JP6940232B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板を処理槽に浸漬させ、エッチング処理や洗浄処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に、処理槽における処理液の濃度制御に関する。
半導体装置の製造工程には、半導体ウェハ等の基板を処理槽に浸漬させることにより、当該基板にエッチング処理や洗浄処理を施す工程が含まれる。このような工程は、複数の処理槽を含む基板処理装置により実行される。そして、この基板処理装置の各処理槽における処理液の濃度は、時間の経過とともに、処理液構成成分の蒸発、分解等によって変化する場合があるので、処理液の濃度を上記のエッチング処理や洗浄処理に適切な範囲内に維持するための濃度制御が行われている。
このような技術としては以下のようなものが公知である。すなわち、この技術においては、濃度測定手段により測定された濃度が、正常濃度範囲内でなければ濃度異常とし、全量液交換を実施する（例えば、特許文献１を参照）。正常濃度範囲内の場合は、目標濃度範囲内（図５：Ｓ０＋、Ｓ０−）であれば測定された濃度の処理液で基板を処理し、第１濃度範囲（図５：Ｓ１＋、Ｓ１−）であれば処理液を所定の量だけ補充して濃度補正を行う。また、第２濃度範囲内（図５：Ｓ２＋、Ｓ２−）であれば、処理液を所定の量だけ排液した後、所定の量だけ液補充を行う。複数の濃度補正範囲を有することにより、濃度を安定して制御することができる。なお、処理液の全量交換、処理液の補充、又は処理液の排液及び補充は、ロットに対する処理が終わり搬出された後、又はロットの投入待ちの状態において行われる（特許文献１：図３、図４）。すなわち、処理液の濃度や温度は、ロットに対する処理の成否に影響する要因であるため、処理中には補充や排液を避けていた。
しかしながら、近年では、例えば三次元ＮＡＮＤの形成など、一度のロットに対する処理で溶解するエッチング対象物の量が従来よりも多いプロセスも存在する。このような場合、ロットに対する処理中における処理液の濃度の変化が大きく、エッチングにおける溶解反応が十分に進行する濃度を維持することができないことがあった。
特開２０１２−７４５５２号公報
そこで、本発明は、一度のエッチング処理で溶解するエッチング対象物の量が多い場合においても、処理槽内の処理液の濃度を安定させるための技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明は、次のような構成とする。
所定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該基板に対してエッチング処理を行う基板処理装置であって、
前記基板に前記エッチング処理を行うための前記処理液が貯留された処理槽と、
前記処理槽に前記薬液又は前記純水を供給する供給部と、
前記処理槽に貯留された前記処理液を排出する排出部と、
前記供給部による前記薬液又は前記純水の供給を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記処理液中の、前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度に関する、基準値よりも高い高濃度閾値と、前記基準値よりも低い低濃度閾値とを用いて、
前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が前記高濃度閾値を超えたと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させると共に、前記処理槽へ前記純水を供給することで、前記処理槽の前記薬液の濃度を低下させつつ部分的に処理液を交換し、
前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が前記低濃度閾値を下回ったと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させると共に、前記処理槽へ前記薬液を供給することで、前記処理槽の前記薬液の濃度を上昇させつつ部分的に処理液を交換する部分液交換処理を実行させる
基板処理装置。
本発明によれば、エッチング処理の実行中においても処理槽から処理液の一部を排出させると共に、薬液又は純水の供給を行う。特に、基板から除去された成分の濃度が高濃度閾値を超えたと判断された場合と、低濃度閾値を下回ったと判断された場合とについて、適切に薬液の濃度を制御できる。よって、例えば三次元ＮＡＮＤの形成のように、エッチングにおいて処理液中に溶解するシリコン窒化膜の量が従来の処理よりも多いプロセスの実行中においても、処理液の濃度を調節することができるようになる。
また、制御部は、エッチング処理により基板から除去された成分の濃度が、高濃度閾値よりも低い高濃度ＦＢ閾値を超え、且つ高濃度閾値を超えないと判断された場合に、処理槽から処理液の一部を排出させずに、処理槽へ純水を供給し、エッチング処理により基板から除去された成分の濃度が低濃度閾値よりも高い低濃度ＦＢ閾値を下回り、且つ低濃度閾値を下回らないと判断された場合に、処理槽から処理液の一部を排出させずに、処理槽へ薬液を供給するようにしてもよい。すなわち、処理液の排出を伴わないフィードバック制御と上述した部分液交換処理とを必要に応じて段階的に実行する。
