JP2018147908A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ダメージ層除去後の基板において、表面の平坦度を向上させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。【解決手段】実施形態の一態様に係る基板処理方法は、研削工程と、測定工程と、条件決定工程と、ダメージ層除去工程とを含む。研削工程は、基板の表面を研削する。測定工程は、研削された基板の厚さを測定する。条件決定工程は、測定された基板の厚さに基づき、基板に対して行われるウェットエッチング処理の処理条件を決定する。ダメージ層除去工程は、決定された処理条件に基づいて、研削された基板に処理液を供給してウェットエッチング処理を行い、基板の表面に形成されたダメージ層を除去する。【選択図】図４

Description

開示の実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
近年、たとえば、半導体デバイスの製造工程において、シリコンウェハなどの半導体基板の表面を研削し、基板の薄型化を図る技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、上記した従来技術にあっては、研削によって基板の表面に形成されたダメージ層を、ウェットエッチング処理などにより除去するようにしている。
特開２０１５−０１９０５３号公報
しかしながら、上述した従来技術には、ダメージ層が除去された後の基板において、表面の平坦度を向上させるという点で更なる改善の余地があった。
実施形態の一態様は、ダメージ層除去後の基板において、表面の平坦度を向上させることができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る基板処理方法は、研削工程と、測定工程と、条件決定工程と、ダメージ層除去工程とを含む。研削工程は、基板の表面を研削する。測定工程は、研削された前記基板の厚さを測定する。条件決定工程は、測定された前記基板の厚さに基づき、前記基板に対して行われるウェットエッチング処理の処理条件を決定する。ダメージ層除去工程は、決定された前記処理条件に基づいて、研削された前記基板に処理液を供給してウェットエッチング処理を行い、前記基板の表面に形成されたダメージ層を除去する。
実施形態の一態様によれば、ダメージ層除去後の基板において、表面の平坦度を向上させることができる。
図１は、第１の実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、ダメージ層除去装置の構成例を示す模式側面図である。 図３は、基板処理システムにおいて実行される基板処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、ダメージ層除去装置において実行されるダメージ層除去処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図５Ａは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図５Ｂは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図５Ｃは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図５Ｄは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図６Ａは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図６Ｂは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図６Ｃは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図７Ａは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図７Ｂは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図７Ｃは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図７Ｄは、ダメージ層除去装置の動作説明図である。 図８は、ウェハの厚さと処理液の供給量との関係の一例を示す図である。 図９は、ウェハの厚さと処理液の供給時間との関係の一例を示す図である。 図１０は、第３の実施形態に係るダメージ層除去装置において実行されるダメージ層除去処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１１は、第４の実施形態に係るダメージ層除去装置の構成例を示す模式側面図である。 図１２は、第４の実施形態に係るダメージ層除去装置において実行されるダメージ層除去処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１３は、第４の実施形態に係るダメージ層除去装置の動作説明図である。 図１４は、第４の実施形態に係るダメージ層除去装置の動作説明図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理方法および基板処理装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
＜１．基板処理システムの構成＞
図１は、第１の実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示す本実施形態に係る基板処理システム１は、基板を薄型化するシステムである。なお、基板処理システム１は、基板処理装置の一例である。
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、Ｘ軸正方向に沿って、搬入出ステーション２および処理ステーション３の順番で並べて配置される。
搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚の基板、本実施形態ではたとえばシリコンウェハなどの半導体基板Ｗ（以下「ウェハＷ」という場合がある）を水平状態で収容するキャリアＣが載置される。
搬送領域２０は、載置台１０のＸ軸正方向側に隣接して配置される。かかる搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２とが設けられる。搬送装置２２は、Ｘ軸方向にも移動可能かつＺ軸周りに旋回可能であり、載置板１１に載置されたキャリアＣと、後述する処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３との間で、ウェハＷの搬送を行う。
なお、載置板１１に載置されるキャリアＣの個数は、図示のものに限定されない。また、載置板１１には、キャリアＣ以外に、不具合が生じた基板を回収するためのキャリア等が載置されてもよい。
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数たとえば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。たとえば処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）には、第１処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）には、第２処理ブロックＧ２が設けられる。また、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図１のＸ軸負方向側）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。
第１処理ブロックＧ１には、粗研削装置３１と、仕上げ研削装置３２とが配置される。なお、粗研削装置３１と仕上げ研削装置３２とは、研削部の一例である。
粗研削装置３１は、ウェハＷに対して粗研削処理を行う。具体的には、粗研削装置３１は、たとえばウェハＷを保持するチャック（図示せず）を内部に備え、チャックに保持されたウェハＷの表面を研削砥石（図示せず）に当接させた状態で、チャックと研削砥石とをそれぞれ回転させることによって表面を粗研削する。なお、粗研削が行われる際、ウェハＷの表面には、たとえば水などの研削液が供給される。
仕上げ研削装置３２は、ウェハＷに対して仕上げ研削処理を行う。具体的な仕上げ研削装置３２の構成は、粗研削装置３１の構成とほぼ同様である。但し、仕上げ研削装置３２における研削砥石（図示せず）の粒度は、粗研削装置３１の研削砥石の粒度より小さく設定されることが好ましい。
上記のように構成された仕上げ研削装置３２は、図示しないチャックに保持されたウェハＷの表面に研削液を供給しながら、表面を粒度の小さい研削砥石に当接させた状態で、チャックと研削砥石とをそれぞれ回転させることによって表面を仕上げ研削する。なお、粗研削装置３１および仕上げ研削装置３２の構成は、上記に限定されるものではなく、たとえばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などその他の方法でウェハＷを研削する構成であってもよい。
ところで、上記のようにウェハＷの表面が研削砥石によって研削されると、ウェハＷの表面には、たとえば微小な亀裂等の機械的なダメージのあるダメージ層が形成される。そのため、研削後のウェハＷに対してダメージ層を除去するウェットエッチング処理が施される。そして、かかるダメージ層が除去された後のウェハＷの表面にあっては、たとえば鏡面仕上げなど比較的高い平坦度が要求されるが、従来技術においては、表面の平坦度を向上させるという点で更なる改善の余地があった。
そこで、本実施形態に係る基板処理システム１にあっては、研削後のウェハＷの厚さを測定し、測定されたウェハＷの厚さに基づいてウェットエッチング処理の処理条件を決定するようにした。これにより、ダメージ層が除去された後のウェハＷにおいて、表面の平坦度を向上させることができる。
以下詳しく説明すると、基板処理システム１の第２処理ブロックＧ２には、ダメージ層除去装置３３と、洗浄装置３４とが配置される。ダメージ層除去装置３３には、研削されたウェハＷが搬入され、かかるウェハＷに対して処理液を供給してウェットエッチング処理を行い、ウェハＷの表面に形成されたダメージ層を除去する。なお、ダメージ層除去装置３３の構成については、図２以降を参照して後述する。
なお、図１で示したダメージ層除去装置３３の配置位置は、例示であって限定されるものではない。すなわち、たとえば第１処理ブロックＧ１や第３処理ブロックＧ３にダメージ層除去装置３３を配置してもよい。さらには、たとえば処理ステーション３のＸ軸正方向側の位置や、搬入出ステーション２と処理ステーション３との間に新たなステーションを設け、その新たなステーションにダメージ層除去装置３３を配置するようにしてもよい。なお、ダメージ層除去装置３３は、ダメージ層除去部の一例である。
洗浄装置３４は、たとえばウェハＷを保持するチャック（図示せず）を内部に備え、チャックおよびウェハＷを回転させながら、ＤＩＷ（純水）などの洗浄液をウェハＷの表面や裏面へ供給する。これにより、ウェハＷの表面等が洗浄される。なお、この洗浄装置３４は、上記した構成に限定されるものではない。
第３処理ブロックＧ３には、ウェハＷのトランジション装置３５が設けられる。上記のように構成された第１処理ブロックＧ１〜第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域４０が形成される。搬送領域４０には、搬送装置４１が配置される。
搬送装置４１は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。かかる搬送装置４１は、搬送領域４０内を移動し、搬送領域４０に隣接する第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置にウェハＷを搬送する。
