CN114616649A - 基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

基板(WF)具有设置了成为功率器件的构造的多个芯片区域(RS)，并设置有被处理膜(501)。通过一边使基板(WF)旋转一边使传感器(81)在径向上进行扫描，测定径向上的被处理膜(501)的厚度分布。计算出厚度分布的平均厚度(davg)。提取厚度分布具有平均厚度(davg)的至少一个径向位置来作为至少一个候补位置。将至少一个候补位置中的至少一个决定为至少一个测定位置。一边使基板(WF)旋转一边自喷嘴(52)朝基板(WF)的被处理膜(501)上供给处理液。一边使基板(WF)旋转，一边通过传感器(81)在至少一个测定位置对被处理膜(501)的厚度的随时间的变化进行监视。

Description

基板处理方法
技术领域
本发明涉及基板处理方法，特别是涉及使用处理液的基板处理方法。
背景技术
一直以来，在半导体基板(以下，简称为“基板”)的制造步骤中，使用基板处理装置而对基板进行各种处理。例如，进行使用处理液去除被形成在基板的上表面的膜的蚀刻处理。根据日本专利特开2003-97919号公报(专利文献1)，在将蚀刻液供给至晶片表面而蚀刻该表面的薄膜至膜厚中途的过程中，实时地检测该薄膜的膜厚。接着，在该膜厚的检测值到达至目标膜厚的时间点，停止蚀刻。由此，可寻求在晶片表面残留有高精度地被控制为目标膜厚的薄膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-97919号公报
发明内容
发明所要解决的问题
因制程偏差等原因，在基板处理中的被处理膜的厚度并非在基板上的任一位置上均相同。由于上述公报所记载的基板处理并未考虑到此点，因此，存在有通过包括该基板处理的制造方法所被制造的器件的性能变得不充分的情况。换言之，存在有具有充分性能的半导体器件的制造良率变低的情况。
本发明鉴于以上所记载的问题而提出，其目的在于提供一种适于制造具有充分的性能的半导体器件的基板处理方法。
用于解决问题手段
本发明的一态样的基板处理方法对至少一片基板进行处理，该基板具有径向，具有设置了成为功率器件的构造的多个芯片区域，并设置有被处理膜；其中，该基板处理方法具有：
步骤(a)，通过一边使上述基板旋转，一边使传感器在上述径向上扫描，测定在上述径向上的上述被处理膜的厚度分布；
步骤(b)，计算出上述厚度分布的平均厚度；
步骤(c)，提取上述厚度分布具有上述平均厚度的至少一个径向位置来作为至少一个候补位置；
步骤(d)，将上述至少一个候补位置中的至少一个决定为至少一个测定位置；
步骤(e)，一边使上述基板旋转，一边自喷嘴朝上述基板的上述被处理膜上供给处理液；及
步骤(f)，一边使上述基板旋转，一边通过上述传感器在上述至少一个测定位置对上述被处理膜的厚度的随时间的变化进行监视。
本发明的另一态样的基板处理方法对至少一片基板进行处理，该基板具有径向，具有设置了成为非功率器件即半导体器件的构造的多个芯片区域，并设置有被处理膜；其中，该基板处理方法具有：
步骤(a)，通过一边使上述基板旋转，一边使传感器在上述径向上扫描，测定在上述径向上的上述被处理膜的厚度分布；
步骤(b)，计算出上述厚度分布的最小厚度；
步骤(c)，提取上述厚度分布具有上述最小厚度的至少一个径向位置来作为至少一个候补位置；
步骤(d)，将上述至少一个候补位置中的至少一个决定为至少一个测定位置；
步骤(e)，一边使上述基板旋转，一边自喷嘴朝上述基板的上述被处理膜上供给处理液；及
步骤(f)，一边使上述基板旋转，一边通过上述传感器在上述至少一个测定位置对上述被处理膜的厚度的随时间的变化进行监视。
发明效果
根据一方式的基板处理方法，可精度良好地控制被处理膜的平均厚度。由此，可使被处理膜的厚度不会过多或不足。因而，在具有沿着被处理膜的厚度方向的电流路径的功率器件中，可避免起因于过大的厚度而电阻过大的情形，且可避免起因于过小的厚度而耐电压不足的情形。
根据另一方式的基板处理方法，可精度良好地控制被处理膜的最小厚度。由此，可防止过度地进行基板处理。因而，可避免起因于被处理膜所覆盖的部位意外地被侵蚀而对半导体器件的特性造成不良影响。
与本申请说明书所揭示的技术相关联的目的、特征、局面、优点通过以下所示的详细说明与附图而变得更加明了。
附图说明
图1是概略地表示在实施方式1中的基板处理装置的构成例的图。
图2是概略地表示图1的液体处理单元的构成例的图。
图3是图2的液体处理单元的主要部分的俯视图。
图4是表示图1的基板处理装置的各要素与控制部的连接关系例的功能框图。
图5是概略地表示通过基板处理方法而被处理的基板的构成例的俯视图。
图6是沿着图5的线VI-VI的概略的部分剖视图。
图7是表示实施方式1中的基板处理方法的例子的时序图。
图8是与图7对应的流程图。
图9是说明实施方式1中的测定厚度分布的例子的示意图。
图10是表示实施方式1中的用于设定测定位置的决定条件的设定画面例的图。
图11是对实施方式1中的决定停止处理液的供给的时间点的方法的例子进行说明的曲线图。
图12是说明实施方式1中的测定厚度分布的变形例的曲线图。
图13是表示实施方式2中的基板处理方法的例子的流程图。
图14是说明实施方式2中的测定厚度分布的例子的示意图。
