JP7664785B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来、基板処理システムにおいて、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）水溶液に基板を浸漬することで、かかる基板に形成された窒化膜をエッチング処理する技術が知られている（特許文献１参照）。

特許第６１１８７３９号公報

本開示は、基板のエッチング処理を安定して実施することができる技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理装置は、処理槽と、液量センサと、濃度センサと、リン酸供給部と、純水供給部と、排出部と、制御部と、を備える。処理槽は、ケイ酸化合物およびリン酸を含む処理液に基板を浸漬して処理する。液量センサは、前記処理槽に貯留される前記処理液の貯留量を測定する。濃度センサは、前記処理槽に貯留される前記処理液中のリン酸濃度を測定する。リン酸供給部は、前記処理槽にリン酸を含むリン酸水溶液を供給する。純水供給部は、前記処理槽に純水を供給する。排出部は、前記処理槽から前記処理液を排出する。制御部は、各部を制御する。また、前記制御部は、排出量維持部と、供給量制御部と、を有する。排出量維持部は、前記排出部からの前記処理液の時間当たりの排出量を所与の値で維持する。供給量制御部は、前記処理槽における前記処理液の貯留量およびリン酸濃度がそれぞれ所与の値で維持されるように、前記リン酸供給部および前記純水供給部から前記処理槽にそれぞれ供給される前記リン酸水溶液および前記純水の供給量を制御する。

本開示によれば、基板のエッチング処理を安定して実施することができる。

図１は、実施形態に係る基板処理システムの構成を示す概略ブロック図である。 図２は、実施形態に係るエッチング処理装置の構成を示す概略ブロック図である。 図３は、実施形態に係るエッチング処理装置の構成を示す概略ブロック図である。 図４は、実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 図５は、実施形態に係る基板処理における排出量、貯留量および供給量の推移の一例を示すタイミングチャートである。 図６は、参考例における濃度維持処理における各液の供給量および排出量のバランスの一例を示す図である。 図７は、参考例におけるエッチング液中のケイ酸濃度の推移の一例を示す図である。 図８は、実施形態に係る濃度維持処理における各液の供給量および排出量のバランスの一例を示す図である。 図９は、実施形態の変形例に係るエッチング処理装置の構成を示す概略ブロック図である。 図１０は、実施形態に係る基板処理システムが実行する制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置および基板処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

従来、基板処理システムにおいて、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）水溶液に基板を浸漬することで、かかる基板に形成された窒化膜をエッチング処理する技術が知られている。

たとえば、リン酸水溶液に基板を浸漬することで、基板上に積層されたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチングすることができる。

また、このシリコン窒化膜のエッチング処理では、シリコン窒化膜から生成されるポリシロキサンなどのケイ酸化合物（以下、単に「ケイ酸」とも呼称する。）がエッチング液中に溶解する。

そして、このシリコン窒化膜のエッチング処理では、エッチング液中のケイ酸濃度に応じてエッチングレートが変化するため、エッチング液中のケイ酸濃度を所与の値で維持する濃度維持処理が行われる場合がある。

かかる濃度維持処理は、たとえば、エッチング処理中にリン酸水溶液を一定の流量で処理槽に供給するとともに、処理槽に貯留されるエッチング液の貯留量およびリン酸濃度が維持されるように、エッチング液の排出量を制御することにより行われる。

一方で、かかる濃度維持処理では、処理槽に供給されるリン酸水溶液中のリン酸濃度が変化した場合、エッチング液中のケイ酸濃度を安定して維持できない恐れがあった。これにより、基板のエッチング処理を安定して実施することが困難であった。

そこで、上述の問題点を克服し、基板のエッチング処理を安定して実施することができる技術の実現が期待されている。

＜基板処理システムの構成＞
まず、実施形態に係る基板処理システム１の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る基板処理システム１の構成を示す概略ブロック図である。基板処理システム１は、基板処理装置の一例である。

図１に示すように、実施形態に係る基板処理システム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、制御装置７とを備える。

キャリア搬入出部２は、キャリアステージ２０と、キャリア搬送機構２１と、キャリアストック２２、２３と、キャリア載置台２４とを備える。

キャリアステージ２０は、外部から搬送された複数のフープＨを載置する。フープＨは、複数（たとえば、２５枚）のウェハＷを水平姿勢で上下に並べて収容する容器である。ウェハＷは、基板の一例である。キャリア搬送機構２１は、キャリアステージ２０、キャリアストック２２、２３およびキャリア載置台２４の間でフープＨの搬送を行う。

キャリア載置台２４に載置されたフープＨからは、処理される前の複数のウェハＷが後述する基板搬送機構３０によりロット処理部６に搬出される。また、キャリア載置台２４に載置されたフープＨには、処理された複数のウェハＷが基板搬送機構３０によりロット処理部６から搬入される。

ロット形成部３は、基板搬送機構３０を有し、ロットを形成する。ロットは、１または複数のフープＨに収容されたウェハＷを組合せて同時に処理される複数（たとえば、５０枚）のウェハＷで構成される。１つのロットを形成する複数のウェハＷは、互いの板面を対向させた状態で一定の間隔をあけて配列される。

基板搬送機構３０は、キャリア載置台２４に載置されたフープＨとロット載置部４との間で複数のウェハＷを搬送する。

ロット載置部４は、ロット搬送台４０を有し、ロット搬送部５によってロット形成部３とロット処理部６との間で搬送されるロットを一時的に載置（待機）する。ロット搬送台４０は、ロット形成部３で形成された処理される前のロットを載置する搬入側載置台４１と、ロット処理部６で処理されたロットを載置する搬出側載置台４２とを有する。搬入側載置台４１および搬出側載置台４２には、１ロット分の複数のウェハＷが起立姿勢で前後に並んで載置される。

ロット搬送部５は、ロット搬送機構５０を有し、ロット載置部４とロット処理部６との間やロット処理部６の内部でロットの搬送を行う。ロット搬送機構５０は、レール５１と、移動体５２と、基板保持体５３とを有する。

レール５１は、ロット載置部４およびロット処理部６に渡って、Ｘ軸方向に沿って配置される。移動体５２は、複数のウェハＷを保持しながらレール５１に沿って移動可能に構成される。基板保持体５３は、移動体５２に配置され、起立姿勢で前後に並んだ複数のウェハＷを保持する。

ロット処理部６は、１ロット分の複数のウェハＷに対し、エッチング処理や洗浄処理、乾燥処理などを一括で行う。ロット処理部６には、２台のエッチング処理装置６０と、洗浄処理装置７０と、洗浄処理装置８０と、乾燥処理装置９０とが、レール５１に沿って並んで配置される。

エッチング処理装置６０は、１ロット分の複数のウェハＷに対してエッチング処理を一括で行う。洗浄処理装置７０は、１ロット分の複数のウェハＷに対して洗浄処理を一括で行う。洗浄処理装置８０は、基板保持体５３の洗浄処理を行う。

乾燥処理装置９０は、１ロット分の複数のウェハＷに対して乾燥処理を一括で行う。なお、エッチング処理装置６０、洗浄処理装置７０、洗浄処理装置８０および乾燥処理装置９０の台数は、図１の例に限られない。

エッチング処理装置６０は、エッチング処理用の処理槽６１と、リンス処理用の処理槽６２と、基板昇降機構６３、６４とを備える。

処理槽６１は、起立姿勢で配列された１ロット分のウェハＷを収容可能であり、エッチング処理用の薬液（以下、「エッチング液」とも呼称する。）が貯留される。処理槽６１の詳細については後述する。

処理槽６２には、リンス処理用の処理液（脱イオン水など）が貯留される。基板昇降機構６３、６４には、ロットを形成する複数のウェハＷが起立姿勢で前後に並んで保持される。

エッチング処理装置６０は、ロット搬送部５で搬送されたロットを基板昇降機構６３で保持し、処理槽６１のエッチング液Ｌ（図２参照）に浸漬させてエッチング処理を行う。エッチング処理は、たとえば、１時間～３時間程度行われる。

処理槽６１においてエッチング処理されたロットは、ロット搬送部５によって処理槽６２に搬送される。そして、エッチング処理装置６０は、搬送されたロットを基板昇降機構６４にて保持し、処理槽６２のリンス液に浸漬させることによってリンス処理を行う。処理槽６２においてリンス処理されたロットは、ロット搬送部５で洗浄処理装置７０の処理槽７１に搬送される。

洗浄処理装置７０は、洗浄用の処理槽７１と、リンス処理用の処理槽７２と、基板昇降機構７３、７４とを備える。洗浄用の処理槽７１には、洗浄用の薬液（以下、「洗浄薬液」とも呼称する）が貯留される。洗浄薬液は、たとえば、ＳＣ－１（アンモニア、過酸化水素および水の混合液）などである。

