TWI399806B - A heating unit, a substrate processing device, and a heating method of the fluid - Google Patents

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Description

加熱單元、基板處理裝置及流體之加熱方法
本發明係關於進行流體的加熱之加熱單元，具備此加熱單元之基板處理裝置，及根據前述加熱單元之流體之加熱方法，特別是關於對加熱週期之間的流體的加熱程度不隨時間而大幅改變的加熱單元、基板處理裝置及流體之加熱方法。
從前，藉由把半導體晶圓或玻璃基板等基板(以下亦簡稱晶圓)浸漬於純水或藥液等處理液處理此晶圓之基板處理裝置係屬已知。這樣的基板處理裝置，具備貯留處理液、藉由對被貯留的處理液例如匯集50枚的晶圓進行浸漬而進行該晶圓的處理之處理槽，以及由處理槽送出處理液同時使此處理液回到處理槽內的循環流路。
被貯留於處理槽的處理液，為了適切進行對晶圓之處理，最好是被維持於預先設定的特定溫度。因此，於循環流路，設有進行在該循環流路流動的處理液的加熱之加熱單元，藉由此加熱單元進行在循環流路流動的處理液的加熱，而使處理槽內的處理液維持於預先設定的特定溫度。此外，於處理槽，設有測定被貯留於該處理槽的處理液的溫度之溫度測定感測器。進而，基板處理裝置，具備根據藉由溫度測定感測器測定的處理液的溫度控制加熱單元的控制部。此控制部，以使藉由溫度測定感測器測定的處理液的溫度維持於預先被設定的特定溫度的方式，控制加熱單元而調整根據此加熱單元之處理液的加熱程度。
更具體而言，加熱單元，具有被並列設置的複數(例如4個)加熱器，藉由控制部進行各加熱器的打開關閉之控制，而調整跟具加熱單元之處理液的加熱程度。作為根據控制部之各加熱器的打開關閉的控制方法，例如揭示於專利文獻1者係屬已知。
如專利文獻1所示之針對各加熱器的打開關閉的控制，使用圖6及圖7來說明。如圖6所示，控制部於各加熱週期進行時間分割控制所有的加熱器。此處，所謂時間分割控制，係指於各加熱週期使各加熱器僅特定的加熱器打開時間才交互打開，此時，以使各加熱器打開的計時之間隔成為一定的方式進行控制。更具體而言，如圖所示，於各加熱週期，4個加熱器之中首先打開加熱器1，在使此加熱器1打開後經過一定期間之後打開加熱器2，打開加熱器2之後經過一定期間後打開加熱器3，在打開加熱器3之後經過一定期間後打開加熱器4。此外，各加熱器1～4，由打開開始僅特定的加熱器打開時間而已是繼續打開狀態。接著，打開加熱器4之後，經過特定的加熱器打開時間，此加熱器4成為關閉時，結束一個加熱週期，開始次一加熱週期。
此處，於各加熱週期使所有的加熱器同時打開一定時間的場合，藉由長時間使用加熱單元而達到加熱器的使用壽命時，會有複數的加熱器或所有的加熱器同時無法使用之虞。對此，如圖6所示，於各加熱週期時間分割控制所有的加熱器時，於各加熱週期交互打開各加熱器，所以在長時間使用加熱單元時可以抑制複數加熱器或所有的加熱器同時變成無法使用的故障情形。
又，加熱單元之各加熱器，在該加熱器內部之鎢絲蒸發而消滅時會產生斷線。產生斷線時此加熱器變成無法使用。此處，為了使鎢絲不容易蒸發，在加熱器使用時使電流值增大同時提高加熱器之燈管內的溫度是有效的。藉由使加熱器的燈管內溫度提高，提高此燈管內的壓力，可以抑制鎢絲的蒸發。
更具體而言，為了抑制加熱器內部的鎢絲的蒸發，有必要使加熱器內的溫度為特定範圍內之大小，具體而言例如有必要為250℃～400℃之範圍內的大小。為了使加熱器內的溫度成為此特定範圍內的大小，有必要使1次的加熱器打開時間達到特定大小以上，具體而言例如達2秒以上。
[專利文獻1]日本特許第3467401號公報
如專利文獻1所示，在如各加熱週期以時間分割控制所有的加熱器的方法，如圖6所示，再對加熱週期之期間的加熱器打開時間的比例很小的場合，各加熱器為交互打開的狀態。然而，在對加熱週期的期間之加熱器打開時間的比例很大的場合，如圖7所示，亦有複數加熱器同時打開的情形。此處，於各加熱週期以時間分割控制所有的加熱器的場合，於各加熱週期之加熱器同時打開的數目，如圖7所示由1變化至4。如此般，於各加熱週期加熱器同時成為打開的數目由1變化到4的場合，於加熱週期，根據加熱單元對處理液加熱的程度有可能產生偏差。
亦即，加熱週期開始時，藉由1個加熱器加熱處理液，隨著時間的經過加熱處理液的加熱器數目增加，在加熱週期的中途藉由4個加熱器加熱處理液。其後，隨著時間經過而減少加熱處理液的加熱器數目，在加熱週期的終端附近藉由1個加熱器加熱處理液。如此般，在加熱週期之間，使加熱處理液的加熱器的數目大幅改變，所以會有對處理液之加熱程度也會在加熱週期之間大幅改變之問題。
本發明係考慮到這個問題之發明，目的在於提供於加熱週期之間可以使對流體的加熱程度隨時間不會大幅變化的加熱單元、基板處理裝置及流體之加熱方法。
本發明之加熱單元，係進行流體的加熱之加熱單元，其特徵為具備：各個進行流體的加熱的複數加熱器、及係進行前述各加熱器的控制之控制部，且係分別控制所有的加熱器或一部份加熱器的打開關閉之控制部；前述控制部，以使藉由前述加熱單元加熱的流體的溫度被維持於特定溫度的方式算出前述加熱單元之要求輸出量，根據前述要求輸出量，算出作為控制前述加熱單元的同步之加熱週期的期間，同時(A)在前述要求輸出量在特定的設定值以下的場合，於前述加熱週期之全期間不設總是成為打開的加熱器，於前述加熱週期以時間分割控制所有或一部份的加熱器的方式進行控制，(B)在前述要求輸出量比特定的設定值還大的場合，於前述加熱週期的全期間使所有或一部份的加熱器為總是打開，於前述加熱週期以時間分割控制剩下的加熱器之中全部或一部份加熱器的方式進行控制，此時，以前述加熱週期之加熱器同時成為打開的最大數與最小數之差成為1以下的方式進行前述各加熱器的控制。
此處，前述時間分割控制，係於前述加熱週期使各加熱器僅特定的時間交互打開，以使各加熱器打開的計時的間隔成為一定的方式進行控制。
