TWI872901B - 基板處理方法以及基板處理裝置 - Google Patents

Abstract

由於奈米氣泡NB+帶正電，因此蝕刻物種的負離子(HF ₂ ^-)被奈米氣泡NB+吸引且蝕刻物種的正離子(H ⁺)排斥奈米氣泡NB+。因此，即使在狹小的凹部，蝕刻液EF的活性的蝕刻物種亦接連地循環。此外，即使為狹小的凹部，由於奈米氣泡NB+的粒徑大於第一層L1的厚度，因此奈米氣泡NB+亦不會進入凹部。因此，奈米氣泡NB+係存在於豐富地存在有活性的蝕刻物種的狹小的凹部外，從而有助於蝕刻液EF於狹小的凹部中攪拌。此結果，無論基板W上的第一層L1的大小，均能適當地蝕刻基板W。

Description

基板處理方法以及基板處理裝置

本發明係關於一種基板處理方法以及基板處理裝置，係用以對半導體晶圓、液晶顯示器或有機EL(Electroluminescence；電致發光)顯示裝置用基板、光罩用玻璃基板、光碟用基板、磁碟用基板、陶瓷基板、太陽電池用基板等基板(以下簡稱為基板)進行處理。

以往，作為此種方法，具有一種方法，係對基板供給蝕刻液並蝕刻基板(參照例如專利文獻1、2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平9-22891號公報。 [專利文獻2]日本特開平9-115875號公報。

[發明所欲解決之課題]

然而，於具有此種構成的以往例的情形中存在下述問題。 亦即，近年來，形成於基板的表面的圖案(pattern)中，微細化、更複雜的三維構造類型持續發展。具體而言，從鰭片(fin)類型的FET(field effect transistor；場效電晶體)朝閘極全環(GAA；gate-all-around)類型的FET(奈米線(nano wire)、奈米片(nanosheets))、奈米片+BPR(Buried Power Rails；埋藏式電力軌)、叉型片(forksheets)+新標準單元構造(new standard cell architecture(亦簡稱為new std cell arch))、CFET(complementary field effect transistor；互補式場效電晶體)+BEOL(back end of line；後段製程)寬度/氣縫(w/airgaps)、CFET 寬度/二維原子通道(w/2D atomic channels)進展。因此，要求更狹窄且更深的地方的蝕刻。例如圖案係包含複數個凸部(構造體)及複數個凹部(空間)。此外，圖案係包含由非蝕刻對象層所夾住的蝕刻對象層。例如凹部及蝕刻對象層係狹小。凹部及蝕刻對象層的尺寸係有時例如數十奈米以下。

因此，蝕刻處理中，有時對狹小的凹部及蝕刻對象層供給蝕刻液。然而，蝕刻處理的品質係有時依照凹部及蝕刻對象層的大小而降低。於例如凹部及蝕刻對象層狹小時，有時無法適當地蝕刻基板。於例如凹部及蝕刻對象層狹小時，有時蝕刻功能降低。

本發明係有鑑於此種事情而研創，目的在於提供一種基板處理方法以及基板處理裝置，係無論基板上的凹部及蝕刻對象層的大小，均能適當地蝕刻基板。 [用以解決課題之手段]

本發明人係為了解決上述問題而努力研究，結果獲得如下所述的見解。 此處參照圖9及圖10。圖9係顯示進行蝕刻的樣本的構造。圖10係顯示賦予超音波振動並蝕刻時的蝕刻速度之圖表。屬於樣本的基板W中，第一層L1係由氧化膜(SiO ₂)所構成。第一層L1為蝕刻對象層。樣本中，屬於第一層L1的上層之第二層L2係由多晶矽所構成。樣本中，屬於第一層L1的下層之第三層L3係由矽所構成。第一層L1、第二層L2及第三層L3中，組成分別不同。進行了蝕刻此樣本的第一層L1之處理。隨著第一層L1的蝕刻進行而於第二層L2與第三層L3之間形成凹部。

各樣本中，第一層L1的厚度係分別不同，如3nm、5nm、10nm。蝕刻液為將氫氟酸(HF)與純水(DIW(deionized water；去離子水))混合而構成的溶液。混合比為HF:DIW=1:5。將上述構成的各樣本浸漬於此蝕刻液一分鐘。測定與第一層L1至第三層L3的疊層方向正交的方向中的第一層L1被蝕刻的長度EL。依據測定結果求出蝕刻速度(nm/min)。再者，作為物理性輔助，與對蝕刻液賦予超音波振動的情形進行比較。圖10係圖表化比較結果。依據圖10的圖表，第一層L1愈狹窄，則蝕刻速度愈降低。而且，即使賦予物理性輔助，亦未改善蝕刻速度。依據此結果，本發明人們認為未改善蝕刻速度是因為於狹小的第一層L1附近未發生蝕刻液中有助於蝕刻作用的蝕刻物種(HF ₂ ^-、H ⁺)的交替的緣故。基於此種見解的本發明係以下述方式構成。

亦即，方案一所記載的發明為一種基板處理方法，係用以處理基板；前述基板係包含：第一層；第二層，係形成於前述第一層的一側，且具有與前述第一層不同組成；以及第三層，係形成於前述第一層的另一側，且具有與前述第一層不同組成；前述基板處理方法係具備：蝕刻步驟，係將蝕刻液作用於前述基板而蝕刻前述第一層；前述蝕刻液的粒徑大於前述第一層的厚度，且前述蝕刻液係包含帶電的奈米氣泡，且前述蝕刻液係包含用以蝕刻前述第一層的離子或經過極化的分子。

