(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内に収容された処理液中に基板を浸漬させて基板を処理する基板の浸漬処理装置において、
前記処理槽に連通し処理槽内の液体の一部を抜き取るための導入配管と、
この導入配管の途中に介在して設けられ開閉弁と、
前記導入配管を通して送給される処理槽内の液体を貯留する計測槽と、
この計測槽内に貯留される液体の液面を一定の高さに設定するための液面設定手段と、
前記計測槽内へ上方から挿入され、下端口が、前記液面設定手段によって一定の高さに設定される液体の液面から所定の深さに配置される計測管と、
この計測管に接続された気体供給配管と、
この気体供給配管を通して所定の圧力の気体を前記計測管内へ供給し計測管内に下端口まで気体を充満させて計測管内へ液体が流入しないようにする気体供給手段と、
前記気体供給配管の途中に介挿され前記計測管内の気体の圧力を検出する圧力検出手段と、
この圧力検出手段によって検出された気体の圧力に基づいて前記計測槽内に貯留された液体の比重を算出する比重算出手段と、
前記計測槽内に貯留された液体を完全に排出するための液体排出手段とを備えたことを特徴とする基板の浸漬処理装置。
【請求項２】
前記液面設定手段が、
前記計測槽内に貯留される液体の液面が一定の高さに到達したことを検知する液面センサと、
この液面センサから出力される検知信号により、前記導入配管の途中に介在して設けられた前記開閉弁を閉じるように制御する制御手段とで構成された請求項１記載の基板の浸漬処理装置。
【請求項３】
前記液面設定手段が、
前記計測槽の上部に設けられ計測槽内の液体を溢れ出させて計測槽内の液体の液面が一定の高さに保たれるようにする溢流部である請求項１記載の基板の浸漬処理装置。
【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、液晶表示装置用ガラス基板、電子部品などの基板を、処理槽内に収容された処理液中に浸漬させて、基板の洗浄等の処理を行う基板の浸漬処理装置、特に、処理槽内に収容された液体の比重を測定する機構を備えた浸漬処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の基板の浸漬処理装置においては、処理品質の低下を防ぎ処理の均一性を確保するために、処理槽内へ供給され処理槽内に収容されている液体の濃度を正確に把握しておく必要がある。例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいて、シリコンウエハ等の基板の表面に付着した不要物、例えばフォトレジストやレジスト残渣を除去する場合には、処理液として硫酸と過酸化水素水との混合液（以下、「カロー酸」という）が使用されるが、処理槽内に収容されたカロー酸中の硫酸の濃度や過酸化水素水の濃度が所望通りに調整されていることを確認する必要がある。また、基板の処理を連続して行っている間に、薬液の一部が化学反応に消費されたり蒸発したりすると薬液を補充し、また、化学反応を活性化させるために薬液を追加することが行われるが、カロー酸中の硫酸や過酸化水素水の濃度を正確に管理するためには、その濃度を測定する必要がある。
【０００３】
ここで、液体の種類が既知であれば、その液体の比重は、液体の温度と濃度によって決まる。従って、高価な分析機器を使用しなくても、液体の比重と温度を測定すれば、液体の濃度を算出することができる。
【０００４】
また、処理槽内に収容された液体の比重そのものを測定する必要がある場合もある。例えば特開平６−１０９５１７号公報等に開示されているように、処理槽内の液体中に管の下端部を挿入し、その管内へ圧縮空気または不活性ガスを供給して、管の下端口まで圧縮空気または不活性ガスを充満させて管内へ液体が流入しないようにし、管内の気体の圧力を圧力センサによって検出することにより、その検出圧力から管の下端口の深さ、したがって液面の高さを検出する方法がある。この液面検出方法は、管内の気体の圧力は、管の下端口が液体から受ける圧力に等しく、管の下端口と液面との距離に比例する、といった関係を利用したものである。ところが、前記比例関係は、液体の比重が一定であるときに成り立つものであり、液体の温度や濃度が変化して液体の比重が変わると、圧力センサの検出圧力から測定された液面の高さを補正することが必要になる。このため、処理槽内の液体の比重を繰り返し測定する必要がある。
【０００５】
液体の比重を測定するのには、一般に、浮き秤、比重秤、比重びんなどの比重計が使用される。また、特許第７８９０５８号公報等に開示されているように、液体中に２本の管を、異なる２つの深さにそれぞれの下端口が位置するように挿入し、それぞれの管内へ気体を供給して、それぞれの管の下端口から放出される気泡の圧力を測定し、それらの圧力差から液体密度（比重）を算出する測定装置がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、比重計を使用して処理槽内の液体の比重を測定しようとすると、処理槽内から液体を分取する必要があり、また、測定操作は人手に頼らなければならず、測定操作を自動化することは困難である。また、２本の管を液体中に挿入し、それぞれの管の下端口での気泡の放出圧力を測定して、液体の比重を算出する測定装置では、処理槽内に２本の管を配置し、それぞれの管に気体供給用の配管を接続する必要があり、一方、処理槽には基板が搬出入されることなどから、スペース面からみて当該測定装置を処理槽内の液体の比重測定のために用いることは難しい。
