JP2023135013A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023135013000001
【課題】処理液に空気が混入することを抑制できる基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理方法において、内槽１１０、外槽１２０、及び、循環配管１４１から、処理液を排出する（第１排液工程Ｓ１）。処理液を排出した後において、新液供給口１８５を通して内槽１１０に新たに処理液を供給する（第１供給工程Ｓ２）。内槽１１０に新たに処理液を供給した後において、内槽１１０に貯留された処理液を、内槽下限レベルＬＶＬまで排出する（第２排液工程Ｓ３）。内槽下限レベルＬＶＬまで処理液を排出した後において、新液供給口１８５を通して内槽１１０に新たに処理液を供給する（第２供給工程Ｓ４）。内槽下限レベルＬＶＬは、内槽１１０の内部に配置された循環液導入口１３２の位置よりも高い液位を示すとともに、内槽１１０の内部に配置された新液供給口１８５の位置よりも高い液位を示す。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
特許文献１に記載されている基板処理装置は、一種以上の薬液及び純水を含む処理液に基板を浸漬させることで基板に対して所定の処理を行う。基板処理装置は、処理槽と、処理液交換部とを備える。処理槽には、基板に所定の処理を行うための処理液が貯留される。処理液交換部は、処理槽中の処理液のライフタイムが経過すると処理液を交換する。
特開２０１９－７９９５４号公報
しかしながら、特許文献１に記載されている基板処理装置では、処理液の交換中に空気が処理液に混入する可能性がある。例えば、処理液を循環させる循環ライン中の空気が、処理液の交換中に処理液に混入し得る。又は、例えば、処理液を交換するために、薬液ラインの薬液吐出口から薬液を処理槽に吐出する時、及び、純水ラインの純水吐出口から純水を処理槽に吐出する時に、空気が処理液に混入し得る。
本願の発明者は、処理液に空気が混入すると、基板の処理に影響を与える可能性があることを鋭意研究の結果突き止めた。
本発明の目的は、処理液に空気が混入することを抑制できる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
本発明の一局面によれば、基板処理方法は、処理液を貯留する内槽から溢れた前記処理液が流入する外槽から、循環配管及び循環液導入口を通して前記内槽に前記処理液を導入することで、前記内槽に貯留された前記処理液を循環させることが可能である。基板処理方法は、前記内槽において前記処理液によって基板を処理する。基板処理方法は、第１排液工程と、第１供給工程と、第２排液工程と、第２供給工程とを含む。第１排液工程において、前記内槽、前記外槽、及び、前記循環配管から、前記処理液を排出する。第１供給工程において、前記第１排液工程で前記処理液を排出した後において、新液供給口を通して前記内槽に新たに処理液を供給することで、前記内槽に新たに前記処理液を貯留する。第２排液工程において、前記内槽に新たに前記処理液を供給した後において、前記内槽に貯留された前記処理液を、内槽下限レベルまで排出する。第２供給工程において、前記内槽下限レベルまで前記処理液を排出した後において、前記新液供給口を通して前記内槽に新たに処理液を供給することで、前記内槽に前記処理液を新たに貯留する。前記内槽下限レベルは、前記内槽の内部に配置された前記循環液導入口の位置よりも高い液位を示すとともに、前記内槽の内部に配置された前記新液供給口の位置よりも高い液位を示す。
本発明の一態様においては、前記第２排液工程及び前記第２供給工程をそれぞれ複数回実行することが好ましい。
本発明の一態様においては、前記内槽に貯留された前記処理液における溶存酸素濃度に応じて、前記第２排液工程及び前記第２供給工程の実行回数を決定することが好ましい。
本発明の一態様においては、前記第２排液工程では、前記外槽に貯留された前記処理液を排出しないことが好ましい。
本発明の一態様においては、前記第２排液工程において前記内槽の前記処理液が前記内槽下限レベルまで排出された場合に、駆動中のポンプを停止することが好ましい。前記第２供給工程において少なくとも内槽上限レベルまで前記処理液が供給された場合に、前記ポンプを駆動することで、前記内槽の前記処理液を、前記循環配管を通して循環させることが好ましい。前記内槽上限レベルは、前記内槽において前記内槽下限レベルよりも高い液位を示すことが好ましい。
本発明の一態様においては、前記処理液は、アルカリ性であることが好ましい。
本発明の他の局面によれば、基板処理装置は、内槽と、外槽と、循環液導入部材と、循環配管と、排液配管と、排液バルブと、ポンプと、新液供給配管と、供給バルブと、制御部とを備える。内槽は、処理液を貯留する。外槽は、前記内槽の外側に配置され、前記内槽から溢れた前記処理液が流入する。循環液導入部材は、循環液導入口を有し、前記循環液導入口を通して前記外槽から供給される前記処理液を前記内槽に導入する。循環配管は、前記外槽から前記循環液導入部材に前記処理液を供給することで、前記内槽に貯留された前記処理液を循環させる。排液配管は、前記循環配管から分岐し、前記処理液を排出する。排液バルブは、前記排液配管の流路を開閉する。ポンプは、前記排液配管よりも上流において前記循環配管に配置され、前記循環配管中の前記処理液を送出する。新液供給管は、新液供給口を有し、前記新液供給口を通して前記内槽に処理液を新たに供給する。供給バルブは、前記新液供給配管の流路を開閉する。制御部は、前記排液バルブ、前記ポンプ、及び、前記供給バルブを制御する。前記制御部は、前記内槽、前記外槽、及び、前記循環配管から、前記処理液を排出するように、前記排液バルブ及び前記ポンプを制御する。制御部は、前記処理液を排出した後において、前記内槽に新たに前記処理液を供給するように、前記供給バルブを制御する。制御部は、新たに前記処理液を供給した後において、前記内槽に貯留された前記処理液を、内槽下限レベルまで排出するように、前記排液バルブ及び前記ポンプを制御する。制御部は、前記内槽下限レベルまで前記処理液を排出した後において、前記内槽に新たに処理液を供給するように、前記供給バルブを制御する。前記内槽下限レベルは、前記内槽の内部に配置された前記循環液導入口の位置よりも高い液位を示すとともに、前記内槽の内部に配置された前記新液供給口の位置よりも高い液位を示す。
本発明によれば、処理液に空気が混入することを抑制できる基板処理方法及び基板処理装置を提供できる。
本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す模式的断面図である。 （ａ）は、本実施形態に係る基板が処理液に浸漬される前の状態を示す図である。（ｂ）は、本実施形態に係る基板が処理液に浸漬された状態を示す図である。 本実施形態に係る基板処理装置を示す模式図である。 本実施形態に係る処理液の溶存酸素濃度とエッチング量との関係を示すグラフである。 本実施形態に係る処理液交換方法における第１排液工程を示す模式図である。 本実施形態に係る処理液交換方法における第１供給工程を示す模式図である。 本実施形態に係る処理液交換方法における第２排液工程を示す模式図である。 本実施形態に係る処理液交換方法における第２供給工程を示す模式図である。 本実施形態に係る処理液交換方法における処理液の交換シーケンスを示すタイムチャートである。 本実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。 図１０の工程Ｓ２０の詳細処理の前段を示すフローチャートである。 図１０の工程Ｓ２０の詳細処理の後段を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、図中、理解を容易にするために、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を適宜図示している。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交し、Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に平行であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行である。
図１～図１３を参照して、本発明の実施形態に係る基板処理装置１００を説明する。まず、図１～図３を参照して、基板処理装置１００を説明する。図１は、基板処理装置１００を示す模式的断面図である。図１に示す基板処理装置１００は、バッチ式であり処理液ＬＱによって複数の基板Ｗを一括して処理する。基板処理装置１００は、１枚の基板Ｗを処理することもできる。