根據本發明之加熱單元，控制部，以使藉由加熱單元加熱的處理液的溫度被維持於特定溫度的方式算出要求輸出量，根據此要求輸出量，算出作為控制加熱單元的同步之加熱週期的期間。接著，控制部，在要求輸出量在特定的設定值以下的場合，以不設置於加熱週期之全期間成為總是打開的加熱器的方式進行控制，在要求輸出量比特定的設定值還大的場合，以於加熱週期之全期間使所有或一部份加熱器總是打開的方式進行控制。此外，控制部，於加熱週期，針對剩下的加熱器以時間分割控制所有的加熱器或一部份加熱器的方式進行控制。接著，此時，以使加熱週期之加熱器成為打開的最大數與最小數之差為1以下的方式，由控制部進行各加熱器的打開關閉的控制。如此般，以加熱週期之加熱器成為打開的最大數目與最小數目之差在1以下的方式，於加熱週期之全期間選擇性地進行使所有或一部份加熱器總是打開的控制，所以於該加熱週期加熱器同時成為打開的數目不會大幅變化，藉此，可以抑制在加熱週期之間之對處理液的加熱程度隨時間而大幅變化。
於本發明之加熱單元，於前述控制部，前述時間分割控制之前述特定的時間最好是以成為特定大小以上的方式預先被設定。藉此，可以防止時間分割控制之前述特定時間比特定大小還要短而在加熱器產生斷線的情形。
於本發明之加熱單元，最好是前述控制部，根據前述要求輸出量，選擇性地進行(a)於前述加熱週期以時間分割控制所有的加熱器的方式進行控制，(b)於前述加熱週期以時間分割控制一部份加熱器的方式進行控制，(c)於前述加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開，而於前述加熱週期時間分割控制剩下的加熱器之中所有的加熱器的方式進行控制，(d)於前述加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開，而於前述加熱週期時間分割控制剩下的加熱器之中一部份加熱器的方式進行控制，(e)於前述加熱週期之全期間使所有的加熱器總是打開的方式進行控制。
於本發明之加熱單元，亦可以是前述加熱器之數目為3個，前述控制部在前述要求輸出量在第1設定值以下的場合，於前述加熱週期以時間分割控制3個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第1設定值大而比第2設定值小的場合，於前述加熱週期以時間分割控制2個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第2設定值大而比第3設定值小的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開1個加熱器而於前述加熱週期時間分割控制剩下2個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量為第3設定值的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開3個加熱器的方式進行控制。
或者，亦可以是前述加熱器之數目為4個，前述控制部在前述要求輸出量在第1設定值以下的場合，於前述加熱週期以時間分割控制4個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第1設定值大而比第2設定值小的場合，於前述加熱週期以時間分割控制2個或3個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第2設定值大而比第3設定值小的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開1個加熱器而於前述加熱週期時間分割控制剩下3個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第3設定值大而比第4設定值小的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開1個加熱器而於前述加熱週期時間分割控制剩下2個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第4設定值大而比第5設定值小的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開2個加熱器而於前述加熱週期時間分割控制剩下2個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量為第5設定值的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開4個加熱器的方式進行控制。
於本發明之加熱單元，最好是前述控制部使前述時間分割控制之前述特定的時間為一定，此外，以使藉由前述加熱單元加熱的流體的溫度被維持於特定溫度的方式進行反餽控制，而算出0～1的範圍內之操作量，藉由前述操作量與前述加熱器數目之乘算算出前述輸出要求量，同時根據前述輸出要求量及前述特定的時間算出前述加熱週期之期間。
於本發明之加熱單元，最好是前述控制部，針對各加熱器分別記憶成為打開的累計時間，前述控制部，於前述加熱週期之全期間總是打開一部份之加熱器時，進行由成為打開的累計時間較短的加熱器起依序成為總是打開的各加熱器的控制。藉此，於加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開時，優先使用成為打開的累計時間較短的加熱器，於加熱單元各個加熱器因達到使用年限而無法使用的間隔期間變長，可以減少加熱單元之各加熱器的交換頻率。
於本發明之加熱單元，最好是前述控制部，針對各加熱器分別記憶成為打開的累計時間，前述控制部，於前述加熱週期時間分割控制一部份之加熱器時，在該時間分割控制使用的加熱器，係由成為打開的累計時間較短的加熱器起依序選擇的方式進行各加熱器的控制。藉此，於加熱週期之時間分割控制一部份加熱器時，優先使用成為打開的累計時間較短的加熱器，於加熱單元各個加熱器因達到使用年限而無法使用的間隔期間變長，可以減少加熱單元之各加熱器的交換頻率。
