CN108428645B - 基板液处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种更精确地控制处理槽内的处理液的温度的基板液处理装置。基板液处理装置具备：处理槽(34)，其贮存处理液，并且通过将基板浸于所贮存的处理液中来进行基板的处理；循环线(50)，其与处理槽连接；泵(51)，其设置于循环线，用于形成从处理槽出来经过循环线后返回到处理槽的所述处理液的流动；以及加热器(52)，其设置于循环线，加热处理液。设置有设置于包括处理槽和循环线的循环系统内的彼此不同的位置的至少两个温度传感器(81、82、83)。控制器(90、100)基于这至少两个温度传感器的检测温度来控制加热器的发热量。

Description

基板液处理装置
技术领域
本发明涉及一种通过将半导体晶圆等基板浸于处理槽中所贮存的处理液中来对该基板实施液处理的基板液处理装置。
背景技术
在半导体装置的制造中，为了对半导体晶圆等基板的表面上形成的氮化硅膜进行湿蚀刻而将多张基板浸于处理槽中所贮存的加热后的磷酸水溶液中。在该湿蚀刻处理中，磷酸水溶液被加热到大概160℃，维持在沸腾状态。为了恰当地进行蚀刻，需要磷酸水溶液的精确的温度管理。
例如专利文献1中所记载的那样，基于浸于处理槽内的磷酸水溶液中的一个温度传感器的检测结果，对与处理槽连接的循环线上设置的加热器的发热量进行控制，由此来进行磷酸水溶液的温度管理。
在专利文献1的温度管理中，将一个温度传感器的检测温度作为处理槽内的磷酸水溶液的代表温度来进行控制。因此，根据处理槽内的磷酸水溶液的温度分布的程度，存在无法进行恰当的温度控制的风险。由于近年来的半导体装置的微细化，蚀刻速率的偏差相比于以往更成为问题，因此寻求一种更精确的温度控制。
专利文献1：日本专利第3939630号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种能够更精确地控制处理槽内的处理液的温度的基板液处理装置。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个实施方式，提供一种基板液处理装置，具备：处理槽，其贮存处理液，并且通过将基板浸于所贮存的所述处理液中来进行所述基板的处理；循环线，其与所述处理槽连接；泵，其设置于所述循环线，用于形成从所述处理槽出来经过所述循环线后返回到所述处理槽的所述处理液的流动；加热器，其设置于所述循环线，加热所述处理液；至少两个温度传感器，其设置于包括所述处理槽和所述循环线的循环系统内的彼此不同的位置；以及控制器，其基于所述至少两个温度传感器的检测温度来控制所述加热器的发热量。
发明的效果
根据上述实施方式，通过基于至少两个温度传感器的检测温度来进行温度控制，能够更精确地控制处理槽内的处理液的温度。
附图说明
图1是表示基板液处理系统的整体结构的概要俯视图。
图2是表示组入到基板液处理系统中的蚀刻装置的结构的系统图。
图3是表示处理液的温度控制系统的第一实施方式的框图。
图4是表示处理液的温度控制系统的第二实施方式的框图。
图5是用于说明温度传感器的配置位置的处理槽的长度方向纵截面图。
图6是表示组入到基板液处理系统中的蚀刻装置的其它结构的系统图。
附图标记说明
7：控制部、液位控制部；34：处理槽；34A：内槽；34B：外槽；43：处理液排出部(磷酸水溶液排出部)；44：液位计；50：循环线；51：泵；52：加热器；81：温度传感器(第一温度传感器)；82：温度传感器(第二温度传感器)；83-1、83-2、…、83-N：温度传感器(槽内温度传感器)；90、100：控制器(加热器控制器)。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。首先，对组入有本发明的一个实施方式所涉及的基板液处理装置(蚀刻处理装置)1的基板液处理系统1A整体进行叙述。
如图1所示，基板液处理系统1A具有承载件搬入搬出部2、基板组形成部3、基板组载置部4、基板组输送部5、基板组处理部6以及控制部7。
其中，承载件搬入搬出部2用于进行承载件9的搬入以及搬出，该承载件9将多张(例如25张)基板(硅晶圆)8以水平姿势上下排列地容纳。
在该承载件搬入搬出部2设置有用于载置多个承载件9的承载件台10、用于进行承载件9的输送的承载件输送机构11、暂时保管承载件9的承载件存储部12及13、以及用于载置承载件9的承载件载置台14。在此，承载件存储部12用于在利用基板组处理部6对要成为产品的基板8进行处理之前暂时保管该基板8。另外，承载件存储部13用于在利用基板组处理部6对要成为产品的基板8进行了处理之后暂时保管该基板8。
并且，承载件搬入搬出部2使用承载件输送机构11将从外部搬入到承载件台10的承载件9向承载件存储部12、承载件载置台14输送。另外，承载件搬入搬出部2使用承载件输送机构11将载置于承载件载置台14的承载件9向承载件存储部13、承载件台10输送。输送到承载件台10的承载件9被搬出到外部。
基板组形成部3将容纳于一个或多个承载件9的基板8组合来形成包括同时被处理的多张(例如50张)基板8的基板组。此外，在形成基板组时，既可以使基板8的表面上形成有图案的面彼此相向地形成基板组，另外也可以使基板8的表面上形成有图案的面全部朝向一个方向地形成基板组。
在该基板组形成部3设置有用于输送多张基板8的基板输送机构15。此外，基板输送机构15能够在基板8的输送中途使基板8的姿势从水平姿势变更成垂直姿势或者从垂直姿势变更成水平姿势。
