CN108511368B - 基板液处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种更精确地控制处理槽内的处理液的沸腾状态的基板液处理装置。基板液处理装置具备：处理槽(34A)，其贮存处于沸腾状态的处理液，并且通过将基板(8)浸于所贮存的处理液中来进行基板的处理；浓度传感器(55B)，其检测处理液中包含的药液成分的浓度；浓度调整部(7、40、41)，其基于浓度传感器的检测浓度来向处理液添加药液成分或添加稀释液，由此将处理液中包含的药液成分的浓度调整为设定浓度；水头压力传感器(86B)，其检测处理槽内的处理液的水头压力；以及浓度设定值校正运算部(7)，其基于水头压力传感器的检测值来对提供给浓度调整部的设定浓度进行校正。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过将半导体晶圆等基板浸于处理槽中所贮存的处理液中来对该基板实施液处理的基板液处理装置。
背景技术
在半导体装置的制造中，为了对形成于半导体晶圆等基板的表面的氮化硅膜进行湿蚀刻，进行将多张基板浸于处理槽中所贮存的被加热后的磷酸水溶液中。为了高效且恰当地进行该湿蚀刻处理，需要将磷酸水溶液维持为适当的沸腾状态。
在专利文献1中记载有如下内容：基于使用气泡式液位计的结构检测出的水头压力(背压)来掌握磷酸水溶液的沸腾状态，基于所掌握的沸腾状态来控制加热器输出或纯水的注入量。但是，在该控制方法中也无法充分稳定地控制沸腾状态。
专利文献1：日本专利第3939630号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种能够更精确地控制处理槽内的处理液的沸腾状态的基板液处理装置。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个实施方式，提供一种基板液处理装置，该基板液处理装置具备：处理槽，其贮存处于沸腾状态的处理液，并且通过将基板浸于所贮存的所述处理液中来进行所述基板的处理；浓度传感器，其检测所述处理液中包含的药液成分的浓度；浓度调整部，其基于所述浓度传感器的检测浓度来向所述处理液添加所述药液成分或添加稀释液，由此将所述处理液中包含的所述药液成分的浓度调整为设定浓度；水头压力传感器，其检测所述处理槽内的所述处理液的水头压力；以及浓度设定值校正运算部，其基于所述水头压力传感器的检测值来对提供给所述浓度调整部的设定浓度进行校正。
发明的效果
根据上述实施方式，根据所掌握的沸腾水平来对提供给浓度调整部的设定浓度进行校正，因此能够更精确地控制处理槽内的处理液的沸腾状态。
附图说明
图1是表示基板液处理系统的整体结构的概要俯视图。
图2是表示组入到基板液处理系统中的蚀刻装置的结构的系统图。
图3是表示对蚀刻装置进行试验运转时的、沸腾水平的设定值与实际值以及浓度的设定值(校正后的设定值)与实际值的经时变化的一例的曲线图。
图4是表示将温度传感器设置于循环线中设置的加热器的出口处的变形实施方式的概要图。
附图标记说明
7：控制部；52：加热器；40：磷酸水溶液供给部；41：纯水供给部；34：处理槽；34A：内槽；34B：外槽；50：循环线；51：泵；55B：浓度传感器(磷酸浓度计)；60、60A：温度传感器；86B：水头压力传感器(第二检测器)。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施方式。首先，对组入有本发明的一个实施方式所涉及的基板液处理装置(蚀刻处理装置)1的基板液处理系统1A的整体进行叙述。
如图1所示，基板液处理系统1A具有承载件搬入搬出部2、基板组形成部3、基板组载置部4、基板组输送部5、基板组处理部6以及控制部7。
承载件搬入搬出部2进行承载件9的搬入和搬出，该承载件9用于将多张(例如25张)基板(硅晶圆)8以水平姿势上下排列地容纳。