本發明之基板處理裝置，特徵為具備：藉由處理液進行基板的處理之處理槽，由前述處理槽送出處理液同時使此處理液回到前述處理槽內的循環流路，被設置於前述循環流路，進行在該循環流路流動的處理液的加熱之前述加熱單元，與測定前述處理槽之處理液的溫度之溫度測定部；前述加熱單元的控制部，以使藉由前述溫度測定部測定的處理液的溫度被維持於預先設定的特定溫度的方式進行反饋控制藉以算出前述加熱單元之要求輸出量，根據該要求輸出量，算出作為控制前述加熱單元之同步的加熱週期之期間，同時進行前述加熱單元之前述各加熱器的控制。
本發明之流體之加熱方法，係根據具備各個進行流體的加熱的複數加熱器之加熱單元之流體之加熱方法，特徵為包含：以使藉由前述加熱單元加熱的流體的溫度被維持於特定溫度的方式算出要求輸出量之步驟，根據前述要求輸出量，算出作為控制前述加熱單元的同步之加熱週期的期間之步驟，及根據前述要求輸出量，(A)在前述要求輸出量在特定的設定值以下的場合，於前述加熱週期之全期間不設總是成為打開的加熱器，於前述加熱週期以時間分割控制所有或一部份的加熱器的方式進行控制，(B)在前述要求輸出量比特定的設定值還大的場合，於前述加熱週期的全期間使所有或一部份的加熱器為總是打開，於前述加熱週期以時間分割控制剩下的加熱器之中全部或一部份加熱器的方式進行控制，此時，以前述加熱週期之加熱器成為打開的最大數與最小數之差成為1以下的方式進行前述各加熱器的控制的步驟。
此處，前述時間分割控制，係於前述加熱週期使各加熱器僅特定的時間交互打開，以使各加熱器打開的計時的間隔成為一定的方式進行控制。
根據本發明之流體之加熱單元，以使藉由加熱單元加熱的處理液的溫度被維持於特定溫度的方式算出要求輸出量，根據此要求輸出量，算出作為控制加熱單元的同步之加熱週期的期間。接著，在要求輸出量在特定的設定值以下的場合，以不設置於加熱週期之全期間成為總是打開的加熱器的方式進行控制，在要求輸出量比特定的設定值還大的場合，以於加熱週期之全期間使所有或一部份加熱器總是打開的方式進行控制。此外，於加熱週期，針對剩下的加熱器以時間分割控制所有的加熱器或一部份加熱器的方式進行控制。接著，此時，以使加熱週期之加熱器成為打開的最大數與最小數之差為1以下的方式，由控制部進行各加熱器的打開關閉的控制。如此般，以加熱週期之加熱器成為打開的最大數目與最小數目之差在1以下的方式，於加熱週期之全期間選擇性地進行使所有或一部份加熱器總是打開的控制，所以於該加熱週期加熱器同時成為打開的數目不會大幅變化，藉此，可以抑制在加熱週期之間之對處理液的加熱程度隨時間而大幅變化。
於本發明之流體之加熱單元，前述時間分割控制之前述特定的時間最好是以成為特定大小以上的方式預先被設定。藉此，可以防止時間分割控制之前述特定時間比特定大小還要短而在加熱器產生斷線的情形。
於本發明之流體之加熱單元，進行前述各加熱器的控制時，最好是根據前述要求輸出量，選擇性地進行(a)於前述加熱週期以時間分割控制所有的加熱器的方式進行控制，(b)於前述加熱週期以時間分割控制一部份加熱器的方式進行控制，(c)於前述加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開，而於前述加熱週期時間分割控制剩下的加熱器之中所有的加熱器的方式進行控制，(d)於前述加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開，而於前述加熱週期時間分割控制剩下的加熱器之中一部份加熱器的方式進行控制，(e)於前述加熱週期之全期間使所有的加熱器總是打開的方式進行控制。
根據本發明之加熱單元、基板處理裝置及流體之加熱方法，於加熱週期之間可以抑制對流體的加熱程度隨時間大幅變化。
以下，參照圖面說明本發明之一實施型態。首先，藉由圖1說明本實施型態之批次式基板處理裝置之全體構成。
如圖1所示，批次式之基板處理裝置1，具備貯留純水或藥液之處理液、藉由對被貯留的處理液例如匯集50枚的晶圓或玻璃基板等基板(以下亦簡稱為晶圓) W進行浸漬而進行該晶圓W的處理之處理槽10，以及由處理槽10送出處理液同時使此處理液回到處理槽10內的循環流路20。此外，於基板處理裝置1，設有供進行該基板處理裝置1之各構成要素的控制之控制部50。
處理槽10的周圍設有溢流槽12，由處理槽10溢出的處理液被送至溢流槽12。如圖1所示，被送至溢流槽12的處理液也被送至循環流路20。此外，於處理槽10內，設有供對該處理槽10內供給處理液之用的例如處理液供給噴嘴所構成的處理液供給部14。此處理液供給部14被連接於循環流路20的下游端。進而，於處理槽10內，設有測定被貯留於該處理槽10的處理液的溫度之溫度測定感測器16。此溫度測定感測器16之處理液的溫度測定結果被送至控制部50。
於循環流路20，由上游側起分別依序設有循環泵22、加熱部24、過濾器26、流量計28。循環泵22，抽吸被貯留於處理槽10的處理液，同時在循環流路20內搬送此處理液，使處理液由處理液供給部14再度回到處理槽10內。此循環泵22係藉由控制部50控制其動作。
加熱部24，例如具有4個並列設置的加熱器24a，藉由各加熱器24a進行在循環流路20流動的處理液之加熱。以下，將這4個加熱器24a稱為「加熱器1」～「加熱器4」(參照圖2及圖3)。各加熱器24a係藉由控制部50分別與其他加熱器24a獨立地控制打開關閉。如此般根據控制部50進行各加熱器24a的打開關閉的控制詳如後述。
如圖1所示，於循環流路20設有過濾器26，藉由此過濾器26進行在循環流路20流動的處理液之過濾。
流量計28測定在循環流路20流動的處理液的流量。根據此流量計28之處理液的流量測定結果被送至控制部50。
