TWI638400B - Substrate processing device, substrate processing method, and memory medium - Google Patents

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Abstract

提供一種可正確地檢測處理液所致之基板處理 中之處理液濃度的技術。
在對水平地保持於基板保持部(31)的基板 (W)供給處理液的基板處理裝置(1)中，處理液流通部(53)，係設置於基板(W)與設置在該基板(W)之周圍的回收杯體(50)之間，並具備有流動著處理液的流通面。濃度檢測部(604)，係從投光部(61)對前述流通面照射濃度檢測用之光，並根據在受光部(62)接收其反射光的結果，檢測前述處理液的濃度。

Description

基板處理裝置、基板處理方法及記憶媒體
本發明，係關於對基板供給不同種類之處理液而進行處理的技術。
在對半導體晶圓等的基板(以下，稱為晶圓)供給處理液而進行處理的工程中，係具有依序切換不同種類之處理液而進行供給者。例如，在對進行藥液所致之處理後的晶圓供給DIW(Deionized Water)等的沖洗液而進行沖洗處理時，或在使沖洗處理後的晶圓乾燥之際，供給揮發性高的IPA(Isopropyl Alcohol)時等，係必需藉由之後供給的處理液(第2處理液)來充分置換存在於晶圓表面的處理液(第1處理液)。
關於像這樣之處理液的置換操作，從處理液的消耗量或處理時間的觀點來看，必需掌握如下述之情形：存在於晶圓之表面的處理液(第1處理液)會被置換成之後供給的處理液(第2處理液)。例如在引用文獻1中，係記載有如下述之技術：在將供給至旋轉之晶圓的純水(沖洗液)置換成IPA之際，使稜鏡接液至形成於晶圓 之表面之IPA的液面，使從該稜鏡射出之光通過IPA而反射並進行受光，根據預定之波長成分的衰減，計算出水分濃度，藉此，檢測是否已置換成IPA。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-218402號公報：0028~0031段、圖1
根據記載於引用文獻1的技術，檢測晶圓表面上之IPA中的水分濃度，並根據其結果，掌握停止IPA的時序。
然而，在晶圓中，係有產生撓曲的情形，當光之反射位置產生變化時，則無法進行正確的濃度檢測。又，形成於晶圓之表面的圖案所致之光的漫反射亦成為妨礙正確之濃度檢測的要因。而且，使稜鏡接液至處理液之液面的行為，亦成為引起晶圓之污染的要因。
本發明，係提供一種可正確地檢測處理液所致之基板處理中之處理液濃度的技術。
本發明之基板處理裝置，係其特徵，具備 有：基板保持部，水平地保持基板；第1處理液供給部，將第1處理液供給至被保持於前述基板保持部的基板；回收杯體，設置於被保持在前述基板保持部之基板的周圍，並接收供給至基板後的前述第1處理液；處理液流通部，設置於被保持在前述基板保持部的基板與前述回收杯體之間，並具備有流動著從該基板流出之第1處理液的流通面；及濃度檢測部，包含有對前述流通面照射濃度檢測用之光的投光部與接收反射至前述流通面之反射光的受光部，根據來自前述受光部的資訊，檢測前述第1處理液的濃度。
前述基板處理裝置，係亦可具備有下述構成。
(a)具備有：旋轉驅動機構，使前述基板保持部繞垂直軸旋轉，前述處理液流通部，係設置為前述流通面圍繞被保持於前述基板保持部的基板。此時，前述處理液流通部，係設置於前述基板保持部，與保持於前述基板保持部的基板一起旋轉。或者，具備有使前述基板保持部繞垂直軸旋轉的旋轉驅動機構，前述處理液流通部，係固定地設置為前述流通面位於被保持在前述基板保持部而旋轉之基板的外周側。
(b)具備有執行如下述者之控制部：若前述第1處 理液之濃度成為預先設定的臨限值以下，則停止來自前述第2處理液供給部之第2處理液的供給。而且，前述控制部，係記憶前述第1處理液之濃度成為前述預先設定之臨限值以下時之第2處理液的供給時間，並將其記憶後的時間設定為處理下一基板之際之第2處理液的供給時間。又，具備有：警報發報部，在前述光學式濃度檢測部所檢測到之第1處理液的濃度高於預先設定的警報發報值時，發佈警報，前述控制部，係在經過預先設定的時間後，在前述第1處理液的濃度不會成為前述警報發報值以下時，從前述警報發報部發佈警報。
(c)在前述流通面，係設置有使濃度檢測用之光反射的反射構件。前述第1處理液或第2處理液的至少一方，係具有腐蝕性，前述反射構件為金屬製，該反射構件的表面，係使前述濃度檢測用之光透過，被用以防止前述反射構件之腐蝕的保護構件予以覆蓋。
(d)前述回收杯體，係可安裝有前述投光部及受光部。前述投光部及受光部，係設置於比被保持於前述基板保持部的基板更上方。
本發明，係不會受到形成於基板之圖案或撓曲的影響，可正確檢測處理液所致之基板處理中的處理液濃度。
L‧‧‧處理液
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧基板處理系統
16‧‧‧處理單元