基板処理装置１００は、内槽１１０と、外槽１２０と、基板保持部１２５と、循環液導入部１３０と、循環部１４０と、制御装置ＣＴＬとを備える。
内槽１１０は、複数の基板Ｗが浸漬される処理液ＬＱを貯留する。内槽１１０は、複数の基板Ｗを収容可能である。内槽１１０は、処理液ＬＱに複数の基板Ｗを浸漬して、複数の基板Ｗを処理する。
処理液ＬＱは、例えば、エッチング液である。例えば、処理液ＬＱによって、基板Ｗに形成されたポリシリコン膜をエッチングする。本実施形態では、一例として、処理液ＬＱは、アルカリ性である。例えば、処理液ＬＱ（エッチング液）は、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属の水酸化物が溶解した水溶液（ＮａＯＨの水溶液またはＫＯＨの水溶液）であってもよいし、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニアハイドロオキサイド）などの第四級アンモニウム水酸化物が溶解した水溶液であってもよい。第四級アンモニウム水酸化物は、ＴＭＡＨ、ＴＢＡＨ（テトラブチルアンモニウムヒドロキシド）、ＴＰｅＡＨ（テトラペンチルアンモニウムヒドロキシド）、ＴＨＡＨ（テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド）、ＴＥＡＨ（テトラエチルアンモニウムヒドロキシド）、ＴＰＡＨ（テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド）、および水酸化コリンの少なくとも一つであってもよいし、これら以外であってもよい。これらはいずれも有機アルカリに含まれる。なお、この段落では、ＴＭＡＨは、水溶液ではなく、無水物を表している。これは、ＴＢＡＨなどの他の第４級アンモニウム水酸化物についても同様である。
外槽１２０は、内槽１１０の外側に配置される。外槽１２０は、内槽１１０を囲む。外槽１２０には、内槽１１０から溢れた処理液ＬＱが流入する。外槽１２０の上縁の高さは、内槽１１０の上縁の高さよりも高い。
基板保持部１２５は、複数の基板Ｗを保持する。基板保持部１２５は１枚の基板Ｗを保持することもできる。基板保持部１２５は、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱに、間隔をあけて整列した複数の基板Ｗを浸漬する。循環液導入部１３０は、外槽１２０に貯留された処理液ＬＱを内槽１１０に導入する。循環液導入部１３０は、内槽１１０の内部に配置される。循環部１４０は、外槽１２０から循環液導入部１３０に処理液ＬＱを供給することで、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱを循環させる。
引き続き図１を参照して、各構成の詳細を説明する。循環液導入部１３０は、複数の循環液導入部材１３１を含む。図１の例では、循環液導入部１３０は、２つの循環液導入部材１３１を含む。ただし、循環液導入部材１３１の数は、特に限定されず、３以上であってもよい。また、循環液導入部１３０は、１つの循環液導入部材１３１を含んでいてもよい。
複数の循環液導入部材１３１は、内槽１１０の内部に配置される。具体的には、複数の循環液導入部材１３１は、内槽１１０の内部において、内槽１１０の底部側に配置される。複数の循環液導入部材１３１の各々は、一例として、直線状に延びる管である。
複数の循環液導入部材１３１の各々は、複数の循環液導入口１３２を有する。循環液導入口１３２は、循環液導入部材１３１に設けられた貫通孔である。循環液導入部材１３１は、循環液導入口１３２を通して外槽１２０から供給される処理液ＬＱを内槽１１０に導入する。つまり、循環液導入口１３２は、循環部１４０によって外槽１２０から供給される処理液ＬＱを、内槽１１０の内部に吐出する。なお、複数の循環液導入部材１３１の各々は、１つの循環液導入口１３２を有していてもよい。
図１の例では、循環液導入口１３２は、鉛直上方に向けて開口している。ただし、循環液導入口１３２の向きは特に限定されない。例えば、循環液導入口１３２は、斜め上方外側に向けて開口していてもよいし、斜め上方内側に向けて開口していてもよい。また、例えば、循環液導入口１３２は、斜め下方外側に向けて開口していてもよいし、斜め下方内側に向けて開口していてもよい。また、例えば、循環液導入口１３２は、鉛直下方に向けて開口していてもよいし、水平外側に向けて開口していてもよいし、水平内側に向けて開口していてもよい。更に、複数の循環液導入部材１３１の各々において、複数の循環液導入口１３２の向きが異なっていてもよい。また、複数の循環液導入部材１３１の間で、循環液導入口１３２の向きが異なっていてもよい。更に、複数の循環液導入部材１３１の高さが異なっていてもよい。
循環部１４０は、循環配管１４１、ポンプ１４２、ヒーター１４３、フィルター１４４、調整バルブ１４５、及び、バルブ１４６を含む。ポンプ１４２、ヒーター１４３、フィルター１４４、調整バルブ１４５及びバルブ１４６は、この順番に循環配管１４１の上流から下流に向かって配置される。
循環配管１４１は、外槽１２０から循環液導入部材１３１まで延びる。そして、循環配管１４１は、外槽１２０から循環液導入部材１３１に処理液ＬＱを供給することで、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱを循環させる。具体的には、循環配管１４１の上流端が外槽１２０に位置し、循環配管１４１の下流端が各循環液導入部材１３１に接続される。循環配管１４１は流入口１４１ｘを有する。流入口１４１ｘは、循環配管１４１の下流端に位置する。流入口１４１ｘは、鉛直下方を向いている。ただし、流入口１４１ｘの向きは特に限定されない。流入口１４１ｘから外槽１２０の処理液ＬＱが循環配管１４１に進入する。なお、例えば、循環配管１４１の下流端が、外槽１２０の底部に接続され、流入口１４１ｘが鉛直上方を向いていてもよい。
ポンプ１４２は、循環配管１４１中の処理液ＬＱを、各循環液導入部材１３１に向けて送出する。従って、処理液ＬＱが循環配管１４１から各循環液導入部材１３１に供給される。その結果、各循環液導入部材１３１は、循環配管１４１から供給された処理液ＬＱを、各循環液導入口１３２から内槽１１０の内部に吐出する。ヒーター１４３は、循環配管１４１を流れる処理液ＬＱを加熱して、処理液ＬＱの温度を調節する。フィルター１４４は、循環配管１４１を流れる処理液ＬＱをろ過する。調整バルブ１４５は、循環配管１４１の開度を調節して、循環液導入部材１３１に供給される処理液ＬＱの流量を調整する。バルブ１４６は循環配管１４１を開閉する。処理液ＬＱを循環させる場合には、バルブ１４６は開いており、循環配管１４１の流路を開放する。
制御装置ＣＴＬは、基板処理装置１００の各構成を制御する。制御装置ＣＴＬは、入力装置及び表示装置を備えていてもよい。
具体的には、制御装置ＣＴＬは、制御部Ａ１と、記憶部Ａ２とを含む。制御部Ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサーを含む。記憶部Ａ２は、記憶装置を含み、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。制御部Ａ１のプロセッサーは、記憶部Ａ２の記憶装置が記憶しているコンピュータープログラムを実行して、基板処理装置１００の各構成を制御する。具体的には、制御部Ａ１は、基板保持部１２５及び循環部１４０を制御する。また、例えば、記憶部Ａ２は、半導体メモリー等の主記憶装置と、半導体メモリー及びハードディスクドライブ等の補助記憶装置とを備える。記憶部Ａ２は、光ディスク等のリムーバブルメディアを備えていてもよい。記憶部Ａ２は、例えば、非一時的コンピューター読取可能記憶媒体である。
次に、図２を参照して基板保持部１２５を説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、基板Ｗを内槽１１０に投入する前及び後の基板処理装置１００の模式的斜視図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、図面の簡略化のため、処理液ＬＱを省略している。
図２（ａ）に示すように、基板保持部１２５は、本体板１２６と、保持棒１２７とを含む。本体板１２６は、鉛直方向Ｄに延びる板である。保持棒１２７は、本体板１２６の一方の主面から所定方向Ｄ１０に延びる。所定方向Ｄ１０は、水平方向に略平行であり、本体板１２６に略直交する。複数の基板Ｗは、間隔をあけて整列した状態で、複数の保持棒１２７によって起立姿勢（鉛直姿勢）で保持される。
図２（ａ）では、基板保持部１２５は、内槽１１０の上方に位置する。基板保持部１２５は、複数の基板Ｗを保持したまま鉛直方向Ｄに沿って下降する。これにより、複数の基板Ｗが内槽１１０に投入される。図２（ｂ）に示すように、基板保持部１２５が内槽１１０にまで下降すると、複数の基板Ｗは、内槽１１０内の処理液ＬＱに浸漬する。
