基板液处理装置以及基板液处理方法与流程

本发明涉及利用蚀刻液对形成于基板的表面的覆膜进行液处理的基板液处理装置以及基板液处理方法。

背景技术：

在制造半导体零部件、平板显示器等时，为了在半导体晶圆、液晶基板等基板的表面形成电路图案等，使用了利用蚀刻液(处理液)对形成于基板的表面的覆膜进行液处理的基板液处理装置。

例如，在专利文献1所公开的基板液处理装置中，使磷酸水溶液(蚀刻液)在预定的温度下沸腾而调制成预定的浓度，使基板浸渍于该磷酸水溶液预定时间，从而对形成于基板的表面的覆膜进行蚀刻。在基板的表面形成氧化硅膜作为基底层，在该氧化硅膜的表面形成氮化硅膜。此外，在蚀刻时，在氮化硅膜的表面形成所期望的抗蚀剂图案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－93478号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在基板液处理装置中，使基板浸渍于预定浓度(预定温度)的磷酸水溶液预定时间，按照抗蚀剂图案对形成于基板的表面的氮化硅膜进行蚀刻。在该蚀刻处理中期望仅氮化硅膜被蚀刻。

不过，在以往的基板液处理装置中，在磷酸水溶液的作用下不仅氮化硅膜被蚀刻，基底层的氧化硅膜的一部分也被蚀刻。并且，基底层的氧化硅膜的厚度变薄，对之后的电路图案的形成等产生障碍，有可能导致成品率的降低。

用于解决问题的方案

因此，在本发明中，基板液处理装置具有：液处理部，其利用蚀刻液对形成于基板的表面的覆膜进行液处理；蚀刻液供给部，其用于向所述液处理部供给蚀刻液；控制部，其用于对所述蚀刻液供给部进行控制，所述控制部以如下方式进行控制：将针对所述覆膜的蚀刻速率较低的状态的蚀刻液从所述蚀刻液供给部向所述液处理部供给而利用所述液处理部对所述基板进行蚀刻处理，之后，将针对所述覆膜的蚀刻速率较高的状态的蚀刻液从所述蚀刻液供给部向所述液处理部供给而利用所述液处理部对所述基板进行蚀刻处理。

另外，所述控制部以如下方式进行控制：通过使从所述蚀刻液供给部向所述液处理部供给的蚀刻液的温度或浓度变化，从而使针对所述覆膜的蚀刻速率的状态变化。

另外，所述控制部以如下方式进行控制：将利用针对所述覆膜的蚀刻速率为基准状态的蚀刻液对所述基板进行蚀刻处理的时间以及蚀刻量设为基准处理时间以及基准蚀刻量，将从所述蚀刻液供给部向所述液处理部供给蚀刻速率比所述基准状态的蚀刻液的蚀刻速率低的状态的蚀刻液而利用所述液处理部对所述基板进行蚀刻处理的时间以及蚀刻量设为第1处理时间以及第1蚀刻量，将从所述蚀刻液供给部向所述液处理部供给蚀刻速率比所述基准状态的蚀刻液的蚀刻速率高的状态的蚀刻液而利用所述液处理部对所述基板进行蚀刻处理的时间以及蚀刻量设为第2处理时间以及第2蚀刻量，所述第1处理时间和所述第2处理时间的合计成为所述基准处理时间，所述第1蚀 刻量和所述第2蚀刻量的合计成为所述基准蚀刻量。

另外，所述覆膜是形成于氧化硅膜的表面的氮化硅膜，所述蚀刻液是磷酸水溶液。

另外，所述覆膜是形成于氧化硅膜的表面的氮化硅膜，所述蚀刻液是磷酸水溶液，所述控制部以如下方式进行控制：利用蚀刻速率较低的状态的磷酸水溶液进行蚀刻处理，直到所述磷酸水溶液中的硅浓度成为所述氧化硅膜被所述磷酸水溶液蚀刻的量受到抑制的浓度为止，之后，利用蚀刻速率较高的状态的磷酸水溶液进行蚀刻处理。

