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(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】P2024168361
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】基板処理方法および基板処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/306 20060101AFI20241128BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20241128BHJP
【ＦＩ】
H01L21/306 S
H01L21/302 105A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023084941
(22)【出願日】2023-05-23
(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】日野出 大輝
(72)【発明者】
【氏名】石津 岳明
【テーマコード（参考）】
5F004
5F043
【Ｆターム（参考）】
5F004BB18
5F004BB20
5F004BB24
5F004DA20
5F004DB01
5F004DB02
5F004DB03
5F004DB07
5F004EA37
5F004FA08
5F043AA31
5F043AA35
5F043DD07
5F043DD13
5F043EE07
5F043EE08
5F043EE10
5F043EE12
5F043EE22
5F043EE24
5F043EE25
5F043FF01
(57)【要約】
【課題】被覆層を形成しなくても凹部の幅のばらつきを減らすことが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、底に近づくにしたがって幅ＷＤが減少した凹部１０４が表面に設けられた基板Ｗを準備する基板準備工程と、凹部１０４の側面１０５をエッチングするエッチング液を凹部１０４の中に供給するエッチング液供給工程と、凹部１０４がエッチング液で満たされた状態で基板Ｗの表面とは反対の基板Ｗの裏面側から基板Ｗを加熱することにより、凹部１０４の側面１０５の温度を凹部１０４の底に近づくにしたがって増加させる裏面加熱工程とを含む。
【選択図】図７Ａ－Ｃ
【解決手段】基板処理方法は、底に近づくにしたがって幅ＷＤが減少した凹部１０４が表面に設けられた基板Ｗを準備する基板準備工程と、凹部１０４の側面１０５をエッチングするエッチング液を凹部１０４の中に供給するエッチング液供給工程と、凹部１０４がエッチング液で満たされた状態で基板Ｗの表面とは反対の基板Ｗの裏面側から基板Ｗを加熱することにより、凹部１０４の側面１０５の温度を凹部１０４の底に近づくにしたがって増加させる裏面加熱工程とを含む。
【選択図】図７Ａ－Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
底に近づくにしたがって幅が減少した凹部が表面に設けられた基板を準備する基板準備工程と、
前記凹部の側面をエッチングするエッチング液を前記凹部の中に供給するエッチング液供給工程と、
前記凹部が前記エッチング液で満たされた状態で前記基板の前記表面とは反対の前記基板の裏面側から前記基板を加熱することにより、前記凹部の前記側面の温度を前記凹部の前記底に近づくにしたがって増加させる裏面加熱工程と、を含む、基板処理方法。
前記凹部の側面をエッチングするエッチング液を前記凹部の中に供給するエッチング液供給工程と、
前記凹部が前記エッチング液で満たされた状態で前記基板の前記表面とは反対の前記基板の裏面側から前記基板を加熱することにより、前記凹部の前記側面の温度を前記凹部の前記底に近づくにしたがって増加させる裏面加熱工程と、を含む、基板処理方法。
【請求項2】
前記基板準備工程は、前記底に近づくにしたがって前記幅が減少した前記凹部を前記基板の前記表面に形成するドライエッチング工程を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記基板準備工程は、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーのメモリーセルアレイを構成する積層膜と、前記積層膜によって形成されており、前記底に近づくにしたがって前記幅が減少した前記凹部と、を含む前記基板を準備する工程である、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記裏面加熱工程は、前記基板の前記表面および裏面の温度を安定させる工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記エッチング液供給工程は、エッチング液タンクから供給された前記エッチング液を前記凹部の中に供給する工程を含み、
前記裏面加熱工程は、前記エッチング液タンクから供給された前記エッチング液を、前記基板の前記表面に供給される前記エッチング液の温度よりも高い温度に加熱し、加熱された前記エッチング液を前記基板の前記裏面に供給する工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
前記裏面加熱工程は、前記エッチング液タンクから供給された前記エッチング液を、前記基板の前記表面に供給される前記エッチング液の温度よりも高い温度に加熱し、加熱された前記エッチング液を前記基板の前記裏面に供給する工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項6】
前記裏面加熱工程は、前記凹部が前記エッチング液で満たされた状態を維持しながら、前記基板の前記裏面を前記エッチング液の沸点以上の温度に加熱する工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項7】
前記基板処理方法は、前記基板への前記エッチング液の供給時間、および前記基板の前記表面に供給される前記エッチング液の温度を表す液温と前記基板を加熱する温度を表す加熱温度との組み合わせ、のうちの少なくとも１つが異なる複数のレシピのいずれか１つを選択するレシピ選択工程をさらに含み、
前記エッチング液供給工程は、選択された前記レシピに指定されている前記液温の前記エッチング液を、選択された前記レシピに指定されている前記供給時間だけ前記凹部の中に供給し、
前記裏面加熱工程は、選択された前記レシピに指定されている前記加熱温度で前記基板を前記基板の前記裏面側から加熱する、請求項１または２に記載の基板処理方法。
前記エッチング液供給工程は、選択された前記レシピに指定されている前記液温の前記エッチング液を、選択された前記レシピに指定されている前記供給時間だけ前記凹部の中に供給し、
前記裏面加熱工程は、選択された前記レシピに指定されている前記加熱温度で前記基板を前記基板の前記裏面側から加熱する、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記基板処理方法は、前記基板に供給される前の前記エッチング液の温度を測定する液温測定工程をさらに含み、
前記裏面加熱工程は、前記液温測定工程で測定された前記エッチング液の温度に応じて前記基板を前記基板の前記裏面側から加熱する温度を変更することにより、前記液温測定工程で測定された前記エッチング液の温度と前記基板の前記裏面の温度との差の変動を減少させる工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
前記裏面加熱工程は、前記液温測定工程で測定された前記エッチング液の温度に応じて前記基板を前記基板の前記裏面側から加熱する温度を変更することにより、前記液温測定工程で測定された前記エッチング液の温度と前記基板の前記裏面の温度との差の変動を減少させる工程を含む、請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項9】
底に近づくにしたがって幅が減少した凹部が表面に設けられた基板を保持する基板ホルダーと、
前記凹部の側面をエッチングするエッチング液を、前記基板ホルダーに保持されている前記基板の前記凹部の中に供給するエッチング液ノズルと、
前記基板ホルダーが前記基板を保持しており前記凹部が前記エッチング液で満たされた状態で前記基板の前記表面とは反対の前記基板の裏面側から前記基板を加熱することにより、前記凹部の前記側面の温度を前記凹部の前記底に近づくにしたがって増加させる基板加熱ヒーターと、を含む、基板処理装置。
前記凹部の側面をエッチングするエッチング液を、前記基板ホルダーに保持されている前記基板の前記凹部の中に供給するエッチング液ノズルと、
前記基板ホルダーが前記基板を保持しており前記凹部が前記エッチング液で満たされた状態で前記基板の前記表面とは反対の前記基板の裏面側から前記基板を加熱することにより、前記凹部の前記側面の温度を前記凹部の前記底に近づくにしたがって増加させる基板加熱ヒーターと、を含む、基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。基板には、例えば、半導体ウエハ、液晶表示装置や有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などの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、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、底に近づくにしたがって径が減少したリセスをドライエッチングによって形成し、その後、リセスの表面側部分を被覆層で被覆しながら、リセスの深部を薬液でエッチングすることを開示している。リセスの表面側部分を被覆する被覆層は、リセスを充填する充填層が形成された後に形成される。特許文献１の段落０１７０、段落０２２５、図１１、および図１７は、基板の上面上の処理液から充填層を形成するために、基板の下側から基板を加熱する構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－０９９６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１では、リセスの深部を薬液でエッチングする前に、リセスの表面側部分を被覆層で被覆する必要がある。
【0005】
本発明の目的の１つは、被覆層を形成しなくても凹部の幅のばらつきを減らす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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態は、底に近づくにしたがって幅が減少した凹部が表面に設けられた基板を準備する基板準備工程と、前記凹部の側面をエッチングするエッチング液を前記凹部の中に供給するエッチング液供給工程と、前記凹部が前記エッチング液で満たされた状態で前記基板の前記表面とは反対の前記基板の裏面側から前記基板を加熱することにより、前記凹部の前記側面の温度を前記凹部の前記底に近づくにしたがって増加させる裏面加熱工程と、を含む、基板処理方法を提供する。
