JP7285724B2 - 基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。
特許文献１に記載の基板処理装置は、処理槽と、循環ラインと、ポンプと、ヒータと、少なくとも２つの温度センサと、コントローラとを有する。処理槽は、基板が浸漬される処理液を貯留する。循環ラインは、処理槽から取り出した処理液を処理槽に戻す。ポンプ、ヒータ及び１つの温度センサは、循環ラインの途中に設けられる。他の１つの温度センサは、処理槽の槽内に設けられる。コントローラは、少なくとも２つの温度センサの検出温度に基づき、ヒータの発熱量を制御する。
特開２０１８－１３３５５８号公報
本開示の一態様は、処理槽の槽内の温度制御性を向上できる、技術を提供する。
本開示の一態様に係る基板処理装置は、
複数枚の基板が浸漬される処理液を貯留する処理槽と、
前記処理槽の槽内に前記処理液を供給する供給路、及び前記供給路の途中にて前記処理液を加熱する加熱機構を含む、複数の液供給部と、
前記処理槽の槽内の複数個所で前記処理液の温度を測定する複数の槽内温度センサと、
複数の前記槽内温度センサの測定値に基づき前記処理槽の槽内温度の分布を求め、求めた分布に基づき前記加熱機構による前記処理液の加熱温度の目標値を設定する加熱温度設定部と、
前記加熱温度の目標値に基づき前記加熱機構の出力を制御する加熱制御部と、
を有する。
本開示の一態様によれば、複数枚の基板を処理するバッチ式の装置において、処理槽の槽内の温度制御性を向上できる。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す正面断面図である。 図２Ａは、一実施形態に係る複数の液供給部と複数の槽内温度センサとの配置を示す側面断面図である。 図２Ｂは、図２Ａに示す複数の液供給部のそれぞれの水平管の配置を示す平面図である。 図３は、一実施形態に係る制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。 図４は、第１変形例に係る複数の液供給部と複数の槽内温度センサとの配置を示す側面断面図である。 図５は、第１変形例に係る制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。 図６Ａは、第２変形例に係る複数の液供給部と複数の槽内温度センサとの配置を示す側面断面図である。 図６Ｂは、図６Ａに示す複数の液供給部の配置を示す平面図である。 図７は、第３変形例に係る複数の液供給部の配置を示す側面断面図である。 図８は、第４変形例に係る複数の液供給部の配置を示す側面断面図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す正面断面図である。基板処理装置１は、複数枚の基板２を処理液３に浸漬し、処理するバッチ式であって、処理槽５を有する。処理槽５は処理液３を貯留し、複数枚の基板２は処理槽５の槽内で処理液３に浸漬され、処理される。
基板２は、例えば、シリコンウエハと、シリコン酸化膜と、シリコン窒化膜とを含む。シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とは、交互に繰り返し積層され、積層膜を形成する。積層膜は、積層膜を厚さ方向に貫通する開口部を含む。
処理液３は、例えば基板２をエッチングするエッチング液である。処理液３は、例えばリン酸水溶液であり、処理槽５の槽内で沸騰状態に維持され、積層膜の開口部に入り込み、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のうちのシリコン窒化膜を選択的にエッチングし、除去する。
処理槽５は、例えば二重槽であって、処理液３を貯留する内槽５１と、内槽５１からオーバーフローした処理液３を回収する外槽５２とを有する。外槽５２は、内槽５１の上部を取り囲む。
内槽５１の下部は、図１では外槽５２の外部に配置されるが、外槽５２の内部に配置されてもよい。つまり、外槽５２が、その内部に内槽５１を収容してもよい。
複数枚の基板２は、内槽５１の槽内で処理液３に浸漬され、処理液３によって処理される。内槽５１の上方には、処理液３の保温及び飛散抑制を目的として、蓋５３が配置されてよい。
基板処理装置１は、処理槽５の槽内に処理液３を供給する液供給部６を有する。液供給部６は、処理液３が流れる供給路６１を有する。供給路６１は、処理槽５の外部から供給される処理液３を処理槽５に新たに供給する流路であってもよいが、本実施形態では処理槽５から取り出した処理液３を処理槽５に戻す循環路である。循環路は、例えば、外槽５２から取り出した処理液３を、内槽５１に戻す。処理液３を再利用できる。
液供給部６は、供給路６１の途中に、送液機構６２と、加熱機構６３と、加熱温度センサ６４と、流量計６５とを有する。送液機構６２は、例えばポンプであって、処理液３を送る。加熱機構６３は、例えば電気ヒータであって、処理液３を加熱する。加熱温度センサ６４は、加熱機構６３よりも下流にて処理液３の温度を測定する。加熱機構６３の出力変化が加熱温度センサ６４の測定値に直ぐに反映される。加熱温度センサ６４は、加熱機構６３の出力変化に対する応答性を高めるべく、加熱機構６３の近傍に配置されてよい。流量計６５は、送液機構６２の下流にて処理液３の流量を計測する。送液機構６２の出力変化が流量計６５の測定値に直ぐに反映される。