此外，於基板處理裝置1，分別設有貯留過氧化氫水(雙氧水)的過氧化氫水貯留槽30以及由該過氧化氫水貯留槽30將過氧化氫水供給至溢流槽12的供給管32。由過氧化氫水貯留槽30送至供給管32的過氧化氫水也被送至溢流槽12。被供給至溢流槽12的過氧化氫水經循環流路20被送至處理槽10內。此外，此供給管32在途中分歧，由供給管32分歧的分歧管34，被連接於比流量計28更位於下游側之循環流路20。此處，於分歧管34中介設有補充泵36，此補充泵36藉由控制部50控制其動作。如此般藉由被設有分歧管34以及補充泵36，使由過氧化氫水貯留槽30送至供給管32的過氧化氫水，由分歧管34，可以送至比流量計28更下游側之循環流路20，可以縮短住處理槽10內之過氧化氫水的供給路徑。
此外，於基板處理裝置1，分別設有貯留硫酸的硫酸貯留槽40以及由該硫酸貯留槽40將硫酸供給至處理槽10的供給管42。由硫酸貯留槽40送至供給管42的硫酸被送至處理槽10內。
控制部，被連接於基板處理裝置1之各構成要素，控制各構成要素的動作。具體而言，於控制部50被送來根據溫度測定感測器16測定之處理槽10內的處理液的溫度之測定結果，或根據流量計28測定在循環流路20流動的處理液的流量之測定結果。此外，控制部50控制循環泵22、加熱部24之各加熱器24a、補充泵36的動作。更具體而言，控制部50，以使藉由溫度測定感測器16測定的處理液的溫度維持於預先被設定的特定溫度的方式，分別控制加熱部24之各加熱器24a的打開關閉。
於本實施型態，控制部50具有由CPU所構成的控制電腦51、及被連接於此控制電腦51的記憶媒體52。於記憶媒體52，被收容有執行後述的晶圓W的處理方法之用的程式、以及各種設定資料。記憶媒體52，可以由ROM或RAM等記憶體、硬碟、CD-ROM等碟片狀記憶媒體，其他習知之記憶媒體所構成，作為記憶媒體52，只要是可以記憶可藉由基板處理裝置1之控制電腦51來執行的程式者可以使用任何種類之媒體。
於本發明，藉由加熱部24之各加熱器24a及控制部50構成加熱單元。
其次，說明如這樣的構成的基板處理裝置1之動作。
首先，硫酸由硫酸貯留槽40透過供給管42被送至處理槽10內。此外，過氧化氫水由過氧化氫水貯留槽30透過供給管32被送至溢流槽12內。這些硫酸或過氧化氫水作為處理液來使用。由處理槽10溢出的處理液被送至溢流槽12。此外，來自處理槽10或溢流槽12的處理液被送至循環流路20，此處理液藉由循環泵22被搬送至循環流路20內，而由處理液供給部14再度回到處理槽10內。此時，流過循環流路20的處理液藉由加熱部24之各加熱器24a加熱。此外，流過循環流路20的處理液藉由過濾器26過濾，由處理液除去不純物。此外，流過循環流路20的處理液藉由流量計28測定其流量。
接著，對被貯留於處理槽10的處理液，藉由例如匯集50枚的晶圓W進行浸漬而進行這些晶圓W的藥液處理。此時，處理液的溫度，最好被維持於預先設定的特定溫度。
其次，使用圖2及圖3針對使處理槽10之處理液的溫度維持於預先設定的特定溫度的方法進行以下說明。如此般，處理槽10之處理液的溫度調整，如前所述，係藉由控制部50根據溫度測定感測器16所測定處理液的溫度之測定結果而分別控制加熱部24的各加熱器24a之打開關閉而進行的。
如圖2及圖3所示，控制部，於各加熱週期使所有的加熱器24a(亦即4個加熱器24a)或者一部份之加熱器24a僅打開「加熱器打開時間」的方式分別控制各加熱器24a的打開關閉。此處，加熱器打開時間，係以成為比特定大小更大的方式預先被設定。具體而言，加熱器打開時間例如設定為2秒。
更詳細說明，控制部50，以使藉由溫度測定感測器16測定的處理液的溫度維持於預先被設定的特定溫度的方式，藉由進行例如PID控制等反餽控制而算出0～1的範圍內之MV值(操作量)。接著，乘算此MV值與加熱器24a之數目，藉由使此乘算值乘以100倍而算出Q值(輸出要求量)。設有4個加熱器24a的場合，Q值在0～400之範圍內變化。此處，Q值為對各加熱器24a分別要求的輸出量(%)之總和，Q值之最大值為設置加熱器數目乘以100(%)。
此外，根據預先設定的特定之加熱器打開時間，與Q值(輸出要求量)，而算出加熱週期之期間。加熱週期之期間的具體算出方法將於稍後詳述。
此處，於控制部50，MV值以及Q值之算出係隨時間(連續地)進行。另一方面，加熱週期之期間，係在各個加熱週期結束時被算出。又，加熱週期的期間的算出，不限定於各個加熱週期之結束時，亦可在各個的加熱週期的途中進行這樣的加熱週期的期間之計算。此外，加熱週期結束前，藉由控制部50算出的MV值超過預先設定的特定大小(例如0.05)而乖離時，或者被檢測出遊於加熱器24a之斷線等導致故障時，亦可重新進行加熱週期的期間計算。
控制部50根據Q值(輸出要求量)，於各加熱週期使所有的加熱器24a(亦即4個加熱器24a)或者一部份之加熱器24a僅打開預先被設定的特定的「加熱器打開時間」的方式分別控制各加熱器24a的打開關閉。此時，控制部50在Q值為特定的設定值以下的場合，具體而言例如在200以下的場合，如圖2(a)(b)所示，以在加熱週期之全期間不設總是打開的加熱器24a，於此加熱週期進行時間分割控制所有的加熱器24a或一部份加熱器24a的方式進行控制。另一方面，控制部50，在Q值比特定的設定值還大的場合，具體而言例如比200還大的場合，如圖2(c)(d)及圖3(a)(b)所示，以在加熱週期之全期間使全部或一部份加熱器24a總是打開，而於此加熱週期進行時間分割控制剩下的加熱器24a之中的全部或一部份加熱器24a的方式進行控制。接著，此時，如圖2(a)～(d)及圖3(a)(b)所示，以使加熱週期之加熱器24a成為打開的最大數與最小數之差為1以下的方式，進行各加熱器24a的打開關閉的控制。
