JP7209556B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
従来、基板処理装置において、シリコンを含んだリン酸処理液に基板を浸漬することで、かかる基板に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２０１６－１４３６８４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、シリコン酸化膜の良好なパターン形状を得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、第１エッチング工程と、加工工程と、第２エッチング工程とを含む。第１エッチング工程は、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、エッチング液によってエッチングする。加工工程は、前記第１エッチング工程の後に、前記基板において前記シリコン酸化膜で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する。第２エッチング工程は、前記加工工程の後に、前記基板をエッチング液によってエッチングする。
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、シリコン酸化膜の良好なパターン形状を得ることができる。
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ウェハ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ウェハ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ウェハ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ウェハの状態を示す概略図である。 図４Ａは、実施形態に係るエッチング処理前のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図４Ｂは、実施形態に係る第１エッチング処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図４Ｃは、実施形態に係る加工処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図４Ｄは、実施形態に係る第２エッチング処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図５は、シリコン濃度が比較的高いリン酸処理液でエッチングした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６Ａは、実施形態の変形例１に係るエッチング処理前のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図６Ｂは、実施形態の変形例１に係る第１エッチング処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図６Ｃは、実施形態の変形例１に係る加工処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図６Ｄは、実施形態の変形例１に係る第２エッチング処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図６Ｅは、実施形態の変形例１に係る追加工処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図７Ａは、実施形態の変形例２に係るエッチング処理前のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図７Ｂは、実施形態の変形例２に係る第１エッチング処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図７Ｃは、実施形態の変形例２に係る加工処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図７Ｄは、実施形態の変形例２に係る第２エッチング処理後のウェハの溝近傍を拡大した断面図である。 図８は、実施形態の変形例１および参考例におけるエッチング処理後のシリコン酸化膜の膜厚について示した図である。 図９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１０は、実施形態の変形例１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１１は、実施形態の変形例２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１２は、実施形態の変形例３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４に係る基板処理装置の構成を示す概略ブロック図である。 図１４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。 図１５は、実施形態の変形例１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および基板処理装置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、シリコンを含んだリン酸処理液に基板を浸漬することで、かかる基板にエッチング処理を行うことが知られている。
たとえば、かかる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ことができる。
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。したがって、多層のシリコン酸化膜で形成されるパターンが、析出するシリコン酸化物によって所望の形状とならない恐れがある。
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、シリコン酸化膜の良好なパターン形状を得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７とを有する。
キャリア搬入出部２は、複数（たとえば、２５枚）のウェハＷ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。ウェハＷは、基板の一例である。
キャリア搬入出部２は、キャリアステージ１０と、キャリア搬送機構１１と、キャリアストック１２、１３と、キャリア載置台１４とを有する。キャリアステージ１０は、外部から搬送された複数のキャリア９を載置する。
キャリア搬送機構１１は、キャリアステージ１０と、キャリアストック１２、１３と、キャリア載置台１４との間でキャリア９の搬送を行う。キャリアストック１２、１３は、キャリア９を一時的に保管する。
ロット形成部３は、基板搬送機構１５を有し、ロットを形成する。このロットは、１または複数のキャリア９に収容されたウェハＷを組合せて同時に処理される複数（たとえば、５０枚）のウェハＷで構成される。
基板搬送機構１５は、複数のウェハＷを搬送する。基板搬送機構１５は、ウェハＷの搬送途中でウェハＷ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させることができる。
基板搬送機構１５は、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にウェハＷを搬送する。また、基板搬送機構１５は、ロット載置部４からキャリア載置台１４に載置されたキャリア９にウェハＷを搬送する。
ロット載置部４は、ロット搬送台１６を有し、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一時的に載置（待機）する。ロット搬送台１６は、搬入側ロット載置台１６ａと、搬出側ロット載置台１６ｂとを有する。
搬入側ロット載置台１６ａには、ロット形成部３で形成された処理される前のロットが載置される。搬出側ロット載置台１６ｂには、ロット処理部６で処理されたロットが載置される。かかる搬入側ロット載置台１６ａおよび搬出側ロット載置台１６ｂには、１ロット分の複数のウェハＷが垂直姿勢で前後に並んで載置される。
ロット搬送部５は、ロット搬送機構１７を有し、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の内部でロットの搬送を行う。ロット搬送部５は、搬送部の一例である。ロット搬送機構１７は、レール１７ａと、移動体１７ｂと、基板保持体１７ｃとを有する。
