(57)【要約】  石英プレート５０を加熱するヒータ８０と、石英プレート５０の温度を検出する熱電対６０と、熱電対６０から出力される温度情報値に基づいて石英プレート５０の温度を目標温度値Ｔｘとするようにヒータ８０を制御するヒータ制御部１００において、熱電対６０は石英プレート５０に４つ設けられ、４つの熱電対６０から温度情報値が入力され、入力された温度情報値群のうち、最小値の温度情報値を除いた残りの温度情報値を用いて代表温度値Ｔを求める前処理ユニット１１０と、代表温度値Ｔが目標温度値Ｔｘとなるようにヒータ８０を制御するフィードバック制御部１０４とを有する。
2017057726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体を加熱するヒータと、前記被加熱体の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器から出力される温度情報値に基づいて前記被加熱体の温度を目標温度値とするように前記ヒータを制御するヒータ制御装置において、
前記温度検出器は前記被加熱体に複数設けられ、
前記複数の温度検出器から温度情報値が入力され、入力された温度情報値群のうち、最小値または最大値の一方または両方から少なくとも1個の温度情報値を除いた残りの温度情報値を用いて代表温度値を求める前処理部と、
前記代表温度値が前記目標温度値となるように前記ヒータを制御するフィードバック制御部とを有することを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
前記被加熱体は複数の領域に分割されるとともに、前記領域ごとに、前記ヒータと、複数の温度検出器を有し、前記前処理部は、前記領域ごとの各温度検出器から入力される温度情報値を用いて、領域ごとに前記代表温度値を求めることを特徴とする請求項１記載のヒータ制御装置。
【請求項３】
前記前処理部は、前記温度情報値の平均値を代表温度値として求めることを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ制御装置。
【請求項４】
前記前処理部は、前記温度情報値の中央値を代表温度値として求めることを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ制御装置。
【請求項５】
前記前処理部は、前記温度情報値の最頻値を代表温度値として求めることを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ制御装置。
【請求項６】
被加熱体の温度を検出する温度検出器から出力される温度情報値に基づいて前記被加熱体の温度を目標温度値とするようにヒータを制御するヒータ制御方法において、
温度検出器を前記被加熱体に複数設け、
前記複数の温度検出器による温度情報値群のうち、最小値または最大値の一方または両方から少なくとも1個の温度情報値を除いた残りの温度情報値を用いて代表温度値を求め、
前記代表温度値が前記目標温度値となるように前記ヒータを制御することを特徴とするヒータ制御方法。
【請求項７】
基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の上方に前記基板と対向させて配置された被加熱体としてのプレートと、
このプレートを加熱するヒータと、
このプレートに設けられた複数の温度検出器と、
前記請求項１に記載のヒータ制御装置と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
基板保持部に保持された基板の上方に前記基板と対向させて配置された被加熱体としてのプレートと、このプレートを加熱するヒータと、前記プレートに設けられた複数の温度検出器を有し、前記ヒータを前記請求項６に記載のヒータ制御方法により制御することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を高温プレートや炉等で加熱し、溶剤や薬液を加えることで半導体基板を処理（エッチング処理等）する各種の基板処理装置が知られている（例えば、日本国特許公開公報：特開平９−１３４８７２号公報）。【０００３】
この種の基板処理装置において、高温プレートや炉等の対象物を加熱するためのヒータの制御は、ＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）が一般的である。図７は、ヒータを用いて高温プレートを加熱する例で、ヒータ１０１の熱が伝熱体１０１ａを伝わって高温プレート１０２を加熱する。高温プレート１０２には、その温度値Ｔｐを検出するために温度検出器１０３を設ける。この温度検出器１０３で検出された温度値Ｔｐをフィードバック制御部１０４の比較器１０４ａに入力し、外部から入力される高温プレート１０２の目標温度値Ｔｘとの差分ΔＴを算出する。そして、この差分ΔＴに対してフィードバック制御部１０４のＰＩＤ制御部１０４ｂによりＰＩＤ制御（比例・積分・微分）の演算を行い、その演算結果を基にＡＭＰ（amplifier）１０５からヒータ１０１に出力される電力を調整する。これにより、高温プレート１０２が目標温度値Ｔｘを維持するようにヒータ１０１が制御される。
