JP2018046105A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周縁部におけるベベルカット処理のカット幅の変動を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】基板処理装置１は、回転する基板Ｗの周縁部に処理液を付与する。基板処理装置１は、回転保持部２１、処理液吐出部７３、変動幅取得部及び吐出制御部７を備える。回転保持部２１は、基板Ｗを保持して回転させる。処理液吐出部７３は、回転保持部２１に保持された基板Ｗの周縁部に向けて処理液を吐出する。変動幅取得部は、基板Ｗの周縁部の歪み量の変動幅に関する情報を取得する。吐出制御部７は、変動幅取得部により取得された周縁部の歪み量の変動幅に関する情報に応じて、処理液吐出部７３からの処理液の周縁部に対する吐出角度及び吐出位置を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板の周縁部に処理液を付与する基板処理装置及び基板処理方法に関する。

半導体デバイスの製造装置では、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と称する）等の基板を水平に保持した状態で鉛直軸線周りに回転させ、当該基板の周縁部に薬液等の処理液を付与することで、当該周縁部に存在するレジスト膜、汚染物及び酸化膜などが除去される。この除去処理はベベルカット処理とも呼ばれ、基板の全周にわたって所望のカット幅で精度良く除去処理が行われることが望ましい。

例えば特許文献１が開示する液処理装置では、基板の周縁部を撮像し、その撮像結果から周縁部の膜の除去幅が求められ、除去幅が適切であるか否かの判断が行われる。この液処理装置では、更に、基板保持部の回転中心と基板の中心とのずれ量が算出され、鉛直軸周りの回転中心と基板の中心とを一致させた状態で基板が基板保持部により保持される。

一方、基板の処理面は、通常、平坦な形状を有するが、実際には環境要因等に起因して多少の起伏を有し、厚み方向に関して例えば１０分の１ミリメートル単位で変動することがある。特に基板の周縁部は、基板の反りの影響を強く受け、厚み方向に関する表面位置がばらつきやすい。

基板に対して斜め方向へ処理液を吐出する場合、基板上における処理液の着地位置は、基板の厚み方向に関する表面位置に応じて変動する。したがって、表面位置が一定しない基板の周縁部に対して処理液を斜め方向へ吐出する場合、周縁部における処理液の着地位置がばらつき、ベベルカット処理におけるカット幅も一定しない。

そのため、基板の周縁部の表面位置が一定しない場合であっても、処理液の着地位置のばらつきを抑えてカット幅を均一化することができる新たなベベルカット処理の提案が望まれている。

特開２０１３−１６８４２９号公報

本発明は、基板の周縁部におけるベベルカット処理のカット幅の変動を抑制することができる技術を提供するものである。

本発明の一態様は、回転する基板の周縁部に処理液を付与する基板処理装置であって、基板を保持して回転させる回転保持部と、回転保持部に保持された基板の周縁部に向けて処理液を吐出する処理液吐出部と、周縁部の歪み量の変動幅に関する情報を取得する変動幅取得部と、変動幅取得部により取得された周縁部の歪み量の変動幅に関する情報に応じて、処理液吐出部からの処理液の周縁部に対する吐出角度及び吐出位置を制御する吐出制御部と、を備える基板処理装置に関する。

本発明の他の態様は、回転する基板の周縁部に向けて処理液吐出部から処理液を吐出する基板処理方法であって、周縁部の歪み量の変動幅に関する情報を取得する工程と、周縁部の歪み量の変動幅に関する情報に応じて、処理液吐出部からの処理液の周縁部に対する吐出角度及び吐出位置を制御する工程と、を含む基板処理方法に関する。

本発明によれば、基板の周縁部におけるベベルカット処理のカット幅の変動を抑制することができる。

図１は、基板処理装置の一例を示す縦断面図である。 図２は、ノズル駆動部及びカバー部材を示す拡大断面図であり、（ａ）はウエハ外に処理液を吐出するためのダミーディスペンス配置を示し、（ｂ）はウエハの周縁部に向けて処理液を吐出するための薬液処理配置を示し、（ｃ）はウエハの周縁部に向けてリンス液を吐出するためのリンス処理配置を示す。 図３は、ウエハ角度及びカット幅を説明するための図であり、（ａ）はウエハの平面図を示し、（ｂ）はウエハの断面図を示す。 図４は、ウエハ角度（横軸）とカット幅（縦軸）との関係例を示す図である。 図５は、ウエハ及び距離検出センサの配置例を示す図である。 図６は、ウエハ角度（横軸）と上面検出高さＨ（縦軸）との関係例を示す図である。 図７は、第１の制御手法に係る薬液ノズルからの処理液の吐出角制御を説明するための断面図であり、薬液ノズル及びウエハが概略的に示されている。 図８は、第１の制御手法に係る処理液の吐出角度（すなわち第１角度）に関し、ウエハ反り量（横軸）とカットレンジ（縦軸）との関係例を示す図である。 図９は、第１の制御手法に係るウエハ反り量に関し、第１角度（横軸）とカットレンジ（縦軸）との関係例を示す図である。 図１０は、第２の制御手法に係る薬液ノズルからの処理液の吐出角制御を説明するための拡大平面図であり、薬液ノズル及びウエハが概略的に示されている。 図１１は、第２の制御手法に係る処理液の吐出角度（すなわち第２角度）に関し、ウエハ反り量（横軸）とカットレンジ（縦軸）との関係例を示す図である。 図１２は、第２の制御手法に係るウエハ反り量に関し、第２角度（横軸）とカットレンジ（縦軸）との関係例を示す図である。 図１３は、薬液ノズルからの処理液の着地位置ずれ量Ｃを説明するための概略図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面には、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺及び縦横の寸法比等が実物のそれらから変更されて示されている部分が含まれている。

