JP6994899B2 - 基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体に関する。

従来、基板処理装置において、リン酸処理液に基板を浸漬することで、基板上に形成されたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチングするエッチング処理を行うことが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１３－２３２５９３号公報

しかしながら、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜とを複数積層した基板においてシリコン窒化膜を選択的にエッチングする場合には、エッチングが進むにつれて、エッチングされたシリコン窒化膜の成分を基板の外まで排出する経路が長くなる。そのため、シリコン酸化膜の間に形成される隙間のリン酸処理液中のシリコン濃度が高くなり、シリコン酸化膜上にシリコン酸化物が析出するおそれがある。

実施形態の一態様は、シリコン酸化物の析出を抑制する基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板処理装置は、基板処理槽と、制御部とを備える。基板処理槽は、リン酸処理液に基板を浸漬することでエッチング処理を行う。制御部は、エッチング処理が進むにつれて、リン酸処理液の温調を行う温調部を制御してリン酸処理液の温度を低くする。

実施形態の一態様によれば、シリコン酸化物の析出を抑制することができる。

図１は、基板処理装置の概略平面図である。 図２は、実施形態に係るエッチング用の処理槽の構成を示す概略ブロック図である。 図３Ａは、エッチング処理を行う前の基板の断面を示す概略図である。 図３Ｂは、エッチング処理が進んだ基板の状態を示す概略図である。 図３Ｃは、エッチング処理がさらに進んだ基板の状態を示す概略図である。 図３Ｄは、エッチング処理が終了した基板の状態を示す概略図である。 図４は、エッチング処理の温度制御を説明するフローチャートである。 図５Ａは、エッチング液の温度が高い場合の基板でのシリコン濃度を示すマップである。 図５Ｂは、エッチング液の温度が低い場合の基板でのシリコン濃度を示すマップである。 図６は、エッチング処理のリン酸濃度制御を説明するフローチャートである。 図７は、エッチング処理のシリコン濃度制御を説明するフローチャートである。 図８は、エッチング液の温度とシリコン飽和量との関係を示すマップである。 図９は、処理時間に対するエッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度をまとめた図である。 図１０は、変形例に係る基板処理装置における処理時間に対するエッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度をまとめた図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、実施形態に係る基板処理装置１は、キャリア搬入出部２と、ロット形成部３と、ロット載置部４と、ロット搬送部５と、ロット処理部６と、制御部１００とを有する。図１は、基板処理装置１の概略平面図である。ここでは、水平方向に直交する方向を上下方向として説明する。

キャリア搬入出部２は、複数枚（例えば、２５枚）の基板（シリコンウエハ）８を水平姿勢で上下に並べて収容したキャリア９の搬入、および搬出を行う。

キャリア搬入出部２には、複数個のキャリア９を載置するキャリアステージ１０と、キャリア９の搬送を行うキャリア搬送機構１１と、キャリア９を一時的に保管するキャリアストック１２，１３と、キャリア９を載置するキャリア載置台１４とが設けられている。

キャリア搬入出部２は、外部からキャリアステージ１０に搬入されたキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１２や、キャリア載置台１４に搬送する。すなわち、キャリア搬入出部２は、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、キャリアストック１２や、キャリア載置台１４に搬送する。

キャリアストック１２は、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、一時的に保管する。

キャリア載置台１４に搬送され、ロット処理部６で処理する前の複数枚の基板８を収容するキャリア９からは、後述する基板搬送機構１５によって複数枚の基板８が搬出される。

また、キャリア載置台１４に載置され、基板８を収容していないキャリア９には、基板搬送機構１５から、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８が搬入される。

キャリア搬入出部２は、キャリア載置台１４に載置され、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８を収容するキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１３や、キャリアステージ１０に搬送する。

キャリアストック１３は、ロット処理部６で処理した後の複数枚の基板８を一時的に保管する。キャリアステージ１０に搬送されたキャリア９は、外部へ搬出される。

ロット形成部３には、複数枚（例えば、２５枚）の基板８を搬送する基板搬送機構１５が設けられている。ロット形成部３は、基板搬送機構１５による複数枚（例えば、２５枚）の基板８の搬送を２回行い、複数枚（例えば、５０枚）の基板８からなるロットを形成する。

ロット形成部３は、基板搬送機構１５を用いて、キャリア載置台１４に載置されたキャリア９からロット載置部４へ複数枚の基板８を搬送し、複数枚の基板８をロット載置部４に載置することで、ロットを形成する。

ロットを形成する複数枚の基板８は、ロット処理部６によって同時に処理される。ロットを形成するときは、複数枚の基板８の表面にパターンが形成されている面を互いに対向するようにロットを形成してもよく、また、複数枚の基板８の表面にパターンが形成されている面がすべて一方を向くようにロットを形成してもよい。