液供給部６は、供給路６１の先端に、処理槽５の槽内に処理液３を吐出するノズル６６を有する。ノズル６６は、例えば、内槽５１の槽内に処理液３を吐出する。ノズル６６は、処理液３とガスの混合流体を吐出してもよい。例えば図２Ａに示すノズル６６Ａ、６６Ｂは、Ｌ字状であって、鉛直管６９Ａ、６９Ｂと、鉛直管６９Ａ、６９Ｂの下端から水平に延びる水平管６７Ａ、６７Ｂとを有する。
水平管６７は、図１に示すように、基板２よりも下方にて基板２の配列方向（Ｘ軸方向）に延びる中空の棒であり、Ｙ軸方向に間隔をおいて複数本設けられる。複数本の水平管６７のそれぞれはその長手方向に間隔をおいて複数の吐出口６８を有し、複数の吐出口６８はそれぞれ真上に向けて処理液３を吐出する。これにより、カーテン状の上昇流を内槽５１の槽内に形成できる。
基板処理装置１は、複数枚の基板２を保持する基板保持部７を有する。基板保持部７は、基板２の外周を周方向に間隔をおいて保持する複数の保持棒７１と、複数の保持棒７１のそれぞれの一端に連結される不図示の連結板とを有する。複数の保持棒７１のそれぞれは、上記連結板から、基板２の配列方向であるＸ軸方向に延びており、その長手方向に間隔をおいて複数の保持溝を有する。複数の保持棒７１は、保持溝にて基板２を鉛直に保持する。
基板保持部７は、待機位置と処理位置との間で昇降する。待機位置は、複数枚の基板２を不図示の搬送装置に対して受け渡す位置であり、処理位置の上方に設定される。処理位置は、複数枚の基板２を処理液３に浸漬する位置である。
基板保持部７は、待機位置で処理前の基板２を搬送装置から受け取り、次いで処理位置まで下降し、所定時間経過後に再び待機位置まで上昇し、待機位置で処理後の基板２を搬送装置に引き渡す。その後、同じ動作が繰り返される。
基板保持部７の昇降時には、蓋５３が基板保持部７と干渉しないように開かれる。一方、基板保持部７が待機位置又は処理位置で停止する時には、蓋５３が閉じられる。蓋５３を閉じることにより、処理液３を保温でき、また、処理液３の飛散を抑制できる。
制御部９は、例えばコンピュータであり、図１に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、基板処理装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部９は、記憶媒体９２に記憶したプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理装置１の動作を制御する。また、制御部９は、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを備える。制御部９は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。
上記プログラムは、例えばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体から制御部９の記憶媒体９２にインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部９の記憶媒体９２にインストールされてもよい。
図２Ａは、一実施形態に係る複数の液供給部と複数の槽内温度センサとの配置を示す側面断面図である。図２Ｂは、図２Ａに示す複数の液供給部のそれぞれの水平管の配置を示す平面図である。
基板処理装置１は複数の液供給部６Ａ、６Ｂを有し、複数の液供給部６Ａ、６Ｂのそれぞれが加熱機構６３を含む。液供給部６Ａ、６Ｂ毎に加熱機構６３の出力を調整できるので、内槽５１の槽内温度の分布を容易に調整できる。内槽５１の槽内温度を、以下、単に「槽内温度」とも呼ぶ。
処理液３は、複数の液供給部６Ａ、６Ｂにて温度調節された後、内槽５１の槽内に供給され、続いて、内槽５１からオーバーフローし、図１に示す外槽５２に回収される。外槽５２の槽内では処理液３が混じり合い、処理液３の温度が均一になる。
それゆえ、複数の液供給部６Ａ、６Ｂは、外槽５２の同じ位置から処理液３を取り出してよい。この場合、外槽５２の１つの取出口と、複数の液供給部６Ａ、６Ｂのそれぞれの供給路６１とを結ぶ共通路が設けられる。
但し、複数の液供給部６Ａ、６Ｂは、外槽５２の異なる位置から処理液３を取り出してもよい。この場合も、複数の液供給部６Ａ、６Ｂのそれぞれが加熱機構６３を含めば、液供給部６Ａ、６Ｂ毎に加熱機構６３の出力を調整できるので、槽内温度の分布を容易に調整できる。
また、基板処理装置１は複数の槽内温度センサ８１を有し、内槽５１の槽内の複数個所で処理液３の温度を測定する。複数の槽内温度センサ８１の測定値に基づき、槽内温度の分布を求めることができる。
槽内温度の分布は、複数の槽内温度センサ８１のそれぞれの測定点の位置と、その測定点での測定値とを紐付けたデータとして求められる。測定点の位置は、予め記憶媒体９２に記憶されたものを読み出して用いる。