［基板処理装置の全体構成］
図１は、基板処理装置１の一例を示す縦断面図である。

本実施形態の基板処理装置１は、円盤状の基板であるウエハＷの液処理を行うための装置であり、特に、回転するウエハＷの周縁部に処理液を付与してウエハＷのベベルカット処理を行う。ウエハＷには例えばＳｉＮの膜（すなわち窒化膜）が形成されており、この膜は、ウエハＷの上面からウエハＷの側端部を介してウエハＷの下面側の周縁部に跨るように形成されている。本実施形態のベベルカット処理は、ウエハＷの周縁部から当該膜を除去する処理であり、当該膜を除去可能な薬液等の処理液が用いられる。このベベルカット処理に用いることができる処理液は特に限定されない。例えばアンモニア、過酸化水素及び純水の混合溶液（すなわちＳＣ−１液）のようなアルカリ性薬液や、フッ化水素酸及び純水の混合溶液（すなわちＨＦ（Hydro Fluoric acid）液）のような酸性薬液を、処理液として用いることができる。

なお、ウエハＷの上面及び下面はそれぞれ、ウエハＷが水平に保持されている状態で上方に位置する面及び下方に位置する面である。またウエハＷの周縁部は、ウエハＷの外周側の端部領域であって、通常は、半導体装置のパターン（すなわちデバイス部分）が形成されない領域のことである。

基板処理装置１は、薬液ノズル７３及びリンスノズル７６を具備するノズル駆動部７０を備える。薬液ノズル７３には供給管７５ａを介して第１薬液供給部７５が接続されており、リンスノズル７６には供給管７８ａを介して第１リンス液供給部７８が接続されている。薬液ノズル７３は、基板保持部２１に保持されたウエハＷの周縁部に向けて処理液を吐出する処理液吐出部として機能する。リンスノズル７６は、基板保持部２１に保持されたウエハＷの周縁部に向けてリンス液を吐出するリンス液吐出部として機能する。ウエハＷの周縁部に対する処理液の吐出角度が周縁部の処理面に対して垂直（すなわち９０°）に近い場合には、周縁部に着地した処理液が基板の回転中心側に向かって跳ね返り、本来意図されていない箇所に処理液が付着して基板を汚染する懸念がある。したがって、ウエハＷの外周側に向かって且つウエハＷに対して斜めに進行するように処理液を吐出することで、ウエハＷの回転中心側への処理液の跳ね返りを防ぐことができる。

また基板処理装置１は、ウエハＷを水平に保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を回転させる回転駆動部２４と、ウエハＷを側方から覆うよう設けられたカップ体３と、ウエハＷの上面と空間を介して対向するよう設けられたカバー部材５とを備える。

基板保持部２１は、ウエハＷを保持した状態で、回転駆動軸２２により回転駆動されてウエハＷを回転させる回転保持部として機能する。本実施形態の基板保持部２１は、ベベルカット処理を阻害しないように、周縁部に接触することなくウエハＷを水平に保持するよう構成されており、例えばウエハＷの下面の中央部を吸着保持するバキュームチャックとして構成される。回転駆動部２４は、基板保持部２１を支持する回転駆動軸２２と、回転駆動軸２２を回転させるモータ２３とを含む。モータ２３により回転駆動軸２２を回転させることによって、基板保持部２１に保持されたウエハＷを鉛直方向軸線周りに回転させることができる。

カップ体３はリング状の部材であり、基板保持部２１及びウエハＷの側端部を側方から取り囲むとともに、ウエハＷが挿入されうる開口部４６を有する。カップ体３の内部には、円周方向に延在する溝部３３が形成され、この溝部３３は上方に開口されている。溝部３３は、壁３６によって相互間が区画されているリング状の排気空間３４及びリング状の液受け空間３５を含む。排気空間３４は、液処理の間に発生する気体やウエハＷ周辺に送り込まれる気体を外部に排出するための流路を構成する。液受け空間３５は、液処理が行われている間にウエハＷから飛散する処理液やリンス液などの液を受けて外部に排出するための流路を構成する。壁３６は、気体流中に分散している液体成分が、液受け空間３５で当該気体流から分離されるように構成されている。

またカップ体３には、カップ体３を昇降させるための昇降機構４７が取り付けられている。

図１に示すカバー部材５は、リング状の形状を有し、中央においてカバー開口部５５を有する。カバー部材５がウエハＷの上方に配置された場合には、基本的に、ウエハＷの周縁部及びその近傍箇所のみがカバー部材５によって覆われる。カバー部材５には、カバー部材５を昇降させる昇降機構４８が取り付けられている。

カバー部材５の上方に備えられた不図示の気体供給口から噴出した気体は、カバー部材５とウエハＷとの間の空間においてウエハＷの中心側から外側へ向かって流れる。これにより、薬液ノズル７３からウエハＷに向かって吐出された処理液がウエハＷの中心側へ入り込むことを防ぎ、ウエハＷの意図しない箇所に処理液が付着してウエハＷが汚染されることを防止できる。不図示の気体供給口から噴出する気体としては、例えば窒素などの不活性ガスや、ドライエアなどが好ましい。

図２は、ノズル駆動部７０及びカバー部材５を示す拡大断面図であり、（ａ）はウエハＷ外に処理液を吐出するためのダミーディスペンス配置を示し、（ｂ）はウエハＷの周縁部に向けて処理液を吐出するための薬液処理配置を示し、（ｃ）はウエハＷの周縁部に向けてリンス液を吐出するためのリンス処理配置を示す。