并且，基板组形成部3使用基板输送机构15将基板8从载置于承载件载置台14的承载件9向基板组载置部4输送，将形成基板组的基板8载置到基板组载置部4。另外，基板组形成部3利用基板输送机构15将载置于基板组载置部4的基板组向载置于承载件载置台14的承载件9输送。此外，基板输送机构15具有用于支承处理前(利用基板组输送部5输送之前)的基板8的处理前基板支承部和用于支承处理后(利用基板组输送部5输送之后)的基板8的处理后基板支承部这两种基板支承部来作为用于支承多张基板8的基板支承部。由此，防止附着于处理前的基板8等的微粒等转附到处理后的基板8等。
基板组载置部4将要利用基板组输送部5在基板组形成部3与基板组处理部6之间输送的基板组暂时载置(待机)于基板组载置台16。
在该基板组载置部4设置有用于载置处理前(利用基板组输送部5输送之前)的基板组的搬入侧基板组载置台17和用于载置处理后(利用基板组输送部5输送之后)的基板组的搬出侧基板组载置台18。1个基板组的多张基板8以垂直姿势前后排列地载置于搬入侧基板组载置台17以及搬出侧基板组载置台18。
而且，在基板组载置部4中，利用基板组形成部3形成的基板组被载置于搬入侧基板组载置台17，经由基板组输送部5向基板组处理部6搬入该基板组。另外，在基板组载置部4中，从基板组处理部6经由基板组输送部5搬出的基板组被载置于搬出侧基板组载置台18，向基板组形成部3输送该基板组。
基板组输送部5在基板组载置部4与基板组处理部6之间、基板组处理部6的内部之间进行基板组的输送。
在该基板组输送部5设置有进行基板组的输送的基板组输送机构19。基板组输送机构19包括沿着基板组载置部4和基板组处理部6配置的轨道20以及一边保持多张基板8一边沿着轨道20移动的移动体21。用于保持以垂直姿势前后排列的多张基板8的基板保持体22以进退自如的方式设置于移动体21。
而且，基板组输送部5利用基板组输送机构19的基板保持体22接收被载置于搬入侧基板组载置台17的基板组，将该基板组向基板组处理部6交接。另外，基板组输送部5利用基板组输送机构19的基板保持体22接收利用基板组处理部6处理后的基板组，将该基板组向搬出侧基板组载置台18交接。并且，基板组输送部5使用基板组输送机构19在基板组处理部6的内部进行基板组的输送。
基板组处理部6将以垂直姿势前后排列的多张基板8作为1个基板组进行蚀刻、清洗、干燥等处理。
在该基板组处理部6中排列设置有进行基板8的干燥处理的干燥处理装置23、进行基板保持体22的清洗处理的基板保持体清洗处理装置24、进行基板8的清洗处理的清洗处理装置25、进行基板8的蚀刻处理的两台基于本发明的蚀刻处理装置(基板液处理装置)1。
干燥处理装置23具有处理槽27和以升降自如的方式设置于处理槽27的基板升降机构28。向处理槽27供给干燥用的处理气体(IPA(异丙醇)等)。1个基板组的多张基板8以垂直姿势前后排列地保持于基板升降机构28。干燥处理装置23利用基板升降机构28从基板组输送机构19的基板保持体22接收基板组，利用基板升降机构28使该基板组升降，由此利用供给到处理槽27的干燥用的处理气体进行基板8的干燥处理。另外，干燥处理装置23将基板组从基板升降机构28向基板组输送机构19的基板保持体22交接。
基板保持体清洗处理装置24具有处理槽29，能够向该处理槽29供给清洗用的处理液以及干燥气体，在向基板组输送机构19的基板保持体22供给清洗用的处理液之后供给干燥气体，由此进行基板保持体22的清洗处理。
清洗处理装置25具有清洗用的处理槽30和冲洗用的处理槽31，基板升降机构32、33以升降自如的方式设置于各处理槽30、31。在清洗用的处理槽30中贮存有清洗用的处理液(SC-1等)。在冲洗用的处理槽31中贮存有冲洗用的处理液(纯水等)。
蚀刻处理装置1具有蚀刻用的处理槽34和冲洗用的处理槽35，基板升降机构36、37以升降自如的方式设置于各处理槽34、35。在蚀刻用的处理槽34中贮存有蚀刻用的处理液(磷酸水溶液)。在冲洗用的处理槽35中贮存有冲洗用的处理液(纯水等)。
这些清洗处理装置25和蚀刻处理装置1为同样的结构。对蚀刻处理装置(基板液处理装置)1进行说明，1个基板组的多张基板8以垂直姿势前后排列地保持于基板升降机构36。在蚀刻处理装置1中，利用基板升降机构36从基板组输送机构19的基板保持体22接收基板组，利用基板升降机构36使该基板组升降，由此使基板组浸在处理槽34的蚀刻用的处理液中来进行基板8的蚀刻处理。之后，蚀刻处理装置1将基板组从基板升降机构36向基板组输送机构19的基板保持体22交接。另外，利用基板升降机构37从基板组输送机构19的基板保持体22接收基板组，利用基板升降机构37使该基板组升降，由此使基板组浸在处理槽35的冲洗用的处理液中来进行基板8的冲洗处理。之后，将基板组从基板升降机构37向基板组输送机构19的基板保持体22交接。
控制部7对基板液处理系统1A的各部(承载件搬入搬出部2、基板组形成部3、基板组载置部4、基板组输送部5、基板组处理部6、蚀刻处理装置1)的动作进行控制。
该控制部7例如包括计算机，具备计算机可读取的存储介质38。在存储介质38中保存有对在基板液处理装置1中执行的各种处理进行控制的程序。控制部7通过读出并执行存储介质38中存储的程序来对基板液处理装置1的动作进行控制。此外，程序既可以是存储于计算机可读取的存储介质38的程序，也可以是从其它存储介质安装到控制部7的存储介质38中的程序。作为计算机可读取的存储介质38，例如存在硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。
如上所述，在蚀刻处理装置1的处理槽34中，将规定浓度的药剂(磷酸)的水溶液(磷酸水溶液)用作处理液(蚀刻液)来对基板8进行液处理(蚀刻处理)。
接着，参照图2来说明蚀刻处理装置(基板液处理装置)1的结构，特别是与该蚀刻用的处理槽34有关的结构。