[作用、功效]根據方案一所記載的發明，於蝕刻步驟中，隨著第一層的蝕刻進行而於第二層與第三層之間形成凹部。於蝕刻步驟中，帶電的奈米氣泡係吸引或排斥蝕刻液的離子或經過極化的分子的蝕刻物種。因此，使供給至基板的蝕刻液攪拌並使活性的蝕刻物種循環。此外，即使凹部狹小，由於帶電的奈米氣泡的粒徑大於第一層的厚度，因此該奈米氣泡亦不會進入凹部。因此，奈米氣泡係存在於豐富地存在有活性的蝕刻物種的凹部外，從而有助於蝕刻液於狹小的凹部中攪拌。此結果，無論基板上的凹部及蝕刻對象層的大小，均能適當地蝕刻基板。

其中，此處所謂的奈米氣泡係指粒徑為數nm至數百nm左右的氣泡。

此外，本發明中，較佳為，於前述蝕刻步驟之前實施：混合步驟，係混合包含前述奈米氣泡的稀釋液與藥液從而生成前述蝕刻液(方案二)。

奈米氣泡係容易因流體的流動過程中所產生的壓縮、膨張、渦流等而壓破。因此，於蝕刻步驟之前，於混合步驟中混合包含奈米氣泡的稀釋液與藥液從而生成前述蝕刻液。藉此，最大限度地獲得包含奈米氣泡所為的功效並能實施蝕刻步驟。此結果，能對基板確實地實施適當的蝕刻。

此外，本發明中，較佳為，前述混合步驟係將包含前述奈米氣泡的稀釋液與藥液供給至前述基板附近，藉此生成前述蝕刻液(方案三)。

由於在基板附近混合包含奈米氣泡的稀釋液與藥液從而生成蝕刻液，因此於稀釋液中的奈米氣泡因壓破而減少前，能實施蝕刻步驟。此結果，能在奈米氣泡的減少限制在最小限度的狀態下最大限度地發揮包含奈米氣泡所為的功效。

此外，本發明中，較佳為，前述混合步驟係於較將前述蝕刻液供給至前述基板的位置更上游的混合槽中混合包含前述奈米氣泡的稀釋液與藥液(方案四)。

於混合槽中混合包含奈米氣泡的稀釋液與藥液從而生成蝕刻液。因此於稀釋液中的奈米氣泡因壓破而大幅減少前，於混合槽中充分地混合稀釋液與藥液後，能藉由蝕刻液實施蝕刻步驟。此結果，能在無藥液混合不均的狀態下供給蝕刻液。因此，能抑制蝕刻處理不均。

此外，本發明中，較佳為，前述混合步驟係於較將前述蝕刻液供給至前述基板的位置更上游的混合閥中混合包含前述奈米氣泡的稀釋液與藥液(方案五)。

於混合閥中混合包含奈米氣泡的稀釋液與藥液從而生成蝕刻液。因此，能於生成後短時間內將蝕刻液供給至基板。此結果，能供給將蝕刻液中的藥液濃度正確地調整為所需濃度之狀態的蝕刻液，而且能在奈米氣泡的減少限制在最小限度的狀態下將蝕刻液供給至基板。

此外，本發明中，較佳為，藉由於產生奈米氣泡的奈米氣泡產生器流通純水從而生成前述稀釋液(方案六)。

於奈米氣泡產生器流通純水，藉此能於純水中產生奈米氣泡從而生成稀釋液。因此，由於能將大量包含奈米氣泡的稀釋液使用於蝕刻步驟，因此能充分地進行蝕刻液的攪拌。

此外，本發明中，較佳為，前述稀釋液為於純水包含預先生成的奈米氣泡之溶液(方案七)。

因於純水中產生奈米氣泡故不需要時間。因此，能於短時間內實施蝕刻步驟。

此外，本發明中，較佳為，於前述蝕刻步驟之前還包含：調整液混合步驟，係混合用以調整前述蝕刻液的pH(酸鹼度)之調整液(方案八)。

若藉由調整液混合步驟調整蝕刻液的pH，則能調整奈米氣泡的界達電位(zeta potential)。因此，由於能調整奈米氣泡的帶電程度，因此能調整蝕刻液的攪拌程度。

此外，本發明中，較佳為，前述調整液為進一步加強前述蝕刻液的酸度或鹼度之藥液(方案九)。

於進一步加強蝕刻液的酸度或鹼度時，能增大界達電位的絕對值。因此，能加強奈米氣泡的帶電程度。此結果，能加強蝕刻液的攪拌程度。

此外，方案十所記載的發明為一種基板處理裝置，係用以處理基板；前述基板係包含：第一層；第二層，係形成於前述第一層的一側，且具有與前述第一層不同組成；以及第三層，係形成於前述第一層的另一側，且具有與前述第一層不同組成；前述基板處理裝置係具備：處理部，係用以處理前述基板；供給部，係將蝕刻液供給至前述處理部，前述蝕刻液的粒徑大於前述第一層的厚度，且前述蝕刻液係包含帶電的奈米氣泡，且前述蝕刻液係包含用以蝕刻前述第一層的離子或經過極化的分子；以及控制部，係將從前述供給部所供給的蝕刻液作用於由保持部所保持的前述基板而蝕刻前述第一層。

