KR20230140532A - 처리액 공급 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 공급 장치의 검사 방법 - Google Patents

처리액 공급 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 공급 장치의 검사 방법 Download PDF

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히로아키 고바야시
히데키 모리
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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 농도계의 기능을 검사할 수 있는 처리액 공급 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 공급 장치의 검사 방법을 제공한다.
본 발명의 실시형태의 처리액 공급 장치(1)는, 처리액(L)을 저류하는 탱크(T)와, 탱크(T)로부터 처리 장치(100)에 처리액(L)을 공급하는 공급 경로(S)와, 처리액(L)을 가열하는 가열부(H)와, 처리액(L)의 온도를 측정하는 온도계와, 처리액(L)의 농도를 측정하는 농도계(D), 그리고 농도계(D)를 검사하는 검사부(23)를 갖는 제어 장치(E)를 갖고, 검사부(23)는, 처리액 공급 장치(1)가 설치되어 있는 장소의 대기압과, 미리 설정된 처리액의 증기압 곡선에 기초하여, 소정 농도가 되는 비점 온도를 소정 온도로서 설정하는 온도 설정부(231)와, 가열부에 의해 처리액을 가열시킴으로써, 소정 온도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 온도로 하는 가열 제어부(232), 그리고 농도계에 의해 측정된 목표 온도로 된 처리액의 농도가, 소정 농도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 농도인지 여부를 판정하는 판정부(233)를 갖는다.

Description

처리액 공급 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 공급 장치의 검사 방법{PROCESSING LIQUID SUPPLY DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND METHOD FOR INSPECTING PROCESSING LIQUID SUPPLY DEVICE}
본 발명은 처리액 공급 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 공급 장치의 검사 방법에 관한 것이다.
반도체나 플랫 패널 디스플레이 등을 제조하는 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 기판의 표면에 형성된 막에, 에칭용 처리액을 공급함으로써 에칭을 행하여, 원하는 회로 패턴을 형성하는 처리 장치가 이용되고 있다.
예컨대 회전하는 기판에 처리액을 공급하여, 1장씩 처리하는 매엽식 처리 장치는, 여러 장을 처리액에 침지시켜 일괄적으로 처리하는 배치식 처리 장치보다도, 각 기판에 대한 처리의 균일성을 높은 레벨로 갖출 수 있기 때문에, 최근의 회로 패턴의 미세화에 따라 많이 이용되고 있다.
그러나, 매엽식 처리 장치에서는 처리를 1장씩 행하기 때문에, 1장 1장의 처리 시간을 짧게 하지 않으면, 배치식보다도 생산성이 뒤떨어지게 된다. 이 때문에, 처리 성능을 높게 유지하면서 생산성을 높이기 위해서는 단시간에 불균일이 적은 처리를 행하지 않으면 안 된다. 배치식에서는, 처리액의 온도, 농도 등의 파라미터의 변동은, 처리 전의 처리조 내에 있어서 시간을 들여 조정하고 나서 침지하면 된다. 그러나, 매엽식에서는, 기판에 공급되는 처리액은, 프로세스 성능에 영향을 주는 파라미터가 항상 일정한 상태가 되도록 공급될 필요가 있다.
또한, 배치식, 매엽식의 어느 처리 장치에서나, 처리 비용 저감의 관점에서, 처리에 사용한 액을 회수하여 재이용하는 것이 필수로 되어 있다. 이와 같이 재이용을 하는 경우라도, 배치식에서는 처리조에 침지하는 긴 처리 시간 내에 있어서 파라미터를 확인하면서 조정할 수 있다. 그러나, 매엽식의 경우, 기판에 공급되는 처리액의 파라미터의 변동은 처리 성능의 불균일로서 제품에 나타난다. 이 때문에, 회수된 처리액(회수액)도 포함하여, 항상 최적의 농도나 온도로 조정된 것이, 기판에 대하여 계속해서 공급될 필요가 있다. 즉, 매엽식에서는, 사용하는 처리액의 농도나 온도의 변동을 항상 매우 작은 범위에 억제해 놓을 필요가 있다.
여기서, 처리액의 온도 변동에 크게 영향을 미치는 것은 상기한 회수액이다. 즉, 처리에 사용한 처리액은 온도가 저하하기 때문에, 사용 완료된 처리액을 회수하여 다시 승온시키지 않으면 안 되지만, 이 회수액의 온도를 비교적 고온으로 유지하여 공급하기 위해서는 고안이 필요하게 된다. 예컨대 회수액은 처리 타이밍에 회수량이 변동한다. 특히 동시에 복수의 처리실에서 처리하고 있는 경우에는, 회수량도 시간에 따른 변동이 크다. 회수액을 탱크에 모아 가열하여 재이용하는 구성에서는, 회수액의 유입에 의해 크게 온도 변동이 발생하게 된다.
한편, 처리액의 농도에 관해서는, 시간을 들여 가열하거나, 순수 등의 희석액의 첨가에 의해 농도를 조정할 필요가 있기 때문에, 공급 탱크에서 조정을 한다. 회수액은, 공급 탱크에 있어서 농도 조정되어 처리액으로서 사용되기 때문에, 농도 조정 범위는 비교적 작게 끝난다. 단, 처리액의 비용이 높은 경우, 처리액의 회수율을 높여 처리 비용의 저하를 도모하기 위해서는, 린스액 등의, 재사용에 지장이 없는 액이 어느 정도 혼합된 처리액도 회수하여 재이용하게 된다. 이 때문에, 처리에 사용한 처리액의 농도를 회복하는 것이 중요하게 된다.
회수액이 반드시 저농도로 되는 경우라도, 처리가 장시간 이루어지지 않고 신규 회수액이 들어오지 않는 회수 탱크에서는, 회수 탱크 안의 액을 고온으로 유지하기 위한 가열은 항상 이루어지기 때문에, 시간의 경과와 함께 회수액 안의 물이 증발하여 회수액의 농도는 높아진다. 회수액이 유입되지 않는 동안은 기판의 처리도 이루어지지 않기 때문에, 회수 탱크 안의 액이 송액되는 공급 탱크 측의 액량 저하도 일어나지 않으므로, 회수 탱크 안의 액 농도는 더한층 상승하게 된다. 따라서, 회수 탱크에 있어서도 농도 제어는 중요하게 된다.
이러한 매엽식의 처리액 회수와 재이용 시에 온도를 일정하게 유지하는 방법으로서, 특허문헌 1에 나타내는 것과 같은 기판 처리 장치가 제안되어 있다. 이 기판 처리 장치는, 회수한 처리액을 처리부에 공급하는 2개의 탱크를 설치하여, 처리부와 탱크의 접속을 교대로 전환하면서 기판 처리가 이루어진다. 각각의 탱크에는 농도계가 설치되어 있고, 이 농도계의 측정치에 의해서 처리액의 열화를 판단한다. 처리액의 열화가 생긴 탱크에 대해서는 처리액을 교환하는 작업이 실시된다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 2007-273791호 공보
매엽식의 기판 처리 장치에 있어서, 미세한 패턴을 갖는 웨이퍼를 에칭 처리하는 경우, 처리액의 농도와 온도의 변동에 의해서 에칭 레이트에 불균일이 생겨, 제품 품질의 문제로 된다. 이 때문에, 기판에 공급되는 처리액의 농도와 온도의 파라미터는 처리 성능에 크게 영향을 준다. 특히 농도계는, 정상으로 동작하고 있는지를 판단할 수 없으면, 제품 불량을 발생시키는 것으로 이어진다.
보다 구체적으로는, 처리액을 비점보다도 조금 낮은 온도에서, 농도가 일정한 안정적인 상태로 공급하기 위해서, 농도계에 의해 측정되는 농도치에 기초하여, 희석액의 첨가량과 히터 가열에 의한 액온 양쪽을 제어할 필요가 생긴다. 만일 농도계가 오염물 등에 의해서 농도치에 어긋남을 일으킨 경우, 올바른 농도가 아니게 되기 때문에, 이 처리액으로 처리한 제품은 소정의 에칭 처리를 할 수 없게 된다. 그러나, 현재로는 기판 처리 장치에 있어서 농도계의 기능을 검사하는 기능은 존재하지 않는다.
본 발명의 실시형태는, 농도계의 기능을 검사할 수 있는 처리액 공급 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 공급 장치의 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태는, 기판을 처리액에 의해 처리하는 처리 장치에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치로서, 상기 처리액을 저류하는 탱크와, 상기 탱크로부터 상기 처리 장치에 상기 처리액을 공급하는 공급 경로와, 상기 처리액을 가열하는 가열부와, 상기 처리액의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 처리액의 농도를 측정하는 농도계, 그리고 상기 농도계를 검사하는 검사부를 갖고, 상기 검사부는, 상기 처리액 공급 장치가 설치되어 있는 장소의 대기압과, 미리 설정된 상기 처리액의 증기압 곡선에 기초하여, 소정 농도가 되는 비점 온도를 소정 온도로서 설정하는 온도 설정부와, 상기 가열부에 의해 상기 처리액을 가열시킴으로써, 상기 소정 온도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 온도로 하는 가열 제어부, 그리고 상기 농도계에 의해 측정된 상기 목표 온도로 된 상기 처리액의 농도가, 상기 소정 농도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 농도인지 여부를 판정하는 판정부를 갖는다.
본 발명 실시형태의 기판 처리 장치는 상기 처리 장치와 상기 처리액 공급 장치를 갖는다.
본 발명의 실시형태는, 처리액 공급 장치의 검사 방법으로서, 기판을 처리액에 의해 처리하는 처리 장치에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치가 설치되어 있는 장소의 대기압과 미리 설정된 상기 처리액의 증기압 곡선에 기초하여, 소정 농도가 되는 비점 온도를 소정 온도로서 설정하고, 온도계에 의한 상기 처리액의 측정 온도가 상기 소정 온도를 기준으로 하는 목표 온도가 되도록 가열부에 의해 상기 처리액을 가열하고, 상기 처리액이 상기 목표 온도로 된 경우에, 상기 처리액의 농도를 측정하는 농도계에 의해 측정된 상기 처리액의 농도가 상기 소정 농도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 농도인지 여부를 판정한다.
본 발명의 실시형태는, 농도계의 기능을 검사할 수 있는 처리액 공급 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 공급 장치의 검사 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태의 처리 장치 및 처리액 공급 장치를 도시하는 간략 구성도이다.
도 2는 실시형태의 처리액 공급 장치에 있어서의 처리액의 증기압 곡선의 추이를 도시하는 그래프이다.
도 3은 실시형태의 처리액 공급 장치에 의한 농도계 검사 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 실시형태의 처리액 공급 장치에 있어서의 농도 제어를 도시하는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
[개요]
도 1에 도시하는 것과 같이, 실시형태의 처리액 공급 장치(1)는, 처리액(L)에 의해 기판(W)을 처리하는 처리 장치(100)에, 복수의 탱크(T)를 순차 거침으로써 처리액(L)을 공급하는 장치이다. 처리액 공급 장치(1)는, 복수의 탱크(T)로부터의 처리액(L)이 유통하는 공통 유로(C)에 하나의 농도계(D)를 설치하고, 공통 유로(C)에 유통하는 처리액(L)의 탱크(T)를 전환부(SW)에 의해서 전환하면서 각 탱크(T)의 처리액(L)의 농도를 측정하고, 각 탱크(T)의 처리액(L)이 소정 농도(설정 농도)를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 농도가 되도록, 각 탱크(T)의 처리액(L)에의 희석액 첨가량, 처리액(L)의 가열 온도를 조정한다. 또한, 이하의 설명에서는, 처리액 공급 장치(1)와 처리 장치(100) 사이에서 처리액(L)을 순환시키면서 처리를 행하는 장치를, 기판 처리 장치(SS)로 한다.