また、基板処理システム１は、制御装置１００を備える。制御装置１００は、たとえばコンピュータであり、制御部１０１と記憶部１０２とを備える。記憶部１０２には、基板処理システム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１０１は、記憶部１０２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処理システム１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置１００の記憶部１０２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。
＜２．ダメージ層除去装置の構成＞
次に、ダメージ層除去装置３３の構成について図２を参照して説明する。図２は、ダメージ層除去装置３３の構成例を示す模式側面図である。
図２に示すように、ダメージ層除去装置３３は、チャンバ５０と、基板保持機構６０と、処理液供給部７０と、測定機構８０と、回収カップ９０とを備える。
チャンバ５０は、基板保持機構６０と処理液供給部７０と測定機構８０と回収カップ９０とを収容する。チャンバ５０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）５１が設けられる。ＦＦＵ５１には、バルブ５２を介して不活性ガス供給源５３が接続される。そして、ＦＦＵ２１は、不活性ガス供給源５３から供給されるＮ２ガス等の不活性ガスをチャンバ５０内に吐出してダウンフローを形成する。
基板保持機構６０は、保持部６１と、支柱部６２と、駆動部６３とを備える。保持部６１は、ウェハＷを水平に保持する。詳しくは、保持部６１上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材６１１が設けられる。ウェハＷは、かかる保持部材６１１によって保持部６１の上面からわずかに離間した状態で水平保持される。なお、ウェハＷは、研削によってダメージ層が形成された面を上方に向けた状態で保持部６１に保持される。
支柱部６２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部６３によって回転可能に支持され、先端部において保持部６１を水平に支持する。駆動部６３は、支柱部６２を鉛直軸まわりに回転させる。なお、駆動部６３としては、たとえば電動モータが用いられる。
上記のように構成された基板保持機構６０は、駆動部６３を用いて支柱部６２を回転させることによって支柱部６２に支持された保持部６１を回転させ、これにより、保持部６１に保持されたウェハＷを回転させる。
処理液供給部７０は、ノズル７１ａ，７１ｂと、ノズル７１ａ，７１ｂを水平に支持するアーム７２と、アーム７２を旋回および昇降させる旋回昇降機構７３とを備える。
処理液供給部７０は、ウェハＷに対し、ウェットエッチング処理に用いられる処理液（ここでは、フッ硝酸）をノズル７１ａから供給し、リンス液の一種であるＤＩＷをノズル７１ｂから供給する。
上記した処理液には、複数種の薬液（ここでは、フッ酸（ＨＦ）および硝酸（ＨＮＯ３））が含まれる。具体的には、ノズル７１ａには、バルブ７４ａを介してフッ酸供給源７５ａが接続されるとともに、バルブ７４ｂを介して硝酸供給源７５ｂが接続される。また、ノズル７１ｂには、バルブ７４ｃを介してＤＩＷ供給源７５ｃが接続される。
ノズル７１ａから供給されるフッ硝酸は、バルブ７４ａ，７４ｂの開度が制御装置１００によって制御されることで、所定の混合比とされる。
詳しくは、上記したフッ硝酸においては、混合比によってウェットエッチング処理後のウェハＷの状態が変化する。たとえば、硝酸よりもフッ酸の比率が高いフッ硝酸の場合、ウェハＷの表面において角が尖った状態のままエッチングされる。他方、フッ酸よりも硝酸の比率が高いフッ硝酸の場合、ウェハＷの表面において角が丸くなって平坦な状態にエッチングされる。
したがって、本実施形態では、フッ酸よりも硝酸の比率が高いフッ硝酸がノズル７１ａから供給されるようにバルブ７４ａ，７４ｂの開度が制御され、これにより、ウェハＷの表面の平坦度を向上させることができる。詳しくは、たとえば、フッ酸および硝酸の混合比は、０．３〜３：９．７〜７に設定され、好ましくは１：９に設定される。
また、ウェットエッチング処理用の処理液をフッ硝酸とすることで、ウェハＷのダメージ層を等方性エッチングによって効率よく除去することができる。
なお、上記では、バルブ７４ａ，７４ｂの開度を制御してフッ硝酸を所定の混合比に調整するようにしたが、これに限られず、たとえば、ノズル７１ａに予め所定の混合比で混合されたフッ硝酸の供給源が接続されるようにしてもよい。また、ノズル７１ａ，７１ｂは、別々のノズルであることを要せず、たとえば同じノズルであってもよい。
測定機構８０は、ウェハＷの厚さを測定する測定部８１と、測定部８１を水平に支持するアーム８２と、アーム８２を旋回および昇降させる旋回昇降機構８３とを備える。そして、測定部８１は、旋回昇降機構８３を用いてウェハＷの上方を移動させられ、これにより、ウェハＷ全体の厚さを測定することができる。
なお、測定部８１としては、分光干渉式の厚さ測定装置を用いることができるが、これに限られず、たとえばレーザ変位計や静電容量センサなどその他の厚さ測定装置であってもよい。
回収カップ９０は、保持部６１を取り囲むように配置され、保持部６１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ９０の底部には、排液口９１が形成されており、回収カップ９０によって捕集された処理液は、かかる排液口９１からダメージ層除去装置３３の外部へ排出される。また、回収カップ９０の底部には、ＦＦＵ５１から供給される気体をダメージ層除去装置３３の外部へ排出する排気口９２が形成される。
＜３．基板処理システムの具体的動作＞
次に、上記した基板処理システム１において実行されるダメージ層除去処理について説明する。ここで、ダメージ層除去処理の説明に入る前に、本実施形態に係る基板処理システム１において実行される一連の基板処理について説明しておく。
