CN103155113A - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种由于能够直接检测处理液的浓度，因而能够几乎不受处理液温度影响地进行独立的浓度控制，从而能够精度良好地对基板进行药液处理的基板处理装置。在将基板浸渍在将药液和稀释液混合而成的处理液中进行处理的基板处理装置中，包括：处理槽（1），贮留处理液；加热单元（2、3），加热处理液；温度检测单元（4），检测处理液的温度；温度控制单元（5），操作所述加热单元（2、3）以使检测温度接近设定温度；补充单元（6），将稀释液补充到处理液中；浓度检测单元（7），通过测量处理液的吸光特性来检测处理液的浓度；以及浓度控制单元（8），操作所述补充单元（6）以使检测浓度接近设定浓度。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及使用处理液对半导体晶片、液晶显示装置用玻璃基板、光掩模用玻璃基板等基板（以下，仅称为“基板”）进行处理的基板处理装置，特别是作为在将基板浸渍到被加热至高温度的处理液中实施处理时对处理液的浓度进行控制的技术是有用的。
背景技术
以往，作为这种基板处理装置，已知一种例如使用高温度的磷酸（H3PO4）溶液来对基板表面的氮化硅膜（SiN）进行蚀刻处理的基板处理装置。
例如，在半导体晶片工艺中，当使用磷酸溶液对氮化硅膜进行蚀刻时，在基板表面，通常除了氮化硅膜之外还存在二氧化硅膜（SiO2)。在这种情况下，通常要求蚀刻对象仅为氮化硅膜，而二氧化硅膜几乎不会通过处理液被蚀刻。
作为氮化硅膜和二氧化硅膜通过磷酸溶液被蚀刻的机制，已知氮化硅膜通过磷酸溶液中的水被蚀刻，二氧化硅膜通过磷酸溶液中的磷酸被蚀刻。
因此，为了精度良好地管理氮化硅膜的蚀刻量，处理液的浓度即药液和稀释液的混合比例以及处理液的温度非常重要。而且，通常在处于高温的磷酸溶液中，作为稀释液的水的蒸发量较多，通过补充水而进行的浓度控制是重要的。作为具备将处理液的温度或浓度保持恒定的单元的基板处理装置，已知下述专利文献1～2中记载的装置。
例如，在专利文献1中公开了一种基板处理装置，其在通过补充水对磷酸浴进行浓度控制时，将磷酸浴的沸腾温度作为设定温度，按照对当前温度与设定温度进行比较的结果，自动控制水的补充速度。在该装置中，实际上控制的仅是处理液的温度，因此成为依赖于处理液的浓度不应在沸腾浓度以下这种物理现象的稀释液补充方法。
此外，在专利文献2中公开了一种基板处理装置，其包括：温度控制单元，为了使处理液的温度成为设定温度而对加热单元进行操作；补充单元，为了调整处理液的浓度而将稀释液补充到处理槽中；浓度检测单元，根据处理液的比重等对处理液的浓度进行检测；以及浓度控制单元，调整稀释液的补充量以使检测出的处理液的浓度与沸点温度相比稍高。
专利文献1：日本特开平11-200072号公报
专利文献2：日本特开2004-221540号公报
然而，在专利文献1中记载的装置的情况下，由于与磷酸浴的沸腾温度相对应的磷酸浴浓度是固定的，因此存在如果氮化硅膜的蚀刻速度被确定，则处理液的浓度和温度被同时确定，无法各自独立地进行调整的问题。此外，需要稀释液的补充量略多于本来的蒸发量地进行补充，但如果补充量过多，则会成为处理液的温度降低或处理液发生崩沸的原因。处理液的崩沸会存在例如使处理槽内的晶片破损等问题。
此外，在专利文献2中记载的装置的情况下，由于浓度检测单元将由处理槽内的检测端供给的气体的压力换算为处理液的比重，因此根据处理液的温度、处理槽内的液量、处理槽内的处理液的流动，由检测端供给的气体的压力会发生变化。因而，需要在处理液的温度、处理槽内的液量、处理槽内的流动为恒定的条件下进行检测。但是，在实际的运用中存在如下问题：当为了控制处理液的浓度而将稀释液补充到处理液中时，由于处理液的温度也发生变化，因此直到处理液的温度恢复到设定温度为止，无法测量准确的浓度。此外，由于处理槽内的处理液的流动会因各种各样的因素发生变化，因此有时尽管没有浓度变动，但由于处理槽内的处理液的流动的变化，将其作为处理液浓度的变化而捕捉，从而补充或者停止稀释液，导致实际的处理液的浓度发生变化，其结果是氮化硅膜的蚀刻量会发生变化。
