JP6992835B2 - 基板処理装置、液処理方法、及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板の周縁部の膜を除去する技術に関する。

例えば半導体装置の製造工程においては、他の機器との接触などによる膜剥がれやパーティクルの発生を抑制するため、基板の周縁部に形成された膜を除去する処理が行われる場合がある。
基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）の周縁部の膜を除去する基板処理装置の一例として、ウエハを水平に保持し、鉛直軸周りに回転させながらその周縁部に処理液を供給して当該部に形成されたレジスト膜や金属膜、金属膜表面の酸化膜や無機膜などを除去するものが知られている。

例えば特許文献１には、基板の周縁部と対向する位置に配置された周縁処理ノズルから化学薬品や有機溶剤などの薬液を供給して当該部に形成されたメタル層やフォトレジスト層などの薄膜を、任意に設定した除去幅で除去する技術が記載されている。

しかしながら、基板の表面に形成される膜には様々な種別があり、膜の種別に応じて採用される処理液も異なる。また、同じ膜種であっても、膜の硬度や膜厚などのように、処理液による除去のしやすさに係る物理的性質が相違する場合もある。これらの場合において、基板周縁の同じ位置に処理液を供給しても設定通りの除去幅が得られないことがある。
特許文献１には、このような問題に対する着眼はなく、当該問題を解決する手法も開示されていない。

特開２００７－３６１８０号公報：段落０００１、００２６、００２９～００３０、図３

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、膜の特性の違いに伴う除去幅の変動を低減することが可能な基板処理装置、液処理方法、及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明の基板処理装置は、基板に処理液を供給して基板上の膜を除去する基板処理装置であって、
基板を保持すると共に、基板を回転させる回転機構を備えた基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に、前記処理液を吐出する吐出部と、
入力されたレシピに対応付けて処理液の吐出位置を設定する吐出位置設定部と、
前記吐出位置設定部により設定された吐出位置に基づき、基板の径方向に向けて前記吐出部からの処理液の吐出位置を移動させる移動機構と、
除去されるべき膜の特性情報を取得する特性情報取得部と、
前記特性情報取得部により取得された膜の特性情報に応じて、前記吐出位置設定部により設定された吐出位置を補正する補正量を取得する補正量取得部と、
前記吐出位置設定部により設定された吐出位置を、前記補正量取得部により取得された補正量に基づき補正する吐出位置補正部と、を備え、
前記特性情報取得部は、外部のサーバーとのネットワーク通信により前記特性情報を取得するネットワーク通信部であることと、
前記膜の特性情報は、膜の種別情報、または膜の物理的特性情報であることと、を特徴とする。

本発明は、膜の特性の違いに伴う除去幅の変動を低減することができる。

本発明の実施の形態に係る処理ユニットを備えた基板処理システムの概要を示す平面図である。 前記処理ユニットの縦断側面図である。 前記処理ユニットの横断平面図である。 前記処理ユニットのブロック図である。 膜の特性情報に基づき、膜の種別を特定する手法に係る説明図である。 前記処理ユニットにて膜の特性情報を利用する動作の流れを示すフロー図である。 膜の特性情報に基づき、膜の硬度を特定する手法に係る説明図である。

図１は、本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と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウエハ（以下ウエハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９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１８は、記憶部１９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４の記憶部１９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。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

次に、基板処理システム１内に設けられている処理ユニット１６の構成について図２～図４を参照しながら説明する。処理ユニット１６は、本実施の形態の基板処理装置に相当し、ウエハＷの周縁部に処理液を供給して、当該周縁部に形成された膜を除去する液処理を実行する。除去対象の膜としては、レジスト膜や金属膜、金属膜表面の酸化膜や無機膜を例示することができる。

図２に示すように処理ユニット１６は、ウエハＷを水平に保持して鉛直軸周りに回転させるためのウエハ保持機構３０と、回転するウエハＷに供給され、周囲に振り飛ばされた処理液を受け止めて、外部に排出するためのカップ部５０と、ウエハＷの上方を覆うためのトッププレート３２と、ウエハＷの周縁部の各々上面側及び下面側から処理液を供給するための第１、第２ノズル部４１１、４２１とを備えている。

ウエハ保持機構３０は、プーリーとベルトとなどからなる動力伝達部３０１を介してモーター３０２に接続されると共に、軸受３０４に保持され、鉛直方向に伸びる回転中心周りに回転自在に構成された回転軸３０３の上端部に、円板状の保持部（基板保持部）３１を設けた構成となっている。回転軸３０３、軸受３０４、動力伝達部３０１、及びモーター３０２は、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる回転機構に相当する。

保持部３１及び回転軸３０３には、一端側が保持部３１の上面に開口する一方、他端側が不図示の真空ポンプ並びに窒素ガス供給部に切り替え自在に接続されたガス流路３０５が設けられている。保持部３１は、ウエハＷの処理を行う際に、真空ポンプによりガス流路３０５内を真空排気することにより、保持部３１の上面にてウエハを吸着保持する真空チャックとして構成されている。

トッププレート３２は、ウエハ保持機構３０に保持されたウエハＷの周縁部側の上面を覆う円板状の部材であり、その中央部には開口部３２１が形成されている。
図２、図３に示すようにトッププレート３２は、円板の外周部の一部が切り欠かれ、この切り欠き内には、ウエハＷの周縁部に上面側から処理液を供給するための第１ノズル部４１１が配置されている。第１ノズル部４１１は、ウエハＷの周縁部の膜を除去するための処理液や、リンス洗浄用のリンス液であるＤＩＷ（Deionized Water）などを切り替えて、下方側へ向けて吐出することができる。