【0007】
前記実施形態において、以下の特徴の少なくとも１つを、前記基板処理方法に加えてもよい。
【0008】
前記基板準備工程は、前記底に近づくにしたがって前記幅が減少した前記凹部を前記基板の前記表面に形成するドライエッチング工程を含む。
【0009】
前記基板準備工程は、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーのメモリーセルアレイを構成する積層膜と、前記積層膜によって形成されており、前記底に近づくにしたがって前記幅が減少した前記凹部と、を含む前記基板を準備する工程である。
【0010】
前記裏面加熱工程は、前記基板の前記表面および裏面の温度を安定させる工程を含む。
【0011】
前記エッチング液供給工程は、エッチング液タンクから供給された前記エッチング液を前記凹部の中に供給する工程を含み、前記裏面加熱工程は、前記エッチング液タンクから供給された前記エッチング液を、前記基板の前記表面に供給される前記エッチング液の温度よりも高い温度に加熱し、加熱された前記エッチング液を前記基板の前記裏面に供給する工程を含む。
【0012】
前記裏面加熱工程は、前記凹部が前記エッチング液で満たされた状態を維持しながら、前記基板の前記裏面を前記エッチング液の沸点以上の温度に加熱する工程を含む。
【0013】
前記基板処理方法は、前記基板への前記エッチング液の供給時間、および前記基板の前記表面に供給される前記エッチング液の温度を表す液温と前記基板を加熱する温度を表す加熱温度との組み合わせ、のうちの少なくとも１つが異なる複数のレシピのいずれか１つを選択するレシピ選択工程をさらに含み、前記エッチング液供給工程は、選択された前記レシピに指定されている前記液温の前記エッチング液を、選択された前記レシピに指定されている前記供給時間だけ前記凹部の中に供給し、前記裏面加熱工程は、選択された前記レシピに指定されている前記加熱温度で前記基板を前記基板の前記裏面側から加熱する。
【0014】
前記基板処理方法は、前記基板に供給される前の前記エッチング液の温度を測定する液温測定工程をさらに含み、前記裏面加熱工程は、前記液温測定工程で測定された前記エッチング液の温度に応じて前記基板を前記基板の前記裏面側から加熱する温度を変更することにより、前記液温測定工程で測定された前記エッチング液の温度と前記基板の前記裏面の温度との差の変動を減少させる工程を含む。
【0015】
本発明の他の実施形態は、底に近づくにしたがって幅が減少した凹部が表面に設けられた基板を保持する基板ホルダーと、前記凹部の側面をエッチングするエッチング液を、前記基板ホルダーに保持されている前記基板の前記凹部の中に供給するエッチング液ノズルと、前記基板ホルダーが前記基板を保持しており前記凹部が前記エッチング液で満たされた状態で前記基板の前記表面とは反対の前記基板の裏面側から前記基板を加熱することにより、前記凹部の前記側面の温度を前記凹部の前記底に近づくにしたがって増加させる基板加熱ヒーターと、を含む、基板処理装置を提供する。この装置によれば、前述の基板処理方法と同様の効果を奏することができる。基板処理方法に関する前述の特徴の少なくとも１つを前記基板処理装置に加えてもよい。
【0016】
前記基板加熱ヒーターは、前記基板に接触しながら前記基板を加熱してもよいし、前記基板に接触せずに前記基板を加熱してもよい。前記基板加熱ヒーターは、熱伝導、対流、および熱放射のいずれかによって前記基板を加熱してもよいし、これらのうちの２つ以上によって前記基板を加熱してもよい。前記基板加熱ヒーターは、加熱液や加熱ガスなどの加熱流体を基板の裏面に接触させることにより、前記基板加熱ヒーターが発した熱を前記基板に伝達してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1A】本発明の一実施形態に係る基板処理装置のレイアウトを示す概略平面図である。
【図1B】基板処理装置の概略側面図である。
【図2】処理ユニットの内部を水平に見た概略図である。
【図3】基板処理装置の処理液供給システムを示す概略図である。
【図6】基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図7A-C】基板処理装置で処理される前後の基板の断面の一例を示す概略図である。
【図8】基板処理装置によって行われるウェットエッチングの一例について説明するための工程図である。
【図9】基板の表面にエッチング液を供給しながら基板の裏面側から基板を加熱するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
【0020】
基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板Ｗを収容するキャリアＣＡを保持するロードポートＬＰと、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡから搬送された基板Ｗを処理液や処理ガスなどの処理流体で処理する複数の処理ユニット２と、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡと複数の処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送システムＴＳと、基板処理装置１を制御する制御装置３とを備えている。
【0021】
複数の処理ユニット２は、複数のタワーＴＷを形成している。図１Ａは、４つのタワーＴＷが形成された例を示している。図１Ｂに示すように、１つのタワーＴＷに含まれる複数の処理ユニット２は、上下に積層されている。図１Ａに示すように、複数のタワーＴＷは、平面視で基板処理装置１の奥行方向に並んだ２つの列を形成している。平面視において２つの列は搬送路ＴＰを介して互いに向かい合っている。
【0022】
搬送システムＴＳは、ロードポートＬＰ上のキャリアＣＡと複数の処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送するインデクサロボットＩＲと、インデクサロボットＩＲと複数の処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送するセンターロボットＣＲとを含む。インデクサロボットＩＲは、平面視でロードポートＬＰとセンターロボットＣＲとの間に配置されている。センターロボットＣＲは、搬送路ＴＰに配置されている。
【0023】
インデクサロボットＩＲは、基板Ｗを水平に支持する１つ以上のハンドＨｉを含む。ハンドＨｉは、水平方向および鉛直方向のいずれにも平行に移動可能である。ハンドＨｉは、鉛直な直線まわりに回転可能である。ハンドＨｉは、いずれのロードポートＬＰ上のキャリアＣＡに対しても基板Ｗの搬入および搬出を行うことができ、センターロボットＣＲと基板Ｗの受け渡しをすることができる。
【0024】
センターロボットＣＲは、基板Ｗを水平に支持する１つ以上のハンドＨｃを含む。ハンドＨｃは、水平方向および鉛直方向のいずれにも平行に移動可能である。ハンドＨｃは、鉛直な直線まわりに回転可能である。ハンドＨｃは、インデクサロボットＩＲと基板Ｗの受け渡しをすることができ、いずれの処理ユニット２に対しても基板Ｗの搬入および搬出を行うことができる。
【0025】
次に、処理ユニット２について説明する。
【0026】
図２は、処理ユニット２の内部を水平に見た概略図である。処理ユニット２は、内部空間を有する箱型のチャンバー４と、チャンバー４内で１枚の基板Ｗを水平に保持しながら基板Ｗの中央部を通る鉛直な回転軸線Ａ１まわりに回転させるスピンチャック１０と、回転軸線Ａ１まわりにスピンチャック１０を取り囲む筒状の処理カップ２１とを含む。
【0027】
チャンバー４は、基板Ｗが通過する搬入搬出口５ｂが設けられた箱型の隔壁５と、搬入搬出口５ｂを開閉するシャッター７とを含む。ＦＦＵ６（ファン・フィルター・ユニット）は、隔壁５の上部に設けられた送風口５ａの上に配置されている。ＦＦＵ６は、クリーンエアー（フィルターによってろ過された空気）を送風口５ａからチャンバー４内に常時供給する。チャンバー４内の気体は、処理カップ２１の底部に接続された排気ダクト８を通じてチャンバー４から排出される。これにより、クリーンエアーのダウンフローがチャンバー４内に常時形成される。排気ダクト８に排出される排気の流量は、排気ダクト８内に配置された排気バルブ９の開度に応じて変更される。
【0028】
スピンチャック１０は、水平な姿勢で保持された円板状のスピンベース１２と、スピンベース１２の上方で基板Ｗを水平な姿勢で保持する複数のチャックピン１１と、スピンベース１２の中央部から下方に延びるスピン軸１３と、スピン軸１３を回転させることによりスピンベース１２および複数のチャックピン１１を回転させるスピンモーター１４とを含む。複数のチャックピン１１は、基板ホルダーの一例である。スピンチャック１０は、複数のチャックピン１１を基板Ｗの外周面に接触させる挟持式のチャックに限らず、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）をスピンベース１２の上面１２ｕに吸着させることにより基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。この場合、スピンベース１２が基板ホルダーに相当する。
【0029】
処理カップ２１は、基板Ｗから外方に排出された処理液を受け止める複数のガード２４と、複数のガード２４によって下方に案内された処理液を受け止める複数のカップ２３と、複数のガード２４および複数のカップ２３を取り囲む円筒状の外壁部材２２とを含む。図２は、４つのガード２４と３つのカップ２３とが設けられており、最も外側のカップ２３が上から３番目のガード２４と一体である例を示している。
【0030】
ガード２４は、スピンチャック１０を取り囲む円筒部２５と、円筒部２５の上端部から回転軸線Ａ１に向かって斜め上に延びる円環状の天井部２６とを含む。複数の天井部２６は、上下に重なっており、複数の円筒部２５は、同心円状に配置されている。天井部２６の円環状の上端は、平面視で基板Ｗおよびスピンベース１２を取り囲むガード２４の上端２４ｕに相当する。複数のカップ２３は、それぞれ、複数の円筒部２５の下方に配置されている。カップ２３は、ガード２４によって下方に案内された処理液を受け止める環状の液受溝を形成している。
【0031】
処理ユニット２は、複数のガード２４を個別に昇降させるガード昇降ユニット２７を含む。ガード昇降ユニット２７は、上位置から下位置までの任意の位置にガード２４を位置させる。図２は、２つのガード２４が上位置に配置されており、残り２つのガード２４が下位置に配置された状態を示している。上位置は、ガード２４の上端２４ｕがスピンチャック１０に保持されている基板Ｗが配置される保持位置よりも上方に配置される位置である。下位置は、ガード２４の上端２４ｕが保持位置よりも下方に配置される位置である。
【0032】
回転している基板Ｗに処理液を供給するときは、少なくとも１つのガード２４が上位置に配置される。この状態で、処理液が基板Ｗに供給されると、処理液は、基板Ｗから外方に振り切られる。振り切られた処理液は、基板Ｗに水平に対向するガード２４の内面に衝突し、このガード２４に対応するカップ２３に案内される。これにより、基板Ｗから排出された処理液がカップ２３に集められる。
