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JP7578483B2 - Semiconductor element forming method and substrate processing apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、半導体素子形成方法および基板処理装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device forming method and a substrate processing apparatus.

基板を処理する基板処理装置は、例えば、半導体素子の形成に用いられる。近年、半導体素子の記憶素子を微細に作製するために、半導体基板に記憶素子を積層して形成することが進められている(特許文献1参照)。特許文献1の半導体記憶素子では、半導体基板の積層構造において基材に対して垂直方向にいわゆるメモリホールと呼ばれるアスペクト比の大きいホールを形成する。当該ホール内に多数の記憶素子が並んで配置される。 Substrate processing apparatuses that process substrates are used, for example, in the formation of semiconductor elements. In recent years, in order to manufacture fine memory elements for semiconductor elements, progress has been made in forming memory elements by stacking them on a semiconductor substrate (see Patent Document 1). In the semiconductor memory element of Patent Document 1, holes with a large aspect ratio, known as memory holes, are formed in the stacked structure of the semiconductor substrate in the direction perpendicular to the base material. A large number of memory elements are arranged side by side within the holes.

特開2019-117894号公報JP 2019-117894 A

特許文献1の半導体記憶素子では、メモリホールの下部の径がメモリホールの上部の径よりも小さい。これは、メモリホールの下部は、メモリホールの上部と比べてエッチング液が到達しづらいためである。この場合、メモリホール内に形成された記憶素子の電気的特性にばらつきが生じてしまうおそれがある。メモリホールのアスペクト比(メモリホールの高さと幅との比率)は年々高くなっており、近年ではアスペクト比が50を超えるメモリホールもある。こうした高いアスペクト比のメモリホールでは、メモリホールの上部の径とメモリホールの下部の径を揃えることは容易ではない。 In the semiconductor memory element of Patent Document 1, the diameter of the lower part of the memory hole is smaller than the diameter of the upper part of the memory hole. This is because the etching solution is less likely to reach the lower part of the memory hole than the upper part of the memory hole. In this case, there is a risk of variation in the electrical characteristics of the memory element formed in the memory hole. The aspect ratio of memory holes (the ratio of the height to the width of the memory hole) is increasing year by year, and in recent years there are memory holes with an aspect ratio of more than 50. In memory holes with such a high aspect ratio, it is not easy to align the diameter of the upper part of the memory hole with the diameter of the lower part of the memory hole.

また、近年の素子微細化または素子構造の3次元化に伴い、上述したメモリホールだけでなく、アスペクト比の大きいホールまたはトレンチといった凹部においても同様の問題が生じる。すなわち、凹部の上方に比べて凹部の下方ではエッチング液が浸透しづらく、液置換が進行しにくいため、凹部の下方は、凹部の上方とは異なるようにエッチングされる。このように、比較的大きなアスペクト比を有するホールやトレンチなどの凹部(以下、リセスとよぶ)では、凹部内で凹部の径が一定にならないことがある。 In addition, with the recent trend toward miniaturization of elements and three-dimensionalization of element structures, similar problems occur not only in the memory holes described above, but also in recesses such as holes or trenches with a large aspect ratio. That is, the etching solution does not penetrate as easily below the recess compared to above it, and liquid replacement does not progress as easily, so the lower part of the recess is etched differently from the upper part of the recess. Thus, in recesses such as holes and trenches with a relatively large aspect ratio (hereinafter referred to as recesses), the diameter of the recess may not be constant within the recess.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の積層構造に設けられたリセスを選択的にエッチングすることでリセスの径を調整可能な半導体素子形成方法および基板処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a semiconductor element forming method and substrate processing apparatus that can adjust the diameter of a recess provided in a layered structure of a substrate by selectively etching the recess.

本発明の一局面によれば、半導体素子形成方法は、基材に支持された積層構造に設けられたリセスのうち、表面側に位置する部分を選択的に被覆する被覆層を形成する工程と、前記リセスのうち前記被覆層よりも深部の径を広げるように、前記リセスの前記深部を薬液でエッチングする工程とを包含する。前記被覆層を形成する工程は、前記リセスを充填する充填層を形成する工程と、前記充填層を形成した後で、前記充填層を水溶液に接触させた状態で前記充填層を加熱することによって、前記充填層の表面側に位置する部分を部分的に除去し、前記リセスのうちの深部を部分的に充填した部分充填層を形成する工程と、前記部分充填層を形成した後に撥水剤を供給する工程と、前記撥水剤を供給し前記リセス表面側に前記被膜層を形成した後に、前記部分充填層および前記撥水剤を除去する工程とを含む。 According to one aspect of the present invention, a method for forming a semiconductor device includes the steps of forming a coating layer that selectively covers a portion of a recess located on a surface side of a laminate structure supported by a substrate, and etching the deep portion of the recess with a chemical solution so as to widen the diameter of the portion of the recess deeper than the coating layer. The step of forming the coating layer includes the steps of forming a filling layer that fills the recess, and after forming the filling layer, heating the filling layer while the filling layer is in contact with an aqueous solution to partially remove the portion of the filling layer located on the surface side of the filling layer to form a partial filling layer that partially fills the deep portion of the recess, supplying a water repellent after forming the partial filling layer, and supplying the water repellent to form the coating layer on the surface side of the recess, and then removing the partial filling layer and the water repellent .

ある実施形態では、前記部分充填層を除去する工程は、除去液を供給して前記部分充填層を溶解させる工程を含む。 In one embodiment, the step of removing the partial filling layer includes a step of supplying a removal liquid to dissolve the partial filling layer.

ある実施形態では、前記充填層を部分的に除去する工程は、前記充填層を除去する除去液を供給する工程を含む。 In one embodiment, the step of partially removing the filling layer includes the step of supplying a removal liquid that removes the filling layer.

ある実施形態では、前記エッチングする工程において、前記薬液は、フッ酸、水および燐酸のいずれかを含む。 In one embodiment, in the etching step, the chemical solution contains hydrofluoric acid, water, or phosphoric acid.

ある実施形態では、前記リセスに、複数の記憶素子が形成される。 In one embodiment, a plurality of memory elements are formed in the recess.

ある実施形態では、前記積層構造には前記リセスとして複数のリセスが設けられており、前記リセスごとのトップ径の差は5%以下である。 In one embodiment, the laminated structure has a plurality of recesses as the recess, and a difference in top diameter between the recesses is 5% or less.

ある実施形態では、前記複数のリセスは、前記積層構造において規則的に配置されている。 In one embodiment, the recesses are regularly arranged in the laminate structure .

ある実施形態では、前記基材と前記積層構造との間にはエッチング停止層が配置されている。 In one embodiment, an etch stop layer is disposed between the substrate and the laminate structure.

ある実施形態では、前記部分充填層を形成する工程において、前記水溶液として酸性水溶液を供給する。 In one embodiment, an acidic aqueous solution is supplied as the aqueous solution in the step of forming the partial filling layer.

本発明の別の局面によれば、基板処理装置は、処理液供給部と、撥水剤供給部と、薬液供給部と、水溶液供給部と、加熱機構と、制御部とを備える。前記処理液供給部は、処理液を供給する。前記撥水剤供給部は、撥水剤を供給する。前記薬液供給部は、薬液を供給する。前記水溶液供給部は、水溶液を供給する。前記加熱機構は、前記処理液から形成された充填層を加熱する。前記制御部は、前記処理液供給部、前記撥水剤供給部、前記薬液供給部、前記水溶液供給部および前記加熱機構を制御する。前記制御部は、(1)前記処理液を供給して基材に支持された積層構造に設けられたリセスを充填する充填層を形成し、(2)前記充填層を形成した後で、前記水溶液供給部から供給された水溶液に前記充填層を接触させた状態で前記充填層を前記加熱機構で加熱することによって、前記充填層の表面側に位置する部分を部分的に除去し、前記リセスのうちの深部を部分的に充填した部分充填層を形成し、(3)前記撥水剤を供給して前記リセスのうちの前記部分充填層で覆われていない表面側に位置する部分を選択的に被覆する被覆層を形成し、(4)前記薬液を供給して前記リセスのうち前記被覆層よりも深部の径を広げるように、前記処理液供給部、前記撥水剤供給部、前記薬液供給部、前記水溶液供給部および前記加熱機構を制御する。 According to another aspect of the present invention, a substrate processing apparatus includes a processing liquid supply unit, a water repellent supply unit, a chemical liquid supply unit, an aqueous solution supply unit, a heating mechanism, and a control unit. The processing liquid supply unit supplies a processing liquid. The water repellent supply unit supplies a water repellent. The chemical liquid supply unit supplies a chemical liquid. The aqueous solution supply unit supplies an aqueous solution. The heating mechanism heats a filling layer formed from the processing liquid. The control unit controls the processing liquid supply unit, the water repellent supply unit, the chemical liquid supply unit, the aqueous solution supply unit, and the heating mechanism. The control unit controls the processing liquid supply unit, the water repellent supply unit, the chemical liquid supply unit, the aqueous solution supply unit, and the heating mechanism to (1) supply the processing liquid to form a filling layer that fills the recess provided in the laminate structure supported by the substrate, (2) after forming the filling layer, heat the filling layer with the heating mechanism while the filling layer is in contact with the aqueous solution supplied from the aqueous solution supply unit, thereby partially removing the portion located on the surface side of the filling layer and forming a partial filling layer that partially fills the deep portion of the recess, (3) supply the water repellent to form a coating layer that selectively covers the portion of the recess located on the surface side that is not covered by the partial filling layer, and (4) supply the chemical liquid to expand the diameter of the portion of the recess deeper than the coating layer.

ある実施形態では、前記加熱機構は、熱または光により、前記充填層を加熱する。 In one embodiment, the heating mechanism heats the packed bed with heat or light.

ある実施形態では、前記加熱機構は、ヒータを含む。 In one embodiment, the heating mechanism includes a heater.

ある実施形態では、前記加熱機構は、ランプを含む。 In one embodiment, the heating mechanism includes a lamp.

ある実施形態では、前記加熱機構は、熱媒体を供給する熱媒体供給部を含み、前記熱媒体は、加熱された窒素ガスを含む。 In one embodiment, the heating mechanism includes a heat medium supply unit that supplies a heat medium, and the heat medium includes heated nitrogen gas.

ある実施形態では、前記水溶液供給部は、前記水溶液として酸性水溶液を供給する。 In one embodiment, the aqueous solution supply unit supplies an acidic aqueous solution as the aqueous solution.

本発明によれば、基板の積層構造に設けられたリセスの径を調整できる。 According to the present invention, the diameter of the recess provided in the laminated structure of the substrate can be adjusted.

本実施形態の基板処理装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の基板処理装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の基板処理装置のブロック図である。1 is a block diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; (a)は、本実施形態の基板処理装置を用いて製造される半導体素子の模式的な側面図であり、(b)は、半導体素子の模式的な上面図であり、(c)は、(b)の一部拡大図である。1A is a schematic side view of a semiconductor element manufactured using the substrate processing apparatus of this embodiment, FIG. 1B is a schematic top view of the semiconductor element, and FIG. 1C is an enlarged view of a portion of FIG. (a)~(e)は、本実施形態の半導体素子形成方法を説明するための模式図である。1A to 1E are schematic diagrams illustrating a semiconductor device forming method according to an embodiment of the present invention. (a)~(g)は、本実施形態の半導体素子形成方法を説明するための模式図である。1A to 1G are schematic diagrams illustrating a semiconductor device forming method according to an embodiment of the present invention. 本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of a semiconductor device forming method according to the present embodiment. 本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of a semiconductor device forming method according to the present embodiment. 本実施形態の基板処理装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of a semiconductor device forming method according to the present embodiment. 本実施形態の基板処理装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of a semiconductor device forming method according to the present embodiment. 本実施形態の基板処理装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of a semiconductor device forming method according to the present embodiment. 本実施形態の基板処理装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of a semiconductor device forming method according to the present embodiment. 本実施形態の基板処理装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram of a semiconductor device forming method according to the present embodiment. 本実施形態の基板処理装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の半導体素子形成方法で形成された半導体素子の模式図である。1 is a schematic diagram of a semiconductor element formed by the semiconductor element forming method of the present embodiment.

以下、図面を参照して、本発明による半導体素子形成方法および基板処理装置の実施形態を説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。なお、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を記載することがある。典型的には、X軸およびY軸は水平方向に平行であり、Z軸は鉛直方向に平行である。また、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するx軸、y軸およびz軸を記載することがある。典型的には、x軸およびy軸は、基板または基材の主面に対して平行に延びており、z軸は基板または基材の主面に対して垂直な方向に延びている。 Hereinafter, an embodiment of a semiconductor element forming method and a substrate processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference symbols and will not be described repeatedly. In this specification, mutually orthogonal X-axis, Y-axis, and Z-axis may be described in order to facilitate understanding of the invention. Typically, the X-axis and Y-axis are parallel to the horizontal direction, and the Z-axis is parallel to the vertical direction. In addition, in this specification, mutually orthogonal x-axis, y-axis, and z-axis may be described in order to facilitate understanding of the invention. Typically, the x-axis and y-axis extend parallel to the main surface of the substrate or base material, and the z-axis extends perpendicular to the main surface of the substrate or base material.

まず、図1を参照して、本発明による基板処理装置100の実施形態を説明する。図1は、本実施形態の基板処理装置100の模式的な平面図である。 First, an embodiment of a substrate processing apparatus 100 according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a schematic plan view of the substrate processing apparatus 100 according to the present embodiment.

基板処理装置100は、基板Wを処理する。基板処理装置100は、基板Wに対して、エッチング、表面処理、特性付与、処理膜形成、膜の少なくとも一部の除去および洗浄のうちの少なくとも1つを行うように基板Wを処理する。 The substrate processing apparatus 100 processes the substrate W. The substrate processing apparatus 100 processes the substrate W by performing at least one of etching, surface treatment, property imparting, treatment film formation, removal of at least a portion of the film, and cleaning.

基板Wは、半導体基板として用いられる。基板Wは、半導体ウエハを含む。例えば、基板Wは略円板状である。ここでは、基板処理装置100は、基板Wを一枚ずつ処理する。 The substrate W is used as a semiconductor substrate. The substrate W includes a semiconductor wafer. For example, the substrate W is substantially disk-shaped. Here, the substrate processing apparatus 100 processes the substrates W one by one.

図1に示すように、基板処理装置100は、複数のチャンバー110と、流体キャビネット100Aと、流体ボックス100Bと、複数のロードポートLPと、インデクサーロボットIRと、センターロボットCRと、制御装置101とを備える。制御装置101は、ロードポートLP、インデクサーロボットIRおよびセンターロボットCRを制御する。制御装置101は、制御部102および記憶部104を含む。 As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 includes multiple chambers 110, a fluid cabinet 100A, a fluid box 100B, multiple load ports LP, an indexer robot IR, a center robot CR, and a control device 101. The control device 101 controls the load ports LP, the indexer robot IR, and the center robot CR. The control device 101 includes a control unit 102 and a memory unit 104.

ロードポートLPの各々は、複数枚の基板Wを積層して収容する。インデクサーロボットIRは、ロードポートLPとセンターロボットCRとの間で基板Wを搬送する。センターロボットCRは、インデクサーロボットIRとチャンバー110との間で基板Wを搬送する。チャンバー110の各々は、基板Wに液体を吐出して、基板Wを処理する。液体は、処理液、除去液、撥水剤および/または薬液を含む。流体キャビネット100Aは、液体を収容する。なお、流体キャビネット100Aは、ガスを収容してもよい。 Each of the load ports LP accommodates multiple stacked substrates W. The indexer robot IR transports substrates W between the load ports LP and the center robot CR. The center robot CR transports substrates W between the indexer robot IR and the chambers 110. Each of the chambers 110 discharges liquid onto the substrate W to process the substrate W. The liquid includes a processing liquid, a removal liquid, a water repellent agent and/or a chemical liquid. The fluid cabinet 100A accommodates liquid. The fluid cabinet 100A may also accommodate gas.

具体的には、複数のチャンバー110は、平面視においてセンターロボットCRを取り囲むように配置された複数のタワーTW(図1では4つのタワーTW)を形成している。各タワーTWは、上下に積層された複数のチャンバー110(図1では3つのチャンバー110)を含む。流体ボックス100Bは、それぞれ、複数のタワーTWに対応している。流体キャビネット100A内の液体は、いずれかの流体ボックス100Bを介して、流体ボックス100Bに対応するタワーTWに含まれる全てのチャンバー110に供給される。また、流体キャビネット100A内のガスは、いずれかの流体ボックス100Bを介して、流体ボックス100Bに対応するタワーTWに含まれる全てのチャンバー110に供給される。 Specifically, the multiple chambers 110 form multiple towers TW (four towers TW in FIG. 1) arranged to surround the center robot CR in a plan view. Each tower TW includes multiple chambers 110 (three chambers 110 in FIG. 1) stacked vertically. Each fluid box 100B corresponds to a multiple tower TW. The liquid in the fluid cabinet 100A is supplied to all chambers 110 included in the tower TW corresponding to the fluid box 100B via one of the fluid boxes 100B. Also, the gas in the fluid cabinet 100A is supplied to all chambers 110 included in the tower TW corresponding to the fluid box 100B via one of the fluid boxes 100B.

制御装置101は、基板処理装置100の各種動作を制御する。 The control device 101 controls various operations of the substrate processing device 100.

制御装置101は、制御部102および記憶部104を含む。制御部102は、プロセッサーを有する。制御部102は、例えば、中央処理演算機(Central Processing Unit:CPU)を有する。または、制御部102は、汎用演算機を有してもよい。 The control device 101 includes a control unit 102 and a memory unit 104. The control unit 102 has a processor. The control unit 102 has, for example, a central processing unit (CPU). Alternatively, the control unit 102 may have a general-purpose computing unit.

記憶部104は、データおよびコンピュータプログラムを記憶する。データは、レシピデータを含む。レシピデータは、複数のレシピを示す情報を含む。複数のレシピの各々は、基板Wの処理内容および処理手順を規定する。 The memory unit 104 stores data and computer programs. The data includes recipe data. The recipe data includes information indicating a plurality of recipes. Each of the plurality of recipes specifies the processing content and processing procedure for the substrate W.

記憶部104は、主記憶装置と、補助記憶装置とを含む。主記憶装置は、例えば、半導体メモリである。補助記憶装置は、例えば、半導体メモリおよび/またはハードディスクドライブである。記憶部104はリムーバブルメディアを含んでいてもよい。制御部102は、記憶部104の記憶しているコンピュータプログラムを実行して、基板処理動作を実行する。 The storage unit 104 includes a main storage device and an auxiliary storage device. The main storage device is, for example, a semiconductor memory. The auxiliary storage device is, for example, a semiconductor memory and/or a hard disk drive. The storage unit 104 may include removable media. The control unit 102 executes a computer program stored in the storage unit 104 to perform substrate processing operations.

次に、図2を参照して、本実施形態の基板処理装置100を説明する。図2は、基板処理装置100の模式図である。 Next, the substrate processing apparatus 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a schematic diagram of the substrate processing apparatus 100.

基板処理装置100は、チャンバー110と、基板保持部120と、液体供給部130とを備える。チャンバー110は、基板Wを収容する。基板保持部120は、基板Wを保持する。 The substrate processing apparatus 100 includes a chamber 110, a substrate holding unit 120, and a liquid supply unit 130. The chamber 110 accommodates a substrate W. The substrate holding unit 120 holds the substrate W.

チャンバー110は、内部空間を有する略箱形状である。チャンバー110は、基板Wを収容する。ここでは、基板処理装置100は、基板Wを1枚ずつ処理する枚葉型であり、チャンバー110には基板Wが1枚ずつ収容される。基板Wは、チャンバー110内に収容され、チャンバー110内で処理される。チャンバー110には、基板保持部120および液体供給部130のそれぞれの少なくとも一部が収容される。 The chamber 110 is generally box-shaped with an internal space. The chamber 110 accommodates the substrate W. Here, the substrate processing apparatus 100 is a single-wafer type that processes the substrate W one by one, and the chamber 110 accommodates the substrate W one by one. The substrate W is accommodated in the chamber 110 and processed in the chamber 110. The chamber 110 accommodates at least a portion of each of the substrate holding unit 120 and the liquid supply unit 130.

基板保持部120は、基板Wを保持する。基板保持部120は、基板Wの上面(表面)Waを上方に向け、基板Wの裏面(下面)Wbを鉛直下方に向くように基板Wを水平に保持する。また、基板保持部120は、基板Wを保持した状態で基板Wを回転させる。詳細は後述するが、基板Wの上面Waには、リセスの形成された積層構造が設けられている。基板保持部120は、基板Wを保持したまま基板Wを回転させる。 The substrate holding part 120 holds the substrate W. The substrate holding part 120 holds the substrate W horizontally so that the top surface (front surface) Wa of the substrate W faces upward and the back surface (bottom surface) Wb of the substrate W faces vertically downward. The substrate holding part 120 also rotates the substrate W while holding it. The top surface Wa of the substrate W has a layered structure in which a recess is formed, as will be described in detail later. The substrate holding part 120 rotates the substrate W while holding it.

例えば、基板保持部120は、基板Wの端部を挟持する挟持式であってもよい。あるいは、基板保持部120は、基板Wを裏面Wbから保持する任意の機構を有してもよい。例えば、基板保持部120は、バキューム式であってもよい。この場合、基板保持部120は、非デバイス形成面である基板Wの裏面Wbの中央部を上面に吸着させることにより基板Wを水平に保持する。あるいは、基板保持部120は、複数のチャックピンを基板Wの周端面に接触させる挟持式とバキューム式とを組み合わせてもよい。 For example, the substrate holding unit 120 may be of a clamping type that clamps the edge of the substrate W. Alternatively, the substrate holding unit 120 may have any mechanism that holds the substrate W from the back surface Wb. For example, the substrate holding unit 120 may be of a vacuum type. In this case, the substrate holding unit 120 holds the substrate W horizontally by adsorbing the center of the back surface Wb of the substrate W, which is the non-device formation surface, to its upper surface. Alternatively, the substrate holding unit 120 may combine a clamping type that brings multiple chuck pins into contact with the peripheral edge surface of the substrate W, with a vacuum type.

