(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に膜が形成された基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
透光性部材で構成される透光性側壁部を有し、基板を浸漬させてエッチング処理を行うためのエッチング処理液を貯溜する処理槽と、
前記処理槽にエッチング処理液および純水を供給する処理液供給用の配管と、
前記透光性側壁部の外側に設けられた複数の測定端を有し、前記処理槽の処理液内に浸漬された基板の表面に形成された膜の厚さを測定する膜厚測定手段と、
前記膜厚測定手段により測定された複数の膜厚の測定結果に基づいて、エッチング処理を継続すべきと判断した場合にはエッチング処理を継続させ、エッチング処理を終了すべきと判断された場合には前記処理液供給用の配管から純水を供給させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
表面に膜が形成された基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、
透光性部材で構成される透光性側壁部を有し、基板を浸漬させて膜厚変化を伴う処理を行うためのエッチング処理液を貯溜する処理槽と、
前記透光性側壁部の外側に配置された測定端を有し、前記処理槽の処理液内に浸漬された基板の表面の形成された膜の厚さを測定する膜厚測定手段と、
前記測定端を前記透光性側壁部の外側面に沿って移動させる駆動手段と、
前記膜厚測定手段により測定された複数の膜厚の測定結果に基づいて、エッチング処理を継続すべきと判断した場合にはエッチング処理を継続させ、エッチング処理を終了すべきと判断された場合には前記処理液供給用の配管から純水を供給させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記駆動手段は、
前記測定端を前記透光性側壁部の外側面に沿って上下方向に移動させる第１駆動手段と、
前記測定端を前記透光性側壁部の外側面に沿って水平方向に移動させる第２駆動手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記制御手段は、エッチング処理から純水処理への移行時点の判断について、複数の測定点における平均値を利用することを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記制御手段は、エッチング処理から純水処理への移行時点の判断について、複数の測定点の測定結果のいずれかの値が所定のエッチング量に達した時点とすることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に膜が形成された半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板（以下「基板」という）にエッチング処理等の処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置の一例である基板洗浄装置において、純水を用いた洗浄処理の他に、各種薬液を用いた薬液処理を行うものがある。エッチング液を処理液とするエッチング処理もこの薬液処理の１つである。
【０００３】
このエッチング処理においては、基板の膜厚の管理を行う必要がある。従来は、単位時間あたりのエッチング量、すなわちエッチングレートが一定条件下においてほぼ一定に保たれることを利用して、エッチング時間を制御することによって膜厚の管理を行っていた。そして、エッチング処理装置から基板を取り出した後で、別途設けられた測定装置に搬入し、エッチング処理後の膜厚を測定し、この測定結果に基づいて、エッチング量やエッチングの均一性などが所望の結果になっているかどうかを確認していた。なお、この膜厚測定は、数回から数百回に１回程度のエッチング処理について行われるものであり、すべてのエッチング処理に対して行われるものではない。
【０００４】
そして、所望の結果になっていない場合には、その結果に応じて、薬液濃度、温度、およびエッチング時間などの処理条件を調節して、次回以降のエッチング処理に反映させるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膜厚管理においては、エッチング処理終了後に膜厚を測定するため、より適切な処理条件は次回以降のエッチング処理に対して反映されるのみであった。よって、そのエッチング処理が不適切であった場合、それ以前のエッチング処理の対象となっていた基板自体は不良品になってしまうことがあった。また、不良品にはならない場合にあっても、追加の処理が必要となる場合があった。したがって、これらの場合には、多額の不良コスト、ならびに追加処理による時間的損失および製造コストの追加などが発生するという問題がある。
