JP6320869B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に種々の処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来より、半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板または光磁気ディスク用基板等の基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられる。基板処理装置においては、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜を選択的にエッチングするために、シリコン濃度が適切に調整されたリン酸水溶液が用いられる。

例えば、特許文献１には、スピンチャックに保持された基板に向けてリン酸水溶液を含む処理液を供給することにより、その基板に形成されたシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜からシリコン窒化膜を選択的にエッチングする基板処理装置が開示されている。

特開２０１２−７４６０１号公報

シリコン窒化膜を選択的にエッチングする場合には、処理液によるシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のエッチングレートをより正確に調整することが求められる。そのためには、適量のシリコン化合物を処理液に補充することにより処理液中のシリコン濃度を所定の濃度に調整する必要がある。しかしながら、特許文献１には、処理液に適量のシリコン化合物を補充するための技術が開示されていない。そのため、特許文献１に記載された基板処理装置では、正確なエッチング処理を行うことが困難である。

そこで、本発明の目的は、基板上のシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜を選択的にエッチングする処理を正確に行うことが可能な基板処理装置および基板処理方法を提供することである。

本発明者は、フィルタを含む循環系を流れるリン酸水溶液中にシリコン粒子を添加することによりリン酸水溶液中のシリコン濃度を調整する方法を発案し、種々の実験および考察を行った。その結果、単にリン酸水溶液中にシリコン粒子を添加するのみでは、シリコン粒子がリン酸水溶液中に分散する前にフィルタで捕捉され、シリコン濃度の正確な調整が困難であるという知見を得た。本発明者は、この知見に基づいて以下の発明を案出した。

（１）第１の発明に係る基板処理装置は、シリコンおよびリン酸を含む処理液を生成する処理液生成部と、処理液生成部により生成された処理液中の不純物を除去するように配置されるフィルタと、基板上のシリコン酸化物およびシリコン窒化物のうちシリコン窒化物を選択的に除去するために、フィルタにより不純物が除去された処理液を基板に供給する処理ユニットとを備え、処理液生成部は、リン酸を含む第１の溶液を貯留する生成用タンクと、生成用タンクにシリコン粒子を含む第２の溶液を供給して第１の溶液と混合することにより処理液を生成する溶液供給系と、フィルタをバイパスするように処理液を流すバイパス経路と、生成用タンク内の処理液をバイパス経路を通して循環させる第１の状態と生成用タンク内の処理液をフィルタを通して循環させる第２の状態とに切り替え可能な循環系と、循環系により循環される処理液中のシリコン粒子が予め定められた程度まで分散されたか否かを判定する分散状態判定部と、溶液供給系による生成用タンクへの第２の溶液の供給後に循環系を第１の状態に切り替え、分散状態判定部によりシリコン粒子が予め定められた程度まで分散されたと判定された場合に循環系を第２の状態に切り替える切り替え部とを含む。

その基板処理装置においては、リン酸を含む第１の溶液が生成用タンクに貯留される。生成用タンクにシリコン粒子を含む第２の溶液が供給され、第１の溶液と混合される。生成用タンクへの第２の溶液の供給後に、循環系が第１の状態に切り替えられる。循環系の第１の状態においては、生成用タンク内の処理液がバイパス経路を流れることによりフィルタがバイパスされる。この場合、第２の溶液の供給後、局部的に集中したシリコン粒子の塊がフィルタに捕捉されることなく、処理液が攪拌される。それにより、処理液中のシリコン粒子を短時間で均一に分散させることができる。

その後、シリコン粒子が予め定められた程度まで処理液中に分散された場合に循環系が第２の状態に切り替えられる。循環系の第２の状態においては、生成用タンク内の処理液がフィルタを流れる。この場合、生成された処理液中の不純物がフィルタにより除去される。一方、処理液中に分散されたシリコン粒子は、フィルタにより捕捉されない。したがって、リン酸水溶液に供給されたシリコン粒子の全てをリン酸水溶液中に溶け込ませることができる。

上記のようにして生成された処理液が、シリコン酸化物およびシリコン窒化物のうちシリコン窒化物を選択的に除去するために基板に供給される。

これらの結果、均一なシリコン濃度を有する処理液を短時間で安定して生成することができる。その結果、基板上のシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜を選択的にエッチングする処理を正確かつ容易に短時間で行うことが可能となる。

（２）処理液生成部は、生成用タンクに貯留された第１の溶液を加熱する加熱部と、加熱部により加熱された第１の溶液の温度を測定する温度測定部とをさらに含み、切り替え部は、溶液供給系による生成用タンクへの第２の溶液の供給前に、温度測定部により測定された第１の溶液の温度に基づいて、溶液供給系により第２の溶液が生成用タンクへ供給されるまでの一定時間循環系を第２の状態に切り替えてもよい。

この場合、生成用タンクに貯留された第１の溶液を、第２の溶液との混合に適した温度に加熱することができる。第２の溶液が生成用タンクへ供給される前に、加熱された第１の溶液が一定時間フィルタに流れる。それにより、加熱された第１の溶液によりフィルタを適切な温度に加熱することができる。したがって、第２の溶液が生成用タンクへ供給された後、循環系が第１の状態から第２の状態に切り替えられた場合に、フィルタを流れる処理液の温度が低下することが防止される。

（３）第２の溶液は、シリコン粒子の凝集を防止する凝集防止剤をさらに含んでもよい。

この場合、処理液中でシリコン粒子が凝集しにくくなる。それにより、循環系により循環される処理液中にシリコン粒子をより短時間で均一に分散させることができる。

（４）分散状態判定部は、生成用タンク内の処理液の一部を抽出するとともに抽出された処理液のシリコン濃度を測定するシリコン濃度計と、シリコン濃度計により測定されたシリコン濃度が予め定められた基準時間の間、予め定められた基準範囲内に維持された場合に、シリコン粒子が予め定められた程度まで分散されたと判定する判定部とを含んでもよい。

この場合、基準時間および基準範囲が適切に定められることにより、シリコン粒子の分散を容易かつ正確に判定することができる。

（５）生成用タンクは、円筒状の側壁を有してもよい。この場合、生成用タンクの側壁の内面に角部が存在しないので、生成用タンクの内部にシリコン粒子が滞留する領域が発生しにくい。そのため、より効率よく処理液を生成することができる。

（６）処理ユニットは、基板を保持する保持部と、保持部により保持される基板にフィルタにより不純物が除去された処理液を供給する処理液ノズルとを含んでもよい。

この場合、処理ユニットにおいては、均一なシリコン濃度を有する処理液が、処理液ノズルから基板に供給される。このように、上記の構成は、枚葉式の基板処理装置に適用することができる。

（７）第２の発明に係る基板処理方法は、シリコンおよびリン酸を含む処理液を生成するステップと、生成された処理液中の不純物をフィルタにより除去するステップと、基板上のシリコン酸化物およびシリコン窒化物のうちシリコン窒化物を選択的に除去するために、フィルタにより不純物が除去された処理液を基板に供給するステップとを備え、処理液を生成するステップは、リン酸を含む第１の溶液を生成用タンクに貯留するステップと、生成用タンクにシリコン粒子を含む第２の溶液を供給して第１の溶液と混合することにより処理液を生成するステップと、フィルタをバイパスするように処理液を流すバイパス経路を含む循環系を、生成用タンク内の処理液をバイパス経路を通して循環させる第１の状態と生成用タンク内の処理液をフィルタを通して循環させる第２の状態とに切り替えるステップとを含み、切り替えるステップは、生成用タンクへの第２の溶液の供給後に、循環系を第１の状態に切り替えるステップと、循環系により循環される処理液中のシリコン粒子が予め定められた程度まで分散されたか否かを判定するステップと、シリコン粒子が予め定められた程度まで分散されたと判定された場合に循環系を第２の状態に切り替えるステップとを含む。

その基板処理方法においては、リン酸を含む第１の溶液が生成用タンクに貯留される。生成用タンクにシリコン粒子を含む第２の溶液が供給され、第１の溶液と混合される。生成用タンクへの第２の溶液の供給後に、循環系が第１の状態に切り替えられる。循環系の第１の状態においては、生成用タンク内の処理液がバイパス経路を流れることによりフィルタがバイパスされる。この場合、第２の溶液の供給後、局部的に集中したシリコン粒子の塊がフィルタに捕捉されることなく、処理液が攪拌される。それにより、処理液中のシリコン粒子を短時間で均一に分散させることができる。

その後、シリコン粒子が予め定められた程度まで処理液中に分散された場合に循環系が第２の状態に切り替えられる。循環系の第２の状態においては、生成用タンク内の処理液がフィルタを流れる。この場合、生成された処理液中の不純物がフィルタにより除去される。一方、処理液中に分散されたシリコン粒子は、フィルタにより捕捉されない。したがって、リン酸水溶液に供給されたシリコン粒子の全てをリン酸水溶液中に溶け込ませることができる。