[作用、功效]根據方案十所記載的發明，控制部係將蝕刻液從供給部供給至處理部的基板。隨著第一層的蝕刻進行而於第二層與第三層之間形成凹部。於蝕刻液中，帶電的奈米氣泡係吸引或排斥蝕刻液的離子或經過極化的分子的蝕刻物種。因此，使供給至基板的蝕刻液攪拌並使活性的蝕刻物種循環至基板。此外，即使凹部狹小，由於帶電的奈米氣泡的粒徑大於第一層的厚度，因此該奈米氣泡亦不會進入凹部。因此，奈米氣泡係存在於豐富地存在有活性的蝕刻物種的凹部外，從而有助於蝕刻液於狹小的凹部中攪拌。此結果，無論基板上的凹部及蝕刻對象層的大小，均能適當地蝕刻基板。 [發明功效]

根據本發明的基板處理方法，於蝕刻步驟中，隨著第一層的蝕刻進行而於第二層與第三層之間形成凹部。於蝕刻步驟中，帶電的奈米氣泡係吸引或排斥蝕刻液的離子或經過極化的分子的蝕刻物種。因此，使供給至基板的蝕刻液攪拌並使活性的蝕刻物種循環。此外，即使凹部狹小，由於帶電的奈米氣泡的粒徑大於第一層的厚度，因此該奈米氣泡亦不會進入凹部。因此，奈米氣泡係存在於豐富地存在有活性的蝕刻物種的凹部外，從而有助於蝕刻液於狹小的凹部中攪拌。此結果，無論基板上的凹部及蝕刻對象層的大小，均能適當地蝕刻基板。

以下例舉實施例說明本發明。 [實施例一]

以下參照圖式說明本發明的實施例一。

圖1係顯示實施例一的基板處理裝置的概略構成之方塊圖。圖2係說明界達電位為正的奈米氣泡所為的作用之示意圖。圖3係說明界達電位為負的奈米氣泡所為的作用之示意圖。

[1-1.裝置的構成]

基板處理裝置1係處理基板W。基板W係例如於俯視時呈現圓形狀。基板W為例如薄板狀。基板W係由例如半導體所構成。基板W為例如矽。

基板處理裝置1係對基板W進行預定的處理。基板處理裝置1為葉片式的裝置，係將基板W逐片地依序進行處理。基板處理裝置1係例如對基板W進行蝕刻處理。蝕刻處理係化學性蝕刻形成於基板W的各種膜。蝕刻處理係加工形成於基板W的各種膜的形狀。蝕刻處理係藉由蝕刻步驟執行。

基板處理裝置1係具備處理部3、供給部5以及控制部7。

處理部3係收容基板W。處理部3係對基板W進行處理。處理部3係具備夾具(chuck)9、旋轉軸11、電動馬達13以及防護罩(guard)15。

夾具9係以水平姿勢保持基板W。夾具9係例如吸附並保持基板W的下表面中央部。夾具9係於上表面抵接並支撐基板W。夾具9係小於基板W的直徑。旋轉軸11係呈現圓柱狀。旋轉軸11係於鉛直方向延伸。旋轉軸11中，於上端安裝有夾具9的下表面。旋轉軸11中，將下端連結於電動馬達13。電動馬達13係使旋轉軸11繞軸芯P1旋轉。電動馬達13係使基板W與旋轉軸11及夾具9一起繞軸芯P1旋轉。於夾具9的外周側配置有防護罩15。防護罩15係防止供給至基板W的處理液飛散至周圍。防護罩15係遍及待機位置與處理位置地升降移動，該待機位置為上端比夾具9低之位置，該處理位置為上端比夾具9高之位置。

其中，夾具9可為所謂的機械式，係抵接並支撐基板W的外周緣。機械式的夾具9係具有比基板W的外徑稍大的外徑。

供給部5係具備第一噴嘴17、第二噴嘴19、第一供給管21、第二供給管23、第一供給槽25以及第二供給槽27。第一噴嘴17及第二噴嘴19係構成為能夠遍及供給位置與待機位置地移動，該供給位置為用以將處理液供給至軸芯P1與基板W的上表面交叉之位置，該待機位置為於防護罩15的側方離開之位置。第一噴嘴17及第二噴嘴19係於供給位置處將處理液供給至基板W的上表面。供給位置係位於基板W的上方。待機位置為於基板W的側方離開之位置。

第一供給管21中，第一噴嘴17係連通地連接於第一供給管21的一端側。第一供給管21中，第一供給槽25係連通地連接於第一供給管21的另一端側。第一供給槽25係貯留第一處理液。第一供給管21係從第一供給槽25朝向第一噴嘴17具備控制閥29、泵31以及流量計33。控制閥29係調整第一供給管21中的第一處理液的流量。控制閥29係以阻斷第一處理液的流通或容許以設定的流量流通第一處理液的方式切換。泵31係將第一供給槽25所貯留的第一處理液經由第一供給管21供給至第一噴嘴17。此時的第一處理液的流量係取決於控制閥29的設定。流量計33係檢測第一處理液的流量。

第一處理液為例如純水(DIW)。第一處理液係於純水包含奈米氣泡。奈米氣泡為下述氣泡：粒徑為數nm至數百nm左右。奈米氣泡的粒徑係比蝕刻對象層及凹部的尺寸大。第一處理液為奈米氣泡水。第一處理液為例如市售的奈米氣泡水，係包含上述粒徑的奈米氣泡。第一處理液係例如於生成包含上述粒徑的奈米氣泡之奈米氣泡水後貯留於第一供給槽25。

