TW202422685A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents
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Abstract
[課題]在蝕刻包含膜厚不同的複數氧化矽膜之疊層膜的技術中，可以減少每氧化矽膜的蝕刻率之偏差。
[解決手段]基板處理方法包含準備基板的工程，和進行基板之蝕刻處理的工程。準備基板的工程係準備具有疊層膜的基板，該疊層膜包含膜厚不同的複數氧化矽膜。進行基板之蝕刻處理的工程係以添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑中之至少任一個的蝕刻液進行基板的蝕刻處理。
Description
本揭示係關於基板處理方法及基板處理裝置。
以往，以包含例如氫氟酸的蝕刻液蝕刻被形成在半導體晶圓等的基板之氧化矽膜的技術眾所皆知(參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平8-31794號公報
[發明所欲解決之課題]
本揭示係提供在蝕刻包含膜厚不同的複數氧化矽膜之疊層膜的技術中，可以減少每氧化矽膜的蝕刻率之偏差的技術。
[用以解決課題之手段]
本揭示之一態樣所致的基板處理方法包含準備基板的工程，和進行基板之蝕刻處理的工程。準備基板的工程係準備具有疊層膜的基板，該疊層膜包含膜厚不同的複數氧化矽膜。進行基板之蝕刻處理的工程係以添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑中之至少任一個的蝕刻液進行基板的蝕刻處理。
[發明之效果]
若藉由本揭示時，在蝕刻包含膜厚不同的複數氧化矽膜之疊層膜的技術中，可以減少每氧化矽膜的蝕刻率之偏差。
以下，針對用以實行根據本揭示所致的噴嘴、基板處理方法及基板處理裝置之型態(以下，記載為「實施型態」)一面參照圖面一面予以詳細說明。另外，並非藉由該實施型態，限定本揭示者。再者，各實施型態能夠在不使處理內容矛盾的範圍下適當組合。再者，在以下之各實施型態中，針對相同的部位標示相同的符號，省略重複的說明。
再者，在以下的實施型態中，雖然有使用如「一定」、「正交」、「垂直」或「平行」般之表現的情況，但是該些表現不必嚴格為「一定」、「正交」、「垂直」或「平行」。即是，上述各表現為容許例如製造精度、設置精度等的偏差。
再者，在以下參照的各圖面中，為了容易理解說明，有表示規定彼此正交之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向，將Z軸正方向設為垂直向上方向的直角座標系統的情況。再者，有將以垂直軸為旋轉中心的旋轉方向稱為θ方向的情況。
[針對基板處理]
首先，針對實施型態所涉及之基板處理之內容，參照圖1及圖2進行說明。圖1及圖2係表示實施型態所涉及之基板處理的說明圖。
在實施型態所涉及的基板處理中，首先準備圖1所示的構造之半導體晶圓(以下，記載為晶圓W)。晶圓W係在矽基板10上形成複數氧化矽膜11及多晶矽膜12而構成。
複數氧化矽膜11係在矽基板10上於垂直方向彼此隔著間隔而形成。複數氧化矽膜11彼此膜厚不同。複數氧化矽膜11之膜厚為例如1nm以上30nm以下。
多晶矽膜12係在垂直方向與該些複數氧化矽膜11之各者鄰接而形成。因複數氧化矽膜11之膜厚不同，故與複數氧化矽膜11之各者相接的多晶矽膜12隔著彼此不同的間隔而形成。
如此一來，成為基板處理之對象的晶圓W具有氧化矽膜11和多晶矽膜12彼此被疊層的疊層膜。另外，若晶圓W為至少包含膜厚不同的複數氧化矽膜11的疊層膜即可，疊層膜之構成不特別被限定於圖1所示的例。例如，作為與複數氧化矽膜11之各者鄰接而形成的其他膜，除了上述多晶矽膜12之外，可以使用矽膜、氮化矽膜、含金屬膜等。即是，其他膜可以從矽膜、多晶矽膜、氮化矽膜及含金屬膜中之至少一個被選出。
再者，在晶圓W，侵入蝕刻液，形成用以蝕刻被疊層的氧化矽膜11的溝15。
實施型態所涉及的基板處理係藉由使用蝕刻液的蝕刻處理，選擇性地蝕刻氧化矽膜11。依此，如圖2所示般，面對溝15的氧化矽膜11之端面，比起面對溝15之多晶矽膜12之端面，更朝溝15之寬度方向後退，同時多晶矽膜12之端部之上下面露出。
在此，在疊層膜中之氧化矽膜11之膜厚的差越大，每氧化矽膜11之蝕刻率之偏差越大。具體而言，與膜厚大的氧化矽膜11相比，膜厚小的氧化矽膜11較難被蝕刻。
