JP2024134798A - Substrate processing method and apparatus - Google Patents
Substrate processing method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024134798A JP2024134798A JP2023045169A JP2023045169A JP2024134798A JP 2024134798 A JP2024134798 A JP 2024134798A JP 2023045169 A JP2023045169 A JP 2023045169A JP 2023045169 A JP2023045169 A JP 2023045169A JP 2024134798 A JP2024134798 A JP 2024134798A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- layer
- substrate
- liquid
- nanobubbles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Weting (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示器や有機EL(Electroluminescence)表示装置用基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの基板(以下、単に基板と称する)に処理を行う基板処理方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing method and apparatus for processing substrates (hereinafter simply referred to as substrates) such as semiconductor wafers, substrates for liquid crystal displays and organic EL (Electroluminescence) display devices, glass substrates for photomasks, substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, ceramic substrates, and substrates for solar cells.
従来、この種の方法として、基板に対してエッチング液を供給して、基板をエッチングするものがある(例えば、特許文献1,2参照)。
Conventionally, one such method involves supplying an etching liquid to a substrate and etching the substrate (see, for example,
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、近年、基板の表面に形成されるパターンは、微細化や、より複雑な3次元的構造様式が進んでいる。具体的には、FinタイプのFETからゲートオールアラウンド(GAA)タイプのFET(ナノワイヤやナノシート)、Nanosheets+BPR(Buried Power Rails)、Forksheets+new std cell arch.、CFET(Complementary FET)+BEOL(Back End Of Line) w/airgaps、CFET w/2D atomic channelsへと進んでいる。そのため、より狭く深い箇所のエッチングが求められている。例えば、パターンは、複数の凸部(構造体)と、複数の凹部(空間)とを含む。また、パターンは、非エッチング対象層で挟まれたエッチング対象層を含む。例えば、凹部及びエッチング対象層は、狭小になる。凹部及びエッチング対象層の寸法は、例えば、数十ナノメートル以下になる場合がある。
However, the conventional example having such a configuration has the following problems.
That is, in recent years, the patterns formed on the surface of the substrate are becoming finer and more complex three-dimensional structures. Specifically, the patterns have progressed from Fin-type FETs to Gate-All-Around (GAA)-type FETs (nanowires and nanosheets), Nanosheets+BPR (Buried Power Rails), Forksheets+new standard cell arch., CFET (Complementary FET)+BEOL (Back End Of Line) w/air gaps, and CFET w/2D atomic channels. Therefore, etching of narrower and deeper portions is required. For example, the pattern includes multiple convex portions (structures) and multiple concave portions (spaces). The pattern also includes a layer to be etched sandwiched between layers not to be etched. For example, the concave portions and the layer to be etched become narrower. The dimensions of the concave portions and the layer to be etched may be, for example, tens of nanometers or less.
このため、エッチング処理では、狭小な凹部やエッチング対象層に対してエッチング液を供給する場合がある。しかしながら、エッチング処理の品質が、凹部やエッチング対象層のサイズによって低下することがある。例えば、凹部やエッチング対象層が狭小である場合には、基板を適切にエッチングできない場合がある。例えば、凹部やエッチング対象層が狭小である場合には、エッチング機能が低下することがある。 For this reason, in etching processes, etching liquid may be supplied to narrow recesses or layers to be etched. However, the quality of the etching process may be reduced depending on the size of the recesses or layers to be etched. For example, if the recesses or layers to be etched are narrow, the substrate may not be properly etched. For example, if the recesses or layers to be etched are narrow, the etching function may be reduced.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板上の凹部やエッチング対象層のサイズに関わらず、基板を適切にエッチングできる基板処理方法及びその装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a substrate processing method and apparatus that can properly etch a substrate regardless of the size of the recess on the substrate or the layer to be etched.
本発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。ここで、図9及び図10を参照する。図9は、エッチングを行ったサンプルの構造を示す。図10は、超音波振動を付与してエッチングした場合のエッチング速度を示すグラフである。サンプルである基板Wは、第1層L1が酸化膜(SiO2)で構成されている。第1層L1は、エッチング対象層である。サンプルは、第1層L1の上層である第2層L2がポリシリコンで構成されている。サンプルは、第1層L2の下層である第3層L3がシリコンで構成されている。第1層L1と、第2層L2と、第3層L3とは、それぞれ組成が異なる。このサンプルの第1層L1をエッチングする処理を行った。第1層L1のエッチングが進行するにしたがって、第2層L2と第3層L3との間に凹部を形成する。 The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems, and have come to the following findings. Here, reference is made to Figs. 9 and 10. Fig. 9 shows the structure of a sample that has been etched. Fig. 10 is a graph showing the etching rate when etching is performed by applying ultrasonic vibration. The sample substrate W has a first layer L1 made of an oxide film (SiO 2 ). The first layer L1 is a layer to be etched. In the sample, the second layer L2, which is an upper layer of the first layer L1, is made of polysilicon. In the sample, the third layer L3, which is a lower layer of the first layer L2, is made of silicon. The first layer L1, the second layer L2, and the third layer L3 have different compositions. A process of etching the first layer L1 of this sample was performed. As the etching of the first layer L1 progresses, a recess is formed between the second layer L2 and the third layer L3.
各サンプルは、それぞれ第1層L1の厚みが、3nmと、5nmと、10nmと異なる。エッチング液は、フッ化水素酸(HF)と純水(DIW)とを混合して構成された溶液である。混合比は、HF:DIW=1:5である。このエッチング液に上記の構成の各サンプルを1分間浸漬させた。第1層L1~第3層L3の積層方向に直交する方向における第1層L1がエッチングされた長さELを測定した。その結果より、エッチング速度(nm/min)を求めた。さらに、物理的なアシストとして、エッチング液に対して超音波振動を付与した場合との比較を行った。その結果をグラフ化したものが図10である。このグラフから、第1層L1が狭いほどエッチング速度が低下した。さらに、物理的なアシストを付与してもエッチング速度が改善されなかった。この結果から、発明者等は、狭小である第1層L1付近では、エッチング液におけるエッチング作用に寄与するエッチング種(HF2 -、H+)の入れ替えが起きていないことに起因してエッチング速度が改善されなかったと考えた。このような知見に基づく本発明は、次のように構成されている。 The thickness of the first layer L1 of each sample is different, 3 nm, 5 nm, and 10 nm. The etching solution is a solution composed of a mixture of hydrofluoric acid (HF) and pure water (DIW). The mixture ratio is HF:DIW=1:5. Each sample having the above-mentioned configuration was immersed in this etching solution for 1 minute. The length EL of the first layer L1 etched in the direction perpendicular to the stacking direction of the first layer L1 to the third layer L3 was measured. From the result, the etching rate (nm/min) was obtained. Furthermore, a comparison was made with the case where ultrasonic vibration was applied to the etching solution as a physical assist. The result is graphed in FIG. 10. From this graph, the narrower the first layer L1, the lower the etching rate. Furthermore, even if physical assist was applied, the etching rate did not improve. From this result, the inventors considered that the etching rate was not improved near the narrow first layer L1 because the etching species (HF 2 − , H + ) that contribute to the etching action in the etching solution were not replaced. Based on this finding, the present invention is configured as follows.
すなわち、請求項1に記載の発明は、第1層と、前記第1層の一方側に形成され、かつ、前記第1層とは異なる組成を有する第2層と、前記第1層の他方側に形成され、かつ、前記第1層とは異なる組成を有する第3層とを含む基板を処理する基板処理方法において、前記第1層の厚みよりも粒径が大きく、かつ、帯電しているナノバブルを含み、前記第1層をエッチングするイオンまたは分極した分子を含むエッチング液を前記基板に作用させて、前記第1層をエッチングするエッチング工程を含むことを特徴とするものである。
That is, the invention described in
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、エッチング工程では、第1層のエッチングが進行するにしたがって、第2層と第3層との間に凹部が形成される。エッチング工程では、帯電しているナノバブルがエッチング液のイオンまたは分極した分子のエッチング種を吸引したり反発したりする。したがって、基板に供給されたエッチング液が撹拌され、活性なエッチング種が循環する。また、凹部が狭小であっても、帯電しているナノバブルは、第1層の厚みよりも粒径が大きいので、凹部には入り込まない。そのため、ナノバブルは、活性なエッチング種が豊富に存在する凹部外に存在し、狭小な凹部におけるエッチング液の撹拌に寄与する。その結果、基板上の凹部やエッチング対象層のサイズに関わらず、基板を適切にエッチングできる。
[Actions and Effects] According to the invention described in
なお、ここでいうナノバブルとは、粒径が数nm~数百nm程度の気泡である。 Note that nanobubbles here refer to bubbles with a particle size of several nanometers to several hundred nanometers.
