變形例之混合液供給部60，其過氧化氫溶液供給部100、添加劑供給部110、及第1混合部140之構成，與第1實施形態不同。另，硫酸供給部120及第2混合部150之構成，與第1實施形態相同，故省略此等硫酸供給部120及第2混合部150的說明。
過氧化氫溶液供給部100，具備過氧化氫溶液供給源100a、閥100b、流量調整器100c、儲存槽100d、及循環管線100e。
而過氧化氫溶液供給源100a，經由閥100b及流量調整器100c而與儲存槽100d相連接。藉此，過氧化氫溶液供給部100，可將過氧化氫溶液從過氧化氫溶液供給源100a供給至儲存槽100d，於儲存槽100d儲存過氧化氫溶液。
此外，循環管線100e，係從儲存槽100d伸出，並返回此儲存槽100d之循環管線。於此循環管線100e，以儲存槽100d為基準，從上游側起依序設置泵100f、過濾器100g、流量調整器100h、及切換部100i。
泵100f，形成從儲存槽100d流出，通過循環管線100e，返回儲存槽100d之過氧化氫溶液的循環流。過濾器100g，將在循環管線100e內循環之過氧化氫溶液所包含的微粒等汙染物質除去。流量調整器100h，調整在循環管線100e流通之過氧化氫溶液的循環流之流量。
切換部100i，與混合液供給部60的第1混合部140相連接，可將在循環管線100e內循環之過氧化氫溶液的流向切換至儲存槽100d或第1混合部140。
此外，儲存槽100d，經由閥100j而與排放部相連接。藉此，控制部18，在更換儲存槽100d內之過氧化氫溶液時等，可控制閥100j，將儲存槽100d內之過氧化氫溶液往排放部排出。
添加劑供給部110，具備添加劑供給源110a、閥110b、流量調整器110c、儲存槽110d、及配管110e。
而添加劑供給源110a，經由閥110b及流量調整器110c而與儲存槽110d相連接。藉此，添加劑供給部110，可從添加劑供給源110a將添加劑供給至儲存槽110d，於儲存槽110d儲存添加劑。
此外，配管110e，經由閥110f及流量調整器110g，連接在儲存槽110d與第1混合部140之間。藉此，添加劑供給部110，可將期望流量之添加劑供給至第1混合部140。
例如，閥110f可為針閥。藉此，可將較過氧化氫溶液更微量之添加劑，精度良好地供給至第1混合部140。
此外，儲存槽110d，經由閥110h而與排放部相連接。藉此，控制部18，在更換儲存槽110d內之添加劑時等，可控制閥110h，將儲存槽110d內之添加劑往排放部排出。
此外，變形例之第1混合部140，係從過氧化氫溶液供給部100之切換部100i延伸的配管，與添加劑供給部110的配管110e合流之處。而第1混合部140，經由第2閥152而與第2混合部150相連接。
如同至此為止之說明，變形例之混合液供給部60，將從過氧化氫溶液供給部100供給之過氧化氫溶液、與從添加劑供給部110供給之添加劑，在第1混合部140混合，以產生第1混合液。而變形例之混合液供給部60，將在第1混合部140產生之第1混合液、與從硫酸供給部120供給之硫酸，在第2混合部150混合，以產生第2混合液。
藉此，變形例之混合液供給部60，可將第2混合液供給至處理單元16作為蝕刻液。
第1實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1），具備基板處理部30、過氧化氫溶液供給部100、添加劑供給部110、硫酸供給部120、第1混合部140、第2混合部150、及液體供給部40。基板處理部30，對基板（晶圓W）施行液體處理。第1混合部140，將從過氧化氫溶液供給部100供給之過氧化氫溶液、與從添加劑供給部110供給之添加劑混合，以產生第1混合液。第2混合部150，將在第1混合部140產生之第1混合液、與從硫酸供給部120供給之硫酸混合，以產生第2混合液。液體供給部40，將第2混合液供給到載置於基板處理部30之基板（晶圓W）。藉此，可將形成在晶圓W上的膜所包含之兩種材料中的一方之材料，以高選擇性蝕刻。
