JP2004356409A

JP2004356409A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2004356409A
Application number: JP2003152642A
Authority: JP
Inventors: Takashi Izuta; 崇伊豆田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】リニアに流量を調節可能な構成を採用することにより、精度良く希釈液の補充量を調節することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】濃度検出装置４５の検出濃度に応じて電空変換器３９の出力圧Ｐ_ｏｕｔを調整し、エア制御弁３７を操作して純水の補充量を調整する。電空変換器３９は濃度制御部５５からの入力信号Ｓ_ｉｎに応じてリニアに出力圧Ｐ_ｏｕｔを可変できるので、それに応じてエア制御弁３７を動作させることにより、出力圧Ｐ_ｏｕｔに応じて純水の補充量をリニアに調整できる。したがって、濃度検出装置４５における検出濃度に応じて精度良く純水を補充することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板（以下、単に「基板」と称する）を処理液で処理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、例えば基板表面のシリコン窒化膜を高温度の燐酸（Ｈ_３ＰＯ_４）溶液を用いてエッチング処理する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１８１０４１号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
以下、図５を参照して説明する。この装置は、燐酸溶液を貯留する処理槽１０１と、この処理槽１０１から溢れた燐酸溶液を回収する回収槽１０２と、この回収槽１０２に回収された燐酸溶液を処理槽１０１に戻す循環系１０３と、処理槽１０１内の燐酸溶液を絶えず加熱している加熱器１０４と、燐酸の供給部１０５と、燐酸溶液の温度調整のために処理槽１０１に純水を補充する開閉弁１０６とを備えている。なお、開閉弁１０６は、開放または閉止のいずれか一方の状態をとりうる。
【０００５】
このような構成の装置では、シリコン酸化膜との高エッチングレートを維持した状態で処理を施すことがある。その場合には、所定濃度に調整された燐酸溶液を、その濃度に応じた沸点直前の高温度（１２０〜１７０℃）に保つことが行われる。そして、燐酸溶液の温度が設定温度よりも高い場合は、その程度に応じて開閉弁１０６の開放時間を長めに調整して処理槽１０１内に純水を補充することによりその温度が下げられ、逆に設定温度よりも低い場合は、純水を補充せずにその程度に応じて加熱器１０４によってその温度が上げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、開閉弁１０６は、純水の補充量を調節するためにその開放時間を調整することになるので、従来装置では補充量を精度良く調整して補充することが困難であるという問題がある。
【０００７】
なお、上記の従来例は、高エッチングレートを維持するために、所定濃度に調整された燐酸溶液がその濃度に応じた沸点直前の高温度に保たれている場合であるが、そのような装置でなくとも、処理槽１０１に純水や薬液などの希釈液を開閉弁１０６により補充する基板処理装置であれば上記同様の問題が生じる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、リニアに希釈液の流量を調節可能な構成を採用することにより、精度良く希釈液の補充量を調節することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の発明は、薬液と希釈液とを混合した処理液中に基板を浸漬して処理を施す基板処理装置において、処理液を貯留する処理槽と、処理液を加熱する加熱手段と、エア制御弁が設けられ、前記加熱手段により加熱された処理液に希釈液を補充する配管と、前記エア制御弁に出力圧を与える電空変換器と、処理液の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段の検出結果に基づき、前記電空変換器の出力圧を調整し、前記エア制御弁を操作して希釈液の補充量を調整する濃度制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
