CN113614889A - 衬底处理方法及衬底处理装置 - Google Patents

衬底处理方法及衬底处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113614889A
CN113614889A CN202080022833.1A CN202080022833A CN113614889A CN 113614889 A CN113614889 A CN 113614889A CN 202080022833 A CN202080022833 A CN 202080022833A CN 113614889 A CN113614889 A CN 113614889A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
amorphous silicon
silicon layer
layer
substrate processing
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
Application number
CN202080022833.1A
Other languages
English (en)
Inventor
樋口鲇美
赤西勇哉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Screen Holdings Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Screen Holdings Co Ltd filed Critical Screen Holdings Co Ltd
Publication of CN113614889A publication Critical patent/CN113614889A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32134—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • 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
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
    • 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
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • 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
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • 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
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H01L21/2686—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation using incoherent radiation
    • 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
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/6708—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

衬底处理方法具备下述工序：将具有在表面形成有源自于干蚀刻的变质层的非晶硅层的衬底以水平状态保持的工序(步骤S11)；通过向变质层照射紫外线，从而对变质层进行改性以生成改性层的工序(步骤S12)；和向在表面具有该改性层的非晶硅层供给药液，针对非晶硅层进行湿蚀刻的工序(步骤S13)。由此能够高效地进行非晶硅层的湿蚀刻。

Description

衬底处理方法及衬底处理装置
技术领域
本发明涉及衬底处理方法及衬底处理装置。
背景技术
近年来，与半导体衬底(以下，简称为“衬底”。)的图案的微细化相伴，进行基于多重图案化(multi-patterning)的图案形成。在多重图案化中，衬底上形成的非晶硅等的中间图案的上表面及侧面由硅氧化物(SiOx)等被覆膜被覆，通过基于等离子体蚀刻的各向异性蚀刻，从而将中间图案上表面的被覆膜除去。并且，通过使用干蚀刻将中间图案除去，从而被覆中间图案侧面的被覆膜(所谓的侧壁)作为比中间图案微细的图案残留。之后，通过以该侧壁为掩模进行干蚀刻，从而形成微细的图案。
另一方面，在日本特开2018-19089号公报(文献1)中公开了通过向衬底上的多晶硅膜供给包含TMAH(四甲基氢氧化铵)的药液而对该多晶硅膜进行湿蚀刻的技术。
然而，在上述的多重图案化中，在通过干蚀刻将中间图案除去时，存在聚合物状的残渣残留在侧壁间，在之后的成膜工序及蚀刻工序等中发生图案的形成缺陷的可能。因而，研究了向衬底上供给药液并通过湿蚀刻将非晶硅的中间图案除去的技术。
但是，若要通过湿蚀刻将非晶硅的中间图案除去，已知其蚀刻速率远低于通常的非晶硅的湿蚀刻中的蚀刻速率。
因而，本申请发明人深入研究后获得下述发现：在非晶硅的中间图案(即，非晶硅层)除去的前工序即等离子体蚀刻时，氧、碳等入射至从硅氧化物等被覆膜露出的中间图案上表面，因由该入射引起的上表面的变质而导致上述蚀刻速率下降。
发明内容
发明要解决的课题
本发明涉及衬底处理方法，目的在于高效地进行非晶硅层的湿蚀刻。
本发明的一个优选方案的衬底处理方法包括下述工序：a)将具有在表面形成有源自于干蚀刻的变质层的非晶硅层的衬底以水平状态保持的工序；b)通过向所述变质层照射紫外线，从而对所述变质层进行改性以生成改性层的工序；和c)向在表面具有所述改性层的所述非晶硅层供给药液，以针对所述非晶硅层进行湿蚀刻的工序。由此，能够高效地进行非晶硅层的湿蚀刻。
优选在所述干蚀刻中，利用使用氟碳系气体及氧气体所生成的等离子体对在所述非晶硅层的表面形成的被覆膜进行蚀刻。
优选所述非晶硅层为在针对所述衬底的多重图案化中途形成的中间图案。在所述干蚀刻中，通过针对覆盖所述中间图案的上表面及侧面的所述被覆膜进行各向异性蚀刻，从而使得所述中间图案的所述上表面从所述被覆膜露出，形成覆盖所述中间图案的所述侧面的所述被覆膜的侧壁。在所述湿蚀刻中，所述中间图案被除去而保留所述侧壁。
优选所述紫外线的波长为250nm以下。
优选所述b)工序中的所述紫外线的累积照射量为1000mJ/cm2以上。
