JP2020155549A - 基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リン酸含有処理液による基板のエッチングの進行を均一化することができる基板処理方法を提供する。【解決手段】第１槽１０１内のリン酸含有処理液ＥＴに基板５００が浸漬される。次に、第１槽１０１内のリン酸含有処理液ＥＴの液面ＳＦを通過して上方へと、基板５００の少なくとも一部が上昇させられる。次に、第１槽１０１内または第１槽と異なる第２槽内のリン酸含有処理液ＥＴの液面ＳＦを通過して下方へと基板５００の少なくとも一部が下降させられる。【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理方法に関し、特に、リン酸含有処理液を用いた基板処理方法に関するものである。

特許文献１によれば、３次元メモリデバイスを製造するために半導体基板を処理する基板処理方法が開示されている。この半導体基板は、シリコン基板上に、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを交互に積層した積層膜を有する。また半導体基板は、積層膜を貫通するトレンチを有する。この基板処理方法によれば、処理槽において、加熱されたリン酸溶液中に半導体基板を浸漬することで、窒化シリコン膜のウェットエッチング処理が行われる。このとき、リン酸溶液は、半導体基板のトレンチを通して積層膜の各層に接触して、窒化シリコン膜を選択的に除去する。エッチング処理に用いられたリン酸溶液は、内槽からオーバーフローして外槽に貯留される。ポンプは、外槽に貯留されたリン酸溶液を吸引し、循環路を通じて還流する。還流の過程で、リン酸溶液に対して、加熱と、処理槽内への供給とが再度行われる。

特開２０１７−１１８０９２号公報

上記特許文献１に記載の技術によれば、リン酸溶液の還流にともなう流動によって、基板に接するリン酸含有処理液が、ある程度は置換され得る。しかしながら、基板に接するリン酸溶液は、単なる流動だけでは置換されにくい部分を有し得る。特に、トレンチにおける深い位置では、リン酸溶液が置換されにくい。これにより、トレンチによって貫かれた複数の窒化シリコン膜のうち深く位置する窒化シリコン膜は、浅く位置する窒化シリコン膜に比して、トレンチからのエッチングの進行を受けにくくなる。よって、エッチングの進行の不均一性が大きくなる。近年、３次元メモリデバイスの層数が増加してきており、それにともなってトレンチの深さが増大してきているので、上記問題はより深刻となり得る。また上記特許文献１に記載の技術の場合に限らず、基板に接するリン酸含有処理液が、単なる流動だけでは置換されにくい部分を有する場合、エッチングの進行の不均一性が大きくなり得る。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、リン酸含有処理液による基板のエッチングの進行を均一化することができる基板処理方法を提供することである。

本発明の基板処理方法は、以下の工程を有する。第１槽内のリン酸含有処理液に基板を浸漬する浸漬工程が行われる。浸漬工程の後に、第１槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して上方へと、基板の少なくとも一部を上昇させる上昇工程が行われる。上昇工程の後に、第１槽内または第１槽と異なる第２槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して下方へと基板の少なくとも一部を下降させる下降工程が行われる。

下降工程は、第１槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して下方へと基板の少なくとも一部を下降させる工程であってよい。下降工程は、第２槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して下方へと基板の少なくとも一部を下降させる工程であってよい。

上昇工程は、第１槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して上方へと、基板の全体を上昇させることによって行われてよい。

浸漬工程は、基板が有する少なくとも１つの窒化シリコン膜を第１槽内のリン酸含有処理液にさらす暴露工程を含んでよい。暴露工程において、基板は少なくとも１つの窒化シリコン膜としての複数の第１膜と窒化シリコンに比してリン酸にエッチングされにくい材料からなる複数の第２膜とを交互に有する積層体を含んでよい。積層体は複数の第１膜および複数の第２膜を貫通するトレンチを有しており、トレンチ内へリン酸含有処理液が侵入する。第２膜は酸化シリコン膜であってよい。

浸漬工程は、基板が有するタングステン膜を第１槽内のリン酸含有処理液にさらす暴露工程を含んでよい。

上昇工程および下降工程において、リン酸含有処理液はバブリングされていなくてよい。浸漬工程において、リン酸含有処理液はガスによってバブリングされていてよい。ガスは不活性ガスであってよい。

