TW202133221A - 基板處理裝置 - Google Patents

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櫻井宏紀
後藤大輔
中澤貴士
髙松祐助
橋本佑介
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明係提供一種能抑制在藉由混合液進行之蝕刻處理結束時在混合部產生劇沸反應的技術。根據本發明之一態樣的基板處理裝置，具備：升溫部、混合部、以及噴吐部。升溫部將硫酸升溫。混合部將升溫後的硫酸和包含水的液體混合，產生混合液。噴吐部在基板處理部內將混合液噴吐至基板。又，混合部具有：匯流部，其係由升溫後的硫酸所流通之硫酸供給管線與液體所流通之液體供給管線所匯流；以及反應抑制機構，抑制在匯流部的升溫後之硫酸與液體的反應。

Description

基板處理裝置
本發明的實施態樣係關於基板處理裝置。
過去，已知一項在形成於半導體晶圓(以下亦稱作晶圓。)等基板上的膜中包含兩種材料(例如，配線材料及擴散防止膜)時，選擇性地蝕刻其中一種材料的技術(參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-285508號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明係提供一種能抑制在藉由混合液進行之蝕刻處理結束時在混合部產生劇沸反應的技術。 [解決問題之技術手段]
根據本發明之一態樣的基板處理裝置，具備：升溫部、混合部、以及噴吐部。升溫部將硫酸升溫。混合部將升溫後的硫酸和包含水的液體混合，產生混合液。噴吐部在基板處理部內將該混合液噴吐至基板。又，該混合部具有：匯流部，其係由升溫後的硫酸所流通之硫酸供給管線與該液體所流通之液體供給管線所匯流；以及反應抑制機構，抑制在該匯流部的升溫後之硫酸與該液體的反應。 [發明之效果]
依據本發明，能抑制在藉由混合液進行的蝕刻處理結束時，在混合部產生劇沸反應。
以下，參照附加圖式詳細地說明本案所揭示的基板處理裝置的實施態樣。又，本發明並不受以下所示的實施態樣所限定。又，圖式僅供示意，需注意，有時各元件的尺寸的關係、以及各元件的比例等會與現實相異。再者，有時在圖式彼此之間，亦包含彼此的尺寸的關係或比例相異的部分。
過去，已知一種在形成於半導體晶圓(以下亦稱作晶圓。)等基板上的膜中包含兩種材料(例如，配線材料及擴散防止膜)時，選擇性地蝕刻其中一種材料的技術。於是，為了以高選擇性將其中一種材料蝕刻，有時會將把升溫後的硫酸等經複數種類混合的混合液作為蝕刻液使用。
另一方面，使硫酸等化學液在配管內混合，產生混合液的情形下，有時化學液會在混合部反應，使溫度上升至沸點，造成混合液劇沸。因此，由於在停止混合液的噴吐而使蝕刻處理結束時，配管內的化學液會因劇沸而振動，故直到混合部的劇沸反應消失為止，必須使任一個化學液(例如硫酸)持續噴吐。
亦即，在過去的技術中，由於在藉由混合液M進行的蝕刻處理完成後，直到劇沸消失為止亦需要進行噴吐硫酸等化學液的處理，故有化學液的消耗量隨著整體的處理時間變長而增加之虞。
因此，吾人期待一種能克服上述問題點，而抑制在藉由混合液進行的蝕刻處理結束時，於混合部產生劇沸反應的技術。
＜基板處理系統的概要＞ 首先，參照圖1針對依實施態樣之基板處理系統1的概略構成加以說明。圖1係顯示依實施態樣之基板處理系統1的概略構成之圖式。又，基板處理系統1係基板處理裝置之一例。在以下，為使位置關係明確化而規定彼此垂直的X軸、Y軸及Z軸，並將Z軸正方向定為鉛直向上的方向。
如圖1所示，基板處理系統1具備搬入搬出站2及處理站3。搬入搬出站2與處理站3係鄰接設置。
搬入搬出站2具備載體載置部11及搬運部12。在載體載置部11載置了複數之載體C；該複數之載體C以水平狀態收納複數片基板，在實施態樣中基板係半導體晶圓W(以下稱作晶圓W)。
搬運部12係鄰接於載體載置部11而設置，並在內部具備基板搬運裝置13及傳遞部14。基板搬運裝置13具備固持晶圓W的晶圓固持機構。又，基板搬運裝置13能向水平方向及鉛直方向移動，並能以鉛直軸為中心旋轉，並且使用晶圓固持機構在載體C與傳遞部14之間進行晶圓W的搬運。
處理站3係鄰接於搬運部12而設置。處理站3具備搬運部15及複數之處理單元16。複數之處理單元16係並列設置於搬運部15的兩側。
搬運部15於其內部具備基板搬運裝置17。基板搬運裝置17具備固持晶圓W的晶圓固持機構。又，基板搬運裝置17能向水平方向及鉛直方向移動，並能以鉛直軸為中心旋轉，並且使用晶圓固持機構在傳遞部14與處理單元16之間進行晶圓W的搬運。
處理單元16，對藉由基板搬運裝置17所搬運之晶圓W進行既定的基板處理。
又，基板處理系統1具備控制裝置4。控制裝置4例如為電腦，並具備控制部18及儲存部19。在儲存部19中，儲存用以控制在基板處理系統1中執行的各種處理的程式。控制部18藉由讀取並執行儲存於儲存部19的程式，而控制基板處理系統1的動作。
又，此程式可為紀錄於可藉由電腦讀取的儲存媒體者，亦可為從該儲存媒體安裝至控制裝置4的儲存部19者。作為能藉由電腦讀取的儲存媒體，例如為硬碟(HD)、軟性磁碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、以及記憶卡等。
如上述所構成之基板處理系統1中，首先，搬入搬出站2的基板搬運裝置13會將晶圓W從載置於載體載置部11的載體C取出，並將取出後的晶圓W載置於傳遞部14。載置於傳遞部14的晶圓W，會藉由處理站3的基板搬運裝置17從傳遞部14取出，並向處理單元16搬入。
向處理單元16搬入後的晶圓W在藉由處理單元16處理後，藉由基板搬運裝置17從處理單元16搬出，並載置於傳遞部14。又，載置於傳遞部14之處理完畢的晶圓W，藉由基板搬運裝置13而返回至載體載置部11的載體C。