图15是表示图7的变形例的时序图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对实施方式进行说明。在以下的实施方式中，为了说明技术而亦示出了详细的特征等，但这些仅为例示，为了能对实施方式进行实施，这些全部未必为必须的特征。此外，附图被概略地表示，为了方便说明，而适宜地在附图中省略构成或将构成简略化。此外，时序图中的时间宽度并非严谨地表示实际的时间宽度。此外，不同附图中分别所表示的构成等的大小及位置的相互关系未必准确地被记载，而可适宜地变更。此外，在以下所示的说明中，对相同的构成要素标注相同的附图标记并加以图示，这些构成要素的名称与功能均设为相同。因此，为了避免重复，故存在有省略这些构成要素的详细说明的情况。此外，在以下所记载的说明中，在记载为“具备”、“包含”或“具有”某构成要素等的情况下，除非特别强调，则并非为将其他构成要素的存在排除在外的排他性表现。此外，在以下所记载的说明中，表示相对或绝对的位置关系的表现，例如“在一方向上”、“沿着一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等，除非特别强调，则包括严谨地表示其位置关系的情况，及角度或距离在公差或可获得相同程度的功能的范围内位移的情况。此外，在以下所记载的说明中，表示相等状态的表现，例如“同一”、“相等”、“均一”或“均质”等，除非特别强调，则包括表示严谨地相等的状态的情况，及在公差或可获得相同程度的功能的范围内产生差值的情况。此外，在以下所记载的说明中，“使对象物在特定的方向上移动”等的表现，除非特别强调，则包括使对象物与该特定的方向平行地移动的情况，及使对象物在具有该特定的方向的成分的方向上移动的情况。此外，在以下所记载的说明中，记载为“…的上表面”或“…的下表面”等的情况除了成为对象的构成要素的上表面本身以外，亦包括在成为对象的构成要素的上表面形成有其他构成要素的状态。即，例如在记载为“被设置于甲的上表面的乙”的情况下，并不妨碍在甲与乙之间存在有其他的构成要素“丙”的情形。此外，在以下所记载的说明中，表示形状的表现，例如“圆形形状”等，除非特别强调，则包括严谨地表示该形状的情况，及在公差或可获得相同程度的功能的范围内形成有凹凸或倒角等的情况。
<实施方式1>
图1是概略地表示与本实施方式相关的基板处理装置的构成例的图。此外，从使构成容易理解的观点上，存在有在该附图中省略一部分构成要素，或加以简略化而表示的情况。
基板处理装置1是一片一片地处理半导体晶片等圆板状的基板WF的单片式处理装置。基板处理装置1对基板WF进行蚀刻处理等的各种处理。基板处理装置1朝向X轴正向而依次地具有分度区段2、处理区段3。此外，处理区段3朝向X轴正向而依次地具有搬送模块3A、处理模块3B。
分度区段2具有：基板收容器21，其可将多片基板WF以层叠状态加以收容；载物台22，其支撑基板收容器21；及分度机械手23，其自基板收容器21接受未处理的基板WF，另外，将在处理区段3中处理完成的基板WF朝基板收容器21交付。此外，载物台22的数量在图1的例子中为求简化而设为一个，但亦可在Y轴方向上排列有1个以上的数量。基板收容器21可为以密闭状态收纳基板WF的前开式晶片传送盒(FOUP：front opening unified pod)，亦可为标准机械接口(SMIF：standard mechanical inter face)盒或开放匣盒(OC：opencassette)等。分度机械手23例如具有基台部23A、多关节臂23B、及相互在铅垂方向上隔开间隔而设置的两个手部23C及手部23D。基台部23A例如被固定至将基板处理装置1的分度区段2的外形加以规定的框架。多关节臂23B构成为可沿着水平面转动的多根臂部相互可转动地结合，通过在该臂部的结合部位即关节部变更臂部间的角度，而可使该臂部屈伸。此外，多关节臂23B的基端部可绕铅垂轴转动地被结合至基台部23A。进而，多关节臂23B可升降地被结合至基台部23A。手部23C及手部23D构成为可分别保持一片基板WF。分度机械手23例如使用手部23C自保持在载物台22的基板收容器21搬出一片未处理的基板WF。接着，分度机械手23自X轴负向将该基板WF交付至搬送模块3A中的搬送机构31(后述)。进而，分度机械手23例如使用手部23D自搬送机构31接受一片处理完毕的基板WF。接着，分度机械手23将该基板WF收容于被保持在载物台22的基板收容器21。
处理区段3中的搬送模块3A具有一边将一片或多片基板WF保持为水平姿势一边可进行搬送的搬送机构31。搬送机构31例如亦可在由沿着XZ平面及XY平面形成的间隔壁(在此未图示)包围的筒状的搬送路上移动。此外，搬送机构31亦可由在X轴方向延伸的轨道导引而往返移动。通过搬送机构31，基板WF在接近分度区段2的X轴负向的位置与接近搬送机械手33(后述)的X轴正向的位置之间被搬送。
处理区段3中的处理模块3B具有：搬送机械手33，其搬送基板WF；及多个液体处理单元34A、液体处理单元34B及液体处理单元34C，对自搬送机构31供给的未处理的基板WF进行基板处理。搬送机械手33具有水平驱动部33A、铅垂驱动部33B、手部33C、手部33D、及经由连结件33F而安装这些构成且在铅垂方向上延伸的支柱33E。
水平驱动部33A使手部33C及手部33D在水平方向上移动。水平驱动部33A具有载物台133A、在载物台133A的上表面朝水平方向往返移动的水平滑块133B、及使水平滑块133B移动的水平马达133C。在载物台133A的上表面设置有直线状地延伸的轨道(在此未图示)，水平滑块133B的移动方向通过该轨道限制。水平滑块133B的移动例如通过线性马达机构或滚珠螺杆机构等的周知的机构而实现。在水平滑块133B的顶端设置有手部33C及手部33D。当通过水平马达133C而使水平滑块133B沿着轨道移动时，手部33C及手部33D可在水平方向上进退移动。换言之，水平驱动部33A使手部33C及手部33D在水平方向上朝离开及接近支柱33E的方向移动。水平驱动部33A具有使载物台133A绕沿着铅垂方向的转动轴线Z1转动的转动马达133D。通过转动马达133D，手部33C及手部33D可绕着转动轴线Z1在与支柱33E不干涉的范围内转动。