【０００６】
また近年のデバイスの微細化に伴って、膜厚に対する要求はさらに厳しくなっており、さらに高精度の膜厚管理が求められている。
【０００７】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、エッチング処理などの膜厚変化を伴う基板処理において、所望の目標値に対して良好な処理結果が得られるような基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の基板処理装置は、表面に膜が形成された基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、透光性部材で構成される透光性側壁部を有し、基板を浸漬させてエッチング処理を行うためのエッチング処理液を貯溜する処理槽と、前記処理槽にエッチング処理液および純水を供給する処理液供給用の配管と、前記透光性側壁部の外側に設けられた複数の測定端を有し、前記処理槽の処理液内に浸漬された基板の表面に形成された膜の厚さを測定する膜厚測定手段と、前記膜厚測定手段により測定された複数の膜厚の測定結果に基づいて、エッチング処理を継続すべきと判断した場合にはエッチング処理を継続させ、エッチング処理を終了すべきと判断された場合には前記処理液供給用の配管から純水を供給させる制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の基板処理装置は、表面に膜が形成された基板に所定の処理を行う基板処理装置であって、透光性部材で構成される透光性側壁部を有し、基板を浸漬させて膜厚変化を伴う処理を行うためのエッチング処理液を貯溜する処理槽と、前記透光性側壁部の外側に配置された測定端を有し、前記処理槽の処理液内に浸漬された基板の表面の形成された膜の厚さを測定する膜厚測定手段と、前記測定端を前記透光性側壁部の外側面に沿って移動させる駆動手段と、前記膜厚測定手段により測定された複数の膜厚の測定結果に基づいて、エッチング処理を継続すべきと判断した場合にはエッチング処理を継続させ、エッチング処理を終了すべきと判断された場合には前記処理液供給用の配管から純水を供給させる制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載の基板処理装置は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記駆動手段は、前記測定端を前記透光性側壁部の外側面に沿って上下方向に移動させる第１駆動手段と、前記測定端を前記透光性側壁部の外側面に沿って水平方向に移動させる第２駆動手段と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の基板処理装置は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記制御手段は、エッチング処理から純水処理への移行時点の判断について、複数の測定点における平均値を利用することを特徴とするものである。
さらに、請求項５に記載の基板処理装置は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記制御手段は、エッチング処理から純水処理への移行時点の判断について、複数の測定点の測定結果のいずれかの値が所定のエッチング量に達した時点とすることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
＜Ａ．第１実施形態＞
＜基板処理装置全体の概要＞
図１は、本実施形態の基板処理装置の構成を示す斜視図である。図示のように、この装置は、未処理基板を収納しているカセットＣが投入されるカセット搬入部２と、このカセット搬入部２からのカセットＣが載置され内部から複数の基板が同時に取り出される基板取出部３と、カセットＣから取り出された未処理基板が順次洗浄処理される基板処理部５と、洗浄処理後の複数の処理済み基板が同時にカセット中に収納される基板収納部７と、処理済み基板を収納しているカセットＣが払い出されるカセット搬出部８とを備える。さらに、装置の前側には、基板取出部３から基板収納部７に亙って基板搬送機構９が配置されており、この基板搬送機構９は、洗浄処理前、洗浄処理中及び洗浄処理後の基板を一箇所から別の箇所への搬送を行う。
【００１３】
カセット搬入部２は、水平移動、昇降移動及び垂直軸回りの回転が可能なカセット移載ロボットＣＲ１を備え、カセットステージ２ａ上の所定位置に載置された一対のカセットＣを基板取出部３に移載する。
【００１４】
