CN114127908A - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种基板处理装置，具有：液处理部，其包括将基板水平地保持的基板保持部以及从被所述基板保持部保持的状态的所述基板的上方对该基板供给处理液的液供给部；液制作部，其制作在所述液处理部中使用的处理液；以及控制部，其控制所述液供给部和所述液制作部，其中，所述控制部控制所述液供给部来设为使从所述液供给部朝向所述基板的所述处理液的铅垂方向的流速比沿所述基板的上表面流动的所述处理液的水平方向流速快的所述处理液的供给速度。

Description

基板处理装置和基板处理方法
技术领域
本公开涉及一种基板处理装置和基板处理方法。
背景技术
例如，在需要长的处理时间的工艺的情况下，使用如专利文献1所记载那样的基板处理装置。该基板处理装置具有贮存用于处理基板的处理液的处理液贮存部。处理液贮存部具有贮存处理液的处理槽，使基板在贮存于处理槽中的处理液中浸渍规定时间。在处理槽的内部将基板铅垂地保持，处理液沿基板的表面铅垂地流动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-143684号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供如下一种技术：不使基板浸在处理液中，在向水平的基板的上表面供给处理液并使供给的处理液沿基板的上表面流动的情况下，能够提高处理液的置换性，从而能够降低从基板溶出到处理液的溶出成分的浓度梯度。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的基板处理装置具有：
液处理部，其包括将基板水平地保持的基板保持部、以及从被所述基板保持部保持的状态的所述基板的上方对该基板供给处理液的液供给部；
液制作部，其制作在所述液处理部中使用的处理液；以及
控制部，其控制所述液供给部和所述液制作部，
其中，所述控制部控制所述液供给部来设为使从所述液供给部朝向所述基板的所述处理液的铅垂方向流速比沿所述基板的上表面流动的所述处理液的水平方向流速快的所述处理液的供给速度。
发明的效果
根据本公开的一个方式，不将基板浸在处理液，在向水平的基板的上表面供给处理液并使供给的处理液沿基板的上表面流动的情况下，能够提高处理液的置换性，从而能够降低从基板溶出到处理液的溶出成分的浓度梯度。
附图说明
图1是示出一个实施方式所涉及的基板处理装置的图。
图2A是示出一个实施方式所涉及的基板的处理即将开始之前的状态的截面图。
图2B是示出一个实施方式所涉及的基板的处理即将完成之前的状态的截面图。
图3是从一个实施方式所涉及的喷嘴的下方观察该喷嘴时的图。
图4是从变形例所涉及的喷嘴的下方观察该喷嘴时的图。
图5是示出一个实施方式所涉及的基板的处理方法的流程图。
图6是示出一个实施方式所涉及的溶出成分的浓度调整的流程图。
图7A是示出实施例1所涉及的基板的处理后的状态的截面图。
图7B是示出实施例2所涉及的基板的处理后的状态的截面图。
图7C是示出比较例1所涉及的基板的处理后的状态的截面图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本公开的实施方式。此外，在各附图中，有时对相同或对应的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
图1是示出一个实施方式所涉及的基板处理装置的图。图2A是示出一个实施方式所涉及的基板的处理即将开始之前的状态的截面图。图2B是示出一个实施方式所涉及的基板的处理即将完成之前的状态的截面图。
基板处理装置1利用处理液3来处理基板2。例如图2A所示，基板2包括硅晶圆21、氧化硅膜22以及氮化硅膜23。氧化硅膜22与氮化硅膜23重复地交替层叠来形成层叠膜24。在层叠膜24与硅晶圆21之间形成有未图示的导电膜等。层叠膜24包括将层叠膜24沿厚度方向贯通的开口部25。
处理液3是包含磷酸的溶液(例如磷酸水溶液)，该处理液3进入层叠膜24的开口部25，并如图2B所示那样选择性地蚀刻并去除氧化硅膜22和氮化硅膜23中的氮化硅膜23。蚀刻的选择比由处理液3中的硅浓度等决定。硅浓度越高，则选择比越高。另一方面，当硅浓度超过饱和浓度时，会析出二氧化硅。
处理液3进入层叠膜24的开口部25，并沿氮化硅膜23的面内方向对氮化硅膜23进行蚀刻。面内方向是与厚度方向正交的方向。随着氮化硅膜23的蚀刻有进展，在层叠膜24的内部溶出硅。溶出的硅通过层叠膜24的开口部25向层叠膜24的外部扩散。距离层叠膜24的表面26的深度越深、或者到开口部25的距离越远，则扩散的距离越长，因此硅浓度越高。