また、前記処理槽は、前記基板に前記所定の処理を行うための内槽と、当該内槽の周囲に設けられ、当該内槽から溢水した前記処理液が流入する外槽とを有し、前記基板処理装置は、前記外槽の処理液を前記内槽へ還流させる循環路を備え、前記供給部は、前記薬液又は前記純水を前記外槽に供給するようにしてもよい。基板とは別の槽に処理液を補充することで、基板の周囲の処理液の濃度が急激に変化することが抑制される。
また、前記循環路は、内部の処理液を温度調節する調温部と、通過する処理液を濾過する濾過部とを備えるようにしてもよい。このようにすれば、処理液から不純物を除去できると共に、基板の周囲の処理液の温度が急激に変化することが抑制される。
また、前記排出部は、前記外槽の側面鉛直上方に設けられた溢水管であってもよい。このようにすれば、外槽の処理液の水面を浮遊する、エッチングによって発生した不純物等のパーティクルを除去し易くなる。
また、前記供給部は、前記薬液又は前記純水を温度調節する予備温調部を備えるようにしてもよい。このようにすれば、処理槽内の処理液の温度が急激に変化することが抑制される。
また、前記処理液における所定成分の濃度を測定する濃度測定部をさらに備え、前記制御部は、前記濃度測定部が測定した濃度に応じて、前記供給部が供給する前記薬液又は前記純水の量を制御するようにしてもよい。具体的には、濃度をキーとして処理液を補充すれば、処理液の変化に応じて適切な補充ができるようになる。
また、前記制御部は、前記所定の処理の経過時間に基づき、前記供給部が供給する前記薬液又は前記純水の量を制御するようにしてもよい。ここで、経過時間に伴う処理液の濃度のおおよその変化は予めわかる。したがって、経過時間をキーとして予め規定された量の処理液を補充する方法によっても、適切な補充ができるようになる。さらに、処理する基板の数に応じて薬液又は純水の供給量を決めるようにしてもよい。
また、前記所定の処理において前記基板から前記処理液中に溶解した溶質を、前記排出部が排出した処理液から析出させた後に除去し、処理液を再生する再生処理部をさらに含み、前記再生処理部は、再生した処理液を前記処理槽に供給するようにしてもよい。このようにすれば、処理液を再利用することができる。
なお、上述した基板処理装置は、当該装置が実行する基板処理方法として特定することもできる。また、上述した課題を解決するための手段は、適宜組み合わせて使用することが可能である。
本発明によれば、一度のエッチング処理で溶解するエッチング対象物の量が多い場合においても、処理槽内の処理液の濃度を安定させることができる。
実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。 実施例１に係る基板処理装置の機能ブロック図である。 実施例１に係る基板処理装置の処理部における各処理槽の処理液の制御に関わる構成を示す図である。 実施例１に係る処理の一例を示す処理フロー図である。 実施例２に係る処理の一例を示す処理フロー図である。 処理液の再生を行う再生処理部の一例を示す機能ブロック図である。 実施例５に係る処理の一例を示す処理フロー図である。 複数の閾値を設け、処理液中のＳｉＮの濃度に応じて、供給する薬液又は純水の量を変更する例を説明するためのグラフである。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は、本願発明の一態様であり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。
＜実施例１＞
図１は実施例１に係る基板処理装置１の概略構成を示す斜視図である。この基板処理装置１は、主として基板（例えば半導体基板）Ｗに対してエッチング処理や洗浄処理（以下、単に“処理”ともいう）を施すものである。基板処理装置１においては、図１において右奥側に基板Ｗをストックするバッファ部２が配置され、バッファ部２のさらに右奥側には、基板処理装置１を操作するための正面パネル（不図示）が設けられている。また、バッファ部２における正面パネルと反対側には、基板搬出入口３が設けられている。また、基板処理装置１の長手方向における、バッファ部２の反対側（図１において左手前側）から、基板Ｗに対して処理を行う処理部５、７及び９が並設されている。
処理部５、７及び９は、各々二つの処理槽５ａ及び５ｂ、７ａ及び７ｂ、９ａ及び９ｂを有している。また、基板処理装置１には、複数枚の基板Ｗを各処理部５、７及び９における各処理槽の間でのみ図１中の短い矢印の方向及び範囲に対して移動させるための副搬送機構４３が備えられている。また、この副搬送機構４３は、複数枚の基板Ｗを処理槽５ａ及び５ｂ、７ａ及び７ｂ、９ａ及び９ｂに浸漬しまたは、これらの処理槽から引き上げるため、複数枚の基板Ｗを上下にも移動させる。各々の副搬送機構４３には、複数枚の基板Ｗを保持するリフタ１１、１３及び１５が設けられている。さらに基板処理装置１には、複数枚の基板Ｗを各処理部５、７及び９の各々に搬送するために、図１中の長い矢印の方向及び範囲で移動可能な主搬送機構１７が備えられている。
主搬送機構１７は、二本の可動式のアーム１７ａを有している。これらのアーム１７ａには、基板Ｗを載置するための複数の溝（図示省略）が設けられており、図１に示す状態で、各基板Ｗを起立姿勢（基板主面の法線が水平方向に沿う姿勢）で保持する。また、主搬送機構１７における二本のアーム１７ａは、図１中の右斜め下方向から見て、「Ｖ」の字状から逆「Ｖ」の字状に揺動することにより、各基板Ｗを開放する。そして、この動作により、基板Ｗは、主搬送機構１７とリフタ１１、１３及び１５との間で授受されることが可能となっている。
