特許 7020966 基板処理装置および基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-07

(45)【発行日】2022-02-16

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3063 20060101AFI20220208BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20220208BHJP

   C25F 3/08 20060101ALI20220208BHJP

   C25F 5/00 20060101ALI20220208BHJP

   C25F 7/00 20060101ALI20220208BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 L

H01L21/306 R

C25F3/08

C25F5/00

C25F7/00 L

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2018043388

(22)【出願日】2018-03-09

(65)【公開番号】P2019054227

(43)【公開日】2019-04-04

【審査請求日】2020-09-14

(31)【優先権主張番号】P 2017053310

(32)【優先日】2017-03-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2017185305

(32)【優先日】2017-09-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(72)【発明者】

【氏名】吉水 康人

(72)【発明者】

【氏名】明星 裕也

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 冬馬

(72)【発明者】

【氏名】北川 白馬

【審査官】田中 崇大

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１５９９７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１５６０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３１９６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２８１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１６２４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０５５６１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

Ｃ２５Ｆ ３／０８

Ｃ２５Ｆ ５／００

Ｃ２５Ｆ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貴金属を含む凹凸形状部分または多孔質形状部分を有する貴金属含有部材と、
薬液を供給する薬液供給部材と、を備え、
前記貴金属含有部材は、第１貴金属含有部材と、前記第１貴金属含有部材よりも凸部のピッチが小さい第２貴金属含有部材と、を有し、
所定の金属表面に前記凹凸形状部分の凸部または前記多孔質形状部分を接触させつつ、前記薬液を前記金属表面に供給して前記金属をエッチング除去する、基板処理装置。

【請求項2】

前記凹凸形状部分は、多孔質材を表面に有する凹凸面である、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記貴金属含有部材を昇降可能に保持する第１保持部材と、前記所定の金属表面を回転可能に保持する第２保持部材と、をさらに備える、請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記貴金属は、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびパラジウム（Ｐｄ）の少なくともいずれかを含む、請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記貴金属含有部材は、前記薬液供給部材と連通する複数の通液孔を有する、
請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記薬液を冷却する冷却機構をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項7】

貴金属を含む凹凸形状部分または多孔質形状部分を有する貴金属含有部材と、
薬液を供給する薬液供給部材と、を備え、
所定の金属表面に前記凹凸形状部分の凸部または前記多孔質形状部分を接触させつつ、前記薬液を前記金属表面に供給して前記金属をエッチング除去する基板処理装置であって、
前記貴金属含有部材は、前記薬液供給部材と連通する複数の通液孔を有し、
前記貴金属含有部材は、前記複数の通液孔を通過した薬液とともに前記金属をエッチング除去する複数の毛状部材を有し、各毛状部材は、導電体と、前記貴金属を含む貴金属膜と、前記導電体と前記貴金属膜との間に設けられ、前記貴金属よりも比抵抗の小さい金属膜と、を有する、基板処理装置。

【請求項8】

前記貴金属含有部材は、前記貴金属のナノ粒子を含んだ担体または網状体を有する、請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項9】

貴金属を含む凹凸形状部分または多孔質形状部分を有する貴金属含有部材と、
薬液を供給する薬液供給部材と、を備え、
所定の金属表面に前記凹凸形状部分の凸部または前記多孔質形状部分を接触させつつ、前記薬液を前記金属表面に供給して前記金属をエッチング除去する基板処理装置であって、
前記凸部に導電体が設けられている、基板処理装置。

【請求項10】

貴金属を含む凹凸形状部分または多孔質形状部分を有する貴金属含有部材と、
薬液を供給する薬液供給部材と、を備え、
所定の金属表面に前記凹凸形状部分の凸部または前記多孔質形状部分を接触させつつ、前記薬液を前記金属表面に供給して前記金属をエッチング除去する基板処理装置であって、
前記貴金属含有部材は、前記貴金属を含んだ複数の格子体を積層した格子積層体を有する、基板処理装置。

【請求項11】

基板上に金属膜を形成し、
貴金属を前記金属膜に接触させた状態で、薬液を前記金属膜に供給することによって、前記金属膜をエッチング除去する、基板処理方法であって、
前記貴金属を含む第１貴金属含有部材で前記金属膜をエッチングした後、前記第１貴金属含有部材よりも凸部のピッチが小さい第２貴金属含有部材で前記金属膜をエッチングする、基板処理方法。

【請求項12】

前記金属膜をエッチング除去することで、前記金属膜に形成されたパターン表面を露出する、請求項１１に記載の基板処理方法。

【請求項13】

前記薬液は、アルカリ性である、請求項１１または１２に記載の基板処理方法。

【請求項14】

前記貴金属は凹凸状の表面を有し、前記凹凸表面を前記金属膜に接触させた状態で、前記薬液を前記金属膜に供給する、請求項１１から１３のいずれかに記載の基板処理方法。

【請求項15】

前記貴金属は多孔質状であり、前記多孔質状の貴金属を前記金属膜に接触させた状態で、前記薬液を前記金属膜に供給する、請求項１１から１４のいずれかに記載の基板処理方法。

【請求項16】

前記薬液を冷却して前記金属膜をエッチングする、請求項１１から１５のいずれかに記載の基板処理方法。

【請求項17】

基板上に金属膜を形成し、
貴金属を前記金属膜に接触させた状態で、薬液を前記金属膜に供給することによって、前記金属膜をエッチング除去する、基板処理方法であって、
前記貴金属を含む毛状部材を前記金属膜に接触させながら、前記金属膜をエッチングする、基板処理方法。

