(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液が流される処理液供給管に設けられた測定部内に形成された光透過部に光を照射する投光手段と、前記光透過部を透過した光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段によって受光された光の強度に基づいて処理液の濃度を測定する濃度測定装置において、
前記測定部は処理液の流路断面積を拡大して処理液の流速を低下させる拡大測定部であり、前記拡大測定部の中心相当箇所に、対向壁の間隔を前記拡大測定部の他部よりも狭くさせて気泡の侵入を阻止する間隙部が形成され、前記間隙部に前記光透過部が設けられ、前記光透過部を間にして一方に前記投光手段、他方に前記受光手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理等に用いる処理液の濃度を測定する濃度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の濃度測定装置としては、例えば、特開平８−６８７４６号公報に開示されているものが知られている。
この従来の濃度測定装置によれば、図１２に示すように、基板処理用の処理液を流す処理液供給管０１の途中箇所に光透過部０２を形成し、その光透過部０２を間にして一方側に光源（図示せず）を、他方側に光検出器（図示せず）をそれぞれ設けている。そして、処理液供給管０１内に流れている処理液に光を照射し、その処理液を透過した光を光検出器で受け、光検出器での光の強度に基づいて処理液の濃度を測定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、処理液を基板の処理を行う処理槽へ供給するために窒素ガスによって加圧しているような場合、その処理液中に窒素が溶け込んでいる。バルブの開閉やポンプの駆動・駆動停止に起因して、供給系で圧力が急に減少したようなときに、処理液中の窒素が気泡化する。
また、ポンプの吸入時に気泡が取り込まれて混入する場合がある。
更に、例えば、約80℃程度の高温の純水を混合使用する場合、その混合に伴って窒素が気泡化する。
また、基板処理用の処理液として、アンモニア水と過酸化水素水との混合薬液、塩酸と過酸化水素水との混合薬液、硫酸と過酸化水素水との混合薬液、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）といった発泡性の薬液を用いる場合、気泡の存在は避けることができない。
【０００４】
しかしながら、従来例の場合に、光透過部０２において処理液中に混入している気泡部分を光が透過したときに透過損失が減少し、測定濃度が処理液の実際の濃度よりも低下する欠点があった。
【０００５】
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、処理液に混入した気泡が光透過部に入ることを防止して、処理液の濃度の測定の精度を向上することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は、
処理液が流される処理液供給管に設けられた測定部内に形成された光透過部に光を照射する投光手段と、前記光透過部を透過した光を受光する受光手段とを備え、前記受光手段によって受光された光の強度に基づいて処理液の濃度を測定する濃度測定装置において、前記測定部は処理液の流路断面積を拡大して処理液の流速を低下させる拡大測定部であり、前記拡大測定部の中心相当箇所に、対向壁の間隔を前記拡大測定部の他部よりも狭くさせて気泡の侵入を阻止する間隙部が形成され、前記間隙部に前記光透過部が設けられ、前記光透過部を間にして一方に前記投光手段、他方に前記受光手段がそれぞれ設けられている。
【０００７】
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【０００８】
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【０００９】
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【００１０】
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【００１１】
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【００１２】
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【００１３】
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【００１４】
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【００１５】
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【００１６】
【作用】
本発明によれば、拡大測部により流速を低下させ、その中心相当箇所に対向部の間隔を狭くして気泡の侵入を阻止するように形成した間隙部に光透過部を設け、光透過部への気泡の侵入を防止する。
【００１７】
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【００１８】
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【００１９】
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【００２０】
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【００２１】
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【００２２】
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【００２３】