図２には、基板処理装置１の機能ブロック図を示す。上述した主搬送機構１７、副搬送機構４３、処理部５、７、９は、制御部５５によって統括的に制御されている。制御部５５のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部
５５は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えている。本実施例においては、制御部５５のＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより、基板Ｗを各処理部５、７、９に搬送し、プログラムに応じた処理を施すように各部を制御する。上記のプログラムは、記憶部５７に記憶されている。また、記憶部５７には、プログラムが動作する際の基準となる閾値、その他のパラメータを予め保持させておく。
図３は、基板処理装置１の処理部５、７、９における各処理槽５ａ、７ａ、９ａの処理液の制御に関わる構成を示す図である。図３においては、処理部５、７、９における各処理槽５ａ、７ａ、９ａのうち、処理槽７ａを例にとって説明する。以下の処理槽７ａの処理液についての制御と同等または類似の制御が、他の処理槽５ａ、９ａについても適用される。
ここで、半導体ウェハの製造工程においては、例えばシリコン等の単結晶インゴッドをその棒軸方向にスライスし、得られたものに対して面取り、ラッピング、エッチング処理、ポリッシング等の処理が順次施される。その結果、基板表面には上に異なる材料による複数の層、構造、回路が形成される。そして、処理槽７ａにおいて行われる基板Ｗのエッチング処理は、例えば、半導体基板上のパターン形成のための工程であり、基板上に形成されたシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４（ＳｉＮとも記載する）膜）およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）のうちシリコン酸化膜を残してシリコン窒化膜を選択的に除去する目的で行われ、基板Ｗを処理液である高温（１５０℃〜１６０℃）のリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４＋Ｈ２Ｏ）などに所定時間浸漬することにより行われる。
図３において、処理槽７ａは、処理液中に基板Ｗを浸漬させる内槽５０ａと、内槽５０ａの周囲に設けられ内槽５０ａの上端から溢水（オーバーフロー）した処理液が流入する外槽５０ｂとによって構成される二重槽構造を有している。内槽５０ａは、処理液に対する耐食性に優れた石英またはフッ素樹脂材料にて形成された平面視矩形の箱形形状部材である。外槽５０ｂは、内槽５０ａと同様の材料にて形成されており、内槽５０ａの外周上部を囲繞するように設けられている。
また、処理槽７ａには、前述のように、貯留された処理液に基板Ｗを浸漬させるためのリフタ１３が設けられている。リフタ１３は、起立姿勢にて相互に平行に配列された複数（例えば５０枚）の基板Ｗを３本の保持棒によって一括して保持する。リフタ１３は、副搬送機構４３によって上下左右の方向に移動可能に設けられており、保持する複数枚の基板Ｗを内槽５０ａ内の処理液中に浸漬する処理位置（図３の位置）と処理液から上方に引き上げた受渡位置との間で昇降させるとともに、隣の処理槽７ｂへ移動させることが可能となっている。
また、基板処理装置１は、処理液を処理槽７ａに循環させる循環ライン（本発明における「循環路」に相当する）２０を備える。循環ライン２０は、処理槽７ａから排出された処理液を加熱・濾過して再び処理槽７ａに圧送還流させる配管経路であり、具体的には処理槽７ａの外槽５０ｂと内槽５０ａとを流路接続して構成されている。循環ライン２０への吸入口は、外槽５０ｂの下方（図３の例では底面）に設けられている。また、循環ライン２０からの吐出口２５は、内槽５０ａの下方（底面の近傍）に設けられている。
循環ライン２０の経路途中には、上流側から循環ポンプ２１、温調器（本発明における「温調部」に相当する）２２、フィルタ（本発明における「濾過部」に相当する）２３及び、濃度計（本発明における「濃度測定部」に相当する）２４が設けられている。循環ポンプ２１は、循環ライン２０を介して処理液を外槽５０ｂから吸い込むとともに内槽５０
ａに向けて圧送する。温調器２２は、循環ライン２０を流れる処理液を所定の処理温度にまで加熱する。なお、処理槽７ａにも図示省略のヒータが設けられており、処理槽７ａに貯留されている処理液も所定の処理温度を維持するように加熱されている。フィルタ２３は、循環ライン２０を流れる処理液中の異物を取り除くための濾過フィルタである。
また、濃度計２４は、循環ライン２０によって内槽５０ａに環流する処理液の成分のうち、所定の成分（例えば、ＳｉＮ）の濃度を測定する。この濃度計２４によって測定される濃度が最適値となるように、処理槽７ａ内の濃度がフィードバック制御される。
次に、上記構成を有する基板処理装置１の作用についてより詳細に説明する。まず、処理槽７ａに貯留されている処理液中に基板Ｗが浸漬されているか否かに関わらず、循環ポンプ２１は常時一定流量にて処理液を圧送している。循環ライン２０によって処理槽７ａに還流された処理液は内槽５０ａの底部から供給される。これによって、内槽５０ａの内部には底部から上方へと向かう処理液のアップフローが生じる。底部から供給された処理液はやがて内槽５０ａの上端部から溢れ出て外槽５０ｂに流入する。外槽５０ｂに流れ込んだ処理液は外槽５０ｂから循環ライン２０を介して循環ポンプ２１に送られ、再び処理槽７ａに圧送還流されるという循環プロセスが継続して行われる。