【0033】
処理ユニット２は、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗに向けて処理液や処理ガスなどの処理流体を吐出する複数のノズルを含む。複数のノズルは、基板Ｗの上面に向けてエッチング液を吐出するエッチング液ノズル３１ａと、基板Ｗの上面に向けて薬液を吐出する薬液ノズル３１ｂと、基板Ｗの上面に向けてリンス液を吐出するリンス液ノズル３５とを含む。複数のノズルは、さらに、基板Ｗの上面に向けて有機溶剤の液体（以下では、単に「有機溶剤」という。）を吐出する有機溶剤ノズル３９とを含む。
【0034】
図２は、エッチング液がフッ酸であり、薬液がＳＣ１であり、リンス液がＤＩＷであり、有機溶剤がＩＰＡである例を示している。ＨＦは、フッ酸（フッ化水素酸）を表している。ＳＣ１は、水酸化アンモニウムと過酸化水素と水とを含む液体を表している。ＤＩＷは、純水（脱イオン水（ＤＩＷ（deionized water）））を表している。ＩＰＡは、イソプロピルアルコールを表している。エッチング液は、フッ酸以外の液体であってもよい。薬液、リンス液、および有機溶剤についても同様である。
【0035】
エッチング液は、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸、リン酸、酢酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（例えばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（例えば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、界面活性剤、および腐食防止剤の少なくとも１つを含む液であってもよいし、これ以外の液体であってもよい。薬液についても同様である。リンス液は、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、希釈濃度（例えば、１０～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水、および希釈濃度（例えば、１０～１００ｐｐｍ程度）のアンモニア水のいずれかであってもよい。有機溶剤は、ＩＰＡ以外のアルコールであってもよいし、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）などのアルコール以外の有機溶剤であってもよい。
【0036】
エッチング液ノズル３１ａは、チャンバー４内で水平に移動可能なスキャンノズルであってもよいし、チャンバー４の隔壁５に対して固定された固定ノズルであってもよい。薬液ノズル３１ｂ、リンス液ノズル３５、および有機溶剤ノズル３９についても同様である。図２は、エッチング液ノズル３１ａ、薬液ノズル３１ｂ、リンス液ノズル３５、および有機溶剤ノズル３９が、スキャンノズルであり、これら４つのノズルにそれぞれ対応する４つのノズル移動ユニットが設けられた例を示している。
【0037】
エッチング液ノズル３１ａは、エッチング液ノズル３１ａにエッチング液を案内するエッチング液配管３２ａに接続されている。エッチング液配管３２ａに介装されたエッチング液バルブ３３ａが開かれると、エッチング液が、エッチング液ノズル３１ａの吐出口から下方に連続的に吐出される。エッチング液ノズル３１ａは、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方にエッチング液ノズル３１ａを移動させるノズル移動ユニット３４ａに接続されている。ノズル移動ユニット３４ａは、エッチング液ノズル３１ａから吐出されたエッチング液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、エッチング液ノズル３１ａが平面視で処理カップ２１のまわりに位置する待機位置と、の間でエッチング液ノズル３１ａを水平に移動させる。
【0038】
図示はしないが、エッチング液バルブ３３ａは、エッチング液が通過する環状の弁座が設けられたバルブボディと、弁座に対して移動可能な弁体と、弁体が弁座に接触する閉位置と弁体が弁座から離れた開位置との間で弁体を移動させるアクチュエータとを含む。他のバルブについても同様である。アクチュエータは、空圧アクチュエータまたは電動アクチュエータであってもよいし、これら以外のアクチュエータであってもよい。制御装置３は、アクチュエータを制御することにより、エッチング液バルブ３３ａを開閉させる。
【0039】
薬液ノズル３１ｂは、薬液ノズル３１ｂに薬液を案内する薬液配管３２ｂに接続されている。薬液配管３２ｂに介装された薬液バルブ３３ｂが開かれると、薬液が、薬液ノズル３１ｂの吐出口から下方に連続的に吐出される。薬液ノズル３１ｂは、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に薬液ノズル３１ｂを移動させるノズル移動ユニット３４ｂに接続されている。ノズル移動ユニット３４ｂは、薬液ノズル３１ｂから吐出された薬液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、薬液ノズル３１ｂが平面視で処理カップ２１のまわりに位置する待機位置と、の間で薬液ノズル３１ｂを水平に移動させる。
【0040】
リンス液ノズル３５は、リンス液ノズル３５にリンス液を案内するリンス液配管３６に接続されている。リンス液配管３６に介装されたリンス液バルブ３７が開かれると、リンス液が、リンス液ノズル３５の吐出口から下方に連続的に吐出される。リンス液ノズル３５は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方にリンス液ノズル３５を移動させるノズル移動ユニット３８に接続されている。ノズル移動ユニット３８は、リンス液ノズル３５から吐出されたリンス液が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、リンス液ノズル３５が平面視で処理カップ２１のまわりに位置する待機位置と、の間でリンス液ノズル３５を水平に移動させる。
【0041】
有機溶剤ノズル３９は、有機溶剤ノズル３９に有機溶剤を案内する有機溶剤配管４０に接続されている。有機溶剤配管４０に介装された有機溶剤バルブ４１が開かれると、有機溶剤が、有機溶剤ノズル３９の吐出口から下方に連続的に吐出される。有機溶剤ノズル３９は、鉛直方向および水平方向の少なくとも一方に有機溶剤ノズル３９を移動させるノズル移動ユニット４２に接続されている。ノズル移動ユニット４２は、有機溶剤ノズル３９から吐出された有機溶剤が基板Ｗの上面に供給される処理位置と、有機溶剤ノズル３９が平面視で処理カップ２１のまわりに位置する待機位置と、の間で有機溶剤ノズル３９を水平に移動させる。
【0042】
複数のノズルは、エッチング液ノズル３１ａ等に加えて、基板Ｗの下面の中央部に向けて処理流体を吐出する下面ノズル７１を含む。図２は、エッチング液の一例であるフッ酸を下面ノズル７１が吐出する例を示している。下面ノズル７１から吐出される処理流体は、フッ酸以外の液体または気体であってもよい。下面ノズル７１は、スピンベース１２の上面１２ｕと基板Ｗの下面との間に配置されている。基板Ｗがスピンチャック１０に保持されているとき、下面ノズル７１の吐出口は、基板Ｗの下面の中央部に上下に対向する。
【0043】
図２に示す例では、下面ノズル７１は、室温（例えば、２０～３０℃）よりも高温の加熱流体を下面ノズル７１に案内する加熱流体配管７２ａと、リンス液を下面ノズル７１に案内するリンス液配管７２ｂとに接続されている。加熱流体は、加熱流体配管７２ａに介装された基板加熱ヒーター７４によって加熱され、下面ノズル７１に供給される。加熱流体配管７２ａに介装された加熱流体バルブ７３ａが開かれると、基板加熱ヒーター７４によって加熱された加熱流体が、下面ノズル７１の吐出口から上方に連続的に吐出される。リンス液配管７２ｂに介装されたリンス液バルブ７３ｂが開かれると、リンス液の一例である純水が、下面ノズル７１の吐出口から上方に連続的に吐出される。
【0044】
図２は、下面ノズル７１に設けられた吐出口の数が１つである例を示している。下面ノズル７１は、基板Ｗの回転軸線Ａ１からの距離が異なる複数の位置にそれぞれ配置された複数の吐出口を備えていてもよい。複数の吐出口は、基板Ｗの回転軸線Ａ１に直交する１つの直線上に配置された２つ以上の吐出口を含んでいてもよいし、このような吐出口を含んでいなくてもよい。つまり、後者の場合、各吐出口は、他の１つ以上の吐出口に対して基板Ｗの径方向だけでなく基板Ｗの周方向にもずれていてもよい。複数の吐出口が下面ノズル７１に設けられる場合、下面ノズル７１は、基板Ｗの回転軸線Ａ１に直交する方向に延びる水平な長方形状であってもよいし、スピンチャック１０に保持されている基板Ｗと同心で、基板Ｗの直径よりも小さい水平な円板状であってもよい。
【0045】
次に、図２に示す処理ユニット２に処理液を供給する処理液供給システムについて説明する。
【0046】
図３は、基板処理装置１の処理液供給システムを示す概略図である。基板処理装置１は、エッチング液ノズル３１ａにエッチング液を供給する処理液供給システムを備えている。処理液供給システムは、エッチング液ノズル３１ａに供給すべきエッチング液を貯留するエッチング液タンク７５と、エッチング液タンク７５から供給されたエッチング液を循環させる循環配管７６と、エッチング液タンク７５内のエッチング液を循環配管７６に送る循環ポンプ７７とを含む。処理液供給システムは、さらに、循環配管７６内を流れるエッチング液を加熱する循環ヒーター７８と、循環配管７６内を流れるエッチング液から異物を除去する循環フィルター７９とを含む。
【0047】
循環配管７６の上流端および下流端は、エッチング液タンク７５に接続されている。エッチング液は、エッチング液タンク７５から循環配管７６の上流端に送られ、循環配管７６の下流端からエッチング液タンク７５に戻る。これにより、エッチング液タンク７５および循環配管７６によって形成された環状の循環路をエッチング液が循環する。エッチング液が循環路を循環している間に、エッチング液が循環ヒーター７８によって加熱され、エッチング液に含まれる異物が循環フィルター７９によって除去される。これにより、エッチング液タンク７５内のエッチング液が室温よりも高い一定の温度に維持される。
【0048】
エッチング液タンク７５内のエッチング液は、１つのタワーＴＷに含まれる複数の処理ユニット２に供給される。処理液供給システムは、循環配管７６内のエッチング液を１つのタワーＴＷに含まれる複数の処理ユニット２に向けて案内する共通配管８０を含む。複数のエッチング液ノズル３１ａは、複数のエッチング液配管３２ａを介して共通配管８０に接続されている。複数の下面ノズル７１は、複数の加熱流体配管７２ａを介して共通配管８０に接続されている。エッチング液タンク７５内のエッチング液は、循環ヒーター７８および基板加熱ヒーター７４によって加熱された後に下面ノズル７１に供給される。したがって、下面ノズル７１は、基板Ｗの上面に供給されるエッチング液よりも高温のエッチング液を基板Ｗの下面に供給する。
【0049】
