CN112840439A - 基板处理装置以及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种较佳地进行基板的蚀刻处理的技术。基板保持台(20)将基板(W)保持于既定位置。蚀刻液供给部(37)及喷嘴(30)将蚀刻液供给至既定位置的基板(W)。旋转马达(22)使基板保持台(20)绕既定的旋转轴线(Ax1)进行旋转。热像仪(70)取得腔室(10)内的处理空间(TS1)的基板W配置于既定位置的情况下所占有的基板区域的周围的周边区域(PA1)的热像(温度分布)。特征值运算部(902)从热像算出特征值，特征值与使用了蚀刻液的蚀刻处理所致的蚀刻量相关。蚀刻判定部(9031)基于所算出的特征值来判定蚀刻处理的可否。

Description

基板处理装置以及基板处理方法
技术领域
本发明涉及一种对基板进行蚀刻(etching)的技术。在成为处理对象的基板中例如包含有半导体基板、液晶显示设备及有机EL(Electroluminescence；电致发光)显示设备等FPD(Flat Panel Display；平板显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、磁光盘用基板、光罩(photomask)用基板、陶瓷(ceramic)基板、太阳能电池用基板、印刷电路基板等。
背景技术
以往，已有将蚀刻液供给至基板的表面来进行蚀刻的技术。作为与本发明相关联的先前技术，例如有专利文献1、2所记载的技术。专利文献1、2公开了如下的技术：监视基板表面的温度以及当基板的温度到达目标温度时停止蚀刻处理液的供给，由此在基板处于适当的温度的状态下进行蚀刻处理。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2015-191895号公报。
专利文献2：日本特开2017-201723号公报。
发明内容
发明要解决的课题
然而，蚀刻处理不仅可能受基板的温度的影响，还有可能受到基板周围的温度的影响。现有技术是仅监视基板表面的温度而并未考虑基板周围的环境温度带给蚀刻的影响。因此，有可能因来自基板周围的构件的辐射热等而在蚀刻处理中发生不良。
本发明的目的在于，提供一种较佳地进行基板的蚀刻处理的技术。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，第1方式的对基板进行蚀刻处理的基板处理装置具备：腔室(chamber)，其在内部具有处理空间；基板保持部，其将基板保持于所述腔室内的既定位置；蚀刻液供给部，其将蚀刻液供给至所述基板保持部所保持的所述基板；旋转部，其使所述基板保持部绕既定的旋转轴线进行旋转；温度分布取得部，其取得所述腔室内的配置于所述既定位置的情况下所述基板所占有的基板区域周围的周边区域的温度分布；以及特征值运算部，其从所述温度分布算出使用了所述蚀刻液的蚀刻处理所致的所述基板的蚀刻量相关的特征值。
关于2方式，在第1方式的基板处理装置中，该基板处理装置还包括：蚀刻判定部，其基于所述特征值与事先决定的阈值的比较，来判定对所述基板进行的蚀刻处理的良否。
关于第3方式，在第1方式或第2方式的基板处理装置中，所述特征值运算部从表示所述温度分布与所述蚀刻量的关系的关系式算出所述特征值。
关于第4方式，在第3方式的基板处理装置中，该基板处理装置还具备：关系式生成部，其基于所述蚀刻处理中的规定定时的所述温度分布以及进行该蚀刻处理后的所述基板的蚀刻量，来生成所述关系式。
关于第5方式，在第4方式的基板处理装置中，所述特征值运算部通过将所述蚀刻处理中的所述规定定时所对应的定时的所述温度分布代入到所述关系式来算出所述特征值。
关于第6方式，在第3方式至第5方式中任一方式的基板处理装置中，所述蚀刻量是以所述旋转轴线为中心的、不同半径的各个圆周上的蚀刻量。
关于第7方式，在第1方式至第6方式中任一方式的基板处理装置中，所述温度分布取得部具有：热像仪，其将配置有由所述基板保持部所保持的基板的区域包含在拍摄区域内；所述温度分布为热像。
关于第8方式，在第7方式的基板处理装置中，所述关系式为回归函数，所述回归函数将构成所述热像的各个像素值所示的温度作为独立变量，将所述不同半径的各个圆周上的蚀刻量作为从属变量。
关于第9方式，在第1方式至第8方式中任一方式的基板处理装置中，所述特征值运算部从所述基板保持部未保持所述基板的状态下所取得的所述温度分布算出所述特征值。
关于第10方式，在第9方式的基板处理装置中，所述基板处理装置还具备：温度变更部，其根据所述特征值来变更配置于所述既定位置的基板及所述周边区域的温度。
关于第11方式，在第9方式或第10方式的基板处理装置中，所述基板处理装置还具备：时间表变更部，其根据所述特征值来变更时间表，所述时间表规定了将所述基板搬入到所述腔室的时间。
关于第12方式，在第1方式至第8方式中任一方式的基板处理装置中，所述特征值运算部从所述基板保持部保持所述基板的状态下所取得的所述温度分布算出所述特征值。
关于第13方式，在第12方式的基板处理装置中，所述基板处理装置还具备：温度变更部，其根据所述特征值来变更配置于所述既定位置的基板及所述周边区域的温度。
关于第14方式，在第12方式或第13方式的基板处理装置中，所述基板处理装置还具备：时间表变更部，其根据所述特征值来变更时间表，所述时间表规定了将所述基板搬入到所述腔室的时间。
第15方式是基板处理方法，包含如下步骤：a)将基板保持于腔室内的既定位置；b)使通过步骤a)位于所述既定位置的所述基板绕旋转轴线进行旋转；c)将蚀刻液供给至通过步骤b)旋转的所述基板的表面；d)取得所述腔室内的配置于所述既定位置的情况下所述基板所占有的基板区域周围的周边区域的温度分布；以及e)从通过步骤d)所取得的所述温度分布算出特征值，所述特征值用于评价对所述基板进行的使用了所述蚀刻液的蚀刻处理。
发明效果
