TW202335069A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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立花康三
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明抑制洗淨具備形成有圖案之Si膜之基板時產生之微粒。 依一實施態樣之基板處理方法，係洗淨包含形成有圖案之Si膜之基板，並將該Si膜上之氧化物去除，其包含以下步驟：洗淨步驟，一邊使該基板旋轉，一邊向該基板供給含有氫氟酸及水之洗淨液，而將該氧化物去除；以及混合步驟，於該洗淨液中混合對於水具有混合性並且表面張力低於水之有機溶劑；該混合步驟係在該洗淨步驟之執行中進行，並且係在從該洗淨步驟開始並經過預先決定之時間後進行。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於一種基板處理方法及基板處理裝置。
在半導體裝置之製造步驟中，會進行將形成有圖案之Si膜的表面之氧化物去除之洗淨處理。此洗淨處理例如包含利用DHF去除氧化物之洗淨步驟、利用清洗液將洗淨步驟中所用之DHF及反應生成物去除之清洗步驟、以IPA等低表面張力溶劑置換清洗液之溶劑置換步驟，以及從基板去除溶劑並使基板乾燥之乾燥步驟(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平9－38595號公報
[發明欲解決之課題]
本發明提供一種可抑制洗淨具備形成有圖案之Si膜之基板時產生之微粒之技術。 [解決課題之手段]
依本發明之一實施態樣，提供一種基板處理方法，係洗淨具有形成了圖案之Si膜之基板，並將該Si膜上之氧化物去除，其包含以下步驟：洗淨步驟，一邊使該基板旋轉一邊向該基板供給包含氫氟酸及水之洗淨液，而將該氧化物去除；以及混合步驟，於該洗淨液混合對於水具有混合性且表面張力低於水之有機溶劑；該混合步驟，係在該洗淨步驟之執行中且從該洗淨步驟開始並經過預先決定之時間後進行。 [發明效果]
透過本發明之上述實施態樣，可抑制在洗淨具備形成有圖案之Si膜之基板時產生之微粒。
以下參照附圖說明基板處理裝置之一實施態樣。
圖1係表示依本實施態樣之基板處理系統之概略構成之圖。以下，為使位置關係明確，規定相互直交之X軸、Y軸及Z軸，並將Z軸正方向設為鉛直向上之方向。
如圖1所示，基板處理系統1具備搬出搬入站2及處理站3。搬出搬入站2與處理站3係鄰接設置。
搬出搬入站2具備載具載置部11及搬運部12。載具載置部11中，載置複數之載具C，其將複數片基板(本實施態樣中為半導體晶圓等基板W)以水平狀態收容。
搬運部12鄰接設於載具載置部11，其內部具備基板搬運裝置13及傳遞部14。基板搬運裝置13具備固持基板W之基板固持機構。又，基板搬運裝置13可向水平方向及鉛直方向移動，以及以鉛直軸為中心旋轉，並利用基板固持機構在載具C與傳遞部14之間進行基板W之搬運。
處理站3鄰接設於搬運部12。處理站3具備搬運部15及複數之處理單元16。複數之處理單元16排列設於搬運部15之兩側。
搬運部15於內部具備基板搬運裝置17。基板搬運裝置17具備固持基板W之基板固持機構。又，基板搬運裝置17可向水平方向及鉛直方向移動及以鉛直軸為中心旋轉，並利用基板固持機構在傳遞部14與處理單元16之間進行基板W之搬運。
處理單元16對透過基板搬運裝置17搬運之基板W進行既定之基板處理。
又，基板處理系統1具備控制裝置4。控制裝置4例如係電腦，並具備控制部18及儲存部19。儲存部19中儲存控制在基板處理系統1中執行之各種處理之程式。控制部18讀取並執行儲存於儲存部19之程式而控制基板處理系統1之動作。
又，該程式可儲存於電腦可讀取之記錄媒體，並從該記錄媒體安裝至控制裝置4至儲存部19。電腦可讀取之記錄媒體，例如有硬碟(HD)、軟性磁碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。
如上述構成之基板處理系統1中，首先，搬出搬入站2之基板搬運裝置13從載置於載具載置部11之載具C取出基板W，並將取出之基板W載置於傳遞部14。透過處理站3之基板搬運裝置17從傳遞部14取出載置於傳遞部14之基板W，並搬入處理單元16。