例えば、基板保持部120は、スピンベース121と、チャック部材122と、シャフト123と、電動モーター124と、ハウジング125とを含む。チャック部材122は、スピンベース121に設けられる。チャック部材122は、基板Wをチャックする。典型的には、スピンベース121には、複数のチャック部材122が設けられる。 For example, the substrate holding unit 120 includes a spin base 121, a chuck member 122, a shaft 123, an electric motor 124, and a housing 125. The chuck member 122 is provided on the spin base 121. The chuck member 122 chucks the substrate W. Typically, the spin base 121 is provided with a plurality of chuck members 122.

シャフト123は、中空軸である。シャフト123は、回転軸Axに沿って鉛直方向に延びている。シャフト123の上端には、スピンベース121が結合されている。基板Wは、スピンベース121の上方に載置される。 The shaft 123 is a hollow shaft. The shaft 123 extends vertically along the rotation axis Ax. The spin base 121 is coupled to the upper end of the shaft 123. The substrate W is placed above the spin base 121.

スピンベース121は、円板状であり、基板Wを水平に支持する。シャフト123は、スピンベース121の中央部から下方に延びる。電動モーター124は、シャフト123に回転力を与える。電動モーター124は、シャフト123を回転方向に回転させることにより、回転軸Axを中心に基板Wおよびスピンベース121を回転させる。ハウジング125は、シャフト123および電動モーター124を取り囲んでいる。 The spin base 121 is disk-shaped and supports the substrate W horizontally. The shaft 123 extends downward from the center of the spin base 121. The electric motor 124 provides a rotational force to the shaft 123. The electric motor 124 rotates the shaft 123 in a rotational direction, thereby rotating the substrate W and the spin base 121 around the rotation axis Ax. The housing 125 surrounds the shaft 123 and the electric motor 124.

液体供給部130は、基板Wに液体を供給する。典型的には、液体供給部130は、基板Wの上面Waに液体を供給する。 The liquid supply unit 130 supplies liquid to the substrate W. Typically, the liquid supply unit 130 supplies liquid to the upper surface Wa of the substrate W.

液体供給部130は、処理液供給部132と、除去液供給部134と、撥水剤供給部136と、薬液供給部138とを含む。処理液供給部132、除去液供給部134、撥水剤供給部136および薬液供給部138の少なくとも一部は、チャンバー110内に収容される。 The liquid supply unit 130 includes a treatment liquid supply unit 132, a removal liquid supply unit 134, a water repellent supply unit 136, and a chemical liquid supply unit 138. At least a portion of the treatment liquid supply unit 132, the removal liquid supply unit 134, the water repellent supply unit 136, and the chemical liquid supply unit 138 are housed within the chamber 110.

処理液供給部132は、基板Wの上面Waに処理液を供給する。例えば、処理液は、溶質および揮発性を有する溶媒を含む。基板Wの上面Waに処理液を供給した後、溶媒が揮発することにより、溶質から充填層が形成される。充填層は、溶質成分からなる固体状の膜である。充填層は、基板Wのリセスに残存するパーティクルを保持できる。充填層が形成される際に、基板Wの上面Waに付着していたパーティクルが、基板Wから引き離されて、充填層中に保持される。 The processing liquid supply unit 132 supplies a processing liquid to the upper surface Wa of the substrate W. For example, the processing liquid contains a solute and a volatile solvent. After the processing liquid is supplied to the upper surface Wa of the substrate W, the solvent evaporates, forming a filling layer from the solute. The filling layer is a solid film made of solute components. The filling layer can retain particles remaining in the recesses of the substrate W. When the filling layer is formed, particles adhering to the upper surface Wa of the substrate W are detached from the substrate W and retained in the filling layer.

ここで「固化」とは、例えば、溶媒の揮発に伴い、分子間や原子間に作用する力等によって溶質が固まることを指す。「硬化」とは、例えば、重合や架橋等の化学的な変化によって、溶質が固まることを指す。したがって、「固化または硬化」とは、様々な要因によって溶質が「固まる」ことを表している。なお、処理液は、パーティクルを保持できる程度に固化または硬化すればよく、溶媒は完全に揮発する必要はない。また、充填層を形成する「溶質成分」とは、処理液に含まれる溶質そのものであってもよいし、溶質から導かれるもの、例えば、化学的な変化の結果として得られるものであってもよい。 Here, "solidification" refers to the solidification of a solute due to forces acting between molecules or atoms as the solvent evaporates, for example. "Hardening" refers to the solidification of a solute due to chemical changes such as polymerization or crosslinking, for example. Therefore, "solidification or hardening" refers to the "solidification" of a solute due to various factors. Note that the treatment liquid only needs to solidify or harden to an extent that it can hold particles, and the solvent does not need to evaporate completely. In addition, the "solute component" that forms the filling layer may be the solute itself contained in the treatment liquid, or it may be something derived from the solute, for example, something obtained as a result of a chemical change.

溶質として、任意の溶媒に対して可溶性で、かつ固化または硬化時に、基板Wの上面に付着していたパーティクルを当該基板Wから引き離して保持した状態で、充填層を形成することができる、種々の樹脂を用いることができる。例えば、溶質として、所定の変質温度以上に加熱する前は水に対して難溶性ないし不溶性で、変質温度以上に加熱することで変質して水溶性になる性質を有する樹脂(以下「感熱水溶性樹脂」と記載する場合がある。)を用いてもよい。 As the solute, various resins can be used that are soluble in any solvent and that, when solidified or cured, can form a filling layer while separating and holding particles adhering to the upper surface of the substrate W from the substrate W. For example, as the solute, a resin (hereinafter sometimes referred to as a "heat-sensitive water-soluble resin") that is poorly soluble or insoluble in water before being heated to a predetermined alteration temperature or higher, and that is altered to become water-soluble when heated to the alteration temperature or higher, can be used.

感熱水溶性樹脂としては、例えば、所定の変質温度以上(例えば、200℃以上)に加熱することで分解して、極性を持った官能基を露出させて、水溶性を発現する樹脂等を用いることができる。感熱水溶性樹脂は、変質温度以上に加熱すると、水溶性に変質する。 As a heat-sensitive water-soluble resin, for example, a resin that decomposes when heated to a predetermined deterioration temperature or higher (e.g., 200°C or higher), exposing polar functional groups and becoming water-soluble can be used. When heated to a temperature above the deterioration temperature, the heat-sensitive water-soluble resin becomes water-soluble.

ただし、あえて、感熱水溶性樹脂の温度を変質温度未満に留めて、水系の液体に対する難溶性ないし不溶性を維持した状態で充填層を形成してもよい。充填層を形成する際に、処理液の温度を、感熱水溶性樹脂の変質温度未満の温度にすることにより、感熱水溶性樹脂を水溶性に変質させずに、基板Wの上面に、水系の液体に対して難溶性ないし不溶性の充填層を形成する。この場合、充填層からパーティクルを脱落させることなく、塊状態を維持した充填層を基板Wから除去することができる。したがって、高い除去率でパーティクルを除去することができる。 However, the temperature of the heat-sensitive water-soluble resin may be kept below its alteration temperature to form the filling layer while maintaining its poor solubility or insolubility in aqueous liquids. When forming the filling layer, the temperature of the processing liquid is set below the alteration temperature of the heat-sensitive water-soluble resin, so that a filling layer that is poorly soluble or insoluble in aqueous liquids is formed on the upper surface of the substrate W without altering the heat-sensitive water-soluble resin to become water-soluble. In this case, the filling layer that maintains its clump state can be removed from the substrate W without causing particles to fall off from the filling layer. Therefore, particles can be removed at a high removal rate.

なお、処理液に含まれる溶質としては、感熱水溶性樹脂以外に、例えば、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド等を用いることもできる。 In addition to the heat-sensitive water-soluble resin, the solute contained in the treatment liquid may be, for example, acrylic resin, phenolic resin, epoxy resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, polyurethane, polyimide, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, polytetrafluoroethylene, acrylonitrile butadiene styrene resin, acrylonitrile styrene resin, polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyvinyl alcohol, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether ether ketone, polyamide imide, etc.

溶媒は、水よりも高い揮発性を有することが好ましい。溶媒として、PGEE(プロピレングリコールモノエチルエーテル)を用いることが好ましい。 The solvent preferably has a higher volatility than water. It is preferable to use PGEE (propylene glycol monoethyl ether) as the solvent.

また、処理液は、昇華性物質を含んでもよい。昇華性物質としては、5℃~35℃での蒸気圧が高く、固相から液相を経ずに気相に変化する種々の物質が用いられる。昇華性物質としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、1,3,5-トリオキサン、1-ピロリジンカルボジチオ酸アンモニウム、メタアルデヒド、炭素数20~48程度のパラフィン、t-ブタノール、パラジクロロベンゼン、ナフタレン、L-メントール、フッ化炭化水素化合物等が用いられる。とくに、昇華性物質としては、フッ化炭化水素化合物を用いることができる。 The treatment liquid may also contain a sublimable substance. As the sublimable substance, various substances that have a high vapor pressure at 5°C to 35°C and change from a solid phase to a gas phase without passing through a liquid phase are used. As the sublimable substance, for example, hexamethylenetetramine, 1,3,5-trioxane, 1-pyrrolidinecarbodithioate ammonium, metaldehyde, paraffin having about 20 to 48 carbon atoms, t-butanol, paradichlorobenzene, naphthalene, L-menthol, fluorohydrocarbon compounds, etc. can be used. In particular, as the sublimable substance, fluorohydrocarbon compounds can be used.

フッ化炭化水素化合物としては、例えば、下記化合物(A)~(E)の1種または2種以上を用いることができる。
化合物(A):炭素数3~6のフルオロアルカン、またはその誘導体
化合物(B):炭素数3~6のフルオロシクロアルカン、またはその誘導体
化合物(C):炭素数10のフルオロビシクロアルカン、またはその誘導体
化合物(D):フルオロテトラシアノキノジメタン、またはその誘導体
化合物(E):フルオロシクロトリホスファゼン、またはその誘導体
As the fluorohydrocarbon compound, for example, one or more of the following compounds (A) to (E) can be used.
Compound (A): Fluoroalkane having 3 to 6 carbon atoms, or a derivative thereof. Compound (B): Fluorocycloalkane having 3 to 6 carbon atoms, or a derivative thereof. Compound (C): Fluorobicycloalkane having 10 carbon atoms, or a derivative thereof. Compound (D): Fluorotetracyanoquinodimethane, or a derivative thereof. Compound (E): Fluorocyclotriphosphazene, or a derivative thereof.

なお、化合物(A)としては、式(1)で表される、炭素数3~6のフルオロアルカン、またはその誘導体が挙げられる。
mnF2m+2-n (1)
〔式中mは3~6の数を示し、nは0≦n≦2m+1の数を示す。〕
The compound (A) may be a fluoroalkane having 3 to 6 carbon atoms represented by the formula (1) or a derivative thereof.
C m H n F2 m+2-n (1)
(In the formula, m is a number from 3 to 6, and n is a number in the range of 0≦n≦2m+1.)

昇華性物質として、1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタンを用いることが特に好ましい。この化合物は、20℃での蒸気圧が約8266Pa、融点(凝固点)が20.5℃、沸点が82.5℃である。また、融解状態の昇華性物質を混合させる場合、溶媒としては、融解状態の昇華性物質に対して相溶性を示す溶媒が好ましい。また、溶質としての昇華性物質を溶解させる場合には、当該昇華性物質に対し溶解性を示す溶媒が好ましい。 It is particularly preferable to use 1,1,2,2,3,3,4-heptafluorocyclopentane as the sublimable substance. This compound has a vapor pressure of approximately 8266 Pa at 20°C, a melting point (freezing point) of 20.5°C, and a boiling point of 82.5°C. When mixing a sublimable substance in a molten state, a solvent that is compatible with the sublimable substance in a molten state is preferable. When dissolving a sublimable substance as a solute, a solvent that is soluble in the sublimable substance is preferable.

また、融解状態の昇華性物質を混合させる場合、溶媒としては、融解状態の昇華性物質に対して相溶性を示す溶媒が好ましい。また、溶質としての昇華性物質を溶解させる場合には、当該昇華性物質に対し溶解性を示す溶媒が好ましい。 When mixing a sublimable substance in a molten state, the solvent is preferably one that is compatible with the sublimable substance in a molten state. When dissolving a sublimable substance as a solute, the solvent is preferably one that is soluble in the sublimable substance.

溶媒としては、例えば、DIW、純水、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エステル、アルコール、エーテル等からなる群より選ばれた少なくとも1種が挙げられる。具体的には、例えば、DIW、純水、メタノール、エタノール、IPA、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、NMP(N-メチル-2-ピロリドン)、DMF(N,N-ジメチルホルムアミド)、DMA(ジメチルアセトアミド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、ヘキサン、トルエン、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)、PGPE(プロピレングリコールモノプロピルエーテル)、PGEE(プロピレングリコールモノエチルエーテル)、GBL(γ-ブチロラクトン)、アセチルアセトン、3-ペンタノン、2-へプタノン、乳酸エチル、シクロヘキサノン、ジブチルエーテル、HFE(ハイドロフルオロエーテル)、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、及びm-キシレンヘキサフルオライドからなる群より選ばれた少なくとも1種が挙げられる。 The solvent may be, for example, at least one selected from the group consisting of DIW, pure water, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, esters, alcohols, ethers, etc. Specifically, for example, DIW, pure water, methanol, ethanol, IPA, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), DMF (N,N-dimethylformamide), DMA (dimethylacetamide), DMSO (dimethylsulfoxide), hexane, toluene, PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate), PGME (propylene glycol monomethyl ether), PGPE (propylene glycol monopropyl ether), PGEE (propylene glycol monoethyl ether), GBL (γ-butyrolactone), acetylacetone, 3-pentanone, 2-heptanone, ethyl lactate, cyclohexanone, dibutyl ether, HFE (hydrofluoroether), ethyl nonafluoroisobutyl ether, ethyl nonafluorobutyl ether, and m-xylene hexafluoride are at least one selected from the group consisting of.

さらに、前述以外の処理液に含まれる溶質としては、酸によって解離する保護基を含有するポリマーが挙げられる。アクリレートを構成単位として有する共重合体ポリマーも好適である。 In addition to the above, other solutes contained in the treatment solution include polymers containing protective groups that dissociate with acid. Copolymers having acrylate as a structural unit are also suitable.

処理液供給部132は、配管132aと、バルブ132bと、ノズル132nとを含む。ノズル132nは基板Wの上面Waに処理液を吐出する。ノズル132nは、配管132aに接続される。配管132aには、供給源から処理液が供給される。バルブ132bは、配管132a内の流路を開閉する。ノズル132nは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The processing liquid supply unit 132 includes a pipe 132a, a valve 132b, and a nozzle 132n. The nozzle 132n ejects processing liquid onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 132n is connected to the pipe 132a. Processing liquid is supplied to the pipe 132a from a supply source. The valve 132b opens and closes the flow path in the pipe 132a. It is preferable that the nozzle 132n is configured to be movable relative to the substrate W.

除去液供給部134は、基板Wの上面Waに除去液を供給する。除去液により、処理液の溶質から形成された充填層を除去できる。除去液を供給する時間を制御することにより、基板Wから充填層を選択的に除去できる。 The removing liquid supply unit 134 supplies a removing liquid to the upper surface Wa of the substrate W. The removing liquid can remove a filling layer formed from the solute of the processing liquid. By controlling the time for which the removing liquid is supplied, the filling layer can be selectively removed from the substrate W.

除去液としては、いずれかの樹脂に対する溶解性を有する任意の溶媒を用いることができる。除去液としては、例えばシンナー、トルエン、酢酸エステル類、アルコール類、グリコール類等の有機溶媒、酢酸、蟻酸、ヒドロキシ酢酸等の酸性液を用いることができる。特に、水系の液体との相溶性を有する溶媒を用いることが好ましい。例えば、除去液として、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol:IPA)を用いることが好ましい。更に除去液として、アルカリ水溶液を用いることができる。例えば、アルカリ水溶液として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウムなどの無機アルカリ、アンモニア、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、ジエチルアミノエタノール、トリエチルアミンなどの有機アミン、第四級アミン、等を用いることができる。 As the removal liquid, any solvent that dissolves any of the resins can be used. As the removal liquid, for example, organic solvents such as thinner, toluene, acetates, alcohols, and glycols, and acidic liquids such as acetic acid, formic acid, and hydroxyacetic acid can be used. In particular, it is preferable to use a solvent that is compatible with water-based liquids. For example, it is preferable to use isopropyl alcohol (IPA) as the removal liquid. Furthermore, an alkaline aqueous solution can be used as the removal liquid. For example, as the alkaline aqueous solution, inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, and sodium silicate, organic amines such as ammonia, ethylamine, propylamine, diethylamine, diethylaminoethanol, and triethylamine, and quaternary amines can be used.

除去液供給部134は、配管134aと、バルブ134bと、ノズル134nとを含む。ノズル134nは、基板Wの上面Waに除去液を吐出する。ノズル134nは、配管134aに接続される。配管134aには、供給源から除去液が供給される。バルブ134bは、配管134a内の流路を開閉する。ノズル134nは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The removing liquid supply unit 134 includes a pipe 134a, a valve 134b, and a nozzle 134n. The nozzle 134n ejects the removing liquid onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 134n is connected to the pipe 134a. The removing liquid is supplied to the pipe 134a from a supply source. The valve 134b opens and closes the flow path in the pipe 134a. It is preferable that the nozzle 134n is configured to be movable relative to the substrate W.

撥水剤供給部136は、基板Wの上面Waに、液状の撥水剤を供給する。撥水剤の供給により、基板Wの上面Waに撥水層が形成される。 The water repellent supply unit 136 supplies liquid water repellent to the upper surface Wa of the substrate W. By supplying the water repellent, a water repellent layer is formed on the upper surface Wa of the substrate W.

例えば、撥水剤は、末端にメチル基またはシリル基を含む化合物を含む。典型的には、リセスの表面には水酸基(OH基)が存在しているが、撥水剤により、基板Wの表面の水酸基は、メチル基またはシリル基に置換される。なお、撥水剤は、充填層の特性を変化させないことが好ましい。 For example, the water repellent agent includes a compound having a methyl group or a silyl group at its terminal. Typically, hydroxyl groups (OH groups) are present on the surface of the recess, and the water repellent agent replaces the hydroxyl groups on the surface of the substrate W with methyl groups or silyl groups. It is preferable that the water repellent agent does not change the properties of the filling layer.

例えば、撥水剤は、シリコン(Si)自体およびシリコンを含む化合物を疎水化させる撥水剤である。典型的には、撥水剤は、シランカップリング剤である。一例では、シランカップリング剤は、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)、TMS(テトラメチルシラン)、フッ素化アルキルクロロシラン、アルキルジシラザン、および非クロロ系撥水剤の少なくとも1つを含む。非クロロ系撥水剤は、例えば、ジメチルシリルジメチルアミン、ジメチルシリルジエチルアミン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、N,N-ジメチルアミノトリメチルシラン、N-(トリメチルシリル)ジメチルアミンおよびオルガノシラン化合物の少なくとも1つを含む。 For example, the water repellent is a water repellent that makes silicon (Si) itself and compounds containing silicon hydrophobic. Typically, the water repellent is a silane coupling agent. In one example, the silane coupling agent includes at least one of HMDS (hexamethyldisilazane), TMS (tetramethylsilane), fluorinated alkylchlorosilane, alkyldisilazane, and non-chloro water repellent. The non-chloro water repellent includes at least one of dimethylsilyldimethylamine, dimethylsilyldiethylamine, hexamethyldisilazane, tetramethyldisilazane, bis(dimethylamino)dimethylsilane, N,N-dimethylaminotrimethylsilane, N-(trimethylsilyl)dimethylamine, and an organosilane compound.

撥水剤供給部136は、配管136aと、バルブ136bと、ノズル136nとを含む。ノズル136nは、基板Wの上面Waに撥水剤を吐出する。ノズル136nは、配管136aに接続される。配管136aには、供給源から撥水剤が供給される。バルブ136bは、配管136a内の流路を開閉する。ノズル136nは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The water repellent supply unit 136 includes a pipe 136a, a valve 136b, and a nozzle 136n. The nozzle 136n ejects the water repellent onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 136n is connected to the pipe 136a. The water repellent is supplied to the pipe 136a from a supply source. The valve 136b opens and closes the flow path in the pipe 136a. It is preferable that the nozzle 136n is configured to be movable relative to the substrate W.

薬液供給部138は、基板Wの上面Waに薬液を供給する。薬液を用いた薬液処理により、基板Wの上面Waを薬液処理できる。薬液処理により、基板Wに対して、エッチング、表面処理、特性付与、処理膜形成および膜の少なくとも一部の除去のいずれかを行うことが可能である。典型的には、薬液は、基板Wのエッチング処理に用いられるエッチング液である。 The chemical liquid supply unit 138 supplies a chemical liquid to the upper surface Wa of the substrate W. The upper surface Wa of the substrate W can be chemically processed by chemical processing using the chemical liquid. By chemical processing, it is possible to perform any one of etching, surface treatment, imparting properties, forming a processed film, and removing at least a portion of a film on the substrate W. Typically, the chemical liquid is an etching liquid used in the etching process of the substrate W.

薬液は、フッ酸を含む。例えば、フッ酸は、40℃以上70℃以下に加熱されてもよく、50℃以上60℃以下に加熱されてもよい。ただし、フッ酸は、加熱されなくてもよい。また、薬液は、水または燐酸を含んでもよい。 The chemical solution contains hydrofluoric acid. For example, the hydrofluoric acid may be heated to 40°C or higher and 70°C or lower, or to 50°C or higher and 60°C or lower. However, the hydrofluoric acid does not have to be heated. The chemical solution may also contain water or phosphoric acid.