铅垂驱动部33B具有铅垂滑块133G、铅垂马达133H。铅垂滑块133G卡合于设在支柱33E的在铅垂方向上延伸的轨道(在此未图示)。铅垂马达133H使铅垂滑块133G沿着该轨道而在铅垂方向上往返移动。铅垂滑块133G的移动例如利用线性马达机构或滚珠螺杆机构等的周知的机构而实现。
连结件33F连结铅垂滑块133G及载物台133A，且自下方支撑载物台133A。通过铅垂马达133H使铅垂滑块133G移动，载物台133A在铅垂方向上移动。由此，手部33C及手部33D可在铅垂方向上升降移动。
此外，水平驱动部33A并非必须使手部33C及手部33D与水平方向平行地移动，亦可使手部33C及手部33D在水平方向及铅垂方向的合成方向上移动。即，所谓“在水平方向移动”指在具有水平方向的成分的方向移动。同样，铅垂驱动部33B并非必须使手部33C及手部33D与铅垂方向平行地移动，亦可使手部33C及手部33D在铅垂方向及水平方向的合成方向上移动。即，所谓“在铅垂方向移动”指在具有铅垂方向的成分的方向移动。
搬送机械手33例如使用手部33C将被保持在搬送机构31的一片未处理的基板WF搬出。接着，搬送机械手33例如自X轴负向将该基板WF配置在液体处理单元34A中的旋转基座51A(后述)的上表面。
此外，搬送机械手33例如使用手部33D自液体处理单元34A内、液体处理单元34B内或液体处理单元34C内接受一片处理完毕的基板WF。接着，搬送机械手33将该基板WF交付至搬送机构31。
液体处理单元34A、液体处理单元34B及液体处理单元34C在Z轴正向上依次地重叠，而构成处理塔TW。此外，液体处理单元的数量在图1的例中为求简化而被设为三个，但亦可为三个以上的数量。此外，在图1中表示为液体处理单元34A、液体处理单元34B及液体处理单元34C位于搬送机械手33的X轴正向，但配置液体处理单元34A、液体处理单元34B及液体处理单元34C的位置并不限于此情况，例如亦可配置在搬送机械手33的X轴正向、Y轴正向或Y轴负向的任一个方向。
图2是概略地表示与本实施方式相关的基板处理装置中的液体处理单元34A的构成例的图。此外，液体处理单元34B及液体处理单元34C的构成亦与图2所例示的情况相同。液体处理单元34A具有：箱形的处理室50，其具有内部空间；旋转卡盘51，其在处理室50内将一片基板WF以水平姿势加以保持，且使基板WF绕着通过基板WF的中央部的铅垂的旋转轴线Z2旋转；及筒状的处理液回收护罩511，其在绕着基板WF的旋转轴线Z2而包围旋转卡盘51。
处理室50由箱状的间隔壁50A包围。在间隔壁50A形成有用于将基板WF搬入搬出处理室50内的开口部50B。开口部50B通过闸门50C开闭。闸门50C通过闸门升降机构(在此未图示)在覆盖开口部50B的闭位置(在图2中以双点划线表示)与将开口部50B开放的开位置(在图2中以实线表示)之间升降。在基板WF的搬入搬出时，搬送机械手33通过开口部50B而使手部33C及33D进入处理室50内。由此，可使未处理的基板WF配置在旋转卡盘51的上表面，或自旋转卡盘51取走处理完毕的基板WF。
旋转卡盘51具有：圆板状的旋转基座51A，其真空吸附水平姿势的基板WF的下表面；旋转轴51C，其自旋转基座51A的中央部朝下方延伸；及旋转马达51D，其通过使旋转轴51C旋转而使吸附在旋转基座51A的基板WF旋转。此外，旋转卡盘51不限定于图2所例示的真空吸附式的卡盘，例如亦可为夹持式的卡盘，其具有自旋转基座的上表面外周部朝上方突出的多个卡盘销，通过该卡盘销而夹持基板WF的周缘部。
液体处理单元34A具有：处理液喷嘴52，其朝向被保持在旋转卡盘51的基板WF的上表面吐出处理液；处理液臂152，其在顶端安装有处理液喷嘴52；处理液槽53，其贮存被供给至处理液喷嘴52的处理液；处理液配管54，其将处理液槽53内的处理液导引至处理液喷嘴52；送液装置55(例如泵)，其将处理液槽53内的处理液输送至处理液配管54；及处理液阀56，其对处理液配管54的内部进行开闭。
处理液臂152具有旋转驱动源152A、轴体152B、及一端被固定在轴体152B的上端且在另一端安装有处理液喷嘴52的臂部152C。处理液臂152通过旋转驱动源152A使轴体152B旋转，由此使安装在臂部152C的顶端的处理液喷嘴52可沿着被保持在旋转卡盘51的基板WF的上表面移动。即，安装在臂部152C的顶端的处理液喷嘴52可在水平方向移动。在此，旋转驱动源152A的驱动通过后述的控制部控制。
进而，液体处理单元34A具有：循环配管57，其在处理液阀56的上游侧(即处理液槽53侧)连接处理液配管54与处理液槽53；循环阀58，其对循环配管57的内部进行开闭；及温度调节装置59，其调节流动于循环配管57的处理液的温度。处理液阀56及循环阀58的开闭通过后述的控制部控制。在处理液槽53内的处理液被供给至处理液喷嘴52的情况下，打开处理液阀56，并关闭循环阀58。在该状态下，通过送液装置55自处理液槽53输送至处理液配管54的处理液被供给至处理液喷嘴52。另一方面，在停止朝处理液喷嘴52供给处理液的情况下，关闭处理液阀56，并打开循环阀58。在该状态下，通过送液装置55自处理液槽53输送至处理液配管54的处理液通过循环配管57而返回至处理液槽53内。因此，在停止朝处理液喷嘴52供给处理液的供给停止中，处理液在通过处理液槽53、处理液配管54及循环配管57构成的循环路径中持续循环。温度调节装置59调节流动于循环配管57内的处理液的温度。因此，处理液槽53内的处理液在供给停止中在循环路径被加热，而被维持在较室温更高的温度。