其中，第一處理液係相當於本發明中的「稀釋液」。

第二供給管23中，第二噴嘴19係連通地連接於第二供給管23的一端側。第二供給管23中，第二供給槽27係連通地連接於第二供給管23的另一端側。第二供給槽27係貯留第二處理液。第二供給管23係從第二供給槽27朝向第二噴嘴19具備控制閥35、泵37以及流量計39。控制閥35係調整第二供給管23中的第二處理液的流量。控制閥35係以阻斷第二處理液的流通或容許以設定的流量流通第二處理液的方式切換。泵37係將第二供給槽27所貯留的第二處理液經由第二供給管23供給至第二噴嘴19。此時的第二處理液的流量係取決於控制閥35的設定。流量計39係檢測第二處理液的流量。

第二處理液係與第一處理液不同。第二處理液為藥液。藥液為例如氫氟酸(HF)。

混合第一處理液與第二處理液而成為蝕刻液。由第一噴嘴17供給的第一處理液與由第二噴嘴19供給的第二處理液的混合比為例如5:1。此比例係依照基板W中的蝕刻對象層及凹部中的所需蝕刻速度而調整。

控制部7係總括地控制上述各部。控制部7係具備未圖示的CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)、記憶體。記憶體係預先記憶控制程式、處方(recipe)，該處方係規定了處理基板W的條件等。控制部7係控制第一噴嘴17的移動及第二噴嘴19的移動。控制部7係控制防護罩15的升降。控制部7係操作控制閥29、35並控制第一供給管21中的第一處理液的流量及第二供給管23中的第二處理液的流量。控制部7係接收由流量計33、39所檢測的流量。控制部7係能操作控制閥29、35並對第一處理液的流量及第二處理液的流量進行回饋控制。

[1-2.處理步驟]

針對藉由上述基板處理裝置1所實施的對基板W的蝕刻處理，說明具體處理步驟的一例。

將形成有處理對象的膜之基板W載置於夾具9。基板W係由未圖示的搬運臂所搬運。基板W係吸附於夾具9。基板W係將蝕刻對象層形成於上表面。

控制部7係將防護罩15上升至處理位置。控制部7係將第一噴嘴17及第二噴嘴19移動至供給位置。控制部7係操作電動馬達13並依照處方使基板W以處理轉速旋轉。處理轉速係與後述的乾燥轉速相比為低速。處理轉速為例如數百rpm。控制部7係操作控制閥29、35及泵31、37將第一處理液與第二處理液以預定比例流通。此時，亦可基於流量計33、39的檢測結果操作控制閥29、35並進行回饋控制。

如此將第一處理液及第二處理液供給至基板W的旋轉中心附近。將第一處理液及第二處理液以預定比例供給至基板W並混合，從而於基板W的上表面生成蝕刻液。控制部7係將此狀態依照處方維持達至蝕刻時間。蝕刻時間為例如數十分鐘。由於基板W的轉速比較低，因此蝕刻液以充分的厚度貯留於基板W的上表面，而且蝕刻液從外周緣排出至周圍。藉此，對形成於基板W的表面之蝕刻對象層進行蝕刻。實施蝕刻液所為的蝕刻步驟。

其中，將第一處理液及第二處理液供給至基板W並混合之步驟係相當於本發明中的「混合步驟」。將第一處理液及第二處理液以預定比例供給至基板W且蝕刻液作用於基板W之步驟係相當於本發明中的「蝕刻步驟」。

控制部7係於經過蝕刻時間後關閉控制閥29、35。控制部7係於經過蝕刻時間後停止泵31、37。控制部7係將第一噴嘴17及第二噴嘴19移動至待機位置。控制部7係將未圖示的噴嘴移動至基板W的軸芯P1上並使未圖示的噴嘴供給清洗液。清洗液為例如純水。藉此，洗掉附著於基板W的上表面之蝕刻液。實施清洗液所為的清洗步驟。

控制部7係於經過與處方相應的清洗時間後停止由未圖示的噴嘴供給清洗液。控制部7係於將未圖示的噴嘴退避後依照處方將電動馬達13的轉速上升至乾燥轉速。乾燥轉速係比處理轉速高。乾燥轉速為例如數千rpm。遍及與處方相應的乾燥時間維持此乾燥轉速。藉此，對基板W進行甩掉乾燥步驟。實施甩掉所為的乾燥步驟。

控制部7係於遍及乾燥時間進行乾燥後停止電動馬達13。藉此停止旋轉基板W。控制部7係將防護罩15下降至待機位置並解除夾具9所為的吸附。控制部7係藉由未圖示的搬運臂搬出基板W。

藉由上述一系列的處理，對一片基板W完成蝕刻處理。

此處參照圖2及圖3。圖2係說明界達電位為正的奈米氣泡所為的作用之示意圖。圖3係說明界達電位為負的奈米氣泡所為的作用之示意圖。

於上述蝕刻步驟中，於基板W的上表面生成蝕刻液。此蝕刻液為屬於第一處理液且包含奈米氣泡的純水與屬於第二處理液的氫氟酸之混合液。此蝕刻液為酸性。此蝕刻液中，於蝕刻對象層為氧化膜(SiO ₂)時，有助於蝕刻的蝕刻物種為HF ₂ ^-、H ⁺、H ₂F ₂。因此，由於這些蝕刻物種中HF ₂ ^-、H ⁺接連地循環至蝕刻對象層時未作用於蝕刻的活性的蝕刻物種作用於蝕刻對象層，因此能抑制蝕刻速度降低。若蝕刻對象層狹小，則活性的蝕刻物種難以循環至蝕刻對象層。尤其是，於蝕刻對象層為凹部或者蝕刻對象層隨著蝕刻進行而成為凹部時，蝕刻速度容易降低。