また、ロット形成部３は、ロット処理部６で処理が行われ、ロット載置部４に載置されたロットから、基板搬送機構１５を用いて複数枚の基板８をキャリア９へ搬送する。

基板搬送機構１５は、複数枚の基板８を支持するための基板支持部として、処理前の複数枚の基板８を支持する処理前基板支持部（不図示）と、処理後の複数枚の基板８を支持する処理後基板支持部（不図示）の２種類を有している。これにより、処理前の複数枚の基板８等に付着したパーティクル等が処理後の複数枚の基板８等に転着することを防止することができる。

基板搬送機構１５は、複数枚の基板８の搬送途中で、複数枚の基板８の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢、および垂直姿勢から水平姿勢に変更する。

ロット載置部４は、ロット搬送部５によってロット形成部３とロット処理部６との間で搬送されるロットをロット載置台１６で一時的に載置（待機）する。

ロット載置部４には、搬入側ロット載置台１７と、搬出側ロット載置台１８とが設けられている。

搬入側ロット載置台１７には、処理前のロットが載置される。搬出側ロット載置台１８には、処理後のロットが載置される。

搬入側ロット載置台１７、および搬出側ロット載置台１８には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて載置される。

ロット搬送部５は、ロット載置部４とロット処理部６との間や、ロット処理部６の内部間でロットの搬送を行う。

ロット搬送部５には、ロットの搬送を行うロット搬送機構１９が設けられている。ロット搬送機構１９は、ロット載置部４とロット処理部６とに沿わせて配置したレール２０と、ロットを保持しながらレール２０に沿って移動する移動体２１とを有する。

移動体２１には、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８で形成されるロットを保持する基板保持体２２が設けられている。

ロット搬送部５は、搬入側ロット載置台１７に載置されたロットをロット搬送機構１９の基板保持体２２で受取り、受取ったロットをロット処理部６に受け渡す。

また、ロット搬送部５は、ロット処理部６で処理されたロットをロット搬送機構１９の基板保持体２２で受取り、受取ったロットを搬出側ロット載置台１８に受け渡す。

さらに、ロット搬送部５は、ロット搬送機構１９を用いてロット処理部６の内部においてロットの搬送を行う。

ロット処理部６は、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８で形成されたロットにエッチングや、洗浄や、乾燥などの処理を行う。

ロット処理部６には、ロットにエッチング処理を行う２台のエッチング処理装置２３と、ロットの洗浄処理を行う洗浄処理装置２４と、基板保持体２２の洗浄処理を行う基板保持体洗浄処理装置２５と、ロットの乾燥処理を行う乾燥処理装置２６とが並べて設けられている。なお、エッチング処理装置２３の台数は、２台に限られることはなく、１台でもよく、３台以上であってもよい。

エッチング処理装置２３は、エッチング用の処理槽２７と、リンス用の処理槽２８と、基板昇降機構２９，３０とを有する。

エッチング用の処理槽２７には、エッチング用の処理液（以下、「エッチング液」という。）が貯留される。リンス用の処理槽２８には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。なお、エッチング用の処理槽２７の詳細については後述する。

基板昇降機構２９,３０には、ロットを形成する複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。

エッチング処理装置２３は、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構２９で受取り、受取ったロットを基板昇降機構２９で降下させることでロットを処理槽２７のエッチング液に浸漬させてエッチング処理を行う。エッチング処理は、例えば、１時間～２時間程度行われる。

その後、エッチング処理装置２３は、基板昇降機構２９を上昇させることでロットを処理槽２７から取り出し、基板昇降機構２９からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。

そして、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構３０で受取り、受取ったロットを基板昇降機構３０で降下させることでロットを処理槽２８のリンス用の処理液に浸漬させてリンス処理を行う。

その後、エッチング処理装置２３は、基板昇降機構３０を上昇させることでロットを処理槽２８から取り出し、基板昇降機構３０からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。

洗浄処理装置２４は、洗浄用の処理槽３１と、リンス用の処理槽３２と、基板昇降機構３３,３４とを有する。

洗浄用の処理槽３１には、洗浄用の処理液（ＳＣ－１等）が貯留される。リンス用の処理槽３２には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。基板昇降機構３３,３４には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。

乾燥処理装置２６は、処理槽３５と、処理槽３５に対して昇降する基板昇降機構３６とを有する。

処理槽３５には、乾燥用の処理ガス（ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等）が供給される。基板昇降機構３６には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。

