TW202319831A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供提升氮化鈦膜之蝕刻速度對鎢膜之蝕刻速度之比的技術。
[解決手段]基板處理裝置具備紫外線照射部、保持部和液供給部。上述紫外線照射部係對在表面形成鎢膜及氮化鈦膜的基板之上述表面照射紫外線，在上述基板之上述表面形成氧化膜。上述保持部保持上述基板。上述液供給部係對以上述保持部保持的上述基板之上述表面供給藥液，藉由上述藥液除去上述氧化膜，藉由上述藥液對上述鎢膜選擇性地蝕刻上述氮化鈦膜。
Description
本發明係關於基板理裝置及基板處理方法。
記載於專利文獻1之蝕刻方法，具備於在設置有包含鎢之構成要素的基板上形成氮化鈦膜之後，進行濕蝕刻的工程。在進行濕蝕刻之工程中，氮化鈦膜之蝕刻速度對鎢之蝕刻速度的比為5以上。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-234307號公報
[發明所欲解決之課題]
本揭示之一態樣為提供提升氮化鈦膜之蝕刻速度對鎢膜之蝕刻速度之比的技術。
[用以解決課題之手段]
本揭示之一態樣所涉及之實施型態之基板處理裝置具備紫外線照射部、保持部和液供給部。上述紫外線照射部係對在表面形成鎢膜及氮化鈦膜的基板之上述表面照射紫外線，在上述基板之上述表面形成氧化膜。上述保持部保持上述基板。上述液供給部係對以上述保持部保持的上述基板之上述表面供給藥液，藉由上述藥液除去上述氧化膜，藉由上述藥液對上述鎢膜選擇性地蝕刻上述氮化鈦膜。
[發明之效果]
若藉由本揭示之一態樣時，可以提升氮化鈦膜之蝕刻速度對鎢膜之蝕刻速度的比。
以下，針對本揭示之實施型態參照圖面予以說明。另外，在各圖面中，對於相同或對應之構成，賦予相同的符號，省略說明。在圖1、圖4及圖5中，Z軸方向為垂直方向。
參照圖1，針對一實施型態所涉及之基板處理裝置1予以說明。基板處理裝置1係對基板W之表面Wa供給藥液，處理基板W。在基板W之表面Wa形成鎢膜及氮化鈦膜，且露出。藥液係對鎢膜選擇性地蝕刻氮化鈦膜。基板處理裝置1在本實施型態中係一片一片地處理基板的單片式。
另外，基板處理裝置1即使為每次複數片同時處理基板W的分批式亦可。分批式的基板處理裝置1具有處理槽，複數片之基板W一起被浸漬於貯留在處理槽的藥液。在此情況，複數片基板W之各者在例如垂直豎立之狀態下被浸漬於藥液。
如圖1所示般，單片式的基板處理裝置1具備例如處理容器10、將基板W保持水平的保持部20、以垂直旋轉軸22為中心使保持部20旋轉的旋轉部21、對被保持於保持部20之基板W之上面供給藥液等的處理液L的液供給部30，和回收被供給至基板W之處理液L的杯體40。
處理容器10係將保持部20收容在內部。處理容器10具有閘門11，和開關閘門11的閘閥12。基板W係藉由搬運裝置2經由閘門11被搬入至處理容器10之內部，在處理容器10之內部處理液L被處理，之後，藉由搬運裝置2經由閘門11而被搬出至處理容器10之外部。
保持部20係將被搬入至處理容器10之內部的基板W保持水平。保持部20係使基板W之表面Wa朝上，以基板W之中心與旋轉軸22之旋轉中心線一致之方式，將基板W保持水平。雖然保持部20在圖1中為機械式夾具，但是即使為真空夾具或靜電夾具等亦可。若保持部20為能夠旋轉的旋轉夾具即可。
旋轉部21包含例如垂直的旋轉軸22，和使旋轉軸22旋轉的旋轉馬達23。即使旋轉馬達23之旋轉驅動力係經由同步皮帶或齒輪等的旋轉傳達機構被傳達至旋轉軸22亦可。當旋轉軸22一被旋轉時，也迫使保持部20旋轉。