【請求項18】

前記貴金属のナノ粒子を含んだ担体または網状体を前記金属膜に接触させながら、前記金属膜をエッチングする、請求項１１から１６のいずれかに記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理方法の一つに、基板上に形成された金属膜を除去するエッチング工程が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－８１３８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、より金属膜のエッチングに適した基板処理装置、および基板処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態に係る基板処理装置は、貴金属を含む凹凸形状部分または多孔質形状部分を有する貴金属含有部材と、薬液を供給する薬液供給部材と、を備え、所定の金属表面に前記凹凸形状部分の凸部または前記多孔質形状部分を接触させつつ、前記薬液を前記金属表面に供給して前記金属をエッチング除去する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。

【図2】貴金属含有部材の底面の一部を拡大した拡大図である。

【図3】（ａ）は、基板のエッチング処理前の状態を示し、（ｂ）は、基板のエッチング処理後の状態を示す。

【図4】第２実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。

【図5】第２実施形態に係る基板のエッチング工程を説明するための模式図である。

【図6】第３実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。

【図7】基板と貴金属含有部材との接触部分を拡大した拡大図である。

【図8】第４実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。

【図9】図８に示す基板処理装置の要部を拡大した拡大図である。

【図10】（ａ）は第５実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示す切断線Ａ－Ａに沿った断面図である。

【図11】（ａ）は第５実施形態の貴金属含有部材１０の拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す毛状部材の拡大図である。

【図12】（ａ）は第６実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図であり、（ｂ）は第１貴金属含有部材の拡大図であり、（ｃ）は第２貴金属含有部材の拡大図である。

【図13】（ａ）は第１貴金属含有部材の変形例を示す拡大図であり、（ｂ）は第２貴金属含有部材の変形例を示す拡大図である。

【図14】第７実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。

【図15】（ａ）は第７実施形態における基板のエッチング処理前の状態を示し、（ｂ）は基板のエッチング処理後の状態を示す。

【図16】第８実施形態の貴金属含有部材に設けられた毛状部材の拡大図である。

【図17】（ａ）は、第９実施形態に係る貴金属含有部材の概略的な構成を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は担体の変形例を示す。

【図18】（ａ）は第１０実施形態に係る貴金属含有部材の概略的な構成を示す図であり、（ｂ）は網状体の拡大図である。

【図19】第１１実施形態に係る貴金属含有部材の底面の一部を拡大した拡大図である。

【図20】（ａ）～（ｃ）は、第１１実施形態に係る貴金属含有部材の変形例を示す図である。

【図21】第１２実施形態に係る貴金属含有部材の底面の一部を拡大した拡大図である。

【図22】格子積層体の分解斜視図である。

【図23】第１２実施形態におけるエッチング処理中の状態を示す。

【図24】第１３実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

【0008】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。図１に示す基板処理装置１は、基板１００の処理装置であり、貴金属含有部材１０と、薬液供給ノズル２０(薬液供給部材)と、保持部材３０(第１保持部材)と、保持部材３１(第２保持部材)と、を備える。

【0009】

図２は、貴金属含有部材１０の底面の一部を拡大した拡大図である。本実施形態では、貴金属含有部材１０は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ウレタン、テフロン（登録商標）、イオン交換樹脂といった多孔質部材で構成されている。貴金属含有部材１０の底面は、図２に示すように、凹凸面に形成されている。この凹凸面における凸部のピッチｐが狭すぎると、薬液２００が凹凸面内に入り込みにくくなる。その一方で、ピッチｐが広すぎると、貴金属含有部材１０と基板１００との接触が不十分になることが懸念される。そのため、ピッチｐは、数十μｍの範囲内であることが望ましい。また、凹凸面の高さが低すぎると薬液２００が凹凸面内に入り込みにくくなる。そのため、高さは、数十μｍ以上であることが望ましい。

【0010】

上記凹凸面には、基板１００と部分的に接触する貴金属膜１１が設けられている。貴金属膜１１は、例えば、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびパラジウム（Ｐｄ）の少なくともいずれかを含んでいることが望ましい。また、貴金属膜１１は、例えば、スパッタ法、無電解めっき法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、またはＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法などによって、上記凹凸面に成膜される。無電解めっき法で貴金属膜１１を成膜する場合には、貴金属膜１１との密着性を高めるために貴金属含有部材１０にイオン交換樹脂を用いることが望ましい。また、テフロンを用いた多孔質部材にスパッタ法で貴金属膜１１を成膜する場合には、テフロン表面に予めプラズマ処理を施すことによって、薬液２００に対する耐性を維持しつつ貴金属膜１１との密着性を高めることができる。

【0011】

図１に戻って、本実施形態では、薬液供給ノズル２０は、基板１００と上記貴金属膜１１との接触部分に向けてアルカリ性の薬液２００を吐出するノズルを含む。薬液２００は、アルカリ性液と酸化剤との混合液であることが望ましい。アルカリ性液には、例えば、コリン、アンモニア水、および水酸化ナトリウムを用いることができる。一方、酸化剤には、例えば、過酸化水素水およびオゾン水を用いることができる。なお、エッチング効果を高めるために、薬液供給ノズル２０から供給される薬液２００の温度は、８０℃付近であることが望ましい。ただし、薬液２００は、アルカリ性に限定されず、エッチング対象の貴金属膜１１に含まれた成分に応じて酸性であってもよい。

【0012】

保持部材３０は、貴金属含有部材１０を昇降可能に保持する。保持部材３０は、例えば、昇降機構に連結されているか、または、当該昇降機構の一部として構成されている。

【0013】

保持部材３１は、基板１００を回転可能に保持する。保持部材３１は、例えば、回転機構に連結されているか、または、当該回転機構の回転軸として構成されている。保持部材３１は、基板１００を載置するステージと連結されていてもよい。