乾燥処理装置２６は、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構３６で受取り、受取ったロットを基板昇降機構３６で降下させて処理槽３５に搬入し、処理槽３５に供給した乾燥用の処理ガスでロットの乾燥処理を行う。そして、乾燥処理装置２６は、基板昇降機構３６でロットを上昇させ、基板昇降機構３６からロット搬送機構１９の基板保持体２２に、乾燥処理を行ったロットを受け渡す。

基板保持体洗浄処理装置２５は、処理槽３７を有し、処理槽３７に洗浄用の処理液、および乾燥ガスを供給できるようになっており、ロット搬送機構１９の基板保持体２２に洗浄用の処理液を供給した後、乾燥ガスを供給することで基板保持体２２の洗浄処理を行う。

次に、エッチング用の処理槽２７について、図２を参照し説明する。図２は、実施形態に係るエッチング用の処理槽２７の構成を示す概略ブロック図である。

エッチング用の処理槽２７では、エッチング液を用いて、基板８上に形成されたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）８Ａ（図３Ａ参照）とシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）８Ｂ（図３Ａ参照）のうち、シリコン窒化膜８Ａのみを選択的にエッチングする。

窒化膜のエッチング処理では、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液にシリコン（Ｓｉ）含有化合物を添加してシリコン濃度を調整した溶液が、エッチング液として一般的に用いられる。シリコン濃度の調整手法としては、既存のリン酸水溶液にダミー基板を浸漬させてシリコンを溶解させる方法（シーズニング）や、コロイダルシリカなどのシリコン含有化合物をリン酸水溶液に溶解させる方法がある。また、リン酸水溶液にシリコン含有化合物水溶液を添加してシリコン濃度を調整する方法もある。

エッチング用の処理槽２７は、リン酸水溶液供給部４０と、リン酸水溶液排出部４１と、純水供給部４２と、シリコン供給部４３と、内槽４４と、外槽４５と、温調タンク４６とを有する。

リン酸水溶液供給部４０は、リン酸水溶液供給源４０Ａと、リン酸水溶液供給ライン４０Ｂと、第１流量調整器４０Ｃとを有する。

リン酸水溶液供給源４０Ａは、リン酸水溶液を貯留するタンクである。リン酸水溶液供給ライン４０Ｂは、リン酸水溶液供給源４０Ａと温調タンク４６とを接続し、リン酸水溶液供給源４０Ａから温調タンク４６にリン酸水溶液を供給する。

第１流量調整器４０Ｃは、リン酸水溶液供給ライン４０Ｂに設けられ、温調タンク４６へ供給されるリン酸水溶液の供給量を調整する。第１流量調整器４０Ｃは、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。

純水供給部４２は、純水供給源４２Ａと、純水供給ライン４２Ｂと、第２流量調整器４２Ｃとを有する。純水供給部４２は、エッチング液を加熱することにより蒸発した水分を補給するために外槽４５に純水（ＤＩＷ）を供給する。

純水供給ライン４２Ｂは、純水供給源４２Ａと外槽４５とを接続し、純水供給源４２Ａから外槽４５に所定温度の純水を供給する。

第２流量調整器４２Ｃは、純水供給ライン４２Ｂに設けられ、外槽４５へ供給される純水の供給量を調整する。第２流量調整器４２Ｃは、開閉弁、流量制御弁、流量計などから構成される。第２流量調整器４２Ｃによって純水の供給量が調整されることで、エッチング液の温度、リン酸濃度、シリコン濃度が調整される。第２流量調整器４２Ｃは、温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部を構成する。

シリコン供給部４３は、シリコン供給源４３Ａと、シリコン供給ライン４３Ｂと、第３流量調整器４３Ｃとを有する。

シリコン供給源４３Ａは、シリコン含有化合物水溶液を貯留するタンクである。シリコン供給ライン４３Ｂは、シリコン供給源４３Ａと温調タンク４６とを接続し、シリコン供給源４３Ａから温調タンク４６にシリコン含有化合物水溶液を供給する。

第３流量調整器４３Ｃは、シリコン供給ライン４３Ｂに設けられ、温調タンク４６へ供給されるシリコン含有化合物水溶液の供給量を調整する。第３流量調整器４３Ｃは、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。

シリコン含有化合物水溶液は、エッチング処理が終了し、エッチング液を全て入れ替える際に供給される予備液を生成する場合に供給される。なお、シリコン供給部４３は、シリコン含有化合物水溶液を外槽４５に供給可能としてもよい。この場合、シリコン供給部４３は、エッチング処理中に、エッチング液中のシリコン濃度が低下した場合に、シリコン含有化合物水溶液を外槽４５に供給することができる。

内槽４４は、上部が開放され、エッチング液が上部付近まで供給される。内槽４４では、基板昇降機構２９によってロット（複数枚の基板８）がエッチング液に浸漬され、基板８にエッチング処理が行われる。内槽４４は、基板処理槽を構成する。

