特許 7403320 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-14

(45)【発行日】2023-12-22

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20231215BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 R

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020000926

(22)【出願日】2020-01-07

(65)【公開番号】P2021111654

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-10-27

(73)【特許権者】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】後藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】中澤 貴士

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼松 祐助

(72)【発明者】

【氏名】橋本 佑介

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０５７６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８３５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５９３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２３９９７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３１９４６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５２６０５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

硫酸を昇温する昇温部と、
昇温された硫酸と、水分を含む液体とを混合して混合液を生成する混合部と、
基板処理部内で基板に前記混合液を吐出する吐出部と、
を備え、
前記混合部は、
昇温された硫酸が流れる硫酸供給ラインと前記液体が流れる液体供給ラインとが合流する合流部と、
前記合流部における昇温された硫酸と前記液体との反応を抑える反応抑制機構とを有し、
前記反応抑制機構は、前記液体供給ラインに設けられるＵ字状の配管バッファ部で構成される
基板処理装置。

【請求項2】

前記配管バッファ部の最上部は、前記合流部よりも高い位置に設けられる
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記配管バッファ部の最上部は、前記合流部における前記液体供給ラインの口径以上に前記合流部よりも高い位置に設けられる
請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記配管バッファ部は、前記合流部から前記吐出部に前記混合液を供給する混合液供給ラインに対して、前記合流部における前記混合液供給ラインの口径以上に離間する
請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項5】

硫酸を昇温する昇温部と、
昇温された硫酸と、水分を含む液体とを混合して混合液を生成する混合部と、
基板処理部内で基板に前記混合液を吐出する吐出部と、
を備え、
前記混合部は、
昇温された硫酸が流れる硫酸供給ラインと前記液体が流れる液体供給ラインとが合流する合流部と、
前記合流部における昇温された硫酸と前記液体との反応を抑える反応抑制機構とを有し、
前記反応抑制機構は、昇温された硫酸よりも温度の低い硫酸で前記合流部を置換する硫酸置換部で構成される
基板処理装置。

【請求項6】

前記反応抑制機構は、前記液体供給ラインに設けられるオリフィスで構成される
請求項１～５のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記オリフィスの内径は、前記合流部における前記液体供給ラインの口径の１／５～１／２である
請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記反応抑制機構は、前記液体供給ラインをガスで置換するガス置換部で構成される
請求項１～７のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記反応抑制機構は、昇温された硫酸を前記硫酸供給ラインで冷却する冷却部で構成される
請求項１～８のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記液体は、前記合流部に対して下向きに流れる
請求項１～９のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記液体は、純水である
請求項１～１０のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記液体は、過酸化水素水を含む
請求項１～１０のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記液体は、機能水を含む
請求項１～１０のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェハ（以下、ウェハとも呼称する。）などの基板上に形成される膜に２種類の材料（たとえば、配線材料および拡散防止膜）が含まれる場合に、一方の材料を選択的にエッチングする技術が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２８５５０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、混合液によるエッチング処理が終了する際に、混合部で突沸反応が発生することを抑制することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による基板処理装置は、昇温部と、混合部と、吐出部とを備える。昇温部は、硫酸を昇温する。混合部は、昇温された硫酸と、水分を含む液体とを混合して混合液を生成する。吐出部は、基板処理部内で基板に前記混合液を吐出する。また、前記混合部は、昇温された硫酸が流れる硫酸供給ラインと前記液体が流れる液体供給ラインとが合流する合流部と、前記合流部における昇温された硫酸と前記液体との反応を抑える反応抑制機構とを有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、混合液によるエッチング処理が終了する際に、混合部で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す模式図である。

【図2】図２は、処理ユニットの具体的な構成例を示す模式図である。

【図3】図３は、実施形態におけるエッチング処理の概要を示す図である。

【図4】図４は、実施形態に係る混合液供給部の構成を示す図である。

【図5】図５は、実施形態に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【図6】図６は、実施形態に係るエッチング処理における各部の挙動パターンの具体例を示すタイミングチャートである。

【図7】図７は、実施例および参考例の反応停止時間を示す図である。

【図8】図８は、実施形態の変形例１に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【図9】図９は、変形例１および参考例の反応停止時間を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態の変形例２に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態の変形例２に係るエッチング処理における各部の挙動パターンの具体例を示すタイミングチャートである。

【図12】図１２は、実施形態の変形例２に係る反応抑制機構の動作を説明するための図である。

【図13】図１３は、実施形態の変形例３に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【図14】図１４は、実施形態の変形例３に係るエッチング処理における各部の挙動パターンの具体例を示すタイミングチャートである。

【図15】図１５は、実施形態の変形例４に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【図16】図１６は、実施形態の変形例４に係るエッチング処理における各部の挙動パターンの具体例を示すタイミングチャートである。

【図17】図１７は、実施形態の変形例５に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【図18】図１８は、実施形態の変形例６に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0009】

従来、半導体ウェハ（以下、ウェハとも呼称する。）などの基板上に形成される膜に２種類の材料（たとえば、配線材料および拡散防止膜）が含まれる場合に、一方の材料を選択的にエッチングする技術が知られている。そして、一方の材料を高い選択性でエッチングするために、昇温された硫酸などを複数種類混合した混合液をエッチング液として用いる場合がある。

【0010】

一方で、硫酸などの薬液を配管内で混合させて混合液を生成する場合、混合部で薬液が反応して沸点まで温度が上昇し、混合液が突沸する場合があった。そのため、混合液の吐出を止めてエッチング処理を終了させる際には、突沸によって配管内の薬液が振動することから、混合部での突沸反応が収まるまではいずれかの薬液（たとえば、硫酸）を吐出させ続けなければならなかった。

【0011】

すなわち、従来の技術では、混合液Ｍによるエッチング処理が完了した後にも、突沸が収まるまでは硫酸などの薬液を吐出する処理が必要となるため、全体の処理時間が長くなるとともに、薬液の消費量が増大する恐れがあった。

【0012】

そこで、上述の問題点を克服し、混合液によるエッチング処理が終了する際に、混合部で突沸反応が発生することを抑制することができる技術が期待されている。

【0013】

＜基板処理システムの概要＞
最初に、図１を参照しながら、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成を示す図である。なお、基板処理システム１は、基板処理装置の一例である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

