TWI650811B - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題,在於在對基板進行蝕刻及洗淨之情形時,抑制溶解於蝕刻液之物質之再結晶化。
本發明之基板處理方法,對既定之基板進行蝕刻及洗淨。詳細而言,基板處理方法包含有:蝕刻步驟,其使用較常溫更高溫之鹼性蝕刻液,使被設於基板上之矽膜溶解;及洗淨步驟,其對經過蝕刻步驟之基板,使用較常溫更高溫之溫水進行洗淨。
Description
本發明係關於對半導體晶圓等之基板進行蝕刻處理或洗淨處理之基板處理方法及基板處理裝置。
於半導體裝置之製造步驟,包含有藉由使半導體晶圓等之基板浸漬於處理槽,而對該基板實施蝕刻處理或洗淨處理之步驟、及實施去除處理液之乾燥處理之步驟。如此之步驟係藉由包含複數個處理槽之基板處理裝置所執行。又,於蝕刻處理或洗淨處理中,會根據溶解之處理對象之物質而使用適當之處理液。
例如,提出有進行利用氫氟酸之濕式蝕刻、利用純水之清洗(洗淨)、乾燥、鹼性洗淨、及利用純水之清洗之基板的洗淨方法(例如專利文獻1)。又,亦提出有以鹼性之藥液對多結晶矽膜或非晶矽(Amorphous silicon)膜進行蝕刻之電容器構造之形成方法(例如專利文獻2)。
近年來,在半導體基板之蝕刻中,存在有蝕刻量增加之傾向。伴隨於此,產生有已蝕刻之成分會在例如水洗時再結晶化之問題。
[專利文獻1]日本專利特開2013-84723號公報
[專利文獻2]日本專利第5869368號公報
因此,本發明之目的,在於在對基板進行蝕刻及洗淨之情形時,抑制溶解於蝕刻液之物質之再結晶化。
為了解決上述課題之本發明,係如下所構成。一種基板處理方法,係對既定之基板進行蝕刻及洗淨者,其包含有:蝕刻步驟,其使用較常溫更高溫之鹼性蝕刻液,使被設於上述基板上之矽膜溶解;及洗淨步驟,其對經過上述蝕刻步驟之上述基板,使用較常溫更高溫之溫水進行洗淨。
如此一來,由於對經過蝕刻步驟之基板使用較常溫更高溫之溫水進行洗淨,因此不會將附著於基板之蝕刻液急遽地加以冷卻。因此,可抑制超過蝕刻液之溶解度之矽析出於基板表面之情形。
亦可,進一步具備有:第2洗淨步驟,其使用包含與經稀釋之蝕刻液相同之成分之洗淨液來洗淨基板。藉由使用包含與蝕刻液相同成分之洗淨液,可提高洗淨之效果。
又,洗淨液亦可進一步包含過氧化氫水。藉此,可抑制藉由洗淨液而被蝕刻處理之情形。
又,亦可為,於洗淨步驟中,或除了洗淨步驟之外,進行對基板噴灑溫水來洗淨基板之處理。如此一來,可削減使用於 洗淨之溫水的量。
又,亦可包含有:移送步驟,其將基板自進行蝕刻步驟之處理槽朝向進行洗淨步驟之處理槽移送;於移送步驟中,對基板進行加溫。如此一來,可抑制於移送步驟中附著於基板之蝕刻液之冷卻及伴隨於該冷卻之矽的析出。
又,本發明之基板處理裝置係對既定之基板進行蝕刻及洗淨者,其具備有:蝕刻處理槽,其用來對使用較常溫更高溫之鹼性蝕刻液,使被設於基板上之矽膜溶解;洗淨處理槽,其用來對在蝕刻處理槽中已被處理之基板,使用較常溫更高溫之溫水進行洗淨;及調溫手段,其用以加溫而生成溫水。
再者,為了解決上述課題之手段,可適當地加以組合而使用。
根據本發明,在對基板進行蝕刻及洗淨之情形時,可抑制溶解於蝕刻液之物質之再結晶化。
1‧‧‧基板處理裝置
2‧‧‧緩衝部
3‧‧‧基板搬出入口
5、7、9‧‧‧處理部
