(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024160726
(43)【公開日】2024-11-15
(54)【発明の名称】基板処理方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/306 20060101AFI20241108BHJP
【ＦＩ】
H01L21/306 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023075947
(22)【出願日】2023-05-02
(71)【出願人】
【識別番号】000207551
【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】110002310
【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岩畑 翔太
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 和成
(72)【発明者】
【氏名】逸見 昂史
(72)【発明者】
【氏名】太田 喬
(72)【発明者】
【氏名】中野 哲平
【テーマコード（参考）】
5F043
【Ｆターム（参考）】
5F043AA02
5F043BB01
5F043DD13
5F043EE07
5F043EE08
5F043FF07
(57)【要約】
【課題】エッチング液によって基板の主面を処理して基板を薄化しながら、基板の主面の表面プロファイルを平坦化できる基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理方法は、基板薄化のために研削または研磨された主面を有する基板を主面に垂直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程（Ｓ１）と、基板回転工程の実行中に、主面に、フッ酸および硝酸を含む第１エッチング液を供給する第１エッチング工程（Ｓ２）と、第１エッチング工程の後、基板回転工程の実行中に、主面にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む第２エッチング液を供給する第２エッチング工程（Ｓ４）と、を含む。第２エッチング工程において適用される第２エッチングパラメータは、第１エッチング工程によって主面に生じる第１表面プロファイルを平坦化するように調整されている。
【選択図】図５
【解決手段】基板処理方法は、基板薄化のために研削または研磨された主面を有する基板を主面に垂直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程（Ｓ１）と、基板回転工程の実行中に、主面に、フッ酸および硝酸を含む第１エッチング液を供給する第１エッチング工程（Ｓ２）と、第１エッチング工程の後、基板回転工程の実行中に、主面にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む第２エッチング液を供給する第２エッチング工程（Ｓ４）と、を含む。第２エッチング工程において適用される第２エッチングパラメータは、第１エッチング工程によって主面に生じる第１表面プロファイルを平坦化するように調整されている。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板薄化のために研削または研磨された主面を有する基板を前記主面に垂直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
前記基板回転工程の実行中に、前記主面に、フッ酸および硝酸を含む第１エッチング液を供給する第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程の後、前記基板回転工程の実行中に、前記主面にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む第２エッチング液を供給する第２エッチング工程と、を含み、
前記第２エッチング工程において適用される第２エッチングパラメータは、前記第１エッチング工程によって前記主面に生じる第１表面プロファイルを平坦化するように調整されている、基板処理方法。
前記基板回転工程の実行中に、前記主面に、フッ酸および硝酸を含む第１エッチング液を供給する第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程の後、前記基板回転工程の実行中に、前記主面にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む第２エッチング液を供給する第２エッチング工程と、を含み、
前記第２エッチング工程において適用される第２エッチングパラメータは、前記第１エッチング工程によって前記主面に生じる第１表面プロファイルを平坦化するように調整されている、基板処理方法。
【請求項2】
前記第１エッチング工程による前記主面に対する第１エッチングプロファイルは、前記第１エッチング工程において適用される第１エッチングパラメータの可変設定によって可変であり、
前記第２エッチング工程による前記主面に対する第２エッチングプロファイルは、前記第２エッチング工程において適用される前記第２エッチングパラメータの可変設定によって可変であり、
前記第１エッチングパラメータおよび前記第２エッチングパラメータは、前記第１エッチング工程および前記第２エッチング工程を前記基板に対して順に行うことによって前記主面に生じる第２表面プロファイルが所定値以下の平面度を有するように調整されている、請求項１に記載の基板処理方法。
前記第２エッチング工程による前記主面に対する第２エッチングプロファイルは、前記第２エッチング工程において適用される前記第２エッチングパラメータの可変設定によって可変であり、
前記第１エッチングパラメータおよび前記第２エッチングパラメータは、前記第１エッチング工程および前記第２エッチング工程を前記基板に対して順に行うことによって前記主面に生じる第２表面プロファイルが所定値以下の平面度を有するように調整されている、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記第１エッチングプロファイルおよび前記第２エッチングプロファイルを重ね合わせた合成エッチングプロファイルが所定値以下の平面度を有するように、前記第１エッチングパラメータおよび前記第２エッチングパラメータが調整されている、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記第１エッチング工程の前の前記主面の初期表面プロファイル、前記第１エッチングプロファイルおよび前記第２エッチングプロファイルを重ね合わせた合成表面プロファイルが所定値以下の平面度を有するように、前記第１エッチングパラメータおよび前記第２エッチングパラメータが調整されている、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記第１エッチング工程は、前記第１エッチング液の前記主面上の着液位置と前記回転軸線との距離が時間経過とともに変化するように前記着液位置を移動させる第１スキャン工程を含み、
前記第１エッチングパラメータは、前記第１スキャン工程における前記着液位置の変化を規定する第１スキャンパラメータを含む、請求項２に記載の基板処理方法。
前記第１エッチングパラメータは、前記第１スキャン工程における前記着液位置の変化を規定する第１スキャンパラメータを含む、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項6】
前記第２エッチング工程は、前記第２エッチング液の前記主面上の着液位置と前記回転軸線との距離が時間経過とともに変化するように前記着液位置を移動させる第２スキャン工程を含み、
前記第２エッチングパラメータは、前記第２スキャン工程における前記着液位置の変化を規定する第２スキャンパラメータを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
前記第２エッチングパラメータは、前記第２スキャン工程における前記着液位置の変化を規定する第２スキャンパラメータを含む、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項7】
