TWI719606B - 基板處理裝置以及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種基板處理裝置以及基板處理方法。基板處理方法包括：第一處理工序，在處理槽中，以設定為第一溫度的磷酸來處理基板（W）；以及第二處理工序，在處理槽中，以設定為第二溫度的磷酸來處理基板（W）。

Description

基板處理裝置以及基板處理方法
本發明涉及一種基板處理裝置以及基板處理方法。
已知被用於半導體裝置及液晶顯示裝置等電子零件的基板要通過基板處理裝置來進行處理。通過將基板浸漬於處理槽內的處理液中，從而進行基板的處理。例如已知通過高溫的磷酸來選擇性地蝕刻基板的氮化矽膜。
但是，在通過磷酸來對基板進行蝕刻時，有時會析出二氧化矽，從而無法形成規定的結構。尤其，在製作三維記憶體元件等微細結構的基板時，二氧化矽的析出有時會造成問題（例如參照專利文獻1）。
在專利文獻1（日本專利特開2017-118092號公報）中記載了：通過使用二氧化矽析出抑制劑，來抑制二氧化矽的析出。專利文獻1的基板處理裝置中，通過將二氧化矽析出抑制劑與磷酸一同混合至蝕刻液中，從而抑制二氧化矽析出至氧化矽膜的層間。
但是，專利文獻1的基板處理裝置中，二氧化矽析出抑制劑自身有可能附著於基板，從而基板的特性有可能發生變動。而且，在未使用二氧化矽析出抑制劑的情況下，若磷酸的溫度相對較低，則有時基板的處理時間將變長，從而導致生產性下降。另一方面，若磷酸的溫度相對較高，則有時基板得不到充分處理而產生問題。
本發明提供一種基板處理裝置以及基板處理方法，可實現基板處理時間的縮短，並且可抑制基板處理的問題。
根據本申請的主題的一方面，基板處理方法是對基板進行處理的基板處理方法。所述基板處理方法包括：第一處理工序，在處理槽中，以設定為第一溫度的磷酸來處理所述基板；以及第二處理工序，在處理槽中，以設定為第二溫度的磷酸來處理所述基板。
在一實施方式的基板處理方法中，所述第二處理工序是在所述第一處理工序之後進行，所述第二溫度高於所述第一溫度。
在一實施方式的基板處理方法中，在所述第二處理工序中，使在所述第一處理工序中所用的所述處理槽的所述磷酸的溫度發生變化。
在一實施方式的基板處理方法中，所述第一處理工序包含將所述基板浸漬於第一處理槽的工序，所述第一處理槽蓄存被設定為所述第一溫度的磷酸，所述第二處理工序包含將所述基板浸漬於第二處理槽的工序，所述第二處理槽蓄存被設定為所述第二溫度的磷酸。
在一實施方式的基板處理方法中，交替地重複所述第一處理工序及所述第二處理工序。
在一實施方式的基板處理方法中，還包括：第三處理工序，在處理槽中，以設定為第三溫度的磷酸來處理所述基板。
在一實施方式的基板處理方法中，所述第三處理工序是在所述第一處理工序及所述第二處理工序之後進行，所述第三溫度高於所述第一溫度及所述第二溫度。
一實施方式的基板處理方法還包括：加熱工序，對支撐所述基板的基板支撐部進行加熱。
在一實施方式的基板處理方法中，在所述加熱工序中，斷續地對所述基板支撐部進行加熱。
根據本申請的主題的另一方面，基板處理裝置包括：至少一個處理槽，蓄存用於處理基板的磷酸；基板保持部，在所述處理槽的所述磷酸內保持所述基板；以及溫度控制部，控制所述磷酸的溫度。所述溫度控制部對蓄存於所述至少一個處理槽中的磷酸的溫度進行控制，以在所述至少一個處理槽中的任一個處理槽中，以設定為第一溫度的磷酸來處理所述基板，且在所述至少一個處理槽中的任一個處理槽中，以設定為第二溫度的磷酸來處理所述基板。
根據本發明，能夠實現基板處理時間的縮短，並且能夠抑制基板處理的問題。
以下，參照附圖來說明本發明的基板處理裝置以及基板處理方法的實施方式。另外，對於圖中相同或相當的部分標注相同的參照符號並不再重複說明。另外，本申請說明書中，為了便於理解發明，有時記載彼此正交的X軸、Y軸及Z軸。典型的是，X軸及Y軸平行于水準方向，Z軸平行於鉛垂方向。
參照圖1來說明本實施方式的基板處理裝置100。圖1是本實施方式的基板處理裝置100的示意圖。基板處理裝置100對基板W進行處理，以對基板W進行蝕刻（etching）、表面處理、特性賦予、處理膜形成、膜的至少一部分的去除及清洗中的至少一種。
基板W為薄的板狀。典型的是，基板W為薄的大致圓板狀。基板W例如包含半導體晶片（wafer）、液晶顯示裝置用基板、等離子體顯示器（plasma display）用基板、場致發射顯示器（Field Emission Display，FED）用基板、光碟用基板、磁片用基板、磁光碟用基板、光掩模（photo mask）用基板、陶瓷基板及太陽能電池用基板等。
基板處理裝置100利用磷酸L來處理基板W。此處，基板處理裝置100是統一對多片基板W進行處理的批量（batch）型。通過磷酸L，對基板W進行蝕刻、表面處理、特性賦予、處理膜形成、膜的至少一部分的去除及清洗中的至少一種。
基板處理裝置100包括處理槽110、基板保持部120以及溫度控制部130。處理槽110蓄存用於對基板W進行處理的磷酸L。
基板保持部120保持基板W。由基板保持部120所保持的基板W的主面的法線方向平行於Y方向。基板保持部120在保持著基板W的狀態下使基板W移動。例如，基板保持部120在保持著基板W的狀態下，朝鉛垂上方或鉛垂下方移動。或者，基板保持部120也可在保持著基板W的狀態下，朝水準方向移動。
典型的是，基板保持部120統一保持多個基板W。此處，多個基板W沿著Y方向而排列成一列。另外，基板保持部120也可僅保持一片基板W。
溫度控制部130對處理槽110內的磷酸L的溫度進行控制。由此，基板W以規定溫度的磷酸L經處理。
