JP2013102090A - 化学的平坦化方法及び化学的平坦化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、化学的平坦化方法は、飽和濃度で溶解した酸化シリコンを含む珪フッ化水素酸水溶液を含む処理液を用意する工程を含む。前記方法は、凹凸を有する酸化シリコン膜を前記処理液に接触させた状態で前記処理液の平衡状態を変化させて、前記凹凸の凸部の溶解を生じさせて、前記凹凸の高さを減少させる工程をさらに含む。
【選択図】図1
Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る化学的平坦化方法を例示するフローチャート図である。 図1に表したように、本実施形態に係る化学的平坦化方法は、処理液を用意する工程(ステップS110)と、処理液を用いて、凹凸を有する酸化シリコン(SiO2)膜(加工膜)の凹凸の高さを減少させる工程(ステップS120)と、を含む。
図2は、珪フッ化水素酸水溶液における平衡状態を例示している。図2の横軸は、処理液の温度Tmであり、縦軸は、SiO2の飽和溶解量ASSである。
図2に表したように、温度Tmが上昇すると、SiO2の飽和溶解量ASSは低下する。例えば、処理液を作成したときの温度を温度T0とする。温度T0において、処理液は平衡状態Seである。温度T0よりも高い高温Thにおいては、析出状態Ssとなり、SiO2が析出する。温度T0よりも低い低温Tlにおいては、溶解状態Sdとなり、SiO2が溶解する。
H2SiF6 + 2H2O ⇔ SiO2 +6HF (1)
平衡状態Seにおいては、溶液にSiO2が接触してもSiO2は溶解しない。
図3(a)に表したように、本実施形態に係る化学的平坦化方法においては、酸化シリコン膜10は、凹凸11を有する。凹凸11は、凸部11pと、凹部11dと、を有する。凸部11pの上面と、凹部11dの下面と、の間の距離(凹凸11の高さh1)は、例えば、実施形態に係る方法がLSIなどの半導体装置に用いられる場合は、30ナノメートル(nm)以上、2マイクロメートル(μm)程度以下である。さらに、MEMSなどの電子装置に用いられる場合は、高さh1は、例えば20μm程度になることもある。
図4は、第1の実施形態に係る別の化学的平坦化方法を例示する模式的断面図である。 図4に表したように、この例では、弗酸(HF)を浸出可能な処理板40が用いられる。すなわち、平衡状態を変化させる第2の手法では、処理板40として、弗酸を浸出可能な浸出板42が用いられる。
H++ HSiF6 − + 2H2O ⇔ SiO2 + 6H++6F− (2)
処理液30に電極板44を接触させ、電極板44から電子e−を供給すると、電子e−は、水素イオンH+に引き寄せられる。これにより、第2式の左辺で、以下の第3式の反応が生じる。
2H+ + 2e− → H2 (3)
したがって、電子e−の供給により、電極板44の近傍の処理液30の平衡を、第1式の右辺の状態から左辺の状態に移行させることができる。すなわち、凸部11pの近傍で、第1式の平衡状態を右辺から左辺に移行させる。これにより、電極板44に近い凸部11pを優先的に溶解させることができる。これにより、酸化シリコン膜10が平坦化される。
本実施形態においては、凹凸11を有する酸化シリコン膜10を処理液30(飽和濃度で溶解した酸化シリコンを含む珪フッ化水素酸水溶液)に接触(例えば浸漬)させた状態で処理液30の平衡状態を変化させる。これにより、凹凸11の凹部11dでの酸化シリコンの析出を生じさせて、凹凸11の高さを減少させる。第1式において、左辺から右辺に平衡をずらすと、酸化シリコンを析出させることができる。以下、凹凸11の凹部11dでの酸化シリコンの析出の方法のいくつかの例について説明する。
図7に表したように、酸化シリコン膜10を処理液30に接触させた状態で、凸部11pに処理板40(処理体45)を接触させて凸部11pの位置と処理板40の位置とを相対的に変化させつつ、処理液30の平衡状態を変化させて凹部11dに酸化シリコン15を析出させる。例えば、処理液30の温度を上昇させることで、処理液30の平衡状態を変化させて凹部11dに酸化シリコン15を析出させる。
2F− + 2h+ → F2 (4)
したがって、正孔h+の供給により、第1式の平衡状態を左辺から右辺に移行させ、シリコン15を析出させることができる。