第１ノズル部４１１から供給される処理液として、レジスト膜の除去には溶剤や現像液、金属膜や酸化膜、無機膜の除去には希フッ酸などの酸性の薬液やアンモニアなどのアルカリ性の薬液を例示することができる。
膜の除去を行う処理液を吐出するという観点において、第１ノズル部４１１は本例の吐出部に相当する。当該第１ノズル部４１１の上流側には、処理液の供給源や処理液の流量調節機構から構成される不図示の処理液供給部が設けられている。

第１ノズル部４１１には、トッププレート３２の直径方向、即ち、ウエハＷの直径方向に向けて第１ノズル部４１１を移動させるためのロッドやシリンダモーターを含む移動機構４１２が設けられている。移動機構４１２は、制御部１８からの指示に基づき第１ノズル部４１１を移動させる。

図２に示すようにカップ部５０は、ウエハ保持機構３０に保持されたウエハＷの周囲を囲むように配置される円環状の部材であり、その内周面に沿って、ウエハＷから振り切られた処理液を受け止める溝部５１が形成されている。この溝部５１には、不図示の排液管及び排気管が接続され、カップ部５０に受け止められた処理液や開口部３２１を介して流れ込んできたガスを外部に排出する。

カップ部５０の溝部５１よりも内側の領域には、ウエハＷの周縁部に下面側から処理液を供給するための第２ノズル部４２１を配置するための切り欠きが形成されている。ウエハＷの下面側まで回り込んで形成された膜を除去するための処理液やリンス液などを切り替えて供給可能な点、移動機構４２２を用いて第２ノズル部４２１の配置位置をウエハＷの直径方向に移動させることにより、処理液の吐出位置を調節することが可能な点において、第２ノズル部４２１は、既述の第１ノズル部４１１と共通の機能を備えている。

以上に説明したトッププレート３２（第１ノズル部４１１、移動機構４１２を含む。トッププレート３２の昇降動作の説明において以下同じ）及びカップ部５０（第２ノズル部４２１、移動機構４２２を含む。カップ部５０の昇降動作の説明において以下同じ）は、不図示の昇降機構を備えており、ウエハ保持機構３０へウエハＷを載置する際には、トッププレート３２を上方側へ、カップ部５０を下方側へ退避させる。そして、周縁部の処理を実行する際にはこれらの部材２２０、２１０が上下に重なり合うように退避位置から処理位置まで移動し、ウエハＷの処理を行う処理空間を形成する。なお、図２は、トッププレート３２、及びカップ部５０を処理位置に移動させた状態を示している。

さらに処理ユニット１６は、保持部３１の回転中心と、ウエハＷの中心とを一致させるセンタリングを行うための位置決め機構を備えている。位置決め機構は、ウエハＷの側周面に当接する第１位置決め部材６１１が設けられた第１位置決め機構部６１と、ウエハＷの側周面に当接する第２位置決め部材６２１が設けられた第２位置決め機構部６２と、を備えている。

また図２に示すように、第１位置決め部材６１１は、レール６１３上を移動自在に構成された支持部６１２を介して第１駆動部６１４に接続されている。同様に、第２位置決め部材６２１は、レール６２３上を移動自在に構成された支持部６２２を介して第２駆動部６２４に接続されている。
これらの構成により、第１位置決め部材６１１、第２位置決め部材６２１をウエハＷの側周面に当接させて、ウエハＷを挟むことにより、前記回転中心に対してウエハＷの中心を一致させることができる。

以上に説明したトッププレート３２、カップ部５０、第１、第２ノズル部４１１、４２１やその移動機構４１２、４２２、及び位置決め機構（第１位置決め機構部６１、第２位置決め機構部６２）は、共通のチャンバー２０内に配置されている（図３）。チャンバー２０には、シャッター部２０２により開閉自在な搬入出口２０１が設けられ、搬送部１５内の基板搬送装置１７は、この搬入出口２０１を介してチャンバー２０内に進入し、保持部３１との間でのウエハＷの受け渡しを行う。

さらに図１を用いて説明した基板処理システムの制御装置４は、図４に模式的に示すように各処理ユニット１６の制御装置４としての機能も兼ね備える。制御装置４には、タッチパネルなどにより構成される入力部１８１が接続され、この入力部１８１を介してオペレーターから、処理対象のウエハＷの処理に係る情報の設定を受け付ける。

なお、入力部１８１はオペレーターからの処理パラメータの入力を直接、受け付けるタッチパネルによって構成する場合に限定されない。例えば、基板処理システム１が設けられた半導体工場内のコンピューターネットワークを介し、基板処理システム１の外部のサーバーから処理パラメータの情報を取得するネットワーク通信部を入力部１８１としてもよい。

本例の処理ユニット１６おいて、入力部１８１からは、ウエハＷに対する処理（本例ではウエハＷの周縁部の膜を除去する処理）の作業手順が処理パラメータと共に記載されたレシピに係る情報が設定される。
レシピの処理パラメータには、第１ノズル部４１１から供給される処理液によって除去される膜の除去幅の設定値が含まれている。例えば除去幅としては、ウエハＷの外周端位置から径方向へ向けて「１ｍｍ」といった除去幅の寸法が設定される。当該除去幅の設定値を含むレシピ１９１は、制御装置４の記憶部１９に登録される（図４）。

制御部１８は、記憶部１９からレシピ１９１を読み出し、レシピ１９１に記載されている作業手順に沿って、ウエハ保持機構３０によるウエハＷの回転や第１、第２ノズル部４１１、４１２から供給する液の切り替えなどを実行する。このとき、入力部１８１に記載されている処理パラメータに基づき、ウエハＷの回転数制御やウエハＷに供給される液体の流量制御などが行われる。