5a、5b、7a、7b、9a、9b‧‧‧處理槽
11、13、15‧‧‧升降器
17‧‧‧主搬送機構
17a‧‧‧臂
43‧‧‧副搬送機構
55‧‧‧控制部
57‧‧‧儲存部
71‧‧‧供給管
72‧‧‧噴嘴
73‧‧‧排液管
74‧‧‧調溫器
75‧‧‧簇射噴嘴
W‧‧‧基板
圖1係顯示基板處理裝置之概略構成之立體圖。
圖2顯示基板處理裝置之功能方塊圖。
圖3係顯示基板處理裝置之處理部中處理槽之構成的圖。
圖4(A)至(F)係顯示洗淨處理之步驟之示意圖。
圖5(A)至(F)係顯示變形例1之洗淨處理之步驟之示意圖。
圖6(A)至(E)係顯示變形例2之步驟之一例之示意圖。
圖7(A)至(D)係顯示變形例5之步驟之一例之示意圖。
圖8(A)至(D)係顯示變形例6之步驟之一例之示意圖。
以下,對本發明之實施例,一邊參照圖式一邊詳細地進行說明。再者,以下所示之實施例係本發明之一態樣,並非限定本發明之技術範圍者。
圖1係顯示實施例1之基板處理裝置1之概略構成之立體圖。該基板處理裝置1係主要對基板(例如半導體基板)W實施蝕刻處理或洗淨處理者。於基板處理裝置1中,於圖1中右深處側,配置有存放基板W之緩衝部2,並於緩衝部2之更右深處側,設置有用以操作基板處理裝置1之正面面板(未圖示)。又,於緩衝部2中與正面面板之相反側,設置有基板搬出入口3。又,基板處理裝置1之長邊方向中,自緩衝部2之相反側(圖1中之左近前側),排列設置有對基板W進行處理之處理部5、7及9。
處理部5、7及9各自具有兩個處理槽5a及5b、7a及7b、9a及9b。處理槽5a、7a及9a係進行蝕刻處理之蝕刻處理槽,而處理槽5b、7b及9b係進行洗淨處理之洗淨處理槽。所謂洗淨處理,係指藉由純水或經稀釋之蝕刻液等,來沖洗殘留於基板W之蝕刻液之洗滌處理(亦稱為「清洗」)。又,於基板處理裝置1具備有用以使複數片基板W僅於各處理部5、7及9中之各處理槽之間相對於圖1中之短箭頭之方向及範圍移動之副搬送機構43。又,該副搬送機構43為了使複數片基板W浸漬於處理槽5a及5b、7a及7b、9a及9b,或自該等處理槽拉起,因此使複數片基板W亦朝 上下移動。於各個副搬送機構43設置有保持複數片基板W之升降器11、13及15。此外,於基板處理裝置1,為了將複數片基板W分別搬送至各處理部5、7及9,具備有可在圖1中之長箭頭方向及範圍進行移動之主搬送機構17。
主搬送機構17具有兩根可動式之臂17a。於該等臂17a,設置有用以載置基板W之複數個溝(省略圖示),在圖1所示之狀態下,以立起姿勢(基板主面之法線沿著水平方向之姿勢)保持各基板W。又,自圖1中之右斜下方向觀察,主搬送機構17之兩根臂17a藉由自「V」字狀擺動成倒「V」字狀,而放開各基板W。而且,藉由該動作,基板W可在主搬送機構17與升降器11、13及15之間被交接。
圖2顯示基板處理裝置1之功能方塊圖。上述之主搬送機構17、副搬送機構43、處理部5、7、9係由控制部55所總括性地進行控制。作為控制部55之硬體之構成與一般之電腦相同。亦即,控制部55具備有進行各種運算處理之CPU(Central Processing Unit;中央處理單元)、作為儲存基本程式之讀取專用之記憶體的ROM(Read-Only Memory;唯讀記憶體)、作為儲存各種資訊之讀寫自如之記憶體的RAM(Random Access Memory;隨機存取記憶體)及預先儲存有控制用應用程式或資料等之磁碟等。在本實施例中,控制部55之CPU執行既定之程式,藉此將基板W搬送至各處理部5、7、9,並以根據程式來實施處理之方式對各部進行控制。上述之程式係儲存於儲存部57。又,於儲存部57預先保存有後述之各處理持續之時間等作為程式運作時之基準之參數。