根据第1方式的基板处理装置，从配置有基板的区域周边的温度分布算出与基板的蚀刻量有关的特征值。因此，能够基于该特征值来适当地评估是否因基板周围的温度而发生蚀刻不良。
根据第2方式的基板处理装置，能够通过操作员(operator)适当设定阈值，而从周边区域的温度分布适当地判定可否进行对基板的蚀刻处理。
根据第3方式的基板处理装置，能够通过将温度分布代入到关系式来算出蚀刻量的预测值。
根据第4方式的基板处理装置，能够从规定定时的温度分度求出预测蚀刻量的关系式。
根据第5方式的基板处理装置，为了算出特征值而代入到关系式的温度分布的取得定时会与关系式生成所使用的温度分布的规定定时一致。因此，能够从关系式与温度分布适当地取得特征值。
根据第6方式的基板处理装置，蚀刻处理中一边使基板旋转一边进行，因此基板上的同一圆周上的蚀刻量大致均匀。因此，通过取得不同半径的各个圆周上的蚀刻量，就能够有效率地取得基板的蚀刻量的分布。
根据第7方式的基板处理装置，通过热像仪来进行拍摄，因此能够容易取得配置有基板的区域周边的温度分布。
根据第8方式的基板处理装置，在一边使基板旋转一边用蚀刻液进行处理的情况下，不同半径的各个圆周上的蚀刻量成为大致相同。因此，将不同半径的圆周上的蚀刻量作为从属变量，由此能够减少从属变数。从而，能够适当且有效地生成用于求出基板的各个地点的蚀刻量的关系式。
根据第9方式的基板处理装置，能够在由基板保持部保持基板前，基于特征值来检查配置有基板的区域周边的温度分布是否适于蚀刻。
根据第10方式的基板处理装置，将配置有基板的区域周边的温度分布变更为适于蚀刻处理，因此能够实施较佳的蚀刻处理。
根据第11方式的基板处理装置，能够使基板的搬入推迟以便配置有基板的区域周边的温度分布成为适当的温度。由此，能够抑制对基板进行的蚀刻处理的不良。
根据第12方式的基板处理装置，能够在基板由基板保持部保持后，基于特征值来检查配置有基板的的区域周边的温度分布是否适于蚀刻。
根据第13方式的基板处理装置，将周边的温度分布变更为适于蚀刻处理，因此能够较佳地实施蚀刻处理。
根据第14方式的基板处理装置，能够使基板的搬入推迟直至基板周边的温度分布成为已适于蚀刻处理的温度为止。由此，能够抑制蚀刻处理的不良。
根据第15方式的基板处理方法，可从配置有基板的区域周边的温度分布算出与基板的蚀刻量有关的特征值。因此，能够基于该特征值适当地评价是否因基板周围的温度而发生蚀刻不良。
附图说明
图1是表示第一实施方式的基板处理装置100的整体构成的图。
图2是第一实施方式的清洗处理单元1的概略平面图。
图3是表示第一实施方式的清洗处理单元1及控制部9的图。
图4是概念性地表示热像(thermography)TH1的图。
图5是表示基板W的上表面W1的图。
图6是表示蚀刻处理顺序(sequence)的前半部的图。
图7是表示蚀刻处理顺序的后半部的图。
图8是表示第二实施方式的清洗处理单元1及控制部9A的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本实施方式所记载的构成要素仅为例示，其宗旨并非是将本发明的范围限定于此。在图中，为了容易理解，根据需要将各部的尺寸或数量进行夸张或简化并图示。
表示相对性或绝对性位置关系的表现(例如，“朝向一方向”、“沿一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”、“同轴”等)，只要没有特别说明，不仅严格地表示其位置关系，也可表示在公差或者可获得同程度的功能的范围内相对地位移角度或距离后的状态。表示相等的状态的表现(例如，“同一个”、“相等”、“均质”等)，只要没有特别说明，不仅表示定量且严格相等的状态，也可表示存在公差或者可获得同程度的功能的差的状态。表示形状的表现(例如，“四角形状”或“圆筒形状”等)，只要没有特别说明，不仅表示几何学上严格的该形状，也可表示在可获得同程度的功效的范围内具有例如凹凸以及倒角等的形状。“备置”、“备有”、“具备”、“包含”或“具有”一构成要素的表现并非是将其他构成要素的存在予以除外的排他性表现。所谓“A上的B”的表现，只要没有特别说明，除了指两个要素A、B相接触的情况以外，也包含两个要素A、B分离的情况。
<1.第一实施方式>
图1是表示第一实施方式的基板处理装置100的整体构成的图。基板处理装置100是逐片处理作为处理对象的基板W的叶片式处理装置。基板处理装置100在使用蚀刻液及纯水等冲洗液(rinse liquid)对圆形薄板状且为硅(silicon)基板的基板W进行清洗处理之后，进行干燥处理。作为蚀刻液，也可采用包含氢氟酸、硝酸等的各种药液。作为冲洗液，也可采用纯水、超纯水等各种液体。在以下的说明中，有时将蚀刻液和冲洗液统称为“处理液”。
基板处理装置100具备多个清洗处理单元1、索引机(indexer)102及主搬运机器人(robot)103。
索引机102将从装置外接收的处理对象的基板W搬运至装置内，并且将已完成清洗处理的处理完毕的基板W搬出至装置外。索引机102载置多个载体(carrier)(省略图示)并且具备移送机器人(省略图示)。作为载体，也可采用将基板W收纳于密闭空间的FOUP(FrontOpening Unified Pod；前开式晶圆传送盒)、SMIF(Standard Mechanical Inter Face；标准机械接口)传送盒(pod)，或将基板W暴露于外部空气中的OC(Open Cassette；开放式晶圆匣)。移送机器人在载体与主搬运机器人103之间移送基板W。
清洗处理单元1对一片基板W进行液体处理及干燥处理。在基板处理装置100上配置有12个清洗处理单元1。具体而言，以包围主搬运机器人103的周围的方式配置有四个塔(tower)，每个塔包含在铅垂方向上积层的三个清洗处理单元1。在图1中概略性地示出了一个被重迭成三层的清洗处理单元1。此外，基板处理装置100中的清洗处理单元1的数量并非限定于12个，也可做适当变更。