またウエハＷの周縁部の膜の除去に関し、制御部１８は、レシピ１９１に記載されている除去幅の設定値に基づき、膜の除去幅が前記設定値（例えば「１ｍｍ」）となる位置に第１ノズル部４１１を移動させるように、移動機構４１２に対して第１ノズル部４１１の移動先に係る情報を出力する。例えば図２の第１ノズル部４１１に示すように、第１ノズル部４１１の下面に形成された処理液の吐出口から、鉛直下方へ向けて処理液が吐出される場合には、当該処理液がウエハＷに到達する着液点の内端の位置が、膜が除去される領域の内端と一致するように、第１ノズル部４１１の移動先が設定される。レシピ１９１から読み出した膜の除去幅と、第１ノズル部４１１が処理液の吐出を行う吐出位置との対応関係は、予備実験などによって予め把握され、例えば記憶部１９や、制御部１８内のレジスタなどに予め登録されている。
上述の観点において制御部１８は、本例の処理ユニット１６における吐出位置設定部としての役割を果たしている。

上述の処理ユニット１６は、さらに処理液によって除去される膜の特性情報を取得するための分析用センサーであるセンサー部７を備えている。本例のセンサー部７は、除去対象の膜の膜種を特定するための分光エリプソメーターとして構成されている。分光エリプソメトリー（偏光解析）は、偏光させた光を分析対象に照射し、当該分析対象にて反射した反射光における偏光状態の変化に基づいて分析対象の特性を検出する公知の手法である。

半導体装置の製造工程において、分光エリプソメトリーは、例えばウエハＷの表面に形成される膜の膜厚測定への適用が検討されている。これに対して本例の処理ユニット１６においては、センサー部７から得られた膜の特性情報を、処理液により除去される膜の種別（レジスト膜の場合は個別のフォトレジスト樹脂、酸化膜や無機膜の場合は、ＳｉＯ_２やＡｌＮなど、金属膜の場合はアルミニウム、銅など、各種の膜の構成物質）を識別するための種別情報として活用する点に特徴を有している。
以下、図３～図５を参照しながらセンサー部７の構成、及び、センサー部７を用いて取得した特性情報に基づき、除去対象の膜種を特定する手法について説明する。

図３、図４に示すように、センサー部７は膜種の分析用の光をウエハＷに入射させる投光部７１と、ウエハＷにて反射した光を受光する受光部７２とを備える。投光部７１は、複数の波長成分を含む例えば白色光を出力する光源部７１１と、光源部７１１から出力された光を偏光する偏光子７１２とを備える。
また受光部７２は、受光した反射光を所要周波数（例えば５０ｋＨｚ）で位相変調して直線偏光から楕円偏光までを得るＰＥＭ（Photoelastic Modulator）７２１と、ＰＥＭ７２１にて位相変調された光を検出する検出子７２２とを備える。

図３に示すように、本例の投光部７１及び受光部７２は、ウエハＷの処理が行われるチャンバー２０内に配置されている。詳細には、投光部７１は、トッププレート３２を上昇させた状態にて、保持部３１に保持されたウエハＷの膜の除去が行われる領域である周縁部へ向けて分析用の光を入射させる位置に配置されている。また受光部７２は、ウエハＷの前記周縁部にて反射した分析用の光を受光する位置に配置されている。

例えばウエハＷの面内には、異なる膜が露出した領域が混在している場合がある。そこで、実際に膜の除去が行われる領域であるウエハＷの周縁部に分析用の光を照射することにより、処理対象となる膜の膜種を正しく特定することができる。
なお、図３や図４には、投光部７１から出力され、ウエハＷの上面にて反射され受光部７２によって受光される分析用の光の光路を長い破線の矢印にて模式的に示してある。但し、これらの図における投光部７１、受光部７２の配置位置や光の出力方向、受光方向などは、実際の処理ユニット１６における配置を厳密に示したものではない。

センサー部７の構成の説明に戻ると、図４に示すように検出子７２２の出力は、光ファイバーを介してセンサー本体７３内の分光器７３１に入力される。分光器７３１は、波長ごとに偏光度の測定を行い、測定結果をディジタル信号に変換して解析部７３２に出力する。解析部７３２は、分光器７３１から取得したディジタル信号に基づき反射光の偏光状態（ｐ偏光、ｓ偏光）を示す振幅比Ψ及び位相差Δを波長毎に算出する。そして、これら振幅比Ψ及び位相差Δからは、分析対象である膜を構成する物質に固有の光学定数（屈折率（ｎ値）、消衰係数（ｋ値））を算出することが可能である（例えば特開2002-131136参照）。解析部７３２は、振幅比Ψ及び位相差Δから、これらｎ値、ｋ値を算出する機能も備えている。
本例においてｎ値、ｋ値は、分析対象であるウエハＷの周縁部から除去されるべき膜の特性情報に相当する。従ってセンサー部７は、前記除去されるべき膜の分析により、特性情報の取得を行う特性情報取得部に相当している。

図４に示すように、解析部７３２にて算出されたｎ値、ｋ値は、制御部１８に出力される。制御部１８は、センサー部７から取得したｎ値、ｋ値をレジスタなどに登録し、記憶部１９に予め登録されている膜情報テーブル１９２に記載のｎ値範囲、ｋ値範囲との照合を行う。

