特開 2024-157086 基板処理装置、及び基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157086

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】基板処理装置、及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20241030BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 B

H01L21/304 631

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071194

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】丸本 洋

(72)【発明者】

【氏名】坂口 慶介

(72)【発明者】

【氏名】矢野 英嗣

【テーマコード（参考）】

5F043

5F057

【Ｆターム（参考）】

5F043AA02

5F043BB02

5F043DD13

5F043EE07

5F043EE08

5F043EE23

5F043EE24

5F043EE25

5F043EE27

5F043FF07

5F043GG10

5F057AA12

5F057BA11

5F057BB03

5F057CA14

5F057DA11

5F057DA29

5F057FA42

5F057FA43

(57)【要約】

【課題】フッ酸と硝酸を含む水溶液を用いた基板表面のエッチングプロファイルの形状を安定化する、技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、フッ酸と硝酸を含む水溶液を基板に供給することで前記基板をエッチングする処理部と、前記水溶液を調製する調液部と、前記調液部から前記処理部に前記水溶液を供給する供給部と、前記処理部から前記調液部に前記水溶液を戻す回収部と、を備える。前記回収部は、前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）を分解する分解部を有する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フッ酸と硝酸を含む水溶液を基板に供給することで前記基板をエッチングする処理部と、
前記水溶液を調製する調液部と、
前記調液部から前記処理部に前記水溶液を供給する供給部と、
前記処理部から前記調液部に前記水溶液を戻す回収部と、
を備え、
前記回収部は、前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）を分解する分解部を有する、基板処理装置。

【請求項2】

前記分解部は、前記水溶液を加熱する加熱器を有する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記回収部は、前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）と窒素酸化物の少なくとも１つを酸素含有ガスによって酸化する酸化部を有する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記回収部は、前記水溶液に溶存する窒素酸化物を脱気する脱気部を有する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。

【請求項5】

フッ酸と硝酸を含む水溶液を基板に供給することで前記基板をエッチングする処理部と、
前記水溶液を調製する調液部と、
前記調液部から前記処理部に前記水溶液を供給する供給部と、
前記処理部から前記調液部に前記水溶液を戻す回収部と、
を備え、
前記回収部は、前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）と窒素酸化物の少なくとも１つを酸素含有ガスによって酸化する酸化部を有する、基板処理装置。

【請求項6】

フッ酸と硝酸を含む水溶液を基板に供給することで前記基板をエッチングする処理部と、
前記水溶液を調製する調液部と、
前記調液部から前記処理部に前記水溶液を供給する供給部と、
前記処理部から前記調液部に前記水溶液を戻す回収部と、
を備え、
前記回収部は、前記水溶液に溶存する窒素酸化物を脱気する脱気部を有する、基板処理装置。

【請求項7】

前記回収部は、前記水溶液を貯留する回収タンクと、前記処理部から前記回収タンクに前記水溶液を送る第１送液ラインと、前記回収タンクから前記調液部に前記水溶液を送る第２送液ラインと、前記第２送液ラインを開閉する開閉弁と、前記回収タンクから排出されるガスに占める窒素酸化物の濃度を検出する濃度検出器と、を有し、
前記基板処理装置は、前記濃度検出器の検出値が許容範囲である場合に前記開閉弁を開く制御を行なう制御部を備える、請求項１、５又は６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記回収部は、前記水溶液を貯留する回収タンクと、前記処理部から前記回収タンクに前記水溶液を送る第１送液ラインと、前記回収タンクから前記調液部に前記水溶液を送る第２送液ラインと、前記第２送液ラインを開閉する開閉弁と、前記回収タンクに貯留されている前記水溶液の色を検出する色検出器と、を有し、
前記基板処理装置は、前記色検出器の検出値が許容範囲である場合に前記開閉弁を開く制御を行なう制御部を備える、請求項１、５又は６に記載の基板処理装置。

【請求項9】

フッ酸と硝酸を含む水溶液を調液部で調製することと、前記調液部から処理部に前記水溶液を供給することと、前記処理部によって前記水溶液を基板に対して供給することで前記基板をエッチングすることと、前記基板に対して供給した前記水溶液を前記処理部から回収部を経由して前記調液部に戻すことと、を有する、基板処理方法であって、
前記回収部において前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）を分解することを有する、基板処理方法。

【請求項10】

前記回収部において前記水溶液を加熱することで前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）を分解することを有する、請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記回収部において前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）と窒素酸化物の少なくとも１つを酸素含有ガスによって酸化することを有する、請求項９又は１０に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記回収部において前記水溶液に溶存する窒素酸化物を脱気することを有する、請求項９又は１０に記載の基板処理方法。

