專利名稱：基板處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基板處理裝置，該基板處理裝置將形成有氧化硅膜及氮化硅膜的半導(dǎo)體晶片、液晶顯示裝置用玻璃基板、光掩模用玻璃基板、光盤用基板等(下面，僅稱作“基板”)浸漬到磷酸水溶液中并選擇性地對(duì)氮化硅膜進(jìn)行蝕刻處理。

背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造工序中，蝕刻處理是用于形成圖案的重要工序，特別是近年來(lái)隨著半導(dǎo)體器件的高性能化以及高集成化，需進(jìn)行如下的處理，即，在形成于基板上的氮化硅膜(Si3N4膜)以及氧化硅膜(SiO2膜)中，留下氧化硅膜而選擇性地蝕刻除去氮化硅膜的處理。作為如此地對(duì)氮化硅膜選擇性地進(jìn)行蝕刻處理的方法，已知有將高溫(150℃～160℃)的磷酸水溶液(H3PO4+H2O)作為蝕刻液來(lái)使用的工藝(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。具體而言，如專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)地，將形成了氮化硅膜及氧化硅膜的多張基板浸漬到貯留有高溫的磷酸水溶液的處理槽內(nèi)，并對(duì)氮化硅膜選擇性地進(jìn)行蝕刻處理。不過(guò)，根據(jù)磷溶液的特性，也微量地蝕刻氧化硅膜。
通常，若使用磷酸水溶液對(duì)氮化硅膜進(jìn)行蝕刻處理，則生成硅氧烷。“硅氧烷”是將硅(Si)和氧(O)作為主要成分的有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物組的總稱。在蝕刻處理中生成的硅氧烷作為異物在蝕刻液中積蓄。若在蝕刻液中的硅氧烷濃度過(guò)低，則氧化硅膜的蝕刻速度變快，并且對(duì)于氮化硅膜的蝕刻選擇比降低。相反地，若硅氧烷濃度過(guò)高，則發(fā)生附著于處理槽或者過(guò)濾器被堵塞的問(wèn)題。因此，在使用磷酸水溶液進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，將蝕刻液中的硅氧烷的濃度調(diào)整到對(duì)應(yīng)處理目的的適當(dāng)范圍內(nèi)是很重要的。
專利文獻(xiàn)1JP特開(kāi)2003-224106號(hào)公報(bào) 當(dāng)進(jìn)行液體交換等工序時(shí)，向處理槽投入磷酸水溶液的新液體后，蝕刻液中的硅氧烷的濃度必然馬上會(huì)降低，因此為了使該硅氧烷的濃度處于適當(dāng)范圍內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行如下的方法，即，對(duì)不是形成有氮化硅膜的處理對(duì)象的基板進(jìn)行蝕刻處理，提高硅氧烷的濃度的方法(陳化處理seasoning)。
然而，該方法發(fā)生裝置的停機(jī)時(shí)間(down time)過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。因此，也想出了預(yù)先向磷酸水溶液投入含有硅氧烷的添加物的方法，但是存在如下的問(wèn)題，即，因添加物的分解或者變質(zhì)而導(dǎo)致不能使磷酸水溶液的蝕刻特性保持穩(wěn)定。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種能夠?qū)⒘姿崴芤旱奈g刻特性長(zhǎng)時(shí)間地維持在規(guī)定值的基板處理裝置。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)方案，提供了一種基板處理裝置，將形成有氧化硅膜以及氮化硅膜的基板浸漬到磷酸水溶液中而對(duì)氮化硅膜進(jìn)行蝕刻處理，其特征在于，具有浸漬處理槽，其用于貯留磷酸水溶液，并將所述基板浸漬在磷酸水溶液中從而進(jìn)行對(duì)氮化硅膜的蝕刻處理；添加劑投入裝置，其用于向所述浸漬處理槽內(nèi)的磷酸水溶液中投入含有六氟硅酸的添加劑；捕集劑投入裝置，其用于向所述浸漬處理槽內(nèi)的磷酸水溶液中投入含有氟硼酸的捕集劑。
而且，根據(jù)本發(fā)明的第二技術(shù)方案，在第一技術(shù)方案的基板處理裝置中，該基板處理裝置的特征在于，還具有投入控制裝置，所述投入控制裝置控制所述添加劑投入裝置以便以規(guī)定間隔逐次投入所述添加劑。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第三技術(shù)方案，在第二技術(shù)方案的基板處理裝置中，該基板處理裝置的特征在于，所述投入控制裝置控制所述捕集劑投入裝置，以便在所述浸漬處理槽中每次對(duì)由規(guī)定張數(shù)的基板組成的基板組(批次)進(jìn)行蝕刻處理時(shí)投入所述捕集劑。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第四技術(shù)方案，在第二技術(shù)方案的基板處理裝置中，該基板處理裝置的特征在于，還具有濃度計(jì)，所述濃度計(jì)測(cè)定所述浸漬處理槽的磷酸水溶液中所含有的硅氧烷的濃度，所述投入控制裝置控制所述捕集劑投入裝置，使得在所述濃度計(jì)所測(cè)定的硅氧烷的濃度大于等于規(guī)定閾值時(shí)投入所述捕集劑。