浸漬工程において、基板の主面は上下方向に平行であってよい。

本発明によれば、基板の少なくとも一部がリン酸含有処理液の液面を通過して上方へと移動される。このとき、リン酸含有処理液の表面張力に起因して、基板からリン酸含有処理液が効果的に除去される。そしてその後の下降工程によって、リン酸含有処理液が除去された箇所へリン酸含有処理液が再度供給される。これにより、基板に接するリン酸含有処理液のうち、単なる流動だけでは置換されにくい部分も、効果的に置換される。よって、リン酸含有処理液による基板のエッチングの進行を均一化することができる。

本発明の実施の形態１における基板処理装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１における基板処理方法の第１の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における基板処理方法の第２の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における基板処理方法の第３の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における基板処理方法の第４の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における基板処理方法の第５の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第１の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第２の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第３の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第４の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第５の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第６の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第７の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第８の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第９の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における基板処理方法の第１０の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における基板処理方法の第１の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における基板処理方法の第２の工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３における基板処理方法の第３の工程を概略的に示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態１における基板処理装置１００の構成を概略的に示す図である。なお、説明の便宜上、基板処理装置１００によって処理される基板５００と、基板処理装置１００によって用いられるリン酸溶液ＥＴ（リン酸含有処理液）とが、仮想線（２点鎖線）によって示されている。リン酸溶液ＥＴ中には、リン酸に加えてさらに、ひとつまたは複数の材料が溶かされていてもよい。

基板処理装置は、槽１０１（第１槽）と、外槽１０２と、リフター５１（基板保持部）と、アクチュエータ５２（リフター駆動部）と、溶液供給源１１（リン酸含有処理液供給源）と、バルブ１２と、ガス供給源２１と、バルブ２２と、ポンプ１６と、ヒータ１７とを有している。槽１０１は、少なくとも１つの液注入口１１１と、少なくとも１つのガス注入口１１２とを有している。

槽１０１は、基板５００を処理するためのリン酸溶液ＥＴを貯留する容器である。槽１０１に貯留されたリン酸溶液ＥＴは液面ＳＦを有する。槽１０１に貯留されたリン酸溶液ＥＴに基板５００が浸漬されることによって、基板５００の処理、具体的にはエッチング処理、が行われる。外槽１０２は、液面ＳＦからオーバーフローしたリン酸溶液ＥＴを貯留する容器である。

ポンプ１６およびヒータ１７は、外槽１０２から液注入口１１１への配管経路中に設けられている。これにより、加熱されたリン酸溶液ＥＴが還流される。具体的には、外槽１０２から吸い出されたリン酸溶液ＥＴは、加熱された後、液注入口１１１から槽１０１中へ吐出される。

溶液供給源１１は、バルブ１２による制御に応じて、新たなリン酸溶液（リン酸含有処理液）を槽１０１へ供給する。なお図１においてはリン酸溶液が槽１０１へ直接供給される構成が示されているが、他の構成が用いられてもよい。例えば、リン酸溶液が、上述した還流用の経路と外槽１０２との少なくともいずれかを介して槽１０１へ間接的に供給されてもよい。

ガス供給源２１は、バルブ２２による制御に応じて、ガスをガス注入口１１２へ供給する。これにより、バルブ２２による制御に応じて、槽１０１に貯留されたリン酸溶液ＥＴ中へのバブリングが実施される。好ましくは、槽１０１に複数のガス注入口１１２が設けられている。

リフター５１は、少なくとも１つの基板５００を保持する。好ましくは、リフター５１は複数の基板５００を保持し、この場合、バッチ式処理が行なわれることになる。アクチュエータ５２は、リフター５１を上下に変位させる。これにより、上下方向におけるリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦの位置を基準として、リフター５１に保持された基板５００の相対位置が変化させられる。よって、基板５００がどの程度の割合でリン酸溶液ＥＴに浸漬されるかが制御される。アクチュエータ５２は、例えば、サーボモータまたはタイミングベルトを有している。

バルブ２２およびアクチュエータ５２は、制御部（図示せず）からの命令に応じて動作してよい。制御部は、典型的には、電気回路によって構成され、プロセッサおよび記憶装置を有する。プロセッサは、記憶装置に格納されているプログラムを実行することによって、バルブ２２およびアクチュエータ５２への命令を発する。