このような循環ライン２０による処理液の循環プロセスを実行しつつ、受渡位置にて複数の基板Ｗを受け取ったリフタ１３が処理位置まで降下して内槽５０ａ内に貯留された処理液中に基板Ｗを浸漬させる。これにより、所定時間の処理が行われ、処理が終了した後、リフタ１３が再び受渡位置にまで上昇して基板Ｗを処理液から引き上げる。その後、隣接する処理槽７ｂにおいて、基板Ｗを純水で洗浄する水洗処理が行われる。
上記の他、基板処理装置１には、処理槽７ａの処理液の濃度を制御するための濃度制御装置（本発明における「供給部」に相当する）４０が備えられている。この濃度制御装置４０は、薬液供給源４１と、薬液供給源４１と外槽５０ｂとを結ぶ薬液ライン４２と、純水供給源４６と、純水供給源４６と外槽５０ｂとを結ぶ純水ライン４７とを有する。
薬液ライン４２には、通過する薬液（リン酸）の流量を測定可能な薬液流量計４４と、リン酸の流量を調整可能な薬液補充バルブ４５が備えられている。一方、純水ライン４７には、純水ライン４７を通過する純水の流量を測定する純水流量計４８と、純水の流量を調整する純水補充バルブ４９が備えられている。また、前述の制御部５５が濃度計２４の測定結果に基づいて薬液補充バルブ４５及び、純水補充バルブ４９を制御し、処理槽７ａ内の処理液の濃度を、処理に最適な濃度となるよう制御する。
また、処理槽７ａ（図３の例では、外槽５０ｂの外壁面上方）には、処理液を外部へ排出するための排出口（本発明における「排出部」に相当する）６０が設けられている。排出口６０は、例えば、外槽５０ｂ内の液面が所定の高さを超えた場合に排水するための溢水管（オーバーフロー管）である。具体的には、排出口６０は、内槽５０ａと外槽５０ｂとを区画する、内槽５０ａの外壁よりも低い位置であって、外槽５０ｂの外壁上方に設けられる。濃度制御装置４０によって処理槽７ａに供給された薬液又は純水の量に応じて、排出口６０からは処理液の一部が排出されるようになっている。また、上述した薬液ライン４２及び純水ライン４７の先端にある吐出口は、外槽５０ｂにおいて下方に位置している。換言すれば、薬液ライン４２及び純水ライン４７の吐出口は、外槽５０ｂの底面に設けられた循環ライン２０の吸入口の近傍に設けられている。
なお、図３に示した薬液供給源４１及び純水供給源４６は、予備的に温度調節を行う予備温調部により実現されてもよい。予備温調部は、例えば、薬液供給源４１及び純水供給源４６は隣接する処理槽５ｂ（便宜上、「予備温調ユニット」とも呼ぶ）に設けられる。
すなわち、図１に示した基板処理装置１において、例えば処理槽５ｂで予め昇温させた処理液を、隣接する処理槽７ａの外槽に供給する。処理槽５ｂは、図３に示した処理槽７ａ、温調器２２、フィルタ２３、循環ポンプ２１等を備え、基板Ｗの処理を行わずに処理液を循環させつつ温度調節を行う。基板Ｗの処理を行わないため、ＳｉＮ濃度はゼロである。そして、処理槽５ｂに形成された循環ライン２０の一部から図３の薬液供給源４１にリン酸及び純水を含む処理液を供給し、薬液補充バルブ４５を開くことで処理槽７ａの外槽５０ｂへ処理液が追加される。基板Ｗに対してエッチング処理や洗浄処理を行う処理槽７ａ（処理ユニット）と、予備温調を行う処理槽５ｂ（予備温調ユニット）とを同じ構成にすることで、ユニットの設計やプロセス性能が共通化される。
（処理）
図４は、本実施例における処理の一例を示す処理フロー図である。なお、本実施例では、リン酸を用いたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）エッチングを例に説明する。なお、以下の説明でも処理槽７ａを例とするが、他の処理槽においても同様の処理を行うことができる。
基板処理装置１は、処理を開始すると、所定の濃度の処理液を生成する前処理（図４：Ｓ１）を行う。具体的には、制御部５５は、純水補充バルブ４９を開き、外槽５０ｂへの純水の供給を開始する。また、制御部５５は、純水流量計４８を介して供給量を測定し、所定の量に達した時点で、純水補充バルブ４９を閉じて純水の供給を終了する。その後、薬液補充バルブ４５を開き、外槽５０ｂへの薬液の供給を開始する。また、制御部５５は、循環ライン２０に処理液を循環させ、温度調節を開始する。そして、制御部５５は、薬液流量計４４を介して供給量を測定し、純水の供給量と薬液の供給量との比（すなわち、濃度）が所定の目標値に達したら、薬液補充バルブ４５を閉じて薬液の供給を終了する。その後、処理液の温度が、所定の目標値に達したら、前処理を完了する。なお、前処理を完了しても、処理液は、循環ライン２０の循環を継続する。
また、基板処理装置１は、前処理が完了すると、ロットの搬入を行う（Ｓ２）。本ステップでは、制御部５５は、主搬送機構１７やリフタ１１、１３、１５等を駆動させ、基板Ｗを処理部５、７又は９へ搬送する。複数枚の基板Ｗをまとめて、いわゆるバッチ処理を行うものとする。その後、基板処理装置１は、ロットの浸漬を行う（Ｓ３）。本ステップでは、制御部５５は、リフタ１３を駆動して、基板Ｗを内槽５０ａ内に浸漬する。このようにして、エッチング処理が開始される。
また、基板処理装置１は、処理液のＳｉＮ濃度が所定の閾値を超過したか判断する（Ｓ４）。本ステップでは、制御部５５は、濃度計２４からＳｉＮ成分の濃度を取得し、予め定められた閾値を超えたか判断する。なお、閾値は、例えば上限及び下限が定められており、上限を上回った場合又は下限を下回った場合に閾値を超えたと判断する。