搬入處理單元16之基板W，經過處理單元16處理後，透過基板搬運裝置17從處理單元16搬出，並載置於傳遞部14。然後，透過基板搬運裝置13將載置於傳遞部14之處理完畢之基板W送回載具載置部11之載具C。
接著，參照圖2說明處理單元16之構成。
處理單元16具有界定出處理空間之腔室20。於腔室20之頂蓋部設有風扇過濾器單元(FFU)70。FFU70在腔室20內向下吹出清淨氣體(例如清淨空氣)。
處理單元16中設有旋轉吸盤(基板固持旋轉機構)30。旋轉吸盤30具有以水平姿勢固持基板W之基板固持部(吸盤部)31及使基板固持部31及其所固持之基板W繞鉛直軸線旋轉之旋轉驅動部32。圖示之例中，旋轉驅動部32具有電動馬達32a以及連結電動馬達32a與基板固持部31之旋轉軸32b。
基板固持部31可係透過夾持爪等固持構件機械式地固持基板W之周緣部之稱為機械式夾頭之類型，亦可係將基板W之背面中央部真空吸附之稱為真空吸盤之類型。
在本實施態樣中，在液處理時向背面中央部供給處理液，故設置機械式夾頭類型之基板固持部31。圖示之基板固持部31具有圓板狀之基座31a及在基座之周緣部於周方向空出間隔設置之複數之夾持爪31b。基板固持部31透過夾持爪31b固持基板W時，在基座31a與基板W之間形成間隙。
處理單元16中，設有用以向基板W供給基板W之處理所需之各種處理流體之處理流體供給部40。
處理流體供給部40具有向基板W之表面噴吐處理流體之複數之噴嘴Ni(圖2中圖示4個噴嘴)。為區別各噴嘴Ni，因應所需標示參照符號N1、N2、N3、N4、・・・。處理流體供給部40更具有向基板W之背面中央部噴吐處理流體之至少一個(圖示例中為一個)噴嘴Nb。處理流體供給部40可更具有向基板W之背面中央部供給非活性氣體(例如氮氣)之其他噴嘴((與噴嘴Nb為相同形態)未圖示)。
複數之噴嘴Ni載持於一個或複數之噴嘴手臂Ai(圖2中圖示2個噴嘴手臂)之前端部。噴嘴手臂Ai可使載持於該噴嘴手臂Ai之噴嘴Ni至少位於由基板固持部31固持之基板W之中心部上方之位置與該基板W之周緣部上方之位置之間的任意位置(半徑方向位置)。噴嘴手臂可係繞鉛直軸線旋轉之類型，或者，亦可係沿著導軌並排前進移動之類型。為區別各噴嘴手臂Ai，因應所需以自然數代入「i」而標示參照符號A1、A2、A3、A4、・・・。
於各噴嘴Ni，從對應之處理液供給機構40i(此構成處理流體供給部40之一部分)供給處理液。本實施態樣中，使用DHF(稀氫氟酸(以水稀釋氫氟酸而成))、IPA(異丙醇)及DIW或溶解CO 2(二氧化碳)氣體之DIW等，作為處理液。
從噴嘴Ai例如噴吐DHF、DHF與IPA之混合液、DIW、DIW與IPA之混合液之中的任一者作為處理液。圖3表示向噴嘴Ai供給處理液之處理液供給機構40i之構成之一例。處理液供給機構40i構成處理流體供給部之一部分。
處理液供給機構40i具有構成第1液體(此處為DHF)之供給源41(處理液供給源)之一部分之第1液體循環管線411、構成第2液體(此處為DIW)之供給源42(處理液供給源)之一部分之第2液體循環管線421，以及構成第3液體(此處為IPA)之供給源(處理液供給源)43之一部分之第3液體循環管線431。各供給源41、42、43亦構成處理流體供給部40之一部分。從第1液體、第2液體及第3液體循環管線411、421、431分別分歧出第1液體分歧管線412、第2液體分歧管線422及第3液體分歧管線432。
在圖3中，標示參照符號SOV之構件為開閉閥，標示參照符號CPV之構件為定壓閥、標示參照符號FM之構件為流量計。在一例中，於各分歧管線(412、422、432)，未圖示之電動氣動調整器基於流量計FM之檢測值與目標流量值之偏差，控制定壓閥CPV之引導壓力而將在該分歧管線流動之液體的流量控制在期望之值。透過各分歧管線之開閉閥SOV之開閉及定壓閥CPV之控制，可從噴嘴Ni單獨噴吐DHF、DIW及IPA之中的一者，或者以二者以上之任意混合比例進行噴吐，以作為處理液。
例如，對於噴吐DIW及DIW與IPA之混合液之中的任一者作為處理液之噴嘴Ni，可利用從圖3之構成去除有關DHF之構成之處理液供給機構。又例如，對於僅噴吐IPA作為處理液之噴嘴Ni，可利用去除有關DHF及DIW之構成之處理液供給機構。該等處理液供給機構之圖示省略。