主搬运机器人103设置于积层有清洗处理单元1的四个塔的中央。主搬运机器人103将从索引机102接收到的处理对象的基板W搬入至各个清洗处理单元1。此外，主搬运机器人103从各个清洗处理单元1搬出处理完毕的基板W并交付给索引机102。
<清洗处理单元1>
以下，虽然仅对搭载于基板处理装置100的12个清洗处理单元1中的一个加以说明，但是就其他的清洗处理单元1而言，除了喷嘴30的配置关系不同以外具有其余相同的构成。
图2是第一实施方式的清洗处理单元1的概略平面图。图3是表示第一实施方式的清洗处理单元1及控制部9的图。图2示出了基板W并未保持于基板保持台20的状态，图3示出了基板W保持于基板保持台20的状态。
清洗处理单元1在腔室10内具备：基板保持台20，其将基板W保持为水平姿势(基板W的表面的法线沿铅垂方向的姿势)；喷嘴30，其用于将处理液供给至由基板保持台20所保持的基板W的上表面；处理杯(cup)40，其围住基板保持台20的周围；以及热像仪(Thermography camera)70，其拍摄基板保持台20的上方空间。
腔室10在内部具有处理基板的处理空间TS1。具备：侧壁，其沿铅垂方向围住四方；顶壁，其堵塞侧壁的上侧；以及底壁13，其堵塞侧壁11的下侧。被侧壁11、顶壁12及底壁13围住的空间形成处理空间TS1。在腔室10的侧壁11的一部分设置有搬入搬出口及挡门(shutter)，该搬入搬出口用于主搬运机器人103对腔室10搬入搬出基板W，该挡门开闭该搬入搬出口(搬入搬出口及挡门均省略图示)。
基板保持台20固定于沿铅垂方向延伸的旋转轴24的上端。基板保持台20的下端中央部连接于旋转轴24。旋转轴24与旋转马达(spin motor)22连接。旋转马达22按照来自控制部9的控制命令，使旋转轴24绕旋转轴线Ax1进行旋转。旋转马达22通过使旋转轴24旋转，而使基板保持台20在水平面内进行旋转。基板保持台20是将基板W保持于腔室10内的既定位置的基板保持部的一例。旋转马达22及旋转轴24是使作为基板保持部的基板保持台20绕既定的旋转轴线Ax1进行旋转的旋转部的一例。基板保持台20、旋转马达22及旋转轴24的周围被盖构件23包围。
基板保持台20具有圆盘形状。基板保持台20的外径比由基板保持台20所保持的圆形的基板W的直径小。基板保持台20具有与保持对象的基板W的下表面的一部分相对的上表面21。在上表面21上分散地设置有多个吸孔。各个吸孔连接于真空泵等吸引单元。在将基板W载置于基板保持台20的上表面21的状态下，使吸引单元动作时，基板W与上表面21之间的大气会被各个吸孔所吸引。由此，基板W吸附于上表面21。基板保持台20是将基板保持于基板腔室内的既定位置的基板保持部的一例。
此外，基板保持部并非必需具备吸附基板W的基板保持台20。例如，基板保持部也可具备多个夹持销(chuck pin)，该多个夹持销通过支撑基板W的外缘部的不同部位来夹持基板W。
在基板保持台20保持基板W的状态下，旋转马达22使旋转轴24旋转时，基板W会绕着沿通过基板W的中心的铅垂方向的旋转轴线Ax1进行旋转。此外，旋转马达22的驱动被控制部9控制。在以下的说明中，将与旋转轴线Ax1正交的水平方向称为“径向”。另外，将径向中接近旋转轴线Ax1的方向称为“径向内方”，将径向中远离旋转轴线Ax1的方向称为“径向外方”。
喷嘴30具备吐出头31a、31b以及喷嘴臂(nozzle arm)32。吐出头31a、31b安装于喷嘴臂32的前端。喷嘴臂32的基端侧固定连结于喷嘴基台33。可通过设置于喷嘴基台33的马达332(喷嘴移动部。参照图2)绕着沿铅垂方向的轴进行转动。
如图2中的箭头AR34所示，通过喷嘴基台33转动，喷嘴30在基板保持台20的上方位置与比处理杯40更外侧的待机位置之间沿水平方向圆弧状地移动。通过喷嘴基台33的转动，即喷嘴30在基板保持台20的上表面21的上方摆动。详言地，在比基板保持台20更上方，向在水平方向延伸的既定的处理位置TP1移动。此外，所谓使喷嘴30向处理位置TP1移动与使喷嘴30的前端部的吐出头31a、31b向处理位置TP1移动的意义相同。
喷嘴30与处理液供给部36连接。处理液供给部36包含蚀刻液供给部37及冲洗液供给部38。蚀刻液供给部37与吐出头31a连接，并对吐出头31a供给蚀刻液。吐出头31a朝旋转中的基板W的上表面吐出蚀刻液。冲洗液供给部38与吐出头31b连接，并对吐出头31b供给冲洗液。吐出头31b朝旋转中的基板W的上表面吐出冲洗液。
蚀刻液供给部37具备：配管371，其连接蚀刻液的供给源与吐出头31a；以及阀372，其设置于配管371。冲洗液供给部38具备：配管381，其连接冲洗液的供给源与吐出头31b；以及阀382，其设置于配管381。供给阀372、382根据来自控制部9的控制信号，开闭各个配管371、381。由此，可控制对各个吐出头31a、31b供给处理液的接通(ON)/断开(OFF)，同时可控制从各个吐出头31a、31b吐出处理液的接通/断开。
此外，设置于喷嘴30的吐出头的数量并非被限定于两个，也可为一个、或者三个以上。此外，既可按处理液的种类设置吐出头，也可从相同的吐出头吐出两种以上的处理液。此外，与喷嘴30不同地，也可设置对基板W供给处理液的喷嘴。
如以上所述，喷嘴30(详言为各个吐出头31a、31b)在处理位置TP1停止并吐出处理液。从喷嘴30吐出的处理液附着于由基板保持台20所保持的既定位置的基板W的上表面。
在基板保持台20的内部内置有热源25。热源25按照来自控制部9的控制信号而产生热。由此，变更基板保持台20以及配置于基板保持台20的周边的要素的温度。由此，能够加热由基板保持台20所保持的基板W。热源25能构成温度变更部，该温度变更部变更配置于既定位置的基板W以及其周边区域PA1的温度。
变更基板W的温度的温度变更部不被限定为内置于基板保持台20的热源25。例如，作为温度变更部，也可采用设置于基板保持台20外且设置于腔室10的处理空间TS1内来对基板W提供辐射热的热源。此外，作为温度变更部，也可设置冷却基板保持台20或其周边的冷却机构。