【0014】

次に、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して、エッチング処理対象である基板１００の構造について説明する。図３（ａ）は、基板１００のエッチング処理前の状態を示し、図３（ｂ）は、基板１００のエッチング処理後の状態を示す。

【0015】

図３（ａ）に示すように、エッチング処理前の基板１００には、金属膜１０１が設けられている。金属膜１０１は積層体１０２上に設けられている。積層体１０２は例えばシリコン等を含有する半導体基板上に設けられている。金属膜１０１は、積層体１０２にパターン（本実施形態では、積層体１０２を貫通するスリット）を形成するために積層体１０２上に形成されたマスクであり、例えば、タングステンを含んでいる。本実施形態において、積層体１０２のパターンは、例えば金属膜１０１に形成されたパターンをマスクにしてエッチングすることにより形成される。この金属膜１０１は、図３（ｂ）に示すように、基板処理装置１のエッチング処理によって除去される。本実施形態において、基板１００は積層体１０２を含むものとして記載し、基板１００は換言するとパターンが形成された積層体１０２を有する半導体装置である。

【0016】

積層体１０２では、絶縁膜１０２ａと導電膜１０２ｂとが交互に設けられている。絶縁膜１０２ａは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含んでいる。導電膜１０２ｂは、金属膜１０１と同じくタングステンを含んでいる。導電膜１０２ｂは、例えば、３次元メモリのワードラインに用いることができる。なお、基板１００の構造は、上記構造に限定されず、何かしらのパターンが形成されているものであればよい。

【0017】

以下、本実施形態に係る基板処理装置１を用いた基板処理方法について説明する。ここでは、基板１００のエッチング工程を説明する。

【0018】

まず、図１に示すように、保持部材３１に保持された基板１００に対して、保持部材３０を用いて貴金属含有部材１０を下降することによって、貴金属含有部材１０の貴金属膜１１を基板１００の金属膜１０１に接触させる。このとき、基板１００の積層体１０２、換言するとパターンの損傷を回避するために、基板１００に加えられる貴金属含有部材１０の圧力は、できるだけ小さいことが望ましい。

【0019】

次に、薬液供給ノズル２０が、貴金属膜１１と基板１００の金属膜１０１の接触部分に向けて薬液２００を吐出する。このとき、貴金属膜１１は、図３（ａ）に示すように、貴金属含有部材１０の凹凸面に設けられている。そのため、貴金属膜１１の凸部は、パターンの各凸部に設けられた金属膜１０１はそれぞれと接触し、薬液２００は、貴金属膜１１の凹部と金属膜１０１との空隙に入り込み、パターンの各凸部に設けられた金属膜１０１に供給される。これにより、ガルバニック腐食が発生し、金属膜１０１のエッチングが促進される。

【0020】

その後、保持部材３０を用いて貴金属含有部材１０を上昇させると、保持部材３１を用いて基板１００を回転させる。その後、再び、貴金属含有部材１０を下降させ、薬液供給ノズル２０から薬液２００を供給することによって、前回とは異なる位置に形成された金属膜１０１がエッチングされる。このようにして、不要な金属膜１０１が全て除去される。

【0021】

以上説明した本実施形態によれば、基板１００の金属膜１０１に対して貴金属膜１１の凸部を部分的に接触させた状態でアルカリ性の薬液２００でエッチング処理している。そのため、貴金属膜１１と接触している金属膜１０１は、ガルバニック腐食によって高いエッチング速度で除去される一方で、貴金属膜１１と接触していない絶縁膜１０２ａおよび導電膜１０２ｂは除去されない。よって、基板１００のパターンを損傷させることなく金属膜１０１のエッチング速度を高めることができる。特に、本実施形態では、エッチング対象の金属膜１０１と、保護対象の導電膜１０２ｂとが、同じ金属（本実施形態ではタングステン）を含んでいたとしても、金属膜１０１のみを選択的にエッチングすることができ、所望のパターンを有する半導体装置を製造することができる。

【0022】

また、本実施形態では、貴金属含有部材１０に多孔質部材を用いているので、この多孔質部材に薬液２００を染み込ませることもできる。例えば、薬液供給ノズル２０からこの多孔質部材に薬液２００を直接供給すれば、薬液２００を染み込ませることができる。この場合、新しい(未反応の)薬液２００が、貴金属膜１１と金属膜１０１との接触部分に常時供給されるので、金属膜１０１をより確実に除去することができる。なお、薬液２００を貴金属含有部材１０に直接供給する場合、貴金属含有部材１０の凹凸面からの薬液２００の透過を妨げないようにするため、貴金属膜１１は、凹凸面の全面ではなく部分的に形成されていることが望ましい。ただし、貴金属膜１１自体が多孔質部材の場合、貴金属含有部材１０に凹凸面を形成しなくても薬液２００は貴金属膜１１を透過できる。

【0023】

なお、本実施形態では、薬液を金属膜１０１の表面に供給しやすいように凹凸表面を有する貴金属含有部材１０の凹部を金属膜に接触させず、金属膜１０１と貴金属含有部材１０表面との間に空間を設けている。しかし、貴金属含有部材１０の表面は、必ずしも凹凸でなくともよい。薬液２００を金属膜１０１に供給できるのであれば、平坦な貴金属表面を有する貴金属含有部材１０を金属膜１０１に接触させても十分なエッチング効果が期待できる。例えば図１の基板処理装置１を用いて、薬液２００を基板１００の金属膜１０１のパターン間に直接供給しつつ、基板を回転させ、金属膜１０１を貴金属含有部材１０の貴金属膜１１表面に接触させれば金属膜１０１をエッチング除去できる。