參照圖4說明處理液供給源之一構成例。處理液供給源具有儲槽及連接於儲槽44之上述循環管線411(或者421、431)。儲槽44中，可從原料液體(例如HF、DIW、IPA等之至少一種，例如3種)之供給源46A、46B、46C(通常作為半導體製造工廠之工廠設施提供。)，供給作為調合之處理液之原料之原料液體。於循環管線411(或者421、431)設有用以形成循環流之泵45A、用以去除處理液中含有之微粒之過濾器45B、用以將處理液調溫之調溫器45C等。從處理液供給源供給之處理液為CO 2水(於DIW溶解二氧化碳)時，可於循環管線設置二氧化碳氣體溶解模組45D，以使二氧化碳氣體溶入在循環管線流動之DIW。又，在圖4中，可使(複數之)分歧管線412(或者422、432)在標示參照符號P之位置分岐。各分歧管線向包含於基板處理系統之各處理單元16供給處理液。
例如從噴嘴噴吐DHF與IPA之混合液時，在圖4所示之儲槽中，可將HF、DIW與IPA以預先決定之比率混合。作為替代，亦可在圖3所示之處理液供給機構中，在即將從噴嘴噴吐處理液之前混合複數種類之液體(例如DHF與IPA)。
在基板固持部之周圍，設有收集從旋轉中之基板W飛散之處理液之盛液杯體50。由盛液杯體50收集之處理液從設於盛液杯體50之底部之排液口51向處理單元16之外部排出。於盛液杯體50之底部亦設有排氣口52，經由排氣口52吸引盛液杯體50之內部。透過此吸引，將位於基板W上方之氣體從基板W之周緣與盛液杯體50之上部開口部之周緣之間引入盛液杯體50內，流過基板W之周緣部附近後經由排氣口52從盛液杯體50排出。
接著，說明基板處理方法之數個實施態樣。
處理對象之基板為矽基板，於其表面形成高長寬比之多個凹部(例如溝槽)，並在最表層形成氧化膜(SiOx)(參照圖9)。以下說明之基板處理方法係在防止微粒殘留於凹部之底部的同時去除氧化膜。
又，在以下之說明中，可利用機能水或者機能水與IPA之混合液代替作為清洗用之處理液之DIW或者DIW與IPA之混合液。此處之「機能水」係在DIW中溶解二氧化碳氣體或者微量之氨而賦予DIW不具有之性質例如導電性之水。如此之機能水，經常用於防止形成於基板W之元件之靜電破壞之目的，或者控制基板表面及微粒之電位(界達電位)而抑制微粒之附著之目的。機能水可向基板之表面及背面之任一者供給。又，在以下說明之實施態樣中，利用機能水時，例如可利用溶解二氧化碳氣體之DIW(亦稱為CO 2水)。
［第1實施態樣］ 以下參照圖5A～圖5G說明基板處理方法之第1實施態樣。又，在以下之說明中從同一個噴嘴N1噴吐不同之處理液，如此之可能已參照圖3先行說明。又，噴吐DHF及DHF與IPA之混合液之噴嘴與噴吐DIW及DIW與IPA之混合液之噴嘴亦可為不同之噴嘴。
＜步驟1＞DHF洗淨 一邊使基板W以旋轉速度1500rpm旋轉，一邊從手臂A1之噴嘴N1向基板之表面例如以1.5L／分鐘以上(例如2L／分鐘)之噴吐流量噴吐DHF(參照圖5A)。DHF對於基板表面之抵達點，例如係從基板W之旋轉中心偏離15mm之位置。DHF透過離心力向基板W之周緣擴散流動，藉此以DHF之液膜覆蓋基板之表面。又，從噴嘴Nb向基板W之背面中央部例如以1L／分鐘之噴吐流量噴吐DHF。透過此DHF，亦以DHF之液膜覆蓋基板之背面。透過DHF，將形成於基板之最表層之氧化膜去除(蝕刻)。
又，從噴嘴N1噴吐之處理液對於基板W之表面之抵達點，只要可使藉著液體抵達時之力道擴散之處理液覆蓋基板W之旋轉中心，則即使從基板之旋轉中心些許偏離，亦不會發生基板之旋轉中心之液體不足(液體不足而使基板表面於大氣中露出)之問題。只要以足夠高之噴吐流量從噴嘴噴吐處理液，則可確保藉著液體抵達時之力道擴散之處理液確實地覆蓋基板W之旋轉中心。關於此點，在後續之步驟中亦相同。
＜步驟2＞DHF＋IPA洗淨 在步驟1中幾乎完成氧化膜之去除之時間點，轉移至步驟2。幾乎完成氧化膜之去除之時間點例如可透過實驗求出。
步驟2中，對於基板W之表面及背面，從噴嘴N1供給DHF與IPA之混合液而取代DHF，並從噴嘴Nb繼續供給DHF(參照圖5B)。亦即，此時實施在噴嘴N1用之處理液供給機構40i內混合DHF與IPA之混合步驟。基板W之旋轉速度及噴嘴N1之位置可與步驟1相同。從噴嘴N1噴吐之混合液之噴吐流量例如可設為1L／分鐘。混合液中之IPA含有量較佳設為5體積％以上，此處例如設為10體積％。藉由如此設定，使混合液確實地進入圖案之凹部之底部。
