TWI842714B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明一態樣之基板處理方法，包含升溫步驟、以及液體供給步驟。升溫步驟，將濃硫酸所構成之處理液（L）加以升溫。液體供給步驟，將升溫過的該處理液（L），供給至載置於基板處理部（30）之基板。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
所揭露之實施形態，係有關於基板處理方法及基板處理裝置。
於習知技術，已知有一種技術，當形成在半導體晶圓（於下文中，亦會稱為晶圓。）等等基板上的膜層，含有2種材料（例如：配線材料及擴散防止膜）時，會選擇性地蝕刻其中一種材料（參照專利文獻1）。 ［習知技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開2008－285508號公報
［發明所欲解決的問題］
本發明提供一種技術，對於形成在基板上之膜層所含有之2種材料中的其中一種材料，能以高度選擇性進行蝕刻。 ［解決問題之技術手段］
本發明一態樣之基板處理方法，包含升溫步驟、以及液體供給步驟。升溫步驟，將濃硫酸所構成之處理液加以升溫。液體供給步驟，將升溫過的該處理液，供給至載置於基板處理部之基板。 ［發明之效果］
若藉由本發明，對於形成在基板上之膜層所含有之2種材料中的其中一種材料，能以高度選擇性進行蝕刻。
以下參照附圖，對於本申請案所揭露的基板處理方法及基板處理裝置之實施形態，進行詳細說明。又，本發明並不受下述實施形態所限定。再者，圖式係示意性顯示者，需注意各要素之相對尺寸、各要素之比例等等，會有與現實不同的情形。更進一步地，圖式彼此間，有時也會含有彼此之相對尺寸或比例有所不同之部分。
於習知技術，已知有一種技術，當形成在半導體晶圓（於下文中，亦會稱為晶圓。）等等基板上的膜層，含有2種材料（例如：配線材料及擴散防止膜）時，會選擇性地蝕刻其中一種材料。另一方面，視2種材料之組合，有時會難以得到所要的選擇性。
有鑑於此，期待對於形成在基板上之膜層所含有之2種材料中的其中一種材料，能以高度選擇性進行蝕刻。
＜基板處理系統之概要＞ 首先，將一邊參照圖1，一邊針對實施形態之基板處理系統1的概略構成，進行說明。圖1係顯示實施形態之基板處理系統之概略構成的示意圖。又，基板處理系統1，係基板處理裝置之一例。於下文中，為使相對位置明確，而定出彼此正交的X軸、Y軸及Z軸，並以Z軸正方向作為鉛直朝上方向。
如圖1所示，基板處理系統1包含搬入搬出站2與處理站3。搬入搬出站2與處理站3係鄰接設置。
搬入搬出站2包含載體載置部11與搬運部12。在載體載置部11載置複數之載體C，該複數之載體C以水平狀態容納複數片基板；於實施形態中，該基板係半導體晶圓W（於下文中，稱作「晶圓W」）。
搬運部12鄰接載體載置部11而設置，於其內部具備基板搬運裝置13及傳遞部14。基板搬運裝置13具備晶圓固持機構，用以固持晶圓W。又，基板搬運裝置13能向水平方向及鉛直方向移動、以鉛直軸為中心旋轉，並使用晶圓固持機構，而在載體C與傳遞部14之間搬運晶圓W。
處理站3係鄰接搬運部12而設置。處理站3包含搬運部15及複數之處理單元16。複數之處理單元16，係於搬運部15的兩側排列而設置。
於搬運部15的內部，具備基板搬運裝置17。基板搬運裝置17具備晶圓固持機構，用以固持晶圓W。再者，基板搬運裝置17能向水平方向及鉛直方向移動、以鉛直軸為中心旋轉，並使用晶圓固持機構，而在傳遞部14與處理單元16之間搬運晶圓W。
處理單元16，會對於基板搬運裝置17所搬來之晶圓W，進行既定的基板處理。
再者，基板處理系統1包含控制裝置4。控制裝置4例如為電腦，其包含控制部18及記錄部19。在記錄部19儲存著用以控制在基板處理系統1中所執行之各種處理的程式。控制部18，藉由讀取並執行儲存於記錄部19的程式，以控制基板處理系統1的動作。
又，該程式亦可係儲存於可由電腦讀取的記錄媒體，而自該記錄媒體安裝至控制裝置4之記錄部19。作為可由電腦讀取的記錄媒體，例如有硬碟（HD）、軟性磁碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）及記憶卡等。
如上述構成之基板處理系統1中，首先，搬入搬出站2之基板搬運裝置13，從載置於載體載置部11之載體C，將晶圓W取出，並將取出之晶圓W載置於傳遞部14。載置於傳遞部14之晶圓W，係藉由處理站3之基板搬運裝置17，從傳遞部14取出，並搬入處理單元16。
已搬入處理單元16之晶圓W，在利用處理單元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。然後，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，返回載體載置部11之載體C。