【請求項13】

フッ酸と硝酸を含む水溶液を調液部で調製することと、前記調液部から処理部に前記水溶液を供給することと、前記処理部によって前記水溶液を基板に対して供給することで前記基板をエッチングすることと、前記基板に対して供給した前記水溶液を前記処理部から回収部を経由して前記調液部に戻すことと、を有する、基板処理方法であって、
前記回収部において前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）と窒素酸化物の少なくとも１つを酸素含有ガスによって酸化することを有する、基板処理方法。

【請求項14】

フッ酸と硝酸を含む水溶液を調液部で調製することと、前記調液部から処理部に前記水溶液を供給することと、前記処理部によって前記水溶液を基板に対して供給することで前記基板をエッチングすることと、前記基板に対して供給した前記水溶液を前記処理部から回収部を経由して前記調液部に戻すことと、を有する、基板処理方法であって、
前記回収部において前記水溶液に溶存する窒素酸化物を脱気することを有する、基板処理方法。

【請求項15】

前記回収部は、前記水溶液を貯留する回収タンクと、前記処理部から前記回収タンクに前記水溶液を送る第１送液ラインと、前記回収タンクから前記調液部に前記水溶液を送る第２送液ラインと、前記第２送液ラインを開閉する開閉弁と、前記回収タンクから排出されるガスに占める窒素酸化物の濃度を検出する濃度検出器と、を有し、
前記基板処理方法は、前記濃度検出器の検出値が許容範囲である場合に前記開閉弁を開くことを有する、請求項９、１３又は１４に記載の基板処理方法。

【請求項16】

前記回収部は、前記水溶液を貯留する回収タンクと、前記処理部から前記回収タンクに前記水溶液を送る第１送液ラインと、前記回収タンクから前記調液部に前記水溶液を送る第２送液ラインと、前記第２送液ラインを開閉する開閉弁と、前記回収タンクに貯留されている前記水溶液の色を検出する色検出器と、を有し、
前記基板処理方法は、前記色検出器の検出値が許容範囲である場合に前記開閉弁を開くことを有する、請求項９、１３又は１４に記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の基板処理方法は、基板表面を研削する工程と、研削によって基板表面に形成されたダメージ層を除去する工程と、を有する。ダメージ層を除去する工程は、基板表面に処理液を供給する工程を含む。処理液は、例えばフッ酸と硝酸を含む水溶液である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１４７９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の一態様は、フッ酸と硝酸を含む水溶液を用いた基板表面のエッチングプロファイルの形状を安定化する、技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係る基板処理装置は、フッ酸と硝酸を含む水溶液を基板に供給することで前記基板をエッチングする処理部と、前記水溶液を調製する調液部と、前記調液部から前記処理部に前記水溶液を供給する供給部と、前記処理部から前記調液部に前記水溶液を戻す回収部と、を備える。前記回収部は、前記水溶液に含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）を分解する分解部を有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一態様によれば、フッ酸と硝酸を含む水溶液を用いた基板表面のエッチングプロファイルの形状を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す平面図である。

【図2】図２は、一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3】図３は、エッチング装置の一例を示す断面図である。

【図4】図４は、エッチング液の液回路の一例を示す図である。

【図5】図５は、基板表面のエッチングプロファイルの一例を示す図である。

【図6】図６は、基板表面の中心におけるエッチング量の経時変化の一例を示す図である。

【図7】図７は、亜硝酸濃度調整部の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。本明細書において、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軸方向及びＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

【0009】

図１を参照して、一実施形態に係る基板処理装置１について説明する。基板処理装置１は、基板Ｗを処理する。基板Ｗは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハを含む。基板Ｗは、半導体ウェハの上に形成される複数のデバイスを含んでもよい。デバイスは、例えば電子回路を含む。基板Ｗは、複数枚の半導体ウェハを積層した積層基板であってもよい。積層基板は、複数枚の半導体ウェハを接合することで得られる。

【0010】

基板処理装置１は、搬入出ステーション１０と、処理ステーション２０と、制御装置９０と、を備える。搬入出ステーション１０と、処理ステーション２０とは、この順番で、Ｘ軸負方向側からＸ軸正方向側に並ぶ。

【0011】

搬入出ステーション１０は、載置台１１を備える。載置台１１には、カセットＣ１～Ｃ２が載置される。カセットＣ１は、処理前の基板Ｗを収容する。カセットＣ２は、処理後の基板Ｗを収容する。カセットＣ１、Ｃ２の数は特に限定されない。不図示のカセットが、処理の途中で不具合の生じた基板Ｗを収容してもよい。