また、本発明において、前記エッチング工程の直前に、前記ナノバブルを含む希釈液と薬液とを混合して前記エッチング液を生成する混合工程を実施することが好ましい(請求項2)。 In addition, in the present invention, it is preferable to carry out a mixing step immediately before the etching step, in which the dilution liquid containing the nanobubbles is mixed with a chemical liquid to generate the etching liquid (Claim 2).
ナノバブルは、液体の流動過程で生じる圧縮や膨張,渦流等で圧壊しやすい。そこで、エッチング工程の直前に混合工程においてナノバブルを含む希釈液と薬液とを混合してエッチング液を生成する。これにより、ナノバブルを含むことによる効果を最大限に得つつ、エッチング工程を実施できる。その結果、基板に対する適切なエッチングを確実に実施できる。 Nanobubbles are easily crushed by compression, expansion, vortexes, etc. that occur during the liquid flow process. Therefore, an etching solution is produced by mixing a dilution liquid containing nanobubbles with a chemical liquid in a mixing process immediately before the etching process. This makes it possible to carry out the etching process while maximizing the effect of containing nanobubbles. As a result, it is possible to reliably perform appropriate etching on the substrate.
また、本発明において、前記混合工程は、前記ナノバブルを含む希釈液と薬液とが前記基板付近に供給されることで前記エッチング液が生成されることが好ましい(請求項3)。 In the present invention, it is preferable that the mixing step generates the etching solution by supplying the dilution solution containing the nanobubbles and the chemical solution near the substrate (Claim 3).
ナノバブルを含む希釈液と薬液とが基板付近にて混合されてエッチング液が生成されるので、希釈液中のナノバブルが圧壊により減少する前に、エッチング工程を実施できる。その結果、ナノバブルの減少を最小限にとどめた状態で、ナノバブルを含むことによる効果を最大限に発揮できる。 The etching solution is generated by mixing the dilution liquid containing nanobubbles with the chemical solution near the substrate, so the etching process can be carried out before the nanobubbles in the dilution liquid are reduced by collapse. As a result, the effect of containing nanobubbles can be maximized while minimizing the reduction in nanobubbles.
また、本発明において、前記混合工程は、前記ナノバブルを含む希釈液と薬液とが、前記基板に前記エッチング液を供給する位置より上流の混合槽において混合されることが好ましい(請求項4)。 In the present invention, it is also preferable that the mixing step is performed in such a manner that the dilution liquid containing the nanobubbles and the chemical liquid are mixed in a mixing tank upstream of the position where the etching liquid is supplied to the substrate (Claim 4).
ナノバブルを含む希釈液と薬液が混合槽において混合されてエッチング液が生成される。したがって、希釈液中のナノバブルが圧壊により大きく減少する前に、混合槽で希釈液と薬液とが充分に混合された後、エッチング液によりエッチング工程を実施できる。その結果、薬液の混合ムラがない状態でエッチング液を供給できる。そのため、エッチングの処理ムラを抑制できる。 The dilution liquid containing nanobubbles and the chemical liquid are mixed in a mixing tank to produce the etching liquid. Therefore, before the nanobubbles in the dilution liquid are significantly reduced due to collapse, the dilution liquid and the chemical liquid are sufficiently mixed in the mixing tank, and then the etching process can be carried out using the etching liquid. As a result, the etching liquid can be supplied without uneven mixing of the chemical liquid. Therefore, unevenness in the etching process can be suppressed.
また、本発明において、前記混合工程は、前記ナノバブルを含む希釈液と薬液とが、前記基板に前記エッチング液を供給する位置より上流のミキシングバルブにて混合されることが好ましい(請求項5)。 In the present invention, it is preferable that the mixing step is performed by mixing the dilution liquid containing the nanobubbles and the chemical liquid in a mixing valve upstream from the position where the etching liquid is supplied to the substrate (claim 5).
ナノバブルを含む希釈液と薬液とがミキシングバルブにおいて混合されてエッチング液が生成される。したがって、生成して短時間のうちにエッチング液を基板に供給できる。その結果、エッチング液中の薬液濃度が所望の濃度に正確に調整された状態のエッチング液を供給でき、しかもナノバブルの減少を最小限にとどめた状態で、基板にエッチング液を供給できる。 The dilution liquid containing nanobubbles and the chemical liquid are mixed in the mixing valve to generate the etching liquid. Therefore, the etching liquid can be supplied to the substrate within a short time after generation. As a result, the etching liquid can be supplied in a state where the chemical liquid concentration in the etching liquid is accurately adjusted to the desired concentration, and the etching liquid can be supplied to the substrate with the reduction in nanobubbles kept to a minimum.
また、本発明において、前記希釈液は、ナノバブルを発生させるナノバブル発生器に純水を流通させることにより生成されることが好ましい(請求項6)。 In addition, in the present invention, it is preferable that the dilution liquid is generated by passing pure water through a nanobubble generator that generates nanobubbles (Claim 6).
ナノバブル発生器に純水を流通させることで、純水中にナノバブルを発生させて希釈液を生成できる。したがって、ナノバブルを大量に含む希釈液をエッチング工程で使用できるので、エッチング液の撹拌を充分に行わせることができる。 By passing pure water through a nanobubble generator, nanobubbles can be generated in the pure water to produce a diluted solution. Therefore, a diluted solution containing a large amount of nanobubbles can be used in the etching process, allowing the etching solution to be sufficiently agitated.
また、本発明において、前記希釈液は、予め生成されたナノバブルを純水に含む溶液であることが好ましい(請求項7)。 In addition, in the present invention, it is preferable that the dilution liquid is a solution containing pre-generated nanobubbles in pure water (Claim 7).
純水中にナノバブルを発生させるために時間を要しない。したがって、短時間のうちにエッチング工程を実施できる。 It does not take much time to generate nanobubbles in pure water. Therefore, the etching process can be carried out in a short time.
また、本発明において、前記エッチング工程の前に、前記エッチング液のpHを調整するための調整液を混合する調整液混合工程をさらに含むことが好ましい(請求項8)。 In addition, in the present invention, it is preferable that the method further includes, before the etching step, a step of mixing an adjustment liquid for adjusting the pH of the etching solution (claim 8).
調整液混合工程によりエッチング液のpHを調整すると、ナノバブルのゼータ電位を調整できる。したがって、ナノバブルの帯電度合いを調整できるので、エッチング液の撹拌度合いを調整できる。 By adjusting the pH of the etching solution in the adjustment liquid mixing process, the zeta potential of the nanobubbles can be adjusted. Therefore, the degree of charge of the nanobubbles can be adjusted, and therefore the degree of agitation of the etching solution can be adjusted.
また、本発明において、前記調整液は、前記エッチング液の酸性度またはアルカリ度をさらに強める薬液であることが好ましい(請求項9)。 In the present invention, it is also preferable that the adjusting liquid is a chemical liquid that further strengthens the acidity or alkalinity of the etching liquid (Claim 9).
エッチング液の酸性度またはアルカリ度をさらに強めると、ゼータ電位の絶対値を大きくできる。したがって、ナノバブルの帯電度合いを強くできる。その結果、エッチング液の撹拌度合いを強くできる。 By further increasing the acidity or alkalinity of the etching solution, the absolute value of the zeta potential can be increased. This increases the degree of charge on the nanobubbles. As a result, the degree of agitation of the etching solution can be increased.