16a‧‧‧浸漬處理單元
18‧‧‧控制部
181‧‧‧警報發報部
31‧‧‧保持部
53‧‧‧旋轉環
531‧‧‧反射構件
532‧‧‧保護構件
54‧‧‧旋轉杯
56‧‧‧濃度測定用治具
57‧‧‧處理液流通部
604‧‧‧濃度計算部
61‧‧‧投光部
62‧‧‧受光部
70a‧‧‧藥液供給部
70b‧‧‧沖洗液供給部
70c‧‧‧IPA供給部
[圖1]表示具備有本發明之實施形態之處理單元之基板處理系統之概略的平面圖。
[圖2]表示前述處理單元之概略的縱剖側視圖。
[圖3]具備有處理液之濃度檢測部之前述處理單元的放大縱剖側視圖。
[圖4]前述處理單元的放大平面圖。
[圖5]不使用時之投光部及受光部的放大側視圖。
[圖6]使用時之投光部及受光部的放大側視圖。
[圖7]具備有前述濃度檢測部之基板處理系統的方塊圖。
[圖8]表示在前述濃度檢測部所檢測之吸光度分布之一例的示意圖。
[圖9]表示在前述處理單元所執行之基板處理之流程的說明圖。
[圖10]表示前述處理單元之作用的說明圖。
[圖11]表示供給至晶圓後之處理液之濃度之經時變化的說明圖。
[圖12]表示第2實施形態之處理單元的放大縱剖側視圖。
[圖13]表示第2實施形態之處理單元的放大平面圖。
[圖14]表示第3實施形態之處理單元的縱剖側視圖。
圖1，係表示本實施形態之基板處理系統之概略構成的圖。在下述中，係為了明確位置關係，而規定彼此正交的X軸、Y軸及Z軸，並將Z軸正方向設成為垂直向上方向。
如圖1所示，基板處理系統1，係具備有搬入搬出站2與處理站3。搬入搬出站2與處理站3，係鄰接設置。
搬入搬出站2，係具備有載體載置部11與搬送部12。在載體載置部11，係載置有以水平狀態收容複數片基板(在本實施形態中為半導體晶圓(以下稱晶圓W))的複數個載體C。
搬送部12，係相鄰於載體載置部11而設置，在內部具備有基板搬送裝置13與收授部14。基板搬送裝置13，係具備有保持晶圓W的晶圓保持機構。又，基板搬送裝置13，係可朝向水平方向及垂直方向移動及以垂直軸為中心旋轉，並使用晶圓保持機構，在載體C與收授部14之間進行晶圓W之搬送。
處理站3，係相鄰於搬送部12而設置。處理站3，係具備有搬送部15與複數個處理單元16。複數個處理單元16，係並排設置於搬送部15的兩側。
搬送部15，係在內部具備有基板搬送裝置17。基板搬送裝置17，係具備有保持晶圓W的晶圓保持機構。又，基板搬送裝置17，係可朝向水平方向及垂直 方向移動及以垂直軸為中心旋轉，並使用晶圓保持機構，在收授部14與處理單元16之間進行晶圓W之搬送。
處理單元16，係對藉由基板搬送裝置17所搬送的晶圓W進行預定之基板處理。
又，基板處理系統1，係具備有控制裝置4。控制裝置4，係例如電腦，具備有控制部18與記憶部19。在記憶部19，係儲存有控制在基板處理系統1所執行之各種處理的程式。控制部18，係藉由讀出並執行記憶於記憶部19之程式的方式，控制基板處理系統1的動作。
另外，該程式，係記錄於藉由電腦可讀取之記憶媒體者，且亦可為從其記憶媒體安裝於控制裝置4的記憶部19者。作為藉由電腦可讀取之記憶媒體，係例如有硬碟(HD)、軟碟片(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。
在如上述所構成的基板處理系統1中，首先，搬入搬出站2之基板搬送裝置13，係從載置於載體載置部11的載體C取出晶圓W，並將取出的晶圓W載置於收授部14。載置於收授部14的晶圓W，係藉由處理站3的基板搬送裝置17，從收授部14被取出，而搬入至處理單元16。
被搬入至處理單元16的晶圓W，係在藉由處理單元16予以處理後，藉由基板搬送裝置17從處理單元16搬出，載置於收授部14。而且，被載置於收授部14之 處理完畢的晶圓W，係藉由基板搬送裝置13返回到載體載置部11的載體C。
如圖2所示，處理單元16，係具備有腔室20、基板保持機構30、處理流體供給部40及回收杯體50。
腔室20，係收容有基板保持機構30、處理流體供給部40及回收杯體50。在腔室20的頂部，係設置有FFU(Fan Filter Unit)21。FFU21，係在腔室20內形成降流。
基板保持機構30，係具備有保持部31、支柱部32及驅動部33。保持部31，係水平地保持晶圓W。支柱部32，係延伸於垂直方向的構件，基端部，係藉由驅動部33可旋轉地支撐，在前端部水平地支撐保持部31。驅動部33，係使支柱部32繞垂直軸旋轉。該基板保持機構30，係藉由使用驅動部33來使支柱部32旋轉的方式，使支撐於支柱部32的保持部31旋轉，藉此，使保持於保持部31的晶圓W旋轉。
處理流體供給部40，係對晶圓W供給處理流體。處理流體供給部40，係連接於處理流體供給源70。
回收杯體50，係配置為包圍保持部31，加以捕捉因保持部31之旋轉而從晶圓W飛散的處理液。在回收杯體50的底部，係形成有排液口51，由回收杯體50所捕捉的處理液，係從該排液口51被排出至處理單元16的外部。又，在回收杯體50的底部，係形成有排氣口 52，該排氣口52，係使從FFU21所供給的氣體排出至處理單元16的外部。
