JP3234112B2 - 処理液濃度制御方法及びこれを利用した処理液濃度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の吸光特性を利用
して流体の濃度を制御する流体濃度制御方法およびこれ
を利用した流体濃度制御装置に係り、特に、異なる２状
態の流体（校正流体）をそれぞれセルに流通または充填
させた状態で、それぞれの透過光強度を光検出器で検出
し、それぞれの透過光強度から求められる吸光度の差分
を予め設定した２つの基準値の差分にほぼ一致させるゲ
イン校正および一方の校正流体の透過光強度から求めら
れる吸光度を一方の基準値にほぼ一致させるオフセット
校正を予め行なった後、流体の濃度制御を行う方法およ
びこれを利用した装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流体の吸光特性を利用して濃度を
制御する流体濃度制御装置としては、例えば、以下のよ
うな構成の装置がある。

【０００３】所定光路長を有するセル（試料セル）に薬
液などを含む流体（試料流体）を流通させ、この試料セ
ルに光を照射して透過光強度検出手段によって透過光強
度（試料透過光強度）を測定するとともに、一定の吸光
度を有する参照媒体、例えば、前記試料セルと同じ光路
長を有する参照セルに適宜の流体を充填しておき、これ
の透過光強度（参照透過光強度）を測定する。そして、
これらの比から吸光度（試料吸光度）を求める。この試
料流体の濃度に関連する吸光度に基づいて試料流体に薬
液や流体を補充して試料流体の濃度を制御する。

【０００４】このような構成の装置では、主として試料
セルの汚染や試料セルの交換、光検出器の感度変動など
によって、試料流体の濃度が一定であっても検出される
試料吸光度が変位する。従って、この変位する試料吸光
度に基づいて、流体の濃度を長期にわたって正確に制御
することは困難である。

【０００５】そこで、装置を所定期間使用した後、濃度
の異なる〔すなわち、吸光度の異なる〕２種類の流体を
試料セルにそれぞれ流通させ、それぞれ検出された光検
出器の出力値、すなわち、透過光強度から求められる吸
光度の差分を予め設定した２つの基準値の差分にほぼ一
致させるゲイン校正および一方の校正流体の透過光強度
から求められる吸光度を一方の基準値にほぼ一致させる
オフセット校正を行なうようにしている。これらの校正
は、試料流体の濃度と、これに対応する吸光度とを常に
１対１に対応づける作業である。

【０００６】具体的には、前記流体濃度制御装置と同様
の構成の装置で、実験的に以下のように基準値を求め
る。すなわち、例えば第１校正流体として常温の純水を
試料セルに流通させ、このときの透過光強度（第１基準
透過光強度）を測定する。さらに、第２校正流体として
予め所定濃度に調製した流体を試料セルに流通させ、こ
のときの透過光強度（第２基準透過光強度）を測定す
る。そして各基準透過光強度と、これらとともに測定さ
れた参照透過光強度との比から求められる吸光度（第１
基準吸光度、第２基準吸光度）を求め、これらを基準値
として予め記憶しておく。

【０００７】そして、実際の装置において同様の測定を
行って、校正のための吸光度（第１校正吸光度と第２校
正吸光度と）を求め、これらの差分を予め記憶された２
つの基準値の差分にほぼ一致させるゲイン校正および一
方の校正吸光度を一方の基準値にほぼ一致させるオフセ
ット校正を行うための各補正係数を決定する。

【０００８】

【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。従来の校正では濃度の異なる、すなわち、吸光度
の異なる２種類の流体についてそれぞれの透過光強度を
校正の度に測定する必要があるので、一方には調製の不
要な常温の純水を用いるにしても、他方には所定濃度に
調製した校正流体を用いる必要がある。従って、校正流
体を所定濃度に調製するために別体の濃度調製装置が必
要となるという難点がある。さらに、例えば、半導体ウ
エハなどの基板を処理する基板処理装置などでは、所定
濃度に調製された処理液を大量に使用するので、大量の
処理液を人手で所定濃度に調製するのは非常に煩雑であ
り、かつ、人体に有害な薬液が含まれている場合もあっ
て非常に危険を伴うという問題点がある。

【０００９】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、校正を容易に行うことができ、かつ、精
度の良い処理液濃度制御方法およびこれを利用した処理
液濃度制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、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。すなわ
ち、請求項１に記載の発明方法は、異なる２状態の校正
流体をそれぞれセルに流通または充填させた状態で、そ
れぞれの透過光強度を光検出器で検出し、それぞれの透
過光強度から求められる吸光度の差分を予め設定した２
つの基準値の差分にほぼ一致させるゲイン校正および一
方の校正流体の透過光強度から求められる吸光度を一方
の基準値にほぼ一致させるオフセット校正を予め行い、
次に、予め記憶されている値であって、所定濃度の流体
（目標濃度流体）を前記セルに流通または充填させた状
態での透過光強度（目標透過光強度）から求められる吸
光度（目標吸光度）と、薬液などを含み、前記目標濃度
流体と同じ濃度を目標値として、基板処理装置にて処理
を行う処理液を前記セルに流通または充填させた状態で
の透過光強度（試料透過光強度）から求められる吸光度
を前記ゲイン校正およびオフセット校正により補正した
吸光度（試料吸光度）との差分に基づき、前記処理液に
薬液や溶媒を補充して前記処理液の濃度を前記目標濃度
流体の濃度に一致させる処理液濃度制御方法において、
前記ゲイン校正およびオフセット校正は、同一濃度で異
なる温度の校正流体を利用して行われることを特徴とす
るものである。

