特開 2025-149648 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025149648

(43)【公開日】2025-10-08

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20251001BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20251001BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 R

H01L21/304 643A

H01L21/304 651M

H01L21/304 648G

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024050412

(22)【出願日】2024-03-26

(71)【出願人】

【識別番号】000002428

【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】手島 理恵

(72)【発明者】

【氏名】松下 淳

【テーマコード（参考）】

5F043

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F043AA35

5F043BB23

5F043DD13

5F043EE07

5F043EE08

5F043EE10

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB90

5F157AC01

5F157AC26

5F157BB23

5F157BE48

5F157BH18

5F157CB03

5F157CF14

5F157CF34

5F157CF40

5F157CF42

5F157CF44

5F157CF60

5F157CF99

5F157DB37

5F157DC21

(57)【要約】      （修正有）

【課題】非接触で基板の温度を測定できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】実施形態の基板処理装置１は、基板Ｗを保持して回転させる回転保持部１０と、回転保持部１０に保持され回転する基板Ｗに、処理液Ｌｐを供給する処理液供給部２０と、回転保持部１０に保持され回転する基板Ｗを、加熱源５１により加熱する加熱部５０と、光源７１と、光源７１からの光を受ける分光器７２とを有する温度測定部７０と、を有し、光源７１と分光器７２とは、回転保持部１０により基板Ｗが保持される領域を挟む位置に配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持して回転させる回転保持部と、
前記回転保持部に保持され回転する前記基板に、処理液を供給する処理液供給部と、
前記回転保持部に保持され回転する前記基板を、加熱源により加熱する加熱部と、
光源と、前記光源からの光を受ける分光器とを有する温度測定部と、
を有し、
前記光源と前記分光器とは、前記回転保持部により前記基板が保持される領域を挟む位置に配置されている、
ことを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

前記回転保持部により前記基板が保持される領域よりも上方に支持部が設けられ、
前記加熱源及び前記光源は、前記支持部に支持されている、
ことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記加熱部は、前記加熱源が配置される複数の領域を有し、
前記分光器は、前記複数の領域に対応する位置にそれぞれ設けられ、
前記温度測定部により測定された前記基板の温度に基づいて、前記複数の領域ごとに前記加熱源の出力を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記複数の領域は、前記基板の半径方向の異なる位置に対応していることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記分光器により得られた前記基板の透過光のスペクトルの波長端の値から、前記基板の温度を算出する温度算出部を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記加熱源は、前記基板の被処理面の全体に光を照射可能となるように、複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記加熱源は、基板に吸収されることにより、基板が加熱される波長の光を射出する発光素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記加熱部を昇降させる昇降機構を有し、
前記昇降機構は、前記基板に対して前記処理液供給部から前記処理液の供給が行われるときに、前記加熱部を、前記基板を搬出入するときの位置よりも、前記基板に近接した加熱位置に位置付ける、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハ等の基板を回転させながら、基板に対して処理液を供給し、エッチング処理や、レジスト除去処理等を行う枚葉式の基板処理装置が知られている。このような基板処理装置においては、処理中の基板や基板上の処理液をヒータによって加熱することで、処理液の温度を上昇させて、処理効率を上昇させることが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－２１１２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

基板処理装置においては、基板に対する処理レート（単位時間あたりの処理量）を制御するため、処理中に基板の温度測定が行われる。しかし、処理中の基板は回転しているので、基板の破損や汚染を防止するためには、基板に非接触で温度を測定することが好ましい。

【0005】

本発明の実施形態は、上述のような課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、非接触で基板の温度を測定できる基板処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態に係る基板処理装置は、基板を保持して回転させる回転保持部と、前記回転保持部に保持され回転する前記基板に、処理液を供給する処理液供給部と、前記回転保持部に保持され回転する前記基板を、加熱源により加熱する加熱部と、光源と、前記光源からの光を受ける分光器とを有する温度測定部と、を有し、前記光源と前記分光器とは、前記回転保持部により前記基板が保持される領域を挟む位置に配置されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、非接触で基板の温度を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の基板処理装置における処理液供給時を示す軸方向断面図である。

【図2】図１の基板処理装置におけるリンス液供給時を示す軸方向断面図である。

【図3】図１の基板処理装置における基板の搬入搬出時を示す軸方向断面図である。

【図4】図１における加熱部のＡ－Ａ断面図である。

【図5】制御装置のブロック図である。

【図6】Ｓｉ基板の透過光のスペクトルの波長端を模式的に示すグラフである。

【図7】実施形態の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
［概要］
基板処理装置１は、図１に示すように、回転保持部１０に保持された基板Ｗを回転させながら、処理液供給部２０から処理液Ｌｐを基板Ｗに供給することにより、基板Ｗを処理する。本実施形態の基板処理装置１は、基板Ｗに対して、エッチング能のある処理液Ｌｐを供給して、エッチング処理を行う枚葉式の装置である。なお、本実施形態では、図２に示すように、処理液Ｌｐの供給の前後に、リンス液供給部３０からリンス液Ｌｃを基板Ｗに供給することによるリンス処理を行う。