【0014】

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

【0015】

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、実施形態では半導体ウェハＷ（以下、ウェハＷと呼称する。）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

【0016】

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

【0017】

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

【0018】

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。

【0019】

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。

【0020】

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

【0021】

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

【0022】

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

【0023】

処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

【0024】

＜処理ユニットの構成＞
次に、処理ユニット１６の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、処理ユニット１６の具体的な構成例を示す模式図である。図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板処理部３０と、液供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

【0025】

チャンバ２０は、基板処理部３０と、液供給部４０と、回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

【0026】

基板処理部３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備え、載置されたウェハＷに液処理を施す。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。

【0027】

かかる基板処理部３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

【0028】

基板処理部３０が備える保持部３１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３１１が設けられる。ウェハＷは、かかる保持部材３１１によって保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。なお、ウェハＷは、基板処理が行われる表面を上方に向けた状態で保持部３１に保持される。

【0029】

液供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。液供給部４０は、複数（ここでは２つ）のノズル４１ａ、４１ｂと、かかるノズル４１ａ、４１ｂを水平に支持するアーム４２と、アーム４２を旋回および昇降させる旋回昇降機構４３とを備える。

【0030】

ノズル４１ａは、吐出部の一例であり、バルブ４４ａおよび流量調整器４５ａを介して混合液供給部６０に接続される。かかる混合液供給部６０の詳細については後述する。

【0031】

ノズル４１ｂは、バルブ４４ｂおよび流量調整器４５ｂを介してＤＩＷ供給源４６ｂに接続される。ＤＩＷ（DeIonized Water：脱イオン水）は、たとえばリンス処理に用いられる。なお、リンス処理に用いる処理液はＤＩＷに限られない。

【0032】

ノズル４１ａからは、混合液供給部６０より供給される混合液Ｍ（図３参照）が吐出される。かかる混合液Ｍの詳細については後述する。ノズル４１ｂからは、ＤＩＷ供給源４６ｂより供給されるＤＩＷが吐出される。

【0033】

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

【0034】

なお、実施形態の処理ユニット１６では、ノズルが２つ設けられる例について示したが、処理ユニット１６に設けられるノズルの数は２つに限られない。たとえば、ＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）を供給するＩＰＡ供給源と、かかるＩＰＡ供給源に接続された第３のノズルを設けて、かかる第３のノズルからＩＰＡが吐出されるように構成してもよい。

【0035】

＜洗浄処理の詳細＞
次に、処理ユニット１６におけるウェハＷのエッチング処理の詳細について、図３を参照しながら説明する。図３は、実施形態におけるエッチング処理の概要を示す図である。なお、かかるエッチング処理が行われるウェハＷの表面上に形成される膜には、材質の異なるタングステン（Ｗ）および窒化チタン（ＴｉＮ）が含まれているものとする。

【0036】

まず、基板搬送装置１７により、ウェハＷが処理ユニット１６のチャンバ２０内に搬入される。そして、ウェハＷは、基板処理される表面を上方に向けた状態で基板処理部３０の保持部材３１１に保持される。その後、駆動部３３により、保持部材３１１がウェハＷとともに所定の回転数で回転する。

【0037】

次に、処理ユニット１６では、図３の（ａ）に示すように、混合液Ｍによるエッチング処理が行われる。かかるエッチング処理では、液供給部４０のノズル４１ａがウェハＷの中央上方に移動する。

【0038】

その後、バルブ４４ａが所定時間開放されることにより、ウェハＷの表面に対して、濃硫酸を含んだ混合液Ｍが供給される。

【0039】

ここで、実施形態では、所定の温度以上に昇温された混合液ＭがウェハＷに供給される。これにより、混合液Ｍ内で以下の式（１）、（２）の反応が発生する。
２Ｈ_２ＳＯ_４ → Ｈ_３ＳＯ_４ ^＋ ＋ ＨＳＯ_４ ^－ ・・（１）
Ｈ_３ＳＯ_４ ^＋ → Ｈ^＋ ＋ Ｈ_２ＳＯ_４ ・・（２）

【0040】

そして、上記の反応で発生したＨ^＋が、ウェハＷの表面上に形成される膜に含まれるタングステンおよび窒化チタンのうち、窒化チタンと選択的に下記式（３）のように反応する。
ＴｉＮ ＋ ４Ｈ^＋ → Ｔｉ^３＋ ＋ ＮＨ_４ ^＋ ・・（３）

【0041】

ここで、式（３）の反応で発生するＴｉ^３＋は混合液Ｍに溶解することから、上記式（１）～（３）の反応に基づいて、混合液Ｍは窒化チタンを選択的にエッチングすることができる。したがって、実施形態によれば、ウェハＷの表面上に形成される膜に含まれるタングステンおよび窒化チタンのうち、窒化チタンを高い選択性でエッチングすることができる。

【0042】

また、実施形態では、濃硫酸に純水を添加した混合液Ｍでエッチング処理を行うとよい。これにより、混合液Ｍ内で上記式（１）、（２）のほか、以下の式（４）、（５）の反応が発生する。
Ｈ_２Ｏ ＋ Ｈ_２ＳＯ_４ → Ｈ_３Ｏ^＋ ＋ ＨＳＯ_４ ^－ ・・（４）
Ｈ_３Ｏ^＋ → Ｈ^＋ ＋ Ｈ_２Ｏ ・・（５）

【0043】

かかる式（４）、（５）の反応により、混合液Ｍ内により多くのＨ^＋が供給される。これにより、実施形態では、上記式（３）の反応が促進されることから、混合液Ｍは窒化チタンをさらに選択的にエッチングすることができる。

【0044】

図３の説明に戻る。次に、処理ユニット１６では、図３の（ｂ）に示すように、ノズル４１ａから硫酸の吐出処理が行われる。この処理は、ノズル４１ａから混合液Ｍの吐出を停止させる際に、硫酸の供給とＤＩＷの供給とを同時に止めてしまうと、配管内で硫酸とＤＩＷとが突沸することにより、ノズル４１ａでの良好な液切れ処理が困難となるために実施される。