如上所述那样，根据场所的不同，硅浓度存在差异，硅浓度的最大值由基板2的通过处理液3被处理的图案27决定。被处理的图案27是被去除的图案，即、溶出的硅扩散的通路的图案。图案27是三维的图案。
基板2的图案27包含层叠膜24的层叠数量(也就是氧化硅膜22的数量和氮化硅膜23的数量的总计数量)。层叠膜24的层叠数量越多，则扩散的距离越长，因此硅浓度的最大值越高。
另外，基板2的图案27包含各个氮化硅膜23的膜厚T以及开口部25的宽度W。各个氮化硅膜23的膜厚T越小、或者开口部25的宽度W越窄，则硅扩散的通路的宽度越窄，因此硅浓度的最大值越高。
基板处理装置1是提高处理液3的置换性来降低处理液3中的溶出成分(例如硅)的浓度梯度从而抑制溶出成分的析出的装置。下面，再次参照图1来说明基板处理装置1的结构。
基板处理装置1具有液处理部5、液制作部6以及控制部9。液处理部5利用处理液3来处理基板2。液制作部6制作在液处理部5中使用的处理液3。控制部9控制液处理部5和液制作部6。
液处理部5包括将单张的基板2水平地保持的基板保持部51以及从被基板保持部51保持的状态的基板2的上方对该基板2供给处理液3的液供给部52。基板保持部51将基板2以基板2的形成有图案27的面朝上的方式水平地保持。基板保持部51是机械卡盘、真空吸盘或静电吸盘。
液供给部52包括喷出处理液3的第一喷嘴521。另外，液供给部52包括用于将由液制作部6制作出的处理液3输送至第一喷嘴521的送液路径522，在送液路径522的中途还包括例如第一开闭阀523、流量计524、流量控制器525以及第二开闭阀526。
在要从第一喷嘴521喷出处理液3时，控制部9开启第一开闭阀523和第二开闭阀526，并控制流量控制器525以使流量计524的测量值成为设定值。从第一喷嘴521向基板2供给的处理液3的供给量与流量计524的测量值相等。另一方面，在要停止从第一喷嘴521喷出处理液3时，控制部9关闭第一开闭阀523和第二开闭阀526。
如图2B所示，控制部9控制液供给部52来设为使从液供给部52的第一喷嘴521朝向基板2的处理液3的铅垂方向流速V1比沿基板2的上表面流动的处理液3的水平方向流速V2快的处理液3的供给速度。在固定于基板2的坐标系中测量铅垂方向流速V1和水平方向流速V2，例如在基板2旋转的情况下，在与基板2一起旋转的坐标系中进行测量。
能够用第一喷嘴521的喷出口正下方的流速来代表铅垂方向流速V1，根据从喷出口喷出的处理液3的流量(m3/秒)以及喷出口的面积(m2)等求出铅垂方向流速V1。在喷出口的数量为多个的情况下，处理液3的流量为总计流量，并且喷出口的面积为总计面积。
例如通过VOF(Volume Of Fluid：流体体积)法等计算机模拟分析、或对由摄像机拍摄到的图像进行图像解析等来测量水平方向流速V2。水平方向流速V2由从第一喷嘴521喷出的处理液3的流量、基板2的转速以及到基板2的旋转中心的距离等决定。
水平方向流速V2能够分解为周向流速V2A和径向流速V2B。在基板2旋转的情况下，周向流速V2A处于支配地位，因此也能够简单地仅使用周向流速V2A来作为水平方向流速V2。
在基板2旋转的情况下，周向流速V2A依赖于到基板2的旋转中心的距离，到基板2的旋转中心的距离越大，则周向流速V2A越快。因此，如果在基板2的外周使铅垂方向流速V1比周向流速V2A快，则在基板2的整体铅垂方向流速V1也比周向流速V2A快。
因而，只要在基板2的上表面中的形成有图案27的区域的外周使铅垂方向流速V1比水平方向流速V2快即可。此外，只要在需要蚀刻图案27的区域使V1比V2快即可，不一定需要在未形成图案27的基板2的上表面的外周使V1比V2快。
根据本实施方式，铅垂方向流速V1比水平方向流速V2快，因此，例如在从层叠膜24的开口部25的正上方供给处理液3时，流入到开口部25的内部的处理液3的流量比不流入开口部25的内部而沿层叠膜24的表面26流动的处理液3的流量多。
另外，根据专利文献1，如上所述，基板2在处理槽的内部被铅垂地保持，处理液3沿基板2的表面铅垂地流动。在该情况下，即使加快铅垂方向流速V1，由于开口部25在水平方向上延伸，因此流入开口部25的处理液3的量几乎不变。
与此相对地，根据本实施方式，如上所述，基板2被水平地保持，并且铅垂方向流速V1比水平方向流速V2快，因此流入到在铅垂方向上延伸的开口部25的内部的处理液3的流量多。其结果，能够提高基板2的图案27内部的处理液3的置换性，从而能够减少从基板2溶出到处理液3的溶出成分的过度上升。因而，能够降低溶出成分的最大值，从而能够抑制溶出成分的析出。