【0010】

基板処理装置１は、基板Ｗを加熱する加熱部５０と、光源７１と分光器７２を有する温度測定部７０とを有する。光源７１から射出され、基板Ｗを透過した光を、分光器７２によって検出する。制御装置８０は、分光器７２によって測定されたスペクトルにおける波長端（スペクトルのピークの立ち上がりの箇所）の値に基づいて、基板Ｗの温度を算出する。算出された基板Ｗの温度に基づいて、制御装置８０が加熱部５０の出力を制御する。

【0011】

本実施形態により処理される基板Ｗは、例えば、表面にシリコン窒化膜とシリコン酸化膜が形成された円板状のシリコンウェーハ（以下、Ｓｉ基板とする）である。処理液Ｌｐは、例えば、リン酸を含む水溶液(以下、リン酸溶液とする)である。処理液Ｌｐにおけるリン酸の濃度は、例えば、８５～９４ｗｔ％である。リンス液Ｌｃは、例えば、純水（Ｈ_２О）である。

【0012】

［構成］
本実施形態の基板処理装置１は、図１に示すように、回転保持部１０、処理液供給部２０、リンス液供給部３０、液受部４０、加熱部５０、昇降機構６０、温度測定部７０、制御装置８０を有する。

【0013】

（回転保持部）
回転保持部１０は、基板Ｗを保持して回転させる。回転保持部１０は、回転部１１、チャックピン１２、駆動部１３、固定部１４を有する。回転部１１は底面１１ａを有する円筒形状の部材である。回転部１１の底面１１ａの中心には、貫通孔１１ｂが設けられている。

【0014】

チャックピン１２は、回転部１１の上方に間隔を空けて基板Ｗを保持する保持具である。チャックピン１２は、回転部１１上に突出し、基板Ｗの外周縁に対応する位置に沿って、等間隔で複数設けられている。また、チャックピン１２は、図示しない開閉機構によって、基板Ｗの外周縁に接して基板Ｗを保持する閉位置と、基板Ｗの外周縁から離れて基板Ｗを解放する開位置とで移動可能に設けられている。

【0015】

駆動部１３は、回転部１１を回転させる駆動源（モータ）である。駆動部１３は、回転部１１を回転させることで、チャックピン１２により保持された基板Ｗを回転させる。本実施形態の駆動部１３は、中空モータであり、その回転子が回転部１１の底面１１ａに、回転部１１と同軸となるように接続されている。

【0016】

固定部１４は、底面１４ａを有する円筒形状の部材である。固定部１４の底面１４ａの中心には、貫通孔１４ｂが設けられている。底面１４ａには、貫通孔１４ｂと同軸の固定筒１４ｃが接続されている。固定部１４は、貫通孔１１ｂ及び駆動部１３の回転子に、固定筒１４ｃが挿通されるように、回転部１１内に収容されている。固定筒１４ｃは、基板処理装置１を支持する図示しない基台に固定されている。固定部１４は、回転部１１及び駆動部１３とは非接触で独立しているため、回転部１１が回転しても回転しない。

【0017】

固定部１４の内部に、基板Ｗが保持される領域の下方の空間が形成される。この固定部１４の内部の空間に、後述する温度測定部７０の分光器７２が配設される。固定部１４の上端は、対向面１４ｄによって塞がれている。対向面１４ｄは円形状であり、処理対象となる基板Ｗに間隔を空けて対向する。対向面１４ｄは、処理液Ｌｐに耐性を有し、後述する温度測定部７０の光源７１から射出される光が透過する材料で形成される。例えば、対向面１４ｄとして石英を用いる。

【0018】

（処理液供給部）
処理液供給部２０は、回転保持部１０に保持された基板Ｗに処理液Ｌｐを供給する。処理液供給部２０は、処理液ノズル２１、処理液供給管２２、ヒータ２３、バルブ２４を有する。処理液ノズル２１は、後述する加熱部５０の支持部５２およびカバー５３に挿通され、先端の吐出口２１ａが、回転保持部１０に保持された基板Ｗの中心付近に対向するように設けられている。

【0019】

処理液ノズル２１は、処理液供給管２２を介して、処理液Ｌｐが貯留されたタンク等の処理液供給源２５に接続されている。本実施形態においては、処理液供給源２５から送液される処理液Ｌｐは、予め加熱される。処理液供給管２２の途中には、ヒータ２３が設けられている。処理液供給源２５から送液された処理液Ｌｐが処理液供給管２２を通り、ヒータ２３による加熱を受けた後、処理液ノズル２１の吐出口２１ａから、基板Ｗの中心付近に吐出される。

【0020】

処理液ノズル２１から吐出される処理液Ｌｐの温度は、例えば１６０℃である。さらに、処理液供給管２２の途中には、バルブ２４が設けられている。バルブ２４を開閉することで、処理液ノズル２１からの処理液Ｌｐの吐出開始および吐出停止が行われる。バルブ２４は、後述する制御装置８０に電気的に接続され、制御装置８０によって開閉が制御される。