リンス処理用の処理槽７２には、リンス処理用の処理液（脱イオン水など）が貯留される。基板昇降機構７３、７４には、１ロット分の複数のウェハＷが起立姿勢で前後に並んで保持される。

洗浄処理装置７０は、ロット搬送部５で搬送されたロットを基板昇降機構７３にて保持し、処理槽７１の洗浄液に浸漬させることによって洗浄処理を行う。

処理槽７１において洗浄処理されたロットは、ロット搬送部５によって処理槽７２に搬送される。そして、洗浄処理装置７０は、搬送されたロットを基板昇降機構７４にて保持し、処理槽７２のリンス液に浸漬させることによってリンス処理を行う。処理槽７２においてリンス処理されたロットは、ロット搬送部５で乾燥処理装置９０の処理槽９１に搬送される。

乾燥処理装置９０は、処理槽９１と、基板昇降機構９２とを有する。処理槽９１には、乾燥処理用の処理ガスが供給される。基板昇降機構９２には、１ロット分の複数のウェハＷが起立姿勢で前後に並んで保持される。

乾燥処理装置９０は、ロット搬送部５で搬送されたロットを基板昇降機構９２で保持し、処理槽９１内に供給される乾燥処理用の処理ガスを用いて乾燥処理を行う。処理槽９１で乾燥処理されたロットは、ロット搬送部５でロット載置部４に搬送される。

洗浄処理装置８０は、ロット搬送機構５０の基板保持体５３に洗浄用の処理液を供給し、さらに乾燥ガスを供給することで、基板保持体５３の洗浄処理を行う。

制御装置７は、基板処理システム１の各部（キャリア搬入出部２、ロット形成部３、ロット載置部４、ロット搬送部５、ロット処理部６など）の動作を制御する。制御装置７は、スイッチや各種センサなどからの信号に基づいて、基板処理システム１の各部の動作を制御する。

制御装置７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。制御装置７は、たとえば、記憶部９（図４参照）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システム１の動作を制御する。かかる制御装置７の詳細については後述する。

＜エッチング処理装置の構成＞
次に、ウェハＷのエッチング処理を実施するエッチング処理装置６０の構成について、図２および図３を参照しながら説明する。図２および図３は、実施形態に係るエッチング処理装置６０の構成を示す概略ブロック図である。

エッチング処理装置６０は、リン酸供給部１００と、基板処理部１１０とを備える。なお、エッチング処理装置６０のうち、図２は、リン酸供給部１００の詳細な構成を示す図であり、図３は、基板処理部１１０の詳細な構成を示す図である。

最初に、上流側のリン酸供給部１００の詳細について、図２を用いて説明する。リン酸供給部１００は、リン酸を含む混合液Ｍを生成して基板処理部１１０に供給する。混合液Ｍは、リン酸水溶液の一例である。

リン酸供給部１００は、リン酸水溶液供給部２００と、析出抑制剤供給部２１０と、タンク２２０と、循環路２３０とを備える。循環路２３０は、第３循環路の一例である。

リン酸水溶液供給部２００は、リン酸水溶液をタンク２２０に供給する。かかるリン酸水溶液供給部２００は、リン酸水溶液供給源２０１と、リン酸水溶液供給路２０２と、流量調整器２０３とを有する。

リン酸水溶液供給源２０１は、たとえば、リン酸水溶液を貯留するタンクである。リン酸水溶液供給路２０２は、リン酸水溶液供給源２０１とタンク２２０とを接続し、リン酸水溶液供給源２０１からタンク２２０にリン酸水溶液を供給する。

流量調整器２０３は、リン酸水溶液供給路２０２に設けられ、タンク２２０に供給されるリン酸水溶液の流量を調整する。流量調整器２０３は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。

析出抑制剤供給部２１０は、析出抑制剤をタンク２２０に供給する。かかる析出抑制剤供給部２１０は、析出抑制剤供給源２１１と、析出抑制剤供給路２１２と、流量調整器２１３とを有する。

析出抑制剤供給源２１１は、たとえば、析出抑制剤を貯留するタンクである。析出抑制剤供給路２１２は、析出抑制剤供給源２１１とタンク２２０とを接続し、析出抑制剤供給源２１１からタンク２２０に析出抑制剤を供給する。

流量調整器２１３は、析出抑制剤供給路２１２に設けられ、タンク２２０に供給される析出抑制剤の流量を調整する。流量調整器２１３は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。

実施形態に係る析出抑制剤は、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よい。たとえば、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てシリコン酸化物の析出を抑制するような成分を含んでもよい。また、その他の公知の方法でシリコン酸化物の析出を抑制するような成分を含んでもよい。

実施形態に係る析出抑制剤には、たとえば、フッ素成分を含むヘキサフルオロケイ酸（Ｈ_２ＳｉＦ_６）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、アンモニアなどの添加物を含んでもよい。

実施形態に係る析出抑制剤としては、たとえば、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６や、ヘキサフルオロケイ酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳｉＦ_６）などを用いることができる。

また、実施形態に係る析出抑制剤は、イオン半径が０．２Åから０．９Åの陽イオンである元素を含む化合物であってもよい。ここで、「イオン半径」とは、結晶格子の格子定数から得られる陰イオンと陽イオンの半径の和から経験に求められたイオンの半径である。

実施形態に係る析出抑制剤は、たとえば、アルミニウム、カリウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、ジルコニウム、タングステン、チタン、モリブデン、ハフニウム、ニッケルおよびクロムのいずれかの元素の酸化物を含んでもよい。

また、実施形態に係る析出抑制剤は、上述のいずれかの元素の酸化物に代えてまたは加えて、上述のいずれかの元素の窒化物、塩化物、臭化物、水酸化物および硝酸塩のうち少なくとも１つを含んでもよい。

実施形態に係る析出抑制剤は、たとえば、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＡｌＣｌ_３、ＡｌＢｒ_３、Ａｌ（ＮＯ_３）_３、Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３、ＡｌＰＯ_４およびＡｌ_２Ｏ_３のうち少なくとも１つを含んでもよい。

また、実施形態に係る析出抑制剤は、ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＯＨおよびＫＮＯ_３のうち少なくとも１つを含んでもよい。さらに、実施形態に係る析出抑制剤は、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ_２、ＣａＣｌ_２およびＺｒＣｌ_４のうち少なくとも１つを含んでもよい。

また、実施形態に係る析出抑制剤は、水溶性の有機溶媒を含有する。かかる有機溶媒としては、たとえば、エタノールやメタノール、アセトン、１－プロピルアルコール、２－プロピルアルコール、１－ブタノール、２－ブタノールなどが挙げられる。

タンク２２０は、リン酸水溶液供給部２００から供給されるリン酸水溶液と、析出抑制剤供給部２１０から供給される析出抑制剤とを貯留する。また、タンク２２０は、リン酸水溶液と析出抑制剤とを混合して生成される混合液Ｍを貯留する。

循環路２３０は、タンク２２０から出て、かかるタンク２２０に戻る循環ラインである。循環路２３０は、タンク２２０の底部に設けられる入口と、タンク２２０の上部に設けられる出口とを有し、かかる入口から出口に向かって流れる循環流を形成する。なお、実施形態では、タンク２２０に貯留される混合液Ｍの液面の上方に出口が配置される。

循環路２３０には、タンク２２０を基準として、上流側から順にポンプ２３１と、フィルタ２３２と、ヒータ２３３と、分岐部２３４と、分岐部２３５と、バルブ２３６とが設けられる。ポンプ２３１は、第３ポンプの一例であり、ヒータ２３３は、第２ヒータの一例である。

ポンプ２３１は、タンク２２０から出て、循環路２３０を通り、タンク２２０に戻る混合液Ｍの循環流を形成する。

フィルタ２３２は、循環路２３０内を循環する混合液Ｍに含まれるパーティクルなどの汚染物質を除去する。なお、循環路２３０には、かかるフィルタ２３２をバイパスするバイパス流路２３７が設けられ、かかるバイパス流路２３７にはバルブ２３８が設けられる。

そして、制御部８（図４参照）は、かかるバルブ２３８を開閉することにより、フィルタ２３２をバイパスする循環流と、フィルタ２３２を流れる循環流とのいずれかを形成することができる。

ヒータ２３３は、循環路２３０内を循環する混合液Ｍを加温する。実施形態では、かかるヒータ２３３で混合液Ｍを加温することによって、タンク２２０に貯留される混合液Ｍが加温される。