此外，第1實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1），進一步具備第1閥151、第2閥152、及控制部18。第1閥151，設置於硫酸供給部120與第2混合部150之間。第2閥152，設置於第1混合部140與第2混合部150之間。控制部18，控制第1閥151、第2閥152、及液體供給部40。而後，控制部18，在開啟第1閥151與第2閥152，將產生之第2混合液供給至基板（晶圓W）後，開啟第1閥151，將硫酸從液體供給部40往基板（晶圓W）供給。藉此，可在施行第2混合液所進行之蝕刻後，抑制氮化鈦、鎢的蝕刻之過度發展。
此外，於第1實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1）中，控制部18，在開啟第1閥151與第2閥152，將產生之第2混合液供給至基板之前，開啟第1閥151，將硫酸從液體供給部40供給至基板。藉此，可在施行第2混合液所進行之蝕刻前，抑制氮化鈦、鎢的蝕刻之過度發展。
此外，於第1實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1）中，基板（晶圓W），具備第1膜、及包含與此第1膜不同之材料的第2膜；添加劑，相較於第2膜更容易吸附於第1膜。藉此，可於第1膜之表面形成添加劑的保護膜，故可將第2膜以高選擇性蝕刻。
此外，於第1實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1）中，第1膜，含有鎢或氧化鋁；第2膜，含有氮化鈦。藉此，可將晶圓W所包含之第1膜及第2膜中的第2膜，即氮化鈦，以高選擇性蝕刻。
此外，於第1實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1）中，添加劑，包含膦酸、羧酸或磺酸。藉此，於形成在晶圓W上的第1膜為鎢或氧化鋁，第2膜為氮化鈦之情況，可於第1膜即鎢或氧化鋁，選擇性地形成保護膜。
＜第2實施形態＞
接著，參考圖9，並對第2實施形態之混合液供給部60的構成予以說明。圖9為，顯示第2實施形態之混合液供給部60的構成之圖。
如圖9所示，第2實施形態之混合液供給部60，具備過氧化氫溶液供給部100、添加劑供給部110、硫酸供給部120、混合部200。
過氧化氫溶液供給部100，具備過氧化氫溶液供給源100a、閥100b、及流量調整器100c。而過氧化氫溶液供給源100a，經由閥100b及流量調整器100c而與混合部200相連接。藉此，過氧化氫溶液供給部100，可將過氧化氫溶液供給至混合部200。
添加劑供給部110，具備添加劑供給源110a、閥110b、及流量調整器110c。而添加劑供給源110a，經由閥110b及流量調整器110c而與混合部200相連接。藉此，添加劑供給部110，可將添加劑供給至混合部200。
硫酸供給部120，具備硫酸供給源120a、閥120b、及流量調整器120c。而硫酸供給源120a，經由閥120b及流量調整器120c而與混合部200相連接。藉此，硫酸供給部120，可將硫酸供給至混合部200。
混合部200，將從過氧化氫溶液供給部100供給之過氧化氫溶液、從添加劑供給部110供給之添加劑、從硫酸供給部120供給之硫酸混合，以產生混合液。
亦即，第2實施形態之混合液，與第1實施形態之第2混合液同樣地，以既定比例混合硫酸、過氧化氫溶液及添加劑。於第2實施形態中，混合部200為儲存槽，儲存上述混合液。
此外，於儲存槽即混合部200設置循環管線201，循環管線201從此混合部200伸出，返回混合部200。而於此循環管線201，以混合部200為基準，從上游側起依序設置泵202、過濾器203、流量調整器204、加熱器205、熱電偶206、及切換部207。
泵202，形成從混合部200流出，通過循環管線201，返回混合部200之混合液的循環流。過濾器203，將在循環管線201內循環之混合液所包含的微粒等汙染物質除去。流量調整器204，調整在循環管線201流通之混合液的循環流之流量。
加熱器205，將在循環管線201內循環之混合液加熱。熱電偶206，量測在循環管線201內循環之混合液的溫度。而後，控制部18，藉由利用加熱器205及熱電偶206，而可控制在循環管線201內循環之混合液的溫度。因此，第2實施形態之混合液供給部60，可將混合液升溫至期望的溫度而供給至處理單元16。