前記第２エッチング工程後の前記主面の第２表面プロファイルが１．５μｍ以下の平面度を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記主面は、シリコン層が露出している表面である、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項9】
前記基板は、シリコンゲルマニウム層と、前記シリコンゲルマニウム層に積層された前記シリコン層とを有する、請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項10】
前記第２エッチング工程の後、前記基板回転工程の実行中に、前記主面に水酸化アンモニウムを含む第３エッチング液を供給する第３エッチング工程をさらに含む、請求項９に記載の基板処理方法。
【請求項11】
前記第２エッチング工程の終了時における前記シリコン層の層厚が４μｍ以下である、請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項12】
前記第３エッチング工程前の前記シリコンゲルマニウム層の層厚が１０ｎｍ以下である、請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項13】
前記第３エッチング工程における前記シリコン層のエッチングレートが２００ｎｍ／分以上で、かつシリコンゲルマニウムに対するシリコンのエッチング選択比が１５０以上であるように、前記第３エッチング液中の水酸化アンモニウムの濃度および前記第３エッチング液の温度が設定されている、請求項１０に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、基板処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、シリコンウエハをエッチング液によって薄化（シンニング）するための基板処理を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－１９９４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この発明の一実施形態は、エッチング液によって基板の主面を処理して基板を薄化しながら、基板の主面の表面プロファイルを平坦化できる基板処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この発明の一実施形態は、次に例示的に列記する特徴を有する基板処理方法を提供する。
【0006】
１．基板薄化のために研削または研磨された主面を有する基板を前記主面に垂直な回転軸線まわりに回転させる基板回転工程と、
前記基板回転工程の実行中に、前記主面に、フッ酸および硝酸を含む第１エッチング液を供給する第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程の後、前記基板回転工程の実行中に、前記主面にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む第２エッチング液を供給する第２エッチング工程と、を含み、
前記第２エッチング工程において適用される第２エッチングパラメータは、前記第１エッチング工程によって前記主面に生じる第１表面プロファイルを平坦化するように調整されている、基板処理方法。
前記基板回転工程の実行中に、前記主面に、フッ酸および硝酸を含む第１エッチング液を供給する第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程の後、前記基板回転工程の実行中に、前記主面にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む第２エッチング液を供給する第２エッチング工程と、を含み、
前記第２エッチング工程において適用される第２エッチングパラメータは、前記第１エッチング工程によって前記主面に生じる第１表面プロファイルを平坦化するように調整されている、基板処理方法。
【0007】
２．前記第１エッチング工程による前記主面に対する第１エッチングプロファイルは、前記第１エッチング工程において適用される第１エッチングパラメータの可変設定によって可変であり、
前記第２エッチング工程による前記主面に対する第２エッチングプロファイルは、前記第２エッチング工程において適用される前記第２エッチングパラメータの可変設定によって可変であり、
前記第１エッチングパラメータおよび前記第２エッチングパラメータは、前記第１エッチング工程および前記第２エッチング工程を前記基板に対して順に行うことによって前記主面に生じる第２表面プロファイルが所定値以下の平面度を有するように調整されている、項１に記載の基板処理方法。
前記第２エッチング工程による前記主面に対する第２エッチングプロファイルは、前記第２エッチング工程において適用される前記第２エッチングパラメータの可変設定によって可変であり、
前記第１エッチングパラメータおよび前記第２エッチングパラメータは、前記第１エッチング工程および前記第２エッチング工程を前記基板に対して順に行うことによって前記主面に生じる第２表面プロファイルが所定値以下の平面度を有するように調整されている、項１に記載の基板処理方法。
【0008】
３．前記第１エッチングプロファイルおよび前記第２エッチングプロファイルを重ね合わせた合成エッチングプロファイルが所定値以下の平面度を有するように、前記第１エッチングパラメータおよび前記第２エッチングパラメータが調整されている、項２に記載の基板処理方法。
【0009】
４．前記第１エッチング工程の前の前記主面の初期表面プロファイル、前記第１エッチングプロファイルおよび前記第２エッチングプロファイルを重ね合わせた合成表面プロファイルが所定値以下の平面度を有するように、前記第１エッチングパラメータおよび前記第２エッチングパラメータが調整されている、項２に記載の基板処理方法。
【0010】
５．前記第１エッチング工程は、前記第１エッチング液の前記主面上の着液位置と前記回転軸線との距離が時間経過とともに変化するように前記着液位置を移動させる第１スキャン工程を含み、
前記第１エッチングパラメータは、前記第１スキャン工程における前記着液位置の変化を規定する第１スキャンパラメータを含む、項２～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記第１エッチングパラメータは、前記第１スキャン工程における前記着液位置の変化を規定する第１スキャンパラメータを含む、項２～４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【0011】
６．前記第２エッチング工程は、前記第２エッチング液の前記主面上の着液位置と前記回転軸線との距離が時間経過とともに変化するように前記着液位置を移動させる第２スキャン工程を含み、
前記第２エッチングパラメータは、前記第２スキャン工程における前記着液位置の変化を規定する第２スキャンパラメータを含む、項１～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記第２エッチングパラメータは、前記第２スキャン工程における前記着液位置の変化を規定する第２スキャンパラメータを含む、項１～５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【0012】
７．前記第２エッチング工程後の前記主面の第２表面プロファイルが１．５μｍ以下の平面度を有する、項１～６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【0013】
８．前記主面は、シリコン層が露出している表面である、項１～７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【0014】
９．前記基板は、シリコンゲルマニウム層と、前記シリコンゲルマニウム層に積層された前記シリコン層とを有する、項８に記載の基板処理方法。
【0015】
１０．前記第２エッチング工程の後、前記基板回転工程の実行中に、前記主面に水酸化アンモニウムを含む第３エッチング液を供給する第３エッチング工程をさらに含む、項９に記載の基板処理方法。
【0016】
