CN110942988A - 基板处理装置以及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置以及基板处理方法。基板处理方法包括：第一处理工序，在处理槽中，以设定为第一温度的磷酸来处理基板(W)；以及第二处理工序，在处理槽中，以设定为第二温度的磷酸来处理基板(W)。本发明的基板处理装置以及基板处理方法可实现基板处理时间的缩短，并且可抑制基板处理的问题。

Description

基板处理装置以及基板处理方法
技术领域
本发明涉及一种基板处理装置以及基板处理方法。
背景技术
已知被用于半导体装置及液晶显示装置等电子零件的基板要通过基板处理装置来进行处理。通过将基板浸渍于处理槽内的处理液中，从而进行基板的处理。例如已知通过高温的磷酸来选择性地蚀刻基板的氮化硅膜。
但是，在通过磷酸来对基板进行蚀刻时，有时会析出二氧化硅，从而无法形成规定的结构。尤其，在制作三维存储器元件等微细结构的基板时，二氧化硅的析出有时会造成问题(例如参照专利文献1)。
在专利文献1中记载了：通过使用二氧化硅析出抑制剂，来抑制二氧化硅的析出。专利文献1的基板处理装置中，通过将二氧化硅析出抑制剂与磷酸一同混合至蚀刻液中，从而抑制二氧化硅析出至氧化硅膜的层间。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2017-118092号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，专利文献1的基板处理装置中，二氧化硅析出抑制剂自身有可能附着于基板，从而基板的特性有可能发生变动。而且，在未使用二氧化硅析出抑制剂的情况下，若磷酸的温度相对较低，则有时基板的处理时间将变长，从而导致生产性下降。另一方面，若磷酸的温度相对较高，则有时基板得不到充分处理而产生问题。
本发明是有鉴于所述问题而完成，其目的在于提供一种基板处理装置以及基板处理方法，可实现基板处理时间的缩短，并且可抑制基板处理的问题。
[概要]
根据本申请的主题的一方面，基板处理方法是对基板进行处理的基板处理方法。所述基板处理方法包括：第一处理工序，在处理槽中，以设定为第一温度的磷酸来处理所述基板；以及第二处理工序，在处理槽中，以设定为第二温度的磷酸来处理所述基板。
在一实施方式的基板处理方法中，所述第二处理工序是在所述第一处理工序之后进行，所述第二温度高于所述第一温度。
在一实施方式的基板处理方法中，在所述第二处理工序中，使在所述第一处理工序中所用的所述处理槽的所述磷酸的温度发生变化。
在一实施方式的基板处理方法中，所述第一处理工序包含将所述基板浸渍于第一处理槽的工序，所述第一处理槽蓄存被设定为所述第一温度的磷酸，所述第二处理工序包含将所述基板浸渍于第二处理槽的工序，所述第二处理槽蓄存被设定为所述第二温度的磷酸。
在一实施方式的基板处理方法中，交替地重复所述第一处理工序及所述第二处理工序。
在一实施方式的基板处理方法中，还包括：第三处理工序，在处理槽中，以设定为第三温度的磷酸来处理所述基板。
在一实施方式的基板处理方法中，所述第三处理工序是在所述第一处理工序及所述第二处理工序之后进行，所述第三温度高于所述第一温度及所述第二温度。
一实施方式的基板处理方法还包括：加热工序，对支撑所述基板的基板支撑部进行加热。
在一实施方式的基板处理方法中，在所述加热工序中，断续地对所述基板支撑部进行加热。
根据本申请的主题的另一方面，基板处理装置包括：至少一个处理槽，蓄存用于处理基板的磷酸；基板保持部，在所述处理槽的所述磷酸内保持所述基板；以及温度控制部，控制所述磷酸的温度。所述温度控制部对蓄存于所述至少一个处理槽中的磷酸的温度进行控制，以在所述至少一个处理槽中的任一个处理槽中，以设定为第一温度的磷酸来处理所述基板，且在所述至少一个处理槽中的任一个处理槽中，以设定为第二温度的磷酸来处理所述基板。
[发明的效果]
根据本发明，能够实现基板处理时间的缩短，并且能够抑制基板处理的问题。
附图说明
图1是本实施方式的基板处理装置的示意图。
图2(a)～图2(d)是用于说明本实施方式的基板处理方法的示意图。
图3(a)及图3(b)是通过本实施方式的基板处理方法进行了处理的基板的示意图。
图4(a)～图4(d)是表示通过本实施方式的基板处理方法进行处理的基板的变化的示意图。
图5是通过比较例的基板处理方法进行了处理的基板的示意图。
图6(a)～图6(e)是用于说明本实施方式的基板处理方法的示意图。
图7(a)～图7(e)是用于说明本实施方式的基板处理方法的示意图。
图8是本实施方式的基板处理装置的示意图。
图9是本实施方式的基板处理装置的示意图。
图10是本实施方式的基板处理装置的示意图。
图11(a)～图11(d)是表示通过本实施方式的基板处理方法进行处理的基板的变化的示意图。
图12是本实施方式的基板处理装置的示意图。
图13是本实施方式的基板处理装置的示意图。
图14是用于说明本实施方式的基板处理方法的流程图。
图15是表示本实施方式的基板处理装置中的基板保持部的示意图。
[符号的说明]
100：基板处理装置
110、110A：处理槽
112：内槽
114：外槽
116：盖
116a、116b：开启部
118a：排液配管
118b、146、156、166、174：阀
120：基板保持部
122：本体板
124：保持棒
124a、148、148A、164：加热器
126：升降单元
130：温度控制部
130A：控制部
140、140A：磷酸供给部