外槽４５は、内槽４４の上部周囲に設けられるとともに上部が開放される。外槽４５には、内槽４４からオーバーフローしたエッチング液が流入する。また、外槽４５には、予備液が温調タンク４６から供給される。また、外槽４５には、純水供給部４２から純水が供給される。

外槽４５には、エッチング液の温度を検出するための温度センサ８０、およびエッチング液のリン酸濃度を検出するためのリン酸濃度センサ８１が設けられる。各センサ８０、８１によって生成された信号は、制御部１００（図１参照）に入力される。

外槽４５と内槽４４とは第１循環ライン５０によって接続される。第１循環ライン５０の一端は、外槽４５に接続され、第１循環ライン５０の他端は、内槽４４内に設置された処理液供給ノズル４９に接続される。

第１循環ライン５０には、外槽４５側から順に、第１ポンプ５１、第１ヒーター５２およびフィルタ５３が設けられる。外槽４５内のエッチング液は第１ヒーター５２によって加温されて処理液供給ノズル４９から内槽４４内に流入する。第１ヒーター５２は、内槽４４に供給されるエッチング液の温度を調整する。また、第１循環ライン５０には、エッチング液のシリコン濃度を検出するためのシリコン濃度センサ８２が設けられる。シリコン濃度センサ８２によって生成された信号は、制御部１００に入力される。第１ヒーター５２は、温調部を構成する。

第１ポンプ５１を駆動させることにより、エッチング液は、外槽４５から第１循環ライン５０を経て内槽４４内に送られる。また、エッチング液は、内槽４４からオーバーフローすることで、再び外槽４５へと流出する。このようにして、エッチング液の循環路５５が形成される。すなわち、循環路５５は、外槽４５、第１循環ライン５０、内槽４４によって形成される。循環路５５では、内槽４４を基準として外槽４５が第１ヒーター５２よりも上流側に設けられる。

温調タンク４６では、リン酸水溶液供給部４０から供給されたリン酸水溶液が予備液として貯留される。また、温調タンク４６では、リン酸水溶液供給部４０から供給されたリン酸水溶液と、シリコン供給部４３から供給されたシリコン含有化合物水溶液とが混合された予備液が生成され、貯留される。

例えば、温調タンク４６では、内槽４４および外槽４５のエッチング液を全て入れ替える場合には、リン酸水溶液とシリコン含有化合物水溶液とが混合された予備液が生成され、貯留される。また、温調タンク４６では、エッチング処理中にエッチング液の一部を入れ替える場合には、リン酸水溶液が予備液として貯留される。

温調タンク４６には、温調タンク４６内の予備液を循環させる第２循環ライン６０が接続される。また、温調タンク４６には、供給ライン７０の一端が接続される。供給ライン７０の他端は、外槽４５に接続される。

第２循環ライン６０には、第２ポンプ６１および第２ヒーター６２が設けられている。第２ヒーター６２をＯＮにした状態で第２ポンプ６１を駆動させることにより、温調タンク４６内の予備液が加温されて循環する。第２ヒーター６２は、予備液の温度を調整する。第２ヒーター６２は、温調部を構成する。

供給ライン７０には、第３ポンプ７１と、第４流量調整器７２とが設けられる。第４流量調整器７２は、外槽４５へ供給される予備液の供給量を調整する。第４流量調整器７２は、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。第４流量調整器７２によって予備液の供給量が調整されることで、エッチング液の温度、リン酸濃度、シリコン濃度が調整される。第４流量調整器７２は、温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部を構成する。

温調タンク４６に貯留された予備液は、エッチング液の全部、または一部を入れ替える際に、供給ライン７０を介して外槽４５に供給される。

リン酸水溶液排出部４１は、エッチング処理で使用されたエッチング液の全部、または一部を入れ替える際にエッチング液を排出する。リン酸水溶液排出部４１は、排出ライン４１Ａと、第５流量調整器４１Ｂと、冷却タンク４１Ｃとを有する。

排出ライン４１Ａは、第１循環ライン５０に接続される。第５流量調整器４１Ｂは、排出ライン４１Ａに設けられ、排出されるエッチング液の排出量を調整する。第５流量調整器４１Ｂは、開閉弁や、流量制御弁や、流量計などから構成される。冷却タンク４１Ｃは、排出ライン４１Ａを流れてきたエッチング液を一時的に貯留するとともに冷却する。第５流量調整器４１Ｂによって排出量が調整され、例えば、純水が供給されることで、エッチング液の温度、リン酸濃度、シリコン濃度が調整される。第５流量調整器４１Ｂは、温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部を構成する。