＜處理單元之構成＞ 接著，針對處理單元16之構成，參照圖2以進行說明。圖2係顯示處理單元16之具體構成例的示意圖。如圖2所示，處理單元16具有：處理腔室20、基板處理部30、液體供給部40、以及回收杯50。
處理腔室20，容納：基板處理部30、液體供給部40、以及回收杯50。在處理腔室20的頂棚部，設有風機過濾機組（Fan Filter Unit，FFU）21。風機過濾機組21，於處理腔室20內形成降流。
基板處理部30包含：固持部31、支柱部32及驅動部33，而對所載置之晶圓W施行液體處理。固持部31，將晶圓W水平固持。支柱部32係在鉛直方向延伸的構件，其基端部係藉由驅動部33可旋轉地支持，於其前端部將固持部31水平支持。驅動部33，使支柱部32繞著鉛直軸旋轉。
該基板處理部30，藉由使用驅動部33而使支柱部32旋轉，以使支持於支柱部32的固持部31旋轉，藉此，使固持於固持部31的晶圓W旋轉。
在基板處理部30所具備之固持部31的頂面，設有從側面固持晶圓W的固持構件311。晶圓W藉由該固持構件311，而在稍微離開固持部31之頂面的狀態下，水平地受到固持。又，晶圓W係在使得受到基板處理的表面朝向上方的狀態下，而受到固持部31固持。
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（在此係2個）噴嘴41a及41b、水平支持該噴嘴41a及41b的臂體42、以及使臂體42迴旋及升降的迴旋升降機構43。
噴嘴41a，經由閥體44a及流量調整器45a而連接至處理液供給部60。該處理液供給部60之詳情，將於後文敍述。
噴嘴41b，經由閥體44b及流量調整器45b而連接至DIW供給源46b。DIW（Deionized Water：去離子水），例如用於沖洗處理。又，用於沖洗處理的處理液，並不限定於DIW。
噴嘴41a，噴出處理液供給部60所供給的處理液L（參照圖3）。針對該處理液L之詳情，將於後文敍述。噴嘴41b，則噴出DIW供給源46b所供給的DIW。
回收杯50係配置成包圍固持部31，以捕集由於固持部31旋轉而自晶圓W飛散的處理液。在回收杯50的底部，形成排液口51；回收杯50所捕集之處理液，自該排液口51，排出至處理單元16的外部。又，在回收杯50的底部形成排氣口52，用以將供給自風機過濾機組21的氣體，排出至處理單元16的外部。
又，實施形態之處理單元16，係針對設有2個噴嘴的例子，進行例示，但設在處理單元16之噴嘴的數量，並不限定於2個。例如，亦可構成為設置：供給IPA（Isopropyl Alcohol，異丙醇）的IPA供給源、以及連接至該IPA供給源的第3噴嘴，而從該第3噴嘴噴出IPA。
＜洗淨處理之詳情＞ 接著，針對處理單元16中的晶圓W之蝕刻處理的詳情，參照圖3以進行說明。圖3係顯示實施形態之蝕刻處理之概要的圖式。又，在要進行該蝕刻處理之晶圓W的表面上所形成的膜層，係含有材質不同之鎢（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的處理腔室20內。然後，晶圓W在使得受到基板處理的表面朝向上方的狀態下，而受到基板處理部30的固持構件311固持。之後，藉由驅動部33，使得固持構件311與晶圓W一併以既定轉速旋轉。
接著，在處理單元16，如圖3（a）所示，以處理液L進行蝕刻處理。於該蝕刻處理，液體供給部40的噴嘴41a會移動至晶圓W的中央上方。
之後，藉由使閥體44a開啟既定時間，而對晶圓W的表面，供給以濃硫酸所構成的處理液L。
此處，於實施形態，係將升溫至既定之溫度以上的處理液L，供給至晶圓W。藉此，在處理液L內會發生以下化學反應式（1）、（2）的反應。 2H2 SO4 →H3 SO4 ＋ ＋HSO4 － ・・（1） H3 SO4 ＋ →H＋ ＋H2 SO4 ・・（2）
然後，上述反應所產生的H＋ ，在形成於晶圓W表面上之膜層所含有的鎢及氮化鈦之中，會與氮化鈦選擇性地發生下述化學反應式（3）這樣的反應。 TiN＋4H＋ →Ti3 ＋ ＋NH4 ＋ ・・（3）
此處，由於在化學反應式（3）的反應所產生的Ti3 ＋ ，會溶解於處理液L，所以處理液L可以基於上述化學反應式（1）～（3）的反應，選擇性地蝕刻氮化鈦。因此，若藉由實施形態，對於形成在基板上之膜層所含有的鎢及氮化鈦中的氮化鈦，能以高度選擇性進行蝕刻。
再者，於實施形態，可在濃硫酸所構成的處理液L，添加純水。藉此，在處理液L內，除了上述化學反應式（1）、（2）以外，還會發生以下化學反應式（4）、（5）的反應。 H2 O＋H2 SO4 →H3 O＋ ＋HSO4 － ・・（4） H3 O＋ →H＋ ＋H2 O・・（5）
藉由該化學反應式（4）、（5）的反應，會對處理液L內供給更多的H＋ 。由於藉此會在實施形態促進上述化學反應式（3）的反應，所以處理液L能更加選擇性地蝕刻氮化鈦。