図３は、基板処理システム１において実行される基板処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図３に示す一連の基板処理は、たとえば、制御装置１００の制御部１０１によって実行されるものとする。
まず、制御部１０１は、基板処理に先立って、搬入出ステーション２の搬送装置２２（図１参照）により、キャリアＣ内の薄型化される前のウェハＷを取り出し、処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３のトランジション装置３５（図１参照）へ搬送する。次に、制御部１０１は、トランジション装置３５のウェハＷを、搬送装置４１（図１参照）によって第１処理ブロックＧ１の粗研削装置３１へ搬送する。
つづいて、制御部１０１は、粗研削装置３１内でウェハＷに対して粗研削処理を行う（ステップＳ１０１）。次に、制御部１０１は、粗研削されたウェハＷを搬送装置４１によって仕上げ研削装置３２へ搬送し、ウェハＷに対して仕上げ研削処理を行う（ステップＳ１０２）。
次に、制御部１０１は、仕上げ研削装置３２によって仕上げ研削されたウェハＷを搬送装置４１によりダメージ層除去装置３３へ搬送する。ダメージ層除去装置３３へ搬送されたウェハＷは、保持部６１（図２参照）に保持される。このときウェハＷは、研削された面が上向きの状態で保持部６１に保持される。そして、制御部１０１は、ダメージ層除去装置３３内で、ウェハＷに対して処理液を供給してウェットエッチング処理を行い、ウェハＷのダメージ層を除去する処理を実行する（ステップＳ１０３）。
つづいて、制御部１０１は、ダメージ層除去装置３３によってダメージ層が除去されたウェハＷを搬送装置４１により洗浄装置３４へ搬送し、ウェハＷの表面を洗浄する処理を行う（ステップＳ１０４）。
つづいて、制御部１０１は、洗浄されたウェハＷを搬送装置４１によって洗浄装置３４から搬出し、トランジション装置３５へ搬送する。そして、制御部１０１は、トランジション装置３５にある処理済のウェハＷを、搬送装置２２によって載置板１１のキャリアＣへ戻し、一連の基板処理が終了する。
次に、ダメージ層除去装置３３において実行されるダメージ層除去処理について、図４以降を参照して詳しく説明する。図４は、ダメージ層除去装置３３において実行されるダメージ層除去処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。また、図５Ａ〜図５Ｄは、ダメージ層除去装置３３の動作説明図である。
図４に示すように、制御部１０１は、研削されたウェハＷの厚さを測定部８１によって測定する（ステップＳ２０１）。具体的には、制御部１０１は、図５Ａに示すように、測定部８１を移動させ、ウェハＷ全体の厚さを測定する。なお、ウェハＷの厚さの測定は、ウェハＷを回転させずに行っても、ウェハＷを回転させながら行ってもよい。
また、ここではまず、研削後のウェハＷの形状が、図５Ａに示すように、表面Ｗ１の中央部Ｗ１ａが周縁部Ｗ１ｂよりもＺ軸負方向に凹んだ形状である場合を例にとって説明する。言い換えると、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｂの厚さＴｂが、中央部Ｗ１ａの厚さＴａよりも厚い場合を例にとって説明する（Ｔｂ＞Ｔａ）。なお、図５Ａ〜図５Ｄ、および後述する図６Ａ〜図７Ｄ、図１３、図１４では、理解の便宜のため、研削によって生じるウェハＷの厚さのバラツキを誇張して示している。
次いで、制御部１０１は、測定されたウェハＷの厚さに基づき、ウェットエッチング処理の処理条件を決定し（ステップＳ２０２）、決定された処理条件に基づいて、研削されたウェハＷに処理液を供給してウェットエッチング処理を行う（ステップＳ２０３）。かかるウェットエッチング処理により、ウェハＷに形成されたダメージ層が除去される。なお、制御部１０１は、条件決定部の一例である。
上記したウェットエッチング処理の処理条件には、たとえば、処理液を供給するノズル７１ａの動作、ウェハＷの回転数、処理液の供給量、および、処理液の供給時間のうちの少なくともいずれか１つが含まれることが好ましい。なお、上記した処理条件の内容は、あくまでも例示であって限定されるものではなく、ウェットエッチング処理に影響を及ぼすもの、たとえばエッチングレートなどに影響を及ぼすものであれば、その他の内容であってもよい。
処理条件について以下詳説すると、まず処理条件が、たとえばノズル７１ａの動作およびウェハＷの回転数である場合、制御部１０１は、ウェハＷの厚さに応じてノズル７１ａの動作およびウェハＷの回転数を変更するようにした。
具体的には、制御部１０１は、ノズル７１ａをウェハＷの中央上方に位置させる。その後、制御部１０１は、バルブ７４ａ，７４ｂ（図２参照）を開放することによって、ノズル７１ａからウェハＷの表面Ｗ１に処理液たるフッ硝酸を供給する（図５Ｂ参照）。
また、制御部１０１は、駆動部６３によって保持部６１を回転させ、保持部６１に保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷへ供給された処理液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面Ｗ１に広がり、表面Ｗ１が全体的にエッチングされる。なお、ウェハＷの回転数は、比較的低い値に設定された第１回転数とされる。
つづいて制御部１０１は、処理液がノズル７１ａから供給されている状態で、ノズル７１ａをウェハＷの中央部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて移動させる（図５Ｃ，５Ｄ参照）。かかるノズル７１ａの移動によってウェハＷの表面Ｗ１のうち中央部Ｗ１ａ付近においては、処理液が供給されなくなってエッチングされない、あるいはエッチングされにくくなる。一方、ウェハＷの表面Ｗ１のうち周縁部Ｗ１ｂ付近においては、処理液が供給されるため、エッチングされ続ける。
これにより、ウェハＷにおいては、厚い周縁部Ｗ１ｂ付近が薄い中央部Ｗ１ａ付近に比べて多くエッチングされるため、ウェハＷを全体的に均一な厚さの形状に近づけることができ、よってウェハＷの表面Ｗ１の平坦度を向上させることができる。
