WO2022201612A1 - 基板処理方法、および、基板処理装置 - Google Patents

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main surface
etching
cooling
substrate processing
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Screen Holdings Co Ltd
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    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing method for processing a substrate and a substrate processing apparatus for processing a substrate.
  • Substrates to be processed include, for example, semiconductor wafers, FPD (Flat Panel Display) substrates such as liquid crystal display devices and organic EL (Electroluminescence) display devices, optical disk substrates, magnetic disk substrates, and magneto-optical disk substrates. , photomask substrates, ceramic substrates, solar cell substrates, and the like.
  • FPD Full Panel Display
  • organic EL Electrode
  • Photomask substrates ceramic substrates, solar cell substrates, and the like.
  • the formation of memory holes with a high aspect ratio is required.
  • the layer to be processed is not sufficiently etched on the bottom side of the memory hole, and the shape of the memory hole tapers from the opening toward the bottom. It may become tapered.
  • Patent Document 1 proposes a technique of forming a memory hole having a straight side wall by using a mask layer having a grating structure in which amorphous silicon layers and spaces are alternately arranged (stacked). .
  • one object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of improving the uniformity of the width of a recess provided in the main surface of a substrate in the depth direction of the recess. .
  • An embodiment of the present invention provides a substrate processing method for processing a substrate having a first principal surface and a second principal surface opposite to the first principal surface.
  • the substrate processing method includes an etching solution supplying step of supplying an etching solution containing an etching component and a gelling agent to the first main surface, and after the etching solution supplying step, the etching solution is heated to a freezing point of the gelling agent or less. and a rinsing step of supplying a rinse liquid having a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent to the first main surface while continuing to cool the second main surface. and a cooling stop step of stopping cooling of the second main surface after the rinse liquid supply step.
  • the etching liquid is supplied to the first main surface of the substrate. If a substrate having recesses formed on the first main surface is used, the etching solution supplied to the first main surface enters the recesses. After the etching treatment liquid is supplied to the first main surface of the substrate, the second main surface is cooled to a temperature below the freezing point of the gelling agent. Therefore, the temperature of the substrate reaches a temperature below the freezing point of the gelling agent, and the etching solution on the first main surface turns into gel. Therefore, gel is also formed in the recess.
  • a rinse liquid having a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent is supplied to the first main surface. Therefore, the opening-side portion of the gel located at the opening of the recess changes into the etching solution, and the etching solution formed by the solification of the opening-side portion is replaced by the rinse liquid and removed from the recess.
  • the bottom-side portion closer to the bottom than the opening-side portion is closer to the second main surface than the opening-side portion, so it is susceptible to the cooling of the second main surface. Therefore, by continuing to cool the second main surface while the rinse liquid is being supplied to the first main surface, it is possible to supply the upper surface of the substrate W with the rinse liquid having a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent. Regardless, the bottom portion can remain in the gel state.
  • the cooling of the second main surface is stopped.
  • the temperature of the gel remaining in the recesses rises, and the gel remaining in the recesses changes into an etching treatment liquid.
  • the etching component diffuses into the rinse liquid in contact with the etching solution.
  • a concentration gradient of the etching component is generated within the recess such that the concentration of the etching component decreases from the bottom of the recess toward the opening. Therefore, an etching rate gradient is generated from the opening of the recess toward the bottom.
  • the width of the recess on the bottom side is widened so that the recess approaches a straight shape. As a result, it is possible to improve the uniformity of the width of the recesses in the depth direction of the recesses provided on the first main surface of the substrate.
  • the cooling stop step includes a heating step of heating the second main surface to a temperature equal to or higher than the melting point.
  • the temperature of the gel remaining in the recesses can be quickly increased to change the gel remaining in the recesses into the etching treatment liquid. Therefore, etching of the substrate can be started quickly.
  • the heating step includes heating the substrate from the second main surface side by supplying a heating fluid having a temperature equal to or higher than the melting point to the second main surface. include.
  • the substrate can be heated from the second main surface side, that is, the second main surface can be heated by a simple method of supplying a heating fluid.
  • the heating step includes heating the substrate from the second main surface side by a hot plate facing the second main surface from below and having a temperature equal to or higher than the melting point.
  • the entire second main surface can be heated with high uniformity.
  • the cooling step includes cooling the substrate from the second main surface side by supplying a cooling fluid having a temperature equal to or lower than the freezing point to the second main surface.
  • the substrate can be cooled from the second main surface side, that is, the second main surface can be cooled by a simple method of supplying a cooling fluid.
  • the cooling step includes cooling the substrate from the second main surface side by a cooling plate facing the second main surface from below and having a temperature equal to or lower than the freezing point.
  • the entire second main surface can be cooled with high uniformity.
  • the recess has a depth of 0.5 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less, and an aspect ratio of the recess is 20 or more and 100 or less.
  • a recess having such dimensions may have a tapered shape that tapers from the opening toward the bottom. Therefore, if the above-described substrate processing is performed using a substrate having a first main surface in which recesses having such dimensions are formed, the depth of the recesses provided on the first main surface of the substrate will be reduced. width uniformity can be improved.
  • the substrate processing method further includes a supply restart step of restarting supply of the rinse liquid after the cooling stop step.
  • the supply of the rinse liquid to the first main surface of the substrate is resumed after the cooling stop process. Specifically, after the cooling of the substrate is stopped, the temperature of the gel remaining in the recesses rises, and the gel remaining in the recesses changes into the etching treatment liquid, the supply of the rinsing liquid to the first main surface of the substrate is resumed. be done. Therefore, etching by the etching component proceeds while the etching component in the etching solution is diffused in the recess, and after the width of the recess on the bottom side is appropriately widened, the etching solution in the recess is removed from the recess by the rinse liquid. can be removed. As a result, it is possible to improve the uniformity of the width of the recesses in the depth direction of the recesses provided on the first main surface of the substrate.
  • the substrate processing method further includes an auxiliary heating step of heating the substrate from the second main surface side while the rinse liquid is being supplied to the substrate in the supply restarting step.
  • the substrate is heated from the second main surface side when the rinsing liquid is supplied to the first main surface to remove the etching treatment liquid in the concave portions. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the etching solution in the concave portion from decreasing during the supply of the rinse solution. Therefore, it is possible to prevent the etchant from turning into gel in the recesses and leaving etching components in the recesses.
  • the substrate processing method further includes a dry etching step of dry-etching the first main surface of the substrate before the etchant solution supply step. Therefore, even when using a substrate in which no recess is formed on the first main surface, the recess can be formed on the first main surface.
  • the substrate processing apparatus includes an etching solution supply member that supplies an etching solution containing an etching component and a gelling agent to the first main surface; and a rinse liquid supply member that supplies a rinse liquid having a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent to the first main surface.
  • the etching liquid is supplied to the first main surface of the substrate from the etching liquid supply member. If a substrate having recesses formed on the first main surface is used, the etching solution supplied to the first main surface enters the recesses.
  • the second main surface of the substrate with the etching treatment liquid attached to the first main surface is cooled to a temperature below the freezing point of the gelling agent, the temperature of the substrate reaches a temperature below the freezing point of the gelling agent. Then, the etching solution on the first main surface changes to gel. Therefore, gel is also formed in the recess.
  • the opening side portion of the gel located at the opening of the concave portion is removed. It changes to an etching solution. Therefore, the etching solution formed by the solification of the opening side portion can be removed from the concave portion by the rinsing solution.
  • the bottom-side portion closer to the bottom than the opening-side portion is closer to the second main surface than the opening-side portion, so it is susceptible to the cooling of the second main surface. Therefore, by continuing to cool the second main surface while the rinse liquid is being supplied to the first main surface, it is possible to supply the upper surface of the substrate W with the rinse liquid having a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent. Regardless, the bottom portion can remain in the gel state.
  • the temperature of the gel remaining in the concave portions rises, and the gel remaining in the concave portions changes into the etching treatment liquid. .
  • the etching component diffuses into the rinse liquid in contact with the etching solution.
  • a concentration gradient of the etching component is generated in the recess such that the concentration of the etching component decreases from the bottom of the recess toward the opening. Therefore, an etching rate gradient is generated from the opening of the recess toward the bottom.
  • the width of the recess on the bottom side is widened so that the recess approaches a straight shape. As a result, it is possible to improve the uniformity of the width of the recesses in the depth direction of the recesses provided on the first main surface of the substrate.
  • the substrate processing apparatus further includes a heating member that heats the second main surface to a temperature equal to or higher than the melting point. Therefore, if the second main surface is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent after the supply of the rinsing liquid to the first main surface is stopped, the temperature of the gel remaining in the recesses is quickly increased and remains in the recesses. The gel can be changed into an etching treatment liquid. Therefore, etching of the substrate can be started quickly.
  • the recess has a depth of 0.5 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less, and an aspect ratio of the recess is 20 or more and 100 or less.
  • a recess having such dimensions may have a tapered shape that tapers from the opening side toward the bottom side. Therefore, if the above-described substrate processing is performed using a substrate having a first main surface in which recesses having such dimensions are formed, the depth of the recesses provided on the first main surface of the substrate will be reduced. width uniformity can be improved.
  • the substrate processing apparatus further includes a dry processing unit that performs dry etching processing on the first main surface of the substrate. Therefore, even when using a substrate in which no recess is formed on the first main surface, the recess can be formed on the first main surface.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a substrate to be processed.
  • FIG. 2A is a plan view for explaining the configuration of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2B is an elevation view for explaining the configuration of the substrate processing apparatus.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a configuration example of a wet processing unit provided in the substrate processing apparatus.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining a configuration example related to control of the substrate processing apparatus.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of substrate processing performed by the substrate processing apparatus.
  • FIG. 6 is a time chart regarding the fluid supplied to the substrate in the substrate processing.
  • FIG. 7A is a schematic diagram for explaining the state of the substrate during the substrate processing.
  • FIG. 7B is a schematic diagram for explaining the state of the substrate during the substrate processing.
  • FIG. 7C is a schematic diagram for explaining the state of the substrate during the substrate processing.
  • FIG. 7D is a schematic diagram for explaining the state of the substrate during the substrate processing.
  • FIG. 7E is a schematic diagram for explaining the state of the substrate during the substrate processing.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the state of the vicinity of the upper surface of the substrate during the substrate processing.
  • FIG. 9A is a schematic diagram for explaining a first example of a method of supplying an etching treatment liquid to a substrate.
  • FIG. 9B is a schematic diagram for explaining a second example of the method of supplying the etching solution to the substrate.
  • FIG. 9A is a schematic diagram for explaining a first example of a method of supplying an etching treatment liquid to a substrate.
  • FIG. 9B is a schematic diagram for explaining a second example of the method of supplying the etching solution to the substrate.
  • FIG. 9C is a schematic diagram for explaining a third example of the method of supplying the etching solution to the substrate.
  • FIG. 10 is a time chart for explaining the first modification of the substrate processing.
  • FIG. 11 is a time chart for explaining the second modification of the substrate processing.
  • FIG. 12 is a plan view for explaining the configuration of the substrate processing apparatus according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining an example of substrate processing performed by the substrate processing apparatus.
  • FIG. 14A is a schematic cross-sectional view for explaining the state of the vicinity of the upper surface of the substrate before dry etching is performed in the substrate processing according to the second embodiment.
  • FIG. 14B is a schematic cross-sectional view for explaining the state of the vicinity of the upper surface of the substrate after the dry etching process has been performed.
  • FIG. 15A is a schematic diagram for explaining a modification of the cooling member.
  • FIG. 15B is a schematic diagram for explaining a modification of the heating member.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a substrate W to be processed.
  • the substrate W has a pair of main surfaces.
  • the substrate W includes a semiconductor layer 100 having a pair of main surfaces, an insulating layer 101 formed on at least one main surface of the semiconductor layer 100, a laminate 102 formed on the insulating layer 101, and a laminate 102 and a mask layer 103 formed thereon.
  • the laminate 102 has multiple layers of insulating layers 104 and multiple layers of sacrificial layers 105 . In the laminate 102, the insulating layers 104 and the sacrificial layers 105 are alternately arranged.
  • the semiconductor layer 100 is made of Si single crystal, for example.
  • Insulating layer 101 is, for example, a silicon oxide film (SiO 2 film).
  • Insulating layer 104 and sacrificial layer 105 forming laminate 102 are made of different materials.
  • insulating layer 104 is a silicon oxide film and sacrificial layer 105 is a silicon nitride film (SiN).
  • the sacrificial layer 105 is replaced with an electrode layer (not shown) such as a silicon layer in a step after substrate processing (see FIG. 5), which will be described later.
  • Mask layer 103 is made of, for example, amorphous carbon.
  • a recess 110 is formed in a region of the surface of the laminate 102 where the mask layer 103 is not formed.
  • the recess 110 is formed in at least one of the pair of main surfaces of the substrate W. As shown in FIG.
  • the main surface on which the recess 110 is formed is called the first main surface, and the main surface opposite to the first main surface is called the second main surface.
  • the recesses 110 are formed on both of a pair of main surfaces of the substrate W, one of the main surfaces is the first main surface, and the main surface opposite to the first main surface is the second main surface. is.
  • the recess 110 has an opening 111 and a bottom 112 , and the depth direction DD of the recess 110 matches the stacking direction of the laminate 102 .
  • the depth D of the recess 110 is, for example, 0.5 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less.
  • the aspect ratio of recess 110 is, for example, 20 or more and 100 or less.
  • Recess 110 has a tapered shape that tapers from opening 111 toward bottom 112 .
  • a width L of the recess 110 decreases from the opening 111 toward the bottom 112 .
  • the recess 110 may have a tapered shape that tapers from the opening 111 toward the bottom 112 even if this dimensional relationship is not met.
  • the laminate 102 has a pair of side walls 106 inclined with respect to the depth direction DD so as to approach each other from the opening 111 toward the bottom 112, and a bottom wall 107 connecting the pair of side walls 106.
  • Each sidewall 106 includes an opening sidewall 108 that defines the opening 111 of the recess 110 and a bottom sidewall 109 that defines the bottom 112 side of the opening 111 of the recess 110 .
  • FIG. 2A is a plan view for explaining the configuration of the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2B is an elevation view for explaining the configuration of the substrate processing apparatus 1.
  • the substrate processing apparatus 1 is a single-wafer type apparatus that processes substrates W one by one.
  • the substrate W has a disk shape.
  • the substrate W is processed with the first main surface in which the recess 110 (see FIG. 1) is formed facing upward.
  • the substrate processing apparatus 1 includes a plurality of processing units 2 for processing substrates W, a load port LP on which a carrier C containing a plurality of substrates W to be processed by the processing units 2 is mounted, the load port LP and processing. It includes transport robots IR and CR that transport substrates W between units 2 and controller 3 that controls substrate processing apparatus 1 .
  • the transport robot IR transports the substrate W between the carrier C and the transport robot CR.
  • the transport robot CR transports the substrate W between the transport robot IR and the processing unit 2 .
  • Each of the transfer robots IR and CR has, for example, a pair of articulated arms AR and a pair of hands H (see FIG. 2B ) and a multi-joint arm robot.
  • the plurality of processing units 2 form four processing towers TW arranged at four horizontally separated positions.
  • Each processing tower TW includes a plurality of (for example, three) processing units 2 stacked vertically.
  • the four processing towers TW are arranged two by two on each side of the transport route TR extending from the load port LP toward the transport robots IR and CR.
  • the processing unit 2 is a wet processing unit 2W that processes the substrate W with liquid.
  • Each wet processing unit 2W includes a chamber 4 and a processing cup 7 disposed within the chamber 4, and processes the substrate W within the processing cup 7. As shown in FIG.
  • the chamber 4 is formed with an entrance (not shown) for loading and unloading the substrate W by the transport robot CR.
  • the chamber 4 is provided with a shutter unit (not shown) that opens and closes this entrance.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration example of the wet processing unit 2W.
  • the wet processing unit 2W further includes a spin chuck 5 that rotates the substrate W around the rotation axis A1 (vertical axis) while holding the substrate W at a predetermined holding position.
  • the rotation axis A1 passes through the center of the substrate W and is orthogonal to each major surface of the substrate W. As shown in FIG. That is, the rotation axis A1 extends vertically.
  • the holding position is the position of the substrate W shown in FIG. 3, and is the position where the substrate W is held in a horizontal posture.
  • the spin chuck 5 includes a spin base 21 having a disk shape along the horizontal direction, a plurality of chuck pins 20 for gripping the substrate W above the spin base 21 and holding the substrate W at a holding position, and an upper end portion of the spin base 21 . are connected to each other and extend in the vertical direction, and a rotary drive mechanism 23 that rotates the rotary shaft 22 around its central axis (rotational axis A1).
