JP2021048420A - 基板処理装置、および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リン酸と添加剤との混合比を適宜変更できる、技術を提供する。【解決手段】処理液の原料である第１リン酸と添加剤とを予め定めた混合比で混合し、混合液を調製する混合部と、前記処理液の原料の混合比を補正する混合比補正部と、前記処理液で基板を処理する処理部とを備え、前記混合部は、前記混合液を溜める混合タンクと、前記混合タンクに対して前記第１リン酸を供給する第１リン酸供給部と、前記混合タンクに対して前記添加剤を供給する添加剤供給部とを含み、前記混合比補正部は、前記混合部から前記処理部に前記混合液を送る送液ラインと、前記送液ラインの途中にて前記第２リン酸を供給する第２リン酸供給部とを備える、基板処理装置。【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。

特許文献１に記載の基板処理装置は、処理部と、循環ラインと、加熱部と、第１投入部とを備える。処理部は、リン酸とシリカ析出抑制剤とを含むエッチング液で、基板からシリコン窒化膜を除去する。循環ラインは、処理部に対してエッチング液を循環させる。加熱部は、エッチング液を加熱する。第１投入部は、循環ラインに設けられ、エッチング液中にシリカ析出抑制剤を投入する。

特開２０１７−１１８０９２号公報

本開示の一態様は、リン酸と添加剤との混合比を適宜変更できる、技術を提供する。

本開示の一態様に係る基板処理装置は、
処理液の原料である第１リン酸と添加剤とを予め定めた混合比で混合し、混合液を調製する混合部と、
前記処理液の原料の混合比を補正する混合比補正部と、
前記処理液で基板を処理する処理部とを備え、
前記混合部は、前記混合液を溜める混合タンクと、前記混合タンクに対して前記第１リン酸を供給する第１リン酸供給部と、前記混合タンクに対して前記添加剤を供給する添加剤供給部とを含み、
前記混合比補正部は、前記混合部から前記処理部に前記混合液を送る送液ラインと、前記送液ラインの途中にて前記第２リン酸を供給する第２リン酸供給部とを備える。

本開示の一態様によれば、リン酸と添加剤との混合比を適宜変更できる。

図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 図２は、一実施形態に係る処理液の原料の混合比を示す図である。 図３Ａは、一実施形態に係る基板の処理前の状態を示す断面図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す基板の処理後の状態を示す断面図である。 図４は、一実施形態に係る処理部を示す図である。 図５は、一実施形態に係る基板処理装置の動作を示す図である。 図６は、一実施形態に係る混合液の調製を示すフローチャートである。 図７は、一実施形態に係る第１混合比（Ｍ：Ｎ）と供給回数Ｎとの関係を示す図である。 図８は、一実施形態に係る処理部に対する混合液の供給を示すフローチャートである。 図９は、一実施形態に係る処理液の原料の混合比と、第２混合比（Ｑ２：Ｑ１）との関係を示す図である。 図１０は、一実施形態に係る一バッチ当たりの基板の枚数と、Ｑ１とＱ２の和（Ｑ１＋Ｑ２）との関係を示す図である。 図１１は、変形例に係る基板処理装置を示す図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。

図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。図２は、一実施形態に係る処理液の原料の混合比を示す図である。図３Ａは、一実施形態に係る基板の処理前の状態を示す断面図である。図３Ｂは、図３Ａに示す基板の処理後の状態を示す断面図である。

基板処理装置１は、基板２を処理液３で処理する。基板２は、例えば図３Ａに示すように、シリコンウエハ２１と、シリコン酸化膜２２と、シリコン窒化膜２３とを含む。シリコン酸化膜２２とシリコン窒化膜２３とは、交互に繰り返し積層され、積層膜２４を形成する。積層膜２４とシリコンウエハ２１との間には、不図示の導電膜などが形成される。積層膜２４は、積層膜２４を厚さ方向に貫通する開口部２５を含む。

処理液３は、リン酸を含むものであり、積層膜２４の開口部２５に入り込み、図３Ｂに示すようにシリコン酸化膜２２およびシリコン窒化膜２３のうちのシリコン窒化膜２３を選択的にエッチングし、除去する。エッチングの選択比は、処理液３中のシリコン濃度などで決まる。シリコン濃度が高いほど、選択比が向上する。一方で、シリコン濃度が飽和濃度を超えてしまうと、シリカが析出してしまう。そこで、処理液３は、シリカ析出抑制剤を含む。シリカ析出抑制剤は、シリカの析出を抑制する添加剤であって、一般的なものである。