蚀刻处理装置1具有贮存规定浓度的磷酸水溶液来作为处理液的前述的处理槽34。处理槽34具有上部开放的内槽34A以及设置在内槽34A的周围并且上部开放的外槽34B。从内槽34A溢出的磷酸水溶液流入到外槽34B。如图2所示，外槽34B包围内槽34A的上部。外槽34B也可以构成为在其内部收纳内槽34A。在处理槽34处附设有用于磷酸水溶液的保温和防止磷酸水溶液飞沫飞散的盖70。
循环线50的一端连接到外槽34B的底部。循环线50的另一端连接到设置在内槽34A内的处理液供给喷嘴49。在循环线50中，从上游侧起依次设置有泵51、加热器52和过滤器53。通过驱动泵51，形成从外槽34B经由循环线50和处理液供给喷嘴49被送到内槽34A内后再向外槽34B流出的磷酸水溶液的循环流。也可以在内槽34A内的处理液供给喷嘴49的下方设置气体喷嘴(未图示)，进行非活性气体例如氮气的鼓泡以使磷酸水溶液的沸腾状态稳定化。
通过处理槽34、循环线50和循环线50内的设备(51、52、53等)形成液处理部39。另外，通过处理槽34和循环线50构成循环系统。
如图2和图5所示，基板升降机构36具有利用未图示的升降驱动部进行升降的沿铅垂方向延伸的支承板36A以及一端被支承板36A支承的沿水平方向(前后方向)延伸的一对基板支承构件36B。各基板支承构件36B具有在水平方向(前后方向)上隔开间隔地排列的多个(例如50～52个)基板支承槽(未图示)。在各基板支承槽中插入1张基板8的周缘部。基板升降机构36能够将多个(例如50～52张)基板8以垂直姿势且在水平方向上隔开间隔的状态进行保持。这样的基板升降机构36在该技术领域中是公知的，省略详细的结构的图示和说明。
蚀刻处理装置1具有用于向液处理部39供给磷酸水溶液的磷酸水溶液供给部40、用于向液处理部39供给纯水的纯水供给部41、用于向液处理部39供给硅溶液的硅供给部42以及用于从液处理部39排出磷酸水溶液的磷酸水溶液排出部43。
磷酸水溶液供给部40向包括处理槽34和循环线50的循环系统内即液处理部39内的任意的部位、优选如图示的那样向外槽34B供给规定浓度的磷酸水溶液。磷酸水溶液供给部40具有包括贮存磷酸水溶液的容器的磷酸水溶液供给源40A、用于将磷酸水溶液供给源40A和外槽34B连接的磷酸水溶液供给线40B、以及从磷酸水溶液供给线40B的上游侧起依次设置于该磷酸水溶液供给线40B的流量计40C、流量控制阀40D和开闭阀40E。磷酸水溶液供给部40能够借助流量计40C和流量控制阀40D以控制后的流量将磷酸水溶液供给到外槽34B。
纯水供给部41供给纯水以补充由于加热磷酸水溶液而蒸发的水分。该纯水供给部41包括用于供给规定温度的纯水的纯水供给源41A，该纯水供给源41A经由流量调节器41B连接到外槽34B。流量调节器41B能够由开闭阀、流量控制阀、流量计等形成。
硅供给部42具有流量调节器42B以及包括用于贮存硅溶液例如使胶体硅分散而成的液体的容器的硅供给源42A。流量调节器42B能够由开闭阀、流量控制阀、流量计等形成。
磷酸水溶液排出部43是为了排出存在于包括处理槽34和循环线50的循环系统内即液处理部39内的磷酸水溶液而设置的。磷酸水溶液排出部43具有从循环线50分支出的排出线43A以及从排出线43A的上游侧起依次设置于排出线43A的流量计43B、流量控制阀43C、开闭阀43D和冷却容器43E。磷酸水溶液排出部43能够借助流量计43B和流量控制阀43C以控制后的流量排出磷酸水溶液。
冷却容器43E暂时贮存并冷却在排出线43A中流过来的磷酸水溶液。从冷却容器43E流出的磷酸水溶液(参照标记43F)既可以废弃到工厂废液系统(未图示)，也可以在利用再生装置(未图示)去除该磷酸水溶液中包含的硅之后被送到磷酸水溶液供给源40A进行重复利用。
在图示例中，排出线43A连接到循环线50(在图中为过滤器排出部的位置)，但不限定于此，也可以连接到循环系统内的其它部位、例如内槽34A的底部。
在排出线43A设置有用于测定磷酸水溶液中的硅浓度的硅浓度计43G。另外，在从循环线50分支出来并连接到外槽34B的分支线55A中设置有用于测定磷酸水溶液中的磷酸浓度的磷酸浓度计55B。在外槽34B设置有用于检测外槽34B内的液位的液位计44。
如图5所示，处理液供给喷嘴49包括沿着多张基板8的排列方向(前后方向)延伸的筒状体。处理液供给喷嘴49从以贯穿处理液供给喷嘴49的周面的方式设置于该周面的多个喷出口(未图示)朝向被基板升降机构36保持的基板8喷出处理液。
基板液处理装置1按照存储介质38中存储的工艺制程利用控制部7来控制各部(承载件搬入搬出部2、基板组形成部3、基板组载置部4、基板组输送部5、基板组处理部6、蚀刻处理装置1)的动作，由此对基板8进行处理。蚀刻处理装置1的动作部件(开闭阀、流量控制阀、泵、加热器等)基于从控制部7发送的动作指令信号来进行动作。另外，从传感器类(43G、55B、44等)向控制部7发送表示检测结果的信号，控制部7将检测结果用于动作部件的控制。
接着，说明上述蚀刻处理装置1的作用。首先，磷酸水溶液供给部40将磷酸水溶液供给到液处理部39的外槽34B。当在磷酸水溶液的供给开始后经过规定时间时，循环线50的泵51工作，形成在上述的在循环系统内循环的循环流。
并且，循环线50的加热器52工作，加热磷酸水溶液以使内槽34A内的磷酸水溶液成为规定温度(例如160℃)。最晚在由加热器52开始进行加热的时间点关闭盖70，至少内槽34A的上部开口被盖70覆盖。160℃的磷酸水溶液处于沸腾状态。在由磷酸浓度计55B检测出由于沸腾导致的水分蒸发而磷酸浓度超过了预先决定的管理上限值的情况下，从纯水供给部41供给纯水。
在将一个基板组的基板8投入到内槽34A内的磷酸水溶液中之前，对存在于循环系统(包括内槽34A、外槽34B和循环线50)内的磷酸水溶液中的硅浓度(其对氮化硅膜与氧化硅膜的蚀刻选择比产生影响)进行调整。能够通过将虚设基板浸于内槽34A内的磷酸水溶液中或者从硅供给部42向外槽34B供给硅溶液来进行硅浓度的调节。也可以向排出线43A流通磷酸水溶液，利用硅浓度计43G来测定硅浓度，以确认存在于循环系统内的磷酸水溶液中的硅浓度是否处于预先决定的范围内。