槽内温度の分布は、測定点以外の予測点の位置と、その予測点での予測値とを紐付けたデータを更に含んでもよい。予測点は、複数の測定点の間に設定されてもよいし、複数の測定点の外に設定されてもよい。予測値は、例えば内挿法及び外挿法等の一般的な予測法によって求められる。
槽内温度の分布は、本実施形態では水平方向の分布であるが、鉛直方向の分布であってもよく、水平方向と鉛直方向の両方向の分布であってもよい。また、槽内温度の分布は、一次元的な分布、二次元的な分布、及び三次元的な分布のいずれでもよい。
本実施形態によれば、複数の槽内温度センサ８１の測定値に基づき槽内温度の分布を求めるので、実際の分布を目標分布に近付ける操作が可能である。その結果、槽内温度の制御性を向上できる。
図２Ｂに示すように、平面視にて、内槽５１の槽内は水平方向に第１のゾーンＺＡと第２のゾーンＺＢとに区分けされ、ゾーンＺＡ、ＺＢ毎に異なる液供給部６が処理液３を吐出するように、複数の液供給部６Ａ、６Ｂが配置される。隣り合うゾーンＺＡ、ＺＢの境界線は、仮想的なものである。内槽５１の槽内は、図２Ｂでは基板２の配列方向に２つのゾーンＺＡ、ＺＢに区分けされるが、３つ以上のゾーンに区分けされてもよい。
複数のゾーンＺＡ、ＺＢは、上記の通り、内槽５１の槽内を、例えば基板２の配列方向（Ｘ軸方向）に区分けしたものである。複数の基板２を配列方向に複数のグループに分け、グループ毎に基板２の処理条件を調整できる。特定のグループの基板２に処理不良が生じる場合に、そのグループの基板２の処理条件を変更でき、歩留まりを向上できる。
第１の液供給部６Ａは、第１の供給路６１Ａと、第１の送液機構６２Ａと、第１の加熱機構６３Ａと、第１の加熱温度センサ６４Ａと、第１の流量計６５Ａと、第１のノズル６６Ａとを含む。第１のノズル６６Ａは、第１の水平管６７Ａと、第１の吐出口６８Ａとを有する。また、第１のノズル６６Ａは、第１の鉛直管６９Ａを有する。
第１の水平管６７Ａは、基板２の配列方向（Ｘ軸方向）に延びる中空の棒であり、Ｙ軸方向に間隔をおいて複数本配置されてよい。第１の吐出口６８Ａは、第１のゾーンＺＡに配置され、第２のゾーンＺＢに配置されない。つまり、第１の液供給部６Ａは、第１のゾーンＺＡに処理液３を吐出し、第２のゾーンＺＢに処理液３を吐出しない。
同様に、第２の液供給部６Ｂは、第２の供給路６１Ｂと、第２の送液機構６２Ｂと、第２の加熱機構６３Ｂと、第２の加熱温度センサ６４Ｂと、第２の流量計６５Ｂと、第２のノズル６６Ｂとを含む。第２のノズル６６Ｂは、第２の水平管６７Ｂと、第２の吐出口６８Ｂとを有する。また、第２のノズル６６Ｂは、第２の鉛直管６９Ｂを有する。
第２の水平管６７Ｂは、基板２の配列方向（Ｘ軸方向）に延びる中空の棒であり、Ｙ軸方向に間隔をおいて複数本配置されてよい。第２の吐出口６８Ｂは、第２のゾーンＺＢに配置され、第１のゾーンＺＡに配置されない。つまり、第２の液供給部６Ｂは、第２のゾーンＺＢに処理液３を吐出し、第１のゾーンＺＡに処理液３を吐出しない。
上記の通り、ゾーンＺＡ、ＺＢ毎に異なる液供給部６が処理液３を吐出するように、複数の液供給部６Ａ、６Ｂが配置される。任意の一のゾーン（例えばゾーンＺＡ１）に処理液３を吐出する液供給部（例えば液供給部６Ａ）と、残りの任意の一のゾーン（例えばゾーンＺＡ２）に処理液３を吐出する液供給部（例えば液供給部６Ｂ）とが、完全に一致しなければよい。
例えば、複数のゾーンＺＡ、ＺＢのそれぞれに、複数の液供給部６Ａ、６Ｂが重複して処理液３を吐出しないように、複数の液供給部６Ａ、６Ｂが配置される。複数の液供給部６Ａ、６Ｂは、複数のゾーンＺＡ、ＺＢの中から選ばれる、互いに異なる１つのゾーンに処理液３を吐出する。同一のゾーン（例えば第１のゾーンＺＡ）には、１つの液供給部（例えば第１の液供給部６Ａ）のみが処理液を吐出する。
上記の通り、ゾーンＺＡ、ＺＢ毎に異なる液供給部６が処理液３を吐出すれば、ゾーンＺＡ、ＺＢ毎に処理液３の温度を調整でき、槽内温度の水平方向分布を容易に調整できる。
複数のゾーンＺＡ、ＺＢのそれぞれには、１つ以上（図２Ａでは１つ）の槽内温度センサ８１が配置される。従って、槽内温度の水平方向分布を測定できる。また、ゾーンＺＡ、ＺＢ毎に、処理液３の槽内温度を監視しながら、処理液３の加熱温度を調整できる。
図３は、一実施形態に係る制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。図３に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部又は一部を、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。後述の図５において同様である。
図３に示すように、制御部９は、加熱温度設定部９５と、加熱制御部９６とを有する。加熱温度設定部９５は、複数の槽内温度センサ８１の測定値ＢＰＶに基づき槽内温度の分布を求め、求めた分布に基づき加熱機構６３による処理液３の加熱温度の目標値ＨＳＶを設定する。加熱制御部９６は、加熱温度の目標値ＨＳＶに基づき、加熱機構６３を制御する。