另外，在本发明中，在基板液处理方法中，利用针对形成于基板的表面的覆膜的蚀刻速率较低的状态的蚀刻液对所述基板进行蚀刻处理，之后，利用对针所述覆膜的蚀刻速率较高的状态的蚀刻液对所述基板进行蚀刻处理。

另外，通过使所述蚀刻液的温度或浓度变化，使针对所述覆膜的蚀刻速率的状态变化。

另外，将利用针对所述覆膜的蚀刻速率为基准状态的蚀刻液对所述基板进行蚀刻处理的时间以及蚀刻量设为基准处理时间以及基准蚀刻量，将利用蚀刻速率比所述基准状态的蚀刻液的蚀刻速率低的状态的蚀刻液对所述基板进行蚀刻处理的时间以及蚀刻量设为第1处理时间以及第1蚀刻量，将利用蚀刻速率比所述基准状态的蚀刻液的蚀刻速率高的状态的蚀刻液对所述基板进行蚀刻处理的时间以及蚀刻量设为第2处理时间以及第2蚀刻量，以所述第1处理时间和所述第2处理时间的合计成为所述基准处理时间、所述第1蚀刻量和所述第2蚀刻量的合计成为所述基准蚀刻量的方式对所述基板进行蚀刻处理。

另外，所述覆膜是形成于氧化硅膜的表面的氮化硅膜，所述蚀刻液是磷酸水溶液。

另外，所述覆膜是形成于氧化硅膜的表面的氮化硅膜，所述蚀刻液是磷 酸水溶液，利用蚀刻速率较低的状态的磷酸水溶液进行蚀刻处理，直到所述磷酸水溶液中的硅浓度成为所述氧化硅膜被所述磷酸水溶液蚀刻的量受到抑制的浓度为止，之后，利用蚀刻速率较高的状态的磷酸水溶液进行蚀刻处理。

发明的效果

在本发明中，能够良好地对形成于基板的表面的覆膜进行蚀刻。

附图说明

图1是表示基板液处理装置的俯视说明图。

图2是表示蚀刻处理装置的说明图。

图3是表示蚀刻处理装置的蚀刻处理时的动作的说明图。

图4是表示蚀刻处理装置的浓度检测时的动作的说明图。

图5是表示蚀刻处理时的蚀刻量·硅浓度的时间变化的说明图。

附图标记说明

1、基板液处理装置；7、控制部；8、基板；38、液处理部；39、蚀刻液供给部。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的基板液处理装置、基板液处理方法以及基板液处理程序的具体构成进行说明。

如图1所示，基板液处理装置1具有承载件输入输出部2、批次形成部3、批次载置部4、批次输送部5、批次处理部6以及控制部7。

承载件输入输出部2用于进行以水平姿势沿着上下方向排列地收容有多张(例如25张)基板(硅晶圆)8的承载件9的输入以及输出。

在该承载件输入输出部2设置有用于载置多个承载件9的承载件站10、进 行承载件9的输送的承载件输送机构11、暂时保管承载件9的承载件库12、13、以及用于载置承载件9的承载件载置台14。在此，承载件库12用于在利用批次处理部6对要成为产品的基板8进行处理之前暂时保管该基板8。另外，承载件库13用于在利用批次处理部6对要成为产品的基板8进行了处理之后暂时保管基板8。

并且，承载件输入输出部2使用承载件输送机构11将从外部输入到承载件站10的承载件9向承载件库12、承载件载置台14输送。另外，承载件输入输出部2使用承载件输送机构11将载置到承载件载置台14的承载件9向承载件库13、承载件站10输送。将输送到承载件站10的承载件9向外部输出。

批次形成部3将收容到1个或多个承载件9的基板8组合而形成由可同时处理的多张(例如50张)基板8构成的批次。

在该批次形成部3设置有用于输送多张基板8的基板输送机构15。此外，基板输送机构15能够在基板8的输送途中使基板8的姿势从水平姿势变更成垂直姿势以及从垂直姿势变更成水平姿势。