  • the spin chuck 5 is an example of a substrate holding member that rotates the substrate W around the rotation axis A1 while holding the substrate W at the holding position.
  • a plurality of chuck pins 20 are arranged on the upper surface of the spin base 21 at intervals in the circumferential direction of the spin base 21 .
  • the rotation drive mechanism 23 is, for example, an actuator such as an electric motor.
  • the rotation drive mechanism 23 rotates the rotation shaft 22 to rotate the spin base 21 and the plurality of chuck pins 20 around the rotation axis A1. Thereby, the substrate W is rotated around the rotation axis A1 together with the spin base 21 and the plurality of chuck pins 20 .
  • the plurality of chuck pins 20 are movable between a closed position in which they are in contact with the peripheral edge of the substrate W to grip the substrate W and an open position in which they are retracted from the peripheral edge of the substrate W.
  • the multiple chuck pins 20 are moved by an opening/closing mechanism (not shown).
  • the opening/closing mechanism includes, for example, a link mechanism and an actuator that applies a driving force to the link mechanism.
  • the processing cup 7 receives liquid splashed from the substrate W held by the spin chuck 5 .
  • the processing cup 7 has a plurality of guards 30 (two in the example of FIG. 3) for receiving the liquid splashing outward from the substrate W held by the spin chuck 5, and the liquid guided downward by the plurality of guards 30. It includes a plurality (two in the example of FIG. 3) of cups 31 for receiving each, and a cylindrical outer wall member 32 surrounding the plurality of guards 30 and the plurality of cups 31 .
  • the plurality of guards 30 are individually raised and lowered by a guard elevation drive mechanism (not shown).
  • the guard elevating drive mechanism includes, for example, an actuator such as an electric motor or an air cylinder that drives each guard 30 up and down.
  • the wet processing unit 2W includes an etching processing liquid nozzle 10 for supplying an etching processing liquid to the upper surface (upper main surface) of the substrate W held by the spin chuck 5, and a rinsing unit for rinsing the upper surface of the substrate W held by the spin chuck 5.
  • a rinse liquid nozzle 11 for supplying the liquid is further provided.
  • the etching treatment liquid contains an etching component and a gelling agent as solutes, and a solvent that dissolves the solutes.
  • the solvent contained in the etching solution is, for example, water such as DIW (deionized water). However, the solvent is not limited to DIW.
  • the etching component has the property of etching the stack 102 of substrates W (see FIG. 1). Specifically, the etching component etches the portion (the pair of sidewalls 106 ) that defines the recess 110 in the laminate 102 .
  • the etching component is, for example, hydrofluoric acid or APM (ammonia-hydrogen peroxide mixture).
  • the etching components are strictly etching ions, HF 2 ⁇ or NH 4 + .
  • the gelling agent is, for example, gelatin, agar, or a mixture thereof.
  • the melting point and freezing point of the gelling agent are usually different from each other, the melting point of the gelling agent being higher than the freezing point of the gelling agent.
  • the melting point of the gelling agent is, for example, 20° C. or higher and 30° C. or lower, and the freezing point of the gelling agent is, for example, 15° C. or higher and 25° C. or lower.
  • the melting point and freezing point of the gelling agent vary depending on the blending ratio (concentration) of the gelling agent in the etching solution, the type of gelling agent, and the like.
  • the freezing point of the gelling agent is preferably lower than the room temperature (for example, 25° C.) in the clean room in which the substrate processing apparatus 1 is arranged.
  • the melting point and freezing point of the gelling agent are not limited to the above ranges.
  • the melting point of the gelling agent is 85°C or higher and 93°C or lower
  • the freezing point of the gelling agent is 33°C or higher and 45°C or lower.
  • the etching solution changes to an etching gel by cooling below the freezing point of the gelling agent.
  • Gelation refers to the change of the etching solution into an etching gel.
  • the etching gel changes into an etching treatment liquid by being heated above the melting point of the gelling agent.
  • the conversion of the etching gel into an etching treatment liquid is called solification. Therefore, the etching treatment liquid is also called an etching sol.
  • the etching gel has a lower etching performance for etching the substrate W than the etching liquid. Therefore, the etching of the substrate W can be stopped by changing the etching solution adhering to the upper surface of the substrate W into the etching gel, and the etching of the substrate W can be started by changing the etching gel into the etching solution. can do.
  • the rinse liquid is, for example, water such as DIW.
  • the rinse liquid is not limited to DIW, but includes DIW, carbonated water, electrolyzed ion water, hydrochloric acid water with a dilution concentration (for example, 1 ppm or more and 100 ppm or less), and a dilution concentration (for example, 1 ppm or more and 100 ppm or less). contains at least one of ammonia water and reduced water (hydrogen water).
  • Both the etching treatment liquid nozzle 10 and the rinse liquid nozzle 11 are mobile nozzles that can move at least in the horizontal direction.
  • the etching treatment liquid nozzle 10 and the rinse liquid nozzle 11 are horizontally moved by a plurality of nozzle moving mechanisms (first nozzle moving mechanism 35 and second nozzle moving mechanism 36).
  • Each nozzle moving mechanism includes an arm (not shown) that supports the corresponding nozzle and an arm moving mechanism (not shown) that horizontally moves the corresponding arm.
  • Each arm movement mechanism includes actuators such as electric motors and air cylinders.
  • the etching solution nozzle 10 and the rinse solution nozzle 11 may be configured to be integrally moved by a common nozzle moving mechanism.
  • the etching treatment liquid nozzle 10 and the rinse liquid nozzle 11 may be configured to be movable also in the vertical direction.
  • the etchant solution nozzle 10 is connected to an etchant solution pipe 40 that guides the etchant solution to the etchant solution nozzle 10 .
  • the etching solution pipe 40 is provided with an etching solution valve 50A that opens and closes a channel in the etching solution pipe 40, and an etching solution flow control valve 50B that adjusts the flow rate of the etching solution in the channel. is dressed.
  • the etchant solution valve 50A When the etchant solution valve 50A is opened, the etchant solution is continuously discharged downward from the outlet of the etchant solution nozzle 10 at a flow rate corresponding to the degree of opening of the etchant solution flow control valve 50B.
  • the etching solution nozzle 10 is an example of an etching solution supply member. The temperature of the etching solution discharged from the etching solution nozzle 10 is higher than the freezing point of the gelling agent.
  • the rinse liquid nozzle 11 is connected to a rinse liquid pipe 41 that guides the rinse liquid to the rinse liquid nozzle 11 .
  • the rinse liquid pipe 41 is provided with a rinse liquid valve 51A that opens and closes a flow path in the rinse liquid pipe 41, and a rinse liquid flow rate control valve 51B that adjusts the flow rate of the rinse liquid in the flow path.
  • the rinse liquid nozzle 11 is an example of a rinse liquid supply member.
  • the wet processing unit 2W further includes a lower fluid nozzle 12 that supplies fluid to the lower surface (lower main surface) of the substrate W held by the spin chuck 5.
  • the lower fluid nozzle 12 is inserted into the inner space of the rotating shaft 22 and the through hole 21 a that opens at the center of the upper surface of the spin base 21 .
  • a discharge port 12 a of the lower fluid nozzle 12 is exposed from the upper surface of the spin base 21 .
  • the discharge port 12a of the lower fluid nozzle 12 faces the central region of the lower surface of the substrate W from below.
  • the central region of the bottom surface of the substrate W is the region including the center of rotation of the substrate W on the bottom surface of the substrate W. As shown in FIG.
  • the lower fluid nozzle 12 selectively applies a fluid such as a cooling fluid having a temperature below the freezing point of the gelling agent and a heating fluid having a temperature above the melting point of the gelling agent to the lower surface of the substrate W. supply.
  • a fluid such as a cooling fluid having a temperature below the freezing point of the gelling agent and a heating fluid having a temperature above the melting point of the gelling agent to the lower surface of the substrate W. supply.
  • the cooling fluid is, for example, water at 5°C or higher and 15°C or lower, that is, cold water.
  • the heated fluid is, for example, water at a temperature of 40° C. or higher and 50° C. or lower, that is, hot water.
  • the cooling fluid and heating fluid may be liquids other than water. Cold and hot water are preferably DIW.
  • the lower surface of the substrate W By cooling the lower surface of the substrate W with the cooling fluid, the lower surface of the substrate W can be cooled to a temperature below the freezing point of the gelling agent. By heating the lower surface of the substrate W with the heating fluid, the lower surface of the substrate W can be heated to a temperature above the melting point of the gelling agent.
  • the lower fluid nozzle 12 is an example of a cooling member that cools the lower surface (second main surface) of the substrate W to a temperature below the freezing point of the gelling agent, and cools the lower surface (second main surface) of the substrate W to the gelling agent. It is an example of a heating member that heats to a temperature equal to or higher than the melting point of .
  • the cooling fluid and heating fluid do not have to be liquids, and may be inert gases such as nitrogen gas and rare gases.
  • the inert gas is a gas with negligibly low reactivity with respect to the main surface of the substrate W. As shown in FIG.
  • the lower fluid nozzle 12 is connected to one end of a fluid pipe 42 that guides fluid to the lower fluid nozzle 12 .
  • a cooling fluid pipe 43 that supplies a cooling fluid to the fluid pipe 42 and a heating fluid pipe 44 that supplies a heating fluid to the fluid pipe 42 are connected to the other end of the fluid pipe 42 .
  • the cooling fluid pipe 43 and the heating fluid pipe 44 may be supplied with fluid from separate fluid tanks (not shown). Specifically, the cooling fluid may be supplied to the cooling fluid pipe 43 from the cooling fluid tank storing the cooling fluid, and the heating fluid may be supplied to the heating fluid pipe 44 from the heating fluid tank storing the heating fluid.
  • a common fluid tank (not shown) is connected to the cooling fluid pipe 43 and the heating fluid pipe 44, and when the fluid is sent from the fluid tank to each pipe (the cooling fluid pipe 43 and the heating fluid pipe 44), , the temperature of the fluid may be adjusted.
  • the fluid pipe 42 is provided with a fluid valve 52A that opens and closes the flow path in the fluid pipe 42, and a fluid flow control valve 52B that adjusts the flow rate of the fluid in the flow path.
  • a cooling fluid valve 53 that opens and closes the flow path in the cooling fluid pipe 43 is interposed in the cooling fluid pipe 43
  • a heating fluid valve that opens and closes the flow channel in the heating fluid pipe 44 is installed in the heating fluid pipe 44 .
  • 54 is interposed.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining a configuration example related to control of the substrate processing apparatus 1. As shown in FIG. 4
  • the controller 3 is equipped with a microcomputer, and controls objects provided in the substrate processing apparatus 1 according to a predetermined program. More specifically, the controller 3 includes a processor (CPU) 3A and a memory 3B in which programs are stored. The processor 3A executes programs to perform various control processes for substrate processing. is configured as
  • the controller 3 is programmed to control the members (valves, motors, etc.) that make up the wet processing unit 2W, the transfer robots IR, CR, and the like.
  • the controller 3 similarly controls members (valves, motors, power sources, etc.) that constitute a dry processing unit 2D (see FIG. 12, which will be described later).
  • controller 3 By controlling the valves by the controller 3, the presence or absence of ejection of fluid from the corresponding nozzles and the ejection flow rate of the fluid from the corresponding nozzles are controlled. Each of the following steps is executed by controlling each member provided in the substrate processing apparatus 1 by the controller 3 . In other words, controller 3 is programmed to perform the following steps.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of substrate processing performed by the substrate processing apparatus 1. As shown in FIG. FIG. 5 mainly shows processing realized by the controller 3 executing the program.
  • FIG. 6 is a time chart regarding the fluid supplied to the substrate W during substrate processing.
  • "Discharge” in FIG. 6 indicates that the fluid is being discharged from the corresponding nozzle
  • “Stop” indicates that the discharge of the fluid from the corresponding nozzle is stopped. 6 means that cold water is discharged from the lower fluid nozzle 12
  • “hot water” in FIG. 6 means that hot water is discharged from the lower fluid nozzle 12. ing. These are the same for FIGS. 10 and 11, which will be described later.
  • FIG. 7A to 7E are schematic diagrams for explaining each step of substrate processing performed by the substrate processing apparatus 1.
  • FIG. 7A to 7E are schematic diagrams for explaining each step of substrate processing performed by the substrate processing apparatus 1.
  • heating step (step S5), supply restarting step (step S6), spin drying (step S7), and substrate unloading step (step S8) are executed in this order.
  • FIG. 7A to 7E The substrate processing performed by the substrate processing apparatus 1 will be described below mainly with reference to FIGS. 3, 5 and 6.
  • the unprocessed substrate W is loaded from the carrier C into the wet processing unit 2W by the transport robots IR and CR (see FIG. 2A) and transferred to the spin chuck 5 (substrate loading step: step S1). Thereby, the substrate W is horizontally held by the spin chuck 5 (substrate holding step). The holding of the substrate W by the spin chuck 5 is continued until the spin dry process (step S7) is completed. While the substrate W is held by the spin chuck 5, the rotation drive mechanism 23 starts rotating the substrate W (substrate rotation step).
  • step S2 the etching liquid supply step of supplying the etching liquid onto the upper surface of the substrate W is performed.
  • the first nozzle moving mechanism 35 moves the etching solution nozzle 10 to the processing position, and the etching solution valve 50A is opened with the etching solution nozzle 10 positioned at the processing position.
  • the etching solution is discharged from the etching solution nozzle 10 toward the upper surface of the substrate W (etching solution discharging step).
  • the etching solution discharged from the etching solution nozzle 10 lands on the upper surface of the substrate W.
  • the etching solution spreads over the entire upper surface of the substrate W due to the action of centrifugal force, and is supplied to the entire upper surface of the substrate W (etching solution supply step).
  • the processing position of the etching solution nozzle 10 is the central position where the discharge port of the etching solution nozzle 10 faces the central region of the upper surface of the substrate W.
  • the central region of the upper surface of the substrate W is the region including the center of rotation of the substrate W on the upper surface of the substrate W.
  • the etching liquid lands on the central region of the upper surface of the substrate W.
  • the etching solution nozzle 10 may move horizontally along the upper surface of the substrate W to discharge the etching solution.
  • a cooling step (step S3) of cooling the lower surface of the substrate W with cold water is performed.
  • the etchant liquid valve 50A is closed to stop the ejection of the etchant liquid, and instead, the fluid valve 52A and the cooling fluid valve 53 are opened.
  • cold water is discharged from the lower fluid nozzle 12 toward the lower surface of the substrate W (cold water discharge process, cooling fluid discharge process).
  • the cold water discharged from the lower fluid nozzle 12 lands on (collides with) the central region of the lower surface of the substrate W.
  • Cold water spreads over the entire bottom surface of the substrate W due to the action of centrifugal force, and is supplied to the entire bottom surface of the substrate W (cold water supply process, cooling fluid supply process).
  • the substrate W is cooled from below (the second main surface side). Since the substrate W is cooled by the cold water, the etching solution adhering to the upper surface of the substrate W is gelled, and the etching gel 120 is formed on the upper surface (gelation step).
  • the etching solution nozzle 10 is moved to the retracted position by the first nozzle moving mechanism 35 .
  • the retracted position of the etching solution nozzle 10 is a position that does not face the upper surface of the substrate W and is located outside the processing cup 7 in plan view.
  • the rinse liquid supplying step (step S4) is performed to supply the rinse liquid to the upper surface of the substrate W while continuing to cool the lower surface of the substrate W.
  • Continuing the cooling of the lower surface of the substrate W does not mean further lowering the temperature of the substrate W, but means continuing to supply cold water to the lower surface of the substrate W regardless of changes in the temperature of the substrate W. .
  • the second nozzle moving mechanism 36 moves the rinse liquid nozzle 11 to the processing position, and the rinse liquid valve is opened while the rinse liquid nozzle 11 is positioned at the processing position. 51A is opened.
  • the rinse liquid is discharged from the rinse liquid nozzle 11 toward the upper surface of the substrate W (rinse liquid discharge step).
  • the rinse liquid discharged from the rinse liquid nozzle 11 lands on the upper surface of the substrate W.
  • the rinse liquid spreads over the entire upper surface of the substrate W due to the action of centrifugal force, and is supplied to the entire upper surface of the substrate W (rinse liquid supply step, first rinse liquid supply step).
  • the processing position of the rinse liquid nozzle 11 is the central position where the discharge port of the rinse liquid nozzle 11 faces the central region of the upper surface of the substrate W. Therefore, the rinse liquid lands on the central region of the upper surface of the substrate W. As shown in FIG. Unlike this substrate processing, the rinse liquid nozzle 11 may move horizontally along the upper surface of the substrate W to discharge the rinse liquid.
