CN117836911A - 基板处理方法和基板处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种基板处理方法，用于处理基板，所述基板处理方法包括：向所述基板的表面供给包含氢氟酸和磷酸的蚀刻液，来蚀刻该表面；回收蚀刻后的所述蚀刻液；测定蚀刻后的所述基板的厚度分布；以及基于所测定出的所述厚度分布，针对在蚀刻后回收到的所述蚀刻液至少选择氢氟酸或磷酸进行添加，来调整该蚀刻液的组成比率。

Description

基板处理方法和基板处理系统
技术领域
本公开涉及一种基板处理方法和基板处理系统。
背景技术
在专利文献1中公开有一种半导体晶圆的制造方法，该半导体晶圆的制造方法包括以下工序：对将半导体晶锭切片而得到的晶圆的至少表面进行平坦化；以及通过旋转蚀刻来蚀刻晶圆的被平坦化后的表面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-135464号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开所涉及的技术在对蚀刻液进行再利用来蚀刻多个基板的情况下，适当地控制蚀刻后的基板表面形状。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式为一种基板处理方法，用于处理基板，所述基板处理方法包括：向所述基板的表面供给包含氢氟酸和磷酸的蚀刻液，来蚀刻该表面；回收蚀刻后的所述蚀刻液；测定蚀刻后的所述基板的厚度分布；以及基于所测定出的所述厚度分布，针对在蚀刻后回收到的所述蚀刻液至少选择氢氟酸或磷酸进行添加，来调整该蚀刻液的组成比率。
发明的效果
根据本公开，在对蚀刻液进行再利用来蚀刻多个基板的情况下，能够适当地控制蚀刻后的基板表面形状。
附图说明
图1是示出本实施方式所涉及的晶圆处理系统的结构的概要的俯视图。
图2是示出蚀刻装置的结构的概要的侧视图。
图3是示出晶圆处理的主要工序的流程图。
图4是示出蚀刻处理的主要工序的说明图。
图5是说明未对再利用的蚀刻液添加成分的情况下的蚀刻量的变化的曲线图。
图6是说明对再利用的蚀刻液添加了氢氟酸的情况下的蚀刻量的变化的曲线图。
图7是说明对再利用的蚀刻液添加了氢氟酸和硝酸的情况下的蚀刻量的变化的曲线图。
图8是说明对再利用的蚀刻液添加了氢氟酸、硝酸及磷酸的情况下的蚀刻量的变化的曲线图。
图9是示出蚀刻量平均值及蚀刻量范围与对蚀刻液添加的成分之间的关系的说明图。
具体实施方式
在半导体器件的制造工序中，进行以下处理：将通过线锯等从单晶硅晶锭切片下来而得到的圆盘状的硅晶圆(下面，仅称为“晶圆”。)的切断面进行平坦化；进一步进行平滑化来将晶圆的厚度均匀化。切断面的平坦化例如通过平面磨削或研磨来进行。切断面的平滑化例如通过一边使晶圆旋转一边从该晶圆的切断面上方供给蚀刻液的旋转蚀刻来进行。
在上述的专利文献1中公开：在通过平面磨削或研磨对将半导体晶锭切片而得到的晶圆的至少表面进行了平坦化后，通过旋转蚀刻来蚀刻该表面。另外，在专利文献1所公开的旋转蚀刻工序中，使用混合酸作为蚀刻液。
在此，从在蚀刻中降低蚀刻液的消耗量的观点出发，期望将对一个晶圆使用过的蚀刻液进行回收，来再利用于其它晶圆。在像这样对已使用的蚀刻液进行回收来进行再利用的情况下，由于晶圆(硅)与蚀刻液(混合酸)的反应，蚀刻液的组成比率改变。因此，蚀刻量和蚀刻轮廓变化，其结果，蚀刻的工艺性能变得不稳定。
然而，例如在专利文献1所记载的蚀刻方法中，未设想像这样对蚀刻液进行再利用，从而没有设想上述的问题。因而，以往的蚀刻处理存在改善的余地。
本公开所涉及的技术在对蚀刻液进行再利用来蚀刻多个基板的情况下，适当地控制蚀刻后的基板表面形状。下面，参照附图来说明本实施方式所涉及的作为基板处理系统的晶圆处理系统、以及作为基板处理方法的晶圆处理方法。此外，在本说明书和附图中，对具有实质相同的功能结构的要素标注相同的附图标记，由此省略重复说明。
在本实施方式所涉及的晶圆处理系统1中，对从晶锭切片下来而得到的作为基板的晶圆W进行用于提高厚度的面内均匀性的处理。下面，将晶圆W的切片面称为第一面Wa和第二面Wb。第一面Wa是与第二面Wb相反一侧的面。另外，有时将第一面Wa和第二面Wb统称为晶圆W的表面。
如图1所示，晶圆处理系统1具有将搬入搬出站10与处理站11连接为一体的结构。搬入搬出站10例如用于在与外部之间搬入搬出能够收容多个晶圆W的盒C。处理站11具备对晶圆W实施期望的处理的各种处理装置。
在搬入搬出站10设置有盒载置台20。在图示的例子中，盒载置台20构成为能够将多个、例如两个盒C在Y轴方向上呈一列地载置。
在处理站11例如设置有三个处理块G1～G3。第一处理块G1、第二处理块G2以及第三处理块G3从X轴负方向侧(搬入搬出站10侧)向正方向侧依次排列地配置。
