(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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む化学的平坦化方法。
【請求項２】
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１記載の化学的平坦化方法。
【請求項３】
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平衡変化部と、
を備え、
前記平衡変化部は、
前記凸部に接触させられて前記凸部の温度を低下させる冷却可能な処理板、
前記凸部に接触させられて前記凸部に向けて弗酸を供給する処理板、
前記凸部に接触させられて前記凸部の近傍で弗素イオンを生成させる触媒を含む処理板、及び、
前記凸部に接触させられ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導電性の処理板、
の少なくともいずれかを含む化学的平坦化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、化学的平坦化方法及び化学的平坦化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や微小電気機械素子（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）などの電子デバイスの製造工程において、薄膜や基板表面を平坦化する際に、化学機械的研磨法（Chemical Mechanical Planarization：ＣＭＰ法）が用いられる。ＣＭＰにおいて、砥粒（物理的研磨剤）による研磨損傷（スクラッチ）が歩留まりを低下させる原因となる。
【０００３】
表面に反応種を持たせた触媒板を用いる触媒基準エッチング法（CAtalyst-Referred Etching：ＣＡＲＥ）法がある。この方法は、ＳｉＣ、ＧａＮ及び金属の平坦化に適用できるが、ＬＳＩ等の絶縁膜として広く用いられている酸化シリコン膜に適用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２０９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、スクラッチの発生を抑制して酸化シリコン膜を平坦化する化学的平坦化方法及び化学的平坦化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、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。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。
本発明の実施形態によれば、化学的平坦化装置は、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平衡変化部と、を備える。前記平衡変化部は、前記凸部に接触して前記凸部の温度を低下させる冷却可能な処理板、前記凸部に接触して前記凸部に向けて弗酸を供給する処理板、前記凸部に接触して前記凸部の近傍で弗素イオンを生成させる触媒を含む処理板、及び、前記凸部に接触し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導電性の処理板、の少なくともいずれかを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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２】図２は、第１の実施形態に係る化学的平坦化方法の特性を例示するグラフ図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係る化学的平坦化方法を例示する工程順模式的断面図である。
【図４】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５】図５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６】図６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７】図７は、第２の実施形態に係る化学的平坦化方法を例示する模式的断面図である。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
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。
【０００９】
（第１の実施形態）  
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。
【００１０】
処理液は、珪フッ化水素酸（Ｈ２ＳｉＦ６）水溶液を含む。珪フッ化水素酸水溶液は、飽和濃度で溶解した酸化シリコンを含む。