【発明の概要】
【０００４】
上述したヒータの制御方法においては、次のような問題があった。すなわち、ヒータの制御により高温プレートや炉などの対象物を目標温度値に設定する場合、対象物に加わる外乱が一定（自然放熱等）の場合には適正な制御を行なえるが、外乱が局所的な場合には適正な制御が困難となる。例えば、高温プレートに局所的に薬液等の液滴が付着する場合がある。このとき、温度検出器が配置された場所に対し、高温プレートにおける液滴が付着した箇所が離れていれば、温度検出器は液滴の影響を受けずに適正な温度値を出力する。従って、この温度検出器の出力に基づいて、ヒータの適正な制御が行われる。しかし、偶発的に温度検出器が配置された場所の付近に液滴が付着すると、温度検出器が大きな温度低下または温度上昇を検出する。この場合、高温プレートの実際の温度値は目標温度値と比較して、さほど隔離していないにもかかわらず、温度検出器により検出された温度値に基づくＰＩＤ制御により、検出された温度値を目標温度値に戻そうと過剰に反応することとなる。結果的に、オーバーシュート（overshoot）等によりヒータの適正な制御が行えないことがある。液滴のように局所的に温度値を変化させる要因が、温度検出器の配置場所の近くに付着するかどうかは偶然であるため、不確定な挙動をとることになる。
【０００５】
上記のようなケースでは、温度検出器が異常であるとは言えない。温度検出器は、その設置された場所の温度を正確に測定している。重要なのは、温度制御される高温プレートなどの対象物に対して、液滴の付着箇所が一定でない（つまり外乱が局所的である）とき、それが起因して、温度検出器によって検出される温度値が大きく変動する。そのため、ヒータを制御しても対象物を目標温度値に設定することができないということである。
【０００６】
本発明の実施形態は、局所的に外乱が発生する場合であっても、適正なヒータ制御を行うことができるヒータ制御装置、ヒータ制御方法、基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係るヒータ制御装置は、被加熱体を加熱するヒータと、前記被加熱体の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器から出力される温度情報値に基づいて前記被加熱体の温度を目標温度値とするように前記ヒータを制御するヒータ制御装置において、前記温度検出器は前記被加熱体に複数設けられ、前記複数の温度検出器から温度情報値が入力され、入力された温度情報値群のうち、最小値または最大値の一方または両方から少なくとも1個の温度情報値を除いた残りの温度情報値を用いて代表温度値を求める前処理部と、前記代表温度値が前記目標温度値となるように前記ヒータを制御するフィードバック制御部とを有する。【０００８】
本発明の実施形態に係るヒータ制御方法は、被加熱体の温度を検出する温度検出器から出力される温度情報値に基づいて前記被加熱体の温度を目標温度値とするようにヒータを制御するヒータ制御方法において、温度検出器を前記被加熱体に複数設け、前記複数の温度検出器による温度情報値群のうち、最小値または最大値の一方または両方から少なくとも1個の温度情報値を除いた残りの温度情報値を用いて代表温度値を求め、前記代表温度値が前記目標温度値となるように前記ヒータを制御する。【０００９】
本発明の実施形態に係る基板処理装置は、基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の上方に前記基板と対向させて配置された被加熱体としてのプレートと、このプレートを加熱するヒータと、このプレートに設けられた複数の温度検出器と、前述のヒータ制御装置とを有する。【００１０】
本発明の実施形態に係る基板処理方法は、基板保持部に保持された基板の上方に前記基板と対向させて配置された被加熱体としてのプレートと、このプレートを加熱するヒータと、前記プレートに設けられた複数の温度検出器を有し、前記ヒータを前述のヒータ制御方法により制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置であって、特にヒータ制御部を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置であって、特に処理部を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示す処理部における処理過程を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図２に示す処理部における処理過程を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、図２に示す処理部における処理過程を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置であって、特にヒータ制御部を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、ヒータ制御部が組み込まれた基板処理装置の一例を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態について説明する。