【0012】

搬入出ステーション１０は、第１搬送領域１２と、第１搬送装置１３と、を備える。第１搬送領域１２は、載置台１１と後述するトランジション装置２１に隣接する。第１搬送装置１３は、第１搬送領域１２に隣接する複数の装置間で基板Ｗを搬送する。第１搬送装置１３は、基板Ｗを保持する搬送アームと、搬送アームを移動または回転させる駆動部と、を有する。搬送アームは、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向の移動と、鉛直軸を中心とする回転とが可能である。複数の搬送アームが設けられてもよい。

【0013】

処理ステーション２０は、トランジション装置２１と、第２搬送領域２２と、第２搬送装置２３と、研削装置２４と、洗浄装置２５と、エッチング装置２６と、を備える。なお、処理ステーション２０を構成する装置の配置および数は、図１に示す配置および数には限定されない。

【0014】

トランジション装置２１は、基板Ｗを一時的に保管する。トランジション装置２１は、第１搬送領域１２と第２搬送領域２２との間に設けられ、第１搬送装置１３と第２搬送装置２３の間で基板Ｗを中継する。

【0015】

第２搬送領域２２は、トランジション装置２１と、研削装置２４と、洗浄装置２５と、エッチング装置２６とに隣接している。第２搬送装置２３は、第２搬送領域２２に隣接する複数の装置間で基板Ｗを搬送する。第２搬送装置２３は、基板Ｗを保持する搬送アームと、搬送アームを移動または回転させる駆動部と、を有する。搬送アームは、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向の移動と、鉛直軸を中心とする回転とが可能である。複数の搬送アームが設けられてもよい。

【0016】

研削装置２４は、基板Ｗを研削する。基板Ｗを薄化できる。研削装置２４は、基板Ｗの片面を研削してもよいし、基板Ｗの両面を研削してもよい。基板Ｗの両面を研削する場合、基板Ｗの片面と反対面とは別々の研削装置２４で研削してもよい。研削装置２４は、例えば砥石と基板Ｗを回転させながら、砥石を基板Ｗに押し当てることで、基板Ｗを研削する。

【0017】

洗浄装置２５は、基板Ｗを洗浄する。基板Ｗに付着した研削屑を除去できる。研削装置２４が基板Ｗの両面を研削する場合、洗浄装置２５が基板Ｗの両面を洗浄する。基板Ｗの片面と反対面とは別々の洗浄装置２５で洗浄してもよい。洗浄装置２５は、例えばブラシまたはスポンジで基板Ｗをスクラブ洗浄する。

【0018】

エッチング装置２６は、基板Ｗに対して処理液を供給することで基板Ｗをエッチングする。基板Ｗの研削によって生じたダメージ層を除去でき、基板Ｗの割れを抑制できる。研削装置２４が基板Ｗの両面を研削する場合、エッチング装置２６が基板Ｗの両面をエッチングする。基板Ｗの片面と反対面とは別々のエッチング装置２６でエッチングしてもよい。エッチング装置２６の詳細は、後述する。

【0019】

制御装置９０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算部９１と、メモリなどの記憶部９２と、を備える。記憶部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。制御装置９０は、記憶部９２に記憶されたプログラムを演算部９１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。基板処理装置１を構成するユニットごとにユニットの動作を制御するユニット制御部が設けられ、複数のユニット制御部を統括制御するシステム制御部が設けられてもよい。ユニット制御部とシステム制御部とで制御装置９０が構成されてもよい。制御装置９０は、制御部の一例である。

【0020】

次に、図２を参照して、一実施形態に係る基板処理方法について説明する。基板処理方法は、例えばステップＳ１０１～Ｓ１０３を有する。ステップＳ１０１～Ｓ１０３は、制御装置９０による制御下で実施される。

【0021】

先ず、第１搬送装置１３が、基板ＷをカセットＣ１から取り出し、トランジション装置２１に搬送する。次に、第２搬送装置２３が、トランジション装置２１から基板Ｗを取り出し、研削装置２４に搬送する。

【0022】

次に、研削装置２４が、基板Ｗを研削する（ステップＳ１０１）。基板Ｗを薄化できる。その後、第２搬送装置２３が、基板Ｗを研削装置２４から取り出し、洗浄装置２５に搬送する。

【0023】

次に、洗浄装置２５が、基板Ｗを洗浄する（ステップＳ１０２）。基板Ｗに付着した研削屑を除去できる。その後、第２搬送装置２３が、基板Ｗを洗浄装置２５から取り出し、エッチング装置２６に搬送する。

【0024】

次に、エッチング装置２６が、基板Ｗをエッチングする（ステップＳ１０３）。基板Ｗの研削によって生じたダメージ層を除去でき、基板Ｗの割れを抑制できる。その後、第２搬送装置２３が、基板Ｗをエッチング装置２６から取り出し、トランジション装置２１に搬送する。

