JP3537975B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハや
液晶表示パネル用ガラス基板あるいは半導体製造装置用
マスク基板等の基板に処理液を供給することにより、当
該基板に対して洗浄等の処理を施す基板処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このような基板処理装置の一種として、
純水中に薬液を混合させることにより生成した処理液を
処理槽に供給し、この処理液中に基板を浸漬することに
より当該基板を処理するものが知られている。例えば、
特開平７−２２３６９号公報に記載された基板処理装置
は、純水の供給源から処理槽に純水を供給するための純
水供給路と、耐圧密閉構造を有し薬液を貯留する薬液タ
ンクと、この薬液タンク内に圧力を制御された窒素ガス
を供給する窒素ガス供給手段と、薬液タンクから純水供
給路に向けて薬液を導くための薬液の供給経路と、純水
供給路中の純水に薬液を混合させるための薬液導入弁と
を備える。そして、薬液タンク内に窒素ガスを供給する
ことにより薬液タンク内の薬液を加圧した後、薬液導入
弁を開放することにより、純水中に薬液を圧送し、これ
により純水と薬液とを混合している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような基板処理装
置においては、薬液導入弁の流量特性が変化することに
より、純水中に混合される薬液の量が変化し、その結果
処理液の濃度が変化してしまうという問題がある。すな
わち、薬液の圧力や熱膨張の影響を受けて薬液導入弁が
変形した場合等においては、薬液の供給経路において薬
液が受ける圧力損失が変化し、窒素ガスにより加圧され
た薬液の圧力が一定値となるように制御した場合におい
ても、純水中への薬液の供給量は正確には一定とはなら
ない。このため、処理槽に供給される処理液の濃度が不
均一となる。

【０００４】このため、処理槽に供給される処理液の濃
度等を検出し、この検出値の偏差に比例して薬液タンク
に供給する窒素ガスの圧力を増減させることにより、処
理槽に供給される処理液の濃度が目標値となるように制
御することが考えられる。

【０００５】しかしながら、このような制御を行った場
合においては、処理液濃度の目標値に対するオーバシュ
ートが生じ、ハンチング現象により処理液の濃度が安定
するまでに長時間を要するという問題が生ずる。

【０００６】処理液の濃度が不均一となった場合におい
ては、その処理液により処理された基板の品質が低下
し、当該基板により製造される製品の歩留まりを低下さ
せるという問題が生ずる。

【０００７】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、処理液の濃度を速やかに目標濃度に一
致させることにより、基板を精度よく処理することので
きる基板処理装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、純水中に薬液を混合することにより生成した処理液
により基板を処理する基板処理部と、前記基板処理部と
純水の供給源とを接続する供給路と、前記供給路中に配
設され、前記供給路を通過する純水中に薬液を混合して
処理液を生成するための薬液導入弁と、前記供給路にお
ける前記基板処理部と前記薬液導入弁との間に配設さ
れ、前記薬液導入弁で生成され、かつ、そこを通過する
処理液の濃度を検出する濃度検出手段と、前記薬液を貯
留する耐圧密閉構造の薬液タンクと、前記薬液タンク内
に不活性ガスを供給して前記薬液タンク内の薬液を加圧
することにより、薬液を前記薬液タンクから前記薬液導
入弁に圧送する不活性ガス供給手段と、前記不活性ガス
供給手段により前記薬液タンクに供給される不活性ガス
の供給圧力を制御する不活性ガス制御手段と、前記薬液
タンクから前記薬液導入部へ供給される薬液の圧力を検
出する圧力トランスデューサと、前記濃度検出手段によ
る検出値の偏差を圧力補正値へ変換し、この圧力補正値
を圧力補正信号にさらに変換し、予め設定された圧力設
定値に前記圧力補正信号を加算した後前記圧力トランス
デューサにより検出された薬液の圧力値を減算して得た
圧力制御偏差に基づいて前記不活性ガス制御手段を制御
する制御部とを備え、前記制御部は、前記圧力補正値を
圧力補正信号に変換するときの制御則として、前記圧力
補正値に比例して前記不活性ガス制御手段の操作量を決
定する比例動作と、前記圧力補正値の積分に比例して前
記不活性ガス制御手段の操作量を決定する積分動作とを
含むことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、純水中に薬液を
混合することにより生成した処理液により基板を処理す
る基板処理部と、前記基板処理部と純水の供給源とを接
続する供給路と、前記供給路中に配設され、前記供給路
を通過する純水中に薬液を混合して処理液を生成するた
めの薬液導入弁と、前記供給路における前記基板処理部
と前記薬液導入弁との間に配設され、前記薬液導入弁で
生成され、かつ、そこを通過する処理液の濃度を検出す
る濃度検出手段と、前記薬液を貯留する耐圧密閉構造の
薬液タンクと、前記薬液タンク内に不活性ガスを供給し
て前記薬液タンク内の薬液を加圧することにより、薬液
を前記薬液タンクから前記薬液導入弁に圧送する不活性
ガス供給手段と、前記不活性ガス供給手段により前記薬
液タンクに供給される不活性ガスの供給圧力を制御する
不活性ガス制御手段と、前記薬液タンクから前記薬液導
入部へ供給される薬液の圧力を検出する圧力トランスデ
ューサと、前記濃度検出手段による検出値の偏差を圧力
補正値へ変換し、この圧力補正値を圧力補正信号にさら
に変換し、予め設定された圧力設定値に前記圧力補正信
号を加算した後前記圧力トランスデューサにより検出さ
れた薬液の圧力値を減算して得た圧力制御偏差に基づい
て前記不活性ガス制御手段を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記圧力補正値を圧力補正信号に変換す
るとき制御則として、前記圧力補正値に比例して前記不
活性ガス制御手段の操作量を決定する比例動作と、前記
圧力補正値の積分に比例して前記不活性ガス制御手段の
操作量を決定する積分動作と、前記圧力補正値の二重積
分に比例して前記不活性ガス制御手段の操作量を決定す
る二重積分動作とを含むことを特徴とする。請求項３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、前記制御部は、前記圧力制御偏差に対して制御則と
しての比例動作および積分動作を行うことにより前記不
活性ガス制御手段の操作量を決定し、この操作量により
前記不活性ガス制御手段を制御する。請求項４に記載の
発明は、請求項２に記載の基板処理装置において、前記
制御部は、前記圧力制御偏差に対して制御則としての比
例動作および積分動作を行うことにより前記不活性ガス
制御手段の操作量を決定し、この操作量により前記不活
性ガス制御手段を制御する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る基板処
理装置の概要図である。

