(57)【要約】【課題】処理槽内の処理液の温度をより精確に制御する。【解決手段】基板液処理装置は、処理液を貯留するとともに貯留した処理液に基板を浸漬することにより基板の処理が行われる処理槽（３４）と、処理槽に接続された循環ライン（５０）と、循環ラインに設けられ、処理槽から出て循環ラインを通って処理槽に戻る前記処理液の流れを形成するポンプ（５１）と、循環ラインに設けられ、処理液を加熱するヒータ（５２）とを備える。処理槽及び循環ラインを含む循環系内の互いに異なる位置に設けられた少なくとも２つの温度センサ（８１，８２，８３）が設けられる。コントローラ（９０，１００）は、これら少なくとも２つの温度センサの検出温度に基づいて、ヒータの発熱量を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液を貯留するとともに貯留した前記処理液に基板を浸漬することにより前記基板の処理が行われる処理槽と、
前記処理槽に接続された循環ラインと、
前記循環ラインに設けられ、前記処理槽から出て前記循環ラインを通って前記処理槽に戻る前記処理液の流れを形成するポンプと、
前記循環ラインに設けられ、前記処理液を加熱するヒータと、
前記処理槽及び前記循環ラインを含む循環系内の互いに異なる位置に設けられた少なくとも２つの温度センサと、
前記少なくとも２つの温度センサの検出温度に基づいて、前記ヒータの発熱量を制御するコントローラと
を備えた基板液処理装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つの温度センサは、循環ライン内に設けられた第１温度センサ及び第２温度センサを有し、前記第１温度センサは、前記処理液の流れ方向でみて、前記ヒータより下流側であって前記処理槽よりも上流側の第１位置に設けられ、前記第２温度センサは、前記処理液の流れ方向でみて、前記処理槽より下流側であって前記ヒータよりも上流側の第２位置に設けられている、請求項１記載の基板液処理装置。
【請求項３】
前記第１温度センサは、前記ヒータの出口の近傍に設けられ、前記第２温度センサは、前記処理槽の出口の近傍に設けられている、請求項２記載の基板液処理装置。
【請求項４】
前記処理槽は、前記処理液を貯留するとともに貯留した前記処理液に基板を浸漬することにより前記基板の処理が行われる内槽と、前記内槽からオーバーフローする前記処理液をうける外槽とを有し、前記第１温度センサは、前記ヒータの出口の近傍に設けられ、前記第２温度センサは、前記外槽の出口の近傍に設けられている、請求項２記載の基板液処理装置。
【請求項５】
前記コントローラは、
設定温度に対する前記第１温度センサの検出温度の偏差に基づいて、前記第１温度センサの検出温度が前記設定温度に維持されるように前記ヒータの出力をフィードバック制御するフィードバック制御部と、
基準温度に対する前記第２温度センサの検出温度の偏差に基づいて、前記設定温度を補正する補正部と
を有している、請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
【請求項６】
前記補正部は、前記第２温度センサの検出温度から前記基準温度を減じることにより得られた値が正の値をとるときにのみ、前記設定温度を補正する、請求項５記載の基板液処理装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記第２温度センサの検出温度から前記基準温度を減じることにより得られた値を前記設定温度に加える、請求項６記載の基板液処理装置。
【請求項８】
前記少なくとも２つの温度センサは、前記処理槽内に設けられている、請求項１記載の基板液処理装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記少なくとも２つの温度センサの検出温度に基づいて求められた前記処理槽内の温度を代表する代表温度に基づいて、前記代表温度が設定値となるように前記ヒータの発熱量をフィードバック制御するように構成されている、請求項８記載の基板液処理装置。
【請求項１０】
前記代表温度は、前記少なくとも２つの温度センサの検出温度の平均値である、請求項９記載の基板液処理装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの温度センサは偶数個あり、これら偶数個の温度センサは前記処理槽内に左右対称な位置に設けられている、請求項８から１０のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
【請求項１２】
前記外槽内にある処理液の液位を検出する液位計と、
前記循環系内にある処理液を排出するための処理液排出部と、
前記液位計の検出結果に基づいて処理液排出部を制御することにより、前記外槽内にある処理液の液位を制御する液位制御部と
をさらに備え、
前記液位制御部は、前記液位計により検出された液位が予め定められた設定液位よりも高い場合に、前記処理液排出部により前記循環系から処理液を排出させ、かつ、前記補正部が前記基準温度に対する前記第２温度センサの検出温度の偏差に基づいて前記設定温度を補正するときに、前記設定液位が高くなるよう前記設定液位を変更する、請求項５から７のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記少なくとも２つの温度センサの検出値に基づいて、前記少なくとも２つの温度センサのうちの１つの温度センサに異常が生じている可能性があることを判定する機能を有する、請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を処理槽に貯留された処理液に浸漬することにより当該基板に液処理を施す基板液処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造において、半導体ウエハ等の基板の表面に形成された窒化ケイ素膜をウエットエッチングするため、複数枚の基板を処理槽に貯留された加熱されたリン酸水溶液中に浸漬することが行われている。このウエットエッチング処理においては、リン酸水溶液は、概ね１６０℃に加熱され、沸騰状態に維持される。エッチングを適正に行うためには、リン酸水溶液の精確な温度管理が必要である。
【０００３】
リン酸水溶液の温度管理は、例えば特許文献１に記載されているように、処理槽内のリン酸水溶液中に浸漬された１つの温度センサの検出結果に基づいて、処理槽に接続された循環ラインに設けられたヒータの発熱量を制御することにより行われる。
【０００４】
特許文献１の温度管理では、１つの温度センサの検出温度を処理槽内のリン酸水溶液の代表温度として制御を行っている。このため、処理槽内のリン酸水溶液の温度分布の程度次第では、適正な温度制御ができなくなるおそれがある。近年の半導体装置の微細化により、エッチングレートのばらつきが従前より問題となるため、より精確な温度制御が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９３９６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、処理槽内の処理液の温度をより精確に制御することができる基板液処理装置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】
