JP2023043419A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板を適切にエッチングできる基板処理方法および基板処理装置を提供する。【解決手段】本発明は、基板処理方法および基板処理装置に関する。基板Wを処理する基板処理方法は、切り替え工程と処理工程を備える。切り替え工程では、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤の間で、添加剤が切り替わる。処理工程では、エッチング液が基板Wに供給される。処理工程では、切り替え工程によって選択された添加剤が基板Wに供給される。【選択図】図6

Description

この発明は、基板に処理を行う基板処理方法および基板処理装置に関する。基板は、例えば、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ用基板、有機EL(Electroluminescence)用基板、FPD(Flat Panel Display)用基板、光ディスプレイ用基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板である。
特許文献1の基板処理方法は、エッチング液に加えて、添加剤を基板に供給する。添加剤は、イオン性界面活性剤である。イオン性界面活性剤は、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤のいずれであってもよい。特許文献1の基板処理方法によれば、凹部内のエッチングレートは向上される。
特許文献1は、エッチングレートの指標として、ブランケット比を提示する。ブランケット比は、基板のブランケット部分のエッチングレートに対する、基板の凹部内のエッチングレートの割合である。通常、凹部内のエッチングレートは、ブランケット部分のエッチングレートよりも低い。このため、通常、ブランケット比は、1未満である。特許文献1の基板処理方法によれば、ブランケットのエッチングレートは低下せずに、凹部内のエッチングレートは高くなる。その結果、特許文献1の基板処理方法によれば、ブランケット比は、1に近い値まで高められる。
特開2021-48369号公報
近年、基板の表面に形成されるパターンは、複雑化している。このため、基板をエッチングする処理も、複雑化している。
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、基板を適切にエッチングできる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明は、基板を処理する基板処理方法であって、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤の間で添加剤を切り替える切り替え工程と、前記切り替え工程によって選択された前記添加剤と、エッチング液とを、基板に供給する処理工程と、を備える基板処理方法である。
基板処理方法は、切り替え工程と処理工程を備える。切り替え工程では、添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で切り替わる。処理工程では、エッチング液は基板に供給される。処理工程では、切り替え工程によって選択された添加剤は基板に供給される。このように、処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で適切に切り替わる。よって、基板は、処理工程において、適切にエッチングされる。
上述した基板処理方法において、切り替え工程では、処理工程の条件が規定される処理条件情報に基づいて、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤のいずれか1つは、前記添加剤として選択されることが好ましい。処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。
上述した基板処理方法において、前記処理条件情報は、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤のいずれか1つを添加剤として指定する添加剤情報を含み、前記切り替え工程では、前記添加剤は、前記添加剤情報に基づいて、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の間で切り替わることが好ましい。処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。
上述した基板処理方法において、基板はブランケット部分を有し、前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記ブランケット部分は正に帯電することが好ましい。エッチング液とアニオン界面活性剤が基板に供給される場合、アニオン界面活性剤はブランケット部分と反対の極性を有する。このため、ブランケット部分とアニオン界面活性剤は互いに引き合う。アニオン界面活性剤はブランケット部分の近傍に集まる(concentrate)。よって、エッチング液がブランケット部分をエッチングすることを、アニオン界面活性剤は阻む。すなわち、アニオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを、好適に阻害する。エッチング液とカチオン界面活性剤が基板に供給される場合、カチオン界面活性剤はブランケット部分と同じ極性を有する。このため、ブランケット部分とカチオン界面活性剤は互いに反発する。カチオン界面活性剤はブランケット部分の近傍に集まらない。よって、エッチング液がブランケット部分をエッチングすることを、カチオン界面活性剤は阻まない。すなわち、ブランケット部分のエッチングを、カチオン界面活性剤は好適に許容する。以上の通り、添加剤がアニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で切り替わることによって、ブランケット部分のエッチングレートは好適に制御される。
上述した基板処理方法において、基板は凹部を区画する壁部分を有し、前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記凹部は負に帯電することが好ましい。エッチング液とアニオン界面活性剤が基板に供給される場合、アニオン界面活性剤は壁部分と同じ極性を有する。このため、壁部分とアニオン界面活性剤は互いに反発する。アニオン界面活性剤が凹部内に入ることは困難である。よって、エッチング液が凹部内をエッチングすることを、アニオン界面活性剤は阻まない。すなわち、アニオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを、好適に許容する。エッチング液とカチオン界面活性剤が基板に供給される場合、カチオン界面活性剤は壁部分と反対の極性を有する。このため、壁部分とカチオン界面活性剤は互いに引き合う。カチオン界面活性剤が凹部内に入ることは容易である。よって、エッチング液が凹部内をエッチングすることを、カチオン界面活性剤は阻む。すなわち、凹部内のエッチングを、カチオン界面活性剤は好適に阻害する。以上の通り、添加剤がアニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で切り替わることによって、凹部内のエッチングレートは好適に制御される。
上述の基板処理方法において、エッチング液は、酸性であることが好ましい。エッチング液が基板に供給されたとき、ブランケット部分は好適に正に帯電する。エッチング液が基板に供給されたとき、凹部を区画する基板の壁部分は好適に負に帯電する。
上述した基板処理方法において、前記切り替え工程では、前記処理条件情報が第1エッチング条件を規定するとき、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、前記処理条件情報が第2エッチング条件を規定するとき、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択され、前記第1エッチング条件は、基板のブランケット部分をエッチングから保護しつつ、基板の凹部内をエッチングすることであり、前記第2エッチング条件は、基板の前記凹部をエッチングから保護しつつ、基板の前記ブランケット部分をエッチングすることであることが好ましい。処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。例えば、ブランケット部分をエッチングするか、または、ブランケット部分をエッチングから保護するかは、好適に制御される。例えば、凹部内をエッチングするか、または、凹部をエッチングから保護するかは、好適に制御される。
上述した基板処理方法において、前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記ブランケット部分は正に帯電し、かつ、前記凹部を区画する基板の壁部分は負に帯電し、前記切り替え工程では、前記処理条件情報が第1エッチング条件を規定するとき、前記アニオン界面活性剤が前記添加剤として選択され、前記処理条件情報が第2エッチング条件を規定するとき、前記カチオン界面活性剤が前記添加剤として選択されることが好ましい。
処理条件情報が第1エッチング条件を規定する場合、処理工程では、アニオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。エッチング液が基板に供給されたとき、ブランケット部分は正に帯電する。アニオン界面活性剤とブランケット部分は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを妨げる。すなわち、アニオン界面活性剤は、ブランケット部分をエッチングから保護する。エッチング液が基板に供給されたとき、壁部分は負に帯電する。アニオン界面活性剤と壁部分は互いに反発する。このため、アニオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを許容する。その結果、処理工程において第1エッチング条件で基板をエッチングすることは、容易である。
処理条件情報が第2エッチング条件を規定する場合、処理工程では、カチオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。カチオン界面活性剤とブランケット部分は互いに反発する。このため、カチオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤と壁部分は互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを妨げる。すなわち、カチオン界面活性剤は、凹部をエッチングから保護する。その結果、処理工程において第2エッチング条件で基板をエッチングすることは、容易である。
上述した基板処理方法において、前記切り替え工程では、基板のブランケット部分のエッチングレートおよび基板の凹部内のエッチングレートの少なくともいずれかに関する目標に基づいて、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤のいずれか1つは、前記添加剤として選択されることが好ましい。処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。
上述した基板処理方法において、前記切り替え工程では、前記目標が前記ブランケット部分の前記エッチングレートを零に近づけることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、前記目標が前記凹部内の前記エッチングレートを零に近づけることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択されることが好ましい。処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。例えば、ブランケット部分のエッチングレートは、好適に制御される。例えば、凹部内のエッチングレートは、好適に制御される。
上述した基板処理方法において、前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記ブランケット部分は正に帯電し、かつ、前記凹部を区画する基板の壁部分は負に帯電し、前記切り替え工程では、前記目標が前記ブランケット部分の前記エッチングレートを零に近づけることである場合、前記アニオン界面活性剤が前記添加剤として選択され、前記目標が前記凹部内の前記エッチングレートを零に近づけることである場合、前記カチオン界面活性剤が前記添加剤として選択されることが好ましい。