【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０であって、特にヒータ制御部１００を模式的に示す説明図、図２は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０にであって、特に処理部２０を模式的に示す断面図である。本実施形態における基板処理装置１０は、ヒータによって加熱したリン酸水溶液等の薬液や純水（以下まとめて処理液Ｓという。）を用いて半導体基板Ｗの表面処理を行う装置を例示して説明する。【００１４】
基板処理装置１０は、処理部２０と、ヒータ制御部１００とを備えている。ヒータ制御部１００は、ヒータ制御装置を構成し、その詳細は後述するが、処理部２０に組み込まれたヒータ８０を制御する。【００１５】
処理部２０は、基板保持部３０と、この基板保持部３０を鉛直方向の軸Ｃ周りに回転させるスピンテーブル４０と、基板保持部３０の上方に配置され、被加熱体である有底筒状に形成された石英プレート５０と、石英プレート５０の底部に設けられた４つの熱電対（温度検出器）６０と、各熱電対６０の上に配置された伝熱シート７０と、この伝熱シート７０の上方に設けられたヒータ８０とを備えている。なお、図２において、熱電対６０は実線で示してある。石英プレート５０における半導体基板Ｗとの対向面は、水平面とされる。また処理される半導体基板Ｗが円形の場合、石英プレート５０における半導体基板Ｗと対向する面も円形とされ、その半径は、半導体基板Ｗの半径と同じか、それ以上とされる。４つの熱電対６０は、図１に示すように、スピンテーブル４０の回転中心Ｃを中心とする同一円周上に、例えば９０度間隔で配置される。各熱電対６０からは、設置場所の温度値（℃）に相当する、例えば電圧値（以下、「温度情報値」ともいう。）が、ヒータ制御部１００の前処理ユニット１１０（前処理部）に入力される。なお、この前処理ユニット１１０では、熱電対６０から入力された温度情報値を温度値（℃）に換算する機能を有する。この換算は、数式を用いたり、換算表によるものなど、周知技術を用いることで実行される。また、本明細書においては、上記のようにして求められた温度値を、温度情報値に対応する温度値ともいう。伝熱シート７０は、例えばグラファイトのように、熱伝導率の高い材料を使用したシートとすることができる。また、シート状の物に代えて、熱伝導率の高い金属材料からなる金属板とすることもできる。石英プレート５０、熱電対６０、伝熱シート７０、ヒータ８０は、加熱部８５を構成する。【００１６】
なお、本実施形態において、石英プレート５０の「表面」とは、半導体基板Ｗと対向する面（図１においては「下面」）、石英プレート５０の「底部」、「底面」とは、石英プレート５０の表面に対向する面（図１においては「上面」）を指す。【００１７】
処理部２０は、処理液Ｓを受けるカップ体２１、このカップ体２１の底部に設けられた処理液Ｓを排出する排出口２２、排出口の下方に設けられた排出弁２３を備えている。【００１８】
図２において、９０は薬液を供給する薬液供給部、９１は開閉弁、９２は供給管、９５は純水を供給する純水供給部、９６は開閉弁を示している。また、４１はスピンテーブル４０の回転機構、９９は石英プレート５０を上下動させる昇降機構を示している。【００１９】
図２において、制御部２００は、基板処理装置１０を制御する制御部である。制御部２００は、処理部２０に設けられた要素の動作を制御する。具体的には薬液供給部９０、純水供給部９５、回転機構４１、昇降機構９９、ヒータ制御部１００、開閉弁９１、９６などの動作を制御する。なお、制御部２００がヒータ制御部１００を兼ねるようにしても良い。【００２０】
図１に戻り、ヒータ制御部１００は、前処理ユニット１１０と、フィードバック制御ユニット１２０（フィードバック制御部）と、サイリスタユニット（電力調整器）１３０とを含む。【００２１】
前処理ユニット１１０は、各熱電対６０からの複数の温度情報値Ｔ１〜Ｔ４に基づき、代表温度値Ｔを求める。例えば４つの温度情報値Ｔ１〜Ｔ４を昇順に並べて、最も低い温度情報値（つまり温度値に換算すると最も低い温度値に対応する温度情報値）を除いた３つの温度情報値の中央値（この場合は、上から２番目の値）を温度値に換算し、換算した値を代表温度値Ｔとして決定する。【００２２】