回到圖3的說明。接著，於處理單元16，如圖3（b）所示，以DIW進行沖洗處理。於該沖洗處理，藉由使液體供給部40的噴嘴41b移動至晶圓W的中央上方、並使閥體44b開啟既定時間，而對晶圓W的表面供給作為沖洗液的室溫之DIW。藉由此沖洗處理，而可以去除殘存在晶圓W上的處理液L、或蝕刻後的氮化鈦等等的殘渣。又，在沖洗處理下的DIW之溫度，可以係室溫、亦可係高於室溫的溫度。
接著，於處理單元16，進行使晶圓W乾燥的乾燥處理。於該乾燥處理，例如，藉由以驅動部33使固持構件311高速旋轉，而甩掉固持構件311所固持的晶圓W上的DIW。又，亦可取代甩掉DIW的動作，而在將DIW置換成IPA後，甩掉該IPA而使晶圓W乾燥。
之後，於處理單元16，進行搬出處理。於搬出處理，係在停止晶圓W之旋轉後，藉由基板搬運裝置17，而將晶圓W從處理單元16搬出。一旦完成該搬出處理，則對於1片晶圓W所進行之一連串的蝕刻處理就完成了。
＜處理液供給部之構成＞ 接著，針對基板處理系統1所具備之處理液供給部60之構成，參照圖4以進行說明。圖4係顯示實施形態之處理液供給部60之構成的圖式。又，以下所示之處理液供給部60的各部位，可由控制部18控制。
如圖4所示，實施形態之處理液供給部60具備：濃硫酸供給部100、純水供給部120、以及添加部140。
濃硫酸供給部100，供給濃硫酸。該濃硫酸供給部100具有：濃硫酸供給源101a、閥體101b、流量調整器101c、液槽102、以及循環管線103。
然後，濃硫酸供給源101a，經由閥體101b及流量調整器101c而連接至液槽102。藉此，濃硫酸供給部100可以從濃硫酸供給源101a對液槽102供給濃硫酸，而在液槽102存放濃硫酸。
再者，循環管線103，係由液槽102出發、再回到該液槽102的循環管線。在該循環管線103，係以液槽102為基準，而從上游側起，依序設有：泵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。
泵104，形成由液槽102出發、通過循環管線103、再回到液槽102的濃硫酸之循環流。過濾器105，去除在循環管線103內循環之濃硫酸所含有的微粒等等汙染物質。流量調整器106，調整通過循環管線103的濃硫酸之循環流的流量。
加熱器107，加熱在循環管線103內循環的濃硫酸。熱電偶108，量測在循環管線103內循環的濃硫酸之溫度。因此，控制部18藉由使用加熱器107及熱電偶108，而可以控制在循環管線103內循環的濃硫酸之溫度。
切換部109，連接至處理液供給部60的添加部140，而可以將循環管線103內循環的濃硫酸之方向，切換至液槽102或添加部140。
再者，於液槽102，設有：純水供給源110a、閥體110b、流量調整器110c、以及閥體110d。液槽102，經由閥體110d而連接至排液部；純水供給源110a，經由閥體110b及流量調整器110c而連接至液槽102與閥體110d之間。
藉此，控制部18，在更換液槽102內的濃硫酸之際等等，控制閥體110b、流量調整器110c及閥體110d，而可以將液槽102內的濃硫酸稀釋至既定之濃度，再排出至排液部。
純水供給部120，供給純水。該純水，係例如DIW。純水供給部120，具有：純水供給源120a、閥體120b、流量調整器120c、配管120d、以及閥體120e。
然後，配管120d，經由閥體120b及流量調整器120c，而使得純水供給源120a與添加部140之間受到連接。藉此，純水供給部120可以對添加部140供給所要流量的純水。
再者，純水供給源120a經由閥體120e而連接至排液部。藉此，控制部18在更換純水供給源120a內的純水之際等等，可以控制閥體120e，而將純水供給源120a內的純水排出至排液部。
添加部140，對於濃硫酸供給部100所供給之濃硫酸，添加純水供給部120所供給之純水。於實施形態，添加部140係：從濃硫酸供給部100的切換部109延伸的配管、與從純水供給源120a延伸的配管120d合流的部位。
再者，在濃硫酸供給部100與添加部140之間，設有第1閥體141；而在純水供給部120與添加部140，設有第2閥體142。
然後，添加部140經由上述閥體44a及流量調整器45a，而連接至處理單元16。藉此，處理液供給部60可以對處理單元16供給：以既定比例混合濃硫酸與純水而成的處理液L。
再者，如上所述，在濃硫酸供給部100設置加熱器107之同時，在添加部140則會由於濃硫酸與純水發生反應，而使處理液L的溫度上升。藉此，實施形態之處理液供給部60，可以將處理液L升溫至所要的溫度，再供給至處理單元16。
例如，處理液供給部60藉由使用濃硫酸供給部100的加熱器107，將濃硫酸的溫度升溫至120℃左右，而可以在添加部140將處理液L升溫至150℃左右。