図２〜図６のそれぞれは、本実施の形態１における、基板処理装置１００（図１）を用いた基板処理方法の第１〜第５の工程を概略的に示す断面図である。この基板処理方法により、例えば、基板５００が有する窒化シリコン膜（図２〜図６において図示せず）がエッチングされる。

図２を参照して、槽１０１内にリン酸溶液ＥＴが貯留される。リン酸溶液ＥＴの液面ＳＦの上方に、少なくとも１つ、好ましくは複数、の基板５００が、リフター５１によって保持される。次に、アクチュエータ５２がリフター５１を液面ＳＦへ向けて下降させる（図中、破線矢印参照）。

図３を参照して、リフター５１の下降により、基板５００の少なくとも一部、好ましくは全体、が液面ＳＦよりも下方に配置される。リフター５１の下降中は、リン酸溶液ＥＴはバブリングされていないことが好ましい。

図４を参照して、上述した工程を経ることで、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴに基板５００が浸漬される。言い換えれば、浸漬工程が開始される。浸漬工程中は、基板５００の位置は固定されていることが好ましい。浸漬工程において、基板５００の主面ＭＳは上下方向に平行であることが好ましい。言い換えれば、基板５００の厚み方向は水平方向に沿っていることが好ましい。浸漬工程において、リン酸溶液ＥＴはガスによってバブリングされていることが好ましい。言い換えれば、ガス注入口１１２からのガスの供給によってバブルＢＢが発生させられることが好ましい。ガスは、不活性ガスであることが好ましく、例えば窒素ガス（Ｎ_２）である。

図５および図６を参照して、次に、上昇工程が行われる。具体的には、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して上方へと、基板５００の少なくとも一部が上昇させられる。上昇工程は、図６に示されているように、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して上方へと、基板５００の全体を上昇させることによって行われることが好ましい。リフター５１の上昇工程中は、リン酸溶液ＥＴはバブリングされていないことが好ましい。

再び図２および図３を参照して、次に、下降工程が行われる。具体的には、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して下方へと、基板５００の少なくとも一部、好ましくは全体、が下降させられる。下降工程において、リン酸溶液ＥＴはバブリングされていないことが好ましい。再び図４を参照して、これにより、上述した浸漬工程が再度開始される。再び図５および図６を参照して、次に、上昇工程が再度行われる。このように、下降工程、浸漬工程および上昇工程のセットが１回行われる。この後、これら工程のセットがさらに、少なくとも１回行われることが好ましく、複数回行われることがさらに好ましい。例えば、下降工程、浸漬工程および上昇工程によって各々構成される３回以上のセットが周期的に実施されてよい。

言い換えれば、好ましくは、上昇工程および下降工程のセットが複数回繰り返される。このセットは、１０回以上繰り返されてよい。例えば、このセットは２時間程度の基板処理中に４０〜５０回程度繰り返され、この場合、セットが行われる頻度（単位時間当たりの回数）は数分あたり１回である。好ましくは、上昇工程および下降工程のセットを第１頻度で繰り返す第１工程と、この第１工程の後に、上昇工程および下降工程のセットを第２頻度で繰り返す第２工程とが行われ、第２頻度は第１頻度よりも低い。

以上により、本実施の形態の基板処理方法が完了する。なお上述した工程の後、必要に応じて、基板５００に対して、水洗工程が行なわれてよい。水洗工程は、槽１０１へ水を供給することによって行なわれてもよく、あるいは、別の槽において行われてもよい。

本実施の形態によれば、上昇工程（図５および図６）によって、基板５００の少なくとも一部がリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して上方へと移動される。このとき、リン酸溶液ＥＴの表面張力に起因して、基板５００からリン酸溶液ＥＴが効果的に除去される。そしてその後の下降工程（図２および図３参照）によって、リン酸溶液ＥＴが除去された箇所へリン酸溶液ＥＴが再度供給される。これにより、基板５００に接するリン酸溶液ＥＴのうち、単なる流動だけでは置換されにくい部分も、効果的に置換される。よって、リン酸溶液ＥＴによる基板５００のエッチングの進行を均一化することができる。なお、単なる流動だけでは置換されにくい部分の例については、後述する実施の形態３において詳述する。

下降工程は、後述する実施の形態２と異なり本実施の形態においては、図２および図３に示されるように、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して下方へと基板５００の少なくとも一部を下降させる工程である。これにより、槽１０１中でのエッチングの進行を、上記のように均一化することができる。