切換部207，經由閥44a及流量調整器45a而與處理單元16相連接，可將在循環管線201內循環之混合液的流向切換至處理單元16或混合部200。
此外，於混合部200，設置純水供給源208a、閥208b、流量調整器208c、及閥208d。混合部200，經由閥208d而與排放部相連接；純水供給源208a，經由閥208b及流量調整器208c，連接在混合部200與閥208d之間。
藉此，控制部18，在更換儲存槽即混合部200內之混合液時，可控制閥208b、流量調整器208c及閥208d，將混合部200內之混合液稀釋為既定濃度後往排放部排出。
如同至此為止之說明，在第2實施形態之混合液供給部60，藉由將硫酸、過氧化氫溶液及添加劑在混合部200中整批混合，而可穩定地產生以既定比例混合有硫酸、過氧化氫溶液及添加劑之混合液。
另，於圖9雖未圖示，但亦可於循環管線201等設置濃度計，藉由此濃度計量測在循環管線201循環之混合液內的硫酸、過氧化氫溶液及添加劑之濃度。藉此，可進一步穩定地產生以既定比例混合有硫酸、過氧化氫溶液及添加劑之混合液。
第2實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1），具備基板處理部30、過氧化氫溶液供給部100、添加劑供給部110、硫酸供給部120、混合部200、及液體供給部40。基板處理部30，對基板（晶圓W）施行液體處理。混合部200，將從過氧化氫溶液供給部100供給之過氧化氫溶液、從添加劑供給部110供給之添加劑、從硫酸供給部120供給之硫酸混合，以產生混合液。液體供給部40，將混合液供給至基板（晶圓W）。藉此，可將形成在晶圓W上的膜所包含之兩種材料中的一方之材料，以高選擇性蝕刻。
＜處理之順序＞
接著，參考圖10及圖11，並對各實施形態的基板處理之順序予以說明。圖10為，顯示第1實施形態之基板處理系統1所實行的基板處理之順序的流程圖。
首先，控制部18，控制混合液供給部60，將過氧化氫溶液及添加劑在第1混合部140混合，以產生以既定比例混合有過氧化氫溶液及添加劑之第1混合液（步驟S101）。例如，此第1混合液，係藉由將從過氧化氫溶液供給部100供給之過氧化氫溶液、與從添加劑供給部110供給之添加劑以既定比例混合而產生。
接著，控制部18，在施行第2混合液所進行之蝕刻前，開啟第1閥151，從硫酸供給部120將硫酸供給到載置於基板處理部30之晶圓W（步驟S102）。
其後，控制部18，開啟第1閥151及第2閥152，在第2混合部150產生以既定比例混合有硫酸、過氧化氫溶液及添加劑之第2混合液（步驟S103）。而後，控制部18，控制閥44a，將產生之第2混合液供給至晶圓W（步驟S104），藉由此第2混合液將晶圓W予以蝕刻處理。
而後，第2混合液所進行之蝕刻處理一結束，則控制部18，關閉第2閥152並開啟第1閥151，將硫酸供給至晶圓W（步驟S105）。接著，控制部18，關閉第1閥151及閥44a，停止對晶圓W之硫酸的供給（步驟S106）。
接著，控制部18，控制閥44b，從噴嘴41b將沖洗液供給至晶圓W（步驟S107）。而後，控制部18，控制基板處理部30，藉由使晶圓W高速旋轉而甩乾沖洗液，將晶圓W旋轉乾燥，或在將沖洗液以IPA置換後施行甩乾IPA的IPA乾燥（步驟S108），結束處理。
第1實施形態之基板處理方法，包含第1混合步驟（步驟S101）、第2混合步驟（步驟S103）、及液體供給步驟（步驟S104）。第1混合步驟，將過氧化氫溶液與添加劑混合，以產生第1混合液。第2混合步驟，將第1混合液與硫酸混合，以產生第2混合液。液體供給步驟，將第2混合液供給到載置於基板處理部30之基板（晶圓W）。藉此，可將形成在晶圓W上的膜所包含之兩種材料中的一方之材料，以高選擇性蝕刻。
圖11為，顯示第2實施形態之基板處理系統1所實行的基板處理之順序的流程圖。首先，控制部18，控制混合液供給部60，將硫酸、過氧化氫溶液及添加劑在混合部200混合，以產生以既定比例混合有硫酸、過氧化氫溶液及添加劑之混合液（步驟S201）。