溫度控制部130對處理槽110內的磷酸L的溫度進行控制。另外，溫度控制部130也可直接控制處理槽110內的磷酸L的溫度。或者，溫度控制部130也可通過對被供給至處理槽110的磷酸的溫度及流量進行控制，從而控制處理槽110內的磷酸L的溫度。例如，溫度控制部130也可通過對配置於處理槽110外部的磷酸供給構件的噴嘴、調整閥、加熱器等進行控制，從而控制處理槽110內的磷酸L的溫度。
溫度控制部130例如使用微電腦（micro computer）而構成。溫度控制部130具有中央處理器（Central Processing Unit，CPU）等運算單元、固定記憶體元件、硬碟驅動器（hard disk drive）等存儲單元以及輸入/輸出單元。在存儲單元中，存儲有運算單元所執行的程式。溫度控制部130按照預定的程式，來控制加熱器及/或冷卻器的動作。
本實施方式的基板處理裝置100中，溫度控制部130在處理槽110中，以設定為第一溫度的磷酸來處理基板W。而且，溫度控制部130在處理槽110中，以設定為與第一溫度不同的第二溫度的磷酸來處理基板W。由此，能夠實現基板處理時間的縮短，並且能夠抑制基板處理的問題。
接下來，參照圖2（a）～圖2（d）來說明本實施方式的基板處理方法。圖2（a）～圖2（d）是用於說明本實施方式的基板處理方法的示意圖。
如圖2（a）所示，在處理槽110中蓄存磷酸L。此處，基板保持部120在處理槽110的上方，保持基板W。例如，溫度控制部130也可在基板W浸漬於處理槽110內之前，將處理槽110內的磷酸L的溫度設定為第一溫度。
如圖2（b）所示，基板保持部120在保持有基板W的狀態下朝下方移動，以將基板W浸漬於處理槽110內的磷酸L中。處理槽110的磷酸L被設定為第一溫度T1，基板W以第一溫度T1的磷酸L經處理。另外，磷酸L的溫度也可在基板W浸漬於處理槽110內之前設定為第一溫度T1。或者，磷酸L的溫度也可在基板W浸漬於處理槽110內之後調整為第一溫度T1。例如，第一溫度T1為120℃以上且160℃以下。
如圖2（c）所示，在對基板W進行磷酸處理時，將處理槽110的磷酸L的溫度設定為第二溫度T2，以第二溫度T2的磷酸L來處理基板W。第二溫度T2是與第一溫度T1不同的溫度。另外，第二溫度T2也可為比第一溫度T1高的溫度、或者比第一溫度T1低的溫度。此時，第二溫度T2也可為120℃以上且160℃以下。
但是，優選第二溫度T2為比第一溫度T1高的溫度。例如，優選第二溫度T2為比第一溫度T1高3℃以上且20℃以下的溫度的溫度。通過第二溫度T2高於第一溫度T1，從而能夠提高借助磷酸的處理速度。
如圖2（d）所示，基板保持部120在保持有基板W的狀態下使基板W朝上方移動，從處理槽110內的磷酸L中提起基板W。通過從處理槽110中提起基板W，從而基板處理結束。
本實施方式的基板處理裝置100適合用於具有微細結構的基板W的處理。例如，基板W被用於與非（Not AND，NAND）結構的記憶體。作為一例，基板W適合用於三維結構NAND記憶體。
接下來，參照圖3（a）及圖3（b）來說明通過本實施方式的基板處理方法進行了處理的基板W。圖3（a）及圖3（b）是通過本實施方式的基板處理方法進行了處理的基板W的示意圖。基板W適合用於三維結構NAND記憶體。
基板W能夠通過本實施方式的基板處理裝置100來較佳地製作。另外，需留意的是，在圖3（a）及圖3（b）中，基板W是以在基板處理裝置100的處理槽110的磷酸L內剛剛經處理之後的方向而配置。
如圖3（a）所示，基板W是以基板W的主面沿XZ平面展開的方式而配置。基板W具有基材S與層疊結構M。基材S是沿XZ平面展開的薄膜狀。層疊結構M是形成於基材S的上表面。層疊結構M是以從基材S的上表面朝Y方向延伸的方式而形成。層疊結構M是由未經磷酸蝕刻的材料所形成。例如，層疊結構M是由氧化矽膜及/或金屬所形成。
層疊結構M具有多個平坦層Ma、及位於平坦層Ma之間的支柱（pillar）Mb。多個平坦層Ma分別與基材S的上表面平行地延伸。在鄰接的兩個平坦層Ma之間設有多個支柱Mb。鄰接的兩個平坦層Ma是由支柱Mb予以支撐。
例如，平坦層Ma的厚度（沿著Y方向的長度）為1 nm以上且50 nm以下。而且，例如，支柱Mb的厚度（沿著Y方向的長度）為1 nm以上且50 nm以下，支柱Mb的寬度（沿著Z方向的長度）為1 nm以上且50 nm以下。
圖3（b）是與XZ平面平行地將層疊結構M的支柱Mb的中央切斷的剖面的示意圖。平坦層Ma沿XZ平面展開。在平坦層Ma上，配置有多個支柱Mb，支柱Mb相對於平坦層Ma而沿Y方向延伸。此處，支柱Mb排列成X方向及Z方向的矩陣狀。
接下來，參照圖4（a）～圖4（d）來說明通過本實施方式的基板處理方法進行處理的基板W的變化。圖4（a）～圖4（c）是表示通過本實施方式的基板處理方法進行處理的基板W的變化的示意圖。
如圖4（a）所示，基板W是以沿XZ平面展開的方式而配置。基板W具有基材S與層疊結構M。基材S是沿XZ平面展開的薄膜。層疊結構M是配置於基材S的上表面。層疊結構M是從基材S的上表面朝Y方向延伸。
在層疊結構M，形成有凹部。此處，層疊結構M的凹部到達基材S為止，基材S的一部分露出。
層疊結構M具有多個平坦層Ma與多個蝕刻層Ea。平坦層Ma與蝕刻層Ea是交替地層疊。多個平坦層Ma及蝕刻層Ea分別與基材S的上表面平行地延伸。
平坦層Ma是由未經磷酸蝕刻的材料所形成。例如，平坦層Ma是由氧化矽膜所形成。
在蝕刻層Ea中嵌入有支柱Mb。蝕刻層Ea是由經磷酸蝕刻的材料所形成。例如，蝕刻層Ea是由氮化矽膜所形成。支柱Mb是由未經磷酸蝕刻的材料所形成。例如，支柱Mb是由氧化矽膜或金屬膜所形成。