并且，批次形成部3使用基板输送机构15将基板8从载置到承载件载置台14的承载件9向批次载置部4输送，利用批次载置部4形成批次。另外，批次形成部3利用基板输送机构15将载置到批次载置部4的批次向载置到承载件载置台14的承载件9输送。此外，基板输送机构15具有用于支承处理前(利用批次输送部5输送之前)的基板8的处理前基板支承部和用于支承处理后(利用批次输送部5输送之后)的基板8的处理后基板支承部这两种用于支承多张基板8的基板支承部。由此，防止附着到处理前的基板8等的微粒等转附于处理后的基板8等。

批次载置部4将要利用批次输送部5在批次形成部3和批次处理部6之间输送的批次暂时载置(待机)于批次载置台16。

在该批次载置部4设置有用于载置处理前(利用批次输送部5输送之前) 的批次的输入侧批次载置台17和用于载置处理后(利用批次输送部5输送之后)的批次的输出侧批次载置台18。1批次量的多张基板8以垂直姿势前后排列地载置于输入侧批次载置台17以及输出侧批次載置台18。

并且，在批次载置部4中，由批次形成部3形成好的批次被载置于输入侧批次载置台17，将该批次经由批次输送部5向批次处理部6输入。另外，在批次载置部4中，从批次处理部6经由批次输送部5输出来的批次被载置于输出侧批次载置台18，将该批次向批次形成部3输送。

批次输送部5在批次载置部4、批次处理部6之间、批次处理部6的内部之间进行批次的输送。

在该批次输送部5设置有进行批次的输送的批次输送机构19。批次输送机构19由沿着批次载置部4和批次处理部6配置的轨道20和一边保持多张基板8一边沿着轨道20移动的移动体21构成。在移动体21以进退自由的方式设置有用于保持以垂直姿势前后排列的多张基板8的基板保持体22。

并且，批次输送部5利用批次输送机构19的基板保持体22接收被载置到输入侧批次载置台17的批次，将该批次向批次处理部6交接。另外，批次输送部5利用批次输送机构19的基板保持体22接收由批次处理部6处理好的批次，将该批次向输出侧批次载置台18交接。而且，批次输送部5使用批次输送机构19在批次处理部6的内部进行批次的输送。

批次处理部6将以垂直姿势前后排列的多张基板8作为1批次进行蚀刻、清洗、干燥等处理。

在该批次处理部6中并列设置有进行基板8的干燥处理的干燥处理装置23、进行基板保持体22的清洗处理的基板保持体清洗处理装置24、进行基板8的清洗处理的清洗处理装置25、进行基板8的蚀刻处理的两台蚀刻处理装置26。

干燥处理装置23在处理槽27中以升降自由的方式设置有基板升降机构 28。向处理槽27供给干燥用的处理气体(IPA(异丙醇)等)。1批次量的多张基板8以垂直姿势前后排列地保持于基板升降机构28。干燥处理装置23利用基板升降机构28从批次输送机构19的基板保持体22接收批次，利用基板升降机构28使该批次升降，从而利用供给到处理槽27的干燥用的处理气体进行基板8的干燥处理。另外，干燥处理装置23将批次从基板升降机构28向批次输送机构19的基板保持体22交接。

基板保持体清洗处理装置24能够向处理槽29供给清洗用的处理液以及干燥气体，在向批次输送机构19的基板保持体22供给清洗用的处理液之后，供给干燥气体，从而进行基板保持体22的清洗处理。

清洗处理装置25具有清洗用的处理槽30和冲洗用的处理槽31，在各处理槽30、31中以升降自由的方式设置有基板升降机构32、33。在清洗用的处理槽30中可储存清洗用的处理液(SC－1等)。在冲洗用的处理槽31中可储存冲洗用的处理液(纯水等)。