亦即，在實施形態之處理液供給部60，加熱器107及添加部140發揮將處理液L加以升溫之升溫機構的功能。又，實施形態的升溫機構，並不限定於加熱器107或添加部140，亦可使用在噴嘴41a之附近等等另行追加的加熱器等等，以作為升溫機構。
再者，於圖4雖未圖示，但亦可在循環管線103等等，另行設置閥體等等。
＜實驗結果＞ 接著，針對求取在實施形態之基板處理系統1，氮化鈦之蝕刻速率相對於鎢之蝕刻速率的比例（亦即：蝕刻的選擇比），隨著各種條件而如何變化的實驗結果，進行說明。圖5係顯示實施形態之處理液L的溫度與蝕刻的選擇比間之關係的圖式。
又，圖5所示之實驗結果，係以濃硫酸（亦即，硫酸之濃度為98（質量％））所構成之處理液L的溫度，設為120℃及150℃之情況下的量測値。再者，鎢及氮化鈦之蝕刻，分別係以單獨的材料進行，蝕刻時間進行了60秒。
如圖5所示可知，隨著濃硫酸構成之處理液L的溫度上升，蝕刻的選擇比就提高了。此實驗結果之要因，係由於隨著處理液L之溫度上升，而促進了上述化學反應式（1）～（3）的反應。
如此這般，藉由使處理液L的溫度升溫至130℃以上（例如：150℃），而可以得到所要的選擇比。又，處理液L之溫度上限，並無特別限定，但可以設在處理液L的沸點（例如，若為濃硫酸，則係290℃）以下。
接著，針對求取「蝕刻的選擇比、與處理液L內之硫酸濃度間之關係」的實驗結果，參照圖6以進行說明。圖6係顯示實施形態之鎢的蝕刻速率、氮化鈦的蝕刻速率及蝕刻選擇比，與硫酸濃度間之關係的圖式。
又，圖6所示之實驗結果，係處理液L的溫度，設為150℃之情況下的測定値。再者，鎢及氮化鈦之蝕刻，分別係以單獨的材料進行，蝕刻時間進行了60秒。
如圖6所示，相較於處理液L內的硫酸濃度係98（質量％）（亦即濃硫酸）的條件，藉由減少處理液L內的硫酸濃度，而氮化鈦的蝕刻速率有所增加。
其要因，係由於處理液L內的硫酸濃度減少，亦即在濃硫酸添加純水，而除了上述化學反應式（1）～（3）的反應以外，還發生了上述化學反應式（4）、（5）的反應。
更進一步地，於實施形態，相較於處理液L內的硫酸濃度為98（質量％）的條件，藉由減少處理液L內的硫酸濃度，而鎢的蝕刻速率有所下降。
此處，只要是含有氧化劑（氧化作用）的溶液，不論是酸或鹼，都會使鎢受到蝕刻，所以鎢會受到發揮氧化劑功能的濃硫酸蝕刻。然後，於實施形態，由於藉由減少處理液L內的硫酸濃度，會使處理液L作為氧化劑的功能降低，所以鎢的蝕刻速率就會下降。
一如至此為止的說明，於實施形態，係藉由減少處理液L內的硫酸濃度，而使氮化鈦的蝕刻速率增加，並且使鎢的蝕刻速率下降。藉此，如圖6所示，藉由減少處理液L內的硫酸濃度，可以大幅提高蝕刻的選擇比。
因此，若藉由實施形態，對於形成在晶圓W表面上之膜層所含有的鎢及氮化鈦中的氮化鈦，能以高度選擇性進行蝕刻。
於實施形態，可設處理液L內的硫酸濃度為70～97質量％。藉由使硫酸濃度為該範圍，而可以在處理液L內，使上述化學反應式（1）～（5）的反應平衡地發生。因此，若藉由實施形態，可以大幅提高氮化鈦的蝕刻速率。
又，在使處理液L內的硫酸濃度低於70％的情況下，由於處理液L內有助於上述化學反應式（1）～（3）之反應的硫酸原子會變少，所以會導致氮化鈦的蝕刻速率降低。
再者，於實施形態，處理液L並不限定於在濃硫酸添加純水而構成的情形，亦可僅由濃硫酸構成。再者，於實施形態，在形成於晶圓W表面上之膜層所含有的2種材料之組合，並不限定於鎢及氮化鈦，亦可係氧化鋁及氮化鈦之組合。即使在此情況下，亦能以高度選擇性蝕刻氮化鈦。
＜處理液供給處理之詳情＞ 接著，針對實施形態中，對晶圓W供給處理液L的處理之詳情，參照圖7以進行說明。圖7係用以說明實施形態之處理液供給處理之詳情的圖式。
如上所述，氮化鈦之蝕刻，會隨著處理液L內的硫酸濃度而大幅變化。因此，於添加部140所產生之處理液L，若硫酸濃度從所要的濃度有所變化，則氮化鈦之蝕刻恐有產生不均之虞。
有鑑於此，於實施形態，藉由執行以下所示之處理，以抑制氮化鈦之蝕刻產生不均的情形。首先，控制部18在對晶圓W供給「於濃硫酸添加既定比例之純水而成的處理液L」前，如圖7（a）所示，藉由關閉第1閥體141、開啟第2閥體142，而從噴嘴41a對晶圓W供給純水。
又，於圖7，在第1閥體141或第2閥體142關閉的情況下，標記為「C」；而在第1閥體141或第2閥體142開啟的情況下，標記為「O」。
此處，由於純水無助於氮化鈦之蝕刻，所以可以抑制在以既定之硫酸濃度的處理液L進行蝕刻前，將硫酸濃度不均的處理液L供給到晶圓W之情形。
因此，若藉由實施形態，可以抑制在以既定之硫酸濃度的處理液L進行蝕刻前，氮化鈦之蝕刻產生不均的情形。
接著，控制部18如圖7（b）所示，藉由開啟第1閥體141及第2閥體142，而對晶圓W供給添加部140所產生之處理液L，以進行晶圓W之蝕刻處理。
然後，一旦以處理液L進行之晶圓W的蝕刻完成，則控制部18就會如圖7（c）所示，藉由關閉第1閥體141、開啟第2閥體142，而從噴嘴41a對晶圓W供給純水。藉此，可以抑制在以既定之硫酸濃度的處理液L進行過蝕刻後，將硫酸濃度不均的處理液L供給到晶圓W之情形。