圖3係顯示基板處理裝置1之處理部5、7、9中處理 槽5b、7b、9b之構成的圖。於圖3中,以處理槽7b為例進行說明。與以下之處理槽7b之構成及控制相同或類似之構成及控制亦可被應用於其他處理槽5b及9b。
此處,在半導體晶圓之製造步驟中,例如將矽等之單結晶鑄塊(ingot)沿著其棒軸方向切片,並對所取得者依序實施倒角、研磨(lapping)、蝕刻處理、拋光(polishing)等之處理。其結果,於基板表面上形成由不同材料所構成之複數個層、構造、電路。在處理槽7a所進行之基板W之蝕刻處理,例如為用以在半導體基板上形成圖案之步驟。蝕刻處理係以選擇性地去除在基板上所形成之矽膜(Si膜)為目的所進行,藉由將基板W浸漬於處理液即高溫(80℃左右)之鹼性蝕刻液等中既定時間而進行。
於圖3中,處理槽7b係由對處理液之抗蝕性優異的石英或氟樹脂材料所形成之呈俯視矩形之箱形構件。又,處理槽7b亦可具有由使基板W浸漬於處理液中之內槽、及供自被設於內槽周圍之內槽之上端溢流(overflow)之處理液流入之外槽所構成的雙重槽構造(未圖示)。又,處理槽7b具有:供給管71及噴嘴72,該等用以供給為了洗淨基板W之處理液(亦稱為「洗淨液」);排液管73,其用以自處理槽7b將洗淨液排出;以及加熱器等之調溫器(相當於本發明之「調溫手段」)74,其對自供給管71所供給之洗淨液進行加溫。供給管71、排液管73分別具有閥(未圖示),並藉由控制部55(圖2)來控制洗淨液之供給及排出。再者,洗淨液之排出,亦可藉由其自開口之處理槽7b之上端溢出而進行。又,亦可過濾自排液管73排出之洗淨液,並使其再循環於供給管71。
又,如前所述,於處理槽7b設置有用以使基板W浸 漬於所貯存之處理液之升降器13。升降器13係由3根保持棒以立起姿勢一併保持被相互平行地排列之複數片(例如50片)基板W。升降器13係設為可藉由副搬送機構43而朝上下左右之方向移動。而且,可使所保持之複數片基板W在浸漬於處理槽7b內之處理液中之處理位置(圖3之實線)與自處理液朝上方拉起後之交接位置(圖3之虛線)之間進行升降,並且使其等朝向隔壁之處理槽移動。
圖4係顯示本實施例中在處理槽7b之洗淨處理之步驟之示意圖。再者,於圖4所示之步驟之前,在處理槽7a中,進行使用鹼性藥液(亦稱為「蝕刻液」)對基板W之矽(Si)膜進行蝕刻之蝕刻步驟。矽膜係由非晶矽、多晶矽等之材料所形成之薄膜。鹼性之蝕刻液例如為包含三甲基(2-羥乙基)銨氫氧化物(TMY)或四甲基氫氧化銨(TMAH)之水溶液、或者氫氧化銨(氨水)。
其後,在蝕刻液附著於基板W之表面之狀態下,將基板W移送至處理槽7b,進行圖4所示之洗淨處理。此處,若進行例如三維NAND(反及閘)之形成般,蝕刻量相較於習知更多之處理,過飽和矽便會自附著於基板W之蝕刻液析出,並於乾燥後作為微粒而殘留於基板W上。為了抑制該情形,而在本實施例中進行利用溫水之洗淨。
