JP7504636B2

JP7504636B2 - 処理液製造装置、基板処理装置、処理液製造方法及び基板処理方法

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Publication number: JP7504636B2
Application number: JP2020052237A
Authority: JP
Inventors: 鷹彬土持; 裕次長嶋
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2024-06-24
Anticipated expiration: 2040-03-24
Also published as: JP2021153081A

Description

本発明の実施形態は、処理液製造装置、基板処理装置、処理液製造方法及び基板処理方法に関する。

半導体シリコンウエハにおけるＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）膜上のＳｉＮ（シリコン窒化）膜をウェットエッチングする高温リン酸処理工程では、処理液として高温リン酸液を用い、ＳｉＯ_２膜を極力エッチングせずにＳｉＮ膜のみをウェットエッチングする技術が必要とされている。Ｈ_３ＰＯ_４（リン酸）濃度が８５～９０％であるリン酸液の液温を１５５～１７０℃に調整し、液温を調整したリン酸液にシリカなどのＳｉ化合物を飽和溶解量付近まで溶解させ、所望の選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ_２）を実現する高温リン酸液を製造することが知られている。リン酸液とシリカの一般的な調合方法は、シリカを含むシリカ液と常温のリン酸液を順番にリン酸タンクに供給し、その混合液を１５５～１７０℃に温調して混合液にシリカを溶解させ、所望の選択比を実現する高温リン酸液を製造する。

前述のリン酸液とシリカの調合方法では、酸性であるリン酸と、中性から弱アルカリ性であるシリカの混合時において、リン酸液中のｐＨ（水素イオン濃度）の変動によりシリカが凝集することがある。シリカが凝集すると、混合液全体のシリカ濃度が均一になるまで時間を要するため、高温リン酸液である処理液の製造時間が長くなる。また、凝集したシリカが混合液に完全に溶解せず、混合液中にパーティクルとして残存することがあり、高温リン酸液である処理液の品質が低下する。

特開平９－２７５０９１号公報

本発明が解決しようとする課題は、処理液の製造時間を短縮することができ、また、処理液の品質低下を抑えることができる処理液製造装置、基板処理装置、処理液製造方法及び基板処理方法を提供することである。

本発明の実施形態に係る処理液製造装置は、
リン酸液を収容するリン酸タンクと、
前記リン酸タンク内のリン酸液が通過して前記リン酸タンクに戻るための調合配管と、
前記リン酸液を加熱するヒータと、
前記調合配管に対してシリカ粒子を含むシリカ液を供給するシリカ供給部と、
前記シリカ供給部が前記調合配管に対して前記シリカ液を供給する供給位置の下流側の前記調合配管に設けられ、前記調合配管を流れる前記シリカ液に含まれる前記シリカ粒子を捕獲するシリカ捕獲部と、
前記リン酸タンク内のリン酸液が前記シリカ捕獲部を通過する前に、前記シリカ供給部に前記シリカ液の供給動作を開始させる制御部と、
を有する。

本発明の実施形態に係る基板処理装置は、
処理液としてシリカを含むリン酸液を製造する前述の実施形態に係る処理液製造装置と、
前記処理液製造装置により製造された前記リン酸液により基板を処理する処理部と、
を有する。

本発明の実施形態に係る処理液製造方法は、
リン酸タンク内のリン酸液が通過して前記リン酸タンクに戻るための調合配管に対し、シリカ粒子を含むシリカ液をシリカ供給部により供給する工程と、
前記シリカ供給部が前記調合配管に対して前記シリカ液を供給する供給位置の下流側の前記調合配管に設けられたシリカ捕獲部により、前記調合配管を流れる前記シリカ液に含まれる前記シリカ粒子を捕獲する工程と、
前記シリカ捕獲部が前記シリカ粒子を捕獲した状態で、ヒータにより加熱されたリン酸液を前記調合配管に流す工程と、
を有し、
前記シリカ液をシリカ供給部により供給する工程において、前記リン酸タンク内のリン酸液が前記シリカ捕獲部を通過する前に、前記シリカ供給部により前記シリカ液を供給する。

本発明の実施形態に係る基板処理方法は、
前述の実施形態に係る処理液製造方法により処理液としてシリカを含むリン酸液を製造する工程と、
製造した前記リン酸液により基板を処理する工程と、
を有する。

本発明の実施形態によれば、処理液の製造時間を短縮することができ、また、処理液の品質低下を抑えることができる。

第１の実施形態に係る処理液製造装置の概略構成を示す図である。第１の実施形態に係る処理液製造処理の流れを示すフローチャートである。第２の実施形態に係る処理液製造装置の概略構成を示す図である。第３の実施形態に係る処理液製造装置の概略構成を示す図である。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、液体が配管を流れる方向に基づいて上流及び下流が決定される。