処理液３は、積層膜２４の開口部２５に入り込み、シリコン窒化膜２３をその面内方向にエッチングする。面内方向とは、厚さ方向と直交する方向である。シリコン窒化膜２３のエッチングが進むにつれ、積層膜２４の内部でシリコンが溶出する。溶出したシリコンは、主にシリコン濃度の勾配によって拡散し、積層膜２４の開口部２５を通り、積層膜２４の外部に拡散する。積層膜２４の表面２６からの深さが深いほど、また、開口部２５からの距離が遠いほど、拡散の距離が長くなるので、シリコン濃度が高くなる。

シリコン濃度は上記の通り場所によってばらつき、その最高値は基板２の処理液３によって処理されるパターン２７で決まる。処理されるパターン２７は、除去されるパターン、つまり、溶出したシリコンが拡散する通路のパターンである。パターン２７は、３次元的なパターンである。

基板２のパターン２７は、積層膜２４の積層数、および開口部２５の間隔Ｓを含む。積層膜２４の積層数が多いほど、また、開口部２５の間隔Ｓが広いほど、拡散の距離が長くなるので、シリコン濃度の最高値が高くなる。

また、基板２のパターン２７は、個々のシリコン窒化膜２３の膜厚Ｔ、および開口部２５の幅Ｗを含む。個々のシリコン窒化膜２３の膜厚Ｔが小さいほど、また、開口部２５の幅Ｗが狭いほど、シリコンが拡散する通路の幅が狭くなるので、シリコン濃度の最高値が高くなる。

上記の通り、シリコン濃度の最高値は、基板２のパターン２７で決まる。そこで、基板処理装置１は、基板２のパターン２７に基づき、処理液３に含まれるシリカ析出抑制剤の濃度を変更する。例えば、シリコン濃度の最高値が高くなるほど、シリカ析出抑制剤の濃度を高くする。その結果、シリカの析出を抑制できる。

基板処理装置１は、図１に示すように、例えば、混合部５と、混合比補正部６と、処理部７とを備える。混合部５は、処理液３の原料である第１リン酸とシリカ析出抑制剤とを予め定めた第１混合比（Ｍ：Ｎ）で混合し、混合液を調製する。混合比補正部６は、処理液３の原料の混合比を補正する。具体的には、混合比補正部６は、混合液と第２リン酸とを予め定めた第２混合比（Ｑ１：Ｑ２）で混合し、処理液３を調製する。混合比補正部６は、処理液３として、混合液と第２リン酸との両方を含むもの、または混合液のみを含むものを製造する。処理部７は、処理液３で基板２を処理する。

混合部５は、混合タンク５１と、第１リン酸供給部５２と、第１添加剤供給部５３とを有する。混合タンク５１は、混合液を溜める。第１リン酸供給部５２は、混合タンク５１に対して第１リン酸を供給する。第１リン酸は、例えば水溶液の形態で供給する。第１添加剤供給部５３は、混合タンク５１に対してシリカ析出抑制剤を供給する。シリカ析出抑制剤は、例えば水溶液の形態で供給する。

第１添加剤供給部５３は、例えば、計量タンク５３ａと、第１ポンプ５３ｂと、第２ポンプ５３ｃとを有する。計量タンク５３ａは、シリカ析出抑制剤を溜める。第１ポンプ５３ｂは、シリカ析出抑制剤を計量タンク５３ａに対して供給する。第２ポンプ５３ｃは、予め定めた量Ｖのシリカ析出抑制剤を、計量タンク５３ａから取り出し、混合タンク５１に送る。その供給回数Ｎを変更することにより、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を変更できる。混合タンク５１に対する第１リン酸の供給量Ｖ×Ｍは一定であり、混合タンク５１に対するシリカ析出抑制剤の供給量Ｖ×Ｎは可変である。なお、シリカ析出抑制剤の圧送は、Ｎ_２圧送であってもよい。

混合部５は循環ライン５４を有してよく、循環ライン５４は混合タンク５１から取り出した混合液を、混合タンク５１に戻す。また、混合部５は、循環ライン５４の途中に、循環ポンプ５５と、循環フィルター５６とを有してよい。循環ポンプ５５は、混合液を圧送する。循環フィルター５６は、混合液に含まれるパーティクルを捕集する。

混合部５は、循環ライン５４の途中に、方向切替弁５７を有してよい。方向切替弁５７は、混合液の流れる方向を、混合タンク５１に戻す第１方向と、混合比補正部６に送る第２方向とに切り替える。第１方向に向かう流れと、第２方向に向かう流れとの両方を、循環ポンプ５５によって形成でき、ポンプの数を低減できる。