  • the fluid valve 52A and the cooling fluid valve 53 are kept open.
  • the rinse liquid is supplied to the upper surface of the substrate W while cold water is being supplied to the lower surface of the substrate W, as shown in FIG. 7C.
  • the etching gel 120 (see FIG. 7B) on the upper surface of the substrate W is heated by the rinse liquid and etched. It changes into the processing liquid and is discharged to the outside of the substrate W together with the rinsing liquid.
  • the etching gel 120 remains in the concave portion 110 (see FIG. 1) formed on the upper surface of the substrate W, which will be described later in detail.
  • a heating step (step S4) of heating the lower surface of the substrate W with hot water is performed.
  • the rinse liquid valve 51A and the cooling fluid valve 53 are closed, and instead, the heating fluid valve 54 is opened.
  • the supply of the rinsing liquid from the rinsing liquid nozzles 11 to the upper surface of the substrate W is stopped (rinsing liquid supply stop step), and the lower fluid nozzles 12 are supplied to the lower surface of the substrate W.
  • supply of cold water is stopped (cooling fluid supply stop step, cold water supply stop step).
  • Hot water discharged from the lower fluid nozzle 12 toward the lower surface of the substrate W heat water discharged from the lower fluid nozzle 12 collides with the lower surface of the substrate W. As shown in FIG. The warm water spreads over the entire lower surface of the substrate W due to the action of centrifugal force, and is supplied to the entire lower surface of the substrate W (heating fluid supply step, hot water supply step). Thereby, the substrate W is heated from below (the second main surface side). In other words, cooling of the substrate W is stopped (cooling stop step).
  • the hot water heats the substrate W, so that the etching gel 120 remaining on the upper surface of the substrate W changes into an etching treatment liquid (solization step).
  • the substrate W is etched by the etching treatment liquid formed by the solification of the etching gel 120 (etching process).
  • the rinse liquid nozzle 11 After the discharge of the rinse liquid from the rinse liquid nozzle 11 is stopped, the rinse liquid nozzle 11 is maintained at the processing position. By doing so, it is possible to omit the trouble of moving the rinse liquid nozzle 11 again in the supply resuming step, which will be described later.
  • the rinse liquid nozzle 11 may be moved to the retracted position by the second nozzle moving mechanism 36 after the discharge of the rinse liquid is stopped.
  • the retracted position of the rinse liquid nozzle 11 is a position that does not face the upper surface of the substrate W and is located outside the processing cup 7 in plan view.
  • step S6 the supply resuming step (step S6) of supplying the rinse liquid to the upper surface of the substrate W again while continuing to heat the substrate W is performed.
  • Continuing the heating of the substrate W does not mean further increasing the temperature of the substrate W, but means continuing to supply hot water to the substrate W regardless of changes in the temperature of the substrate W.
  • the rinse liquid valve 51A is opened. Thereby, as shown in FIG. 7E, the rinse liquid is discharged from the rinse liquid nozzle 11 toward the upper surface of the substrate W (rinse liquid discharge step). The rinse liquid discharged from the rinse liquid nozzle 11 lands on the upper surface of the substrate W. As shown in FIG. The rinse liquid spreads over the entire upper surface of the substrate W due to the action of centrifugal force, and is supplied to the entire upper surface of the substrate W (rinse supply resuming process, second rinse liquid supply process).
  • the temperature of the rinsing liquid discharged from the rinsing liquid nozzle 11 is a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent, the etchant remaining on the upper surface of the substrate W is rinsed without changing into etching gel. It can be discharged to the outside of the substrate W together with the liquid.
  • step S6 the fluid valve 52A and the heating fluid valve 54 are kept open.
  • FIG. 7E hot water is supplied to the bottom surface of the substrate W while the rinse liquid is being supplied to the top surface of the substrate W, and the hot water assists the heating of the substrate W (assistive heating). heating process).
  • step S7 a spin dry process (step S7) is performed to dry the upper surface of the substrate W by rotating the substrate W at high speed. Specifically, rinse liquid valve 51A, fluid valve 52A and heating fluid valve 54 are closed. Thereby, the supply of the rinsing liquid to the upper surface of the substrate W and the supply of the heating fluid to the lower surface of the substrate W are stopped.
  • the rotation drive mechanism 23 accelerates the rotation of the substrate W to rotate the substrate W at high speed.
  • the substrate W is rotated at a drying speed, eg 1500 rpm.
  • a large centrifugal force acts on the rinse liquid adhering to the upper surface of the substrate W and the hot water adhering to the lower surface of the substrate W, and these liquids are shaken off around the substrate W.
  • the rotation drive mechanism 23 stops the rotation of the substrate W.
  • the rotation drive mechanism 23 stops the rotation of the substrate W.
  • the transport robot CR enters the wet processing unit 2W, receives the processed substrate W from the spin chuck 5, and carries it out of the wet processing unit 2W (substrate unloading step: step S8).
  • the substrate W is transferred from the transport robot CR to the transport robot IR and stored in the carrier C by the transport robot IR.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the state of the vicinity of the upper surface of the substrate W during substrate processing.
  • the entire laminate 102 is shown as a cross section of one layer for simplification of illustration, but actually the laminate 102 includes a plurality of insulating layers 104 and a plurality of sacrificial layers 105 . contains.
  • the concave portion 110 is filled with the etching solution 90 (etching solution filling) as shown in FIG. process).
  • the substrate W is cooled from the lower surface side of the substrate W with cold water.
  • the etching solution 90 is cooled through the substrate W, and the temperature of the etching solution 90 on the upper surface of the substrate W reaches a temperature below the freezing point of the gelling agent.
  • the etching solution 90 is changed into the etching gel 120 (gelation step).
  • Etching gel 120 is also formed in recess 110 .
  • the etching gel 120 includes an inner gel 121 located within the recess 110 and an outer gel 122 located outside the recess 110 .
  • the temperature of the rinse liquid discharged from the rinse liquid nozzle 11 is higher than the melting point of the gelling agent. Therefore, when the rinse liquid 91 is supplied to the upper surface of the substrate W, the outer gel 122 changes into an etching treatment liquid.
  • the etching treatment liquid formed by sol-forming the outer gel 122 is discharged to the outside of the substrate W together with the rinse liquid.
  • the etching solution formed by the solification of the opening side portion 123 is replaced with the rinse solution and removed from the recess 110 . After that, the etching solution formed by the solification of the opening side portion 123 is discharged to the outside of the substrate W together with the rinsing solution. In this way, the opening side portion 123 is changed into the etching solution and removed from the concave portion 110 (opening side portion removing step).
  • the bottom side portion 124 closer to the bottom portion 112 than the opening side portion 123 is closer to the lower surface than the opening side portion 123, and is therefore susceptible to cooling by cold water. Therefore, as shown in FIG. 8C, the bottom portion 124 is maintained in a gel state even though the rinsing liquid having a temperature higher than the melting point of the gelling agent is supplied to the upper surface of the substrate W. can do.
  • the amount of the inner gel 121 removed by the rinse liquid 91 can be adjusted by adjusting the supply flow rate of the cold water, the rinse liquid 91, and the like. It is preferable that the rinse liquid 91 removes the inner gel 121 closer to the opening 111 than the central portion of the recess 110 in the depth direction DD.
  • the substrate W is heated from the lower surface side of the substrate W with warm water in the heating step (step S5).
  • the inner gel 121 is heated via the substrate W, and the temperature of the inner gel 121 reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent.
  • the bottom portion 124 remaining in the recess 110 changes into the etching treatment liquid 90 (solization step).
  • the temperature of the etching gel 120 remaining in the recesses 110 is rapidly increased to remove the etching gel 120 remaining in the recesses 110 by the etching treatment liquid. can be changed to 90. Therefore, etching of the substrate W can be started promptly.
  • step S5 While warm water is being supplied to the lower surface of the substrate W in the heating step (step S5), the supply of the rinse liquid 91 to the upper surface of the substrate W is stopped. Therefore, the etching solution 90 formed by the solification of the bottom portion 124 is not immediately replaced by the rinse solution 91, and the etching component 92 diffuses into the rinse solution 91 in contact with the etching solution 90 ( etching component diffusion step).
  • etching step the portion of the upper surface of the substrate W that defines the recess 110 is etched (etching step). Details of the etching are as follows.
  • a concentration gradient of the etching component 92 is generated in the recess 110 such that the concentration of the etching component 92 decreases from the bottom 112 of the recess 110 toward the opening 111. Therefore, an etching rate gradient is generated from the opening 111 of the recess 110 toward the bottom 112 . Specifically, the etching rate is higher on the bottom 112 side than on the opening 111 side. Therefore, the etching amount of the pair of sidewalls 106 of the laminate 102 increases as the recess 110 approaches the bottom 112 in the depth direction DD. As a result, the width L of the recess 110 on the side of the bottom 112 is widened so that the recess 110 approaches a straight shape. As a result, the uniformity of the width L of the recess 110 in the depth direction DD of the recess 110 provided on the upper surface of the substrate W can be improved.
  • step S6 the supply of the rinse liquid 91 to the upper surface of the substrate W is restarted. Since the temperature of the rinsing liquid 91 is higher than the melting point of the gelling agent, it is possible to prevent the etching liquid 90 in the recesses 110 from turning back into etching gel. By resupplying the rinse liquid, as shown in FIG. 8F, the etching liquid in the recesses 110 can be removed from the recesses 110 by the rinse liquid 91 (etching liquid removing step).
  • step S6 the etching components in the etching solution 90 are diffused in the recesses 110, and the rinse liquid is supplied to the recesses 110 after the width L of the recesses 110 on the bottom 112 side is appropriately widened. of the etching solution 90 is replaced. As a result, the uniformity of the width L of the recess 110 in the depth direction DD of the recess 110 provided on the upper surface of the substrate W can be improved.
  • step S6 heating of the substrate W is started, the temperature of the etching gel 120 remaining in the recess 110 rises, and the etching gel 120 remaining in the recess 110 changes to the etching solution 90. . After the etching gel 120 remaining in the recesses 110 is changed into the etching treatment liquid 90, the supply of the rinse liquid 91 to the upper surface of the substrate W is resumed.
  • the substrate W is heated from below by hot water. That is, when the rinsing liquid is supplied to the upper surface (first main surface) to remove the etching solution 90 in the recesses 110, the substrate W is heated from the lower surface side (second main surface side) (auxiliary heating step ). Therefore, it is possible to suppress the temperature drop of the etching solution 90 in the concave portion 110 during the supply of the rinse solution 91 . Therefore, it is possible to prevent the etching solution 90 from changing into the etching gel 120 in the recess 110 and leaving the etching component in the recess 110 .
  • the upper surface of the substrate W is dried by removing the rinsing liquid from the concave portion 110 in the spin dry process (step S7).
  • the substrate W on which the recesses 110 are already formed can be further etched to improve the uniformity of the width L of the recesses 110 in the depth direction DD of the recesses 110 .
  • the uniformity of the width L of the concave portion 110 can be improved without forming the mask layer 103 into a laminated structure, so the formation of the mask layer 103 can be simplified.
  • the bottom surface of the substrate W can be heated by a simple method of supplying a heating fluid such as hot water, and the bottom surface of the substrate W can be heated by a simple method of supplying a cooling fluid such as cold water. Allow to cool.
  • a heating fluid such as hot water
  • a cooling fluid such as cold water
  • the melting point of the gelling agent is 85°C or higher and 93°C or lower
  • the freezing point of the gelling agent is 33°C or higher and 45°C or lower.
  • the temperature of the heating fluid is, for example, 85° C. or higher and the temperature of the cooling fluid is 33° C. or lower, unlike the embodiments described above. . That is, the temperature of the cooling fluid may be higher than ambient temperature. Even in this case, the temperature of the etching solution supplied to the upper surface of the substrate W is naturally higher than the freezing point and higher than 33° C., so it is cooled by the cooling fluid.
  • the gelling agent has a freezing point of 33°C or higher and 45°C or lower, it is possible to use warm water having a higher temperature than room temperature as the cooling fluid.
  • 9A to 9C are schematic diagrams for explaining first to third examples of the method of supplying the etching solution to the substrate W, respectively.
  • the etching solution pipe 40 is connected to the etching solution tank 140 that stores the etching solution, and the etching solution in the etching solution tank 140 flows through the etching solution pipe. 40 to the etching solution nozzle 10 .
  • the etching liquid tank 140 is connected to an etching liquid replenishing pipe 133 for replenishing the etching liquid tank 140 with the etching liquid.
  • the temperature of the etching solution supplied to the etching solution nozzle 10 may be adjusted by a temperature adjusting member 134 that adjusts the temperature of the etching solution in the etching solution pipe 40 . It may be configured to adjust the temperature of the etching solution in the etching solution tank 140 .
  • the etching liquid and the gelling agent liquid are mixed in the etching liquid tank 140 to form the etching liquid.
  • the etchant is a liquid containing an etching component and a solvent, such as DHF (dilute hydrofluoric acid) or APM (ammonia-hydrogen peroxide mixture).
  • a gelling liquid is a liquid containing a gelling agent and a solvent.
  • the solvent contained in the etchant and the solvent contained in the gelling liquid are preferably the same type of liquid, such as DIW.
  • An etching solution pipe 40 is connected to the etching solution tank 140 , and the etching solution in the etching solution tank 140 is supplied to the etching solution nozzle 10 via the etching solution pipe 40 .
  • the etching solution tank 140 is connected to an etching solution replenishing pipe 138 for replenishing the etching solution tank 140 with the etchant and a gelling solution replenishing pipe 139 for replenishing the etching solution tank 140 with the gelling solution. ing.
  • the etching liquid and the gelling agent liquid are mixed in the mixing pipe 130 to form the etching liquid, and the etching liquid formed in the mixing pipe 130 is the etching liquid.
  • the etching solution is supplied to the upper surface of the substrate W by being discharged from the nozzle 10 (etching solution supply step).
  • Mixing pipe 130 is a pipe for mixing a plurality of liquids, and is, for example, a mixing valve.
  • the etchant is supplied from the etchant tank 141 to the mixing pipe 130 via the etchant pipe 131 .
  • the gelling liquid is supplied from the gelling liquid tank 142 to the mixing pipe 130 via the gelling liquid pipe 132 .
  • the etching solution formed in the mixing pipe 130 is supplied to the etching solution nozzle 10 through the etching solution pipe 40 .
  • a plurality of valves for opening and closing the flow path in the corresponding piping are interposed in the etching liquid piping 131 and the gelling liquid piping 132, respectively.
  • the etching liquid pipe 131 and the gelling agent liquid pipe 132 are provided with a plurality of flow rate control valves (etching liquid flow rate control valve 135B and gelling liquid flow rate control valve 136B) for adjusting the flow rate of the liquid in the corresponding pipes. intervened.
  • ⁇ Modified Example of Substrate Processing According to First Embodiment> 10 and 11 are time charts for explaining a first modification and a second modification of substrate processing, respectively.
  • the substrate W is not heated in the supply restarting step (step S6). Specifically, rinse liquid valve 51A is opened while fluid valve 52A and heating fluid valve 54 are closed. As a result, the hot water supply to the bottom surface of the substrate W is stopped, while the rinse liquid is supplied to the top surface of the substrate W.
  • the temperature of the rinse liquid discharged from the rinse liquid nozzle 11 is a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent. Therefore, the rinsing liquid can suppress the temperature drop of the etching solution in the concave portion 110 . Therefore, the etching solution remaining on the upper surface of the substrate W can be discharged to the outside of the substrate W together with the rinse solution without changing into etching gel.
  • step S5 first, the rinse liquid valve 51A and the cooling fluid valve 53 are closed to stop discharging the rinse liquid and cold water. By stopping the discharge of cold water, the cooling of the lower surface of the substrate W is stopped (cooling stop step).
  • the etching gel 120 remaining on the upper surface of the substrate W changes into an etching treatment liquid (solization step).
  • the melting point of the gelling agent is preferably lower than room temperature.
  • the substrate W is etched by the etching solution formed by the solification of the etching solution (etching step). In the second modification of the substrate processing, it is possible to convert the etching gel 120 into a sol, although it may take more time to convert the etching gel 120 into a sol than in the case of heating the substrate W in step S5. .
  • the substrate W may not be heated by a heating fluid such as hot water in either the cooling stop process (step S5) or the supply restart process (step S6).
  • a heating fluid such as hot water in either the cooling stop process (step S5) or the supply restart process (step S6).
  • the configuration of the substrate processing apparatus 1 can be simplified.