液供給部30係對被保持於保持部20之基板W之表面Wa吐出處理液L。液供給部30包含朝向例如基板W之表面Wa吐出處理液L的噴嘴31、對噴嘴31供給處理液L的供給器32，和使噴嘴31移動的噴嘴移動部33。
噴嘴31包含對被保持於保持部20的基板W，吐出處理液L的吐出口。噴嘴31係例如使吐出口朝下而被配置在基板W之上方，對基板W之中心供給處理液L。處理液L係被供給至旋轉的基板W之中心，藉由離心力在基板W之上面之全體濕潤擴散，形成液膜。
處理液L包含例如藥液、沖洗液和乾燥液。即使一個噴嘴31依序吐出複數處理液L亦可，即使複數噴嘴31依序吐出不同的處理液L亦可。即使複數藥液依序被供給至基板W亦可，即使在該些之間，沖洗液被供給至基板W亦可。
藥液包含對鎢膜選擇性地蝕刻氮化鈦膜的蝕刻液。蝕刻液為例如包含硫酸和水的混合液。混合液具體而言為例如SPM(包含硫酸和過氧化氫的水溶液)或稀硫酸。
SPM與稀硫酸不同，具有即使在120℃以下的吐出溫度，對氮化鈦膜亦具有高的蝕刻速度。例如，吐出溫度為45℃的SPM所致的氮化鈦膜之蝕刻速度，和吐出溫度為160°的稀硫酸所致的氮化鈦膜之蝕刻速度為同程度。
SPM如上述般，與稀硫酸不同，具有即使在120℃以下的吐出溫度，對氮化鈦膜仍具有高的蝕刻速度。因此，以上述混合液包含過氧化氫為佳。即使混合液包含臭氧以取代過氧化氫或除了過氧化氫外又含臭氧亦可。另外，即使SPM之吐出溫度超過120℃亦可。
SPM係例如混合流酸和過氧化氫水而能取得。硫酸和過氧化氫水之混合比(硫酸：過氧化氫水)係以體積比例如2：1～20：1。過氧化氫水係包含10質量%～40質量%的過氧化氫。
即使噴嘴31一面混合SPM和水蒸氣一面吐出亦可。水蒸氣係效率佳地提高SPM之吐出溫度，提升氮化鈦膜之蝕刻速度。例如，雖然噴嘴31無圖示，但是具有吐出SPM的第1吐出口、吐出水蒸氣的第2吐出口、吐出從第1吐出口吐出的SPM和從第2吐出口吐出的水蒸氣之混合流體的第3吐出口。
即使噴嘴31包含調節處理液L之吐出溫度的無圖示的溫度調節器亦可。溫度調節器為例如加熱器。
沖洗液為例DIW(去離子水)。沖洗液係被使用於除去藥液。沖洗液係被供給至旋轉的基板W之中心，藉由離心力故基板W之上面全體被濕潤擴散，沖洗殘留在基板W之上面的藥液。其結果，在基板W之上面形成沖洗液的液膜。即使一個藥液被供給至基板W之後，另外的藥液被供給至基板W之前，沖洗液被供給至基板W亦可。
乾燥液係例如IPA(異丙醇)等的有機溶劑。有機溶劑具有較沖洗液更低的表面張力。因此，可以抑制表面張力所致的凹凸圖案之倒塌。乾燥液係被供給至旋轉的基板W之中心，藉由離心力故基板W之上面全體被濕潤擴散，替換殘留在基板W之上面的沖洗液。其結果，在基板W之上面形成乾燥液的液膜。另外，即使不使用乾燥液亦可。
雖然噴嘴31在處理液L之供給中，在基板W之中心之正上方被停止，但是即使被迫移動至基板W之徑向亦可。即使噴嘴31為在基板W之徑向較長的棒狀噴嘴亦可。棒狀噴嘴具有例如基板W之半徑程度之長度，從基板W之中心直至周緣為止同時供給處理液L。
供給器32包含被連接於噴嘴31的供給管線32a。在供給管線32a之中途，設置測量處理液L之流量的流量計、控制處理液L之流量的流量控制器、開關處理液L之流路的開關閥等。即使在供給管線32a之中途，設置調節處理液L之溫度的溫度調節器亦可。溫度調節器為例如加熱器。
