JP2020077813A - 基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体 - Google Patents

基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が高積層された基板でも、シリコン窒化膜を精度よくエッチングする。【解決手段】本開示の一態様による基板処理方法は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板を、リン酸処理液によってエッチングするエッチング工程を含む。エッチング工程は、開始時点から第１の時間間隔が経過するまでの間、リン酸処理液中のシリコン濃度をシリコン酸化膜がエッチングされる第１のシリコン濃度にする。【選択図】図４

Description

開示の実施形態は、基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体に関する。
従来、基板処理装置において、リン酸処理液に基板を浸漬することで、基板上に積層されたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチングするエッチング処理を行うことが知られている（特許文献１参照）。
特開２０１３−２３２５９３号公報
本開示は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が高積層された基板でも、シリコン窒化膜を精度よくエッチングすることができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板を、リン酸処理液によってエッチングするエッチング工程を含む。前記エッチング工程は、開始時点から第１の時間間隔が経過するまでの間、前記リン酸処理液中のシリコン濃度を前記シリコン酸化膜がエッチングされる第１のシリコン濃度にする。
本開示によれば、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が高積層された基板でも、シリコン窒化膜を精度よくエッチングすることができる。
図１は、実施形態に係る基板処理装置の概略平面図である。 図２は、実施形態に係るエッチング用の処理槽の構成を示す概略ブロック図である。 図３Ａは、エッチング処理を行う前の基板の断面を示す概略図である。 図３Ｂは、エッチング処理が進んだ基板の状態を示す概略図である。 図３Ｃは、エッチング処理がさらに進んだ基板の状態を示す概略図である。 図３Ｄは、エッチング処理が終了した基板の状態を示す概略図である。 図４は、実施形態に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。 図５は、シリコン酸化膜およびシリコン酸化物のエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度とエッチングレートの関係の一例について示す図である。 図６は、エッチング液中のシリコン濃度が第２濃度である場合のシリコン酸化膜の膜厚の推移の一例を示す図である。 図７は、実施形態に係る基板処理装置でのエッチング処理を説明するための図である。 図８は、実施形態の変形例１に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。 図９は、実施形態の変形例２に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。 図１０は、実施形態の変形例３に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。 図１１は、実施形態の変形例４に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。 図１２は、実施形態の変形例５に係る基板処理装置でのエッチング処理を説明するための図である。 図１３は、実施形態の変形例６に係る基板処理装置でのエッチング処理を説明するための図である。 図１４は、実施形態の変形例７に係る基板処理装置でのエッチング処理を説明するための図である。 図１５は、実施形態に係るエッチング処理の処理手順を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理方法、基板処理装置および記憶媒体の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
従来、基板処理装置において、リン酸処理液に基板を浸漬することで、基板上に積層されたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチングするエッチング処理を行うことが知られている。
しかしながら、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が数多く積層された（以下、「高積層された」とも呼称する。）基板においてシリコン窒化膜を選択的にエッチングする場合、エッチングされたシリコン窒化膜の成分を基板の外まで排出する経路が長くなる。そのため、シリコン酸化膜の間に形成される隙間に入りこんだリン酸処理液中のシリコン濃度が高くなり、シリコン酸化膜上にシリコン酸化物が析出するおそれがある。
そこで、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が高積層された基板でも、シリコン窒化膜を精度よくエッチングすることが期待されている。
＜基板処理装置の構成＞
まず、実施形態に係る基板処理装置１の構成について図１を参照して説明する。図１は、基板処理装置１の概略平面図である。なお、以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、実施形態に係る基板処理装置１は、キャリア搬入出部２と、ロット形成部３と、ロット載置部４と、ロット搬送部５と、ロット処理部６と、制御部１００とを有する。
キャリア搬入出部２は、複数枚（たとえば、２５枚）の基板（シリコンウエハ）８を水平姿勢で上下に並べて収容したキャリア９の搬入、および搬出を行う。
キャリア搬入出部２には、複数個のキャリア９を載置するキャリアステージ１０と、キャリア９の搬送を行うキャリア搬送機構１１と、キャリア９を一時的に保管するキャリアストック１２，１３と、キャリア９を載置するキャリア載置台１４とが設けられている。
キャリア搬入出部２は、外部からキャリアステージ１０に搬入されたキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１２や、キャリア載置台１４に搬送する。すなわち、キャリア搬入出部２は、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、キャリアストック１２や、キャリア載置台１４に搬送する。
キャリアストック１２は、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、一時的に保管する。
キャリア載置台１４に搬送され、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９からは、後述する基板搬送機構１５によって複数枚の基板８が搬出される。また、キャリア載置台１４に載置され、基板８を収容していないキャリア９には、基板搬送機構１５から、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８が搬入される。