[1-3.特別的作用]

本實施例中，於蝕刻液混合奈米氣泡水。此外，此蝕刻液為酸性。奈米氣泡係分散存在於酸性的蝕刻液中。因此，在此情形中的蝕刻液中，奈米氣泡的界達電位成為正。蝕刻液中的奈米氣泡係帶正電。蝕刻液中的奈米氣泡係成為正極。由於奈米氣泡帶電為相同的極性，因此奈米氣泡不凝聚而是能分散存在於蝕刻液中。如圖2所示，若第一層L1由第二層L2與第三層L3所夾住且狹小，則蝕刻速度降低。

本實施例一中，蝕刻液EF為酸性。因此，由於奈米氣泡NB+帶正電，因此蝕刻物種的負離子(HF ₂ ^-)被奈米氣泡NB+吸引且蝕刻物種的正離子(H ⁺)排斥奈米氣泡NB+。因此，即使在狹小的凹部，蝕刻液EF的活性的蝕刻物種亦接連地循環。此外，即使為狹小的凹部，由於奈米氣泡NB+的粒徑大於第一層L1的厚度，因此奈米氣泡NB+亦不會進入凹部。因此，奈米氣泡NB+係存在於豐富地存在有活性的蝕刻物種的狹小的凹部外，從而有助於蝕刻液EF於狹小的凹部中攪拌。此結果，無論基板W上的第一層L1的大小，均能適當地蝕刻基板W。

上述例子中，蝕刻液EF為酸性。另一方面，於蝕刻液EF為SC1(Standard Clean 1；第一標準清洗液；亦即氨水過氧化氫水混合液(ammonia-hydrogen peroxide))且為鹼性時，如圖3所示地作用。亦即，於蝕刻液EF為鹼性時，奈米氣泡NB-帶負電。因此，蝕刻物種的負離子(HO ₂ ^-、OH ^-)排斥奈米氣泡NB-且蝕刻物種的正離子(H ⁺)被奈米氣泡NB-吸引。因此，與上述同樣地，蝕刻液EF的活性的蝕刻物種接連地循環。此結果，無論基板W上的第一層L1的大小，均能適當地蝕刻基板W。

本發明中，藉由帶電的奈米氣泡攪拌蝕刻物種的離子。亦即，不形成電場而是藉由帶電的奈米氣泡使蝕刻物種的離子移動。因此，不需要用以形成電場的電力，相較於形成電場使蝕刻物種的離子及奈米氣泡移動的構成，能謀求省電力化。 [實施例二]

以下參照圖式說明本發明的實施例二。 圖4係顯示實施例二的基板處理裝置的概略構成之方塊圖。

[2-1.裝置的構成]

針對與上述實施例一同樣的構成，附加相同的符號並省略詳細說明。基板處理裝置1A係具備處理部3、供給部5A以及控制部7。

供給部5A係具備第三噴嘴17A。第三噴嘴17A係連通地連接於第三供給管41的一端側。第三供給管41的另一端側係連通地連接於混合槽43。第三供給管41係從混合槽43側朝向第三噴嘴17A側依序具備控制閥45、泵47以及流量計49。第三噴嘴17A係構成為能夠遍及供給位置與待機位置地移動，該供給位置為相當於軸芯P1的上方之位置，該待機位置為於防護罩15的側方離開之位置。供給位置係位於基板W的上方。待機位置係於基板W的側方離開。

控制閥45係調整第三供給管41中的第三處理液的流量。控制閥45係以阻斷第三處理液的流通或容許以設定的流量流通第三處理液的方式切換。泵47係將混合槽43所貯留的第三處理液經由第三供給管41供給至第三噴嘴17A。此時的第三處理液的流量係取決於控制閥45的設定。此時的第三處理液的流量係藉由流量計49檢測。

第三處理液為包含奈米氣泡的稀釋液與藥液之混合液。混合液為蝕刻液。蝕刻液係於混合槽43中所生成。混合槽43係連通地連接有第一供給管21A及第二供給管23A。第一供給管21A中，一端側係連通地連接於純水供給源。第一供給管21A中，另一端側係連通地連接於混合槽43。第一供給管21A係從純水供給源側依序具備控制閥29、泵31、流量計33以及奈米氣泡生成器51。

奈米氣泡生成器51係被氣體供給源供給氣體。氣體為例如惰性氣體。惰性氣體為例如氮氣。奈米氣泡生成器51係於流通於第一供給管21A的第一處理液中產生奈米氣泡。奈米氣泡生成器51係於流通於第一供給管21A的第一處理液中混合奈米氣泡。奈米氣泡係包含由氣體供給源所供給的氣體。第二供給管23A係於第一處理液產生奈米氣泡並供給至混合槽43。第一處理液為例如純水(DIW)。第一處理液係於純水包含奈米氣泡。

第二供給管23A中，一端側係連通地連接於第二供給槽27。第二供給管23A中，另一端側係連通地連接於混合槽43。第二供給管23A係具備控制閥35、泵37以及流量計39。第二供給管23A係將第二處理液供給至混合槽43。第二處理液係與第一處理液不同。第二處理液為藥液。藥液為例如氫氟酸(HF)。