また、請求項10に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置において、第1層と、前記第1層の一方側に形成され、かつ、前記第1層とは異なる組成を有する第2層と、前記第1層の他方側に形成され、かつ、前記第1層とは異なる組成を有する第3層とを含む基板を処理するための処理部と、前記処理部に対して、前記第1層の厚みよりも粒径が大きく、かつ、帯電しているナノバブルを含み、前記第1層をエッチングするイオンまたは分極した分子を含むエッチング液を供給する供給部と、前記保持部に保持された前記基板に対して、前記供給部から供給されるエッチング液を作用させて前記第1層をエッチングさせり制御部と、を備えていることを特徴とするものである。
The invention described in
[作用・効果]請求項10に記載の発明によれば、制御部は、供給部からエッチング液を処理部の基板に供給させる。第1層のエッチングが進行するにしたがって、第2層と第3層との間に凹部が形成される。エッチング液中では、帯電しているナノバブルがエッチング液のイオンまたは分極した分子のエッチング種を吸引したり反発したりする。したがって、基板に供給されたエッチング液が撹拌され、活性なエッチング種が基板に循環する。また、凹部が狭小であっても、帯電しているナノバブルは、第1層の厚みよりも粒径が大きいので、凹部には入り込まない。そのため、ナノバブルは、活性なエッチング種が豊富に存在する凹部外に存在し、狭小な凹部におけるエッチング液の撹拌に寄与する。その結果、基板上の凹部やエッチング対象層のサイズに関わらず、基板を適切にエッチングできる。
[Actions and Effects] According to the invention described in
本発明に係る基板処理方法によれば、エッチング工程では、第1層のエッチングが進行するにしたがって、第2層と第3層との間に凹部が形成される。エッチング工程では、帯電しているナノバブルがエッチング液のイオンまたは分極した分子のエッチング種を吸引したり反発したりする。したがって、基板に供給されたエッチング液が撹拌され、活性なエッチング種が循環する。また、凹部が狭小であっても、帯電しているナノバブルは、第1層の厚みよりも粒径が大きいので、凹部には入り込まない。そのため、ナノバブルは、活性なエッチング種が豊富に存在する凹部外に存在し、狭小な凹部におけるエッチング液の撹拌に寄与する。その結果、基板上の凹部やエッチング対象層のサイズに関わらず、基板を適切にエッチングできる。 According to the substrate processing method of the present invention, in the etching process, as the etching of the first layer progresses, a recess is formed between the second layer and the third layer. In the etching process, the charged nanobubbles attract or repel etching species, which are ions or polarized molecules of the etching solution. Therefore, the etching solution supplied to the substrate is stirred, and active etching species circulate. Even if the recess is narrow, the charged nanobubbles do not enter the recess because their particle size is larger than the thickness of the first layer. Therefore, the nanobubbles exist outside the recess where active etching species are abundant, and contribute to stirring the etching solution in the narrow recess. As a result, the substrate can be appropriately etched regardless of the size of the recess on the substrate or the layer to be etched.
本発明について、以下に実施例をあげて説明する。 The present invention will be explained below with reference to examples.
以下、図面を参照して本発明の実施例1について説明する。 The following describes Example 1 of the present invention with reference to the drawings.
図1は、実施例1に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、ゼータ電位が正のナノバブルによる作用を説明する模式図である。図3は、ゼータ電位が負のナノバブルによる作用を説明する模式図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus according to Example 1. FIG. 2 is a schematic diagram explaining the action of nanobubbles with a positive zeta potential. FIG. 3 is a schematic diagram explaining the action of nanobubbles with a negative zeta potential.
<1-1.装置の構成> <1-1. Device configuration>
基板処理装置1は、基板Wを処理する。基板Wは、例えば、平面視で円形状を呈する。基板Wは、例えば、薄板状である。基板Wは、例えば、半導体で構成されている。基板Wは、例えば、シリコンである。
The
基板処理装置1は、基板Wに対して所定の処理を行う。基板処理装置1は、基板Wを一枚ずつ順に処理を行う枚葉式の装置である。基板処理装置1は、例えば、基板Wに対してエッチング処理を行う。エッチング処理は、基板Wに形成された各種の膜を化学的に食刻する。エッチング処理は、基板Wに形成された各種の膜の形状を加工する。エッチング処理は、エッチング工程で実施される。
The
基板処理装置1は、処理部3と、供給部5と、制御部7とを備えている。
The
処理部3は、基板Wを収容する。処理部3は、基板Wに対して処理を行う。処理部3は、チャック9と、回転軸11と、電動モータ13と、ガード15とを備えている。
The
チャック9は、基板Wを水平姿勢で保持する。チャック9は、例えば、基板Wの下面中央部を吸着して保持する。チャック9は、上面で基板Wを当接して支持する。チャック9は、基板Wの直径より小さい。回転軸11は、円柱状を呈する。回転軸11は、鉛直方向に延出されている。回転軸11は、上端にチャック9の下面が取り付けられている。回転軸11は、下端が電動モータ13に連結されている。電動モータ13は、回転軸11を軸芯P1周りに回転させる。電動モータ13は、回転軸11及びチャック9とともに基板Wを軸芯P1周りに回転させる。チャック9の外周側には、ガード15が配置されている。ガード15は、基板Wに供給された処理液が周囲に飛散することを防止する。ガード15は、上端がチャック9より低い待機位置と、上端がチャック9より高い処理位置とにわたって昇降移動する。
The
なお、チャック9は、基板Wの外周縁を当接して支持する、いわゆるメカ式であってもよい。メカ式のチャック9は、基板Wの外径より若干大きい外径を有する。
The
供給部5は、第1のノズル17と、第2のノズル19と、第1の供給管21と、第2の供給管23と、第1の供給タンク25と、第2の供給タンク27とを備えている。第1のノズル17及び第2のノズル19は、軸芯P1と基板Wの上面とが交差する位置に処理液を供給するための供給位置と、ガード15の側方に離れた待機位置とにわたって移動可能に構成されている。第1のノズル17及び第2のノズル19は、供給位置において基板Wの上面に処理液を供給する。供給位置は、基板Wの上方に位置する。待機位置は、基板Wの側方に離れた位置である。
The
第1の供給管21は、その一端側に第1のノズル17が連通接続されている。第1の供給管21は、その他端側に第1の供給タンク25が連通接続されている。第1の供給タンク25は、第1の処理液を貯留している。第1の供給管21は、第1の供給タンク25から第1のノズル17に向かって、制御弁29と、ポンプ31と、流量計33とを備えている。制御弁29は、第1の供給管21における第1の処理液の流量を調整する。制御弁29は、第1の処理液の流通を遮断または設定された流量での流通を許容するように切り換える。ポンプ31は、第1の供給タンク25に貯留している第1の処理液を第1の供給管21を介して第1のノズル17に供給する。そのときの第1の処理液の流量は、制御弁29の設定に依存する。流量計33は、第1の処理液の流量を検出する。
The
第1の処理液は、例えば、純水(DIW)である。第1の処理液は、純水にナノバブルを含む。ナノバブルは、粒径が数nm~数百nm程度の気泡である。ナノバブルの粒径は、エッチング対象層や凹部の寸法より大きい。第1の処理液は、ナノバブル水である。第1の処理液は、例えば、上記の粒径のナノバブルを含む、市販されているナノバブル水である。第1の処理液は、例えば、上記の粒径のナノバブルを含むナノバブル水を生成した後、第1の供給タンク25に貯留されたものである。
The first processing liquid is, for example, pure water (DIW). The first processing liquid is pure water containing nanobubbles. Nanobubbles are air bubbles with a diameter of about several nm to several hundred nm. The diameter of the nanobubbles is larger than the dimensions of the layer to be etched or the recess. The first processing liquid is nanobubble water. The first processing liquid is, for example, commercially available nanobubble water containing nanobubbles of the above-mentioned diameter. The first processing liquid is, for example, nanobubble water containing nanobubbles of the above-mentioned diameter that is generated and then stored in the
なお、第1の処理液は、本発明における「希釈液」に相当する。 The first treatment liquid corresponds to the "dilution liquid" in this invention.