ここで既述のセンサー部７にて取得されるｎ値、ｋ値は、分析対象の膜を構成する物質に固有の値である一方、当該膜の膜厚や表面粗さなどに応じて、ある程度の変動範囲を持っている。このとき、図５に概略のイメージを示すように、これらｎ値、ｋ値の変動範囲（ｎ値範囲、ｋ値範囲）が、膜種間で重なり合わない場合には、分析対象の膜種を識別するための種別情報として活用することができる。なお、図５は、次際に存在する膜のｎ値範囲、ｋ値範囲の例を示したものではない。

既述の膜情報テーブル１９２には、各膜種について、例えば予備実験により多数枚のウエハＷに形成された膜のｎ値、ｋ値を取得した結果に基づいて定めたｎ値範囲、ｋ値範囲の組が登録されている（後掲の表１参照）。

さらに、膜情報テーブル１９２には、ｎ値範囲、ｋ値範囲の組（膜種の種別情報）と対応付けて、レシピ１９１から膜の除去幅の設定値を読み出した結果に基づいて設定される第１ノズル部４１１からの処理液の吐出位置を補正するための補正量が登録されている。
既述のように、ウエハＷに形成された膜においては、膜種に応じて処理液に対する濡れ性や除去に要する時間などが異なる場合がある。このような場合に、レシピ１９１から読み出した除去幅の設定値に基づいて第１ノズル部４１１からの処理液の吐出位置を一律に設定してしまうと、当該吐出位置から処理液を供給して除去された膜の除去幅が、レシピ１９１の設定値からずれてしまうおそれがある。

そこで、膜情報テーブル１９２には、実際の除去幅をレシピ１９１における除去幅の設定値に近づけるために、当該除去幅の設定値に応じて設定される第１ノズル部４１１からの処理液の吐出位置を補正するための補正量が登録されている。
例えば図５を用いて説明した膜種Ａ～Ｃについて、上述のｎ値範囲、ｋ値範囲、吐出位置の補正量をまとめた膜情報テーブル１９２の構成例を表１に示す。

表１において、膜種Ａは、レシピ１９１から読み出した膜の除去幅の設定値に対して、第１ノズル部４１１からの吐出液の吐出位置を決定する際の基準となった基準膜種であるとする。このとき、実際の除去幅は、許容差（例えば設定値±１０μｍ）の範囲内であり、吐出位置の補正は行われない（補正量「０．０ｍｍ」）。

次に膜種Ｂにおいて、レシピ１９１にて除去幅の設定値が「１ｍｍ」と設定されているとき、当該設定値に対応する吐出位置まで第１ノズル部４１１を移動させて処理を行った結果、実際の除去幅が「０．９ｍｍ」となり、同じく設定値が「１．１ｍｍ」と設定されているときの実際の除去幅が「１．０ｍｍ」となったとする。この場合、膜種Ｂの補正量は「＋０．１ｍｍ」と設定される（表１）。

上述の例とは反対に膜種Ｃにおいて、レシピ１９１にて除去幅の設定値が「１ｍｍ」と設定されているとき、実際の除去幅が「１．２ｍｍ」となり、同じく設定値が「０．８ｍｍ」と設定されているときの実際の除去幅が「１．０ｍｍ」とする。この場合、膜種Ｃの補正量は「－０．２ｍｍ」と設定される（表１）。

なお、上述の膜種Ｂ、Ｃの例は、吐出位置の移動距離と除去幅との間に正比例の関係がある場合（処理液の吐出位置を「＋０．１ｍｍ」移動させると、除去幅も「＋０．１ｍｍ」変化する）における補正量の設定例を示している。この点、当該補正量は、吐出位置の移動距離と除去幅との実際の応答関係に応じて適宜、調整してよい。

また、説明の便宜上、表１には、膜種の表示（膜種Ａ、Ｂ、Ｃ）と対応付けて、ｎ値範囲、ｋ値範囲は第１ノズル部４１１からの処理液の吐出位置の補正量を記載しているが、膜情報テーブル１９２に膜種を示す情報を設定することは必須ではない。図５に例示するように、膜種間でｎ値範囲、ｋ値範囲に重複がない場合には、これらｎ値範囲、ｋ値範囲自体が膜種を示す情報に相当している。

制御部１８は、センサー部７から処理対象の膜のｎ値、ｋ値を取得すると、これらｎ値、ｋ値が膜情報テーブル１９２に設定されているいずれかのｎ値範囲、ｋ値範の組に含まれる値であるか否かを照合する。そして、該当するｎ値範囲、ｋ値範の組が存在する場合には、当該組と対応付けられている補正量を読み出す。この観点において、制御部１８は補正量取得部としての役割を果たす。

さらに制御部１８は、移動機構４１２による第１ノズル部４１１の実際の移動に先立ち、レシピ１９１における除去幅の設定値に基づき設定した第１ノズル部４１１からの処理液の吐出位置の補正を行う。ここでは、膜情報テーブル１９２から読み出した補正量に相当する距離分だけ第１ノズル部４１１を移動させるように吐出位置を変更する補正を行う。ここで制御部１８は、吐出位置補正部としての役割を果たす。そして、制御部１８は、補正された吐出位置に基づき、移動機構４１２に対して第１ノズル部４１１の移動先に係る情報を出力する。この結果、ウエハＷに対しては、レシピ１９１に基づいて設定された吐出位置を、センサー部７による膜種の特定結果に基づいて決定した補正量にて補正した位置（以下、「吐出実行位置」という）から、処理液の吐出が行われることとなる。