さらに、薬液は、過酸化水素水をさらに含んでもよい。また、薬液は、SC1(アンモニア過酸化水素水混合液)、SC2(塩酸過酸化水素水混合液)または王水(濃塩酸と濃硝酸との混合物)を含んでもよい。 The chemical solution may further contain hydrogen peroxide. The chemical solution may also contain SC1 (ammonia hydrogen peroxide mixture), SC2 (hydrochloric acid hydrogen peroxide mixture), or aqua regia (a mixture of concentrated hydrochloric acid and concentrated nitric acid).

薬液供給部138は、配管138aと、バルブ138bと、ノズル138nとを含む。ノズル138nは基板Wの上面Waに薬液を吐出する。ノズル138nは、配管138aに接続される。配管138aには、供給源から薬液が供給される。バルブ138bは、配管138a内の流路を開閉する。ノズル138nは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The chemical liquid supply unit 138 includes a pipe 138a, a valve 138b, and a nozzle 138n. The nozzle 138n ejects the chemical liquid onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 138n is connected to the pipe 138a. The chemical liquid is supplied to the pipe 138a from a supply source. The valve 138b opens and closes the flow path in the pipe 138a. It is preferable that the nozzle 138n is configured to be movable relative to the substrate W.

なお、上述したように、処理液供給部132、除去液供給部134、撥水剤供給部136および薬液供給部138のノズル132n、134n、136nおよび138nは移動可能であってもよい。ノズル132n、134n、136nおよび138nは、制御部102によって制御される移動機構にしたがって水平方向および/または鉛直方向に移動できる。なお、本明細書において、図面が過度に複雑になることを避けるために移動機構を省略していることに留意されたい。 As described above, the nozzles 132n, 134n, 136n, and 138n of the processing liquid supply unit 132, the removal liquid supply unit 134, the water repellent supply unit 136, and the chemical liquid supply unit 138 may be movable. The nozzles 132n, 134n, 136n, and 138n can move horizontally and/or vertically according to a movement mechanism controlled by the control unit 102. Please note that the movement mechanism has been omitted in this specification to avoid overly complicated drawings.

基板処理装置100は、カップ180をさらに備える。カップ180は、基板Wから飛散した液体を回収する。カップ180は昇降する。例えば、カップ180は、液体供給部130が基板Wに液体を供給する期間にわたって基板Wの側方にまで鉛直上方に上昇する。この場合、カップ180は、基板Wの回転によって基板Wから飛散する液体を回収する。また、カップ180は、液体供給部130が基板Wに液体を供給する期間が終了すると、基板Wの側方から鉛直下方に下降する。 The substrate processing apparatus 100 further includes a cup 180. The cup 180 recovers liquid that has splashed from the substrate W. The cup 180 rises and falls. For example, the cup 180 rises vertically upward to the side of the substrate W during the period in which the liquid supply unit 130 supplies liquid to the substrate W. In this case, the cup 180 recovers liquid that splashes from the substrate W due to the rotation of the substrate W. In addition, when the period in which the liquid supply unit 130 supplies liquid to the substrate W ends, the cup 180 descends vertically downward from the side of the substrate W.

上述したように、制御装置101は、制御部102および記憶部104を含む。制御部102は、基板保持部120、処理液供給部132、除去液供給部134、撥水剤供給部136、および/またはカップ180を制御する。一例では、制御部102は、電動モーター124、バルブ132b、134b、136bおよび/または138bを制御する。 As described above, the control device 101 includes the control unit 102 and the memory unit 104. The control unit 102 controls the substrate holder 120, the processing liquid supply unit 132, the removal liquid supply unit 134, the water repellent supply unit 136, and/or the cup 180. In one example, the control unit 102 controls the electric motor 124, the valves 132b, 134b, 136b, and/or 138b.

本実施形態の基板処理装置100は、半導体の設けられた半導体素子の作製に好適に用いられる。典型的には、半導体素子において、基材の上に導電層および絶縁層が積層される。基板処理装置100は、半導体素子の製造時に、導電層および/または絶縁層の洗浄および/または加工(例えば、エッチング、特性変化等)に好適に用いられる。 The substrate processing apparatus 100 of this embodiment is suitable for use in the manufacture of semiconductor devices having semiconductors. Typically, in semiconductor devices, a conductive layer and an insulating layer are stacked on a substrate. The substrate processing apparatus 100 is suitable for use in cleaning and/or processing (e.g., etching, changing characteristics, etc.) the conductive layer and/or insulating layer during the manufacture of semiconductor devices.

次に、図1~図3を参照して、本実施形態の基板処理装置100を説明する。図3は、基板処理装置100のブロック図である。 Next, the substrate processing apparatus 100 of this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3. Figure 3 is a block diagram of the substrate processing apparatus 100.

図3に示すように、制御装置101は、基板処理装置100の各種動作を制御する。制御装置101は、インデクサーロボットIR、センターロボットCR、基板保持部120および液体供給部130を制御する。具体的には、制御装置101は、インデクサーロボットIR、センターロボットCR、基板保持部120および液体供給部130に制御信号を送信することによって、インデクサーロボットIR、センターロボットCR、基板保持部120および液体供給部130を制御する。 As shown in FIG. 3, the control device 101 controls various operations of the substrate processing apparatus 100. The control device 101 controls the indexer robot IR, the center robot CR, the substrate holding unit 120, and the liquid supply unit 130. Specifically, the control device 101 controls the indexer robot IR, the center robot CR, the substrate holding unit 120, and the liquid supply unit 130 by sending control signals to the indexer robot IR, the center robot CR, the substrate holding unit 120, and the liquid supply unit 130.

具体的には、制御部102は、インデクサーロボットIRを制御して、インデクサーロボットIRによって基板Wを受け渡しする。 Specifically, the control unit 102 controls the indexer robot IR to transfer the substrate W by the indexer robot IR.

制御部102は、センターロボットCRを制御して、センターロボットCRによって基板Wを受け渡しする。例えば、センターロボットCRは、未処理の基板Wを受け取って、複数のチャンバー110のうちのいずれかに基板Wを搬入する。また、センターロボットCRは、処理された基板Wをチャンバー110から受け取って、基板Wを搬出する。 The control unit 102 controls the center robot CR to transfer the substrate W by the center robot CR. For example, the center robot CR receives an unprocessed substrate W and transports the substrate W into one of the multiple chambers 110. The center robot CR also receives a processed substrate W from the chamber 110 and transports the substrate W out.

制御部102は、基板保持部120を制御して、基板Wの回転の開始、回転速度の変更および基板Wの回転の停止を制御する。例えば、制御部102は、基板保持部120を制御して、基板保持部120の回転数を変更することができる。具体的には、制御部102は、基板保持部120の電動モーター124の回転数を変更することによって、基板Wの回転数を変更できる。 The control unit 102 controls the substrate holding unit 120 to start rotation of the substrate W, change the rotation speed, and stop rotation of the substrate W. For example, the control unit 102 can control the substrate holding unit 120 to change the rotation speed of the substrate holding unit 120. Specifically, the control unit 102 can change the rotation speed of the substrate W by changing the rotation speed of the electric motor 124 of the substrate holding unit 120.

制御部102は、液体供給部130のバルブ132b、134b、136b、138bをそれぞれ別個に制御して、バルブ132b、134b、136b、138bの状態を開状態と閉状態とに切り替えることができる。具体的には、制御部102は、液体供給部130のバルブ132b、134b、136b、138bを制御して、バルブ132b、134b、136b、138bを開状態にすることによって、ノズル132n、134n、136n、138nに向かって配管132a、134a、136a、138a内を流れる処理液、除去液、撥水剤および薬液を通過させることができる。また、制御部102は、液体供給部130のバルブ132b、134b、136b、138bを制御して、バルブ132b、134b、136b、138bを閉状態にすることによって、ノズル132n、134n、136n、138nに向かって配管132a、134a、136a、138a内を流れる処理液、除去液、撥水剤および薬液の供給をそれぞれ停止させることができる。 The control unit 102 can separately control the valves 132b, 134b, 136b, and 138b of the liquid supply unit 130 to switch the states of the valves 132b, 134b, 136b, and 138b between an open state and a closed state. Specifically, the control unit 102 can control the valves 132b, 134b, 136b, and 138b of the liquid supply unit 130 to open the valves 132b, 134b, 136b, and 138b, thereby allowing the processing liquid, removal liquid, water repellent, and chemical liquid flowing through the pipes 132a, 134a, 136a, and 138a to pass toward the nozzles 132n, 134n, 136n, and 138n. In addition, the control unit 102 can control the valves 132b, 134b, 136b, and 138b of the liquid supply unit 130 to close the valves 132b, 134b, 136b, and 138b, thereby stopping the supply of the processing liquid, removal liquid, water repellent, and chemical liquid flowing through the pipes 132a, 134a, 136a, and 138a toward the nozzles 132n, 134n, 136n, and 138n, respectively.

本実施形態の基板処理装置100は、半導体素子を形成するために好適に用いられる。例えば、基板処理装置100は、積層構造の半導体素子として用いられる基板Wを処理するために好適に利用される。半導体素子は、いわゆる3D構造のメモリ(記憶装置)である。一例として、基板Wは、NAND型フラッシュメモリとして好適に用いられる。 The substrate processing apparatus 100 of this embodiment is suitable for use in forming semiconductor elements. For example, the substrate processing apparatus 100 is suitable for use in processing a substrate W used as a semiconductor element having a stacked structure. The semiconductor element is a so-called 3D structure memory (storage device). As an example, the substrate W is suitable for use as a NAND type flash memory.

次に、図4を参照して、本実施形態の基板処理装置100を用いて半導体素子300として作製された基板Wを説明する。図4(a)は、基板処理装置100を用いて基板Wを処理して作製された半導体素子300の模式的な側面図であり、図4(b)は、半導体素子300の模式的な上面図であり、図4(c)は、図4(b)の一部拡大図である。なお、図4では、基板Wの基材Sの主面に対して直交する方向をz方向と示しており、z方向に直交する方向をx方向およびy方向と示している。 Next, referring to FIG. 4, a substrate W fabricated as a semiconductor element 300 using the substrate processing apparatus 100 of this embodiment will be described. FIG. 4(a) is a schematic side view of the semiconductor element 300 fabricated by processing the substrate W using the substrate processing apparatus 100, FIG. 4(b) is a schematic top view of the semiconductor element 300, and FIG. 4(c) is an enlarged view of a portion of FIG. 4(b). In FIG. 4, the direction perpendicular to the main surface of the base material S of the substrate W is indicated as the z direction, and the directions perpendicular to the z direction are indicated as the x direction and the y direction.

図4(a)に示すように、基板Wは、基材Sと、積層構造Lとを有する。基材Sは、xy平面に広がる薄膜状である。積層構造Lは、基材Sの上面に形成される。基材Sは、積層構造Lを支持する。積層構造Lは、基材Sの上面からz方向に延びるように形成される。 As shown in FIG. 4(a), the substrate W has a base material S and a laminated structure L. The base material S is a thin film extending in the xy plane. The laminated structure L is formed on the upper surface of the base material S. The base material S supports the laminated structure L. The laminated structure L is formed to extend in the z direction from the upper surface of the base material S.

なお、図4(a)に示した基板Wは、基材Sと積層構造Lとの間に、エッチング停止層Esをさらに有する。エッチング停止層Esは、例えば、アルミナ(Al23)から形成される。詳細は後述するが、積層構造Lが、エッチングによって部分的に除去されることにより、リセスRが形成される。エッチングの進行は、エッチング停止層Esによって停止される。 4A further includes an etching stop layer Es between the base material S and the laminated structure L. The etching stop layer Es is made of, for example, alumina ( Al2O3 ). As will be described in detail later, the laminated structure L is partially removed by etching to form a recess R. The progress of etching is stopped by the etching stop layer Es.

積層構造Lは、絶縁層Nと、導電層Mとを有する。絶縁層Nと導電層Mとは交互に積層される。例えば、絶縁層Nはシリコン酸化膜から形成される。また、導電層Mは金属から形成される。例えば、導電層Mは、タングステン(W)を含む。 The laminated structure L has an insulating layer N and a conductive layer M. The insulating layer N and the conductive layer M are laminated alternately. For example, the insulating layer N is formed from a silicon oxide film. The conductive layer M is formed from a metal. For example, the conductive layer M contains tungsten (W).

複数の絶縁層Nのそれぞれは、基材Sの上面と平行に延びる。隣接する2つの絶縁層Nの間には複数の導電層Mが設けられている。隣接する2つの絶縁層Nは導電層Mによって支持される。 Each of the multiple insulating layers N extends parallel to the upper surface of the substrate S. Multiple conductive layers M are provided between two adjacent insulating layers N. The two adjacent insulating layers N are supported by the conductive layers M.

例えば、絶縁層Nの厚さ(z方向に沿った長さ)は、1nm以上50nm以下である。また、例えば、導電層Mの厚さ(z方向に沿った長さ)は、1nm以上50nm以下である。 For example, the thickness (length along the z direction) of the insulating layer N is 1 nm or more and 50 nm or less. Also, for example, the thickness (length along the z direction) of the conductive layer M is 1 nm or more and 50 nm or less.

1層の絶縁層Nの厚さと1層の導電層Mの厚さの合計は20nm以上100nm以下である。積層構造Lは、10層以上100層以下の絶縁層Nと、10層以上100層以下の導電層Mとを備える。 The sum of the thickness of one insulating layer N and the thickness of one conductive layer M is 20 nm or more and 100 nm or less. The laminated structure L has 10 to 100 insulating layers N and 10 to 100 conductive layers M.

積層構造LにはリセスRが設けられる。リセスRは、基材Sの主面に対して垂直の方向に延びる。リセスRは、積層構造Lの表面Laとエッチング停止層Esとの間にわたって延びる。 The laminated structure L has a recess R. The recess R extends in a direction perpendicular to the main surface of the substrate S. The recess R extends between the surface La of the laminated structure L and the etching stop layer Es.

リセスRの口径(径)は、ナノオーダーである。例えば、リセスRの径は、20nm以上300nm以下である。リセスRの径は、50nm以上200nmであってもよい。 The diameter (diameter) of the recess R is on the nano-order. For example, the diameter of the recess R is 20 nm or more and 300 nm or less. The diameter of the recess R may be 50 nm or more and 200 nm or less.

理想的には、リセスRは、基材Sの主面に対して垂直に形成される。リセスRの表面部分の径(トップ径Wt)は、20nm以上300nm以下であり、50nm以上200nmである。 Ideally, the recess R is formed perpendicular to the main surface of the substrate S. The diameter of the surface portion of the recess R (top diameter Wt) is 20 nm or more and 300 nm or less, and 50 nm or more and 200 nm or less.

例えば、リセスRのアスペクト比は10以上である。また、これまでのところ、高さ約1μmのメモリホールをアスペクト比40~50で形成することが報告されており、今後、アスペクト比はさらに増大すると考えられる。例えば、リセスRのアスペクト比の上限は100であってもよく、200であってもよい。 For example, the aspect ratio of the recess R is 10 or more. Also, so far, it has been reported that a memory hole with a height of about 1 μm can be formed with an aspect ratio of 40 to 50, and it is expected that the aspect ratio will increase further in the future. For example, the upper limit of the aspect ratio of the recess R may be 100 or 200.

図4(a)に示した半導体素子300において、基板WのリセスR内には、円筒状の電荷保持層Hが配置される。電荷保持層Hの内側には、円筒状のチャネル層Chが配置される。例えば、チャネル層Chは、ポリシリコンから形成される。チャネル層Chの内側には、円柱状の誘電体層Dが配置される。誘電体層Dは、シリコン酸化膜から形成される。 In the semiconductor element 300 shown in FIG. 4(a), a cylindrical charge retention layer H is disposed within a recess R in a substrate W. A cylindrical channel layer Ch is disposed inside the charge retention layer H. For example, the channel layer Ch is formed from polysilicon. A cylindrical dielectric layer D is disposed inside the channel layer Ch. The dielectric layer D is formed from a silicon oxide film.

電荷保持層Hは、3層構造を有してもよい。例えば、電荷保持層Hは、円筒状の内側層H1と、円筒状の中間層H2と、円筒状の外側層H3とを含む。外側層H3は、積層構造Lと接触する。中間層H2は、外側層H3の内側に配置される。内側層H1は、中間層H2の内側に配置される。内側層H1は、チャネル層Chと接触する。このため、積層構造LのリセスRの中心から、誘電体層D、チャネル層Ch、内側層H1、中間層H2および外側層H3が配置される。 The charge retention layer H may have a three-layer structure. For example, the charge retention layer H includes a cylindrical inner layer H1, a cylindrical middle layer H2, and a cylindrical outer layer H3. The outer layer H3 contacts the laminated structure L. The middle layer H2 is disposed inside the outer layer H3. The inner layer H1 is disposed inside the middle layer H2. The inner layer H1 contacts the channel layer Ch. Therefore, from the center of the recess R of the laminated structure L, the dielectric layer D, the channel layer Ch, the inner layer H1, the middle layer H2, and the outer layer H3 are disposed.

例えば、内側層H1は、シリコン酸化膜から形成される。内側層H1は、トンネル層とも呼ばれる。 For example, the inner layer H1 is formed from a silicon oxide film. The inner layer H1 is also called a tunnel layer.

例えば、中間層H2は、シリコン窒化膜から形成される。中間層H2は、電荷を蓄積する。中間層H2は、電荷蓄積層とも呼ばれる。 For example, the intermediate layer H2 is formed from a silicon nitride film. The intermediate layer H2 accumulates electric charges. The intermediate layer H2 is also called a charge accumulation layer.

例えば、外側層H3は、シリコン酸化膜から形成される。外側層H3は、ブロック層とも呼ばれる。 For example, the outer layer H3 is formed from a silicon oxide film. The outer layer H3 is also called a block layer.

導電層Mおよびチャネル層Chに電圧が印加されることにより、対応する中間層H2に電荷が蓄積される。図4(a)に示すように、導電層Mに対応して記憶素子Seが形成される。このため、1つのリセスR内には、導電層Mの数に対応する数の記憶素子Seが形成される。 When a voltage is applied to the conductive layer M and the channel layer Ch, charge is stored in the corresponding intermediate layer H2. As shown in FIG. 4(a), a memory element Se is formed corresponding to the conductive layer M. Therefore, the number of memory elements Se formed in one recess R corresponds to the number of conductive layers M.

なお、図4(b)に示すように、基板Wには、複数のリセスRが形成されており、リセスRは、基板Wにおいて規則的に配置される。リセスR内にはそれぞれ、電荷保持層H、チャネル層Chおよび誘電体層Dが配置されている。複数のリセスRは、同様の径および高さを有するように設計される。例えば、リセスRごとのトップ径Wtの差は、5%以下であってもよく、3%以下であってもよい。 As shown in FIG. 4(b), a plurality of recesses R are formed in the substrate W, and the recesses R are regularly arranged on the substrate W. A charge retention layer H, a channel layer Ch, and a dielectric layer D are arranged in each recess R. The recesses R are designed to have the same diameter and height. For example, the difference in the top diameter Wt of each recess R may be 5% or less, or may be 3% or less.

典型的には、リセスRは、積層構造Lに対してドライエッチングを行うことによって形成される。積層構造Lに対してドライエッチングを行ってリセスRを形成する際に、リセスRの深部の径が、リセスRの表面側の径よりも小さくなることがある。特に、積層構造の高さおよび/または積層構造の積層数が増大すると、リセスRの深部の径は、リセスRの表面側の径よりも小さくなりやすい。また、スループットを向上させるためにドライエッチングの処理期間を短くするほど、リセスRの深部の径は、リセスRの表面側の径よりも小さくなりやすい。 Typically, the recess R is formed by performing dry etching on the stacked structure L. When forming the recess R by performing dry etching on the stacked structure L, the diameter of the deep portion of the recess R may become smaller than the diameter of the surface side of the recess R. In particular, as the height of the stacked structure and/or the number of layers in the stacked structure increases, the diameter of the deep portion of the recess R tends to become smaller than the diameter of the surface side of the recess R. In addition, the shorter the processing period of the dry etching is in order to improve throughput, the more likely the diameter of the deep portion of the recess R tends to become smaller than the diameter of the surface side of the recess R.

図4(a)に示したように、リセスR内には複数の記憶素子Seが形成される。このため、リセスRの径は、表面側部分から深部にわたって一定であることが好ましい。しかしながら、積層構造LにリセスRを形成する場合、リセスRの径が一定にならないことがある。リセスRの径が異なる場合、リセスR内に記憶素子を形成すると、記憶素子の電気的特性が一定にならず、記憶素子の特性を均一化できないことがある。 As shown in FIG. 4(a), multiple memory elements Se are formed in the recess R. For this reason, it is preferable that the diameter of the recess R is constant from the surface side portion to the deep portion. However, when the recess R is formed in the stacked structure L, the diameter of the recess R may not be constant. If the diameter of the recess R varies, when the memory elements are formed in the recess R, the electrical characteristics of the memory elements may not be constant, and the characteristics of the memory elements may not be uniform.

また、一般に、リセスRの径が小さいほど、基材に対してより多くの記憶素子を形成できるため、メモリ容量を増大させるためには、リセスRの径が小さいことが好ましい。ただし、リセスRの径が小さいと、リセスRをエッチングするためのエッチング流体の流れが不充分になりやすい。このため、リセスRをエッチングすると、リセスRの位置に応じてエッチングに偏りが生じやすい。具体的には、リセスRの表面側部分は比較的エッチングされやすいのに対して、リセスRの深部は比較的エッチングされにくい。 In addition, in general, the smaller the diameter of the recess R, the more memory elements can be formed on the substrate, so a small diameter of the recess R is preferable in order to increase memory capacity. However, if the diameter of the recess R is small, the flow of the etching fluid for etching the recess R is likely to be insufficient. For this reason, when the recess R is etched, etching tends to be biased depending on the position of the recess R. Specifically, the surface side portion of the recess R is relatively easily etched, whereas the deeper portion of the recess R is relatively difficult to etch.