目標がブランケット部分のエッチングレートを零に近づけることである場合、処理工程では、アニオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。エッチング液が基板に供給されたとき、ブランケット部分は正に帯電する。アニオン界面活性剤とブランケット部分は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを妨げる。すなわち、アニオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングレートを低下させる。その結果、ブランケット部分のエッチングレートを零に近づけるという目標は、処理工程において容易に達成される。
目標が凹部内の前記エッチングレートを零に近づけることである場合、処理工程では、カチオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。エッチング液が基板に供給されたとき、壁部分は負に帯電する。カチオン界面活性剤と壁部分は互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを妨げる。すなわち、カチオン界面活性剤は、凹部内のエッチングレートを低下させる。その結果、凹部内のエッチングレートを零に近づけるという目標は、処理工程において容易に達成される。
上述した基板処理方法において、前記切り替え工程では、前記目標が、前記ブランケット部分の前記エッチングレートを前記凹部内の前記エッチングレートよりも小さくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、前記目標が、前記凹部内の前記エッチングレートを前記ブランケット部分のエッチングレートよりも小さくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択されることが好ましい。基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。例えば、処理工程におけるブランケット部分のエッチングレートと凹部内のエッチングレートの間の大小関係は、好適に切り替わる。
上述した基板処理方法において、前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記ブランケット部分は正に帯電し、かつ、前記凹部を区画する基板の壁部分は負に帯電し、前記切り替え工程では、前記目標が前記ブランケット部分の前記エッチングレートを前記凹部内の前記エッチングレートよりも小さくすることである場合、前記アニオン界面活性剤が前記添加剤として選択され、前記目標が前記凹部内の前記エッチングレートを前記ブランケット部分の前記エッチングレートよりも小さくすることである場合、前記カチオン界面活性剤が前記添加剤として選択されることが好ましい。
目標がブランケット部分のエッチングレートを凹部内のエッチングレートよりも小さくすることである場合、処理工程では、アニオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。エッチング液が基板に供給されたとき、ブランケット部分は正に帯電する。アニオン界面活性剤とブランケット部分は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを妨げる。エッチング液が基板に供給されたとき、壁部分は負に帯電する。アニオン界面活性剤と壁部分は互いに反発する。このため、アニオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを許容する。これらの結果、ブランケット部分のエッチングレートを凹部内のエッチングレートよりも小さくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
目標が凹部内のエッチングレートをブランケット部分のエッチングレートよりも小さくすることである場合、処理工程では、カチオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。カチオン界面活性剤とブランケット部分は互いに反発する。このため、カチオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤と壁部分は互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを妨げる。これらの結果、凹部内のエッチングレートをブランケット部分のエッチングレートよりも小さくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
上述した基板処理方法において、前記切り替え工程では、ブランケット比に関する目標に基づいて、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤のいずれか1つは、前記添加剤として選択され、前記ブランケット比は、基板のブランケット部分のエッチングレートに対する基板の凹部内のエッチングレートの割合であることが好ましい。基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。
上述した基板処理方法において、前記切り替え工程では、前記目標が前記ブランケット比を基準値よりも大きくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、前記目標が前記ブランケット比を前記基準値よりも小さくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択され、前記基準値は、前記添加剤を基板に供給せずに前記エッチング液を基板に供給したときに得られるブランケット比であることが好ましい。処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。例えば、処理工程におけるブランケット比は、好適に制御される。
上述した基板処理方法において、前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記ブランケット部分は正に帯電し、かつ、前記凹部を区画する基板の壁部分は負に帯電し、前記切り替え工程では、前記目標が前記ブランケット比を前記基準値よりも大きくすることである場合、前記アニオン界面活性剤が前記添加剤として選択され、前記目標が前記ブランケット比を前記基準値よりも小さくすることである場合、前記カチオン界面活性剤が前記添加剤として選択されることが好ましい。
目標がブランケット比を基準値よりも大きくすることである場合、処理工程では、アニオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。エッチング液が基板に供給されたとき、ブランケット部分は正に帯電する。アニオン界面活性剤とブランケット部分は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを妨げる。エッチング液が基板に供給されたとき、壁部分は負に帯電する。アニオン界面活性剤と壁部分は互いに反発する。このため、アニオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを許容する。これらの結果、ブランケット比を基準値よりも大きくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
目標がブランケット比を基準値よりも小さくすることである場合、処理工程では、カチオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。カチオン界面活性剤とブランケット部分は互いに反発する。このため、カチオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤と壁部分は互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを妨げる。これらの結果、ブランケット比を基準値よりも小さくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
上述した基板処理方法において、前記切り替え工程では、前記目標が前記ブランケット比を1よりも大きくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、前記目標が前記ブランケット比を零に近づけることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択されることが好ましい。処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。例えば、処理工程におけるブランケット比は、一層柔軟に制御される。
上述した基板処理方法において、前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記ブランケット部分は正に帯電し、かつ、前記凹部を区画する基板の壁部分は負に帯電し、前記切り替え工程では、前記目標が前記ブランケット比を1よりも大きくすることである場合、前記アニオン界面活性剤が前記添加剤として選択され、前記目標が前記ブランケット比を零に近づけることである場合、前記カチオン界面活性剤が前記添加剤として選択されることが好ましい。
目標がブランケット比を1よりも大きくすることである場合、処理工程では、アニオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。エッチング液が基板に供給されたとき、ブランケット部分は正に帯電する。アニオン界面活性剤とブランケット部分は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを妨げる。エッチング液が基板に供給されたとき、壁部分は負に帯電する。アニオン界面活性剤と壁部分は互いに反発する。このため、アニオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを許容する。これらの結果、ブランケット比を1よりも大きくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
目標がブランケット比を零に近づけることである場合、処理工程では、カチオン界面活性剤とエッチング液が基板に供給される。カチオン界面活性剤とブランケット部分は互いに反発する。このため、カチオン界面活性剤は、ブランケット部分のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤と壁部分は互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤は、凹部内のエッチングを妨げる。これらの結果、ブランケット比を零に近づけるという目標は、処理工程において容易に達成される。
上述した基板処理方法において、前記エッチング液は、過酸化水素水であることが好ましい。過酸化水素水は、基板を好適にエッチングする。
上述した基板処理方法において、処理工程で処理される基板は、窒化チタンからなるブランケット部分を有することが好ましい。アニオン界面活性剤と過酸化水素水が基板に供給される場合、ブランケット部分とアニオン界面活性剤は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤は、窒化チタンからなるブランケット部分を過酸化水素水から好適に保護する。カチオン界面活性剤と過酸化水素水が基板に供給される場合、ブランケット部分とカチオン界面活性剤は、互いに反発する。このため、過酸化水素水が窒化チタンからなるブランケット部分をエッチングすることを、カチオン界面活性剤は好適に許容する。
上述した基板処理方法において、処理工程で処理される基板は、前記凹部を区画する壁部分であって、シリコン、二酸化シリコン、ポリシリコンおよび酸化ハフニウムの少なくともいずれかからなる前記壁部分を有することが好ましい。アニオン界面活性剤と過酸化水素水が基板に供給される場合、過酸化水素水が凹部内をエッチングすることを、アニオン界面活性剤は好適に許容する。カチオン界面活性剤と過酸化水素水が基板に供給される場合、カチオン界面活性剤は、凹部を過酸化水素水から好適に保護する。
上述した基板処理方法において、処理工程で処理される基板は、第1壁と、第2壁と、前記第1壁と前記第2壁の間に位置し、窒化チタンからなる中間部分と、を有し、前記処理工程では、前記第1壁と前記第2壁がエッチングされずに中間部分がエッチングされて、凹部が前記第1壁と前記第2壁の間に形成されることが好ましい。アニオン界面活性剤と過酸化水素水が基板に供給される場合、過酸化水素水が窒化チタンからなる中間部分をエッチングすることを、アニオン界面活性剤は好適に許容する。よって、過酸化水素水が凹部内をエッチングすることを、アニオン界面活性剤は一層好適に許容する。
上述した基板処理方法において、前記エッチング液に対する前記添加剤の濃度の設定値を変更する調整工程と、をさらに備え、前記処理工程では、前記切り替え工程によって選択された前記添加剤が、前記調整工程によって決定された設定値と等しい濃度で、基板に供給されることが好ましい。処理工程において基板に供給される添加剤の濃度は、適切に変わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。