上記のようにして生成された処理液が、シリコン酸化物およびシリコン窒化物のうちシリコン窒化物を選択的に除去するために基板に供給される。

これらの結果、均一なシリコン濃度を有する処理液を短時間で安定して生成することができる。その結果、基板上のシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜を選択的にエッチングする処理を正確かつ容易に短時間で行うことが可能となる。

（８）処理液を生成するステップは、生成用タンクに貯留された第１の溶液を加熱するステップと、加熱された第１の溶液の温度を測定するステップとをさらに含み、切り替えるステップは、生成用タンクへの第２の溶液の供給前に、測定するステップにより測定された第１の溶液の温度に基づいて、第２の溶液が生成用タンクへ供給されるまでの一定時間循環系を第２の状態に切り替えるステップをさらに含んでもよい。

この場合、生成用タンクに貯留された第１の溶液を、第２の溶液との混合に適した温度に加熱することができる。第２の溶液が生成用タンクへ供給される前に、加熱された第１の溶液が一定時間フィルタに流れる。それにより、加熱された第１の溶液によりフィルタを適切な温度に加熱することができる。したがって、第２の溶液が生成用タンクへ供給された後、循環系が第１の状態から第２の状態に切り替えられた場合に、フィルタを流れる処理液の温度が低下することが防止される。

（９）除去するステップは、生成用タンクとフィルタとの間で処理液を循環させることを含んでもよい。この場合、生成用タンク内の処理液の温度および清浄度を一定に維持することができる。

本発明によれば、基板上のシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜を選択的にエッチングする処理を正確に行うことが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。 図１の新液供給装置および分散状態判定部の構成を示すブロック図である。 新液供給装置において目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が生成される場合の動作を示すタイムチャートである。 図１の第１、第２および第３のタンクにそれぞれ関連する動作内容を示すタイムチャートである。 図４の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１７における基板処理装置の動作を示す模式図である。 図４の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１７における基板処理装置の動作を示す模式図である。 図４の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１７における基板処理装置の動作を示す模式図である。 図４の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１７における基板処理装置の動作を示す模式図である。 図４の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１７における基板処理装置の動作を示す模式図である。 他の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置および基板処理装置を用いた基板処理方法について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、基板とは、半導体ウェハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板または光ディスク用基板等をいう。

本実施の形態に係る基板処理装置は、基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。その基板処理装置においては、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等からなるシリコン酸化膜および窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等からなるシリコン窒化膜が形成された基板に、エッチング用処理液としてシリコンを含む高温のリン酸水溶液（Ｈ_３ＰＯ_４＋Ｈ_２Ｏ）が供給される。

高温のリン酸水溶液のシリコン窒化膜に対するエッチングレートは、高温のリン酸水溶液のシリコン酸化膜に対するエッチングレートよりも大きい。そのため、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が形成された基板に高温のリン酸水溶液が供給されると、基板からシリコン窒化膜が選択的に除去される。

リン酸水溶液中のリン酸濃度およびシリコン濃度はシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜のエッチングレートに影響を与えることが知られている。したがって、所望のエッチング選択比（シリコン窒化膜のエッチング量／シリコン酸化膜のエッチング量）で選択エッチングを行うためには、リン酸水溶液中のリン酸濃度およびシリコン濃度を適切に管理する必要がある。

以下の説明では、基板を所望のエッチング選択比でエッチングするために、基板に供給されるリン酸水溶液が有するべきリン濃度を基準リン酸濃度と呼ぶ。同様に、基板を所望のエッチング選択比でエッチングするために、基板に供給されるリン酸水溶液が有するべきシリコン濃度を基準シリコン濃度と呼ぶ。

また、本実施の形態に係る基板処理装置においては、シリコン粒子を含むシリコン含有液が用いられる。

（１）基板処理装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、基板処理装置１００は、主として処理部１、第１のタンク５、第２のタンク６、第３のタンク７、新液供給装置８、制御部９および分散状態判定部８９を含む。また、処理部１は、スピンチャック２、処理液ノズル３、加熱装置４およびカップＣＵを含む。処理部１では、複数の基板Ｗが一枚ずつ順番に処理される。

スピンチャック２は、スピンモータ２ａ、スピンベース２ｂおよび複数のチャックピン２ｃを有する。スピンモータ２ａは、回転軸が鉛直方向と平行になるように設けられる。スピンベース２ｂは、円板形状を有し、スピンモータ２ａの回転軸の上端部に水平姿勢で取り付けられる。複数のチャックピン２ｃは、スピンベース２ｂの上面上に設けられ、基板Ｗの周縁部を保持する。複数のチャックピン２ｃが基板Ｗを保持する状態でスピンモータ２ａが動作する。それにより、基板Ｗが鉛直軸の周りで回転する。

上記のように、本例では、基板Ｗの周縁部を保持する機械式のスピンチャック２が用いられる。これに限らず、機械式のスピンチャックに代えて、基板Ｗの下面を吸着保持する吸着式のスピンチャックが用いられてもよい。

処理液ノズル３および加熱装置４は、スピンチャック２により保持される基板Ｗの上方の位置と基板Ｗの側方の待機位置との間で移動可能に設けられる。処理液ノズル３は、第１のタンク５から供給されるリン酸水溶液をスピンチャック２により回転される基板Ｗに供給する。

処理液ノズル３から基板Ｗにリン酸水溶液が供給される際には、加熱装置４が基板Ｗの上面に対向する位置に配置される。加熱装置４は、赤外線を発生するランプヒータを含み、輻射熱により基板Ｗおよびその基板Ｗ上に供給されるリン酸水溶液を加熱する。ランプヒータとしては、例えばタングステンハロゲンランプ、キセノンアークランプまたはグラファイトヒータ等を用いることができる。

加熱装置４による基板Ｗの加熱温度は、リン酸水溶液のリン酸濃度における沸点よりも高い温度（例えば、１４０℃以上１６０℃以下）に設定される。それにより、基板Ｗ上のリン酸水溶液の温度がそのリン酸濃度における沸点まで上昇し、リン酸水溶液によるシリコン窒化膜のエッチングレートが増加する。

一方、リン酸水溶液におけるシリコン濃度が適切な範囲内にある場合には、リン酸水溶液によるシリコン酸化膜のエッチングレートは、シリコン窒化膜のエッチングレートよりも十分に低く保たれる。その結果、上記のように、基板Ｗ上のシリコン窒化膜が選択的にエッチングされる。

スピンチャック２を取り囲むようにカップＣＵが設けられている。カップＣＵは、スピンチャック２への基板Ｗの搬入時およびスピンチャック２からの基板Ｗの搬出時に下降し、基板Ｗへのリン酸水溶液の供給時に上昇する。

回転する基板Ｗへのリン酸水溶液の供給時に、カップＣＵの上端部は基板Ｗよりも上方に位置する。それにより、基板Ｗから振り切られるリン酸水溶液がカップＣＵにより受け止められる。カップＣＵにより受け止められるリン酸水溶液は、後述するように第２のタンク６または第３のタンク７に送られる。

第１のタンク５は、循環槽５ａおよび貯留槽５ｂを含む。循環槽５ａおよび貯留槽５ｂは隣接するように配置され、一方の槽（例えば循環槽５ａ）で溢れる液体が他方の槽（例えば貯留槽５ｂ）に流れ込むように構成される。循環槽５ａには、リン酸濃度計Ｓ１およびシリコン濃度計Ｓ２が設けられる。リン酸濃度計Ｓ１はリン酸水溶液のリン酸濃度を測定し、シリコン濃度計Ｓ２はリン酸水溶液のシリコン濃度を測定する。貯留槽５ｂには、リン酸水溶液の液面高さを検出する液面センサＳ３が設けられる。貯留槽５ｂには、ＤＩＷ（脱イオン水：Deionized Water）供給系９１、窒素（Ｎ_２）ガス供給系９２およびリン酸水溶液供給系９３が接続されている。

第１のタンク５の貯留槽５ｂと処理部１の処理液ノズル３とをつなぐように第１の供給配管１０が設けられる。第１の供給配管１０には、貯留槽５ｂから処理液ノズル３に向かって、ポンプ１５、ヒータ１４、フィルタ１３、バルブ１２およびヒータ１１がこの順で介挿されている。

フィルタ１３とバルブ１２との間の第１の供給配管１０の部分と循環槽５ａとをつなぐように循環配管１６が設けられる。循環配管１６には、バルブ１７が介挿されている。また、ヒータ１１と処理液ノズル３との間の第１の供給配管１０の部分には、ＤＩＷ供給系９１が接続されている。