例如，此一混合液，係藉由將從過氧化氫溶液供給部100供給之過氧化氫溶液、從添加劑供給部110供給之添加劑、從硫酸供給部120供給之硫酸以既定比例混合而產生。
接著，控制部18，控制切換部207及閥44a，將產生之混合液供給至晶圓W（步驟S202），藉由此混合液將晶圓W蝕刻處理。而後，控制部18，控制閥44a，停止對於晶圓W之混合液的供給（步驟S203）。
接著，控制部18，控制閥44b，從噴嘴41b將沖洗液供給至晶圓W（步驟S204）。而後，控制部18，控制基板處理部30，藉由使晶圓W高速旋轉而甩乾沖洗液，將晶圓W旋轉乾燥，或在將沖洗液以IPA置換後施行甩乾IPA的IPA乾燥（步驟S205），結束處理。
第2實施形態之基板處理方法，包含混合步驟（步驟S201）及液體供給步驟（步驟S202）。混合步驟，將過氧化氫溶液、添加劑、硫酸混合，以產生混合液。液體供給步驟，將混合液供給到載置於基板處理部30之基板（晶圓W）。藉此，可將形成在晶圓W上的膜所包含之兩種材料中的一方之材料，以高選擇性蝕刻。
以上，針對本發明所揭露之各實施形態予以說明，但本發明所揭露之內容並未限定為上述各實施形態，若未脫離其意旨則可進行各種變更。例如，上述各實施形態，雖對藉由第2混合液或混合液蝕刻晶圓W後予以清洗處理之例子予以例示，但蝕刻後的處理並不限於清洗處理，施行何種處理皆可。
此外，上述第1實施形態，雖對於以合流的配管構成第2混合部150之例子予以例示，但第2混合部150的構成不限於合流的配管，例如，第2混合部150亦可由儲存槽構成。
本次揭露之各實施形態，應知曉其全部觀點僅為例示，而非用於限制本發明。實際上，可藉由多樣化的形態具體實現上述各實施形態。此外，上述各實施形態，可不脫離添附之發明申請專利範圍及其主旨，而以各式各樣的形態省略、置換、變更。
1‧‧‧基板處理系統（基板處理裝置之一例）
2‧‧‧搬出入站
3‧‧‧處理站
4‧‧‧控制裝置
11‧‧‧載具載置部
12、15‧‧‧搬運部
13、17‧‧‧基板搬運裝置
14‧‧‧傳遞部
16‧‧‧處理單元
18‧‧‧控制部
19‧‧‧儲存部
20‧‧‧腔室
21‧‧‧FFU（Fan Filter Unit, 風扇過濾單元）
30‧‧‧基板處理部
31‧‧‧保持部
32‧‧‧支柱部
33‧‧‧驅動部
40‧‧‧液體供給部
41a、41b‧‧‧噴嘴
42‧‧‧機械臂
43‧‧‧升降機構
44a、44b、100b、100j、110b、110f、110h、120b、121b、130b、130d、148、208b、208d‧‧‧閥
45a、45b、100c、100h、110c、110g、120c、121c、126、130c、144、204、208c‧‧‧流量調整器
46b‧‧‧DIW供給源
50‧‧‧回收杯
51‧‧‧排液口
52‧‧‧排氣口
60‧‧‧混合液供給部
100‧‧‧過氧化氫溶液供給部
100a‧‧‧過氧化氫溶液供給源
100d、110d、122‧‧‧儲存槽
100e、123、141、201‧‧‧循環管線
100f、124、142、202‧‧‧泵
100g、125、143、203‧‧‧過濾器
100i、129、145、207‧‧‧切換部
110a‧‧‧添加劑供給源
110e‧‧‧配管
110‧‧‧添加劑供給部
120‧‧‧硫酸供給部
120a、121a‧‧‧硫酸供給源
127、205‧‧‧加熱器
128、206‧‧‧熱電偶
130a、208a‧‧‧純水供給源
140‧‧‧第1混合部
146‧‧‧分支管線
147‧‧‧濃度計
150‧‧‧第2混合部
151‧‧‧第1閥
152‧‧‧第2閥
200‧‧‧混合部
311‧‧‧保持構件
C‧‧‧載具
W‧‧‧晶圓
圖1係第1實施形態之基板處理系統的概略構成之示意圖。
圖2係處理單元的具體構成例之示意圖。
圖3（a）～（b）係顯示第1實施形態的蝕刻處理之概要的圖。
圖4係示意第1實施形態的蝕刻時之晶圓表面狀態的圖。
圖5係顯示第1實施形態之混合液供給部的構成之圖。
圖6係顯示第1實施形態的鎢之蝕刻率、氮化鈦之蝕刻率、及蝕刻之選擇比，與添加劑濃度的關係之圖。
圖7（a）～（c）係用於說明第1實施形態之蝕刻液供給處理的細節之圖。