图3是从一个实施方式所涉及的喷嘴的下方观察该喷嘴时的图。如图3所示，第一喷嘴521可以是将处理液3的喷出口521a二维地分散配置的喷淋头喷嘴。喷淋头喷嘴从多个喷出口521a向基板2喷出喷淋状的处理液3。
喷淋头喷嘴向基板2的上表面的多点处供给处理液3，因此，能够在基板2的上表面的多点处提高基板2的图案27内部的处理液3的置换性，从而能够减少从基板2溶出到处理液3的溶出成分的过度的浓度上升。因而，能够在基板2的上表面的多点处降低溶出成分的最大值，从而能够抑制溶出成分的析出。
在喷淋头喷嘴的下表面中的圆形状的区域A二维地分散配置有多个喷出口521a。如果区域A的直径比基板2的直径小，则能够防止处理液3不碰到基板2地流落到基板2外从而浪费处理液3的情况，能够减少处理液3的使用量。区域A的直径例如为基板2的直径的90％以上且小于直径的100％。
图4是从变形例所涉及的喷嘴的下方观察该喷嘴时的图。如图4所示，第一喷嘴521可以是将处理液3的喷出口521a排成一列地配置的条形喷嘴。条形喷嘴沿基板2的直径配置，沿基板2的直径配置处理液3的供给点。此外，形成于条形喷嘴的喷出口521a的列的数量不限定于一列，也可以是多列。
条形喷嘴向旋转的基板2的上表面的多点处供给处理液3，因此能够在基板2的上表面的多点处提高基板2的图案27内部的处理液3的置换性，从而能够减少从基板2溶出到处理液3的溶出成分的过度的浓度上升。因而，能够在基板2的上表面的多点处降低溶出成分的最大值，从而能够抑制溶出成分的析出。
在条形喷嘴的下表面中的棒状的区域A将多个喷出口521a排成一列或多列地配置。如果区域A的长度比基板2的直径小，则能够防止处理液3不碰到基板2地流落到基板2外从而浪费处理液3的情况，能够减少处理液3的使用量。区域A的长度例如为基板2的直径的90％以上且小于直径的100％。
如图1所示，液供给部52也可以具有与第一喷嘴521相分别的用于喷出DIW(Deionized Water：去离子水)等冲洗液的第二喷嘴527。第二喷嘴527可以是与第一喷嘴521同样的喷淋头喷嘴，也可以是通常的喷嘴，也就是说，也可以是向基板2的上表面的一点处供给冲洗液的喷嘴。在第一喷嘴521向基板2供给处理液3的期间，第二喷嘴527在基板2的径向外侧的待机位置待机。此后，当第一喷嘴521向基板2的径向外侧的待机位置时，第二喷嘴527向基板2的中心的正上方的位置移动，向基板2供给冲洗液来冲走残留在基板2的处理液3。与第一喷嘴521喷出处理液3及冲洗液这两方的情况不同，不需要进行第一喷嘴521的内部的液置换，不需要该液置换所花费的等待时间。
另外，液供给部52也可以具有与第一喷嘴521相分别的用于喷出处理液3以外的药液的第三喷嘴528。第三喷嘴528可以是与第一喷嘴521同样的喷淋头喷嘴，也可以是与第二喷嘴527同样的通常的喷嘴，也就是说，也可以是向基板2的上表面的一点处供给药液的喷嘴。在处理液3为磷酸水溶液的情况下，作为处理液3以外的药液，例如使用从DHF(稀氢氟酸)、SC1(包含过氧化氢和氢氧化铵的水溶液)以及SC2(包含过氧化氢和盐酸的水溶液)等中选择的一种以上的药液。在使用多种药液的情况下，也可以针对每种溶液准备第三喷嘴528。
液处理部5还包括驱动部53，该驱动部53以使基板2的上表面中的处理液3的供给点随着时间推移而移位的方式进行基板保持部51的旋转及移动、以及液供给部52的旋转及移动中的至少一个动作。供给点是喷出口521a向其喷出方向延长出的延长线与基板2的上表面的交点。
驱动部53是马达，例如仅进行基板保持部51的旋转。基板保持部51的旋转中心被配置为通过基板2的中心。由于基板2与基板保持部51一起旋转，因此基板2的上表面中的处理液3的供给点随着时间推移而移位。
驱动部53在本实施方式中仅进行基板保持部51的旋转，但如上所述，只要进行基板保持部51的旋转及移动、以及液供给部52的旋转及移动中的至少一个动作即可。只要基板2的上表面中的处理液3的供给点随着时间推移而移位即可。
只要基板2的上表面中的处理液3的供给点随着时间推移而移位，就能够在基板2的上表面中的更多的点处提高基板2的图案27内部的处理液3的置换性，从而能够减少从基板2溶出到处理液3的溶出成分的过度的浓度上升。因而，能够在基板2的上表面的更多的点处降低溶出成分的最大值，从而能够抑制溶出成分的析出。