如圖4（b）所示，當開始對基板W的磷酸處理時，磷酸浸入基板W的凹部內，蝕刻層Ea受到蝕刻。磷酸在層疊結構M的凹部介面，與平坦層Ma及蝕刻層Ea接觸。平坦層Ma不會被磷酸溶解，另一方面，蝕刻層Ea會被磷酸溶解。因此，通過磷酸逐漸溶解蝕刻層Ea，從而蝕刻層Ea受到蝕刻。另外，在層疊結構M的凹部，磷酸溶解了蝕刻層Ea之後，使蝕刻層Ea溶解的磷酸從基板W的凹部流出至外部。
另外，圖4（b）中，磷酸與蝕刻層Ea的介面的面積相對較寬。此時，優選磷酸被設定為相對較低的溫度以作為第一溫度。
如圖4（c）所示，當繼續對基板W的磷酸處理時，磷酸對蝕刻層Ea的蝕刻推進。通過磷酸逐漸溶解蝕刻層Ea，從而蝕刻層Ea受到蝕刻，支柱Mb露出。
另外，圖4（c）中，蝕刻層Ea被蝕刻至到達支柱Mb為止。與蝕刻層Ea不同，支柱Mb不溶解於磷酸。因此，與到達支柱Mb之前相比，磷酸與蝕刻層Ea的介面的面積變窄。此時，優選磷酸被設定為比第一溫度高的溫度以作為第二溫度。
如圖4（d）所示，當繼續對基板W的磷酸處理時，基板W的蝕刻層Ea全部被磷酸溶解而去除。對基板W的磷酸處理結束。此時，在基板W，形成具有平坦層Ma與支柱Mb的層疊結構M。如上所述，通過磷酸處理，能夠製作具有層疊結構M的基板W。
如參照圖1及圖2（a）～圖2（d）而上述的，本實施方式的基板處理方法中，溫度控制部130調整磷酸的溫度。此時，溫度控制部130能夠根據磷酸與蝕刻層Ea的介面的面積，來調整磷酸的溫度。
例如，本實施方式的基板處理方法中，在磷酸與蝕刻層Ea的介面的面積相對較寬的情況下，以設定為相對較低的溫度的磷酸來處理基板W。此時，能夠抑制處理基板W的磷酸超過飽和濃度，從而能夠抑制從磷酸的析出。相反地，在磷酸與蝕刻層Ea的介面的面積相對較窄的情況下，以設定為相對較高的溫度的磷酸來處理基板W。此時，處理基板W的磷酸也不超過飽和濃度，因此能夠提高基板處理的速度。由此，能夠實現基板處理時間的縮短，並且能夠抑制基板處理的問題。
另一方面，在不變更磷酸的溫度而以相對較低的溫度來進行磷酸處理的情況下，不會產生基板處理的問題。但是，磷酸對氮化矽膜的蝕刻速率相對較低，因此基板處理時間增大。因此，基板處理的生產量（throughput）將下降。
而且，在不變更磷酸的溫度而以相對較高的溫度來進行磷酸處理的情況下，能夠實現基板處理時間的縮短。但是，磷酸對氮化矽膜的蝕刻速率相對較高，因此在相對較多的氮化矽膜溶解于磷酸時，若凹部的直徑小，則由於相對較多的氮化矽膜溶解於磷酸，因而對磷酸溶解的氮化矽膜的濃度將變高。此時，若超過磷酸的飽和濃度，則溶解的溶解物有時會從磷酸析出。
圖5是從磷酸析出有溶解物的基板的示意圖。如圖5所示，一次溶解於磷酸的溶解物有時會析出為層疊結構。例如，當在基材S附近的氮化矽膜溶解於磷酸後，磷酸從基材S的表面通過層疊結構的凹部的中途，溶解於磷酸的氮化矽膜的濃度上升而超過飽和濃度時，溶解物有時會從磷酸析出為層疊結構。
與此相對，本實施方式的基板處理裝置100中，在與磷酸接觸的氮化矽膜的面積相對較寬的情況下，通過以相對較低的溫度來對氮化矽膜進行蝕刻，能夠抑制氮化矽膜過剩地溶解於磷酸，從而能夠抑制溶解物的析出。另一方面，在與磷酸接觸的氮化矽膜的面積相對較窄的情況下，通過以相對較高的溫度來對氮化矽膜進行蝕刻，能夠以磷酸來快速地對氮化矽膜進行蝕刻，從而能夠縮短基板處理時間。
溫度控制部130的溫度分佈曲線（profile）也可基於基板W的結構及磷酸的蝕刻速率而預先決定。例如，在蝕刻物件為氮化矽膜的情況下，磷酸的溫度為160℃時的磷酸對氮化矽膜的蝕刻速率為5 nm/分鐘。同樣，當磷酸的溫度為150℃時，磷酸對氮化矽膜的蝕刻速率為3.3 nm/分鐘，當磷酸的溫度為140℃時，磷酸對氮化矽膜的蝕刻速率為2.5 nm/分鐘。
例如，如圖4（a）～圖4（d）所示，在對基板W的層疊結構M中的未露出支柱Mb的氮化矽膜僅蝕刻10 nm長度的情況下，將磷酸的溫度設定為作為第一溫度的150℃，將處理時間設定為3分鐘。隨後，在對基板W的層疊結構M中的露出有支柱Mb的氮化矽膜僅蝕刻10 nm長度的情況下，將磷酸的溫度設定為作為第二溫度的160℃，將處理時間設定為2分鐘。這樣，能夠根據所露出的氮化矽膜的面積，來決定磷酸的設定溫度及處理時間。
另外，在參照圖2（a）～圖2（d）的所述說明中，在基板處理裝置100中，處理槽110內的磷酸L的溫度在第一溫度之後變化為第二溫度，但本實施方式並不限定於此。處理槽110內的磷酸L的溫度也可設定為交替地重複第一溫度及第二溫度。例如，在通過基板W的磷酸處理來對基板W的氮化矽膜進行蝕刻時，若基板W中的露出的氮化矽膜的面積如寬、窄、寬及窄那樣交替地變化，則處理槽110內的磷酸L的溫度也可設定為交替地重複第一溫度及第二溫度。
而且，在圖2（a）～圖2（d）所示的基板處理裝置100中，處理槽110內的磷酸L被設定為第一溫度T1及第二溫度T2，但本實施方式並不限定於此。處理槽110內的磷酸L也可被設定為第一溫度、第二溫度及第三溫度。
接下來，參照圖6（a）～圖6（e）來說明本實施方式的基板處理方法。圖6（a）～圖6（e）是用於說明本實施方式的基板處理方法的示意圖。圖6（a）～圖6（e）所示的基板處理方法中，將處理槽110內的磷酸L的溫度設定為第二溫度T2後，將磷酸L的溫度設定為第三溫度T3，除此以外，與參照圖2（a）～圖2（d）而上述的基板處理方法同樣。因此，為了避免繁冗而省略重複記載。
如圖6（a）所示，在處理槽110中蓄存磷酸L。基板保持部120在處理槽110的上方保持基板W。例如，溫度控制部130也可在基板W浸漬於處理槽110內之前，將處理槽110內的磷酸L的溫度設定為第一溫度。