处理杯40具有可包围基板保持台20的外周的圆筒状。处理杯40的上侧部分具有铅垂向上及向径向内方倾斜的形状。当基板W由基板保持台20所保持时，会成为处理杯40的上述上侧部分包围该基板W的周围的状态。
当对由基板保持台20所保持的基板W的上表面供给处理液时，该处理液会因基板W的旋转而朝向径向外方甩开。处理杯40在该上侧部分的内周面接住从基板W甩开来的处理液。由内周面所接住的处理液会掉落并从腔室10适当地被排出。此外，基板W也可由处理杯40中的比上侧部分更下侧的部分所包围。
也可设置使处理杯40的上端部在铅垂方向上升降的机构。在此情况下，在将基板W搬入至基板保持台20上时会使处理杯40的上端下降至比上表面21更下侧，由此能够抑制基板W与处理杯40干涉。
热像仪70具备红外线传感器等检测热的半导体传感器、聚光透镜等光学系统。为了拍摄由基板保持台20所保持的基板W的上表面，热像仪70的拍摄方向(即，拍摄光学系统的光轴方向)被设定成朝向基板W上表面的旋转中心(或其近旁)斜向下。关于水平方向，在热像仪70的视野中包含在图2中被虚线包围的拍摄区域PA。
热像仪70的拍摄区域PA被设定成包含周边区域PA1，周边区域PA1是腔室10内的处理空间TS1中的、在基板W由基板保持台20所保持的情况下该基板W所占有的基板区域的周围。
从热像仪(Thermography camera)70的半导体传感器所输出的电信号被输入至控制部9。控制部9的热像生成部901按照所输入的电信号而生成热像。热像是表示热像仪70的拍摄区域PA(包含周边区域PA1)的温度分布的信息的一例。
在图3所示的例中，在周边区域PA1包含处理杯40的上端部、基板W的上表面W1(在没有基板W的情况下是基板保持台20的上表面21)、位于处理位置TP1的喷嘴30的吐出头31a、31b的前端部等被配置于基板W的周围的构件。此外，在周边区域PA1也可包含有腔室10的侧壁11、喷嘴臂32等各要素的一部分。
在基板W未由基板保持台20所保持的情况下(即，基板W不存在于既定位置的情况下)，在所取得的热像中包含基板保持台20的上表面21的温度分布。在基板W由基板保持台20所保持的情况下(即，基板W存在于既定位置的情况下)，基板保持台20的上表面21成为配置于基板W的背侧的状态。因此，在所取得的热像中不包含上表面21的温度分布。此外，在喷嘴30配置于处理位置TP1的情况下，热像中包含喷嘴30的一部分(例如，吐出头31a、31b)等。这样，热像仪70的拍摄区域PA内所包含的要素会按照状况而改变，因此热像中所包含的要素也会发生变化。
控制部9控制基板处理装置100的各要素的动作。作为控制部9的硬件的构成，与一般的计算机相同。即，控制部9具备：CPU(Central Processing Unit；中央处理单元)，其进行各种运算处理；作为读取专用的存储器的ROM(Read Only Memory；只读存储器)，其存储基本程序；作为读写自如的存储器的RAM(Random Access Memory；随机存取存储器)，其存储各种信息；以及存储部91，其存储控制用应用(application)或数据(data)等。
控制部9与显示部92、操作部93及通知部94连接。显示部92是按照来自控制部9的图像显示信号，显示各种图像的显示装置。操作部93是接受操作员的输入操作的鼠标(mouse)及键盘(keyboard)等输入装置(device)。
通知部94具备在各清洗处理单元1中发生了应通知操作员的异常的情况下通知该情况的功能。作为通知部94，也可采用灯泡(lamp)以及蜂鸣器(buzzer)等警报器。例如，在蚀刻判定部9031判定为在各清洗处理单元1所进行的蚀刻处理不良的情况下，通知部94向外部通知该情况。此外，显示部92也可显示警告画面等既定的图像。这样，也可使显示部92作为通知部发挥功能。
CPU按照保存于存储部91等的控制用应用程序而动作，由此控制部9作为热像生成部901、特征值运算部902、规定处理执行部903以及关系式生成部904发挥功能。此外，这些功能当中的一部分或全部也可通过专用电路以硬件方式来实现。
热像生成部901基于热像仪70的输出信号而生成热像。热像是表示热像仪70的拍摄区域的温度分布的图像。
特征值运算部902从热像生成部901所示的温度分布算出特征值。特征值是与在清洗处理单元1中所执行的使用了蚀刻液的蚀刻处理所致的基板W的蚀刻量有关的值。
规定处理执行部903按照特征值运算部902算出的特征值来执行规定处理。规定处理执行部903包含蚀刻判定部9031、温度控制部9032、时间表(schedule)变更部9033以及输出控制部9034。
关系式生成部904生成关系式912，关系式912表示周边区域PA1的温度分布(热像)与进行既定的蚀刻处理后的基板W的蚀刻量的对应关系。关系式912也可通过在各个清洗处理单元1中实验性地进行蚀刻处理而取得。此外，也可通过模拟(simulation)来取得关系式912。
蚀刻判定部9031基于适当决定的判定用阈值914与由特征值运算部902算出的特征值的比较，来判定对基板W的蚀刻处理的良否。温度控制部9032按照由热像仪70所取得的热像来控制热源25。
时间表变更部9033变更规定了在各个清洗处理单元1中执行的各个处理的时间的时间表。在时间表中例如规定基板W被搬入至各个腔室10的处理时间表、从喷嘴30向基板W吐出的处理液的吐出时间等。输出控制部9034控制作为输出装置的显示部92及通知部94的动作。例如，输出控制部9034按照蚀刻判定部9031所进行的判定的结果，使各种图像显示于显示部92，或者使通知部94进行通知。
<基于关系式生成部904的关系式的生成处理>
关系式912是用于从基板W周边的周边区域PA1的温度分布求出在该温度分布状况下进行蚀刻处理时的蚀刻量的预测值的数学式。通过将蚀刻量作为目的变量(从属变量)、将热像所示的温度分布作为说明变量(独立变量)的多元回归分析(Multiple regressionanalysis)来求出关系式912。