若使用DHF與IPA之混合液作為處理液，相較於僅使用DHF作為處理液之情況，氧化膜之蝕刻率較低。亦即，若一開始便使用DHF與IPA之混合液，氧化膜之去除所需之時間較長，而降低裝置之處理量。故，液處理一開始僅使用DHF作為處理液。作為去除對象之氧化膜僅形成於基板W之最表層，故即使處理液在步驟1中未確實進入凹部之底部亦無妨。
＜步驟3＞DIW＋IPA清洗 執行步驟2預先決定之時間後，從噴嘴N1例如以1.5L／分鐘以上之噴吐流量向基板之表面噴吐DIW(CO 2水亦可)與IPA之混合液作為清洗液，並從噴嘴Nb例如以1.5L／分鐘以上之噴吐流量向基板之背面噴吐DIW(CO 2水亦可)作為清洗液(參照圖5C)。基板W之旋轉速度可與步驟1同樣為1500rpm。使噴嘴N1以使混合液對於基板W表面之抵達點與基板之旋轉中心一致之方式，位於基板W之旋轉中心之正上方。混合液中之IPA含有量較佳為5體積％以上，此處例如設為10體積％。藉由如此設定，使混合液確實地進入圖案之凹部之底部。
在此步驟3中，透過清洗液從基板上洗去步驟1、2中使用之處理液及反應副生成物。由於向基板W之表面供給DIW(CO 2水亦可)與IPA之混合液作為清洗液，故混合液確實地進入圖案之凹部之底部。故，可確實地清洗至圖案之凹部之底部。
＜步驟4＞雙噴嘴DIW清洗 執行步驟3預先決定之時間後，從手臂A1之噴嘴N1例如以1.5L／分鐘之噴吐流量向基板之表面噴吐DIW(CO 2水亦可)作為清洗液。與此同時使位於待機位置之手臂A2之噴嘴N2移動至基板W之中央部上方，並亦從噴嘴N2例如以1.5L／分鐘之噴吐流量向基板之表面噴吐DIW(CO 2水亦可)作為清洗液(參照圖5D)。又，噴嘴之待機位置係在俯視下盛液杯體50之外側之位置。此時，使從噴嘴N1、N2分別噴吐之DIW在基板W表面上之抵達點，在手臂A1、A2不衝突之範圍內盡可能靠近基板W之旋轉中心。作為一例，來自噴嘴N1之DIW之抵達點P1位於從基板W之旋轉中心偏離20mm之位置，來自噴嘴N2之DIW之抵達點P2位於從基板W之旋轉中心偏離25mm之位置。但，抵達點P1、P2就基板W之旋轉中心而言互相位於相反側。基板W之旋轉速度可與步驟1同樣為1500rpm。
＜步驟5＞從雙噴嘴DIW清洗轉移至單噴嘴DIW清洗 接著，使手臂A1之噴嘴N1在持續噴吐DIW(CO 2水亦可)之狀態下移動至基板W之周緣部，然後，停止從噴嘴N1噴吐DIW，並使噴嘴N1移動至待機位置(噴嘴N1之掃出)。噴嘴N1開始向基板W之周緣部移動後，以使從手臂A2之噴嘴N2噴吐之DIW(CO 2水亦可)在基板W表面上之抵達點成為在基板之旋轉中心之方式，使噴嘴N2移動，並使從噴嘴N2噴吐之DIW之噴吐流量增加至2.0L／分鐘。藉此，從利用2個噴嘴噴吐之DIW進行之清洗，轉移至利用一個噴嘴噴吐之DIW進行之清洗(參照圖5E)。
又，步驟5中，從噴嘴Nb以1.0L／分鐘之噴吐流量向基板背面中央部噴吐DIW。
＜步驟6＞從單噴嘴DIW清洗轉移至IPA置換 執行步驟5之單噴嘴DIW清洗經過預先決定之時間後，使位於待機位置之手臂A1之噴嘴N3移動至基板W之旋轉中心之正上方之位置。然後，從噴嘴N3例如以75mL／分鐘之噴吐流量噴吐IPA。然後，使基板W之轉速例如從1500rpm降低至1000rpm。IPA可為常溫。在噴嘴N3即將抵達基板W之旋轉中心之正上方之位置之前，使手臂A2之噴嘴N2持續噴吐DIW並開始向基板W之周緣部移動，以避免手臂A1、A2之衝突。噴嘴N2移動至基板W之周緣部後，停止從噴嘴N2噴吐DIW，並使噴嘴N2移動至待機位置(噴嘴N2之掃出)(參照圖5F)。又，噴嘴N2之掃出開始後，使基板W之轉速例如從1000rpm降低至700rpm。
＜步驟7＞IPA置換 藉由在步驟5所述之條件下從手臂A1之噴嘴N3持續噴吐IPA預先決定之時間，而將位於基板W之表面(亦包含凹部之內部)之DIW置換成IPA(參照圖5G)。
＜步驟8＞乾燥 然後，將基板W上之IPA去除而使基板W乾燥。具體而言，例如可透過以下之習知乾燥方法使基板乾燥。
(乾燥方法1) 停止從噴嘴N3噴吐IPA，並使基板W之旋轉速度例如增加至約1500rpm。藉此，於基板W之中心形成乾燥中心(未被IPA潤濕之區域)，並使其逐漸向半徑方向外側擴散而使基板乾燥。亦可在乾燥中心與乾燥中心外側之被IPA浸潤之區域之交界之乾燥中心內噴吹氮氣等非活性氣體而促進乾燥。
(乾燥方法2) 亦可利用習知的昇華乾燥技術使基板乾燥。昇華乾燥之步驟大致如下。以溶解於溶劑之昇華性物質置換在步驟7結束時覆蓋基板表面之IPA。然後，使昇華性物質之溶劑蒸發而使昇華性物質固化，然後，將基板加熱而使昇華性物質昇華。