カバー部材５に取り付けられているノズル駆動部７０は、薬液ノズル７３及びリンスノズル７６を支持するノズルヘッド７２と、ノズルヘッド７２を支持し且つその軸方向に伸縮可能に構成されたヘッド支持シャフト７１とを有する。ヘッド支持シャフト７１は、その軸方向がウエハＷの径方向と略平行になるように配置されている。ヘッド支持シャフト７１の伸縮量を調整することによって、ウエハＷの径方向に関する薬液ノズル７３及びリンスノズル７６の位置を変えることができ、薬液ノズル７３及びリンスノズル７６を所望の径方向位置に配置させることができる。

例えば、薬液ノズル７３から吐出される処理液の液流７４ｂを安定させるためのダミーディスペンスを行う場合、薬液ノズル７３は図２（ａ）に示すように配置され、ウエハＷ外のカップ体３内に向けて薬液ノズル７３から処理液が吐出される。またウエハＷの周縁部に向けて薬液ノズル７３から処理液を吐出する場合、薬液ノズル７３は図２（ｂ）に示すように配置され、ウエハＷの周縁部には処理液７４が付与される。またウエハＷの周縁部に向けてリンスノズル７６からリンス液を吐出する場合、リンスノズル７６は図２（ｃ）に示すように配置され、リンスノズル７６からのリンス液の液流７７ｂがウエハＷの周縁部に向けられ、ウエハＷの周縁部にはリンス液７７が付与される。なお薬液ノズル７３及びリンスノズル７６の配置は、図２（ａ）〜（ｃ）に示す配置に限定されず、必要に応じた最適な位置に薬液ノズル７３及びリンスノズル７６を配置することができる。例えば、薬液ノズル７３及びリンスノズル７６の両者から処理液もリンス液も吐出しない場合には、カバー部材５に設けられる液受け部５１の上方に薬液ノズル７３及びリンスノズル７６が配置される。これにより、たとえ薬液ノズル７３及びリンスノズル７６から処理液及びリンス液の滴が落下しても、その処理液及びリンス液の滴は液受け部５１上に落ちるため、ウエハＷは処理液及びリンス液の滴によって汚染されない。

また本実施形態のノズル駆動部７０は、ウエハＷの周縁部に対する処理液の吐出角度及び吐出位置を変える吐出駆動部としても機能する。具体的には、ノズル駆動部７０は、制御部７（図１参照）の制御下で、ヘッド支持シャフト７１を、その伸縮方向に延在する軸線の周り（図２（ｂ）の矢印「Ｖ」参照）で回転させることによって、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度及びリンスノズル７６からのリンス液の吐出角度を変えることができる。またノズル駆動部７０は、制御部７の制御下で、ヘッド支持シャフト７１を伸縮させることで、薬液ノズル７３からの処理液の吐出位置及びリンスノズル７６からのリンス液の吐出位置を変えることができる。なお、ここでいう吐出位置は、ウエハＷの上面における、処理液及びリンス液の着地位置を意味する。

なお、上述の吐出駆動部は、ノズル駆動部７０以外の装置によって実現されてもよい。例えば、図示は省略するが、薬液ノズル７３の向きを任意の方向に変えられるモータを薬液ノズル７３に取り付けて、制御部７の制御下で当該モータを駆動することで、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度及び吐出位置が変えられてもよい。この場合、ヘッド支持シャフト７１を軸線周り（図２（ｂ）の矢印「Ｖ」参照）に回転させる必要はない。そのようなモータは、薬液ノズル７３及びリンスノズル７６の各々に関して独立的に設けられてもよいし、１つのモータで薬液ノズル７３及びリンスノズル７６の両方の向きが変えられてもよい。またそのようなモータの取り付け位置も特に限定されず、例えばノズルヘッド７２内に、薬液ノズル７３の向きを調整することができるモータが設けられてもよい。

図１及び図２に示す基板処理装置１は、ウエハＷの周縁部に対して下方からも処理液及びリンス液を吐出し、ウエハＷの下面の周縁部に対してもベベルカット処理を行うことができる。すなわちカップ体３の内周部には、薬液吐出口９０及びリンス液吐出口９３が更に形成されている。図１に示すように、薬液吐出口９０には供給管９２ａを介して第２薬液供給部９２が接続されており、リンス液吐出口９３には供給管９４ａを介して第２リンス液供給部９４が接続されている。

さらにカップ体３の内周部には、洗浄液吐出口４０及び気体供給口（図示省略）も形成されている。洗浄液吐出口４０には、洗浄液を貯留するリング状のバッファ４０ａが接続されており、洗浄液吐出口４０から吐出される洗浄液によってウエハＷ（特に下面）を洗浄することができる。内周部に形成される気体供給口には、窒素などの不活性ガスやドライエアなどの気体が供給され、この気体供給口からウエハＷの下面に吹き付けられる気体によって、ウエハＷの中心側へ薬液やリンス液が入り込むことを防止できる。

そして基板処理装置１は、その全体の動作を統括制御する制御部７を有する。制御部７は、基板処理装置１の全ての機能部品（例えばモータ２３、昇降機構４７、４８、洗浄液供給部、気体供給部、ノズル駆動部７０、薬液供給部７５、９２及びリンス液供給部７８、９４など）の動作を制御する。

また制御部７は、ウエハＷの周縁部の厚み方向（すなわち鉛直方向）に関する歪み量の変動幅に関する情報を取得する変動幅取得部としても機能する。特に本実施形態では、ウエハＷの周縁部の厚み方向に関する歪み量の変動幅に関する情報が、ウエハＷの厚み方向に関する周縁部の歪み量を計測するセンサ（後述の図５の符合「１１」参照）によって計測され、当該センサから制御部７に送られる。また制御部７は、このウエハＷの周縁部の歪み量の変動幅に関する情報に応じて、ヘッド支持シャフト７１等のノズル駆動部を介し、薬液ノズル７３からの処理液の周縁部に対する吐出角度及び吐出位置を制御する吐出制御部としても機能する。