なお、第１流量調整器４０Ｃ～第５流量調整器４１Ｂを構成する開閉弁の開閉や、流量制御弁の開度は、制御部１００からの信号に基づいてアクチュエータ（不図示）が動作することで、変更される。すなわち、第１流量調整器４０Ｃ～第５流量調整器４１Ｂを構成する開閉弁や、流量制御弁は、制御部１００によって制御される。

図１に戻り、制御部１００は、基板処理装置１の各部（キャリア搬入出部２、ロット形成部３、ロット載置部４、ロット搬送部５、ロット処理部６）の動作を制御する。制御部１００は、スイッチなどからの信号に基づいて、基板処理装置１の各部の動作を制御する。

制御部１００は、例えばコンピュータからなり、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体３８を有する。記憶媒体３８には、基板処理装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。

制御部１００は、記憶媒体３８に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理装置１の動作を制御する。なお、プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体３８に記憶されていたものであって、他の記憶媒体から制御部１００の記憶媒体３８にインストールされたものであってもよい。

コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体３８としては、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

ここで、エッチング処理について図３Ａ～図３Ｄを参照し説明する。図３Ａは、エッチング処理を行う前の基板８の断面を示す概略図である。図３Ｂは、エッチング処理が進んだ基板８の状態を示す概略図である。図３Ｃは、エッチング処理がさらに進んだ基板８の状態を示す概略図である。図３Ｄは、エッチング処理が終了した基板８の状態を示す概略図である。

図３Ａに示すように、エッチング処理を行う前の基板８には、シリコン窒化膜８Ａとシリコン酸化膜８Ｂとが交互に複数積層されている。また、基板８には、エッチング液が浸入し、積層されたシリコン窒化膜８Ａをエッチングするための溝８Ｃが複数形成されている。

基板８を内槽４４に浸漬し、エッチング処理を開始すると、図３Ｂに示すように、まず、溝８Ｃ付近のシリコン窒化膜８Ａがエッチングされる。すなわち、エッチング処理では、溝８Ｃに近いシリコン窒化膜８Ａから順にエッチングされる。

エッチングによりエッチング液に溶出したシリコン窒化膜８Ａの成分は、シリコン窒化膜８Ａがエッチングされることで形成される隙間８Ｄから溝８Ｃに排出され、溝８Ｃから基板８の外へ排出される。溝８Ｃや、隙間８Ｄのエッチング液が新しいエッチング液に置換されることで、エッチングが進行する。

そのため、エッチング処理が進むにつれて、図３Ｃに示すように、エッチングされる箇所から溝８Ｃまでの距離が長くなる。すなわち、エッチング液に溶出したシリコン窒化膜８Ａの成分が基板８の外まで排出される距離が長くなる。

そのため、シリコン窒化膜８Ａのエッチングレートが大きい場合には、溝８Ｃや隙間８Ｄのエッチング液に含まれるシリコン濃度が高くなる。特に、溝８Ｃの奥側、すなわち基板８の表面からの距離が長い箇所に形成される隙間８Ｄでは、エッチング液のシリコン濃度が高くなる。

従って、エッチングされて溶出したシリコン窒化膜８Ａの成分を含むエッチング液が基板８の外まで排出される間に、シリコン酸化物がシリコン酸化膜上に析出することがある。

なお、エッチング処理がさらに進むと、図３Ｄに示すように、両側の隙間８Ｄが連通する。

本実施形態に係る基板処理装置１では、以下で説明する方法によりエッチング処理を行っている。

まず、エッチング処理の温度制御について図４を参照し説明する。図４は、エッチング処理の温度制御を説明するフローチャートである。

エッチング処理を開始する際には、エッチング液の温度は、予め設定された初期温度となっている。初期温度は、エッチング液が沸騰状態となる温度である。

制御部１００は、エッチング処理を開始すると、温度センサ８０によってエッチング液の温度を検出する（Ｓ１０）。

制御部１００は、エッチング処理の処理時間に基づいてエッチング液の設定温度を所定温度に設定する（Ｓ１１）。具体的には、制御部１００は、処理時間が長くなるにつれて所定温度を低い温度に設定する。すなわち、制御部１００は、エッチング処理が進むにつれて所定温度を低い温度に設定する。

エッチング処理では、エッチング液の温度が高くなるほど、シリコン窒化膜８Ａのエッチングレートは大きくなる。シリコン窒化膜８Ａのエッチングレートが大きい状態で、エッチング処理が進むと、エッチングされて溶出したシリコン窒化膜８Ａの成分を含むエッチング液が基板８の外まで排出される間に、シリコン酸化物が析出することがある。