如圖6（b）所示，基板保持部120在保持有基板W的狀態下朝下方移動，以將基板W浸漬於處理槽110內的磷酸L。處理槽110的磷酸L被設定為第一溫度T1，基板W以第一溫度T1的磷酸L經處理。例如，第一溫度T1為120℃以上且160℃以下。
如圖6（c）所示，在對基板W進行磷酸處理時，將處理槽110的磷酸L的溫度設定為第二溫度T2，以第二溫度T2的磷酸L來處理基板W。第二溫度T2也可為比第一溫度T1高的溫度、或者比第一溫度T1低的溫度。此時，第二溫度T2也可為120℃以上且160℃以下。
如圖6（d）所示，在對基板W進行磷酸處理時，將處理槽110的磷酸L的溫度設定為第三溫度T3，以第三溫度T3的磷酸L來處理基板W。第三溫度T3也可為比第二溫度T2高的溫度、或者比第二溫度T2低的溫度。此時，第三溫度T3也可為120℃以上且160℃以下。
但是，優選第三溫度T3為比第二溫度T2高的溫度。例如，優選第三溫度T3為比第二溫度T2高3℃以上且15℃以下的溫度。通過第三溫度T3高於第二溫度T2，能夠提高借助磷酸的處理速度。
如圖6（e）所示，基板保持部120在保持有基板W的狀態下，使基板W朝上方移動，從處理槽110的磷酸L中提起基板W。通過從處理槽110中提起基板W，從而基板處理結束。
另外，參照圖2（a）～圖2（d）及圖6（a）～圖6（e）的所述說明中，基板W是在同一處理槽110內使磷酸的溫度發生變化來進行處理，但本實施方式並不限定於此。基板W也可在磷酸溫度不同的處理槽內進行處理。
接下來，參照圖7（a）～圖7（e）來說明本實施方式的基板處理方法。圖7（a）～圖7（e）是用於說明本實施方式的基板處理方法的示意圖。
如圖7（a）所示，基板處理裝置100包括處理槽110與處理槽110A。在處理槽110中蓄存有磷酸La，在處理槽110A中蓄存有磷酸Lb。溫度控制部130對處理槽110的磷酸La的溫度及處理槽110A的磷酸Lb的溫度進行控制。此處，溫度控制部130將處理槽110的磷酸La的溫度設定為第一溫度T1，將處理槽110A的磷酸Lb的溫度設定為第二溫度T2。
基板保持部120保持基板W。此處，基板保持部120位於處理槽110的上方。
如圖7（b）所示，基板保持部120在保持有基板W的狀態下朝下方移動，以將基板W浸漬於處理槽110內的磷酸La中。此時，處理槽110的磷酸La被設定為第一溫度，基板W以第一溫度的磷酸La經處理。
如圖7（c）所示，基板保持部120在保持有基板W的狀態下朝上方移動，從處理槽110的磷酸La中提起基板W。隨後，基板保持部120移動至處理槽110A的上方為止。
如圖7（d）所示，基板保持部120在保持有基板W的狀態下朝下方移動，以將基板W浸漬於處理槽110A內的磷酸Lb中。此時，處理槽110A的磷酸Lb被設定為第二溫度T2，基板W以第二溫度T2的磷酸Lb經處理。
如圖7（e）所示，基板保持部120在保持有基板W的狀態下朝上方移動，從處理槽110A的磷酸Lb中提起基板W。通過從處理槽110的磷酸Lb中提起基板W，從而基板處理結束。
另外，在圖7（b）～圖7（d）中，使基板W從處理槽110移動至處理槽110A。此時，優選不對磷酸處理中的基板W進行移動以外的處理。例如，優選不對磷酸處理中的基板W進行沖洗（rinse）、清洗等處理。
另外，參照圖7（a）～圖7（e）的所述說明中，基板處理裝置100包括被設定為不同溫度的兩個處理槽110、處理槽110A，但本實施方式並不限定於此。基板處理裝置100也可具備被設定為不同溫度的三個以上的處理槽。
接下來，參照圖8來說明本實施方式的基板處理裝置100。圖8是本實施方式的基板處理裝置100的示意圖。圖8所示的基板處理裝置100中，通過使處理槽110內的磷酸的溫度發生變化，從而以不同溫度的磷酸來處理基板W。本實施方式的基板處理裝置100統一對多個基板W進行處理。例如，基板處理裝置100對多個基板W統一進行蝕刻。
本實施方式的基板處理裝置100包括處理槽110、基板保持部120及溫度控制部130。處理槽110蓄存磷酸L。例如，磷酸L包含蝕刻液。基板保持部120保持基板W。基板保持部120包含升降機（lifter）。通過基板保持部120，能夠將多個基板W統一浸漬於蓄存在處理槽110內的磷酸L中。
基板處理裝置100還包括磷酸供給部140及水供給部150。磷酸供給部140將磷酸供給至處理槽110。水供給部150將水供給至處理槽110。
在處理槽110的底壁，連接有排液配管118a。在排液配管118a，配置有閥118b。當閥118b打開時，蓄存在處理槽110內的磷酸通過排液配管而排出。所排出的磷酸被送至排液處理裝置（未圖示）並進行處理。
基板保持部120保持基板W。由基板保持部120所保持的基板W被浸漬於蓄存在處理槽110內的磷酸L中。
基板保持部120包含本體板122與保持棒124。本體板122是沿鉛垂方向（Z方向）延伸的板。保持棒124從本體板122的其中一個主面沿水準方向（Y方向）延伸。此處，三個保持棒124從本體板122的其中一個主面沿Y方向延伸。多個基板W是在將多個基板W沿紙面的縱深跟前方向排列的狀態下，由多個保持棒124抵接各基板W的下緣而保持為豎立姿勢（鉛垂姿勢）。
磷酸供給部140包含噴嘴142、配管144、閥146與加熱器148。噴嘴142將磷酸噴出至處理槽110。噴嘴142連接于配管144。對於配管144，供給來自磷酸供給源的磷酸。在配管144，配置有閥146及加熱器148。加熱器148對流經配管144的磷酸進行加熱。通過加熱器148，磷酸的溫度得到調整。當閥146打開時，從噴嘴142噴出的磷酸被供給至處理槽110內。