【００１１】請求項２に記載の発明装置は、薬液などを
含み基板処理装置にて処理を行う処理液の透過光強度
（試料透過光強度）と、基準となる透過光強度（参照透
過光強度）とを測定し、これらの比の対数値である吸光
度（試料吸光度）に基づいて前記処理液の濃度を制御す
る装置であって、所定光路長を有するセルと、一定の吸
光度を有する参照媒体と、前記セル中の流体の温度を調
整する温調手段と、前記セルと前記参照媒体に光を照射
し、それぞれの透過光強度を検出する透過光強度検出手
段と、前記透過光強度検出手段を介して、所定濃度の流
体（目標濃度流体）を前記セルに流通または充填させた
状態での透過光強度（目標透過光強度）と、前記セルに
校正流体を流通または充填させ、温調手段を介して前記
校正流体の温度を所定温度とした状態での前記セルの透
過光強度（第１校正透過光強度）と、前記校正流体を前
記セルに流通または充填させ前記温調手段を介して前記
校正流体の温度を前記温度とは変えた状態での前記セル
の透過光強度（第２校正透過光強度）と、前記目標濃度
流体と同じ濃度を目標値とする処理液を前記セルに流通
または充填させた状態での透過光強度（試料透過光強
度）とをそれぞれ前記参照媒体の透過光強度（参照透過
光強度）とともに測定する測定制御手段と、前記測定制
御手段により測定された前記目標透過光強度、第１、第
２校正透過光強度及び試料透過光強度とこれら透過光強
度とともに測定された参照透過光強度との比の対数値で
あるそれぞれの吸光度を算出する吸光度算出手段と、前
記吸光度算出手段によって算出される前記目標透過光強
度と参照透過光強度の比の対数値である吸光度（目標吸
光度）を予め格納する目標吸光度格納手段と、前記吸光
度算出手段によって算出される、前記第１校正透過光強
度と参照透過光強度との比の対数値である吸光度（第１
校正吸光度）及び前記第２校正透過光強度と参照透過光
強度との比の対数値である吸光度（第２校正吸光度）
と、予め設定されている基準値（第１基準吸光度、第２
基準吸光度）とから校正係数（ゲイン校正係数、オフセ
ット校正係数）を求める校正手段と、前記吸光度算出手
段によって算出される、前記処理液の透過光強度と参照
透過光強度の比の対数値である吸光度を前記ゲイン校正
係数およびオフセット校正係数によって補正した、吸光
度（試料吸光度）を求める吸光度補正手段と、前記目標
吸光度と前記試料吸光度との差分に応じて、前記処理液
に薬液や溶媒を補充する供給手段と、を備えたことを特
徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項１に
記載の発明方法は、流体の温度が変化すれば一般的にそ
の吸光度はそれに応じて変位するという特性を利用して
いる。すなわち、校正流体の温度を変えることによっ
て、その吸光度が変位するので、２つの異なる温度にお
ける校正流体の吸光度の差分を予め設定した２つの基準
値の差分にほぼ一致させるゲイン校正および１種の温度
における校正流体の吸光度を一方の基準値にほぼ一致さ
せるオフセット校正を流体の濃度を変えずに行なうこと
ができる。

【００１３】請求項２に記載の発明装置は、まず、濃度
調製の目標値を設定する。すなわち、測定制御手段によ
って所定濃度の流体（目標濃度流体）をセルに流通また
は充填させた状態での透過光強度（目標透過光強度）と
ともに、参照媒体の透過光強度（参照透過光強度）が透
過光強度測定手段を介して測定され、吸光度算出手段に
よって、この目標透過光強度と参照透過光強度とからこ
れら２つの透過光強度の比の対数値である吸光度（目標
吸光度）が算出され、算出された目標吸光度は目標吸光
度格納手段に予め格納される。

【００１４】次に、校正を次のように行う。測定制御手
段によって、セルに流体（校正流体）を流通または充填
させ温調手段を介して校正流体の温度を所定温度とした
状態でのセルの透過光強度（第１校正透過光強度）が参
照媒体の参照透過光強度とともに透過光強度検出手段を
介して測定され、測定された第１校正透過光強度及び参
照透過光強度に基づき吸光度算出手段によってこれら２
つの透過光強度の比の対数値である吸光度（第１校正吸
光度）が算出される。さらに、測定制御手段によって温
調手段を介して校正流体の温度を前記温度とは変えた状
態でのセルの透過光強度（第２校正透過光強度）が参照
媒体の参照透過光強度とともに透過光強度検出手段を介
して測定され、測定された第２校正透過光強度及び参照
透過光強度に基づき吸光度算出手段によってこれら２つ
の透過光強度の比の対数値である吸光度（第２校正吸光
度）が算出される。こうして吸光度算出手段によって算
出された第１校正吸光度及び第２校正吸光度と、予め設
定されている基準値（第１基準吸光度、第２基準吸光
度）とから、校正手段によって校正係数（ゲイン校正係
数、オフセット校正係数）が求められる。このように、
校正流体の温度を変えるだけで校正係数を求めることが
できるので、校正流体を所定濃度に調製するための濃度
調製装置などが不要である。

【００１５】そして基板処理装置にて処理を行う処理液
の濃度を制御する際には、次のように動作する。前記目
標濃度流体と同じ濃度を目標値とする処理液をセルに流
通または充填させた状態での透過光強度（試料透過光強
度）が参照媒体の透過光強度（参照透過光強度）ととも
に測定制御手段によって透過光強度検出手段を介して測
定される。これら２つの透過光強度の比の対数値である
吸光度が、校正手段により求められたゲイン校正係数、
オフセット校正係数に基づき吸光度補正手段によって補
正されて、試料吸光度が決定される。したがってセルの
汚れに起因する透過率の低下等の影響を除去できて、正
確に試料吸光度を求めることができる。そして、目標吸
光度とこの試料吸光度との差分に応じて供給手段により
処理液に薬液や溶媒が補充されて濃度制御が行なわれ
る。上記のように濃度制御を行なうことにより、前記目
標吸光度の測定時に比べて光源の経時変化などにより入
射光強度が低下して同一濃度の処理液であっても吸光度
が異なるといった誤差の要因を抑制することができる。