(乾燥方法3) 亦可利用習知的超臨界乾燥技術使基板乾燥。超臨界乾燥之步驟大致如下。在持續從噴嘴N3噴吐IPA之狀態下使基板W之旋轉速度減少至極低速，而在基板表面形成IPA之液池。然後，將形成有IPA之液池之基板搬入超臨界乾燥裝置。在超臨界乾燥裝置之超臨界腔室內，將IPA置換成超臨界狀態之流體(例如超臨界CO 2)。然後，將超臨界腔室內設為常溫常壓，使超臨界CO 2氣化而從基板去除。
［第2實施態樣］ 以下參照圖6A～圖6G說明基板處理方法之第2實施態樣。如從圖6A～圖6C(與圖5A～圖5C相同)可知，在第2實施態樣中，亦以與第1實施態樣相同之條件，實施步驟1之DHF洗淨、步驟2之DHF＋IPA洗淨及步驟3之DIW＋IPA清洗。第2實施態樣之步驟1～步驟3之重複說明省略。
步驟1～步驟3結束後，執行步驟4～步驟6。第2實施態樣之步驟4～步驟6，僅在從噴嘴N1、N2向基板W之表面噴吐之處理液為DIW與IPA之混合液之點上與第1實施態樣之步驟4～步驟6不同(參照圖6D～圖6F)。步驟4～步驟6中所用之混合液中之IPA含有量較佳為5體積％以上，此處例如為10體積％。藉此，可使混合液確實地進入圖案之凹部之底部，而可更高效率地將位於凹部之底部附近之微粒原因物質去除。
步驟4～步驟6結束後，執行步驟7(參照圖6G)～步驟8(未圖示)。第2實施態樣之步驟7～8以與第1實施態樣之步驟7～8相同之條件實施。
［第3實施態樣］ 以下參照圖7A～圖7E說明基板處理方法之第3實施態樣。此第3實施態樣，主要在僅使用附設於手臂A1之噴嘴N1、N3之點上與上述之第1及第2實施態樣不同。
從圖7A～圖7C可知，在第3實施態樣中，亦以與第1實施態樣相同之條件實施步驟1之DHF洗淨、步驟2之DHF＋IPA洗淨及步驟3之DIW＋IPA清洗。第3實施態樣中之步驟1～步驟3之重複說明省略。
接著，實施步驟4。第3實施態樣之步驟4中，在從噴嘴N1持續噴吐混合液(DIW＋IPA)的同時(噴吐流量例如為1.5L／分鐘)，亦從噴嘴N3例如以約200mL／分鐘之流量噴吐IPA(參照圖7D)。此時，以使從噴嘴N1噴吐之混合液(例如IPA濃度為10體積％)對於基板表面之抵達點P3與從噴嘴N3噴吐之IPA對於基板表面之抵達點P4，對於基板之旋轉中心大約為等距離(較佳為抵達點P4稍微更靠近基板之旋轉中心)之方式，將噴嘴N1、N3定位。基板W之旋轉速度可與步驟1～3同樣為1500rpm。又，從噴嘴Nb向基板之背面中央部噴吐DIW。從噴嘴N1噴吐之混合液與從噴嘴N3噴吐之IPA在基板W上混合，其結果得到之混合液(為區別而亦稱為「二次混合液」(IPA濃度大於10體積％))覆蓋基板W之整個表面(亦包含圖案之凹部之內部)。
執行第3實施態樣之步驟4經過預先決定之時間後，轉移至步驟5。步驟5中，停止從噴嘴N1噴吐混合液(DIW＋IPA)，並繼續從噴嘴N3噴吐IPA(噴吐流量為約200mL／分鐘)。此時，使從噴嘴N3噴吐之IPA之抵達點P5與基板之旋轉中心一致(參照圖7C)。藉由使此狀態持續預先決定之時間，最終使基板W之整個表面(亦包含圖案之凹部之內部)大致被濃度100％之IPA覆蓋。
在步驟4之執行中，可逐漸(連續性或者階段性地)提高從噴嘴N1噴吐之混合液中含有之IPA之濃度。作為一例，例如可將步驟4開始時之IPA濃度設為10體積％，並將步驟4結束時之IPA濃度提高至高於20體積％之濃度，例如35體積％。如此，減小從噴嘴N1噴吐之液體與從噴嘴N3噴吐之液體之表面張力差，藉此，可在減少液體飛濺的同時，防止馬倫哥尼力造成之基板表面露出。故，可減低基板W之微粒等級。使從噴嘴N1噴吐之混合液中含有之IPA之濃度逐漸提高之操作可在步驟4之開始前(亦即在步驟3中)實施。亦可在實施第2實施態樣之步驟5(參照圖6E)時進行相同之操作(逐漸提高混合液中含有之IPA之濃度)。
透過上述之實施態樣，可得到如下之有利功效。
透過上述第1～第3實施態樣，藉由在洗淨之初始階段向基板供給DHF(步驟1)，可高效率地在短時間(例如數秒)內進行洗淨(蝕刻)。並且在洗淨進行了一定程度之後，向基板供給DHF與IPA之混合液(步驟2)。混合液(DHF＋IPA)之表面張力小於DHF，故處理液(混合液)充分地進入圖案之凹部之底部。含有IPA之混合液相較於不含IPA之DHF，氧化物之蝕刻能力若干降低，但其具有將來自溶解後之氧化物之物質溶解之能力，故可防止該物質附著於凹部之底部而形成微粒。又，藉由在DHF中混合IPA，可改善洗淨(蝕刻)處理中之覆蓋性。亦即，藉由混合IPA降低處理液(DHF)之表面張力，故即使在容易發生液體不足之基板(特別係具有疏水性表面之基板)之周緣部亦可確實地維持液膜。故，可從基板之中心部直至周緣部進行高均一性之洗淨處理。又，可防止基板周緣部之大氣露出造成之微粒產生。