加熱温度設定部９５は、複数の槽内温度センサ８１の測定値ＢＰＶに基づき槽内温度の分布を求め、求めた分布とその目標分布との偏差に基づき加熱機構６３による処理液３の加熱温度の目標値ＨＳＶを設定する。目標値ＨＳＶは、上記偏差をゼロにするように演算で求められる。その演算には、例えばＰＩ演算又はＰＩＤ演算等が用いられる。
槽内温度の目標分布は、予め記憶媒体９２に記憶されたものを読み出して用いる。槽内温度の目標分布は、均一な分布でも、不均一な分布でもよく、処理液３で処理された後の基板２の検査結果に基づき適宜更新される。槽内温度の目標分布は、基板２の処理不良を低減できるように決められ、あえて不均一な分布に決められる場合もある。
加熱温度設定部９５は、上記の通り、槽内温度の実際の分布とその目標分布との偏差に基づき加熱機構６３の加熱温度の目標値ＨＳＶを設定するので、槽内温度の実際の分布を目標分布に一致でき、基板２の処理不良を低減できる。
加熱温度設定部９５は、全ての液供給部６に共通の目標値ＨＳＶを設定してもよいが、本実施形態では液供給部６毎に目標値ＨＳＶを設定する。具体的には、加熱温度設定部９５は、第１のゾーンＺＡ内での測定値ＢＰＶとその目標値ＢＳＶとの偏差を求め、求めた偏差に基づき第１の加熱機構６３Ａによる処理液３の加熱温度の目標値ＨＳＶを設定する。また、加熱温度設定部９５は、第２のゾーンＺＢ内での測定値ＢＰＶとその目標値ＢＳＶとの偏差を求め、求めた偏差に基づき第２の加熱機構６３Ｂによる処理液３の加熱温度の目標値ＨＳＶを設定する。液供給部６毎に処理液３の加熱温度を調整できるので、槽内温度の分布を容易に調整できる。
加熱温度設定部９５が液供給部６毎に目標値ＨＳＶを設定する場合、液供給部６毎に加熱制御部９６が設けられる。
加熱制御部９６は、加熱温度の目標値ＨＳＶと加熱温度センサ６４の測定値ＨＰＶとの偏差に基づき加熱機構６３を制御する。加熱制御部９６は、目標値ＨＳＶと測定値ＨＰＶとの偏差をゼロにするように加熱機構６３の出力を制御する。出力の演算には、例えばＰＩ演算又はＰＩＤ演算等が用いられる。
加熱機構６３の出力変化が加熱温度の測定値ＨＰＶに反映されるまでの時間は、加熱機構６３の出力変化が槽内温度の測定値ＢＰＶに反映されるまでの時間よりも短い。従って、槽内温度の目標値ＢＳＶと測定値ＢＰＶとの偏差に基づき加熱温度の目標値ＨＳＶを補正すると共に、加熱温度の目標値ＨＳＶと測定値ＨＰＶとの偏差に基づき加熱機構６３の出力を制御すれば、応答性を向上でき、槽内温度の測定値ＢＰＶを目標値ＢＳＶに短時間で一致できる。
図３に示す制御は、いわゆるカスケード制御である。カスケード制御では、マスターループとスレーブループとで１つのフィードバックループが組まれる。図３に示すカスケード制御では、上記の通り、槽内温度の目標値ＢＳＶと測定値ＢＰＶとの偏差をゼロにするように加熱温度の目標値ＨＳＶを補正すると共に、加熱温度の目標値ＨＳＶと測定値ＨＰＶとの偏差をゼロにするように加熱機構６３の出力を制御する。
図４は、第１変形例に係る複数の液供給部と複数の槽内温度センサとの配置を示す側面断面図である。本変形例の水平管の配置を示す平面図は、図２Ｂと同様であるので、図示を省略する。以下、本変形例と上記実施形態との相違点について主に説明する。
本変形例では、複数のゾーンＺＡ、ＺＢのそれぞれに、鉛直方向に間隔をおいて複数の槽内温度センサ８１Ｄ、８１Ｕが配置される。従って、複数のゾーンＺＡ、ＺＢのそれぞれについて、槽内温度の鉛直方向分布を求めることができ、槽内温度の鉛直方向分布をその目標分布に近付ける操作が可能である。
槽内温度の鉛直方向分布は、水平管６７から鉛直上方に吐出される処理液３の流量によって調整できる。吐出口６８の開口面積は一定であるので、処理液３の流量が多いほど、処理液３の流速が速く、処理液３が吐出口６８で吐出されてから液面に達するまでに熱を奪われにくい。従って、処理液３の流量が多いほど、鉛直方向における槽内温度の差が小さい。
基板処理装置１は複数の液供給部６を有し、複数の液供給部６のそれぞれが送液機構６２を有する。液供給部６毎に送液機構６２の出力を調整できるので、槽内温度の鉛直方向分布を容易に調整できる。
ところで、複数の槽内温度センサ８１Ｄ、８１Ｕは水平管６７よりも上方に配置され、下側の槽内温度センサ８１Ｄが上側の槽内温度センサ８１Ｕよりも水平管６７に近い。それゆえ、加熱機構６３の出力変化が下側の槽内温度センサ８１Ｄの測定値ＨＰＶに反映されるまでの時間は、加熱機構６３の出力変化が上側の槽内温度センサ８１Ｕの測定値ＨＰＶに反映されるまでの時間よりも短い。
図３に示す加熱温度設定部９５は、上側の槽内温度センサ８１Ｕから槽内温度の測定値ＢＰＶを取得してもよいが、応答性を向上すべく、下側の槽内温度センサ８１Ｄから槽内温度の測定値ＢＰＶを取得してよい。加熱温度設定部９５は、下側の槽内温度センサ８１Ｄの測定値ＢＰＶとその目標値ＢＳＶとの偏差を求め、求めた偏差に基づき加熱機構６３による処理液３の加熱温度の目標値ＨＳＶを設定してよい。
一方、図５に示す流量設定部９７は、上下両側の槽内温度センサ８１Ｄ、８１Ｕから槽内温度の測定値ＢＰＶを取得してよい。