（基本構成）
図１に示すように、第１の実施形態に係る基板処理装置１は、処理部５と、処理液製造装置１０とを備えている。また、処理液製造装置１０は、リン酸タンク２０と、リン酸供給配管３０と、リン酸循環配管４０と、調合配管５０と、シリカ供給部６０と、制御部７０とを備えている。

処理液製造装置１０は、処理液として製造した高温リン酸液を処理部５に供給する。処理部５では、処理液製造装置１０から供給された処理液が用いられ、所定処理が基板（図示せず）に対して行われる。所定処理としては、例えば、半導体シリコンウェーハ（基板の一例）におけるＳｉＯ_２膜上のＳｉＮ膜をウェットエッチングする枚葉式の高温リン酸処理が行われる。処理部５は、例えば、枚葉式の処理室を有しており、一例として複数の処理室を有している。処理部５が複数の処理室を有する場合、処理室ごとに処理液が供給され、基板に対する処理が処理室ごとに実行される。

リン酸タンク２０は、リン酸液を収容するタンクである。リン酸液は、所定濃度（例えば８５～９０％）でリン酸を含有するリン酸水溶液である。

リン酸供給配管３０は、リン酸タンク２０内にリン酸液を供給するための配管である。リン酸供給配管３０の一端がリン酸タンク２０の上部から内部に挿入されてリン酸タンク２０に接続されており、その他端が工場設備のリン酸供給部（図示せず）に接続されている。

リン酸循環配管４０は、リン酸タンク２０内のリン酸液を通して循環させるための配管である。リン酸循環配管４０の一端がリン酸タンク２０の下部（例えば下面）に接続されており、その他端がリン酸タンク２０の上部から内部に挿入されてリン酸タンク２０に接続されている。

リン酸循環配管４０には、ポンプ４１と、ヒータ４２と、計測器４３と、バルブＶ１が設けられている。

ポンプ４１は、リン酸タンク２０内のリン酸液をリン酸循環配管４０に流すための駆動源である。このポンプ４１は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じてリン酸循環配管４０にリン酸タンク２０内のリン酸液を送る。

ヒータ４２は、ポンプ４１の下流側のリン酸循環配管４０にそのリン酸循環配管４０を流れるリン酸液を加熱可能に設けられている。ヒータ４２としては、例えば、ランプ加熱式、抵抗加熱式や誘導加熱式のヒータが用いられる。このヒータ４２は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じて、リン酸循環配管４０を流れるリン酸液を加熱する。

計測器４３は、計測器４３の下流側のリン酸循環配管４０にそのリン酸循環配管４０を流れるリン酸液の温度やシリカ濃度を計測可能に設けられている。計測器４３としては、例えば、温度を計測する温度計やシリカ濃度を計測するシリカ濃度計などが用いられる。この計測器４３は制御部７０に電気的に接続されており、計測したリン酸液の温度やシリカ濃度の情報（例えば計測信号）を制御部７０に出力する。

バルブＶ１は、計測器４３の下流側のリン酸循環配管４０にそのリン酸循環配管４０を開閉可能に設けられている。バルブＶ１としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ１は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じてリン酸循環配管４０を開閉する。

ここで、バルブＶ１が開状態になると、リン酸循環配管４０は開状態となり、リン酸液である液体はバルブＶ１を通過可能である。一方、バルブＶ１が閉状態になると、リン酸循環配管４０は閉状態となり、リン酸液である液体はバルブＶ１を通過することができない（以下の他のバルブも同様である）。

調合配管５０は、リン酸液とシリカを調合するための配管であり、リン酸循環配管４０に対して並列に設けられている。調合配管５０の一端が計測器４３とバルブＶ１との間のリン酸循環配管４０に接続されており、その他端がバルブＶ１の下流側のリン酸循環配管４０に接続されている。

調合配管５０には、バルブＶ２と、シリカ捕獲部５１と、バルブＶ３とが設けられている。

バルブＶ２は、調合配管５０にその調合配管５０を開閉可能に設けられている。バルブＶ２としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ２は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じて調合配管５０を開閉する。

シリカ捕獲部５１は、バルブＶ２の下流側の調合配管５０に設けられている。このシリカ捕獲部５１は、調合配管５０を流れるシリカ液に含まれる多数のシリカ粒子（シリカ液と共に流れる多数のシリカ粒子）を捕獲する。

