本发明涉及一种对半导体晶片等基板进行蚀刻处理和清洗处理的基板处理方法以及基板处理装置。
背景技术：
半导体装置的制造工序包括：通过将半导体晶片等基板浸渍于处理槽对该基板实施蚀刻处理和清洗处理的工序，以及实施去除处理液的干燥处理的工序。这种工序通过包括多个处理槽的基板处理装置来执行。此外，蚀刻处理和清洗处理中，根据要溶解的处理对象的物质使用适当的处理液。
例如，已经提出了进行使用氢氟酸的湿蚀刻、使用纯水的冲洗(清洗)、干燥、碱性清洗、以及使用纯水的冲洗的基板清洗方法(例如，专利文献1)。此外，还提出了用碱性药液蚀刻多晶硅膜或非晶硅膜的电容器构造的形成方法(例如，专利文献2)。
近年来，在半导体基板的蚀刻中，蚀刻量趋于増加。与此同时，例如在水洗时产生蚀刻的成分重结晶的问题。
现有技术文献
【专利文献】
专利文献1：日本特开2013-84723号公报
专利文献2：日本专利第5869368号公报
技术实现要素：
在此，本发明的目的在于对基板进行蚀刻和清洗时，抑制溶解于蚀刻液的物质重结晶。
为了解决上述课题，本发明具有以下构成。
一种基板处理方法，用于对规定的基板进行蚀刻和清洗，其包括：蚀刻工序，使用温度高于常温的碱性的蚀刻液来溶解设置于所述基板上的硅膜；以及清洗工序，使用温度高于常温的温水对经过了所述蚀刻工序的所述基板进行清洗。
通过这种方式，由于对已经过蚀刻工序的基板使用温度高于常温的温水进行清洗，不能急剧冷却附着于基板的蚀刻液。因此，可以抑制在基板表面上析出超过蚀刻液溶解度的硅。
还可以具备第二清洗工序，使用包含与被稀释的蚀刻液相同成分的清洗液清洗基板。通过使用包含与蚀刻处理相同成分的清洗液，可以提高清洗效果。
此外，清洗液还可以包含过氧化氢溶液。通过这种方式，可以抑制由清洗液进行蚀刻处理的现象。
此外，清洗工序中，或除了清洗工序外，还可以进行对基板喷洒温水来清洗基板的处理。通过这种方式，可以降低用于清洗的温水量。
此外，包括从进行蚀刻工序的处理槽向进行清洗工序的处理槽移送基板的移送工序，移送工序中可以对基板加热。通过这种方式，可以抑制在移送工序中附着于基板的蚀刻液的冷却以及伴随该冷却的硅的析出。
此外，根据本发明的基板处理装置是用于对规定的基板进行蚀刻以及清洗的基板处理装置，其具备：蚀刻处理槽，用于使用温度高于常温的碱性的蚀刻液来溶解设置于基板上的硅膜；清洗处理槽，用于对已在蚀刻处理槽处理的基板使用温度高于常温的温水来清洗；温度调节机构，用于进行加热来生成温水。
需要说明的是，用于解决上述课题的方法可以适当地组合使用。
根据本发明，对基板进行蚀刻以及清洗时，可以抑制溶解在蚀刻液的物质重结晶。
附图说明
图1是表示基板处理装置1的概略构成的立体图。
图2是表示基板处理装置的功能框图。
图3是表示基板处理装置的处理部中的处理槽的构成的图。
图4是表示清洗处理工序的示意图。
图5是表示变形例1的清洗处理工序的示意图。
图6是表示变形例2的工序的一个例子的示意图。
图7是表示变形例5的工序的一个例子的示意图。
图8是表示变形例6的工序的一个例子的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1基板处理装置
2缓冲部
3基板搬出入口
5、7、9处理部
5a、5b、7a、7b、9a、9b处理槽
11、13、15升降器
17主运送机构
17a臂部
43子运送机构
55控制部
57存储部
71供给管
72喷嘴
73排液管
74温度调节器
75淋洗喷嘴
w基板
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。需要说明的是，以下所示的实施例是本发明的一个方式，并不限制本发明的技术范围。
＜实施例1＞
图1是表示根据实施例1的基板处理装置1的概略构成的立体图。此基板处理装置1中，主要对基板(例如半导体基板)w实施蚀刻处理和清洗处理。在基板处理装置1中，在图1的右后侧配置有存放基板w的缓冲部2，在缓冲部2的右后侧中设置有用于操作基板处理装置1的正面面板(未图示)。此外，在与缓冲部2的正面面板相反的一侧设置有基板搬出入口3。此外，在基板处理装置1的长度方向上，从缓冲部2的相反的一侧(图1中左前侧)并排设置有对基板w进行处理的处理部5、7以及9。
