TW202240681A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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山下敦
香川興司
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可將作為遮罩使用的氧化鋯膜從基板上成功地去除之技術。 本發明的一態樣之基板處理方法包含準備步驟、遮罩去除步驟、及乾燥步驟。準備步驟，準備基板，該基板在疊層膜上形成遮罩即氧化鋯膜，進一步乾蝕刻為指定形狀。遮罩去除步驟，於準備步驟後，對基板供給以硫酸為主成分之遮罩去除液，將氧化鋯膜去除。乾燥步驟，於遮罩去除步驟後，使藉由清洗液潤濕的基板之表面乾燥。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明揭露之實施形態，關於基板處理方法及基板處理裝置。
過去已知一種技術，將形成於半導體晶圓（以下亦稱作晶圓）等基板上而作為閘極氧化膜使用的氧化鋯（ZrO 2）膜，蝕刻為指定的圖案形狀（參考專利文獻1）。 [習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2005－79316號公報
[本發明所欲解決的問題]
本發明提供一種技術，可將作為遮罩使用的氧化鋯膜從基板上成功地去除。 [解決問題之技術手段]
本發明的一態樣之基板處理方法包含準備步驟、遮罩去除步驟、及乾燥步驟。準備步驟，準備基板，該基板在疊層膜上形成遮罩即氧化鋯膜，進一步乾蝕刻為指定形狀。遮罩去除步驟，於該準備步驟後，對該基板供給以硫酸為主成分之遮罩去除液，將該氧化鋯膜去除。乾燥步驟，於該遮罩去除步驟後，使藉由清洗液潤濕的該基板之表面乾燥。 [本發明之效果]
依本發明，則可將作為遮罩使用的氧化鋯膜從基板上成功地去除。
以下，參考添附圖式，詳細地說明本發明所揭露之基板處理方法及基板處理裝置的實施形態。另外，本發明並未受以下所示之實施形態所限定。此外，圖式僅為示意，須留意各要件之尺寸關係、各要件之比率等，有和實際不同的情況。進一步，於圖式彼此之間中，亦有包含彼此之尺寸關係或比率不同的部分之情況。
過去，已知一種將形成於半導體晶圓（以下亦稱作晶圓）等基板上而作為閘極氧化膜使用的氧化鋯（ZrO 2）膜蝕刻為指定的圖案形狀之技術。
另一方面，將氧化鋯膜作為遮罩使用之情況，必須以對其他膜盡可能不造成影響的方式最終將其全部去除，但關於將作為遮罩使用的氧化鋯膜成功地去除之處理，迄今之前甚少研究。
因此，期待克服上述問題，實現可將作為遮罩使用的氧化鋯膜從基板上成功地去除之技術。
＜基板處理系統的概要＞ 首先，參考圖1，並對實施形態之基板處理系統1的概略構成予以說明。圖1係顯示實施形態之基板處理系統1的概略構成之圖。另外，基板處理系統1，為基板處理裝置的一例。以下內容中，為了使位置關係明確化，而規定彼此正交之X軸、Y軸及Z軸，使Z軸正方向為鉛直向上的方向。
如圖1所示，基板處理系統1具備搬出入站2及處理站3。搬出入站2與處理站3鄰接設置。
搬出入站2具備載具載置部11及搬運部12。於載具載置部11載置複數載具C，其等以水平狀態收納複數片基板，在實施形態中為半導體晶圓W（以下亦稱作晶圓W）。
搬運部12，與載具載置部11鄰接設置，於內部具備基板搬運裝置13及傳遞部14。基板搬運裝置13具備固持晶圓W的晶圓固持機構。此外，基板搬運裝置13，可進行往水平方向與鉛直方向之移動、及以鉛直軸為中心之迴旋，利用晶圓固持機構在載具C與傳遞部14之間進行晶圓W的搬運。
處理站3與搬運部12鄰接設置。處理站3具備搬運部15及複數處理單元16。複數處理單元16，於搬運部15之兩側排列設置。
搬運部15於內部具備基板搬運裝置17。基板搬運裝置17具備固持晶圓W的晶圓固持機構。此外，基板搬運裝置17，可進行往水平方向與鉛直方向之移動、及以鉛直軸為中心之迴旋，利用晶圓固持機構在傳遞部14與處理單元16之間進行晶圓W的搬運。
處理單元16，對於藉由基板搬運裝置17搬運之晶圓W，施行指定的基板處理。
此外，基板處理系統1具備控制裝置4。控制裝置4例如為電腦，具備控制部18與記憶部19。於記憶部19，存放有控制在基板處理系統1中實行之各種處理的程式。控制部18藉由讀取並實行記憶在記憶部19的程式，而控制基板處理系統1之動作。
另外，此等程式，亦可記錄在可由電腦讀取之記錄媒體，從該記錄媒體安裝至控制裝置4的記憶部19。作為可由電腦讀取之記錄媒體，例如有：硬碟（HD）、軟性磁碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）、記憶卡等。
在如同上述地構成之基板處理系統1中，首先，搬出入站2的基板搬運裝置13，從載置於載具載置部11之載具C將晶圓W取出，將取出之晶圓W載置於傳遞部14。將載置於傳遞部14之晶圓W，藉由處理站3的基板搬運裝置17從傳遞部14取出，然後搬入處理單元16。
搬入處理單元16之晶圓W，在由處理單元16處理後，藉由基板搬運裝置17而從處理單元16搬出，載置於傳遞部14。而後，使載置於傳遞部14的處理完畢之晶圓W，藉由基板搬運裝置13而返回載具載置部11的載具C。
＜處理單元的構成＞ 接著，針對處理單元16的構成，參考圖2進行說明。圖2係處理單元16的具體構成之一例的示意圖。如圖2所示，處理單元16具備腔室20、基板處理部30、液體供給部40、及回收杯50。