シリカ捕獲部５１は、本体５１ａと、フィルタ５１ｂとを有している。本体５１ａは、リン酸液やシリカ液などの液体が内部を流れる管状に形成されている。フィルタ５１ｂは、本体５１ａ内に設けられている。フィルタ５１ｂは、例えば、円柱状に形成されており、その内部にはナノメートルサイズの孔（ポア）がポーラス状に多数設けられている。このフィルタ５１ｂは、本体５１ａ内を通過するシリカ液に含まれる多数のシリカ粒子（サイズは例えば３０～５０ｎｍ）を捕獲（例えば捕集）する。なお、フィルタ５１ｂのポアサイズは、シリカ粒子を捕獲することが可能なサイズであり、例えばシリカ粒子の直径よりも小さい。

バルブＶ３は、シリカ捕獲部５１の下流側の調合配管５０にその調合配管５０を開閉可能に設けられている。バルブＶ３としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ３は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じて調合配管５０を開閉する。

シリカ供給部６０は、シリカタンク６１と、シリカ循環配管６２と、シリカ供給配管６３と、シリカ排出配管６４と、純水供給配管６５と、排出配管６６とを有している。

シリカタンク６１は、水に多数のシリカ粒子を含むシリカ分散液を収容するタンクである。シリカ分散液は、所定濃度（例えば５～２０％）でシリカを含有する液体である。

シリカ循環配管６２は、シリカタンク６１内のシリカ液を通して循環させるための配管である。シリカ循環配管６２の一端がシリカタンク６１の上部から内部に挿入されてシリカタンク６１に接続されており、その他端もシリカタンク６１の上部から内部に挿入されてシリカタンク６１に接続されている。

シリカ循環配管６２には、ポンプ６７と、バルブＶ４とが設けられている。

ポンプ６７は、シリカ循環配管６２にシリカタンク６１内のシリカ液を流すための駆動源である。ポンプ６７は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じてシリカ循環配管６２にシリカタンク６１内のシリカ液を送る。

バルブＶ４は、シリカ循環配管６２にそのシリカ循環配管６２を開閉可能に設けられている。バルブＶ４としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ４は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じてシリカ循環配管６２を開閉する。

シリカ供給配管６３は、シリカタンク６１内のシリカ液をシリカ捕獲部５１に供給するための配管である。シリカ供給配管６３の一端がポンプ６７とバルブＶ４との間のシリカ循環配管６２に接続されており、その他端がバルブＶ２とシリカ捕獲部５１との間の調合配管５０に接続されている。この接続位置は、シリカ供給部６０が調合配管５０にシリカ液を供給する供給位置である。

シリカ供給配管６３には、バルブＶ５が設けられている。バルブＶ５は、シリカ供給配管６３にそのシリカ供給配管６３を開閉可能に取り付けられている。バルブＶ５としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ５は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じてシリカ供給配管６３を開閉する。

シリカ排出配管６４は、シリカ捕獲部５１を通過したシリカ液を排出するための配管である。シリカ排出配管６４の一端がシリカ捕獲部５１とバルブＶ３との間の調合配管５０に接続されており、その他端がバルブＶ４の下流側のシリカ循環配管６２に接続されている。

シリカ排出配管６４には、バルブＶ６が設けられている。バルブＶ６は、シリカ排出配管６４にそのシリカ排出配管６４を開閉可能に取り付けられている。バルブＶ６としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ６は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じてシリカ排出配管６４を開閉する。

純水供給配管６５は、シリカ液が流れる調合配管５０やシリカ捕獲部５１内に洗浄用の純水（例えばＤＩＷ）を供給するための配管である。純水供給配管６５の一端がバルブＶ５の下流側のシリカ供給配管６３に接続されており、その他端が工場設備の純水供給部（図示せず）に接続されている。

純水供給配管６５には、バルブＶ７が設けられている。バルブＶ７は、純水供給配管６５にその純水供給配管６５を開閉可能に取り付けられている。バルブＶ７としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ７は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じて純水供給配管６５を開閉する。

排出配管６６は、シリカ液が流れる調合配管５０やシリカ捕獲部５１内を通過した純水を排出するための配管である。排出配管６６の一端がバルブＶ６の上流側のシリカ排出配管６４に接続されており、その他端が工場設備の廃液処理部（図示せず）に接続されている。

排出配管６６には、バルブＶ８が設けられている。バルブＶ８は、排出配管６６にその排出配管６６を開閉可能に取り付けられている。バルブＶ８としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ８は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じて排出配管６６を開閉する。

制御部７０は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、処理液製造処理に関する処理情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部と（いずれも図示せず）を備えている。この制御部７０は、処理情報や各種プログラムに基づいて各ポンプ４１、６７やヒータ４２、各バルブＶ１～Ｖ８を制御し、また、計測器４３により計測されたリン酸液の温度やシリカ濃度などの情報を受信する。なお、各バルブＶ１～Ｖ８などのバルブ（弁）は、リン酸液やシリカ液などの液体が流れる流路を切り替える切替部として機能する。