フィードバック制御ユニット１２０は、前処理ユニット１１０で求められた代表温度値Ｔと、石英プレート５０に関して外部から入力される目標温度値Ｔｘ（例えば２００℃）との差分ΔＴに基づいて、ヒータ８０の温度制御を行う。【００２３】
サイリスタユニット１３０は、フィードバック制御ユニット１２０からの出力に基づいてヒータ８０への供給電力を調整する。【００２４】
このように構成されたヒータ制御部１００は、次のようにしてヒータ８０の温度を制御する。【００２５】
先ず、ヒータ制御部１００に外部から石英プレート５０の目標温度値Ｔｘを入力する。フィードバック制御ユニット１２０では、ＰＩＤ制御が行われ、サイリスタユニット１３０の電力量が制御されて、ヒータ８０が加熱される。ヒータ８０が昇温することで、熱が伝熱シート７０を伝って石英プレート５０に伝わり、石英プレート５０の温度値が徐々に上がって行く。このとき、４つの熱電対６０から温度情報値Ｔ１〜Ｔ４が前処理ユニット１１０に入力される。前処理ユニット１１０内では、４つの温度情報値Ｔ１〜Ｔ４を昇順に並べて、最も低い温度情報値を除いた３つの温度情報値の中央値（この場合は、上から２番目の値）を温度値に換算し、代表温度値Ｔとして求める。この代表温度値Ｔは、フィードバック制御ユニット１２０に入力される。フィードバック制御ユニット１２０では、前処理ユニット１１０から入力された代表温度値Ｔが目標温度値Ｔｘと比較され、石英プレート５０の温度値（正確には、各熱電対６０からの温度情報値を用いて決定された代表温度値Ｔ）が目標温度値Ｔｘとなるようにヒータ８０のフィードバック制御が行われる。なお、前処理ユニット１１０は、各熱電対６０から逐次入力される温度情報値を定期的に抽出し、抽出の都度、上記した代表温度値Ｔを求めて更新することになる。そして、ヒータ制御部１００は、常に更新された代表温度値Ｔに基づいてヒータ８０の温度制御を行なう。【００２６】
次に、基板処理装置１０を用いた基板処理（薬液処理）の全体動作について説明する。なお、説明する動作制御は、制御部２００により行われる。また、薬液は、例えば、リン酸水溶液、硫酸あるいはこれらの混合液とすることができる。【００２７】
まず処理部２０では、半導体基板Ｗを基板保持部３０上に載置し、チャックする。次に、スピンテーブル４０を駆動し、半導体基板Ｗを回転させる。【００２８】
次に、昇降機構９９により石英プレート５０を下降させて、石英プレート５０の表面（半導体基板Ｗに対向する面）を半導体基板Ｗの上面に近付け、両者間に小さいギャップが形成される位置（下降位置）に位置付けると共に、開閉弁９１を開き、供給管９２を介して薬液供給部９０から、たとえば約１６０℃に加熱された薬液（処理液Ｓ）を半導体基板Ｗ上に供給する（図３の状態）。薬液は、半導体基板Ｗの上面と石英プレート５０の表面との間に入り、半導体基板Ｗの上面に薬液の液膜が保持された状態で薬液の化学反応により半導体基板Ｗ上面のエッチングや膜剥離などの薬液処理が所定時間行われる。この処理中、半導体基板Ｗ上の薬液は、石英プレート５０によって加熱される。なお、上述した「小さいギャップ」とは、石英プレート５０の表面と、半導体基板Ｗの上面に保持された薬液（処理液Ｓ）の液膜の少なくとも一部が接触する間隔を有する状態をいう。【００２９】
エッチングや膜剥離などの処理中は、石英プレート５０の表面と半導体基板Ｗの上面とのギャップは小さい状態に維持され、このギャップに対して薬液を連続的に供給する。薬液処理が終わったら、開閉弁９１を閉めて薬液の供給を止める。次に開閉弁９６を開き、純水供給部９５から純水を供給して、石英プレート５０の表面及び半導体基板Ｗの上面を洗浄する。この時も石英プレート５０の表面と半導体基板Ｗの上面とのギャップは小さい状態に維持されており、半導体基板Ｗの上面に純水（処理液Ｓ）の液膜が保持された状態で、石英プレート５０の表面、および半導体基板Ｗの上面を洗浄する洗浄処理が所定時間行われる。洗浄処理が終了すると、昇降機構９９により石英プレート５０を半導体基板Ｗ上面から大きく遠ざけた位置まで上昇させ、予め設定した待機位置に位置付ける。このとき、石英プレート５０の表面と半導体基板Ｗの上面との間には、大きいギャップが形成される。そして、開閉弁９６を閉めて純水の供給を止める。なお、上述した「大きいギャップ」とは、石英プレート５０の表面が、半導体基板Ｗの上面に保持された純水（処理液Ｓ）の液膜とは離隔した間隔を有する状態をいう。【００３０】
純水での洗浄処理後、必要であればスピンテーブル４０を高速回転させ、半導体基板Ｗ上に残存した処理液Ｓを振り切って除去する。そして、半導体基板Ｗが基板保持部３０から搬出される。その後、次の半導体基板Ｗが基板保持部３０に搬入され、処理が繰り返される。【００３１】
次に、石英プレート５０が、下降位置と待機位置とにそれぞれ位置付けられている時の、ヒータ制御部１００によるヒータ８０の制御について説明する。【００３２】