以下對於上述內容補充說明。
＜關於表面張力＞ 此處參照圖8。關於處理液之表面張力應降低至何種程度，可基於以下之楊式方程式計算。 cosθ＝(γ S－γ SL)／γ Lθ：接觸角(deg) γ S：固體之表面張力(mN／m) γ SL：固液界面之表面張力(mN／m) γ L：液體之表面張力(mN／m) 「良好的浸潤」意味著接觸角θ＝0。 液體動態擴張時θ＝0，浸潤容易度S可由下式表示： S＝γ S－(γ L＋γ SL) S≧0時，可稱之為易於浸潤。 亦即， γ S≧γ L＋γ SL成立時之液體，會在固體表面上自發地進行浸潤。 在上述式中，將左右相等時之γ L定義為固體之臨界表面張力(γ C)(γ C由濟斯曼方法(Zisman plot)求出)。 較低表面張力之情況，可視為γ C＝γ S。 亦即，良好的浸潤之必要最低條件為 γ C(＝γ S)＞γ L矽的表面(已去除氧化物之表面)之表面張力γ S已知為51.5mN／m，故液體之表面張力γ L設為充分小於該值之值，例如至少降低至約50mN／m以下即可。 又，本段落所記載之內容為基本的思考方式，必要之液體表面張力γ L可透過實驗求出。
依據文獻，不含IPA之水(DIW)的表面張力為約72mN／m，IPA含有量5體積％之水的表面張力為約48mN／m，IPA含有量10體積％之水的表面張力為約40mN／m、IPA含有量15體積％之水的表面張力為約35mN／m，如此呈倒數曲線減少。HF之表面張力若干低於DIW之表面張力，但含有約10體積％之HF之DHF之表面張力可視為與DIW差異不大，並且DHF＋IPA混合液中之IPA濃度與表面張力之關係，可視為與「DIW＋IPA混合液中之IPA濃度與表面張力之關係」差異不大。
如上所述，IPA含有量5體積％之水的表面張力為約48mN／m，故只要混合液(DIW＋IPA或者DHF＋IPA)中含有5體積％以上之IPA，混合液便會自發地在固體表面上擴散。亦即，混合液可逐漸充分進入高長寬比之圖案之凹部內。又，經過進行試驗後，確認到藉由在處理液(DHF、DIW)中添加5體積％之IPA，使微粒大幅減少。
＜關於蝕刻率＞ 依據發明人進行之試驗，確認到常溫下之氧化膜之蝕刻率，在將DHF(不含IPA)之情況設為約300Å／分鐘時，IPA含有量5體積％時為約260Å／分鐘，IPA含有量10體積％時為約220～230Å／分鐘，IPA含有量15體積％時為約180～190Å／分鐘，如此隨著IPA含有量增加大致呈線性降低。亦即，即使在DHF中含有約5～10體積％之IPA，雖蝕刻率些許降低，但仍不會失去蝕刻能力。從而，在第1～第3實施態樣中，從步驟1至步驟2之轉移，在大致去除氧化物之時間點進行即可。亦即，只要不在極端地過早之時間點進行從步驟1至步驟2之轉移，則無處理時間(必要之蝕刻時間)增加至會產生問題之程度之疑慮。
＜添加IPA之其他效果＞ 藉由添加IPA降低水之電容率。故，例如在DHF中抑制HF之解離而降低離子量。其結果，抑制Si表面及液體中之微粒子(微粒原因物質)之帶電。在酸性液體中，Si表面及液體中之微粒子(有機物、無機物之雙方)之Z電位之符號相反，兩者間產生吸引力，但如上所述透過添加IPA減少帶電量，故微粒子不易附著於Si表面。從此觀點而言，可使微粒量減少。關於此點，在圖案之凹部底部附近亦可視為相同。又，先前所述之IPA之添加造成之蝕刻率降低，亦可從IPA之添加抑制了DHF之HF解離而說明。
＜DIW＋IPA混合液之清洗效果＞ 又，透過上述第1～第3實施態樣，在洗淨(蝕刻)之後進行之清洗中(步驟3)使用之清洗液為DIW(CO 2水亦可)與IPA之混合液。故，清洗液充分進入圖案之凹部之底部，而充分清洗至凹部之底部。故，可進一步防止微粒原因物質附著於凹部之底部。又，與透過混合液(DHF＋IPA)進行之洗淨(蝕刻)處理時相同，降低清洗液之表面張力，故在容易發生液體不足之基板(特別係具有疏水性表面之基板)之周緣部亦可確實地維持液膜。故，可從基板之中心部至周緣部進行高均一性之清洗處理。又，可防止基板周緣部之大氣露出造成之微粒產生。