＜處理單元的構成＞ 其次，針對處理單元16的構成邊參照圖2邊加以說明。圖2係顯示處理單元16之具體的構成例之示意圖。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、以及回收杯體50。
腔室20收納有基板處理部30、液體供給部40、以及回收杯體50。在腔室20的頂棚部設有FFU(Fan Filter Unit，風扇過濾器單元)21。FFU21會在腔室20內形成降流。
基板處理部30具備固持部31、支柱部32、以及驅動部33，並對載置的晶圓W施行液體處理。固持部31將晶圓W水平地固持。支柱部32係於鉛直方向延伸之構件；其基端部藉由驅動部33而以能旋轉的方式受到支持，並於其前端部將固持部31水平地支持。驅動部33使支柱部32繞鉛直軸旋轉。
此基板處理部30，藉由使用驅動部33使支柱部32旋轉的方式，使支持於支柱部32的固持部31旋轉，藉此，以使固持於固持部31的晶圓W旋轉。
在基板處理部30所具備的固持部31的頂面，設置從側面固持晶圓W的固持構件311。晶圓W藉由此固持構件311，以稍微從固持部31的頂面分離的狀態受到水平固持。又，晶圓W係以將進行基板處理的表面朝向上方的狀態被固持於固持部31。
液體供給部40係對晶圓W供給處理流體。液體供給部40，具備：複數(此處為2個)之噴嘴41a、41b；水平地支持此等噴嘴41a、41b的臂部42；以及使臂部42旋轉及升降的旋轉升降機構43。
噴嘴41a為噴吐部之一例，其經由閥體44a及流量調整器45a而連接於混合液供給部60。針對此混合液供給部60之細節將於後述。
噴嘴41b係經由閥體44b及流量調整器45b而連接於DIW供給源46b。DIW(DeIonized Water，去離子水)例如使用於淋洗處理。又，使用於淋洗處理的處理液並不限於DIW。
從噴嘴41a會噴吐由混合液供給部60所供給的混合液M(參照圖3)。針對此混合液M之細節將於後述。從噴嘴41b會噴吐由DIW供給源46b供給的DIW。
回收杯體50係以包圍固持部31的方式而受配置，其集取因固持部31的旋轉而自晶圓W飛散的處理液。在回收杯體50的底部形成有排液口51，藉由回收杯體50集取的處理液會從此排液口51向處理單元16的外部排出。又，在回收杯體50的底部形成排氣口52，該排氣口52將自FFU21供給的氣體向處理單元16的外部排出。
又，雖然在實施態樣的處理單元16中，顯示了關於設置兩個噴嘴的範例，但設置於處理單元16的噴嘴的數目並不限於兩個。例如，亦能以「設置供給IPA(Iso Propyl Alcohol，異丙醇)之IPA供給源、以及連接於此IPA供給源之第三噴嘴，而使IPA自此第三噴嘴噴吐」之方式構成。
＜清洗處理的細節＞ 其次，參照圖3針對在處理單元16中之晶圓W的蝕刻處理之細節加以說明。圖3係顯示在實施態樣中之蝕刻處理的概要之圖式。又，在進行此蝕刻處理之晶圓W的表面上所形成的膜層，係設定為包含不同材質之鎢(W)及氮化鈦(TiN)者。
首先，藉由基板搬運裝置17將晶圓W搬入處理單元16的腔室20內。又，晶圓W係以將進行基板處理的表面朝向上方的狀態固持於基板處理部30之固持構件311。其後，藉由驅動部33使固持構件311與晶圓W一同以既定的轉速旋轉。
其次，如圖3(a)所示，在處理單元16中進行藉由混合液M的蝕刻處理。在此蝕刻處理中，液體供給部40之噴嘴41a會移動至晶圓W的中央上方。
其後，藉由將閥體44a開啟既定時間，對晶圓W之表面供給包含濃硫酸的混合液M。
此處，於實施態樣中，會供給升溫至既定之溫度以上的混合液M至晶圓W。藉此，在混合液M內產生以下化學反應式(1)、(2)的反應。 2H2 SO4 →H3 SO4 + +HSO4 - ･･(1) H3 SO4 + →H+ +H2 SO4 ･･(2)
於是，在上述的反應產生的H+ ，會在形成於晶圓W的表面上之膜層所包含的鎢及氮化鈦之中，選擇性地與氮化鈦產生如下述化學反應式(3)的反應。 TiN+4H+ →Ti3+ +NH4 + ･･(3)
此處，由於在化學反應式(3)的反應中產生的Ti3+ 會溶解於混合液M，故根據上述化學反應式(1)～(3)的反應，混合液M能選擇性地蝕刻氮化鈦。因此，若依據實施態樣，能在形成於晶圓W的表面上之膜層所包含的鎢及氮化鈦之中，以高選擇性將氮化鈦蝕刻。
又，在實施態樣中，可利用將純水添加於濃硫酸之混合液M進行蝕刻處理。藉此，在混合液M內除了上述化學反應式(1)、(2)以外，還會產生以下化學反應式(4)、(5)的反應。 H2 O+H2 SO4 →H3 O+ +HSO4 - ･･(4) H3 O+ →H+ +H2 O･･(5)
藉由此等化學反應式(4)、(5)的反應，對混合液M內供給更多的H+ 。藉此，在實施態樣中，由於促進了上述化學反應式(3)的反應，故混合液M能更加選擇性地蝕刻氮化鈦。
回到圖3的說明。其次，如圖3(b)所示，在處理單元16中從噴嘴41a進行硫酸的噴吐處理。此處理係因下述理由而實施：在停止從噴嘴41a噴吐混合液M時，若將硫酸的供給與DIW的供給驟然同時停止，則在噴嘴41a之良好的液體清除處理會因在配管內硫酸與DIW劇沸而變得困難。
具體而言，藉由在直到在混合部140(參照圖4)中之硫酸與DIW的劇沸反應消失為止的期間，僅將硫酸從噴嘴41a噴吐，便能在其後實施噴嘴41a的液體清除處理的情況下，無礙地實施液體清除處理。
又，圖3(b)所示的硫酸噴吐處理中，由於在混合部140硫酸不會與DIW反應，隨著硫酸的溫度降到低於混合液M的溫度，上述化學反應式(4)、(5)的反應不會發生。亦即，硫酸噴吐處理對晶圓W的蝕刻處理係幾乎無貢獻。又，針對硫酸噴吐處理的細節將於後述。
其次，如圖3(c)所示，在處理單元16中進行藉由DIW的淋洗處理。在此淋洗處理中，液體供給部40的噴嘴41b會移動至晶圓W的中央上方，並藉由將閥體44b開啟既定時間，對晶圓W的表面供給淋洗液，亦即供給室溫的DIW。
