半導体装置の製造方法
【課題】被処理膜（特に、被処理膜における除去すべき部分）を、残存させることなく除去する。
【解決手段】ウェットエッチングにより、基板の上に形成された被処理膜における第１の部分を除去し、被処理膜における第２の部分を除去せずに残存させる。次に、ウェットエッチングにより、被処理膜における第２の部分を除去する。被処理膜における第２の部分の面積は、６０ｍｍ2以上である。
【解決手段】ウェットエッチングにより、基板の上に形成された被処理膜における第１の部分を除去し、被処理膜における第２の部分を除去せずに残存させる。次に、ウェットエッチングにより、被処理膜における第２の部分を除去する。被処理膜における第２の部分の面積は、６０ｍｍ2以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化及び高速化に伴って、素子の微細化が進んでいる。特に、大口径の基板に微細パターンを精度良く形成するには、パーティクルを極力減らすことが重要であり、パーティクル源となり得る基板の上に形成された不要な膜を予め除去することが重要である。
【０００３】
以下に、ウェットエッチングにより、基板の上に形成された被処理膜を除去する基板処理装置について、図１５、図１６及び図１７を参照しながら説明する。図１５〜図１７は、従来の基板処理装置の構成を示す断面図である。図１５〜図１７において、基板処理装置の他に、基板処理装置に設置され、処理が施される被処理膜を含むウェハを図示する。
【０００４】
特許文献１に記載の基板処理装置は、図１５に示すように、保持台１０１と、保持台１０１に設けられウェハＷを保持する保持チャック１０２，１０３と、保持台１０１に設けられウェハＷの裏面に薬液１０５を吐出するノズル１０４と、ウェハＷの表面に不活性ガス１０７を吐出する遮蔽板１０６とを備えている。
【０００５】
特許文献２に記載の基板処理装置は、図１６に示すように、保持台２０１と、保持台２０１に設けられた保持ピン２０２，２０３と、ウェハＷの表面の周縁部に薬液２０５を吐出するノズル２０４と、ウェハＷの裏面に薬液２０７を吐出するノズル２０６と、ウェハＷの表面に不活性ガス２０９を吐出する遮蔽板２０８とを備えている。
【０００６】
特許文献３に記載の基板処理装置は、図１７に示すように、ウェハＷの表面に薬液３０２を吐出するノズル３０１と、ウェハＷの裏面に不活性ガス３０４を吐出しベルヌーイの原理によりウェハＷを支持するノズル３０３と、ウェハＷを保持する保持チャック３０５，３０６とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１１１９０２号公報
【特許文献２】特開２００８−８０２８８号公報
【特許文献３】特開２００５−１５０５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の基板処理装置を用いて、ウェハに対し、ウェットエッチングを行った場合、以下に示す問題があることを本願発明者は見出した。この問題について、基板処理装置として、特許文献２に記載の基板処理装置を用いた場合を具体例に挙げて、図１８(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図１８(a) 〜(b) は、ウェハの構成を示す断面図であり、図１８(a) は、ウェットエッチング前のウェハの構成を示す図であり、図１８(b) は、ウェットエッチング後のウェハの構成を示す図である。
【０００９】
ウェットエッチング前のウェハＷは、図１８(a) に示すように、基板１と、絶縁膜２と、被処理膜３とを有している。絶縁膜２は、ＣＶＤ法により、基板１の裏面、側面及び表面の上に形成され、且つ、膜厚が１５０ｎｍの酸化シリコンからなる。被処理膜３は、ＣＶＤ法により、絶縁膜２の裏面、側面及び表面の上に形成され、且つ、膜厚が１００ｎｍのポリシリコンからなる。
【００１０】
特許文献２に記載の基板処理装置を用いて、ウェハに対し、ウェットエッチングを行う方法の一例について、以下に説明する。
【００１１】
まず、保持ピン２０２のみにより保持されたウェハＷを回転させながら、薬液２０７としてフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を用い、ノズル２０６から、フッ硝酸を、１０秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。このようにして、ウェハＷに対し、１回目のウェットエッチングを行う。このとき、不活性ガス２０９としてＮ2ガスを用い、遮蔽板２０８から、Ｎ2ガスを、１００ｌ/ｍｉｎの流量で、ウェハＷの表面に吹き付ける。
【００１２】
次に、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを保持する保持ピンを、保持ピン２０２から保持ピン２０３に切り替える。
【００１３】
次に、保持ピン２０３のみにより保持されたウェハＷを回転させながら、ノズル２０６から、フッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を、１０秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。このようにして、ウェハＷに対し、２回目のウェットエッチングを行う。このとき、遮蔽板２０８から、Ｎ2ガスを、１００ｌ/ｍｉｎの流量で、ウェハＷの表面に吹き付ける。
【００１４】
以上のようにして、特許文献２に記載の基板処理装置を用いて、ウェハに対し、ウェットエッチングを行う。しかしながら、この場合、以下に示す問題がある。
【００１５】
１回目のウェットエッチング時に、被処理膜における除去すべき部分、例えば、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図１８(a)：３Ａ参照）における保持ピン２０２を接触させた部分には、薬液が供給されない。このため、１回目のウェットエッチング後に、該部分が除去されずに残膜が残存する。しかしながら、２回目のウェットエッチング時に、１回目のウェットエッチング後に残存する残膜を殆ど除去することができない。このため、２回目のウェットエッチング後に、該残膜の大部分が残存し、図１８(b) に示すように、残膜３ｚが残存する。このため、２回目のウェットエッチング後に残存する残膜３ｚ（不要な膜）が、パーティクル源となって、パーティクルが発生するという問題がある。
【００１６】
なお、特許文献１，３に記載の基板処理装置を用いて、ウェハに対し、ウェットエッチングを行った場合も、上記と同様の問題がある。
【００１７】
前記に鑑み、本発明の目的は、被処理膜（特に、被処理膜における除去すべき部分）を、残存させることなく除去することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ウェットエッチングにより、基板の上に形成された被処理膜における第１の部分を除去し、被処理膜における第２の部分を除去せずに残存させる工程（ａ）と、工程（ａ）よりも後に、ウェットエッチングにより、被処理膜における第２の部分を除去する工程（ｂ）とを備え、被処理膜における第２の部分の面積は、６０ｍｍ2以上であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜、即ち、被処理膜における第２の部分の面積を、例えば６０ｍｍ2以上にする。これにより、２回目のウェットエッチング時に、薬液による被処理膜のウェットエッチング反応を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【００２０】
具体的には、被処理膜における第２の部分の面積を、例えば６０ｍｍ2以上にする、言い換えれば、被処理膜に含まれる元素（例えばシリコン（Ｓｉ））の量を多くする。これにより、薬液（例えばフッ硝酸）に含まれる第１の化合物（例えば硝酸（ＨＮＯ3））によるＳｉの酸化反応の際に生成する副生成物（例えば二酸化窒素（ＮＯ2））の量を多くすることができる。このため、ＨＮＯ3（副反応を担う酸化剤）又はＮＯ2（主反応を担う酸化剤）によるＳｉの酸化反応（第１段階の反応）を容易に進行させることができるので、酸化物（例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2））を充分に生成することができる。このため、薬液に含まれる第２の化合物（例えばフッ酸（ＨＦ））によるＳｉＯ2の溶解除去反応（第２段階の反応）を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【００２１】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、被処理膜は、基板の裏面及び側面の上に形成されており、工程（ａ）において、被処理膜における第２の部分を、基板の裏面の上に残存させることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、被処理膜は、基板の裏面及び側面の上に形成されており、工程（ａ）において、被処理膜における第２の部分を、基板の裏面の上から側面の上に亘って残存させることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程（ａ）は、第１の保持部により基板及び被処理膜を含むウェハを保持しながら、被処理膜における第１の部分を除去する工程を含み、工程（ａ）において、第１の保持部は、被処理膜における第２の部分と接触している一方、被処理膜における第１の部分と接触していないことが好ましい。
【００２４】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、第１の保持部の個数は、３個以上であることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程（ａ）において、第１の保持部により保持されたウェハを回転させながら、被処理膜における第１の部分を除去することが好ましい。
【００２６】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程（ｂ）は、第１の保持部を、被処理膜における第２の部分から離す工程（ｂ１）と、工程（ｂ１）よりも後に、第２の保持部によりウェハを保持しながら、被処理膜における第２の部分を除去する工程（ｂ２）とを含み、工程（ｂ２）において、第２の保持部は、ウェハにおける第１の部分が除去されて露出する部分と接触していることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程（ａ）におけるウェットエッチング及び工程（ｂ）におけるウェットエッチングは、第１の化合物及び第２の化合物を含む薬液を用いたウェットエッチングであり、被処理膜と薬液とのウェットエッチング反応は、被処理膜に含まれる元素と、薬液に含まれる第１の化合物とが反応して、元素を含む酸化物、及び副生成物を生成する第１の酸化反応と、元素と、副生成物とが反応して、酸化物を生成する第２の酸化反応と、酸化物と、薬液に含まれる第２の化合物とが反応して、酸化物を溶解除去する反応とを含み、副生成物の酸化力は、第１の化合物の酸化力よりも強く、第２の酸化反応は、酸化物を生成する主反応であり、第１の酸化反応は、酸化物を生成する副反応であることが好ましい。
【００２８】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、被処理膜に含まれる元素は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）であり、薬液に含まれる第１の化合物は、硝酸（ＨＮＯ3）であり、薬液に含まれる第２の化合物は、フッ酸（ＨＦ）であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、１回目のウェットエッチング時に残存させる残膜、即ち、被処理膜における第２の部分の面積を、例えば６０ｍｍ2以上にする。これにより、２回目のウェットエッチング時に、薬液による被処理膜のウェットエッチング反応を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】膜の面積と、エッチング時間との関係を示すグラフである。
【図２】(a) 〜(b) は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置の構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すIIa-IIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図３】(a) 〜(b) は、ウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すIIIa-IIIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図４】第１，第２の保持ピンのｏｎ／ｏｆｆ、保持台の回転数及び不活性ガスの流量のタイミングチャートを示す図である。
【図５】(a) 〜(d) は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６】(a) 〜(d) は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７】(a) 〜(b) は、図４に示すステップｂの時点でのウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すVIIa-VIIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図８】(a) 〜(b) は、図４に示すステップｃの時点でのウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すVIIIa-VIIIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図９】(a) 〜(b) は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置の構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すIXa-IXa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図１０】第１，第２の保持チャックのｏｎ／ｏｆｆ、保持台の回転数及び不活性ガスの流量のタイミングチャートを示す図である。
【図１１】(a) 〜(d) は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１２】(a) 〜(d) は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１３】(a) 〜(b) は、図１０に示すステップｂの時点でのウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すXIIIa-XIIIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図１４】(a) 〜(b) は、図１０に示すステップｃの時点でのウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すXIVa-XIVa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図１５】従来の基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図１６】従来の基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図１７】従来の基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図１８】(a) 〜(b) は、ウェハの構成を示す断面図であり、(a) は、ウェットエッチング前のウェハの構成を示す図であり、(b) は、ウェットエッチング後のウェハの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本願発明者が、鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を見出した。
【００３２】
以下に、膜の面積と、ウェットエッチングにより該膜を除去するのに要するエッチング時間との関係について、図１を参照しながら説明する。図１は、膜の面積と、エッチング時間との関係を示すグラフである。
【００３３】
図１の測定条件（ウェットエッチング条件）は、次のような条件である。面積がｘｍｍ2で且つ膜厚が１００ｎｍのポリシリコンからなる膜に、フッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を、１ｌ／ｍｉｎの流量で、吐出する。フッ硝酸は、第１の化合物として硝酸（ＨＮＯ3）を含み、第２の化合物としてフッ酸（ＨＦ）を含む。
【００３４】
図１に示すように、膜の面積が２０ｍｍ2以下の場合、膜の全てを除去するには、５０秒よりも遙かに長い時間の間、膜にフッ硝酸を吐出することが必要とされる。言い換えれば、膜の面積が２０ｍｍ2以下の場合、５０秒の間、膜にフッ硝酸を吐出しても、膜の全てを除去することができずに、膜の大部分が残存する。
【００３５】
これに対し、図１に示すように、膜の面積が約６０ｍｍ2の場合、約２０秒の間、膜にフッ硝酸を吐出することにより、膜の全てを除去することができる。さらに、膜の面積が約１００ｍｍ2の場合、約１０秒の間、膜にフッ硝酸を吐出することにより、膜の全てを除去することができる。
【００３６】
図１から判るように、比較的短い時間（例えば２０秒以下の時間）で、膜を残存させることなく除去するには、膜の面積を、大きくする、例えば６０ｍｍ2以上にすることが好ましい。
【００３７】
膜の面積を大きくすることにより、比較的短い時間で、膜を残存させることなく除去する（言い換えれば、フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応を容易に進行させる）ことができるのは、以下の理由によるものと考えられる。
【００３８】
フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応は、以下の通りである。
【００３９】
化学反応式（１）で示されるように、フッ硝酸に含まれるＨＮＯ3により、シリコン（Ｓｉ）を酸化し、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を生成する。ＳｉＯ2を、化学反応式（２）で示されるように、フッ硝酸に含まれるＨＦにより溶解除去する。
【００４０】
Ｓｉ＋４ＨＮＯ3 → ＳｉＯ2＋４ＮＯ2＋２Ｈ2Ｏ・・・化学反応式（１）
ＳｉＯ2＋６ＨＦ → Ｈ2ＳｉＦ6＋２Ｈ2Ｏ・・・化学反応式（２）
化学反応式（１）で示されるように、ＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応の際に、副生成物として二酸化窒素（ＮＯ2）が生成される。一般に、ＨＮＯ3は、酸化還元電位が１．０Ｖである。これに対し、ＮＯ2は、酸化還元電位が１．６Ｖである。このため、ＮＯ2の酸化力は、ＨＮＯ3の酸化力よりも強い。このため、ＮＯ2によるＳｉの酸化反応が主反応となり、ＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応（即ち、化学反応式（１）で示される反応）が副反応となる。
【００４１】
このように、フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応は、第１段階の反応として、ＨＮＯ3（副反応を担う酸化剤）又はＮＯ2（主反応を担う酸化剤）によるＳｉの酸化反応を含み、第２段階の反応として、ＨＦによるＳｉＯ2の溶解除去反応を含む。
【００４２】
フッ硝酸に含まれるＨＮＯ3と反応するＳｉの量が少ない場合（言い換えれば、膜の面積が小さい、例えば２０ｍｍ2以下の場合）、ＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応の際に生成されるＮＯ2の量が少ない。即ち、主反応を担うＮＯ2の量が少ない。このため、Ｓｉの酸化反応（第１段階の反応）が容易に進行せず、ＳｉＯ2を充分に生成することができない。このため、ＨＦによるＳｉＯ2の溶解除去反応（第２段階の反応）が容易に進行しない。このように、第１，第２段階の反応が容易に進行せず、フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応が容易に進行しない。このため、図１に示すように、面積が例えば２０ｍｍ2以下の膜の全てを除去するには、多大な時間（例えば５０秒よりも遙かに長い時間）を要する。言い換えれば、短時間（例えば２０秒以下の時間）で、膜の全てを除去することができず、膜の大部分が残存する。ここで、「反応が容易に進行しない」とは、反応が殆ど進行しない、又は反応が徐々に進行することをいう。
【００４３】
一方、フッ硝酸に含まれるＨＮＯ3と反応するＳｉの量が多い場合（言い換えれば、膜の面積が大きい、例えば６０ｍｍ2以上の場合）、ＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応の際に生成されるＮＯ2の量が多い。即ち、主反応を担うＮＯ2の量が多い。このため、Ｓｉの酸化反応（第１段階の反応）が容易に進行し、ＳｉＯ2を充分に生成することができる。このため、ＨＦによるＳｉＯ2の溶解除去反応（第２段階の反応）が容易に進行する。このように、第１，第２段階の反応が容易に進行し、フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応が容易に進行する。このため、図１に示すように、短時間（例えば２０秒以下の時間）で、面積が例えば６０ｍｍ2以上の膜の全てを除去することができる。ここで、「反応が容易に進行する」とは、反応が速やかに進行することをいう。
【００４４】
以上のように、本願発明者が鋭意検討を重ねた結果、薬液として例えばフッ硝酸を用いて、例えばシリコンを含む膜に対し、ウェットエッチングを行う場合、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜の面積が小さい（例えば２０ｍｍ2以下である）と、２回目のウェットエッチング時に、該残膜を殆ど除去することができないという問題があることを見出した。さらに、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜の面積を大きくする（例えば６０ｍｍ2以上にする）ことにより、２回目のウェットエッチング時に、該残膜を残存させることなく除去することができるという知見を見出した。本願発明は、本願発明者が見出した知見に基づいて成された発明である。
【００４５】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置について、図２(a)〜(b) 及び図３(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図２(a) 〜(b) は、基板処理装置の構成を示す図であり、図２(a) は、図２(b) に示すIIa-IIa線における断面図であり、図２(b) は、平面図である。図２(a) 〜(b) において、基板処理装置の他に、基板処理装置に設置され、処理が施される被処理膜を含むウェハを図示する。図２(b) において、簡略的に図示するために、遮蔽板の図示を省略する。図３(a) 〜(b) は、ウェハの構成を示す図であり、図３(a) は、図３(b) に示すIIIa-IIIa線における断面図であり、図３(b) は、平面図である。
【００４６】
基板処理装置は、図２(a) 〜(b) に示すように、保持台１１と、保持台１１に設けられウェハＷを保持する第１の保持ピン１２と、保持台１１に設けられウェハＷを保持する第２の保持ピン１３と、保持台１１に設けられウェハＷの裏面に薬液１５等を吐出するノズル１４と、ウェハＷの表面に不活性ガス１８を吐出する遮蔽板１７とを備えている。
【００４７】
図２(b) に示すように、例えば３個の第１の保持ピン１２が、平面形状が円形状の保持台１１の周縁部に、互いに間隔を空けて配置されている。例えば３個の第２の保持ピン１３が、保持台１１の周縁部に、互いに間隔を空けて配置されている。第１の保持ピン１２と第２の保持ピン１３とは、交互に配置されている。
【００４８】
隣り合う第１の保持ピン１２の中心と、保持台１１の中心とを結んで形成される角度αは、例えば１２０°である。隣り合う第２の保持ピン１３の中心と、保持台１１の中心とを結んで形成される角度βは、例えば１２０°である。
【００４９】
第１の保持ピン１２とウェハＷとが接触する接触面積は、例えば一個の第１の保持ピン１２当り１００ｍｍ2（６０ｍｍ2以上）である。第２の保持ピン１３とウェハＷとが接触する接触面積は、例えば一個の第２の保持ピン１３当り１ｍｍ2である。
【００５０】
後述の図４、図５(a) 〜(d) 及び図６(a) 〜(d) からも判るように、第１，第２の保持ピン１２，１３は、それぞれ、単独で、上方及び下方に移動可能である。また、第１，第２の保持ピン１２，１３は、それぞれ、３個の第１の保持ピン、又は３個の第２の保持ピンで、ウェハＷを保持可能である。
【００５１】
図５(a) 〜(d) 及び図６(a) 〜(d) からも判るように、保持台１１が回転する。これにより、第１，第２の保持ピン１２，１３の双方又は一方により保持されたウェハＷを回転させる。
【００５２】
図５(a) 〜(d) 及び図６(a) 〜(d) からも判るように、遮蔽板１７から、ウェハＷの表面に、不活性ガス１８を吹き付ける。これにより、ウェハＷを、第１，第２の保持ピン１２，１３の双方又は一方に押し付けて固定する。
【００５３】
図５(a) 〜(d) 及び図６(a) 〜(d) からも判るように、ノズル１４から、ウェハＷの裏面に、薬液（図５(b) 〜(c)：１５参照）又は純水（図６(a) 〜(b)：１６参照）を吐出する。
【００５４】
図３(a) 〜(b) に示すように、基板処理装置に設置されるウェハＷは、基板１と、基板１の裏面、側面及び表面の上に形成された絶縁膜２と、絶縁膜２の裏面、側面及び表面の上に形成された被処理膜３とを有している。被処理膜３は、基板１の裏面及び側面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ａと、基板１の表面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ｂとを含む。
【００５５】
以下に、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図４、図５(a) 〜(d) 、図６(a) 〜(d) 、図７(a) 〜(b) 及び図８(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図４は、第１，第２の保持ピンのｏｎ／ｏｆｆ、保持台の回転数及び不活性ガスの流量のタイミングチャートを示す図である。図５(a) 〜図６(d) は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図７(a) 〜(b) は、図４に示すステップｂの時点でのウェハの構成を示す図であり、図７(a) は、図７(b) に示すVIIa-VIIa線における断面図であり、図７(b) は、平面図である。図８(a) 〜(b) は、図４に示すステップｃの時点でのウェハの構成を示す図であり、図８(a) は、図８(b) に示すVIIIa-VIIIa線における断面図であり、図８(b) は、平面図である。図４において、第１，第２の保持ピンの「ｏｎ」とは、第１，第２の保持ピンを上方に移動させて、ウェハの裏面に接触させることをいう。一方、第１，第２の保持ピンの「ｏｆｆ」とは、第１，第２の保持ピンを下方に移動させて、ウェハの裏面から離すことをいう。
【００５６】
まず、図３(a) 〜(b) に示すように、基板１と、絶縁膜２と、被処理膜３とを有するウェハＷを準備する。具体的には、例えばＣＶＤ法により、例えばシリコンからなる基板１の裏面、側面及び表面の上に、例えば膜厚が１５０ｎｍの酸化シリコンからなる絶縁膜２を形成する。その後、例えばＣＶＤ法により、絶縁膜２の裏面、側面及び表面の上に、例えば膜厚が１００ｎｍのポリシリコンからなる被処理膜３を形成する。このようにして、被処理膜３を含むウェハＷを準備する。
【００５７】
次に、図４に示すステップａを行う。
【００５８】
具体的には、まず、図４及び図５(a) に示すように、ウェハＷを、基板処理装置に挿入し、保持台１１に設けられた第１の保持ピン（第１の保持部）１２及び第２の保持ピン（第２の保持部）１３を、ウェハＷの裏面（詳細には、ウェハ裏面側の被処理膜）に接触させる（図４：時間ｔa1参照）。これにより、第１，第２の保持ピン１２，１３により、ウェハＷを保持する。続いて、不活性ガス１８として例えばＮ2ガスを用い、遮蔽板１７から、例えば１００ｌ／ｍｉｎの流量で、ウェハＷの表面にＮ2ガスを吹き付ける（図４：時間ｔa2参照）。これにより、ウェハＷを、第１，第２の保持ピン１２，１３に押し付けて固定する。続いて、保持台１１の回転を開始させ（図４：時間ｔa3参照）、保持台１１の回転数を、例えば８００ｒｐｍにする（図４：時間ｔa4参照）。これにより、８００ｒｐｍの回転数で、ウェハＷを回転させる。
【００５９】
次に、図４に示すステップｂを行う。
【００６０】
具体的には、まず、図４に示すように、第１，第２の保持ピン１２，１３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第２の保持ピン１３を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔb1参照）。これにより、第１の保持ピン１２のみにより、ウェハＷを保持する。
【００６１】
続いて、図５(b) に示すように、第１の保持ピン１２により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、薬液１５として例えばフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を用い、ノズル１４から、例えば１ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば１０秒間、ウェハＷの裏面にフッ硝酸を吐出し、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）に、フッ硝酸を供給する。これにより、図７(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の保持ピン１２を接触させた部分以外の部分（第１の部分）を除去する。一方、図７(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の保持ピン１２を接触させた部分（第２の部分）３ｘを、基板１の裏面の上に絶縁膜２を介して残存させる。第２の部分３ｘの面積は、例えば１００ｍｍ2（６０ｍｍ2以上）である。なお、図７(a) に示すように、基板１の表面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ｂには、フッ硝酸が供給されないため、被処理膜３Ｂが残存する。
【００６２】
次に、図４に示すステップｃを行う。
【００６３】
具体的には、まず、図４及び図５(c) に示すように、第１の保持ピン１２により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、且つ、ウェハＷの裏面にフッ硝酸を１ｌ／ｍｉｎの流量で吐出している状態で、第２の保持ピン１３を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面（詳細には、被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の部分が除去されて露出するウェハの裏面に形成された絶縁膜）に接触させた（図４：時間ｔc1参照）後、第１の保持ピン１２を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔc2参照）。これにより、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを保持する保持ピンを、第１の保持ピン１２から第２の保持ピン１３に切り替える。
【００６４】
続いて、図５(c) に示すように、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、ウェハＷの裏面にフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を１ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば１０秒間吐出する。これにより、図８(a) 〜(b) に示すように、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分（図７(a),(b)：３ｘ参照）を除去する。続いて、ウェハＷの裏面へのフッ硝酸の吐出を止める。
【００６５】
このように、ステップｂ（１回目のウェットエッチング）及びステップｃ（２回目のウェットエッチング）を順次行う。１回目のウェットエッチングにより、図７(a) 〜(b) に示すように、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の部分を除去し、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分３ｘを残存させる。２回目のウェットエッチングにより、図８(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分を除去する。
【００６６】
次に、図４に示すステップｄを行う。
【００６７】
具体的には、まず、図４及び図５(d) に示すように、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持ピン１２を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面（詳細には、ウェハの裏面に形成された絶縁膜）に接触させる（図４：時間ｔd1参照）。続いて、保持台１１の回転数を上昇させ（図４：時間ｔd2参照）、保持台１１の回転数を、８００ｒｐｍから１２００ｒｐｍにする（図４：時間ｔd3参照）。続いて、１２００ｒｐｍの回転数で、例えば５秒間、ウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存するフッ硝酸を振り切る。
【００６８】
次に、図４に示すステップｅを行う。
【００６９】
具体的には、まず、図４及び図６(a) に示すように、第１，第２の保持ピン１２，１３により保持されたウェハＷが１２００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第２の保持ピン１３を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔe1参照）。続いて、例えば純水１６を、例えば２ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば４５秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。これにより、ウェハＷを洗浄する。続いて、図４及び図６(b) に示すように、第２の保持ピン１３を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面に接触させた（図４：時間ｔe2参照）後、第１の保持ピン１２を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔe3参照）。続いて、例えば純水１６を、例えば２ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば４５秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。これにより、ウェハＷを洗浄する。続いて、ウェハＷの裏面への純水１６の吐出を止める。
【００７０】
次に、図４に示すステップｆを行う。
【００７１】
具体的には、まず、図４及び図６(c) に示すように、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷが１２００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持ピン１２を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面に接触させる（図４：時間ｔf1参照）。続いて、保持台１１の回転数を上昇させ（図４：時間ｔf2参照）、保持台１１の回転数を、１２００ｒｐｍから１８００ｒｐｍにする（図４：時間ｔf3参照）。続いて、第２の保持ピン１３を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔf4参照）。続いて、１８００ｒｐｍの回転数で、例えば１５秒間、第１の保持ピン１２により保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存する純水１６を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。続いて、図４及び図６(d) に示すように、第２の保持ピン１３を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面に接触させた（図４：時間ｔf5参照）後、第１の保持ピン１２を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔf6参照）。続いて、１８００ｒｐｍの回転数で、例えば１５秒間、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存する純水１６を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。
【００７２】
次に、図４に示すステップｇを行う。
【００７３】
具体的には、まず、図４に示すように、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷが１８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持ピン１２を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面に接触させる（図４：時間ｔg1参照）。続いて、保持台１１の回転数を下降させ（図４：時間ｔg2参照）、保持台１１の回転数を、１８００ｒｐｍから０ｒｐｍにする（図４：時間ｔg3参照）。これにより、ウェハＷの回転を停止する。続いて、遮蔽板１７からのウェハＷの表面へのＮ2ガスの吹き付けを止める（図４：時間ｔg4参照）。これにより、第１，第２の保持ピン１２，１３へのウェハＷの押し付けを止める。続いて、第１，第２の保持ピン１２，１３を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離し（図４：時間ｔg5参照）、ウェハＷを、基板処理装置から取り出す。
【００７４】
本実施形態によると、図７(a) 〜(b) に示すように、ステップｂ（即ち、１回目のウェットエッチング）後に残存させる残膜、即ち、被処理膜（図３(a):３Ａ参照）における第２の部分３ｘの面積を大きくし、例えば６０ｍｍ2以上にする。これにより、ステップｃ（即ち、２回目のウェットエッチング）時に、薬液による被処理膜のウェットエッチング反応を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【００７５】
具体的には、被処理膜における第２の部分の面積を、例えば６０ｍｍ2以上にする、言い換えれば、被処理膜に含まれるＳｉの量を多くする。これにより、薬液（例えばフッ硝酸）に含まれるＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応（即ち、化学反応式（１）で示される反応）の際に生成するＮＯ2の量を多くすることができる。このため、ＨＮＯ3（副反応を担う酸化剤）又はＮＯ2（主反応を担う酸化剤）によるＳｉの酸化反応（第１段階の反応）を容易に進行させることができるので、ＳｉＯ2を充分に生成することができる。このため、薬液に含まれるＨＦによるＳｉＯ2の溶解除去反応（即ち、化学反応式（２）で示される反応，第２段階の反応）を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【００７６】
本実施形態における「残膜」とは、除去すべきにも拘わらず除去できずに残存する膜をいう。本実施形態では、除去すべき膜を、基板１の裏面及び側面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ａとし、一方、除去する必要のない膜を、基板１の表面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ｂとする場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７７】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置について、図９(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図９(a) 〜(b) は、基板処理装置の構成を示す図であり、図９(a) は、図９(b) に示すIXa-IXa線における断面図であり、図９(b) は、平面図である。図９(a) 〜(b) において、基板処理装置の他に、基板処理装置に設置され、処理が施される被処理膜を含むウェハを図示する。図９(b) において、簡略的に図示するために、遮蔽板の図示を省略する。
【００７８】
基板処理装置は、図９(a) 〜(b) に示すように、保持台２１と、保持台２１に設けられウェハＷを保持する第１の保持チャック２２と、保持台２１に設けられウェハＷを保持する第２の保持チャック２３と、保持台２１に設けられウェハＷの裏面に薬液２５等を吐出するノズル２４と、ウェハＷの表面に不活性ガス２８を吐出する遮蔽板２７とを備えている。
【００７９】
図９(b) に示すように、例えば３個の第１の保持チャック２２が、平面形状が円形状の保持台２１の周縁部に、互いに間隔を空けて配置されている。例えば３個の第２の保持チャック２３が、保持台２１の周縁部に、互いに間隔を空けて配置されている。第１の保持チャック２２と第２の保持チャック２３とは、交互に配置されている。
【００８０】
隣り合う第１の保持チャック２２の中心と、保持台２１の中心とを結んで形成される角度αは、例えば１２０°である。隣り合う第２の保持チャック２３の中心と、保持台２１の中心とを結んで形成される角度βは、例えば１２０°である。
【００８１】
第１の保持チャック２２とウェハＷの側面とが接触する接触面積は、例えば１個の第１の保持チャック２２当り７０ｍｍ2であり、第１の保持チャック２２とウェハＷの裏面とが接触する接触面積は、例えば７０ｍｍ2である。このように、第１の保持チャック２２とウェハＷの側面及び裏面とが接触する接触面積は、例えば１４０ｍｍ2（６０ｍｍ2以上）である。
【００８２】
第２の保持チャック２３とウェハＷの側面とが接触する接触面積は、例えば１個の第２の保持チャック２３当り１ｍｍ2であり、第２の保持チャック２３とウェハＷの裏面とが接触する接触面積は、例えば１ｍｍ2である。
【００８３】
後述の図１０、図１１(a) 〜(d) 及び図１２(a) 〜(d) からも判るように、第１，第２の保持チャック２２，２３は、それぞれ、単独で、移動可能である。第１，第２の保持チャック２２，２３は、それぞれ、３個の第１の保持チャック、又は３個の第２の保持チャックで、ウェハＷを保持可能である。
【００８４】
図１１(a) 〜(d) 及び図１２(a) 〜(d) からも判るように、保持台２１が回転する。これにより、第１，第２の保持チャック２２，２３の双方又は一方により保持されたウェハＷを回転させる。
【００８５】
図１１(a) 〜(d) 及び図１２(a) 〜(d) からも判るように、遮蔽板２７から、ウェハＷの表面に、不活性ガス２８を吹き付ける。これにより、ノズル２４から吐出された薬液２５が、ウェハＷの表面に回り込むことを防止する。
【００８６】
図１１(a) 〜(d) 及び図１２(a) 〜(d) からも判るように、ノズル２４から、ウェハＷの裏面に、薬液（図１１(b) 〜(c)：２５参照）又は純水（図１２(a) 〜(b)：２６参照）を吐出する。
【００８７】
基板処理装置に設置されるウェハＷの構成は、第１の実施形態におけるウェハＷの構成と同様である。
【００８８】
以下に、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図１０、図１１(a) 〜(d) 、図１２(a) 〜(d) 、図１３(a) 〜(b) 及び図１４(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図１０は、第１，第２の保持チャックのｏｎ／ｏｆｆ、保持台の回転数及び不活性ガスの流量のタイミングチャートを示す図である。図１１(a) 〜図１２(d) は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図１３(a) 〜(b) は、図１０に示すステップｂの時点でのウェハの構成を示す図であり、図１３(a) は、図１３(b) に示すXIIIa-XIIIa線における断面図であり、図１３(b) は、平面図である。図１４(a) 〜(b) は、図１０に示すステップｃの時点でのウェハの構成を示す図であり、図１４(a) は、図１４(b) に示すXIVa-XIVa線における断面図であり、図１４(b) は、平面図である。図１０において、第１，第２の保持チャックの「ｏｎ」とは、第１，第２の保持チャックを移動させて、ウェハに接触させることをいう。一方、第１，第２の保持チャックの「ｏｆｆ」とは、第１，第２の保持チャックを移動させて、ウェハから離すことをいう。
【００８９】
まず、第１の実施形態における図３(a) 〜(b) に示すように、基板１と、絶縁膜２と、被処理膜３とを有するウェハＷを準備する。
【００９０】
次に、図１０に示すステップａを行う。
【００９１】
具体的には、まず、図１０及び図１１(a) に示すように、ウェハＷを、基板処理装置に挿入し、保持台２１に設けられた第１の保持チャック（第１の保持部）２２及び第２の保持チャック（第２の保持部）２３で、ウェハＷを挟み込む（図１０：時間ｔa1参照）。言い換えれば、第１，第２の保持チャック２２，２３を、ウェハＷの裏面及び側面（詳細には、ウェハ裏面側及び側面側の被処理膜）に接触させる。これにより、第１，第２の保持チャック２２，２３により、ウェハＷを保持する。続いて、不活性ガス２８として例えばＮ2ガスを用い、遮蔽板２７から、例えば１００ｌ／ｍｉｎの流量で、ウェハＷの表面にＮ2ガスを吹き付ける（図１０：時間ｔa2参照）。これにより、ノズル２４からの薬液２５の吐出時に、ウェハＷの表面に、薬液２５が回り込むことを防止する。続いて、保持台２１の回転を開始させ（図１０：時間ｔa3参照）、保持台２１の回転数を、例えば８００ｒｐｍにする（図１０：時間ｔa4参照）。これにより、８００ｒｐｍの回転数で、ウェハＷを回転させる。
【００９２】
次に、図１０に示すステップｂを行う。
【００９３】
具体的には、まず、図１０に示すように、第１，第２の保持チャック２２，２３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔb1参照）。これにより、第１の保持チャック２２のみにより、ウェハＷを保持する。
【００９４】
続いて、図１１(b) に示すように、第１の保持チャック２２により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、薬液２５として例えばフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を用い、ノズル２４から、例えば１ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば１０秒間、ウェハＷの裏面にフッ硝酸を吐出し、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）に、フッ硝酸を供給する。これにより、図１３(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の保持チャック２２を接触させた部分以外の部分（第１の部分）を除去する。一方、図１３(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の保持チャック２２を接触させた部分（第２の部分）３ｙを、基板１の裏面の上から側面の上に亘って絶縁膜２を介して残存させる。第２の部分３ｙの面積は、例えば１４０ｍｍ2（６０ｍｍ2以上）である。なお、図１３(a) に示すように、基板１の表面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ｂには、フッ硝酸が供給されないため、被処理膜３Ｂが残存する。
【００９５】
次に、図１０に示すステップｃを行う。
【００９６】
具体的には、まず、図１０及び図１１(c) に示すように、第１の保持チャック２２により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、且つ、ウェハＷの裏面にフッ硝酸を１ｌ／ｍｉｎの流量で吐出している状態で、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面（詳細には、被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の部分が除去されて露出するウェハの裏面及び側面に形成された絶縁膜）に接触させた（図１０：時間ｔc1参照）後、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔc2参照）。これにより、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを保持する保持チャックを、第１の保持チャック２２から第２の保持チャック２３に切り替える。
【００９７】
続いて、図１１(c) に示すように、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、ウェハＷの裏面にフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を１ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば１０秒間吐出する。これにより、図１４(a) 〜(b) に示すように、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分（図１３(a),(b)：３ｙ参照）を除去する。続いて、ウェハＷの裏面へのフッ硝酸の吐出を止める。
【００９８】
このように、ステップｂ（１回目のウェットエッチング）及びステップｃ（２回目のウェットエッチング）を順次行う。１回目のウェットエッチングにより、図１３(a) 〜(b) に示すように、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の部分を除去し、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分３ｙを残存させる。２回目のウェットエッチングにより、図１４(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分を除去する。
【００９９】
次に、図１０に示すステップｄを行う。
【０１００】
具体的には、まず、図１０及び図１１(d) に示すように、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面（詳細には、ウェハの裏面及び側面に形成された絶縁膜）に接触させる（図１０：時間ｔd1参照）。続いて、保持台２１の回転数を上昇させ（図１０：時間ｔd2参照）、保持台２１の回転数を、８００ｒｐｍから１２００ｒｐｍにする（図１０：時間ｔd3参照）。続いて、１２００ｒｐｍの回転数で、例えば５秒間、ウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存するフッ硝酸を振り切る。
【０１０１】
次に、図１０に示すステップｅを行う。
【０１０２】
具体的には、まず、図１０及び図１２(a) に示すように、第１，第２の保持チャック２２，２３により保持されたウェハＷが１２００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔe1参照）。続いて、例えば純水２６を、例えば２ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば４５秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。これにより、ウェハＷを洗浄する。続いて、図１０及び図１２(b) に示すように、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面に接触させた（図１０：時間ｔe2参照）後、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷから離す（図１２：時間ｔe3参照）。続いて、例えば純水２６を、例えば２ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば４５秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。これにより、ウェハＷを洗浄する。続いて、ウェハＷの裏面への純水２６の吐出を止める。
【０１０３】
次に、図１０に示すステップｆを行う。
【０１０４】
具体的には、まず、図１０及び図１２(c) に示すように、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷが１２００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面に接触させる（図１０：時間ｔf1参照）。続いて、保持台２１の回転数を上昇させ（図１０：時間ｔf2参照）、保持台２１の回転数を、１２００ｒｐｍから３０００ｒｐｍにする（図１０：時間ｔf3参照）。続いて、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔf4参照）。続いて、３０００ｒｐｍの回転数で、例えば１５秒間、第１の保持チャック２２により保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存する純水２６を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。続いて、図１０及び図１２(d) に示すように、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面に接触させた（図１０：時間ｔf5参照）後、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔf6参照）。続いて、３０００ｒｐｍの回転数で、例えば１５秒間、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存する純水２６を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。
【０１０５】
次に、図１０に示すステップｇを行う。
【０１０６】
具体的には、まず、図１０に示すように、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷが３０００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面に接触させる（図１０：時間ｔg1参照）。続いて、保持台２１の回転数を下降させ（図１０：時間ｔg2参照）、保持台２１の回転数を、３０００ｒｐｍから０ｒｐｍにする（図１０：時間ｔg3参照）。これにより、ウェハＷの回転を停止する。続いて、遮蔽板２７からのウェハＷの表面へのＮ2ガスの吹き付けを止める（図１０：時間ｔg4参照）。続いて、第１，第２の保持チャック２２，２３を移動させて、ウェハＷから離し（図１０：時間ｔg5参照）、ウェハＷを、基板処理装置から取り出す。
【０１０７】
第１の実施形態と本実施形態との相違点は、以下に示す点である。
【０１０８】
第１の実施形態では、ウェハＷを保持する第１，第２の保持部として、ウェハＷの裏面にのみ接触する第１，第２の保持ピン１２，１３を用いる。これに対し、本実施形態では、第１，第２の保持部として、ウェハＷを挟み込む第１，第２の保持チャック２２，２３、言い換えれば、ウェハＷの裏面及び側面に接触する第１，第２の保持チャック２２，２３を用いる。
【０１０９】
第１の実施形態では、第１の保持部として、ウェハＷの裏面に接触させる第１の保持ピン１２を用いるため、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜（図７(a),(b)：３ｘ参照）は、基板の裏面の上に絶縁膜を介して残存する。これに対し、本実施形態では、第１の保持部として、ウェハＷの裏面及び側面に接触させる第１の保持チャック２２を用いるため、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜（図１３(a),(b)：３ｙ参照）は、基板の裏面の上から側面の上に亘って絶縁膜を介して残存する。
【０１１０】
本実施形態では、第１，第２の保持チャック２２，２３により、ウェハＷを挟み込んで保持するため、第１の実施形態に比べて、ウェハＷを強く保持することができるので、ウェハＷの回転数を上昇させることができる。言い換えれば、ウェハＷの回転数を上昇させても、ウェハＷを安定に保持することができる。
【０１１１】
本実施形態によると、図１３(a) 〜(b) に示すように、ステップｂ（即ち、１回目のウェットエッチング）後に残存させる残膜、即ち、被処理膜（図３(a):３Ａ参照）における第２の部分３ｙの面積を大きくし、例えば６０ｍｍ2以上にする。これにより、ステップｃ（即ち、２回目のウェットエッチング）時に、薬液による被処理膜のウェットエッチング反応を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【０１１２】
第１〜第２の実施形態では、第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）とウェハとが接触する接触面積の下限を６０ｍｍ2と規定したのに対し、接触面積の上限を特に規定していない。接触面積の上限は、例えば、基板処理装置の構造、特に、ウェハの裏面に薬液を吐出するノズルの構造、及びウェハを保持する第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）の構造等、並びにウェハとノズルと第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）との配置関係等に基づいて規定される。
【０１１３】
例えば、ウェハの直径が３００ｍｍであり、且つ、ウェハを保持する第１の保持ピンの個数が、３個である場合、１個の第１の保持ピンとウェハの裏面とが接触する接触面積の上限は、例えば、３等分したウェハの裏面の面積の９０％を占める面積２２２００ｍｍ2（＝１５０×１５０×３．１４÷３×０．９）である。
【０１１４】
なお、第１〜第２の実施形態では、１回目のウェットエッチング後に、ウェハの裏面及び側面における第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）が接触する部分を残存させる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ウェハと第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）との間に薬液が入り込んで、該部分における周縁部が除去されて該部分の中央部のみが残存する可能性がある。その反対に、例えば、第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）の周囲に薬液が供給されずに、該部分の他に該部分を取り囲む外周部が残存する可能性がある。何れの場合も、該部分の面積が６０ｍｍ2以上であれば、本発明の目的を達成することができる。
【０１１５】
また、第１〜第２の実施形態では、ウェハを保持する第１，第２の保持ピン（又は第１，第２の保持チャック）の個数が、３個である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。但し、ウェハを安定して回転させるには、第１，第２の保持ピン（又は第１，第２の保持チャック）の個数は、３個以上であることが好ましい。
【０１１６】
また、第１〜第２の実施形態では、被処理膜として、ポリシリコン膜（シリコンを含む膜）を用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、被処理膜として、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）を含む膜を用いてもよい。
【０１１７】
また、第１〜第２の実施形態では、ウェハを８００ｒｐｍの回転数で回転させながら、ウェハの裏面にフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を１ｌ／ｍｉｎの流量で吐出する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ウェハの回転数は、ウェハの裏面及び側面に、均一にフッ硝酸を供給することができる回転数であればよく、具体的には例えば、ウェハの回転数は、２００ｒｐｍ以上で８００ｒｐｍ以下であればよい。フッ硝酸の流量は、ウェハの裏面及び側面に、均一にフッ硝酸が供給することができる流量であればよい。
【０１１８】
また、第１〜第２の実施形態では、１個のノズルを、保持台の中央部に設ける場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、保持台の中央部及び周縁部に、それぞれ、ノズルを設けてもよい。
【０１１９】
また、第２の実施形態では、第１の保持部として、ウェハを挟み込む第１の保持チャック、言い換えれば、ウェハの裏面及び側面に接触する第１の保持チャックを用いる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１２０】
例えば、第１の保持部として、ウェハの側面のみに接触させる第１の保持チャックを用いてもよい。この場合、例えば、ウェハの直径が３００ｍｍであり、且つ、ウェハのベベル部のラウンド部の直径が０．３ｍｍである場合、第１の保持チャックとウェハの側面とが接触する接触面積の上限は、例えば、ウェハの側面の面積（＝ウェハの外周長Ｘウエハのベベル部長）の９０％を占める面積１３３ｍｍ2である。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
以上説明したように、本発明は、被処理膜（特に、被処理膜における除去すべき部分）を、残存させることなく除去することができ、被処理膜を備えた半導体装置の製造方法に有用である。
【符号の説明】
【０１２２】
１１，２１ 保持台
１２ 第１の保持ピン（第１の保持部）
２２ 第１の保持チャック（第１の保持部）
１３ 第２の保持ピン（第２の保持部）
２３ 第２の保持チャック（第２の保持部）
１４，２４ ノズル
１５，２５ 薬液
１６，２６ 純水
１７，２７ 遮蔽板
１８，１９ 不活性ガス
Ｗ ウェハ
１ 基板
２ 絶縁膜
３，３Ａ，３Ｂ 被処理膜
３ｘ，３ｙ 第２の部分
α，β 角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化及び高速化に伴って、素子の微細化が進んでいる。特に、大口径の基板に微細パターンを精度良く形成するには、パーティクルを極力減らすことが重要であり、パーティクル源となり得る基板の上に形成された不要な膜を予め除去することが重要である。
【０００３】
以下に、ウェットエッチングにより、基板の上に形成された被処理膜を除去する基板処理装置について、図１５、図１６及び図１７を参照しながら説明する。図１５〜図１７は、従来の基板処理装置の構成を示す断面図である。図１５〜図１７において、基板処理装置の他に、基板処理装置に設置され、処理が施される被処理膜を含むウェハを図示する。
【０００４】
特許文献１に記載の基板処理装置は、図１５に示すように、保持台１０１と、保持台１０１に設けられウェハＷを保持する保持チャック１０２，１０３と、保持台１０１に設けられウェハＷの裏面に薬液１０５を吐出するノズル１０４と、ウェハＷの表面に不活性ガス１０７を吐出する遮蔽板１０６とを備えている。
【０００５】
特許文献２に記載の基板処理装置は、図１６に示すように、保持台２０１と、保持台２０１に設けられた保持ピン２０２，２０３と、ウェハＷの表面の周縁部に薬液２０５を吐出するノズル２０４と、ウェハＷの裏面に薬液２０７を吐出するノズル２０６と、ウェハＷの表面に不活性ガス２０９を吐出する遮蔽板２０８とを備えている。
【０００６】
特許文献３に記載の基板処理装置は、図１７に示すように、ウェハＷの表面に薬液３０２を吐出するノズル３０１と、ウェハＷの裏面に不活性ガス３０４を吐出しベルヌーイの原理によりウェハＷを支持するノズル３０３と、ウェハＷを保持する保持チャック３０５，３０６とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１１１９０２号公報
【特許文献２】特開２００８−８０２８８号公報
【特許文献３】特開２００５−１５０５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の基板処理装置を用いて、ウェハに対し、ウェットエッチングを行った場合、以下に示す問題があることを本願発明者は見出した。この問題について、基板処理装置として、特許文献２に記載の基板処理装置を用いた場合を具体例に挙げて、図１８(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図１８(a) 〜(b) は、ウェハの構成を示す断面図であり、図１８(a) は、ウェットエッチング前のウェハの構成を示す図であり、図１８(b) は、ウェットエッチング後のウェハの構成を示す図である。
【０００９】
ウェットエッチング前のウェハＷは、図１８(a) に示すように、基板１と、絶縁膜２と、被処理膜３とを有している。絶縁膜２は、ＣＶＤ法により、基板１の裏面、側面及び表面の上に形成され、且つ、膜厚が１５０ｎｍの酸化シリコンからなる。被処理膜３は、ＣＶＤ法により、絶縁膜２の裏面、側面及び表面の上に形成され、且つ、膜厚が１００ｎｍのポリシリコンからなる。
【００１０】
特許文献２に記載の基板処理装置を用いて、ウェハに対し、ウェットエッチングを行う方法の一例について、以下に説明する。
【００１１】
まず、保持ピン２０２のみにより保持されたウェハＷを回転させながら、薬液２０７としてフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を用い、ノズル２０６から、フッ硝酸を、１０秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。このようにして、ウェハＷに対し、１回目のウェットエッチングを行う。このとき、不活性ガス２０９としてＮ2ガスを用い、遮蔽板２０８から、Ｎ2ガスを、１００ｌ/ｍｉｎの流量で、ウェハＷの表面に吹き付ける。
【００１２】
次に、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを保持する保持ピンを、保持ピン２０２から保持ピン２０３に切り替える。
【００１３】
次に、保持ピン２０３のみにより保持されたウェハＷを回転させながら、ノズル２０６から、フッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を、１０秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。このようにして、ウェハＷに対し、２回目のウェットエッチングを行う。このとき、遮蔽板２０８から、Ｎ2ガスを、１００ｌ/ｍｉｎの流量で、ウェハＷの表面に吹き付ける。
【００１４】
以上のようにして、特許文献２に記載の基板処理装置を用いて、ウェハに対し、ウェットエッチングを行う。しかしながら、この場合、以下に示す問題がある。
【００１５】
１回目のウェットエッチング時に、被処理膜における除去すべき部分、例えば、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図１８(a)：３Ａ参照）における保持ピン２０２を接触させた部分には、薬液が供給されない。このため、１回目のウェットエッチング後に、該部分が除去されずに残膜が残存する。しかしながら、２回目のウェットエッチング時に、１回目のウェットエッチング後に残存する残膜を殆ど除去することができない。このため、２回目のウェットエッチング後に、該残膜の大部分が残存し、図１８(b) に示すように、残膜３ｚが残存する。このため、２回目のウェットエッチング後に残存する残膜３ｚ（不要な膜）が、パーティクル源となって、パーティクルが発生するという問題がある。
【００１６】
なお、特許文献１，３に記載の基板処理装置を用いて、ウェハに対し、ウェットエッチングを行った場合も、上記と同様の問題がある。
【００１７】
前記に鑑み、本発明の目的は、被処理膜（特に、被処理膜における除去すべき部分）を、残存させることなく除去することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ウェットエッチングにより、基板の上に形成された被処理膜における第１の部分を除去し、被処理膜における第２の部分を除去せずに残存させる工程（ａ）と、工程（ａ）よりも後に、ウェットエッチングにより、被処理膜における第２の部分を除去する工程（ｂ）とを備え、被処理膜における第２の部分の面積は、６０ｍｍ2以上であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜、即ち、被処理膜における第２の部分の面積を、例えば６０ｍｍ2以上にする。これにより、２回目のウェットエッチング時に、薬液による被処理膜のウェットエッチング反応を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【００２０】
具体的には、被処理膜における第２の部分の面積を、例えば６０ｍｍ2以上にする、言い換えれば、被処理膜に含まれる元素（例えばシリコン（Ｓｉ））の量を多くする。これにより、薬液（例えばフッ硝酸）に含まれる第１の化合物（例えば硝酸（ＨＮＯ3））によるＳｉの酸化反応の際に生成する副生成物（例えば二酸化窒素（ＮＯ2））の量を多くすることができる。このため、ＨＮＯ3（副反応を担う酸化剤）又はＮＯ2（主反応を担う酸化剤）によるＳｉの酸化反応（第１段階の反応）を容易に進行させることができるので、酸化物（例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2））を充分に生成することができる。このため、薬液に含まれる第２の化合物（例えばフッ酸（ＨＦ））によるＳｉＯ2の溶解除去反応（第２段階の反応）を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【００２１】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、被処理膜は、基板の裏面及び側面の上に形成されており、工程（ａ）において、被処理膜における第２の部分を、基板の裏面の上に残存させることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、被処理膜は、基板の裏面及び側面の上に形成されており、工程（ａ）において、被処理膜における第２の部分を、基板の裏面の上から側面の上に亘って残存させることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程（ａ）は、第１の保持部により基板及び被処理膜を含むウェハを保持しながら、被処理膜における第１の部分を除去する工程を含み、工程（ａ）において、第１の保持部は、被処理膜における第２の部分と接触している一方、被処理膜における第１の部分と接触していないことが好ましい。
【００２４】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、第１の保持部の個数は、３個以上であることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程（ａ）において、第１の保持部により保持されたウェハを回転させながら、被処理膜における第１の部分を除去することが好ましい。
【００２６】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程（ｂ）は、第１の保持部を、被処理膜における第２の部分から離す工程（ｂ１）と、工程（ｂ１）よりも後に、第２の保持部によりウェハを保持しながら、被処理膜における第２の部分を除去する工程（ｂ２）とを含み、工程（ｂ２）において、第２の保持部は、ウェハにおける第１の部分が除去されて露出する部分と接触していることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程（ａ）におけるウェットエッチング及び工程（ｂ）におけるウェットエッチングは、第１の化合物及び第２の化合物を含む薬液を用いたウェットエッチングであり、被処理膜と薬液とのウェットエッチング反応は、被処理膜に含まれる元素と、薬液に含まれる第１の化合物とが反応して、元素を含む酸化物、及び副生成物を生成する第１の酸化反応と、元素と、副生成物とが反応して、酸化物を生成する第２の酸化反応と、酸化物と、薬液に含まれる第２の化合物とが反応して、酸化物を溶解除去する反応とを含み、副生成物の酸化力は、第１の化合物の酸化力よりも強く、第２の酸化反応は、酸化物を生成する主反応であり、第１の酸化反応は、酸化物を生成する副反応であることが好ましい。
【００２８】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、被処理膜に含まれる元素は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）であり、薬液に含まれる第１の化合物は、硝酸（ＨＮＯ3）であり、薬液に含まれる第２の化合物は、フッ酸（ＨＦ）であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、１回目のウェットエッチング時に残存させる残膜、即ち、被処理膜における第２の部分の面積を、例えば６０ｍｍ2以上にする。これにより、２回目のウェットエッチング時に、薬液による被処理膜のウェットエッチング反応を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】膜の面積と、エッチング時間との関係を示すグラフである。
【図２】(a) 〜(b) は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置の構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すIIa-IIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図３】(a) 〜(b) は、ウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すIIIa-IIIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図４】第１，第２の保持ピンのｏｎ／ｏｆｆ、保持台の回転数及び不活性ガスの流量のタイミングチャートを示す図である。
【図５】(a) 〜(d) は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６】(a) 〜(d) は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７】(a) 〜(b) は、図４に示すステップｂの時点でのウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すVIIa-VIIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図８】(a) 〜(b) は、図４に示すステップｃの時点でのウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すVIIIa-VIIIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図９】(a) 〜(b) は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置の構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すIXa-IXa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図１０】第１，第２の保持チャックのｏｎ／ｏｆｆ、保持台の回転数及び不活性ガスの流量のタイミングチャートを示す図である。
【図１１】(a) 〜(d) は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１２】(a) 〜(d) は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１３】(a) 〜(b) は、図１０に示すステップｂの時点でのウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すXIIIa-XIIIa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図１４】(a) 〜(b) は、図１０に示すステップｃの時点でのウェハの構成を示す図であり、(a) は、(b) に示すXIVa-XIVa線における断面図であり、(b) は、平面図である。
【図１５】従来の基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図１６】従来の基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図１７】従来の基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図１８】(a) 〜(b) は、ウェハの構成を示す断面図であり、(a) は、ウェットエッチング前のウェハの構成を示す図であり、(b) は、ウェットエッチング後のウェハの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本願発明者が、鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を見出した。
【００３２】
以下に、膜の面積と、ウェットエッチングにより該膜を除去するのに要するエッチング時間との関係について、図１を参照しながら説明する。図１は、膜の面積と、エッチング時間との関係を示すグラフである。
【００３３】
図１の測定条件（ウェットエッチング条件）は、次のような条件である。面積がｘｍｍ2で且つ膜厚が１００ｎｍのポリシリコンからなる膜に、フッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を、１ｌ／ｍｉｎの流量で、吐出する。フッ硝酸は、第１の化合物として硝酸（ＨＮＯ3）を含み、第２の化合物としてフッ酸（ＨＦ）を含む。
【００３４】
図１に示すように、膜の面積が２０ｍｍ2以下の場合、膜の全てを除去するには、５０秒よりも遙かに長い時間の間、膜にフッ硝酸を吐出することが必要とされる。言い換えれば、膜の面積が２０ｍｍ2以下の場合、５０秒の間、膜にフッ硝酸を吐出しても、膜の全てを除去することができずに、膜の大部分が残存する。
【００３５】
これに対し、図１に示すように、膜の面積が約６０ｍｍ2の場合、約２０秒の間、膜にフッ硝酸を吐出することにより、膜の全てを除去することができる。さらに、膜の面積が約１００ｍｍ2の場合、約１０秒の間、膜にフッ硝酸を吐出することにより、膜の全てを除去することができる。
【００３６】
図１から判るように、比較的短い時間（例えば２０秒以下の時間）で、膜を残存させることなく除去するには、膜の面積を、大きくする、例えば６０ｍｍ2以上にすることが好ましい。
【００３７】
膜の面積を大きくすることにより、比較的短い時間で、膜を残存させることなく除去する（言い換えれば、フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応を容易に進行させる）ことができるのは、以下の理由によるものと考えられる。
【００３８】
フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応は、以下の通りである。
【００３９】
化学反応式（１）で示されるように、フッ硝酸に含まれるＨＮＯ3により、シリコン（Ｓｉ）を酸化し、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を生成する。ＳｉＯ2を、化学反応式（２）で示されるように、フッ硝酸に含まれるＨＦにより溶解除去する。
【００４０】
Ｓｉ＋４ＨＮＯ3 → ＳｉＯ2＋４ＮＯ2＋２Ｈ2Ｏ・・・化学反応式（１）
ＳｉＯ2＋６ＨＦ → Ｈ2ＳｉＦ6＋２Ｈ2Ｏ・・・化学反応式（２）
化学反応式（１）で示されるように、ＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応の際に、副生成物として二酸化窒素（ＮＯ2）が生成される。一般に、ＨＮＯ3は、酸化還元電位が１．０Ｖである。これに対し、ＮＯ2は、酸化還元電位が１．６Ｖである。このため、ＮＯ2の酸化力は、ＨＮＯ3の酸化力よりも強い。このため、ＮＯ2によるＳｉの酸化反応が主反応となり、ＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応（即ち、化学反応式（１）で示される反応）が副反応となる。
【００４１】
このように、フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応は、第１段階の反応として、ＨＮＯ3（副反応を担う酸化剤）又はＮＯ2（主反応を担う酸化剤）によるＳｉの酸化反応を含み、第２段階の反応として、ＨＦによるＳｉＯ2の溶解除去反応を含む。
【００４２】
フッ硝酸に含まれるＨＮＯ3と反応するＳｉの量が少ない場合（言い換えれば、膜の面積が小さい、例えば２０ｍｍ2以下の場合）、ＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応の際に生成されるＮＯ2の量が少ない。即ち、主反応を担うＮＯ2の量が少ない。このため、Ｓｉの酸化反応（第１段階の反応）が容易に進行せず、ＳｉＯ2を充分に生成することができない。このため、ＨＦによるＳｉＯ2の溶解除去反応（第２段階の反応）が容易に進行しない。このように、第１，第２段階の反応が容易に進行せず、フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応が容易に進行しない。このため、図１に示すように、面積が例えば２０ｍｍ2以下の膜の全てを除去するには、多大な時間（例えば５０秒よりも遙かに長い時間）を要する。言い換えれば、短時間（例えば２０秒以下の時間）で、膜の全てを除去することができず、膜の大部分が残存する。ここで、「反応が容易に進行しない」とは、反応が殆ど進行しない、又は反応が徐々に進行することをいう。
【００４３】
一方、フッ硝酸に含まれるＨＮＯ3と反応するＳｉの量が多い場合（言い換えれば、膜の面積が大きい、例えば６０ｍｍ2以上の場合）、ＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応の際に生成されるＮＯ2の量が多い。即ち、主反応を担うＮＯ2の量が多い。このため、Ｓｉの酸化反応（第１段階の反応）が容易に進行し、ＳｉＯ2を充分に生成することができる。このため、ＨＦによるＳｉＯ2の溶解除去反応（第２段階の反応）が容易に進行する。このように、第１，第２段階の反応が容易に進行し、フッ硝酸によるシリコンのウェットエッチング反応が容易に進行する。このため、図１に示すように、短時間（例えば２０秒以下の時間）で、面積が例えば６０ｍｍ2以上の膜の全てを除去することができる。ここで、「反応が容易に進行する」とは、反応が速やかに進行することをいう。
【００４４】
以上のように、本願発明者が鋭意検討を重ねた結果、薬液として例えばフッ硝酸を用いて、例えばシリコンを含む膜に対し、ウェットエッチングを行う場合、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜の面積が小さい（例えば２０ｍｍ2以下である）と、２回目のウェットエッチング時に、該残膜を殆ど除去することができないという問題があることを見出した。さらに、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜の面積を大きくする（例えば６０ｍｍ2以上にする）ことにより、２回目のウェットエッチング時に、該残膜を残存させることなく除去することができるという知見を見出した。本願発明は、本願発明者が見出した知見に基づいて成された発明である。
【００４５】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置について、図２(a)〜(b) 及び図３(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図２(a) 〜(b) は、基板処理装置の構成を示す図であり、図２(a) は、図２(b) に示すIIa-IIa線における断面図であり、図２(b) は、平面図である。図２(a) 〜(b) において、基板処理装置の他に、基板処理装置に設置され、処理が施される被処理膜を含むウェハを図示する。図２(b) において、簡略的に図示するために、遮蔽板の図示を省略する。図３(a) 〜(b) は、ウェハの構成を示す図であり、図３(a) は、図３(b) に示すIIIa-IIIa線における断面図であり、図３(b) は、平面図である。
【００４６】
基板処理装置は、図２(a) 〜(b) に示すように、保持台１１と、保持台１１に設けられウェハＷを保持する第１の保持ピン１２と、保持台１１に設けられウェハＷを保持する第２の保持ピン１３と、保持台１１に設けられウェハＷの裏面に薬液１５等を吐出するノズル１４と、ウェハＷの表面に不活性ガス１８を吐出する遮蔽板１７とを備えている。
【００４７】
図２(b) に示すように、例えば３個の第１の保持ピン１２が、平面形状が円形状の保持台１１の周縁部に、互いに間隔を空けて配置されている。例えば３個の第２の保持ピン１３が、保持台１１の周縁部に、互いに間隔を空けて配置されている。第１の保持ピン１２と第２の保持ピン１３とは、交互に配置されている。
【００４８】
隣り合う第１の保持ピン１２の中心と、保持台１１の中心とを結んで形成される角度αは、例えば１２０°である。隣り合う第２の保持ピン１３の中心と、保持台１１の中心とを結んで形成される角度βは、例えば１２０°である。
【００４９】
第１の保持ピン１２とウェハＷとが接触する接触面積は、例えば一個の第１の保持ピン１２当り１００ｍｍ2（６０ｍｍ2以上）である。第２の保持ピン１３とウェハＷとが接触する接触面積は、例えば一個の第２の保持ピン１３当り１ｍｍ2である。
【００５０】
後述の図４、図５(a) 〜(d) 及び図６(a) 〜(d) からも判るように、第１，第２の保持ピン１２，１３は、それぞれ、単独で、上方及び下方に移動可能である。また、第１，第２の保持ピン１２，１３は、それぞれ、３個の第１の保持ピン、又は３個の第２の保持ピンで、ウェハＷを保持可能である。
【００５１】
図５(a) 〜(d) 及び図６(a) 〜(d) からも判るように、保持台１１が回転する。これにより、第１，第２の保持ピン１２，１３の双方又は一方により保持されたウェハＷを回転させる。
【００５２】
図５(a) 〜(d) 及び図６(a) 〜(d) からも判るように、遮蔽板１７から、ウェハＷの表面に、不活性ガス１８を吹き付ける。これにより、ウェハＷを、第１，第２の保持ピン１２，１３の双方又は一方に押し付けて固定する。
【００５３】
図５(a) 〜(d) 及び図６(a) 〜(d) からも判るように、ノズル１４から、ウェハＷの裏面に、薬液（図５(b) 〜(c)：１５参照）又は純水（図６(a) 〜(b)：１６参照）を吐出する。
【００５４】
図３(a) 〜(b) に示すように、基板処理装置に設置されるウェハＷは、基板１と、基板１の裏面、側面及び表面の上に形成された絶縁膜２と、絶縁膜２の裏面、側面及び表面の上に形成された被処理膜３とを有している。被処理膜３は、基板１の裏面及び側面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ａと、基板１の表面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ｂとを含む。
【００５５】
以下に、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図４、図５(a) 〜(d) 、図６(a) 〜(d) 、図７(a) 〜(b) 及び図８(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図４は、第１，第２の保持ピンのｏｎ／ｏｆｆ、保持台の回転数及び不活性ガスの流量のタイミングチャートを示す図である。図５(a) 〜図６(d) は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図７(a) 〜(b) は、図４に示すステップｂの時点でのウェハの構成を示す図であり、図７(a) は、図７(b) に示すVIIa-VIIa線における断面図であり、図７(b) は、平面図である。図８(a) 〜(b) は、図４に示すステップｃの時点でのウェハの構成を示す図であり、図８(a) は、図８(b) に示すVIIIa-VIIIa線における断面図であり、図８(b) は、平面図である。図４において、第１，第２の保持ピンの「ｏｎ」とは、第１，第２の保持ピンを上方に移動させて、ウェハの裏面に接触させることをいう。一方、第１，第２の保持ピンの「ｏｆｆ」とは、第１，第２の保持ピンを下方に移動させて、ウェハの裏面から離すことをいう。
【００５６】
まず、図３(a) 〜(b) に示すように、基板１と、絶縁膜２と、被処理膜３とを有するウェハＷを準備する。具体的には、例えばＣＶＤ法により、例えばシリコンからなる基板１の裏面、側面及び表面の上に、例えば膜厚が１５０ｎｍの酸化シリコンからなる絶縁膜２を形成する。その後、例えばＣＶＤ法により、絶縁膜２の裏面、側面及び表面の上に、例えば膜厚が１００ｎｍのポリシリコンからなる被処理膜３を形成する。このようにして、被処理膜３を含むウェハＷを準備する。
【００５７】
次に、図４に示すステップａを行う。
【００５８】
具体的には、まず、図４及び図５(a) に示すように、ウェハＷを、基板処理装置に挿入し、保持台１１に設けられた第１の保持ピン（第１の保持部）１２及び第２の保持ピン（第２の保持部）１３を、ウェハＷの裏面（詳細には、ウェハ裏面側の被処理膜）に接触させる（図４：時間ｔa1参照）。これにより、第１，第２の保持ピン１２，１３により、ウェハＷを保持する。続いて、不活性ガス１８として例えばＮ2ガスを用い、遮蔽板１７から、例えば１００ｌ／ｍｉｎの流量で、ウェハＷの表面にＮ2ガスを吹き付ける（図４：時間ｔa2参照）。これにより、ウェハＷを、第１，第２の保持ピン１２，１３に押し付けて固定する。続いて、保持台１１の回転を開始させ（図４：時間ｔa3参照）、保持台１１の回転数を、例えば８００ｒｐｍにする（図４：時間ｔa4参照）。これにより、８００ｒｐｍの回転数で、ウェハＷを回転させる。
【００５９】
次に、図４に示すステップｂを行う。
【００６０】
具体的には、まず、図４に示すように、第１，第２の保持ピン１２，１３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第２の保持ピン１３を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔb1参照）。これにより、第１の保持ピン１２のみにより、ウェハＷを保持する。
【００６１】
続いて、図５(b) に示すように、第１の保持ピン１２により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、薬液１５として例えばフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を用い、ノズル１４から、例えば１ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば１０秒間、ウェハＷの裏面にフッ硝酸を吐出し、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）に、フッ硝酸を供給する。これにより、図７(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の保持ピン１２を接触させた部分以外の部分（第１の部分）を除去する。一方、図７(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の保持ピン１２を接触させた部分（第２の部分）３ｘを、基板１の裏面の上に絶縁膜２を介して残存させる。第２の部分３ｘの面積は、例えば１００ｍｍ2（６０ｍｍ2以上）である。なお、図７(a) に示すように、基板１の表面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ｂには、フッ硝酸が供給されないため、被処理膜３Ｂが残存する。
【００６２】
次に、図４に示すステップｃを行う。
【００６３】
具体的には、まず、図４及び図５(c) に示すように、第１の保持ピン１２により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、且つ、ウェハＷの裏面にフッ硝酸を１ｌ／ｍｉｎの流量で吐出している状態で、第２の保持ピン１３を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面（詳細には、被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の部分が除去されて露出するウェハの裏面に形成された絶縁膜）に接触させた（図４：時間ｔc1参照）後、第１の保持ピン１２を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔc2参照）。これにより、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを保持する保持ピンを、第１の保持ピン１２から第２の保持ピン１３に切り替える。
【００６４】
続いて、図５(c) に示すように、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、ウェハＷの裏面にフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を１ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば１０秒間吐出する。これにより、図８(a) 〜(b) に示すように、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分（図７(a),(b)：３ｘ参照）を除去する。続いて、ウェハＷの裏面へのフッ硝酸の吐出を止める。
【００６５】
このように、ステップｂ（１回目のウェットエッチング）及びステップｃ（２回目のウェットエッチング）を順次行う。１回目のウェットエッチングにより、図７(a) 〜(b) に示すように、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の部分を除去し、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分３ｘを残存させる。２回目のウェットエッチングにより、図８(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分を除去する。
【００６６】
次に、図４に示すステップｄを行う。
【００６７】
具体的には、まず、図４及び図５(d) に示すように、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持ピン１２を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面（詳細には、ウェハの裏面に形成された絶縁膜）に接触させる（図４：時間ｔd1参照）。続いて、保持台１１の回転数を上昇させ（図４：時間ｔd2参照）、保持台１１の回転数を、８００ｒｐｍから１２００ｒｐｍにする（図４：時間ｔd3参照）。続いて、１２００ｒｐｍの回転数で、例えば５秒間、ウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存するフッ硝酸を振り切る。
【００６８】
次に、図４に示すステップｅを行う。
【００６９】
具体的には、まず、図４及び図６(a) に示すように、第１，第２の保持ピン１２，１３により保持されたウェハＷが１２００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第２の保持ピン１３を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔe1参照）。続いて、例えば純水１６を、例えば２ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば４５秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。これにより、ウェハＷを洗浄する。続いて、図４及び図６(b) に示すように、第２の保持ピン１３を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面に接触させた（図４：時間ｔe2参照）後、第１の保持ピン１２を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔe3参照）。続いて、例えば純水１６を、例えば２ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば４５秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。これにより、ウェハＷを洗浄する。続いて、ウェハＷの裏面への純水１６の吐出を止める。
【００７０】
次に、図４に示すステップｆを行う。
【００７１】
具体的には、まず、図４及び図６(c) に示すように、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷが１２００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持ピン１２を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面に接触させる（図４：時間ｔf1参照）。続いて、保持台１１の回転数を上昇させ（図４：時間ｔf2参照）、保持台１１の回転数を、１２００ｒｐｍから１８００ｒｐｍにする（図４：時間ｔf3参照）。続いて、第２の保持ピン１３を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔf4参照）。続いて、１８００ｒｐｍの回転数で、例えば１５秒間、第１の保持ピン１２により保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存する純水１６を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。続いて、図４及び図６(d) に示すように、第２の保持ピン１３を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面に接触させた（図４：時間ｔf5参照）後、第１の保持ピン１２を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離す（図４：時間ｔf6参照）。続いて、１８００ｒｐｍの回転数で、例えば１５秒間、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存する純水１６を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。
【００７２】
次に、図４に示すステップｇを行う。
【００７３】
具体的には、まず、図４に示すように、第２の保持ピン１３により保持されたウェハＷが１８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持ピン１２を、上方に移動させて、ウェハＷの裏面に接触させる（図４：時間ｔg1参照）。続いて、保持台１１の回転数を下降させ（図４：時間ｔg2参照）、保持台１１の回転数を、１８００ｒｐｍから０ｒｐｍにする（図４：時間ｔg3参照）。これにより、ウェハＷの回転を停止する。続いて、遮蔽板１７からのウェハＷの表面へのＮ2ガスの吹き付けを止める（図４：時間ｔg4参照）。これにより、第１，第２の保持ピン１２，１３へのウェハＷの押し付けを止める。続いて、第１，第２の保持ピン１２，１３を、下方に移動させて、ウェハＷの裏面から離し（図４：時間ｔg5参照）、ウェハＷを、基板処理装置から取り出す。
【００７４】
本実施形態によると、図７(a) 〜(b) に示すように、ステップｂ（即ち、１回目のウェットエッチング）後に残存させる残膜、即ち、被処理膜（図３(a):３Ａ参照）における第２の部分３ｘの面積を大きくし、例えば６０ｍｍ2以上にする。これにより、ステップｃ（即ち、２回目のウェットエッチング）時に、薬液による被処理膜のウェットエッチング反応を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【００７５】
具体的には、被処理膜における第２の部分の面積を、例えば６０ｍｍ2以上にする、言い換えれば、被処理膜に含まれるＳｉの量を多くする。これにより、薬液（例えばフッ硝酸）に含まれるＨＮＯ3によるＳｉの酸化反応（即ち、化学反応式（１）で示される反応）の際に生成するＮＯ2の量を多くすることができる。このため、ＨＮＯ3（副反応を担う酸化剤）又はＮＯ2（主反応を担う酸化剤）によるＳｉの酸化反応（第１段階の反応）を容易に進行させることができるので、ＳｉＯ2を充分に生成することができる。このため、薬液に含まれるＨＦによるＳｉＯ2の溶解除去反応（即ち、化学反応式（２）で示される反応，第２段階の反応）を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【００７６】
本実施形態における「残膜」とは、除去すべきにも拘わらず除去できずに残存する膜をいう。本実施形態では、除去すべき膜を、基板１の裏面及び側面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ａとし、一方、除去する必要のない膜を、基板１の表面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ｂとする場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７７】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置について、図９(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図９(a) 〜(b) は、基板処理装置の構成を示す図であり、図９(a) は、図９(b) に示すIXa-IXa線における断面図であり、図９(b) は、平面図である。図９(a) 〜(b) において、基板処理装置の他に、基板処理装置に設置され、処理が施される被処理膜を含むウェハを図示する。図９(b) において、簡略的に図示するために、遮蔽板の図示を省略する。
【００７８】
基板処理装置は、図９(a) 〜(b) に示すように、保持台２１と、保持台２１に設けられウェハＷを保持する第１の保持チャック２２と、保持台２１に設けられウェハＷを保持する第２の保持チャック２３と、保持台２１に設けられウェハＷの裏面に薬液２５等を吐出するノズル２４と、ウェハＷの表面に不活性ガス２８を吐出する遮蔽板２７とを備えている。
【００７９】
図９(b) に示すように、例えば３個の第１の保持チャック２２が、平面形状が円形状の保持台２１の周縁部に、互いに間隔を空けて配置されている。例えば３個の第２の保持チャック２３が、保持台２１の周縁部に、互いに間隔を空けて配置されている。第１の保持チャック２２と第２の保持チャック２３とは、交互に配置されている。
【００８０】
隣り合う第１の保持チャック２２の中心と、保持台２１の中心とを結んで形成される角度αは、例えば１２０°である。隣り合う第２の保持チャック２３の中心と、保持台２１の中心とを結んで形成される角度βは、例えば１２０°である。
【００８１】
第１の保持チャック２２とウェハＷの側面とが接触する接触面積は、例えば１個の第１の保持チャック２２当り７０ｍｍ2であり、第１の保持チャック２２とウェハＷの裏面とが接触する接触面積は、例えば７０ｍｍ2である。このように、第１の保持チャック２２とウェハＷの側面及び裏面とが接触する接触面積は、例えば１４０ｍｍ2（６０ｍｍ2以上）である。
【００８２】
第２の保持チャック２３とウェハＷの側面とが接触する接触面積は、例えば１個の第２の保持チャック２３当り１ｍｍ2であり、第２の保持チャック２３とウェハＷの裏面とが接触する接触面積は、例えば１ｍｍ2である。
【００８３】
後述の図１０、図１１(a) 〜(d) 及び図１２(a) 〜(d) からも判るように、第１，第２の保持チャック２２，２３は、それぞれ、単独で、移動可能である。第１，第２の保持チャック２２，２３は、それぞれ、３個の第１の保持チャック、又は３個の第２の保持チャックで、ウェハＷを保持可能である。
【００８４】
図１１(a) 〜(d) 及び図１２(a) 〜(d) からも判るように、保持台２１が回転する。これにより、第１，第２の保持チャック２２，２３の双方又は一方により保持されたウェハＷを回転させる。
【００８５】
図１１(a) 〜(d) 及び図１２(a) 〜(d) からも判るように、遮蔽板２７から、ウェハＷの表面に、不活性ガス２８を吹き付ける。これにより、ノズル２４から吐出された薬液２５が、ウェハＷの表面に回り込むことを防止する。
【００８６】
図１１(a) 〜(d) 及び図１２(a) 〜(d) からも判るように、ノズル２４から、ウェハＷの裏面に、薬液（図１１(b) 〜(c)：２５参照）又は純水（図１２(a) 〜(b)：２６参照）を吐出する。
【００８７】
基板処理装置に設置されるウェハＷの構成は、第１の実施形態におけるウェハＷの構成と同様である。
【００８８】
以下に、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図１０、図１１(a) 〜(d) 、図１２(a) 〜(d) 、図１３(a) 〜(b) 及び図１４(a) 〜(b) を参照しながら説明する。図１０は、第１，第２の保持チャックのｏｎ／ｏｆｆ、保持台の回転数及び不活性ガスの流量のタイミングチャートを示す図である。図１１(a) 〜図１２(d) は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図１３(a) 〜(b) は、図１０に示すステップｂの時点でのウェハの構成を示す図であり、図１３(a) は、図１３(b) に示すXIIIa-XIIIa線における断面図であり、図１３(b) は、平面図である。図１４(a) 〜(b) は、図１０に示すステップｃの時点でのウェハの構成を示す図であり、図１４(a) は、図１４(b) に示すXIVa-XIVa線における断面図であり、図１４(b) は、平面図である。図１０において、第１，第２の保持チャックの「ｏｎ」とは、第１，第２の保持チャックを移動させて、ウェハに接触させることをいう。一方、第１，第２の保持チャックの「ｏｆｆ」とは、第１，第２の保持チャックを移動させて、ウェハから離すことをいう。
【００８９】
まず、第１の実施形態における図３(a) 〜(b) に示すように、基板１と、絶縁膜２と、被処理膜３とを有するウェハＷを準備する。
【００９０】
次に、図１０に示すステップａを行う。
【００９１】
具体的には、まず、図１０及び図１１(a) に示すように、ウェハＷを、基板処理装置に挿入し、保持台２１に設けられた第１の保持チャック（第１の保持部）２２及び第２の保持チャック（第２の保持部）２３で、ウェハＷを挟み込む（図１０：時間ｔa1参照）。言い換えれば、第１，第２の保持チャック２２，２３を、ウェハＷの裏面及び側面（詳細には、ウェハ裏面側及び側面側の被処理膜）に接触させる。これにより、第１，第２の保持チャック２２，２３により、ウェハＷを保持する。続いて、不活性ガス２８として例えばＮ2ガスを用い、遮蔽板２７から、例えば１００ｌ／ｍｉｎの流量で、ウェハＷの表面にＮ2ガスを吹き付ける（図１０：時間ｔa2参照）。これにより、ノズル２４からの薬液２５の吐出時に、ウェハＷの表面に、薬液２５が回り込むことを防止する。続いて、保持台２１の回転を開始させ（図１０：時間ｔa3参照）、保持台２１の回転数を、例えば８００ｒｐｍにする（図１０：時間ｔa4参照）。これにより、８００ｒｐｍの回転数で、ウェハＷを回転させる。
【００９２】
次に、図１０に示すステップｂを行う。
【００９３】
具体的には、まず、図１０に示すように、第１，第２の保持チャック２２，２３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔb1参照）。これにより、第１の保持チャック２２のみにより、ウェハＷを保持する。
【００９４】
続いて、図１１(b) に示すように、第１の保持チャック２２により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、薬液２５として例えばフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を用い、ノズル２４から、例えば１ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば１０秒間、ウェハＷの裏面にフッ硝酸を吐出し、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）に、フッ硝酸を供給する。これにより、図１３(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の保持チャック２２を接触させた部分以外の部分（第１の部分）を除去する。一方、図１３(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の保持チャック２２を接触させた部分（第２の部分）３ｙを、基板１の裏面の上から側面の上に亘って絶縁膜２を介して残存させる。第２の部分３ｙの面積は、例えば１４０ｍｍ2（６０ｍｍ2以上）である。なお、図１３(a) に示すように、基板１の表面の上に絶縁膜２を介して形成された被処理膜３Ｂには、フッ硝酸が供給されないため、被処理膜３Ｂが残存する。
【００９５】
次に、図１０に示すステップｃを行う。
【００９６】
具体的には、まず、図１０及び図１１(c) に示すように、第１の保持チャック２２により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、且つ、ウェハＷの裏面にフッ硝酸を１ｌ／ｍｉｎの流量で吐出している状態で、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面（詳細には、被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の部分が除去されて露出するウェハの裏面及び側面に形成された絶縁膜）に接触させた（図１０：時間ｔc1参照）後、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔc2参照）。これにより、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷを保持する保持チャックを、第１の保持チャック２２から第２の保持チャック２３に切り替える。
【００９７】
続いて、図１１(c) に示すように、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、ウェハＷの裏面にフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を１ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば１０秒間吐出する。これにより、図１４(a) 〜(b) に示すように、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分（図１３(a),(b)：３ｙ参照）を除去する。続いて、ウェハＷの裏面へのフッ硝酸の吐出を止める。
【００９８】
このように、ステップｂ（１回目のウェットエッチング）及びステップｃ（２回目のウェットエッチング）を順次行う。１回目のウェットエッチングにより、図１３(a) 〜(b) に示すように、基板の裏面及び側面の上に絶縁膜を介して形成された被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第１の部分を除去し、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分３ｙを残存させる。２回目のウェットエッチングにより、図１４(a) 〜(b) に示すように、該被処理膜（図３(a)：３Ａ参照）における第２の部分を除去する。
【００９９】
次に、図１０に示すステップｄを行う。
【０１００】
具体的には、まず、図１０及び図１１(d) に示すように、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷが８００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面（詳細には、ウェハの裏面及び側面に形成された絶縁膜）に接触させる（図１０：時間ｔd1参照）。続いて、保持台２１の回転数を上昇させ（図１０：時間ｔd2参照）、保持台２１の回転数を、８００ｒｐｍから１２００ｒｐｍにする（図１０：時間ｔd3参照）。続いて、１２００ｒｐｍの回転数で、例えば５秒間、ウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存するフッ硝酸を振り切る。
【０１０１】
次に、図１０に示すステップｅを行う。
【０１０２】
具体的には、まず、図１０及び図１２(a) に示すように、第１，第２の保持チャック２２，２３により保持されたウェハＷが１２００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔe1参照）。続いて、例えば純水２６を、例えば２ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば４５秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。これにより、ウェハＷを洗浄する。続いて、図１０及び図１２(b) に示すように、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面に接触させた（図１０：時間ｔe2参照）後、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷから離す（図１２：時間ｔe3参照）。続いて、例えば純水２６を、例えば２ｌ／ｍｉｎの流量で、例えば４５秒間、ウェハＷの裏面に吐出する。これにより、ウェハＷを洗浄する。続いて、ウェハＷの裏面への純水２６の吐出を止める。
【０１０３】
次に、図１０に示すステップｆを行う。
【０１０４】
具体的には、まず、図１０及び図１２(c) に示すように、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷが１２００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面に接触させる（図１０：時間ｔf1参照）。続いて、保持台２１の回転数を上昇させ（図１０：時間ｔf2参照）、保持台２１の回転数を、１２００ｒｐｍから３０００ｒｐｍにする（図１０：時間ｔf3参照）。続いて、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔf4参照）。続いて、３０００ｒｐｍの回転数で、例えば１５秒間、第１の保持チャック２２により保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存する純水２６を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。続いて、図１０及び図１２(d) に示すように、第２の保持チャック２３を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面に接触させた（図１０：時間ｔf5参照）後、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷから離す（図１０：時間ｔf6参照）。続いて、３０００ｒｐｍの回転数で、例えば１５秒間、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷに残存する純水２６を振り切って、ウェハＷを乾燥させる。
【０１０５】
次に、図１０に示すステップｇを行う。
【０１０６】
具体的には、まず、図１０に示すように、第２の保持チャック２３により保持されたウェハＷが３０００ｒｐｍの回転数で回転している状態で、第１の保持チャック２２を移動させて、ウェハＷの裏面及び側面に接触させる（図１０：時間ｔg1参照）。続いて、保持台２１の回転数を下降させ（図１０：時間ｔg2参照）、保持台２１の回転数を、３０００ｒｐｍから０ｒｐｍにする（図１０：時間ｔg3参照）。これにより、ウェハＷの回転を停止する。続いて、遮蔽板２７からのウェハＷの表面へのＮ2ガスの吹き付けを止める（図１０：時間ｔg4参照）。続いて、第１，第２の保持チャック２２，２３を移動させて、ウェハＷから離し（図１０：時間ｔg5参照）、ウェハＷを、基板処理装置から取り出す。
【０１０７】
第１の実施形態と本実施形態との相違点は、以下に示す点である。
【０１０８】
第１の実施形態では、ウェハＷを保持する第１，第２の保持部として、ウェハＷの裏面にのみ接触する第１，第２の保持ピン１２，１３を用いる。これに対し、本実施形態では、第１，第２の保持部として、ウェハＷを挟み込む第１，第２の保持チャック２２，２３、言い換えれば、ウェハＷの裏面及び側面に接触する第１，第２の保持チャック２２，２３を用いる。
【０１０９】
第１の実施形態では、第１の保持部として、ウェハＷの裏面に接触させる第１の保持ピン１２を用いるため、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜（図７(a),(b)：３ｘ参照）は、基板の裏面の上に絶縁膜を介して残存する。これに対し、本実施形態では、第１の保持部として、ウェハＷの裏面及び側面に接触させる第１の保持チャック２２を用いるため、１回目のウェットエッチング後に残存させる残膜（図１３(a),(b)：３ｙ参照）は、基板の裏面の上から側面の上に亘って絶縁膜を介して残存する。
【０１１０】
本実施形態では、第１，第２の保持チャック２２，２３により、ウェハＷを挟み込んで保持するため、第１の実施形態に比べて、ウェハＷを強く保持することができるので、ウェハＷの回転数を上昇させることができる。言い換えれば、ウェハＷの回転数を上昇させても、ウェハＷを安定に保持することができる。
【０１１１】
本実施形態によると、図１３(a) 〜(b) に示すように、ステップｂ（即ち、１回目のウェットエッチング）後に残存させる残膜、即ち、被処理膜（図３(a):３Ａ参照）における第２の部分３ｙの面積を大きくし、例えば６０ｍｍ2以上にする。これにより、ステップｃ（即ち、２回目のウェットエッチング）時に、薬液による被処理膜のウェットエッチング反応を容易に進行させることができる。従って、残膜を残存させることなく除去することができる。
【０１１２】
第１〜第２の実施形態では、第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）とウェハとが接触する接触面積の下限を６０ｍｍ2と規定したのに対し、接触面積の上限を特に規定していない。接触面積の上限は、例えば、基板処理装置の構造、特に、ウェハの裏面に薬液を吐出するノズルの構造、及びウェハを保持する第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）の構造等、並びにウェハとノズルと第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）との配置関係等に基づいて規定される。
【０１１３】
例えば、ウェハの直径が３００ｍｍであり、且つ、ウェハを保持する第１の保持ピンの個数が、３個である場合、１個の第１の保持ピンとウェハの裏面とが接触する接触面積の上限は、例えば、３等分したウェハの裏面の面積の９０％を占める面積２２２００ｍｍ2（＝１５０×１５０×３．１４÷３×０．９）である。
【０１１４】
なお、第１〜第２の実施形態では、１回目のウェットエッチング後に、ウェハの裏面及び側面における第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）が接触する部分を残存させる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ウェハと第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）との間に薬液が入り込んで、該部分における周縁部が除去されて該部分の中央部のみが残存する可能性がある。その反対に、例えば、第１の保持ピン（又は第１の保持チャック）の周囲に薬液が供給されずに、該部分の他に該部分を取り囲む外周部が残存する可能性がある。何れの場合も、該部分の面積が６０ｍｍ2以上であれば、本発明の目的を達成することができる。
【０１１５】
また、第１〜第２の実施形態では、ウェハを保持する第１，第２の保持ピン（又は第１，第２の保持チャック）の個数が、３個である場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。但し、ウェハを安定して回転させるには、第１，第２の保持ピン（又は第１，第２の保持チャック）の個数は、３個以上であることが好ましい。
【０１１６】
また、第１〜第２の実施形態では、被処理膜として、ポリシリコン膜（シリコンを含む膜）を用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、被処理膜として、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）を含む膜を用いてもよい。
【０１１７】
また、第１〜第２の実施形態では、ウェハを８００ｒｐｍの回転数で回転させながら、ウェハの裏面にフッ硝酸（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：８０）を１ｌ／ｍｉｎの流量で吐出する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ウェハの回転数は、ウェハの裏面及び側面に、均一にフッ硝酸を供給することができる回転数であればよく、具体的には例えば、ウェハの回転数は、２００ｒｐｍ以上で８００ｒｐｍ以下であればよい。フッ硝酸の流量は、ウェハの裏面及び側面に、均一にフッ硝酸が供給することができる流量であればよい。
【０１１８】
また、第１〜第２の実施形態では、１個のノズルを、保持台の中央部に設ける場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、保持台の中央部及び周縁部に、それぞれ、ノズルを設けてもよい。
【０１１９】
また、第２の実施形態では、第１の保持部として、ウェハを挟み込む第１の保持チャック、言い換えれば、ウェハの裏面及び側面に接触する第１の保持チャックを用いる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１２０】
例えば、第１の保持部として、ウェハの側面のみに接触させる第１の保持チャックを用いてもよい。この場合、例えば、ウェハの直径が３００ｍｍであり、且つ、ウェハのベベル部のラウンド部の直径が０．３ｍｍである場合、第１の保持チャックとウェハの側面とが接触する接触面積の上限は、例えば、ウェハの側面の面積（＝ウェハの外周長Ｘウエハのベベル部長）の９０％を占める面積１３３ｍｍ2である。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
以上説明したように、本発明は、被処理膜（特に、被処理膜における除去すべき部分）を、残存させることなく除去することができ、被処理膜を備えた半導体装置の製造方法に有用である。
【符号の説明】
【０１２２】
１１，２１ 保持台
１２ 第１の保持ピン（第１の保持部）
２２ 第１の保持チャック（第１の保持部）
１３ 第２の保持ピン（第２の保持部）
２３ 第２の保持チャック（第２の保持部）
１４，２４ ノズル
１５，２５ 薬液
１６，２６ 純水
１７，２７ 遮蔽板
１８，１９ 不活性ガス
Ｗ ウェハ
１ 基板
２ 絶縁膜
３，３Ａ，３Ｂ 被処理膜
３ｘ，３ｙ 第２の部分
α，β 角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェットエッチングにより、基板の上に形成された被処理膜における第１の部分を除去し、前記被処理膜における第２の部分を除去せずに残存させる工程（ａ）と、
前記工程（ａ）よりも後に、ウェットエッチングにより、前記被処理膜における前記第２の部分を除去する工程（ｂ）とを備え、
前記被処理膜における前記第２の部分の面積は、６０ｍｍ2以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記被処理膜は、基板の裏面及び側面の上に形成されており、
前記工程（ａ）において、前記被処理膜における前記第２の部分を、前記基板の裏面の上に残存させることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記被処理膜は、基板の裏面及び側面の上に形成されており、
前記工程（ａ）において、前記被処理膜における前記第２の部分を、前記基板の裏面の上から側面の上に亘って残存させることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ａ）は、第１の保持部により前記基板及び前記被処理膜を含むウェハを保持しながら、前記被処理膜における前記第１の部分を除去する工程を含み、
前記工程（ａ）において、前記第１の保持部は、前記被処理膜における前記第２の部分と接触している一方、前記被処理膜における前記第１の部分と接触していないことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の保持部の個数は、３個以上であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ａ）において、前記第１の保持部により保持された前記ウェハを回転させながら、前記被処理膜における前記第１の部分を除去することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）は、
前記第１の保持部を、前記被処理膜における前記第２の部分から離す工程（ｂ１）と、
前記工程（ｂ１）よりも後に、第２の保持部により前記ウェハを保持しながら、前記被処理膜における前記第２の部分を除去する工程（ｂ２）とを含み、
前記工程（ｂ２）において、前記第２の保持部は、前記ウェハにおける前記第１の部分が除去されて露出する部分と接触していることを特徴とする請求項４〜６のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）における前記ウェットエッチング及び前記工程（ｂ）における前記ウェットエッチングは、第１の化合物及び第２の化合物を含む薬液を用いたウェットエッチングであり、
前記被処理膜と前記薬液とのウェットエッチング反応は、
前記被処理膜に含まれる元素と、前記薬液に含まれる前記第１の化合物とが反応して、前記元素を含む酸化物、及び副生成物を生成する第１の酸化反応と、
前記元素と、前記副生成物とが反応して、前記酸化物を生成する第２の酸化反応と、
前記酸化物と、前記薬液に含まれる前記第２の化合物とが反応して、前記酸化物を溶解除去する反応とを含み、
前記副生成物の酸化力は、前記第１の化合物の酸化力よりも強く、
前記第２の酸化反応は、前記酸化物を生成する主反応であり、
前記第１の酸化反応は、前記酸化物を生成する副反応であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記被処理膜に含まれる前記元素は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）であり、
前記薬液に含まれる前記第１の化合物は、硝酸（ＨＮＯ3）であり、
前記薬液に含まれる前記第２の化合物は、フッ酸（ＨＦ）であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
ウェットエッチングにより、基板の上に形成された被処理膜における第１の部分を除去し、前記被処理膜における第２の部分を除去せずに残存させる工程（ａ）と、
前記工程（ａ）よりも後に、ウェットエッチングにより、前記被処理膜における前記第２の部分を除去する工程（ｂ）とを備え、
前記被処理膜における前記第２の部分の面積は、６０ｍｍ2以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記被処理膜は、基板の裏面及び側面の上に形成されており、
前記工程（ａ）において、前記被処理膜における前記第２の部分を、前記基板の裏面の上に残存させることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記被処理膜は、基板の裏面及び側面の上に形成されており、
前記工程（ａ）において、前記被処理膜における前記第２の部分を、前記基板の裏面の上から側面の上に亘って残存させることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ａ）は、第１の保持部により前記基板及び前記被処理膜を含むウェハを保持しながら、前記被処理膜における前記第１の部分を除去する工程を含み、
前記工程（ａ）において、前記第１の保持部は、前記被処理膜における前記第２の部分と接触している一方、前記被処理膜における前記第１の部分と接触していないことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の保持部の個数は、３個以上であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ａ）において、前記第１の保持部により保持された前記ウェハを回転させながら、前記被処理膜における前記第１の部分を除去することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）は、
前記第１の保持部を、前記被処理膜における前記第２の部分から離す工程（ｂ１）と、
前記工程（ｂ１）よりも後に、第２の保持部により前記ウェハを保持しながら、前記被処理膜における前記第２の部分を除去する工程（ｂ２）とを含み、
前記工程（ｂ２）において、前記第２の保持部は、前記ウェハにおける前記第１の部分が除去されて露出する部分と接触していることを特徴とする請求項４〜６のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）における前記ウェットエッチング及び前記工程（ｂ）における前記ウェットエッチングは、第１の化合物及び第２の化合物を含む薬液を用いたウェットエッチングであり、
前記被処理膜と前記薬液とのウェットエッチング反応は、
前記被処理膜に含まれる元素と、前記薬液に含まれる前記第１の化合物とが反応して、前記元素を含む酸化物、及び副生成物を生成する第１の酸化反応と、
前記元素と、前記副生成物とが反応して、前記酸化物を生成する第２の酸化反応と、
前記酸化物と、前記薬液に含まれる前記第２の化合物とが反応して、前記酸化物を溶解除去する反応とを含み、
前記副生成物の酸化力は、前記第１の化合物の酸化力よりも強く、
前記第２の酸化反応は、前記酸化物を生成する主反応であり、
前記第１の酸化反応は、前記酸化物を生成する副反応であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記被処理膜に含まれる前記元素は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）であり、
前記薬液に含まれる前記第１の化合物は、硝酸（ＨＮＯ3）であり、
前記薬液に含まれる前記第２の化合物は、フッ酸（ＨＦ）であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−２２８５４４（Ｐ２０１１−２２８５４４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８１８０（Ｐ２０１０−９８１８０）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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