JPH11238717A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リンス処理の完了時点を正確に判断すること
ができ、脈動に起因する基板の処理ムラを抑制できる。 【解決手段】 基板処理部１と、循環路２と、処理液を
循環させる処理液循環ポンプ５と、循環路２に連通接続
された純水供給路３と、循環路２に一端側が連通接続さ
れ、他端側が薬液供給源に連通接続されている薬液供給
路１６と、循環路２へ注入される薬液の注入量を調節す
る薬液圧力調節器２１と、循環路２中の処理液流量を検
出する処理液流量センサ９と、循環路２を循環する処理
液の流量を調節する処理液圧力調節器１０と、薬液圧力
調節器２１を制御することによって薬液供給路１６から
循環路２へ注入される薬液の注入量を調節して処理液を
生成するとともに、処理液流量センサ９によって検出さ
れた処理液の流量が一定となるように処理液圧力調節器
１０を制御する制御部３０とを備えている基板処理装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称す
る）に対して、処理液で表面処理を施す基板処理装置に
係り、特に、基板処理部に循環路を介して処理液を循環
させながら処理を施す技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板処理装置として、例
えば、特開平９−１９９４６８号公報に示すような装置
が挙げられる。この装置は、基板に表面処理を施す処理
槽とこの槽から溢れ出た処理液を受ける外槽とからなる
基板処理部と、この基板処理部の処理槽と外槽とに連通
して、溢れ出た処理液を再び処理槽へと循環させて供給
するための循環路と、この循環路中の処理液を循環させ
るポンプとを備え、目標とする濃度になるように純水と
薬液とを混合して得られた処理液あるいは純水のみが供
給ユニットによって外槽の上方から供給されるように構
成されている。

【０００３】

【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。すなわち、処理液によって基板に処理を施した後
は、通常、薬液を含む処理液を純水で置換してリンス処
理を行い、純水の比抵抗が上昇してある一定の基準値
（例えば、１８ＭΩｃｍ）に達した時点でリンス処理が
完了したと判断するようになっている。しかしながら、
純水が供給ユニットによって外槽の上方から供給される
ように構成されている関係上、空気中に含まれている炭
酸ガスがその中に溶け込んで純水の比抵抗を下げること
になる。したがって、実際には処理液が純水で完全に置
換されているにも係わらず比抵抗としては上記基準値に
到達せず低いままであることからリンス処理が不完全で
あると判断され、リンス処理の完了時点を適切に判断す
ることができないという問題点がある。このようにリン
ス処理の完了時点が適切に判断できない場合には、リン
ス処理時の純水の使用量が極めて多くなって無駄とな
る。

【０００４】また、処理液を循環させるポンプとして
は、一般的に、耐薬品性を有するベローズポンプが採用
されているが、その構造上、脈動が生じるため処理液の
循環流量が変動する。そこで、これに起因して基板の処
理ムラが生じることを防止するために脈動を抑制するポ
ンプ脈動緩衝器（ダンパやオートアキュームレータとも
呼ばれる）を循環路に取り付けることが行われる。しか
しながら、これによっても脈動を完全に除去することは
できず、処理液の流量が不安定になって処理ムラを生じ
るという問題点がある。

【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、純水への炭酸ガスの溶け込みを防止す
ることによってリンス処理の完了時点を正確に判断する
ことができ、しかも、処理液の循環流量を帰還制御する
ことによって脈動に起因する基板の処理ムラを抑制でき
る基板処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【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に記載の基板処理装置は、基板に対して所
定の処理を施す基板処理装置であって、純水と薬液とを
混合して得られた処理液で基板の表面処理を行う基板処
理部と、前記基板処理部から排出された処理液を再び前
記基板処理部へ供給する循環路と、前記循環路内の処理
液を循環させる処理液循環手段と、前記循環路に一端側
が連通接続され、他端側が純水供給源に連通接続されて
いる純水供給路と、前記循環路に一端側が連通接続さ
れ、他端側が薬液供給源に連通接続されている薬液供給
路と、前記薬液供給路から前記循環路へ注入される薬液
の注入量を調節する薬液注入量調節手段と、前記循環路
を循環する処理液の流量を検出する処理液流量検出手段
と、前記循環路を循環する処理液の流量を調節する処理
液流量調節手段と、前記薬液注入量調節手段を制御する
ことによって、前記薬液供給路路から前記循環路へ注入
される薬液の注入量を調節して処理液を生成するととも
に、前記処理液流量検出手段によって検出された処理液
の流量が一定となるように前記処理液流量調節手段を制
御する制御手段と、を備えていることを特徴とするもの
である。

【０００７】また、請求項２に記載の基板処理装置は、
請求項１に記載の基板処理装置において、前記循環路中
の処理液の圧力と、前記薬液供給路内の薬液の圧力との
差圧をほぼ一定に保持する差圧一定化手段を備えている
ことを特徴とする

【０００８】また、請求項３に記載の基板処理装置は、
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置におい
て、前記処理液流量調節手段を圧力調整器で構成したこ
とを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項４に記載の基板処理装置は、
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置におい
て、前記処理液流量調節手段を流量調節弁で構成したこ
とを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項５に記載の基板処理装置は、
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板処理装
置において、前記処理液流量検出手段は、処理液の圧力
に基づいて処理液の流量を検出するように構成されてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。純水供給源から純水供給路を経て純水が循環路に供
給され、制御手段が薬液注入量調節手段を制御すること
により、薬液供給源から薬液供給路を介して注入量の調
節された薬液が循環路に注入されて処理液が生成され
る。処理液循環手段によって処理液が循環路から基板処
理部へと循環され、基板処理部内の基板に表面処理が施
される。制御手段は、処理液流量検出手段により検出さ
れた処理液の流量が一定となるように処理液流量調節手
段を制御するので、処理液循環手段により生じる脈動が
抑制される。