（処理液製造工程）
次に、前述の処理液製造装置１０が行う処理液製造工程の流れについて説明する。この処理液製造工程は、リン酸液にシリカを溶解させ、シリカ濃度が５０ｐｐｍ以上である高温リン酸液（高シリカ濃度の高温リン酸液）を処理液として製造する工程である。処理液製造工程では、リン酸液のシリカ濃度を調整しない非調整時の待機工程と、リン酸液のシリカ濃度を調整する調整工程とが切り替えられる。

図２に示すように、制御部７０は、待機工程の開始として、各ポンプ４１、６７及びヒータ４２を駆動し、各バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ６を開状態にし、各バルブＶ２～Ｖ４、Ｖ７、Ｖ８を閉状態にする（ステップＳ１）。バルブＶ１が開状態になると、リン酸タンク２０内のリン酸液は、シリカ捕獲部５１を通らない流路、すなわちリン酸循環配管４０を流れて循環し、ヒータ４２によって加熱されて所定温度（例えば１６０℃以上）に温調される。リン酸循環配管４０を流れるリン酸液の温度が計測器４３により検出され、制御部７０に入力される。

また、各バルブＶ５、Ｖ６が開状態になると、シリカタンク６１内のシリカ液は、シリカ捕獲部５１を通る流路、すなわちシリカ循環配管６２を流れてシリカ供給配管６３に流入し、シリカ供給配管６３を流れて調合配管５０に流入する。調合配管５０に流入したシリカ液は、調合配管５０を流れてシリカ捕獲部５１を通過し、シリカ排出配管６４に流入する。シリカ排出配管６４に流入したシリカ液は、シリカ排出配管６４を流れてシリカ循環配管６２に流入し、シリカ循環配管６２を流れてシリカタンク６１に流入する。シリカ捕獲部５１は、本体５１ａ内を通過するシリカ液に含まれる多数のシリカ粒子をフィルタ５１ｂによって捕獲する。なお、シリカ液に含まれるシリカ粒子としては、フィルタ５１ｂのポアサイズよりも大きいシリカ粒子が選定される。また、シリカ粒子のトラップ量は通液時間で管理される。

制御部７０は、前述の各バルブＶ５、Ｖ６を開状態にしてから所定時間（例えば６０秒）が経過したと判断すると、各バルブＶ５、Ｖ６を閉状態にし、各バルブＶ４、Ｖ７、Ｖ８を開状態にする（ステップＳ２）。バルブＶ４が開状態になると、シリカタンク６１内のシリカ液は、シリカ捕獲部５１を通らない流路、すなわちシリカ循環配管６２を流れて循環する。

また、各バルブＶ７、Ｖ８が開状態になると、純水は、純水供給配管６５を流れてシリカ供給配管６３に流入し、シリカ供給配管６３を流れて調合配管５０に流入する。調合配管５０に流入した純水は、調合配管５０を流れてシリカ捕獲部５１を通過し、シリカ排出配管６４に流入する。シリカ排出配管６４に流入した純水は、シリカ排出配管６４を流れて排出配管６６に流入し、排出配管６６を流れて排出される。これにより、シリカ液が残留するシリカ供給配管６３やシリカ排出配管６４などの配管内やシリカ捕獲部５１内が純水により洗浄される（第１の洗浄工程）。この洗浄は通液時間で管理される。制御部７０は、前述の各バルブＶ７、Ｖ８を開状態にしてから所定時間（例えば３０秒）が経過したと判断すると、各バルブＶ７、Ｖ８を閉状態にする（ステップＳ３）。

ここで、前述の第１の洗浄工程が行われない場合には、シリカ供給配管６３やシリカ排出配管６４などの配管内にシリカ液が残留する。このシリカ液は滞留して流動がないため、配管にシリカが固着し、配管詰まりを発生させることがある。このため、前述のようにシリカ液が残留するシリカ供給配管６３やシリカ排出配管６４などの配管内やシリカ捕獲部５１内を純水により洗浄することで、配管詰まりの発生を抑えることができる。

その後、制御部７０は、リン酸液の温度が所定値（例えば１６０℃）以上であるか否かを判断し（ステップＳ４）、リン酸液の温度が所定値以上であると判断すると（ステップＳ４のＹＥＳ）、調整工程の開始として、各バルブＶ２、Ｖ３を開状態にし、バルブＶ１を閉状態にする（ステップＳ５）。各バルブＶ２、Ｖ３が開状態になると、リン酸タンク２０内のリン酸液は、シリカ捕獲部５１を通る流路、すなわち、リン酸循環配管４０を流れて調合配管５０に流入し、調合配管５０を流れてシリカ捕獲部５１を通過する。シリカ捕獲部５１を通過したリン酸液は、調合配管５０を流れてリン酸循環配管４０に流入し、リン酸循環配管４０を流れてリン酸タンク２０に流入する。この循環動作においても、リン酸循環配管４０を流れるリン酸液は、ヒータ４２によって加熱されて前述の所定温度に温調される。また、リン酸循環配管４０を流れるリン酸液のシリカ濃度は計測器４３により検出され、制御部７０に入力される。