レール１７ａは、ロット載置部４およびロット処理部６に渡って、Ｘ軸方向に沿って配置されている。移動体１７ｂは、複数のウェハＷを保持しながらレール１７ａに沿って移動可能に構成される。基板保持体１７ｃは、移動体１７ｂに設けられ、垂直姿勢で前後に並んだ複数のウェハＷを保持する。
そして、ロット搬送部５は、搬入側ロット載置台１６ａに載置されたロットをロット処理部６に搬送する。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搬出側ロット載置台１６ｂに搬送する。さらに、ロット搬送部５は、ロット処理部６の内部でロットを搬送する。
ロット処理部６は、垂直姿勢で前後に並んだ複数のウェハＷを１ロットとして、エッチング処理や洗浄処理、乾燥処理などを行う。ロット処理部６には、たとえば、２台の処理槽１８と、１台ずつの処理槽１９～２４とが、レール１７ａに沿って並んで設けられる。
処理槽１８は、第１処理槽および第３処理槽の一例であり、ロットのエッチング処理を行う。処理槽１８には、エッチング用のリン酸処理液（以下、「エッチング液」とも呼称する。）が貯留される。処理槽１８の詳細については後述する。
処理槽１９、２２は、ロットのリンス処理を行う。処理槽１９、２２には、リンス用の処理液（たとえば、純水等）が貯留される。処理槽２０は、第２処理槽の一例であり、ロットの加工処理を行う。処理槽２０には、加工処理用の処理液（以下、「パターン形状加工液」とも呼称する。）が貯留される。
処理槽２１は、ロットの洗浄処理を行う。処理槽２１には、洗浄用の処理液（たとえば、ＳＣ－１（アンモニア、過酸化水素および水の混合液）など）が貯留される。
処理槽２３は、ロットの乾燥処理を行う。処理槽２３には、乾燥用の処理ガス（たとえば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）など）が供給される。処理槽２４は、基板保持体１７ｃの洗浄処理を行う。処理槽２４には、基板保持体１７ｃを洗浄する処理液や乾燥ガスが供給される。
かかる処理槽１８～２２には、それぞれ基板昇降機構１８ａ～２２ａが設けられる。かかる基板昇降機構１８ａ～２２ａは、昇降可能に構成され、ロットを形成する複数のウェハＷを垂直姿勢で前後に並べて保持する。
そして、保持された複数のウェハＷは、基板昇降機構１８ａ～２２ａによって処理槽１８～２２内の処理液に浸漬される。また、保持された複数のウェハＷは、基板昇降機構２３ａによって処理槽２３内で乾燥用の処理ガスにさらされる。さらに、基板保持体１７ｃは、処理槽２４内で洗浄用の処理液や乾燥ガスにさらされる。
処理槽１８～２３を用いたウェハＷの処理の詳細については後述する。なお、処理槽１８～２４の台数は、図１の例に限られない。
制御部７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など）の動作を制御する。制御部７は、スイッチや各種センサ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。
この制御部７は、たとえばコンピュータであり、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体８を有する。記憶媒体８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７は、記憶媒体８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８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７の記憶媒体８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８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１８について、図２を参照しながら説明する。図２は、実施形態に係るエッチング用の処理槽１８の構成を示す概略ブロック図である。
処理槽１８では、所定のエッチング液を用いて、ウェハＷ上に形成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。
かかるシリコン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リン酸処理液が、エッチング液として用いられる。
このエッチング液には、エッチング処理の際にシリコン酸化物Ｒ（図４Ｂ参照）の再析出を抑制する添加剤をさらに含んでもよい。
エッチング液のシリコン濃度を調整する手法としては、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を用いることができる。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してもよい。
エッチング用の処理槽１８は、リン酸水溶液供給部３０と、シリコン供給部３１と、ＤＩＷ供給部３２と、内槽３４と、外槽３５と、温調タンク３６と、エッチング液排出部３７とを有する。
リン酸水溶液供給部３０は、リン酸水溶液供給源３０ａと、リン酸水溶液供給ライン３０ｂと、流量調整器３０ｃとを有する。
リン酸水溶液供給源３０ａは、リン酸濃度が所望の濃度に濃縮されたリン酸水溶液を供給する。リン酸水溶液供給ライン３０ｂは、リン酸水溶液供給源３０ａと温調タンク３６とを接続し、リン酸水溶液供給源３０ａから温調タンク３６にリン酸水溶液を供給する。
流量調整器３０ｃは、リン酸水溶液供給ライン３０ｂに設けられ、温調タンク３６へ供給されるリン酸水溶液の供給量を調整する。流量調整器３０ｃは、開閉弁や流量制御弁、流量計などで構成される。
シリコン供給部３１は、シリコン供給源３１ａと、シリコン供給ライン３１ｂと、流量調整器３１ｃとを有する。
シリコン供給源３１ａ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３１ｂは、シリコン供給源３１ａと温調タンク３６とを接続し、シリコン供給源３１ａから温調タンク３６にシリコン含有化合物水溶液を供給する。
流量調整器３１ｃは、シリコン供給ライン３１ｂに設けられ、温調タンク３６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。流量調整器３１ｃは、開閉弁や流量制御弁、流量計などで構成される。流量調整器３１ｃによってシリコン含有化合物水溶液の供給量が調整されることで、エッチング液のシリコン濃度が調整される。
なお、シリコン供給部３１は、シリコン含有化合物水溶液を外槽３５に供給可能に構成されてもよい。これにより、シリコン供給部３１は、エッチング処理中にエッチング液のシリコン濃度が低下した場合に、かかるエッチング液のシリコン濃度を直接調整することができる。
ＤＩＷ供給部３２は、ＤＩＷ供給源３２ａと、ＤＩＷ供給ライン３２ｂと、流量調整器３２ｃとを有する。ＤＩＷ供給部３２は、エッチング液を加熱することで蒸発した水分を補給するため、外槽３５にＤＩＷ（DeIonized Water：脱イオン水）を供給する。
ＤＩＷ供給ライン３２ｂは、ＤＩＷ供給源３２ａと外槽３５とを接続し、ＤＩＷ供給源３２ａから外槽３５に所定温度のＤＩＷを供給する。
流量調整器３２ｃは、ＤＩＷ供給ライン３２ｂに設けられ、外槽３５へ供給されるＤＩＷの供給量を調整する。流量調整器３２ｃは、開閉弁や流量制御弁、流量計などで構成される。流量調整器３２ｃによってＤＩＷの供給量が調整されることで、エッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度が調整される。
内槽３４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。かかる内槽３４では、基板昇降機構１８ａで複数のウェハＷがエッチング液に浸漬され、ウェハＷにエッチング処理が行われる。
外槽３５は、内槽３４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３５には、内槽３４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３５には、温調タンク３６から予備液が供給され、ＤＩＷ供給部３２からＤＩＷが供給される。
外槽３５には、温度センサ３５ａとリン酸濃度センサ３５ｂとが設けられる。温度センサ３５ａは、エッチング液の温度を検出し、リン酸濃度センサ３５ｂは、エッチング液のリン酸濃度を検出する。温度センサ３５ａおよびリン酸濃度センサ３５ｂで生成された信号は、制御部７（図１参照）に送信される。
外槽３５と内槽３４とは、循環ライン４０によって接続される。循環ライン４０の一端は外槽３５に接続され、循環ライン４０の他端は内槽３４内に設置された処理液供給ノズル３９に接続される。