在圖4之(A)中,將自供給管71所供給之溫水,自噴嘴72供給至處理槽7b。在圖4中將液體之流動以粗實線的箭頭來表示。溫水係較常溫更高溫之純水。具體而言,使用50至80℃左右之純水。再者,在圖4之(A)中,既可將溫水充填至空的處理槽 7b,亦可將溫水以自殘留有前次之處理所使用之洗淨液之狀態進行置換之形式而充填至處理槽7b。再者,此處所謂的常溫,係表示未進行積極之調溫之情形,實際上為24℃至26℃左右。
在圖4之(B)中,藉由副搬送機構43使載置有基板W之升降器13移動至處理位置,而使基板W浸漬於處理槽7b之溫水。
又,如圖4之(C)所示,於使基板W浸漬於溫水內之狀態下,置換處理槽7b內之溫水,而進行洗淨。如圖4所示,處理槽7b其剖面形狀呈朝鉛直下方凸出之棒球本壘板(home base)形狀。又,噴嘴72係設置於處理槽7b之左右側面之下方。新被供給之溫水,係自噴嘴72朝向處理槽7b之底面成為凸狀之下端被放出。然後,自左右之噴嘴所放出之溫水在處理槽7b底面之中央碰撞,而於處理槽7b內上升。此時,被保持於處理位置之基板W表面之溫水被置換,溫水之一部分便藉由自處理槽7b之上端溢出被排出。例如,(C)之處理持續5分鐘左右。又,(C)之步驟相當於本發明之洗淨步驟。
其後,在圖4之(D)中,將自供給管71所供給之洗淨液切換為溫水與鹼性蝕刻液之混合液。換言之,該混合液係經稀釋之蝕刻液,且亦稱為「溫洗淨液」。溫洗淨液之溫度較常溫高,例如使用50至80℃左右。藉由以包含與蝕刻液相同成分之溫洗淨液進行洗淨,可提高洗淨效果,並且可抑制異物朝向基板W之附著。又,溫洗淨液亦可為進一步包含過氧化氫水(H2O2)之混合液。藉由使用如此之混合液,可抑制因溫洗淨液而過度地被蝕刻處理之情形。圖4之(D)之步驟相當於本發明之第2洗淨步驟。
然後,在圖4之(E)中,將自供給管71所供給之洗淨液切換為常溫之水(為了與溫水區別,亦稱為「冷水」)。在本步驟中,可將基板W進行洗淨並且加以冷卻。
其後,如圖4之(F)所示,洗淨完成,使升降器13移動而將基板W自處理槽7b排出。
根據本實施例,利用溫水來進行洗淨,藉此可抑制矽自附著於基板W之蝕刻液再結晶化之情形。亦即,可推測而得知若蝕刻液在洗淨步驟中因藉由常溫之純水進行洗淨等而被急遽地冷卻,可溶解於蝕刻液之矽之溶解度便會下降,而導致矽析出之情形。為了避免該情形,在本實施形態中追加圖4之(A)至(D)的步驟。再者,於本實施例之洗淨處理前所進行之蝕刻處理為使基板W浸漬於不進行循環之既定量蝕刻液來進行之蝕刻處理、或不替換既定量之蝕刻液而使其於封閉系統內循環來進行蝕刻處理之情形時,由於在冷卻時矽超過飽和濃度之可能性會變高,因此利用溫水所進行之洗淨特別有效。
在上述實施例1中,亦可省略圖4之(D)所示之步驟。亦即,在實施例2中,進行圖4之(A)至(C)、(E)及(F)所示之處理。在本實施例中,於(C)之步驟中,藉由使單位時間之溫水替換的量增大,則即便省略(D)之步驟仍可抑制異物之附著。例如,相對於容量約為35公升之處理槽7b,較佳為在(C)之步驟中每分鐘替換50公升 之溫水。
圖5係顯示變形例1之洗淨處理之步驟之示意圖。變形例1之處理槽7b於其上部具有用以於處理槽7b內廣範圍地噴灑溫水之簇射噴嘴75。而且,可自被保持於處理槽7b內之處理位置之基板W的上方噴灑溫水。