キャリア搬入出部２は、キャリア載置台１４に載置され、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１３や、キャリアステージ１０に搬送する。
キャリアストック１３は、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８を一時的に保管する。キャリアステージ１０に搬送されたキャリア９は、外部へ搬出される。
ロット形成部３には、複数枚（たとえば、２５枚）の基板８を搬送する基板搬送機構１５が設けられている。ロット形成部３は、基板搬送機構１５による複数枚（たとえば、２５枚）の基板８の搬送を２回行い、複数枚（たとえば、５０枚）の基板８からなるロットを形成する。
ロット形成部３は、基板搬送機構１５を用いて、キャリア載置台１４に載置されたキャリア９からロット載置部４へ複数枚の基板８を搬送し、複数枚の基板８をロット載置部４に載置することで、ロットを形成する。
ロットを形成する複数枚の基板８は、ロット処理部６によって同時に処理される。ロットを形成するときは、複数枚の基板８の表面にパターンが形成されている面を互いに対向するようにロットを形成してもよく、また、複数枚の基板８の表面にパターンが形成されている面がすべて一方を向くようにロットを形成してもよい。
また、ロット形成部３は、ロット処理部６で処理が行われ、ロット載置部４に載置されたロットから、基板搬送機構１５を用いて複数枚の基板８をキャリア９へ搬送する。
基板搬送機構１５は、複数枚の基板８を支持するための基板支持部として、処理前の複数枚の基板８を支持する処理前基板支持部（不図示）と、処理後の複数枚の基板８を支持する処理後基板支持部（不図示）の２種類を有している。これにより、処理前の複数枚の基板８等に付着したパーティクル等が処理後の複数枚の基板８等に転着することを防止することができる。
基板搬送機構１５は、複数枚の基板８の搬送途中で、複数枚の基板８の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢、および垂直姿勢から水平姿勢に変更する。
ロット載置部４は、ロット搬送部５によってロット形成部３とロット処理部６との間で搬送されるロットをロット載置台１６で一時的に載置（待機）する。ロット載置部４には、搬入側ロット載置台１７と、搬出側ロット載置台１８とが設けられている。
搬入側ロット載置台１７には、処理前のロットが載置される。搬出側ロット載置台１８には、処理後のロットが載置される。搬入側ロット載置台１７および搬出側ロット載置台１８には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて載置される。
ロット搬送部５は、ロット載置部４とロット処理部６との間や、ロット処理部６の内部間でロットの搬送を行う。ロット搬送部５には、ロットの搬送を行うロット搬送機構１９が設けられている。
ロット搬送機構１９は、ロット載置部４とロット処理部６とに沿わせて配置したレール２０と、ロットを保持しながらレール２０に沿って移動する移動体２１とを有する。移動体２１には、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８で形成されるロットを保持する基板保持体２２が設けられている。ロット搬送機構１９は、搬送部を構成する。
ロット搬送部５は、搬入側ロット載置台１７に載置されたロットをロット搬送機構１９の基板保持体２２で受取り、受取ったロットをロット処理部６に受け渡す。また、ロット搬送部５は、ロット処理部６で処理されたロットをロット搬送機構１９の基板保持体２２で受取り、受取ったロットを搬出側ロット載置台１８に受け渡す。さらに、ロット搬送部５は、ロット搬送機構１９を用いてロット処理部６の内部においてロットの搬送を行う。
ロット処理部６は、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８で形成されたロットにエッチングや、洗浄や、乾燥などの処理を行う。ロット処理部６には、２台のエッチング処理装置２３と、洗浄処理装置２４と、基板保持体洗浄処理装置２５と、乾燥処理装置２６とが並べて設けられている。
エッチング処理装置２３は、ロットにエッチング処理を行う。洗浄処理装置２４は、ロットの洗浄処理を行う。基板保持体洗浄処理装置２５は、基板保持体２２の洗浄処理を行う。乾燥処理装置２６は、ロットの乾燥処理を行う。なお、エッチング処理装置２３の台数は、２台に限られることはなく、１台でもよく、３台以上であってもよい。
エッチング処理装置２３は、エッチング用の処理槽２７と、リンス用の処理槽２８と、基板昇降機構２９、３０とを有する。なお、図１では図示を省略しているが、実施形態のエッチング処理装置２３は、エッチング用の処理槽２７を複数備えている。
エッチング用の処理槽２７には、エッチング用の処理液（以下、「エッチング液」という。）が貯留される。リンス用の処理槽２８には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。なお、エッチング用の処理槽２７の詳細については後述する。基板昇降機構２９、３０には、ロットを形成する複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。
エッチング処理装置２３は、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構２９で受取り、受取ったロットを基板昇降機構２９で降下させることでロットを処理槽２７のエッチング液に浸漬させてエッチング処理を行う。エッチング処理は、たとえば、１時間〜３時間程度行われる。
また、実施形態では、エッチング処理装置２３の１つのエッチング用の処理槽２７から、別のエッチング用の処理槽２７にロットを搬送することにより、異なる条件のエッチング処理を連続的に実施することができる。
その後、エッチング処理装置２３は、基板昇降機構２９を上昇させることでロットを処理槽２７から取り出し、基板昇降機構２９からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。
そして、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構３０で受取り、受取ったロットを基板昇降機構３０で降下させることでロットを処理槽２８のリンス用の処理液に浸漬させてリンス処理を行う。
その後、エッチング処理装置２３は、基板昇降機構３０を上昇させることでロットを処理槽２８から取り出し、基板昇降機構３０からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。
洗浄処理装置２４は、洗浄用の処理槽３１と、リンス用の処理槽３２と、基板昇降機構３３、３４とを有する。洗浄用の処理槽３１には、洗浄用の処理液（ＳＣ−１（アンモニア、過酸化水素および水の混合液）等）が貯留される。リンス用の処理槽３２には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。基板昇降機構３３、３４には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。