図５は、第１変形例に係る制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。図５に示す機能ブロックは、図３に示す機能ブロックと組み合わせて用いられるが、単独で用いられてもよい。
図５に示すように、制御部９は、流量設定部９７と、送液制御部９８とを有する。流量設定部９７は、複数の槽内温度センサ８１Ｄ、８１Ｕの測定値ＢＰＶに基づき槽内温度の鉛直方向分布を求め、求めた鉛直方向分布に基づき送液機構６２による処理液３の流量の目標値ＦＳＶを設定する。鉛直方向分布は、例えば、鉛直方向における温度勾配（単位長さたりの温度変化）で表される。送液制御部９８は、流量の目標値ＦＳＶに基づき、送液機構６２を制御する。
流量設定部９７は、複数の槽内温度センサ８１Ｄ、８１Ｕの測定値ＢＰＶに基づき槽内温度の鉛直方向分布を求め、求めた鉛直方向分布とその目標分布との偏差に基づき送液機構６２による処理液３の流量の目標値ＦＳＶを設定する。目標値ＦＳＶは、上記偏差をゼロにするように演算で求められる。その演算には、例えばＰＩ演算又はＰＩＤ演算等が用いられる。
流量設定部９７は、上記の通り、槽内温度の実際の鉛直方向分布とその目標分布との偏差に基づき送液機構６２の流量の目標値ＦＳＶを設定するので、槽内温度の実際の鉛直方向分布を目標分布に一致でき、基板２の処理不良を低減できる。
流量設定部９７は、全ての液供給部６に共通の目標値ＦＳＶを設定してもよいが、本実施形態では液供給部６毎に目標値ＦＳＶを設定する。具体的には、流量設定部９７は、第１のゾーンＺＡ内での鉛直方向分布とその目標分布との偏差を求め、求めた偏差に基づき第１の送液機構６２Ａによる処理液３の流量の目標値ＦＳＶを設定する。また、流量設定部９７は、第２のゾーンＺＢ内での鉛直方向分布とその目標分布との偏差を求め、求めた偏差に基づき第２の送液機構６２Ｂによる処理液３の流量の目標値ＦＳＶを設定する。液供給部６毎に処理液３の流量を調整できるので、槽内温度の鉛直方向分布を容易に調整できる。
流量設定部９７が液供給部６毎に目標値ＦＳＶを設定する場合、液供給部６毎に送液制御部９８が設けられる。
送液制御部９８は、流量の目標値ＦＳＶと流量計６５の測定値ＦＰＶとの偏差に基づき送液機構６２を制御する。送液制御部９８は、目標値ＦＳＶと測定値ＦＰＶとの偏差をゼロにするように送液機構６２の出力を制御する。出力の演算には、例えばＰＩ演算又はＰＩＤ演算等が用いられる。
送液機構６２の出力変化が流量の測定値ＦＰＶに反映されるまでの時間は、送液機構６２の出力変化が槽内温度の測定値ＢＰＶに反映されるまでの時間よりも短い。従って、槽内温度の鉛直方向分布とその目標分布との偏差に基づき流量の目標値ＦＳＶを補正すると共に、流量の目標値ＦＳＶと測定値ＦＰＶとの偏差に基づき送液機構６２の出力を制御すれば、応答性を向上でき、槽内温度の測定値ＢＰＶを目標値ＢＳＶに短時間で一致できる。
図５に示す制御は、いわゆるカスケード制御である。カスケード制御では、マスターループとスレーブループとで１つのフィードバックループが組まれる。図５に示すカスケード制御では、上記の通り、槽内温度の鉛直方向分布とその目標分布との偏差をゼロにするように流量の目標値ＦＳＶを補正すると共に、流量の目標値ＦＳＶと測定値ＦＰＶとの偏差をゼロにするように送液機構６２の出力を制御する。
図６Ａは、第２変形例に係る複数の液供給部と複数の槽内温度センサとの配置を示す側面断面図である。図６Ｂは、図６Ａに示す複数の液供給部の配置を示す平面図である。以下、本変形例と、上記実施形態及び上記第１変形例との相違点について主に説明する。
図６Ａに示すように、槽内温度センサ８１は、液供給部６の水平管６７に取り付けられてもよい。槽内温度センサ８１を支持する専用の部材が不要になる。また、水平管６７は処理液３に浸漬された状態の基板２よりも下方に配置されるので、基板２よりも下方の水平面内で２次元に槽内温度センサ８１を配列でき、基板２よりも下方の水平面内の温度分布を求めることができる。
また、槽内温度センサ８１は、蓋５３に取り付けられてもよい。槽内温度センサ８１を支持する専用の部材が不要になる。また、蓋５３は処理液３に浸漬された状態の基板２よりも上方に配置されるので、基板２よりも上方の水平面内で２次元に槽内温度センサ８１を配列でき、基板２よりも上方の水平面内の温度分布を求めることができる。
さらに、槽内温度センサ８１は、水平管６７に２次元で配列され、且つ、蓋５３に２次元で配列されてもよい。基板２よりも下方の水平面内の温度分布と、基板２よりも上方の水平面内の温度分布との両方を求めることができ、槽内の３次元の温度分布を求めることができる。
なお、槽内の３次元の温度分布は、水平管６７及び蓋５３以外の部材に取り付けられる槽内温度センサ８１の測定値から求めることも当然に可能である。
図６Ｂに示すように、平面視にて、内槽５１の槽内は、基板２の配列方向（Ｘ軸方向）とその直交方向（Ｙ軸方向）に複数のゾーンＺＡ１、ＺＡ２、ＺＡ３、ＺＡ４、ＺＢ１、ＺＢ２、ＺＢ３、ＺＢ４に区分けされてもよい。つまり、内槽５１の槽内はＸ軸方向に複数のゾーン群ＺＡ、ＺＢに区分けされ、これらのゾーン群ＺＡ、ＺＢがＹ軸方向に複数のゾーンに更に区分けされてもよい。ゾーン群ＺＡはゾーンＺＡ１、ＺＡ２、ＺＡ３、ＺＡ４に区分けされ、ゾーン群ＺＢはゾーンＺＢ１、ＺＢ２、ＺＢ３、ＺＢ４に区分けされる。