基板処理装置１は、基板Ｗに供給される前のエッチング液の温度を測定する複数の液温センサー８１を備えていてもよい。複数の液温センサー８１は、１つのエッチング液ノズル３１ａごとに１つずつ設けられている。液温センサー８１は、チャンバー４内でエッチング液の温度を測定してもよいし、チャンバー４の外でエッチング液の温度を測定してもよい。
【0050】
図３に示すように、エッチング液タンク７５からエッチング液ノズル３１ａまでの距離がエッチング液ノズル３１ａごとに異なるので、エッチング液ノズル３１ａから吐出されたときのエッチング液の温度は、エッチング液ノズル３１ａごとに異なる可能性がある。これに対して、基板加熱ヒーター７４から下面ノズル７１までの距離のばらつきが小さいので、下面ノズル７１から吐出されたときのエッチング液の温度のばらつきは小さいと予想される。
【0051】
制御装置３は、液温センサー８１の検出値に基づいて基板加熱ヒーター７４の温度を変更することにより、エッチング液ノズル３１ａから吐出されるエッチング液の温度と下面ノズル７１から吐出されるエッチング液の温度との差を一定値に維持してもよい。このようにすれば、基板Ｗの表面に供給されるエッチング液の温度と基板Ｗの裏面に供給されるエッチング液の温度との差を複数の処理ユニット２の間で一定またはほぼ一定に維持することができる。
【0052】
処理液供給システムは、１つのタワーＴＷに含まれる複数の処理ユニット２で基板Ｗに供給された処理液を排出する排液配管と、同処理液を回収する回収配管とを含む。排液配管は、１つの処理ユニット２ごとに１つずつ設けられた複数の個別排液配管８２ｉと、複数の個別排液配管８２ｉによって案内された処理液を案内する共通排液配管８２ｃとを含む。回収配管は、１つの処理ユニット２ごとに１つずつ設けられた複数の個別回収配管８３ｉと、複数の個別回収配管８３ｉによって案内された処理液を案内する共通回収配管８３ｃとを含む。
【0053】
個別排液配管８２ｉおよび個別回収配管８３ｉは、カップ２３に接続されている。個別排液配管８２ｉに介装された排液バルブ８２ｖが開かれると、カップ２３内のエッチング液が、個別排液配管８２ｉを介して共通排液配管８２ｃに排出される。個別回収配管８３ｉに介装された回収バルブ８３ｖが開かれると、カップ２３内のエッチング液が、個別回収配管８３ｉを介して共通回収配管８３ｃに排出される。共通回収配管８３ｃの下流端は、エッチング液タンク７５に接続されている。共通回収配管８３ｃ内のエッチング液は、エッチング液タンク７５内に流れる。これにより、基板Ｗに供給されたエッチング液がエッチング液タンク７５に回収される。
【0054】
次に、図２に示す処理ユニット２とは異なる処理ユニット２について説明する。
【0055】
図４は、図２に示す処理ユニット２とは異なる処理ユニット２の内部を水平に見た概略図である。図５は、図４に示す処理ユニット２に設けられたスピンチャック１０およびホットプレート９２を上から見た概略図である。図２に示された構成と同等の構成については、図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【0056】
図４および図５に示す処理ユニット２の図２に示す処理ユニット２に対する主要な相違点は、下面ノズル７１の代わりにホットプレート９２が設けられていることである。ホットプレート９２は、電力の供給に応じて発熱する電気機器の一例である。図４に示すように、ホットプレート９２は、基板Ｗとスピンベース１２との間に配置される。
【0057】
ホットプレート９２は、通電によりジュール熱を発生する基板加熱ヒーター９３と、基板加熱ヒーター９３を収容するアウターケース９４とを含む。基板加熱ヒーター９３およびアウターケース９４は、基板Ｗの下方に配置される。基板加熱ヒーター９３は、基板加熱ヒーター９３に電力を供給する配線（図示せず）に接続されている。基板加熱ヒーター９３の温度は、制御装置３によって変更される。制御装置３が基板加熱ヒーター９３を発熱させると、基板Ｗの全体が均一に加熱される。
【0058】
ホットプレート９２のアウターケース９４は、基板Ｗの下方に配置される円板状のベース部９５と、ベース部９５の上面から上方に突出する複数の半球状の突出部９６とを含む。ベース部９５の上面は、基板Ｗの下面と平行であり、基板Ｗの直径より小さい外径を有している。複数の突出部９６は、ベース部９５の上面から上方に離れた位置で基板Ｗの下面に接触する。複数の突出部９６は、基板Ｗが水平に支持されるように、ベース部９５の上面内の複数の位置に配置されている。基板Ｗは、基板Ｗの下面がベース部９５の上面から上方に離れた状態で水平に支持される。
【0059】
図５に示すように、複数のチャックピン１１は、ホットプレート９２のまわりに配置されている。ホットプレート９２の中心線は、基板Ｗの回転軸線Ａ１上に配置されている。スピンチャック１０が回転しても、ホットプレート９２は回転しない。ホットプレート９２の外径は、基板Ｗの直径よりも小さい。ホットプレート９２の外径と基板Ｗの直径との差は、チャックピン１１の高さ（図４参照。スピンベース１２の上面１２ｕからチャックピン１１の上端までの上下方向の長さ）よりも小さい。
【0060】
図４に示すように、ホットプレート９２は、ホットプレート９２の中央部から下方に延びる支軸９７によって水平に支持されている。ホットプレート９２は、スピンベース１２に対して上下に移動可能である。ホットプレート９２は、支軸９７を介してプレート昇降ユニット９８に接続されている。プレート昇降ユニット９８は、上位置（図４において実線で示す位置）と下位置（図４において二点鎖線で示す位置）との間でホットプレート９２を鉛直に昇降させる。上位置は、ホットプレート９２が基板Ｗの下面に接触する接触位置である。下位置は、ホットプレート９２が基板Ｗから離れた状態で基板Ｗの下面とスピンベース１２の上面１２ｕとの間に配置される近接位置である。
【0061】
プレート昇降ユニット９８は、上位置から下位置までの任意の位置にホットプレート９２を位置させる。基板Ｗが複数のチャックピン１１に支持されており、基板Ｗの把持が解除されている状態で、ホットプレート９２が上位置まで上昇すると、ホットプレート９２の複数の突出部９６が基板Ｗに下面に接触し、基板Ｗがホットプレート９２に支持される。その後、基板Ｗは、ホットプレート９２によって持ち上げられ、複数のチャックピン１１から上方に離れる。この状態で、ホットプレート９２が下位置まで下降すると、ホットプレート９２上の基板Ｗが複数のチャックピン１１の上に置かれ、ホットプレート９２が基板Ｗから下方に離れる。このようにして、基板Ｗは、複数のチャックピン１１とホットプレート９２との間で受け渡される。
【0062】
次に、基板処理装置１の電気的構成について説明する。
【0063】
図６は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。制御装置３は、少なくとも１つのコンピューターを含む。コンピューターは、コンピューター本体３ａと、コンピューター本体３ａに接続された周辺装置３ｄとを含む。コンピューター本体３ａは、各種の命令を実行するＣＰＵ３ｂ（central processing unit：中央処理装置）と、情報を記憶するメモリー３ｃとを含む。周辺装置３ｄは、プログラムＰ等の情報を記憶するストレージ３ｅと、リムーバブルメディアＲＭから情報を読み取るリーダー３ｆと、ホストコンピューター等の他の装置と通信する通信装置３ｇとを含む。
【0064】
制御装置３は、入力装置および表示装置に接続されている。入力装置は、ユーザーやメンテナンス担当者などの操作者が基板処理装置１に情報を入力するときに操作される。情報は、表示装置の画面に表示される。入力装置は、キーボード、ポインティングデバイス、およびタッチパネルのいずれかであってもよいし、これら以外の装置であってもよい。入力装置および表示装置を兼ねるタッチパネルディスプレイが基板処理装置１に設けられてもよい。
【0065】
ＣＰＵ３ｂは、ストレージ３ｅに記憶されたプログラムＰを実行する。ストレージ３ｅ内のプログラムＰは、制御装置３に予めインストールされたものであってもよいし、リーダー３ｆを通じてリムーバブルメディアＲＭからストレージ３ｅに送られたものであってもよいし、ホストコンピューターなどの外部装置から通信装置３ｇを通じてストレージ３ｅに送られたものであってもよい。
【0066】
ストレージ３ｅおよびリムーバブルメディアＲＭは、電力が供給されていなくても記憶を保持する不揮発性メモリーである。ストレージ３ｅは、例えば、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置である。リムーバブルメディアＲＭは、例えば、コンパクトディスクなどの光ディスクまたはメモリーカードなどの半導体メモリーである。リムーバブルメディアＲＭは、プログラムＰが記録されたコンピューター読取可能な記録媒体の一例である。リムーバブルメディアＲＭは、一時的ではない有形の記録媒体（non-transitory tangible media）である。
【0067】
ストレージ３ｅは、複数のレシピを記憶している。レシピは、基板Ｗの処理内容、処理条件、および処理手順を規定する情報である。複数のレシピは、基板Ｗへのエッチング液の供給時間（エッチング液バルブ３３ａを開いてからエッチング液バルブ３３ａを閉じるまでの時間）、基板Ｗの表面に供給されるエッチング液の温度を表す液温と基板Ｗを加熱する温度を表す加熱温度との組み合わせ、のうちの少なくとも１つが異なる。基板Ｗの裏面をホットプレート９２で加熱するのではなく、加熱液や加熱ガスなどの加熱流体を基板Ｗの裏面に向けて吐出することにより基板Ｗの裏面を加熱する場合、加熱温度は、加熱流体の温度を表す。
【0068】
制御装置３は、ホストコンピューターによって指定されたレシピにしたがって基板Ｗが処理されるように基板処理装置１を制御する。具体的には、制御装置３は、ホストコンピューターによって指定されたレシピをストレージ３ｅ内の複数のレシピの中から選択し、選択したレシピにしたがって基板処理装置１を動作させる。これにより、ホストコンピューターによって指定されたレシピにしたがって基板Ｗが処理される。制御装置３は、後述する各工程を実行するようにプログラムされている。
【0069】
次に、基板処理装置１で処理される前後の基板Ｗの断面の一例について説明する。
【0070】
図７Ａ～図７Ｃは、基板Ｗの表面に対して垂直な平面で切断した基板Ｗの断面の一例を示す概略図である。図７Ａおよび図７Ｂは、基板処理装置１で処理される前の基板Ｗの断面の一例を示しており、図７Ｃは、基板処理装置１で処理された後の基板Ｗの断面の一例を示している。図７Ａは、ドライエッチングが行われる前の基板Ｗの断面の一例を示している。図７Ｂは、ドライエッチングが行われた後であってウェットエッチングが行われる前の基板Ｗの断面の一例を示している。図７Ｃは、ウェットエッチングが行われた後の基板Ｗの断面の一例を示している。
【0071】
基板Ｗは、互いに平行な円形の表面および裏面と、表面および裏面の外縁同士を接続する環状の端面とを含む。基板Ｗの表面および裏面は、互いに平行な平坦面である。基板Ｗの表面は、トランジスタなどの半導体デバイスが形成されるデバイス形成面である。基板Ｗの裏面は、半導体デバイスが形成されない非デバイス形成面である。基板Ｗの表面および裏面の両方がデバイス形成面であってもよい。