【0045】

具体的には、混合部１４０（図４参照）における硫酸とＤＩＷとの突沸反応が収まるまでの間、硫酸のみをノズル４１ａから吐出することにより、その後にノズル４１ａの液切れ処理を実施した場合に問題なく液切れ処理を実施することができる。

【0046】

なお、図３の（ｂ）に示す硫酸吐出処理では、混合部１４０で硫酸がＤＩＷと反応しないため、混合液Ｍよりも硫酸の温度が低下するとともに、上記式（４）、（５）の反応が起こらない。すなわち、硫酸吐出処理は、ウェハＷのエッチング処理にはほとんど寄与しない。なお、硫酸吐出処理の詳細については後述する。

【0047】

次に、処理ユニット１６では、図３の（ｃ）に示すように、ＤＩＷによるリンス処理が行われる。かかるリンス処理では、液供給部４０のノズル４１ｂがウェハＷの中央上方に移動し、バルブ４４ｂが所定時間開放されることにより、ウェハＷの表面に対してリンス液である室温のＤＩＷが供給される。

【0048】

このリンス処理により、ウェハＷ上に残存する混合液Ｍやエッチングされた窒化チタンなどの残渣を除去することができる。なお、リンス処理におけるＤＩＷの温度は、室温でも室温より高い温度でもよい。

【0049】

つづいて、処理ユニット１６では、ウェハＷを乾燥させる乾燥処理が行われる。かかる乾燥処理では、たとえば、駆動部３３により保持部材３１１を高速回転させることにより、保持部材３１１に保持されるウェハＷ上のＤＩＷを振り切る。なお、ＤＩＷを振り切る代わりに、ＤＩＷをＩＰＡに置換させた後、かかるＩＰＡを振り切ってウェハＷを乾燥させてもよい。

【0050】

その後、処理ユニット１６では、搬出処理が行われる。搬出処理では、ウェハＷの回転を停止させた後、基板搬送装置１７により、ウェハＷが処理ユニット１６から搬出される。かかる搬出処理が完了すると、１枚のウェハＷについての一連のエッチング処理が完了する。

【0051】

＜混合液供給部の構成＞
次に、基板処理システム１が備える混合液供給部６０の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る混合液供給部６０の構成を示す図である。なお、以下に示す混合液供給部６０の各部は、制御部１８によって制御可能である。

【0052】

図４に示すように、実施形態に係る混合液供給部６０は、硫酸供給部１００と、純水供給部１２０と、混合部１４０とを備える。

【0053】

硫酸供給部１００は、混合部１４０に硫酸を供給する。かかる硫酸は、たとえば、濃硫酸である。硫酸供給部１００は、硫酸供給源１０１ａと、バルブ１０１ｂと、流量調整器１０１ｃと、タンク１０２と、循環ライン１０３と、硫酸供給ライン１１０とを有する。

【0054】

硫酸供給源１０１ａは、バルブ１０１ｂおよび流量調整器１０１ｃを介してタンク１０２に接続される。これにより、硫酸供給源１０１ａは、バルブ１０１ｂおよび流量調整器１０１ｃを介してタンク１０２に硫酸を供給し、タンク１０２に硫酸を貯留することができる。

【0055】

循環ライン１０３は、タンク１０２から出て、かかるタンク１０２に戻る循環ラインである。かかる循環ライン１０３には、タンク１０２を基準として、上流側から順にポンプ１０４と、フィルタ１０５と、流量調整器１０６と、ヒータ１０７と、熱電対１０８と、切替部１０９とが設けられる。ヒータ１０７は、昇温部の一例である。

【0056】

ポンプ１０４は、タンク１０２から出て、循環ライン１０３を通り、タンク１０２に戻る硫酸の循環流を形成する。フィルタ１０５は、循環ライン１０３内を循環する硫酸に含まれるパーティクルなどの汚染物質を除去する。流量調整器１０６は、循環ライン１０３を通る硫酸の循環流の流量を調整する。

【0057】

ヒータ１０７は、循環ライン１０３内を循環する硫酸を加熱する。熱電対１０８は、循環ライン１０３内を循環する硫酸の温度を計測する。したがって、制御部１８は、ヒータ１０７および熱電対１０８を用いることにより、循環ライン１０３内を循環する硫酸の温度を制御することができる。

【0058】

切替部１０９は、硫酸供給ライン１１０を介して混合液供給部６０の混合部１４０に接続され、循環ライン１０３内を循環する硫酸の向きをタンク１０２または混合部１４０に切り替えることができる。

【0059】

硫酸供給ライン１１０には、切替部１０９を基準として、上流側から順に流量計１１１と、電動のニードルバルブ１１２と、バルブ１１３と、分岐部１１４とが設けられる。

【0060】

流量計１１１は、硫酸供給ライン１１０を流れる硫酸の流量を測定する。ニードルバルブ１１２は、硫酸供給ライン１１０を流れる硫酸の流量を調整する。分岐部１１４は、バルブ１１５を介してドレイン部ＤＲに接続される。

【0061】

そして、制御部１８は、流量計１１１で測定される値を用いてニードルバルブ１１２をフィードバック制御することにより、硫酸を混合部１４０に高精度の流量で供給することができる。

【0062】

また、タンク１０２には、純水供給源１１６ａと、バルブ１１６ｂと、流量調整器１１６ｃと、バルブ１１６ｄとが設けられる。タンク１０２は、バルブ１１６ｄを介してドレイン部ＤＲに接続され、純水供給源１１６ａは、バルブ１１６ｂおよび流量調整器１１６ｃを介してタンク１０２とバルブ１１６ｄとの間に接続される。

【0063】

これにより、制御部１８は、タンク１０２内の硫酸を交換する際などに、バルブ１１６ｂ、流量調整器１１６ｃおよびバルブ１１６ｄを制御して、タンク１０２内の濃硫酸を所定の濃度に希釈してからドレイン部ＤＲに排出することができる。

【0064】

純水供給部１２０は、混合部１４０にＤＩＷを供給する。かかるＤＩＷは、純水の一例であり、また、水分を含む液体の一例である。純水供給部１２０は、純水供給源１２１ａと、バルブ１２１ｂと、流量調整器１２１ｃと、タンク１２２と、純水供給ライン１２３とを有する。純水供給ライン１２３は、液体供給ラインの一例である。