混合部５は排液部５８を有してよく、排液部５８は混合タンク５１から基板処理装置１の外部に混合液を排出する。第１混合比（Ｍ：Ｎ）を変更する時に、旧い第１混合比（Ｍ：Ｎ）の混合液を混合タンク５１から排出したうえで、新しい第１混合比（Ｍ：Ｎ）の混合液を混合タンク５１にて調製できる。

混合部５は残液計測部５９を有してよく、残液計測部５９は混合タンク５１に残存する混合液の液量を計測する。残液の液量を計測すれば、混合タンク５１が空になる前に、適切なタイミングで混合タンク５１に混合液を補給できる。

混合部５は、混合タンク５１を複数有してよい。詳しくは後述するが、複数の混合タンク５１の役割を入れ替えることにより、複数の混合タンク５１が同時に空になるのを防止でき、混合液の不足によって基板２の処理が中断するのを防止できる。また、小さな容量の混合タンク５１で、基板２の処理を連続的に実施できる。

混合比補正部６は、送液ライン６１と、第２リン酸供給部６２とを有する。送液ライン６１は、混合部５から処理部７に混合液を送る。第２リン酸供給部６２は、送液ライン６１の途中にて第２リン酸を供給する。第２リン酸は、例えば水溶液の形態で供給する。第２リン酸水溶液のリン酸濃度と、第１リン酸水溶液のリン酸濃度とは、同一であるが、異なってもよい。第２リン酸の供給によって、シリカ析出抑制剤が希釈され、シリカ析出抑制剤の比率の低い処理液３が製造される。

混合比補正部６は、第１流量計６３と、第２流量計６４とを有する。第１流量計６３は、混合液と第２リン酸との合流前に、混合液の流量Ｑ１を計測する。その流量Ｑ１は、シリカ析出抑制剤の流量ｑ１と第１リン酸の流量ｑ２との和である（図２参照）。第１リン酸とシリカ析出抑制剤との流量比（ｑ２：ｑ１）は、第１混合比（Ｍ：Ｎ）と同じである。第２流量計６４は、混合液と第２リン酸との合流前に、第２リン酸の流量Ｑ２を計測する。

混合比補正部６は、送液ライン６１の途中に、バッファタンク６５を有してよい。バッファタンク６５は、混合液と第２リン酸とを一時的に溜める。溜めることによって、混合液と第２リン酸との混合ムラを低減でき、リン酸とシリカ析出抑制剤との混合比（ｑ２＋Ｑ２：ｑ１）を安定化できる。

混合比補正部６は、バッファタンク６５から取り出した処理液３を、バッファタンク６５に戻す循環ライン６６を有してよい。混合比補正部６は、循環ライン６６の途中に、循環ポンプ６７と、温調器６８と、循環フィルター６９とを有してよい。循環ポンプ６７は、処理液３を圧送する。温調器６８は、処理液３の温度を調節する。例えば、温調器６８は、処理液３を加熱するヒータを含む。処理液３の温度は、例えば処理液３の沸点に設定される。なお、温調器６８は、処理液３を冷却するクーラーをさらに含んでもよい。循環フィルター６９は、処理液３に含まれるパーティクルを捕集する。

送液ライン６１は、上流ライン６１ａと、下流ライン６１ｂとを有する。上流ライン６１ａは複数の混合タンク５１とバッファタンク６５とを接続し、複数の下流ライン６１ｂはバッファタンク６５と複数の処理部７とを接続する。複数の下流ライン６１ｂは、複数の処理部７に対して個別に混合液を送液するので、処理部７毎に処理液３の流量を変更できる。図１に示す下流ライン６１ｂが、特許請求の範囲に記載の個別配管に相当する。複数の下流ライン６１ｂは、個別に、例えば循環ライン６６から処理部７まで延びる。

なお、混合比補正部６は、図１に示すようにバッファタンク６５を有するが、図１１に示すように有しなくてもよい。図１１に示す第２リン酸供給部６２は、上流ライン６１ａと下流ライン６１ｂとの接続点にて、第２リン酸を供給する。第２リン酸は、第１リン酸およびシリカ析出抑制剤と共に、下流ライン６１ｂに沿って流れる。下流ライン６１ｂは、途中から分岐し、複数の処理部７まで延びる。

図４は、一実施形態に係る処理部を示す図である。図４において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

処理部７は、例えば複数枚の基板２を同時に処理液３で処理するバッチ式であって、処理槽７１を有する。処理槽７１は処理液３を貯留し、複数枚の基板２は処理槽７１の内部で処理液３に浸漬され、処理液３によって処理される。