在本實施形態之基板處理裝置即基板處理系統1中，從各處理單元16的處理流體供給部40，以切換複數個種類之處理液(例如，藥液、沖洗液及IPA)作為處理流體的方式進行供給。在各處理單元16中，係可使用光學式的濃度檢測部，檢測被供給至晶圓W之處理液的濃度。
以下，參閱圖3~圖8，說明檢測處理液之濃度的手法。
圖3、圖4，係在如圖2所示的處理單元16中，放大保持晶圓W之保持部(基板保持部)31之周緣部的縱剖側視圖及平面圖。
如該些圖所示，在保持部31之上面側的周緣部，係設置有支撐晶圓W的複數個支撐銷311。晶圓W，係被支撐於該支撐銷311，並在於與保持部31的上面之間形成有間隙的高度位置進行處理。
在支撐於支撐銷311之晶圓W的側方中，係在保持部31上設置有引導從晶圓W流出之處理液的旋轉環53。旋轉環53，係從上面側觀看時呈圓環狀的構件，配置為在與晶圓W的側周面之間隔著0.5~5mm左右的間隙，圍繞晶圓W。換言之，旋轉環53，係設置於被保持在保持部31的晶圓W與回收杯體50之間。
如圖3的縱剖側視圖所示，在旋轉環53的上 面及下面，係形成有傾斜面，該傾斜面，係其高度位置從與晶圓W的側周面相對向之內側的位置朝向配置有回收杯體50之外方側的位置逐漸變低。
而且，在旋轉環53的上方，係設置有將從晶圓W流出的處理液或從FFU21所供給的氣體與前述旋轉環53一起朝向回收杯體50引導之圓環狀的構件即旋轉杯54。旋轉杯54，係以從上方側覆蓋該旋轉環53的方式，配置於在與旋轉環53的上面之間形成間隙的位置。又，與旋轉環53相同地，在旋轉杯54的下面，係形成有傾斜面，該傾斜面，係其高度位置從內側朝向外側逐漸變低。
上述的旋轉環53及旋轉杯54，係設置為從保持部31的上面朝向上方延伸，並沿著該保持部31的周方向，藉由相互隔著間隔而配置的複數個支撐構件55予以支撐。
藉由該構成，各種處理液，係在從處理流體供給部40被供給至旋轉的晶圓W後，在晶圓W的表面擴散，從晶圓W的周緣朝向外側流出。而且，由於在該處理液流出的位置，係設置有上述的旋轉環53，但從晶圓W流出的處理液，係流經該旋轉環53的上面，在通過旋轉環53與旋轉杯54的間隙後，朝向回收杯體50予以排出。
在本實施形態的處理單元16中，係流動著從晶圓W流出後的處理液，另一方面，不同於發生撓曲的晶圓W，著眼於予以固定其配置高度的旋轉環53，利用該旋轉環53進行處理液之濃度的檢測。
詳細來說，係如圖3、圖4所示，配置於旋轉環53之上方側的旋轉杯54及回收杯體50的上面部，係其內周側的端部位於比圍繞晶圓W之旋轉環53的內周端更外側。該結果，在本例的處理單元16中，係從回收杯體50的上方側進行窺視後時，形成為如下述之狀態：流通著從晶圓W流出後之處理液的區域(以下，亦稱為「流通面」)即旋轉環53之內周側的端部會露出。
因此，可朝向旋轉環53的前述流通面照射處理液之濃度檢測用之光，並接收其反射光，檢測該些處理液的濃度。
本發明的處理單元16，係具備有進行處理液之濃度檢測的光學式濃度檢測部，藉由該光學式濃度檢測部，設成為檢測處理液之濃度的區域，並活用前述的旋轉環53。
為了形成適於光學式之濃度檢測的表面狀態，而在本例的旋轉環53，係設置有反射構件531。為了進行光學式之濃度檢測，而必需使照射該區域的光充分反射。因此，沿著旋轉環53的周方向，在處理液的流通面形成溝，並於此填埋由薄之金屬製的圓環狀之構件所構成的反射構件531，使光易反射。另外，在圖4中，係將配置有反射構件531的區域塗上灰色而表示。
另一方面，如後述，在作為處理液之供給至晶圓W的藥液中，係有時包含有使氫氟酸或氨等金屬腐蝕的腐蝕性物質。因此，在前述反射構件531之上面側的 溝部內，係設置有由使濃度檢測用之光透過且對於腐蝕性之物質具有耐腐蝕性的物質例如石英或透明樹脂等所構成之圓環狀的構件即保護構件532。保護構件532的上面，係形成為與其他區域之旋轉環53的上面同一面，並形成有不妨礙處理液之流通的平滑面。
其次，說明進行處理液之濃度檢測之光學式濃度檢測部的構成。如圖7的方塊圖所示，光學式濃度檢測部，係具備有：投光部61，朝向旋轉環53照射濃度檢測用之光；受光部62，接收在旋轉環53反射的光；及濃度計算部604，根據在受光部62接收到的光所含有之預定之波長成分的吸光度，計算出處理液的濃度。
如圖7的方塊圖所示，在本例的基板處理系統1中，係在複數個處理單元16的各個中設置有投光部61及受光部62。另一方面，濃度計算部604，係對於該些處理單元16共用地設置有例如1個。而且，各處理單元16的投光部61及受光部62，係經由光纖613、623連接於光信號處理部603，該光信號處理部603，係連接於前述濃度計算部604。另外，亦可對設置於各處理單元16的一對投光部61及受光部62各設置1台光信號處理部603，並將該些光信號處理部603連接於共用的濃度計算部604，以代替記載於圖7的例子。
光信號處理部603，係具備有：光源部603a，產生濃度檢測用之光；光處理部603b，接收光而進行信號處理；及切換部603c，在連接於複數個投光部 61的光纖613中，將由前述光源部產生的光供給至預定之處理單元16的投光部61。