以下、図６を参照しながら上述の構成を備える処理ユニット１６の動作について説明する。
初めに、基板搬送装置１７によって、処理が実行される処理ユニット１６のチャンバー２０内にウエハＷが搬入される（図６のスタート、ステップＳ１０１）。このとき処理ユニット１６は、トッププレート３２及びカップ部５０を上下に退避させた状態で待機している。チャンバー２０内に進入した基板搬送装置１７は、保持部３１にウエハＷを受け渡した後、チャンバー２０内から退避する。

保持部３１にウエハＷが受け渡されたら、位置決め機構（第１位置決め機構部６１、第２位置決め部材６２１）を作動させ、第１、第２位置決め部材６１１、６２１によってウエハＷを挟みセンタリングを実施する（ステップＳ１０１）。このとき、ウエハＷに当接させた第１、第２位置決め部材６１１、６２１間の距離に基づいて、ウエハＷの直径を測定することにより、製造時の公差を考慮した正確なウエハＷの端部位置を特定してもよい。

一方、制御部１８においては、基板処理システム１によるキャリアＣ内のウエハＷの処理開始前に、当該キャリアＣ内のウエハＷに対して設定されているレシピ１９１から、膜の除去幅の設定値を読み込む（ステップＳ１０２）。そして、第１ノズル部４１１の移動機構４１２に対して出力すべき、当該除去幅の設定値に対応する処理液の暫定的な吐出位置を制御部１８の内部のレジスタに登録する（ステップＳ１０３、吐出位置設定工程）。

さらに、センタリングが完了したら、トッププレート３２が上方へ退避している状態にて、保持部３１に保持されたウエハＷに対し、センサー部７を用いて周縁部に形成されている膜の分光エリプソメトリーを実行し、ｎ値、ｋ値を取得する（ステップＳ１０４、特性情報取得工程）。このとき、例えばウエハＷを所定角度ずつ回転させながら、ウエハＷの周縁部の複数箇所の分光エリプソメトリーを行い、複数組のｎ値、ｋ値を取得してもよい。

膜の分析が完了したら、第１、第２の位置決め機構部６１、６２を退避させた後、トッププレート３２及びカップ部５０を処理位置まで下降、上昇させ、処理空間を形成する。このとき、第１、第２のノズル部２４０、２５０は、ウエハＷの外方位置に退避している。

一方、分光エリプソメトリーにより取得したｎ値、ｋ値については、膜情報テーブル１９２に登録されているｎ値範囲、ｋ値範囲との照合を行う（ステップＳ１０５）。複数組のｎ値、ｋ値を取得した場合には、これらの組のｎ値、ｋ値の平均値について照合を行ってもよいし、各組のｎ値、ｋ値について照合を行ってもよい。

照合の結果、処理対象のウエハＷに形成されている膜に対応する膜種が膜情報テーブル１９２に登録されている場合には（ステップＳ１０６；ＹＥＳ、）、膜情報テーブル１９２から対応する膜種の補正量を読み込み（補正量取得工程）、当該補正量を制御部１８のレジスタに登録してある暫定的な吐出位置に反映させ吐出位置の補正（吐出位置補正工程）を行う（ステップＳ１０７）。この結果、ウエハＷに対して処理液の吐出を実行する吐出実行位置が設定される。

ここで既述のように、複数組取得したｎ値、ｋ値の各組について照合を行う場合には、全てのｎ値、ｋ値が登録されたｎ値範囲、ｋ値範囲内の値に相当する場合にのみ、ウエハＷに形成されている膜が膜情報テーブル１９２に登録された膜種に該当すると判断してもよい。また、上記判断にしきい値を設け、登録されたｎ値範囲、ｋ値範囲内の値に相当する組がしきい値数以上あれば、登録された膜種に該当すると判断してもよい。

処理ユニット１６の動作説明に戻ると、トッププレート３２及びカップ部５０により処理空間が形成され、吐出実行位置が決定されると、処理ユニット１６は、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。ウエハＷの回転数が予め設定された値となったら、処理液の吐出を行いながら、第１、第２ノズル部４１１、４２１をウエハＷへ向けて移動させる。このとき、第１ノズル部４１１はウエハＷに形成されている膜の膜種に対応して設定された吐出実行位置まで移動する（ステップＳ１０８、吐出部移動工程、除去工程）。一方、第２ノズル部４２１は膜情報テーブル１９２に基づいて設定された吐出位置まで移動してもよいし、移動機構４２２に対して固定された吐出位置を予め設定しておき、この吐出位置まで移動してもよい。

こうして第１、第２ノズル部４１１、４２１が所定の位置に到達したら、予め設定した時間、ウエハＷの上下面側からウエハＷの周縁部に処理液を供給して、当該部の膜の除去を行う（除去工程）。

しかる後、第１、第２ノズル部４１１、４２１から供給される液体をリンス液に切り替えて周縁部のリンス洗浄を実行する。所定時間リンス処理を行ったら、ＤＩＷの供給を停止し、ウエハＷの回転を継続し、ＤＩＷの振り切り乾燥を実行する。

振り切り乾燥を終えたら、ウエハＷの回転を停止し、トッププレート３２及びカップ部５０を上下方向に退避させてから、保持部３１による保持を解除する。そして、基板搬送装置１７を処理ユニット１６のチャンバー２０内に進入させてウエハＷを受け渡し、処理ユニット１６からウエハＷを搬出する（ステップＳ１１０、エンド）。

次に、ウエハＷに形成されている膜について取得したｎ値、ｋ値の照合を行った結果、該当する膜種が膜情報テーブル１９２に登録されていない場合の対応につても概説しておく（ステップＳ１０６；ＮＯ）。この場合には、予め設定しておいた「登録膜種なし時対応」を実行する（ステップＳ１０９）。