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【００２４】
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【００２５】
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【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る実施例の濃度測定装置を用いた基板処理装置の概略構成図である。この基板処理装置では、半導体ウエハなどの基板を浸漬して基板の表面を処理する処理槽１を備え、この処理槽１の下部に、アンモニア水と過酸化水素水との混合薬液、塩酸と過酸化水素水との混合薬液、硫酸と過酸化水素水との混合薬液、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）などの基板処理用の処理液を下方から供給する処理液供給管２が連通接続されている。また、処理槽１の周囲に排液槽３が設けられるとともに排液槽３に排液管４が連通接続されている。
これらの構成により、処理槽１に処理液を供給し、その処理槽１に設けられた整流多孔板若しくは注入管（図示せず）により均一に処理液を上昇させるとともにオーバーフローさせ、その上昇流で基板の表面を処理する。また、処理槽１をオーバーフローした処理液は、排液槽３から排液管４を介して排出する。
【００２７】
処理液供給管２の途中箇所に、処理液の濃度を光学的に測定する測定部５が設けられ、その測定部５を間にして、一方側に、流動状態の処理液に対して光を照射する投光手段としての光源６が、他方側に、処理液を透過した光を受ける受光手段としての受光器７が設けられ、受光器７での光の強度に基づいて処理液の濃度が測定される。
【００２８】
図２（ａ）は、第１参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図、図２（ｂ）は横断面図である。測定部５は、図２（ａ）に示すように、処理液供給管２に、それよりも管径が大きい拡大測定部８が管継手９を介してシール状態で接続されている。
【００２９】
拡大測定部８には、図２（ｂ）に示すように、その周方向の一部に凹部が形成され、透明の壁８ａ，８ａを所定の間隔で対向させた光透過部１０が形成されている。また、この光透過部１０を挟んで、光源６と受光器７とが設けられている。
【００３０】
拡大測定部８内に、光透過部１０を囲むように、気泡分離手段として、表面を疎水性のテフロン製の網状体１１が設けられている。なお、網状体１１の網目は、処理液中に混入している気泡を通過させない程度の大きさ（例えば、最大長さ部分が１mm以下）に設定されている。
【００３１】
この第１参考例によれば、拡大測定部８により処理液の流速を低下させて処理液中の気泡を重力分離しやすくするとともに、網状体１１によって、拡大測定部８内において、処理液中に気泡が混入される領域と混入されない領域とが形成される。そして、光透過部１０は、気泡が混入されない領域に形成されているので、その結果、気泡に起因する透過損失の減少が無く、処理液の濃度を精度良く測定できる。
【００３２】
また、この第１参考例では、全体を網状体１１で囲まれた箇所に光透過部１０を設けるように構成しているが、気泡が光透過部１０に流れ込まないように構成すれば良い。
【００３３】
なお、第１参考例では、処理液を下方から上方へ流すように構成しているが、水平方向に流す場合にも適用できる。また、拡大測定部８は、処理液供給管２よりも管径を大きくしているが、処理液供給管２自体の径が比較的大きい場合には、その処理液供給管２とほぼ同径に測定部５を構成し、そこに光透過部１０を設けるようにしてもよい。
【００３４】
図３は第２参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。図３に示すように、処理液を上方に流す上下の処理液供給管２，２は、その管軸芯が平面方向で互いに離れる位置に配置され、その処理液供給管２，２に、処理液の流路断面積を拡大して流速を低下する拡大測定部１２が、管継手１３を介してシール状態で連通接続されている。
【００３５】
拡大測定部１２内には、流れている処理液の流動中心Ｃ１よりも下方に光透過部１４が設けられている。光透過部１４よりも処理液の流動方向上流側において処理液の流速が低下させられ、かつ主に重力分離によって、処理液中の気泡が光透過部１４に流れることが防止される。
なお、図３においては、光源および受光器は省略されているが、その構成は図１に示す第１参考例と同じである。
【００３６】
図４は、第３参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。図４に示すように、処理液を水平方向に流すように構成され、流動方向上流側の処理液供給管２に対して、流動方向下流側の処理液供給管２は、その管軸芯が鉛直方向で上方に離れる位置に設けられ、両処理液供給管２，２が拡大測定部１５に管継手１６を介してシール状態で連通接続されている。
【００３７】
拡大測定部１５内には、流れている処理液の流動中心Ｃ２よりも下方に光透過部１７が設けられている。光透過部１７よりも処理液の流動方向上流側において処理液の流速が低下させられ、かつ主に重力分離によって、処理液中の気泡が光透過部１７に流れることが防止される。
図４においては、光源および受光器は省略されているが、その構成は、図１に示す第１参考例と同じである。
【００３８】
図５（ａ）は、第４参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。図５（ａ）に示すように、処理液を上方に流す上下の処理液供給管２，２に、処理液の流路断面積を拡大して処理液の流速を低下する拡大測定部１８が、管継手１９を介してシール状態で連通接続されている。
【００３９】
拡大測定部１８内に導入管２０が突出して設けられ、その導入管２０の外周面に近く、かつ、導入管２０の先端よりも処理液の流動方向上流側の位置に光透過部２１が設けられている。その結果、気泡を含む処理液は導入管２０から上方へ向かって拡大測定部１８内へ導入されるので、導入管２０の外周面近くに設けられている光透過部２１へ気泡が流れることが防止される。