第2の供給管23は、その一端側に第2のノズル19が連通接続されている。第2の供給管3は、その他端側に第2の供給タンク27が連通接続されている。第2の供給タンク23は、第2の処理液を貯留している。第2の供給管23は、第2の供給タンク27から第2のノズル19に向かって、制御弁35と、ポンプ37と、流量計39とを備えている。制御弁35は、第2の供給管23における第2の処理液の流量を調整する。制御弁35は、第2の処理液の流通を遮断または設定された流量での流通を許容するように切り換える。ポンプ37は、第2の供給タンク27に貯留している第2の処理液を第2の供給管23を介して第2のノズル19に供給する。そのときの第2の処理液の流量は、制御弁35の設定に依存する。流量計39は、第2の処理液の流量を検出する。
The
第2の処理液は、第1の処理液とは異なる。第2の処理液は、薬液である。薬液は、例えば、フッ化水素酸(HF)である。 The second processing liquid is different from the first processing liquid. The second processing liquid is a chemical liquid. The chemical liquid is, for example, hydrofluoric acid (HF).
第1の処理液と第2の処理液とは、混合されてエッチング液になる。第1のノズル17から供給される第1の処理液と、第2のノズル19から供給される第2の処理液との混合比は、例えば、5:1である。この比率は、基板Wにおけるエッチング対象層や凹部における所望するエッチング速度によって調整される。
The first processing liquid and the second processing liquid are mixed to form an etching liquid. The mixing ratio of the first processing liquid supplied from the
制御部7は、上述した各部を統括的に制御する。制御部7は、図示しないCPUやメモリを備えている。メモリは、制御プログラムや、基板Wを処理する条件などを規定したレシピを予め記憶している。制御部7は、第1のノズル17及び第2のノズル19の移動を制御する。制御部7は、ガード15の昇降を制御する。制御部7は、制御弁29,35を操作して、第1の供給管21における第1の処理液の流量及び第2の供給管23における第2の処理液の流量を制御する。制御部7は、流量計33,39が検出した流量を受信する。制御部7は、制御弁29,35を操作して、第1の処理液及び第2の処理液の流量についてフィードバック制御を行うことができる。
The
<1-2.処理工程> <1-2. Processing process>
上述した基板処理装置1で実施される基板Wへのエッチング処理について、具体的な処理工程の一例を説明する。
An example of a specific processing step for the etching process on the substrate W performed by the
処理対象の膜を形成されている基板Wをチャック9に載置する。基板Wは、図示しない搬送アームから搬送される。基板Wは、チャック9に吸着される。基板Wは、エッチング対象層を上面に形成されている。
A substrate W on which a film to be processed is formed is placed on the
制御部7は、ガード15を処理位置に上昇させる。制御部7は、第1のノズル17及び第2のノズル19を供給位置に移動させる。制御部7は、電動モータ13を操作して、レシピに応じて基板Wを処理回転数で回転させる。処理回転数は、後述する乾燥回転数に比較して低速である。処理回転数は、例えば、数百rpmである。制御部7は、制御弁29,35及びポンプ31,37を操作して、第1の処理液と第2の処理液とを所定の比率で流通させる。このとき、流量計33,39の検出結果に基づいて、制御弁29,35を操作してフィードバック制御を行うようにしてもよい。
The
このようにして第1の処理液及び第2の処理液が基板Wの回転中心付近に供給される。第1の処理液及び第2の処理液が所定比率で基板Wに供給されて混合され、基板Wの上面にてエッチング液が生成される。制御部7は、この状態をレシピに応じてエッチング時間だけ維持する。エッチング時間は、例えば、数十分である。基板Wの回転数が比較的低いので、基板Wの上面にはエッチング液が充分な厚みで貯留され、さらにエッチング液が外周縁から周囲に排出される。これにより、基板Wの表面に形成されているエッチング対象層に対するエッチングが行われる。エッチング液によるエッチング工程が実施される。
In this manner, the first processing liquid and the second processing liquid are supplied near the center of rotation of the substrate W. The first processing liquid and the second processing liquid are supplied to the substrate W in a predetermined ratio and mixed to generate an etching liquid on the upper surface of the substrate W. The
なお、第1の処理液及び第2の処理液が基板Wに供給されて混合されるのが本発明における「混合工程」に相当する。第1の処理液及び第2の処理液が所定比率で基板Wに供給されてエッチング液が基板Wに作用するのが本発明における「エッチング工程」に相当する。 The supply of the first processing liquid and the second processing liquid to the substrate W and mixing them corresponds to the "mixing process" in the present invention. The supply of the first processing liquid and the second processing liquid to the substrate W in a predetermined ratio and the etching liquid acting on the substrate W corresponds to the "etching process" in the present invention.
制御部7は、エッチング時間が経過すると、制御弁29,35を閉止させる。制御部7は、エッチング時間が経過すると、ポンプ31,37を停止させる。制御部7は、第1のノズル17及び第2のノズル19を待機位置に移動させる。制御部7は、図示しないノズルを基板Wの軸芯P1上に移動させてリンス液を供給させる。リンス液は、例えば、純水である。これにより、基板Wの上面に付着していたエッチング液が洗い流される。リンス液によるリンス工程が実施される。
When the etching time has elapsed, the
制御部7は、レシピに応じたリンス時間が経過すると、図示しないノズルからのリンス液の供給を停止させる。制御部7は、図示しないノズルを待避させた後、電動モータ13の回転数をレシピに応じて乾燥回転数まで上昇させる。乾燥回転数は、処理回転数より高い。乾燥回転数は、例えば、数千rpmである。この乾燥回転数をレシピに応じた乾燥時間にわたって維持する。これにより、基板Wに対して振り切り乾燥処理が行われる。振り切りによる乾燥工程が実施される。
When the rinsing time according to the recipe has elapsed, the
制御部7は、乾燥時間にわたって乾燥を行った後、電動モータ13を停止させる。これにより、基板Wの回転が停止される。制御部7は、ガード15を待機位置に下降させ、チャック9による吸着を解除する。制御部7は、基板Wを図示しない搬送アームで搬出させる。
After drying for the drying time, the
上述した一連の処理により、一枚の基板Wに対してエッチング処理が完了する。 The etching process for one substrate W is completed through the above-described series of steps.
ここで、図2及び図3を参照する。図2は、ゼータ電位が正のナノバブルによる作用を説明する模式図である。図3は、ゼータ電位が負のナノバブルによる作用を説明する模式図である。 Here, reference is made to Figures 2 and 3. Figure 2 is a schematic diagram explaining the action of nanobubbles with a positive zeta potential. Figure 3 is a schematic diagram explaining the action of nanobubbles with a negative zeta potential.
上述したエッチング工程では、基板Wの上面にてエッチング液が生成される。このエッチング液は、第1の処理液であるナノバブルを含む純水と、第2の処理液であるフッ化水素酸との混合液である。このエッチング液は、酸性である。このエッチング液は、エッチング対象層が酸化膜(SiO2)である場合、エッチングに寄与するエッチング種はHF2 -、H+、H2F2である。したがって、これらのエッチング種のうち、HF2 -、H+が次々とエッチング対象層に循環すると、エッチングに作用していない活性なエッチング種がエッチング対象層に作用するので、エッチング速度の低下を抑制できる。エッチング対象層が狭小であると、エッチング対象層に活性なエッチング種が循環しづらい。特に、エッチング対象層が凹部あるいは、エッチングが進行するにしたがって凹部となった場合には、エッチング速度が低下しやすい。 In the above-mentioned etching process, an etching solution is generated on the upper surface of the substrate W. This etching solution is a mixture of pure water containing nanobubbles as a first processing solution and hydrofluoric acid as a second processing solution. This etching solution is acidic. When the etching target layer is an oxide film (SiO 2 ), the etching species that contribute to etching are HF 2 − , H + , and H 2 F 2 . Therefore, among these etching species, when HF 2 − and H + are circulated to the etching target layer one after another, the active etching species that are not acting on the etching act on the etching target layer, so that the decrease in the etching rate can be suppressed. If the etching target layer is narrow, it is difficult for the active etching species to circulate to the etching target layer. In particular, when the etching target layer is a recess or becomes a recess as etching progresses, the etching rate is likely to decrease.