制御部７０は、リン酸液のシリカ濃度が所定値（例えば５０ｐｐｍ）以上であるか否かを判断し（ステップＳ６）、シリカ濃度が所定値以上であると判断すると（ステップＳ６のＹＥＳ）、各バルブＶ２、Ｖ３を閉状態にし、各バルブＶ１、Ｖ７、Ｖ８を開状態にする（ステップＳ７）。バルブＶ１が開状態になると、リン酸タンク２０内のリン酸液は、前述のようにシリカ捕獲部５１を通らない流路を流れて循環し、ヒータ４２によって加熱されて前述の所定温度に温調される。このリン酸液（シリカを含むリン酸液）は、シリカ濃度が５０ｐｐｍ以上である高温リン酸液（高シリカ濃度の高温リン酸液）となっており、処理液としてリン酸タンク２０から配管（図示せず）を介して処理部５（処理部５の各処理室）に供給される。

一方、各バルブＶ７、Ｖ８が開状態になると、純水は、純水供給配管６５を流れてシリカ供給配管６３に流入し、シリカ供給配管６３を流れて調合配管５０に流入する。調合配管５０に流入した純水は、調合配管５０を流れてシリカ捕獲部５１を通過し、シリカ排出配管６４に流入する。シリカ排出配管６４に流入した純水は、シリカ排出配管６４を流れて排出配管６６に流入し、排出配管６６を流れて排出される。これにより、リン酸液が残留する調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内が純水により洗浄される（第２の洗浄工程）。この洗浄は通液時間で管理される。制御部７０は、前述の各バルブＶ１、Ｖ７、Ｖ８を開状態にしてから所定時間（例えば３０秒）が経過したと判断すると、各バルブＶ７、Ｖ８を閉状態にする（ステップＳ８）。その後、制御部７０は、リン酸タンク２０内のリン酸液が処理液として処理部５に供給されて所定量減少すると、リン酸供給配管３０からリン酸タンク２０にリン酸液を供給する制御を行い、再びステップＳ１～Ｓ８を繰り返す。

ここで、前述の第２の洗浄工程が行われない場合には、調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内にリン酸液が残留する。このリン酸液の流動がない状態において、調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内に残留するリン酸の温度が下がる。このリン酸の温度が下がるとリン酸の溶解度が下がり、リン酸に飽和状態で溶けていたシリカのうち、溶解度が下がった分のシリカが析出することになる。この析出したシリカの滞留する量が増えるとシリカがゲル状になることがあり、そのゲル状の物質によって調合配管５０の詰まりやフィルタ５１ｂの目詰まりが発生することがある。このため、前述のようにリン酸液が残留する調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内を純水により洗浄することで、調合配管５０の詰まりやフィルタ５１ｂの目詰まりの発生を抑えることができる。

このような処理液製造工程によれば、リン酸タンク２０内のリン酸液はリン酸循環配管４０を介して循環し、ヒータ４２により加熱されて所定温度（例えば１５５℃～１７０℃）に温調される。また、リン酸タンク２０内のリン酸液がシリカ捕獲部５１を通過する前に、シリカ粒子を含むシリカ液がシリカ供給部６０によって調合配管５０に供給され、そのシリカ液の供給位置の下流側で、調合配管５０を流れるシリカ液に含まれるシリカ粒子がシリカ捕獲部５１によって捕獲される。その後、シリカ捕獲部５１により所望数（所望量）のシリカ粒子が捕獲されると、リン酸液の流路がリン酸循環配管４０から調合配管５０に切り替えられる。温調されたリン酸液は調合配管５０を流れ、多数のシリカ粒子を捕獲した状態のシリカ捕獲部５１を通過してリン酸タンク２０に戻り、調合配管５０を介して循環する。リン酸液がシリカ捕獲部５１内のフィルタ５１ｂを通過するときに、フィルタ５１ｂにより捕獲された多数のシリカ粒子がリン酸液に均等（又はほぼ均等）に溶解する。

