JP6446003B2 - 基板処理装置、基板処理方法およびエッチング液 - Google Patents
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(基板処理装置1)
図1は、第1の実施形態を示す基板処理装置1の図である。基板処理装置1は、リン酸を含む溶液(以下、リン酸溶液ともいう)中に、表面にシリコン窒化膜を有する基板2を浸漬してシリコン窒化膜を選択的に除去するウェットエッチング処理装置として用いることができる。
そして、ポンプ15は、循環路12を通じて、処理槽11から導入されたリン酸溶液3を内槽111に還流させる。
次に、図1の基板処理装置1を適用した基板処理方法について説明する。図2は、第1の実施形態を示す基板処理方法のフローチャートである。図3は、3次元メモリを製造するための半導体基板20の概略断面図である。以下の基板処理方法では、一例として、図3の半導体基板20を処理する。図3に示すように、半導体基板20は、シリコン基板21上に、シリコン酸化膜221とシリコン窒化膜222とを交互に積層した積層膜22を有する。また、半導体基板20は、積層膜22を貫通するトレンチ23を有する。なお、図2の初期状態において、処理槽11にはリン酸溶液3が貯留されていないものとする。
次に、第1の実施形態の第1の実験例について説明する。図5は、第1の実施形態の第1の実験例を示すグラフである。
次に、第1の実験例に対してシリカ析出抑制剤の種類を増やした第1の実施形態の第2の実験例について説明する。図6は、第2の実験例において、シリカ析出量を示す断面図である。
次に、シリカ析出抑制剤の濃度を変化させた第1の実施形態の第3の実験例について説明する。第3の実験例では、第1の実験例で採用した各シリカ析出抑制剤のうち数種類について、シリカ析出抑制剤の濃度変化にともなうシリカ析出量の変化を調べた。その結果を図10および図11に示す。
次に、第2の実施形態として、酸化剤を含有したエッチング液でシリコン窒化膜をエッチングする実施形態について説明する。なお、第2の実施形態において、第1の実施形態に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図12は、第2の実施形態を示す基板処理装置1の図である。
ここで、酸化剤40はリン酸溶液3の添加量が0.01mol/Lより少ない場合には、シリコン窒化膜222のエッチングレートを十分に促進することが困難となる虞がある。一方、リン酸溶液3の添加量が0.2mol/Lより多い場合には、シリコン酸化膜221の層間に酸化剤40が残存する虞がある。したがって、酸化剤40の添加量を0.01mol/L以上0.2mol/L以下とすることで、シリコン窒化膜のエッチングレートを向上させながら酸化剤40の残存を抑制することができる。
次に、第2の実施形態の実験例について説明する。本実験例では、第1の実施形態の第1の実験例と同様のビーカー中のリン酸溶液に対して、シリカ析出抑制剤の代わりに、酸化剤として、酸化還元電位が+1.72Vの二酸化セリウムを1.0重量%(0.1mol/L)になるように添加した。そして、第1の実施形態の第1の実験例と同様にビーカー中のリン酸溶液でシリコン窒化膜222をエッチングし、そのエッチングレートを測定した。なお、エッチングレートは、酸化剤が添加されない場合を1とした規格化エッチングレートとして求めた。その結果を図13に示す。
次に、第3の実施形態として、枚葉式の基板処理装置について説明する。なお、第3の実施形態において、第1および第2の実施形態に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図14は、第3の実施形態を示す基板処理装置1の図である。
次に、第4の実施形態として、シリコンを溶解したリン酸溶液3で半導体基板20を処理する基板処理装置について説明する。なお、第4の実施形態において、第1の実施形態に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図15は、第4の実施形態を示す基板処理装置1の図である。
11 処理槽
12 循環路
13 加熱部
14 投入部
Claims (4)
- リン酸を主成分とするエッチング液が供給され、前記エッチング液に、表面にシリコン窒化膜を有する基板を接触させて、前記基板から前記シリコン窒化膜を除去することで生成するシリカを前記エッチング液に溶解させる処理部と、
前記処理部に対して前記エッチング液を循環させる循環路と、
前記エッチング液を加熱する加熱部と、
前記エッチング液を装置外に排出する排出路と、
を備え、
前記排出路における前記エッチング液の目標とする第1温度に対応するシリカの第1飽和溶解濃度を上昇させ、かつ、前記第1飽和溶解濃度が前記処理部における前記エッチング液の溶解シリカ濃度よりも高くなるように、前記排出路にシリカ析出抑制剤を投入する投入部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 前記第1温度よりも高く、かつ、前記処理部における前記エッチング液の目標とする第2温度よりも低い第3温度で前記シリカ析出抑制剤を投入し、前記シリカ析出抑制剤を添加後の前記第1飽和溶解濃度よりも前記シリカ濃度が低くなるように前記シリカ析出抑制剤の投入量を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
- 処理部内にリン酸を主成分とするエッチング液を供給し、
表面にシリコン窒化膜を有する基板を、前記処理部内に供給した前記エッチング液に接触させ、
前記基板から前記シリコン窒化膜を除去する基板処理方法において、
前記エッチング液で前記基板から前記シリコン窒化膜を除去することで生成するシリカを前記エッチング液に溶解させる工程と、
前記処理部に接続された排出路を通して前記エッチング液を排出する工程と、
前記排出路における前記エッチング液の目標とする第1温度に対応する第1飽和溶解濃度を上昇させ、かつ、前記第1飽和溶解濃度が前記処理部における前記エッチング液の溶解シリカ濃度よりも高くなるようにシリカ析出抑制剤を前記エッチング液に投入する工程と、
を含む基板処理方法。 - 前記排出路を通る前記エッチング液にシリカ析出抑制剤を供給し、
前記排出路を通るエッチング液への前記シリカ析出抑制剤の供給は、当該エッチング液の温度が前記第1温度よりも高く、かつ、前記処理部における前記エッチング液の目標とする第2温度よりも低い温度である第3温度よりも高いときに行う請求項3に記載の基板処理方法。
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