【0021】

（リンス液供給部）
リンス液供給部３０は、図２に示すように、回転保持部１０に保持された基板Ｗにリンス液Ｌｃを供給する。リンス液Ｌｃとしては、例えば純水を使用することができる。リンス液供給部３０は、リンス液ノズル３１、リンス液供給管３２、バルブ３３を有する。リンス液ノズル３１は、後述する加熱部５０の支持部５２およびカバー５３に挿通され、先端の吐出口３１ａが、回転保持部１０に保持された基板Ｗの中心付近に対向するように設けられている。

【0022】

リンス液ノズル３１は、リンス液供給管３２を介して、リンス液Ｌｃが貯留されたタンク等のリンス液供給源３４に接続されている。リンス液供給源３４から送液されたリンス液Ｌｃが、リンス液供給管３２を通り、リンス液ノズル３１の吐出口３１ａから基板Ｗの中心付近に吐出される。リンス液供給管３２の途中には、バルブ３３が設けられている。バルブ３３を開閉することで、リンス液ノズル３１からのリンス液Ｌｃの吐出開始および吐出停止が行われる。バルブ３３は、後述する制御装置８０に電気的に接続され、制御装置８０によって開閉が制御される。

【0023】

（液受部）
液受部４０は、回転保持部１０を囲むように設けられ、回転する基板Ｗから飛散した処理液Ｌｐおよびリンス液Ｌｃを受ける。液受部４０は、受けた処理液Ｌｐおよびリンス液Ｌｃを、基板処理装置１の外に排出する。

【0024】

液受部４０は、カップ部４１と、受け部４２とを有する。カップ部４１は、回転保持部１０の周囲を間隔を空けて覆い、上部の径が窄まるように屈曲された筒状体である。カップ部４１は、不図示の昇降機構によって、待機位置（図３参照）と処理位置（図１、図２参照）との間を移動可能に設けられている。受け部４２は、カップ部４１の下方に設けられ、上部が開口した円環状の容器である。

【0025】

基板Ｗから飛散した処理液Ｌｐおよびリンス液Ｌｃは、カップ部４１によって受けられ、カップ部４１の内壁に沿って下方に落ちるので、受け部４２に流入する。受け部４２に流入した処理液Ｌｐおよびリンス液Ｌｃは、受け部４２の底面に形成された不図示の排出口から、基板処理装置１の外に排出される。

【0026】

（加熱部）
加熱部５０は、回転保持部１０に保持され回転する基板Ｗを、加熱源５１により加熱する。基板Ｗの中心付近に供給された処理液Ｌｐは、遠心力によって基板Ｗの外縁方向に広がるように流れる。このとき、さらなる加熱が無い場合には、供給された高温（１６０℃）の処理液Ｌｐは、基板Ｗへの熱伝導や放熱により、基板Ｗ上を流れるにしたがって温度が低下してしまう。そこで、基板Ｗを加熱することで、基板Ｗからの熱伝導により、基板Ｗ上の処理液Ｌｐを加熱することができ、基板Ｗ上の処理液Ｌｐを高温に維持することができる。なお、処理液Ｌｐの温度を維持するだけでなく、基板Ｗ上でさらに昇温するように、加熱部５０の出力を制御してもよい。

【0027】

加熱源５１は、基板Ｗに吸収されることにより、基板Ｗが加熱される波長の光（電磁波）を射出する。つまり、加熱源５１は、基板Ｗを非接触で加熱する。また、加熱源５１が射出する光は、処理液Ｌｐを透過する波長の光である。ここで「基板Ｗに吸収される」とは、基板Ｗに入射した光が基板Ｗを十分に加熱できる程度に吸収されることをいい、基板Ｗに完全に吸収されることのみならず、光の一部が基板Ｗに反射または透過されることも含む。「処理液Ｌｐを透過する」とは、処理液Ｌｐに入射した光が基板Ｗを十分に加熱できる程度に処理液Ｌｐを透過することをいい、光の一部が処理液Ｌｐに吸収または反射されることも含む。

【0028】

加熱源５１としては、例えば、加熱用の光を射出するＬＥＤなどの発光素子を用いる。発光素子が射出する光の波長は、例えば、３５０ｎｍ～１０６０ｎｍ（３５０ｎｍ以上、１０６０ｎｍ以下）である。本実施形態では、射出される光の中心波長が３９５ｎｍのＬＥＤを用いる。なお、加熱源５１の出力は、後述する制御装置８０によって制御される。

【0029】

加熱源５１からの光を、基板Ｗが保持される空間よりも上方、つまり基板Ｗに供給された処理液Ｌｐの上方から照射して、基板Ｗを加熱することができる。そして、基板Ｗからの熱伝導により、処理液Ｌｐの温度が上昇することで、エッチングレート（処理レート）が上昇する。

【0030】

加熱部５０は、上記の加熱源５１に加えて、支持部５２、カバー５３を有する。支持部５２は、複数の加熱源５１を支持する部材である。支持部５２は、上端が天板５２１によって塞がれた円筒形状の部材である。支持部５２の径は、基板Ｗの径と同じまたは基板Ｗの径よりも大きい。支持部５２は、回転保持部１０により基板Ｗが保持される領域よりも上方に設けられている。つまり、支持部５２は、回転部１１の上方に、対向面１４ｄと間隔を空けて対向する位置に配設される。これにより、加熱部５０は、加熱源５１からの光を、回転保持部１０により基板Ｗが保持される空間よりも上方から照射するように設けられる。また、支持部５２の天板５２１の中心付近には、２つの貫通孔５２１ａ、５２１ｂが設けられている。