【0024】

また、本実施形態では、貴金属含有部材１０を、基板１００上における金属膜１０１のパターンに接触させているが、他の金属表面、例えばウェハ状の基板１００のべベル部に設けられた金属膜に接触させてもよい。この場合、基板１００のべベル部に設けられた金属膜を剥離することができる。

【0025】

(第２実施形態)
図４は、第２実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。図４に示す基板処理装置２は、貴金属含有部材１０と、処理槽４０(薬液供給部材)と、保持部材５０(第１保持部材)と、保持部材５１（第２保持部材）と、を備える。なお、貴金属含有部材１０および基板１００の構造については、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

【0026】

処理槽４０の底部には、供給口４１が設けられている。処理槽４０は、供給口４１から供給されたアルカリ性の薬液２００を貯留する。貴金属含有部材１０および基板１００は、この薬液２００に浸漬する。

【0027】

保持部材５０は、貴金属含有部材１０を処理槽４０まで搬送可能に保持する。保持部材５０は、例えば、貴金属含有部材１０の搬送機構に連結されているか、または当該搬送機構の一部として構成されている。

【0028】

保持部材５１は、基板１００を処理槽４０まで搬送可能に保持する。保持部材５１は、例えば、基板１００の搬送機構に連結されているか、または当該搬送機構の一部として構成されている。

【0029】

以下、本実施形態に係る基板処理装置２を用いた基板処理方法について図５を用いて説明する。ここでも、第１実施形態と同様に、基板１００のエッチング工程を説明する。図５は、第２実施形態に係る基板１００のエッチング工程を説明するための模式図である。

【0030】

まず、保持部材５０を用いて貴金属含有部材１０を処理槽４０へ搬送するとともに、保持部材５１を用いて基板１００を処理槽４０へ搬送する。処理槽４０内では、貴金属含有部材１０と基板１００とを接触させる。具体的には、貴金属含有部材１０の貴金属膜１１と基板１００の金属膜１０１とを部分的に接触させる。このとき、基板１００の積層体１０２の損傷を回避するために、金属膜１０１と貴金属膜１１との接触部分の圧力は、できるだけ小さいことが望ましい。

【0031】

次に、アルカリ性の薬液２００を供給口４１から処理槽４０内に供給する。薬液２００が処理槽４０内に貯留されると、図４に示すように、貴金属含有部材１０および基板１００は、薬液２００に浸漬する。この薬液２００は、貴金属膜１１と金属膜１０１との空隙に入り込む。そのため、第１実施形態と同様に、ガルバニック腐食が発生し、金属膜１０１のエッチングが促進される。その後、貴金属含有部材１０および基板１００は、処理槽４０から搬出され、当該貴金属含有部材１０と別の基板１００が処理槽４０へ搬入される。

【0032】

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、金属膜１０１をガルバニック腐食によってエッチングすることによって、基板１００のパターンの損傷を回避しつつ、高いエッチング速度で金属膜１０１を除去できる。

【0033】

また、本実施形態では、処理槽４０内で金属膜１０１を一括して除去している。したがって、第１実施形態に比べて、エッチング処理時間を短縮することができる。

【0034】

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。図６に示す基板処理装置３は、貴金属含有部材１０と、薬液供給ノズル２０と、駆動機構６０と、を備える。なお、薬液供給ノズル２０および基板１００の構造については、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

【0035】

貴金属含有部材１０の形状は、複数枚の基板１００を保持するベルト形状である。ベルトの表面には、貴金属膜１１（図６では不図示）が形成されている。貴金属膜１１は、例えばシリコンゴム等の軟質部材上に堆積されていてもよいし、貴金属含有部材１０自体が、薄い貴金属膜１１のベルトとして成形されていてもよい。

【0036】

駆動機構６０は、貴金属含有部材１０に取り付けられている。駆動機構６０が回転することによって、貴金属含有部材１０は薬液供給ノズル２０の下方で一方向Ｘに移動する。つまり、駆動機構６０は、ベルトコンベア方式で複数枚の基板１００を搬送する。

【0037】

以下、本実施形態に係る基板処理装置３を用いた基板処理方法について説明する。ここでも、第１実施形態と同様に、基板１００のエッチング工程を説明する。

【0038】

まず、基板１００を反転して貴金属含有部材１０上に載置する。そのため、図７に示すように、基板１００の金属膜１０１が貴金属含有部材１０の貴金属膜１１に接触する。続いて、駆動機構６０が貴金属含有部材１０を駆動して基板１００を搬送する。基板１００が薬液供給ノズル２０の直下に到達すると、薬液供給ノズル２０は、薬液２００を吐出する。

【0039】

吐出された薬液２００は、基板１００から貴金属膜１１へ拡散する。このとき、薬液２００は、金属膜１０１と貴金属膜１１との空隙にも入り込む。そのため、上述した他の実施形態と同様に、ガルバニック腐食が発生し、金属膜１０１のエッチングが促進される。

【0040】

その後、駆動機構６０が貴金属含有部材１０を駆動すると、次の基板１００が薬液供給ノズル２０の直下に到達し、当該基板１００に設けられた金属膜１０１が同様に除去される。このようにして、貴金属含有部材１０に載置された複数の基板１００にそれぞれ設けられた金属膜１０１が、連続的に除去される。

【0041】

以上説明した本実施形態においても、金属膜１０１をガルバニック腐食によってエッチングすることによって、基板１００のパターンの損傷を回避しつつ、高いエッチング速度で金属膜１０１を除去できる。

【0042】

また、本実施形態では、複数の基板１００を連続的にエッチング処理できる。したがって、装置の稼働率を向上させることが可能となる。

【0043】

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。また、図９は、図８に示す基板処理装置４の要部を拡大した拡大図である。