乾燥処理装置２６は、処理槽３５と、処理槽３５に対して昇降する基板昇降機構３６とを有する。処理槽３５には、乾燥用の処理ガス（ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等）が供給される。基板昇降機構３６には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。
乾燥処理装置２６は、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構３６で受取り、受取ったロットを基板昇降機構３６で降下させて処理槽３５に搬入し、処理槽３５に供給した乾燥用の処理ガスでロットの乾燥処理を行う。そして、乾燥処理装置２６は、基板昇降機構３６でロットを上昇させ、基板昇降機構３６からロット搬送機構１９の基板保持体２２に、乾燥処理を行ったロットを受け渡す。
基板保持体洗浄処理装置２５は、処理槽３７を有し、処理槽３７に洗浄用の処理液、および乾燥ガスを供給できるようになっており、ロット搬送機構１９の基板保持体２２に洗浄用の処理液を供給した後、乾燥ガスを供給することで基板保持体２２の洗浄処理を行う。
制御部１００は、基板処理装置１の各部（キャリア搬入出部２、ロット形成部３、ロット載置部４、ロット搬送部５、ロット処理部６）の動作を制御する。制御部１００は、スイッチなどからの信号に基づいて、基板処理装置１の各部の動作を制御する。
制御部１００は、たとえばコンピュータからなり、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体３８を有する。記憶媒体３８には、基板処理装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。
制御部１００は、記憶媒体３８に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理装置１の動作を制御する。なお、プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体３８に記憶されていたものであって、他の記憶媒体から制御部１００の記憶媒体３８にインストールされたものであってもよい。
コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体３８としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
＜エッチング用の処理槽の構成＞
次に、エッチング用の処理槽２７について、図２を参照し説明する。図２は、実施形態に係るエッチング用の処理槽２７の構成を示す概略ブロック図である。
エッチング用の処理槽２７では、エッチング液を用いて、基板８上に形成されたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）８Ａ（図３Ａ参照）およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）８Ｂ（図３Ａ参照）のうち、シリコン窒化膜８Ａを選択的にエッチングする。
窒化膜のエッチング処理では、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液にシリコン（Ｓｉ）含有化合物を添加してシリコン濃度を調整した溶液が、エッチング液として一般的に用いられる。
シリコン濃度の調整手法としては、既存のリン酸水溶液にダミー基板を浸漬させてシリコンを溶解させる方法（シーズニング）や、コロイダルシリカなどのシリコン含有化合物をリン酸水溶液に溶解させる方法がある。また、リン酸水溶液にシリコン含有化合物水溶液を添加してシリコン濃度を調整する方法もある。
エッチング用の処理槽２７は、リン酸水溶液供給部４０と、リン酸水溶液排出部４１と、純水供給部４２と、シリコン供給部４３と、内槽４４と、外槽４５と、温調タンク４６とを有する。
リン酸水溶液供給部４０は、リン酸水溶液供給源４０Ａと、リン酸水溶液供給ライン４０Ｂと、第１流量調整器４０Ｃとを有する。
リン酸水溶液供給源４０Ａは、リン酸水溶液を貯留するタンクである。リン酸水溶液供給ライン４０Ｂは、リン酸水溶液供給源４０Ａと温調タンク４６とを接続し、リン酸水溶液供給源４０Ａから温調タンク４６にリン酸水溶液を供給する。
第１流量調整器４０Ｃは、リン酸水溶液供給ライン４０Ｂに設けられ、温調タンク４６へ供給されるリン酸水溶液の供給量を調整する。第１流量調整器４０Ｃは、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。
純水供給部４２は、純水供給源４２Ａと、純水供給ライン４２Ｂと、第２流量調整器４２Ｃとを有する。純水供給部４２は、エッチング液を加熱することにより蒸発した水分を補給するために外槽４５に純水（ＤＩＷ）を供給する。
純水供給ライン４２Ｂは、純水供給源４２Ａと外槽４５とを接続し、純水供給源４２Ａから外槽４５に所定温度の純水を供給する。
第２流量調整器４２Ｃは、純水供給ライン４２Ｂに設けられ、外槽４５へ供給される純水の供給量を調整する。第２流量調整器４２Ｃは、開閉弁、流量制御弁、流量計などから構成される。第２流量調整器４２Ｃによって純水の供給量が調整されることで、エッチング液の温度、リン酸濃度、シリコン濃度が調整される。第２流量調整器４２Ｃは、温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部を構成する。
シリコン供給部４３は、シリコン供給源４３Ａと、シリコン供給ライン４３Ｂと、第３流量調整器４３Ｃとを有する。
シリコン供給源４３Ａは、シリコン含有化合物水溶液を貯留するタンクである。シリコン供給ライン４３Ｂは、シリコン供給源４３Ａと温調タンク４６とを接続し、シリコン供給源４３Ａから温調タンク４６にシリコン含有化合物水溶液を供給する。
第３流量調整器４３Ｃは、シリコン供給ライン４３Ｂに設けられ、温調タンク４６へ供給されるシリコン含有化合物水溶液の供給量を調整する。第３流量調整器４３Ｃは、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。
シリコン含有化合物水溶液は、エッチング処理が終了し、エッチング液を全て入れ替える際に供給される予備液を生成する場合に供給される。なお、シリコン供給部４３は、シリコン含有化合物水溶液を外槽４５に供給可能としてもよい。この場合、シリコン供給部４３は、エッチング処理中に、エッチング液中のシリコン濃度が低下した場合に、シリコン含有化合物水溶液を外槽４５に供給することができる。
内槽４４は、上部が開放され、エッチング液が上部付近まで供給される。内槽４４では、基板昇降機構２９によってロット（複数枚の基板８）がエッチング液に浸漬され、基板８にエッチング処理が行われる。内槽４４は、基板処理槽を構成する。
外槽４５は、内槽４４の上部周囲に設けられるとともに上部が開放される。外槽４５には、内槽４４からオーバーフローしたエッチング液が流入する。また、外槽４５には、予備液が温調タンク４６から供給される。また、外槽４５には、純水供給部４２から純水が供給される。
外槽４５には、エッチング液の温度を検出するための温度センサ８０、およびエッチング液のリン酸濃度を検出するためのリン酸濃度センサ８１が設けられる。各センサ８０、８１によって生成された信号は、制御部１００（図１参照）に入力される。
外槽４５と内槽４４とは第１循環ライン５０によって接続される。第１循環ライン５０の一端は、外槽４５に接続され、第１循環ライン５０の他端は、内槽４４内に設置された処理液供給ノズル４９に接続される。