此處，所謂時間分割控制，係指於各加熱週期使各加熱器24a僅特定的加熱器打開時間才交互打開，此時，以使各加熱器24a打開的計時之間隔成為一定的方式進行控制。如圖2(a)所示以各加熱器24a的打開關閉的控制為例針對時間分割控制來說明的話，於各個加熱週期，4個加熱器24a之中首先打開加熱器1，在使此加熱器1打開後經過一定期間之後打開加熱器2，打開加熱器2之後經過一定期間後打開加熱器3，在打開加熱器3之後經過一定期間後打開加熱器4。此外，各加熱器1～4，由打開開始僅特定的加熱器打開時間而已繼續著打開狀態。接著，如圖2(a)所示，打開加熱器4之後，經過特定的加熱器打開時間，此加熱器4成為關閉時，結束一個加熱週期，開始次一加熱週期。
針對根據控制部50之各加熱器24a的打開關閉的控制更具體說明的話，控制部50，根據Q值(要求輸出量)，選擇性地進行(a)於前述加熱週期以時間分割控制所有的加熱器24a的方式進行控制(參照圖2(a))，(b)於加熱週期以時間分割控制一部份加熱器24a的方式進行控制(參照圖2(b))，(c)於加熱週期之全期間使一部份加熱器24a總是打開，而於此加熱週期以時間分割控制剩下的加熱器24a之中所有的加熱器24a的方式進行控制(參照圖2(c)、圖3(a))，(d)於加熱週期之全期間使一部份加熱器24a總是打開，而於此加熱週期以時間分割控制剩下的加熱器24a之中一部份加熱器24a的方式進行控制(參照圖2(d))，(e)於加熱週期之全期間使所有的加熱器24a總是打開的方式進行控制(參照圖3(b))。在此場合，前述(a)～(e)之控制的選擇，係以加熱週期之加熱器24a成為打開的最大數與最小數之差為1以下的方式進行的。
進而詳細說明的話，控制部50在Q值比第1設定值還低的場合，具體例如在160以下的場合，於加熱週期以時間分割控制4個加熱器24a(加熱器1～4)的方式進行控制(參照圖2(a))。此外，控制部50在Q值比第1設定值還大但比第2設定值還低的場合，具體例如在比160大而比200小的場合，於加熱週期以時間分割控制2或3個加熱器24a(在圖2(b)為加熱器1、2)的方式進行控制(參照圖2(b))。此外，控制部50在Q值比第2設定值還大但比第3設定值還低的場合，具體例如在比200大而比250小的場合，於加熱週期之全期間以使1個加熱器24a(加熱器1)總是打開，而於此加熱週期時間分割控制剩下的3個加熱器24a(加熱器2～4)的方式進行控制(參照圖2(c))。
此外，控制部50在Q值比第3設定值還大但比第4設定值還低的場合，具體例如在比250大而比300小的場合，於加熱週期之全期間以使1個加熱器24a(加熱器1)總是打開，而於此加熱週期時間分割控制剩下的2個加熱器24a(加熱器2、3)的方式進行控制(參照圖2(d))。此外，控制部50在Q值比第4設定值還大但比第5設定值還低的場合，具體例如在比300大而比400小的場合，於加熱週期之全期間以使2個加熱器24a(加熱器1、2)總是打開，而於此加熱週期時間分割控制剩下的2個加熱器24a(加熱器3、4)的方式進行控制(參照圖3(a))。此外，控制部50在Q值為第5設定值的場合，具而例如為400的場合，於加熱週期之全期間以使4個加熱器24a(加熱器1～4)總是打開的方式進行控制(參照圖3(b))。
控制部50，是否設置於加熱週期之全期間成為總是打開的加熱器24a，或在設置成為總是打開的加熱器24a的場合使幾個加熱器24a於加熱週期之全期間總是打開，或是於加熱週期時間分割控制剩下的加熱器24a之中幾個加熱器24a係由以下所述之方式來決定。亦即，控制部50以滿足下述條件式的方式進行各加熱器24a的控制。
於前述條件式，Q係要求輸出量(對各加熱器24a所要求的輸出量(%)的總和)，F為加熱週期之全期間總是打開的加熱器24a的數目，N為加熱週期之全期間總是打開的加熱器24a以外之加熱器24a之中進行時間分割控制的加熱器24a的數目。
其次，根據如前述之條件式，算出F之計算式如下所示。
根據前述計算式的話，Q比200還要大的話，F會成為1以上。亦即，Q比200還要大的話，於加熱週期之全期間使所有或一部份之加熱器24a總是打開，於該加熱週期以時間分割控制剩下的加熱器24a之中全部或一部份加熱器24a的方式進行控制。另一方面，根據前述計算式，在200以下的話，不設置於加熱週期之全期間總是打開的加熱器24a，而於該加熱週期以時間分割控制所有或一部份加熱器24a的方式進行控制。
其次，根據預先設定的特定之加熱器打開時間，與Q值(輸出要求量)，而算出加熱週期之期間的方法，使用以下之計算式來說明。
於前述計算式，T為加熱週期之期間，Ta為預先設定的特定加熱器打開時間(參照圖2(a))。藉由前述計算式，可以算出T(加熱週期之期間)。
其次，於加熱器24a的時間分割控制，關於算出使各加熱器24a打開的計時之間隔，亦即加熱器24a成為打開起直到次一加熱器24a成為打開為止的期間之方法，使用以下之計算式來說明。
於前述計算式，Tb為使各加熱器24a打開之計時的間隔(參照圖2(a))。藉由前述計算式，可以算出Tb。
控制部50，針對各加熱器24a(加熱器1～4)分別記憶成為打開的累計時間，此控制部50，於加熱週期之全期間總是打開一部份之加熱器時(參照圖2(c)(d)、圖3(a))，以由成為打開的累計時間較短的加熱器24a起依序成為總是打開的方式進行各加熱器24a的控制。亦即，4個加熱器24a之中例如加熱器4成為打開的累積時間，比其他3個加熱器～3成為打開的累積時間還要短的場合，於加熱週期之全期間使一部份加熱器24a總是打開時，加熱器4優先地成為總是打開的加熱器。
此外，控制部50於加熱週期進行時間分割控制一部份加熱器24a時，在該時間分割控制使用的加熱器24a係以由成為打開的累積時間短的加熱器24a起依序選擇的方式來進行各加熱器24a的控制。具體而言，例如圖2(b)所示，4個加熱器24a之中2個加熱器24a進行時間分割控制，剩下的2個加熱器24a進行被關閉的控制時，例如加熱器3、4之成為打開的累積時間，比其他2個加熱器1、2成為打開的各累積時間更為短的場合，在時間分割控制使用的加熱器24a優先選擇加熱器3、4。