【0044】

図８および図９に示すように、本実施形態に係る基板処理装置４は、貴金属含有部材１０と、薬液供給ノズル２０と、保持部材７０（第１保持部材）と、保持部材７１（第２保持部材）と、を備える。なお、薬液供給ノズル２０および基板１００の構造については、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。

【0045】

貴金属含有部材１０は、複数の基板１００を保持する円板状に形成されている。貴金属含有部材１０の上面は、凹凸面である。この凹凸面には、図９に示すように、貴金属膜１１が設けられている。なお、貴金属含有部材１０は、第３実施形態と同様に、シリコンゴム等の軟質部材上に堆積されていてもよいし、貴金属含有部材１０自体が、薄い円板として成形されていてもよい。

【0046】

保持部材７０は、貴金属含有部材１０を回転可能に保持する。保持部材７０は、例えば、回転機構に連結されているか、または、当該回転機構の一部として構成されている。

【0047】

保持部材７１は、複数の基板１００を、貴金属含有部材１０と同時に同じ方向に回転可能に保持する。保持部材７１は、例えば、保持部材７０と同じ回転機構に連結されているか、当該回転機構の一部として構成される。

【0048】

以下、本実施形態に係る基板処理装置４を用いた基板処理方法について説明する。ここでも、第１実施形態と同様に、基板１００のエッチング工程を説明する。

【0049】

まず、保持部材７１に保持された複数の基板１００を、貴金属含有部材１０の上に載置する。このとき、金属膜１０１が貴金属膜１１に接触するように、各基板１００は反転して保持部材７１に保持されている。

【0050】

続いて、保持部材７０を用いて貴金属含有部材１０を回転させる。貴金属含有部材１０の回転と同時に、基板１００も同じ方向に回転する。そのため、貴金属含有部材１０と基板１００との間にはせん断応力がほぼかからない。

【0051】

次に、薬液供給ノズル２０がアルカリ性の薬液２００を貴金属含有部材１０の中心に向けて吐出する。吐出された薬液２００は、貴金属含有部材１０の回転で発生する遠心力によって、貴金属含有部材１０の外周に向かって拡散する。このとき、薬液２００は、金属膜１０１と貴金属膜１１との空隙にも入り込む。そのため、上述した他の実施形態と同様に、ガルバニック腐食が発生し、金属膜１０１のエッチングが促進される。

【0052】

以上説明した本実施形態においても、金属膜１０１を貴金属膜１１と接触させることによって、エッチング速度を高めている。また、本実施形態では、基板１００は、貴金属含有部材１０と同時に同じ方向に回転するので、これらの間にせん断応力はほぼかからない。よって、基板１００のパターンの損傷を回避することができる。

【0053】

（第５実施形態）
図１０（ａ）は、第５実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。図１０（ａ）に示すように、本実施形態の基板処理装置５は、薬液２００を貴金属含有部材１０へ直接供給する通液ノズル８０（薬液供給部材）を備える。

【0054】

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す切断線Ａ－Ａに沿った断面図である。図１０（ｂ）に示すように、本実施形態の貴金属含有部材１０は、複数の通液孔１０５を有する。各通液孔１０５は、通液ノズル８０と連通している。

【0055】

図１１（ａ）は、貴金属含有部材１０の拡大図である。図１１（ａ）に示すように、本実施形態の貴金属含有部材１０の底面には、ブラシのように束ねられた柔軟な複数の毛状部材１２が設けられている。これらの毛状部材１２は、貴金属含有部材１０の凹凸形状部分を構成する。

【0056】

図１１（ｂ）は、毛状部材１２の拡大図である。図１１（ｂ）に示すように、毛状部材１２では、絶縁体１２１が芯部を構成している。この絶縁体１２１は、貴金属膜１２２で覆われている。絶縁体１２１は、例えばポリプロピレンを含み、貴金属膜１２２は例えば白金を含んでいる。貴金属膜１２２は、絶縁体１２１を部分的に覆っていてもよいし、絶縁体１２１全体を覆っていてもよい。また、絶縁体１２１は、貴金属のナノ粒子で覆われていてもよい。

【0057】

基板処理装置５では、通液ノズル８０が薬液２００を貴金属含有部材１０へ供給すると、この薬液２００は、通液孔１０５を通過して毛状部材１２の側面に沿って流れる。これにより、例えば金属膜１０１（図３参照）のような被加工物をエッチングする際に、図１１（ｂ）に示すように、毛状部材１２と金属膜１０１との接触箇所（エッチング箇所）が薬液２００で満たされる。

【0058】

金属膜１０１と毛状部材１２の先端部とが接触すると、金属膜１０１が高電位のアノード領域となり、毛状部材１２が低電位のカソード領域となる。この電位差によって、ガルバニック腐食が発生する。このとき、腐食電流Ｉ_corrは、下記の式（１）に基づいて算出できる。

【0059】

Ｉ_corr＝(Ｅ_cathode－Ｅ_anode)/(Ｒ_electrolyte+Ｒ_anode+Ｒ_cathode+Ｒ_a/e+Ｒ_c/e) （１）
式（１）において、起電力Ｅ_anodeおよび抵抗Ｒ_anodeは、アノード領域の起電力および抵抗をそれぞれ示す。起電力Ｅ_cathodeおよび抵抗Ｒ_cathodeは、カソード領域の起電力および抵抗をそれぞれ示す。抵抗Ｒ_electrolyteは、薬液２００の抵抗を示す。接触抵抗Ｒ_a/eは、アノード領域と薬液２００の接触抵抗、すなわち、金属膜１０１と薬液２００との接触抵抗を示す。接触抵抗Ｒ_c/eは、カソード領域と薬液２００との接触抵抗、すなわち、毛状部材１２と薬液２００との接触抵抗を示す。