噴嘴移動部33係使例如噴嘴31在基板W之徑向移動。噴嘴移動部33係在對基板W供給處理液L的供給位置，和在基板W之徑向外側待機的待機位置之間，使噴嘴31移動。即使噴嘴移動部33使噴嘴31在垂直方向移動亦可。
杯體40係包圍被保持於保持部20之基板W之周緣，接受從基板W之周緣飛散的處理液L。雖然杯體40在本實施型態中不與旋轉軸22一起旋轉，但是即使與旋轉軸22一起旋轉亦可。在杯體40之底壁設置排出滯留在杯體40之內部的液體的排液管41，和排出滯留在杯體40之內部的氣體的排氣管42。
基板處理裝置1具備紫外線照射部50。紫外線照射部50係於選擇性地對鎢膜選擇性地蝕刻氮化鈦膜之前，對基板W之表面Wa照射紫外線，在基板W之表面Wa形成氧化膜。處理容器10之內部空間包含氧氣，紫外線係從氧氣生成臭氧。臭氧在基板W之表面Wa形成氧化膜。
例如，紫外線照射部50係如圖2所示般，對鎢膜W1之表面照射紫外線，在其表面形成氧化鎢膜W2。雖然無圖示，但是紫外線照射部50也對氮化鈦膜之表面照射紫外線，在其表面形成氧氮化鈦膜。藉由氧化膜之形成，雖然後面詳細敘述，但是可以提升氮化鈦膜之蝕刻速度對鎢膜之蝕刻速度的比。該比以下也簡稱為「選擇比」。選擇比例如7以上，以10以上為佳，以20以上為更佳。選擇比越高越好，但是即使為40以下亦可。
氧化鎢膜W2係如圖3所示般，於藉由藥液除去需要時間，使鎢膜W1之蝕刻開始延遲。氧氮化鈦膜比起氧化鎢膜W2，更容易藉由藥液被除去，但是幾乎不會使氮化鈦膜之蝕刻開始延遲。其結果，可以提升氮化鈦膜之蝕刻速度對鎢膜之蝕刻速度的比。
另外，雖然鎢膜具有比起氮化鈦膜，對SPM或稀硫酸更高的耐性，但是並非完全不被蝕刻。鎢膜係一面藉由SPM或稀硫酸而被氧化，一面被蝕刻。紫外線的照射比起SPM或稀硫酸的供給，被認為藉由形成緻密的氧化鎢膜W2，使鎢膜W1之蝕刻開始延遲。
雖然在實施例的欄詳細說明，但是不對基板W之表面Wa照射紫外線，在以SPM蝕刻其表面Wa之情況，選擇比為4～6程度。另一方面，在對基板W之表面Wa照射紫外線之後，在以SPM蝕刻其表面Wa之情況，選擇比為7以上。
紫外線之照射即使在以稀硫酸蝕刻基板W之表面Wa之情況亦有效。因稀硫酸比起SPM具有較弱的氧化力，故可以使氧化鎢膜之蝕刻速度延遲，比起SPM可以更提升選擇比。另外，SPM如同上述般，具有比起稀硫酸，降低吐出溫度的優點。
另外，即使基板W在基板W之表面Wa具有氮化鎢膜等以取代氮化鈦膜亦可。即是，若基板W在基板W之表面Wa具有氮化金屬膜即可。藥液對鎢膜選擇性地蝕刻氮化金屬膜之前，若紫外線照射部50氧化基板W之表面Wa時，可以提升氮化金屬膜之蝕刻速度對鎢膜之蝕刻速度的蝕刻速度之比。
紫外線照射部50係例如圖1所示般，具有被設置在處理容器10之內部的紫外線之光源51。作為光源51，可以使用水銀燈、準分子燈或紫外線LED等。紫外線之波長為例如100nm～230nm。
紫外線照射部50具有使光源51和保持部20相對性地移動的移動部52。移動部52係藉由使光源51和保持部20相對性地移動，在以保持部20被保持的基板W之表面Wa中之紫外線之照射區域移動，對基板W之表面Wa全體照射紫外線。紫外線之累積照射量例如30mJ/cm
2～950mJ/cm
2。
如圖4所示般，例如光源51為棒狀，具有基板W之直徑以上的長度。移動部52係藉由使光源51或保持部20(在圖4中為光源51)朝與光源51之長邊方向正交的方向且基板W之徑向平行移動，對基板W之表面Wa全體照射紫外線。