进而，在专利文献1和2所记载的现有技术中，都存在如下问题。也就是，这两种现有技术都只能在处理液的温度为恒定的条件下对处理液的浓度进行控制，但在实际的处理工艺中，例如当半导体晶片被浸渍到高温的处理槽内时，处理槽内的处理液的温度会降低。在这种情况下，在现有技术中，在直到处理槽内的处理液的温度恢复到设定温度附近为止的期间内，由于处理液的浓度变得不明确，因此不执行浓度控制，从而不得不停止补充稀释液。作为其结果，稀释液会蒸发，处理液的浓度会上升，从而成为氮化硅膜的蚀刻速度不稳定的原因。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种基板处理装置，所述基板处理装置由于能够直接检测处理液的浓度，因此能够几乎不受处理液温度影响地执行独立的浓度控制，从而能够精度良好地对基板进行药液处理。
上述目的能够通过如下所述的本发明来实现。
即，本发明的基板处理装置，对将药液与稀释液混合而成的处理液进行加热，将基板浸渍在该处理液中进行处理，其特征在于，在该基板处理装置中包括：处理槽，贮留处理液；加热单元，加热处理液；温度检测单元，检测处理液的温度；温度控制单元，操作所述加热单元以使该温度检测单元检测出的温度接近设定温度；补充单元，将稀释液补充到处理液中；浓度检测单元，通过测量处理液的吸光特性来检测处理液的浓度；以及浓度控制单元，操作所述补充单元以使该浓度检测单元检测出的浓度接近设定浓度。
根据本发明的基板处理装置，由于浓度检测单元通过检测处理液的吸光特性来直接检测处理液的浓度，因此能够几乎不受处理液温度影响地进行独立的浓度控制。其结果，即使在例如处理液的温度因浸渍基板晶片而降低等情况下，也能够进行用于维持处理液浓度的水的补充、停止，结果使氮化硅膜的蚀刻变得稳定。此外，根据本发明，能够在药液的沸点浓度以上的范围内自由地控制药液与稀释液的混合比例，例如通过使磷酸溶液的浓度高于沸点浓度，从而还能够减少氮化硅膜的蚀刻量，并增加二氧化硅膜的蚀刻量。此外，以往仅对氮化硅膜进行蚀刻，而不同时对基板上存在的二氧化硅膜进行蚀刻是重要的，但是伴随着近年来的半导体器件的多样化，也需要诸如与氮化硅膜同时地也对二氧化硅膜进行蚀刻的技术。
在以上描述中，优选地，所述浓度检测单元通过测量多个波长下的吸光特性，来检测去除了由处理液的温度引起的误差变动后的浓度。根据该结构，能够不受处理液温度变动影响地使浓度检测单元精度良好地检测出处理液的浓度。也就是，在利用吸光特性的分光测量方法中，能够对于多个不同波长获得吸光特性，从而能够区分处理液的浓度变化与温度变化，不用另外执行温度测量，就能够获得与进行了温度补偿时相同的精度。据此，能够精度良好地对基板进行药液处理。
此外，优选地，所述浓度检测单元的测量部设置在与所述处理槽连接的循环配管或从该循环配管分支出的分支配管的透光部。通过将浓度检测单元的测量部设置于循环配管或分支配管的透光部，能够减少透光部的材质限制等，另外，与将样品旁路到浓度测量装置内部的池时相比，从测量的时间差和温度差这两方面的观点来看能够增加真实性，能够进一步提高对正在处理槽内循环的处理液的浓度检测精度。据此，能够更加精度良好地对基板进行药液处理。
此时，优选地，所述浓度检测单元通过测量多个波长下的吸光特性，来检测去除了由设置有所述测量部的透光部的性状引起的误差变动后的浓度。将测量部设置于循环配管或分支配管的透光部时，能够减少透光部的材质限制等，但是即时在那种情况下，也优选进行性状补偿，特别地，通过测量多个波长下的吸光特性，从而能够不受透光部性状影响地使浓度检测单元精度良好地检测出处理液的浓度。据此，能够更加精度良好地对基板进行药液处理。