第１循環ライン５０には、外槽４５側から順に、第１ポンプ５１、第１ヒーター５２およびフィルタ５３が設けられる。外槽４５内のエッチング液は第１ヒーター５２によって加温されて処理液供給ノズル４９から内槽４４内に流入する。
第１ヒーター５２は、内槽４４に供給されるエッチング液の温度を調整する。また、第１循環ライン５０には、エッチング液中のシリコン濃度を検出するためのシリコン濃度センサ８２が設けられる。シリコン濃度センサ８２によって生成された信号は、制御部１００に入力される。第１ヒーター５２は、温調部を構成する。
第１ポンプ５１を駆動させることにより、エッチング液は、外槽４５から第１循環ライン５０を経て内槽４４内に送られる。また、エッチング液は、内槽４４からオーバーフローすることで、再び外槽４５へと流出する。
このようにして、エッチング液の循環路５５が形成される。すなわち、循環路５５は、外槽４５、第１循環ライン５０、内槽４４によって形成される。循環路５５では、内槽４４を基準として外槽４５が第１ヒーター５２よりも上流側に設けられる。
温調タンク４６では、リン酸水溶液供給部４０から供給されたリン酸水溶液が予備液として貯留される。また、温調タンク４６では、リン酸水溶液供給部４０から供給されたリン酸水溶液と、シリコン供給部４３から供給されたシリコン含有化合物水溶液とが混合された予備液が生成され、貯留される。
たとえば、温調タンク４６では、内槽４４および外槽４５のエッチング液を全て入れ替える場合には、リン酸水溶液とシリコン含有化合物水溶液とが混合された予備液が生成され、貯留される。また、温調タンク４６では、エッチング処理中にエッチング液の一部を入れ替える場合には、リン酸水溶液が予備液として貯留される。
温調タンク４６には、温調タンク４６内の予備液を循環させる第２循環ライン６０が接続される。また、温調タンク４６には、供給ライン７０の一端が接続される。供給ライン７０の他端は、外槽４５に接続される。
第２循環ライン６０には、第２ポンプ６１および第２ヒーター６２が設けられている。第２ヒーター６２をＯＮにした状態で第２ポンプ６１を駆動させることにより、温調タンク４６内の予備液が加温されて循環する。第２ヒーター６２は、予備液の温度を調整する。第２ヒーター６２は、温調部を構成する。
供給ライン７０には、第３ポンプ７１と、第４流量調整器７２とが設けられる。第４流量調整器７２は、外槽４５へ供給される予備液の供給量を調整する。第４流量調整器７２は、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。第４流量調整器７２によって予備液の供給量が調整されることで、エッチング液の温度、リン酸濃度、シリコン濃度が調整される。第４流量調整器７２は、温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部を構成する。
温調タンク４６に貯留された予備液は、エッチング液の全部、または一部を入れ替える際に、供給ライン７０を介して外槽４５に供給される。
リン酸水溶液排出部４１は、エッチング処理で使用されたエッチング液の全部、または一部を入れ替える際にエッチング液を排出する。リン酸水溶液排出部４１は、排出ライン４１Ａと、第５流量調整器４１Ｂと、冷却タンク４１Ｃとを有する。
排出ライン４１Ａは、第１循環ライン５０に接続される。第５流量調整器４１Ｂは、排出ライン４１Ａに設けられ、排出されるエッチング液の排出量を調整する。第５流量調整器４１Ｂは、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。
冷却タンク４１Ｃは、排出ライン４１Ａを流れてきたエッチング液を一時的に貯留するとともに冷却する。第５流量調整器４１Ｂによって排出量が調整され、たとえば、純水が供給されることで、エッチング液の温度、リン酸濃度、シリコン濃度が調整される。第５流量調整器４１Ｂは、温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部を構成する。
なお、第１流量調整器４０Ｃ〜第５流量調整器４１Ｂを構成する開閉弁の開閉や、流量制御弁の開度は、制御部１００からの信号に基づいてアクチュエータ（不図示）が動作することで、変更される。すなわち、第１流量調整器４０Ｃ〜第５流量調整器４１Ｂを構成する開閉弁や、流量制御弁は、制御部１００によって制御される。
＜エッチング処理の概要＞
つづいて、実施形態に係るエッチング処理について、図３Ａ〜図３Ｄを参照しながら説明する。図３Ａは、エッチング処理を行う前の基板８の断面を示す概略図である。図３Ｂは、エッチング処理が進んだ基板８の状態を示す概略図である。図３Ｃは、エッチング処理がさらに進んだ基板８の状態を示す概略図である。図３Ｄは、エッチング処理が終了した基板８の状態を示す概略図である。
図３Ａに示すように、エッチング処理を行う前の基板８には、シリコン窒化膜８Ａとシリコン酸化膜８Ｂとが交互に複数積層されている。また、基板８には、エッチング液が浸入し、積層されたシリコン窒化膜８Ａをエッチングするための溝８Ｃが複数形成されている。
基板８を内槽４４に浸漬し、エッチング処理を開始すると、図３Ｂに示すように、まず、溝８Ｃ付近のシリコン窒化膜８Ａがエッチングされる。すなわち、エッチング処理では、溝８Ｃに近いシリコン窒化膜８Ａから順にエッチングされる。
エッチングによりエッチング液に溶出したシリコン窒化膜８Ａの成分は、シリコン窒化膜８Ａがエッチングされることで形成される隙間８Ｄから溝８Ｃに排出され、溝８Ｃから基板８の外へ排出される。溝８Ｃや、隙間８Ｄのエッチング液が新しいエッチング液に置換されることで、エッチングが進行する。
そのため、エッチング処理が進むにつれて、図３Ｃに示すように、エッチングされる箇所から溝８Ｃまでの距離が長くなる。すなわち、エッチング液に溶出したシリコン窒化膜８Ａの成分が基板８の外まで排出される距離が長くなる。
そのため、シリコン窒化膜８Ａのエッチングレートが大きい場合には、溝８Ｃや隙間８Ｄのエッチング液に含まれるシリコン濃度が高くなる。特に、溝８Ｃの奥側、すなわち基板８の表面からの距離が長い箇所に形成される隙間８Ｄでは、エッチング液中のシリコン濃度が高くなる。
したがって、エッチングされて溶出したシリコン窒化膜８Ａの成分を含むエッチング液が基板８の外まで排出される間に、シリコン酸化物がシリコン酸化膜８Ｂ上に析出することがある。なお、エッチング処理がさらに進むと、図３Ｄに示すように、両側の隙間８Ｄが連通する。
＜エッチング処理の詳細＞
つづいて、実施形態に係るエッチング処理の詳細について、図４〜図７を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。
図４に示すように、実施形態に係るエッチング処理は、第１エッチング処理と、第２エッチング処理と、第３エッチング処理とを含む。
第１エッチング処理は、エッチング処理を開始した時間ｔ０から所定の時間ｔ１までの第１の時間間隔で行われる。第２エッチング処理は、第１エッチング処理につづいて時間ｔ１から所定の時間ｔ２までの第２の時間間隔で行われる。第３エッチング処理は、第２エッチング処理につづいて時間ｔ２からエッチング処理が完了する所定の時間ｔ３までの第３の時間間隔で行われる。
