基板处理方法以及基板处理装置与流程

本发明涉及用于处理基板的基板处理方法以及基板处理装置。在作为处理对象的基板中，例如，包括：半导体晶片、液晶显示装置用基板、等离子显示器用基板、FED（FieldEmissionDisplay：场发射显示器）用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩模用基板、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。

背景技术：
在半导体装置、液晶显示装置等的制造工序中，对形成了氮化硅膜（SiN膜）与氧化硅膜（SiO2膜）的基板的表面，供给作为蚀刻液的高温（例如，120℃～160℃）的磷酸水溶液，根据需要来进行用于选择性除去氮化硅膜的选择蚀刻（例如，参照JP特开2007－258405号公报）。

技术实现要素：
优选选择蚀刻的选择比（氮化膜的除去量/氧化膜的除去量）高。因此，本发明提供一种能够提高选择蚀刻的选择比的基板处理方法以及基板处理装置。本发明的基板处理方法，包括：水分除去工序，从基板上除去水分；硅烷化工序，在所述水分除去工序之后，对基板供给硅烷化试剂；蚀刻工序，在所述硅烷化工序之后，对所述基板供给蚀刻剂。通过该方法，在对基板供给蚀刻剂之前，对基板供给硅烷化试剂而使基板硅烷化。因此，对硅烷化后的基板进行蚀刻。如后述，对形成有氧化膜与氮化膜的基板进行硅烷化，从而能够抑制氧化膜被蚀刻。因此，通过对硅烷化后的基板进行蚀刻，能够提高选择比（氮化膜的除去量/氧化膜的除去量）。进一步，在该方法中，在硅烷化工序之前，执行从基板上除去水分的水分除去工序。通过该水分除去工序，能够在硅烷化工序中容易形成用于保护氧化膜的保护膜。硅烷化试剂所具有的烷基与羟基（OH基）之间的反应性高，因此，在硅烷化工序中，如果在基板上存在水分，会优先进行硅烷化试剂与水分中的OH基的反应，有可能妨碍形成用覆盖基板表面的氧化膜的保护膜。因此，在本发明中，在硅烷化工序之前，进行水分除去工序。由此，硅烷化试剂的烷基与在基板上露出的氧化膜反应，形成覆盖氧化膜的保护膜。由此，然后只要进行蚀刻工序，就能够以高选择比来蚀刻氮化膜。本发明的一实施方式中，在所述基板的表面上，露出氮化膜以及氧化膜；所述蚀刻工序，是用于通过所述蚀刻剂对所述氮化膜进行选择性蚀刻的选择蚀刻工序。在该方法中，在水分除去工序之后进行硅烷化工序，因此，能够抑制硅烷化试剂与基板表面所吸附的水分发生反应，其结果，能够高效地使基板表面的氧化膜与硅烷化试剂发生反应，从而形成覆盖氧化膜的保护膜。该状态下进行蚀刻，则能够对基板上的氮化膜实现高选择性的选择蚀刻。特别地，在所述氧化膜是多孔质氧化硅（Porous-SiO2）、低温形成氧化膜（LTO：lowtemperatureoxide：低温氧化物）这样的吸湿性的氧化膜的情况下，通过预先进行水分除去工序，能够避免因吸附水分导致的妨碍形成保护膜的问题，能够形成良好的保护膜。在本发明的一实施方式中，所述蚀刻剂是具有蚀刻成分的蒸汽。蚀刻成分可以是氢氟酸（HF：氟化氢）。利用将氢氟酸作为蚀刻成分的蒸汽（氢氟酸蒸汽）的气相蚀刻，会受到被处理基板中的吸附水分的很大影响。即，被处理基板中的水分使氢氟酸容易凝聚，导致过度蚀刻，使得蚀刻选择性低下。特别是，如果在基板表面上形成前述的吸湿性的氧化膜，则在氧化膜的吸附水分中容易凝聚氢氟酸，导致氧化膜被蚀刻，使得氮化膜蚀刻的选择比低。在本发明中，通过进行水分除去工序，在排除了被处理基板中的吸附水分的基础上，通过之后的硅烷化处理来形成覆盖氧化膜的保护膜，因此能够显著提高氮化膜蚀刻的选择比。所述水分除去工序，包括对基板进行加热的加热工序、使基板周边的气压下降的减压工序以及对基板照射光的照射工序中的至少一个工序。