另外，在驱动部53进行基板保持部51的旋转的情况下，基板2与基板保持部51一起旋转，因此，对形成在基板2的上表面的处理液3的液膜作用离心力。离心力会使水平方向流速V2增大。这样，有时会由于通过驱动部53进行的动作使水平方向流速V2增大。
因此，控制部9控制液供给部52和驱动部53来设为使铅垂方向流速V1比水平方向流速V2快的处理液3的供给速度及动作的速度。如上所述，动作是基板保持部51的旋转及移动、以及液供给部52的旋转及移动中的至少一个动作。例如，控制部9只要使基板保持部51的转速减小，就能够使水平方向流速V2减慢。
也可以是，驱动部53在使基板保持部51停止了的状态下进行液供给部52的旋转和移动中的至少一个动作，以抑制水平方向流速V2的增大。通过驱动部53进行的动作中的液供给部52的旋转及移动与基板保持部51的旋转及移动相比，几乎不会使水平方向流速V2增大。这是因为，例如即使进行液供给部52的旋转，只要不进行基板保持部51的旋转就不会对形成在基板2的上表面的处理液3的液膜作用离心力。
此外，也可以是，在利用处理液3来处理基板2的期间，不实施基板保持部51的旋转及移动、以及液供给部52的旋转及移动中的任一动作。在该情况下，基板2的上表面中的处理液3的供给点不会随着时间偏移而移位，相反地，能够更可靠地使铅垂方向流速V1比水平方向流速V2快。
此外，在利用处理液3来处理基板2的期间，即使不实施基板保持部51的旋转及移动、以及液供给部52的旋转及移动中的任一动作，处理液3也沿基板2的上表面流动，并从基板2的外周洒落。这是因为，当新的处理液3被供给到基板2的上表面时，原本存在于基板2的上表面的处理液3被挤出。
液处理部5还包括回收部54，该回收部54回收被从液供给部52供给到基板2的处理液3。回收部54例如具有杯541，该杯541收容被基板保持部51保持的状态的基板2。杯541将从基板2洒落的处理液3回收到杯541的内部。
杯541包括圆筒部542、底盖部543以及倾斜部544。圆筒部542被铅垂地配置，具有比基板2的直径大的内径。底盖部543堵住圆筒部542的下端的开口。倾斜部544遍及圆筒部542的上端整周地形成，随着去向圆筒部542的径向内侧而向上方倾斜。
回收部54在杯541的底盖部543具有排液管545和排气管546。排液管545用于从杯541的内部向液处理部5的外部排出处理液3。另外，排气管546用于从杯541的内部向液处理部5的外部排出气体。
如上所述，液制作部6制作在液处理部5中使用的处理液3。液制作部6例如包括供给罐61、第一供给器62、循环路径63以及送液路径64。供给罐61用于贮存处理液3。第一供给器62对供给罐61供给处理液3。循环路径63用于使从供给罐61取出的处理液3返回到供给罐61。送液路径64从循环路径63的中途分支出并与液处理部5的送液路径522连接，用于向该送液路径522输送处理液3。
此外，液处理部5在图1中为一个，但也可以是多个。在该情况下，液制作部6制作在多个液处理部5中使用的处理液3。与针对每个液处理部5设置供给罐61等的情况相比，能够减少供给罐61等的数量，能够使基板处理装置1小型化。
第一供给器62包括处理液3的供给源621以及从供给源621延伸至供给罐61的配管622。另外，第一供给器62在配管622的中途例如还包括流量计623、流量控制器624以及开闭阀625。
在要从供给源621向供给罐61供给处理液3时，控制部9将开闭阀625开启，控制流量控制器624以使流量计623的测量值成为设定值。从供给源621向供给罐61供给的处理液3的供给量与流量计623的测量值相等。另一方面，在要停止从供给源621向供给罐61供给处理液3时，控制部9使开闭阀625关闭。
另外，液制作部6在循环路径63的中途例如包括泵65、过滤器66以及加热器67。泵65沿循环路径63加压输送处理液3，另外，泵65从循环路径63的中途向液处理部5加压输送处理液3。过滤器66收集处理液3中包含的微粒。加热器67将处理液3加热到期望的温度。
在处理液3为磷酸水溶液的情况下，加热器67将磷酸水溶液加热到沸点或比沸点稍低的温度。在利用加热器67将处理液3加热到期望的温度后，将该处理液3供给到液处理部5。
液制作部6在循环路径63的中途还包括第一浓度计68。第一浓度计68测量处理液3中的第一成分的浓度。第一成分是从基板2溶出到处理液3的溶出成分，例如是硅。第一浓度计68设置于循环路径63的中途，因此能够测量处理液3的即将对液处理部5供给之前的硅浓度。
液制作部6在循环路径63的中途还包括第二浓度计69。第二浓度计69测量处理液3中的第二成分的浓度。第二成分是蚀刻基板2的蚀刻成分，例如是磷酸。第二浓度计69设置于循环路径63的中途，因此能够测量处理液3的即将对液处理部5供给之前的磷酸浓度。