腔室20，收納有基板處理部30、液體供給部40、及回收杯50。於腔室20的頂棚部，設置FFU（Fan Filter Unit, 風扇過濾器單元）21。FFU21，在腔室20內形成降流。
基板處理部30具備固持部31、支柱部32、及驅動部33，對載置之晶圓W施行液體處理。固持部31，將晶圓W水平地固持。支柱部32，係沿鉛直方向延伸之構件，其基端部藉由驅動部33以可旋轉的方式支持，於前端部中水平地支持固持部31。驅動部33，使支柱部32繞鉛直軸而旋轉。
此基板處理部30，藉由利用驅動部33使支柱部32旋轉，而使支持在支柱部32的固持部31旋轉，藉此，使固持在固持部31之晶圓W旋轉。
於基板處理部30所具備的固持部31之頂面，設置將晶圓W從側面固持的固持構件31a。晶圓W，藉由此固持構件31a而以從固持部31之頂面略分開的狀態被水平地固持。另外，晶圓W，以使施行基板處理的表面朝向上方之狀態，固持在固持部31。
液體供給部40對晶圓W供給處理流體。液體供給部40具備複數個（此處為3個）噴嘴41a～41c、將噴嘴41a～41c水平地支持的臂部42a、及使臂部42a迴旋與升降的迴旋升降機構43a。進一步，液體供給部40具備噴嘴41d、將噴嘴41d水平地支持的臂部42b、及使臂部42b迴旋與升降的迴旋升降機構43b。
噴嘴41a，經由閥44a及流量調整器45a而與混合液供給部60連接。關於此混合液供給部60的細節，將於之後詳述。
噴嘴41b，經由閥44b、流量調整器45b及加熱器47而與DIW供給源46b連接。DIW供給源46b例如為貯存DIW（DeIonized Water, 去離子水）的儲存槽。此DIW，為純水的一例。加熱器47，依據來自控制部18的指令，將供給至噴嘴41b之DIW升溫。
噴嘴41c，經由閥44c及流量調整器45c而與DHF供給源46c連接。DHF供給源46c例如為貯存DHF（稀氫氟酸）的儲存槽。此DHF，為包含氟化物之水溶液的一例。
噴嘴41d，經由閥44d及流量調整器45d而與IPA供給源46d連接。IPA供給源46d例如為貯存IPA（IsoPropyl Alcohol, 異丙醇）的儲存槽。此IPA，為水溶性醇的一例，此外，係有機溶劑的一例。
從噴嘴41a，噴吐由混合液供給部60供給之遮罩去除液L1（參考圖5）。關於此遮罩去除液L1的細節，將於之後詳述。從噴嘴41b，噴吐由DIW供給源46b供給之DIW、或將DIW以加熱器47升溫至指定溫度之HDIW（Hot DIW）。
從噴嘴41c，噴吐由DHF供給源46c供給之DHF。從噴嘴41d，噴吐由IPA供給源46d供給之IPA。
回收杯50，以包圍固持部31之方式配置，捕集因固持部31的旋轉而從晶圓W飛散之處理液。於回收杯50的底部形成排液口51，使藉由回收杯50捕集到之處理液，從此排液口51排出至處理單元16的外部。此外，於回收杯50的底部，形成有將由FFU21供給之氣體排出至處理單元16的外部之排氣口52。
＜混合液供給部的構成＞ 接著，針對基板處理系統1所具備之混合液供給部60的構成，參考圖3進行說明。圖3係顯示實施形態之混合液供給部60的構成之一例的圖。另外，以下所示之混合液供給部60的各部，可藉由控制部18控制。
如圖3所示，實施形態之混合液供給部60具備硫酸供給部100、純水供給部120、及混合部140。
硫酸供給部100，往混合部140供給硫酸。此硫酸例如為濃硫酸。硫酸供給部100具備硫酸供給源101a、閥101b、流量調整器101c、儲存槽102、循環線路103、及硫酸供給線路110。
硫酸供給源101a，經由閥101b及流量調整器101c而與儲存槽102連接。藉此，硫酸供給源101a，經由閥101b及流量調整器101c而往儲存槽102供給硫酸，可於儲存槽102貯存硫酸。
循環線路103，係從儲存槽102出發、返回此儲存槽102的循環線路。於此循環線路103，以儲存槽102為基準，從上游側起依序設置泵104、過濾器105、流量調整器106、加熱器107、熱電偶108、及切換部109。
泵104形成從儲存槽102出發、通過循環線路103而返回至儲存槽102之硫酸的循環流。過濾器105，將在循環線路103內循環之硫酸所含的微粒等汙染物質去除。流量調整器106，調整通過循環線路103之硫酸的循環流之流量。
加熱器107，將在循環線路103內循環之硫酸加熱。熱電偶108，量測在循環線路103內循環之硫酸的溫度。因此，控制部18藉由使用加熱器107及熱電偶108，而可控制在循環線路103內循環之硫酸的溫度。
切換部109，經由硫酸供給線路110而與混合液供給部60的混合部140連接，可將在循環線路103內循環之硫酸的方向在儲存槽102與混合部140之間切換。
於硫酸供給線路110，以切換部109為基準，從上游側起依序設置流量計111、電動之針閥112、閥113、及分支部114。
流量計111，測定在硫酸供給線路110流通之硫酸的流量。針閥112，調整在硫酸供給線路110流通之硫酸的流量。分支部114，經由閥115而與排放部DR連接。
而控制部18，利用以流量計111測定的值對針閥112進行回授控制，藉此，能夠以高精度的流量將硫酸供給至混合部140。
此外，於儲存槽102，設置純水供給源116a、閥116b、流量調整器116c、及閥116d。儲存槽102，經由閥116d而與排放部DR連接；純水供給源116a，經由閥116b及流量調整器116c而連接至儲存槽102與閥116d之間。
藉此，控制部18，在諸如更換儲存槽102內之硫酸時，可控制閥116b、流量調整器116c及閥116d，將儲存槽102內之濃硫酸稀釋為指定濃度，而後排出至排放部DR。