上昇工程は、図６に示されるように、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して上方へと、基板５００の全体を上昇させることによって行われることが好ましい。これにより、基板５００からリン酸溶液ＥＴを、より効果的に除去することができる。

上昇工程（図５および図６参照）および下降工程（図２および図３参照）において、リン酸溶液ＥＴはバブリングされていないことが好ましい。これにより、上昇工程および下降工程においてバブリングに起因して基板５００の姿勢が不安定となることが避けられる。

浸漬工程（図４）において、リン酸溶液ＥＴはガスによってバブリングされていることが好ましい。バブリングによって引き起こされるリン酸溶液ＥＴの流れによって、リン酸溶液ＥＴの置換が、より促進される。バブリング用ガスは不活性ガスであることが好ましい。これにより、ガスに起因しての不必要な化学的作用を避けることができる。

浸漬工程（図４）において、基板５００の主面ＭＳは上下方向に平行であることが好ましい。これにより、主面ＭＳに沿っての基板５００の移動によって、基板５００を上下方向に動かすことができる。よって、主面ＭＳに沿っての基板５００の移動によって、基板５００を槽１０１へ入れたり出したりすることができる。

好ましくは、上昇工程および下降工程のセットを第１頻度で繰り返す第１工程と、この第１工程の後に、上昇工程および下降工程のセットを第２頻度で繰り返す第２工程とが行われ、第２頻度は第１頻度よりも低い。第２頻度に比して第１頻度を高くすることによって、基板処理の初期段階におけるリン酸溶液ＥＴの置換むらの影響を抑制することができる。また第１頻度に比して第２頻度を低くすることによって、上昇工程および下降工程を過度に頻繁に繰り返すことに起因しての処理速度の低下を避けることができる。例えば、窒化シリコン膜をエッチングする基板処理が行われる場合、初期段階においては、エッチングが急速に進行しやすいので、基板５００に接するリン酸溶液ＥＴ中のシリコン濃度も急増しやすい。よって初期段階においては、濃度むらを抑制するために、比較的高い第１頻度で上昇工程および下降工程のセットが行われることが好ましい。一方でその後の段階においては、シリコン濃度の増加は緩やかとなるので、比較的低い第２頻度で上昇工程および下降工程のセットが行われることが好ましい。これにより、リン酸溶液ＥＴが一時的に除去されることに起因しての処理速度の低下を抑制することができる。特に、加熱されたリン酸溶液ＥＴが用いられている場合は、リン酸溶液ＥＴによって加熱された基板５００の温度が上昇工程と下降工程との間で一時的に低下し、これはエッチングの進行速度の低下につながりやすい。第１頻度に比して低い第２頻度を用いることによって、この温度低下による悪影響を抑制することができる。

＜実施の形態２＞
図７〜図１６のそれぞれは、本実施の形態２における基板処理方法の第１〜第１０の工程を概略的に示す断面図である。本実施の形態において用いられる基板処理装置は、基板処理装置１００の構成に加えてさらに、図示されているように、槽２０１（第２槽）および外槽２０２を有している。槽２０１は、少なくとも１つの液注入口２１１と、少なくとも１つのガス注入口２１２とを有している。槽１０１（図１）にとってと同様に槽２０１にも、図示されていないが、溶液供給源１１と、バルブ１２と、ガス供給源２１と、バルブ２２と、ポンプ１６と、ヒータ１７とが設けられている。

本実施の形態においては、アクチュエータ５２は、リフター５１を上下に変位させることができるだけでなく、水平方向にも変位させることができる。これにより、リフター５１に保持された基板５００を、槽１０１上の位置から槽２０１上の位置へ変位させることができる。言いかえれば、リフター５１はスライダーとしての機能も有している。

図７を参照して、槽１０１および槽２０１内にリン酸溶液ＥＴが貯留される。槽１０１におけるリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦの上方に、少なくとも１つ、好ましくは複数、の基板５００が、リフター５１によって保持される。次に、アクチュエータ５２がリフター５１を液面ＳＦへ向けて下降させる（図中、破線矢印参照）。