對此，本案發明者研究出藉由使用被添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑中之至少一個的蝕刻液而進行晶圓W之蝕刻處理，可抑制每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。圖3及圖4為表示使用被添加鹽酸(HCl)及金屬鹽(NaCl或CaCl
2)之蝕刻液之情況下的每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差之變化的曲線圖。
圖3及圖4所示的實驗結果之處理條件如同下述。
疊層膜中之氧化矽膜的疊層數：3
氧化矽膜之膜厚：從最下層依序為15nm、30nm、7.5 nm
處理工程：朝向蝕刻液的浸漬(蝕刻處理)，之後，朝向DIW(去離子水)的浸漬(沖洗處理)，之後，使用乾燥氣體的乾燥處理
蝕刻液：氫氟酸(HF)水溶液
被添加於蝕刻液的添加物：鹽酸(HCl)及金屬鹽(NaCl或CaCl
2)
在圖3及圖4中，縱軸係表示用以判定每氧化矽膜11之蝕刻率之偏差之變化之指標值的蝕刻率比(ER ratio)。蝕刻率比係被疊層的複數氧化矽膜之中，膜厚最小的氧化矽膜11之蝕刻率對膜厚最大的氧化矽膜11之蝕刻率的比。蝕刻率比係表示其值越接近1，每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差越小。
再者，在圖3及圖4所示的曲線圖中，「w/o Additives」係表示使用不添加鹽酸及金屬鹽之蝕刻液之情況的疊層膜中之蝕刻率比。再者，「HCl」係表示使用被添加鹽酸(HCl)之蝕刻液之情況的疊層膜中之蝕刻率比。再者，「NaCl」係表示使用被添加當作金屬鹽之NaCl的蝕刻液之情況的疊層膜中之蝕刻率比。再者，「CaCl
2」係表示使用被添加當作金屬鹽之CaCl
2之蝕刻液之情況的疊層膜中之蝕刻率比。另外，圖3係蝕刻液中之鹽酸及金屬鹽之各者的濃度為0.05wt%之情況的實驗結果，圖4為蝕刻液中之鹽酸及金屬鹽之各者的濃度為0.5wt%之情況的實驗結果。
如圖3及圖4所示般，使用被添加NaCl作為金屬鹽的蝕刻液之情況的蝕刻率比，大於使用不添加鹽酸及金屬鹽之蝕刻液之情況的蝕刻率比。再者，如圖4所示般，使用被添加CaCl
2作為金屬鹽的蝕刻液之情況的蝕刻率比，大於使用不添加鹽酸及金屬鹽之蝕刻液之情況的蝕刻率比。再者，如圖4所示般，使用被添加鹽酸(HCl)之蝕刻液之情況的蝕刻率比，大於使用不添加鹽酸及金屬鹽之蝕刻液之情況的蝕刻率比。如此一來，從圖3及圖4所示的實驗結果，可知使用被添加NaCl作為金屬鹽的蝕刻液而進行晶圓W之蝕刻處理，可抑制每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。再者，從圖4所示的實驗結果，可知使用被添加CaCl
2作為金屬鹽的蝕刻液而進行晶圓W之蝕刻處理，可抑制每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。再者，從圖4所示的實驗結果，可知使用被添加鹽酸(HCl)的蝕刻液而進行晶圓W之蝕刻處理，可抑制每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。
該實驗結果如下述般地探討。即是，氧化矽膜11之蝕刻的機制係如下述般地進行。首先，如化學反應式(1)所示般，氧化矽(SiO
2)係與蝕刻液所含的氫氟酸(HF)反應而溶解於蝕刻液。換言之，氧化矽膜11被蝕刻。
再者，在蝕刻液中，藉由產生以化學反應式(2)、(3)所示的反應，發生二氟化氫離子(HF
2 -)。
而且，以化學反應式(2)、(3)所示的反應產生的二氟化氫離子(HF
2 -)係作為相對於氧化矽(SiO
2)的蝕刻劑而發揮功能，進一步促進以上述化學反應式(1)表示的反應。
如此一來，氧化矽膜11之蝕刻係依據氧化矽(SiO
2)和氫氟酸(HF)之反應藉由作為蝕刻劑的二氟化氫離子(HF
2 -)而被促進而進行。因此，為了使氧化矽膜11之蝕刻進行，二氟化氫離子(HF
2 -)到達至氧化矽膜11之事項為重要。
當進行氧化矽膜11之蝕刻時，藉由在蝕刻液中，以化學反應式(2)、(3)所示的反應進行時，增加氫離子(H
+)。氫離子(H
+)無法在蝕刻液中穩定地存在，與水分子結合（即是，水合）而成為氧鎓離子(H
3O
+)。因氧鎓離子(H
3O
+)係與氧化矽膜11相接的多晶矽膜12帶負電，故被吸引至多晶矽膜12之表面。而且，氧鎓離子(H