【００１２】処理液による基板への表面処理の後、処理
液を排出しつつ純水供給路から純水のみを供給して循環
路および基板処理部内を純水で置換する。リンス処理の
ための純水は純水供給路から循環路に直接的に供給され
るので、その際に空気中の炭酸ガスが溶け込むことを防
止できる。

【００１３】また、請求項２に記載の発明によれば、差
圧一定化手段によって処理液と薬液との圧力の差を一定
に維持することにより、差圧の変動により薬液の注入量
が変動することを抑制できる。

【００１４】また、請求項３に記載の発明によれば、処
理液流量調節手段を圧力調節器で構成し、循環路内の処
理液の圧力を調節しても結果として循環路内を循環する
処理液の流量を調節することができる。

【００１５】また、請求項４に記載の発明によれば、処
理液流量調節手段を流量調節弁で構成しても処理液の循
環流量を調節できる。

【００１６】また、請求項５に記載の発明によれば、処
理液の圧力に基づいて処理液の流量を算出することがで
きるので、処理液流量検出手段を流量センサの代わりに
圧力センサで構成してもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。本実施例に係る基板処理装置の概略
構成を図１を参照して説明する。この基板処理装置は、
純水と薬液とを混合して得られた処理液で半導体ウエハ
などの基板Ｗに対して表面処理を行うためのものであ
る。この基板処理装置は、大きく分けて処理液を貯留し
て基板Ｗの表面処理を行うための『基板処理部１』と、
この基板処理部１に対して処理液を供給する『処理液供
給系』と、処理液が純水で置換され、リンス処理が完了
したことを確認するための『比抵抗測定系』と、処理液
供給系を制御する『制御系』とから構成されている。

【００１８】『基板処理部１』は、処理槽１ａと外槽１
ｂとを備えており、処理槽１ａは槽底部から処理液の供
給を受け、外槽１ｂは処理槽１ａから溢れた出た処理液
を貯留して排出するようになっている。一般的には、こ
の種の基板処理装置は、複数個の基板処理部１を備え、
各基板処理部１には個別の処理液供給系統によって処理
液が供給されるように構成されている。但し、本明細書
では説明の簡単のために単一の基板処理部１を備えた基
板処理装置を例に採って説明するが、本発明は複数個の
基板処理部１を備えた装置にも適用することが可能であ
る。また、本発明は複数枚の基板Ｗを浸漬させて処理を
施す処理槽１ａを用いるものではなく、基板を１枚ずつ
処理する処理部を備えた装置であっても適用可能であ
る。

【００１９】『処理液供給系統』は、処理槽１ａと外槽
１ｂとに連通接続された循環路２と、この循環路２に、
三方弁で構成された給水循環切替え弁３ａを介して純水
供給源から純水を直接的に供給するための純水供給路３
と、循環路２中に薬液を注入するために、薬液供給路１
６が循環路２に連通されている薬液注入部４と、外槽１
ｂに溢れ出た処理液を循環路２に送り込んで再び処理槽
１ａに供給するように循環させる処理液循環手段に相当
し、耐薬品性を有するベローズ式の処理液循環ポンプ５
と、この処理液循環ポンプ５がベローズ式であることか
ら生じる脈動に起因する圧力変動を抑制するためのポン
プ脈動緩衝器６（ダンパやオートアキュームレータとも
呼ばれる）と、循環路２内の処理液や純水を三方弁で構
成された排水循環切替え弁７ａの切り換えによって排出
するための排液路７とを備えている。

【００２０】さらに循環路２の給水循環切替え弁３ａと
薬液注入部４の間には処理液流量センサ９（処理液流量
検出手段）が取り付けられ、この処理液流量センサ９と
薬液注入部４の間には処理液の圧力を調節するための処
理液圧力調節器１０が、また、薬液注入部４と処理槽１
ａとの間には、循環路２内を流通する処理液の圧力を測
定する処理液圧力センサ１１が取り付けられている。圧
力調節器であり処理液流量調節手段に相当する処理液圧
力調節器１０は、電空変換器１２から与えられた空気圧
（以下、パイロット圧と称する）に応じて処理液圧力調
節器１０の二次側の処理液圧力を調節する制御弁であ
る。なお、上記の処理液流量センサ９と処理液圧力セン
サ１１の取り付け位置は好ましい例であって、特にそれ
らの位置に限定されるものではない。

【００２１】処理液圧力調節器１０についてより具体的
に説明すると、これはその内部にダイアフラムに連動す
る弁体を備えている。このダイアフラムの一方面にパイ
ロット圧が、他方面に二次側の処理液圧力がそれぞれ作
用する。両圧力に差圧があるとダイアフラムが変形して
弁体の開度が変わり、両圧力が平衡したところで弁体が
静止する。つまり、処理液圧力調節器１０の二次側の処
理液圧力がパイロット圧に平衡するように弁体が変位す
る。したがって、一定のパイロット圧を与えることによ
って処理液圧力調整器１０の二次側の処理液圧力を一定
にすることができる。

【００２２】処理液圧力調節器１０を操作する電空変換
器１２は、供給された加圧空気を、後述する制御系であ
る制御部３０からの操作電圧（ｅ２）に応じた空気圧
（パイロット圧）に変換して出力する。処理液流量セン
サ９は循環路２を流通する処理液の流量を検出し、その
処理液流量検出信号（ｓ２）が後述する制御部３０に与
えられる。また、処理液圧力センサ１１は、循環路２を
流通する処理液の圧力を検出するものであり、その処理
液圧力検出信号（ｓ３）が後述する制御部３０に対して
与えられるようになっている。