控制部7係操作第一供給管21A中的第一處理液的流量及第二供給管23A中的第二處理液的流量並於混合槽43中生成屬於混合液的第三處理液。第一處理液為奈米氣泡水。第二處理液為藥液。第三處理液為蝕刻液。控制部7係於混合槽43中例如以第一處理液與第二處理液的混合比為例如5:1的方式混合。此比例係依照基板W中的蝕刻對象層中的所需蝕刻速度而調整。控制部7係在混合槽43所貯留的第三處理液的液面高度達到預定高度時停止供給第一處理液與第二處理液。

其中，混合槽43中將第一處理液與第二處理液混合之步驟係相當於本發明中的「混合步驟」。

混合槽43係較佳為具備液位感測器(liquid level sensor)。在此情形中，控制部7係於液位感測器的檢測位置與預定位置相比降低時從第一供給管21A與第二供給管23A補充第一處理液及第二處理液。預定位置為相當於至少一次蝕刻處理所需要的蝕刻液的量之位置。藉此，維持下述狀態：能夠隨時供給一次蝕刻處理所需要的量的蝕刻液。

[2-2.處理步驟]

針對藉由上述基板處理裝置1A所實施之對基板W的蝕刻處理，說明具體處理步驟的一例。

將基板W移載至處理部3以及使基板W旋轉的動作係與上述實施例一同樣。

控制部7係於混合槽43中預先生成預定濃度的蝕刻液。控制部7係將第三噴嘴17A移動至供給位置。控制部7係在以處理轉速旋轉基板W的狀態下操作控制閥45及泵47並將第三處理液從第三噴嘴17A供給至基板W的旋轉中心。亦即，將第三處理液供給至軸芯P1附近。

控制部7係於經過蝕刻時間後關閉控制閥45並停止泵47。此後，與實施例一同樣地，依序實施清洗步驟及乾燥步驟。藉由這些處理，對一片基板W完成蝕刻處理。

根據本實施例二，發揮與上述實施例一同樣的功效。亦即，奈米氣泡係存在於豐富地存在有活性的蝕刻物種的狹小的凹部外，從而有助於蝕刻液於狹小的凹部中攪拌。此結果，無論基板W上的第一層L1的大小，均能適當地蝕刻基板W。此外，本實施例二中，於混合槽43中混合包含奈米氣泡的稀釋液與藥液從而生成蝕刻液。因此，於稀釋液中的奈米氣泡因壓破而大幅減少前，於混合槽43中充分地混合稀釋液與藥液後，能藉由蝕刻液實施蝕刻步驟。此結果，能在無藥液混合不均的狀態下供給蝕刻液。因此，能抑制蝕刻處理不均。 [實施例三]

接著，參照圖式說明本發明的實施例三。 圖5係顯示實施例三的基板處理裝置的概略構成之方塊圖。

[3-1.裝置的構成]

針對與上述實施例一同樣的構成，附加相同的符號並省略詳細說明。基板處理裝置1B係具備處理部3、供給部5B以及控制部7。

供給部5B係具備第四噴嘴17B。第四噴嘴17B係連通地連接於第一供給管21B的一端側。第一供給管21B的另一端側係連通地連接於第一供給槽25。第一供給管21B係從第一供給槽25側朝向第四噴嘴17B側依序具備控制閥29、泵31、流量計33以及混合閥53。第一供給槽25係貯留第一處理液。第四噴嘴17B係能夠遍及供給位置與待機位置地移動，該供給位置為相當於軸芯P1的上方之位置，該待機位置為於防護罩15的側方離開之位置。供給位置係位於基板W的上方。待機位置係於基板W的側方離開。第一處理液為例如純水(DIW)。第一處理液係於純水包含奈米氣泡。

混合閥53係具備連通於主流路的副流路。混合閥53係具備從與主流路正交的方向連通的副流路。混合閥53係於主流路的流體從副流路混合流體。此混合閥53中的主流路為第一供給管21B。

第二供給管23B的一端側係連通地連接於混合閥53的副流路。第二供給管23B的另一端側係連通地連接於第二供給槽27。第二供給槽27係貯留第二處理液。第二處理液係與第一處理液不同。第二處理液為藥液。藥液為例如氫氟酸(HF)。

控制部7係依照處方調整第一供給管21B中的第一處理液的流量與第二供給管23B中的第二處理液的流量的比例。亦即，控制部7係依照處方所規定的蝕刻液的濃度調整第一處理液與第二處理液的混合比。具體而言，控制部7係調整控制閥29、35從而調整由第四噴嘴17B所供給的蝕刻液中的藥液的濃度。

[3-2.處理步驟]

針對藉由上述基板處理裝置1B所實施之對基板W的蝕刻處理，說明具體處理步驟的一例。

將基板W移載至處理部3以及使基板W旋轉的動作係與上述實施例一同樣。

控制部7係於混合閥53中對第一處理液混合第二處理液從而生成蝕刻液。所生成的蝕刻液係從第四噴嘴17B供給至基板W。控制部7係於經過蝕刻時間的時間點關閉控制閥29、35並停止泵31、37。此後，與實施例一同樣地，依序實施清洗步驟及乾燥步驟。藉由這些處理，對一片基板W完成處理。

根據本實施例三，發揮與上述實施例一同樣的功效。亦即，奈米氣泡係存在於豐富地存在有活性的蝕刻物種的狹小的凹部外，從而有助於蝕刻液於狹小的凹部中攪拌。此結果，無論基板W上的第一層L1的大小，均能適當地蝕刻基板W。此外，本實施例三中，於混合閥53中混合包含奈米氣泡的稀釋液與藥液從而生成蝕刻液。因此，能以正確的比例混合稀釋液與藥液。因此，能於生成後短時間內將蝕刻液供給至基板W。此結果，能供給將蝕刻液中的藥液濃度正確地調整為所需濃度之狀態的蝕刻液，而且能在奈米氣泡的減少限制在最小限度的狀態下將蝕刻液供給至基板W。