具体而言，在清洗处理单元1中事先准备以不同条件进行蚀刻处理且在当时所得的热像、以及基板W的蚀刻量的数据集(data set)。所谓不同条件也可以是除了处理条件相同而生产批量(production lot)不同的情况以外，基板W的加热温度及周边区域PA1的至少一方的温度条件不同的情况。
在蚀刻处理中的规定定时取得与关系式912的独立变量(说明变量)对应的热像。蚀刻处理包含：搬入阶段，主搬运机器人103搬入至腔室10；蚀刻液供给阶段，将蚀刻液供给至由基板保持台20所保持的基板W并进行处理；以及冲洗液供给阶段，将冲洗液供给至基板W并进行处理。搬入阶段是基板W未由基板保持台20所保持的状态。因此，在将规定定时设为搬入阶段的情况下，在所取得的热像中不包含基板W的上表面W1的温度分布信息，而包含基板保持台20的上表面21的温度分布信息。搬入阶段之后的阶段是基板W由基板保持台20所保持的状态。在将规定定时设为搬入阶段之后的情况下，在所取得的热像中包含基板W的上表面W1的温度分布信息。
图4是概念地表示热像TH1的图。热像TH1例如由横向640像素、纵向480像素构成。各个像素Pj(j为1至N的自然数)所具有的像素值Xj表示与各个像素对应的实际位置的温度。
图5是表示基板W的上表面W1的图。在以不同条件进行的各个蚀刻处理之后测量蚀刻量。既可以仅在基板W的上表面W1上的特定的一个地点测量蚀刻量，或者也可以在上表面W1上的不同的多个地点测量蚀刻量。此外，例如如图5所示，也可将旋转轴线Ax1作为中心，针对不同的半径ri(i为1至n的自然数)的各个圆周Ci求出蚀刻量Yi。在此情况下，对于各个圆周，也可将在一个圆周Ci上的多个地点所测量到的蚀刻量的平均值作为该圆周Ci上的蚀刻量Yi。或者，对于各个圆周，也可将仅在一个圆周Ci上的一个地点所测量到的蚀刻量作为该圆周Ci的蚀刻量Yi。
这样，对每一圆周Ci求出蚀刻量的理由是为了考虑蚀刻量在同一个圆周Ci上容易成为均匀。在清洗处理单元1中，因蚀刻液的供给是对旋转中的基板W进行的，因此供给至基板W的中心(旋转轴线Ax1)附近的蚀刻液会从基板W的中心扩展成同心圆状。因此，蚀刻处理中的蚀刻液的厚度容易在各个圆周上遍及1周成为大致相同。此外，因基板W旋转，由此可认为基板W周围的周边区域PA1的温度分布带给蚀刻的影响会在各个圆周上遍及1周成为均匀。因此，基板W中的蚀刻量在同一个圆周Ci上成为均匀。从而，通过按不同半径的圆周求出蚀刻量，而能够适当地掌握基板W的上表面W1上的蚀刻状况。
如以上所述，当准备热像的像素值Xj以及蚀刻量Yi的数据集时，关系式生成部904会通过多元回归分析求出作为回归函数的关系式912。具体而言，将蚀刻量Yi作为目的变量(从属变量)，且将热像的像素值Xj作为说明变量(独立变量)，并对每一圆周Ci(半径距离ri)通过多元回归分析来求出下式(1)所示的回归函数中的αi(i为1至N的自然数)及βij(j为1至n的自然数)。作为多元回归分析，也可采用L1正规化(Lasso)回归、L2正规化(Ridge)回归、L1+L2(Elastic Net)正规化回归等各种机器学习方法。
[数式1]
回归函数：
Figure BDA0003018630990000131
此外，规定定时并不限定于仅一个。例如，也可设定多个规定定时。在此情况下，可在每个规定定时生成回归函数。在此情况下，由于能够在与各个规定定时对应的各个定时算出蚀刻量的预测值，因此能够在各个定时检查蚀刻的可否。例如，也可对基板搬入前以及基板搬入后的各个阶段分别设定多个规定定时。
特征值运算部902在清洗处理单元1中进行蚀刻处理时，将在与规定定时(取得为了生成关系式912而使用的热像的时间)对应的定时所得的热像的数据代入到关系式912。在使用多个规定定时的热像而生成了关系式912的情况下，特征值运算部902将与各个规定定时对应的各个定时的热像的数据代入到关系式912。由此算出的值表示可期待对每一圆周Ci通过蚀刻处理所得的每一圆周Ci的蚀刻量的预测值。这样，通过利用关系式912就能够从包含有基板W周围的周边区域PA1的拍摄所得的热像来预测基板W的蚀刻量。
<判定用阈值>
为了蚀刻判定部9031判定特征值所示的蚀刻量的预测值事先是否为适当而设定判定用阈值914。判定用阈值914例如也可包含针对通过下式(2)算出的蚀刻量的面内平均值YAve(基板W的各个圆周C1至Cn的蚀刻量Y1至Yn的平均值)的良否基准值(最大值ST1max以及最小值ST1min)。在此情况下，特征值运算部902可从关系式912(回归函数)所求出的蚀刻量Y1至Yn(预测值)算出面内平均值YAve作为特征值。
[数式2]
面内平均：
Figure BDA0003018630990000141
此外，判定用阈值914也可包含针对通过下式(3)算出的蚀刻量的面内范围(range)YRan(基板W的各个圆周C1至Cn的蚀刻量Y1至Yn中的最大值与最小值的差)的良否基准值(最大值ST2max)。在此情况下，特征值运算部902可从关系式912(回归函数)所求出的蚀刻量Y1至Yn(预测值)算出面内范围YRan作为特征值。
[数式3]
面内范围：
Figure BDA0003018630990000142
Figure BDA0003018630990000143
各个圆周C1至Cn的蚀刻量Y1至Yn当中的最大值
Figure BDA0003018630990000144
各个圆周C1至Cn的蚀刻量Y1至Yn当中的最小值
这样，作为判定用阈值包含蚀刻量的面内平均值YAve和/或面内范围YRan的良否基准，由此能够从算出的特征值适当地判定蚀刻处理的良否。
<蚀刻处理的顺序>
接着，针对在基板处理装置100中实施的蚀刻处理的顺序加以说明。图6是表示蚀刻处理的顺序的前半部的图。图7是表示蚀刻处理的顺序的后半部的图。只要没有特别说明，图6及图7所示的各个处理是在控制部9的控制下进行的。图6及图7所示的顺序示出了对一个清洗处理单元1从蚀刻处理对象的基板W被搬入前的阶段起至基板W通过蚀刻液被处理后被搬出的阶段为止的一系列的处理。图6及图7所示的各个处理并非是必须的，也可省略一部分。此外，只要不发生矛盾也可按不同的顺序来执行各个处理。