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を、
従来法と比較しながら説明し、従来法と同じ結果が得ら
れることを証明する。

【００１６】まず、図１を参照して、従来法および本実
施例の濃度制御方法について説明する。図１は、透過光
強度検出部２０の概略構成を示すブロック図である。一
つの光源１０からの光は、分岐して一方は所定光路長ｄ
を有する試料セル１２へ照射され、他方は試料セル１２
と同じ光路長ｄを有する参照セル１４へ照射される。こ
れらの試料セル１２および参照セル１４を透過した光の
強度は、それぞれ光検出器１６および光検出器１８によ
って検出され、透過光強度に応じた出力値を得る。

【００１７】従来法 （１）基準値設定 まず、校正の基準となる基準値を設定するため、予め適
当な条件（標準状態）下で以下の測定を行う。

【００１８】目標温度ｔ₁において、基準濃度（通常は
濃度ゼロ即ち純水のみ）および濃度Ｃの流体をそれぞれ
調製する。濃度Ｃは後述の目標濃度Ｃ_Tと同じとしても
よい。得られた異なる２流体の試料透過光強度Ｉ_S1（第
１基準透過光強度），Ｉ_SC（第２基準透過光強度）と、
これらとともに測定された参照透過光強度Ｉ_R1、Ｉ_RCと
のそれぞれの比の対数値すなわち吸光度（第１基準吸光
度Ａ₁＝−log（Ｉ_S1／Ｉ_R1）および第２基準吸光度Ａ_C
＝−log（Ｉ_SC／Ｉ_RC））を求める。そして、これらの
値を校正の基準となる基準値として記憶する。これらの
吸光度はLambert-Beerの法則により、次式で表現でき
る。 Ａ₁＝β・α_W1・Ｃ_W＋γ Ａ_C＝β・α_W1・Ｃ_W＋β・α・Ｃ＋γ ここで、αは薬液の吸光係数、α_W1は純水の温度ｔ₁に
おける吸光係数、Ｃ_Wは純水の濃度（常に一定と考えら
れる）であり、これらは測定系に無関係で、流体の状態
によって決まる量である。また、βは光路長を含めた測
定系の感度の係数、γは測定系の汚れ等により常に測定
値に含まれる定数であり、これらは流体に無関係で、測
定系の状態によって決まる量である。

【００１９】（２）目標値設定 同じく標準状態において、目標濃度Ｃ_Tかつ目標温度ｔ₁
に調製された流体（目標濃度流体）を試料セル１２に流
通させ、この状態での透過光強度と参照透過光強度とを
測定する。これらの比の対数値を目標吸光度Ａ_T として
設定しておく。

【００２０】（３）校正 次に実際の使用状態での装置において、基準値設定と同
じく、目標温度ｔ₁において、基準濃度（通常は濃度ゼ
ロ即ち純水のみ）および濃度Ｃの流体をそれぞれ調製す
る。得られた異なる２流体の試料透過光強度Ｉ_S1’（第
１校正透過光強度），Ｉ_SC’（第２校正透過光強度）
と、これらとともに測定された参照透過光強度Ｉ_R1’、
Ｉ_RC’とから、基準値設定と同様それぞれの比の対数値
すなわち吸光度（第１校正吸光度Ａ₁ ’＝−log
（Ｉ_S1’／Ｉ_R1’）および第２校正吸光度Ａ_C’＝−log
（Ｉ_SC’／Ｉ_RC’））を求める。一般にこれら透過光強
度の値は、標準状態とは異なっており、次式で表現でき
る。 Ａ₁'＝β'・α_W1・Ｃ_W＋γ' Ａ_C ^' ＝β'・α_W1・Ｃ_W＋β'・α・Ｃ＋γ' ここでβ'およびγ'は前記βおよびγのその測定時点に
おける値であり、βおよびγと同じく流体に無関係で、
測定系の状態によって決まる量である。次にこれらの値
から次の式によってその測定時点におけるゲイン校正係
数Ｇおよびオフセット校正係数Ｚを求める。

【００２１】 ゲイン校正係数 Ｇ＝（Ａ_C−Ａ₁ ）／（Ａ_C ’−Ａ₁'） ＝β・α・Ｃ／β'・α・Ｃ ＝β／β' オフセット校正係数 Ｚ＝Ｇ・Ａ₁'−Ａ₁ ＝β（β'・α_W1・Ｃ_W＋γ'）／β'−β・α_W1・Ｃ_W−γ ＝β（γ'−γ）／β'

【００２２】この求められたゲイン校正係数Ｇおよびオ
フセット校正係数Ｚは、測定系の状態の変化分を補正す
るための係数であり、装置の現測定時点における吸光度
を、基準値設定処理時（標準状態）における吸光度に補
正するための係数である。この求められた校正係数Ｇ、
Ｚを用いて、以下のように流体の濃度調整を行なう。 （４）濃度制御 薬液などを含む処理液を試料セル１２に流通させ、この
とき測定される試料透過光強度Ｉ_S’と、参照セル１４
の参照透過光強度Ｉ_R’とから吸光度Ａ_S’＝−ｌｏｇ
（Ｉ_S’／Ｉ_R’）を求める。Ａ_S’は次式で表現でき
る。 Ａ_S ’＝β・'α_W1・Ｃ_W＋β'・α・Ｃ_S＋γ' これを前記ゲイン校正係数Ｇおよびオフセット校正係数
Ｚで補正すると こうして得られた吸光度Ａ_Sは、標準状態における試料
吸光度に等しく、この処理により、標準状態における試
料吸光度に補正されたことになる。さらに、目標値設定
で設定された目標吸光度Ａ_T と、試料吸光度Ａ_S との差
分に応じて薬液などを処理液に補充する。吸光度は、濃
度に関連する値であるので、両吸光度の差分が零となる
ように薬液などを補充することにより、処理液の濃度を
目標濃度に一致させることができる。