而且，根據(jù)本發(fā)明的第五技術(shù)方案，在第四技術(shù)方案的基板處理裝置中，該基板處理裝置的特征在于，將所述閾值設(shè)定在80ppm以上120ppm以下的范圍內(nèi)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第六技術(shù)方案，在第四技術(shù)方案的基板處理裝置中，該基板處理裝置的特征在于，還具有循環(huán)路徑，其用于使從所述浸漬處理槽排出的磷酸水溶液再次回流到所述浸漬處理槽，所述濃度計(jì)設(shè)置在所述循環(huán)路徑上。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第七技術(shù)方案，在第一技術(shù)方案的基板處理裝置中，該基板處理裝置的特征在于，所述添加劑投入裝置具有第一秤量槽，所述第一秤量槽用于秤量規(guī)定量的所述添加劑；所述捕集劑投入裝置具有第二秤量槽，所述第二秤量槽用于秤量規(guī)定量的所述捕集劑。
而且，根據(jù)本發(fā)明的第八技術(shù)方案，提供了一種基板處理方法，將形成有氧化硅膜以及氮化硅膜的基板浸漬到磷酸水溶液中從而進(jìn)行對(duì)氮化硅膜的蝕刻處理，其特征在于，包括蝕刻工序a，其將所述基板浸漬在磷酸水溶液中而對(duì)氮化硅膜進(jìn)行蝕刻處理；添加劑投入工序b，其向所述磷酸水溶液中，投入含有六氟硅酸的添加劑；捕集劑投入工序c，其向所述磷酸水溶液中，投入含有氟硼酸的捕集劑。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第九技術(shù)方案，在第八技術(shù)方案的基板處理方法中，該基板處理方法的特征在于，向所述磷酸水溶液以規(guī)定間隔逐次投入所述添加劑。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第十技術(shù)方案，在第九技術(shù)方案的基板處理方法中，該基板處理方法的特征在于，在每次對(duì)由規(guī)定張數(shù)的基板組成的基板組進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，向所述磷酸水溶液投入所述捕集劑。
而且，根據(jù)本發(fā)明的第十一技術(shù)方案，在第九技術(shù)方案的基板處理方法中，該基板處理方法的特征在于，在所述磷酸水溶液中所含的硅氧烷的濃度大于等于規(guī)定閾值時(shí)，投入所述捕集劑。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第十二技術(shù)方案，在第十一技術(shù)方案的基板處理方法中，該基板處理方法的特征在于，所述閾值在80ppm以上120ppm以下的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)向浸漬處理槽的磷酸水溶液中投入含有六氟硅酸的添加劑，從而生成F-，并且通過(guò)投入含有氟硼酸的捕集劑，抑制硅氧烷濃度的顯著升高，因此能夠維持氮化硅膜以及氧化硅膜兩者的蝕刻速度，而且能夠?qū)⒘姿崴芤旱奈g刻特性長(zhǎng)時(shí)間維持在規(guī)定值。
尤其根據(jù)本發(fā)明的第二、第九技術(shù)方案，由于以規(guī)定間隔逐次投入添加劑，因此能夠適當(dāng)補(bǔ)充F-，能夠使氮化硅膜的蝕刻速度長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。
特別是根據(jù)本發(fā)明的第三、第十技術(shù)方案，由于每次對(duì)基板組進(jìn)行蝕刻處理時(shí)投入捕集劑，因此能夠抑制因蝕刻處理而導(dǎo)致的硅氧烷的濃度的顯著升高，能夠使氧化硅膜的蝕刻速度長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。
尤其根據(jù)本發(fā)明的第四、第十一技術(shù)方案，由于在浸漬處理槽的磷酸水溶液中所含的硅氧烷的濃度大于等于規(guī)定閾值時(shí)投入捕集劑，因此能夠抑制因蝕刻處理而導(dǎo)致的硅氧烷的濃度的顯著地升高，能夠使氧化硅膜的蝕刻速度長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。



圖1是表示本發(fā)明的基板處理裝置的整體概要結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示，在通過(guò)初始投入包括六氟硅酸水溶液的添加劑的磷酸水溶液進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，氧化硅膜以及氮化硅膜的蝕刻速度的變化的圖。