蚀刻处理装置26具有蚀刻用的处理槽34和冲洗用的处理槽35，在各处理槽34、35中以升降自由的方式设置有基板升降机构36、37。在蚀刻用的处理槽34中可储存蚀刻用的处理液(磷酸水溶液)。在冲洗用的处理槽35中可储存冲洗用的处理液(纯水等)。

这些清洗处理装置25和蚀刻处理装置26成为同样的结构。对蚀刻处理装置26进行说明，1批次量的多张基板8以垂直姿势前后排列地保持于基板升降机构36、37。蚀刻处理装置26利用基板升降机构36从批次输送机构19的基板保持体22接收批次，利用基板升降机构36使该批次升降，从而使批次浸渍于处理槽34的蚀刻用的处理液来进行基板8的蚀刻处理。之后，蚀刻处理装置26将批次从基板升降机构36向批次输送机构19的基板保持体22交接。另外，蚀刻处理装置26利用基板升降机构37从批次输送机构19的基板保持体22接收批次，利用基板升降机构37使该批次升降，从而使批次浸渍于处理槽35的 冲洗用的处理液来对基板8进行冲洗处理。之后，蚀刻处理装置26将批次从基板升降机构37向批次输送机构19的基板保持体22交接。

在该蚀刻处理装置26中，将预定浓度的药剂(磷酸)的水溶液(磷酸水溶液)用作处理液(蚀刻液)来对基板8进行液处理(蚀刻处理)。

如图2所示，蚀刻处理装置26具有储存处理液并且对基板8进行液处理的液处理部38、用于向液处理部38供给处理液的蚀刻液供给部39、以及从液处理部38排出处理液的处理液排出部40。蚀刻液供给部39具有用于向液处理部38供给新的药液(磷酸水溶液)的药液供给部41、用于向液处理部38供给稀释液(纯水)的稀释液供给部42、以及用于使储存到液处理部38的处理液循环的处理液循环部43。

液处理部38在上部敞开的处理槽34的上部周围形成有上部敞开的外槽44，在处理槽34和外槽44中储存处理液。在处理槽34中储存处理液，通过利用基板升降机构36使基板8浸渍于该处理液来进行液处理。在外槽44中，储存从处理槽34溢流出来的处理液，并且，利用处理液循环部43向处理槽34供给处理液。

药液供给部41将温度以及浓度与处理液不同(温度以及浓度比处理液低)的磷酸水溶液向液处理部38供给。该药液供给部41将用于供给磷酸水溶液的水溶液供给源45经由流量调整器46与液处理部38的外槽44连接。流量调整器46与控制部7连接，由控制部7进行开闭控制以及流量控制。

稀释液供给部42将用于补充由于处理液的加热(沸腾)而蒸发的水分的纯水向液处理部38供给。该稀释液供给部42将用于供给纯水的纯水供给源47经由流量调整器48与液处理部38的外槽44连接。流量调整器48与控制部7连接，由控制部7进行开闭控制以及流量控制。

处理液循环部43在液处理部38的外槽44的底部和处理槽34的底部之间形成有循环流路49。在循环流路49上依次设置有泵50、过滤器51和加热器52。 泵50以及加热器52与控制部7连接，由控制部7进行驱动控制。并且，处理液循环部43驱动泵50，从而使处理液从外槽44向处理槽34循环。此时，由加热器52加热处理液。

另外，处理液循环部43在循环流路49的中途(比加热器52靠下游侧)和外槽44之间形成有浓度检测流路53。在浓度检测流路53上依次设置有开闭阀54和浓度传感器55。开闭阀54与控制部7连接，由控制部7进行开闭控制。另外，浓度传感器55与控制部7连接，按照来自控制部7的指示对在浓度检测流路53中流动的处理液的浓度进行检测并向控制部7通知。

在处理液排出部40中，将与外部的排液管连通的排液流路56连接于液处理部38的处理槽34的底部，在排液流路56上设置有开闭阀57。开闭阀57与控制部7连接，由控制部7进行开闭控制。