【００２３】本発明による方法 （１）基準値設定 まず、校正の基準となる基準値を設定するため、予め適
当な条件（標準状態）下で以下の測定を行う。ここで
は、一例として試料セル１２に流通する流体（校正流
体）として純水を使用する。さらに参照セル１４には、
ほぼ一定温度（常温）に保たれた純水が充填されてい
る。一般的に流体にはその吸光係数に温度依存性があ
り、例えば純水の場合、波長2210nm付近の赤外域および
波長290nm付近の紫外域において温度の上昇に伴って吸
光係数は減少する。これにより試料セル１２を流通する
純水の温度を上昇させると、光検出器１６に入射される
試料透過光強度Ｉ_S は、図２の模式図に示すように右上
がりのグラフとなる。ここでは純水の温度をｔ₁ ，ｔ₂
に変え、これにより光検出器１６に入射される試料透過
光強度Ｉ_S は、それぞれＩ_S1、Ｉ_S2となる。

【００２４】純水の温度を変えることにより得られた異
なる２流体の試料透過光強度Ｉ_S1（第１基準透過光強
度）、Ｉ_S2（第２基準透過光強度）と、これらとともに
測定された参照透過光強度Ｉ_R1、Ｉ_R2とのそれぞれの比
の対数値すなわち吸光度（第１基準吸光度Ａ₁＝−ｌｏ
ｇ（Ｉ_S1／Ｉ_R1）および第２基準吸光度Ａ₂＝−ｌｏｇ
（Ｉ_S2／Ｉ_R2））を求める。そして、これらの値を校正
の基準となる基準値として記憶する。これらの吸光度は
Lambert-Beerの法則により、次式で表現できる。 Ａ₁＝β・α_W1・Ｃ_W＋γ Ａ₂＝β・α_W2・Ｃ_W＋γ ここでα_W2は純水の温度ｔ₂における吸光係数である。

【００２５】（２）目標値設定 同じく標準状態において、目標濃度Ｃ_Tかつ目標温度ｔ₁
に調製された流体（目標濃度流体）を試料セル１２に流
通させ、この状態での透過光強度と参照透過光強度とを
測定する。これらの比の対数値を目標吸光度Ａ_T として
設定しておく。

【００２６】（３）校正 次に実際の使用状態での装置において、基準値設定と同
じく、まず、校正流体である純水の温度をｔ₁，ｔ₂に調
整し、異なる２流体の試料透過光強度Ｉ_S1’（第１校正
透過光強度）、Ｉ_S2’（第２校正透過光強度）を光検出
器１６で検出するとともに、参照セル１４の参照透過光
強度Ｉ_R1’Ｉ_R2’を光検出器１８で検出する。基準値設
定と同様それぞれの比の対数値すなわち吸光度（第１校
正吸光度Ａ₁’＝−ｌｏｇ（Ｉ_S1’／Ｉ_R1’）および第
２校正吸光度Ａ₂’＝−ｌｏｇ（Ｉ_S2’／Ｉ_R2’））を
求める。一般にこれら吸光度の値は、標準状態とは異な
っており、次式で表現できる。 Ａ₁'＝β'・α_W1・Ｃ_W＋γ' Ａ₂'＝β'・α_W2・Ｃ_W＋γ' 次にこれらの値から次の式によってその測定時点におけ
るゲイン校正係数Ｇおよびオフセット校正係数Ｚを求め
る。

【００２７】 ゲイン校正係数 Ｇ＝（Ａ₂ −Ａ₁ ）／（Ａ₂'−Ａ₁'） ＝（β（α_W2−α_W1）Ｃ_W ）／（β' （α_W2−α_W1）Ｃ_W ） ＝β／β' オフセット校正係数 Ｚ＝Ｇ・Ａ₁'−Ａ₁ ＝β（β'・α_W1・Ｃ_W＋γ'）／β'−β・α_W1・Ｃ_W−γ ＝β（γ'−γ）／β'

【００２８】これらの校正係数の計算結果はいずれも従
来法で得られる結果と一致する。従って本発明による校
正方法で従来法に代用できることは明らかである。

【００２９】この求められた校正係数Ｇ、Ｚに基づい
て、以下のように流体の濃度調整を行う。 （４）濃度制御 薬液などを含む処理液を試料セル１２に流通させ、この
とき測定される試料透過光強度Ｉ_S’と、参照セル１４
の参照透過光強度Ｉ_R’とから吸光度Ａ_S’＝−ｌｏｇ
（Ｉ_S’／Ｉ_R’）を求める。Ａ_S’は次式で表現でき
る。 Ａ_S ' ＝β'・α_W1・Ｃ_W＋β'・α・Ｃ_S＋γ' これを前記ゲイン校正係数Ｇおよびオフセット校正係数
Ｚで補正すると こうして得られた吸光度Ａ_Sは、標準状態における試料
吸光度に等しく、この処理により、標準状態における試
料吸光度に補正されたことになる。さらに、目標値設定
で設定された目標吸光度Ａ_T と、試料吸光度Ａ_S との差
分に応じて薬液などを処理液に補充する。吸光度は、濃
度に関連する値であるので、両吸光度の差分が零となる
ように薬液などを補充することにより、処理液の濃度を
目標濃度に一致させることができる。