当所述处理液是含有作为药液的磷酸与作为稀释液的水的磷酸溶液时，由于考虑到以往使用石英池等进行的吸光特性的测量较为困难，因此本发明特别有效。
附图说明
图1是示出本发明的基板处理装置的一例的概要结构图。
图2是示出本发明的基板处理装置的主要部分的一例的概要结构图。
图3是示出磷酸溶液的浓度和温度与氮化硅膜蚀刻速度之间的关系的图表。
图4是微处理器的数据处理的流程图。
图5是微处理器的数据处理的流程图。
具体实施方式
本发明的基板处理装置用于对将药液与稀释液混合而成的处理液进行加热，并将基板浸渍在该处理液中进行处理。在本实施方式中，采用如下装置为例来进行说明，即：处理液为含有作为药液的磷酸与作为稀释液的水的磷酸溶液，对该磷酸溶液进行加热，同时将基板（例如半导体用硅晶片）浸渍到该磷酸溶液中进行蚀刻处理的装置。
该基板处理装置具备用于贮留磷酸溶液的处理槽1。在该处理槽1的周围设置有用于回收从处理槽1中溢出的磷酸溶液的回收槽1a。由回收槽1a回收的磷酸溶液经由循环配管1b返回至处理槽1。
在该循环配管1b上设置有循环泵9、加热单元3以及过滤器10，并连接到在处理槽1的底部设置的喷出管。
加热单元3为了对返回至处理槽1的磷酸溶液进行加热而设置，并使用电加热器等。过滤器10为了从返回至处理槽1的磷酸溶液中去除颗粒而设置。作为过滤器10，采用由氟系树脂等构成的多孔质膜等。
处理槽1和回收槽1a设置有用于对槽内的磷酸溶液进行加热的加热单元2，并使用电加热器等。循环配管1b的加热单元3以及槽用加热单元2相当于本发明中的加热单元。
还可以在处理槽1的上部设置开闭自如的盖。作为处理对象的多张基板以直立姿态等间隔地保持于升降自如的保持臂上，保持臂位于槽外时，盖被关闭。将基板组保持于保持臂并向槽内投入时，盖被打开。在基板组被投入槽内并实施蚀刻处理期间，盖被再度关闭。
在回收槽1a等配设有用于供给磷酸的磷酸供给部（省略图示）。此外，在处理槽1配设有用于补充纯水等水的水补充部6a。水补充部6a包括配设于处理槽1的边缘附近的喷嘴、将该喷嘴与水供给源连通连接的配管、以及介于该配管间的流量调整阀6b。这些相当于本发明中的补充单元。
在处理槽1内设置有检测磷酸溶液温度的温度检测单元4。作为温度检测单元4，使用采用了热电偶等的温度传感器等。温度检测单元4的检测信号被送至温度控制单元5。温度控制单元5根据该检测信号来操作加热单元2、3以使检测温度接近设定温度。PID（比例·积分·微分）控制或接通/关闭控制等能够作为此时的控制。具体而言，例如操作加热单元2、3并进行控制以使磷酸溶液的温度进入159～161℃的范围。
浓度检测单元7用于通过测量处理液的吸光特性来检测处理液的浓度。吸光特性能够根据处理液的透射光或反射光的强度值来测量，具体而言，将作为测量对象的磷酸溶液导入到透光部，使不同波长的光相对于透光部透射或反射，测量透射光或反射光的强度值，根据强度值计算吸光度，使用吸光度和检量线公式，能够确定上述磷酸溶液中的酸浓度。
将已知浓度的磷酸溶液的样品导入到光透射或反射检测用的池等，使红外线波长区域中的不同波长的光相对于池等透射或者反射，测量透射光或反射光的强度值，并针对多个样品重复进行上述测量，根据上述多个样品的强度值计算吸光度，从而能够求出检量线公式以作为吸光度与磷酸溶液中的酸浓度之间的检量线公式。
进而，导入到所使用的透光部来生成检量线公式而不是使用特定的池来生成检量线公式，从而能够将与透光部所固有的性状相关的信息纳入到检量线中，在处理液的循环路径或其分支路径中直接测量浓度，从而能够连续地检测处理液的浓度而不产生时间差和温度差。
在本发明中，可以将浓度检测单元7的测量部设置于存在处理液的任何位置，但优选地，在与处理槽1连接的循环配管1b或从该循环配管1b分支出的分支配管1c的透光部1d设置有测量部。在本实施方式中，示出浓度检测单元7的测量部设置于从循环配管1b分支出的分支配管1c的透光部1d的例子。