硅浓度调整结束后，打开盖70，使被基板升降机构36保持的多张即形成一个基板组(也称作处理基板组或批次)的多张例如50张基板8浸于内槽34A内的磷酸水溶液中。之后立即关闭盖70。通过将基板8浸于磷酸水溶液中规定时间，来对基板8实施湿蚀刻处理(液处理)。
通过在基板8的蚀刻处理过程中使盖70关闭，内槽34A内的磷酸水溶液的液面附近的温度下降得以抑制，由此能够将内槽34A内的磷酸水溶液的温度分布抑制得小。另外，内槽34A浸于外槽34B内的磷酸水溶液中，因此由于从内槽34A的壁体的散热导致的内槽34A内的磷酸水溶液的温度下降得以抑制，另外能够将内槽34A内的磷酸水溶液的温度分布抑制得小。因而，能够将基板8的蚀刻量的面内均匀性和面间均匀性维持得高。
在一个基板组的基板8的处理中，从基板8溶出硅，因此存在于循环系统内的磷酸水溶液中的硅浓度上升。在一个基板组的基板8的处理中，能够一边利用磷酸水溶液排出部43将处于循环系统内的磷酸水溶液排出一边利用磷酸水溶液供给部40供给磷酸水溶液，以维持存在于循环系统内的磷酸水溶液中的硅浓度或者有意地改变该硅浓度。
如上述的那样的一个基板组的基板8的处理结束后，打开盖70，将基板8从内槽34A搬出。被搬出的基板8被搬入到相邻的处理槽35中，在该处进行冲洗处理。
之后，关闭盖70，进行处于循环系统内的磷酸水溶液的温度、磷酸浓度、硅浓度的调节，之后与上述同样地进行其它基板组的基板8的处理。
接着参照图2和图3来说明磷酸水溶液的温度控制系统的第一实施方式。
加热器52构成为在线加热器(in-line heater)。虽然省略图示，但加热器52具有用于进行液体的加热的加热空间(例如螺旋状流路)、用于从循环线50向加热空间导入液体的入口、用于从加热空间向循环线排出液体的出口以及对处于加热空间的液体进行加热的发热体(例如卤素灯)。
在加热器(在线加热器)52的出口附近处的循环线50设置有第一温度传感器81。第一温度传感器81检测流过加热器52的出口附近的循环线50的磷酸水溶液的温度。在外槽34B的出口附近处的循环线50设置有第二温度传感器82。第二温度传感器82检测流过外槽34B的出口附近的循环线50的磷酸水溶液的温度。
在内槽34A内设置有一个以上(在图示例中为两个)的第三温度传感器83。第三温度传感器83检测内槽34A内的磷酸水溶液的温度。在该第一实施方式中，第三温度传感器83不参与磷酸水溶液的温度控制，只是监视内槽34A内的磷酸水溶液的温度以监视工艺。
为了控制加热器52的发热量，设置有图3所示的加热器控制器90。加热器控制器90构成为前述的控制部7的一部分。加热器控制器90也可以为基于控制部7的指令进行动作的、与控制部7分开的设备。图3所示的加热器控制器90的各功能块(第一偏差运算部91、操作量运算部92等)能够由计算机硬件和在计算机硬件上动作的软件来实现。
加热器控制器90具有第一偏差运算部91，该第一偏差运算部91被输入设定温度Ts(设定值SV)和第一温度传感器81的检测温度T1(测定值PV)，计算检测温度T1相对于设定温度Ts的偏差Ts-T1。操作量运算部92基于第一偏差运算部91的输出即偏差Ts-T1利用公知的控制运算例如PID运算来运算操作量MV。此外，设定温度Ts是例如由控制部7提供的值。
操作量运算部92的输出被输入到加热器电力调整部93，加热器电力调整部93向加热器52输出与操作量MV相应的电力。由第一温度传感器81检测的加热器出口温度(检测温度T1)和由第二温度传感器82检测的外槽出口温度(检测温度T2)根据加热器52的输出变化而变化。
加热器控制器90还具有第二偏差运算部94，该第二偏差运算部94被输入外槽出口基准温度Tr和第二温度传感器82的检测温度T2，计算检测温度T2相对于外槽出口基准温度Tr的偏差Tr-T2。第二偏差运算部94经由滤波器95来与第一偏差运算部91连接。滤波器95只在偏差Tr-T2为正的值的情况下容许第二偏差运算部94的输出即偏差Tr-T2作为校正值CV输入到第一偏差运算部91。在该情况下，偏差Tr-T2与前述的偏差Ts-T1相加(这也可以说是通过加上偏差Tr-T2来对设定值Ts进行校正。)，将其结果输入到操作量运算部92，操作量运算部92基于值[(Tr-T2)+(Ts-T1)]来运算操作量MV。在偏差Tr-T2为0以下的情况下，不将偏差Tr-T2输入到第一偏差运算部91。
通常，外槽34B的出口附近的循环线50内的磷酸水溶液的温度由于散热(例如内槽34A内的磷酸水溶液的液面处的散热、外槽34B内的磷酸水溶液的液面和外槽34B的壁体处的散热等)而比内槽34A内的磷酸水溶液的温度低。考虑该情况，将外槽出口基准温度Tr设定为比设定温度Ts低的值。作为一例，在设定温度Ts为155℃时，将外槽出口基准温度Tr设定为140℃。
在处理槽34特别是内槽34A内存在有无法忽略的程度的温度分布(由于部位不同而引起的温度的偏差)。因为由于左右的处理液供给喷嘴49和其供给系统的个体差异而来自两处理液供给喷嘴49的磷酸水溶液的喷出量不完全相同、从内槽34A的壁体的散热、以及内槽34A内的磷酸水溶液的液面(气液界面)处的散热这些原因而产生温度分布。因此，有时将由一个温度传感器检测出的内槽34A内的磷酸水溶液的温度作为内槽34A内的磷酸水溶液的温度的代表值来处理并不恰当。当基于不恰当的温度检测值进行温度控制时，有时对处理结果产生不良影响。