142、152：喷嘴
144、154、161、172：配管
150、150A：水供给部
160：循环部
162：泵
163：过滤器
165、176：调整阀
168a、168b：液体供给管
170：气体供给部
178、178a～178d：气体供给管
Ea：蚀刻层
F：上升流的流动
L、La、Lb：磷酸
M：层叠结构
Ma：平坦层
Mb：支柱
S：基材
S102～S112：步骤
T1：第一温度
T2：第二温度
T3：第三温度
W：基板
X、Y、Z：方向
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的基板处理装置以及基板处理方法的实施方式。另外，对于图中相同或相当的部分标注相同的参照符号并不再重复说明。另外，本申请说明书中，为了便于理解发明，有时记载彼此正交的X轴、Y轴及Z轴。典型的是，X轴及Y轴平行于水平方向，Z轴平行于铅垂方向。
参照图1来说明本实施方式的基板处理装置100。图1是本实施方式的基板处理装置100的示意图。基板处理装置100对基板W进行处理，以对基板W进行蚀刻(etching)、表面处理、特性赋予、处理膜形成、膜的至少一部分的去除及清洗中的至少一种。
基板W为薄的板状。典型的是，基板W为薄的大致圆板状。基板W例如包含半导体晶片(wafer)、液晶显示装置用基板、等离子体显示器(plasma display)用基板、场致发射显示器(Field Emission Display，FED)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、磁光盘用基板、光掩模(photo mask)用基板、陶瓷基板及太阳能电池用基板等。
基板处理装置100利用磷酸L来处理基板W。此处，基板处理装置100是统一对多片基板W进行处理的批量(batch)型。通过磷酸L，对基板W进行蚀刻、表面处理、特性赋予、处理膜形成、膜的至少一部分的去除及清洗中的至少一种。
基板处理装置100包括处理槽110、基板保持部120以及温度控制部130。处理槽110蓄存用于对基板W进行处理的磷酸L。
基板保持部120保持基板W。由基板保持部120所保持的基板W的主面的法线方向平行于Y方向。基板保持部120在保持着基板W的状态下使基板W移动。例如，基板保持部120在保持着基板W的状态下，朝铅垂上方或铅垂下方移动。或者，基板保持部120也可在保持着基板W的状态下，朝水平方向移动。
典型的是，基板保持部120统一保持多个基板W。此处，多个基板W沿着Y方向而排列成一列。另外，基板保持部120也可仅保持一片基板W。
温度控制部130对处理槽110内的磷酸L的温度进行控制。由此，基板W以规定温度的磷酸L经处理。
温度控制部130对处理槽110内的磷酸L的温度进行控制。另外，温度控制部130也可直接控制处理槽110内的磷酸L的温度。或者，温度控制部130也可通过对被供给至处理槽110的磷酸的温度及流量进行控制，从而控制处理槽110内的磷酸L的温度。例如，温度控制部130也可通过对配置于处理槽110外部的磷酸供给构件的喷嘴、调整阀、加热器等进行控制，从而控制处理槽110内的磷酸L的温度。
温度控制部130例如使用微计算机(micro computer)而构成。温度控制部130具有中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等运算单元、固定存储器元件、硬盘驱动器(hard disk drive)等存储单元以及输入/输出单元。在存储单元中，存储有运算单元所执行的程序。温度控制部130按照预定的程序，来控制加热器和/或冷却器的动作。
本实施方式的基板处理装置100中，温度控制部130在处理槽110中，以设定为第一温度的磷酸来处理基板W。而且，温度控制部130在处理槽110中，以设定为与第一温度不同的第二温度的磷酸来处理基板W。由此，能够实现基板处理时间的缩短，并且能够抑制基板处理的问题。
接下来，参照图2(a)～图2(d)来说明本实施方式的基板处理方法。图2(a)～图2(d)是用于说明本实施方式的基板处理方法的示意图。
如图2(a)所示，在处理槽110中蓄存磷酸L。此处，基板保持部120在处理槽110的上方，保持基板W。例如，温度控制部130也可在基板W浸渍于处理槽110内之前，将处理槽110内的磷酸L的温度设定为第一温度。
如图2(b)所示，基板保持部120在保持有基板W的状态下朝下方移动，以将基板W浸渍于处理槽110内的磷酸L中。处理槽110的磷酸L被设定为第一温度T1，基板W以第一温度T1的磷酸L经处理。另外，磷酸L的温度也可在基板W浸渍于处理槽110内之前设定为第一温度T1。或者，磷酸L的温度也可在基板W浸渍于处理槽110内之后调整为第一温度T1。例如，第一温度T1为120℃以上且160℃以下。
如图2(c)所示，在对基板W进行磷酸处理时，将处理槽110的磷酸L的温度设定为第二温度T2，以第二温度T2的磷酸L来处理基板W。第二温度T2是与第一温度T1不同的温度。另外，第二温度T2也可为比第一温度T1高的温度、或者比第一温度T1低的温度。此时，第二温度T2也可为120℃以上且160℃以下。
但是，优选第二温度T2为比第一温度T1高的温度。例如，优选第二温度T2为比第一温度T1高3℃以上且20℃以下的温度的温度。通过第二温度T2高于第一温度T1，从而能够提高借助磷酸的处理速度。
如图2(d)所示，基板保持部120在保持有基板W的状态下使基板W朝上方移动，从处理槽110内的磷酸L中提起基板W。通过从处理槽110中提起基板W，从而基板处理结束。