藉由此淋洗處理，能將殘存於晶圓W的混合液M及被蝕刻的氮化鈦等殘渣去除。又，在淋洗處理中的DIW之溫度可為室溫，亦可為較室溫高的溫度。
接著，在處理單元16中進行使晶圓W乾燥之乾燥處理。在此乾燥處理中，例如係藉由以驅動部33將固持構件311高速旋轉，而甩掉固持於固持構件311的晶圓W上的DIW。又，亦可取代將DIW甩掉，而改為在將DIW置換成IPA後，再將此IPA甩掉以使晶圓W乾燥。
其後，在處理單元16進行搬出處理。在搬出處理中，使晶圓W的旋轉停止後，藉由基板搬運裝置17將晶圓W自處理單元16搬出。一旦此搬出處理完成，針對1片晶圓W的一連串的蝕刻處理即完成。
＜混合液供給部之構成＞ 其次，參照圖4針對基板處理系統1所具備的混合液供給部60的構成加以說明。圖4係顯示依實施態樣之混合液供給部60的構成之圖式。又，在以下所示之混合液供給部60的各部位，係能藉由控制部18控制。
如圖4所示，依實施態樣之混合液供給部60，具備：硫酸供給部100、純水供給部120、以及混合部140。
硫酸供給部100供給硫酸至混合部140。此硫酸例如係濃硫酸。硫酸供給部100，具有：硫酸供給源101a、閥體101b、流量調整器101c、槽體102、循環管線103、以及硫酸供給管線110。
硫酸供給源101a係經由閥體101b及流量調整器101c連接於槽體102。藉此，硫酸供給源101a能經由閥體101b及流量調整器101c供給硫酸至槽體102，並將硫酸儲存於槽體102。
循環管線103為自槽體102出發，並返回此槽體102之循環管線。在此循環管線103上，以槽體102為基準自上游側起依序設置：泵浦104、過濾器105、流量調整器106、加熱器107、熱電偶108、以及切換部109。加熱器107為升溫部之一例。
泵浦104形成自槽體102出發、通過循環管線103、並返回槽體102之硫酸的循環流。過濾器105將在循環管線103內循環的硫酸中所包含的微粒等汙染物質去除。流量調整器106調整通過循環管線103之硫酸的循環流之流量。
加熱器107加熱在循環管線103內循環的硫酸。熱電偶108測量在循環管線103內循環的硫酸之溫度。因此，控制部18能藉由使用加熱器107及熱電偶108，控制在循環管線103內循環的硫酸之溫度。
切換部109係經由硫酸供給管線110而連接於混合液供給部60的混合部140，並能將在循環管線103內循環的硫酸的方向切換至槽體102或是混合部140。
在硫酸供給管線110上，以切換部為基準，自上游側起依序設置：流量計111、電動的針閥112、閥體113、以及分歧部114。
流量計111測量流經硫酸供給管線110的硫酸之流量。針閥112調整流經硫酸供給管線110的硫酸之流量。分歧部114經由閥體115連接於排放部DR。
又，控制部18能藉由使用以流量計111所測量的數值反饋控制針閥112，而以高精度的流量將硫酸供給至混合部140。
又，在槽體102設置純水供給源116a、閥體116b、流量調整器116c、以及閥體116d。槽體102係經由閥體116d連接至排放部DR；而純水供給源116a係經由閥體116b及流量調整器116c連接於槽體102與閥體116d之間。
藉此，控制部18在更換槽體102內的硫酸之際等，能控制閥體116b、流量調整器116c、以及閥體116d，以將槽體102內的濃硫酸稀釋至既定濃度再排出至排放部DR。
純水供給部120供給DIW至混合部140。此DIW為純水之一例，又，為包含水之液體的一例。純水供給部120，具有：純水供給源121a、閥體121b、流量調整器121c、槽體122、以及純水供給管線123。純水供給管線123為液體供給管線之一例。
純水供給源121a經由閥體121b及流量調整器121c連接於槽體122。藉此，純水供給源121a能經由閥體121b及流量調整器121c供給純水至槽體122，將純水儲存於槽體122。
在純水供給管線123上，以槽體122為基準自上游側起依序設置：閥體124、流量計125、電動的針閥126、閥體127、以及分歧部128。
流量計125測量流經純水供給管線123的純水之流量。針閥126調整流經純水供給管線123的純水之流量。分歧部128經由閥體129連接於排放部DR。
又，控制部18能藉由使用以流量計125所量測的數值反饋控制針閥126，而以高精度的流量將純水供給至混合部140。
又，槽體122經由閥體130連接於排放部DR。藉此，控制部18能在更換槽體122內的純水之際等，控制閥體130，將槽體122內的純水排出至排放部DR。
混合部140將從硫酸供給部100供給的硫酸，與從純水供給部120供給的純水混合，產生混合液M(參照圖3)。在實施態樣中，混合部140係設於硫酸供給管線110與純水供給管線123匯流處。
又，混合部140經由混合液供給管線160連接於處理單元16。又，在混合液供給管線160上設置上述閥體44a及流量調整器45a。藉此，混合液供給部60能將具有由使用者所設定的混合比之混合液M供給至處理單元16。
又，如上所述，在硫酸供給部100設置加熱器107的同時，在混合部140中，混合液M的溫度會藉由硫酸與純水反應而上升。藉此，實施態樣的混合液供給部60能將混合液M升溫至期望的溫度，而供給至處理單元16。
例如，混合液供給部60能藉由使用硫酸供給部100的加熱器107將濃硫酸的溫度升溫至120℃左右，而在混合部140將混合液M升溫至150℃左右。
又，雖然在圖4中未圖示出來，但在循環管線103等處亦可另行設置閥體等。
此處，在實施態樣中，混合部140具有抑制硫酸與DIW的反應之反應抑制機構。藉此，能抑制使藉由混合液M進行的晶圓W蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