3O
+)係如圖5所示般，在多晶矽膜12之表面，與水分結合(即是，水合)，形成將複數水分子配列成平面狀的水團簇16p。圖5為用以說明水團簇之形成的圖。水團簇16p係與氧化矽膜11相接的多晶矽膜12彼此之間隔越窄，換言之，氧化矽膜11之膜厚越小，被形成越密。
因此，在氧化矽膜11之膜厚越小之情況，有藉由水團簇16p阻礙二氟化氫離子(HF
2 -)到達至氧化矽膜11之虞。依此，膜厚小的氧化矽膜11之蝕刻率小於膜厚大的氧化矽膜11之蝕刻率。其結果，產生每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。
對此，當使用被添加金屬鹽(例如，NaCl)的蝕刻液時，藉由蝕刻液中之金屬鹽電離，產生金屬離子(例如，Na
+)及陰離子(例如，Cl
-)。從蝕刻液中之金屬鹽產生的陰離子(例如，Cl
-)係在多晶矽膜12之表面中，破壞在水團簇16p中之水合構造(即是，水分子彼此的結合)。再者，從蝕刻液中之金屬鹽產生的金屬離子(例如，Na
+)係如圖6所示般，在多晶矽膜12之表面，與水分子結合(即是，水合)，形成將複數水分子配列成球狀之球狀構造體16s。圖6為用以說明球狀構造體之形成的圖。當在多晶矽膜12之表面形成球狀構造體16s時，即使在氧化矽膜11之膜厚小之情況，二氟化氫離子(HF
2 -)能通過的空間也增大，不會阻礙二氟化氫離子(HF
2 -)到達至氧化矽膜11。其結果，認為比起不被添加金屬鹽的蝕刻液之情況，每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差變少。
再者，當使用被添加鹽酸的蝕刻液時，藉由蝕刻液的pH更成為酸性側(例如，pH未達1)，如圖7所示般，多晶矽膜12之一部分之表面電位容易從負移到正側。圖7為用以說明多晶矽膜之一部分之表面電位從負移到正側的樣子的圖。藉由多晶矽膜12之一部分之表面電位從負移到正側，在多晶矽膜12之表面，排斥氧鎓離子(H
3O
+)而難以形成水團簇16p。因此，即使氧化矽膜11之膜厚小之情況，二氟化氫離子(HF
2 -)能通過的空間也增大，不會阻礙二氟化氫離子(HF
2 -)到達至氧化矽膜11。其結果，認為每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差與使用被添加金屬鹽的蝕刻液之情況同樣變少。
圖8及圖9為表示使用被添加界面活性劑(OACl、OTMACl或SDBS)之蝕刻液之情況下的每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差之變化的曲線圖。
圖8及圖9所示的實驗結果之處理條件係除了以下之點外，其他與圖3及圖4所示的實驗結果之處理條件相同。
被添加至蝕刻液的界面活性劑：n-辛胺鹽酸鹽(OACl)、n-正辛基三甲基氯化銨(OTMAC1)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)。
在圖8及圖9中，縱軸係表示用以判定每氧化矽膜11之蝕刻率之偏差之變化之指標值的蝕刻率比(ER ratio)。蝕刻率比係被疊層的複數氧化矽膜之中，膜厚最小的氧化矽膜11之蝕刻率對膜厚最大的氧化矽膜11之蝕刻率的比。蝕刻率比係表示其值越接近1，每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差越小。
再者，在圖8及圖9所示的曲線圖中，「w/o Additives」係表示使用不添加界面活性劑之蝕刻液之情況的疊層膜中之蝕刻率比。再者，「OAC1」係表示使用被添加當作界面活性劑之OAC1的蝕刻液之情況的疊層膜中之蝕刻率比。再者，「OTMAC1」係表示使用被添加當作界面活性劑之OTMAC1的蝕刻液之情況的疊層膜中之蝕刻率比。再者，「SDBS」係表示使用被添加當作界面活性劑之SDBS的蝕刻液之情況的疊層膜中之蝕刻率比。另外，圖8係蝕刻液中之界面活性劑的濃度為0.05wt%之情況的實驗結果，圖9為蝕刻液中之界面活性劑的濃度為0.5wt%之情況的實驗結果。