分岐部２３４からは、処理槽６１（図３参照）の内槽１１１（図３参照）に混合液Ｍを送る第１送液路１０１が分岐し、分岐部２３５からは、処理槽６１の外槽１１２（図３参照）に混合液Ｍを送る第２送液路１０２が分岐する。

第１送液路１０１には、流量調整器１０３が設けられる。かかる流量調整器１０３は、処理槽６１の内槽１１１に供給される混合液Ｍの流量を調整する。流量調整器１０３は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。

第２送液路１０２には、上流側から順に、バルブ２５０と、温度計２５１と、分岐部２５２と、定圧弁１０４と、絞り弁１０５と、分岐部１０６と、バルブ１０７とが設けられる。

温度計２５１は、第２送液路１０２を流れる混合液Ｍの温度を測定する。分岐部２５２からは、タンク２２０に混合液Ｍを戻す帰還路２５３が分岐している。かかる帰還路２５３は、背圧弁２５４を有する。背圧弁２５４は、帰還路２５３における背圧弁２５４よりも上流側（たとえば、分岐部２５２）の圧力を調整する。

定圧弁１０４は、第２送液路１０２における定圧弁１０４よりも下流側の圧力を調整する。絞り弁１０５は、第２送液路１０２を流れる混合液Ｍの流量を調整する。

分岐部１０６からは、タンク２２０に混合液Ｍを戻す帰還路１０８が分岐している。このように、実施形態では、帰還路２５３および帰還路１０８が第２送液路１０２から分岐し、第２送液路１０２を流れる混合液Ｍをタンク２２０に戻す。帰還路１０８は、バルブ１０９を有する。

制御部８は、バルブ１０７とバルブ１０９とを互い違いに開閉する。これにより、制御部８は、混合液Ｍを外槽１１２またはタンク２２０に切り替えて送液することができる。

バルブ２３６は、第１送液路１０１または第２送液路１０２を用いて混合液Ｍが基板処理部１１０に供給される際に、閉状態になるように制御される。

ここまで説明したリン酸供給部１００では、制御部８が、タンク２２０でリン酸水溶液と析出抑制剤とを所定の割合で混合し、混合液Ｍを生成する。さらに、制御部８は、ポンプ２３１を動作させて生成中の混合液Ｍを循環路２３０内で循環させる。これにより、リン酸水溶液と析出抑制剤との混合性を向上させることができる。

また、実施形態では、混合液Ｍの生成処理が終了した後、循環路２３０を循環する混合液Ｍをヒータ２３３で所与の温度（たとえば、１７０（℃）程度）に加温する。これにより、混合液Ｍを効率的に加温することができる。

また、制御部８は、かかる加温処理の際に、バルブ２３８を開状態にすることにより、混合液Ｍの循環流がフィルタ２３２をバイパスするように制御する。そして、加温処理が終了した際に、バルブ２３８を閉状態にすることにより、混合液Ｍの循環流がフィルタ２３２を通流するように制御する。これにより、混合液Ｍに含まれるパーティクルなどの汚染物質が除去される。

このように、実施形態では、混合処理および加温処理でフィルタ２３２をバイパスするように循環路２３０の循環流を制御する。これにより、循環路２３０において、フィルタ２３２で発生する圧力損失を低減することができることから、タンク２２０に貯留された混合液Ｍを効率よく循環させることができる。

なお、加温処理が完了するまでは、フィルタ２３２で混合液Ｍを濾過する必要はないことから、バイパス流路２３７を介して循環させたとしても特に問題はない。

つづいて、下流側の基板処理部１１０の詳細について、図３を参照しながら説明する。基板処理部１１０では、リン酸供給部１００から供給される混合液Ｍと、ケイ酸溶液供給部１４０から供給されるケイ酸溶液とでエッチング液Ｌが生成される。

さらに、基板処理部１１０は、生成されたエッチング液ＬにウェハＷを浸漬させることにより、かかるウェハＷをエッチング処理する。エッチング液Ｌは、処理液の一例である。

実施形態では、たとえば、ウェハＷ上に積層されたシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜のうち、シリコン窒化膜を選択的にエッチングすることができる。

基板処理部１１０は、処理槽６１と、基板昇降機構６３と、循環路１２０と、ＤＩＷ供給部１３０と、ケイ酸溶液供給部１４０と、バブリングガス供給部１５０と、排出部１６０とを備える。循環路１２０は、第１循環路の一例であり、ＤＩＷ供給部１３０は、純水供給部の一例である。

処理槽６１は、内槽１１１と、外槽１１２と、液面センサ１１３とを有する。液面センサ１１３は、液量センサの一例である。

内槽１１１は、エッチング液ＬにウェハＷを浸漬させるための槽であり、浸漬用のエッチング液Ｌを収容する。内槽１１１は、上部に開口部１１１ａを有し、エッチング液Ｅが開口部１１１ａ付近まで貯留される。

内槽１１１では、基板昇降機構６３を用いて複数のウェハＷがエッチング液Ｌに浸漬されることで、ウェハＷに対するエッチング処理が行われる。かかる基板昇降機構６３は、昇降可能に構成され、複数のウェハＷを垂直姿勢で前後に並べて保持する。

外槽１１２は、内槽１１１を囲むように内槽１１１の外側に配置され、内槽１１１の開口部１１１ａから流出するエッチング液Ｌを受ける。図２に示すように、外槽１１２の液位は、内槽１１１の液位よりも低く維持される。

液面センサ１１３は、外槽１１２に貯留されるエッチング液Ｌの液面の高さを測定する。制御部８（図４参照）は、液面センサ１１３で測定される外槽１１２の高さに基づいて、処理槽６１に貯留されるエッチング液Ｌの液量（以下、「エッチング液Ｌの貯留量」とも呼称する。）を測定することができる。

なぜなら、内槽１１１および循環路１２０の内部はエッチング液Ｌで満たされていることから液量は常に一定であるため、外槽１１２内部の液量を液面センサ１１３の測定値に基づいて測定することにより、処理槽６１全体の液量を求めることができるからである。

外槽１１２と内槽１１１とは、循環路１２０によって接続される。循環路１２０の一端は外槽１１２の底部に接続され、循環路１２０の他端は内槽１１１内に位置する処理液供給ノズル１２６に接続される。

循環路１２０には、上流側である外槽１１２側から順に、ポンプ１２１と、ヒータ１２２と、分岐部１２３と、フィルタ１２４と、濃度センサ１２５が位置する。ポンプ１２１は、第１ポンプの一例であり、ヒータ１２２は、第１ヒータの一例である。

ポンプ１２１は、外槽１１２から循環路１２０を経て内槽１１１に送られるエッチング液Ｌの循環流を形成する。また、エッチング液Ｌは、内槽１１１の開口部１１１ａからオーバーフローすることで、再び外槽１１２へと流出する。

このようにして、エッチング処理装置６０では、基板処理部１１０内にエッチング液Ｌの循環流が形成される。換言すると、かかる循環流は、外槽１１２、循環路１２０および内槽１１１において形成される。

ヒータ１２２は、循環路１２０を循環するエッチング液Ｌの温度を調整する。フィルタ１２４は、循環路１２０を循環するエッチング液Ｌを濾過する。濃度センサ１２５は、循環路１２０を循環するエッチング液Ｌ中のリン酸濃度を検出する。濃度センサ１２５で生成された信号は、制御部８に送信される。

ＤＩＷ供給部１３０は、ＤＩＷ供給源１３１と、ＤＩＷ供給路１３２と、流量調整器１３３とを有する。ＤＩＷ供給部１３０は、処理槽６１に貯留されるエッチング液Ｌの濃度を調整するため、外槽１１２にＤＩＷ（DeIonized Water：脱イオン水）を供給する。

ＤＩＷ供給源１３１は、たとえば、ＤＩＷを貯留するタンクである。ＤＩＷ供給路１３２は、ＤＩＷ供給源１３１と外槽１１２とを接続し、ＤＩＷ供給源１３１から外槽１１２に所与の温度のＤＩＷを供給する。

流量調整器１３３は、ＤＩＷ供給路１３２に配置され、外槽１１２へ供給されるＤＩＷの供給量を調整する。流量調整器１３３は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。流量調整器１３３によってＤＩＷの供給量が調整されることで、エッチング処理装置６０内のエッチング液Ｌの温度、リン酸濃度、ケイ酸濃度および析出抑制剤濃度が調整される。

ケイ酸溶液供給部１４０は、ケイ酸化合物が含まれる溶液（以下、「ケイ酸溶液」とも呼称する。）を内槽１１１に供給する。かかるケイ酸溶液供給部１４０は、ケイ酸溶液供給源１４１と、ケイ酸溶液供給路１４２と、流量調整器１４３とを有する。