本発明の一実施形態によれば、処理液を貯留するとともに貯留した前記処理液に基板を浸漬することにより前記基板の処理が行われる処理槽と、前記処理槽に接続された循環ラインと、前記循環ラインに設けられ、前記処理槽から出て前記循環ラインを通って前記処理槽に戻る前記処理液の流れを形成するポンプと、前記循環ラインに設けられ、前記処理液を加熱するヒータと、前記処理槽及び前記循環ラインを含む循環系内の互いに異なる位置に設けられた少なくとも２つの温度センサと、前記少なくとも２つの温度センサの検出温度に基づいて、前記ヒータの発熱量を制御するコントローラとを備えた基板液処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記実施形態によれば、少なくとも２つの温度センサの検出温度に基づき温度制御を行うことにより、処理槽内の処理液の温度をより精確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】基板液処理システムの全体構成を示す概略平面図である。
【図２】基板液処理システムに組み込まれたエッチング装置の構成を示す系統図である。
【図３】処理液の温度制御系の第１実施形態を示すブロック図である。
【図４】処理液の温度制御系の第２実施形態を示すブロック図である。
【図５】温度センサの配置位置を説明するための処理槽の長手方向縦断面図である。
【図６】基板液処理システムに組み込まれたエッチング装置の他の構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず本発明の一実施形態に係る基板液処理装置（エッチング処理装置）１が組込まれた基板液処理システム１Ａ全体について述べる。
【００１１】
図１に示すように、基板液処理システム１Ａは、キャリア搬入出部２と、ロット形成部３と、ロット載置部４と、ロット搬送部５と、ロット処理部６と、制御部７とを有する。
【００１２】
このうちキャリア搬入出部２は、複数枚（たとえば、２５枚）の基板（シリコンウエハ）８を水平姿勢で上下に並べて収容したキャリア９の搬入及び搬出を行う。
【００１３】
このキャリア搬入出部２には、複数個のキャリア９を載置するキャリアステージ１０と、キャリア９の搬送を行うキャリア搬送機構１１と、キャリア９を一時的に保管するキャリアストック１２，１３と、キャリア９を載置するキャリア載置台１４とが設けられている。ここで、キャリアストック１２は、製品となる基板８をロット処理部６で処理する前に一時的に保管する。また、キャリアストック１３は、製品となる基板８をロット処理部６で処理した後に一時的に保管する。
【００１４】
そして、キャリア搬入出部２は、外部からキャリアステージ１０に搬入されたキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１２やキャリア載置台１４に搬送する。また、キャリア搬入出部２は、キャリア載置台１４に載置されたキャリア９を、キャリア搬送機構１１を用いてキャリアストック１３やキャリアステージ１０に搬送する。キャリアステージ１０に搬送されたキャリア９は、外部へ搬出される。
【００１５】
ロット形成部３は、１又は複数のキャリア９に収容された基板８を組合せて同時に処理される複数枚（たとえば、５０枚）の基板８からなるロットを形成する。なお、ロットを形成するときは、基板８の表面にパターンが形成されている面を互いに対向するようにロットを形成してもよく、また、基板８の表面にパターンが形成されている面がすべて一方を向くようにロットを形成してもよい。
【００１６】
このロット形成部３には、複数枚の基板８を搬送する基板搬送機構１５が設けられている。なお、基板搬送機構１５は、基板８の搬送途中で基板８の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢及び垂直姿勢から水平姿勢に変更させることができる。
【００１７】
そして、ロット形成部３は、キャリア載置台１４に載置されたキャリア９から基板搬送機構１５を用いて基板８をロット載置部４に搬送し、ロットを形成する基板８をロット載置部４に載置する。また、ロット形成部３は、ロット載置部４に載置されたロットを基板搬送機構１５でキャリア載置台１４に載置されたキャリア９へ搬送する。なお、基板搬送機構１５は、複数枚の基板８を支持するための基板支持部として、処理前（ロット搬送部５で搬送される前）の基板８を支持する処理前基板支持部と、処理後（ロット搬送部５で搬送された後）の基板８を支持する処理後基板支持部の２種類を有している。これにより、処理前の基板８等に付着したパーティクル等が処理後の基板８等に転着するのを防止する。
【００１８】
ロット載置部４は、ロット搬送部５によってロット形成部３とロット処理部６との間で搬送されるロットをロット載置台１６で一時的に載置（待機）する。
【００１９】
このロット載置部４には、処理前（ロット搬送部５で搬送される前）のロットを載置する搬入側ロット載置台１７と、処理後（ロット搬送部５で搬送された後）のロットを載置する搬出側ロット載置台１８とが設けられている。搬入側ロット載置台１７及び搬出側ロット載置台１８には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて載置される。
【００２０】
そして、ロット載置部４では、ロット形成部３で形成したロットが搬入側ロット載置台１７に載置され、そのロットがロット搬送部５を介してロット処理部６に搬入される。また、ロット載置部４では、ロット処理部６からロット搬送部５を介して搬出されたロットが搬出側ロット載置台１８に載置され、そのロットがロット形成部３に搬送される。
【００２１】
ロット搬送部５は、ロット載置部４とロット処理部６との間やロット処理部６の内部間でロットの搬送を行う。
【００２２】
このロット搬送部５には、ロットの搬送を行うロット搬送機構１９が設けられている。ロット搬送機構１９は、ロット載置部４とロット処理部６に沿わせて配置したレール２０と、複数枚の基板８を保持しながらレール２０に沿って移動する移動体２１とで構成する。移動体２１には、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８を保持する基板保持体２２が進退自在に設けられている。
【００２３】
そして、ロット搬送部５は、搬入側ロット載置台１７に載置されたロットをロット搬送機構１９の基板保持体２２で受取り、そのロットをロット処理部６に受け渡す。また、ロット搬送部５は、ロット処理部６で処理されたロットをロット搬送機構１９の基板保持体２２で受取り、そのロットを搬出側ロット載置台１８に受け渡す。さらに、ロット搬送部５は、ロット搬送機構１９を用いてロット処理部６の内部においてロットの搬送を行う。
【００２４】
ロット処理部６は、垂直姿勢で前後に並んだ複数枚の基板８を１ロットとしてエッチングや洗浄や乾燥などの処理を行う。
【００２５】
このロット処理部６には、基板８の乾燥処理を行う乾燥処理装置２３と、基板保持体２２の洗浄処理を行う基板保持体洗浄処理装置２４と、基板８の洗浄処理を行う洗浄処理装置２５と、基板８のエッチング処理を行う２台の本発明によるエッチング処理装置（基板液処理装置）１とが並べて設けられている。
【００２６】
乾燥処理装置２３は、処理槽２７と、処理槽２７に昇降自在に設けられた基板昇降機構２８とを有する。処理槽２７には、乾燥用の処理ガス（ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等）が供給される。基板昇降機構２８には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。乾燥処理装置２３は、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構２８で受取り、基板昇降機構２８でそのロットを昇降させることで、処理槽２７に供給した乾燥用の処理ガスで基板８の乾燥処理を行う。また、乾燥処理装置２３は、基板昇降機構２８からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。