本实施方式的基板处理装置100适合用于具有微细结构的基板W的处理。例如，基板W被用于与非(Not AND，NAND)结构的存储器。作为一例，基板W适合用于三维结构NAND存储器。
接下来，参照图3(a)及图3(b)来说明通过本实施方式的基板处理方法进行了处理的基板W。图3(a)及图3(b)是通过本实施方式的基板处理方法进行了处理的基板W的示意图。基板W适合用于三维结构NAND存储器。
基板W能够通过本实施方式的基板处理装置100来较佳地制作。另外，需留意的是，在图3(a)及图3(b)中，基板W是以在基板处理装置100的处理槽110的磷酸L内刚刚经处理之后的方向而配置。
如图3(a)所示，基板W是以基板W的主面沿XZ平面展开的方式而配置。基板W具有基材S与层叠结构M。基材S是沿XZ平面展开的薄膜状。层叠结构M是形成于基材S的上表面。层叠结构M是以从基材S的上表面朝Y方向延伸的方式而形成。层叠结构M是由未经磷酸蚀刻的材料所形成。例如，层叠结构M是由氧化硅膜和/或金属所形成。
层叠结构M具有多个平坦层Ma、及位于平坦层Ma之间的支柱(pillar)Mb。多个平坦层Ma分别与基材S的上表面平行地延伸。在邻接的两个平坦层Ma之间设有多个支柱Mb。邻接的两个平坦层Ma是由支柱Mb予以支撑。
例如，平坦层Ma的厚度(沿着Y方向的长度)为1nm以上且50nm以下。而且，例如，支柱Mb的厚度(沿着Y方向的长度)为1nm以上且50nm以下，支柱Mb的宽度(沿着Z方向的长度)为1nm以上且50nm以下。
图3(b)是与XZ平面平行地将层叠结构M的支柱Mb的中央切断的剖面的示意图。平坦层Ma沿XZ平面展开。在平坦层Ma上，配置有多个支柱Mb，支柱Mb相对于平坦层Ma而沿Y方向延伸。此处，支柱Mb排列成X方向及Z方向的矩阵状。
接下来，参照图4(a)～图4(d)来说明通过本实施方式的基板处理方法进行处理的基板W的变化。图4(a)～图4(c)是表示通过本实施方式的基板处理方法进行处理的基板W的变化的示意图。
如图4(a)所示，基板W是以沿XZ平面展开的方式而配置。基板W具有基材S与层叠结构M。基材S是沿XZ平面展开的薄膜。层叠结构M是配置于基材S的上表面。层叠结构M是从基材S的上表面朝Y方向延伸。
在层叠结构M，形成有凹部。此处，层叠结构M的凹部到达基材S为止，基材S的一部分露出。
层叠结构M具有多个平坦层Ma与多个蚀刻层Ea。平坦层Ma与蚀刻层Ea是交替地层叠。多个平坦层Ma及蚀刻层Ea分别与基材S的上表面平行地延伸。
平坦层Ma是由未经磷酸蚀刻的材料所形成。例如，平坦层Ma是由氧化硅膜所形成。
在蚀刻层Ea中嵌入有支柱Mb。蚀刻层Ea是由经磷酸蚀刻的材料所形成。例如，蚀刻层Ea是由氮化硅膜所形成。支柱Mb是由未经磷酸蚀刻的材料所形成。例如，支柱Mb是由氧化硅膜或金属膜所形成。
如图4(b)所示，当开始对基板W的磷酸处理时，磷酸浸入基板W的凹部内，蚀刻层Ea受到蚀刻。磷酸在层叠结构M的凹部界面，与平坦层Ma及蚀刻层Ea接触。平坦层Ma不会被磷酸溶解，另一方面，蚀刻层Ea会被磷酸溶解。因此，通过磷酸逐渐溶解蚀刻层Ea，从而蚀刻层Ea受到蚀刻。另外，在层叠结构M的凹部，磷酸溶解了蚀刻层Ea之后，使蚀刻层Ea溶解的磷酸从基板W的凹部流出至外部。
另外，图4(b)中，磷酸与蚀刻层Ea的界面的面积相对较宽。此时，优选磷酸被设定为相对较低的温度以作为第一温度。
如图4(c)所示，当继续对基板W的磷酸处理时，磷酸对蚀刻层Ea的蚀刻推进。通过磷酸逐渐溶解蚀刻层Ea，从而蚀刻层Ea受到蚀刻，支柱Mb露出。
另外，图4(c)中，蚀刻层Ea被蚀刻至到达支柱Mb为止。与蚀刻层Ea不同，支柱Mb不溶解于磷酸。因此，与到达支柱Mb之前相比，磷酸与蚀刻层Ea的界面的面积变窄。此时，优选磷酸被设定为比第一温度高的温度以作为第二温度。
如图4(d)所示，当继续对基板W的磷酸处理时，基板W的蚀刻层Ea全部被磷酸溶解而去除。对基板W的磷酸处理结束。此时，在基板W，形成具有平坦层Ma与支柱Mb的层叠结构M。如上所述，通过磷酸处理，能够制作具有层叠结构M的基板W。
如参照图1及图2(a)～图2(d)而上述的，本实施方式的基板处理方法中，温度控制部130调整磷酸的温度。此时，温度控制部130能够根据磷酸与蚀刻层Ea的界面的面积，来调整磷酸的温度。
例如，本实施方式的基板处理方法中，在磷酸与蚀刻层Ea的界面的面积相对较宽的情况下，以设定为相对较低的温度的磷酸来处理基板W。此时，能够抑制处理基板W的磷酸超过饱和浓度，从而能够抑制从磷酸的析出。相反地，在磷酸与蚀刻层Ea的界面的面积相对较窄的情况下，以设定为相对较高的温度的磷酸来处理基板W。此时，处理基板W的磷酸也不超过饱和浓度，因此能够提高基板处理的速度。由此，能够实现基板处理时间的缩短，并且能够抑制基板处理的问题。
另一方面，在不变更磷酸的温度而以相对较低的温度来进行磷酸处理的情况下，不会产生基板处理的问题。但是，磷酸对氮化硅膜的蚀刻速率相对较低，因此基板处理时间增大。因此，基板处理的生产量(throughput)将下降。
而且，在不变更磷酸的温度而以相对较高的温度来进行磷酸处理的情况下，能够实现基板处理时间的缩短。但是，磷酸对氮化硅膜的蚀刻速率相对较高，因此在相对较多的氮化硅膜溶解于磷酸时，若凹部的直径小，则由于相对较多的氮化硅膜溶解于磷酸，因而对磷酸溶解的氮化硅膜的浓度将变高。此时，若超过磷酸的饱和浓度，则溶解的溶解物有时会从磷酸析出。