<1-3.特別な作用> <1-3. Special effects>
本実施例では、エッチング液にナノバブル水を混合している。また、このエッチング液は、酸性である。ナノバブルは、酸性のエッチング液中に分散して存在している。したがって、この場合のエッチング液では、ナノバブルのゼータ電位が正となっている。エッチング液中のナノバブルは、正に帯電している。エッチング液中のナノバブルは、正極となっている。ナノバブルが同じ極性に帯電しているので、エッチング液中において凝集せずに分散して存在できる。図2に示すように、第1層L1が第2層L2と第3層L3とによって挟まれ、狭小であると、エッチング速度が低下する。 In this embodiment, nanobubble water is mixed into the etching solution. This etching solution is acidic. The nanobubbles are dispersed in the acidic etching solution. Therefore, in this etching solution, the zeta potential of the nanobubbles is positive. The nanobubbles in the etching solution are positively charged. The nanobubbles in the etching solution are positive poles. Since the nanobubbles are charged with the same polarity, they can be dispersed in the etching solution without agglomerating. As shown in FIG. 2, if the first layer L1 is sandwiched between the second layer L2 and the third layer L3 and is narrow, the etching rate decreases.
本実施例1では、エッチング液EFが酸性である。そのため、ナノバブルNB+が正に帯電しているので、エッチング種の負イオン(HF2
-)がナノバブルNB+に吸引され、エッチング種の正イオン(H+)がナノバブルNB+に反発する。したがって、狭小の凹部においても、エッチング液EFの活性なエッチング種が次々と循環することになる。また、狭小な凹部であっても、ナノバブルNB+は第1層L1の厚みよりも粒径が大きいので、凹部には入り込まない。そのため、ナノバブルNB+は、活性なエッチング種が豊富に存在する狭小の凹部外に存在し、狭小の凹部におけるエッチング液EFの撹拌に寄与する。その結果、基板W上の第1層L1のサイズに関わらず、基板Wを適切にエッチングできる。
In this
上述した例では、エッチング液EFが酸性である。一方、エッチング液EFがSC1でアルカリ性である場合には、図3に示すように作用する。つまり、エッチング液EFがアルカリ性である場合には、ナノバブルNB-が負に帯電する。そのため、エッチング種の負イオン(HO2 -、OH-)がナノバブルNB-に反発し、エッチング種の正イオン(H+)がナノバブルNB+に吸引される。したがって、上記同様に、エッチング液EFの活性なエッチング種が次々と循環する。その結果、基板W上の第1層L1のサイズに関わらず、基板Wを適切にエッチングできる。 In the above example, the etching solution EF is acidic. On the other hand, when the etching solution EF is alkaline with SC1, it acts as shown in FIG. 3. That is, when the etching solution EF is alkaline, the nanobubbles NB- are negatively charged. Therefore, the negative ions of the etching species (HO 2 - , OH - ) are repelled by the nanobubbles NB-, and the positive ions of the etching species (H + ) are attracted to the nanobubbles NB+. Therefore, similarly to the above, the active etching species of the etching solution EF circulate one after another. As a result, the substrate W can be appropriately etched regardless of the size of the first layer L1 on the substrate W.
本発明は、エッチング種のイオンを帯電させたナノバブルで撹拌している。つまり、電界を形成することなく、帯電させたナノバブルでエッチング種のイオンを移動させている。したがって、電界を形成するための電力が不要であり、電界を形成してエッチング種のイオンやナノバブルを移動させる構成に比較して省電力化を図ることができる。 In the present invention, etching species ions are agitated with charged nanobubbles. In other words, the etching species ions are moved by charged nanobubbles without forming an electric field. Therefore, no power is required to form an electric field, and power saving can be achieved compared to a configuration in which an electric field is formed to move the etching species ions and nanobubbles.
以下、図面を参照して本発明の実施例2について説明する。
図4は、実施例2に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。
Second Embodiment A second embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus according to the second embodiment.
<2-1.装置の構成> <2-1. Device configuration>
上述した実施例1と同様の構成については、同符号を付すことで詳細な説明については省略する。基板処理装置1Aは、処理部3と、供給部5Aと、制御部7とを備えている。
The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. The
供給部5Aは、第3のノズル17Aを備えている。第3のノズル17Aは、第3の供給管41の一端側に連通接続されている。第3の供給管41の他端側は、混合槽43に連通接続されている。第3の供給管41は、混合槽43側から第3のノズル17A側に向かって、制御弁45と、ポンプ47と、流量計49とをその順に備えている。第3のノズル17Aは、軸芯P1の上方にあたる供給位置と、ガード15の側方に離れた待機位置とにわたって移動可能に構成されている。供給位置は、基板Wの上方に位置する。待機位置は、基板Wの側方に離れている。
The
制御弁45は、第3の供給管41における第3の処理液の流量を調整する。制御弁45は、第3の処理液の流通を遮断または設定された流量での流通を許容するように切り換える。ポンプ47は、混合槽43に貯留している第3の処理液を第3の供給管41を介して第3のノズル17Aに供給する。そのときの第3の処理液の流量は、制御弁45の設定に依存する。そのときの第3の処理液の流量は、流量計49によって検出される。
The
第3の処理液は、ナノバブルを含む希釈液と薬液との混合液である。混合液は、エッチング液である。エッチング液は、混合槽43において生成される。混合槽43は、第1の供給管21Aと第2の供給管23Aとが連通接続されている。第1の供給管21Aは、一端側が純水供給源に連通接続されている。第1の供給管21Aは、他端側が混合槽43に連通接続されている。第1の供給管21Aは、純水供給源側から順に、制御弁29と、ポンプ31と、流量計33と、ナノバブル生成器51とを備えている。
The third processing liquid is a mixture of a diluent containing nanobubbles and a chemical liquid. The mixture is an etching liquid. The etching liquid is generated in a
ナノバルブ生成器51は、気体供給源から気体が供給される。気体は、例えば、不活性ガスである。不活性ガスは、例えば、窒素ガスである。ナノバブル生成器51は、第1の供給管21Aを流通する第1の処理液中にナノバブルを発生させる。ナノバブル生成器51は、第1の供給管21Aを流通する第1の処理液中にナノバブルを混合させる。ナノバブルは、気体供給源から供給される気体を含む。第2の供給管23Aは、第1の処理液にナノバブルを生成させて混合槽43に供給する。第1の処理液は、例えば、純水(DIW)である。第1の処理液は、純水にナノバブルを含む。
The
第2の供給管23Aは、一端側が第2の供給タンク27に連通接続されている。第2の供給管23Aは、他端側が混合槽43に連通接続されている。第2の供給管23Aは、制御弁35と、ポンプ37と、流量計39とを備えている。第2の供給管23Aは、第2の処理液を混合槽43に供給する。第2の処理液は、第1の処理液とは異なる。第2の処理液は、薬液である。薬液は、例えば、フッ化水素酸(HF)である。
One end of the
制御部7は、第1の供給管21Aにおける第2の処理液の流量と、第2の供給管23Aにおける第2の処理液の流量とを操作して、混合槽32において混合液である第3の処理液を生成させる。第1の処理液は、ナノバブル水である。第2の処理液は、薬液である。第3の処理液は、エッチング液である。制御部7は、混合槽43において、例えば、第1の処理液と第2の処理液との混合比が例えば、5:1となるように混合させる。この比率は、基板Wにおけるエッチング対象層における所望するエッチング速度によって調整される。制御部7は、混合槽43に貯留する第3の処理液の液面高さが所定位置になると、第1の処理液と第2の処理液の供給を停止させる。
The
なお、混合槽32における第1の処理液と第2の処理液との混合が、本発明における「混合工程」に相当する。 The mixing of the first and second processing liquids in the mixing tank 32 corresponds to the "mixing process" in the present invention.