处理部5、7以及9分别具有各两个处理槽5a和5b、7a和7b、以及9a和9b。处理槽5a、7a以及9a是进行蚀刻处理的蚀刻处理槽，处理槽5b、7b以及9b是进行清洗处理的清洗处理槽。清洗处理是，通过纯水、稀释的蚀刻液等，冲洗残留在基板w的蚀刻液的洗涤处理(也称为“漂洗”)。此外，基板处理装置1具备子运送机构43，其用于使多个基板w仅在各处理部5、7以及9的各处理槽之间对图1中的短箭头方向和范围移动。此外，该子运送机构43上下移动多个基板w，使得多个基板w浸渍在处理槽5a和5b、7a和7b、以及9a和9b，或者将其从这些处理槽向上提升。每个子运送机构43设置有保持多个基板w的升降器11、13以及15。此外，基板处理装置1具备可在图1中的长箭头方向以及范围移动的主运送机构17，用于分别向各处理部5、7以及9运送多个基板w。
主运送机构17具有两个可动臂17a。这些臂部17a中设置有用于放置基板w的多个沟槽(省略图示)，在图1所示的状态中，是以直立姿势(基板主面的法线沿着水平方向的姿势)保持各基板w。此外，从图1的右斜下方向观察到，主运送机构17的两个臂部17a通过从“v”形向倒立的“v”形摆动，释放各基板w。并且，通过此运行，可以在主运送机构17和升降器11、13以及15之间更换基板w。
图2是表示基板处理装置1的功能框图。上述主运送机构17，子运送机构43，以及处理部5、7、9统一由控制部55控制。控制部55的硬件构成与通用计算机相同。即，控制部55具备：用于进行各种运算处理的cpu，用于存储基本程序的只读存储器rom，用于存储各种信息的可读写存储器ram，以及用于存储控制用应用程序和数据等的磁盘等。本实施例中，通过控制部55的cpu执行规定的程序的方式向各处理部5、7、9运送基板w，并根据程序实施处理来控制每个部分。上述程序存储于存储部57。此外，在存储部57预先保存有继续后述各处理的时间等程序运行时作为基准的参数。
图3是表示基板处理装置1的处理部5、7、9中的处理槽5b、7b、9b的构成的图。图3中以处理槽7b为例进行说明。与以下处理槽7b的构成和控制相同或者类似的构成和控制也适用于其他处理槽5b、9b。
在此，半导体晶片的制造工序中，沿其棒轴方向将例如硅等单晶锭进行切片，并对所得物依次进行磨边、研磨、蚀刻处理、抛光等处理。其结果，在基板的表面上形成了不同材料的多层、构造、电路。在处理槽7a进行的板w的蚀刻处理，例如是用于在半导体基板上形成图案的工序。蚀刻处理的目的在于选择性地去除形成于基板上的硅膜(si膜)，通过将基板w以规定时间浸渍于作为处理液的高温(80℃左右)碱性蚀刻液等来进行。
图3中，处理槽7b是由对处理液具有优异的耐腐蚀性的石英或氟树脂材料形成的平面图中为矩形箱形形状部件，此外，处理槽7b可以具有以内槽和外槽构成的双槽构造(未图示)，其中，内槽是用于将基板w浸渍于处理液中，外槽设置于内槽50a周围且使从内槽50a上端溢出(溢流)的处理液流入其中。此外，处理槽7b具有：供给管71和喷嘴72，其供给用于清洗基板w的处理液(也称为“清洗液”)；排液管73，用于从处理槽7b排出清洗液；以及温度调节器(相当于根据本发明的“温度调节机构”)74，其是用于加热从供给管71供给的清洗液的加热器等。供给管71以及排液管73分别具有阀(未图示)，其通过控制部55(图2)控制清洗液的供给以及排液。需要说明的是，清洗液的排液可以通过从开口的处理槽7b的上端溢出的方式进行。此外，也可以将从排液管73排出的清洗液过滤并使其在供给管71中循环。
此外，如上所述，在处理槽7b中设置有用于使基板w浸渍于存储的处理液的升降器13。升降器13通过三个保持棒将直立姿势下彼此平行排列的多个(例如50个)基板w一并保持。升降器13设置为通过子运送机构43以可向上、下、左、右方向移动。并且，可以使保持的多个基板w在浸渍处理槽7b内的处理液中的处理位置(图3的实线)与从处理液向上方提升的交接位置(图3的虚线)之间升降的同时，还可以向相邻的处理槽移动。
(处理)