[變化例]

參照圖6及圖7說明變化例。圖6係顯示變化例的基板處理裝置的概略構成之方塊圖。圖7係顯示界達電位與pH之間的關係的一例之圖表。

此變化例為基板處理裝置1C，係變更上述實施例一的基板處理裝置1的一部分。供給部5C係具備第一供給管21、第二供給管23以及注入管61。第二供給管23係具備分歧部63。注入管61的一端側係連通地連接於分歧部63。注入管61的另一端側係連通地連接於調整液槽65。注入管61係從調整液槽65側依序設置有控制閥67、泵69以及流量計71。

調整液槽65係貯留調整液。調整液係用以調整藥液的pH。調整液為酸性或鹼性。調整液為強酸性或強鹼性。調整液係用以進一步加強藥液的酸度或鹼度。

調整液係作為加強酸性的調整液，例如有鹽酸、硫酸。此外，調整液係作為加強鹼性的調整液，例如有氫氧化鈉、氫氧化鉀。

控制部7係從分歧部63於第二供給管23混合調整液。此相當於本發明中的「調整液混合步驟」。控制部7係以進一步加強第二供給管23的藥液的酸度或鹼度的方式混合調整液。經如此調整pH的第二處理液係從第二噴嘴19向基板W供給。因此，於基板W上與由第一噴嘴17所供給且包含奈米氣泡之第一處理液混合，並對基板W進行蝕刻處理。

參照圖7。由此圖7可知，某種藥液中，鹼度愈強，則界達電位往負側愈大。另一方面，酸度愈強，則界達電位往正側愈大。亦即，若調整蝕刻液的pH，則能增大奈米氣泡的界達電位的絕對值。因此，由於能藉由混合調整液加強奈米氣泡的帶電程度，因此能加強蝕刻液的攪拌程度。

此外，亦可為，進一步追加噴嘴，並於基板W上混合第一處理液、第二處理液以及調整液從而生成加強了奈米氣泡的帶電程度之蝕刻液。實施例二中，亦可將調整液投入至混合槽43。實施例三中，亦可將調整液注入至混合閥53。

[本發明的實驗結果]

此處參照圖8。圖8係顯示本發明的實驗結果之圖表。詳細而言，顯示無奈米氣泡時與包含奈米氣泡時的蝕刻速度及奈米氣泡的粒徑的差異所為的蝕刻速度。第一層L1的大小為5nm與10nm。蝕刻液為混合氫氟酸(HF)與純水(DIW)而構成的溶液。混合比為HF:DIW=1:5。橫軸係顯示奈米氣泡所包含的氣體的種類。DIW係顯示不包含奈米氣泡的蝕刻液。整面膜比(plain film ratio)(或敷層比(blanket ratio))為不狹小的蝕刻對象層與狹小的蝕刻對象層之蝕刻速度的比例。亦即，整面膜比(或敷層比)為愈接近1愈優異。對小粒徑而言，奈米氣泡的粒徑為3nm至5nm。對大粒徑而言，奈米氣泡的粒徑為數十nm。亦即，大粒徑的奈米氣泡不會進入凹部。

由此結果可知，僅藉由蝕刻液包含奈米氣泡無法得到同樣的功效。亦即，需要將蝕刻液所包含的奈米氣泡的粒徑大於蝕刻對象層的大小。藉此，即使為狹小的蝕刻對象層，亦與以往相比改善蝕刻速度。

本發明並不限於上述實施形態，且能如下述變形實施。

(1)上述各實施例一至實施例三中，以葉片式的基板處理裝置1至1C為例進行說明。然而本發明並不限於此種形態。本發明係能應用於例如批次式的基板處理裝置，該批次式的基板處理裝置係將複數片基板W同時浸漬於處理液進行處理。

(2)上述各實施例一至實施例三中，以下述情形為例進行說明：將蝕刻液所包含的藥液作為氫氟酸(HF)、將蝕刻液的蝕刻物種作為HF ₂ ^-、H ⁺、將屬於蝕刻對象層的第一層L1作為氧化膜(SiO ₂)。然而，本發明並不限於這些情形。本發明中，例如藥液、蝕刻對象層以及蝕刻物種亦可為下述情形。

(a) 藥液為氫氟酸(HF)時 蝕刻對象層為氮化矽膜(SiN)；蝕刻物種為HF ₂ ^-、H ⁺、F ^-、HF。 (b) 藥液為過氧化氫(H ₂O ₂)時 蝕刻對象層為氮化鈦(TiN)；蝕刻物種為HO ₂ ^-、H ⁺、OH ^-。 (c) 藥液為SC1(DIW、NH ₄OH、H ₂O ₂的混合液)時 蝕刻對象層為氮化鈦(TiN)；蝕刻物種為HO ₂ ^-、H ⁺、OH ^-。 (d) 藥液為SC2(DIW、HCl、H ₂O ₂的混合液)時 蝕刻對象層為氮化鈦(TiN)；蝕刻物種為HO ₂ ^-、H ⁺、OH ^-。 (e) 藥液為磷酸(H ₃PO ₄)時 蝕刻對象層為氮化矽(SiN)；蝕刻物種為H ⁺、H ₂PO ₄ ^-、HPO ₄ ^2-、PO ₄ ^3-。