図８を参照して、リフター５１の下降により、基板５００の少なくとも一部、好ましくは全体、が液面ＳＦよりも下方に配置される。リフター５１の下降中は、リン酸溶液ＥＴはバブリングされていないことが好ましい。

図９を参照して、上述した工程を経ることで、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴに基板５００が浸漬される。言い換えれば、槽１０１における浸漬工程が開始される。浸漬工程中は、基板５００の位置は固定されていることが好ましい。浸漬工程において、基板５００の主面ＭＳは上下方向に平行であることが好ましい。言い換えれば、基板５００の厚み方向は水平方向に沿っていることが好ましい。浸漬工程において、リン酸溶液ＥＴはガスによってバブリングされていることが好ましい。言い換えれば、ガス注入口１１２からのガスの供給によってバブルＢＢが発生させられることが好ましい。ガスは、不活性ガスであることが好ましく、例えばＮ_２である。

図１０および図１１を参照して、次に、槽１０１における上昇工程が行われる。具体的には、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して上方へと、基板５００の少なくとも一部が上昇させられる。上昇工程は、図１１に示されているように、槽１０１内のリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して上方へと、基板５００の全体を上昇させることによって行われることが好ましい。リフター５１の上昇工程中は、リン酸溶液ＥＴはバブリングされていないことが好ましい。

図１２を参照して、アクチュエータ５２がリフター５１を、槽１０１の上方の位置から槽２０１の上方の位置へと変位させる（図中、破線矢印参照）。

図１３を参照して、次に、下降工程が行われる。具体的には、槽２０１内のリン酸溶液ＥＴの液面ＳＦを通過して下方へと、基板５００の少なくとも一部、好ましくは全体、が下降させられる。下降工程において、リン酸溶液ＥＴはバブリングされていないことが好ましい。図１４を参照して、これにより、槽２０１における浸漬工程が開始される。浸漬工程中は、基板５００の位置は固定されていることが好ましい。浸漬工程において、基板５００の主面ＭＳは上下方向に平行であることが好ましい。言い換えれば、基板５００の厚み方向は水平方向に沿っていることが好ましい。浸漬工程において、リン酸溶液ＥＴはガスによってバブリングされていることが好ましい。言い換えれば、ガス注入口２１２からのガスの供給によってバブルＢＢが発生させられることが好ましい。ガスは、不活性ガスであることが好ましく、例えばＮ_２である。

図１５および図１６を参照して、次に、槽２０１における上昇工程が行われる。これにより、本実施の形態の基板処理方法が完了する。

なお、上記においては基板処理方法が２つの槽１０１，１０２を用いて行われる場合について説明したが、３つ以上の槽が用いられてもよい。また、槽１０１中のリン酸溶液ＥＴの成分と、槽１０１中のリン酸溶液ＥＴの成分とは、互いに異なっていてもよい。これにより、例えば、リン酸溶液ＥＴによるエッチング速度が、槽１０１において相対的に低速とされ、槽２０１において相対的に高速とされてもよい。

本実施の形態によれば、前述した実施の形態１の場合と同様の理由で、基板５００のエッチングの進行を均一化することができる。さらに、リン酸溶液ＥＴによる処理が、槽１０１中だけでなく第２槽２０１中でも行われる。これにより、リン酸溶液ＥＴによる処理が槽１０１中のみで行われる場合に比して、基板処理時のリン酸溶液ＥＴ中での生成物（例えば、窒化シリコンのエッチング処理時にリン酸溶液ＥＴ中へ生成されるシリコン）の濃度の増大等に起因してのリン酸溶液ＥＴのエッチング能力の低下を抑制することができる。この効果は、使用済みのリン酸溶液ＥＴ中へ新たなリン酸溶液を徐々に混入することによってリン酸溶液ＥＴのエッチング能力を維持する処理が実施されない場合において、特に大きい。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３においては、前述した実施の形態１における基板処理方法の具体的な適用について説明する。図１７〜図１９は、本実施の形態３における基板処理方法の第１〜第３の工程を概略的に示す断面図である。