さらに制御部７は、ウエハＷの上方及び下方のうち少なくともいずれか一方に配置される近接配置部材と、ウエハＷとの間の間隔を調整する間隔制御部としても機能する。例えば制御部７が昇降機構４８を制御することで、基板処理装置１においてウエハＷの上方に配置されるカバー部材５、液受け部５１、薬液ノズル７３、リンスノズル７６、及びカバー部材５とともに昇降するその他の近接配置部材と、ウエハＷ（特に上面）との間の間隔を調整することができる。また制御部７が昇降機構４７を制御することで、基板処理装置１においてウエハＷの下方に配置されるカップ体３及び当該カップ体３とともに昇降するその他の近接配置部材と、ウエハＷ（特に下面）との間の間隔を調整することができる。制御部７は、ウエハＷの周縁部の歪み量（特に厚み方向の歪み量）の変動幅に関する情報を取得し、当該情報に応じて上記の近接配置部材とウエハＷとの間の間隔を調整することで、近接配置部材とウエハＷとの意図しない接触を防止することができる。

なお制御部７は、ハードウエア及びソフトウエアの組み合わせによって実現可能である。例えば、ハードウエアとして汎用コンピュータを使用し、ソフトウエアとして当該汎用コンピュータを動作させるためのプログラム（装置制御プログラム及び処理レシピ等）を使用することができる。ソフトウエアは、ハードウエアによって読み取り可能な任意の記憶媒体（すなわち非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体）に格納される。したがって、コンピュータに固定的に設けられたハードディスクドライブ等の記憶媒体にソフトウエアが格納されてもよいし、或いはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、或いはフラッシュメモリ等の着脱可能にコンピュータにセットされる記憶媒体にソフトウエアが格納されてもよい。

［ベベルカット処理］
次に、上述の基板処理装置１によって行われるベベルカット処理の詳細について説明する。以下では、特に薬液ノズル７３から吐出される処理液を使って行われるウエハＷの上面に対するベベルカット処理に関して説明する。

図３は、ウエハ角度θ及びカット幅Ｂを説明するための図であり、（ａ）はウエハＷの平面図を示し、（ｂ）はウエハＷの断面図を示す。ウエハ角度θは、図３（ａ）に示すように、ウエハの中心軸線Ｏ周りにおいて、ウエハＷの径方向に延在する基準線Ｒに対して形成される角度により表される。カット幅Ｂは、処理液によってウエハＷの周縁部から除去される膜の幅を示し、図３（ｂ）に示すように、ウエハＷの最外周部からの距離によってその範囲が表される。なお、図３（ｂ）において符合「Ｓ１」は、ウエハＷのうち、薬液ノズル７３及びリンスノズル７６に近接する上方側の面（すなわち上面）を示し、符合「Ｓ２」は、薬液吐出口９０及びリンス液吐出口９３に近接する下方側の面（すなわち下面）を示す。

図４は、ウエハ角度θ（横軸）とカット幅Ｂ（縦軸）との関係例を示す図である。理想的なカット幅Ｂは、ウエハ角度θによらず一定の値となるが、実際のカット幅Ｂは、図４に示すように、ウエハ角度θの変化とともに変動する。このウエハＷの全周（すなわち「０°≦ウエハ角度θ＜３６０°」の範囲）にわたるカット幅Ｂの最大値と最小値との差によって「カットレンジｒ」が表される（すなわち「カットレンジｒ＝最大カット幅−最小カット幅」）。したがってカットレンジｒが小さいほど、ベベルカット処理が精度良く行われていることを示し、ウエハＷ（特にベベルカット処理）の品質を保証するには、カットレンジｒを所望の目標値（すなわちターゲット値）以下にすることが求められる。

カットレンジｒの大きさは、ウエハＷの周縁部上面の厚み方向の位置のばらつきに応じて変動し、ウエハＷの周縁部上面の位置の厚み方向に関する変動幅が大きいほど、カットレンジｒも大きくなる。このウエハＷの周縁部上面の位置の厚み方向に関する変動幅は、距離検出センサによって計測され、この計測結果が周縁部の歪み量の変動幅に関する情報として距離検出センサから制御部７に送られる。

図５は、ウエハＷ及び距離検出センサ１１の配置例を示す図である。本実施形態の基板処理装置１は、基板保持部２１により保持されるウエハＷの上方において、ウエハＷと対向する位置に配置される距離検出センサ１１を更に備える。距離検出センサ１１は、ウエハＷの周縁部と距離検出センサ１１との間の距離を表す上面検出高さＨを計測し、例えば光学式のセンサによって構成可能である。距離検出センサ１１は、ウエハＷの厚み方向に関する周縁部の歪み量を計測し、下面側へのウエハＷの反りが大きいほど上面検出高さＨは大きくなる。なお一般的なベベルカット処理は、ウエハＷの上面Ｓ１の最外周部から０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度内側の範囲にわたって行われるため、距離検出センサ１１は、当該範囲内の上面検出高さＨを計測することが好ましい。

本実施形態の距離検出センサ１１は固定的に設けられ、基板保持部２１によりウエハＷを回転させながら距離検出センサ１１による計測を行うことによって、ウエハＷの周縁部の全周にわたる上面検出高さＨに関する情報が取得される。距離検出センサ１１の具体的な設置箇所は特に限定されないが、例えば、図１に示すカバー部材５のうちウエハＷの周縁部と対向する面に距離検出センサ１１を設置することができる。特に本実施形態では、ウエハＷの上面Ｓ１のベベルカット処理のカット幅Ｂが制御されるため、ウエハＷの上面Ｓ１の表面検出高さＨを計測できる位置に、距離検出センサ１１を設けることが好ましい。