【００２７】
基板保持体洗浄処理装置２４は、処理槽２９を有し、この処理槽２９に洗浄用の処理液及び乾燥ガスを供給できるようになっており、ロット搬送機構１９の基板保持体２２に洗浄用の処理液を供給した後、乾燥ガスを供給することで基板保持体２２の洗浄処理を行う。
【００２８】
洗浄処理装置２５は、洗浄用の処理槽３０とリンス用の処理槽３１とを有し、各処理槽３０，３１に基板昇降機構３２，３３を昇降自在に設けている。洗浄用の処理槽３０には、洗浄用の処理液（ＳＣ−１等）が貯留される。リンス用の処理槽３１には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。
【００２９】
エッチング処理装置１は、エッチング用の処理槽３４とリンス用の処理槽３５とを有し、各処理槽３４，３５に基板昇降機構３６，３７が昇降自在に設けられている。エッチング用の処理槽３４には、エッチング用の処理液（リン酸水溶液）が貯留される。リンス用の処理槽３５には、リンス用の処理液（純水等）が貯留される。
【００３０】
これら洗浄処理装置２５とエッチング処理装置１は、同様の構成となっている。エッチング処理装置（基板液処理装置）１について説明すると、基板昇降機構３６には、１ロット分の複数枚の基板８が垂直姿勢で前後に並べて保持される。エッチング処理装置１において、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構３６で受取り、基板昇降機構３６でそのロットを昇降させることでロットを処理槽３４のエッチング用の処理液に浸漬させて基板８のエッチング処理を行う。その後、エッチング処理装置１は、基板昇降機構３６からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。また、ロット搬送機構１９の基板保持体２２からロットを基板昇降機構３７で受取り、基板昇降機構３７でそのロットを昇降させることでロットを処理槽３５のリンス用の処理液に浸漬させて基板８のリンス処理を行う。その後、基板昇降機構３７からロット搬送機構１９の基板保持体２２にロットを受け渡す。
【００３１】
制御部７は、基板液処理システム１Ａの各部（キャリア搬入出部２、ロット形成部３、ロット載置部４、ロット搬送部５、ロット処理部６、エッチング処理装置１）の動作を制御する。
【００３２】
この制御部７は、たとえばコンピュータからなり、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体３８を備える。記憶媒体３８には、基板液処理装置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７は、記憶媒体３８に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板液処理装置１の動作を制御する。なお、プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体３８に記憶されていたものであって、他の記憶媒体から制御部７の記憶媒体３８にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体３８としては、たと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ィスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００３３】
上述のようにエッチング処理装置１の処理槽３４では、所定濃度の薬剤（リン酸）の水溶液（リン酸水溶液）を処理液（エッチング液）として用いて基板８を液処理（エッチング処理）する。
【００３４】
次に、エッチング処理装置（基板液処理装置）１、特にそのエッチング用の処理槽３４に関連する構成について、図２を参照して説明する。
【００３５】
エッチング処理装置１は、処理液として所定濃度のリン酸水溶液を貯留する前述した処理槽３４を有している。処理槽３４は、上部を開放させた内槽３４Ａと、内槽３４Ａの周囲に設けられるとともに上部を開放させた外槽３４Ｂとを有する。外槽３４Ｂには、内槽３４Ａからオーバーフローしたリン酸水溶液が流入する。外槽３４Ｂは、図２に示すように内槽３４Ａの上部を包囲している。外槽３４Ｂは、その内部に内槽３４Ａを収容するように構成されていてもよい。処理槽３４にはリン酸水溶液の保温及びリン酸水溶液飛沫の飛散防止のための蓋７０が付設されている。
【００３６】
外槽３４Ｂの底部には、循環ライン５０の一端が接続されている。循環ライン５０の他端は、内槽３４Ａ内に設置された処理液供給ノズル４９に接続されている。循環ライン５０には、上流側から順に、ポンプ５１、ヒータ５２及びフィルタ５３が介設されている。ポンプ５１を駆動させることにより、外槽３４Ｂから循環ライン５０及び処理液供給ノズル４９を経て内槽３４Ａ内に送られて再び外槽３４Ｂへと流出する、リン酸水溶液の循環流が形成される。内槽３４Ａ内の処理液供給ノズル４９の下方にガスノズル（図示せず）を設け、リン酸水溶液の沸騰状態を安定化させるために不活性ガス例えば窒素ガスのバブリングを行ってもよい。
【００３７】
処理槽３４、循環ライン５０及び循環ライン５０内の機器（５１，５２，５３等）により液処理部３９が形成される。また、処理槽３４及び循環ライン５０により循環系が構成される。
【００３８】
図２及び図５に示すように、基板昇降機構３６は、図示しない昇降駆動部により昇降する鉛直方向に延びる支持板３６Ａと、支持板３６Ａにより一端が支持される水平方向（前後方向）に延びる一対の基板支持部材３６Ｂとを有している。各基板支持部材３６Ｂは、水平方向（前後方向）に間隔を開けて配列された複数（例えば５０〜５２個）の基板支持溝（図示せず）を有している。各基板支持溝には、１枚の基板８の周縁部が挿入される。基板昇降機構３６は、複数（例えば５０〜５２枚）の基板８を、鉛直姿勢で、水平方向（Ｘ方向）に間隔を開けた状態で保持することができる。このような基板昇降機構３６は当該技術分野において周知であり、詳細な構造の図示及び説明は省略する。
【００３９】
エッチング処理装置１は、液処理部３９にリン酸水溶液を供給するリン酸水溶液供給部４０と、液処理部３９に純水を供給する純水供給部４１と、液処理部３９にシリコン溶液を供給するシリコン供給部４２と、液処理部３９からリン酸水溶液を排出するリン酸水溶液排出部４３とを有する。
【００４０】
リン酸水溶液供給部４０は、処理槽３４及び循環ライン５０からなる循環系内、すなわち液処理部３９内のいずれかの部位、好ましくは図示したように外槽３４Ｂに所定濃度のリン酸水溶液を供給する。リン酸水溶液供給部４０は、リン酸水溶液を貯留するタンクからなるリン酸水溶液供給源４０Ａと、リン酸水溶液供給源４０Ａと外槽３４Ｂとを接続するリン酸水溶液供給ライン４０Ｂと、リン酸水溶液供給ライン４０Ｂに上流側から順に介設された流量計４０Ｃ、流量制御弁４０Ｄ及び開閉弁４０Ｅとを有している。リン酸水溶液供給部４０は、流量計４０Ｃ及び流量制御弁４０Ｄを介して、制御された流量で、リン酸水溶液を外槽３４Ｂに供給することができる。
【００４１】
純水供給部４１は、リン酸水溶液を加熱することにより蒸発した水分を補給するために純水を供給する。この純水供給部４１は、所定温度の純水を供給する純水供給源４１Ａを含み、この純水供給源４１Ａは外槽３４Ｂに流量調節器４１Ｂを介して接続されている。流量調節器４１Ｂは、開閉弁、流量制御弁、流量計などから構成することができる。