このように、高温のリン酸液がフィルタ５１ｂを通過するときに、フィルタ５１ｂに捕獲された多数のシリカ粒子がリン酸液に溶け込む。このとき、フィルタ５１ｂを通過するリン酸液は、シリカ捕獲部５１の本体５１ａ内において、フィルタ５１ｂの全体に存在する全てのシリカ粒子に接触して通過するため、多数のシリカ粒子は均等に溶解する。リン酸液は流動しており、リン酸タンク２０内でリン酸液にシリカ粒子を溶かす場合に比べ、シリカの凝集が抑制されるので、リン酸液に多数のシリカ粒子を均一にパーティクルレスで溶かすことができる。また、シリカ捕獲部５１にシリカ粒子を充填することで、例えば、シリカ粒子が予め充填されたフィルタを交換する方式（カートリッジ方式）と比較すると、メンテナンスフリーで繰り返し処理液を製造することができる。また、計測器４３によりリン酸液中のシリカ濃度を把握しつつ、所望のシリカ濃度を有する処理液を製造することが可能であり、処理液の品質低下を抑えることができる。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、調合配管５０に対してシリカ粒子を含むシリカ液をシリカ供給部６０により供給し、そのシリカ液の供給位置の下流側で、調合配管５０を流れるシリカ液に含まれるシリカ粒子をシリカ捕獲部５１によって捕獲し、シリカ粒子を捕獲したシリカ捕獲部５１に高温リン酸液を通過させることで、リン酸液にシリカを溶解させて、所望のシリカ濃度を有する高温リン酸液を処理液として製造する。これにより、高温リン酸液がシリカ捕獲部５１を通過するときに、シリカ捕獲部５１により捕獲されたシリカ粒子が高温リン酸液に溶け込む。つまり、高温リン酸液が調合配管５０を流れて流動している状態であり、多数のシリカ粒子が高温リン酸液に均一に溶ける。したがって、リン酸液及びシリカ液の混合時にシリカが凝集することを抑制することが可能になるので、処理液のシリカ濃度が均一になるまでの時間を抑えることができ、処理液の製造時間を短縮することができる。また、シリカの凝集の抑制によりパーティクルの発生を抑えることが可能になるので、処理液の品質低下を抑えることができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について図３を参照して説明する。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点（圧力計の設置）について説明し、その他の説明は省略する。

図３に示すように、第２の実施形態に係る処理液製造装置１０は、第１の実施形態に係る各部に加えて、二つの圧力計８１、８２（第１の圧力計８１及び第２の圧力計８２）を有している。

圧力計８１は、バルブＶ５の下流側のシリカ供給配管６３に設けられており、シリカ捕獲部５１の上流側の調合配管５０内の圧力（第１の圧力）を計測する。圧力計８１は制御部７０に電気的に接続されており、計測した圧力（圧力値）を制御部７０に出力する。

圧力計８２は、バルブＶ６の上流側のシリカ排出配管６４に設けられており、シリカ捕獲部５１の下流側の調合配管５０内の圧力（第２の圧力）を計測する。圧力計８２は制御部７０に電気的に接続されており、計測した圧力（圧力値）を制御部７０に出力する。

制御部７０は、第１の実施形態に係る通液時間ではなく（図２のステップＳ２参照）、各圧力計８１、８２からそれぞれ出力された二つの圧力値に基づき、シリカ粒子のトラップ量を把握する。例えば、制御部７０は、二つの圧力値に基づいて二つの圧力差（圧力損失）を算出し、圧力差が所定値（例えば０．１～０．３Ｍｐａ）以上であると判断すると、フィルタ５１ｂにシリカ粒子が十分に捕獲されたと判断し、各バルブＶ５、Ｖ６を閉状態にし、各バルブＶ４、Ｖ７、Ｖ８を開状態にする。一方、圧力差が所定値以下と判断されると、フィルタ５１ｂにシリカ粒子が十分に捕獲されていないと判断し、継続してシリカ液がシリカ供給配管６３に流入される。この他の処理は第１の実施形態と同様である。なお、シリカ粒子のトラップ量と圧力差との関係はあらかじめ実験的に求められており、その実験結果に基づいて前述の圧力差の所定値が設定されている。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、シリカ粒子のトラップ量を正確に把握することが可能となり、シリカ液の供給を適切なタイミングで停止することができる。例えば、シリカ液供給の停止タイミングを時間で管理する場合、設定時間にマージンを取ることがあり、設定時間が長くなる。このような場合に比べ、第２の実施形態によれば、シリカ液の供給停止タイミングを適切に設定することが可能になるので、処理液の製造時間を短縮することができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について図４を参照して説明する。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態との相違点（リン酸液供給配管の設置）について説明し、その他の説明は省略する。

図４に示すように、第３の実施形態に係る処理液製造装置１０は、第１の実施形態に係る各部に加えて、リン酸供給配管８３を有している。

リン酸供給配管８３は、調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内などに残留する純水をリン酸液に置換するための配管である。なお、このリン酸液は、リン酸タンク２０で調整される所定温度より低い温度（例えば、常温）である。リン酸供給配管８３の一端は、純水供給配管６５がシリカ供給配管６３に接続された接続位置の下流側のシリカ供給配管６３に接続されており、その他端が工場設備のリン酸供給部（図示せず）に接続されている。