また、本発明は、基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部によって保持される基板にエッチング液と添加剤を供給する供給部と、前記供給部を制御し、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で前記添加剤を切り替える制御部と、を備える基板処理装置である。
基板処理装置は、基板保持部と供給部と制御部を備える。基板保持部は、基板を保持する。供給部は、基板保持部によって保持される基板にエッチング液を供給する。供給部は、基板保持部によって保持される基板に添加剤を供給する。制御部は、供給部を制御する。制御部は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で前記添加剤を切り替える。このため、基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で適切に切り替わる。よって、基板は適切にエッチングされる。
本発明の基板処理方法および基板処理装置によれば、基板は適切にエッチングされる。
基板処理装置の内部を示す平面図である。 基板処理装置の制御ブロック図である。 処理ユニットの構成を示す図である。 図4(a)、4(b)は、ブランケット部分を模式的に示す図である。 図5(a)、5(b)は、凹部を模式的に示す図である。 基板処理方法の手順を示すフローチャートである。 比較例と実験例1-6を示す表である。 アニオン界面活性剤とエッチング液が供給されるブランケット部分を模式的に示す図である。 アニオン界面活性剤とエッチング液が供給される凹部を模式的に示す図である。 カチオン界面活性剤とエッチング液が供給されるブランケット部分を模式的に示す図である。 カチオン界面活性剤とエッチング液が供給される凹部を模式的に示す図である。
以下、図面を参照して本発明の基板処理方法および基板処理装置を説明する。
<1.基板処理装置の概要>
図1は、基板処理装置1の内部を示す平面図である。基板処理装置1は、基板Wに処理を行う。基板処理装置1における処理は、ウェットエッチング処理を含む。
基板Wは、例えば、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ用基板、有機EL(Electroluminescence)用基板、FPD(Flat Panel Display)用基板、光ディスプレイ用基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板である。基板Wは、薄い平板形状を有する。基板Wは、平面視で略円形状を有する。
基板処理装置1は、インデクサ部3と処理ブロック7を備える。処理ブロック7はインデクサ部3に接続される。インデクサ部3は、処理ブロック7に基板Wを供給する。処理ブロック7は、基板Wに処理を行う。インデクサ部3は、処理ブロック7から基板Wを回収する。
本明細書では、便宜上、インデクサ部3と処理ブロック7が並ぶ方向を、「前後方向X」と呼ぶ。前後方向Xは水平である。前後方向Xのうち、処理ブロック7からインデクサ部3に向かう方向を「前方」と呼ぶ。前方と反対の方向を「後方」と呼ぶ。前後方向Xと直交する水平方向を、「幅方向Y」と呼ぶ。「幅方向Y」の一方向を適宜に「右方」と呼ぶ。右方とは反対の方向を「左方」と呼ぶ。水平方向に対して垂直な方向を「鉛直方向Z」と呼ぶ。各図では、参考として、前、後、右、左、上、下を適宜に示す。
インデクサ部3は、複数(例えば、4つ)のキャリア載置部4を備える。各キャリア載置部4はそれぞれ、1つのキャリアCを載置する。キャリアCは、複数枚の基板Wを収容する。キャリアCは、例えば、FOUP(Front Opening Unified Pod)、SMIF(Standard Mechanical Interface)、または、OC(Open Cassette)である。
インデクサ部3は、搬送機構5を備える。搬送機構5は、キャリア載置部4の後方に配置される。搬送機構5は、基板Wを搬送する。搬送機構5は、キャリア載置部4に載置されるキャリアCにアクセス可能である。搬送機構5はハンド5aとハンド駆動部5bを備える。ハンド5aは、基板Wを支持する。ハンド駆動部5bは、ハンド5aに連結される。ハンド駆動部5bは、ハンド5aを移動させる。ハンド駆動部5bは、例えば、前後方向X、幅方向Yおよび鉛直方向Zにハンド5aを移動させる。ハンド駆動部5bは、例えば、水平面内においてハンド5aを回転させる。
処理ブロック7は、搬送機構8を備える。搬送機構8は、基板Wを搬送する。搬送機構8と搬送機構5は、相互に、基板Wを受け渡し可能である。搬送機構8は、ハンド8aとハンド駆動部8bを備える。ハンド8aは、基板Wを支持する。ハンド駆動部8bは、ハンド8aに連結される。ハンド駆動部8bは、ハンド8aを移動させる。ハンド駆動部8bは、例えば、前後方向X、幅方向Yおよび鉛直方向Zにハンド8aを移動させる。ハンド駆動部8bは、例えば、水平面内においてハンド8aを回転させる。
処理ブロック7は、複数の処理ユニット11を備える。処理ユニット11は、搬送機構8の側方に配置される。各処理ユニット11は、基板Wに処理を行う。
処理ユニット11は、基板保持部13を備える。基板保持部13は、基板Wを保持する。
搬送機構8は、各処理ユニット11にアクセス可能である。搬送機構8は、基板保持部13に基板Wを渡すことができる。搬送機構8は、基板保持部13から基板Wを取ることができる。
図2は、基板処理装置1の制御ブロック図である。基板処理装置1は、記憶部9を備える。記憶部9は、各種の情報を記憶する。記憶部9は、固定ディスク等の記憶媒体等によって実現されている。
記憶部9に格納される情報は、例えば、搬送機構5、8を制御するための搬送条件情報U1である。記憶部9に格納される情報は、例えば、処理ユニット11を制御するための処理条件情報U2である。搬送条件情報U1および処理条件情報U2は、予め、設定されている。搬送条件情報U1および処理条件情報U2は、基板処理装置1が基板Wを処理する前に、設定されている。処理条件情報U2は、基板Wに対する処理の条件を規定する。処理条件情報U2は、処理レシピとも呼ばれる。処理条件情報U2は、例えば、基板Wごとに設定される。処理条件情報U2は、例えば、基板Wのロットごとに設定される。
基板処理装置1は、制御部10を備える。制御部10は、記憶部9と通信可能である。制御部10は、搬送条件情報U1および処理条件情報U2を参照する。制御部10は、さらに、搬送機構5、8と処理ユニット11と通信可能である。制御部10は、搬送機構5、8と処理ユニット11を制御する。制御部10は、各種処理を実行する中央演算処理装置(CPU)等によって実現されている。
基板処理装置1の動作例を簡単に説明する。
インデクサ部3は、処理ブロック7に基板Wを供給する。具体的には、搬送機構5は、キャリアCから処理ブロック7の搬送機構8に基板Wを渡す。
搬送機構8は、処理ユニット11に基板Wを分配する。具体的には、搬送機構8は、搬送機構5から、各処理ユニット11の基板保持部13に基板Wを搬送する。
処理ユニット11は、基板保持部13に保持された基板Wを処理する。処理ユニット11は、例えば、基板Wにエッチング処理を行う。
処理ユニット11が基板Wを処理した後、搬送機構8は、各処理ユニット11から基板Wを回収する。具体的には、搬送機構8は、各基板保持部13から基板Wを受ける。そして、搬送機構8は、搬送機構5に基板Wを渡す。
インデクサ部3は、処理ブロック7から基板Wを回収する。具体的には、搬送機構5は、搬送機構8からキャリアCに基板Wを搬送する。
<2.処理ユニット11の構成>
図3は、処理ユニット11の構成を示す図である。各処理ユニット11は、同一の構造を有する。処理ユニット11は、枚葉式に分類される。すなわち、各処理ユニット11は、一度に1枚の基板Wのみを処理する。
基板保持部13は、1枚の基板Wを保持する。基板保持部13は、基板Wを水平姿勢で保持する。基板保持部13は、基板保持部13が保持する基板Wの下方に位置する。基板保持部13は、基板Wの下面および基板Wの周縁部の少なくともいずれかと接触する。基板保持部13は、基板Wの上面と接触しない。
処理ユニット11は、回転駆動部14を備える。回転駆動部14は、基板保持部13に連結される。回転駆動部14は、基板保持部13を回転させる。基板保持部13に保持される基板Wは、基板保持部13と一体に回転する。基板保持部13に保持される基板Wは、回転軸線B回りに回転する。回転軸線Bは、例えば、基板Wの中心を通り、鉛直方向Zに延びる。
処理ユニット11は、供給部15を備える。供給部15は、基板保持部13に保持される基板Wに、エッチング液と添加剤を供給する。供給部15は、さらに、基板保持部13に保持される基板Wに、リンス液と気体を供給する。例えば、供給部15は、基板Wの上面に、エッチング液と添加剤とリンス液と気体を供給する。
供給部15によって供給されるエッチング液は、例えば、過酸化水素水である。あるいは、エッチング液は、例えば、フッ化水素酸(HF)、または、バッファードフッ酸(BHF)である。
供給部15によって供給される添加剤は、イオン性界面活性剤である。イオン性界面活性剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤を含む。アニオン界面活性剤は、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム(sodium dodecyl sulfate、SDS)である。カチオン界面活性剤は、例えば、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド(Hexadecyltrimethylammonium Chloride、CTAC)である。
供給部15によって供給されるリンス液は、例えば、純水(DIW)である。
供給部15によって供給される気体は、例えば、乾燥エアまたは不活性ガスである。不活性ガスは、例えば、窒素ガスである。
供給部15は、ノズル16を備える。ノズル16は、供給源28a、28b、28cに連通接続される。供給源28aは、エッチング液をノズル16に送る。供給源28bは、アニオン界面活性剤をノズル16に送る。供給源28cは、カチオン界面活性剤をノズル16に送る。
ノズル16と供給源28a-28cの間の流路の一例を説明する。供給部15は、配管21a、21b、21c、21dと4方コネクタ22と弁23a、23b、23cとを備える。配管21aは、供給源28aと4方コネクタ22を連結する。配管21bは、供給源28bと4方コネクタ22を連結する。配管21cは、供給源28cと4方コネクタ22を連結する。配管21dは、4方コネクタ22とノズル16を連結する。弁23aは、配管21aに設けられる。弁23bは、配管21bに設けられる。弁23cは、配管21cに設けられる。弁23aは、ノズル16によるエッチング液の吐出を制御する。具体的には、弁23aが開くとき、エッチング液は供給源28aからノズル16に流れる。弁23aが開くとき、ノズル16はエッチング液を吐出する。弁23aが閉じるとき、エッチング液は供給源28aからノズル16に流れない。弁23aが閉じるとき、ノズル16はエッチング液を吐出しない。同様に、弁23bは、ノズル16によるアニオン界面活性剤の吐出を制御する。弁23cは、ノズル16によるカチオン界面活性剤の吐出を制御する。弁23a、23bが同時に開くとき、エッチング液とカチオン界面活性剤は4方コネクタ22において混合される。弁23a、23bが同時に開くとき、ノズル16はエッチング液とアニオン界面活性剤の混合液を吐出する。同様に、弁23a、23cが同時に開くとき、ノズル16はエッチング液とカチオン界面活性剤の混合液を吐出する。
供給部15は、ノズル17を備える。ノズル17は、供給源29aに連通接続される。供給源29aは、リンス液をノズル17に送る。供給部15は、配管24aと弁25aを備える。配管24aは、供給源29aとノズル17を連結する。弁25aは、配管24aに設けられる。弁25aは、ノズル17によるリンス液の吐出を制御する。
供給部15は、ノズル18を備える。ノズル18は、供給源29bに連通接続される。供給源29bは、不活性ガスをノズル18に送る。供給部15は、配管24bと弁25bを備える。配管24bは、供給源29bとノズル18を連結する。弁25bは、配管24bに設けられる。弁25bは、ノズル18によるリンス液の吐出を制御する。
処理ユニット11は、さらに、不図示の筐体を備えてもよい。筐体は、例えば、基板保持部13とノズル16-18を収容する。基板Wは、筐体の内部で処理される。
処理ユニット11は、さらに、カップを備えてもよい。カップは、基板保持部13の周囲に配置される。カップは、基板保持部13に保持される基板Wから飛散した液体を受け止める。
図2を参照する。制御部10は、回転駆動部14を制御する。制御部10は、供給部15を制御する。具体的には、制御部10は、弁23a-23c、25a-25bを制御する。
制御部10が有する処理条件情報U2は、添加剤情報U2aを含む。添加剤情報U2aは、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤のいずれか1つを添加剤として指定する。