濃度が閾値を超えたと判断された場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、基板処理装置１は、部分液交換処理を行う（Ｓ５）。部分液交換処理とは、処理槽７ａから処理液の一部を排出させると共に、処理槽７ａへ薬液又は純水を供給し、部分的に処理液を交換する処理である。本ステップでは、制御部５５は、濃度制御装置４０によって処理槽７ａへ処理液の補充を行うと共に、外槽５０ｂが溢れる場合には排出口６０から処理液の一部を排出させる。具体的には、ＳｉＮ濃度が上限側の閾値を超えた場合に、純水および薬液（リン酸）を供給する。なお、部分液交換処理は、処理液の濃度が所定の範囲内に収まるまで継続するものとする。
部分液交換処理の後、又はＳ４において処理液のＳｉＮ濃度が閾値を超えていないと判断された場合（Ｓ４：Ｎｏ）、基板処理装置１は、処理を終了するか判断する（Ｓ６）。本ステップでは、制御部５５は、例えばロットの浸漬から所定の時間が経過した場合に、
処理対象の基板Ｗに対するバッチ処理を終了すると判断する。処理を終了しないと判断された場合（Ｓ６：Ｎｏ）、Ｓ４に戻って基板処理装置１は処理を繰り返す。
一方、処理を終了すると判断された場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、基板処理装置１はロットを搬出する（Ｓ７）。本ステップでは、制御部５５は、リフタ１３を駆動して、基板Ｗを内槽５０ａ外に引き上げる。また、制御部５５は、主搬送機構１７やリフタ１１、１３、１５等を駆動させ、基板Ｗを隣接する水洗槽（処理槽７ｂ）へ搬送する。
以上のようにして、１ロット分のバッチ処理が完了する。なお、引き続き他の基板Ｗを処理する場合、図４の前処理（Ｓ１）を省略してロット搬入（Ｓ２）を行うようにしてもよい。
（効果）
本実施例では、エッチング処理中において部分的に処理液の交換を行う。このようにすれば、例えば三次元ＮＡＮＤの形成のように、エッチングにおいて処理液中に溶解するシリコン窒化膜の量が多いプロセスにおいても、処理液の濃度を所定範囲に保つことができるようになる。
ここで、例えばリン酸を用いた窒化膜エッチングでは、処理液の窒化ケイ素（ＳｉＮ）濃度が下がり過ぎた場合、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）まで溶解させてしまうため、処理液の濃度調節が重要となる。すなわち、急に大量のリン酸及び純水を供給すると、窒化ケイ素濃度が下がり過ぎるおそれがあり、好ましくない。また、処理液の温度も、エッチングにおいて所望の溶解反応を起こさせるための重要な要素である。本実施例では、図３に模式的に示すように、処理液（薬液又は純水）を外槽５０ｂへ補充する。外槽５０ｂは、基板Ｗを浸漬する内槽５０ａとは区画された領域であり、外槽５０ｂへ処理液を補充することにより、基板Ｗの周囲の処理液の濃度や温度を急激に変化させないようにしている。また、図３において、薬液ライン４２及び純水ライン４７の吐出口は、外槽５０ｂの底面に設けられた循環ライン２０の吸入口の近傍に設けられている。このようにすれば、新たに供給された薬液や純水がすぐに排出口から排出されることを抑制できる。
また、基板Ｗを処理液中に浸漬させる内槽５０ａから、外槽５０ｂへは、両者を区画する内槽５０ａの外壁上端から溢水した処理液が流入する。また、外槽５０ｂからの排水は、外槽５０ｂの外壁上部に設けられた排出口６０から溢水した処理液を排出するようになっている。このようにすれば、処理液の水面を浮遊する、エッチングによって発生した不純物等のパーティクルを除去し易くなる。
また、循環ライン２０は、処理液を濾過すると共に温度調節し、内槽５０ａの下方に還流させる。このようにすれば、内槽５０ａ内の温度を所定の範囲内に保つことができると共に、基板Ｗの周囲の温度の急激な変化を抑制することができる。
また、エッチング処理においては処理液の温度管理が重要であるところ、予備温調を行うことにより、処理液の補充に伴う温度の変化を低減させることができる。
＜実施例２＞
図５は、実施例２に係る処理の一例を示す処理フロー図である。図５のＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ１５〜Ｓ１７の処理は、図４のＳ１〜Ｓ３、Ｓ５〜Ｓ７の処理と同様であるため、説明を省略する。本実施例では、Ｓ１４において処理の開始から所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）に、部分液交換処理（Ｓ１５）を行う。
バッチ処理において処理する基板の枚数がわかっている場合、処理の開始からどの程度
の時間が経過すると処理液の濃度が許容範囲を逸脱するか予測できる。なお、処理液の入れ替えが必要な量は、処理対象の基板の量に比例して増加する。したがって、本実施例では、予め基板１枚当たり且つ所定の処理時間当たりの処理液の入替量を定義しておき、制御部５５は、処理対象の基板の枚数に応じて入替量を制御する。
このように、例えば処理開始時点を基準とした供給タイミングと供給量を規定した情報（レシピ）に基づいて処理液を補充する態様でも、処理液の濃度を所定範囲に保つことができる。
＜実施例３＞
図３の例では薬液供給源４１に、隣接する処理槽５ｂを利用したが、薬液供給源４１は、工場で製造される常温のリン酸を処理槽７ａに供給する構成であってもよい。