【0031】

カバー５３は、図４に示すように、支持部５２の回転部１１に対向する端部を覆う円板状の部材である。なお、図４は、図１の加熱部５０のＡ－Ａ断面図である。カバー５３は、処理液Ｌｐに耐性を有し、加熱源５１から射出される光、後述する光源７１からの光が透過する材料で形成される。例えば、石英のカバー５３を用いる。また、カバー５３の中心Ｃの付近には、２つの貫通孔５３ａ、５３ｂが形成されている。

【0032】

図１に示すように、貫通孔５２１ａ、５３ａには、先端の吐出口２１ａがカバー５３から露出して基板Ｗに向かうように、処理液ノズル２１が挿通されている。貫通孔５２１ｂ、５３ｂには、先端の吐出口３１ａがカバー５３から露出して基板Ｗに向かうように、リンス液ノズル３１が挿通されている。

【0033】

支持部５２には、複数の加熱源５１が、カバー５３を挟んで回転部１１に対向するように取り付けられている。加熱部５０は、加熱源５１が配置される複数の領域を有する。つまり、複数の加熱源５１は、複数の領域に分けて配置されている。本実施形態では、基板Ｗの半径方向の異なる位置に対応する領域に加熱源５１が設けられ、加熱源５１の出力は領域ごとに制御可能である。また、複数の加熱源５１は、基板Ｗの被処理面の全体に光を照射可能となるように配置されている。

【0034】

例えば、図４に示すように、複数の加熱源５１Ａ～５１Ｄを、同心円上の４つの環状の領域Ｒ１～Ｒ４（図中、２点鎖線で示す）に分けて配置して、領域Ｒ１～Ｒ４ごとに出力を制御できるように構成する。各領域Ｒ１～Ｒ４は、後述する温度測定部７０の光源７１と分光器７２により挟まれる扇形の領域が除かれていて、該扇形の領域には加熱源５１は配置されていない。以下の説明では、領域Ｒ１～Ｒ４を区別しない場合には、単に領域Ｒとする。また、加熱源５１Ａ～５１Ｄを区別しない場合には、単に加熱源５１とする。

【0035】

なお、図４は、領域Ｒを識別し易くするために、各領域Ｒの境界に対応する加熱源５１の間隔を大きくしているが、制御する領域Ｒが区別されていればよいため、加熱源５１の間隔は全て均等であってもよい。また、加熱源５１の数も、図４に示したものには限定されない。例えば、数百個～数千個の加熱源５１を、全体に密集させて配置してもよい。複数の加熱源５１に対して、基板Ｗが回転することで、基板Ｗの全体に対して光を照射して、基板Ｗの全面を加熱することができる。

【0036】

（昇降機構）
昇降機構６０は、図１に示すように、加熱部５０を支持し、昇降させる。昇降機構６０は、アーム６１、支柱６２を有する。アーム６１は、基板Ｗに平行な方向に延びる部材であり、一端に支持部５２の外周部分が接続されている。支柱６２は、基板Ｗに直交する方向に立設され、アーム６１の他端を支持する。支柱６２は、図示しないボールねじ機構、シリンダ等の駆動源によって、上下に移動可能に設けられている。

【0037】

加熱部５０は、昇降機構６０の駆動により、搬出入位置Ｐ１、加熱位置Ｐ２、リンス位置Ｐ３のいずれかの高さに位置付けられる。それぞれの位置は、以下の通りである。
搬出入位置Ｐ１：搬送ロボットのハンドＨを挿入可能となるように、回転部１１から上方に離隔した高さ位置（図３参照）。
加熱位置Ｐ２：搬出入位置Ｐ１よりも基板Ｗに近接した高さ位置（図１参照）。ただし、基板Ｗ上の処理液Ｌｐとは接しない。
リンス位置Ｐ３：搬出入位置Ｐ１と加熱位置Ｐ２との間の高さ位置（図２参照）。

【0038】

（温度測定部）
温度測定部７０は、光源７１と分光器７２とを有する。光源７１と分光器７２とは、回転保持部１０により基板Ｗが保持される領域を挟む位置に配置されている。光源７１は、例えば、白熱電球である。光源７１は、図１および図４に示すように、支持部５２に支持されている。光源７１は、加熱源５１が配置されていない扇形の領域の中央付近、つまり支持部５２の中心Ｃから外周までの半径における中央付近に配置されている。光源７１はカバー５３を介して基板Ｗを照射可能となるように、下方に向かっている。なお、光源７１のＯＮ／ＯＦＦは、後述する制御装置８０によって制御される。