  • the heating of the substrate W from below does not need to be continued during the entire period of the cooling stop process (step S5), nor is it necessary to be continued during the entire period of the supply restart process (step S6). That is, the heating of the substrate W may be performed during a part of the cooling stop process, or may be performed during a part of the supply resuming process.
  • the cooling stop step (step S5) the longer the heating time, the faster the etching gel 120 can be changed into the etching treatment liquid.
  • the supply restarting step (step S6) the longer the heating time, the more effectively the solification of the etching gel 120 can be suppressed.
  • FIG. 12 is a plan view for explaining the configuration of a substrate processing apparatus 1P according to the second embodiment.
  • the main difference between the substrate processing apparatus 1P according to the second embodiment and the substrate processing apparatus 1 (see FIG. 3) according to the first embodiment is that the processing unit 2 includes a wet processing unit 2W and a dry processing unit 2D. It is a point.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 etc. are attached to the same configurations as those shown in FIGS. The same applies to FIGS. 13 to 14B, which will be described later.
  • the two processing towers TW on the transfer robot IR side are configured by a plurality of wet processing units 2W, and the two processing towers TW on the opposite side of the transfer robot IR are configured by a plurality of dry processing units 2W. It is composed of the unit 2D.
  • the configuration of the wet processing unit 2W according to the second embodiment is the same as the configuration of the wet processing unit 2W (configuration shown in FIG. 3) according to the first embodiment.
  • the dry processing unit 2D is a unit that performs dry etching processing on the upper surface of the substrate W.
  • the dry etching process is, for example, a dry etching process by reactive ion etching (RIE: Reactive Ion Etching).
  • the dry processing unit 2D has, for example, a plasma generation unit 70 arranged inside the chamber 4 .
  • the plasma generation unit 70 is a unit that holds the substrate W at a predetermined position and generates plasma. By supplying the etching gas to the plasma generation unit 70, the substrate W can be etched by causing the ions to collide with the upper surface of the substrate W.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the state of the substrate W when an example of substrate processing is being performed by the substrate processing apparatus 1P according to the second embodiment.
  • the main difference between the substrate processing according to the second embodiment and the substrate processing according to the first embodiment (see FIG. 5) is that the upper surface of the substrate W is dry-etched by the dry processing unit 2D. It is a point.
  • FIGS. 12 and 13 Mainly referring to FIGS. 12 and 13, the following describes the differences between the substrate processing according to the second embodiment and the substrate processing according to the first embodiment (see FIG. 5).
  • unprocessed substrates W are loaded from carrier C into dry processing unit 2D by transport robots IR and CR (see also FIG. 12) (first loading step: step S10).
  • a dry etching process is performed on the substrate W carried into the dry processing unit 2D (dry etching process: step S11).
  • step S11 the transport robot CR enters the dry processing unit 2D, receives the substrate W from the plasma generation unit 70, and carries it out of the dry processing unit 2D (first carry-out step: step S12). .
  • the substrate W unloaded from the dry processing unit 2D is loaded into the wet processing unit 2W and passed to the spin chuck 5 by the transport robot CR (second loading step: step S13).
  • the etching processing liquid supply process (step S2) to the spin drying process (step S7) are performed.
  • the transport robot CR enters the wet processing unit 2W, receives the substrate W from the spin chuck 5, and carries it out of the wet processing unit 2W (second carry-out step: step S14).
  • the substrate W unloaded from the wet processing unit 2W is passed from the transport robot CR to the transport robot IR, and stored in the carrier C by the transport robot IR.
  • the concave portion 110 is not formed in the region where the mask layer 103 is not formed on the upper surface of the substrate W before the dry etching process is performed.
  • the concave portion 110 can be formed in the region of the upper surface of the substrate W where the mask layer 103 is not formed.
  • the structure of the substrate W to be processed according to the first embodiment is not limited to that shown in FIG. Any substrate W having a main surface on which recesses are formed can be used for the substrate processing according to the first embodiment.
  • the recess 110 in FIG. 1 is formed in the laminate 102, the recess 110 does not have to be formed in the laminate 102 and can be formed in a portion constituted by a single insulating layer. or a single semiconductor layer.
  • the laminate 102 does not need to be provided in the substrate W to be processed according to the second embodiment as well.
  • cooling and heating of the substrate W from below is performed by fluid ejected from the lower fluid nozzles 12 .
  • the substrate W may be heated by a heating unit 160 having a hot plate 161 as a heating member facing the substrate W from below.
  • a cooling unit 150 shown in FIG. 15A includes a cooling plate 151 and an elevating shaft 152 connected to the lower surface of the cooling plate 151 for elevating the cooling plate 151 .
  • the cooling plate 151 has a circular cooling surface in plan view.
  • the cooling surface is slightly smaller than the substrate W.
  • the cooling surface is configured by, for example, the upper surface of cooling plate 151 .
  • the cooling plate 151 contains, for example, internal cooling fluid pipes 153 .
  • the internal cooling fluid pipe 153 is connected to a cooling fluid supply pipe 154 that supplies cooling fluid to the internal cooling fluid pipe 153 and a cooling fluid discharge pipe 155 that discharges the cooling fluid from the internal cooling fluid pipe 153 .
  • a cooling fluid supply valve 156 that opens and closes the flow path in the cooling fluid supply pipe 154 is interposed in the cooling fluid supply pipe 154 .
  • a lifting mechanism 157 including an actuator such as a motor is connected to the lifting shaft 152 .
  • the cooling plate 151 is moved up and down between a contact position in contact with the lower surface of the substrate W and a separated position away from the lower surface of the substrate W by an elevating mechanism 157 .
  • the lifting mechanism 157 includes an actuator such as an electric motor.
  • the cooling plate 151 has a temperature below the freezing point of the gelling agent, and can cool the lower surface of the substrate W to a temperature below the freezing point of the gelling agent.
  • the entire lower surface of the substrate W can be cooled with high uniformity.
  • a heating unit 160 shown in FIG. 15B includes a hot plate 161 and an elevating shaft 162 connected to the lower surface of the hot plate 161 for elevating the hot plate 161 .
  • the hot plate 161 has a circular heating surface in plan view. The heating surface is slightly smaller than the substrate W. The heating surface is configured by the upper surface of the hot plate 161, for example.
  • a heater 163 is built into the hot plate 161, for example.
  • a power supply line 164 is connected to the heater 163 , and power is supplied from an energization unit 165 such as a power supply via the power supply line 164 .
  • a lifting mechanism 166 including an actuator such as a motor is connected to the lifting shaft 162 .
  • the hot plate 161 is moved up and down between a contact position in contact with the lower surface of the substrate W and a separated position away from the lower surface of the substrate W by an elevating mechanism 166 .
  • the hot plate 161 can move up and down between a contact position in contact with the lower surface of the substrate W and a separated position separated from the lower surface of the substrate W.
  • the lifting mechanism 166 includes an actuator such as an electric motor.
  • the hot plate 161 has a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent, and can heat the lower surface of the substrate W to a temperature equal to or higher than the melting point of the gelling agent.
  • the entire lower surface of the substrate W can be heated with high uniformity.
  • a single plate can function as both a cooling plate and a hot plate if the temperature can be switched.
  • a fluid for either cooling or heating the substrate W from below, and use a plate for the other.