図３の例では薬液ライン４２及び純水ライン４７の吐出口は、外槽５０ｂの底面に設けられた循環ライン２０の吸入口の近傍に設けられており、新たに追加される薬液や純水の多くはまず循環ライン２０に吸入され、温調器２２で昇温されて内槽５０ａに供給されるため、常温の薬液や純水を外槽５０ｂに供給しても内槽５０ａの温度変化を抑制することができる。
＜実施例４＞
図６は、処理液の再生を行う再生処理部の一例を説明するための機能ブロック図である。再生処理部は、処理槽７ａの排出口６０及び予備温調ユニットと接続された冷却タンク７０を含む。冷却タンク７０は、排出口６０から排出された処理液を貯留すると共に冷却し、処理液に溶解したＳｉＮを析出させる。また、冷却タンク７０の流出口にはバルブが設けられ、バルブを開けることによりＳｉＮが析出した後の処理液を予備温調ユニットへ還流させる。その後、冷却タンク７０から還流させられた処理液は、予備温調ユニットで昇温されて、薬液ライン４２を介して処理槽７ａへ戻る。
このようにすれば、処理液中のリン酸を再生し、再度エッチング処理に利用できるようになる。なお、冷却タンク７０の流出口にもフィルタを設け、析出したＳｉＮを除去するようにしてもよい。また、フィルタについてフッ酸を用いてその機能を再生するフィルタ再生部（図示せず）をさらに備えるようにしてもよい。
＜実施例５＞
図７は、実施例５に係る処理の一例を示す処理フロー図である。図７のＳ２１〜Ｓ２４、Ｓ２６〜Ｓ２８の処理は、図４のＳ１〜Ｓ４、Ｓ５〜Ｓ７の処理と同様であるため、説明を省略する。本実施例では、Ｓ２５においてバッチ処理の開始から所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ２５：Ｙｅｓ）に、部分液交換処理（Ｓ２６）を行う。
バッチ処理の開始直後は、温度低下からのリカバリに時間がかかる傾向があるため、本実施例では、所定時間が経過するまで処理液の補充を行わないようにしている。このようにすれば、処理槽内の処理液の温度低下を避けることができる。具体的には、処理ロットが投入されてから処理液が循環し終わる程度の時間は、補充を行わないように制御される。この時間は制御部５５がアクセス可能な記憶部５７（図２）にパラメータとして保存される。例えば、この時間は２〜５分に設定されている。
＜その他＞
薬液の補充を行う薬液ライン４２の吐出口、及び純水の補充を行う純水ライン４７の吐出口は、開口面積が変化する可変ニードルであっても、開口面積が変化しない固定ニードルであってもよい。可変ニードルの場合は、制御部５５は補充流量をパラメータとして流
量を調節する。固定ニードルの場合は、制御部５５は補充を行う時間をパラメータとして流量を調節する。
図８は、複数の閾値を設け、処理液中のＳｉＮの濃度に応じて、供給する薬液又は純水の量を変更する例を説明するためのグラフである。図４のＳ４において用いられる閾値は、段階的に複数規定されていてもよい。なお、閾値は、制御部５５がアクセス可能な記憶部５７（図２）に記憶させておく。例えば、図８に示すように、濃度の目標となる基準値、超過した場合に濃度フィードバック制御を開始する高濃度（上限）側の閾値及び低濃度（下限）側の閾値である「Ｈ（濃度ＦＢ）」及び「Ｌ（濃度ＦＢ）」、超過した場合に部分液交換処理を開始する高濃度側の閾値及び低濃度側の閾値である「Ｈ’（部分液交換）」及び「Ｌ’（部分液交換）」、超過した場合にアラームを発報し、処理を停止させる高濃度側の閾値及び低濃度側の閾値である「ＨＨ（濃度上限異常）」及び「ＬＬ（濃度下限異常）」が規定される。なお、「Ｈ（濃度ＦＢ）」よりも「Ｈ’（部分液交換）」の方が濃度が高い値である。そして、「Ｈ’（部分液交換）」よりも「ＨＨ（濃度上限異常）」の方が濃度が高い値である。また、「Ｌ（濃度ＦＢ）」よりも「Ｌ’（部分液交換）」の方が濃度が低い値である。そして、「Ｌ’（部分液交換）」よりも「ＬＬ（濃度下限異常）」の方が、濃度が低い値である。これらの閾値は、制御部５５がアクセス可能な記憶部５７（図２）のテーブルに予め記憶させておくものとする。テーブルは、予め複数準備しておき、操作者が適宜選択できるようにしてもよい。操作者によるテーブルの入力や選択は、基板処理装置１の正面パネルからなされるようにしてもよいし、外部コンピュータやモバイル端末から通信によりなされるようにしてもよい。
濃度フィードバック制御とは、薬液又は純水を、処理液の排出が起こらない程度の少量補充する処理である。濃度フィードバック制御においては、図８のＨからＨ’までの「濃度ＦＢ制御幅」において、純水を少しずつ供給し、図８のＬからＬ’までの「濃度ＦＢ制御幅」において、薬液を少しずつ供給する。また、部分液交換処理とは、上記実施例と同様に、処理液の一部を排出すると共に、薬液又は純水を補充する処理である。部分液交換処理においては、図８のＨ’からＨＨまでのＥＡＱ幅において、純水を供給すると共に処理槽から溢れた処理液を排出し、Ｌ’からＬＬまでのＥＡＱ幅において、薬液を供給すると共に処理槽から溢れた処理液を排出する。なお、全液交換処理は、部分液交換処理では処理液の再生ができない場合に、処理液をすべて交換する処理である。図８のＨＨを上回った場合、又はＬＬを下回った場合においては、アラームを発報し、処理を停止させる。その後、処理槽等から処理液をすべて排出し、改めて前処理（図３：Ｓ１）から実行する。