在第一处理块G1设置有翻转装置30、31、厚度测定装置40、作为液处理装置的蚀刻装置50、51、以及晶圆搬送装置60。翻转装置30和蚀刻装置50从X轴负方向侧向正方向侧依次排列地配置。翻转装置30、31和厚度测定装置40例如在铅垂方向上从下层起依次层叠地设置。蚀刻装置50、51例如在铅垂方向上从下层起依次层叠地设置。晶圆搬送装置60配置于蚀刻装置50、51的Y轴正方向侧。此外，翻转装置30、31、厚度测定装置40、蚀刻装置50、51以及晶圆搬送装置60的数量、配置不限于此。
翻转装置30、31使晶圆W的第一面Wa与第二面Wb在上下方向上翻转。翻转装置30、31的结构是任意的。
在一例中，厚度测定装置40具备测定部(未图示)和计算部(未图示)。测定部具备在多个点测定蚀刻后的晶圆W的厚度的传感器。计算部根据测定部的测定结果(晶圆W的厚度)来获取晶圆W的厚度分布。此外，计算部也可以还计算晶圆W的平坦度(TTV：TotalThickness Variation：总厚度变化)。另外，也可以由后述的控制装置150替代该计算部来进行该晶圆W的厚度分布及平坦度的计算。换言之，也可以在后述的控制装置150内设置有计算部(未图示)。此外，厚度测定装置40的结构不限于此，能够任意地构成。
蚀刻装置50、51蚀刻由后述的加工装置110磨削后的第一面Wa或磨削后的第二面Wb的硅(Si)。另外，蚀刻装置50、51清洗蚀刻后的第一面Wa或第二面Wb，来去除附着于该第一面Wa或第二面Wb的金属。此外，后述蚀刻装置50、51的详细结构。
晶圆搬送装置60具有保持并搬送晶圆W的、例如两个搬送臂61。各搬送臂61构成为能够沿水平方向、沿铅垂方向、绕水平轴以及绕铅垂轴移动。而且，晶圆搬送装置60构成为能够对盒载置台20的盒C、翻转装置30、31、厚度测定装置40、蚀刻装置50、51、后述的缓冲装置70、后述的清洗装置80、以及后述的翻转装置90搬送晶圆W。
在第二处理块G2设置有缓冲装置70、清洗装置80、翻转装置90、以及晶圆搬送装置100。缓冲装置70、清洗装置80以及翻转装置90例如在铅垂方向上从下层起依次层叠地设置。晶圆搬送装置100配置于缓冲装置70、清洗装置80以及翻转装置90的Y轴负方向侧。此外，缓冲装置70、清洗装置80、翻转装置90、以及晶圆搬送装置100的数量、配置不限于此。
缓冲装置70临时保持被从第一处理块G1交接到第二处理块G2的处理前的晶圆W。缓冲装置70的结构是任意的。
清洗装置80清洗由后述的加工装置110磨削后的第一面Wa或第二面Wb。例如使第一面Wa或第二面Wb与刷抵接，来对该第一面Wa或第二面Wb进行刷洗清洗。此外，对于第一面Wa或第二面Wb的清洗也可以使用被加压的清洗液。另外，清洗装置80也可以构成为在清洗晶圆W时能够同时清洗第一面Wa和第二面Wb。
翻转装置90与翻转装置30、31同样，使晶圆W的第一面Wa与第二面Wb在上下方向上翻转。翻转装置90的结构是任意的。
晶圆搬送装置100具有保持并搬送晶圆W的、例如两个搬送臂101。各搬送臂101构成为能够沿水平方向、沿铅垂方向、绕水平轴以及绕铅垂轴移动。而且，晶圆搬送装置100构成为能够对蚀刻装置50、51、缓冲装置70、清洗装置80、翻转装置90、以及后述的加工装置110搬送晶圆W。
在第三处理块G3设置有加工装置110。此外，加工装置110的数量、配置不限于此。
加工装置110具有旋转台111。旋转台111构成为能够通过旋转机构(未图示)以铅垂的旋转中心线112为中心进行旋转。在旋转台111上设置有四个吸附保持晶圆W的保持盘113。四个保持盘113中的、两个第一保持盘113a是用于第一面Wa的磨削的保持盘，吸附保持第二面Wb。这两个第一保持盘113a隔着旋转中心线112配置于点对称的位置。其余的两个第二保持盘113b是用于第二面Wb的磨削的保持盘，吸附保持第一面Wa。这两个第二保持盘113b也隔着旋转中心线112配置于点对称的位置。即，第一保持盘113a和第二保持盘113b在周向上交替地配置。此外，保持盘113例如使用多孔保持盘。另外，保持盘113的多孔保持盘例如包含氧化铝等金属。
四个保持盘113能够通过旋转台111旋转而移动到交接位置A1～A2和加工位置B1～B2。另外，四个保持盘113分别构成为能够通过旋转机构(未图示)绕铅垂轴进行旋转。
第一交接位置A1是旋转台111的X轴负方向侧且Y轴正方向侧的位置，在要磨削第一面Wa时进行对第一保持盘113a的晶圆W的交接。第二交接位置A2是旋转台111的X轴负方向侧且Y轴负方向侧的位置，在要磨削第二面Wb时进行对第二保持盘113b的晶圆W的交接。
在交接位置A1、A2设置有测定磨削后的晶圆W的厚度的厚度测定部120。在一例中，厚度测定部120具备测定部(未图示)和计算部(未图示)。测定部具备在多个点测定晶圆W的厚度的非接触式的传感器。计算部122根据测定部121的测定结果(晶圆W的厚度)来获取晶圆W的厚度分布，并进一步计算晶圆W的平坦度。此外，该晶圆W的厚度分布及平坦度的计算也可以由后述的控制装置150替代该计算来进行。换言之，也可以在后述的控制装置150内设置有计算部(未图示)。另外，厚度测定部120也可以设置于加工位置B1～B2。
第一加工位置B1是旋转台111的X轴正方向侧且Y轴负方向侧的位置，配置有作为磨削部的第一磨削单元130。第二加工位置B2是旋转台111的X轴正方向侧且Y轴正方向侧的位置，配置有作为磨削部的第二磨削单元140。