（作用・効果）本発明では、処理液の温度制御と処理液の濃度制御とが各々独立して行なわれる。例えば、基板が処理槽に投入された状態で、何らかの原因で処理槽内の処理液の温度が上昇した場合、加熱手段を操作して処理液の温度上昇を抑制する。つまり、従来装置のように希釈液を補充して処理液の温度を下げるという温度調整手法を採らないので、処理液の温度調整に伴って処理液の濃度が変動することがない。濃度制御手段は、濃度検出手段の検出濃度に応じて電空変換器の出力圧を調整し、エア制御弁を操作して希釈液の補充量を調整する。電空変換器は電気信号に応じてリニアに出力圧を可変することができるので、それに応じてエア制御弁を動作させる。その結果、電空変換器からエア制御弁への出力圧に応じて補充量をほぼリニアに調整することができるので、検出濃度に応じて精度良く希釈液を補充することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、処理液の温度を検出する温度検出手段と、処理液の検出温度が設定温度になるように前記加熱手段を操作する温度制御手段と、前記濃度制御手段は、前記濃度検出手段による処理液の検出濃度が、処理液の設定温度に対応した沸点濃度よりも少し高くなるように前記電空変換器の出力圧を調整することを特徴とするものである。
【００１３】
（作用・効果）濃度制御手段は、処理液の検出濃度が、処理液の設定温度に対応した沸点濃度よりも少し高くなるように、電空変換器を操作して希釈液の補充量を調整するので、精度良く処理液のエッチングレートを高い状態に維持することができる。
【００１４】
図５に示した従来装置において、所定濃度に調整された燐酸溶液を、その濃度に応じた沸点直前の高温度（１２０〜１７０℃）に保った状態で処理を施す場合、まずエッチング処理される基板Ｗがほぼ「Ｌ」の字状の保持アーム１０７の水平ガイド１０７ａ上に等間隔に直立した状態に並べられて処理槽１０１内に投入される。処理槽１０１には、保持アーム１０７に保持された基板Ｗ群を出し入れするための上部開口に、開閉自在のカバー１０８が設けられている。このカバー１０８は、保持アーム１０７が処理槽１０１の外にあるときは閉じられている。基板Ｗ群を処理槽１０１に投入するとき、カバー１０８が開けられる。基板Ｗ群が処理槽１０１に投入された後、カバー１０８が再び閉じられて図５に示す状態でエッチング処理される。この状態で保持アーム１０７の吊り下げアーム１０７ｂは、カバー１０８に形成された開口１０８ａを通って外部へ導出されている。
【００１５】
このような構成の従来装置では、基板Ｗ群が処理槽１０１の外にある「ロットアウト」状態から、基板Ｗ群が処理槽１０１内に投入された「ロットイン」状態になると、処理槽１０１内の燐酸溶液の濃度が著しく変動するという問題がある。この燐酸溶液の濃度変動はエッチング処理の品質を低下させ、また、ロットイン状態になったときに、燐酸溶液が突然に沸騰（突沸）することもある。燐酸溶液が突沸すると、燐酸溶液の激しい流動のために、水平ガイド１０７ａに保持された基板Ｗ群が振動して基板Ｗ群に悪影響を及ぼす。
【００１６】
上記の問題は、発明者等が鋭意研究の結果、次のようなメカニズムで生じていることを知見した。
すなわち、基板Ｗ群が槽外（ロットアウト状態）にあるとき、カバー１０８は閉じられているが、保持アーム１０７はカバー１０８の上方位置にあるので、カバー１０８の開口１０８ａは開放された状態にある。そのため処理槽１０１内の燐酸溶液がもっている熱は、開口１０８ａを通して外部に幾分逃げている。このようなロットアウト状態で、処理槽１０１内の燐酸溶液が沸点直前の高温度に維持されて熱的にバランスするように加熱器１０４が調整されている。
【００１７】
次に、基板Ｗ群が槽内（ロットイン状態）に投入されると、ロットアウト状態のときと同様にカバー１０８は閉じられるが、保持アーム１０７の吊り下げアーム１０７ｂがカバー１０８の開口１０８ａを通って外部に導出される関係で、開口１０８ａが吊り下げアーム１０７ｂによって閉塞された状態になる。そのため、ロットアウト状態のときにはこの開口１０８ａを介して外部に逃げていた燐酸溶液の熱が逃げ場を失うことになる。