또한, 실시형태의 처리액 공급 장치(1)에서는, 기압계(B)에 의해서 처리액 공급 장치(1)가 놓여 있는 장소의 기압을 측정하여, 미리 구해진 처리액(L)의 증기압 곡선으로부터 처리액(L)이 소정의 농도가 되는 비점 온도를 구한다. 이와 같이 구한 비점 온도를 소정 온도(설정 온도)로서 설정하여 처리액(L)을 가열한다. 소정 온도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 온도로 된 처리액(L)의 농도를 측정하여, 이 측정한 농도가 목표 농도인지 여부를 확인한다. 이에 따라, 농도계(D)가 정상인지 이상인지를 판단한다.
또한, 처리액(L)의 농도가 목표 농도보다도 낮은 경우는, 구한 비점 온도를 기준으로 하는 목표 온도로 하면, 목표 온도에서 비등하여 목표 농도에 안착하게 된다. 그 때문에, 목표 온도로 된 처리액(L)의 농도를 농도계(D)에 의해 측정하여 목표 농도와 비교함으로써, 농도 측정치가 올바른 농도인지 여부를 확인할 수 있다. 그러나, 처리액(L)의 농도가 목표 농도보다도 높은 경우에는, 처리액(L)은 비등하지 않고, 목표 온도로 되더라도 농도는 목표 농도보다도 높은 채 그대로이다. 이 경우는, 처리액(L)의 농도가 목표 농도 이하가 되도록 일단 희석하고 나서 다시 가열하여 농도치를 측정함으로써, 농도계(D)가 정상인지 여부를 판단할 수 있다.
이와 같이, 처리액 공급 장치(1)는 농도계(D)의 셀프 체크 기능을 갖는다. 허용 범위 내인 경우, 즉, 정상인 경우는, 농도계(D)를 계속해서 사용한다. 허용 범위 밖인 경우, 즉 이상인 경우는, 경보를 출력한다, 농도계(D)를 세정한다, 처리액(L)의 공급을 정지한다, 등의 처리를 행한다.
[처리 장치]
처리 장치(100)는, 예컨대 회전하는 기판(W)에 처리액(L)을 공급함으로써, 기판(W)의 피처리면 상에 형성된 불필요한 막을 제거하여 회로 패턴을 남기는 매엽식의 에칭 장치이다. 이하의 설명에서는 처리액(L)에 있어서의 처리를 위한 유효 성분을 약액이라고 부른다. 또한, 농도란 처리액(L)에 포함되는 약액의 농도이다. 본 실시형태에서는 약액인 인산(H3PO4)을 포함하는 수용액(이하, 인산 용액으로 한다)을 처리액(L)으로서 사용한다. 인산 용액은, 처리 레이트를 확보하기 위해서 고온으로 할 필요가 있고, 온도 저하를 막아야 할 필요성이 높다. 단, 사용하는 처리액(L)은 이것에 한정되지는 않고, 예컨대 불산 및 질산의 혼합액, 아세트산, 황산 및 과산화수소수의 혼합액(SPM: Sulfuric acid hydrogen Peroxide Mixture) 등, 산계 액체를 널리 이용할 수 있다.
처리 장치(100)는 기판(W)을 1장씩 처리하는 매엽식 장치이다. 처리 장치(100)는 용기인 챔버(100a)에 구성된 회전부(101), 공급부(102), 회수부(103)를 갖는다. 회전부(101)는 회전체(101a), 구동원(101c)을 갖는다. 회전체(101a)는, 척핀 등의 유지부(101b)에 의해 기판(W)의 가장자리를 유지하여, 기판(W)의 처리면에 직교하는 축을 중심으로 회전하는 회전 테이블이다. 구동원(101c)은 회전체(101a)를 회전시키는 모터이다.
공급부(102)는 노즐(102a), 아암(102b)을 갖는다. 노즐(102a)은 회전하는 기판(W)의 처리면으로 향해서 처리액(L)을 토출하는 토출부이다. 아암(102b)은 선단에 노즐(102a)이 설치되어, 노즐(102a)을 회전체(101a)의 중심 위쪽과 회전체(101a)로부터 후퇴하는 위치의 사이에서 요동시킨다. 노즐(102a)은 후술하는 공급 배관(S1)을 통해 처리액 공급 장치(1)에 접속되어, 처리액(L)이 공급된다.
회수부(103)는, 회전체(101a)를 포위하도록 설치되고, 노즐(102a)로부터 회전하는 기판(W)의 처리면에 공급되어, 기판(W)의 단부면으로부터 샌 처리액(L)을, 그 바닥부로부터 회수하는 하우징이다. 회수부(103)의 바닥부 및 챔버(100a)의 바닥부에는 개구가 형성되고, 이 개구가 후술하는 회수 배관(R2)을 통해 처리액 공급 장치(1)에 접속되어 있다.
[처리액 공급 장치]
처리액 공급 장치(1)는 처리 장치(100)에 처리액(L)을 공급한다. 또한, 처리액 공급 장치(1)는, 처리 장치(100)에 있어서 사용 완료된 처리액(L)을 회수하여, 새롭게 공급되는 처리액(L)과 함께 처리 장치(100)에 공급한다. 도 1에서는 도시하지 않지만, 처리 장치(100)는 하나의 처리액 공급 장치(1)에 대하여 복수 설치되어 있다.
처리액 공급 장치(1)는 탱크(T), 공급 경로(S), 가열부(H), 희석부(I), 공통 유로(C), 농도계(D), 제어 장치(E)를 갖는다. 탱크(T)는 처리액(L)을 저류한다. 탱크(T)는, 복수의 탱크, 예컨대 공급 탱크(T1), 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3), 신액 탱크(T4)를 포함한다. 이하, 이들 T1∼T4를 구별하지 않는 경우에는 탱크(T)로 하여 설명한다.
공급 경로(S)는, 복수의 탱크(T1∼T4) 사이에서 처리액(L) 유통이 가능하게 되도록 복수의 탱크(T1∼T4)를 접속하고, 복수의 탱크(T1∼T4)를 순차 거침으로써, 처리 장치(100)에 처리액(L)을 공급한다. 공급 경로(S)는 공급 배관(S1∼S4)을 포함한다. 가열부(H)는 처리액(L)을 가열한다. 가열부(H)는 히터(H1∼H4)를 포함한다. 여기서, 복수의 탱크(T)를 순차 거친다는 것은, 처리액(L)을 저류하는 복수의 탱크(T) 중, 2 이상의 탱크(T)를 거치는 구성이면 된다. 즉, 적어도 2개의 탱크(T) 사이가 처리액(L) 유통이 가능하게 되도록 접속되어 있으면 된다.
(공급 탱크)
공급 탱크(T1)는 용기(10a)를 갖고, 용기(10a) 내에 처리 장치(100)에 공급되는 처리액(L)을 저류한다. 용기(10a)는 처리액(L)에 대하여 내식성을 갖는 소재로 이루어진다. 공급 탱크(T1)에는 공급 배관(S1), 복귀 배관(R1)이 접속되어 있다. 공급 배관(S1)은 용기(10a)의 바닥부에 접속되어, 처리 장치(100)의 공급부(102)에 처리액(L)을 공급하는 배관이다.
공급 배관(S1)의 경로 상에는, 펌프(P1), 히터(H1), 필터(F), 밸브(V1a)가 마련되어 있다. 펌프(P1)는 공급 탱크(T1)의 바닥부로부터 처리액(L)을 흡인하여 송출한다. 히터(H1)는 펌프(P1)의 하류 측에 설치되어, 펌프(P1)로부터 송출된 처리액(L)을 소정의 목표 온도로 가열한다. 또한, 여기서는, 공급 탱크(T1)로부터 처리 장치(100)로 향하는 흐름에 있어서의 공급 탱크(T1) 측을 상류, 처리 장치(100) 측을 하류로 하고 있다. 히터(H1)의 하류 측에는 온도계(TM)가 설치되고, 이 온도계(TM)로부터의 피드백을 받아, 히터(H1)의 출력이 조정된다. 온도계(TM)는 예컨대 서미스터이다. 히터(H1)에 의해 목표 온도까지 가열된 처리액(L)은 처리 장치(100)의 공급부(102)에 공급된다.
필터(F)는 히터(H1)의 하류에 마련되어, 공급 배관(S1)을 흐르는 처리액(L)으로부터 불순물을 제거한다. 밸브(V1a)는 필터(F)의 하류에 마련되어, 처리 장치(100)에의 처리액(L) 공급 유무를 전환한다.
복귀 배관(R1)은 공급 배관(S1)의 밸브(V1a)의 상류에서 분기되어 공급 탱크(T1)에 접속되어 있다. 복귀 배관(R1)에는 밸브(V1b)가 마련되어 있다. 공급 배관(S1)으로부터 처리 장치(100)에 공급되는 처리액(L)은, 기판(W)의 처리가 이루어지고 있지 않은 경우에는, 밸브(V1a)가 닫히고 밸브(V1b)가 열림으로써, 복귀 배관(R1)을 통해 공급 탱크(T1)에 되돌려진다. 즉, 복귀 배관(R1)과 공급 배관(S1)에 의해서 순환 경로가 형성된다. 이 순환 경로에 있어서, 히터(H1)의 가열에 의해, 공급 탱크(T1) 안의 처리액(L)의 온도가 일정 온도로 유지된다.
또한, 도시하지는 않지만, 공급 탱크(T1)에는 액면을 검지하는 액면 센서가 설치되어 있다. 이에 따라, 공급 탱크(T1) 안의 처리액(L)이 일정량 이하로 되었는지 여부를 검지할 수 있다. 또한, 공급 탱크(T1)의 용기(10a) 안에, 처리액(L)을 일정 온도로 가열하는 히터가 설치되어 있어도 좋다.
(회수 탱크)
회수 탱크(T2)는 용기(20a)를 갖고, 용기(20a) 안에 처리 장치(100)로부터 회수한 처리액(L)을 저류한다. 용기(20a)는 처리액(L)에 대하여 내식성을 갖는 소재로 이루어진다. 회수 탱크(T2)에는 회수 배관(R2), 공급 배관(S2)이 접속되어 있다. 회수 배관(R2)은 처리 장치(100)의 회수부(103)로부터 에칭 처리 후의 처리액(L)을 회수하는 배관이다.