【００１１】この基板処理装置は、基板Ｗを処理するた
めの基板処理部としての処理槽１と、薬液を貯留する薬
液タンク２と、複数の薬液導入弁９ａ、９ｂ、９ｃ、９
ｄおよび純水供給弁１０を有する薬液混合部３と、薬液
混合部３に純水を供給するための純水供給部４と、処理
槽１と薬液混合部３とを接続する供給路１６ａ中に配設
された濃度センサ５と、濃度フィードバックコントロー
ラ６および圧力フィードバックコントローラ７とから成
る制御部８とを備える。

【００１２】処理槽１は、例えばその材質が石英により
構成され、そこに貯留した処理液中に基板Ｗを浸漬して
処理するものである。この処理槽１の底部には処理槽１
内に処理液を噴出するための多数の噴出孔を穿設した一
対の噴出ノズル１５が配設されており、この一対の噴出
ノズル１５は供給路１６ｂと接続されている。また、処
理槽１の周囲には処理槽１の上端からオーバフローする
処理液を回収するための回収部１７が配設されており、
この回収部１７はドレイン１８と接続されている。

【００１３】薬液タンク２は耐圧密閉構造を有し、窒素
ガス供給源２１と耐食レギュレータ２２を介して接続さ
れている。また、この耐食レギュレータ２２のパイロッ
トポートは電空レギュレータ２３を介して圧縮空気供給
源２４と接続されている。

【００１４】上記耐食レギュレータ２２は、そのパイロ
ットポートに供給される空気の圧力に対応させてそこを
通過する窒素ガスの圧力を制御するものである。また、
上記電空レギュレータ２３は、圧力フィードバックコン
トローラ７から印加される電圧に対応させてそこを通過
する圧縮空気の圧力を制御するものである。これらの耐
食レギュレータ２２および電空レギュレータ２３の作用
により、圧力フィードバックコントローラ７から電空レ
ギュレータ２３に印加する電圧を制御することで、薬液
タンク２に供給される窒素ガスの圧力を制御することが
可能となる。

【００１５】なお、上記のようにレギュレータを２段階
に配置した構成をとるかわりに、窒素ガス供給源２１と
薬液タンク２との間に圧力フィードバックコントローラ
７からの信号を受ける単一の電空レギュレータを配設し
て窒素ガスの圧力を制御することも可能である。但し、
フッ酸等のその蒸気が腐食性を有する薬液を使用する場
合においては、上記のような構成をとることが好まし
い。