１１．前記第２エッチング工程の終了時における前記シリコン層の層厚が４μｍ以下（かつ２．５μｍ以上）である、項１０に記載の基板処理方法。
【0017】
１２．前記第３エッチング工程前の前記シリコンゲルマニウム層の層厚が１０ｎｍ以下（かつ５ｎｍ以上）である、項１０または１１に記載の基板処理方法。
【0018】
１３．前記第３エッチング工程における前記シリコン層のエッチングレートが２００ｎｍ／分以上（より好ましくは３００ｎｍ／分以上）で、かつシリコンゲルマニウムに対するシリコンのエッチング選択比が１５０以上（より好ましくは２５０以上）であるように、前記第３エッチング液中の水酸化アンモニウムの濃度および前記第３エッチング液の温度が設定されている、項１０～１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図7】図７Ａは、第１エッチング工程を開始する前の初期表面プロファイルの一例を示す。図７Ｂは、第１エッチング工程の後の表面プロファイル（第１表面プロファイル）の一例を表す。図７Ｃは、第２エッチング工程後の表面プロファイル（第２表面プロファイル）の一例を示す。
【図9】エッチングパラメータの調整の流れの他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
図１Ａおよび図１Ｂは、この発明の一実施形態に係る基板処理方法が適用される半導体装置の製造工程の一例を示す。第１シリコンウエハＷ１は、シリコン基板からなるシリコン層１００、エッチングストップ層１０１およびシリコン活性層１０２を含む。シリコン層１００の表面にエッチングストップ層１０１が形成され、このエッチングストップ層１０１上にシリコン活性層１０２が形成されている。エッチングストップ層１０１は、たとえば、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層であり、シリコン活性層１０２はエッチングストップ層１０１からエピタキシャル成長されたシリコンエピタキシャル成長層である。シリコン活性層１０２には、トランジスタその他のデバイス（図示省略）が形成されている。シリコン活性層１０２上には、多層配線層１０３が形成されている。多層配線層１０３は、配線層および層間絶縁層（いずれも図示省略）を積層して構成されている。シリコン活性層１０２と多層配線層１０３とに跨がって、埋め込み電源レール１０４（ＢＰＲ：Berried Power Rail）が配置されている。
【0022】
第１シリコンウエハＷ１は、キャリヤ基板としての第２シリコンウエハＷ２に貼り合わされる。より具体的には、第１シリコンウエハＷ１の多層配線層１０３側の露出面と、第２シリコンウエハＷ２の主面とが接着層３００を介して接着され、それにより、貼り合わせ基板Ｗが作製される。接着層３００は、たとえばＳｉＣＮ層を含んでいてもよい。第２シリコンウエハＷ２は、典型的には、シリコン基板２００と、その表面に形成された絶縁層２０１とを含む。したがって、第２シリコンウエハＷ２の貼り合わせ面は、典型的には、絶縁層２０１の表面である。典型的には、この絶縁層２０１の表面と、第１シリコンウエハＷ１の多層配線層１０３の表面とが接着層３００を介して接着される。
【0023】
こうしてできた貼り合わせ基板Ｗにおいて第１シリコンウエハＷ１の露出する主面が、処理対象の主面であり、この主面に対して基板Ｗの薄化（シンニング）のための薄化処理が行われる。薄化処理は、端的には、第１シリコンウエハＷ１のシリコン層１００（シリコン基板）を除去してエッチングストップ層１０１を露出させるための処理である。すなわち、薄化処理の対象は、シリコン層１００（シリコン基板）である。この薄化処理の後に、エッチングストップ層１０１が除去されることにより、シリコン活性層１０２が残される。第２シリコンウエハＷ２は、たとえば、シリコン活性層１０２とは反対側（裏面側）において電源供給網（ＰＤＮ：Power Delivery Network）を構築するために利用される。
【0024】
薄化処理は、高速薄化段階と、精密薄化段階とを含む。高速薄化段階は、研削段階を含み、さらに必要に応じて研磨段階を含む。研削段階は、たとえば７７５μｍ厚程度のシリコン層１００（シリコン基板）を５０μｍ厚程度までグラインダーによる研削処理によって薄化する段階である。研磨段階は、研削段階で荒れた主面を研磨する段階であり、典型的には、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）処理である。研磨段階により、たとえば、シリコン層１００は、５０μｍ厚程度から４９μｍ厚程度まで薄化される。残り４９～５０μｍ厚（以下５０μｍ厚程度）という。）のシリコン層１００が、精密薄化段階によって除去される。
【0025】
精密薄化段階は、フッ酸および硝酸を含む第１エッチング液（典型的にはフッ硝酸水溶液）を処理対象の主面に供給する第１エッチング工程と、その後、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む第２エッチング液（典型的にはＴＭＡＨ水溶液）を処理対象の主面に供給する第２エッチング工程とを含む。この実施形態では、精密薄化段階は、第２エッチング工程の後に、水酸化アンモニウムを含む第３エッチング液（典型的にはアンモニア水）を処理対象の主面に供給する第３エッチング工程をさらに含む。
【0026】
第１エッチング工程では、たとえばシリコン層１００（シリコン基板）は、５０μｍ厚程度から１０μｍ厚程度まで薄化される。第１エッチング工程は、比較的エッチングレートの高い高速ウェットエッチング工程である。
【0027】
第１エッチング工程の後に実行される第２エッチング工程は、第１エッチング工程よりもエッチングレートの低い低速ウェットエッチング工程である。第２エッチング工程では、たとえばシリコン層１００は、１０μｍ程度厚から３μｍ厚程度まで薄化される。第２エッチング工程の終了時におけるシリコン層１００の層厚は、４μｍ以下（かつ２．５μｍ以上）であることが好ましい。
【0028】
第２エッチング工程の後に実行される第３エッチング工程は、残り３μｍ厚程度のシリコン層１００を除去する工程であり、典型的には、シリコン層１００だけでなくエッチングストップ層１０１の表層の一部の厚さ部分を除去し、エッチングストップ層１０１を残しながら、その上のシリコン層１００の材料を除去し尽くす。たとえば、エッチングストップ層１０１の初期厚さが１０ｎｍ程度である場合に、その表層の５ｎｍ程度の厚み部分が除去されてもよい。
【0029】
エッチングストップ層１０１を構成するシリコンゲルマニウム層は、可能な限りゲルマニウム組成を少なくし、かつ可能な限り膜厚を薄くすることが好ましい。一例として、膜厚１０ｎｍ程度のＳｉ0.75Ｇｅ0.25層でエッチングストップ層１０１を構成することができる。それにより、シリコン層１００の格子定数を、シリコンゲルマニウム層を介してシリコン活性層１０２に引き継ぐことができ、かつシリコンゲルマニウム層の応力緩和に起因する結晶欠陥（転位）を抑制することができる。したがって、エッチングストップ層１０１の層厚は１０ｎｍ以下が好ましい。
【0030】
一方、ゲルマニウム組成が少ないことにより、第３エッチング工程（アンモニア水によるエッチング）において、エッチングストップ層１０１に対するシリコン層１００のエッチング選択性をあまり高くすることができない。そのため、エッチングストップ層１０１のエッチングが不可避的に生じる。そこで、エッチングストップ層１０１は、５ｎｍ以上の層厚を有していることが好ましい。
【0031】
第３エッチング工程を開始するときの主面の表面プロファイルが大きな凹凸を有していると、第３エッチング工程において、５ｎｍ～１０ｎｍ厚程度の薄いエッチングストップ層１０１を第３エッチング液が貫通し、シリコン活性層１０２にダメージを与えるリスクがある。したがって、第２エッチング工程までの薄化を終えた状態で、シリコン層１００の表面プロファイルが充分に平坦化されていなければならない。
【0032】