【０００７】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、処理槽内に収容された液体の比重を繰り返し測定することができ、その測定操作の自動化も可能である基板の浸漬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に係る発明は、処理槽内に収容された処理液中に基板を浸漬させて基板を処理する基板の浸漬処理装置において、処理槽内の液体の比重を測定する機構を備え、その測定機構を、前記処理槽に連通し処理槽内の液体の一部を抜き取るための導入配管と、この導入配管の途中に介在して設けられ開閉弁と、前記導入配管を通して送給される処理槽内の液体を貯留する計測槽と、この計測槽内に貯留される液体の液面を一定の高さに設定するための液面設定手段と、前記計測槽内へ上方から挿入され、下端口が、前記液面設定手段によって一定の高さに設定される液体の液面から所定の深さに配置される計測管と、この計測管に接続された気体供給配管と、この気体供給配管を通して所定の圧力の気体を前記計測管内へ供給し計測管内に下端口まで気体を充満させて計測管内へ液体が流入しないようにする気体供給手段と、前記気体供給配管の途中に介挿され前記計測管内の気体の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段によって検出された気体の圧力に基づいて前記計測槽内に貯留された液体の比重を算出する比重算出手段と、前記計測槽内に貯留された液体を完全に排出するための液体排出手段とにより構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の処理装置において、前記液面設定手段を、前記計測槽内に貯留される液体の液面が一定の高さに到達したことを検知する液面センサと、この液面センサから出力される検知信号により、前記導入配管の途中に介在して設けられた前記開閉弁を閉じるように制御する制御手段とで構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の処理装置において、前記液面設定手段を、前記計測槽の上部に設けられ計測槽内の液体を溢れ出させて計測槽内の液体の液面が一定の高さに保たれるようにする溢流部としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る発明の基板の浸漬処理装置においては、処理槽内の液体の一部が導入配管を通して計測槽内へ送給され貯留される。この際、液面設定手段により、計測槽内に貯留される液体の液面が一定の高さに設定され、計測槽内へ挿入された計測管の下端口は、一定高さの液面から所定の深さに配置される。計測槽内に貯留された液体の液面が一定の高さに設定されたときは、導入配管の途中に介在して設けられた開閉弁を閉じて、処理槽内の液体が計測槽内へ送給されないようにする。そして、気体供給手段により、気体供給配管を通して所定の圧力の気体が計測管内へ供給され、計測管内に下端口まで気体が充満させられて計測管内へ液体が流入しないようにされる。この状態で、気体供給配管の途中に介挿された圧力検出手段により、計測管内の気体の圧力が検出され、その検出された気体の圧力に基づいて比重算出手段により、計測槽内に貯留された液体の比重が算出される。ここで、計測管内の気体の圧力Ｐは、計測管の下端口にかかっている液体の圧力と等しく、したがって、大気圧をＰａ、液体の密度（比重）をρ、計測管の下端口位置の深さすなわち液体の液面から計測管の下端口までの距離をＤとすると、計測管内の気体の圧力Ｐは、Ｐ＝Ｐａ＋ρＤとなる。この式中、大気圧Ｐａは既知であり、また、液体の液面は一定の高さに設定されているとともに、計測管の下端口は液面から所定の深さに配置されているので、液体の液面から計測管の下端口までの距離Ｄも既知である。このため、計測管内の気体の圧力Ｐが分かれば、液体の密度ρすなわち比重が求まることになるのである。液体の比重の測定が一旦終了すると、計測槽内に貯留された液体は、液体排出手段により完全に排出され、次の比重測定操作に備える。
【００１２】
請求項２に係る発明の処理装置では、液面センサにより、計測槽内に貯留される液体の液面が一定の高さに到達したことが検知され、その検知信号に基づいて制御手段により、導入配管の途中に介在して設けられた開閉弁が制御されて閉じられる。これにより、計測槽内に貯留された液体の液面が一定の高さに設定される。
【００１３】