ただし、ウエハＷの厚みが実質的に均一であると想定できる場合には、ウエハＷの上面Ｓ１の位置のばらつきは主としてウエハＷの反りに起因し、ウエハＷの上面Ｓ１の位置と下面Ｓ２の位置とは相互に密接に関連する。したがってそのような場合には、ウエハＷの下面Ｓ２の位置を距離検出センサ１１によって計測し、その計測結果から、ウエハＷの上面Ｓ１に関する上面検出高さＨが推定されてもよい。また距離検出センサ１１は、基板処理装置１外に設けられてもよい。例えば、基板処理装置１よりも前段に設置される専用モジュールにおいて距離検出センサ１１が設けられ、ウエハＷが基板処理装置１に搬入される前に、当該ウエハＷの周縁部の全周にわたる上面検出高さＨに関する情報が距離検出センサ１１によって取得されてもよい。この場合、距離検出センサ１１によって取得された上面検出高さＨに関する情報は、周縁部の歪み量の変動幅に関する情報を示すデータとして距離検出センサ１１から制御部７に送信されてもよい。

図６は、ウエハ角度θ（横軸）と上面検出高さＨ（縦軸）との関係例を示す図である。上述のように、ウエハＷの周縁部の上面Ｓ１の位置は、実際には厚み方向にばらついている。このウエハＷの上面Ｓ１の厚み方向に関する位置のばらつきの程度を示す指標として、「ウエハ反り量Ｐ」を用いることができる。この「ウエハ反り量Ｐ」は、ウエハＷの全周（すなわち「０°≦ウエハ角度θ＜３６０°」の範囲）にわたる上面検出高さＨの最大値と最小値との差によって表される（すなわち「ウエハ反り量Ｐ＝最大上面検出高さ−最小上面検出高さ」）。したがって、ウエハ反り量Ｐが大きいほど、ウエハＷの周縁部の上面Ｓ１の位置が厚み方向に大きくばらついていることを示し、ウエハ反り量Ｐが小さいほど、ウエハＷの周縁部の上面Ｓ１の位置の厚み方向に関するばらつきが小さいことを示す。

上述のウエハ反り量Ｐの特性を考慮し、本実施形態に係る基板処理装置１は、以下の工程を含む基板処理方法に従って、ウエハＷの上面Ｓ１のベベルカット処理を行う。

すなわち、まず、ベベルカット処理の対象となるウエハＷを基板処理装置１に搬入し、基板保持部２１によってウエハＷを保持する工程が行われる。そして、ウエハＷの上面Ｓ１の周縁部の厚み方向に関する歪み量の変動幅に関する情報として、上述のウエハ反り量Ｐを取得する工程が行われる。このウエハ反り量Ｐは、上述のように、ウエハＷが基板処理装置１に搬入された後に、基板処理装置１に設けられた距離検出センサ１１により計測されてもよいし、ウエハＷが基板処理装置１に搬入される前に、距離検出センサ１１により計測されてもよい。そして、取得されたウエハ反り量Ｐに応じて、薬液ノズル７３からの処理液の周縁部に対する吐出角度及び吐出位置を制御する工程が行われる。そして、回転するウエハＷの上面Ｓ１の周縁部に向けて薬液ノズル７３から処理液を吐出する工程が行われ、ウエハＷの上面Ｓ１の周縁部に処理液が付与される。

以下、ウエハ反り量Ｐに基づいて、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度及び吐出位置を制御する代表的な手法について例示的に説明する。なお、以下に説明するいずれの制御手法においても、制御部７によってノズル駆動部７０等の吐出駆動部を制御し、カット幅Ｂの変動を緩和するように薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度及び吐出位置を調整することで、カットレンジｒが目標値以下に低減される。また特に、ウエハＷの上面Ｓ１における処理液の吐出位置（すなわち着地位置）は、所望のカット幅Ｂに基づいて定められる位置に設定され、吐出角度の変動にかかわらず実質的に同じ位置に設定される。

［第１の制御手法］
図７は、第１の制御手法に係る薬液ノズル７３からの処理液の吐出角制御を説明するための断面図であり、薬液ノズル７３及びウエハＷが概略的に示されている。

本制御手法において制御部７により制御される処理液の吐出角度は、「薬液ノズル７３からウエハＷの周縁部に向かって吐出される処理液の進行方向」と、「ウエハＷの周縁部のうち処理液が付与される処理面（すなわち本実施形態では上面Ｓ１）の延在方向」とによって形成される第１角度αである。

一般に、第１角度αが小さいほど、ウエハＷの上面Ｓ１の厚み方向の位置変動の影響が大きくなり、ウエハＷの周縁部における処理液の着地位置の目標位置からのずれ量が増大する（後述の図１３の符合「Ｃ」（着地位置ずれ量）参照）。例えば、図７において実線で示される薬液ノズル７３から「第１角度＝α１」で吐出される処理液の液流７４ｂの方が、図７において二点鎖線で示される薬液ノズル７３から「第１角度＝α２（ただし「α２＞α１」）」で吐出される処理液の液流７４ｂよりも、ウエハＷの上面Ｓ１上の着地位置が目標位置からずれる傾向がある。

図８は、第１の制御手法に係る処理液の吐出角度（すなわち第１角度α）に関し、ウエハ反り量Ｐ（横軸）とカットレンジｒ（縦軸）との関係例を示す図である。図８には、第１角度αが２０°、２５°、３５°及び４５°の場合に関し、ウエハ反り量Ｐとカットレンジｒとの関係が例示されている。