又，透過上述第2及第3實施態樣，在步驟3之後的全部步驟中使用之處理液包含IPA。故，在全步驟中，可更確實地使處理液進入凹部之底部。
使IPA添加量變化並對基板進行處理後，研究其微粒增加量。步驟1、2中不對DHF、DIW添加IPA之情況為約156(19 nm /Adder Particle Counts)，添加5體積％之IPA之情況為約117，添加10體積％之IPA之情況為約101，添加15體積％之IPA之情況為約78，如此確認到隨著IPA添加量增加，微粒增加量減少。進一步對在步驟3之後供給至基板之表面之DIW添加IPA後，確認到微粒增加量更減少至約1／2之程度。
在上述第1～第3實施態樣中，可交互執行複數次步驟1及步驟2。
在上述第1～第3實施態樣中，在步驟1、2使用之藥液(洗淨液或蝕刻液)不限於HF(DHF)，亦可係含有氫氟酸及水之其他藥液，例如HF(氫氟酸)與HNO 3(硝酸)之混合水溶液、DSP(H 2SO 4(硫酸)與H 2O 2(過氧化氫)與HF之混合水溶液)、BHF((緩衝氫氟酸)HF與NH 4F之混合水溶液)、FPM(HF與H 2O 2之混合水溶液)等。
在上述第1～第3實施態樣中，亦可使用乙醇或乳酸乙酯取代IPA。乙醇及乳酸乙酯與IPA同樣對於水具有混合性，並且，表面張力及相對電容率遠低於水。故，可得到與上述添加IPA相同之效果。
在上述實施態樣中，在混合複數種類之處理液後(亦即在從噴嘴噴吐前實施混合步驟之後)，從噴嘴Ni進行噴吐，但不限於此，亦可使複數種類之處理液在從複數之噴嘴Ni噴吐至基板後於基板上混合(在噴吐後實施混合步驟)。具體而言例如，在步驟2中，可透過以下方式取代從一個噴嘴Ni噴吐DHF與IPA之混合液：從第1噴嘴N1及第2噴嘴N2分別向基板中央部供給DHF及IPA，而使DHF與IPA在基板上混合。此情況下，從第1噴嘴N1向旋轉中之基板W之中央部供給DHF(對應於步驟1)，然後，持續從第1噴嘴N1向基板W之中央部供給DHF，並從第2噴嘴N2向基板W之中央部供給IPA即可(對應於步驟2)。
在上述實施態樣中從噴嘴Nb向基板之背面中央部供給之液體中不含IPA，但亦可含有IPA。
應了解本發明之實施態樣之全部內容皆為例示而非用於限制。上述之實施態樣可不脫離所附之申請專利範圍及其主旨而以各種形態省略、置換、變更。
基板不限於半導體晶圓，亦可係玻璃基板、陶瓷基板等在半導體裝置之製造中使用之其他種類之基板。
1:基板處理系統 2:搬出搬入站 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:儲存部 20:腔室 30:旋轉吸盤(基板固持旋轉機構) 31:基板固持部(吸盤部) 31a:基座 31b:夾持爪 32:旋轉驅動部 32a:電動馬達 32b:旋轉軸 40:處理流體供給部 40i:處理液供給機構 41:供給源 42:供給源 43:供給源 45A:泵 45B:過濾器 45C:調溫器 45D:二氧化碳氣體溶解模組 46A,46B,46C:供給源 50:盛液杯體 51:排液口 52:排氣口 70:風扇過濾器單元(FFU) 411:第1液體循環管線 412:第1液體分歧管線 421:第2液體循環管線 422:第2液體分歧管線 431:第3液體循環管線 432:第3液體分歧管線 W:基板 C:載具 Ni,Nb:噴嘴 Ai:噴嘴手臂 SOV:開閉閥 CPV:定壓閥 FM:流量計 P:位置 A1,A2:手臂 N1,N2,N3:噴嘴 γ L:液體之表面張力 γ SL:固液界面之表面張力 γ S:固體之表面張力 θ:接觸角
圖1係依基板處理裝置之一實施態樣之基板處理系統之概略橫剖面圖。 圖2係表示包含於圖1之基板處理系統之處理單元之一構成例之概略縱剖面圖。 圖3係表示在處理單元中，可從一個噴嘴單獨噴吐從複數種類之處理液選擇之1種處理液，或者混合噴吐2種以上之處理液之處理液供給機構之一構成例之圖。 圖4係表示向處理液供給機構供給處理液之處理液供給源之一構成例之圖。 圖5A係說明基板處理方法之第1實施態樣之圖。 圖5B係說明基板處理方法之第1實施態樣之圖。 圖5C係說明基板處理方法之第1實施態樣之圖。 圖5D係說明基板處理方法之第1實施態樣之圖。 圖5E係說明基板處理方法之第1實施態樣之圖。 圖5F係說明基板處理方法之第1實施態樣之圖。 