請求項３に係る発明の処理装置では、計測槽の上部に設けられた溢流部から計測槽内の液体が溢れ出ることにより、計測槽内の液体の液面が一定の高さに保たれる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、この発明の１実施形態を示し、基板の浸漬処理装置、例えば、加熱されたカロー酸中に基板を浸漬させて基板表面からフォトレジストやレジスト残渣の不要物を除去するために使用される処理装置の概略構成を示す模式図である。
【００１６】
この処理装置は、複数枚の基板Ｗが搬入されて収容される処理槽１０を有し、処理槽１０には、その内部を仕切って戻り槽１２が形設されている。処理槽１０には、その槽内部に供給口が臨むように薬液供給管１４、１６が配設されている。そして、薬液供給管１４、１６を通して薬液Ａ（硫酸）および薬液Ｂ（過酸化水素水）がそれぞれ処理槽１０内へ供給され、処理槽１０内が常に、硫酸と過酸化水素水とが所定の比率で混合されたカロー酸で満たされるようになっている。また、処理槽１０には、液循環用配管１８の一端が連通して接続されており、液循環用配管１８の他端は、戻り槽１２の底部に連通して接続されている。液循環用配管１８には、循環ポンプ２０、ヒータ２２およびフィルタ２４がそれぞれ介在して設けられている。そして、処理槽１０から流出したカロー酸は、液循環用配管１８内を流れる際にヒータ２２によって所定温度、例えば８０℃〜１５０℃の温度に加熱され、所定温度に調節されたカロー酸が液循環用配管１８から戻り槽１２内へ流入し、さらに戻り槽１２内から処理槽１０内へ流入して、液の循環が行われるように構成されている。
【００１７】
また、処理槽１０の底部には、導入配管２６が連通して接続されている。この導入配管２６の途中には、開閉制御弁２８が介在して設けられ、導入配管２６の先端の供給口は、液体の比重を測定するための機構の一部をなす計測槽３０の槽内部に臨むように配置されている。そして、開閉制御弁２８が開かれることにより、処理槽１０内の液体が導入配管２６を通して計測槽３０内へ送給され、開閉制御弁２８が閉じられることにより、計測槽３０内への液体の送給が停止するようになっている。
【００１８】
計測槽３０には、液面センサ、図示例では計測槽３０を挟んで対向するように投光部３２ａと受光部３２ｂとを配置した光透過型の液面センサ３２が付設されている。液面センサ３２は、コントローラ３４に接続されており、コントローラ３４は、導入配管２６に介挿された開閉制御弁２８と接続されている。そして、開閉制御弁２８が開かれた状態で、導入配管２６を通して処理槽１０内の液体が計測槽３０内へ送給され、計測槽３０内に液体が次第に溜まっていき、計測槽３０内の液体の液面が上昇していって液面センサ３２の配設位置に到達すると、液面センサ３２によって液体の液面が検知され、液面センサ３２の受光部３２ｂからコントローラ３４へ検知信号が送られる。コントローラ３４に検知信号が入力すると、コントローラ３４から制御信号が出力され、その制御信号が開閉制御弁２８へ送られて、開閉制御弁２８が閉じられ、計測槽３０内への液体の送給が停止する。これにより、計測槽３０内の液体の液面が、常に一定の高さに設定されることになる。計測槽３０の底部には、排液管３５が連通しており、排液管３５には、液体の比重を測定する操作時には閉じられる排液弁３６が介在して設けられている。この排液弁３６を開くことにより、計測槽３０内に貯留された液体を完全に槽外へ排出することができるようになっている。
【００１９】
計測槽３０内へは、上方から計測管３８が挿入され、計測管３８は、その下端口が、液面センサ３２によって一定の高さに設定される液体の液面から所定の深さＤに配置されるように保持される。計測管３８には、圧縮空気または不活性ガスの気体供給源、この例では窒素ガス供給源に接続された気体供給配管４０が連通接続されている。気体供給配管４０には、フィルタ４２、ニードル弁４４および調整弁４６がそれぞれ介挿されている。気体供給配管４０を通って計測管３８内へ供給される窒素ガスの圧力は、調整弁４６およびニードル弁４４によって調節される。
【００２０】
気体供給配管４０は、ニードル弁４４の下流側で分岐しており、分岐管４８に圧力センサ５０が設けられている。圧力センサ５０は、増幅器５２に電気的に接続され、増幅器５２は、Ａ／Ｄ変換器５４を介してパソコン５６に接続されている。そして、圧力センサ５０から分岐管４８内の気体の圧力を示す検出信号が出力され、その検出信号が、増幅器５２で増幅されＡ／Ｄ変換器５４でディジタル信号に変換された後、パソコン５６へ入力するようになっている。パソコン５６には、ディスプレイ５８が付設されている。
【００２１】
上記したような構成を有する処理装置において、処理槽１０内に収容された液体の比重を測定するために、以下のような操作が行われる。
【００２２】