此外，液体处理单元34A具有：冲洗液喷嘴60，其朝向被保持在旋转卡盘51的基板WF的上表面吐出冲洗液；冲洗液臂160，其在顶端安装有冲洗液喷嘴60；冲洗液配管61，其将来自冲洗液供给源(在此未图示)的冲洗液供给至冲洗液喷嘴60；及冲洗液阀62，其对自冲洗液配管61朝冲洗液喷嘴60的冲洗液的供给及供给停止进行切换。作为冲洗液，使用DIW(去离子水)等。冲洗液臂160具有旋转驱动源160A、轴体160B、及一端被固定在轴体160B的上端且在另一端安装有冲洗液喷嘴60的臂部160C。冲洗液臂160通过旋转驱动源160A使轴体160B旋转，由此使安装在臂部160C的顶端的冲洗液喷嘴60可沿着被保持在旋转卡盘51的基板WF的上表面移动。即，安装在臂部160C的顶端的冲洗液喷嘴60可在水平方向移动。在此，旋转驱动源160A的驱动通过后述的控制部控制。在通过处理液喷嘴52将处理液供给至基板WF之后，自冲洗液喷嘴60将冲洗液供给至基板WF，由此可冲洗附着在基板WF的处理液。
处理液回收护罩511设置为包围旋转卡盘51的周围。较佳为处理液回收护罩511构成为通过未图示的马达在铅垂方向上升降。在此情况下，处理液回收护罩511的上部在其上端较被保持在旋转基座51A的基板WF更靠上侧的上位置与较该基板WF更靠下侧的下位置之间升降。自基板WF的上表面朝外侧飞散的处理液被处理液回收护罩511的内侧面所承接。接着，被处理液回收护罩511所承接的处理液通过被设在处理室50的底部的排液口513而适宜地排出至处理室50的外部。较佳为对自排液口513所排出的处理液的至少一部分进行再利用。换言之，较佳为使已排出的处理液的至少一部分通过返回至处理液槽53而被再利用。
此外，液体处理单元34A具有：传感器81，其用于测定设在基板WF上的膜的膜厚；及测定臂181，其在顶端安装有传感器81。
作为传感器81，例如使用光学式的位移传感器等。根据成为测定对象的膜(具体而言，参照图6而在后叙述的被处理膜501)，对在测定时自传感器81照射至对向的基板WF等的光的测定照射波长进行调整，由此可测定各种膜(例如硅膜)的膜厚。
测定臂181具有旋转驱动源181A、轴体181B、及一端被固定在轴体181B的上端且在另一端安装有传感器81的臂部181C。通过旋转驱动源181A使轴体181B旋转，由此使安装在臂部181C的顶端的传感器81可沿着被保持在旋转卡盘51的基板WF的上表面移动。即，安装在臂部181C的顶端的传感器81可在水平方向移动。在此，旋转驱动源181A的驱动通过后述的控制部控制。
测定臂181位于至少较处理液臂152或冲洗液臂160更远离基板WF的上表面的位置。即，测定臂181的铅垂方向的高度H1(自旋转基座51A的上表面至臂部181C或传感器81为止的长度)较处理液臂152的铅垂方向的高度H2(自旋转基座51A的上表面至臂部152C或处理液喷嘴52为止的长度)或冲洗液臂160的铅垂方向的高度H3(自旋转基座51A的上表面至臂部160C或冲洗液喷嘴60为止的长度)更高。如此，通过使测定臂181位于远离基板WF的上表面的位置，在将处理液等吐出至基板WF的上表面时，可抑制弹回的液体等附着至传感器81的情形。此外，亦可为如图2所例示那样，使测定臂181位于较处理液臂152及冲洗液臂160的两者更远离自旋转基座51A的上表面的位置。
图3是表示液体处理单元34A中的各个臂的位置例的俯视图。处理液臂152、冲洗液臂160及测定臂181分别在旋转基座51A的径向(至少为具有径向的成分的方向)可移动，而可对在旋转卡盘51上旋转的基板WF的上表面进行扫描。
图4是表示基板处理装置1(图1)中的控制部7与其他各要素的连接关系例的功能框图。控制部7连接至各个液体处理单元的运作部(例如处理液阀56、循环阀58、冲洗液阀62、闸门50C或旋转马达51D等)、使搬送机构31驱动的驱动部(例如用于使搬送机构31往返移动的马达等)、分度机械手23的运作部(例如用于使多关节臂23B驱动的马达等)、搬送机械手33的运作部(例如水平马达133C、转动马达133D或铅垂马达133H等)，而控制它们的动作。
控制部7的硬件构成与一般计算机相同。即，控制部7具有进行各种运算处理的中央运算处理装置(central processing unit，即CPU)71、存储基本程序的读取专用的存储器即只读存储器(read only memory，即ROM)72、存储各种信息的读写自如的存储器即随机存取存储器(random access memory，即RAM)73、存储控制用应用程序(程序)或数据等的非暂时性的存储部74。CPU 71、ROM 72、RAM 73及存储部74通过总线配线75等而相互地连接。控制应用程序或数据也可以在记录在非暂时性的记录介质(例如半导体存储器、光学介质或磁性介质等)的状态下被提供至控制部7。在此情况下，将自该记录媒体读取控制应用程序或数据的读取装置连接至总线配线75即可。此外，控制应用程序或数据也可以经由网络而自服务器等被提供至控制部7。在此情况下，将与外部装置进行网络通信的通信部连接至总线配线75即可。