基板取出部３は、昇降移動する一対のホルダ３ａ、３ｂを備える。そして、各ホルダ３ａ、３ｂの上面にはガイド溝が刻設されており、カセットＣ中の未処理基板を垂直かつ互いに平行に支持する。したがって、ホルダ３ａ、３ｂが上昇すると、カセットＣ中から基板が取り出される。カセットＣ中から取り出された基板は、基板搬送機構９に設けた搬送ロボットＴＲに受け渡され、水平移動後に基板処理部５に投入される。
【００１５】
基板処理部５は、薬液を収容する薬液槽ＣＢを備える薬液処理部５２と、純水を収容する水洗槽ＷＢを備える水洗処理部５４と、単一槽内で各種の薬液処理や水洗処理を行う多機能処理槽５６２を備える多機能処理部５６とを有している。
【００１６】
基板処理部５において、薬液処理部５２及び水洗処理部５４の後方側には、第１基板浸漬機構５５が配置されており、これに設けた上下動及び横行可能なリフタヘッドＬＨ１によって、搬送ロボットＴＲから受け取った基板を薬液処理部５２の薬液槽ＣＢに浸漬したり、水洗処理部５４の水洗槽ＷＢに浸漬したりする。また、多機能処理部５６の後方側には、第２基板浸漬機構５７が配置されており、第２基板浸漬機構５７に設けた上下動可能なリフタヘッド５６３ａによって、搬送ロボットＴＲから受け取った基板を多機能処理部５６の多機能処理槽５６２内に支持する。
【００１７】
基板収納部７は、基板取出部３と同様の構造を有し、昇降可能な一対のホルダ７ａ、７ｂによって、搬送ロボットＴＲに把持された処理済み基板を受け取ってカセットＣ中に収納する。
【００１８】
また、カセット搬出部８は、カセット搬入部２と同様の構造を有し、移動自在のカセット移載ロボットＣＲ２を備え、基板収納部７上に載置された一対のカセットをカセットステージ８ａ上の所定位置に移載する。
【００１９】
基板搬送機構９は、水平移動及び昇降移動が可能な搬送ロボットＴＲを備える。そして、この搬送ロボットＴＲに設けた一対の回転可能なハンド９１、９２が基板を把持しつつ、基板取出部３のホルダ３ａ、３ｂに支持された基板を基板処理部５の第１基板浸漬機構５５に設けたリフタヘッドＬＨ１側に移載したり、このリフタヘッドＬＨ１側から隣りの第２基板浸漬機構５７に設けたリフタヘッド５６３ａ側に移載したり、このリフタヘッド５６３ａ側から基板収納部７のホルダ７ａ、７ｂに移載したりする。
【００２０】
以上のような概略構成を有する基板処理装置において、様々な処理が行われ得るが、以下では多機能処理部５６においてエッチング処理が行われる場合を説明する。なお、エッチング処理は、基板の表面に形成されている膜の厚さの変化を伴う処理のひとつとして例示的に示すものであり、膜厚の変化を伴う処理であれば、その他の処理についても本発明を適用することが可能である。
【００２１】
＜多機能処理部の構成＞
図２および図３は、多機能処理部５６の横断面図および縦断面図である。まず、これらの図を用いて、その機構的構成を説明していく。
【００２２】
多機能処理部５６は主にケーシング５６０、シャッタ５６１、多機能処理槽５６２、リフタ５６３、リフタ駆動部５６４を備えている。
【００２３】
ケーシング５６０は上面に基板搬出入口ＴＯを備え、その周囲にシール部材５６０ａが固着されている。また、その底面には排気管５６０ｂを備えている。
【００２４】
シャッタ５６１は遮蔽板５６１ａとそれを挟むようにしてケーシング５６０の側面上端に設けられたガイド５６１ｂとを備えており、ガイド５６１ｂのガイドレールに沿って遮蔽板５６１ａが若干上下動するとともに水平方向にスライドすることによって開閉する。なお、ケーシング５６０上面に設けられたシール部材５６０ａにより、閉じた状態ではケーシング５６０内の気密性が保たれている。
【００２５】
多機能処理槽５６２はフッ酸（ＨＦ）および純水（ＤＩＷ）（以下、併せて「処理液」という。）を順次に満たすことが可能で、それらに基板Ｗが浸漬されて、それぞれエッチング処理や洗浄処理が行われる。
【００２６】
また、多機能処理槽５６２の底面には処理液の帰還用の配管５６２ｃ、廃液用の配管５６２ｄ、処理液供給用の配管５６２ｅが連結されている。さらに、多機能処理槽５６２の四方の外側面の上端には処理液回収溝５６２ａが設けられており、この処理液回収溝５６２ａには処理液回収用の配管５６２ｂが連結されている。
【００２７】
リフタ５６３はリフタヘッド５６３ａと保持板５６３ｂとの間に３本の基板ガイド５６３ｃを備えている。各基板ガイド５６３ｃは、基板Ｗを保持する保持溝を多数備えており、この保持溝において複数の基板を保持する。後述するように、このような基板ガイド５６３ｃによって配列保持されている複数の基板に対して、同時にエッチング等の処理が施される。
【００２８】
