JP2011029455A - Apparatus and method for processing substrate - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は基板を回転させながら処理液によって処理する基板の処理装置及び処理方法に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a processing method for processing with a processing liquid while rotating the substrate.
半導体ウエーハや液晶表示パネルのガラス基板などの基板を処理液によって処理する場合、その処理液としては例えばエタノール、イソプロピルアルコール或いはフッ酸などの有機溶剤系の薬液を純水などの希釈液で所定の濃度に希釈した処理液が用いられることがある。 When a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate of a liquid crystal display panel is treated with a treatment liquid, the treatment liquid is, for example, an organic solvent chemical such as ethanol, isopropyl alcohol, or hydrofluoric acid. A treatment solution diluted to a concentration may be used.
このような処理液によって基板を処理する場合、処理液を形成する薬液の濃度が基板の処理精度に影響するということがある。例えば、処理液中の薬液の濃度が低下すると、基板を所望する清浄度に洗浄することができないということがあったり、逆に薬液の濃度が高くなると、基板に対する処理が進行し過ぎ、微細なパターンを損傷させて不良品の発生を招くなどのことがある。 When processing a substrate with such a processing solution, the concentration of the chemical solution forming the processing solution may affect the processing accuracy of the substrate. For example, if the concentration of the chemical solution in the processing liquid decreases, the substrate may not be cleaned to a desired cleanliness level. Conversely, if the concentration of the chemical solution increases, the processing on the substrate proceeds excessively and becomes fine. In some cases, the pattern is damaged to cause defective products.
従来、上述した各種の処理液は、薬液と希釈液を所望する濃度に応じた割合で混合したならば、例えばノズルなどからスピン方式の処理装置のカップ体内で回転駆動される基板に向かって噴射供給し、その基板を処理するようにしている。 Conventionally, the various processing liquids described above are sprayed from a nozzle or the like toward a substrate that is rotationally driven in a cup body of a spin processing apparatus, for example, when a chemical liquid and a diluting liquid are mixed at a desired concentration. The substrate is supplied and processed.
そして、使用後の処理液は、廃棄する場合もあるが、回収して繰り返し使用するということもある。回収して繰り返し使用するようにすれば、処理液が高価な場合などには基板の処理に掛かるランニングコストを低減することができるという利点がある。 The used processing solution may be discarded, but may be collected and used repeatedly. If the processing liquid is collected and used repeatedly, there is an advantage that the running cost for processing the substrate can be reduced when the processing liquid is expensive.
処理液を繰り返して使用する基板の処理装置は例えば特許文献1に示されている。
For example,
ところで、処理液を繰り返して使用するようにすると、処理液に含まれる薬液の減少や希釈液の増減などの種々の原因によって処理液に含まれる薬液の濃度、つまり処理液濃度が経時変化するということが避けられない。 By the way, when the treatment liquid is used repeatedly, the concentration of the chemical liquid contained in the treatment liquid, that is, the treatment liquid concentration changes over time due to various causes such as a decrease in the chemical liquid contained in the treatment liquid and an increase / decrease in the dilution liquid. Inevitable.
しかしながら、従来においては処理液によって基板を処理するときに、基板に供給される処理液中の薬液濃度を測定するということが行われていなかった。そのため、基板を初期に設定した濃度と異なる濃度の処理液によって処理し、基板を所望する洗浄精度で洗浄できなかったり、基板を損傷させてしまう虞などがあった。 However, conventionally, when processing a substrate with a processing liquid, it has not been performed to measure the chemical concentration in the processing liquid supplied to the substrate. For this reason, there is a possibility that the substrate may be processed with a processing solution having a concentration different from the initial concentration, and the substrate may not be cleaned with a desired cleaning accuracy, or the substrate may be damaged.
この発明は、基板を処理液によって処理しているときに、処理液の濃度を知ることができるようにすることで、基板を所望する濃度の処理液よって処理することができるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。 In the present invention, when the substrate is processed with the processing liquid, the concentration of the processing liquid can be known so that the substrate can be processed with the processing liquid having a desired concentration. To provide a processing apparatus and a processing method.
この発明は、薬液を希釈液で希釈した処理液によって基板を処理する基板の処理装置であって、
上記基板に供給された処理液の厚さを測定する測定手段と、
この測定手段により測定された処理液の厚さと処理時間の関係から上記処理液に含まれる薬液の濃度を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
This invention is a substrate processing apparatus for processing a substrate with a processing liquid obtained by diluting a chemical with a diluent,
Measuring means for measuring the thickness of the processing solution supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising: determination means for determining the concentration of the chemical contained in the processing liquid from the relationship between the thickness of the processing liquid measured by the measuring means and the processing time.
上記判定手段は、予め測定された処理液の厚さと薬液の濃度との関係に基づいて上記薬液の濃度を求めることが好ましい。 It is preferable that the determination means obtains the concentration of the chemical solution based on the relationship between the thickness of the processing solution measured in advance and the concentration of the chemical solution.
上記薬液を供給する薬液供給部と、
上記希釈液を供給する希釈液供給部と、
上記判定手段の判定に基づいて薬液供給部から供給される薬液と、上記希釈液供給部から供給される希釈液の少なくともどちらか一方の供給量を制御して上記処理液の薬液濃度を設定する濃度設定手段と
を備えていることが好ましい。
A chemical supply section for supplying the chemical liquid;
A diluent supply section for supplying the diluent,
Based on the determination of the determination means, the chemical concentration of the treatment liquid is set by controlling the supply amount of at least one of the chemical liquid supplied from the chemical liquid supply unit and the dilution liquid supplied from the dilution liquid supply unit. And a concentration setting means.