【００１６】純水供給部４は、薬液混合部３の純水供給
弁１０と純水供給源１９とを接続する供給路１６ａと、
供給路１６ａ中に配設された純水レギュレータ２０とを
備える。純水供給源１９より供給された純水は、純水レ
ギュレータ２０により一定の圧力に調整され、供給路１
６ａを介して薬液混合部３の純水供給弁１０に供給され
る。

【００１７】濃度センサ５は、供給路１６ｂを通過する
処理液の濃度を検出するためのものである。すなわち、
供給路１６ｂを通過する処理液は純水中に薬液を混合す
ることにより生成されたものであるが、濃度センサ５
は、そこを通過する処理液における純水に対する薬液の
割合（重量パーセント）を検出するものである。この濃
度センサ５としては、例えば、処理液の導電率から処理
液の濃度を検出するものや処理液の光の透過率から処理
液の濃度を検出するものを使用することができる。

【００１８】薬液混合部３は、図２に示すように、本体
４４の内部に直線状の流体通路４５を有する。そして、
この流体通路４５は、純水供給源１９から薬液混合部３
に至る供給路１６ａと、薬液混合部３から処理槽１に至
る供給路１６ｂとに接続されている。供給路１６ａから
供給される純水は、純水供給ポート４７を通って流体通
路４５内に進入する。また、純水供給ポート４７の下流
側には、排液管４９に接続する排液ポート４８が配設さ
れている。これらの純水供給ポート４７および排液ポー
ト４８は、各々純水供給弁１０および排液弁５０により
開閉制御される。なお、図１においては、排液管４９お
よび排液弁５０は、図示を省略している。

【００１９】流体通路４５の内壁には、４個の薬液導入
弁９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの二次側流路が開口してい
る。また、本体４４の側面には薬液導入口４６ａ、４６
ｂ、４６ｃ、４６ｄ（図３においては４６ｄのみ図示し
ている）が形成されている。これらの薬液導入口４６
ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのうち、薬液導入口４６ａ
は、前述した薬液タンク２と接続されており、薬液タン
ク２内の薬液は薬液導入口４６ａを介して流体通路４５
中の純水に混合される。また、他の薬液導入口４６ｂ、
４６ｃ、４６ｄは、各々、図示を省略した他の薬液タン
ク等より成る薬液供給部と接続されており、薬液タンク
２内の薬液とは異なる薬液の供給を受け、その薬液を流
体通路４５中の純水に混合する。

【００２０】なお、この実施の形態においては、薬液導
入口４６ａと接続する薬液タンク２にはフッ化水素が貯
留されている。また、各薬液導入口４６ｂ、４６ｃ、４
６ｄと接続する薬液タンクには、各々、アンモニア、塩
酸、過酸化水素が貯留されている。そして、基板Ｗに対
しフッ酸によるエッチングを行う場合においては、純水
供給弁１０とを開放して薬液混合部３の流体通路４５内
に純水を供給すると共に、薬液導入弁９ａを開放して窒
素ガスにより加圧され圧送された薬液タンク２内のフッ
化水素を流体通路４５内に導入する。同様に、基板Ｗに
対し通常ＳＣ１と呼称される洗浄処理を行う場合におい
ては、純水供給弁１０とを開放して流体通路４５内に純
水を供給すると共に、薬液導入弁９ｂおよび９ｄを開放
してアンモニアと過酸化水素を流体通路４５内に導入す
る。さらに、基板Ｗに対し通常ＳＣ２と呼称される洗浄
処理を行う場合においては、純水供給弁１０とを開放し
て流体通路４５内に温純水を供給すると共に、薬液導入
弁９ｃおよび９ｄを開放して塩酸と過酸化水素を流体通
路４５内に導入する。

【００２１】制御部８は、濃度フィードバックコントロ
ーラ６と圧力フィードバックコントローラ７とから構成
される。

【００２２】濃度フィードバックコントローラ６は、濃
度センサ５の検出信号を受け、圧力フィードバックコン
トローラ７を制御する制御信号としての圧力補正信号を
出力するためのものである。また、圧力フィードバック
コントローラ７は、薬液タンク２から薬液混合部３に供
給される薬液の圧力を検出する圧力トランスデューサ２
５からの検出信号と濃度フィードバックコントローラ６
からの圧力補正信号とを受け、純水中に混合される薬液
の量を制御するためのものである。すなわち、圧力フィ
ードバックコントローラ７は、電空レギュレータ２３に
印加する電圧を制御することにより、電空レギュレータ
２３および耐食レギュレータ２２を介して薬液タンク２
に供給される窒素ガスの圧力を制御し、これにより薬液
混合部３において純水中に混合される薬液の量を制御す
る。