即，可以单独进行加热工序、减压工序以及照射工序中的任意一个工序，也可以组合两个以上的上述工序来除去基板的水分。所述基板处理方法还可以包括：在进行了所述蚀刻工序之后，对所述基板供给冲洗液的冲洗工序；干燥工序，在进行了所述冲洗工序之后，使所述基板干燥。另外，所述基板处理方法还可以包括加热工序，与所述硅烷化工序并行地，对所述基板进行加热。此时，由于基板的温度上升，因此能够抑制对基板供给的硅烷化试剂的温度下降。因此，即使硅烷化试剂的活性随温度而发生变化，也能够使硅烷化试剂的活性稳定。进一步，在基板的温度比对该基板供给的硅烷化试剂的温度高的情况下，能够提高对基板供给的硅烷化试剂的温度。因此，在硅烷化试剂的活性随着温度上升而提高的情况下，能够提高硅烷化试剂的活性。本发明的基板处理装置具有：水分除去单元，其从基板上除去水分；硅烷化试剂供给单元，其对基板供给硅烷化试剂；蚀刻剂供给单元，其对基板供给蚀刻剂；控制单元，其通过控制所述水分除去单元，来执行从基板上除去水分的水分除去工序，通过控制所述硅烷化试剂供给单元，来在所述水分除去工序之后执行对所述基板供给硅烷化试剂的硅烷化工序，通过控制所述蚀刻剂供给单元，来在所述硅烷化工序之后执行对所述基板供给蚀刻剂的蚀刻工序。所述水分除去单元，优选包括对基板进行加热的加热单元、对基板照射光的照射单元以及使基板周边的气压下降的减压单元中的至少一个单元。即，水分除去单元可以由加热单元、照射单元以及减压单元中的任意一个单元单独构成，也可以组合两个以上的上述单元而构成。本发明的上述的或其它的目的特征以及效果，由参照附图记述的实施方式的说明中表明。附图说明图1是表示本发明的第一实施方式的基板处理装置的布局的图解俯视图。图2是用于说明水分除去单元的结构例的示意的剖视图。图3是表示硅烷化单元的结构例的示意图。图4是用于说明蚀刻单元的结构例的示意的剖视图。图5是用于说明表示清洗单元的结构例的示意的剖视图。图6A－6E是用于说明基板处理装置所进行的基板处理的一例的图。图7表示利用氢氟酸蒸汽（hydrofluoricacidvapor）进行氮化膜的选择蚀刻相关的实验结果。图8表示水分除去单元的其它结构例。图9表示水分除去单元的另一其它结构例。图10是表示本发明的第二实施方式的基板处理装置的布局的图解俯视图。图11是表示本发明的第三实施方式的基板处理装置的布局的图解俯视图。图12是表示本发明的第四实施方式的基板处理装置的布局的图解俯视图。图13是表示本发明的第五实施方式的基板处理装置的布局的图解俯视图。图14是表示本发明的第六实施方式的基板处理装置的布局的图解俯视图。具体实施方式图1是表示本发明的第一实施方式的基板处理装置1的布局的图解俯视图。基板处理装置1，是逐张（一张一张）地对半导体晶片等的圆形的基板W进行处理的单张式的基板处理装置。基板处理装置1具有：分度器部2、结合在分度器部2上的处理部3、对基板处理装置1所具备的装置的动作及/或阀的开闭进行控制的控制装置4。分度器部2具有搬运器保持部5、分度器机械手IR、IR移动机构6。搬运器保持部5保持能够容纳多张基板W的搬运器C。多个搬运器C，以在水平的搬运器排列方向上排列为U的状态，被搬运器保持部5保持。IR移动机构6，使分度器机械手IR在搬运器排列方向U上移动。分度器机械手IR，进行将基板W搬入被搬运器保持部5保持的搬运器C的搬入动作，以及从搬运器C搬出基板W的搬出动作。另一方面，处理部3具有：对基板W进行处理的多个（例如，四个以上）处理单元7、中央机械手CR。在俯视时，多个处理单元7配置为包围中央机械手CR。多个处理单元7包括：水分除去单元7a，其对基板W进行加热来除去水分；硅烷化单元7b，其对基板W进行硅烷化；蚀刻单元7c，其对基板W进行蚀刻；清洗单元7d，其对基板W进行清洗。