第２および第３のタンク６，７の各々は、第１のタンク５と同じ構成を有し、循環槽６ａ，７ａおよび貯留槽６ｂ，７ｂを含む。循環槽６ａ，７ａの各々には、リン酸濃度計Ｓ１およびシリコン濃度計Ｓ２が設けられる。貯留槽６ｂ，７ｂの各々には、液面センサＳ３が設けられるとともにＤＩＷ供給系９１、窒素ガス供給系９２およびリン酸水溶液供給系９３が接続されている。

第１のタンク５の貯留槽５ｂと第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂとをつなぐように第２の供給配管２０が設けられる。第２の供給配管２０は、１本の主管２０ａおよび２本の枝管２０ｂ，２０ｃを有する。枝管２０ｂ，２０ｃは主管２０ａに接続される。主管２０ａが第１のタンク５の貯留槽５ｂに接続され、２本の枝管２０ｂ，２０ｃがそれぞれ第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂに接続される。

一方の枝管２０ｂには、貯留槽６ｂから主管２０ａに向かって、ポンプ２４、ヒータ２３、フィルタ２２およびバルブ２１がこの順で介挿されている。フィルタ２２とバルブ２１との間の枝管２０ｂの部分と循環槽６ａとをつなぐように循環配管２５が設けられる。循環配管２５には、バルブ２６が介挿されている。

他方の枝管２０ｃには、貯留槽７ｂから主管２０ａに向かって、ポンプ３４、ヒータ３３、フィルタ３２およびバルブ３１がこの順で介挿されている。フィルタ３２とバルブ３１との間の枝管２０ｃの部分と循環槽７ａとをつなぐように循環配管３５が設けられる。循環配管３５には、バルブ３６が介挿されている。

処理部１のカップＣＵと第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂとをつなぐように回収配管５０が設けられる。回収配管５０は、１本の主管５０ａおよび２本の枝管５０ｂ，５０ｃを有する。枝管５０ｂ，５０ｃは主管５０ａに接続される。回収配管５０の主管５０ａがカップＣＵに接続され、２本の枝管５０ｂ，５０ｃがそれぞれ第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂに接続される。枝管５０ｂにバルブ５１が介挿され、枝管５０ｃにバルブ５２が介挿されている。

新液供給装置８と第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂとをつなぐように第３の供給配管４０が設けられる。第３の供給配管４０は、１本の主管４０ａおよび２本の枝管４０ｂ，４０ｃを有する。枝管４０ｂ，４０ｃは主管４０ａに接続される。第３の供給配管４０の主管４０ａが新液供給装置８に接続され、２本の枝管４０ｂ，４０ｃがそれぞれ第２および第３のタンク６，７の貯留槽６ｂ，７ｂに接続される。枝管４０ｂにバルブ４１が介挿され、枝管４０ｃにバルブ４２が介挿されている。

図２は、図１の新液供給装置８および分散状態判定部８９の構成を示すブロック図である。図２に示すように、新液供給装置８は、円筒状の側壁を有する生成用タンク８０を備える。第３の供給配管４０の主管４０ａの端部はバルブ８１に接続される。そのバルブ８１と生成用タンク８０とをつなぐように連結管４０ｘが設けられる。連結管４０ｘには、生成用タンク８０からバルブ８１に向かって、ポンプ８５、ヒータ８４、バルブ８３およびフィルタ８２がこの順で介挿されている。

ヒータ８４とバルブ８３との間の連結管４０ｘの部分とフィルタ８２とバルブ８１との間の連結管４０ｘの部分とをつなぐようにバイパス管８６ａが設けられる。バイパス管８６ａには、バルブ８６ｂが介挿されている。

フィルタ８２とバルブ８１との間の連結管４０ｘの部分と生成用タンク８０とをつなぐように循環配管８７ａが設けられる。循環配管８７ａには、バルブ８７ｂが介挿されている。また、バルブ８７ｂと生成用タンク８０との間の循環配管８７ａの部分には、シリコン含有液供給系９４が接続されている。さらに、生成用タンク８０には、液面センサＳ３および温度センサＳ４が設けられるとともにリン酸水溶液供給系９３が接続されている。

シリコン含有液供給系９４は、一定量（例えば５ｃｃ）のシリコン含有液を循環配管８７ａに吐出するショットポンプを含む。一定量よりも多いシリコン含有液を生成用タンク８０内に供給する場合には、一定量のシリコン含有液が複数回循環配管８７ａに吐出される。

新液供給装置８の生成用タンク８０内では、リン酸水溶液供給系９３およびシリコン含有液供給系９４から供給されるリン酸水溶液およびシリコン含有液が混合される。新液供給装置８において混合されるリン酸水溶液の量およびシリコン含有液の量は適宜調整される。それにより、新液供給装置８では、任意のシリコン濃度を有するリン酸水溶液が新たな処理液として生成される。生成されたリン酸水溶液は、第２のタンク６または第３のタンク７に供給される。

シリコン含有液は、シリコン粒子、有機溶剤および純水からなる。シリコン粒子として粒径が１５ｎｍ程度のシリコン粒子を用いることができる。また、有機溶剤としてメタノールを用いることができる。有機溶剤は例えばシリコン含有液中に０．１％程度添加される。有機溶剤は、シリコン含有液がリン酸水溶液中に供給された場合に、シリコン粒子の凝集を防止する働きを有する。

分散状態判定部８９は、シリコン濃度計８９ａおよび判定部８９ｂを有し、新液供給装置８に接続される。シリコン濃度計８９ａは、生成用タンク８０に貯留されるリン酸水溶液の一部を抽出するとともに、抽出されたリン酸水溶液中のシリコン濃度を測定する。シリコン濃度計８９ａによるリン酸水溶液の抽出およびシリコン濃度の測定は所定のサンプリング周期（例えば５ｍｉｎ）で行われる。

判定部８９ｂは、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ、またはマイクロコンピュータから構成され、計時機能を有する。判定部８９ｂは、生成用タンク８０にシリコン含有液が供給された場合に、供給されたシリコン含有液に含まれるシリコン粒子が、生成用タンク８０に貯留されたリン酸水溶液中に均一に分散されたか否かを判定する。シリコン粒子が均一に分散されたか否かを判定する理由および判定部８９ｂによる判定処理の詳細は後述する。

図１の制御部９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ、またはマイクロコンピュータ等からなる。制御部９のメモリにはシステムプログラムが記憶される。制御部９は、基板処理装置１００の各構成要素の動作を制御する。

例えば、制御部９は、各液面センサＳ３により検出される液面高さに基づいて各バルブ１２，１７，２１，２６，３１，３６，４１，４２，５１，５２の開閉状態を切り替える。また、制御部９は、各リン酸濃度計Ｓ１により測定されるリン酸濃度に基づいてＤＩＷ供給系９１、窒素ガス供給系９２およびリン酸水溶液供給系９３を制御する。さらに、制御部９は、各シリコン濃度計Ｓ２により測定されるシリコン濃度に基づいて新液供給装置８、リン酸水溶液供給系９３およびシリコン含有液供給系９４を制御する。

また、制御部９は、図２の分散状態判定部８９による判定結果に基づいて図２のバルブ８１，８３，８６ｂ，８７ｂの開閉状態を切り替える。なお、制御部９が、分散状態判定部８９の判定部８９ｂによる判定処理と同じ判定処理を行ってもよい。この場合、分散状態判定部８９に判定部８９ｂを設けなくてもよい。

（２）シリコン粒子が均一に分散されたか否かを判定する理由
図２の新液供給装置８において新たな処理液が生成される場合には、その生成前に、生成されるべき処理液の量、および目標とするシリコン濃度（以下、目標シリコン濃度と呼ぶ。）が定められている。それにより、生成用タンク８０に供給されるべきリン酸水溶液の量およびシリコン含有液の量が算出され、算出された量のリン酸水溶液およびシリコン含有液が生成用タンク８０内に供給される。

ここで、生成用タンク８０に貯留されたリン酸水溶液中にシリコン含有液中のシリコン粒子を溶け込ませるために、図２の生成用タンク８０、連結管４０ｘおよび循環配管８７ａを通してリン酸水溶液を循環させる場合を想定する。この場合、生成用タンク８０に貯留されたリン酸水溶液は、連結管４０ｘ内でポンプ８５により吸引され、ヒータ８４により加熱された後、フィルタ８２に送られる。

リン酸水溶液中にシリコン含有液が供給された直後は、生成用タンク８０に貯留されたリン酸水溶液にシリコン粒子が均一に分散されていない。そのため、局部的に集中したシリコン粒子の塊がフィルタ８２に捕捉される。この場合、フィルタ８２に目詰まりが発生する。また、フィルタ８２に捕捉されたシリコン粒子はリン酸水溶液に溶けにくい。それにより、目標シリコン濃度のリン酸水溶液を第２のタンク６または第３のタンク７に供給することができなくなる。