图5是从磷酸析出有溶解物的基板的示意图。如图5所示，一次溶解于磷酸的溶解物有时会析出为层叠结构。例如，当在基材S附近的氮化硅膜溶解于磷酸后，磷酸从基材S的表面通过层叠结构的凹部的中途，溶解于磷酸的氮化硅膜的浓度上升而超过饱和浓度时，溶解物有时会从磷酸析出为层叠结构。
与此相对，本实施方式的基板处理装置100中，在与磷酸接触的氮化硅膜的面积相对较宽的情况下，通过以相对较低的温度来对氮化硅膜进行蚀刻，能够抑制氮化硅膜过剩地溶解于磷酸，从而能够抑制溶解物的析出。另一方面，在与磷酸接触的氮化硅膜的面积相对较窄的情况下，通过以相对较高的温度来对氮化硅膜进行蚀刻，能够以磷酸来快速地对氮化硅膜进行蚀刻，从而能够缩短基板处理时间。
温度控制部130的温度分布曲线(profile)也可基于基板W的结构及磷酸的蚀刻速率而预先决定。例如，在蚀刻对象为氮化硅膜的情况下，磷酸的温度为160℃时的磷酸对氮化硅膜的蚀刻速率为5nm/分钟。同样，当磷酸的温度为150℃时，磷酸对氮化硅膜的蚀刻速率为3.3nm/分钟，当磷酸的温度为140℃时，磷酸对氮化硅膜的蚀刻速率为2.5nm/分钟。
例如，如图4(a)～图4(d)所示，在对基板W的层叠结构M中的未露出支柱Mb的氮化硅膜仅蚀刻10nm长度的情况下，将磷酸的温度设定为作为第一温度的150℃，将处理时间设定为3分钟。随后，在对基板W的层叠结构M中的露出有支柱Mb的氮化硅膜仅蚀刻10nm长度的情况下，将磷酸的温度设定为作为第二温度的160℃，将处理时间设定为2分钟。这样，能够根据所露出的氮化硅膜的面积，来决定磷酸的设定温度及处理时间。
另外，在参照图2(a)～图2(d)的所述说明中，在基板处理装置100中，处理槽110内的磷酸L的温度在第一温度之后变化为第二温度，但本实施方式并不限定于此。处理槽110内的磷酸L的温度也可设定为交替地重复第一温度及第二温度。例如，在通过基板W的磷酸处理来对基板W的氮化硅膜进行蚀刻时，若基板W中的露出的氮化硅膜的面积如宽、窄、宽及窄那样交替地变化，则处理槽110内的磷酸L的温度也可设定为交替地重复第一温度及第二温度。
而且，在图2(a)～图2(d)所示的基板处理装置100中，处理槽110内的磷酸L被设定为第一温度T1及第二温度T2，但本实施方式并不限定于此。处理槽110内的磷酸L也可被设定为第一温度、第二温度及第三温度。
接下来，参照图6(a)～图6(e)来说明本实施方式的基板处理方法。图6(a)～图6(e)是用于说明本实施方式的基板处理方法的示意图。图6(a)～图6(e)所示的基板处理方法中，将处理槽110内的磷酸L的温度设定为第二温度T2后，将磷酸L的温度设定为第三温度T3，除此以外，与参照图2(a)～图2(d)而上述的基板处理方法同样。因此，为了避免繁冗而省略重复记载。
如图6(a)所示，在处理槽110中蓄存磷酸L。基板保持部120在处理槽110的上方保持基板W。例如，温度控制部130也可在基板W浸渍于处理槽110内之前，将处理槽110内的磷酸L的温度设定为第一温度。
如图6(b)所示，基板保持部120在保持有基板W的状态下朝下方移动，以将基板W浸渍于处理槽110内的磷酸L。处理槽110的磷酸L被设定为第一温度T1，基板W以第一温度T1的磷酸L经处理。例如，第一温度T1为120℃以上且160℃以下。
如图6(c)所示，在对基板W进行磷酸处理时，将处理槽110的磷酸L的温度设定为第二温度T2，以第二温度T2的磷酸L来处理基板W。第二温度T2也可为比第一温度T1高的温度、或者比第一温度T1低的温度。此时，第二温度T2也可为120℃以上且160℃以下。
如图6(d)所示，在对基板W进行磷酸处理时，将处理槽110的磷酸L的温度设定为第三温度T3，以第三温度T3的磷酸L来处理基板W。第三温度T3也可为比第二温度T2高的温度、或者比第二温度T2低的温度。此时，第三温度T3也可为120℃以上且160℃以下。
但是，优选第三温度T3为比第二温度T2高的温度。例如，优选第三温度T3为比第二温度T2高3℃以上且15℃以下的温度。通过第三温度T3高于第二温度T2，能够提高借助磷酸的处理速度。
如图6(e)所示，基板保持部120在保持有基板W的状态下，使基板W朝上方移动，从处理槽110的磷酸L中提起基板W。通过从处理槽110中提起基板W，从而基板处理结束。
另外，参照图2(a)～图2(d)及图6(a)～图6(e)的所述说明中，基板W是在同一处理槽110内使磷酸的温度发生变化来进行处理，但本实施方式并不限定于此。基板W也可在磷酸温度不同的处理槽内进行处理。
接下来，参照图7(a)～图7(e)来说明本实施方式的基板处理方法。图7(a)～图7(e)是用于说明本实施方式的基板处理方法的示意图。
如图7(a)所示，基板处理装置100包括处理槽110与处理槽110A。在处理槽110中蓄存有磷酸La，在处理槽110A中蓄存有磷酸Lb。温度控制部130对处理槽110的磷酸La的温度及处理槽110A的磷酸Lb的温度进行控制。此处，温度控制部130将处理槽110的磷酸La的温度设定为第一温度T1，将处理槽110A的磷酸Lb的温度设定为第二温度T2。
基板保持部120保持基板W。此处，基板保持部120位于处理槽110的上方。
如图7(b)所示，基板保持部120在保持有基板W的状态下朝下方移动，以将基板W浸渍于处理槽110内的磷酸La中。此时，处理槽110的磷酸La被设定为第一温度，基板W以第一温度的磷酸La经处理。
如图7(c)所示，基板保持部120在保持有基板W的状态下朝上方移动，从处理槽110的磷酸La中提起基板W。随后，基板保持部120移动至处理槽110A的上方为止。