  • a hot plate 161 is provided between the substrate W and the spin base 21, and the cooling fluid is discharged from the lower fluid nozzles 12 exposed from the upper surface of the hot plate 161 as indicated by the two-dot chain line in FIG. 15B.
  • a cooling plate 151 is provided between the substrate W and the spin base 21 so that the heating fluid can be discharged from the lower fluid nozzles 12 exposed from the upper surface of the cooling plate 151 as indicated by the two-dot chain line in FIG. 15A. It is also possible to configure
  • substrate processing is performed with the first main surface facing upward.
  • substrate processing may be performed with the first main surface facing downward. That is, the lower surface of the substrate W may be supplied with the etching liquid and the rinse liquid, and the upper surface of the substrate W may be supplied with the cooling fluid and the heating fluid.
  • the upper surface of the substrate W can be cooled by placing the cooling plate against the upper surface of the substrate W.
  • a hot plate is used for heating, the upper surface of the substrate W can be heated by facing the hot plate to the upper surface of the substrate W.
  • Cold water is supplied toward the lower surface of the substrate W after the ejection of the etchant is stopped in the etchant solution supply step (step S2).
  • the cold water supply may be started before the etching liquid is discharged, or the cold water supply may be started during the etching liquid discharge.
  • the substrate processing apparatus 1 is provided with a plurality of wet processing units 2W together with the transfer robots IR, CR and the controller 3 .
  • the substrate processing apparatus may be configured with only a single wet processing unit 2W.
  • the wet processing unit 2W may be an example of the substrate processing apparatus.
  • a dry etching process may be performed using a dry processing apparatus provided separately from the substrate processing apparatus 1 . That is, the substrate processing apparatus 1 is provided with only the wet processing unit 2W as the processing unit 2, and the substrate W is processed by the dry processing apparatus before being processed in the wet processing unit 2W. A dry etching process may be performed.
  • substrate processing apparatus 1P substrate processing apparatus 2W: wet processing unit (substrate processing apparatus) 2D: Dry processing unit 10: Etching solution nozzle (etching solution supply member) 11: rinse liquid nozzle (rinse liquid supply member) 12: lower fluid nozzle (cooling member, heating member) 90: Etching liquid 91: Rinse liquid 92: Etching component 110: Recess 111: Opening 112: Bottom 120: Etching gel 123: Opening side portion 124: Bottom side portion (gel remaining in recess) 151: Cooling plate (cooling member) 161: hot plate (heating member) D: Depth W: Substrate

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Abstract

基板処理方法は、第１主面および前記第１主面とは反対側の第２主面を有する基板を処理する。基板処理方法は、エッチング成分およびゲル化剤を含有するエッチング処理液を前記第１主面に供給するエッチング処理液供給工程と、前記エッチング処理液供給工程の後、前記ゲル化剤の凝固点以下の温度に前記第２主面を冷却する冷却工程と、前記第２主面に対する冷却を継続しつつ、前記ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を前記第１主面に供給するリンス液供給工程と、前記リンス液供給工程の後に、前記第２主面に対する冷却を停止する冷却停止工程とを含む。

Description

基板処理方法、および、基板処理装置
　この発明は、基板を処理する基板処理方法、および、基板を処理する基板処理装置に関する。
　処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウェハ、液晶表示装置および有機ＥＬ(Electroluminescence)表示装置等のＦＰＤ(Flat Panel Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板等が含まれる。
　ビット密度の増大に伴い、高アスペクト比のメモリホールの形成が求められている。ドライエッチングによってアスペクト比の高いメモリホールを処理対象層に形成する場合には、メモリホールの底部側において処理対象層が充分にエッチングされず、メモリホールの形状が開口部から底部に向かって先細りのテーパ形状になるおそれがある。
　そこで、下記特許文献１では、アモルファスシリコン層とスペースとが交互に配列（積層）されたグレーチング構造のマスク層を用いることで、ストレート形状の側壁を有するメモリホールを形成する技術を提案している。
特開２０２０－１５５６１２号公報
　特許文献１に開示されている技術では、均一性の高い幅を有するメモリホールを、ドライエッチングによって形成する。一方で、メモリホール等の凹部の幅をより均一にするために、既に凹部が形成されている基板をさらにエッチングして、凹部の幅の均一性を向上させる技術が求められている。
　そこで、この発明の１つの目的は、基板の主面に設けられる凹部の深さ方向において凹部の幅の均一性を向上させることができる基板処理方法、および、基板処理装置を提供することである。
　この発明の一実施形態は、第１主面および前記第１主面とは反対側の第２主面を有する基板を処理する基板処理方法を提供する。前記基板処理方法は、エッチング成分およびゲル化剤を含有するエッチング処理液を前記第１主面に供給するエッチング処理液供給工程と、前記エッチング処理液供給工程の後、前記ゲル化剤の凝固点以下の温度に前記第２主面を冷却する冷却工程と、前記第２主面に対する冷却を継続しつつ、前記ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を前記第１主面に供給するリンス液供給工程と、前記リンス液供給工程の後に、前記第２主面に対する冷却を停止する冷却停止工程とを含む。
　この基板処理方法によれば、エッチング処理液が基板の第１主面に供給される。第１主面に凹部が形成されている基板を用いれば、第１主面に供給されたエッチング処理液は凹部に進入する。エッチング処理液が基板の第１主面に供給された後、ゲル化剤の凝固点以下の温度に第２主面が冷却される。そのため、ゲル化剤の凝固点以下である温度に基板の温度が到達し、第１主面上のエッチング処理液がゲルに変化する。したがって、凹部内にもゲルが形成される。
　その後、ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液が第１主面に供給される。そのため、ゲルにおいて凹部の開口部に位置する開口側部分がエッチング処理液に変化し、開口側部分のゾル化によって形成されたエッチング処理液が、リンス液によって置換されて凹部から除去される。
　凹部内で形成されたゲルのうち開口側部分よりも底部側の底側部分は、開口側部分よりも第２主面に近いため、第２主面の冷却の影響を受けやすい。そのため、第１主面へのリンス液の供給中に第２主面に対する冷却を継続することで、ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を基板Ｗの上面に供給しているにもかかわらず、底側部分を、ゲルの状態に維持することができる。
　第１主面に対するリンス液の供給が停止された後、第２主面に対する冷却が停止される。これにより、凹部に残存するゲルの温度が上昇し、凹部に残留するゲルがエッチング処理液に変化する。エッチング処理液に接触するリンス液中にエッチング成分が拡散する。これにより、凹部の底部から開口部に向かってエッチング成分の濃度が薄くなるように、凹部内にエッチング成分の濃度勾配が生じる。そのため、凹部の開口部から底部に向かってエッチングの速度勾配が生じる。これにより、凹部がストレート形状に近づくように、底部側における凹部の幅が広がる。その結果、基板の第１主面に設けられる凹部の深さ方向において凹部の幅の均一性を向上させることができる。
　この発明の一実施形態では、前記冷却停止工程が、前記融点以上の温度に前記第２主面を加熱する加熱工程を含む。
　そのため、第１主面に対するリンス液の供給が停止した後に、凹部に残存するゲルの温度を速やかに上昇させて凹部に残留するゲルをエッチング処理液に変化させることができる。したがって、基板のエッチングを速やかに開始することができる。
　この発明の一実施形態では、前記加熱工程が、前記第２主面に対して、前記融点以上の温度を有する加熱流体を供給することによって前記第２主面側から前記基板を加熱する工程を含む。
　この方法によれば、加熱流体の供給という簡易な手法で基板を第２主面側から加熱する、すなわち第２主面を加熱することができる。
　この発明の一実施形態では、前記加熱工程が、前記第２主面に下方から対向し前記融点以上の温度を有するホットプレートによって、前記第２主面側から前記基板を加熱する工程を含む。
　この方法によれば、ホットプレートによって第２主面側から基板を加熱することによって、第２主面をその全域に亘って高い均一性で加熱することができる。
　この発明の一実施形態では、前記冷却工程が、前記第２主面に対して、前記凝固点以下の温度を有する冷却流体を供給することによって前記第２主面側から前記基板を冷却する工程を含む。
　この方法によれば、冷却流体の供給という簡易な手法で基板を第２主面側から冷却する、すなわち第２主面を冷却することができる。
　この発明の一実施形態では、前記冷却工程が、前記第２主面に下方から対向し前記凝固点以下の温度を有するクーリングプレートによって、前記第２主面側から前記基板を冷却する工程を含む。
　この方法によれば、クーリングプレートによって第２主面側から基板を冷却することによって、第２主面をその全域に亘って高い均一性で冷却することができる。
　この発明の一実施形態では、前記凹部の深さが０．５μｍ以上１．５μｍ以下であり、前記凹部のアスペクト比が２０以上１００以下である。このような寸法を有する凹部は、開口部から底部に向かって先細りのテーパ形状を有する場合がある。そのため、このような寸法を有する凹部が形成されている第１主面を有する基板を用いて、上述の基板処理を実行すれば、基板の第１主面に設けられる凹部の深さ方向において凹部の幅の均一性を向上させることができる。
　この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記冷却停止工程の後に、前記リンス液の供給を再開する供給再開工程をさらに含む。
　この方法によれば、冷却停止工程の後に、基板の第１主面へのリンス液の供給が再開される。詳しくは、基板に対する冷却が停止されて、凹部に残存するゲルの温度が上昇し、凹部に残留するゲルがエッチング処理液に変化した後に、基板の第１主面へのリンス液の供給が再開される。そのため、エッチング処理液中のエッチング成分が凹部内で拡散した状態でエッチング成分によるエッチングが進行し、底部側における凹部の幅が適切に広げられた後に、凹部のエッチング処理液をリンス液によって凹部から除去できる。その結果、基板の第１主面に設けられる凹部の深さ方向において凹部の幅の均一性を向上させることができる。
　この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記供給再開工程において前記基板に前記リンス液が供給されている間、前記第２主面側から前記基板を加熱する補助加熱工程をさらに含む。
　この方法によれば、第１主面にリンス液を供給して凹部内のエッチング処理液を除去する際に、第２主面側から基板が加熱される。そのため、リンス液の供給中に凹部内のエッチング処理液が温度低下することを抑制できる。したがって、凹部内でエッチング処理液がゲルに変化して凹部内にエッチング成分が残留することを抑制できる。
　この発明の一実施形態では、前記基板処理方法が、前記エッチング処理液供給工程の前に、前記基板の前記第１主面に対してドライエッチング処理を実行するドライエッチング工程をさらに含む。そのため、第１主面に凹部が形成されていない基板を用いる場合であっても、第１主面に凹部を形成することができる。
　この発明の他の実施形態は、第１主面および前記第１主面とは反対側の第２主面を有する基板を処理する基板処理装置を提供する。前記基板処理装置は、前記第１主面に、エッチング成分およびゲル化剤を含有するエッチング処理液を供給するエッチング処理液供給部材と、前記ゲル化剤の凝固点以下の温度に前記第２主面を冷却する冷却部材と、前記第１主面に前記ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を供給するリンス液供給部材とを含む。
　この基板処理装置によれば、エッチング処理液供給部材からエッチング処理液が基板の第１主面に供給される。第１主面に凹部が形成されている基板を用いれば、第１主面に供給されたエッチング処理液は凹部に進入する。第１主面上にエッチング処理液が付着している状態の基板の第２主面をゲル化剤の凝固点以下の温度に冷却すれば、ゲル化剤の凝固点以下の温度に基板の温度が到達し、第１主面上のエッチング処理液がゲルに変化する。したがって、凹部内にもゲルが形成される。
　その後、基板に対する冷却を継続しながら、リンス液供給部材からゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を第１主面に供給すれば、ゲルにおいて凹部の開口部に位置する開口側部分がエッチング処理液に変化する。そのため、開口側部分のゾル化によって形成されたエッチング処理液を、リンス液によって凹部から除去できる。
　凹部で形成されたゲルのうち開口側部分よりも底部側の底側部分は、開口側部分よりも第２主面に近いため、第２主面の冷却の影響を受けやすい。そのため、第１主面へのリンス液の供給中に第２主面に対する冷却を継続することで、ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を基板Ｗの上面に供給しているにもかかわらず、底側部分を、ゲルの状態に維持することができる。
　第１主面に対するリンス液の供給が停止された後、第２主面に対する冷却が停止されれば、凹部に残存するゲルの温度が上昇し、凹部に残留するゲルがエッチング処理液に変化する。エッチング処理液に接触するリンス液中にエッチング成分が拡散する。これにより、凹部の底部から開口部に向かってエッチング成分の濃度が薄くなるように、凹部にエッチング成分の濃度勾配が生じる。そのため、凹部の開口部から底部に向かってエッチングの速度勾配が生じる。これにより、凹部がストレート形状に近づくように、底部側における凹部の幅が広がる。その結果、基板の第１主面に設けられる凹部の深さ方向において凹部の幅の均一性を向上させることができる。
　この発明の他の実施形態では、前記基板処理装置が、前記融点以上の温度に前記第２主面を加熱する加熱部材をさらに含む。そのため、第１主面に対するリンス液の供給が停止した後に、ゲル化剤の融点以上の温度に第２主面を加熱すれば、凹部に残存するゲルの温度を速やかに上昇させて凹部に残留するゲルをエッチング処理液に変化させることができる。したがって、基板のエッチングを速やかに開始することができる。
　この発明の他の実施形態では、前記凹部の深さが０．５μｍ以上１．５μｍ以下であり、前記凹部のアスペクト比が２０以上１００以下である。このような寸法を有する凹部は、開口部側から底部側に向かって先細りのテーパ形状を有する場合がある。そのため、このような寸法を有する凹部が形成されている第１主面を有する基板を用いて、上述の基板処理を実行すれば、基板の第１主面に設けられる凹部の深さ方向において凹部の幅の均一性を向上させることができる。
　この発明の他の実施形態では、前記基板処理装置が、前記基板の前記第１主面に対してドライエッチング処理を実行するドライ処理ユニットをさらに含む。そのため、第１主面に凹部が形成されていない基板を用いる場合であっても、第１主面に凹部を形成することができる。