【0025】

最後に、第１搬送装置１３が、基板Ｗをトランジション装置２１から取り出し、カセットＣ２に収納する。

【0026】

なお、基板処理方法は、ステップＳ１０３を有していればよい。例えば、基板処理方法は、基板Ｗを研削すること（ステップＳ１０１）の代わりに、基板Ｗの内部にレーザー光線で改質層を形成し、改質層を起点に基板Ｗを分割することを含んでもよい。いずれにしろ、基板Ｗを薄化できる。

【0027】

次に、図３を参照して、エッチング装置２６の一例について説明する。エッチング装置２６は、処理部の一例である。処理部は、基板Ｗに処理液を供給する。処理部は、本実施形態では基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式であるが、基板Ｗを複数枚ずつ同時に処理するバッチ式でもよい。以下、枚葉式の処理部について説明する。

【0028】

エッチング装置２６は、例えば、処理容器３１と、基板保持部３４と、基板回転部３５と、ノズル３６と、ノズル移動部３７と、カップ３８と、排液管３９と、排気管４０と、を有する。

【0029】

処理容器３１は、基板保持部３４などを収容する。処理容器３１の側壁部には、ゲート３２と、ゲート３２を開閉するゲートバルブ３３と、が設けられる。基板Ｗは、第２搬送装置２３（図１参照）によってゲート３２を介して処理容器３１の内部に搬入される。次に、基板Ｗは、処理容器３１の内部において処理液で処理される。その後、基板Ｗは、第２搬送装置２３によってゲート３２を介して処理容器３１の外部に搬出される。

【0030】

基板保持部３４は、処理容器３１の内部に設けられ、基板Ｗを水平に保持する。基板保持部３４は、例えば基板Ｗの外周部を保持する爪部３４ａを有する。爪部３４ａは、基板Ｗの周方向に等間隔で複数設けられる。なお、図示しないが、基板保持部３４は、基板Ｗの下面を真空吸着してもよい。

【0031】

基板回転部３５は、基板保持部３４を回転させることで、基板保持部３４と共に基板Ｗを回転させる。基板回転部３５は、モータなどを含む。

【0032】

ノズル３６は、基板Ｗに対して処理液を供給する。ノズル３６は、例えば回転する基板Ｗに処理液を供給する。処理液は、例えばエッチング液とリンス液とを含む。エッチング液は、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ_３）を含む水溶液である。その水溶液は、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）をさらに含んでもよい。リンス液は、ＤＩＷ（脱イオン水）などの純水である。ノズル３６は、エッチング液とリンス液をこの順番で基板Ｗに対して供給する。エッチング液とリンス液は、別々のノズル３６によって供給してもよい。ノズル３６は、後述する供給部６０に接続されている。

【0033】

ノズル移動部３７は、ノズル３６を水平方向に移動させる。ノズル移動部３７は、例えばノズル３６を基板Ｗの径方向に移動させる。ノズル移動部３７は、例えば、ノズル３６を保持するアーム３７ａと、アーム３７ａの旋回を行う駆動部３７ｂと、を有する。

【0034】

カップ３８は、基板保持部３４に保持されている基板Ｗの外周を囲み、基板Ｗの外周から飛散する処理液を捕集する。

【0035】

排液管３９と排気管４０は、カップ３８の底部に設けられる。排液管３９は、カップ３８の内部に溜まった処理液を排出する。排液管３９は、後述する回収部７０に接続されている。排気管４０は、カップ３８の内部に溜まった気体を排出する。

【0036】

次に、図４を参照して、エッチング液Ｌの液回路の一例について説明する。図４に示すように、基板処理装置１は、調液部５０と、供給部６０と、回収部７０と、を備える。調液部５０は、エッチング液Ｌを調製する。供給部６０は、調液部５０からエッチング装置２６にエッチング液Ｌを供給する。回収部７０は、エッチング装置２６から調液部５０にエッチング液Ｌを戻す。基板処理装置１は、エッチング液Ｌを再利用する。エッチング液Ｌの廃棄量を低減できる。

【0037】

調液部５０は、調液タンク５１を備える。調液タンク５１は、エッチング液Ｌを貯留する。また、調液部５０は、循環ライン５２と、ポンプ５３と、フィルター５４と、流量計５５と、を備える。循環ライン５２は、エッチング液Ｌを調液タンク５１から取り出し調液タンク５１に戻す。エッチング液Ｌを循環させることで、成分濃度を均一化できる。