まず、石英プレート５０が下降位置に位置付けられるとき、石英プレート５０の表面と半導体基板Ｗとの間には小さいギャップが形成される。このギャップには、処理液Ｓが供給され、エッチングや膜剥離、あるいは洗浄などの処理が行われる。このとき、石英プレート５０の表面おいては、半導体基板Ｗの上面に保持された処理液Ｓの少なくとも一部が接触して処理液Ｓが付着する箇所と、付着していた処理液Ｓが無くなり空気に触れる箇所とが、石英プレート５０の表面の全面にわたりランダムに変化するという状態が維持される。【００３３】
そこで処理液Ｓが薬液だとすると、先に述べたように、薬液の温度値（例えば１６０℃）は石英プレート５０の温度値（例えば２００℃）より低いが、上記に述べたような状況下においては、薬液が石英プレート５０の表面の全面にわたりランダムに接触するため、石英プレート５０の全体がほぼ一様に冷やされる。このため、４つの熱電対６０の温度情報値から得られる各温度値（前述したように、例えば温度情報値を換算して得られる温度値）は、いずれもほぼ一様に低下する。
前述のように、前処理ユニット１１０では、ほぼ同一の値を示す４つの温度情報値の中で最も低い温度情報値を除いた上で、上位３つの温度情報値の中央値である上から２番目の値から得られる温度値を代表温度値Ｔとして、求める。この場合、４つの熱電対６０から出力される各温度情報値の中に、異常値となるものが含まれている可能性は低いから、前処理ユニット１１０で得られた代表温度値Ｔは、石英プレート５０の温度値を適正に示すものとなる。そして、この代表温度値Ｔが、石英プレート５０の目標温度値Ｔｘになるように、ヒータ制御部１００にて、ヒータ８０のフィードバック制御が適正に行われる。【００３４】
エッチングや膜剥離処理後には、上述したように、純水を用いて、半導体基板Ｗと石英プレート５０の洗浄を行う。この場合、純水の供給温度は、先の薬液の供給温度（約１６０度）より低い（約２０℃）が、薬液による処理時と同じようにして、ヒータ８０のフィードバック制御が行われる。なお、石英プレート５０と半導体基板Ｗとのギャップが小さい時には、上記した薬液の供給の時と同じ理由で、石英プレート５０の表面の全面でほぼ一様に温度値が下がる。このため、薬液処理の時と同様に、ヒータ８０のフィードバック制御は適正に行なわれる。【００３５】
なお、前述したように、石英プレート５０が下降位置にある時、４つの温度情報値にほぼ差がない確率が高いことを考慮すると、石英プレート５０が下降位置にある時に限っては、最も低い温度情報値を除かず、全ての温度情報値を用いて代表温度値Ｔを求めるようにしても良い。【００３６】
次に、石英プレート５０が、待機位置に位置付けられている時について説明する。このとき、石英プレート５０の表面と半導体基板Ｗの上面との間には、大きいギャップが形成される。（図４の状態）。【００３７】
本実施形態においては、石英プレート５０が待機位置に位置付けられている時も、熱電対６０からの温度情報値から得られた代表温度値Ｔが、目標温度値Ｔｘに保たれるように制御される。これは、次の半導体基板Ｗの処理開始時に備えるためである。また、純水による石英プレート５０の洗浄時においても、ヒータ制御部１００にて、ヒータ８０のフィードバック制御が行われることは既述したとおりであるが、ここでは説明上、純水を用いた石英プレート５０の洗浄時間が経過した時点では、代表温度値Ｔが、例えば１５０度（目標温度値Ｔｘ２００℃以下）までしか到達していないと仮定する。【００３８】
石英プレート５０が上昇して待機位置に位置付けられたとき、石英プレート５０の表面に、洗浄時の純水が液滴Ｓｅとして付着し偏在して残ってしまうことがある。残った液滴Ｓｅは、石英プレート５０の表面上で徐々に蒸発して無くなって行く。液滴Ｓｅが蒸発して行く過程では、石英プレート５０から熱を奪う。このため、石英プレート５０の表面において、熱電対６０の配置場所に対向した位置、または配置場所の近辺に対向した位置に偶発的に液滴Ｓｅが残っている間は、その熱電対６０からの温度情報値は、対向する箇所に液滴Ｓｅが無い熱電対６０からの温度情報値と比較して、温度値に換算してかなり低くなる。目標温度値Ｔｘや石英プレート５０の熱容量などによっても変わるが、５０℃以上の差が生じることもあり得る。【００３９】
従来の温度制御では、フィードバック用の熱電対は１つであった。そのため、石英プレートの表面において、熱電対が設置してある場所に対向した位置に偶発的に液滴が残っている場合は、異常値ともいえるその熱電対からの温度情報値に基づいてヒータ制御部は、ヒータを制御していたから、ヒータを過大に加熱しようとしてオーバーシュートが発生する事があった。オーバーシュートは、場合によってはヒータ破損につながる。一方、熱電対に対向する位置に付着していた液滴が完全に蒸発した時点で、石英プレートが過熱状態となっていたりすると、ヒータ制御部による温度制御が間に合わず、石英プレートの温度が目標温度値に下がりきらないうちに次のプロセス処理をしてしまって不良を発生してしまうなどの課題があった。不良とは、例えば、次の半導体基板Ｗの処理が開始される時の石英プレートの温度が高過ぎることで、処理液を用いた基板処理の際に所望の処理レートよりも高い処理レートが得られてしまい、例えば、エッチング処理においては、所望厚さ以上のエッチン処理がなされてしまうといった、過大な処理を行ってしまうことや、処理開始時と所定時間経過した時とのレートが変動してしまう、などの安定的な処理を行えないことが考えられる。【００４０】