优选所述b)工序中的所述紫外线的照射在低氧气氛中进行。
优选在所述b)工序中对所述衬底上的所述紫外线的照射区域进行扫描。在所述非晶硅层之中针对所述变质层厚的区域的所述紫外线的累积照射量大于针对所述变质层薄的区域的所述紫外线的累积照射量。
优选在所述c)工序中对所述衬底上的所述药液的排出位置进行扫描。所述非晶硅层之中针对所述改性层厚的区域的所述药液的排出时间比针对所述改性层薄的区域的所述药液的排出时间长。
优选所述衬底处理方法在所述b)工序与所述c)工序之间还具备向所述非晶硅层供给其他药液以将所述非晶硅层的表面自然氧化膜除去的工序。
本发明还涉及衬底处理装置。本发明的一个优选方案的衬底处理装置具备：衬底保持部，其将具有在表面形成有源自于干蚀刻的变质层的非晶硅层的衬底以水平状态保持；紫外线照射部，其通过向所述变质层照射紫外线，从而对所述变质层进行改性以生成改性层；和药液供给部，其向表面具有所述改性层的所述非晶硅层供给药液，以针对所述非晶硅层进行湿蚀刻。由此，能够高效地进行非晶硅层的湿蚀刻。
优选在所述干蚀刻中，以使用氟碳系气体及氧气体所生成的等离子体对在所述非晶硅层的表面形成的被覆膜进行蚀刻。
优选所述非晶硅层为在针对所述衬底的多重图案化中途形成的中间图案。在所述干蚀刻中，通过针对覆盖所述中间图案的上表面及侧面的所述被覆膜进行各向异性蚀刻，从而使得所述中间图案的所述上表面从所述被覆膜露出，形成覆盖所述中间图案的所述侧面的所述被覆膜的侧壁。在所述湿蚀刻中，所述中间图案被除去而保留所述侧壁。
优选所述紫外线的波长为250nm以下。
优选针对所述非晶硅层的所述紫外线的累积照射量为1000mJ/cm2以上。
优选针对所述非晶硅层的所述紫外线的照射在低氧气氛中进行。
优选所述衬底处理装置还具备对所述紫外线照射部控制的照射控制部。所述紫外线照射部具备：紫外线灯，其向所述衬底照射所述紫外线；以及照射区域扫描机构，其对所述衬底上的所述紫外线的照射区域进行扫描。通过由所述照射控制部对所述紫外线灯及所述照射区域扫描机构中的至少一者进行控制，从而使得所述非晶硅层之中针对所述变质层厚的区域的所述紫外线的累积照射量大于针对所述变质层薄的区域的所述紫外线的累积照射量。
优选所述衬底处理装置还具备对所述药液供给部进行控制的供给控制部。所述药液供给部包括：药液排出部，其向所述衬底排出所述药液；以及排出位置扫描机构，其对所述药液在所述衬底上的排出位置进行扫描。通过由所述供给控制部对所述排出位置扫描机构进行控制，以使得在所述非晶硅层之中针对所述改性层厚的区域的所述药液的排出时间比针对所述改性层薄的区域的所述药液的排出时间长。
优选所述衬底处理装置还具备其他药液供给部，其在针对所述非晶硅层的所述紫外线的照射与所述药液的供给之间向所述非晶硅层供给其他药液，以将所述非晶硅层的表面自然氧化膜除去。
上述目的及其他目的、特征、方式及优点通过以下参照附图进行的本发明的详细说明可以明确。
附图说明
图1是第1实施方式的衬底处理装置的侧视图。
图2是示出处理液供给部的框图。
图3是示出衬底的上表面附近的部位的剖视图。
图4是示出衬底的上表面附近的部位的剖视图。
图5是示出衬底的上表面附近的部位的剖视图。
图6是示出衬底的处理流程的一例的图。
图7是示出非晶硅层的蚀刻速率的图。
图8是示出衬底的处理流程的一部分的图。
图9是示出处理液供给部的框图。
图10是第2实施方式的衬底处理装置的侧视图。
具体实施方式
图1是示出本发明第1实施方式的衬底处理装置1的构成的侧视图。衬底处理装置1为逐张对半导体衬底9(以下，简称为“衬底9”。)处理的单张式装置。衬底处理装置1向衬底9供给处理液并进行处理。在图1中，以剖面示出衬底处理装置1的构成的一部分。
衬底处理装置1包括衬底保持部31、衬底旋转机构33、杯状部4、处理液供给部5、控制部6、紫外线照射部7和外壳11。衬底保持部31、衬底旋转机构33、杯状部4及紫外线照射部7等被收容在外壳11的内部空间中。在图1中，将外壳11以剖面示出(在图10中也相同)。在外壳11的顶盖部设有气流形成部12，该气流形成部12向该内部空间供给气体并形成向下方流动的气流(所谓的下降流)。作为气流形成部12，例如使用FFU(风机过滤器单元)。
控制部6配置在外壳11的外部，对衬底保持部31、衬底旋转机构33、处理液供给部5及紫外线照射部7等进行控制。控制部6例如包含具备处理器、存储器、输入输出部和总线的通常的计算机。总线为将处理器、存储器及输入输出部连接的信号电路。存储器存储程序及各种信息。处理器按照存储器中存储的程序等，使用存储器等执行多种处理(例如，数值计算)。输入输出部包括接受操作者的输入的键盘及鼠标、显示来自处理器的输出等的显示器、以及发送来自处理器的输出等的发送部。
控制部6包具备存储部61、照射控制部62和供给控制部63。存储部61主要由存储器实现，存储衬底9的处理制程等各种信息。照射控制部62主要由处理器实现，按照存储部61中保存的处理制程等，对紫外线照射部7等进行控制。供给控制部63主要由处理器实现，按照在存储部61中保存的处理制程等对处理液供给部5等进行控制。
衬底保持部31与水平状态的衬底9的下侧的主面(即，下表面)相对，从下侧保持衬底9。衬底保持部31例如为将衬底9机械地支承的机械夹盘。衬底保持部31设置为能够以朝向上下方向的中心轴J1为中心旋转。
衬底保持部31包括保持部主体和多个卡盘销。保持部主体为与衬底9的下表面相对的大致圆板状的构件。多个卡盘销在保持部主体的周缘部处沿以中心轴J1为中心的周向(以下，也简称为“周向”。)以大致等角度间隔配置。各卡盘销从保持部主体的上表面向上方突出，以与衬底9的下表面的周缘区域及侧面接触的方式支承衬底9。需要说明的是，衬底保持部31也可以是吸附衬底9的下表面中央部并将其保持的真空吸盘等。
衬底旋转机构33配置在衬底保持部31的下方。衬底旋转机构33以中心轴J1为中心而使衬底9与衬底保持部31一起旋转。衬底旋转机构33例如具备旋转轴与衬底保持部31的保持部主体连接的电动旋转式马达。衬底旋转机构33也可以具有中空马达等其他构造。
处理液供给部5将多种处理液单独向衬底9供给。该多种处理液例如包含后述的药液及漂洗液。处理液供给部5包括喷嘴51、臂部511和喷嘴旋转机构512。喷嘴51从衬底9的上方向衬底9的上侧的主面(以下记为“上表面91”。)供给处理液。喷嘴51例如由特氟龙(注册商标)等具有高耐药性的树脂形成。
臂部511为沿大致水平方向延伸的棒状的构件，对喷嘴51进行支承。喷嘴旋转机构512在以中心轴J1为中心的径向(以下，也简称为“径向”。)上配置在杯状部4的外侧。喷嘴旋转机构512例如具备具有沿上下方向延伸的旋转轴的电动旋转式马达。该旋转轴与臂部511的一个端部连接。喷嘴旋转机构512通过使臂部511以朝向上下方向的旋转轴为中心旋转，从而使喷嘴51沿水平方向移动，并从衬底9的上方向杯状部4的径向外侧的退避位置退避。