【００２３】薬液注入部４には、循環路２の純水中に異
なる種類の薬液を個別に導入する複数個の薬液導入弁１
５と、各薬液導入弁１５の出口側にそれぞれ接続されて
薬液供給路１６を開閉する薬液供給弁１７とが配設され
ている。

【００２４】図２は、上述した薬液導入弁１５の構造を
示しており、薬液供給弁１７の機能も兼ね備えている。
薬液導入弁１５は、図２に示すように、循環路２の途中
に介在する導入弁連結管１８に連結されている。薬液導
入弁１５の底面部と、導入弁連結管１８に穿たれた有底
穴とが相まって弁室１５ａが形成されている。この弁室
１５ａは、接続孔１５ｂを介して薬液供給路１６に連通
接続されている。また、弁室１５ａには、薬液導入口１
５ｇを介して、導入弁連結管１８の処理液流路１８ａに
連通接続されている。弁室１５ａには、薬液導入口１５
ｇの開閉を行い、かつ開口度を調節する絞り弁１５ｃが
設けられている。絞り弁１５ｃの基端は、弁本体１５ｄ
内を摺動変位する支持体１５ｅに連結されている。この
支持体１５ｅは、バネ１５ｈによって下方に押し付けら
れる。パイロットエア供給口１５ｉにエアを供給しない
状態では、バネ１５ｈのバネ力によって支持体１５ｅお
よび絞り弁１５ｃは下方向に押し付けられており、この
とき薬液導入口１５ｇは閉じられている。パイロットエ
ア供給口１５ｉにエアを供給した状態では、支持体１５
ｅおよび絞り弁１５ｃがバネ１５ｈのバネ力に勝って上
昇し、弁本体１５ｄ内にねじ込み挿入された調整ボルト
１５ｆの先端に当接して停止する。この状態では薬液導
入口１５ｇは開いている。この調整ボルト１５ｆのねじ
込み量を手操作で調節することにより、絞り弁１５ｃと
調整ボルト１５ｆとが当接して、薬液導入口１５ｇの開
口度が調節されるようになっている。この薬液導入弁１
５によれば、出口側の処理液流路１８ａを流通する処理
液（あるいは純水）の圧力が、入口側の薬液供給路１６
を流通する薬液の圧力よりも低くなるように各圧力を設
定することにより、入口側の薬液圧力と出口側の処理液
圧力との差圧に応じた流量の薬液が、処理液流路１８ａ
の処理液（あるいは純水）中に導入される。

【００２５】『薬液供給系統』は、本装置で使用する処
理液の種類に応じた個数だけ設けられ、各薬液供給系統
が薬液注入部４の各薬液導入弁１５に接続されている。
各薬液供給系統は同一構成であるので、以下の説明では
図１に示した１つの薬液供給系統について説明する。

【００２６】薬液供給路１６は、その一端が薬液供給源
１９に連通接続されており、不活性ガスによって加圧さ
れることによって薬液供給路１６に薬液が供給される。
また、薬液供給源１９側から順に、薬液流量を検出する
薬液流量センサ２０と、二次側の薬液圧力を調節し、薬
液注入量調節手段となる薬液圧力調節器２１が設けられ
ている。この薬液圧力調節器２１の二次側が上述した薬
液導入弁１５に接続されている。薬液流量センサ２０の
薬液流量検出信号（ｓ４）は、後述する制御部３０に与
えられる。薬液圧力調節器２１は、上述した処理液圧力
調節器１０と同様の構成を備えた制御弁であり、電空変
換器２２から与えられたパイロット圧に応じて、その二
次側の薬液圧力を調節するように作動する。電空変換器
２２は、後述する制御部３０からの操作電圧（ｅ１）に
応じたパイロット圧を出力するものである。

【００２７】『比抵抗測定系』は、基板処理部１の処理
槽１ａに連通接続された採取管２５ａと、この採取管２
５ａに純水を導入するための開閉弁２５ｂと、採取管２
５ａに取り込まれて流通する純水の比抵抗を測定する比
抵抗測定器２５ｃとを備えている。開閉弁２５ｂを設け
ているのは、通常、比抵抗測定器２５ｃの検出部には耐
薬品性がないため、それが損傷しないように処理液濃度
が十分に低下して、処理液が十分に純水で置換されてか
ら取り込むようにするためである。比抵抗測定器２５ｃ
によって測定された比抵抗値は、制御部３０に出力さ
れ、純水による置換度合いの判断に利用される。

【００２８】『制御系』である制御部３０（制御手段）
はコンピュータ機器などによって構成されている。この
制御部３０を機能的に大別すると、図３に示すように目
標値設定部４０と、処理液帰還調整部５０と、流量−電
圧変換部６０と、処理液操作信号補正部７０と、薬液帰
還調整部８０と、薬液操作量変換部９０と、薬液操作信
号補正部１００となる。

【００２９】目標値設定部４０は、制御量の目標値を設
定するためのものである。基板処理装置の場合、最終的
には処理液の濃度を所望の濃度にすることが目標であ
る。この処理液は純水と薬液とを混合して生成されるの
で、処理液流量と薬液流量とが定まると処理液の濃度は
一義的に決まる。したがって、処理液の濃度を所望濃度
にすることが目標であっても、制御量として必ずしも処
理液の濃度を選択する必要はない。つまり、「処理液濃
度」、「処理液流量」、「薬液流量」のうちいずれか２
つを制御量として設定すればよい。制御量として何を選
択するかは、管理したい項目によって決定されるが、本
実施例では制御量として「処理液流量」と「薬液流量」
とを用いている。つまり、目標値設定部４０は、制御量
としての処理液流量と薬液流量の各目標値を設定する。