第一磨削单元130对保持于第一保持盘113a的晶圆W的第一面Wa进行磨削。第一磨削单元130具有第一磨削部131，该第一磨削部131具备环状形状且能够旋转的磨削磨具(未图示)。另外，第一磨削部131构成为能够沿着支柱132沿铅垂方向移动。
第二磨削单元140对保持于第二保持盘113b的晶圆W的第二面Wb进行磨削。第二磨削单元140具有与第一磨削单元130同样的结构。即，第二磨削单元140具有第二磨削部141和支柱142。
在以上的晶圆处理系统1设置有控制装置150。控制装置150例如是具备CPU、存储器等的计算机，具有程序保存部(未图示)。在程序保存部保存有控制晶圆处理系统1中的晶圆W的处理的程序。此外，也可以是，上述程序记录于计算机可读取的存储介质H，从该存储介质H安装到控制装置150。另外，上述存储介质H可以是暂态性的存储介质，也可以是非暂态性的存储介质。
接着，说明上述的蚀刻装置50、51的详细的结构。在下面的说明中，说明蚀刻装置50的结构，但是蚀刻装置51的结构也同样。
如图2所示，蚀刻装置50具有保持晶圆W的、作为基板保持部的晶圆保持部200。晶圆保持部200以多个点、在本实施方式中以三个点保持晶圆W的外缘部。此外，晶圆保持部200的结构不限于图示的例子，例如也可以是，晶圆保持部200具备从下方吸附保持晶圆W的保持盘(未图示)。晶圆保持部200构成为能够通过旋转机构201绕铅垂轴进行旋转，由此，构成为能够使保持于晶圆保持部200上的晶圆W进行旋转。
在晶圆保持部200的周围设置有内侧杯210和外侧杯220。内侧杯210设置为包围晶圆保持部200，如后所述回收蚀刻液。在内侧杯210连接有将回收到的蚀刻液排出的排液线211。另外，内侧杯210构成为能够通过升降机构212进行升降。
外侧杯220设置为在内侧杯210的外侧包围晶圆保持部200，如后所述回收冲洗液或清洗液。在外侧杯220连接有将回收到的冲洗液或清洗液排出的排液线221。此外，在本实施方式中外侧杯220不进行升降，但是也可以构成为能够通过升降机构(未图示)进行升降。
在晶圆保持部200的上方设置有作为蚀刻液供给部的蚀刻液喷嘴230、冲洗液喷嘴231、以及作为清洗液供给部的清洗液喷嘴232。蚀刻液喷嘴230和冲洗液喷嘴231被设置为一体，构成为能够通过移动机构233沿水平方向和铅垂方向移动。另外，清洗液喷嘴232构成为能够通过移动机构234沿水平方向和铅垂方向移动。此外，使这些液喷嘴移动的移动机构的数量不限于此。例如，也可以是，蚀刻液喷嘴230、冲洗液喷嘴231以及清洗液喷嘴232设置为一体，移动机构为一个。另外，也可以是，蚀刻液喷嘴230、冲洗液喷嘴231以及清洗液喷嘴232分别单独设置，移动机构为三个。
蚀刻液喷嘴230向保持于晶圆保持部200的晶圆W的第一面Wa或第二面Wb供给蚀刻液，来蚀刻该第一面Wa或第二面Wb。蚀刻液包含氢氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、以及磷酸(H3PO4)。在一例中，蚀刻液E是含有氢氟酸、硝酸、磷酸、以及水的水溶液。
在本实施方式中，蚀刻液被再利用于多个晶圆W的蚀刻。即，将对一个晶圆W使用过的蚀刻液回收，来再利用于下个晶圆W的蚀刻。因此，在蚀刻装置50设置有蚀刻液循环部240。
在蚀刻液循环部240连接有上述排液线211。另外，在蚀刻液循环部240连接有供液线241，供液线241与蚀刻液喷嘴230连接。在供液线241设置有控制蚀刻液的供给的阀242。另外，在供液线241设置有测定蚀刻液的浓度(质量百分比浓度)的浓度计243。浓度计243能够测定蚀刻液中包含的各成分、例如氢氟酸、硝酸、磷酸等的浓度。
蚀刻液循环部240例如具有在内部贮存蚀刻液的罐。在蚀刻液循环部240连接有氢氟酸供给源244、硝酸供给源245、以及磷酸供给源246。氢氟酸供给源244、硝酸供给源245、以及磷酸供给源246分别在内部贮存氢氟酸、硝酸、以及磷酸，对蚀刻液循环部240的内部的蚀刻液供给该氢氟酸、硝酸、以及磷酸。在氢氟酸供给源244、硝酸供给源245、磷酸供给源246与蚀刻液循环部240之间分别设置有控制氢氟酸、硝酸、磷酸的供给的阀247、248、249。
在该情况下，由内侧杯210回收到的蚀刻液经由排液线211被排出到蚀刻液循环部240。在蚀刻液循环部240中，通过从氢氟酸供给源244、硝酸供给源245、磷酸供给源246对蚀刻液供给氢氟酸、硝酸、磷酸中的任一种或多种，来调整该蚀刻液的组成比率。而且，被调整组成比率后的蚀刻液经由供液线241被供给到蚀刻液喷嘴230。通过像这样对蚀刻液进行再利用，能够降低蚀刻液的使用量从而降低成本。
冲洗液喷嘴231向保持于晶圆保持部200的晶圆W的第一面Wa或第二面Wb供给冲洗液，来对该第一面Wa或第二面Wb进行冲洗。在冲洗液喷嘴231连接有供液线250，供液线250与冲洗液供给源251连接。冲洗液供给源251在内部贮存冲洗液。在供液线250设置有控制冲洗液的供给的阀252。此外，冲洗液例如使用纯水。