【0038】

ポンプ５３とフィルター５４と流量計５５とは、循環ライン５２の途中に設けられる。ポンプ５３は、エッチング液Ｌを送り出す。フィルター５４は、エッチング液Ｌ中の異物を捕集する。流量計５５は、エッチング液Ｌの流量を検出する。流量計５５の検出値が設定値になるように、制御装置９０がポンプ５３を制御する。

【0039】

循環ライン５２の途中には、図示しない温度計とヒータが設けられてもよい。温度計はエッチング液Ｌの温度を検出する。ヒータは、エッチング液Ｌを加熱する。温度計の検出値が設定値になるように、制御装置９０がヒータを制御する。

【0040】

調液部５０は、フッ酸供給部５６を備える。フッ酸供給部５６は、調液タンク５１にフッ酸を供給する。フッ酸供給部５６は、フッ酸の供給源と調液タンク５１を接続する供給ライン５６ａと、フッ酸の供給量を調整する調整部５６ｂと、を有する。調整部５６ｂは、例えば開閉バルブと計量タンクを有する。計量タンクは、１回分の供給量を計量する。計量タンクには、計量計が設けられる。なお、調整部５６ｂは、計量タンクの代わりに、流量計と流量制御器を有してもよい。

【0041】

調液部５０は、硝酸供給部５７を備える。硝酸供給部５７は、調液タンク５１に硝酸を供給する。硝酸供給部５７は、硝酸の供給源と調液タンク５１を接続する供給ライン５７ａと、硝酸の供給量を調整する調整部５７ｂと、を有する。調整部５７ｂは、例えば開閉バルブと計量タンクを有する。計量タンクは、１回分の供給量を計量する。計量タンクには、計量計が設けられる。なお、調整部５７ｂは、計量タンクの代わりに、流量計と流量制御器を有してもよい。

【0042】

調液部５０は、リン酸供給部５８を備える。リン酸供給部５８は、調液タンク５１にリン酸を供給する。リン酸供給部５８は、リン酸の供給源と調液タンク５１を接続する供給ライン５８ａと、リン酸の供給量を調整する調整部５８ｂと、を有する。調整部５８ｂは、例えば開閉バルブと計量タンクを有する。計量タンクは、１回分の供給量を計量する。計量タンクには、計量計が設けられる。なお、調整部５８ｂは、計量タンクの代わりに、流量計と流量制御器を有してもよい。

【0043】

調液部５０は、純水供給部５９を備える。純水供給部５９は、調液タンク５１に純水を供給する。純水供給部５９は、純水の供給源と調液タンク５１を接続する供給ライン５９ａと、純水の供給量を調整する調整部５９ｂと、を有する。調整部５９ｂは、例えば開閉バルブと計量タンクを有する。計量タンクは、１回分の供給量を計量する。計量タンクには、計量計が設けられる。なお、調整部５９ｂは、計量タンクの代わりに、流量計と流量制御器を有してもよい。

【0044】

供給部６０は、例えば、供給ライン６１と、流量計６２と、流量制御器６３と、開閉バルブ６４と、を有する。供給ライン６１は、調液部５０とエッチング装置２６とを接続する。例えば、供給ライン６１は、調液部５０の循環ライン５２とエッチング装置２６のノズル３６（図３参照）とを接続する。

【0045】

流量計６２と流量制御器６３と開閉バルブ６４とは、供給ライン６１の途中に設けられる。流量計６２は、エッチング液Ｌの流量を検出する。流量制御器６３は、エッチング液Ｌの流量を制御する。流量計６２の検出値が設定値になるように、制御装置９０が流量制御器６３を制御する。開閉バルブ６４は、供給ライン６１の流路を開閉する。

【0046】

供給部６０は、エッチング装置２６ごとに設けられる。従って、供給ライン６１は、エッチング装置２６ごとに設けられる。図示しないが、複数の供給ライン６１が、複数のエッチング装置２６と１つの調液部５０とを接続してもよい。調液部５０は、複数のエッチング装置２６で使用されるエッチング液Ｌをまとめて調製してもよい。

【0047】

回収部７０は、回収ライン７１を有する。回収ライン７１は、エッチング装置２６と調液部５０を接続する。例えば、回収ライン７１は、エッチング装置２６の排液管３９（図３参照）と調液部５０の調液タンク５１を接続する。回収ライン７１の途中には、フィルター７２が設けられてもよい。フィルター７２は、エッチング液Ｌ中の異物を捕集する。

【0048】

廃棄部７５は、調液タンク５１に溜めたエッチング液Ｌを廃棄する。エッチング液Ｌの廃棄は、定期的に行われ、例えばエッチング液Ｌの交換からの経過時間または基板Ｗの処理枚数に応じて適宜行われる。廃棄部７５は、調液タンク５１に接続される排出ライン７５ａと、排出ライン７５ａの流路を開閉する開閉バルブ７５ｂと、を有する。