なお、図１に示すように、基板保持部１２５は、昇降ユニット１２８をさらに含んでもよい。昇降ユニット１２８は、基板保持部１２５に保持されている複数の基板Ｗが内槽１１０内に位置する処理位置（図２（ｂ）に示す位置）と、基板保持部１２５に保持されている複数の基板Ｗが内槽１１０の上方に位置する退避位置（図２（ａ）に示す位置）との間で本体板１２６を昇降させる。
図３は、基板処理装置１００を示す模式図である。なお、図３では、図面の簡略化のために、基板保持部１２５、調整バルブ１４５、及び、バルブ１４６を省略している。また、図３では、内槽１１０及び外槽１２０について、図２（ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面を示している。
図３に示すように、基板処理装置１００は、内槽排液部１５０と、排液部１６０と、タンク１７０と、新液供給部１８０と、槽洗浄部１９０と、内槽レベルセンサー２１０と、外槽レベルセンサー２２０と、センサー洗浄部２３０とを更に備える。基板処理装置１００は、溶存酸素計２４０を更に備えていてもよい。溶存酸素計２４０は、処理液ＬＱの溶存酸素濃度を計測して、溶存酸素濃度を示す情報を制御部Ａ１に出力する。溶存酸素計２４０は、例えば、隔膜ポーラログラフ法によって、処理液ＬＱの溶存酸素濃度を計測する。
内槽排液部１５０は、内槽１１０から処理液ＬＱを排出する際に、内槽１１０の処理液ＬＱを循環部１４０に供給する。循環部１４０は、内槽排液部１５０から供給された処理液ＬＱを排液部１６０に供給する。又は、循環部１４０は、外槽１２０から処理液ＬＱを排出する際に、外槽１２０の処理液ＬＱを排液部１６０に供給する。又は、循環部１４０は、循環部１４０に残留する処理液ＬＱを排出する際に、循環部１４０に残留する処理液ＬＱを排液部１６０に供給する。排液部１６０は、循環部１４０から供給された処理液ＬＱをタンク１７０に排出する。タンク１７０は、排液部１６０を通して排出された処理液ＬＱを貯留する。タンク１７０は、例えば、排液部１６０を通して排出された処理液ＬＱを冷却する冷却タンクである。
新液供給部１８０は、処理液ＬＱを新たに内槽１１０又は外槽１２０に供給する。槽洗浄部１９０は、内槽１１０及び外槽１２０を洗浄水によって洗浄する。内槽レベルセンサー２１０は、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱの液位（液面レベル）を検出して、検出結果を制御部Ａ１に出力する。外槽レベルセンサー２２０は、外槽１２０に貯留された処理液ＬＱの液位（液面レベル）を検出して、検出結果を制御部Ａ１に出力する。センサー洗浄部２３０は、内槽レベルセンサー２１０及び外槽レベルセンサー２２０を洗浄液によって洗浄する。槽洗浄部１９０及びセンサー洗浄部２３０が使用する洗浄液は、例えば、脱イオン水、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、または、希釈濃度（例えば、１０ｐｐｍ～１００ｐｐｍ程度）の塩酸水である。
詳細には、循環部１４０は、バルブ１４７と、バルブ１４８とを更に含む。内槽排液部１５０は、内槽排液配管１５１と、バルブ１５２とを含む。循環配管１４１は、第１配管１４１ａと、第２配管１４１ｂと、第３配管１４１ｃとを含む。排液部１６０は、排液配管１６１と、排液バルブ１６２とを含む。新液供給部１８０は、新液供給配管１８１と、新液供給配管１８２と、供給バルブ１８３と、供給バルブ１８４と、流量計１８６とを含む。槽洗浄部１９０は、配管１９１と、バルブ１９２と、流量計１９３とを含む。内槽レベルセンサー２１０は、センサー管２１１と、センサー本体２１２と、バルブ２１３と、バルブ２１４とを含む。外槽レベルセンサー２２０は、センサー管２２１と、センサー本体２２２と、バルブ２２３と、バルブ２２４とを含む。センサー洗浄部２３０は、配管２３１と、配管２３２と、バルブ２３３と、バルブ２３４とを含む。
循環部１４０において、循環配管１４１は、外槽１２０の内部から、接続点Ｂ１及び接続点Ｂ２を経由して、循環液導入部材１３１まで延びる。第１配管１４１ａは、外槽１２０の内部から接続点Ｂ１まで延びる。第２配管１４１ｂは、接続点Ｂ１から接続点Ｂ２まで延びる。第３配管１４１ｃは、接続点Ｂ２から循環液導入部材１３１まで延びる。ポンプ１４２は第２配管１４１ｂに配置される。つまり、ポンプ１４２は、排液配管１６１及び排液バルブ１６２よりも上流において循環配管１４１に配置される。バルブ１４７、ヒーター１４３、フィルター１４４、調整バルブ１４５（図１）、及び、バルブ１４６（図１）は、上流から下流に向かって、この順番で第３配管１４１ｃに配置される。
バルブ１４８は第１配管１４１ａに配置される。バルブ１４８は、第１配管１４１ａの流路を開閉する。バルブ１４８が開くと、第１配管１４１ａの流路が開放される。バルブ１４８が閉じると、第１配管１４１ａの流路が閉塞される。バルブ１４７は、接続点Ｂ２とヒーター１４３との間に配置される。つまり、バルブ１４７は、循環配管１４１において、ポンプ１４２とヒーター１４３との間に配置される。バルブ１４７は、第３配管１４１ｃの流路を開閉する。バルブ１４７が開くと、第３配管１４１ｃの流路が開放される。バルブ１４７が閉じると、第３配管１４１ｃの流路が閉塞される。バルブ１４７、１４８を開き、バルブ１５２及び排液バルブ１６２を閉じ、ポンプ１４２を駆動することで、内槽１１０の処理液ＬＱが、循環配管１４１を通って循環する。
循環液導入部１３０において、循環液導入部材１３１は、所定方向Ｄ１０に沿って延びる。そして、各循環液導入部材１３１において、複数の循環液導入口１３２（図１）は、所定方向Ｄ１０に沿って間隔をあけて配置されている。
内槽排液部１５０において、内槽排液配管１５１の一端は内槽１１０の内部に位置し、内槽排液配管１５１の他端は接続点Ｂ１で循環配管１４１に接続される。つまり、内槽排液配管１５１は、循環配管１４１の接続点Ｂ１で分岐して、接続点Ｂ１から内槽１１０の内部まで延びる。バルブ１５２は、内槽排液配管１５１に配置される。バルブ１５２は、内槽排液配管１５１の流路を開閉する。バルブ１５２が開くと、内槽排液配管１５１の流路が開放される。バルブ１５２が閉じると、内槽排液配管１５１の流路が閉塞される。
排液部１６０において、排液配管１６１の一端は、接続点Ｂ２で循環配管１４１に接続される。排液配管１６１の他端は、タンク１７０に接続される。つまり、排液配管１６１は、接続点Ｂ２で循環配管１４１から分岐し、タンク１７０まで延びる。そして、排液配管１６１は、処理液ＬＱをタンク１７０に排出する。排液バルブ１６２は、排液配管１６１に配置される。排液バルブ１６２は、排液配管１６１の流路を開閉する。排液バルブ１６２が開くと、排液配管１６１の流路が開放される。排液バルブ１６２が閉じると、排液配管１６１の流路が閉塞される。
排液バルブ１６２及びバルブ１５２を開き、バルブ１４７、１４８を閉じ、ポンプ１４２を駆動することで、内槽１１０の処理液ＬＱが、内槽排液配管１５１、第２配管１４１ｂ、及び、排液配管１６１を通って、タンク１７０に排出される。また、排液バルブ１６２及びバルブ１４８を開き、バルブ１４７、１５２を閉じ、ポンプ１４２を駆動することで、外槽１２０の処理液ＬＱが、第１配管１４１ａ、第２配管１４１ｂ、及び、排液配管１６１を通って、タンク１７０に排出される。
新液供給部１８０において、新液供給配管１８１は、処理液ＬＱの新液を貯留するタンクＴＡから内槽１１０の内部まで延びる。供給バルブ１８３は、新液供給配管１８１に配置される。供給バルブ１８３は、新液供給配管１８１の流路を開閉する。供給バルブ１８３が開くと、新液供給配管１８１の流路が開放される。供給バルブ１８３が閉じると、新液供給配管１８１の流路が閉塞される。
新液供給配管１８２の一端は、接続点Ｂ３で新液供給配管１８１に接続される。新液供給配管１８２の他端は、外槽１２０の内部に位置する。供給バルブ１８４は、新液供給配管１８２の流路を開閉する。供給バルブ１８４が開くと、新液供給配管１８２の流路が開放される。供給バルブ１８４が閉じると、新液供給配管１８２の流路が閉塞される。
供給バルブ１８３を開き、供給バルブ１８４を閉じることで、新液供給配管１８１によって処理液ＬＱを内槽１１０に供給できる。具体的には、新液供給配管１８１は新液供給口１８５を有する。そして、新液供給配管１８１は、新液供給口１８５を通して内槽１１０に処理液ＬＱを供給する。例えば、新液供給配管１８１は、新液供給口１８５を通して内槽１１０に処理液ＬＱを新たに供給する。新液供給口１８５は、新液供給配管１８１の下流端に位置する。新液供給口１８５は、内槽１１０の内部に配置される。新液供給口１８５は、例えば、鉛直下方に向けて開口している。ただし、新液供給口１８５の向きは特に限定されない。また、新液供給部１８０は、複数の新液供給配管１８１を有していてもよいし、複数の新液供給口１８５を有していてもよい。