そこで、制御部１００は、エッチング処理が進むにつれて所定温度を低い温度に設定する。

制御部１００は、検出したエッチング液の温度が、設定した所定温度となるように、温度制御信号を出力する（Ｓ１２）。すなわち、制御部１００は、エッチング処理が進むにつれてエッチング液の温度が下がるように温度制御信号を出力する。

例えば、制御部１００は、第１ヒーター５２によるエッチング液の加熱量を低下させる信号を出力し、第１ヒーター５２によりエッチング液の温度を制御する。また、制御部１００は、エッチング液の一部を入れ替えて、エッチング液の温度を制御する。制御部１００は、エッチング液の一部を排出し、温調タンク４６から予備液を供給する信号を出力する。また、制御部１００は、エッチング液の一部を排出する場合に備えて、第２ヒーター６２による予備液の温度を調整する信号を出力する。

ここで、エッチング液の温度を低くした場合のシリコン濃度について図５Ａ、図５Ｂを参照し説明する。図５Ａは、エッチング液の温度が高い場合の基板８でのシリコン濃度を示すマップである。図５Ｂは、エッチング液の温度が低い場合の基板８でのシリコン濃度を示すマップである。なお、図５Ａおよび図５Ｂは、エッチング液の温度以外は、同じ条件である。図５Ａおよび図５Ｂでは、色が濃くなるほど、シリコン濃度が高いことを示している。

エッチング処理を行っている基板８では、基板８の溝８Ｃが深くなるほど、すなわち基板８の表面からの距離が長くなるほど、シリコン濃度は高くなる。また、溝８Ｃからの距離が長くなるほど、シリコン酸化膜８Ｂの間に形成される隙間８Ｄにおけるシリコン濃度が高くなる。

また、エッチング液の温度が低い場合には、エッチング液の温度が高い場合よりもシリコン濃度が低くなり、基板８の表面からの距離が長く、さらに溝８Ｃからの距離が長い箇所でのシリコン濃度を低くすることができる。

このように、エッチング処理が進むにつれて、エッチング液の温度を低くすることで、シリコン窒化膜８Ａのエッチングレートを小さくする。シリコン酸化膜８Ｂの間に形成される隙間８Ｄのエッチング液においてシリコン濃度が高くなることを抑制することができる。そのため、シリコン酸化物の析出を抑制することができる。

次に、エッチング処理のリン酸濃度制御について図６を参照し説明する。図６は、エッチング処理のリン酸濃度制御を説明するフローチャートである。

エッチング処理を開始する際には、エッチング液のリン酸濃度は、予め設定された初期リン酸濃度となっている。

制御部１００は、エッチング処理を開始すると、リン酸濃度センサ８１によってエッチング液のリン酸濃度を検出する（Ｓ２０）。

制御部１００は、エッチング液のリン酸濃度を所定リン酸濃度に設定する（Ｓ２１）。具体的には、制御部１００は、エッチング液が沸騰状態に維持されるように所定リン酸濃度を設定する。例えば、制御部１００は、上記した温度制御により、エッチング液の温度を下げる場合には、エッチング液を沸騰状態に維持するために、エッチング処理が進むにつれて、所定リン酸濃度を低い濃度に設定する。

また、エッチング液のリン酸濃度を低くすることで、シリコン酸化膜８Ｂに対しシリコン窒化膜８Ａをエッチングする選択比が大きくなることが知られている。

そのため、制御部１００は、エッチング処理が進むにつれて、所定リン酸濃度を低い濃度に設定することで、選択比を大きくすることができる。

制御部１００は、検出したリン酸濃度が、設定した所定リン酸濃度となるように、リン酸濃度制御信号を出力する（Ｓ２２）。例えば、リン酸濃度を低くする場合には、制御部１００は、エッチング液の一部を排出する信号を出力する。また、制御部１００は、純水や、予備液を供給する信号を出力する。

このように、エッチング処理が進むにつれて、エッチング液のリン酸濃度を低くする。これにより、エッチング液の沸騰状態を維持し、エッチング液に液流れを発生させることで、基板８のエッチングにむらが生じることを抑制することができる。また、選択比を大きくすることができる。

なお、リン酸濃度を下げることは必須ではなく、リン酸濃度は処理工程全体で一定であってもよい。また、リン酸濃度を或る濃度まで下げた後に、リン酸濃度を一定としてもよい。

次に、エッチング処理のシリコン濃度制御について図７を参照し説明する。図７は、エッチング処理のシリコン濃度制御を説明するフローチャートである。

エッチング処理を開始する際には、エッチング液のシリコン濃度は、予め設定された初期シリコン濃度となっている。通常、シリコン濃度が高い場合には、選択比が大きくなるため、初期シリコン濃度は、飽和濃度に近い濃度に設定されている。