濃度計算部604，係以從光信號處理部603所輸出的信號為基礎，計算出處理液的濃度。在此，切換部603c的切換動作，係藉由來自控制部18的控制訊號予以實施。又，導入至光處理部603b的光及由濃度計算部604計算出的濃度，係藉由控制部18，判定哪一個處理單元16進行濃度檢測。
又，如圖4~圖6所示，在處理單元16的腔室20內，係在朝向設置有反射構件531之區域即旋轉環53的流通面照射濃度檢測用之光的位置配置有投光部61，並在由該流通面反射之光所入射的位置配置有受光部62。如此一來，投光部61及受光部62，係設置於比被保持於保持部31的晶圓W更上方。例如回收杯體50，係具備有可安裝該些投光部61及受光部62的安裝構件(未圖示)。
如圖5、圖6所示，在投光部61及受光部62，係設置有用以防止供給至晶圓W的處理液附著於光之投光面或受光面之開關式的擋板611、612。各擋板611、612，係藉由驅動部622、612進行旋轉，在覆蓋投光面及受光面的位置(圖5)與使該些面露出的位置(圖6)之間移動。處理液之濃度的檢測，係在使該些投光面及受光面露出後的狀態下予以進行。另外，在除了圖5、圖6以外的圖中，係省略擋板611、612等的記載。
在投光部61中，係經由光纖613，輸入有從光信號處理部603所供給的濃度檢測用之光，並經由設置於投光部61之投光面的透鏡(未圖示)，照射至旋轉環53。投光部61，係固定地設置於不會與晶圓W之搬入搬出動作或處理液供給時之處理流體供給部40的移動動作產生干涉的位置，濃度檢測用之光的照射位置不會移動。
作為從投光部61所照射的光，係例如使用紅外光，並具有頻譜分布，該頻譜分布，係混合了異常地被吸收至檢測對象之處理液所含有的成分之波長的紅外光。
受光部62，係具備有：透鏡，被固定於在旋轉環53反射之濃度檢測用之光所入射的位置，並入射有前述反射光。在受光部62接收到的光，係經由光纖623被導入至光信號處理部603。
經由各處理單元16之受光部62而接收到的光，係在光信號處理部603內進行信號處理，處理後的資訊，係輸入至濃度計算部604，從而計算出濃度。該結果，針對處理單元16內的晶圓W執行處理液的濃度檢測。
在此，參閱圖8，考慮如下述的例子：包含有先被供給至晶圓W之A成分的第1處理液會被包含有B成分的第2處理液置換。圖8(a)~(c)的橫軸，係各成分的吸收波長[nm]，縱軸，係吸光度[abs]。
如圖8(a)、(b)示意地表示，在液體中，係存在有容易被其物質所吸收之固有的波長(例如近紅外線波 長)。因此，對所濃度檢測的A成分照射紅外光，並測定其反射光的吸光度時，波長A的吸光度會變大(圖8(a))，在B成分中，波長B的吸光度會變大(圖8(b)。而且，如圖8(c)所示，由於在A成分、B成分的混合溶液中，係各波長的吸光度會對應於各成分的濃度而變化，因此，可藉由測定該些波長之吸光度的方式，掌握各成分的濃度。
濃度計算部604，係根據像這樣的原理，計算出流經旋轉環53之處理液中之第1處理液及第2處理液的濃度。在此，為了抵消濃度檢測用之光所照射/反射的位置中之處理液之厚度之變化的影響，而濃度計算部604，係根據波長A及波長B之吸光度的比，計算出第2處理液中之第1處理液的濃度。
另外，圖8(a)~(c)，係作成用於容易了解本例之光學式濃度檢測部所致之濃度檢測法的例子之假想的吸光度分布，並非為表示實際檢測的吸光度分布者。
如圖7所示，濃度計算部604，係連接於控制部18，在該濃度計算部604所計算出之處理液的濃度，係被用於各種機器之控制。
作為利用了處理液之濃度檢測結果之控制的第1個例子，可列舉出停止藥液之供給之時序的控制。
例如如圖7所示，前述的處理流體供給源70，係具備有藥液供給部70a、沖洗液供給部70b及IPA供給部70c。又，處理流體供給部40，係具備有：藥液噴 嘴40a，對晶圓W吐出從藥液供給部70a所供給的藥液；沖洗液噴嘴40b，吐出從沖洗液供給部70b所供給的沖洗液；及IPA噴嘴40c，吐出從IPA供給部70c所供給的IPA。
而且，控制部18，係對各處理單元16，如圖9所例示的順序，進行用以切換藥液→沖洗液→IPA而供給的操作。具體而言，係發送用以進行操作的信號。此時，控制部18，係進行將供給至晶圓W之藥液(第1處理液)置換成沖洗液(第2處理液)的操作或將供給至晶圓W之沖洗液(第1處理液)置換成IPA(第2處理液)的操作。此時，控制部18，係藉由使用前述之光學式濃度檢測部來檢測第2處理液中之第1處理液之濃度的方式，控制停止第2處理液之供給的時序。
亦即，控制部18，係若濃度檢測的結果，第2處理液中之第1處理液的濃度成為預先設定之臨限值以下的值，則以停止第2處理液之供給並執行其次之工程的方式來進行控制。