リフタ駆動部５６４は、サーボモータ５６４ａおよびタイミングベルト（図示せず）を有しており、このタイミングベルトに連結されているシャフト５６４ｂをその長手方向である鉛直方向に駆動する。さらに、シャフト５６４ｂの上端はリフタ５６３に連結されていることから、サーボモータ５６４ａの駆動によりリフタ５６３を鉛直方向に昇降することができる。したがって、リフタ５６３に基板Ｗを保持して、リフタ駆動部５６４の駆動によってリフタ５６３を昇降することによって、基板Ｗを昇降させ、図２に示すように、搬送ロボットＴＲとの受け渡し位置ＴＰ、および処理液Ｌへの浸漬位置ＤＰに基板Ｗを移動させる。
【００２９】
また、多機能処理槽５６２の側壁面には、複数の測定端ＭＥが配置されている。図３に示すように、これらの測定端ＭＥは、多機能処理槽５６２の側壁面に基板Ｗの異なる位置に対向するように設けられている。この多機能処理槽５６２の側壁部の部材としては、膜厚の測定に影響を及ぼすことがないように、石英などの透光性部材で構成されている。さらに、それぞれの測定端ＭＥは、光ファイバーＯＰＬおよびスルー継手ＴＣを介して、それぞれに対応する膜厚測定器ＴＭに接続されている。各膜厚測定器ＴＭは、各測定端ＭＥを介して投受光された光の干渉を利用することによって各測定点の膜厚を測定する。このような測定系によって、各測定端ＭＥに対応する基板上の各測定点における膜厚を測定することが可能になる。なお、スルー継手ＴＣはケーシング５６０内の薬液雰囲気を封止する役割を果たしている。
【００３０】
この膜厚測定器ＴＭの測定端ＭＥを多機能処理槽５６２に設けることによって、以下に詳述するように、エッチング処理中の膜厚を、その場（ＩＮ−ＳＩＴＵ）でリアルタイムに測定することが可能になる。これが本発明の特徴の１つである。この特徴により、様々な変動要因の影響を受けることなく膜厚を所望の目標値に対して高精度に制御することが可能になる。
【００３１】
＜多機能処理部の制御＞
図４および図５を参照しながら、多機能処理部５６におけるエッチング処理について説明する。図４は多機能処理部５６の制御系の概略構成を示す概念図であり、図５は多機能処理部５６の周辺構造を示す模式図である。
【００３２】
図４に示すように、多機能処理部５６の制御部ＣＴＳは、バルブ系ＶＳ、搬送系ＴＳ、および測定系ＭＳなどを制御する。
【００３３】
バルブ系ＶＳは、図５に示すような三方弁Ｖ１、バルブＶ２〜Ｖ５を備えている。制御部ＣＴＳは、各バルブＶ１〜Ｖ５のそれぞれに電気的に接続されており、三方弁Ｖ１の流路を切替え、バルブＶ２〜Ｖ５の開閉を行うことができる。
【００３４】
搬送系ＴＳは、リフタ駆動部５６４によるリフタ５６３の昇降動作、および基板Ｗの搬送ロボットＴＲとの受け渡し動作を含んだ系である。処理の進行状況などに応じて、制御部ＣＴＳによってこれらの動作が制御される。
【００３５】
また、測定系ＭＳは、測定端ＭＥから光ファイバーＯＰＬを介して膜厚測定器ＴＭに接続されている膜厚測定系である。制御部ＣＴＳは、膜厚測定器ＴＭによって計測された結果に応じて、バルブ系ＶＳの処理を適切に変更することができる。
【００３６】
＜エッチング処理＞
上述のように、多機能処理部５６は制御部ＣＴＳによって制御され、次のようにしてエッチング処理が行われる。
【００３７】
まず、バルブＶ３が開かれ、フッ酸がフッ酸供給源５６５から多機能処理槽５６２に供給される。液面が所定の高さにまで達した時点で、フッ酸の供給は停止される。
【００３８】
その後、リフタ５６３に保持されて図２の位置ＴＰに位置していた基板Ｗは、リフタ駆動部５６４によって下降され、多機能処理槽５６２内のフッ酸の水溶液中に浸漬される。フッ酸はエッチング処理液Ｌとして機能し、基板Ｗの表面のＳｉＯ２などのエッチング対象となる膜（以下「エッチング層」と称する。）に対してエッチング処理が行われる。このエッチング処理の進行に伴って、エッチング層の膜厚は減少していく。
【００３９】
本処理における目的は、このエッチング層の膜厚が所定の目標値に合致するようにエッチングすることである。これは、エッチング処理前後での膜厚の差、つまりエッチング量が目標値に合致するようにエッチングすることである。
【００４０】
本実施形態の基板処理装置は、このような目的を達成するため、エッチング処理中においても基板の表面に形成されたエッチング層の膜厚を測定する。一方、従来は、基板のエッチング層の膜厚の測定は、エッチング処理の前後にのみ行われており、エッチング処理中は行われていなかった。この点において、本実施形態の基板処理装置は従来の方法と大きく異なる。
【００４１】
本実施形態の基板処理装置においては、上述の多機能処理槽５６２に設けられた複数の測定端ＭＥを利用することにより、エッチング処理中の基板の膜厚を所定の測定点において測定する。測定対象となる基板はリフタ５６３に保持されている複数の基板中、最も測定端ＭＥに近い基板である。またこれらの測定は、エッチング処理中においてリアルタイムで行われ、その測定結果は以下のように利用される。