循環ライン４０には、外槽３５側から順に、ポンプ４１と、ヒーター４２と、フィルタ４３と、シリコン濃度センサ４４とが設けられる。
ポンプ４１は、外槽３５から循環ライン４０を経て内槽３４に送られるエッチング液の循環流を形成する。また、エッチング液は、内槽３４からオーバーフローすることで、再び外槽３５へと流出する。このようにして、エッチング液の循環路４５が形成される。すなわち、循環路４５は、外槽３５、循環ライン４０および内槽３４によって形成される。
ヒーター４２は、循環ライン４０を循環するエッチング液の温度を調整する。循環路４５では、内槽３４を基準として外槽３５がヒーター４２よりも上流側に設けられる。
フィルタ４３は、循環ライン４０を循環するエッチング液を濾過する。シリコン濃度センサ４４は、循環ライン４０を循環するエッチング液のシリコン濃度を検出する。シリコン濃度センサ４４で生成された信号は、制御部７に送信される。
温調タンク３６では、たとえば、内槽３４および外槽３５のエッチング液をすべて入れ替える場合に、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３６では、たとえば、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、リン酸水溶液が予備液として貯留される。
温調タンク３６には、温調タンク３６内の予備液を循環させる循環ライン５０が接続される。循環ライン５０には、ポンプ５１およびヒーター５２が設けられる。ポンプ５１は、温調タンク３６から循環ライン５０を経て温調タンク３６に戻る予備液の循環流を形成する。ヒーター５２は、循環ライン５０を循環する予備液の温度を調整する。
また、温調タンク３６には、供給ライン５３の一端が接続される。供給ライン５３の他端は、外槽３５に接続される。供給ライン５３には、ポンプ５４と、流量調整器５５とが設けられる。
ポンプ５４は、温調タンク３６から外槽３５に予備液を流す。流量調整器５５は、外槽３５へ供給される予備液の供給量を調整する。流量調整器５５は、開閉弁や流量制御弁、流量計などで構成される。流量調整器５５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、リン酸濃度およびシリコン濃度が調整される。
エッチング液排出部３７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。エッチング液排出部３７は、排出ライン３７ａと、流量調整器３７ｂと、冷却タンク３７ｃとを有する。
排出ライン３７ａは、循環ライン４０に接続される。流量調整器３７ｂは、排出ライン３７ａ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。流量調整器３７ｂは、開閉弁や流量制御弁、流量計などから構成される。
冷却タンク３７ｃは、排出ライン３７ａ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。冷却タンク３７ｃでは、流量調整器３７ｂによってエッチング液の排出量が調整される。
＜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ウェハＷ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ウェハＷ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ウェハＷ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ウェハＷ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ウェハＷには、シリコン窒化膜ＳｉＮとシリコン酸化膜ＳｉＯ２とが交互に複数積層されている。また、ウェハＷには、エッチング液が浸入し、積層されたシリコン窒化膜ＳｉＮをエッチングするための溝Ｗａが複数形成されている。
ウェハＷを内槽３４（図２参照）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Ｗａ付近のシリコン窒化膜ＳｉＮがエッチングされる。すなわち、エッチング処理では、溝Ｗａに近いシリコン窒化膜ＳｉＮ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ＳｉＮの成分は、シリコン窒化膜ＳｉＮがエッチングされることで形成される隙間Ｗｂから溝Ｗａに排出され、溝ＷａからウェハＷの外へ排出される。そして、溝Ｗａや隙間Ｗｂ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、シリコン窒化膜ＳｉＮの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Ｗａ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ＳｉＮの成分がウェハＷ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ＳｉＮのエッチングレートが大きい場合には、溝Ｗａや隙間Ｗｂ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Ｗａの奥側、すなわちウェハＷの表面からの距離が長い箇所に形成される溝Ｗａ底部の隙間Ｗｂでは、エッチング液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ＳｉＮの成分を含むエッチング液がウェハＷの外まで排出される間に、シリコン酸化物Ｒ（図４Ｂ参照）がシリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面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Ｗｂ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４Ａ～図１３を参照しながら説明する。図４Ａは、実施形態に係るエッチング処理前のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。
図４Ａに示すように、エッチング処理を行う前のウェハＷには、シリコン窒化膜ＳｉＮとシリコン酸化膜ＳｉＯ２とが交互に複数積層されている。また、ウェハＷには、溝Ｗａが形成されている。
さらに、シリコン酸化膜ＳｉＯ２には、所定の箇所にメモリーホールＭが形成され、かかるメモリーホールＭがブロック酸化膜によって埋められている。このメモリーホールＭとは、複数のメモリセルを３次元的に配置するために設けられているホールである。
実施形態のエッチング処理では、まず、上述のリン酸処理液による第１エッチング処理が行われる。図４Ｂは、実施形態に係る第１エッチング処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図４Ｂに示すように、第１エッチング処理では、溝Ｗａ近傍のシリコン窒化膜ＳｉＮがエッチングされ、溝Ｗａの近傍に隙間Ｗｂが形成される。
また、第１エッチング処理では、溝Ｗａや隙間Ｗｂに露出するシリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅに上述のシリコン酸化物Ｒが析出する。そして、かかるシリコン酸化物Ｒによって、多層のシリコン酸化膜ＳｉＯ２で形成されるパターンが所望の形状とならない恐れがあった。
たとえば、シリコン酸化物Ｒによって隙間Ｗｂの入口が塞がることにより、エッチング液を隙間Ｗｂの奥側に供給できなくなることから、隙間Ｗｂの奥側に位置するシリコン窒化膜ＳｉＮのエッチングが進行しなくなる恐れがあった。
そこで、実施形態では、第１エッチング処理の後に、パターン形状加工液による加工処理をウェハＷに施すこととした。図４Ｃは、実施形態に係る加工処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図４Ｃに示すように、加工処理では、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅに析出したシリコン酸化物Ｒを、パターン形状加工液によりエッチングする。
実施形態のパターン形状加工液は、シリコン酸化物Ｒおよびシリコン酸化膜ＳｉＯ２をエッチング可能であるとともに、シリコン窒化膜ＳｉＮに対するエッチング能力がないか、またはエッチング能力が低い処理液である。これにより、図４Ｃに示すように、加工処理においてシリコン窒化膜ＳｉＮの形状を維持することができる。