純水供給部120往混合部140供給DIW。純水供給部120具備純水供給源121a、閥121b、流量調整器121c、儲存槽122、及純水供給線路123。
純水供給源121a，經由閥121b及流量調整器121c而與儲存槽122連接。藉此，純水供給源121a，經由閥121b及流量調整器121c而往儲存槽122供給純水，可於儲存槽122貯存純水。
於純水供給線路123，以儲存槽122為基準，從上游側起依序設置閥124、流量計125、電動之針閥126、閥127、及分支部128。
流量計125，測定在純水供給線路123流通之純水的流量。針閥126，調整在純水供給線路123流通之純水的流量。分支部128，經由閥129而與排放部DR連接。
而控制部18，利用以流量計125測定的值對針閥126進行回授控制，藉此，能夠以高精度的流量將純水供給至混合部140。
此外，儲存槽122，經由閥130而與排放部DR連接。藉此，控制部18，在諸如更換儲存槽122內之純水時，可控制閥130，將儲存槽122內之純水排出至排放部DR。
混合部140，將從硫酸供給部100供給之硫酸、與從純水供給部120供給之純水混合，生成遮罩去除液L1（參考圖5）。於實施形態中，混合部140，設置於硫酸供給線路110與純水供給線路123合流之處。
而後，混合部140，經由混合液供給線路160，而與處理單元16連接。此外，於混合液供給線路160，設置上述閥44a及流量調整器45a。藉此，混合液供給部60，可將具有使用者所設定的混合比之遮罩去除液L1往處理單元16供給。
此外，如同上述，於硫酸供給部100設置加熱器107，且在混合部140，藉由硫酸與純水的反應而使遮罩去除液L1的溫度上升。藉此，實施形態之混合液供給部60，可將遮罩去除液L1升溫至期望的溫度，而往處理單元16供給。
例如，混合液供給部60，利用硫酸供給部100之加熱器107將濃硫酸的溫度升溫至120℃左右。而後，混合液供給部60，藉由當硫酸與DIW在混合部140中混合時產生的反應熱，將遮罩去除液L1加熱至150℃左右。
此外，圖3雖未圖示，但亦可於循環線路103等，另行設置閥等。
＜基板處理的細節＞ 接著，針對處理單元16中對於晶圓W之基板處理的細節，參考圖4～圖11進行說明。在實施形態之基板處理中，首先，準備具有如圖4所示的表面構造之晶圓W。圖4係實施形態之準備處理後的晶圓W表面之狀態的一例之示意圖。
如圖4所示，於晶圓W之表面形成疊層膜ML及遮罩M。疊層膜ML形成在基底層F0之表面。基底層F0例如以二氧化矽（SiO 2）構成。
疊層膜ML，例如具備第1層F1、第2層F2、及第3層F3，從基底層F0之表面起依上述順序配置。第1層F1，例如以多晶矽構成。第2層F2，例如以鎢構成。第3層F3，例如以氮化矽（SiN）構成。
遮罩M形成在疊層膜ML之表面（具體而言，第3層F3之表面）。遮罩M以氧化鋯構成。亦即，遮罩M為氧化鋯膜。
實施形態之遮罩M，例如係將含有氧化鋯之原料液塗布在晶圓W之表面後，以指定溫度（例如450℃左右）退火而形成。
此外，如圖4所示，將疊層膜ML及遮罩M，以使基底層F0之表面的一部分露出之方式，以大的寬高比乾蝕刻為指定形狀。另外，本發明中，基底層F0及疊層膜ML的構成，並未限定於圖4之例子。
接著，將具有至此之前說明的表面構造之晶圓W，藉由基板搬運裝置17，搬入處理單元16的腔室20內。而後，將晶圓W，以使基板處理之表面朝向上方的狀態，固持在基板處理部30之固持構件31a。其後，控制部18（參考圖1），控制驅動部33，使固持構件31a與晶圓W一同以指定轉速旋轉。
而後，在處理單元16，如圖5所示，施行以遮罩去除液L1進行之遮罩去除處理。圖5係實施形態之遮罩去除處理的示意圖。在此遮罩去除處理，控制部18使液體供給部40（參考圖2）之噴嘴41a往晶圓W的中央上方移動。
其後，控制部18藉由將閥44a打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給包含濃硫酸的遮罩去除液L1。藉此，控制部18，可僅將在晶圓W之表面上形成的複數膜中之遮罩M，以高的選擇比蝕刻。
因此，依實施形態，則可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上成功地去除。
實施形態之遮罩去除液L1，例如宜將濃硫酸（例如，濃度96％）與純水以4：1～1：0之比率混合。藉此，可僅將在晶圓W之表面上形成的複數膜中之遮罩M，以更高的選擇比蝕刻。
因此，依實施形態，則可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上更成功地去除。
此外，於實施形態之遮罩去除處理中，遮罩去除液L1，宜藉由在硫酸與DIW混合時產生的反應熱加熱。藉此，能夠以更高的溫度實施遮罩去除處理，故可僅將在晶圓W之表面上形成的複數膜中之遮罩M，以更高的選擇比蝕刻。
因此，依實施形態，則可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上更成功地去除。
此外，在實施形態，宜將遮罩M以藉由濕式法而非氣相合成法形成的氧化鋯膜構成。藉此，相較於藉由氣相合成法形成的鋯膜，可藉由混合有硫酸與純水之遮罩去除液L1而將遮罩M成功地去除。
因此，依實施形態，則可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上更成功地去除。
此外，在實施形態，可將遮罩M藉由遮罩去除液L1所進行之濕式製程而非乾式製程去除，因而相較於藉由乾式製程將遮罩M去除的情況，可維持疊層膜ML之膜質良好。