供給バルブ１８４を開き、供給バルブ１８３を閉じることで、新液供給配管１８２によって処理液ＬＱを外槽１２０に供給できる。
流量計１８６は、接続点Ｂ３よりも上流において新液供給配管１８１に配置される。流量計１８６は、接続点Ｂ３よりも上流において新液供給配管１８１を流れる処理液ＬＱの流量を計測する。
槽洗浄部１９０において、配管１９１は、洗浄水のタンクＴＢから内槽１１０まで延びる。バルブ１９２は配管１９１に配置される。バルブ１９２が開くと、配管１９１の流路が開放され、洗浄水が内槽１１０に供給される。バルブ１９２が閉じると、配管１９１の流路が閉塞され、内槽１１０への洗浄水の供給が停止される。流量計１９３は、バルブ１９２よりも上流において配管１９１に配置される。流量計１９３は、配管１９１を流れる処理液ＬＱの流量を計測する。
内槽レベルセンサー２１０において、センサー管２１１の先端が内槽１１０に貯留された処理液ＬＱに浸漬される。そして、センサー本体２１２は、センサー管２１１に窒素ガスを一定流量にて供給しつつ、センサー管２１１内の窒素ガスの気圧を測定することによって内槽１１０内の処理液ＬＱの液位を検知する。
外槽レベルセンサー２２０において、センサー管２２１の先端が外槽１２０に貯留された処理液ＬＱに浸漬される。そして、センサー本体２２２は、センサー管２２１に窒素ガスを一定流量にて供給しつつ、センサー管２２１内の窒素ガスの気圧を測定することによって外槽１２０内の処理液ＬＱの液位を検知する。
センサー洗浄部２３０において、配管２３１の一端は洗浄水のタンクＴＣに接続され、配管２３１の他端は接続点Ｂ４でセンサー管２１１に接続される。タンクＴＣはタンクＴＢと共通していてもよい。バルブ２３３は、配管２３１に配置される。バルブ２３３は、配管２３１の流路を開閉する。バルブ２３３が開くと、配管２３１の流路が開放され、洗浄水がセンサー管２１１に供給される。その結果、センサー管２１１が洗浄される。バルブ２３３が閉じると、配管２３１が閉塞され、センサー管２１１への洗浄水の供給が停止する。
配管２３２の一端は、接続点Ｂ６で配管２３１に接続される。配管２３２の他端は、接続点Ｂ５でセンサー管２２１に接続される。バルブ２３４は、配管２３２に配置される。バルブ２３４は、配管２３２の流路を開閉する。バルブ２３４が開くと、配管２３２の流路が開放され、洗浄水がセンサー管２２１に供給される。その結果、センサー管２２１が洗浄される。バルブ２３４が閉じると、配管２３２が閉塞され、センサー管２２１への洗浄水の供給が停止する。
制御部Ａ１は、バルブ１４７、１４８、１５２、１９２、２１３、２１４、２２３、２２４、２３３、２３４、排液バルブ１６２、及び、供給バルブ１８３、１８４を制御する。また、制御部Ａ１は、ポンプ１４２及びヒーター１４３を制御する。
次に、図４を参照して、処理液ＬＱへの空気の混入が基板Ｗの処理に与える影響を説明する。一例として、処理液ＬＱの溶存酸素濃度について説明する。図４は、処理液ＬＱの溶存酸素濃度とエッチング量との関係を示すグラフである。横軸は、処理液ＬＱの溶存酸素濃度（ｐｐｍ）を示し、縦軸は、基板Ｗのエッチング量を示す。
また、図４は、アルカリ性の処理液ＬＱとしてＴＭＡＨの水溶液を使用した場合の実施例を示している。ＴＭＡＨの濃度は、０．３１％であった。実施例では、基板Ｗに、ポリシリコン膜（ポリシリコン層）が形成されていた。図４は、ＴＭＡＨに基板Ｗを浸漬した場合のポリシリコン膜のエッチング量を示している。エッチング量は、ＴＭＡＨへの浸漬前のポリシリコン膜の厚みから浸漬後のポリシリコン膜の厚みを差し引いた値である。エッチング量を「基板Ｗのエッチング量」と記載する場合がある。
図４に示すように、処理液ＬＱの溶存酸素濃度が低い程、基板Ｗのエッチング量（処理量）が多くなった。エッチング量（処理量）は、溶存酸素濃度に略正比例した。比例定数は「負」であった。
以上、図４を参照して説明したように、例えば処理液ＬＱがアルカリ性である場合、基板Ｗの処理量は処理液ＬＱの溶存酸素濃度の影響を受ける。従って、基板Ｗを処理する際には、処理液ＬＱの溶存酸素濃度が低い程好ましい。
すなわち、例えば処理液ＬＱがアルカリ性である場合、処理液ＬＱへの空気の混入は基板Ｗの処理に影響を与える。なぜなら、空気には酸素が含まれるからである。従って、基板Ｗを処理する際には、処理液ＬＱに混入する空気が少ない程好ましい。
次に、図１及び図５～図８を参照して、本実施形態に係る基板処理方法を説明する。図１に示すように、基板処理方法は、内槽１１０において処理液ＬＱによって基板Ｗを処理する。また、基板処理方法においては、処理液ＬＱを貯留する内槽１１０から溢れた処理液ＬＱが流入する外槽１２０から、循環配管１４１及び循環液導入口１３２を通して内槽１１０に処理液ＬＱを導入することで、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱを循環させることが可能である。
基板処理方法は処理液交換方法を含む。図５～図８は、処理液交換方法を示す模式図である。図５～図８に示すように、処理液交換方法は、工程Ｓ１～工程Ｓ４を含む。処理液交換方法は、処理液ＬＱのライフタイムが満了した後に実行される。ライフタイムとは、処理液ＬＱの状態が変化し継続して処理液ＬＱの使用を継続すると処理自体が十分に行われなくなると判断される使用時間のことである。つまり、ライフタイムとは、処理液ＬＱの継続的な使用によって処理液ＬＱの処理性能を維持できなくなる使用時間のことである。ライフタイムは、実験的及び／又は経験的に定められる。
以下、ライフタイムが満了した処理液ＬＱを「使用済みの処理液ＬＱ」又は「旧液」と記載する場合がある。また、ライフタイムが満了した処理液ＬＱに換えて新たに供給される処理液ＬＱを「未使用の処理液ＬＱ」又は「新液」と記載する場合がある。
まず、図５に示すように、工程Ｓ１では、内槽１１０、外槽１２０、及び、循環配管１４１から、処理液ＬＱをタンク１７０に排出する。その結果、内槽１１０、外槽１２０、及び、循環配管１４１が、空になる。工程Ｓ１で排出される処理液ＬＱは、例えば、ライフタイムが満了した処理液である。工程Ｓ１は、本発明の「第１排液工程」の一例に相当する。
図５において、状態ＳＴ１１は、処理液ＬＱの排出途中の状態を示す。状態ＳＴ１２は、内槽１１０、外槽１２０、及び、循環配管１４１が、空になった状態を示す。
一例として、まず、内槽排液配管１５１、第２配管１４１ｂ、及び、排液配管１６１によって、内槽１１０の処理液ＬＱを排出する。次に、第１配管１４１ａ、第２配管１４１ｂ、及び、排液配管１６１によって、外槽１２０の処理液ＬＱを排出する。次に、循環配管１４１（第１配管１４１ａ～第３配管部２５ｃ）から、処理液ＬＱを排出する。
具体的には、工程Ｓ１では、制御部Ａ１は、内槽１１０、外槽１２０、及び、循環配管１４１から、処理液ＬＱをタンク１７０に排出するように、排液バルブ１６２、バルブ１４７、バルブ１４８、バルブ１５２、及び、ポンプ１４２を制御する。なお、この場合、排液バルブ１６２は開き、バルブ１４７及び供給バルブ１８３は閉じ、ポンプ１４２は駆動する。また、外槽１２０から処理液ＬＱを排出する場合には、バルブ１４８が開き、バルブ１５２が閉じる。内槽１１０から処理液ＬＱを排出する場合には、バルブ１５２が開き、バルブ１４８が閉じる。制御の詳細は後述する。
次に、図６に示すように、工程Ｓ２において、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給することで、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを貯留する。つまり、内槽１１０、外槽１２０、及び、循環配管１４１から、処理液ＬＱを排出した後において（工程Ｓ１において処理液ＬＱを排出した後において）、新液供給配管１８１及び新液供給口１８５を通して内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給することで、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを貯留する。内槽１１０が処理液ＬＱで満杯になると、処理液ＬＱは内槽１１０から溢れて外槽１２０に流入する。その結果、処理液ＬＱは、内槽１１０だけでなく、外槽１２０にも、貯留される。工程Ｓ２は、本発明の「第１供給工程」の一例に相当する。
図６において、状態ＳＴ２１は、内槽１１０に新たに処理液ＬＱが供給されている途中の状態を示す。状態ＳＴ２２は、内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩになるとともに、外槽１２０の処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯになった状態を示す。