ケイ酸溶液供給源１４１は、たとえば、ケイ酸溶液を貯留するタンクである。ケイ酸溶液供給路１４２は、ケイ酸溶液供給源１４１と処理槽６１の内槽１１１とを接続し、ケイ酸溶液供給源１４１から処理槽６１の内槽１１１にケイ酸溶液を供給する。

流量調整器１４３は、ケイ酸溶液供給路１４２に配置され、処理槽６１の内槽１１１に供給されるケイ酸溶液の流量を調整する。流量調整器１４３は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。実施形態に係るケイ酸溶液は、たとえば、コロイダルシリコンを分散させた溶液である。

バブリングガス供給部１５０は、内槽１１１に貯留されるエッチング液Ｌ中に不活性ガス（たとえば窒素ガス）の気泡を吐出する。バブリングガス供給部１５０は、不活性ガス供給源１５１と、不活性ガス供給路１５２と、流量調整器１５３と、ガスノズル１５４とを有する。

不活性ガス供給源１５１は、たとえば、不活性ガスを貯蔵するボンベである。不活性ガス供給路１５２は、不活性ガス供給源１５１とガスノズル１５４とを接続し、不活性ガス供給源１５１からガスノズル１５４に不活性ガス（たとえば窒素ガス）を供給する。

流量調整器１５３は、不活性ガス供給路１５２に配置され、ガスノズル１５４へ供給される不活性ガスの供給量を調整する。流量調整器１５３は、開閉弁、流量制御弁および流量計などを有する。

ガスノズル１５４は、たとえば、内槽１１１内においてウェハＷおよび処理液供給ノズル１２６の下方に位置する。ガスノズル１５４は、内槽１１１に貯留されるエッチング液Ｌに不活性ガスの気泡を吐出する。

実施形態に係るエッチング処理装置６０は、ガスノズル１５４から不活性ガスの気泡を吐出することにより、内槽１１１内に並んで位置する複数のウェハＷの間の隙間に速い流れのエッチング液Ｌを供給することができる。したがって、実施形態によれば、複数のウェハＷを効率よくかつ均等にエッチング処理することができる。

排出部１６０は、エッチング処理で使用されたエッチング液Ｌの全部、または一部を入れ替える際などに、エッチング液ＬをドレインＤＲに排出する。排出部１６０は、排出路１６１と、バルブ１６２と、流量計１６３と、定圧弁１６４と、絞り弁１６５と、冷却タンク１６６とを有する。

排出路１６１は、循環路１２０の分岐部１２３に接続される。排出路１６１には、分岐部１２３を基準として、上流側から順にバルブ１６２と、流量計１６３と、定圧弁１６４と、絞り弁１６５と、冷却タンク１６６とが設けられる。

流量計１６３は、排出路１６１を流れるエッチング液Ｌの流量を測定する。定圧弁１６４は、排出路１６１における定圧弁１６４よりも下流側の圧力を調整する。絞り弁１６５は、排出路１６１を流れるエッチング液Ｌの流量を調整する。冷却タンク１６６は、排出路１６１を流れてきたエッチング液Ｌを一時的に貯留するとともに冷却する。

実施形態に係る基板処理では、まず、制御部８が、第１送液路１０１を用いて内槽１１１に混合液Ｍ（図２参照）を供給するとともに、ケイ酸溶液供給部１４０を用いて内槽１１１にケイ酸溶液を供給する。

さらに、制御部８は、混合液Ｍおよびケイ酸溶液を内槽１１１から外槽１１２にオーバーフローさせるとともに、ポンプ１２１を動作させて循環路１２０内に循環流を形成する。

これにより、所与のリン酸濃度、ケイ酸濃度および析出抑制剤濃度を有する所与の量のエッチング液Ｌが生成される。すなわち、実施形態では、ウェハＷのエッチング処理開始時に所望のケイ酸濃度を有するエッチング液Ｌを準備することができる。

したがって、実施形態によれば、ウェハＷに対するエッチング処理の開始時点から、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチングの選択比を向上させることができる。

また、実施形態では、制御部８が、混合液Ｍとケイ酸溶液とをいずれも処理槽６１の内槽１１１に供給する。これにより、実施形態では、内槽１１１から外槽１１２にオーバーフローさせながら混合液Ｍとケイ酸溶液とを混合することができることから、混合液Ｍとシリコン溶液との混合性を向上させることができる。

つづいて、実施形態に係る基板処理では、制御部８が、所与の量のエッチング液Ｌが貯留される処理槽６１の内槽１１１にウェハＷを浸漬して、かかるウェハＷのエッチング処理を行う。一方で、かかるエッチング処理では、ウェハＷからケイ酸化合物がエッチング液Ｌ中に溶解することから、そのままではエッチング液Ｌ中のケイ酸濃度が上昇する。

そこで、実施形態では、エッチング処理の際に、制御部８が、ケイ酸を含まない混合液Ｍをリン酸供給部１００の第２送液路１０２を介して外槽１１２に供給するとともに、ケイ酸を含んだエッチング液Ｌを排出部１６０によって処理槽６１から排出する。

これにより、ウェハＷのエッチング処理において、エッチング液Ｌ中のケイ酸濃度を所与の値で維持することができる。したがって、実施形態によれば、ウェハＷのエッチング処理を安定して実施することができる。

さらに、実施形態に係るエッチング処理では、エッチング液Ｌが高温（たとえば、１７０（℃）程度）に昇温されていることから、エッチング液Ｌ中の水分が蒸発してしまうため、そのままではエッチング液Ｌ中のリン酸濃度が上昇する。

そこで、実施形態では、エッチング処理の際に、制御部８が、ＤＩＷ供給部１３０を動作させてエッチング液ＬにＤＩＷを適宜補充する。これにより、ウェハＷのエッチング処理において、エッチング液Ｌ中のリン酸濃度を所与の値で維持することができる。したがって、実施形態によれば、ウェハＷのエッチング処理を安定して実施することができる。

＜実施形態＞
次に、実施形態に係る基板処理の詳細について、図４～図８を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る制御装置７の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置７は、制御部８と、記憶部９とを備える。

なお、制御装置７は、図４に示す機能部以外にも、既知のコンピュータが有する各種の機能部、たとえば各種の入力デバイスや音声出力デバイスなどの機能部を有することとしてもかまわない。

制御部８は、たとえば、ＣＰＵ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などによって、記憶部９に記憶されているプログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。

制御部８は、たとえば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路により実現されるようにしてもよい。

記憶部９は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ハードディスクや光ディスクなどの記憶装置によって実現される。記憶部９は、制御部８での処理に用いる情報を記憶する。

制御部８は、液量測定部８ａと、濃度測定部８ｂと、排出量維持部８ｃと、供給量制御部８ｄとを有し、以下に説明する制御処理の機能や作用を実現または実行する。なお、制御部８の内部構成は、図４に示した構成に限られず、後述する制御処理を行う構成であれば他の構成であってもよい。

液量測定部８ａは、処理槽６１（図３参照）に貯留されるエッチング液Ｌ（図３参照）の貯留量を測定する。具体的には、液量測定部８ａは、液面センサ１１３（図３参照）の測定値に基づいて外槽１１２（図３参照）内部の貯留量を測定することにより、処理槽６１全体の貯留量を求める。

濃度測定部８ｂは、処理槽６１に貯留されるエッチング液Ｌ中のリン酸濃度を測定する。具体的には、濃度測定部８ｂは、濃度センサ１２５（図３参照）の測定値に基づいてエッチング液Ｌ中のリン酸濃度を測定する。

排出量維持部８ｃは、処理槽６１から排出されるエッチング液Ｌの時間当たりの排出量を所与の値で維持する。図５は、実施形態に係る基板処理における排出量、貯留量および供給量の推移の一例を示すタイミングチャートである。

例えば、図５に示すように、排出量維持部８ｃは、ウェハＷのエッチング処理の際にリン酸濃度及びケイ酸濃度を維持する濃度維持処理において、この濃度維持処理が開始された時間Ｔ０から、時間当たりのエッチング液Ｌ（図３参照）の排出量を所与の排出量Ｄ１で維持する。

排出量維持部８ｃは、この排出量維持処理において、絞り弁１６５（図３参照）を用いて流量の粗調整を行い、流量計１６３（図３参照）および定圧弁１６４（図３参照）を用いて流量の微調整を行っている。

そして、排出量維持部８ｃは、定圧弁１６４で流量計１６３内のエッチング液Ｌの圧力をフィードバック制御することにより、流量計１６３内のエッチング液Ｌの流量を排出量Ｄ１で維持する。これにより、エッチング液Ｌをより正確な量排出することができることから、排出量維持処理を安定かつ精度よく行うことができる。