【0065】

純水供給源１２１ａは、バルブ１２１ｂおよび流量調整器１２１ｃを介してタンク１２２に接続される。これにより、純水供給源１２１ａは、バルブ１２１ｂおよび流量調整器１２１ｃを介してタンク１２２に純水を供給し、タンク１２２に純水を貯留することができる。

【0066】

純水供給ライン１２３には、タンク１２２を基準として、上流側から順にバルブ１２４と、流量計１２５と、電動のニードルバルブ１２６と、バルブ１２７と、分岐部１２８とが設けられる。

【0067】

流量計１２５は、純水供給ライン１２３を流れる純水の流量を測定する。ニードルバルブ１２６は、純水供給ライン１２３を流れる純水の流量を調整する。分岐部１２８は、バルブ１２９を介してドレイン部ＤＲに接続される。

【0068】

そして、制御部１８は、流量計１２５で測定される値を用いてニードルバルブ１２６をフィードバック制御することにより、純水を混合部１４０に高精度の流量で供給することができる。

【0069】

また、タンク１２２は、バルブ１３０を介してドレイン部ＤＲに接続される。これにより、制御部１８は、タンク１２２内の純水を交換する際などに、バルブ１３０を制御して、タンク１２２内の純水をドレイン部ＤＲに排出することができる。

【0070】

混合部１４０は、硫酸供給部１００から供給される硫酸と、純水供給部１２０から供給される純水とを混合して、混合液Ｍ（図３参照）を生成する。実施形態において、混合部１４０は、硫酸供給ライン１１０と、純水供給ライン１２３とが合流する箇所に設けられる。

【0071】

そして、混合部１４０は、混合液供給ライン１６０を介して、処理ユニット１６に接続される。また、混合液供給ライン１６０には、上述したバルブ４４ａおよび流量調整器４５ａが設けられる。これにより、混合液供給部６０は、ユーザによって設定された混合比を有する混合液Ｍを処理ユニット１６に供給することができる。

【0072】

また、上述のように、硫酸供給部１００にはヒータ１０７が設けられるとともに、混合部１４０では、硫酸と純水が反応することによって混合液Ｍの温度が上昇する。これにより、実施形態の混合液供給部６０は、混合液Ｍを所望の温度に昇温して処理ユニット１６に供給することができる。

【0073】

たとえば、混合液供給部６０は、硫酸供給部１００のヒータ１０７を用いて濃硫酸の温度を１２０℃程度まで昇温することにより、混合部１４０において混合液Ｍを１５０℃程度まで昇温することができる。

【0074】

また、図４には図示していないが、循環ライン１０３などには、別途バルブなどが設けられていてもよい。

【0075】

ここで、実施形態では、混合部１４０が、硫酸とＤＩＷの反応を抑える反応抑制機構を有する。これにより、混合液ＭによるウェハＷのエッチング処理を終了させる際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0076】

したがって、実施形態によれば、図３の（ｂ）に示した硫酸吐出処理の時間を短くすることができることから、ウェハＷへの全体の処理時間を短くすることができるともに、硫酸の消費量を低減することができる。

【0077】

＜反応抑制機構の詳細＞
つづいては、混合部１４０に設けられる反応抑制機構の詳細について、図５～図７を参照しながら説明する。図５は、実施形態に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【0078】

図５に示すように、実施形態に係る混合部１４０は、合流部１４１と、配管バッファ部１４２とを有する。合流部１４１は、昇温された硫酸が流れる硫酸供給ライン１１０と、ＤＩＷが流れる純水供給ライン１２３とが合流する部位である。

【0079】

なお、本開示において、合流部１４１は、硫酸供給ライン１１０と純水供給ライン１２３とが合流する部位そのものに限られず、かかる合流する部位の近傍も含まれる。配管バッファ部１４２は、純水供給ライン１２３における合流部１４１の近傍に設けられるＵ字状の部位である。

【0080】

図５に示す実施形態では、かかる配管バッファ部１４２によって、合流部１４１における硫酸とＤＩＷの反応を抑制することができる。すなわち、実施形態に係る反応抑制機構は、純水供給ライン１２３に設けられる配管バッファ部１４２で構成される。

【0081】

具体的な構成について以下に説明する。実施形態において、硫酸供給ライン１１０および純水供給ライン１２３は、合流部１４１に対して上向きに接続され、合流部１４１に対して硫酸およびＤＩＷを上向きに流す。また、混合液供給ライン１６０は、合流部１４１から混合液Ｍ（図３参照）を上向きに流す。

【0082】

合流部１４１の近傍に設けられる配管バッファ部１４２は、上流側から順に上昇部１４２ａと、水平部１４２ｂと、下降部１４２ｃとを有する。

【0083】

上昇部１４２ａは、純水供給ライン１２３における上向きの部位に接続され、合流部１４１よりも高い位置に設けられる部位である。水平部１４２ｂは、上昇部１４２ａに接続され、ＤＩＷを略水平に流す部位である。下降部１４２ｃは、水平部１４２ｂに接続され、ＤＩＷを下向きに流す部位である。

【0084】

また、下降部１４２ｃは、純水供給ライン１２３においてＤＩＷを略水平に流す部位である水平部１２３ａに接続される。かかる水平部１２３ａは、合流部１４１に接続される。

【0085】

すなわち、純水供給ライン１２３で上向きに流れるＤＩＷは、配管バッファ部１４２でいったん下向きに流れが変わり、最後は略水平の向きで合流部１４１に到達する。

【0086】

図６は、実施形態に係るエッチング処理における各部の挙動パターンの具体例を示すタイミングチャートである。最初に、制御部１８は、図３の（ａ）に示した混合液吐出処理を実施する。

【0087】

具体的には、制御部１８は、時間Ｔ１で硫酸供給ライン１１０から混合部１４０への硫酸の供給を開始する（硫酸供給ライン：ＯＮ）とともに、純水供給ライン１２３から混合部１４０へのＤＩＷの供給を開始する（純水供給ライン：ＯＮ）。

【0088】

これにより、混合部１４０で混合液Ｍが生成されることから、制御部１８は、ノズル４１ａ（図４参照）で混合液Ｍを吐出することができる。そして、所定の時間Ｔ２までの間、制御部１８は、混合液吐出処理を継続する。