<3.基板W>
次に、基板Wを説明する。基板Wは、例えば、ブランケット部分および凹部の少なくともいずれかを有する。基板保持部13が基板Wを保持するとき、ブランケット部分および凹部の少なくともいずれかは、基板Wの上面に位置する。
図4(a)、4(b)は、ブランケット部分を模式的に示す図である。ブランケット部分P1は、基板Wの一部である。
図4(a)は、エッチング前のブランケット部分P1を示す。図4(b)は、エッチング後のブランケット部分P1を示す。ブランケット部分P1は、深さ方向d1にエッチングされる。ブランケット部分P1のエッチング量は、例えば、図4(b)に示す距離D1である。ブランケット部分P1は、面Q1を有する。面Q1は、エッチング液に晒される。面Q1は、例えば、深さ方向d1に直交する。面Q1は、例えば、平坦である。面Q1は、ブランケット部分P1のエッチングレートのロスが発生しない程、十分に広い。エッチングレートは、単位時間当たりのエッチング量である。図4(a)、4(b)は、面Q1の長さM1、N1を示す。長さM1、N1はそれぞれ、例えば、500nmよりも大きい。
図5(a)、5(b)は、凹部を模式的に示す図である。凹部Aは空間である。基板Wは、壁部分Rを有する。壁部分Rは、凹部Aを区画する。例えば、壁部分Rは、第1壁R1と第2壁R2を含む。第2壁R2は、第1壁R1と向かい合う。基板Wは、中間部分P2を有する。中間部分P2は、第1壁R1と第2壁R2の間に位置する。壁部分Rおよび中間部分P2はそれぞれ、基板Wの一部である。
図5(a)は、エッチング前の凹部Aを示す。図5(b)は、エッチング後の凹部Aを示す。中間部分P2は、深さ方向d2にエッチングされる。中間部分P2のエッチング量は、例えば、図5(b)に示す距離D2である。壁部分Rは、エッチングされない。第1壁R1および第2壁R2がエッチングされずに中間部分P2がエッチングされることによって、凹部Aは第1壁R1と第2壁R2の間に形成される。
中間部分P2は、面Q2を有する。面Q2は、エッチング液に晒される。面Q2は、例えば、深さ方向d2に直交する。面Q2は、面Q1よりも十分に小さい。面Q2は、中間部分P2のエッチングレートのロスが発生するほど、十分に狭い。面Q2は面Q1よりも十分に小さいので、中間部分P2のエッチングレートは、ブランケット部分P1のエッチングレートよりも低くなり易い。よって、凹部Aも、十分に狭い。
図5(a)、5(b)は、面Q2の長さM2、N2を示す。長さM2は、第1壁R1と第2壁R2の離隔距離に相当する。長さM2は、100nm以下である。長さN2は、100nm以下であってもよいし、100nmよりも大きくてもよい。
本明細書では、中間部分P2のエッチングを、凹部A内のエッチングと適宜に呼ぶ。中間部分P2のエッチングレートを、凹部A内のエッチングレートと適宜に呼ぶ。長さM2を、適宜に、凹部Aの幅M2と呼ぶ。
<4.処理ユニット11の動作例>
図6は、基板処理方法の手順を示すフローチャートである。基板処理方法は、切り替え工程と処理工程を備える。処理工程は、切り替え工程の後に、実行される。処理工程は、第1洗浄工程とエッチング工程と第2洗浄工程と乾燥工程を含む。処理工程では、処理ユニット11の各要素は、制御部10の制御にしたがって、動作する。
ステップS1:切り替え工程
添加剤は、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤の間で切り替わる。
具体的には、制御部10は、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤の間で添加剤を切り替える。制御部10は、処理条件情報U2に基づいて、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤のいずれか1つを、前記添加剤として選択する。制御部10は、添加剤情報U2aに基づいて、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤の間で添加剤を切り替える。制御部10は、添加剤情報U2aによって指定されるアニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤のいずれか1つを、添加剤として選択する。
ステップS2:処理工程
第1洗浄工程とエッチング工程と第2洗浄工程と乾燥工程は、この順で実行される。
ステップS2a:第1洗浄工程
リンス液は基板Wに供給される。これにより、基板Wは、洗浄される。
具体的には、弁25aは、開く。ノズル17は、基板保持部13に保持される基板Wにリンス液を吐出する。リンス液は、基板Wを洗浄する。その後、弁25aが閉じる。ノズル17は、リンス液の吐出を停止する。
ステップS2b:エッチング工程
切り替え工程によって選択された添加剤と、エッチング液とは、基板Wに供給される。添加剤とエッチング液は同時に基板Wに供給される。これにより、基板Wは、エッチングされる。
切り替え工程においてアニオン界面活性剤が添加剤として選択された場合、弁23aは開き、弁23bは開き、弁23cは閉じる。アニオン界面活性剤が添加剤として選択される場合、ノズル16は、エッチング液とアニオン界面活性剤を基板Wに吐出する。具体的には、ノズル16は、エッチング液とアニオン界面活性剤の混合液を基板Wに吐出する。ノズル16は、カチオン界面活性剤を基板Wに吐出しない。その後、弁23a、23bは閉じる。ノズル16は、混合液の吐出を停止する。
切り替え工程においてカチオン界面活性剤が添加剤として選択された場合、弁23aは開き、弁23bは閉じ、弁23cは開く。カチオン界面活性剤が添加剤として選択される場合、ノズル16は、エッチング液とカチオン界面活性剤を基板Wに吐出する。具体的には、ノズル16は、エッチング液とカチオン界面活性剤の混合液を基板Wに吐出する。ノズル16は、アニオン界面活性剤を基板Wに吐出しない。その後、弁23a、23cは閉じる。ノズル16は、混合液の吐出を停止する。
ステップS2c:第2洗浄工程
リンス液は基板Wに供給される。これにより、基板Wは、洗浄される。ステップ2cにおける動作は、例えば、ステップS2aにおける動作と同じである。
ステップS2d:乾燥工程
気体は基板Wに供給される。これにより、基板Wは乾燥される。
具体的には、弁25bは、開く。ノズル18は、基板保持部13に保持される基板Wに気体を吐出する。気体は、基板Wを乾燥させる。その後、弁25bは、閉じる。ノズル18は、気体の吐出を停止する。
上述した処理工程の少なくとも一部において、回転駆動部14は、基板Wを回転させてもよい。例えば、上述した処理工程の全部において、回転駆動部14は、基板Wを回転させてもよい。
<5.切り替え工程の技術的意義>
比較例と実験例1-6によって、切り替え工程の技術的意義を説明する。図7は、比較例と実験例1-6を示す表である。図7の表は、基板Wが比較例と実験例1-6によって処理されたときの、基板Wのエッチングレートおよびブランケット比を示す。
比較例および実験例1-6はそれぞれ、以下の条件で実行された。比較例および実験例1-6では、基板Wを、上述した処理工程によって処理した。第1洗浄工程、第2洗浄工程および乾燥工程の条件は、比較例および実験例1-6の間で同じである。エッチング工程の条件は、比較例および実験例1-6の間で異なる。
具体的には、エッチング工程で基板Wに供給されるエッチング液は、比較例および実験例1-6の間で同じである。エッチング液は、過酸化水素水である。言い換えれば、過酸化水素水は、過酸化水素を純水(DIW)で希釈した水溶液である。エッチング液は、酸性である。
エッチング工程で基板Wに供給される添加剤は、比較例および実験例1-6の間で異なる。比較例1のエッチング工程では、添加剤を基板Wに供給しなかった。実験例1-6のエッチング工程では、添加剤を基板Wに供給した。
実験例1-3の添加剤は、ドデシル硫酸ナトリウム(sodium dodecyl sulfate)である。以下では、ドデシル硫酸ナトリウムを、SDSと略記する。SDSは、アニオン界面活性剤に属する。実験例1では、エッチング液に対するSDSの濃度は1mMである。ここで、Mは、mol/Lを意味する。すなわち、実験例1では、エッチング液1L当たりのSDSの量は、0.001molである。実験例2では、エッチング液に対するSDSの濃度は10mMである。実験例3では、エッチング液に対するSDSの濃度は100mMである。
実験例4-6の添加剤は、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド(Hexadecyltrimethylammonium Chloride)である。以下では、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリドを、CTACと略記する。CTACは、カチオン界面活性剤に属する。実験例4では、エッチング液に対するCTACの濃度は1mMである。実験例5では、エッチング液に対するCTACの濃度は10mMである。実験例6では、エッチング液に対するCTACの濃度は100mMである。
比較例1および実験例1-6では、ブランケット部分P1をエッチングした。ブランケット部分P1は、窒化チタンからなる。比較例1および実験例1-6の実行後、ブランケット部分P1のエッチングレートEBを測定した。図4(b)を参照して、エッチングレートEBは、1分間当たりの距離D1である。
さらに、比較例1および実験例1-6では、凹部A1、A2、A3をエッチングした。ここで、図5(b)を参照して、凹部A1の幅M2は、2nmである。凹部A2の幅M2は、5nmである。凹部A3の幅M2は、10nmである。凹部A1は、第1壁R1、第2壁R2および中間部分P2によって構成される。第1壁R1は、二酸化シリコン(SiO2)からなる。第2壁R2は、ポリシリコンからなる。中間部分P2は、窒化チタンからなる。同様に、凹部A2、A3は、第1壁R1、第2壁R2および中間部分P2によって構成される。凹部A2、A3の第1壁R1はそれぞれ、二酸化シリコン(SiO2)からなる。凹部A2、A3の第2壁R2はそれぞれ、ポリシリコンからなる。凹部A2、A3の中間部分P2はそれぞれ、窒化チタンからなる。比較例1および実験例1-6の実行後、凹部A1内のエッチングレートEA1を測定した。同様に、比較例1および実験例1-6の実行後、凹部A2、A3内のエッチングレートEA2、EA3を測定した。図5(b)を参照して、エッチングレートEA1、EA2、EA3はそれぞれ、例えば、1分間当たりの距離D2である。
さらに、エッチングレートEB、EA1、EA2、EA3に基づいて、ブランケット比F1、F2、F3を算出した。ブランケット比F1は、エッチングレートEBに対するエッチングレートEA1の割合である。ブランケット比F2は、エッチングレートEBに対するエッチングレートEA2の割合である。ブランケット比F3は、エッチングレートEBに対するエッチングレートEA3の割合である。言い換えれば、ブランケット比F1、F2、F3は、以下の式で定義される。
F1=EA1/EB
F2=EA2/EB
F3=EA3/EB
以下では、エッチングレートEA1、EA2、EA3を区別しない場合、エッチングレートEA1、EA2、EA3をエッチングレートEAと呼ぶ。ブランケット比F1、F2、F3を区別しない場合、ブランケット比F1、F2、F3をブランケット比Fと呼ぶ。
図7の比較例を参照する。比較例では、エッチングレートEBは、7.7nm/minである。比較例では、エッチングレートEA1、EA2、EA3はそれぞれ、2.20nm/min、5.56nm/min、6.73nm/minである。比較例では、エッチングレートEBはエッチングレートEA1、EA2、EA3よりも大きい。比較例では、凹部Aの幅M2が減少するにしたがって、凹部AのエッチングレートEAは低下する。
比較例では、ブランケット比F1、F2、F3はいずれも、1未満である。比較例では、凹部Aの幅M2が減少するにしたがって、ブランケット比Fは低下する。
比較例のブランケット比F1を実験例1-6のブランケット比F1と区別するために、比較例のブランケット比F1を基準値F1Tと呼ぶ。同様に、比較例のブランケット比F2、F3をそれぞれ、基準値F2T、F3Tと呼ぶ。基準値F1T、F2T、F3Tを区別しない場合、基準値F1T、F2T、F3Tを基準値FTと呼ぶ。
実験例1-3を参照する。実験例1-3では、エッチングレートEBは、0.9nm/minから1.6nm/minの範囲内にある。このように、実験例1-3のエッチングレートEBはそれぞれ、比較例のエッチングレートEBに比べて、著しく低い。実験例1-3のエッチングレートEBはそれぞれ、零に近い。実験例1-3では、ブランケット部分P1はエッチングから保護された。
実験例1-3のエッチングレートEA1は、1.40nm/minから2.40nm/minの範囲内である。このように、実験例1-3のエッチングレートEA1はそれぞれ、比較例のエッチングレートEA1と同等またはそれよりも僅かに低い。実験例1-3のエッチングレートEA2はそれぞれ、比較例のエッチングレートEA2よりも僅かに低い。実験例1-3のエッチングレートEA3はそれぞれ、比較例のエッチングレートEA3よりも僅かに低い。実験例1-3では、凹部Aは適切にエッチングされた。