【００２３】これらの濃度フィードバックコントローラ
６および圧力フィードバックコントローラ７は、目標値
から観測量（検出値）を減算した偏差に基づいて制御対
象の操作量を決定するための制御方式として、ＰＩＤ制
御を採用する。このＰＩＤ制御とは、比例動作（Ｐ動
作）、積分動作（Ｉ動作）、微分動作（Ｄ動作）を含む
制御則であり、３項制御とも呼称される。このＰＩＤ制
御は、制御対象の制御量（すなわち制御後の観測量）を
速やかに目標値に近づけることができるという特徴を有
する。

【００２４】すなわち、偏差が小さければ操作量も小さ
く偏差が大きくなればそれに応じて操作量も大きくする
のが妥当であることから、制御則には偏差に比例する項
を含める。これを比例動作（Ｐ動作）という。また、自
己平衡性をもつ制御対象に比例制御のみを行うと、目標
値や外乱のステップ状変化に対して最終的に、定常偏差
（オフセット）と呼称される一定の偏差が残ってしま
う。この定常偏差は、偏差の積分に比例する項を制御則
に含めることで除去することができる。これを積分動作
（Ｉ動作）という。さらに、本実施の形態では偏差の微
分に比例する項も制御則に含める。これを微分動作（Ｄ
動作）という（株式会社朝倉書店発行／ＰＩＤ制御第３
頁参照）。これは一種の予見動作であり、この動作を含
めることによって、偏差の増減の動向を操作量の決定に
反映して制御特性の改善を図ることができる。

【００２５】従って、このＰＩＤ制御を利用し、濃度セ
ンサ５による検出値の偏差に比例して電空レギュレータ
２３に印加する電圧を決定する比例動作と、濃度センサ
５による検出値の偏差の積分に比例して電空レギュレー
タ２３に印加する電圧を決定する積分動作と、さらに濃
度センサ５による検出値の偏差の微分に比例して電空レ
ギュレータ２３に印加する電圧を決定する微分動作とを
含む制御則により処理液の濃度を制御することで、薬液
導入弁９ａの流量特性が変化した場合等においても、処
理液の濃度を速やかに目標濃度に一致させることが可能
となる。

【００２６】以下、濃度フィードバックコントローラ６
および圧力フィードバックコントローラ７からなる制御
部８により、処理液の濃度を制御する動作について説明
する。図３は、上述した濃度フィードバックコントロー
ラ６および圧力フィードバックコントローラ７の機能を
模式的に示すブロック図である。

【００２７】この図に示すように、濃度フィードバック
コントローラ６は、濃度／流量変換部３１と、流量／圧
力変換部３２と、ＰＩＤコントローラ３３とを備える。

【００２８】予め設定された濃度設定値Ｃ１から濃度セ
ンサ５による実際の処理液の濃度のフィードバック値Ｃ
２を減算することにより得られた濃度制御偏差Ｃｈｆｅ
は、濃度／流量変換部３１に入力され、濃度／流量変換
部３１において流量制御偏差Ｑｈｆｅに変換される。こ
の変換時には、薬液混合部３に供給される純水の流量が
参照される。そして、この流量制御偏差Ｑｈｆｅは、流
量／圧力変換部３２に入力され、流量／圧力変換部３２
において圧力補正値Ｐｃに変換される。この圧力補正値
Ｐｃは、ＰＩＤコントローラ３３に入力される。

【００２９】ＰＩＤコントローラ３３においては、比例
動作（Ｐ動作）、積分動作（Ｉ動作）、微分動作（Ｄ動
作）を行うことにより、この圧力補正値Ｐｃに基づいて
圧力補正信号を作成する。

【００３０】すなわち、比例動作（Ｐ動作）において
は、圧力補正値Ｐｃに比例ゲインＫｐｃを乗算し、この
乗算結果を作業用変数ｗｋ０として記憶する。また、積
分動作（Ｉ動作）においては、圧力補正値Ｐｃにサンプ
リング時間Ｔｓを乗算したものを圧力補正値の積分値Ｐ
ｃｉｔに加算して新たな圧力補正値の積分値Ｐｃｉｔと
し、この圧力補正値の積分値Ｐｃｉｔに積分ゲインＫｉ
ｃを乗算したものを先の作業用変数ｗｋ０に加算して新
たな作業用変数ｗｋ０とする。さらに、微分動作（Ｄ動
作）においては、圧力補正値Ｐｃと１サンプリング前の
圧力補正値Ｐｃｏとの差をサンプリング時間Ｔｓで除算
したものに微分ゲインＫｄｃを乗算し、これを先の作業
用変数ｗｋ０に加算して新たな作業用変数ｗｋ０とす
る。また、圧力補正値Ｐｃを圧力補正値Ｐｃｏに変更す
る。ここで作成された作業用変数ｗｋ０は、圧力補正信
号として使用される。