即使如圖5所示般，例如光源51為棒狀，具有基板W之半徑以上的長度亦可。移動部52係藉由使光源51或保持部20(在圖5中為保持部20)朝基板W之圓周方向旋轉移動，對基板W之表面Wa全體照射紫外線。作為使保持部20旋轉移動的移動部52，使用旋轉部21。
光源51在本實施型態中，雖然如圖1所示般，被設置在處理容器10之內部，但是即使被設置在處理容器10之外部亦可，例如即使被設置在搬運裝置2之搬運基板W的搬運路徑上亦可。在此情況，光源51係在基板W之搬運中，對基板W之表面Wa照射紫外線。因此，在此情況，搬運裝置2發揮移動部52之作用。
另外，即使紫外線照射部50在搬運裝置2之搬運基板W之搬運路徑的旁邊，與處理容器10分開設置亦可。在此情況，基板W係藉由搬運裝置2被搬入至紫外線照射部50，接著，藉由紫外線照射部50被處理之後，從紫外線照射部50被搬出，被搬運至處理容器10。之後，在處理容器10之內部進行蝕刻。
基板處理裝置1具備控制部90。控制部90係例如電腦，具備CPU(Central Processing Unit)91和記憶體等之記憶媒體92。在記憶媒體92儲存控制在基板處理裝置1中被實行之各種處理的程式。控制部90係藉由使CPU91實行被記憶於記憶媒體92之程式，控制基板處理裝置1之動作。
接著，參照圖6，針對基板處理裝置1之處理之一例予以說明。圖6所示的各步驟S101～S107係在控制部90所致的控制下被實施。
首先，搬運裝置2係將基板W搬入至處理容器10之內部(步驟S101)。搬運裝置2係將基板W載置於保持部20之後，從處理容器10之內部退出。保持部20保持基板W。
接著，紫外線照射部50係對基板W之表面Wa照射紫外線，在基板W之表面Wa形成氧化膜(步驟S102)。紫外線照射部50係在基板W之表面Wa全體形成氧化膜。之後，旋轉部21使基板W與保持部20一起旋轉。另外，如上述般，即使旋轉部21作為移動部52被使用亦可，即使從步驟S102之前，旋轉部21使基板W與保持部20一起旋轉亦可。
接著，噴嘴31係對旋轉的基板W之中心供給藥液(步驟S103)。藥液係藉由離心力在基板W之上面全體濕潤擴散，形成液膜。藥液係除去在上述步驟S102被形成的氧化膜，對鎢膜選擇性地蝕刻氮化鈦膜。於上述步驟S103之後，鎢膜W1再次露出於基板W之表面Wa。
接著，噴嘴31係對旋轉的基板W之中心供給沖洗液(步驟S104)。沖洗液係藉由離心力在基板W之上面全體濕潤擴散，沖洗殘留在基板W之上面的藥液。其結果，在基板W之上面形成沖洗液的液膜。
接著，噴嘴31係對旋轉的基板W之中心供給乾燥液(步驟S105)。乾燥液係藉由離心力在基板W之上面全體濕潤擴散，沖洗殘留在基板W之上面的沖洗液。其結果，在基板W之上面形成乾燥液的液膜。
接著，旋轉部21係使基板W旋轉，甩乾殘留在基板W之上面的乾燥液，使基板W乾燥(步驟S106)。基板W之乾燥後，旋轉部21停止基板W之旋轉。另外，即使無步驟S105(乾燥液之供給)亦可，在此情況，在步驟S106(基板之乾燥)中，甩乾殘留在基板W之上面的沖洗液。
最後，保持部20解除基板W之保持，接著，搬運裝置2從保持部20接取基板W，將接取到的基板W搬出至處理容器10之外部(步驟S107)。之後，此次的處理結束。
另外，即使紫外線照射部50之光源51如上述般被設置在處理容器10之外部亦可，即使控制部90於步驟S101(基板之搬入)之前實施步驟S102(氧化膜之形成)亦可。
[實施例]
接著，參照表1及圖7，針對實驗資料予以說明。