図２は、精密薄化段階を実行するための基板処理装置１の構成例を示す。この基板処理装置１は、基板Ｗを保持して回転するスピンチャック２と、スピンチャック２に保持された基板Ｗの主面（前述の処理対象の主面）に処理液を供給する処理液供給ユニット５と、スピンチャック２および処理液供給ユニット５を制御するコントローラ６とを含む。処理液供給ユニット５は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの主面に第１エッチング液、第２エッチング液および第３エッチング液をそれぞれ供給する第１エッチング液供給ユニット５１、第２エッチング液供給ユニット５２および第３エッチング液供給ユニット５３を含む。この基板処理装置１は、さらに、基板Ｗの表面の高さを検出することにより処理対象層の層厚を検出する厚みセンサ７を備えている。
【0033】
スピンチャック２は、処理対象の基板Ｗ（前述の貼り合わせ基板）を処理対象の主面を上方に向けた水平姿勢で保持し、当該主面に垂直（すなわち鉛直）な回転軸線Ａ１まわりに回転可能な回転ホルダ３と、この回転ホルダ３を回転軸線Ａ１まわりに回転するスピンモータ４とを含む。回転ホルダ３は、基板Ｗの下面を吸着して保持するバキュームチャックの形態を有していることが好ましい。ただし、回転ホルダ３は、基板Ｗの周端面に当接する保持ピンを備えるメカニカルチャックの形態を有していてもよい。スピンモータ４は、コントローラ６によって、その回転／停止および回転速度が制御される。
【0034】
第１エッチング液供給ユニット５１は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの主面（上面）に向けて処理液を吐出する第１ノズル１０と、第１ノズル１０に接続された第１処理液配管１１と、第１処理液配管１１に第１エッチング液を供給する第１エッチング液配管１２と、第１処理液配管１１にリンス液を供給する第１リンス液配管１３と、第１ノズル１０を移動する第１ノズル移動ユニット１４とを含む。第１処理液配管１１には、開閉バルブからなる第１処理液バルブ１５が介装されている。第１エッチング液配管１２は、第１エッチング液供給源と第１処理液配管１１との間を接続し、第１エッチング液供給源から第１ノズル１０へと供給される第１エッチング液（たとえばフッ硝酸水溶液）を流通させる。第１エッチング液配管１２には、第１エッチング液バルブ１６と、第１エッチング液流量調整バルブ１７とが介装されている。第１エッチング液バルブ１６は開閉バルブである。第１エッチング液バルブ１６を開くと、第１エッチング液流量調整バルブ１７によって調整された流量で、第１エッチング液が第１ノズル１０から吐出される。第１リンス液配管１３は、リンス液供給源から第１処理液配管１１へと供給されるリンス液を流通させる。第１リンス液配管１３には、リンス液の流量を調整する第１リンス液流量調整バルブ１９と、開閉バルブである第１リンス液バルブ１８とが介装されている。リンス液は、典型的には脱イオン水である。ただし、炭酸水や電解水等の他の種類のリンス液が用いられてもよい。
【0035】
第１ノズル移動ユニット１４は、第１ノズル１０を保持する第１ノズルホルダ１４Ａと、第１ノズルホルダ１４Ａを駆動することによって第１ノズル１０を移動させる第１ノズル駆動ユニット１４Ｂとを含む。第１ノズル駆動ユニット１４Ｂは、たとえば、駆動源としての第１スキャンモータＭ１と、第１スキャンモータＭ１の駆動力を第１ノズルホルダ１４Ａに伝達する第１伝達機構Ｔ１とを含む。第１ノズル駆動ユニット１４Ｂは、たとえば、第１ノズル１０を少なくとも基板Ｗの主面に平行な方向（この実施形態では水平方向）に移動できるように構成されている。より本質的には、第１ノズル移動ユニット１４は、第１ノズル１０から吐出される処理液が基板Ｗの主面に着液する着液位置と回転軸線Ａ１との間の距離が変化するように第１ノズル１０を動かすように構成されている。より具体的には、着液位置が回転軸線Ａ１を中心とする基板Ｗの回転半径方向にほぼ沿って移動してもよい。基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させながら、第１ノズル１０からの処理液の着液位置が回転半径方向に移動することにより、着液位置は基板Ｗの表面を走査（スキャン）することになる。このような処理液の吐出態様を「スキャン吐出」という。第１ノズル１０を所定の位置で静止させ、基板Ｗ上での処理液の着液位置を回転半径方向に関して処理液を吐出することもできる。このような処理液の吐出態様を「固定吐出」という。
【0036】
第２エッチング液供給ユニット５２は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの主面（上面）に向けて処理液を吐出する第２ノズル２０と、第２ノズル２０に接続された第２処理液配管２１と、第２処理液配管２１に第２エッチング液を供給する第２エッチング液配管２２と、第２処理液配管２１にリンス液を供給する第２リンス液配管２３と、第２ノズル２０を移動する第２ノズル移動ユニット２４とを含む。第２処理液配管２１には、開閉バルブからなる第２処理液バルブ２５が介装されている。第２エッチング液配管２２は、第２エッチング液供給源と第２処理液配管２１との間を接続し、第２エッチング液供給源から第２ノズル２０へと供給される第２エッチング液（たとえばＴＭＡＨ水溶液）を流通させる。第２エッチング液配管２２には、第２エッチング液バルブ２６と、第２エッチング液流量調整バルブ２７とが介装されている。第２エッチング液バルブ２６は開閉バルブである。第２エッチング液バルブ２６を開くと、第２エッチング液流量調整バルブ２７によって調整された流量で、第２エッチング液が第２ノズル２０から吐出される。第２リンス液配管２３は、リンス液供給源から第２処理液配管２１へと供給されるリンス液を流通させる。第２リンス液配管２３には、リンス液の流量を調整する第２リンス液流量調整バルブ２９と、開閉バルブである第２リンス液バルブ２８とが介装されている。
【0037】
第２ノズル移動ユニット２４は、第２ノズル２０を保持する第２ノズルホルダ２４Ａと、第２ノズルホルダ２４Ａを駆動することによって第２ノズル２０を移動させる第２ノズル駆動ユニット２４Ｂとを含む。第２ノズル駆動ユニット２４Ｂは、たとえば、駆動源としての第２スキャンモータＭ２と、第２スキャンモータＭ２の駆動力を第２ノズルホルダ２４Ａに伝達する第２伝達機構Ｔ２とを含む。第２ノズル駆動ユニット２４Ｂは、たとえば、第２ノズル２０を少なくとも基板Ｗの主面に平行な方向（この実施形態では水平方向）に移動できるように構成されている。より本質的には、第２ノズル移動ユニット２４は、第２ノズル２０から吐出される処理液が基板Ｗの主面に着液する着液位置と回転軸線Ａ１との間の距離が変化するように第２ノズル２０を動かすように構成されている。より具体的には、着液位置が回転軸線Ａ１を中心とする基板Ｗの回転半径方向にほぼ沿って移動してもよい。基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させながら、第２ノズル２０からの処理液の着液位置が回転半径方向に移動することにより、着液位置は基板Ｗの表面を走査（スキャン）することになる。したがって、第２ノズル２０によっても、スキャン吐出および固定吐出が可能である。
【0038】
第３エッチング液供給ユニット５３は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの主面（上面）に向けて処理液を吐出する第３ノズル３０と、第３ノズル３０に接続された第３処理液配管３１と、第３処理液配管３１に第３エッチング液を供給する第３エッチング液配管３２と、第３処理液配管３１にリンス液を供給する第３リンス液配管３３と、第３ノズル３０を移動する第３ノズル移動ユニット３４とを含む。第３処理液配管３１には、開閉バルブからなる第３処理液バルブ３５が介装されている。第３エッチング液配管３２は、第３エッチング液供給源と第３処理液配管３１との間を接続し、第３エッチング液供給源から第３ノズル３０へと供給される第３エッチング液（たとえばアンモニア水）を流通させる。第３エッチング液配管３２には、第３エッチング液バルブ３６と、第３エッチング液流量調整バルブ３７とが介装されている。第３エッチング液バルブ３６は開閉バルブである。第３エッチング液バルブ３６を開くと、第３エッチング液流量調整バルブ３７によって調整された流量で、第３エッチング液が第３ノズル３０から吐出される。第３リンス液配管３３は、リンス液供給源から第３処理液配管３１へと供給されるリンス液を流通させる。第３リンス液配管３３には、リンス液の流量を調整する第３リンス液流量調整バルブ３９と、開閉バルブである第３リンス液バルブ３８とが介装されている。