【００４２】
シリコン供給部４２は、シリコン溶液例えばコロイダルシリコンを分散させた液を貯留するタンクからなるシリコン供給源４２Ａと、流量調節器４２Ｂとを有している。流量調節器４２Ｂは、開閉弁、流量制御弁、流量計などから構成することができる。
【００４３】
リン酸水溶液排出部４３は、液処理部３９及び循環ライン５０からなる循環系内、すなわち液処理部３９内にあるリン酸水溶液を排出するために設けられる。リン酸水溶液排出部４３は、循環ライン５０から分岐する排出ライン４３Ａと、排出ライン４３Ａに上流側から順次設けられた流量計４３Ｂ、流量制御弁４３Ｃ、開閉弁４３Ｄ及び冷却タンク４３Ｅとを有する。リン酸水溶液排出部４３は、流量計４３Ｂ及び流量制御弁４３Ｃを介して、制御された流量で、リン酸水溶液を排出することができる。
【００４４】
冷却タンク４３Ｅは、排出ライン４３Ａを流れてきたリン酸水溶液を一時的に貯留するとともに冷却する。冷却タンク４３Ｅから流出したリン酸水溶液（符号４３Ｆを参照）は、工場廃液系（図示せず）に廃棄してもよいし、当該リン酸水溶液中に含まれるシリコンを再生装置（図示せず）により除去した後に、リン酸水溶液供給源４０Ａに送り再利用してもよい。
【００４５】
図示例では、排出ライン４３Ａは、循環ライン５０（図ではフィルタドレンの位置）に接続されているが、これには限定されず、循環系内の他の部位、例えば内槽３４Ａの底部に接続されていてもよい。
【００４６】
排出ライン４３Ａには、リン酸水溶液中のシリコン濃度を測定するシリコン濃度計４３Ｇが設けられている。また、循環ライン５０から分岐して外槽３４Ｂに接続された分岐ライン５５Ａに、リン酸水溶液中のリン酸濃度を測定するリン酸濃度計５５Ｂが介設されている。外槽３４Ｂには、外槽３４Ｂ内の液位を検出する液位計４４が設けられている。
【００４７】
図５に示すように、処理液供給ノズル４９は、複数枚の基板８の配列方向（前後方向）に延びる筒状体からなる。処理液供給ノズル４９は、その周面に穿設された複数の吐出口（図示せず）から、基板昇降機構３６に保持された基板８に向かって処理液を吐出する。
【００４８】
基板液処理装置１は、記憶媒体３８に記憶されたプロセスレシピに従い制御部７で各部（キャリア搬入出部２、ロット形成部３、ロット載置部４、ロット搬送部５、ロット処理部６、エッチング処理装置１）の動作を制御することで、基板８を処理する。エッチング処理装置１の動作部品（開閉弁、流量制御弁、ポンプ、ヒータ等）は制御部７から送信される動作指令信号に基づき動作する。また、センサ類（４３Ｇ、５５Ｂ、４４等）から検出結果を示す信号が制御部７に送られ、制御部７は検出結果を動作部品の制御に利用する。
【００４９】
次に上記エッチング処理装置１の作用について説明する。まず、リン酸水溶液供給部４０がリン酸水溶液を液処理部３９の外槽３４Ｂに供給する。リン酸水溶液の供給開始後に所定時間が経過すると、循環ライン５０のポンプ５１が作動し、上述した循環系内を循環する循環流が形成される。
【００５０】
さらに、循環ライン５０のヒータ５２が作動して、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液が所定温度（例えば１６０℃）となるようにリン酸水溶液を加熱する。遅くともヒータ５２による加熱開始時点までに、蓋７０が閉じられ、少なくとも内槽３４Ａの上部開口が蓋７０により覆われる。１６０℃のリン酸水溶液は沸騰状態となる。沸騰による水分の蒸発によりリン酸濃度が予め定められた管理上限値を超えたことがリン酸濃度計５５Ｂにより検出された場合には、純水供給部４１から純水が供給される。
【００５１】
１つのロットの基板８を内槽３４Ａ内のリン酸水溶液中に投入する前に、循環系（内槽３４Ａ、外槽３４Ｂ及び循環ライン５０を含む）内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度（これはシリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜のエッチング選択比に影響を及ぼす）の調整が行われる。シリコン濃度の調節は、ダミー基板を内槽３４Ａ内のリン酸水溶液中に浸漬すること、あるいはシリコン供給部４２から外槽３４Ｂにシリコン溶液を供給することにより行うことができる。循環系内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度が予め定められた範囲内にあることを確認するために、排出ライン４３Ａにリン酸水溶液を流し、シリコン濃度計４３Ｇによりシリコン濃度を測定してもよい。
【００５２】
シリコン濃度調整の終了後、蓋７０が開かれ、内槽３４Ａ内にリン酸水溶液中に、基板昇降機構３６に保持された複数枚、すなわち１つのロット（処理ロットまたはバッチとも呼ばれる）を形成する複数例えば５０枚の基板８を浸漬させる。その後直ちに、蓋７０が閉じられる。基板８を所定時間リン酸水溶液に浸漬することにより、基板８にウエットエッチング処理（液処理）が施される。
【００５３】
基板８のエッチング処理中に蓋７０を閉じておくことにより、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液面付近の温度低下が抑制され、これにより、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度分布を小さく抑えることができる。また、内槽３４Ａが外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液中に浸漬されているため、内槽３４Ａの壁体からの放熱による内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度低下が抑制され、また、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度分布を小さく抑えることができる。従って、基板８のエッチング量の面内均一性及び面間均一性を高く維持することができる。
【００５４】
１つのロットの基板８の処理中に、基板８からシリコンが溶出するため、循環系内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度が上昇する。１つのロットの基板８の処理中に、循環系内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度を維持するために、あるいは意図的に変化させるために、リン酸水溶液排出部４３により循環系内にあるリン酸水溶液を排出しながら、リン酸水溶液供給部４０によりリン酸水溶液を供給することができる。
【００５５】
上記のようにして一つのロットの基板８の処理が終了したら、蓋７０を開き、基板８を内槽３４Ａから搬出する。搬出された基板８は、隣の処理槽３５に搬入され、そこでリンス処理が行われる。
【００５６】
その後、蓋７０を閉じ、循環系内にあるリン酸水溶液の温度、リン酸濃度、シリコン濃度の調節を行った後に、上記と同様にして別のロットの基板８の処理を行う。
【００５７】
次に、図２及び図３を参照して、リン酸水溶液の温度制御系の第１実施形態について説明する。
【００５８】
ヒータ５２は、インラインヒータとして構成されている。図示は省略するが、ヒータ５２は、液の加熱が行われる加熱空間（例えば螺旋状流路）と、循環ライン５０から加熱空間に液を導入する入口と、加熱空間から液を循環ラインに排出する出口と、加熱空間にある液を加熱する発熱体（例えばハロゲンランプ）を有する。