在承载件搬入搬出部2设置有用于载置多个承载件9的承载件台10、用于进行承载件9的输送的承载件输送机构11、用于暂时保管承载件9的承载件存储部12及13、以及用于载置承载件9的承载件载置台14。承载件存储部12用于在利用基板组处理部6对要成为产品的基板8进行处理之前暂时保管该基板8。承载件存储部13用于在利用基板组处理部6对要成为产品的基板8进行处理后暂时保管该基板8。
承载件搬入搬出部2使用承载件输送机构11将从外部搬入到承载件台10的承载件9输送到承载件存储部12、承载件载置台14。另外，承载件搬入搬出部2使用承载件输送机构11将被载置于承载件载置台14的承载件9输送到承载件存储部13、承载件台10。被输送到承载件台10的承载件9被搬出到外部。
基板组形成部3将容纳于一个或多个承载件9的基板8组合来形成包括同时被处理的多张(例如50张)基板8的基板组。此外，在形成基板组时，既可以使基板8的表面上形成有图案的面彼此相向地形成基板组，也可以使基板8的表面上形成有图案的面全部朝向一个方向地形成基板组。
在该基板组形成部3设置有用于输送多张基板8的基板输送机构15。此外，基板输送机构15能够在基板8的输送中途使基板8的姿势从水平姿势变更成垂直姿势或者从垂直姿势变更成水平姿势。
基板组形成部3使用基板输送机构15将基板8从载置于承载件载置台14的承载件9输送到基板组载置部4，将形成基板组的基板8载置到基板组载置部4。另外，基板组形成部3利用基板输送机构15将载置于基板组载置部4的基板组向载置于承载件载置台14的承载件9输送。此外，基板输送机构15具有用于支承处理前(利用基板组输送部5输送之前)的基板8的处理前基板支承部和用于支承处理后(利用基板组输送部5输送之后)的基板8的处理后基板支承部这两种基板支承部来作为用于支承多张基板8的基板支承部。由此，防止附着于处理前的基板8等的微粒等转附到处理后的基板8等。
基板组载置部4将要利用基板组输送部5在基板组形成部3与基板组处理部6之间输送的基板组暂时载置(待机)于基板组载置台16。
在该基板组载置部4设置有用于载置处理前(利用基板组输送部5输送之前)的基板组的搬入侧基板组载置台17和用于载置处理后(利用基板组输送部5输送之后)的基板组的搬出侧基板组载置台18。1个基板组的多张基板8以垂直姿势前后排列地载置于搬入侧基板组载置台17以及搬出侧基板组载置台18。
在基板组载置部4中，利用基板组形成部3形成的基板组被载置于搬入侧基板组载置台17，经由基板组输送部5向基板组处理部6搬入该基板组。另外，在基板组载置部4中，从基板组处理部6经由基板组输送部5搬出的基板组被载置于搬出侧基板组载置台18，向基板组形成部3输送该基板组。
基板组输送部5在基板组载置部4与基板组处理部6之间、基板组处理部6的内部之间进行基板组的输送。
在该基板组输送部5设置有进行基板组的输送的基板组输送机构19。基板组输送机构19包括沿着基板组载置部4和基板组处理部6配置的轨道20以及一边保持多张基板8一边沿着轨道20移动的移动体21。用于保持以垂直姿势前后排列的多张基板8的基板保持体22以进退自如的方式设置于移动体21。
基板组输送部5利用基板组输送机构19的基板保持体22接收被载置于搬入侧基板组载置台17的基板组，将该基板组向基板组处理部6交接。另外，基板组输送部5利用基板组输送机构19的基板保持体22接收利用基板组处理部6处理后的基板组，将该基板组向搬出侧基板组载置台18交接。并且，基板组输送部5使用基板组输送机构19在基板组处理部6的内部进行基板组的输送。
基板组处理部6将以垂直姿势前后排列的多张基板8作为1个基板组进行蚀刻、清洗、干燥等处理。
在该基板组处理部6中排列设置有进行基板8的干燥处理的干燥处理装置23、进行基板保持体22的清洗处理的基板保持体清洗处理装置24、进行基板8的清洗处理的清洗处理装置25以及进行基板8的蚀刻处理的两台基于本发明的蚀刻处理装置(基板液处理装置)1。
干燥处理装置23具有处理槽27以及升降自如地设置于处理槽27的基板升降机构28。干燥用的处理气体(IPA(异丙醇)等)被供给到处理槽27。1个基板组的多张基板8以垂直姿势前后排列地保持于基板升降机构28。干燥处理装置23利用基板升降机构28从基板组输送机构19的基板保持体22接收基板组，利用基板升降机构28使该基板组升降，由此利用供给到处理槽27的干燥用的处理气体进行基板8的干燥处理。另外，干燥处理装置23将基板组从基板升降机构28向基板组输送机构19的基板保持体22交接。