例如，藉由乾式製程將遮罩M去除的情況，此乾式製程不僅對遮罩M造成影響，對疊層膜ML亦造成影響，而有可能發生與遮罩M鄰接之第3層F3的角部成為弧形等弊害。然則，在實施形態，可藉由遮罩去除液L1所進行之濕蝕刻將遮罩M去除，因而可抑制此等弊害的發生。
圖6係實施形態之遮罩去除處理後的晶圓W表面之狀態的一例之示意圖。如圖6所示，在實施形態，於遮罩去除處理後，從晶圓W之表面將遮罩M成功地去除，另一方面，有留下殘渣R1及殘渣R2的情況。
殘渣R1係源自於遮罩M（參考圖4）即氧化鋯膜之殘渣。具體而言，殘渣R1包含：將含氧化鋯之原料液塗布於晶圓W之表面，其後退火而形成遮罩M時，在第3層F3與遮罩M之界面形成的矽化物。
此外，殘渣R2係源自於遮罩去除液L1之殘渣。具體而言，殘渣R2，為包含遮罩去除液L1所含的硫（S）成分之微粒。
而在實施形態，為了將此殘渣R1、R2從晶圓W去除，而實施殘渣預去除處理及殘渣去除處理。殘渣預去除處理，為另一殘渣去除處理的一例。圖7係實施形態之殘渣預去除處理的示意圖，圖8係實施形態之殘渣預去除處理後的晶圓W表面之狀態的一例之示意圖。
如圖7所示，在殘渣預去除處理中，控制部18（參考圖1）使液體供給部40（參考圖2）之噴嘴41b往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44b打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給升溫至指定溫度的HDIW。
進一步，控制部18藉由停止加熱器47（參考圖2）之動作，而對晶圓W之表面供給未升溫的（例如室溫的）DIW。藉此，控制部18，如圖8所示，可從晶圓W之表面上將大量的殘渣R2去除。
另外，由於疊層膜ML並未受到HDIW及DIW蝕刻，故實施形態之殘渣預去除處理並未對疊層膜ML之膜質造成影響。
接續此一殘渣預去除處理，在實施形態實施殘渣去除處理。圖9係實施形態之殘渣去除處理的示意圖，圖10係實施形態之殘渣去除處理後的晶圓W表面之狀態的一例之示意圖。
如圖9所示，在殘渣去除處理，控制部18（參考圖1）使液體供給部40（參考圖2）之噴嘴41c往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44c打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給DHF。藉此，如圖10所示，控制部18可從晶圓W之表面上將殘渣R1及殘渣R2成功地去除。
另外，殘渣去除處理所使用的DHF，不僅對於包含矽化物之殘渣R1，對於疊層膜ML亦具有某種程度的蝕刻性能。然則，在實施形態，藉由遮罩去除處理將矽化物膜以外的氧化鋯膜去除，故可將殘渣去除處理本身的時間縮短。因此，依實施形態，則在將殘渣R1、R2去除後，仍可維持疊層膜ML之膜質良好。
此外，在實施形態，藉由在殘渣去除處理前實施殘渣預去除處理，而可將大量殘渣R2在殘渣去除處理前去除。藉此，可將殘渣去除處理本身的時間進一步縮短。因此，依實施形態，則在將殘渣R1、R2去除後，仍可將疊層膜ML之膜質維持的更良好。
另外，上述例子中，雖顯示藉由DHF實施殘渣去除處理之例子，但殘渣去除處理所使用之處理液並未限定於DHF，亦可使用含氟化物的各種水溶液。此外，上述例子中，例如亦可利用含有指定比率的氨之水溶液（亦即氨水）實施殘渣去除處理。藉由此等方式，亦可將殘渣R1及殘渣R2成功地去除。
接續此一殘渣去除處理，在實施形態，實施清洗處理及乾燥處理。圖11係顯示實施形態之清洗處理及乾燥處理的示意圖。
如圖11（a）所示，在清洗處理，控制部18（參考圖1）使液體供給部40（參考圖2）之噴嘴41c往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44c打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給DIW。
藉此，將在緊接在前之殘渣去除處理供給的DHF從晶圓W之表面去除，如圖11（a）所示，於晶圓W之表面形成DIW的層（所謂的液層（puddle））。
在接續此清洗處理而實施的乾燥處理中，首先，如圖11（b）所示，控制部18使液體供給部40之噴嘴41d往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44d打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給IPA。藉此，如圖11（b）所示，將晶圓W之表面由DIW的液層置換為IPA的液層。
而後，在實施形態，控制部18使形成有IPA的液層之晶圓W的轉速上升，將此IPA的液層從晶圓W之表面甩脫。藉此，結束晶圓W之乾燥處理。
如此地，在實施形態宜於殘渣去除處理後，在施行過清洗處理的晶圓W之表面維持潤濕的狀態下，將此晶圓W之表面由DIW的液層置換為IPA的液層，而後實施甩脫處理。
藉此，可抑制以大的寬高比形成於晶圓W之疊層膜ML的圖案在乾燥時因DIW之表面張力而倒塌。因此，依實施形態可改善晶圓W之良率。
另外，上述例子中，針對將DIW的液層以IPA的液層置換之例子加以例示，但此等置換處理所使用之處理液並未限定於IPA，亦可使用各種水溶性醇。藉此，亦可抑制以大的寬高比形成於晶圓W之疊層膜ML的圖案在乾燥時因DIW之表面張力而倒塌。
此外，在實施形態宜藉由如處理單元16般的單片式處理裝置來實施遮罩M之去除處理。藉此，相較於將複數晶圓W一併處理的批次式處理，可在晶圓W之表面整體更均勻地將遮罩M去除。