清洗液喷嘴232向保持于晶圆保持部200的晶圆W的第一面Wa或第二面Wb供给清洗液，来去除附着于该第一面Wa或第二面Wb的金属。清洗液喷嘴232使用双流体喷嘴。
在清洗液喷嘴232连接有供液线260，供液线260与清洗液供给源261连接。清洗液供给源261在内部贮存清洗液。在供液线260设置有控制清洗液的供给的阀262。此外，清洗液使用能够从晶圆W的第一面Wa或第二面Wb去除金属的液，例如使用氢氟酸、氢氟酸和过氧化氢的混合液(FPM)等。
另外，在清洗液喷嘴232连接有供气线263，供气线263与气体供给源264连接。气体供给源264在内部贮存气体、例如作为非活性气体的氮气。在供气线263设置有控制气体的供给的阀265。
在清洗液喷嘴232中，将来自供液线260的清洗液与来自供气线263的气体混合，来喷射到晶圆W的第一面Wa或第二面Wb。而且，通过像这样喷射清洗液，除了通过清洗液进行的化学性的金属去除以外，还通过清洗液的物理性的碰撞力将金属去除。
接着，说明使用如以上那样构成的晶圆处理系统1进行的晶圆处理。在本实施方式中，针对通过线锯等从晶锭切片下来并研磨后的晶圆W进行用于提高厚度的面内均匀性的处理。
首先，将收纳有多个晶圆W的盒C载置于搬入搬出站10的盒载置台20。在盒C中，晶圆W以第一面Wa朝向上侧且第二面Wb朝向下侧的状态被收纳。接着，由晶圆搬送装置60将盒C内的晶圆W取出，并搬送到缓冲装置70。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置100搬送到加工装置110，并交接到第一交接位置A1的第一保持盘113a。在第一保持盘113a，吸附保持晶圆W的第二面Wb。
接着，使旋转台111旋转，来使晶圆W移动到第一加工位置B1。然后，由第一磨削单元130对晶圆W的第一面Wa进行磨削(图3的步骤S1)。
接着，使旋转台111旋转，来使晶圆W移动到第一交接位置A1。在第一交接位置A1，也可以由清洗部(未图示)来清洗磨削后的晶圆W的第一面Wa。
另外，在交接位置A1，由厚度测定部120测定由第一磨削单元130磨削后的晶圆W的厚度(图3的步骤S2)。
在此，如上所述，在厚度测定部120，通过在多个点测定磨削后的晶圆W的厚度来获取第一面Wa磨削后的晶圆W的厚度分布，并且计算晶圆W的平坦度。所计算出的晶圆W的厚度分布及平坦度例如输出到控制装置150，在接下来由第一保持盘113a保持(由第一磨削单元130磨削)的其它晶圆W的磨削中使用。具体地说，基于所获取到的晶圆W的厚度分布及平坦度，来调整磨削下个晶圆W时的磨削磨具的表面与第一保持盘113a的表面之间的相对的倾斜，以改善由第一磨削单元130磨削后的下个晶圆W的厚度分布、平坦度。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置100搬送到清洗装置80。在清洗装置80，清洗晶圆W的第一面Wa(图3的步骤S3)。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置100搬送到翻转装置90。在翻转装置90，使晶圆W的第一面Wa与第二面Wb在上下方向上翻转(图3的步骤S4)。即，将晶圆W翻转为第一面Wa朝向下侧且第二面Wb朝向上侧的状态。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置100搬送到加工装置110，交接到第二交接位置A2的第二保持盘113b。在第二保持盘113b，吸附保持晶圆W的第一面Wa。
接着，使旋转台111旋转，来使晶圆W移动到第二加工位置B2。然后，由第二磨削单元140来对晶圆W的第二面Wb进行磨削(图3的步骤S5)。
接着，使旋转台111旋转，来使晶圆W移动到第二交接位置A2。在第二交接位置A2，也可以由清洗部(未图示)来清洗磨削后的晶圆W的第二面Wb。
另外，在交接位置A2，由厚度测定部120来测定由第二磨削单元140磨削后的晶圆W的厚度(图3的步骤S6)。在步骤S6中，进行与步骤S2同样的处理。即，在厚度测定部120，获取第二面Wb磨削后的晶圆W的厚度分布，并且计算晶圆W的平坦度。然后，基于所计算出的晶圆W的厚度分布及平坦度，来调整磨削下个晶圆W时的第二磨削单元140的磨削磨具的表面与第二保持盘113b的表面之间的相对的倾斜。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置100搬送到清洗装置80。在清洗装置80，清洗晶圆W的第二面Wb(图3的步骤S7)。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置60搬送到蚀刻装置50。在蚀刻装置50，如图4的(a)所示，在晶圆保持部200在使晶圆W的第二面Wb朝向上侧的状态下保持晶圆W的第一面Wa。此时，内侧杯210上升，被配置为包围晶圆保持部200的周围。接下来，使蚀刻液喷嘴230移动到晶圆W的中心部上方。然后，一边使晶圆W旋转并且使蚀刻液喷嘴230在晶圆W的中心部上方与外周部上方之间移动，一边从该蚀刻液喷嘴230向第二面Wb供给蚀刻液E。于是，蚀刻液E被供给到第二面Wb的整个面，来蚀刻该第二面Wb的整个面(图3的步骤S8)。