これに対して本実施形態では、石英プレート５０の底部に、例えば熱電対６０を４つ設置している。そして、石英プレート５０の表面において、偶発的に、４つのうち１つの熱電対（温度情報値Ｔ４を出力する熱電対とする。）の配置場所に対向する位置に液滴が付着していて、他の熱電対の設置場所に対向する位置には液滴が付着していない場合を考える。このとき、温度情報値Ｔ１〜Ｔ３はほぼ同じ値になるが、液滴が付着していた位置に対向する場所に配置された熱電対からの温度情報値Ｔ４は、最も低い。仮に（Ｔ１≧Ｔ２≧Ｔ３）＞Ｔ４とする。４つの熱電対６０の温度情報値Ｔ１〜Ｔ４は前処理ユニット１１０に入力され、４つの中で最も低い温度情報値Ｔ４を除いた上で、上位３つの温度情報値Ｔ１〜Ｔ３の中央値（＝Ｔ２）から得られる温度値を代表温度値Ｔとして求める。この代表温度値Ｔは、フィードバック制御ユニット１２０に入力される。フィードバック制御ユニット１２０では、この代表温度値Ｔが石英の目標温度値Ｔｘとなるようにヒータ８０のフィードバック制御が行われる。なお、代表温度値Ｔが逐次更新されることは既に述べたとおりである。【００４１】
このように構成された基板処理装置のヒータ制御部１００によれば、石英プレート５０の表面において、石英プレート５０の底部に配置された特定の熱電対６０に対向する位置、またはその近傍に薬液や純水が偶発的に付着することにより、局所的に大きな温度低下が生じても、その熱電対からの温度情報値は、代表温度値Ｔを求める段階で除外され、フィードバック制御に大きな影響を与えない。したがって、サイリスタユニット１３０の電力を過剰に大きくすることなく、オーバーシュートも回避して、適正なヒータ８０の制御、そして石英プレート５０の温度管理が実現できる。また、これを基板処理装置１０に用いれば、半導体基板Ｗに対する安定的な処理を実現できる。【００４２】
また、本実施形態は、熱電対から得られた温度情報値群の中の最も低い温度情報値を機械的に除外するものであって、温度情報値群の中で、どの温度情報値が異常であるかを１つ１つ認知して対処するものとは異なる。そのため、温度情報値の異常検出装置などを特別に設けないとしても、ヒータの温度制御を従来に比べて適正に行なうことができる。【００４３】
なお、上述した例では、複数の熱電対６０からの出力値である温度情報値群の中から、最も低い温度情報値を除いて残った温度情報値群の中央値から得られる温度値を代表温度値Ｔとした。しかしながら、複数の熱電対から得られる温度情報値群から、最も低い温度情報値を除いて残った温度情報値群から代表温度値Ｔを求めるにあたっては、中央値に代えて平均値など、その他の方法を用いてもよい。また、熱電対６０の数は４つに限らない。さらに、例えば、温度情報値群の中の最も低い温度情報値と次に低い温度情報値の２つを除外するというように、除外する温度情報値も１つとは限らない。さらに処理部２０で実施する処理の種類によっては、最も高い温度情報値（つまり、温度値に換算すると最も高い温度値に対応する温度情報値）を除外する場合や、最も低い温度情報値と最も高い温度情報値を除外すると良い場合もある。【００４４】
なお、最も高い温度情報値を除外する場合は、例えば以下の場合である。上述したように、半導体基板Ｗの表面のエッチングや膜剥離などの処理が行われた後、純水で石英プレート５０の表面を洗浄する。最終的には石英プレート５０の温度は上昇しているが、純水では洗浄しきれない物質が石英プレート５０の表面に残ることがある。このようなことを考慮して、図５に示すように、石英プレート５０の表面の洗浄を目的として、新たな薬液Ｋ（石英プレート５０の目標温度値Ｔｘも高い温度値に維持された薬液：例えば高濃度リン酸や高濃度硫酸）を噴射する薬液ノズル９７をスピンテーブル４０の周辺に配置し、待機位置に位置付けられた石英プレート５０の表面に向かって薬液Ｋを噴射する場合がある。【００４５】
この場合、薬液ノズル９７から、石英プレート５０の目標温度値Ｔｘよりも高い温度に維持された薬液Ｋを、断続的に石英プレート５０の表面に噴射して更なる洗浄を行う。この洗浄が終了した後の石英プレート５０の表面において、偶発的に、４つのうちの１つの熱電対（Ｔ４を出力する熱電対とする。）の配置場所に対向する位置に高温の薬液Ｋの液滴が付着していて、他の熱電対の設置場所に対向した位置に液滴Ｋが付着していない場合を考える。このとき、温度情報値Ｔ1〜Ｔ３はほぼ同じ値になるが、液滴Ｋが付着していた位置に対向する場所に配置された熱電対６０からの温度情報値Ｔ４は、最も高い。仮にＴ４＞（Ｔ１≧Ｔ２≧Ｔ３）とする。【００４６】