溫度控制部130控制加熱器148。通過溫度控制部130控制加熱器148，從而控制磷酸的溫度。
水供給部150包含噴嘴152、配管154與閥156。噴嘴152將水噴出至處理槽110。噴嘴152連接于配管154。供給至配管154的水可採用去離子水（De Ionized Water，DIW）、碳酸水、電解離子水、氫水、臭氧（ozone）水及稀釋濃度（例如10 ppm～100 ppm左右）的鹽酸水中的任一種。對於配管154，供給來自水供給源的水。在配管154，配置有閥156。
基板處理裝置100對包含矽基板的基板W的圖案形成側的表面，實施氧化矽膜（氧化膜）及氮化矽膜（氮化膜）的蝕刻處理。此種蝕刻處理中，從基板W的表面選擇性地去除氧化膜及氮化膜。例如，通過磷酸，從基板W的表面去除氮化膜。
本實施方式的基板處理裝置100中，通過溫度控制部130控制加熱器148，從而能夠控制磷酸的溫度。由此，能夠實現基板處理時間的縮短，並且能夠抑制基板處理的問題。
接下來，參照圖9來說明本實施方式的基板處理裝置100。圖9是本實施方式的基板處理裝置100的示意圖。圖9所示的基板處理裝置100中，在溫度不同的處理槽110、處理槽110A內處理基板W。
基板處理裝置100包括處理槽110、基板保持部120、溫度控制部130、磷酸供給部140及水供給部150。而且，基板處理裝置100還包括處理槽110A、磷酸供給部140A及水供給部150A。處理槽110A、磷酸供給部140A及水供給部150A具有與處理槽110、磷酸供給部140及水供給部150同樣的結構。為了避免繁冗而省略重複記載。
在處理槽110中，蓄存第一溫度T1的磷酸La。在處理槽110A中，蓄存第二溫度T2的磷酸Lb。
溫度控制部130控制加熱器148及加熱器148A。通過溫度控制部130控制加熱器148，處理槽110的磷酸La的溫度被設定為第一溫度T1。而且，通過溫度控制部130控制加熱器148A，處理槽110A的磷酸Lb的溫度被設定為第二溫度T2。
基板保持部120不僅能夠沿鉛垂方向（Z方向），而且能夠沿水準方向（X方向）移動。基板保持部120在使基板W浸漬於處理槽110的磷酸L中之後，在保持有基板W的狀態下朝上方移動，從處理槽110的磷酸La中提起基板W。隨後，基板保持部120移動至處理槽110A的上方為止。基板保持部120在保持有基板W的狀態下朝下方移動，以將基板W浸漬於處理槽110A內的磷酸Lb中。
在基板處理裝置100中，基板W浸漬於被設定不同溫度的兩個處理槽110、處理槽110A中，以推進基板W的處理。因此，能夠實現基板處理時間的縮短，並且能夠抑制基板處理的問題。
另外，在參照圖8及圖9所說明的基板處理裝置100中，磷酸是從處理槽110、處理槽110A的上方進行供給，但本實施方式並不限定於此。磷酸也可從處理槽110、處理槽110A的下方進行供給。
接下來，參照圖10來說明本實施方式的基板處理裝置100。圖10是本實施方式的基板處理裝置100的示意圖。圖10所示的基板處理裝置100還包括迴圈部160，在處理槽110，設有內槽112、外槽114及蓋116，基板保持部120具有升降單元126，且取代磷酸供給部140的加熱器148而在迴圈部160設有加熱器164，除此以外，與參照圖8而上述的基板處理裝置100同樣。因此，為了避免繁冗而省略重複記載。
基板處理裝置100除了處理槽110、基板保持部120、溫度控制部130、磷酸供給部140及水供給部150以外，還包括包含溫度控制部130的控制部130A及迴圈部160。而且，基板保持部120具有升降單元126。
控制部130A除了基板保持部120、磷酸供給部140及水供給部150以外，還控制迴圈部160。迴圈部160使蓄存於處理槽110中的磷酸L迴圈。
處理槽110具有包含內槽112及外槽114的雙重槽結構。內槽112及外槽114分別具有朝上敞開的上部開口。內槽112蓄存磷酸L，且可收容多個基板W地構成。外槽114是設於內槽112的上部開口的外側面。外槽114的上緣高度高於內槽112的上緣高度。
當磷酸L從內槽112的上緣溢出時，溢出的磷酸被外槽114擋住而回收。而且，當控制部130A打開閥156時，從噴嘴152噴出的水被供給至外槽114內。
處理槽110具有蓋116。蓋116能夠封閉內槽112的上部開口。蓋116可相對於內槽112的上部開口而開閉。
蓋116具有開啟部116a與開啟部116b。開啟部116a是位於內槽112的上部開口中的-X方向側。開啟部116a是配置於內槽112的上緣附近，可相對於內槽112的上部開口而開閉。開啟部116b是位於內槽112的上部開口中的+X方向側。開啟部116b是配置於內槽112的上緣附近，可相對於內槽112的上部開口而開閉。通過開啟部116a及開啟部116b關閉而覆蓋內槽112的上部開口，從而能夠封閉處理槽110的內槽112。
基板保持部120還包含升降單元126。升降單元126是在由基板保持部120所保持的基板W位於處理槽110內的處理位置（圖10所示的位置）、與由基板保持部120所保持的基板W位於處理槽110的上方的退避位置（未圖示）之間使本體板122升降。因此，通過升降單元126來使本體板122移動至處理位置，由此，將由保持棒124所保持的多個基板W浸漬於處理液中。由此，實施對基板W的蝕刻處理。