如圖8及圖9所示般，使用被添加OTMACl作為界面活性劑之蝕刻液之情況的蝕刻率比，大於使用不添加界面活性劑之蝕刻液之情況的蝕刻率比。再者，如圖9所示般，使用被添加OACl或SDBS作為界面活性劑之蝕刻液之情況的蝕刻率比，大於使用不添加界面活性劑之蝕刻液之情況的蝕刻率比。如此一來，從圖8及圖9所示的實驗結果，可知使用被添加OTMACl作為界面活性劑的蝕刻液而進行晶圓W之蝕刻處理，可抑制每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。再者，從圖9所示的實驗結果，可知使用被添加OACl或SDBS作為界面活性劑的蝕刻液而進行晶圓W之蝕刻處理，可抑制每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。
該實驗結果如下述般地探討。即是，當使用被添加界面活性劑的蝕刻液時，蝕刻液中之界面活性劑係在多晶矽膜12之表面中，破壞水團簇16p(參照圖5)中之水合構造(即是，水分子彼此結合)。當在多晶矽膜12之表面，水團簇16p中之水合構造被破壞時，即使在氧化矽膜11之膜厚小之情況，二氟化氫離子(HF
2 -)能通過的空間也增大，不會阻礙二氟化氫離子(HF
2 -)到達至氧化矽膜11。其結果，認為比起不被添加界面活性劑的蝕刻液之情況，每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差變少。
於是，鑑於圖3、圖4、圖8及圖9之結果，在實施型態所涉及的基板處理中，設為使用被添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑中之至少任一個的蝕刻液，進行氧化矽膜11之蝕刻處理。
實施型態所涉及的蝕刻液係包含氫氟酸的藥液。在蝕刻液中之氫氟酸的濃度係例如0.1wt%以上50wt%以下。
作為被添加蝕刻液的金屬鹽，可以使用例如鹵化鹼金屬或鹵化鹼土類金屬。作為鹵化鹼金屬，可以使用例如上述NaCl。再者，即使鹵化鹼金屬包含Li、Na、K、Rb及Cs中之至少一個亦可。作為鹵化鹼土類金屬，可以使用例如上述CaCl
2。再者，即使鹵化鹼土類金屬包含Mg、Ca、Sr及Ba中之至少一個亦可。
再者，以在蝕刻液中之鹽酸及金屬鹽之各者的濃度為0.5wt%以上5wt%以下為佳。依此，如圖3及圖4所示的實驗結果，可知不管金屬鹽的種類，可以減少每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。再者，藉由在蝕刻液中之金屬鹽的濃度為5wt%以下，可以抑制金屬所致的晶圓W之汙染。
再者，以被添加於蝕刻液之前的鹽酸的濃度為35wt%以上37wt%以下為佳。
作為被添加於蝕刻液的界面活性劑，可以使用例如陽離子性界面活性劑或陰離子性界面活性劑。作為陽離子界面活性劑，可以使用例如上述n-辛胺鹽酸鹽(OACl)、或n-正辛基三甲基氯化銨(OTMAC1)。作為陰離子性界面活性劑，可以使用例如十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)。
再者，以在蝕刻液中之界面活性劑的濃度為0.5wt%以上5wt%以下為佳。依此，如圖8及圖9所示的實驗結果，可知不管界面活性劑之種類，可以減少每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。再者，藉由在蝕刻液中之界面活性劑的濃度為5wt%以下，可以抑制藉由界面活性劑被除去的有機物(汙垢)殘留在晶圓W之表面上的情形。
[基板處理裝置之構成]
接著，針對進行上述基板處理之基板處理裝置之構成，參照圖10予以說明。圖10為表示實施型態所涉及之基板處理裝置之構成的圖。
如圖10所示般，與實施型態有關之基板處理裝置1具有載體搬入搬出部2、批量形成部3、批量載置部4、批量搬運部5、批量處理部6和控制部7。
載體搬入搬出部2具備載體站20、載體搬運機構21、載體儲存器22、23和載體載置台24。
載體站20係載置從外部被搬運的複數載體9。載體9係以水平姿勢於上下排列收容複數(例如，25片)之半導體晶圓(以下，記載為W)的容器。載體搬運機構21係在載體站20、載體儲存器22、23及載體載置台24之間進行載體9之搬運。
被處理之前的複數晶圓W，從被載置於載體載置台24的載體9，藉由後述基板搬運機構30被搬出至批量處理部6。再者，被處理後的複數晶圓W藉由基板搬運機構30從批量處理部6被搬入至被載置於載體載置台24的載體9。
批量形成部3具有基板搬運機構30，形成批量。批量係由組合被收容於一個或複數載體9的晶圓W而同時被處理的複數(例如，50片)的晶圓W構成。形成一個批量的複數晶圓W係在使彼此的板面相向之狀態，隔著一定的間隔而被配列。
基板搬運機構30係在被載置於載體載置台24之載體9，和批量載置部4之間搬運複數晶圓W。