混合槽43は、液面レベルセンサを備えることが好ましい。この場合、制御部7は、液面レベルセンサの検出位置が所定位置より低下した場合には、第1の供給管21Aと第2の供給管23Aから第1の処理液及び第2の処理液を補充する。所定位置は、少なくとも一回のエッチング処理に必要なエッチング液の量に相当する位置である。これにより、一回のエッチング処理に必要な量のエッチング液を常に供給可能な状態に維持できる。
The mixing
<2-2.処理工程> <2-2. Processing process>
上述した基板処理装置1Aで実施される基板Wへのエッチング処理について、具体的な処理工程の一例を説明する。
An example of a specific processing step for the etching process on the substrate W performed by the above-mentioned
処理部3への基板Wの移載及び基板Wを回転させる動作は、上述した実施例1と同様である。
The operations of transferring the substrate W to the
制御部7は、予め混合槽43において所定濃度のエッチング液を生成させておく。制御部7は、第3のノズル17Aを供給位置に移動させる。制御部7は、基板Wを処理回転数で回転させた状態で、制御弁45及びポンプ47を操作して、第3の処理液を基板Wの回転中心に第3のノズル17Aから第3の処理液を供給する。つまり、軸芯P1付近に第3の処理液を供給する。
The
制御部7は、エッチング時間が経過すると、制御弁45を閉止させ、ポンプ47を停止させる。その後は、実施例1と同様に、リンス工程と、乾燥工程とをその順に実施する。これらの処理により、一枚の基板Wに対してエッチング処理が完了する。
When the etching time has elapsed, the
本実施例2によると、上述した実施例1と同様の効果を奏する。つまり、ナノバブルは、活性なエッチング種が豊富に存在する狭小の凹部外に存在し、狭小の凹部におけるエッチング液の撹拌に寄与する。その結果、基板W上の第1層L1のサイズに関わらず、基板Wを適切にエッチングできる。また、本実施例2では、ナノバブルを含む希釈液と薬液とが混合槽43において混合されてエッチング液が生成される。したがって、希釈液中のナノバブルが圧壊により大きく減少する前に、混合槽43で希釈液と薬液とが充分に混合された後、エッチング液によりエッチング工程を実施できる。その結果、薬液の混合ムラがない状態でエッチング液を供給できる。そのため、エッチングの処理ムラを抑制できる。
According to this
次に、図面を参照して本発明の実施例3について説明する。
図5は、実施例3に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus according to the third embodiment.
<3-1.装置の構成> <3-1. Device configuration>
上述した実施例1と同様の構成については、同符号を付すことで詳細な説明については省略する。基板処理装置1Bは、処理部3と、供給部5Bと、制御部7とを備えている。
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. The
供給部5Bは、第4のノズル17Bを備えている。第4のノズル17Bは、第2の供給管21Bの一端側に連通接続されている。第2の供給管21Bの他端側は、第1の供給タンク25に連通接続されている。第2の供給管21Bは、第1の供給タンク25側から第4のノズル17B側に向かって、制御弁29と、ポンプ31と、流量センサ33と、ミキシングバルブ53とをその順に備えている。第1の供給タンク25は、第1の処理液を貯留している。第4のノズル17Bは、軸芯P1の上方にあたる供給位置と、ガード15の側方に離れた待機位置とにわたって移動可能である。供給位置は、基板Wの上方に位置する。待機位置は、基板Wの側方に離れている。第1の供給タンク25は、第1の処理液を貯留している。第1の処理液は、例えば、純水(DIW)である。第1の処理液は、純水にナノバブルを含む。
The
ミキシングバルブ53は、主流路に連通した副流路を備える。ミキシングバルブ53は、主流路に直交する方向から連通した副流路を備える。ミキシングバルブ53は、主流路の流体に副流路から流体を混合させることができる。このミキシングバルブ53における主流路は、第1の供給管21Bである。
The mixing
第2の供給管23Bの一端側は、ミキシングバルブ53の副流路に連通接続されている。第2の供給管23Bの他端側は、第2の供給タンク27に連通接続されている。第2の供給タンク27は、第2の処理液を貯留している。第2の処理液は、第2の処理液は、第1の処理液とは異なる。第2の処理液は、薬液である。薬液は、例えば、フッ化水素酸(HF)である。
One end of the
制御部7は、第1の供給管21Bにおける第1の処理液の流量と、第2の供給管23Bにおける第2の処理液の流量との割合をレシピに応じて調整する。つまり、制御部7は、レシピに規定されたエッチング液の濃度に応じて、第1の処理液と第2の処理液との混合比を調整する。具体的には、制御部7は、制御弁29,31を調整して、第4のノズル17Bから供給されるエッチング液中の薬液濃度を調整する。
The
<3-2.処理工程> <3-2. Processing process>
上述した基板処理装置1Bで実施される基板Wへのエッチング処理について、具体的な処理工程の一例を説明する。
An example of a specific processing step for the etching process on the substrate W performed by the
処理部3への基板Wの移載及び基板Wを回転させる動作は、上述した実施例1と同様である。
The operations of transferring the substrate W to the
制御部7は、ミキシングバルブ53で第1の処理液に対して第2の処理液を混合させてエッチング液を生成する。生成されたエッチング液は、第4のノズル17Bから基板Wに供給される。制御部7は、エッチング時間が経過した時点で、制御弁29,31を閉止させ、ポンプ31,37を停止させる。その後は、実施例1と同様に、リンス工程と、乾燥工程とを順番に実施する。これらの処理により、一枚の基板Wに対する処理が完了する。
The
本実施例3によると、上述した実施例1と同様の効果を奏する。つまり、ナノバブルは、活性なエッチング種が豊富に存在する狭小の凹部外に存在し、狭小の凹部におけるエッチング液の撹拌に寄与する。その結果、基板W上の第1層L1のサイズに関わらず、基板Wを適切にエッチングできる。また、本実施例3では、ナノバブルを含む希釈液と薬液とがミキシングバルブ53において混合されてエッチング液が生成される。したがって、希釈液と薬液とを正確な比率で混合させることができる。したがって、生成して短時間のうちにエッチング液を基板Wに供給できる。その結果、エッチング液中の薬液濃度が所望の濃度に正確に調整された状態のエッチング液を供給でき、しかもナノバブルの減少を最小限にとどめた状態で、基板Wにエッチング液を供給できる。
According to this
<変形例> <Modifications>
図6及び図7を参照して、変形例について説明する。図6は、変形例に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。図7は、ゼータ電位とpHの関係の一例を示すグラフである。 A modified example will be described with reference to Figures 6 and 7. Figure 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus according to a modified example. Figure 7 is a graph showing an example of the relationship between zeta potential and pH.
この変形例は、上述した実施例1の基板処理装置1の一部を変更した基板処理装置1Cである。供給部5Cは、第1の供給管21と、第2の供給管23と、注入管61とを備えている。第2の供給管23は、分岐部63を備えている。分岐部63には、注入管61の一端側が連通接続されている。注入管61の他端側は、調整液タンク65に連通接続されている。注入管61は、調整液タンク65側から順に、制御弁67と、ポンプ69と、流量計71とが設けられている。
This modified example is a
調整液タンク65は、調整液を貯留する。調整液は、薬液のpHを調整する。調整液は、酸性またはアルカリ性である。調整液は、強酸性または強アルカリ性である。調整液は、薬液の酸性度またはアルカリ度をさらに強める。
The
調整液は、酸性を強めるものとして、例えば、塩酸、硫酸がある。また、調整液は、アルカリ性を強めるものとして、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムがある。 Examples of adjustment liquids that increase the acidity include hydrochloric acid and sulfuric acid. Examples of adjustment liquids that increase the alkalinity include sodium hydroxide and potassium hydroxide.
制御部7は、第2の供給管23に分岐部63から調整液を混合させる。これは、本発明における「調整液混合工程」に相当する。制御部7は、第2の供給管23の薬液の酸性度またはアルカリ度をさらに強めるように調整液を混合させる。このようにpHを調整された第2の処理液は、第2のノズル19から基板Wに向けて供給される。したがって、基板Wの上では、第1のノズル17から供給されたナノバブルを含む第1の処理液と混合されて、基板Wに対するエッチング処理が行われる。
The
図7を参照する。この図7から明らかなように、ある薬液では、アルカリ度が強くなるにつれて、ゼータ電位が負側に大きくなる。一方、酸性度が強くなるにつれて、ゼータ電位が正側に大きくなる。つまり、エッチング液のpHを調整すると、ナノバブルのゼータ電位の絶対値を大きくすることができる。そのため、調整液を混合することにより、ナノバブルの帯電度合いを強くできるので、エッチング液の撹拌度合いを強くできる。 Refer to Figure 7. As is clear from Figure 7, in a certain chemical solution, as the alkalinity increases, the zeta potential becomes more negative. On the other hand, as the acidity increases, the zeta potential becomes more positive. In other words, by adjusting the pH of the etching solution, the absolute value of the zeta potential of the nanobubbles can be increased. Therefore, by mixing an adjustment liquid, the degree of charge of the nanobubbles can be increased, and the degree of agitation of the etching solution can be increased.