圖3是表示，在通過(guò)逐次投入添加劑的磷酸水溶液進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，氧化硅膜以及氮化硅膜的蝕刻速度的變化的圖。
圖4是表示，在通過(guò)逐次投入添加劑并且投入含有氟硼酸水溶液的捕集劑的磷酸水溶液進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，氧化硅膜以及氮化硅膜的蝕刻速度的變化的圖。
圖5是表示添加劑以及捕集劑的投入時(shí)間的一例的時(shí)間圖。
圖6是表示在磷酸水溶液中的硅氧烷的飽和濃度的圖。
附圖標(biāo)記的說(shuō)明 1 基板處理裝置10浸漬處理槽 11 內(nèi)槽12外槽 20 循環(huán)路徑21循環(huán)泵 22 過(guò)濾器 30添加劑投入機(jī)構(gòu) 40 捕集劑投入機(jī)構(gòu) 60控制部 W 基板
具體實(shí)施例方式 下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
<1.第一實(shí)施方式> 圖1是表示本發(fā)明的基板處理裝置的全體概要結(jié)構(gòu)的圖。該基板處理裝置1是如下的濕蝕刻處理裝置，即，將形成了氧化硅膜以及氮化硅膜的基板W浸漬到磷酸水溶液中，并對(duì)氮化硅膜選擇性地進(jìn)行蝕刻處理的濕蝕刻處理裝置?；逄幚硌b置1具有浸漬處理槽10，其貯留磷酸水溶液，并進(jìn)行蝕刻處理；循環(huán)路徑20，其使磷酸水溶液向浸漬處理槽10循環(huán)；添加劑投入機(jī)構(gòu)30，其向浸漬處理槽10的磷酸水溶液中投入添加劑；捕集劑投入機(jī)構(gòu)40，其向浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液投入捕集劑。
浸漬處理槽10具有由內(nèi)槽11以及外槽12構(gòu)成的兩層槽結(jié)構(gòu)，其中，該內(nèi)槽11貯留作為蝕刻液的磷酸水溶液并向磷酸水溶液浸漬基板W，該外槽12回收從內(nèi)槽11的上部溢出的蝕刻液。內(nèi)槽11由針對(duì)蝕刻液具有良好耐腐蝕性的石英或氟樹(shù)脂材料形成，并且在俯視觀看時(shí)為矩形的箱形狀的部件。外槽12由相同于內(nèi)槽11的材料形成，并且以圍繞內(nèi)槽11的外周上端部的方式設(shè)置。
另外，設(shè)置升降機(jī)13，其用于向浸漬處理槽10內(nèi)貯留的蝕刻液浸漬基板W。升降機(jī)13用三根保持棒一起保持以豎起的姿勢(shì)(基板主面的法線沿水平方向的姿勢(shì))相互平行排列的多個(gè)(例如50張)基板W。升降機(jī)13能夠通過(guò)未圖示的升降機(jī)構(gòu)沿鉛直方向升降，并且在浸漬于內(nèi)槽11內(nèi)的蝕刻液中的處理位置(圖1的位置)和從蝕刻液取出后的交接位置之間，對(duì)保持的多張基板W(批次)進(jìn)行升降。
循環(huán)路徑20是過(guò)濾并加熱從浸漬處理槽10排出的磷酸水溶液并再次壓送回流至浸漬處理槽10內(nèi)的管道路徑，具體而言，將浸漬處理槽10的外槽12的底部與內(nèi)槽11的底部流道連接。在循環(huán)路徑20的路徑上從上游側(cè)開(kāi)始設(shè)置有循環(huán)泵21和過(guò)濾器22。循環(huán)泵21將經(jīng)由循環(huán)路徑20從外槽12吸取的磷酸水溶液壓送到內(nèi)槽11。過(guò)濾器22用于去除在循環(huán)路徑20上游動(dòng)的磷酸水溶液中的異物。
而且，在循環(huán)路徑20上，在過(guò)濾器22的下游附設(shè)有加熱器23。加熱器23設(shè)置在循環(huán)路徑20的比較接近于內(nèi)槽11的位置上，并且將沿循環(huán)路徑20流動(dòng)的磷酸水溶液再次加熱至規(guī)定處理溫度(在本實(shí)施方式中為150℃)。此外，在浸漬處理槽10內(nèi)也設(shè)置有未圖示的加熱器，并且對(duì)貯留在浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液進(jìn)行加熱使維持在規(guī)定的處理溫度。
而且，在循環(huán)路徑20的路徑上，位于循環(huán)泵21的上游側(cè)(接近外槽12的一側(cè))的位置上插入有濃度計(jì)24。濃度計(jì)24是一種通過(guò)測(cè)定特定波長(zhǎng)的吸光度來(lái)測(cè)定液體中的硅氧烷濃度的類型的濃度計(jì)，而且測(cè)定從浸漬處理槽10的外槽12排出的磷酸水溶液所含有的硅氧烷的濃度。
添加劑投入機(jī)構(gòu)30具有秤量規(guī)定量的添加劑且貯留的秤量槽31以及投入閥32。秤量槽31分別以規(guī)定量秤量六氟硅酸水溶液(H2SiF6+H2O)的供給源供給的六氟硅酸水溶液以及磷酸水溶液供給源供給的磷酸水溶液，并貯留于內(nèi)部。在秤量槽31的內(nèi)部，將六氟硅酸溶液和磷酸水溶液混合并調(diào)和為添加劑。然后，若打開(kāi)投入閥32，則貯留在秤量槽31內(nèi)的規(guī)定量的添加劑被投入到浸漬處理槽10的外槽12內(nèi)。