このような場合、本実施形態では、４つの熱電対６０からの各温度情報値を昇順に並べ、最も高い温度情報値を除いた３つの温度情報値の例えば中央値を求め、温度値に換算して代表温度値Ｔを求めることで、適正なヒータ８０の制御を行うことができる。【００４７】
また、例えば、常温の純水を用いた洗浄と、高温の薬液Ｓを用いた洗浄とを組み合わせた使い方の場合、最も高い温度情報値と最も低い温度情報値を除外して代表温度値Ｔを算出することで、適正な制御ができる。【００４８】
これらのことを考慮すると、ここで、熱電対の総数をＭ個として、検出された温度情報値が低いという理由で除外された温度情報値をＮ個（Ｎ≧０）、検出された温度情報値が高いという理由で除外された温度情報値をＰ個（Ｐ≧０）、ただし、Ｎ＋Ｐ≧１、Ｍ−（Ｎ＋Ｐ）≧１とすると、代表温度値Ｔを求めるのに用いられる温度情報値の個数Ｑは、Ｑ＝Ｍ−（Ｎ＋Ｐ）となる。換言すると、複数の熱電対から得られた温度情報値群の中で、最小値または最大値の一方または両方から少なくとも１つの温度情報値を除外し、残った温度情報値から代表温度値を求めることになる。そしてこの個数Ｑを用いて代表温度値Ｔを求めるには、上述した中央値の他に、以下の方法も適用できる。【００４９】
例えば最頻値、すなわち、複数（Ｑ個）の温度情報値の頻度分布におけるピーク値を代表温度値Ｔとしても良い。また、複数（Ｑ個）の温度情報値の平均値を代表温度値Ｔとしてもよい。【００５０】
なお、「Ｎ個」、「Ｐ個」は、検出する温度に限らず予め設定された個数としても良い。この個数の設定は、例えば、実験やシミュレーションによって予め得られた、外乱となる液滴が熱電対に付着する確率に基づいて設定される。【００５１】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置１０Ａであって、特にヒータ制御部１００Ａを模式的に示す説明図である。なお、図６において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。このヒータ制御部１００Ａが組み込まれた基板処理装置１０Ａは、加熱したリン酸水溶液等の薬液や純水（処理液Ｓ）を用いて半導体基板Ｗの表面処理を行う装置を例示して説明する。【００５２】
基板処理装置１０Ａは、処理部２０Ａと、ヒータ制御部１００Ａ（ヒータ制御装置）とを備えている。ヒータ制御部１００Ａは、ヒータ制御装置を構成し、その詳細は後述するが、処理部２０Ａに組み込まれたヒータ８０Ａを制御する。処理部２０Ａには、上述した処理部２０が有していたヒータ８０と熱電対６０の代わりに、ヒータ８０Ａと熱電対６０Ａ（温度検出器）が設けられている。石英プレート５０は、スピンテーブル４０の回転中心を中心とする同心円状の複数の領域に分割され、各領域にヒータ８０Ａ（８１，８２，８３）が個別に設けられる。また、各領域において、熱電対６０Ａ（６１、６２、６３）が、図６では３つずつ、１２０度間隔で設けられる。【００５３】
ヒータ制御部１００Ａは、石英プレート５０の各領域に対応して設けられた前処理ユニット１１１，１１２，１１３、フィードバック制御ユニット１２１，１２２，１２３、およびサイリスタユニット（電力調整器）１３１，１３２，１３３を含む。【００５４】
前処理ユニット１１１，１１２，１１３は、前述の前処理ユニット１１０に相当し、それぞれ対応する領域の各熱電対６０Ａからの複数の温度情報値に基づき、当該領域に対する代表温度値Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３を求める。例えば前処理ユニット１１１は、３つの熱電対６１からそれぞれ出力される温度情報値ｔ１１〜ｔ１３を昇順に並べて、最も低い温度情報値を除いた２つの温度情報値の中央値（２つのデータの中央値は２つの平均値となる）を温度値に換算し、換算した値を代表温度値Ｔx１として求める。同様に、前処理ユニット１１２は、３つの熱電対６２から出力される温度情報値ｔ２１〜ｔ２３を用いて代表温度Ｔx２を求める。同様に、前処理ユニット１１３は、３つの熱電対６３から出力される温度情報値ｔ３１〜ｔ３３を用いて代表温度Ｔx３を求める。【００５５】
フィードバック制御ユニット１２１，１２２，１２３は、前述のフィードバック制御ユニット１２０に相当し、それぞれ対応する前処理ユニット１１１，１１２，１１３で求められた代表温度値Ｔx１，Ｔx２，Ｔx３と、外部から入力される目標温度値Ｔｘａ，Ｔｘｂ，Ｔｘｃとの差分ΔＴａ，ΔＴｂ，ΔＴｃに基づいて、ヒータ８１，８２，８３のフィードバック制御を行う。【００５６】
サイリスタユニット１３１，１３２，１３３は、前述のサイリスタユニット１３０に相当し、それぞれ対応するフィードバック制御ユニット１２１，１２２，１２３からの出力に基づいて対応するヒータ８１，８２，８３への供給電力を調整する。【００５７】