【0060】

本実施形態では、毛状部材１２の先端部が、エッチング時に撓るので、金属膜１０１と貴金属膜１２２との接触面積が大きくなる。そのため、アノード領域とカソード領域の接触抵抗Ｒ_a/ｃは、小さくなる。これにより、エッチング速度を効率的に高めることが可能になる。

【0061】

なお、本実施形態では、薬液２００は、例えば、導電性の高い強アルカリ液であってもよい。この場合、抵抗Ｒ_electrolyte、接触抵抗Ｒ_a/e、および接触抵抗Ｒ_c/eが小さくなる。そのため、上記の式（１）によれば、腐食電流Ｉ_corrが増加するので、エッチング速度を高めることが可能になる。

【0062】

（第６実施形態）
図１２（ａ）は、第６実施形態に係る基板処理装置６の概略的な構成を示す模式図である。図１２（ａ）に示すように、本実施形態の基板処理装置６は、貴金属含有部材１０の代わりに、第１貴金属含有部材１０ａおよび第２貴金属含有部材１０ｂを備える点で、第１実施形態の基板処理装置１と異なる。

【0063】

図１２（ｂ）は、第１貴金属含有部材１０ａの拡大図である。図１２（ｂ）に示すように、第１貴金属含有部材１０ａの底面には、ブラシのように束ねられた柔軟な複数の毛状部材１３が設けられている。これらの毛状部材１３は、第１貴金属含有部材１０ａの凹凸形状部分を構成する。毛状部材１３の表面には、第５実施形態で説明した毛状部材１２と同様に、貴金属膜が形成されている。

【0064】

図１２（ｃ）は、第２貴金属含有部材１０ｂの拡大図である。図１２（ｃ）に示すように、第２貴金属含有部材１０ｂの底面には、凹凸形状を有するスポンジ１４が設けられている。スポンジ１４の表面にも、貴金属膜が形成されている。スポンジ１４の凸部間のピッチｐ２（第２ピッチ）は、毛状部材１３の先端間のピッチｐ１（第１ピッチ）よりも小さい。なお、第１貴金属含有部材１０ａおよび第２貴金属含有部材１０ｂの構造は、上記の構造に限定されない。

【0065】

図１３（ａ）は、第１貴金属含有部材１０ａの変形例を示す拡大図である。図１３（ａ）に示すように、第１貴金属含有部材１０ａは、例えば、第１実施形態の貴金属含有部材１０と同様に、第１貴金属膜１１ａで覆われた凹凸形状を有していてもよい。

【0066】

図１３（ｂ）は、第２貴金属含有部材１０ｂの変形例を示す拡大図である。図１３（ｂ）に示すように、第２貴金属含有部材１０ｂには、第１貴金属膜１１ａの表面に、第２貴金属膜１１ｂが形成されていてもよい。第２貴金属膜１１ｂのピッチｐ２（第２ピッチ）は、第１貴金属膜１１ａのピッチｐ１（第１ピッチ）よりも小さい。

【0067】

以下、本実施形態に係る基板処理装置６を用いた半導体装置の製造方法について説明する。基板処理装置６は、例えば、図３に示す積層体１０２上に形成された金属膜１０１の除去に用いられる。

【0068】

まず、保持部材３０で第１貴金属含有部材１０ａを下降することによって、毛状部材１３または第１貴金属膜１１ａを基板１００の金属膜１０１に接触させる。

【0069】

次に、薬液供給ノズル２０が、薬液２００を吐出する。その結果、薬液２００は、毛状部材１２の隙間または貴金属膜１１ａの凹部に入り込んで金属膜１０１に供給される。これにより、ガルバニック腐食が発生し、金属膜１０１のエッチングが促進される。

【0070】

続いて、保持部材３０を用いて第１貴金属含有部材１０ａを上昇させ、保持部材３２（第３保持部材）を用いて第２貴金属含有部材１０ｂを下降させる。その後、再び、薬液供給ノズル２０から薬液２００を供給することによって、金属膜１０１がエッチングされる。このとき、第２貴金属含有部材１０ｂのピッチｐ２は第１貴金属含有部材１０ａのピッチｐ１よりも小さいので、表面積が大きい。そのため、金属膜１０１との接触面積が大きくなる。これにより、第１貴金属含有部材１０ａのエッチング時に残った金属膜１０１を除去することが可能となる。

【0071】

なお、第１貴金属含有部材１０ａおよび第２貴金属含有部材１０ｂを組み合わせることは、被加工物の残渣を除去する目的以外にも適用できる。また、上述した方法の他に、第１貴金属含有部材１０ａおよび第２貴金属含有部材１０ｂで交互にエッチングしてもよい。

【0072】

本実施形態に係る基板処理装置６によれば、ピッチの異なる貴金属含有部材を備えることによって、より確実に金属膜をエッチングすることができる。

【0073】

（第７実施形態）
図１４は、第７実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。図１４に示すように、本実施形態に係る基板処理装置７は、第１実施形態の基板処理装置１の構成要素に加えて、冷却機構９０を備える。冷却機構９０は、例えば薬液供給ノズル２０の端部に設置され、薬液２００を冷却する。冷却機構９０は、例えば冷却ガスを用いて、薬液２００を冷却する。

【0074】

図１５（ａ）は、本実施形態における基板１００のエッチング処理前の状態を示し、図１５（ｂ）は、本実施形態における基板１００のエッチング処理後の状態を示す。本実施形態では、基板１００の上に膜１０３が設けられ、この膜１０３の上に金属膜１０１が設けられている。膜１０３は、金属膜であってもよいし、絶縁膜であってもよい