공급 배관(S2)은 용기(20a)의 바닥부에 접속되어 있다. 공급 배관(S2)에는 펌프(P2), 히터(H2)가 설치되어 있다. 펌프(P2)는 회수 탱크(T2)의 바닥부로부터 처리액(L)을 흡인하여 송출한다. 히터(H2)는 펌프(P2)의 하류에 설치되어 펌프(P2)로부터 송출된 처리액(L)을 소정의 목표 온도로 가열한다. 또한, 여기서는, 회수 탱크(T2)의 바닥부로부터 후술하는 버퍼 탱크(T3), 회수 탱크(T2)의 상부(복귀) 또는 공통 유로(C)로 향하는 흐름에 있어서의 회수 탱크(T2)의 바닥부 측을 상류, 이것과 반대 측을 하류로 하고 있다. 히터(H2)의 하류 측에는 온도계(TM)가 설치되고, 이 온도계(TM)로부터의 피드백을 받아 히터(H2)의 출력이 조정된다. 온도계(TM)는 예컨대 서미스터이다.
공급 배관(S2) 도중에는 분기점이 있고, 이 분기점으로부터 후술하는 버퍼 탱크(T3)에 송액하는 경로와, 회수 탱크(T2)로 되돌아가는 경로로 분기되어 있다. 분기된 경로 각각에는 밸브(V2a, V2b)가 마련되어 있다. 밸브(V2a)는 버퍼 탱크(T3)에의 처리액(L) 공급 유무를 전환한다. 밸브(V2b)는 회수 탱크(T2)에의 처리액(L) 복귀 유무를 전환한다.
밸브(V2a)가 닫히고 밸브(V2b)가 열림으로써, 히터(H2)에 의해 가열된 처리액(L)은 통상 회수 탱크(T2)로 되돌려지기 때문에 순환하고 있다. 이에 따라, 히터(H2)는 회수 탱크(T2)의 처리액(L)을 목표 온도로 가열한다. 단, 버퍼 탱크(T3)의 처리액(L)이 일정량 이하로 되어 보충이 필요하게 된 경우에는, 밸브(V2a)가 열리고 밸브(V2b)가 닫힘으로써, 목표 온도까지 가열된 처리액(L)이 버퍼 탱크(T3)에 공급된다. 이에 따라, 회수되어 재가열된 처리액(L)을 다시 이용할 수 있게 된다.
또한, 도시하지는 않지만, 회수 탱크(T2)에는 액면을 검지하는 액면 센서가 설치되어 있다. 이에 따라, 회수 탱크(T2) 안의 처리액(L)이 일정량 이하로 되었는지 여부를 검지할 수 있다. 일정량 이하로 되었는지 여부를 검지함으로써, 버퍼 탱크(T3)에 처리액(L)을 공급하는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 일정량 이하로 된 경우는, 버퍼 탱크(T3)에 처리액(L)을 공급하지 않고서 회수 탱크(T2)로의 순환을 계속한다. 또한, 일정량을 넘은 경우에는, 처리액(L)의 온도 및 농도를 조정한 후에, 버퍼 탱크(T3)에의 공급을 시작한다. 또한, 회수 탱크(T2) 안에는 처리액(L)을 일정 온도로 가열하기 위한 히터가 설치되어 있어도 좋다.
(버퍼 탱크)
버퍼 탱크(T3)는 용기(30a)를 갖고, 용기(30a) 안에 회수 탱크(T2)로부터의 처리액(L)을 저류한다. 용기(30a)는 처리액(L)에 대하여 내식성을 갖는 소재로 이루어진다. 버퍼 탱크(T3)에는 공급 배관(S3), 상기한 공급 배관(S2)이 접속되어 있다.
공급 배관(S3)은 용기(30a)의 바닥부에 접속되어 있다. 공급 배관(S3)에는 펌프(P3), 히터(H3)가 설치되어 있다. 펌프(P3)는 버퍼 탱크(T3)의 바닥부로부터 처리액(L)을 흡인하여 송출한다. 히터(H3)는 펌프(P3)의 하류에 설치되어 펌프(P3)로부터 송출된 처리액(L)을 소정의 목표 온도로 가열한다. 또한, 여기서는, 버퍼 탱크(T3)의 바닥부로부터 공급 탱크(T1), 버퍼 탱크(T3)의 상부(복귀) 또는 공통 유로(C)로 향하는 흐름에 있어서의 버퍼 탱크(T3)의 바닥부 측을 상류, 이것과 반대 측을 하류로 하고 있다. 히터(H3)의 하류 측에는 온도계(TM)가 설치되고, 이 온도계(TM)로부터의 피드백을 받아 히터(H3)의 출력이 조정된다. 온도계(TM)는 예컨대 서미스터이다.
공급 배관(S3) 도중에는 분기점이 있고, 이 분기점으로부터 공급 탱크(T1)에 송액하는 경로와, 버퍼 탱크(T3)로 되돌아가는 경로로 분기되어 있다. 분기된 경로 각각에는 밸브(V3a, V3b)가 마련되어 있다. 밸브(V3a)는 공급 탱크(T1)에의 처리액(L) 공급 유무를 전환한다. 밸브(V3b)는 버퍼 탱크(T3)에의 처리액(L) 복귀 유무를 전환한다.
밸브(V3a)가 닫히고 밸브(V3b)가 열림으로써, 히터(H3)에 의해 가열된 처리액(L)은 통상 버퍼 탱크(T3)로 되돌려지기 때문에 순환하고 있다. 이에 따라, 히터(H3)는 버퍼 탱크(T3)의 처리액(L)을 목표 온도로 가열한다. 단, 공급 탱크(T1)의 처리액(L)이 일정량 이하로 되어 보충이 필요하게 된 경우에는, 밸브(V3a)가 열리고 밸브(V3b)가 닫힘으로써, 목표 온도까지 가열된 처리액(L)이 공급 탱크(T1)에 공급된다.
또한, 도시하지는 않지만, 버퍼 탱크(T3)에는 액면을 검지하는 액면 센서가 설치되어 있다. 이에 따라, 버퍼 탱크(T3) 안의 처리액(L)이 일정량 이하로 되었는지 여부를 검지할 수 있다. 일정량 이하로 되었는지 여부를 검지함으로써, 회수 탱크(T2)로부터 공급을 받는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 일정량 이하로 된 경우는, 회수 탱크(T2)로부터 공급을 받고, 공급 탱크(T1)에 처리액(L)을 공급하지 않고서 버퍼 탱크(T3)로의 순환을 계속한다. 또한, 일정량을 넘은 경우에는, 회수 탱크(T2)로부터 공급을 받지 않고서, 처리액(L)의 온도 및 농도를, 각각의 목표치, 즉, 목표 온도 및 목표 농도로 조정한 후에, 공급 탱크(T1)에의 공급을 시작한다. 또한, 버퍼 탱크(T3) 안에는, 처리액(L)을 일정 온도로 가열하기 위한 히터가 설치되어 있어도 좋다.
또한, 상기한 공급 탱크(T1), 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3)의 바닥부에는, 각각 밸브(Vz)가 마련된 배관이 접속되고, 공통의 배관인 배출로(Z)에 합류해 있다. 배출로(Z)는 공장의 폐액 경로에 접속되어 있다.
(신액 탱크)
신액 탱크(T4)는 용기(40a)를 갖고, 용기(40a) 안에 새롭게 조합된 처리액(L)(이하, 신액이라고 부른다)을 저류한다. 용기(40a)는 처리액(L)에 대하여 내식성을 갖는 소재로 이루어진다. 신액 탱크(T4)에는 송액 배관(R3), 공급 배관(S4)이 접속되어 있다. 송액 배관(R3)은 도시하지 않는 처리액(L)의 공급원으로부터 신액 탱크(T4)에 처리액(L)을 공급하는 배관이다.
공급 배관(S4)은 용기(40a)의 바닥부에 접속되어 있다. 공급 배관(S4)에는 펌프(P4), 히터(H4)가 설치되어 있다. 펌프(P4)는 신액 탱크(T4)의 바닥부로부터 처리액(L)을 흡인하여 송출한다. 히터(H4)는 펌프(P4)의 하류에 설치되어 펌프(P4)로부터 송출된 처리액(L)을 소정의 목표 온도에 가열한다. 또한, 여기서는, 신액 탱크(T4)의 바닥부로부터, 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3), 공급 탱크(T1), 신액 탱크(T4)의 상부(복귀) 또는 공통 유로(C)로 향하는 흐름에 있어서의 신액 탱크(T4)의 바닥부 측을 상류, 이것과 반대 측을 하류로 하고 있다. 히터(H4)의 하류측에는 온도계(TM)가 설치되고, 이 온도계(TM)로부터의 피드백을 받아 히터(H4)의 출력이 조정된다. 온도계(TM)는 예컨대 서미스터이다.
공급 배관(S4)은, 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3), 공급 탱크(T1)에 송액하는 송액 경로와, 신액 탱크(T4)로 되돌아가는 경로로 분기되어 있다. 송액 경로는 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3), 공급 탱크(T1)로 분기되고, 각각에 밸브(V4a, V4c, V4d)가 마련되어 있다. 밸브(V4a, V4c, V4d)는 각각 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3), 공급 탱크(T1)에의 처리액(L) 송액 유무를 전환한다. 송액 경로 및 밸브(V4a, V4c, V4d)는, 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3), 공급 탱크(T1)의 적어도 하나에 신액을 공급하는 신액 공급부(J)이다. 신액 탱크(T4)로 되돌아가는 경로에는 밸브(V4b)가 마련되어 있다. 밸브(V4b)는 신액 탱크(T4)에의 처리액(L) 복귀 유무를 전환한다.
밸브(V4a), 밸브(V4c), 밸브(V4d)를 닫고 밸브(V4b)가 열림으로써, 히터(H4)에 의해 가열된 처리액(L)은 통상 신액 탱크(T4)로 되돌려지기 때문에 순환하고 있다. 이에 따라, 히터(H4)는 신액 탱크(T4)의 처리액(L)을 목표 온도로 가열한다. 또한, 신액이 처리액(L)으로서 사용 가능한 상태가 된 경우이며 또한 공급 탱크(T1)의 처리액(L)이 일정량 이하로 되고, 버퍼 탱크(T3)의 처리액(L)도 일정량을 밑도는 상황이 된 경우, 밸브(V4b)를 닫고 밸브(V4d)를 열어, 공급 탱크(T1)에 미리 정해진 일정량을 송액한다. 이에 따라, 처리 장치(100)에 공급되고 처리에 사용되어 버퍼 탱크(T3)로부터의 공급으로는 부족한 처리액(L)이 보충된다. 또한, 신액 탱크(T4)로부터 회수 탱크(T2)에의 신액 공급은, 밸브(V4b)를 닫고 밸브(V4a)를 엶으로써 이루어진다. 단, 회수 탱크(T2)에의 신액 공급은, 회수 탱크(T2)가 회수액과 신액에 의해서 넘치지 않도록, 회수 탱크(T2)의 처리액(L)이 일정량 이하가 되며 또한 처리 장치(100)로부터 회수액이 들어오지 않는 상황이 계속되는 경우에 한해서 이루어진다.
공급 탱크(T1)에 처리액(L)을 보충한 신액 탱크(T4)에는, 보충한 만큼의 신액을 송액 배관(R3)으로부터 추가하여, 다음의 가열을 행한다. 또한, 버퍼 탱크(T3)에의 신액 보충도, 버퍼 탱크(T3)의 처리액(L)이 일정량 이하가 되어 회수 탱크(T2)로부터의 공급으로는 부족한 경우에, 밸브(V4c)를 엶으로써 이루어진다.