また、図４、５及び７の処理フロー図では、部分液交換処理は、ロットの浸漬後、ロットの搬出前に行うようにしていたが、部分液交換処理と、ロットの搬入、浸漬及び搬出とは、独立して実行するようにしてもよい。例えば、複数のロットを連続して処理する場合、処理後のロットの搬出から、新たに処理するロットの搬入及び浸漬までの間も、ＳｉＮ濃度に応じて適宜部分液交換処理を実行する。なお、上記実施例５と組み合わせる場合は、部分液交換処理中に新たなロットの搬入があったとき、新たなロットに対するバッチ処理の開始から所定時間が経過するまでは、部分液交換処理を中断する。
薬液の所定の成分が化学反応により劣化することのほか、処理液に含まれる成分が蒸発すること等によっても、処理液に含まれる薬液の成分の濃度が変化する。上述のようにすれば、複数の閾値に応じて、目標値に近づけるための処理を適宜選択することができる。
また、外槽５０ｂは、平面視において内槽５０ａの全周にわたって設けられていなくてもよい。例えば、内槽５０ａの外壁のうち、外槽５０ｂと隣接する部分の高さが他の部分よりも低くなっていれば、内槽５０ａから溢水した処理液は外槽５０ｂへ流入するように
なる。したがって、外槽５０ｂは、内槽５０ａの周囲の少なくとも一部に設けられていればよい。
また、予めＳｉＮを高濃度に溶解させたリン酸水溶液を準備しておき、図８の「Ｌ（濃度ＦＢ）」や「Ｌ’（部分液交換）」を下回った場合に補充するようにしてもよい。
また、図３の例ではいわゆるインライン式の濃度計を利用する例を示したが、一部の液体を抽出して濃度を測定するサンプリング式の濃度計を用いるようにしてもよい。
また、ＳｉＮ濃度の代わりに水素イオン指数（ｐＨ）や導電率等を測定し、ＳｉＮ濃度に換算するようにしてもよい。
また、図３の例では薬液及び純水を外槽５０ｂに補充しているが、内槽５０ａに補充するようにしてもよい。外槽５０ｂ又は内槽５０ａへの補充は、薬液補充バルブ４５又は純水補充バルブ４９の開閉でなく、ポンプの制御によって所望の量を補充するようにしてもよい。
上述の実施例１〜４、その他の処理は、可能な限り組み合わせて実施することができる。
１・・・基板処理装置
２・・・バッファ部
３・・・基板搬出入口
５、７、９・・・処理部
５ａ、５ｂ、７ａ、７ｂ、９ａ、９ｂ・・・処理槽
１１，１３、１５・・・リフタ
１７・・・主搬送機構
１７ａ・・・アーム
２０・・・循環ライン
２１・・・循環ポンプ
２２・・・温調器
２３・・・フィルタ
２４・・・濃度計
２５・・・吐出口
４０・・・濃度制御装置
４１・・・薬液供給源
４２・・・薬液ライン
４３・・・副搬送機構
４４・・・薬液流量計
４５・・・薬液補充バルブ
４６・・・純水供給源
４７・・・純水ライン
４８・・・純水流量計
４９・・・純水補充バルブ
５０・・・処理槽
５０ａ・・・内槽
５０ｂ・・・外槽
５５・・・制御部
５７・・・記憶部
６０・・・排出口
７０・・・冷却タンク

Claims (16)

  1. 所定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該基板に対してエッチング処理を行う基板処理装置であって、
    前記基板に前記エッチング処理を行うための前記処理液が貯留された処理槽と、
    前記処理槽に前記薬液又は前記純水を供給する供給部と、
    前記処理槽に貯留された前記処理液を排出する排出部と、
    前記供給部による前記薬液又は前記純水の供給を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記処理液中の、前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度の目標となる基準値よりも高い閾値である高濃度閾値と、前記基準値よりも低い閾値である低濃度閾値とを用いて、
    前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が前記高濃度閾値を超えたと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させると共に、前記処理槽へ前記純水を供給することで、前記処理槽の前記薬液の濃度を低下させつつ部分的に処理液を交換し、
    前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が前記低濃度閾値を下回ったと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させると共に、前記処理槽へ前記薬液を供給することで、前記処理槽の前記薬液の濃度を上昇させつつ部分的に処理液を交換する部分液交換処理を実行させる
    基板処理装置。
  2. 前記制御部は、
    前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が、前記高濃度閾値よりも低い高濃度ＦＢ閾値を超え、且つ前記高濃度閾値を超えないと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させずに、前記処理槽へ前記純水を供給し、
    前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が前記低濃度閾値よりも高い低濃度ＦＢ閾値を下回り、且つ前記低濃度閾値を下回らないと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させずに、前記処理槽へ前記薬液を供給する
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記処理槽は、前記基板に前記所定の処理を行うための内槽と、当該内槽の周囲に設けられ、当該内槽から溢水した前記処理液が流入する外槽とを有し、