如图7(d)所示，基板保持部120在保持有基板W的状态下朝下方移动，以将基板W浸渍于处理槽110A内的磷酸Lb中。此时，处理槽110A的磷酸Lb被设定为第二温度T2，基板W以第二温度T2的磷酸Lb经处理。
如图7(e)所示，基板保持部120在保持有基板W的状态下朝上方移动，从处理槽110A的磷酸Lb中提起基板W。通过从处理槽110的磷酸Lb中提起基板W，从而基板处理结束。
另外，在图7(b)～图7(d)中，使基板W从处理槽110移动至处理槽110A。此时，优选不对磷酸处理中的基板W进行移动以外的处理。例如，优选不对磷酸处理中的基板W进行冲洗(rinse)、清洗等处理。
另外，参照图7(a)～图7(e)的所述说明中，基板处理装置100包括被设定为不同温度的两个处理槽110、处理槽110A，但本实施方式并不限定于此。基板处理装置100也可具备被设定为不同温度的三个以上的处理槽。
接下来，参照图8来说明本实施方式的基板处理装置100。图8是本实施方式的基板处理装置100的示意图。图8所示的基板处理装置100中，通过使处理槽110内的磷酸的温度发生变化，从而以不同温度的磷酸来处理基板W。本实施方式的基板处理装置100统一对多个基板W进行处理。例如，基板处理装置100对多个基板W统一进行蚀刻。
本实施方式的基板处理装置100包括处理槽110、基板保持部120及温度控制部130。处理槽110蓄存磷酸L。例如，磷酸L包含蚀刻液。基板保持部120保持基板W。基板保持部120包含升降机(lifter)。通过基板保持部120，能够将多个基板W统一浸渍于蓄存在处理槽110内的磷酸L中。
基板处理装置100还包括磷酸供给部140及水供给部150。磷酸供给部140将磷酸供给至处理槽110。水供给部150将水供给至处理槽110。
在处理槽110的底壁，连接有排液配管118a。在排液配管118a，配置有阀118b。当阀118b打开时，蓄存在处理槽110内的磷酸通过排液配管而排出。所排出的磷酸被送至排液处理装置(未图示)并进行处理。
基板保持部120保持基板W。由基板保持部120所保持的基板W被浸渍于蓄存在处理槽110内的磷酸L中。
基板保持部120包含本体板122与保持棒124。本体板122是沿铅垂方向(Z方向)延伸的板。保持棒124从本体板122的其中一个主面沿水平方向(Y方向)延伸。此处，三个保持棒124从本体板122的其中一个主面沿Y方向延伸。多个基板W是在将多个基板W沿纸面的纵深跟前方向排列的状态下，由多个保持棒124抵接各基板W的下缘而保持为竖立姿势(铅垂姿势)。
磷酸供给部140包含喷嘴142、配管144、阀146与加热器148。喷嘴142将磷酸喷出至处理槽110。喷嘴142连接于配管144。对于配管144，供给来自磷酸供给源的磷酸。在配管144，配置有阀146及加热器148。加热器148对流经配管144的磷酸进行加热。通过加热器148，磷酸的温度得到调整。当阀146打开时，从喷嘴142喷出的磷酸被供给至处理槽110内。
温度控制部130控制加热器148。通过温度控制部130控制加热器148，从而控制磷酸的温度。
水供给部150包含喷嘴152、配管154与阀156。喷嘴152将水喷出至处理槽110。喷嘴152连接于配管154。供给至配管154的水可采用去离子水(De Ionized Water，DIW)、碳酸水、电解离子水、氢水、臭氧(ozone)水及稀释浓度(例如10ppm～100ppm左右)的盐酸水中的任一种。对于配管154，供给来自水供给源的水。在配管154，配置有阀156。
基板处理装置100对包含硅基板的基板W的图案形成侧的表面，实施氧化硅膜(氧化膜)及氮化硅膜(氮化膜)的蚀刻处理。此种蚀刻处理中，从基板W的表面选择性地去除氧化膜及氮化膜。例如，通过磷酸，从基板W的表面去除氮化膜。
本实施方式的基板处理装置100中，通过温度控制部130控制加热器148，从而能够控制磷酸的温度。由此，能够实现基板处理时间的缩短，并且能够抑制基板处理的问题。
接下来，参照图9来说明本实施方式的基板处理装置100。图9是本实施方式的基板处理装置100的示意图。图9所示的基板处理装置100中，在温度不同的处理槽110、处理槽110A内处理基板W。
基板处理装置100包括处理槽110、基板保持部120、温度控制部130、磷酸供给部140及水供给部150。而且，基板处理装置100还包括处理槽110A、磷酸供给部140A及水供给部150A。处理槽110A、磷酸供给部140A及水供给部150A具有与处理槽110、磷酸供给部140及水供给部150同样的结构。为了避免繁冗而省略重复记载。
在处理槽110中，蓄存第一温度T1的磷酸La。在处理槽110A中，蓄存第二温度T2的磷酸Lb。
温度控制部130控制加热器148及加热器148A。通过温度控制部130控制加热器148，处理槽110的磷酸La的温度被设定为第一温度T1。而且，通过温度控制部130控制加热器148A，处理槽110A的磷酸Lb的温度被设定为第二温度T2。
基板保持部120不仅能够沿铅垂方向(Z方向)，而且能够沿水平方向(X方向)移动。基板保持部120在使基板W浸渍于处理槽110的磷酸L中之后，在保持有基板W的状态下朝上方移动，从处理槽110的磷酸La中提起基板W。随后，基板保持部120移动至处理槽110A的上方为止。基板保持部120在保持有基板W的状态下朝下方移动，以将基板W浸渍于处理槽110A内的磷酸Lb中。