因此，若依據實施態樣，由於能縮短圖3(b)所示之硫酸噴吐處理的時間，故隨著能縮短對晶圓W的整體處理時間，可減少硫酸的消耗量。
＜反應抑制機構之細節＞ 接著，參照圖5～圖7針對設置於混合部140的反應抑制機構的細節加以說明。圖5係顯示依實施態樣之反應抑制機構的構造之圖式。
如圖5所示，依實施態樣之混合部140，具有匯流部141以及配管緩衝部142。匯流部141為「升溫後的硫酸所流通的硫酸供給管線110」與「DIW所流通的純水供給管線123」匯流之部位。
又，在本發明中，匯流部141不限於硫酸供給管線110與純水供給管線123所匯流之部位本身，亦包含此匯流部位的附近。配管緩衝部142為在純水供給管線123之匯流部141的附近所設置之U字形的部位。
在圖5所示的實施態樣中，能藉由此配管緩衝部142抑制在匯流部141中的硫酸與DIW的反應。亦即，依實施態樣之反應抑制機構係以設置於純水供給管線123的配管緩衝部142所構成。
以下針對具體的構造加以說明。在實施態樣中，硫酸供給管線110及純水供給管線123係朝上方對匯流部141連接，並朝上方對匯流部141流入硫酸及DIW。又，混合液供給管線160從匯流部141將混合液M(參照圖3)朝上方流動。
設置於匯流部141附近的配管緩衝部142，自上游側起依序具有：上升部142a、水平部142b、以及下降部142c。
上升部142a係連接於「在純水供給管線123中向上的部位」，並為「設置於較匯流部141高的位置的部位」。水平部142b係連接於上升部142a，並為使DIW略水平地流動的部位。下降部142c係連接於水平部142b，並為使DIW向下流動的部位。
又，下降部142c連接於在純水供給管線123中使DIW略水平地流動的部位，亦即連接於水平部123a。此水平部123a連接於匯流部141。
亦即，在純水供給管線123向上流通的DIW，其流向在配管緩衝部142暫時變為向下，而最後以略水平的方向到達匯流部141。
圖6係顯示依實施態樣之在蝕刻處理中的各部位之動作模式的具體例之時序圖。首先，控制部18將圖3(a)所示之混合液噴吐處理加以實施。
具體而言，控制部18在時間T1時開始自硫酸供給管線110向混合部140的硫酸供給(硫酸供給管線：ON)的同時，開始自純水供給管線123向混合部140的DIW供給(純水供給管線：ON)。
藉此，由於在混合部140會產生混合液M，故控制部18能以噴嘴41a(參照圖4)噴吐混合液M。於是，直到既定的時間T2為止的期間，控制部18會持續進行混合液噴吐處理。
其次，控制部18將圖3(b)所示之硫酸噴吐處理加以實施。具體而言，控制部18在時間T2時停止自純水供給管線123向混合部140的DIW供給(純水供給管線：OFF)。
藉此，由於在匯流部141附近之DIW的流動停住，故硫酸會自匯流部141逆流至純水供給管線123，造成在純水供給管線123中硫酸與DIW反應。藉此，時間T2之後在匯流部141附近的純水供給管線123會產生劇沸反應。
在此，控制部18在直到此劇沸反應消失的時間T3為止的期間，會實施硫酸噴吐處理。最後，控制部18在時間T3時停止自硫酸供給管線110向混合部140的硫酸供給(硫酸供給管線：OFF)的同時，將閥體115(參照圖4)設為開啟狀態，實施殘留於噴嘴41a內的硫酸的液體清除處理。藉此，完成依實施態樣之硫酸噴吐處理。
此處，在實施態樣中，由於混合部140具有配管緩衝部142，故在時間T2之後，因劇沸反應產生的氣泡會儲存於下降部142c。於是，在實施態樣中，能藉由儲存於下降部142c的氣泡，抑制更往上游的硫酸之逆流。
亦即，在實施態樣中，因混合部140具備配管緩衝部142，能抑制在蝕刻處理結束時硫酸向純水供給管線123逆流。因此，若依據實施態樣，能抑制藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
圖7係顯示實施例及參考例的反應停止時間之圖式。在圖7所示的實施例為在混合部140設置配管緩衝部142的情況；參考例為未在混合部140設置配管緩衝部142的情況。
如圖7所示，在實施態樣中，藉由將配管緩衝部142設置於混合部140，能縮短劇沸反應的停止時間。
又，在實施態樣中，配管緩衝部142的最上部(在圖5的範例中為水平部142b)可高於匯流部141。藉此，能抑制比重大於DIW的硫酸自匯流部141逆流到配管緩衝部142的最上部(水平部142b)。
因此，若依據實施態樣，能更為抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在實施態樣中，配管緩衝部142的最上部(在圖5的範例為水平部142b)可高於匯流部141「在匯流部141中的純水供給管線123之口徑DB 」以上。亦即，在將相對於匯流部141之水平部142b的高度定為H時，可設為H≧DB ×1。
藉此，由於能將配管緩衝部142的最上部(水平部142b)設置於確實地高於匯流部141的位置，故能更為抑制硫酸逆流到配管緩衝部142的最上部。
又，在實施態樣中，配管緩衝部142可相對於混合液供給管線160分離「在匯流部141中的混合液供給管線160的口徑D」以上的距離。亦即，在將配管緩衝部142與混合液供給管線160的距離定為L1時，可設為L1≧D×1。
藉此，能抑制配管緩衝部142與混合液供給管線160重疊地配置。
又，配管緩衝部142與混合液供給管線160的距離L1以盡可能縮短為佳(例如L1≦D×5)。藉此，由於能縮短硫酸自匯流部141逆流的長度(亦即，水平部123a的長度)，故能更為抑制在混合部140產生劇沸反應。
在實施態樣中，並不特別限定在匯流部141的硫酸供給管線110與純水供給管線123的角度，只需為「使水平部142b相對於匯流部141的高度H符合規定尺寸」的角度即可。