杯状部4为以中心轴J1为中心的环状构件。杯状部4在衬底9及衬底保持部31的周围配置在全周范围内，覆盖衬底9及衬底保持部31的侧方及下方。杯状部4为接受从旋转中的衬底9朝向周围飞散的处理液等液体的受液容器。杯状部4的内侧面由例如防水性材料形成。无论衬底9是旋转还是静止，杯状部4均在周向上静止。在杯状部4的底部设有将由杯状部4接受的处理液等向外壳11的外部排出的排液端口(图示省略)。杯状部4能够通过图示省略的升降机构而沿上下方向在图1所示的衬底9周围的位置、即处理位置和与该处理位置相比位于下侧的退避位置之间移动。
杯状部4也可以与图1所示的单层构造不同，为在径向上层叠多个杯的层叠构造。在杯状部4具有层叠构造的情况下，多个杯能够分别独立地沿上下方向移动，并对应于从衬底9飞散的处理液的种类对多个杯进行切换，来接受处理液。
图2是示出衬底处理装置1的处理液供给部5的框图。在图2中，处理液供给部5以外的构成也一并示出。处理液供给部5具备药液供给部52和漂洗液供给部53。药液供给部52具备喷嘴51、臂部511(参见图1)、喷嘴旋转机构512(参见图1)、药液供给源521和药液配管522。喷嘴51经由药液配管522与药液供给源521连接。喷嘴51为将从药液供给源521送出的药液向衬底9的上表面91排出的药液排出部。药液为衬底9的湿蚀刻中使用的蚀刻液。该蚀刻液例如为氢氧化铵(NH4OH)水溶液等碱系蚀刻液。
漂洗液供给部53具备上述的喷嘴51、臂部511、喷嘴旋转机构512、漂洗液供给源531和漂洗液配管532。喷嘴51经由漂洗液配管532与漂洗液供给源531连接。喷嘴51为将从漂洗液供给源531送出的漂洗液向衬底9的上表面91排出的漂洗液排出部。作为漂洗液，例如，使用DIW(De-ionized Water：去离子水)、碳酸水、臭氧水或氢水等水性处理液。
如上所述，喷嘴51、臂部511及喷嘴旋转机构512为药液供给部52及漂洗液供给部53所共用。在喷嘴51的下端例如独立地设有药液用的排出口及漂洗液用的排出口，种类不同的处理液经由不同的配管及排出口向衬底9的上表面91供给。另外，药液排出用的喷嘴与漂洗液排出用的喷嘴也可以相互独立地分别设置。
紫外线照射部7具备紫外线灯71和灯升降机构72。紫外线灯71为配置在衬底9的上方的大致圆板状的灯。灯升降机构72配置在杯状部4的径向外侧。灯升降机构72例如具备电动线性马达或滚珠丝杠及电动旋转式马达。灯升降机构72与紫外线灯71连接，使紫外线灯71沿上下方向移动。紫外线灯71能够沿上下方向在图1中以实线示出的退避位置和与该退避位置相比位于下侧的照射位置(以双点划线示出。)之间移动。在紫外线灯71从退避位置向照射位置移动时，喷嘴51在喷嘴旋转机构512的作用下从衬底9的上方向退避位置退避。紫外线灯71从该照射位置朝向衬底9的整个上表面91照射紫外线。
作为紫外线灯71，能够使用准分子灯或低压水银灯等。优选从紫外线灯71出射的紫外线的波长为250nm以下，更加优选为172nm以下。该紫外线的波长的下限没有特别限定，例如为120nm以上。
图3为将衬底9的上表面91附近的部位放大示出的剖视图。在图3所例示的衬底9中，在硅衬底主体93的上表面上形成绝缘膜94，在绝缘膜94的上表面上形成氮化钛(TiN)膜95，在氮化钛膜95的上表面上形成氮化硅膜96。绝缘膜94、氮化钛膜95及氮化硅膜96分别以大致均匀的厚度设置在图3中的硅衬底主体93的整个上表面上。
在氮化硅膜96的上表面上形成有非晶硅层97。非晶硅层97为作为多个图案要素971的集合的微细图案。非晶硅层97为在针对衬底9的多重图案化中途形成的中间图案。在图3中示出4个图案要素971。图3中的图案要素971的左右方向的宽度为例如30nm～100nm。图案要素的971的上下方向的高度为例如20nm～100nm。氮化硅膜96的上表面在邻接的图案要素971之间露出。
非晶硅层97的各图案要素971的侧面由侧壁981覆盖。侧壁981为由硅氧化物、硅氮化物或硅氧氮化物等形成的薄膜。图3中的侧壁981的左右方向的宽度小于图案要素971的宽度，为例如10nm～20nm。侧壁981的上下方向的高度与图案要素的971的高度大致相同，侧壁981的上端及下端位于与图案要素971的上端及下端在上下方向上大致相同的位置。图案要素971的上表面未被由上述的硅氧化物、硅氮化物或硅氧氮化物等形成的薄膜覆盖，从覆盖图案要素971的两侧面的2个侧壁981露出。
图3所示的衬底9在与衬底处理装置1不同的其他装置中形成。具体来说，首先，在硅衬底主体93上依次形成有绝缘膜94、氮化钛膜95、氮化硅膜96及非晶硅层97(即，中间图案)的状态下，如图4所示，形成覆盖最上层的非晶硅层97的被覆膜98。被覆膜98例如为硅氧化膜、硅氮化膜或硅氧氮化膜。被覆膜98在整个面内被覆非晶硅层97的各图案要素971的上表面及侧面、以及从各图案要素971之间露出的氮化硅膜96的上表面。被覆膜98的形成例如通过CVD(Chemical Vapor Deposition(化学气相沉积)：化学气相生长)、PVD(PhysicalVapor Deposition(物理气相沉积)：物理气相生长)或ALD(原子层堆积：Atomic LayerDeposition)来进行。
接下来，针对图4所示的被覆膜98进行干蚀刻。该干蚀刻例如为由使用氟碳系气体(CxFy)及氧气体而生成的等离子体进行的等离子体蚀刻。该干蚀刻实质上为仅在上下方向上进行蚀刻的各向异性蚀刻。通过针对被覆膜98进行该各向异性蚀刻，从而非晶硅层97的各图案要素971的上表面从被覆膜98露出，邻接的图案要素971间的氮化硅膜96的上表面也从被覆膜98露出。另外，非晶硅层97的各图案要素971的侧面维持由被覆膜98覆盖的状态。由此，形成图3所示的衬底9。覆盖各图案要素971的侧面的侧壁981为在上述被覆膜98(参见图4)中的干蚀刻时残留的部位。
在衬底9中，在该干蚀刻时，氧(O)、碳(C)及氟(F)等入射至从被覆膜98露出的各图案要素971的上表面(即，非晶硅层97的与硅衬底主体93相反侧的表面)，并且如图5所示，在各图案要素971的上表面形成变质层972。在图5中，在变质层972标注与图案要素971中的变质层972以外的部位不同的平行斜线。认为在源自于前工序的干蚀刻的该变质层972中，入射至非晶硅层97的氧及碳与非晶硅层97的硅键合而形成“Si-O键”及“Si-C键”。并且，认为这些Si-O键及Si-C键是阻碍衬底处理装置1中的非晶硅层97的湿蚀刻(见后述)的要因。需要说明的是，在变质层972中，也存在仅形成Si-O键及Si-C键中的一者的可能性。
接下来，参照图6说明衬底处理装置1中的衬底9的处理。在衬底处理装置1中，首先，具有图3所示的非晶硅层97及侧壁981的衬底9被搬入图1所示的衬底处理装置1，由衬底保持部31以水平状态保持(步骤S11)。如图5所示，在非晶硅层97的表面形成有源自于干蚀刻的变质层972。