【0049】

エッチング装置２６は、基板Ｗのエッチングを繰り返し行う。エッチング液Ｌは、上記の通り、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ_３）を含む水溶液である。水溶液は、硝酸（ＨＮＯ_３）と共存する亜硝酸（ＨＮＯ_２）を含む。ＨＮＯ_２が基板Ｗを酸化することで酸化物が生じ、ＨＦが酸化物をエッチングする。基板Ｗがシリコンウェハである場合、例えば下記の化学反応式（１）および（２）に従ってシリコンウェハのエッチングが進むと考えられる。
（１）Ｓｉ＋４ＨＮＯ_２→ＳｉＯ_２＋４ＮＯ＋２Ｈ_２Ｏ
（２）ＳｉＯ_２＋６ＨＦ→Ｈ_２ＳｉＦ_６＋２Ｈ_２Ｏ。

【0050】

なお、エッチング液Ｌは、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）をさらに含んでもよい。Ｈ_３ＰＯ_４は、エッチング液Ｌの粘度を調節する成分である。

【0051】

基板Ｗの処理枚数が増えるにつれ、エッチング液Ｌが無色から赤褐色に変色することがある。エッチング液Ｌが変色するのは、化学反応式（１）の生成物であるＮＯが例えば下記の化学反応式（３）に従って酸化され、ＮＯ_２が生成されるためと推定される。ＮＯ_２は、赤褐色である。
（３）２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２。

【0052】

次に、図５を参照して、基板表面のエッチングプロファイルの一例について説明する。基板表面のエッチングプロファイルは、基板表面の中心からの距離に応じたエッチング量の変動のことである。図５において、横軸は基板表面の中心からの距離を示し、縦軸はエッチング量を示し、実線Ｌ１がエッチングプロファイルを示す。実線Ｌ１は、亜硝酸濃度分布に由来する一点鎖線Ｌ２と、流速分布に由来する二点鎖線Ｌ３とに分解することが可能である。

【0053】

図５に実線Ｌ１で示すように、基板表面の中心から一定の範囲では、基板表面の中心からの距離が大きいほど、エッチング量が大きい。これは、エッチング液Ｌが基板表面の中心に供給された後、遠心力によって基板表面の径方向外側に濡れ広がる過程で、上記の化学反応式（１）に加えて、例えば下記の化学反応式（４）が進み、亜硝酸濃度が大きくなるためと考えられる。
（４）２ＮＯ＋ＨＮＯ_３＋Ｈ_２Ｏ→３ＨＮＯ_２。

【0054】

化学反応式（１）から明らかなように例えば４モルのＨＮＯ_２が消費されることで４モルのＮＯが生成され、化学反応式（４）から明らかなように４モルのＮＯが消費されることで６モルのＨＮＯ_２が生成される。従って、基板表面の中心からの距離が大きいほど、亜硝酸濃度が大きい。亜硝酸濃度が大きいほど、化学反応式（１）が進みやすく、エッチング速度が速く、エッチング量が大きい。

【0055】

但し、亜硝酸濃度が十分に大きくなると、亜硝酸濃度の上昇に伴うエッチング速度の上昇が鈍くなる。それゆえ、基板表面の中心からの距離がある程度以上になると、エッチング量は流速分布に支配されるようになる。流速は、基板表面の中心からの距離に応じて変化する。基本的に、基板表面の中心からの距離が大きいほど、遠心力が大きく、流速が速い。流速が速いほど、液膜の厚さが薄く、エッチング量が小さい。液膜は、エッチング液Ｌで構成される。

【0056】

なお、図５に示すエッチングプロファイルは一例である。エッチングプロファイルは、最終的に得られる基板表面が平らになるように調整されればよく、研削後の基板表面の高さ分布に応じて調整されればよい。エッチングプロファイルは、基板Ｗの回転速度などで調整可能である。基板Ｗの回転速度が大きいほど、流速が速い。従って、基板Ｗの回転速度で流速分布を変更でき、エッチングプロファイルを変更できる。

【0057】

次に、図６を参照して、基板表面の中心のエッチング量の経時変化の一例について説明する。図６において、横軸は基板Ｗの処理枚数、換言すると時間を示し、縦軸はエッチング量を示し、実線Ｌ４が実施例のエッチング量の経時変化を示し、破線Ｌ５が従来例のエッチング量の経時変化を示す。

【0058】

従来、図６に破線Ｌ５で示すように、基板Ｗの処理枚数が増えるにつれ、基板表面の中心のエッチング量が大きくなることがあった。これは、基板Ｗの処理枚数が増え、エッチング液Ｌがリサイクルされる過程で、調液タンク５１においてエッチング液Ｌの亜硝酸濃度が大きくなるためと考えられる。