【0075】

貴金属含有部材１０を用いて金属膜１０１をエッチングする場合、高温および高濃度の薬液２００を用いるとエッチング速度は高くなる。エッチング速度が必要以上に高くなると、金属膜１０１だけでなく膜１０３の一部もエッチングされることが懸念される。

【0076】

そこで、本実施形態では、冷却機構９０で薬液２００を冷却することによって、過剰なエッチングを回避できる。これにより、金属膜１０１のエッチング精度を向上させることが可能となる。

【0077】

なお、上記のような過剰なエッチングを回避するために、薬液２００を希釈してもよい。この場合、薬液２００の濃度が低下するので、膜１０３のエッチングを回避できる。よって、金属膜１０１のエッチング精度を向上させることが可能となる。

【0078】

また、冷却機構９０は、基板１００の下部に設置されてもよい。この場合、基板１００が低温状態になるので、金属膜１０１のエッチング時に基板１００を介して薬液２００を冷却できる。

【0079】

さらに、本実施形態では、膜１０３の表面に、表面保護剤１０４を添加してもよい。表面保護剤１０４として、例えば防腐剤または被膜形成剤を用いることができる。表面保護剤１０４が防腐剤であり、膜１０３が金属膜である場合、膜１０３の腐食を抑制することができる。一方、表面保護剤１０４が被膜形成剤であり、膜１０３が絶縁膜である場合、膜１０３の溶解を抑制することができる。

【0080】

（第８実施形態）
図１６は、第８実施形態の貴金属含有部材１０に設けられた毛状部材１５の拡大図である。本実施形態では、毛状部材１５は、図１１（ａ）に示す第５実施形態に係る貴金属含有部材１０の毛状部材１２の代わりに設けられている。

【0081】

毛状部材１５では、導電体１５１が金属膜１５３で覆われ、金属膜１５３は、貴金属膜１５２で覆われている。導電体１５１は、例えば導電性カーボンを含み、貴金属膜１５２は例えば白金を含んでいる。金属膜１５３は、例えば銅のような貴金属よりも比抵抗の小さい金属を含んでいる。

【0082】

以上説明した本実施形態によれば、毛状部材１５の芯部は、導電体１５１で構成されている。そのため、カソード領域の抵抗Ｒ_cathodeは、第５実施形態の毛状部材１２よりも小さくなる。これにより、腐食電流Ｉ_corrが増加するので、エッチング速度を高めることが可能になる。

【0083】

さらに、本実施形態では、導電体１５１と貴金属膜１５２との間に、貴金属膜１５２よりも比抵抗の小さな金属膜１５３が形成されている。そのため、上記抵抗Ｒ_cathodeをさらに低減することができ、その結果、エッチング速度をより一層高めることが可能になる。

【0084】

（第９実施形態）
図１７（ａ）は、第９実施形態に係る貴金属含有部材１０の概略的な構成を示す図である。本実施形態では、貴金属を含んだ導電性の担体１６が、図１１（ａ）に示す第５実施形態に係る毛状部材１５の代わりに貴金属含有部材１０の底面に設けられている。担体１６は、イオン交換樹脂等の多孔質材で構成される。担体１６内には、例えば白金等のナノ粒子が含まれている。

【0085】

本実施形態では、通液ノズル８０が薬液２００を貴金属含有部材１０へ供給すると、この薬液２００は、貴金属含有部材１０に形成された通液孔１０５を通過する。その後、薬液２００は、担体１６の内部を通過して担体１６と被加工物との接触箇所に流出する。その後、担体１６に含まれた貴金属および薬液２００によって、被加工物はエッチングされる。

【0086】

以上説明した本実施形態によれば、担体１６によって薬液２００の通液性を確保しつつ、担体１６に含まれた貴金属によってエッチングを促進することができる。

【0087】

なお、本実施形態では、担体１６を例えば図１７（ｂ）に示す担体１６ａのように毛状に加工してもよい。または、担体１６を例えば図１７（ｂ）に示す担体１６ｂのような櫛形状に加工してもよい。この場合、薬液２００の流路が拡大するので、エッチング箇所への薬液２００の通液性を向上させることができる。

【0088】

（第１０実施形態）
図１８（ａ）は、第１０実施形態に係る貴金属含有部材１０の概略的な構成を示す図である。本実施形態では、貴金属を含んだ網状体１７が、図１１（ａ）に示す第５実施形態に係る毛状部材１５の代わりに貴金属含有部材１０の底面に設けられている。

【0089】

図１８（ｂ）は、網状体１７の拡大図である。網状体１７では、紐状の導電性カーボン１７１が網状に加工されている。導電性カーボン１７１には、貴金属のナノ粒子１７２が付着されている。

【0090】

本実施形態では、通液ノズル８０が薬液２００を貴金属含有部材１０へ供給すると、この薬液２００は、貴金属含有部材１０に形成された通液孔１０５を通過する。その後、薬液２００は、網状体１７の隙間を通って網状体１７と被加工物との接触箇所に流出する。その後、網状体１７に含まれた貴金属のナノ粒子１７２および薬液２００によって、被加工物はエッチングされる。

【0091】

以上説明した本実施形態によれば、網状体１７によって、薬液２００の通液性を確保しつつ、網状体１７に含まれたナノ粒子１７２によってエッチングを促進することができる。

【0092】

（第１１実施形態）
図１９は、第１１実施形態に係る貴金属含有部材の底面の一部を拡大した拡大図である。図１９に示すように、中間部材１８が貴金属膜１１の凸部に形成されている。中間部材１８は例えば導電性の金属、炭素を含む単体または化合物、またはポリマー等が考えられる。中間部材１８は導電体であるので、金属膜１０１と貴金属含有部材１０との電気的な接続は確保される。すなわち、金属膜１０１の腐食回路は成立する。より好ましくは、中間部材１８は、炭素を含む単体または化合物である。炭素を含むことで還元電位が高くなり、腐食速度、すなわちエッチング速度を向上させることができる。