パターン形状加工液は、たとえば、ＤＨＦ（Diluted HydroFluoric acid：希フッ酸）やＳＣ１（アンモニア、過酸化水素および水の混合液）などである。なお、パターン形状加工液は、ＤＨＦやＳＣ１に限られない。
たとえば、リン酸濃度が高いリン酸処理液では、シリコン窒化膜ＳｉＮとシリコン酸化膜ＳｉＯ２とのエッチング選択比が逆転することから、かかるリン酸濃度が高いリン酸処理液をパターン形状加工液として用いることができる。
そして、実施形態では、加工処理の後に、リン酸処理液による第２エッチング処理が行われる。図４Ｄは、実施形態に係る第２エッチング処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図４Ｄに示すように、第２エッチング処理では、すべてのシリコン窒化膜ＳｉＮがエッチングされる。
なお、実施形態の第２エッチング処理では、上述の第１エッチング処理と異なり、図４Ｄに示すように、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面にシリコン酸化物Ｒがほとんど析出しない。その理由を以下に説明する。
図５は、シリコン濃度が比較的高いリン酸処理液でエッチングした場合のシリコン酸化膜ＳｉＯ２の膜厚の推移の一例を示す図である。かかる結果から、シリコン濃度が比較的高いエッチング液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Ｒがシリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面に析出し、シリコン酸化膜ＳｉＯ２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濃度であっても、シリコン酸化膜ＳｉＯ２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Ｒがシリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面に析出する現象は、エッチング処理の初期段階（すなわち、第１エッチング処理の実施段階）を過ぎると収まることが明らかとなった。
この結果は、ウェハＷ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Ｗａの体積に対するシリコン窒化膜ＳｉＮのエッチング量が多いことから、溝Ｗａの内部（特に溝Ｗａ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Ｒがシリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面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Ｗａの体積は隙間Ｗｂ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ＳｉＮ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Ｗａ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Ｒがシリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面に析出する現象が収まると考えられる。
ここまで説明したエッチング処理によって、実施形態では、シリコン窒化膜ＳｉＮおよびシリコン酸化膜ＳｉＯ２が高積層されたウェハＷであっても、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状を得ることができる。
実施形態の第１エッチング処理は、図４Ｂに示したように、シリコン酸化膜ＳｉＯ２に形成されるメモリーホールＭが隙間Ｗｂから露出しないように実施するとよい。たとえば、実施形態では、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅが露出するまで第１エッチング処理を実施し、露出した先端部Ｅを加工処理で加工するとよい。
これにより、第１エッチング処理後の加工処理において、メモリーホールＭを埋めるブロック酸化膜が誤ってエッチングされることを抑制することができる。
つづいて、実施形態のエッチング処理の各種変形例について説明する。図６Ａは、実施形態の変形例１に係るエッチング処理前のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図６Ａに示すように、エッチング処理を行う前のウェハＷには、シリコン窒化膜ＳｉＮとシリコン酸化膜ＳｉＯ２とが交互に複数積層されている。
そして、変形例１では、上記の実施形態と同様に、まず、リン酸処理液による第１エッチング処理が行われる。図６Ｂは、実施形態の変形例１に係る第１エッチング処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図６Ｂに示すように、第１エッチング処理では、溝Ｗａの近傍に隙間Ｗｂが形成されるとともに、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅにシリコン酸化物Ｒが析出する。
次に、変形例１では、パターン形状加工液による加工処理が行われる。図６Ｃは、実施形態の変形例１に係る加工処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。
ここで、変形例１の加工処理では、図６Ｃに示すように、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅに析出したシリコン酸化物Ｒに加えて、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅ自体もエッチングする。これにより、隙間Ｗｂの入口が広がることから、その後の第２エッチング処理の際に、隙間Ｗｂの入口がシリコン酸化物Ｒで塞がれることを効果的に抑制することができる。
たとえば、変形例１では、上述の実施形態よりもパターン形状加工液による処理時間を長くするとよい。また、変形例１では、実施形態よりもエッチングレートの高いパターン形状加工液でエッチングしてもよい。
次に、変形例１では、リン酸処理液による第２エッチング処理が行われる。図６Ｄは、実施形態の変形例１に係る第２エッチング処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図６Ｄに示すように、変形例１の第２エッチング処理では、すべてのシリコン窒化膜ＳｉＮがエッチングされる。
図６Ｄにはさらに、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅの表面にシリコン酸化物Ｒが再度析出している状態を示している。たとえば、シリコン濃度が高いリン酸処理液をエッチング液に用いた場合には、エッチングの初期段階が過ぎた第２エッチング処理であっても、シリコン酸化膜ＳｉＯ２にシリコン酸化物Ｒが析出する場合がある。
そこで、変形例１では、第２エッチング処理の後に、パターン形状加工液による追加工工程を実施する。図６Ｅは、実施形態の変形例１に係る追加工処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。
図６Ｅに示すように、かかる追加工処理によって、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅ表面に析出したシリコン酸化物Ｒの少なくとも一部を除去する。ここまで説明したエッチング処理によって、変形例１では、シリコン窒化膜ＳｉＮおよびシリコン酸化膜ＳｉＯ２が高積層されたウェハＷであっても、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状を得ることができる。
なお、変形例１の追加工処理では、加工処理よりもエッチングレートの低いパターン形状加工液を用いるとよい。これにより、追加工処理の際に、隙間Ｗｂから露出するメモリーホールＭのブロック酸化膜が誤ってエッチングされることを抑制することができる。
また、変形例１の追加工処理では、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅ表面に析出したシリコン酸化物Ｒのみを除去し、シリコン酸化膜ＳｉＯ２自体はエッチングしないようにするとよい。
例えば、追加工処理の時間を、シリコン酸化物Ｒを除去するのに要する時間と同じかそれより短く設定する。これにより、シリコン酸化膜ＳｉＯ２のパターン形状が過剰にエッチングされることを抑制することができる。
また、変形例１の追加工処理では、加工処理と同じ種類のパターン形状加工液を用いてもよいし、加工処理と異なる種類のパターン形状加工液を用いてもよい。