图4是表示本实施例中处理槽7b的清洗处理工序的示意图。需要说明的是，处理槽7a在图4所示的工序之前进行使用碱性药液(也称为“蚀刻液”)蚀刻基板w的硅(si)膜的蚀刻工序。硅膜是由非晶硅、多晶硅等材料形成的薄膜。碱性蚀刻液例如是包含三甲基-2-羟乙基氢氧化铵(tmy)或四甲基氢氧化铵(tmah)的水溶液、或氢氧化铵(氨水)。
此后，以蚀刻液附着于基板w表面的状态下，移送基板w至处理槽7b，并进行图4所示的清洗处理。在此，如形成三维nand那样，与以往相比，如果进行具有较大蚀刻量的处理，则从附着于基板w的蚀刻液中析出过饱和硅，并在干燥后作为粒子保留在基板w上。为了抑制这种情况，在本实施例中进行用温水清洗。
图4的(a)中，将由供给管71供给的温水从喷嘴72供给至处理槽7b。图4中，用粗实线箭头表示液体的流动。温水是温度高于常温的纯水。具体的地说，使用50～80℃左右的纯水。需要说明的是，图4的(a)中，可以在空的处理槽7b中填充温水，也可以采用先前的处理中使用的清洗液残留的状态下进行更换的方式向处理槽7b填充温水。需要说明的是，此处的常温是表示不进行积极的温度调节，实际为24℃～26℃左右。
图4的(b)中，将放置有基板w的升降器13通过子运送机构43移动到处理位置，并使基板w浸渍于处理槽7b的温水中。
此外，如图4的(c)所示，使基板w浸渍于温水内的状态下，将处理槽7b内的温水更换并进行清洗。如图4所示，处理槽7b是剖面形状为向垂直下方凸出的本垒形状。此外，喷嘴72设置于处理槽7b左右的侧面下方。新供给的温水从喷嘴72向处理槽7b底面凸出的下端放出。而且，从左右的喷嘴放出的温水在处理槽7b底面的中央碰撞并在处理槽7b内上升。此时，保持在处理位置的基板w表面的温水被更换，并通过一部分温水从处理槽7b的上端溢出而排液。例如，(c)的处理持续5分钟左右。此外，(c)的工序对应于本发明的清洗工序。
此后，在图4的(d)中，将从供给管71供给的清洗液切换为温水和碱性蚀刻液的混合液。换言之，该混合液是稀释的蚀刻液，也称为“温清洗液”。温清洗液的温度高于常温，例如使用50～80℃左右。通过使用包含与蚀刻液相同成分的温清洗液进行清洗，可以提高清洗效果的同时，还可以抑制杂质附着于基板w。此外，温清洗液还可以是包含过氧化氢溶液(h2o2)的混合液。通过使用这种混合液，可以抑制由温清洗液进行过度蚀刻处理的现象。图4的(d)的工序对应于根据本发明的第二清洗工序。
并且，图4的(e)中，将从供给管71供给的清洗液切换为常温的水(为了与温水区分，也称为“冷水”)。在该工序中，可以在清洗基板w的同时冷却。
此后，如图4的(f)所示，结束清洗，并移动升降器13使基板w从处理槽7b排出。
(效果)
根据本实施例，通过用温水进行清洗，可以抑制附着于基板w的蚀刻液中的硅重结晶。即，在清洗工序中，若通过用常温纯水进行清洗等来急剧冷却蚀刻液，则能够溶于蚀刻液中的硅的溶解度会降低，因此推测硅被析出。为了避免这种情况，本实施方式中加入图4的(a)～(d)的工序。需要说明的是，当本实施例的清洗处理之前进行的蚀刻处理是，使基板w浸渍于不循环的规定量的蚀刻液来进行的蚀刻处理、或者是不置换规定量的蚀刻液而使其在封闭系统内循环来进行的蚀刻处理的情况下，由于冷却时硅超过饱和浓度的可能性变高，因此用温水进行的清洗特别有效。
＜实施例2＞
上述实施例1中，可以省略图4的(d)所示的工序。即，实施例2中，进行图4的(a)～(c)、(e)以及(f)所示的处理。本实施例中，通过在(c)的工序中每单位时间增加置换温水的量，即使省略(d)工序也可以抑制杂质附着。例如，(c)工序中对于容量约35升的处理槽7b，优选置换每分钟50升的温水。
＜变形例1＞
图5是表示变形例1的清洗处理工序的示意图。变形例1的处理槽7b在其上部具有用于向处理槽7b内大范围的撒温水的淋洗喷嘴75。并且，能够从保持在处理槽7b内的处理位置的基板w的上方喷洒温水。
图5的(a)中，向处理槽7b内填充温水。此外，图5的(b)中，使基板w移动到处理槽7b内。并且，图5的(c)中，在更换处理槽7b内的温水的同时进行基板w的清洗。由于(a)～(c)所示的工序的内容与图4的(a)～(c)相同，因此省略对其详细说明。