(3)上述各實施例一至實施例三中，以藉由帶電的奈米氣泡攪拌蝕刻物種的離子之形態為例進行說明。然而，本發明並不限於此種形態。即使例如藉由帶電的奈米氣泡攪拌蝕刻物種的經過極化的分子之形態亦能應用。

(4)上述各實施例一至實施例三中，以於第一層L1的一側具備第二層L2且於第一層L1的另一側具備第三層L3之基板W為例進行說明。然而，本發明並不限於此種構造的基板W。亦即，即使為下述基板W亦能應用本發明：進一步將另一層、屬於蝕刻對象層的第一層L1疊層於第二層L2、第三層L3。 [產業可利用性]

如上所述，本發明係適於用以對基板進行處理之基板處理方法以及基板處理裝置。

1,1A~1C:基板處理裝置 3:處理部 5,5A~5C:供給部 7:控制部 9:夾具 11:旋轉軸 13:電動馬達 15:防護罩 17:第一噴嘴 17A:第三噴嘴 17B:第四噴嘴 19:第二噴嘴 21,21A,21B:第一供給管 23,23A,23B:第二供給管 25:第一供給槽 27:第二供給槽 29,35,45,67:控制閥 31,37,47,69:泵 33,39,49,71:流量計 41:第三供給管 43:混合槽 51:奈米氣泡生成器 53:混合閥 61:注入管 63:分歧部 65:調整液槽 EF:蝕刻液 EL:被蝕刻的長度 L1:第一層 L2:第二層 L3:第三層 NB+,NB-:奈米氣泡 P1:軸芯 W:基板

[圖1]係顯示實施例一的基板處理裝置的概略構成之方塊圖。 [圖2]係說明界達電位為正的奈米氣泡所為的作用之示意圖。 [圖3]係說明界達電位為負的奈米氣泡所為的作用之示意圖。 [圖4]係顯示實施例二的基板處理裝置的概略構成之方塊圖。 [圖5]係顯示實施例三的基板處理裝置的概略構成之方塊圖。 [圖6]係顯示變化例的基板處理裝置的概略構成之方塊圖。 [圖7]係顯示界達電位與pH之間的關係的一例之圖表。 [圖8]係顯示本發明的實驗結果之圖表。 [圖9]係用以說明以往的技術且顯示進行蝕刻的樣本的構造之圖。 [圖10]係用以說明以往的技術且顯示賦予超音波振動並蝕刻時的蝕刻速度之圖表。

EF:蝕刻液 L1:第一層 L2:第二層 L3:第三層 NB+:奈米氣泡 W:基板

Claims (10)

1. 一種基板處理方法，係用以處理基板； 前述基板係包含： 第一層； 第二層，係形成於前述第一層的一側，且具有與前述第一層不同組成；以及 第三層，係形成於前述第一層的另一側，且具有與前述第一層不同組成； 前述基板處理方法係具備：蝕刻步驟，係將蝕刻液作用於前述基板而蝕刻前述第一層； 前述蝕刻液的粒徑大於前述第一層的厚度，且前述蝕刻液係包含帶電的奈米氣泡，且前述蝕刻液係包含用以蝕刻前述第一層的離子或經過極化的分子。
2. 如請求項1所記載之基板處理方法，其中於前述蝕刻步驟之前實施：混合步驟，係混合包含前述奈米氣泡的稀釋液與藥液從而生成前述蝕刻液。
3. 如請求項2所記載之基板處理方法，其中前述混合步驟係將包含前述奈米氣泡的稀釋液與藥液供給至前述基板附近，藉此生成前述蝕刻液。
4. 如請求項2所記載之基板處理方法，其中前述混合步驟係於較將前述蝕刻液供給至前述基板的位置更上游的混合槽中混合包含前述奈米氣泡的稀釋液與藥液。
5. 如請求項2所記載之基板處理方法，其中前述混合步驟係於較將前述蝕刻液供給至前述基板的位置更上游的混合閥中混合包含前述奈米氣泡的稀釋液與藥液。
6. 如請求項2至5中任一項所記載之基板處理方法，其中藉由於產生奈米氣泡的奈米氣泡產生器流通純水從而生成前述稀釋液。
7. 如請求項2至5中任一項所記載之基板處理方法，其中前述稀釋液為於純水包含預先生成的奈米氣泡之溶液。
8. 如請求項1至5中任一項所記載之基板處理方法，其中於前述蝕刻步驟之前還包含：調整液混合步驟，係混合用以調整前述蝕刻液的酸鹼度之調整液。
9. 如請求項8所記載之基板處理方法，其中前述調整液為進一步加強前述蝕刻液的酸度或鹼度之藥液。
10. 一種基板處理裝置，係用以處理基板； 前述基板係包含： 第一層； 第二層，係形成於前述第一層的一側，且具有與前述第一層不同組成；以及 第三層，係形成於前述第一層的另一側，且具有與前述第一層不同組成； 前述基板處理裝置係具備： 處理部，係用以處理前述基板； 供給部，係將蝕刻液供給至前述處理部，前述蝕刻液的粒徑大於前述第一層的厚度，且前述蝕刻液係包含帶電的奈米氣泡，且前述蝕刻液係包含用以蝕刻前述第一層的離子或經過極化的分子；以及 控制部，係將從前述供給部所供給的蝕刻液作用於由保持部所保持的前述基板而蝕刻前述第一層。