【００３０】目標値設定部４０は、変数指定部４１と、
目標値出力部４２と、目標値変換部４３とから構成され
ている。変数指定部４１は、設定しようとする目標値の
種別、例えば、処理液流量／薬液流量、処理液流量
／処理液濃度、処理液濃度／薬液流量、薬液流量、
処理液流量の指定と、指定された目標値について、そ
の変化パターンを決定するための変数を指定するための
ものである。但し、処理液濃度を選択した場合には、循
環路２中の濃度の上昇を考慮して時間の経過とともに処
理液濃度目標値を小さくしてゆく必要がある。目標値出
力部４２は、変数指定部４１を介して指定された変数に
基づいて、例えば、時間の経過とともに変化する薬液流
量目標値ａ１と処理液流量目標値ａ２とを出力する（図
４参照）。また、目標値変換部４３は、目標値出力部４
２からの目標値が薬液流量目標値ａ１と処理液流量目標
値ａ２とは異なる場合に、それらを薬液流量目標値ａ１
と処理液流量目標値ａ２に変換して出力する。

【００３１】処理液帰還調整部５０は、処理液流量セン
サ９による検出値である処理液流量検出信号ｓ２が処理
液流量目標値ａ２に一致するようにフィードバック制御
を行うことによって処理液流量の安定化を図るものであ
り、処理液流量検出信号ｓ２と処理液流量目標値ａ２と
の偏差ｃ１を求め、この処理液流量偏差ｃ１に基づいて
処理液流量操作量ｄ２を求める。この操作量ｄ２は、流
量−電圧変換部６０において電空変換器１２や処理液圧
力調節器１０に応じた処理液流量操作電圧Ｖｄ２に変換
される。

【００３２】処理液操作信号補正部７０は、処理液圧力
センサ１１で検出された処理液圧力検出信号ｓ３と、予
め定められた処理液圧力基準値Ｐ０との圧力差ΔＰ０を
求め、処理液の圧力変動分を表すこの圧力差ΔＰ０に応
じた電圧にゲイン値ｇ（０＜ｇ＜１）を乗算した値を処
理液流量操作電圧Ｖｄ２から減じて補正を行う。なお、
ゲイン値ｇは、処理液操作信号補正部７０の補正効果を
決定する定数であり、処理液流量目標値ａ２の変化が大
きいほど小さな値を設定する。このようにして補正され
た処理液流量補正操作電圧ｅ２が電空変換器１２に出力
されるので、処理液の圧力変動に伴う流量変動を抑制す
ることができる。したがって、ポンプ脈動緩衝器６によ
って除去しきれなかった脈動を抑制することができる。

【００３３】薬液帰還調整部８０は、薬液流量目標値ａ
１に薬液流量検出センサ２０からの薬液流量検出信号ｓ
４が一致するようにフィードバック制御を行う。つま
り、薬液流量目標値ａ１から薬液流量検出信号ｓ４を減
算して薬液流量偏差ｃ３を求め、この薬液流量偏差ｃ３
を打ち消すような薬液流量操作量ｄ１を求める。この薬
液流量操作量ｄ１は、薬液操作量変換部９０において電
空変換器２２や薬液圧力調節器１０に応じた薬液流量操
作電圧Ｖｄ１に変換される。

【００３４】薬液操作信号補正部１００は、処理液圧力
センサ１１で検出された処理液圧力検出信号ｓ３が、予
め定められた処理液圧力基準値Ｐ０よりも高くなったと
きは、薬液圧力を高める方向に薬液流量操作電圧Ｖｄ１
を補正し、逆に、処理液圧力検出信号ｓ３が処理液圧力
基準値Ｐ０よりも低くなったときは、薬液圧力を低くす
る方向に薬液圧力操作電圧Ｖｄ１を補正する。このよう
にして補正された薬液流量補正操作電圧ｅ１が電空変換
器２２に出力される。

【００３５】上述した薬液操作信号補正部１００は、処
理液の圧力変動分だけ薬液の圧力を変位させて処理液圧
力と薬液圧力との差圧を一定化するように作用する。し
たがって、処理液圧力が変動しても薬液圧力も同様に同
じ方向へ変動するのでこれらの差圧が一定化され、薬液
の注入量が変動することが防止できる。薬液操作信号補
正部１００、処理液圧力センサ１１、薬液圧力調節器２
１は、本発明における差圧一定化手段に相当する。

【００３６】次に上記のように構成された装置の動作に
ついて説明する。 （１）目標値の設定 まず、オペレータが変数指定部４１を操作して、目標値
の種別、本実施例では図４に示すように薬液流量目標値
ａ１と処理液流量目標値ａ２の指定と、これらの目標値
について、その変化パターンを決定するための変数を指
定する。目標値出力部４２からこれらの指定に基づく薬
液流量目標値ａ１と処理液流量目標値ａ２が出力され、
目標値変換部４３からは時間の経過とともに変化するこ
れらの目標値ａ１，ａ２が出力される。

【００３７】なお、薬液流量目標値ａ１の変化パターン
を指数関数的に減少させるようにしてもよい。薬液は薬
液注入部４から循環路２に注入されて純水とともに処理
液として循環してくるため、処理槽１ａの底部における
濃度は指数関数的に大きく変動しながら上昇してゆくこ
とになる。そこで、目標値ａ１を指数関数的に減少させ
ると処理槽１の底部における濃度を比較的一定にするこ
とができる。また、近似的には階段状に目標値ａ１を減
少変化させるようにしてもよい。