又，在實施態樣中並不特別限定混合液供給管線160的口徑D，可配合晶圓W的蝕刻處理所需要之混合液M的噴吐流量做適當設定。
又，在實施態樣中，並不特別限定在匯流部141的硫酸供給管線110的口徑DA ，及在匯流部141的純水供給管線123的口徑DB 。在實施態樣中，此口徑DA 及口徑DB 可配合晶圓W的蝕刻處理所需要之硫酸及DIW的噴吐流量做適當設定。
例如，硫酸與DIW的混合比為2：1時，亦可令DA ：DB =4mm：2mm。當然，亦可不受限於硫酸與DIW的混合比，令DA =DB 。
＜各種變形例＞ 接著，參照圖8～圖18針對依實施態樣之反應抑制機構的各種變形例加以說明。圖8係顯示依實施態樣之變形例1的反應抑制機構的構造之圖式。
如圖8所示，依變形例1之混合部140，具有匯流部141及孔口143。孔口143為反應抑制機構之另外一例，設置於「位在純水供給管線123之匯流部141」的附近。
在此變形例1中，因混合部140具備孔口143，能抑制在蝕刻處理結束時硫酸向純水供給管線123逆流。因此，若依據變形例1，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
圖9係顯示變形例1及參考例的反應停止時間之圖式。在圖9所示之變形例1為在混合部140設置孔口143的情況；參考例為未在混合部140設置孔口143的情況。
如圖9所示，在變形例1中，藉由將孔口143設置於混合部140，能縮短劇沸反應的停止時間。
又，在變形例1中，孔口143之內徑DO 可為「在匯流部141中的純水供給管線123之口徑DB 的1/5～1/2」。
若假設孔口143之內徑DO 小於純水供給管線123之口徑DB 的1/5的情況，會有無法自純水供給管線123向匯流部141供給足夠量的DIW之虞。另一方面，在孔口143之內徑DO 大於純水供給管線123之口徑DB 的1/2的情況下，則有無法充分地抑制硫酸的逆流之虞。
然而，在變形例1中，藉由將孔口143之內徑DO 設定為口徑DB 之1/5～1/2的範圍，在能向匯流部141供給足夠量的DIW的同時，亦能充分地抑制硫酸的逆流。又，在圖9所示的變形例1的實驗結果中，孔口143之內徑DO 約為口徑DB 的1/4。
又，在變形例1中，孔口143可相對於混合液供給管線160分離「在匯流部141中的混合液供給管線160之口徑D」以上的距離。亦即，在將孔口143與混合液供給管線160的距離定為L2時，可設為L2≧D×1。
藉此，在變形例1中，能抑制孔口143與混合液供給管線160重疊地配置。
又，孔口143與混合液供給管線160的距離L2以盡可能縮短為佳(例如L2≦D×5)。藉此，由於能縮短硫酸自匯流部141逆流的長度，故能更為抑制在混合部140產生劇沸反應。
又，在變形例1中，並不特別限定在匯流部141的硫酸供給管線110與純水供給管線123的角度。在變形例1中，例如，藉由將純水供給管線123向下對匯流部141連接，能抑制比重大於DIW的硫酸自匯流部141向純水供給管線123逆流。
因此，若依據變形例1，能更為抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在變形例1中，並不特別限定混合液供給管線160之口徑D，可配合晶圓W的蝕刻處理所需要之混合液M的噴吐流量做適當設定。
又，在變形例1中，並不特別限定在匯流部141中的硫酸供給管線110之口徑DA ，及在匯流部141中的純水供給管線123之口徑DB 。在變形例1中，此口徑DA 及口徑DB 可配合晶圓W的蝕刻處理所需要之硫酸及DIW的噴吐流量做適當設定。
圖10係顯示依實施態樣之變形例2的反應抑制機構的構造之圖式。如圖10所示，依變形例2之混合部140具有匯流部141及氣體置換部144。氣體置換部144為反應抑制機構之另外一例，並連接於「位在純水供給管線123之匯流部141」的附近。以下針對此氣體置換部144之動作加以說明。
圖11係顯示依實施態樣之變形例2的在蝕刻處理中的各部位之動作模式的具體例之時序圖。首先，控制部18將圖3(a)所示的混合液噴吐處理加以實施。
具體而言，控制部18在時間T11時開始自硫酸供給管線110向混合部140的硫酸供給的同時，開始自純水供給管線123向混合部140的DIW供給。
藉此，由於在混合部140產生混合液M，故控制部18能以噴嘴41a(參照圖4)噴吐混合液M。於是，在直到既定的時間T13為止的期間，控制部18會持續進行混合液噴吐處理。
進而，控制部18自混合液噴吐處理即將完成前的時間T12起，到混合液噴吐處理剛完成後的時間T14為止的期間，會使氣體置換部144動作(氣體置換部：ON)。
藉此，如圖12所示，由於會以氣體置換純水供給管線123的匯流部141附近，故能以氣體阻礙向純水供給管線123的硫酸逆流。圖12係用以說明依實施態樣之變形例2的反應抑制機構的動作之圖式。
亦即，在變形例2中，能抑制在蝕刻處理結束時硫酸向純水供給管線123逆流。因此，若依據變形例2，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
在此變形例2中，自氣體置換部144供給至純水供給管線123的氣體，係以與硫酸及DIW的反應性低的氣體為佳，例如為氮氣或乾燥空氣等。
又，如圖11所示，控制部18自混合液噴吐處理結束的時間T13起，到劇沸反應消失的時間T15為止的期間，會實施硫酸噴吐處理。又，控制部18在時間T15時停止自硫酸供給管線110向混合部140的硫酸供給的同時，會將閥體115(參照圖4)設為開啟狀態，並實施殘留於噴嘴41a內的硫酸的液體清除處理。藉此，完成依變形例2的硫酸噴吐處理。
圖13係顯示依實施態樣之變形例3的反應抑制機構的構造之圖式。如圖13所示，依變形例3之混合部140具有匯流部141及冷卻部145。冷卻部145為反應抑制機構之另外一例，並設置於「位在硫酸供給管線110的匯流部141」的附近。以下針對此冷卻部145的動作加以說明。