因此，若藉由實施形態，可以抑制在以既定之硫酸濃度的處理液L進行過蝕刻後，氮化鈦之蝕刻產生不均之情形。
一如至此為止的說明，於實施形態，在供給處理液L之際，藉由控制第1閥體141及第2閥體142，可以抑制氮化鈦之蝕刻產生不均之情形。
＜變形例＞ 接著，針對實施形態之各種變形例的該處理液供給部60之構成，參照圖8及圖9以進行說明。圖8係顯示實施形態之變形例1的處理液供給部60之構成的圖式。
如圖8所示，變形例1的處理液供給部60，並非在使配管合流的部位構成添加部140，而是以液槽構成。
濃硫酸供給部100，具有：濃硫酸供給源100a、閥體100b、以及流量調整器100c。然後，濃硫酸供給源100a，經由閥體100b及流量調整器100c而連接至添加部140。藉此，濃硫酸供給部100可以對添加部140供給濃硫酸。
純水供給部120，具有：純水供給源120a、閥體120b、以及流量調整器120c。然後，純水供給源120a，經由閥體120b及流量調整器120c而連接至添加部140。藉此，純水供給部120可以對添加部140供給純水。
添加部140，對於濃硫酸供給部100所供給之濃硫酸，添加純水供給部120所供給之純水，以產生處理液L。於變形例1，添加部140係液槽，存放處理液L。
再者，於作為液槽之添加部140，設有從該添加部140出發、再回到添加部140的循環管線151。然後，在該循環管線151，係以添加部140為基準，而從上游側起，依序設有：泵152、過濾器153、流量調整器154、加熱器155、熱電偶156、以及切換部157。
泵152，形成由添加部140出發、通過循環管線151、再回到添加部140的混合液之循環流。過濾器153，去除在循環管線151內循環之處理液L所含有的微粒等等汙染物質。流量調整器154，調整通過循環管線151的混合液之循環流的流量。
加熱器155，加熱在循環管線151內循環的混合液。熱電偶156，量測在循環管線151內循環的混合液之溫度。然後，控制部18藉由使用加熱器155及熱電偶156，而可以控制在循環管線151內循環的處理液L之溫度。
因此，變形例1的處理液供給部60，可以將處理液L升溫至所要的溫度，再供給至處理單元16。亦即，於變形例1，係以加熱器155發揮處理液L之升溫機構的功能。
切換部157，經由閥體44a及流量調整器45a，連接至處理單元16，而可以將循環管線151內循環的處理液L之方向，切換至處理單元16或添加部140。
再者，於循環管線151，設有：從過濾器153與流量調整器154之間分歧、而連繫至添加部140的分歧管線158。然後，由於在該分歧管線158設有濃度計159，所以控制部18可以使用該濃度計159，而量測在循環管線151循環之處理液L內的硫酸濃度。
更進一步地，控制部18會根據所量測到的處理液L內的硫酸濃度，控制濃硫酸供給部100及純水供給部120，而可以將處理液L內的硫酸濃度，控制在既定之濃度。
再者，於添加部140，設有：純水供給源160a、閥體160b、流量調整器160c、以及閥體160d。添加部140，經由閥體160d而連接至排液部；純水供給源160a，經由閥體160b及流量調整器160c而連接至添加部140與閥體160d之間。
藉此，控制部18，在更換作為液槽之添加部140內的處理液L之際等等，控制閥體160b、流量調整器160c及閥體160d，而可以將添加部140內的處理液L稀釋至既定之濃度，再排出至排液部。
一如至此為止的說明，於變形例1的處理液供給部60，係藉由以作為液槽的添加部140對濃硫酸添加純水，而可以穩定地產生將硫酸濃度控制在既定之濃度的處理液L。
圖9係顯示實施形態之變形例2的處理液供給部60之構成的圖式。如圖9所示，變形例2的處理液供給部60，其純水供給部120之構成有異於實施形態。
變形例2的純水供給部120，具有：純水供給源121a、閥體121b、流量調整器121c、液槽122、以及循環管線123。
然後，純水供給源121a，經由閥體121b及流量調整器121c而連接至液槽122。藉此，純水供給部120可以從純水供給源121a對液槽122供給純水，而在液槽122存放純水。
再者，循環管線123，係由液槽122出發、再回到該液槽122的循環管線。在該循環管線123，係以液槽122為基準，而從上游側起，依序設有：泵124、過濾器125、流量調整器126、冷卻器127、熱電偶128、以及切換部129。
泵124，形成由液槽122出發、通過循環管線123、再回到液槽122的純水之循環流。過濾器125，去除在循環管線123內循環之純水所含有的微粒等等汙染物質。流量調整器126，調整通過循環管線123的純水之循環流的流量。