処理槽７１は、例えば二重槽であって、処理液３を貯留する内槽７１ａと、内槽７１ａからオーバーフローした処理液３を回収する外槽７１ｂとを有する。複数枚の基板２は、内槽７１ａの内部で処理液３に浸漬され、処理液３によって処理される。

処理部７は循環ライン７２を有し、循環ライン７２は外槽７１ｂから取り出した処理液３を、内槽７１ａに送る。また、処理部７は、循環ライン７２の途中に、循環ポンプ７３と、温調器７４と、循環フィルター７５とを有する。循環ポンプ７３は、処理液３を圧送する。温調器７４は、処理液３の温度を調節する。例えば、温調器７４は、処理液３を加熱するヒータを含む。処理液３の温度は、例えば処理液３の沸点に設定される。なお、温調器７４は、処理液３を冷却するクーラーをさらに含んでもよい。循環フィルター７５は、処理液３に含まれるパーティクルを捕集する。

処理部７は内槽７１ａの内部に水平管７６を有し、水平管７６は循環ライン７２から送られる処理液３を、内槽７１ａの内部に供給する。水平管７６は、Ｘ軸方向に延びており、Ｙ軸方向に間隔をおいて複数本設けられる。複数本の水平管７６はその長手方向に間隔をおいて複数の吐出口を有し、複数の吐出口はそれぞれ真上に向けて処理液３を吐出する。これにより、カーテン状の上昇流を内槽７１ａの内部に形成できる。

処理部７は基板保持部７７を有し、基板保持部７７は複数枚の基板２をＸ軸方向に間隔をおいて保持しながら、待機位置と処理位置との間で昇降する。待機位置は、複数枚の基板２を不図示の搬送装置に対して受け渡す位置であり、処理位置の上方に設定される。処理位置は、複数枚の基板２を処理液３に浸漬する位置である。基板保持部７７は、待機位置で処理前の基板２を搬送装置から受け取り、次いで処理位置まで下降し、所定時間経過後に再び待機位置まで上昇し、待機位置で処理後の基板２を搬送装置に引き渡す。その後、同じ動作が繰り返される。

基板２の処理中には、シリコン窒化膜２３のエッチングが進むので、シリコンが基板２から徐々に溶出する。そこで、シリコン濃度を許容範囲内に維持すべく、基板２の処理中に、新しい処理液３と旧い処理液３との入れ替え、つまり、新しい処理液３の供給と旧い処理液３の排出とが行われる。

処理部７は液供給部７８を有し、液供給部７８は新しい処理液３を混合比補正部６から処理部７に導入する。液供給部７８は例えば開閉弁と流量制御器とを有し、開閉弁が開放されると、新しい処理液３が処理部７に供給される。その供給量は、流量制御器によって制御される。

また、処理部７は排液部７９を有し、排液部７９は旧い処理液３を処理部７から排出する。排液部７９は例えば開閉弁と流量制御器とを有し、開閉弁が開放されると、旧い処理液３が処理部７から排出される。その排出量は、流量制御器によって制御される。

基板２の処理中に、処理部７に供給される新しい処理液３の流量Ｑ３（Ｌ／ｍｉｎ）と、処理部７から排出される旧い処理液３の流量Ｑ３（Ｌ／ｍｉｎ）とは等しくてよい。新しい処理液３と旧い処理液３とを等量で入れ替えるので、処理槽７１の液量を一定に維持できる。

新しい処理液３のシリコン濃度は、目標濃度（体積％）に比べて低く、例えばゼロである。一方、旧い処理液３のシリコン濃度は、例えば目標濃度である。新しい処理液３と旧い処理液３とのシリコン濃度の差と、流量Ｑ３との積が、処理部７から排出されるシリコンの流量である。その流量は、処理部７において基板２から溶出するシリコンの流量に等しい。その結果、処理液３のシリコン濃度を許容範囲内に維持できる。

処理部７は第２添加剤供給部８０を有し、第２添加剤供給部８０はシリコン濃度調節剤を処理槽７１に対して供給する。シリコン濃度調節剤は、処理液３のシリコン濃度を調節する添加剤である。シリコン濃度調節剤は、シリコン化合物などの一般的なものである。シリコン濃度調節剤は、水溶液の形態で供給する。

第２添加剤供給部８０は、例えば新しい処理液３を空の処理槽７１に供給した後、新しい処理液３で基板２を処理する前に、シリコン濃度調節剤を処理槽７１に対して供給する。新しい処理液３のシリコン濃度は、上記の通り、目標濃度よりも低いからである。シリコン濃度調節剤を処理槽７１に対して供給することにより、処理液３のシリコン濃度を目標濃度まで上昇でき、選択比を向上できる。