首先，在通过主搬运机器人103将基板W搬入至清洗处理单元1的腔室10之前取得热像(图6：步骤S101)。具体而言，热像仪70拍摄拍摄区域PA，热像生成部901基于该热像仪70的输出信号而生成热像。因基板W并未由基板保持台20所保持，因此所生成的热像包含基板保持台20的上表面21以及周边区域PA1的温度分布的信息。
当生成热像时，特征值运算部902通过将该热像代入到关系式912来算出特征值(图6：步骤S102)。在此所使用的关系式912是从基板搬入前阶段中的热像以及蚀刻量的数据集所生成的回归函数。将热像代入到该关系式912，由此求出基板搬入前阶段的蚀刻量的预测值。并且，特征值运算部902根据从关系式912所求得的预测值来算出下一个步骤的蚀刻判定用的特征值。特征值例如是蚀刻量(预测值)的面内平均值YAve、面内范围YRan。
当算出特征值时，蚀刻判定部9031进行蚀刻判定(图6：步骤S103)。即，蚀刻判定部9031基于在步骤S102所得的特征值与判定用阈值914的比较来判定蚀刻处理的良否。
例如，在作为判定用阈值914设定有蚀刻量的面内平均值YAve的良否基准值(最大值ST1max及最小值ST1min)的情况下，可判定作为特征值而算出的圆周C1至Cn的面内平均值是否在作为该良否基准值的最小值ST1min至最大值ST1max的范围间。面内平均值YAve在良否基准值的范围内的情况下被赋予肯定的评价，而在范围画的情况下被赋予否定的评价。
在作为判定用阈值914而设定有蚀刻量的面内范围YRan的良否基准值(最大值ST2max)的情况下，可判定作为特征值而算出的面内范围YRan是否比良否基准值小。在面内范围YRan与良否基准值相同或良否基准值以下的情况下被赋予肯定的评价，而在超过良否基准值的情况下被赋予否定的评价。
蚀刻判定后，规定处理执行部903的输出控制部9034执行使显示部92显示或者使通知部94通知与蚀刻判定的结果相应的肯定性/否定性评价的处理(图6：步骤S104)。步骤S104的处理是规定处理的一例。
蚀刻判定后，时间表变更部9033判定是否变更基板W的处理时间表(图6：步骤S105)。具体而言，在步骤S103的蚀刻判定结果为肯定性评价的情况下，是基板保持台20的上表面21以及周边区域PA1的温度分布较佳的状态。因此，时间表变更部9033也可在步骤S105中判定不需要进行处理时间表的变更。在此情况下，下一个步骤S106及步骤S107会被跳过(skip)。
在步骤S103的蚀刻判定结果为否定性评价的情况下，可认为是基板保持台20的上表面21以及周边区域PA1的温度分布对蚀刻处理不佳的状态。因此，时间表变更部9033也可在步骤S105中判定需要进行处理时间表的变更。在此情况下，进行下一个步骤S106。
步骤S106是判断时间表变更部9033是否禁止往腔室10搬入的工序。例如，在步骤S102中所取得的特征值从判定用阈值914超过预定的大小而乖离的情况下，判断为禁止往对应的腔室10搬入基板W。在禁止搬入的情况下(步骤S106中的“是”)，处理时间表会被变更为不能被搬入(图6：步骤S106a)。此外，时间表变更部9033使显示部92显示禁止搬入的意旨的警告并且使通知部94进行通知(图6：步骤S106b)。之后，控制部9结束蚀刻处理的顺序。
在步骤S106中，在不禁止基板W的搬入的情况下(步骤S106中的“否”)，时间表变更部9033会变更处理时间表以便使搬入时间延迟(图6：步骤S107)。变更如步骤S106a及步骤107的搬运时间表的各个处理是按照蚀刻判定的结果实施的规定处理的例子。
此外，在步骤S103的蚀刻判定中被赋予了否定性评价的情况下，时间表变更部9033也可将处理时间表变更为一律禁止基板W往相应腔室10的搬入。
蚀刻判定后，规定处理执行部903的温度控制部9032判定是否变更周边区域PA1的温度(图6：步骤S108)。该判定例如可基于在步骤S101所得的热像与事先准备的基板搬入前阶段的标准性热像的比较(例如，平均值之间的比较)而进行。
温度控制部9032在判定为变更温度的情况下(步骤S108中的“是”)，按照热像的状态来变更温度(图6：步骤S109)。例如，在热像表示比标准高的温度的情况下，热源25会减少提供给基板保持台20的热量，在相反的情况下，热源25会增大提供给基板保持台20的热量。这样，温度控制部9032变更周边区域PA1以及基板保持台20的上表面21的温度。变更周边区域PA1的温度的处理是按照蚀刻判定的结果所实施的规定处理的例子。在判定为温度控制部9032不变更温度的情况下(步骤S108中的“否”)，步骤S109会被跳过。
接着，主搬运机器人103按照处理时间表将蚀刻处理对象的基板W搬入至腔室10(图6：步骤S110)。被搬入至腔室10的基板W由基板保持台20所保持(图6：步骤S111)。由此，基板W成为配置于既定位置的状态。在此状态下，控制部9使喷嘴30朝向处理位置TP1移动，由此设为可将处理液供给至基板W的上表面W1的状态。
当基板W由基板保持台20所保持时，旋转马达22会使基板W的旋转开始(图7：步骤S112)。当基板W的旋转速度到达既定的旋转速度(例如，300rpm)时，处理液供给部36的蚀刻液供给部37将蚀刻液供给至喷嘴30。由此，蚀刻液从喷嘴30被供给至基板W的上表面W1(图7：步骤S113)。被供给至基板W的蚀刻液因基板W的旋转而向基板W的上表面W1整体扩展而形成液膜。由此，在上表面W1整体进行蚀刻反应。
在供给蚀刻液的期间，取得热像(图7：步骤S114)。热像生成部901从热像仪70的拍摄数据生成热像。在此阶段所得的热像包含基板W的上表面W1、以及周边区域PA1的温度分布的信息。