在此，當列舉從藥液供給部70a所供給之藥液的例子時，則可列舉出用以去除有機性之污染或微粒的SC1(氨水與過氧化氫水之混合水溶液)、進行金屬污染之去除的SC2(鹽酸、過氧化氫水及純水之混合溶液)、用以去除金屬構件之表面之自然氧化物的DHF(Diluted Hydrofluoric acid)等。由於該些酸性或鹼性的藥液，係可成為使反射構件531腐蝕之腐蝕性的物質，因此，可藉 由在其上面配置保護構件532的方式，將反射構件531的上面維持於光容易被反射的狀態。
又，亦可設成為從藥液供給部70a切換複數個種類的藥液而進行供給的構成。在該情況下，如圖9所示的處理製程，係在進行第1藥液處理(P11)、沖洗處理(P21)後，變更為如下述之處理步驟：在進行第2藥液處理(P12)、沖洗處理(P22)後再進行IPA供給(P3)。
其次，作為利用了處理液之濃度檢測結果之控制的第2個例子，可列舉出IPA中的水分濃度管理。
如圖2所示的FFU21，係以藉由乾燥空氣或氮氣等形成降流，以使其水分濃度低於預先設定之目標值的方式，進行控制。當該水分控制有不良狀況發生時，則降流所含有的水分會上升，亦成為被摻入供給至晶圓W的IPA而產生水印的要因。
因此，控制部18，係在將供給至晶圓W的沖洗液(第1處理液)置換成IPA(第2處理液)的操作中，即便經過預先設定的時間後，亦在IPA中所含有之水分濃度不會成為預定的警報發報值以下時，進行從警報發報部181發佈警報的控制。警報，係亦可為聲音警報，或亦可將文字警報顯示於設置在基板處理系統1的觸控面板等。又，此時控制部18，係亦可記憶警報發佈後時之IPA的供給時間，並將該記憶的時間重新設定成處理下一晶圓W之際之IPA的供給時間。在該情況下，發佈警報的時 間，係重新設定新的IPA之供給時間加上預定邊限的時間。
另外，在警報發報值的濃度被設定為低於用以判斷沖洗液與IPA之置換的前述臨限值的值時，係在警報發報之前，IPA的供給被停止，而警報發報的條件不成立。在該情況下，係例如於預定間隔(例如針對各處理預定晶圓W片數或各經過預定時間)設置降流中的水分確認工程，在該工程之際，係即便IPA中的水分成為臨限值以下，亦可採用不使IPA之供給停止而等待警報發報之預定時間經過後才停止IPA之供給的時序。
參閱圖9~圖11，說明以上所說明之基板處理系統1(處理單元16)的動作。另外，圖11，係示意地表示由濃度計算部604所計算出之波長A之吸光度相對於波長B之吸光度的比，亦即第2處理液中之第1處理液之濃度的經時變化。
藉由基板搬送裝置17被搬送至各處理單元16的晶圓W，係經由未圖示的搬入搬出口，被搬入至腔室20內。基板搬送裝置17，係在將處理對象之晶圓W收授至保持部31的支撐銷311上後，從腔室20內退避。
然後，經由旋轉驅動機構即驅動部33及支柱部32，開始晶圓W(保持部31)之旋轉，從藥液噴嘴40a對晶圓W供給藥液並開始進行處理(圖9之工程P1)。藉由供給至旋轉之晶圓W之表面的藥液擴散之方式，執行該面的處理，很快地，藥液會到達晶圓W的周 緣部。
如圖10所示，到達晶圓W之周緣部的藥液(處理液L)，係在流經圍繞晶圓W而配置之旋轉環53的上面後，流入至旋轉環53與旋轉杯54之間的間隙，並朝向回收杯體50排出。
在此，亦可設成為如下述之構成：同心圓狀地設置複數個回收杯體50，將內側之回收杯體50構成升降自如，並因應所供給之處理液的種類，使內側之回收杯體50升降，藉此，由各個專用之回收杯體50接收藥液或沖洗液。
如此一來，執行藥液所致之基板處理預定時間後，停止來自藥液噴嘴40a之藥液的供給，並從沖洗液噴嘴40b供給沖洗液。而且，在晶圓W之表面的藥液(第1處理液)被置換成沖洗液(第2處理液)某程度的預定時序(在圖11中，記為「測定開始」的時序)中，開啟投光部61、受光部62之擋板611、612，開始進行流經旋轉環53之流通面之沖洗液中之藥液的濃度檢測(圖6、圖10)。
在處理液之置換進行某程度後，開始進行濃度檢測，藉此，可抑制因處理液附著於設置在投光部61、受光部62的透鏡所引起之污染，並且縮短伴隨著各處理單元16之濃度檢測動作而濃度計算部604所佔用的時間。
供給至晶圓W而到達周緣部的沖洗液，係流經配置為圍繞晶圓W，並設置於與該晶圓W一起旋轉之 旋轉環53之上面側的流通面。當從投光部61朝向該流通面照射濃度檢測用之光時，該光，係透過沖洗液，被反射構件531的上面反射而入射至受光部62。
此時，藉由沖洗液(第2處理液)吸收波長B，並藉由沖洗液中所含有的藥液吸收波長A，從該些波長之吸光度的比檢測沖洗液中的藥液濃度。
在此，如圖10中一點鏈線所示，支撐於保持部31上的晶圓W，係有因撓曲而其周緣部之位置沿上下方向偏離的情形。然而，由於投光部61，係對流經從晶圓W流出後之旋轉環53之上面的沖洗液照射光而進行濃度檢測，因此，可不受晶圓W之撓曲的影響而實施濃度檢測。例如在從回收杯體50之底部的排液口51所排出的位置設置濃度感測器，檢測沖洗液中的藥液濃度時，係由於從晶圓W排出沖洗液的位置與進行濃度測定的位置之間的距離較遠，因此，有在到達濃度感測器之前，導致沖洗液變質之虞。該點，藉由在配置於晶圓W附近之旋轉環53上進行濃度檢測的方式，可在與晶圓W之表面大致相同的狀態下進行濃度檢測。又，藉由批次之切換等，即便晶圓W之圖案產生變化時，亦由於旋轉環53之上面的狀態不變，因此，亦可在穩定的條件下進行濃度檢測。