捕集劑投入機(jī)構(gòu)40具有秤量規(guī)定量的捕集劑并貯留的秤量槽41以及投入閥42。秤量槽41分別秤量氟硼酸水溶液(HBF4+H2O)供給液供給的氟硼酸水溶液以及磷酸水溶液供給源供給的磷酸水溶液，并貯留在內(nèi)部。在秤量槽41的內(nèi)部，將氟硼酸水溶液和磷酸水溶液混合并調(diào)和為捕集劑。然后，若打開(kāi)投入閥42，則貯留在秤量槽41內(nèi)的規(guī)定量的捕集劑被投入到浸漬處理槽10的外側(cè)12內(nèi)。
此外，添加劑投入機(jī)構(gòu)30以及捕集劑投入機(jī)構(gòu)40向浸漬處理槽10的外槽12投入添加劑及捕集劑，這是因?yàn)榕c直接投入到內(nèi)槽11的情況相比，先投入到外槽12并經(jīng)由循環(huán)路徑20供給到內(nèi)槽11的情況能夠穩(wěn)定內(nèi)槽11內(nèi)的添加劑和捕集劑的濃度變化以及分布。
而且，在基板處理裝置1內(nèi)設(shè)置有用于直接向浸漬處理槽10供給磷酸水溶液的供給閥50。通過(guò)打開(kāi)供給閥50，能夠從磷酸水溶液供給源向浸漬處理槽10的內(nèi)槽11直接供給磷酸水溶液。在交換液體而向浸漬處理槽10供給新的磷酸水溶液時(shí)，使用該供給閥50。
而且，在基板處理裝置1內(nèi)設(shè)置有管理裝置全體的控制部60?？刂撇?0的作為硬件的結(jié)構(gòu)與一般的計(jì)算機(jī)相同。即，控制部60具有進(jìn)行各種運(yùn)算處理的CPU、存儲(chǔ)并讀取基本程序的專用存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)并讀取各種信息的存儲(chǔ)器RAM以及將控制用應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)等存儲(chǔ)的磁盤等?？刂撇?0的CPU執(zhí)行規(guī)定的程序系統(tǒng)(software)，從而控制部60控制投入閥32、42的開(kāi)閉。此外，控制部60也控制供給閥50、循環(huán)泵21、加熱器23、升降機(jī)13的升降機(jī)構(gòu)等的基板處理裝置1的其它的動(dòng)作部。
除了上述結(jié)構(gòu)之外，基板處理裝置1還具有計(jì)測(cè)浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液溫度的溫度傳感器以及從循環(huán)路徑20排出已使用完的磷酸水溶液并使其再生的再生機(jī)構(gòu)等(均未圖示)。
接下來(lái)，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的基板處理裝置1的動(dòng)作內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。首先，不管基板W是否浸漬在磷酸水溶液中，常態(tài)下循環(huán)泵21也以規(guī)定流量壓送磷酸水溶液，其中，該磷酸水溶液是貯留在浸漬處理槽10內(nèi)。通過(guò)循環(huán)路徑20回流到浸漬處理槽10的磷酸水溶液從內(nèi)槽11的底部供給到浸漬處理槽10內(nèi)。因此，在內(nèi)槽11的內(nèi)部，產(chǎn)生從底部向上方的磷酸水溶液的噴流。從底部供給的磷酸水溶液不久從內(nèi)槽11的上端部溢出而流入到外槽12。流入外槽12內(nèi)的磷酸水溶液經(jīng)由循環(huán)路徑20被回收到循環(huán)泵21，進(jìn)而繼續(xù)進(jìn)行再次壓送回流至浸漬處理槽10內(nèi)的循環(huán)程序。在通過(guò)循環(huán)路徑20的回流過(guò)程中，摻雜在磷酸水溶液中的異物被過(guò)濾器22去除。而且，通過(guò)加熱器23將回流的磷酸水溶液再次加熱至規(guī)定的處理溫度。
通過(guò)循環(huán)路徑20進(jìn)行磷酸水溶液的循環(huán)程序，并且將升降機(jī)13下降至處理位置，將基板W浸漬到貯留在內(nèi)槽11內(nèi)的磷酸水溶液中，其中，升降機(jī)13在交接位置安裝由多個(gè)基板W組成的基板組。由此，在形成于基板W上的氧化硅膜以及氮化硅膜中，對(duì)氮化硅膜選擇性地進(jìn)行蝕刻處理，從而慢慢地除去該氮化硅膜。在規(guī)定時(shí)間的蝕刻處理結(jié)束之后，升降機(jī)13再次上升至交接位置，從而將基板W從蝕刻液中取出。然后，再次通過(guò)升降機(jī)13，將新的基板組浸漬到內(nèi)槽11內(nèi)的磷酸水溶液中，進(jìn)而重復(fù)地進(jìn)行蝕刻處理。
然而，若使用磷酸水溶液進(jìn)行氮化硅膜的蝕刻處理，則會(huì)生成硅氧烷，但是在磷酸水溶液中的硅氧烷濃度存在對(duì)應(yīng)處理目的的適合范圍，若硅氧烷的濃度過(guò)低則氧化硅膜的蝕刻速度(rate)提高，氮化硅膜的蝕刻選擇比下降，這與已敘述的一樣。另一方面，基板處理裝置1定期地進(jìn)行使用完的磷酸水溶液和新的磷酸水溶液之間的交換，并且向浸漬處理槽10新供給的磷酸水溶液的硅氧烷的濃度幾乎為0％。