図４の説明に戻る。供給量制御部８ｄは、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量およびリン酸濃度がそれぞれ所与の値で維持されるように、処理槽６１に供給される混合液ＭおよびＤＩＷの供給量を制御する。

たとえば、図５に示すように、供給量制御部８ｄは、処理槽６１（図３参照）の貯留量が所与の貯留量Ｖｔｈを維持するように、混合液Ｍ（図２参照）およびＤＩＷの供給量を制御する。図５の例では、濃度維持処理が開始された時間Ｔ０において、処理槽６１の貯留量が貯留量Ｖｔｈよりも多い貯留量Ｖ１であることから、供給量制御部８ｄは、混合液ＭおよびＤＩＷの供給量を少なめの供給量Ｓ１で制御する。

そして、処理槽６１の貯留量が徐々に少なくなると、供給量制御部８ｄは、混合液ＭおよびＤＩＷの供給量を徐々に多くする。さらに、処理槽６１の貯留量が貯留量Ｖｔｈに達すると、かかる貯留量Ｖｔｈを維持するように混合液ＭおよびＤＩＷの供給量を制御する。

これにより、供給量制御部８ｄは、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量を貯留量Ｖｔｈで維持することができる。なお、供給量制御部８ｄは、定圧弁１０４（図３参照）および流量調整器１３３（図３参照）を制御することにより、混合液ＭおよびＤＩＷの供給量を制御することができる。

また、図５には示していないが、供給量制御部８ｄは、処理槽６１に供給される混合液ＭおよびＤＩＷの比率を適宜制御することにより、処理槽６１におけるエッチング液Ｌ中のリン酸濃度を所与の値で維持することができる。

ここまで説明したように、実施形態に係る基板処理では、濃度維持処理において、エッチング液Ｌの排出量を所与の値（排出量Ｄ１）で固定制御するとともに、混合液ＭおよびＤＩＷの供給量を可変制御する。かかる制御の効果について以下に説明する。

図６は、参考例における濃度維持処理における各液の供給量および排出量のバランスの一例を示す図である。かかる参考例（図６の例）では、濃度維持処理において、実施形態とは逆に、エッチング液Ｌ（図３参照）の排出量を可変制御するとともに、混合液Ｍ（図２参照）の供給量を固定制御する。

また、図６の（ａ）の例は、リン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが貯留される処理槽６１（図３参照）に対して、リン酸供給部１００（図２参照）から処理槽６１と同じリン酸濃度９０（％）の混合液Ｍが供給される場合について示している。なお、混合液Ｍ内の析出抑制剤は少量であることから、理解を容易にするため、図６および図８の説明において析出抑制剤は考慮されていない。

図６の（ａ）の例において、リン酸供給部１００から供給量一定で１．０（Ｌ）の混合液Ｍが供給される場合、かかる混合液Ｍには０．９（Ｌ）のリン酸と０．１（Ｌ）のＤＩＷとが含まれる。

この際、処理槽６１中のリン酸濃度を維持するためには、排出部１６０（図３参照）から０．９（Ｌ）のリン酸を排出する必要がある。そのため、この場合、排出部１６０から０．１（Ｌ）のＤＩＷを含む合計１．０（Ｌ）のリン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが排出される。

さらに、処理槽６１のエッチング液Ｌは高温であることから、処理槽６１からは多く（たとえば、０．３（Ｌ））のＤＩＷが蒸発する。そこで、処理槽６１の貯留量およびリン酸濃度を維持するため、ＤＩＷ供給部１３０（図３参照）から０．３（Ｌ）のＤＩＷが供給される。

このように、排出部１６０からの排出量およびＤＩＷ供給部１３０からの供給量を適宜制御することにより、図６の（ａ）の例では、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量およびリン酸濃度が維持される。

図６の（ｂ）の例は、リン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが貯留される処理槽６１に対して、リン酸供給部１００から図６の（ａ）の例よりも低いリン酸濃度８５（％）の混合液Ｍが供給される場合について示している。

なぜなら、図２に示したリン酸供給部１００は、ヒータ２３３を用いて混合液Ｍを加温処理していることから、タンク２２０に貯留される混合液Ｍから水分が蒸発するため、混合液Ｍ中のリン酸濃度がばらつく場合があるからである。

かかる図６の（ｂ）の例において、リン酸供給部１００から供給量一定で１．０（Ｌ）の混合液Ｍが供給される場合、かかる混合液Ｍには０．８５（Ｌ）のリン酸と０．１５（Ｌ）のＤＩＷとが含まれる。

この際、処理槽６１中のリン酸濃度を維持するためには、排出部１６０から０．８５（Ｌ）のリン酸を排出する必要がある。そのため、この場合、排出部１６０から約０．１（Ｌ）のＤＩＷを含む合計約０．９５（Ｌ）のリン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが排出される。

さらに、処理槽６１からは０．３（Ｌ）のＤＩＷが蒸発する。そこで、処理槽６１の貯留量およびリン酸濃度を維持するため、ＤＩＷ供給部１３０から０．２５（Ｌ）のＤＩＷが供給される。なぜなら、リン酸供給部１００から供給される混合液Ｍには図６の（ａ）の例よりも多い０．１５（Ｌ）のＤＩＷが含まれるからである。

このように、排出部１６０からの排出量およびＤＩＷ供給部１３０からの供給量を適宜制御することにより、図６の（ｂ）の例でも、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量およびリン酸濃度が維持される。

一方で、処理槽６１に供給される混合液Ｍのリン酸濃度が図６の（ａ）の例よりも低い図６の（ｂ）の例では、排出部１６０からのエッチング液Ｌの排出量が少なくなっている。すなわち、図６の（ｂ）の例では、図６の（ａ）の例に比べて、エッチング液Ｌの排出性能が低下している。

これにより、図６の（ｂ）の例では、エッチング処理によってウェハＷからエッチング液Ｌに溶解するケイ酸化合物の排出性能が低下するため、エッチング液Ｌ中のケイ酸濃度が徐々に上昇してしまう。

図７は、参考例におけるエッチング液Ｌ（図３参照）中のケイ酸濃度の推移の一例を示す図である。図７に示すように、供給される混合液Ｍ（図２参照）中のリン酸濃度が処理槽６１（図３参照）に貯留されるエッチング液Ｌと同じ９０（％）である場合、エッチング時間が経過してもケイ酸濃度が一定に維持される。

一方で、供給される混合液Ｍ中のリン酸濃度が処理槽６１に貯留されるエッチング液Ｌよりも低い８５（％）である場合、エッチング時間が経過するとケイ酸濃度が徐々に上昇することがわかる。これにより、参考例では、ウェハＷのエッチング処理を安定して実施することが困難である。

図６の説明に戻る。図６の（ｃ）の例は、リン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが貯留される処理槽６１に対して、リン酸供給部１００から図６の（ａ）の例よりも高いリン酸濃度９５（％）の混合液Ｍが供給される場合について示している。

かかる図６の（ｃ）の例において、リン酸供給部１００から供給量一定で１．０（Ｌ）の混合液Ｍが供給される場合、かかる混合液Ｍには０．９５（Ｌ）のリン酸と０．０５（Ｌ）のＤＩＷとが含まれる。

この際、処理槽６１中のリン酸濃度を維持するためには、排出部１６０から０．９５（Ｌ）のリン酸を排出する必要がある。そのため、この場合、排出部１６０から約０．１（Ｌ）のＤＩＷを含む合計約１．０５（Ｌ）のリン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが排出される。

さらに、図６の（ａ）の例と同様、処理槽６１からは０．３（Ｌ）のＤＩＷが蒸発する。そこで、処理槽６１の貯留量およびリン酸濃度を維持するため、ＤＩＷ供給部１３０から０．３５（Ｌ）のＤＩＷが供給される。なぜなら、リン酸供給部１００から供給される混合液Ｍには図６の（ａ）の例よりも少ない０．０５（Ｌ）のＤＩＷが含まれるからである。

このように、排出部１６０からの排出量およびＤＩＷ供給部１３０からの供給量を適宜制御することにより、図６の（ｃ）の例でも、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量およびリン酸濃度が維持される。

一方で、処理槽６１に供給される混合液Ｍのリン酸濃度が図６の（ａ）の例よりも高い図６の（ｃ）の例では、排出部１６０からのエッチング液Ｌの排出量が多くなっている。すなわち、図６の（ｃ）の例では、図６の（ａ）の例に比べて、エッチング液Ｌの排出性能が過剰になっている。

これにより、図６の（ｃ）の例では、エッチング処理によってウェハＷからエッチング液Ｌに溶解するケイ酸化合物の排出性能が過剰になるため、エッチング液Ｌ中のケイ酸濃度が徐々に低下してしまう。