図５（ａ）においては、光源および受光器は省略されているが、その構成は、図１に示す第１参考例と同じである。
【００４０】
図５（ｂ）は、第５参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図であり、図５（ａ）に示す第４参考例と異なるところは次の通りである。
すなわち、処理液を水平方向に流動させるように構成されるとともに、流出側の処理液供給管２が導入管２０よりも上方に配置され、その導入管２０の外周面に近く、かつ、導入管２０の先端よりも処理液の流動方向上流側の下方位置に光透過部２１が設けられている。他の構成は第４参考例と同じである。
この第５参考例によれば、導入管２０から導入される処理液を斜め上方に向かって流動させ、気泡をより良好に重力分離できる。
【００４１】
上記第４および第５参考例において、導入管２０の先端形状を、図５（ｃ）の変形例の縦断面図に示すように、光透過部２１側の突出量を大きくし、そして、そこから遠ざかる程突出量が小さくなるように構成してもよい。この変形例の構成によれば、導入管２０の内周面との間での流動抵抗の差により、光透過部２１から遠ざかる側からの流速が速くなり、見掛け上、流動中心を光透過部２１から遠ざけ、気泡の光透過部２１への侵入をより良好に防止できる。
【００４２】
図６（ａ）は実施例の濃度測定装置の測定部の斜視図、図６（ｂ）は正面断面図、図６（ｃ）は側面断面図である。図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、処理液を上方に流す上下の処理液供給管２，２に、処理液の流路断面積を拡大して処理液の流速を低下する拡大測定部２２が、管継手２３を介してシール状態で連通接続されている。
【００４３】
拡大測定部２２の中心相当箇所に、対向壁の間隔を他部よりも狭くして気泡の侵入を阻止する間隙部Ｓが形成され、この間隙部Ｓに光透過部２４が設けられ、光透過部２４を間にして、一方に光源６が、そして、他方に受光器７がそれぞれ設けられている。前述した間隙部Ｓによって、処理液中に混入した気泡が光透過部２４に流れることが防止される。
なお、間隙部Ｓの間隔は、0.7mm 以上で１mm未満に設定される。
【００４４】
図７（ａ）は、第６参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。図７（ａ）に示すように、処理液を上方に流す上下の処理液供給管２，２に、処理液の流路断面積を拡大して処理液の流速を低下する拡大測定部２５の上下の直線状の管体２６ａ，２６ｂが、管継手２７を介してシール状態で連通接続されている。
【００４５】
上下の直線状の管体２６ａ，２６ｂと拡大測定部２５とが同芯状に構成され、上流側である下方の管体２６ｂ内に、板材を所定角度捩じった形状に構成した旋回付与部材２８が設けられ、拡大測定部２５内に上昇して導入する処理液に旋回流を生じさせる。
【００４６】
拡大測定部２５内において、処理液導入側となる下方の管体２６ｂの仮想延長線Ｌ箇所から外れた位置に光透過部２９が設けられている。前述した旋回付与部材２８を設ける構成と光透過部２９の位置とによって、処理液中の混入気泡が光透過部２９に流れることが防止される。
【００４７】
上記構成により、拡大測定部２５内に処理液を旋回流動状態で導入し、遠心力を受けさせることにより、比重の軽い気泡を中心箇所に集めて流動させる。そして、中心箇所から外れた気泡が流動しない箇所で、処理液の濃度を測定できる。
【００４８】
図７（ｂ）は、第７参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図であり、図７（ａ）に示す第６参考例と異なるところは次の通りである。
すなわち、処理液を水平方向に流す状態で設け、拡大測定部２５内において、そこへの処理液導入側となる管体２６ｂの仮想延長線Ｌ箇所から外れた下方の位置に光透過部３０が設けられている。他の構成は図７（ａ）に示す第６参考例と同じである。
【００４９】
この第７参考例によれば、遠心力による分離作用に加えて重力による分離作用をも与えることができ、気泡が光透過部３０に侵入することをより良好に防止できる。
【００５０】
図８（ａ）は、第８参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図であり、図３、図４に示す第２参考例を改良したものである。
すなわち、拡大測定部１２内に石英製の球状体３１が充填されるとともに、光透過部１４が、球状体３１の侵入を防止する囲い３２によって覆われ、拡大測定部１２内に処理液が導入するときに、処理液中に混入した気泡の分散が防止される。他の構成は第２参考例と同じであり、図３と同一図番を付してあり、その説明は省略する。
【００５１】
図８（ｂ）は、第９参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図であり、図５（ａ）に示す第４参考例を改良したものである。
すなわち、拡大測定部１８内に石英製の球状体３３が充填されるとともに、光透過部２１が、球状体３３の侵入を防止する囲い部材３４によって覆われ、拡大測定部１８内に処理液が導入するときに、処理液中に混入した気泡の分散が防止される。他の構成は第４参考例と同じであり、図５（ａ）と同一図番を付してあり、その説明は省略する。
【００５２】
図９（ａ）は、第１０参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。図９（ａ）に示すように処理液を上方に流す処理液供給管２，２に管継手３５を介して接続される直線状の管体３６の途中に、管体３６の内径よりも小径の抵抗部３７が設けられ、この抵抗部３７は処理液に流動抵抗を付与している。
【００５３】
抵抗部３７よりも処理液の流動方向上流側の位置と抵抗部３７よりも処理液の流動方向下流側の位置とにわたり、下方に屈曲する状態でバイパス管３８が接続され、そのバイパス管３８内の下方屈曲部分に光透過部３９が設けられている。処理液の一部がバイパス管３８内に流れており、かつ処理液中の気泡が重力分離され、その結果、処理液中に混入した気泡が光透過部３９に流れることが防止される。なお、光源および受光器の構成は、図１に示す第１参考例と同じである。