内槽定量レベルＬＶＩは、内槽１１０が処理液ＬＱで満杯になる液位を示す。つまり、内槽定量レベルＬＶＩは、内槽１１０に貯留すべき処理液ＬＱの液位の上限を示す。内槽定量レベルＬＶＩは、本発明の「内槽上限レベル」の一例に相当する。
外槽定量レベルＬＶＯは、処理液ＬＱを循環させるために必要な外槽１２０への処理液ＬＱの貯留量に対応する液位を示す。つまり、外槽定量レベルＬＶＯは、外槽１２０に貯留すべき処理液ＬＱの液位の上限を示す。この点、外槽定量レベルＬＶＯを外槽上限レベルと記載することもできる。外槽定量レベルＬＶＯは、外槽定量レベルＬＶＯの満杯レベルよりも低い。外槽定量レベルＬＶＯは、実験的及び／又は経験的に定められる。
具体的には、工程Ｓ２では、制御部Ａ１は、内槽１１０、外槽１２０、及び、循環配管１４１から、処理液ＬＱを排出した後において、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給するように、供給バルブ１８３を制御する。従って、新液供給配管１８１から内槽１１０に新たに処理液ＬＱが供給される。なお、この場合、供給バルブ１８３は開き、バルブ１４７、１４８、１５２及び排液バルブ１６２は閉じ、ポンプ１４２は停止する。制御の詳細は後述する。
また、内槽１１０及び外槽１２０が状態ＳＴ２２になると、制御部Ａ１は、内槽１１０の処理液ＬＱが循環配管１４１を通って循環するように、バルブ１４７、バルブ１４８、バルブ１５２、排液バルブ１６２、及び、ポンプ１４２を制御する。なお、この場合、バルブ１４７、１４８は開き、バルブ１５２、供給バルブ１８３及び排液バルブ１６２は閉じ、ポンプ１４２は駆動する。制御の詳細は後述する。
次に、図７に示すように、工程Ｓ３において、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱを、内槽下限レベルＬＶＬまでタンク１７０に排出する。つまり、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給した後において（工程Ｓ２よりも後において）、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱを、内槽下限レベルＬＶＬまでタンク１７０に排出する。この場合、内槽１１０の処理液ＬＱは、内槽排液配管１５１、第２配管１４１ｂ、及び、排液配管１６１を通ってタンク１７０に排出される。一方、本実施形態では、外槽１２０の処理液ＬＱは排出しない。工程Ｓ３は、本発明の「第２排液工程」の一例に相当する。
図７において、状態ＳＴ３１は、内槽１１０から処理液ＬＱの排出途中の状態を示す。状態ＳＴ３２は、処理液ＬＱが内槽１１０から内槽下限レベルＬＶＬまで排出された状態を示す。
内槽下限レベルＬＶＬは、内槽１１０の内部に配置された循環液導入口１３２（図１）の位置よりも高い液位を示すとともに、内槽１１０の内部に配置された新液供給口１８５の位置よりも高い液位を示す。従って、処理液ＬＱの液位が内槽下限レベルＬＶＬである場合には、新液供給口１８５と、循環液導入部材１３１の循環液導入口１３２（図１）とは、処理液ＬＱ中に位置し、処理液ＬＱから外部に露出していない。なお、内槽定量レベルＬＶＩは、内槽１１０において内槽下限レベルＬＶＬよりも高い液位を示す。
具体的には、工程Ｓ３では、制御部Ａ１は、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給した後において、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱを、内槽下限レベルＬＶＬまで排出するように、排液バルブ１６２、バルブ１４７、バルブ１４８、バルブ１５２、及び、ポンプ１４２を制御する。なお、この場合、排液バルブ１６２及びバルブ１５２は開き、バルブ１４７、１４８及び供給バルブ１８３は閉じ、ポンプ１４２は駆動している。制御の詳細は後述する。
なお、複数の新液供給口１８５が存在する場合は、内槽下限レベルＬＶＬは、循環液導入口１３２（図１）の位置よりも高い液位を示すとともに、最も上側に位置する新液供給口１８５の位置よりも高い液位を示す。また、複数の循環液導入口１３２が存在する場合には、内槽下限レベルＬＶＬは、最も上側に位置する循環液導入口１３２（図１）の位置よりも高い液位を示すとともに、新液供給口１８５の位置よりも高い液位を示す。更に、複数の新液供給口１８５及び複数の循環液導入口１３２が存在する場合には、内槽下限レベルＬＶＬは、最も上側に位置する循環液導入口１３２（図１）の位置よりも高い液位を示すとともに、最も上側に位置する新液供給口１８５の位置よりも高い液位を示す。
次に、図８に示すように、工程Ｓ４において、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給することで、内槽１１０に処理液ＬＱを新たに貯留する。つまり、内槽１１０から、内槽下限レベルＬＶＬまで処理液ＬＱを排出した後において（工程Ｓ３よりも後において）、新液供給配管１８１及び新液供給口１８５を通して内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給することで、内槽１１０に処理液ＬＱを新たに貯留する。工程Ｓ４は、本発明の「第２供給工程」の一例に相当する。
図８において、状態ＳＴ４１は、内槽１１０に新たに処理液ＬＱが供給されている途中の状態を示す。状態ＳＴ４２は、内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩになるとともに、外槽１２０の処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯになった状態を示す。
具体的には、工程Ｓ４では、制御部Ａ１は、内槽１１０から、処理液ＬＱを内槽下限レベルＬＶＬまで排出した後において、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給するように、供給バルブ１８３を制御する。従って、新液供給配管１８１から内槽１１０に新たに処理液ＬＱが供給される。なお、この場合、供給バルブ１８３は開き、バルブ１４７、１４８、１５２及び排液バルブ１６２は閉じ、ポンプ１４２は停止する。制御の詳細は後述する。
また、内槽１１０及び外槽１２０が状態ＳＴ４２になると、制御部Ａ１は、内槽１１０の処理液ＬＱが循環配管１４１を通って循環するように、バルブ１４７、バルブ１４８、バルブ１５２、排液バルブ１６２、及び、ポンプ１４２を制御する。なお、この場合、バルブ１４７、１４８は開き、バルブ１５２、供給バルブ１８３及び排液バルブ１６２は閉じ、ポンプ１４２は駆動する。制御の詳細は後述する。
以上、図５～図８を参照して説明したように、本実施形態によれば、工程Ｓ１及び工程Ｓ２において旧液を新液に置換する。つまり、工程Ｓ１及び工程Ｓ２では、内槽１１０及び外槽１２０において、処理液ＬＱの全液交換が実行される。
そして、処理液ＬＱの全液交換後に、工程Ｓ３において内槽下限レベルＬＶＬまで処理液ＬＱを排出し、工程Ｓ４において内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給する。特に、工程Ｓ３では、新液供給口１８５及び循環液導入口１３２は処理液ＬＱの液面よりも下方に位置する。従って、新液供給口１８５から新液供給配管１８１に空気が進入すること、及び、循環液導入口１３２（図１）から循環液導入部材１３１に空気が進入することを抑制できる。
その結果、工程Ｓ４では、新液供給配管１８１及び循環液導入部材１３１に空気が進入することを抑制しつつも、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給できる。加えて、工程Ｓ３においては、新液供給配管１８１及び循環液導入部材１３１に空気が進入することを抑制しつつも、工程Ｓ２において空気が混入した処理液ＬＱを排出できるとともに、循環配管１４１に残存する空気を排出できる。その結果、処理液ＬＱに空気が混入することを抑制できる。よって、基板Ｗの処理を効果的に実行できる。
例えば、処理液ＬＱに空気が混入することを抑制できることは、処理液ＬＱに酸素が溶解することを抑制できることに相当する。従って、処理液ＬＱに空気が混入することを抑制できると、処理液ＬＱの溶存酸素濃度を低下させることができる。その結果、基板Ｗの処理量（エッチング量）が溶存酸素によって低下することを抑制できる（図４）。この点は、処理液ＬＱがアルカリ性である場合に特に有効である。
また、本実施形態では、工程Ｓ３において、制御部Ａ１は、バルブ１４８を閉じている。従って、工程Ｓ３では、制御部Ａ１は、外槽１２０に貯留された処理液ＬＱを排出しない。従って、循環配管１４１の流入口１４１ｘは、外槽１２０において処理液ＬＱの液面よりも下方に位置する。つまり、循環配管１４１の流入口１４１ｘは、外槽１２０において処理液ＬＱ中に位置し、処理液ＬＱの外部に露出していない。従って、流入口１４１ｘから循環配管１４１に空気が進入することを抑制できる。その結果、処理液ＬＱに空気が混入することをより抑制できる。