一邊進行上述之濃度檢測，一邊實施從藥液置換成沖洗液(沖洗處理)(圖9之工程P2)，若沖洗液中之藥液的濃度成為預先設定的臨限值以下，則停止來自沖洗液噴嘴40b之沖洗液的供給。而且，調換為沖洗液 之停止，進行來自IPA噴嘴40c之IPA供給(圖9之工程P3)。
另外，在切換複數個種類之藥液而進行供給時，係在進行第1藥液處理(P11)、沖洗處理(P21)後，進行第2藥液處理(P12)。即便在實施了該第2藥液處理後的沖洗處理(P22)中，亦藉由相同的手法，進行沖洗液中之第2藥液的濃度檢測。而且，在該第2藥液之濃度成為預定臨限值以下後，開始IPA之供給。
然後，開始進行IPA之供給，在晶圓W之表面的沖洗液(第1處理液)被置換成IPA(第2處理液)某程度的預定時序(在圖11中，記為「測定開始」的時序)中，開始進行流經旋轉環53之流通面之IPA中之沖洗液(水分)的濃度檢測(圖6、圖10)。
在此，由於藥液、沖洗液及IPA的吸收波長彼此不同，因此，在從藥液置換成沖洗液時(圖9之工程P1→工程P2)與從沖洗液置換成IPA時(同圖之工程P2→工程P3)，係濃度檢測所利用之紅外光之波長的組合不同。此時，亦可混合所有的與藥液、沖洗液及IPA對應之波長的紅外光而用於雙方之置換操作的濃度檢測，或亦可因應第1處理液、第2處理液的組合而切換混合之紅外光的組合。
而且，一邊進行IPA中之沖洗液的濃度檢測，一邊實施從沖洗液置換成IPA，若IPA中之沖洗液的濃度成為預先設定的臨限值以下，則停止來自IPA噴嘴 40c之IPA的供給。而且，當持續晶圓W的旋轉時，則IPA會被甩掉，執行晶圓W之乾燥(圖9之工程P4)。
另外，在利用IPA之置換操作而進行降流中的水分確認時，係IPA中之沖洗液(DIW)的濃度低於前述臨限值後，亦持續水分之濃度檢測。而且，即便在圖11中經過記載為「警報發報判斷」的預定時序，亦在IPA中之水分不低於由一點鏈線所示的警報發報值時，係從警報發報部181發佈警報作為FFU21的水分濃度控制錯誤。
如此一來，若結束各種處理液所致之處理及晶圓W的乾燥，則停止晶圓W之旋轉。而且，以與搬入時相反的順序，將晶圓W收授至已進入腔室20內的基板搬送裝置17，並從處理單元16搬出晶圓W。
根據本實施形態之基板處理系統1，具有以下的效果。由於是對流經設置於從晶圓W流出處理液之位置的旋轉環53之流通面的處理液照射濃度檢測用之光而檢測處理液的濃度(第2處理液中之第1處理液的濃度)，因此，可不受形成於晶圓W之圖案或撓曲的影響，且在接近晶圓W之表面上之濃度的狀態下進行濃度檢測。藉此，可正確且快速地判斷晶圓W之表面上的處理液已從第1處理液置換成第2處理液。又，在遠離如排液口51般之晶圓W的位置檢測濃度的裝置中，係在檢測如容易吸收IPA等水分般之液體的濃度之際，有IPA吸收大氣中的水分而無法檢測正確之濃度的疑慮。在本實施形 態中，係亦具有在IPA吸收大氣中的水分之前，可檢測正確之濃度的效果。
至今為止，雖記載了本實施形態之基板處理系統1，係對檢測晶圓W之表面上的處理液已從第1處理液置換成第2處理液是有效的，但並不限於此。例如，對檢測蝕刻處理中之處理液的濃度變化而監視蝕刻的進行方式或檢測蝕刻處理的結束亦是有效的。作為像這樣之處理液的例子，係考慮藉由氫氟酸處理液、磷酸處理液檢測處理時之矽濃度的變化。亦考慮檢測溶入於溶解金屬之處理液的金屬濃度等。控制部18，係根據濃度檢測結果，進行處理液供給量之控制或處理液供給停止之控制。
在此，在如圖3、圖4所示的例子中，係將引導從晶圓W流出之處理液的旋轉環53作為處理液流通部而加以活用，並對形成於其上面側之處理液的流通面照射光而進行處理液的濃度檢測。然而，處理單元16並非必需具備有用以引導從晶圓W流出之處理液的旋轉環53(及旋轉杯54)。
例如，亦可設置濃度檢測專用之處理液流通部。在該情況下，處理液流通部，係亦可與晶圓W一起不配置於保持部31上，且亦可例如以圍繞被保持於保持部31而旋轉之晶圓W的方式，將處理液流通部固定地設置於回收杯體50內。
而且，在固定處理液流通部時，該處理液流通部，係亦可不圍繞晶圓W。
圖12、圖13，係表示在被保持於保持部31之晶圓W之周緣部之一部分的外周側，配置有具備寬度為數mm~數cm之流通面之濃度測定用治具56的例子。本例的濃度測定用治具56，係藉由安裝部564，裝卸自如地設置於回收杯體50之上面的內周端部。
經由安裝部564而安裝於回收杯體50的濃度測定用治具56，係具備有：流通路徑形成部560，由其上面側成為處理液之流通面，並在與晶圓W的側周面之間隔著0.5~5mm左右之間隙而配置之小片狀的構件所構成；及支撐部565，從前述安裝部564垂吊支撐流通路徑形成部560。關於在成為處理液之流通面之流通路徑形成部560的上面側設置有反射構件561及其保護構件562此觀點，係與使用圖3、圖4所說明之第1實施形態的旋轉環53相同。又，在支撐部565，係形成有流經流通路徑形成部560之處理液被排出的流通口563。