圖5G係說明基板處理方法之第1實施態樣之圖。 圖6A係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖6B係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖6C係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖6D係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖6E係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖6F係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖6G係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖7A係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖7B係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖7C係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖7D係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖7E係說明基板處理方法之第2實施態樣之圖。 圖8係以與表面張力之關連說明IPA添加量之思考方式之圖。 圖9係表示透過基板處理方法處理之基板之構造之概略剖面圖。
Nb:噴嘴
A1:手臂
N1:噴嘴
W:基板

Claims (8)

  1. 一種基板處理方法，係洗淨包含形成有圖案之Si膜之基板，並將該Si膜上之氧化物去除，其包含以下步驟： 洗淨步驟，一邊使該基板旋轉一邊向該基板供給含有氫氟酸及水之洗淨液，而將該氧化物去除；以及， 混合步驟，於該洗淨液中，混合對於水具有混合性並且表面張力低於水之有機溶劑； 該混合步驟，係在該洗淨步驟之執行中進行，並且，係在從該洗淨步驟開始並經過預先決定之時間後進行。
  2. 如請求項1所述之基板處理方法，其中， 含有氫氟酸及水之該洗淨液，係從第1噴嘴向旋轉中之該基板噴吐； 該混合步驟，係在從該第1噴嘴向該基板噴吐該洗淨液之前，於該洗淨液中混合該有機溶劑之步驟。
  3. 如請求項1所述之基板處理方法，其中， 含有氫氟酸及水之該洗淨液，係從第1噴嘴向旋轉中之該基板噴吐； 該混合步驟，係從不同於該第1噴嘴之第2噴嘴向該基板噴吐該有機溶劑，而使該洗淨液與該有機溶劑在該基板上混合之步驟。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之基板處理方法，更包含以下步驟： 清洗步驟，在該洗淨步驟之後，一邊使該基板旋轉一邊向該基板供給由水或機能水構成之清洗液，以清洗該基板之表面； 在該清洗步驟之至少一部分之期間，於該清洗液中混合對於水具有混合性並且表面張力低於水之有機溶劑。
  5. 如請求項4所述之基板處理方法，更包含以下步驟： 有機溶劑置換步驟，在該清洗步驟之後，一邊使該基板旋轉一邊向該基板供給該有機溶劑，並透過供給之該有機溶劑將位於該基板上之該清洗液置換； 以使位於該基板上之該清洗液中含有之該有機溶劑之濃度在該清洗步驟之最後最大化之方式，使該濃度變化。
  6. 如請求項4或5所述之基板處理方法，其中， 在該清洗步驟中，利用於純水中溶解了二氧化碳之機能水作為該清洗液。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之基板處理方法，其中， 該有機溶劑係異丙醇、乙醇或乳酸乙酯。
  8. 一種基板處理裝置，包含： 基板固持旋轉機構，固持基板而使其旋轉； 處理液供給部，向透過該基板固持旋轉機構而旋轉中之該基板供給複數種類之處理液，該複數種類之處理液中，至少包含：含有氫氟酸及水之洗淨液、清洗液、以及對於水具有混合性並且表面張力低於水之有機溶劑；以及， 控制部，至少控制該基板固持旋轉機構及該處理液供給部之動作，而使該基板處理裝置執行如請求項1至7中任一項所述之基板處理方法。
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