なお、平坦度は、たとえばＴＴＶ（total thickness variation。ウェハＷの全面における厚さの最大値と最小値との差）で表すことができる。具体的には、本実施形態においては、上記のような処理条件下でウェットエッチング処理を行うことで、ＴＴＶを減少させることができる、すなわち、平坦度を向上させることができる。
このように、本実施形態にあっては、周縁部Ｗ１ｂが中央部Ｗ１ａよりも厚いウェハＷである場合（図５Ａ参照）、ノズル７１ａを中央部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて移動させつつ、ウェハＷを比較的低い第１回転数で回転させるようにした。
また、研削後のウェハＷの形状は、図５Ａに示す例に限られない。図６Ａ〜図６Ｃは、研削後のウェハＷの形状が図５Ａに示す例とは異なる場合のダメージ層除去装置３３の動作説明図である。
図６Ａに示すように、ここでは、研削後のウェハＷの形状が、表面Ｗ１の中央部Ｗ１ａが周縁部Ｗ１ｂよりもＺ軸正方向に突出した形状である場合を例にとる。言い換えると、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｂの厚さＴｂが、中央部Ｗ１ａの厚さＴａよりも薄い場合を例にとる（Ｔｂ＜Ｔａ）。
上記したように制御部１０１は、まず、研削されたウェハＷの厚さを測定部８１によって測定する（図６Ａ参照）。そして、制御部１０１は、測定されたウェハＷの厚さに基づき、ウェットエッチング処理の処理条件としてノズル７１ａの動作およびウェハＷの回転数を決定し、かかる処理条件下でウェットエッチング処理を行う。
具体的には、制御部１０１は、ノズル７１ａをウェハＷの中央上方に位置させる。その後、制御部１０１は、バルブ７４ａ，７４ｂを開放し、ノズル７１ａからウェハＷの表面Ｗ１に処理液を供給する（図６Ｂ参照）。
また、制御部１０１は、保持部６１（図２参照）を上記した第１回転数よりも高い値に設定された第２回転数で回転させ、保持部６１に保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷへ供給された処理液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの表面Ｗ１に広がり、表面Ｗ１が全体的にエッチングされる。
その後制御部１０１は、ノズル７１ａを移動させることなく、処理液の供給を継続する（図６Ｃ参照）。これにより、ウェハＷにあっては、厚い中央部Ｗ１ａ付近において継続してエッチングされる。また、ウェハＷが比較的高い第２回転数で回転されるため、周縁部Ｗ１ｂ付近に広がった処理液は、第１回転数で回転される場合に比べて短い時間で振り切られる。
これにより、ウェハＷにおいては、厚い中央部Ｗ１ａ付近が薄い周縁部Ｗ１ｂ付近に比べて多くエッチングされることとなり、ウェハＷを全体的に均一な厚さの形状に近づけることができ、よってウェハＷの表面Ｗ１の平坦度を向上させることができる。
また、研削後のウェハＷの形状は、図５Ａ，６Ａに示す例に限られない。図７Ａ〜図７Ｄは、研削後のウェハＷの形状が図５Ａ，６Ａに示す例とは異なる場合のダメージ層除去装置３３の動作説明図である。
図７Ａに示すように、ここでは、ウェハＷの表面Ｗ１において、中央部Ｗ１ａと周縁部Ｗ１ｂとの間にある中間部Ｗ１ｃが、中央部Ｗ１ａや周縁部Ｗ１ｂよりも薄い場合、言い換えると、ウェハＷの表面Ｗ１が側面視において波状である場合を例にとる。
上記したように制御部１０１は、まず、研削されたウェハＷの厚さを測定部８１によって測定する（図７Ａ参照）。そして、制御部１０１は、測定されたウェハＷの厚さに基づき、ウェットエッチング処理の処理条件としてノズル７１ａの動作およびウェハＷの回転数を決定し、かかる処理条件下でウェットエッチング処理を行う。
具体的には、制御部１０１は、ノズル７１ａをウェハＷの中央上方に位置させる。その後、制御部１０１は、バルブ７４ａ，７４ｂを開放し、ノズル７１ａからウェハＷの表面Ｗ１に処理液を供給する（図７Ｂ参照）。
また、制御部１０１は、保持部６１（図２参照）を第１回転数で回転させ、保持部６１に保持されたウェハＷを回転させる。これにより、ウェハＷへ供給された処理液は、ウェハＷの表面Ｗ１に広がり、表面Ｗ１が全体的にエッチングされる。なお、上記では、ウェハＷの回転数を第１回転数としたが、これに限られず、第２回転数あるいは第１、第２回転数以外の値に設定された回転数であってもよい。
その後制御部１０１は、処理液がノズル７１ａから供給されている状態で、ノズル７１ａをウェハＷの中央部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて、比較的低い値に設定された第１速度で移動させる。これにより、ウェハＷにあっては、厚い中央部Ｗ１ａ付近において十分なエッチングがなされる。
つづいて、図７Ｃに示すように、ノズル７１ａが薄い中間部Ｗ１ｃ付近に到達すると、制御部１０１は、ノズル７１ａを第１速度よりも高い値に設定された第２速度で移動させる。かかるノズル７１ａの移動によってウェハＷの表面Ｗ１のうち中間部Ｗ１ｃ付近においては、処理液の供給量が他の部分に比べて少なくなり、よってエッチングの量も少なくなる。
そして、図７Ｄに示すように、ノズル７１ａが厚い周縁部Ｗ１ｂ付近に到達すると、制御部１０１は、ノズル７１ａを比較的低速の第１速度に戻して移動させる。これにより、ウェハＷにあっては、厚い周縁部Ｗ１ｂ付近において十分なエッチングがなされる。なお、上記では、周縁部Ｗ１ｂ付近に到達したノズル７１ａを第１速度で移動させるようにしたが、これに限られず、たとえば、第２速度よりも低速であればその他の速度であってもよい。
これにより、ウェハＷにおいては、厚い中央部Ｗ１ａや周縁部Ｗ１ｂ付近が薄い中間部Ｗ１ｃ付近に比べて多くエッチングされることとなり、ウェハＷを全体的に均一な厚さの形状に近づけることができ、ウェハＷの表面Ｗ１の平坦度を向上させることができる。
このように、本実施形態にあっては、ウェハＷの厚さに応じて処理条件を決定する、詳しくは、ノズル７１ａの移動の有無や速度などのノズル７１ａの動作、および、ウェハＷの回転数を変更するようにした。これにより、ウェハＷの表面Ｗ１の平坦度を向上させることができる。