＜變形例1＞ 接著，針對實施形態之基板處理的各種變形例，參考圖12～圖15進行說明。圖12係實施形態的變形例1之處理單元16的具體構成之一例的示意圖。
如圖12所示，變形例1之處理單元16，於在臂部42b追加噴嘴41e的點，與上述實施形態（參考圖2）不同。具體而言，噴嘴41e經由閥44e及流量調整器45e而與撥水劑供給源46e連接。
撥水劑供給源46e例如為貯存撥水劑L2（參考圖13）的儲存槽。從噴嘴41e噴吐由撥水劑供給源46e供給之撥水劑L2。
此處，撥水劑L2例如為以稀釋劑將用於使晶圓W之表面撥水化的撥水劑稀釋為指定濃度者。作為原料之撥水劑，例如可使用矽烷化劑（或矽烷偶合劑）。
具體而言，例如可將TMSDMA（三甲基矽基二甲胺）、DMSDMA（二甲基矽基二甲胺）、TMSDEA（三甲基矽基二乙胺）、HMDS（六甲基二矽氮烷）等，作為原料之撥水劑使用。
此外，作為稀釋劑，可使用醚類溶劑、或屬於酮之有機溶劑等。具體而言，例如可將PGMEA（丙二醇單甲醚乙酸酯）、環己酮、HFE（氫氟醚）等作為稀釋劑使用。
變形例1之處理單元16，關於上述點以外之處係與上述實施形態相同，故將其他部位的說明省略。
圖13係實施形態的變形例1之清洗處理及乾燥處理的示意圖。另外，於此變形例1之基板處理中，關於準備處理、遮罩去除處理、殘渣預去除處理及殘渣去除處理，與上述實施形態相同，故將詳細的說明省略。
如圖13（a）所示，在清洗處理，控制部18（參考圖1）使液體供給部40（參考圖2）之噴嘴41c往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44c打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給DIW。
藉此，將在緊接在前之殘渣去除處理供給的DHF從晶圓W之表面去除，如圖13（a）所示，於晶圓W之表面形成DIW的液層。
在接續此清洗處理而實施之乾燥處理，首先，如圖13（b）所示，控制部18使液體供給部40之噴嘴41d往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44d打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給IPA。藉此，如圖13（b）所示，將晶圓W之表面由DIW的液層置換為IPA的液層。
接著，如圖13（c）所示，控制部18使液體供給部40之噴嘴41e往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44e打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給撥水劑L2。藉此，如圖13（c）所示，將晶圓W之表面由IPA的液層置換為撥水劑L2的液層，使晶圓W之表面撥水化。
接著，如圖13（d）所示，控制部18使液體供給部40之噴嘴41d往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44d打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給IPA。藉此，如圖13（d）所示，將晶圓W之表面由撥水劑L2的液層置換為IPA的液層。
而後，在變形例1中，控制部18使形成有IPA的液層之晶圓W的轉速上升，將此IPA的液層從晶圓W之表面甩脫。藉此，結束晶圓W之乾燥處理。
如此地，在變形例1中，於殘渣去除處理後，在施行過清洗處理的晶圓W之表面維持潤濕的狀態下，將此晶圓W之表面以撥水劑L2撥水化，而後置換為IPA的液層，其後實施甩脫處理。
藉此，可有效地抑制以大的寬高比形成於晶圓W之疊層膜ML的圖案在乾燥時因DIW之表面張力而倒塌。因此，依變形例1，則可進一步改善晶圓W之良率。
＜變形例2＞ 在此變形例2中，於基板處理系統1內設置處理單元16，進一步設置對晶圓W施行乾燥處理之乾燥處理單元70，此點與上述實施形態不同。圖14係實施形態的變形例2之乾燥處理單元70的具體構成之一例的示意圖。
如圖14所示，乾燥處理單元70具備本體201、固持板202、及蓋構件203。於筐體狀之本體201形成用於將晶圓W搬入搬出之開口部204。固持板202，將處理對象即晶圓W於水平方向固持。蓋構件203，支持此固持板202，並在將晶圓W搬入本體201內時，將開口部204密閉。
本體201，係於內部形成有可收納一片晶圓W的處理空間之容器，於其壁部設置供給埠205、206及排出埠207。供給埠205、206及排出埠207，各自與用於使超臨界流體流通至乾燥處理單元70之供給流路及排出流路連接。
供給埠205，於筐體狀之本體201中連接至與開口部204為相反側的側面。此外，供給埠206連接至本體201的底面。進一步，排出埠207，連接至開口部204的下方側。另外，於圖14雖圖示2個供給埠205、206及1個排出埠207，但供給埠205、206及排出埠207的數量並無限定。
此外，於本體201的內部，設置流體供給頭208、209及流體排出頭210。而於流體供給頭208、209，在此等流體供給頭208、209之長邊方向排列形成複數供給口；於流體排出頭210，在此流體排出頭210之長邊方向排列形成複數排出口。
流體供給頭208，與供給埠205連接，於筐體狀之本體201內部中，與和開口部204為相反側的側面鄰接設置。此外，於流體供給頭208排列形成的複數供給口，朝向開口部204側。