図１７を参照して、本実施の形態における基板処理方法が適用されることになる基板５００は、少なくとも１つの窒化シリコン膜５０５を有している。具体的には、基板５００は、少なくとも１つの窒化シリコン膜５０５としての複数の犠牲膜５０５（第１膜）と、窒化シリコンに比してリン酸にエッチングされにくい材料からなる複数の構造膜５０３（第２膜）と、を交互に有する積層体を含む。積層体は複数の犠牲膜５０５および複数の構造膜５０３を貫通するトレンチＴＲを有している。トレンチＴＲは、主面ＭＳ上に開口部ＯＰを有しており、基板５００の厚み方向に延びている。構造膜５０３は酸化シリコン膜５０３であることが好ましい。基板５００は、積層体を支持する支持層５０１を有していてよい。支持層は、例えばシリコン層である。

図１８を参照して、次に、前述した実施の形態１で説明した基板処理方法によって、浸漬工程（図４）が行われる。これにより、窒化シリコン膜５０５を槽１０１（図４）内のリン酸溶液ＥＴにさらす暴露工程が行われる。暴露工程の時点で基板５００は、前述したトレンチＴＲを有する積層体を含む。暴露工程によって、開口部ＯＰからトレンチＴＲ内へリン酸溶液ＥＴが侵入する。その結果、トレンチＴＲから水平方向に犠牲膜５０５の各々のエッチングが進行し始める。

このエッチングの進行中、最上層の犠牲膜５０５のエッチング進行箇所Ｐ１に比して、最下層の犠牲膜５０５のエッチング進行箇所Ｐ２においては、リン酸溶液ＥＴが、単なる流動だけでは置換されにくい。よって、置換を促進するための処理が単なる流動のみであったと仮定すると、最上層の犠牲膜５０５に比して、最下層の犠牲膜５０５のエッチングはかなり進行しにくく、その結果、エッチングの進行の不均一性が大きくなりやすい。

本実施の形態においては、エッチング進行箇所Ｐ２であってもリン酸溶液ＥＴが十分に置換されるようにする目的で、前述した実施の形態１で説明した基板処理方法が用いられる。この基板処理方法が有する上昇工程（図５および図６）によって、トレンチＴＲの開口部ＯＰは、リン酸溶液ＥＴの液面ＳＦの下方から上方へと移動される。このとき、リン酸溶液ＥＴの表面張力に起因して、トレンチＴＲと、そこから水平方向に延びる、犠牲膜５０５のエッチングによって形成された空洞部ＧＰとから、リン酸溶液ＥＴを引き抜く作用が生じる。その結果、箇所Ｐ２においても、リン酸溶液ＥＴを引き抜く作用が加わる。次に、下降工程（図２および図３）によって、トレンチＴＲの開口部ＯＰは、リン酸溶液ＥＴの液面ＳＦの上方から下方へと移動される。このとき箇所Ｐ２においても、前述した上昇工程によってリン酸溶液ＥＴを引き抜く作用が加わっていたために、新たなリン酸溶液ＥＴが侵入しやすくなる。よって箇所Ｐ２においてもリン酸溶液ＥＴが十分に置換される。

図１９を参照して、上記基板処理によって、犠牲膜５０５（図１７）が空洞部ＧＰへと変化させられる。このような処理を施された基板５００は、３次元メモリデバイス（例えば、３次元ＮＡＮＤメモリデバイス）を製造するための基板として用いられ得る。

本実施の形態によれば、浸漬工程（図４）は、窒化シリコン膜５０５（図１７）を槽１０１内のリン酸溶液ＥＴにさらす暴露工程を含む。これにより、窒化シリコン膜５０５をエッチングすることができる。暴露工程において、トレンチＴＲ内へリン酸溶液ＥＴが侵入する。この場合、一般的に言えば、トレンチＴＲにおける深い箇所Ｐ２（図１８）の近傍では、浅い箇所Ｐ１（図１８）の近傍に比して、リン酸溶液ＥＴが置換されにくい。これにより、浅く位置する窒化シリコン膜５０５に比して、深く位置する窒化シリコン膜５０５がエッチングされにくくなりやすい。よって、エッチングの進行の不均一性が大きくなりやすい。窒化シリコン膜５０５の層数が増加するほどトレンチＴＲの深さが増大するので、上記問題はより深刻となり得る。本実施の形態によれば、トレンチＴＲにおける深い箇所Ｐ２（図１８）の近傍においても、実施の形態１において説明した理由により、リン酸溶液ＥＴが効果的に置換される。よって、基板５００のエッチングの進行を均一化することができる。