批量載置部4具有批量搬運台40，暫時性地載置(待機)藉由批量搬運部5在批量形成部3和批量處理部6之間被搬運的批量。批量搬運台40具有載置在批量形成部3被形成的處理前之批量的搬入側批量載置台41，和載置在批量處理部6被處理後之批量的搬出側批量載置台42。在搬入側批量載置台41及搬出側批量載置台42，以豎立姿勢於前後排列載置一批量份的複數晶圓W。
批量搬運部5具有批量搬運機構50，在批量載置部4和批量處理部6之間或批量處理部6之內部進行批量的搬運。批量搬運機構50具有軌道51、移動體52和基板保持體53。
軌道51係橫跨批量載置部4及批量處理部6而沿著X軸方向被配置。移動體52係被構成能夠一面保持複數晶圓W一面沿著軌道51移動。基板保持體53係被設置在移動體52，保持以豎立姿勢於前後排列的複數晶圓W。
批量處理部6係對一批量份的複數晶圓W，進行蝕刻處理、洗淨處理或乾燥處理等。在批量處理部6，沿著軌道51排列設置複數(在此兩台)之蝕刻處理裝置60、基板保持體洗淨處理裝置80、乾燥處理裝置90。
蝕刻處理裝置60係對一批量份的複數晶圓W一起進行蝕刻處理。基板保持體洗淨處理裝置80係進行基板保持體53之洗淨處理。乾燥處理裝置90係對一批量份的複數晶圓W一起進行乾燥處理。蝕刻處理單元60、基板保持體洗淨處理裝置80及乾燥處理裝置90之台數不限定於圖10之例。
蝕刻處理裝置60具備蝕刻處理用之處理槽61、沖洗處理用之處理槽62和基板升降機構63、64。
處理槽61及處理槽62係能夠收容1批量份的晶圓W，貯留蝕刻液。在處理槽61貯留蝕刻液。針對處理槽61之詳細於後述。
在處理槽62貯留沖洗處理用的處理液(去離子水等)。基板升降機構63、64係在以豎立姿勢於前後排列的狀態保持形成批量的複數晶圓W。
蝕刻處理單元60係以基板升降機構63保持在批量搬運部5被搬運的批量，使浸漬於處理槽61之蝕刻液而進行蝕刻處理。再者，蝕刻處理裝置60係以基板升降機構64保持藉由批量搬運部5而被搬運至處理槽62之批量，藉由使浸漬於處理槽62之沖洗液而進行沖洗處理。
乾燥處理裝置90具有處理槽91和基板昇降機構92。在處理槽91被供給乾燥處理用之處理氣體。在基板升降機構92，以豎立姿勢於前後排列保持一批量份的複數晶圓W。
乾燥處理裝置90係以基板升降機構92保持在批量搬運部5被搬運的批量，使用被供給至處理槽91內之乾燥處理用的處理氣體而進行乾燥處理。在處理槽91被乾燥處理的批量，係在批量搬運部5被搬運至批量載置部4。
基板保持體洗淨處理裝置80係藉由對批量搬運機構50之基板保持體53供給洗淨用的處理液，進一步供給乾燥氣體，進行基板保持體53之洗淨處理。
控制部7係控制基板處理裝置1之各部(載體搬入搬出部2、批量形成部3、批量載置部4、批量搬運部5、批量處理部6等)之動作。控制部7係根據來自開關或各種感測器等的訊號，控制基板處理裝置1之各部的動作。
控制部7包含具有CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、輸入輸出埠等的微電腦或各種電路，藉由讀出被記憶於未圖示之記憶部之程式而予以實行來控制基板處理裝置1之動作。控制部7具有能夠以電腦讀取的記憶媒體8。在記憶媒體8儲存控制在基板處理系統1中被實行之各種處理的上述程式。程式係被記憶於藉由電腦可讀取之記憶媒體8者，即使為從其他記憶媒體被安裝於控制部7之記憶媒體8者亦可。
就以藉由電腦可讀取之記憶媒體8而言，例如有硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。
[處理槽之構成]
接著，針對被使用於實施型態所涉及之蝕刻處理的處理槽61之構成，參照圖11予以說明。圖11為表示實施型態所涉及之處理槽61之構成的圖。
如圖11所示般，處理槽61係藉由使一批量份的晶圓W浸漬於蝕刻液，進行蝕刻被形成在晶圓W上之氧化矽膜11的蝕刻處理。
處理槽61具備內槽100，和外槽110。再者，處理槽61具備循環部120和蝕刻液供給部130。
內槽100上方被開放，在內部貯留蝕刻液。批量(複數晶圓W)被浸漬於如此的內槽100。
外槽110上方被開放，被配置在內槽100之上部周圍。在外槽110，流入從內槽100溢流的蝕刻液。
循環部120係在內槽100和外槽110之間使蝕刻液循環。循環部120具備循環路121、噴嘴122、泵浦123、過濾器124和溫度調整部125。