【0093】

本実施形態でも、薬液２００を供給している間、貴金属膜１１が金属膜１０１と直接的に接触していなくても、中間部材１８を介して金属膜１０１をエッチングできる。

【0094】

さらに、本実施形態では、貴金属膜１１が被加工物である金属膜１０１に直接的に接触しないので、貴金属膜１１を構成する貴金属の摩耗による脱離を防止することができる。貴金属の脱離を防止することによって、貴金属による被加工物の汚染も防止することができる。

【0095】

なお、図１９において、中間部材１８は第１実施形態で示した貴金属含有部材１０の凸部に設けられるように示したが、第１実施形態に限定されず、例えば第５実施形態および第８実施形態で示した毛状部材１２、１５の金属膜１０１との接触部分に設けられていてもよい。また、凸部のみに限定されず、貴金属含有部材１０の凹部にも中間部材１８が形成されていてもよい。

【0096】

上記毛状部材１２、１５に本実施形態の中間部材１８を適用する場合、腐食速度をより向上させるために、薬液２００の抵抗を下げることも考えられる。または、中間部材１８の抵抗を下げることも考えられる。

【0097】

薬液２００の抵抗を下げるために、例えば薬液２００に塩を添加してもよいし、カソード領域となる毛状部材１２、１５とアノード領域となる金属膜１０１との距離を短くしてもよい。中間部材１８の抵抗を下げるために、中間部材１８の体積を大きくしてもよい。なお、中間部材１８は、膜状でもよいし、繊維状の材料が複数積み重なったメッシュ状であってもよい。

【0098】

例えば、図２０（ａ）に示すように、上記毛状部材１２、１５と被加工膜である金属膜１０１との間に、メッシュ状の中間部材１８を設けることが考えられる。また、別の変形例として、図２０（ｂ）に示すように、白金粒子等の貴金属粒子を貴金属含有部材１０とし、当該貴金属粒子を囲うようにメッシュ状の中間部材１８を設けてもよい。この場合、メッシュ状の中間部材１８は通液性を有するため、本実施形態の効果を有しつつ、金属膜１０１をエッチングすることが可能となる。さらに別の変形例として、図２０（ｃ）に示すように、板状の貴金属含有部材１０の底面（下端）に、中間部材１８を部分的に設けてもよい。この場合も、中間部材１８を金属膜１０１に接触させながら金属膜１０１をエッチングすることが可能である。

【0099】

（第１２実施形態）
図２１は、第１２実施形態に係る貴金属含有部材の底面の一部を拡大した拡大図である。図２１に示すように、本実施形態に係る貴金属含有部材１０は、複数の格子積層体１９で構成される。複数の格子積層体１９は、互いに直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に間隔をとって配列されている。格子積層体１９間には、内部空間が設けられている。この内部空間は、薬液２００の流路として機能する。

【0100】

図２２は、格子積層体１９の分解斜視図である。格子積層体１９では、複数の格子体１９ａ～１９ｃが積層されている。なお、格子体の積層数および格子の数は、特に制限されない。格子体１９ａ～１９ｃは、貴金属を予め担持した細線を格子状に組むことによって形成できる。または、細線を格子状に組んだ後、その格子体に貴金属を担持することによっても形成できる。その後、これらの格子体を積層することによって格子積層体１９を形成できる。

【0101】

図２３は、本実施形態におけるエッチング処理中の状態を示す。図２３に示すように、各格子体１９ａ～１９ｃを積層した格子積層体１９によって、貴金属と金属膜１０１との接触面積が増加する。また、各格子体１９ａ～１９ｃの段差によって、薬液２００の通液性が確保される。これにより、金属膜１０１のエッチング速度を高めることが可能となる。

【0102】

（第１３実施形態）
図２４は、第１３実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す模式図である。本実施形態に係る貴金属含有部材１０は、例えば、上述した毛状部材１２、１５のようなブラシ形状である。この貴金属含有部材１０は、基板１００の周りを回転できる。

【0103】

本実施形態の貴金属含有部材１０を用いて基板１００のベベル部１００ｃ（側面）を加工する場合、図２４に示すように、薬液供給ノズル２０からだけなく、通液ノズル８０を通じて貴金属含有部材１０からも薬液２００をベベル部１００ｃに供給する。このとき、基板１００の表面１００ａ（デバイス面）は下向きになっているので、薬液２００が表面１００ａに流れ込むおそれがある。

【0104】

そこで、本実施形態では、基板１００の下側から例えば窒素（Ｎ_２）ガス３００を吹きかけることによって、薬液２００を飛ばしている。さらに、表面１００ａを保護するために、板状のシールド２２が基板１００の下側に設置されている。

【0105】

以上説明した本実施形態によれば、基板１００の表面１００ａだけでなく、裏面１００ｂおよびベベル部１００ｃも加工することができる。

【0106】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0107】

１０ 貴金属含有部材、１０ａ 第１貴金属含有部材、１０ｂ 第２貴金属含有部材、１２，１３，１５ 毛状部材、１６ 担体、１７ 網状体、１８ 中間部材、１９ 格子積層体、１９ａ～１９ｃ 格子体、２０ 薬液供給ノズル（薬液供給部材）、３０，５０，７０ 第１保持部材、３１，５１，７１ 第２保持部材、４０ 処理槽（薬液供給部材）、６０ 駆動機構、８０ 通液ノズル（薬液供給部材）、９０ 冷却機構、１０５ 通液孔、１５１ 導電体、１５２ 貴金属膜、１５３ 金属膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】