流體供給頭209，與供給埠206連接，設置於筐體狀之本體201內部的底面之中央部。此外，於流體供給頭209排列形成的複數供給口，朝向上方。
流體排出頭210，與排出埠207連接；於筐體狀之本體201內部中，與開口部204側的側面鄰接，且設置於較開口部204更為下方。此外，於流體排出頭210排列形成的複數排出口，朝向上方。
流體供給頭208、209，往本體201內供給超臨界流體。此外，流體排出頭210，將本體201內之超臨界流體引導至本體201的外部而排出。另外，在經由流體排出頭210而排出至本體201的外部之超臨界流體，包含從晶圓W的表面溶入至超臨界狀態之超臨界流體的IPA液體。
變形例2之乾燥處理，首先，如圖11（b）所示，控制部18（參考圖1）使液體供給部40（參考圖2）之噴嘴41d往晶圓W的中央上方移動。其後，控制部18藉由將閥44d打開一個預定時間，而對晶圓W之表面供給IPA。藉此，如圖11（b）所示，將晶圓W之表面由DIW的液層置換為IPA的液層。
接著，控制部18，將形成有IPA的液層之晶圓W，維持此一狀態，利用基板搬運裝置17從處理單元16搬運至乾燥處理單元70。而後，控制部18，控制乾燥處理單元70，對形成有IPA的液層之晶圓W施行超臨界乾燥處理。
具體而言，乾燥處理單元70，使形成有IPA的液層之晶圓W與超臨界狀態的處理流體（例如CO 2）接觸。如此一來，則在晶圓W上形成的圖案之間的IPA液體，與高壓狀態（例如16MPa）的超臨界流體接觸，藉以緩緩地溶解於超臨界流體，將圖案之間緩緩地置換為超臨界流體。而後，最終僅藉由超臨界流體將圖案之間填滿。
進一步，從圖案之間將IPA液體去除後，藉由將本體201內部的壓力從高壓狀態減壓至大氣壓，而使係處理流體之CO 2從超臨界狀態改變為氣體狀態，使圖案之間僅存在氣體。如此地，將圖案之間的IPA液體去除，結束晶圓W的乾燥處理。
如此地，在變形例2中，於殘渣去除處理後，將施行過清洗處理的晶圓W之表面置換為IPA的液層，進一步利用超臨界狀態的處理流體，將晶圓W之表面乾燥。
藉此，可有效地抑制以大的寬高比形成於晶圓W之疊層膜ML的圖案在乾燥時因DIW之表面張力而倒塌。因此，依變形例2，則可進一步改善晶圓W之良率。
＜變形例3＞ 在此變形例3中，使將遮罩去除液L1往晶圓W噴吐之噴嘴41a的構成，與上述實施形態不同。圖15係顯示實施形態的變形例3之噴嘴41a的構成之一例的剖面圖。
變形例3之噴嘴41a例如為條狀噴嘴。如圖15所示，於噴嘴41a的內部，使1條硫酸供給路301、及2條水蒸氣供給路302，沿著噴嘴41a的長邊方向排列貫穿。
從硫酸供給源（未圖示）經由閥（未圖示）及流量調整器（未圖示），對硫酸供給路301供給升溫至指定溫度（例如120℃）之硫酸。從水蒸氣產生部（未圖示）經由閥（未圖示）及流量調整器（未圖示），對水蒸氣供給路302供給水蒸氣。
此外，於在噴嘴41a之底面形成的噴吐口303與硫酸供給路301之間，連接噴吐路304；於噴吐口303與水蒸氣供給路302之間，連接噴吐路305。
亦即，於噴嘴41a的噴吐口303，通過噴吐路304而供給硫酸，且通過噴吐路305而供給水蒸氣V。
而變形例3之噴嘴41a，將硫酸與水蒸氣V在噴吐口303混合，生成遮罩去除液L1。亦即，在本發明中，遮罩去除液L1，係在從噴嘴41a噴吐硫酸與水蒸氣V後至到達晶圓W為止之間混合而生成。另外，沿著噴嘴41a的長邊方向，排列配置複數噴吐口303。
藉此，變形例3之噴嘴41a，可將硫酸與水蒸氣V混合而生成之遮罩去除液L1，從複數噴吐口303往晶圓W噴吐。此外，此遮罩去除液L1，藉由水蒸氣V與硫酸混合時的反應熱而加熱（例如160℃～180℃）。
藉此，可僅將在晶圓W之表面上形成的複數膜中之遮罩M，以更高的選擇比蝕刻。因此，依變形例3，則可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上更成功地去除。
實施形態之基板處理裝置（基板處理系統1）具備固持部31、液體供給部40、及控制部18。固持部31，固持基板（晶圓W）而使其旋轉。液體供給部40，往固持在固持部31的基板（晶圓W）供給處理液。控制部18，控制各部。此外，控制部18，對於在疊層膜ML上形成遮罩M即氧化鋯膜，進一步乾蝕刻為指定形狀的基板（晶圓W），供給以硫酸為主成分之遮罩去除液L1，將氧化鋯膜去除。此外，控制部18，在將氧化鋯膜去除後，使藉由清洗液潤濕的基板（晶圓W）之表面乾燥。藉此，可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上成功地去除。
＜基板處理的順序＞ 接著，針對實施形態之基板處理的順序，參考圖16進行說明。圖16係顯示實施形態之基板處理系統1所實行的基板處理之順序的流程圖。
實施形態之基板處理，首先，施行準備處理（步驟S101）。在此準備處理，如圖4所示，準備晶圓W，晶圓W在疊層膜ML上形成遮罩M即氧化鋯膜，進一步乾蝕刻為指定形狀。
接著，控制部18，施行固持處理：控制處理單元16等，藉由固持部31固持晶圓W（步驟S102）。而後，控制部18，施行遮罩去除處理：控制液體供給部40等，對晶圓W供給以硫酸為主成分之遮罩去除液L1，將以氧化鋯膜構成的遮罩M去除（步驟S103）。
此遮罩去除處理，例如係藉由將濃硫酸（例如濃度96％）與純水以4：1～1：0的比率混合之遮罩去除液L1而實施。此外，遮罩去除處理，例如係以處理時間30（秒）～600（秒）、遮罩去除液L1的噴吐量600（mL／m）～2000（ml／m）、晶圓W的轉速200（rpm）～2000（rpm）實施。