圖14係顯示依實施態樣之變形例3的在蝕刻處理中的各部位之動作模式的具體例之時序圖。首先，控制18將圖3(a)所示的混合液噴吐處理加以實施。
具體而言，控制部18在時間T21時開始自硫酸供給管線110向混合部140的硫酸供給的同時，開始自純水供給管線123向混合部140的DIW供給。
藉此，由於在混合部140產生混合液M，故控制部18能以噴嘴41a(參照圖4)噴吐混合液M。於是，在直到既定的時間T23為止的期間，控制部18會持續進行混合液噴吐處理。
進而，控制部18自混合液噴吐處理即將完成前的時間T22起，到硫酸噴吐處理即將完成前的時間T24為止的期間，會使冷卻部145動作(冷卻部：ON)。
藉此，如圖14所示，供給至匯流部141的硫酸的溫度從既定的硫酸供給溫度經過劇沸溫度冷卻至冷卻下限溫度。又，控制部18在供給至匯流部141的硫酸的溫度下降至冷卻下限溫度後，結束混合液噴吐處理。
藉此，即使硫酸與DIW在匯流部141反應，亦能抑制在反應時溫度上升至劇沸溫度。因此，若依據變形例3，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，如圖14所示，控制部18在自「硫酸的溫度為冷卻下限溫度，或是其附近的溫度」之時間T23起，到時間T24為止的期間，會實施硫酸噴吐處理。又，控制部18在時間T24時停止自硫酸供給管線110向混合部140的硫酸供給的同時，會停止冷卻部145的動作(冷卻部：OFF)。
進而，控制部18在時間T24時將閥體115(參照圖4)設為開啟狀態，實施殘留於噴嘴41a內的硫酸的液體清除處理。藉此，完成依變形例3之硫酸噴吐處理。
圖15係顯示依實施態樣之變形例4的反應抑制機構的構造之圖式。如圖15所示，依變形例4之混合部140，具有匯流部141及硫酸置換部146。硫酸置換部146為反應抑制機構之另外一例，並連接於「位在硫酸供給管線110的匯流部141」的附近。
硫酸置換部146將相較於在硫酸供給部100升溫後的硫酸(以下亦稱作高溫硫酸。)低溫(例如，室溫)之硫酸(以下亦稱作低溫硫酸。)供給至匯流部141，並將殘留於匯流部141的高溫硫酸置換成低溫硫酸。以下針對此硫酸置換部146的動作加以說明。
圖16係顯示依實施態樣之變形例4的在蝕刻處理中的各部位之動作模式的具體例之時序圖。首先，控制部18將圖3(a)所示的混合液噴吐處理加以實施。
具體而言，控制部18在時間T31時開始自硫酸供給管線110向混合部140的高溫硫酸供給的同時，開始自純水供給管線123向混合部140的DIW供給。
藉此，由於在混合部140產生混合液M，故控制部18能以噴嘴41a(參照圖4)噴吐混合液M。於是，直到既定的時間T32為止的期間，控制部18會持續進行混合液噴吐處理。
其次，控制部18在時間T32時停止自硫酸供給管線110向混合部140的高溫硫酸供給的同時，開始自硫酸置換部146向混合部140的低溫硫酸供給(硫酸置換部：ON)。
藉此，由於會以低溫硫酸置換匯流部141，故即使低溫硫酸與DIW在匯流部141反應，亦能抑制在反應時溫度上升至劇沸溫度。因此，若依據變形例4，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，如圖16所示，控制部18在以低溫硫酸將匯流部141充分地置換後的時間T33時，停止自純水供給管線123至混合部140的DIW供給。
又，控制部18在既定的時間T34時停止自硫酸置換部146向混合部140的低溫硫酸供給(硫酸置換部：OFF)的同時，將閥體115(參照圖4)設為開啟狀態，實施殘留於噴嘴41a內的硫酸的液體清除處理。藉此，完成依變形例4之硫酸噴吐處理。
圖17係顯示依實施態樣之變形例5的反應抑制機構的構造之圖式。如圖17所示，在變形例5的混合部140，DIW係對匯流部141向下流通。
在此變形例5中，藉由使「對匯流部141向上流通的硫酸」與「對匯流部141向下流通的DIW」在匯流部141匯流，而在混合部140產生混合液M。
在此變形例5中，由於在匯流部141附近將純水供給管線123設置於高於匯流部141的位置，故能抑制比重大於DIW的硫酸自匯流部141向純水供給管線123逆流。
因此，若依據變形例5，能更為抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在圖17的範例中，雖然顯示了關於對匯流部141向下流動的DIW與對匯流部141向上流動的硫酸匯流的範例，但向下流動的DIW所匯流之硫酸的方向並不限於向上。
例如，如圖18所示，亦可藉由對匯流部141以略水平流動的硫酸，與對匯流部141向下流動的DIW在匯流部141匯流，而在混合部140產生混合液M。圖18係顯示依實施態樣之變形例6的反應抑制機構的構造之圖式。
由於在此變形例6，亦在匯流部141附近將純水供給管線123設置於高於匯流部141的位置，故能抑制比重大於DIW的硫酸自匯流部141向純水供給管線123逆流。
因此，若依據變形例6，能更為抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，至此為止已說明的實施態樣中，雖然將純水(DIW)作為與硫酸一同構成混合液M的液體來表示，但與硫酸一同構成混合液M的液體並不限於純水。
例如，在各實施態樣中，亦可使用雙氧水作為與硫酸一同構成混合液M的液體。亦即，在實施態樣中，亦能以硫酸及雙氧水(水+過氧化氫)構成混合液M，亦能以硫酸、雙氧水及各種的添加劑構成混合液M。
又，在各實施態樣中，亦可使用功能水(例如，臭氧水或氫水)作為與硫酸一同構成混合液M的液體。亦即，在實施態樣中，亦能以硫酸及臭氧水(水+臭氧)構成混合液M，亦能以硫酸及氫水(水+氫)構成混合液，亦能以硫酸、功能水及各種的添加劑構成混合液M。