相对于此，循环线50的截面(与线即管的轴线方向正交的截面)处几乎没有温度分布(由于部位不同而引起的温度的偏差)。另外，由第一温度传感器81检测出的循环线50的加热器52的出口附近的检测温度T1与加热器52的输出对应地迅速变化。因此，通过基于检测温度T1来控制加热器输出，能够进行稳定且精确的温度控制。在循环系统内的温度稳定时，加热器52的出口的附近的温度(T1)与内槽34A内的温度之间成立固定的关系，通过基于第一温度传感器81的检测温度T1来进行温度控制(反馈控制)是没有问题的。
但是，在循环系统内的温度分布不稳定的情况下，例如在刚打开处理槽34的盖70后或在刚将基板8投入到内槽34A内后或者内槽34A内的温度由于一些干扰而发生变动的情况下，直到内槽34A内的温度变动对第一温度传感器81的检测值产生影响为止需要某种程度的时间。也就是说，只基于第一温度传感器81的检测温度T1进行温度控制可能产生控制延迟。存在因为控制延迟而产生内槽34A内的磷酸水溶液的温度下降、沸腾不充分的风险。
在上述的第一实施方式中，使用第二温度传感器82的检测温度T2来校正对操作量运算部92的输入。由于内槽34A内的温度下降而引起的第二温度传感器82的检测温度T2的下降比由于内槽34A内的温度下降而引起的第一温度传感器81的检测温度T1的下降提前发生。当检测出第二温度传感器82的检测温度T2比外槽出口基准温度Tr低(也就是偏差Tr-T2取正的值)时，在第一偏差运算部91中对偏差Ts-T1加上偏差Tr-T2。由此，在第一温度传感器81的检测值T1中出现内槽34A内的温度下降的影响之前，增加加热器52的输出。因而，不会产生上述那样的控制延迟。
通过像这样在反馈控制中组入前馈的控制(基于第二温度传感器82的检测温度T2的校正)，能够实现没有控制延迟的精确且稳定的温度控制。
此外，在内槽34A的外侧，最早出现内槽34A内的温度下降的影响的是外槽34B，但在外槽34B内也具有比较大的温度分布(由于部位不同而引起的温度的偏差)、在外槽34B内获取作为温度控制的基础的检测温度是不理想的。因此，在本实施方式中，在外槽34B的下游侧的循环线50中，在靠近外槽34B的外槽34B的出口的附近设置有第二温度传感器82。
此外，在上述第一实施方式中，利用滤波器95，使得在偏差Tr-T2取负的值时不对偏差Ts-T1加上偏差Tr-T2。也就是说，在偏差Tr-T2为负时，只基于第一温度传感器81的检测值进行反馈控制。这是因为，当在偏差Tr-T2为负时进行将设定温度Ts降低相当于偏差Tr-T2的绝对值的量的校正时，存在带来内槽34A内的过度的温度下降、控制变得不稳定的风险。
在上述的第一实施方式中，当检测出偏差Tr-T2取正的值时，在第一偏差运算部91中，对偏差Ts-T1加上偏差Tr-T2自身，但不限定于此。也可以对偏差Ts-T1加上对偏差Tr-T2乘以某个正的常数得到的值，还可以对偏差Ts-T1加上以偏差Tr-T2为变量的函数(优选的是相对于偏差Tr-T2的增加单调递增的函数)的输出。
优选的是第一温度传感器81的位置设为加热器52的出口的附近，但也可以设置为循环线50的加热器52与内槽34A(处理槽34)之间的区间的、比加热器52的出口稍靠下游侧的位置。同样地，优选的是第二温度传感器82的位置设为外槽34B(处理槽34)的出口的附近，但也可以设置为循环线50的外槽34B(处理槽34)与加热器52之间的区间的、比外槽34B(处理槽34)的出口稍靠下游侧的位置。
接着，说明第一实施方式中的循环系统内的磷酸水溶液的总量的管理。
控制部7进行控制使得由液位计44检测出的外槽34B内的磷酸水溶液的液位成为预先决定的设定液位。由此，能够将存在于循环系统内的磷酸水溶液的总量维持为大概固定，从而磷酸水溶液的浓度控制变得容易。另外，能够防止磷酸水溶液洒落于外槽34B的外侧。
具体地说，在外槽34B内的磷酸水溶液的液位比设定液位高的情况下，打开开闭阀43D并且根据需要来调节流量控制阀43C的开度，经由排出线43A从循环系统排出磷酸水溶液。另外，在外槽34B内的磷酸水溶液的液位比设定液位低的情况下，从磷酸水溶液供给部40和纯水供给部41中的至少一方向循环系统(具体地说是外槽34B)供给磷酸水溶液和纯水中的至少一方。以使存在于循环系统内的磷酸水溶液中的磷酸浓度维持在设定浓度范围的方式决定磷酸水溶液和纯水的供给比率。不过，如前述的那样，从处于沸腾状态的磷酸水溶液中主要流失水分，因此在通常运转时供给纯水。在进行水分补充的情况下，控制部7也根据需要来经由排出线43A从循环系统排出磷酸水溶液以使外槽34B内的液位不超过设定液位。
作为检测外槽34B内的液位的液位计44能够采用任意方式的液位计。例如，作为液位计44，既可以采用与后述的气泡式液位计180相同方式的液位计，也可以采用能够通过从液面的上方以光学方式检测液面的位置来检测液位的激光位移计。
如前述的那样，在一个基板组的基板8的处理中，有时可以一边利用磷酸水溶液排出部43排出处于循环系统内的磷酸水溶液一边利用磷酸水溶液供给部40供给磷酸水溶液，以维持存在于循环系统内的磷酸水溶液中的硅浓度或者有意地改变该硅浓度。
此时，磷酸水溶液供给部40供给常温的磷酸水溶液，因此从外槽34B流出到循环线50的磷酸水溶液的温度急剧下降。于是，检测温度T2相对于外槽出口基准温度Tr的偏差Tr-T2取比较大的正的值，因此在之前所说明的图3的控制系统中，要供给到加热器52的电力比较大幅地增加。因此，从比增加向加热器52供给的电力的时间点稍靠后的时间点起，内槽34A内的沸腾水平开始上升，并且在之后的时间点沸腾水平达到最大。也就是说，在直到循环系统内的磷酸水溶液的温度稳定为目标温度为止的期间，内槽34A内的沸腾水平暂时上升，其结果，从内槽34A流出(溢出)到外槽34B的液流量暂时变大，外槽34B内的磷酸水溶液的液位变高。