【００３８】上記の目標値の設定は、複数種類の処理液
を順に用いて基板の処理を行う場合、各処理液について
適用される。処理槽１ａに処理液の供給を開始すると
き、排水循環切替え弁７ａが閉じられるとともに給水循
環切替え弁３ａが開放されて純水が供給され、処理槽１
ａおよび循環路２内は純水で満たされている。これはあ
る処理液を使って基板の処理を行った後、次の処理液で
基板の処理を行う場合も同様である。

【００３９】すなわち、ある処理液を使って基板の処理
が終わると、排水循環切替え弁７ａと給水循環切替え弁
３ａが共に開放され、使用済みの処理液を排出しながら
循環路２に純水だけを供給し、処理槽１ａ内の使用済み
の処理液を一旦、純水で置換する。続いて、比抵抗測定
系の開放弁２５ｂを開放して採取管２５ａに処理槽１ａ
内の純水を採取して比抵抗測定器２５ｃにより比抵抗を
測定し、置換の度合いを判断する。そして、比抵抗値が
十分に高まった場合には置換が完了してリンス処理が完
了したと判断し、処理槽１ａに純水が供給されている状
態で、純水中への薬液の注入を開始することにより、新
たな処理液を処理槽１ａに供給して処理槽１ａの純水を
新たな処理液で置換する。以下の説明では、純水が供給
され続けている処理槽１ａに純水が満たされている状態
を置換の初期状態とし、この状態から循環路２の純水中
に薬液が注入され始めた時点が、処理槽１ａへの処理液
の供給開始時点であるとして説明する。

【００４０】（２）処理液帰還調整部５０，流量−電圧
変換部６０の動作 目標値変換部４３から出力された処理液流量目標値ａ２
は、処理液帰還調整部５０に与えられ、薬液流量目標値
ａ１は薬液帰還調整部８０に与えられる。処理液流量目
標値ａ２は、図３に示すように減算器５１ａと加算器５
１ｂとに与えられる。そして、減算器５１ａでは、処理
液流量目標値ａ２から処理液流量検出信号ｓ２が減算さ
れて処理液流量偏差ｃ１が算出される。この処理液流量
偏差ｃ１は、ＰＩＤ演算部５１ｃに与えられる。

【００４１】ＰＩＤ演算部５１ｃでは、処理液流量偏差
ｃ１に比例して処理液流量操作量を決定する比例動作
（Ｐ動作）と、処理液流量偏差ｃ１の積分に比例して処
理液流量操作量を決定する積分動作（Ｉ動作）と、処理
液流量偏差ｃ１の微分に比例して処理液流量操作量を決
定する微分動作（Ｄ動作）とを含む制御則によって、処
理液の流量偏差ｃ１を打ち消すような処理液の流量制御
操作量を算出する。この流量制御操作量は、スイッチ５
１ｄを介して加算器５１ｂに与えられ、処理液流量目標
値ａ２に加算されて処理液流量操作量ｄ２とされる。ス
イッチ５１ｄは、制御開始時から一定時間の間、ＯＦＦ
状態となってＰＩＤ計算部５１ｃの出力を禁止し（ＰＩ
Ｄ演算部５１ｃを非動作にし）、一定時間経過後にＯＮ
状態に切り換わってＰＩＤ演算部５１ｃの出力を許す
（ＰＩＤ演算部５１ｃを動作させる）。このようにスイ
ッチ５１ｄを設けるのは、薬液の注入開始初期におい
て、処理液流量偏差ｃ１が極めて大きいことに起因して
生じるオーバーシュートを抑制するためである。本実施
例において、スイッチ５１ｄはプログラムタイマにより
制御されるが、処理液の流量偏差ｃ１の値に応じてスイ
ッチ５１ｄを切り換えるようにしてもよい。

【００４２】流量−電圧変換部６０に与えられた処理液
流量操作量ｄ２は、次の（１）式によって電空変換器１
２および処理液圧力調節器１０の仕様などに応じた電圧
に変換される。このようにして変換された処理液流量操
作電圧Ｖｄ２は、処理液操作信号補正部７０に与えられ
る。 Vd2 ＝（d2−Cc）／Dc ……… （１） 但し、 Vd2は、処理液流量操作電圧〔Ｖ〕 d2 は、処理液流量操作量〔リットル／min 〕 Cc,Dcは、電空変換器１２および処理液圧力調節器１０
の各仕様と、循環路２の管路の抵抗係数などから決まる
定数

【００４３】なお、処理液流量センサ９からの処理液流
量検出信号ｓ２に基づいて上記の処理液流量操作量ｄ２
を求める代わりに、図３中に点線矢印で示すように処理
液圧力センサ１１からの処理液圧力検出信号（ｓ３）を
用いてもよい。この場合には、以下の（２）式に示す２
次式の関係から圧力を流量に変換して減算器５１ａに与
える必要がある。 p2＝Ac2 ×b2² ＋Bc2 ×b2＋Cc2 ……… （２） 但し、 b2は、処理液流量検出信号ｓ２に相当する処理液流量 p2は、処理液圧力検出信号（図３中の（ｓ３）） Ac2,Bc2 は、循環路２の管路の流路抵抗によって決まる
定数 Cc2 は、処理液圧力基準値Ｐ０，処理液圧力調節器１０
の仕様から決まる定数 上記の定数Ac2,Bc2,Cc2 は実験により求めることができ
る。

【００４４】上記（２）式から処理液流量b2を求める
と、解の公式から次の（３）式のようになる（但し、b2
≧0 ）。 b2＝［−Bc2 ＋√｛Bc2²−４×Ac2 ×（Cc2 − p2 ）｝］／（ 2×Ac2 ） ……… （３） しかしながら、処理液圧力センサ１１を用いる場合に
は、処理液圧力調節器１０よりも下流で循環路２の流路
抵抗が変化すれば処理液流量が変化する誤差が生じるの
で、処理液流量センサ９を用いる方が好ましい。