接著，控制部18，實施殘渣預去除處理：控制液體供給部40等，對晶圓W供給HDIW，將殘渣R2去除（步驟S104）。
接著，控制部18，實施殘渣去除處理：控制液體供給部40等，對晶圓W供給DHF或氨水，將殘渣R1及殘渣R2中的至少一方去除（步驟S105）。
以DHF實施此殘渣去除處理的情況，殘渣去除處理，例如係藉由將氫氟酸與純水以1：400～1：200的比率混合之DHF而實施。此外，殘渣去除處理，例如係以處理時間10（秒）～300（秒）、DHF的噴吐量1000（mL／m）～2000（ml／m）、晶圓W的轉速200（rpm）～2000（rpm）實施。
接著，控制部18，控制液體供給部40等，實施DIW所進行之晶圓W的清洗處理（步驟S106）。而後，控制部18，控制處理單元16，實施晶圓W的乾燥處理（步驟S107），結束一連串之基板處理。
此乾燥處理，例如亦可在將藉由DIW潤濕的晶圓W之表面以IPA置換後，實施甩脫處理。此外，乾燥處理，例如亦可在將晶圓W之表面以撥水劑L2撥水化後置換為IPA的液層，其後實施甩脫處理。
此外，乾燥處理，例如亦可將施行過清洗處理的晶圓W之表面置換為IPA的液層，進一步利用超臨界狀態的處理流體將晶圓W之表面乾燥。
實施形態之基板處理方法包含準備步驟（步驟S101）、遮罩去除步驟（步驟S103）、及乾燥步驟（步驟S107）。準備步驟（步驟S101），準備在疊層膜ML上形成遮罩M即氧化鋯膜，進一步乾蝕刻為指定形狀的基板（晶圓W）。遮罩去除步驟（步驟S103），於準備步驟（步驟S101）後，對基板（晶圓W）供給以硫酸為主成分之遮罩去除液L1，將氧化鋯膜去除。乾燥步驟（步驟S107），於遮罩去除步驟（步驟S103）後，使藉由清洗液（DIW）潤濕的基板（晶圓W）之表面乾燥。藉此，可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上成功地去除。
此外，實施形態之基板處理方法，進一步包含殘渣去除步驟（步驟S105）。殘渣去除步驟，於遮罩去除步驟（步驟S103）後，對基板（晶圓W）供給含氟化物之水溶液（DHF），將源自於氧化鋯膜及遮罩去除液L1中的至少一方之殘渣R1、R2去除。藉此，可從晶圓W之表面上將殘渣R1及殘渣R2成功地去除。
此外，實施形態之基板處理方法，進一步包含殘渣去除步驟（步驟S105）。殘渣去除步驟，於遮罩去除步驟（步驟S103）後，對基板（晶圓W）供給含氨之水溶液，將源自於氧化鋯膜及遮罩去除液L1中的至少一方之殘渣R1、R2去除。藉此，可從晶圓W之表面上將殘渣R1及殘渣R2成功地去除。
此外，實施形態之基板處理方法，進一步包含另一殘渣去除步驟（殘渣預去除處理）（步驟S104）。另一殘渣去除步驟，於遮罩去除步驟（步驟S103）與殘渣去除步驟（步驟S105）之間，對基板（晶圓W）供給加熱之純水（HDIW），將源自於遮罩去除液L1之殘渣R2去除。藉此，在將殘渣R1、R2去除後，亦可使疊層膜ML之膜質維持的更良好。
此外，於實施形態之基板處理方法中，乾燥步驟（步驟S107），在將藉由清洗液（DIW）潤濕的基板（晶圓W）之表面以水溶性醇（IPA）置換後使其乾燥。藉此，可抑制以大的寬高比形成於晶圓W之疊層膜ML的圖案在乾燥時因DIW之表面張力而倒塌。
此外，於實施形態之基板處理方法中，乾燥步驟（步驟S107），利用超臨界狀態的處理流體，將基板（晶圓W）之表面乾燥。藉此，可有效地抑制以大的寬高比形成於晶圓W之疊層膜ML的圖案在乾燥時因DIW之表面張力而倒塌。
此外，於實施形態之基板處理方法中，乾燥步驟（步驟S107）包含第1置換步驟、撥水化步驟、第2置換步驟、及甩脫步驟。第1置換步驟，將藉由清洗液（DIW）潤濕的基板（晶圓W）之表面，以有機溶劑（IPA）置換。撥水化步驟，於第1置換步驟後，對基板（晶圓W）之表面供給撥水劑L2。第2置換步驟，於撥水化步驟後，將基板（晶圓W）之表面，以有機溶劑（IPA）置換。甩脫步驟，於第2置換步驟後，將位於基板（晶圓W）之表面的有機溶劑（IPA）甩脫。藉此，可有效地抑制以大的寬高比形成於晶圓W之疊層膜ML的圖案在乾燥時因DIW之表面張力而倒塌。
此外，於實施形態之基板處理方法中，在遮罩去除步驟（步驟S103）中，遮罩去除液L1，藉由在硫酸與純水（DIW）混合時產生的反應熱而加熱。藉此，可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上更成功地去除。
此外，於實施形態之基板處理方法中，在遮罩去除步驟（步驟S103）中，遮罩去除液L1，藉由在硫酸與水蒸氣V混合時產生的反應熱而加熱。藉此，可將作為遮罩M使用的氧化鋯膜從晶圓W上更成功地去除。
以上，針對本發明之實施形態予以說明，但本發明並未限定於上述實施形態，在不脫離其意旨之範圍內，可進行各種變更。
應知曉本次揭露之實施形態的全部觀點僅為例示，而非用於限制本發明。實際上，上述實施形態，可藉由各式各樣的形態具體實現。此外，上述實施形態，亦可不脫離添附之發明申請專利範圍及其意旨地，以各式各樣的形態省略、置換、變更。