在處理槽110，設有液體供給管168a、液體供給管168b。在液體供給管168a、液體供給管168b，設有多個噴出口。液體供給管168a、液體供給管168b向處理槽110的內槽112供給磷酸。典型的是，液體供給管168a、液體供給管168b將從磷酸供給部140供給後從處理槽110排出的磷酸供給至處理槽110的內槽112。
迴圈部160包含配管161、泵162、篩檢程式163、加熱器164、調整閥165及閥166。泵162、篩檢程式163、加熱器164、調整閥165及閥166依此順序而從配管161的上游朝向下游配置。配管161將從處理槽110排出的磷酸再次導向處理槽110。
泵162從配管161將磷酸送往液體供給管168a、液體供給管168b。篩檢程式163對流經配管161的磷酸進行過濾。加熱器164對流經配管161的磷酸進行加熱。通過加熱器164，磷酸的溫度得到調整。
調整閥165調節配管161的開度，以對供給至液體供給管168a、液體供給管168b的磷酸的流量進行調整。調整閥165調整磷酸的流量。調整閥165包含內部設有閥座的閥主體（valve body）（未圖示）、開閉閥座的閥體、以及在開位置與閉位置之間使閥體移動的致動器（actuator）（未圖示）。關於其他調整閥也同樣。閥166對配管161進行開閉。
另外，也可省略調整閥165。此時，向液體供給管168a、液體供給管168b供給的磷酸的流量能夠通過泵162的控制來進行調整。
控制部130A例如是使用微電腦而構成。控制部130A具有CPU等運算單元、固定記憶體元件、硬碟驅動器等存儲單元及輸入/輸出單元。在存儲單元，存儲有運算單元所執行的程式。
而且，控制部130A按照預定的程式，來控制升降單元126、泵162及加熱器164等的動作。而且，控制部130A控制閥118b、閥146、閥156、閥166等的開閉動作。進而，控制部130A控制調整閥165等的開度調整動作。
液體供給管168a、液體供給管168b的噴出口是以其噴出方向朝向基板W的中心的方式，而設于相對於鉛垂方向（Z方向）而傾斜的位置。因此，當從液體供給管168a的噴出口噴出的朝向斜上的液流、與從液體供給管168b的噴出口噴出的朝向斜上的液流匯流時，能夠在處理槽110的內部形成朝向上方流動的非常強的上升流。
從液體供給管168a、液體供給管168b朝向上方供給的磷酸一邊擠出磷酸中的與基板W的接觸部分，一邊使基板W的表面朝向上方移動，在朝向上方供給的磷酸通過後，位於周圍的新鮮的磷酸L進入。這樣，通過朝向上方供給的磷酸接觸至基板W的表面，從而能夠攪拌基板W的表面，由此，能夠將基板W表面的磷酸L置換為新鮮的磷酸。其結果，能夠提高基板W的處理速度。
接下來，參照圖10及圖11（a）～圖11（d），來說明通過圖10的基板處理裝置100的基板處理方法進行處理的基板的變化。圖11（a）～圖11（d）是表示通過本實施方式的基板處理方法進行處理的基板的變化的示意圖。圖11（a）～圖11（d）所示的基板處理方法中，相對於處理槽110內的基板W而形成有朝向鉛垂上方的磷酸L的流動，除此以外，與參照圖4（a）～圖4（d）而上述的變化同樣。因此，為了避免繁冗而省略重複記載。
如圖11（a）所示，基板W是以沿XZ平面展開的方式而配置。基板W具有基材S與層疊結構M。基板W是以主面的法線方向朝向Y方向的方式而配置。此處，從液體供給管168a、液體供給管168b的噴出口，磷酸沿著從鉛垂下方朝向鉛垂上方的上升流的流動F而流動。
如圖11（b）所示，當開始進行對基板W的磷酸處理時，磷酸浸入基板W的凹部。此時，在處理槽110中，形成從鉛垂下方朝向鉛垂上方的上升流的流動F，因此磷酸在層疊結構M的凹部溶解了蝕刻層Ea後，使蝕刻層Ea溶解的磷酸從基板W的凹部快速流至外部。
如圖11（c）所示，當對基板W的磷酸處理進一步推進時，磷酸逐漸溶解蝕刻層Ea，由此，蝕刻層Ea受到蝕刻。另外，在層疊結構M的凹部，磷酸溶解了蝕刻層Ea後，使蝕刻層Ea溶解的磷酸從基板W的凹部流至外部。
如圖11（d）所示，當基板W的蝕刻層Ea被磷酸溶解而去除時，對基板W的磷酸處理結束。在基板W，設有多個平坦層Ma與支柱Mb。如上所述，通過磷酸處理，能夠製造具有層疊結構的基板W。
另外，根據參照圖11（a）～圖11（d）的說明可理解的是，磷酸的飽和濃度不僅受基板W的層疊結構M、磷酸的溫度影響，也大受上升流的流動F的影響。上升流的流動F越強，則磷酸的濃度越難超過飽和濃度，因此能夠將磷酸設定為更高的溫度。
另外，圖10所示的基板處理裝置100中，使蓄存於處理槽110的磷酸L迴圈，從處理槽110的下方供給至蓄存於處理槽110中的磷酸L，但本實施方式並不限定於此。也可從處理槽110的下方供給氣體。
接下來，參照圖12來說明本實施方式的基板處理裝置100。圖12是本實施方式的基板處理裝置100的示意圖。圖12所示的基板處理裝置100還包括氣體供給部170，除此以外，與參照圖8而上述的基板處理裝置100同樣。因此，為了避免繁冗而省略重複記載。
基板處理裝置100除了處理槽110、基板保持部120、溫度控制部130、磷酸供給部140及水供給部150以外，還包括氣體供給部170。氣體供給部170向處理槽110供給氣體。
氣體供給部170包括配管172、閥174、調整閥176及氣體供給管178。閥174及調整閥176被配置于配管172。配管172連結于氣體供給管178。配管172將氣體導向處理槽110內的氣體供給管178。閥174對配管172進行開閉。通過調整閥176來調節配管172的開度，以對搬送至氣體供給管178的氣體的流量進行調整。
氣體供給管178包含氣體供給管178a～氣體供給管178d。在氣體供給管178，設有多個噴出口。通過氣體供給管178的氣體從噴出口噴出至處理槽110的磷酸L中，在磷酸L內形成氣泡。氣泡在處理槽110的磷酸L中上浮。