在圖5之(A)中,於處理槽7b內充填溫水。又,在圖5之(B)中,使基板W移動至處理槽7b內。然後,在圖5之(C)中,一邊置換處理槽7b內之溫水,一邊進行基板W之洗淨。(A)至(C)所示步驟之內容由於與圖4之(A)至(C)相同,因此省略詳細之說明。
在圖5之(D)中,將處理槽7b內之溫水自排液管73排出,並且自簇射噴嘴75對基板W噴灑溫水,來洗淨基板W。所噴灑之溫水的溫度例如使用50至80℃左右。
其後,如圖5之(E)所示,停止自簇射噴嘴75之溫水之噴灑,並且自噴嘴72供給常溫之水,來進行利用冷水之洗淨。然後,如圖5之(F)所示,洗淨完成,並將基板W自處理槽7b排出。(E)及(F)所示步驟之內容由於與圖4之(E)及(F)相同,因此省略詳細之說明。
在變形例1中,藉由採用利用簇射所進行之洗淨,可提升洗淨效率,並且可減少使用於洗淨之洗淨液的總量。
圖6係顯示變形例2之步驟之一例之示意圖。於基板W之投 入時之處理槽7b,亦可預先充填上述之溫洗淨液而非充填溫水。在圖6之(A)中,將溫洗淨液自噴嘴72供給,並使其充填至處理槽7b。然後,如圖6之(B)所示般使基板W浸漬於充填有溫洗淨液之處理槽7b。在本步驟中,溫洗淨液之供給停止,不使其進行循環。
其後,如圖6之(C)所示,自噴嘴72供給溫水,將處理槽7b內之洗淨液置換為溫水並且對基板W進行洗淨。然後,如圖6之(D)所示,自噴嘴72供給冷水將處理槽7b內之洗淨液置換為冷水,將洗淨基板W進行洗淨並且加以冷卻。其後,如圖6之(E)所示,洗淨完成,並將基板W自處理槽7b排出。(C)至(E)所示步驟之內容與圖4之(C)、(E)及(F)相同,因此省略詳細之說明。
又,變形例2之(A)及(B)之步驟,可應用於其他實施例或變形例中基板W之投入時之步驟。即便藉由如此之步驟,亦可藉由利用包含與蝕刻液相同成分之溫洗淨液進行洗淨,而提高洗淨效果,並且抑制異物朝向基板W之附著。
於基板W朝向處理槽7b之投入時,亦可吹抵高溫之氣體。本變形例之處理槽7b例如於其上部,具有用以對基板W吹抵高溫之氣體之送風機(未圖示)。氣體例如為氮(N2)。又,氣體之溫度使用例如50至100℃左右。再者,氣體之吹抵以不使基板W乾燥之程度來進行。
如此一來,在處理槽間移送基板W之步驟中,可抑制基板W被冷卻之情形,其結果,可抑制矽自附著於基板W之蝕刻步驟之處理液析出之情形。
溫水或溫洗淨液朝向處理槽7b之充填,亦可藉由對已被充填至處理槽7b之液體進行加溫來實現。本變形例之處理槽7b亦可具有例如鹵素加熱燈之加熱用之光源等的溫度調節裝置,來進行加溫。如此一來,可削減溫水或溫水溶液之置換所需的時間。
圖7係顯示變形例5之步驟之一例之示意圖。變形例5之處理槽7b於其上部,具有用以於處理槽7b內廣範圍地噴灑溫水之簇射噴嘴75。而且,可自被保持於處理槽7b內之處理位置之基板W的上方噴灑溫水。簇射噴嘴75與變形例1相同。
在本變形例中,如圖7之(A)所示例如進行排液,並在處理液未填滿處理槽7b之狀態下進行處理。又,如圖7之(B)所示,於基板W朝向處理槽7b之投入時,自簇射噴嘴75對基板W噴灑溫水。如此一來,可抑制基板W之溫度之降低,並且可提升基板W之洗淨效果。然後,在圖7之(C)中,將溫水自噴嘴72供給至處理槽7b,而進行充填。此時,既可進行自簇射噴嘴75之溫水之噴灑,亦可不進行。又,在圖7之(D)中,進行利用溫水之基板W之洗淨,而且,進行例如圖4之(D)以後或(E)以後所示之洗淨處理。