制御部９は、例えばコンピュータであり、図１に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２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９は、記憶媒体９２に記憶したプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理装置１の動作を制御する。また、制御部９は、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを備える。制御部９は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。

上記プログラムは、例えばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体から制御部９の記憶媒体９２にインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、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スク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部９の記憶媒体９２にインストールされてもよい。

図５は、一実施形態に係る基板処理装置の動作を示す図である。図５に示すように、複数の処理部７は、基板２の処理を実施すると共に、シリコン濃度の維持を実施する。シリコン濃度の維持は、新しい処理液３と旧い処理液３との入れ替え、つまり、新しい処理液３の供給と旧い処理液３の排出とを含む。

混合部５は、新しい処理液３を複数の処理部７に供給すべく、一の混合タンク５１から調製済みの混合液を取り出し、処理部７に向けて送る。また、第２リン酸供給部６２は、新しい処理液３を処理部７に供給すべく、第２リン酸を送液ライン６１の途中に供給する。第２リン酸と第１リン酸とシリカ析出抑制剤とは、送液ライン６１の途中にて混合され、処理液３として処理部７に送られる。

混合部５は、一の混合タンク５１から調製済みの混合液を取り出し、処理部７に向けて送る間に、他の一の混合タンク５１にて混合液を調製する。複数の混合タンク５１の役割を入れ替えるので、複数の混合タンク５１が同時に空になるのを防止でき、混合液の不足によって基板２の処理が中断するのを防止できる。また、小さな容量の混合タンク５１で、基板２の処理を連続的に実施できる。

また、混合部５は、複数の混合タンク５１の中で、処理部７に向けて調製済みの混合液を送り出すものを、予め定めた順番で切り替える。複数の混合タンク５１の役割を入れ替えるので、複数の混合タンク５１が同時に空になるのを防止でき、混合液の不足によって基板２の処理が中断するのを防止できる。また、小さな容量の混合タンク５１で、基板２の処理を連続的に実施できる。

図６は、一実施形態に係る混合液の調製を示すフローチャートである。制御部９は、混合液の調製指令を受けると、図６に示す処理を実施する。混合液の調製指令は、混合タンク５１に残る混合液の液量が閾値を下回る時に作成される。混合液の調製指令は、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を変更する時にも作成される。制御部９は、先ず、基板２のパターン２７などに基づき、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を決定する（Ｓ１０１）。

処理液３の原料の混合比、例えばリン酸とシリカ析出抑制剤との混合比は、パターン２７毎に最適値が異なる。そこで、処理液３の原料の混合比は、パターン２７毎に、予め実験等で決められ、予め記憶媒体９２に記憶される。以下、処理液３の原料の混合比は、リン酸の比率Ｍを固定して表現する。

処理液３の原料の混合比は、パターン２７以外の処理条件にも依存しうる。処理条件は、（１）基板処理装置１の使用者が変更できる条件、つまり使用者が制御部９に入力できる条件と、（２）基板処理装置１の使用者が変更できない条件、つまり基板処理装置１の構造で決まる条件とを含む。（１）使用者が制御部９に入力できる条件は、例えば、基板２のパターン２７の他に、基板２の処理時間、および一バッチ当たりの基板２の枚数などである。（２）基板処理装置１の構造で決まる条件は、例えば、処理槽７１の容量、処理槽７１の数、混合タンク５１の容量、混合タンク５１の数、および送液ライン６１の最大流量などである。送液ライン６１の最大流量は、例えば、配管の長さや口径などで決まる。

リン酸とシリカ抑制剤との混合比は、上記の通り、基板２のパターン２７以外の、基板２の処理条件にも依存しうる。そこで、処理液３の原料の混合比は、基板２の処理条件毎に、予め実験等で決められ、予め記憶媒体９２に記憶される。この場合。制御部９は、基板２の処理条件に基づき、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を決定する（Ｓ１０１）。

具体的には、制御部９は、予め記憶した複数の混合比の中から、シリカ析出抑制剤の比率が最高のものを、第１混合比（Ｍ：Ｎ）として決定する。シリカ析出抑制剤の比率は、後述するように第２リン酸の供給によって低減できるからである。上記比率が最高のものを第１混合比（Ｍ：Ｎ）として決定するので、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を頻繁に変更せずに済み、混合液の廃棄量を低減できる。

ところで、新世代の半導体装置を製造すべく、基板２のパターン２７が更新され、例えば積層膜２４の積層数が増えると、上記の通り、シリコン濃度の最高値が高くなるので、シリカ析出抑制剤の最適な比率が高くなる。この場合、最適な混合比が、新たに実験等で決定され、新たに記憶媒体９２に記憶される。リン酸とシリカ析出抑制剤の混合比も、使用者が制御部９に入力できる条件である。