【００５９】
ヒータ（インラインヒータ）５２の出口近傍において、循環ライン５０には、第１温度センサ８１が設けられている。第１温度センサ８１は、ヒータ５２の出口近傍の循環ライン５０を流れるリン酸水溶液の温度を検出する。外槽３４Ｂの出口近傍において、循環ライン５０には、第２温度センサ８２が設けられている。第２温度センサ８２は、外槽３４Ｂの出口近傍の循環ライン５０を流れるリン酸水溶液の温度を検出する。
【００６０】
内槽３４Ａ内には、１つ以上（図示例では２つ）の第３温度センサ８３が設けられている。第３温度センサ８３は、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度を検出する。この第１実施形態では、第３温度センサ８３は、リン酸水溶液の温度制御には関与せず、プロセスの監視のため内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度をモニタしているだけである。
【００６１】
ヒータ５２の発熱量を制御するために、図３に示すヒータコントローラ９０が設けられている。ヒータコントローラ９０は、前述した制御部７の一部として構成されている。ヒータコントローラ９０は、制御部７の指令に基づいて動作する制御部７とは別個のデバイスであってもよい。図３に示されたヒータコントローラ９０の各機能ブロック（第１偏差演算部９１、操作量演算部９２等）は、コンピュータハードウエアとコンピュータハードウエア上で動作するソフトウエアにより実現することができる。
【００６２】
ヒータコントローラ９０は、設定温度Ｔｓ（設定値ＳＶ）及び第１温度センサ８１の検出温度Ｔ１（測定値ＰＶ）が入力され、設定温度Ｔｓに対する検出温度Ｔ１の偏差Ｔｓ−Ｔ１を算出する第１偏差演算部９１を有する。第１偏差演算部９１の出力である偏差Ｔｓ−Ｔ１に基づいて操作量演算部９２が公知の制御演算例えばＰＩＤ演算により操作量ＭＶを演算する。なお、設定温度Ｔｓは、例えば制御部７により与えられる値である。
【００６３】
操作量演算部９２の出力はヒータ電力調整部９３に入力され、ヒータ電力調整部９３は操作量ＭＶに相応する電力をヒータ５２に出力する。ヒータ５２の出力変化に応じて、第１温度センサ８１により検出されるヒータ出口温度（検出温度Ｔ１）及び第２温度センサ８２により検出される外槽出口温度（検出温度Ｔ２）が変化する。
【００６４】
ヒータコントローラ９０は、さらに、外槽出口基準温度Ｔｒと第２温度センサ８２の検出温度Ｔ２が入力され、外槽出口基準温度Ｔｒに対する検出温度Ｔ２の偏差Ｔｒ−Ｔ２を算出する第２偏差演算部９４を有する。第２偏差演算部９４はフィルタ９５を介して第１偏差演算部９１に接続されている。フィルタ９５は、偏差Ｔｒ−Ｔ２が正の値である場合にのみ、第２偏差演算部９４の出力である偏差Ｔｒ−Ｔ２が補正値ＣＶとして第１偏差演算部９１に入力されることを許容する。この場合、偏差Ｔｒ−Ｔ２が前述した偏差Ｔｓ−Ｔ１に加算され（このことは、偏差Ｔｒ−Ｔ２を加算することにより設定値Ｔｓを補正しているとも言える。）、その結果が操作量演算部９２に入力され、操作量演算部９２は値［（Ｔｒ−Ｔ２）＋（Ｔｓ−Ｔ１）］に基づいて操作量ＭＶを演算する。偏差Ｔｒ−Ｔ２が０以下の場合、偏差Ｔｒ−Ｔ２は第１偏差演算部９１に入力されない。
【００６５】
通常、外槽３４Ｂの出口近傍の循環ライン５０内におけるリン酸水溶液の温度は、放熱（例えば内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液面における放熱、外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液の液面及び外槽３４Ｂの壁体における放熱など）により、内槽３４Ａ内におけるリン酸水溶液の温度よりも低い。このことを考慮して、外槽出口基準温度Ｔｒは、設定温度Ｔｓよりも低い値に設定される。一例として、設定温度Ｔｓが１５５℃のとき、外槽出口基準温度Ｔｒは１４０℃に設定される。
【００６６】
処理槽３４特に内槽３４Ａ内には無視できない程度の温度分布（場所による温度のばらつき）が存在する。温度分布は、左右の処理液供給ノズル４９及びその供給系の個体差により、両処理液供給ノズル４９からのリン酸水溶液の吐出量が完全に同じでないこと、内槽３４Ａの壁体からの放熱、並びに内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液面（気液界面）における放熱を原因として生じる。このため、１つの温度センサにより検出された内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度を、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度の代表値として扱うことが適切でない場合もある。不適切な温度検出値に基づいて温度制御を行うと、処理結果に悪影響を及ぼすことがある。
【００６７】
これに対して、循環ライン５０の断面（ラインすなわち管の軸線方向に直交する断面）での温度分布は（場所による温度のばらつき）は殆ど無い。また、第１温度センサ８１により検出された循環ライン５０のヒータ５２の出口近傍における検出温度Ｔ１は、ヒータ５２の出力に対応して迅速に変化する。このため、検出温度Ｔ１に基づいてヒータ出力を制御することにより、安定的かつ精確な温度制御を行うことができる。循環系内の温度が安定しているときには、ヒータ５２の出口の近傍の温度（Ｔ１）と内槽３４Ａ内の温度とは一定の関係が成立しており、第１温度センサ８１の検出温度Ｔ１に基づいて温度制御（フィードバック制御）を行うことによる問題はない。
【００６８】
但し、循環系内の温度分布が不安定な場合、例えば、処理槽３４の蓋７０が開かれた直後、あるいは、内槽３４Ａ内に基板８が投入された直後、あるいは、内槽３４Ａ内の温度が何らかの外乱により変動した場合、内槽３４Ａ内の温度変動が第１温度センサ８１の検出値に影響を及ぼすまでにある程度の時間がかかる。つまり第１温度センサ８１の検出温度Ｔ１のみに基づいて温度制御をしたのでは、制御遅れが生じうる。制御遅れが原因で、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の温度低下、沸騰の不足が生じるおそれがある。
【００６９】
上記の第１実施形態では、第２温度センサ８２の検出温度Ｔ２を用いて操作量演算部９２への入力を補正している。内槽３４Ａ内の温度が下降したことによる第２温度センサ８２の検出温度Ｔ２の低下は、第１温度センサ８１の検出温度Ｔ１の低下よりも早く生じる。第２温度センサ８２の検出温度Ｔ２が外槽出口基準温度Ｔｒより低くなった（つまり偏差Ｔｒ−Ｔ２が正の値をとった）ことが検出されると、第１偏差演算部９１において偏差Ｔｒ−Ｔ２が偏差Ｔｓ−Ｔ１に加算される。これにより、第１温度センサ８１の検出値Ｔ１に内槽３４Ａ内の温度低下の影響が出る前に、ヒータ５２の出力が増加する。従って、上記のような制御遅れが生じることはない。
【００７０】
このようにフィードバック制御に、フィードフォワード的な制御（第２温度センサ８２の検出温度Ｔ２に基づく補正）を組み込むことにより、制御遅れの無い、精確かつ安定的な温度制御を実現することができる。
【００７１】
なお、内槽３４Ａの外側で、内槽３４Ａ内の温度降下の影響が最も早く現れるのは外槽３４Ｂであるが、外槽３４Ｂ内にも比較的大きな温度分布（場所による温度のばらつき）があり、温度制御の基礎とする検出温度を外槽３４Ｂ内で取得することは好ましくない。このため、本実施形態では、外槽３４Ｂの下流側における循環ライン５０において外槽３４Ｂに近い外槽３４Ｂの出口の近傍に第２温度センサ８２を設置している。