【0072】
図７Ａに示すように、基板Ｗは、シリコンウエハなどの円板状の基材１０１と、基材１０１上に形成された積層膜１０２とを含む。積層膜１０２の表面１０３は、基板Ｗの表面に相当する。基材１０１の裏面は、基板Ｗの裏面に相当する。基材１０１は、シリコンの単結晶などの半導体で作製されている。基材１０１は、半導体以外の物質で作製されていてもよい。
【0073】
積層膜１０２は、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーのメモリーセルアレイを構成する部分である。メモリーセルアレイは、直交する３つの方向に立体的に配列された複数のメモリーセルを含む部分である。積層膜１０２の全部または一部は、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーを製造するための全ての工程が行われた三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーの最終製品の一部である。積層膜１０２は、最終製品に残らない部分を含んでいてもよい。つまり、積層膜１０２の一部は、製造途中の三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーだけに存在する部分であってもよい。
【0074】
積層膜１０２は、酸化ケイ素の薄膜である酸化ケイ素膜Ｏ１と窒化ケイ素の薄膜である窒化ケイ素膜Ｎ１とが交互に入れ替わるように基板Ｗの厚み方向Ｄｔに積層された複数の酸化ケイ素膜Ｏ１および複数の窒化ケイ素膜Ｎ１を含む。酸化ケイ素膜Ｏ１は、第１膜の一例である。窒化ケイ素膜Ｎ１は、第２膜の一例である。第１膜および第２膜の組み合わせは、酸化ケイ素膜Ｏ１および窒化ケイ素膜Ｎ１以外の組み合わせであってもよい。例えば、第２膜は、窒化ケイ素膜Ｎ１ではなく、ポリシリコンの薄膜であるポリシリコン膜であってもよい。
【0075】
図７Ｂに示すように、基板Ｗは、積層膜１０２の表面１０３から基板Ｗの厚み方向Ｄｔに凹んだメモリーホールを含む。メモリーホールは、反応性イオンエッチングなどのドライエッチングによって形成されている。メモリーホールは、基板Ｗの表面から基板Ｗの裏面の方に延びる凹部１０４の一例である。メモリーホールの内周面は、凹部１０４の側面１０５に相当する。メモリーホールの底面は、凹部１０４の底面に相当する。メモリーホールの直径は、凹部１０４の幅ＷＤに相当する。凹部１０４の幅ＷＤは、基板Ｗの厚み方向Ｄｔに直交する方向への凹部１０４の側面１０５から凹部１０４の側面１０５までの距離である。
【0076】
凹部１０４は、基板Ｗの表面から基板Ｗの厚み方向Ｄｔに凹んでいる。凹部１０４の深さ方向は、基板Ｗの厚み方向Ｄｔに相当する。凹部１０４は、基板Ｗの厚み方向Ｄｔに延びる穴であってもよいし、基板Ｗの厚み方向Ｄｔおよび面方向（面方向は、厚み方向Ｄｔに直交する方向）に延びる溝であってもよい。凹部１０４が穴である場合、凹部１０４の側面１０５は、凹部１０４の全周にわたって連続した筒状の内周面に相当する。凹部１０４が溝である場合、凹部１０４の側面１０５は、基板Ｗの面方向に間隔を空けて向かい合う一対の平面に相当する。
【0077】
メモリーホールは、複数の酸化ケイ素膜Ｏ１および複数の窒化ケイ素膜Ｎ１を基板Ｗの厚み方向Ｄｔに貫通している。メモリーホールの内周面の少なくとも一部は、酸化ケイ素膜Ｏ１の内周面と窒化ケイ素膜Ｎ１の内周面とが交互に入れ替わるように基板Ｗの厚み方向Ｄｔに連続した複数の酸化ケイ素膜Ｏ１の内周面および複数の窒化ケイ素膜Ｎ１の内周面によって構成されている。図７Ｂは、凹部１０４の幅ＷＤに相当するメモリーホールの直径が基板Ｗの表面からメモリーホールの底までメモリーホールの底に近づくにしたがって連続的に減少した例を示している。メモリーホールの横断面、つまり、基板Ｗの厚み方向Ｄｔに対して直交する平面に沿うメモリーホールの断面は、円形である。
【0078】
基板処理装置１は、凹部１０４の側面１０５の一例であるメモリーホールの内周面をエッチング液でエッチングするウェットエッチングを行う。エッチング液は、凹部１０４の側面１０５をエッチングする液体である。図７Ｃは、エッチング液によってエッチングされる前のメモリーホールの内周面の断面を二点鎖線で示しており、エッチング液によってエッチングされた後のメモリーホールの内周面の断面を実線で示している。
【0079】
凹部１０４の側面１０５は、全体が同一の物質で形成されていてもよいし、複数の物質で形成されていてもよい。図７Ｂおよび図７Ｃは、後者の例を示している。エッチング液は、凹部１０４の側面１０５の全体をエッチングする液体であってもよいし、凹部１０４の側面１０５の一部をエッチングし、凹部１０４の残りの部分をエッチングしないまたは殆どエッチングしない液体であってもよい。
【0080】
図７Ｂおよび図７Ｃに示すように、第１膜と第２膜とが交互に入れ替わるように基板Ｗの厚み方向Ｄｔに積層された複数の第１膜および複数の第２膜を含む積層膜１０２に凹部１０４が形成されている場合、エッチング液は、第１膜および第２膜の両方をエッチングする液体であってもよいし、第２膜をエッチングせずにまたは殆どエッチングせずに第１膜を選択的にエッチングする液体であってもよい。後者の場合、第１膜のエッチングレート（単位時間当たりのエッチング量）は、第２膜のエッチングレートよりも大きい。
【0081】
図７Ｂおよび図７Ｃに示すように、第１膜が酸化ケイ素膜Ｏ１であり、第２膜が窒化ケイ素膜Ｎ１である場合、エッチング液は、酸化ケイ素膜Ｏ１のエッチングレートと等しいまたはほぼ等しいエッチングレートで窒化ケイ素膜Ｎ１をエッチングする濃度のフッ酸であってもよい。フッ酸の濃度は、４０～６０％であってもよい。エッチング液が酸化ケイ素膜Ｏ１よび窒化ケイ素膜Ｎ１の両方をエッチングする液体である場合、エッチング液は、フッ酸以外の液体であってもよい。例えば、エッチング液は、フッ化物を含むリン酸（厳密には、フッ化物を含むリン酸水溶液）であってもよい。
【0082】
エッチング液がフッ化物を含むリン酸である場合、フッ化物は、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）または二フッ化アンモニウム(ＮＨ４ＨＦ２)であってもよい。フッ化物がフッ化アンモニウムである場合、フッ化物含有リン酸におけるフッ化物の濃度は、０．１５～１．５ｗｔ％（質量パーセント濃度）であってもよい。フッ化物を加える前のリン酸の濃度（リン酸水溶液におけるリン酸の濃度）は、８５％であってもよい。
【0083】
以下では、基板処理装置１によって行われるウェットエッチングの一例について説明する。
【0084】
最初に、図２に示す処理ユニット２によって行われるウェットエッチングの一例について説明する。図８は、基板処理装置１によって行われるウェットエッチングの一例について説明するための工程図である。以下では、図２および図８を参照する。
【0085】
基板処理装置１によって基板Ｗを処理するときは、チャンバー４内に基板Ｗを搬入する搬入工程（図８のステップＳ１）を行う。
【0086】
具体的には、全てのガード２４が下位置に位置しており、全てのスキャンノズルが待機位置に位置している状態で、センターロボットＣＲが、基板ＷをハンドＨｃで水平に支持しながら、ハンドＨｃをチャンバー４内に進入させる。その後、センターロボットＣＲは、基板Ｗの表面が上に向けられた状態でハンドＨｃ上の基板Ｗを複数のチャックピン１１の上に置く。その後、センターロボットＣＲは、ハンドＨｃをチャンバー４の内部から退避させる。
【0087】
基板Ｗが複数のチャックピン１１の上に置かれた後は、複数のチャックピン１１が基板Ｗの外周面に押し付けられ、基板Ｗが把持される。その後、スピンモーター１４が駆動され、基板Ｗの回転が開始される（図８のステップＳ２）。これにより、基板Ｗが薬液供給速度で回転する。ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗの回転が開始される前または後に、少なくとも１つのガード２４を下位置から上位置に上昇させる。
【0088】
次に、薬液の一例であるＳＣ１を基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗの上面の全域を覆うＳＣ１の液膜を形成する薬液供給工程（図８のステップＳ３）を行う。
【0089】
具体的には、少なくとも１つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット３４ｂが薬液ノズル３１ｂを待機位置から処理位置に移動させる。その後、薬液バルブ３３ｂが開かれ、薬液ノズル３１ｂがＳＣ１の吐出を開始する。薬液バルブ３３ｂが開かれてから所定時間が経過すると、薬液バルブ３３ｂが閉じられ、ＳＣ１の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット３４ｂが、薬液ノズル３１ｂを待機位置に移動させる。
【0090】
薬液ノズル３１ｂから吐出されたＳＣ１は、薬液供給速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。そのため、ＳＣ１が基板Ｗの上面の全域に供給され、基板Ｗの上面の全域を覆うＳＣ１の液膜が形成される。薬液ノズル３１ｂがＳＣ１を吐出しているとき、ノズル移動ユニット３４ｂは、基板Ｗの上面の中央部および外周部にＳＣ１が衝突するように基板Ｗの上面に対するＳＣ１の衝突位置を移動させてもよいし、中央部で衝突位置を静止させてもよい。衝突位置を移動させるか否かは、ＳＣ１の後に基板Ｗの上面に供給される処理液についても同様である。
【0091】
次に、リンス液の一例である純水を基板Ｗの上面に供給して、薬液を洗い流す第１リンス液供給工程（図８のステップＳ４）を行う。
【0092】
具体的には、少なくとも１つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット３８がリンス液ノズル３５を待機位置から処理位置に移動させる。その後、リンス液バルブ３７が開かれ、リンス液ノズル３５が純水の吐出を開始する。純水の吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも１つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。
【0093】
リンス液ノズル３５から吐出された純水は、第１リンス液供給速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上のＳＣ１は、リンス液ノズル３５から吐出された純水に置換される。これにより、基板Ｗの上面の全域を覆う純水の液膜が形成される。リンス液バルブ３７が開かれてから所定時間が経過すると、リンス液バルブ３７が閉じられ、純水の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット３８が、リンス液ノズル３５を待機位置に移動させる。
【0094】
次に、エッチング液の一例であるフッ酸を基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗの上面の全域を覆うフッ酸の液膜を形成するエッチング液供給工程（図８のステップＳ５）と、基板Ｗの裏面に相当する基板Ｗの下面側から基板Ｗを加熱する裏面加熱工程（図８のステップＳ５）とを行う。