步骤S8中的第二面Wb的蚀刻量例如为5μm以下。在像这样蚀刻量少的情况下，能够缩短蚀刻所花费的时间，能够提高晶圆处理的吞吐量。另外，能够降低在蚀刻中使用的蚀刻液的使用量。
另外，在步骤S8中使用过的蚀刻液E被回收到内侧杯210，并经由排液线211排出到蚀刻液循环部240。而且，蚀刻液E从蚀刻液循环部240经由供液线241被供给到蚀刻液喷嘴230，来再利用于下个晶圆W的蚀刻。
接着，如图4的(b)所示，使清洗液喷嘴232移动到晶圆W的中心部上方。另外，使内侧杯210下降，来配置为外侧杯220包围晶圆保持部200的周围。然后，一边使晶圆W旋转并且使清洗液喷嘴232在晶圆W的中心部上方与外周部上方之间移动，一边从该清洗液喷嘴232向第二面Wb供给清洗液C。于是，清洗液C被供给到第二面Wb的整个面，来清洗该第二面Wb的整个面(图3的步骤S9)。此外，在步骤S9中使用过的清洗液C被回收到外侧杯220，并从排液线221排出。
在此，当在步骤S1中对晶圆W的第一面Wa进行磨削时，第二面Wb吸附保持于第一保持盘113a。此时，由于作为多孔保持盘的第一保持盘113a包含金属，因此有时在第二面Wb附着金属。另外，当在步骤S8中通过蚀刻液E蚀刻第二面Wb时，蚀刻量为5μm以下的少量，因此在该蚀刻中有时不能完全去除附着于第二面Wb的金属。
因此，在步骤S9中，向第二面Wb供给清洗液C，来去除附着于该第二面Wb的金属。具体地说，通过清洗液C将金属从第二面Wb剥离来去除。除此以外，清洗液喷嘴232是双流体喷嘴，将清洗液C喷射到第二面Wb，因此，也通过该清洗液C的物理性的碰撞力来去除金属。
另外，在步骤S9中，一边使清洗液喷嘴232在晶圆W的中心部上方与外周部上方之间移动，一边从该清洗液喷嘴232向第二面Wb供给清洗液C，因此，清洗液C被供给到第二面Wb的整个面。并且，上述的清洗液C的物理性的碰撞力也及于第二面Wb的整个面。因而，能够从第二面Wb去除金属。
接着，如图4的(c)所示，使冲洗液喷嘴231移动到晶圆W的中心部上方。此时，内侧杯210下降，被配置为外侧杯220包围晶圆保持部200的周围。然后，一边使晶圆W旋转，一边从冲洗液喷嘴231向第二面Wb的中心部供给冲洗液R。于是，通过离心力使冲洗液R一直扩散到外周部，来冲洗第二面Wb的整个面(图3的步骤S10)。此外，在步骤S10中使用过的冲洗液R被回收到外侧杯220，并从排液线221排出。另外，期望的是，在步骤S8与步骤S9之间也实施冲洗液R的供给。
接着，在停止了来自冲洗液喷嘴231的冲洗液R的供给的状态下，还使晶圆W持续旋转。这样，将第二面Wb干燥。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置60搬送到翻转装置31。在翻转装置31中，使晶圆W的第一面Wa与第二面Wb在上下方向上翻转(图3的步骤S11)。即，将晶圆W翻转为第一面Wa朝向上侧且第二面Wb朝向下侧的状态。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置60搬送到蚀刻装置51。在蚀刻装置51中，在晶圆保持部200在使晶圆W的第一面Wa朝向上侧的状态下保持晶圆W的第二面Wb。然后，一边使晶圆W旋转并且使蚀刻液喷嘴230在晶圆W的中心部上方与外周部上方之间移动，一边从该蚀刻液喷嘴230向第一面Wa供给蚀刻液E。于是，蚀刻液E被供给到第一面Wa的整个面，来蚀刻该第一面Wa的整个面(图3的步骤S12)。此外，该第一面Wa的蚀刻与上述步骤S8中的第二面Wb的蚀刻同样，其蚀刻量例如也为5μm以下。
接着，在蚀刻装置51中，一边使晶圆W旋转并且使清洗液喷嘴232在晶圆W的中心部上方与外周部上方之间移动，一边从该清洗液喷嘴232向第一面Wa供给清洗液C。这样，清洗第一面Wa，来去除附着于该第一面Wa的金属(图3的步骤S13)。此外，该第一面Wa的清洗与上述步骤S9中的第二面Wb的清洗同样。
接着，在蚀刻装置51中，一边使晶圆W旋转，一边从冲洗液喷嘴231向第一面Wa的中心部供给冲洗液R，来冲洗该第一面Wa(图3的步骤S14)。此外，该第一面Wa的冲洗与上述步骤S10中的第二面Wb的冲洗同样。另外，期望的是，在步骤S12与步骤S13之间也实施冲洗液R的供给。
接着，晶圆W由晶圆搬送装置60搬送到厚度测定装置40。在厚度测定装置40中，测定由蚀刻装置51蚀刻后的晶圆W的厚度分布(图3的步骤S15)。
在步骤S15中，如上所述通过在多个点测定晶圆W的厚度，来获取蚀刻后的晶圆W的厚度分布。所获取到的晶圆W的厚度分布例如输出到控制装置150。在控制装置150中，基于晶圆W的厚度分布，来调整对接下来蚀刻的晶圆W使用的蚀刻液E的组成比率(图3的步骤S16)。此外，后述该蚀刻液E的组成比率的调整方法。