另外，处理液3包含沸点比第二成分的沸点低的第三成分。第三成分例如是水。水的沸点比磷酸的沸点低，处理液3被加热器67加热，因此随着时间的经过，处理液3中的水浓度下降，处理液3中的磷酸浓度上升。
因此，液制作部6除了第一供给器62以外还包括第二供给器71。第二供给器71对供给罐61供给作为第三成分的水，来将处理液3中的作为第二成分的磷酸浓度维持在期望的值。控制部9以使磷酸浓度的测量值成为设定值的方式从第二供给器71对供给罐61供给水。
第二供给器71包括水的供给源711以及从供给源711延伸至供给罐61的配管712。另外，第二供给器71在配管712的中途包括例如流量计713、流量控制器714以及开闭阀715。
在要从供给源711向供给罐61供给水时，控制部9使开闭阀715开启，控制流量控制器714以使流量计713的测量值成为设定值。从供给源711向供给罐61供给的水的供给量与流量计713的测量值相等。另一方面，在要停止从供给源711向供给罐61供给水时，控制部9使开闭阀715关闭。
液制作部6包括回收罐72，该回收罐72用于贮存从液处理部5的回收部54输送的处理液3。回收罐72例如经由排液管545而与杯541连接，来贮存从杯541输送的处理液3。
液制作部6包括返回路径73，该返回路径73用于使贮存在回收罐72中的处理液3返回到供给罐61。能够使贮存在回收罐72中的处理液3经由返回路径73回流到供给罐61，从而能够减少处理液3的废弃量。
液制作部6在返回路径73的中途包括例如开闭阀74和泵75。在要使处理液3从回收罐72向供给罐61回流时，控制部9使开闭阀74开启，并使泵75进行动作，来加压输送处理液3。另一方面，在要使处理液3停止从回收罐72向供给罐61回流时，控制部9使开闭阀74关闭，并使泵75停止动作。
另外，处理液3被从供给罐61供给到液处理部5，在液处理部5中被供给到基板2，处理液3在使来自基板2的溶出成分的浓度增加之后被回收到回收罐72，并再次返回到供给罐61。因而，随着基板2的处理张数增加，来自基板2的溶出成分在处理液3中蓄积，处理液3中的溶出成分的浓度增加。
因此，液制作部6包括用于向基板处理装置1的外部排出贮存在回收罐72中的处理液3的排出路径76。能够从回收罐72经由排出路径76向基板处理装置1的外部排出溶出成分的浓度过高的处理液3。
液制作部6在排出路径76的中途包括例如开闭阀77和排出源78。排出源78是喷射器或者泵。在要从回收罐72向基板处理装置1的外部排出处理液3时，控制部9使开闭阀77开启，并使排出源78进行动作，来加压输送处理液。另一方面，在要停止从回收罐72向基板处理装置1的外部排出处理液3时，控制部9使开闭阀77关闭，并使排出源78停止动作。
控制部9例如是计算机，具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)91、以及存储器等存储介质92。在存储介质92中保存用于控制在基板处理装置1中执行的各种处理的程序。控制部9通过使CPU 91执行存储介质92中存储的程序，来控制基板处理装置1的动作。另外，控制部9具备输入接口93和输出接口94。控制部9利用输入接口93接收来自外部的信号，利用输出接口94向外部发送信号。
上述程序例如存储在计算机可读存储介质中，并从该存储介质安装到控制部9的存储介质92。作为计算机可读存储介质，例如能够列举硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。此外，也可以经由互联网来从服务器下载程序，并将该程序安装到控制部9的存储介质92中。
图5是示出一个实施方式所涉及的基板的处理方法的流程图。图5所示的处理是在控制部9的控制下实施的。首先，未图示的搬送装置将基板2搬入液处理部5的内部(S101)。接着，基板保持部51从搬送装置接受基板2，并将基板2水平地保持。此后，搬送装置退出到液处理部5的外部。
接着，液供给部52对被基板保持部51保持的状态的基板2供给DHF，利用DHF来处理基板2(S102)。DHF被从第三喷嘴528喷出并供给到与基板保持部51一起旋转的基板2的中心，通过离心力扩散并将整个基板2润湿。此后，液供给部52停止对基板2供给DHF。
接着，液供给部52对被基板保持部51保持的状态的基板2供给冲洗液，利用冲洗液来冲走残留在基板2的DHF(S103)。冲洗液被从第二喷嘴527喷出并供给到与基板保持部51一起旋转的基板2的中心，通过离心力扩散并将整个基板2润湿，从而置换掉DHF。此后，液供给部52停止对基板2供给冲洗液。