【００４２】
制御部ＣＴＳは、基板のエッチング量を制御するため、各測定点での測定結果に基づいて、エッチング処理を継続するべきか、あるいは終了するべきかを判断する。エッチング処理を継続するべきであると判断された場合には処理を継続し、エッチング処理を終了するべきであると判断された場合には、エッチング処理から次の純水による洗浄処理への移行を開始する。この純水による洗浄処理において、基板Ｗに付着するエッチング処理液が除去されるとエッチング処理の進行が停止する。
【００４３】
上記の処理の移行を開始すべきか否かの判断にあたっては、エッチング量が所定の目標値に到達したか否かを基準にすることが可能である。また、より正確に膜厚を管理するためには、エッチング処理液が除去されるまでに進行するエッチング量をも考慮することが好ましい。なぜなら、エッチング処理液が次の洗浄処理において完全に除去されるまで、エッチング処理は進行する可能性があるからである。これに対応するためには、エッチング量が目標値から所定量を差し引いた量の基準値に到達した時点において、エッチング処理から洗浄処理への移行を開始するべきであると判断することが可能である。あるいは、処理移行開始後エッチング処理液除去までに必要な時間と、測定結果から算出した実際のエッチングレートとに基づいて、処理の移行を開始するべき時点を予測して判断することも可能である。
【００４４】
このように本実施形態の基板処理装置は、リアルタイム、かつ、その場（ＩＮ−ＳＩＴＵ）での膜厚測定を行う。さらにその測定結果に基づいて処理中の基板自体のエッチング量を直接的に制御する。したがって、エッチング量を非常に精度良く制御することが可能になる。
【００４５】
従来の装置においては、エッチング処理終了後に基板を基板処理装置から取り出した後に、エッチング層の膜厚を測定し、エッチング量が所定の目標値に合致しているかどうかの確認を行っていた。しかしながら、これは、次回以降のエッチング処理に生かされるものであり、エッチング処理においては、何らその測定は生かされなかった。さらに、上記の測定は全エッチング処理のうち、数回から数百回に１回程度の間隔で行われるものであった。そのため、前回の測定以降、当該回の測定に至るまでの何れの時点で処理不良が発生したかを特定するためには、それらの処理済み基板について再度測定する必要があった。このような再測定を含めた測定によって得られる結果に基づいて、エッチング不良についての判断が得られる。この最終的な測定結果によってエッチング量が過剰であると判明した場合には、その不良発生時点以降の処理での被処理基板は不良品となってしまうことがあった。またエッチング量が不足である場合には、追加のエッチング処理が必要になりエッチング処理条件などを再設定するための時間的なロスが生じるなどの結果を招くことがあった。
【００４６】
一方、本実施形態の基板処理装置は、上記のようにエッチング処理中の基板自体の膜厚を正確に制御することができる。よって、不良品が発生する可能性が低くなり、不良品によるコストアップ、時間的ロスなどの負の要因が排除される。したがって、歩留まりが向上し、高効率な生産を行うことが可能になる。
【００４７】
また、従来の装置においては、エッチング時間などを管理することによりエッチング量を間接的に制御していた。これは、薬液濃度、温度などが所定の一定値になるように制御することによりエッチングレートが一定になることを利用するものであった。
【００４８】
したがって、膜厚を高精度に管理するためには、エッチング処理液の濃度および温度などの間接的な制御量を高精度に制御する必要がある。仮に、これらの間接的な制御量について目標値とずれを生じた場合には、エッチングレートの大きさは目標値との間にずれを生じることになる。このエッチングレートのずれが仮に僅かなものであったとしても、時間の経過と共に、結果的に大きなエッチング量のずれとなって現れることになる。したがって、間接的な制御量を正確に制御することなどにより、エッチングレートを目標値に正確に追従させることが必要になる。しかし、間接的な制御量を正確に制御することは非常に難しい問題である。例えば、濃度調節等のために流量を制御する必要がある場合、その流量制御のためには、バルブの開閉等だけではなく、その他の変動要因、たとえば、装置や配管系の経時的なコンダクタンスの変動をも考慮する必要がある。
【００４９】