次に、ウェットエッチング処理の処理条件が、処理液の供給量である場合について図８を参照して説明する。図８は、ウェハＷの厚さと処理液の供給量との関係の一例を示す図である。
図８に示すように、たとえば、処理液の供給量はウェハＷの厚さが厚くなるにつれて多くなるように設定される。したがって、制御部１０１がウェハＷの厚さに基づき、図８に示す例で処理液の供給量を決定すると、ウェハＷにおいて厚い部分には多量の処理液が供給される一方、薄い部分には厚い部分よりも少ない量の処理液が供給される。
これにより、ウェハＷにおいては、厚い部分が薄い部分に比べて多くエッチングされることとなり、ウェハＷを全体的に均一な厚さの形状に近づけることができ、よってウェハＷの表面Ｗ１の平坦度を向上させることができる。
次に、ウェットエッチング処理の処理条件が、処理液の供給時間である場合について図９を参照して説明する。図９は、ウェハＷの厚さと処理液の供給時間との関係の一例を示す図である。
図９に示すように、たとえば、処理液の供給時間はウェハＷの厚さが厚くなるにつれて長くなるように設定される。したがって、制御部１０１がウェハＷの厚さに基づき、図９に示す例で処理液の供給時間を決定すると、ウェハＷにおいて厚い部分には長い時間に亘って処理液が供給される一方、薄い部分には厚い部分よりも短い時間処理液が供給される。
これにより、ウェハＷにおいては、厚い部分が薄い部分に比べて多くエッチングされることとなり、ウェハＷを全体的に均一な厚さの形状に近づけることができ、よってウェハＷの表面Ｗ１の平坦度を向上させることができる。なお、図８，９に示したグラフは、あくまでも例示であって限定されるものではない。
このように、本実施形態にあっては、測定部８１によって測定されたウェハＷの厚さに関するプロファイル（厚み分布）に基づいて、ウェットエッチング処理の処理条件を最適化し、ウェハＷの表面Ｗ１の平坦度を向上させるようにした。
図４の説明に戻ると、つづいて制御部１０１は、ダメージ層が除去されたウェハＷに対してリンス処理を行う（ステップＳ２０４）。かかるリンス処理では、制御部１０１は、バルブ７４ｃを所定時間開放するとともに、ウェハＷを所定回転数で回転させる。これにより、ＤＩＷ供給源７５ｃから供給されるＤＩＷがノズル７１ｂからウェハＷの表面Ｗ１へ供給され、よってウェハＷに残存する処理液がＤＩＷによって洗い流され、ウェットエッチング処理が停止する。
次いで、制御部１０１は、乾燥処理を行う（ステップＳ２０５）。かかる乾燥処理では、制御部１０１は、ウェハＷの回転数を増加させることによってウェハＷ上のＤＩＷを振り切ってウェハＷを乾燥させる。
上述してきたように、本実施形態に係る基板処理方法は、研削工程と、測定工程と、条件決定工程と、ダメージ層除去工程とを含む。研削工程は、ウェハＷの表面Ｗ１を研削する。測定工程は、研削されたウェハＷの厚さを測定する。条件決定工程は、測定されたウェハＷの厚さに基づき、ウェハＷに対して行われるウェットエッチング処理の処理条件を決定する。ダメージ層除去工程は、決定された処理条件に基づいて、研削されたウェハＷに処理液を供給してウェットエッチング処理を行い、ウェハＷの表面Ｗ１に形成されたダメージ層を除去する。
これにより、研削されたウェハＷの厚さに基づき、ウェットエッチング処理の処理条件を最適化することができ、よってダメージ層除去後のウェハＷにおいて、表面Ｗ１の平坦度を向上させることができる。さらに、ウェットエッチング処理の処理条件を最適化することで、ダメージ層除去後のウェハＷの表面粗さも向上（具体的には減少）させることができる。
また、上記のようにウェットエッチング処理の処理条件を最適化することから、仕上げ研削装置３２における研削精度にかかわらず、ウェハＷの表面Ｗ１を所期の平坦度にすることも可能となり、歩留りを向上させることもできる。
（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態に係る基板処理システム１について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第２の実施形態における基板処理システム１のダメージ層除去装置３３では、複数種の処理液をウェハＷへ供給可能に構成し、測定されたウェハＷの厚さに基づき、ウェハＷへ供給する処理液の種類を変えるようにした。
詳説すると、図２に想像線で示すように、ノズル７１ａには、上記したフッ酸供給源７５ａおよび硝酸供給源７５ｂに加え、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）供給源７５ｄがバルブ７４ｄを介して接続される。
制御部１０１は、ウェットエッチング処理においてバルブ７４ａ，７４ｂを開放する際、バルブ７４ｄも開放することで、フッ酸と硝酸とが混合されたフッ硝酸（処理液）に酢酸を加えて希釈することが可能となる。以下においては、フッ酸と硝酸とが混合されたフッ硝酸を「第１処理液」、フッ硝酸に酢酸を加えた処理液を「第２処理液」と記載する場合がある。なお、第２処理液におけるフッ酸と硝酸と酢酸との混合比は、任意に設定可能であるが、たとえば、１〜１．５：３〜４．５：１〜２．５に設定される。
上記のように混合された第２処理液は、第１処理液に比べてエッチングレートが高い。そこで、第２の実施形態に係る制御部１０１は、研削されたウェハＷの厚さに基づき、第１、第２処理液のうちからウェハＷに供給する処理液を決定するようにした。
具体的に図５Ａに示すウェハＷの場合を例にとって説明すると、制御部１０１は、薄い中央部Ｗ１ａ付近に第１処理液を供給する一方、厚い周縁部Ｗ１ｂ付近に第２処理液を供給するように、バルブ７４ａ，７４ｂ，７４ｄの動作を制御する。
これにより、ウェハＷにおいては、厚い周縁部Ｗ１ｂ付近が薄い中央部Ｗ１ａ付近に比べて多くエッチングされるため、ウェハＷを全体的に均一な厚さの形状に近づけることができ、よってウェハＷの表面Ｗ１の平坦度をより向上させることができる。
上述したように、第２の実施形態においては、処理液が第１、第２処理液の複数種あり、制御部１０１は、ウェハＷの厚さに基づき、処理条件として複数種の処理液のうちからウェハＷに供給する処理液を決定するようにした。