上記対応の例としては、レシピ１９１に記載された除去幅の設定値に対応して登録した暫定的な吐出位置に対して補正を行わずにそのまま周縁部の膜を除去する処理を実行してもよい。この場合は、例えば処理液の吐出位置の補正が行われていない旨の情報を基板処理システム１のディスプレイに表示したり、ウエハＷの処理履歴などに対して当該情報を対応付けて登録したりしてもよい。

また、上記対応の他の例として、登録された膜種が存在しなかった場合には、当該処理ユニット１６によるウエハＷの処理を開始せず、基板処理システム１のディスプレイなどから、その旨の情報をアラームとして発報してもよい。この場合には、オペレーターから、そのままウエハＷの処理を続行するか、ウエハＷの処理を中断するかの指示を受け付けることができる。
登録膜種なし時対応が完了したら、処理ユニット１６からウエハＷを搬出し動作を終える（ステップＳ１１０、エンド）。

ここで同種の処理を大量のウエハＷに対して実行する量産用の基板処理システム１に設けられている処理ユニット１６の場合には、ウエハＷに形成されている膜の膜種が１枚毎に変更される可能性は小さい。この場合には、同一キャリアＣや同一ロット内の１枚目のウエハＷについて図６に示した動作を実行し、当該１枚目の処理時に決定した吐出実行位置を利用して残るウエハＷの処理を行ってもよい。さらにこのとき、１台の処理ユニット１６にて決定された吐出実行位置を、同じ基板処理システム１に設けられている他の処理ユニット１６にて使用してもよい。

一方で、ウエハＷに対して実行され処理の内容が頻繁に変更される評価用の基板処理システム１においては、１つのキャリアＣ内に収容されている複数枚のウエハＷに対して、各々異なる条件で成膜が行われていたり、ウエハＷに対して実行される処理の内容が異なったりする場合もある。この場合には、処理ユニット１６に搬入された各ウエハＷについて図６に示した動作を実行し、吐出実行位置の決定を行ってもよい。

以上に説明した本実施の形態に係る処理ユニット１６によれば以下の効果がある。除去対象の膜の特性情報（ｎ値、ｋ値）を取得し、ウエハＷに形成されている膜の種別（膜種）を識別するための種別情報として使用する。そして、ウエハＷに形成されている膜の膜種に応じ、膜を除去するための処理液の吐出位置を補正するので、膜種の違いに伴う除去幅の変動を低減することができる。

ここで従来、レシピ１９１に記載された除去幅の設定値と、実際の除去幅とのずれが確認された場合には、処理ユニット１６内の機器の設定状態を変更する権限を持つオペレーターが、移動機構４１２が第１ノズル部４１１の移動量を把握するための原点位置を、ずれ量分だけ移動させるなど、人手による調整が行われる場合もあった。このような対応は、調整に係る操作が煩雑となるだけでなく、膜種やレシピ１９１の切り替えの際に変更した原点位置を後で戻し忘れるなど、ミスを引き起こす原因ともなりかねない。また、レシピ１９１作成の際に、ずれ量を反映して除去幅の設定値を入力する対応も考えられるが、処理条件の違いに応じて多数作成される全てのレシピ１９１に対して、異なる膜種毎にずれ量の管理を行い、ずれ量を考慮して除去幅の設定値の変更を行うことは、多大な労力を要し、非現実的である。

この点、本例の処理ユニット１６は、センサー部７を活用して処理対象のウエハＷに形成されている膜の膜種を識別し、予め記憶部１９に登録されている膜情報テーブル１９２を用いて吐出位置の補正を行う動作を自動的に実行するので、オペレーターに新たな負担を課すことなく、除去幅の精度を向上させることができる。

ここで、図２、図４には、鉛直下方へ向けて処理液を吐出する第１ノズル部４１１の例を示したが、第１ノズル部４１１の構成はこの例に限られない。例えば、斜め下方へ向けて処理液を吐出してもよい。この場合には、ウエハＷを平面視したとき、第１ノズル部４１１からの処理液の吐出位置と、ウエハＷに処理液が供給される着液点とは、横方向にずれた位置に配置されることとなる。従って、吐出位置やその補正量についても、当該ずれを考慮した設定が行われる。

さらに、上述の例では、ウエハＷの上面側に処理液を供給する第１ノズル部４１１の吐出位置の補正について説明した。ウエハＷの上面には、半導体装置のパターンが形成されているため、例えばサブミリメートル単位での厳密な除去幅の管理が必要となる。これに対してウエハＷの下面側は、パターンの形成面でなく、除去幅の制御が必要でない場合が多いため、第２ノズル部４２１からの処理液の吐出位置について、センサー部７を活用した補正を行う例は示さなかった。但し、必要に応じて、ウエハＷの下面側に処理液を供給する第２ノズル部４２１についても、上面側の第１ノズル部４１１と同様の手法を用いて吐出位置の補正を行ってもよいことは勿論である。

また、膜の除去幅と、第１ノズル部４１１の吐出位置との対応関係を事前決定する際には、表１を用いて説明した例の如く基準膜種を用いて予備実験を行うことは必須ではない。保持部３１に保持されたウエハＷの外周端と、第１ノズル部４１１との相対的な位置関係のみに基づき、吐出位置の決定を行った後、全ての膜種（表１の例では、膜種Ａ、Ｂ、Ｃ）について、予備実験の結果などから補正量を設定してもよい。