冷卻器127，冷卻在循環管線123內循環的純水。熱電偶128，量測在循環管線123內循環的純水之溫度。因此，控制部18藉由使用冷卻器127及熱電偶128，而可以控制在循環管線123內循環的純水之溫度。
切換部129，經由流量調整器130，連接至處理液供給部60的添加部140，而可以將循環管線123內循環的純水之方向，切換至液槽122或添加部140。
再者，液槽122經由閥體131而連接至排液部。藉此，控制部18，在更換液槽122內的純水之際等等，控制閥體131，而可以將液槽122內的純水，排出至排液部。
一如至此為止的說明，於變形例2的處理液供給部60，係藉由在純水供給部120設置冷卻器127，而可以對處理液L添加溫度受到控制的純水。因此，若藉由變形例2，可以更為正確地將處理液升溫至所要的溫度，再供給至處理單元16，而以受到溫度控制之純水進行處理。
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、濃硫酸供給部100、升溫機構、以及液體供給部40。基板處理部30，對基板（晶圓W）施行液體處理。升溫機構，將濃硫酸供給部100所供給之濃硫酸所構成的處理液L，加以升溫。液體供給部40，將升溫過的處理液L，供給至載置於基板處理部30的基板（晶圓W）。藉此，對於形成在晶圓W表面上之膜層所含有之2種材料中的其中一種材料，能以高度選擇性進行蝕刻。
再者，實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1），更進一步地具備：純水供給部120、以及添加部140。添加部140，對處理液L添加純水供給部120所供給之純水。藉此，可以大幅提高蝕刻的選擇比。
再者，於實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1），處理液L不含過氧化氫（雙氧水）。
＜處理之程序＞ 接著，針對實施形態及變形例1之基板處理之程序，參照圖10及圖11以進行說明。圖10係顯示實施形態之基板處理系統1所執行的基板處理之程序的流程圖。
首先，控制部18控制濃硫酸供給部100的加熱器107，而使得在循環管線103循環的濃硫酸，升溫至既定之溫度（步驟階段S101）。例如，控制部18，使得在循環管線103循環的濃硫酸，升溫至120℃左右。
接著，控制部18在以處理液L進行蝕刻前，開啟第2閥體142，而從純水供給部120，對於載置於基板處理部30的晶圓W供給純水（步驟階段S102）。
之後，控制部18開啟第1閥體141及第2閥體142，而以既定之比例，對濃硫酸添加純水（步驟階段S103），以產生處理液L。然後，控制部18，利用濃硫酸與純水混合之際所產生的熱能，使處理液L升溫至既定之溫度（步驟階段S104）。例如，控制部18，使處理液L升溫至150℃左右。
接著，控制部18控制閥體44a，對晶圓W供給升溫過的處理液L（步驟階段S105），而以該處理液L對晶圓W進行蝕刻處理。
然後，待處理液L所進行之蝕刻處理結束，控制部18就會關閉第1閥體141，同時開啟第2閥體142，而對晶圓W供給純水（步驟階段S106）。接著，控制部18關閉第2閥體142及閥體44a，停止對晶圓W供給純水（步驟階段S107）。
接著，控制部18控制閥體44b，從噴嘴41b對晶圓W供給沖洗液（步驟階段S108）。然後，控制部18控制基板處理部30，藉由使晶圓W高速旋轉而甩掉沖洗液以使晶圓W旋乾、或是在將沖洗液置換成IPA後再把IPA甩掉以進行IPA乾燥（步驟階段S109），而完成處理。
圖11係顯示實施形態之變形例1的基板處理系統1所執行的基板處理之程序的流程圖。首先，控制部18控制處理液供給部60，藉由對於作為液槽的添加部140供給濃硫酸及純水，而對濃硫酸添加純水（步驟階段S201），以產生處理液L。
接著，控制部18控制循環管線151的加熱器155，而使得在循環管線151循環的處理液L，升溫至既定之溫度（步驟階段S202）。例如，控制部18，使得處理液L升溫至150℃左右。
接著，控制部18控制切換部157及閥體44a，對晶圓W供給升溫過的處理液L（步驟階段S203），而以該處理液L對晶圓W進行蝕刻處理。然後，控制部18控制閥體44a，停止對晶圓W供給處理液L（步驟階段S204）。
接著，控制部18控制閥體44b，從噴嘴41b對晶圓W供給沖洗液（步驟階段S205）。然後，控制部18控制基板處理部30，藉由使晶圓W高速旋轉而甩掉沖洗液以使晶圓W旋乾、或是在將沖洗液置換成IPA後再把IPA甩掉以進行IPA乾燥（步驟階段S206），而完成處理。
實施形態之基板處理方法，包含：升溫步驟（步驟階段S104、S202）、以及液體供給步驟（步驟階段S105、S203）。升溫步驟，將濃硫酸所構成之處理液L加以升溫。液體供給步驟，將升溫過的處理液L，供給至載置於基板處理部30之基板（晶圓W）。藉此，對於形成在晶圓W表面上之膜層所含有之2種材料中的其中一種材料，能以高度選擇性進行蝕刻。