【００７２】
なお、上記の第１実施形態では、フィルタ９５により、偏差Ｔｒ−Ｔ２が負の値をとったときは、偏差Ｔｒ−Ｔ２が偏差Ｔｓ−Ｔ１に加算されないようになっている。つまり、偏差Ｔｒ−Ｔ２が負であるときには、第１温度センサ８１の検出値のみに基づいてフィードバック制御が行われている。偏差Ｔｒ−Ｔ２が負のときに設定温度Ｔｓを偏差Ｔｒ−Ｔ２の絶対値分だけ下げるような補正を行うと、内槽３４Ａ内の過剰な温度低下をもたらし、制御が安定しなくなるおそれがあるからである。
【００７３】
上記の第１実施形態では、偏差Ｔｒ−Ｔ２が正の値をとったことが検出されると、第１偏差演算部９１において偏差Ｔｒ−Ｔ２それ自体が偏差Ｔｓ−Ｔ１に加算されるようになっているが、これには限定されない。偏差Ｔｒ−Ｔ２にある正の定数を乗じた値を偏差Ｔｓ−Ｔ１に加算してもよく、偏差Ｔｒ−Ｔ２を変数とする関数（好ましくは偏差Ｔｒ−Ｔ２の増加に対して単調増加する関数）の出力を偏差Ｔｓ−Ｔ１に加算してもよい。
【００７４】
第１温度センサ８１の位置は、ヒータ５２の出口の近傍とすることが好ましいが、循環ライン５０のヒータ５２と内槽３４Ａ（処理槽３４）との間の区間の、ヒータ５２の出口よりやや下流側の位置に設けてもよい。同様に、第２温度センサ８２の位置は、外槽３４Ｂ（処理槽３４）の出口の近傍とすることが好ましいが、循環ライン５０の外槽３４Ｂ（処理槽３４）とヒータ５２の間の区間の、外槽３４Ｂ（処理槽３４）の出口よりやや下流側の位置に設けてもよい。
【００７５】
次に、第１実施形態において循環系内のリン酸水溶液の総量の管理について説明する。
【００７６】
制御部７は、液位計４４により検出された外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液の液位が予め定められた設定液位となるように制御を行っている。これにより、循環系内に存在するリン酸水溶液の総量を概ね一定に維持することができ、リン酸水溶液の濃度制御が容易になる。また、外槽３４Ｂの外側にリン酸水溶液がこぼれ落ちることを防止することができる。
【００７７】
具体的には、外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液の液位が設定液位より高い場合には、開閉弁４３Ｄを開くとともに必要に応じて流量制御弁４３Ｃの開度を調節し、排出ライン４３Ａを介して循環系からリン酸水溶液を排出する。また、外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液の液位が設定液位より低い場合には、リン酸水溶液供給部４０及び純水供給部４１の少なくとも一方から循環系（具体的には外槽３４Ｂ）にリン酸水溶液及び純水の少なくとも一方を供給している。リン酸水溶液及び純水の供給比率については、循環系内に存在しているリン酸水溶液中のリン酸濃度が設定濃度範囲に維持されるように決定される。もっとも、前述したように、沸騰状態にあるリン酸水溶液からは専ら水分が失われるので、通常運転時には、純水を供給することになる。水分補充が行われる場合も、制御部７は、外槽３４Ｂ内の液位が設定液位を越えないように、必要に応じて、排出ライン４３Ａを介して循環系からリン酸水溶液を排出する。
【００７８】
外槽３４Ｂ内の液位を検出する液位計４４として、任意の方式のものを採用することができる。例えば、液位計４４として、後述する気泡式液位計１８０と同じ方式のものを用いてもよいし、液面の上方から光学的に液面の位置を検出することにより液位を検出することができるレーザー変位計を用いてもよい。
【００７９】
前述したように、１つのロットの基板８の処理中に、循環系内に存在するリン酸水溶液中のシリコン濃度を維持するために、あるいは意図的に変化させるために、リン酸水溶液排出部４３により循環系内にあるリン酸水溶液を排出しながら、リン酸水溶液供給部４０によりリン酸水溶液を供給することがある。
【００８０】
このとき、リン酸水溶液供給部４０は常温のリン酸水溶液を供給するため、外槽３４Ｂから循環ライン５０に流出するリン酸水溶液の温度が急激に低下する。すると、外槽出口基準温度Ｔｒに対する検出温度Ｔ２の偏差Ｔｒ−Ｔ２が比較的大きな正の値をとるため、先に説明した図３の制御系において、ヒータ５２に供給される電力が比較的大きく増加する。このため、ヒータ５２への供給電力を増加させた時点のやや後の時点から内槽３４Ａ内における沸騰レベルが上昇し始め、さらに後の時点で沸騰レベルが最大に達する。つまり、循環系内のリン酸水溶液の温度が目標温度で安定するまでの間、内槽３４Ａ内における沸騰レベルが一時的に上昇し、その結果、内槽３４Ａから外槽３４Ｂに流出（オーバーフロー）する液流量が一時的に大きくなり、外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液の液位が高くなる。
【００８１】
外槽３４Ｂ内の液位上昇が液位計４４により検出されると、制御部７は、外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液の液位を設定液位に維持するために、開閉弁４３Ｄを開いて、循環系から排出ライン４３Ａを介してリン酸水溶液を排出する。しかし、内槽３４Ａ内における沸騰レベルの上昇は一時的なものであり、時間経過とともに沸騰レベルは通常レベルまで低下し、これに伴い、内槽３４Ａから外槽３４Ｂへのリン酸水溶液のオーバーフロー流量も通常レベルまで低下する。このため、外槽３４Ｂ内の液位は設定液位よりも低くなる（多少の制御遅れがあるため）。外槽３４Ｂ内の液位は設定液位よりも低くなったことが液位計４４により検出されると、制御部７は、外槽３４Ｂ内の液位を設定液位に復帰させるために、再び、リン酸水溶液供給部４０及び純水供給部４１の少なくとも一方から循環系（具体的には外槽３４Ｂ）にリン酸水溶液及び純水の少なくとも一方を供給することになる。これにより外槽出口基準温度Ｔｒに対する検出温度Ｔ２の偏差Ｔｒ−Ｔ２が比較的大きな正の値をとることになる。従って、上記の制御が複数回繰り返されることになり、リン酸水溶液の沸騰レベル及び循環系内のリン酸水溶液の総量が安定するまでに時間がかかる。また、このように、リン酸水溶液または純水の補充を繰り返すと、もともとの目的であったリン酸水溶液中のシリコン濃度の精確な調整が困難となる。
【００８２】
上記の問題を解決するために、制御部７は、偏差Ｔｒ−Ｔ２が正の値となったこと（あるいは偏差Ｔｒ−Ｔ２が所定の正の閾値より大きくなったこと）が検出された場合、制御部７は、外槽３４Ｂ内のリン酸水溶液の設定液位を変更し、設定液位を上昇させるようになっている。この場合、変更後の設定液位は、偏差Ｔｒ−Ｔ２の増大に伴い連続的または断続的に増大する関数例えば一次関数に従い決定してもよいし、偏差Ｔｒ−Ｔ２の増減に応じて変化しない一定の液位としてもよい。あるいは、変更後の設定液位を、リン酸水溶液中のシリコン濃度の調整のために循環系へと供給されるリン酸水溶液の総量の関数としてもよい。例えば、供給されるリン酸水溶液の総量に、沸騰して増加するリン酸水溶液の体積を加えた量に基づき液位を設定してもよい。
【００８３】
上記のように設定液位を変更することにより、上述した内槽３４Ａ内における一時的な沸騰レベルの上昇に伴い外槽３４Ｂ内の液位が一時的に高くなったとしても、リン酸水溶液排出部４３を介したリン酸水溶液の排出が行われないか、行われたとしても排出量は少ない。このため、内槽３４Ａ内における沸騰レベルが通常レベルに戻ったときに、外槽３４Ｂ内の液位は設定液位から大きく外れることはない。このため、リン酸水溶液の総量及び沸騰レベルを短時間で通常状態に復元することができ、かつ、リン酸水溶液中のシリコン濃度の調整を精確に行うことができる。なお、上記の液位の制御は制御部７の一部を成す液位制御部により実行することができる。