【0039】
第３ノズル移動ユニット３４は、第３ノズル３０を保持する第３ノズルホルダ３４Ａと、第３ノズルホルダ３４Ａを駆動することによって第３ノズル３０を移動させる第３ノズル駆動ユニット３４Ｂとを含む。第３ノズル駆動ユニット３４Ｂは、たとえば、駆動源としての第３スキャンモータＭ３と、第３スキャンモータＭ３の駆動力を第３ノズルホルダ３４Ａに伝達する第３伝達機構Ｔ３とを含む。第３ノズル駆動ユニット３４Ｂは、たとえば、第３ノズル３０を少なくとも基板Ｗの主面に平行な方向（この実施形態では水平方向）に移動できるように構成されている。より本質的には、第３ノズル移動ユニット３４は、第３ノズル３０から吐出される処理液が基板Ｗの主面に着液する着液位置と回転軸線Ａ１との間の距離が変化するように第３ノズル３０を動かすように構成されている。より具体的には、着液位置が回転軸線Ａ１を中心とする基板Ｗの回転半径方向にほぼ沿って移動してもよい。基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させながら、第３ノズル３０からの処理液の着液位置が回転半径方向に移動することにより、着液位置は基板Ｗの表面を走査（スキャン）することになる。したがって、第３ノズル３０によっても、スキャン吐出および固定吐出が可能である。
【0040】
厚みセンサ７は、センサホルダ４５によって保持されている。センサホルダ４５は、センサ駆動ユニット４６によって駆動され、それにより、厚みセンサ７が基板Ｗの回転半径方向に沿って移動される。それにより、厚みセンサ７による検出位置が、基板Ｗの回転半径方向に移動する。したがって、厚みセンサ７の検出位置に対する厚みセンサ７の検出値の関係は、基板Ｗの表面プロファイルを表す。したがって、厚みセンサ７およびセンサ駆動ユニット４６などにより、表面プロファイルをモニタする表面プロファイルモニタユニットが構成されている。センサ駆動ユニット４６は、典型的には、第４スキャンモータＭ４と、第４スキャンモータＭ４の駆動力をセンサホルダ４５に伝達する第４伝達機構Ｔ４とを含む。
【0041】
図３は、基板処理装置１の電気的構成を説明するためのブロック図である。コントローラ６は、プロセッサ６１およびメモリ６２を含み、プロセッサ６１がメモリ６２に格納されたプログラムを実行することにより、基板処理装置１の各部を制御して、基板Ｗに対する処理を制御する。具体的には、コントローラ６は、スピンモータ４、第１スキャンモータＭ１、第２スキャンモータＭ２、第３スキャンモータＭ３、および第４スキャンモータＭ４の駆動／停止および回転速度を制御する。また、コントローラ６は、第１処理液バルブ１５、第１エッチング液バルブ１６、第１リンス液バルブ１８、第２処理液バルブ２５、第２エッチング液バルブ２６、第２リンス液バルブ２８、第３処理液バルブ３５、第３エッチング液バルブ３６および第３リンス液バルブ３８の開閉を制御する。さらに、コントローラ６は、第１エッチング液流量調整バルブ１７、第１リンス液流量調整バルブ１９、第２エッチング液流量調整バルブ２７、第２リンス液流量調整バルブ２９、第３エッチング液流量調整バルブ３７および第３リンス液流量調整バルブ３９の開度（すなわち、流量）を制御できるように構成されていてもよい。また、コントローラ６には、厚みセンサ７の出力信号が入力される。コントローラ６には、さらに、マンマシンインタフェースを提供する入力装置６６および表示装置６５が接続されている。使用者は、入力装置６６および表示装置６５を用いることにより、コントローラ６に対して種々の指令を入力したり、基板処理装置１の状態を確認したりすることができる。
【0042】
コントローラ６は、さらに大容量の記憶装置である補助記憶装置６３を備えている。補助記憶装置６３には、基板処理条件を既定するレシピを登録することができる。また、補助記憶装置６３には、エッチング処理のための種々のパラメータ群、すなわち、エッチングパラメータを設定して登録することができる。具体的には、第１エッチング工程のための第１エッチングパラメータ、第２エッチング工程のための第２エッチングパラメータ、および第３エッチング工程のための第３エッチングパラメータを設定して登録できる。
【0043】
エッチングパラメータは、吐出条件に関するパラメータ、エッチング液の濃度、エッチング液の温度などを含む。吐出条件に関するパラメータは、エッチング液の吐出流量を規定するパラメータ、エッチング液の吐出タイミングを規定するパラメータ、ノズルの移動速度（換言すれば着液位置の移動速度）に関するパラメータ、基板Ｗの回転速度に関するパラメータなどを含んでいてもよい。たとえば、吐出条件に関するパラメータは、回転半径方向のノズルの位置（換言すれば着液位置）に対して、ノズルの移動速度、エッチング液の吐出流量および基板回転速度のうちの一つ以上を規定するテーブルの形態を有していてもよい。
【0044】
これらのエッチングパラメータを調整することによって、基板Ｗの主面上の回転半径方向位置（回転軸線Ａ１からの距離）に対するエッチング量（エッチング深さ）の関係であるエッチングプロファイルを調整することができる。
【0045】
「エッチングプロファイル」とは、ここでは、基板Ｗの主面が完全に平坦であるときにエッチング処理後の基板Ｗの主面の表面プロファイルをいう。より具体的には、エッチングプロファイルは、基板主面における回転半径方向位置に対するエッチング深さの関係を表す。表面プロファイルとは、基板Ｗの主面上の回転半径方向位置に対する当該主面の高さの関係をいう。実際には、精密薄化段階の基板処理を開始するときの基板Ｗの主面は完全な平坦面ではない。したがって、エッチング処理後の表面プロファイルは、エッチング処理前の表面プロファイルに対してエッチングプロファイルを重ね合わせた形状を有する。
【0046】
以下では、第１エッチング工程の開始前の表面プロファイルを「初期表面プロファイル」という。また、第１エッチング工程の終了後でかつ第２エッチング工程を開始する前の表面プロファイルを「第１表面プロファイル」という。さらに、第２エッチング工程の終了後でかつ第３エッチング工程を開始する前の表面プロファイルを「第２表面プロファイル」という。さらに、第１エッチング工程におけるエッチングプロファイルを「第１エッチングプロファイル」という。第１エッチングプロファイルは、第１表面プロファイルと初期表面プロファイルとの差分である。同様に、第２エッチング工程におけるエッチングプロファイルを「第２エッチングプロファイル」という。第２エッチングプロファイルは、第２表面プロファイルと第１表面プロファイルとの差分である。
【0047】
第１エッチング工程においては、たとえば、第１エッチング液のスキャン吐出が行われる。すなわち、第１エッチング工程は、第１エッチング液の基板主面上の着液位置と回転軸線Ａ１との距離が時間経過とともに変化するように着液位置を移動させる第１スキャン工程を含む。この場合、第１エッチングパラメータは、第１スキャン工程における着液位置の変化を規定する第１スキャンパラメータを含む。第１スキャンパラメータは、典型的には、時間経過に対する第１ノズル１０の回転半径方向位置を規定するテーブルの形式を有する。第１スキャンパラメータを可変設定することによって、第１エッチングプロファイルを様々な形状に調整できる。
【0048】
同様に、第２エッチング工程においては、たとえば、第２エッチング液のスキャン吐出が行われる。すなわち、第２エッチング工程は、第２エッチング液の基板主面上の着液位置と回転軸線Ａ１との距離が時間経過とともに変化するように前記着液位置を移動させる第２スキャン工程を含む。この場合、第２エッチングパラメータは、第２スキャン工程における着液位置の変化を規定する第２スキャンパラメータを含む。第２スキャンパラメータは、典型的には、時間経過に対する第２ノズル２０の回転半径方向位置を規定するテーブルの形式を有する。第２スキャンパラメータを可変設定することによって、第２エッチングプロファイルを様々な形状に調整できる。
【0049】
図４Ａ～図４Ｉは、第１エッチング液としてのフッ硝酸水溶液を用いる場合に、エッチングパラメータの調整によって設定可能な様々なエッチングプロファイルの例を示す。第２エッチング液に関しても同様に様々なエッチングプロファイルを設定することができる。
【0050】