또한, 도시하지는 않지만, 신액 탱크(T4)에는 액면을 검지하는 액면 센서가 설치되어 있다. 이에 따라, 신액 탱크(T4) 안의 처리액(L)이 일정량 이하로 되었는지 여부를 검지할 수 있고, 송액 배관(R3)으로부터의 송액에 의해 보충해야 하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 신액 탱크(T4) 안에는, 처리액(L)을 일정 온도로 가열하기 위한 히터가 설치되어 있어도 좋다.
(희석부)
희석부(I)는 처리액(L)을 희석액에 의해 희석한다. 희석액은 탱크(T) 안의 액 농도를 저하시키는 액체이며, 본 실시형태에서는 순수이다. 희석부(I)는 송액 배관(R4)을 갖는다. 송액 배관(R4)은, 도시하지 않는 순수의 공급원으로부터, 공급 탱크(T1), 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3), 신액 탱크(T4)로 분기되어, 각각에 희석액을 공급하는 배관이다. 분기된 각 탱크(T1∼T4)에의 배관에는 각각 밸브(V5)가 마련되어 있다. 후술하는 농도계(D)에 의한 각 탱크(T1∼T4)의 처리액(L) 농도 측정에 기초하여, 각 탱크(T1∼T4)에 소정 첨가량의 순수가 첨가된다.
(공통 유로)
공통 유로(C)는 복수의 탱크(T1∼T4)의 처리액(L)이 유통하는 공통의 경로이다. 본 실시형태의 공통 유로(C)는 공급 배관(S1∼S4)으로부터 분기된 배관(t1∼t4)이 합류하는 배관이다. 즉, 공급 배관(S1)의 필터(F)의 하류에 분기점이 형성되고, 이 분기점으로부터 배관(t1)이 분기되어 있다. 공급 배관(S2)의 버퍼 탱크(T3) 및 회수 탱크(T2)로의 분기점으로부터 배관(t2)이 분기되어 있다. 공급 배관(S3)의 공급 탱크(T1) 및 버퍼 탱크(T3)에의 분기점으로부터 배관(t3)이 분기되어 있다. 또한, 공급 배관(S4)의 공급 탱크(T1) 등 및 신액 탱크(T4)에의 분기점으로부터 배관(t4)이 분기되어 있다. 공급 배관(S1∼S4)으로부터의 배관(t1∼t4)에는 각각 밸브(V6a)가 마련되어 있다. 또한, 공통 유로(C)는 복수의 탱크(T1∼T4)로 분기되어 되돌리는 배관(bp1∼bp4)에 접속되어 있다. 공통 유로(C)로부터 분기되어 복수의 탱크(T1∼T4)로 향하는 배관(bp1∼bp4)에는 각각 밸브(V6b)가 마련되어 있다. 이들 밸브(V6a, V6b)는, 어느 것을 여는지에 따라, 공통 유로(C)에 유통하는 처리액(L)이 어느 탱크(T1∼T4)의 처리액(L)인지를 전환하는 전환부(SW)이다. 즉, 전환부(SW)는 탱크(T1∼T4)의 처리액(L)의 어느 것을 공통 유로(C)에 유통시키는지를 전환한다.
(농도계)
농도계(D)는 공통 유로(C)에 설치되어, 공통 유로(C)를 흐르는 처리액(L)의 농도를 측정한다. 농도계(D)로의 송액과 탱크(T)로의 복귀는, 전환부(SW)의 밸브(V6a, V6b) 전환에 의해, 탱크(T1∼T4)마다 구별되어, 탱크(T1∼T4) 사이에서 처리액(L)이 혼합되지 않도록 이루어진다. 즉, 적어도 공통 유로(C) 안에 고인 다른 탱크(T)의 처리액(L)이 혼합되지 않도록, 동일한 탱크(T)로부터 나온 처리액(L)은 동일한 탱크(T)로 되돌아가도록 구성되어 있다. 본 실시형태의 농도계(D)는 공통 유로(C)에 하나 설치되어 있다. 농도계(D)는 비교적 정밀도가 높은 광학식인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 공통 유로(C)에는 농도계(D) 안을 세정하는 세정액 공급 회로(K)가 접속되어 있다. 세정액 공급 회로(K)는 희석부(I)로부터의 희석액을 공통 유로(C)에 공급하여 농도계(D) 안을 세정하게 하는 배관 및 밸브(Vk1)를 갖는다. 또한, 공통 유로(C)에는, 세정액 공급 회로(K)로부터 공급되어 농도계(D)를 세정한 희석액을 배출로(Z)에 배출시키는 배관이 직접 접속되고, 이 배관에 밸브(Vk2)가 마련되어 있다.
(기압계)
기압계(B)는, 처리액 공급 장치(1)를 수용하는 하우징인 처리실이며, 제어 장치(E) 등이 배치된 부대 영역에 설치되어 있다. 단, 기압계(B)의 설치 위치는 이것에 한정되지는 않는다. 즉, 처리액 공급 장치(1)가 설치되어 있는 장소의 대기압을 측정할 수 있으면 되기 때문에, 처리액 공급 장치(1)의 외부라도, 처리액 공급 장치(1)가 설치된 실내 또는 플로어 안 등이라도 좋다.
(제어 장치)
제어 장치(E)는 기판 처리 장치(SS)의 각 부를 제어한다. 제어 장치(E)는, 기판 처리 장치(SS)의 각종 기능을 실현하도록 프로그램을 실행하는 프로세서, 프로그램이나 동작 조건 등의 각종 정보를 기억하는 메모리, 각 요소를 구동하는 구동 회로를 갖는다. 또한, 제어 장치(E)는, 정보를 입력하는 입력부(Ei), 정보를 출력하는 출력부(Eo)가 접속되어 있다. 입력부(Ei)는 터치패널, 키보드, 마우스, 스위치 등의 입력 장치이다. 출력부(Eo)는 디스플레이, 램프, 스피커, 버저 등의 출력 장치이다.
제어 장치(E)는 기판 처리 제어부(21), 농도 제어부(22), 검사부(23), 세정 처리부(24), 기억부(25)를 갖는다. 기판 처리 제어부(21)는, 처리 장치(100) 및 처리액 공급 장치(1)의 각 부를 제어함으로써, 기판(W)의 처리를 실행시킨다. 즉, 기판 처리 제어부(21)는, 챔버(100a)에의 기판(W)의 반입 반출, 유지부(101b)에 의한 기판(W)의 유지, 구동원(12)에 의한 회전체(101a)의 회전, 아암(102b)에 의한 노즐(102a)의 요동, 밸브(V1a, V1b)의 전환에 의한 처리액(L) 공급 유무, 밸브(V2a, V2b, V3a, V3b, V4a, V4b)의 전환에 의한 각 탱크(T1∼T4)에의 처리액(L) 보충 등을 제어한다.
농도 제어부(22)는, 농도계(D)에, 탱크(T1∼T4) 각각의 처리액(L)의 농도를 측정하게 하여, 처리액(L)의 농도가 소정의 목표치(목표 농도)가 되도록 가열부(H) 및 희석부(I)를 제어한다. 목표 농도는 설정 농도를 포함하여 그 전후의 소정 범위이다. 설정 농도는 예컨대 87.7%이다. 또한, 이 농도 제어에 있어서는, 상기한 것과 같이, 처리액(L)의 온도에 관해서도 소정의 목표치(목표 온도)가 되도록 제어한다. 목표 온도는 설정 온도를 포함하여 그 전후의 소정 범위이다. 설정 온도는 예컨대 160℃이다. 농도 제어부(22)는, 측정치와 목표치(목표 농도, 목표 온도)의 차이 및 측정치 변화량의 어느 한쪽 또는 양쪽에 기초하여, 가열량 및 희석액의 첨가량을 산출하여, 가열부(H) 및 희석부(I)를 제어한다. 또한, 측정치와 목표치의 차이를 산출하는 경우에는, 설정 농도, 설정 온도를 이용하지만, 이들 설정 농도, 설정 온도에 정확하게 일치시키도록 제어할 필요는 없고, 목표 농도, 목표 온도의 범위로 수습되도록 제어할 수 있으면 된다.
보다 구체적으로 농도 제어부(22)는, 전환부(SW)의 밸브(V6a, V6b)의 개폐를 전환하여, 농도를 측정하는 탱크(T1∼T4)를 전환한다. 탱크(T1∼T4)의 전환은 탱크(T1∼T4)마다 설정된 소정의 시간 간격으로 행한다. 또한, 농도 제어부(22)는, 가열부(H)인 히터(H1∼H4)의 출력, 희석부(I)의 밸브(V5)의 개폐를 전환함으로써, 처리액(L)의 가열에 의한 농축, 순수의 첨가에 의한 희석을 행한다.
시간 간격의 설정에 의해, 모든 탱크(T)의 측정 시간을 동일하게 할 수도, 각 탱크(T)의 측정 시간을 다른 것으로 할 수도 있다. 예컨대 특정 탱크(T)의 측정 시간을 길게 할 수 있다. 단, 동일한 측정 시간인 경우, 1회의 측정 시간을 길게 확보하는 것보다도 측정 빈도를 증가시키는 것이 바람직하다. 이에 따라, 일정 시간 내에 있어서, 다수의 탱크(T)를 측정하여 각각의 농도를 조정할 수 있기 때문에, 전체가 목표치에 수속되기 쉽게 된다.
검사부(23)는 온도 설정부(231), 가열 제어부(232), 판정부(233)를 갖는다. 온도 설정부(231)는, 처리액 공급 장치(1)가 설치되어 있는 장소의 대기압과, 미리 설정된 처리액(L)의 증기압 곡선에 기초하여, 처리액(L)이 소정 농도가 되는 비점 온도를, 소정 온도(설정 온도)로서 설정한다. 대기압(처리액 공급 장치(1)가 설치되어 있는 장소의 대기압)은 제어 장치(E)에 접속된 기압계(B)로부터 취득한다. 가열 제어부(232)는, 가열부(H)에 의해 처리액(L)을 가열시킴으로써, 설정 온도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 온도로 한다. 판정부(233)는, 농도계(D)에 의해 측정된 목표 온도로 된 처리액(L)의 농도가, 소정 농도(설정 농도)를 기준으로 하는 소정 범위 내, 즉, 목표 농도인지 여부를 판정한다.
가열 제어부(232)는, 판정부(233)에 의해 목표 농도가 아니며 목표 농도보다도 높다고 판정된 경우에, 희석부(I)로부터의 희석액의 공급에 의해, 처리액(L)이 목표 농도보다도 낮은 농도, 목표 온도보다도 낮은 온도로 된 후, 가열부(H)에 의해 처리액(L)을 다시 가열시켜 목표 온도로 한다. 판정부(233)는, 농도계(D)에 의해 측정된 목표 농도로 된 처리액(L)의 농도가 목표 농도인지 여부를 다시 판정한다.
출력부(Eo)는, 판정부(233)에 의해 목표 농도가 아니며 목표 농도보다도 낮다고 판정된 경우, 또는 목표 농도보다도 높고 희석 후의 재가열에 의해 다시 목표 농도가 아니라고 판정된 경우에, 이것을 통지하는 정보를 출력한다. 예컨대 출력부(Eo)의 디스플레이가, 농도계(D)가 정상이 아님을 나타내는 정보를 표시하거나, 램프가 점등이나 점멸에 의해서 농도계(D)가 정상이 아님을 통지한다. 또한, 출력부(Eo)의 스피커가 농도계(D)가 정상이 아님을 통지하는 음성을 출력하거나, 버저에 의한 알람이 울림으로써 농도계(D)가 정상이 아님을 통지한다.