実験例1のエッチングレートEBは、実験例1のエッチングレートEA1、EA2、EA3よりも小さい。同様に、実験例2では、エッチングレートEBはエッチングレートEA1、EA2、EA3よりも小さい。実験例3では、エッチングレートEBはエッチングレートEA1、EA2、EA3よりも小さい。まとめると、実験例1-3では、エッチングレートEBはエッチングレートEAよりも小さい。
実験例1-3のブランケット比F1はそれぞれ、基準値F1Tよりも大きい。同様に、実験例1-3のブランケット比F2はそれぞれ、基準値FT2よりも大きい。実験例1-3のブランケット比F3はそれぞれ、基準値FT3よりも大きい。まとめると、実験例1-3のブランケット比Fは、基準値FTよりも大きい。
実験例1-3のブランケット比F1はそれぞれ、1よりも大きい。同様に、実験例1-3のブランケット比F2はそれぞれ、1よりも大きい。実験例1-3のブランケット比F3はそれぞれ、1よりも大きい。まとめると、実験例1-3では、ブランケット比Fは1よりも大きい。
実験例4-6を参照する。実験例4-6のエッチングレートEBは、2.8nm/minから4.5nm/minの範囲内である。このように、実験例4-6のエッチングレートEBはそれぞれ、比較例のエッチングレートEBよりも、僅かに低い。実験例4-6のエッチングレートEBはそれぞれ、実験例1-3のエッチングレートEBよりも高い。実験例4-6では、ブランケット部分P1は適切にエッチングされた。
実験例4-6のエッチングレートEA1は、0.63nm/minから0.89nm/minの範囲内である。このように、実験例4-6のエッチングレートEA1はそれぞれ、比較例のエッチングレートEA1に比べて、著しく低い。同様に、実験例4-6のエッチングレートEA2はそれぞれ、比較例のエッチングレートEA2に比べて、著しく低い。実験例4-6のエッチングレートEA3はそれぞれ、比較例のエッチングレートEA3に比べて、著しく低い。さらに、実験例4-6のエッチングレートEA1はそれぞれ、実験例1-3のエッチングレートEA1よりも、低い。実験例4-6のエッチングレートEA2はそれぞれ、実験例1-3のエッチングレートEA2よりも、低い。実験例4-6のエッチングレートEA2はそれぞれ、実験例1-3のエッチングレートEA2よりも、低い。実験例4-6のエッチングレートEAはそれぞれ、零に近い。実験例4-6では、凹部Aはエッチングから保護された。
実験例4のエッチングレートEBは、実験例4のエッチングレートEA1、EA2、EA3よりも大きい。同様に、実験例5では、エッチングレートEBはエッチングレートEA1、EA2、EA3よりも大きい。実験例6では、エッチングレートEBは、エッチングレートEA1、EA2、EA3よりも大きい。まとめると、実験例4-6では、エッチングレートEBはエッチングレートEAよりも大きい。
実験例4-6のブランケット比F1はそれぞれ、基準値F1Tよりも小さい。同様に、実験例4-6のブランケット比F2はそれぞれ、基準値F2Tよりも小さい。実験例4-6のブランケット比F3はそれぞれ、基準値F3Tよりも小さい。まとめると、実験例4-6のブランケット比Fは、基準値FTよりも小さい。
実験例4-6のブランケット比F1、F2、F3はそれぞれ、1よりも小さい。実験例4-6のブランケット比F1、F2、F3はそれぞれ、零に近い。まとめると、実験例4-6のブランケット比Fは、1よりも小さい。実験例4-6のブランケット比Fは、零に近い。
<6.エッチングにおける添加剤の役割>
本発明者は、エッチング工程において添加剤が果たす役割について、以下のように推察する。
図8は、アニオン界面活性剤とエッチング液が供給されるブランケット部分P1を模式的に示す図である。
混合液Gは、エッチング液を含む。エッチング液は、エッチング種Jを含む。エッチング種Jは、ブランケット部分P1をエッチングする。エッチング種Jは、例えば、負に帯電する。エッチング種Jは、例えば、陰イオンである。エッチング液が過酸化水素水である場合、エッチング種JはHO である。エッチング液は、例えば、酸性を有する。このため、混合液Gは、例えば、酸性を有する。
混合液Gは、アニオン界面活性剤Kを含む。混合液G中において、アニオン界面活性剤Kは、負に帯電する。混合液G中において、アニオン界面活性剤Kは、陰イオンに電離する。具体的には、アニオン界面活性剤Kは、親水基K1と疎水基K2を有する。混合液G中において、親水基K1は負に帯電する。
ブランケット部分P1は、混合液Gに晒される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は、例えば、正に帯電する。混合液Gが酸性である場合、ブランケット部分P1が正に帯電することは容易である。
アニオン界面活性剤Kはブランケット部分P1と反対の極性を有する。このため、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1に引き寄せられる。アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1に近づき易い。アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1の近傍に集まり易い。アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1にくっつき易い。アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1を覆い易い。よって、エッチング種Jがブランケット部分P1に近づくことを、アニオン界面活性剤Kは妨げる。エッチング種Jがブランケット部分P1の近傍に集まることを、アニオン界面活性剤Kは妨げる。エッチング種Jがブランケット部分P1に接触することを、アニオン界面活性剤Kは妨げる。エッチング種Jがブランケット部分P1をエッチングすることを、アニオン界面活性剤Kは妨げる。このように、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1をエッチング種Jから保護する。アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1をエッチングから保護する。アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1のエッチングを阻害する。その結果、ブランケット部分P1のエッチングレートEBは著しく低下する。
なお、エッチング種Jも、ブランケット部分P1と反対の極性を有する。よって、エッチング種Jも、ブランケット部分P1に引き寄せられる。但し、アニオン界面活性剤Kは親水基K1と疎水基K2を有する。ブランケット部分P1が疎水性を有する場合、疎水基K2とブランケット部分P1の間の親和性は、エッチング種Jとブランケット部分P1との間の親和性よりも高い。ブランケット部分P1が親水性を有する場合、親水基K1とブランケット部分P1の間の親和性は、エッチング種Jとブランケット部分P1との間の親和性よりも高い。このように、ブランケット部分P1が疎水性を有する場合であっても、ブランケット部分P1が親水性を有する場合であっても、アニオン界面活性剤Kとブランケット部分P1の間の親和性は、エッチング種Jとブランケット部分P1の間の親和性よりも、高い。したがって、エッチング種Jがブランケット部分P1に近づくことよりも、アニオン界面活性剤Kがブランケット部分P1に近づくことの方が容易である。
さらに、アニオン界面活性剤Kはエッチング種Jよりも大きい。このため、ブランケット部分P1の近傍に位置するアニオン界面活性剤Kは、エッチング種Jがブランケット部分P1に近づくことを、効果的に妨げる。
図9は、アニオン界面活性剤とエッチング液が供給される凹部Aを模式的に示す図である。
凹部Aは、混合液Gに晒される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、中間部分P2は、例えば、正に帯電する。エッチング液が基板Wに供給されたとき、壁部分Rは、例えば、負に帯電する。エッチング液が基板Wに供給されたとき、第1壁R1は、例えば、負に帯電する。エッチング液が基板Wに供給されたとき、第2壁R2は、例えば、負に帯電する。
アニオン界面活性剤Kは壁部分Rと同じ極性を有する。このため、アニオン界面活性剤Kは、壁部分Rに反発する。アニオン界面活性剤Kは、凹部Aに近づき難い。アニオン界面活性剤Kは、凹部Aに入り難い。アニオン界面活性剤Kは、凹部A内に集まりにくい。よって、エッチング種Jが凹部Aに入ることを、アニオン界面活性剤Kは妨げない。言い換えれば、エッチング種Jが凹部Aに入ることを、アニオン界面活性剤Kは許容する。エッチング種Jが凹部A内に集まることを、アニオン界面活性剤Kは許容する。エッチング種Jが中間部分P2に接触することを、アニオン界面活性剤Kは許容する。エッチング種Jが中間部分P2をエッチングすることを、アニオン界面活性剤Kは許容する。このように、アニオン界面活性剤Kは、凹部A2内のエッチングを妨げない。アニオン界面活性剤Kは、凹部A内のエッチングを許容する。その結果、凹部Aは適切にエッチングされる。
なお、エッチング種Jも、壁部分Rと同じ極性を有する。しかしながら、エッチング種Jは、アニオン界面活性剤Kよりも小さい。このため、エッチング種Jが凹部Aに入ることの方が、アニオン界面活性剤Kが凹部Aに入ることよりも、容易である。
さらに、アニオン界面活性剤Kは、混合液G中に、不図示の反対イオンを放出する。アニオン界面活性剤Kの反対イオンは、陽イオンである。例えば、アニオン界面活性剤KがSDSのとき、反対イオンはNaである。アニオン界面活性剤Kの反対イオンは、壁部分Rに引き寄せられる。そして、アニオン界面活性剤Kの反対イオンは、壁部分Rの近傍において、電気的に中和する。このため、壁部分Rの近傍に位置する反対イオンは、エッチング種Jと壁部分Rの間の反発力を低減する。その結果、エッチング種Jが凹部Aに入ることは、一層容易である。
図10は、カチオン界面活性剤とエッチング液が供給されるブランケット部分P1を模式的に示す図である。
上述の通り、混合液Gは、エッチング液を含む。エッチング液は、エッチング種Jを含む。エッチング種Jは、例えば、陰イオンである。エッチング液は、例えば、酸性を有する。混合液Gも、例えば、酸性を有する。
混合液Gは、カチオン界面活性剤Lを含む。混合液G中において、カチオン界面活性剤Lは、正に帯電する。混合液G中において、カチオン界面活性剤Lは、陽イオンに電離する。具体的には、カチオン界面活性剤Lは、親水基L1と疎水基L2を有する。混合液G中において、親水基L1は正に帯電する。
ブランケット部分P1は、混合液Gに晒される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は、例えば、正に帯電する。
カチオン界面活性剤Lはブランケット部分P1と同じ極性を有する。このため、カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1に反発する。カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1に近づき難い。カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1の近傍に集まり難い。カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1にくっつき難い。カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1を覆い難い。よって、エッチング種Jがブランケット部分P1に近づくことを、カチオン界面活性剤Lは妨げない。すなわち、エッチング種Jがブランケット部分P1に近づくことを、カチオン界面活性剤Lは許容する。エッチング種Jがブランケット部分P1の近傍に集まることを、カチオン界面活性剤Lは許容する。エッチング種Jがブランケット部分P1に接触することを、カチオン界面活性剤Lは許容する。エッチング種Jがブランケット部分P1をエッチングすることを、カチオン界面活性剤Lは許容する。このように、カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1のエッチングを阻害しない。その結果、ブランケット部分P1は、適切にエッチングされる。
なお、エッチング種Jは、ブランケット部分P1と反対の極性を有する。このため、エッチング種Jがブランケット部分P1に近づくこと接触することは一層容易である。
カチオン界面活性剤Lは親水基L1と疎水基L2を有する。ブランケット部分P1が疎水性を有する場合、疎水基L2とブランケット部分P1の間の親和性は、高い。ブランケット部分P1が親水性を有する場合、親水基L1とブランケット部分P1の間の親和性は、高い。このように、ブランケット部分P1が疎水性を有する場合であっても、ブランケット部分P1が親水性を有する場合であっても、カチオン界面活性剤Lとブランケット部分P1の間の親和性は、高い。このため、カチオン界面活性剤Lの一部は、ブランケット部分P1に近づくことがある。よって、カチオン界面活性剤Lの一部は、ブランケット部分P1のエッチングレートEBを僅かに低下させる。