在总线配线75连接有输入部76及显示部77。输入部76包括键盘及鼠标等的各种输入设备。作业员经由输入部76而将各种信息输入至控制部7。显示部77由液晶监视器等的显示设备构成，而显示各种信息。
图5是概略地表示通过基板处理方法处理的基板WF的构成例的俯视图。本实施方式的基板处理方法处理至少一片基板WF，较佳通过前述的液体处理单元34A等的各液体处理单元依次处理多片基板WF。基板WF各自具有在径向上具有半径R的圆形形状。此外，基板WF各自具有多个芯片区域RS。
图6是沿着图5的线VI-VI的概略的部分剖视图。基板WF具有被处理膜501与器件构造层502。被处理膜501具有面501a、及在厚度方向(图中为纵向)上与其相反的面501b。器件构造层502具有面向面501b的面502a、及与其相反的面502b。器件构造层502包括半导体层。被处理膜501典型的为半导体基板，例如为硅基板。在各个芯片区域RS，设置有成为半导体器件的构造。此外，在本实施方式中的基板处理方法之后，进而经过几个追加步骤，作为最后的制品得到半导体器件。这些追加步骤包括通过切割基板WF而切出各芯片区域RS的步骤。
被处理膜501可如下形成：通过对具有厚度dwf(例如1mm左右)的基板进行研磨，形成具有厚度dgr(例如50μm左右)的膜。典型地，在基板的缘部不实施研磨，在此情况下，如图6所示，基板WF在宽度数mm左右的缘部上具有局部较厚的部分。以下，忽略该较厚的部分进行说明。
在本实施方式1中，上述半导体器件为纵型功率器件。典型地，纵型功率器件具有一对主电极(例如源极/漏极的对、发射极/集电极的对、或阳极/阴极的对)。在面502b上已经设置有一对主电极中的一个，而一对主电极的另一个在通过本实施方式中的基板处理方法而将被处理膜501的厚度自厚度dgr降低为厚度dtgt后，形成在面501a上。通过使厚度dtgt不过大，而可避免纵型功率器件的电阻成为过大的情形。此外，通过使厚度dtgt不过小，而可避免纵型功率器件的耐电压不足的情形。器件构造层502所包括的半导体层可为形成在被处理膜501上的外延层。该半导体层与外延层因折射率的不同等而能在光学上进行区别。
接着，一边参照图7至图9，一边对本实施方式中的基板处理方法进行以下说明。此外，该基板处理方法通过基板处理装置1(图1)进行。具体而言，该基板处理方法在以下的状态进行：收容在基板收容器21(图1)的基板WF经由分度机械手23、搬送机构31及搬送机械手33被搬入至任一个液体处理单元，进而被保持在旋转卡盘51(图2)。
图7及图8分别是表示本实施方式1中的基板处理方法的例子的时序图及流程图。
首先，进行冲洗处理(图8：步骤ST11)。在冲洗处理中，通过控制部7(图4)的控制而自冲洗液喷嘴60(图3)吐出冲洗液。由此，基板WF的面501a(图6)上的附着物等被冲洗掉。作为冲洗液，例如使用DIW(去离子水)。
接着，进行干燥处理(图8：步骤ST12)。在干燥处理中，通过控制部7的控制，在对基板WF供给IPA(异丙醇)等之后，通过使旋转基座51A旋转而使基板WF干燥。
接着，进行径向上的被处理膜501的厚度分布的测定(图8：步骤ST21)。具体而言，一边使基板WF旋转，一边使传感器81在径向上进行扫描，由此测定厚度分布。传感器81的扫描通过控制部7的控制来使测定臂181的臂部181C转动而进行。图9是说明上述步骤ST21的例子的示意图。通过传感器81的扫描SC，获得关于径向的位置r的厚度d的分布。如果扫描SC的速度相较于基板WF的旋转速度足够慢，则可唯一地获得依存于径向的厚度分布。例如，径向上的传感器81的位置r分别为r1、r2及r3时，圆周C1、C2及C3上的被处理膜501的厚度的平均值作为厚度d被检测。
接着，利用控制部7进行算术处理。首先，根据厚度分布(图9)计算出平均厚度davg(图8：步骤ST22A)。接着，提取在后述的厚度测定中特别被关注的至少一个候补位置(图8：步骤ST23A)。具体而言，厚度分布具有平均厚度davg的至少一个径向位置r被提取作为至少一个候补位置。在图9所示的例子中，提取三个位置ravg1、ravg2、ravg3。
接着，进行测定位置的决定(图8：步骤ST24)。具体而言，至少一个(在上述例中为三个)候补位置中的至少一个被决定为至少一个测定位置。以下，对该方法的例子进行详述。
图10是表示为了设定测定位置的决定条件而显示部77(图4)向作业员显示的画面SW的例子的图。画面SW具有厚度分布窗口DA1、及选择窗口DA2。较佳为厚度分布窗口DA1除了厚度分布外，亦显示上述的候补位置。在图示的例中，显示位置ravg1、ravg2及ravg3各自的坐标16mm、55mm及125mm。此外，较佳为厚度分布窗口DA1显示推荐下限值rL及推荐上限值rU。推荐下限值rL及推荐上限值rU是预先被决定的正值，关于基板WF的半径R，满足0<rL<rU<R。较佳为R/3≤rL<2R/3且R/3<rU≤2R/3，在图10中，rL＝R/3且rU＝2R/3。此外，图10的例子对应于R＝150mm左右的情况。
关于位置r，0≤r<R/3的范围是在处理液喷嘴52位于基板WF的中心附近时，处理液变厚且其液面容易变得不稳定的范围，而不适于高精度的厚度测定。另一方面，2R/3<r的范围因基板WF的旋转的影响而容易使厚度测定紊乱，在旋转的偏心较大的情况下，测定特别紊乱。此外，因为被测定的圆周的长度较大，所以测定值容易产生偏差。