在基板处理装置100中，基板W浸渍于被设定不同温度的两个处理槽110、处理槽110A中，以推进基板W的处理。因此，能够实现基板处理时间的缩短，并且能够抑制基板处理的问题。
另外，在参照图8及图9所说明的基板处理装置100中，磷酸是从处理槽110、处理槽110A的上方进行供给，但本实施方式并不限定于此。磷酸也可从处理槽110、处理槽110A的下方进行供给。
接下来，参照图10来说明本实施方式的基板处理装置100。图10是本实施方式的基板处理装置100的示意图。图10所示的基板处理装置100还包括循环部160，在处理槽110，设有内槽112、外槽114及盖116，基板保持部120具有升降单元126，且取代磷酸供给部140的加热器148而在循环部160设有加热器164，除此以外，与参照图8而上述的基板处理装置100同样。因此，为了避免繁冗而省略重复记载。
基板处理装置100除了处理槽110、基板保持部120、温度控制部130、磷酸供给部140及水供给部150以外，还包括包含温度控制部130的控制部130A及循环部160。而且，基板保持部120具有升降单元126。
控制部130A除了基板保持部120、磷酸供给部140及水供给部150以外，还控制循环部160。循环部160使蓄存于处理槽110中的磷酸L循环。
处理槽110具有包含内槽112及外槽114的双重槽结构。内槽112及外槽114分别具有朝上敞开的上部开口。内槽112蓄存磷酸L，且可收容多个基板W地构成。外槽114是设于内槽112的上部开口的外侧面。外槽114的上缘高度高于内槽112的上缘高度。
当磷酸L从内槽112的上缘溢出时，溢出的磷酸被外槽114挡住而回收。而且，当控制部130A打开阀156时，从喷嘴152喷出的水被供给至外槽114内。
处理槽110具有盖116。盖116能够封闭内槽112的上部开口。盖116可相对于内槽112的上部开口而开闭。
盖116具有开启部116a与开启部116b。开启部116a是位于内槽112的上部开口中的-X方向侧。开启部116a是配置于内槽112的上缘附近，可相对于内槽112的上部开口而开闭。开启部116b是位于内槽112的上部开口中的+X方向侧。开启部116b是配置于内槽112的上缘附近，可相对于内槽112的上部开口而开闭。通过开启部116a及开启部116b关闭而覆盖内槽112的上部开口，从而能够封闭处理槽110的内槽112。
基板保持部120还包含升降单元126。升降单元126是在由基板保持部120所保持的基板W位于处理槽110内的处理位置(图10所示的位置)、与由基板保持部120所保持的基板W位于处理槽110的上方的退避位置(未图示)之间使本体板122升降。因此，通过升降单元126来使本体板122移动至处理位置，由此，将由保持棒124所保持的多个基板W浸渍于处理液中。由此，实施对基板W的蚀刻处理。
在处理槽110，设有液体供给管168a、液体供给管168b。在液体供给管168a、液体供给管168b，设有多个喷出口。液体供给管168a、液体供给管168b向处理槽110的内槽112供给磷酸。典型的是，液体供给管168a、液体供给管168b将从磷酸供给部140供给后从处理槽110排出的磷酸供给至处理槽110的内槽112。
循环部160包含配管161、泵162、过滤器163、加热器164、调整阀165及阀166。泵162、过滤器163、加热器164、调整阀165及阀166依此顺序而从配管161的上游朝向下游配置。配管161将从处理槽110排出的磷酸再次导向处理槽110。
泵162从配管161将磷酸送往液体供给管168a、液体供给管168b。过滤器163对流经配管161的磷酸进行过滤。加热器164对流经配管161的磷酸进行加热。通过加热器164，磷酸的温度得到调整。
调整阀165调节配管161的开度，以对供给至液体供给管168a、液体供给管168b的磷酸的流量进行调整。调整阀165调整磷酸的流量。调整阀165包含内部设有阀座的阀主体(valve body)(未图示)、开闭阀座的阀体、以及在开位置与闭位置之间使阀体移动的致动器(actuator)(未图示)。关于其他调整阀也同样。阀166对配管161进行开闭。
另外，也可省略调整阀165。此时，向液体供给管168a、液体供给管168b供给的磷酸的流量能够通过泵162的控制来进行调整。
控制部130A例如是使用微计算机而构成。控制部130A具有CPU等运算单元、固定存储器元件、硬盘驱动器等存储单元及输入/输出单元。在存储单元，存储有运算单元所执行的程序。
而且，控制部130A按照预定的程序，来控制升降单元126、泵162及加热器164等的动作。而且，控制部130A控制阀118b、阀146、阀156、阀166等的开闭动作。进而，控制部130A控制调整阀165等的开度调整动作。
液体供给管168a、液体供给管168b的喷出口是以其喷出方向朝向基板W的中心的方式，而设于相对于铅垂方向(Z方向)而倾斜的位置。因此，当从液体供给管168a的喷出口喷出的朝向斜上的液流、与从液体供给管168b的喷出口喷出的朝向斜上的液流汇流时，能够在处理槽110的内部形成朝向上方流动的非常强的上升流。
从液体供给管168a、液体供给管168b朝向上方供给的磷酸一边挤出磷酸中的与基板W的接触部分，一边使基板W的表面朝向上方移动，在朝向上方供给的磷酸通过后，位于周围的新鲜的磷酸L进入。这样，通过朝向上方供给的磷酸接触至基板W的表面，从而能够搅拌基板W的表面，由此，能够将基板W表面的磷酸L置换为新鲜的磷酸。其结果，能够提高基板W的处理速度。