エッチングパラメータを適切に設定することによって、可能な限り平坦なエッチングプロファイルを設定することができる。また、エッチングパラメータ（とくにスキャンパラメータ）の設定によって、エッチングプロファイルの山部（エッチングレートが相対的に低く、エッチング深さが浅くなる領域）およびエッチングプロファイルの谷部（エッチングレートが相対的に高く、エッチング深さが深くなる領域）を意図的に任意の回転半径位置に設定することもできる。
【0051】
エッチングプロファイルの達成可能な振幅は、使用するエッチング液のエッチングレートの高低に依存する。エッチングレートが高いエッチング液においてはエッチングプロファイルの振幅を大きくすることができ、エッチングレートが低いエッチング液においては達成可能なエッチングプロファイルの振幅は小さい。反対に、エッチングレートが高いエッチング液で達成可能なエッチングプロファイルの最小振幅は、エッチングレートが低いエッチング液で達成可能なエッチングプロファイルの最小振幅よりも大きい。
【0052】
より具体的には、第１エッチング液の一例であるフッ硝酸のエッチングレートは、第２エッチング液の一例であるＴＭＡＨ水溶液のエッチングレートよりも高い。したがって、第１エッチング液によるエッチング処理のエッチングプロファイルは、一般に、第２エッチング液によるエッチング処理のエッチングプロファイルよりも振幅が大きい。
【0053】
図５は、精密薄化段階の基板処理の一例を示す流れ図である。また、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、主要な工程の様子を示す図である。高速薄化段階を経た基板Ｗは、基板搬送ロボットによってスピンチャック２に渡されて保持される。すると、コントローラ６は、スピンモータ４を駆動して基板Ｗを回転軸線Ａ１まわりに回転させ、基板回転工程を開始する（ステップＳ１）。
【0054】
基板回転工程が実行されている状態で、コントローラ６は、第１エッチング工程を実行する（ステップＳ２。図６Ａ参照）。第１エッチング工程は、フッ酸および硝酸を含む第１エッチング液（典型的にはフッ硝酸水溶液）を基板Ｗの主面に供給する工程である。第１エッチング工程において、コントローラ６は、第１エッチング工程のために予め設定された第１エッチングパラメータを適用する。具体的には、コントローラ６は、第１エッチングパラメータに従って、スピンモータ４、第１エッチング液バルブ１６、第１エッチング液流量調整バルブ１７、第１スキャンモータＭ１等を制御する。そして、コントローラ６は、第１処理液バルブ１５を開いて、第１ノズル１０から基板Ｗの主面へと第１エッチング液を吐出させる。それにより、典型的には、第１ノズル１０からのスキャン吐出（第１スキャン工程）によって、基板Ｗの主面に第１エッチング液が供給され、第１エッチング液によって基板Ｗの主面がエッチングされる。その結果、第１エッチングパラメータに対応する第１エッチングプロファイルに従って基板Ｗの主面に対するエッチング処理が行われることになる。
【0055】
第１エッチング工程を終えると、コントローラ６は、第１エッチング液バルブ１６を閉じて第１エッチング液の供給を停止し、基板回転工程は継続しながら、第１リンス工程を実行する（ステップＳ３）。第１リンス工程は、基板Ｗの主面にリンス液を供給して、基板Ｗの主面上の第１エッチング液をリンス液で置換して基板Ｗ外へ洗い流す処理である。具体的には、スピンモータ４、第１リンス液バルブ１８、第１リンス液流量調整バルブ１９、第１スキャンモータＭ１等を制御する。それにより、第１ノズル１０から基板Ｗの主面にリンス液が吐出される。この場合の吐出は、リンス液の着液位置を回転軸線Ａ１付近に固定する固定吐出であってもよいし、スキャン吐出であってもよい。所定時間のリンス処理の後、コントローラ６は、第１リンス液バルブ１８および第１処理液バルブ１５を閉じて、第１リンス工程を終える。
【0056】
次に、基板回転工程が実行されている状態で、コントローラ６は、第２エッチング工程を実行する（ステップＳ４。図６Ｂ参照）。第２エッチング工程は、ＴＭＡＨを含む第２エッチング液（典型的にはＴＭＡＨ水溶液）を基板Ｗの主面に供給する工程である。第２エッチング工程において、コントローラ６は、第２エッチング工程のために予め設定された第２エッチングパラメータを適用する。具体的には、コントローラ６は、第２エッチングパラメータに従って、スピンモータ４、第２エッチング液バルブ２６、第２エッチング液流量調整バルブ２７、第２スキャンモータＭ２等を制御する。そして、コントローラ６は、第２処理液バルブ２５を開いて、第２ノズル２０から基板Ｗの主面へと第２エッチング液を吐出させる。それにより、典型的には、第２ノズル２０からのスキャン吐出（第２スキャン工程）によって、基板Ｗの主面に第２エッチング液が供給され、第２エッチング液によって基板Ｗの主面がエッチングされる。その結果、第２エッチングパラメータに対応する第２エッチングプロファイルに従って基板Ｗの主面に対するエッチング処理が行われることになる。
【0057】
第２エッチング工程を終えると、コントローラ６は、第２エッチング液バルブ２６を閉じて第２エッチング液の供給を停止し、基板回転工程は継続しながら、第２リンス工程を実行する（ステップＳ５）。第２リンス工程は、基板Ｗの主面にリンス液を供給して、基板Ｗの主面上の第２エッチング液をリンス液で置換して基板Ｗ外へ洗い流す処理である。具体的には、スピンモータ４、第２リンス液バルブ２８、第２リンス液流量調整バルブ２９、第２スキャンモータＭ２等を制御する。それにより、第２ノズル２０から基板Ｗの主面にリンス液が吐出される。この場合の吐出は、リンス液の着液位置を回転軸線Ａ１付近に固定する固定吐出であってもよいし、スキャン吐出であってもよい。所定時間のリンス処理の後、コントローラ６は、第２リンス液バルブ２８および第２処理液バルブ２５を閉じて、第２リンス工程を終える。
【0058】
次に、基板回転工程が実行されている状態で、コントローラ６は、第３エッチング工程を実行する（ステップＳ６。図６Ｃ参照）。第３エッチング工程は、水酸化アンモニウムを含む第２エッチング液（典型的にはアンモニア水）を基板Ｗの主面に供給する工程である。第３エッチング工程において、コントローラ６は、第３エッチング工程のために予め設定された第３エッチングパラメータを適用する。具体的には、コントローラ６は、第３エッチングパラメータに従って、スピンモータ４、第３エッチング液バルブ３６、第３エッチング液流量調整バルブ３７、第３スキャンモータＭ３等を制御する。そして、コントローラ６は、第３処理液バルブ３５を開いて、第３ノズル３０から基板Ｗの主面へと第３エッチング液を吐出させる。それにより、典型的には、第３ノズル３０からのスキャン吐出（第３スキャン工程）によって、基板Ｗの主面に第３エッチング液が供給され、第３エッチング液によって基板Ｗの主面がエッチングされる。
【0059】
第３エッチング工程を終えると、コントローラ６は、第３エッチング液バルブ３６を閉じて第３エッチング液の供給を停止し、基板回転工程は継続しながら、第３リンス工程を実行する（ステップＳ７）。第３リンス工程は、基板Ｗの主面にリンス液を供給して、基板Ｗの主面上の第３エッチング液をリンス液で置換して基板Ｗ外へ洗い流す処理である。具体的には、スピンモータ４、第３リンス液バルブ３８、第３リンス液流量調整バルブ３９、第３スキャンモータＭ３等を制御する。それにより、第３ノズル３０から基板Ｗの主面にリンス液が吐出される。この場合の吐出は、リンス液の着液位置を回転軸線Ａ１付近に固定する固定吐出であってもよいし、スキャン吐出であってもよい。所定時間のリンス処理の後、コントローラ６は、第３リンス液バルブ３８および第３処理液バルブ３５を閉じて、第３リンス工程を終える。
【0060】
その後、コントローラ６は、基板Ｗ上の液体を排除して基板Ｗを乾燥するための乾燥工程を行う（ステップＳ８）。乾燥工程は、典型的には、スピンチャック２の回転速度を乾燥回転速度まで加速して回転するスピンドライ処理である。
【0061】
乾燥工程を終えると、コントローラ６は、スピンチャック２の回転を停止して、基板回転工程を終了する（ステップＳ９）。その後、基板搬送ロボットによって、処理済みの基板Ｗが搬出される。
【0062】
図７Ａは、高速薄化段階を終えた基板Ｗの主面の表面プロファイル、すなわち、第１エッチング工程を開始する前の初期表面プロファイルの一例を示す。横軸は回転半径方向位置（回転軸線Ａ１からの距離）であり、縦軸は除去対象のシリコン層１００の層厚を表す。回転軸線Ａ１まわりの周方向位置に関しても多少のばらつきがあるので、表面プロファイルは線状ではなく帯状の形態を有する。ここでは高速薄化段階における目標層厚は４９μｍに設定されている。