当由液位计44检测到外槽34B内的液位上升时，控制部7为了将外槽34B内的磷酸水溶液的液位维持为设定液位而打开开闭阀43D，从循环系统经由排出线43A排出磷酸水溶液。但是，内槽34A内的沸腾水平的上升是暂时的，随着时间经过沸腾水平下降到通常水平，与此相伴地，从内槽34A向外槽34B溢出的磷酸水溶液的溢出流量也下降到通常水平。因此，外槽34B内的液位比设定液位低(因为存在若干控制延迟)。当由液位计44检测到外槽34B内的液位比设定液位低时，控制部7为了使外槽34B内的液位恢复为设定液位而再次从磷酸水溶液供给部40和纯水供给部41中的至少一方向循环系统(具体为外槽34B)供给磷酸水溶液和纯水中的至少一方。由此，检测温度T2相对于外槽出口基准温度Tr的偏差Tr-T2取比较大的正的值。因而，上述的控制被重复多次，直到磷酸水溶液的沸腾水平和循环系统内的磷酸水溶液的总量稳定为止花费时间。另外，像这样重复磷酸水溶液或纯水的补充时，作为原本的目的的磷酸水溶液中的硅浓度的精确的调整变得困难。
为了解决上述的问题，在检测出偏差Tr-T2为正的值(或偏差Tr-T2比规定的正的阈值大)的情况下，控制部7变更外槽34B内的磷酸水溶液的设定液位，使设定液位上升。在该情况下，既可以根据伴随偏差Tr-T2的增大而连续或断续地增大的函数例如一次函数来决定变更后的设定液位，也可以设为不根据偏差Tr-T2的增减而变化的固定的液位。或者，也可以将变更后的设定液位设为为了磷酸水溶液中的硅浓度的调整而向循环系统供给的磷酸水溶液的总量的函数。例如，也可以基于对供给的磷酸水溶液的总量加上沸腾而增加的磷酸水溶液的体积后的量来设定液位。
通过如上述的那样变更设定液位，即使伴随上述的内槽34A内的暂时的沸腾水平的上升而外槽34B内的液位暂时变高，也不进行经由磷酸水溶液排出部43的磷酸水溶液的排出，或者即使进行，排出量也少。因此，在内槽34A内的沸腾水平恢复为通常水平时，外槽34B内的液位不会大幅偏离设定液位。因此，能够使磷酸水溶液的总量和沸腾水平在短时间内恢复为通常状态，并且能够精确地进行磷酸水溶液中的硅浓度的调整。此外，能够由构成控制部7的一部分的液位控制部来执行上述的液位的控制。
接着，参照图2和图4来说明磷酸水溶液的温度控制系统的第二实施方式。在第二实施方式中，只基于两个以上(在图示例中为两个)第三温度传感器83(以下称作“槽内温度传感器83”)的检测温度来进行磷酸水溶液的温度控制。既可以省略第一温度传感器81和第二温度传感器82，也可以为了监视工艺而留下第一温度传感器81和第二温度传感器82。
多个槽内温度传感器83设置于内槽34A内的不同的位置，检测各个设置位置处的磷酸水溶液的温度。在需要相互区别槽内温度传感器83时，标注带有连字符的后缀地表示为“83-1，83-2，…，83-N(N为2以上的自然数)”。
为了控制加热器52的发热量，设置有图4所示的加热器控制器100。与加热器控制器90同样地，加热器控制器100既可以为前述的控制部7的一部分，也可以为基于控制部7的指令进行动作的、与控制部7分开的设备。
加热器控制器100具有偏差运算部101，该偏差运算部101被输入设定温度Ts(设定值SV)和由后述的代表温度运算部104计算出的代表温度Tm(测定值PV)，计算代表温度Tm相对于设定温度Ts的偏差Ts-Tm。操作量运算部102基于偏差运算部101的输出即偏差Ts-Tm利用公知的控制运算例如PID运算来运算操作量MV。
操作量运算部102的输出被输入到加热器电力调整部103，加热器电力调整部103向加热器52输出与操作量MV相应的电力。各槽内温度传感器83-1、83-2、…、83-N的检测温度T3-1、T3-2、…、T3-N根据加热器52的输出变化而变化。
代表温度运算部104基于检测温度T3-1、T3-2、…、T3-N来计算处于内槽34A内的磷酸水溶液的温度的代表值即代表温度Tm。
代表温度Tm能够设为检测温度T3-1、T3-2、…、T3-N的简单平均。
在基板升降机构36和被其保持着的基板8的升降时的移动范围内设置槽内温度传感器83是不可能的或困难的。因此，在优选的一个实施方式中，如图2和图5所示，在基板升降机构36的支承板36A的左右两侧的相同高度位置设置两个温度传感器83-1、83-2，将温度传感器83-1、83-2的检测温度T3-1、T3-2的平均值设为代表温度Tm。
也可以将四个以上的偶数个温度传感器83配置在内槽34A内的左右对称的位置，将这些温度传感器83的检测温度的平均值设为代表温度Tm。
也可以求出表示在相邻的基板8间流动的磷酸水溶液的实际温度Ta与检测温度T3-1、T3-2、…、T3-N之间的关系的函数Ta＝f(T3-1，T3-2，…，T3-N)。在该情况下，也能够设为代表温度Tm＝Ta＝f(T3-1，T3-2，…，T3-N)。
根据上述的实施方式，基于内槽34A内的至少两个设置于不同的部位的温度传感器83的检测温度(T3-1，T3-2，…，T3-N)来求出代表温度Tm，将该代表温度作为测定值PV来进行反馈控制。在仅基于一个温度传感器的检测温度来进行反馈控制的情况下，存在由于内槽34A内的温度分布而无法进行恰当的温度控制的风险。然而，根据上述实施方式，能够减小由于内槽34A内的温度分布导致的对控制精度的不良影响，从而能够进行更恰当的温度控制。
接着，参照图6来说明蚀刻处理装置的其它实施方式。图6所示的蚀刻处理装置相对于图2所示的蚀刻装置关于在内槽34A附设有气泡式液位计180这方面不同，其它部分的结构相同。在图6所示的蚀刻处理装置中，对与图2所示的蚀刻装置的结构要素相同的结构要素标注相同标记并省略重复说明。
气泡式液位计180具有插入到内槽34A内的磷酸水溶液中的气泡管181以及向气泡管181供给吹扫气体(此处为氮气)的吹扫组件182。气泡管181由具有耐磷酸水溶液性的材料例如石英形成。
吹扫组件182构成为具备减压阀、节流部和流量器(均未图示)等。吹扫组件182进行控制使得从插入于磷酸水溶液中的气泡管181的前端以固定流量放出从加压气体供给源183(例如工厂的供给系统(日语：用力系))供给的吹扫气体。