循環路121係連接外槽110和內槽100。循環路121之一端被連接於外槽110，循環路121之另一端被連接於被配置在內槽100之內部的噴嘴122。
泵浦123、過濾器124及溫度調整部125係被設置在循環路121。泵浦123係將外槽110內之蝕刻液送出至循環路121。過濾器124係從在循環路121流動的蝕刻液除去雜質。溫度調整部125係例如加熱器，將在循環路121流動的蝕刻液之溫度調整成適合於蝕刻處理的溫度。泵浦123及溫度調整部125係藉由控制部7被控制。
循環部120係將蝕刻液從外槽110經由循環路121被送至內槽100內。由於被送至內槽100內的蝕刻液係從內槽100溢流，而再次朝外槽110流出。如此一來，蝕刻液係在內槽100和外槽110之間循環。
蝕刻液供給部130係對處理槽61供給蝕刻液。蝕刻液供給部130具備蝕刻液供給源131、供給路132、閥體133和切換部134。
蝕刻液供給源131係供給事先被添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑中之至少一個的蝕刻液。供給路132係被連接於蝕刻液供給源131，將從蝕刻液供給源131被供給之蝕刻液，供給至內槽100或外槽110。閥體133係被設置在供給路132，開關供給路132。切換部134係被設置在供給路132，在內槽100和外槽100之間切換在供給路132流動的蝕刻液之流出目的地。
閥體133及切換部134係被電性連接於控制部7，藉由控制部7被控制。例如，控制部7係在空的狀態之處理槽61，貯留蝕刻液之情況，控制閥體133及切換部134，從蝕刻液供給源131對內槽100供給蝕刻液的新液。再者，控制部7係在對處理槽61進行蝕刻液之補充之情況，控制閥體133及切換部134，從蝕刻液供給源131對外槽110供給蝕刻液之新液。
[基板處理裝置之具體性動作]
接著，針對實施型態所涉及之基板處理裝置1之具體性動作，參照圖12予以說明。圖12為表示實施型態所涉及之基板處理裝置1實行之處理順序的流程圖。圖12所示的各處理程序係依照控制部7所致的控制而被實行。
如圖12所示般，在基板處理裝置1，首先進行準備處理(步驟S101)。在準備處理中，如圖1所示般，準備具有疊層膜的複數晶圓W，該疊層膜包含複數膜厚不同的複數氧化矽膜11。
接著，在基板處理裝置1中，對形成批量之複數晶圓W，進行使用蝕刻液的蝕刻處理(步驟S102)。在蝕刻處理中，藉由使用基板升降機構63使複數晶圓W下降，複數晶圓W被浸漬於貯留在處理槽61之內槽100的蝕刻液。
該蝕刻處理係被形成在晶圓W上的疊層膜從圖1所示之初期狀態成為圖2所示之疊層面露出狀態為止被進行。即是，蝕刻處理係藉由蝕刻與多晶矽膜12相接的氧化矽膜11，使多晶矽膜12之疊層面(上下面)露出。
本案發明者係藉由實驗確認，被比起不添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑的蝕刻液，被添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑中之至少任一個的蝕刻液，更減少每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。因而，在基板處理裝置1中，使用被添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑中之至少一個的蝕刻液而進行蝕刻處理。依此，可以減少每氧化矽膜11之蝕刻率的偏差。
接著，在基板處理裝置1中，進行沖洗處理(步驟S103)。在沖洗處理中，結束蝕刻處理的複數晶圓W被搬運至沖洗處理用之處理槽62，被浸漬於貯留在處理槽62之沖洗液(去離子水等)。依此，蝕刻液從複數晶圓W被沖洗。
接著，在基板處理裝置1中，進行乾燥處理(步驟S104)。在乾燥處理中，結束沖洗處理的複數晶圓W被搬運至乾燥處理用之處理槽91，附著於複數晶圓W之表面的沖洗液藉由處理氣體被除去。依此，複數晶圓W乾燥。
之後，結束乾燥處理的複數晶圓W被收容在被載置於載體平台20之載體9。依此，結束一批量份之基板處理。
[變形例]
實施型態所涉及之基板處理也能夠適用於對晶圓W逐片地進行處理的單片式的處理單元。圖13為變形例所涉及的處理單元之構成例的圖。
如圖13所示般，變形例所涉的處理單元200具備腔室220、基板保持機構230、噴嘴240和回收杯250。
腔室220收容基板保持機構230和噴嘴240和回收杯250。在腔室220之頂棚部設置有FFU(Fan Filter Unit)221。FFU221係在腔室220內形成向下流。