詳細は後述するが、本実施形態によれば、リセスRの径が小さくても、リセスRの深部Rfを選択的にエッチングできる。これにより、リセスRの径の不均一性を抑制できる。 As will be described in detail later, according to this embodiment, even if the diameter of the recess R is small, the deep portion Rf of the recess R can be selectively etched. This makes it possible to suppress non-uniformity in the diameter of the recess R.

次に、図5を参照して、本実施形態の半導体素子形成方法を説明する。本実施形態の半導体素子形成方法の一部は、図1~図3を参照して上述した基板処理装置100を用いて行われる。 Next, the semiconductor device forming method of this embodiment will be described with reference to FIG. 5. A part of the semiconductor device forming method of this embodiment is performed using the substrate processing apparatus 100 described above with reference to FIGS. 1 to 3.

図5(a)に示すように、基板Wは、基材Sと、積層構造Lとを有する。基材Sは、xy平面に広がる薄膜状である。積層構造Lは、基材Sの上面に形成される。積層構造Lは、基材Sの上面からz方向に延びるように形成される。例えば、積層構造Lは、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜から形成される。積層構造Lは、表面Laを有する。 As shown in FIG. 5(a), the substrate W has a base material S and a laminated structure L. The base material S is a thin film extending in the xy plane. The laminated structure L is formed on the upper surface of the base material S. The laminated structure L is formed so as to extend in the z direction from the upper surface of the base material S. For example, the laminated structure L is formed from a silicon oxide film and a silicon nitride film. The laminated structure L has a surface La.

積層構造Lは、絶縁層Nと、犠牲層Saとを有する。絶縁層Nと犠牲層Saとは交互に積層される。複数の絶縁層Nのそれぞれは、基材Sの上面と平行に延びる。隣接する2つの絶縁層Nの間には複数の犠牲層Saが設けられている。隣接する2つの絶縁層Nは犠牲層Saによって支持される。なお、犠牲層Saは、半導体素子300を作製する過程において、図4に示した導電層Mに置換される。 The laminated structure L has an insulating layer N and a sacrificial layer Sa. The insulating layers N and the sacrificial layers Sa are alternately laminated. Each of the multiple insulating layers N extends parallel to the upper surface of the substrate S. Multiple sacrificial layers Sa are provided between two adjacent insulating layers N. The two adjacent insulating layers N are supported by the sacrificial layers Sa. The sacrificial layers Sa are replaced by the conductive layers M shown in FIG. 4 during the process of fabricating the semiconductor element 300.

例えば、絶縁層Nの厚さ(z方向に沿った長さ)は、1nm以上50nm以下である。絶縁層Nは、シリコン酸化膜から形成される。 For example, the thickness (length along the z direction) of the insulating layer N is 1 nm or more and 50 nm or less. The insulating layer N is formed of a silicon oxide film.

また、例えば、犠牲層Saの厚さ(z方向に沿った長さ)は、1nm以上50nm以下である。例えば、犠牲層Saは、絶縁層Nを実質的にエッチングしないエッチング液を用いた際にエッチングされる材料から形成される。一例では、犠牲層Saは、シリコン窒化膜から形成される。例えば、エッチング液として燐酸を用いる場合、絶縁層Nを実質的にエッチングすることなく、犠牲層Saをエッチングできる。 For example, the thickness (length along the z direction) of the sacrificial layer Sa is 1 nm or more and 50 nm or less. For example, the sacrificial layer Sa is formed from a material that is etched when an etching solution that does not substantially etch the insulating layer N is used. In one example, the sacrificial layer Sa is formed from a silicon nitride film. For example, when phosphoric acid is used as the etching solution, the sacrificial layer Sa can be etched without substantially etching the insulating layer N.

図5(b)に示すように、積層構造LにリセスRを形成する。典型的には、リセスRは、ドライエッチングによって形成される。ドライエッチングによって形成されたリセスRの径(xy平面における長さ)が表面側から深部まで一定であることが理想的であるが、実際には、リセスRの径は表面側から深部まで一定にならないことがある。特に、基板Wのスループットを向上させるためにドライエッチングの処理時間を短縮する場合、リセスRの径が表面側から深部まで一定になりにくい。この場合、リセスRの深部Rfの径は、リセスRの表面側部分Rnの径よりも小さくなる。 As shown in FIG. 5(b), a recess R is formed in the stacked structure L. Typically, the recess R is formed by dry etching. Ideally, the diameter (length in the xy plane) of the recess R formed by dry etching is constant from the surface side to the deep part, but in reality, the diameter of the recess R may not be constant from the surface side to the deep part. In particular, when the processing time of the dry etching is shortened to improve the throughput of the substrate W, it is difficult for the diameter of the recess R to be constant from the surface side to the deep part. In this case, the diameter of the deep part Rf of the recess R is smaller than the diameter of the surface side portion Rn of the recess R.

図5(c)に示すように、基板WのリセスRを変形する。例えば、リセスRの深部Rfの径をドライエッチング後のリセスRの深部Rfの径よりも選択的に大きくする。一例では、リセスRの深部Rfの径は、xy平面に沿って10nm未満の長さにわたって広げられる。これにより、基板WのリセスRの径を表面側から深部にわたって均一化できる。 As shown in FIG. 5(c), the recess R of the substrate W is deformed. For example, the diameter of the deep portion Rf of the recess R is selectively made larger than the diameter of the deep portion Rf of the recess R after dry etching. In one example, the diameter of the deep portion Rf of the recess R is expanded over a length of less than 10 nm along the xy plane. This makes it possible to make the diameter of the recess R of the substrate W uniform from the surface side to the deep portion.

図5(d)に示すように、積層構造LのリセスRの内側に電荷保持層Hを形成する。 As shown in FIG. 5(d), a charge retention layer H is formed inside the recess R of the laminated structure L.

図5(e)に示すように、電荷保持層Hの内側に、チャネル層Chおよび誘電体層Dを形成する。その後、犠牲層Saを導電層Mに置換する。以上のようにして、図4に示した半導体素子300を形成できる。 As shown in FIG. 5(e), a channel layer Ch and a dielectric layer D are formed inside the charge retention layer H. Then, the sacrificial layer Sa is replaced with a conductive layer M. In this manner, the semiconductor element 300 shown in FIG. 4 can be formed.

なお、図5(b)では、説明が過度に複雑になることを避けるために、リセスRの径は、表面側から深部まで直線的に変化するように示したが、本実施形態はこれに限定されない。ボーイング現象により、リセスRの径は、中央部付近において最も大きくなることがある。 In FIG. 5B, in order to avoid overly complicated explanation, the diameter of the recess R is shown to change linearly from the surface side to the depth, but this embodiment is not limited to this. Due to the bowing phenomenon, the diameter of the recess R may be largest near the center.

次に、図1~図3および図6を参照して、本実施形態の半導体素子形成方法を説明する。図6(a)~図6(g)は、本実施形態の半導体素子形成方法を説明するための模式図である。図6(a)~図6(g)に示した半導体素子形成方法は、図5を参照して上述した半導体素子形成方法の一部として好適に用いられる。例えば、図6(a)~図6(g)に示した半導体素子形成方法は、図5(c)に示したリセスRの変形に行われる。本実施形態の半導体素子形成方法は、図1~図3を参照して上述した基板処理装置100を用いて行われる。 Next, the semiconductor element forming method of this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3 and Figure 6. Figures 6(a) to 6(g) are schematic diagrams for explaining the semiconductor element forming method of this embodiment. The semiconductor element forming method shown in Figures 6(a) to 6(g) is preferably used as part of the semiconductor element forming method described above with reference to Figure 5. For example, the semiconductor element forming method shown in Figures 6(a) to 6(g) is performed for the modification of the recess R shown in Figure 5(c). The semiconductor element forming method of this embodiment is performed using the substrate processing apparatus 100 described above with reference to Figures 1 to 3.

図6(a)に示すように、積層構造LにはリセスRが設けられる。例えば、基板Wに対してエッチングを行うことにより、積層構造LにリセスRが形成される。ここでは、絶縁層Nおよび犠牲層SaにリセスRが形成される。リセスRは、エッチング停止層Esにまで達する。 As shown in FIG. 6(a), a recess R is provided in the laminate structure L. For example, the recess R is formed in the laminate structure L by etching the substrate W. Here, the recess R is formed in the insulating layer N and the sacrificial layer Sa. The recess R reaches the etching stop layer Es.

図6(b)に示すように、リセスRに充填層Fを充填する。充填層Fは、例えば、有機物(炭素系材料)である。一例では、充填層Fは、ポリマーである。充填層Fは、レジストから形成されてもよい。例えば、処理液供給部132が基板Wに処理液を供給した後で、処理液から溶媒を揮発させると、処理液の溶質から充填層Fが形成される。ここでは、充填層Fは、リセスRの深部Rfから表面側部分Rnにまでわたって充填する。 As shown in FIG. 6(b), the recess R is filled with a filling layer F. The filling layer F is, for example, an organic material (carbon-based material). In one example, the filling layer F is a polymer. The filling layer F may be formed from a resist. For example, after the processing liquid supply unit 132 supplies the processing liquid to the substrate W, the solvent is volatilized from the processing liquid, and the filling layer F is formed from the solute of the processing liquid. Here, the filling layer F fills from the deep portion Rf of the recess R to the surface portion Rn.

処理液は、基板Wに付与された後に固体状に変化することが好ましい。処理液自体は液体状であるが、処理液が基板Wに塗布された後に溶媒が揮発することにより、溶質は固体状に変化して充填層Fを形成する。 It is preferable that the treatment liquid changes to a solid state after being applied to the substrate W. The treatment liquid itself is liquid, but after the treatment liquid is applied to the substrate W, the solvent evaporates, causing the solute to change to a solid state and form a filling layer F.

図6(c)に示すように、基板Wに除去液Dsに付与する。除去液Dsは、充填層Fを溶解させる。ここでは、除去液Dsは、リセスRに充填された充填層Fを部分的に溶解させる。これにより、リセスRの深部Rfには充填層Fが充填されたまま、リセスRの表面側部分Rnは除去液Dsに置換される。その結果、充填層Fから、リセスRの深部Rfを部分的に充填した部分充填層Fpが形成される。 As shown in FIG. 6(c), a removing liquid Ds is applied to the substrate W. The removing liquid Ds dissolves the filling layer F. Here, the removing liquid Ds partially dissolves the filling layer F filled in the recess R. As a result, the surface side portion Rn of the recess R is replaced with the removing liquid Ds, while the deep portion Rf of the recess R remains filled with the filling layer F. As a result, a partial filling layer Fp that partially fills the deep portion Rf of the recess R is formed from the filling layer F.

例えば、除去液供給部134は、基板Wに除去液Dsを供給する。除去液供給部134は、充填層Fが完全に溶解することなく部分的に溶解するように設定された時間および量の除去液Dsを供給する。例えば、除去液Dsは、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol:IPA)を含む。 For example, the removal liquid supply unit 134 supplies the removal liquid Ds to the substrate W. The removal liquid supply unit 134 supplies the removal liquid Ds for a time and in an amount set so that the filling layer F is partially dissolved without being completely dissolved. For example, the removal liquid Ds includes isopropyl alcohol (IPA).

典型的には、リセスRの深さのうちの半分以上が除去液Dsに置換され、リセスRの深さのうちの充填層Fの半分未満が残って部分充填層Fpとなる。例えば、部分充填層Fpの深さ(z軸方向の長さ)はリセスRの深さのうちの1/3以下である。 Typically, more than half of the depth of the recess R is replaced with the removal liquid Ds, and less than half of the filling layer F of the depth of the recess R remains, forming a partial filling layer Fp. For example, the depth of the partial filling layer Fp (length in the z-axis direction) is 1/3 or less of the depth of the recess R.

図6(d)に示すように、撥水剤Pを供給する。例えば、撥水剤供給部136は、基板Wに撥水剤Pを供給する。部分充填層Fpは、撥水剤Pには影響されず、除去液Dsが撥水剤Pに置換される。これにより、リセスRの深部Rfには部分充填層Fpが充填されたまま、リセスRの表面側部分Rnの除去液Dsは撥水剤Pに置換される。 As shown in FIG. 6(d), a water repellent agent P is supplied. For example, the water repellent agent supply unit 136 supplies the water repellent agent P to the substrate W. The partial filling layer Fp is not affected by the water repellent agent P, and the removal liquid Ds is replaced with the water repellent agent P. As a result, the removal liquid Ds in the surface side portion Rn of the recess R is replaced with the water repellent agent P, while the deep portion Rf of the recess R remains filled with the partial filling layer Fp.

なお、リセスRの深部Rfは部分充填層Fpで覆われているが、リセスRの表面側部分Rnは部分充填層Fpには覆われていない。このため、撥水剤Pが供給されると、リセスRの表面側部分Rnにおいて積層構造Lの表面と撥水剤Pとが反応して被覆層Psが形成される。 The deep portion Rf of the recess R is covered with the partial filling layer Fp, but the surface side portion Rn of the recess R is not covered by the partial filling layer Fp. Therefore, when the water repellent P is supplied, the surface of the laminated structure L reacts with the water repellent P in the surface side portion Rn of the recess R to form a coating layer Ps.

図6(e)に示すように、部分充填層Fpおよび撥水剤Pを除去する。この場合、リセスRの深部Rfの部分充填層FpとともにリセスRの表面側の撥水剤Pの一部が除去される。このとき、リセスRを形成した際(例えば、ドライエッチング時)の残渣であるパーティクルも除去されることが好ましい。部分充填層Fpの除去により、リセスRの深部Rfでは、絶縁層Nおよび犠牲層Saが露出される。一方、リセスRの表面側部分Rnは被覆層Psで被覆されたままである。 As shown in FIG. 6(e), the partial filling layer Fp and the water repellent P are removed. In this case, a portion of the water repellent P on the surface side of the recess R is removed along with the partial filling layer Fp in the deep portion Rf of the recess R. At this time, it is preferable to also remove particles that are residues left when the recess R is formed (e.g., during dry etching). By removing the partial filling layer Fp, the insulating layer N and the sacrificial layer Sa are exposed in the deep portion Rf of the recess R. Meanwhile, the surface side portion Rn of the recess R remains covered with the covering layer Ps.

例えば、部分充填層Fpおよび撥水剤Pを除去するために、除去液を付与してもよい。一例では、除去液はIPAを含む。例えば、除去液供給部134は、基板Wに除去液Dsを供給する。除去液供給部134は、部分充填層Fpが完全に溶解するように設定された時間および量の除去液を供給する。 For example, a removal liquid may be applied to remove the partial filling layer Fp and the water repellent agent P. In one example, the removal liquid includes IPA. For example, the removal liquid supply unit 134 supplies the removal liquid Ds to the substrate W. The removal liquid supply unit 134 supplies the removal liquid for a time and in an amount set so that the partial filling layer Fp is completely dissolved.

あるいは、部分充填層Fpおよび撥水剤Pを除去するために、基板Wは加熱されてもよい。例えば、部分充填層Fpが昇華性物質から形成される場合、加熱によって部分充填層Fpを昇華させてもよい。 Alternatively, the substrate W may be heated to remove the partial filling layer Fp and the water repellent agent P. For example, if the partial filling layer Fp is formed from a sublimable material, the partial filling layer Fp may be sublimated by heating.

図6(f)に示すように、リセスRを薬液Cでエッチングする。典型的には、薬液Cは、フッ酸を含む。例えば、薬液Cは、1:100~1:2000の範囲で希釈されたフッ酸を含む。あるいは、薬液Cは、水または脱イオン水(Deionized Water:DIW)を含んでもよい。あるいは、薬液Cは、燐酸を含んでもよい。 As shown in FIG. 6(f), the recess R is etched with chemical solution C. Typically, chemical solution C contains hydrofluoric acid. For example, chemical solution C contains hydrofluoric acid diluted in the range of 1:100 to 1:2000. Alternatively, chemical solution C may contain water or deionized water (DIW). Alternatively, chemical solution C may contain phosphoric acid.

リセスRの深部Rfは、絶縁層Nおよび犠牲層Saが露出されているため、薬液Cによってエッチングされる。一方、リセスRの表面側部分Rnは、被覆層Psによって被覆されているため、薬液Cによってエッチングされない。このため、図6(f)に示すように、リセスRの深部Rfに位置する領域Reは、薬液Cによって除去され、リセスRの径が広がるように拡大する。リセスRの深部Rfの径は、リセスRの手前の径(トップ径)と等しくなるように、広がってもよい。 The deep portion Rf of the recess R is etched by the chemical solution C because the insulating layer N and the sacrificial layer Sa are exposed. On the other hand, the surface side portion Rn of the recess R is not etched by the chemical solution C because it is covered by the covering layer Ps. Therefore, as shown in FIG. 6(f), the region Re located in the deep portion Rf of the recess R is removed by the chemical solution C, and the diameter of the recess R is enlarged. The diameter of the deep portion Rf of the recess R may be enlarged so as to be equal to the diameter (top diameter) just before the recess R.

図6(g)に示すように、薬液Cおよび被覆層Psを除去する。薬液Cおよび被覆層Psの除去は、紫外線照射または加熱によって行ってもよい。また、このとき、ドライエッチング時の残渣も除去されることが好ましい。薬液Cおよび被覆層Psの除去は、基板処理装置100とは、別の装置で行われてもよい。 As shown in FIG. 6(g), the chemical solution C and the coating layer Ps are removed. The chemical solution C and the coating layer Ps may be removed by ultraviolet irradiation or heating. At this time, it is preferable that the residue from the dry etching is also removed. The chemical solution C and the coating layer Ps may be removed in an apparatus other than the substrate processing apparatus 100.

以上のようにして、積層構造LのリセスRの径を調整できる。なお、図6(e)、図6(f)および図6(g)では、リセスRの形状の変化が容易に理解されるように、リセスRの深部Rfの径がリセスRのトップ径(口径)と等しくなる一方で、リセスRの深部Rfの径がリセスRの中央部分の径よりも大きくなるように図示したが、これは、例示に過ぎないことに留意されたい。リセスRは、リセスRの深部Rfの径がリセスRの中央部分の径と等しくなるようにリセスRの深部Rfの径は広がってもよい。または、リセスRは、リセスRの深部Rfの径がリセスRのトップ径および中央部分の径と等しくなるように変形されてもよい。 In this manner, the diameter of the recess R of the laminated structure L can be adjusted. Note that in Figs. 6(e), 6(f) and 6(g), the diameter of the deep portion Rf of the recess R is illustrated as being equal to the top diameter (aperture) of the recess R, while the diameter of the deep portion Rf of the recess R is larger than the diameter of the central portion of the recess R, so that the change in the shape of the recess R can be easily understood, but this is merely an example. The diameter of the deep portion Rf of the recess R may be enlarged so that the diameter of the deep portion Rf of the recess R is equal to the diameter of the central portion of the recess R. Alternatively, the recess R may be deformed so that the diameter of the deep portion Rf of the recess R is equal to the top diameter and the diameter of the central portion of the recess R.

なお、図6(c)では、除去液Dsを付与することにより、充填層Fは、部分的に除去液Dsに置換される。リセスRの径が小さい場合、除去液Dsが充填層Fの全体を除去するためには比較的長い時間が必要となる。このため、除去液Dsが充填層Fの全体を除去するための時間の途中で除去液Dsによる充填層Fの除去処理を中断することにより、充填層Fを部分的に除去できる。また、図6(c)に示すように、除去液Dsの量および処理時間等を調整することにより、適切な部分を被覆した部分充填層Fpを残すことができる。 In FIG. 6(c), the filling layer F is partially replaced with the removal liquid Ds by applying the removal liquid Ds. When the diameter of the recess R is small, it takes a relatively long time for the removal liquid Ds to remove the entire filling layer F. For this reason, the removal process of the filling layer F by the removal liquid Ds can be interrupted halfway through the time it takes for the removal liquid Ds to remove the entire filling layer F, thereby partially removing the filling layer F. Also, as shown in FIG. 6(c), by adjusting the amount of the removal liquid Ds and the processing time, etc., it is possible to leave a partial filling layer Fp that covers the appropriate parts.

また、図6(c)では、除去液Dsによって充填層Fから部分充填層Fpを形成したが、本実施形態はこれに限定されない。充填層Fが昇華性物質から形成される場合、加熱によって充填層Fから部分充填層Fpを形成してもよい。この場合も、加熱時間および温度を調整することで、充填層Fから、リセスRの深部Rfを部分的に充填する部分充填層Fpを形成してもよい。 In addition, in FIG. 6(c), the partial filling layer Fp is formed from the filling layer F by using the removal liquid Ds, but this embodiment is not limited to this. When the filling layer F is formed from a sublimable substance, the partial filling layer Fp may be formed from the filling layer F by heating. In this case, too, by adjusting the heating time and temperature, the partial filling layer Fp that partially fills the deep portion Rf of the recess R may be formed from the filling layer F.

なお、基板Wは、複数の記憶素子Seを備えたメモリとして用いられることが好ましい。典型的には、基板Wがメモリとして用いられる場合、基板Wには、径および高さが一定に設計された複数のリセスRが設けられる。このため、記憶容量の大きなメモリに用いられる複数のリセスを同一の処理によって同時に変形できる。 The substrate W is preferably used as a memory having multiple memory elements Se. Typically, when the substrate W is used as a memory, the substrate W is provided with multiple recesses R designed to have a uniform diameter and height. Therefore, multiple recesses used in a memory with a large storage capacity can be simultaneously deformed by the same process.

なお、積層構造LにリセスRを形成する際に、ボーイング現象によってリセスRの径が中央部付近において最も大きくなることがある。この場合、被覆層Psは中央部付近を覆うことが好ましい。また、リセスRの深部Rfの径は、リセスRの最も大きい中央部の径と等しくなるように、エッチングによって広げられてもよい。 When forming the recess R in the laminated structure L, the diameter of the recess R may be largest near the center due to the bowing phenomenon. In this case, it is preferable for the coating layer Ps to cover the center. In addition, the diameter of the deep portion Rf of the recess R may be widened by etching so that it becomes equal to the diameter of the recess R at its largest central portion.