因此，在向浸漬處理槽10供給新磷酸水溶液時(shí)，不能馬上開(kāi)始對(duì)成為處理對(duì)象的基板W進(jìn)行蝕刻處理，添加劑投入機(jī)構(gòu)30向新磷酸水溶液初始投入添加劑。添加劑投入機(jī)構(gòu)30所投入的添加劑為六氟硅酸和磷酸水溶液的混合液。通過(guò)投入包括六氟硅酸的添加劑，在浸漬處理槽10內(nèi)進(jìn)行下面式1的反應(yīng)。
式1
H2SiF6+2H2O→6HF+SiO2 在此生成的SiO2是硅氧烷的一種，由此，初始的硅氧烷的濃度升高。而且，生成的氫氟酸(HF)如接下來(lái)的式2所示一樣發(fā)生分解。
式2
3HF→HF2-+F-+2H+ 可知式2所示分解的HF2-使氧化硅膜的蝕刻速度提高，另一方面F-使氮化硅膜的蝕刻速度提高。在本實(shí)施方式中，將浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液加熱至150℃，在該溫度范圍上式2的分解反應(yīng)生成大量的F-。
從而，通過(guò)向磷酸水溶液投入包括六氟硅酸水溶液的添加劑，初始硅氧烷的濃度升高，并且能夠提高氮化硅膜的蝕刻速度，其中，該磷酸水溶液是向浸漬處理槽10新供給的磷酸水溶液。通過(guò)這種投入包括六氟硅酸水溶液的添加劑的磷酸水溶液，對(duì)基板W進(jìn)行蝕刻處理，從而能夠提高氮化硅膜的蝕刻選擇比。
圖2是表示在通過(guò)初始投入包括六氟硅酸水溶液的添加劑的磷酸水溶液進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，氧化硅膜以及氮化硅膜的蝕刻速度的變化的圖。如圖所示，隨著時(shí)間的流逝，氧化硅膜以及氮化硅膜兩者的蝕刻速度都降低。這是因?yàn)椋S著時(shí)間的流逝，F(xiàn)-揮發(fā)而減少，從而氮化硅膜的蝕刻速度降低，并且磷酸水溶液中硅氧烷的濃度升高，從而氧化硅膜的蝕刻速度也降低。即，僅僅初始投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑，能夠獲得起初良好的蝕刻特性，但是不能長(zhǎng)時(shí)間地維持該蝕刻特性。
因此，控制部60控制添加劑投入機(jī)構(gòu)30，以便以規(guī)定間隔逐次投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑。圖3是表示在通過(guò)逐次投入添加劑的磷酸水溶液進(jìn)行蝕刻處理時(shí)的氧化硅膜以及氮化硅膜的蝕刻速度的變化的圖。通過(guò)逐次投入添加劑，浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液適當(dāng)補(bǔ)充F-，能夠?qū)⒌枘さ奈g刻速度維持在初始狀態(tài)。但是，隨著逐次投入添加劑，因式1所示的反應(yīng)而生成的硅氧烷過(guò)剩且在磷酸水溶液中積蓄，從而氧化硅膜的蝕刻速度急劇地下降。而且，如圖3所示，在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，過(guò)剩而積蓄的硅氧烷反而在氧化硅膜上析出，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成膜厚增加的Depo模式(Depo mode)(蝕刻速度為負(fù)值)。
即，在逐次投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑的情況下，針對(duì)氮化硅膜的蝕刻速度能夠維持初始良好的蝕刻速度，但是針對(duì)氧化硅膜的蝕刻速度，在急劇下降的時(shí)刻之后轉(zhuǎn)變成負(fù)數(shù)。因此，在此情況下也不能維持當(dāng)初的蝕刻特性。
因而，在第一實(shí)施方式中，添加劑投入機(jī)構(gòu)30以規(guī)定間隔逐次投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑，并且每次對(duì)由規(guī)定張數(shù)的基板W組成的基板組進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，捕集劑投入機(jī)構(gòu)40投入捕集劑。捕集劑投入機(jī)構(gòu)40所投入的捕集劑是氟硼酸水溶液和磷酸水溶液的混合液。含有氟硼酸水溶液的捕集劑在浸漬處理槽10的磷酸水溶液中如式3所示地分解。
式3
HBF4→HF+BF3 在此，氟硼酸被分解而生成的氫氟酸(HF)蝕刻SiO2。因此，能夠防止因式1的反應(yīng)而生成的硅氧烷在磷酸水溶液中過(guò)剩積蓄。