基板保持機構230具備保持部231、支柱部232和驅動部233。保持部231係將晶圓W保持水平。支柱部232係在垂直方向延伸之構件，基端部藉由驅動部233被支持成能夠旋轉，在前端部水平地支持保持部231。驅動部233係使支柱部232繞垂直軸旋轉。如此之基板保持機構230藉由使用驅動部233使支柱部232旋轉而使被支持於支柱部232之保持部231旋轉，依此使被保持於保持部231之晶圓W旋轉。
噴嘴240係被配置在被保持於保持部231之晶圓W之上方，對如此的晶圓W供給各種的處理液。
回收杯250被配置成包圍保持部231，捕集藉由保持部231之旋轉而從晶圓W飛散之處理液。在回收杯250之底部形成排液口251，藉由回收杯250捕集到的處理液，從如此之排液口251被排出至處理單元200之外部。再者，在回收杯250之底部形成將從FFU221被供給之氣體排出至處理單元200之外部的排氣口252。
處理單元200進一步具備蝕刻液供給部260，和沖洗液供給部270。
蝕刻液供給部260具備蝕刻液供給源261，和閥體262，將從蝕刻液供給源261被供給的蝕刻液供給至噴嘴240。沖洗液供給部270具備沖洗液供給源271，和閥體272，將從沖洗液供給源271被供給的沖洗液（去離子水等）供給至噴嘴240。
在如此的處理單元200中，首先進行蝕刻處理。在蝕刻處理中，藉由閥體262在特定時間被開啟，對被保持於基板保持機構230而旋轉的晶圓W，供給蝕刻液。
接著，在處理單元200中，進行沖洗處理。在沖洗處理中，藉由閥體272在特定時間被開啟，對被保持於基板保持機構230而旋轉的晶圓W，供給沖洗液。之後，在處理單元200中，進行乾燥處理。在乾燥處理中，藉由使晶圓W之旋轉速度增加而從晶圓W甩掉沖洗液，使晶圓W乾燥。當結束乾燥處理時，對一片晶圓W之基板處理結束。
如此一來，實施型態所涉及之基板處理也能夠適用於對晶圓W逐片地進行處理的單片式的處理單元。
[其他變形例]
在上述實施型態中，雖然表示在被形成在晶圓W上的疊層膜中，多晶矽膜12和複數氧化矽膜11之各者在垂直方向彼此鄰接而被形成的例，但是疊層膜之構造不被限定於此。例如，即使在疊層膜中，複數氧化矽膜11之各者，和複數氧化矽膜11之各者鄰接而被形成之其他的膜，在水平方向彼此鄰接而被形成亦可。
再者，在上述實施型態中，進行使用被添加金屬鹽之蝕刻液而進行晶圓W之蝕刻處理(步驟S101)之後，進行以SC2(鹽酸和過氧化氫之混合液)除去殘留在晶圓W之表面的金屬鹽的除去處理亦可。再者，在如此的情況，以與複數氧化矽膜11之各者鄰接而被形成的其他膜非含金屬膜為佳。
如上述般，實施型態所涉及之基板處理方法包含準備基板(例如，晶圓W)的工程，和進行基板之蝕刻處理的工程。準備基板的工程係準備具有疊層膜的基板，該疊層膜包含膜厚不同的複數氧化矽膜(例如，氧化矽膜11)的疊層膜。進行基板之蝕刻處理的工程係以添加鹽酸、金屬鹽及界面活性劑中之至少任一個的蝕刻液進行基板的蝕刻處理。因此，若藉由實施型態所涉及之基板處理方法時，在蝕刻包含膜厚不同的複數氧化矽膜之疊層膜的技術中，可以減少每氧化矽膜的蝕刻率之偏差。
以在蝕刻液中之鹽酸及金屬鹽之各者的濃度為0.5wt%以上5wt%以下為佳。依此，不管金屬鹽之種類，可以減少每氧化矽膜之蝕刻率的偏差。再者，藉由在蝕刻液中之金屬鹽的濃度為5wt%以下，可以抑制金屬所致的基板之汙染。
再者，以在蝕刻液中之界面活性劑的濃度為0.5wt%以上5wt%以下為佳。依此，不管界面活性劑之種類，可以減少每氧化矽膜之蝕刻率的偏差。再者，藉由在蝕刻液中之界面活性劑的濃度為5wt%以下，可以抑制藉由界面活性劑被除去的有機物(汙垢)殘留在基板之表面上的情形。
實施型態所涉及的基板處理方法即使於進行基板之蝕刻處理之工程之後，進一步包含以SC2除去殘留在基板之表面的金屬鹽的工程亦可。依此，可以抑制金屬所致的基板之汙染。
應理解成此次揭示的實施型態所有的點皆為例示，並非用以限制者。實際上，上述實施型態能夠以各種型態呈現。再者，上述實施型態在不脫離附件的申請專利範圍及其主旨的情況下，可以以各種型態進行省略、替換或變更。
1:基板處理裝置
7:控制部
10:矽基板
11:氧化矽膜
12:多晶矽膜
15:溝
16p:水團簇
16s:球狀構造體
60:蝕刻處理裝置
61:處理槽
100:內槽
110:外槽
120:循環部
130:蝕刻液供給部
W:晶圓
[圖1]係表示實施型態所涉及之基板處理的說明圖。
[圖2]係表示實施型態所涉及之基板處理的說明圖。