【0089】

次に、制御部１８は、図３の（ｂ）に示した硫酸吐出処理を実施する。具体的には、制御部１８は、時間Ｔ２で純水供給ライン１２３から混合部１４０へのＤＩＷの供給を停止する（純水供給ライン：ＯＦＦ）。

【0090】

これにより、合流部１４１近傍におけるＤＩＷの流れが止まることから、合流部１４１から純水供給ライン１２３に硫酸が逆流し、純水供給ライン１２３において硫酸とＤＩＷとが反応する。これにより、時間Ｔ２以降、合流部１４１近傍の純水供給ライン１２３で突沸反応が発生する。

【0091】

そこで、制御部１８は、かかる突沸反応が収まる時間Ｔ３までの間、硫酸吐出処理を実施する。最後に、制御部１８は、時間Ｔ３で硫酸供給ライン１１０から混合部１４０への硫酸の供給を停止する（硫酸供給ライン：ＯＦＦ）とともに、バルブ１１５（図４参照）を開状態にして、ノズル４１ａ内に残った硫酸の液切れ処理を実施する。これにより、実施形態に係る硫酸吐出処理が完了する。

【0092】

ここで、実施形態では、混合部１４０が配管バッファ部１４２を有することから、時間Ｔ２以降において、突沸反応により生じた気泡が下降部１４２ｃに貯留される。そして、実施形態では、下降部１４２ｃに貯留された気泡によって、さらに上流への硫酸の逆流を抑制することができる。

【0093】

すなわち、実施形態では、混合部１４０が配管バッファ部１４２を備えることにより、エッチング処理が終了する際に、硫酸が純水供給ライン１２３へ逆流することを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0094】

図７は、実施例および参考例の反応停止時間を示す図である。図７に示す実施例は、混合部１４０に配管バッファ部１４２が設けられる場合であり、参考例は、混合部１４０に配管バッファ部１４２が設けられない場合である。

【0095】

図７に示すように、実施形態では、混合部１４０に配管バッファ部１４２を設けることにより、突沸反応の停止時間を短くすることができる。

【0096】

また、実施形態では、配管バッファ部１４２の最上部（図５の例では水平部１４２ｂ）が、合流部１４１よりも高いとよい。これにより、ＤＩＷよりも比重の大きい硫酸が、合流部１４１から配管バッファ部１４２の最上部（水平部１４２ｂ）まで逆流することを抑制することができる。

【0097】

したがって、実施形態によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することをさらに抑制することができる。

【0098】

また、実施形態では、配管バッファ部１４２の最上部（図５の例では水平部１４２ｂ）が、合流部１４１における純水供給ライン１２３の口径Ｄ_Ｂ以上に合流部１４１よりも高いとよい。すなわち、合流部１４１に対する水平部１４２ｂの高さをＨとした場合、Ｈ≧Ｄ_Ｂ×１であるとよい。

【0099】

これにより、配管バッファ部１４２の最上部（水平部１４２ｂ）を合流部１４１よりも確実に高い位置に設けることができることから、硫酸が配管バッファ部１４２の最上部まで逆流することをさらに抑制することができる。

【0100】

また、実施形態では、配管バッファ部１４２が、混合液供給ライン１６０に対して、合流部１４１における混合液供給ライン１６０の口径Ｄ以上に離間するとよい。すなわち、配管バッファ部１４２と混合液供給ライン１６０との距離をＬ１とした場合、Ｌ１≧Ｄ×１であるとよい。

【0101】

これにより、配管バッファ部１４２と混合液供給ライン１６０とがかぶって配置されることを抑制することができる。

【0102】

なお、配管バッファ部１４２と混合液供給ライン１６０との距離Ｌ１は可能なかぎり短いほうがよい（たとえば、Ｌ１≦Ｄ×５）。これにより、合流部１４１から硫酸が逆流する長さ（すなわち、水平部１２３ａの長さ）を短くすることができることから、混合部１４０で突沸反応が発生することをさらに抑制することができる。

【0103】

実施形態において、合流部１４１における硫酸供給ライン１１０と純水供給ライン１２３との角度は特に限定されず、合流部１４１に対する水平部１４２ｂの高さＨが規定寸法を満たす角度であればよい。

【0104】

また、実施形態において、混合液供給ライン１６０の口径Ｄは特に限定されず、ウェハＷのエッチング処理に必要な混合液Ｍの吐出流量に合わせて適宜設定可能である。

【0105】

また、実施形態において、合流部１４１における硫酸供給ライン１１０の口径Ｄ_Ａと、合流部１４１における純水供給ライン１２３の口径Ｄ_Ｂとは、特に限定されない。実施形態において、かかる口径Ｄ_Ａおよび口径Ｄ_Ｂは、ウェハＷのエッチング処理に必要な硫酸およびＤＩＷの吐出流量に合わせて適宜設定可能である。

【0106】

たとえば、硫酸とＤＩＷとの混合比が２：１の場合、Ｄ_Ａ：Ｄ_Ｂ＝４ｍｍ：２ｍｍとしてもよい。もちろん、硫酸とＤＩＷとの混合比に限られず、Ｄ_Ａ＝Ｄ_Ｂとしてもよい。

【0107】

＜各種変形例＞
つづいては、実施形態に係る反応抑制機構の各種変形例について、図８～図１８を参照しながら説明する。図８は、実施形態の変形例１に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【0108】

図８に示すように、変形例１に係る混合部１４０は、合流部１４１と、オリフィス１４３とを有する。オリフィス１４３は、反応抑制機構の別の一例であり、純水供給ライン１２３における合流部１４１の近傍に設けられる。

【0109】

この変形例１では、混合部１４０がオリフィス１４３を備えることにより、エッチング処理が終了する際に、硫酸が純水供給ライン１２３へ逆流することを抑制することができる。したがって、変形例１によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0110】

図９は、変形例１および参考例の反応停止時間を示す図である。図９に示す実施例は、混合部１４０にオリフィス１４３が設けられる場合であり、参考例は、混合部１４０にオリフィス１４３が設けられない場合である。