第１エッチング処理では、エッチング液中のシリコン濃度が所定の第１濃度Ｃａであり、エッチング液の温度が所定の第１温度Ｔａである。また、第２エッチング処理では、エッチング液中のシリコン濃度が第１濃度Ｃａより高い所定の第２濃度Ｃｂであり、エッチング液の温度が第１温度Ｔａより高い所定の第２温度Ｔｂである。
さらに、第３エッチング処理では、エッチング液中のシリコン濃度が第２濃度Ｃｂより高い所定の第３濃度Ｃｃであり、エッチング液の温度が第２温度Ｔｂより高い所定の第３温度Ｔｃである。
ここで、かかる第１濃度Ｃａ〜第３濃度Ｃｃの詳細について、図５を参照しながら説明する。図５は、シリコン酸化膜８Ｂおよびシリコン酸化物のエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度とエッチングレートの関係の一例について示す図である。
図５に示すように、同じＳｉＯ２で構成されるシリコン酸化膜８Ｂおよびシリコン酸化物であっても、膜質が異なることからエッチングレートは異なる。また、シリコン酸化膜８Ｂおよびシリコン酸化物は、いずれもエッチング液中のシリコン濃度が高くなるほどエッチングレートが低下し、所定のしきい値以上のシリコン濃度ではエッチングで溶解するのではなく逆にシリコン酸化物が析出する。
図５に示すように、第１濃度Ｃａは、シリコン酸化物のみならず、シリコン酸化膜８Ｂもエッチングされる濃度である。また、第３濃度Ｃｃは、シリコン酸化膜８Ｂはエッチングされない（すなわち、エッチングレートがほぼゼロである）一方で、シリコン酸化物はエッチングされる濃度である。
そして、第２濃度Ｃｂは、第１濃度Ｃａと第３濃度Ｃｃとの間の濃度である。すなわち、第２濃度Ｃｂは、シリコン酸化物のみならずシリコン酸化膜８Ｂもエッチングされる濃度である一方で、第１濃度Ｃａに比べてエッチングレート自体は小さい濃度である。
ここで、エッチング液中のシリコン濃度が高い（たとえば、第２濃度Ｃｂや第３濃度Ｃｃ）ほど、シリコン酸化膜８Ｂに対するシリコン窒化膜８Ａのエッチングレートが大きくなる（すなわち、選択比が大きくなる）。
一方で、シリコン窒化膜８Ａおよびシリコン酸化膜８Ｂが高積層された基板８をシリコン濃度が高いエッチング液で処理した場合、特に溝８Ｃの下側に位置するシリコン酸化膜８Ｂ上にシリコン酸化物が析出することが懸念されていた。
なぜなら、溝８Ｃの上側に比べて溝８Ｃの下側は新しいエッチング液に置換されにくいことから、どうしてもシリコン濃度が高くなってしまうからである。そこで、本願の発明者は、かかる現象の詳細について鋭意検討したところ新たな知見を得た。
図６は、エッチング液中のシリコン濃度が第２濃度Ｃｂである場合のシリコン酸化膜８Ｂの膜厚の推移を示す図である。かかる結果から、シリコン濃度が比較的高い第２濃度Ｃｂでエッチング処理した場合、初期段階では確かにシリコン酸化物がシリコン酸化膜８Ｂ上に析出し、シリコン酸化膜８Ｂの膜厚が増加する現象が見られる。
一方で、エッチング処理の初期段階を過ぎると、シリコン濃度が比較的高い第２濃度Ｃｂであっても、シリコン酸化膜８Ｂにおける膜厚の増加現象が収まることが明らかとなった。すなわち、シリコン酸化物がシリコン酸化膜８Ｂ上に析出する現象は、エッチング処理の初期段階を過ぎると収まることが明らかとなった。
この結果は、基板８で以下のような現象が起こっているためと考えられる。エッチング処理の初期段階では、溝８Ｃの体積に対するシリコン窒化膜８Ａのエッチング量が多いことから、溝８Ｃの内部（特に溝８Ｃの下側）のシリコン濃度が高くなりやすい。したがって、エッチング処理の初期段階では、シリコン酸化物がシリコン酸化膜８Ｂ上に析出する現象が発生する。
一方で、エッチング処理の初期段階を過ぎると、溝８Ｃの体積は隙間８Ｄが形成されることにより増加する一方で、シリコン窒化膜８Ａのエッチング量は初期段階とあまり変わらないことから、溝８Ｃの内部のシリコン濃度が相対的に低下する。したがって、エッチング処理の初期段階を過ぎると、シリコン酸化物がシリコン酸化膜８Ｂ上に析出する現象が収まると考えられる。
図６の結果に基づいて、実施形態では、図４に示すように、エッチング処理の初期段階である第１エッチング処理をシリコン濃度が比較的低い第１濃度Ｃａで実施することとした。これにより、エッチング処理の初期段階でシリコン酸化物がシリコン酸化膜８Ｂ上に析出する現象を抑制することができる。
そして、エッチング処理の初期段階が過ぎて、シリコン酸化物がシリコン酸化膜８Ｂ上に析出する現象が収まった段階で実施する第２エッチング処理では、シリコン濃度を比較的高い第２濃度Ｃｂで実施する。これにより、シリコン酸化膜８Ｂに対するシリコン窒化膜８Ａの選択比を大きくすることができることから、エッチング処理をより効率よく実施することができる。
なお、実施形態では、シリコン濃度が比較的高い第２濃度Ｃｂで第２エッチング処理を実施したとしても、図６に示すように、シリコン酸化物がシリコン酸化膜８Ｂ上に析出する現象は収まっている。したがって、実施形態によれば、隣接するシリコン酸化膜８Ｂの間がシリコン酸化物で閉塞する現象を抑制することができる。
さらに、実施形態では、第２エッチング処理によって両側の隙間８Ｄが連通し、シリコン窒化膜８Ａが基板８から除去された後に、第３エッチング処理を実施する。ここでシリコン濃度がさらに高い第３濃度Ｃｃで第３エッチング処理を行うことにより、図５に示すように、シリコン酸化膜８Ｂ上に析出したシリコン酸化物のみをエッチングすることができる。
すなわち、実施形態では、シリコン窒化膜８Ａが基板８から除去された後に第３エッチング処理を行うことにより、シリコン酸化膜８Ｂ上に析出したシリコン酸化物を除去することができる。したがって、実施形態によれば、基板８に所望の間隔の隙間８Ｄを形成することができる。
なお、実施形態では、シリコン酸化膜８Ｂ上に析出したシリコン酸化物を除去する処理としてシリコン濃度が第３濃度Ｃｃであるリン酸処理液を用いた例について示したが、シリコン酸化物を除去する処理はかかる例に限られない。たとえば、ＳＣ−１をエッチング液として用いて、シリコン酸化膜８Ｂ上に析出したシリコン酸化物を除去してもよい。
また、図４に示すように、第１エッチング処理〜第３エッチング処理では、エッチング液中のシリコン濃度を高くするにしたがってエッチング液の温度を高くするとよい。このようにエッチング液の温度を高くすることにより、エッチング液に対するシリコンの飽和濃度を高くすることができることから、エッチング液中のシリコン濃度を所望の第２濃度Ｃｂや第３濃度Ｃｃにすることができる。
図７は、実施形態に係る基板処理装置１でのエッチング処理を説明するための図である。図７の（ａ）に示すように、実施形態では、基板処理装置１に３つの処理槽２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃが用意される。
処理槽２７Ａには、シリコン濃度が第１濃度Ｃａであるリン酸処理液が貯留され、処理槽２７Ｂにはシリコン濃度が第２濃度Ｃｂであるリン酸処理液が貯留され、処理槽２７Ｃにはシリコン濃度が第３濃度Ｃｃであるリン酸処理液が貯留される。
そして、制御部１００は、図７の（ａ）に示すように、基板８を処理槽２７Ａに搬送し、処理槽２７Ａで基板８に第１エッチング処理を施す。次に、図７の（ｂ）に示すように、制御部１００は、基板８を処理槽２７Ａから処理槽２７Ｂに搬送し、処理槽２７Ｂで基板８に第２エッチング処理を施す。
最後に、図７の（ｃ）に示すように、制御部１００は、基板８を処理槽２７Ｂから処理槽２７Ｃに搬送し、処理槽２７Ｃで基板８に第３エッチング処理を施す。これにより、実施形態に係る第１エッチング処理〜第３エッチング処理を円滑に基板８に施すことができる。