図11は、カチオン界面活性剤とエッチング液が供給される凹部Aを模式的に示す図である。
上述の通り、凹部Aは、混合液Gに晒される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、中間部分P2は、例えば、正に帯電する。エッチング液が基板Wに供給されたとき、壁部分Rは、例えば、負に帯電する。
カチオン界面活性剤Lは壁部分Rと反対の極性を有する。このため、カチオン界面活性剤Lは、壁部分Rに引き寄せられる。カチオン界面活性剤Lは、凹部Aに近づき易い。カチオン界面活性剤Lは、凹部Aに入り易い。カチオン界面活性剤Lは、凹部A内に集まり易い。よって、エッチング種Jが凹部Aに入ることを、カチオン界面活性剤Lは妨げる。エッチング種Jが凹部A内に集まることを、カチオン界面活性剤Lは妨げる。エッチング種Jが中間部分P2に接触することを、カチオン界面活性剤Lは妨げる。エッチング種Jが中間部分P2をエッチングすることを、カチオン界面活性剤Lは妨げる。このように、カチオン界面活性剤Lは、凹部Aをエッチング種Jから保護する。カチオン界面活性剤Lは、凹部Aをエッチングから保護する。カチオン界面活性剤Lは、凹部A内のエッチングを阻害する。その結果、凹部A内のエッチングレートEAは著しく低下する。
なお、エッチング種Jは、壁部分Rと同じ極性を有する。このため、エッチング種Jと壁部分Rは互いに反発する。よって、エッチング種Jが凹部Aに入ることは一層困難である。
さらに、カチオン界面活性剤Lは、エッチング種Jよりも大きい。このため、凹部Aに位置するカチオン界面活性剤Lは、エッチング種Jが凹部Aに入ることを効果的に妨げる。
特に、凹部Aは極めて狭い。このため、凹部A内に位置するカチオン界面活性剤Lは、凹部Aの大部分を専有する。よって、カチオン界面活性剤Lが凹部Aに位置するとき、凹部Aは、エッチング種Jが凹部Aに位置するためのスペースをほとんど有しない。仮にカチオン界面活性剤Lとエッチング種Jが凹部Aに位置する場合、エッチング種Jとカチオン界面活性剤Lは互いにぶつかり易い。仮にカチオン界面活性剤Lとエッチング種Jが凹部Aに位置する場合、エッチング種Jとカチオン界面活性剤Lは立体障害を起こしやすい。このため、凹部Aに位置するカチオン界面活性剤Lは、エッチング種Jが凹部Aに入ることを一層効果的に妨げる。
<7.実施形態の効果>
実施形態の基板処理方法は、切り替え工程と処理工程を備える。切り替え工程では、添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で切り替わる。切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの一方は、添加剤として選択される。切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの他方は、添加剤として選択されない。処理工程では、エッチング液は基板Wに供給される。処理工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの一方は基板Wに供給される。処理工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの他方は基板Wに供給されない。処理工程において基板Wに供給される添加剤は、切り替え工程によって選択された添加剤に限られる。以上の通り、処理工程において基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で適切に切り替わる。よって、基板Wは、処理工程において、適切にエッチングされる。
切り替え工程では、処理条件情報U2に基づいて、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lのいずれか1つは、前記添加剤として選択される。このため、処理工程では、基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。
処理条件情報U2は、添加剤情報U2aを含む。添加剤情報U2aは、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lのいずれか1つを添加剤として指定する。切り替え工程では、添加剤は、添加剤情報U2aに基づいて、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの間で切り替わる。このため、処理工程では、基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。
エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は正に帯電する。このため、エッチング液とアニオン界面活性剤Kが基板Wに供給される場合、アニオン界面活性剤Kはブランケット部分P1と反対の極性を有する。このため、ブランケット部分P1とアニオン界面活性剤Kは互いに引き合う。アニオン界面活性剤Kはブランケット部分P1の近傍に集まる。よって、エッチング液がブランケット部分P1をエッチングすることを、アニオン界面活性剤Kは阻む。すなわち、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1のエッチングを、好適に阻害する。エッチング液とカチオン界面活性剤Lが基板Wに供給される場合、カチオン界面活性剤Lはブランケット部分P1と同じ極性を有する。このため、ブランケット部分P1とカチオン界面活性剤Lは互いに反発する。カチオン界面活性剤Lはブランケット部分P1の近傍に集まらない。よって、エッチング液がブランケット部分P1をエッチングすることを、カチオン界面活性剤Lは阻まない。すなわち、ブランケット部分P1のエッチングを、カチオン界面活性剤Lは好適に許容する。以上の通り、添加剤がアニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で切り替わることによって、ブランケット部分P1のエッチングレートEBは好適に制御される。
エッチング液が基板Wに供給されたとき、壁部分Rは負に帯電する。エッチング液とアニオン界面活性剤Kが基板Wに供給される場合、アニオン界面活性剤Kは壁部分Rと同じ極性を有する。このため、壁部分Rとアニオン界面活性剤Kは互いに反発する。アニオン界面活性剤Kが凹部A内に入ることは困難である。よって、エッチング液が凹部A内をエッチングすることを、アニオン界面活性剤Kは阻まない。すなわち、アニオン界面活性剤Kは、凹部A内のエッチングを、好適に許容する。エッチング液とカチオン界面活性剤Lが基板Wに供給される場合、カチオン界面活性剤Lは壁部分Rと反対の極性を有する。このため、壁部分Rとカチオン界面活性剤Lは互いに引き合う。カチオン界面活性剤Lが凹部A内に入ることは容易である。よって、エッチング液が凹部A内をエッチングすることを、カチオン界面活性剤Lは阻む。すなわち、凹部A内のエッチングを、カチオン界面活性剤Lは好適に阻害する。以上の通り、添加剤がアニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で切り替わることによって、凹部A内のエッチングレートEAは好適に制御される。
エッチング液は、酸性である。エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は好適に正に帯電する。エッチング液が基板Wに供給されたとき、壁部分Rは好適に負に帯電する。
エッチング液は、例えば、過酸化水素水である。このため、過酸化水素水は、基板Wを好適にエッチングする。
ブランケット部分P1は、例えば、窒化チタンからなる。例えば、アニオン界面活性剤Kと過酸化水素水が基板Wに供給される場合、ブランケット部分P1とアニオン界面活性剤Kは互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤Kは、窒化チタンからなるブランケット部分P1を過酸化水素水から好適に保護する。例えば、カチオン界面活性剤Lと過酸化水素水が基板Wに供給される場合、ブランケット部分P1とカチオン界面活性剤Lは互いに反発する。このため、過酸化水素水が窒化チタンからなるブランケット部分P1をエッチングすることを、カチオン界面活性剤Lは好適に許容する。
壁部分Rは、例えば、二酸化シリコンおよびポリシリコンからなる。第1壁R1は、例えば、二酸化シリコンからなる。第2壁R2は、例えば、ポリシリコンからなる。例えば、アニオン界面活性剤Kと過酸化水素水が基板Wに供給される場合、過酸化水素水が二酸化シリコンおよびポリシリコンからなる凹部A内をエッチングすることを、アニオン界面活性剤Kは好適に許容する。例えば、カチオン界面活性剤Lと過酸化水素水が基板Wに供給される場合、カチオン界面活性剤Lは、二酸化シリコンおよびポリシリコンからなる凹部Aを過酸化水素水から好適に保護する。
中間部分P2は、例えば、窒化チタンからなる。このため、アニオン界面活性剤Kと過酸化水素水が基板Wに供給される場合、過酸化水素水が窒化チタンからなる中間部分P2をエッチングすることを、アニオン界面活性剤Kは好適に許容する。よって、過酸化水素水が凹部A内をエッチングすることを、アニオン界面活性剤Kは一層好適に許容する。
基板処理装置1は、基板保持部13と供給部15と制御部10を備える。基板保持部13は、基板Wを保持する。供給部15は、基板保持部13によって保持される基板Wにエッチング液と添加剤を供給する。制御部10は、供給部15を制御する。制御部10は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で添加剤を切り替える。このため、基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で適切に切り替わる。よって、基板Wは適切にエッチングされる。
本発明は、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。
(1)実施形態では、切り替え工程では、添加剤は、添加剤情報U2aに基づいて、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で切り替わった。但し、これに限られない。以下、各種の変形実施形態を説明する。
(1-1)処理条件情報U2は、エッチング条件を規定する。エッチング条件は、例えば、第1エッチング条件と第2エッチング条件を含む。第1エッチング条件は、ブランケット部分P1をエッチングから保護しつつ、凹部A内をエッチングすることである。第2エッチング条件は、凹部Aをエッチングから保護しつつ、ブランケット部分P1をエッチングすることである。処理条件情報U2が第1エッチング条件を規定するとき、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの一方が添加剤として選択される。処理条件情報U2が第2エッチング条件を規定するとき、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの他方が添加剤として選択される。
本変形実施形態によれば、処理工程において基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。例えば、ブランケット部分P1をエッチングするか、または、ブランケット部分P1をエッチングから保護するかは、好適に制御される。例えば、凹部A内をエッチングするか、または、凹部Aをエッチングから保護するかは、好適に制御される。
具体的には、処理条件情報U2が第1エッチング条件を規定するとき、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kが添加剤として選択される。処理工程では、アニオン界面活性剤Kとエッチング液が基板Wに供給される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は正に帯電する。アニオン界面活性剤Kとブランケット部分P1は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1のエッチングを妨げる。すなわち、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1をエッチングから保護する。エッチング液が基板に供給されたとき、壁部分Rは負に帯電する。アニオン界面活性剤Kと壁部分Rは互いに反発する。このため、アニオン界面活性剤Kは、凹部A内のエッチングを許容する。その結果、処理工程において第1エッチング条件で基板をエッチングすることは、容易である。