上記測定手段は、
基板上に残留する処理液によって発生する干渉縞の色階調変化を検出する検出手段と、
この検出手段によって検出された色階調変化から光回折の式(2ndcosθ=mλ)を用いて上記基板上の処理液の厚さを算出する算出手段と
を具備したことを特徴とする請求項1記載の基板の処理装置。
The measuring means is
Detecting means for detecting a color gradation change of interference fringes generated by the processing liquid remaining on the substrate;
2. A calculating means for calculating the thickness of the processing solution on the substrate from the color gradation change detected by the detecting means using a light diffraction formula (2nd cos θ = mλ). The substrate processing apparatus as described.
(ただし、上記式中、nは処理液の屈折率、dは液膜の厚さ、θは処理液への光の入射角、mは整数、λは光の波長である。)
この発明は、薬液を希釈液で希釈した処理液によって基板を処理する基板の処理方法であって、
上記基板に処理液を供給する工程と、
上記基板に供給された処理液の厚さを測定する工程と、
測定された処理液の厚さと処理時間の関係から上記処理液に含まれる薬液の濃度を判定する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。
(In the above formula, n is the refractive index of the treatment liquid, d is the thickness of the liquid film, θ is the incident angle of light to the treatment liquid, m is an integer, and λ is the wavelength of light.)
The present invention is a substrate processing method for processing a substrate with a processing solution obtained by diluting a chemical solution with a diluent,
Supplying a treatment liquid to the substrate;
Measuring the thickness of the processing solution supplied to the substrate;
And a step of determining the concentration of the chemical contained in the treatment liquid from the relationship between the measured thickness of the treatment liquid and the treatment time.
薬液の濃度を判定したならば、その判定に基づいて上記処理液における薬液の濃度を設定する工程を備えていることが好ましい。 If the concentration of the chemical liquid is determined, it is preferable to include a step of setting the concentration of the chemical liquid in the processing liquid based on the determination.
この発明によれば、基板に供給された処理液の厚さを測定し、その厚さと処理時間の関係から処理液に含まれる薬液の濃度を判定することができるようにした。 According to the present invention, the thickness of the processing liquid supplied to the substrate is measured, and the concentration of the chemical liquid contained in the processing liquid can be determined from the relationship between the thickness and the processing time.
そのため、基板を処理している処理液の濃度が適正であるか否かを知ることができる。 Therefore, it is possible to know whether or not the concentration of the processing liquid for processing the substrate is appropriate.
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1乃至図7はこの発明の第1の実施の形態であって、図1は基板Wを処理液Lによって処理する処理装置としてのスピン処理装置1を示している。このスピン処理装置1はカップ体2を備えている。このカップ体2内には回転テーブル3が設けられている。この回転テーブル3は駆動源4によって回転駆動されるようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 7 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a
上記回転テーブル3の上面には基板Wが供給保持され、この基板Wにはノズル体5によって処理液Lが噴射供給されるようになっている。
A substrate W is supplied and held on the upper surface of the rotary table 3, and the processing liquid L is jetted and supplied to the substrate W by the
上記基板Wの上方には、上記処理液Lによって処理された基板Wの上面に残留する処理液Lによって生じる、基板Wの上面の干渉縞の色調変化を検出する検出手段としての固定撮像素子からなるカラー方式の撮像カメラ7が光学軸線Oを垂直かつ基板Wの回転中心に一致させて配設されている。
Above the substrate W, from a fixed imaging device as a detecting means for detecting a color change of interference fringes on the upper surface of the substrate W caused by the processing liquid L remaining on the upper surface of the substrate W processed by the processing liquid L. The color
上記撮像カメラ7はその視野内に上記基板Wの上面全体が入るよう、高さ位置Hが設定されている。それによって、撮像カメラ7は基板W上のどの位置であっても干渉縞の色調変化を検出することができるようになっている。
The
上記撮像カメラ7の撮像信号は算出制御手段としての制御装置8に出力されて、アナログ信号がデジタル信号に変換される。この制御装置8は、変換されたデジタル信号によって、まず、算出ポイントとして基板W上の図1にAで示す任意の測定位置を設定し、その測定位置Aから撮像カメラ7に入射する光の軸線O1と、撮像カメラ7の光軸Oとがなす角度θを撮像信号から決定する。
The imaging signal of the
すなわち、角度θは、基板Wの上面から撮像カメラ7の受光面までの高さHと、撮像カメラ7の光学軸線Oから上記測定位置Aまでの距離Dによって求めることができる。高さHは既知であり、距離Dは撮像カメラ7の撮像信号によって求めることができる。したがって、制御装置8はこれらのデータから角度θを算出することができる。
That is, the angle θ can be obtained from the height H from the upper surface of the substrate W to the light receiving surface of the
処理液Lによる基板Wの処理が終了して基板Wへの処理液Lの供給を停止したならば、上記基板Wを回転させている状態で、撮像カメラ7からの撮像信号を受けた制御装置8は、内蔵された図示しない演算処理部によって図3に示すように基板Wの任意の測定位置Aにおける複数の光の波長、つまり赤(R)、緑(G)、青(B)の干渉縞の色調の変化を計測し、その結果を記憶する。図3において、グラフXは赤(R)、Yは緑(G)、Zは青(B)の色階調変化と時間の関係を示している。なお、同図において、時間0は基板Wへの処理液Lの供給を停止したときである。
When the processing of the substrate W by the processing liquid L is completed and the supply of the processing liquid L to the substrate W is stopped, the control device that receives the imaging signal from the
なお、図3では任意の測定位置Aにおける干渉縞の色調の変化を計測したが、基板Wの半径方向に沿う複数箇所の干渉縞の色調の変化を連続して計測することが可能である。例えば基板Wの半径方向の全長にわたる干渉縞の色調の変化を計測できれば、基板Wは回転しているため、基板Wの全面の干渉縞の色調の変化を計測することができる。 In FIG. 3, the change in the color tone of the interference fringes at an arbitrary measurement position A is measured, but the change in the color tone of the interference fringes at a plurality of locations along the radial direction of the substrate W can be continuously measured. For example, if the change in the color tone of the interference fringes over the entire length in the radial direction of the substrate W can be measured, the change in the color tone of the interference fringes on the entire surface of the substrate W can be measured because the substrate W is rotating.