圖8係顯示變形例6之步驟之一例之示意圖。變形例6之處理 槽7b亦於其上部,具有用以於處理槽7b內廣範圍地噴灑溫水之簇射噴嘴75。而且,可自被保持於處理槽7b內之處理位置之基板W的上方噴灑溫水。簇射噴嘴75與變形例1相同。
在本變形例中,藉由來自簇射噴嘴75之溫水之噴灑而進行洗淨。亦即,如圖8之(A)所示例如進行排液,並在處理液未填滿處理槽7b之狀態下進行處理。在圖8之(B)中,於基板W朝向處理槽7b之投入時,自簇射噴嘴75對基板W噴灑溫水。如此一來,可抑制基板W之溫度之降低,並且可提升基板W之洗淨效果。又,在圖8之(C)中,藉由溫水朝向基板W之噴灑而進行洗淨。此時,亦可例如藉由副搬送機構43使升降器13沿著上下滑動,而使溫水充分地遍布於已實施蝕刻之基板W的內部。其後,如圖8之(D)所示,完成洗淨,並將基板W自處理槽7b排出。此時,例如持續地自簇射噴嘴75噴灑溫水。
若如變形例6般僅藉由溫水之簇射來進行洗淨,即可削減使用於洗淨之溫水的總量。
上述實施例及變形例所記載之內容,可在可能的範圍內組合而加以實施。
Claims (8)
- 一種基板處理方法,係對既定之基板進行蝕刻及洗淨者,其包含有:選擇蝕刻步驟,其使用較常溫更高溫之鹼性蝕刻液,使被設於上述基板上之矽膜選擇性地溶解;及洗淨步驟,其對經過上述選擇蝕刻步驟之上述基板,為了不使超過上述蝕刻液之溶解度之矽析出於上述基板表面而使用較常溫更高溫之溫水進行洗淨。
- 一種基板處理方法,係對既定之基板進行蝕刻及洗淨者,其包含有:蝕刻步驟,其使用較常溫更高溫之鹼性蝕刻液,使被設於上述基板上之矽膜溶解;移送步驟,其將上述基板自進行上述蝕刻步驟之處理槽朝向進行上述洗淨步驟之處理槽移送;及洗淨步驟,其對經過上述蝕刻步驟之上述基板,使用較常溫更高溫之溫水進行洗淨;於上述移送步驟中,對上述基板進行加溫。
- 如請求項1或2之基板處理方法,其中,其進一步具備有:第2洗淨步驟,其使用包含與經稀釋之上述蝕刻液相同之成分之洗淨液來洗淨上述基板。
- 如請求項3之基板處理方法,其中,上述洗淨液進一步包含過氧化氫水。
- 如請求項1或2之基板處理方法,其中,於上述洗淨步驟中,或除了上述洗淨步驟之外,進行對上述基板噴灑上述溫水來洗淨上 述基板之處理。
- 如請求項1之基板處理方法,其中,其包含有:移送步驟,其將上述基板自進行上述選擇蝕刻步驟之處理槽朝向進行上述洗淨步驟之處理槽移送;於上述移送步驟中,對上述基板進行加溫。
- 如請求項1或2之基板處理方法,其中,上述蝕刻液為包含三甲基(2-羥乙基)銨氫氧化物(TMY)或四甲基氫氧化銨(TMAH)之水溶液、或者氫氧化銨。
- 一種基板處理裝置,係對既定之基板進行蝕刻及洗淨者,其具備有:選擇蝕刻處理槽,其用來對使用較常溫更高溫之鹼性蝕刻液,使被設於上述基板上之矽膜選擇性地溶解;洗淨處理槽,其用來對在上述選擇蝕刻處理槽中已被處理之上述基板,為了不使超過上述蝕刻液之溶解度之矽析出於上述基板表面而使用較常溫更高溫之溫水進行洗淨;及調溫手段,其用以進行加溫而生成上述溫水。
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (2)
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