接下来，通过由照射控制部62控制紫外线照射部7，从而将紫外线灯71配置在图1中以双点划线示出的照射位置，并从紫外线灯71朝向衬底9的整个上表面91出射紫外线。由此，向非晶硅层97的变质层972照射紫外线。从紫外线灯71向变质层972的紫外线照射进行规定时间。由此，变质层972中的Si-O键及Si-C键被切断。其结果，变质层972被改性而生成改性层(步骤S12)。
在步骤S12中，如上所述，优选向非晶硅层97照射的紫外线的波长为250nm以下。波长为250nm以下的紫外线的能量为478kJ/mol以上，大于Si-O键的键能443kJ/mol及Si-C键的键能337kJ/mol。因此，通过向变质层972照射波长250nm以下的紫外线，从而能够恰当地将变质层972的Si-O键及Si-C键切断。
在步骤S12中，优选从紫外线灯71向非晶硅层97的变质层972照射的紫外线的累积照射量为1000mJ/cm2以上。该累积照射量的上限没有特别限定，为例如3000mJ/cm2。累积照射量通过将非晶硅层97的上表面中的紫外线的照度(mW/cm2)乘以紫外线的照射时间(sec(秒))而求得。
优选步骤S12中向非晶硅层97的紫外线照射在低氧气氛中进行。更加优选该紫外线照射在氧浓度为1体积％以下的气氛中进行。该低氧气氛可以通过多种方法实现。例如，也可以通过从气流形成部12向外壳11的内部空间供给氮(N2)气体等非活性气体并使得外壳11的内部空间成为非活性气体气氛来实现上述低氧气氛。向外壳11的非活性气体的供给也可以使用气流形成部12以外的气体供给机构进行。另外，也可以通过从紫外线灯71与衬底9之间的空间的侧方等仅向该空间供给非活性气体，从而在低氧气氛中进行上述紫外线照射。
在向非晶硅层97的紫外线照射结束时，利用灯升降机构72使紫外线灯71从上述照射位置移动至退避位置。另外，利用喷嘴旋转机构512使喷嘴51从退避位置移动至衬底9的上方。并且，通过利用衬底旋转机构33使衬底9开始旋转，并由供给控制部63对药液供给部52进行控制，从而从喷嘴51向旋转中的衬底9供给药液。具体来说，从喷嘴51朝向衬底9的上表面91的中央部排出液柱状的药液。供给至衬底9上的药液在离心力的作用下从衬底9的中央部向径向外方扩展，被赋予到衬底9的整个上表面91。
该药液为氢氧化铵水溶液等蚀刻液，通过向表面具有上述改性层的非晶硅层97供给药液，从而针对非晶硅层97进行湿蚀刻(步骤S13)。在衬底9上，非晶硅层97的各图案要素971被选择性地蚀刻除去，覆盖图案要素971的侧面的侧壁981未被蚀刻而残留在氮化硅膜96上。
在衬底处理装置1中，也可以在进行针对非晶硅层97的湿蚀刻的期间，通过由供给控制部63来驱动喷嘴旋转机构512，从而使得喷嘴51在衬底9的上方大致沿径向往复移动。由此，能够提高向衬底9的整个面赋予蚀刻液的均匀性。
图7是示出上述湿蚀刻中的非晶硅层97的蚀刻速率的图。该蚀刻速率为将氢氧化铵及DIW以1：15的比率混合制备的65℃的氢氧化铵水溶液作为蚀刻液使用的情况。图中的实施例1示出表面形成有上述改性层的非晶硅层97的蚀刻速率。在实施例1中，上述步骤S12中的紫外线向变质层972的累积照射量为1000mJ/cm2。另外，比较例1示出表面形成有变质层972的非晶硅层97(即，紫外线照射前的非晶硅层)的蚀刻速率。比较例2示出表面未形成有变质层972及改性层的非晶硅层97(即，未实施等离子体蚀刻的非晶硅层)的蚀刻速率。
如图7所示，比较例1的蚀刻速率因湿蚀刻被变质层972阻碍而非常低，为比较例2的蚀刻速率的3％左右。因此，在比较例1的状态下，实质上未进行非晶硅层97的湿蚀刻。另一方面，实施例1的蚀刻速率因通过紫外线照射使变质层972改性而恢复至比较例2的蚀刻速率的大约43％。因此，能够恰当地进行针对非晶硅层97的湿蚀刻。需要说明的是，实施例1的蚀刻速率为比较例1的蚀刻速率的10倍以上。
在衬底处理装置1中，来自喷嘴51的药液(即，蚀刻液)的供给持续规定时间，从而非晶硅层97的全部图案要素971被从侧壁981之间除去，针对衬底9的湿蚀刻结束。
在该湿蚀刻结束时，通过由供给控制部63控制漂洗液供给部53，从而从喷嘴51向旋转中的衬底9的上表面91供给漂洗液，进行衬底9的漂洗处理(步骤S14)。之后，漂洗液的供给停止，进行衬底9的干燥处理(步骤S15)。在干燥处理中，衬底9的旋转速度增大，衬底9上残余的处理液在离心力的作用下从衬底9的边缘向径向外方飞散，被从衬底9上除去。在上述步骤S13～S15中，从衬底9上向径向外方飞散的药液及漂洗液等处理液被杯状部4被接受并向外壳11的外部排出。干燥处理结束的衬底9被从衬底处理装置1搬出，并向进行后工序的其他装置搬入。在该其他装置中，例如使用侧壁981作为掩模，进行氮化硅膜96的干蚀刻。在衬底处理装置1中，针对多个衬底9依次进行上述步骤S11～S15的处理。
如以上说明，上述衬底处理方法包括下述工序：将具有在表面形成有源自于干蚀刻的变质层972的非晶硅层97的衬底9以水平状态保持的工序(步骤S11)；通过向变质层972照射紫外线，从而对变质层972进行改性以生成改性层的工序(步骤S12)；和向表面具有该改性层的非晶硅层97供给药液，针对非晶硅层97进行湿蚀刻的工序(步骤S13)。
由此，能够增大因变质层972而下降了的非晶硅层97的蚀刻速率。其结果，能够高效地进行非晶硅层97的湿蚀刻。
在上述干蚀刻中，优选以使用氟碳系气体及氧气体所生成的等离子体对在非晶硅层97的表面形成的被覆膜98进行蚀刻。在上述衬底处理方法中，能够通过向非晶硅层97的紫外线照射而将变质层972中的Si-O键及Si-C键切断，因此能够增大因Si-O键及Si-C键而下降了的非晶硅层97的蚀刻速率。
如上所述，优选非晶硅层97为在针对衬底9的多重图案化中途形成的中间图案。另外，在上述干蚀刻中，通过针对覆盖该中间图案的上表面及侧面的被覆膜98进行各向异性蚀刻，从而使得中间图案的上表面从被覆膜98露出，形成覆盖中间图案的侧面的被覆膜98的侧壁981。并且，在上述湿蚀刻中，该中间图案被除去而保留侧壁981。在上述衬底处理方法中，能够通过向变质层972的紫外线照射来增大非晶硅层97的蚀刻速率，因此能够高效地进行针对衬底9的上述多重图案化。
如上所述，优选在步骤S12中向变质层972照射的紫外线的波长为250nm以下。波长为250nm以下的紫外线的能量大于Si-O键的键能及Si-C键的键能，因此能够恰当地通过紫外线照射来进行变质层972的改性(即，变质层972中的Si-O键及Si-C键的切断)。
如上所述，优选步骤S12中的紫外线的累积照射量为1000mJ/cm2以上。由此，能够恰当地通过紫外线照射来进行变质层972的改性。