接下来，参照图10及图11(a)～图11(d)，来说明通过图10的基板处理装置100的基板处理方法进行处理的基板的变化。图11(a)～图11(d)是表示通过本实施方式的基板处理方法进行处理的基板的变化的示意图。图11(a)～图11(d)所示的基板处理方法中，相对于处理槽110内的基板W而形成有朝向铅垂上方的磷酸L的流动，除此以外，与参照图4(a)～图4(d)而上述的变化同样。因此，为了避免繁冗而省略重复记载。
如图11(a)所示，基板W是以沿XZ平面展开的方式而配置。基板W具有基材S与层叠结构M。基板W是以主面的法线方向朝向Y方向的方式而配置。此处，从液体供给管168a、液体供给管168b的喷出口，磷酸沿着从铅垂下方朝向铅垂上方的上升流的流动F而流动。
如图11(b)所示，当开始进行对基板W的磷酸处理时，磷酸浸入基板W的凹部。此时，在处理槽110中，形成从铅垂下方朝向铅垂上方的上升流的流动F，因此磷酸在层叠结构M的凹部溶解了蚀刻层Ea后，使蚀刻层Ea溶解的磷酸从基板W的凹部快速流至外部。
如图11(c)所示，当对基板W的磷酸处理进一步推进时，磷酸逐渐溶解蚀刻层Ea，由此，蚀刻层Ea受到蚀刻。另外，在层叠结构M的凹部，磷酸溶解了蚀刻层Ea后，使蚀刻层Ea溶解的磷酸从基板W的凹部流至外部。
如图11(d)所示，当基板W的蚀刻层Ea被磷酸溶解而去除时，对基板W的磷酸处理结束。在基板W，设有多个平坦层Ma与支柱Mb。如上所述，通过磷酸处理，能够制造具有层叠结构的基板W。
另外，根据参照图11(a)～图11(d)的说明可理解的是，磷酸的饱和浓度不仅受基板W的层叠结构M、磷酸的温度影响，也大受上升流的流动F的影响。上升流的流动F越强，则磷酸的浓度越难超过饱和浓度，因此能够将磷酸设定为更高的温度。
另外，图10所示的基板处理装置100中，使蓄存于处理槽110的磷酸L循环，从处理槽110的下方供给至蓄存于处理槽110中的磷酸L，但本实施方式并不限定于此。也可从处理槽110的下方供给气体。
接下来，参照图12来说明本实施方式的基板处理装置100。图12是本实施方式的基板处理装置100的示意图。图12所示的基板处理装置100还包括气体供给部170，除此以外，与参照图8而上述的基板处理装置100同样。因此，为了避免繁冗而省略重复记载。
基板处理装置100除了处理槽110、基板保持部120、温度控制部130、磷酸供给部140及水供给部150以外，还包括气体供给部170。气体供给部170向处理槽110供给气体。
气体供给部170包括配管172、阀174、调整阀176及气体供给管178。阀174及调整阀176被配置于配管172。配管172连结于气体供给管178。配管172将气体导向处理槽110内的气体供给管178。阀174对配管172进行开闭。通过调整阀176来调节配管172的开度，以对搬送至气体供给管178的气体的流量进行调整。
气体供给管178包含气体供给管178a～气体供给管178d。在气体供给管178，设有多个喷出口。通过气体供给管178的气体从喷出口喷出至处理槽110的磷酸L中，在磷酸L内形成气泡。气泡在处理槽110的磷酸L中上浮。
当气泡在磷酸L中上浮时，气泡接触至基板W的表面。此时，气泡一边挤出磷酸L中的与基板W的接触部分，一边使基板W的表面朝向上方移动，当气泡通过后，位于周围的新鲜的磷酸L进入。这样，通过气泡接触至基板W的表面，从而能够搅拌基板W的表面，由此，能够将基板W表面的磷酸置换为新鲜的磷酸。其结果，能够提高基板W的处理速度。
另外，图10及图12所示的基板处理装置100中，从配置于处理槽110下方的液体供给管或气体供给管供给液体或气体，但本实施方式并不限定于此。也可从配置于处理槽110下方的液体供给管及气体供给管分别供给液体及气体。
接下来，参照图13来说明本实施方式的基板处理装置100。图13是本实施方式的基板处理装置100的示意图。图13所示的基板处理装置100还包括气体供给部170，除此以外，与参照图10而上述的基板处理装置100同样。因此，为了避免繁冗而省略重复记载。
基板处理装置100除了处理槽110、基板保持部120、包含温度控制部130的控制部130A、磷酸供给部140及水供给部150以及循环部160以外，还包括气体供给部170。通过气体供给部170，向处理槽110供给气体而使磷酸L内形成气泡。如上所述，通过气泡接触至基板W的表面，从而能够搅拌基板W的表面，由此，能够将基板W表面的磷酸置换为新鲜的磷酸。其结果，能够提高基板W的处理速度。
而且，在液体供给管168a、液体供给管168b向处理槽110供给磷酸的情况下，朝向上方供给的磷酸也一边挤出磷酸中的与基板W的接触部分，一边使基板W的表面朝向上方移动，当朝向上方供给的磷酸通过后，位于周围的新鲜的磷酸L进入。这样，通过朝向上方供给的磷酸接触至基板W的表面，从而能够搅拌基板W的表面，由此，能够将基板W表面的磷酸L置换为新鲜的磷酸。其结果，能够提高基板W的处理速度。
接下来，参照图14来说明图13所示的基板处理装置100的基板处理方法。图14是用于说明本实施方式的基板处理方法的流程图。
在S102中，循环部160开始磷酸的循环。控制部130A打开阀166，由此，通过配管161的磷酸经由液体供给管168a、液体供给管168b而循环至处理槽110。温度控制部130控制加热器164，由此，将从液体供给管168a、液体供给管168b供给至处理槽110的内槽112的磷酸的温度调整为第一温度。