如以上所述根據本實施型態之加熱單元與具備此加熱單元的基板處理裝置1的話，控制部50，以使藉由加熱單元加熱的處理液的溫度被維持於特定溫度的方式算出Q值(要求輸出量)，根據此Q值，算出作為控制加熱單元的同步之加熱週期的期間(T)。接著，控制部50，在Q值在特定的設定值(例如，200)以下的場合，以不設置於加熱週期之全期間成為總是打開的加熱器24a的方式進行控制，在Q值比特定的設定值還大的場合，以於加熱週期之全期間使所有或一部份加熱器24a總是打開的方式進行控制。此外，控制部50，於加熱週期，針對剩下的加熱器24a以時間分割控制所有的加熱器24a或一部份加熱器24a的方式進行控制。接著，此時，以使加熱週期之加熱器24a成為打開的最大數與最小數之差為1以下的方式，由控制部50進行各加熱器24a的打開關閉的控制。如此般，由圖2(a)～(d)以及圖3(a)(b)所示，以加熱週期之加熱器24a成為打開的最大數目與最小數目之差在1以下的方式，於加熱週期之全期間選擇性地進行使所有或一部份加熱器24a總是打開的控制，所以於該加熱週期加熱器24a同時成為打開的數目不會大幅變化，藉此，可以抑制在加熱週期之間之對處理液的加熱程度隨時間而大幅變化。
此外，加熱器打開時間成為特定大小以上的方式預先被設定，根據此加熱器打開時間與Q值(輸出要求量)算出加熱週期的期間，所以可以防止加熱器打開時間比特定大小更短而加熱器24a發生斷線。
此外，控制部50，針對各加熱器24a分別記憶成為打開的累計時間，此控制部50，於加熱週期之全期間總是打開一部份之加熱器24a時以由成為打開的累計時間較短的加熱器24a起依序成為總是打開的方式進行各加熱器24a的控制。藉此，於加熱週期之全期間使一部份加熱器24a總是打開時，優先使用成為打開的累計時間較短的加熱器24a，於加熱單元各個加熱器24a因達到使用年限而無法使用的間隔期間變長，可以減少加熱單元之各加熱器24a的交換頻率。
此外，控制部50於加熱週期進行時間分割控制一部份加熱器24a時，在該時間分割控制使用的加熱器24a係以由成為打開的累積時間短的加熱器24a起依序選擇的方式來進行各加熱器24a的控制。藉此，於加熱週期時間分割控制一部份加熱器24a時，優先使用成為打開的累計時間較短的加熱器24a，於加熱單元各個加熱器24a因達到使用年限而無法使用的間隔期間變長，可以減少加熱單元之各加熱器24a的交換頻率。
又，根據本實施型態之加熱單元以及具備此加熱單元之基板處理裝置1，不限定於前述態樣，可以施加種種變更。
例如，加熱部24之加熱器24a的數目不限於4個。例如，加熱器24a的數目為3個亦可，或者5個以上亦可。
此處，針對加熱部24之加熱器24a的數目為3個的場合使用圖4進行說明。
即使加熱部24之加熱器24a的數目為3個的場合，控制部50也是根據Q值(輸出要求量)，於各加熱週期使所有的加熱器24a(亦即3個加熱器24a)或者一部份之加熱器24a僅打開預先被設定的特定的「加熱器打開時間」的方式分別控制各加熱器24a的打開關閉。此處，加熱部24之加熱器24a為3個，所以Q值在0～300之範圍內變化。
控制部50在Q值為特定的設定值以下的場合，具體而言例如在200以下的場合，如圖4(a)(b)所示，以在加熱週期之全期間不設總是打開的加熱器24a，於此加熱週期進行時間分割控制所有的加熱器24a或一部份加熱器24a的方式進行控制。另一方面，控制部50，在Q值比特定的設定值還大的場合，具體而言例如比200還大的場合，如圖4(c)(d)所示，以在加熱週期之全期間使全部或一部份加熱器24a總是打開，而於此加熱週期進行時間分割控制剩下的加熱器24a之中的全部或一部份加熱器24a的方式進行控制。接著，此時，如圖4(a)～(d)所示，以使加熱週期之加熱器24a成為打開的最大數與最小數之差為1以下的方式，進行各加熱器24a的打開關閉的控制。
進而詳細說明的話，控制部50在Q值比第1設定值還低的場合，具而例如在150以下的場合，於加熱週期以時間分割控制3個加熱器24a(加熱器1～3)的方式進行控制(參照圖4(a))。此外，控制部50在Q值比第1設定值還大但比第2設定值還低的場合，具而例如在比150大而比200小的場合，於加熱週期以時間分割控制2加熱器24a(加熱器1、2)的方式進行控制(參照圖4(b))。此外，控制部50在Q值比第2設定值還大但比第3設定值還低的場合，具而例如在比200大而比300小的場合，於加熱週期之全期間以使1個加熱器24a(加熱器1)總是打開，而於此加熱週期時間分割控制剩下的2個加熱器24a(加熱器2、3)的方式進行控制(參照圖4(c))。此外，控制部50在Q值為第3設定值的場合，具而例如為300的場合，於加熱週期之全期間以使3個加熱器24a(加熱器1～3)總是打開的方式進行控制(參照圖4(d))。
如以上般加熱部24之加熱器24a的數目為3個的場合，控制部50，也是以使藉由加熱單元加熱的處理液的溫度被維持於特定溫度的方式算出Q值(要求輸出量)，此Q值在特定的設定值(例如，200)以下的場合，以不設置於加熱週期之全期間成為總是打開的加熱器24a的方式進行控制，在Q值比特定的設定值還大的場合，以於加熱週期之全期間使所有或一部份加熱器24a總是打開的方式進行控制。此外，控制部50，於加熱週期，針對剩下的加熱器24a以時間分割控制的方式進行控制。接著，此時，以使加熱週期之加熱器24a成為打開的最大數與最小數之差為1以下的方式，由控制部50進行各加熱器24a的打開關閉的控制。如此般，由圖4(a)～(d)所示，以加熱週期之加熱器24a成為打開的最大數目與最小數目之差在1以下的方式，於加熱週期之全期間選擇性地進行使所有或一部份加熱器24a總是打開的控制，所以於該加熱週期加熱器24a同時成為打開的數目不會大幅變化，藉此，可以抑制在加熱週期之間之對處理液的加熱程度隨時間而大幅變化。
此外，作為基板處理裝置，取代使用圖1所示的批次式者，而改用枚葉式(單片處理)之基板處理裝置亦可。藉由圖5說明枚葉式的基板處理裝置之全體構成。又，於圖5所示之基板處理裝置61，針對與圖1所示之基板處理裝置1相同的部分賦予同一符號而省略詳細的說明。