図８からも明らかなように、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度を表す第１角度αが小さくなるほど、カットレンジｒの増減に対して及ぼすウエハ反り量Ｐの影響が大きくなる。したがって、カットレンジｒに対するウエハ反り量Ｐの影響を低減する観点からは、第１角度αを大きくすることが好ましい。ただし、第１角度αが大きくなるに従って、ウエハＷの上面Ｓ１に着地した処理液がウエハＷの中心側（すなわちデバイス部分側）に跳ね返る量及び確率が増大する傾向がある。そのため、ウエハＷの中心側への処理液の跳ね返りを防ぎつつ、ウエハ反り量Ｐのカットレンジｒに対する影響を抑えることができる最適な第１角度αによって、薬液ノズル７３から処理液を吐出することが好ましい。

図９は、第１の制御手法に係るウエハ反り量Ｐに関し、第１角度α（横軸）とカットレンジｒ（縦軸）との関係例を示す図である。図９には、ウエハ反り量Ｐが０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ及び０．７ｍｍの場合に関し、第１角度αとカットレンジｒとの関係が例示されている。

例えば、カットレンジｒの目標値を「０．１５ｍｍ」とする場合について考察する。この場合、距離検出センサ１１（図５参照）の計測結果からウエハ反り量Ｐが「０．７ｍｍ」であると認定されたとすると、最適な第１角度αは、図７に示す「Ｐ＝０．７ｍｍ」のライン上における「カットレンジｒ＝０．１５ｍｍ」に該当する点の第１角度α（図７に示す例では約３５°）となる。他のウエハ反り量Ｐに関しても同様にして最適な第１角度αを求めることができる。

このようにして制御部７は、カットレンジｒの目標値と距離検出センサ１１の計測結果から求められるウエハ反り量Ｐとに基づいて、最適な第１角度αを求めることができる。そして制御部７は、この最適な第１角度α又はそれ以上の角度で処理液が薬液ノズル７３から吐出されるように、吐出駆動部（本実施形態ではノズル駆動部７０）を制御して薬液ノズル７３の向きを調整することにより、カットレンジｒを目標値以下にすることができる。

このように本制御手法では、制御部７は、ウエハＷの周縁部の厚み方向の歪み量の変動幅が大きいほど、第１角度αが大きくなるように、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度を制御する。すなわち制御部７は、ウエハＷの周縁部における処理液の着地位置のウエハＷの最外周部からの距離の変動幅を示すカットレンジｒ（すなわち着液変動幅）が、目標値又は当該目標値以下になるように、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度を制御する。このカットレンジｒは、距離検出センサ１１の計測結果から求められるウエハＷの周縁部における厚み方向の歪み量の変動幅に関する情報（すなわちウエハ反り量Ｐ）から、第１角度αを加味することで導出可能である（図８参照）。

なお、カットレンジｒの目標値は予め定められた特定の値であってもよいし、変動可能な値であってもよい。カットレンジｒの目標値が変動可能な値の場合、制御部７は、カットレンジｒの目標値に関する情報を取得し、当該情報に基づいて目標値を決定することができる。カットレンジｒの目標値に関する情報は、例えば、ユーザによって制御部７に入力される所望のカットレンジｒの情報であってもよい。したがって、上述の例ではカットレンジｒの目標値が０．１５ｍｍに設定されていたが、カットレンジｒの目標値はこれに限定されず、例えば０．２ｍｍであってもよい。またベベルカット処理の対象となっているウエハＷに応じて、ウエハＷ毎にカットレンジｒの目標値が変えられてもよい。

［第２の制御手法］
図１０は、第２の制御手法に係る薬液ノズル７３からの処理液の吐出角制御を説明するための拡大平面図であり、薬液ノズル７３及びウエハＷが概略的に示されている。

本制御手法において制御部７により制御される処理液の吐出角度は、「薬液ノズル７３からウエハＷの周縁部に向かって吐出される処理液の進路がウエハＷ上に投影されることで得られる投影進行路Ｑの方向」と、「投影進行路Ｑの延長線とウエハＷの上面Ｓ１の最外周部との交点ＦにおけるウエハＷの接線Ｌの方向」とによって形成される第２角度βである。

一般に、この水平方向に関する第２角度βが大きいほど、ウエハＷの上面Ｓ１の厚み方向の位置変動の影響が大きく、ウエハＷの周縁部における処理液の着地位置の目標位置からのずれ量が増大する（後述の図１３の符合「Ｃ」（着地位置ずれ量）参照）。例えば、薬液ノズル７３から「第２角度＝β１」で吐出される処理液の方が、薬液ノズル７３から「第２角度＝β２（ただし「β２＜β１」）」で吐出される処理液よりも、ウエハＷの上面Ｓ１上の着地位置が目標位置からずれる傾向がある。

図１１は、第２の制御手法に係る処理液の吐出角度（すなわち第２角度β）に関し、ウエハ反り量Ｐ（横軸）とカットレンジｒ（縦軸）との関係例を示す図である。図１１には、第２角度βが１°、３°、５°及び８．５°の場合に関し、ウエハ反り量Ｐとカットレンジｒとの関係が例示されている。

図１１からも明らかなように、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度を表す第２角度βが大きくなるほど、カットレンジｒの増減に対して及ぼすウエハ反り量Ｐの影響が大きくなる。したがって、カットレンジｒに対するウエハ反り量Ｐの影響を低減する観点からは、第２角度βを小さくすることが好ましい。ただし、第２角度βが小さくなるに従って、処理液の利用効率が下がる傾向がある。そのため、処理液の利用効率の低下を防ぎつつ、ウエハ反り量Ｐのカットレンジｒに対する影響を抑えることができる最適な第２角度βによって、薬液ノズル７３から処理液を吐出することが好ましい。

図１２は、第２の制御手法に係るウエハ反り量Ｐに関し、第２角度β（横軸）とカットレンジｒ（縦軸）との関係例を示す図である。図１２には、ウエハ反り量Ｐが０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ及び０．７ｍｍの場合に関し、第２角度βとカットレンジｒとの関係が例示されている。