【００３０】なお、上述の説明ではオフセット校正係数
を求めるに際して、第１校正吸光度Ａ₁ ’と第１基準吸
光度Ａ₁ との差分を求めていたが、本発明ではこれに限
らず、第２校正吸光度Ａ₂ ’と第２基準吸光度Ａ₂ との
差分を求めても良い。

【００３１】次に上記の流体濃度制御方法を利用した流
体濃度制御装置について説明する。図３は、流体濃度制
御装置の一例である基板処理装置の概略構成を示したブ
ロック図である。

【００３２】図中、符号１はオーバーフロー式の処理槽
である。この処理槽１は、半導体ウエハを複数枚収納し
た図示しないウエハキャリアが浸漬される処理槽本体１
₁ と、その周囲に配設されて処理槽本体１₁ から溢れた
処理液を滞留するためのオーバーフロー部１₂ とから構
成されている。この処理槽１には、純水供給配管２によ
って純水が所定圧力で供給される。この供給量は処理槽
本体１₁へは開閉弁Ｖ₁₁の開閉によって、またオーバー
フロー部１₂へは開閉弁Ｖ₁₂の開閉によって調節される
ようになっている。また、処理槽１には、薬液タンク３
から薬液供給配管４を介して薬液が供給される。この供
給量は処理槽本体１₁へは開閉弁Ｖ₂₁の開閉によって、
またオーバーフロー部１₂へは開閉弁Ｖ₂₂の開閉によっ
て調節されるようになっている。

【００３３】さらにオーバーフロー部１₂ には、滞留し
ている処理液を循環させるための処理液供給配管５の一
端側が配設されており、これには処理液を循環させるた
めのポンプ６と、循環している処理液を所定温度に加熱
するためのヒーター７と、処理液の温度を測定するため
の温度センサ８と、循環している処理液中のパーティク
ルなどを除去するためのフィルタ９と、所定光路長ｄを
有する試料セル１２とが配設されており、その他端側が
処理槽本体１₁ の底部に接続されている。

【００３４】試料セル１２には、ハロゲンランプなどの
光源１０からの光が光分岐部１１によって２方向に分岐
され、その一方が照射される。また、他方は純水を充填
した光路長ｄを有する参照セル１４に照射される。試料
セル１２および参照セル１４を透過した光は、それぞれ
光検出器１６および光検出器１８に照射されるようにな
っている。参照セル１４は、一定の吸光係数を有するも
のであれば種々のもので代用することができる。なお、
光源１０と、光分岐部１１と、試料セル１２と、参照セ
ル１４と、光検出器１６，１８とは透過光強度検出部２
０を構成している。この透過光強度検出部２０は、本発
明における透過光強度検出手段に相当し、参照セル１４
は、参照媒体に相当する。

【００３５】光検出器１６、１８によって出力された透
過光強度に応じた信号は、濃度制御部３０に与えられ
る。この濃度制御部３０を機能的に大別すると、測定制
御部３１、温調部３２、目標吸光度格納部３３、校正部
３４、吸光度算出部３５、吸光度補正部３６、供給量制
御部３７に分けられる。なお、温調部３２とヒーター７
および温度センサ８とは本発明における温調手段に、目
標吸光度格納部３３は目標吸光度格納手段に、校正部３
４は校正手段に、吸光度算出部３５は吸光度算出手段
に、吸光度補正部３６は吸光度補正手段にそれぞれ相当
する。また、供給量制御部３７と開閉弁Ｖ₁₁、Ｖ₁₂、Ｖ
₂₁、Ｖ₂₂とは本発明における供給手段に相当する。

【００３６】測定制御部３１は、透過光強度検出部２０
の光検出器１６によって試料セル１２を透過した光の強
度に応じた出力信号を入力され、また、光検出器１８に
よって参照セル１４を透過した光の強度に応じた出力信
号を入力される。さらに、温調部３２を介して、処理液
供給配管５を流通している処理液などの流体の温度を所
定温度に調整する。この測定制御部３１は、本発明の測
定制御手段に相当する。

【００３７】この基板処理装置では、所定温度／所定濃
度に調製した処理液によって半導体ウェハの処理を行う
が、この処理液を『目標濃度処理液』（目標濃度流体）
とし、測定制御部３１は、この目標濃度処理液を試料セ
ル１２に流通させた状態での透過光強度（目標透過光強
度）を透過光強度検出部２０を介して測定するともに、
参照セル１４の透過光強度（参照透過光強度）を測定す
る。これらの透過光強度の比の対数（目標吸光度）が吸
光度算出部３５によって求められ、求められた目標吸光
度が目標吸光度格納部３３に格納される。また、測定制
御部３１は、試料セル１２に純水（第１校正流体）を流
通させ、温調部３２を介して純水の温度を、例えば２０
℃に調整する。この状態で、試料セル１２の純水の透過
光強度（第１校正透過光強度）と参照セル１４の参照透
過光強度を透過光強度検出部２０を介して測定し、吸光
度算出部３５によって吸光度（第１校正吸光度）が求め
られる。さらに、測定制御部３１は、純水の温度を例え
ば７０℃に調整して試料セル１２に流通される純水（第
２校正流体）の透過光強度（第２校正透過光強度）と参
照セル１４の参照透過光強度を透過光強度検出部２０を
介して測定し、吸光度算出部３５によって吸光度（第２
校正吸光度）が求められる。また、目標濃度処理液と同
じ濃度を目標値とする（実際に半導体ウエハなどの基板
を処理する）処理液を処理液供給配管５に供給し、この
時の透過光強度（試料透過光強度）と参照透過光強度を
透過光強度検出部２０を介して測定する。