증기압 곡선은, 처리액 공급 장치(1)를 설치한 장소에서, 처리액(L)을 비등시켜 목표 농도로 했을 때의 온도와 기압을 측정하고, 저기압과 고기압 사이에서 기압이 변화되었을 때의 비점 온도를 측정함으로써 구할 수 있다. 처리액 공급 장치(1)의 구성상의 영향으로 탱크(T) 안의 기압과 대기압에 차가 있다는 것도 생각되기 때문에, 동일한 장치 구성에서의 평가를 해 두는 것이 바람직하다. 증기압 곡선은, 제어 장치(E)가 연산에 의해 구한 것을 설정하여도 좋고, 입력부(Ei)로부터 입력한 것을 설정하여도 좋다.
여기서, 대기 중에서 처리액(L)을 가열하여 비등하는 상태의 증기압 곡선의 예를 도 2에 도시한다. 도 2는 초기 농도의 증기압 곡선 VPCi를 점선, 목표 농도의 증기압 곡선 VPCt를 실선, 목표 농도보다도 고농도 액의 증기압 곡선 VPCh를 1점쇄선으로 나타낸다. 또한, 도 2는, 후술하는 것과 같이, 신액 탱크(T4)에 목표 농도보다도 저농도의 신액을 보충한 후, 가열하여 비등시킴으로써 농도가 변화되는 거동을 도시하고 있다. 즉, 도 1에 도시한 처리액 공급 장치(1)의 신액 탱크(T4)의 가열 경로를 사용하여 농도를 조정하고 있는 예이다. 단, 여기서 도시한 증기압 곡선(VPCi, VPCt, VPCh), 온도 및 농도 변화의 거동은 처리액(L)의 일반적인 거동과 공통이기 때문에, 도 2에 따라서 설명한다.
액체의 비점은 대기압이 변화되면 증기압 곡선을 따라 이동한다. 이 때문에, 표고가 높은 위치에 장치가 설치되어 있는 경우나, 태풍 등에 의해 저기압이 통과하는 경우에는, 비점이 저하하는 현상이 생긴다. 즉, 도 2의 증기압 곡선 VPCi에 나타내는 것과 같이, 높은 기압 Pa의 경우에는 높은 비점 Bpa가 되고, 낮은 기압 Pb의 경우에는 저하한 비점 Bpb가 된다. 이와 같이 기압에 따라 비점이 변화된다는 것은, 어떤 농도의 처리액(L)을 가열했을 때에, 기압이 낮은 쪽이 비등이 빠르게 시작되고, 기압이 높은 쪽이 비등의 시작이 늦어지는 것을 의미한다. 처리액(L)이 비등할 때의 비점은, 처리액(L)의 농도와 기압에 의해서 결정되기 때문에, 미리 목표 온도를 결정하더라도, 기압의 변화에 의해 처리액(L)의 농도가 변화되어 일정하게 되지 않는다. 즉, 비점이 변화되면 비등하는 온도가 변화되어 증발하는 수분량이 변화되기 때문에, 처리액(L)을 동일한 온도(목표 온도)로 했다고 해도, 비등한 처리액(L)의 농도는 변화하게 된다.
발명자는, 농도계(D)가 정상인지 여부를 판정하는 유효한 수법을 얻기 위해서 이러한 증기압 곡선에 주목했다. 그리고, 예의 검토한 결과, 이하와 같은 수법을 알아냈다. 즉, 사용하는 처리액(L)에 관해서, 설정 농도에 대한 증기압 곡선 VPCt를 구한다. 또한, 증기압 곡선 VPCt로부터 대기압 변화(증기압 변화)에 따른 비점 온도를 구한다. 예컨대 기압 Pa인 경우의 비점 온도 Ta, 기압 Pb인 경우의 비점 온도 Tb를 구한다. 또한, 처리액(L)을 가열하여 비점 온도 Ta, Tb로 된 처리액(L)의 농도를 농도계(D)로 측정하여, 측정치가 설정 농도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 농도인지 여부를 판정한다. 이에 따라, 농도계(D)가 정상인지 여부를 체크할 수 있다.
세정 처리부(24)는, 판정부(233)에 의해 처리액(L)의 농도 측정치가 목표 농도가 아니라고 판정된 경우에, 농도계(D)의 세정 처리를 행한다. 세정 처리부(24)는, 세정액 공급 회로(K)의 밸브(Vk1, Vk2)를 제어함으로써, 농도계(D)에 희석액을 유통시켜 세정을 행한다. 즉, 밸브(Vk1, Vk2)를 여는 것에 의해, 세정액 공급 회로(K)로부터 희석액을 공통 유로(C)에 공급하여, 농도계(D)를 세정하고, 배출로(Z)에 배출하도록 전환한다. 또한, 각 탱크(T)의 처리액(L) 농도를 측정할 때, 공통 유로(C) 안의 처리액(L)을, 농도를 측정하는 처리액(L)으로 치환하는 동작을 행한다. 즉, 농도를 측정하는 탱크(T)로부터의 처리액(L)을 일정 기간 공통 유로(C)에 흘리고 나서 농도 측정을 행한다. 이와 같이, 각 탱크(T)로부터 농도계(D)에의 통액의 최초의 일정 시간은, 앞의 처리액(L)을 치환하는 처리가 되기 때문에, 탱크(T)로 되돌리지 않고서 밸브(Vk2)를 엶으로써, 공통 유로(C)로부터 배출로(Z)에 처리액(L)을 직접 흘린다. 또한, 이 경우에, 공통 유로(C)로부터 배출로(Z)에 직접 흘리는 유로를 별도 설치하거나 함으로써, 탱크(T)를 통하지 않고서 배액할 수 있는 구성으로 하여도 좋다.
기억부(25)는, 메모리에 구성되어, 목표 농도, 목표 온도, 시간 간격, 증기압 곡선 등을 기억한다. 목표 농도, 목표 온도, 시간 간격은, 작업자가 입력부(Ei)에 의해서 원하는 값을 입력할 수 있다. 예컨대 처리에 사용되기 위해서 농도, 온도의 변동이 큰 처리액(L)을 회수하는 회수 탱크(T2)에 관해서, 측정 빈도를 다른 탱크(T)보다도 많게 하여 측정 시간을 길게 하여, 농도를 조정할 수 있다. 또한, 기판 처리에 미치는 영향이 직접적인 공급 탱크(T1)의 측정 빈도를 다른 탱크(T)보다도 많게 하여 기판(W) 처리의 안정화를 도모하여도 좋다. 또한, 목표 농도, 목표 온도는 소정 농도, 소정 온도와 허용되는 소정 범위의 조합에 의해 설정되어 있어도 좋다.
[동작]
이상과 같은 본 실시형태의 기판 처리 장치(SS)의 동작을 도 1 및 도 2에 더하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 이하와 같은 수순에 의해 기판(W)을 처리하는 기판 처리 방법도 본 실시형태의 일 양태이다.
(기판 처리)
우선, 처리 장치(100)에 의한 기판 처리를 설명한다. 처리 대상이 되는 기판(W)은, 반송 로봇에 의해서 회전체(101a) 상에 반입되어, 유지부(101b)에 의해서 유지된다. 구동원(101c)이 회전체(101a)를 회전시킴으로써 기판(W)이 회전한다. 처리액 공급 장치(1)에 의해서 원하는 농도, 온도로 된 처리액(L)은, 밸브(V1a)가 열려 노즐(102a)로부터 기판(W)의 피처리면에 공급됨으로써 에칭 처리가 이루어진다.
소정의 처리 시간이 경과하면, 밸브(V1a)가 닫혀 처리액(L)의 공급이 정지한다. 그 후, 기판(W)이 회전을 정지하고, 유지부(101b)에 의한 유지가 해방된 기판(W)을, 반송 로봇이 챔버(100a)로부터 반출한다.
(처리액의 공급)
이어서, 처리액 공급 장치(1)에 의한 처리액(L)의 조정 처리를 설명한다. 공급 탱크(T1)의 처리액(L)은, 처리 장치(100)에 공급하기 전에, 밸브(V1a)를 닫고 밸브(V1b)를 연 상태에서, 공급 배관(S1), 복귀 배관(R1), 공급 탱크(T1)를 순환하면서 히터(H1)에 의해 가열됨으로써, 목표 온도로 유지되고 있다. 그리고, 상기한 것과 같이 처리 장치(100)에 있어서의 처리 타이밍에, 공급 탱크(T1)의 처리액(L)이 처리 장치(100)에 공급된다.
버퍼 탱크(T3)의 처리액(L)은, 공급 탱크(T1)에 공급하기 전에, 밸브(V3a)를 닫고 밸브(V3b)를 연 상태에서, 공급 배관(S3), 버퍼 탱크(T3)를 순환하면서 히터(H3)에 의해 가열됨으로써, 목표 온도로 유지되고 있다. 그리고, 공급 탱크(T1)의 처리액(L)이 일정량 이하로 된 경우에, 밸브(V3a)를 열고 밸브(V3b)를 닫음으로써 공급 탱크(T1)에 공급된다.
회수 탱크(T2)의 처리액(L)은, 버퍼 탱크(T3)에 공급하기 전에, 밸브(V2a)를 닫고 밸브(V2b)를 연 상태에서, 공급 배관(S2), 회수 탱크(T2)를 순환하면서 히터(H2)에 의해 가열됨으로써, 목표 온도로 유지되고 있다. 그리고, 버퍼 탱크(T3)의 처리액(L)이 일정량 이하로 된 경우에, 밸브(V2a)를 열고 밸브(V2b)를 닫음으로써 버퍼 탱크(T3)에 공급된다.
신액 탱크(T4)의 처리액(L)은, 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3), 공급 탱크(T1)에 공급하기 전에, 밸브(V4a, V4c, V4d)를 닫고 밸브(V4b)를 연 상태에서, 공급 배관(S4), 신액 탱크(T4)를 순환하면서 히터(H4)에 의해 가열됨으로써 목표 온도로 유지되고 있다. 그리고, 버퍼 탱크(T3)의 처리액(L)의 액량이 일정량을 밑돌아 공급 탱크(T1)에 공급할 수 없고, 또한 공급 탱크(T1)의 액량도 일정량을 밑돌고 있는 경우에, 밸브(V4d)를 열고 밸브(V4b)를 닫음으로써, 신액 탱크(T4)로부터의 신액이 공급 탱크(T1)에 공급된다. 마찬가지로, 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3)에 있어서도, 공급이 충분하지 않고 처리액(L)이 일정량 이하로 된 경우에는, 밸브(V4a, V4c)를 엶으로써 신액을 회수 탱크(T2), 버퍼 탱크(T3)에 공급하여도 좋다.
(농도 제어)
이상과 같이 각 탱크(T1∼T4)를 순차 거침으로써 처리액(L)이 처리 장치(100)에 공급되는 과정에서 이루어지는 농도 제어를 설명한다. 우선, 농도 측정은, 상기한 것과 같이, 전환부(SW)의 밸브(V6a, V6b)에 있어서의 t1-T1, t2-T2, t3-T3, t 4-T4의 각 조의 어느 하나에 대응하는 밸브를 열고, 다른 것을 닫는 것을, 소정의 시간 간격으로 순차 전환함으로써, 공통 유로(C)에 유통하는 처리액(L)의 탱크(T1∼T4)를 전환하여, 농도계(D)에 의해 농도를 측정함으로써 실시한다.