なお、実施形態では、シリコン濃度の異なる３つの処理槽２７Ａ〜２７Ｃを用意して、基板８に第１エッチング処理〜第３エッチング処理を施す例について示したが、基板８に第１エッチング処理〜第３エッチング処理を施す処理はかかる例に限られない。
たとえば、１つの処理槽２７において、最初にシリコン濃度を第１濃度Ｃａに設定し、次に時間ｔ１でシリコン濃度を第２濃度Ｃｂに変更し、さらに時間ｔ２でシリコン濃度を第３濃度Ｃｃに変更してもよい。
＜変形例＞
つづいては、実施形態の各種変形例について、図８〜図１４を参照しながら説明する。図８は、実施形態の変形例１に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。図８に示すように、基板８に施すエッチング処理は、上述の第１エッチング処理および第２エッチング処理のみを行い、第３エッチング処理を省略してもよい。
図９は、実施形態の変形例２に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。図９に示すように、基板８に施すエッチング処理は、時間ｔ１を経過した後も第１エッチング処理を継続し、その後も第２エッチング処理を行わず、第１エッチング処理から所定の時間ｔ２ａで第３エッチング処理に移行してもよい。
図１０は、実施形態の変形例３に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。図１０に示すように、基板８に施すエッチング処理は、時間ｔ１を経過した後に第１エッチング処理から第３エッチング処理に直接移行し、そのまま基板８に第３エッチング処理を施してエッチング処理を完了してもよい。
図１１は、実施形態の変形例４に係るエッチング処理におけるエッチング液中のシリコン濃度およびエッチング液の温度の推移を示す図である。図１１に示すように、基板８に施すエッチング処理は、時間ｔ１を経過した後に第１エッチング処理から第３エッチング処理に直接移行し、次に第３エッチング処理から第２エッチング処理に移行してもよい。
図１２は、実施形態の変形例５に係る基板処理装置１でのエッチング処理を説明するための図である。図１２の（ａ）に示すように、変形例５では、基板処理装置１に処理槽２７Ａより多くの処理槽２７Ｂが設けられる。たとえば、変形例５では、基板処理装置１に１つの処理槽２７Ａと、３つの処理槽２７Ｂ１〜２７Ｂ３と、１つの処理槽２７Ｃとが用意される。
処理槽２７Ａには、シリコン濃度が第１濃度Ｃａであるリン酸処理液が貯留され、処理槽２７Ｂ１〜２７Ｂ３にはシリコン濃度が第２濃度Ｃｂであるリン酸処理液が貯留され、処理槽２７Ｃにはシリコン濃度が第３濃度Ｃｃであるリン酸処理液が貯留される。
そして、制御部１００は、図１２の（ａ）に示すように、基板８−１を処理槽２７Ａに搬送し、処理槽２７Ａで基板８−１に第１エッチング処理を施す。
次に、図１２の（ｂ）に示すように、制御部１００は、基板８−１を処理槽２７Ａから処理槽２７Ｂ１に搬送し、かかる処理槽２７Ｂ１で基板８−１に第２エッチング処理を施す。その際、制御部１００は、別のロットの基板８−２を空いた処理槽２７Ａに搬送し、処理槽２７Ａで基板８−２に第１エッチング処理を施す。
ここで、図４に示したように、第２エッチング処理は第１エッチング処理より長い時間（たとえば、第１エッチング処理の３〜４倍程度の時間）が必要となる。したがって、後に投入した基板８−２の第１エッチング処理が終わった際に、先に投入した基板８−１の第２エッチング処理はまだ終わっていない。
そこで、変形例５では、図１２の（ｃ）に示すように、第１エッチング処理が終わった基板８−２を別の処理槽２７Ｂ２に搬送して第２エッチング処理を施すこととした。これにより、先に投入した基板８−１の第２エッチング処理が終わるまで待機することなく、後に投入した基板８−２にも第２エッチング処理を施すことができる。
また、基板８−２を別の処理槽２７Ｂ２に搬送した際、別のロットの基板８−３を空いた処理槽２７Ａに搬送し、処理槽２７Ａで基板８−３に第１エッチング処理を施す。
次に、図１２の（ｄ）に示すように、制御部１００は、基板８−３を処理槽２７Ａから処理槽２７Ｂ３に搬送し、かかる処理槽２７Ｂ３で基板８−３に第２エッチング処理を施す。その際、制御部１００は、別のロットの基板８−４を空いた処理槽２７Ａに搬送し、処理槽２７Ａで基板８−４に第１エッチング処理を施す。
次に、図１２の（ｅ）に示すように、制御部１００は、第２エッチング処理が終わった基板８−１を処理槽２７Ｂ１から処理槽２７Ｃに搬送し、かかる処理槽２７Ｃで基板８−１に第３エッチング処理を施す。
その際、制御部１００は、第１エッチング処理が終わった基板８−４を処理槽２７Ａから空いた処理槽２７Ｂ１に搬送し、かかる処理槽２７Ｂ１で基板８−４に第２エッチング処理を施す。さらに、制御部１００は、別のロットの基板８−５を空いた処理槽２７Ａに搬送し、処理槽２７Ａで基板８−５に第１エッチング処理を施す。
ここで、図４に示したように、第３エッチング処理は第１エッチング処理と同程度の時間で処理が完了する。したがって、後に投入した基板８−２の第２エッチング処理が終わるのと同程度のタイミングで、先に投入した基板８−１の第３エッチング処理が完了する。
そこで、図１２の（ｆ）に示すように、制御部１００は、第３エッチング処理が終わった基板８−１を処理槽２７Ｃから搬出する際に、基板８−２を処理槽２７Ｂ２から空いた処理槽２７Ｃに搬送し、かかる処理槽２７Ｃで基板８−２に第３エッチング処理を施す。
その際、制御部１００は、第１エッチング処理が終わった基板８−５を処理槽２７Ａから空いた処理槽２７Ｂ２に搬送し、かかる処理槽２７Ｂ２で基板８−５に第２エッチング処理を施す。さらに、制御部１００は、別のロットの基板８−６を空いた処理槽２７Ａに搬送し、処理槽２７Ａで基板８−６に第１エッチング処理を施す。
ここまで説明したように、変形例５では、もっとも処理に時間がかかる第２エッチング処理を実施する処理槽２７Ｂの数を、第１エッチング処理を実施する処理槽２７Ａや第３エッチング処理を実施する処理槽２７Ｃよりも多く用意する。これにより、基板８を基板処理装置１の内部で処理待ちさせることなく、基板８に円滑に第１エッチング処理〜第３エッチング処理を施すことができる。
図１３は、実施形態の変形例６に係る基板処理装置１でのエッチング処理を説明するための図である。図１３の（ａ）に示すように、変形例６では、基板処理装置１に２つの処理槽２７Ｄ、２７Ｅが用意される。
処理槽２７Ｄには、シリコン濃度が第１濃度Ｃａであるリン酸処理液が貯留され、処理槽２７Ｅにはシリコン濃度が第３濃度Ｃｃであるリン酸処理液が貯留される。
そして、制御部１００は、図１３の（ａ）に示すように、基板８−７を処理槽２７Ｄに搬送し、処理槽２７Ｄで基板８−７に第１エッチング処理および第２エッチング処理を施す。具体的には、処理槽２７Ｄでは時間ｔ１までエッチング液中のシリコン濃度を第１濃度Ｃａに制御する給排出制御が行われる。
そして、時間ｔ１以降は、かかる給排出制御を制御部１００が行わないことにより、エッチング液中のシリコン濃度を徐々に第２濃度Ｃｂに上昇させる。これにより、処理槽２７Ｄで第１エッチング処理から第２エッチング処理に移行させることができる。
次に、図１３の（ｂ）に示すように、制御部１００は、基板８−７を処理槽２７Ｄから処理槽２７Ｅに搬送し、処理槽２７Ｅで基板８−７に第３エッチング処理を施す。これにより、１ロットの基板８−７のエッチング処理が完了する。