第3の実施形態は、電子装置の製造方法に係る。この電子装置は、例えば、半導体層を含む半導体装置を含む。半導体装置は、例えば、半導体メモリ、高速ロジックLSI、システムLSI、メモリ・ロジック混載LSIなどを含む。この電子装置は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)などの装置を含むこともできる。
図8は、第4の実施形態に係る化学的平坦化装置を例示する模式的断面図である。
図8に表したように、本実施形態に係る化学的平坦化装置110は、処理容器61と、処理液供給部62と、制御部63と、平衡変化部70と、を含む。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (7)
- 飽和濃度で溶解した酸化シリコンを含む珪フッ化水素酸水溶液を含む処理液を用意する工程と、
凹凸を有する酸化シリコン膜を前記処理液に接触させた状態で、前記凸部に接する部分の前記処理液の平衡状態を変化させて、前記凸部の溶解速度を前記凹凸の凹部の溶解速度よりも大きくして、前記凹凸の高さを減少させる工程と、
を備え、
前記平衡状態を変化させることは、
冷却可能な処理板を前記凸部に接触させて前記凸部の温度を低下させる、
弗酸を浸出可能な処理板を前記凸部に接触させて前記凸部に向けて弗酸を供給する、
前記凸部に触媒を含む処理板を接触させて前記凸部の近傍で前記処理液から弗素イオンを生成させる、及び、
前記凸部に導電性の処理板を接触させて前記凸部に電圧を印加して前記凸部の近傍に電荷を供給して前記処理液から弗酸を生成する、
の少なくともいずれかの処理を実施することを含み、
前記凹凸の高さを減少させる前記工程は、前記処理液の平衡状態を変化させて、前記凹部での酸化シリコンの析出を生じさせることをさらに含む化学的平坦化方法。 - 飽和濃度で溶解した酸化シリコンを含む珪フッ化水素酸水溶液を含む処理液を用意する工程と、
凹凸を有する酸化シリコン膜を前記処理液に接触させた状態で、前記凸部に接する部分の前記処理液の平衡状態を変化させて、前記凸部の溶解速度を前記凹凸の凹部の溶解速度よりも大きくして、前記凹凸の高さを減少させる工程と、
を備えた化学的平坦化方法。 - 前記平衡状態を変化させることは、
冷却可能な処理板を前記凸部に接触させて前記凸部の温度を低下させる、
弗酸を浸出可能な処理板を前記凸部に接触させて前記凸部に向けて弗酸を供給する、
前記凸部に触媒を含む処理板を接触させて前記凸部の近傍で前記処理液から弗素イオンを生成させる、及び、
前記凸部に導電性の処理板を接触させて前記凸部に電圧を印加して前記凸部の近傍に電荷を供給して前記処理液から弗酸を生成する、
の少なくともいずれかの処理を実施することを含む請求項2記載の化学的平坦化方法。 - 前記凹凸の高さを減少させる前記工程は、前記処理液の平衡状態を変化させて、前記凹部での酸化シリコンの析出を生じさせることをさらに含む請求項2または3に記載の化学的平坦化方法。
- 飽和濃度で溶解した酸化シリコンを含む珪フッ化水素酸水溶液を含む処理液を用意する工程と、
凹凸を有する酸化シリコン膜を前記処理液に接触させた状態で、前記凹凸の凸部に処理板を接触させて前記凸部の位置と前記処理板の位置とを相対的に変化させつつ、前記処理液の平衡状態を変化させて前記凹凸の凹部での酸化シリコンの析出を生じさせて、前記凹凸の高さを減少させる工程と、
を備えた化学的平坦化方法。 - 前記凹部に酸化シリコンを析出させることは、
前記処理液の温度を上昇させる、
前記処理液に、弗酸と結合して弗酸を消費させる物質を添加する、及び、
前記処理液に電荷を供給する、
の少なくともいずれかの処理を実施することを含む請求項4または5に記載の化学的平坦化方法。 - 凹凸を有する酸化シリコン膜が設けられた処理基板を格納可能な処理容器と、
前記処理容器内に、酸化シリコンを含む珪フッ化水素酸水溶液を含む処理液を供給する処理液供給部と、
前記処理液中の酸化シリコン濃度と前記処理液の温度を制御する制御部と、
前記酸化シリコン膜を前記処理液に接触させた状態で前記処理液の平衡状態を変化させて、前記凹凸の凸部の溶解、及び、前記凹凸の凹部での酸化シリコンの析出、の少なくともいずれかを生じさせて、前記凹凸の高さを減少させる平衡変化部と、
を備えた化学的平坦化装置。
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