【0095】
エッチング液供給工程については、少なくとも１つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット３４ａがエッチング液ノズル３１ａを待機位置から処理位置に移動させる。その後、エッチング液バルブ３３ａが開かれ、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を開始する。エッチング液バルブ３３ａが開かれてから所定時間が経過すると、エッチング液バルブ３３ａが閉じられ、フッ酸の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット３４ａが、エッチング液ノズル３１ａを待機位置に移動させる。
【0096】
エッチング液ノズル３１ａから吐出されたフッ酸は、エッチング液供給速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上の純水は、エッチング液ノズル３１ａから吐出されたフッ酸に置換される。これにより、基板Ｗの上面の全域を覆うフッ酸の液膜が形成される。エッチング液バルブ３３ａが開かれてから所定時間が経過すると、エッチング液バルブ３３ａが閉じられ、フッ酸の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット３４ａが、エッチング液ノズル３１ａを待機位置に移動させる。
【0097】
裏面加熱工程については、加熱流体バルブ７３ａが開かれ、下面ノズル７１が、基板加熱ヒーター７４によって加熱されたフッ酸の吐出を開始する。下面ノズル７１から吐出されたフッ酸は、エッチング液供給速度で回転している基板Ｗの下面に衝突した後、基板Ｗの下面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗの下面の全域にフッ酸が供給される。加熱流体バルブ７３ａが開かれてから所定時間が経過すると、加熱流体バルブ７３ａが閉じられ、フッ酸の吐出が停止される。
【0098】
エッチング液ノズル３１ａがフッ酸を吐出しているときに下面ノズル７１がフッ酸を吐出するのであれば、下面ノズル７１は、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を開始するのと同時にフッ酸の吐出を開始してもよいし、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を開始する前または後にフッ酸の吐出を開始してもよい。同様に、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸を吐出しているときに下面ノズル７１がフッ酸を吐出するのであれば、下面ノズル７１は、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を停止するのと同時にフッ酸の吐出を停止してもよいし、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を停止する前または後にフッ酸の吐出を停止してもよい。
【0099】
次に、リンス液の一例である純水を基板Ｗの上面および下面に供給して、エッチング液を洗い流す第２リンス液供給工程（図８のステップＳ６）を行う。
【0100】
具体的には、少なくとも１つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット３８がリンス液ノズル３５を待機位置から処理位置に移動させる。その後、リンス液バルブ３７が開かれ、リンス液ノズル３５が純水の吐出を開始する。純水の吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも１つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。
【0101】
リンス液ノズル３５から吐出された純水は、第２リンス液供給速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上のＳＣ１は、リンス液ノズル３５から吐出された純水に置換される。これにより、基板Ｗの上面の全域を覆う純水の液膜が形成される。リンス液バルブ３７が開かれてから所定時間が経過すると、リンス液バルブ３７が閉じられ、純水の吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット３８が、リンス液ノズル３５を待機位置に移動させる。
【0102】
その一方で、リンス液ノズル３５が純水の吐出を開始するのと同時にまたはリンス液ノズル３５が純水の吐出を開始する前または後に、リンス液バルブ７３ｂが開かれ、下面ノズル７１が、純水の吐出を開始する。下面ノズル７１から吐出された純水は、第２リンス液供給速度で回転している基板Ｗの下面に衝突した後、基板Ｗの下面に沿って外方に流れる。これにより、基板Ｗの下面の全域に純水が供給される。その後、リンス液ノズル３５が純水の吐出を停止するのと同時にまたはリンス液ノズル３５が純水の吐出を停止する前または後に、リンス液バルブ７３ｂが閉じられ、純水の吐出が停止される。
【0103】
次に、有機溶剤の一例であるＩＰＡを基板Ｗの上面に供給して、基板Ｗ上の純水をＩＰＡに置換する有機溶剤供給工程（図８のステップＳ７）を行う。
【0104】
具体的には、少なくとも１つのガード２４が上位置に位置している状態で、ノズル移動ユニット４２が有機溶剤ノズル３９を待機位置から処理位置に移動させる。その後、有機溶剤バルブ４１が開かれ、有機溶剤ノズル３９がＩＰＡの吐出を開始する。ＩＰＡの吐出が開始される前に、ガード昇降ユニット２７は、基板Ｗから排出された液体を受け止めるガード２４を切り替えるために、少なくとも１つのガード２４を鉛直に移動させてもよい。
【0105】
有機溶剤ノズル３９から吐出されたＩＰＡは、有機溶剤供給速度で回転している基板Ｗの上面に衝突した後、遠心力によって基板Ｗの上面に沿って外方に流れる。基板Ｗ上の純水は、有機溶剤ノズル３９から吐出されたＩＰＡに置換される。これにより、基板Ｗの上面の全域を覆うＩＰＡの液膜が形成される。有機溶剤バルブ４１が開かれてから所定時間が経過すると、有機溶剤バルブ４１が閉じられ、ＩＰＡの吐出が停止される。その後、ノズル移動ユニット４２が、有機溶剤ノズル３９を待機位置に移動させる。
【0106】
次に、ＩＰＡを基板Ｗの上面から除去して、基板Ｗを乾燥させる乾燥工程（図８のステップＳ８）を行う。
【0107】
具体的には、スピンモーター１４が基板Ｗを回転方向に加速させ、薬液供給工程から有機溶剤供給工程までの基板Ｗの回転速度よりも大きい高回転速度（例えば数千ｒｐｍ）で基板Ｗを回転させる。スピンモーター１４が基板Ｗの高速回転を開始すると、ＩＰＡが基板Ｗから外方に飛散し、基板Ｗの上面から除去される。これにより、基板Ｗが乾燥する。基板Ｗの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンモーター１４が回転を停止する。これにより、基板Ｗの回転が停止される（図８のステップＳ９）。
【0108】
次に、基板Ｗをチャンバー４から搬出する搬出工程（図８のステップＳ１０）を行う。
【0109】
具体的には、ガード昇降ユニット２７が、全てのガード２４を下位置まで下降させる。その後、センターロボットＣＲが、ハンドＨｃをチャンバー４内に進入させる。センターロボットＣＲは、複数のチャックピン１１が基板Ｗの把持を解除した後、スピンチャック１０上の基板ＷをハンドＨｃで支持する。その後、センターロボットＣＲは、基板ＷをハンドＨｃで水平に支持しながら、ハンドＨｃをチャンバー４の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Ｗがチャンバー４から搬出される。
【0110】
【0111】
図４および図５に示す処理ユニット２によって行われるウェットエッチングは、裏面加熱工程（図８のステップＳ５）を除き、図２に示す処理ユニット２によって行われるウェットエッチングと同様である。したがって、以下では、図４および図５に示す処理ユニット２によって行われる裏面加熱工程（図８のステップＳ５）について説明する。
【0112】
具体的には、少なくとも１つのガード２４が上位置に位置しており、エッチング液供給速度で回転している基板Ｗの上面に向けてエッチング液ノズル３１ａがフッ酸を吐出しており、ホットプレート９２が基板Ｗの下面から離れた状態で、ホットプレート９２が発熱を開始する。これにより、ホットプレート９２の熱が基板Ｗに伝達され、基板Ｗの全域が基板Ｗの裏面側から均一に加熱される。ホットプレート９２が発熱を開始してから所定時間が経過すると、ホットプレート９２は発熱を停止する。この後、図２に示す処理ユニット２によって行われるウェットエッチングと同様に、第２リンス液供給工程（図８のステップＳ６）以降の工程が行われる。ただし、第２リンス液供給工程（図８のステップＳ６）では下面ノズル７１から基板Ｗの下面への純水の供給が行われない。
【0113】
エッチング液ノズル３１ａがフッ酸を吐出しているときにホットプレート９２が発熱するのであれば、ホットプレート９２は、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を開始するのと同時に発熱を開始してもよいし、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を開始する前または後に発熱を開始してもよい。同様に、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸を吐出しているときに下面ノズル７１がフッ酸を吐出するのであれば、ホットプレート９２は、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を停止するのと同時に発熱を停止してもよいし、エッチング液ノズル３１ａがフッ酸の吐出を停止する前または後に発熱を停止してもよい。
【0114】
裏面加熱工程（図８のステップＳ５）においてホットプレート９２が基板Ｗの下面から離れた状態で基板Ｗを加熱するのではなく、ホットプレート９２が基板Ｗの下面に接した状態で基板Ｗを加熱してもよい。
【0115】
具体的には、基板Ｗの上面の全域がフッ酸の液膜で覆われており、基板Ｗの回転が停止されている状態で、複数のチャックピン１１に基板Ｗの把持を解除させ、その後、ホットプレート９２を下位置から上位置に移動させてもよい。このようにすれば、基板Ｗは、ホットプレート９２によって持ち上げられ、複数のチャックピン１１から上方に離れる。このとき、ホットプレート９２は、基板Ｗに接する前に発熱を開始してもよいし、基板Ｗに接した後に発熱を開始してもよい。
【0116】
基板Ｗがホットプレート９２によって持ち上げられた後は、基板Ｗの上面の全域がフッ酸の液膜で覆われており、基板Ｗの回転が停止されている状態で、ホットプレート９２を下位置まで下降させ、ホットプレート９２上の基板Ｗを複数のチャックピン１１の上に置く。これにより、基板Ｗがホットプレート９２から離れる。ホットプレート９２は、基板Ｗから離れた後に発熱を停止してもよいし、基板Ｗから離れた後も発熱を継続してもよい。