當氣泡在磷酸L中上浮時，氣泡接觸至基板W的表面。此時，氣泡一邊擠出磷酸L中的與基板W的接觸部分，一邊使基板W的表面朝向上方移動，當氣泡通過後，位於周圍的新鮮的磷酸L進入。這樣，通過氣泡接觸至基板W的表面，從而能夠攪拌基板W的表面，由此，能夠將基板W表面的磷酸置換為新鮮的磷酸。其結果，能夠提高基板W的處理速度。
另外，圖10及圖12所示的基板處理裝置100中，從配置於處理槽110下方的液體供給管或氣體供給管供給液體或氣體，但本實施方式並不限定於此。也可從配置於處理槽110下方的液體供給管及氣體供給管分別供給液體及氣體。
接下來，參照圖13來說明本實施方式的基板處理裝置100。圖13是本實施方式的基板處理裝置100的示意圖。圖13所示的基板處理裝置100還包括氣體供給部170，除此以外，與參照圖10而上述的基板處理裝置100同樣。因此，為了避免繁冗而省略重複記載。
基板處理裝置100除了處理槽110、基板保持部120、包含溫度控制部130的控制部130A、磷酸供給部140及水供給部150以及迴圈部160以外，還包括氣體供給部170。通過氣體供給部170，向處理槽110供給氣體而使磷酸L內形成氣泡。如上所述，通過氣泡接觸至基板W的表面，從而能夠攪拌基板W的表面，由此，能夠將基板W表面的磷酸置換為新鮮的磷酸。其結果，能夠提高基板W的處理速度。
而且，在液體供給管168a、液體供給管168b向處理槽110供給磷酸的情況下，朝向上方供給的磷酸也一邊擠出磷酸中的與基板W的接觸部分，一邊使基板W的表面朝向上方移動，當朝向上方供給的磷酸通過後，位於周圍的新鮮的磷酸L進入。這樣，通過朝向上方供給的磷酸接觸至基板W的表面，從而能夠攪拌基板W的表面，由此，能夠將基板W表面的磷酸L置換為新鮮的磷酸。其結果，能夠提高基板W的處理速度。
接下來，參照圖14來說明圖13所示的基板處理裝置100的基板處理方法。圖14是用於說明本實施方式的基板處理方法的流程圖。
在S102中，迴圈部160開始磷酸的迴圈。控制部130A打開閥166，由此，通過配管161的磷酸經由液體供給管168a、液體供給管168b而迴圈至處理槽110。溫度控制部130控制加熱器164，由此，將從液體供給管168a、液體供給管168b供給至處理槽110的內槽112的磷酸的溫度調整為第一溫度。
在S104中，升降單元126在由本體板122及保持棒124保持著基板W的狀態下使其下降，以將基板W浸漬於處理槽110的內槽112。
在S106中，對處理槽110開始氣體的供給。通過控制部130A打開閥174，從而從氣體供給管178a～氣體供給管178d向處理槽110的內槽112供給氣體。
在S108中，變更處理槽110的磷酸的溫度。溫度控制部130控制加熱器164，由此，將從液體供給管168a、液體供給管168b供給至處理槽110的內槽112的磷酸的溫度調整為第二溫度。
在S110中，對處理槽110結束氣體的供給。控制部130A關閉閥174，由此，結束從氣體供給管178a～氣體供給管178d進行的氣體供給。
在S112中，升降單元126在由本體板122及保持棒124保持著基板W的狀態下使其上升，從處理槽110的內槽112中提起基板W。如上所述，基板處理結束。
另外，圖1、圖2（a）～圖2（d）、圖6（a）～圖10、圖12、圖13所示的基板處理裝置100中，溫度控制部130通過直接控制磷酸的溫度，從而控制磷酸對基板W的蝕刻速度，但本實施方式並不限定於此。不僅可變更磷酸的溫度，也可變更基板W的溫度。
接下來，參照圖15來說明本實施方式的基板處理裝置100中的基板保持部120。圖15是表示本實施方式的基板處理裝置100中的基板保持部120的示意圖。
基板保持部120包含本體板122與保持棒124。本體板122沿鉛垂方向（Z方向）延伸。保持棒124從本體板122的其中一個主面沿水準方向（Y方向）延伸。此處，三個保持棒124從本體板122的其中一個主面沿Y方向延伸。
本實施方式的基板處理裝置100中，保持棒124具有加熱器124a。加熱器124a位於保持棒124的大致中心，與保持棒124一同沿Y方向延伸。通過對加熱器124a供給電流，從而能夠對載置於保持棒124上的基板W的溫度進行調整。例如，通過控制加熱器124a的電流，從而能夠斷續地對基板W進行加熱。
另外，圖1至圖15所示的基板處理裝置100是同時處理多個基板W的批量型，但本實施方式並不限定於此。基板處理裝置100也可為逐片地處理基板W的單片型。
以上，一邊參照附圖一邊說明本發明的實施方式。但是，本發明並不限於所述實施方式，可在不脫離其主旨的範圍內以各種形態來實施。而且，通過將所述實施方式中揭示的多個構成元件適當組合，可形成各種發明。例如，也可從實施方式所示的所有構成元件中刪除若干個構成元件。進而，也可將跨及不同實施方式的構成元件適當組合。為了便於理解，附圖將各個構成元件示意性地示於主體，為了方便附圖製作，圖示的各構成元件的厚度、長度、個數、間隔等也有時與實際不同。而且，所述實施方式中所示的各構成元件的材質、形狀、尺寸等為一例，並無特別限定，可在實質上不偏離本發明的效果的範圍內進行各種變更。
本發明適合用於對基板進行處理的基板處理裝置以及基板處理方法。