输入部76(图4)可以接受将至少一个候补位置(在图10中为三个候补位置ravg1、ravg2、ravg3)中的哪一个决定为至少一个测定位置的指示。具体而言，可接受作业员选择选择窗口DA2的按钮BT1～BT5中的哪一个。在作业员选择按钮BT1的情况下，位置ravg1被包含在测定位置，在选择按钮BT2的情况下，位置ravg2被包含在测定位置，在选择按钮BT3的情况下，位置ravg3被包含在测定位置。在作业员选择按钮BT4的情况下，作为测定位置，选择多个候补位置中最接近推荐位置rc的候补位置作为测定位置。推荐位置rc较佳为推荐下限值rL以上且推荐上限值rU以下，例如为推荐下限值rL及推荐上限值rU的平均值。在图10的例子中，当选择按钮BT4时，结果将位置ravg2决定为测定位置。在作业员选择按钮BT5的情况下，测定位置被限制在rL以上rU以下。在图10的例子中，当选择按钮BT5时，结果将位置ravg2决定为测定位置。
此外，在上述内容中，已对决定测定位置时赋予作业员的指示的情况进行说明，但亦可无作业者的指示而通过控制部7决定。此外，测定位置的数量为一个以上的任意数量。在测定位置的数量为多个的情况下，在后述的厚度的随时间的变化的监视中，可通过适宜地移动传感器81来监视各测定位置的厚度。亦可将基于在这些多个测定位置的厚度所计算出的代表厚度视为在测定位置的厚度。代表厚度例如为在多个测定位置的厚度的平均。在测定位置的数量为一个的情况下，在后述的厚度的随时间的变化的监视中，传感器81的位置可被固定在测定位置，或亦可在测定位置的间歇性监视的空档时，离开测定位置。
接着，开始供给处理液(图8：步骤ST25)。由此，一边使基板WF旋转，一边自处理液喷嘴52朝基板WF的被处理膜501上供给处理液。由此，对基板WF的被处理膜501进行蚀刻处理等。例如，使用氢氟酸(HF)与硝酸(HNO3)的混合液即氟硝酸，而对作为被处理膜501的硅膜进行蚀刻处理。
接着，在如上述那样供给处理液时，进行厚度的随时间的变化的监视(图8：步骤ST26)。具体而言，一边使基板WF旋转，一边通过传感器81在上述的至少一个测定位置(例如在图9中的位置ravg2)监视被处理膜501的厚度的随时间的变化。
在供给处理液时，优选对处理液喷嘴52赋予径向上的周期性位移SC2(图3)。除此之外，优选亦对传感器81赋予径向上的周期性位移SC1(图3)。在此情况下，传感器81最接近基板WF的中心的时间点与处理液喷嘴52最接近基板WF的中心的时间点不同。优选传感器81的位移SC1的周期与处理液喷嘴52的位移SC2的周期为同一周期，且传感器81最接近基板WF的中心的时间点即为处理液喷嘴52最远离基板WF的中心的时间点。由此，容易确保处理液撞击至基板WF上的位置与传感器81的位置间的距离。因而，容易确保处理液的液面不稳定的位置与传感器81的位置间的距离。其结果，可稳定地进行传感器81的测定。
接着，进行停止处理液的供给(图8：步骤ST27)。具体而言，基于在至少一个测定位置(例如在图9中的位置ravg2)上的被处理膜501的厚度，而停止对基板WF的表面上的处理液的供给。对于该具体方法的李在如后述。优选步骤ST27以在至少一个测定位置将被处理膜501的厚度保持在20μm以上的方式而进行，更优选以保持在30μm以上的方式而进行。
接着，进行冲洗处理(图8：步骤ST31)。具体而言，通过控制部7的控制，自冲洗液喷嘴60吐出冲洗液。由此，基板WF上的处理液等被冲洗掉。作为冲洗液，例如可使用DIW(去离子水)。接着，与前述的步骤ST12同样地进行干燥处理(图8：步骤ST32)。接着，为了确认基板处理的结果，可再次进行厚度分布的测定(图8：步骤ST41)。
通过以上内容，进行本实施方式1的基板处理。
图11是对决定停止处理液的供给(步骤ST27(图8))的时间点的方法例进行说明的曲线图。图中，线Gact是在测定位置的厚度d的检测值，在d＝dcor的时间t＝tact时，停止处理液的供给。在此，满足dcor＝dtgt+MG，厚度dtgt为目标值，修正值MG是预先被决定的修正厚度。即便停止处理液的供给，至自基板WF上完全地去除处理液为止仍需要某程度的时间，因此，基板处理的进行并不会立刻停止。修正值MG考虑到此点而被决定，例如为1～2μm左右。
如前述，本实施方式中的基板处理方法可以依次处理多片基板WF。在此情况下，在通过图8所示的方法处理第一基板WF后，通过再次进行该方法处理第二基板WF。在此，第二基板WF是在第一基板WF之后紧接着被处理的基板。此时，自处理液喷嘴52朝第一基板WF的被处理膜501上供给的处理液的至少一部分可以作为自处理液喷嘴52朝第二基板WF的被处理膜501上供给的处理液而被再利用。由此，可抑制处理液的消耗量，但另一方面，处理液特性的随时间的变化变得无法忽视。在此，如本实施方式那样，通过传感器81监视基板处理方法的进行，根据其结果而调整处理时间等的处理条件变得更重要。
如上述那样，在处理第一基板WF及第二基板WF的情况下，可基于第一基板WF的随时间的变化的监视结果(图8：步骤ST26)，而如线Gmin及线Gmax(图11)所示那样，计算出第二基板WF的随时间的变化的预测范围。例如可对第一基板WF的线Gact的斜率，分别乘以预先被决定的大于0且小于1的系数及预先被决定的大于1的系数，由此决定线Gmax及线Gmin的斜率。在此情况下，若在既定的时间点(例如时间t＝tact)，第二基板WF的线Gact脱离线Gmax与线Gmin间的范围时，优选控制部7对作业员发出警告。由此，可对作业员警告基板处理的进行速度相较于刚刚之前的基板处理显著地变动。此外，控制部7不仅发出警告，也可以停止基板WF的连续性处理。