另一方面，对于由厚度测定装置40测定出厚度分布的晶圆W，由晶圆搬送装置60将晶圆W搬送到盒载置台20的盒C。这样，晶圆处理系统1中的一系列的晶圆处理结束。此外，也可以对由晶圆处理系统1实施了期望的处理的晶圆W在晶圆处理系统1的外部进行抛光。
根据以上的实施方式，在步骤S9、S13中，使用清洗液C来清洗晶圆W的表面，因此，能够去除附着于该晶圆W的表面的金属。而且，清洗液C是从作为双流体喷嘴的清洗液喷嘴232喷射到晶圆W的表面的，因此，除了基于清洗液C的化学性的金属去除能力以外，还发挥基于清洗液C的碰撞力的物理性的金属去除能力，从而能够高效地去除金属。其结果，能够维持晶圆W的产品性能。
此外，在基于清洗液C的化学性的金属去除能力足够的情况下，清洗液喷嘴232也可以不使用双流体喷嘴而使用普通的喷嘴。在该情况下，也可以从清洗液喷嘴232向晶圆W的中心部供给清洗液C，并通过离心力使清洗液C一直扩散到外周部为止。在本变形例中，与上述实施方式相比，金属的去除能力变差，但是清洗液喷嘴232便宜，从而能够降低成本。
另外，在基于清洗液C的物理性的金属去除能力足够的情况下，清洗液C也可以不使用氢氟酸、FPM等而例如使用纯水。在本变形例中，与上述实施方式相比，金属的去除能力也变差，但是清洗液C便宜，从而能够降低成本。
接着，说明上述步骤S16中的蚀刻液E的组成比率的调整方法。
在本实施方式中，在进行步骤S8、S12中的晶圆W的蚀刻时，蚀刻液E被针对多个晶圆W进行再利用。在该情况下，本发明人们进行了调查，由于在蚀刻中晶圆W(硅)与蚀刻液E(混合酸)反应，蚀刻液E的组成比率改变。而且，本发明人们调查了蚀刻液E的随时间变化，得到了图5所示的结果。在图5中，虚线表示使用了初始状态的蚀刻液E的情况下的、晶圆W的蚀刻量的径向分布。实线表示使用了蚀刻过预先决定的张数的晶圆W后的蚀刻液E的情况下的、晶圆W的蚀刻量的径向分布。如图5所示，当对蚀刻液E进行重复再利用时，蚀刻量整体地减少。另外，晶圆W的中心部的蚀刻量比外周部的蚀刻量少，晶圆径向的蚀刻轮廓变化。其结果，蚀刻的工艺性能变得不稳定。
当对蚀刻液E进行重复再利用时，该蚀刻液E中的氢氟酸被消耗。而且，由于氢氟酸的浓度减少，该蚀刻液E的再利用使蚀刻量减少。因此，本发明人们尝试了对蚀刻液E添加氢氟酸，得到了图6所示的结果。在图6中，虚线表示未对再利用的蚀刻液E添加氢氟酸而使用该蚀刻液E蚀刻了晶圆W的情况下的、晶圆W的蚀刻量的径向分布。实线表示对再利用的蚀刻液E添加氢氟酸而使用该蚀刻液E蚀刻了晶圆W的情况下的、晶圆W的蚀刻量的径向分布。如图6所示，当对蚀刻液E添加氢氟酸时，晶圆W的整体的蚀刻量增加。然而，蚀刻轮廓未得到改善，晶圆W的中心部的蚀刻量仍比外周部的蚀刻量少。
另外，本发明人们尝试了对蚀刻液E添加氢氟酸和硝酸，得到了图7所示的结果。在图7中，虚线表示未对再利用的蚀刻液E添加氢氟酸和硝酸的任一者而使用该蚀刻液E蚀刻了晶圆W的情况下的、晶圆W的蚀刻量的径向分布。实线表示对再利用的蚀刻液E添加氢氟酸和硝酸而使用该蚀刻液E蚀刻了晶圆W的情况下的、晶圆W的蚀刻量的径向分布。如图7所示，当对蚀刻液E添加氢氟酸和硝酸时，晶圆W的整体的蚀刻量增加。然而，蚀刻轮廓依然未得到改善，晶圆W的中心部的蚀刻量仍比外周部的蚀刻量少。
此外，为了使蚀刻量整体性地增加，优选除了添加氢氟酸以外还添加硝酸。在晶圆W的蚀刻中氢氟酸和硝酸作出化学性的贡献，重复通过氢氟酸蚀刻、通过硝酸氧化的工艺。因此，当对蚀刻液E进行重复再利用时，蚀刻液E中的氢氟酸和硝酸一起被消耗。然而，与氢氟酸的浓度相比硝酸的浓度大，因此即使硝酸的浓度减少，也是氢氟酸的浓度的减少对蚀刻的影响大。因此，对蚀刻液E添加氢氟酸对蚀刻量的增加直接作出贡献。然而，从长期的观点来看，为了维持蚀刻液E中的氢氟酸与硝酸的浓度平衡，优选除了添加氢氟酸以外还添加硝酸。
在此，蚀刻液E中的磷酸没有对晶圆W的蚀刻作出化学性贡献，未由于该蚀刻而被消耗。然而，当蚀刻晶圆W时生成作为副生成物的水。因此，磷酸的浓度相对地下降。而且，当磷酸的浓度下降时蚀刻液E的粘度下降，因此，在蚀刻中旋转中的晶圆W的中心部的蚀刻液E容易向外周部扩散。更具体地说，在蚀刻液E的粘度比由晶圆W的旋转产生的离心力大的情况下，蚀刻液E容易向外周部扩散。因此，晶圆W的中心部的蚀刻量比外周部的蚀刻量少。
因此，本发明人们尝试了对蚀刻液E添加氢氟酸、硝酸以及磷酸，得到了图8所示的结果。在图8中，虚线表示未对再利用的蚀刻液E添加氢氟酸、硝酸以及磷酸的任一者而使用该蚀刻液E蚀刻了晶圆W的情况下的、晶圆W的蚀刻量的径向分布。实线表示对再利用的蚀刻液E添加氢氟酸、硝酸以及磷酸而使用该蚀刻液E蚀刻了晶圆W的情况下的、晶圆W的蚀刻量的径向分布。如图8所示，当对蚀刻液E添加氢氟酸、硝酸以及磷酸时，晶圆W的整体的蚀刻量增加。另外，晶圆W的中心部的蚀刻量增加，蚀刻轮廓也得到改善。
此外，当对蚀刻液E仅添加磷酸时，氢氟酸的浓度相对下降，因此，整体的蚀刻量减少。因此，在为了改善蚀刻轮廓而添加磷酸时，优选也添加氢氟酸。
另外，为了改善蚀刻轮廓而对蚀刻液E添加的成分不限于磷酸。只要是不对晶圆W的蚀刻作出贡献但提高蚀刻液E的粘度的成分，就能够对蚀刻液E添加。