【0059】

エッチング液Ｌは、調液タンク５１からノズル３６を経由して基板表面の中心に供給され、遠心力によって基板表面の径方向外側に濡れ広がる。エッチング液Ｌが濡れ広がる前から、エッチング液Ｌの亜硝酸濃度が大きければ、基板表面の中心においてエッチング量が大きい。

【0060】

そこで、本実施形態の回収部７０は、図４に示すように、亜硝酸濃度調整部８０を有する。亜硝酸濃度調整部８０は、リサイクルされるエッチング液Ｌの亜硝酸濃度を、エッチング液Ｌの交換直後と同程度の値（以下、「初期の濃度」とも記載する。）に維持する。これにより、図６に実線Ｌ４で示すように、基板表面の中心のエッチング量を一定に維持でき、基板表面のエッチングプロファイルを安定化できる。

【0061】

次に、図７を参照して、亜硝酸濃度調整部８０の一例について説明する。亜硝酸濃度調整部８０は、分解部８１を有してもよい。分解部８１は、エッチング液Ｌに含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）を分解することで、亜硝酸濃度を初期の濃度に維持する。亜硝酸は、例えば下記の化学反応式（５）に従って分解する。
（５）３ＨＮＯ_２→ＨＮＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋２ＮＯ。

【0062】

化学反応式（５）は、化学反応式（４）の逆反応である。２つの化学反応式（４）、（５）のどちらが支配的であるかは、例えばエッチング液が基板Ｗと接触しているか否かに依存する。エッチング液が基板Ｗと接触している場合、Ｓｉの存在によって化学反応式（１）が進み、化学反応式（４）の反応物であるＮＯが生成されるので、化学反応式（４）が進む。一方、エッチング液が基板Ｗと接触していない場合、Ｓｉが存在しないので、化学反応式（１）が進まず、化学反応式（４）の代わりに化学反応式（５）が進む。

【0063】

分解部８１は、例えば加熱器８１ａ、８１ｂを有する。加熱器８１ａ、８１ｂは、エッチング液Ｌを加熱することで、エッチング液Ｌに含まれる亜硝酸を分解する。化学反応式（５）は加熱によって進み、亜硝酸（ＨＮＯ_２）が硝酸（ＨＮＯ_３）と水（Ｈ_２Ｏ）と一酸化窒素（ＮＯ）に分解される。

【0064】

亜硝酸濃度調整部８０は、酸化部８２を有してもよい。酸化部８２は、エッチング液Ｌに含まれる亜硝酸（ＨＮＯ_２）と窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の少なくとも１つを酸素含有ガスによって酸化する。酸素含有ガスは、少なくとも酸素ガス（Ｏ_２ガス）を含有すればよく、例えば空気、酸素ガス及びこれらの混合ガスのいずれであってもよい。

【0065】

亜硝酸（ＨＮＯ_２）の酸化によって硝酸（ＨＮＯ_３）を生成でき、亜硝酸濃度を初期の濃度に維持できる。また、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の酸化によって硝酸を生成してもよい。例えば下記の化学反応式（６）に示すように、一酸化窒素（ＮＯ）と酸素（Ｏ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）が反応することで、硝酸（ＨＮＯ_３）が生成される。亜硝酸の原料である一酸化窒素の濃度を低減でき、亜硝酸濃度を初期の濃度に維持できる。
（６）２ＮＯ＋３Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ→４ＨＮＯ_３。

【0066】

酸化部８２は、例えばガス供給器８２ａ、８２ｂを有する。ガス供給器８２ａ、８２ｂは、酸素含有ガスの気泡をエッチング液Ｌの内部に形成する。なお、酸化部８２は、酸素含有ガスの気泡を形成しなくてもよい。エッチング液Ｌと酸素ガス含有ガスを接触させることができればよく、例えば酸化部８２は撹拌機又は循環器を含んでもよい。

【0067】

酸化部８２は、上記の通り、エッチング液Ｌと酸素ガス含有ガスを接触させる。これにより、エッチング液Ｌに接する気体の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の分圧を低下でき、エッチング液Ｌに溶存する窒素酸化物の濃度を低下できる。従って、酸化部８２は、後述する脱気部を兼ねることが可能である。

【0068】

脱気部は、エッチング液Ｌに溶存する窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を脱気する。亜硝酸の原料である窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を減らすことで、亜硝酸濃度を初期の濃度に維持できる。窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）は、一酸化窒素（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ_２）のどちらでもよく、両方でもよい。