制御部１００は、エッチング処理を開始すると、シリコン濃度センサ８２によってエッチング液のシリコン濃度を検出する（Ｓ３０）。

制御部１００は、エッチング液のシリコン濃度を所定シリコン濃度に設定する（Ｓ３１）。具体的には、制御部１００は、エッチング液の温度に基づいて所定シリコン濃度を設定する。エッチング液におけるシリコン飽和量は、図８に示すように、エッチング液の温度が低くなるにつれて小さくなる。すなわち、エッチング液の温度が低くなると、シリコン酸化物が析出し易くなる。図８は、エッチング液の温度とシリコン飽和量との関係を示すマップである。

そのため、制御部１００は、上記した温度制御によりエッチング液の温度が低くなるにつれて、すなわち、エッチング処理が進むにつれて、所定シリコン濃度を、シリコン飽和量に対応する飽和濃度以下の濃度に設定する。

制御部１００は、検出したシリコン濃度が、設定したシリコン濃度となるように、シリコン濃度制御信号を出力する（Ｓ３２）。エッチング処理では、エッチング処理が進むにつれて、シリコン窒化膜８Ａがエッチングされ、シリコン窒化膜８Ａがエッチング液に溶出することで、エッチング液のシリコン濃度は全体的に高くなる。そこで、例えば、シリコン濃度を低くする場合には、制御部１００は、エッチング液の一部を排出する信号を出力する。また、制御部１００は、純水や、予備液を供給する信号を出力する。

このように、エッチング処理が進むにつれて、エッチング液のシリコン濃度を低くすることで、シリコン酸化物の析出を抑制することができる。

なお、エッチング液のシリコン濃度が、飽和濃度ではない場合には、シリコン濃度が飽和濃度に到達するまでシリコン濃度の制御を行わなくてもよい。この場合、例えば、検出されたシリコン濃度が、エッチング液の温度に基づいた飽和濃度に到達する場合に、所定シリコン濃度が飽和濃度以下の濃度に設定される。すなわち、初期シリコン濃度を、飽和濃度に近い濃度に設定することは必須ではなく、初期シリコン濃度は、例えば、ゼロであってもよい。初期シリコン濃度を低く設定することで、溝８Ｃ内のシリコン濃度が飽和濃度に到達するまでの時間を長くすることができ、シリコン酸化物の析出を抑制することができる。また、シリコン濃度が飽和濃度に到達するまでシリコン濃度を高くすることで、選択比を大きくすることができる。

上記するように、温度制御、リン酸濃度制御およびシリコン濃度制御が行われることで、処理時間に応じて、エッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度は、図９に示すように低くなる。図９は、処理時間に対するエッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度をまとめた図である。

エッチング処理では、図９に示すように、上記した温度制御、リン酸濃度制御およびシリコン濃度制御を終了し、エッチングを終了する時間ｔ１において、エッチング液の温度が処理終了温度、リン酸濃度が処理終了リン酸濃度、シリコン濃度が処理終了シリコン濃度となっている。そして、エッチング処理では、時間ｔ１以降は、時間ｔ１の状態で基板８を所定期間保持し、オーバーエッチングを行っている。これにより、基板８にシリコン窒化膜８Ａのエッチング漏れが生じることを抑制することができる。

なお、エッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度は、連続的ではなく、段階的に変更されてもよい。また、エッチング液の温度が処理終了温度となるタイミング、リン酸濃度が処理終了リン酸濃度となるタイミング、シリコン濃度が処理終了シリコン濃度となるタイミングは、異なるタイミングであってもよい。

基板処理装置１は、エッチング処理が進むにつれて、エッチング液の温度を低くする。これにより、シリコン窒化膜８Ａのエッチングレートを小さくし、例えば、シリコン酸化膜８Ｂの間に形成される隙間８Ｄのエッチング液においてシリコン濃度が局所的に高くなることを抑制することができる。そのため、シリコン酸化物の析出を抑制することができる。

基板処理装置１は、エッチング処理が進むにつれて、エッチング液のリン酸濃度を低くする。これにより、エッチング液の沸騰状態を維持し、基板８のエッチングにむらが生じることを抑制し、選択比を大きくすることができる。

基板処理装置１は、エッチング処理が進むにつれて、エッチング液のシリコン濃度を低くする。これにより、シリコン酸化物の析出を抑制することができる。

変形例に係る基板処理装置１は、供給ライン７０を内槽４４に接続し、温調タンク４６から予備液を内槽４４に供給可能としてもよい。

また、変形例に係る基板処理装置１は、シリコン酸化物の析出を抑制するために、ＳｉＯ２析出防止剤を供給してもよい。ＳｉＯ２析出防止剤としては、リン酸水溶液に溶解したシリコンイオンを溶解した状態で安定化させ、シリコン酸化物の析出を抑止する成分を含むものであれば良く、例えばフッ素成分を含むヘキサフルオロケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）水溶液を用いることができる。また、水溶液中のヘキサフルオロケイ酸を安定化させるため、アンモニア等の添加物を含んでも良い。