排液管３５に介挿された排液弁３６が閉じられた状態で、コントローラ３４から出力される制御信号により、導入配管２６に介挿された開閉制御弁２８が開かれる。これにより、処理槽１０内に収容された液体の一部が導入配管２６を通って空の状態の計測槽３０内へ送給され、計測槽３０内に液体が次第に溜まっていく。そして、計測槽３０内の液体の液面が上昇していって液面センサ３２の配設位置まで到達すると、液面センサ３２によって液体の液面が検知され、上記したようにしてコントローラ３４により開閉制御弁２８が制御され、開閉制御弁２８が閉じられて計測槽３０内への液体の送給が停止する。このとき、計測槽３０内の液体の液面は、一定の高さに設定されている。また、計測槽３０内へ挿入された計測管３８の下端口は、一定高さの液面から所定の深さＤに配置されている。
【００２３】
計測槽３０内に液体が貯留されると、窒素ガス供給源から気体供給配管４０を通して計測管３８内へ窒素ガスが供給される。このとき、窒素ガス供給源から供給される窒素ガスは、調整弁４６およびニードル弁４４を通過する際に減圧されて、計測管３８の下端口にかかっている液体の圧力と釣り合う程度の圧力に調節され、計測管３８内に下端口まで窒素ガスが充満して、窒素ガスが少しずつ計測管３８の下端口から気泡となって流出する状態とされる。この状態で、圧力センサ５０により分岐管４８内の気体の圧力が測定される。圧力センサ５０によって検出される圧力ＰＡは、計測管３８内の気体の圧力（計測管３８の下端口にかかっている液体の圧力）Ｐと圧力センサ５０から計測管３８へ至るまでの間の圧力損失△Ｐとを足した値（Ｐ＋△Ｐ）である。
【００２４】
圧力センサ５０によって測定された分岐管４８内の気体の圧力を示す検出信号は、圧力センサ５０から増幅器５２へ送られ、増幅器５２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５４でディジタル信号に変換され、ディジタル信号としてパソコン５６へ入力する。そして、パソコン５６により、ＰＡ＝Ｐ＋△Ｐ＝Ｐａ＋ρＤ（Ｐａ：大気圧、ρ：液体の密度（比重）、Ｄ：計測管３８の下端口の深さ）の関係式から、圧力センサ５０によって検出された気体の圧力ＰＡに基づいて計測槽３０内の液体の比重ρが算出される。算出された液体の比重は、ディスプレイ５８に表示される。
【００２５】
以上のような操作により、計測槽３０内の液体、したがって処理槽１０内に収容されている液体の比重が測定され、その測定が一旦終了すると、排液弁３６を開いて、計測槽３０内から排液管３５を通って計測槽３０内の液体を完全に排出させる。そして、次の比重の測定操作に備える。
【００２６】
なお、上記した実施形態では、液面センサ３２を用い、液面センサ３２から出力される検知信号をコントローラ３４へ送り、コントローラ３４により導入配管２６に介挿された開閉制御弁２８を制御することにより、計測槽３０内に貯留された液体の液面が一定の高さに設定されるようにしたが、計測槽３０内の液体の液面を一定の高さに設定するための機構は、それ以外のものでもよい。例えば、計測槽の上部に溢流液受け部を設け、計測槽の上部から計測槽内の液体を溢流液受け部へ溢れ出させて、計測槽内の液体の液面が一定の高さに保たれるようにするだけの構成でもよい。この場合には、液体の比重を測定しようとする際に、導入配管２６に介挿された開閉制御弁２８を、計測槽内に液体を満杯にさせるのに十分な一定時間だけ開くようにすればよい。
【００２７】
また、上記した実施形態では、排液弁３６を開くことにより、計測槽３０内に貯留された処理液を排出するようにしているが、排液弁３６の出口側にポンプを介して、液循環用配管１８の途中へ配管接続して、計測槽３０内の液を処理槽１０へ戻すようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板の浸漬処理装置を使用すると、処理槽内に収容された液体の比重を繰り返し測定することができ、その測定操作を自動化することも可能になる。
【００２９】
請求項２に係る発明の処理装置では、液面センサにより、計測槽内に貯留される液体の液面が一定の高さに到達したことを検知し、その検知信号に基づいて制御手段により、導入配管の途中に介在して設けられた開閉弁を制御して閉じることにより、計測槽内に貯留された液体の液面を一定の高さに確実に設定することができる。
【００３０】
請求項３に係る発明の処理装置では、計測槽の上部に設けられた溢流部から計測槽内の液体を溢れ出させることにより、計測槽内の液体の液面を一定の高さに確実に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１実施形態を示し、基板の浸漬処理装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｗ  基板
１０    処理槽
１２  戻り槽
１４、１６  薬液供給管
１８  液循環用配管
２０  循環ポンプ
２２  ヒータ
２４  フィルタ
２６  導入配管
２８  開閉制御弁
３０  計測槽
３２  液面センサ
３４  コントローラ
３５  排液管
３６  排液弁
３８  計測管
４０  気体供給配管
４２  フィルタ
４４  ニードル弁
４６  調整弁
４８  分岐管
５０  圧力センサ
５２  増幅器
５４  Ａ／Ｄ変換器
５６  パソコン
５８  ディスプレイ
【図１】
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