图5的(d)中，从排液管73排出处理槽7b内的温水的同时，从淋洗喷嘴75对基板w喷洒温水，并清洗基板w。喷洒的温水的温度使用例如50～80℃左右。
此后，如图5的(e)所示，停止从淋洗喷嘴75喷洒温水的同时从喷嘴72供给常温的水，并进行冷水清洗。并且，如图5的(f)所示，结束清洗并从处理槽7b排出基板w。由于(e)以及(f)所示的工序的内容与图4的(e)以及(f)相同，因此省略对其详细说明。
变形例1中，通过采用由喷淋的清洗，可以提高清洗效率的，同时还可以降低用于清洗的清洗液的总量。
＜变形例2＞
图6是表示变形例2的工序的一个例子的示意图。在投入基板w时的处理槽7b中可以填充上述温清洗液而不是温水。图6的(a)中，从喷嘴72供给温清洗液，并使其填充于处理槽7b。并且，如图6的(b)所示，使基板w浸渍于填充有温清洗液的处理槽7b。在该工序中，停止温清洗液的供给，并不进行循环。
此后，如图6的(c)所示，从喷嘴72供给温水，将处理槽7b内的清洗液更换成温水的同时清洗基板w。并且，如图6的(d)所示，从喷嘴72供给冷水并将处理槽7b内的清洗液更换为冷水，将基板w清洗的同时冷却。此后，如图6的(e)所示，结束清洗，并将基板w从处理槽7b排出。由于(c)～(e)所示的工序的内容与图4的(c)、(e)以及(f)相同，因此省略对其详细说明。
此外，根据变形例2的(a)以及(b)工序可以应用于其他实施例或变形例中投入基板w时的工序。即使采用这种工序，通过使用包含与蚀刻液相同的成分的温清洗液清洗，可以提高清洗效果，同时也可以抑制杂质附着在基板w上。
＜变形例3＞
在向处理槽7b投入基板w时，可以吹入高温气体。本变形例的处理槽7b，例如在其上部具有送风机(未图示)，用于向基板w吹入高温气体。气体例如为氮(n2)。此外，气体温度例如使用50～100℃左右。需要说明的是，气体的吹入是以不干燥基板w的程度来进行。
如此地，将基板w移送到处理槽之中的工序中，抑制基板w的冷却，其结果，可以抑制从附着于基板w的蚀刻工序处理液中，硅析出的现象。
＜变形例4＞
向处理槽7b填充温水或温清洗液，可以通过加热已填充于处理槽7b的液体来实现。本变形例的处理槽7b可以具有温度调节机构，例如卤素加热器等加热用光源等，以进行加热。通过这种方式，可以降低更换温水或温水溶液所需的时间。
＜变形例5＞
图7是表示变形例5的工序的一个例子的示意图。变形例5的处理槽7b在其上部具有用于向处理槽7b内大范围的撒温水的淋洗喷嘴75。并且，能够从保持在处理槽7b内的处理位置的基板w的上方喷洒温水。淋洗喷嘴75与变形例1相同。
本变形例中，如图7的(a)所示，例如进行排液，在处理槽7b中没有充满处理液的状态下进行处理。此外，如图7的(b)所示，在向处理槽7b投入基板w时，从淋洗喷嘴75向基板w喷洒温水。通过这种方式，可以抑制基板w的温度降低，同时也能提高基板w的清洗效果。并且，图7的(c)中，将温水从喷嘴72供给至处理槽7b并填充。此时，可以从淋洗喷嘴75进行喷洒温水，也可以不进行。此外，图7的(d)中用温水进行基板w的清洗，再进行例如图4的(d)之后或(e)之后所示的清洗处理。
＜变形例6＞
图8是表示变形例6的工序的一个例子的示意图。变形例6的处理槽7b也具有用于在其上部向处理槽7b大范围的撒温水的淋洗喷嘴75。并且，能够从保持在处理槽7b内的处理位置的基板w的上方喷洒温水。淋洗喷嘴75与变形例1相同。
本变形例中，通过由淋洗喷嘴75的喷洒温水来进行清洗。即，如图8的(a)所示，例如进行排液，在处理槽7b中没有充满处理液的状态下进行处理。图8的(b)中，在向处理槽7b投入基板w时，温水从淋洗喷嘴75喷洒到基板w。通过这种方式，可以抑制基板w的温度降低，同时也能提高基板w的清洗效果。此外，图8的(c)中，通过向基板w喷洒温水来进行清洗。此时，例如，升降器13通过子运送机构43上下滑动，以使温水充分地扩散到被进行蚀刻的基板w的内部。此后，如图8的(d)所示，结束清洗，并将基板w从处理槽7b排出。此时，例如，从淋洗喷嘴75继续喷洒温水。
如变形例6，通过仅用温水的淋洗进行清洗，则可以降低用于清洗的温水总量。
＜其他＞
上述实施例和变形例中所记载的内容，可尽可能地组合实施。