【0063】
図７Ｂは、フッ硝酸水溶液（第１エッチング液）を用いる第１エッチング工程の後の表面プロファイル（第１表面プロファイル）の一例を表す。第１表面プロファイルは、初期プロファイルと第１エッチングプロファイルとの重ね合わせになる。換言すれば、第１表面プロファイルと初期表面プロファイルとの差分が第１エッチングプロファイルである。
【0064】
図７Ｃは、ＴＭＡＨ水溶液（第２エッチング液）を用いる第２エッチング工程後の表面プロファイル（第２表面プロファイル）の一例を示す。第２表面プロファイルは、第１表面プロファイルと第２エッチングプロファイルとの重ね合わせになる。換言すれば、第２表面プロファイルと第１表面プロファイルとの差分が第２エッチングプロファイルである。第２表面プロファイルは、初期表面プロファイル、第１エッチングプロファイルおよび第２エッチングプロファイルの重ね合わせとなる。
【0065】
この実施形態では、第１エッチング工程のエッチング条件（第１エッチングパラメータ）と、第２エッチング工程のエッチング条件（第２エッチングパラメータ）とが、第２表面プロファイルを可能な限り平坦にするように設定される。より具体的には、第１表面プロファイルよりも第２表面プロファイルの方が平坦になるように、第１エッチングパラメータ（とくに第１スキャンパラメータ）および第２エッチングパラメータ（とくに第２スキャンパラメータ）が調整されて設定される。第１エッチングパラメータを調整することによって第１エッチングプロファイルが調整され、第２エッチングパラメータを調整することによって第２エッチングプロファイルが調整される。第１エッチングパラメータの調整は第１エッチングプロファイルの調整と言い換えることができ、第２エッチングパラメータの調整は第２エッチングプロファイルの調整と言い換えることができる。
【0066】
前述のとおり、フッ硝酸水溶液（第１エッチング液）のエッチングレートは比較的高いので、それに応じて第１エッチングプロファイルは比較的大きな振幅を有する。よって、第１表面プロファイル（図７Ｂ参照）は、求めるレベルの平面度を達成し難い。一方、ＴＭＡＨ水溶液（第２エッチング液）のエッチングレートは比較的低いので、第２エッチングプロファイルは小さな振幅の形状とすることができる。その反面、第２エッチングプロファイルは大きな振幅を有することができない。そのため、第２表面プロファイルの大まかな形状は、第１エッチング工程によって決まってしまう。
【0067】
したがって、第１表面プロファイルが最も平坦になるように第１エッチングパラメータを設定して第１エッチング工程を行い、その後に第２エッチング工程を行えば、第２表面プロファイルは良好な平面度を有すると考えられる。しかし、この妥当であると考えられるプロセスは、本発明者による研究により、最終的に最善な（最も平坦な）第２表面プロファイルを必ずしも達成しないことが発見された。より具体的には、第１表面プロファイルが最も平坦となる第１エッチングパラメータと、その第１エッチングパラメータに対して、第２表面プロファイルが最も平坦となる第２エッチングパラメータとの組み合わせは、必ずしも最適解とはならない。
【0068】
そこで、本発明者は、第２エッチングパラメータの調整によって実現可能な第２エッチングプロファイルに基づいて、第１表面プロファイルを調整（すなわち第１エッチングプロファイルを調整）し、それによって、平面度の高い第２表面プロファイルを得ることを考えた。そして、第１エッチング工程および第２エッチング工程の条件を個別に設定して各工程で可能な限り平坦な表面プロファイルとなるように調整するのではなく、第１表面プロファイルが必ずしも最も平坦とはならない第１エッチング条件を設定しながら、第２表面プロファイルが最も平坦となるように、第１エッチング条件および第２エッチング条件を調整できることを発見した。
【0069】
図８は、エッチングパラメータの調整の流れの一例を示す。
【0070】
第１エッチング工程のための第１エッチングパラメータ（パラメータ群）のバリエーションを複数組準備する（ステップＳ１１）。そして、第１エッチングパラメータの各バリエーションを適用して、高速薄化段階を経た基板Ｗの主面に対して第１エッチング工程を行ったときの第１エッチングプロファイルを実測またはシミュレーションによって取得する（ステップＳ１２）。実測によるときには、第１エッチングプロファイルは、厚みセンサ７を用いて第１表面プロファイルおよび第１エッチング工程の前の基板Ｗの主面の表面プロファイル（初期表面プロファイル）を計測し、それらの差分を演算することによって求めることができる。
【0071】
さらに、第２エッチング工程のための第２エッチングパラメータ（パラメータ群）のバリエーションを複数組準備する（ステップＳ１３）。そして、第２エッチングパラメータの各バリエーションを適用して、基板Ｗの主面に対して第２エッチング工程を行ったときの第２エッチングプロファイルを実測またはシミュレーションによって取得する（ステップＳ１４）。実測によるときには、第２エッチングプロファイルは、厚みセンサ７を用いて第２表面プロファイルおよび第２エッチング工程の前の基板Ｗの主面の表面プロファイルを計測し、それらの差分を演算することによって求めることができる。基板Ｗは、この場合、第１エッチング工程を経た基板Ｗであることが好ましいが、高速薄化段階を経て第１エッチング工程を経ていない基板Ｗであってもよい。
【0072】
次に、第１エッチングプロファイルと第２エッチングプロファイルとを重ね合わせて合成エッチングプロファイルを作成する（ステップＳ１５）。合成エッチングプロファイルは、第１エッチングパラメータの複数のバリエーションから得られた複数の第１エッチングプロファイルと、第２エッチングパラメータの複数のバリエーションから得られた複数の第２エッチングプロファイルとの全ての組み合わせについて作成される。
【0073】
そうして作成された複数の合成エッチングプロファイルから、基板Ｗ全体で最も平坦な合成エッチングプロファイルが選定される（ステップＳ１６）。このとき、平面度が所定値（たとえば１．５μｍ）以下の合成エッチングプロファイルが選定される。その選定された合成エッチングプロファイルに対応する第１エッチングパラメータおよび第２エッチングパラメータの組み合わせが、基板処理に適用すべきエッチングパラメータとして確定される（ステップＳ１７）。
【0074】
初期表面プロファイルが充分な平面度を有するときには、合成エッチングプロファイルが所定値以下の平面度を有することにより、それに応じて、第２エッチング工程後の基板Ｗの主面は所定値（たとえば１．５μｍ）以下の平面度を有することができる。よって、上記のようにして確定した第１エッチングパラメータおよび第２エッチングパラメータを第１エッチング工程および第２エッチング工程にそれぞれ適用することによって、第２エッチング工程後の基板Ｗの主面は所定値以下の平面度を有することができる。
【0075】
【0076】
この例では、ステップＳ１５で得られる複数の合成エッチングプロファイルに初期表面プロファイルを重ね合わせて、第２表面プロファイルに相当する複数の合成表面プロファイルが求められる（ステップＳ２１）。そして、基板全体で最も平坦な合成表面プロファイルが選定される（ステップＳ２２）。このとき、平面度が所定値（たとえば１．５μｍ）以下の合成表面プロファイルが選定される。その選定された合成表面プロファイルが得られたときの合成エッチングプロファイルに対応する第１エッチングパラメータおよび第２エッチングパラメータの組み合わせが、基板処理に適用すべきエッチングパラメータとして確定される（ステップＳ２３）。初期表面プロファイルの平面度が不充分なときには、合成表面プロファイルの平面度を基準にエッチングパラメータを確定することにより、第２エッチング工程の後の表面プロファイルを最適化できる。
【0077】
合成表面プロファイルは、初期表面プロファイルに第１エッチングプロファイルおよび第２エッチングプロファイルを重ね合わせた表面プロファイルであり、前述のとおり、第２表面プロファイルに相当する。そこで、合成表面プロファイルが所定値（たとえば１．５μｍ）以下の平面度を有するように第１エッチングパラメータおよび第２エッチングパラメータが確定される。こうして確定された第１エッチングパラメータおよび第２エッチングパラメータを第１エッチング工程および第２エッチング工程にそれぞれ適用することによって、第２エッチング工程後の基板Ｗの主面は所定値（たとえば１．５μｍ）以下の平面度を有することができる。