これにより、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、上記では、処理液が第１、第２処理液の２種類としたが、これに限られず、３種類以上であってもよい。
（第３の実施形態）
次いで、第３の実施形態に係る基板処理システム１について説明する。第３の実施形態における基板処理システム１では、ウェハＷのウェットエッチング処理中にウェハＷの厚さを再度測定し、再測定されたウェハＷの厚さに基づき、ウェットエッチング処理の処理条件を変更するようにした。
これについて、図１０を参照して詳しく説明する。図１０は、第３の実施形態に係るダメージ層除去装置３３において実行されるダメージ層除去処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図１０に示すように、第３の実施形態に係る制御部１０１は、上記したステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理を行う。次いで、制御部１０１は、ステップＳ２０３でウェットエッチング処理が施されている途中に、ウェハＷの厚さを測定部８１によって再度測定する（ステップＳ２０３ａ）。
つづいて、制御部１０１は、再測定によって得られたウェハＷの厚さに基づき、ステップＳ２０２で決定した処理条件を変更する（ステップＳ２０３ｂ）。具体的には、たとえば、ノズル７１ａの移動速度の増減、ウェハＷの回転数の増減、処理液の供給量の増減、処理液の供給時間の増減などが行われる。そして、制御部１０１は、変更された処理条件に基づいてウェットエッチング処理を行う（ステップＳ２０３ｃ）。
これにより、第３の実施形態においては、ウェットエッチング処理の処理条件を、ウェハＷの表面Ｗ１におけるエッチングの反応状態に応じて修正でき、より一層の最適化を図ることが可能となる。なお、残余の効果は従前の実施形態と同一であるので、説明を省略する。
なお、上記では、ウェットエッチング処理中にウェハＷの厚さを再測定するようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえばウェットエッチング処理後に再測定するようにしてもよい。
（第４の実施形態）
次いで、第４の実施形態に係る基板処理システム１について説明する。第４の実施形態に係る基板処理システム１のダメージ層除去装置３３では、ウェハＷの温度を調整可能な機構を備えるようにし、測定されたウェハＷの厚さに基づき、ウェハＷの温度を調整するようにした。
図１１は、第４の実施形態に係るダメージ層除去装置３３の構成例を示す模式側面図である。図１１に示すように、ダメージ層除去装置３３の基板保持機構６０は、ウェハＷに流体を供給してウェハＷの温度を調整する流体供給部６４を備える。
流体供給部６４は、支柱部６２の中央に形成される中空部６２１に挿通された長尺状の部材であり、内部には流路６４１が形成される。流路６４１には、バルブ１１４ａを介してＣＤＩＷ供給源１１５ａが、バルブ１１４ｂを介してＨＤＩＷ供給源１１５ｂがそれぞれ接続される。流体供給部６４は、上記供給源１１５ａ，１１５ｂから供給されるＣＤＩＷまたはＨＤＩＷを流路６４１を介してウェハＷの裏面へ供給する。
上記したＣＤＩＷは、たとえば常温の純水である。また、ＨＤＩＷは、ＣＤＩＷの温度よりも高い温度まで加熱された純水である。なお、上記では、流体供給部６４からウェハＷの裏面へ供給される流体を純水としたが、これに限定されるものではなく、たとえばＮ２ガスなどその他の種類の流体であってもよい。
図１２は、上記のように構成されたダメージ層除去装置３３において実行されるダメージ層除去処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図１２に示すように、第４の実施形態に係る制御部１０１は、上記したステップＳ２０１，Ｓ２０２の処理を行う。次いで、制御部１０１は、ステップＳ２０１で測定されたウェハＷの厚さに基づき、ウェハＷに対して流体を供給してウェハＷの温度を調整し（ステップＳ２０２ａ）、つづけてウェットエッチング処理を行う（ステップＳ２０３）。
ここで、ステップＳ２０２ａ，Ｓ２０３の処理について図１３および図１４を参照しつつ具体的に説明する。図１３および図１４は、第４の実施形態に係るダメージ層除去装置３３の動作説明図である。
たとえば、図１３に示すように、中央部Ｗ１ａが周縁部Ｗ１ｂよりも薄いウェハＷであった場合、制御部１０１は、バルブ１１４ａ（図１１参照）を開放することによって、流体供給部６４からウェハＷの裏面の中央部Ｗ１ａ付近へＣＤＩＷを供給する。
ウェットエッチング処理では、処理液とウェハＷの表面Ｗ１との反応によって熱が生じ、かかる反応熱によってエッチングがさらに促進される。しかしながら、第４の実施形態では、上記のように、ウェハＷの裏面の中央部Ｗ１ａ付近にＣＤＩＷを供給することから、中央部Ｗ１ａ付近の反応熱による温度上昇を抑えることができ、よって中央部Ｗ１ａ付近においてエッチングが促進されることを抑制することができる。
これにより、ウェハＷにおいては、厚い周縁部Ｗ１ｂ付近が薄い中央部Ｗ１ａ付近に比べて多くエッチングされるため、ウェハＷを全体的に均一な厚さの形状に近づけることができ、よってウェハＷの表面Ｗ１の平坦度をより一層向上させることができる。
また、たとえば図１４に示すように、中央部Ｗ１ａが周縁部Ｗ１ｂよりも厚いウェハＷであった場合、制御部１０１は、バルブ１１４ｂ（図１１参照）を開放することによって、流体供給部６４からウェハＷの裏面の中央部Ｗ１ａ付近へＨＤＩＷを供給する。
このように、ウェハＷの裏面の中央部Ｗ１ａ付近にＨＤＩＷを供給することで、中央部Ｗ１ａの温度を上昇させることができ、よって中央部Ｗ１ａ付近におけるエッチングをさらに促進させることができる。
これにより、ウェハＷにおいては、厚い中央部Ｗ１ａ付近が薄い周縁部Ｗ１ｂ付近に比べて多くエッチングされることとなり、ウェハＷを全体的に均一な厚さの形状に近づけることができ、よってウェハＷの表面Ｗ１の平坦度をより一層向上させることができる。