図７Ａは、実施形態の変形例２に係るエッチング処理前のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図７Ａに示すように、エッチング処理を行う前のウェハＷには、シリコン窒化膜ＳｉＮとシリコン酸化膜ＳｉＯ２とが交互に複数積層されている。
そして、変形例２では、まず、リン酸処理液による第１エッチング処理が行われる。図７Ｂは、実施形態の変形例２に係る第１エッチング処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。
ここで、変形例２の第１エッチング処理は、図７Ｂに示すように、エッチング液の成分などを調整することにより、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅにシリコン酸化物Ｒが析出しないように実施する。
たとえば、シリコン濃度が低いリン酸処理液をエッチング液に用いることにより、先端部Ｅにシリコン酸化物Ｒが析出しないように第１エッチング処理を実施することができる。
次に、変形例２では、パターン形状加工液による加工処理が行われる。図７Ｃは、実施形態の変形例２に係る加工処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図７Ｃに示すように、変形例２の加工処理では、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅをエッチングする。
これにより、隙間Ｗｂの入口が広がることから、その後の第２エッチング処理の際に、隙間Ｗｂの入口がシリコン酸化物Ｒで塞がれることを効果的に抑制することができる。
次に、変形例２では、リン酸処理液による第２エッチング処理が行われる。図７Ｄは、実施形態の変形例２に係る第２エッチング処理後のウェハＷの溝Ｗａ近傍を拡大した断面図である。図７Ｄに示すように、変形例２の第２エッチング処理では、すべてのシリコン窒化膜ＳｉＮがエッチングされる。
ここまで説明したエッチング処理によって、変形例２では、シリコン窒化膜ＳｉＮおよびシリコン酸化膜ＳｉＯ２が高積層されたウェハＷであっても、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状を得ることができる。
図８は、実施形態の変形例１および参考例におけるエッチング処理後のシリコン酸化膜ＳｉＯ２の膜厚について示した図である。ここで、参考例とは、同じエッチング液（温度１２０℃、シリコン濃度０．１％）により一括でエッチング処理した後のシリコン酸化膜ＳｉＯ２の膜厚である。
また、変形例１では、参考例と同じエッチング液を用いて第１エッチング処理および第２エッチング処理を実施した（第１エッチング処理の処理時間：第２エッチング処理の処理時間＝５：９５）。
また、第１エッチング処理と第２エッチング処理との間に加工処理を実施し、第２エッチング処理の後に追加工処理を実施した。なお、加工処理はＤＨＦ０．２％でシリコン酸化物Ｒを５ｎｍエッチングするように実施し、追加工処理は、温度６５℃のＳＣ１（アンモニア：過酸化水素：水＝１：２：５０）で６００秒実施した。
図８に示すように、参考例では、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の膜厚が基準値（シリコン酸化膜ＳｉＯ２の膜厚の初期値）より増加していた。特に、溝Ｗａの中央部（Ｍｉｄｄｌｅ）および底部（Ｂｏｔｔｏｍ）の先端部（Ｅｄｇｅ）でシリコン酸化膜ＳｉＯ２の膜厚が大きく増加しており、参考例ではシリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状が得られていないことがわかった。
一方で、変形例１では、すべての領域においてシリコン酸化膜ＳｉＯ２の膜厚が基準値の近傍、または基準値よりも低い値を示した。したがって、変形例１では、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状が得られていることがわかった。
なお、図８には示していないが、実施形態や変形例２においても、変形例１と同様にシリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状が得られていることがわかった。
図９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９の（ａ）に示すように、実施形態では、基板処理装置１に処理槽１８および処理槽２０が１つずつ用意される。
処理槽１８には、エッチング液としてシリコン濃度およびリン酸濃度が所定の濃度に調整されたリン酸処理液が貯留され、処理槽２０にはパターン形状加工液として所定の濃度に調整されたＤＨＦが貯留される。
そして、制御部７は、図９の（ａ）に示すように、ウェハＷをロット搬送部５（図１参照）で処理槽１８に搬送し、処理槽１８でウェハＷに第１エッチング処理を施す。次に、図９には図示を省略しているが、制御部７は、第１エッチング処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１９に搬送し、処理槽１９でウェハＷにリンス処理を施す。
次に、制御部７は、図９の（ｂ）に示すように、第１エッチング処理およびリンス処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２０に搬送し、処理槽２０でウェハＷに加工処理を施す。そして、制御部７は、図９の（ｃ）に示すように、加工処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１８に搬送し、処理槽１８でウェハＷに第２エッチング処理を施す。
以降の処理は図示を省略するが、制御部７は、第２エッチング処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１９に搬送し、処理槽１９でウェハＷにリンス処理を施す。そして、制御部７は、リンス処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２１に搬送し、処理槽２１でウェハＷに洗浄処理を施す。
最後に、制御部７は、洗浄処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２２に搬送し、処理槽２２でウェハＷにリンス処理を施して、実施形態に係るエッチング処理が完了する。なお、エッチング処理が完了したウェハＷは、処理槽２３に搬送されて乾燥処理が施され、その後にロット載置部４に搬送される。
図１０は、実施形態の変形例１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１０の（ａ）に示すように、変形例１では、実施形態と同様に、基板処理装置１に処理槽１８および処理槽２０が１つずつ用意される。
そして、処理槽１８には、エッチング液としてシリコン濃度およびリン酸濃度が所定の濃度に調整されたリン酸処理液が貯留され、処理槽２０にはパターン形状加工液として所定の濃度に調整されたＤＨＦが貯留される。
そして、制御部７は、図１０の（ａ）に示すように、ウェハＷをロット搬送部５（図１参照）で処理槽１８に搬送し、処理槽１８でウェハＷに第１エッチング処理を施す。次に、図１０には図示を省略しているが、制御部７は、第１エッチング処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１９に搬送し、処理槽１９でウェハＷにリンス処理を施す。
次に、制御部７は、図１０の（ｂ）に示すように、第１エッチング処理およびリンス処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２０に搬送し、処理槽２０でウェハＷに加工処理を施す。そして、制御部７は、図１０の（ｃ）に示すように、加工処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１８に搬送し、処理槽１８でウェハＷに第２エッチング処理を施す。
次に、図１０には図示を省略しているが、制御部７は、第２エッチング処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１９に搬送し、処理槽１９でウェハＷにリンス処理を施す。そして、制御部７は、図１０の（ｄ）に示すように、第２エッチング処理およびリンス処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２０に搬送し、処理槽２０でウェハＷに追加工処理を施す。