なお、図6を参照した上述の説明では、被覆層Psは、部分充填層Fpの充填されたリセスRに対して液体状の撥水剤Pを供給することによって形成されたが、本実施形態はこれに限定されない。被覆層Psは、ガスによって形成されてもよい。 In the above description with reference to FIG. 6, the coating layer Ps is formed by supplying a liquid water repellent P to the filled recess R of the partial filling layer Fp, but this embodiment is not limited to this. The coating layer Ps may be formed by a gas.

次に、図1~図3、図6および図7を参照して本実施形態の半導体素子形成方法を説明する。図7は、半導体素子形成方法のフロー図である。本実施形態の半導体素子形成方法は、図1~図3を参照して上述した基板処理装置100によって好適に行われる。 Next, the semiconductor device forming method of this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3, 6, and 7. Figure 7 is a flow diagram of the semiconductor device forming method. The semiconductor device forming method of this embodiment is preferably performed by the substrate processing apparatus 100 described above with reference to Figures 1 to 3.

まず、ステップS10において、積層構造LにおいてリセスRを部分的に被覆する。典型的には、リセスRの表面側部分Rnを選択的に被覆する。例えば、リセスRの表面側部分Rnに被覆層Psを形成する。被覆層Psは、リセスRの表面側部分Rnを選択的に被覆する一方で、リセスRの深部Rfを被覆しない。このため、リセスRの深部Rfでは、積層構造Lが露出される。 First, in step S10, the recess R is partially covered with the laminated structure L. Typically, the surface side portion Rn of the recess R is selectively covered. For example, a covering layer Ps is formed on the surface side portion Rn of the recess R. The covering layer Ps selectively covers the surface side portion Rn of the recess R, but does not cover the deep portion Rf of the recess R. Therefore, the laminated structure L is exposed in the deep portion Rf of the recess R.

ステップS20において、リセスRの深部Rfの径を拡張する。リセスRに薬液Cが付与されることにより、リセスRの深部Rfの径を拡張できる。リセスRは被覆層Psで部分的に被覆されているため、リセスRのうち被覆層Psで被覆されていない深部Rfの径を部分的に拡張する。これにより、リセスRの深部Rfの径を拡張できるため、リセスRの径を調整できる。 In step S20, the diameter of the deep portion Rf of the recess R is expanded. By applying the chemical solution C to the recess R, the diameter of the deep portion Rf of the recess R can be expanded. Since the recess R is partially covered with the coating layer Ps, the diameter of the deep portion Rf of the recess R that is not covered with the coating layer Ps is partially expanded. This allows the diameter of the deep portion Rf of the recess R to be expanded, and therefore the diameter of the recess R can be adjusted.

次に、図1~図3、図6~図8を参照して本実施形態の半導体素子形成方法を説明する。図8は、半導体素子形成方法のフロー図である。本実施形態の半導体素子形成方法は、図1~図3を参照して上述した基板処理装置100を用いて好適に行われる。 Next, the semiconductor device forming method of this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3 and Figures 6 to 8. Figure 8 is a flow diagram of the semiconductor device forming method. The semiconductor device forming method of this embodiment is preferably performed using the substrate processing apparatus 100 described above with reference to Figures 1 to 3.

まず、ステップSaにおいて、基板Wを基板処理装置100に搬入する。ここでは、基板Wは、基材Sおよび積層構造Lを有しており、積層構造LにはリセスRが設けられる。 First, in step Sa, the substrate W is loaded into the substrate processing apparatus 100. Here, the substrate W has a base material S and a laminated structure L, and a recess R is provided in the laminated structure L.

ステップS10において、積層構造LにおいてリセスRを部分的に被覆する。ここでは、ステップS10におけるリセスRの部分的な被覆は、ステップS12における充填層Fの形成、ステップS14における充填層Fの一部除去(部分充填層Fpの形成)、ステップS16における撥水剤供給、および、ステップS18における部分充填層Fpの除去によって行われる。 In step S10, the recess R is partially covered in the laminate structure L. Here, the partial coverage of the recess R in step S10 is achieved by forming a filling layer F in step S12, partially removing the filling layer F (forming a partial filling layer Fp) in step S14, supplying a water repellent in step S16, and removing the partial filling layer Fp in step S18.

ステップS12において、リセスRに充填層Fを充填する。処理液供給部132は、基板Wに処理液を供給する。これにより、基板WのリセスRに充填層Fが充填される。なお、典型的には、処理液が供給された後、基板保持部120は、基板Wの回転数を増大して、基板Wの表面に余剰に残った処理液を基板Wの外方に振り切る。 In step S12, the recess R is filled with a filling layer F. The processing liquid supply unit 132 supplies the processing liquid to the substrate W. This causes the filling layer F to be filled into the recess R of the substrate W. Typically, after the processing liquid is supplied, the substrate holder 120 increases the rotation speed of the substrate W to shake off any excess processing liquid remaining on the surface of the substrate W to the outside of the substrate W.

ステップS14において、充填層Fの一部を除去する。例えば、除去液供給部134は、基板Wに除去液を所定期間にわたって供給する。除去液DsがリセスRの充填層Fに付与されることにより、充填層Fを部分的に溶解してリセスR内に部分充填層Fpが形成される。除去液Dsを付与する時間は、リセスRの充填層Fを部分的に除去するように設定される。このとき、リセスRの表面側部分Rnの充填層Fは除去される一方で、リセスRの深部Rfには部分充填層Fpが残留する。 In step S14, a portion of the filling layer F is removed. For example, the removal liquid supply unit 134 supplies the removal liquid to the substrate W for a predetermined period of time. The removal liquid Ds is applied to the filling layer F in the recess R, thereby partially dissolving the filling layer F and forming a partial filling layer Fp in the recess R. The time for applying the removal liquid Ds is set so as to partially remove the filling layer F in the recess R. At this time, the filling layer F in the surface side portion Rn of the recess R is removed, while the partial filling layer Fp remains in the deep portion Rf of the recess R.

あるいは、充填層Fを所定期間加熱することにより、リセスR内に部分充填層Fpを形成してもよい。例えば、充填層Fが昇華性物質を含む場合、充填層Fを所定期間加熱することにより、充填層Fの一部を昇華させて、リセスR内に部分充填層Fpを形成できる。 Alternatively, a partial filling layer Fp may be formed in the recess R by heating the filling layer F for a predetermined period of time. For example, if the filling layer F contains a sublimable substance, a portion of the filling layer F can be sublimated by heating the filling layer F for a predetermined period of time, thereby forming a partial filling layer Fp in the recess R.

ステップS16において、基板Wに撥水剤を供給する。撥水剤供給部136は、基板Wに撥水剤を供給する。深部Rfに部分充填層Fpの形成されたリセスRに対して、撥水剤を付与することにより、リセスRのうち部分充填層Fpの形成されていない表面側部分Rnに撥水剤が充填され、撥水層が形成される。このとき、リセスRの表面側部分Rnの特性が撥水剤によって変化し、リセスRの表面側部分Rnに被覆層Psが形成される。このように、撥水剤の供給により、リセスRの表面側部分Rnに、撥水層の一部として被覆層Psが形成される。 In step S16, a water repellent is supplied to the substrate W. The water repellent supply unit 136 supplies the water repellent to the substrate W. By applying the water repellent to the recess R in which the partial filling layer Fp is formed in the deep portion Rf, the water repellent is filled in the surface side portion Rn of the recess R where the partial filling layer Fp is not formed, and a water repellent layer is formed. At this time, the characteristics of the surface side portion Rn of the recess R are changed by the water repellent, and a coating layer Ps is formed on the surface side portion Rn of the recess R. In this way, by supplying the water repellent, a coating layer Ps is formed as part of the water repellent layer on the surface side portion Rn of the recess R.

ステップS18において、部分充填層Fpを除去する。ここでは、撥水剤から形成された撥水層のうち被覆層Ps以外の部分を除去するとともに、部分充填層Fpを除去する。例えば、除去液供給部134は、基板Wに除去液を供給することにより、部分充填層Fpを溶解させるとともに、撥水層のうち被覆層Ps以外の部分を置換する。このとき、リセスRの表面側部分Rnには被覆層Psで被覆される一方で、リセスRの深部Rfには積層構造Lが露出する。 In step S18, the partial filling layer Fp is removed. Here, the portion of the water-repellent layer formed from the water-repellent agent other than the coating layer Ps is removed, and the partial filling layer Fp is also removed. For example, the removal liquid supply unit 134 supplies a removal liquid to the substrate W to dissolve the partial filling layer Fp and replace the portion of the water-repellent layer other than the coating layer Ps. At this time, the surface side portion Rn of the recess R is covered with the coating layer Ps, while the laminated structure L is exposed in the deep portion Rf of the recess R.

あるいは、部分充填層Fpを所定期間加熱することにより、部分充填層Fpを除去してもよい。例えば、充填層Fが昇華性物質を含む場合、充填層Fを加熱することにより、充填層Fの一部を昇華させて、リセスRから部分充填層Fpを除去できる。 Alternatively, the partial filling layer Fp may be removed by heating the partial filling layer Fp for a predetermined period of time. For example, if the filling layer F contains a sublimable substance, the partial filling layer Fp can be removed from the recess R by heating the filling layer F to sublimate a portion of the filling layer F.

次に、ステップS20において、リセスの深部Rfの径を拡張する。例えば、薬液供給部138は、基板Wに薬液を供給する。これにより、リセスRのうち被覆層Psで被覆されない深部Rfが部分的にエッチングされ、リセス径が広がる。 Next, in step S20, the diameter of the deep portion Rf of the recess is expanded. For example, the chemical liquid supply unit 138 supplies a chemical liquid to the substrate W. This causes the deep portion Rf of the recess R that is not covered by the covering layer Ps to be partially etched, and the recess diameter is expanded.

ステップSbにおいて、基板Wを基板処理装置100から搬出する。その後、必要に応じて、被覆層Psを除去する。被覆層Psは、紫外線の照射または加熱処理によって被覆層Psをアッシングすることで除去してもよい。以上のようにして、リセス径の変動が抑制された基板Wを形成できる。 In step Sb, the substrate W is removed from the substrate processing apparatus 100. Thereafter, the coating layer Ps is removed as necessary. The coating layer Ps may be removed by ashing the coating layer Ps by irradiation with ultraviolet light or by heat treatment. In this manner, a substrate W in which fluctuations in the recess diameter are suppressed can be formed.

なお、図8を参照して上述した説明では、ステップS20におけるエッチングは、1種類のエッチング液で行われたが、本実施形態はこれに限定されない。ステップS20におけるエッチングは、複数種類のエッチング液で行われてもよい。例えば、1種類のエッチング液では、絶縁層Nのエッチング量を犠牲層Saのエッチング量と等しくできないことがある。この場合、ステップS20におけるエッチングは、複数種類のエッチング液で行うことが好ましい。 In the above description with reference to FIG. 8, the etching in step S20 is performed with one type of etching solution, but this embodiment is not limited to this. The etching in step S20 may be performed with multiple types of etching solutions. For example, with one type of etching solution, the amount of etching of the insulating layer N may not be equal to the amount of etching of the sacrificial layer Sa. In this case, it is preferable to perform the etching in step S20 with multiple types of etching solutions.

次に、図1~図3、図6、図9および図10を参照して本実施形態の半導体素子形成方法を説明する。図9は、本実施形態の基板処理装置100の模式図である。図9の基板処理装置100は、液体供給部130がリンス液供給部137をさらに備えるとともに、薬液供給部138が第1薬液供給部138Aおよび第2薬液供給部138Bを備える点を除いて、図2に示した基板処理装置100と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Next, the semiconductor device forming method of this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3, 6, 9, and 10. Figure 9 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus 100 of this embodiment. The substrate processing apparatus 100 of Figure 9 has a similar configuration to the substrate processing apparatus 100 shown in Figure 2, except that the liquid supply unit 130 further includes a rinsing liquid supply unit 137 and the chemical liquid supply unit 138 includes a first chemical liquid supply unit 138A and a second chemical liquid supply unit 138B, and therefore redundant descriptions will be omitted to avoid redundancy.

基板処理装置100において、液体供給部130は、リンス液供給部137をさらに備える。リンス液供給部137は、基板Wにリンス液を供給する。 In the substrate processing apparatus 100, the liquid supply unit 130 further includes a rinse liquid supply unit 137. The rinse liquid supply unit 137 supplies a rinse liquid to the substrate W.

リンス液供給部137は、基板Wの上面Waにリンス液を供給する。リンス液を用いたリンス処理により、基板Wの上面Waに付着した薬液および不純物等を洗い流すことができる。リンス液供給部137から供給されるリンス液は、脱イオン水(Deionized Water:DIW)、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、アンモニア水、希釈濃度(例えば、10ppm~100ppm程度)の塩酸水、または、還元水(水素水)のいずれかを含んでもよい。 The rinse liquid supply unit 137 supplies a rinse liquid to the upper surface Wa of the substrate W. A rinse process using the rinse liquid can wash away chemicals and impurities adhering to the upper surface Wa of the substrate W. The rinse liquid supplied from the rinse liquid supply unit 137 may include any of deionized water (DIW), carbonated water, electrolytic ionized water, ozone water, ammonia water, hydrochloric acid water with a diluted concentration (e.g., about 10 ppm to 100 ppm), or reduced water (hydrogen water).

リンス液供給部137は、配管137aと、バルブ137bと、ノズル137nとを含む。ノズル137nは、基板Wの上面Waにリンス液を吐出する。ノズル137nは、配管137aに接続される。配管137aには、供給源からリンス液が供給される。バルブ137bは、配管137a内の流路を開閉する。ノズル137nは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The rinsing liquid supply unit 137 includes a pipe 137a, a valve 137b, and a nozzle 137n. The nozzle 137n ejects the rinsing liquid onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 137n is connected to the pipe 137a. The rinsing liquid is supplied to the pipe 137a from a supply source. The valve 137b opens and closes the flow path in the pipe 137a. It is preferable that the nozzle 137n is configured to be movable relative to the substrate W.

基板処理装置100において、薬液供給部138は、第1薬液供給部138Aおよび第2薬液供給部138Bを備える。第1薬液供給部138Aは、基板Wに第1薬液を供給する。第2薬液供給部138Bは、基板Wに第2薬液を供給する。 In the substrate processing apparatus 100, the chemical liquid supply unit 138 includes a first chemical liquid supply unit 138A and a second chemical liquid supply unit 138B. The first chemical liquid supply unit 138A supplies the first chemical liquid to the substrate W. The second chemical liquid supply unit 138B supplies the second chemical liquid to the substrate W.

第1薬液供給部138Aは、基板Wの上面Waに第1薬液を供給する。第1薬液を用いた薬液処理により、基板Wの上面Waを薬液処理できる。第1薬液供給部138Aは、配管138aと、バルブ138bと、ノズル138nとを含む。ノズル138nは基板Wの上面Waに第1薬液を吐出する。ノズル138nは、配管138aに接続される。配管138aには、供給源から第1薬液が供給される。バルブ138bは、配管138a内の流路を開閉する。ノズル138nは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The first chemical liquid supply unit 138A supplies a first chemical liquid to the upper surface Wa of the substrate W. The upper surface Wa of the substrate W can be chemically processed by chemical processing using the first chemical liquid. The first chemical liquid supply unit 138A includes a pipe 138a, a valve 138b, and a nozzle 138n. The nozzle 138n ejects the first chemical liquid onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 138n is connected to the pipe 138a. The first chemical liquid is supplied to the pipe 138a from a supply source. The valve 138b opens and closes a flow path in the pipe 138a. It is preferable that the nozzle 138n is configured to be movable relative to the substrate W.

第2薬液供給部138Bは、基板Wの上面Waに第2薬液を供給する。第2薬液を用いた薬液処理により、基板Wの上面Waを薬液処理できる。第2薬液供給部138Bは、配管138cと、バルブ138dと、ノズル138mとを含む。ノズル138mは、基板Wの上面Waに第2薬液を吐出する。ノズル138mは、配管138cに接続される。配管138cには、供給源から第2薬液が供給される。バルブ138dは、配管138c内の流路を開閉する。ノズル138mは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The second chemical liquid supply unit 138B supplies the second chemical liquid to the upper surface Wa of the substrate W. The upper surface Wa of the substrate W can be chemically processed by chemical processing using the second chemical liquid. The second chemical liquid supply unit 138B includes a pipe 138c, a valve 138d, and a nozzle 138m. The nozzle 138m ejects the second chemical liquid onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 138m is connected to the pipe 138c. The second chemical liquid is supplied to the pipe 138c from a supply source. The valve 138d opens and closes a flow path in the pipe 138c. It is preferable that the nozzle 138m is configured to be movable relative to the substrate W.

第1薬液の絶縁層Nに対する犠牲層Saのエッチングの選択性は、第2薬液の絶縁層Nに対する犠牲層Saのエッチングの選択性とは異なる。例えば、第1薬液の絶縁層Nに対する犠牲層Saのエッチング比が高い場合、第2薬液の絶縁層Nに対する犠牲層Saのエッチング比が低い。一例では、第1薬液がフッ酸を含む場合、第2薬液は、水または燐酸を含むことが好ましい。このように、絶縁層Nに対する犠牲層Saのエッチングの選択性の異なる第1薬液および第2薬液を用いることにより、絶縁層Nのエッチング量を犠牲層Saのエッチング量と等しくできる。 The etching selectivity of the first chemical liquid for the sacrificial layer Sa relative to the insulating layer N is different from the etching selectivity of the second chemical liquid for the sacrificial layer Sa relative to the insulating layer N. For example, when the etching ratio of the first chemical liquid for the sacrificial layer Sa relative to the insulating layer N is high, the etching ratio of the second chemical liquid for the sacrificial layer Sa relative to the insulating layer N is low. In one example, when the first chemical liquid contains hydrofluoric acid, it is preferable that the second chemical liquid contains water or phosphoric acid. In this way, by using the first and second chemical liquids having different etching selectivities of the sacrificial layer Sa relative to the insulating layer N, the amount of etching of the insulating layer N can be made equal to the amount of etching of the sacrificial layer Sa.

制御部102は、液体供給部130のバルブ137b、138b、138dをそれぞれ別個に制御して、バルブ137b、138b、138dの状態を開状態と閉状態とに切り替えることができる。具体的には、制御部102は、液体供給部130のバルブ137b、138b、138dを制御して、バルブ137b、138b、138dを開状態にすることによって、ノズル137n、138n、138mに向かって配管137a、138a、138c内を流れるリンス液、第1薬液および第2薬液を通過させることができる。また、制御部102は、液体供給部130のバルブ137b、138b、138dを制御して、バルブ137b、138b、138dを閉状態にすることによって、ノズル137n、138n、138mに向かって配管137a、138a、138c内を流れるリンス液、第1薬液および第2薬液の供給をそれぞれ停止させることができる。 The control unit 102 can separately control the valves 137b, 138b, and 138d of the liquid supply unit 130 to switch the states of the valves 137b, 138b, and 138d between an open state and a closed state. Specifically, the control unit 102 can control the valves 137b, 138b, and 138d of the liquid supply unit 130 to open the valves 137b, 138b, and 138d, thereby passing the rinse liquid, the first chemical liquid, and the second chemical liquid flowing through the pipes 137a, 138a, and 138c toward the nozzles 137n, 138n, and 138m. Furthermore, the control unit 102 can control the valves 137b, 138b, and 138d of the liquid supply unit 130 to close the valves 137b, 138b, and 138d, thereby stopping the supply of the rinsing liquid, the first chemical liquid, and the second chemical liquid flowing through the pipes 137a, 138a, and 138c toward the nozzles 137n, 138n, and 138m, respectively.

図10は、本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。図10のフロー図は、リセスRの深部Rfのエッチングを複数のエッチング液で行う点を除いて、図8のフロー図と同様であり、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Figure 10 is a flow diagram of the semiconductor element forming method of this embodiment. The flow diagram of Figure 10 is similar to the flow diagram of Figure 8, except that the etching of the deep portion Rf of the recess R is performed with multiple etching solutions, and duplicated descriptions are omitted to avoid redundancy.

本実施形態では、ステップS20におけるエッチングは、ステップS20aにおける第1エッチング、ステップS20bにおけるリンス液供給、および、ステップS20cにおける第2エッチングを含む。第1エッチングおよび第2エッチングについて絶縁層Nに対する犠牲層Saのエッチングの選択性が異なる。例えば、第1エッチングについて絶縁層Nに対する犠牲層Saのエッチング比が高い場合、第2エッチングについて絶縁層Nに対する犠牲層Saのエッチング比が低いことが好ましい。 In this embodiment, the etching in step S20 includes a first etching in step S20a, a rinse liquid supply in step S20b, and a second etching in step S20c. The selectivity of the etching of the sacrificial layer Sa relative to the insulating layer N is different for the first etching and the second etching. For example, when the etching ratio of the sacrificial layer Sa relative to the insulating layer N is high for the first etching, it is preferable that the etching ratio of the sacrificial layer Sa relative to the insulating layer N is low for the second etching.

ステップS20aにおいて、第1エッチングは、絶縁層Nおよび犠牲層Saのうちの一方を選択的にエッチングする。例えば、第1薬液供給部138Aは、基板Wの上面Waに第1薬液を供給する。なお、絶縁層Nおよび犠牲層Saのうちの絶縁層Nを選択的にエッチングする場合、第1薬液として、フッ酸を用いることが好ましい。また、絶縁層Nおよび犠牲層Saのうちの犠牲層Saを選択的にエッチングする場合、第1薬液として、温水または燐酸を用いることが好ましい。 In step S20a, the first etching selectively etches one of the insulating layer N and the sacrificial layer Sa. For example, the first chemical liquid supply unit 138A supplies the first chemical liquid to the upper surface Wa of the substrate W. When selectively etching the insulating layer N of the insulating layer N and the sacrificial layer Sa, it is preferable to use hydrofluoric acid as the first chemical liquid. When selectively etching the sacrificial layer Sa of the insulating layer N and the sacrificial layer Sa, it is preferable to use warm water or phosphoric acid as the first chemical liquid.