控制部7对基板液处理装置1的各部分(承载件输入输出部2、批次形成部3、批次载置部4、批次输送部5、批次处理部6等)的动作进行控制。

该控制部7例如是计算机，具有可由计算机读取的存储介质58。在存储介质58中储存有对可在基板液处理装置1中执行的各种处理进行控制的程序。控制部7通过读出被存储于存储介质58的程序并执行该程序，来对基板液处理装置1的动作进行控制。此外，程序既可以是存储于可由计算机读取的存储介质58的程序，也可以是从其他存储介质安装于控制部7的存储介质58的程序。作为可由计算机读取的存储介质58，存在例如硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。

基板液处理装置1如以上说明那样构成，按照存储于存储介质58的基板液处理程序等利用控制部7对各部分(承载件输入输出部2、批次形成部3、批次载置部4、批次输送部5、批次处理部6等)的动作进行控制，从而对基板8进行处理。

在利用该基板液处理装置1对基板8进行蚀刻处理的情况下，利用蚀刻液 供给部39将蚀刻处理装置26的液处理部38的处理液加热到预定的温度而使处理液沸腾，从而生成该沸点下的浓度的处理液而将其储存于处理槽34。具体而言，如图3所示，控制部7驱动泵50而使处理液在循环流路49中循环的同时，驱动加热器52而将处理液的温度维持在预定的温度。此时，水分由于加热而蒸发，处理液的浓度增加，因此，利用稀释液供给部42将与由于加热而蒸发的水分的量相应的量的纯水向液处理部38供给。然后，利用基板升降机构36使基板8浸渍于储存有预定的浓度以及预定的温度的处理液的处理槽34，从而利用处理液对基板8进行蚀刻处理(液处理)。

此外，控制部7在预定的时刻利用浓度传感器55对处理液的浓度进行检测。此时，如图4所示，与液处理时同样地驱动泵50而使处理液在循环流路49中循环，并且驱动加热器52而将处理液的温度维持于预定的温度。而且，在打开开闭阀54的状态下，使在循环流路49中流动的处理液的一部分向浓度检测流路53流动，利用浓度传感器55对处理液的浓度进行检测。此外，在检测浓度后，使开闭阀54恢复到关闭了的状态，使全部处理液在循环流路49中循环。

以往，例如，如图5的(a)所示，通过使基板8浸渍于温度ts以及浓度Ds的磷酸水溶液预先设定好的处理时间Ts，从而将形成于基板8的表面的氮化硅膜蚀刻了蚀刻量Vs(在图中用实线表示。)。该情况下的磷酸水溶液的针对氮化硅膜的蚀刻速率Rs成为(蚀刻量Vs)/(处理时间Ts)。磷酸水溶液的针对氮化硅膜的蚀刻速率依赖于磷酸水溶液的温度、浓度，若温度、浓度较高，则蚀刻速率也变高。

在蚀刻处理时，利用磷酸水溶液仅对氮化硅膜蚀刻即可，但实际上，基底层的氧化硅膜的一部分(蚀刻量Va)也被磷酸水溶液蚀刻。该磷酸水溶液的针对氧化硅膜的蚀刻速率不仅依赖于磷酸水溶液的温度、浓度，也依赖于磷酸水溶液中的硅浓度。即、硅浓度越低，磷酸水溶液的针对氧化硅膜的蚀 刻速率变得越高。并且，磷酸水溶液中的硅浓度由于氮化硅膜的蚀刻而与时间一起增加(在图中用单点划线表示。)。因此，在刚刚开始蚀刻处理之后，成为硅浓度较低、针对氧化硅膜的蚀刻速率较高的状态，氧化硅膜被更多地蚀刻(图中用点线表示。)。

因此，在基板液处理装置1中，首先，利用针对氮化硅膜的蚀刻速率较低的状态的磷酸水溶液对基板8的表面进行蚀刻处理，之后，利用针对氮化硅膜的蚀刻速率较高的状态的磷酸水溶液对基板8的表面进行蚀刻处理。