これらのゾーンＺＡ１、ＺＡ２、ＺＡ３、ＺＡ４、ＺＢ１、ＺＢ２、ＺＢ３、ＺＢ４毎に、異なる液供給部６が処理液３を吐出するように、複数の液供給部６Ａ１、６Ａ２、６Ａ３、６Ａ４、６Ｂ１、６Ｂ２、６Ｂ３、６Ｂ４が配置される。任意の一のゾーン（例えばゾーンＺＡ１）に処理液３を吐出する液供給部（例えば液供給部６Ａ１）と、残りの任意の一のゾーン（例えばゾーンＺＡ２）に処理液３を吐出する液供給部（例えば液供給部６Ａ２）とが、完全に一致しなければよい。
上記の通り、平面視にて、槽内が基板２の配列方向に複数のゾーン群ＺＡ、ＺＢに区分けされ、これらのゾーン群ＺＡ、ＺＢ毎に、異なる液供給部６が処理液３を吐出する。それゆえ、複数の基板２を配列方向に複数のグループに分け、グループ毎に基板２の処理条件を調整できる。特定のグループの基板２に処理不良が生じる場合に、そのグループの基板２の処理条件を変更でき、歩留まりを向上できる。
また、上記の通り、平面視にて、槽内（例えばゾーン群ＺＡ）が基板２の配列方向に直交する方向に複数のゾーン（例えばＺＡ１、ＺＡ２、ＺＡ３）に区分けされ、これらのゾーン毎に異なる液供給部６が処理液３を吐出する。それゆえ、一枚の基板２を配列方向に直交する方向に複数の領域に分割し、領域毎に基板２の処理条件を調整できる。一枚の基板２の特定の領域に処理不良が生じる場合に、その領域の基板２の処理条件を変更でき、歩留まりを向上できる。この効果は、内槽５１の槽内が基板２の配列方向に直交する方向のみに複数のゾーンに区分けされる場合にも得られる。
本変形例では、上記実施形態及び上記第１変形例に比べて、区分けされるゾーンの数が多いが、ゾーン毎に槽内温度を制御する点で同じである。従って、本変形例においても、図３及び図５に示す制御が適用可能である。
平面視にて、複数のゾーンＺＡ１、ＺＡ２、ＺＡ３、ＺＡ４、ＺＢ１、ＺＢ２、ＺＢ３、ＺＢ４のそれぞれには、１つ以上の槽内温度センサ８１が配置される。従って、槽内温度の水平方向分布を測定できる。また、ゾーンＺＡ１、ＺＡ２、ＺＡ３、ＺＡ４、ＺＢ１、ＺＢ２、ＺＢ３、ＺＢ４毎に、処理液３の槽内温度を監視しながら、加熱機構６３による処理液３の加熱温度を調整できる。
１つのゾーンに複数の槽内温度センサ８１が水平方向に離間して配置される場合、これらの槽内温度センサ８１から選ばれる１つの測定値が加熱機構６３による処理液３の加熱温度の制御に用いられてよい。槽内温度センサ８１の選び方は、特に限定されないが、例えば基板２の処理不良が生じる個所に最も近いものが選ばれてよく、基板２の検査結果に基づき適宜更新されてよい。また、複数の槽内温度センサ８１のそれぞれの測定値の平均が、加熱機構６３による処理液３の加熱温度の制御に用いられてもよい。
また、複数のゾーンＺＡ１、ＺＡ２、ＺＡ３、ＺＡ４、ＺＢ１、ＺＢ２、ＺＢ３、ＺＢ４のそれぞれには、少なくとも１組以上の槽内温度センサ８１が配置される。１組の槽内温度センサ８１は、鉛直方向に離間して配置される複数の槽内温度センサ８１を含む。槽内温度の鉛直方向分布を測定できる。また、ゾーンＺＡ１、ＺＡ２、ＺＡ３、ＺＡ４、ＺＢ１、ＺＢ２、ＺＢ３、ＺＢ４毎に、槽内温度の鉛直方向分布を監視しながら、送液機構６２による処理液３の流量を調整できる。
１つのゾーンに複数組の槽内温度センサ８１が水平方向に離間して配置される場合、複数組から選ばれる１組の測定値が送液機構６２による処理液３の流量の制御に用いられてよい。複数組から１組を選ぶ選び方は、特に限定されないが、例えば基板２の処理不良が生じる個所に最も近いものが選ばれてよく、基板２の検査結果に基づき適宜更新されてよい。また、複数組の測定値の平均が、送液機構６２による処理液３の流量の制御に用いられてもよい。
図７は、第３変形例に係る複数の液供給部の配置を示す側面断面図である。本変形例の水平管の配置を示す平面図は、図２Ｂと同様であるので、図示を省略する。なお、本変形例の水平管の配置を示す平面図は、図６Ｂと同様であってもよい。以下、本変形例と上記実施形態との相違点について主に説明する。
上記実施形態では、複数のゾーンＺＡ、ＺＢのそれぞれに、複数の液供給部６Ａ、６Ｂが重複して処理液３を吐出しないように、複数の液供給部６Ａ、６Ｂが配置される。複数の液供給部６Ａ、６Ｂは、複数のゾーンＺＡ、ＺＢの中から選ばれる、互いに異なる１つのゾーンに処理液３を吐出する。同一のゾーン（例えば第１のゾーンＺＡ）には、１つの液供給部（例えば第１の液供給部６Ａ）のみが処理液を吐出する。
一方、本変形例では、第１のゾーンＺＡに、第１の液供給部６Ａと第２の液供給部６Ｂの両方が重複して処理液３を吐出する。但し、第２のゾーンＺＢには、第２の液供給部６Ｂのみが処理液３を吐出する。従って、第１のゾーンＺＡに処理液３を吐出する液供給部６Ａ、６Ｂと、第２のゾーンＺＢに処理液３を吐出する液供給部６Ｂとは、完全には一致しないので、異なる。