如圖5所示，批次式之基板處理裝置61，具備處理1枚枚晶圓W的處理槽70。此處理槽70，藉由對被約略水平方向地載置於晶圓夾盤72a上之晶圓W的表面供給處理液而進行該晶圓W的處理。處理槽70的內部設有處理液供給噴嘴70b，由此處理液供給噴嘴70b對晶圓W的表面供給處理液。此處理液供給噴嘴70b被連接於循環流路20的下游端。此外，如圖5所示於循環流路20之流量計28的下游側，中介設有貯留處理液的貯留槽72。接著，流過循環流路20的處理液暫時被貯留於貯留槽72，處理液由此貯留槽72被送住處理液供給噴嘴70b。進而，於貯留槽72內，設有測定被貯留於該貯留槽72的處理液的溫度之溫度測定感測器76。根據此溫度測定感測器76之處理液的溫度測定結果被送至控制部80。此處，被貯留於貯留槽72的處理液的溫度，與由此貯留槽72透過處理液供給噴嘴70b被供給至晶圓W表面的處理液的溫度成為約略相同，所以藉由溫度測定感測器76測定被貯留於貯留槽72的處理液的溫度，可以測定處理槽70之處理液的溫度。
循環泵22，抽吸被貯留於處理槽10的處理液，同時在循環流路20內搬送此處理液，處理液經貯留槽72送至處理液供給噴嘴72b。此循環泵22係藉由控制部80控制其動作。
控制部80，被連接於基板處理裝置61之各構成要素，控制各構成要素的動作。具體而言，於控制部80，被送來根據溫度測定感測器76之貯留槽72內的處理液的溫度測定結果。此外，控制部80，以使藉由溫度測定感測器76測定的處理液的溫度維持於預先被設定的特定溫度的方式，分於各加熱週期以使所有的加熱器24a或一部分加熱器24a僅打開「加熱器打開時間」的方式分別控制各加熱器24a的打開關閉。根據控制部80之各加熱器24a的打開關閉之控制方法，與如前述般在圖1所示的控制部50對各加熱器24a的打開關閉的控制方法是相同的。
1．．．基板處理裝置
10．．．處理槽
12．．．溢流(overflow)槽
14．．．處理液供給部
16．．．溫度測定感測器
20．．．循環流路
22．．．循環泵
24．．．加熱部
24a．．．加熱器
26．．．過濾器
28．．．流量計
30．．．過氧化氫水貯留槽
32．．．供給管
34．．．分歧管
36．．．補充泵
40．．．硫酸貯留槽
42．．．供給管
50．．．控制部
51．．．控制電腦
52．．．記憶媒體
61．．．基板處理裝置
70．．．處理槽
70a．．．晶圓夾盤
70b．．．處理液供給噴嘴
72．．．貯留槽
76．．．溫度測定感測器
80．．．控制部
圖1係顯示相關於本發明之一實施型態之基板處理裝置的全體構成之概略構成圖。
圖2(a)～(d)分別係顯示被設有4個加熱器的加熱單元之根據控制部之各加熱器的打開關閉的控制之說明圖。
圖3(a)(b)分別係顯示被設有4個加熱器的加熱單元之根據控制部之各加熱器的打開關閉的控制之說明圖。
圖4(a)～(d)分別係顯示被設有3個加熱器的加熱單元之根據控制部之各加熱器的打開關閉的控制之說明圖。
圖5係顯示根據本發明之其他基板處理裝置的全體構成之概略構成圖。
圖6係顯示從前的基板處理裝置之根據控制部的各加熱器的打開關閉之控制之說明圖。
圖7係顯示從前的基板處理裝置之根據控制部的各加熱器的打開關閉之控制之說明圖。

Claims (14)

  1. 一種加熱單元，係進行流體的加熱之加熱單元，其特徵為具備：各個進行流體的加熱的複數加熱器、及係進行前述各加熱器的控制之控制部，且係分別控制所有的加熱器或一部份加熱器的打開關閉之控制部；前述控制部，以使藉由前述加熱單元加熱的流體的溫度被維持於特定溫度的方式算出前述加熱單元之要求輸出量，根據前述要求輸出量，算出作為控制前述加熱單元的同步之加熱週期的期間，同時(A)在前述要求輸出量在特定的設定值以下的場合，於前述加熱週期之全期間不設總是成為打開的加熱器，於前述加熱週期以時間分割控制所有或一部份的加熱器的方式進行控制，(B)在前述要求輸出量比特定的設定值還大的場合，於前述加熱週期的全期間使所有或一部份的加熱器為總是打開，於前述加熱週期以時間分割控制剩下的加熱器之中全部或一部份加熱器的方式進行控制，此時，以前述加熱週期之加熱器同時成為打開的最大數與最小數之差成為1以下的方式進行前述各加熱器的控制。
  2. 如申請專利範圍第1項之加熱單元，其中 前述時間分割控制，係於前述加熱週期使各加熱器僅特定的時間交互打開，以使各加熱器打開的計時的間隔成為一定的方式進行控制。
  3. 如申請專利範圍第2項之加熱單元，其中於前述控制部，前述時間分割控制之前述特定的時間係以成為特定大小以上的方式預先被設定。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之加熱單元，其中前述控制部，根據前述要求輸出量，選擇性地進行(a)於前述加熱週期以時間分割控制所有的加熱器的方式進行控制，(b)於前述加熱週期以時間分割控制一部份加熱器的方式進行控制，(c)於前述加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開，而於前述加熱週期時間分割控制剩下的加熱器之中所有的加熱器的方式進行控制，(d)於前述加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開，而於前述加熱週期時間分割控制剩下的加熱器之中一部份加熱器的方式進行控制，(e)於前述加熱週期之全期間使所有的加熱器總是打開的方式進行控制。