再者，於實施形態之基板處理方法，升溫步驟（步驟階段S104、S202）將處理液L升溫至130℃以上、並且係沸點以下。藉此，對於形成在晶圓W表面上之膜層所含有的鎢及氮化鈦中的氮化鈦，能以所要的選擇比進行蝕刻。
再者，於實施形態之基板處理方法，處理液L不含過氧化氫（雙氧水）。
再者，實施形態之基板處理方法，更進一步地包含：對處理液L添加純水的純水添加步驟（步驟階段S103、S201）。藉此，可以提高氮化鈦的蝕刻速率。
再者，於實施形態之基板處理方法，純水添加步驟（步驟階段S103、S201），係添加純水而使處理液L內的硫酸濃度，成為70～97質量％。藉此，對於形成在晶圓W表面上之膜層所含有的鎢及氮化鈦中的氮化鈦，能以高度選擇性進行蝕刻。
再者，實施形態之基板處理方法，包含：事後純水供給步驟（步驟階段S106）。事後純水供給步驟，係在液體供給步驟（步驟階段S105）之後，對基板（晶圓W）供給添加至處理液L的純水。藉此，在以既定硫酸濃度之處理液L進行過蝕刻後，可以抑制在氮化鈦之蝕刻產生不均之情形。
再者，實施形態之基板處理方法，包含事前純水供給步驟（步驟階段S102）。事前純水供給步驟，係在液體供給步驟（步驟階段S105）之前，對基板（晶圓W）供給添加至處理液L的純水。藉此，在以既定硫酸濃度之處理液L進行蝕刻前，可以抑制在氮化鈦之蝕刻產生不均之情形。
再者，於實施形態之基板處理方法，於基板（晶圓W）之表面，形成含鎢的膜層。藉此，能以處理液L對晶圓W進行洗淨處理而不會過度蝕刻晶圓W表面上之膜層所含有的鎢。
再者，於實施形態之基板處理方法，於基板（晶圓W）之表面，形成包含鎢或氧化鋁、以及氮化鈦的膜層。藉此，對於形成在晶圓W表面上之膜層所含有的鎢或氧化鋁及氮化鈦中的氮化鈦，能以高度選擇性進行蝕刻。
再者，於實施形態之基板處理方法，液體供給步驟（步驟階段S105、S203），包含去除乾蝕刻後或CMP（Chemical-Mechanical Polishing；化學機械拋光）處理後之基板（晶圓W）上之殘渣的步驟。藉此，能以良好的效率，去除乾蝕刻後或CMP處理後之晶圓W上的殘渣。
以上，針對本發明實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，只要不脫離其要旨，可以進行各種變更。例如，上述實施形態，不只可用於蝕刻基板上所形成之複數膜層中之其中一種膜層的步驟，亦可對於洗淨基板上層的步驟套用此技術。
例如，在基板上有形成鎢膜時，亦可套用於進行乾蝕刻後之殘渣去除、或CMP（Chemical-Mechanical Polishing；化學機械拋光）處理後之殘渣去除的情形等等。針對該套用例，將於下文敍述。
對於CMP處理後的晶圓W，套用了上述實施形態的基板處理方法。於此例中之CMP處理，係將氧化鈰（CeO2 ；鈰氧化物）用作為漿料，而在CMP處理後，有氧化鈰殘渣物（於下文中，亦會稱為「氧化鈰漿料」。）殘留在晶圓W上。
對於殘留有該氧化鈰漿料的晶圓W，首先供給150℃的稀釋硫酸（硫酸濃度92（質量％））。然後，在以該稀釋硫酸進行處理後，對晶圓W供給溫水（溫度70℃）60秒鐘；之後，供給室溫之純水30秒鐘，以進行沖洗。
更進一步地，在該沖洗處理之後，對晶圓W施行旋乾（26秒鐘），並使用ICP－MS（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry；感應耦合電漿質譜儀）以觀察晶圓W上之氧化鈰漿料的去除量。實驗結果如表1所示。
【表1】
如表1所示，可知使用上述實施形態的基板處理方法，大幅地減少了晶圓W上之氧化鈰漿料的殘渣量。亦即，若藉由實施形態，能以良好的效率，去除乾蝕刻後或CMP處理後之晶圓W上的殘渣。
再者，於上述實施形態，係針對以處理液L蝕刻晶圓W後，進行沖洗處理的例子，加以描述，但蝕刻後的處理並不限定於沖洗處理，無論進行何種處理皆可。
例如，於上述實施形態，亦可係在以處理液L蝕刻晶圓W後，對晶圓W供給溫度調整過的濃硫酸。如此這般，藉由對晶圓W供給溫度調整過的濃硫酸，而可以去除由於處理液L中含有之稀硫酸所導致發生在配管內的氣泡。
此次所揭露之實施形態，在所有層面上皆應視為例示，而非用於限定。事實上，上述實施形態能以多種形態加以體現。再者，上述實施形態，可在不脫離隨附之申請專利範圍及其要旨的情況下，以各種形態進行省略、置換、變更。