　本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図１は、処理対象となる基板の構造を説明するための模式的な断面図である。 図２Ａは、この発明の第１実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための平面図である。 図２Ｂは、前記基板処理装置の構成を説明するための立面図である。 図３は、前記基板処理装置に備えられるウェット処理ユニットの構成例を説明するための断面図である。 図４は、前記基板処理装置の制御に関する構成例を説明するためのブロック図である。 図５は、前記基板処理装置によって実行される基板処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図６は、前記基板処理において基板に供給される流体に関するタイムチャートである。 図７Ａは、前記基板処理が行われているときの基板の様子を説明するための模式図である。 図７Ｂは、前記基板処理が行われているときの基板の様子を説明するための模式図である。 図７Ｃは、前記基板処理が行われているときの基板の様子を説明するための模式図である。 図７Ｄは、前記基板処理が行われているときの基板の様子を説明するための模式図である。 図７Ｅは、前記基板処理が行われているときの基板の様子を説明するための模式図である。 図８は、前記基板処理中の基板の上面付近の様子を説明するための模式図である。 図９Ａは、基板に対するエッチング処理液の供給方法の第１例について説明するための模式図である。 図９Ｂは、基板に対するエッチング処理液の供給方法の第２例について説明するための模式図である。 図９Ｃは、基板に対するエッチング処理液の供給方法の第３例について説明するための模式図である。 図１０は、前記基板処理の第１変形例を説明するためのタイムチャートである。 図１１は、前記基板処理の第２変形例を説明するためのタイムチャートである。 図１２は、この発明の第２実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための平面図である。 図１３は、前記基板処理装置によって実行される基板処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図１４Ａは、第２実施形態に係る基板処理においてドライエッチング処理が行われる前の基板の上面付近の様子を説明するための模式的な断面図である。 図１４Ｂは、前記ドライエッチング処理が行われた後の基板の上面付近の様子を説明するための模式的な断面図である。 図１５Ａは、冷却部材の変形例について説明するための模式図である。 図１５Ｂは、加熱部材の変形例について説明するための模式図である。
　＜処理対象となる基板の表層部の構造＞
　図１は、処理対象となる基板Ｗの構造を説明するための模式的な断面図である。
　基板Ｗは、一対の主面を有する。基板Ｗは、一対の主面を有する半導体層１００と、半導体層１００の少なくとも一方の主面上に形成された絶縁層１０１と、絶縁層１０１上に形成された積層体１０２と、積層体１０２上に形成されたマスク層１０３とを含む。積層体１０２は、複数層の絶縁層１０４、および、複数層の犠牲層１０５を有する。積層体１０２において、絶縁層１０４および犠牲層１０５は、交互に配置されている。
　半導体層１００は、たとえば、Ｓｉ単結晶からなる。絶縁層１０１は、たとえば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）である。積層体１０２を構成する絶縁層１０４および犠牲層１０５は、互いに異なる種類の材質であり、たとえば、絶縁層１０４は、シリコン酸化膜であり、犠牲層１０５は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）である。犠牲層１０５は、後述する基板処理（図５を参照）よりも後の工程でシリコン層等の電極層（図示せず）に置換される。マスク層１０３は、たとえば、アモルファスカーボンからなる。
　積層体１０２の表面においてマスク層１０３が形成されていない領域には、凹部１１０が形成されている。凹部１１０は、基板Ｗの一対の主面のうちの少なくとも一方に形成されている。凹部１１０が形成されている主面を第１主面といい、第１主面とは反対側の主面を第２主面という。基板Ｗの一対の主面の両方に凹部１１０が形成されている場合には、いずれかの主面が第１主面であり、第１主面とは反対側の主面を第２主面である。凹部１１０は、開口部１１１および底部１１２を有しており、凹部１１０の深さ方向ＤＤは、積層体１０２の積層方向と一致している。
　凹部１１０の深さＤは、たとえば、０．５μｍ以上１．５μｍ以下である。凹部１１０のアスペクト比は、たとえば、２０以上１００以下である。凹部１１０は、開口部１１１から底部１１２に向かって先細りのテーパ形状を有する。凹部１１０の幅Ｌは、開口部１１１から底部１１２に向かって小さくなっている。なお、凹部１１０は、この寸法関係でない場合であっても、開口部１１１から底部１１２に向かって先細りのテーパ形状を有する場合がある。
　積層体１０２は、開口部１１１から底部１１２に向かうにしたがって互いに近づくように深さ方向ＤＤに対して傾斜した一対の側壁１０６と、一対の側壁１０６を接続する底壁１０７とを有する。各側壁１０６は、凹部１１０の開口部１１１を区画する開口側壁部１０８と、凹部１１０の開口部１１１よりも底部１１２側を区画する底側壁部１０９とを含む。
　＜第１実施形態に係る基板処理装置の構成＞
　図２Ａは、この発明の第１実施形態に係る基板処理装置１の構成を説明するための平面図である。図２Ｂは、基板処理装置１の構成を説明するための立面図である。
　基板処理装置１は、基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。この実施形態では、基板Ｗは、円板状を有する。この実施形態では、基板Ｗは、凹部１１０（図１を参照）が形成されている第１主面を上方に向けた姿勢で処理される。
　基板処理装置１は、基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、処理ユニット２で処理される複数枚の基板Ｗを収容するキャリアＣが載置されるロードポートＬＰと、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボットＩＲおよびＣＲと、基板処理装置１を制御するコントローラ３とを備える。
　搬送ロボットＩＲは、キャリアＣと搬送ロボットＣＲとの間で基板Ｗを搬送する。搬送ロボットＣＲは、搬送ロボットＩＲと処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する。
　各搬送ロボットＩＲ，ＣＲは、たとえば、いずれも、一対の多関節アームＡＲと、上下に互いに離間するように一対の多関節アームＡＲの先端にそれぞれ設けられた一対のハンドＨ（図２Ｂを参照）とを含む多関節アームロボットである。
　複数の処理ユニット２は、水平に離れた４つの位置にそれぞれ配置された４つの処理タワーＴＷを形成している。各処理タワーＴＷは、上下方向に積層された複数（たとえば、３つ）の処理ユニット２を含む。４つの処理タワーＴＷは、ロードポートＬＰから搬送ロボットＩＲ，ＣＲに向かって延びる搬送経路ＴＲの両側に２つずつ配置されている。
　第１実施形態では、処理ユニット２は、液体で基板Ｗを処理するウェット処理ユニット２Ｗである。各ウェット処理ユニット２Ｗは、チャンバ４と、チャンバ４内に配置された処理カップ７とを備えており、処理カップ７内で基板Ｗに対する処理を実行する。
　チャンバ４には、搬送ロボットＣＲによって、基板Ｗを搬入したり基板Ｗを搬出したりするための出入口（図示せず）が形成されている。チャンバ４には、この出入口を開閉するシャッタユニット（図示せず）が備えられている。
　図３は、ウェット処理ユニット２Ｗの構成例を説明するための模式的な断面図である。
　ウェット処理ユニット２Ｗは、基板Ｗを所定の保持位置に基板Ｗを保持しながら、回転軸線Ａ１（鉛直軸線）まわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック５をさらに備える。回転軸線Ａ１は、基板Ｗの中心部を通り、基板Ｗの各主面に対して直交する。すなわち、回転軸線Ａ１は、鉛直に延びる。保持位置は、図３に示す基板Ｗの位置であり、基板Ｗが水平な姿勢で保持される位置である。
　スピンチャック５は、水平方向に沿う円板形状を有するスピンベース２１と、スピンベース２１の上方で基板Ｗを把持し保持位置に基板Ｗを保持する複数のチャックピン２０と、スピンベース２１に上端が連結され鉛直方向に延びる回転軸２２と、回転軸２２をその中心軸線（回転軸線Ａ１）まわりに回転させる回転駆動機構２３とを含む。スピンチャック５は、基板Ｗを保持位置に保持しながら回転軸線Ａ１まわりに基板Ｗを回転させる基板保持部材の一例である。
　複数のチャックピン２０は、スピンベース２１の周方向に間隔を空けてスピンベース２１の上面に配置されている。回転駆動機構２３は、たとえば、電動モータ等のアクチュエータである。回転駆動機構２３は、回転軸２２を回転させることでスピンベース２１および複数のチャックピン２０が回転軸線Ａ１まわりに回転する。これにより、スピンベース２１および複数のチャックピン２０とともに、基板Ｗが回転軸線Ａ１まわりに回転される。
　複数のチャックピン２０は、基板Ｗの周縁部に接触して基板Ｗを把持する閉位置と、基板Ｗの周縁部から退避した開位置との間で移動可能である。複数のチャックピン２０は、開閉機構（図示せず）によって移動される。複数のチャックピン２０は、閉位置に位置するとき、基板Ｗの周縁部を把持して基板Ｗを水平に保持する。開閉機構は、たとえば、リンク機構と、リンク機構に駆動力を付与するアクチュエータとを含む。
　処理カップ７は、スピンチャック５に保持されている基板Ｗから飛散する液体を受ける。処理カップ７は、スピンチャック５に保持された基板Ｗから外方に飛散する液体を受け止める複数（図３の例では２つ）のガード３０と、複数のガード３０によって下方に案内された液体をそれぞれ受け止める複数（図３の例では２つ）のカップ３１と、複数のガード３０および複数のカップ３１を取り囲む円筒状の外壁部材３２とを含む。複数のガード３０は、ガード昇降駆動機構（図示せず）によって個別に昇降される。ガード昇降駆動機構は、たとえば、各ガード３０を昇降駆動する電動モータまたはエアシリンダ等のアクチュエータを含む。
　ウェット処理ユニット２Ｗは、スピンチャック５に保持された基板Ｗの上面（上側の主面）にエッチング処理液を供給するエッチング処理液ノズル１０と、スピンチャック５に保持された基板Ｗの上面にリンス液を供給するリンス液ノズル１１とをさらに備える。
　エッチング処理液は、溶質としてのエッチング成分およびゲル化剤と、溶質を溶解させる溶媒とを含有している。エッチング処理液に含有される溶媒は、たとえば、ＤＩＷ（脱イオン水）等の水である。ただし、溶媒は、ＤＩＷに限られない。
　エッチング成分は、基板Ｗの積層体１０２（図１を参照）をエッチングする性質を有する。詳しくは、エッチング成分は、積層体１０２において凹部１１０を区画する部分（一対の側壁１０６）をエッチングする。エッチング成分は、たとえば、フッ酸、または、ＡＰＭ（アンモニア過酸化水素水混合液）である。エッチング成分は、厳密には、エッチングイオンであり、ＨＦ２ －、または、ＮＨ４ ＋である。
　ゲル化剤は、たとえば、ゼラチン、寒天、またはこれらの混合物である。ゲル化剤の融点および凝固点は、通常、互いに異なっており、ゲル化剤の融点は、ゲル化剤の凝固点よりも高い。ゲル化剤の融点は、たとえば、２０℃以上３０℃以下であり、ゲル化剤の凝固点は、たとえば、１５℃以上２５℃以下である。ゲル化剤の融点および凝固点は、エッチング処理液中のゲル化剤の配合率（濃度）、ゲル化剤の種類等によって変化する。ゲル化剤の凝固点は、基板処理装置１が配置されるクリーンルーム内の室温（たとえば、２５℃）よりも低いことが好ましい。
　ゲル化剤の融点および凝固点は、上記の範囲に限られない。たとえば、ゲル化剤が寒天である場合、ゲル化剤の融点は８５℃以上９３℃以下であり、ゲル化剤の凝固点は３３℃以上４５℃以下である。
　エッチング処理液は、ゲル化剤の凝固点以下に冷却されることによってエッチングゲルに変化する。エッチング処理液がエッチングゲルに変化することをゲル化という。エッチングゲルは、ゲル化剤の融点以上に加熱されることによってエッチング処理液に変化する。エッチングゲルがエッチング処理液に変化することをゾル化という。そのため、エッチング処理液は、エッチングゾルともいう。
　エッチングゲルは、エッチング処理液と比較して、基板Ｗをエッチングするエッチング性能が低い。したがって、基板Ｗの上面に付着しているエッチング処理液をエッチングゲルに変化させることで基板Ｗのエッチングを停止させることができ、エッチングゲルをエッチング処理液に変化させることで基板Ｗのエッチングを開始することができる。
　リンス液は、たとえば、ＤＩＷ等の水である。リンス液は、ＤＩＷに限られず、ＤＩＷ、炭酸水、電解イオン水、希釈濃度（たとえば、１ｐｐｍ以上で、かつ、１００ｐｐｍ以下）の塩酸水、希釈濃度（たとえば、１ｐｐｍ以上で、かつ、１００ｐｐｍ以下）のアンモニア水、還元水（水素水）のうちの少なくとも１つを含有する。
　エッチング処理液ノズル１０、および、リンス液ノズル１１は、いずれも、少なくとも水平方向に移動可能な移動ノズルである。エッチング処理液ノズル１０およびリンス液ノズル１１は、複数のノズル移動機構（第１ノズル移動機構３５および第２ノズル移動機構３６）によってそれぞれ水平方向に移動される。各ノズル移動機構は、対応するノズルを支持するアーム（図示せず）と、対応するアームを水平方向に移動させるアーム移動機構（図示せず）とを含む。各アーム移動機構は、電動モータ、エアシリンダ等のアクチュエータを含む。この実施形態とは異なり、エッチング処理液ノズル１０およびリンス液ノズル１１は、共通のノズル移動機構によって一体移動するように構成されていてもよい。
　エッチング処理液ノズル１０およびリンス液ノズル１１は、鉛直方向にも移動できるように構成されていてもよい。
　エッチング処理液ノズル１０は、エッチング処理液ノズル１０にエッチング処理液を案内するエッチング処理液配管４０に接続されている。エッチング処理液配管４０には、エッチング処理液配管４０内の流路を開閉するエッチング処理液バルブ５０Ａと、当該流路内のエッチング処理液の流量を調整するエッチング処理液流量調整バルブ５０Ｂとが介装されている。
　エッチング処理液バルブ５０Ａが開かれると、エッチング処理液流量調整バルブ５０Ｂの開度に応じた流量で、エッチング処理液が、エッチング処理液ノズル１０の吐出口から下方に連続流で吐出される。エッチング処理液ノズル１０は、エッチング処理液供給部材の一例である。エッチング処理液ノズル１０から吐出されるエッチング処理液の温度は、ゲル化剤の凝固点よりも高い。
　リンス液ノズル１１は、リンス液ノズル１１にリンス液を案内するリンス液配管４１に接続されている。リンス液配管４１には、リンス液配管４１内の流路を開閉するリンス液バルブ５１Ａと、当該流路内のリンス液の流量を調整するリンス液流量調整バルブ５１Ｂとが介装されている。
　リンス液バルブ５１Ａが開かれると、リンス液流量調整バルブ５１Ｂの開度に応じた流量で、リンス液が、リンス液ノズル１１の吐出口から下方に連続流で吐出される。リンス液ノズル１１は、リンス液供給部材の一例である。
　ウェット処理ユニット２Ｗは、スピンチャック５に保持された基板Ｗの下面（下側の主面）に流体を供給する下側流体ノズル１２をさらに備える。
　下側流体ノズル１２は、回転軸２２の内部空間と、スピンベース２１の上面中央部で開口する貫通孔２１ａとに挿入されている。下側流体ノズル１２の吐出口１２ａは、スピンベース２１の上面から露出されている。下側流体ノズル１２の吐出口１２ａは、基板Ｗの下面の中央領域に下方から対向する。基板Ｗの下面の中央領域とは、基板Ｗの下面において基板Ｗの回転中心を含む領域のことである。
　下側流体ノズル１２は、流体として、たとえば、ゲル化剤の凝固点以下の温度を有する冷却流体と、ゲル化剤の融点以上の温度を有する加熱流体とを、選択的に、基板Ｗの下面に供給する。
　冷却流体は、たとえば、５℃以上１５℃以下の水、すなわち、冷水である。加熱流体は、たとえば、４０℃以上５０℃以下の水、すなわち、温水である。冷却流体および加熱流体は、水以外の液体であってもよい。冷水および温水は、ＤＩＷであることが好ましい。
　基板Ｗの下面を冷却流体で冷却することによって、基板Ｗの下面をゲル化剤の凝固点以下の温度にまで冷却することができる。基板Ｗの下面を加熱流体で加熱することによって、基板Ｗの下面をゲル化剤の融点以上の温度にまで加熱することができる。下側流体ノズル１２は、基板Ｗの下面（第２主面）をゲル化剤の凝固点以下の温度に冷却する冷却部材の一例であり、基板Ｗの下面（第２主面）をゲル化剤の融点以上の温度に加熱する加熱部材の一例である。
　冷却流体および加熱流体は、液体である必要はなく、窒素ガス、希ガス等の不活性ガスであってもよい。不活性ガスは、基板Ｗの主面に対する反応性が無視できるほど低いガスである。
　後述する基板処理（図５を参照）では、加熱流体が温水であり、冷却流体が冷水である例について説明する。
　下側流体ノズル１２は、下側流体ノズル１２に流体を案内する流体配管４２の一端に接続されている。流体配管４２の他端には、流体配管４２に冷却流体を供給する冷却流体配管４３、および、流体配管４２に加熱流体を供給する加熱流体配管４４が接続されている。
　冷却流体配管４３および加熱流体配管４４には、別々の流体タンク（図示せず）から流体が供給されてもよい。具体的には、冷却流体を貯留する冷却流体タンクから冷却流体配管４３に冷却流体が供給され、加熱流体を貯留する加熱流体タンクから加熱流体配管４４に加熱流体が供給されてもよい。
　冷却流体配管４３および加熱流体配管４４には、共通の流体タンク（図示せず）が接続されていて、流体タンクから各配管（冷却流体配管４３および加熱流体配管４４）に流体が送られる際に、流体の温度が調整されてもよい。
　流体配管４２には、流体配管４２内の流路を開閉する流体バルブ５２Ａと、当該流路内の流体の流量を調整する流体流量調整バルブ５２Ｂとが介装されている。冷却流体配管４３には、冷却流体配管４３内の流路を開閉する冷却流体バルブ５３が介装されており、加熱流体配管４４には、加熱流体配管４４内の流路を開閉する加熱流体バルブ５４が介装されている。
　図４は、基板処理装置１の制御に関する構成例を説明するためのブロック図である。
　コントローラ３は、マイクロコンピュータを備えており、所定のプログラムに従って、基板処理装置１に備えられた制御対象を制御する。より具体的には、コントローラ３は、プロセッサ（ＣＰＵ）３Ａと、プログラムが格納されたメモリ３Ｂとを含み、プロセッサ３Ａがプログラムを実行することによって、基板処理のための様々な制御処理を実行するように構成されている。
　特に、コントローラ３は、ウェット処理ユニット２Ｗを構成する各部材（バルブ、モータ等）、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ等を制御するようにプログラムされている。コントローラ３は、後述するドライ処理ユニット２Ｄ（後述する図１２を参照）を構成する部材（バルブ、モータ、電源等）についても同様に制御する。
　コントローラ３によってバルブが制御されることによって、対応するノズルからの流体の吐出の有無や、対応するノズルからの流体の吐出流量が制御される。以下の各工程は、コントローラ３が基板処理装置１に備えられる各部材を制御することにより実行される。言い換えると、コントローラ３は、以下の各工程を実行するようにプログラムされている。
　＜基板処理の一例＞
　図５は、基板処理装置１によって実行される基板処理の一例を説明するためのフローチャートである。図５には、主として、コントローラ３がプログラムを実行することによって実現される処理が示されている。
　図６は、基板処理において基板Ｗに供給される流体に関するタイムチャートである。図６における「吐出」は対応するノズルから流体が吐出されていることを示しており、「停止」は対応するノズルからの流体の吐出が停止されていることを示している。また、図６における「冷水」は、下側流体ノズル１２から冷水が吐出されていることを意味し、図６における「温水」は、下側流体ノズル１２から温水が吐出されていることを示している。これらのことは、後述する図１０おおよび図１１においても同様である。
　図７Ａ～図７Ｅは、基板処理装置１によって実行される基板処理の各工程の様子を説明するための模式図である。
　基板処理装置１による基板処理では、たとえば、図５に示すように、基板搬入工程（ステップＳ１）、エッチング処理液供給工程（ステップＳ２）、冷却工程（ステップＳ３）、リンス液供給工程（ステップＳ４）、加熱工程（ステップＳ５）、供給再開工程（ステップＳ６）、スピンドライ（ステップＳ７）、および、基板搬出工程（ステップＳ８）がこの順番で実行される。
　以下では、基板処理装置１によって実行される基板処理について、主に図３、図５および図６を参照して説明する。図７Ａ～図７Ｅについては適宜参照する。