【００４５】（３）処理液操作信号補正部７０の動作 処理液操作信号補正部７０の減算器７０ａは、処理液圧
力センサ１１で検出された処理液圧力検出信号ｓ３か
ら、予め定められた処理液圧力基準値Ｐ０を差し引くこ
とにより、処理液圧力検出信号ｓ３の圧力変動値ΔＰ０
を求める。この処理液圧力基準値Ｐ０は、基準となる処
理液を循環路２に流したときの処理液圧力を実験的に求
めて決定される。

【００４６】減算器７０ａで得られた圧力変動値ΔＰ０
は、圧力−電圧変換部７０ｂに与えられる。圧力−電圧
変換部７０ｂは、電空変換器１２の仕様などに関連して
実験的に求められた一次式を用いて、圧力変動値ΔＰ０
に応じた電圧に変換する。そして、さらにゲイン値ｇ
（０＜ｇ＜１）を乗算して処理液流量操作電圧Ｖｄ２を
補正するための電圧ΔＶｐ２に変換する。流量−電圧変
換部６０からの処理液流量操作電圧Ｖｄ２が、減算器７
０ｃで前記補正電圧ΔＶｐ２を減算されることによって
補正された処理液流量補正操作電圧ｅ２が得られ、この
処理液流量補正操作電圧ｅ２が電空変換器１２に与えら
れる。電空変換器１２は処理液流量補正操作電圧ｅ２に
応じたパイロット圧を処理液圧力調節器１０に与える。
処理液圧力調節器１０は、このパイロット圧に一致させ
るように、二次側の循環路２内の処理液圧力、結果とし
て処理液流量を調節する。

【００４７】なお、処理液圧力センサ１１に代えて処理
液流量センサ９を用いてもよい。この場合には、次の関
係式（４）により流量Ｑを圧力Ｐに変換する必要があ
る。 P ＝ Aconst×Q² ……… （４） ただし、Aconstは、循環路２の流路抵抗によって決まる
係数

【００４８】この処理液操作信号補正部７０は、循環路
２内の処理液圧力が変動すると、その圧力変動を打ち消
すように処理液流量操作電圧ｅ２を変化させる。その結
果、循環路２の処理液圧力が高くなると、これを打ち消
すように循環路２の処理液圧力が低くなり、逆に処理液
圧力が低くなると、これを打ち消すように処理液圧力が
高くなる。したがって、ベローズ式の処理液循環ポンプ
５により発生し、ポンプ脈動緩衝器６によっても除去で
きなかった脈動を抑制することができる。したがって、
上述した処理液帰還調整部５０との相互作用によってよ
り一層基板処理部１での処理液の流量を安定化させるこ
とができ、基板Ｗの処理ムラを防止することができる。

【００４９】（４）薬液帰還調整部８０の動作 薬液帰還調整部８０の減算器８０ａは、目標値設定部４
０で設定された薬液流量目標値ａ１から、薬液流量セン
サ２０で検出された薬液流量検出信号ｓ４を差し引くこ
とによって薬液流量偏差ｃ３を算出する。この薬液流量
偏差ｃ３はＰＩＤ演算部８０ｂに与えられる。ＰＩＤ演
算部８０ｂは、減算器８０ａから与えられた薬液流量偏
差ｃ３に比例して薬液流量操作量を決定する比例動作
（Ｐ動作）と、薬液流量偏差ｃ３の積分に比例して薬液
流量操作量を決定する積分動作（Ｉ動作）と、薬液流量
偏差ｃ３の微分に比例して薬液流量操作量を決定する微
分動作（Ｄ動作）とを含む制御則によって、薬液流量偏
差ｃ３を打ち消すような薬液流量制御操作量を算出す
る。この薬液流量制御操作量はスイッチ８０ｃを介して
加算器８０ｄに与えられる。

【００５０】スイッチ８０ｃは、薬液供給弁１７が開放
されて循環路２に薬液が注入され始めた時点から一定時
間の間、ＯＦＦ状態となってＰＩＤ演算部８０ｂの出力
を禁止し（ＰＩＤ演算部８０ｂを非作動にし）、一定時
間経過後にＯＮ状態に切り換わってＰＩＤ演算部８０ｂ
の出力を許す（ＰＩＤ演算部８０ｂを作動させる）。こ
のスイッチ８０ｂは、循環路２へ薬液が注入された始め
た初期段階のオーバーシュートを回避するために設けら
れている。

【００５１】加算器８０ｄは、目標値設定部４０から与
えられた薬液流量目標値ａ１に、スイッチ８０ｃを介し
てＰＩＤ演算部８０ｂから与えられた薬液流量制御操作
量を加算する。薬液流量目標値ａ１と薬液流量制御操作
量とを加算して得られた薬液流量操作量ｄ１は薬液操作
量変換部９０に与えられる。

【００５２】薬液操作量変換部９０は、加算器８０ｄか
ら与えられた薬液流量操作量ｄ１を、（５）式に基づき
薬液流量操作電圧Ｖｄ１に変換する。 Vd1 ＝ Ac ×d1² ＋Bc×d1＋Cc ……… （５） ただし、 Vd1 は、薬液流量操作電圧〔Ｖ〕 d1は、薬液流量操作量〔cc／min 〕 Ac，Bcは、電空変換器２２および薬液圧力調節器２１の
各仕様と、薬液導入弁１５の流量特性と弁開度から決ま
る定数 Ccは、後述する処理液圧力基準値Ｐ０，薬液圧力調節器
２１の仕様から決まる定数 上記の定数Ac，Bc，Ccは実験により求めることができ
る。