以降の処理は図示を省略するが、制御部７は、追加工処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２１に搬送し、処理槽２１でウェハＷに洗浄処理を施す。最後に、制御部７は、洗浄処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２２に搬送し、処理槽２２でウェハＷにリンス処理を施して、変形例１に係るエッチング処理が完了する。
図１１は、実施形態の変形例２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１１の（ａ）に示すように、変形例２では、基板処理装置１に２つの処理槽１８（以下、処理槽１８Ａ、１８Ｂと呼称する。）と１つの処理槽２０が用意される。
そして、処理槽１８Ａには、エッチング液としてシリコン濃度が低いリン酸処理液が貯留され、処理槽１８Ｂには、エッチング液として処理槽１８Ａよりシリコン濃度の高いリン酸処理液が貯留される。処理槽１８Ａは、第１処理槽の一例であり、処理槽１８Ｂは、第３処理槽の一例である。また、処理槽２０にはパターン形状加工液として所定の濃度に調整されたＤＨＦが貯留される。
そして、制御部７は、図１１の（ａ）に示すように、ウェハＷをロット搬送部５（図１参照）で処理槽１８Ａに搬送し、処理槽１８ＡでウェハＷに第１エッチング処理を施す。次に、図１１には図示を省略しているが、制御部７は、第１エッチング処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１９に搬送し、処理槽１９でウェハＷにリンス処理を施す。
次に、制御部７は、図１１の（ｂ）に示すように、第１エッチング処理およびリンス処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２０に搬送し、処理槽２０でウェハＷに加工処理を施す。そして、制御部７は、図１１の（ｃ）に示すように、加工処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１８Ｂに搬送し、処理槽１８ＢでウェハＷに第２エッチング処理を施す。
以降の処理は図示を省略するが、制御部７は、第２エッチング処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽１９に搬送し、処理槽１９でウェハＷにリンス処理を施す。そして、制御部７は、リンス処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２１に搬送し、処理槽２１でウェハＷに洗浄処理を施す。
最後に、制御部７は、洗浄処理が施されたウェハＷをロット搬送部５で処理槽２２に搬送し、処理槽２２でウェハＷにリンス処理を施して、変形例２に係るエッチング処理が完了する。
図１１の例では、上述のように、第１エッチング処理に用いられるエッチング液のシリコン濃度を、第２エッチング処理に用いられるエッチング液のシリコン濃度より低く設定するとよい。
これにより、第１エッチング処理の際にシリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面にシリコン酸化物Ｒが析出することを抑制することができる。
また、図１１の例では、第１エッチング処理に用いられるエッチング液の温度を、第２エッチング処理に用いられるエッチング液の温度より低くするとよい。これにより、ＳｉＮのエッチングレートを下げて局所的なシリコン濃度の上昇を抑え、第１エッチング処理の初期に発生しやすいシリコン酸化物Ｒの析出を抑制することができる。
すなわち、第２エッチング処理に用いられるエッチング液の温度を、第１エッチング処理に用いられるエッチング液の温度より高くするとよい。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。したがって、第２エッチング処理でのエッチング液のシリコン濃度を、第１エッチング処理でのエッチング液のシリコン濃度より高くすることができる。
また、第２エッチング処理の際に、シリコン窒化膜ＳｉＮのエッチングレートを高くすることができることから、第２エッチング処理の処理時間を短縮することができる。
なお、図１１の例では、変形例２のエッチング処理で２つの処理槽１８を用いた場合について示したが、実施形態や変形例１と同様に、１つの処理槽１８を用いて変形例２のエッチング処理を行ってもよい。
この場合、第２エッチング処理の際には、第１エッチング処理の際よりも１つの処理槽１８に貯留されるエッチング液のシリコン濃度を増加させるとよい。また、第２エッチング処理の際には、第１エッチング処理の際よりも１つの処理槽１８に貯留されるエッチング液の温度を上昇させるとよい。
なお、変形例２の場合に限られず、実施形態や変形例１であっても、第２エッチング処理の際には、第１エッチング処理の際よりも１つの処理槽１８に貯留されるエッチング液のシリコン濃度を増加させてもよい。また、第２エッチング処理の際には、第１エッチング処理の際よりも１つの処理槽１８に貯留されるエッチング液の温度を上昇させてもよい。
さらに、図１１の例では、２つの処理槽１８を用いてエッチング処理を行った場合について示したが、３つ以上の処理槽１８を用いてエッチング処理を行ってもよい。図１２は、実施形態の変形例３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３では、基板処理装置１に１つの処理槽１８Ａと、３つの処理槽１８Ｂ（１８Ｂ１～１８Ｂ３）と、１つの処理槽２０とが用意される。
処理槽１８Ａには、エッチング液としてシリコン濃度が低いリン酸処理液が貯留され、処理槽１８Ｂ１～１８Ｂ３には、エッチング液として処理槽１８Ａよりシリコン濃度が高いリン酸処理液が貯留される。また、処理槽２０にはパターン形状加工液として所定の濃度に調整されたＤＨＦが貯留される。
そして、制御部７は、図１２の（ａ）に示すように、ウェハＷ１をロット搬送部５（図１参照）で処理槽１８Ａに搬送し、処理槽１８ＡでウェハＷ１に第１エッチング処理を施す。
次に、制御部７は、ウェハＷ１を処理槽１８Ａから処理槽１９（図示せず）に搬送してウェハＷ１にリンス処理を施した後、図１２の（ｂ）に示すように、ロット搬送部５で処理槽２０に搬送し、かかる処理槽２０でウェハＷ１に加工処理を施す。
その際、制御部７は、別のロットのウェハＷ２をロット搬送部５で空いた処理槽１８Ａに搬送し、処理槽１８ＡでウェハＷ２に第１エッチング処理を施す。
次に、図１２の（ｃ）に示すように、制御部７は、ウェハＷ１をロット搬送部５で処理槽１８Ｂ１に搬送し、かかる処理槽１８Ｂ１でウェハＷ１に第２エッチング処理を施す。
その際、制御部７は、ウェハＷ２をロット搬送部５で処理槽１８Ａから処理槽１９（図示せず）に搬送してウェハＷ２にリンス処理を施した後、ウェハＷ２をロット搬送部５で処理槽２０に搬送し、かかる処理槽２０でウェハＷ２に加工処理を施す。
さらにその際、制御部７は、別のロットのウェハＷ３をロット搬送部５で空いた処理槽１８Ａに搬送し、処理槽１８ＡでウェハＷ３に第１エッチング処理を施す。
ここで、第２エッチング処理は第１エッチング処理やその後の加工処理より長い時間（たとえば、第１エッチング処理の数倍～数十倍の時間）が必要となる。したがって、後に投入したウェハＷ２の第１エッチング処理および加工処理が終わった際に、先に投入したウェハＷ１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３では、図１２の（ｄ）に示すように、第１エッチング処理および加工処理が終わったウェハＷ２を別の処理槽１８Ｂ２にロット搬送部５で搬送して第２エッチング処理を施すこととした。これにより、先に投入したウェハＷ１の第２エッチング処理が終わるまで待機することなく、後に投入したウェハＷ２にも第２エッチング処理を施すことができる。
またその際、制御部７は、ウェハＷ３をロット搬送部５で処理槽１８Ａから処理槽１９（図示せず）に搬送してウェハＷ３にリンス処理を施した後、ウェハＷ３をロット搬送部５で処理槽２０に搬送し、かかる処理槽２０でウェハＷ３に加工処理を施す。
次に、図１２の（ｅ）に示すように、制御部７は、ウェハＷ３を処理槽２０からさらに別の処理槽１８Ｂ３にロット搬送部５で搬送し、かかる処理槽１８Ｂ３でウェハＷ３に第２エッチング処理を施す。
これにより、先に投入したウェハＷ１、Ｗ２の第２エッチング処理が終わるまで待機することなく、後に投入したウェハＷ３にも第２エッチング処理を施すことができる。以降の処理は、図９～図１１の例と同様であることから説明は省略する。
ここまで説明したように、変形例３では、第１エッチング処理を行う処理槽１８（処理槽１８Ａ）よりも、第２エッチング処理を行う処理槽１８（処理槽１８Ｂ１～１８Ｂ３）を多く設けている。