例如，如图2所示，浓度检测单元7包括：光透射或反射检测用的透光部1d，导入有作为测量对象的磷酸溶液；光源100，照射红外波长区域的光；受光单元，对照射来自于光源100的光而得到的透射光或反射光在不同波长下的光强度进行检测；存储单元，存储用于表示磷酸溶液中的酸浓度与吸光度之间关系的检量线公式；以及浓度计算单元，根据上述受光单元输出的光强度信号来计算吸光度，根据上述吸光度并基于上述检量线公式来确定磷酸溶液中的酸浓度。
作为光源100，使用产生800～1600nm附近波长的红外光的钨灯、卤素灯等灯100，在测量中使用800～2000nm、更优选为800～1600nm的红外光。使用该波长区域是为了能够精度良好地测量与磷酸溶液中的水分浓度的变化及水分温度的变化相对应的吸收量的变化。例如，对于980nm附近的水的吸收带，对水分浓度的变化是作为其吸收大小的变化来观测，对水分温度的变化则是作为吸收峰值的移动来观测，因此，通过同时测量980nm附近的波长和1100nm附近的波长下的吸收特性，能够区分由水分浓度带来的吸光特性与由水分温度带来的吸光特性。
从红外线灯100发射出的红外线通过第一凸透镜102被聚光，并在配置于第一凸透镜102的焦点位置的光圈104和干涉滤光片106通过。旋转圆板108在圆周方向上等角度间隔地保持多个（例如8片）干涉滤光片106，并通过驱动电机110以规定的转数（例如1000rpm）受到旋转驱动。在此，干涉滤光片106将通过光圈104后的红外线分光为上述波长区域内的规定波长的红外线。经干涉滤光片106分光后的红外线通过第二凸透镜112被聚光，并导入到投光用光纤113的入口端。
关于使用了光纤的红外线分光装置，在日本特平开6-11442号公报中记载有其详细内容。投光用光纤113在光纤113b的出口侧具备投光头113a，投光头113a具有对从光纤113b的出口端射出并扩散的光进行聚光的透镜。此外，受光用光纤114在光纤114b的入口侧具备受光头114a，受光头114a具有将光向着光纤114b的入口端聚光的透镜。两者的透镜的聚光程度，根据向成为测量对象的处理液进行光照射的面积确定。
透光部1d也可以是连接到配管的流动池，也可以直接使用透光性的配管。由于通常用作池材料的石英在处理液为磷酸时会被蚀刻，或者因溶解到处理液中的硅化合物附着而容易产生阴影，因此在本发明中，优选使用由透光性树脂构成的配管。作为构成这种配管的透光性树脂，从耐药品性、耐热性、硅化合物的附着性等观点出发，优选PFA等氟系树脂。作为透光部1d，当使用由透光性树脂构成的配管时，投光头113a和受光头114a的透镜的聚光程度优选为作为池的配管直径的一半左右的直径。
在本发明中，通过使用流动池或配管作为透光部1d，从而能够在线连续地进行浓度测量。照射到透光部1d的红外线的一部分通过磷酸溶液被吸收，剩余部分从透光部1d中透射。从透光部1d中透射出并被导入到受光用光纤114的红外线从受光用光纤114的出口端被导出。被导出的光通过第三凸透镜116被聚光，并入射到受光元件118。
旋转圆板108通过驱动电机110受到旋转驱动，受光元件118生成与各红外线的对应于磷酸溶液的透射率（或反射率）成比例的信号，所述各红外线与保持于旋转圆板的多个干涉滤光片106的透射波长相对应。受光元件118将入射的红外线转换为与其强度相对应的光电流。
保持于旋转圆板108的各干涉滤光片106具有与测量对象相应的互不相同的透射波长。旋转圆板108旋转时，各干涉滤光片106沿着第一凸透镜102与第二凸透镜112的光轴依次被插入。于是，当从红外线灯100发射出的红外线通过干涉滤光片106被分光后，从透光部1d内的样品透射出来（一部分被吸收），并通过第三凸透镜116被聚光，入射到受光元件118。