圖4是表示通過(guò)在逐次投入添加劑并且通過(guò)投入含有氟硼酸水溶液的捕集劑的磷酸水溶液進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，氧化硅膜以及氮化硅膜的蝕刻速度的變化的圖。如上所述，通過(guò)逐次投入含有六氟硅酸溶液的添加劑，浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液適當(dāng)補(bǔ)充F-，能夠?qū)⒌枘さ奈g刻速度維持在初始狀態(tài)。而且，逐次投入添加劑生成的硅氧烷被氫氟酸蝕刻，該氫氟酸是含有在捕集劑中的氟硼酸分解而生成的。即，含有氟硼酸水溶液的捕集劑捕集因逐次投入添加劑而生成的硅氧烷。由此，能夠抑制在磷酸水溶液中的硅氧烷的濃度升高，而且也能夠?qū)⒀趸枘さ奈g刻速度維持在初始狀態(tài)。其結(jié)果，如圖4所示，氮化硅膜以及氧化硅膜兩者的蝕刻速度能夠維持在初始的良好速度。
如上所述，在第一實(shí)施方式中，添加劑投入機(jī)構(gòu)30以規(guī)定間隔逐次投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑，并且，每次對(duì)規(guī)定張數(shù)的基板W組成的基板組進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，捕集劑投入機(jī)構(gòu)40投入捕集劑。具體而言，按照預(yù)先設(shè)定的投入添加劑以及捕集劑的時(shí)間，控制部60控制添加劑投入機(jī)構(gòu)30以及捕集劑投入機(jī)構(gòu)40，向浸漬處理槽10投入添加劑以及捕集劑。
圖5是表示添加劑以及捕集劑的投入時(shí)間的一個(gè)例子的時(shí)間圖。如圖所示，在浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液的液體交換以及溫度調(diào)整結(jié)束之后，初始投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑。由此，初始的硅氧烷的濃度升高，并且生成大量的F-，從而能夠提高氮化硅膜的蝕刻速度。而且，在對(duì)規(guī)定張數(shù)的基板W組成的基板組進(jìn)行蝕刻處理之前，捕集劑投入機(jī)構(gòu)40投入含有氟硼酸水溶液的捕集劑。然后，向投入有添加劑以及捕集劑的磷酸水溶液中，浸漬最初的基板組的基板W，并進(jìn)行蝕刻處理。
然后，不管是否對(duì)基板組進(jìn)行處理，控制部60控制添加劑投入機(jī)構(gòu)30以規(guī)定間隔逐次投入添加劑。而且，控制部60控制捕集劑投入機(jī)構(gòu)40，在浸漬處理槽10中對(duì)由規(guī)定張數(shù)的基板W組成的基板組進(jìn)行蝕刻處理之前，投入捕集劑。這樣，在浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液適當(dāng)補(bǔ)充F-，另一方面，通過(guò)捕集劑蝕刻因逐次投入添加劑而生成的硅氧烷，從而能夠抑制磷酸水溶液中的硅氧烷的濃度顯著升高。其結(jié)果，針對(duì)氮化硅膜以及氧化硅膜兩者，如圖4所示能夠維持初始的良好蝕刻速度。
<2.第二實(shí)施方式> 接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。第二實(shí)施方式的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的基板處理裝置1的結(jié)構(gòu)完全相同。第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于投入捕集劑的時(shí)間。在第一實(shí)施方式中，每次對(duì)由規(guī)定張數(shù)的基板W組成的基板組進(jìn)行蝕刻處理時(shí)投入捕集劑，但是在第二實(shí)施方式中，基于濃度計(jì)24所測(cè)定到的硅氧烷的濃度，投入捕集劑。
在第二實(shí)施方式中，為了提高氮化硅膜的蝕刻選擇比，初始投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑，并且控制部60控制添加劑投入機(jī)構(gòu)30以規(guī)定間隔逐次投入。通過(guò)逐次投入添加劑，浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液適當(dāng)補(bǔ)充F-，而且能夠?qū)⒌枘さ奈g刻速度維持在初始狀態(tài)，但是硅氧烷在磷酸水溶液中過(guò)剩積蓄，從而氧化硅膜的蝕刻速度急劇下降，這些都與已敘述的情況相同。而且，經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間之后，在氧化硅膜反而析出過(guò)剩而積蓄的硅氧烷，進(jìn)而膜厚增加。