각 탱크(T1∼T4)의 처리액(L)의 농도를 측정할 때, 상기한 것과 같이, 농도를 측정하는 어느 하나의 탱크(T)로부터의 처리액(L)을, 일정 기간 공통 유로(C)에 흘려 앞의 처리액(L)을 치환하고 나서 농도 측정을 행한다. 이에 따라, 탱크(T1∼T4)로부터 선택적으로 처리액(L)을 공통 유로(C)에 유통시킬 수 있게 되기 때문에, 하나의 농도계(D)에 의해서 각 탱크(T1∼T4)의 농도를 소정의 시간 간격으로 측정할 수 있다.
그리고, 측정된 농도와 목표 농도의 차분에 따라서, 농축이 필요한 경우에는, 대응하는 탱크(T1∼T4)의 히터(H1∼H4)의 출력을 올린다. 희석이 필요한 경우에는, 대응하는 탱크(T1∼T4)에의 희석부(I)의 배관의 밸브(V5)를 열어, 소정량의 순수를 첨가한다.
상기한 것과 같이 각 탱크(T1∼T4)에 있어서의 처리액(L)의 농도는 농도계(D)를 이용하여 조정할 수 있다. 이 농도 조정은, 처리 장치(100)에 처리액(L)을 공급하는 공급 탱크(T1)에 있어서, 처리액(L)의 농도를 목표 농도로 안정시키는 것을 목적으로 하고 있다. 탱크(T1∼T4) 중, 회수 탱크(T2)는, 회수한 처리액(L)의 유입에 의해, 처리액(L)의 온도와 농도가 비교적 크게 변동한다. 이 때문에, 버퍼 탱크(T3)에 송액하는 타이밍에는, 회수 탱크(T2)에 있어서, 목표 농도에 맞출 수 없었던 경우가 있다. 그래서, 버퍼 탱크(T3)에 있어서는, 회수 탱크(T2)로부터의 처리액(L)이 유입되더라도, 공급 탱크(T1)에 송액할 때는 온도나 농도의 변동량이 근소하게 되도록 송출한다. 이 때문에, 농도계(D)에 의한 농도 측정에 기초하여 농도를 제어할 필요가 생긴다. 이러한 제어를 효율 좋게 단시간에 행할 수 있으면, 탱크(T1∼T4)를 단계적으로 나눠 조정하는 것을 생략할 수 있는 경우도 있다.
또한, 신액 탱크(T4)에 실온의 신액이 보충되면, 그때까지 목표 농도와 목표 온도로 조정되어 있던 처리액(L)이, 보충된 신액에 의해서 변화된다. 변화되는 방향은, 온도는 목표 온도보다 저온 측으로, 농도는 보충된 신액의 농도 측으로 된다. 처리액(L)의 온도에 관해서는, 히터(H4)의 출구의 온도가, 처리액(L)의 온도가 목표 온도로 되는 설정 온도로 해 놓음으로써, 신액 탱크(T4)의 처리액(L)의 온도를 회복할 수 있다. 한편, 농도에 관해서는, 보충되는 처리액(L)의 농도에 따라서 가능한 조정 방법이 변화된다.
기판(W)의 처리에 사용되는 처리액(L)은, 고농도의 약액에 순수를 혼합하여 농도를 조정하여 사용하는 경우가 많다. 그러나, 인산 용액과 같이, 사용 온도가 용액의 비점에서 에칭 레이트가 가장 높아지는 처리액(L)에서는, 비점 근방에서의 조정이 필요하게 되기 때문에, 실온의 처리액(L)을 비등시킴으로써 농도를 상승시켜 조정한다. 이러한 처리액(L)에서는, 저농도 측으로부터 고농도가 되도록 가열에 의해 조정하는 방법이 주가 된다.
한편, 일단 가열에 의해 온도를 조정한 처리액(L)이 목표 농도보다도 높은 상태가 되면, 신액 탱크(T4)의 표면으로부터의 방열로 처리액(L)의 온도만을 저하시키더라도, 처리액(L)의 농도는 저하하지 않는다. 농도를 저하시키기 위해서는, 희석액의 첨가 또는 저농도 신액의 혼합에 의해서, 신액 탱크(T4)에 있어서의 처리액(L) 전체의 농도를 저하시킬 필요가 있다. 이 경우에는, 온도의 저하도 동반하게 되기 때문에, 농도와 온도 양쪽을 목표 농도, 목표 온도에 동시에 맞추기 위해서는, 혼합액의 농도와 온도로부터 첨가량을 계산하여 첨가한다. 단, 농도를 목표 농도에 맞추는 첨가량으로 동시에 온도도 목표 온도에 맞추는 해(解)를 구하기는 어렵다. 그래서, 농도를 목표 농도로 하는 희석액 또는 신액을 첨가하여 일단 온도를 저하시키고 나서 가열에 의해서 온도를 목표치에 맞추게 된다.
(농도계 검사)
이어서, 농도계(D)의 검사 수순에 관해서 도 3의 흐름도를 참조하여 설명한다. 우선, 제어 장치(E)의 검사부(23)는, 기압계(B)가 측정한 처리액 공급 장치(1)가 설치되어 있는 장소의 대기압을 취득한다(단계 S01). 온도 설정부(231)는, 취득한 대기압과, 미리 설정된 처리액(L)의 증기압 곡선(설정 농도의 증기압 곡선)에 기초하여, 설정 농도가 되는 비점 온도를 소정 온도(설정 온도)로서 설정한다(단계 S02). 가열 제어부(232)는 가열부(H)에 의해 처리액(L)을 가열시킨다(단계 S03). 온도계(TM)의 측정치로부터 판단하여, 처리액(L)이 목표 온도로 된 경우(단계 S04의 YES), 농도계(D)에 처리액(L)을 흘림으로써 처리액(L)의 농도를 측정한다(단계 S05). 또한, 농도계(D)의 검사를 위한 농도 측정에 있어서도, 미리 탱크(T)로부터의 처리액(L)을 농도계(D)에 일정 시간 통액함으로써, 앞의 처리액(L)을 치환한다.
판정부(233)는 농도계(D)에 의해 측정된 처리액(L)의 농도가 목표 농도인지 여부를 판정한다(단계 S06). 목표 농도인 경우에는(단계 S07의 YES), 검사를 종료하고, 기판(W)의 처리를 계속한다. 목표 농도가 아니며(단계 S07의 NO), 목표 농도보다도 낮은 경우에는(단계 S08의 NO), 출력부(Eo)가 이것을 통지하는 정보를 출력한다(단계 S15).
목표 농도가 아니며(단계 S07의 NO), 목표 농도보다도 높은 경우에는(단계 S08의 YES), 희석액을 첨가함으로써, 농도치를 목표 농도보다도 내리고, 온도를 목표 온도보다도 내린다(단계 S09). 그리고, 가열 제어부(232)는, 가열부(H)에 의해 처리액(L)을 다시 가열하게 하고(단계 S10), 목표 온도가 된 경우(단계 S11의 YES), 농도계(D)에 의해 처리액(L)의 농도를 측정한다(단계 S12). 판정부(233)는 농도계(D)에 의해 측정된 처리액(L)의 농도가 목표 농도인지 여부를 재판정한다(단계 S13). 목표 농도인 경우에는(단계 S14의 YES), 검사를 종료하고, 기판(W)의 처리를 계속한다. 목표 농도가 아닌 경우에는(단계 S14의 NO), 출력부(Eo)가 이것을 통지하는 정보를 출력한다(단계 S15).
또한, 상기한 것과 같이 대기압을 측정함으로써 비점 온도의 변화를 계산하고, 이 비점 온도까지 탱크(T)의 처리액(L)의 온도를 상승시키면, 처리액(L)의 농도를 목표 농도로 하는 제어를 행할 수도 있다. 이와 같이, 농도와 온도를 목표 농도와 목표 온도에 맞추는 것은, 처리액(L)의 준비를 할 수 있을 때까지 다른 탱크(T1∼T3)에의 보충을 하지 않는 신액 탱크(T4)에서 실시하는 것이 바람직하다. 저농도의 신액을 보충한 후에, 가열시켜 목표 농도가 되는 목표 온도까지 승온함으로써, 목표 농도에도 맞출 수 있다.
여기서, 도 4에, 신액 탱크(T4)에 있어서의 처리액(L)의 온도(실선)와, 히터(H4)에서 가열된 처리액(L)의 히터(H4)의 출구 온도(점선)의 시간 경과에 있어서의 변화를 도시한다. 도 4의 실선에 나타내는 것과 같이, 농도와 온도가 저하한 신액 탱크(T4)의 처리액(L)을, 순환 경로의 가열부(H), 즉, 인라인의 히터(H4)로 가열하면, 신액 탱크(T4)로 되돌아간 처리액(L)에 의해서, 농도와 온도가 목표 농도 및 목표 온도에 점차로 가까워져 간다. 인라인의 히터(H4)에 의한 가열에서는, 도 4의 점선에 나타내는 것과 같이, 히터(H4)의 출구 온도를 설정 온도보다도 근소하게 높은 온도 설정으로 한다. 이에 따라, 히터(H4)로 가열된 처리액(L)이 신액 탱크(T4)로 되돌려지면, 신액 탱크(T4) 안의 처리액(L)의 온도 상승을 빠르게 할 수 있다. 즉, 시간 경과와 함께 처리액(L)의 온도가 상승하여, 신액 탱크(T4)의 처리액(L)의 온도와 농도를, 목표 온도와 목표 농도에 가깝게 할 수 있다. 그 값은, 농도계(D)를 이용한 희석액의 첨가량을 제어하여, 신액 탱크(T4)의 온도를 목표 온도로 유지할 수 있는 온도 설정으로 하는 것이 바람직하다.
인라인의 히터(H4)에서는, 처리액(L)이 비등하여 신액 탱크(T4)로 되돌려지기 때문에, 발생한 수증기가 신액 탱크(T4)의 표면으로부터 방출된다. 이때의 비등 온도는, 대기압에서 변화된 비점 온도로 되어 있고, 농도는 목표 농도로 되어 있다. 온도를 조금 높게 하는 것은, 농도가 낮은 신액 탱크(T4)의 처리액(L)과의 혼합으로 목표 농도에 빠르게 가깝게 하게도 된다. 순환하는 경로의 가열에 의해, 신액 탱크(T4)의 처리액(L) 온도는 점차로 상승하여 목표 온도에 가깝게 된다. 그 경우, 순환하는 경로에서 흡인되는 처리액(L)의 온도와 히터(H4)의 설정 온도의 차가 작아지고, 히터(H4)의 가열량이 근소하게 된다.
이 상태가 되면, 히터(H4)에 의한 처리액(L)의 비등은 극히 근소하게 되어, 히터(H4)의 출구 온도도 안정된다. 이 상태의 처리액(L)을 농도계(D)로 측정하더라도 측정된 농도치는 안정된다. 이 농도치는 미리 설정한 비점의 농도이며, 목표 농도로 되어 있다. 이 때문에, 상기한 것과 같이, 농도계(D)의 농도치가 목표 농도를 나타내고 있는지 여부에 따라, 농도계(D)가 정상적으로 기능하고 있는지 여부를 체크할 수 있게 된다.