【００８４】
次に、図２及び図４を参照して、リン酸水溶液の温度制御系の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、２つ以上（図示例では２つ）の第３温度センサ８３（以下、「槽内温度センサ８３」と呼ぶ）の検出温度のみに基づいてリン酸水溶液の温度制御が行われる。第１温度センサ８１及び第２温度センサ８２は省略してもよいし、プロセスの監視のために残しておいてもよい。
【００８５】
複数の槽内温度センサ８３は、内槽３４Ａ内の異なる位置に設けられ、それぞれの設置位置におけるリン酸水溶液の温度を検出する。槽内温度センサ８３を互いに区別する必要があるときには、ハイフン付きの添え字を付け、「８３−１，８３−２，・・・，８３−Ｎ（Ｎは２以上の自然数である）」と表示する。
【００８６】
ヒータ５２の発熱量を制御するために、図４に示すヒータコントローラ１００が設けられている。ヒータコントローラ９０と同様に、ヒータコントローラ１００は、前述した制御部７の一部であってもよいし、制御部７の指令に基づいて動作する制御部７と別個のデバイスであってもよい。
【００８７】
ヒータコントローラ１００は、設定温度Ｔｓ（設定値ＳＶ）及び後述の代表温度演算部１０４により計算された代表温度Ｔｍが（測定値ＰＶ）が入力され、設定温度Ｔｓに対する代表温度Ｔｍの偏差Ｔｓ−Ｔｍを算出する偏差演算部１０１を有する。偏差演算部１０１の出力である偏差Ｔｓ−Ｔｍに基づいて操作量演算部１０２が公知の制御演算例えばＰＩＤ演算により操作量ＭＶを演算する。
【００８８】
操作量演算部１０２の出力はヒータ電力調整部１０３に入力され、ヒータ電力調整部１０３は操作量ＭＶに相応する電力をヒータ５２に出力する。ヒータ５２の出力変化に応じて、各槽内温度センサ８３−１，８３−２，・・・，８３−Ｎの検出温度Ｔ３−１，Ｔ３−２，・・・，Ｔ３−Ｎが変化する。
【００８９】
代表温度演算部１０４は、検出温度Ｔ３−１，Ｔ３−２，・・・，Ｔ３−Ｎに基づいて、内槽３４Ａ内にあるリン酸水溶液の温度の代表値である代表温度Ｔｍを計算する。
【００９０】
代表温度Ｔｍは、検出温度Ｔ３−１，Ｔ３−２，・・・，Ｔ３−Ｎの単純平均とすることができる。
【００９１】
基板昇降機構３６及びこれに保持された基板８の昇降時の移動範囲内には槽内温度センサ８３を設置することが不可能であるか、あるいは困難である。このため、好適な一実施形態においては、図２及び図５に示すように、基板昇降機構３６の支持板３６Ａの左右両脇の同じ高さ位置に２つの温度センサ８３−１，８３−２が設けられ、温度センサ８３−１，８３−２の検出温度Ｔ３−１，Ｔ３−２の平均値が、代表温度Ｔｍとされる。
【００９２】
４個以上の偶数個の温度センサ８３を内槽３４Ａ内の左右対称な位置に配置し、これらの温度センサ８３の検出温度の平均値を代表温度Ｔｍとしてもよい。
【００９３】
隣接する基板８間を流れるリン酸水溶液の実際温度Ｔａと検出温度Ｔ３−１，Ｔ３−２，・・・，Ｔ３−Ｎとの間の関係を表す関数Ｔａ＝ｆ（Ｔ３−１，Ｔ３−２，・・・，Ｔ３−Ｎ）を求めてもよい。この場合、代表温度Ｔｍ＝Ｔａ＝ｆ（Ｔ３−１，Ｔ３−２，・・・，Ｔ３−Ｎ）とすることもできる。
【００９４】
上記の実施形態によれば、内槽３４Ａ内の少なくとも２つの異なる場所に設置された温度センサ８３のおける検出温度（Ｔ３−１，Ｔ３−２，・・・，Ｔ３−Ｎ）に基づいて代表温度Ｔｍが求められ、この代表温度を測定値ＰＶとしてフィードバック制御が行われる。一つだけの温度センサの検出温度に基づいてフィードバック制御を行う場合には内槽３４Ａ内の温度分布のために適切な温度制御ができなくなるおそれがある。しかしながら、上記実施形態によれば、内槽３４Ａ内の温度分布による制御精度への悪影響を小さくすることができ、より適切な温度制御を行うことができる。
【００９５】
次に、図６を参照して、エッチング処理装置の他の実施形態について説明する。図６に示すエッチング処理装置は、図２に示すエッチング装置に対して、内槽３４Ａに気泡式液位計１８０が付設されている点が異なり、他の部分の構成は同一である。図６に示すエッチング処理装置において、図２に示すエッチング装置の構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付して重複説明は省略する。
【００９６】
気泡式液位計１８０は、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液中に挿入される気泡管１８１と、気泡管１８１にパージガス（ここでは窒素ガス）を供給するパージセット１８２とを有している。気泡管１８１は、リン酸水溶液に対する耐性を有する材料例えば石英により形成されている。
【００９７】
パージセット１８２は、減圧弁、絞り及びロータメータ（いずれも図示せず）などを備えて構成されている。パージセット１８２は、加圧ガス供給源１８３（例えば工場の用力系）から供給されたパージガスが、リン酸水溶液中に挿入された気泡管１８１の先端から一定流量で放出されるように制御を行う。
【００９８】
気泡管１８１とパージセット１８２とを結ぶガスライン１８４には検出ライン１８５が接続され、更にこの検出ライン１８５が２つの分岐検出ライン、つまり第１分岐検出ライン１８５Ａ及び第２分岐検出ライン１８５Ｂに分岐している。第１及び第２分岐検出ライン１８５Ａ，１８５Ｂにはそれぞれ、第１検出器１８６Ａ及び第２検出器１８６Ｂが接続されている。第１及び第２検出器１８６Ａ，１８６Ｂは、気泡管１８１の先端に印加されている水頭圧（内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の水頭圧）に相当するパージガスの背圧を測定する。
【００９９】
ガスライン１８４には常時パージガスが流されるため、ガスライン１８４、検出ライン１８５、第１分岐検出ライン１８５Ａ及び第２分岐検出ライン１８５Ｂを石英で製造する必要はなく、適当な耐食性樹脂例えばＰＴＦＥ，ＰＦＡ等で製造することができる。
【０１００】
第１検出器１８６Ａ及び第２検出器１８６Ｂには同じ圧力が印加される。しかしながら、第１検出器１８６Ａ及び第２検出器１８６Ｂの検出範囲は互いに異なっている。
【０１０１】
第１検出器１８６Ａは、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液位が最低位（内槽３４Ａが空の状態）のときに気泡管１８１の先端に印加される水頭圧から、最高位（内槽３４Ａから外槽３４Ｂへとリン酸水溶液がオーバーフローしている状態）のときに気泡管１８１の先端に印加される水頭圧までに至る範囲の圧力を検出しうるように設定されている。すなわち、第１検出器１８６Ａは、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液位を測定するために設けられている。
【０１０２】
第２検出器１８６Ｂは、内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液位が最高位にあるときにおいて（つまり内槽３４Ａから外槽３４Ｂへのオーバーフローが生じているとき）、リン酸水溶液の沸騰レベルが最大のときに気泡管１８１の先端に印加される水頭圧から、リン酸水溶液が全く沸騰していないときに気泡管１８１の先端に印加される水頭圧までに至る範囲（検出対象範囲）の圧力を検出しうるように設定されている。
【０１０３】