【0078】
エッチングプロファイルに対して大きな影響を及ぼすエッチングパラメータの一つは、スキャンパラメータである。前述のとおり、第１エッチングパラメータは第１スキャンパラメータを含み、第２エッチングパラメータは第２スキャンパラメータを含む。スキャンパラメータとは、スキャン工程における着液位置の時間変化を規定するパラメータである。すなわち、スキャンパラメータは、時間経過に対する着液位置の変化を規定する。より具体的には、スキャンパラメータは、時間経過に伴う移動ノズルの位置の変化を規定する。第１スキャンパラメータおよび第２スキャンパラメータの組み合わせを適切に調整しておくことによって、第２エッチング工程後の基板Ｗの主面の表面プロファイルは所定値（たとえば１．５μｍ）以下の平面度を有することができる。
【0079】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、第３エッチング工程の特徴の一例を説明するための図である。第３エッチング工程の目的は、シリコンゲルマニウム層であるエッチングストップ層１０１を貫通することなく、そのエッチングストップ層１０１の上に残るシリコン層１００を全て除去することである。そのために、シリコンゲルマニウムに対するシリコンのエッチング選択性は可能な限り高いことが好ましく、たとえば１５０以上が好ましく、２５０以上であればより好ましい。そして、処理時間の短縮のために、シリコン層１００のエッチング層は可能な限り高いことが好ましく、たとえば２００ｎｍ／分以上が好ましく、３００ｎｍ／分以上であればより好ましい。
【0080】
図１０Ａは、第３エッチング液の一例であるアンモニア水によってシリコンを選択エッチングする場合について、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）の濃度（水酸化アンモニウム：水）に対するエッチング選択比（左縦軸）およびエッチングレート（右縦軸）の関係を調べた結果を示す。横軸は、水酸化アンモニウムの割合を１としたときの水の割合である。エッチング選択比は、Ｓｉ0.75Ｇｅ0.25のエッチングレートに対するＳｉのエッチングレートの比である（次に説明する図１０Ｂにおいても同じ）。アンモニア水の温度は７０℃とした。図中、エッチング選択比は「○」で表され、エッチングレートは「●」で表されている。エッチングレートは濃度が高いほど高くなっている。一方、エッチング選択比は、水酸化アンモニウム：水＝１：３０の付近までは濃度の増加に応じて増加傾向を示し、水酸化アンモニウム：水＝３０～２０の範囲ではほぼ変化がなく、水酸化アンモニウム：水＝１：２０よりも高い濃度範囲では減少傾向となっている。
【0081】
図１０Ｂは、水酸化アンモニウム：水＝１：２０の濃度のアンモニア水によってシリコンを選択エッチングする場合について、アンモニア水の温度に対するエッチング選択比（左縦軸）およびエッチングレート（右縦軸）の関係を調べた結果を示す。横軸は、アンモニア水の温度である。図１０Ａと同じく、エッチング選択比は「○」で表され、エッチングレートは「●」で表されている。エッチングレートは温度が高いほど高くなっている。一方、エッチング選択比は、５０℃までは減少傾向であり、５０℃を超える温度範囲で増加傾向に転じ、６０℃付近で極大となり、６０℃を超える温度範囲では再び減少傾向となっている。
【0082】
そこで、たとえば、水酸化アンモニウム：水＝１：２０で、かつ６０℃のアンモニア水を第３エッチング液として用いることによって、３００ｎｍ／分以上のエッチングレート、かつ２５０以上のエッチング選択比を達成できる。
【0083】
このように、濃度および温度を適切に設定したアンモニア水を第３エッチング液として用いて第３エッチング工程を行うことにより、シリコンゲルマニウム層からなるエッチングストップ層１０１の膜損失を抑制しながら、エッチングストップ層１０１上に残るシリコン層１００を全て除去することができる。たとえば、エッチングストップ層１０１の膜損失は、５ｎｍ以下とすることができる。
【0084】
以上、この発明の実施形態について説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することができる。
【0085】
たとえば、前述の実施形態では、高速薄化段階が研削工程および研磨工程を含む場合について主として説明したが、研磨工程を省いてもよい。
【0086】
また、精密薄化段階は、第１エッチング工程の前にドライエッチング工程を含んでいてもよい。
【0087】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【0088】
１ ：基板処理装置
２ ：スピンチャック
３ ：回転ホルダ
４ ：スピンモータ
５ ：処理液供給ユニット
６ ：コントローラ
７ ：厚みセンサ
１０ ：第１ノズル
１１ ：第１処理液配管
１２ ：第１エッチング液配管
１３ ：第１リンス液配管
１４ ：第１ノズル移動ユニット
１５ ：第１処理液バルブ
１６ ：第１エッチング液バルブ
１８ ：第１リンス液バルブ
２０ ：第２ノズル
２１ ：第２処理液配管
２２ ：第２エッチング液配管
２３ ：第２リンス液配管
２４ ：第２ノズル移動ユニット
２５ ：第２処理液バルブ
２６ ：第２エッチング液バルブ
２８ ：第２リンス液バルブ
３０ ：第３ノズル
３１ ：第３処理液配管
３２ ：第３エッチング液配管
３３ ：第３リンス液配管
３４ ：第３ノズル移動ユニット
３５ ：第３処理液バルブ
３６ ：第３エッチング液バルブ
３８ ：第３リンス液バルブ
４５ ：センサホルダ
４６ ：センサ駆動ユニット
５１ ：第１エッチング液供給ユニット
５２ ：第２エッチング液供給ユニット
５３ ：第３エッチング液供給ユニット
６１ ：プロセッサ
６２ ：メモリ
６３ ：補助記憶装置
６５ ：表示装置
６６ ：入力装置
１００ ：シリコン層
１０１ ：エッチングストップ層
１０２ ：シリコン活性層
１０３ ：多層配線層
１０４ ：埋め込み電源レール
２００ ：シリコン基板
２０１ ：絶縁層
３００ ：接着層
Ａ１ ：回転軸線
Ｍ１ ：第１スキャンモータ
Ｍ２ ：第２スキャンモータ
Ｍ３ ：第３スキャンモータ
Ｍ４ ：第４スキャンモータ
Ｗ ：基板（貼り合わせ基板）
Ｗ１ ：第１シリコンウエハ
Ｗ２ ：第２シリコンウエハ
２ ：スピンチャック
３ ：回転ホルダ
４ ：スピンモータ
５ ：処理液供給ユニット
６ ：コントローラ
７ ：厚みセンサ
１０ ：第１ノズル
１１ ：第１処理液配管
１２ ：第１エッチング液配管
１３ ：第１リンス液配管
１４ ：第１ノズル移動ユニット
１５ ：第１処理液バルブ
１６ ：第１エッチング液バルブ
１８ ：第１リンス液バルブ
２０ ：第２ノズル
２１ ：第２処理液配管
２２ ：第２エッチング液配管
２３ ：第２リンス液配管
２４ ：第２ノズル移動ユニット
２５ ：第２処理液バルブ
２６ ：第２エッチング液バルブ
２８ ：第２リンス液バルブ
３０ ：第３ノズル
３１ ：第３処理液配管
３２ ：第３エッチング液配管
３３ ：第３リンス液配管
３４ ：第３ノズル移動ユニット
３５ ：第３処理液バルブ
３６ ：第３エッチング液バルブ
３８ ：第３リンス液バルブ
４５ ：センサホルダ
４６ ：センサ駆動ユニット
５１ ：第１エッチング液供給ユニット
５２ ：第２エッチング液供給ユニット
５３ ：第３エッチング液供給ユニット
６１ ：プロセッサ
６２ ：メモリ
６３ ：補助記憶装置
６５ ：表示装置
６６ ：入力装置
１００ ：シリコン層
１０１ ：エッチングストップ層
１０２ ：シリコン活性層
１０３ ：多層配線層
１０４ ：埋め込み電源レール
２００ ：シリコン基板
２０１ ：絶縁層
３００ ：接着層
Ａ１ ：回転軸線
Ｍ１ ：第１スキャンモータ
Ｍ２ ：第２スキャンモータ
Ｍ３ ：第３スキャンモータ
Ｍ４ ：第４スキャンモータ
Ｗ ：基板（貼り合わせ基板）
Ｗ１ ：第１シリコンウエハ
Ｗ２ ：第２シリコンウエハ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】