如以上那样本发明人们进行了深入研究的结果，得到了下述的见解。
·在使蚀刻量整体增加的情况下，对蚀刻液添加氢氟酸。
·在使蚀刻量整体增加的情况下，优选还添加硝酸。
·在改善蚀刻轮廓的情况下，对蚀刻液添加磷酸。
·在改善蚀刻轮廓的情况下，优选还添加氢氟酸。
基于上述见解，在步骤S16中调整蚀刻液E的组成比率时，进行下述(1)～(3)的控制。
(1)在步骤S15中测定出的晶圆W的厚度分布中晶圆W的厚度整体大的情况(蚀刻量小的情况)下，对蚀刻液E添加氢氟酸。此时，优选还添加硝酸。此外，晶圆W的厚度整体大的情况例如是指在步骤S15中测定出的晶圆W的厚度相对于蚀刻后的晶圆W的目标厚度整体大的情况。
(2)在步骤S15中测定出的晶圆W的厚度分布中晶圆W的中心部的厚度比外周部的厚度大的情况(晶圆W的中心部的蚀刻量比外周部的蚀刻量小的情况)下，对蚀刻液E添加磷酸。此时，优选还添加氢氟酸。
(3)在步骤S15中测定出的晶圆W的厚度分布中晶圆W的厚度整体大且晶圆W的中心部的厚度比外周部的厚度大的情况下，对蚀刻液E添加氢氟酸和磷酸。此时，优选还添加硝酸。
此外，在上述(1)～(3)中对蚀刻液E添加的氢氟酸、硝酸、磷酸的添加量的决定方法是任意的。例如，可以是，以预先决定的量添加氢氟酸、硝酸、磷酸，测定使用了该蚀刻液E后的晶圆W的厚度分布，决定该氢氟酸、硝酸、磷酸的添加量。或者，例如，也可以是，基于由浓度计243测定出的测定结果来决定氢氟酸、硝酸、磷酸的添加量。
而且，将进行上述(1)～(3)而被调整了组成比率后的蚀刻液E从蚀刻液循环部240经由供液线241供给到蚀刻液喷嘴230，来再利用于下一蚀刻。
此外，这样的基于上述(1)～(3)的蚀刻液E的组成比率的调整可以针对每个晶圆W来进行，也可以针对每多个例如每批晶圆(25张)来进行。
根据以上的实施方式，能够基于在步骤S15中测定出的蚀刻后的晶圆W的厚度分布，在步骤S16中针对蚀刻液E选择氢氟酸、硝酸、磷酸中的任一种或多种进行添加，来适当地调整该蚀刻液E的组成比率。因而，在对多个晶圆W进行蚀刻时，即使在对蚀刻液E进行再利用的情况下，也能够使用被调整了组成比率后的蚀刻液E对晶圆W进行面内均匀的蚀刻，适当地控制蚀刻后的晶圆W的表面形状。
接着，说明其它实施方式的步骤S16中的蚀刻液E的组成比率的调整方法。在本实施方式中，根据在步骤S15中测定出的蚀刻后的晶圆W的厚度分布来计算蚀刻量，并且计算蚀刻量平均值和蚀刻量范围。蚀刻量平均值是晶圆面内的蚀刻量的平均值。蚀刻量范围是晶圆面内的蚀刻量的最大值与最小值之差。然后，基于所计算出的蚀刻量平均值和蚀刻量范围来调整蚀刻液E的组成比率。
如图9所示，当对蚀刻液E进行重复再利用时，蚀刻液E中的氢氟酸和硝酸被消耗，晶圆W的整体的蚀刻量减少，蚀刻量平均值减少。而且，当蚀刻量平均值达到设定下限值时(图9中的时间T1)，对蚀刻液E添加(补充)氢氟酸和硝酸。在时间T1时的氢氟酸的添加量和硝酸的添加量被设定为预先决定使得基于添加后的蚀刻液E的蚀刻量平均值成为设定上限值的值。此外，例如，通过设定作为目标的蚀刻量平均值，并根据该作为目标的蚀刻量平均值决定所容许的下摆值(日语：下振れ値)和上摆值(日语：上振れ値)，来分别任意地设定蚀刻量平均值的设定下限值和设定上限值。
当在时间T1添加氢氟酸和硝酸时，蚀刻液E中的氢氟酸的浓度和硝酸的浓度变大，基于该蚀刻液E的蚀刻量平均值增加到设定上限值为止。此外，通过氢氟酸和硝酸的添加蚀刻量增加的情况如上所述。
接下来，当对蚀刻液E进行重复再利用时，蚀刻量平均值再次减少。而且，当蚀刻量平均值达到设定下限值时(图9中的时间T2)，对蚀刻液E添加氢氟酸和硝酸。
在时间T2时的氢氟酸的添加量使用下述式(1)和式(2)来计算。即，首先使用式(1)来计算蚀刻量平均值的增加量相对于在时间T1时的氢氟酸的添加量的斜率a。接着，使用式(2)来以使基于添加后的蚀刻液E的蚀刻量平均值成为设定上限值的方式计算在时间T2时的氢氟酸的添加量。
a＝{(添加后的蚀刻量平均值)-(添加前的蚀刻量平均值)}/(在时间T1时的氢氟酸添加量)…(1)
(在时间T2时的氢氟酸添加量)＝{(蚀刻量平均值的设定上限值)-(添加后的蚀刻量平均值)}/a…(2)
在时间T2时的硝酸的添加量也使用与上述式(1)及式(2)同样的计算式来计算。
当在时间T2添加氢氟酸和硝酸时，蚀刻液E中的氢氟酸的浓度和硝酸的浓度变大，基于该蚀刻液E的蚀刻量平均值增加到设定上限值为止。
接下来，当对蚀刻液E进行重复再利用时，蚀刻轮廓变化，蚀刻量范围增加。而且，当蚀刻量范围达到设定上限值时(图9中的时间T3)，对蚀刻液E添加磷酸。在时间T3时的磷酸的添加量被设定为预先决定使得基于添加后的蚀刻液E的蚀刻量范围成为设定下限值的值。此外，例如，通过设定作为目标的蚀刻量范围，并根据该作为目标的蚀刻量范围决定所容许的下摆值和上摆值，来分别任意地设定蚀刻量范围的设定上限值和设定下限值。
当在时间T3添加磷酸时，基于该蚀刻液E的蚀刻量范围减少到设定下限值为止，蚀刻轮廓得到改善。此外，通过磷酸的添加蚀刻轮廓改善的情况如上所述。
此外，第二次及第二次以后的磷酸的添加量也可以使用与上述式(1)及式(2)同样的计算式来计算。