【0039】

分光器７２は、光源７１から射出され、基板Ｗを透過した透過光を検出する。分光器７２は、分光部と検出部を有し、分光器７２によって波長ごとに分光された光を検出器により検出して、検出光に応じた電気信号を出力する。分光器７２は、制御装置８０に接続され、電気信号を制御装置に送信する。分光器７２は、固定部１４の内部であって、基板Ｗが保持される領域の下方の空間に、その受光部が上方、つまり基板Ｗに向かうように設けられている。

【0040】

分光器７２は、光源７１に対して、基板Ｗを挟むように配置されるが、分光器７２に対向していなくてもよい。つまり、基板Ｗを透過した光源７１からの光を受光可能な位置に配置されていればよい。

【0041】

分光器７２は、複数の領域Ｒに対応する位置にそれぞれ設けられている。つまり、複数の領域Ｒに対応する数の分光器７２が設けられている。本実施形態の分光器７２は、領域Ｒ１～Ｒ４に対応して４つの分光器７２Ａ～７２Ｄが、固定部１４に固定されている。なお、分光器７２Ａ～７２Ｄを区別しない場合には、単に分光器７２とする。

【0042】

より具体的には、図１および図４に示すように、カバー５３および支持部５２における加熱源５１が配置されていない扇形の領域であって、加熱源５１が配置された各領域Ｒ１～Ｒ４に対応する円周に対向する位置に、４つの分光器７２が設けられている。但し、分光器７２は、光源７１の直下ではなく、比較的均等に受光可能となる位置に分散して配置されている。このように配置された分光器７２は、光源７１からの光を、カバー５３、処理液Ｌｐ、基板Ｗ、対向面１４ｄを介して受光する。

【0043】

（制御装置）
制御装置８０は、基板処理装置１の各部を制御する。制御装置８０は、基板処理装置１の各種の機能を実現するべく、プログラムを実行するプロセッサと、プログラムや動作条件などの各種情報を記憶するメモリ、各要素を駆動する駆動回路を有する。つまり、制御装置８０は、回転保持部１０、処理液供給部２０、リンス液供給部３０、液受部４０、加熱部５０、昇降機構６０、温度測定部７０などを制御する。

【0044】

より具体的には、制御装置８０は、図５に示すように、機構制御部８１、記憶部８２、温度算出部８３、温度制御部８４を有する。機構制御部８１は、回転保持部１０の開閉機構、駆動部１３、処理液供給部２０のヒータ２３、バルブ２４、リンス液供給部３０のバルブ３３、液受部４０の昇降機構、昇降機構６０などの作動を制御する。

【0045】

記憶部８２は、基板処理装置１の各部の処理に必要な情報を記憶する。例えば、記憶部８２は、スペクトルの波長端の値と、基板温度との関係を示す情報（以下、温度換算情報と呼ぶ）を記憶している。波長端とは、スペクトルのピークにおける、短波長側の立ち上がる部分であり、波長端の値とはこの部分の波長である。温度換算情報は、例えば、検量線、縦軸を波長端、横軸を基板温度とした対応表などを含む。

【0046】

温度算出部８３は、分光器７２により得られた基板Ｗの透過光のスペクトルの波長端の値から、基板Ｗの温度を算出する。より具体的には、温度算出部８３は、分光器７２から送信された信号を受けて、温度換算情報に基づいて、基板Ｗの温度を算出する。例えば、Ｓｉ基板の場合、図６の模式的なグラフに示すように、温度上昇に伴ってエネルギーバンドギャップが減少することにより、透過光のスペクトルの波長端が、長波長側へシフトする。このため、基板Ｗの温度が変化すると、透過光を検出する分光器７２の検出部からの出力が変化するので、分光器７２の出力と温度換算情報に基づいて、基板Ｗの温度を算出することができる。なお、温度測定部７０の検出対象は光であって、温度の算出は制御装置８０で行う場合も、温度測定部７０が温度を測定することに含まれる。

【0047】

温度制御部８４は、温度測定部７０により測定される基板Ｗの温度、つまり温度算出部８３により算出される温度に基づいて、加熱部５０による基板Ｗの加熱温度を制御する。温度制御部８４は、基板Ｗの温度が目標温度となるように、加熱部５０の加熱源５１の光強度を調節して、基板Ｗを加熱する。このとき、各領域Ｒ１～Ｒ４における分光器７２Ａ～７２Ｄにより測定された基板Ｗの温度に応じて、各加熱源５１Ａ～５１Ｄの光強度を調節することにより、各領域Ｒ１～Ｒ４における基板Ｗの温度を制御する。つまり、制御装置８０は、分光器７２により測定された基板Ｗの温度に基づいて、複数の領域Ｒごとに加熱源５１の出力を制御する。

【0048】

なお、制御装置８０には、入力部８５が接続されている。入力部８５は、例えば、タッチパネルや、キーボード、マウスなどで構成される。オペレータは、入力部８５を介して、基板Ｗの目標温度、温度換算情報等の基板Ｗの処理に必要な情報を入力することができる。

【0049】

［動作］
以上のような本実施形態の基板処理装置１の動作を、上記の図１～５に加えて、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、以下のような手順により基板Ｗを処理する基板処理方法も、本実施形態の一態様である。