【００５４】
図９（ｂ）は、第１１参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図であり、図９（ａ）に示す第１０参考例と異なるところは次の通りである。
すなわち、抵抗部４０が、多数の小径の処理液流路４１を分散形成して構成され、バイパス管３８のバイパス流路Ｒ終端が抵抗部４０に接続されている。他の構成は第１０参考例と同じであり、図９（ａ）と同一図番を付してあり、その説明は省略する。
【００５５】
図１０は、第１２参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図であり、図９（ａ）に示す第１０参考例と異なるところは次の通りである。
すなわち、バイパス管４２において、光透過部３９よりも処理液の流動方向上流側の位置と光透過部３９よりも処理液の流動方向下流側の位置とにわたり、上方に向かうエア抜き管４３が接続され、処理液が光透過部３９に流動するまでに、処理液中に混入した気泡を分離し、気泡が光透過部３９に流れることがより良好に防止される。他の構成は第１０参考例と同じであり、図９（ａ）に示す同一図番を付してあり、その説明は省略する。
【００５６】
図１１は、測定部の変形例を示す横断面図であり、光透過部４４を間にして、一方側に反射鏡４５が、そして他方側に光源４６と受光器４７とがそれぞれ設けられ、光源４６からの光を反射鏡４５で反射させてから受光器４７に受光される。
【００５７】
この変形例の構成によれば、光透過部４４の一方側に光源４６や受光器４７の設置スペースを確保しづらい場合でも容易に組み込める利点がある。更に、光透過部４４の透過経路を往復するため、光の透過長さを倍増でき、濃度の測定精度を向上させやすいという利点もある。
【００５８】
上記実施例では、処理液に光を透過するとともにその透過光を受けさせるのに、その光透過部に近接して光源と受光器とを設けているが、光源からの光を光ファイバーを介して光透過部に導入するとともに、光透過部からの透過光を光ファイバーを介して受光器に導入するように構成しても良い。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、拡大測定部により処理液の流速を低下させて処理液中の気泡を重力分離しやすくし、その拡大測定部内に間隔を狭くして気泡の侵入を阻止する間隙部を形成し、その間隙部に光透過部を設けるので、光透過部への気泡の侵入を防止でき、その結果、精度のよい処理液の濃度の測定を行うことができる。
【００６０】
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【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る実施例の濃度測定装置を用いた基板処理装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）は第１参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図３】第２参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。
【図４】第３参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。
【図５】（ａ）は第４参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図、（ｂ）は第５参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図、（ｃ）は第４参考例、第５参考例の変形例の縦断面図である。
【図６】（ａ）は実施例の濃度測定装置の測定部の斜視図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図である。
【図７】（ａ）は第６参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図、（ｂ）は第７参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。
【図８】（ａ）は第８参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図、（ｂ）は第９参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。
【図９】（ａ）は第１０参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図、（ｂ）は第１１参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。
【図１０】第１２参考例の濃度測定装置の測定部の縦断面図である。
【図１１】測定部の変形例を示す横断面図である。
【図１２】従来の濃度測定装置の測定部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２…処理液供給管
５…測定部
６…光源
７…受光器
２４…光透過部
Ｓ…間隙部
【図１】
0003573597.tif 000002
【図２】
0003573597.tif 000003
【図３】
0003573597.tif 000004
【図４】
0003573597.tif 000005
【図５】
0003573597.tif 000006
【図６】
0003573597.tif 000007
【図７】
0003573597.tif 000008
【図８】
0003573597.tif 000009
【図９】
0003573597.tif 000010
【図１０】
0003573597.tif 000011
【図１１】
0003573597.tif 000012
【図１２】
0003573597.tif 000013