当取得了热像时，特征值运算部902将该热像代入到关系式912来算出特征值(图7：步骤S115)。在此所使用的关系式912是从基板搬入后的蚀刻液供给阶段中的热像以及蚀刻量的数据集所生成的回归函数。将热像代入到该关系式912，由此求出蚀刻液供给阶段的蚀刻量的预测值。并且，特征值运算部902根据从关系式912求出的预测值来算出下一个步骤的蚀刻判定用的特征值。特征值例如是蚀刻量(预测值)的面内平均值YAve、面内范围YRan。
当算出了特征值时，蚀刻判定部9031进行蚀刻判定(图7：步骤S116)。即，蚀刻判定部9031基于在步骤S102所得的特征值与判定用阈值914的比较而判定蚀刻处理的良否。该判定处理与图6所示的步骤S103相同。
蚀刻判定后，规定处理执行部903的输出控制部9034执行使显示部92显示或者使通知部94通知与蚀刻判定的结果相应的肯定性/否定性评价的处理(图7：步骤S117)。步骤S117的处理是规定处理的一例。
蚀刻判定后，时间表变更部9033按照蚀刻判定的结果来判定是否变更处理时间表(图7：步骤S118)。在步骤S103的蚀刻判定结果为肯定性评价的情况下，是基板W的上表面W1以及周边区域PA1的温度分布较佳的状态。在此情况下，时间表变更部9033也可在步骤S118中判定为不需要进行处理时间表的变更。在此情况下，下一个步骤S119会被跳过。
在步骤S116的蚀刻判定结果为否定性评价的情况下，可认为是基板W的上表面W1以及周边区域PA1的温度分布对蚀刻处理不佳的状态。因此，时间表变更部9033也可在步骤S118中判定需要进行处理时间表的变更。在此情况下，时间表变更部9033变更处理时间表以便变更蚀刻液的供给时间(图7：步骤S119)。
蚀刻判定后，规定处理执行部903的温度控制部9032判定是否变更周边区域PA1的温度(图7：步骤S120)。该判定例如可基于在步骤S114所得的热像与事先准备的蚀刻液供给阶段的标准性热像的比较(例如，平均值之间的比较)而进行。
温度控制部9032在判定为变更温度的情况下(步骤S120中的“是”)按照热像的状态来变更温度(图7：步骤S121)。例如，在热像表示比标准高的温度的情况下，热源25会减少提供给基板保持台20的热量，在相反的情况下，热源25会增大提供给基板保持台20的热量。这样，温度控制部9032变更周边区域PA1以及基板W的上表面W1的温度。变更周边区域PA1的温度的处理是按照蚀刻判定的结果所实施的规定处理的例子。在判定为温度控制部9032不变更温度的情况下(步骤S120中的“否”)，步骤S121会被跳过。
在步骤S121之后，控制部9按照处理时间表来控制处理液供给部36而停止往喷嘴30供给蚀刻液，并且开始冲洗液的供给。由此，从喷嘴30往基板W的上表面W1供给冲洗液(图7：步骤S122)。当经过处理时间表所规定的时间时，控制部9停止往喷嘴30供给冲洗液。
当停止冲洗液的供给时，控制部9进行甩干(spin dry)处理(图7：步骤S123)。即，控制部9控制旋转马达22而使旋转速度上升。由此，使残留于基板W的上表面W1的冲洗液朝径向外方飞散。由此，使基板W的上表面W1干燥。当经过处理时间表所规定的时间时，控制部9使基板W的旋转停止。
当完成甩干处理时，基板保持台20解除基板W的吸附，由此解除基板W的保持。之后，主搬运机器人103将基板W从腔室10搬出(图7：步骤S124)。
<效果>
根据基板处理装置100，不仅可取得基板W所占有的占有区域的温度分布，也可取得其周围的周边区域PA1的温度分布。将该周边区域PA1的温度分布代入到关系式912，由此算出与蚀刻量的预测血有关的特征值。因此，能够高精度地算出所预测的蚀刻量。
此外，求出与蚀刻量有关的特征值，由此能够在蚀刻处理的各个阶段按照周边区域PA1的温度分布来执行适于蚀刻处理的各种规定处理。
<2.第二实施方式>
接着，对第二实施方式加以说明。此外，在以后的说明中，有时会针对具有与已说明的要素同样功能的要素附记相同的符号或附记追加英文字母(alphabetic character)的符号并省略详细的说明。
图7是表示第二实施方式的清洗处理单元1及控制部9A的图。第二实施方式的控制部9A具备特征值运算部902A及既定处理执行部903A。既定处理执行部903A具备蚀刻判定部9031A。
特征值运算部902A从热像生成部901所生成的热像算出作为多种特征量的排列的特征向量(feature vector)作为特征值。作为特征量，能够采用例如热像图像的像素值的总和、像素值的标准偏差。此外，也可将热像的各个像素的像素值直接利用为特征向量。
蚀刻判定部9031A基于从热像算出的特征向量，使用在蚀刻良好等级(class)与蚀刻不良等级之间进行分类的分类器K2来进行蚀刻判定。蚀刻良好等级是表示蚀刻处理为良好的等级，蚀刻不良等级是表示蚀刻处理为不良的等级。在分类对象的热像被分类为蚀刻良好等级的情况下，蚀刻判定部9031A赋予肯定性评价。在分类对象的热像被分类为蚀刻不良等级的情况下，蚀刻判定部9031A赋予否定性评价。
与第一实施方式的取得关系式912的情况同样地，在清洗处理单元1中以不同的条件进行蚀刻处理，并通过使用了当时所得的热像(温度分布)以及基板W的蚀刻量的数据集的机器学习而生成分类器K2。具体而言，对各个热像准备训练数据，该训练数据示教基于蚀刻量的结果的等级。在对热像示教等级的情况下，只要实际的蚀刻量为良好就可示教蚀刻良好等级，反之，可教示蚀刻不良等级。由此，可事先准备由热像(详言的是特征向量)、所示教的等级的多个组所构成的训练数据。然后，通过进行使用了训练数据的机器学习而生成分类器K2。作为机器学习，也可采用神经网络(neural network)、判定树(decision tree)、支持向量机(SVM；Support Vector Machine)、判别分析等公知方法。
通过机器学习生成分类器K2的生成部既可由基板处理装置100具备，或者也可备置于基板处理装置100外的装置(服务器(server)等)。在后者的情况下，分类器K2可经由网络、或通过各种便携式媒体(portable media)而提供给基板处理装置100。