リン酸供給配管８３には、バルブＶ９が設けられている。バルブＶ９は、リン酸供給配管８３にそのリン酸供給配管８３を開閉可能に取り付けられている。バルブＶ９としては、例えば、電磁弁が用いられる。このバルブＶ９は制御部７０に電気的に接続されており、その制御部７０による制御に応じてリン酸供給配管８３を開閉する。

制御部７０は、調合配管５０にリン酸液を流す前において、純水による洗浄後（第１の洗浄工程後：図２のステップＳ３参照）、調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内などに残留する純水をリン酸液に置換する制御を行う。すなわち、制御部７０は、前述の各バルブＶ７、Ｖ８を開状態にしてから、純水供給のための所定時間（例えば３０秒）が経過したと判断すると、バルブＶ７を閉状態にし、バルブＶ９を開状態にし、調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内などに残留する純水をリン酸液に置換する。そして、制御部７０は、前述のバルブＶ９を開状態にしてから、リン酸液供給のための所定時間（例えば３０秒）が経過したと判断すると、各バルブＶ８、Ｖ９を閉状態にする。この他の処理は第１の実施形態と同様である。

ここで、調合配管５０に純水が残留すると、前述した処理液製造工程の際、リン酸タンク２０から高温のリン酸液が調合配管５０に流入した時、調合配管５０に残留する純水がリン酸液と混ざって、リン酸液のリン酸濃度が低下する。また、高温リン酸が調合配管５０に残留する純水と接触すると、高温リン酸によって純水が突沸してリン酸液中に気泡が生じることがある。これらのことを防止するため、調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内などに残留する純水を、リン酸タンク２０で調整される所定温度よりも低い温度のリン酸液に置換する。これにより、リン酸液のリン酸濃度の低下がなくなり、リン酸濃度の変動によって処理液の品質が低下することを抑えることができ、また、低い温度のリン酸液で純水を置換することにより、純水の突沸が抑えられるので、前述したように突沸で発生した気泡の発生を抑えることができる。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、調合配管５０内やシリカ捕獲部５１内などに残留する純水をリン酸タンク２０で調整される所定温度より低い温度のリン酸液に置換することで、リン酸濃度変動により処理液の品質が低下することを抑えることができ、また、気泡によるフィルタ５１ｂのシリカ粒子トラップ量の減少によって処理液の製造時間が長くなることを抑えることができる。

なお、リン酸供給配管８３からのリン酸液の供給時、シリカ捕獲部５１を通過したリン酸液を廃棄せずに使用する場合には、新たな流路を形成するためにリン酸使用配管（図示せず）を用いることが可能である。例えば、リン酸使用配管の一端をバルブＶ６の下流側のシリカ排出配管６４に接続し、その他端をリン酸供給配管３０に接続し、リン酸供給配管８３からのリン酸液の供給時、バルブＶ８を閉状態にし、シリカ捕獲部５１を通過したリン酸液をリン酸供給配管８３に流してリン酸タンク２０に供給するようにしてもよい。リン酸使用配管にバルブ（図示せず）を設け、適宜リン酸使用配管の開閉を制御することが可能である。

＜他の実施形態＞
前述の説明においては、調合配管５０の両端をリン酸循環配管４０に接続することを例示したが、これに限るものではなく、例えば、リン酸タンク２０に直接接続するようにしてもよい。調合配管５０の両端をリン酸タンク２０に直接接続する場合には、調合配管５０にもポンプやヒータ、計測器（シリカ濃度計）を設ける。

また、前述の説明においては、ヒータ４２をリン酸循環配管４０に設けることを例示したが、これに限るものではなく、例えば、リン酸タンク２０内でリン酸液を加熱可能な位置に設けるようにしてもよい。このリン酸タンク２０内でヒータ４２によりリン酸液を加熱する場合には、リン酸循環配管４０を無くし、調合配管５０の両端をリン酸タンク２０に直接接続し、調合配管５０にポンプ４１や計測器４３を設けることが可能である。

また、前述の説明においては、シリカ供給配管６３をシリカ捕獲部５１の上流の調合配管５０に接続することを例示したが、これに限るものではなく、例えば、シリカ捕獲部５１においてフィルタ５１ｂの上流側の本体５１ａに接続し、その本体５１ａ内にシリカ液を直接供給するようにしてもよい。