更に、本実施形態では、工程Ｓ３において内槽１１０の処理液ＬＱが内槽下限レベルＬＶＬまで排出された場合に、制御部Ａ１は、駆動中のポンプ１４２を停止する。従って、処理液ＬＱの液位が内槽下限レベルＬＶＬよりも下がることを確実に抑制できる。また、工程Ｓ４において少なくとも内槽定量レベルＬＶＩまで処理液ＬＱが供給された場合に、制御部Ａ１は、ポンプ１４２を駆動することで、内槽１１０の処理液ＬＱを、循環配管１４１を通して循環させる。従って、循環配管１４１に残存する空気を排出できる。一例として、本実施形態では、内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩになり、かつ、外槽１２０の処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯになると、制御部Ａ１は、ポンプ１４２を駆動する。
更に、本実施形態では、工程Ｓ３及び工程Ｓ４をそれぞれ１回実行してもよいし、工程Ｓ３及び工程Ｓ４をそれぞれ複数回実行してもよい。工程Ｓ３及び工程Ｓ４をそれぞれ複数回実行する場合は、新液供給配管１８１及び循環液導入部材１３１に空気が進入することを抑制しつつも、空気が混入した処理液ＬＱをより効果的に排出できるとともに、循環配管１４１に残存する空気をより効果的に排出できる。よって、処理液ＬＱに空気が混入することをより効果的に抑制できる。
ここで、工程Ｓ３及び工程Ｓ４のそれぞれの実行回数を「Ｎ」と記載する。つまり、工程Ｓ３及び工程Ｓ４を１セットと捉えたときに、Ｎセットが実行される。「Ｎ」は、１以上の整数を示す。
例えば、内槽定量レベルＬＶＩの処理液ＬＱの体積を「Ｖ１」、外槽定量レベルＬＶＯの処理液ＬＱの体積を「Ｖ２」、循環配管１４１の容量を「Ｖ３」、工程Ｓ３で内槽１１０から排出される処理液ＬＱの体積を「Ｖ４」とした場合に、「Ｎ」は、次式によって定められる。具体的には、体積Ｖ４は、内槽定量レベルＬＶＩから内槽下限レベルＬＶＬまでの処理液ＬＱの体積を示す。次式の「Ｎ」が小数点を有する場合には、小数点以下を切り上げた値を実行回数Ｎに設定してもよいし、小数点以下を切り捨てた値を実行回数Ｎに設定してもよい。
Ｎ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）／Ｖ４
この例によれば、工程Ｓ２における状態ＳＴ２２（図６）において、内槽１１０、外槽１２０、及び、循環配管１４１に存在する「空気が混入した処理液ＬＱ」の全てを、空気の混入が抑制された新たな処理液ＬＱに置換できる。
また、本実施形態では、制御部Ａ１は、溶存酸素計２４０（図３）から処理液ＬＱの溶存酸素濃度を示す情報を取得してもよい。そして、制御部Ａ１は、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱにおける溶存酸素濃度に応じて、工程Ｓ３及び工程Ｓ４のそれぞれの実行回数Ｎを決定してもよい。この場合、処理液ＬＱの溶存酸素濃度に応じて、工程Ｓ３及び工程Ｓ４のそれぞれの実行回数Ｎを最適化できる。例えば、制御部Ａ１は、処理液ＬＱの溶存酸素濃度が高い程、工程Ｓ３及び工程Ｓ４のそれぞれの実行回数Ｎを多くする。工程Ｓ３及び工程Ｓ４のそれぞれの実行回数Ｎは、１回でもよいし、２回以上でもよい。
次に、図９を参照して、処理液交換方法を説明する。図９は、本実施形態に係る処理液交換方法における処理液ＬＱの交換シーケンスを示すタイムチャートである。横軸は時間を示している。また、図９は、実行回数Ｎ＝２の場合を例示している。図９における工程Ｓ１～工程Ｓ４は、それぞれ、図５～図８の工程Ｓ１～工程Ｓ４を示している。
図９に示すように、時刻ｔ１に工程Ｓ１（第１排液工程）が開始され、時刻ｔ２に工程Ｓ１が終了する。また、時刻ｔ２に工程Ｓ２（第１供給工程）が開始され、時刻ｔ３で工程Ｓ２が終了する。更に、時刻ｔ４で１回目の工程Ｓ３（第２排液工程）が開始され、時刻ｔ５で１回目の工程Ｓ３が終了する。更に、時刻ｔ５で１回目の工程Ｓ４（第２供給工程）が開始され、時刻ｔ６で１回目の工程Ｓ４が終了する。更に、時刻ｔ７で２回目の工程Ｓ３（第２排液工程）が開始され、時刻ｔ８で２回目の工程Ｓ３が終了する。更に、時刻ｔ８で２回目の工程Ｓ４（第２供給工程）が開始され、時刻ｔ９で２回目の工程Ｓ４が終了する。
なお、図９では、工程Ｓ１及び工程Ｓ２の液交換を「全液交換」と記載している。また、工程Ｓ３及び工程Ｓ４の液交換を「部分液交換」と記載している。
次に、図２、図３及び図１０～図１２を参照して、本実施形態に係る基板処理方法の詳細を説明する。図１０は、本実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。
図１０に示すように、基板処理方法は、工程Ｓ１１～工程Ｓ２１を含む。基板処理方法は、基板処理装置１００によって実行される。
図２及び図１０に示すように、まず、工程Ｓ１１において、制御部Ａ１は、内槽１１０の処理液ＬＱに基板Ｗを浸漬するように、基板保持部１２５を制御する。その結果、基板保持部１２５は、基板Ｗを下降し、基板Ｗを処理液ＬＱに浸漬する。
次に、工程Ｓ１２において、内槽１１０において、基板Ｗが処理液ＬＱによって処理される。
次に、工程Ｓ１３において、制御部Ａ１は、内槽１１０の処理液ＬＱから基板Ｗを引き上げるように、基板保持部１２５を制御する。その結果、基板保持部１２５は、基板Ｗを上昇し、基板Ｗを処理液ＬＱから引き上げる。
次に、工程Ｓ１４において、制御部Ａ１は、処理液ＬＱの交換時期が到来したか否かを判定する。つまり、制御部Ａ１は、処理液ＬＱのライフタイムが満了したか否かを判定する。
工程Ｓ１４で処理液ＬＱの交換時期が到来していないと判定された場合（Ｎｏ）、処理は工程Ｓ１１に戻る。
一方、工程Ｓ１４で処理液ＬＱの交換時期が到来したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理は工程Ｓ１５に進む。この場合、タンク１７０が空であることを条件に、処理は工程Ｓ１５に進む。
次に、図３及び図１０に示すように、工程Ｓ１５において、制御部Ａ１は、外槽１２０からタンク１７０に処理液ＬＱを排出することで、外槽１２０を空にする。具体的には、制御部Ａ１は、排液バルブ１６２及びバルブ１４８を開き、バルブ１４７、１５２を閉じる。加えて、制御部Ａ１は、ポンプ１４２を駆動する。その結果、外槽１２０からタンク１７０に処理液ＬＱが排出され、外槽１２０が空になる。具体的には、処理液ＬＱは、第１配管１４１ａ、第２配管１４１ｂ、及び、排液配管１６１を通って、外槽１２０からタンク１７０に排出される。なお、工程Ｓ１５において、制御部Ａ１は、バルブ１９２、２３３、２３５及び供給バルブ１８３、１８４を閉じている。
次に、工程Ｓ１６において、制御部Ａ１は、内槽１１０からタンク１７０に処理液ＬＱを排出することで、内槽１１０を空にする。具体的には、制御部Ａ１は、排液バルブ１６２及びバルブ１５２を開き、バルブ１４７、１４８を閉じる。また、制御部Ａ１は、ポンプ１４２の駆動を継続する。その結果、内槽１１０からタンク１７０に処理液ＬＱが排出され、内槽１１０が空になる。具体的には、処理液ＬＱは、内槽排液配管１５１、第２配管１４１ｂ、及び、排液配管１６１を通って、内槽１１０からタンク１７０に排出される。なお、工程Ｓ１６において、制御部Ａ１は、バルブ１９２、２３３、２３５及び供給バルブ１８３、１８４を閉じている。
次に、工程Ｓ１７において、制御部Ａ１は、循環配管１４１からタンク１７０に処理液ＬＱを排出することで、循環配管１４１を空にする。具体的には、制御部Ａ１は、排液バルブ１６２及びバルブ１４７、１４８を開く。加えて、制御部Ａ１は、ポンプ１４２を停止する。その結果、処理液ＬＱは、循環配管１４１からタンク１７０に処理液ＬＱの自重によって排出され、循環配管１４１が空になる。なお、工程Ｓ１７において、制御部Ａ１は、バルブ１５２、１９２、２３３、２３５及び供給バルブ１８３、１８４を閉じている。
次に、工程Ｓ１８において、制御部Ａ１は、内槽レベルセンサー２１０及び外槽レベルセンサー２２０を洗浄水によって洗浄する。具体的には、制御部Ａ１は、バルブ２３３、２３５を開くことで、センサー管２１１、２２１を洗浄する。制御部Ａ１は、洗浄後にバルブ２３３、２３５を閉じる。詳細は省略する。なお、図１０では、図面の簡略化のために、工程Ｓ１８に対応する処理を省略している。
次に、工程Ｓ１９において、制御部Ａ１は、内槽１１０及び外槽１２０を洗浄水によって洗浄する。具体的には、制御部Ａ１は、バルブ１９２を開くことで、内槽１１０及び外槽１２０を洗浄する。制御部Ａ１は、洗浄後にバルブ１９２を閉じる。詳細は省略する。なお、図１０では、図面の簡略化のために、工程Ｓ１９に対応する処理を省略している。