沸騰レベル（沸騰状態）が変化すると、リン酸水溶液中の気泡の量が変化するため、気泡管１８１の先端に印加される水頭圧も変動する。つまり、沸騰レベルが高くなると水頭圧が減少し、沸騰レベルが低くなると水頭圧が増加する。沸騰レベルは、リン酸水溶液中の気泡のサイズ及び数量、並びにリン酸水溶液の液面状態（「平坦」、「大きく波打っている」等）を目視または画像解析により把握することにより、数値化することができる（例えば沸騰レベル１〜５の５段階で）。実験により、水頭圧（ＨＰ）と沸騰レベル（ＢＬ）との関係を把握することができ、この関係を関数ＢＬ＝ｆ（ＨＰ）の形式で表現することができる。多少のばらつきはあるが、沸騰レベル（ＢＬ）の増大に伴い水頭圧（ＨＰ）は単調減少する。
【０１０４】
上記の関数は、例えば制御部７の記憶媒体３８に保存される。これにより、第２検出器１８６Ｂにより検出される水頭圧に基づいて内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の沸騰レベル（沸騰状態）を把握することができるようになる。
【０１０５】
好ましくは、第２検出器１８６Ｂは、第２検出器１８６Ｂのセンサ出力を処理する電気回路（例えばハイパスフィルタ機能及び増幅機能を有する）により、あるいはソフトウエアによる演算処理より、上述した検出対象範囲外の圧力に対して不感とされ、その一方で、検出対象範囲内の圧力検出分解能を向上させている。これにより、第２検出器１８６Ｂは内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の液位検出能力を実質的に失うが、その代わりに沸騰状態をより高精度で検出することが可能となる。
【０１０６】
具体的には例えば、リン酸水溶液が全く沸騰していないときの第２検出器１８６Ｂ内の圧力センサ（図示せず）の出力電圧（水頭圧の変化に対応して変化する）が５Ｖで、リン酸水溶液の沸騰レベルが最高レベルであったときの第２検出器１８６Ｂの出力電圧が４Ｖであったとする。この場合、第２検出器１８６Ｂに設けられた検出回路は、圧力センサの出力電圧から４Ｖを減じた値（実際には適当なマージンが設定される）に所定のゲイン（定数）を乗じた値が出力されるように構成される。
【０１０７】
制御部７は、第２検出器１８６Ｂにより検出された水頭圧に基づいて把握される内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の沸騰レベルが、最適レベル（例えば沸騰レベル４）から外れたとき、あるいは外れそうになったら、設定濃度を補正する。例えば、沸騰レベルが最適レベルより低くなったとき、（例えばリン酸水溶液中の気泡が少ない及び／又は小さい状態）あるいは低くなりそうになったら、設定濃度を低下させる。一方、沸騰レベルが最適レベルより高くなったとき（例えばリン酸水溶液中の表面が激しく波打っている状態）あるいは高くなりそうになったら、設定濃度を上昇させる。このようにして内槽３４Ａ内のリン酸水溶液の沸騰レベルを最適レベルに維持することができる。
【０１０８】
リン酸水溶液の温度、リン酸水溶液の濃度及びリン酸水溶液の沸騰レベルは密接な相関関係を有している。従って、リン酸水溶液の沸騰レベルが最適レベルで安定しない（最適レベルからずれている）場合には、図３の制御系において測定値ＰＶを検出している第１温度センサ８１に異常がある可能性があるか、あるいは、リン酸濃度計５５Ｂに異常がある可能性がある。例えば第１温度センサ８１の検出温度が実際温度より低ければ、リン酸水溶液の沸騰レベルは最適レベルよりも高くなる。また例えばリン酸濃度計５５Ｂの検出濃度が実際濃度より高ければ、リン酸水溶液の沸騰レベルは最適レベルよりも高くなる。制御部７は、リン酸水溶液の沸騰レベルが最適レベルで安定しない状態が予め定められた時間以上にわたって続いたら、オペレータに第１温度センサ８１またはリン酸濃度計５５Ｂに異常が生じている可能性があることを警告するアラームを発生させ、オペレータに第１温度センサ８１またはリン酸濃度計５５Ｂの検査を促す。また制御部７は、そのときに処理されていたロットの基板８に処理不良が生じている疑いがあることをオペレータに警告してもよい。
【０１０９】
リン酸水溶液の沸騰レベルが最適レベルで安定しない場合には、純水供給部４１の純水の供給量の制御に異常が生じている可能性もある。例えば、純水の供給量が過大の場合、リン酸水溶液の沸騰レベルは最適レベルよりも高くなる。制御部７は、純水供給部４１の異常の可能性についても、オペレータに警告してもよい。
【０１１０】
また、上述した図２または図５の実施形態において、循環系内の互いに異なる位置に設けた第１温度センサ８１、第２温度センサ８２及び第３温度センサ８３の検出値に基づいて、これらの温度センサ８１〜８３のいずれかに異常が生じている可能性を検出することもできる。リン酸水溶液の状態（温度、濃度、沸騰レベル）が安定しているときには、これらの温度センサの検出値はそれぞれ所定範囲内の値（例えば第１温度センサ８１の検出値が所定範囲Ｔ１±Δｔ１、第２温度センサ８２の検出値が所定範囲Ｔ２±Δｔ２、第３温度センサ８３の検出値が所定範囲Ｔ３±Δｔ３）となる（例えばＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３）。仮に、リン酸水溶液の状態が安定しているときに、３つの温度センサのうちの一つの温度センサ、例えば第３温度センサ８３の検出値が上記所定範囲を外れており、かつ残りの温度センサ、例えば第１温度センサ８１及び第２温度センサ８２の検出値が上記各々の所定範囲内である場合には、第３温度センサ８３に異常が生じている可能性がある。この場合、制御部７は、オペレータに第３温度センサ８３に異常が生じている可能性があることを警告するアラームを発生させ、オペレータに第３温度センサ８３の検査を促す。
【０１１１】
なお、上記の温度センサの異常の推定は、第１温度センサ８１、第２温度センサ８２及び第３温度センサ８３の検出値に基づいて行うことには限定されず、例えばこれら３つの温度センサのうちの２つのみの検出値に基づいて行ってもよいし、さらに第１温度センサ８１、第２温度センサ８２及び第３温度センサ８３の検出値に加えてさらに別の温度センサ（図示せず）の検出値に基づいて行ってもよい。
【０１１２】
上記のように、相互に関連するパラメータを検出する複数のセンサのうちの少なくとも一つのセンサの異常値に基づいて、当該異常値が現れたセンサまたは他のセンサの異常を推定することができる。このようにして複数のセンサの健全性を監視することにより、より信頼性の高い装置の運用を行うことができる。
【０１１３】
上記実施形態では処理液がリン酸水溶液であったが、これに限定されるものではなく、加熱された状態で用いられる任意の種類の処理液であってよい。基板もシリコンウエハ（半導体ウエハ）に限定されず、他の任意の種類の基板、例えばガラス基板、セラミック基板であってもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
７  制御部、液位制御部
３４  処理槽
３４Ａ  内槽
３４Ｂ  外槽
４３  処理液排出部（リン酸水溶液排出部）
４４  液位計
５０  循環ライン
５１  ポンプ
５２  ヒータ
８１  温度センサ（第１温度センサ）
８２  温度センサ（第２温度センサ）
８３−１，８３−２，・・・，８３−Ｎ  温度センサ（槽内温度センサ）
９０、１００  コントローラ（ヒータコントローラ）
【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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