そこで、本実施の形態では、生成用タンク８０にシリコン含有液が供給された後シリコン粒子が生成用タンク８０内で均一に分散されるまでの間、リン酸水溶液は、連結管４０ｘにおいてヒータ８４により加熱された後バイパス管８６ａに送られる。この場合、リン酸水溶液は、バイパス管８６ａによりフィルタ８２をバイパスして循環配管８７ａに送られ、生成用タンク８０に戻される。それにより、局部的に集中したシリコン粒子の塊がフィルタ８２に捕捉されない。

その後、シリコン粒子が生成用タンク８０内で均一に分散された後、リン酸水溶液がフィルタ８２を流れるようにリン酸水溶液の循環経路を切り替える。それにより、均一に分散したシリコン粒子が捕捉されることなくフィルタ８２を通過し、不純物のみがフィルタ８２により捕捉される。このように、本実施の形態では、リン酸水溶液の循環経路を切り替えるタイミングを得るためにシリコン粒子が均一に分散されたか否かが判定される。

（３）目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液の具体的な生成例
目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液の具体的な生成例を説明する。図３は、新液供給装置８において目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が生成される場合の動作を示すタイムチャートである。

図３では、最上段に図２の生成用タンク８０内のリン酸水溶液の温度が示される。最上段のグラフでは、縦軸がリン酸水溶液の温度を表す。また、上から２段目に図２のシリコン含有液供給系９４から循環配管８７ａに供給されるシリコン含有液の供給タイミングが示される。さらに、上から３段目に図２のシリコン濃度計８９ａによるシリコン濃度の測定値が示される。３段目のグラフでは、縦軸がリン酸水溶液中のシリコン濃度を表す。また、上から４段目および５段目に、それぞれ図２のバルブ８３，８６ｂの開閉状態が示される。

初期状態においては、リン酸水溶液が生成用タンク８０に貯留されている。リン酸水溶液の量は、生成されるべき処理液の量および目標シリコン濃度に基づいて算出される。なお、生成用タンク８０に貯留されるリン酸水溶液の量は、例えば図２の液面センサＳ３により検出される液面高さに基づいて調整される。

また、初期状態においては、図２のポンプ８５が動作し、図２のバルブ８６ｂ，８７ｂが開かれ、図２のバルブ８１，８３が閉じられている。また、図２のヒータ８４に電流は供給されていない。それにより、常温のリン酸水溶液が、図２の生成用タンク８０、連結管４０ｘ、バイパス管８６ａおよび循環配管８７ａを流れる。

時刻ｔ０に図２のヒータ８４に電流が供給され、ヒータ８４によるリン酸水溶液の加熱が開始される。この場合、リン酸水溶液が生成用タンク８０、連結管４０ｘおよび循環配管８７ａを循環することにより、生成用タンク８０内のリン酸水溶液全体の温度が上昇する。

その後、時刻ｔ１で生成用タンク８０内のリン酸水溶液の温度が予め定められたしきい値温度ＴＴに達すると、図２のバルブ８３が開かれる。リン酸水溶液の温度は、図２の温度センサＳ４により測定される。しきい値温度ＴＴは、例えば１５０℃程度に設定される。

この場合、しきい値温度ＴＴを有するリン酸水溶液が図２のフィルタ８２に流れる。それにより、フィルタ８２がリン酸水溶液によって加熱される。このとき、リン酸水溶液中にはシリコン粒子が存在しないので、シリコン粒子によるフィルタ８２の目詰まりが発生しない。

時刻ｔ１から一定時間が経過した時刻ｔ２で、図２のバルブ８３が閉じられる。それにより、図２のフィルタ８２がバイパス管８６ａによりバイパスされる。また、時刻ｔ２で、図２のシリコン含有液供給系９４から生成用タンク８０にシリコン含有液が供給される。このとき供給されるシリコン含有液の量は、上記のように、生成されるべき処理液の量および目標シリコン濃度に基づいて予め算出されている。

ここで、上記のように、リン酸水溶液中にシリコン含有液が供給された直後は、生成用タンク８０内でシリコン粒子が均一に分散されていない。そのため、時刻ｔ２の直後は、シリコン濃度計８９ａにより抽出されるリン酸水溶液中のシリコン濃度に大きなばらつきが生じる。

その後、シリコン含有液の供給後リン酸水溶液の循環が継続されると、時間の経過とともにリン酸水溶液が攪拌され、シリコン粒子が均一に分散する。それにより、シリコン濃度計８９ａによるシリコン濃度の測定値のばらつきが小さくなる。

そこで、図２の判定部８９ｂは、シリコン濃度計８９ａによるシリコン濃度の測定が行われるごとに、測定値が目標シリコン濃度ＴＣを中心とする許容範囲ＲＡ内にあるか否かを判定する。また、判定部８９ｂは、測定値が許容範囲ＲＡ内にある状態が予め定められた時間ＴＩ継続されたか否かを判定する。最終的に、判定部８９ｂは、測定値が許容範囲ＲＡ内にある状態が予め定められた時間ＴＩ継続された場合に、シリコン粒子が均一に分散されたと判定する。

時刻ｔ３で、図２の分散状態判定部８９によりシリコン粒子の均一な分散が判定されると、図２のバルブ８３が開かれ、図２のバルブ８６ｂが閉じられる。それにより、リン酸水溶液が、図２の生成用タンク８０、連結管４０ｘおよび循環配管８７ａを流れる。

このとき、リン酸水溶液が、図２のヒータ８４を流れることにより、生成用タンク８０に貯留されるリン酸水溶液の温度がしきい値温度ＴＴに維持される。また、リン酸水溶液が図２のフィルタ８２を流れることにより、リン酸水溶液に含まれる不純物が除去される。

上記のように、シリコン含有液が供給される前の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、ヒータ８４により加熱されたリン酸水溶液が図２のフィルタ８２を流れる。それにより、フィルタ８２は予め加熱されている。したがって、時刻ｔ３でフィルタ８２を流れるリン酸水溶液の温度が低下することが防止される。

時刻ｔ３の経過後、リン酸水溶液が生成用タンク８０、連結管４０ｘおよび循環配管８７ａを流れる状態で、図２のバルブ８１が開かれる。それにより、生成用タンク８０内で目標シリコン濃度に調整されたリン酸水溶液が、主管４０ａを通して図１の第２のタンク６または第３のタンク７に供給される。

上記のように、本例では、シリコン含有液が供給された後、シリコン粒子の均一な分散が判定されない限り、リン酸水溶液が図２のフィルタ８２に送られない。それにより、シリコン含有液の供給後、局部的に集中したシリコン粒子の塊がフィルタ８２に捕捉されない。したがって、シリコン粒子によるフィルタ８２の目詰まりが防止される。また、リン酸水溶液が連結管４０ｘ、バイパス管８６ａおよび循環配管８７ａを循環することにより、リン酸水溶液が攪拌される。それにより、リン酸水溶液中のシリコン粒子が短時間で均一に分散される。

その後、シリコン含有液のシリコン粒子がリン酸水溶液中に均一に分散されたことが判定されると、リン酸水溶液がフィルタ８２を流れる。このとき、リン酸水溶液中に分散されたシリコン粒子は、フィルタ８２により捕捉されない。それにより、リン酸水溶液に供給されたシリコン粒子の全てをリン酸水溶液中に溶け込ませることができる。このようにして、リン酸水溶液のシリコン濃度を目標シリコン濃度に正確かつ均一に調整することができる。

本実施の形態においては、時刻ｔ３の経過後、図２のシリコン濃度計８９ａによるシリコン濃度の測定値に基づいて生成用タンク８０内のシリコン濃度の調整が行われてもよい。この調整時においても、生成用タンク８０にシリコン含有液が供給される場合には、シリコン含有液の供給からシリコン粒子が均一に分散されるまでの間リン酸水溶液がフィルタ８２に送られない。

（４）基板処理装置の動作
処理部１により複数の基板Ｗが処理される際の基板処理装置１００の一連の動作を説明する。図４は、図１の第１、第２および第３のタンク５，６，７にそれぞれ関連する動作内容を示すタイムチャートである。図５〜図９は、図４の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１７における基板処理装置１００の動作を示す模式図である。以下の説明では、図２の新液供給装置８内の動作の説明は省略する。

第１、第２および第３のタンク５，６，７においては、貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂに第１基準高さＬ１および第２基準高さＬ２が設定されている。第１基準高さＬ１は貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂの底部近傍に設定され、第２基準高さＬ２は第１基準高さＬ１よりも高く貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂの上端部近傍に設定される。