なお、第３エッチング処理ではすでに基板８−７からシリコン窒化膜８Ａが除去されていることから、処理槽２７Ｅのシリコン濃度は第３濃度Ｃｃから変化しない。
次に、図１３の（ｃ）に示すように、制御部１００は、処理槽２７Ｄのエッチング液を交換し、図１３の（ｄ）に示すように、処理槽２７Ｄにはシリコン濃度が第１濃度Ｃａであるリン酸処理液が貯留される。
そして、制御部１００は、図１３の（ｅ）に示すように、次のロットの基板８−８を処理槽２７Ｄに搬送し、処理槽２７Ｄで基板８−８に第１エッチング処理および第２エッチング処理を施す。かかる第１エッチング処理および第２エッチング処理は、図１３（ａ）で示した処理と同じ処理である。
そして、図１３の（ｂ）に示したように、制御部１００は、次のロットの基板８−８を処理槽２７Ｄから処理槽２７Ｅに搬送し、処理槽２７Ｅで基板８−８に第３エッチング処理を施す。これにより、次のロットの基板８−８のエッチング処理が完了する。
このように、一方の処理槽２７Ｄで第１エッチング処理および第２エッチング処理を行い、もう一方の処理槽２７Ｅで第３エッチング処理を行うことにより、２つの処理槽２７Ｄ、２７Ｅで第１エッチング処理〜第３エッチング処理を基板８に施すことができる。
図１４は、実施形態の変形例７に係る基板処理装置１でのエッチング処理を説明するための図である。図１４の（ａ）に示すように、変形例７では、基板処理装置１に２つの処理槽２７Ｆ、２７Ｇが用意される。
処理槽２７Ｆには、シリコン濃度が第１濃度Ｃａであるリン酸処理液が貯留され、処理槽２７Ｇにはシリコン濃度が第２濃度Ｃｂであるリン酸処理液が貯留される。
そして、制御部１００は、図１４の（ａ）に示すように、基板８−９を処理槽２７Ｆに搬送し、処理槽２７Ｆで基板８−９に第１エッチング処理を施す。具体的には、処理槽２７Ｆでは時間ｔ１までエッチング液中のシリコン濃度を第１濃度Ｃａに制御する給排出制御が行われる。
そして、図１４の（ｂ）に示すように、制御部１００は、時間ｔ１以降にかかる給排出制御を止めて、エッチング液中のシリコン濃度を第２濃度Ｃｂに上昇させてから、基板８−９を処理槽２７Ｆから処理槽２７Ｇに搬送する。
そして、制御部１００は、処理槽２７Ｇで基板８−９に第２エッチング処理および第３エッチング処理を施す。具体的には、処理槽２７Ｇでは時間ｔ２までエッチング液中のシリコン濃度を第２濃度Ｃｂに制御する給排出制御が行われる。
そして、時間ｔ２以降は、かかる給排出制御を制御部１００が行わないことから、エッチング液中のシリコン濃度が徐々に第３濃度Ｃｃに上昇する。これにより、処理槽２７Ｇで第２エッチング処理から第３エッチング処理に移行させることができる。そして、１ロットの基板８−９のエッチング処理が完了する。
次に、図１４の（ｃ）に示すように、制御部１００は、処理槽２７Ｇのエッチング液を交換し、図１４の（ｄ）に示すように、処理槽２７Ｇにはシリコン濃度が第１濃度Ｃａであるリン酸処理液が貯留される。
そして、制御部１００は、図１４の（ｅ）に示すように、次のロットの基板８−１０を処理槽２７Ｇに搬送し、処理槽２７Ｇで基板８−１０に第１エッチング処理を施す。具体的には、処理槽２７Ｇでは時間ｔ１までエッチング液中のシリコン濃度を第１濃度Ｃａに制御する給排出制御が行われる。
そして、図１４の（ｆ）に示すように、制御部１００は、時間ｔ１以降にかかる給排出制御を止めて、エッチング液中のシリコン濃度を第２濃度Ｃｂに上昇させた後に、次のロットの基板８−１０を処理槽２７Ｇから処理槽２７Ｆに搬送する。
そして、制御部１００は、処理槽２７Ｆで次のロットの基板８−１０に第２エッチング処理および第３エッチング処理を施す。具体的には、処理槽２７Ｆでは時間ｔ２までエッチング液中のシリコン濃度を第２濃度Ｃｂに制御する給排出制御が行われる。
そして、時間ｔ２以降は、かかる給排出制御を制御部１００が行わないことにより、エッチング液中のシリコン濃度を徐々に第３濃度Ｃｃに上昇させる。これにより、処理槽２７Ｆで第２エッチング処理から第３エッチング処理に移行させることができる。そして、次のロットの基板８−１０のエッチング処理が完了する。
次は、図示してはいないが、制御部１００は、処理槽２７Ｆのエッチング液を交換し、処理槽２７Ｇにはシリコン濃度が第１濃度Ｃａであるリン酸処理液が貯留され、図１４の（ａ）に示した状態に戻る。
このように、２つの処理槽２７Ｆ、２７Ｇで第１エッチング処理と第２エッチング処理および第３エッチング処理とを交互に行うことにより、２つの処理槽２７Ｆ、２７Ｇで第１エッチング処理〜第３エッチング処理を基板８に施すことができる。
実施形態に係る基板処理装置１は、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板８をリン酸処理液に浸漬することでエッチング処理を行う基板処理槽（処理槽２７Ａ）と、基板処理槽（処理槽２７Ａ）を制御する制御部１００と、を備える。そして、制御部１００は、基板処理槽（処理槽２７Ａ）での基板８の浸漬を開始した時点から第１の時間間隔が経過するまでの間、リン酸処理液中のシリコン濃度をシリコン酸化膜８Ｂがエッチングされる第１のシリコン濃度（第１濃度Ｃａ）に制御する。これにより、シリコン窒化膜８Ａおよびシリコン酸化膜８Ｂが高積層された基板８でも、シリコン窒化膜８Ａを精度よくエッチングすることができる。
また、実施形態に係る基板処理装置１は、エッチング処理を行う別の基板処理槽（処理槽２７Ｂ）と、基板処理槽（処理槽２７Ａ）と別の基板処理槽（処理槽２７Ｂ）との間で基板８を搬送する搬送部（ロット搬送機構１９）とをさらに備える。また、制御部１００は、別の基板処理槽（処理槽２７Ｂ）に貯留されるリン酸処理液中のシリコン濃度を、第１シリコン濃度（第１濃度Ｃａ）より高い第２のシリコン濃度（第２濃度Ｃｂ）に制御する。そして、制御部１００は、基板処理槽（処理槽２７Ａ）で第１の時間間隔が経過するまで浸漬された基板８を別の基板処理槽（処理槽２７Ｂ）に搬送して浸漬させる。これにより、実施形態に係る第１エッチング処理〜第３エッチング処理を円滑に基板８に施すことができる。
また、実施形態に係る基板処理装置１において、別の基板処理槽（処理槽２７Ｂ）は、基板処理槽（処理槽２７Ａ）より多い数設けられる。これにより、基板８を基板処理装置１の内部で処理待ちさせることなく、基板８に円滑に第１エッチング処理〜第３エッチング処理を施すことができる。
＜エッチング処理の詳細＞
つづいて、図１５を参照しながら、実施形態に係る基板処理装置１が実行するエッチング処理の詳細について説明する。図１５は、実施形態に係るエッチング処理の処理手順を示すフローチャートである。
最初に、制御部１００は、エッチング処理を開始した時間ｔ０から所定の時間ｔ１までの第１の時間間隔で、基板８に第１エッチング処理を施す（ステップＳ１０１）。かかる第１エッチング処理において、制御部１００は、エッチング液中のシリコン濃度を所定の第１濃度Ｃａに制御し、エッチング液の温度を所定の第１温度Ｔａに制御する。
次に、制御部１００は、時間ｔ１から所定の時間ｔ２までの第２の時間間隔で、基板８に第２エッチング処理を施す（ステップＳ１０２）。かかる第２エッチング処理において、制御部１００は、エッチング液中のシリコン濃度を所定の第２濃度Ｃｂに制御し、エッチング液の温度を所定の第２温度Ｔｂに制御する。