因此，在第二實(shí)施方式中，添加劑投入機(jī)構(gòu)30以規(guī)定間隔逐次投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑，當(dāng)通過(guò)濃度計(jì)24測(cè)定的磷酸水溶液的硅氧烷的濃度大于等于閾值時(shí)，捕集劑投入機(jī)構(gòu)40投入捕集劑。具有而言，在通過(guò)循環(huán)路徑20進(jìn)行磷酸水溶液的循環(huán)程序期間，通過(guò)使?jié)舛扔?jì)24在常態(tài)下監(jiān)視浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液中的硅氧烷濃度，并且該測(cè)定結(jié)果被傳送到控制部60。在控制部60的存儲(chǔ)器內(nèi)，已預(yù)先存儲(chǔ)有濃度的閾值。而且，當(dāng)濃度計(jì)24所測(cè)定的硅氧烷的濃度大于等于該閾值時(shí)，控制部60控制捕集劑投入機(jī)構(gòu)40投入捕集劑。
與第一實(shí)施方式一樣，捕集劑投入機(jī)構(gòu)40所投入的捕集劑是氟硼酸水溶液和磷酸水溶液的混合液。將捕集劑投入到浸漬處理槽10內(nèi)的磷酸水溶液中進(jìn)而發(fā)生的反應(yīng)也與第一實(shí)施方式相同。即，逐次投入添加劑產(chǎn)生硅氧烷，含有在捕集劑內(nèi)的氟硼酸分解生成氫氟酸，從而該氫氟酸蝕刻該硅氧烷。
通過(guò)逐次投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑，能夠維持初始狀態(tài)的氮化硅膜的蝕刻速度，并且捕集劑捕集因逐次投入添加劑而產(chǎn)生的硅氧烷，而且能夠抑制磷酸水溶液中硅氧烷的濃度升高，能夠?qū)⒀趸枘さ奈g刻速度維持在初始狀態(tài)。其結(jié)果，與第一實(shí)施方式一樣，對(duì)于氮化硅膜以及氧化硅膜兩者的蝕刻速度，能夠維持在初始的良好速度。
從而，將上述的閾值設(shè)定為在80ppm以上120ppm以下的范圍內(nèi)的任意的濃度值。圖6是表示在磷酸水溶液中硅氧烷的飽和濃度的圖。圖中橫軸表示磷酸水溶液的溫度，縱軸表示硅氧烷的濃度。磷酸水溶液的溫度越高，硅氧烷的飽和濃度也越大。在處理溫度為150℃～160℃的高溫下，使用磷酸水溶液對(duì)氮化硅膜進(jìn)行選擇性地蝕刻處理。在該溫度段，如圖6所示，80ppm以上120ppm以下的濃度范圍是接近硅氧烷析出的濃度(飽和濃度)的較高濃度段。若將閾值設(shè)定為比120ppm大的濃度值，則在硅氧烷于氧化硅膜上析出從而膜厚增加之后再投入捕集劑，因此不能將氧化硅膜的蝕刻速度維持在規(guī)定值。而且，若將閾值設(shè)定成小于80ppm的濃度值，則由于投入捕集劑之后的硅氧烷的濃度過(guò)低，從而氧化硅膜的蝕刻速度提高，不能將其維持在規(guī)定值。因此，將閾值設(shè)定成在80ppm以上120ppm以下的范圍內(nèi)的濃度值。
<3.變形例> 上面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明只要不脫離其宗旨，在除了上述實(shí)施方式以外，能夠有各種各樣的變形。例如，添加劑以及捕集劑的投入時(shí)間不僅限于第一及第二實(shí)施方式的例子，能夠根據(jù)蝕刻處理的內(nèi)容以及所需的蝕刻速度而適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。
而且，根據(jù)蝕刻處理的內(nèi)容以及所需的蝕刻速度，也能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定添加劑以及捕集劑的組成以及每一次的投入量。即，向磷酸水溶液逐次投入含有六氟硅酸水溶液的添加劑，適當(dāng)補(bǔ)充促進(jìn)氮化硅膜的蝕刻的F-，投入含有氟硼酸水溶液的捕集劑，從而蝕刻所增加的硅氧烷，則能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定添加劑以及捕集劑的組成、投入量、投入時(shí)間等。
捕集劑的投入量以及投入時(shí)間是根據(jù)最初基板W上的氮化硅膜的總蝕刻量來(lái)取適當(dāng)值，但是計(jì)算處理中的基板W的氮化硅膜的總蝕刻量是極其困難的。因此，如第一實(shí)施方式一樣，每次對(duì)基板組進(jìn)行蝕刻處理時(shí)投入捕集劑，或者如第二實(shí)施方式一樣，磷酸水溶液的硅氧烷的濃度大于等于規(guī)定閾值時(shí)投入捕集劑，那么就能夠較容易地決定投入捕集劑的時(shí)間。
另外，在上述實(shí)施方式中，使用秤量槽31、41秤量規(guī)定量的添加劑以及捕集劑并將其投入，但是若能夠正確地投入規(guī)定量的添加劑以及捕集劑，則也可以使用質(zhì)量流控制器等其它的儀器。
另外，在上述實(shí)施方式中，添加劑為六氟硅酸水溶液和磷酸水溶液的混合液，但是也可以加入硝酸(HNO3)。
另外，在上述實(shí)施方式中，外槽12不是必須的，也可以將循環(huán)路徑20的管道兩端與內(nèi)槽連通連接，并且通過(guò)循環(huán)路徑20使內(nèi)槽11內(nèi)的磷酸水溶液循環(huán)。而且，升降機(jī)13不僅限于直接保持多個(gè)基板W的結(jié)構(gòu)，升降機(jī)13也可以是將容置多個(gè)基板W的載體保持并升降的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種基板處理裝置，其將形成有氧化硅膜以及氮化硅膜的基板浸漬到磷酸水溶液中而對(duì)氮化硅膜進(jìn)行蝕刻處理，其特征在于，具有