第１基準高さＬ１は、例えば各貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂにより貯留可能な最大容量の１／５程度の液体が各貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂに貯留される場合の液面高さに設定される。また、第２基準高さＬ２は、例えば各貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂの最大容量の４／５程度の液体が各貯留槽５ｂ，６ｂ，７ｂに貯留される場合の液面高さに設定される。

初期状態においては、基準リン酸濃度を有するとともに基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が、第１および第２のタンク５，６に貯留されている。第１および第２のタンク５，６においては、リン酸水溶液の液面高さは第２基準高さＬ２に維持されている。

さらに、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有しないリン酸水溶液が、第３のタンク７に貯留されている。第３のタンク７においては、リン酸水溶液の液面高さは第１基準高さＬ１に維持されている。図１のバルブ１２，１７，２１，２６，３１，３６，４１，４２，５１，５２は閉じられている。

初期状態から基板処理装置１００の電源がオン状態になると、図１のヒータ１１，１４，２３，３３、ポンプ１５，２４，３４および新液供給装置８の動作が開始される。この状態で、処理部１のスピンチャック２に１枚目の基板Ｗが搬入される。また、スピンチャック２により基板Ｗが保持され、回転される。

その後の図４の時刻ｔ１１で、図１の制御部９は、図１のバルブ１２，１７を開く。それにより、図５に太い矢印Ａ１で示すように、貯留槽５ｂ内のリン酸水溶液がポンプ１５により吸引され、ヒータ１４を通してフィルタ１３に送られる。ヒータ１４は、第１の供給配管１０を流れるリン酸水溶液を所定温度（例えば１５０℃）に加熱する。フィルタ１３は、リン酸水溶液をろ過することにより不純物を除去する。

図５に太い矢印Ａ２で示すように、ヒータ１４およびフィルタ１３を通過したリン酸水溶液の一部は、さらにヒータ１１を通して加熱されつつ処理液ノズル３に送られる。それにより、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が、処理液ノズル３から基板Ｗに供給される。なお、ヒータ１１と処理液ノズル３との間には、ＤＩＷ供給系９１から適宜ＤＩＷが供給される。第１のタンク５から処理液ノズル３へのリン酸水溶液の供給は、図４に示すように、基板Ｗの処理が終了されるまで継続される。

一方、図５に太い矢印Ａ３で示すように、ヒータ１４およびフィルタ１３を通過したリン酸水溶液の残りは、循環配管１６を通して第１のタンク５の循環槽５ａに戻される。第１のタンク５内では、循環槽５ａから溢れるリン酸水溶液が貯留槽５ｂに流れ込む。このように、貯留槽５ｂ内のリン酸水溶液が、加熱およびろ過されつつ第１の供給配管１０、循環配管１６および循環槽５ａを通して貯留槽５ｂ内に戻される。それにより、貯留槽５ｂ内のリン酸水溶液の温度および清浄度がほぼ一定に保たれる。

上記のように、貯留槽５ｂに貯留されたリン酸水溶液の一部を加熱およびろ過しつつ再び貯留槽５ｂに戻すことにより、貯留槽内のリン酸水溶液の温度および清浄度を一定に保つ動作を循環温調と呼ぶ。

時刻ｔ１１においては、制御部９はさらに図１のバルブ５２を開く。それにより、図５に太い矢印Ａ４で示すように、処理部１のカップＣＵにより回収される使用済みのリン酸水溶液が、主管５０ａおよび枝管５０ｃを通して第３のタンク７の貯留槽７ｂに送られる。このように、基板Ｗに供給された使用済みのリン酸水溶液を貯留槽７ｂに送る動作を液回収と呼ぶ。

時刻ｔ１１においては、制御部９はさらに図１のバルブ２６，３６を開く。これにより、図５に太い矢印Ａ５，Ａ６で示すように、第２のタンク６および第３のタンク７においても第１のタンク５と同様の循環温調が行われる。第１のタンク５、第２のタンク６および第３のタンク７における循環温調は、基板Ｗの処理が終了されるまで継続される。

ここで、第３のタンク７において液回収および循環温調が行われる際に、貯留槽７ｂに貯留されるリン酸水溶液のリン酸濃度は基準リン酸濃度とは異なる。そこで、制御部９は、第３のタンク７のリン酸濃度計Ｓ１の測定値に基づいて、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度が基準リン酸濃度に近づくようにＤＩＷ供給系９１、窒素ガス供給系９２およびリン酸水溶液供給系９３を制御する。

例えば、制御部９は、リン酸濃度計Ｓ１からの測定値が基準リン酸濃度よりも高い場合に、貯留槽７ｂにＤＩＷが供給されるようにＤＩＷ供給系９１を制御する。それにより、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度が低下し、基準リン酸濃度に調整される。

また、制御部９は、リン酸濃度計Ｓ１からの測定値が基準リン酸濃度よりも低い場合に、基準リン酸濃度よりも高いリン酸濃度を有するリン酸水溶液が貯留槽７ｂに供給されるようにリン酸水溶液供給系９３を制御する。それにより、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度が上昇し、基準リン酸濃度に調整される。

また、制御部９は、リン酸濃度計Ｓ１からの測定値が基準リン酸濃度よりも低い場合に、窒素ガスが貯留槽７ｂに供給されるように窒素ガス供給系９２を制御する。この場合、貯留槽７ｂ内のリン酸水溶液の蒸発が促進される。それにより、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度が上昇し、基準リン酸濃度に調整される。

なお、制御部９は、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度を上昇させるために、高いリン酸濃度を有するリン酸水溶液および窒素ガスのうち一方を貯留槽７ｂに供給してもよいし、両方を貯留槽７ｂに供給してもよい。

上記のように、貯留槽７ｂ内のリン酸水溶液のリン酸濃度を基準リン酸濃度に調整する動作をリン酸濃度調整と呼ぶ。

時刻ｔ１２で、第１のタンク５の貯留槽５ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２よりも所定の高さ分下降したことが液面センサＳ３により検出される。この場合、制御部９は図１のバルブ２１を開く。

それにより、図６に太い矢印Ａ７で示すように、第２のタンク６の貯留槽６ｂから枝管２０ｂを通してフィルタ２２を通過したリン酸水溶液の一部が、主管２０ａを通して第１のタンク５の貯留槽５ｂに送られる。こうして、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が、第２のタンク６から第１のタンク５に供給される。それにより、貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２に向かって上昇し、貯留槽６ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２から下降する。

時刻ｔ１３で、第１のタンク５の貯留槽５ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２に等しくなったことが液面センサＳ３により検出される。この場合、制御部９は、図１のバルブ２１を閉じることにより第２のタンク６から第１のタンク５へのリン酸水溶液の供給を停止する。

時刻ｔ１３においては、制御部９は、さらに図１のバルブ５２を閉じ、バルブ５１を開く。それにより、図７に太い矢印Ａ８で示すように、処理部１のカップＣＵにより回収される使用済みのリン酸水溶液が、第２のタンク６の貯留槽６ｂに送られる。第２のタンク６では液回収と並行してリン酸濃度調整も行われる。一方、図４に示すように、第３のタンク７では、液回収が停止され、リン酸濃度調整が継続される。

ここで、枚葉式の基板処理装置においては、リンス処理等により一部の処理液が廃棄される。そのため、基板Ｗの処理に用いられる処理液を全て回収することはできない。したがって、貯留槽５ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２に維持された状態で貯留槽６ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２から第１基準高さＬ１まで下降しても、貯留槽７ｂ内の液面高さは第１基準高さＬ１から第２基準高さＬ２まで上昇しない。

そこで、制御部９は、第３のタンク７の液面センサＳ３（図１）の検出値およびシリコン濃度計Ｓ２の測定値に基づいて、貯留槽７ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２まで上昇するとともに貯留槽７ｂ内のリン酸水溶液のシリコン濃度が基準シリコン濃度に近づくように、図１のバルブ４２および新液供給装置８を制御する。

例えば、制御部９は、第３のタンク７のシリコン濃度計Ｓ２からの測定値が基準シリコン濃度に等しい場合に、目標シリコン濃度を基準シリコン濃度に設定する。また、制御部９は、その目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が生成されるように新液供給装置８を制御した後、図１のバルブ４２を開く。それにより、図７に太い矢印Ａ９で示すように、目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が新液供給装置８から第３のタンク７に供給される。その結果、貯留槽７ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２まで上昇するとともに、貯留槽７ｂ内のシリコン濃度が基準シリコン濃度で維持される。

一方、制御部９は、第３のタンク７のシリコン濃度計Ｓ２からの測定値が基準シリコン濃度よりも低い場合に、目標シリコン濃度を基準シリコン濃度よりも高く設定する。また、制御部９は、その目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が生成されるように新液供給装置８を制御した後、図１のバルブ４２を開く。それにより、基準シリコン濃度よりも高いシリコン濃度を有するリン酸水溶液が新液供給装置８から第３のタンク７に供給される。その結果、貯留槽７ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２まで上昇するとともに、貯留槽７ｂ内のシリコン濃度が上昇し、基準シリコン濃度に調整される。