さらには、これらの間接的な制御量を正確に制御し得たとしても、エッチングレートが目標値からずれを生じる場合が考えられる。なぜなら、上記の間接的な制御量が同じ条件であっても、エッチングレートはエッチング層の膜質の僅かな差異によっても異なるからである。たとえば、ＳｉＯ２などの酸化膜の場合、その膜質はその酸化膜の製法に依存する。つまり、その酸化膜が、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、水蒸気酸化、ドライ酸化などのうち何れの製法で成膜されたものなのかに依存する。エッチングレートはこのような膜質の違いによっても異なるのである。さらには、同一製法であっても成膜時の条件によって、エッチング時のエッチングレートが異なることがある。
【００５０】
したがって、上記の様々な要因に対して、適切に対処してエッチングレートを正確に制御することは非常に困難である。
【００５１】
それに対して、本実施形態においては最も制御したい対象である膜厚を直接的に制御している。したがって、間接的な制御量を制御するために非常に重要であったエッチングレートの管理はあまり重要ではなくなる。なぜなら、上述したように、処理中の基板において、その基板のエッチング層のエッチング量をリアルタイムで直接的に測定し、その測定結果に基づいてエッチング処理を終了するべき時点を判断することができるからである。このような理由により本実施形態の基板処理装置は、エッチング処理液の濃度および温度などをそれ程厳密に制御する必要がないにもかかわらず、高精度のエッチング量の制御を行うことが可能となる。
【００５２】
以上のように、この実施形態の装置では膜厚の測定に基づいてエッチング量を正確に制御することができる。以下では、膜厚が所定の値に達してエッチング処理から洗浄処理への移行が開始された後の処理をさらに説明する。次の洗浄処理はエッチング処理に用いた処理槽と同一の処理槽で行うことが可能である。以下の説明では、このような多機能処理槽５６２において洗浄処理も行われる場合について説明する。
【００５３】
純水による洗浄処理を行うため、バルブＶ４を開いて純水供給源５６６から多機能処理槽５６２に純水を供給する。この際、多機能処理槽５６２に貯留されているエッチング処理液（フッ酸）のみを排出するのではなく、純水を追加供給することによって、エッチング処理液を純水へと徐々に置換していく。これは、エッチング処理から洗浄処理への切替時に、基板Ｗが雰囲気中に露出することを防ぐためである。この追加供給によって、多機能処理槽５６２の上面から処理液回収溝５６２ａに純水とフッ酸の混合液が溢れることになる。
【００５４】
溢れた混合液は配管５６２ｂ、三方弁Ｖ１、配管５６２ｂｃ、およびバルブＶ２を経由して廃液ラインへ排出される。このように排出される混合液と同量あるいは同量以上の純水を追加供給することによって、多機能処理槽５６２中のフッ酸は徐々に純水へと置換されていく。混合液中のフッ酸の濃度が所定の濃度以下になり洗浄処理に支障がない値になった時点で、三方弁Ｖ１を切り替えることによって、ポンプＰ、フィルタＦ、および配管５６２ｃを経由して、溢れた処理液の一部を多機能処理槽５６２に帰還させる。これにより、純水による洗浄処理がさらに行われる。このような洗浄処理において、上述したように、基板に付着したエッチング処理液が完全に除去されることによって、エッチングの進行が完全に停止する。
【００５５】
なお、本実施形態においては、複数の測定点において膜厚の測定を行っている。よって、上記の処理移行時点の判断に関しては、複数の測定点における測定結果の平均値を利用することが可能である。あるいは、複数の測定点の測定結果のいずれかの値が所定のエッチング量に到達した時点において、処理の移行を開始するべきであると判断することも可能である。
【００５６】
また、複数の測定点の測定値に基づいて、エッチングの均一性を確認しながらエッチング処理を行うことができる。
【００５７】
エッチングの均一性が不十分である場合には、エッチング処理に関する様々な条件を修正して、エッチング処理を行うことも可能である。なお、処理の状態が不連続であって、エッチングレートが変化するような場合にあっても、エッチング量を直接測定するため、エッチング量を正確に制御することができる。
【００５８】
エッチングの均一性が不十分であって、かつ、その回復が不可能であると判断される場合には、エッチングを直ちに終了することができる。処理中基板を早期に不良と判断して、それ以上の無駄な処理を行わないようにするためである。その後、その不良基板に対する退避処理を行い、諸条件を適切に再設定した後に、次の新たなエッチング処理を開始することが可能である。したがって、無駄な薬液および時間などを浪費せずに済み、製作上のロスを最小限に抑えることができる。
【００５９】
＜Ｂ．第２実施形態＞
図６から図８を参照しながら、第２実施形態の基板処理装置について説明する。
【００６０】