制御部９は、上記の通り、基板２のパターン２７に基づき、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を決定する（Ｓ１０１）。また、制御部９は、上記の通り、予め記憶した複数の混合比の中から、シリカ析出抑制剤の比率が最高のものを、第１混合比（Ｍ：Ｎ）として決定する。第１混合比（Ｍ：Ｎ）を適宜更新すれば、新世代の半導体装置をも製造でき、半導体装置の世代交代によって基板処理装置１の寿命が尽きるのを防止できる。

制御部９は、第１混合比（Ｍ：Ｎ）の決定（Ｓ１０１）の後、混合タンク５１からの液抜き（Ｓ１０２）を実施する。第１混合比（Ｍ：Ｎ）を変更する場合、旧い第１混合比（Ｍ：Ｎ）の混合液がなくなるまで、液抜きが行われる。一方、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を変更しない場合、後にＶ×Ｍ（Ｌ）の第１リン酸とＶ×Ｎ（Ｌ）のシリカ析出抑制剤とを混合タンク５１に対して供給できる程度に、液抜きが行われる。制御部９は、混合タンク５１の液抜き（Ｓ１０２）の後、Ｖ×Ｍ（Ｌ）の第１リン酸を、混合タンク５１に対して供給する（Ｓ１０３）。

制御部９は、混合タンク５１からの液抜き（Ｓ１０２）を実施する間に、シリカ析出抑制剤の計量（Ｓ１０４）の少なくとも一部を行う。シリカ析出抑制剤の計量（Ｓ１０４）は、計量タンク５３ａに対するシリカ析出抑制剤の注入を含む。混合タンク５１からの液抜き（Ｓ１０２）と、シリカ析出抑制剤の計量（Ｓ１０４）の少なくとも一部とを同時に実施するので、混合液の調製にかかる時間を短縮できる。

制御部９は、シリカ析出抑制剤の計量（Ｓ１０４）の後に、Ｖ（Ｌ）のシリカ析出抑制剤を計量タンク５３ａから取り出し、混合タンク５１に供給する（Ｓ１０５）。その後、制御部９は、累積の供給回数をチェックする（Ｓ１０６）。供給回数がＮ回未満である場合（Ｓ１０６、ＮＯ）、シリカ析出抑制剤の供給量が足りないので、制御部９はＳ１０４に戻り、Ｓ１０４以降の処理を繰り返し行う。一方、供給回数がＮ回である場合（Ｓ１０６、ＹＥＳ）、Ｖ×Ｎ（Ｌ）のシリカ析出抑制剤が供給済みなので、制御部９は今回の処理を終了する。

なお、制御部９は、混合タンク５１からの液抜き（Ｓ１０２）の終了後、混合液の循環を開始してよい。混合液の循環によって、混合ムラを低減できる。混合液の循環は、第１リン酸およびシリカ析出抑制剤の供給終了から、予め定めた時間が経過するまで実施される。混合液に含まれるパーティクルを除去できる。

図７は、一実施形態に係る第１混合比（Ｍ：Ｎ）と供給回数Ｎとの関係を示す図である。図７に示すように、制御部９は、供給回数Ｎを制御し、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を制御する。Ｖ×Ｍ（Ｌ）は一定であるので、制御部９はＶ×Ｎ（Ｌ）を制御し、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を制御する。

図８は、一実施形態に係る処理部に対する混合液の供給を示すフローチャートである。制御部９は、処理部７に対する混合液の供給指令を受けると、図８に示す処理を実施する。供給指令は、例えば基板２の処理を開始する時に生成される。基板２の処理中にシリコン濃度を維持すべく、新しい処理液３と旧い処理液３との入れ替えが実施される。

基板２の処理方式がバッチ式の場合、処理液３の原料の混合比、例えばリン酸（第１リン酸および第２リン酸）とシリカ析出抑制剤との混合比を変更する時にも、供給指令が作成され、新しい混合比の処理液３が処理槽７１に溜められる。この場合、新しい混合比の処理液３を処理槽７１に溜める前に、旧い混合比の処理液３を処理槽７１から排出する液抜きが行われる。

制御部９は、先ず、処理液３で処理する基板２のパターン２７などに基づき、処理液３の原料の混合比を決め、決めた混合比を実現すべく、第２混合比（Ｑ１：Ｑ２）を決定する（Ｓ２０１）。混合液の流量Ｑ１は、図２に示すようにシリカ析出抑制剤の流量ｑ１と第１リン酸の流量ｑ２との和である。第１リン酸とシリカ析出抑制剤との流量比（ｑ２：ｑ１）は、第１混合比（Ｍ：Ｎ）と同じである。