【００５３】なお、上記の二次式に代えて以下の（６）
式を採用してもよい。 Vd1 ＝ Dc ×d1＋Ec ……… （６） ただし、 Vd1 は、薬液流量操作電圧〔Ｖ〕 d1は、薬液流量操作量〔cc／min 〕 Dcは、電空変換器２２および薬液圧力調節器２１の各仕
様と、薬液導入弁１５の流量特性と弁開度から決まる定
数 Ecは、後述する処理液圧力基準値Ｐ０，薬液圧力調節器
２１の仕様から決まる定数 上記の定数Dc，Ecは実験により求めることができる。

【００５４】（５）薬液操作信号補正部１００の動作 薬液操作信号補正部１００の減算器１００ａは、処理液
圧力センサ１１で検出された処理液圧力ｓ３から、予め
定められた処理液圧力基準値Ｐ０を差し引くことによ
り、処理液圧力ｓ３の圧力変動値ΔＰ０を求める。前記
処理液圧力基準値Ｐ０は、基準となる流量の純水を純水
供給路２に流したときの純水圧力を実験的に求めて決定
される。

【００５５】減算器１００ａで得られた圧力変動値ΔＰ
０は、圧力−電圧変換部１００ｂに与えられる。圧力−
電圧変換部１００ｂは、電空変換器２２の仕様などに関
連して実験的に求められた一次式を用いて、薬液流量操
作電圧Ｖｄ１を補正するための電圧ΔＶｐ１に圧力変動
値ΔＰ０を変換する。薬液操作量変換部９０からの薬液
流量操作電圧Ｖｄ１と、補正電圧ΔＶｐ１とが加算器１
００ｃで加算されることによって補正された薬液流量補
正操作電圧ｅ１が得られ、この薬液流量補正操作電圧ｅ
１が電空変換器２２に与えられる。電空変換器２２は薬
液流量補正操作電圧ｅ１に応じたパイロット圧を薬液圧
力調節器２１に与える。薬液圧力調節器２１は、このパ
イロット圧に一致させるように、二次側の薬液供給路１
６内の薬液圧力（結果として薬液流量）を調節する。

【００５６】なお、上述した処理液操作信号補正部７０
と同様に、処理液圧力センサ１１に代えて処理液流量セ
ンサ９を用いてもよい。

【００５７】この薬液操作信号補正部１００は、循環路
２内の処理液圧力が変動すると、その圧力変動に追随し
て薬液流量補正操作電圧ｅ１を変化させる。その結果、
循環路２の処理液圧力が高くなると、これに追随して薬
液供給路１６の薬液圧力が高くなり、逆に処理液圧力が
低くなると、これに追随して薬液圧力が低くなる。つま
り、脈動などに起因して循環路２の処理液圧力が変動
し、薬液導入弁１５の入口側の薬液圧力と出口側の処理
液圧力との差圧に変化が生じて、処理液（あるいは純
水）中に導入される薬液流量が変動したとしても、薬液
供給路１６の薬液圧力を速やかに調節して、薬液導入弁
１５の入口側と出口側との差圧を所定値に戻すので、薬
液の流量が変動することを抑制できる。したがって、脈
動に起因する薬液流量の変動を低減することができ、濃
度制御の精度を高めることができる。

【００５８】上記のように指定された変数に応じて濃度
制御された処理液により基板Ｗに表面処理が施される
が、この処理が終了すると、排水循環切替え弁７ａと給
水循環切替え弁３ａを共に開放し、使用済みの処理液を
排出しながら処理槽１ａに純水だけを供給し、処理槽１
ａ内の使用済みの処理液を一旦、純水で置換してリンス
処理を行う。続いて、開閉弁２５ｂを開放して処理槽１
ａに連通した採取管２５ａに純水を採取し、その比抵抗
を比抵抗測定器２５ｃによって測定する。そして、比抵
抗値がある一定値に達するまで純水を供給し続ける。こ
の閾値となる比抵抗値は、例えば、１８ＭΩｃｍのよう
に高い値であるが、本実施例の場合、循環路２に純水を
直接的に導入する構成を採用しているので、測定値がほ
ぼ閾値と同じ値となりリンス処理の完了を正確に判断す
ることができる。したがって、従来例のように炭酸ガス
の混入により、リンス処理が十分にできているにも係わ
らず比抵抗値が閾値に達しないため必要以上にリンス処
理を行うような不都合が防止でき、リンス処理に要する
純水の供給量を抑制することができる。

【００５９】次なる表面処理がある場合には、排水循環
切替え弁７ａと給水循環切替え弁３ａを閉止するととも
に上述したようにして純水中への薬液の注入を開始する
ことにより、新たな処理液を処理槽１ａに供給して処理
槽１ａの純水を新たな処理液で置換する。

【００６０】また、以上のように構成した装置によれ
ば、処理液帰還調整部５０が処理液流量偏差ｃ１を打ち
消すように処理液流量操作量ｄ２を設定する。したがっ
て、ベローズ式の処理液循環ポンプ５により処理液を循
環させる構成であっても処理液の流量変動を抑制するこ
とができ、基板Ｗの処理ムラを防止することができる。

【００６１】＜変形例＞上述した各実施例では、薬液圧
力調節器２１により薬液の圧力を調節して薬液の注入量
を調節し、処理液圧力調節器１０により処理液の圧力を
調節して処理液の流量を調節する構成としたが、図５に
示すように、開閉弁と流量調節弁の機能を兼ね備えた薬
液流量調節弁２３と、処理液流量調節弁２４とから構成
するようにしてもよい。