【００３８】校正部３４は、測定制御部３１によって測
定されて吸光度算出部３５によって算出された第１校正
透過光強度と参照透過光強度との比の対数である第１校
正吸光度と、第２校正透過光強度と参照透過光強度との
比の対数である第２校正吸光度と、予め設定されている
基準値（第１、第２基準吸光度）とからゲイン校正係数
およびオフセット校正係数を求める。

【００３９】吸光度算出部３５は、上述の通り、測定制
御部３１から目標透過光強度、第１、第２校正透過光強
度及び試料透過光強度をそれぞれその参照透過光強度と
ともに入力され、それぞれこれらの透過光強度と参照透
過光強度との比から各吸光度（目標吸光度、第１、第２
吸光度及び試料透過光強度に係る一次的な吸光度）を算
出する。

【００４０】吸光度補正部３６は、吸光度算出部３５で
算出された試料に係る一次的な吸光度を校正部３４で求
められたゲイン校正係数およびオフセット校正係数で補
正して、これを処理液の吸光度（試料吸光度）とする。

【００４１】供給量制御部３７は、吸光度補正部３６か
ら試料吸光度、目標吸光度格納部３３から目標濃度処理
液の吸光度である目標吸光度を入力される。そして、こ
の両吸光度の差分に応じて、純水供給配管２の開閉弁Ｖ
₁₂または薬液供給配管４の開閉弁Ｖ₂₂を開閉して処理液
の濃度を目標濃度処理液の濃度に近づける。

【００４２】次に、図４のフローチャートを参照して、
校正を行う際の基準となる値を求める処理（基準値設定
処理）について説明する。この処理は一般的に装置を実
際に使用する現場以外で一度だけ行われるものである。

【００４３】ステップＲ１では、校正流体としての純水
を試料セル１２に流通させる。

【００４４】ステップＲ２では、純水の温度をｔ₁ （２
０℃）に調整する（第１校正流体）。

【００４５】ステップＲ３では、試料セル１２の透過光
強度Ｉ_C1（第１基準透過光強度）とともに参照セル１４
の透過光強度Ｉ_R1を測定する。

【００４６】ステップＲ４では、Ｉ_C1およびＩ_R1から吸
光度（第１基準吸光度）Ａ₁＝−ｌｏｇ（Ｉ_C1／Ｉ_R1）
を求める。

【００４７】ステップＲ５では、純水の温度をｔ₂ （７
０℃）に調整する（第２校正流体）。

【００４８】ステップＲ６では、ステップＲ３と同様に
試料セル１２の透過光強度Ｉ_C2（第２基準透過光強度）
とともに参照セル１４の透過光強度Ｉ_R2を測定する。

【００４９】ステップＲ７では、ステップＲ４と同様に
Ｉ_C2およびＩ_R2から吸光度（第２基準吸光度）Ａ₂ ＝−
ｌｏｇ（Ｉ_C2／Ｉ_R2）を求める。

【００５０】以上のステップＲ１〜ステップＲ７によっ
て、校正の際の２つの基準値Ａ₁ ，Ａ₂ が設定される。

【００５１】図５を参照する。このフローチャートは、
目標濃度処理液の吸光度（目標吸光度）を求める処理で
ある。この処理は前述の基準値設定処理と同じ条件下で
行われる。なお、この処理だけは濃度既知の薬液を実際
に調製する必要があるが、この処理は一般的に装置を実
際に使用する現場以外で一度だけ行われるものであり、
流体の量も多量を要しないので負担にならない。

【００５２】ステップＯ１では、目標濃度処理液を試料
セル１２に流通させる。この目標濃度処理液は、上述し
たように図示しない濃度調製装置によって、予め目標温
度及び目標濃度Ｃ_Tに調製されているものとする。

【００５３】ステップＯ２では、試料セル１２の透過光
強度（目標透過光強度）Ｉ_T とともに参照セル１４の透
過光強度（参照透過光強度）Ｉ_R を測定し、さらに、目
標透過光強度Ｉ_T と参照透過光強度Ｉ_R との比の対数
（目標吸光度）Ａ_T を求める（ステップＯ３）。そし
て、この目標吸光度Ａ_Tを目標吸光度格納部３３に格納
する（ステップＯ４）。

【００５４】以上のステップＯ１〜ステップＯ４によっ
て、濃度に関連する目標吸光度を設定する。

【００５５】次に校正処理を図６を参照して説明する。
この校正処理は、上述した基準値設定処理（図４）と処
理内容的には同様である。

【００５６】ステップＣ１では、校正流体としての純水
を試料セル１２に流通させる。そして、この純水の温度
を、基準値設定処理で設定した温度と同じ温度ｔ₁ （２
０℃）に保持し（ステップＣ２）、試料セル１２の透過
光強度Ｉ_C1’（第１校正透過光強度）と参照セル１４の
透過光強度（参照透過光強度）Ｉ_R1’を測定する（ステ
ップＣ３）。そしてＩ_C1’およびＩ_R1’から吸光度
Ａ₁’（第１校正吸光度）＝−ｌｏｇ（Ｉ_C1’／
Ｉ_R1’）を求める（ステップＣ４）。

【００５７】ステップＣ５では、純水の温度を基準値設
定処理で設定した温度と同じ温度ｔ₂ に調整する。そし
て試料セル１２の透過光強度Ｉ_C2’（第２校正透過光強
度）と参照セル１４の透過光強度（参照透過光強度）Ｉ
_R2’を測定し（ステップＣ６）、ステップＣ４と同様に
吸光度（第２校正吸光度）Ａ₂’＝−ｌｏｇ（Ｉ_C2’／
Ｉ_R2’）を求める（ステップＣ７）。