例えば、カットレンジｒの目標値を「０．１５ｍｍ」とする場合について考察する。この場合、距離検出センサ１１（図５参照）の計測結果からウエハ反り量Ｐが「０．７ｍｍ」であると認定されたとすると、最適な第２角度βは、図１２に示す「Ｐ＝０．７ｍｍ」のライン上における「カットレンジｒ＝０．１５ｍｍ」に該当する点の第２角度β（図１２に示す例では約４．５°）となる。他のウエハ反り量Ｐに関しても同様にして最適な第２角度βを求めることができる。

このようにして制御部７は、カットレンジｒの目標値と距離検出センサ１１の計測結果から求められるウエハ反り量Ｐとに基づいて、最適な第２角度βを求めることができる。そして制御部７は、この最適な第２角度β又はそれ以下の角度で処理液が薬液ノズル７３から吐出されるように、吐出駆動部（本実施形態ではノズル駆動部７０）を制御して薬液ノズル７３の向きを調整することによって、カットレンジｒを目標値以下とすることができる。

このように本制御手法では、制御部７は、ウエハＷの周縁部の厚み方向の歪み量の変動幅が大きいほど、第２角度βが小さくなるように、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度を制御する。すなわち制御部７は、ウエハＷの周縁部における処理液の着地位置のウエハＷの最外周部からの距離の変動幅を示すカットレンジｒ（すなわち着液変動幅）が、目標値又は当該目標値以下になるように、薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度を制御する。このカットレンジｒは、距離検出センサ１１の計測結果から求められるウエハＷの周縁部における厚み方向の歪み量の変動幅に関する情報（すなわちウエハ反り量Ｐ）から、第２角度βを加味することで導出可能である（図１１参照）。

なお本制御手法においても、カットレンジｒの目標値は予め定められた特定の値であってもよいし、変動可能な値であってもよい。カットレンジｒの目標値が変動可能な値の場合、制御部７は、カットレンジｒの目標値に関する情報を取得し、当該情報に基づいて目標値を決定することができる。

［第３の制御手法］
本制御手法では、薬液ノズル７３からの処理液の吐出方向が、上述の第１角度α（第１の制御手法）及び第２角度β（第２の制御手法）の両者を調整することによって制御される。

図１３は、薬液ノズル７３からの処理液の着地位置ずれ量Ｃを説明するための概略図である。

図１３において、薬液ノズル７３から吐出された処理液が進行方向Ｄ１に沿って飛翔する場合、完全な平坦形状を有する理想的なウエハＷの上面Ｓ１上における処理液の着地位置（すなわち理想着地点Ｔ１）は、ウエハＷの厚み方向に関して薬液ノズル７３から理想間隔ｈ１だけ離間している。しかしながら実際には、ウエハＷの反り等のためにウエハＷの上面Ｓ１は厚み方向に歪んでいる。例えばウエハＷが下面側に反っている場合、薬液ノズル７３から吐出された処理液は、更に進行方向Ｄ２に沿って飛翔し、理想着地点Ｔ１から厚み方向へ間隔ずれ量ｈ２だけ離間した位置（実際着地点Ｔ２）に着地する。したがって、距離検出センサ１１（図５参照）によって取得される上面検出高さＨ（すなわち薬液ノズル７３とウエハＷの上面Ｓ１との間の距離）は、理想間隔ｈ１及び間隔ずれ量ｈ２の和によって表される。

図１３において、「上述の投影進行路（図１０の符合「Ｑ」参照）の延長線とウエハＷの上面Ｓ１の最外周部との交点ＦにおけるウエハＷの接線の方向」に延在し、且つ、上記の実際着地点Ｔ２を通過するラインを、符合「Ｄ３」で表す。このラインＤ３と垂直を成す方向に関する「理想着地点Ｔ１の位置と実際着地点Ｔ２の位置との差」で表される着地位置ずれ量Ｃは、以下の関係式によって表される。

［関係式１］
Ｃ＝｛ｓｉｎβ×（ｈ１＋ｈ２）／ｔａｎα｝−｛ｓｉｎβ×ｈ１／ｔａｎα｝
＝ｓｉｎβ×ｈ２／ｔａｎα

上記の関係式からも明らかなように、着地位置ずれ量Ｃは、ウエハＷの上面Ｓ１の間隔ずれ量ｈ２と、薬液ノズル７３からの処理液の吐出方向に関する第１角度α及び第２角度βとをパラメータとする関数によって表すことができる。すなわち、第１角度α及び第２角度βのうちの少なくともいずれか一方を間隔ずれ量ｈ２に応じて調整することによって、着地位置ずれ量Ｃを所望の値に調整することが可能である。

上述のウエハ反り量Ｐ（図６参照）は、図１３における間隔ずれ量ｈ２の変動幅に基づいており、またカットレンジｒ（図４参照）は、図１３における着地位置ずれ量Ｃの変動幅に基づいている。したがって、上記関係式１を考慮し、ウエハ反り量Ｐに応じて第１角度α及び／又は第２角度βを調整することによって、カットレンジｒを目標値に調整することが可能である。

制御部７は、上述の考察に基づき、距離検出センサ１１による計測によって取得されるウエハ反り量Ｐに応じて、最適な第１角度α及び第２角度βを決定する。そして制御部７は、ノズル駆動部７０等の吐出駆動部を制御し、決定された最適な第１角度α及び第２角度βに基づく吐出角度で薬液ノズル７３から処理液を吐出させることで、カットレンジｒを目標値に調整することができる。