在本实施方式中具有：一个水分除去单元7a、一个硅烷化单元7b、两个蚀刻单元7c、一个清洗单元7d。相对于中央机械手CR，在靠近分度器部2的两个位置，配置有一个蚀刻单元7c与清洗单元7d。在该蚀刻单元7c与清洗单元7d之间划分出搬送路径25，该搬送路径25用于在分度器机械手IR与中央机械手CR之间搬送基板W。另外，相对于中央机械手CR，在于分度器部2相反的一侧的两个位置，配置另一个蚀刻单元7c和硅烷化单元7b。在该蚀刻单元7c与硅烷化单元7b之间，配置有水分除去单元7a。中央机械手CR进行将基板W搬入处理单元7的搬入动作，以及将基板W从处理单元7搬出的搬出动作。进一步，中央机械手CR在多个处理单元7间搬送基板W。中央机械手CR从分度器机械手IR接受基板W，并且，将基板W交接至分度器机械手IR。由控制装置4来控制分度器机械手IR以及中央机械手CR。图2是用于说明水分除去单元7a的结构例的示意的剖视图。在本实施方式中，水分除去单元7a具有对基板W进行加热的作为烘焙单元的基本结构。水分除去单元7a具有设在长方体状的腔室8内的加热板9。加热板9具有能够载置基板W的水平的基板载置面9a。在加热板9的内部，嵌入有用于对基板W进行加热而使其干燥的加热器10。因此，通过来自加热器10的热量，对载置在基板载置面9a上的基板W进行加热，能够使其表面的水分散发。与加热板9相关联地，设有用于相对于加热板9而使基板W升降的多根（例如，3根）升降销11。多根升降销11插穿腔室8的底壁12，在腔室8外，被共通（共用）的支撑构件13支撑。在支撑构件13上，结合有含有液压缸的升降销升降机构14。升降销升降机构14，一体地使多根升降销11在上方位置和下方位置之间升降，所述上方位置是指多根升降销11之前端突出到加热板9的上方的位置，所述下方位置是指多根升降销11之前端退避到加热板9的下方的位置。另外，在腔室8的一方的侧壁15（图2中，左侧的侧壁）上，形成有门（gate）16，该门16用于针对腔室8内搬入/搬出基板W。在侧壁15的外侧，设有用于使门16开闭的门闸（gateshutter）17。在门闸17上，结合有含有液压缸的门开闭机构18。门开闭机构18使门闸17在闭锁位置和开放位置之间移动，所述闭锁位置是指，门闸17紧贴侧壁15的外表面而使门16密闭的位置，所述开放位置是指，使门闸17向侧壁15的侧方远离并下降，从而使门16大开的位置。另外，在腔室8的底壁12上，形成有排气口19。例如，俯视时，多个排气口19配置为包围加热板9。排气口19与排气管20的基端相连接，该排气管20之前端与排气源（未图示）相连接。由此，腔室8内的环境一直处于排气的状态。在排气管20的途中安装有排气阀21。控制装置4控制排气阀21开闭排气管20的流路。排气源可以是设置该基板处理装置1的工厂所具备的排气设备。在腔室8的顶壁22上，结合（连接）有非活性气体供给管23。非活性气体供给管23将来自非活性气体供给源的非活性气体（例如氮气）供给至腔室8的内部。在非活性气体供给管23的途中安装有非活性气体阀24。控制装置4控制非活性气体阀24来开闭非活性气体供给管23的流路。接下来，说明在水分除去单元7a中进行的基板W的处理的一例。在基板处理装置1的运转中，控制装置4对加热器10进行通电控制，将加热板9控制为预先设定的高温（比室温高的温度）。进一步，控制装置4打开非活性气体阀24，向腔室8内的处理空间导入非活性气体，并且，打开排气阀21对腔室8内的环境进行排气。中央机械手CR将基板W搬入水分除去单元7a内。在将基板W搬入水分除去单元7a内之前，控制装置4驱动门开闭机构18。由此，门闸17被配置在开放位置，门16开放。另外，在将基板W搬入水分除去单元7a内之前，控制装置4驱动升降销升降机构14。