構造膜５０３は酸化シリコン膜５０３であることが好ましい。これにより、リン酸溶液ＥＴに対しての構造膜５０３の耐エッチング性を十分に確保することができる。

なお上記においては、図１７〜図１９の工程を行うために、前述した実施の形態１における基板処理方法が用いられる場合について説明したが、代わりに、前述した実施の形態２における基板処理方法が用いられてもよい。

＜実施の形態４＞
上記実施の形態１〜３においては、リン酸溶液ＥＴ（リン酸含有処理液）を用いて窒化シリコン膜がエッチングされる場合について説明した。しかしながら、エッチングされる膜は窒化シリコンからなるものに限定されるわけではなく、本実施の形態においてはタングステンからなる。言い換えれば、本実施の形態においては、浸漬工程（例えば図４）は、基板５００が有するタングステン膜を槽１０１内のリン酸溶液ＥＴにさらす暴露工程を含む。この場合、リン酸含有処理液としては、単なるリン酸溶液ではなく、リン酸に加えて少なくとも１つの酸を含む混酸が好ましく、例えば、リン酸、酢酸および硝酸を含む混酸が好ましい。本実施の形態によれば、タングステン膜のエッチングにおいて、実施の形態１〜３の場合とほぼ同様の効果が得られる。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

ＧＰ 空洞部
ＥＴ リン酸溶液（リン酸含有処理液）
ＳＦ 液面
ＯＰ 開口部
ＭＳ 主面
ＴＲ トレンチ
１１ 溶液供給源
１２，２２ バルブ
１６ ポンプ
１７ ヒータ
２１ ガス供給源
５１ リフター
５２ アクチュエータ
１００ 基板処理装置
１０１ 槽（第１槽）
１０２，２０２ 外槽
２０１ 槽（第２槽）
１１１，２１１ 液注入口
１１２，２１２ ガス注入口
５００ 基板
５０１ 支持層
５０３ 酸化シリコン膜（構造膜）
５０５ 窒化シリコン膜（犠牲膜）

Claims (13)

1. 第１槽内のリン酸含有処理液に基板を浸漬する浸漬工程と、
   前記浸漬工程の後に、前記第１槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して上方へと、前記基板の少なくとも一部を上昇させる上昇工程と、
   前記上昇工程の後に、前記第１槽内または前記第１槽と異なる第２槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して下方へと前記基板の少なくとも一部を下降させる下降工程と、
   を備える基板処理方法。
2. 前記下降工程は、前記第１槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して下方へと前記基板の少なくとも一部を下降させる工程である、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記下降工程は、前記第２槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して下方へと前記基板の少なくとも一部を下降させる工程である、請求項１に記載の基板処理方法。
4. 前記上昇工程は、前記第１槽内のリン酸含有処理液の液面を通過して上方へと、前記基板の全体を上昇させることによって行われる、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
5. 前記浸漬工程は、前記基板が有する少なくとも１つの窒化シリコン膜を前記第１槽内のリン酸含有処理液にさらす暴露工程を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
6. 前記暴露工程において、前記基板は前記少なくとも１つの窒化シリコン膜としての複数の第１膜と窒化シリコンに比してリン酸にエッチングされにくい材料からなる複数の第２膜とを交互に有する積層体を含み、前記積層体は前記複数の第１膜および前記複数の第２膜を貫通するトレンチを有しており、前記トレンチ内へ前記リン酸含有処理液が侵入する、請求項５に記載の基板処理方法。
7. 前記第２膜は酸化シリコン膜である、請求項６に記載の基板処理方法。
8. 前記浸漬工程は、前記基板が有するタングステン膜を前記第１槽内のリン酸含有処理液にさらす暴露工程を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
9. 前記上昇工程および前記下降工程において、前記リン酸含有処理液はバブリングされていない、請求項１から８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
10. 前記浸漬工程において、前記リン酸含有処理液はガスによってバブリングされている、請求項１から９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
11. 前記ガスは不活性ガスである、請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記浸漬工程において、前記基板の主面は上下方向に平行である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
13. 前記上昇工程および前記下降工程のセットを第１頻度で繰り返す第１工程と、
    前記第１工程の後に、前記上昇工程および前記下降工程のセットを、前記第１頻度よりも低い第２頻度で繰り返す第２工程と、
    が行われる、請求項１から１２のいずれか１項に記載の基板処理方法。

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