これにより、先に投入したウェハＷの第２エッチング処理が終わるまで待機することなく、後に投入したウェハＷにも第２エッチング処理を施すことができる。したがって、変形例３によれば、エッチング処理のスループットを向上させることができる。
なお、図１２の例では、第２エッチング処理を施す処理槽１８Ｂを３つ設けた例について示したが、第２エッチング処理を施す処理槽１８Ｂは３つに限られない。
ここまで示した実施形態および各種変形例では、ウェハＷをバッチ処理でエッチング処理した場合について説明したが、実施形態および各種変形例のエッチング処理を枚葉処理で実施してもよい。
図１３は、実施形態の変形例４に係る基板処理装置１Ａの構成を示す概略ブロック図である。なお、図１３では、図２に示した実施形態と同様の部位については同じ符号を付して、詳細な説明は省略する。
図１３に示す基板処理装置１Ａでは、外槽３５に上述のリン酸水溶液供給部３０と、シリコン供給部３１と、ＤＩＷ供給部３２とが接続される。また、かかる外槽３５には、上述の循環ライン４０が接続される。これにより、温度、リン酸濃度およびシリコン濃度が調整されたエッチング液が外槽３５に貯留される。
そして、基板処理装置１Ａでは、外槽３５に貯留されるエッチング液が、供給ライン６０を介して枚葉処理部６１に供給される。供給ライン６０は、流量調整器６０ａを有する。また、枚葉処理部６１は、基板保持部６２と、回転機構６３とを有する。
基板保持部６２は、ウェハＷを水平に保持する。回転機構６３は、基板保持部６２および基板保持部６２に保持されるウェハＷを回転させる。そして、基板保持部６２に保持されるウェハＷの上面に、外槽３５から供給ライン６０を介してエッチング液を吐出することにより、ウェハＷ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ことができる。
また、枚葉処理部６１には、リンス液供給部７０と、パターン形状加工液供給部７１と、洗浄液供給部７２とが接続される。
リンス液供給部７０は、リンス液供給源７０ａと、リンス液供給ライン７０ｂと、流量調整器７０ｃとを有する。そして、かかるリンス液供給部７０を動作させて、基板保持部６２に保持されるウェハＷの上面にリンス液を吐出することにより、ウェハＷにリンス処理を施すことができる。
パターン形状加工液供給部７１は、パターン形状加工液供給源７１ａと、パターン形状加工液供給ライン７１ｂと、流量調整器７１ｃとを有する。そして、かかるパターン形状加工液供給部７１を動作させて、基板保持部６２に保持されるウェハＷの上面にパターン形状加工液を吐出することにより、ウェハＷに加工処理および追加工処理を施すことができる。
洗浄液供給部７２は、洗浄液供給源７２ａと、洗浄液供給ライン７２ｂと、流量調整器７２ｃとを有する。そして、かかる洗浄液供給部７２を動作させて、基板保持部６２に保持されるウェハＷの上面に洗浄液を吐出することにより、ウェハＷに洗浄処理を施すことができる。
そして、制御部７は、枚葉処理部６１や流量調整器６０ａ、７０ｃ～７２ｃなどを制御することにより、上記の実施形態および各種変形例のエッチング処理をウェハＷに施すことができる。
実施形態に係る基板処理装置１は、第１処理槽（処理槽１８）と、第２処理槽（処理槽２０）と、搬送部（ロット搬送部５）と、制御部７とを備える。第１処理槽（処理槽１８）は、シリコン酸化膜ＳｉＯ２およびシリコン窒化膜ＳｉＮが形成された基板（ウェハＷ）をエッチング液に浸漬することでエッチング処理を行う。第２処理槽（処理槽２０）は、基板（ウェハＷ）においてシリコン酸化膜ＳｉＯ２で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する加工処理を行う。搬送部（ロット搬送部５）は、基板（ウェハＷ）を第１処理槽（処理槽１８）および第２処理槽（処理槽２０）に搬送する。制御部７は、第１処理槽（処理槽１８）、第２処理槽（処理槽２０）および搬送部（ロット搬送部５）を制御する。また、制御部７は、基板（ウェハＷ）を第１処理槽（処理槽１８）に搬送し、第１処理槽に搬送された基板を第２処理槽（処理槽２０）に搬送し、第２処理槽（処理槽２０）に搬送された基板を第１処理槽に搬送するよう搬送部（ロット搬送部５）を制御する。これにより、シリコン窒化膜ＳｉＮおよびシリコン酸化膜ＳｉＯ２が高積層されたウェハＷでも、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状を得ることができる。
また、実施形態に係る基板処理装置１は、第１処理槽（処理槽１８Ａ）と、第２処理槽（処理槽２０）と、第３処理槽（処理槽１８Ｂ）と、搬送部（ロット搬送部５）と、制御部７とを備える。第１処理槽（処理槽１８Ａ）は、シリコン酸化膜ＳｉＯ２およびシリコン窒化膜ＳｉＮが形成された基板（ウェハＷ）をエッチング液に浸漬することでエッチング処理を行う。第２処理槽（処理槽２０）は、基板（ウェハＷ）においてシリコン酸化膜ＳｉＯ２で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する加工処理を行う。第３処理槽（処理槽１８Ｂ）は、基板（ウェハＷ）をエッチング液に浸漬することでエッチング処理を行う。搬送部（ロット搬送部５）は、基板（ウェハＷ）を第１処理槽（処理槽１８Ａ）、第２処理槽（処理槽２０）および第３処理槽（処理槽１８Ｂ）に搬送する。制御部７は、第１処理槽（処理槽１８Ａ）、第２処理槽（処理槽２０）、第３処理槽（処理槽１８Ｂ）および搬送部（ロット搬送部５）を制御する。また、制御部７は、基板（ウェハＷ）を第１処理槽（処理槽１８Ａ）に搬送し、第１処理槽に搬送された基板を第２処理槽（処理槽２０）に搬送し、第２処理槽に搬送された基板を第３処理槽（処理槽１８Ｂ）に搬送するよう搬送部（ロット搬送部５）を制御する。これにより、シリコン窒化膜ＳｉＮおよびシリコン酸化膜ＳｉＯ２が高積層されたウェハＷでも、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状を得ることができる。
また、実施形態に係る基板処理装置１において、第３処理槽（処理槽１８Ｂ）は、第１処理槽（処理槽１８Ａ）より多い数設けられる。これにより、ウェハＷを基板処理装置１の内部で処理待ちさせることなく、ウェハＷに円滑に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１４および図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１４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７は、所定のエッチング液を用いて、ウェハＷに第１エッチング処理を施す（ステップＳ１０１）。次に、制御部７は、所定のリンス液を用いて、ウェハＷにリンス処理を施す（ステップＳ１０２）。そして、制御部７は、所定のパターン形状加工液を用いて、ウェハＷに加工処理を施す（ステップＳ１０３）。
次に、制御部７は、所定のエッチング液を用いて、ウェハＷに第２エッチング処理を施す（ステップＳ１０４）。そして、制御部７は、所定のリンス液を用いて、ウェハＷにリンス処理を施す（ステップＳ１０５）。
次に、制御部７は、所定の洗浄液を用いて、ウェハＷに洗浄処理を施す（ステップＳ１０６）。最後に、制御部７は、所定のリンス液を用いて、ウェハＷにリンス処理を施し（ステップＳ１０７）、処理を完了する。
図１５は、実施形態の変形例１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７は、所定のエッチング液を用いて、ウェハＷに第１エッチング処理を施す（ステップＳ２０１）。次に、制御部７は、所定のリンス液を用いて、ウェハＷにリンス処理を施す（ステップＳ２０２）。そして、制御部７は、所定のパターン形状加工液を用いて、ウェハＷに加工処理を施す（ステップＳ２０３）。
次に、制御部７は、所定のエッチング液を用いて、ウェハＷに第２エッチング処理を施す（ステップＳ２０４）。そして、制御部７は、所定のリンス液を用いて、ウェハＷにリンス処理を施す（ステップＳ２０５）。
次に、制御部７は、所定のパターン形状加工液を用いて、ウェハＷに追加工処理を施す（ステップＳ２０６）。そして、制御部７は、所定の洗浄液を用いて、ウェハＷに洗浄処理を施す（ステップＳ２０７）。
最後に、制御部７は、所定のリンス液を用いて、ウェハＷにリンス処理を施し（ステップＳ２０８）、処理を完了する。