100:基板處理裝置 110、110A:處理槽 112:內槽 114:外槽 116:蓋 116a、116b:開啟部 118a:排液配管 118b、146、156、166、174:閥 120:基板保持部 122:本體板 124:保持棒 124a、148、148A、164:加熱器 126:升降單元 130:溫度控制部 130A:控制部 140、140A:磷酸供給部 142、152:噴嘴 144、154、161、172:配管 150、150A:水供給部 160:迴圈部 162:泵 163:篩檢程式 165、176:調整閥 168a、168b:液體供給管 170:氣體供給部 178、178a～178d:氣體供給管 Ea:蝕刻層 F:上升流的流動 L、La、Lb:磷酸 M:層疊結構 Ma:平坦層 Mb:支柱 S:基材 S102~S112:步驟 T1:第一溫度 T2:第二溫度 T3:第三溫度 W:基板 X、Y、Z:方向
圖1是本實施方式的基板處理裝置的示意圖。 圖2（a）～圖2（d）是用於說明本實施方式的基板處理方法的示意圖。 圖3（a）及圖3（b）是通過本實施方式的基板處理方法進行了處理的基板的示意圖。 圖4（a）～圖4（d）是表示通過本實施方式的基板處理方法進行處理的基板的變化的示意圖。 圖5是通過比較例的基板處理方法進行了處理的基板的示意圖。 圖6（a）～圖6（e）是用於說明本實施方式的基板處理方法的示意圖。 圖7（a）～圖7（e）是用於說明本實施方式的基板處理方法的示意圖。 圖8是本實施方式的基板處理裝置的示意圖。 圖9是本實施方式的基板處理裝置的示意圖。 圖10是本實施方式的基板處理裝置的示意圖。 圖11（a）～圖11（d）是表示通過本實施方式的基板處理方法進行處理的基板的變化的示意圖。 圖12是本實施方式的基板處理裝置的示意圖。 圖13是本實施方式的基板處理裝置的示意圖。 圖14是用於說明本實施方式的基板處理方法的流程圖。 圖15是表示本實施方式的基板處理裝置中的基板保持部的示意圖。
100:基板處理裝置
110:處理槽
120:基板保持部
130:溫度控制部
L:磷酸
W:基板
X、Z:方向

Claims (11)

  1. 一種基板處理方法，對基板進行磷酸處理，所述基板處理方法包括：第一處理工序，於所述磷酸處理開始之時，在處理槽中，以設定為第一溫度的磷酸來處理所述基板；以及第二處理工序，於所述第一處理工序之後，在處理槽中，以設定為第二溫度的磷酸來處理所述基板，所述第二溫度比所述第一溫度高3~20℃。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理方法，其中在所述第二處理工序中，使在所述第一處理工序中所用的所述處理槽的所述磷酸的溫度發生變化。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理方法，其中所述第一處理工序包含將所述基板浸漬於第一處理槽的工序，所述第一處理槽蓄存被設定為所述第一溫度的磷酸，所述第二處理工序包含將所述基板浸漬於第二處理槽的工序，所述第二處理槽蓄存被設定為所述第二溫度的磷酸。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述的基板處理方法，其中交替地重複所述第一處理工序及所述第二處理工序。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述的基板處理方法，更包括：第三處理工序，在處理槽中，以設定為第三溫度的磷酸來處理所述基板。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的基板處理方法，其中 所述第三處理工序是在所述第一處理工序及所述第二處理工序之後進行，所述第三溫度高於所述第一溫度及所述第二溫度。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述的基板處理方法，更包括：加熱工序，對支撐所述基板的基板支撐部進行加熱。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的基板處理方法，其中在所述加熱工序中，斷續地對所述基板支撐部進行加熱。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述的基板處理方法，其中所述基板具有層疊結構，包括多個平坦層、位於所述多個平坦層之間的多個蝕刻層，以及嵌入所述蝕刻層中的支柱，在所述第一處理工序中，用設定為所述第一溫度的磷酸處理所述基板而蝕刻所述蝕刻層，直到所述支柱露出，在所述第二處理工序中，用設定為所述第二溫度的磷酸處理所述基板，以蝕刻所述支柱露出後的所述蝕刻層。
  10. 一種基板處理裝置，包括：至少一個處理槽，蓄存用於基板之磷酸處理的磷酸；基板保持部，在所述處理槽的所述磷酸內保持所述基板；以及溫度控制部，控制所述處理槽內的所述磷酸的溫度，所述溫度控制部對蓄存於所述至少一個處理槽中的磷酸的溫度進行控制，以於所述磷酸處理開始之時，在所述至少一個處理槽中的任一個處理槽中，以設定為第一溫度的磷酸來處理所述基 板，且於以設定為所述第一溫度的磷酸來處理所述基板之後，在所述至少一個處理槽中的任一個處理槽中，以設定為第二溫度的磷酸來處理所述基板，所述第二溫度比所述第一溫度高3~20℃。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的基板處理裝置，其中所述基板具有層疊結構，包括多個平坦層、位於所述多個平坦層之間的多個蝕刻層，以及嵌入所述蝕刻層中的支柱，在以設定為所述第一溫度的磷酸來處理所述基板時，蝕刻所述蝕刻層直到所述支柱露出，在以設定為所述第二溫度的磷酸來處理所述基板時，蝕刻所述支柱露出後的所述蝕刻層。
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