【００３１】圧力フィードバックコントローラ７は、濃
度フィードバックコントローラ６により作成された圧力
補正信号としての作業用変数ｗｋ０を利用して電空レギ
ュレータ２３を制御する制御電圧を作成するためのもの
であり、ＰＩＤコントローラ３４とフィードフォワード
制御部３５とを備える。

【００３２】予め設定された圧力設定値Ｐ１に圧力補正
信号としての作業用変数ｗｋ０を加算して、補正済圧力
設定値Ｐ４を得る。さらにＰ４から圧力トランスデュー
サ２５で検出した薬液タンク２から薬液混合部３に供給
される薬液の圧力値Ｐ２を減算し、圧力制御偏差Ｐｅを
得る。そして、この圧力制御偏差ＰｅはＰＩＤコントロ
ーラ３４に入力される。

【００３３】ＰＩＤコントローラ３４においては、比例
動作（Ｐ動作）、積分動作（Ｉ動作）、微分動作（Ｄ動
作）を行うことにより、圧力制御偏差Ｐｅに基づいて電
空レギュレータ２３を制御する制御電圧の作成に利用さ
れる作業用変数ｗｋ１を作成する。

【００３４】すなわち、比例動作（Ｐ動作）において
は、圧力制御偏差Ｐｅに比例ゲインＫｐを乗算し、この
乗算結果を作業用変数ｗｋ１として記憶する。また、積
分動作（Ｉ動作）においては、圧力制御偏差Ｐｅにサン
プリング時間Ｔｓを乗算したものを圧力制御偏差の積分
値Ｐｉｔに加算して新たな圧力制御偏差の積分値Ｐｉｔ
とし、この圧力制御偏差の積分値Ｐｉｔに積分ゲインＫ
ｉを乗算したものを先の作業用変数ｗｋ１に加算して新
たな作業用変数ｗｋ１とする。さらに、微分動作（Ｄ動
作）においては、圧力制御偏差Ｐｅと１サンプリング前
の圧力制御偏差Ｐｅｏとの差をサンプリング時間Ｔｓで
除算したものに微分ゲインＫｄを乗算し、これを先の作
業用変数ｗｋ１に加算して新たな作業用変数ｗｋ１とす
る。また、圧力制御偏差Ｐｃを圧力制御偏差Ｐｃｏに変
更する。

【００３５】一方、フィードフォワード制御部３５にお
いては、補正済圧力設定値Ｐ４を電空レギュレータ２３
を制御する制御電圧の作成に利用される出力値Ｐ３に変
換する。そして、ＰＩＤコントローラ３４において作成
された作業用変数ｗｋ１と出力値Ｐ３とを加算すること
により、電空レギュレータ２３を制御する制御電圧が作
成される。

【００３６】なお、図３におけるＳＷ１はＰＩＤコント
ローラ３３を動作させるか否かを選択するスイッチであ
り、ＳＷ２はＰＩＤコントローラ３４を動作させるか否
かを選択するスイッチである。スイッチＳＷ１は、処理
液が濃度センサ５を通過していないにもかかわらず濃度
センサ５による濃度のフィードバック値Ｃ２に基づいて
ＰＩＤコントローラ３３が制御動作を行うことを防止す
るため、基板Ｗの処理を開始して処理液が濃度センサ５
を通過しているときのみ閉じられる。また、スイッチＳ
Ｗ２は、基板処理装置の立ち上げ時に、薬液タンク２内
の窒素ガスの圧力を設定圧力値Ｐ１付近まで上昇させた
後に閉じられる。このことにより、タンク圧上昇時に発
生し易いオーバシュートを防止し、設定圧力値Ｐ１への
到達を速めることができる。

【００３７】上述した基板処理装置により基板Ｗを処理
する場合においては、圧力設定値Ｐ１に対応する出力値
Ｐ３を電空レギュレータ２３に印加することにより、耐
食レギュレータ２２を介して窒素ガス供給源２１から薬
液タンク２に供給される窒素ガスの圧力を制御し、薬液
タンク２内の薬液を設定圧力まで加圧する。そして、薬
液混合部３の純水供給弁１０を開放すると共に薬液導入
弁９ａを開放することにより純水中に薬液を混合し、こ
れにより生成された処理液を供給路１６ｂを介して処理
槽１中に供給する。