例えば、ＳｉＯ２析出防止剤は、例えば、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（ＮＨ４）２ＳｉＦ６や、ヘキサフルオロケイ酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＦ６）などである。

また、変形例に係る基板処理装置１は、温度センサ８０、リン酸濃度センサ８１およびシリコン濃度センサ８２を用いずに、エッチング処理の経過時間に基づいてエッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度を低くしてもよい。例えば、変形例に係る基板処理装置１は、エッチング処理の経過時間が、予め設定された時間になると、エッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度を低くする。なお、エッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度を低くするタイミング（経過時間）は、エッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度毎にそれぞれ設定されてもよい。

また、変形例に係る基板処理装置１は、図１０に示すように、エッチングを終了する時間ｔ１以降、すなわちオーバーエッチング時には、エッチング液の温度を高くし、リン酸濃度およびシリコン濃度を高くする。これは、オーバーエッチング時には、シリコン窒化膜８Ａの溶出はほぼなくなるためである。これにより、オーバーエッチングのために必要な時間を短くすることができ、エッチング処理時間を短くすることができる。図１０は、変形例に係る基板処理装置１における処理時間に対するエッチング液の温度、リン酸濃度およびシリコン濃度をまとめた図である。

なお、エッチング液の温度を高くするタイミング、リン酸濃度を高くするタイミング、シリコン濃度を高くするタイミングは、異なるタイミングであってもよい。

上記基板処理装置１は、複数枚の基板８を同時に処理する装置であるが、基板８を１枚ずつ洗浄する枚葉式の装置であってもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 基板処理装置
６ ロット処理部
８ 基板
２３ エッチング処理装置
２７ エッチング用の処理槽
４０ リン酸水溶液供給部
４１ リン酸水溶液排出部
４１Ａ 排出ライン
４１Ｂ 第５流量調整器（温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部）
４２Ｃ 第２流量調整器（温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部）
４４ 内槽（基板処理槽）
４５ 外槽
４６ 温調タンク
５２ 第１ヒーター（温調部）
６２ 第２ヒーター（温調部）
７０ 供給ライン
７２ 第４流量調整器（温調部、リン酸濃度調整部、シリコン濃度調整部）
８０ 温度センサ
８１ リン酸濃度センサ
８２ シリコン濃度センサ
１００ 制御部

Claims (8)

1. リン酸処理液に基板を浸漬することでエッチング処理を行う基板処理槽と、
   前記エッチング処理が進むにつれて、前記リン酸処理液の温調を行う温調部を制御して前記リン酸処理液の温度を低くする制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記リン酸処理液の温度を処理終了温度まで低くした後に、前記温調部を制御して前記リン酸処理液の温度を高くする
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記制御部は、
   前記エッチング処理が進むにつれて、前記リン酸処理液中のリン酸濃度の調整を行うリン酸濃度調整部を制御して前記リン酸濃度を低くする
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. リン酸処理液に基板を浸漬することでエッチング処理を行う基板処理槽と、
   前記エッチング処理が進むにつれて、前記リン酸処理液の温調を行う温調部を制御して前記リン酸処理液の温度を低くする制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記エッチング処理が進むにつれて、前記リン酸処理液中のリン酸濃度の調整を行うリン酸濃度調整部を制御して前記リン酸濃度を低くする
   ことを特徴とする基板処理装置。
4. 前記制御部は、
   前記リン酸処理液の前記リン酸濃度を処理終了リン酸濃度まで低くした後に、前記リン酸濃度調整部を制御して前記リン酸濃度を高くする
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の基板処理装置。
5. 前記制御部は、
   前記エッチング処理が進むにつれて、前記リン酸処理液中のシリコン濃度の調整を行うシリコン濃度調整部を制御して前記シリコン濃度を低くする
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
6. 前記制御部は、
   前記リン酸処理液の前記シリコン濃度を処理終了シリコン濃度まで低くした後に、前記シリコン濃度調整部を制御して前記シリコン濃度を高くする
   ことを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
7. リン酸処理液に基板を浸漬することでエッチング処理を行う工程と、
   前記エッチング処理が進むにつれて前記リン酸処理液の温度を低くする工程と
   を含み、
   前記エッチング処理が進むにつれて、前記リン酸処理液中のリン酸濃度が低くされる
   ことを特徴とする基板処理方法。
8. 請求項７に記載の基板処理方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶した記憶媒体。

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