在實施例1中，使用圖1所示的基板處理裝置1，以表1所示的處理條件實施圖6所示的步驟S101～S107。在步驟S103中，對基板W之表面Wa供給SPM。SPM係硫酸和過氧化氫水之混合比(硫酸：過氧化氫水)之體積比為6：1。過氧化氫水使用含有31質量%的過氧化氫。SPM之吐出溫度為104℃。在實施例1中，選擇比為12.1。
在比較例1中，如表1所示般，除了不實施步驟S102(氧化膜之形成)，及以氮化鈦膜之蝕刻量成為同程度之方式，縮短SPM之供給時間外，其他以與實施例1相同的條件處理基板W。在比較例1中，選擇比為4.7。
從表1及圖7明顯可知，藉由實施步驟S102(氧化膜之形成)，在鎢膜之表面形成氧化鎢膜，可以提升氮化鈦膜之蝕刻速度對鎢膜之蝕刻速度的比，可以提升選擇比。
以上，雖然針對本揭示所涉及之基板處理裝置及基板處理方法之實施型態等予以說明，但是本揭示不被限定於上述實施型態。在專利申請範圍所載的範疇內，能進行各種變更、修正、置換、附加、削除及組合。即使針對該些，當然也屬於本揭示之技術性範圍。
1:基板處理裝置
20:保持部
30:液供給部
50:紫外線照射部
W:基板
Wa:表面
[圖1]為一實施型態所涉及之基板處理裝置之剖面圖。
[圖2]為表示鎢膜和被形成在其表面的氧化鎢膜之一例的圖。
[圖3]為表示有無氧化鎢膜，和鎢膜之蝕刻量之關係之一例的圖。
[圖4]為表示紫外線之掃描之一例的俯視圖。
[圖5]為表示紫外線之掃描之另外一例的俯視圖。
[圖6]為表示與一實施型態所涉及之基板處理方法的流程圖。
[圖7]為表示表1之結果的曲線圖。
Claims (9)
- 一種基板處理裝置，具備： 紫外線照射部，其係對在表面形成鎢膜及氮化鈦膜的基板之上述表面照射紫外線，在上述基板之上述表面形成氧化膜； 保持部，其係保持上述基板；和 液供給部，其係對以上述保持部保持的上述基板之上述表面供給藥液，藉由上述藥液除去上述氧化膜，藉由上述藥液對上述鎢膜選擇性地蝕刻上述氮化鈦膜。
- 如請求項1之基板處理裝置，其中 上述藥液為包含硫酸和水的混合液。
- 如請求項2之基板處理裝置，其中 上述混合液包含過氧化氫或臭氧。
- 如請求項3之基板處理裝置，其中 上述混合液為包含硫酸和過氧化氫的作為水溶液的SPM。
- 如請求項4之基板處理裝置，其中 上述液供給部包含一面混合上述SPM和水蒸氣一面吐出的噴嘴。
- 如請求項1至5中之任一項之基板處理裝置，其中 具備將上述保持部收容在內部的處理容器， 上述紫外線照射部包含被設置在上述處理容器之內部的上述紫外線之光源，和使上述光源和上述保持部相對性地移動的移動部。
- 如請求項6之基板處理裝置，其中 上述紫外線之上述光源為棒狀，具有上述基板之直徑以上的長度， 上述移動部係使上述光源或上述保持部在與上述光源之長邊方向正交之方向且上述基板之徑向平行移動。
- 如請求項6之基板處理裝置，其中 上述紫外線之上述光源為棒狀，具有上述基板之半徑以上的長度， 上述移動部係使上述光源或上述保持部在上述基板之圓周方向旋轉移動。
- 一種基板處理方法，具有： 對在表面形成鎢膜及氮化鈦膜的基板之上述表面照射紫外線，在上述基板之上述表面形成氧化膜的步驟； 以保持部保持上述基板的步驟；及 對以上述保持部保持的上述基板之上述表面供給藥液，藉由上述藥液除去上述氧化膜，藉由上述藥液對上述鎢膜選擇性地蝕刻上述氮化鈦膜的步驟。
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