具体的には、処理条件情報U2が第2エッチング条件を規定するとき、切り替え工程では、カチオン界面活性剤Lが添加剤として選択される。処理工程では、カチオン界面活性剤Lとエッチング液が基板Wに供給される。カチオン界面活性剤Lとブランケット部分P1は互いに反発する。このため、カチオン界面活性剤P1は、ブランケット部分P1のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤Lと壁部分Rは互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤Lは、凹部A内のエッチングを妨げる。すなわち、カチオン界面活性剤Lは、凹部Aをエッチングから保護する。その結果、処理工程において第2エッチング条件で基板Wをエッチングすることは、容易である。
(1-2)切り替え工程では、ブランケット部分P1のエッチングレートEBおよび凹部A内のエッチングレートEAの少なくともいずれかに関する目標に基づいて、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lのいずれか1つは、添加剤として選択される。
本変形実施形態によれば、処理工程において基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。
(1-2-1)例えば、目標がブランケット部分P1のエッチングレートEBを零に近づけることである場合、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの一方が前記添加剤として選択される。例えば、目標が凹部A内のエッチングレートEAを零に近づけることである場合、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの他方が添加剤として選択される。
本変形実施形態によれば、処理工程において基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。例えば、ブランケット部分P1のエッチングレートEBは、好適に制御される。例えば、凹部A内のエッチングレートEAは、好適に制御される。
具体的には、目標がブランケット部分P1のエッチングレートEBを零に近づけることである場合、切り替え工程ではアニオン界面活性剤Kが添加剤として選択される。処理工程では、アニオン界面活性剤Kとエッチング液が基板Wに供給される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は正に帯電する。アニオン界面活性剤Kとブランケット部分P1は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1のエッチングを妨げる。すなわち、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1のエッチングレートEBを低下させる。その結果、ブランケット部分P1のエッチングレートEBを零に近づけるという目標は、処理工程において容易に達成される。
具体的には、目標が凹部A内のエッチングレートを零に近づけることである場合、切り替え工程ではカチオン界面活性剤Lが添加剤として選択される。処理工程では、カチオン界面活性剤Lとエッチング液が基板Wに供給される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、壁部分Rは負に帯電する。カチオン界面活性剤Lと壁部分Rは互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤Lは、凹部A内のエッチングを妨げる。すなわち、カチオン界面活性剤Lは、凹部A内のエッチングレートEAを低下させる。その結果、凹部A内のエッチングレートEAを零に近づけるという目標は、処理工程において容易に達成される。
(1-2-2)例えば、目標がエッチングレートEBをエッチングレートEAよりも小さくすることである場合、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの一方が添加剤として選択される。例えば、目標がエッチングレートEAをエッチングレートEBよりも小さくすることである場合、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの他方が添加剤として選択される。
本変形実施形態によれば、処理工程において基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。例えば、処理工程におけるエッチングレートEBとエッチングレートEAの間の大小関係は、好適に切り替わる。
具体的には、目標がエッチングレートEBをエッチングレートEAよりも小さくすることである場合、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kが添加剤として選択される。処理工程では、アニオン界面活性剤Kとエッチング液が基板Wに供給される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は正に帯電する。アニオン界面活性剤Kとブランケット部分P1は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1のエッチングを妨げる。エッチング液が基板Wに供給されたとき、壁部分Rは負に帯電する。アニオン界面活性剤Kと壁部分Rは互いに反発する。このため、アニオン界面活性剤Kは、凹部A内のエッチングを許容する。これらの結果、エッチングレートEBをエッチングレートEAよりも小さくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
具体的には、目標がエッチングレートEAをエッチングレートEBよりも小さくすることである場合、切り替え工程では、カチオン界面活性剤Lが添加剤として選択される。処理工程では、カチオン界面活性剤Lとエッチング液が基板Wに供給される。カチオン界面活性剤Lとブランケット部分P1は互いに反発する。このため、カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤Lと壁部分Rは互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤Lは、凹部A内のエッチングを妨げる。これらの結果、エッチングレートEAをエッチングレートEBよりも小さくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
(1-3)切り替え工程では、ブランケット比Fに関する目標に基づいて、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lのいずれか1つは、添加剤として選択される。
本変形実施形態によれば、処理工程において基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。
(1-3-1)例えば、目標がブランケット比Fを基準値FTよりも大きくすることである場合、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの一方が前記添加剤として選択される。目標がブランケット比Fを基準値FTよりも小さくすることである場合、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの他方が添加剤として選択される。
本変形実施形態によれば、処理工程において基板に供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。例えば、処理工程におけるブランケット比Fは、好適に制御される。
具体的には、目標がブランケット比Fを基準値FTよりも大きくすることである場合、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kが添加剤として選択される。処理工程では、アニオン界面活性剤Kとエッチング液が基板Wに供給される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は正に帯電する。アニオン界面活性剤Kとブランケット部分P1は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1のエッチングを妨げる。エッチング液が基板Wに供給されたとき、壁部分Rは負に帯電する。アニオン界面活性剤Kと壁部分Rは互いに反発する。このため、アニオン界面活性剤Kは、凹部A内のエッチングを許容する。これらの結果、ブランケット比Fを基準値FTよりも大きくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
具体的には、目標がブランケット比Fを基準値FTよりも小さくすることである場合、切り替え工程では、カチオン界面活性剤Lが添加剤として選択される。処理工程では、カチオン界面活性剤Lとエッチング液が基板Wに供給される。カチオン界面活性剤Lとブランケット部分P1は互いに反発する。このため、カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤Lと壁部分Rは互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤Lは、凹部A内のエッチングを妨げる。これらの結果、ブランケット比Fを基準値FTよりも小さくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
(1-3-2)例えば、目標がブランケット比Fを1よりも大きくすることである場合、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの一方が添加剤として選択される。目標がブランケット比Fを零に近づけることである場合、アニオン界面活性剤Kおよびカチオン界面活性剤Lの他方が添加剤として選択される。
本変形実施形態によれば、処理工程において基板Wに供給される添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で一層適切に切り替わる。よって、基板Wは一層適切にエッチングされる。例えば、処理工程におけるブランケット比Fは、一層柔軟に制御される。
具体的には、目標がブランケット比Fを1よりも大きくすることである場合、切り替え工程では、アニオン界面活性剤Kが添加剤として選択される。処理工程では、アニオン界面活性剤Kとエッチング液が基板Wに供給される。エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は正に帯電する。アニオン界面活性剤Kとブランケット部分P1は互いに引き合う。このため、アニオン界面活性剤Kは、ブランケット部分P1のエッチングを妨げる。エッチング液が基板Wに供給されたとき、壁部分Rは負に帯電する。アニオン界面活性剤Kと壁部分Rは互いに反発する。このため、アニオン界面活性剤Kは、凹部A内のエッチングを許容する。これらの結果、ブランケット比Fを1よりも大きくするという目標は、処理工程において容易に達成される。
具体的には、目標がブランケット比Fを零に近づけることである場合、切り替え工程では、カチオン界面活性剤Lが添加剤として選択される。処理工程では、カチオン界面活性剤Lとエッチング液が基板Wに供給される。カチオン界面活性剤Lとブランケット部分P1は互いに反発する。このため、カチオン界面活性剤Lは、ブランケット部分P1のエッチングを許容する。カチオン界面活性剤Lと壁部分Rは互いに引き合う。このため、カチオン界面活性剤Lは、凹部A内のエッチングを妨げる。これらの結果、ブランケット比Fを零に近づけるという目標は、処理工程において容易に達成される。
(2)実施形態において、切り替え工程では、第1情報および第2情報に基づいて、添加剤は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で切り替わってもよい。ここで、第1情報は、アニオン界面活性剤Kとエッチングレートとの関係を規定する。第2情報は、カチオン界面活性剤Lとエッチングレートの関係を規定する。第1情報および第2情報はそれぞれ、実験等によって得られる。第1情報および第2情報は、例えば、図7に示す表である。例えば、記憶部9は、第1情報および第2情報を記憶してもよい。制御部10は、記憶部9から第1情報および第2情報を取得してもよい。そして、制御部10は、第1情報および第2情報に基づいて、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で添加剤を切り替えてもよい。
(3)実施形態では、記憶部9は、処理条件情報U2を有する。記憶部9は、添加剤情報U2aは記憶部9に記憶される。但し、これに限られない。
例えば、基板処理装置1は、不図示の入力部を備えてもよい。ユーザーは、入力部に処理条件情報U2または添加剤情報U2aを入力してもよい。制御部10は、入力部から、処理条件情報U2または添加剤情報U2aを取得してもよい。
あるいは、制御部10は、基板処理装置1の外部装置から、処理条件情報U2または添加剤情報U2aを取得してもよい。外部装置は、例えば、基板処理装置1を管理するホストコンピュータである。