図９は、一実施形態に係る処理液の原料の混合比と、第２混合比（Ｑ２：Ｑ１）との関係を示す図である。図９に示すように、Ｑ２／Ｑ１が増え、Ｑ２／ｑ２が増えるほど、シリカ析出抑制剤の比率が相対的に低下する。

なお、処理液３の原料の混合比は、上記の通り、基板２のパターン２７以外の、基板２の処理条件にも依存するので、その他の処理条件に基づいて決定されてもよい。

制御部９は、第２混合比（Ｑ１：Ｑ２）の決定の後、Ｑ１とＱ２のそれぞれを決める（Ｓ２０２）。Ｑ１およびＱ２は、供給指令の目的に応じて決められる。先ず、供給指令の目的が、基板２の処理中にシリコン濃度を維持することである場合について、図１０を参照して説明する。

図１０は、一実施形態に係る一バッチ当たりの基板の枚数と、Ｑ１とＱ２の和（Ｑ１＋Ｑ２）との関係を示す図である。基板２から溶出するシリコンの流量は基板２の枚数に比例するので、Ｑ１＋Ｑ２は図１０に示すように基板２の枚数に比例する。

一方、供給指令の目的が、新しい混合比の処理液３を処理槽７１に溜めることである場合、溜める時間を短縮すべく、Ｑ１＋Ｑ２は送液ライン６１の最大流量であってよい。送液ライン６１の最大流量は、上記の通り、配管の長さや口径などで決まる。

図８に示すように、制御部９は、Ｑ２がゼロであるか否かをチェックする（Ｓ２０３）。Ｑ２がゼロである場合（Ｓ２０３、ＹＥＳ）、第２リン酸の供給が不要であるので、制御部９は混合液のみを処理部７に供給する（Ｓ２０４）。一方、Ｑ２がゼロではない場合（Ｓ２０３、ＮＯ）、制御部９は混合液と第２リン酸とを処理部７に供給する（Ｓ２０５）。

混合液の供給（Ｓ２０４）、または混合液と第２リン酸との供給（Ｓ２０５）は、供給指令の目的が達成されるまで実施される。その後、制御部９は今回の処理を終了する。

以上、本開示に係る基板処理装置および基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

上記実施形態の制御部９はリン酸とシリカ析出抑制剤の混合比を制御するが、添加剤の種類はシリカ析出抑制剤に限定されない。例えば、制御部９は、リン酸とシリコン濃度調節剤の混合比を制御してもよい。この場合、第１添加剤供給部５３は、添加剤として、シリコン濃度調節剤を混合タンク５１に対して供給する。

リン酸とシリコン濃度調節剤の混合比も、リン酸とシリカ析出抑制剤の混合比と同様に、基板２の処理条件毎に最適値が異なる。例えば、積層膜２４の積層数が増えると、上記の通り、シリコン濃度の最高値が高くなるので、シリカ濃度調節剤の最適な比率が低くなる。また、一バッチ当たりの基板２の枚数が増えるほど、基板２から溶出するシリコンの流量が増え、シリコン濃度の最高値が高くなるので、シリカ濃度調節剤の最適な比率が低くなる。

そこで、リン酸とシリコン濃度調節剤の混合比も、リン酸とシリカ析出抑制剤の混合比と同様に、基板２の処理条件毎に、予め実験等で決められ、予め記憶媒体９２に記憶される。制御部９は、予め記憶した複数の混合比の中から、シリコン濃度調節剤の比率が最高のものを、第１混合比（Ｍ：Ｎ）として決定する。シリコン濃度調節剤の比率は、第２リン酸の供給によって低減できるからである。上記比率が最高のものを第１混合比（Ｍ：Ｎ）として決定するので、第１混合比（Ｍ：Ｎ）を頻繁に変更せずに済み、混合液の廃棄量を低減できる。

また、上記実施形態の基板２はシリコンウエハ２１、シリコン酸化膜２２およびシリコン窒化膜２３を含むが、基板２の構成は特に限定されない。例えば、基板２は、シリコンウエハ２１の代わりに、炭化珪素基板、酸化ガリウム基板、または窒化ガリウム基板などを含んでもよい。

また、上記実施形態の処理部７はバッチ式であるが、枚葉式であってもよい。枚葉式の処理部７は、例えばスピンチャックと、ノズルと、カップとを有する。スピンチャックは、基板を保持した状態で回転する。ノズルは、スピンチャックと共に回転する基板２に対して処理液３を供給する。処理液３は、基板２の中心部に供給され、遠心力によって基板２の径方向外方に濡れ広がる。カップは、基板２の外周から飛散する処理液３を回収する。