浸漬處理槽，其貯留磷酸水溶液并將所述基板浸漬在磷酸水溶液中從而進(jìn)行對(duì)氮化硅膜的蝕刻處理；
添加劑投入裝置，其向所述浸漬處理槽內(nèi)的磷酸水溶液中投入含有六氟硅酸的添加劑；
捕集劑投入裝置，其向所述浸漬處理槽內(nèi)的磷酸水溶液中投入含有氟硼酸的捕集劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，
還具有投入控制裝置，該投入控制裝置控制所述添加劑投入裝置，以便以規(guī)定間隔逐次投入所述添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基板處理裝置，其特征在于，
所述投入控制裝置控制所述捕集劑投入裝置，以便在所述浸漬處理槽中，每次對(duì)由規(guī)定張數(shù)的基板組成的基板組進(jìn)行蝕刻處理時(shí)投入所述捕集劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基板處理裝置，其特征在于，
還具有濃度計(jì)，所述濃度計(jì)測(cè)定所述浸漬處理槽內(nèi)的磷酸水溶液中所含的硅氧烷的濃度，
所述投入控制裝置控制所述捕集劑投入裝置，以便在所述濃度計(jì)所測(cè)定的硅氧烷的濃度大于等于規(guī)定閾值時(shí)，投入所述捕集劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板處理裝置，其特征在于，
將所述閾值設(shè)定在80ppm以上120ppm以下的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板處理裝置，其特征在于，
還具有循環(huán)路徑，其使從所述浸漬處理槽排出的磷酸水溶液再次回流到所述浸漬處理槽，
所述濃度計(jì)設(shè)置在所述循環(huán)路徑內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，
所述添加劑投入裝置具有第一秤量槽，所述第一秤量槽秤量規(guī)定量的所述添加劑；
所述捕集劑投入裝置具有第二秤量槽，所述第二秤量槽秤量規(guī)定量的所述捕集劑。
8.一種基板處理方法，其將形成有氧化硅膜以及氮化硅膜的基板浸漬到磷酸水溶液中而對(duì)氮化硅膜進(jìn)行蝕刻處理，其特征在于，包括
蝕刻工序a，其將所述基板浸漬在磷酸水溶液中從而進(jìn)行對(duì)氮化硅膜的蝕刻處理；
添加劑投入工序b，其向所述磷酸水溶液中，投入含有六氟硅酸的添加劑；
捕集劑投入工序c，其向所述磷酸水溶液中，投入含有氟硼酸的捕集劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板處理方法，其特征在于，
向所述磷酸水溶液按規(guī)定間隔逐次投入所述添加劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基板處理方法，其特征在于，
在每次對(duì)由規(guī)定張數(shù)的基板組成的基板組進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，向所述磷酸水溶液投入所述捕集劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基板處理方法，其特征在于，
在所述磷酸水溶液中所含的硅氧烷的濃度大于等于規(guī)定閾值時(shí)，投入所述捕集劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基板處理方法，其特征在于，
所述閾值在80ppm以上120ppm以下的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠長(zhǎng)時(shí)間地將磷酸水溶液的蝕刻特性維持在規(guī)定水平的基板處理裝置。添加劑投入機(jī)構(gòu)(30)向貯留在浸漬處理槽(10)內(nèi)的磷酸水溶液中，逐次投入含有六氟硅酸水溶液(H2SiF6+H2O)的添加劑。而且，捕集劑投入機(jī)構(gòu)(40)向磷酸水溶液中，投入含有氟硼酸水溶液(HBF4+H2O)的捕集劑。通過(guò)逐次投入添加劑，能夠適當(dāng)補(bǔ)充促進(jìn)氮化硅膜的蝕刻的F-，并且，通過(guò)氟硼酸分解的氫氟酸蝕刻因逐次投入該添加劑而增加的硅氧烷，能夠抑制硅氧烷的濃度顯著升高。由此，對(duì)于氮化硅膜以及氧化硅膜兩者，能夠維持在初始的蝕刻速度。
文檔編號(hào)H01L21/306GK101393867SQ20081014540
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者清瀨浩巳 申請(qǐng)人:大日本網(wǎng)屏制造株式會(huì)社