如上所述，优选步骤S12中的紫外线照射在低氧气氛中进行。由此，能够防止或抑制向非晶硅层97照射的中途中的紫外线被氧吸收。其结果，能够高效地通过紫外线照射来进行变质层972的改性。
上述衬底处理装置1具备衬底保持部31、紫外线照射部7和药液供给部52。衬底保持部31将具有在表面形成有源自于干蚀刻的变质层972的非晶硅层97的衬底9以水平状态保持。紫外线照射部7通过向变质层972照射紫外线而对变质层972进行改性、生成改性层。药液供给部52向表面具有该改性层的非晶硅层97供给药液，以进行针对非晶硅层97的湿蚀刻。由此，与上述同样地，能够增大因变质层972而下降了的非晶硅层97的蚀刻速率。其结果，能够高效地进行非晶硅层97的湿蚀刻。
在由衬底处理装置1进行的衬底9的处理中，如图8所示，也可以在步骤S12中的针对非晶硅层97的紫外线的照射和步骤S13中的针对非晶硅层97的药液(即，蚀刻液)的供给之间进行针对非晶硅层97的前处理(步骤S121)。在步骤S121中，向非晶硅层97供给与步骤S13的药液不同的其他药液(例如，氢氟酸(HF))，由此，非晶硅层97的表面(即，变质层972的上表面)的表面自然氧化膜被除去。
在该情况下，如图9所示，衬底处理装置1的处理液供给部5除了药液供给部52及漂洗液供给部53以外，还设有向衬底9供给该其他药液的其他药液供给部54。其他药液供给部54具备喷嘴51、臂部511(参见图1)、喷嘴旋转机构512(参见图1)、其他药液供给源541和其他药液配管542。喷嘴51经由其他药液配管542与其他药液供给源541连接。喷嘴51也是将从其他药液供给源541送出的上述其他药液(例如，浓度为0.3％的常温的稀氢氟酸)向衬底9的上表面91排出的其他药液排出部。需要说明的是，将该其他药液排出的喷嘴也可以独立于上述蚀刻液排出用的喷嘴而设置。
如以上说明，优选上述衬底处理方法在步骤S12与步骤S13之间还具备向非晶硅层97供给其他药液以将非晶硅层97的表面自然氧化膜除去的工序(步骤S121)。像这样，通过在非晶硅层97的湿蚀刻前将表面自然氧化膜除去，从而能够防止或抑制由表面自然氧化膜引起的蚀刻速率下降。其结果，能够进一步高效地进行非晶硅层97的湿蚀刻。
接下来，说明本发明第2实施方式的衬底处理装置1a。图10是示出衬底处理装置1a的构成的侧视图。在衬底处理装置1a中，针对图3所示的衬底9进行与图1所示的衬底处理装置1大致相同的处理，对非晶硅层97进行湿蚀刻。
衬底处理装置1a具备照射单元14、液体处理单元15、控制部6和外壳11。照射单元14及液体处理单元15配置在1个外壳11的内部。控制部6具有与图1所示的控制部6相同的构造。控制部6如上所述具备存储部61、照射控制部62和供给控制部63。
照射单元14具备第1衬底保持部31a和紫外线照射部7a。第1衬底保持部31a具有与图1所示的衬底保持部31大致相同的构造，从下侧保持水平状态的衬底9。需要说明的是，在图10所示的例子中，未在照射单元14设置衬底旋转机构33，第1衬底保持部31a不旋转。
紫外线照射部7a具备紫外线灯71a和照射区域扫描机构73。紫外线灯71a为沿与图中的纸面垂直的方向以大致直线状延伸的大致棒状的灯。从紫外线灯71a出射的紫外线向在衬底9上沿与纸面垂直的方向以大致直线状延伸的带状或线状的照射区域照射。该照射区域为衬底9的上表面91的一部分，沿与纸面垂直的方向横穿衬底9的上表面91。紫外线灯71a与上述的紫外线灯71同样地，使用准分子灯或低压水银灯等。优选从紫外线灯71a出射的紫外线的波长为250nm以下，更加优选为172nm以下。该紫外线的波长的下限没有特别限定，例如为120nm以上。
照射区域扫描机构73通过使紫外线灯71a在衬底9的上方沿图中的左右方向移动，从而沿图中的左右方向对衬底9上的照射区域进行扫描。照射区域扫描机构73例如具备电动线性马达或滚珠丝杠及电动旋转式马达。在衬底处理装置1a中，通过由控制部6的照射控制部62对照射区域扫描机构73进行控制，从而对紫外线灯71a的移动速度进行控制，对衬底9上的紫外线的照射区域的扫描速度进行控制。需要说明的是，在紫外线灯71a的移动中，从紫外线灯71a的输出维持为大致恒定。
液体处理单元15除了省略紫外线照射部7及具备构造与衬底保持部31相同的第2衬底保持部31b以外，具有与图1所示的衬底处理装置1大致相同的构造。在以下的说明中，对液体处理单元15中与衬底处理装置1的各构成对应的构成标注相同的附图标记。在衬底处理装置1a中，由第1衬底保持部31a及第2衬底保持部31b构成将衬底9以水平状态保持的衬底保持部31。
在液体处理单元15中，在从喷嘴51向衬底9的上表面91排出药液(即，蚀刻液)时，通过喷嘴旋转机构512使喷嘴51在衬底9的上方沿大致径向往复移动。由此，对衬底9的上表面91上的药液的排出位置进行扫描。换言之，喷嘴旋转机构512为对衬底9的上表面91上的药液的排出位置进行扫描的排出位置扫描机构。在衬底处理装置1a中，通过由控制部6的供给控制部63来控制喷嘴旋转机构512，从而对喷嘴51的移动速度进行控制，对衬底9上的药液的排出位置的扫描速度进行控制。
衬底处理装置1a中的衬底9的处理流程与图6所示的步骤S11～S15大致相同。在衬底处理装置1a中的衬底9的处理中，首先，将具有图3所示的非晶硅层97及侧壁981的衬底9搬入衬底处理装置1a，并由照射单元14的第1衬底保持部31a以水平状态保持(步骤S11)。如上所述，在非晶硅层97的表面形成有源自于干蚀刻的变质层972(参见图5)。
接下来，通过由照射控制部62控制照射单元14的紫外线照射部7a，从而进行紫外线向非晶硅层97的变质层972的照射。具体来说，从紫外线灯71a出射紫外线，向在衬底9的上表面91上以大致直线状延伸的照射区域照射。并且，通过使用照射区域扫描机构73使紫外线灯71a在衬底9的上方从图中的左侧向右侧扫描，从而进行针对衬底9的整个上表面91的紫外线照射。由此，变质层972中的Si-O键及Si-C键被切断而变质层972改性，生成上述的改性层(步骤S12)。
在步骤S12中，如上所述，优选向非晶硅层97照射的紫外线的波长为250nm以下。由此，能够恰当地通过紫外线照射来进行变质层972的改性(即，变质层972中的Si-O键及Si-C键的切断)。在步骤S12中，与上述同样地，优选从紫外线灯71a向非晶硅层97的变质层972照射的紫外线的累积照射量为1000mJ/cm2以上。由此，能够恰当地通过紫外线照射来进行变质层972的改性。
优选步骤S12中的向非晶硅层97的紫外线照射在低氧气氛中进行。由此，与上述同样地，能够防止或抑制向非晶硅层97照射的中途的紫外线被氧吸收。其结果，能够高效地通过紫外线照射来进行变质层972的改性。需要说明的是，在步骤S12中，也可以通过使紫外线灯71a在衬底9的上方沿左右方向往复移动，从而针对衬底9进行多次紫外线扫描。