另外，在如圖12~圖14所示的各實施形態中，對於具有與如圖3、圖4所示之實施形態共用之功能的構成要素，係賦予與該些圖共用的符號。
根據如圖12、圖13所示的濃度測定用治具56，被保持於保持部31並從旋轉之晶圓W流出之處理液的一部分，係在流經流通路徑形成部560之上面的流通面後，藉由流通口563排出。在處理液流經該流通路徑形成部560之際，與使用圖3~圖11所說明之第1實施形態的基板處理系統1相同地，進行處理液的濃度檢測。
在此，將濃度測定用治具56構成為對於回收杯體50(處理單元16)裝卸自如的理由，係因為表示使用暫時設置之光學式濃度檢測裝置來進行處理液之濃度檢測的例子，以代替使用常設於例如基板處理系統1之光學式濃度檢測部來進行處理液之濃度檢測的手法。例如，在工場中，於重新調整基板處理系統1之際的試運轉時，臨時設置光學式濃度檢測裝置及濃度測定用治具56，取得如圖11所例示之處理液之濃度變化的分布。該結果，由於可掌握該處理單元16中之第2處理液的停止時序，因此，在用以執行如圖9所示之各處理的配方中設定該停止時序。其後，臨時設置的光學式濃度檢測裝置或濃度測定用治具56，係亦可在從處理單元16拆卸後，執行所謂進行基板處理系統1之運轉這樣的運用。
另外，當然亦可在常設有光學式濃度檢測部的基板處理系統1中，將如圖12、圖13所示的流通路徑形成部560固定地設置於與晶圓W之周緣部之一部分相鄰的位置。
而且，圖14，係表示不使被保持於保持部31的晶圓W旋轉，且使晶圓W浸漬於被供給至FFU21內的處理液而進行處理之浸漬處理單元16a的例子。在該浸漬處理單元16a中，係從連接於FFU21之一方側之面的供給管211，以切換的方式供給處理液，並從連接於另一方側之面的排液管212排出處理液。
處理液流通部57，係在保持部31上之從晶圓 W流出有處理液的位置即排液管212側之FFU21內的地面上，在與晶圓W的側周面之間，隔著0.5~5mm左右的間隙而配置。處理液流通部57，係由與如圖12、圖13所示之處理液流通部57相同之小片狀的構件所構成，在其上面側，係設置有反射構件561及其保護構件562。
在FFU21的上面，係設置有使光透過的窗部213，經由該窗部213，從投光部61朝向流經FFU21內的處理液照射濃度檢測用之光，通過FFU21，在處理液流通部57反射的光會被受光部62接收而進行濃度測定。
在此，在使用圖8(a)、(b)、圖11而說明的例子中，雖係測定第1處理液、第2處理液的每個成分所吸收之波長之紅外光的吸光度變化，根據其結果，檢測出第2處理液中之第1處理液的濃度，但並非必需進行第1、第2處理液兩者的濃度檢測。例如，亦可僅照射第1處理液、第2處理液之任一方的成分所吸收之波長的紅外光，根據第1處理液的減少程度或第2處理液的增加程度，計算任一方之處理液的濃度。例如，在膜厚之變化的影響較小時，係藉由與任一方之處理液為100%時之吸光度的比較，掌握其成分的濃度(例如第1處理液5%)，剩餘部分則形成為另一方之處理液的濃度(第2處理液95%)。
而且，可使用本實施形態之處理單元16、浸漬處理單元16a而進行處理之基板的種類，係不限定於半 導體晶圓。例如對於進行平板顯示器用之玻璃基板之液處理的處理單元，本實施形態亦可適用之。

Claims (22)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵係，具備有：基板保持部，水平地保持基板；第1處理液供給部，將第1處理液供給至被保持於前述基板保持部的基板；回收杯體，設置於被保持在前述基板保持部之基板的周圍，並接收供給至基板後的前述第1處理液；處理液流通部，設置於被保持在前述基板保持部的基板與前述回收杯體之間，並具備有流動著從該基板流出之第1處理液的流通面；及濃度檢測部，包含有對前述流通面照射濃度檢測用之光的投光部與接收反射至前述流通面之反射光的受光部，根據來自前述受光部的資訊，檢測前述第1處理液的濃度。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，具備有：旋轉驅動機構，使前述基板保持部繞垂直軸旋轉，前述處理液流通部，係設置為前述流通面圍繞被保持於前述基板保持部的基板。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，前述處理液流通部，係設置於前述基板保持部，與保持於前述基板保持部的基板一起旋轉。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，具備有： 旋轉驅動機構，使前述基板保持部繞垂直軸旋轉，前述處理液流通部，係以使前述流通面位於被保持於前述基板保持部而旋轉的基板之外周側的方式，予以固定而設置。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述濃度檢測部，係包含有：複數個前述投光部；光源部，對前述複數個投光部供給前述濃度檢測用之光；及切換部，將從前述光源部供給之前述濃度檢測用之光切換成各前述投光部。