このように構成された基板処理装置１０Ａでは、次のようにしてヒータ８１，８２，８３の温度を制御する。なお、基板処理装置１０Ａ全体の制御は、図示を省略した制御部で行なわれる。また、制御部がヒータ制御部１００Ａを兼ねるようにしても良い点は、第１の実施形態と同様である。【００５８】
先ず、ヒータ制御部１００Ａに外部から石英プレート５０の目標温度値Ｔｘａ，Ｔｘｂ，Ｔｘｃを入力する。フィードバック制御ユニット１２１〜１２３では、ＰＩＤ制御が行われ、サイリスタユニット１３１〜１３３の電力量が制御されて、ヒータ８１〜８３が加熱される。ヒータ８１〜８３が昇温することで、熱が伝熱シート７０を伝って石英プレート５０に伝わり、石英プレート５０の温度値が徐々に上がって行く。このとき、３つの熱電対６１から温度情報値が前処理ユニット１１１に入力される。次に、前処理ユニット１１１内では、３つの温度情報値の中で最も低い温度情報値を除いて、残り２つの温度情報値から例えば中央値（２つのデータの中央値は２つの平均値となる）を温度値に換算し、換算した温度値を代表温度値Ｔｘ１として求める。求めた代表温度値Ｔｘ１は、フィードバック制御ユニット１２１に入力される。フィードバック制御ユニット１２１では、前処理ユニット１１１から入力された代表温度値Ｔｘ１と目標温度値Ｔｘａとが比較され、その差分ΔＴａに基づいてヒータ８１のフィードバック制御が行われる。同様にして、代表温度値Ｔｘ２と目標温度値Ｔｘｂとの差分ΔＴｂ、代表温度値Ｔｘ３と目標温度値Ｔｘｃとの差分ΔＴｃに基づいて、ヒータ８２、８３のフィードバック制御が行われる。【００５９】
半導体基板Ｗの処理については前述と同様に行われる。また温度検出及び温度制御の詳細は、領域毎に前述したヒータ制御部１００と同様に行われる。したがって、石英プレート５０の表面において、薬液や純水が偶発的に一部の熱電対６１〜６３の配置場所に対向した位置またはその近傍に付着した場合であっても、液の付着によって大きな温度低下が生じた、熱電対６１〜６３からの温度情報値の影響は排除されるため、適正なヒータ８０Ａの制御、そして石英プレート５０の温度管理が実現できる。特に、領域に応じた温度分布管理も可能となる。そして、これを基板処理装置１０Ａに用いれば、半導体基板Ｗに対する安定的な処理を実現できる。【００６０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。ヒータの数や温度検出器の数は上述した例に限られない。また、代表温度値を求めるロジックは、他の原理、例えば、重み付けをして代表温度値を定めてもよい。【００６１】
また、上記の実施形態では、熱電対を石英プレートにおける底面、つまり処理液Ｓが接触する表面との対向面に設けた。しかしながら、熱電対を石英プレートの表面側に設けても良い。この場合、処理液によって熱電対が損傷を受けないように保護カバー内に設置すようにすると好ましい。【００６２】
また、前処理ユニットは、温度値（℃）に換算した温度情報値を代表温度値としてフィードバック制御ユニットに出力したが、出力データは、ヒータ制御部でコントロールされる情報の単位に基づくため、必ずしも温度値に換算して出力しなくても、例えば、電圧値のままであっても良い。【００６３】
また、温度情報値から代表温度値を決定するにあたり、温度情報値を昇順に並べてから最も低い温度情報値を除くステップで説明したが、降順に並べても良い。もっとも、並べ替えなしで実施しても良いことは当然である。【００６４】
また、最も低い温度情報値、または最も高い温度情報値を1つだけ除外した例を説明したが、２つ以上でもよい。この除外する数は、温度検出器の総数や、偶発的な外乱の発生度合いなどを考慮して決定される。この点に関しては、前述したとおりである。【００６５】
また、温度検出器として熱電対によるものを例にしたが、それ以外の、例えば抵抗体、サーミスタなど、温度の検出できるものであれば良い。【００６６】
また、１つのヒータに対して複数の温度検出器を設ける例を説明したが、複数の温度検出器からの温度情報値から得た代表温度値を用いて、複数個のヒータを制御するようにしても良い。【００６７】
また、基板処理装置で処理を行う基板として半導体基板Ｗを例示したが、これに限られるものではなく、液晶基板や、フォトマスクなどのガラス基板に適用することもできる。【００６８】
この他、被加熱体は石英プレート５０に限られないなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
局所的に外乱が発生する場合であっても、適正なヒータ制御を行うことができるヒータ制御装置、ヒータ制御方法、基板処理装置及び基板処理方法が得られる。
【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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【国際調査報告】
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