次に、工程Ｓ２０において、制御部Ａ１は、内槽１１０及び外槽１２０に新たに処理液ＬＱを貯留する。つまり、制御部Ａ１は、内槽１１０及び外槽１２０の旧液を新液に交換する。詳細は後述する。
次に、工程Ｓ２１において、制御部Ａ１は、処理液ＬＱの温度を目標値に調節する。具体的には、制御部Ａ１は、ヒーター１４３を制御することで、処理液ＬＱの温度を目標値に調節する。工程Ｓ２１の後、処理は工程Ｓ１１に進む。
なお、工程Ｓ１４～工程Ｓ２０は、本実施形態に係る処理液交換方法を実現している。
図１１及び図１２は、図１０の工程Ｓ２０の詳細を示すフローチャートである。図１１及び図１２に示すように、図１０の工程Ｓ２０は、工程Ｓ２０１～工程Ｓ２１４を含む。
まず、図３及び図１１に示すように、工程Ｓ２０１において、制御部Ａ１は、内槽１１０に対して新たに処理液ＬＱの供給を開始する。具体的には、制御部Ａ１は、供給バルブ１８３を開き、排液バルブ１６２、バルブ１４７、１４８、１５２、１９２、２３３、２３５、及び供給バルブ１８４を閉じることで、内槽１１０に対して新たに処理液ＬＱの供給を開始する。具体的には、新液供給配管１８１及び新液供給口１８５から内槽１１０に対して処理液ＬＱが供給される。内槽１１０が処理液ＬＱで満杯になると、処理液ＬＱは内槽１１０から溢れて外槽１２０に流入する。
次に、工程Ｓ２０２において、制御部Ａ１は、外槽レベルセンサー２２０の検知結果に基づいて、外槽１２０に貯留された処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯ（図６）に到達したか否かを判定する。
工程Ｓ２０２で処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯに到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯに到達するまで、工程Ｓ２０２の処理が繰り返される。
一方、工程Ｓ２０２で処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯに到達したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理は工程Ｓ２０３に進む。
次に、工程Ｓ２０３において、制御部Ａ１は、ポンプ１４２を駆動する。この場合、制御部Ａ１は、バルブ１４７、１４８を開く。その結果、内槽１１０の処理液ＬＱは、循環配管１４１を通って循環する。
次に、工程Ｓ２０４において、制御部Ａ１は、外槽レベルセンサー２２０の検知結果に基づいて、外槽１２０の処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯで安定したか否かを判定する。具体的には、制御部Ａ１は、外槽１２０の処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯを所定期間継続した場合に、処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯで安定したと判定する。
工程Ｓ２０４で処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯで安定していないと判定された場合（Ｎｏ）、処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯで安定するまで、工程Ｓ２０４の処理が繰り返される。例えば、工程Ｓ２０３でのポンプ１４２の駆動（処理液ＬＱの循環）によって、外槽１２０の液位が下がった場合には、制御部Ａ１は、新液供給配管１８１及び新液供給口１８５から内槽１１０を介して外槽１２０に対して処理液ＬＱを補充することで、外槽１２０の液位が外槽定量レベルＬＶＯで安定するように調節する。
一方、工程Ｓ２０４で処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯで安定したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理は工程Ｓ２０５に進む。
次に、工程Ｓ２０５において、制御部Ａ１は、内槽１１０への処理液ＬＱの供給を停止する。具体的には、制御部Ａ１は、供給バルブ１８３を閉じることで、内槽１１０への処理液ＬＱの供給を停止する。
次に、工程Ｓ２０６において、制御部Ａ１は、タンク１７０の空き容量が排液を収容可能な容量以上であることを条件に、内槽１１０からタンク１７０へ処理液ＬＱの排出を開始する。つまり、タンク１７０の空き容量が、内槽定量レベルＬＶＩから内槽下限レベルＬＶＬまでの処理液ＬＱを収容可能な容量以上であることを条件に、内槽１１０からタンク１７０へ処理液ＬＱの排出が開始される。具体的には、制御部Ａ１は、バルブ１４７、１４８を閉じ、排液バルブ１６２及びバルブ１５２を開くことで、内槽１１０からタンク１７０へ処理液ＬＱの排出を開始する。この場合、処理液ＬＱは、内槽排液配管１５１、第２配管１４１ｂ、及び、排液配管１６１を通って、内槽１１０からタンク１７０に排出される。また、バルブ１４７が閉じるため、処理液ＬＱの循環は停止する。
次に、工程Ｓ２０７において、制御部Ａ１は、内槽レベルセンサー２１０の検出結果に基づいて、内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽下限レベルＬＶＬに到達したか否かを判定する。
工程Ｓ２０７で処理液ＬＱの液位が内槽下限レベルＬＶＬに到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、処理液ＬＱの液位が内槽下限レベルＬＶＬに到達するまで、工程Ｓ２０７の処理が繰り返される。つまり、処理液ＬＱの液位が内槽下限レベルＬＶＬに到達するまで、内槽１１０からの処理液ＬＱの排出が継続される。
一方、工程Ｓ２０７で処理液ＬＱの液位が内槽下限レベルＬＶＬに到達したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理は工程Ｓ２０８に進む。
次に、工程Ｓ２０８において、制御部Ａ１は、ポンプ１４２を停止する。その結果、内槽１１０からタンク１７０への処理液ＬＱの排出が停止される。また、制御部Ａ１は、排液バルブ１６２及びバルブ１５２を閉じる。
次に、工程Ｓ２０９において、制御部Ａ１は、内槽１１０に対して新たに処理液ＬＱの供給を開始する。具体的には、制御部Ａ１は、供給バルブ１８３を開くことで、内槽１１０に対して新たに処理液ＬＱの供給を開始する。具体的には、新液供給配管１８１及び新液供給口１８５から内槽１１０に対して処理液ＬＱが供給される。
次に、図３及び図１２に示すように、工程Ｓ２１０において、制御部Ａ１は、内槽レベルセンサー２１０の検知結果に基づいて、内槽１１０に貯留された処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩ（図８）に到達したか否かを判定する。加えて、制御部Ａ１は、外槽レベルセンサー２２０の検知結果に基づいて、外槽１２０に貯留された処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯ（図８）に到達したか否かを判定する。
工程Ｓ２１０で内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩに到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、又は、工程Ｓ２１０で外槽１２０の処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯに到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩに到達するとともに、外槽１２０の処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯに到達するまで、工程Ｓ２１０の処理が繰り返される。
一方、工程Ｓ２１０で内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩに到達したと判定され、かつ、工程Ｓ２１０で外槽１２０の処理液ＬＱの液位が外槽定量レベルＬＶＯに到達したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理は工程Ｓ２１１に進む。
次に、工程Ｓ２１１において、制御部Ａ１は、ポンプ１４２を駆動する。この場合、制御部Ａ１は、バルブ１４７、１４８を開く。その結果、内槽１１０の処理液ＬＱは、循環配管１４１を通って循環する。
次に、工程Ｓ２１２において、制御部Ａ１は、内槽レベルセンサー２１０の検知結果に基づいて、内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩで安定したか否かを判定する。具体的には、制御部Ａ１は、内槽１１０の処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩを所定期間継続した場合に、処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩで安定したと判定する。