【0050】

図３に示すように、加熱部５０は、予め搬出入位置Ｐ１に位置付けられ、カップ部４１は、待機位置に位置付けられている。処理液供給部２０のバルブ２４と、リンス液供給部３０のバルブ３３は閉じている。

【0051】

この状態で、チャックピン１２が開位置となり、搬送ロボットのハンドＨに搭載された基板Ｗが、加熱部５０と回転保持部１０との間に搬入された後、チャックピン１２が閉位置となることにより、基板Ｗの周縁がチャックピン１２によって支持される。これにより、基板Ｗは、回転保持部１０の対向面１４ｄ上に、対向面１４ｄと間隔を空けて保持される（ステップＳ０１）。このとき、基板Ｗの中心と回転部１１の回転軸とが一致するように位置決めされる。その後、カップ部４１が上昇して、処理位置に位置付けられる（ステップＳ０２）。

【0052】

次いで、図２に示すように、回転部１１が回転することにより、チャックピン１２に保持された基板Ｗが回転を開始するとともに、加熱部５０が下降して、リンス位置Ｐ３に位置付けられる（ステップＳ０３）。

【0053】

そして、リンス液供給部３０のバルブ３３が開き、リンス液ノズル３１から基板Ｗの中心付近にリンス液Ｌｃが吐出される（ステップＳ０４）。回転する基板Ｗにリンス液Ｌｃが供給されると、そのリンス液Ｌｃが基板Ｗの外周に向けて順次移動して、基板Ｗの被処理面の全体に広がる。

【0054】

このようなリンス液Ｌｃの供給が無いと、処理液Ｌｐを供給する際に、表面張力によって基板Ｗの被処理面全体に処理液Ｌｐが濡れ広がらず、処理ムラが生じてしまう。本実施形態では、このような処理ムラを防止するために、処理液Ｌｐを供給する前に、本ステップでリンス液Ｌｃを供給する。所定のリンス時間が経過すると（ステップＳ０５のＹＥＳ）、リンス液供給部３０のバルブ３３が閉じ、リンス液ノズル３１からのリンス液Ｌｃの吐出が停止する（ステップＳ０６）。

【0055】

次に、図１に示すように、加熱部５０は下降を開始し、加熱位置Ｐ２に達して停止する（ステップＳ０７）。そして、処理液供給部２０のバルブ２４が開き、処理液ノズル２１から基板Ｗの中心付近に処理液Ｌｐが吐出される（ステップＳ０８）。回転する基板Ｗに処理液Ｌｐが供給されると、その処理液Ｌｐが基板Ｗの外周に向けて順次移動して、基板Ｗの被処理面の全体に広がる。基板Ｗの被処理面には、予めリンス液Ｌｃが供給されているので、基板Ｗの被処理面全体に処理液Ｌｐが濡れ広がり、処理ムラが防止される。

【0056】

処理液Ｌｐの吐出開始とともに、加熱源５１からの光の照射による基板Ｗの加熱、温度測定部７０による基板Ｗの温度測定を開始する。つまり、光源７１が発光して、基板Ｗの透過光を検出する分光器７２の出力に基づいて、温度算出部８３による基板Ｗの温度算出が行われる。温度制御部８４は、基板Ｗの加熱中は、基板Ｗの温度測定結果に基づいて、加熱源５１の出力をフィードバック制御することにより、基板Ｗ上の処理液Ｌｐの温度を目標温度に保つようにする（ステップＳ０９）。このような処理を、所定の処理時間が経過するまで継続する（ステップＳ１０のＮＯ）。

【0057】

所定の処理時間が経過した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、処理液供給部２０のバルブ２４が閉じて、処理液ノズル２１からの処理液Ｌｐの供給を停止する（ステップＳ１１）。これとともに、加熱源５１からの光の照射、温度測定部７０による温度測定を停止する。つまり、光源７１が消灯して、分光器７２の出力を停止する。

【0058】

図２に示すように、加熱部５０は上昇を開始し、リンス位置Ｐ３に達して停止する（ステップＳ１２）。そして、リンス液供給部３０のバルブ３３が開き、リンス液ノズル３１から基板Ｗの中心付近にリンス液Ｌｃを吐出する（ステップＳ１３）。回転する基板Ｗにリンス液Ｌｃが供給されると、そのリンス液Ｌｃが基板Ｗの外周に向けて順次移動して、基板Ｗの被処理面の全体に広がる。

【0059】

リン酸溶液である処理液Ｌｐにリンス液Ｌｃを供給すると、大量の蒸気が発生する。このとき、加熱部５０は加熱位置Ｐ２よりも基板Ｗから離隔した位置であるリンス位置Ｐ３にあるため、加熱部５０への蒸気の付着を抑えることができる。また、リンス位置Ｐ３は、搬出入位置よりも基板Ｗに近接した位置であるので、液ハネを抑えることができ、加熱部５０への液滴の付着を抑えることができる。

【0060】

所定のリンス時間が経過すると（ステップＳ１４のＹＥＳ）、リンス液供給部３０のバルブ３３が閉じ、リンス液ノズル３１からのリンス液Ｌｃの吐出が停止する（ステップＳ１５）。回転部１１が停止することにより、チャックピン１２に保持された基板Ｗが回転を停止する（ステップＳ１６）。その後、カップ部４１が下降して、待機位置に位置付けられる（ステップＳ１７）。