    前記基板処理装置は、前記外槽の処理液を前記内槽へ還流させる循環路を備え、
    前記供給部は、前記薬液又は前記純水を前記外槽に供給する
    請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 前記循環路は、内部の処理液を温度調節する調温部と、通過する処理液を濾過する濾過部とを備える
    請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記排出部は、前記外槽の側面鉛直上方に設けられた溢水管である
    請求項３又は４に記載の基板処理装置。
  6. 前記供給部は、前記薬液又は前記純水を温度調節する予備温調部を備える
    請求項１から５の何れか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記処理液における所定成分の濃度を測定する濃度測定部をさらに備え、
    前記制御部は、前記濃度測定部が測定した濃度に応じて、前記供給部が供給する前記薬液又は前記純水の量を制御する
    請求項１から６の何れか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記制御部は、前記所定の処理の経過時間に基づき、前記供給部が供給する前記薬液又は前記純水の量を制御する
    請求項１から７の何れか一項に記載の基板処理装置。
  9. 所定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該基板に対してエッチング処理を行う基板処理方法であって、
    前記基板に前記エッチング処理を行うための前記処理液が貯留された処理槽に前記薬液又は前記純水を供給する供給工程と、
    前記処理槽に貯留された前記処理液を排出する排出工程と、
    前記供給工程における前記薬液又は前記純水の供給を制御する制御工程と、
    を備え、
    前記制御工程において、
    前記処理液中の、前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度に関する、基準値よりも高い高濃度閾値と、前記基準値よりも低い低濃度閾値とを用いて、
    前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が前記高濃度閾値を超えたと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させると共に、前記処理槽へ前記純水を供給することで、前記処理槽の前記薬液の濃度を低下させつつ部分的に処理液を交換し、
    前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が前記低濃度閾値を下回ったと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させると共に、前記処理槽へ前記薬液を供給することで、前記処理槽の前記薬液の濃度を上昇させつつ部分的に処理液を交換する部分液交換処理を実行する
    基板処理方法。
  10. 前記制御工程において、
    前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が、前記高濃度閾値よりも低い高濃度ＦＢ閾値を超え、且つ前記高濃度閾値を超えないと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させずに、前記処理槽へ前記純水を供給し、
    前記エッチング処理により前記基板から除去された成分の濃度が前記低濃度閾値よりも高い低濃度ＦＢ閾値を下回り、且つ前記低濃度閾値を下回らないと判断された場合に、前記処理槽から前記処理液の一部を排出させずに、前記処理槽へ前記薬液を供給する
    請求項９に記載の基板処理装置。
  11. 前記処理槽は、前記基板に前記所定の処理を行うための内槽と、当該内槽の周囲に設けられ、当該内槽から溢水した前記処理液が流入する外槽とを有し、
    前記基板処理方法は、前記外槽の処理液を前記内槽へ還流させる循環工程を備え、
    前記供給工程において、前記薬液又は前記純水を前記外槽に供給する
    請求項９又は１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記循環工程において、通過する前記処理液を温度調節すると共に濾過する、請求項１１に記載の基板処理方法。
  13. 前記排出工程において、前記外槽の側面鉛直上方に設けられた溢水管から前記処理液を排出する、請求項１１又は１２に記載の基板処理方法。
  14. 前記供給工程において、供給前の前記薬液又は前記純水を温度調節する
    請求項９から１３の何れか一項に記載の基板処理方法。
  15. 前記処理液における所定成分の濃度を測定する濃度測定工程をさらに備え、
    前記制御工程において、前記濃度測定工程において測定された濃度に応じて、前記供給工程において供給する前記薬液又は前記純水の量を制御する
    請求項９から１４の何れか一項に記載の基板処理方法。
  16. 前記制御工程において、前記所定の処理の経過時間に基づき、前記供給工程において供給する前記薬液又は前記純水の量を制御する
    請求項９から１５の何れか一項に記載の基板処理方法。
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