その後、ステップS20bにおいて、リンス処理をする。リンス液供給部137は、基板Wの上面Waにリンス液を供給する。 Then, in step S20b, a rinse process is performed. The rinse liquid supply unit 137 supplies a rinse liquid to the upper surface Wa of the substrate W.

ステップS20cにおいて、第2エッチングは、絶縁層Nおよび犠牲層Saのうちの他方を選択的にエッチングする。例えば、第2薬液供給部138Bは、基板Wの上面Waに第2薬液を供給する。第1エッチングにおいて絶縁層Nおよび犠牲層Saのうちの一方を選択的にエッチングした場合、第2エッチングにおいて絶縁層Nおよび犠牲層Saのうちの他方を選択的にエッチングする。以上のように、選択比の異なる2つのエッチングを行うことにより、絶縁層Nのエッチング量を犠牲層Saのエッチング量と等しくできる。 In step S20c, the second etching selectively etches the other of the insulating layer N and the sacrificial layer Sa. For example, the second chemical liquid supply unit 138B supplies the second chemical liquid to the upper surface Wa of the substrate W. If one of the insulating layer N and the sacrificial layer Sa is selectively etched in the first etching, the other of the insulating layer N and the sacrificial layer Sa is selectively etched in the second etching. As described above, by performing two etches with different selectivity ratios, the amount of etching of the insulating layer N can be made equal to the amount of etching of the sacrificial layer Sa.

なお、図2、図6および図7を参照して上述したように、処理液供給部132が基板Wに処理液を供給することにより、充填層Fが形成される。なお、処理液が溶質および揮発性の溶媒を含む場合、処理液供給部132が基板Wに処理液を供給した後、処理液を加熱することが好ましい。処理液を加熱することにより、充填層Fを速やかに形成できる。 As described above with reference to Figures 2, 6 and 7, the processing liquid supply unit 132 supplies the processing liquid to the substrate W, thereby forming the filling layer F. When the processing liquid contains a solute and a volatile solvent, it is preferable to heat the processing liquid after the processing liquid supply unit 132 supplies the processing liquid to the substrate W. By heating the processing liquid, the filling layer F can be formed quickly.

次に、図11および図12を参照して本実施形態の半導体素子形成方法を説明する。図11は、本実施形態の基板処理装置100の模式図である。図11の基板処理装置100は、熱媒体供給部140、ガス供給部142および遮蔽部材150をさらに備える点を除いて、図2に示した基板処理装置100と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Next, the semiconductor element forming method of this embodiment will be described with reference to Figures 11 and 12. Figure 11 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus 100 of this embodiment. The substrate processing apparatus 100 of Figure 11 has a similar configuration to the substrate processing apparatus 100 shown in Figure 2, except that it further includes a heat medium supply unit 140, a gas supply unit 142, and a shielding member 150, and therefore duplicated descriptions will be omitted to avoid redundancy.

基板処理装置100は、熱媒体供給部140、ガス供給部142および遮蔽部材150をさらに備える。熱媒体供給部140は、基板Wに熱媒体を供給する。ガス供給部142は、基板Wにガスを供給する。遮蔽部材150は、基板Wを鉛直上方側から遮蔽する。 The substrate processing apparatus 100 further includes a heat medium supply unit 140, a gas supply unit 142, and a shielding member 150. The heat medium supply unit 140 supplies a heat medium to the substrate W. The gas supply unit 142 supplies a gas to the substrate W. The shielding member 150 shields the substrate W from the vertically upper side.

処理液供給部132は、溶質および揮発性の溶媒を含む処理液を供給する。充填層Fは、溶質成分から形成される。 The processing liquid supply unit 132 supplies a processing liquid containing a solute and a volatile solvent. The filling layer F is formed from the solute component.

熱媒体供給部140によって供給される熱媒体は、液体または気体のいずれであってもよい。例えば、熱媒体は、温水である。処理液供給部132が基板Wの上面Waに処理液を供給している最中またはその後に、熱媒体供給部140は、スピンベース121およびチャック部材122に保持された基板Wを、基板Wの裏面Wb側から加熱して、基板Wの上面Waに充填層を形成する。 The heat medium supplied by the heat medium supply unit 140 may be either liquid or gas. For example, the heat medium is warm water. While or after the processing liquid supply unit 132 is supplying the processing liquid to the upper surface Wa of the substrate W, the heat medium supply unit 140 heats the substrate W held by the spin base 121 and the chuck member 122 from the rear surface Wb side of the substrate W to form a filling layer on the upper surface Wa of the substrate W.

基板Wが回転している際に、熱媒体供給部140は、基板Wの裏面Wbの中心位置に向けて熱媒体を供給する。供給された熱媒体は、遠心力の働きによって基板Wの裏面Wbの略全面に行き渡る。これにより、基板Wおよび基板Wの上面Waの処理液が加熱されて、処理液から溶媒が揮発して充填層が速やかに形成される。 While the substrate W is rotating, the heat medium supply unit 140 supplies the heat medium toward the center position of the rear surface Wb of the substrate W. The supplied heat medium spreads over substantially the entire rear surface Wb of the substrate W due to the action of centrifugal force. As a result, the processing liquid on the substrate W and the upper surface Wa of the substrate W is heated, and the solvent evaporates from the processing liquid, quickly forming a filling layer.

熱媒体供給部140は、配管140aと、バルブ140bと、ノズル140nとを含む。ノズル140nは、基板Wの裏面Wbに対向する。ノズル140nは基板Wの裏面Wbに熱媒体を吐出する。ノズル140nは、配管140aに接続される。配管140aには、供給源から熱媒体が供給される。バルブ140bは、配管140a内の流路を開閉する。 The heat medium supply unit 140 includes a pipe 140a, a valve 140b, and a nozzle 140n. The nozzle 140n faces the rear surface Wb of the substrate W. The nozzle 140n ejects the heat medium onto the rear surface Wb of the substrate W. The nozzle 140n is connected to the pipe 140a. The heat medium is supplied to the pipe 140a from a supply source. The valve 140b opens and closes the flow path in the pipe 140a.

ガス供給部142は、基板Wの上面Waにガスを供給する。ガス供給部142によって供給されるガスは、不活性ガスを含むことが好ましい。不活性ガスは、窒素ガスを含む。 The gas supply unit 142 supplies gas to the upper surface Wa of the substrate W. The gas supplied by the gas supply unit 142 preferably includes an inert gas. The inert gas includes nitrogen gas.

ガス供給部142は、配管142aと、バルブ142bとを含む。配管142aには、供給源からガスが供給される。バルブ142bは、配管142a内の流路を開閉する。 The gas supply unit 142 includes a pipe 142a and a valve 142b. Gas is supplied to the pipe 142a from a supply source. The valve 142b opens and closes the flow path in the pipe 142a.

遮蔽部材150は、基板保持部120の上方に位置する。遮蔽部材150は、基板Wに対向する。ここでは、遮蔽部材150の少なくとも一部の水平方向に沿った外径は、基板Wの外径とほぼ等しい。 The shielding member 150 is located above the substrate holding part 120. The shielding member 150 faces the substrate W. Here, the outer diameter of at least a portion of the shielding member 150 along the horizontal direction is approximately equal to the outer diameter of the substrate W.

遮蔽部材150は、近接位置と退避位置との間で、基板Wに対して移動する。遮蔽部材150が近接位置に位置する場合、遮蔽部材150は、下降して基板Wの上面に所定間隔をあけて近接する。近接位置では、遮蔽部材150は、基板Wの表面を覆って、基板Wの上方を遮蔽する。遮蔽部材150が退避位置に位置する場合は、遮蔽部材150は近接位置よりも鉛直上方に離れた場所に位置する。遮蔽部材150が近接位置から退避位置に変化するとき、遮蔽部材150は上昇して基板Wから離間する。 The shielding member 150 moves relative to the substrate W between a close position and a retracted position. When the shielding member 150 is in the close position, it descends and approaches the upper surface of the substrate W at a predetermined distance. At the close position, the shielding member 150 covers the surface of the substrate W and shields the upper part of the substrate W. When the shielding member 150 is in the retracted position, it is located vertically above the close position. When the shielding member 150 changes from the close position to the retracted position, the shielding member 150 rises and moves away from the substrate W.

遮蔽部材150は、遮蔽板152と、支軸154と、ノズル156とを含む。支軸154は、シャフト123の回転軸Axの線上に位置する。遮蔽板152は、支軸154から水平方向に延びる。ここでは、遮蔽板152は、水平方向に延びた形状を有している。例えば、遮蔽板152は、略円板状である。 The shielding member 150 includes a shielding plate 152, a support shaft 154, and a nozzle 156. The support shaft 154 is located on the line of the rotation axis Ax of the shaft 123. The shielding plate 152 extends horizontally from the support shaft 154. Here, the shielding plate 152 has a shape that extends horizontally. For example, the shielding plate 152 is substantially disc-shaped.

ノズル156には、除去液供給部134の配管134aおよびガス供給部142の配管142aが連結されている。ノズル156は、除去液供給部134およびガス供給部142のノズルとして機能する。 The nozzle 156 is connected to the pipe 134a of the removal liquid supply unit 134 and the pipe 142a of the gas supply unit 142. The nozzle 156 functions as a nozzle for the removal liquid supply unit 134 and the gas supply unit 142.

制御部102は、バルブ140b、142bをそれぞれ別個に制御して、バルブ140b、142bの状態を開状態と閉状態とに切り替えることができる。具体的には、制御部102は、バルブ140b、142bを制御して、バルブ140b、142bを開状態にすることによって、ノズル140n、156に向かって配管140a、142a内を流れる熱媒体およびガスを通過させることができる。また、制御部102は、バルブ140b、142bを制御して、バルブ140b、142bを閉状態にすることによって、ノズル140n、156に向かって配管140a、142a内を流れる熱媒体およびガスの供給を停止させることができる。 The control unit 102 can control the valves 140b, 142b separately to switch the states of the valves 140b, 142b between an open state and a closed state. Specifically, the control unit 102 can control the valves 140b, 142b to open the valves 140b, 142b to allow the heat medium and gas flowing through the pipes 140a, 142a toward the nozzles 140n, 156 to pass. The control unit 102 can also control the valves 140b, 142b to close the valves 140b, 142b to stop the supply of the heat medium and gas flowing through the pipes 140a, 142a toward the nozzles 140n, 156.

また、制御部102は、遮蔽部材150を制御して遮蔽部材150を近接位置と退避位置との間で、基板Wに対して移動させる。 The control unit 102 also controls the shielding member 150 to move the shielding member 150 relative to the substrate W between the approach position and the retracted position.

図12は、本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。図12のフロー図は、充填層Fの形成が複数の工程で行われる点を除いて、図8のフロー図と同様であり、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Figure 12 is a flow diagram of the semiconductor device formation method of this embodiment. The flow diagram of Figure 12 is similar to the flow diagram of Figure 8, except that the formation of the filling layer F is performed in multiple steps, and duplicated descriptions are omitted to avoid redundancy.

ステップS12における充填層Fの形成は、ステップS12aにおける処理液供給、ステップS12bにおけるスピンオフ、および、ステップS12cにおける加熱を含む。 The formation of the filling layer F in step S12 includes supplying the treatment liquid in step S12a, spinning off in step S12b, and heating in step S12c.

ステップS12aにおいて、処理液を供給する。処理液供給部132は、基板Wの上面Waに処理液を供給する。このとき、基板Wの回転数は、10rm~100rpmである。 In step S12a, the processing liquid is supplied. The processing liquid supply unit 132 supplies the processing liquid to the upper surface Wa of the substrate W. At this time, the rotation speed of the substrate W is 10 rpm to 100 rpm.

ステップS12bにおいて、基板保持部120は、処理液を供給した後、基板Wの回転数を増加させて基板Wの上面Waの処理液をスピンオフする。例えば、基板Wの回転数は、300rm~1500rpmに増加させる。 In step S12b, after supplying the processing liquid, the substrate holder 120 increases the rotation speed of the substrate W to spin off the processing liquid from the upper surface Wa of the substrate W. For example, the rotation speed of the substrate W is increased to 300 rpm to 1500 rpm.

ステップS12cにおいて、熱媒体供給部140は、基板Wの裏面Wbに熱媒体を供給する。例えば、処理液をスピンオフした後、基板Wの回転数は、100rm~1000rpmにまで低下させる。基板Wの上面Waの処理液が加熱されることにより、処理液から充填層Fを速やかに形成できる。 In step S12c, the heat medium supplying unit 140 supplies a heat medium to the back surface Wb of the substrate W. For example, after the processing liquid is spun off, the rotation speed of the substrate W is reduced to 100 rpm to 1000 rpm. By heating the processing liquid on the top surface Wa of the substrate W, a filling layer F can be quickly formed from the processing liquid.

なお、図11および図12を参照した説明では、処理液は、熱媒体供給部140から供給される熱媒体によって加熱されたが、本実施形態はこれに限定されない。基板処理装置100に、ランプまたは電熱ヒータなどの熱源を設置し、処理液は、熱源からの熱を利用して加熱されてもよい。 In the description with reference to Figures 11 and 12, the processing liquid is heated by the heat medium supplied from the heat medium supply unit 140, but this embodiment is not limited to this. A heat source such as a lamp or an electric heater may be installed in the substrate processing apparatus 100, and the processing liquid may be heated using heat from the heat source.

なお、充填層Fおよび/または部分充填層Fpを除去する除去液を供給する前に、基板Wに剥離液を供給することが好ましい。 It is preferable to supply a stripping liquid to the substrate W before supplying the removal liquid for removing the filling layer F and/or the partial filling layer Fp.

次に、図6、図13および図14を参照して本実施形態の半導体素子形成方法を説明する。図13は、本実施形態の基板処理装置100の模式図である。図13の基板処理装置100は、液体供給部130がリンス液供給部137および剥離液供給部160をさらに備える点を除いて、図11に示した基板処理装置100と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Next, the semiconductor element forming method of this embodiment will be described with reference to Figures 6, 13, and 14. Figure 13 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus 100 of this embodiment. The substrate processing apparatus 100 of Figure 13 has a similar configuration to the substrate processing apparatus 100 shown in Figure 11, except that the liquid supply unit 130 further includes a rinsing liquid supply unit 137 and a stripping liquid supply unit 160, and duplicated descriptions will be omitted to avoid redundancy.

本実施形態の基板処理装置100において、液体供給部130は、リンス液供給部137および剥離液供給部160をさらに備える。リンス液供給部137は、基板Wにリンス液を供給する。剥離液供給部160は、基板Wに剥離液を供給する。 In the substrate processing apparatus 100 of this embodiment, the liquid supply unit 130 further includes a rinsing liquid supply unit 137 and a stripping liquid supply unit 160. The rinsing liquid supply unit 137 supplies a rinsing liquid to the substrate W. The stripping liquid supply unit 160 supplies a stripping liquid to the substrate W.

リンス液供給部137は、基板Wにリンス液を供給する。リンス液供給部137は、配管137aと、バルブ137bとを含む。配管137aには、供給源からリンス液が供給される。バルブ137bは、配管137a内の流路を開閉する。 The rinsing liquid supply unit 137 supplies rinsing liquid to the substrate W. The rinsing liquid supply unit 137 includes a pipe 137a and a valve 137b. The rinsing liquid is supplied to the pipe 137a from a supply source. The valve 137b opens and closes the flow path in the pipe 137a.

遮蔽部材150のノズル156には、リンス液供給部137の配管137aが連結されている。ノズル156は、リンス液供給部137のノズルとして機能する。 The nozzle 156 of the shielding member 150 is connected to the pipe 137a of the rinsing liquid supply unit 137. The nozzle 156 functions as a nozzle of the rinsing liquid supply unit 137.

剥離液供給部160は、基板Wの上面Waに剥離液を供給する。剥離液は、充填層Fに対する剥離性を有する。剥離液の供給により、その後、充填層Fを容易に除去できる。例えば、剥離液は、DIWおよびSC1の少なくとも一方を含む。剥離液供給部160によって供給される剥離液の濃度および処理時間を制御することにより、充填層Fから部分充填層Fpを適切に形成できる。 The remover liquid supply unit 160 supplies a remover liquid to the upper surface Wa of the substrate W. The remover liquid has a remover property with respect to the filling layer F. By supplying the remover liquid, the filling layer F can be easily removed thereafter. For example, the remover liquid includes at least one of DIW and SC1. By controlling the concentration and processing time of the remover liquid supplied by the remover liquid supply unit 160, a partial filling layer Fp can be appropriately formed from the filling layer F.

ここでは、剥離液供給部160は、第1剥離液供給部162と、第2剥離液供給部164とを含む。第1剥離液供給部162は、第1剥離液を基板Wの上面Waに供給する。第2剥離液供給部164は、第2剥離液を基板Wの上面Waに供給する。第1剥離液供給部162は、第2剥離液供給部164とは異なる剥離液を基板Wの上面Waに供給する。 Here, the stripping liquid supply unit 160 includes a first stripping liquid supply unit 162 and a second stripping liquid supply unit 164. The first stripping liquid supply unit 162 supplies a first stripping liquid to the upper surface Wa of the substrate W. The second stripping liquid supply unit 164 supplies a second stripping liquid to the upper surface Wa of the substrate W. The first stripping liquid supply unit 162 supplies a stripping liquid different from the second stripping liquid supply unit 164 to the upper surface Wa of the substrate W.

第1剥離液供給部162は、配管162aと、バルブ162bとを含む。配管162aには、供給源から第1剥離液が供給される。バルブ162bは、配管162a内の流路を開閉する。 The first stripping liquid supply unit 162 includes a pipe 162a and a valve 162b. The first stripping liquid is supplied from a supply source to the pipe 162a. The valve 162b opens and closes the flow path in the pipe 162a.

第2剥離液供給部164は、配管164aと、バルブ164bとを含む。配管164aには、供給源から第2剥離液が供給される。バルブ164bは、配管164a内の流路を開閉する。 The second stripping liquid supply unit 164 includes a pipe 164a and a valve 164b. The second stripping liquid is supplied from a supply source to the pipe 164a. The valve 164b opens and closes the flow path in the pipe 164a.

剥離液供給部160は、配管160aと、ノズル160nとをさらに含む。配管160aは、配管162aおよび配管164aと接続される。ノズル160nは、基板Wの上面Waに剥離液を吐出する。ノズル160nは、配管160aに接続される。ノズル160nは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The stripping liquid supply unit 160 further includes a pipe 160a and a nozzle 160n. The pipe 160a is connected to the pipe 162a and the pipe 164a. The nozzle 160n ejects the stripping liquid onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 160n is connected to the pipe 160a. It is preferable that the nozzle 160n is configured to be movable relative to the substrate W.

制御部102は、剥離液供給部160のバルブ162bおよび164bをそれぞれ別個に制御して、バルブ162bおよび164bの状態を開状態と閉状態とに切り替えることができる。具体的には、制御部102は、剥離液供給部160のバルブ162b、164bを制御して、バルブ162bまたは164bを開状態にすることによって、ノズル160nに向かって配管160aおよび配管162aまたは164a内を流れる第1剥離液および第2剥離液を通過させることができる。また、制御部102は、剥離液供給部160のバルブ162b、164bを制御して、バルブ162bおよび164bを閉状態にすることによって、ノズル160nに向かって配管160aおよび配管162aまたは164a内を流れる第1剥離液および第2剥離液の供給をそれぞれ停止させることができる。 The control unit 102 can separately control the valves 162b and 164b of the stripping liquid supply unit 160 to switch the states of the valves 162b and 164b between an open state and a closed state. Specifically, the control unit 102 can control the valves 162b and 164b of the stripping liquid supply unit 160 to open the valves 162b or 164b to pass the first stripping liquid and the second stripping liquid flowing through the pipes 160a and 162a or 164a toward the nozzle 160n. The control unit 102 can also control the valves 162b and 164b of the stripping liquid supply unit 160 to close the valves 162b and 164b to stop the supply of the first stripping liquid and the second stripping liquid flowing through the pipes 160a and 162a or 164a toward the nozzle 160n.

処理液が溶質として熱水溶性樹脂を含む場合、処理液を加熱する際に感熱水溶性樹脂の温度を変質温度未満にするためには、熱媒体として、沸点が当該変質温度未満である熱媒体を用いることが好ましい。例えば、変質温度が180℃である感熱水溶性樹脂の場合、熱媒体としてDIW(沸点:100℃)等を用いることができる。なお、熱媒体の温度は、溶媒の沸点未満の温度にすることがさらに好ましい。処理液の温度を、溶媒の沸点未満の温度にすることにより、充填層中に溶媒を残留させることができる。そして、充填層中に残留した溶媒と、剥離液との相互作用によって、当該充填層を、基板Wの上面から剥離しやすくすることができる。 When the processing liquid contains a heat-sensitive water-soluble resin as a solute, in order to make the temperature of the heat-sensitive water-soluble resin lower than the deterioration temperature when the processing liquid is heated, it is preferable to use a heat medium whose boiling point is lower than the deterioration temperature. For example, in the case of a heat-sensitive water-soluble resin whose deterioration temperature is 180°C, DIW (boiling point: 100°C) or the like can be used as the heat medium. It is more preferable that the temperature of the heat medium is lower than the boiling point of the solvent. By making the temperature of the processing liquid lower than the boiling point of the solvent, the solvent can be left in the filling layer. Then, the interaction between the solvent remaining in the filling layer and the stripping liquid makes it easier to strip the filling layer from the upper surface of the substrate W.

図14は、本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。図14のフロー図は、充填層および部分充填層を除去するために除去液を供給するとともに除去液の供給前に剥離液を供給する点を除いて、図12のフロー図と同様であり、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Figure 14 is a flow diagram of the semiconductor device formation method of this embodiment. The flow diagram of Figure 14 is similar to the flow diagram of Figure 12, except that a remover is supplied to remove the filling layer and partial filling layer, and a stripper is supplied before the removal liquid is supplied, and duplicate descriptions are omitted to avoid redundancy.