【0111】

図９に示すように、変形例１では、混合部１４０にオリフィス１４３を設けることにより、突沸反応の停止時間を短くすることができる。

【0112】

また、変形例１では、オリフィス１４３の内径Ｄ_Ｏが、合流部１４１における純水供給ライン１２３の口径Ｄ_Ｂの１／５～１／２であるとよい。

【0113】

もし仮に、オリフィス１４３の内径Ｄ_Ｏが純水供給ライン１２３の口径Ｄ_Ｂの１／５よりも小さい場合、純水供給ライン１２３から合流部１４１に十分な量のＤＩＷを供給できなくなる恐れがある。一方で、オリフィス１４３の内径Ｄ_Ｏが純水供給ライン１２３の口径Ｄ_Ｂの１／２よりも大きい場合、硫酸の逆流を十分に抑制できない恐れがある。

【0114】

しかしながら、変形例１では、オリフィス１４３の内径Ｄ_Ｏが口径Ｄ_Ｂの１／５～１／２の範囲に設定されることにより、十分な量のＤＩＷを合流部１４１に供給することができるとともに、硫酸の逆流を十分に抑制することができる。なお、図９に示した変形例１の実験結果では、オリフィス１４３の内径Ｄ_Ｏは口径Ｄ_Ｂの約１／４である。

【0115】

また、変形例１では、オリフィス１４３が、混合液供給ライン１６０に対して、合流部１４１における混合液供給ライン１６０の口径Ｄ以上に離間するとよい。すなわち、オリフィス１４３と混合液供給ライン１６０との距離をＬ２とした場合、Ｌ２≧Ｄ×１であるとよい。

【0116】

これにより、変形例１では、オリフィス１４３と混合液供給ライン１６０とがかぶって配置されることを抑制することができる。

【0117】

なお、オリフィス１４３と混合液供給ライン１６０との距離Ｌ２は可能なかぎり短いほうがよい（たとえば、Ｌ２≦Ｄ×５）。これにより、合流部１４１から硫酸が逆流する長さを短くすることができることから、混合部１４０で突沸反応が発生することをさらに抑制することができる。

【0118】

また、変形例１において、合流部１４１における硫酸供給ライン１１０と純水供給ライン１２３との角度は特に限定されない。変形例１では、たとえば、合流部１４１に対して純水供給ライン１２３を下向きに接続することにより、ＤＩＷよりも比重の大きい硫酸が、合流部１４１から純水供給ライン１２３へ逆流することを抑制することができる。

【0119】

したがって、変形例１によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することをさらに抑制することができる。

【0120】

また、変形例１において、混合液供給ライン１６０の口径Ｄは特に限定されず、ウェハＷのエッチング処理に必要な混合液Ｍの吐出流量に合わせて適宜設定可能である。

【0121】

また、変形例１において、合流部１４１における硫酸供給ライン１１０の口径Ｄ_Ａと、合流部１４１における純水供給ライン１２３の口径Ｄ_Ｂとは、特に限定されない。変形例１において、かかる口径Ｄ_Ａおよび口径Ｄ_Ｂは、ウェハＷのエッチング処理に必要な硫酸およびＤＩＷの吐出流量に合わせて適宜設定可能である。

【0122】

図１０は、実施形態の変形例２に係る反応抑制機構の構成を示す図である。図１０に示すように、変形例２に係る混合部１４０は、合流部１４１と、ガス置換部１４４とを有する。ガス置換部１４４は、反応抑制機構の別の一例であり、純水供給ライン１２３における合流部１４１の近傍に接続される。かかるガス置換部１４４の動作について、以下に説明する。

【0123】

図１１は、実施形態の変形例２に係るエッチング処理における各部の挙動パターンの具体例を示すタイミングチャートである。最初に、制御部１８は、図３の（ａ）に示した混合液吐出処理を実施する。

【0124】

具体的には、制御部１８は、時間Ｔ１１で硫酸供給ライン１１０から混合部１４０への硫酸の供給を開始するとともに、純水供給ライン１２３から混合部１４０へのＤＩＷの供給を開始する。

【0125】

これにより、混合部１４０で混合液Ｍが生成されることから、制御部１８は、ノズル４１ａ（図４参照）で混合液Ｍを吐出することができる。そして、所定の時間Ｔ１３までの間、制御部１８は、混合液吐出処理を継続する。

【0126】

さらに、制御部１８は、混合液吐出処理が完了する直前の時間Ｔ１２から混合液吐出処理が完了した直後の時間Ｔ１４までの間、ガス置換部１４４を動作させる（ガス置換部：ＯＮ）。

【0127】

これにより、図１２に示すように、純水供給ライン１２３の合流部１４１近傍がガスで置換されることから、純水供給ライン１２３への硫酸の逆流をガスで阻害することができる。図１２は、実施形態の変形例２に係る反応抑制機構の動作を説明するための図である。

【0128】

すなわち、変形例２では、エッチング処理が終了する際に、硫酸が純水供給ライン１２３へ逆流することを抑制することができる。したがって、変形例２によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0129】

この変形例２において、ガス置換部１４４から純水供給ライン１２３に供給されるガスは、硫酸やＤＩＷとの反応性が低いガスであることが好ましく、たとえば窒素ガスや乾燥空気などである。

【0130】

なお、図１１に示すように、制御部１８は、混合液吐出処理が終わる時間Ｔ１３から突沸反応が収まる時間Ｔ１５までの間、硫酸吐出処理を実施する。そして、制御部１８は、時間Ｔ１５で硫酸供給ライン１１０から混合部１４０への硫酸の供給を停止するとともに、バルブ１１５（図４参照）を開状態にして、ノズル４１ａ内に残った硫酸の液切れ処理を実施する。これにより、変形例２に係る硫酸吐出処理が完了する。

【0131】

図１３は、実施形態の変形例３に係る反応抑制機構の構成を示す図である。図１３に示すように、変形例３に係る混合部１４０は、合流部１４１と、冷却部１４５とを有する。冷却部１４５は、反応抑制機構の別の一例であり、硫酸供給ライン１１０における合流部１４１の近傍に設置される。かかる冷却部１４５の動作について、以下に説明する。

【0132】

図１４は、実施形態の変形例３に係るエッチング処理における各部の挙動パターンの具体例を示すタイミングチャートである。最初に、制御部１８は、図３の（ａ）に示した混合液吐出処理を実施する。