在步骤S12结束后，使用机械手等搬送机构(图示省略)将衬底9从照射单元14向液体处理单元15搬送，并由液体处理单元15的第2衬底保持部31b以水平状态保持。接下来，通过利用衬底旋转机构33使衬底9开始旋转，并由供给控制部63对药液供给部52(参见图2)进行控制，从而从喷嘴51向旋转中的衬底9供给药液(即，蚀刻液)。如上所述，喷嘴51在喷嘴旋转机构512的作用下在衬底9的上方沿大致径向往复移动，对衬底9的上表面91上的药液的排出位置进行扫描。并且，通过向表面具有上述改性层的非晶硅层97供给药液，从而针对非晶硅层97进行湿蚀刻(步骤S13)。
在该湿蚀刻结束后，从喷嘴51向旋转中的衬底9的上表面91供给漂洗液，进行衬底9的漂洗处理(步骤S14)。之后，漂洗液的供给停止，进行衬底9的干燥处理(步骤S15)。在衬底处理装置1a中，针对多个衬底9依次进行上述步骤S11～S15的处理。需要说明的是，在衬底处理装置1a中，也可以在步骤S12与步骤S13之间进行上述步骤S121(参见图8)。
在衬底处理装置1a中，与图1所示的衬底处理装置1同样地，能够增大因变质层972而下降了的非晶硅层97的蚀刻速率。具体来说，通过将变质层972中的Si-O键及Si-C键切断，从而能够增大非晶硅层97的蚀刻速率。由此，能够高效地进行非晶硅层97的湿蚀刻。其结果，能够高效地针对衬底9进行上述多重图案化。
如上所述，在衬底处理装置1a中，在步骤S12中对衬底9上的紫外线的照射区域进行扫描。此时，优选通过由照射控制部62对照射区域扫描机构73进行控制，从而使得非晶硅层97之中针对变质层972厚的区域的紫外线的照射区域的扫描速度小于针对变质层972薄的区域的紫外线的照射区域的扫描速度。由此，非晶硅层97之中针对变质层972厚的区域的紫外线的累积照射量大于针对变质层972薄的区域的紫外线的累积照射量。其结果，能够提高非晶硅层97整体的变质层972的改性均匀性。需要说明的是，该改性均匀性的提高能够通过非晶硅层97整体的蚀刻速率的均匀性提高来确认。
在衬底处理装置1a中，也可以通过使用照射控制部62控制紫外线灯71a的输出，从而使得针对变质层972厚的区域的紫外线的照度大于针对变质层972薄的区域的紫外线的照度。在该情况下，能够使紫外线的照射区域的扫描速度维持不变，并使非晶硅层97之中针对变质层972厚的区域的紫外线的累积照射量大于针对变质层972薄的区域的紫外线的累积照射量。其结果，与上述同样地，能够提高非晶硅层97整体的变质层972的改性均匀性。
如上所述，在衬底处理装置1a中，在步骤S13中对衬底9上的药液的排出位置进行扫描。此时，优选通过由供给控制部63对喷嘴旋转机构512(即，排出位置扫描机构)进行控制，从而使得非晶硅层97之中针对变质层972厚的区域的药液的排出位置的扫描速度小于针对变质层972薄的区域的药液的排出位置的扫描速度。由此，非晶硅层97之中针对变质层972厚的区域的药液的排出时间比针对变质层972薄的区域的药液的排出时间长。其结果，能够提高非晶硅层97整体的湿蚀刻的均匀性(例如，湿蚀刻的进行速度的均匀性)。
在上述的衬底处理方法及衬底处理装置1、1a中能够进行多种变更。
例如，步骤S12中的向非晶硅层97的紫外线照射并非必须在低氧气氛中进行，也可以在例如大气气氛中。
在步骤S12中，针对非晶硅层97的紫外线的累积照射量可以对应于变质层972的种类、厚度等而适当变更。例如，针对非晶硅层97的紫外线的累积照射量也可以低于1000mJ/cm2。
在步骤S12中，向非晶硅层97照射的紫外线的波长也可以对应于变质层972的种类、厚度等而适当变更。例如，向非晶硅层97照射的紫外线的波长也可以比250nm长。
在衬底处理装置1、1a中处理的衬底9的非晶硅层97并非必须是在针对衬底9的多重图案化中途形成的中间图案，也可以是实施多重图案化以外的处理所得到的非晶硅层。
在衬底处理装置1、1a中改性的变质层972并非限定于在由使用氟碳系气体及氧气体所生成的等离子体进行的等离子体蚀刻时形成的层，也可以是通过其他处理使非晶硅层97的表面变质的层。
在衬底处理装置1中，针对非晶硅层97的紫外线的照射也可以通过图10所示的紫外线照射部7a进行。另外，在衬底处理装置1a中，针对非晶硅层97的紫外线照射也可以使用图1所示的紫外线照射部7进行。另外，在衬底处理装置1a中，照射单元14和液体处理单元15也可以收容在不同的外壳中。
上述的衬底处理装置1除了可以应用于半导体衬底以外，也可以应用于液晶显示装置或有机EL(Electro Luminescence)显示装置等平面显示装置(Flat Panel Display：平板显示器)所使用的玻璃衬底或其他显示装置所使用的玻璃衬底的处理。另外，上述衬底处理装置1也可以应用于光盘用衬底、磁盘用衬底、光磁盘用衬底、光掩模用衬底、陶瓷衬底及太阳电池用衬底等的处理。
上述实施方式及各变形例中的构成只要不相互矛盾，可以适当组合。
以上对发明进行了详细的描述说明，但前述说明为例示而非限定。因此，只要不脱离本发明的范围，可以包含大量的变形、方式。
附图标记说明
1、1a 衬底处理装置
7、7a 紫外线照射部
9 衬底
31 衬底保持部
31a 第1衬底保持部
31b 第2衬底保持部
51 喷嘴
52 药液供给部
54 其他药液供给部
62 照射控制部
63 供给控制部
71、71a 紫外线灯
73 照射区域扫描机构
97 非晶硅层
98 被覆膜
512 喷嘴旋转机构
972 变质层
981 侧壁
S11～S15 步骤

Claims (18)

1.衬底处理方法，其包括下述工序：
a)将具有在表面形成有源自于干蚀刻的变质层的非晶硅层的衬底以水平状态保持的工序；
b)通过向所述变质层照射紫外线，从而对所述变质层进行改性以生成改性层的工序；和
c)向在表面具有所述改性层的所述非晶硅层供给药液，以针对所述非晶硅层进行湿蚀刻的工序。
2.根据权利要求1所述的衬底处理方法，其中，
在所述干蚀刻中，利用使用氟碳系气体及氧气体所生成的等离子体对在所述非晶硅层的表面形成的被覆膜进行蚀刻。
3.根据权利要求2所述的衬底处理方法，其中，
所述非晶硅层为在针对所述衬底的多重图案化中途形成的中间图案，
在所述干蚀刻中，通过针对覆盖所述中间图案的上表面及侧面的所述被覆膜进行各向异性蚀刻，从而使所述中间图案的所述上表面从所述被覆膜露出，形成覆盖所述中间图案的所述侧面的所述被覆膜的侧壁，
在所述湿蚀刻中，所述中间图案被除去而保留所述侧壁。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的衬底处理方法，其中，
所述紫外线的波长为250nm以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的衬底处理方法，其中，