工程Ｓ２１２で処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩで安定していないと判定された場合（Ｎｏ）、処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩで安定するまで、工程Ｓ２１２の処理が繰り返される。
一方、工程Ｓ２１２で処理液ＬＱの液位が内槽定量レベルＬＶＩで安定したと判定された場合（Ｙｅｓ）、処理は工程Ｓ２１３に進む。
次に、工程Ｓ２１３において、制御部Ａ１は、内槽１１０に対する処理液ＬＱの供給を停止する。具体的には、制御部Ａ１は、供給バルブ１８３を閉じることで、内槽１１０に対する処理液ＬＱの供給を停止する。
次に、工程Ｓ２１４において、制御部Ａ１は、工程Ｓ２０６～工程Ｓ２１３がＭ回実行されたか否かを判定する。Ｍは１以上の整数を示す。例えば、Ｍは、実験的及び／又は経験的に定められる。図１０は、Ｍ＝２の場合を示している。
工程Ｓ２０６～工程Ｓ２１３がＭ回実行されていないと工程Ｓ２１４で判定された場合（Ｎｏ）、処理は工程Ｓ２０６に進む。
一方、工程Ｓ２０６～工程Ｓ２１３がＭ回実行されたと工程Ｓ２１４で判定された場合（Ｙｅｓ）、処理は図１０の工程Ｓ２１に進む。
以上、図１０～図１２を参照して説明したように、本実施形態に係る基板処理方法によれば、工程Ｓ１５～工程Ｓ１９による処理液ＬＱの全液交換後に、工程Ｓ２０６及び工程Ｓ２０７において内槽下限レベルＬＶＬまで処理液ＬＱを排出し、工程Ｓ２０９において内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給する。特に、工程Ｓ２０６及び工程Ｓ２０７では、新液供給口１８５及び循環液導入口１３２は処理液ＬＱの液面よりも下方に位置する。従って、新液供給口１８５から新液供給配管１８１に空気が進入すること、及び、循環液導入口１３２（図１）から循環液導入部材１３１に空気が進入することを抑制できる。
その結果、工程Ｓ２０９では、新液供給配管１８１及び循環液導入部材１３１に空気が進入することを抑制しつつも、内槽１１０に新たに処理液ＬＱを供給できる。加えて、工程Ｓ２０６及び工程Ｓ２０７においては、新液供給配管１８１及び循環液導入部材１３１に空気が進入することを抑制しつつも、工程Ｓ２０１～工程Ｓ２０５において空気が混入した処理液ＬＱを排出できるとともに、循環配管１４１に残存する空気を排出できる。その結果、処理液ＬＱに空気が混入することを抑制できる。よって、基板Ｗの処理を効果的に実行できる。
ここで、図１０の工程Ｓ１５～工程Ｓ１７が本発明の「第１排液工程」の一例に相当する。また、図１１の工程Ｓ２０１～工程Ｓ２０５は、本発明の「第１供給工程」の一例に相当する。更に、図１１の工程Ｓ２０６～工程Ｓ２０８は、本発明の「第２排液工程」の一例に相当する。更に、図１１及び図１２の工程Ｓ２０９～工程Ｓ２１３は、本発明の「第２供給工程」の一例に相当する。
なお、図７の工程Ｓ３及び図１１の工程Ｓ２０６では、内槽１１０のみから処理液ＬＱを排出し、外槽１２０からは処理液ＬＱを排出しなかった。ただし、図７の工程Ｓ３及び図１１の工程Ｓ２０６において、循環配管１４１の流入口１４１ｘ（図３）が処理液ＬＱ中に位置して処理液ＬＱの外部に露出しない限りは、内槽１１０に加えて、外槽１２０からも処理液ＬＱを排出してもよい。この場合は、処理液ＬＱの排出時間を短縮できる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。
また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
１００ 基板処理装置
１１０ 内槽
１２０ 外槽
１３１ 循環液導入部材
１３２ 循環液導入口
１４１ 循環配管
１４２ ポンプ
１６１ 排液配管
１６２ 排液バルブ
１８１ 新液供給配管
１８３ 供給バルブ
Ａ１ 制御部
ＬＶＩ 内槽定量レベル（内槽上限レベル）
ＬＶＬ 内槽下限レベル
ＬＶＯ 外槽定量レベル（外槽上限レベル）
Ｗ 基板

Claims (7)

  1. 処理液を貯留する内槽から溢れた前記処理液が流入する外槽から、循環配管及び循環液導入口を通して前記内槽に前記処理液を導入することで、前記内槽に貯留された前記処理液を循環させることが可能であり、前記内槽において前記処理液によって基板を処理する基板処理方法であって、
    前記内槽、前記外槽、及び、前記循環配管から、前記処理液を排出する第１排液工程と、
    前記第１排液工程において前記処理液を排出した後において、新液供給口を通して前記内槽に新たに処理液を供給することで、前記内槽に新たに前記処理液を貯留する第１供給工程と、
    前記内槽に新たに前記処理液を供給した後において、前記内槽に貯留された前記処理液を、内槽下限レベルまで排出する第２排液工程と、
    前記内槽下限レベルまで前記処理液を排出した後において、前記新液供給口を通して前記内槽に新たに処理液を供給することで、前記内槽に前記処理液を新たに貯留する第２供給工程と
    を含み、
    前記内槽下限レベルは、前記内槽の内部に配置された前記循環液導入口の位置よりも高い液位を示すとともに、前記内槽の内部に配置された前記新液供給口の位置よりも高い液位を示す、基板処理方法。
  2. 前記第２排液工程及び前記第２供給工程をそれぞれ複数回実行する、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記内槽に貯留された前記処理液における溶存酸素濃度に応じて、前記第２排液工程及び前記第２供給工程の実行回数を決定する、請求項１又は請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 前記第２排液工程では、前記外槽に貯留された前記処理液を排出しない、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  5. 前記第２排液工程において前記内槽の前記処理液が前記内槽下限レベルまで排出された場合に、駆動中のポンプを停止し、
    前記第２供給工程において少なくとも内槽上限レベルまで前記処理液が供給された場合に、前記ポンプを駆動することで、前記内槽の前記処理液を、前記循環配管を通して循環させ、
    前記内槽上限レベルは、前記内槽において前記内槽下限レベルよりも高い液位を示す、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  6. 前記処理液は、アルカリ性である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  7. 処理液を貯留する内槽と、
    前記内槽の外側に配置され、前記内槽から溢れた前記処理液が流入する外槽と、
    循環液導入口を有し、前記循環液導入口を通して前記外槽から供給される前記処理液を前記内槽に導入する循環液導入部材と、
    前記外槽から前記循環液導入部材に前記処理液を供給することで、前記内槽に貯留された前記処理液を循環させる循環配管と、
    前記循環配管から分岐し、前記処理液を排出する排液配管と、
    前記排液配管の流路を開閉する排液バルブと、
    前記排液配管よりも上流において前記循環配管に配置され、前記循環配管中の前記処理液を送出するポンプと、
    新液供給口を有し、前記新液供給口を通して前記内槽に処理液を新たに供給する新液供給配管と、
    前記新液供給配管の流路を開閉する供給バルブと、
    前記排液バルブ、前記ポンプ、及び、前記供給バルブを制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、
    前記内槽、前記外槽、及び、前記循環配管から、前記処理液を排出するように、前記排液バルブ及び前記ポンプを制御し、
    前記処理液を排出した後において、前記内槽に新たに前記処理液を供給するように、前記供給バルブを制御し、
    新たに前記処理液を供給した後において、前記内槽に貯留された前記処理液を、内槽下限レベルまで排出するように、前記排液バルブ及び前記ポンプを制御し、
    前記内槽下限レベルまで前記処理液を排出した後において、前記内槽に新たに処理液を供給するように、前記供給バルブを制御し、
    前記内槽下限レベルは、前記内槽の内部に配置された前記循環液導入口の位置よりも高い液位を示すとともに、前記内槽の内部に配置された前記新液供給口の位置よりも高い液位を示す、基板処理装置。
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