检测线185连接到连结气泡管181和吹扫组件182的气体线184，并且该检测线185分支为两个分支检测线、即第一分支检测线185A和第二分支检测线185B。在第一分支检测线185A及第二分支检测线185B上分别连接有第一检测器186A和第二检测器186B。第一检测器186A及第二检测器186B测定相当于施加于气泡管181的前端的水头压力(内槽34A内的磷酸水溶液的水头压力)的吹扫气体的背压。
在气体线184中始终流通有吹扫气体，因此不需要利用石英来制造气体线184、检测线185、第一分支检测线185A和第二分支检测线185B，能够由适当的耐腐蚀性树脂例如PTFE、PFA等来制造。
对第一检测器186A和第二检测器186B施加相同的压力。然而，第一检测器186A和第二检测器186B的检测范围彼此不同。
第一检测器186A设定为能够检测以下范围的压力：从在内槽34A内的磷酸水溶液的液位为最低位(内槽34A为空的状态)时施加于气泡管181的前端的水头压力到在该液位为最高位(磷酸水溶液从内槽34A向外槽34B溢出的状态)时施加于气泡管181的前端的水头压力的范围。即，第一检测器186A设置为用于测定内槽34A内的磷酸水溶液的液位。
第二检测器186B设定为能够检测以下范围(检测对象范围)的压力：在内槽34A内的磷酸水溶液的液位为最高位时(也就是说产生从内槽34A向外槽34B的溢出时)，从在磷酸水溶液的沸腾水平为最大时施加于气泡管181的前端的水头压力到磷酸水溶液完全没有沸腾时施加于气泡管181的前端的水头压力的范围。
当沸腾水平(沸腾状态)变化时，磷酸水溶液中的气泡的量发生变化，因此施加于气泡管181的前端的水头压力也变动。也就是说，当沸腾水平变高时水头压力减少，当沸腾水平变低时水头压力增加。通过目视或利用图像解析来掌握磷酸水溶液中的气泡的尺寸和数量以及磷酸水溶液的液面状态(“平坦”、“大幅地起伏”等)，能够将沸腾水平数值化(例如沸腾水平为1～5这五个阶段)。通过实验能够掌握水头压力(HP)与沸腾水平(BL)之间的关系，从而能够以函数BL＝f(HP)的形式来表达该关系。尽管存在若干的偏差，但伴随沸腾水平(BL)的增大而水头压力(HP)单调下降。
上述的函数例如保存于控制部7的存储介质38中。由此，能够基于由第二检测器186B检测的水头压力来掌握内槽34A内的磷酸水溶液的沸腾水平(沸腾状态)。
优选的是，通过对第二检测器186B的传感器输出进行处理的电路(例如具有高通滤波器功能和放大功能)或基于软件的运算处理，将第二检测器186B设为对上述的检测对象范围外的压力不灵敏，但使检测对象范围内的压力检测分辨率提高。由此，第二检测器186B实质上丧失了内槽34A内的磷酸水溶液的液位检测能力，但代替于此，能够以更高的精度检测沸腾状态。
具体地说，例如设为磷酸水溶液完全没有沸腾时的第二检测器186B内的压力传感器(未图示)的输出电压(与水头压力的变化对应地变化)为5V、磷酸水溶液的沸腾水平为最高水平时的第二检测器186B的输出电压为4V。在该情况下，设置于第二检测器186B的检测电路构成为输出对从压力传感器的输出电压减去4V得到的值(实际上设定有适当的余量)乘以规定的增益(常数)后的值。
在基于由第二检测器186B检测出的水头压力掌握到的内槽34A内的磷酸水溶液的沸腾水平偏离了最优水平(例如沸腾水平4)时或即将偏离最优水平时，控制部7对设定浓度进行校正。例如，在沸腾水平比最优水平低时(例如磷酸水溶液中的气泡少和/或小的状态)或即将低于最优水平时，使设定浓度下降。另一方面，在沸腾水平比最优水平高时(例如磷酸水溶液中的表面激烈地起伏的状态)或即将高于最优水平时，使设定浓度上升。像这样能够将内槽34A内的磷酸水溶液的沸腾水平维持为最优水平。
磷酸水溶液的温度、磷酸水溶液的浓度和磷酸水溶液的沸腾水平具有密切的相关关系。因而，在磷酸水溶液的沸腾水平未稳定为最优水平(偏离最优水平)的情况下，具有在图3的控制系统中对测定值PV进行检测的第一温度传感器81存在异常的可能性或具有磷酸浓度计55B存在异常的可能性。例如，如果第一温度传感器81的检测温度比实际温度低，则磷酸水溶液的沸腾水平比最优水平高。另外，例如，如果磷酸浓度计55B的检测浓度比实际浓度高，则磷酸水溶液的沸腾水平比最优水平高。如果在磷酸水溶液的沸腾水平未稳定为最优水平的状态持续了预先决定的时间以上，则控制部7发出警报以向操作者警告具有第一温度传感器81或磷酸浓度计55B发生了异常的可能性，来督促操作者进行第一温度传感器81或磷酸浓度计55B的检查。另外，控制部7也可以向操作者警告存在此时被处理的基板组的基板8中产生了处理不良的嫌疑。
在磷酸水溶液的沸腾水平未稳定为最优水平的情况下，还具有纯水供给部41的纯水的供给量的控制发生了异常的可能性。例如，在纯水的供给量过大的情况下，磷酸水溶液的沸腾水平比最优水平高。控制部7也可以向操作者警告纯水供给部41的异常的可能性。
另外，在上述的图2或图5的实施方式中，也能够基于设置于循环系统内的彼此不同的位置的第一温度传感器81、第二温度传感器82和第三温度传感器83的检测值来检测这些温度传感器81～83中的任一个发生了异常的可能性。在磷酸水溶液的状态(温度、浓度、沸腾水平)稳定时，这些温度传感器的检测值分别为规定范围内的值(例如第一温度传感器81的检测值处于规定范围T1±Δt1，第二温度传感器82的检测值处于规定范围T2±Δt2，第三温度传感器83的检测值处于规定范围T3±Δt3)(例如T1>T2>T3)。假如在磷酸水溶液的状态稳定时、三个温度传感器中的一个温度传感器例如第三温度传感器83的检测值偏离了上述规定范围且剩余的温度传感器例如第一温度传感器81和第二温度传感器82的检测值处于上述各自的规定范围内的情况下，具有第三温度传感器83发生了异常的可能性。在该情况下，控制部7发出向操作者警告具有第三温度传感器83发生了异常的可能性的警报，督促操作者进行第三温度传感器83的检查。