【0133】

具体的には、制御部１８は、時間Ｔ２１で硫酸供給ライン１１０から混合部１４０への硫酸の供給を開始するとともに、純水供給ライン１２３から混合部１４０へのＤＩＷの供給を開始する。

【0134】

これにより、混合部１４０で混合液Ｍが生成されることから、制御部１８は、ノズル４１ａ（図４参照）で混合液Ｍを吐出することができる。そして、所定の時間Ｔ２３までの間、制御部１８は、混合液吐出処理を継続する。

【0135】

さらに、制御部１８は、混合液吐出処理が完了する直前の時間Ｔ２２から、硫酸吐出処理が完了する直前の時間Ｔ２４までの間、冷却部１４５を動作させる（冷却部：ＯＮ）。

【0136】

これにより、図１４に示すように、合流部１４１に供給される硫酸の温度が、所定の硫酸供給温度から突沸温度を経て冷却下限温度まで冷却される。そして、制御部１８は、合流部１４１に供給される硫酸の温度が冷却下限温度まで下がった後に、混合液吐出処理を終了させる。

【0137】

これにより、合流部１４１において硫酸とＤＩＷとが反応したとしても、反応時に突沸温度まで温度が上昇することを抑制することができる。したがって、変形例３によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0138】

なお、図１４に示すように、制御部１８は、硫酸の温度が冷却下限温度またはその近傍である時間Ｔ２３から時間Ｔ２４までの間、硫酸吐出処理を実施する。そして、制御部１８は、時間Ｔ２４で硫酸供給ライン１１０から混合部１４０への硫酸の供給を停止するとともに、冷却部１４５の動作を停止する（冷却部：ＯＦＦ）。

【0139】

さらに、制御部１８は、時間Ｔ２４でバルブ１１５（図４参照）を開状態にして、ノズル４１ａ内に残った硫酸の液切れ処理を実施する。これにより、変形例３に係る硫酸吐出処理が完了する。

【0140】

図１５は、実施形態の変形例４に係る反応抑制機構の構成を示す図である。図１５に示すように、変形例４に係る混合部１４０は、合流部１４１と、硫酸置換部１４６とを有する。硫酸置換部１４６は、反応抑制機構の別の一例であり、硫酸供給ライン１１０における合流部１４１の近傍に接続される。

【0141】

硫酸置換部１４６は、硫酸供給部１００で昇温された硫酸（以下、高温硫酸とも呼称する。）よりも低温（たとえば、室温）の硫酸（以下、低温硫酸とも呼称する。）を合流部１４１に供給して、合流部１４１に残る高温硫酸を低温硫酸に置換する。かかる硫酸置換部１４６の動作について、以下に説明する。

【0142】

図１６は、実施形態の変形例４に係るエッチング処理における各部の挙動パターンの具体例を示すタイミングチャートである。最初に、制御部１８は、図３の（ａ）に示した混合液吐出処理を実施する。

【0143】

具体的には、制御部１８は、時間Ｔ３１で硫酸供給ライン１１０から混合部１４０への高温硫酸の供給を開始するとともに、純水供給ライン１２３から混合部１４０へのＤＩＷの供給を開始する。

【0144】

これにより、混合部１４０で混合液Ｍが生成されることから、制御部１８は、ノズル４１ａ（図４参照）で混合液Ｍを吐出することができる。そして、所定の時間Ｔ３２までの間、制御部１８は、混合液吐出処理を継続する。

【0145】

次に、制御部１８は、時間Ｔ３２で硫酸供給ライン１１０から混合部１４０への高温硫酸の供給を停止するとともに、硫酸置換部１４６から混合部１４０への低温硫酸の供給を開始する（硫酸置換部：ＯＮ）。

【0146】

これにより、合流部１４１が低温硫酸で置換されることから、合流部１４１において低温硫酸とＤＩＷとが反応したとしても、反応時に突沸温度まで温度が上昇することを抑制することができる。したがって、変形例４によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0147】

なお、図１６に示すように、制御部１８は、低温硫酸で合流部１４１が十分に置換された時間Ｔ３３で、純水供給ライン１２３から混合部１４０へのＤＩＷの供給を停止する。

【0148】

そして、制御部１８は、所定の時間Ｔ３４で硫酸置換部１４６から混合部１４０への低温硫酸の供給を停止する（硫酸置換部：ＯＦＦ）とともに、バルブ１１５（図４参照）を開状態にして、ノズル４１ａ内に残った硫酸の液切れ処理を実施する。これにより、変形例４に係る硫酸吐出処理が完了する。

【0149】

図１７は、実施形態の変形例５に係る反応抑制機構の構成を示す図である。図１７に示すように、変形例５の混合部１４０では、ＤＩＷが合流部１４１に対して下向きに流れる。

【0150】

かかる変形例５では、合流部１４１に対して上向きに流れる硫酸と、合流部１４１に対して下向きに流れるＤＩＷとが合流部１４１で合流することにより、混合部１４０で混合液Ｍが生成される。

【0151】

かかる変形例５では、合流部１４１近傍において純水供給ライン１２３が合流部１４１よりも高い位置に設けられることから、ＤＩＷよりも比重の大きい硫酸が、合流部１４１から純水供給ライン１２３へ逆流することを抑制することができる。

【0152】

したがって、変形例５によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することをさらに抑制することができる。

【0153】

なお、図１７の例では、合流部１４１に対して下向きに流れるＤＩＷが、合流部１４１に対して上向きに流れる硫酸と合流する例について示したが、下向きに流れるＤＩＷが合流する硫酸の向きは上向きに限られない。

【0154】

たとえば、図１８に示すように、合流部１４１に対して略水平に流れる硫酸と、合流部１４１に対して下向きに流れるＤＩＷとが合流部１４１で合流することにより、混合部１４０で混合液Ｍが生成されてもよい。図１８は、実施形態の変形例６に係る反応抑制機構の構成を示す図である。

【0155】

かかる変形例６でも、合流部１４１近傍において純水供給ライン１２３が合流部１４１よりも高い位置に設けられることから、ＤＩＷよりも比重の大きい硫酸が、合流部１４１から純水供給ライン１２３へ逆流することを抑制することができる。

【0156】

したがって、変形例６によれば、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することをさらに抑制することができる。