他方、制御部９は、第３のタンク７のシリコン濃度計Ｓ２からの測定値が基準シリコン濃度よりも高い場合に、目標シリコン濃度を基準シリコン濃度よりも低く設定する。また、制御部９は、その目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が生成されるように新液供給装置８を制御した後、図１のバルブ４２を開く。それにより、基準シリコン濃度よりも低いシリコン濃度を有するリン酸水溶液が新液供給装置８から第３のタンク７に供給される。その結果、貯留槽７ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２まで上昇するとともに、貯留槽７ｂ内のシリコン濃度が低下し、基準シリコン濃度に調整される。

上記のように、貯留槽７ｂ内の液面高さを第２基準高さＬ２まで上昇させるとともにリン酸水溶液のシリコン濃度を基準シリコン濃度に調整する動作をシリコン濃度調整と呼ぶ。

本実施の形態においては、シリコン濃度調整が行われる場合、そのシリコン濃度調整と並行してリン酸濃度調整も行われる。それにより、新液供給装置８から第３のタンク７に供給されるリン酸水溶液が基準リン酸濃度を有しない場合でも、貯留槽７ｂ内のリン酸濃度が基準リン酸濃度に調整される。

時刻ｔ１４で、第３のタンク７の貯留槽７ｂに基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が貯留されていることがリン酸濃度計Ｓ１およびシリコン濃度計Ｓ２からの測定値により検出される。この場合、制御部９は、図１のバルブ４２を閉じることにより新液供給装置８から第３のタンク７へのリン酸水溶液の供給を停止し、第３のタンク７でのシリコン濃度調整を終了する。同時に、制御部９は、第３のタンク７におけるリン酸濃度調整も終了する。

本実施の形態では、第２のタンク６および第３のタンク７においてシリコン濃度調整が開始されてから完了するまでに必要な時間は、基板Ｗの処理により貯留槽５ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２から第１基準高さＬ１まで下降するために必要な時間に比べて十分に短い。

時刻ｔ１４においては、制御部９は、さらに図１のバルブ３１を開く。それにより、図８に太い矢印Ａ１０で示すように、第３のタンク７の貯留槽７ｂから枝管２０ｃを通してフィルタ３２を通過したリン酸水溶液の一部が、主管２０ａを通して第１のタンク５の貯留槽５ｂに送られる。このようにして、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が、第３のタンク７から第１のタンク５に供給される。それにより、貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２に向かって上昇し、貯留槽７ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２から下降する。

時刻ｔ１５で、第１のタンク５の液面高さが第２基準高さＬ２に等しくなったことが液面センサＳ３により検出される。この場合、制御部９は、図１のバルブ３１を閉じることにより第３のタンク７から第１のタンク５へのリン酸水溶液の供給を停止する。

時刻ｔ１５においては、制御部９は、第２のタンク６の液面センサＳ３（図１）の検出値およびシリコン濃度計Ｓ２の測定値に基づいて、貯留槽６ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２まで上昇するとともに貯留槽６ｂ内のリン酸水溶液のシリコン濃度が基準シリコン濃度に近づくように、図１のバルブ４１および新液供給装置８を制御する。

具体的には、制御部９は、新液供給装置８により生成されるべきリン酸水溶液の目標シリコン濃度を算出し、算出された目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が生成されるように新液供給装置８を制御した後、図１のバルブ４１を開く。

それにより、図９に太い矢印Ａ１１で示すように、目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が新液供給装置８から第２のタンク６に供給される。このようにして、貯留槽６ｂ内のリン酸水溶液のシリコン濃度が基準シリコン濃度に調整される。また、このシリコン濃度調整と並行してリン酸濃度調整も行われる。

時刻ｔ１５においては、制御部９は、さらに図１のバルブ５１を閉じ、図１のバルブ５２を開く。それにより、図９に太い矢印Ａ４で示すように、処理部１のカップＣＵにより回収される使用済みのリン酸水溶液が、主管５０ａおよび枝管５０ｃを通して第３のタンク７の貯留槽７ｂに送られる。同時に、制御部９は、第３のタンク７におけるリン酸濃度調整を開始する。

時刻ｔ１６で、第２のタンク６の貯留槽６ｂに基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が貯留されていることがリン酸濃度計Ｓ１およびシリコン濃度計Ｓ２の測定値により検出される。この場合、制御部９は、図１のバルブ４１を閉じることにより新液供給装置８から第２のタンク６へのリン酸水溶液の供給を停止し、第２のタンク６でのシリコン濃度調整を終了する。同時に、制御部９は、第２のタンク６におけるリン酸濃度調整も終了する。

時刻ｔ１６においては、制御部９は、さらに図１のバルブ２１を開く。この場合、上記のように、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が、第２のタンク６から第１のタンク５に供給される。それにより、貯留槽５ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２に向かって上昇し、貯留槽６ｂ内の液面高さは第２基準高さＬ２から下降する。

時刻ｔ１７で、第１のタンク５の貯留槽５ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２に等しくなったことが液面センサＳ３により検出される。この場合、制御部９は、図１のバルブ２１を閉じることにより第２のタンク６から第１のタンク５へのリン酸水溶液の供給を停止する。

時刻ｔ１７以降では、基板Ｗの処理が停止されるまで、時刻ｔ１３から時刻ｔ１５までの動作と時刻ｔ１５から時刻ｔ１７までの動作とが繰り返される。それにより、第１のタンク５においては、基準リン酸濃度および基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液が常に保持される。

（５）効果
本実施の形態に係る新液供給装置８においては、生成用タンク８０にリン酸水溶液が貯留されかつリン酸水溶液がフィルタ８２に送られることなくバイパス管８６ａを流れる状態で、リン酸水溶液中のシリコン濃度を目標シリコン濃度とするためのシリコン含有液が生成用タンク８０に供給される。

それにより、シリコン含有液の供給後、局部的に集中したシリコン粒子の塊がフィルタ８２に捕捉されない。したがって、シリコン粒子によるフィルタ８２の目詰まりが防止される。また、リン酸水溶液が連結管４０ｘ、バイパス管８６ａおよび循環配管８７ａを循環することにより、リン酸水溶液が攪拌される。それにより、リン酸水溶液中のシリコン粒子が短時間で均一に分散される。

その後、シリコン含有液のシリコン粒子がリン酸水溶液中に均一に分散されたことが判定されると、図２のバルブ８３が開かれることによりリン酸水溶液がフィルタ８２を流れる。この場合、リン酸水溶液中の不純物がフィルタ８２により除去される。一方、リン酸水溶液中に分散されたシリコン粒子は、フィルタ８２により捕捉されない。それにより、リン酸水溶液に供給されたシリコン粒子の全てをリン酸水溶液中に溶け込ませることができる。

その後、生成用タンク８０に貯留されたリン酸水溶液が、フィルタ８２を通して第２のタンク６または第３のタンク７に供給される。第２のタンク６または第３のタンク７においては、目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液により、リン酸水溶液のシリコン濃度を基準シリコン濃度に正確に調整することができる。

これらの結果、均一なシリコン濃度を有する処理液を短時間で安定して生成することができる。その結果、基板Ｗ上のシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜を選択的にエッチングする処理を正確かつ容易に短時間で行うことが可能となる。

上記の新液供給装置８においては、生成用タンク８０が円筒状の側壁を有する。この場合、生成用タンク８０の側壁の内面に角部が存在しないので、生成用タンク８０の内部にシリコン粒子が滞留する領域が発生しにくい。そのため、リン酸水溶液により効率よくシリコン粒子を溶け込ませることができる。

なお、生成用タンク８０には、生成用タンク８０内部のリン酸水溶液の滞留を防止するためのバブリング機能が設けられてもよい。また、生成用タンク８０に、生成用タンク８０内のリン酸水溶液を攪拌する攪拌装置が設けられてもよい。これらの場合、生成用タンク８０にシリコン含有液が供給された場合に、リン酸水溶液中のシリコン粒子をより短時間でより均一に分散させることができる。

（６）他の実施の形態
（６−１）上記の実施の形態では、目標シリコン濃度を有するリン酸水溶液が新液供給装置８により生成され、生成されたリン酸水溶液が第２のタンク６または第３のタンク７に供給される。第２のタンク６または第３のタンク７においてリン酸水溶液のシリコン濃度が基準シリコン濃度に調整される。調整されたリン酸水溶液が第１のタンク５に供給される。

上記の例に限らず、基板処理装置１００は、以下に示す構成および動作を有してもよい。図１０は、他の実施の形態に係る基板処理装置１００の構成を示す模式図である。図１０の基板処理装置１００は、以下の点が図１の基板処理装置１００と異なる。