据此，受光元件118输出与各个波长的红外线的光强度相应的电信号。放大器120对从受光元件118输出的透光部1d的透射光强度信号（或反射光强度信号）进行放大，A/D转换器122将从放大器120输出的模拟信号转换为数字信号。
下面，对数据处理部130的具体结构进行说明。数据处理部130从A/D转换器122接受作为数字信号的透射光强度信号（或反射光强度信号），之后计算各个波长的红外线的吸光度。然后，根据计算出的各个波长的红外线的吸光度以及预先存储的检量线公式，计算磷酸溶液中的水或磷酸的浓度。
检量线公式通过对于多个其浓度已知的样品测量多个波长的光的吸光度，并且使用吸光度与各成分的浓度之间的包含常数项的吸光度的多次多项式，并根据多变量分析法而预先求出，并保存于存储装置（RAM136）。
受光元件118生成的各个信号被放大器120放大后，由A/D转换器122转换为数字信号，并输入到数据处理部130的微处理器132。数据处理部130例如是具有微处理器132的个人计算机。微处理器132连接有用于存储程序等的ROM134，作为工作区的RAM136，用于输入数据及各种指令的键盘、鼠标等输入装置138，以及用于将信号输出到外部的输出装置140等。ROM134保存有用于使微处理器132执行动作的程序等。RAM136存储有检量线公式和各种数据。微处理器132根据输入的数字信号计算各波长下的吸光度，根据计算出的各波长的光的吸光度并使用检量线公式来计算磷酸溶液的浓度。输出装置140是输出数据处理结果的打印机、显示器、数据输出接口等。
图4和图5示出微处理器132的处理流程。首先，开始进行已知浓度的样品的测量时（S10），与旋转圆板108的旋转同步地，从光测量系统的A/D转换器122输入多个波长下的光强度数据（S12）。然后，根据光强度数据计算吸光度并进行存储（S14）。如果存在下一个已知浓度的样品（S16中的“是”），则重复执行上述处理。如果不存在下一个已知浓度的样品（S16中的“否”），则计算吸光度和浓度之间的检量线公式（S18），并存储于RAM136（S20）。
开始进行未知浓度的样品的测量时（S22），与旋转圆板108的旋转同步地，从光测量系统的A/D转换器122输入多个波长下的光强度数据（S24）。然后，根据光强度数据计算吸光度（S26）。然后，根据吸光度和检量线公式计算浓度（S28），并存储于RAM136（S30）。此处判断测量是否结束（S32），如果未结束，则返回步骤24，继续进行浓度测量。
图4所示的微处理器132的处理中的光强度数据的处理方法与本申请人在日本特平开6-265471号公报中记载的用于近红外波长区域中的分光测量的方法相同。数据处理的具体内容在以下进行说明。
首先，对于所输入的光强度的数字信号，根据下述式（1）来执行计算处理，以计算出吸光度Ai。
Ai＝-log10(Ri-Di)/(Bi-Di)     （1）
在该式中，i是执行分光后的多个红外线波长的顺序或号码（例如，1～8），Ri是作为测量对象的磷酸溶液的第i个波长的红外线的透射强度值（或反射强度值），Bi是导入到透光部1d内的标准浓度的磷酸溶液的第i个波长的红外线的透射强度值（或反射强度值），Di是对透光部1d进行遮光时的第i个波长的红外线的透射强度值（或反射强度值）。此外，Bi和Di是预先测量出的数据，并存储于数据处理装置的RAM136。
接着，对根据按照式（1）进行的计算处理而得到的吸光度Ai，执行下述式（2）的变换。
Si＝Ai-Ai+1      （2）
执行式（2）的变换的理由如下所示。通过式（1）计算出的吸光度Ai根据红外线灯100的发光强度的变动或受光元件118的灵敏度变动或者光学系统的失真等而变化。但是，这种变化不太具有波长依赖性，在关于各个波长的红外线的各吸光度数据上同相位同水平地重叠。因此，如式（2）那样，通过取得各个波长之间的差，能够抵消这种变化。
吸光度Ai由于磷酸溶液自身的温度变动和劣化，以及折射率变动及浑浊的增加而发生变动等，但这些变动能够采用公知的方法来去除。在本发明中，优选浓度检测单元7根据处理液的温度对检测浓度进行温度补偿，特别优选浓度检测单元7通过测量多个波长上的吸光特性，来检测已去除了由处理液的温度引起的误差变动后的浓度。与执行温度补偿时的温度相关的信息如果预先反映到检量线公式中，则另外不再需要，但是也可以在浓度检测单元7的测量部的附近等，另外设置温度检测单元，并利用该温度检测单元进行温度补偿。
关于在基于吸光度的浓度测量中执行温度补偿的方法，在日本特平开3-209149号公报等中记载有其详细内容。例如，使用以规定的多个波长进行分光测量的装置，关于各个温度中的每一个，针对各个波长中的每一个求出分光测量数据相对于每单位的误差变动原因的输出变动的数据，将该各输出变动数据作为维数为测量波长数的空间中的矢量，求出与所有矢量相正交的部分空间，执行测量对象浓度预先已知的多个样品在各个波长下的分光测量，将该测光数据转换为投影到上述部分空间后的数据，求出用于表示该投影后的数据与浓度之间的相互关系的检量线公式，从而能够采用去除由浓度引起的误差变动的分光测量法。
以下，根据通过式（2）得到的Si，对于磷酸溶液中的水执行下述式（3）的计算，以计算出水的含量（浓度）C1。
C1＝F(Si)    （3）
在式（3）中，F（Si）是水的检量线公式，包含关于Si的一次项和高次项，并且包含作为Si与Si+1或其高次项的积的交叉项以及常数项，例如，可用下述式（4）来表示。
C1＝∑αiSi+∑βiSi 2+∑γiSiSi+1+…+Z0    （4）
在式（4）中，Si和Si+1是通过式（1）和式（2）得到的数据，α、β以及γ是检量线公式的系数，Z0是常数项。式（4）中包含的各数据是通过采用磷酸的浓度（即水的浓度）已知的磷酸溶液的标准样品所进行的测量而预先求出的数据，并被保存于数据处理部130的RAM136。因此，通过测量作为测量对象的磷酸溶液的各个波长的强度值，能够计算出水的含量（浓度）C1。
在本发明中，优选地，浓度检测单元7或浓度控制单元8根据设置有测量部的透光部1d的性状（材质、厚度、粗细等），对检测浓度进行性状补偿。特别优选地，浓度检测单元7通过测量多个波长下的吸光特性，来检测去除了由设置有测量部的透光部1d的性状引起的误差变动后的浓度。对这种由性状引起的误差变动进行去除时，与对由温度引起的误差变动进行去除时同样地，能够使用日本特平开3-209149号公报所记载的方法。
与浓度检测单元7获得的磷酸溶液的检测浓度相关的信号被送至浓度控制单元8。浓度控制单元8对补充单元6的流量调整阀6b进行操作以调整水的补充量，用以使浓度检测单元7检测出的浓度接近设定浓度。具体而言，浓度控制单元8根据磷酸溶液的检测浓度并通过PID（比例·积分·微分）控制来操作流量调整阀6b。例如，进行控制以使处理液的检测浓度超过设定浓度时补充稀释液，处理液的检测浓度低于设定浓度时停止补充稀释液。
在本发明中，为了对基板处理装置的整体进行管理，也可以设置主控制部。具体而言，主控制部能够提供针对温度控制单元5的磷酸溶液的设定温度的指令、针对浓度控制单元8的磷酸溶液的目标浓度的指令、以及磷酸的流量调整阀的操作指令等。
下面对基板处理装置的动作进行说明。首先，打开磷酸的流量调整阀，磷酸被供给到回收槽1a。供给到回收槽1a的磷酸在经由循环配管1b被送至处理槽1的期间通过加热单元3被加热，导入到处理槽1的磷酸通过加热单元2也被加热。
处理槽1内的磷酸的温度通过温度检测单元4被检测出来，该信号被送至温度控制单元5。温度控制单元5相对于设定温度160℃，在例如±1℃的范围内进行温度管理。具体而言，液体温度未达到159℃时，继续通过加热单元2、3进行加热。液体温度超过161℃时，停止通过加热单元2、3进行加热，并通过自然冷却来降低液体温度。
从处理槽1内通过循环配管1b和分支配管1c导出的处理液的浓度通过浓度检测单元7陆续被检测。浓度控制单元8通过PID控制等对流量调整阀6b进行操作用以将水补充到处理槽1，以使该检测浓度接近预先设定的目标浓度。该目标浓度被设定为稍高于与磷酸溶液的设定温度相对应的沸点浓度，或者被设定为比该浓度更高的浓度。
当处理槽1内的磷酸溶液的检测浓度超过目标浓度范围时，继续补充水，当检测浓度低于目标浓度范围时，停止补充水。当停止补充水时，磷酸溶液中的水通过对磷酸溶液的加热而蒸发，磷酸溶液的浓度自然会上升。
处理槽1内的磷酸溶液进入目标浓度范围并达到稳定时，保持臂上保持的基板组被投入到处理槽1内，开始进行基板组的蚀刻处理。直到经过预先确定的处理时间为止，温度控制及浓度控制被重复进行。如果处理时间已过，基板组从槽内被提起，并移送至下一个处理槽。
下面参考图3对本发明中的磷酸溶液的温度控制和浓度控制之间的关系进行说明。图3是示出磷酸溶液的浓度及温度与氮化硅膜蚀刻速度之间的关系的图表。在该图中，各温度下的蚀刻速度以实线表示为蚀刻速度曲线，另外，因浓度变化而变化的沸点以虚线表示为沸点曲线。如该图所示，磷酸溶液的沸点具有随着磷酸溶液的浓度升高而升高的性质。
此外，在本发明中，由于温度控制单元5进行控制以使磷酸溶液的温度保持恒定，因此氮化硅膜的蚀刻速度随着浓度的变动，沿着每个温度的蚀刻速度曲线移动。在此，示出温度150℃、温度160℃、温度170℃的情况。在先前的控制中，由于磷酸溶液的设定温度是160℃，因此通过使浓度的设定值变化，从而能够使蚀刻速度沿着对应的曲线变化。
此时，通过预先使磷酸溶液的浓度的设定值与设定温度下的沸点相比有所升高，从而能够事先防止因补充水而引起的磷酸溶液的崩沸。此外，对于诸如与氮化硅膜同时地对二氧化硅膜也进行蚀刻的技术，能够自由地控制氮化硅和二氧化硅膜的蚀刻选择比。
（其他的实施方式）
本发明并不仅仅限定于上述的实施方式，能够如下述那样变更实施方式。
（1）在上述的实施方式中，示出了使用磷酸溶液作为处理液时的例子，但是在本发明中，也能够使用混合酸溶液（硫酸＋过氧化氢）、硫酸溶液、氢氟酸溶液等其他的处理液。关于利用了吸光特性的混合酸的浓度测量装置，在日本特平开6-265471号公报中记载有其详细内容。
（2）在上述的实施方式中，示出了在从连接于处理槽的循环配管中分支出的分支配管的透光部中设置有浓度检测单元的测量部的例子，但是也可以在连接于处理槽的循环配管中设置透光部，并设置测量部。此外，通过在处理槽上设置窗口部，也能够设置浓度检测单元的测量部以测量吸光特性。此外，通过在处理槽内设置在日本特开2000-88749中公开的测量探针等，也能够设置浓度检测单元的测量部以测量吸光特性。
（3）在上述的实施方式中，示出了使用投光用光纤和受光用光纤，并在从浓度检测单元的光学系统离开的位置上，配置浓度检测单元的测量部的例子，但是也可以在配管的透光部附近配置光学系统。
（4）在上述的实施方式中，示出了由浓度检测单元通过利用反映出温度信息的检量线公式，从而不受处理液温度影响地对检测浓度进行测量时的例子，但是也可以由浓度控制单元根据处理液的温度对检测浓度进行温度补偿。此时，例如也可以事先存储已预先记录有针对各温度下的检测浓度的补偿值的表，利用该表，执行根据检测温度算出补偿值的计算。此外，也可以使用预先生成的补偿用函数，来计算出检测温度下的检测浓度补偿值。
（5）在上述的实施方式中，示出了由浓度检测单元根据设置有测量部的透光部的性状，对检测浓度进行性状补偿时的例子，但是也可以由浓度控制单元根据透光部的性状对检测浓度进行性状补偿。此时，例如也可以事先存储已预先记录有针对各材质（材质、厚度等）下的检测浓度的补偿值的表，利用该表，执行根据性状算出补偿值的计算。此外，也可以使用预先生成的补偿用函数，来计算出针对各性状的检测浓度补偿值。
（6）在上述的实施方式中，示出了温度检测单元通过使用了热电偶的温度传感器来执行时的例子，但是作为温度检测单元，也能够利用处理液的吸光特性。此时，也可以另外设置通过测量处理液的吸光特性来检测处理液温度的温度检测单元，但是优选由浓度检测单元兼用作温度检测单元。在这种情况下，也可以预先测量温度不同的已知浓度的处理液的吸光度并预先加入到检量线，以将处理液的浓度和温度这两者都计算出来。
符号说明
1  处理槽
1b 循环配管
1d 透光部
2  加热器（加热单元）
3  加热器（加热单元）
4  温度检测单元
5  温度控制单元
6  补充单元
7  浓度检测单元
8  浓度控制单元
9  循环泵
10 过滤器
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种基板处理装置，对含有作为药液的磷酸与作为稀释液的水的处理液进行加热，将基板浸渍在该处理液中进行处理，其特征在于，在该基板处理装置中包括：
处理槽，贮留处理液；
加热单元，加热处理液；
温度检测单元，检测处理液的温度；
温度控制单元，操作所述加热单元以使该温度检测单元检测出的温度接近设定温度；
补充单元，将稀释液补充到处理液中；
浓度检测单元，通过测量多个波长下的处理液的吸光特性，来检测去除了由处理液的温度引起的误差变动后的处理液的浓度，所述多个波长包含水的吸收带；以及
浓度控制单元，操作所述补充单元以使该浓度检测单元检测出的浓度接近设定浓度。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，
所述吸光特性的测量使用800～1600nm的红外光来进行。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，
所述浓度检测单元的测量部设置在与所述处理槽连接的循环配管或从该循环配管分支出的分支配管的透光部。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，
所述浓度检测单元通过测量多个波长下的吸光特性，来检测去除了由设置有所述测量部的透光部的性状引起的误差变动后的浓度。

Claims (5)

1.一种基板处理装置，对将药液与稀释液混合而成的处理液进行加热，将基板浸渍在该处理液中进行处理，其特征在于，在该基板处理装置中包括：
处理槽，贮留处理液；
加热单元，加热处理液；
温度检测单元，检测处理液的温度；
温度控制单元，操作所述加热单元以使该温度检测单元检测出的温度接近设定温度；
补充单元，将稀释液补充到处理液中；
浓度检测单元，通过测量处理液的吸光特性来检测处理液的浓度；以及
浓度控制单元，操作所述补充单元以使该浓度检测单元检测出的浓度接近设定浓度。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，
所述浓度检测单元通过测量多个波长下的吸光特性，来检测去除了由处理液的温度引起的误差变动后的浓度。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，
所述浓度检测单元的测量部设置在与所述处理槽连接的循环配管或从该循环配管分支出的分支配管的透光部。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，
所述浓度检测单元通过测量多个波长下的吸光特性，来检测去除了由设置有所述测量部的透光部的性状引起的误差变动后的浓度。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的基板处理装置，
所述处理液是含有作为药液的磷酸与作为稀释液的水的磷酸溶液。
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