実施形態に係る基板処理方法は、第１エッチング工程と、加工工程と、第２エッチング工程とを含む。第１エッチング工程は、シリコン酸化膜ＳｉＯ２およびシリコン窒化膜ＳｉＮが形成された基板（ウェハＷ）を、エッチング液によってエッチングする。加工工程は、第１エッチング工程の後に、基板（ウェハＷ）においてシリコン酸化膜ＳｉＯ２で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する。第２エッチング工程は、加工工程の後に、基板（ウェハＷ）をエッチング液によってエッチングする。これにより、シリコン窒化膜ＳｉＮおよびシリコン酸化膜ＳｉＯ２が高積層されたウェハＷでも、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の良好なパターン形状を得ることができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、パターン形状加工液は、シリコン窒化膜ＳｉＮに対するエッチング能力がないか、またはエッチング能力が低い。これにより、加工処理においてシリコン窒化膜ＳｉＮの形状を維持することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、第１エッチング工程は、シリコン酸化膜ＳｉＯ２で形成されるパターンの先端部Ｅが露出するまで実施し、加工工程は、露出した先端部Ｅを加工する。これにより、第１エッチング処理後の加工処理において、メモリーホールＭを埋めるブロック酸化膜が誤ってエッチングされることを抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、第１エッチング工程におけるエッチング液の温度は、第２エッチング工程におけるエッチング液の温度よりも低く設定される。これにより、第１エッチング工程のＳｉＮのエッチングレートを低くすることにより、初期段階において、局所的なシリコン濃度の上昇を抑えることができ、シリコン酸化物Ｒの析出を抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、第１エッチング工程におけるエッチング液のシリコン濃度は、第２エッチング工程におけるエッチング液のシリコン濃度よりも低く設定される。これにより、第１エッチング処理の際にシリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面にシリコン酸化物Ｒが析出することを抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法は、第２エッチング工程の後に、シリコン酸化膜ＳｉＯ２で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する追加工工程をさらに含む。これにより、第２エッチング処理の後に、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の先端部Ｅ表面に析出したシリコン酸化物Ｒ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、エッチング液は、リン酸と、シリコン酸化物Ｒの再析出を抑制する添加剤とを含む。これにより、シリコン酸化膜ＳｉＯ２に対して高い選択比でシリコン窒化膜ＳｉＮをエッチングすることができるとともに、シリコン酸化膜ＳｉＯ２へのシリコン酸化物Ｒの析出を抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法において、追加工工程における処理時間は、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面に形成されるシリコン酸化物Ｒのみを加工する時間に設定される。これにより、シリコン酸化膜ＳｉＯ２のパターン形状が過剰にエッチングされることを抑制することができる。
なお、追加工工程において、シリコン酸化膜ＳｉＯ２の表面に形成されるシリコン酸化物Ｒのみを加工する方法としては、パターン形状加工液のエッチングレートを下げてもよいし、シリコン濃度が高いパターン形状加工液で追加工工程を行ってもよい。
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、１Ａ 基板処理装置
５ ロット搬送部（搬送部の一例）
７ 制御部
１８、１８Ａ 処理槽（第１処理槽の一例）
１８Ｂ、１８Ｂ１～１８Ｂ３ 処理槽（第３処理槽の一例）
２０ 処理槽（第２処理槽の一例）
Ｗ、Ｗ１～Ｗ３ ウェハ（基板の一例）
ＳｉＮ シリコン窒化膜
ＳｉＯ２ シリコン酸化膜

Claims (9)

  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、エッチング液によってエッチングする第１エッチング工程と、
    前記第１エッチング工程の後に、前記基板において前記シリコン酸化膜で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する加工工程と、
    前記加工工程の後に、前記基板をエッチング液によってエッチングする第２エッチング工程と、
    を含み、
    前記第１エッチング工程は、前記シリコン酸化膜で形成されるパターンの先端部が露出するまで実施し、
    前記加工工程は、露出した前記先端部を加工する
    基板処理方法。
  2. 前記パターン形状加工液は、前記シリコン窒化膜に対するエッチング能力がないか、またはエッチング能力が低い
    請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記第１エッチング工程におけるエッチング液の温度は、前記第２エッチング工程におけるエッチング液の温度よりも低く設定される
    請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記第１エッチング工程におけるエッチング液のシリコン濃度は、前記第２エッチング工程におけるエッチング液のシリコン濃度よりも低く設定される
    請求項１～３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  5. 前記第２エッチング工程の後に、前記シリコン酸化膜で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する追加工工程をさらに含む
    請求項１～４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  6. 前記エッチング液は、リン酸と、シリコン酸化物の再析出を抑制する添加剤とを含む
    請求項１～５のいずれか一つ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エッチング液に浸漬することで第１エッチング処理および第２エッチング処理を行う第１処理槽と、
    前記基板において前記シリコン酸化膜で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する加工処理を行う第２処理槽と、
    前記基板を前記第１処理槽および前記第２処理槽に搬送する搬送部と、
    前記第１処理槽、前記第２処理槽および前記搬送部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記基板を前記第１処理槽に搬送し、前記シリコン酸化膜で形成されるパターンの先端部が露出するまで前記第１エッチング処理を実施し、
    前記第１処理槽に搬送された基板を前記第２処理槽に搬送し、露出した前記先端部を加工する前記加工処理を実施し、
    前記第２処理槽に搬送された基板を前記第１処理槽に搬送して前記第２エッチング処理を行うよう前記搬送部を制御する
    基板処理装置。
  8. 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エッチング液に浸漬することでエッチング処理を行う第１処理槽と、
    前記基板において前記シリコン酸化膜で形成されるパターンを、パターン形状加工液によって加工する加工処理を行う第２処理槽と、
    前記基板をエッチング液に浸漬することでエッチング処理を行う第３処理槽と、
    前記基板を前記第１処理槽、前記第２処理槽および前記第３処理槽に搬送する搬送部と、
    前記第１処理槽、前記第２処理槽、前記第３処理槽および前記搬送部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記基板を前記第１処理槽に搬送し、
    前記第１処理槽に搬送された基板を前記第２処理槽に搬送し、
    前記第２処理槽に搬送された基板を前記第３処理槽に搬送するよう前記搬送部を制御する
    基板処理装置。
  9. 前記第３処理槽は、前記第１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。
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