　まず、未処理の基板Ｗは、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ（図２Ａを参照）によってキャリアＣからウェット処理ユニット２Ｗに搬入され、スピンチャック５に渡される（基板搬入工程：ステップＳ１）。これにより、基板Ｗは、スピンチャック５によって水平に保持される（基板保持工程）。スピンチャック５による基板Ｗの保持は、スピンドライ工程（ステップＳ７）が終了するまで継続される。スピンチャック５に基板Ｗが保持されている状態で、回転駆動機構２３が基板Ｗの回転を開始する（基板回転工程）。
　次に、搬送ロボットＣＲが処理ユニット２外に退避した後、基板Ｗの上面にエッチング処理液を供給するエッチング処理液供給工程（ステップＳ２）が実行される。
　具体的には、第１ノズル移動機構３５が、エッチング処理液ノズル１０を処理位置に移動させ、エッチング処理液ノズル１０が処理位置に位置する状態で、エッチング処理液バルブ５０Ａが開かれる。これにより、図７Ａに示すように、基板Ｗの上面に向けて、エッチング処理液ノズル１０からエッチング処理液が吐出される（エッチング処理液吐出工程）。エッチング処理液ノズル１０から吐出されたエッチング処理液は、基板Ｗの上面に着液する。エッチング処理液は、遠心力の作用によって、基板Ｗの上面上の全体に広がり、基板Ｗの上面の全体に供給される（エッチング処理液供給工程）。
　この基板処理では、エッチング処理液ノズル１０の処理位置は、エッチング処理液ノズル１０の吐出口が基板Ｗの上面の中央領域に対向する中央位置である。基板Ｗの上面の中央領域とは、基板Ｗの上面において基板Ｗの回転中心を含む領域のことである。そのため、エッチング処理液は、基板Ｗの上面の中央領域に着液する。この基板処理とは異なり、エッチング処理液ノズル１０は、基板Ｗの上面に沿って水平に移動しながらエッチング処理液を吐出してもよい。
　エッチング処理液供給工程（ステップＳ２）の後、冷水によって基板Ｗの下面を冷却する冷却工程（ステップＳ３）が実行される。
　具体的には、エッチング処理液バルブ５０Ａを閉じてエッチング処理液の吐出を停止させ、その代わりに、流体バルブ５２Ａおよび冷却流体バルブ５３が開かれる。これにより、基板Ｗの下面に向けて下側流体ノズル１２から冷水が吐出される（冷水吐出工程、冷却流体吐出工程）。下側流体ノズル１２から吐出された冷水は、基板Ｗの下面の中央領域に着液（衝突）する。冷水は、遠心力の作用によって、基板Ｗの下面の全体に広がり、基板Ｗの下面の全体に供給される（冷水供給工程、冷却流体供給工程）。これにより、下方（第２主面側）から基板Ｗが冷却される。冷水によって基板Ｗが冷却されるため、基板Ｗの上面に付着しているエッチング処理液がゲル化し、エッチングゲル１２０が上面に形成される（ゲル化工程）。
　エッチング処理液の吐出が停止された後、エッチング処理液ノズル１０は、第１ノズル移動機構３５によって退避位置に移動される。エッチング処理液ノズル１０の退避位置は、基板Ｗの上面には対向せず、平面視において、処理カップ７の外方に位置する位置である。
　冷却工程（ステップＳ３）の後、基板Ｗの下面に対する冷却を継続しつつ、基板Ｗの上面にリンス液を供給するリンス液供給工程（ステップＳ４）が実行される。基板Ｗの下面に対する冷却を継続するとは、基板Ｗの温度をさらに低下させることを意味するのではなく、基板Ｗの温度変化にかかわらず基板Ｗの下面に対する冷水の供給を継続することを意味する。
　リンス液供給工程（ステップＳ４）では、具体的には、第２ノズル移動機構３６が、リンス液ノズル１１を処理位置に移動させ、リンス液ノズル１１が処理位置に位置する状態で、リンス液バルブ５１Ａが開かれる。これにより、図７Ｃに示すように、基板Ｗの上面に向けて、リンス液ノズル１１からリンス液が吐出される（リンス液吐出工程）。リンス液ノズル１１から吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面に着液する。リンス液は、遠心力の作用によって、基板Ｗの上面上の全体に広がり、基板Ｗの上面の全体に供給される（リンス液供給工程、第１リンス液供給工程）。
　この基板処理では、リンス液ノズル１１の処理位置は、リンス液ノズル１１の吐出口が基板Ｗの上面の中央領域に対向する中央位置である。そのため、リンス液は、基板Ｗの上面の中央領域に着液する。この基板処理とは異なり、リンス液ノズル１１は、基板Ｗの上面に沿って水平に移動しながらリンス液を吐出してもよい。
　リンス液供給工程において、流体バルブ５２Ａおよび冷却流体バルブ５３は、開いた状態に維持される。これにより、図７Ｃに示すように、基板Ｗの下面に対して冷水が供給されている間に、基板Ｗの上面にリンス液が供給される。リンス液ノズル１１から吐出されるリンス液の温度は、ゲル化剤の融点以上の温度であるため、基板Ｗの上面上のエッチングゲル１２０（図７Ｂを参照）は、リンス液によって加熱されてエッチング処理液に変化し、リンス液とともに基板Ｗ外に排出される。ただし、詳しくは後述するが、基板Ｗは、下方から冷却されているため、基板Ｗの上面に形成されている凹部１１０（図１を参照）には、エッチングゲル１２０が残留する。
　リンス液供給工程（ステップＳ３）の後、温水によって基板Ｗの下面を加熱する加熱工程（ステップＳ４）が実行される。
　具体的には、リンス液バルブ５１Ａおよび冷却流体バルブ５３が閉じられ、その代わりに、加熱流体バルブ５４が開かれる。これにより、図７Ｄに示すように、リンス液ノズル１１からの基板Ｗの上面へのリンス液の供給が停止され（リンス液供給停止工程）、かつ、下側流体ノズル１２から基板Ｗの下面への冷水の供給が停止される（冷却流体供給停止工程、冷水供給停止工程）。
　加熱流体バルブ５４が開かれることによって、基板Ｗの下面に向けて下側流体ノズル１２から温水が吐出される（加熱流体吐出工程、温水吐出工程）。下側流体ノズル１２から吐出された温水は、基板Ｗの下面に衝突する。温水は、遠心力の作用によって、基板Ｗの下面上の全体に広がり、基板Ｗの下面の全体に供給される（加熱流体供給工程、温水供給工程）。これにより、下方（第２主面側）から基板Ｗが加熱される。言い換えると、基板Ｗに対する冷却が停止される（冷却停止工程）。
　詳しくは後述するが、温水によって基板Ｗが加熱されるため、基板Ｗの上面に残留しているエッチングゲル１２０がエッチング処理液に変化する（ゾル化工程）。エッチングゲル１２０のゾル化によって形成されたエッチング処理液によって基板Ｗがエッチングされる（エッチング工程）。
　リンス液ノズル１１からのリンス液の吐出が停止された後、リンス液ノズル１１は、処理位置に維持されている。そうすることで、後述する供給再開工程において、再びリンス液ノズル１１を移動させる手間を省略できる。
　リンス液ノズル１１は、リンス液の吐出が停止された後、第２ノズル移動機構３６によって退避位置に移動されてもよい。リンス液ノズル１１の退避位置は、基板Ｗの上面には対向せず、平面視において、処理カップ７の外方に位置する位置である。
　加熱工程（ステップＳ５）の後、基板Ｗに対する加熱を継続しつつ、基板Ｗの上面にリンス液を再び供給する供給再開工程（ステップＳ６）が実行される。基板Ｗに対する加熱を継続するとは、基板Ｗの温度をさらに上昇させることを意味するのではなく、基板Ｗの温度変化にかかわらず、基板Ｗに対する温水の供給を継続することを意味する。
　供給再開工程（ステップＳ６）では、具体的には、リンス液バルブ５１Ａが開かれる。これにより、図７Ｅに示すように、基板Ｗの上面に向けて、リンス液ノズル１１からリンス液が吐出される（リンス液吐出工程）。リンス液ノズル１１から吐出されたリンス液は、基板Ｗの上面に着液する。リンス液は、遠心力の作用によって、基板Ｗの上面上の全体に広がり、基板Ｗの上面の全体に供給される（リンス液供給再開工程、第２リンス液供給工程）。リンス液ノズル１１から吐出されるリンス液の温度は、ゲル化剤の融点以上の温度であるため、基板Ｗの上面上に残留しているエッチング処理液を、エッチングゲルに変化させることなく、リンス液とともに基板Ｗ外に排出できる。
　供給再開工程（ステップＳ６）において、流体バルブ５２Ａおよび加熱流体バルブ５４は、開いた状態に維持される。これにより、図７Ｅに示すように、基板Ｗの上面にリンス液が供給されている間に、基板Ｗの下面に対して温水が供給されて、温水によって基板Ｗの加熱が補助される（補助加熱工程）。
　次に、基板Ｗを高速回転させて基板Ｗの上面を乾燥させるスピンドライ工程（ステップＳ７）が実行される。具体的には、リンス液バルブ５１Ａ、流体バルブ５２Ａおよび加熱流体バルブ５４が閉じられる。これにより、基板Ｗの上面へのリンス液の供給、および、基板Ｗの下面への加熱流体の供給が停止される。
　そして、回転駆動機構２３が基板Ｗの回転を加速し、基板Ｗを高速回転させる。基板Ｗは、乾燥速度、たとえば、１５００ｒｐｍで回転される。それによって、大きな遠心力が基板Ｗの上面に付着しているリンス液および基板Ｗの下面に付着している温水に作用し、これらの液体が基板Ｗの周囲に振り切られる。その後、回転駆動機構２３が基板Ｗの回転を停止させる。
　スピンドライ工程（ステップＳ７）の後、回転駆動機構２３が基板Ｗの回転を停止させる。その後、搬送ロボットＣＲが、ウェット処理ユニット２Ｗに進入して、スピンチャック５から処理済みの基板Ｗを受け取って、ウェット処理ユニット２Ｗ外へと搬出する（基板搬出工程：ステップＳ８）。その基板Ｗは、搬送ロボットＣＲから搬送ロボットＩＲへと渡され、搬送ロボットＩＲによって、キャリアＣに収納される。
　図８は、基板処理中の基板Ｗの上面付近の様子を説明するための模式図である。図８では、図示を簡略化するために、積層体１０２の全体を１つの層の断面として図示しているが、実際には、積層体１０２は、複数の絶縁層１０４および複数の犠牲層１０５を含んでいる。
　エッチング処理液供給工程（ステップＳ２）において基板Ｗの上面にエッチング処理液を供給することによって、図８（ａ）に示すように、凹部１１０にエッチング処理液９０が充填される（エッチング処理液充填工程）。
　その後、冷却工程（ステップＳ３）では、冷水によって、基板Ｗの下面側から基板Ｗが冷却される。これにより、基板Ｗを介してエッチング処理液９０が冷却されて、基板Ｗの上面上のエッチング処理液９０の温度がゲル化剤の凝固点以下の温度に達する。これにより、図８（ｂ）に示すように、エッチング処理液９０がエッチングゲル１２０に変化する（ゲル化工程）。エッチングゲル１２０は、凹部１１０内にも形成される。言い換えると、エッチングゲル１２０は、凹部１１０内に位置する内側ゲル１２１と、凹部１１０外に位置する外側ゲル１２２とを含む。
　その後、リンス液供給工程（ステップＳ４）において、リンス液ノズル１１から吐出されるリンス液の温度は、ゲル化剤の融点以上の温度である。そのため、リンス液９１が基板Ｗの上面に供給されることで、外側ゲル１２２がエッチング処理液に変化する。外側ゲル１２２のゾル化によって形成されたエッチング処理液は、リンス液とともに基板Ｗ外へ排出される。外側ゲル１２２のゾル化後にもリンス液の供給を継続することで、内側ゲル１２１において凹部１１０の開口部１１１に位置する部分（開口側部分１２３）がエッチング処理液に変化する。
　開口側部分１２３のゾル化によって形成されたエッチング処理液は、リンス液によって置換されて凹部１１０内から除去される。その後、開口側部分１２３のゾル化によって形成されたエッチング処理液は、リンス液とともに基板Ｗ外へ排出される。このように、開口側部分１２３は、エッチング処理液に変化して凹部１１０から除去される（開口側部分除去工程）。
　一方、内側ゲル１２１において開口側部分１２３よりも底部１１２側の底側部分１２４は、開口側部分１２３よりも下面に近いため、冷水による冷却の影響を受けやすい。そのため、図８（ｃ）に示すように、ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を基板Ｗの上面に供給しているにもかかわらず、底側部分１２４を、ゲルの状態に維持することができる。
　冷水の供給流量、リンス液９１の供給流量等を調整することによって、リンス液９１によって除去される内側ゲル１２１の量を調整できる。深さ方向ＤＤにおいて凹部１１０の中央部よりも開口部１１１側の内側ゲル１２１がリンス液９１によって除去されることが好ましい。
　リンス液供給工程（ステップＳ４）の後、加熱工程（ステップＳ５）において、温水によって、基板Ｗの下面側から基板Ｗが加熱される。これにより、基板Ｗを介して内側ゲル１２１が加熱されて、内側ゲル１２１の温度がゲル化剤の融点以上の温度に達する。これにより、図８（ｄ）に示すように、凹部１１０内に残留している底側部分１２４がエッチング処理液９０に変化する（ゾル化工程）。
　このように、加熱工程では、第１主面に対するリンス液の供給が停止した後に、凹部１１０に残存するエッチングゲル１２０の温度を速やかに上昇させて凹部１１０に残留するエッチングゲル１２０をエッチング処理液９０に変化させることができる。したがって、基板Ｗのエッチングを速やかに開始することができる。
　加熱工程（ステップＳ５）において基板Ｗの下面に温水が供給されている間、基板Ｗの上面へのリンス液９１の供給は停止されている。そのため、底側部分１２４のゾル化によって形成されたエッチング処理液９０は、リンス液９１によって即座に置換されることなく、エッチング処理液９０に接触するリンス液９１中にエッチング成分９２が拡散する（エッチング成分拡散工程）。
　これにより、基板Ｗの上面において凹部１１０を区画する部分がエッチングされる（エッチング工程）。エッチングの詳細については、以下の通りである。
　図８（ｅ）に示すように、凹部１１０の底部１１２から開口部１１１に向かってエッチング成分９２の濃度が薄くなるように、凹部１１０にエッチング成分９２の濃度勾配が生じる。そのため、凹部１１０の開口部１１１から底部１１２に向かってエッチングの速度勾配が生じる。詳しくは、エッチング速度は、底部１１２側の方が開口部１１１側よりも大きい。したがって、積層体１０２の一対の側壁１０６のエッチング量は、凹部１１０の深さ方向ＤＤにおいて底部１１２に近いほど大きい。これにより、凹部１１０がストレート形状に近づくように、底部１１２側における凹部１１０の幅Ｌが広がる。その結果、基板Ｗの上面に設けられる凹部１１０の深さ方向ＤＤにおいて凹部１１０の幅Ｌの均一性を向上させることができる。
　供給再開工程（ステップＳ６）では、基板Ｗの上面へのリンス液９１の供給が再開される。リンス液９１の温度はゲル化剤の融点よりも高温であるため、凹部１１０内のエッチング処理液９０がエッチングゲルに再び変化することを抑制できる。リンス液の再供給によって、図８（ｆ）に示すように、凹部１１０のエッチング処理液をリンス液９１によって凹部１１０から除去できる（エッチング処理液除去工程）。
　供給再開工程（ステップＳ６）において、リンス液は、エッチング処理液９０中のエッチング成分が凹部１１０内で拡散して、底部１１２側における凹部１１０の幅Ｌが適切に広げられた後に、凹部１１０内のエッチング処理液９０を置換する。その結果、基板Ｗの上面に設けられる凹部１１０の深さ方向ＤＤにおいて凹部１１０の幅Ｌの均一性を向上させることができる。
　また、供給再開工程（ステップＳ６）では、基板Ｗに対する加熱が開始されて、凹部１１０に残存するエッチングゲル１２０の温度が上昇し、凹部１１０に残留するエッチングゲル１２０がエッチング処理液９０に変化する。凹部１１０に残留するエッチングゲル１２０がエッチング処理液９０に変化した後に、基板Ｗの上面へのリンス液９１の供給が再開される。
　また、供給再開工程（ステップＳ６）において基板Ｗにリンス液９１が供給されている間、温水によって、下方から基板Ｗが加熱される。すなわち、上面（第１主面）にリンス液を供給して凹部１１０内のエッチング処理液９０を除去する際に、下面側（第２主面側）から基板Ｗが加熱される（補助加熱工程）。そのため、リンス液９１の供給中に凹部１１０内のエッチング処理液９０が温度低下することを抑制できる。したがって、凹部１１０内でエッチング処理液９０がエッチングゲル１２０に変化して凹部１１０内にエッチング成分が残留することを抑制できる。
　その後、スピンドライ工程（ステップＳ７）において凹部１１０からリンス液が除去されることで、基板Ｗの上面が乾燥される。
　第１実施形態によれば、既に凹部１１０が形成されている基板Ｗをさらにエッチングして、凹部１１０の深さ方向ＤＤにおいて凹部１１０の幅Ｌの均一性を向上させることができる。
　第１実施形態によれば、マスク層１０３を積層構造とすることなく、凹部１１０の幅Ｌの均一性の向上を図ることができるため、マスク層１０３の形成を簡略化できる。
　また、第１実施形態によれば、温水等の加熱流体の供給という簡易な手法で基板Ｗの下面を加熱することができ、冷水等の冷却流体の供給という簡易な手法で基板Ｗの下面を冷却することができる。
　ここで、ゲル化剤が寒天である場合、ゲル化剤の融点は８５℃以上９３℃以下であり、ゲル化剤の凝固点は３３℃以上４５℃以下である。このような温度範囲の融点および凝固点を有するゲル化剤を用いる場合、上述の実施形態とは異なり、加熱流体の温度は、たとえば、８５℃以上であり、冷却流体の温度は３３℃以下である。つまり、冷却流体の温度は常温よりも高い場合がある。この場合であっても、基板Ｗの上面に供給されるエッチング処理液の温度は、当然凝固点よりも高く３３℃よりも高いため、冷却流体によって冷却される。
　ゲル化剤の凝固点は３３℃以上４５℃以下である場合には、冷却流体として、常温よりも高温な温水を用いることも可能である。
　＜エッチング処理液の供給方法＞
　図９Ａ～図９Ｃは、基板Ｗに対するエッチング処理液の供給方法の第１例～第３例についてそれぞれ説明するための模式図である。
　図９Ａに示す供給方法の第１例では、エッチング処理液を貯留するエッチング処理液タンク１４０にエッチング処理液配管４０が接続されており、エッチング処理液タンク１４０内のエッチング処理液がエッチング処理液配管４０を介して、エッチング処理液ノズル１０に供給される。エッチング処理液タンク１４０には、エッチング処理液タンク１４０にエッチング処理液を補充するエッチング処理液補充管１３３が接続されている。
　エッチング処理液配管４０内のエッチング処理液の温度を調節する温度調節部材１３４によってエッチング処理液ノズル１０に供給されるエッチング処理液の温度が調節されてもよい。エッチング処理液タンク１４０内のエッチング処理液の温度を調節するように構成されていてもよい。
　図９Ｂに示す供給方法の第２例では、第１例とは異なり、エッチング処理液タンク１４０内でエッチング液およびゲル化剤液が混合されてエッチング処理液が形成される。
　エッチング液は、エッチング成分および溶媒を含有する液体であり、たとえば、ＤＨＦ（希フッ酸）、または、ＡＰＭ（アンモニア過酸化水素水混合液）である。ゲル化剤液は、ゲル化剤および溶媒を含有する液体である。エッチング液に含有される溶媒、および、ゲル化剤液に含有される溶媒は、同種の液体であることが好ましく、たとえば、ＤＩＷであることが好ましい。
　エッチング処理液タンク１４０にエッチング処理液配管４０が接続されており、エッチング処理液タンク１４０内のエッチング処理液がエッチング処理液配管４０を介して、エッチング処理液ノズル１０に供給される。エッチング処理液タンク１４０には、エッチング処理液タンク１４０にエッチング液を補充するエッチング液補充管１３８と、エッチング処理液タンク１４０にゲル化剤液を補充するゲル化剤液補充管１３９とが接続されている。
　図９Ｃに示す供給方法の第３例では、エッチング液およびゲル化剤液が混合配管１３０内で混合されてエッチング処理液が形成され、混合配管１３０内で形成されたエッチング処理液がエッチング処理液ノズル１０から吐出されることによって基板Ｗの上面に供給される（エッチング処理液供給工程）。混合配管１３０は、複数の液体を混合するための配管であり、たとえば、ミキシングバルブである。
　エッチング液は、エッチング液配管１３１を介して、エッチング液タンク１４１から混合配管１３０へ供給される。ゲル化剤液は、ゲル化剤液配管１３２を介して、ゲル化剤液タンク１４２から混合配管１３０へ供給される。混合配管１３０内で形成されたエッチング処理液は、エッチング処理液配管４０を介してエッチング処理液ノズル１０に供給される。
　エッチング液配管１３１およびゲル化剤液配管１３２には、対応する配管内の流路を開閉する複数のバルブ（エッチング液バルブ１３５Ａおよびゲル化剤液バルブ１３６Ａ）がそれぞれ介装されている。エッチング液配管１３１およびゲル化剤液配管１３２には、対応する配管内の液体の流量を調整する複数の流量調整バルブ（エッチング液液流量調整バルブ１３５Ｂおよびゲル化剤液流量調整バルブ１３６Ｂ）がそれぞれ介装されている。
　＜第１実施形態に係る基板処理の変形例＞
　図１０および図１１は、ぞれぞれ、基板処理の第１変形例および第２変形例を説明するためのタイムチャートである。