【0157】

なお、ここまで説明した各実施形態では、硫酸とともに混合液Ｍを構成する液体として純水（ＤＩＷ）を示したが、硫酸とともに混合液Ｍを構成する液体は純水に限られない。

【0158】

たとえば、各実施形態では、硫酸とともに混合液Ｍを構成する液体として、過酸化水素水を用いてもよい。すなわち、実施形態では、硫酸および過酸化水素水（水分＋過酸化水素）で混合液Ｍを構成してもよいし、硫酸、過酸化水素水および各種の添加剤で混合液Ｍを構成してもよい。

【0159】

また、各実施形態では、硫酸とともに混合液Ｍを構成する液体として、機能水（たとえば、オゾン水や水素水）を用いてもよい。すなわち、実施形態では、硫酸およびオゾン水（水分＋オゾン）で混合液Ｍを構成してもよいし、硫酸および水素水（水分＋水素）で混合液Ｍを構成してもよいし、硫酸、機能水および各種の添加剤で混合液Ｍを構成してもよい。

【0160】

このように、水分を含む各種液体を硫酸に混ぜた混合液Ｍで基板処理を実施する場合、混合液Ｍを生成する際に硫酸と水分とが反応して混合液Ｍの温度が上昇することから、エッチング処理を終了させる際に混合部１４０で混合液Ｍが突沸する恐れがある。

【0161】

しかしながら、各実施形態では、水分を含む各種液体を硫酸と混合する混合部１４０に反応抑制機構が設けられることから、エッチング処理が終了する際に混合部１４０で混合液Ｍが突沸することを抑制することができる。

【0162】

実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）は、昇温部（ヒータ１０７）と、混合部１４０と、吐出部（ノズル４１ａ）とを備える。昇温部（ヒータ１０７）は、硫酸を昇温する。混合部１４０は、昇温された硫酸と、水分を含む液体とを混合して混合液Ｍを生成する。吐出部（ノズル４１ａ）は、基板処理部３０内で基板（ウェハＷ）に混合液Ｍを吐出する。混合部１４０は、昇温された硫酸が流れる硫酸供給ライン１１０と液体（ＤＩＷ）が流れる液体供給ライン（純水供給ライン１２３）とが合流する合流部１４１と、合流部１４１における昇温された硫酸と液体（ＤＩＷ）との反応を抑える反応抑制機構とを有する。これにより、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0163】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、反応抑制機構は、液体供給ライン（純水供給ライン１２３）に設けられるＵ字状の配管バッファ部１４２で構成される。これにより、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0164】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、配管バッファ部１４２の最上部は、合流部１４１よりも高い位置に設けられる。これにより、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することをさらに抑制することができる。

【0165】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、配管バッファ部１４２の最上部は、合流部１４１における液体供給ライン（純水供給ライン１２３）の口径Ｄ_Ｂ以上に合流部１４１よりも高い位置に設けられる。これにより、硫酸が配管バッファ部１４２の最上部まで逆流することをさらに抑制することができる。

【0166】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、配管バッファ部１４２は、合流部１４１から吐出部に混合液Ｍを供給する混合液供給ライン１６０に対して、合流部１４１における混合液供給ライン１６０の口径Ｄ以上に離間する。これにより、配管バッファ部１４２と混合液供給ライン１６０とがかぶって配置されることを抑制することができる。

【0167】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、反応抑制機構は、液体供給ライン（純水供給ライン１２３）に設けられるオリフィス１４３で構成される。これにより、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0168】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、オリフィス１４３の内径Ｄ_Ｏは、合流部１４１における液体供給ライン（純水供給ライン１２３）の口径Ｄ_Ｂの１／５～１／２である。これにより、十分な量のＤＩＷを合流部１４１に供給することができるとともに、硫酸の逆流を十分に抑制することができる。

【0169】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、反応抑制機構は、液体供給ライン（純水供給ライン１２３）をガスで置換するガス置換部１４４で構成される。これにより、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0170】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、反応抑制機構は、昇温された硫酸を硫酸供給ライン１１０で冷却する冷却部１４５で構成される。これにより、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0171】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、反応抑制機構は、昇温された硫酸よりも温度の低い硫酸で合流部１４１を置換する硫酸置換部１４６で構成される。これにより、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0172】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、液体（ＤＩＷ）は、合流部１４１に対して下向きに流れる。これにより、混合液Ｍによるエッチング処理が終了する際に、混合部１４０で突沸反応が発生することを抑制することができる。

【0173】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、液体は、純水（ＤＩＷ）である。これにより、ウェハＷの表面上に形成される膜に含まれるタングステンおよび窒化チタンのうち、窒化チタンを高い選択性でエッチングすることができる。

【0174】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、液体は、過酸化水素水を含む。これにより、ウェハＷを効率よくエッチング処理することができる。

【0175】

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、液体は、機能水を含む。これにより、ウェハＷを効率よくエッチング処理することができる。

【0176】

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、基板上に形成される複数の膜のうち、一方の膜をエッチングする工程だけでなく、基板上を洗浄する工程にもこの技術を適用することができる。

【0177】

たとえば、タングステンの膜が基板上に形成されている時に、ドライエッチング後の残渣除去やＣＭＰ（Chemical-Mechanical Polishing）処理後の残渣除去を行う場合などにも適用可能である。

【0178】

また、上記の実施形態では、混合液ＭでウェハＷをエッチングした後、リンス処理する例について示したが、エッチングした後の処理はリンス処理に限られず、どのような処理を行ってもよい。

【0179】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0180】

Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム（基板処理装置の一例）
１６ 処理ユニット
１８ 制御部
３０ 基板処理部
４１ａ ノズル（吐出部の一例）
６０ 混合液供給部
１００ 硫酸供給部
１０７ ヒータ（昇温部の一例）
１１０ 硫酸供給ライン
１２０ 純水供給部
１２３ 純水供給ライン（液体供給ラインの一例）
１４０ 混合部
１４１ 合流部
１４２ 配管バッファ部（反応抑制機構の一例）
１４３ オリフィス（反応抑制機構の一例）
１４４ ガス置換部（反応抑制機構の一例）
１４５ 冷却部（反応抑制機構の一例）
１４６ 硫酸置換部（反応抑制機構の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】