【0061】

図３に示すように、加熱部５０が上昇して、搬出入位置Ｐ１に位置付けられる（ステップＳ１８）。この状態で、搬送ロボットのハンドＨが基板Ｗの下方に挿入され、チャックピン１２が開位置となることにより搬送ロボットのハンドＨに基板Ｗが載置されて、外部に搬出される（ステップＳ１９）。このとき、基板Ｗ上には、リンス液Ｌｃが保持された状態となっている。

【0062】

［効果］
（１）本実施形態の基板処理装置１は、基板Ｗを保持して回転させる回転保持部１０と、回転保持部１０に保持され回転する基板Ｗに、処理液Ｌｐを供給する処理液供給部２０と、回転保持部１０に保持され回転する基板Ｗを、加熱源５１により加熱する加熱部５０と、光源７１と、光源７１からの光を受ける分光器７２とを有する温度測定部７０と、を有し、光源７１と分光器７２とは、回転保持部１０により基板Ｗが保持される領域を挟む位置に配置されている。

【0063】

このため、光源７１からの透過光を分光器７２により検出して、温度を測定できるので、非接触で基板Ｗの温度を測定できる。非接触であるため、回転する基板Ｗの破損や汚染を防止できる。そして、測定した温度情報に基づいて、加熱源５１の出力を変更することで、処理レートを制御できる。

【0064】

（２）回転保持部１０により基板Ｗが保持される領域よりも上方に支持部５２が設けられ、加熱源５１および光源７１は、支持部５２に支持されている。処理液Ｌｐの上方から加熱するとともに、光源７１からの光を照射して、温度検出ができる。

【0065】

（３）加熱部５０は、加熱源５１が配置される複数の領域Ｒを有し、分光器７２は、複数の領域Ｒに対応する位置にそれぞれ設けられ、温度測定部７０により測定された基板Ｗの温度に基づいて、複数の領域ごとに加熱源５１の出力を制御する制御装置８０と、を有する。このため、基板Ｗの中心付近に供給された処理液Ｌｐが基板Ｗの外縁方向に広がるに従って温度が低下する場合に応じて、全体の領域の温度を均一にしたり、基板Ｗの処理レートを部分的に変えたい場合に応じて、所望の領域Ｒを高温としたり、低温としたりすることができる。

【0066】

（４）複数の領域Ｒは、基板Ｗの半径方向に異なる位置に対応している。このため、回転する基板Ｗの同心円上の領域毎に加熱温度を変えて、処理レートを基板Ｗの全体に均一としたり、処理レートを部分的に変えたりすることができる。

【0067】

（５）制御装置８０は、分光器７２により得られた基板Ｗの透過光のスペクトルの波長端の値から、基板Ｗの温度を算出する温度算出部８３を有する。処理液Ｌｐの濃度が変わると、透過光の強度は変わる場合がある。また、光源７１の光量によっても、透過光の強度は変わる。しかし、本実施形態では、透過光の強度ではなく、透過光のスペクトルの波長端の値に基づいて温度を算出するので、処理液Ｌｐの濃度や光源７１の光量に影響されずに、基板Ｗの温度を測定できる。

【0068】

（６）加熱源５１は、基板Ｗの被処理面の全体に光を照射可能となるように、複数配置されている。このため、基板Ｗの被処理面の全体の処理レートを制御できる。

【0069】

（７）加熱源５１は、基板Ｗに吸収されることにより、基板Ｗが加熱される波長の光を射出する発光素子である。このため、加熱源５１からの光を処理液Ｌｐを透過させて、基板Ｗを加熱させることができる。

【0070】

（８）加熱部５０を昇降させる昇降機構６０を有し、昇降機構６０は、基板Ｗに対して処理液供給部２０から処理液Ｌｐの供給が行われるときに、加熱部５０を、基板Ｗを搬出入するときの位置よりも、基板Ｗに近接した加熱位置Ｐ２に位置付ける。このため、基板Ｗを搬出入可能なスペースを確保しつつ、処理時は、加熱部５０を基板Ｗに接近させて効率良く加熱することができる。

【0071】

［変形例］
（１）基板処理装置１による処理は、エッチング処理には限定されない。基板Ｗを加熱しながら処理液Ｌｐを供給して処理する装置であればよい。例えば、基板Ｗ上に形成されたレジスト膜を除去するレジスト除去処理でもよい。

【0072】

（２）処理液Ｌｐは、リン酸溶液には限定されない。加熱が必要となる処理液Ｌｐであればよい。例えば、フッ酸等を用いることもできる。また、レジスト除去処理の場合は、処理液ＬｐとしてＳＰＭ（硫酸過酸化水素水溶液)等を用いることもできる。

【0073】

（３）処理対象となる基板Ｗは、表面にレジストが形成されたＳｉ基板であってもよい。さらに、基板Ｗは、Ｓｉ基板には限定されない。例えば、ＳｉＣ基板（シリコンカーバイドウェーハ）でもよい。