接着，液供给部52对被基板保持部51保持的状态的基板2供给处理液3，利用处理液3所包含的磷酸来处理基板2(S104)。处理液3被从第一喷嘴521喷出并供给到与基板保持部51一起以低速旋转的整个基板2。处理液3进入层叠膜24的开口部25，在氮化硅膜23的面内方向对氮化硅膜23进行蚀刻。
在对基板2供给处理液3的期间，控制部9控制液供给部52和驱动部53，来设为铅垂方向流速V1比水平方向流速V2快的处理液3的供给速度和基板保持部51的转速。只要减小基板保持部51的转速就能够减小离心力，从而能够减慢水平方向流速V2。此后，液供给部52停止对基板2供给处理液3。
接着，液供给部52对被基板保持部51保持的状态的基板2供给冲洗液，利用冲洗液来冲走残留在基板2的处理液3(S105)。冲洗液被从第二喷嘴527喷出并供给到与基板保持部51一起旋转的基板2的中心，通过离心力扩散来将整个基板2润湿，从而置换掉处理液3。此后，液供给部52停止对基板2供给冲洗液。
接着，液供给部52对被基板保持部51保持的状态的基板2供给SC1，利用SC1来处理基板2(S106)。SC1被从第三喷嘴528喷出并供给到与基板保持部51一起旋转的基板2的中心供给，通过离心力扩散来将整个基板2润湿。此后，液供给部52停止对基板2供给SC1。
接着，液供给部52对被基板保持部51保持的状态的基板2供给冲洗液，利用冲洗液来冲走残留在基板2的SC1(S107)。冲洗液被从第二喷嘴527喷出并供给到与基板保持部51一起旋转的基板2的中心，通过离心力扩散来将整个基板2润湿，从而置换掉SC1。此后，液供给部52停止对基板2供给冲洗液。
接着，液供给部52使基板2与基板保持部51一起以高速旋转，通过离心力将残留在基板2的冲洗液吹走，来使基板2干燥(S108)。此后，液供给部52停止基板保持部51的旋转。
最后，搬送装置从基板保持部51接受基板2，将基板2搬出到液处理部5的外部(S109)。
此外，基板2的干燥(S108)在本实施方式中是旋转干燥，但也可以是IPA干燥或者超临界干燥等。另外，基板2的干燥(S108)也可以在搬出基板2(S109)之后进行。
另外，如上所述，处理液3被从供给罐61供给到液处理部5，在液处理部5中被供给到基板2，处理液3在使来自基板2的溶出成分的浓度增加之后被回收到回收罐72，并再次返回到供给罐61。因而，随着基板2的处理张数增加，来自基板2的溶出成分在处理液3中蓄积，处理液3中的溶出成分的浓度增加。因此，控制部9进行处理液3中的溶出成分的浓度调整。
图6是示出一个实施方式所涉及的溶出成分的浓度调整的流程图。图6所示的动作例如是在控制部9的控制下定期实施的。首先，第一浓度计68测量处理液3中的溶出成分的浓度(S201)。溶出成分例如是硅。
接着，控制部9检查溶出成分浓度的测量值C1是否超过设定值C10(S202)。关于设定值C10，预先通过实验等，以使在利用处理液3处理基板2时不会析出溶出成分的方式设定该设定值C10。设定值C10可以针对基板2的每个图案27设定。
在测量值C1为设定值C10以下的情况(S202：“否”)下，由于溶出成分的浓度低至在利用处理液3处理基板2时不会使溶出成分析出的程度，因此控制部9结束本次的处理。此外，也可以是，在结束本次的处理之前，控制部9利用液面计721来测量回收罐72内的液面高度，在该测量值超过上限值的情况下，控制液制作部6来使处理液3从回收罐72回流到供给罐61。回流的量可以是回收罐72内的全部处理液，也可以是回收罐72内的一部分处理液。
另一方面，在测量值C1超过设定值C10的情况(S202：“是”)下，由于溶出成分的浓度过高，因此控制部9控制液制作部6来从回收罐72向基板处理装置1的外部排出处理液3(S203)。排出的量可以是回收罐72内的全部处理液，也可以是回收罐72内的一部分处理液。
回收罐72内的处理液3具有比供给罐61内的处理液3的溶出成分浓度高的溶出成分浓度。这是因为，如上所述，处理液3被从供给罐61供给到液处理部5，在液处理部5中被供给到基板2，处理液3在使来自基板2的溶出成分的浓度增加之后被回收到回收罐72。
根据本实施方式，控制部9控制液制作部6，在测量值C1超过设定值C10的情况(S202：“是”)下向基板处理装置1的外部排出回收罐72内的处理液3，而不排出供给罐61内的处理液3。通过排出溶出成分的浓度高的处理液3，能够减少用于调整溶出成分的浓度的处理液3的废弃量。