　図１０に示す基板処理の第１変形例では、図６に示す基板処理とは異なり、供給再開工程（ステップＳ６）において、基板Ｗの加熱が実行されない。詳しくは、リンス液バルブ５１Ａが開かれる一方で、流体バルブ５２Ａおよび加熱流体バルブ５４が閉じられる。これにより、基板Ｗの下面に対する温水の供給が停止され、その一方で、基板Ｗの上面にリンス液が供給される。
　基板処理の第１変形例においても、リンス液ノズル１１から吐出されるリンス液の温度は、ゲル化剤の融点以上の温度である。そのため、リンス液によって、凹部１１０内のエッチング処理液の温度低下を抑制できる。そのため、基板Ｗの上面上に残留しているエッチング処理液を、エッチングゲルに変化させることなく、リンス液とともに基板Ｗ外に排出できる。
　図１１に示す基板処理の第２変形例では、図６に示す基板処理とは異なり、ステップＳ５において、加熱工程が実行されない。
　具体的には、冷却停止工程（ステップＳ５）では、まず、リンス液バルブ５１Ａおよび冷却流体バルブ５３を閉じてリンス液および冷水の吐出を停止させる。冷水の吐出を停止させることによって、基板Ｗの下面に対する冷却が停止される（冷却停止工程）。
　基板Ｗの下面に対する冷却を停止することによって基板Ｗの温度が徐々に上昇し、基板Ｗの上面に残留しているエッチングゲル１２０がエッチング処理液に変化する（ゾル化工程）。基板Ｗの加熱を行うことなく冷却の停止によってエッチングゲル１２０をエッチング処理液に変化させるためには、ゲル化剤の融点が室温よりも低いことが好ましい。エッチング処理液のゾル化によって形成されたエッチング処理液によって基板Ｗがエッチングされる（エッチング工程）。基板処理の第２変形例では、ステップＳ５において、基板Ｗを加熱する場合と比較して、エッチングゲル１２０のゾル化に時間を要する可能性があるものの、エッチングゲル１２０のゾル化が可能である。
　図示しないが、冷却停止工程（ステップＳ５）および供給再開工程（ステップＳ６）のいずれにおいても、温水等の加熱流体による基板Ｗの加熱が実行されない場合もあり得る。この場合、下側流体ノズル１２に加熱流体の供給のための配管等を設ける必要がないので、基板処理装置１の構成を簡略化できる。
　また、下方からの基板Ｗの加熱は、冷却停止工程（ステップＳ５）の全期間において継続されている必要はないし、供給再開工程（ステップＳ６）の全期間において継続されている必要はない。すなわち、基板Ｗの加熱は、冷却停止工程の一部の期間において実行されてもよいし、供給再開工程の一部の期間において実行されてもよい。ただし、冷却停止工程（ステップＳ５）において、加熱時間が長いほど、エッチングゲル１２０を速やかにエッチング処理液に変化させることができる。また、供給再開工程（ステップＳ６）において、加熱時間が長いほど、エッチングゲル１２０のゾル化を効果的に抑制できる。
　＜第２実施形態に係る基板処理装置の構成＞
　図１２は、第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐの構成を説明するための平面図である。
　第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐが第１実施形態に係る基板処理装置１（図３を参照）と主に異なる点は、処理ユニット２が、ウェット処理ユニット２Ｗおよびドライ処理ユニット２Ｄを含む点である。図１２において、前述の図１～図１１に示された構成と同等の構成については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。後述する図１３～図１４Ｂについても同様である。
　図１２に示す例では、搬送ロボットＩＲ側の２つの処理タワーＴＷが、複数のウェット処理ユニット２Ｗによって構成されており、搬送ロボットＩＲとは反対側の２つの処理タワーＴＷが、複数のドライ処理ユニット２Ｄによって構成されている。第２実施形態に係るウェット処理ユニット２Ｗの構成は、第１実施形態に係るウェット処理ユニット２Ｗの構成（図３に示す構成）と同じである。
　ドライ処理ユニット２Ｄは、基板Ｗの上面に対してドライエッチング処理を実行するユニットである。ドライエッチング処理は、たとえば、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）によるドライエッチング処理である。ドライ処理ユニット２Ｄは、たとえば、チャンバ４内に配置されたプラズマ発生ユニット７０を有する。プラズマ発生ユニット７０は、基板Ｗを所定の位置に保持し、プラズマを発生させるユニットである。プラズマ発生ユニット７０にエッチングガスを供給することで、イオンを基板Ｗの上面に衝突させて基板Ｗをエッチングすることができる。
　＜第２実施形態に係る基板処理の一例＞
　図１３は、第２実施形態に係る基板処理装置１Ｐによって基板処理の一例が行われているときの基板Ｗの様子を説明するための模式図である。第２実施形態に係る基板処理が、第１実施形態に係る基板処理（図５を参照）と主に異なる点は、ドライ処理ユニット２Ｄによって基板Ｗの上面に対してドライエッチング処理が実行される点である。
　以下では、主に図１２および図１３を参照して、第２実施形態に係る基板処理が第１実施形態に係る基板処理（図５を参照）と異なる点について説明する。
　まず、未処理の基板Ｗは、搬送ロボットＩＲ，ＣＲ（図１２も参照）によってキャリアＣからドライ処理ユニット２Ｄに搬入される（第１搬入工程：ステップＳ１０）。ドライ処理ユニット２Ｄに搬入された基板Ｗに対してドライエッチング処理が実行される（ドライエッチング工程：ステップＳ１１）。
　ドライエッチング工程（ステップＳ１１）の後、搬送ロボットＣＲがドライ処理ユニット２Ｄに進入し、プラズマ発生ユニット７０から基板Ｗを受け取り、ドライ処理ユニット２Ｄ外へと搬出する（第１搬出工程：ステップＳ１２）。ドライ処理ユニット２Ｄから搬出された基板Ｗは、搬送ロボットＣＲによって、ウェット処理ユニット２Ｗに搬入され、スピンチャック５に渡される（第２搬入工程：ステップＳ１３）。
　ウェット処理ユニット２Ｗ内において、エッチング処理液供給工程（ステップＳ２）～スピンドライ工程（ステップＳ７）が実行される。その後、搬送ロボットＣＲがウェット処理ユニット２Ｗに進入し、基板Ｗをスピンチャック５から受け取り、ウェット処理ユニット２Ｗ外へと搬出する（第２搬出工程：ステップＳ１４）。
　ウェット処理ユニット２Ｗから搬出された基板Ｗは、搬送ロボットＣＲから搬送ロボットＩＲへと渡され、搬送ロボットＩＲによって、キャリアＣに収納される。
　図１４Ａに示すように、ドライエッチング処理が実行される前の基板Ｗの上面おいてマスク層１０３が形成されていない領域には、凹部１１０が形成されていない。ドライ処理ユニット２Ｄを用いて図１４Ｂに示すようにドライエッチング処理が実行されることによって、基板Ｗの上面においてマスク層１０３が形成されていない領域に凹部１１０を形成することができる。
　＜その他の実施形態＞
　この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに他の形態で実施することができる。
　たとえば、第１実施形態に係る基板処理の対象となる基板Ｗの構成は、図１に示すものに限られない。凹部が形成されている主面を有する基板Ｗであれば、第１実施形態に係る基板処理に用いることができる。たとえば、図１の凹部１１０は、積層体１０２に形成されているが、凹部１１０は、積層体１０２に形成されている必要はなく、単一の絶縁層によって構成されている部分に形成されてもよいし、単一の半導体層であってもよい。第２実施形態に係る基板処理の対象となる基板Ｗにおいても、積層体１０２が設けられている必要はない。
　上述の各実施形態では、下方からの基板Ｗの冷却および加熱は、下側流体ノズル１２から吐出される流体によって実行される。しかしながら、上述の各実施形態とは異なり、たとえば、図１５Ａに示すように、基板Ｗに下方から対向する冷却部材としてのクーリングプレート１５１を有する冷却ユニット１５０によって基板Ｗが冷却されてもよいし、図１５Ｂに示すように、基板Ｗに下方から対向する加熱部材としてのホットプレート１６１を有する加熱ユニット１６０によって基板Ｗが加熱されてもよい。
　図１５Ａに示す冷却ユニット１５０は、クーリングプレート１５１と、クーリングプレート１５１の下面に連結されクーリングプレート１５１を昇降させる昇降軸１５２とを含む。クーリングプレート１５１は、平面視円形状の冷却面を有する。冷却面は、基板Ｗよりもわずかに小さい。冷却面は、たとえば、クーリングプレート１５１の上面によって構成されている。
　クーリングプレート１５１には、たとえば、内蔵冷却流体管１５３が内蔵されている。内蔵冷却流体管１５３には、内蔵冷却流体管１５３に冷却流体を供給する冷却流体供給管１５４と、内蔵冷却流体管１５３から冷却流体を排出する冷却流体排出管１５５とが接続されている。冷却流体供給管１５４には、冷却流体供給管１５４内の流路開閉する冷却流体供給バルブ１５６が介装されている。
　昇降軸１５２には、モータ等のアクチュエータを含む昇降機構１５７が接続されている。クーリングプレート１５１は、昇降機構１５７によって、基板Ｗの下面に接する接触位置と、基板Ｗの下面から離間した離間位置との間で昇降される。昇降機構１５７は、電動モータ等のアクチュエータを含む。クーリングプレート１５１は、ゲル化剤の凝固点以下の温度を有しており、基板Ｗの下面をゲル化剤の凝固点以下の温度に冷却することができる。
　クーリングプレート１５１によって下方から基板Ｗを冷却することによって、基板Ｗの下面をその全域に亘って高い均一性で冷却することができる。
　図１５Ｂに示す加熱ユニット１６０は、ホットプレート１６１と、ホットプレート１６１の下面に連結されホットプレート１６１を昇降させる昇降軸１６２とを含む。ホットプレート１６１は、平面視円形状の加熱面を有する。加熱面は、基板Ｗよりもわずかに小さい。加熱面は、たとえば、ホットプレート１６１の上面によって構成されている。
　ホットプレート１６１には、たとえば、ヒータ１６３が内蔵されている。ヒータ１６３には、給電線１６４が接続されており、給電線１６４を介して、電源等の通電ユニット１６５から電力が供給される。
　昇降軸１６２には、モータ等のアクチュエータを含む昇降機構１６６が接続されている。ホットプレート１６１は、昇降機構１６６によって、基板Ｗの下面に接する接触位置と、基板Ｗの下面から離間した離間位置との間で昇降される。ホットプレート１６１は、基板Ｗの下面に接する接触位置と、基板Ｗの下面から離間した離間位置との間で昇降可能である。昇降機構１６６は、電動モータ等のアクチュエータを含む。ホットプレート１６１は、ゲル化剤の融点以上の温度を有しており、基板Ｗの下面をゲル化剤の融点以上の温度に加熱することができる。
　ホットプレート１６１によって下方から基板Ｗを加熱することによって、基板Ｗの下面をその全域に亘って高い均一性で加熱することができる。
　図示しないが、温度を切り換えることができる構成であれば、単一のプレートをクーリングプレートおよびホットプレートの両方として機能させることができる。
　また、下方からの基板Ｗの冷却および加熱のいずれか一方を、流体を用いて行い、もう一方を、プレートを用いて行うことも可能である。具体的には、基板Ｗとスピンベース２１との間にホットプレート１６１を設け、図１５Ｂに二点鎖線で示すように、ホットプレート１６１の上面から露出する下側流体ノズル１２から冷却流体を吐出できるように構成することが可能である。逆に、基板Ｗとスピンベース２１との間にクーリングプレート１５１を設け、図１５Ａに二点鎖線で示すように、クーリングプレート１５１の上面から露出する下側流体ノズル１２から加熱流体を吐出できるように構成することも可能である。
　上述の各実施形態では、第１主面を上方に向けて基板処理が行われる。しかしながら、上述の実施形態とは異なり、第１主面を下方に向けて基板処理が実行されてもよい。すなわち、基板Ｗの下面にエッチング処理液およびリンス液が供給され、基板Ｗの上面に冷却流体および加熱流体が供給されてもよい。当然、冷却にクーリングプレートを用いる場合には、基板Ｗの上面にクーリングプレートを対向させて基板Ｗの上面を冷却できる。同様に加熱にホットプレートを用いる場合には、基板Ｗの上面にホットプレートを対向させて基板Ｗの上面を加熱できる。
　エッチング処理液供給工程（ステップＳ２）におけるエッチング液の吐出が停止された後に、基板Ｗの下面に向けて冷水が供給される。しかしながら、エッチング液の吐出よりも前に冷水の供給が開始されてもよいし、エッチング液の吐出中に冷水の供給が開始されてもよい。
　また、上述の第１実施形態では、複数のウェット処理ユニット２Ｗが、搬送ロボットＩＲ，ＣＲおよびコントローラ３とともに、基板処理装置１に備えられている。しかしながら、基板処理装置は、単一のウェット処理ユニット２Ｗのみによって構成されていてもよい。言い換えると、ウェット処理ユニット２Ｗが基板処理装置の一例であってもよい。
　また、基板処理装置１とは別に設けられたドライ処理装置を用いてドライエッチング処理を実行してもよい。すなわち、基板処理装置１には、処理ユニット２としてウェット処理ユニット２Ｗのみが設けられており、ウェット処理ユニット２Ｗでの基板処理が実行される前の基板Ｗに対して、ドライ処理装置を用いてドライエッチング処理を実行してもよい。
　なお、上述の実施形態では、「水平」、「鉛直」といった表現を用いたが、厳密に「水平」、「鉛直」であることを要しない。すなわち、これらの各表現は、製造精度、設置精度等のずれを許容するものである。
　発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
　この出願は、２０２１年３月２４日に日本国特許庁に提出された特願２０２１－０５０１４１号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
１　　　　：基板処理装置
１Ｐ　　　：基板処理装置
２Ｗ　　　：ウェット処理ユニット（基板処理装置）
２Ｄ　　　：ドライ処理ユニット
１０　　　：エッチング処理液ノズル（エッチング処理液供給部材）
１１　　　：リンス液ノズル（リンス液供給部材）
１２　　　：下側流体ノズル（冷却部材、加熱部材）
９０　　　：エッチング処理液
９１　　　：リンス液
９２　　　：エッチング成分
１１０　　：凹部
１１１　　：開口部
１１２　　：底部
１２０　　：エッチングゲル
１２３　　：開口側部分
１２４　　：底側部分（凹部に残留するゲル）
１５１　　：クーリングプレート（冷却部材）
１６１　　：ホットプレート（加熱部材）
Ｄ　　　　：深さ
Ｗ　　　　：基板

Claims (20)

  1. 　第１主面および前記第１主面とは反対側の第２主面を有する基板を処理する基板処理方法であって、
    　エッチング成分およびゲル化剤を含有するエッチング処理液を前記第１主面に供給するエッチング処理液供給工程と、
    　前記エッチング処理液供給工程の後、前記ゲル化剤の凝固点以下の温度に前記第２主面を冷却する冷却工程と、
    　前記第２主面に対する冷却を継続しつつ、前記ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を前記第１主面に供給するリンス液供給工程と、
    　前記リンス液供給工程の後に、前記第２主面に対する冷却を停止する冷却停止工程とを含む、基板処理方法。
  2. 　前記冷却停止工程が、前記融点以上の温度に前記第２主面を加熱する加熱工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 　前記加熱工程が、前記第２主面に対して、前記融点以上の温度を有する加熱流体を供給することによって、前記第２主面側から前記基板を加熱する工程を含む、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 　前記加熱工程が、前記第２主面に下方から対向し前記融点以上の温度を有するホットプレートによって、前記第２主面側から前記基板を加熱する工程を含む、請求項２または３に記載の基板処理方法。
  5. 　前記冷却工程が、前記第２主面に対して、前記凝固点以下の温度を有する冷却流体を供給することによって前記第２主面側から前記基板を冷却する工程を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 　前記冷却工程が、前記第２主面に下方から対向し前記凝固点以下の温度を有するクーリングプレートによって、前記第２主面側から前記基板を冷却する工程を含む、請求項５に記載の基板処理方法。
  7. 　前記基板の前記第１主面には、開口部および底部を有する凹部が形成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  8. 　前記凹部の深さが０．５μｍ以上１．５μｍ以下であり、
    　前記凹部のアスペクト比が２０以上１００以下である、請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 　前記冷却工程が、前記凹部内の前記エッチング処理液をゲルに変化させるゲル化工程を含み、
    　前記リンス液供給工程が、前記ゲルにおいて前記凹部の前記開口部に位置する開口側部分を前記エッチング処理液に変化させ前記開口側部分を前記凹部から除去する開口側部分除去工程を含み、
    　前記冷却停止工程が、前記凹部に残留する前記ゲルを前記エッチング処理液に変化させるゾル化工程を含む、請求項８に記載の基板処理方法。
  10. 　前記ゾル化工程によって形成された前記エッチング処理液中のエッチング成分を、前記リンス液供給工程において前記凹部に進入している前記リンス液中に拡散させるエッチング成分拡散工程を含む、請求項９に記載の基板処理方法。
  11. 　前記冷却停止工程の後に、前記リンス液の供給を再開する供給再開工程をさらに含み、
    　前記供給再開工程が、前記ゾル化工程によって形成された前記エッチング処理液を前記リンス液によって除去するエッチング処理液除去工程を含む、請求項９または１０に記載の基板処理方法。
  12. 　前記冷却停止工程の後に、前記リンス液の供給を再開する供給再開工程をさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  13. 　前記供給再開工程において前記基板に前記リンス液が供給されている間、前記第２主面側から前記基板を加熱する補助加熱工程をさらに含む、請求項１１または１２に記載の基板処理方法。
  14. 　前記エッチング処理液供給工程の前に、前記基板の前記第１主面に対してドライエッチング処理を実行するドライエッチング工程をさらに含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  15. 　第１主面および前記第１主面とは反対側の第２主面を有する基板を処理する基板処理装置であって、
    　前記第１主面に、エッチング成分およびゲル化剤を含有するエッチング処理液を供給するエッチング処理液供給部材と、
    　前記ゲル化剤の凝固点以下の温度に前記第２主面を冷却する冷却部材と、
    　前記第１主面に前記ゲル化剤の融点以上の温度を有するリンス液を供給するリンス液供給部材とを含む、基板処理装置。
  16. 　前記冷却部材は、前記第１主面上に前記エッチング処理液が付着している状態の前記基板を冷却し、
    　前記リンス液供給部材は、前記冷却部材によって冷却されている状態の前記基板の前記第１主面に前記リンス液を供給する、請求項１５に記載の基板処理装置。
  17. 　前記融点以上の温度に前記第２主面を加熱する加熱部材をさらに含む、請求項１５または１６に記載の基板処理装置。
  18. 　前記基板の前記第１主面には、開口部および底部を有する凹部が形成されている、請求項１５～１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  19. 　前記凹部の深さが０．５μｍ以上１．５μｍ以下であり、
    　前記凹部のアスペクト比が２０以上１００以下である、請求項１８に記載の基板処理装置。
  20. 　前記基板の前記第１主面に対してドライエッチング処理を実行するドライ処理ユニットをさらに含む、請求項１５～１９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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