根据本实施方式的基板处理装置100，可从包含周边区域PA1的区域的热像中算出特征向量而作为特征值，且可基于该特征向量来判定蚀刻良好或蚀刻不良。因此，能够在蚀刻处理的各个阶段高精度地判定蚀刻的良否。此外，能够按照蚀刻判定的结果来进行适于蚀刻处理的规定处理。
虽然本发明做了详细说明，但是上述的说明在全部的方式中仅为例示，本发明并非被限定于此。可解释为能够在不脱离本发明的范围内假定未被例示的无数个变化例。在上述各个实施方式及各个变化例中说明的各个构成，只要不相互矛盾就能够做适当组合或省略。
符号说明
1：清洗处理单元
10：腔室
11：侧壁
20：基板保持台
21：上表面
22：旋转马达
25：热源
30：喷嘴
36：处理液供给部
37：蚀刻液供给部
40：处理杯
70：热像仪
9、9A：控制部
91：存储部
92：显示部
93：操作部
94：通知部
901：热像生成部
902、902A：特征值运算部
903、903A：规定处理执行部
9031、9031A：蚀刻判定部
9032：温度控制部
9033：时间表变更部
9034：输出控制部
904：关系式生成部
912：关系式(回归函数)
914：判定用阈值
100：基板处理装置
103：主搬运机器人
Ax1：旋转轴线
K2：分类器
PA：拍摄区域
PA1：周边区域
TH1：热像
TS1：处理空间
W：基板
W1：上表面
YAve：面内平均值(特征值)
YRan：面内范围(特征值)
Yi：蚀刻量
ri：半径距离。

Claims (15)

1.一种基板处理装置，其对基板进行蚀刻处理，其特征在于，该基板处理装置具备：
腔室，其在内部具有处理空间；
基板保持部，其将基板保持于所述腔室内的既定位置；
蚀刻液供给部，其将蚀刻液供给至所述基板保持部所保持的所述基板；
旋转部，其使所述基板保持部绕既定的旋转轴线进行旋转；
温度分布取得部，其取得所述腔室内的配置于所述既定位置的情况下所述基板所占有的基板区域周围的周边区域的温度分布；以及
特征值运算部，其从所述温度分布算出使用了所述蚀刻液的蚀刻处理所致的所述基板的蚀刻量相关的特征值。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还包括：蚀刻判定部，其基于所述特征值与事先决定的阈值的比较，来判定对所述基板进行的蚀刻处理的良否。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述特征值运算部从表示所述温度分布与所述蚀刻量的关系的关系式算出所述特征值。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还具备：关系式生成部，其基于所述蚀刻处理中的规定定时的所述温度分布以及进行该蚀刻处理后的所述基板的蚀刻量，来生成所述关系式。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
所述特征值运算部通过将所述蚀刻处理中的所述规定定时所对应的定时的所述温度分布代入到所述关系式来算出所述特征值。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述蚀刻量是以所述旋转轴线为中心的、不同半径的各个圆周上的蚀刻量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述温度分布取得部具有：热像仪，其将配置有由所述基板保持部所保持的基板的区域包含在拍摄区域内；
所述温度分布为热像。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
所述关系式为回归函数，所述回归函数将构成所述热像的各个像素值所示的温度作为独立变量，将所述不同半径的各个圆周上的蚀刻量作为从属变量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述特征值运算部从所述基板保持部未保持所述基板的状态下所取得的所述温度分布算出所述特征值。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板处理装置还具备：温度变更部，其根据所述特征值来变更配置于所述既定位置的基板及所述周边区域的温度。
11.根据权利要求9或10所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板处理装置还具备：时间表变更部，其根据所述特征值来变更时间表，所述时间表规定了将所述基板搬入到所述腔室的时间。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述特征值运算部从所述基板保持部保持所述基板的状态下所取得的所述温度分布算出所述特征值。
13.根据权利要求12所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板处理装置还具备：温度变更部，其根据所述特征值来变更配置于所述既定位置的基板及所述周边区域的温度。
14.根据权利要求12或13所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板处理装置还具备：时间表变更部，其根据所述特征值来变更时间表，所述时间表规定了将所述基板搬入到所述腔室的时间。
15.一种基板处理方法，其特征在于，包含如下步骤：
a)将基板保持于腔室内的既定位置；
b)使通过步骤a)位于所述既定位置的所述基板绕旋转轴线进行旋转；
c)将蚀刻液供给至通过步骤b)旋转的所述基板的表面；
d)取得所述腔室内的配置于所述既定位置的情况下所述基板所占有的基板区域周围的周边区域的温度分布；以及
e)从通过步骤d)所取得的所述温度分布算出特征值，所述特征值用于评价对所述基板进行的使用了所述蚀刻液的蚀刻处理。
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