同様に、上述した(1-2)、(1-3)の変形実施形態において、制御部10は、種々の手法によって、目標を取得してもよい。例えば、制御部10は、記憶部9から目標を取得してもよい。例えば、制御部10は、入力部から目標を取得してもよい。例えば、制御部10は、基板処理装置1の外部装置から目標を取得してもよい。
(4)基板処理方法は、さらに、調整工程を備えてもよい。調整工程では、エッチング液に対する添加剤の濃度の設定値を変更する。例えば、調整工程では、エッチング液に対する添加剤の濃度の設定値を、1mMから100mMの間の値に、決定する。処理工程では、切り替え工程によって選択された添加剤が、調整工程によって決定された設定値と等しい濃度で、基板に供給される。本変形実施形態によれば、処理工程において基板に供給される添加剤の濃度は適切に変わる。よって、基板は一層適切にエッチングされる。
(5)上述した実施形態では、壁部分Rは、二酸化シリコンおよびポリシリコンからなる。但し、これに限られない。壁部分Rは、シリコン、二酸化シリコン、ポリシリコンおよび酸化ハフニウムの少なくともいずれかからなってもよい。
(6)上述した実施形態では、エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は正に帯電する。但し、これに限られない。例えば、エッチング液が基板Wに供給されたとき、ブランケット部分P1は負に帯電してもよい。
(7)上述した実施形態では、エッチング液が基板Wに供給されたとき、中間部分P2は正に帯電する。但し、これに限られない。例えば、エッチング液が基板Wに供給されたとき、中間部分P2は負に帯電してもよい。
(8)実施形態で説明した通り、処理工程で処理される基板Wは、ブランケット部分P1と凹部Aの少なくともいずれかを有する。言い換えれば、処理工程で処理される基板Wは、第1基板W1、第2基板W2および第3基板W3のいずれであってもよい。ここで、第1基板W1は、ブランケット部分P2と凹部Aの両方を有する。第2基板W2は、ブランケット部分P2を有し、凹部Aを有しない。第3基板W3は、ブランケット部分P2を有せず、凹部Aを有する。
(8)上述した実施形態では、ノズル16と供給源28a-28cの間の流路は、配管21a、21b、21c、21dと4方コネクタ22と弁23a、23b、23cとによって構成される。但し、これに限られない。ノズル16と供給源28a-28cの間の流路の構成を適宜に変更してもよい。
例えば、実施形態では、弁23b、23cは、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で添加剤を切り替える。但し、これに限られない。例えば、供給部15は、アニオン界面活性剤Kとカチオン界面活性剤Lの間で添加剤を切り替える三方弁を備えてもよい。
例えば、実施形態では、エッチング液と添加剤は、4方コネクタ22において、混合される。但し、これに限られない。供給部15は、エッチング液と添加剤を混合するためのミキサーやミキシングバルブを備えてもよい。
(9)上述した実施形態では、供給部15は、エッチング液と添加剤の混合液を基板Wに供給した。ノズル16は、エッチング液と添加剤の混合液を吐出した。但し、これに限られない。例えば、供給部15は、エッチング液と添加剤を個別に基板Wに供給してもよい。図示を省略するが、供給部15は、専らエッチング液を吐出する第1ノズルと、専らエッチング液を吐出する第2ノズルを備えてもよい。第1ノズルから吐出されたエッチング液と第2ノズルから吐出された添加剤は、基板W上で混合されてもよい。
(10)実施形態では、処理ユニット11は、枚葉式に分類された。但し、これに限られない。例えば、処理ユニット11は、バッチ式に分類されてもよい。すなわち、処理ユニット11は、一度に複数の基板Wを処理してもよい。処理ユニット11は、エッチング液と添加剤を、複数の基板Wに同時に供給してもよい。例えば、処理ユニット11は、処理槽を備えてもよい。供給部15は、処理槽にエッチング液と添加剤を供給してもよい。処理ユニット11は、さらに、複数の基板Wを一度に保持する基板保持部を備えてもよい。基板保持部は、複数の基板Wを、処理槽に貯留されるエッチング液および添加剤の混合液に浸漬させてもよい。
(11)実施形態および上記(1)から(10)で説明した各変形実施形態については、さらに各構成を他の変形実施形態の構成に置換または組み合わせるなどして適宜に変更してもよい。
1 … 基板処理装置
9 … 記憶部
10 … 制御部
11 … 処理ユニット
15 … 供給部
16 … ノズル
A … 凹部
EB … ブランケット部分のエッチングレート
EA、EA1、EA2、EA3 … 凹部内のエッチングレート
F、F1、F2、F3 … ブランケット比
FT、F1T、F2T、F3T … 基準値
G … エッチング液と添加剤の混合液
J … エッチング種
K … アニオン界面活性剤
L … カチオン界面活性剤
P1 … ブランケット部分
R … 壁部分
R1 … 第1壁
R2 … 第2壁
M2 … 凹部の幅
U2 … 処理条件情報
U2a… 添加剤情報

Claims (18)

  1. 基板を処理する基板処理方法であって、
    アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤の間で添加剤を切り替える切り替え工程と、
    前記切り替え工程によって選択された前記添加剤と、エッチング液とを、基板に供給する処理工程と、
    を備える基板処理方法。
  2. 請求項1に記載の基板処理方法において、
    切り替え工程では、処理工程の条件が規定される処理条件情報に基づいて、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤のいずれか1つは、前記添加剤として選択される
    基板処理方法。
  3. 請求項2に記載の基板処理方法において、
    前記処理条件情報は、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤のいずれか1つを添加剤として指定する添加剤情報を含み、
    前記切り替え工程では、前記添加剤は、前記添加剤情報に基づいて、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の間で切り替わる
    基板処理方法。
  4. 請求項3に記載の基板処理方法において、
    基板はブランケット部分を有し、
    前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記ブランケット部分は正に帯電する
    基板処理方法。
  5. 請求項3または4に記載の基板処理方法において、
    基板は凹部を区画する壁部分を有し、
    前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記凹部は負に帯電する
    基板処理方法。
  6. 請求項2に記載の基板処理方法において、
    前記切り替え工程では、
    前記処理条件情報が第1エッチング条件を規定するとき、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、
    前記処理条件情報が第2エッチング条件を規定するとき、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択され、
    前記第1エッチング条件は、基板のブランケット部分をエッチングから保護しつつ、基板の凹部内をエッチングすることであり、
    前記第2エッチング条件は、基板の前記凹部をエッチングから保護しつつ、基板の前記ブランケット部分をエッチングすることである
    基板処理方法。
  7. 請求項6に記載の基板処理方法において、
    前記エッチング液が基板に供給されたとき、前記ブランケット部分は正に帯電し、かつ、前記凹部を区画する基板の壁部分は負に帯電し、
    前記切り替え工程では、
    前記処理条件情報が第1エッチング条件を規定するとき、前記アニオン界面活性剤が前記添加剤として選択され、
    前記処理条件情報が第2エッチング条件を規定するとき、前記カチオン界面活性剤が前記添加剤として選択される
    基板処理方法。
  8. 請求項1に記載の基板処理方法において、
    前記切り替え工程では、基板のブランケット部分のエッチングレートおよび基板の凹部内のエッチングレートの少なくともいずれかに関する目標に基づいて、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤のいずれか1つは、前記添加剤として選択される
    基板処理方法。
  9. 請求項8に記載の基板処理方法において、
    前記切り替え工程では、
    前記目標が前記ブランケット部分の前記エッチングレートを零に近づけることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、
    前記目標が前記凹部内の前記エッチングレートを零に近づけることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択される
    基板処理方法。
  10. 請求項8に記載の基板処理方法において、
    前記切り替え工程では、
    前記目標が、前記ブランケット部分の前記エッチングレートを前記凹部内の前記エッチングレートよりも小さくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、
    前記目標が、前記凹部内の前記エッチングレートを前記ブランケット部分のエッチングレートよりも小さくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択される
    基板処理方法。
  11. 請求項1に記載の基板処理方法において、
    前記切り替え工程では、ブランケット比に関する目標に基づいて、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤のいずれか1つは、前記添加剤として選択され、
    前記ブランケット比は、基板のブランケット部分のエッチングレートに対する基板の凹部内のエッチングレートの割合である
    基板処理方法。
  12. 請求項11に記載の基板処理方法において、
    前記切り替え工程では、
    前記目標が前記ブランケット比を基準値よりも大きくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、
    前記目標が前記ブランケット比を前記基準値よりも小さくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択され、
    前記基準値は、前記添加剤を基板に供給せずに前記エッチング液を基板に供給したときに得られるブランケット比である
    基板処理方法。
  13. 請求項11に記載の基板処理方法において、
    前記切り替え工程では、
    前記目標が前記ブランケット比を1よりも大きくすることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の一方が前記添加剤として選択され、
    前記目標が前記ブランケット比を零に近づけることである場合、前記アニオン界面活性剤および前記カチオン界面活性剤の他方が前記添加剤として選択される
    基板処理方法。
  14. 請求項1から13のいずれかに記載の基板処理方法において、
    前記エッチング液は、過酸化水素水である
    基板処理方法。
  15. 請求項14に記載の基板処理方法において、
    処理工程で処理される基板は、窒化チタンからなるブランケット部分を有する
    基板処理方法。
  16. 請求項14または15に記載の基板処理方法において、
    処理工程で処理される基板は、前記凹部を区画する壁部分であって、シリコン、二酸化シリコン、ポリシリコンおよび酸化ハフニウムの少なくともいずれかからなる前記壁部分を有する
    基板処理方法。
  17. 請求項1から16のいずれかに記載の基板処理方法において、
    前記エッチング液に対する前記添加剤の濃度の設定値を変更する調整工程と、
    をさらに備え、
    前記処理工程では、前記切り替え工程によって選択された前記添加剤が、前記調整工程によって決定された設定値と等しい濃度で、基板に供給される
    基板処理方法。
  18. 基板処理装置であって、
    基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部によって保持される基板にエッチング液と添加剤を供給する供給部と、
    前記供給部を制御し、アニオン界面活性剤とカチオン界面活性剤の間で前記添加剤を切り替える制御部と、
    を備える
    基板処理装置。
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