【００１１】
凹凸の高さを減少させる工程は、凹凸を有する酸化シリコン膜をその処理液に接触させた状態で、その処理液の平衡状態を変化させて、凹凸の凸部の溶解を生じさせることを含む。酸化シリコン膜を処理液に接触させる方法としては、例えば、酸化シリコン膜を処理液に浸漬させる。
【００１２】
図２は、第１の実施形態に係る化学的平坦化方法の特性を例示するグラフ図である。  
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。
【００１３】
すなわち、弗酸水溶液にＳｉＯ２を飽和濃度で溶解させた珪フッ化水素酸水溶液（溶液）においては、以下の第１式の平衡式が成り立つ。
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。
【００１４】
第１式において、右辺の状態から左辺の状態に、状態を移行（変化）させると、溶液によりＳｉＯ２は溶解する。状態を変化させる方法として、たとえば溶液の温度Ｔｍを低下させる。これにより、ＳｉＯ２が溶解する。本実施形態に係る化学的平坦化方法においては、この現象が利用される。後述するように、実施形態において、状態を変化させる方法は任意である。
【００１５】
実施形態においては、例えば、凹凸の凸部に接する部分の処理液の平衡状態を変化させて、凸部の溶解速度を凹凸の凹部の溶解速度よりも大きくする。これにより、凹凸の凸部の溶解を生じさせる。
【００１６】
実施形態はこれに限らず、処理液の平衡状態を変化させて、凹凸の凸部の溶解、及び、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も良い。以下では、凹凸の凸部の溶解を生じさせる場合について説明する。
【００１７】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係る化学的平坦化方法を例示する工程順模式的断面図である。  
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。
【００１８】
実施形態において、酸化シリコン膜１０は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、または、塗布法により形成される。酸化シリコン膜１０は、例えば、基体５の主面上に形成されている。基体５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などの半導体デバイスの基板などである。
【００１９】
図３（ｂ）に表したように、凹凸１１を有する酸化シリコン膜１０を処理液３０に接触（例えば浸漬）させる。そして、凸部１１ｐに処理板４０を接触させて凸部１１ｐの温度を低下させる。例えば、処理板４０として、冷却可能な温度制御板４１が用いられる。すなわち、平衡状態を変化させる第１の手法では、温度制御板４１が用いられる。
【００２０】
温度制御板４１を凸部１１ｐに接触させることで、凸部１１ｐの温度を低下させ、凸部１１ｐに接触する処理液３０の平衡状態が変化する。これにより、凸部１１ｐに接する部分の処理液３０の平衡状態が変化し、凸部１１ｐを溶解させる。凸部１１ｐよりも温度が高い凹部１１ｄにおいては、酸化シリコン膜１０は溶解しない、または、溶解の程度が小さい。すなわち、凸部１１ｐの溶解速度は、凹部１１ｄの溶解速度よりも大きい。
【００２１】
これにより、図３（ｃ）に表したように、平坦化処理後においては、初期の凹凸１１の高さｈ１（深さ）よりも、加工後の凹凸１１の高さｈ２（深さ）が小さい状態が得られる。
【００２２】
凸部１１ｐへの処理板４０の接触において、酸化シリコン膜１０と処理板４０とを接触させつつ、酸化シリコン膜１０と処理板４０との相対的な位置を変化させても良い。例えば、酸化シリコン膜１０と処理板４０とを接触させつつ酸化シリコン膜１０及び処理板４０の少なくともいずれかを回転させても良い。この回転は、例えば、酸化シリコン膜１０と処理板４０とが接する面に対して垂直な方向を軸とする回転である。上記の相対的な位置の変化（例えば回転）により、複数の凸部１１ｐにおいて温度がより均一になり、より均一な処理が可能になる。また、凸部１１ｐの溶解が促進される。
【００２３】
本実施形態においては、例えば、処理液３０は、砥粒を実質的に含まない。これにより、砥粒に起因するスクラッチの発生が抑制される。
【００２４】
例えば、機械的な研磨方法（ラッピングなど）においては、酸化シリコン膜１０の凸部１１ｐから選択的に加工が行われ、凸部１１ｐが実質的に消失したところで、平坦な表面が得られる。このため、研磨の厚さは、凹凸の高さｈ１とほぼ同等であり、効率的に平坦化を行うことができる。しかしながら機械的な研磨方法では、酸化シリコン膜１０の表面でのダメージが大きく、加工により変質したダメージ層が形成されてしまう。このため、この方法を、高い特性と高い精度を有する微細な素子には適用することは困難である。
【００２５】