最後に、制御部１００は、時間ｔ２から所定の時間ｔ３までの第３の時間間隔で、基板８に第３エッチング処理を施し（ステップＳ１０３）、処理を完了する。かかる第３エッチング処理において、制御部１００は、エッチング液中のシリコン濃度を所定の第３濃度Ｃｃに制御し、エッチング液の温度を所定の第３温度Ｔｃに制御する。
実施形態に係る基板処理方法は、シリコン酸化膜８Ｂおよびシリコン窒化膜８Ａが形成された基板８を、リン酸処理液によってエッチングするエッチング工程を含む。そして、エッチング工程は、開始時点（時間ｔ０）から第１の時間間隔が経過するまで（時間ｔ１まで）の間、リン酸処理液中のシリコン濃度をシリコン酸化膜８Ｂがエッチングされる第１のシリコン濃度（第１濃度Ｃａ）にする。これにより、シリコン窒化膜８Ａおよびシリコン酸化膜８Ｂが高積層された基板８でも、シリコン窒化膜８Ａを精度よくエッチングすることができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、エッチング工程は、第１の時間間隔が経過した時点（時間ｔ１）から、リン酸処理液中のシリコン濃度を第１のシリコン濃度（第１濃度Ｃａ）より高い第２のシリコン濃度（第２濃度Ｃｂ）にする。これにより、シリコン酸化膜８Ｂに対するシリコン窒化膜８Ａの選択比を大きくすることができることから、エッチング処理をより効率よく実施することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、エッチング工程は、第１の時間間隔の終了後、さらに第２の時間間隔が経過した時点（時間ｔ２）から、リン酸処理液中のシリコン濃度を第２のシリコン濃度（第２温度Ｔｂ）より高い第３のシリコン濃度（第３濃度Ｃｃ）にする。これにより、シリコン酸化膜８Ｂ上に析出したシリコン酸化物を除去することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、第３のシリコン濃度（第３濃度Ｃｃ）は、シリコン酸化膜８Ｂがエッチングされない濃度である。これにより、シリコン酸化膜８Ｂ上に析出したシリコン酸化物のみをエッチングすることができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、エッチング工程は、第１の時間間隔が経過した時点（時間ｔ１）から、リン酸処理液の温度を第１の時間間隔が経過するまで（時間ｔ１まで）の第１の温度（第１温度Ｔａ）より高い第２の温度（第２温度Ｔｂ）にする。これにより、エッチング液に対するシリコンの飽和濃度を高くすることができることから、エッチング液中のシリコン濃度を所望の第２濃度Ｃｂにすることができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、エッチング工程は、第１の時間間隔の終了後、さらに第２の時間間隔が経過した時点（時間ｔ２）から、リン酸処理液の温度を第２の温度（第２温度Ｔｂ）より高い第３の温度（第３温度Ｔｃ）にする。これにより、エッチング液に対するシリコンの飽和濃度を高くすることができることから、エッチング液中のシリコン濃度を所望の第３濃度Ｃｃにすることができる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、リン酸水溶液にシリコン含有化合物を添加してシリコン濃度を調整した溶液をエッチング液として用いた例について示したが、かかるエッチング液にさらにＳｉＯ２析出防止剤などを添加してもよい。
今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣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。
１ 基板処理装置
８、８−１〜８−１０ 基板
８Ａ シリコン窒化膜
８Ｂ シリコン酸化膜
２７、２７Ａ〜２７Ｇ 処理槽
１００ 制御部

Claims (10)

  1. シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板を、リン酸処理液によってエッチングするエッチング工程を含み、
    前記エッチング工程は、
    開始時点から第１の時間間隔が経過するまでの間、前記リン酸処理液中のシリコン濃度を前記シリコン酸化膜がエッチングされる第１のシリコン濃度にする
    基板処理方法。
  2. 前記エッチング工程は、
    前記第１の時間間隔が経過した時点から、前記リン酸処理液中のシリコン濃度を前記第１のシリコン濃度より高い第２のシリコン濃度にする
    請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記エッチング工程は、
    前記第１の時間間隔の終了後、さらに第２の時間間隔が経過した時点から、前記リン酸処理液中のシリコン濃度を前記第２のシリコン濃度より高い第３のシリコン濃度にする
    請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記第３のシリコン濃度は、前記シリコン酸化膜がエッチングされない濃度である
    請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 前記エッチング工程は、
    前記第１の時間間隔が経過した時点から、前記リン酸処理液の温度を前記第１の時間間隔が経過するまでの第１の温度より高い第２の温度にする
    請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  6. 前記エッチング工程は、
    前記第１の時間間隔の終了後、さらに第２の時間間隔が経過した時点から、前記リン酸処理液の温度を前記第２の温度より高い第３の温度にする
    請求項５に記載の基板処理方法。
  7. シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜が形成された基板をリン酸処理液に浸漬することでエッチング処理を行う基板処理槽と、
    前記基板処理槽を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記基板処理槽での前記基板の浸漬を開始した時点から第１の時間間隔が経過するまでの間、前記リン酸処理液中のシリコン濃度を前記シリコン酸化膜がエッチングされる第１のシリコン濃度に制御する
    基板処理装置。
  8. 前記エッチング処理を行う別の基板処理槽と、
    前記基板処理槽と前記別の基板処理槽との間で前記基板を搬送する搬送部とをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記別の基板処理槽に貯留される前記リン酸処理液中のシリコン濃度を、前記第１のシリコン濃度より高い第２のシリコン濃度に制御し、
    前記基板処理槽で前記第１の時間間隔が経過するまで浸漬された前記基板を前記別の基板処理槽に搬送して浸漬させる
    請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記別の基板処理槽は、前記基板処理槽より多い数設けられる
    請求項８に記載の基板処理装置。
  10. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の基板処理方法をコンピュータに実行させる、プログラムを記憶した記憶媒体。
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