由此，升降销11被配置在其前端突出到加热板9的基板载置面9a上方的位置。然后，基板W被中央机械手CR搬入腔室8内。被搬入到腔室8内的基板W，被中央机械手CR载置在升降销11上。然后，中央机械手CR从腔室8内退出来。在中央机械手CR从腔室8内退出来之后，控制装置4门开闭机构18驱动。由此，门闸17被配置在闭锁位置，门闸17使门16密闭。在门16密闭之后，控制装置4驱动升降销升降机构14。由此，升降销11下降到其前端退至加热板9下方的位置。通过该升降销11的下降，升降销11上的基板W被移动至加热板9的基板载置面9a上。由此，基板W被加热，吸附在基板W上的水分蒸发。对于含有蒸发了的水分的环境，其中的气体被从排气口19排出，从而被从非活性气体供给管23供给的干燥的非活性气体置换。这样，进行对吸附在基板W上的水分进行排除的水分除去处理。如果从基板W被载置在基板载置面9a上开始经过了规定时间，则升降销升降机构14被控制装置4驱动。由此，升降销11上升，将基板W提拉至相对于基板载置面9a而向上方远离的位置（例如，能够与中央机械手CR之间交接基板W的位置）。然后，门开闭机构18被控制装置4驱动。由此，门闸17被配置在开放位置，门16开放。在该状态下，升降销11所支撑的基板W，被中央机械手CR从腔室8中搬出。图3是表示硅烷化单元7b的概大致结构的示意图。硅烷化单元7b具有腔室28。腔室28例如为长方体状。腔室28包括侧壁30、上下对置的上壁31以及底壁32。硅烷化单元7b还具有沿着上壁31的外表面（上表面）配置的冷却装置33。腔室28被冷却装置33冷却。冷却装置33例如是水冷式的冷却装置。硅烷化单元7b还具有设在腔室28内的基板保持台34。被搬入腔室28内的一张基板W，在被载置在基板保持台34上的状态下，被基板保持台34保持。基板保持台34固定在沿着铅直方向延伸的旋转轴35的上端。在旋转轴35上，结合有基板旋转机构36，该基板旋转机构36使旋转轴35围绕旋转轴35的中心轴线旋转。基板旋转机构36例如包括马达。在基板保持台34的内部，嵌入有加热器37，该加热器37用于对被保持在基板保持台34上的基板W进行加热。进一步，在基板保持台34上设有均热环38，该均热环38用于在加热器37进行加热时使基板W的温度均匀。均热环38形成为环状，包围基板保持台34上的基板W的保持位置。与基板保持台34相关联地，设有用于相对于基板保持台34而使基板W升降的多根（例如，3根）升降销39。多根升降销39插穿腔室28的底壁22，在腔室28外，被共通（共用）的支撑构件40支撑。在支撑构件40上，结合有含有液压缸的升降销升降机构41。升降销升降机构41，一体地使多根升降销39在上方位置和下方位置之间升降，所述上方位置是指多根升降销39之前端突出到基板保持台34的上方的位置，所述下方位置是指多根升降销39之前端退避到基板保持台34的下方的位置。另外，在腔室28的一方的侧壁29（图3中，左侧的侧壁）上，形成有门（gate）42，该门42用于针对腔室28内搬入/搬出基板W。在侧壁29的外侧，设有用于使门42开闭的门闸（gateshutter）43。在门闸43上，结合有含有液压缸的门开闭机构44。门开闭机构44使门闸43在闭锁位置和开放位置之间移动，所述闭锁位置是指，门闸43紧贴侧壁29的外表面而使门42密闭的位置，所述开放位置是指，使门闸43向侧壁29的侧方远离并下降，从而使门42大开的位置。另外，在腔室28的另一侧的侧壁30（图3中，右侧的侧壁）上，设有用于将作为非活性气体的一例的氮气导入腔室28内的侧方导入管45。对于侧方导入管45，经由侧方气体阀46来供给氮气。侧方导入管45贯穿侧壁30。侧方导入管45的朝向临腔室28内的...