图12是说明实施方式1中的测定厚度分布的变形例的曲线图。本变形例在设置在芯片区域RS的成为纵型功率器件的构造具有沟槽栅极(Trench gate)构造的情况下特别优选。对应于沟槽，被处理膜501的厚度分布如图示那样局部具有较小的值。由于要将这样的值自后续的算术处理的考虑中排除在外，因而在本变形例中，以推定厚度(在图12的例中为100μm)作为基准，仅将处于预先被决定的容许范围内的厚度使用于厚度分布。换言之，仅将厚度分布中处于预先被决定的容许范围内的厚度使用于其后的算术处理(在本实施方式中为图13的步骤ST22A)。推定厚度的信息可以自输入部76接受。容许范围例如以推定厚度作为基准而为±2％，在图12的例子中为98μm以上且102μm以下。
<实施方式2>
在本实施方式2中，亦与前述的实施方式1同样，在芯片区域RS(图5及图6)分别设置有成为半导体器件的构造。然而，在本实施方式2中，与实施方式1不同，半导体器件为非功率器件(例如图像传感器器件、存储器件、及逻辑器件中的任一个)。被处理膜501(图6)在这些非功率器件的制造过程中是必要的，但作为最后的制品是不需要的(例如为了暂时地支撑最后所需要的器件构造而被使用的基底基板)。在此，优选通过本实施方式中的基板处理方法而尽可能地去除被处理膜501。通过去除被处理膜501而可使半导体器件小型化。特别是在图像传感器器件的受光面为面502a(图6)的情况下，由于被处理膜501遮挡光路，故而该去除对确保灵敏度而言是重要的。另一方面，当基板处理过度地进行时，存在有起因于意外地侵蚀被处理膜501所覆盖的器件构造层502(图6)，而对半导体器件的特性造成不良影响的顾虑。在此，通过对被处理膜501的最小厚度dmin进行管理，而可抑制上述的侵蚀。为了充分地防止侵蚀，通常优选不将最小厚度dmin降低至零。然而，在器件构造层502的面502a通过蚀刻停止膜(例如氮化硅膜)保护的情况下，能够比较容易地将最小厚度dmin降低至零。
在基板处理方法中，在前述的实施方式1中管理平均厚度davg(图9)，相对于此，在本实施方式2中，因上述理由而管理被处理膜501的最小厚度dmin。以下，主要对与实施方式1中的基板处理方法的不同进行说明。
图13是表示本实施方式2中的基板处理方法的例子的流程图。至步骤ST21为止与实施方式1相同。
接着，利用控制部7进行算术处理。具体而言，首先，根据厚度分布(图14)计算出最小厚度dmin(图13：步骤ST22B)。接着，提取在厚度测定中特别被关注的至少一个候补位置(图8：步骤ST23B)。具体而言，厚度分布具有最小厚度dmin的至少一个径向位置r被提取作为至少一个候补位置。在图14所示的例子中，提取一个位置rmin。
接着，进行测定位置的决定(图8：步骤ST24)。具体而言，至少一个候补位置中的至少一个被决定为至少一个测定位置。在图14的例中，由于仅提取一个候补位置rmin，因此将其直接决定为测定位置。此外，存在有根据厚度d的有效数字等而提取多个候补位置的可能性，在此情况下，可通过与在实施方式1中所说明的方法同样的方法，自它们之中适宜地选择至少一个测定位置。接着，与实施方式1同样，进行开始处理液的供给(图8：步骤ST25)、及厚度的随时间的变化的监视(图8：步骤ST26)。
接着，进行停止处理液的供给(图8：步骤ST27)。具体而言，基于在至少一个测定位置(在图14的例中为位置rmin)的被处理膜501的厚度，而停止对基板WF表面上的处理液的供给。优选步骤ST27以在至少一个测定位置将被处理膜501的厚度降低至10μm以下的方式而进行，例如降低至4μm左右。此外，停止处理液的供给的时间点可参照图11而通过与在实施方式1中所说明的方法同样的方法来决定。
之后，与实施方式1同样地进行步骤ST31、步骤ST32及步骤ST41，由此进行本实施方式的基板处理。此外，除了在上述内容中特别记载的特征以外，与上述的实施方式1大致相同，因此不重复其说明。
此外，实施方式1及2都可依照于图7所示的时序来实施，但本发明的基板处理方法并不被限定于该时序。例如，如图15所示，亦可在冲洗处理中进行厚度分布的测定，由此可缩短处理时间。
在以上所记载的实施方式中，存在有亦对这些构成要素的材质、材料、尺寸、形状、相对配置关系或实施条件等进行记载的情况，但这些在所有方面都是一个例子，而并不局限于本申请说明书所记载的内容。因此，未例示的无数个变形例、及等同物均可被设想为在本申请说明书所揭示的技术范围内。例如，包括将至少一个构成要素加以变形的情况、增加的情况或省略的情况。
此外，在以上记载的实施方式中记载的各个构成要素，额可以设想为软件或固件(firmware)，或亦可设想为与其对应的硬件，在该两者的概念中，这些构成要素均称为“部”或“处理电路”(circuitry)等。
【附图标记的说明】
1：基板处理装置
7：控制部
34A：液体处理单元
52：处理液喷嘴
76：输入部
77：显示部
81：传感器
501：被处理膜
502：器件构造层
511：处理液回收护罩
513：排液口
RS：芯片区域
WF：基板

Claims (19)

1.一种基板处理方法，对至少一片基板进行处理，该基板具有径向，具有设置了成为功率器件的构造的多个芯片区域，并设置有被处理膜；其中，该基板处理方法具有：
步骤(a)，通过一边使上述基板旋转，一边使传感器在上述径向上扫描，测定上述径向上的上述被处理膜的厚度分布；
步骤(b)，计算出上述厚度分布的平均厚度；
步骤(c)，提取上述厚度分布具有上述平均厚度的至少一个径向位置来作为至少一个候补位置；