W‧‧‧晶圓 1‧‧‧基板處理系統（基板處理裝置之一例） 2‧‧‧搬入搬出站 3‧‧‧處理站 4‧‧‧控制裝置 11‧‧‧載體載置部 12‧‧‧搬運部 13‧‧‧基板搬運裝置 14‧‧‧傳遞部 15‧‧‧搬運部 16‧‧‧處理單元 17‧‧‧基板搬運裝置 18‧‧‧控制部 19‧‧‧記錄部 20‧‧‧處理腔室 21‧‧‧風機過濾機組 30‧‧‧基板處理部 31‧‧‧固持部 311‧‧‧固持構件 32‧‧‧支柱部 33‧‧‧驅動部 40‧‧‧液體供給部 41a、41b‧‧‧噴嘴 42‧‧‧臂體 43‧‧‧迴旋升降機構 44a、44b‧‧‧閥體 45a、45b‧‧‧流量調整器 46b‧‧‧DIW供給源 50‧‧‧回收杯 51‧‧‧排液口 52‧‧‧排氣口 60‧‧‧處理液供給部 100‧‧‧濃硫酸供給部 101a‧‧‧濃硫酸供給源 101b‧‧‧閥體 101c‧‧‧流量調整器 102‧‧‧液槽 103‧‧‧循環管線 104‧‧‧泵 105‧‧‧過濾器 106‧‧‧流量調整器 107‧‧‧加熱器 108‧‧‧熱電偶 109‧‧‧切換部 110a‧‧‧純水供給源 110b‧‧‧閥體 110c‧‧‧流量調整器 110d‧‧‧閥體 120‧‧‧純水供給部 120a‧‧‧純水供給源 120b‧‧‧閥體 120c‧‧‧流量調整器 120d‧‧‧配管 120e‧‧‧閥體 121a‧‧‧純水供給源 121b‧‧‧閥體 121c‧‧‧流量調整器 122‧‧‧液槽 123‧‧‧循環管線 124‧‧‧泵 125‧‧‧過濾器 126‧‧‧流量調整器 127‧‧‧冷卻器 128‧‧‧熱電偶 129‧‧‧切換部 130‧‧‧流量調整器 131‧‧‧閥體 140‧‧‧添加部 141‧‧‧第1閥體 142‧‧‧第2閥體 151‧‧‧循環管線 152‧‧‧泵 153‧‧‧過濾器 154‧‧‧流量調整器 155‧‧‧加熱器 156‧‧‧熱電偶 157‧‧‧切換部 158‧‧‧分歧管線 159‧‧‧濃度計 160a‧‧‧純水供給源 160b‧‧‧閥體 160c‧‧‧流量調整器 160d‧‧‧閥體 C‧‧‧載體 L‧‧‧處理液 S101～S109、S201～S206‧‧‧步驟階段
【圖1】圖1係顯示實施形態之基板處理系統之概略構成的示意圖。 【圖2】圖2係顯示處理單元之具體構成例的示意圖。 【圖3】圖3（a）、（b）係顯示實施形態之蝕刻處理之概要的圖式。 【圖4】圖4係顯示實施形態之處理液供給部之構成的圖式。 【圖5】圖5係顯示實施形態之處理液的溫度與蝕刻的選擇比間之關係的圖式。 【圖6】圖6係顯示實施形態之鎢的蝕刻速率、氮化鈦的蝕刻速率及蝕刻選擇比，與硫酸濃度間之關係的圖式。 【圖7】圖7（a）～（c）係用以說明實施形態之處理液供給處理之詳情的圖式。 【圖8】圖8係顯示實施形態之變形例1的處理液供給部之構成的圖式。 【圖9】圖9係顯示實施形態之變形例2的處理液供給部之構成的圖式。 【圖10】圖10係顯示實施形態之基板處理系統所執行的基板處理之程序的流程圖。 【圖11】圖11係顯示實施形態之變形例1的基板處理系統所執行的基板處理之程序的流程圖。
S101~S109‧‧‧步驟階段

Claims (7)

  1. 一種基板處理方法，包括以下步驟：升溫步驟，將由濃硫酸所構成之處理液加以升溫，其中將該處理液升溫至130℃以上、並且係沸點以下；液體供給步驟，將升溫過的該處理液，供給至載置於基板處理部之基板；純水添加步驟，對該處理液添加純水；以及事後純水供給步驟，在該液體供給步驟之後，對該基板供給添加至該處理液的純水；其中該基板之表面具有包含鎢或氧化鋁、以及氮化鈦的膜層。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，該處理液不含過氧化氫。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，該純水添加步驟，係添加純水以使該處理液內的硫酸濃度，成為70~97質量%。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，更包括以下步驟：事前純水供給步驟，在該液體供給步驟之前，對該基板供給添加至該處理液的純水。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理方法，其中，該液體供給步驟，包含將乾蝕刻後或化學機械拋光處理後之該基板上之殘渣予以去除的步驟。
  6. 一種基板處理裝置，包括：基板處理部，對基板施行液體處理；濃硫酸供給部；升溫機構，將由該濃硫酸供給部供給之濃硫酸所構成的處理液，加以升溫，其中將該處理液升溫至130℃以上、並且係沸點以下；液體供給部，將升溫過的該處理液，供給至載置於該基板處理部的該基板；純水供給部；以及添加部，將由該純水供給部所供給之純水添加至該處理液；該液體供給部，在將升溫過的該處理液，供給至載置於該基板處理部之該基板之後，對該基板供給添加至該處理液的純水；其中該基板之表面具有包含鎢或氧化鋁、以及氮化鈦的膜層。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，該處理液不含過氧化氫。
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