如此，以將包含水的各種液體摻入硫酸的混合液M實施基板處理的情況，由於在產生混合液M時硫酸與水反應，造成混合液M的溫度上升，故有在使蝕刻處理結束時混合液M在混合部140劇沸之虞。
然而，在各實施態樣中，由於在將包含水的各種液體與硫酸混合的混合部140設置了反應抑制機構，故能抑制在蝕刻處理結束時混合液M在混合部140劇沸。
依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)，具備：升溫部(加熱器107)、混合部140、以及噴吐部(噴嘴41a)。升溫部(加熱器107)將硫酸升溫。混合部140將升溫後的硫酸與包含水的液體混合，產生混合液M。噴吐部(噴嘴41a)在基板處理部30內將混合液M噴吐至基板(晶圓W)。混合部140，具有：匯流部141，該匯流部141係升溫後的硫酸所流通的硫酸供給管線110與液體(DIW)所流通的液體供給管線(純水供給管線123)匯流處；以及反應抑制機構，該反應抑制機構抑制在匯流部141的升溫後之硫酸與液體(DIW)的反應。藉此，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在依實施態樣的基板處理裝置(基板處理系統1)中，反應抑制機構係以設置於液體供給管線(純水供給管線123)之U字形的配管緩衝部142構成。藉此，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，配管緩衝部142之最上部係設置在高於匯流部141的位置。藉此，能更為抑制藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，配管緩衝部142的最上部係設置於高於匯流部141「在匯流部141中的液體供給管線(純水供給管線123)之口徑DB 」以上的位置。藉此，能更為抑制硫酸逆流到配管緩衝部142的最上部。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，配管緩衝部142相對於「自匯流部141向噴吐部供給混合液M」的混合液供給管線160，分離「在匯流部141中的混合液供給管線160的口徑D」以上。藉此，能抑制配管緩衝部142與混合液供給管線160重疊地配置。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，反應抑制機構係以設置於液體供給管線(純水供給管線123)的孔口143構成。藉此，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，孔口143之內徑DO 為在匯流部141中的液體供給管線(純水供給管線123)之口徑DB 的1/5～1/2。藉此，在能向匯流部141供給足夠量的DIW的同時，亦能充分地抑制硫酸的逆流。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，反應抑制機構係以將液體供給管線(純水供給管線123)以氣體置換的氣體置換部144構成。藉此，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，反應抑制機構係以將升溫後的硫酸在硫酸供給管線110冷卻的冷卻部145構成。藉此，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，反應抑制機構係以將匯流部141以「溫度低於升溫後的硫酸之硫酸」置換的硫酸置換部146所構成。藉此，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，液體(DIW)對匯流部141向下流動。藉此，能抑制在藉由混合液M進行的蝕刻處理結束時，在混合部140產生劇沸反應。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，液體為純水(DIW)。藉此，能在形成於晶圓W的表面上之膜層所包含的鎢及氮化鈦之中，以高選擇性將氮化鈦蝕刻。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，液體包含雙氧水。藉此，能有效率地蝕刻處理晶圓W。
又，在依實施態樣之基板處理裝置(基板處理系統1)中，液體包含功能水。藉此，能有效率地蝕刻處理晶圓W。
以上，雖然已針對本發明之實施態樣加以說明，但本發明並不限定於上述實施態樣，只要在不脫離其要旨下，各種變更皆為可能。例如，在上述之實施態樣，不僅能將此技術應用於蝕刻形成於基板上之複數的膜層中的其中一種膜層之步驟，亦能將此技術應用於清洗基板上層之步驟。
例如，亦能應用於在基板上有形成鎢膜時，進行乾式蝕刻後之殘渣去除或CMP(Chemical-Mechanical Polishing，化學機械拋光)處理後之殘渣去除等情況。
又，雖然在上述之實施態樣中顯示出關於以混合液M蝕刻晶圓W後進行淋洗處理之範例，但蝕刻後之處理並不限於淋洗處理，任何處理皆可進行。
此次所揭示之實施態樣，應視為在各方面皆為例示，亦即並非限制性者。事實上，上述之實施態樣能以多種形態加以體現。又，上述之實施態樣亦可在不脫離隨附之發明申請專利範圍及其要旨下，以各種型態進行省略、置換、變更。