さらにまた、膜情報テーブル１９２に設定される吐出位置の補正量についても、レシピ１９１に基づいて設定される処理液の吐出位置と、実際の吐出実行位置との差分値［ｍｍ］を採用することは必須ではない。例えば吐出位置に対するパーセンテージを採用してもよい（例：設定値１ｍｍ、吐出実行位置１．２ｍｍの場合は、補正量「１２０％」）。

次に、膜種に応じた補正量が決定された後、吐出位置の補正を行う手法のバリエーションについて述べておく。図６に示した例では、除去幅の設定値に基づく暫定的な吐出位置の設定のレジスタへの登録（ステップＳ１０３）と、ウエハＷの膜種を対応した補正量の上記レジスタの設定への反映（ステップＳ１０７）とを、移動機構４１２に対する設定情報の出力に先立ち行っている。
これに対して例えば、ステップＳ１０３において、除去幅の設定値に基づいて得られた処理液の吐出位置を移動機構４１２に出力して第１ノズル部４１１を移動させ、次いで、ウエハＷの膜種を対応した補正量を読み込んだ後、吐出位置補正の幅だけの移動設定を移動機構４１２に出力して再度、第１ノズル部４１１を移動させてもよい。

また、処理ユニット１６へのウエハＷの搬入の直後に、膜種の特定や補正量の読み込みを行い、当該ウエハＷに対して実行されるレシピ１９１に設定されている膜の除去幅の設定値を当該補正量にて補正した値に書き替えてもよい。この例では、書き替え後の除去幅の設定値に基づいて吐出位置を決定すると、当該吐出位置は補正量が反映された吐出実行位置となる。

次いで既述のように、分光エリプソメトリーを採用したセンサー部７は、膜種を識別可能な特性情報として、２種類の情報（ｎ値、ｋ値）を取得することができる。このとき、ｎ値またはｋ値のいずれか一方を利用して膜種の特定を行ってもよい。但し、図５の「測定値」に示すように、ｋ値単独では膜種Ａと膜種Ｂとの識別が困難である場合に、ｎ値、ｋ値の双方を用いることにより、これらの膜種が識別可能となる場合もある。

さらに、特性情報を取得するセンサー部７は、分光エリプソメーターによって構成する場合に限定されない。例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析（Energy dispersive X-ray spectrometry：ＥＤＸ）や、Ｘ線光電子分光（X-ray Photoelectron Spectroscopy：ＰＸＰ）を分析手法として採用したセンサー部７を用いてもよい。これらの分析手法においては、真空雰囲気が必要となるため、例えば基板処理システム１の搬入出ステーション２の外壁に真空チャンバーを接続し、この真空チャンバー内にセンサー部７を配置して特性情報の取得を行ってもよい。
この場合には、当該共通のセンサー部７を用い、基板処理システム１に設けられている複数の処理ユニット１６について、第１ノズル部４１１の吐出位置の補正に係る特性情報が取得される。共通のセンサー部７を用いて取得した特性情報から、いずれの処理ユニット１６における処理液の吐出位置を補正するかについては、例えば分析を行ったウエハＷの搬送先などに基づいて判断される。

またここで、複数の処理ユニット１６にて１つのセンサー部７を共用する手法は、分析手法としてＥＤＸやＰＸＰを採用する場合だけでなく、分光エリプソメトリーにも適用可能である。例えば基板処理システム１の搬送部１２、１５におけるウエハＷの搬送経路上に分光エリプソメーターである共通のセンサー部７を配置してもよいし、搬入出ステーション２の外壁に設けられ、ウエハＷの向きの調整を行うオリエンタを収容した不図示のオリエンタ室内に分光エリプソメーターである共通のセンサー部７を配置してもよい。

また、膜情報テーブル１９２に対して、処理液の吐出位置の補正量を予め登録しておくことも必須ではない。例えば、処理ユニット１６内や搬送部１２、１５におけるウエハＷの搬送経路上にウエハＷの周縁部を撮像するカメラを設け、当該撮像結果に基づき測定した除去幅の実績値と、除去幅の設定値との差分値から、処理液の吐出位置の補正量を決定してもよい。当該補正量を決定した後に、ウエハＷに形成されている膜の種別情報（ｎ値、ｋ値などの特性情報）と対応付けて補正量を登録した膜情報テーブル１９２を新たに作成しておくことにより、同種の膜が形成されたウエハＷを後から処理する際に、吐出位置の補正に活用することができる。

上述の例に加え、処理対象のウエハＷに形成されている膜の種別が特定された後に調整される設定項目は、処理液の吐出位置のみに限定されない。例えば、ウエハ保持機構３０に保持されて回転するウエハＷの単位時間の回転数や、第１ノズル部４１１から供給される処理液の供給流量を補正してもよい。これらの設定項目の補正量（回転数補正量、補正流量）についても、例えば表１に示すように、ｎ値、ｋ値などの膜の特性情報（種別情報）と対応付けて膜情報テーブル１９２に登録しておくことができる。この結果、制御部１８によりこれらの補正量を読み出して、ウエハ保持機構３０の回転機構のモーター３０２や第１ノズル部４１１の上流側の処理液供給部内の流量調節機構の制御に利用することができる（回転数補正工程、流量補正工程）。

さらには、処理対象のウエハＷに形成されている膜の特性情報を取得する手法は、センサー部７を用いて実際にウエハＷの分析を行った結果から得ることも必須ではない。例えば基板処理システム１が設けられた半導体工場内のコンピューターネットワークを介し、基板処理システム１の外部のサーバーから処理対象のウエハＷの識別情報とともに特性情報を取得してもよい。この場合には、特性情報の取得を実行するネットワーク通信部が特性情報取得部を構成することとなる。