本変形例においても、上記実施形態と同様に、ゾーンＺＡ、ＺＢ毎に異なる液供給部６が処理液３を吐出するので、ゾーンＺＡ、ＺＢ毎に処理液３の温度を調整でき、槽内温度の水平方向分布を容易に調整できる。
本変形例では、上記の通り、第１のゾーンＺＡに第１の液供給部６Ａと第２の液供給部６Ｂの両方が重複して処理液３を吐出し、第２のゾーンＺＢに第２の液供給部６Ｂのみが処理液３を吐出する。そこで、加熱温度設定部９５は、先に第２の加熱機構６３Ｂによる処理液３の加熱温度の目標値ＨＳＶを設定し、その目標値ＨＳＶに基づいて第１の加熱機構６３Ａによる処理液３の加熱温度の目標値ＨＳＶを設定してよい。同様に、流量設定部９７は、先に第２の送液機構６２Ｂによる処理液３の流量の目標値ＦＳＶを設定し、その目標値ＦＳＶに基づいて第１の送液機構６２Ａによる処理液３の流量の目標値ＦＳＶを設定してよい。
但し、上記実施形態のように、複数のゾーンＺＡ、ＺＢのそれぞれに、複数の液供給部６Ａ、６Ｂが重複して処理液３を吐出しないように、複数の液供給部６Ａ、６Ｂが配置されれば、加熱温度の目標値ＨＳＶの設定、及び流量の目標値ＦＳＶの設定が容易である。液供給部６Ａ、６Ｂ毎に独立に目標値ＨＳＶ、ＦＳＶの設定が可能になるからである。
図８は、第４変形例に係る複数の液供給部の配置を示す側面断面図である。本変形例の水平管の配置を示す平面図は、図２Ｂと同様であるので、図示を省略する。なお、本変形例の水平管の配置を示す平面図は、図６Ｂと同様であってもよい。以下、本変形例と上記実施形態との相違点について主に説明する。
本変形例の基板処理装置１は、第１の液供給部６Ａ及び第２の液供給部６Ｂの他に、第３の液供給部６Ｃ及び第４の液供給部６Ｄを更に有する。なお、基板処理装置１は、第３の液供給部６Ｃ及び第４の液供給部６Ｄのみを有してもよい。
本変形例では、内槽５１の槽内（例えばゾーン群ＺＡ）は、鉛直方向に複数のゾーンＺＡ１、ＺＡ２に区分けされる。鉛直方向に並ぶ複数のゾーンＺＡ１、ＺＡ２毎に異なる液供給部６が処理液３を吐出するように、複数の液供給部６Ｃ、６Ｄが配置される。
第３の液供給部６Ｃは、第３の供給路６１Ｃと、第３の送液機構６２Ｃと、第３の加熱機構６３Ｃと、第３の加熱温度センサ６４Ｃと、第３の流量計６５Ｃと、第３のノズル６６Ｃとを含む。第３のノズル６６Ｃは、第３の鉛直管６９Ｃと、第３の吐出口６８Ｃとを有する。
第３の鉛直管６９Ｃは、内槽５１の槽内のうち基板２の配列方向端部に設置される。第３の鉛直管６９Ｃは、鉛直方向に延びる中空の棒であり、Ｙ軸方向に間隔をおいて複数本配置されてよい。第３の吐出口６８Ｃは、基板２の配列方向に向けて処理液３を吐出する。
第３の吐出口６８Ｃは、鉛直方向に並ぶ２つのゾーンＺＡ１、ＺＡ２のうち、下側のゾーンＺＡ１に配置され、上側のゾーンＺＡ２に配置されない。つまり、第３の液供給部６Ｃは、下側のゾーンＺＡ１に処理液３を吐出し、上側のゾーンＺＡ２に処理液３を吐出しない。
同様に、第４の液供給部６Ｄは、第４の供給路６１Ｄと、第４の送液機構６２Ｄと、第４の加熱機構６３Ｄと、第４の加熱温度センサ６４Ｄと、第４の流量計６５Ｄと、第４のノズル６６Ｄとを含む。第４のノズル６６Ｄは、第４の鉛直管６９Ｄと、第４の吐出口６８Ｄとを有する。
第４の鉛直管６９Ｄは、内槽５１の槽内のうち基板２の配列方向端部に設置される。第４の鉛直管６９Ｄは、鉛直方向に延びる中空の棒であり、Ｙ軸方向に間隔をおいて複数本配置されてよい。第４の吐出口６８Ｄは、基板２の配列方向に向けて処理液３を吐出する。
第４の吐出口６８Ｄは、鉛直方向に並ぶ２つのゾーンＺＡ１、ＺＡ２のうち、上側のゾーンＺＡ２に配置され、下側のゾーンＺＡ１に配置されない。つまり、第４の液供給部６Ｄは、上側のゾーンＺＡ２に処理液３を吐出し、下側のゾーンＺＡ１に処理液３を吐出しない。
本変形例においても、上記実施形態と同様に、鉛直方向に並ぶゾーンＺＡ１、ＺＡ２毎に異なる液供給部６が処理液３を吐出するので、ゾーンＺＡ１、ＺＡ２毎に処理液３の温度を調整でき、槽内温度の鉛直方向分布を容易に調整できる。
鉛直方向に並ぶ複数のゾーンＺＡ１、ＺＡ２のそれぞれには、１つ以上（図８では１つ）の槽内温度センサ８１が配置される。従って、槽内温度の鉛直方向分布を測定できる。また、ゾーンＺＡ１、ＺＡ２毎に、処理液３の槽内温度を監視しながら、処理液３の加熱温度を調整できる。
また、本変形例においても、上記実施形態と同様に、鉛直方向に並ぶゾーンＺＡ１、ＺＡ２毎に異なる液供給部６が処理液３を水平方向に吐出するので、ゾーンＺＡ１、ＺＡ２毎に処理液３の流量を調整でき、槽内温度の水平方向分布も調整可能である。
以上、本開示に係る基板処理装置及び基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
上記実施形態の処理液３はリン酸水溶液であるが、本開示の技術はリン酸水溶液以外の処理液にも適用可能である。処理液３は、基板２をエッチングするものであればよく、例えばアンモニア水であってもよい。また、水の代わりに、有機溶媒が用いられてもよい。
上記実施形態の基板２はシリコンウエハ２１、シリコン酸化膜２２及びシリコン窒化膜２３を含むが、基板２の構成は特に限定されない。例えば、基板２は、シリコンウエハ２１の代わりに、炭化珪素基板、酸化ガリウム基板、窒化ガリウム基板、サファイア基板、又はガラス基板などを含んでもよい。