制御装置8は図2に示すフローチャートに基いて、複数の光の波長と干渉縞の色調の変化を計測すると同時に、下記に示す光回折の式を用いて赤(R)、緑(G)、青(B)の各波長における任意のm値に対する液膜厚を算出し、その算出結果を記憶する。
Based on the flowchart shown in FIG. 2, the
上記光回折の式は、
2ndcosθ=mλ …(1)式
で示される。上記(1)式において、nは処理液の屈折率、dは液膜の厚さ、θは処理液への光の入射角、mは整数、λは光の波長である。
The above optical diffraction equation is
2nd cos θ = mλ (1) In the above formula (1), n is the refractive index of the processing liquid, d is the thickness of the liquid film, θ is the incident angle of light to the processing liquid, m is an integer, and λ is the wavelength of light.
下記[表1]は、赤(R)、緑(G)、青(B)の波長に対してm値を0.5の間隔で0〜10まで順次変化させたときの各m値における液膜厚の計算結果を示している。すなわち、上記(1)式においては屈折率n、角度θ及び波長λが既知であるから、m値を0〜10まで0.5の間隔で設定すれば、各m値に対する各光の波長λ毎に測定される処理液Lの液膜の厚さを算出することができる。
図4は[表1]の算出結果に基いて作成された赤(R)、緑(G)、青(B)の各波長の光の液膜厚に対する理論色階調の波形を示す。この理論色階調の波形から、各波長の光のピーク値が一致するm値を決定する。図4においては、液膜厚が0の位置で赤(R)、緑(G)、青(B)の波長の光の下限のピーク値が一致する。したがって、液膜厚が0の位置のm値が0となる。言い換えれば、回転する基板W上の処理液Lの厚さが0となるまで基板W上の処理液Lが順次減少することを意味している。 FIG. 4 shows waveforms of theoretical color gradations with respect to the liquid film thickness of light of each wavelength of red (R), green (G), and blue (B) created based on the calculation results of [Table 1]. From this theoretical color gradation waveform, the m value that matches the peak value of the light of each wavelength is determined. In FIG. 4, the lower limit peak values of light of red (R), green (G), and blue (B) wavelengths match at the position where the liquid film thickness is 0. Therefore, the m value at the position where the liquid film thickness is 0 is 0. In other words, it means that the processing liquid L on the substrate W decreases sequentially until the thickness of the processing liquid L on the rotating substrate W becomes zero.
ついで、図4の理論色階調の波形と、図3の時間と各波長の色の実測された階調変化を比較し、図3において、図4の液膜厚が0、つまりm値が0の位置におけるR、G、Bの各波長の光の下限のピークが一致する状態に最も近い状態となる時間を求める。図3において、50secのときにR、G、Bの各波長の光の波形の状態が図4の液膜厚が0のときの波形と最も近い形状となっていることが判断される。 Next, the theoretical color gradation waveform of FIG. 4 is compared with the actually measured gradation change of the color of each wavelength at the time of FIG. 3. In FIG. 3, the liquid film thickness of FIG. The time for obtaining the closest state to the state where the lower limit peaks of the light of each wavelength of R, G, and B at the 0 position coincide is obtained. In FIG. 3, it is determined that the state of the waveform of light of each wavelength of R, G, B is closest to the waveform when the liquid film thickness is 0 in FIG.
したがって、図3における実測波形において、時間50secのときのm値が0となる。図3における実測波形の時間50secのときの最後の下限のピークのm値が0であることが判明すれば、例えば波長赤(R)の実測波形におけるm値は最後の下限のピークの1つ前の下限のピークのm値が1、その前が2、…となるから、図3からm値が0、1,2,3,…10となるときの時間を求めることができる。
Therefore, in the measured waveform in FIG. 3, the m value at
さらに、[表1]から、波長赤(R)におけるm値と液膜の関係を求めることができるから、図3と[表1]から図5に示すように、処理液Lの供給を停止した後の回転する基板W上における時間と液膜の関係を求めることができる。同様に、緑(G)及び青(B)の波長における基板Wに処理液Lの供給を停止したときからの時間と液膜の関係を求めることができる。なお、緑(G)及び青(B)の場合も、波長赤(R)を用いた場合と同様の結果が得られる。 Furthermore, since the relationship between the m value at the wavelength red (R) and the liquid film can be obtained from [Table 1], the supply of the processing liquid L is stopped as shown in FIG. 3 and [Table 1] to FIG. Then, the relationship between the time and the liquid film on the rotating substrate W can be obtained. Similarly, the relationship between the time and the liquid film from when the supply of the processing liquid L to the substrate W at the wavelengths of green (G) and blue (B) is stopped can be obtained. In the case of green (G) and blue (B), the same result as that obtained when the wavelength red (R) is used is obtained.