なお、さらにノズルを追加して、基板Wの上にて第1の処理液と、第2の処理液と、調整液とを混合させて、ナノバブルの帯電度合いを強くしたエッチング液を生成するようにしてもよい。実施例2において、混合槽43に調整液を投入してもよい。実施例3において、ミキシングバルブ53にて調整液を注入するようにしてもよい。
In addition, a nozzle may be further added to mix the first processing liquid, the second processing liquid, and the adjustment liquid on the substrate W to generate an etching liquid in which the nanobubbles are more highly charged. In the second embodiment, the adjustment liquid may be introduced into the mixing
<本発明の実験結果> <Experimental results of the present invention>
ここで図8を参照する。図8は、本発明の実験結果を示すグラフである。詳細には、ナノバブルがない場合とナノバブルを含む場合とのエッチング速度、及びナノバブルの粒径の相違によるエッチング速度を示す。第1層L1のサイズは、5nmと10nmである。エッチング液は、フッ化水素酸(HF)と純水(DIW)とを混合して構成された溶液である。混合比は、HF:DIW=1:5である。横軸は、ナノバブルに含まれる気体の種類を示している。DIWは、ナノバルブを含まないエッチング液であることを示す。ベタ膜比(またはブランケット比)は、狭小ではないエッチング対象層と、狭小のエッチング対象層とのエッチング速度の比率である。つまり、ベタ膜比(またはブランケット比)が1に近いほど優れている。小粒径は、ナノバルブの粒径が3~5nmである。大粒径は、ナノバブルの粒径が数十nmである。つまり、大粒径のナノバブルは、凹部に入らない。 Now, let us refer to FIG. 8. FIG. 8 is a graph showing the experimental results of the present invention. In detail, the etching speed is shown when there is no nanobubbles and when there are nanobubbles, and when the nanobubbles have different particle sizes. The size of the first layer L1 is 5 nm and 10 nm. The etching solution is a solution composed of a mixture of hydrofluoric acid (HF) and pure water (DIW). The mixture ratio is HF:DIW=1:5. The horizontal axis shows the type of gas contained in the nanobubbles. DIW indicates that the etching solution does not contain nanobubbles. The solid film ratio (or blanket ratio) is the ratio of the etching speed of a layer to be etched that is not narrow and a layer to be etched that is narrow. In other words, the closer the solid film ratio (or blanket ratio) is to 1, the better. The small particle size is a nanobubble particle size of 3 to 5 nm. The large particle size is a nanobubble particle size of several tens of nm. In other words, nanobubbles of large particle size do not enter the recesses.
この結果から、エッチング液がナノバブルを含むだけでは、同様の効果を得ることはできないことがわかる。つまり、エッチング液に含まれるナノバブルの粒径を、エッチング対象層のサイズより大きくする必要がある。これにより、狭小なエッチング対象層であっても、エッチング速度が従来より改善される。 These results show that the same effect cannot be obtained simply by including nanobubbles in the etching solution. In other words, the particle size of the nanobubbles contained in the etching solution must be larger than the size of the layer to be etched. This improves the etching speed compared to conventional methods, even for small layers to be etched.
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified as follows:
(1)上述した各実施例1~3では、枚葉式の基板処理装置1~1Cを例にとって説明した。しかしながら、本発明は、このような形態に限定されない。本発明は、例えば、複数枚の基板Wを同時に処理液に浸漬させて処理を行うバッチ式の基板処理装置にも適用することができる。
(1) In each of the above-mentioned
(2)上述した各実施例1~3では、エッチング液が含む薬液としてフッ化水素酸(HF)、エッチング液のエッチング種としてHF2 -、H+、エッチング対象層である第1層L1として酸化膜(SiO2)を例にとって説明した。しかしながら、本発明は、これらに限定されない。本発明は、例えば、薬液、エッチング対象層、エッチング種が次のようなものであってもよい。 (2) In each of the above-mentioned Examples 1 to 3, the chemical solution contained in the etching solution was hydrofluoric acid (HF), the etching species of the etching solution were HF 2 − and H + , and the first layer L1, which is the layer to be etched, was an oxide film (SiO 2 ). However, the present invention is not limited to these. For example, the chemical solution, the layer to be etched, and the etching species of the present invention may be as follows:
(a)薬液がフッ化水素酸(HF)の場合
エッチング対象層;シリコン窒化膜(SiN)、エッチング種;HF2
-、H+、F-、HF
(b)薬液が過酸化水素水(H2O2)の場合
エッチング対象層:窒化チタン(TiN)、エッチング種:HO2
-、H+、OH-
(c)薬液がSC1(DIW、NH4OH、H2O2の混合液)の場合
エッチング対象層:窒化チタン(TiN)、エッチング種:HO2
-、H+、OH-
(d)薬液がSC2(DIW、HCl、H2O2の混合液)の場合
エッチング対象層:窒化チタン(TiN)、エッチング種:HO2
-、H+、OH-
(e)薬液が燐酸(H3PO4)の場合
エッチング対象層:窒化シリコン(SiN)、エッチング種:H+、H2PO4
-、HPO4
2-、PO4
3-
(a) When the chemical solution is hydrofluoric acid (HF), the etching target layer is silicon nitride film (SiN), and etching species are HF 2 − , H + , F − , and HF.
(b) When the chemical solution is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), the layer to be etched is titanium nitride (TiN), and the etching species are HO 2 − , H + , and OH − .
(c) When the chemical solution is SC1 (a mixture of DIW, NH 4 OH, and H 2 O 2 ), the layer to be etched is titanium nitride (TiN), and the etching species are HO 2 − , H + , and OH − .
(d) When the chemical solution is SC2 (a mixture of DIW, HCl, and H 2 O 2 ), the layer to be etched is titanium nitride (TiN), and the etching species are HO 2 − , H + , and OH − .
(e) When the chemical solution is phosphoric acid (H 3 PO 4 ), the layer to be etched is silicon nitride (SiN), and the etching species are H + , H 2 PO 4 − , HPO 4 2− , and PO 4 3− .
(3)上述した各実施例1~3では、エッチング種のイオンを帯電したナノバブルで撹拌する形態を例にとって説明した。しかしながら、本発明は、このような形態に限定されない。例えば、エッチング種の分極した分子を帯電したナノバブルで撹拌する形態であっても適用できる。 (3) In each of the above-mentioned Examples 1 to 3, the etching species ions are agitated with charged nanobubbles. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention can be applied to an embodiment in which polarized molecules of the etching species are agitated with charged nanobubbles.
(4)上述した各実施例1~3では、第1層L1の一方側に第2層L2を備え、第1層L1の他方側に第3層L3を備えた基板Wを例にとって説明した。しかしながら、本発明は、このような構造の基板Wに限定されない。つまり、第2層L2や第3層L3にさらに他の層やエッチング対象層である第1層L1が積層されている基板Wであっても本発明を適用できる。 (4) In each of the above-mentioned Examples 1 to 3, a substrate W having a second layer L2 on one side of a first layer L1 and a third layer L3 on the other side of the first layer L1 has been described as an example. However, the present invention is not limited to a substrate W having such a structure. In other words, the present invention can be applied even to a substrate W in which other layers or the first layer L1, which is the layer to be etched, are stacked on the second layer L2 and the third layer L3.