所述b)工序中的所述紫外线的累积照射量为1000mJ/cm2以上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的衬底处理方法，其中，
所述b)工序中的所述紫外线的照射在低氧气氛中进行。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的衬底处理方法，其中，
在所述b)工序中，对所述衬底上的所述紫外线的照射区域进行扫描，
在所述非晶硅层之中，针对所述变质层厚的区域的所述紫外线的累积照射量大于针对所述变质层薄的区域的所述紫外线的累积照射量。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的衬底处理方法，其中，
在所述c)工序中，对所述衬底上的所述药液的排出位置进行扫描，
在所述非晶硅层之中，针对所述改性层厚的区域的所述药液的排出时间比针对所述改性层薄的区域的所述药液的排出时间长。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的衬底处理方法，其中，
在所述b)工序与所述c)工序之间，还具备向所述非晶硅层供给其他药液以将所述非晶硅层的表面自然氧化膜除去的工序。
10.衬底处理装置，其包括：
衬底保持部，其将具有在表面形成有源自于干蚀刻的变质层的非晶硅层的衬底以水平状态保持；
紫外线照射部，其通过向所述变质层照射紫外线，从而对所述变质层进行改性以生成改性层；和
药液供给部，其向在表面具有所述改性层的所述非晶硅层供给药液，以针对所述非晶硅层进行湿蚀刻。
11.根据权利要求10所述的衬底处理装置，其中，
在所述干蚀刻中，利用使用氟碳系气体及氧气体所生成的等离子体对在所述非晶硅层的表面形成的被覆膜进行蚀刻。
12.根据权利要求11所述的衬底处理装置，其中，
所述非晶硅层为在针对所述衬底的多重图案化中途形成的中间图案，
在所述干蚀刻中，通过针对覆盖所述中间图案的上表面及侧面的所述被覆膜进行各向异性蚀刻，从而使所述中间图案的所述上表面从所述被覆膜露出，形成覆盖所述中间图案的所述侧面的所述被覆膜的侧壁，
在所述湿蚀刻中，所述中间图案被除去而保留所述侧壁。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的衬底处理装置，其中，
所述紫外线的波长为250nm以下。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的衬底处理装置，其中，
针对所述非晶硅层的所述紫外线的累积照射量为1000mJ/cm2以上。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的衬底处理装置，其中，
针对所述非晶硅层的所述紫外线的照射在低氧气氛中进行。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的衬底处理装置，其还具备对所述紫外线照射部进行控制的照射控制部，
所述紫外线照射部具备：
紫外线灯，其向所述衬底照射所述紫外线；以及
照射区域扫描机构，其对所述衬底上的所述紫外线的照射区域进行扫描，
通过由所述照射控制部对所述紫外线灯及所述照射区域扫描机构中的至少一者进行控制，以使得在所述非晶硅层之中针对所述变质层厚的区域的所述紫外线的累积照射量大于针对所述变质层薄的区域的所述紫外线的累积照射量。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的衬底处理装置，其还具备对所述药液供给部进行控制的供给控制部，
所述药液供给部具备：
药液排出部，其向所述衬底排出所述药液；以及
排出位置扫描机构，其对所述药液在所述衬底上的排出位置进行扫描，
通过由所述供给控制部对所述排出位置扫描机构进行控制，以使得在所述非晶硅层之中针对所述改性层厚的区域的所述药液的排出时间比针对所述改性层薄的区域的所述药液的排出时间长。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的衬底处理装置，其还具备其他药液供给部，所述其他药液供给部在针对所述非晶硅层的所述紫外线的照射与所述药液的供给之间向所述非晶硅层供给其他药液，以将所述非晶硅层的表面自然氧化膜除去。
CN202080022833.1A 2019-03-20 2020-01-08 衬底处理方法及衬底处理装置 Pending CN113614889A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-053164 2019-03-20
JP2019053164A JP7126468B2 (ja) 2019-03-20 2019-03-20 基板処理方法および基板処理装置
PCT/JP2020/000321 WO2020188958A1 (ja) 2019-03-20 2020-01-08 基板処理方法および基板処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113614889A true CN113614889A (zh) 2021-11-05

Family

ID=72519061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080022833.1A Pending CN113614889A (zh) 2019-03-20 2020-01-08 衬底处理方法及衬底处理装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11881403B2 (zh)
JP (1) JP7126468B2 (zh)
KR (1) KR20210137178A (zh)
CN (1) CN113614889A (zh)
TW (1) TWI753353B (zh)
WO (1) WO2020188958A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220384199A1 (en) * 2021-06-01 2022-12-01 Tokyo Electron Limited Sacrificial capping layer for contact etch
KR102614406B1 (ko) 2023-08-10 2023-12-15 주식회사 엠텍마이크라텍글로벌 Led 광원을 이용한 웨이퍼 엣지 노광 장치

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04180624A (ja) * 1990-11-15 1992-06-26 Nec Corp パターンの形成方法