ステップS12cにおいて基板Wを加熱した後、ステップS13aにおいて、第1剥離液を供給する。第1剥離液供給部162は、基板Wに第1剥離液を供給する。例えば、第1剥離液供給部162は、第1剥離液としてDIWを供給する。 After the substrate W is heated in step S12c, a first stripping liquid is supplied in step S13a. The first stripping liquid supply unit 162 supplies the first stripping liquid to the substrate W. For example, the first stripping liquid supply unit 162 supplies DIW as the first stripping liquid.

ステップS13bにおいて、第2剥離液を供給する。第2剥離液供給部164は、基板Wに第2剥離液を供給する。例えば、第2剥離液供給部164は、第2剥離液としてSC1を供給する。 In step S13b, a second stripping liquid is supplied. The second stripping liquid supply unit 164 supplies the second stripping liquid to the substrate W. For example, the second stripping liquid supply unit 164 supplies SC1 as the second stripping liquid.

ステップS13cにおいて、リンス液を供給する。例えば、リンス液供給部137は、基板Wの上面Waにリンス液を供給する。 In step S13c, a rinse liquid is supplied. For example, the rinse liquid supply unit 137 supplies the rinse liquid to the upper surface Wa of the substrate W.

その後、ステップS14aにおいて、除去液によって充填層Fを部分的に溶解させて部分充填層Fpを形成する。除去液供給部134は、基板Wに除去液を所定期間にわたって供給する。除去液DsがリセスRの充填層Fに付与されることにより、充填層Fを部分的に溶解してリセスR内に部分充填層Fpが形成される。第1剥離液供給部162、第2剥離液供給部164および除去液供給部134によって供給される第1剥離液、第2剥離液および除去液の濃度および処理時間を制御することにより、充填層Fから部分充填層Fpを適切に形成できる。 Then, in step S14a, the filling layer F is partially dissolved by the removal liquid to form a partial filling layer Fp. The removal liquid supply unit 134 supplies the removal liquid to the substrate W for a predetermined period of time. The removal liquid Ds is applied to the filling layer F in the recess R, thereby partially dissolving the filling layer F to form a partial filling layer Fp in the recess R. By controlling the concentrations and processing times of the first remover liquid, the second remover liquid, and the removal liquid supplied by the first remover liquid supply unit 162, the second remover liquid supply unit 164, and the remover liquid supply unit 134, the partial filling layer Fp can be appropriately formed from the filling layer F.

また、ステップS16において撥水剤を供給した後、ステップS18aにおいて除去液を供給して、被覆層Psを除く撥水剤Pおよび部分充填層Fpを除去する。その後の処理は同様である。 After the water repellent is applied in step S16, a remover is applied in step S18a to remove the water repellent P and the partial filling layer Fp, except for the coating layer Ps. The subsequent processing is similar.

なお、図14に示したフロー図では、除去液で充填層Fを部分的に溶解する前に、第1剥離液および第2剥離液を供給したが、本実施形態はこれに限定されない。第1剥離液および第2剥離液は、充填層Fを部分的に溶解する前だけなく、部分充填層Fpを溶解する前に供給されてもよい。あるいは、第1剥離液および第2剥離液は、充填層Fを部分的に溶解する前でなく、部分充填層Fpを溶解する前に供給されてもよい。 In the flow diagram shown in FIG. 14, the first and second remover liquids are supplied before the filling layer F is partially dissolved with the removal liquid, but this embodiment is not limited to this. The first and second remover liquids may be supplied not only before the filling layer F is partially dissolved, but also before the partial filling layer Fp is dissolved. Alternatively, the first and second remover liquids may be supplied not only before the filling layer F is partially dissolved, but also before the partial filling layer Fp is dissolved.

また、図14に示したフロー図では、第1剥離液および第2剥離液を供給したが、本実施形態はこれに限定されない。充填層Fおよび/または部分充填層Fpを溶解する前に第1剥離液および第2剥離液の一方のみを供給してもよい。 In the flow diagram shown in FIG. 14, the first and second stripping liquids are supplied, but this embodiment is not limited to this. Only one of the first and second stripping liquids may be supplied before dissolving the filling layer F and/or the partial filling layer Fp.

なお、図13および図14を参照した上述の説明では、充填層Fおよび/または部分充填層Fpは、剥離液および除去液によって除去されたが、本実施形態はこれに限定されない。充填層Fおよび/または部分充填層Fpは、加熱によって除去されてもよい。 In the above description with reference to Figures 13 and 14, the filling layer F and/or the partial filling layer Fp are removed by a stripping liquid and a removing liquid, but this embodiment is not limited to this. The filling layer F and/or the partial filling layer Fp may be removed by heating.

次に、図6、図15および図16を参照して本実施形態の半導体素子形成方法を説明する。図15は、本実施形態の基板処理装置100の模式図である。図15の基板処理装置100は、処理液が昇華性物質を含むこと、処理液から形成された充填層を冷却する点を除いて、図11に示した基板処理装置100と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Next, the semiconductor element forming method of this embodiment will be described with reference to Figures 6, 15, and 16. Figure 15 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus 100 of this embodiment. The substrate processing apparatus 100 of Figure 15 has a similar configuration to the substrate processing apparatus 100 shown in Figure 11, except that the processing liquid contains a sublimable substance and the filling layer formed from the processing liquid is cooled, and therefore, to avoid redundancy, duplicate descriptions will be omitted.

本実施形態では、処理液供給部132は、昇華性物質を含む処理液を基板Wの上面Waに供給する。また、融解状態の昇華性物質を混合させる場合、溶媒としては、融解状態の昇華性物質に対して相溶性を示す溶媒が好ましい。また、溶質としての昇華性物質を溶解させる場合には、当該昇華性物質に対し溶解性を示す溶媒が好ましい。 In this embodiment, the processing liquid supply unit 132 supplies a processing liquid containing a sublimable substance to the upper surface Wa of the substrate W. Furthermore, when mixing a sublimable substance in a molten state, a solvent that is compatible with the sublimable substance in a molten state is preferable. Furthermore, when dissolving a sublimable substance as a solute, a solvent that is soluble in the sublimable substance is preferable.

基板処理装置100は、冷媒供給部144をさらに備える。冷媒供給部144は、基板Wに、室温よりも低い冷媒を供給する。冷媒は、例えば、室温よりも冷却されたDIWである。 The substrate processing apparatus 100 further includes a coolant supply unit 144. The coolant supply unit 144 supplies a coolant that is lower than room temperature to the substrate W. The coolant is, for example, DIW that is cooled below room temperature.

冷媒供給部144によって供給される冷媒は、液体または気体のいずれであってもよい。処理液供給部132が基板Wの上面Waに処理液を供給して後に、冷媒供給部144は、スピンベース121およびチャック部材122に保持された基板Wを、基板Wの裏面Wb側から冷却する。 The coolant supplied by the coolant supply unit 144 may be either liquid or gas. After the processing liquid supply unit 132 supplies the processing liquid to the upper surface Wa of the substrate W, the coolant supply unit 144 cools the substrate W held by the spin base 121 and the chuck member 122 from the rear surface Wb side of the substrate W.

基板Wが回転している際に、冷媒供給部144は、基板Wの裏面Wbの中心位置に向けて冷媒を供給する。供給された冷媒は、遠心力の働きによって基板Wの裏面Wbの略全面に行き渡る。これにより、基板Wおよび基板Wの上面Waの処理液が冷却されて凝固し、処理液から充填層を速やかに形成できる。 While the substrate W is rotating, the coolant supply unit 144 supplies coolant toward the center position of the back surface Wb of the substrate W. The supplied coolant spreads over almost the entire back surface Wb of the substrate W due to the action of centrifugal force. This causes the processing liquid on the substrate W and the upper surface Wa of the substrate W to cool and solidify, allowing a filling layer to be quickly formed from the processing liquid.

冷媒供給部144は、配管144aと、バルブ144bとを含む。配管144aには、供給源から冷媒が供給される。バルブ144bは、配管144a内の流路を開閉する。配管144aは、熱媒体供給部140の配管140aと接続される。冷媒は、熱媒体供給部140のノズル140nから基板Wの裏面Wbに供給される。 The refrigerant supply unit 144 includes a pipe 144a and a valve 144b. A refrigerant is supplied to the pipe 144a from a supply source. The valve 144b opens and closes the flow path in the pipe 144a. The pipe 144a is connected to the pipe 140a of the heat medium supply unit 140. The refrigerant is supplied to the back surface Wb of the substrate W from a nozzle 140n of the heat medium supply unit 140.

なお、基板処理装置100は、冷媒供給部144に加えて熱媒体供給部140を備えている。冷媒供給部144が基板Wの裏面Wbに冷媒を供給する直前まで熱媒体供給部140が基板Wの裏面Wbに熱媒体を供給することにより、充填層Fを薄く形成できる。このため、充填層F内に生じる内部応力を低減できる。 The substrate processing apparatus 100 is equipped with a heat medium supplying unit 140 in addition to the coolant supplying unit 144. The heat medium supplying unit 140 supplies heat medium to the rear surface Wb of the substrate W until just before the coolant supplying unit 144 supplies coolant to the rear surface Wb of the substrate W, thereby forming a thin filling layer F. This reduces the internal stress generated in the filling layer F.

図16は、本実施形態の半導体素子形成方法のフロー図である。図16のフロー図は、処理液が昇華性物質を含有しており、部分充填層を除去する際に加熱する点を除いて、図8のフロー図と同様であり、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Figure 16 is a flow diagram of the semiconductor device formation method of this embodiment. The flow diagram of Figure 16 is similar to the flow diagram of Figure 8, except that the treatment liquid contains a sublimable substance and is heated when removing the partial filling layer, and duplicated descriptions are omitted to avoid redundancy.

ステップS12において充填層Fを形成する。処理液供給部132は、基板Wに処理液を供給する。ここで、処理液は、昇華性物質を含有する。処理液供給部132は、昇華性物質を含有する処理液を基板Wの上面Waに供給する。 In step S12, a filling layer F is formed. The processing liquid supply unit 132 supplies a processing liquid to the substrate W. Here, the processing liquid contains a sublimable substance. The processing liquid supply unit 132 supplies the processing liquid containing the sublimable substance to the upper surface Wa of the substrate W.

充填層Fを形成する際に、冷媒供給部144は、基板Wの裏面Wbに冷媒を供給する。これにより、処理液は凝固して充填層Fが形成される。基板Wの裏面Wbに供給された冷媒は、遠心力の働きにより、基板Wの裏面Wbの略全域に行きわたる。これにより、基板Wの上面Waに処理液の冷却を開始する。 When forming the filling layer F, the coolant supply unit 144 supplies the coolant to the rear surface Wb of the substrate W. This causes the processing liquid to solidify and form the filling layer F. The coolant supplied to the rear surface Wb of the substrate W spreads over substantially the entire rear surface Wb of the substrate W due to the action of centrifugal force. This starts cooling the processing liquid on the upper surface Wa of the substrate W.

また、ステップS18bにおいて部分充填層Fpを除去する際に、冷媒供給部144による冷媒の供給を停止し、熱媒体供給部140による熱媒体の供給を開始する。これにより、部分充填層Fpが昇華するため、部分充填層Fpを除去できる。 When removing the partial filling layer Fp in step S18b, the supply of refrigerant by the refrigerant supply unit 144 is stopped, and the supply of heat medium by the heat medium supply unit 140 is started. This causes the partial filling layer Fp to sublimate, so that the partial filling layer Fp can be removed.

次に、図17および図18を参照して本実施形態の半導体装置形成方法を説明する。図17は、本実施形態の基板処理装置100の模式図である。図17の基板処理装置100は、水溶液供給部200および加熱機構210をさらに備える点を除いて、図2に示した基板処理装置100と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Next, the semiconductor device forming method of this embodiment will be described with reference to Figures 17 and 18. Figure 17 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus 100 of this embodiment. The substrate processing apparatus 100 of Figure 17 has a similar configuration to the substrate processing apparatus 100 shown in Figure 2, except that it further includes an aqueous solution supply unit 200 and a heating mechanism 210, and therefore duplicated descriptions will be omitted to avoid redundancy.

水溶液供給部200は、基板Wの上面Waに水溶液を供給する。供給された水溶液は形成された充填層の表面に接触する。 The aqueous solution supply unit 200 supplies the aqueous solution to the upper surface Wa of the substrate W. The supplied aqueous solution comes into contact with the surface of the formed filling layer.

水溶液としては、酸性水溶液を用いることができる。酸性水溶液は、例えば、酢酸、蟻酸、ヒドロキシ酢酸またはスルホン酸を含む。 As the aqueous solution, an acidic aqueous solution can be used. The acidic aqueous solution contains, for example, acetic acid, formic acid, hydroxyacetic acid, or sulfonic acid.

水溶液供給部200は、配管200aと、バルブ200bと、ノズル200nとを含む。ノズル200nは、基板Wの上面Waに水溶液を吐出する。ノズル200nは、配管200aに接続される。配管200aには、供給源から水溶液が供給される。バルブ200bは、配管200a内の流路を開閉する。ノズル200nは、基板Wに対して移動可能に構成されていることが好ましい。 The aqueous solution supply unit 200 includes a pipe 200a, a valve 200b, and a nozzle 200n. The nozzle 200n ejects the aqueous solution onto the upper surface Wa of the substrate W. The nozzle 200n is connected to the pipe 200a. The aqueous solution is supplied to the pipe 200a from a supply source. The valve 200b opens and closes a flow path in the pipe 200a. It is preferable that the nozzle 200n is configured to be movable relative to the substrate W.

基板処理装置100は、加熱機構210をさらに備える。加熱機構210は、基板Wを加熱する。加熱機構210は、基板WのリセスRに充填層Fが充填されている場合に基板Wを加熱する。ここでは、加熱機構210は、スピンベース121の上方に配置される。 The substrate processing apparatus 100 further includes a heating mechanism 210. The heating mechanism 210 heats the substrate W. The heating mechanism 210 heats the substrate W when the recess R of the substrate W is filled with the filling layer F. Here, the heating mechanism 210 is disposed above the spin base 121.

加熱機構210は、加熱機構210に供給される電力を増減させることにより、基板Wに付与されるエネルギーを増減できる。エネルギーの増減に対応して基板Wの加熱量が増減する。加熱機構210は円形の板状であり、加熱機構210の直径は、基板Wの半径よりも大きい。また、加熱機構210を遮蔽部材150とともに用いる場合、加熱機構210の直径は、遮蔽板152(図15)の半径よりも小さくてもよい。加熱機構210は、この形状により、基板W全体を均一に加熱できる。 The heating mechanism 210 can increase or decrease the energy applied to the substrate W by increasing or decreasing the power supplied to the heating mechanism 210. The amount of heat applied to the substrate W increases or decreases correspondingly to the increase or decrease in energy. The heating mechanism 210 is a circular plate, and the diameter of the heating mechanism 210 is larger than the radius of the substrate W. Furthermore, when the heating mechanism 210 is used together with the shielding member 150, the diameter of the heating mechanism 210 may be smaller than the radius of the shielding plate 152 (Figure 15). This shape allows the heating mechanism 210 to heat the entire substrate W uniformly.

加熱機構210は、加熱部を有する。例えば、加熱部は、光または熱により、充填層を加熱する。加熱部は、ヒータ、ランプ、LEDのいずれであってもよく、加熱機能を有している物であればこれらに限られない。加熱部は、加熱機構210に同心円状または格子状に均一に配置されてもよい。この配置により、加熱機構210は、基板W全体を均一に加熱することができる。さらに、加熱機構210は、基板W面内を領域に応じて異なるように加熱してもよい。例えば、加熱機構210は、基板Wを3重の同心円状に、中心部、中間部および外周部と分離して中心部、中間部および外周部を異なる温度に加熱できる。なお、基板Wにおいて異なる温度領域として分離される領域は、同心円に限られず、適宜変更されてもよい。 The heating mechanism 210 has a heating section. For example, the heating section heats the filling layer with light or heat. The heating section may be a heater, a lamp, or an LED, and is not limited to these as long as it has a heating function. The heating sections may be uniformly arranged in a concentric or lattice pattern on the heating mechanism 210. With this arrangement, the heating mechanism 210 can uniformly heat the entire substrate W. Furthermore, the heating mechanism 210 may heat the substrate W surface differently depending on the region. For example, the heating mechanism 210 can separate the substrate W into a central portion, a middle portion, and an outer periphery in three concentric circles, and heat the central portion, the middle portion, and the outer periphery to different temperatures. Note that the regions on the substrate W that are separated as different temperature regions are not limited to concentric circles, and may be changed as appropriate.

処理液供給部132が基板Wの上面Waに処理液を供給している最中またはその後に、加熱機構210は、スピンベース121およびチャック部材122に保持された基板Wを、基板Wの裏面Wb側から加熱して、基板Wの上面Waに充填層を形成する。加熱機構210は、昇降機構(非図示)を有しており、基板Wから鉛直下方に離間し、昇降機構が待機する位置である待機位置、基板Wに接触する接触位置、待機位置と接触位置との間にある接近位置との間を昇降する。 While or after the processing liquid supply unit 132 supplies processing liquid to the upper surface Wa of the substrate W, the heating mechanism 210 heats the substrate W held by the spin base 121 and the chuck member 122 from the rear surface Wb side of the substrate W to form a filling layer on the upper surface Wa of the substrate W. The heating mechanism 210 has a lifting mechanism (not shown) and is vertically spaced downward from the substrate W, and moves up and down between a standby position where the lifting mechanism waits, a contact position where it contacts the substrate W, and an approach position between the standby position and the contact position.

また、水溶液供給部200が基板Wの上面Waに水溶液を供給している最中またはその後に、加熱機構210は、スピンベース121およびチャック部材122に保持された基板Wを、基板Wの裏面Wb側から加熱して、基板Wの上面Waに充填層Fの一部を溶解または変性させる。これにより、基板Wの上面Waに部分充填層Fpを形成してもよい。加熱機構210は、昇降機構(非図示)を有しており、基板Wから鉛直下方に離間し、昇降機構が待機する位置である待機位置、基板Wに接触する接触位置、待機位置と接触位置との間にある接近位置との間を昇降する。 In addition, while or after the aqueous solution supply unit 200 is supplying the aqueous solution to the upper surface Wa of the substrate W, the heating mechanism 210 heats the substrate W held by the spin base 121 and the chuck member 122 from the rear surface Wb side of the substrate W to dissolve or modify a part of the filling layer F on the upper surface Wa of the substrate W. This may form a partial filling layer Fp on the upper surface Wa of the substrate W. The heating mechanism 210 has a lifting mechanism (not shown) and is vertically spaced downward from the substrate W, and lifts and lowers between a standby position where the lifting mechanism waits, a contact position where it contacts the substrate W, and an approach position between the standby position and the contact position.

なお、ここでは、加熱機構210は、基板Wの裏面Wb側から基板Wを加熱するが、加熱機構210は、基板Wの上面Wa側から基板Wを加熱してもよい。この場合、加熱機構210は、基板Wから鉛直上方に離間し、昇降機構が待機する位置である待機位置と、基板Wに接触する接触位置と、待機位置と接触位置との間にある接近位置との間を昇降する。 Note that here, the heating mechanism 210 heats the substrate W from the back surface Wb side of the substrate W, but the heating mechanism 210 may also heat the substrate W from the top surface Wa side of the substrate W. In this case, the heating mechanism 210 moves vertically upward away from the substrate W and moves up and down between a standby position where the lifting mechanism waits, a contact position where it contacts the substrate W, and an approach position between the standby position and the contact position.

基板Wが回転している際に、加熱機構210は、昇降機構により待機位置から接触位置に移動する。また、加熱機構210は、待機位置と接触位置との間で静止してもよい。また、加熱機構210が待機位置から移動しない場合であっても、加熱機構210の出力を増加させ、熱量を増加させてもよい。 When the substrate W is rotating, the heating mechanism 210 is moved from the standby position to the contact position by the lifting mechanism. The heating mechanism 210 may also be stationary between the standby position and the contact position. Even if the heating mechanism 210 does not move from the standby position, the output of the heating mechanism 210 may be increased to increase the amount of heat.

図18は、本実施形態の半導体装置形成方法のフロー図である。図18のフロー図は、充填層の一部を除去するために水溶液を供給するとともに水溶液の供給後に加熱する点を除いて、図8のフロー図と同様であり、冗長を避けるために重複する記載を省略する。 Figure 18 is a flow diagram of the semiconductor device forming method of this embodiment. The flow diagram of Figure 18 is similar to the flow diagram of Figure 8, except that an aqueous solution is supplied to remove a portion of the filling layer, and heating is performed after the aqueous solution is supplied, and duplicated descriptions are omitted to avoid redundancy.

ステップS14において、充填層Fの一部を除去する。充填層Fに水溶液を供給し、水溶液に接触した充填層Fを加熱した後、除去液をリセスRの充填層Fに付与することにより、充填層Fを部分的に溶解してリセスR内に部分充填層Fpを形成できる。ステップS14における充填層Fの一部除去は、ステップS14bにおける水溶液供給、ステップS14cにおける加熱、ステップS14dにおける除去液供給、を含む。 In step S14, a portion of the filling layer F is removed. An aqueous solution is supplied to the filling layer F, the filling layer F in contact with the aqueous solution is heated, and then a removal liquid is applied to the filling layer F in the recess R, thereby partially dissolving the filling layer F and forming a partial filling layer Fp in the recess R. The partial removal of the filling layer F in step S14 includes supplying the aqueous solution in step S14b, heating in step S14c, and supplying the removal liquid in step S14d.

ステップS14bにおいて、水溶液供給部200から基板Wへ水溶液を所定期間にわたって供給する。水溶液がリセスRの充填層Fに接触することにより、充填層Fに進入または浸透していく。 In step S14b, the aqueous solution supply unit 200 supplies the aqueous solution to the substrate W for a predetermined period of time. The aqueous solution comes into contact with the filling layer F in the recess R, and penetrates or permeates into the filling layer F.