また、前述の説明においては、フィルタ５１ｂの材料を特に限定するものではないが、フィルタ５１ｂの材料として、例えば、シリカ材を用いることも可能である。フィルタ５１ｂの材料としてシリカ材を用いることで、シリカ液の供給時間を短くすることが可能になるので、処理液の製造時間を短縮することができる。また、フィルタ５１ｂの表面を粗らし、フィルタ５１ｂの表面積を増やしたり、シリカ捕獲部５１を複数設けたり、シリカ捕獲部５１の本体５１ａ内にフィルタ５１ｂを複数設けたりしてもよい。また、シリカ捕獲部５１を調合配管５０に対して着脱可能に形成したり、シリカ捕獲部５１の本体５１ａに対してフィルタ５１ｂを着脱可能に形成したりするようにしてもよい。これらの場合には、シリカ捕獲部５１やフィルタ５１ｂを交換することができる。

また、前述の説明においては、リン酸タンク２０から処理部５が備える枚葉式の処理室に処理液を供給することを例示したが、これに限るものではなく、例えば、バッチ式の処理室（例えば処理槽）に処理液を供給するようにしてもよい。なお、処理液製造装置１０及び一つ以上の処理室（例えば、基板を処理液により処理するための室や槽）を設け、基板処理装置１とすることが可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１基板処理装置
５処理部
１０処理液製造装置
２０リン酸タンク
４０リン酸循環配管
４２ヒータ
５０調合配管
５１シリカ捕獲部
５１ａ本体
５１ｂフィルタ
６０シリカ供給部
７０制御部
８１圧力計
８２圧力計
Ｖ１～Ｖ９バルブ

Claims

リン酸液を収容するリン酸タンクと、
前記リン酸タンク内のリン酸液が通過して前記リン酸タンクに戻るための調合配管と、
前記リン酸液を加熱するヒータと、
前記調合配管に対してシリカ粒子を含むシリカ液を供給するシリカ供給部と、
前記シリカ供給部が前記調合配管に対して前記シリカ液を供給する供給位置の下流側の前記調合配管に設けられ、前記調合配管を流れる前記シリカ液に含まれる前記シリカ粒子を捕獲するシリカ捕獲部と、
前記リン酸タンク内のリン酸液が前記シリカ捕獲部を通過する前に、前記シリカ供給部に前記シリカ液の供給動作を開始させる制御部と、
を有する処理液製造装置。
前記リン酸タンク内のリン酸液が通過して前記リン酸タンクに戻るためのリン酸循環配管と、
前記リン酸循環配管及び前記調合配管のどちらか一方を開状態とする切替部と、
前記シリカ捕獲部が前記シリカ粒子を捕獲した状態で前記調合配管を開状態にするよう、前記切替部を制御する制御部と、
を有する請求項１に記載の処理液製造装置。
前記シリカ捕獲部の上流側の前記調合配管内の第１の圧力を計測する第１の圧力計と、
前記シリカ捕獲部の下流側の前記調合配管内の第２の圧力を計測する第２の圧力計と、
前記第１の圧力計が計測した前記第１の圧力と、前記第２の圧力計が計測した前記第２の圧力に基づき、前記シリカ供給部に前記シリカ液の供給動作を停止させる制御部と、
を有する請求項１に記載の処理液製造装置。
前記シリカ捕獲部は、
前記供給位置の下流側の前記調合配管に設けられ、前記リン酸液が通過する本体と、
前記本体内に設けられ、前記シリカ粒子を捕獲するフィルタと、
を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の処理液製造装置。
前記フィルタは、シリカ材により形成されている請求項４に記載の処理液製造装置。
前記制御部は、前記調合配管に対して前記シリカ捕獲部内に流すための純水又はリン酸液を供給する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の処理液製造装置。
処理液としてシリカを含むリン酸液を製造する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の処理液製造装置と、
前記処理液製造装置により製造された前記リン酸液により基板を処理する処理部と、
を有する基板処理装置。
リン酸タンク内のリン酸液が通過して前記リン酸タンクに戻るための調合配管に対し、シリカ粒子を含むシリカ液をシリカ供給部により供給する工程と、
前記シリカ供給部が前記調合配管に対して前記シリカ液を供給する供給位置の下流側の前記調合配管に設けられたシリカ捕獲部により、前記調合配管を流れる前記シリカ液に含まれる前記シリカ粒子を捕獲する工程と、
前記シリカ捕獲部が前記シリカ粒子を捕獲した状態で、ヒータにより加熱されたリン酸液を前記調合配管に流す工程と、
を有し、
前記シリカ液をシリカ供給部により供給する工程において、前記リン酸タンク内のリン酸液が前記シリカ捕獲部を通過する前に、前記シリカ供給部により前記シリカ液を供給する処理液製造方法。
請求項８に記載の処理液製造方法により処理液としてシリカを含むリン酸液を製造する工程と、
製造した前記リン酸液により基板を処理する工程と、
を有する基板処理方法。