１ 基板処理装置
２ 基板
５ 処理槽
６ 液供給部
６１ 供給路
６３ 加熱機構
８１ 槽内温度センサ

Claims (12)

  1. 複数枚の基板が浸漬される処理液を貯留する処理槽と、
    前記処理槽の槽内に前記処理液を供給する供給路、及び前記供給路の途中にて前記処理液を加熱する加熱機構を含む、複数の液供給部と、
    前記処理槽の槽内の複数個所で前記処理液の温度を測定する複数の槽内温度センサと、
    複数の前記槽内温度センサの測定値に基づき前記処理槽の槽内温度の分布を求め、求めた分布に基づき前記加熱機構による前記処理液の加熱温度の目標値を設定する加熱温度設定部と、
    前記加熱温度の目標値に基づき前記加熱機構の出力を制御する加熱制御部と、
    を有する、基板処理装置。
  2. 前記加熱温度設定部は、前記液供給部毎に、前記加熱温度の目標値を設定する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 複数の前記液供給部は、それぞれ、前記加熱機構の下流にて前記処理液の温度を測定する加熱温度センサを有し、
    前記加熱制御部は、前記加熱温度の目標値と前記加熱温度センサの測定値との偏差に基づき、前記加熱機構の出力を制御する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 複数枚の基板が浸漬される処理液を貯留する処理槽と、
    前記処理槽の槽内に前記処理液を供給する供給路、及び前記供給路の途中にて前記処理液を加熱する加熱機構を含む、複数の液供給部と、
    前記処理槽の槽内の複数個所で前記処理液の温度を測定する複数の槽内温度センサと、
    前記液供給部の前記供給路にて前記処理液を送る送液機構と、
    前記送液機構の出力を制御する送液制御部と、
    複数の前記槽内温度センサの測定値に基づき前記処理槽の槽内温度の分布を求め、求めた分布に基づき前記送液機構による前記処理液の流量の目標値を設定する流量設定部と、
    を有し、
    前記送液制御部は、前記流量の目標値に基づき前記送液機構の出力を制御する、基板処理装置。
  5. 前記処理槽の槽内は水平方向に複数のゾーンに区分けされ、当該ゾーン毎に異なる前記液供給部が前記処理液を吐出するように、複数の前記液供給部が配置され、
    水平方向に並ぶ複数の前記ゾーンのそれぞれに、１つ以上の前記槽内温度センサが配置される、請求項１～４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 水平方向に並ぶ複数の前記ゾーンのうちの少なくとも１つに、複数の前記槽内温度センサが鉛直方向に離間して配置される、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 前記液供給部の前記供給路は、前記処理槽の槽内から取り出した前記処理液を、前記処理槽の槽内に戻す循環路である、請求項１～６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  8. 前記処理槽の槽内は鉛直方向に複数のゾーンに区分けされ、当該ゾーン毎に異なる前記液供給部が前記処理液を吐出するように、複数の前記液供給部が配置され、
    鉛直方向に並ぶ複数の前記ゾーンのそれぞれに、１つ以上の前記槽内温度センサが配置される、請求項１～７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  9. 複数枚の基板が浸漬される処理液を処理槽に貯留することと、
    前記処理槽の槽内の複数個所で前記処理液の温度を測定し、槽内温度の分布を求めることと、
    求めた前記分布とその目標分布との偏差をゼロにするように、前記処理槽の槽内の複数個所で供給される前記処理液の加熱温度を別々に調整することと、
    を有する、基板処理方法。
  10. 求めた前記分布とその目標分布との偏差をゼロにするように前記処理液の加熱温度の目標値を補正し、補正した目標値と測定値との偏差をゼロにするように前記処理液を加熱する加熱機構の出力を制御する、請求項９に記載の基板処理方法。
  11. 複数枚の基板が浸漬される処理液を処理槽に貯留することと、
    前記処理槽の槽内の複数個所で前記処理液の温度を測定し、槽内温度の分布を求めることと、
    求めた前記分布とその目標分布との偏差をゼロにするように、前記処理槽の槽内の複数個所で供給される前記処理液の流量を別々に調整することと、
    を有する、基板処理方法。
  12. 求めた前記分布とその目標分布との偏差をゼロにするように前記処理液の流量の目標値を補正し、補正した目標値と測定値との偏差をゼロにするように前記処理液を送る送液機構の出力を制御する、請求項１１に記載の基板処理方法。
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