在S104中，升降单元126在由本体板122及保持棒124保持着基板W的状态下使其下降，以将基板W浸渍于处理槽110的内槽112。
在S106中，对处理槽110开始气体的供给。通过控制部130A打开阀174，从而从气体供给管178a～气体供给管178d向处理槽110的内槽112供给气体。
在S108中，变更处理槽110的磷酸的温度。温度控制部130控制加热器164，由此，将从液体供给管168a、液体供给管168b供给至处理槽110的内槽112的磷酸的温度调整为第二温度。
在S110中，对处理槽110结束气体的供给。控制部130A关闭阀174，由此，结束从气体供给管178a～气体供给管178d进行的气体供给。
在S112中，升降单元126在由本体板122及保持棒124保持着基板W的状态下使其上升，从处理槽110的内槽112中提起基板W。如上所述，基板处理结束。
另外，图1、图2(a)～图2(d)、图6(a)～图10、图12、图13所示的基板处理装置100中，温度控制部130通过直接控制磷酸的温度，从而控制磷酸对基板W的蚀刻速度，但本实施方式并不限定于此。不仅可变更磷酸的温度，也可变更基板W的温度。
接下来，参照图15来说明本实施方式的基板处理装置100中的基板保持部120。图15是表示本实施方式的基板处理装置100中的基板保持部120的示意图。
基板保持部120包含本体板122与保持棒124。本体板122沿铅垂方向(Z方向)延伸。保持棒124从本体板122的其中一个主面沿水平方向(Y方向)延伸。此处，三个保持棒124从本体板122的其中一个主面沿Y方向延伸。
本实施方式的基板处理装置100中，保持棒124具有加热器124a。加热器124a位于保持棒124的大致中心，与保持棒124一同沿Y方向延伸。通过对加热器124a供给电流，从而能够对载置于保持棒124上的基板W的温度进行调整。例如，通过控制加热器124a的电流，从而能够断续地对基板W进行加热。
另外，图1至图15所示的基板处理装置100是同时处理多个基板W的批量型，但本实施方式并不限定于此。基板处理装置100也可为逐片地处理基板W的单片型。
以上，一边参照附图一边说明本发明的实施方式。但是，本发明并不限于所述实施方式，可在不脱离其主旨的范围内以各种方式来实施。而且，通过将所述实施方式中揭示的多个构成元件适当组合，可形成各种发明。例如，也可从实施方式所示的所有构成元件中删除若干个构成元件。进而，也可将跨及不同实施方式的构成元件适当组合。为了便于理解，附图将各个构成元件示意性地示于主体，为了方便附图制作，图示的各构成元件的厚度、长度、个数、间隔等也有时与实际不同。而且，所述实施方式中所示的各构成元件的材质、形状、尺寸等为一例，并无特别限定，可在实质上不偏离本发明的效果的范围内进行各种变更。
[工业上的可利用性]
本发明适合用于对基板进行处理的基板处理装置以及基板处理方法。

Claims (10)

1.一种基板处理方法，对基板进行处理，所述基板处理方法包括：
第一处理工序，在处理槽中，以设定为第一温度的磷酸来处理所述基板；以及
第二处理工序，在处理槽中，以设定为第二温度的磷酸来处理所述基板。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中
所述第二处理工序是在所述第一处理工序之后进行，
所述第二温度高于所述第一温度。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中
在所述第二处理工序中，使在所述第一处理工序中所用的所述处理槽的所述磷酸的温度发生变化。
4.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中
所述第一处理工序包含将所述基板浸渍于第一处理槽的工序，所述第一处理槽蓄存被设定为所述第一温度的磷酸，
所述第二处理工序包含将所述基板浸渍于第二处理槽的工序，所述第二处理槽蓄存被设定为所述第二温度的磷酸。
5.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中
交替地重复所述第一处理工序及所述第二处理工序。
6.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，还包括：
第三处理工序，在处理槽中，以设定为第三温度的磷酸来处理所述基板。
7.根据权利要求6所述的基板处理方法，其中
所述第三处理工序是在所述第一处理工序及所述第二处理工序之后进行，
所述第三温度高于所述第一温度及所述第二温度。
8.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，还包括：
加热工序，对支撑所述基板的基板支撑部进行加热。
9.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中
在所述加热工序中，断续地对所述基板支撑部进行加热。
10.一种基板处理装置，包括：
至少一个处理槽，蓄存用于处理基板的磷酸；
基板保持部，在所述处理槽的所述磷酸内保持所述基板；以及
温度控制部，控制所述处理槽内的所述磷酸的温度，
所述温度控制部对蓄存于所述至少一个处理槽中的磷酸的温度进行控制，以在所述至少一个处理槽中的任一个处理槽中，以设定为第一温度的磷酸来处理所述基板，且在所述至少一个处理槽中的任一个处理槽中，以设定为第二温度的磷酸来处理所述基板。
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