【0117】
ホットプレート９２から複数のチャックピン１１に基板Ｗが渡されると、複数のチャックピン１１が基板Ｗを把持し、スピンモーター１４が基板Ｗを回転させる。この後は、図２に示す処理ユニット２によって行われるウェットエッチングと同様に、第２リンス液供給工程（図８のステップＳ６）以降の工程が行われる。
【0118】
次に、エッチング液供給工程および裏面加熱工程（図８のステップＳ５）における基板Ｗの温度について説明する。
【0119】
図９は、基板Ｗの表面にエッチング液を供給しながら基板Ｗの裏面側から基板Ｗを加熱するタイムチャートである。図９は、時刻Ｔ１でエッチング液の吐出と基板Ｗの加熱とが開始され、時刻Ｔ２でエッチング液の吐出と基板Ｗの加熱とが停止される例を示している。
【0120】
図９において、エッチング液の吐出のＯＮは、エッチング液ノズル３１ａが基板Ｗの表面に向けてエッチング液を吐出していることを表しており、エッチング液の吐出のＯＦＦは、エッチング液ノズル３１ａが基板Ｗの表面に向けてエッチング液を吐出していないことを表している。言い換えると、エッチング液の吐出のＯＮおよびＯＦＦは、エッチング液バルブ３３ａが開いているか否かを表している。
【0121】
図９において、基板Ｗの加熱のＯＮは、下面ノズル７１が基板Ｗの裏面に向けて加熱流体を吐出していることを表しており、基板Ｗの加熱のＯＦＦは、下面ノズル７１が基板Ｗの裏面に向けて加熱流体を吐出していないことを表している。下面ノズル７１の代わりにホットプレート９２が設けられている場合、図９において、基板Ｗの加熱のＯＮは、ホットプレート９２が基板Ｗに接した位置または近接した位置で発熱していることを表しており、基板Ｗの加熱のＯＦＦは、ホットプレート９２が基板Ｗに接した位置または近接した位置で発熱していないことを表している。
【0122】
エッチング液供給工程（図８のステップＳ５）では基板Ｗの表面にエッチング液を供給する。エッチング液を供給する前の基板Ｗの温度は、室温であってもよいし、室温よりも高いまたは低くてもよい。エッチング液を供給する前の基板Ｗの温度は、エッチング液の温度と等しくてもよいし、エッチング液の温度よりも高いまたは低くてもよい。図９は、エッチング液を供給する前の基板Ｗの温度が室温であり、エッチング液が室温よりも高温である例を示している。
【0123】
裏面加熱工程（図８のステップＳ５）で下面ノズル７１から吐出される加熱流体の温度またはホットプレート９２の温度は、エッチング液供給工程（図８のステップＳ５）で基板Ｗの表面に供給されるエッチング液の温度よりも高い。基板Ｗの表面に供給されるエッチング液の温度よりも高ければ、下面ノズル７１から吐出される加熱流体の温度は、室温であってもよいし、室温よりも高いまたは低くてもよい。加熱流体の温度は、エッチング液の沸点であってもよいし、同沸点よりも高いまたは低くてもよい。ホットプレート９２で基板Ｗを加熱するときのホットプレート９２の温度についても同様である。
【0124】
基板Ｗとは異なる温度のエッチング液の供給を開始すると、図９に示すように、基板Ｗの表面の温度は、エッチング液の温度に等しいまたは概ね等しい表面設定温度に連続的に近づき、表面設定温度で安定する。同様に、基板Ｗの裏面側からの基板Ｗの加熱を開始すると、基板Ｗの裏面の温度は、下面ノズル７１から吐出される加熱流体の温度またはホットプレート９２の温度に等しいまたは概ね等しい裏面設定温度に連続的に近づき、裏面設定温度で安定する。表面設定温度は裏面設定温度よりも低い。したがって、基板Ｗの表面へのエッチング液の供給と基板Ｗの加熱とを行っているとき、基板Ｗの温度は、基板Ｗの厚み方向Ｄｔに基板Ｗの裏面に近づくにしたがって連続的に増加する。
【0125】
基板Ｗの表面へのエッチング液の供給と基板Ｗの加熱とを行っているとき、凹部１０４の側面１０５（図７Ｂ参照）の温度は、凹部１０４の底に近づくにしたがって連続的に増加する。基板Ｗに供給されたエッチング液の一部は、凹部１０４の中に入る。凹部１０４内のエッチング液は、凹部１０４の側面１０５によって加熱される。エッチング液ノズル３１ａがエッチング液の吐出を続けている間、凹部１０４内のエッチング液は、後続のエッチング液や基板Ｗの表面から凹部１０４内に移動したエッチング液によって置換される。凹部１０４内のエッチング液は、凹部１０４の底に近づくにしたがって置換され難くなる。その反面、エッチング液が凹部１０４の側面１０５によって加熱される時間は、凹部１０４の底に近づくにしたがって増加する。
【0126】
凹部１０４の側面１０５の温度が凹部１０４の底に近づくにしたがって連続的に増加しているので、凹部１０４内のエッチング液の温度は、凹部１０４の底に近づくにしたがって連続的に増加する。エッチング液は、凹部１０４の側面１０５に対して温度依存性を有する物質を含む液体である。つまり、エッチング液の温度が増加すると、凹部１０４の側面１０５のエッチングレートも増加する。そのため、凹部１０４の側面１０５のエッチングレートは、凹部１０４の底に近づくにしたがって連続的に増加する。凹部１０４内のエッチング液の最高温度および最低温度の差は、凹部１０４の側面１０５の最高温度および最低温度の差よりも大きいまたは小さくてもよいし、当該差と等しくてもよい。
【0127】
ウェットエッチングが終了したときの凹部１０４の側面１０５の総エッチング量（エッチングレートの積算値）は、凹部１０４の底に近づくにしたがって連続的に増加する。図７Ｃは、エッチング液によってエッチングされる前の凹部１０４の側面１０５の断面を二点鎖線で示しており、エッチング液によってエッチングされた後の凹部１０４の側面１０５の断面を実線で示している。二点鎖線および実線によって描かれた凹部１０４の側面１０５の形状を比較すると分かるように、凹部１０４の側面１０５は、凹部１０４の底に近づくにしたがって総エッチング量が連続的に増加するようにエッチング液によってエッチングされる。これにより、凹部１０４の幅ＷＤのばらつきを減らすことができる。
【0128】
厚み（仮想基板の表面から仮想基板の裏面までの距離）が７８９μｍの仮想基板を加熱して、仮想基板の表面を５０℃で、仮想基板の裏面を９５℃で安定させると、仮想基板の表面と仮想基板の表面から１４μｍの位置との間で１℃弱の連続した温度分布が生じるシミュレーション結果が得られた。仮想基板の表面を５０℃で、仮想基板の裏面を１８０℃で安定させると、仮想基板の表面と仮想基板の表面から１４μｍの位置との間で２℃強の連続した温度分布が生じるシミュレーション結果が得られた。仮想基板の表面を５０℃で、仮想基板の裏面を３００℃で安定させると、仮想基板の表面と仮想基板の表面から１４μｍの位置との間で４℃強の連続した温度分布が生じるシミュレーション結果が得られた。
【0129】
仮想基板の表面を５０℃で、仮想基板の裏面を３００℃で安定させたときのシミュレーション結果によると、凹部１０４の深さが１４μｍであるとき、凹部１０４の底ではエッチング液が５４℃程度であると予想される。エッチング液が低濃度のフッ酸（希フッ酸）である場合、エッチング液の沸点は１００℃程度である。したがって、エッチング液は、凹部１０４の底で沸騰せず、液体に維持されると予想される。この予想は、仮想基板の裏面を３００℃未満で安定させたときも同様である。
【0130】
フッ酸で窒化ケイ素をエッチングした実験結果によると、フッ酸が５０℃のときの窒化ケイ素のエッチングレートは、２ｎｍ強であり、フッ酸が６０℃のときの窒化ケイ素のエッチングレートは、５ｎｍ弱であった。この実験結果によると、フッ酸の温度が５０～６０℃の範囲では、フッ酸の温度が１℃上がると、窒化ケイ素のエッチングレートが０．２５ｎｍ程度増加すると予想される。
【0131】
基板Ｗの厚みが７８９μｍ、凹部１０４の深さが１４μｍであり、凹部１０４の入口から凹部１０４の底までの範囲で凹部１０４の幅ＷＤが１００ｎｍから８０ｎｍに一定の割合で減少する基板Ｗをエッチング液の一例であるフッ酸でエッチングする場合について検討する。
【0132】
前述のシミュレーション結果によると、仮想基板の表面を５０℃で、仮想基板の裏面を３００℃で安定させると、仮想基板の表面と仮想基板の表面から１４μｍの位置との間で４℃強の連続した温度分布が生じる。この場合、凹部１０４の入口付近では、フッ酸の温度が５０℃程度、エッチングレートが２ｎｍ程度であり、凹部１０４の底付近では、フッ酸の温度が５４℃程度、エッチングレートが３ｎｍ程度であると予想される。このような条件で５０℃のフッ酸を基板Ｗに１０分間供給すると、凹部１０４の幅ＷＤが凹部１０４の入口から凹部１０４の底までのいずれの位置でも１４０ｎｍ程度に増加し、凹部１０４の幅ＷＤのばらつきが減少すると予想される。
【0133】
表面設定温度および裏面設定温度の組み合わせが５０℃および９５℃、５０℃および１８０℃の場合も、５０℃および３００℃の場合と同様に、凹部１０４の側面１０５のエッチングレートが凹部１０４の底に近づくにしたがって増加するので、凹部１０４の幅ＷＤのばらつきが減少すると予想される。裏面設定温度が表面設定温度よりも高ければ、表面設定温度および裏面設定温度の組み合わせがこれら以外も同様である。表面設定温度および裏面設定温度の組み合わせは、エッチング前後の凹部１０４の幅ＷＤの最大値の差と、エッチング前の凹部１０４の幅ＷＤの最大値および最小値の差と、を含む複数の条件にしたがって定めればよい。
【0134】
次に、本実施形態に係る効果について説明する。
【0135】
本実施形態では、凹部１０４の中にエッチング液を供給しながら基板Ｗの表面とは反対の基板Ｗの裏面側から基板Ｗを加熱することにより、凹部１０４の側面１０５の温度を凹部１０４の底に近づくにしたがって増加させる。凹部１０４内のエッチング液は、凹部１０４の側面１０５によって加熱される。凹部１０４内のエッチング液の温度は、凹部１０４の底に近づくにしたがって増加し、凹部１０４の側面１０５のエッチングレートも、凹部１０４の底に近づくにしたがって増加する。エッチング液によるウェットエッチングが終了したときの凹部１０４の側面１０５の総エッチング量は、凹部１０４の底に近づくに増加する。エッチング液を供給する前の凹部１０４の幅ＷＤは、凹部１０４の底に近づくにしたがって減少している。したがって、前記のようにウェットエッチングを行うことにより、凹部１０４の幅ＷＤの最大値および最小値の差を減少させることができ、凹部１０４の幅ＷＤのばらつきを減らすことができる。
【0136】
本実施形態では、反応性イオンエッチングなどのドライエッチングによって凹部１０４を基板Ｗの表面に形成する。ドライエッチングは、一方向だけにエッチングが進み易い異方性エッチングなので、凹部１０４の幅ＷＤが均一になり易い。しかしながら、凹部１０４の幅ＷＤに対する凹部１０４の深さの比を表すアスペクト比（凹部１０４の深さ／凹部１０４の幅ＷＤ）が高いと、ドライエッチングで凹部１０４を形成しても、凹部１０４の底に近づくにしたがって凹部１０４の幅ＷＤが減少する傾向にある。言い換えると、凹部１０４の底に近づくにしたがって凹部１０４の幅ＷＤが減少していることは、凹部１０４のアスペクト比が高いことを表す。
【0137】