如以上那样，在本实施方式中，如下述所示那样进行通断(on-off)控制以选择氢氟酸、硝酸、磷酸中的任一种或多种来进行添加。
·当蚀刻量平均值达到设定下限值时，对蚀刻液E添加氢氟酸和硝酸。
·当蚀刻量范围达到设定上限值时，对蚀刻液E添加磷酸。
然后，能够通过重复进行这些控制，来适当地调整蚀刻液E的组成比率。而且，第二次及第二次以后的氢氟酸、硝酸、磷酸的添加量是基于蚀刻量来通过上述式(1)和式(2)计算的，因此，能够准确地添加氢氟酸、硝酸、磷酸。其结果，在对多个晶圆W进行蚀刻时，即使在对蚀刻液E进行再利用的情况下，也能够使用被调整了组成比率后的蚀刻液E对晶圆W进行面内均匀的蚀刻，适当地控制蚀刻后的晶圆W的表面形状。
应该认为，本次公开的实施方式的所有点均为例示性而非限制性的。上述的实施方式也可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地以各种方式进行省略、置换、变更。
附图标记说明
1：晶圆处理系统；40：厚度测定装置；50：蚀刻装置；51：蚀刻装置；150：控制装置；230：蚀刻液喷嘴；240：蚀刻液循环部；W：晶圆。

Claims (14)

1.一种基板处理方法，用于处理基板，所述基板处理方法包括：
向所述基板的表面供给包含氢氟酸和磷酸的蚀刻液，来蚀刻该表面；
回收蚀刻后的所述蚀刻液；
测定蚀刻后的所述基板的厚度分布；以及
基于所测定出的所述厚度分布，针对在蚀刻后回收到的所述蚀刻液至少选择氢氟酸或磷酸进行添加，来调整该蚀刻液的组成比率。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
在所述厚度分布中所述基板的厚度整体大的情况下，对所述蚀刻液添加氢氟酸。
3.根据权利要求2所述的基板处理方法，其中，
在所述厚度分布中所述基板的厚度整体大的情况下，对所述蚀刻液还添加硝酸。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的基板处理方法，其中，
在所述厚度分布中所述基板的中心部的厚度比外周部的厚度大的情况下，对所述蚀刻液添加磷酸。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的基板处理方法，其中，
在蚀刻所述基板的表面前对该表面进行磨削。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的基板处理方法，其中，
根据所述厚度分布，来计算基板面内的蚀刻量的平均值，
在所计算出的所述平均值达到设定下限值时，对所述蚀刻液添加氢氟酸和硝酸。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的基板处理方法，其中，
根据所述厚度分布，来计算基板面内的蚀刻量的最大值与最小值之差，
在所计算出的所述差达到设定上限值时，对所述蚀刻液添加磷酸。
8.一种基板处理系统，用于处理基板，所述基板处理系统具有：
蚀刻装置，其蚀刻所述基板的表面；
厚度测定装置，其测定所述基板的厚度分布；以及
控制装置，
其中，所述蚀刻装置具有：
蚀刻液供给部，其向所述基板的表面供给蚀刻液；以及
蚀刻液循环部，其回收所述蚀刻液并调整该蚀刻液的组成比率，
所述蚀刻液包含氢氟酸和磷酸，
所述控制装置执行以下处理：
进行控制以向基板的表面供给所述蚀刻液来蚀刻该表面；
进行控制以回收蚀刻后的所述蚀刻液；
进行控制以测定蚀刻后的所述基板的厚度分布；以及
进行控制以基于所测定出的所述厚度分布，对在蚀刻后回收到的所述蚀刻液至少选择氢氟酸或磷酸进行添加，来调整该蚀刻液的组成比率。
9.根据权利要求8所述的基板处理系统，其中，
在所述厚度分布中所述基板的厚度整体大的情况下，所述控制装置进行控制以对所述蚀刻液添加氢氟酸。
10.根据权利要求9所述的基板处理系统，其中，
在所述厚度分布中所述基板的厚度整体大的情况下，所述控制装置进行控制以对所述蚀刻液还添加硝酸。
11.根据权利要求8～10中的任一项所述的基板处理系统，其中，
在所述厚度分布中所述基板的中心部的厚度比外周部的厚度大的情况下，所述控制装置进行控制以对所述蚀刻液添加磷酸。
12.根据权利要求8～11中的任一项所述的基板处理系统，其中，
还具有加工装置，所述加工装置对所述基板的表面进行磨削，
在蚀刻所述基板的表面前，所述控制装置进行控制以对该表面进行磨削。
13.根据权利要求8～12中的任一项所述的基板处理系统，其中，
所述控制装置根据所述厚度分布，来计算基板面内的蚀刻量的平均值，
所述控制装置在所计算出的所述平均值达到设定下限值时，对所述蚀刻液添加氢氟酸和硝酸。
14.根据权利要求8～13中的任一项所述的基板处理系统，其中，
所述控制装置根据所述厚度分布，来计算基板面内的蚀刻量的最大值与最小值之差，
所述控制装置在所计算出的所述差达到设定上限值时，对所述蚀刻液添加磷酸。
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