具体而言，如图5的(b)所示，控制部7在蚀刻液供给部39中以比以往低的温度t1使磷酸水溶液沸腾，从而生成温度t1以及浓度D1比基准的温度ts以及浓度Ds的磷酸水溶液低的的磷酸水溶液。由此，生成针对氮化硅膜的蚀刻速率比基准的磷酸水溶液(温度ts以及浓度Ds)针对氮化硅膜的蚀刻速率低的状态的磷酸水溶液(温度t1以及浓度D1)。将该磷酸水溶液从蚀刻液供给部39向液处理部38供给，利用液处理部38对基板8进行蚀刻处理。此时，将进行蚀刻处理的时间设为第1处理时间T1，将氮化硅膜的蚀刻量设为第1蚀刻量V1。该情况的磷酸水溶液的针对氮化硅膜的蚀刻速率R1成为(第1蚀刻量V1)/(第1处理时间T1)，小于基准的蚀刻速率Rs。

若以第1处理时间T1对基板8进行蚀刻处理，则基板8的表面的氮化硅膜被蚀刻(在图中用实线表示。)，以此相伴，磷酸水溶液中的硅浓度增加(在图中用单点划线表示。)。不过，在利用针对氮化硅膜的蚀刻速率较低的状态的磷酸水溶液对基板8进行了蚀刻处理的情况下，与利用基准的磷酸水溶液进行了蚀刻处理的情况相比，氮化硅膜被蚀刻的量变少，但同时，氧化硅膜被蚀刻的量也变少(在图中用点线表示。)。因此，与利用基准的磷酸水溶液进行蚀刻的情况相比，能够抑制在第1处理时间T1中氧化硅膜被蚀刻的量。

之后，控制部7在蚀刻液供给部39中以比以往高的温度t2使磷酸水溶液沸腾，从而生成比基准的温度ts以及浓度Ds的磷酸水溶液高的温度t2以及浓 度D2的磷酸水溶液。由此，生成针对氮化硅膜的蚀刻速率比基准的磷酸水溶液(温度ts以及浓度Ds)针对氮化硅膜的蚀刻速率高的状态的磷酸水溶液(温度t2以及浓度D2)。将该磷酸水溶液从蚀刻液供给部39向液处理部38供给，利用液处理部38对基板8进行蚀刻处理。此时，将进行蚀刻处理的时间设为第2处理时间T2，将氮化硅膜的蚀刻量设为第2蚀刻量V2。该情况的磷酸水溶液的针对氮化硅膜的蚀刻速率R2成为(第2蚀刻量V2)/(第2处理时间T2)，比基准的蚀刻速率Rs大。

已经以第1处理时间T1对基板8进行了蚀刻处理，因此，磷酸水溶液中的硅浓度增加了。因此，蚀刻速率不依赖于硅浓度的氮化硅膜被良好地蚀刻。另一方面，蚀刻速率依赖于硅浓度的氧化硅膜被磷酸水溶液蚀刻的量受到抑制。由此，能够使氧化硅膜的蚀刻量Vb比使用了基准的磷酸水溶液的情况的蚀刻量Va少。

此外，在上述基板液处理装置1中，第1处理时间T1和第2处理时间T2的合计成为基准处理时间Ts，第1蚀刻量V1和第2蚀刻量V2的合计成为基准蚀刻量Vs。由此，基板液处理装置1针对基板8的处理能力与以往同等，并能够抑制氧化硅膜的蚀刻量。

另外，以往，出于抑制氧化硅膜的蚀刻量的目的，通过在开始基板8的蚀刻处理之前使仿真的硅晶圆浸渍于磷酸水溶液，进行了使磷酸水溶液中的硅浓度增加的稳定性处理(日文：シーズニング)。然而，在上述基板液处理装置1(基板液处理方法)中，能够抑制氧化硅膜的蚀刻量，因此，能够省略稳定性处理。由此，能够提高基板液处理装置1对基板8的处理能力。