図７に示すように、供給される混合液Ｍ中のリン酸濃度が処理槽６１に貯留されるエッチング液Ｌよりも高い９５（％）である場合、エッチング時間が経過するとケイ酸濃度が徐々に低下することがわかる。これにより、参考例では、ウェハＷのエッチング処理を安定して実施することが困難である。

図８は、実施形態に係る濃度維持処理における各液の供給量および排出量のバランスの一例を示す図である。上述したように、実施形態では、濃度維持処理において、エッチング液Ｌ（図３参照）の排出量を固定制御するとともに、混合液Ｍ（図２参照）の供給量を可変制御する。

また、図８の（ａ）の例は、リン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが貯留される処理槽６１（図３参照）に対して、リン酸供給部１００（図２参照）から処理槽６１と同じリン酸濃度９０（％）の混合液Ｍが供給される場合について示している。

図８の（ａ）の例において、排出部１６０（図３参照）から排出量一定で１．０（Ｌ）のエッチング液Ｌが排出される場合、かかるエッチング液Ｌには０．９（Ｌ）のリン酸と０．１（Ｌ）のＤＩＷとが含まれる。

この際、処理槽６１中のリン酸濃度を維持するためには、リン酸供給部１００（図２参照）から０．９（Ｌ）のリン酸を供給する必要がある。そのため、この場合、リン酸供給部１００から０．１（Ｌ）のＤＩＷを含む合計１．０（Ｌ）のリン酸濃度９０（％）の混合液Ｍが供給される。

さらに、エッチング液Ｌは高温であることから、処理槽６１からは０．３（Ｌ）のＤＩＷが蒸発する。そこで、処理槽６１の貯留量およびリン酸濃度を維持するため、ＤＩＷ供給部１３０（図３参照）から０．３（Ｌ）のＤＩＷが供給される。

このように、リン酸供給部１００およびＤＩＷ供給部１３０からの供給量を適宜制御することにより、図８の（ａ）の例では、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量およびリン酸濃度が維持される。

図８の（ｂ）の例は、リン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが貯留される処理槽６１に対して、リン酸供給部１００から図８の（ａ）の例よりも低いリン酸濃度８５（％）の混合液Ｍが供給される場合について示している。

かかる図８の（ｂ）の例において、排出部１６０から排出量一定で１．０（Ｌ）のエッチング液Ｌが排出される場合、かかるエッチング液Ｌには０．９（Ｌ）のリン酸と０．１（Ｌ）のＤＩＷとが含まれる。

この際、処理槽６１中のリン酸濃度を維持するためには、リン酸供給部１００から０．９（Ｌ）のリン酸を供給する必要がある。そのため、この場合、リン酸供給部１００から約０．１５（Ｌ）のＤＩＷを含む合計約１．０５（Ｌ）のリン酸濃度８５（％）の混合液Ｍが供給される。

さらに、図８の（ａ）の例と同様、処理槽６１からは０．３（Ｌ）のＤＩＷが蒸発する。そこで、処理槽６１の貯留量およびリン酸濃度を維持するため、ＤＩＷ供給部１３０から０．２５（Ｌ）のＤＩＷが供給される。なぜなら、リン酸供給部１００から供給される混合液Ｍには図８の（ａ）の例よりも多い約０．１５（Ｌ）のＤＩＷが含まれるからである。

このように、リン酸供給部１００およびＤＩＷ供給部１３０からの供給量を適宜制御することにより、図８の（ｂ）の例でも、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量およびリン酸濃度が維持される。

さらに、実施形態では、処理槽６１に供給される混合液Ｍのリン酸濃度が図８の（ａ）の例よりも低い図８の（ｂ）の例でも、排出部１６０からのエッチング液Ｌの排出量は１．０（Ｌ）で維持される。すなわち、図８の（ｂ）の例では、図８の（ａ）の例に対してエッチング液Ｌの排出性能が維持される。

これにより、図８の（ｂ）の例では、エッチング処理によってウェハＷからエッチング液Ｌに溶解するケイ酸化合物の排出性能が維持されるため、エッチング液Ｌ中のケイ酸濃度を所与の値に維持することができる。

図８の（ｃ）の例は、リン酸濃度９０（％）のエッチング液Ｌが貯留される処理槽６１に対して、リン酸供給部１００から図８の（ａ）の例よりも高いリン酸濃度９５（％）の混合液Ｍが供給される場合について示している。

かかる図８の（ｃ）の例において、排出部１６０から排出量一定で１．０（Ｌ）のエッチング液Ｌが排出される場合、かかるエッチング液Ｌには０．９（Ｌ）のリン酸と０．１（Ｌ）のＤＩＷとが含まれる。

この際、処理槽６１中のリン酸濃度を維持するためには、リン酸供給部１００から０．９（Ｌ）のリン酸を供給する必要がある。そのため、この場合、リン酸供給部１００から約０．０５（Ｌ）のＤＩＷを含む合計約０．９５（Ｌ）のリン酸濃度９５（％）の混合液Ｍが供給される。

さらに、図８の（ａ）の例と同様、処理槽６１からは０．３（Ｌ）のＤＩＷが蒸発する。そこで、処理槽６１の貯留量およびリン酸濃度を維持するため、ＤＩＷ供給部１３０から０．３５（Ｌ）のＤＩＷが供給される。なぜなら、リン酸供給部１００から供給される混合液Ｍには図８の（ａ）の例よりも少ない約０．０５（Ｌ）のＤＩＷが含まれるからである。

このように、リン酸供給部１００およびＤＩＷ供給部１３０からの供給量を適宜制御することにより、図８の（ｃ）の例でも、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量およびリン酸濃度が維持される。

さらに、実施形態では、処理槽６１に供給される混合液Ｍのリン酸濃度が図８の（ａ）の例よりも高い図８の（ｃ）の例でも、排出部１６０からのエッチング液Ｌの排出量は１．０（Ｌ）で維持される。すなわち、図８の（ｃ）の例では、図８の（ａ）の例に対してエッチング液Ｌの排出性能が維持される。

これにより、図８の（ｃ）の例では、エッチング処理によってウェハＷからエッチング液Ｌに溶解するケイ酸化合物の排出性能が維持されるため、エッチング液Ｌ中のケイ酸濃度を所与の値に維持することができる。

このように、実施形態に係る濃度維持処理では、エッチング液Ｌの排出量を固定制御すると共に混合液Ｍの供給量を可変制御することで、リン酸供給部１００で生成される混合液Ｍ中のリン酸濃度がばらついた場合でも、エッチング液Ｌ中のケイ酸濃度を維持できる。

したがって、実施形態によれば、ウェハＷのエッチング処理を安定して実施することができる。

また、実施形態では、リン酸供給部１００で生成される混合液Ｍ中のリン酸濃度がばらついた場合でも、エッチング液Ｌ中のケイ酸濃度を維持できることから、リン酸供給部１００に混合液Ｍのリン酸濃度を測定する濃度センサを設ける必要がなくなる。

したがって、実施形態によれば、エッチング処理装置６０の製造コストを低減することができる。

また、実施形態では、基板処理部１１０において、外槽１１２に設けられる液面センサ１１３を用いて、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量を測定するとよい。これにより、内槽１１１および外槽１１２を有する処理槽６１において、エッチング液Ｌの貯留量を簡便に測定することができる。

また、実施形態では、ポンプ１２１で循環流が形成される循環路１２０にヒータ１２２を設けることにより、エッチング液Ｌを効率的に加温することができる。

また、実施形態では、循環路１２０のポンプ１２１よりも下流側（分岐部１２３）に排出部１６０が接続されるとよい。これにより、エッチング液Ｌの混合処理や加温処理の際に用いられるポンプ１２１によってエッチング液Ｌを排出部１６０から排出することができる。

すなわち、実施形態では、エッチング液Ｌの排出処理のために別途ポンプを備える必要がなくなることから、低コストでエッチング液Ｌを排出することができる。

また、実施形態では、リン酸供給部１００において、ポンプ２３１で循環流が形成される循環路２３０にヒータ２３３を設けることにより、混合液Ｍを効率的に加温することができる。

また、実施形態では、循環路２３０のポンプ２３１よりも下流側（分岐部２３４、２３５）にそれぞれ第１送液路１０１および第２送液路１０２が接続されるとよい。これにより、混合液Ｍの混合処理や加温処理の際に用いられるポンプ２３１によって混合液Ｍをリン酸供給部１００から基板処理部１１０に供給することができる。