一方、例えば砥粒を用いない化学的な研磨方法（ウエットエッチングなど）においては、例えばエッチャントによる等方的なエッチングが行われる。この方法では、酸化シリコン膜１０の表面において機械的なダメージの発生はない。しかしながら、凸部１１ｐでのエッチング速度は凹部１１ｄのエッチング速度と余り変わらないため、平坦な表面を得るためには、凹凸１１の高さｈ１よりもかなり長い深さのエッチングが必要である。このため、平坦化のために加工する量が多く、効率が低い。また、場合によっては、エッチピットによってかえって平坦性が悪化する可能性がある。また、腐食が発生することもある。
【００２６】
また、これらの方法を改良したＣＭＰ法がある。ＣＭＰ法においては、ＬＳＩデバイスの表面の平坦度を５０ｎｍ以下にでき、ＡＦＭ（Atomic Force Microscopy）で測定した平均ラフネス（Ｒａ）が１ｎｍ以下の平坦面が得られる。しかし、ＣＭＰ法では、砥粒を用いるため、砥粒残渣などによるスクラッチが発生する。ＣＭＰ法の改良によりスクラッチの数や大きさを抑制することが試みられている。その一方で、ＬＳＩデバイスの微細化が進んでおり、スクラッチの数や大きさに対する要求は高まっている。例えば、ＬＳＩ製造でのShallow Trench Isolation（ＳＴＩ）工程においては、例えば、数ナノメートルの寸法を有する微細溝パターンが形成される。この微細溝パターンを覆って全面に成膜した酸化シリコン膜を平坦化し、溝内にのみ酸化シリコン膜を埋め込む。平坦化後の表面にトランジスタを形成するため、特にスクラッチを抑制することが必要である。このような要求に対して、砥粒を用いるＣＭＰ法では、スクラッチを十分に抑制することが困難である。
【００２７】
触媒基準エッチング法がある。この方法は、ＳｉＣ、ＧａＮ及び金属の被加工膜の平坦化に用いられる。しかしながら、この方法が適用できる被加工物の材料は限られており、酸化シリコンの凸部を選択的にダメージなく平坦化する技術は知られていない。
【００２８】
例えば、触媒となる鉄定盤と、過酸化水素水と、を用いてＳｉＣやＧａＮなどを平坦化する例がある。また、Ｇａイオンを含有する中性域のｐＨ緩衝溶液を用いて、光または電圧によりＧａＮ酸化物を形成し、研磨具を用いてＧａＮ酸化物を除去することで、Ｇａ含有化合物半導体の表面を加工する例がある。これらの方法は、酸化シリコン膜には適用できない。また、飽和状態の処理液を用いないため、目的とする部分（凸部１１ｐ）の溶解の選択性が低く、加工の効率が低い。
【００２９】
また、例えば、光触媒作用により処理液から活性種を生成させ、活性種と被加工面との化学反応により、処理液中に溶解する化合物を生成して、被加工物を加工する方法がある。この方法では、飽和状態の酸化シリコンを含む処理液を用いないため、目的とする部分の溶解の選択性が低い。このため、加工の効率が低い。
【００３０】
これに対して、本実施形態においては、処理液３０の平衡状態を制御することで、酸化シリコン膜１０の凸部１１ｐを選択的に溶解させる。このため、平坦化のために除去する酸化シリコン膜１０の厚さは、凹凸１１の高さｈ１とほぼ同等で良く、平坦化の効率が高い。また、砥粒を用いないため、スクラッチが発生しない。
【００３１】
本実施形態に係る化学的平坦化方法によれば、スクラッチの発生を抑制して酸化シリコン膜を平坦化する化学的平坦化方法が提供できる。
【００３２】
以下、本実施形態に係る化学的平坦化方法のいくつかの他の例について説明する。  
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。
【００３３】
浸出板４２（処理板４０）を凸部１１ｐに接触させて、凸部１１ｐに向けて弗酸を供給する。浸出板４２として、例えば、多孔質構造体が用いられる。多孔質構造体の孔から、弗酸水溶液を浸出させる。多孔質構造体の付近では、浸出した弗酸により第１式の平衡状態が、右辺から左辺に移行する。これにより、多孔質構造体（浸出板４２）に接する凸部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。
【００３４】
図５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５に表したように、この例では、処理液３０から弗素イオン（Ｆ−）を生成させる処理板４０が用いられる。すなわち、平衡状態を変化させる第３の手法では、処理板４０として、処理液３０から弗素イオン（Ｆ−）を生成させる触媒板４３が用いられる。
【００３５】
触媒板４３として、例えば、白金膜（白金板）などが用いられる、触媒板４３の面上近傍では、弗酸がＨ＋とＦ−とに解離する。触媒板４３（処理板４０）を、凸部１１ｐに接触させて、凸部１１ｐの近傍で弗素イオンを生成する。これにより、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、触媒板４３に接する凸部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。この他、触媒板４３として、白金、白金ルテニウム合金、希土類金属、希土類金属の化合物、コバルト、コバルトの化合物、及び、コバルトの炭素化合物などの少なくともいずれかを用いることができる。