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，具備有：控制部，根據由前述濃度檢測部檢測到的濃度，進行停止前述第1處理液之供給的控制。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，具備有：第2處理液供給部，對基板供給第2處理液；控制部，進行如下述之控制：使前述第2處理液從前述第2處理液供給部供給至供給了前述第1處理液後的基板，前述控制部，係根據由前述濃度檢測部檢測到的濃度，判斷前述基板表面上的前述第1處理液已置換成前述第2處理液。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，前述濃度檢測部，係在供給前述第2處理液之際，檢 測前述第1處理液的濃度。
  9. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，前述濃度檢測部，係在供給前述第2處理液之際，檢測前述第2處理液的濃度。
  10. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，前述濃度檢測部，係在供給前述第2處理液之際，檢測前述第1處理液的濃度及前述第2處理液的濃度。
  11. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，具備有：控制部，執行如下述者：若前述第1處理液之濃度成為預先設定的臨限值以下，則停止來自前述第2處理液供給部之第2處理液的供給。
  12. 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置，其中，前述控制部，係記憶前述第1處理液之濃度成為前述預先設定之臨限值以下時之第2處理液的供給時間，並將其記憶後的時間設定為處理下一基板之際之第2處理液的供給時間。
  13. 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置，其中，具備有：警報發報部，由前述光學式濃度檢測部檢測到之第1處理液的濃度高於預先設定的警報發報值時，發佈警報，前述控制部，係在經過預先設定的時間後，在前述第1處理液的濃度不會成為前述警報發報值以下時，從前述警報發報部發佈警報。
  14. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，在前述流通面，係設置有使濃度檢測用之光反射的反射構件。
  15. 如申請專利範圍第14項之基板處理裝置，其中，前述第1處理液或第2處理液的至少一方，係具有腐蝕性，前述反射構件為金屬製，該反射構件的表面，係使前述濃度檢測用之光透過，被用以防止前述反射構件之腐蝕的保護構件予以覆蓋。
  16. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述回收杯體，係可安裝有前述投光部及受光部。
  17. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述投光部及受光部，係設置於比被保持於前述基板保持部的基板更上方。
  18. 一種基板處理方法，其特徵係，包含有：將第1處理液從第1處理液供給部供給至被保持於基板保持部之基板的工程；藉由設置於被保持在前述基板保持部之基板之周圍的回收杯體，接收被供給至基板後之前述第1處理液的工程；使從該基板流出的第1處理液流動至處理液流通部之流通面的工程，該處理液流通部，係設置於被保持在前述基板保持部的基板與前述回收杯體之間；從投光部對前述流通面照射濃度檢測用之光的工程；藉由受光部接收反射至前述流通面之反射光的工程； 及藉由濃度檢測部，根據來自前述受光部的資訊，檢測前述第1處理液之濃度的工程。
  19. 如申請專利範圍第18項之基板處理方法，其中，包含有：從對基板供給第2處理液的第2處理液供給部，將前述第2處理液從前述第2處理液供給部供給至供給了前述第1處理液後之基板的工程；及根據由前述濃度檢測部檢測到的濃度，判斷前述基板表面上的前述第1處理液已置換成前述第2處理液的工程。
  20. 如申請專利範圍第19項之基板處理方法，其中，包含有如下述之工程：在檢測前述濃度的工程中，檢測流經前述流通面之第2處理液中之第1處理液的濃度，即便經過預先設定的時間，亦在前述第1處理液的濃度高於預先設定之警報發報值時，從警報發報部發佈警報。
  21. 如申請專利範圍第19項之基板處理方法，其中，供給前述第2處理液的工程，係一邊使前述基板保持部繞垂直軸旋轉一邊進行。
  22. 一種記憶媒體，係儲存有電腦程式之電腦可讀取記憶媒體，該電腦程式，係使用於對水平地保持於基板保持部的基板供給第1處理液或第2處理液而進行基板之處理的基板處理裝置，該記憶媒體，其特徵係， 前述電腦程式，係以執行如申請專利範圍第18~21項中任一項之基板處理方法的方式，編入步驟。
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