１ 基板処理装置
２ 基板
２２ シリコン酸化膜
２３ シリコン窒化膜
２４ 積層膜
２５ 開口部
２７ パターン
３ 処理液
５ 混合部
５１ 混合タンク
５２ 第１リン酸供給部
５３ 第１添加剤供給部
５４ 循環ライン
６ 混合比補正部
６１ 送液ライン
６１ａ 上流ライン
６１ｂ 下流ライン（個別配管）
６２ 第２リン酸供給部
６５ バッファタンク
６６ 循環ライン
７ 処理部
９ 制御部

本開示の一態様に係る基板処理装置は、
処理液で基板を処理する処理部と
前記処理液の原料である第１リン酸と添加剤とを決定された混合比で混合し、混合液を調製する混合部と、
前記混合部から前記処理部に前記混合液を送る送液ラインと、前記送液ラインの途中にて第２リン酸を供給する第２リン酸供給部とを含み、前記処理液の原料の混合比を補正する混合比補正部と、
前記第１リン酸と前記添加剤との第１混合比と、前記混合液と前記第２リン酸との第２混合比とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、予め記憶した複数の混合比の中から、前記添加剤の比率が最高のものを前記第１混合比として決定する。

Claims (17)

1. 処理液の原料である第１リン酸と添加剤とを予め定めた混合比で混合し、混合液を調製する混合部と、
   前記処理液の原料の混合比を補正する混合比補正部と、
   前記処理液で基板を処理する処理部とを備え、
   前記混合部は、前記混合液を溜める混合タンクと、前記混合タンクに対して前記第１リン酸を供給する第１リン酸供給部と、前記混合タンクに対して前記添加剤を供給する添加剤供給部とを含み、
   前記混合比補正部は、前記混合部から前記処理部に前記混合液を送る送液ラインと、前記送液ラインの途中にて第２リン酸を供給する第２リン酸供給部とを備える、基板処理装置。
2. 前記第１リン酸と前記添加剤との第１混合比と、前記混合液と前記第２リン酸との第２混合比とを制御する制御部を備える、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記制御部は、前記基板の処理条件に基づき、前記第１混合比および前記第２混合比のうちの少なくとも１つを変更する、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記基板の処理条件は、前記基板の前記処理液で処理されるパターンである、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記混合部は、前記混合タンクを複数有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
6. 前記制御部は、一の前記混合タンクから調製済みの前記混合液を取り出し、前記処理部に向けて送る間に、他の一の前記混合タンクにて前記混合液を調製する、請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記制御部は、複数の前記混合タンクの中で、前記処理部に向けて調製済みの前記混合液を送り出すものを、予め定めた順番で切り替える、請求項５または６に記載の基板処理装置。
8. 前記処理部は、複数設けられ、
   前記送液ラインは、複数の前記処理部に対して個別に前記混合液を送液する個別配管を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
9. 前記混合比補正部は、前記送液ラインの途中に、前記混合液と前記第２リン酸とを一時的に溜めるバッファタンクを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
10. 前記混合比補正部は、前記バッファタンクから取り出した前記処理液を、前記バッファタンクに戻す循環ラインを備える、請求項９に記載の基板処理装置。
11. 処理液の原料である第１リン酸と添加剤とを予め定めた第１混合比で混合し、混合液を調製することと、
    前記混合液と第２リン酸とを予め定めた第２混合比で混合し、前記処理液の原料の混合比を補正することと、
    前記処理液で基板を処理することとを含む、基板処理方法。
12. 前記基板の処理条件に基づき、前記第１混合比と、前記第２混合比とのうちの少なくとも１つを変更する、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記基板の処理条件は、前記基板の前記処理液で処理されるパターンである、請求項１２に記載の基板処理方法。
14. 一の混合タンクから調製済みの前記混合液を取り出し、前記基板を処理する処理部に向けて送る間に、他の一の混合タンクにて前記混合液を調製することを含む、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
15. 複数の混合タンクの中で、前記基板を処理する処理部に向けて、調製済みの前記混合液を送り出すものを、予め定めた順番で切り替えることを含む、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
16. 前記基板は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを交互に含む積層膜を含み、
    前記積層膜は、前記積層膜を厚さ方向に貫通する開口部を有し、
    前記処理液は、前記シリコン酸化膜と前記シリコン窒化膜のうちの、前記シリコン窒化膜を選択的にエッチングする、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
17. 前記添加剤は、シリカの析出を抑制するシリカ析出抑制剤である、請求項１６に記載の基板処理方法。

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