【００３８】続いて、濃度フィードバックコントローラ
６と圧力フィードバックコントローラ７とから構成され
た制御部８により、濃度センサ５で検出した処理液の濃
度に基づいて電空レギュレータ２３を制御して処理槽１
に供給される処理液の濃度を目標濃度に一致させる。こ
のとき、濃度センサ５による検出値の偏差に比例して電
空レギュレータ２３に印加する電圧を決定する比例動作
と、濃度センサ５による検出値の偏差の積分に比例して
電空レギュレータ２３に印加する電圧を決定する積分動
作と、濃度センサ５による検出値の偏差の微分に比例し
て電空レギュレータ２３に印加する電圧を決定する微分
動作とを含む制御則により処理液の濃度を制御している
ことから、処理液の濃度を速やかに目標濃度に一致させ
ることが可能となる。

【００３９】そして、図示しない基板搬送装置により、
複数の基板Ｗを処理槽１に貯留された処理液中に浸漬し
て基板Ｗの処理を行う。

【００４０】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。図４は、第２実施形態に係る濃度フィードバ
ックコントローラ２６および圧力フィードバックコント
ローラ７の機能を模式的に示すブロック図である。な
お、図３に示す実施形態と同一の部材については、同一
の符号を付して詳細な説明を省略する。

【００４１】この第２実施形態に係る基板処理装置は、
図１および図３に示すＰＩＤコントローラ３３を有する
濃度フィードバックコントローラ６にかえてＰＩＩ² Ｄ
コントローラ５３を有する濃度フィードバックコントロ
ーラ２６を採用した点のみが図１〜３に示す第１実施形
態と異なる。

【００４２】すなわち、第１実施形態に係るＰＩＤコン
トローラ３３においては、比例動作（Ｐ動作）、積分動
作（Ｉ動作）、微分動作（Ｄ動作）を含むＰＩＤ制御を
利用しているが、このＰＩＩ² Ｄコントローラ５３にお
いては、さらに二重積分動作（Ｉ² 動作）を追加してい
る。より具体的には、濃度センサ５による検出値の偏差
に比例して電空レギュレータ２３に印加する電圧を決定
する比例動作と、濃度センサ５による検出値の偏差の積
分に比例して電空レギュレータ２３に印加する電圧を決
定する積分動作と、濃度センサ５による検出値の偏差の
二重積分に比例して電空レギュレータ２３に印加する電
圧を決定する二重積分動作と、濃度センサ５による検出
値の偏差の微分に比例して電空レギュレータ２３に印加
する電圧を決定する微分動作とを含む制御則により処理
液の濃度を制御するものである。

【００４３】ＰＩＩ² Ｄコントローラ５３においては、
図３に示すＰＩＤコントローラ３３と同様、圧力補正値
Ｐｃに基づいて圧力補正信号を作成する。

【００４４】すなわち、比例動作（Ｐ動作）において
は、圧力補正値Ｐｃに比例ゲインＫｐｃを乗算し、この
乗算結果を作業用変数ｗｋ０として記憶する。また、積
分動作（Ｉ動作）においては、圧力補正値Ｐｃにサンプ
リング時間Ｔｓを乗算したものを圧力補正値の積分値Ｐ
ｃｉｔに加算して新たな圧力補正値の積分値Ｐｃｉｔと
し、この圧力補正値の積分値Ｐｃｉｔに積分ゲインＫｉ
ｃを乗算したものを先の作業用変数ｗｋ０に加算して新
たな作業用変数ｗｋ０とする。また、二重積分動作（Ｉ
² 動作）においては、圧力補正値の積分値Ｐｃｉｔにサ
ンプリング時間Ｔｓを乗算したものを圧力補正値の二重
積分値Ｐｃｉｔｔに加算して新たな圧力補正値の二重積
分値Ｐｃｉｔｔとし、この圧力補正値の二重積分値Ｐｃ
ｉｔｔに二重積分ゲインＫｉｉｃを乗算したものを先の
作業用変数ｗｋ０に加算して新たな作業用変数ｗｋ０と
する。さらに、微分動作（Ｄ動作）においては、圧力補
正値Ｐｃと１サンプリング前の圧力補正値Ｐｃｏとの差
をサンプリング時間Ｔｓで除算したものに微分ゲインＫ
ｄｃを乗算し、これを先の作業用変数ｗｋ０に加算して
新たな作業用変数ｗｋ０とする。また、圧力補正値Ｐｃ
を圧力補正値Ｐｃｏに変更する。ここで作成された作業
用変数ｗｋ０は、圧力補正信号として使用される。