基板保持体清洗处理装置24具有处理槽29，使得能够向该处理槽29供给清洗用的处理液和干燥气体，在向基板组输送机构19的基板保持体22供给清洗用的处理液之后，供给干燥气体，由此进行基板保持体22的清洗处理。
清洗处理装置25具有清洗用的处理槽30和冲洗用的处理槽31，基板升降机构32、33以升降自如的方式设置于各处理槽30、31。在清洗用的处理槽30中贮存清洗用的处理液(SC-1等)。在冲洗用的处理槽31中贮存冲洗用的处理液(纯水等)。
蚀刻处理装置1具有蚀刻用的处理槽34和冲洗用的处理槽35，基板升降机构36、37以升降自如的方式设置于各处理槽34、35。在蚀刻用的处理槽34中贮存蚀刻用的处理液(磷酸水溶液)。在冲洗用的处理槽35中贮存冲洗用的处理液(纯水等)。
这些清洗处理装置25和蚀刻处理装置1为同样的结构。对蚀刻处理装置(基板液处理装置)1进行说明，1个基板组的多张基板8以垂直姿势前后排列地保持于基板升降机构36。在蚀刻处理装置1中，利用基板升降机构36从基板组输送机构19的基板保持体22接收基板组，利用基板升降机构36使该基板组升降，由此使基板组浸在处理槽34的蚀刻用的处理液中来进行基板8的蚀刻处理。之后，蚀刻处理装置1将基板组从基板升降机构36交接到基板组输送机构19的基板保持体22。另外，利用基板升降机构37从基板组输送机构19的基板保持体22接收基板组，利用基板升降机构37使该基板组升降，由此使基板组浸在处理槽35的冲洗用的处理液中来进行基板8的冲洗处理。之后，将基板组从基板升降机构37交接到基板组输送机构19的基板保持体22。
控制部7控制基板液处理系统1A的各部(承载件搬入搬出部2、基板组形成部3、基板组载置部4、基板组输送部5、基板组处理部6、蚀刻处理装置1)的动作。
该控制部7例如包括计算机，具备计算机可读取的存储介质38。在存储介质38中保存有对在基板液处理装置1中执行的各种处理进行控制的程序。控制部7通过读出并执行存储介质38中存储的程序来控制基板液处理装置1的动作。此外，程序既可以是存储于计算机可读取的存储介质38的程序，也可以是从其它存储介质安装到控制部7的存储介质38中的程序。作为计算机可读取的存储介质38，例如存在硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。
如上述的那样，在蚀刻处理装置1的处理槽34中，将规定浓度的药剂(磷酸)的水溶液(磷酸水溶液)用作处理液(蚀刻液)来对基板8进行液处理(蚀刻处理)。
接着，参照图2来说明蚀刻处理装置(基板液处理装置)1的结构，特别是与该蚀刻用的处理槽34有关的结构。
蚀刻处理装置1具有贮存规定浓度的磷酸水溶液来作为处理液的前述的处理槽34。处理槽34具有上部开放的内槽34A以及设置在内槽34A的周围并且上部开放的外槽34B。从内槽34A溢出的磷酸水溶液流入到外槽34B。如图2所示，外槽34B包围内槽34A的上部。外槽34B也可以构成为在其内部容纳内槽34A。在处理槽34附设有至少覆盖内槽34A的上部开口的可开闭的盖70，以用于磷酸水溶液的保温以及防止磷酸水溶液飞沫的飞散。
循环线50的一端连接到外槽34B的底部。循环线50的另一端连接到设置在内槽34A内的处理液供给喷嘴49。在循环线50中，从上游侧起依次设置有泵51、加热器52和过滤器53。通过驱动泵51，形成从外槽34B经由循环线50和处理液供给喷嘴49被送到内槽34A内后再向外槽34B流出的磷酸水溶液的循环流。也可以在内槽34A内的处理液供给喷嘴49的下方设置气体喷嘴(未图示)，进行非活性气体例如氮气体的鼓泡，以使磷酸水溶液的沸腾状态稳定化。
通过处理槽34、循环线50和循环线50内的设备(51、52、53等)形成液处理部39。另外，通过处理槽34和循环线50构成循环系统。