此外，如上所述，排出的量可以是回收罐72内的全部处理液，也可以是回收罐72内的一部分处理液。在后者的情况下，也可以使回收罐72内的剩余部分中的至少一部分回流到供给罐61。
接着，控制部9控制液制作部6，来从第一供给器62向供给罐61补给处理液3(S204)。补给的处理液3中的溶出成分的浓度只要比设定值C10低即可，例如也可以是0。通过补给处理液3(S204)，测量值C1再次成为设定值C10以下，因此能够抑制在利用处理液3来处理基板2时析出溶出成分。
此外，对出成分的浓度调整的控制不限于图6所示的控制。
例如，控制部9也可以对从回收罐72向基板处理装置1的外部的处理液3的排出、以及从第一供给器62向供给罐61的处理液3的补给进行反馈控制，以使测量值C1与设定值C10的偏差成为0。在该情况下也是，在测量值C1超过设定值C10的情况(S202：“是”)下，控制部9控制液制作部6来实施处理液3的排出(S203)以及处理液3的补给(S204)。
另外，也可以是，控制部9进行以下控制来替代利用第一浓度计68来测量溶出成分的浓度：对基板2的处理张数进行计数，当该处理张数超过设定张数时，实施处理液3的排出(S203)和处理液3的补给(S204)。以使当处理张数超过设定张数时测量值C1超过设定值C10的方式对设定张数进行设定。
下面，说明实验数据。表1中示出实施例1、2和比较例1的处理条件。
[表1]
Figure BDA0003475142120000151
在实施例1、2和比较例1中，除了变更了基板2的转速以外，以相同的处理条件对基板2进行了处理。具体地说，使半径25mm的基板2旋转，并且从配置在基板2的中心的正上方的一个喷出口供给磷酸水溶液。作为基板2，使用了将氧化硅膜22与氮化硅膜23重复地交替层叠在硅晶圆21上并形成有将该层叠膜24沿厚度方向贯通的开口部25的基板。磷酸水溶液的供给量为1L/分钟，处理时间为40分钟。周向流速V2A和径向流速V2B是通过VOF法在距基板2的旋转中心15mm的位置求出的。铅垂方向流速V1作为将从喷出口喷出的磷酸水溶液的流量除以喷出口的面积所得到的值而求出。
根据表1明确可知的是，在实施例1、2和比较例1中，水平方向流速V2中的周向流速V2A处于支配地位。另外，在实施例1、2中，铅垂方向流速V1比水平方向流速V2快，与此相对地，在比较例1中，铅垂方向流速V1比水平方向流速V2慢。
图7A是示出实施例1所涉及的基板的处理后的状态的截面图。图7B是示出实施例2所涉及的基板的处理后的状态的截面图。图7C是示出比较例1所涉及的基板的处理后的状态的截面图。在实施例1、2中，与比较例1不同，铅垂方向流速V1比水平方向流速V2快，因此与比较例1相比，从磷酸水溶液析出的析出物28少，由析出物28引起的图案27的堵塞少。
以上，说明了本公开所涉及的基板处理装置和基板处理方法的实施方式，但是本公开不限定于上述实施方式等。在专利权利要求书所记载的范围内，能够进行各种变更、修正、置换、附加、削除以及组合。这些当然也属于本公开的技术范围。
例如图1等示出的第一喷嘴521向铅垂下方喷出处理液3，但也可以倾斜地喷出处理液3。如果使处理液3的喷出方向的水平方向分量朝向基板2的旋转方向，则能够减慢基板2上的处理液3的水平方向流速V2(特别是周向流速V2A)。
上述实施方式的处理液3是磷酸水溶液，第一成分是硅，第二成分是磷酸，第三成分是水，但本公开的技术也能够应用于磷酸水溶液以外的处理液。处理液3只要是蚀刻基板2的处理液即可，例如也可以是氨水。另外，也可以使用有机溶媒来替代水。
上述实施方式的基板2包括硅晶圆21、氧化硅膜22以及氮化硅膜23，但是基板2的结构没有特别限定。例如，基板2也可以包括碳化硅基板、氧化镓基板、氮化镓基板、蓝宝石基板或者玻璃基板等来替代硅晶圆21。
本申请主张基于2019年7月25日向日本特许厅申请的日本特愿2019-137214号的优先权，在本申请中引用日本特愿2019-137214号的全部内容。
附图标记说明
1：基板处理装置；2：基板；3：处理液；5：液处理部；51：基板保持部；52：液供给部；6：液制作部；9：控制部。

Claims (14)

1.一种基板处理装置，具有：
液处理部，其包括将基板水平地保持的基板保持部、以及从被所述基板保持部保持的状态的所述基板的上方对该基板供给处理液的液供给部；
液制作部，其制作在所述液处理部中使用的处理液；以及
控制部，其控制所述液供给部和所述液制作部，