以下の説明では、枝管２０ｂのうちバルブ２１と第２のタンク６とをつなぐ部分を上流枝管部ｂ１と呼び、枝管２０ｂのうちバルブ２１と主管２０ａとをつなぐ部分を下流枝管部ｂ２と呼ぶ。また、枝管２０ｃのうちバルブ３１と第３のタンク７とをつなぐ部分を上流枝管部ｃ１と呼び、枝管２０ｃのうちバルブ３１と主管２０ａとをつなぐ部分を下流枝管部ｃ２と呼ぶ。図１０では、上流枝管部ｂ１，ｃ１を点線で表す。

図１０の基板処理装置１００には、図１の新液供給装置８が設けられない。ヒータ２３とフィルタ２２との間の上流枝管部ｂ１の部分にバルブ１８３が設けられる。また、ヒータ２３とバルブ１８３との間の上流枝管部ｂ１の部分とフィルタ２２とバルブ２１との間の上流枝管部ｂ１の部分とをつなぐようにバイパス管１８６ａが設けられる。バイパス管１８６ａには、バルブ１８６ｂが介挿されている。

また、ヒータ３３とフィルタ３２との間の上流枝管部ｃ１の部分にバルブ２８３が設けられる。また、ヒータ３３とバルブ８３との間の上流枝管部ｃ１の部分とフィルタ３２とバルブ３１との間の上流枝管部ｃ１の部分とをつなぐようにバイパス管２８６ａが設けられる。バイパス管２８６ａには、バルブ２８６ｂが介挿されている。

また、バルブ２６と第２のタンク６との間の循環配管２５の部分、およびバルブ３６と第３のタンク７との間の循環配管３５の部分には、シリコン含有液供給系９４が接続されている。

さらに、循環槽６ａ，７ａに図１のシリコン濃度計Ｓ２が設けられる代わりに、分散状態判定部８９が第２のタンク６および第３のタンク７に接続される。それにより、図２のシリコン濃度計８９ａが循環槽６ａ，７ａ内のシリコン濃度を測定する。

図１０の基板処理装置１００においても、図４のタイムチャートに従って基板Ｗの処理が行われる。ただし、第３のタンク７におけるシリコン濃度調整時に、図１０の基板処理装置１００は以下のように動作する。なお、シリコン濃度調整が行われない間、バルブ１８３，２８３は開かれた状態に維持される。また、バルブ１８６ｂ，２８６ｂは閉じられた状態に維持される。

図４の時刻ｔ１３において、制御部９は、第３のタンク７の液面センサＳ３および図２のシリコン濃度計８９ａの測定値に基づいて、バルブ２８３，２８６ｂおよびシリコン含有液供給系９４を制御する。具体的には、制御部９は、第３のタンク７の液面センサＳ３および図２のシリコン濃度計８９ａの測定値に基づいて、基準シリコン濃度を有するリン酸水溶液を第２基準高さＬ２分貯留するために必要なリン酸水溶液およびシリコン含有液の量を算出する。

続いて、制御部９は、リン酸水溶液の液面が第２基準高さＬ２に達するように、リン酸水溶液供給系９３を制御する。リン酸水溶液の液面が第２基準高さＬ２に達すると、制御部９は、バルブ２８３を閉じ、バルブ２８６ｂを開く。それにより、フィルタ２２がバイパス管２８６ａによりバイパスされる。同時に、制御部９は、シリコン含有液供給系９４を制御することにより、算出された量のシリコン含有液を第３のタンク７内に供給する。

その後、分散状態判定部８９によりシリコン粒子が均一に分散されたことが判定されることにより、制御部９はバルブ２８３を開き、バルブ２８６ｂを閉じる。それにより、リン酸水溶液が、貯留槽７ｂ、上流枝管部ｃ１および循環配管３５を流れる。このようにして、貯留槽７ｂ内の液面高さが第２基準高さＬ２まで上昇するとともに貯留槽７ｂ内のリン酸水溶液のシリコン濃度が基準シリコン濃度に調整される。

第２のタンク６におけるシリコン濃度調整時においても、第３のタンク７におけるシリコン濃度調整時と同様の動作が行われる。

本例においても、シリコン含有液が供給された後、シリコン粒子の均一な分散が判定されない限り、リン酸水溶液がフィルタ２２，３２に送られない。それにより、シリコン含有液の供給後、局部的に集中したシリコン粒子の塊がフィルタ２２，３２に捕捉されない。したがって、シリコン粒子によるフィルタ２２，３２の目詰まりが防止される。また、シリコン粒子がフィルタ２２，３２に捕捉されないので、リン酸水溶液に供給されたシリコン粒子の全てをリン酸水溶液中に溶け込ませることができる。それにより、リン酸水溶液のシリコン濃度を基準シリコン濃度に正確かつ均一に調整することができる。

上記のように、本例では、第２のタンク６およびその周辺部材と、第３のタンク７およびその周辺部材とが、図２の新液供給装置８と同様に機能する。それにより、新液供給装置８の生成用タンク８０が不要である。したがって、基板処理装置１００の小型化が実現される。

（６−２）上記の実施の形態では、図２のシリコン含有液供給系９４は、一定量（例えば５ｃｃ）のシリコン含有液を循環配管８７ａに吐出するショットポンプを含む。シリコン含有液供給系９４は、上記の例に限られない。シリコン含有液供給系９４は、ショットポンプに代えて、一定または任意の流量（例えば６〜２５ｃｃ／ｍｉｎ）でシリコン含有液を連続的に吐出可能なポンプを含んでもよい。

（６−３）上記の実施の形態では、図２のシリコン含有液供給系９４は、シリコン含有液を循環配管８７ａに吐出する。シリコン含有液供給系９４は、循環配管８７ａに代えて図２の生成用タンク８０内にシリコン含有液を吐出してもよい。

（６−４）上記の実施の形態では、図２の分散状態判定部８９は、シリコン濃度計８９ａおよび判定部８９ｂから構成される。分散状態判定部８９の構成は上記の例に限られない。例えば分散状態判定部８９として、以下の構成を用いることができる。

例えば、予め定められた量のリン酸水溶液中に予め定められた量のシリコン含有液を供給した後、供給されたシリコン粒子がリン酸水溶液中で均一に分散されるまでの時間を実験により求める。その後、実験結果をテーブルとして判定部８９ｂのメモリに記憶しておく。この場合、判定部８９ｂは、メモリに記憶されたテーブルと計時機能により計測される時間とに基づいて、シリコン粒子がリン酸水溶液に均一に分散されたか否かを判定してもよい。また、この場合、図１の制御部９が判定部８９ｂと同じ判定処理を行ってもよい。

または、図２のシリコン濃度計８９ａに代えて、レーザまたは超音波を用いてリン酸水溶液中のシリコン粒子の分散状態を検出する分散状態検出装置を用いてもよい。この場合、判定部８９ｂは、一定期間シリコン粒子の分散状態が一定の範囲内で維持される場合に、供給されたシリコン粒子がリン酸水溶液中で均一に分散されたことを判定してもよい。

（６−５）上記の実施の形態では、生成用タンク８０は、円筒状の側壁を有する。生成用タンク８０は、上記の例に限らず、楕円筒状の側壁を有してもよいし、角筒状の側壁を有してもよい。

（６−６）上記の処理部１においては、リン酸水溶液を貯留するためのタンクとして第１、第２および第３のタンク５，６，７が用いられる。これに限らず、基板処理装置１００には、さらに多数のタンクが設けられてもよい。

（６−７）上記の処理部１においては、基板Ｗにリン酸水溶液を供給する処理液ノズル３が設けられる。これに加えて、処理部１には、基板Ｗにリンス液を供給するリンス液ノズルが設けられてもよいし、基板Ｗにリン酸水溶液以外の他の薬液を供給する他の処理液ノズルが設けられてもよい。それにより、処理部１における基板Ｗの処理内容が多様化する。

なお、リンス液としては、例えば純水、炭酸水、オゾン水、磁気水、還元水（水素水）もしくはイオン水、またはＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の有機溶剤が挙げられる。

（６−８）上記の実施の形態では、シリコン濃度調整において、第２のタンク６または第３のタンク７に貯留されるリン酸水溶液のシリコン濃度が基準シリコン濃度になるように調整される。これに限らず、シリコン濃度調整では、リン酸水溶液のシリコン濃度が、基準シリコン濃度を含む所定の範囲内に調整されてもよい。この場合、必要に応じて調整される範囲を大きくすることにより、シリコン濃度調整に必要な時間を短くすることができる。

（６−９）上記の実施の形態において、基板処理装置１００は枚葉式の基板処理装置であるが、これに限定されない。基板処理装置１００はバッチ式の基板処理装置であってもよい。