図６および図７は、第２実施形態の基板処理装置の多機能処理部５６を表す図であり、第１実施形態の多機能処理部５６を表す図２および図３に対応する。第２実施形態における多機能処理部５６は、ＸＺ平面内に自由度を有する可動部５６７を備え、その可動部５６７に膜厚測定器ＴＭの測定端ＭＥを有している点で、第１実施形態と大きく異なる。その他の構成については第１実施形態の多機能部５６と同様である。以下では、主に第１実施例と異なる構成について説明する。
【００６１】
可動部５６７は、スライド機構ＳＤ２の先端部に設けられている。スライド機構ＳＤ２は図に示すようにＺ方向に並進運動を行う。この並進運動は、モータＭ２の回転運動がボールねじＳＣ１などを介して変換されたものである。また、スライド機構ＳＤ２は、リニアガイド（図示せず）によって案内されている。さらに、このようなＺ方向の駆動機構全体が、スライド機構ＳＤ１によってＸ方向に駆動される。この動きは、モータＭ１の回転運動がボールねじＳＣ２を介してスライド機構ＳＤ１のＸ方向の並進運動に変換されることによって達成される。またスライド機構ＳＤ１は、リニアガイドＬＧによって案内されている。このような駆動機構により、可動部５６７はＸ方向およびＺ方向に駆動される。可動部５６７は、多機能処理槽５６２の側壁面近傍にまで近接した状態でＸＺ平面内で動作する。さらに、このような駆動部全体が、テフロンなどの化学的に安定な材料で製作されたベローズ５６９を用いて、ケーシング５６０内の薬液雰囲気から遮断されている。
【００６２】
また、可動部５６７は、測定端ＭＥおよびＣＣＤカメラ５６８をその先端部に有している。ＣＣＤカメラ５６８は、ケーブル（図示しない）を介して、図８に示す位置認識部ＰＲに電気的に接続されている。位置認識部ＰＲは、ＣＣＤカメラ５６８からの画像情報などを用いて、可動部５６７の位置をパターン認識などにより認識することが可能である。また、その情報に基づいて、測定端駆動部ＥＤ（図８参照）は可動部５６７の位置を変更することが可能である。また、測定端ＭＥは、光ファイバーＯＰＬを介して膜厚測定器ＴＭに接続されている。したがって、可動部５６７の測定端ＭＥは、基板Ｗ上の対応する位置のエッチング層の膜厚を測定することが可能である。
【００６３】
このように測定対象の位置認識に基づいて位置決めを行うので、指令位置情報のみに基づいて位置決めを行う場合に比べて、さらに正確に測定対象を特定することが可能になる。たとえば、基板上にキャパシタなどのデバイスが形成される場合を想定すると、そのデバイスの一部を構成する特定の酸化膜の位置を画像認識によって認識することができる。したがって、この認識に基づいて特定位置における酸化膜の膜厚を測定することができることになる。このように、実際に基板上に形成されるデバイスの一部となる酸化膜の膜厚を測定することができるため、より高度な膜厚管理が可能になる。
【００６４】
また、測定端ＭＥは固定されておらず可動である。したがって、基板が変わるなどの理由によって測定位置の変更が必要な場合であっても、容易にその測定位置を変更することができる。
【００６５】
あるいは、１つのエッチング処理において、複数の測定点を順次測定することも可能である。これによって、エッチングの均一性を確認しながらエッチング処理を行うこともできる。エッチングの均一性確認後の処理は、第１実施形態において説明した処理と同様である。
【００６６】
【その他の変形例】
上記実施形態においては、膜厚の測定対象となる基板は、実際に製品になる基板であるが、複数の基板の配列の最外部に追加したダミー基板を用いて測定しても良い。実際の製品になる基板においては、そのエッチング処理以前に行われた他の処理によって表面上に凸凹が存在することも多い。そのため、測定位置に存在する凹凸に起因して、エッチング層の膜厚を正確に測定することが困難な場合も考えられる。あるいは、その凹凸を避けるために、高精度の位置決めを必要とすることになる。それに対して、ダミー基板は、その表面の全面に亙って、均質に形成されたエッチング層を有することが可能である。この場合、ダミー基板上に形成されたエッチング層は、実際の製品になる基板のエッチング層と同質のものが用いられ得る。このようなダミー基板を用いれば、表面の凹凸を避けるためにダミー基板上での測定位置を厳密に特定する必要がなくなるため、大まかな測定位置決定によって適切なエッチング量の測定が可能になる。
【００６７】
また、このダミー基板には、通常のエッチングの数回から数百回分に相当する膜厚のエッチング層を形成しておくことができる。そのようなダミー基板によれば、同じダミー基板を繰り返し用いて、複数回にわたるエッチング処理においてエッチング量を測定することが可能である。前回のエッチング終了時、あるいはそのエッチング処理の開始前の膜厚を基準とすることによって、そのエッチング処理における膜厚を測定することができるからである。したがって、ダミー基板の取り替えの回数を削減することが可能になる。