【００６２】薬液流量調節弁２３により薬液の流量を調
節しても薬液の注入量を調節することができ、さらに、
処理液の圧力が変動した場合には、薬液圧力と処理液圧
力の差圧による薬液流量変動を補う分だけ弁開度を変化
させることにより注入量の変動を防止できる。また、処
理液流量調節弁２４により弁開度を変化させて処理液の
流量を調節しても処理液流量を調節することができ、循
環路２を流通する処理液の圧力・流量を一定化すること
ができる。したがって、係る構成によっても上述した構
成と同様の効果を得ることができる。

【００６３】また、給水循環切替え弁３ａを処理液流量
調節弁２４と薬液注入部４との間に設け、純水供給路３
に設けた純水圧力調節器２００を電空変換器２０１で調
節しながら純水の供給を行うようにしてもよい。このよ
うに構成することにより、純水供給源に圧力変動が生じ
ていても、純水の供給中に生じる圧力変動が循環路２に
影響することを防止できる。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、処理液の流量が一定となるよ
うに帰還制御することによって脈動を抑制しているの
で、基板の処理ムラを防止することができる。また、リ
ンス処理のための純水は純水供給路を介して循環路に直
接的に供給され、空気中の炭酸ガスが溶け込むことを防
止できるので、リンス処理の完了時点を正確に判断する
ことができる。したがって、純水の無駄な消費を抑制す
ることができる。

【００６５】また、請求項２に記載の発明によれば、差
圧の変動により薬液の注入量が変動することを抑制でき
るので、濃度制御を精度良く行うことができる。

【００６６】また、請求項３に記載の発明によれば、循
環路内の処理液の圧力を調節する構成としても、結果と
して循環路内を循環する処理液の流量を調節することが
でき、請求項４に記載の発明によれば、流量調節弁で構
成しても処理液の循環流量を調節できる。

【００６７】また、請求項５に記載の発明によれば、処
理液の圧力に基づいて処理液の流量を算出することがで
きるので、流量センサに代えて処理液流量検出手段を圧
力センサで構成しても処理液の循環流量を帰還制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】薬液導入弁の構造を示す縦断面図である。

【図３】制御部の構成を示すブロック図である。

【図４】目標値の変化パターンの一例を示す図である。

【図５】変形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。

【符号の説明】

Ｗ … 基板 １ … 基板処理
部 ２ … 循環路 ３ … 純水供給
路 ４ … 薬液注入部 ５ … 処理液循
環ポンプ ６ … ポンプ脈動緩衝器 ７ … 排液路 １０ … 処理液圧力調節器 １１ … 処理液
圧力センサ １２ … 電空変換器 １５ … 薬液導
入弁 １７ … 薬液供給弁 １９ … 薬液供給源 ２０ … 薬液流
量センサ ２１ … 薬液圧力調節器 ２２ … 電空変
換器 ３０ … 制御部 ４０ … 目標値
設定部 ５０ … 処理液帰還調整部 ６０ … 流量−
電圧変換部 ７０ … 処理液操作信号補正部 ８０ … 薬液帰
還調整部 ９０ … 薬液操作量変換部 １００ … 薬液操
作信号補正部 ａ１ … 薬液流量目標値 ａ２ … 処理液
流量目標値 ｓ２ … 処理液流量検出信号 ｓ３ … 処理液
圧力検出信号 ｓ４ … 薬液流量検出信号 ｃ１ … 処理液流量偏差 ｃ３ … 薬液流
量偏差 ｄ１ … 薬液流量操作量 ｄ２ … 処理液
流量操作量 Ｖｄ１ … 薬液流量操作電圧 Ｖｄ２ … 処理
液流量操作電圧 ｅ１ … 薬液流量補正操作電圧 ｅ２ … 処理液
流量補正操作電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小路丸 友則 滋賀県野洲郡野洲町大字三上字口ノ川原 2426番１ 大日本スクリーン製造株式会社 野洲事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に対して所定の処理を施す基板処理
   装置であって、 純水と薬液とを混合して得られた処理液で基板の表面処
   理を行う基板処理部と、 前記基板処理部から排出された処理液を再び前記基板処
   理部へ供給する循環路と、 前記循環路内の処理液を循環させる処理液循環手段と、 前記循環路に一端側が連通接続され、他端側が純水供給
   源に連通接続されている純水供給路と、 前記循環路に一端側が連通接続され、他端側が薬液供給
   源に連通接続されている薬液供給路と、 前記薬液供給路から前記循環路へ注入される薬液の注入
   量を調節する薬液注入量調節手段と、 前記循環路を循環する処理液の流量を検出する処理液流
   量検出手段と、 前記循環路を循環する処理液の流量を調節する処理液流
   量調節手段と、 前記薬液注入量調節手段を制御することによって、前記
   薬液供給路路から前記循環路へ注入される薬液の注入量
   を調節して処理液を生成するとともに、前記処理液流量
   検出手段によって検出された処理液の流量が一定となる
   ように前記処理液流量調節手段を制御する制御手段と、 を備えていることを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、前記循環路中の処理液の圧力と、前記薬液供給路内
   の薬液の圧力との差圧をほぼ一定に保持する差圧一定化
   手段を備えていることを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の基板処
   理装置において、前記処理液流量調節手段を圧力調整器
   で構成したことを特徴とする基板処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の基板処
   理装置において、前記処理液流量調節手段を流量調節弁
   で構成したことを特徴とする基板処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の基板処理装置において、前記処理液流量検出手段
   は、処理液の圧力に基づいて処理液の流量を検出するよ
   うに構成されていることを特徴とする基板処理装置。