【0069】

脱気部は、酸化部８２とは異なり、酸素含有ガス以外のガス、例えば不活性ガスでエッチング液Ｌをバブリングしてもよい。不活性ガスは、例えばＮ_２ガス又は希ガスである。不活性ガスも、酸素含有ガスと同様に、エッチング液Ｌに接する気体の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の分圧を低下でき、エッチング液Ｌに溶存する窒素酸化物の濃度を低下できる。

【0070】

なお、脱気部は、エッチング液Ｌに溶存する窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を脱気できればよく、ガスバブリング法には限定されない。脱気法としては、ガスバブリング法の他に、減圧法、超音波法、撹拌法、加熱法などが挙げられる。分解部８１が加熱器８１ａ、８１ｂを有する場合、分解部８１が脱気部を兼ねることが可能である。

【0071】

亜硝酸濃度調整部８０は、例えば、回収タンク８３と、第１送液ライン８４と、第２送液ライン８５と、開閉弁８６と、を有する。回収タンク８３は、エッチング液Ｌを貯留する。第１送液ライン８４は、エッチング装置２６から回収タンク８３にエッチング液Ｌを送る。第２送液ライン８５は、回収タンク８３から調液部５０にエッチング液Ｌを送る。第１送液ライン８４と第２送液ライン８５は、回収ライン７１を構成する。開閉弁８６は、第２送液ライン８５を開閉する。なお、回収ライン７１には、複数の回収タンク８３が設けられてもよい。

【0072】

加熱器８１ａは、第１送液ライン８４においてエッチング液Ｌを加熱する。加熱器８１ｂは、回収タンク８３においてエッチング液Ｌを加熱する。なお、図示しないが、第２送液ライン８５に加熱器が設けられてもよい。ガス供給器８２ａは、第１送液ライン８４において、酸素含有ガスの気泡をエッチング液Ｌの内部に形成する。ガス供給器８２ｂは、回収タンク８３において酸素含有ガスの気泡をエッチング液Ｌの内部に形成する。なお、図示しないが、第２送液ライン８５にガス供給器が設けられてもよい。

【0073】

亜硝酸濃度調整部８０は、濃度検出器８７を有してもよい。濃度検出器８７は、回収タンク８３から排出されるガスに占める窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の濃度を検出する。制御装置９０は、濃度検出器８７の検出値が許容範囲である場合に開閉弁８６を開く制御を行なう。制御装置９０は、濃度検出器８７の検出値が許容範囲ではない場合に開閉弁８６を閉じる制御を行なう。許容範囲は、例えばエッチング液Ｌの交換直後における濃度検出器８７の検出値を基準に設定される。

【0074】

亜硝酸濃度調整部８０は、色検出器８８を有してもよい。色検出器８８は、例えばカメラを含む。色検出器８８は、回収タンク８３に貯留されているエッチング液Ｌの色を検出する。色は、色空間における座標で表される。色空間は、一般的なものであればよいが、例えばＲＧＢ色空間である。制御装置９０は、色検出器８８の検出値が許容範囲である場合に開閉弁８６を開く制御を行なう。制御装置９０は、色検出器８８の検出値が許容範囲ではない場合に開閉弁８６を閉じる制御を行なう。許容範囲は、例えばエッチング液Ｌの交換直後における色検出器８８の検出値を基準に設定される。交換直後のエッチング液Ｌの色は、無色透明である。

【0075】

制御装置９０は、濃度検出器８７及び色検出器８８の少なくとも１つの検出値が許容範囲である場合にのみ、開閉弁８６を開く制御を行なう。エッチング液Ｌの亜硝酸濃度が初期の濃度であることを間接的に確認したうえで、エッチング液Ｌを調液部５０に戻すことができる。なお、濃度検出器８７及び色検出器８８は、無くてもよい。制御装置９０は、定期的に開閉弁８６を開く制御を行なってもよい。

【0076】

制御装置９０は、エッチング装置２６の作動中に、分解部８１と酸化部８２と脱気部の少なくとも１つを常に作動させる制御を行なう。但し、制御装置９０は、濃度検出器８７及び色検出器８８の少なくとも１つの検出値が許容範囲ではない場合にのみ、分解部８１と酸化部８２と脱気部の少なくとも１つを作動させる制御を行なってもよい。なお、制御装置９０は、定期的に分解部８１と酸化部８２と脱気部の少なくとも１つを作動させる制御を行なってもよい。

【0077】

以上、本開示に係る基板処理装置、及び基板処理方法の実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。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、及び組み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。

【符号の説明】

【0078】

１ 基板処理装置
２６ エッチング装置（処理部）
５０ 調液部
６０ 供給部
７０ 回収部
８１ 分解部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】