すなわち、実施形態では、混合液Ｍの供給処理のために別途ポンプを備える必要がなくなることから、低コストで混合液Ｍを供給することができる。

＜変形例＞
つづいて、実施形態に係る基板処理システム１の変形例について、図９を参照しながら説明する。図９は、実施形態の変形例に係るエッチング処理装置６０の構成を示す概略ブロック図であり、実施形態の図３に対応する図である。なお、図９では、図３に示したバブリングガス供給部１５０の不活性ガス供給源１５１などの図示を省略している。

図９に示すように、変形例に係るエッチング処理装置６０では、排出部１６０の構成が実施形態と異なる。具体的には、処理槽６１に循環路１２０とは別の循環路１７０が設けられ、かかる循環路１７０に排出部１６０が接続される。循環路１７０は、第２循環路の一例である。

循環路１７０は、処理槽６１の外槽１１２から出て、かかる外槽１１２に戻る循環ラインである。循環路１７０は、外槽１１２の底部に設けられる入口と、外槽１１２の上部に設けられる出口とを有し、かかる入口から出口に向かって流れる循環流を形成する。

循環路１７０には、外槽１１２を基準として、上流側から順にポンプ１７１と、分岐部１７２と、背圧弁１７３とが設けられる。ポンプ１７１は、第２ポンプの一例である。

ポンプ１７１は、外槽１１２から出て、循環路１７０を通り、外槽１１２に戻るエッチング液Ｌの循環流を形成する。背圧弁１７３は、循環路１７０における背圧弁１７３よりも上流側（たとえば、分岐部１７２）の圧力を調整する。

変形例に係る排出部１６０は、排出路１６１と、バルブ１６２と、流量計１６３と、定圧弁１６４と、絞り弁１６５と、冷却タンク１６６と、バルブ１８１と、帰還路１８２と、バルブ１８３とを有し、エッチング液ＬをドレインＤＲに排出する。

排出路１６１は、循環路１７０の分岐部１７２に接続される。排出路１６１には、分岐部１７２を基準として、上流側から順にバルブ１６２と、流量計１６３と、定圧弁１６４と、絞り弁１６５と、分岐部１８０と、バルブ１８１と、冷却タンク１６６とが設けられる。

流量計１６３は、排出路１６１を流れるエッチング液Ｌの流量を測定する。定圧弁１６４は、排出路１６１における定圧弁１６４よりも下流側の圧力を調整する。絞り弁１６５は、排出路１６１を流れるエッチング液Ｌの流量を調整する。

冷却タンク１６６は、排出路１６１を流れてきたエッチング液Ｌを一時的に貯留するとともに冷却する。分岐部１８０からは、外槽１１２にエッチング液Ｌを戻す帰還路１８２が分岐している。かかる帰還路１８２は、バルブ１８３を有する。

ここまで説明した構成を有する排出部１６０によっても、実施形態と同様に、濃度維持処理においてエッチング液Ｌの排出量を固定制御するとともに、混合液Ｍの供給量を可変制御する。

これにより、リン酸供給部１００で生成される混合液Ｍ中のリン酸濃度がばらついた場合でも、エッチング液Ｌ中のケイ酸濃度を維持できることから、ウェハＷのエッチング処理を安定して実施することができる。

また、変形例では、制御部８（図４参照）が、処理槽６１からのエッチング液Ｌの排出が不要である場合に、排出路１６１を流れるエッチング液Ｌを帰還路１８２から処理槽６１に戻すとよい。

すなわち、制御部８は、処理槽６１からのエッチング液Ｌの排出が不要である場合に、バルブ１８１を閉状態に変更するとともにバルブ１８３を開状態に変更して、エッチング液Ｌを循環路１７０、排出路１６１および帰還路１８２を用いて循環させるとよい。

これにより、排出路１６１からエッチング液Ｌが吐出される状態（すなわち、エッチング液Ｌの排出が必要な状態）と、排出路１６１からエッチング液Ｌが排出されない状態（すなわち、エッチング液Ｌの排出が不要な状態）とを揃えることができる。

したがって、変形例によれば、エッチング液Ｌをより精度よく排出することができることから、排出量維持処理をより精度よく実施することができる。

また、変形例では、循環路１７０を形成する配管の内径が循環路１２０を形成する配管の内径よりも小さく、かつポンプ１７１の容量がポンプ１２１の容量よりも小さいとよい。たとえば、変形例では、ポンプ１７１で生成される循環路１７０の循環流量が１０（Ｌ／ｍｉｎ）未満であるとよい。

これにより、ポンプ１７１の脈動を小さくすることができることから、かかる脈動に起因するエッチング液Ｌの時間当たりの排出量のばらつきを低減することができる。したがって、変形例によれば、ウェハＷのエッチング処理をさらに安定して実施することができる。

また、変形例では、制御部８が、エッチング液Ｌの排出処理の際に、背圧弁１７３を絞り状態にするとよい。これにより、制御部８は、循環路１７０における分岐部１７２の圧力を高めることができることから、分岐部１７２から排出路１６１を介してエッチング液ＬをドレインＤＲに排出するために必要な圧力を確保することができる。

実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）は、処理槽６１と、液量センサ（液面センサ１１３）と、濃度センサ１２５と、リン酸供給部１００と、純水供給部（ＤＩＷ供給部１３０）と、排出部１６０と、制御部８と、を備える。処理槽６１は、ケイ酸化合物およびリン酸を含む処理液（エッチング液Ｌ）に基板（ウェハＷ）を浸漬して処理する。液量センサ（液面センサ１１３）は、処理槽６１に貯留される処理液（エッチング液Ｌ）の貯留量を測定する。濃度センサ１２５は、処理槽６１に貯留される処理液（エッチング液Ｌ）中のリン酸濃度を測定する。リン酸供給部１００は、処理槽６１にリン酸を含むリン酸水溶液（混合液Ｍ）を供給する。純水供給部（ＤＩＷ供給部１３０）は、処理槽６１に純水（ＤＩＷ）を供給する。排出部１６０は、処理槽６１から処理液（エッチング液Ｌ）を排出する。制御部８は、各部を制御する。また、制御部８は、排出量維持部８ｃと、供給量制御部８ｄと、を有する。排出量維持部８ｃは、排出部１６０からの処理液（エッチング液Ｌ）の時間当たりの排出量を所与の値（排出量Ｄ１）で維持する。供給量制御部８ｄは、処理槽６１における処理液（エッチング液Ｌ）の貯留量およびリン酸濃度がそれぞれ所与の値で維持されるように、リン酸供給部１００および純水供給部から処理槽６１にそれぞれ供給されるリン酸水溶液および純水の供給量を制御する。これにより、ウェハＷのエッチング処理を安定して実施することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、処理槽６１は、内槽１１１と外槽１１２とを有する。内槽１１１は、上部に開口部１１１ａを有し、処理液（エッチング液Ｌ）を貯留する。外槽１１２は、内槽１１１の外側に配置され、開口部１１１ａから流出する処理液を受ける。また、液量センサは、外槽１１２に設けられる液面センサ１１３である。これにより、内槽１１１および外槽１１２を有する処理槽６１において、エッチング液Ｌの貯留量を簡便に測定することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、処理槽６１は、第１循環路（循環路１２０）と、第１ポンプ（ポンプ１２１）および第１ヒータ（ヒータ１２２）と、を有する。第１循環路（循環路１２０）は、処理槽６１から出て処理槽６１に戻る。第１ポンプ（ポンプ１２１）および第１ヒータ（ヒータ１２２）は、第１循環路（循環路１２０）に設けられる。これにより、エッチング液Ｌを効率的に加温することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、排出部１６０は、排出路１６１と、流量計１６３および定圧弁１６４とを有する。排出部１６０は、第１循環路（循環路１２０）において第１ポンプ（ポンプ１２１）の下流側から分岐する。流量計１６３および定圧弁１６４は、排出路１６１に設けられる。また、排出量維持部８ｃは、流量計１６３の測定値が所与の値（排出量Ｄ１）で維持されるように定圧弁１６４の弁開度を制御する。これにより、排出量維持処理を安定かつ精度よく行うことができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、排出部１６０は、第２循環路（循環路１７０）と、第２ポンプ（ポンプ１７１）と、排出路１６１と、流量計１６３および定圧弁１６４と、を有する。第２循環路（循環路１７０）は、処理槽６１から出て処理槽６１に戻る。第２ポンプ（ポンプ１７１）は、第２循環路（循環路１７０）に設けられる。排出路１６１は、第２循環路（循環路１７０）において第２ポンプ（ポンプ１７１）の下流側から分岐する。流量計１６３および定圧弁１６４は、排出路１６１に設けられる。また、排出量維持部８ｃは、流量計１６３の測定値が所与の値（排出量Ｄ１）で維持されるように定圧弁１６４の弁開度を制御する。これにより、排出量維持処理を安定かつ精度よく行うことができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、第２ポンプ（ポンプ１７１）で生成される第２循環路（循環路１７０）の循環流量は、１０（Ｌ／ｍｉｎ）未満である。これにより、ウェハＷのエッチング処理をさらに安定して実施することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、排出部１６０は、第２循環路（循環路１７０）において排出路１６１の分岐点よりも下流側に設けられる背圧弁１７３、を有する。これにより、分岐部１７２から排出路１６１を介してエッチング液ＬをドレインＤＲに排出するために必要な圧力を確保することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、リン酸供給部１００は、タンク２２０と、第３循環路（循環路２３０）と、第３ポンプ（ポンプ２３１）および第２ヒータ（ヒータ２３３）と、を有する。タンク２２０は、リン酸水溶液（混合液Ｍ）を貯留する。第３循環路（循環路２３０）は、タンク２２０から出てタンク２２０に戻る。第３ポンプ（ポンプ２３１）および第２ヒータ（ヒータ２３３）は、第３循環路（循環路２３０）に設けられる。また、リン酸供給部１００は、リン酸水溶液（混合液Ｍ）を第２ヒータ（ヒータ２３３）で昇温しながら第３循環路（循環路２３０）で循環させる。これにより、混合液Ｍを効率的に加温することができる。