すなわち、回転駆動される基板W上への処理液Lの供給を停止した後の乾燥処理において、制御装置8によって設定された基板Wの任意の測定位置Aにおける処理時間と液膜厚の関係を上記制御装置8によって図5に示すグラフとして瞬時に算出することができる。
That is, in the drying process after the supply of the processing liquid L onto the rotationally driven substrate W is stopped, the relationship between the processing time and the liquid film thickness at an arbitrary measurement position A of the substrate W set by the
制御装置8によって基板W上の任意の測定位置Aにおける処理時間と液膜厚の関係を求めるようにしたが、制御装置8によって設定される位置を基板Wの半径全長にわたって設定すれば、基板Wは回転しているから、基板Wの全面における処理時間と液膜厚の関係を求めることできる。
Although the
以上のようにして処理時間と液膜厚の関係を求め、そのデータを予め制御装置8にティーチングしておけば、つぎから基板Wを同じ条件、つまり、回転数、処理液Lの種類、ノズル体5からの処理液Lの噴射量及び噴射方向などを同じに設定すれば、基板W上の液膜厚と処理時間との関係が図5に示すグラフになることを事前に知ることができる。
If the relationship between the processing time and the liquid film thickness is obtained as described above and the data is taught to the
したがって、図5の算出に基いてティーチングされたデータにより、例えば液膜の厚さがどの程度の薄さになったときに乾燥処理を終了するかなどを設定できるから、処理液Lがエッチング液や剥離液などの薬液の場合にはその基板W上に残留する薬液の量によって乾燥処理後に薬液が基板に及ぼす作用を制御することができ、処理液Lが洗浄液の場合には基板Wの乾燥状態を制御するなどのことが可能となる。 Therefore, it is possible to set, for example, how thin the liquid film is to be finished by the data taught based on the calculation of FIG. In the case of a chemical solution such as a liquid or a stripping solution, the effect of the chemical solution on the substrate after the drying process can be controlled by the amount of the chemical solution remaining on the substrate W. When the processing solution L is a cleaning solution, the substrate W is dried. The state can be controlled.
このときの液膜の測定可能な厚さは[表1]からも明らかなように数μm以下であるから、従来のレーザ光を用いた測定方法では測定不能であった厚さを測定することができ、しかも干渉縞の色階調変化を利用することで、測定箇所に制限を受けることがない。つまり、撮像カメラ7によって基板Wの全面を撮像することができれば、その全面の液膜厚の変化を同時に測定することができる。
Since the measurable thickness of the liquid film at this time is several μm or less as apparent from [Table 1], the thickness that cannot be measured by the conventional measuring method using laser light should be measured. In addition, by using the color gradation change of the interference fringes, there is no restriction on the measurement location. That is, if the entire surface of the substrate W can be imaged by the
上記ノズル体5は混合された2種類の液体を噴射するようになっていて、このノズル体5に供給される処理液Lは薬液を希釈液で所定の濃度に設定したものが用いられる。すなわち、上記ノズル体5には混合器9が温調ユニット9aを介して接続されている。この混合器9には薬液供給部10と希釈液供給部11がそれぞれ配管10a,11aによって接続されている。
The
上記配管10aには第1の流量制御弁12が設けられ、上記配管11aには第2の流量制御弁13が設けられている。
The
上記各流量制御弁12,13は、上記制御装置8に設けられた出力部8e(図7に示す)からの制御信号によって開度、つまり上記混合器9に対する薬液と希釈液の供給量が後述するように制御される。それによって、上記ノズル体5に供給される処理液Lに含まれる薬液の濃度、つまり処理液Lの濃度が設定されるようになっている。
なお、上記温調ユニット9aは上記ノズル体5に供給される処理液Lの温度を一定に維持するようになっている。
The flow rate control valves 12 and 13 each have an opening degree according to a control signal from an
The temperature control unit 9a is configured to keep the temperature of the processing liquid L supplied to the
上記処理液Lは基板Wを洗浄処理するためのものであって、例えば薬液としてはイソプロピルアルコールが用いられ、希釈液としては純水が用いられる。なお、処理液Lとして用いられる薬液はオゾン水、フッ酸、アンモニア過酸化水素水などであってもよく、それらの薬液を用いた場合には、その薬液を希釈するに適応する希釈液が用いられる。 The processing liquid L is for cleaning the substrate W. For example, isopropyl alcohol is used as the chemical liquid and pure water is used as the diluting liquid. The chemical liquid used as the treatment liquid L may be ozone water, hydrofluoric acid, ammonia hydrogen peroxide water, or the like. When these chemical liquids are used, a diluting liquid suitable for diluting the chemical liquid is used. It is done.
図6は薬液としてイソプロピルアルコールを用い、希釈液として純水を用いた処理液Lによって基板Wを処理したときの、処理時間と基板W上における液膜の厚さとの関係を実験によって測定したグラフである。同図中曲線S1は薬液の濃度が100%で、曲線S2は80%、S3は40%、S4は10%、S5は0%である。 FIG. 6 is a graph in which the relationship between the processing time and the thickness of the liquid film on the substrate W is measured by experiments when the substrate W is processed with the processing liquid L using isopropyl alcohol as the chemical liquid and pure water as the diluent. It is. In the figure, the curve S1 has a chemical concentration of 100%, the curve S2 is 80%, S3 is 40%, S4 is 10%, and S5 is 0%.
図6から分かるように、処理液Lに含まれる薬液である、イソプロピルアルコールの濃度が異なると、処理時間の経過に対し、基板W上における処理液Lの液膜の厚さの変化のし方が異なることが確認された。すなわち、各曲線S1〜S5は形状が異なる。 As can be seen from FIG. 6, when the concentration of isopropyl alcohol, which is a chemical solution contained in the processing liquid L, is different, how the thickness of the liquid film of the processing liquid L on the substrate W changes as the processing time elapses. Were confirmed to be different. That is, the shapes of the curves S1 to S5 are different.
したがって、基板Wに処理液Lを供給して処理が開始されたならば、基板W上における処理液Lの液膜の厚さを測定し、その変化の状態である形状を図6に示された曲線S1〜S5と比較すれば、そのときの処理液Lに含まれる薬液の濃度を知ることができる。 Therefore, if the processing liquid L is supplied to the substrate W and the processing is started, the thickness of the liquid film of the processing liquid L on the substrate W is measured, and the shape of the change state is shown in FIG. Compared with the curves S1 to S5, the concentration of the chemical liquid contained in the processing liquid L at that time can be known.
図7に示すように、上記制御装置8には記憶部8aが設けられている。この記憶部8aには濃度の異なる処理液Lごとの処理時間と液膜の厚さの変化の関係、この実施の形態では図6に示す曲線S1〜S5の形状のデータが予め記憶されている。そして、基板Wに処理液Lが供給されて処理が開始されると、上記制御装置8の演算処理部8bでは撮像カメラ7の撮像に基づいて処理時間に対する基板W上の処理液Lの厚さの変化が逐次算出される。
As shown in FIG. 7, the
このようにして処理時間と処理液Lの液膜の厚さの関係から求められた曲線は、制御装置8に設けられた比較部8cで、上記記憶部8aに予め記憶された曲線S1〜S5と比較される。それによって、基板Wを処理している処理液Lの濃度を知ることができる。詰まり、基板Wを処理液Lで処理している最中に、そのときに使用されている処理液Lに含まれる薬液の濃度を知ることができる。
Thus, the curves obtained from the relationship between the processing time and the thickness of the liquid film of the processing liquid L are curves S1 to S5 stored in advance in the
基板Wを処理している処理液Lの濃度が求められると、その処理液Lの濃度が予め設定された最適な濃度であるか否かが上記制御装置8に設けられた判定部8dによって判定される。判定部8dでの判定の結果、処理液Lに含まれる薬液の濃度が低下している場合には、上記制御装置8の上述した出力部8eから第1の流量制御弁12を開方向に駆動する制御信号が出力される。
When the concentration of the processing liquid L that is processing the substrate W is obtained, the determination unit 8d provided in the
それによって、薬液供給部10から混合器9に供給される薬液の量が増大するから、処理液Lに含まれる薬液の濃度が上昇し、その濃度を予め設定された濃度にすることができる。
As a result, the amount of the chemical liquid supplied from the chemical
なお、この場合、第1の流量制御弁12に代わり、第2の流量制御弁13を閉方向に作動させて、希釈液の供給量を減少させて処理液Lの薬液濃度を上昇させるようにしてもよい。さらに、第1、第2の流量制御弁10a,11aの両方の開度を制御して処理液Lの薬液濃度を設定してもよい。
In this case, instead of the first flow rate control valve 12, the second flow rate control valve 13 is operated in the closing direction to decrease the supply amount of the diluent and increase the chemical concentration of the processing liquid L. May be. Furthermore, the chemical concentration of the processing liquid L may be set by controlling the opening degree of both the first and second
逆に、処理液Lの薬液濃度が高くなっている場合には、上記制御装置8から第1の流量制御弁12を閉方向に駆動する制御信号が出力される。それによって、薬液供給部10から混合器9に供給される薬液の量が減少するから、処理液Lの薬液濃度が低下し、その濃度を予め設定された濃度にすることができる。
Conversely, when the chemical concentration of the processing liquid L is high, a control signal for driving the first flow control valve 12 in the closing direction is output from the
なお、この場合、第2の流量制御弁13を開方向に作動させて、希釈液の供給量を増大させて処理液Lの薬液濃度を低下させるようにしてもよく、さらには第1、第2の流量制御弁10a,11aの両方の開度を制御して処理液Lの薬液濃度を設定してもよい。
In this case, the second flow rate control valve 13 may be actuated in the opening direction to increase the supply amount of the diluting liquid to decrease the chemical concentration of the processing liquid L. You may set the chemical | medical solution density | concentration of the process liquid L by controlling the opening degree of both the 2
すなわち、上記薬液供給部10、希釈液供給部11、第1、第2の流量制御弁12,13によって処理液Lの薬液濃度を設定する濃度設定手段を構成している。
That is, the chemical
このように、基板を処理液Lによって処理している最中に、処理液Lの薬液濃度を求め、その薬液濃度が予め設定した値からずれているならば、設定された濃度に調整することができる。したがって、基板Wを例えば洗浄処理に最も適した薬液濃度の処理液Lで処理することが可能となるから、基板Wの処理を確実かつ迅速に、しかも薬液濃度が高過ぎる処理液Lによって処理して損傷させるなどのことを防止することができる。 In this way, while the substrate is being processed with the processing liquid L, the chemical concentration of the processing liquid L is obtained, and if the chemical concentration is deviated from a preset value, the concentration is adjusted to the set concentration. Can do. Therefore, since the substrate W can be processed with the processing liquid L having the chemical concentration most suitable for the cleaning process, for example, the processing of the substrate W is reliably and quickly performed with the processing liquid L having an excessively high chemical concentration. Can be prevented from being damaged.
図8と図9は処理液Lの膜厚を測定する変形例を示す、この発明の第2の実施の形態である。この実施の形態はレーザ変位計15と検出手段としての撮像カメラ7を併用して処理液Lの供給停止後における時間と液膜の厚さとの関係を求めるようにしている。
FIG. 8 and FIG. 9 show a second embodiment of the present invention showing a modification for measuring the film thickness of the treatment liquid L. FIG. In this embodiment, the
つまり、レーザ変位計15から出射されて基板Wの上面で反射する第1のレーザ光B1と液面で反射する第2のレーザ光B2を上記レーザ変位計15が検出することによって数μmまでの液膜の厚さを測定し、それ以下の厚さは干渉縞による色階調変化によって求めるようにしている。
That is, when the
上記レーザ変位計15は、図8に示すように回転テーブル3に保持された基板Wの上方に上記撮像カメラ7と並んで設置されている。基板Wへの処理液Lの供給を停止後、レーザ変位計15が検出する基板Wと液面からの反射するレーザ光B1,B2に基く信号が制御装置8に出力されて処理される。それによって、制御装置8は、基板W上の任意の測定位置Aにおける時間と液膜の厚さの関係を図9にグラフG0で示すように数μmの厚さまで検出する。
The
そして、それよりも薄い膜厚の測定はレーザ変位計15では測定が困難となるから、撮像カメラ7を用いて測定する。
Then, since it is difficult to measure a film thickness thinner than that with the
すなわち、制御装置8はレーザ変位計15による測定と並行して、処理液Lの供給停止後における基板W上の測定位置Aにおける干渉縞の色階調変化を撮像カメラ7からの撮像信号によって検出する。この検出結果は第1の実施の形態と同様、図3に示すようになる。
That is, in parallel with the measurement by the
それと同時に、制御装置8は(1)式として示した光回折の式に基いてm値を0〜10まで0.5の間隔で変化させたときの赤(R)、緑(G)、青(B)の波長における液膜厚を計算して格納する。このときの計算表は[表1]となる。
At the same time, the
ついで、制御装置8は図3の時間が50secにおける測定波長の下限のピークのm値が0,6,12のいずれかであると仮定し、そのときの時間と液膜厚の関係のグラフを[表1]と図3に基いて第1の実施の形態と同様の手法で作成する。各m値のグラフは図7にG1〜G3で示す。図8において、グラフG1はm値が0の場合であり、G2はm値が6、G3はm値が12のときである。
Next, the
このようにして、時間と液膜厚の関係を示すグラフG1〜G3を求めたならば、グラフG1〜G3のうち、レーザ変位計15によって求められたグラフG0と適合、つまりグラフG0とフィッテイングするグラフをG1〜G3のうちから以下の手法によって制御装置8が選択する。
Thus, if the graphs G1 to G3 indicating the relationship between time and the liquid film thickness are obtained, the graph G1 obtained by the
すなわち、m値を12としたグラフG3は、測定開始時の液膜厚がレーザ変位計15によって求めたグラフG0の最終の液膜厚よりも厚くなっている。つまり、測定時間が経過することによって液膜厚が厚くなることはないから、m値を12としたグラフG3はグラフG0と適合しないと判定される。
That is, in the graph G3 in which the m value is 12, the liquid film thickness at the start of measurement is thicker than the final liquid film thickness of the graph G0 obtained by the
m値を6としたグラフG2も、グラフG3と同様、測定開始時の液膜厚がレーザ変位計15によって求めたグラフG0の最終の液膜厚よりも厚くなっている。そのため、グラフG3はグラフG0と適合しないと判定される。
Similarly to the graph G3, the graph G2 having an m value of 6 is also thicker than the final liquid thickness of the graph G0 obtained by the
これらのグラフG3、G2に対し、グラフG1は測定開始時の液膜厚がレーザ変位計15によって求めたグラフG0の最終の液膜厚よりも薄くなっているから、グラフG0と適合していると判定される。
Compared to these graphs G3 and G2, the graph G1 is compatible with the graph G0 because the liquid film thickness at the start of measurement is thinner than the final liquid film thickness of the graph G0 obtained by the
したがって、図3における実測波形の最後の下限のピークにおけるm値は0であると判定できるから、その判定に基いて基板W上の処理時間と液膜厚の関係はグラフG0に適合するグラフはG1が示していることになる。すなわち、レーザ変位計15で求めたグラフG0の延長先が適合するグラフを選択すればよい。
Therefore, since the m value at the last lower limit peak of the actually measured waveform in FIG. 3 can be determined to be 0, the relationship between the processing time on the substrate W and the liquid film thickness based on the determination is a graph that fits the graph G0. This is indicated by G1. That is, a graph that matches the extension destination of the graph G0 obtained by the
つまり、レーザ変位計15によって液膜の厚さを数μmの厚さまで測定したならば、それ以下の基板W上の液膜の厚さは撮像カメラ7と制御装置8によって図7に示すグラフG1として求めることができる。
In other words, if the thickness of the liquid film is measured to a thickness of several μm by the
したがって、グラフG1のデータを制御装置8にティーチングしておけば、それ以後、同じ条件で基板Wを処理する場合には図9にグラフG1で示す時間と液膜の厚さの関係を適用することで、基板W上の液膜の厚さを制御することができる。
Therefore, if the data of the graph G1 is taught to the
この第2の実施の形態において、レーザ変位計15を基板Wの上方で、この基板Wの径方向に沿って駆動可能に設け、基板Wの径方向の任意の位置における液膜の厚さを測定できるようにしてもよい。
In the second embodiment, the
図10はこの発明の第3の実施の形態を示す。この実施の形態は基板Wへの処理液Lの供給を停止した後、その基板Wの質量を測定して光回折の式におけるm値を決定するようにしている。 FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, after the supply of the processing liquid L to the substrate W is stopped, the mass of the substrate W is measured to determine the m value in the optical diffraction equation.
すなわち、図10は基板Wへの処理液Lの供給を停止した後における基板W上に残留する液量[mg]を質量として各時間毎に実測したグラフを示す図である。液量を求めることができれば、その液量と基板Wの面積との関係から、基板Wの上面における処理液Lの液膜厚を[表1]から算出することができる。つまり、[表1]と図10によって任意のm値と液量との関係を求めることができる。 That is, FIG. 10 is a diagram showing a graph measured for each time with the amount of liquid [mg] remaining on the substrate W after the supply of the processing liquid L to the substrate W stopped as a mass. If the liquid amount can be obtained, the film thickness of the processing liquid L on the upper surface of the substrate W can be calculated from [Table 1] from the relationship between the liquid amount and the area of the substrate W. That is, the relationship between an arbitrary m value and the liquid amount can be obtained from [Table 1] and FIG.
そこで、時間20secと30secのときの、m値が0〜4のときの液量(液膜厚)を[表1]から求める。図9において白丸はm値が0、黒菱形はm値が1、黒四角はm値が2、黒三角はm値が3、黒丸はm値が4である。 Therefore, the liquid amount (liquid film thickness) when the m value is 0 to 4 at the time of 20 sec and 30 sec is obtained from [Table 1]. In FIG. 9, the white circle has an m value of 0, the black rhombus has an m value of 1, the black square has an m value of 2, the black triangle has an m value of 3, and the black circle has an m value of 4.
その結果、20secのときにm値が1の黒菱形がグラフ上に位置するから、そのグラフはm値が1であると判定することができる。つまり、図3のグラフにおいて、最後の下限のピークのm値が1であるということになる。そのことは、[表1]から分かるように、例えば赤(R)の波長による測定の場合、基板W上の最後の液膜厚が0ではなく、237.3174nmであり、その厚さから液膜が基板上から消失するということになる。 As a result, since a black rhombus having an m value of 1 is positioned on the graph at 20 sec, it can be determined that the m value of the graph is 1. That is, in the graph of FIG. 3, the m value of the last lower limit peak is 1. As can be seen from [Table 1], for example, in the case of measurement using the wavelength of red (R), the final liquid film thickness on the substrate W is not 23, but 237.3174 nm. This means that the film disappears from the substrate.
したがって、このようにしてm値を求めたならば、[表1]と図3に基いて図5に示すような処理時間と液膜厚との関係を示すグラフを求めることができるから、そのグラフによって基板Wの処理時における液膜厚を第1、第2の実施の形態と同様、制御することができる。 Therefore, if the m value is obtained in this way, a graph showing the relationship between the processing time and the liquid film thickness as shown in FIG. 5 can be obtained based on [Table 1] and FIG. The liquid film thickness during the processing of the substrate W can be controlled by the graph as in the first and second embodiments.
図11はこの発明の第1の実施の形態の変形例の第4の実施の形態を示す。この実施の形態においては、撮像カメラ7と回転テーブル3に保持された基板Wとの間にハーフミラー21を配設する。それによって、基板Wの板面に残留する処理液Lに撮像カメラ7が写るのを防止することができるから、撮像カメラ7による基板Wの撮像を高精度に行うことが可能となる。
FIG. 11 shows a fourth embodiment which is a modification of the first embodiment of the present invention. In this embodiment, a half mirror 21 is disposed between the
上記ハーフミラー21は基板Wの全面を覆う大きさとしているが、少なくとも撮像カメラ7の影が基板Wに写らない大きさであればよい。
なお、第4の実施の形態は第2、第3の実施の形態にも適用することができること、勿論である。
The half mirror 21 is sized so as to cover the entire surface of the substrate W, but may be sized so long as at least the shadow of the
Needless to say, the fourth embodiment can be applied to the second and third embodiments.
また、上記各実施の形態では撮像カメラ7を基板Wの上方に光学軸線を垂直にして配置したが、上記撮像カメラ7の光学軸線を角度θ、例えば45度の角度で傾斜して配置するようにしてもよい。撮像カメラ7をその光学軸線を傾斜させて配置すれば、この撮像カメラ7による測定レンジを(1/cosθ)倍にすることが可能となる。つまり、撮像カメラ7による測定精度を高めることができる。
In each of the above embodiments, the
撮像カメラ7をその光学軸線を例えば45度の角度で傾斜させて配置した場合、垂直軸線を中心にして上記撮像カメラ7と対称に基板Wの板面を照射する光源を配置するようにしてもよい。
When the
このようにすれば、第4の実施の形態と同様、撮像カメラ7による測定レンジを(1/cosθ)倍にすることが可能となるばかりか、撮像カメラ7による撮像部位が照明されることで、測定精度をさらに向上させることもできる。
In this way, as in the fourth embodiment, the measurement range by the
また、基板を光源によって照明する場合、基板に到達する光を光源からの光だけにすることが好ましい。そのためには、例えば基板Wが載置される回転テーブルが設けられたカップ体内に外部の光が入らないよう、上記カップ体を外部の光を遮断する不透明な材料によって形成したり、カップ体の周囲を、このカップ体内に外部の光が入らないよう遮光部材で覆うようにすればよい。そのようにすれば、基板上の液膜の厚さ測定を高精度に行なうことが可能となる。 When the substrate is illuminated with a light source, it is preferable that light reaching the substrate is only light from the light source. For this purpose, for example, the cup body is formed of an opaque material that blocks external light so that external light does not enter the cup body provided with the turntable on which the substrate W is placed, What is necessary is just to cover the circumference | surroundings with a light-shielding member so that external light may not enter into this cup body. By doing so, it is possible to measure the thickness of the liquid film on the substrate with high accuracy.
また、基板をスピン処理装置によって処理する場合を例に挙げて説明したが、基板を搬送ローラによって水平搬送する場合であっても、この発明を適用することができる。 Further, although the case where the substrate is processed by the spin processing apparatus has been described as an example, the present invention can be applied even when the substrate is horizontally transported by the transport roller.
また、上記各実施の形態において、ノズル体に供給する処理液の薬液と希釈液をヒータなどの加熱手段で所定の温度に加熱して供給するようにしてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the chemical liquid and the dilution liquid of the processing liquid to be supplied to the nozzle body may be heated and supplied to a predetermined temperature by heating means such as a heater.
2…カップ体、3…回転テーブル、5…ノズル体、7…撮像カメラ(検出手段)、8…処理装置(算出制御手段)、21…ハーフカメラ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記基板に供給された処理液の厚さを測定する測定手段と、
この測定手段により測定された処理液の厚さと処理時間の関係から上記処理液に含まれる薬液の濃度を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。 A substrate processing apparatus for processing a substrate with a processing solution obtained by diluting a chemical solution with a diluent,
Measuring means for measuring the thickness of the processing solution supplied to the substrate;
A substrate processing apparatus comprising: determination means for determining the concentration of the chemical contained in the processing liquid from the relationship between the thickness of the processing liquid measured by the measuring means and the processing time.
上記希釈液を供給する希釈液供給部と、
上記判定手段の判定に基づいて薬液供給部から供給される薬液と、上記希釈液供給部から供給される希釈液の少なくともどちらか一方の供給量を制御して上記処理液の薬液濃度を設定する濃度設定手段と
を備えていることを特徴とする請求項1記載の基板の処理装置。 A chemical supply section for supplying the chemical liquid;
A diluent supply section for supplying the diluent,
Based on the determination of the determination means, the chemical concentration of the treatment liquid is set by controlling the supply amount of at least one of the chemical liquid supplied from the chemical liquid supply unit and the dilution liquid supplied from the dilution liquid supply unit. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising: a concentration setting unit.
基板上に残留する処理液によって発生する干渉縞の色階調変化を検出する検出手段と、
この検出手段によって検出された色階調変化から光回折の式(2ndcosθ=mλ)を用いて上記基板上の処理液の厚さを算出する算出手段と
を具備したことを特徴とする請求項1記載の基板の処理装置。
(ただし、上記式中、nは処理液の屈折率、dは液膜の厚さ、θは処理液への光の入射角、mは整数、λは光の波長である。) The measuring means is
Detecting means for detecting a color gradation change of interference fringes generated by the processing liquid remaining on the substrate;
2. A calculating means for calculating the thickness of the processing solution on the substrate from the color gradation change detected by the detecting means using a light diffraction formula (2nd cos θ = mλ). The substrate processing apparatus as described.
(In the above formula, n is the refractive index of the treatment liquid, d is the thickness of the liquid film, θ is the incident angle of light to the treatment liquid, m is an integer, and λ is the wavelength of light.)
基板に処理液を供給する工程と、
上記基板に供給された処理液の厚さを測定する工程と、
測定された処理液の厚さと処理時間の関係から上記処理液に含まれる薬液の濃度を判定する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。 A substrate processing method of processing a substrate with a processing solution obtained by diluting a chemical solution with a diluent,
Supplying a processing solution to the substrate;
Measuring the thickness of the processing liquid supplied to the substrate;
And a step of determining the concentration of the chemical contained in the treatment liquid from the relationship between the measured thickness of the treatment liquid and the treatment time.
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