[圖3]為表示使用被添加鹽酸及金屬鹽之蝕刻液之情況下的每氧化矽膜之蝕刻率的偏差之變化的曲線圖。
[圖4]為表示使用被添加鹽酸及金屬鹽之蝕刻液之情況下的每氧化矽膜之蝕刻率的偏差之變化的曲線圖。
[圖5]為用以說明水團簇之形成的圖。
[圖6]為用以說明球狀構造體之形成的圖。
[圖7]為用以多晶矽膜之一部分之表面電位係從負移到正側的樣子的圖。
[圖8]為表示使用被添加界面活性劑之蝕刻液之情況下的每氧化矽膜之蝕刻率的偏差之變化的曲線圖。
[圖9]為表示使用被添加界面活性劑之蝕刻液之情況下的每氧化矽膜之蝕刻率的偏差之變化的曲線圖。
[圖10]為表示實施型態所涉及之基板處理裝置之構成的圖。
[圖11]為實施型態所涉及之處理槽之構成的圖。
[圖12]為表示實施型態所涉及之基板處理裝置實行之處理之順序的流程圖。
[圖13]為變形例所涉及的處理單元之構成例的圖。
Claims (19)
- 一種基板處理方法，包含： 準備具有疊層膜的基板之工程，該疊層膜包含膜厚不同的複數氧化矽膜；和 以被添加鹽酸的蝕刻液進行上述基板之蝕刻處理的工程。
- 一種基板處理方法，包含： 準備具有疊層膜的基板之工程，該疊層膜包含膜厚不同的複數氧化矽膜；和 以被添加金屬鹽的蝕刻液進行上述基板之蝕刻處理的工程。
- 一種基板處理方法，包含： 準備具有疊層膜的基板之工程，該疊層膜包含膜厚不同的複數氧化矽膜；和 以被添加界面活性劑的蝕刻液進行上述基板之蝕刻處理的工程。
- 如請求項1至3中之任一項記載之基板處理方法，其中 上述疊層膜係進一步包含與上述複數氧化矽膜之各者鄰接而形成的其他膜的疊層膜， 上述其他膜係從矽膜、多晶矽膜、氮化矽膜及含金屬膜中之至少一個被選出。
- 如請求項4記載之基板處理方法，其中 在上述疊層膜中，上述其他膜和上述複數氧化矽膜之各者係在垂直方向或水平方向彼此鄰接而形成。
- 如請求項1至3中之任一項記載之基板處理方法，其中 上述複數氧化矽膜之膜厚為1nm以上30nm以下。
- 如請求項1至3中之任一項記載之基板處理方法，其中 上述蝕刻液包含氫氟酸。
- 如請求項7記載之基板處理方法，其中 在上述蝕刻液中之上述氫氟酸之濃度為0.1wt%以上50wt%以下。
- 如請求項1至3中之任一項記載之基板處理方法，其中 被添加至上述蝕刻液之前的上述鹽酸的濃度為35wt%以上37wt%以下。
- 如請求項1至3中之任一項記載之基板處理方法，其中 上述金屬鹽為鹵化鹼金屬或鹵化鹼土類金屬。
- 如請求項10記載之基板處理方法，其中 上述鹵化鹼金屬包含Li、Na、K、Rb及Cs中之至少一個， 上述鹵化鹼土類金屬包含Mg、Ca、Sr及Ba中之至少一個。
- 如請求項1至3中之任一項記載之基板處理方法，其中 上述蝕刻液中之上述鹽酸及上述金屬鹽之各者的濃度為0.5wt%以上5wt%以下。
- 如請求項1至3中之任一項記載之基板處理方法，其中 上述界面活性劑為陽離子性界面活性劑或陰離子性界面活性劑。
- 如請求項13記載之基板處理方法，其中 上述陽離子性界面活性劑為n-辛胺鹽酸鹽(OACl)或n-正辛基三甲基氯化銨(OTMAC1)， 上述陰離子性界面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)。
- 如請求項1至3中之任一項記載之基板處理方法，其中 上述蝕刻液中之上述界面活性劑為0.5wt%以上5wt%以下。
- 如請求項1記載之基板處理方法，其中 進一步包含於進行上述基板之蝕刻處理之工程之後，以SC2除去殘留在上述基板之表面的上述金屬鹽的工程。
- 一種基板處理裝置，具備： 處理槽，其係貯留被添加鹽酸之蝕刻液；和 控制部，其係控制各部， 上述控制部係 藉由將具有包含膜厚不同的複數氧化矽膜之疊層膜的基板，浸漬於被貯留在上述處理槽之上述蝕刻液，進行上述基板之蝕刻處理。
- 一種基板處理裝置，具備： 處理槽，其係貯留被添加金屬鹽之蝕刻液；和 控制部，其係控制各部， 上述控制部係 藉由將具有包含膜厚不同的複數氧化矽膜之疊層膜的基板，浸漬於被貯留在上述處理槽之上述蝕刻液，進行上述基板之蝕刻處理。
- 一種基板處理裝置，具備： 處理槽，其係貯留被添加界面活性劑之蝕刻液；和 控制部，其係控制各部， 上述控制部係 藉由將具有包含膜厚不同的複數氧化矽膜之疊層膜的基板，浸漬於被貯留在上述處理槽之上述蝕刻液，進行上述基板之蝕刻處理。
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