ステップS14cにおいて、加熱機構210により基板Wを所定期間にわたって加熱する。加熱により充填層Fに含まれる酸が拡散し、酸が拡散した充填層Fの一部が部分的に溶解および/または変性する。このとき、リセスR内に部分充填層Fpが形成されてもよい。加熱機構210による加熱時間、加熱温度、加熱機構210と基板Wとの距離を制御することにより、充填層Fから、除去される充填層Fの領域を制御することができ、充填層Fから充填層Fの表面側に位置する部分を部分的に除去した部分充填層Fpを適切に形成できる。 In step S14c, the substrate W is heated for a predetermined period of time by the heating mechanism 210. The heating diffuses the acid contained in the filling layer F, and the part of the filling layer F into which the acid has diffused is partially dissolved and/or denatured. At this time, a partial filling layer Fp may be formed in the recess R. By controlling the heating time and heating temperature by the heating mechanism 210, and the distance between the heating mechanism 210 and the substrate W, it is possible to control the area of the filling layer F that is removed from the filling layer F, and it is possible to appropriately form a partial filling layer Fp by partially removing the part of the filling layer F located on the surface side of the filling layer F.

ステップS14dにおいて、除去液供給部134から基板Wへ除去液を所定期間にわたって供給する。充填層Fの酸が拡散した領域に除去液が付与されることにより、充填層Fを部分的に溶解してリセスR内に部分充填層Fpが形成される。 In step S14d, the removing liquid supply unit 134 supplies the removing liquid to the substrate W for a predetermined period of time. The removing liquid is applied to the region of the filling layer F where the acid has diffused, thereby partially dissolving the filling layer F and forming a partial filling layer Fp in the recess R.

なお、充填層Fから充填層Fの表面側に位置する部分を部分的に除去する除去液と、部分充填層Fpの除去液は同じでもよいし、異なっていてもよい。 The removal liquid for partially removing the portion of the filling layer F located on the surface side of the filling layer F may be the same as or different from the removal liquid for the partial filling layer Fp.

なお、図17および図18を参照した説明では、水溶液供給中または供給後の基板Wは、ランプまたは電熱ヒータなどの加熱機構よって加熱されたが、本実施形態はこれに限定されない。基板処理装置100に、加熱機構として熱媒体供給部を設置し、水溶液供給中または供給後の基板Wは、熱媒体供給部から供給される熱媒体を利用して加熱されてもよい。熱媒体は例えば加熱された高温の窒素(N2)ガスである。 17 and 18, the substrate W during or after the aqueous solution is supplied is heated by a heating mechanism such as a lamp or an electric heater, but this embodiment is not limited to this. A heat medium supplying unit may be provided as a heating mechanism in the substrate processing apparatus 100, and the substrate W during or after the aqueous solution is supplied may be heated by using a heat medium supplied from the heat medium supplying unit. The heat medium is, for example, heated high-temperature nitrogen ( N2 ) gas.

なお、図1~図18を参照した上述の説明では、基板処理装置100は枚葉式であり、基板処理装置100は1枚ごとに基板Wを処理したが、本発明はこれに限定されない。基板処理装置はバッチ式であってもよい。 In the above description with reference to Figures 1 to 18, the substrate processing apparatus 100 is of a single-wafer type, and the substrate processing apparatus 100 processes the substrates W one by one, but the present invention is not limited to this. The substrate processing apparatus may be of a batch type.

次に、図19を参照して、本実施形態の基板処理装置100を説明する。図19は、基板処理装置100の模式図である。基板処理装置100は、複数枚の基板Wをまとめて処理できる。 Next, the substrate processing apparatus 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. 19. FIG. 19 is a schematic diagram of the substrate processing apparatus 100. The substrate processing apparatus 100 can process multiple substrates W at once.

基板処理装置100は、基板保持部120と、液体供給部130とを備える。液体供給部130は、処理液供給部132と、除去液供給部134と、撥水剤供給部136と、薬液供給部138とを含む。処理液供給部132、除去液供給部134、撥水剤供給部136および薬液供給部138は、それぞれ液体を貯留する。 The substrate processing apparatus 100 includes a substrate holding unit 120 and a liquid supply unit 130. The liquid supply unit 130 includes a processing liquid supply unit 132, a removal liquid supply unit 134, a water repellent supply unit 136, and a chemical liquid supply unit 138. The processing liquid supply unit 132, the removal liquid supply unit 134, the water repellent supply unit 136, and the chemical liquid supply unit 138 each store liquid.

処理液供給部132は、処理液貯留槽132tを含む。処理液貯留槽132tには、処理液が貯留される。処理液から、充填層が形成される。例えば、処理液は、溶質および揮発性を有する溶媒を含む。あるいは、処理液は、昇華性物質を含む。 The treatment liquid supply unit 132 includes a treatment liquid storage tank 132t. A treatment liquid is stored in the treatment liquid storage tank 132t. A filling layer is formed from the treatment liquid. For example, the treatment liquid includes a solute and a volatile solvent. Alternatively, the treatment liquid includes a sublimable substance.

除去液供給部134は、除去液貯留槽134tを含む。除去液貯留槽134tには、除去液が貯留される。除去液により、処理液から形成された充填層を除去できる。除去液を供給する時間を制御することにより、基板Wから充填層を選択的に除去できる。 The removal liquid supply unit 134 includes a removal liquid storage tank 134t. The removal liquid storage tank 134t stores the removal liquid. The removal liquid can remove the filling layer formed from the processing liquid. By controlling the time for which the removal liquid is supplied, the filling layer can be selectively removed from the substrate W.

除去液としては、いずれかの樹脂に対する溶解性を有する任意の溶媒を用いることができる。除去液としては、例えばシンナー、トルエン、酢酸エステル類、アルコール類、グリコール類等の有機溶媒、酢酸、蟻酸、ヒドロキシ酢酸等の酸性液を用いることができる。 As the removal liquid, any solvent that dissolves any of the resins can be used. As the removal liquid, for example, organic solvents such as thinner, toluene, acetate esters, alcohols, and glycols, and acidic liquids such as acetic acid, formic acid, and hydroxyacetic acid can be used.

撥水剤供給部136は、撥水剤貯留槽136tを含む。撥水剤貯留槽136tには、液体の撥水剤が貯留される。撥水剤により、基板Wに撥水層を形成する。撥水剤は、シリコン(Si)自体およびシリコンを含む化合物を疎水化させる撥水剤である。撥水剤は、例えば、シランカップリング剤である。シランカップリング剤は、例えば、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)、TMS(テトラメチルシラン)、フッ素化アルキルクロロシラン、アルキルジシラザン、および非クロロ系撥水剤の少なくとも1つを含む。非クロロ系撥水剤は、例えば、ジメチルシリルジメチルアミン、ジメチルシリルジエチルアミン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、N,N-ジメチルアミノトリメチルシラン、N-(トリメチルシリル)ジメチルアミンおよびオルガノシラン化合物の少なくとも1つを含む。 The water repellent supply unit 136 includes a water repellent storage tank 136t. A liquid water repellent is stored in the water repellent storage tank 136t. A water repellent layer is formed on the substrate W by the water repellent. The water repellent is a water repellent that hydrophobicizes silicon (Si) itself and compounds containing silicon. The water repellent is, for example, a silane coupling agent. The silane coupling agent includes, for example, at least one of HMDS (hexamethyldisilazane), TMS (tetramethylsilane), fluorinated alkylchlorosilane, alkyldisilazane, and non-chloro water repellent. The non-chloro water repellent includes, for example, at least one of dimethylsilyldimethylamine, dimethylsilyldiethylamine, hexamethyldisilazane, tetramethyldisilazane, bis(dimethylamino)dimethylsilane, N,N-dimethylaminotrimethylsilane, N-(trimethylsilyl)dimethylamine, and an organosilane compound.

薬液供給部138は、薬液貯留槽138tを含む。薬液貯留槽138tには、薬液が貯留される。薬液を用いた薬液処理により、基板Wを薬液処理できる。薬液処理により、基板Wに対して、エッチング、表面処理、特性付与、処理膜形成および膜の少なくとも一部の除去のいずれかを行うことが可能である。典型的には、薬液は、基板Wのエッチング処理に用いられるエッチング液である。 The chemical supply unit 138 includes a chemical storage tank 138t. A chemical is stored in the chemical storage tank 138t. The chemical can be processed by chemical processing using the chemical. By chemical processing, the substrate W can be subjected to any one of etching, surface treatment, imparting properties, forming a processed film, and removing at least a portion of a film. Typically, the chemical is an etching solution used in etching the substrate W.

薬液は、フッ酸を含む。例えば、フッ酸は、40℃以上70℃以下に加熱されてもよく、50℃以上60℃以下に加熱されてもよい。ただし、フッ酸は、加熱されなくてもよい。また、薬液は、水または燐酸を含んでもよい。 The chemical solution contains hydrofluoric acid. For example, the hydrofluoric acid may be heated to 40°C or higher and 70°C or lower, or to 50°C or higher and 60°C or lower. However, the hydrofluoric acid does not have to be heated. The chemical solution may also contain water or phosphoric acid.

さらに、薬液は、過酸化水素水をさらに含んでもよい。また、薬液は、SC1(アンモニア過酸化水素水混合液)、SC2(塩酸過酸化水素水混合液)または王水(濃塩酸と濃硝酸との混合物)を含んでもよい。 The chemical solution may further contain hydrogen peroxide. The chemical solution may also contain SC1 (ammonia hydrogen peroxide mixture), SC2 (hydrochloric acid hydrogen peroxide mixture), or aqua regia (a mixture of concentrated hydrochloric acid and concentrated nitric acid).

基板保持部120は、基板Wを保持する。基板保持部120によって保持された基板Wの主面の法線方向はY方向に平行である。基板保持部120は、複数の基板Wを保持したまま基板Wを移動させる。例えば、基板保持部120は、基板Wを保持したまま鉛直上方または鉛直下方に移動する。あるいは、基板保持部120は、基板Wを保持したまま水平方向に移動してもよい。 The substrate holding unit 120 holds a substrate W. The normal direction of the main surface of the substrate W held by the substrate holding unit 120 is parallel to the Y direction. The substrate holding unit 120 moves the substrates W while holding multiple substrates W. For example, the substrate holding unit 120 moves vertically upward or vertically downward while holding the substrates W. Alternatively, the substrate holding unit 120 may move horizontally while holding the substrates W.

基板保持部120は、本体板122bと、保持棒124bとを含む。本体板122bは、鉛直方向(Z方向)に延びる板である。保持棒124bは、本体板122bの一方の主面から水平方向(Y方向)に延びる。ここでは、2つの保持棒124bが本体板122bの一方の主面からY方向に延びる。複数の基板Wは、紙面の奥手前方向に複数の基板Wを配列した状態で、複数の保持棒124bによって各基板Wの下縁が当接されて起立姿勢(鉛直姿勢)で保持される。 The substrate holding unit 120 includes a main body plate 122b and a holding rod 124b. The main body plate 122b is a plate extending in the vertical direction (Z direction). The holding rod 124b extends in the horizontal direction (Y direction) from one main surface of the main body plate 122b. Here, two holding rods 124b extend in the Y direction from one main surface of the main body plate 122b. The multiple substrates W are arranged in the forward and backward directions of the paper, and are held in an upright position (vertical position) by the lower edge of each substrate W being abutted by the multiple holding rods 124b.

基板処理装置100は、制御装置101をさらに備える。制御装置101は、制御部102および記憶部104を含む。制御部102は、基板保持部120を制御する。 The substrate processing apparatus 100 further includes a control device 101. The control device 101 includes a control unit 102 and a memory unit 104. The control unit 102 controls the substrate holding unit 120.

本実施形態の基板処理装置100において、制御部102は、枚葉式と同様に、基板保持部120に保持される基板Wを異なる液体で処理することにより、枚葉式について図6~図16を参照したのと同様に、基板Wの積層構造Lに設けられたリセスの径を調整できる。 In the substrate processing apparatus 100 of this embodiment, the control unit 102 can adjust the diameter of the recess provided in the stacked structure L of the substrate W by treating the substrate W held by the substrate holder 120 with different liquids, in the same manner as in the single-wafer processing, as described with reference to Figures 6 to 16 for the single-wafer processing.

なお、図1~図19を参照した説明では、基板WのリセスRには、記憶素子Seが配置されたが、本実施形態はこれに限定されない。基板WのリセスRには、記憶素子Seと同様の構成を有するが、記憶素子としては用いられないダミー記憶素子が形成されてもよい。あるいは、基板WのリセスRには、記憶素子Seと電気的に接続するためのコンタクトプラグが形成されてもよい。 In the description with reference to Figures 1 to 19, the memory element Se is disposed in the recess R of the substrate W, but this embodiment is not limited to this. A dummy memory element that has a similar configuration to the memory element Se but is not used as a memory element may be formed in the recess R of the substrate W. Alternatively, a contact plug for electrically connecting to the memory element Se may be formed in the recess R of the substrate W.

次に、図20を参照して本実施形態の半導体素子形成方法で形成された半導体素子300を説明する。図20は、半導体素子300の模式図である。 Next, a semiconductor element 300 formed by the semiconductor element forming method of this embodiment will be described with reference to FIG. 20. FIG. 20 is a schematic diagram of the semiconductor element 300.

半導体素子300には、複数のリセスRが設けられている。複数のリセスRは、記憶素子Seの配置されたメモリリセスRsに加えて、コンタクトプラグCpの配置されたコンタクトリセスRcを含む。コンタクトリセスRcは、導電層Mと電気的に接続される。 The semiconductor element 300 has a plurality of recesses R. The plurality of recesses R includes a memory recess Rs in which the memory element Se is arranged, as well as a contact recess Rc in which the contact plug Cp is arranged. The contact recess Rc is electrically connected to the conductive layer M.

本実施形態の半導体素子形成方法によれば、メモリリセスRsだけでなく、コンタクトリセスRcの径も表面部分から深部にわたって均一化できる。このため、コンタクトリセスRcによる半導体素子を支持する強度を均一化できる。 According to the semiconductor element forming method of this embodiment, the diameter of not only the memory recess Rs but also the contact recess Rc can be made uniform from the surface portion to the deep portion. Therefore, the strength with which the contact recess Rc supports the semiconductor element can be made uniform.

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The above describes the embodiments of the present invention with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the gist of the present invention. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining multiple components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all components shown in the embodiments. Furthermore, components from different embodiments may be appropriately combined. The drawings are mainly shown schematically for ease of understanding, and the thickness, length, number, spacing, etc. of each component shown in the drawings may differ from the actual ones due to the convenience of drawing. In addition, the material, shape, dimensions, etc. of each component shown in the above embodiments are only examples and are not particularly limited, and various changes are possible within a range that does not substantially deviate from the effects of the present invention.

本発明は、半導体素子形成方法および基板処理装置に好適に用いられる。 The present invention is suitable for use in semiconductor element forming methods and substrate processing apparatus.

100 基板処理装置
110 チャンバー
120 基板保持部
130 液体供給部
132 処理液供給部
134 除去液供給部
136 撥水剤供給部
138 薬液供給部
W 基板
REFERENCE SIGNS LIST 100 Substrate processing apparatus 110 Chamber 120 Substrate holder 130 Liquid supply section 132 Processing liquid supply section 134 Removal liquid supply section 136 Water repellent agent supply section 138 Chemical liquid supply section W Substrate

Claims (14)

基材に支持された積層構造に設けられたリセスのうち表面側に位置する部分を選択的に被覆する被覆層を形成する工程と、
前記リセスのうち前記被覆層よりも深部の径を広げるように、前記リセスの前記深部を薬液でエッチングする工程と
を包含し、
前記被覆層を形成する工程は、
前記リセスを充填する充填層を形成する工程と、
前記充填層を形成した後で、前記充填層を水溶液に接触させた状態で前記充填層を加熱することによって、前記充填層の表面側に位置する部分を部分的に除去し、前記リセスのうちの深部を部分的に充填した部分充填層を形成する工程と、
前記部分充填層を形成した後に撥水剤を供給する工程と、
前記撥水剤を供給し前記リセスの表面側に前記被覆層を形成した後に、前記部分充填層および前記撥水剤を除去する工程と
を含む、半導体素子形成方法。
forming a coating layer that selectively covers a portion of a recess located on a surface side of the recess provided in a laminate structure supported by a substrate;
and etching the deep portion of the recess with a chemical solution so as to increase the diameter of the portion of the recess deeper than the coating layer.
The step of forming the coating layer includes:
forming a filling layer to fill the recess;
a step of forming the filling layer, and then heating the filling layer while the filling layer is in contact with an aqueous solution to partially remove a portion of the filling layer located on a surface side thereof, thereby forming a partial filling layer that partially fills a deep portion of the recess;
supplying a water repellent agent after forming the partial filling layer;
and removing the partial filling layer and the water repellent after supplying the water repellent to form the covering layer on the front surface side of the recess.
前記部分充填層を除去する工程は、除去液を供給して前記部分充填層を溶解させる工程を含む、請求項1に記載の半導体素子形成方法。 The method for forming a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of removing the partial filling layer includes a step of dissolving the partial filling layer by supplying a removal liquid. 前記充填層を部分的に除去する工程は、前記充填層を除去する除去液を供給する工程を含む、請求項2に記載の半導体素子形成方法。 The method for forming a semiconductor device according to claim 2, wherein the step of partially removing the filling layer includes a step of supplying a removal liquid that removes the filling layer. 前記エッチングする工程において、前記薬液は、フッ酸、水および燐酸のいずれかを含む、請求項1から3のいずれかに記載の半導体素子形成方法。 The method for forming a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein in the etching step, the chemical solution contains any one of hydrofluoric acid, water, and phosphoric acid. 前記リセスに、複数の記憶素子が形成される、請求項1から4のいずれかに記載の半導体素子形成方法。 The semiconductor element forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of memory elements are formed in the recess. 前記積層構造には前記リセスとして複数のリセスが設けられており、
前記リセスごとのトップ径の差は5%以下である、請求項1から5のいずれかに記載の半導体素子形成方法。
The laminated structure has a plurality of recesses as the recess,
6. The method of claim 1, wherein a difference in top diameter between the recesses is 5% or less.
前記基材と前記積層構造との間にはエッチング停止層が配置されている、請求項1からのいずれかに記載の半導体素子形成方法。 The method for forming a semiconductor device according to claim 1 , further comprising the step of: providing an etching stop layer between the substrate and the laminated structure. 前記部分充填層を形成する工程において、前記水溶液として酸性水溶液を供給する、請求項1からのいずれかに記載の半導体素子形成方法。 8. The method for forming a semiconductor device according to claim 1 , wherein an acidic aqueous solution is supplied as the aqueous solution in the step of forming the partial filling layer. 処理液を供給する処理液供給部と、
撥水剤を供給する撥水剤供給部と、
薬液を供給する薬液供給部と、
水溶液を供給する水溶液供給部と、
前記処理液から形成された充填層を加熱する加熱機構と、
前記処理液供給部、前記撥水剤供給部、前記薬液供給部、前記水溶液供給部および前記加熱機構を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
(1)前記処理液を供給して基材に支持された積層構造に設けられたリセスを充填する充填層を形成し、
(2)前記充填層を形成した後で、前記水溶液供給部から供給された水溶液に前記充填層を接触させた状態で前記充填層を前記加熱機構で加熱することによって、前記充填層の表面側に位置する部分を部分的に除去し、前記リセスのうちの深部を部分的に充填した部分充填層を形成し、
(3)前記撥水剤を供給して前記リセスのうちの前記部分充填層で覆われていない表面側に位置する部分を選択的に被覆する被覆層を形成し、
(4)前記薬液を供給して前記リセスのうち前記被覆層よりも深部の径を広げる、
ように、前記処理液供給部、前記撥水剤供給部、前記薬液供給部、前記水溶液供給部および前記加熱機構を制御する、基板処理装置。
a processing liquid supply unit that supplies a processing liquid;
a water repellent supply unit that supplies a water repellent;
A chemical supply unit that supplies a chemical;
an aqueous solution supply unit for supplying an aqueous solution;
a heating mechanism for heating the packed bed formed from the treatment liquid;
a control unit that controls the treatment liquid supply unit, the water repellent agent supply unit, the chemical liquid supply unit, the aqueous solution supply unit, and the heating mechanism,
The control unit is
(1) supplying the treatment liquid to form a filling layer that fills a recess provided in a laminate structure supported by a substrate;
(2) After the filling layer is formed, the filling layer is heated by the heating mechanism while being in contact with the aqueous solution supplied from the aqueous solution supply unit, thereby partially removing a portion of the filling layer located on the surface side, and forming a partial filling layer that partially fills a deep portion of the recess;
(3) supplying the water repellent to form a coating layer that selectively covers a portion of the recess that is located on the surface side and is not covered by the partial filling layer;
(4) Supplying the chemical solution to increase the diameter of a portion of the recess deeper than the coating layer;
the processing liquid supply unit, the water repellent agent supply unit, the chemical liquid supply unit, the aqueous solution supply unit, and the heating mechanism are controlled in such a manner as described above.
前記加熱機構は、熱または光により、前記充填層を加熱する、請求項に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 9 , wherein the heating mechanism heats the filling layer with heat or light. 前記加熱機構は、ヒータを含む、請求項または10に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 9 , wherein the heating mechanism includes a heater. 前記加熱機構は、ランプを含む、請求項または10に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 9 , wherein the heating mechanism includes a lamp. 前記加熱機構は、熱媒体を供給する熱媒体供給部を含み、
前記熱媒体は、加熱された窒素ガスを含む、請求項または10に記載の基板処理装置。
The heating mechanism includes a heat medium supply unit that supplies a heat medium,
The substrate processing apparatus according to claim 9 , wherein the heat medium includes heated nitrogen gas.
前記水溶液供給部は、前記水溶液として酸性水溶液を供給する、請求項から13のいずれかに記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 9 , wherein the aqueous solution supply unit supplies an acidic aqueous solution as the aqueous solution.
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