【００３６】
図６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６に表したように、この例では、導電性の処理板４０が用いられる。すなわち、平衡状態を変化させる第４の手法では、処理板４０として電極板４４が用いられる。
【００３７】
例えば、凸部１１ｐに電極板４４（導電性の処理板４０）を接触させて、凸部１１ｐに電圧を印加して凸部１１ｐの近傍に電荷（例えば電子ｅ−）を供給する。これにより、処理液３０から弗酸を生成する。
【００３８】
例えば、処理液３０（溶液）の電離を考慮すると、第１式の平衡式は以下の第２式のように書くことができる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
本実施形態において、平衡状態を変化させる上記の第１〜第４の手法を組み合わせて用いても良い。すなわち、実施形態に係る化学的平坦化方法においては、平衡状態を変化させることは、温度制御板４１を用いる処理、浸出板４２を用いる処理、触媒板４３を用いる処理及び電極板４４を用いる処理の少なくともいずれかの処理を実施することを含むことができる。
【００４２】
本実施形態に係る化学的平坦化方法において、凹凸１１の高さを減少させる工程（ステップＳ１２０）は、凹凸１１の凸部１１ｐの溶解を生じさせることに加え、処理液３０の平衡状態を変化させて、凹凸１１の凹部１１ｄ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ことができる。酸化シリコンの析出に関しては、例えば、以下の第２の実施形態において用いられる方法を適用できる。
【００４３】
（第２の実施形態）  
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。
【００４４】
図７は、第２の実施形態に係る化学的平坦化方法を例示する模式的断面図である。  
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。
【００４５】
例えば、処理液３０の温度を上昇させて、酸化シリコン膜１０上に酸化シリコン１５を析出させながら、同時に、酸化シリコン膜１０の凸部１１ｐを処理体４５の研磨面に接触させて、酸化シリコン膜１０（基体５）と、研磨面と、を相対運動させる。処理液３０から析出した酸化シリコン１５は、酸化シリコン膜１０の表面全面に堆積する。このとき、酸化シリコン膜１０の凸部１１ｐは処理体４５の研磨面と接触するので、凸部１１ｐの上に堆積した酸化シリコン１５は除去される。これにより、酸化シリコン１５を除去しつつ、凹部１１ｄの内部に酸化シリコン１５を堆積させ凹部１１ｄの内部に酸化シリコン１５を充填させることができる。
【００４６】
このように、本実施形態に係る化学的平坦化方法によれば、スクラッチの発生を抑制して酸化シリコン膜を平坦化する化学的平坦化方法を提供できる。
【００４７】
さらに、本実施形態の方法によれば、酸化シリコン膜１０に形成されたスクラッチの内部に酸化シリコン１５を充填させることができる。このように、本方法では、スクラッチを修復しつつ、酸化シリコン膜１０の凹凸を平坦化することができる。このように、本方法によれば、スクラッチなどのダメージができてしまった際に、ダメージを修復することができる。
【００４８】
例えば、処理液３０に、弗酸と結合して弗酸を消費させる物質を添加することで、酸化シリコン１５を析出させることもできる。このような物質として、例えば、ホウ酸またはアルミニウムなどを用いることができる。例えば、処理液３０にホウ酸またはアルミニウムを添加することで、第１式の右辺のＨＦを消費させることで、平衡状態を左辺の状態から右辺の状態に移行させることができる。この状態で、処理液３０と酸化シリコン膜１０とを接触（例えば浸漬）させつつ、酸化シリコン膜１０の凸部１１ｐを処理体４５の研磨面に接触させ相対運動させる。これにより、例えば、凹部１１ｄでの酸化シリコン１５の析出とスクラッチの修復とを同時に行うことができる。
【００４９】
さらに、処理液３０に電荷を供給することで、酸化シリコン１５を析出させることができる。例えば、処理液３０中に電極を設置し、電極から電荷（例えば正孔ｈ＋）を供給して、第１式の右辺のＨＦを消費させる。
【００５０】
正孔ｈ＋は、弗素イオンＦ−に引き寄せられる。これにより、第２式の右辺で、以下の第４式の反応が生じる。  
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。
【００５１】
電極から電荷（例えば正孔ｈ＋）を供給した状態で、処理液３０と酸化シリコン膜１０とを接触（例えば浸漬）させつつ、酸化シリコン膜１０の凸部１１ｐを処理体４５の研磨面に接触させ相対運動させる。これにより、例えば、凹部１１ｄでの酸化シリコン１５の析出とスクラッチの修復とを同時に行うことができる。
【００５２】