【００１８】
つまり、処理槽１０１の熱的バランスが崩れて保温効果が高まる結果、燐酸溶液の温度が急に上昇する。この温度上昇は図示しない温度検出器によって検出され、開閉弁１０６から純水が槽内に補充されて燐酸溶液の温度が下げられる。この純水の補充により燐酸溶液の濃度が低下して濃度変動を引き起こす。また、燐酸溶液の濃度が低下すると、その濃度に対応する沸点も急激に下がるので、沸点が槽内の燐酸溶液の温度を下回る結果、純水の補充により温度が下げられているにも関わらず燐酸溶液の突沸を引き起こす。
【００１９】
そこで、請求項１の構成に加えて、本請求項２に記載の構成を付加することにより、処理槽内の処理液の濃度を精度良く一定に維持して、突沸を未然に防止することが可能となる。
【００２０】
また、前記装置はさらに、前記処理槽から溢れ出した処理液を回収する回収槽と、この回収槽で回収された処理液を処理槽に戻す循環系と、を備えていることが好ましい（請求項３）。
【００２１】
（作用・効果）このような構成によれば、処理液の利用効率を向上することができる。
【００２２】
また、前記加熱手段は、処理槽に付設されて処理槽内の処理液を加熱する槽用加熱器と、前記循環系を循環する処理液を加熱する循環系加熱器とを備えていることが好ましい（請求項４）。
【００２３】
（作用・効果）このような構成によれば、処理液を効率よく加熱することができる。
【００２４】
また、前記濃度検出手段は、処理液の比重を実質的に検出することにより、処理液の濃度を検出することが好ましい（請求項５）。
【００２５】
（作用・効果）このような構成によれば、処理液の濃度を比較的に簡単に検出することができる。
【００２６】
また、前記濃度検出手段は、処理槽内の所定深さに検出端を有し、この検出端に付与される処理液の圧力を検出することが好ましい（請求項６）。
【００２７】
（作用・効果）処理槽内の所定深さにおける処理液の圧力は、処理液の比重に比例するので、処理液の圧力を検出することにより、処理液の比重が判り、その比重から処理液の濃度を知ることができる。
【００２８】
また、前記濃度制御手段は、処理液が設定温度に近い温度範囲に入ったときにのみ作動することが好ましい（請求項７）。
【００２９】
（作用・効果）処理液の温度が設定温度から大きく外れている場合に濃度制御を行うと、処理液の濃度低下に基づく突沸の危険性があるので、濃度変動の範囲に留意が必要である。しかし、請求項６記載の発明によれば、処理液が設定温度に近い温度範囲に入ったときにのみ濃度制御を行うので、設定温度に対応した沸点濃度を考慮すればよく、突沸の危険性を一層低減することができる。
【００３０】
また、前記濃度制御手段は、処理液の検出濃度が目標濃度を超えるときは希釈液を補充し、処理液の検出濃度が目標濃度を下回るときは希釈液の補充を停止することが好ましい（請求項８）。
【００３１】
（作用・効果）この構成によれば、希釈液を補充することにより処理液の濃度が低下しする。一方、希釈液の補充を停止すると、加熱された処理液中からの希釈液の蒸発によって、処理液の濃度は自ずと上昇する。したがって、請求項７記載の発明によれば、処理液の濃度を容易に目標濃度に維持することができる。
【００３２】
また、前記処理液は、薬液としての燐酸と希釈液としての純水とを混合した燐酸溶液であることが好ましい（請求項９）。
【００３３】
（作用・効果）一定濃度の燐酸溶液を沸点に近い温度に維持して処理できるので、窒化膜などを高いエッチングレートで処理することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。ここでは薬液として燐酸と希釈液として純水とを混合して得られた処理液である燐酸溶液を加熱し、この燐酸溶液中に基板（例えば半導体ウエハ）を浸漬してエッチング処理する装置を例に採って説明する。
【００３５】
この基板処理装置は、燐酸溶液を貯留する処理槽１を備えている。この処理槽１の周囲には、処理槽１から溢れ出た燐酸溶液を回収するための回収槽３が設けられている。回収槽３で回収された燐酸溶液は循環系５を介して処理槽１に戻される。この循環系５は、回収槽３と処理槽１の底部に設けられた噴出管７とを連通接続する配管９に、循環ポンプ１１、循環系加熱器１３、およびフィルタ１５備えている。循環系加熱器１３は処理槽１に戻される燐酸溶液を加熱するためのものであり、フィルタ１５は処理槽１に戻される燐酸溶液からパーティクルを除去するためのものである。処理槽１と回収槽３の外周囲には、槽内の燐酸溶液を加熱するための槽用加熱器１７が設けられている。循環系加熱器１３および槽用加熱器１７は、本発明における加熱手段に相当する。
【００３６】
処理槽１の上部には開閉自在のカバー１９が設けられている。処理対象である複数枚の基板Ｗは昇降自在の保持アーム２１に等間隔に直立姿勢で保持されている。保持アーム２１が槽外にあるとき、カバー１９は閉じられている。基板Ｗ群を保持アーム２１に保持して槽内に投入するとき、カバー１９が開けられる。基板Ｗ群が槽内に投入されてエッチング処理を施している間、カバー１９は再び閉じられる。これらの点は図５に示した従来装置の場合と同様である。
【００３７】
回収槽３には燐酸を供給する燐酸供給部２３が配設されている。燐酸供給部２３は、回収槽３の上部に配設されたノズル２５と、このノズル２５を燐酸供給源に連通接続する配管２７と、この配管２７に介在する流量調整弁２９とを備えている。また、処理槽１には純水を補充するための純水補充部３１が配設されている。この純水補充部３１は、処理槽１の縁近傍に配設されたノズル３３と、このノズル３３を純水供給源に連通接続する配管３５と、この配管３５に介在するエア制御弁３７とを備えている。
【００３８】
上記のエア制御弁３７は、例えば、電空変換器３９から出力圧Ｐ_ｏｕｔを与えられ、その流路断面積が調整されて、配管３５内の純水流量が精度良く調整されるものである。電空変換器３９は、電空レギュレータとも呼ばれ、与えられている所定圧力の圧縮空気を、入力信号Ｓ_ｉｎに応じた出力圧Ｐ_ｏｕｔに変換する。入力信号Ｓ_ｉｎとしては、例えば４〜２０［ｍＡ］が与えられ、それに対応して出力圧Ｐ_ｏｕｔが０〜１．０［ＭＰａ］に調整される。その出力圧Ｐ_ｏｕｔを与えられることにより、エア制御弁３７は配管３５の純水流量を０〜４００［ｍＬ／ｍｉｎ］に調整する。このようなエア制御弁３７の特性を示したのが図２の流量特性図である。この特性図からも、電空変換器３９の出力圧Ｐ_ｏｕｔに応じてエア制御弁３７により純水流量がリニアに調整されていることがわかる。なお、電空変換器３９への入力信号Ｓ_ｉｎは、後述する濃度制御部４３から与えられる。
【００３９】
処理槽１内には燐酸溶液の温度を検出する温度センサ４１が設けられている。この温度センサ４１の検出信号は温度制御部４３に与えられる。温度制御部４３は、この検出信号に基づいて循環系加熱器１３をＰＩＤ（比例・積分・微分）制御するとともに、槽用加熱器１７をＯＮ／ＯＦＦ制御する。具体的には、温度制御部４３は、燐酸溶液の温度が１５９．７〜１６０．３°Ｃの範囲に入るように循環系加熱器１３を制御する。また、温度制御部４３は、燐酸溶液の温度が１６０．３°Ｃ以下では槽用加熱器１７をＯＮ状態に維持し、１６０．３°Ｃを超えるとＯＦＦ状態にする。
【００４０】
なお、上記の温度センサ４１は本発明における温度検出手段に、温度制御部４３は本発明における温度制御手段にそれぞれ相当する。
【００４１】
さらに処理槽１には、燐酸溶液の濃度を検出する濃度検出装置４５が付設されている。この濃度検出装置４５は、燐酸溶液の濃度と燐酸溶液の比重との間に相関関係があることに着目して、燐酸溶液の比重を実質的に検出することにより、燐酸溶液の濃度を検出するものである。また、燐酸溶液の比重は処理槽１内の所定深さにおける圧力と相関関係を有するので、濃度検出装置４５は、処理槽１内の所定深さに検出端を有し、この検出端に付与される処理液の圧力を検出することによって、燐酸溶液の濃度を検出している。以下に、濃度検出装置４５の構成を具体的に説明する。
【００４２】
濃度検出装置４５は、検出管４７と、レギュレータ４９と、圧力検出部５１と、濃度算出部５３とを備える。検出管４７は、燐酸溶液に耐性を有するフッ素樹脂等で形成されており、その先端部である圧力検出端は処理槽１内の所定深さに位置するように設けられている。レギュレータ４９は、窒素ガス供給源からの窒素ガスを一定流量にして検出管４７に供給する。すると、定常状態においては、窒素ガスの放出圧力は、処理槽１の液面から所定深さにおける液圧にほぼ等しいものとみなすことができる。圧力検出部５１は、この検出管４７内の窒素ガス圧力を測定する圧力センサを備えている。したがって、この圧力検出部５１からの出力信号は、処理槽１の液面からの所定深さにおける液圧であるとみなすことができる。濃度算出部５３は、圧力検出部５１からの圧力に応じた電圧と濃度との対応関係を表した検量線データを予め記憶しており、圧力検出部５１からの検出信号（電圧）に基づいて、処理槽１内の燐酸溶液の濃度を求める。
【００４３】
具体的な濃度算出手法は、特開平１１−２１９９３１号公報に詳述されているので詳細な説明を省略するが、簡単に説明すると以下のようなものである。
【００４４】
すなわち、圧力検出部５１からの検出信号（電圧）と液圧とは所定の関数関係を有し、液圧は、液面から検出管２２の検出端までの距離（深さ）と、燐酸溶液の比重との積に比例する値に大気圧を加えたものとしても表すことができる。したがって、検出端における液圧は、燐酸溶液の濃度と、検出端の深さとを変数とする関数で表現することができる。このため濃度及び深さは、圧力検出部５１が出力した電圧との間に一定の関係が成り立つ。この関係から、所定深さに対して濃度と電圧との関係を予め求めておくことにより、圧力検出部５１からの電圧に基づいて燐酸溶液の濃度を求めることができる。
【００４５】
なお、上記の濃度検出装置４５は、本発明における濃度検出手段に相当する。
【００４６】
濃度検出装置４５で得られた燐酸溶液の濃度データは濃度制御部５５に与えられる。濃度制御部５５は、燐酸溶液の検出濃度が燐酸溶液の設定温度に対応した沸点濃度よりも少し高くなるように、上述した電空変換器３９を操作してエア制御弁３７を調整し、これによりノズル３３から処理槽１に供給される純水の補充量を調整する。具体的には、濃度制御部５５は、燐酸溶液の検出濃度に基づいてＰＩＤ（比例・積分・微分）制御によって電空変換器３９を操作する。
【００４７】
主制御部５７は、本基板処理装置の全体を管理するために設けられている。具体的には、主制御部５７は、温度制御部４３に対する燐酸溶液の設定温度の指令、濃度制御部５５に対する燐酸溶液の目標濃度の指令、および燐酸の流量調整弁２９の操作指令などを与える。
【００４８】
次に本基板処理装置の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４９】
ステップＳ１，Ｓ２
まず、燐酸の流量調整弁２９が開けられて、ノズル２５から回収槽３に燐酸が供給される。回収槽３に供給された燐酸は、循環系５を介して処理槽１に送られる間に循環系加熱器１３によって加熱される。処理槽１に導入された燐酸は槽用加熱器１７によっても加熱される。
【００５０】
ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５
処理槽１内の燐酸の温度は温度センサ４１によって検出されて温度制御部４３に与えられる。この温度制御部４３は、設定温度１６０°Ｃに対して±０．３°Ｃの範囲内で温度管理している。具体的には、液温度が１５９．７°Ｃ未満のときは、循環系加熱器１３および槽用加熱器１７による加熱を継続する。液温度が１６０．３°Ｃを超えるときは、循環系加熱器１３および槽用加熱器１７による加熱を停止して自然冷却によって液温度を下げる。液温度が１５９．７°Ｃから１６０．３°Ｃの範囲内に入ると次のステップＳ６に進む。
【００５１】
ステップＳ６
処理槽１内の液濃度が濃度検出装置４５によって逐次検出される。濃度制御部４５は、この検出濃度が予め設定された目標濃度になるように、ＰＩＤ制御により電空変換器３９への入力信号Ｓ_ｉｎを調整することにより、エア制御弁３７を制御して処理槽１に純水を補充する。この目標濃度は、燐酸溶液の設定温度に対応した沸点濃度よりも少し高くなるよう設定される。処理槽１内の燐酸溶液の検出濃度が目標濃度範囲を超える場合は純水の補充が継続される。一方、検出濃度が目標濃度範囲を下回る場合は、純水の補充が停止される。純水の補充が停止されると、燐酸溶液の加熱により燐酸溶液中の純水が蒸発して、燐酸溶液の濃度は自然に上昇する。
【００５２】
このように電空変換器３９は濃度制御部５５からの入力信号Ｓ_ｉｎに応じてリニアに出力圧Ｐ_ｏｕｔを可変できるので、それに応じてエア制御弁３７を動作させることにより、出力圧Ｐ_ｏｕｔに応じて純水の補充量をリニアに調整できる。したがって、濃度検出装置４５における検出濃度に応じて精度良く純水を補充することができる。
【００５３】
ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ９
処理槽１内の燐酸溶液が目標濃度範囲に入って安定すると、保持アーム２１に保持された基板Ｗ群が処理槽１内に投入されて、基板Ｗ群のエッチング処理が始まる。予め定められた処理時間が経過するまで、ステップＳ２〜Ｓ６の温度制御および濃度制御が繰り返し行なわれる。処理時間が経過すると基板Ｗ群が槽内から引き上げられて、次の処理槽へ移送される。
【００５４】
次に本実施例における燐酸溶液の温度制御と濃度制御との関係を、図４を参照して説明する。なお、図４は、燐酸溶液の濃度および温度と、シリコン窒化膜エッチングレートとの関係を示すグラフである。
【００５５】
この図４に示すように、沸点ＢＰは、燐酸溶液の濃度が高くなるにつれて高くなる性質を有する。また、本実施例では、温度制御部４３が燐酸溶液の温度を一定に保つように制御していることから、シリコン窒化膜のエッチング時の選択比（エッチングレート）は、濃度の変動に応じて、温度ごとのエッチングレート曲線ＥＲＣに沿って移動することになる。ここでは、温度１５０℃の場合を曲線ＥＲＣ１とし、温度１６０℃の場合を曲線ＥＲＣ２とし、温度１７０℃の場合を曲線ＥＲＣ３としている。本実施例では燐酸溶液の設定温度は１６０℃であるので、曲線ＥＲＣ２に沿って濃度が変動する。曲線ＥＲＣ２上の沸点濃度ＢＰよりも少し高めの濃度域がサブ沸点ＳＢＰである。燐酸溶液の濃度を沸点ＢＰ境界の乱域ＴＺ側に位置するサブ沸点ＳＢＰに維持することでエッチングレートを最も高く維持することができる。本実施例の燐酸溶液の目標濃度は、このサブ沸点域に設定されている。
【００５６】
上述したように、本実施例おいて、燐酸溶液の温度が設定温度範囲を超えたときに、純水を供給することなく加熱停止によって燐酸溶液の温度を下げ（図３のステップＳ５）、また、濃度制御は、燐酸溶液の温度が１５９．７〜１６０．３℃の範囲に入ったときに行うようにしている（ステップＳ６）。
【００５７】
上記のような制御を行う理由は次のとおりである。燐酸溶液が例えば１７０℃にまで上昇したときに、温度を下げるために純水を供給すると、燐酸溶液の濃度は図４の曲線ＥＲＣ３に沿って左方向（濃度が低下する方向）に変化する。すると、燐酸溶液が設定温度に対応した目標濃度（図４の曲線ＥＲＣ２上のサブ沸点ＳＢＰ）に達する前に、沸点ＢＰに達して突沸を引き起こす恐れがある。突沸を避けるためには、純水の補充を徐々に行う必要があるが、そうすると燐酸溶液を設定温度にするのに長時間を要する。
【００５８】
これに対して本実施例では、燐酸溶液の温度を循環系加熱器１３と槽用加熱器１７の操作のみで制御しているので、燐酸溶液の温度を昇降させても燐酸溶液の濃度が変動しない。したがって、燐酸溶液の突沸を未然に防止することができる。また、燐酸溶液の濃度調整のための純水補充は、燐酸溶液の温度が設定温度範囲に入っている場合にのみ行うので、純水の補充により突沸が発生することもない。その上、純水の補充を、電空変換器３９の出力圧Ｐ_ｏｕｔを調整し、エア制御弁３７を操作して行うので、突沸を防止しつつも精度良く処理液のエッチングレートを高い状態に維持できる。
【００５９】
以上のように本実施例によれば、燐酸溶液の設定温度に対応した曲線ＥＲＣ２に沿って、燐酸溶液の濃度が目標濃度よりも高い場合は純水が補充されて濃度が下げられ、逆に、燐酸溶液の濃度が目標濃度よりも低い場合は純水の供給が停止されて、加熱された燐酸溶液からの純水の蒸発によって濃度を上げているので、燐酸溶液の濃度をサブ沸点に精度よく維持することができ、もって燐酸溶液のエッチングレートを高い状態で維持することができる。
【００６０】
本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形実施が可能である。
【００６１】
（１）上記の実施例では、処理液として燐酸溶液を例に採って説明したが、硫酸溶液等の他の処理液であっても本発明を適用することができる。
【００６２】
（２）上記の実施例では、処理液の設定温度に対応した沸点濃度よりも少し高くなるように処理液の濃度を調整しているが、このような制御を行うことなく、薬液や純水などを処理槽に補充する基板処理装置であれば本発明を適用することができる。
【００６３】
（３）本発明は、上述したような処理液を循環させる循環系の配管を備えた装置でなくとも適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、濃度検出手段の検出濃度に応じて電空変換器の出力圧を調整し、エア制御弁を操作して希釈液の補充量を調整する。電空変換器は電気信号に応じてリニアに出力圧を可変できるので、それに応じてエア制御弁を動作させることにより、電空変換器からエア制御弁への出力圧に応じて希釈液の補充量をリニアに調整できる。その結果、検出濃度に応じて精度良く希釈液を補充することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】エア制御弁の流量特性図を示すグラフである。
【図３】処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】燐酸溶液の濃度および温度とシリコン窒化膜エッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図５】従来装置の説明に供する図である。
【符号の説明】
Ｗ … 基板
１ … 処理槽
３ … 回収槽
５ … 循環系
１３ … 循環系加熱器（加熱手段）
１７ … 槽用加熱器（加熱手段）
３７ … エア制御弁
３９ … 電空変換器
３０ … 温度センサ（温度検出手段）
４３ … 温度制御部（温度制御手段）
４５ … 濃度検出装置（濃度検出手段）
５５ … 濃度制御部（濃度制御手段）
５７ … 主制御部

Claims

薬液と希釈液とを混合した処理液中に基板を浸漬して処理を施す基板処理装置において、
処理液を貯留する処理槽と、
処理液を加熱する加熱手段と、
エア制御弁が設けられ、前記加熱手段により加熱された処理液に希釈液を補充する配管と、
前記エア制御弁に出力圧を与える電空変換器と、
処理液の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段の検出結果に基づき、前記電空変換器の出力圧を調整し、前記エア制御弁を操作して希釈液の補充量を調整する濃度制御手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
処理液の温度を検出する温度検出手段と、
処理液の検出温度が設定温度になるように前記加熱手段を操作する温度制御手段と、
前記濃度制御手段は、前記濃度検出手段による処理液の検出濃度が、処理液の設定温度に対応した沸点濃度よりも少し高くなるように前記電空変換器の出力圧を調整することを特徴とする基板処理装置。
請求項１または２に記載の基板処理装置において、前記装置はさらに、
前記処理槽から溢れ出した処理液を回収する回収槽と、
この回収槽で回収された処理液を処理槽に戻す循環系と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
請求項３に記載の基板処理装置において、
前記加熱手段は、処理槽に付設されて処理槽内の処理液を加熱する槽用加熱器と、前記循環系を循環する処理液を加熱する循環系加熱器とを備えていることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記濃度検出手段は、処理液の比重を実質的に検出することにより、処理液の濃度を検出することを特徴とする基板処理装置。
請求項５に記載の基板処理装置において、
前記濃度検出手段は、処理槽内の所定深さに検出端を有し、この検出端に付与される処理液の圧力を検出することを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
処理液の温度を検出する温度検出手段と、
処理液の検出温度が設定温度になるように前記加熱手段を操作する温度制御手段と、
前記濃度制御手段は、処理液が設定温度に近い温度範囲に入ったときにのみ作動することを特徴とする基板処理装置。
請求項１または請求項７に記載の基板処理装置において、
前記濃度制御手段は、処理液の検出濃度が目標濃度を超えるときは希釈液を補充し、処理液の検出濃度が目標濃度を下回るときは希釈液の補充を停止することを特徴とする基板処理装置。
請求項１から請求項８のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記処理液は、薬液としての燐酸と希釈液としての純水とを混合した燐酸溶液であることを特徴とする基板処理装置。