なお上述の第１の制御手法〜第３の制御手法に関し、カットレンジｒを目標値に調整することが可能な「薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度（第１角度α及び／又は第２角度β）」をカットレンジｒ及びウエハ反り量Ｐと対応づけるテーブル等のデータが、予め求められ、図示しないメモリに保存されていてもよい。この場合、制御部７は、そのメモリに保存されたデータを参照することで、カットレンジｒの目標値及びウエハ反り量Ｐに基づいて「薬液ノズル７３からの処理液の吐出角度（第１角度α及び／又は第２角度β）」を簡単且つ迅速に取得することができる。そして制御部７は、そのようにして取得した吐出角度に基づいて吐出駆動部を制御し、薬液ノズル７３の向きを調整することができる。同様に、処理液の吐出位置についても、「薬液ノズル７３の水平方向位置」をカットレンジｒ及びウエハ反り量Ｐと対応づけるテーブル等のデータが予め求められ、図示しないメモリに保存されていてもよい。この場合、制御部７は、そのメモリに保存されたデータを参照することで、カットレンジｒの目標値及びウエハ反り量Ｐに基づいて「薬液ノズル７３の水平方向位置」を取得することができる。そして制御部７は、そのようにして取得した第１薬液ノズル７３の水平方向位置に基づいて吐出駆動部を制御し、薬液ノズル７３の水平方向位置を調整することができる。

以上説明したように本実施形態の基板処理装置１及び基板処理方法によれば、ウエハＷに反り等が生じてウエハＷの周縁部の上面位置が一定しない場合であっても、ベベルカット処理のカット幅Ｂを所望範囲に収めることができ、カット幅Ｂの均一化を促すことができる。これにより、処理液の付着が望ましくないウエハＷの内側のデバイス部分を処理液から保護しつつ、ウエハＷの周縁部から除去すべき膜を処理液によって精度良く取り除くことができる。

本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

例えば、上述の実施形態ではウエハＷの上面Ｓ１のカットレンジｒが調整されているが、ウエハＷの下面Ｓ２のカットレンジｒを同様に調整してもよい。この場合、ウエハＷの下面Ｓ２のベベルカット処理に用いられる処理液の吐出方向を制御できる機構が必要になる。例えば、図１に示す薬液吐出口９０の代わりに薬液ノズル７３のような「処理液の吐出方向を任意の方向に変えられるノズル」からウエハＷの下面Ｓ２の周縁部に向かって処理液を吐出させてもよい。

また上述の実施形態では、ウエハＷの周縁部の上面Ｓ１に処理液及びリンス液を付与するデバイスとして第１薬液ノズル７３及び第１リンスノズル７６のみが例示されているが、付加的に設けられる他のデバイスから、ウエハＷの周縁部の上面Ｓ１に対して処理液及びリンス液が付与されてもよい。同様に、第２薬液吐出口９０及び第２リンス液吐出口９３とは別個に設けられる他のデバイスから、ウエハＷの周縁部の下面Ｓ２に対して処理液及びリンス液が付与されてもよい。

１ 基板処理装置
７ 制御部
２１ 基板保持部
７３ 薬液ノズル
Ｗ 基板

Claims (10)

1. 回転する基板の周縁部に処理液を付与する基板処理装置であって、
   前記基板を保持して回転させる回転保持部と、
   前記回転保持部に保持された前記基板の前記周縁部に向けて前記処理液を吐出する処理液吐出部と、
   前記周縁部の歪み量の変動幅に関する情報を取得する変動幅取得部と、
   前記変動幅取得部により取得された前記周縁部の歪み量の変動幅に関する情報に応じて、前記処理液吐出部からの前記処理液の前記周縁部に対する吐出角度及び吐出位置を制御する吐出制御部と、
   を備える基板処理装置。
2. 前記吐出制御部によって制御される前記吐出角度は、前記処理液吐出部から前記周縁部に向かって吐出される前記処理液の進行方向と、前記周縁部のうち前記処理液が付与される処理面の延在方向とによって形成される第１角度を含む請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記吐出制御部は、前記周縁部の歪み量の変動幅が大きいほど、前記第１角度が大きくなるように、前記処理液吐出部からの前記処理液の進行方向を調整する請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記吐出制御部によって制御される前記吐出角度は、前記処理液吐出部から前記周縁部に向かって吐出される前記処理液の進路が前記基板上に投影されて形成される投影進行路の方向と、投影進行路の延長線と前記基板の最外周部との交点における前記基板の接線の方向とによって形成される第２角度を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記吐出制御部は、前記周縁部の歪み量の変動幅が大きいほど、前記第２角度が小さくなるように、前記処理液吐出部からの前記処理液の進行方向を調整する請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記周縁部の歪み量の変動幅に関する情報は、前記基板の厚み方向に関する前記周縁部の歪み量を計測するセンサによって計測され、当該センサから変動幅取得部に送られる請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記吐出制御部は、前記周縁部における前記処理液の着地位置の前記基板の最外周部からの距離の変動幅を示す着液変動幅であって、前記周縁部の歪み量の変動幅に関する情報から導出される着液変動幅が目標値又は当該目標値以下になるように、前記吐出角度を制御する請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記吐出制御部は、前記着液変動幅の目標値に関する情報を取得し、当該目標値に関する情報に基づいて前記目標値を決定する請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記基板の上方及び下方のうち少なくともいずれか一方に配置される近接配置部材と、
   前記変動幅取得部により取得された前記周縁部の歪み量の変動幅に関する情報に応じて、前記近接配置部材と前記基板との間の間隔を調整する間隔制御部と、をさらに備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
10. 回転する基板の周縁部に向けて処理液吐出部から処理液を吐出する基板処理方法であって、
    前記周縁部の歪み量の変動幅に関する情報を取得する工程と、
    前記周縁部の歪み量の変動幅に関する情報に応じて、前記処理液吐出部からの前記処理液の前記周縁部に対する吐出角度及び吐出位置を制御する工程と、
    を含む前記基板処理方法。

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