圖8係顯示第1實施形態的變形例之混合液供給部的構成之圖。
圖9係顯示第2實施形態之混合液供給部的構成之圖。
圖10係顯示第1實施形態之基板處理系統所實行的基板處理之順序的流程圖。
圖11係顯示第2實施形態之基板處理系統所實行的基板處理之順序的流程圖。
1‧‧‧基板處理系統(基板處理裝置之一例)
16‧‧‧處理單元
44a、100b、110b、121b、130b、130d、148‧‧‧閥
45a、100c、110c、121c、126、130c、144‧‧‧流量調整器
60‧‧‧混合液供給部
100‧‧‧過氧化氫溶液供給部
100a‧‧‧過氧化氫溶液供給源
122‧‧‧儲存槽
123、141‧‧‧循環管線
124、142‧‧‧泵
125、143‧‧‧過濾器
129、145‧‧‧切換部
110a‧‧‧添加劑供給源
110‧‧‧添加劑供給部
120‧‧‧硫酸供給部
121a‧‧‧硫酸供給源
127‧‧‧加熱器
128‧‧‧熱電偶
130a‧‧‧純水供給源
140‧‧‧第1混合部
146‧‧‧分支管線
147‧‧‧濃度計
150‧‧‧第2混合部
151‧‧‧第1閥
152‧‧‧第2閥
Claims (10)
- 一種基板處理裝置，包含： 基板處理部，對基板施行液體處理； 過氧化氫溶液供給部； 添加劑供給部； 硫酸供給部； 第1混合部，將從該過氧化氫溶液供給部供給之過氧化氫溶液、與從該添加劑供給部供給之添加劑混合，以產生第1混合液； 第2混合部，將在該第1混合部產生之該第1混合液、與從該硫酸供給部供給之硫酸混合，以產生第2混合液；以及 液體供給部，將該第2混合液供給至載置於該基板處理部之該基板。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中， 更包含： 第1閥，設置於該硫酸供給部與該第2混合部之間； 第2閥，設置於該第1混合部與該第2混合部之間；以及 控制部，控制該第1閥、該第2閥、及該液體供給部； 該控制部， 在開啟該第1閥與該第2閥，將產生之該第2混合液供給至該基板後，開啟該第1閥，將該硫酸從該液體供給部供給至該基板。
- 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中， 該控制部， 在開啟該第1閥與該第2閥，將產生之該第2混合液供給至該基板之前，開啟該第1閥，將該硫酸從該液體供給部供給至該基板。
- 一種基板處理裝置，包含： 基板處理部，對基板施行液體處理； 過氧化氫溶液供給部； 添加劑供給部； 硫酸供給部； 混合部，將從該過氧化氫溶液供給部供給之過氧化氫溶液、從該添加劑供給部供給之添加劑、從該硫酸供給部供給之硫酸，加以混合以產生混合液；以及 液體供給部，將該混合液供給至該基板。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置，其中， 該基板，具備第1膜、及含有與該第1膜不同之材料的第2膜； 該添加劑，相較於該第2膜更容易吸附於該第1膜。
- 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中， 該第1膜，含有鎢或氧化鋁； 該第2膜，含有氮化鈦。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板處理裝置，其中， 該添加劑，包含膦酸、羧酸或磺酸。
- 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中， 該添加劑，包含膦酸、羧酸或磺酸。
- 一種基板處理方法，包含如下步驟： 第1混合步驟，將過氧化氫溶液與添加劑混合，以產生第1混合液； 第2混合步驟，將該第1混合液與硫酸混合，以產生第2混合液；以及 液體供給步驟，將該第2混合液供給到載置於基板處理部之基板。
- 一種基板處理方法，包含如下步驟： 混合步驟，將過氧化氫溶液、添加劑、及硫酸混合，以產生混合液；以及 液體供給步驟，將該混合液供給到載置於基板處理部之基板。
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