【００６８】
上記実施形態においては、エッチング処理から洗浄処理への移行を、同一の多機能処理槽５６２においてエッチング処理液を純水に置換することによって行う場合について説明した。しかしながら、このエッチング処理から洗浄処理への移行は、他の方法によっても実現できる。たとえば、エッチング処理および洗浄工程を、それぞれ薬液槽ＣＢおよび洗浄槽ＷＢという個別の異なる処理槽で行い、所定の搬送手段によって処理槽間を搬送することも可能である。この場合、薬液槽ＣＢにおいてエッチング処理を行った後、洗浄槽ＷＢにおいて洗浄処理へと移行する際には、リフタヘッドＬＨ１によって、薬液槽ＣＢから洗浄槽ＷＢへと搬送される。
【００６９】
また、上記実施形態においては、測定端ＭＥを処理槽の片側の側壁面にのみ設けていたが、両側の側壁面に設けることもできる。この場合には両端の基板につき、ＳｉＯ２層などの膜がそれぞれ外側に向くように配列させておく。それによって、リフタ５６３の基板ガイド５６３ｃに複数配列されている基板の両端の２枚の基板について、処理中のエッチング層の膜厚を測定することができる。したがって、処理槽内での基板の配置位置に依存するエッチング処理の均一性をも測定することができる。よって、処理中基板に関してさらに高度な膜厚管理を行うことが可能になる。
【００７０】
上記実施形態においては、保持板５６３ｂが測定端ＭＥと基板Ｗとの間をＹ方向において遮断するため、膜厚測定が不可能な部分が基板Ｗ上に存在する。このような部分においても膜厚測定を行う必要がある場合には、保持板５６３ｂが測定端ＭＥと基板Ｗの当該部分とを遮断しないようにすればよい。図９に示す保持板５６３ｂは、そのために保持板５６３ｂの形状を工夫した例である。保持板５６３ｂは、半環状の形状を有しており、なるべく基板Ｗを遮断しないような形状になっている。
【００７１】
この発明はエッチング処理のみならず、膜厚の変化を伴う基板処理一般に適用可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の基板処理装置によれば、処理槽の透光性側壁部の外側に膜厚測定手段の測定端を複数設け、基板の表面に形成された膜の厚さを測定し、測定結果に基づいて膜厚変化を伴う処理を継続するか否かの判断に基づいて、膜厚変化を伴う処理の進行を制御しているので、最も制御したい対象である膜厚を複数の測定点において直接的に制御でき、処理液の濃度や温度等の間接的な制御量を制御する場合に比べて、効率よく膜厚を制御することができる。
【００７３】
また、請求項２に記載の基板処理装置によれば、処理槽の透光性側壁部の外側に沿って膜厚測定手段の測定端を移動可能に配置させ、この測定端を駆動手段によって移動させて基板の表面に形成された膜の厚さを測定し、測定結果に基づいて膜厚変化を伴う処理を継続するか否かの判断に基づいて、膜厚変化を伴う処理の進行を制御しているので、最も制御したい対象である膜厚を複数の測定点において直接的に制御でき、処理液の濃度や温度等の間接的な制御量を制御する場合に比べて、効率よく膜厚を制御することができる。
【００７４】
さらに、請求項３に記載の基板処理装置によれば、第１駆動手段が測定端を透光性側壁部の外側面に沿って上下方向に移動させ、第２駆動手段が測定端を透光性側壁部の外側面に沿って水平方向に移動させるので、測定端の移動を簡易に精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の基板処理装置の構成を示す斜視図である。
【図２】多機能処理部５６の横断面図である。
【図３】多機能処理部５６の縦断面図である。
【図４】多機能処理部５６の制御系の概略構成を示す概念図である。
【図５】多機能処理部５６の周辺構造を示す模式図である。
【図６】第２実施形態の基板処理装置の多機能処理部５６の横断面図である。
【図７】多機能処理部５６の縦断面図である。
【図８】多機能処理部５６の制御系の概略構成を示す概念図である。
【図９】リフタ５６３の変形例を示す図である。
【符号の説明】
Ｗ  基板
３  基板取出部
５  基板処理部
７  基板収納部
８  カセット搬出部
９  基板搬送機構
５２  薬液処理部
５４  水洗処理部
５６  多機能処理部
５６０  ケーシング
５６１  シャッタ
５６２  多機能処理槽
５６３  リフタ
５６３ａ  リフタヘッド
５６３ｂ  保持板
５６３ｃ  基板ガイド
５６４  リフタ駆動部
ＴＭ  膜厚測定器
ＭＥ  測定端
ＴＣ  スルー継手
ＯＰＬ  光ファイバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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