エッチング液を基板Ｗの表面に供給し続けると、凹部１０４内のエッチング液は、凹部１０４外のエッチング液によって置換される。凹部１０４内のエッチング液の置換効率は、凹部１０４の底に近づくにしたがって低下する。凹部１０４のアスペクト比が増加すると、凹部１０４の入口と凹部１０４の底での置換効率の差も増加する。したがって、従来のウェットエッチングでは、凹部１０４の底に近づくにしたがって凹部１０４の側面１０５のエッチングレートが減少する。これに対して、凹部１０４の中にエッチング液を供給しながら基板Ｗの裏面側から基板Ｗを加熱すれば、凹部１０４の側面１０５のエッチングレートを凹部１０４の底に近づくにしたがって増加させることができる。これにより、ウェットエッチングの前に生じた凹部１０４の幅ＷＤのばらつきをウェットエッチングで軽減できる。
【0138】
本実施形態では、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーのメモリーセルアレイを構成する積層膜１０２によって形成された凹部１０４の中にエッチング液を供給しながら、基板Ｗの裏面側から基板Ｗを加熱する。三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーの製造工程では、反応性イオンエッチングなどのドライエッチングによって積層膜１０２をエッチングすることにより凹部１０４が積層膜１０２に形成される。このような凹部１０４は、アスペクト比が高い（例えば５０以上）。したがって、従来のウェットエッチングを行うと、凹部１０４の幅ＷＤの最大値および最小値の差が増加してしまう。凹部１０４の中にエッチング液を供給しながら基板Ｗの裏面側から基板Ｗを加熱すれば、凹部１０４の側面１０５のエッチングレートを凹部１０４の底に近づくにしたがって増加させることができ、凹部１０４の幅ＷＤのばらつきを減らすことができる。
【0139】
本実施形態では、基板Ｗの裏面の温度が基板Ｗの表面の温度よりも高い状態を瞬間的に発生させるのではなく、このような状態を維持する。基板Ｗの表面および裏面の温度が安定すると、凹部１０４の側面１０５の温度勾配も安定する。凹部１０４の側面１０５の温度が変わると、凹部１０４内のエッチング液の温度も変わり、凹部１０４の側面１０５のエッチングレートが増加または減少する。したがって、凹部１０４の側面１０５の温度を安定させながら凹部１０４の側面１０５をエッチングすることにより、エッチング液が供給された後の凹部１０４の形状をより高い精度でコントロールすることができる。
【0140】
本実施形態では、基板Ｗの表面および裏面にエッチング液を供給する。基板Ｗの裏面に供給されるエッチング液は、基板Ｗの表面に供給されるエッチング液よりも温度が高い。これにより、凹部１０４の底に近づくにしたがって温度が増加する温度分布を凹部１０４の側面１０５に発生させることができる。さらに、エッチング液以外の液体が基板Ｗの裏面から基板Ｗの表面に回り込むと、基板Ｗの表面に接するエッチング液の濃度が低下するものの、エッチング液が基板Ｗの表面に回り込んでも、このような濃度の低下は発生しないまたは小さい。加えて、１つのエッチング液タンク７５から供給されたエッチング液を基板Ｗの表面および裏面に供給するので、基板Ｗの表面用のエッチング液タンク７５と基板Ｗの裏面用のエッチング液タンク７５とを設ける場合に比べて、エッチング液タンク７５の数を減らすことができる。
【0141】
本実施形態では、基板Ｗの裏面をエッチング液の沸点以上の温度に加熱する。これにより、基板Ｗの表面および裏面の温度差を増加させることができ、凹部１０４内のエッチング液の温度差を増加させることができる。その結果、凹部１０４の幅ＷＤの最大値および最小値の差が減少する速度を増加させることができる。さらに、基板Ｗの裏面を加熱する温度は、凹部１０４がエッチング液で満たされた状態を維持する温度なので、凹部１０４内で発生したエッチング液の蒸気で凹部１０４の側面１０５のエッチングが阻害されることを抑制または防止しながら、凹部１０４の側面１０５をエッチング液でエッチングすることができる。
【0142】
本実施形態では、選択されたレシピに指定されている液温のエッチング液を、同レシピに指定されている供給時間だけ凹部１０４の中に供給する。さらに、同レシピに指定されている加熱温度で基板Ｗを基板Ｗの裏面側から加熱する。複数のレシピは、基板Ｗへのエッチング液の供給時間、および基板Ｗの表面に供給されるエッチング液の温度を表す液温と基板Ｗを加熱する温度を表す加熱温度との組み合わせ、のうちの少なくとも１つが異なる。液温と加熱温度との組み合わせが同じであれば、エッチング液の供給時間が変わると、凹部１０４の側面１０５の総エッチング量が変化する。液温と加熱温度との差が変わると、凹部１０４の深さ方向における凹部１０４の側面１０５のエッチングレートの分布が変化する。液温と加熱温度との差が変わるか否かにかかわらず、両者の少なくとも一方が変わったときも、凹部１０４の深さ方向における凹部１０４の側面１０５のエッチングレートの分布が変化する。したがって、選択するレシピを変更することにより、エッチング後の凹部１０４の側面１０５の形状を変更することができる。
【0143】
本実施形態では、基板Ｗに接する前のエッチング液の温度を測定する。エッチング液の温度が減少すると、基板Ｗを加熱する温度を減少させる。エッチング液の温度が増加すると、基板Ｗを加熱する温度を増加させる。これにより、基板Ｗの表面および裏面の温度差を一定またはほぼ一定に維持することができ、凹部１０４の側面１０５の最高温度および最低温度の差を一定またはほぼ一定に維持することができる。
【0144】
次に、他の実施形態について説明する。
【0145】
基板Ｗ上に形成する半導体デバイスは、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリー以外のメモリーであってもよいし、メモリー以外であってもよい。
【0146】
基板Ｗの表面を下に向けた状態で、エッチング液を基板Ｗの表面に供給しながら基板Ｗの裏面側から基板Ｗを加熱してもよい。この場合、エッチング液ノズル３１ａなどの基板Ｗの上面に向けて処理流体を吐出するノズルに、下面ノズル７１から吐出されるエッチング液よりも高温の加熱流体を吐出させればよい。基板Ｗの上面に向けて高温の加熱流体をノズルに吐出させることに代えてまたは加えて、ホットプレート９２やランプなどのヒーターを基板Ｗの上方に配置してもよい。
【0147】
エッチング液を供給する前にウェットエッチングによって凹部１０４を形成してもよいし、エッチング液を供給する前にドライエッチングおよびウェットエッチングの両方によって凹部１０４を形成してもよい。後者の場合、凹部１０４の深さ方向における凹部１０４の一部をドライエッチングおよびウェットエッチングの一方によって形成し、凹部１０４の深さ方向における凹部１０４の残りの部分をドライエッチングおよびウェットエッチングの他方によって形成してもよい。
【0148】
エッチング液を供給する前の凹部１０４の幅ＷＤは、凹部１０４の入口から凹部１０４の底まで凹部１０４の底に近づくにしたがって段階的に減少していてもよいし、凹部１０４の入口から凹部１０４の底までの範囲の一部だけで段階的または連続的に減少していてもよい。後者の場合、凹部１０４は、凹部１０４の底に近づくにしたがって幅ＷＤが減少した部分に加えて、凹部１０４の底に近づいても幅ＷＤが変化しない部分と、凹部１０４の底に近づくにしたがって幅ＷＤが増加した部分と、のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【0149】
エッチング液を供給する前の凹部１０４の幅ＷＤが凹部１０４の入口から凹部１０４の底まで凹部１０４の底に近づくにしたがって段階的または連続的に減少している場合、凹部１０４は、凹部１０４の底に近づくにしたがって幅ＷＤが段階的に減少した部分と、凹部１０４の底に近づくにしたがって幅ＷＤが連続的に減少した部分とを含んでいてもよい。もしくは、凹部１０４は、凹部１０４の底に近づくにしたがって幅ＷＤが減少した第１減少部と、第１減少部に対して凹部１０４の底とは反対側に配置されており、凹部１０４の底に近づくにしたがって第１減少部の幅の最大値よりも小さな値まで幅ＷＤが減少した第２減少部と、を含んでいてもよい。
【0150】
凹部１０４の入口から凹部１０４の底までのいずれの位置でも凹部１０４の側面１０５をエッチングするのではなく、凹部１０４の深さ方向における凹部１０４の側面１０５の一部の領域だけをエッチングしてもよい。例えば、凹部１０４の深さ方向における凹部１０４の側面１０５の一部の領域にエッチング液を供給する前に、凹部１０４の側面１０５の残りの領域をエッチング液から保護する保護膜を凹部１０４の側面１０５に形成してもよい。
【0151】
基板処理装置１は、円板状の基板Ｗを処理する装置に限らず、多角形の基板Ｗを処理する装置であってもよい。
【0152】
前述の全ての構成の２つ以上を組み合わせてもよい。前述の全ての工程の２つ以上を組み合わせてもよい。
【0153】
本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、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【0154】
１：基板処理装置、２：処理ユニット、３：制御装置、３ａ：コンピューター本体、３ｂ：ＣＰＵ、３ｃ：メモリー、３ｄ：周辺装置、３ｅ：ストレージ、３ｆ：リーダー、３ｇ：通信装置、４：チャンバー、５：隔壁、５ａ：送風口、５ｂ：搬入搬出口、７：シャッター、８：排気ダクト、９：排気バルブ、１０：スピンチャック、１１：チャックピン、１２：スピンベース、１２ｕ：上面、１３：スピン軸、１４：スピンモーター、２１：処理カップ、２２：外壁部材、２３：カップ、２４：ガード、２４ｕ：上端、２５：円筒部、２６：天井部、２７：ガード昇降ユニット、３１ａ：エッチング液ノズル、３１ｂ：薬液ノズル、３２ａ：エッチング液配管、３２ｂ：薬液配管、３３ａ：エッチング液バルブ、３３ｂ：薬液バルブ、３４ａ：ノズル移動ユニット、３４ｂ：ノズル移動ユニット、３５：リンス液ノズル、３６：リンス液配管、３７：リンス液バルブ、３８：ノズル移動ユニット、３９：有機溶剤ノズル、４０：有機溶剤配管、４１：有機溶剤バルブ、４２：ノズル移動ユニット、７１：下面ノズル、７２ａ：加熱流体配管、７２ｂ：リンス液配管、７３ａ：加熱流体バルブ、７３ｂ：リンス液バルブ、７４：基板加熱ヒーター、７５：エッチング液タンク、７６：循環配管、７７：循環ポンプ、７８：循環ヒーター、７９：循環フィルター、８０：共通配管、８１：液温センサー、８２ｃ：共通排液配管、８２ｉ：個別排液配管、８２ｖ：排液バルブ、８３ｃ：共通回収配管、８３ｉ：個別回収配管、８３ｖ：回収バルブ、９２：ホットプレート、９３：基板加熱ヒーター、９４：アウターケース、９５：ベース部、９６：突出部、９７：支軸、９８：プレート昇降ユニット、１０１：基材、１０２：積層膜、１０３：表面、１０４：凹部、１０５：側面、Ａ１：回転軸線、ＣＡ：キャリア、ＣＲ：センターロボット、Ｄｔ：厚み方向、Ｈｃ：ハンド、Ｈｉ：ハンド、ＩＲ：インデクサロボット、ＬＰ：ロードポート、Ｎ１：窒化ケイ素膜、Ｏ１：酸化ケイ素膜、Ｐ：プログラム、ＲＭ：リムーバブルメディア、Ｓ１～Ｓ１０：ステップ、ＴＰ：搬送路、ＴＳ：搬送システム、ＴＷ：タワー、Ｗ：基板
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A-C】
【図8】
【図9】