上記の方法は、組み合わせて実施しても良い。すなわち、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を析出させることは、処理液３０の温度を上昇させる、処理液３０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、処理液３０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ことができる。
【００５３】
第２の実施形態に係る化学的平坦化方法を第１の実施形態に係る化学的平坦化方法と組み合わせて実施しても良い。すなわち、凹凸１１の高さを減少させる工程（ステップＳ１２０）は、凹部１１ｄでの酸化シリコンの析出を生じさせることに加え、凸部１１ｐの溶解を生じさせることをさらに含むことができる。
【００５４】
第１及び第２の実施形態に係る化学的平坦化方法により、酸化シリコン膜１０の表面の異物を除去することもできる。例えば、リソグラフィ工程前にリソグラフィを行う前の酸化シリコン膜１０の表面に、第１及び第２の実施形態に係る化学的平坦化方法を施すことで酸化シリコン膜１０の表面に存在する凸状の異物が除去できる。ナノインプリント法にこの方法を実施すると、インプリント原版であるテンプレートが凸状の異物で破壊されず、良好な微細パターン形成が可能である。また、リソグラフィ工程前に限らず、任意の工程において、上記の化学的平坦化方法を実施することで、異物が除去できる。第１及び第２の実施形態に係る化学的平坦化方法により、ウェーハの裏面のキズや凹凸の平坦化や修復を行うこともできる。
【００５５】
（第３の実施形態）  
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。
【００５６】
本製造方法は、基体５の上に酸化シリコン膜１０を形成する工程を含む。そして、本製造方法は、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０をさらに含む。すなわち、本製造方法は、酸化シリコン膜１０に、第１及び第２の実施形態に関して説明した化学的平坦化方法を施す工程をさらに含むことができる。
【００５７】
本製造方法においては、スクラッチの発生を抑制し酸化シリコン膜を効率的に平坦化できる化学的平坦化方法を用いることで、高性能で微細な素子を有する電子装置を高い歩留まりで製造することができる。
【００５８】
（第４の実施形態）  
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。
【００５９】
処理容器６１は、処理基板１２を格納可能である。処理基板１２には、凹凸１１を有する酸化シリコン膜１０が設けられる。処理基板１２は、例えば基体５と、基体５の上に設けられた酸化シリコン膜１０と、を有する。
【００６０】
処理液供給部６２は、処理容器６１内に、処理液３０を供給する。処理液３０は、珪フッ化水素酸水溶液を含む。珪フッ化水素酸水溶液は、酸化シリコンを含む。例えば、珪フッ化水素酸水溶液は、飽和濃度で溶解した酸化シリコンを含むことができる。
【００６１】
制御部６３は、処理液３０中の酸化シリコン濃度と処理液３０の温度を制御する。制御部６３は、例えば、処理液３０の温度を検出する温度検出部６４を含むことができる。制御部６３は、温度検出部６４による温度の検出結果に応じて処理液の温度を上昇または低下させる温度制御部６５をさらに含むことができる。制御部６３は、さらに、例えば、処理液３０中の酸化シリコン濃度を検出する濃度検出部６６を含むことができる。制御部６３は、さらに、調整剤供給部６７を含むことができる。調整剤供給部６７は、濃度検出部６６による酸化シリコン濃度の検出結果に応じて、処理液３０に、調整剤を供給する。調整剤には、例えば、弗素を含む溶液、酸化シリコンを飽和濃度で溶解させた珪フッ化水素酸水溶液、及び、弗酸を消費させる添加物（アルミニウム、または、ホウ酸水溶液など）の少なくともいずれかが用いられる。
【００６２】
平衡変化部７０は、例えば、酸化シリコン膜１０を処理液３０に接触させた状態で処理液３０の平衡状態を変化させて、凹凸１１の凸部１１ｐの溶解を生じさせて、凹凸１１の高さを減少させる。
【００６３】
平衡変化部７０には、例えば、処理板４０を用いることができる。処理板４０には、例えば、温度制御板４１、浸出板４２、触媒板４３または電極板４４などを用いることができる。これにより、平衡状態を変化させることができる。これにより、凹凸１１の凸部１１ｐの優先的な溶解を生じさせることができる。
【００６４】
また、平衡変化部７０は、例えば、酸化シリコン膜１０を処理液３０に接触させた状態で処理液３０の平衡状態を変化させて、凹凸１１の凹部１１ｄでの酸化シリコン１５の析出を生じさせて、凹凸１１の高さを減少させる。
【００６５】