（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、図１および図１０の基板処理装置１００が基板処理装置の例である。図１の基板処理装置１００においては、新液供給装置８、制御部９および分散状態判定部８９が処理液生成部の例であり、フィルタ８２がフィルタの例であり、処理部１が処理ユニットの例であり、リン酸水溶液が第１の溶液の例であり、生成用タンク８０が生成用タンクの例である。

また、シリコン含有液が第２の溶液の例であり、シリコン含有液供給系９４が溶液供給系の例であり、バイパス管８６ａがバイパス経路の例であり、連結管４０ｘ、バイパス管８６ａおよび循環配管８７ａが循環系の例であり、分散状態判定部８９が分散状態判定部の例であり、制御部９およびバルブ８３，８６ｂが切り替え部の例である。

また、ヒータ８４が加熱部の例であり、温度センサＳ４が温度測定部の例であり、図３の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間が第２の溶液が生成用タンクへ供給されるまでの一定時間の例である。

また、シリコン含有液に含まれる有機溶剤が凝集防止剤の例であり、シリコン濃度計８９ａがシリコン濃度計の例であり、時間ＴＩが基準時間の例であり、許容範囲ＲＡが基準範囲の例であり、判定部８９ｂが判定部の例であり、スピンチャック２が保持部の例であり、処理液ノズル３が処理液ノズルの例である。

なお、図１０の基板処理装置１００においては、第２のタンク６、第３のタンク７、制御部９、バイパス管１８６ａ，２８６ａ、循環配管２５，３５、上流枝管部ｂ１，ｃ１、分散状態判定部８９、およびバルブ１８３，１８６ｂ，２８３，２８６ｂが処理液生成部の例であり、フィルタ２２，３２がフィルタの例である。

また、第２のタンク６および第３のタンク７が生成用タンクの例であり、バイパス管１８６ａ，２８６ａがバイパス経路の例であり、上流枝管部ｂ１、バイパス管１８６ａおよび循環配管２５が循環系の例であり、上流枝管部ｃ１、バイパス管２８６ａおよび循環配管３５が循環系の例であり、バルブ１８３，１８６ｂおよび制御部９が切り替え部の例であり、バルブ２８３，２８６ｂおよび制御部９が切り替え部の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。

本発明は、基板の処理に有効に利用することができる。

１ 処理部
２ スピンチャック
２ａ スピンモータ
２ｂ スピンベース
２ｃ チャックピン
３ 処理液ノズル
４ 加熱装置
５ 第１のタンク
５ａ，６ａ，７ａ 循環槽
５ｂ，６ｂ，７ｂ 貯留槽
６ 第２のタンク
７ 第３のタンク
８ 新液供給装置
９ 制御部
１０ 第１の供給配管
１１，１４，２３，３３，８４ ヒータ
１２，１７，２１，２６，３１，３６，４１，４２，４３，５１，５２，５３，８１，８３，８６ｂ，８７ｂ，１８３，１８６ｂ，２８３，２８６ｂ バルブ
１３，２２，３２，８２ フィルタ
１５，２４，３４，８５ ポンプ
１６，２５，３５，８７ａ 循環配管
２０ 第２の供給配管
２０ａ，４０ａ，５０ａ 主管
２０ｂ，２０ｃ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，５０ｂ，５０ｃ 枝管
４０ 第３の供給配管
４０ｘ 連結管
５０ 回収配管
８０ 生成用タンク
８６ａ，１８６ａ，２８６ａ バイパス管
８９ 分散状態判定部
８９ａ シリコン濃度計
８９ｂ 判定部
９１ ＤＩＷ供給系
９２ 窒素ガス供給系
９３ リン酸水溶液供給系
９４ シリコン含有液供給系
１００ 基板処理装置
ｂ１，ｃ１ 上流枝管部
ｂ２，ｃ２ 下流枝管部
ＣＵ カップ
ＲＡ 許容範囲
Ｓ１ リン酸濃度計
Ｓ２ シリコン濃度計
Ｓ３ 液面センサ
Ｓ４ 温度センサ
ＴＣ 目標シリコン濃度
ＴＩ 時間
ＴＴ しきい値温度
Ｗ 基板

Claims (9)

1. シリコンおよびリン酸を含む処理液を生成する処理液生成部と、
   前記処理液生成部により生成された処理液中の不純物を除去するように配置されるフィルタと、
   基板上のシリコン酸化物およびシリコン窒化物のうちシリコン窒化物を選択的に除去するために、前記フィルタにより不純物が除去された処理液を基板に供給する処理ユニットとを備え、
   前記処理液生成部は、
   リン酸を含む第１の溶液を貯留する生成用タンクと、
   前記生成用タンクにシリコン粒子を含む第２の溶液を供給して第１の溶液と混合することにより前記処理液を生成する溶液供給系と、
   前記フィルタをバイパスするように前記処理液を流すバイパス経路と、
   前記生成用タンク内の処理液を前記バイパス経路を通して循環させる第１の状態と前記生成用タンク内の処理液を前記フィルタを通して循環させる第２の状態とに切り替え可能な循環系と、
   前記循環系により循環される処理液中のシリコン粒子が予め定められた程度まで分散されたか否かを判定する分散状態判定部と、
   前記溶液供給系による前記生成用タンクへの第２の溶液の供給後に前記循環系を前記第１の状態に切り替え、前記分散状態判定部によりシリコン粒子が前記予め定められた程度まで分散されたと判定された場合に前記循環系を前記第２の状態に切り替える切り替え部とを含む、基板処理装置。
2. 前記処理液生成部は、
   前記生成用タンクに貯留された第１の溶液を加熱する加熱部と、
   前記加熱部により加熱された第１の溶液の温度を測定する温度測定部とをさらに含み、
   前記切り替え部は、前記溶液供給系による前記生成用タンクへの第２の溶液の供給前に、前記温度測定部により測定された第１の溶液の温度に基づいて、前記溶液供給系により第２の溶液が前記生成用タンクへ供給されるまでの一定時間前記循環系を前記第２の状態に切り替える、請求項１記載の基板処理装置。
3. 第２の溶液は、シリコン粒子の凝集を防止する凝集防止剤をさらに含む、請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記分散状態判定部は、
   前記生成用タンク内の処理液の一部を抽出するとともに抽出された処理液のシリコン濃度を測定するシリコン濃度計と、
   前記シリコン濃度計により測定されたシリコン濃度が予め定められた基準時間の間、予め定められた基準範囲内に維持された場合に、シリコン粒子が前記予め定められた程度まで分散されたと判定する判定部とを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記生成用タンクは、円筒状の側壁を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記処理ユニットは、
   基板を保持する保持部と、
   前記保持部により保持される基板に前記フィルタにより不純物が除去された処理液を供給する処理液ノズルとを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. シリコンおよびリン酸を含む処理液を生成するステップと、
   生成された処理液中の不純物をフィルタにより除去するステップと、
   基板上のシリコン酸化物およびシリコン窒化物のうちシリコン窒化物を選択的に除去するために、前記フィルタにより不純物が除去された処理液を基板に供給するステップとを含み、
   前記処理液を生成するステップは、
   リン酸を含む第１の溶液を生成用タンクに貯留するステップと、
   前記生成用タンクにシリコン粒子を含む第２の溶液を供給して第１の溶液と混合することにより前記処理液を生成するステップと、
   前記フィルタをバイパスするように前記処理液を流すバイパス経路を含む循環系を、前記生成用タンク内の処理液を前記バイパス経路を通して循環させる第１の状態と前記生成用タンク内の処理液を前記フィルタを通して循環させる第２の状態とに切り替えるステップとを含み、
   前記切り替えるステップは、
   前記生成用タンクへの第２の溶液の供給後に、前記循環系を前記第１の状態に切り替えるステップと、
   前記循環系により循環される処理液中のシリコン粒子が予め定められた程度まで分散されたか否かを判定するステップと、
   前記シリコン粒子が予め定められた程度まで分散されたと判定された場合に前記循環系を前記第２の状態に切り替えるステップとを含む、基板処理方法。
8. 前記処理液を生成するステップは、
   前記生成用タンクに貯留された第１の溶液を加熱するステップと、
   加熱された第１の溶液の温度を測定するステップとをさらに含み、
   前記切り替えるステップは、前記生成用タンクへの第２の溶液の供給前に、前記測定するステップにより測定された第１の溶液の温度に基づいて、第２の溶液が前記生成用タンクへ供給されるまでの一定時間前記循環系を前記第２の状態に切り替えるステップをさらに含む、請求項７記載の基板処理方法。
9. 前記除去するステップは、前記生成用タンクと前記フィルタとの間で前記処理液を循環させることを含む、請求項７または８記載の基板処理方法。
   
   

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