JP3289480B2 (ja) * 1994-04-05 2002-06-04 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法
JP3384622B2 (ja) * 1994-09-06 2003-03-10 三洋電機株式会社 基板の処理方法
JP3660170B2 (ja) * 1999-09-13 2005-06-15 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2002093740A (ja) * 2000-09-13 2002-03-29 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
US20040038438A1 (en) 2002-08-23 2004-02-26 Toppoly Optoelectronics Corp. Method for reducing surface roughness of polysilicon films for liquid crystal displays
JP3776092B2 (ja) * 2003-03-25 2006-05-17 株式会社ルネサステクノロジ エッチング装置、エッチング方法および半導体装置の製造方法
JP4180624B2 (ja) 2006-04-14 2008-11-12 日本航空電子工業株式会社 コネクタ装置及びそれを用いたバックライト組立体
JP4661753B2 (ja) 2006-09-29 2011-03-30 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、洗浄方法及び記憶媒体
JP2011192764A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Fujitsu Semiconductor Ltd 膜の除去方法及び膜除去用装置
JP2013110139A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Tokyo Electron Ltd 半導体装置の製造方法
JP6435385B2 (ja) 2012-05-15 2018-12-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理用の薬液生成方法、基板処理用の薬液生成ユニット、基板処理方法、および基板処理システム
JP6300139B2 (ja) 2012-05-15 2018-03-28 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理システム
CN110546381A (zh) 2017-04-27 2019-12-06 株式会社岛津制作所 泵监视装置、真空处理装置以及真空泵
US9991129B1 (en) * 2017-05-23 2018-06-05 Applied Materials, Inc. Selective etching of amorphous silicon over epitaxial silicon
JP6807278B2 (ja) 2017-05-24 2021-01-06 東京エレクトロン株式会社 シリコン窒化膜の成膜方法および成膜装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI753353B (zh) 2022-01-21
US20220189773A1 (en) 2022-06-16
TW202036674A (zh) 2020-10-01
US11881403B2 (en) 2024-01-23
KR20210137178A (ko) 2021-11-17
WO2020188958A1 (ja) 2020-09-24
JP7126468B2 (ja) 2022-08-26
JP2020155603A (ja) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102166974B1 (ko) 에칭 후 폴리머의 제거 및 하드마스크 제거의 향상을 위한 방법 및 하드웨어
JP4871444B2 (ja) 酸化膜除去法及び酸化膜除去のための半導体製造装置
JP4860219B2 (ja) 基板の処理方法、電子デバイスの製造方法及びプログラム
US8945412B2 (en) Substrate cleaning apparatus, substrate cleaning method, and substrate processing apparatus
JP5371854B2 (ja) 基板処理装置および基板処理方法
TW201250891A (en) Substrate Liquid Processing Apparatus, Substrate Liquid Processing Method and Computer Readable Recording Medium Having Substrate Liquid Processing Program
CN113614889A (zh) 衬底处理方法及衬底处理装置
JP2004096086A (ja) 処理装置及び処理方法
US10790151B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP7182880B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP3795867B2 (ja) エッチング装置、エッチング方法および半導体装置の製造方法
JP4299638B2 (ja) 基板処理装置および基板処理方法
CN113614887A (zh) 基板处理方法、半导体制造方法及基板处理装置
US20180323060A1 (en) Substrate processing method, substrate processing apparatus, substrate processing system and recording medium
TWI828373B (zh) 基板處理方法及基板處理裝置
JP2004247573A (ja) 基板処理方法
WO2019198575A1 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP2023515065A (ja) コア除去
JP2001332537A (ja) Ｓｏｇ塗布装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination