(57)【要約】【課題】被処理基板の中心軸方向に突出する凸部を有する被処理面を、上記凸部の側面を含め、粗面化する。【解決手段】被処理基板を処理する基板処理方法であって、前記被処理基板の凸部が形成された被処理面上に中性層を形成する中性層形成工程と、前記被処理基板の中性層上に、親水性ポリマーと疎水性ポリマーを含むブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させる相分離工程と、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー及び前記疎水性ポリマーのいずれか一方を選択的に除去する選択除去工程と、前記被処理面のうち、前記選択除去工程により除去された部分に対応する領域をウェットエッチングし、前記被処理面を、前記凸部の側面を含め、粗面化するエッチング工程と、を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板の凸部が形成された被処理面上に中性層を形成する中性層形成工程と、
前記被処理基板の中性層上に、親水性ポリマーと疎水性ポリマーを含むブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、
前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させる相分離工程と、
前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー及び前記疎水性ポリマーのいずれか一方を選択的に除去する選択除去工程と、
前記被処理面のうち、前記選択除去工程で除去された部分に対応する領域をウェットエッチングし、前記被処理面を、前記凸部の側面を含め、粗面化するエッチング工程と、を有する、基板処理方法。
【請求項２】
前記エッチング工程後、前記被処理基板上の前記中性層及び前記ブロック共重合体を剥離する隔離工程を有する、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記中性層はブラシ状に形成されている、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記中性層は膜状に形成されている、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記エッチング工程は、
前記選択除去工程後の前記被処理基板に有機溶剤を供給して、前記選択除去工程で除去された部分の内部を前記有機溶剤で満たすとともに前記内部の表面を濡らす工程と、
その後、前記被処理基板にエッチング液を供給して、前記選択除去工程で除去された部分の内部を満たしている液体を前記エッチング液で置換する工程と、を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記凸部は、前記被処理基板の中心軸と平行な断面において、１０〜１００μｍの直径を有する円状に形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記凸部は、前記被処理基板の中心軸と平行な断面において、１０ｎｍ〜５００μｍの高さを有する矩形状に形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項８】
被処理基板を処理する基板処理システムであって、
前記被処理基板の凸部が形成された被処理面上に中性層を形成する中性層形成装置と、
前記被処理基板の中性層上に、親水性ポリマーと疎水性ポリマーを含むブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置と、
前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させる相分離装置と、
前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー及び前記疎水性ポリマーのいずれか一方を選択的に除去する選択除去装置と、
前記被処理面のうち、前記選択除去装置により除去された部分に対応する領域をウェットエッチングし、前記被処理面を、前記凸部の側面を含め、粗面化するエッチング装置と、を有する、基板処理システム。
【請求項９】
前記エッチング装置によるウェットエッチング後、前記被処理基板上の前記中性層及び前記ブロック共重合体を剥離する剥離装置を有する、請求項８に記載の基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板の粗面化方法が開示されている。この粗面化方法は、複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置する配置工程と、砥粒をマスク板越しに上記被加工面へ噴射するブラスト工程とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１１／１４５４７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示にかかる技術は、被処理基板の中心軸方向に突出する凸部を有する被処理面を、上記凸部の側面を含め、粗面化する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、被処理基板を処理する基板処理方法であって、前記被処理基板の凸部が形成された被処理面上に中性層を形成する中性層形成工程と、前記被処理基板の中性層上に、親水性ポリマーと疎水性ポリマーを含むブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させる相分離工程と、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー及び前記疎水性ポリマーのいずれか一方を選択的に除去する選択除去工程と、前記被処理面のうち、前記選択除去工程により除去された領域に対応する部分をウェットエッチングし、前記被処理面を、前記凸部の側面を含め、粗面化するエッチング工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、被処理基板の中心軸方向に突出する凸部を有する被処理面を、上記凸部における側面を含め、粗面化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１の基板処理装置の内部構成の概略を示す平面の説明図である。
【図３】図１の基板処理装置の内部構成の概略を示す正面図である。
【図４】図１の基板処理装置の内部構成の概略を示す背面図である。
【図５】被処理対象のウェハＷ一例を説明する図である。
【図６】被処理対象のウェハＷの他の例を説明する図である。
【図７】粗面化処理の一例の主な工程を示すフローチャートである。
【図８】粗面化処理中のウェハＷの一部分の様子を拡大して示す断面図である。
【図９】エッチング工程における主な工程を示すフローチャートである。
【図１０】剥離工程における主な工程を示すフローチャートである。
【図１１】凸部が断面において矩形状である被処理面を粗面化処理するときの被処理面の一部分の様子を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
半導体デバイス等に用いられる、被処理基板としての半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）に対し、基板表面を粗面化し当該基板表面に微細な凹凸を形成することが求められる場合がある。
特許文献１の粗面化方法では、複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置し、その後、砥粒をマスク板越しに上記被加工面へ噴射する。
【０００９】
ところで、ウェハの被処理面が当該ウェハの中心軸方向に突出する凸部を有し、当該凸部の頂部や底部だけでなく、頂部と底部を接続する側面も粗面化し、微細な凹凸を形成することが求められることがある。しかし、特許文献１の粗面化方法では、ウェハの中心軸と平行な断面において凸部が円状に形成されている場合や、凸部の側面が中心軸方向に延在する場合等に、そのような凸部を有する被処理面を粗面化することはできない。
【００１０】
そこで、本開示にかかる技術は、被処理基板の中心軸方向に突出する凸部を有する被処理面を、上記凸部の側面を含め、粗面化する。
【００１１】
以下、本実施形態にかかる基板処理方法及び基板処理システムを、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態にかかる基板処理システム１の構成の概略を示す説明図である。
【００１３】
基板処理システム１は、基板処理装置２と、アッシング装置３とを備え、各装置２、３は、それぞれ制御装置２００に接続されている。
【００１４】
図２は、基板処理装置２の内部構成の概略を示す平面の説明図である。図３及び図４は、各々基板処理装置２の内部構成の概略を示す、正面図と背面図である。図５は被処理対象のウェハＷの一例を説明する図であり、図６は被処理対象のウェハＷの他の例を説明する図である。図５（Ａ）及び図６（Ａ）はウェハＷの斜視図であり、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）はウェハＷの断面を示す図である。なお、以下の説明では、「断面」とは、ウェハＷの中心軸と平行な断面を意味する。
【００１５】
基板処理装置２は、図２に示すように、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理ユニットを備えた処理ステーション１１と、を有する。そして、基板処理装置２は、カセットステーション１０と、処理ステーション１１と、を一体に接続した構成を有している。
【００１６】
カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理装置２の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。
【００１７】
カセットステーション１０には、図のＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送ユニット２３が設けられている。ウェハ搬送ユニット２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡しユニットとの間でウェハＷを搬送できる。
【００１８】
処理ステーション１１には、各種ユニットを備えた複数例えば３つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられている。
【００１９】
第１のブロックＧ１には、図３に示すように複数の液処理ユニット、例えばブロック共重合体塗布ユニット３０、選択除去ユニット３１、エッチングユニット３２、有機溶剤塗布ユニット３３が下からこの順に配置されている。
【００２０】
ブロック共重合体塗布ユニット３０は、ブロック共重合体塗布装置として機能するものであり、ウェハＷ上にブロック共重合体を塗布する。ブロック共重合体塗布ユニット３０で塗布されるブロック共重合体は第１のモノマーと第２のモノマーが直鎖状に重合した、第１のポリマー（第１のモノマーの重合体）と第２のポリマー（第２のモノマーの重合体）とを有する高分子（共重合体）である。第１のポリマーとしては、親水性（極性）を有する親水性ポリマーが用いられ、第２のポリマーとしては、疎水性（非極性）を有する疎水性ポリマーが用いられる。本実施の形態では、ブロック共重合体における親水性ポリマーの分子量の比率は約５０％〜７０％であり、ブロック共重合体における疎水性ポリマーの分子量の比率は約５０％〜３０％である。また、親水性ポリマーとして例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が用いられ、疎水性ポリマーとしては例えばポリスチレン（ＰＳ）が用いられる。以下、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）とのブロック共重合体をＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡということがある。
【００２１】
そして、ブロック共重合体塗布ユニット３０が塗布するのは、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡを溶剤により溶液状としたものである。なお、溶剤は、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡを構成するＰＳ及びＰＭＭＡと相溶性の高いものであれば特に限定されることなく、例えばトルエン、プロピレングリコール・モノメチルエーテル・アセテート（ＰＧＭＥＡ）などである。
【００２２】
選択除去ユニット３１は、選択除去装置として機能するものであり、ウェハＷ上に塗布され相分離したブロック共重合体から、親水性ポリマー及び疎水性ポリマーのいずれか一方を選択的に除去する。
【００２３】
エッチングユニット３２は、エッチング装置として機能するものであり、ウェハＷのうち、選択除去ユニット３１により親水性ポリマー及び疎水性ポリマーのいずれかが除去された領域に対応する部分を、ウェットエッチングする。
【００２４】
有機溶剤塗布ユニット３３は、剥離装置の一部として機能するものであり、アッシング装置３によるアッシング後のウェハＷに対し。有機溶剤を供給する。
【００２５】
例えばブロック共重合体塗布ユニット３０、選択除去ユニット３１、エッチングユニット３２、有機溶剤塗布ユニット３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これらブロック共重合体塗布ユニット３０、選択除去ユニット３１、エッチングユニット３２、有機溶剤塗布ユニット３３の数や配置は、任意に選択できる。
【００２６】
これらブロック共重合体塗布ユニット３０、選択除去ユニット３１、エッチングユニット３２、有機溶剤塗布ユニット３３では、例えスピン塗布法によりウェハＷ上に所定の処理液が塗布される。スピン塗布法では、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に処理液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、処理液をウェハＷの表面に拡散させる。
【００２７】
第２のブロックＧ２には、図４に示すように、熱処理ユニット４０、中性層形成ユニット４１、紫外光照射ユニット４２が設けられている。
【００２８】
熱処理ユニット４０は、ウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う。
【００２９】
中性層形成ユニット４１は、中性層形成装置として機能するものであり、ウェハＷ上に中性層を形成する。中性層形成ユニット４１により形成される中性層は、ブロック共重合体塗布ユニット３０により塗布されるブロック共重合体の親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する。以下において、「中性」という場合は、このように親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有することを意味する。本実施形態の中性層は、中性の自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayers）によってブラシ状に形成された中性ブラシである。この中性ブラシは、例えば、ポリメタクリル酸メチルとポリスチレンとのランダム共重合体を含む所定のガスをウェハＷ上に供給することにより形成される。なお、中性ブラシは、ポリメタクリル酸メチルとポリスチレンとのランダム共重合体や交互共重合体を所定の溶媒に溶解させた液体を用いて形成してもよい。
【００３０】
紫外光照射ユニット４２は、紫外光照射装置として機能するものであり、熱処理ユニット４０による加熱で相分離されたウェハＷ上のＰＳ−ｂＰＭＭＡに対して不活性ガスの雰囲気下で紫外光を照射する。
【００３１】
これら熱処理ユニット４０、中性層形成ユニット４１、紫外光照射ユニット４２は、上下方向と水平方向に並べて設けられており、その数や配置は、任意に選択できる。
【００３２】
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡しユニット５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。
【００３３】
図２に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、ウェハ搬送ユニット７０が配置されている。
【００３４】
ウェハ搬送ユニット７０は、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７０ａを有している。ウェハ搬送ユニット７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２及び第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定のユニットにウェハＷを搬送できる。ウェハ搬送ユニット７０は、例えば図４に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ３の同程度の高さの所定のユニットにウェハＷを搬送できる。
【００３５】
図３に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送ユニット８０が設けられている。ウェハ搬送ユニット８０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム８０ａを有している。ウェハ搬送ユニット８０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡しユニットにウェハＷを搬送できる。
【００３６】
図１の説明に戻る。
アッシング装置３は、剥離装置の一部として機能するものであり、エッチングユニット３２によるエッチング後、ウェハＷに対しアッシングを行い、当該ウェハ上のブロック共重合体を含め当該ブロック共重合体の下地となる中性層を除去する。
【００３７】
制御装置２００は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、上述の各種ユニットや装置の動作を制御して、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を実現させるためのプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置２００にインストールされたものであってもよい。
【００３８】
以上のように構成された基板処理システム１が処理対象とするウェハＷは、被処理面Ｗ１が、例えば、図５に示すように、断面においてウェハＷの中心軸方向Ｄに突出する凸部Ｗ２により畝状に形成されている。また、凸部Ｗ２が断面において１０〜１００μｍの直径Ｒを有する円状に形成されている。
被処理対象のウェハＷは、図５の例に限られず、図６に示すような形状を有するものであってもよい。図６のウェハＷは、図５の例と同様に、被処理面Ｗ１が断面においてウェハＷの中心軸方向に突出する凸部Ｗ２により畝状に形成されている。ただし、図５の例と異なり、その凸部Ｗ２が、断面において１０ｎｍ〜５００μｍの高さＴを有する矩形状に形成されている。
【００３９】
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われる粗面化処理について説明する。図７は、粗面化処理の一例の主な工程を示すフローチャートである。図８は、粗面化処理中のウェハＷの一部分（図５（Ｂ）の部分Ａ１）の様子を拡大して示す断面図である。図９は、後述のステップ６のエッチング工程における主な工程を示すフローチャートである。図１０は、後述のステップＳ７の剥離工程における主な工程を示すフローチャートである。
【００４０】
粗面化処理では、まず、ウェハＷが基板処理装置２内に搬入される。具体的には、下地膜が形成されたウェハＷを複数収納したカセットＣが、基板処理装置２のカセットステーション１０に搬入される。そして、載置板２１上のカセットＣからウェハ搬送ユニット２３により各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の例えば受け渡しユニット５３に搬送される。
本例のウェハＷは、図５（Ａ）に示すように、被処理面Ｗ１が、ウェハＷの中心軸方向Ｄに突出する凸部Ｗ２を有し、該凸部Ｗ２が断面において円状に形成されており、図８（Ａ）に示すように、凸部Ｗ２の側面Ｗ３が曲率の大きな曲面により構成される。なお、以下の説明では被処理面Ｗ１はＳｉＯ２により形成されているものとし、ウェハＷの直径は３００ｍｍであるものとする。
【００４１】
基板処理装置２内への搬入後、図８（Ｂ）に示すように、ウェハＷの被処理面Ｗ１上に、中性層としての中性ブラシ３００が形成される（図７のステップＳ１）。具体的には、ウェハＷが、受け渡しユニット５３から中性層形成ユニット４１に搬送され、ウェハＷの被処理面Ｗ１の全面を覆うように、当該被処理面Ｗ１上に中性層としての中性ブラシ３００が形成される（ステップＳ２）。その後、ウェハＷが熱処理ユニット４０に搬送され、基板温度１００〜２５０℃で、処理時間６０〜６００秒で中性ブラシ３００が熱処理される。中性ブラシ３００の膜厚は例えば１ｎｍ未満であり、数ｎｍ程度であってもよい。
【００４２】
次いで、図８（Ｃ）に示すように、ウェハＷの被処理面Ｗ１上に形成された中性ブラシ３００上に、誘導自己組織化（ＤＳＡ：Directed Self-Assembly）膜であるブロック共重合体の膜として、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜３０１が形成される（図７のステップＳ２）。具体的には、ウェハＷが、ブロック共重合体塗布ユニット３０に搬送され、スピン塗布法により、中性ブラシ３００上にＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡが塗布され、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜３０１が形成される。なお、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡにおけるＰＳの分子量の比率及びＰＭＭＡの分子量の比率は、所望される相分離時のＰＳ及びＰＭＭＡの配列パターンに応じて設定される。また、所望される、粗面化の際に形成する凹部の幅に応じて、ＰＳ及びＰＭＭＡの分子量は設定される。ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜厚はＰＳ及びＰＭＭＡの分子量に応じて設定され、例えば４５ｎｍである。ブロック共重合体塗布ユニット３０での処理後、ウェハＷが熱処理ユニット４０に搬送され、基板温度１００〜２００℃で、処理時間６０〜１２０秒でＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜３０１が熱処理される。
【００４３】
次に、ウェハＷの被処理面Ｗ１上のブロック共重合体としてのＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡが、親水性ポリマーとしてのＰＭＭＡと疎水性ポリマーとしのＰＳとに相分離される（図７のステップＳ３）。具体的には、ウェハＷが、相分離装置としての熱処理ユニット４０に搬送され、窒素雰囲気下において所定の温度で熱処理が行われる。これにより、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡにおけるＰＳとＰＭＭＡの比率に応じた形状に、ＰＳとＰＭＭＡに相分離されるとともに、被処理面Ｗ１の各領域においてＰＳとＰＭＭＡがそれぞれ当該領域の被処理面Ｗ１に対して垂直方向に配向する。相分離の際、基板温度は２００〜２７０℃とされ、処理時間は６０〜６００秒とされ、処理空間の酸素濃度が５０〜４００ｐｐｍとなるように窒素ガスが導入される。
【００４４】
そして、ウェハＷに不活性ガス雰囲気下で紫外光が照射される（図７のステップＳ４）。具体的には、ウェハＷが、紫外光照射ユニット４２に搬送され、窒素ガス雰囲気下でウェハＷの全面に紫外光が照射される。これにより、ＰＭＭＡの結合鎖が切断されると共に、ＰＳに架橋反応が生じる。なお、この紫外光照射処理において、紫外光のドーズ量は１００〜１０００ｍＪであり、不活性ガスは、アルゴンガスやヘリウムガス等の希ガスであってもよい。また、この紫外光照射処理に用いる紫外光は、例えばその波長が２００ｎｍであり、ＰＭＭＡに吸収される得る波長１８５ｎｍ以下の波長成分を含んでもよい。紫外光の光源としてはＸｅエキシマランプを用いることができる。
【００４５】
次に、ウェハＷ上のＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜３０１から、ＰＳまたはＰＭＭＡが選択的に除去される（図７のステップＳ５）。具体的には、ウェハＷが選択除去ユニット３１に搬送され、ウェハＷ上の紫外光が照射されたＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜３０１に、極性を有する有機溶剤（極性有機溶剤）が供給される。極性有機溶剤としては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などが用いられ、ＩＰＡは１×１０−５ｍ３／ｍｉｎ〜３×１０−４ｍ３／ｍｉｎの流量で、１０〜６０秒にわたって供給される。ＩＰＡは、紫外光照射で結合鎖が切断されたＰＭＭＡを溶解する。したがって、上述のようにＩＰＡを供給することにより、ウェハＷからＰＭＭＡが選択的に除去される。その結果、図８（Ｄ）に示すように、複数の孔３０２ａが一定の割合で形成されたＰＳの膜３０２が形成され、その際、孔３０２ａはそれぞれ、当該孔３０２ａの位置によらず、当該孔３０２ａに対応する領域の被処理面Ｗ１に対して垂直となる。
【００４６】
ＰＭＭＡの選択的除去後、ＰＳの膜３０２をマスクとして、被処理面Ｗ１がウェットエッチングされる（図７のステップＳ６）。具体的には、ウェハＷがエッチングユニット３２に搬送され、エッチング液を用いたＰＳの膜３０２をマスクとした被処理面の等方性エッチングが行われる。この際、エッチング液により孔３０２ａを通じて、当該孔３０２ａに対応する被処理面Ｗ１が等方性エッチングされる。そのため、図８（Ｅ）に示すように、孔３０２ａに対応する被処理面Ｗ１の領域毎に、当該領域の被処理面Ｗ１に対して垂直方向に凹む凹部３０３が形成される。これにより、被処理面Ｗ１の凸部Ｗ２の側面を含め、被処理面Ｗ１の全体に、各領域における被処理面Ｗ１に対する垂線方向に凹む凹部３０３が形成される。この際に形成される凹部３０３の大きさは、凸部Ｗ２より小さく、被処理面Ｗ１の領域によらず一定である。
【００４７】
このエッチング工程では、例えば、まず、第１のプリウェット液として、有機溶剤であるＩＰＡが、例えば流量１×１０−５ｍ３／ｍｉｎ〜５×１０−４ｍ３／ｍｉｎで、例えば３０〜１８０秒にわたってウェハＷに供給される（図９のステップＳ１１）。ＩＰＡの表面張力が小さいため、ＰＳの膜３０２に形成されている微細な孔３０２ａの底まで容易に侵入し、当該孔３０２ａの内部を満たすとともに、当該孔３０２ａの内表面全体を濡らす。有機溶剤は、ＩＰＡに限られず、キシレンであってもよいし、ＩＰＡとハイドロフルオロエーテルとの混合物であってもよい。
その後、第２のプリウェット液としてのＤＩＷ（De-Ionized Water）が、例えば流量３×１０−５ｍ３／ｍｉｎ〜１．５×１０−３ｍ３／ｍｉｎで、例えば３０〜１８０秒にわたってウェハＷに供給される（図９のステップＳ１２）。ＤＩＷとＩＰＡはよく混ざり合うため、この工程により、孔３０２ａ内部を含めたウェハＷ上において、ＩＰＡがＤＩＷに置換される。
なお、第１のプリウェット液を供給する工程と第２のプリウェット液を供給する工程とを交互に複数回行ってもよい。
【００４８】
次に、エッチング液としての０．５％希釈フッ酸（ＤＨＦ）が、例えば流量１×１０−５ｍ３／ｍｉｎ〜５×１０−４ｍ３／ｍｉｎで、例えば３０〜９００秒にわたってウェハＷに供給される（図９のステップＳ１３）。ＤＨＦとＤＩＷは良く混ざり合うため、この工程により、孔３０２ａ内部を含めたウェハＷ上において、ＤＩＷがＤＨＦに置換される。そして、ＤＨＦにより、孔３０２ａに対応するウェハＷの被処理面Ｗ１がエッチングされる。エッチング液の供給前に上述のようにウェハＷへのプリウェット液の供給が行われるのは、ＰＳの膜３０２に形成されている微細な孔３０２ａの内部に速やかにエッチング液を浸入させるためである。
【００４９】
その後、洗浄液としてのＤＩＷが、例えば流量０．５ｍ３／ｍｉｎ〜１．５ｍ３／ｍｉｎで、例えば３０〜１８０秒にわたってウェハＷに供給される（図９のステップＳ１４）。これにより、ウェハＷ上のＤＨＦがＤＩＷにより洗い流される。
次いで、リンス液としてのＩＰＡが、例えば流量１×１０−２ｍ３／ｍｉｎ〜１×１０−１ｍ３／ｍｉｎで、例えば３０〜１２０秒にわたってウェハＷに供給される（図９のステップＳ１５）。これにより、ウェハＷ上のＤＩＷがＩＰＡに置換される。
そして、ウェハＷに窒素ガスを噴き付けながら当該ウェハＷを回転させることにより当該ウェハＷを乾燥させる（図９のステップＳ１６）。ＩＰＡの揮発性が高いため、孔３０２ａ内部を含めウェハＷの表面全体が容易に乾燥する。
以上により、エッチング工程が完了する。
【００５０】
被処理面Ｗ１のエッチング後、有機膜、すなわち、ＰＳの膜３０２と中性ブラシ３００が剥離される（図７のステップＳ７）。具体的には、まず、ウェハＷが、受け渡しユニット５０に搬送され、その後カセットステーション１０のウェハ搬送ユニット２３によって所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送される。そして、ウェハＷがカセットＣ単位でアッシング装置３に搬送される。アッシング装置３において、ウェハＷがアッシングされる（図１０のステップＳ２１）。アッシングは、処理ガスとして酸素ガスを用い、処理チャンバ内圧力を１０ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒ、プラズマ形成用高周波電力及びバイアス用高周波電力を５０〜５００Ｗとして行った。このアッシングにより、ウェハＷ上のＰＳの膜３０２と中性ブラシ３００の大部分が除去される。その後、ウェハＷがカセット単位で基板処理装置２に戻される。そして、ウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理装置２のカセットステーション１０に再度搬入された後、当該カセットＣからウェハ搬送ユニット２３により各ウェハＷが取り出され、受け渡しユニット５３を経て有機溶剤塗布ユニット３３に搬送される。有機溶剤塗布ユニット３３では、まずアセトンがウェハＷに供給され、液盛りされる（図１０のステップＳ２２）。この液盛りから３０秒〜３分経過後、ＩＰＡがウェハＷに供給され、液盛りされる（図１０のステップＳ２３）。この液盛りから３０秒〜３分経過後、ウェハを回転させることにより当該ウェハＷを乾燥させる。これにより、ウェハＷ上のＰＳの膜３０２と中性ブラシ３００の剥離工程が完了し、ウェハＷは図８（Ｆ）に示すように、被処理面Ｗ１の各領域に、一定の大きさ且つ同形状の凹部３０３が形成された状態、すなわち、被処理面が均一に粗面化された状態となる。
【００５１】
上述の剥離が終了し、ウェハＷが、所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送され、一連の粗面化処理が完了する。
なお、本発明者らは、中性ブラシ３００上のＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜３０１からＰＭＭＡを除去したＰＳの膜３０２をマスクとして、上述の手順でＳｉＯ２からなる被処理面をエッチングし、その後、ＰＳの膜３０２等を剥離する試験を行った。その試験結果によれば、上述の手順で、上記ＰＳの膜３０２をマスクとしてＳｉＯ２からなる被処理面に９ｎｍ〜１０ｎｍ程度の凹凸を形成することができ、また、中性ブラシ３００等の有機膜を剥離することができる。
【００５２】
本実施形態では、ウェハＷの凸部を有する被処理面に、中性ブラシを形成し、中性ブラシ上に、ブロック共重合体の膜を形成し、ブロック共重合体の膜からは、親水性ポリマーを選択的に除去する。これにより、被処理面の領域によらず当該領域の被処理面に垂直な孔を有するマスクパターンを形成することができる。このマスクパターンを用いて被処理面を等方性エッチングすることにより、被処理面の領域によらず当該領域の被処理面に垂直且つ一定の大きさの孔を形成することができる。つまり、被処理面Ｗ１の凸部Ｗ２の頂部や底部だけでなく、曲面から形成される側面に頂部や底部と同様な凹部３０３を形成することができ、被処理面Ｗ１の形状によらず当該被処理面を均一に粗面化することができる。
【００５３】
以上の例では、被処理面Ｗ１に形成されている凸部Ｗ２が断面において円状に形成されていた。本開示にかかる技術は、上述の例に限られず、図６（Ａ）に示すように、被処理面Ｗ１が、凸部Ｗ２が断面において矩形状である被処理面Ｗ１に対する粗面化にも適用することができる。図１１は、凸部Ｗ２が断面において矩形状である被処理面Ｗ１を粗面化処理するときの当該被処理面Ｗ１の一部分（図６（Ｂ）の部分Ａ２）の様子を拡大して示す断面図である。
【００５４】
断面において矩形状の凸部Ｗ２を有する被処理面Ｗ１を粗面化する場合も、まず、図１１（Ａ）に示すように、被処理面Ｗ１上に中性ブラシ３００が形成された後、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜３０１が形成される。その後、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡが相分離され、ＰＭＭＡが選択的に除去されると、図１１（Ｂ）に示すように、複数の孔３０２ａが一定の割合で形成されたＰＳの膜３０２が形成される。これら孔３０２ａはそれぞれ、当該孔３０２ａの位置によらず、当該孔３０２ａに対応する領域の被処理面Ｗ１に対して垂直となる。
【００５５】
ＰＭＭＡの選択的除去後、ＰＳの膜３０２をマスクとして、被処理面Ｗ１がエッチングされると、図１１（Ｃ）に示すように、孔３０２ａに対応する被処理面Ｗ１の領域毎に、当該領域の被処理面Ｗ１に対して垂直方向に凹む凹部３０３が形成される。これにより、被処理面Ｗ１の凸部Ｗ２の側面を含め、被処理面Ｗ１の全体に、各領域における被処理面Ｗ１に対する垂線方向に凹む凹部３０３が形成される。この際に形成される凹部３０３の大きさは、凸部Ｗ２より小さく、被処理面Ｗ１の領域によらず一定である。
【００５６】
被処理面Ｗ１のエッチング後、ＰＳの膜３０２と中性ブラシ３００が剥離されると、ウェハＷは図１１（Ｄ）に示すように、被処理面Ｗ１の領域によらず、一定の大きさで同形状の凹部３０３が均一に形成された状態となる。すなわち、ウェハＷの中心軸方向に延在する凸部Ｗ２の側面を含め、被処理面の領域によらず均一に粗面化された状態となる。
【００５７】
本実施形態では、ウェハＷの凸部を有する被処理面に、中性ブラシを形成し、中性ブラシ上に、ブロック共重合体の膜を形成し、ブロック共重合体の膜からは、親水性ポリマーを選択的に除去する。これにより、被処理面の領域によらず当該領域の被処理面に垂直な孔を有するマスクパターンを形成することができる。このマスクパターンを用いて被処理面を等方性エッチングすることにより、被処理面の領域によらず当該領域の被処理面に垂直且つ一定の大きさの孔を形成することができる。つまり、被処理面Ｗ１の凸部Ｗ２の頂部や底部だけでなく、曲面から形成される側面に頂部や底部と同様な凹部３０３を形成することができ、被処理面Ｗ１の形状によらず均一に粗面化することができる。
【００５８】
なお、以上の例では、中性層として中性ブラシを形成していたが、中性な材料により膜状に形成された中性膜を中性層として形成するようにしてもよい。上記中性膜は、例えば、ポリメタクリル酸メチルとポリスチレンとのランダム共重合体や交互共重合体を溶液状としたものをウェハＷに供給することにより形成することができる。中性膜は例えば厚さが１０ｎｍ以下になるように形成される。
【００５９】
また、以上の例におけるアッシング処理に代えて、大気雰囲気下でウェハＷに２００ｎｍの紫外光を照射し当該ウェハＷを活性酸素に晒す処理を行ってもよい。この処理を行う装置は、例えば基板処理装置２の第２のブロックＧ２に設けることができる。また、アッシング処理に代えて硫酸をウェハＷに供給して有機膜を溶融させる処理を行ってもよい。この処理を行う装置は、例えば基板処理装置２の第１のブロックＧ１に設けることができる。
【００６０】
また、以上の例では、被処理面がＳｉＯ２で構成され、エッチング液が希釈フッ酸であった。被処理面の構成材料はＳｉＯ２に限られず、ＴｉＮ等の窒化膜材料やＳｉ、ＳｉＯＮであってもよい。エッチング液は被処理面の構成材料や中性層の材料に応じて設定される。例えば、Ｓｉの場合、エッチング液としてヒドロキシルアミンを添加した水酸化カリウムがエッチング液として用いられ、ＴｉＮ等の金属材料の場合、フッ酸がエッチング液として用いられる。
【００６１】
（参考の実施形態）
中性層を形成する処理は、ウェハＷの被処理面が中性を有する場合は省略し、ブロック共重合体を被処理面上に直接塗布するようにしてもよい。この構成であっても被処理面の領域によらず当該領域の被処理面に垂直な孔を有するマスクパターンを形成することができる。また、このマスクパターンを用いて被処理面を等方性エッチングすることにより、被処理面の領域によらず当該領域の被処理面に垂直且つ一定の大きさの孔を形成することができ、被処理面の形状によらず当該被処理面を均一に粗面化することができる。
【００６２】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【００６３】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）被処理基板を処理する基板処理方法であって、
前記被処理基板の凸部が形成された被処理面上に中性層を形成する中性層形成工程と、
前記被処理基板の中性層上に、親水性ポリマーと疎水性ポリマーを含むブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、
前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させる相分離工程と、
前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー及び前記疎水性ポリマーのいずれか一方を選択的に除去する選択除去工程と、
前記被処理面のうち、前記選択除去工程で除去された部分に対応する領域をウェットエッチングし、前記被処理面を、前記凸部の側面を含め、粗面化するエッチング工程と、を有する、基板処理方法。
前記（１）によれば、被処理基板の凸部が形成された被処理面に、中性層を形成し、中性層上に、ブロック共重合体の膜を形成し、ブロック共重合体の膜からは、親水性ポリマー及び疎水性ポリマーのいずれか一方を選択的に除去する。この際、選択的に除去された部分（孔）はそれぞれ、当該部分に対応する領域によらず、当該領域の被処理面に対して垂直となる。したがって、この選択的に除去された部分を通じて、この部分に対応する被処理面の領域をウェットエッチすることにより、当該領域毎に、当該領域の被処理面に垂直な凹部を形成することができる。つまり、被処理面の凸部の頂部や底部だけでなくこれらを接続する側面にも均一な凹部を形成することができる。そのため、被処理面を、凸部の側面を含め、均一に粗面化することができる。
【００６４】
（２）前記エッチング工程後、前記被処理基板上の前記中性層及び前記ブロック共重合体を剥離する隔離工程を有する、前記（１）に記載の基板処理方法。
【００６５】
（３）前記中性層はブラシ状に形成されている、前記（１）または（２）に記載の基板処理方法。
【００６６】
（４）前記中性層は膜状に形成されている、前記（１）または（２）に記載の基板処理方法。
【００６７】
（５）前記エッチング工程は、
前記選択除去工程後の前記被処理基板に有機溶剤を供給して、前記選択除去工程で除去された部分の内部を前記有機溶剤で満たすとともに前記内部の表面を濡らす工程と、
その後、前記被処理基板にエッチング液を供給して、前記選択除去工程で除去された部分の内部を満たしている液体を前記エッチング液で置換する工程と、を有する、前記（１）〜（４）のいずれか１に記載の基板処理方法。
【００６８】
（６）前記凸部は、前記被処理基板の中心軸と平行な断面において、１０〜１００μｍの直径を有する円状に形成されている、前記（１）〜（５）のいずれか１に記載の基板処理方法。
前記（６）によれば、被処理面の凸部が微小であり、その側面が曲率の大きな曲面から構成されていても、当該凸部の側面を含め、被処理面を粗面化することができる。
【００６９】
（７）前記凸部は、前記被処理基板の中心軸と平行な断面において、１０ｎｍ〜５００μｍの高さを有する矩形状に形成されている、前記（１）〜（５）のいずれか１に記載の基板処理方法。
前記（７）によれば、被処理面の凸部が微小であり、その側面が被処理基板の中心軸方向に延在していても、当該凸部の側面を含め、被処理面を粗面化することができる。
【００７０】
（８）被処理基板を処理する基板処理システムであって、
前記被処理基板の凸部が形成された被処理面上に中性層を形成する中性層形成装置と、
前記被処理基板の中性層上に、親水性ポリマーと疎水性ポリマーを含むブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置と、
前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させる相分離装置と、
前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー及び前記疎水性ポリマーのいずれか一方を選択的に除去する選択除去装置と、
前記被処理面のうち、前記選択除去装置により除去された部分に対応する領域をウェットエッチングし、前記被処理面を、前記凸部の側面を含め、粗面化するエッチング装置と、を有する、基板処理システム。
【００７１】
（９）前記エッチング装置によるウェットエッチング後、前記被処理基板上の前記中性層及び前記ブロック共重合体を剥離する剥離装置を有する、前記（８）に記載の基板処理システム。
【符号の説明】
【００７２】
１    基板処理システム
３０  ブロック共重合体塗布ユニット
３１  選択除去ユニット
３２  エッチングユニット
４０  熱処理ユニット
４１  中性層形成ユニット
Ｗ    ウェハ
Ｗ１  被処理面
Ｗ２  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020031111.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020031111.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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