이 체크는, 비등이 수습되고 나서 행하는 것이 보다 안정적으로 측정할 수 있기 때문에, 농도계(D)의 표시 값이 목표 농도보다도 다소 높게 나올 가능성은 있다. 이 경우에는, 처리액(L)의 농도를 다른 방식으로 측정하고, 목표 농도와의 차를 조사하여, 이 차분을 오프셋치로서 다음 번에서 사용함으로써, 보다 높은 정밀도로 농도계(D)가 정상인지 여부를 판정할 수 있게 된다. 다른 방식으로서는, 예컨대 처리액(L)을 샘플링하여 비중 측정함으로써 농도를 확인하는 방식이 있다.
신액 탱크(T4)의 처리액(L)을 가열하여 비등시키는 것을 이용하여 농도계(D)의 기능이 정상인지 여부를 판정할 수 있으면, 다른 탱크(T1∼T3)의 농도 제어를 농도계(D)로 행하는 것의 리스크를 없앨 수 있다. 더구나, 신액 탱크(T4)에서의 처리액(L) 보충은, 처리 장치(100)에서의 처리 기판수에 따라서 이루어지기 때문에, 일정한 처리 간격으로 농도계(D)의 기능을 확인할 수 있게 된다. 처리 빈도가 많은 경우에는, 일정한 시간 간격의 설정으로 변경할 수 있다.
농도계(D)가 정상이 아니라고 판정된 경우에는, 상기한 것과 같이 경보를 출력한다. 또한, 이하와 같은 처리를 행할 수도 있다. 예컨대 전회의 신액 보충에서는 농도계(D)가 정상이었기 때문에, 즉시 장치를 멈추는 레벨은 아니라고 판단하여, 공급 탱크(T1)를 다 쓸 때까지는 기판(W) 처리를 계속하여도 좋다.
이 동안에, 농도계(D)의 세정에 의해서 리셋할 수 있는지 여부를 재확인하여도 좋다. 세정 처리부(24)가 농도계(D)의 세정을 행하게 하여, 농도치가 허용 범위 내로 되었음을 재확인하면 사용 가능하게 된다. 농도계(D)는, 처리액(L)에 의한 오염물의 부착 등이 원인으로 농도치가 정상치로부터 변화되는 경우가 많아지기 때문에, 세정에 의한 리셋이 유효하다. 세정 후라도, 측정되는 농도치가 허용 범위 밖인 경우에는, 오퍼레이터가 판단할 수 있게 되도록 출력부(Eo)가 경보를 출력하여도 좋다. 또한, 농도치가 허용 범위 밖이고, 그 어긋남량이 매우 큰 경우는, 처리액 공급 장치(1)를 정지하여도 좋다.
보다 구체적으로, 처리액 공급 장치(1)가, 인산 용액을 포함하는 고온의 처리액(L)을 처리 장치(100)에 공급함으로써, 기판(W)인 웨이퍼의 질화막을 에칭하는 처리에 관해서 설명한다. 인산 용액은, 비등액의 에칭 레이트가 가장 높으므로(극대치), 비점 근방에서의 처리가 이루어진다. 그러나, 비등액에 의한 처리는, 웨이퍼에의 손상도 생각되기 때문에, 실제로는 비점보다도 조금 낮은 온도에서 사용된다. 이 경우라도 높은 에칭 레이트를 얻기 위해서는, 처리액(L) 중의 인산 농도는 높게 해 두는 것이 유효하게 된다.
처리액 공급 장치(1)에 의해서 공급을 안정적으로 행할 수 있는 온도는 160℃ 정도가 일반적이고, 인산 용액을 포함하는 처리액(L)의 농도는 87.7% 정도이다. 그래서, 처리액 공급 장치(1)에서는 86% 정도로 보충되는 신액을 가열하여 비등시킴으로써, 수분을 증발시켜 농도를 상승시킨다.
이 경우, 탱크(T) 안의 처리액(L) 전체를 가열하면, 탱크(T) 전체에서 비등이 시작되어, 농도 상승을 계속하는 것은 위험하여 실시가 어렵다. 예컨대 탱크(T) 전체를 가열하여 농도 상승시키는 경우, 대량의 처리액(L)이 단숨에 비등하는 경우도 있으며, 이 경우, 탱크(T)의 액면 변동, 단숨에 증가하는 수증기에 의한 탱크(T) 내압의 상승에 의한 증기 누설, 배기관에의 처리액(L) 유입 등의 현상이 일어나는 경우가 있다. 이 때문에, 통상은 상기한 것과 같이 탱크(T)로부터 펌프(P)에서 흡인한 처리액(L)을, 인라인의 가열부(H)에서 가열 비등하여 탱크(T)로 되돌리는 방식으로, 탱크(T) 안의 처리액(L)을 농도, 온도를 서서히 상승시킨다. 처리액(L)의 비등은, 가열 후부터 탱크(T)로 되돌려지는 배관 안에서 일어나고, 처리액(L)이 탱크(T)로 되돌아가면, 발생한 수증기가 탱크(T) 표면으로부터 대기로 방출되어 장치 밖으로 배기된다.
이와 같이 하여, 탱크(T) 안의 처리액(L)의 농도를 87.7%로 하지만, 인라인의 가열부(H)의 출구 온도를 160℃로 제어하는 것만으로 탱크(T) 안의 농도를 항상 동일한 87.7%로 할 수 있다는 것은 아니다. 이것은 가열부(H) 출구의 기압에 의해서 처리액(L)의 비등 온도가 변화되기 때문이다.
탱크(T)에 저농도의 신액을 보충하여, 가열 비등으로 농도를 목표치로 제어하는 경우의 기압에 의한 비점 변화는, 상기한 도 2에 도시한 것과 같은 증기압 곡선으로 나타낼 수 있다. 기압이 높은 Pa인 경우는, 목표 농도의 비점 온도 Ta로 소정 온도를 설정한다. 처리액(L)을 가열해 가면, 신액의 보충으로 저하한 처리액(L)의 농도는, 설정된 소정 온도보다도 낮은 온도에서 비등이 시작되고, 점차로 농도가 상승해 간다. 이윽고 처리액(L)의 온도가 설정 온도에 가까워지면, 가열부(H)의 가열이 약해지고, 탱크(T)의 온도는 목표 온도가 된다. 이때, 탱크(T)의 처리액(L)의 농도는 목표 농도가 된다.
그러나, 처리액(L)을 가열하는 경우, 기압이 높아지면(Pb→Pa) 비등 온도는 높아진다(Tb→Ta). 이와 같이, 처리액(L)이 비등하는, 즉, 포화 증기압으로 되는 온도는 기압에 의해 변화된다. 이 때문에, 비등했을 때의 처리액(L) 농도도 변화된다. 그러면, 기압이 낮은 Pb일 때는, 설정 온도를 Ta로 설정해 버리면, 탱크(T)의 처리액(L)은 비등하면서 온도 Ta로 상승한다. 즉, 처리액(L)의 증기압 곡선은 목표 농도보다도 높은 농도치의 증기압 곡선으로 된다. 따라서, 처리액(L)의 상태는 α점에서 목표 농도보다도 높은 농도치로 되어 버린다.
이것을 막기 위해서, 미리 목표 농도의 증기압 곡선을 구해 두고, 가열 시의 대기압에 따라서 설정 온도를 수정하면, 가열에 의한 온도 제어만으로 탱크(T)의 처리액(L)을 목표 농도로 할 수 있다. 예컨대 대기압의 변화에 의한 농도 87.7%의 인산 용액을 포함하는 처리액(L)의 비등 온도를 미리 조사해 두고, 처리액 공급 장치(1)가 놓여 있는 분위기의 대기압, 즉, 설치되어 있는 장소의 대기압을 측정함으로써, 저농도의 처리액(L)을 가열 비등시켜, 처리액(L)의 농도가 87.7%가 될 때의 온도를 알 수 있다. 처리액 공급 장치(1)에 있어서는, 이 온도를 설정 온도로 하고, 탱크(T)의 처리액(L)의 가열을 계속하여 목표 온도로 된다면, 87.7%의 목표 농도의 처리액(L)이 가능하게 된다. 그 후에는 온도와 농도를 유지하면 된다. 이와 같이, 탱크(T)의 처리액(L)의 농도 제어를 행하면, 탱크(T)의 농도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 상기한 것과 같이, 탱크(T)의 처리액(L)의 온도가 목표 온도로 되었을 때의 농도가, 농도계(D)에서 농도치가 87.7%를 나타내고 있으면, 농도계(D)가 정상으로 계측되고 있다고 판정할 수 있다. 즉, 측정 오차 등을 포함한 설정 농도의 허용치 내에 농도계(D)의 계측치가 있는지 여부로, 농도계(D)가 정상적으로 기능하고 있는지를 체크할 수 있고, 그 후의 농도계(D)에 의한 농도 제어가 가능한지 여부를 판단할 수 있다.
[효과]
(1) 본 실시형태는, 기판(W)을 처리액(L)에 의해 처리하는 처리 장치(100)에 처리액(L)을 공급하는 처리액 공급 장치(1)이며, 처리액(L)을 저류하는 탱크(T)와, 탱크(T)로부터 처리 장치(100)에 처리액(L)을 공급하는 공급 경로(S)와, 처리액(L)을 가열하는 가열부(H)와, 처리액(L)의 온도를 측정하는 온도계(TM)와, 처리액(L)의 농도를 측정하는 농도계(D)와, 농도계(D)를 검사하는 검사부(23)를 갖는다.
검사부(23)는, 처리액 공급 장치(1)가 설치되어 있는 장소의 대기압과, 미리 설정된 처리액(L)의 증기압 곡선에 기초하여, 소정 농도가 되는 비점 온도를 소정 온도로서 설정하는 온도 설정부(231)와, 가열부(H)에 의해 처리액(L)을 가열시킴으로써, 소정 온도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 온도로 하는 가열 제어부(232)와, 농도계(D)에 의해 측정된 목표 온도로 된 처리액(L)의 농도가 소정 농도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 농도인지 여부를 판정하는 판정부(233)를 갖는다.
또한, 본 실시형태의 처리액 공급 장치(1)의 검사 방법은, 기판(W)을 처리액(L)에 의해 처리하는 처리 장치(100)에 처리액(L)을 공급하는 처리액 공급 장치(1)가 설치되어 있는 장소의 대기압과 미리 설정된 처리액(L)의 증기압 곡선에 기초하여, 소정 농도가 되는 비점 온도를 설정 온도로서 설정하고, 온도계(TM)에 의한 처리액(L)의 측정 온도가 소정 온도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 온도로 되도록 가열부(H)에 의해 처리액(L)을 가열하여, 처리액(L)이 목표 온도로 된 경우에, 처리액(L)의 농도를 측정하는 농도계(D)에 의해 측정된 처리액(L)의 농도가 소정 농도를 기준으로 하는 소정 범위 내인 목표 농도인지 여부를 판정한다.