蚀刻处理装置1具有用于向液处理部39供给磷酸水溶液的磷酸水溶液供给部40、用于向液处理部39供给纯水的纯水供给部41、用于向液处理部39供给硅溶液的硅供给部42、以及用于从液处理部39排出磷酸水溶液的磷酸水溶液排出部43。
磷酸水溶液供给部40向包括处理槽34和循环线50的循环系统内即液处理部39内的任意的部位、优选如图示的那样向外槽34B供给规定浓度的磷酸水溶液。磷酸水溶液供给部40具有包括贮存磷酸水溶液的容器的磷酸水溶液供给源40A、用于将磷酸水溶液供给源40A和外槽34B连接的磷酸水溶液供给线40B、以及从磷酸水溶液供给线40B的上游侧起依次设置于该磷酸水溶液供给线40B的流量计40C、流量控制阀40D和开闭阀40E。磷酸水溶液供给部40能够借助流量计40C和流量控制阀40D以控制后的流量将磷酸水溶液供给到外槽34B。
纯水供给部41供给纯水以补充由于加热磷酸水溶液而蒸发的水分。该纯水供给部41包括用于供给规定温度的纯水的纯水供给源41A，该纯水供给源41A经由流量调节器41B连接到外槽34B。流量调节器41B能够由开闭阀、流量控制阀、流量计等形成。
硅供给部42具有流量调节器42B以及包括用于贮存硅溶液例如使胶体硅分散而成的液体的容器的硅供给源42A。流量调节器42B能够由开闭阀、流量控制阀、流量计等形成。
磷酸水溶液排出部43是为了排出存在于包括处理槽34和循环线50的循环系统内即液处理部39内的磷酸水溶液而设置的。磷酸水溶液排出部43具有从循环线50分支出的排出线43A以及从排出线43A的上游侧起依次设置于排出线43A的流量计43B、流量控制阀43C、开闭阀43D和冷却容器43E。磷酸水溶液排出部43能够借助流量计43B和流量控制阀43C以控制后的流量排出磷酸水溶液。
冷却容器43E暂时贮存并冷却在排出线43A中流过来的磷酸水溶液。从冷却容器43E流出的磷酸水溶液(参照标记43F)既可以废弃到工厂废液系统(未图示)，也可以在利用再生装置(未图示)去除该磷酸水溶液中包含的硅之后被送到磷酸水溶液供给源40A进行重复利用。
在图示例中，排出线43A连接到循环线50(在图中为过滤器排出部的位置)，但不限定于此，也可以连接到循环系统内的其它部位、例如内槽34A的底部。
在排出线43A设置有用于测定磷酸水溶液中的硅浓度的硅浓度计43G。另外，在从循环线50分支出来并连接到外槽34B的分支线55A中(该分支线55A也能够视作循环系统的一部分)设置有用于测定磷酸水溶液中的磷酸浓度的磷酸浓度计55B。在外槽34B设置有用于检测外槽34B内的液位的液位计44。
在内槽34A内设置有用于检测内槽34A内的磷酸水溶液的温度传感器60。温度传感器60也可以设置于循环系统内的除内槽34A内以外的部位、例如循环线50的加热器52的出口附近。
在内槽34A附设有气泡式液位计80。气泡式液位计80具有插入到内槽34A内的磷酸水溶液中的气泡管81以及向气泡管81供给吹扫气体(此处为氮气)的吹扫组件82。气泡管81由具有耐磷酸水溶液性的材料例如石英形成。
吹扫组件82构成为具备减压阀、节流部和流量器(均未图示)等。吹扫组件82进行控制使得从插入于磷酸水溶液中的气泡管81的前端以固定流量放出从加压气体供给源83(例如工厂的供给系统(日语：用力系))供给的吹扫气体。
检测线85连接到连结气泡管81和吹扫组件82的气体线84，并且该检测线85分支为两个分支检测线、即第一分支检测线85A和第二分支检测线85B。在第一分支检测线85A及第二分支检测线85B上分别连接有第一检测器86A和第二检测器86B。第一检测器86A及第二检测器86B测定相当于施加于气泡管81的前端的水头压力(内槽34A内的磷酸水溶液的水头压力)的吹扫气体的背压。
在气体线84中始终流通有吹扫气体，因此不需要利用石英来制造气体线84、检测线85、第一分支检测线85A和第二分支检测线85B，能够由适当的耐腐蚀性树脂例如PTFE、PFA等来制造。
对第一检测器86A和第二检测器86B施加相同的压力。然而，第一检测器86A和第二检测器86B的检测范围彼此不同。
第一检测器86A设定为能够检测以下范围的压力：从在内槽34A内的磷酸水溶液的液位为最低位(内槽34A为空的状态)时施加于气泡管81的前端的水头压力到在该液位为最高位(磷酸水溶液从内槽34A向外槽34B溢出的状态)时施加于气泡管81的前端的水头压力的范围。即，第一检测器86A设置为用于测定内槽34A内的磷酸水溶液的液位。
第二检测器86B设定为能够检测以下范围(检测对象范围)的压力：在内槽34A内的磷酸水溶液的液位为最高位时(也就是说产生从内槽34A向外槽34B的溢出时)，从在磷酸水溶液的沸腾水平为最大时施加于气泡管81的前端的水头压力到磷酸水溶液完全没有沸腾时施加于气泡管81的前端的水头压力的范围。
当沸腾水平(沸腾状态)变化时，磷酸水溶液中的气泡的量发生变化，因此施加于气泡管81的前端的水头压力也变动。也就是说，当沸腾水平变高时水头压力减少，当沸腾水平变低时水头压力增加。通过目视或利用图像解析来掌握磷酸水溶液中的气泡的尺寸和数量以及磷酸水溶液的液面状态(“平坦”、“大幅地起伏”等)，能够将沸腾水平数值化(例如沸腾水平为1～5这五个阶段)。通过实验能够掌握水头压力(HP)与沸腾水平(BL)之间的关系，从而能够以函数BL＝f(HP)的形式来表达该关系。尽管存在若干的偏差，但伴随沸腾水平(BL)的增大而水头压力(HP)单调下降。
上述的函数例如保存于控制部7的存储介质38中。由此，能够基于由第二检测器86B检测的水头压力来掌握内槽34A内的磷酸水溶液的沸腾水平(沸腾状态)。即，气泡式液位计80作为沸腾水平传感器发挥作用。
优选的是，通过对第二检测器86B的传感器输出进行处理的电路(例如具有高通滤波器功能和放大功能)或基于软件的运算处理，将第二检测器86B设为对上述的检测对象范围外的压力不灵敏，但使检测对象范围内的压力检测分辨率提高。由此，第二检测器86B实质上丧失了内槽34A内的磷酸水溶液的液位检测能力，但代替于此，能够以更高的精度检测沸腾状态。
具体地说，例如设为磷酸水溶液完全没有沸腾时的第二检测器86B内的压力传感器(未图示)的输出电压(与水头压力的变化对应地变化)为5V、磷酸水溶液的沸腾水平为最高水平时的第二检测器86B的输出电压为4V。在该情况下，设置于第二检测器86B的检测电路构成为输出对从压力传感器的输出电压减去4V得到的值(实际上设定有适当的余量)乘以规定的增益(常数)后的值。
基板液处理装置1按照存储介质38中存储的工艺制程利用控制部7来控制各部(承载件搬入搬出部2、基板组形成部3、基板组载置部4、基板组输送部5、基板组处理部6、蚀刻处理装置1)的动作，由此对基板8进行处理。蚀刻处理装置1的动作部件(开闭阀、流量控制阀、泵、加热器等)基于从控制部7发送的动作指令信号来进行动作。另外，从传感器类(43G、55B、86A、86B等)向控制部7发送表示检测结果的信号，控制部7将检测结果用于动作部件的控制。
接着，说明上述蚀刻处理装置1的作用。首先，磷酸水溶液供给部40将磷酸水溶液供给到液处理部39的外槽34B。当在磷酸水溶液的供给开始后经过规定时间时，循环线50的泵51工作，形成上述的在循环系统内循环的循环流。
并且，循环线50的加热器52工作，加热磷酸水溶液以使内槽34A内的磷酸水溶液成为规定温度(例如160℃)。最晚在由加热器52开始进行加热的时间点关闭盖70，至少内槽34A的上部开口被盖70覆盖。160℃的磷酸水溶液处于沸腾状态。
在将一个基板组的基板8投入到内槽34A内的磷酸水溶液中之前，对存在于循环系统(包括内槽34A、外槽34B和循环线50)内的磷酸水溶液中的硅浓度(其对氮化硅膜与氧化硅膜的蚀刻选择比产生影响)进行调整。能够通过将虚设基板浸于内槽34A内的磷酸水溶液中或者从硅供给部42向外槽34B供给硅溶液来进行硅浓度的调节。也可以向排出线43A流通磷酸水溶液，利用硅浓度计43G来测定硅浓度，以确认存在于循环系统内的磷酸水溶液中的硅浓度是否处于预先决定的范围内。
硅浓度调整结束后，打开盖70，使被基板升降机构36保持的多张即形成一个基板组(也称作处理基板组或批次)的多张例如50张基板8浸于内槽34A内的磷酸水溶液中。之后立即关闭盖70。通过将基板8浸于磷酸水溶液中规定时间，来对基板8实施湿蚀刻处理(液处理)。
在对基板8实施湿蚀刻处理的期间，由控制部7进行以下的控制。
[温度控制]
控制部7对加热器52的输出进行反馈控制，以使由温度传感器60检测的内槽34A内的磷酸水溶液的温度为设定温度。在该反馈控制中，设定温度为设定值SV、温度传感器60的检测温度为测定值(PV)、加热器52的输出为操作量MV。由控制部7和加热器52构成温度调整部。
此外，在本实施方式中，磷酸水溶液的设定温度不会根据磷酸浓度的变化或磷酸浓度的设定浓度的变化而变更，而是维持为工艺制程中预先决定的值。
[浓度控制]
控制部7根据需要对从纯水供给部41向循环系统(在图示例中为外槽34B)的纯水(稀释液)的供给量或者从磷酸水溶液供给部40向循环系统(在图示例中为外槽34B)的磷酸供给量进行反馈控制，以使由磷酸浓度计55B(浓度传感器)检测的循环系统内的磷酸水溶液(处理液)中的磷酸(药液成分)的浓度为设定浓度。在该反馈控制中，设定浓度为设定值SV、磷酸浓度计55B的检测浓度为测定值(PV)、从纯水供给部41向循环系统(在图示例中为外槽34B)的纯水(稀释液)的供给量或从磷酸水溶液供给部40向循环系统(在图示例中为外槽34B)的磷酸供给量为操作量MV。由控制部7、纯水供给部41和磷酸水溶液供给部40构成浓度调整部。使用在工艺制程中预先决定的值来作为设定浓度的初始值，但通过后述的沸腾水平控制来对设定浓度进行校正。
在本实施方式中，使用磷酸水溶液作为处理液，且磷酸水溶液在基板8的处理过程中始终沸腾，因此磷酸水溶液中的纯水含有量始终处于减少倾向，磷酸浓度始终处于增加倾向。因此，为了浓度控制，向循环系统内供给的主要是纯水。
[沸腾水平控制]
对于磷酸水溶液(处理液)中的磷酸(药液成分)的设定浓度，在工艺制程中设定有初始值。在刚开始进行控制时，基于设定浓度的初始值来进行上述的浓度控制。
在基于由第二检测器86B检测出的水头压力掌握到的内槽34A内的磷酸水溶液的沸腾水平偏离了最优水平(例如沸腾水平4)时或好像要偏离最优水平时，控制部7对设定浓度进行校正。例如，在沸腾水平比最优水平低时(例如磷酸水溶液中的气泡少和/或小的状态)或好像要低于最优水平时，使设定浓度下降。另一方面，在沸腾水平比最优水平高时(例如磷酸水溶液中的表面激烈地起伏的状态)或好像要高于最优水平时，使设定浓度上升。
沸腾水平偏离最优水平是不理想的，因此，优选的是，在确认出能够预见沸腾水平好像要偏离最优水平的水头压力变化的时间点，进行对设定浓度进行校正这样的控制，以消除该水头压力变化。
例如，设为在最优沸腾水平(例如沸腾水平4)时的第二检测器86B的传感器的输出电压的中间值为4V，在第二检测器86B的传感器的输出电压为4V±0.2V时能够达到最优沸腾水平。此时，例如，优选的是，在第二检测器86B的传感器的输出电压从4V增加到4.1V时，即使尽管存在该变化也维持着最优沸腾水平，也进行对设定浓度进行校正的控制，以使设定浓度微量地变化来防止输出电压进一步接近4.2V。作为一例，浓度设定值的初始值为约88％，能够以0.02wt％的幅度对浓度设定值进行校正。
此外，为了防止沸腾水平的波动，优选的是，控制部7以使控制具有滞后(控制的不灵敏区)的方式进行控制。另外，在沸腾水平比最优水平高的情况和比最优水平低的情况下，浓度变更幅度对沸腾水平产生的影响度不同，因此优选的是，关于该变更幅度，以各自的最优值来进行校正。变更幅度的最优值是由工艺制程中使用的药液温度、浓度、沸腾状态决定的，并且是按每个工艺制程设定的唯一的值。
在本实施方式中，根据检测出的沸腾水平进行校正的只有设定浓度，不对设定温度进行校正。能够通过上述温度控制将磷酸水溶液的实际温度高精度地控制在例如设定温度±0.1℃～0.2℃左右的范围内。
图3示出基于上述控制方法对蚀刻装置进行试验运转时的、沸腾水平的设定值(线A)与实际值(线B)以及浓度的设定值(校正后的设定值)(线C)与实际值(线D)的经时变化的一例。左侧的纵轴为第二检测器86B的传感器的输出电压，实现了最优沸腾状态时的输出电压的中间值(其为目标值)为4V。右侧的纵轴为磷酸水溶液中的磷酸浓度。横轴为经过时间(单位秒)。以0.02wt％的幅度对磷酸浓度的目标值(设定浓度)进行校正。如图3所示，可知在从500到5500秒的期间得到了稳定的沸腾状态。此外，虽然没有在图3中进行显示，但在从500秒到5500秒的期间，磷酸水溶液的温度维持在160℃±0.1℃～0.2℃左右的范围内。
除了上述的三个反馈控制以外，也可以在对基板8实施湿蚀刻处理的期间进行磷酸水溶液中的硅浓度的控制。在一个基板组的基板8的处理中，从基板8溶出硅，因此存在于循环系统内的磷酸水溶液中的硅浓度上升。在一个基板组的基板8的处理中，能够一边利用磷酸水溶液排出部43将处于循环系统内的磷酸水溶液排出一边利用磷酸水溶液供给部40供给磷酸水溶液(新液)，以维持存在于循环系统内的磷酸水溶液中的硅浓度或者有意地改变该硅浓度。也可以从硅供给部42供给硅溶液。但是，难以实时地对硅浓度进行反馈控制，因此期望通过在由工艺制程预先决定的定时进行液体的排出和供给来执行硅浓度的控制。
在如上述的那样一个基板组的基板8的处理结束时，打开盖70，从内槽34A搬出基板8。搬出的基板8被搬入到相邻的处理槽35，在该处进行冲洗处理。
之后，关闭盖70，在进行处于循环系统内的磷酸水溶液的温度、磷酸浓度、硅浓度的调节之后，与上述同样地进行其它基板组的基板8的处理。
在上述的实施方式中，控制部7承担了浓度调整部、温度调整部和浓度设定值校正运算部的控制功能，但不限定于此，也可以由另外的计算机来实现浓度调整部、温度调整部和浓度设定值校正运算部中的至少一个的控制功能。
根据上述实施方式，基于作为水头压力传感器的第二检测器86B的检测值来掌握内槽34A内的磷酸水溶液的沸腾状态(沸腾水平)，以使该沸腾状态维持为目标状态的方式对设定浓度进行校正，基于该校正后的设定浓度来进行浓度的反馈控制，因此容易将内槽34A内的磷酸水溶液的沸腾水平维持为最优的状态。另外，通过浓度校正来控制沸腾水平，因此能够同时还对会对工艺性能产生影响的浓度进行管理。
接着，对沸腾水平传感器(气泡式液位计80)的正常性进行评价的方法进行说明。
磷酸水溶液的温度、磷酸水溶液的浓度和磷酸水溶液的沸腾水平具有密切的相关关系。因而，在检测磷酸水溶液的温度的温度传感器(例如温度传感器60)的检测值不稳定为设定温度(详细地说是以设定温度为基准的容许范围内的温度)的情况下，具有沸腾水平传感器存在异常的可能性。
另外，在磷酸浓度计55B的检测浓度不稳定为设定浓度(详细地说是以设定浓度为基准的容许范围内的浓度)的情况下，具有沸腾水平传感器存在异常的可能性。
并且，在纯水供给部41的纯水的供给量过大或过小的情况下，具有沸腾水平传感器存在异常的可能性。也就是说，如果恰当地控制了处理条件、具体地说是处于循环系统内的磷酸水溶液的温度和沸腾水平，则每单位时间内因为由于沸腾引起的蒸发而失去的水的量是大致固定的，因而，从纯水供给部41向循环系统补充的每单位时间的纯水的量应该收敛于规定范围内(此外，既有从纯水供给部41连续地向循环系统补充纯水的情况，也有间断地向循环系统补充纯水的情况。)。因而，在来自纯水供给部41的每单位时间的纯水的供给量超出上述规定范围的情况下，具有沸腾水平传感器存在异常的可能性。
在确认出上述的温度传感器的检测值的异常、磷酸浓度计55B的检测值的异常、纯水供给部41的纯水的供给量的异常中的任一项、或者异常持续了预先决定的时间以上时，控制部7发出警报，用以向基板处理装置的操作者警告具有沸腾水平传感器(气泡式液位计80)产生了异常的可能性，来督促操作者进行沸腾水平传感器的检查。另外，控制部7也可以向操作者警告存在此时被处理的基板组的基板8中产生了处理不良的嫌疑。
此外，如图4所示，也可以在加热器52的出口处设置温度传感器60A，基于该温度传感器60A的检测值来控制加热器52的输出(对加热器52供给的电力)。在该情况下，也可以在温度传感器60A的检测值不稳定为设定温度(详细地说是以设定温度为基准的容许范围内的温度)的情况下，判断为具有沸腾水平传感器存在异常的可能性。
此外，优选的是，在加热器温度比较稳定时、具体地说例如未在处理槽34内进行基板8的处理时，对沸腾水平传感器(气泡式液位计80)的正常性进行评价。
在上述实施方式中，处理液为磷酸水溶液，但不限定于此。处理液只要为能够由于沸腾而浓度发生变化且基板的处理状态依赖于沸腾状态而变化的处理液即可。另外，基板不限定为半导体晶圆，也可以为玻璃基板、陶瓷基板等其它种类的基板。
Claims (12)
1.一种基板液处理装置，具备：
处理槽，其贮存处于沸腾状态的处理液，并且通过将基板浸于所贮存的所述处理液中来进行所述基板的处理；
浓度传感器，其检测所述处理液中包含的药液成分的浓度；
浓度调整部，其基于所述浓度传感器的检测浓度来向所述处理液添加所述药液成分或添加稀释液，由此将所述处理液中包含的所述药液成分的浓度调整为设定浓度；
水头压力传感器，其检测所述处理槽内的所述处理液的水头压力；以及
浓度设定值校正运算部，其基于所述水头压力传感器的检测值来对提供给所述浓度调整部的设定浓度进行校正，
在基于所述水头压力传感器检测出的水头压力获得的所述处理液的沸腾水平偏离了最优水平或要偏离最优水平时，对所述设定浓度进行校正。
2.根据权利要求1所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述水头压力传感器设定为能够检测比对所述处理槽内的所述处理液的液位进行测定的检测范围窄的范围的压力。
3.根据权利要求1所述的基板液处理装置，其特征在于，还具备：
温度传感器，其检测所述处理液的温度；以及
温度调整部，其基于所述温度传感器的检测温度来调整加热器的输出，由此将所述处理液的温度调整为设定温度。
4.根据权利要求3所述的基板液处理装置，其特征在于，还具备：
循环线，其与所述处理槽连接；以及
泵，其设置于所述循环线，用于形成从所述处理槽出来通过所述循环线后返回到所述处理槽的所述处理液的流动，
所述温度传感器设置于包括所述处理槽和所述循环线的循环系统内的任意的场所，
所述加热器设置于所述循环线。
5.根据权利要求4所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述浓度传感器设置于所述循环线。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述处理槽具有：内槽，其贮存所述处理液，并且通过将基板浸于所贮存的所述处理液中来进行所述基板的处理；以及外槽，其接受从所述内槽溢出的所述处理液。
7.根据权利要求6所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述浓度调整部构成为向处于所述外槽内的所述处理液添加所述药液成分或添加稀释液。
8.根据权利要求1所述的基板液处理装置，其特征在于，
还具备控制部，所述控制部在由所述浓度传感器检测的药液成分的浓度不稳定为所述设定浓度的情况下发出警报，用以警告存在所述水头压力传感器产生了异常的可能性。
9.根据权利要求1所述的基板液处理装置，其特征在于，
还具备控制部，所述控制部在每单位时间从所述浓度调整部添加到所述处理液的所述稀释液的量不是与处理条件相应的量的情况下发出警报，用以警告存在所述水头压力传感器产生了异常的可能性。
10.根据权利要求3至5中的任一项所述的基板液处理装置，其特征在于，
还具备控制部，所述控制部在由所述温度传感器检测的所述处理液的温度不稳定为所述设定温度的情况下发出警报，用以警告存在所述水头压力传感器产生了异常的可能性。
11.根据引用权利要求4的权利要求10所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述温度传感器设置于所述循环线上的所述加热器的出口处。
12.根据权利要求1至5中的任一项所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述处理液为磷酸水溶液，所述药液成分为磷酸，所述稀释液为纯水。
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