【００５８】ステップＣ８では、ステップＣ４で測定し
た第１校正吸光度Ａ₁’と、ステップＣ７で測定した第
２校正吸光度Ａ2 ’との差分を求める。この差分と、基
準値設定処理で求めた第１基準吸光度Ａ₁と第２基準吸
光度Ａ₂の差分との比を求め、この比をゲイン校正係数
Ｇとする（ステップＣ９）。また、第１基準吸光度Ａ₁
と第１校正吸光度Ａ₁’との差分を求め、これをオフセ
ット吸光係数Ｚとする（ステップＣ１０）。このゲイン
校正係数Ｇおよびオフセット校正係数Ｚは、測定系の状
態の変化分を補正するための係数であり、装置の現時点
における吸光度を、基準値設定処理時（標準状態）にお
ける吸光度に補正するための係数である。

【００５９】この基準値設定処理、目標吸光度設定処
理、および校正処理の後、半導体ウエハのなどの基板を
処理するための処理液の濃度を制御することができるよ
うになる。次に、この処理液の濃度制御処理について、
図７のフローチャートを参照して説明する。

【００６０】ステップＳ１では、目標濃度Ｃ_Tを目標値
とする処理液を混合して供給する。具体的には、開閉弁
Ｖ₁₁および開閉弁Ｖ₂₁を開いて薬液と純水とを適当量混
合する。さらに、温調部３２とヒーター７および温度セ
ンサ８を制御して目標温度に処理液を調整する。

【００６１】ステップＳ２では、試料セル１２の透過光
強度（試料透過光強度）Ｉ_S と、参照セル１４の透過光
強度（参照透過光強度）Ｉ_R とを測定制御部３１が測定
する。

【００６２】ステップＳ３では、ステップＳ２で測定さ
れた試料透過光強度Ｉ_S と参照透過光強度Ｉ_R とから吸
光度算出部３５で吸光度を求め、これを校正部３４で求
められたゲイン校正係数Ｇおよびオフセット校正係数Ｚ
により吸光度補正部３６で補正し、これを処理液の吸光
度（試料吸光度）Ａ_S とする。この処理により、標準状
態で測定した目標吸光度Ａ_Tと試料吸光度との比較が可
能となる。

【００６３】ステップＳ４では、供給量制御部３７にお
いて、ステップＳ３で求められた処理液の試料吸光度Ａ
_S と、処理液の濃度の目標値である目標吸光度Ａ_T （図
５を参照）とを比較して処理を分岐する。両吸光度
Ａ_S ，Ａ_T とが等しい場合、すなわち、処理液の濃度が
基準処理液の濃度に等しい場合はステップＳ２へ分岐
し、異なる場合は、ステップＳ５へと分岐する。

【００６４】ステップＳ５では、供給量制御部３７にお
いて、試料吸光度Ａ_Sと目標吸光度Ａ_Tとの差分に応じ
て、純水か薬液のどちらか一方を処理液に補充する。具
体的には、吸光度補正部３６からの試料吸光度Ａ_S と、
目標吸光度格納部３３からの目標吸光度Ａ_T との差分に
応じて開閉弁Ｖ₁₂ または開閉弁Ｖ₂₂ を開閉することに
よって行われる。この濃度に関連する吸光度の差分に基
づいて、薬液や純水を処理液に補充することによって、
処理液の濃度が調節される。

【００６５】この基板処理装置において、透過光強度検
出部２０の経時変化（例えば試料セル１２の表面状態変
化など）により、測定される試料吸光度が徐々に変動し
てくる。したがって、例えば処理液の濃度が不変である
にもかかわらず濃度が変化したように検出される。そし
て、余分な薬液または純水が処理液に供給され、処理液
の濃度が目標濃度と異なった濃度に調製されることにな
る。

【００６６】そこで随時、図６で説明した校正処理を行
い、ゲイン校正係数およびオフセット校正係数を適正な
値に設定し直すことで正確な濃度制御処理を行うことが
できる。

【００６７】なお、実施例方法では、試料セルと参照セ
ルとの透過光強度から求められる吸光度に基づいて濃度
制御を行ったが、本発明はこれに限定されることなく、
参照セルを必要としない試料セルのみによる濃度制御方
法にも適用することができる。例えば、光源光度の経時
変化が微小である場合では参照セルなしで参照透過光強
度を一定値として吸光度を求めれば正確に濃度制御を行
うことができる。

【００６８】また、試料セルと参照セルの透過光強度の
検出にそれぞれ別体の光検出器を用いたが、試料セルと
参照セルの透過光を光選択手段で交互に一つの光検出器
に照射するようにしてもよい。これにより、光検出器の
感度機差および感度の経時変化に起因する透過率の誤差
を抑制することができ、正確に濃度制御を行える。

【００６９】また、実施例方法および装置では、薬液を
１種類としたが、複数の薬液を混合して用いる場合にも
適用することができる。この場合、それぞれの薬液が光
吸収をする波長の光を、薬液の種類の数だけ設定し、そ
れぞれ測定すればよく、吸光度計算、校正係数等もそれ
ぞれの薬液について求めることができる。

【００７０】また、実施例装置は、基板処理装置を例に
採って説明した。

【００７１】また、校正流体として純水を例に説明した
が、これに限定されることなく、例えば、アルコールな
どを利用することも可能である。さらに、液体だけに限
定される。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明方法によれば、校正流体の温度を変える
だけで透過光強度すなわち吸光度を変位させることがで
きるので、これを利用して２つの異なる温度における校
正流体の吸光度の差分を予め設定した２つの基準値の差
分にほぼ一致させるゲイン校正および１種の温度におけ
る校正流体の吸光度を一方の基準値にほぼ一致させるオ
フセット校正を校正流体の濃度を変えることなく行なう
ことができる。その結果、このような校正を行なうこと
によって長期間にわたって精度よく処理液濃度を制御す
ることができる。