此外，上述的温度传感器的异常的推测不限于基于第一温度传感器81、第二温度传感器82和第三温度传感器83的检测值来进行，例如既可以只基于这三个温度传感器中的两个的检测值来进行，也可以除了第一温度传感器81、第二温度传感器82和第三温度传感器83的检测值以外还基于其它温度传感器(未图示)的检测值来进行。
如上述的那样，能够基于检测彼此关联的参数的多个传感器中的至少一个传感器的异常值来推测出现了该异常值的传感器或其它传感器的异常。通过像这样监视多个传感器是否正常，能够进行可靠性更高的装置的运用。
在上述实施方式中，处理液为磷酸水溶液，但不限定于此，也可以是能够在加热后的状态下使用的任意的种类的处理液。基板也不限定于硅晶圆(半导体晶圆)，也可以为其它任意种类的基板，例如玻璃基板、陶瓷基板。

Claims (10)

1.一种基板液处理装置，具备：
处理槽，其贮存处理液，并且通过将基板浸于所贮存的所述处理液中来进行所述基板的处理；
循环线，其与所述处理槽连接；
泵，其设置于所述循环线，用于形成从所述处理槽出来经过所述循环线后返回到所述处理槽的所述处理液的流动；
加热器，其设置于所述循环线，加热所述处理液；
至少两个温度传感器，其设置于包括所述处理槽和所述循环线的循环系统内的彼此不同的位置；以及
控制器，其基于所述至少两个温度传感器的检测温度来控制所述加热器的发热量，
其中，所述至少两个温度传感器具有设置于循环线内的第一温度传感器和第二温度传感器，从所述处理液的流动方向观察，所述第一温度传感器设置于比所述加热器靠下游侧且比所述处理槽靠上游侧的第一位置，从所述处理液的流动方向观察，所述第二温度传感器设置于比所述处理槽靠下游侧且比所述加热器靠上游侧的第二位置，
其中，所述控制器具有：
反馈控制部，其基于所述第一温度传感器的检测温度相对于设定温度的偏差来对所述加热器的输出进行反馈控制，以使所述第一温度传感器的检测温度维持为所述设定温度；以及
校正部，其基于所述第二温度传感器的检测温度相对于基准温度的偏差来对所述设定温度进行校正。
2.根据权利要求1所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述第一温度传感器设置于所述加热器的出口的附近，所述第二温度传感器设置于所述处理槽的出口的附近。
3.根据权利要求1所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述处理槽具有内槽和外槽，所述内槽贮存所述处理液并且通过将基板浸于所贮存的所述处理液中来进行所述基板的处理，所述外槽接受从所述内槽溢出的所述处理液，所述第一温度传感器设置于所述加热器的出口的附近，所述第二温度传感器设置于所述外槽的出口的附近。
4.根据权利要求1所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述校正部只在从所述基准温度减去所述第二温度传感器的检测温度所得到的值取正的值时，对所述设定温度进行校正。
5.根据权利要求4所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述校正部将从所述基准温度减去所述第二温度传感器的检测温度所得到的值与所述设定温度相加。
6.根据权利要求3所述的基板液处理装置，其特征在于，
还具备：
液位计，其检测处于所述外槽内的处理液的液位；
处理液排出部，其用于排出处于所述循环系统内的处理液；以及
液位控制部，其通过基于所述液位计的检测结果控制处理液排出部来控制处于所述外槽内的处理液的液位，
其中，在由所述液位计检测出的液位比预先决定的设定液位高的情况下，所述液位控制部利用所述处理液排出部从所述循环系统排出处理液，并且在所述校正部基于所述第二温度传感器的检测温度相对于所述基准温度的偏差来对所述设定温度进行校正时，以使所述设定液位变高的方式变更所述设定液位。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述控制器具有基于所述至少两个温度传感器的检测值来判定是否具有所述至少两个温度传感器中的一个温度传感器发生了异常的可能性的功能。
8.一种基板液处理装置，具备：
处理槽，其贮存处理液，并且通过将基板浸于所贮存的所述处理液中来进行所述基板的处理；
循环线，其与所述处理槽连接；
泵，其设置于所述循环线，用于形成从所述处理槽出来经过所述循环线后返回到所述处理槽的所述处理液的流动；
加热器，其设置于所述循环线，加热所述处理液；
至少两个温度传感器，其设置于包括所述处理槽和所述循环线的循环系统内的彼此不同的位置；以及
控制器，其基于所述至少两个温度传感器的检测温度来控制所述加热器的发热量，
其中，所述至少两个温度传感器设置于所述处理槽内，
所述控制器构成为基于根据所述至少两个温度传感器的检测温度求出的代表所述处理槽内的温度的代表温度来对所述加热器的发热量进行反馈控制，以使所述代表温度成为设定值，
所述代表温度为所述至少两个温度传感器的检测温度的平均值。
9.根据权利要求8所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述至少两个温度传感器具有偶数个温度传感器，这些偶数个温度传感器在所述处理槽内设置于左右对称的位置。
10.根据权利要求8或9所述的基板液处理装置，其特征在于，
所述控制器具有基于所述至少两个温度传感器的检测值来判定是否具有所述至少两个温度传感器中的一个温度传感器发生了异常的可能性的功能。
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