1:基板處理系統(基板處理裝置之一例) 2:搬出入站 3:處理站 4:控制裝置 11:載具載置部 12:搬運部 13:基板搬運裝置 14:傳遞部 15:搬運部 16:處理單元 17:基板搬運裝置 18:控制部 19:記憶部 20:腔室 21:FFU(Fan Filter Unit,風扇過濾器單元) 30:基板處理部 31:固持部 31a:固持構件 32:支柱部 33:驅動部 40:液體供給部 41a,41b,41c,41d,41e:噴嘴 42a,42b:臂部 43a,43b:迴旋升降機構 44a,44b,44c,44d,44e,101b,113,115,116b,116d,121b,124,127,129閥130 45a,45b,45c,45d,45e,101c,106,116c,121c:流量調整器 46b:DIW(DeIonized Water,去離子水)供給源 46c:DHF供給源 46d:IPA(IsoPropyl Alcohol,異丙醇)供給源 46e:撥水劑供給源 47:加熱器 50:回收杯 51:排液口 52:排氣口 60:混合液供給部 70:乾燥處理單元 100:硫酸供給部 101a:硫酸供給源 102,122:儲存槽 103:循環線路 104:泵 105:過濾器 107:加熱器 108:熱電偶 109:切換部 110:硫酸供給線路 111,125:流量計 112,126:針閥 114,128:分支部 116a,121a:純水供給源 120:純水供給部 123:純水供給線路 140:混合部 160:混合液供給線路 201:本體 202:固持板 203:蓋構件 204:開口部 205,206:供給埠 207:排出埠 208,209:流體供給頭 210:流體排出頭 301:硫酸供給路 302:水蒸氣供給路 303:噴吐口 304,305:噴吐路 C:載具 DR:排放部 F0:基底層 F1:第1層 F2:第2層 F3:第3層 L1:遮罩去除液 L2:撥水劑 M:遮罩 ML:疊層膜 R1,R2:殘渣 V:水蒸氣 W:晶圓(基板之一例) S101~S107:步驟
圖1係實施形態之基板處理系統的概略構成之示意圖。 圖2係實施形態之處理單元的具體構成之一例的示意圖。 圖3係顯示實施形態之混合液供給部的構成之一例的圖。 圖4係實施形態之準備處理後的晶圓表面之狀態的一例之示意圖。 圖5係實施形態之遮罩去除處理的示意圖。 圖6係實施形態之遮罩去除處理後的晶圓表面之狀態的一例之示意圖。 圖7係實施形態之殘渣預去除處理的示意圖。 圖8係實施形態之殘渣預去除處理後的晶圓表面之狀態的一例之示意圖。 圖9係實施形態之殘渣去除處理的示意圖。 圖10係實施形態之殘渣去除處理後的晶圓表面之狀態的一例之示意圖。 圖11(a)、(b)係實施形態之清洗處理及乾燥處理的示意圖。 圖12係實施形態的變形例1之處理單元的具體構成之一例的示意圖。 圖13(a)～(d)係實施形態的變形例1之清洗處理及乾燥處理的示意圖。 圖14係實施形態的變形例2之乾燥處理單元的具體構成之一例的示意圖。 圖15係顯示實施形態的變形例3之噴嘴的構成之一例的剖面圖。 圖16係顯示實施形態之基板處理系統所實行的基板處理之順序的流程圖。
S101~S107:步驟

Claims (10)

  1. 一種基板處理方法，包含如下步驟： 準備步驟，準備基板，該基板在疊層膜上形成遮罩即氧化鋯膜，進一步乾蝕刻為指定形狀； 遮罩去除步驟，於該準備步驟後，對該基板供給以硫酸為主成分之遮罩去除液，將該氧化鋯膜去除；以及 乾燥步驟，於該遮罩去除步驟後，使藉由清洗液潤濕的該基板之表面乾燥。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中， 進一步包含殘渣去除步驟：於該遮罩去除步驟後，對該基板供給含氟化物之水溶液，將源自於該氧化鋯膜及該遮罩去除液中的至少一方之殘渣去除。
  3. 如請求項1之基板處理方法，其中， 進一步包含殘渣去除步驟：於該遮罩去除步驟後，對該基板供給含氨之水溶液，將源自於該氧化鋯膜及該遮罩去除液中的至少一方之殘渣去除。
  4. 如請求項2或3之基板處理方法，其中， 進一步包含另一殘渣去除步驟：於該遮罩去除步驟與該殘渣去除步驟之間，對該基板供給加熱之純水，將源自於該遮罩去除液之殘渣去除。
  5. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中， 該乾燥步驟，在將藉由清洗液潤濕的該基板之表面以水溶性醇置換後使其乾燥。
  6. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中， 該乾燥步驟，利用超臨界狀態的處理流體將該基板之表面乾燥。
  7. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中， 該乾燥步驟，包含： 第1置換步驟，將藉由清洗液潤濕的該基板之表面，以有機溶劑置換； 撥水化步驟，於該第1置換步驟後，對該基板之表面供給撥水劑； 第2置換步驟，於該撥水化步驟後，將該基板之表面以有機溶劑置換；以及 甩脫步驟，於該第2置換步驟後，將位於該基板之表面的有機溶劑甩脫。
  8. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中， 於該遮罩去除步驟中，該遮罩去除液藉由在硫酸與純水混合時產生的反應熱而加熱。
  9. 如請求項1至3中任一項之基板處理方法，其中， 於該遮罩去除步驟中，該遮罩去除液藉由在硫酸與水蒸氣混合時產生的反應熱而加熱。
  10. 一種基板處理裝置，包含： 固持部，固持基板而使其旋轉； 液體供給部，對固持在該固持部之該基板供給處理液；以及 控制部，控制各部； 該控制部， 對於在疊層膜上形成遮罩即氧化鋯膜，進一步乾蝕刻為指定形狀的該基板，供給以硫酸為主成分之遮罩去除液，將該氧化鋯膜去除； 在將該氧化鋯膜去除後，使藉由清洗液潤濕的該基板之表面乾燥。
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