其中，所述控制部控制所述液供给部来设为使从所述液供给部朝向所述基板的所述处理液的铅垂方向流速比沿所述基板的上表面流动的所述处理液的水平方向流速快的所述处理液的供给速度。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述液处理部还包括驱动部，所述驱动部以使所述基板的上表面中的所述处理液的供给点随着时间推移而移位的方式进行所述基板保持部的旋转及移动、以及所述液供给部的喷嘴的旋转及移动中的至少一个动作，
所述控制部控制所述液供给部和所述驱动部，来设为使从所述液供给部朝向所述基板的所述处理液的铅垂方向流速比沿所述基板的上表面流动的所述处理液的水平方向流速快的所述处理液的供给速度和所述动作的速度。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述液制作部包括：供给罐，其用于贮存所述处理液；供给器，其对所述供给罐供给所述处理液；循环路径，其用于使从所述供给罐取出的所述处理液返回到所述供给罐；以及送液路径，其用于从所述循环路径的中途向所述液处理部的所述液供给部输送所述处理液。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
所述液处理部还包括回收部，所述回收部回收被供给到所述基板的所述处理液，
所述液制作部还包括：回收罐，其用于贮存从所述回收部输送的所述处理液；返回路径，其用于使贮存在所述回收罐中的所述处理液返回到所述供给罐；以及排出路径，其用于向基板处理装置的外部排出贮存在所述回收罐中的所述处理液。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
所述液制作部在所述循环路径中包括用于测量从所述基板溶出到所述处理液中的溶出成分的浓度的浓度计，
当所述溶出成分的浓度的测量值超过设定值时，所述控制部控制所述液制作部来向基板处理装置的外部排出贮存在所述回收罐中的所述处理液。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
当所述溶出成分的浓度的测量值超过所述设定值时，所述控制部控制所述液制作部来从所述供给器向所述供给罐供给所述溶出成分的浓度比所述设定值低的所述处理液。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述液供给部具有将所述处理液的喷出口二维地分散配置的喷淋头喷嘴。
8.根据权利要求1～6中的任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述液供给部具有将所述处理液的喷出口排成一列或多列的条形喷嘴。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述液处理部为多个，
所述液制作部对多个所述液处理部各自的所述液供给部供给所述处理液。
10.一种基板处理方法，包括：
将基板水平地保持；以及
从水平的所述基板的上方对该基板供给处理液，来处理所述基板，
在所述基板处理方法中，以使从所述基板的上方朝向所述基板的所述处理液的铅垂方向流速比沿所述基板的上表面流动的所述处理液的水平方向流速快的所述处理液的供给速度供给所述处理液来处理所述基板。
11.根据权利要求10所述的基板处理方法，其特征在于，
还包括以使所述基板的上表面中的所述处理液的供给点随着时间推移而移位的方式进行所述基板的旋转及移动、以及对所述基板喷出所述处理液的喷嘴的旋转及移动中的至少一个动作，
在所述基板处理方法中，以使所述铅垂方向流速比所述水平方向流速快的所述处理液的供给量和所述动作的速度来处理所述基板。
12.根据权利要求10或11所述的基板处理方法，其特征在于，还包括：
从供给罐向对所述基板喷出所述处理液的喷嘴输送所述处理液；
使从所述喷嘴喷出的所述处理液在返回到所述供给罐之前贮存在回收罐中；
在从所述供给罐起至所述喷嘴为止的所述处理液的流路的中途测量从所述基板溶出到所述处理液中的溶出成分的浓度；以及
当所述溶出成分的浓度的测量值超过设定值时，向外部排出贮存在所述回收罐中的所述处理液。
13.根据权利要求12所述的基板处理方法，其特征在于，
还包括：当所述溶出成分的浓度的测量值超过所述设定值时，向所述供给罐供给所述溶出成分的浓度比所述设定值低的所述处理液。
14.根据权利要求10～13中的任一项所述的基板处理方法，其特征在于，
所述基板包括层叠膜，所述层叠膜交替地包含氧化硅膜和氮化硅膜，
所述层叠膜具有将所述层叠膜沿厚度方向贯通的开口部，
所述处理液选择性地蚀刻所述氧化硅膜和所述氮化硅膜中的所述氮化硅膜。
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