W … 基板
L1 … 第1層
L2 … 第2層
L3 … 第3層
EL … エッチングされた長さ
1、1A~1C … 基板処理装置
3 … 処理部
5 … 供給部
7 … 制御部
9 … チャック
P1 … 軸芯
17 … 第1のノズル
19 … 第2のノズル
21 … 第1の供給管
23 … 第2の供給管
25 … 第1の供給タンク
27 … 第2の供給タンク
29 … 制御弁
31 … ポンプ
33 … 流量計
35 … 制御弁
37 … ポンプ
39 … 流量計
EF … エッチング液
NB+、NB- … ナノバブル
W... substrate L1... first layer L2... second layer L3... third layer EL... etched
Claims (10)
前記第1層の厚みよりも粒径が大きく、かつ、帯電しているナノバブルを含み、前記第1層をエッチングするイオンまたは分極した分子を含むエッチング液を前記基板に作用させて、前記第1層をエッチングするエッチング工程を含むことを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for processing a substrate including a first layer, a second layer formed on one side of the first layer and having a composition different from that of the first layer, and a third layer formed on the other side of the first layer and having a composition different from that of the first layer, comprising:
1. A substrate processing method comprising: an etching step of etching the first layer by applying to the substrate an etching solution containing nanobubbles having a particle size larger than a thickness of the first layer and electrically charged, the etching solution containing ions or polarized molecules that etch the first layer.
前記エッチング工程の直前に、前記ナノバブルを含む希釈液と薬液とを混合して前記エッチング液を生成する混合工程を実施することを特徴とする基板処理方法。 2. The substrate processing method according to claim 1,
a mixing step of mixing a dilution liquid containing the nanobubbles with a chemical liquid to generate the etching liquid, immediately before the etching step.
前記混合工程は、前記ナノバブルを含む希釈液と薬液とが前記基板付近に供給されることで前記エッチング液が生成されることを特徴とする基板処理方法。 3. The substrate processing method according to claim 2,
The substrate processing method, wherein the mixing step generates the etching liquid by supplying the dilution liquid containing the nanobubbles and a chemical liquid near the substrate.
前記混合工程は、前記ナノバブルを含む希釈液と薬液とが、前記基板に前記エッチング液を供給する位置より上流の混合槽において混合されることを特徴とする基板処理方法。 3. The substrate processing method according to claim 2,
The substrate processing method, wherein the mixing step includes mixing the dilution liquid containing the nanobubbles and the chemical liquid in a mixing tank upstream of a position where the etching liquid is supplied to the substrate.
前記混合工程は、前記ナノバブルを含む希釈液と薬液とが、前記基板に前記エッチング液を供給する位置より上流のミキシングバルブにて混合されることを特徴とする基板処理方法。 3. The substrate processing method according to claim 2,
the mixing step comprises mixing the dilution liquid containing the nanobubbles and the chemical liquid in a mixing valve upstream of a position where the etching liquid is supplied to the substrate.
前記希釈液は、ナノバブルを発生させるナノバブル発生器に純水を流通させることにより生成されることを特徴とする基板処理方法。 6. The substrate processing method according to claim 2, further comprising:
The substrate processing method according to claim 1, wherein the dilution liquid is generated by circulating pure water through a nanobubble generator that generates nanobubbles.
前記希釈液は、予め生成されたナノバブルを純水に含む溶液であることを特徴とする基板処理方法。 6. The substrate processing method according to claim 1,
The substrate processing method according to claim 1, wherein the dilution liquid is a solution containing pre-generated nanobubbles in pure water.
前記エッチング工程の前に、前記エッチング液のpHを調整するための調整液を混合する調整液混合工程をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。 6. The substrate processing method according to claim 1,
The substrate processing method further comprises, before the etching step, a step of mixing an adjusting liquid for adjusting a pH of the etching liquid.
前記調整液は、前記エッチング液の酸性度またはアルカリ度をさらに強める薬液であることを特徴とする基板処理方法。 9. The substrate processing method according to claim 8,
4. A substrate processing method, comprising: a control liquid for controlling the acidity or alkalinity of the etching liquid;
第1層と、前記第1層の一方側に形成され、かつ、前記第1層とは異なる組成を有する第2層と、前記第1層の他方側に形成され、かつ、前記第1層とは異なる組成を有する第3層とを含む基板を処理するための処理部と、
前記処理部に対して、前記第1層の厚みよりも粒径が大きく、かつ、帯電しているナノバブルを含み、前記第1層をエッチングするイオンまたは分極した分子を含むエッチング液を供給する供給部と、
前記保持部に保持された前記基板に対して、前記供給部から供給されるエッチング液を作用させて前記第1層をエッチングさせる制御部と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。 In a substrate processing apparatus for processing a substrate,
a processing section for processing a substrate including a first layer, a second layer formed on one side of the first layer and having a composition different from that of the first layer, and a third layer formed on the other side of the first layer and having a composition different from that of the first layer;
a supply unit that supplies, to the processing unit, an etching solution that contains nanobubbles having a particle size larger than a thickness of the first layer and that are electrically charged, and that contains ions or polarized molecules that etch the first layer;
a control unit that etches the first layer by applying an etching solution supplied from the supply unit to the substrate held by the holding unit;
A substrate processing apparatus comprising:
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023045169A JP2024134798A (en) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | Substrate processing method and apparatus |
PCT/JP2023/046393 WO2024195241A1 (en) | 2023-03-22 | 2023-12-25 | Substrate processing method and substrate processing device |
TW113100170A TWI872901B (en) | 2023-03-22 | 2024-01-03 | Substrate processing method and substrate processing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023045169A JP2024134798A (en) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | Substrate processing method and apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024134798A true JP2024134798A (en) | 2024-10-04 |
Family
ID=92841344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023045169A Pending JP2024134798A (en) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | Substrate processing method and apparatus |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024134798A (en) |
TW (1) | TWI872901B (en) |
WO (1) | WO2024195241A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5023705B2 (en) * | 2007-01-10 | 2012-09-12 | 東京エレクトロン株式会社 | Semiconductor device manufacturing method, semiconductor manufacturing apparatus, and storage medium |
JP5252861B2 (en) * | 2007-01-15 | 2013-07-31 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | Substrate processing equipment |
JP5209357B2 (en) * | 2008-03-28 | 2013-06-12 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | Processing liquid manufacturing apparatus, manufacturing method, substrate processing apparatus, processing method |
JP5690168B2 (en) * | 2011-02-25 | 2015-03-25 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | Substrate cleaning device, substrate cleaning method, display device manufacturing apparatus, and display device manufacturing method |
JP2022149413A (en) * | 2021-03-25 | 2022-10-06 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
-
2023
- 2023-03-22 JP JP2023045169A patent/JP2024134798A/en active Pending
- 2023-12-25 WO PCT/JP2023/046393 patent/WO2024195241A1/en unknown
-
2024
- 2024-01-03 TW TW113100170A patent/TWI872901B/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202503880A (en) | 2025-01-16 |
WO2024195241A1 (en) | 2024-09-26 |
TWI872901B (en) | 2025-02-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10286425B2 (en) | Substrate cleaning method and substrate cleaning apparatus | |
JP5023705B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, semiconductor manufacturing apparatus, and storage medium | |
CN100517587C (en) | Apparatus and methods for utilizing menisci in substrate processing | |
US9165798B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
US20100175714A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
US10005990B2 (en) | Cleaning method for semiconductor device fabrication | |
KR101450965B1 (en) | Substrate Processing Apparatus and Substrate Processing Method | |
US9881816B2 (en) | Cleaning composition and method for semiconductor device fabrication | |
JP5181085B2 (en) | Processing apparatus and processing method | |
US8252119B2 (en) | Microelectronic substrate cleaning systems with polyelectrolyte and associated methods | |
TW201308410A (en) | Method for semiconductor fabrication, chemical dispersion method and device | |
CN108987306A (en) | Substrate processing method using same and substrate board treatment | |
US11908938B2 (en) | Substrate processing liquid for etching a metal layer, substrate processing method and substrate processing apparatus | |
TWI414018B (en) | Method of low-k dielectric film repair | |
JP2024134798A (en) | Substrate processing method and apparatus | |
JP2009054635A (en) | Substrate treating equipment and substrate treating method | |
JP2020155603A (en) | Substrate processing method and substrate processing equipment | |
JP7609671B2 (en) | SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS | |
US7396416B2 (en) | Substrate cleaning device | |
WO2016152371A1 (en) | Substrate processing method and substrate processing device | |
JP2003522406A (en) | Method and apparatus for cleaning silicon wafer | |
US20240170297A1 (en) | Substrate treating method and substrate treating apparatus | |
JP2008277576A (en) | Method and apparatus for treating substrate | |
JP2024148300A (en) | SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD | |
JP2024075338A (en) | SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD |