JP2016143779A5

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Publication number: JP2016143779A5
Application number: JP2015019049A
Authority: JP
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-02-03

Description

引用文献１に記載の技術によれば、ウエハ表面上のＩＰＡ中の水分濃度を検出し、その結果に基づいてＩＰＡを停止するタイミングを把握している。
しかしながら、ウエハには撓みが生じる場合があり、光の反射位置が変化すると正確な濃度検出を行うことができない。また、ウエハの表面に形成されたパターンによる光の乱反射も正確な濃度検出を妨げる要因となる。更には、処理液の液面にプリズムを接液させる行為は、ウエハの汚染を引き起こす要因ともなる。

本発明は、処理液による基板処理中の処理液濃度を正確に検出することができる技術を提供するものである。

本発明の基板処理装置は、基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に第１処理液を供給する第１処理液供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の周囲に設けられ、基板に供給された後の前記第１処理液を受け入れる回収カップと、
前記基板保持部に保持された基板と前記回収カップとの間に設けられ、当該基板から流れ出た第１処理液が流れる通流面を備えた処理液通流部と、
前記通流面に濃度検出用の光を照射する投光部と前記通流面に反射した反射光を受光する受光部とを含み、前記受光部からの情報に基づいて、前記通流面を流れる処理液の濃度を検出する濃度検出部と、を備えたことを特徴とする。

前記基板処理装置は、下記の構成を備えていてもよい。
（ａ）前記濃度検出部は、複数の前記投光部と、前記複数の投光部に前記濃度検出用の光を供給する光源部と、前記光源部から供給する前記濃度検出用の光の供給先を前記複数の投光部の間で切り替える切替部を含むこと。
（ｂ）前記第１処理液が供給された後の基板に第２処理液を供給する第２処理液供給部と、前記第２処理液供給部からの第２処理液の供給制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２処理液の供給が開始された後の濃度検出部の濃度検出結果に基づいて前記基板表面上の前記第１処理液が前記第２処理液に置換されたことを判断し、前記第２処理液の供給制御を行うこと。このとき、前記濃度検出部は、前記第２処理液供給部から第２処理液を供給している際に、前記第１処理液の濃度を検出、または前記第２処理液の濃度を検出、または前記第１処理液の濃度および前記第２処理液の濃度を検出すること。
（ｃ）前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動機構を備え、前記処理液通流部は、前記基板保持部に保持された基板を前記通流面が囲繞するように設けられていること。このとき、前記処理液通流部は、前記基板保持部に設けられ、前記基板保持部に保持された基板とともに回転すること。または、前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動機構を備え、前記処理液通流部は、前記基板保持部に保持されて回転する基板の外周側に前記通流面が位置するように、固定して設けられていること。
（ｄ）前記制御部は、前記第１処理液の濃度が、予め設定したしきい値以下となったら、前記第２処理液供給部からの第２処理液の供給を停止することを実行させること。さらに、前記制御部は、前記第１処理液の濃度が、前記予め設定したしきい値以下となったときの第２処理液の供給時間を記憶し、その記憶した時間を、次の基板を処理する際の第２処理液の供給時間と設定すること。また、前記光学式濃度検出部にて検出された第１処理液の濃度が予め設定されたアラーム発報値よりも高い場合に、アラームを発報するアラーム発報部を備え、前記制御部は、予め設定された時間の経過後、前記第１処理液の濃度が前記アラーム発報値以下とならない場合に、前記アラーム発報部からアラームを発報することと、を実行させること。
（ｅ）前記通流面には、濃度検出用の光を反射する反射部材が設けられていること。前記通流面を流れる処理液には腐食性を有するものが含まれ、前記反射部材が金属製であって、当該反射部材の表面が前記濃度検出用の光を透過させ、前記反射部材の腐食を防止するための保護部材で覆われていること。
（ｆ）前記回収カップは、前記投光部及び受光部が取り付け可能であること。前記投光部及び受光部は、前記基板保持部に保持された基板よりも上方に設けられていること。

本発明は、基板に形成されたパターンや撓みの影響を受けず、処理液による基板処理中の処理液濃度を正確に検出することができる。

そこで、回転リング５３の前記通流面に向けて処理液の濃度検出用の光を照射し、その反射光を受光し、これら処理液の濃度を検出することができる。
本発明の処理ユニット１６は、処理液の濃度検出を行う光学式濃度検出部を備え、この光学式濃度検出部によって処理液の濃度を検出する領域として、既述の回転リング５３を活用している。

光学式の濃度検出に適した表面状態を形成するため、本例の回転リング５３には反射部材５３１が設けられている。光学式の濃度検出を行うためには、当該領域に照射された光が十分に反射しなければならない。そこで、回転リング５３の周方向に沿って、処理液の通流面に溝を形成し、そこに薄い金属製の円環状の部材からなる反射部材５３１を埋め込んで光を反射しやすくしている。なお、図４には反射部材５３１が配置されている領域を灰色で塗り潰して示してある。

光信号処理部６０３は、濃度検出用の光を発生する光源部６０３ａと、光を受信して信号処理する光処理部６０３ｂと、複数の投光部６１に繋がった光ファイバー６１３に、前記光源部で発生した光が所定の処理ユニット１６の投光部６１に供給されるように供給先を切り替え、また光ファイバー６２３を介して受光部６２から受光した光を前記光処理部に導入する切替部６０３ｃとを備える。
濃度算出部６０４は、光信号処理部６０３から出力された信号を基に処理液の濃度を算出する。

投光部６１から照射される光としては、例えば赤外光が用いられ、検出対象の処理液に含まれる成分に特異に吸収される波長の赤外光を混合したスペクトル分布を有する。
受光部６２は、回転リング５３にて反射された濃度検出用の光が入射する位置に固定され、前記反射光が入射するレンズを備える。受光部６２にて受光した光は、光ファイバー６２３を介して光信号処理部６０３に導入される。

濃度算出部６０４は、このような原理に基づき、回転リング５３を流れる処理液中の第１処理液、及び第２処理液の濃度を算出する。ここで、濃度検出用の光が照射／反射される位置における処理液の厚さの変化の影響を相殺するため、濃度算出部６０４は、波長Ａ及び波長Ｂの吸光度の比に基づいて、第２処理液中の第１処理液の濃度を算出する。
なお、図８（ａ）〜（ｃ）は、本例の光学式濃度検出部による濃度検出法の例を分かりやすくするために作成した仮想的な吸光度分布であり、実際に検出される吸光度分布を示すものではない。

そして、制御部１８は、各処理ユニット１６に対して、図９に例示する順に、薬液→リンス液→ＩＰＡを切り替えて供給するための操作を行う。具体的には操作を行うための信号を送る。このとき、制御部１８は、ウエハＷに供給された薬液（第１処理液）をリンス液（第２処理液）に置換する操作や、ウエハＷに供給されたリンス液（第１処理液）をＩＰＡ（第２処理液）に置換する操作を行う。この際に、制御部１８は、既述の光学式濃度検出部を用いて第２処理液中の第１処理液の濃度を検出することにより、第２処理液の供給を停止するタイミングを制御する。
即ち、制御部１８は、濃度検出の結果、第２処理液中の第１処理液の濃度が予め設定したしきい値以下の値となったら、第２処理液の供給を停止し、次の工程に進むように制御を行う。

本実施の形態に係る基板処理システム１によれば以下の効果がある。ウエハＷから処理液が流れ出る位置に設けられた回転リング５３の通流面を流れる処理液に濃度検出用の光を照射して処理液の濃度（第２処理液中の第１処理液の濃度）を検出するので、ウエハＷに形成されたパターンや撓みの影響を受けず、且つ、ウエハＷの表面上の濃度に近い状態で濃度検出を行うことができる。

ここで、図８（ａ）、（ｂ）、図１１を用いて説明した例では、第１処理液、第２処理液の各々の成分に吸収される波長の赤外光の吸光度変化を測定し、その結果に基づいて第２処理液中の第１処理液の濃度を検出したが、第１、第２処理液の双方の濃度検出を行うことは必須ではない。例えば、第１処理液、第２処理液のいずれか一方の成分に吸収される波長の赤外光のみを照射し、第１処理液の減少度合または第２処理液の増加度合に基づいて、いずれか一方の処理液の濃度を計算してもよい。例えば、膜厚の変化の影響が小さい場合には、いずれか一方の処理液が１００％の場合の吸光度との比較により、その成分の濃度（例えば第１処理液５％）が把握され、残りが他方の処理液の濃度（第２処理液９５％）となる。

Claims

基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に第１処理液を供給する第１処理液供給部と、
前記基板保持部に保持された基板の周囲に設けられ、基板に供給された後の前記第１処理液を受け入れる回収カップと、
前記基板保持部に保持された基板と前記回収カップとの間に設けられ、当該基板から流れ出た第１処理液が流れる通流面を備えた処理液通流部と、
前記通流面に濃度検出用の光を照射する投光部と前記通流面に反射した反射光を受光する受光部とを含み、前記受光部からの情報に基づいて、前記通流面を流れる処理液の濃度を検出する濃度検出部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
前記濃度検出部は、複数の前記投光部と、前記複数の投光部に前記濃度検出用の光を供給する光源部と、前記光源部から供給する前記濃度検出用の光の供給先を前記複数の投光部の間で切り替える切替部を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１処理液が供給された後の基板に第２処理液を供給する第２処理液供給部と、
前記第２処理液供給部からの第２処理液の供給制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第２処理液の供給が開始された後の濃度検出部の濃度検出結果に基づいて前記基板表面上の前記第１処理液が前記第２処理液に置換されたことを判断し、前記第２処理液の供給制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
前記濃度検出部は、前記第２処理液供給部から第２処理液を供給している際に、前記第１処理液の濃度を検出することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
前記濃度検出部は、前記第２処理液供給部から第２処理液を供給している際に、前記第２処理液の濃度を検出することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
前記濃度検出部は、前記第２処理液供給部から第２処理液を供給している際に、前記第１処理液の濃度および前記第２処理液の濃度を検出することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動機構を備え、
前記処理液通流部は、前記基板保持部に保持された基板を前記通流面が囲繞するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
前記処理液通流部は、前記基板保持部に設けられ、前記基板保持部に保持された基板とともに回転することを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させる回転駆動機構を備え、
前記処理液通流部は、前記基板保持部に保持されて回転する基板の外周側に前記通流面が位置するように、固定して設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記第１処理液の濃度が、予め設定したしきい値以下となったら、前記第２処理液供給部からの第２処理液の供給を停止することを実行させることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記第１処理液の濃度が、前記予め設定したしきい値以下となったときの第２処理液の供給時間を記憶し、その記憶した時間を、次の基板を処理する際の第２処理液の供給時間と設定することを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。
前記光学式濃度検出部にて検出された第１処理液の濃度が予め設定されたアラーム発報値よりも高い場合に、アラームを発報するアラーム発報部を備え、
前記制御部は、予め設定された時間の経過後、前記第１処理液の濃度が前記アラーム発報値以下とならない場合に、前記アラーム発報部からアラームを発報することと、を実行させることを特徴とする請求項１０または１１に記載の基板処理装置。
前記通流面には、濃度検出用の光を反射する反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一つに記載の基板処理装置。
前記通流面を流れる処理液には腐食性を有するものが含まれ、前記反射部材が金属製であって、当該反射部材の表面が前記濃度検出用の光を透過させ、前記反射部材の腐食を防止するための保護部材で覆われていることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
前記回収カップは、前記投光部及び受光部が取り付け可能であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
前記投光部及び受光部は、前記基板保持部に保持された基板よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一つに記載の基板処理装置。
基板保持部に保持された基板に第１処理液供給部から第１処理液を供給する工程と、
前記基板保持部に保持された基板の周囲に設けられた回収カップにより、基板に供給された後の前記第１処理液を受け入れる工程と、
前記基板保持部に保持された基板と前記回収カップとの間に設けられた処理液通流部の通流面に、当該基板から流れ出た第１処理液を流す工程と、
前記通流面に、投光部から濃度検出用の光を照射する工程と、
前記通流面に反射した反射光を受光部により受光する工程と、
前記受光部からの情報に基づいて、濃度検出部により、前記通流面を流れる処理液の濃度を検出する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
基板に第２処理液を供給する第２処理液供給部から、前記第１処理液が供給された後の基板に前記第２処理液を供給する工程と、
前記濃度を検出する工程は、前記第２処理液を供給する工程の後に実施し、前記濃度検出部により検出された前記通流面を流れる処理液の濃度に基づいて、前記基板表面上の前記第１処理液が前記第２処理液に置換されたことを判断する工程と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の基板処理方法。
前記濃度を検出する工程にて、前記通流面を流れる第２処理液中の第１処理液の濃度を検出し、予め設定された時間が経過しても、前記第１処理液の濃度が、予め設定したアラーム発報値よりも高い場合に、アラーム発報部からアラームを発報する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の基板処理方法。
前記第２処理液を供給する工程は、前記基板保持部を鉛直軸周りに回転させながら行われることを特徴とする請求項１８または１９に記載の基板処理方法。
基板保持部に水平に保持された基板に第１処理液または第２処理液を供給して基板の処理を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１７ないし２０のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行させるようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。