【００７３】請求項２に記載の発明装置によれば、校正
流体の温度を変えるだけで透過光強度、すなわち吸光度
を変位させることができるので、濃度調製装置を必要と
せずに容易に校正を行うことができる。そして試料透過
光強度と参照透過光強度との比から求められる吸光度を
校正係数により補正した吸光度（試料吸光度）を求める
ことにより、セルの汚れやセルの表面状態変化等に起因
する透過率の変化などの影響を除去でき、正確に試料吸
光度を求めることができる。また、目標吸光度の測定時
に比べて光源の経時変化などにより入射光強度が低下し
て同一濃度の流体であっても吸光度が異なるといった誤
差の要因を抑制することができる。そして濃度に関連し
た試料吸光度と目標吸光度との差分に応じて、供給手段
は処理液に薬液や溶媒を補充するので、正確に濃度制御
ができる。さらに、定期的に校正を行うことによって長
期にわたって正確に処理液を濃度制御ができる。

【００７４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施例に係る透過光強度検出部
の概略構成を示すブロック図である。

【図２】流体の吸光係数の温度依存性の説明に供する図
である。

【図３】本発明の１つの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４】基準値設定処理を示すフローチャートである。

【図５】目標吸光度設定処理を示すフローチャートであ
る。

【図６】校正処理を示すフローチャートである。

【図７】濃度制御処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ … 処理槽 ２ … 純水供給配管 ３ … 薬液タンク ４ … 薬液供給配管 ５ … 処理液循環配管 １０ … 光源 １１ … 光分岐部 １２ … 試料セル １４ … 参照セル １６，１８ … 光検出器 ２０ … 透過光強度検出部 ３０ … 濃度制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる２状態の校正流体をそれぞれセル
   に流通または充填させた状態で、それぞれの透過光強度
   を光検出器で検出し、それぞれの透過光強度から求めら
   れる吸光度の差分を予め設定した２つの基準値の差分に
   ほぼ一致させるゲイン校正および一方の校正流体の透過
   光強度から求められる吸光度を一方の基準値にほぼ一致
   させるオフセット校正を予め行い、 次に、予め記憶されている値であって、所定濃度の流体
   （目標濃度流体）を前記セルに流通または充填させた状
   態での透過光強度（目標透過光強度）から求められる吸
   光度（目標吸光度）と、薬液などを含み、前記目標濃度
   流体と同じ濃度を目標値として、基板処理装置にて処理
   を行う処理液を前記セルに流通または充填させた状態で
   の透過光強度（試料透過光強度）から求められる吸光度
   を前記ゲイン校正およびオフセット校正により補正した
   吸光度（試料吸光度）との差分に基づき、前記処理液に
   薬液や溶媒を補充して前記処理液の濃度を前記目標濃度
   流体の濃度に一致させる処理液濃度制御方法において、 前記ゲイン校正およびオフセット校正は、同一濃度で異
   なる温度の校正流体を利用して行われることを特徴とす
   る処理液濃度制御方法。
2. 【請求項２】 薬液などを含み基板処理装置にて処理を
   行う処理液の透過光強度（試料透過光強度）と、基準と
   なる透過光強度（参照透過光強度）とを測定し、これら
   の比の対数値である吸光度（試料吸光度）に基づいて前
   記処理液の濃度を制御する装置であって、 所定光路長を有するセルと、 一定の吸光度を有する参照媒体と、 前記セル中の流体の温度を調整する温調手段と、 前記セルと前記参照媒体に光を照射し、それぞれの透過
   光強度を検出する透過光強度検出手段と、 前記透過光強度検出手段を介して、所定濃度の流体（目
   標濃度流体）を前記セルに流通または充填させた状態で
   の透過光強度（目標透過光強度）と、前記セルに校正流
   体を流通または充填させ、温調手段を介して前記校正流
   体の温度を所定温度とした状態での前記セルの透過光強
   度（第１校正透過光強度）と、前記校正流体を前記セル
   に流通または充填させ前記温調手段を介して前記校正流
   体の温度を前記温度とは変えた状態での前記セルの透過
   光強度（第２校正透過光強度）と、前記目標濃度流体と
   同じ濃度を目標値とする処理液を前記セルに流通または
   充填させた状態での透過光強度（試料透過光強度）とを
   それぞれ前記参照媒体の透過光強度（参照透過光強度）
   とともに測定する測定制御手段と、 前記測定制御手段により測定された前記目標透過光強
   度、第１、第２校正透過光強度及び試料透過光強度とこ
   れら透過光強度とともに測定された参照透過光強度との
   比の対数値であるそれぞれの吸光度を算出する吸光度算
   出手段と、 前記吸光度算出手段によって算出される前記目標透過光
   強度と参照透過光強度の比の対数値である吸光度（目標
   吸光度）を予め格納する目標吸光度格納手段と、 前記吸光度算出手段によって算出される、前記第１校正
   透過光強度と参照透過光強度との比の対数値である吸光
   度（第１校正吸光度）及び前記第２校正透過光強度と参
   照透過光強度との比の対数値である吸光度（第２校正吸
   光度）と、予め設定されている基準値（第１基準吸光
   度、第２基準吸光度）とから校正係数（ゲイン校正係
   数、オフセット校正係数）を求める校正手段と、 前記吸光度算出手段によって算出される、前記処理液の
   透過光強度と参照透過光強度の比の対数値である吸光度
   を前記ゲイン校正係数およびオフセット校正係数によっ
   て補正した、吸光度（試料吸光度）を求める吸光度補正
   手段と、 前記目標吸光度と前記試料吸光度との差分に応じて、前
   記処理液に薬液や溶媒を補充する供給手段と、 を備えたことを特徴とする処理液濃度制御装置。