これらに加え、ウエハＷから取得した特性情報を膜の種別情報として用いることも必須ではない。分光エリプソメーターであるセンサー部７を利用する例について述べると、既述のｋ値、ｎ値は、ウエハＷに形成されている膜の厚さ、膜の硬度、膜の表面のラフネスなどの物理的特性を特定するための物理的特性情報としても利用することができる。
例えば図７は、ウエハＷに形成された膜の硬度とｎ値、ｋ値との関係を概略的に示している。この膜の例では、ｎ値及びｋ値が小さい程、ウエハＷに形成されている膜は柔らかく、ｎ値及びｋ値が大きい程、膜は硬い。また、膜厚などについても、ｎ値、ｋ値の変化から特定すること可能である。

ここで硬い膜（厚い膜）に対しては、柔らかい膜（薄い膜）よりもより長い時間、処理液を供給しなければならない場合がある。一方で、処理液の供給時間（処理時間）が長時間化すると、膜が除去される領域の内周端が、ウエハＷの径方向の内側に広がってしまうことがある。そこで、予め設定された基準の処理時間に対し、実際の処理時間が変化する場合には、当該処理時間の変化に伴う膜の除去幅の変化の相殺するように、補正量を定めてもよい。
例えば、膜種の違いに伴う補正量（第１補正量）が、上述の「基準の処理時間」に基づいて定められているとき、さらに処理時間の変化に伴う補正量（第２補正量）を用いることにより、精度の高い除去幅の制御を行うことができる。但し、これら第１、第２補正量の双方を用いることは必須の要件ではなく、いずれか一方の影響の大きい補正量を採用してもよい。
さらにまた、物理的特性情報から得られた膜の厚さや膜の硬度などに基づいて、ウエハＷの単位時間当たりの回転数や処理液の供給流量を調整してもよいことは勿論である。

Ｗ ウエハ
１６ 処理ユニット
１８ 制御部
１８１ 入力部
１９ 記憶部
１９１ レシピ
１９２ 膜情報テーブル
２０ チャンバー
３０ ウエハ保持機構
４１１ 第１ノズル部
４１２ 移動機構
４２１ 第２ノズル部
４２２ 移動機構
７ センサー部

Claims (7)

1. 基板に処理液を供給して基板上の膜を除去する基板処理装置であって、
   基板を保持すると共に、基板を回転させる回転機構を備えた基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された基板に、前記処理液を吐出する吐出部と、
   入力されたレシピに対応付けて処理液の吐出位置を設定する吐出位置設定部と、
   前記吐出位置設定部により設定された吐出位置に基づき、基板の径方向に向けて前記吐出部からの処理液の吐出位置を移動させる移動機構と、
   除去されるべき膜の特性情報を取得する特性情報取得部と、
   前記特性情報取得部により取得された膜の特性情報に応じて、前記吐出位置設定部により設定された吐出位置を補正する補正量を取得する補正量取得部と、
   前記吐出位置設定部により設定された吐出位置を、前記補正量取得部により取得された補正量に基づき補正する吐出位置補正部と、を備え、
   前記特性情報取得部は、外部のサーバーとのネットワーク通信により前記特性情報を取得するネットワーク通信部であることと、
   前記膜の特性情報は、膜の種別情報、または膜の物理的特性情報であることと、を特徴とする基板処理装置。
2. 前記膜の物理的特性情報は、膜の硬度、または膜厚であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. さらに前記補正量取得部は、特性情報取得部により取得された膜の特性情報に応じて、前記回転機構によって回転される基板の単位時間当たりの回転数を補正する回転数補正量、または、前記吐出部への処理液の供給流量を調節可能な処理液供給部から供給され、吐出部から吐出される処理液の供給流量を補正する補正流量の少なくとも一方を取得し、
   前記回転機構は、前記回転数補正量に基づき、基板の回転数を補正し、前記処理液供給部は前記補正流量に基づき処理液の供給流量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 基板に処理液を供給して基板上の膜を除去する液処理方法であって、
   レシピに対応付けて、基板に対向して配置された吐出部からの処理液の吐出位置を設定する吐出位置設定工程と、
   コンピュータネットワークを介した外部のサーバーとのネットワーク通信により、除去されるべき膜の特性情報を取得する特性情報取得工程と、
   前記特性情報取得工程にて取得した膜の特性情報に応じて、前記吐出位置設定工程にて設定された吐出位置を補正する補正量を取得する補正量取得工程と、
   前記吐出位置設定工程にて設定された吐出位置を、前記補正量取得工程にて取得された補正量に基づき補正する吐出位置補正工程と、
   前記吐出位置補正工程にて補正した吐出実行位置へと前記吐出部を移動させる吐出部移動工程と、
   前記吐出実行位置へと移動した吐出部より処理液を吐出して、回転する基板に処理液を供給し、当該基板の膜を除去する除去工程と、を含み、
   前記膜の特性情報は、膜の種別情報、または膜の物理的特性情報であることを特徴とする液処理方法。
5. 前記膜の物理的特性情報は、膜の硬度または膜厚であることを特徴とする請求項４に記載の液処理方法。
6. 特性情報取得工程にて取得した膜の特性情報に応じて、前記除去工程における基板の回転数を補正する回転数補正工程、または、前記特性情報に応じて、前記除去工程において前記吐出部から吐出される処理液の供給流量を補正する流量補正工程の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の液処理方法。
7. 基板に処理液を供給して基板上の膜を除去する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項４ないし６のいずれか一つに記載の液処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
   

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