步骤(d)，将上述至少一个候补位置中的至少一个决定为至少一个测定位置；
步骤(e)，一边使上述基板旋转，一边自喷嘴朝上述基板的上述被处理膜上供给处理液；及
步骤(f)，一边使上述基板旋转，一边通过上述传感器在上述至少一个测定位置对上述被处理膜的厚度的随时间的变化进行监视。
2.如权利要求1所述的基板处理方法，其中，还具有：
步骤(g)，基于在上述至少一个测定位置的上述被处理膜的厚度，停止朝上述基板的表面上供给处理液。
3.如权利要求2所述的基板处理方法，其中，
上述步骤(g)以在上述至少一个测定位置将上述被处理膜的厚度保持在20μm以上的方式进行。
4.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理方法，其中，
在上述步骤(e)中，对上述喷嘴赋予在上述径向上的周期性的位移，
在上述步骤(f)中，对上述传感器赋予在上述径向上的周期性的位移，上述传感器最接近上述基板的中心的时间点与上述喷嘴最接近上述基板的中心的时间点不同。
5.如权利要求1至4中任一项所述的基板处理方法，其中，
至少一片上述基板包括第一基板及第二基板，
上述基板处理方法是在通过进行上述步骤(a)至上述步骤(f)来处理上述第一基板之后，通过再次进行上述步骤(a)至上述步骤(f)来处理上述第二基板的基板处理方法，
用于上述第一基板的上述步骤(e)中的上述处理液的至少一部分作为用于上述第二基板的上述步骤(e)中的上述处理液而被再利用。
6.如权利要求5所述的基板处理方法，其中，
上述第二基板是在上述第一基板之后紧接着被处理的基板，
该基板处理方法还具有：基于上述第一基板的上述步骤(f)的结果，计算出上述第二基板的上述步骤(f)中的上述随时间的变化的预测范围的步骤。
7.如权利要求1至6中任一项所述的基板处理方法，其中，
上述基板具有半径R，
在上述步骤(d)中，满足0<rL<rU<R的正值rL及rU预先被决定，将上述测定位置限制在rL以上rU以下。
8.如权利要求1至7中任一项所述的基板处理方法，其中，
上述步骤(d)包括：
步骤(d1)，显示上述至少一个候补位置；及
步骤(d2)，接受将上述至少一个候补位置中的哪一个决定为上述至少一个测定位置的指示。
9.如权利要求1至8中任一项所述的基板处理方法，其中，
上述步骤(a)包括：
步骤(a1)，接受上述被处理膜的推定厚度的信息；
在上述步骤(a)中，以上述推定厚度为基准，仅将处在预先被决定的容许范围内的厚度用于上述厚度分布。
10.如权利要求9所述的基板处理方法，其中，
上述功率器件具有沟槽栅极构造。
11.一种基板处理方法，对至少一片基板进行处理，该基板具有径向，具有设置了成为非功率器件即半导体器件的构造的多个芯片区域，并设置有被处理膜；其中，该基板处理方法具有：
步骤(a)，通过一边使上述基板旋转，一边使传感器在上述径向上扫描，测定上述径向上的上述被处理膜的厚度分布；
步骤(b)，计算出上述厚度分布的最小厚度；
步骤(c)，提取上述厚度分布具有上述最小厚度的至少一个径向位置来作为至少一个候补位置；
步骤(d)，将上述至少一个候补位置中的至少一个决定为至少一个测定位置；
步骤(e)，一边使上述基板旋转，一边自喷嘴朝上述基板的上述被处理膜上供给处理液；及
步骤(f)，一边使上述基板旋转，一边通过上述传感器在上述至少一个测定位置对上述被处理膜的厚度的随时间的变化进行监视。
12.如权利要求11所述的基板处理方法，其中，还具有：
步骤(g)，基于在上述至少一个测定位置的上述被处理膜的厚度，停止朝上述基板的表面上供给处理液。
13.如权利要求12所述的基板处理方法，其中，
上述步骤(g)以在上述至少一个测定位置将上述被处理膜的厚度降低至10μm以下的方式进行。
14.如权利要求11至13中任一项所述的基板处理方法，其中，
在上述步骤(e)中，对上述喷嘴赋予在上述径向上的周期性的位移，
在上述步骤(f)中，对上述传感器赋予在上述径向上的周期性的位移，上述传感器最接近上述基板的中心的时间点与上述喷嘴最接近上述基板的中心的时间点不同。
15.如权利要求11至14中任一项所述的基板处理方法，其中，
至少一片上述基板包括第一基板及第二基板，上述基板处理方法是在通过进行上述步骤(a)至上述步骤(f)来处理上述第一基板之后，通过再次进行上述步骤(a)至上述步骤(f)来处理上述第二基板的基板处理方法，
用于上述第一基板的上述步骤(e)中的上述处理液的至少一部分作为用于上述第二基板的上述步骤(e)中的上述处理液而被再利用。
16.如权利要求15所述的基板处理方法，其中，
上述第二基板是在上述第一基板之后紧接着被处理的基板，
该基板处理方法还具有：基于上述第一基板的上述步骤(f)的结果，计算出上述第二基板的上述步骤(f)中的上述随时间的变化的预测范围的步骤。
17.如权利要求11至16中任一项所述的基板处理方法，其中，
上述基板具有半径R，
在上述步骤(d)中，满足0<rL<rU<R的正值rL及rU预先被决定，将上述测定位置限制在rL以上rU以下。
18.如权利要求11至17中任一项所述的基板处理方法，其中，
上述步骤(d)包括：
步骤(d1)，显示上述至少一个候补位置；及
步骤(d2)，接受将上述至少一个候补位置中的哪一个决定为上述至少一个测定位置的指示。
19.如权利要求11至18中任一项所述的基板处理方法，其中，
上述半导体器件是图像传感器器件、存储器件、及逻辑器件中的任一个。
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