【0074】

（４）加熱源５１の数、配置位置等は、上記で例示した態様には限定されない。また、領域Ｒは複数であれば良く、４つには限定されない。さらに、複数の領域Ｒに分けて、温度測定部７０による温度測定、加熱源５１による加熱は、複数の領域Ｒに分けて制御しなくてもよい。加熱源５１からの光は、光ファイバーを介して、基板Ｗ上に導かれて射出するようにしてもよい。このため、加熱源５１を、基板Ｗの上方に配置しなくてもよい。さらに、加熱源５１は、処理液Ｌｐを加熱することができればよいので、ＬＥＤでなくてもよい。例えば、ハロゲンランプ等であってもよい。

【0075】

（５）上記の態様では、リンス液ノズル３１は、支持部５２およびカバー５３を貫通する構成としたが、リンス液ノズル３１を水平方向に移動させる機構を設け、リンス液Ｌｃを供給する際に、基板Ｗの中心付近の上方に、リンス液ノズル３１を移動させるようにしてもよい。

【0076】

（６）処理液供給部２０、リンス液供給部３０は、処理液Ｌｐ、リンス液Ｌｃを基板Ｗの裏面に供給できる構成としてもよい。

【0077】

（７）加熱源５１が配置される支持部５２は、基板Ｗの径と同じまたは基板Ｗの径よりも大きい径の円形状の部材としたが、これに限らない。回転する基板Ｗに対して、基板Ｗの全面に、光を照射することができればよい。例えば、基板Ｗの半径を覆うことができる大きさの矩形状の部材であってもよい。基板Ｗの半径分に照射することができれば、基板Ｗが回転することで、基板Ｗの全面に照射することができる。また、支持部５２を水平方向に揺動可能に設け、加熱源５１から光を射出しながら、揺動させることで、基板Ｗの全面に照射できるようにしてもよい。

【0078】

このように、支持部５２が基板Ｗの径よりも小さい場合には、処理液ノズル２１を水平方向に移動させる機構を設け、処理液供給時に、基板Ｗの上方に移動させるようにしてもよい。すなわち、処理液ノズル２１は、加熱源５１からの光の照射を行いながら、基板Ｗの中心付近に向かって処理液Ｌｐを供給することができれば、配置場所は問わない。

【0079】

加熱源５１を、基板Ｗの下方から基板Ｗに光を照射して加熱するように配置してもよい。この場合、回転部１１の対向面１４ｄ上に、駆動部１３からの回転が伝わらないように、加熱源５１を支持する支持部を設ければよい。もしくは、回転部１１の対向面１４ｄ上に、回転部１１による基板Ｗの回転速度(単位時間当たりの回転数)に対して、異なる回転速度で回転する支持部を設ければよい。ただし、上記の態様のように、加熱源５１からの光を基板Ｗの上面に照射するようにした方が、処理液Ｌｐとの界面を起点とした加熱ができるため、好ましい。

【0080】

（８）温度測定部７０の光源７１についても、基板Ｗおよび処理液Ｌｐを透過する光を照射可能であればよい。このため、白熱電球には限定されず、例えば、蛍光灯、ハロゲンランプ、ＬＥＤであってもよい。また、光源７１は、複数設けてもよい。光源７１の支持部を、水平方向に移動させる機構を設け、温度測定を行うときに、光源７１を基板Ｗの上方に移動させるようにしてもよい。

【0081】

（９）温度測定部７０の分光器７２は、回転保持部１０における固定部１４の内部に配置しなくてもよい。温度測定部７０は、分光器７２に接続されるプローブをさらに備え、固定部１４には、プローブの受光部が配置されるようにしてもよい。分光器７２は、回転保持部１０の外部に配置して、プローブを介して受光するようにすれば、分光器７２で透過光を検出できる。

【0082】

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態および各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

【符号の説明】

【0083】

１ 基板処理装置
１０ 回転保持部
１１ 回転部
１１ａ 底面
１１ｂ 貫通孔
１２ チャックピン
１３ 駆動部
１４ 固定部
１４ａ 底面
１４ｂ 貫通孔
１４ｃ 固定筒
１４ｄ 対向面
２０ 処理液供給部
２１ 処理液ノズル
２１ａ 吐出口
２２ 処理液供給管
２３ ヒータ
２４ バルブ
２５ 処理液供給源
３０ リンス液供給部
３１ リンス液ノズル
３１ａ 吐出口
３２ リンス液供給管
３３ バルブ
３４ リンス液供給源
４０ 液受部
４１ カップ部
４２ 受け部
５０ 加熱部
５１、５１Ａ～５１Ｄ 加熱源
５２ 支持部
５３ カバー
５３ａ、５３ｂ 貫通孔
６０ 昇降機構
６１ アーム
６２ 支柱
７０ 温度測定部
７１ 光源
７２、７２Ａ～７２Ｄ 分光器
８０ 制御装置
８１ 機構制御部
８２ 記憶部
８３ 温度算出部
８４ 温度制御部
８５ 入力部
５２１ 天板
５２１ａ、５２１ｂ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】