이와 같이, 처리액(L)의 가열과 농도 비교에 의해 농도계(D)가 정상인지 여부를 체크할 수 있기 때문에, 정상치에서 어긋난 농도의 처리액(L)으로 처리됨으로 인한 제품 불량 등의 발생을 저감할 수 있다. 농도계(D)의 기능에 문제가 있는 경우에는 처리를 멈출 수도 있기 때문에, 제품 불량을 미연에 막을 수 있다. 보충되는 처리액(L)의 가열은, 처리액(L)의 공급 과정에서 수시로 발생하고 있고, 그 때마다 농도계(D) 검사를 행할 수도 있기 때문에, 농도계(D)의 세정이나 교정 등의 작업으로 인한 처리 대기를 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 농도계(D)에 고장 등의 분명하게 사용을 계속할 수 없는 이상이 있었던 경우에, 대체 수단을 이용하여 사용을 계속한다고 하는 수법과는 달리, 정상치로부터의 어긋남까지 체크하여 농도계(D)를 검사할 수 있기 때문에, 정밀도 높은 처리가 가능하게 된다. 예컨대 오염물에 의한 측정치의 변화까지 검사할 수 있다.
(2) 가열 제어부(232)는, 판정부(233)에 의해 처리액(L)이 목표 농도가 아니며 목표 농도보다도 높다고 판정된 경우에, 처리액(L)의 희석에 의해, 처리액(L)이 목표 농도보다도 낮은 농도, 목표 온도보다도 낮은 온도로 된 후, 가열부(H)에 의해 처리액(L)을 다시 가열시켜 목표 온도로 하고, 판정부(233)는, 농도계(D)에 의해 측정된 목표 온도로 된 처리액(L)의 농도가 목표 농도인지 여부를 다시 판정한다.
판정부(233)에 의해 목표 농도가 아니라고 다시 판정된 경우에, 이것을 통지하는 정보를 출력하는 출력부(Eo)를 갖는다. 이 때문에, 농도계(D)의 이상을 오퍼레이터가 알 수 있고, 처리의 계속 가부를 판단할 수 있다.
(3) 판정부(233)에 의해 목표 농도가 아니라고 판정된 경우에 농도계(D)의 세정 처리를 하게 하는 세정 처리부(24)를 갖는다. 이 때문에, 농도계(D)의 측정치에 어긋남이 있었던 경우에, 세정 처리를 행하여 기능 회복을 행함으로써, 제품 불량의 발생을 저감할 수 있다.
(4) 처리액 공급 장치(1)는 대기압을 측정하는 기압계(B)를 갖는다. 이 때문에, 처리액 공급 장치(1)가 설치된 장소의 기압을 정확하게 측정할 수 있다.
(5) 처리액(L)을 희석액에 의해 희석하는 희석부(I)를 갖고, 탱크(T)는, 처리 장치(100)에 처리액(L)을 공급하는 공급 탱크(T1)와, 처리 장치(100)에 있어서 처리 완료된 처리액(L)을 회수하는 회수 탱크(T2)와, 새로운 처리액(L)을 공급하는 신액 탱크(T4)를 포함하고, 제어 장치(E)는, 판정부(233)에 의해 소정 범위 내라고 판정된 경우에, 농도계(D)에 의해 측정된 농도에 기초하여 가열부(H) 및 희석부(I)를 제어함으로써, 공급 탱크(T1), 회수 탱크(T2) 및 신액 탱크(T4)의 처리액(L) 농도를 조정하는 농도 제어부(22)를 갖는다.
이 때문에, 복수의 어느 탱크(T)의 처리액(L)으로 농도계(D)의 기능 체크를 행함으로써, 농도계(D)에 의한 농도 제어를 행하는 다른 탱크(T)의 제어 신뢰성이 높아진다.
[변형예]
상기한 실시형태는 이하와 같은 변형예도 구성할 수 있다.
(1) 설정 농도에 대한 허용 범위를 2단계로 설정해 두고서, 1단계의 허용 범위를 넘는 경우에는 농도계(D)의 세정을 행하고, 2단계의 허용 범위를 넘는 경우에는 처리액(L)의 공급을 정지하도록 하여도 좋다.
(2) 농도계(D)가 하나가 아니라 복수의 농도계(D)를 이용하는 경우에 관해서도 각 농도계(D)의 기능이 정상인지 여부를 확인할 수 있다. 예컨대 상기한 도 1에 도시한 t4와 t2가 접속된 경로, t4와 t1이 접속된 경로에, 각각 농도계(D)가 설치되어 있어도 좋다. 또한, 버퍼 탱크(T3)는 생략하고, 회수 탱크(T2)로부터 공급 탱크(T1)에 처리액(L)이 공급되는 구성으로 하여도 좋다.
(3) 상기한 양태에서는, 물 첨가에 의해서 처리액(L)을 희석했지만, 저농도의 신액을 추가함으로써 희석, 즉, 농도 저하를 도모하여도 좋다. 또한, 처리액(L)은, 처리 장치(100)에 공급할 때의 농도와 온도를 소정의 값으로 제어할 수 있으면 되기 때문에, 버퍼 탱크(T3)나 회수 탱크(T2)의 목표 농도는 반드시 공급 탱크(T1)의 목표 농도에 맞출 필요는 없다. 즉, 탱크(T)마다 목표 농도를 변경하여도 좋다. 예컨대 가열 제어성과 물 첨가 제어성의 차에 따라서 목표치를 변경하는 것으로 하여도 좋다.
(4) 검사부(23), 기억부(25)의 전부 또는 일부는, 처리액 공급 장치(1) 전체를 제어하는 제어 장치(E)에 구성하는 경우에 한정되지는 않는다. 제어 장치(E)와는 별체의 제어 장치에 구성하여도 좋고, 온도계(TM), 농도계(D) 등의 제어부에 구성하여도 좋다.
[다른 실시형태]
이상, 본 발명의 실시형태 및 각 부의 변형예를 설명했지만, 이 실시형태나 각 부의 변형예는 일례로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않았다. 상술한 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 동시에 청구범위에 기재된 발명에 포함된다.
1: 처리액 공급 장치 2: 회수 탱크
4T: 신액 탱크 10a∼40a: 용기
12: 구동원 20a: 용기
21: 기판 처리 제어부 22: 농도 제어부
23: 검사부 24: 세정 처리부
25: 기억부 100: 처리 장치
100a: 챔버 101; 회전부
101a: 회전체 101b: 유지부
101c: 구동원 102: 공급부
102a: 노즐 102b: 아암
103: 회수부 231: 온도 설정부
232: 가열 제어부 233: 판정부
B: 기압계 C: 공통 유로
D: 농도계 E: 제어 장치
Ei: 입력부 Eo: 출력부
F: 필터 H: 가열부
H1∼H4: 히터 I: 희석부
K: 세정액 공급 회로 L: 처리액
P1∼P4: 펌프 R1, R5: 복귀 배관
R2: 회수 배관 R3, R4: 송액 배관
S: 공급 경로 S1∼S4: 공급 배관
SS: 기판 처리 장치 SW: 전환부
T: 탱크 T1: 공급 탱크
T2: 회수 탱크 T3: 버퍼 탱크
T4: 신액 탱크 T5: 공용 탱크
TM: 온도계 V1a∼V6b, Vk1, Vk2, Vz: 밸브
Z: 배출로

Claims (8)

  1. 기판을 처리액에 의해 처리하는 처리 장치에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치로서,
    상기 처리액을 저류하는 탱크와,
    상기 탱크로부터 상기 처리 장치에 상기 처리액을 공급하는 공급 경로와,
    상기 처리액을 가열하는 가열부와,
    상기 처리액의 온도를 측정하는 온도계와,
    상기 처리액의 농도를 측정하는 농도계, 그리고
    상기 농도계를 검사하는 검사부를 갖고,
    상기 검사부는,
    상기 처리액 공급 장치가 설치되어 있는 장소의 대기압과, 미리 설정된 상기 처리액의 증기압 곡선에 기초하여, 미리 정해진 농도가 되는 비점 온도를 미리 정해진 온도로서 설정하는 온도 설정부와,
    상기 가열부에 의해 상기 처리액을 가열시킴으로써, 상기 미리 정해진 온도를 기준으로 하는 미리 정해진 범위 내인 목표 온도로 하는 가열 제어부, 그리고
    상기 농도계에 의해 측정된 상기 목표 온도로 된 상기 처리액의 농도가, 상기 미리 정해진 농도를 기준으로 하는 미리 정해진 범위 내인 목표 농도인지 여부를 판정하는 판정부를 갖는 것인 처리액 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열 제어부는, 상기 판정부에 의해 상기 목표 농도가 아니며 상기 목표 농도보다도 높다고 판정된 경우에, 상기 처리액의 희석에 의해, 상기 처리액이 상기 목표 농도보다도 낮은 농도, 상기 목표 온도보다도 낮은 온도로 된 후, 상기 가열부에 의해 상기 처리액을 다시 가열시켜 상기 목표 온도로 하고,
    상기 판정부는, 상기 농도계에 의해 측정된 상기 목표 온도로 된 상기 처리액의 농도가 상기 목표 농도인지 여부를 다시 판정하는 것인 처리액 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 판정부에 의해 상기 목표 농도가 아니라고 다시 판정된 경우에, 이것을 통지하는 정보를 출력하는 출력부를 갖는 처리액 공급 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판정부에 의해 상기 목표 농도가 아니라고 판정된 경우에, 상기 농도계의 세정 처리를 하게 하는 세정 처리부를 갖는 처리액 공급 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대기압을 측정하는 기압계를 갖는 처리액 공급 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액을 희석액에 의해 희석하는 희석부를 갖고,
    상기 탱크는,
    상기 처리 장치에 상기 처리액을 공급하는 공급 탱크와,
    상기 처리 장치에 있어서 사용 완료된 상기 처리액을 회수하는 회수 탱크, 그리고
    새로운 상기 처리액을 공급하는 신액 탱크를 포함하고,
    상기 판정부에 의해 상기 목표 농도라고 판정된 경우에, 상기 농도계에 의해 측정된 농도에 기초하여 상기 가열부 및 상기 희석부를 제어함으로써, 상기 공급 탱크, 상기 회수 탱크 및 상기 신액 탱크의 상기 처리액의 농도를 조정하는 농도 제어부를 갖는 것인 처리액 공급 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재한 처리액 공급 장치와,
    상기 처리 장치를 갖는 기판 처리 장치.
  8. 기판을 처리액에 의해 처리하는 처리 장치에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 장치가 설치되어 있는 장소의 대기압과, 미리 설정된 상기 처리액의 증기압 곡선에 기초하여, 미리 정해진 농도가 되는 비점 온도를 미리 정해진 온도로서 설정하고,
    온도계에 의한 상기 처리액의 측정 온도가, 상기 미리 정해진 온도를 기준으로 하는 미리 정해진 범위 내인 목표 온도로 되도록, 가열부에 의해 상기 처리액을 가열하고,
    상기 처리액이 상기 목표 온도로 된 경우에, 상기 처리액의 농도를 측정하는 농도계에 의해 측정된 상기 처리액의 농도가, 상기 미리 정해진 농도를 기준으로 하는 미리 정해진 범위 내인 목표 농도인지 여부를 판정하는 처리액 공급 장치의 검사 방법.
KR1020230037963A 2022-03-24 2023-03-23 처리액 공급 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 공급 장치의 검사 방법 KR20230140532A (ko)

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