平衡変化部７０には、例えば、処理液３０の温度を上昇させる処理液温度制御部５１を用いることができる。平衡変化部７０には、例えば、処理液３０に、弗酸と結合して弗酸を消費させる物質を添加する添加部５２を用いることができる。平衡変化部７０には、例えば、処理液３０に電荷を供給する電極５３を用いることができる。これにより、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を析出させることができる。また、酸化シリコン膜１０に形成されたスクラッチの内部に酸化シリコン１５を充填させることができる。
【００６６】
図８に例示したように、化学的平坦化装置１１０は、駆動部４０ｃをさらに含んでも良い。この例では、駆動部４０ｃは、例えば、処理板４０を相対運動（例えば回転）させる。駆動部４０ｃは、処理基板１２を相対運動（例えば回転）させても良い。処理板４０として、浸出板４２を用いる際には、駆動部４０ｃは、浸出板４２に弗酸を供給する機能を有していても良い。処理板４０として、温度制御板４１を用いる場合、化学的平坦化装置１１０は、温度制御板４１の温度を制御する制御板温度制御部４０ａをさらに備えても良い。このとき、化学的平坦化装置１１０は、制御板温度制御部４０ａを駆動する制御駆動部４０ｂをさらに備えても良い。
【００６７】
化学的平坦化装置１１０は、処理容器６１に接続された配管８１をさらに備えても良い。配管８１の一端は、処理容器６１に接続され、配管８１の他端は、例えば処理液供給部６２に接続される。配管８１により、処理容器６１と処理液供給部６２との間で処理液３０を循環させることができる。これにより処理液３０の使用効率が向上する。配管８１には、ポンプ８４を付設することができる。また、処理容器６１とポンプ８４との間の配管８１にフィルタ８２を設けるすることができる。これにより、不純物などを捕獲することができる。また、処理液供給部６２と処理容器６１との間の配管にフィルタ８３を設けても良い。化学的平坦化装置１１０は、溶液容器６１に付設され処理液３０を攪拌する攪拌部８５をさらに備えても良い。
【００６８】
本実施形態において、平衡変化部７０は、酸化シリコン膜１０を処理液３０に接触させた状態で処理液３０の平衡状態を変化させて、凸部１１ｐの溶解、及び、凹部１１ｄ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、凹凸１１の高さを減少させても良い。
【００６９】
本実施形態によれば、スクラッチの発生を抑制して酸化シリコン膜を平坦化する化学的平坦化方法及び化学的平坦化装置が提供される。
【００７０】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、化学的平坦化方法で用いられる酸化シリコン膜、基体、処理基板、処理液、処理板、温度制御板、浸出板、触媒板、電極板及び処理体など、並びに、化学的平坦化装置に含まれる処理容器、処理液供給部、制御部、平衡変化部、処理液温度制御部、添加部及び電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
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。
【００７１】
その他、本発明の実施の形態として上述した化学的平坦化方法及び化学的平坦化装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての化学的平坦化方法及び化学的平坦化装置の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００７２】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００７３】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【００７４】
５…基体、  １０…酸化シリコン膜、  １１…凹凸、  １１ｄ…凹部、  １１ｐ…凸部、  １２…処理基板、  １５…酸化シリコン、  ３０…処理液、  ４０…処理板、  ４０ａ…制御板温度制御部、  ４０ｂ…制御駆動部、  ４０ｃ…駆動部、  ４１…温度制御板、  ４２…浸出板、  ４３…触媒板、  ４４…電極板、  ４５…処理体、  ５１…処理液温度制御部、  ５２…添加部、  ５３…電極、  ６１…処理容器、  ６２…処理液供給部、  ６３…制御部、  ６４…温度検出部、  ６５…温度制御部、  ６６…濃度検出部、  ６７…調整剤供給部、  ７０…平衡変化部、  ８１…配管、  ８２、８３…フィルタ、  ８４…ポンプ、  ８５…攪拌部、  １１０…化学的平坦化装置、  ＡＳＳ…飽和溶解量、  Ｓｄ…溶解状態、  Ｓｅ…平衡状態、  Ｓｓ…析出状態、  Ｔ０…温度、  Ｔｈ…高温、  Ｔｌ…低温、  Ｔｍ…温度、  ｈ１、ｈ２…高さ
【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】
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【図８】
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