＜制御処理の手順＞
つづいて、実施形態および変形例に係る制御処理の手順について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、実施形態に係る基板処理システム１が実行する制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。

実施形態に係る制御処理では、まず、制御部８が、処理槽６１で行われるウェハＷのエッチング処理において、エッチング液Ｌの濃度を維持する濃度維持処理を開始する（ステップＳ１０１）。

次に、制御部８は、処理槽６１に貯留されるエッチング液Ｌの貯留量を測定する（ステップＳ１０２）。そして、制御部８は、処理槽６１に貯留されるエッチング液Ｌ中のリン酸濃度を測定する（ステップＳ１０３）。

次に、制御部８は、処理槽６１から排出されるエッチング液Ｌの時間当たりの排出量を所与の値で維持する（ステップＳ１０４）。そして、制御部８は、処理槽６１におけるエッチング液Ｌの貯留量およびリン酸濃度がそれぞれ所与の値で維持されるように、処理槽６１に供給される混合液ＭおよびＤＩＷの供給量を制御する（ステップＳ１０５）。

次に、制御部８は、処理槽６１で行われるウェハＷのエッチング処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、処理槽６１で行われるウェハＷのエッチング処理が終了した場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、一連の制御処理を終了する。一方で、処理槽６１で行われるウェハＷのエッチング処理が終了していない場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、ステップＳ１０２の処理に戻る。

実施形態に係る基板処理方法は、液量測定工程（ステップＳ１０２）と、濃度測定工程（ステップＳ１０３）と、排出量維持工程（ステップＳ１０４）と、供給量制御工程（ステップＳ１０５）と、を含む。液量測定工程（ステップＳ１０２）は、ケイ酸化合物およびリン酸を含む処理液（エッチング液Ｌ）に基板（ウェハＷ）を浸漬して処理する処理槽６１に貯留される処理液（エッチング液Ｌ）の貯留量を測定する。濃度測定工程（ステップＳ１０３）は、処理槽６１に貯留される処理液（エッチング液Ｌ）中のリン酸濃度を測定する。排出量維持工程（ステップＳ１０４）は、処理槽６１から排出される処理液（エッチング液Ｌ）の時間当たりの排出量を所与の値で維持する。供給量制御工程（ステップＳ１０５）は、処理槽６１における処理液（エッチング液Ｌ）の貯留量およびリン酸濃度がそれぞれ所与の値で維持されるように、処理槽６１に供給されるリン酸水溶液（混合液Ｍ）および純水（ＤＩＷ）の供給量を制御する。これにより、ウェハＷのエッチング処理を安定して実施することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、ウェハＷ上に形成されるデバイス構造が、積層されたシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜である場合について示したが、ウェハＷ上に形成されるデバイス構造はかかる例に限られない。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ 基板処理システム（基板処理装置の一例）
７ 制御装置
８ 制御部
８ａ 液量測定部
８ｂ 濃度測定部
８ｃ 排出量維持部
８ｄ 供給量制御部
６１ 処理槽
１００ リン酸供給部
１１０ 基板処理部
１１１ 内槽
１１１ａ 開口部
１１２ 外槽
１１３ 液面センサ（液量センサの一例）
１２０ 循環路（第１循環路の一例）
１２１ ポンプ（第１ポンプの一例）
１２２ ヒータ（第１ヒータの一例）
１２５ 濃度センサ
１３０ ＤＩＷ供給部（純水供給部の一例）
１６０ 排出部
１６１ 排出路
１６３ 流量計
１６４ 定圧弁
１７０ 循環路（第２循環路の一例）
１７１ ポンプ（第２ポンプの一例）
１７３ 背圧弁
２２０ タンク
２３０ 循環路（第３循環路の一例）
２３１ ポンプ（第３ポンプの一例）
２３３ ヒータ（第２ヒータの一例）
Ｗ ウェハ（基板の一例）
Ｌ エッチング液（処理液の一例）
Ｍ 混合液（リン酸水溶液の一例）

Claims (9)

1. ケイ酸化合物およびリン酸を含む処理液に基板を浸漬して処理する処理槽と、
   前記処理槽に貯留される前記処理液の貯留量を測定する液量センサと、
   前記処理槽に貯留される前記処理液中のリン酸濃度を測定する濃度センサと、
   前記処理槽にリン酸を含むリン酸水溶液を供給するリン酸供給部と、
   前記処理槽に純水を供給する純水供給部と、
   前記処理槽から前記処理液を排出する排出部と、
   各部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記排出部からの前記処理液の時間当たりの排出量を所与の値で維持する排出量維持部と、
   前記処理槽における前記処理液の貯留量およびリン酸濃度がそれぞれ所与の値で維持されるように、前記リン酸供給部および前記純水供給部から前記処理槽にそれぞれ供給される前記リン酸水溶液および前記純水の供給量を制御する供給量制御部と、
   を有する
   基板処理装置。
2. 前記処理槽は、
   上部に開口部を有し、前記処理液を貯留する内槽と、
   前記内槽の外側に配置され、前記開口部から流出する前記処理液を受ける外槽と、
   を有し、
   前記液量センサは、前記外槽に設けられる液面センサである
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記処理槽は、
   前記処理槽から出て前記処理槽に戻る第１循環路と、
   前記第１循環路に設けられる第１ポンプおよび第１ヒータと、
   を有する
   請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記排出部は、
   前記第１循環路において前記第１ポンプの下流側から分岐する排出路と、
   前記排出路に設けられる流量計および定圧弁と、
   を有し、
   前記排出量維持部は、前記流量計の測定値が所与の値で維持されるように前記定圧弁の弁開度を制御する
   請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記排出部は、
   前記処理槽から出て前記処理槽に戻る第２循環路と、
   前記第２循環路に設けられる第２ポンプと、
   前記第２循環路において前記第２ポンプの下流側から分岐する排出路と、
   前記排出路に設けられる流量計および定圧弁と、
   を有し、
   前記排出量維持部は、前記流量計の測定値が所与の値で維持されるように前記定圧弁の弁開度を制御する
   請求項１～３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
6. 前記第２ポンプで生成される前記第２循環路の循環流量は、１０（Ｌ／ｍｉｎ）未満である
   請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記排出部は、
   前記第２循環路において前記排出路の分岐点よりも下流側に設けられる背圧弁、を有する
   請求項５または６に記載の基板処理装置。
8. 前記リン酸供給部は、
   前記リン酸水溶液を貯留するタンクと、
   前記タンクから出て前記タンクに戻る第３循環路と、
   前記第３循環路に設けられる第３ポンプおよび第２ヒータと、
   を有し、
   前記リン酸水溶液を前記第２ヒータで昇温しながら前記第３循環路で循環させる
   請求項１～７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
9. ケイ酸化合物およびリン酸を含む処理液に基板を浸漬して処理する処理槽に貯留される前記処理液の貯留量を測定する液量測定工程と、
   前記処理槽に貯留される前記処理液中のリン酸濃度を測定する濃度測定工程と、
   前記処理槽から排出される前記処理液の時間当たりの排出量を所与の値で維持する排出量維持工程と、
   前記処理槽における前記処理液の貯留量およびリン酸濃度がそれぞれ所与の値で維持されるように、前記処理槽に供給されるリン酸水溶液および純水の供給量を制御する供給量制御工程と、
   を含む基板処理方法。

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