1:基板處理系統(基板處理裝置之一例) 100:硫酸供給部 101a:硫酸供給源 101b:閥體 101c:流量調整器 102:槽體 103:循環管線 104:泵浦 105:過濾器 106:流量調整器 107:加熱器(升溫部之一例) 108:熱電偶 109:切換部 11:載體載置部 110:硫酸供給管線 111:流量計 112:針閥 113:閥體 114:分歧部 115:閥體 116a:純水供給源 116b:閥體 116c:流量調整器 116d:閥體 12:搬運部 120:純水供給部 121a:純水供給源 121b:閥體 121c:流量調整器 122:槽體 123:純水供給管線(液體供給管線之一例) 123a:水平部 124:閥體 125:流量計 126:針閥 127:閥體 128:分歧部 129:閥體 13:基板搬運裝置 130:閥體 14:傳遞部 140:混合部 141:匯流部 142:配管緩衝部(反應抑制機構之一例) 142a:上升部 142b:水平部 142c:下降部 143:孔口(反應抑制機構之一例) 144:氣體置換部(反應抑制機構之一例) 145:冷卻部(反應抑制機構之一例) 146:硫酸置換部(反應抑制機構之一例) 15:搬運部 16:處理單元 160:混合液供給管線 17:基板搬運裝置 18:控制部 19:儲存部 2:搬入搬出站 20:腔室 21:FFU(Fan Filter Unit,風扇過濾器單元) 3:處理站 30:基板處理部 31:固持部 311:固持構件 32:支柱部 33:驅動部 4:控制裝置 40:液體供給部 41a,41b:噴嘴(噴吐部之一例) 42:臂部 43:旋轉升降機構 44a,44b:閥體 45a,45b:流量調整器 46b:DIW供給源 50:回收杯體 51:排液口 52:排氣口 60:混合液供給部 C:載體 D,DA ,DB :口徑 DO :內徑 DR:排放部 H:高度 L1,L2:距離 M:混合液 T1,T11,T12,T13,T14,T15,T2,T21,T22,T23,T24,T3,T31,T32,T33,T34:時間 W:晶圓
[圖1]圖1係顯示依實施態樣之基板處理系統的概略構成之示意圖。 [圖2]圖2係顯示處理單元之具體的構成例之示意圖。 [圖3](a)～(c)圖3係顯示在實施態樣中之蝕刻處理的概要之圖式。 [圖4]圖4係顯示依實施態樣之混合液供給部的構成之圖式。 [圖5]圖5係顯示依實施態樣之反應抑制機構的構造之圖式。 [圖6]圖6係顯示依實施態樣之在蝕刻處理中的各部位之動作模式的具體例之時序圖。 [圖7]圖7係顯示實施例及參考例的反應停止時間之圖式。 [圖8]圖8係顯示依實施態樣之變形例1的反應抑制機構的構造之圖式。 [圖9]圖9係顯示變形例1及參考例的反應停止時間之圖式。 [圖10]圖10係顯示依實施態樣之變形例2的反應抑制機構的構造之圖式。 [圖11]圖11係顯示依實施態樣之變形例2的在蝕刻處理中的各部位之動作模式的具體例之時序圖。 [圖12]圖12係用以說明依實施態樣之變形例2的反應抑制機構的動作之圖式。 [圖13]圖13係顯示依實施態樣之變形例3的反應抑制機構的構造之圖式。 [圖14]圖14係顯示依實施態樣之變形例3的在蝕刻處理中的各部位之動作模式的具體例之時序圖。 [圖15]圖15係顯示依實施態樣之變形例4的反應抑制機構的構造之圖式。 [圖16]圖16係顯示依實施態樣之變形例4的在蝕刻處理中的各部位之動作模式的具體例之時序圖。 [圖17]圖17係顯示依實施態樣之變形例5的反應抑制機構的構造之圖式。 [圖18]圖18係顯示依實施態樣之變形例6的反應抑制機構的構造之圖式。
1:基板處理系統(基板處理裝置之一例)
110:硫酸供給管線
123:純水供給管線(液體供給管線之一例)
123a:水平部
140:混合部
141:匯流部
142:配管緩衝部(反應抑制機構之一例)
142a:上升部
142b:水平部
142c:下降部
160:混合液供給管線
D,DA,DB:口徑
H:高度
L1:距離

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，具備： 升溫部，將硫酸升溫； 混合部，將升溫後之硫酸與包含水之液體混合，而產生混合液；以及 噴吐部，在基板處理部內將該混合液噴吐至基板； 該混合部，具有： 匯流部，其係由升溫後之硫酸所流動的硫酸供給管線與該液體所流動的液體供給管線所匯流；以及 反應抑制機構，抑制該匯流部中之升溫後的硫酸與該液體的反應。
  2. 如請求項1所述之基板處理裝置，其中； 該反應抑制機構係以設置於該液體供給管線之U字形的配管緩衝部構成。
  3. 如請求項2所述之基板處理裝置，其中； 該配管緩衝部之最上部係設置於高於該匯流部的位置。
  4. 如請求項3所述之基板處理裝置，其中； 該配管緩衝部之最上部，係設於高過該匯流部達該匯流部中的該液體供給管線之口徑以上的位置。
  5. 如請求項2或3所述之基板處理裝置，其中； 該配管緩衝部係相對於自該匯流部向該噴吐部供給該混合液之混合液供給管線，分離達在該匯流部中的該混合液供給管線之口徑以上。
  6. 如請求項1至4中任一項所述之基板處理裝置，其中； 該反應抑制機構係以設置於該液體供給管線之孔口構成。
  7. 如請求項6所述之基板處理裝置，其中； 該孔口之內徑為該匯流部中的該液體供給管線之口徑的1/5～1/2。
  8. 如請求項1至4中任一項所述之基板處理裝置，其中； 該反應抑制機構係以氣體置換部構成；該氣體置換部將該液體供給管線以氣體置換。
  9. 如請求項1至4中任一項所述之基板處理裝置，其中； 該反應抑制機構係以冷卻部構成，該冷卻部將升溫後之硫酸在該硫酸供給管線冷卻。
  10. 如請求項1至4中任一項所述之基板處理裝置，其中； 該反應抑制機構係以硫酸置換部所構成，該硫酸置換部將該匯流部以溫度低於升溫後的硫酸之硫酸置換。
  11. 如請求項1至4中任一項所述之基板處理裝置，其中； 該液體對該匯流部向下流動。
  12. 如請求項1至4中任一項所述之基板處理裝置，其中； 該液體為純水。
  13. 如請求項1至4中任一項所述之基板處理裝置，其中； 該液體包含雙氧水。
  14. 如請求項1至4中任一項所述之基板處理裝置，其中； 該液體包含功能水。
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