  5. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之加熱單元，其中前述加熱器之數目為3個， 前述控制部在前述要求輸出量在第1設定值以下的場合，於前述加熱週期以時間分割控制3個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第1設定值大而比第2設定值小的場合，於前述加熱週期以時間分割控制2個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第2設定值大而比第3設定值小的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開1個加熱器而於前述加熱週期時間分割控制剩下2個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量為第3設定值的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開3個加熱器的方式進行控制。
  6. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之加熱單元，其中前述加熱器之數目為4個，前述控制部在前述要求輸出量在第1設定值以下的場合，於前述加熱週期以時間分割控制4個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第1設定值大而比第2設定值小的場合，於前述加熱週期以時間分割控制2個或3個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第2設定值大而比第3設定值小的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開1個加熱器而於前述加熱週期時間分割控制剩下3個加熱器的方式進行控制， 在前述要求輸出量比第3設定值大而比第4設定值小的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開1個加熱器而於前述加熱週期時間分割控制剩下2個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量比第4設定值大而比第5設定值小的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開2個加熱器而於前述加熱週期時間分割控制剩下2個加熱器的方式進行控制，在前述要求輸出量為第5設定值的場合，於前述加熱週期之全期間以總是打開4個加熱器的方式進行控制。
  7. 如申請專利範圍第2項之加熱單元，其中前述控制部使前述時間分割控制之前述特定的時間為一定，此外，以使藉由前述加熱單元加熱的流體的溫度被維持於特定溫度的方式進行反饋控制，而算出0~1的範圍內之操作量，藉由前述操作量與前述加熱器數目之乘算算出前述輸出要求量，同時根據前述輸出要求量及前述特定的時間算出前述加熱週期之期間。
  8. 如申請專利範圍第1~3及7項之任一項之加熱單元，其中前述控制部，針對各加熱器分別記憶成為打開的累計時間，前述控制部，於前述加熱週期之全期間總是打開一部份之加熱器時，進行由成為打開的累計時間較短的加熱器起依序成為總是打開的各加熱器的控制。
  9. 如申請專利範圍第1~3及7項之任一項之加熱單元，其中前述控制部，針對各加熱器分別記憶成為打開的累計時間，前述控制部，於前述加熱週期時間分割控制一部份之加熱器時，在該時間分割控制所使用的加熱器，係進行由成為打開的累計時間較短的加熱器起依序選擇的方式進行各加熱器的控制。
  10. 一種基板處理裝置，其特徵為具備：藉由處理液進行基板的處理之處理槽，由前述處理槽送出處理液同時使此處理液回到前述處理槽內的循環流路，被設置於前述循環流路，進行在該循環流路流動的處理液的加熱之申請專利範圍第1至9項之任一項記載之加熱單元，與測定前述處理槽之處理液的溫度之溫度測定部；前述加熱單元的控制部，以使藉由前述溫度測定部測定的處理液的溫度被維持於預先設定的特定溫度的方式進行反饋控制藉以算出前述加熱單元之要求輸出量，根據該要求輸出量，算出作為控制前述加熱單元之同步的加熱週期之期間，同時進行前述加熱單元之前述各加熱器的控制。
  11. 一種流體之加熱方法，係根據具備各個進行流體的加熱的複數加熱器之加熱單元之流體之加熱方法，其特 徵為包含：以使藉由前述加熱單元加熱的流體的溫度被維持於特定溫度的方式算出要求輸出量之步驟，根據前述要求輸出量，算出作為控制前述加熱單元的同步之加熱週期的期間之步驟，及根據前述要求輸出量，(A)在前述要求輸出量在特定的設定值以下的場合，於前述加熱週期之全期間不設總是成為打開的加熱器，於前述加熱週期以時間分割控制所有或一部份的加熱器的方式進行控制，(B)在前述要求輸出量比特定的設定值還大的場合，於前述加熱週期的全期間使所有或一部份的加熱器為總是打開，於前述加熱週期以時間分割控制剩下的加熱器之中全部或一部份加熱器的方式進行控制，此時，以前述加熱週期之加熱器成為打開的最大數與最小數之差成為1以下的方式進行前述各加熱器的控制的步驟。
  12. 如申請專利範圍第11項之流體之加熱方法，其中前述時間分割控制，係於前述加熱週期使各加熱器僅特定的時間交互打開，以使各加熱器打開的計時的間隔成為一定的方式進行控制。
  13. 如申請專利範圍第12項之流體之加熱方法，其中前述時間分割控制之前述特定的時間係以成為特定大小以上的方式預先被設定。
  14. 如申請專利範圍第11至13項之任一項之流體之加 熱方法，其中於進行前述各加熱器的控制時，根據前述要求輸出量，選擇性地進行(a)於前述加熱週期以時間分割控制所有的加熱器的方式進行控制，(b)於前述加熱週期以時間分割控制一部份加熱器的方式進行控制，(c)於前述加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開，而於前述加熱週期時間分割控制剩下的加熱器之中所有的加熱器的方式進行控制，(d)於前述加熱週期之全期間使一部份加熱器總是打開，而於前述加熱週期時間分割控制剩下的加熱器之中一部份加熱器的方式進行控制，(e)於前述加熱週期之全期間使所有的加熱器總是打開的方式進行控制。
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