【００４５】このＰＩＩ² Ｄコントローラ５３を有する
濃度フィードバックコントローラ２６を使用した場合に
おいては、処理槽１に処理液の供給を開始した直後の過
渡的状態に発生する偏差を、偏差の二重積分に比例する
項を制御則に含めることで除去することができる。従っ
て、このＰＩＩ² Ｄコントローラ５３を有する濃度フィ
ードバックコントローラ２６を使用した場合において
は、ＰＩＤコントローラ３３を有する濃度フィードバッ
クコントローラ６を使用した場合の効果に加え、処理槽
１に処理液の供給を開始した直後の過渡的状態をも含め
て、処理液供給時間全域に亘る処理液濃度の平均値を目
標濃度と一致させることができる。

【００４６】上述した実施の形態においては、純水供給
部１９から薬液混合部３に供給する純水を供給路１６ａ
中に配設した純水レギュレータ２０によって一定の圧力
に制御する場合について説明したが、この純水の圧力を
フィードバック制御によって一定値に維持するようにし
てもよい。但し、この実施の形態においては、処理槽１
に供給される処理液の濃度を濃度センサ５で確認する構
成をとることから、薬液混合部３に供給される純水の圧
力が多少変化した場合であっても、処理液の濃度を一定
に維持することができる。

【００４７】また、上述した実施の形態においては、制
御部８を構成する濃度フィードバックコントローラ６、
２６と圧力フィードバックコントローラ７とを個別に設
け、これらをカスケード接続する場合について説明した
が、これらを一体化した複数入出力構成の制御部を使用
してもよい。また、濃度フィードバックコントローラ
６、２６や圧力フィードバックコントローラ７にかえ
て、同様の機能を実現するファジイ制御やニューラルネ
ットワーク等を利用してもよい。なお、上述した実施の
形態においては、圧力フィードバックコントローラ７も
ＰＩＤ制御を利用しているが、圧力フィードバックコン
トローラ７については他の制御方式を採用してもよい。

【００４８】さらに、上述した実施の形態においては、
基板Ｗとして略円形の半導体ウエハを使用し、この基板
Ｗを処理槽１に貯留された処理液中に浸漬してその処理
を行う基板処理装置にこの発明を適用した場合について
説明したが、処理液を基板Ｗに塗布または噴出して処理
する方式の基板処理装置にこの発明を適用してもよく、
また、液晶表示パネル用ガラス基板あるいは半導体製造
装置用マスク基板等の基板を処理する基板処理装置にこ
の発明を適用してもよい。

【００４９】

【発明の効果】請求項１および請求項３に記載の発明に
よれば、濃度検出手段による検出値の偏差に比例して不
活性ガス制御手段の操作量を決定する比例動作と、濃度
検出手段による検出値の偏差の積分に比例して不活性ガ
ス制御手段の操作量を決定する積分動作とを含む制御則
により薬液を圧送する圧力を制御することから、薬液導
入弁の流量特性が変化した場合等においても、処理液の
濃度を速やかに目標濃度に一致させることが可能とな
り、基板を精度よく処理することができる。

【００５０】請求項２および請求項４に記載の発明によ
れば、濃度検出手段による検出値の偏差に比例して不活
性ガス制御手段の操作量を決定する比例動作と、濃度検
出手段による検出値の偏差の積分に比例して不活性ガス
制御手段の操作量を決定する積分動作と、濃度検出手段
による検出値の偏差の二重積分に比例して不活性ガス制
御手段の操作量を決定する二重積分動作とを含む制御則
により薬液を圧送する圧力を制御することから、薬液導
入弁の流量特性が変化した場合等においても、処理液の
濃度を速やかに目標濃度に一致させることが可能とな
り、さらには、基板処理部に処理液の供給を開始した直
後の過渡的状態をも含めて、処理液供給時間全域に亘る
処理液濃度の平均値を目標濃度と一致させることができ
る。このため、基板をより精度よく処理することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板処理装置の概要図である。

【図２】薬液混合部３の断面図である。

【図３】第１実施形態に係る制御部８の機能を模式的に
示すブロック図である。

【図４】第２実施形態に係る制御部８の機能を模式的に
示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 処理槽 ２ 薬液タンク ３ 薬液混合部 ４ 純水供給部 ５ 濃度センサ ６ 濃度フィードバックコントローラ ７ 圧力フィードバックコントローラ ８ 制御部 ９ａ 薬液導入弁 １０ 純水導入弁 １６ａ 供給路 １６ｂ 供給路 １９ 純水供給源 ２０ 純水レギュレータ ２１ 窒素ガス供給源 ２２ 耐食レギュレータ ２３ 電空レギュレータ ２４ 圧縮空気供給源 ２５ 圧力トランスデューサ ２６ 濃度フィードバックコントローラ ３３ ＰＩＤコントローラ ３４ ＰＩＤコントローラ ５３ ＰＩＩ² Ｄコントローラ Ｗ 基板