なお、上記では、流体供給部６４からウェハＷの裏面の中央部Ｗ１ａ付近へ流体を供給するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、たとえば、流体供給部６４をウェハＷの中央部Ｗ１ａ、周縁部Ｗ１ｂ、中間部Ｗ１ｃに対応する位置に複数設け、複数の流体供給部６４の中から流体を供給すべき流体供給部６４をウェハＷの厚さに基づいて適宜に選択するようにしてもよい。
また、上記では、流体供給部６４は、ＣＤＩＷおよびＨＤＩＷの２種類の流体をウェハＷへ供給するように構成したが、これに限られず、いずれか１種類あるいは３種類以上の流体をウェハＷへ供給するようにしてもよい。
なお、上記した第１〜第４の実施形態に係る基板処理システム１において、粗研削装置３１、仕上げ研削装置３２、ダメージ層除去装置３３および洗浄装置３４の数や配置位置は、図１に示す例に限られず、任意に設定してもよい。
また、図１に示す例では、粗研削装置３１、仕上げ研削装置３２、ダメージ層除去装置３３および洗浄装置３４を別々の装置としたが、これに限定されるものではなく、たとえば１つあるいは２つ以上の装置にまとめてもよい。
また、上記では、ダメージ層除去装置３３に測定部８１を設けるようにしたが、これに限られず、たとえば、仕上げ研削装置３２に測定部８１を設け、仕上げ研削処理中にウェハＷの厚さを測定するようにしてもよい。
また、上記したウェハＷは、たとえば、電子回路が形成されたウェハと、電子回路が形成されていないベアウェハとが接合された重合基板であってもよい。
また、上記した第１〜第４の実施形態を組み合わせるように構成してもよい。すなわち、たとえば第２の実施形態と第４の実施形態とを組み合わせることで、制御部１０１が、ウェハＷの厚さに基づき、ウェハＷに供給する処理液の種類を決定するとともに、ウェハＷの温度を調整するようにしてもよい。
また、第１、第２、第４の実施形態においてウェハＷに供給される処理液が、第２の実施形態における第２処理液であってもよい。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１ 基板処理システム
３１ 粗研削装置
３２ 仕上げ研削装置
３３ ダメージ層除去装置
３４ 洗浄装置
６０ 基板保持機構
７０ 処理液供給部
７１ａ，７１ｂ ノズル
７５ａ フッ酸供給源
７５ｂ 硝酸供給源
７５ｃ ＤＩＷ供給源
７５ｄ 酢酸供給源
８０ 測定機構
８１ 測定部
１００ 制御装置
１０１ 制御部
１１５ａ ＣＤＩＷ供給源
１１５ｂ ＨＤＩＷ供給源
Ｗ ウェハ
Ｗ１ 表面

Claims (9)

  1. 基板の表面を研削する研削工程と、
    研削された前記基板の厚さを測定する測定工程と、
    測定された前記基板の厚さに基づき、前記基板に対して行われるウェットエッチング処理の処理条件を決定する条件決定工程と、
    決定された前記処理条件に基づいて、研削された前記基板に処理液を供給してウェットエッチング処理を行い、前記基板の表面に形成されたダメージ層を除去するダメージ層除去工程と
    を含むことを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記条件決定工程は、
    前記基板の厚さに基づき、前記処理条件として前記処理液を供給するノズルの動作を決定すること
    を特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記条件決定工程は、
    前記基板の厚さに基づき、前記処理条件として前記基板の回転数を決定し、
    前記ダメージ層除去工程は、
    決定された回転数で前記基板を回転させつつ前記基板に対してウェットエッチングを行い、前記基板のダメージ層を除去すること
    を特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
  4. 前記条件決定工程は、
    前記基板の厚さに基づき、前記処理条件として前記処理液の供給量を決定すること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  5. 前記条件決定工程は、
    前記基板の厚さに基づき、前記処理条件として前記処理液の供給時間を決定すること
    を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  6. 前記処理液は、複数種あり、
    前記条件決定工程は、
    前記基板の厚さに基づき、前記処理条件として複数種の前記処理液のうちから前記基板に供給する前記処理液を決定すること
    を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  7. さらに、
    ウェットエッチング処理中、または、ウェットエッチング処理後の前記基板の厚さを再度測定する再測定工程と、
    前記再測定工程で測定された前記基板の厚さに基づき、前記条件決定工程で決定された前記処理条件を変更する条件変更工程と
    を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  8. さらに、
    測定された前記基板の厚さに基づき、ウェットエッチング処理が行われる前記基板に対して流体を供給して前記基板の温度を調整する基板温度調整工程
    を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  9. 基板の表面を研削する研削部と、
    研削された前記基板の厚さを測定する測定部と、
    測定された前記基板の厚さに基づき、前記基板に対して行われるウェットエッチング処理の処理条件を決定する条件決定部と、
    決定された前記処理条件に基づいて、研削された前記基板に処理液を供給してウェットエッチング処理を行い、前記基板の表面に形成されたダメージ層を除去するダメージ層除去部と
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
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