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−33118（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−70446（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−263144（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−278847（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−225061（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−153671（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−22369（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−317764（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−99269（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−88333（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 B08B 3/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純水中に薬液を混合することにより生成
   した処理液により基板を処理する基板処理部と、 前記基板処理部と純水の供給源とを接続する供給路と、 前記供給路中に配設され、前記供給路を通過する純水中
   に薬液を混合して処理液を生成するための薬液導入弁
   と、 前記供給路における前記基板処理部と前記薬液導入弁と
   の間に配設され、前記薬液導入弁で生成され、かつ、そ
   こを通過する処理液の濃度を検出する濃度検出手段と、 前記薬液を貯留する耐圧密閉構造の薬液タンクと、 前記薬液タンク内に不活性ガスを供給して前記薬液タン
   ク内の薬液を加圧することにより、薬液を前記薬液タン
   クから前記薬液導入弁に圧送する不活性ガス供給手段
   と、 前記不活性ガス供給手段により前記薬液タンクに供給さ
   れる不活性ガスの供給圧力を制御する不活性ガス制御手
   段と、 前記薬液タンクから前記薬液導入部へ供給される薬液の
   圧力を検出する圧力トランスデューサと、 前記濃度検出手段による検出値の偏差を圧力補正値へ変
   換し、この圧力補正値を圧力補正信号にさらに変換し、
   予め設定された圧力設定値に前記圧力補正信号を加算し
   た後前記圧力トランスデューサにより検出された薬液の
   圧力値を減算して得た圧力制御偏差に基づいて前記不活
   性ガス制御手段を制御する制御部とを備え、 前記制御部は、前記圧力補正値を圧力補正信号に変換す
   るときの制御則として、前記圧力補正値に比例して前記
   不活性ガス制御手段の操作量を決定する比例動作と、前
   記圧力補正値の積分に比例して前記不活性ガス制御手段
   の操作量を決定する積分動作とを含むことを特徴とする
   基板処理装置。
2. 【請求項２】 純水中に薬液を混合することにより生成
   した処理液により基板を処理する基板処理部と、 前記基板処理部と純水の供給源とを接続する供給路と、 前記供給路中に配設され、前記供給路を通過する純水中
   に薬液を混合して処理液を生成するための薬液導入弁
   と、 前記供給路における前記基板処理部と前記薬液導入弁と
   の間に配設され、前記薬液導入弁で生成され、かつ、そ
   こを通過する処理液の濃度を検出する濃度検出手段と、 前記薬液を貯留する耐圧密閉構造の薬液タンクと、 前記薬液タンク内に不活性ガスを供給して前記薬液タン
   ク内の薬液を加圧することにより、薬液を前記薬液タン
   クから前記薬液導入弁に圧送する不活性ガス供給手段
   と、 前記不活性ガス供給手段により前記薬液タンクに供給さ
   れる不活性ガスの供給圧力を制御する不活性ガス制御手
   段と、 前記薬液タンクから前記薬液導入部へ供給される薬液の
   圧力を検出する圧力トランスデューサと、 前記濃度検出手段による検出値の偏差を圧力補正値へ変
   換し、この圧力補正値を圧力補正信号にさらに変換し、
   予め設定された圧力設定値に前記圧力補正信号を加算し
   た後前記圧力トランスデューサにより検出された薬液の
   圧力値を減算して得た圧力制御偏差に基づいて前記不活
   性ガス制御手段を制御する制御部とを備え、 前記制御部は、前記圧力補正値を圧力補正信号に変換す
   るとき制御則として、前記圧力補正値に比例して前記不
   活性ガス制御手段の操作量を決定する比例動作と、前記
   圧力補正値の積分に比例して前記不活性ガス制御手段の
   操作量を決定する積分動作と、前記圧力補正値の二重積
   分に比例して前記不活性ガス制御手段の操作量を決定す
   る二重積分動作とを含むことを特徴とする基板処理装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 前記制御部は、前記圧力制御偏差に対して制御則として
   の比例動作および積分動作を行うことにより前記不活性
   ガス制御手段の操作量を決定し、この操作量により前記
   不活性ガス制御手段を制御する基板処理装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の基板処理装置におい
   て、 前記制御部は、前記圧力制御偏差に対して制御則として
   の比例動作および積分動作を行うことにより前記不活性
   ガス制御手段の操作量を決定し、この操作量により前記
   不活性ガス制御手段を制御する基板処理装置。