JP7018506B2 - 基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理システム及び基板処理方法に関する。
特許文献１には、半導体基板上の薄膜をウェットエッチングするエッチング装置が開示されている。エッチング装置は、薬液吐出ノズル、光ケーブル及び光学式膜厚測定器を具備する。薬液吐出ノズルは、ウェットエッチング用の薬液を半導体基板上に吐出する。光ケーブルは、薬液を通過して半導体基板表面へ到達するように光を導き、かつ、薬液を通過してきた半導体基板表面からの反射光を受光するように設けられ、少なくとも一部が薬液吐出ノズル内にある。光学式膜厚測定器は、反射光から得た情報により半導体基板上のエッチング対象膜の膜厚を測定する。
特開平１１－３５４４８９号公報
本開示にかかる技術は、エッチング処理中の基板の厚みを基板面内で把握し、当該エッチング処理の面内均一性を向上させる。
本開示の一態様は、基板を処理する基板処理システムであって、基板をエッチングするエッチング装置と、前記エッチング装置を制御する制御装置と、を有し、前記エッチング装置は、基板に処理液を供給する液供給ノズルと、前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、前記処理液はリンス液であり、前記制御装置は、前記液供給ノズルから供給された前記リンス液による、基板のエッチング処理後のリンス処理中において、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測するように、前記液供給ノズル、前記厚み計測部、及び前記移動機構を制御する。
本開示によれば、本開示にかかる技術は、エッチング処理中の基板の厚みを基板面内で把握し、当該エッチング処理の面内均一性を向上させることができる。
第１の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 重合ウェハの構成の概略を示す側面図である。 ウェットエッチング装置の構成の概略を示す縦断面図である。 ウェットエッチング装置の構成の概略を示す横断面図である。 液供給ノズルの構成の概略を示す縦断面図である。 ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 ウェハ処理の主な工程の説明図である。 第２の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す平面図である。 他の実施形態にかかるウェットエッチング装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施形態にかかるウェットエッチング装置の構成の概略を示す縦断面図である。
半導体デバイスの製造工程においては、表面に複数の電子回路等のデバイスが形成された半導体ウェハ（以下、ウェハという）に対し、当該ウェハの裏面を研削して、ウェハを薄化することが行われている。
ウェハの裏面を研削すると、当該ウェハの裏面にはクラックや傷などを含むダメージ層が形成される。ダメージ層はウェハに残留応力を生じさせるため、例えばウェハをダイシングしたチップの抗折強度が弱くなり、チップの割れや欠けを生じさせるおそれがある。そこで、ダメージ層を除去する処理が行われる。
ダメージ層は、例えばウェットエッチングにより除去される。このウェットエッチングは、例えば特許文献１に開示されたエッチング装置で行われる。エッチング装置では、上述した薬液吐出ノズル、光ケーブル及び光学式膜厚測定器を具備することで、エッチング処理中のエッチング量を測定することを図っている。しかしながら、このエッチング装置ではウェハの特定箇所のエッチング量を測定するにすぎず、ウェハ面内でのエッチング量の分布を把握することはできない。その結果、ウェハ面内で均一にエッチングするには至らず、改善の余地がある。
そこで、本開示にかかる技術は、エッチング処理中のウェハの厚みをウェハ面内で把握し、当該エッチング処理の面内均一性を向上させる。以下、本実施形態にかかる基板処理システムとしてのウェハ処理システム、及び基板処理方法としてのウェハ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
先ず、第１の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成について説明する。図１は、ウェハ処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。
ウェハ処理システム１では、図２に示すように基板としての処理ウェハＷと支持ウェハＳとが接合された重合ウェハＴに対して所望の処理を行い、処理ウェハＷを薄化する。以下、処理ウェハＷにおいて、支持ウェハＳに接合された面を表面Ｗａといい、表面Ｗａと反対側の面を裏面Ｗｂという。同様に、支持ウェハＳにおいて、処理ウェハＷに接合された面を表面Ｓａといい、表面Ｓａと反対側の面を裏面Ｓｂという。
処理ウェハＷは、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハであって、表面Ｗａに複数のデバイスが形成されている。なお、処理ウェハＷの周縁部は面取り加工がされており、周縁部の断面はその先端に向かって厚みが小さくなっている。
支持ウェハＳは、処理ウェハＷを支持するウェハである。また、支持ウェハＳは、処理ウェハＷの表面Ｗａのデバイスを保護する保護材として機能する。なお、支持ウェハＳがデバイスウェハとして機能する場合には、処理ウェハＷと同様に表面Ｓａに複数のデバイスが形成される。
図１に示すようにウェハ処理システム１は、搬入出ステーション２と処理ステーション３を一体に接続した構成を有している。処理ステーション３は、重合ウェハＴに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。図示の例では、カセット載置台１０には、複数、例えば４つのカセットＣｔをＹ軸方向に一列に載置自在になっている。なお、カセット載置台１０に載置されるカセットＣｔの個数は、本実施形態に限定されず、任意に決定することができる。
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送領域２０が設けられている。ウェハ搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動自在なウェハ搬送装置２２が設けられている。ウェハ搬送装置２２は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２本の搬送アーム２３、２３を有している。各搬送アーム２３は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム２３の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。
処理ステーション３には、ウェハ搬送領域３０が設けられている。ウェハ搬送領域３０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路３１上を移動自在なウェハ搬送装置３２が設けられている。ウェハ搬送装置３２は、後述するトランジション装置３４、ウェットエッチング装置４０、４１、研削装置５０に対して、重合ウェハＴを搬送可能に構成されている。また、ウェハ搬送装置３２は、重合ウェハＴを保持して搬送する、例えば２本の搬送アーム３３、３３を有している。各搬送アーム３３は、水平方向、鉛直方向、水平軸回り及び鉛直軸周りに移動自在に構成されている。なお、搬送アーム３３の構成は本実施形態に限定されず、任意の構成を取り得る。
ウェハ搬送領域２０とウェハ搬送領域３０との間には、重合ウェハＴを受け渡すためのトランジション装置３４が設けられている。
ウェハ搬送領域３０のＹ軸正方向側には、ウェットエッチング装置４０、４１が、搬入出ステーション２側からＸ軸方向にこの順で並べて配置されている。ウェットエッチング装置４０、４１では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂに対して例えばフッ酸等のエッチング液でウェットエッチングを行う。
ウェハ搬送領域３０のＸ軸正方向側には、研削装置５０が配置されている。研削装置５０では、処理ウェハＷに対して研削や洗浄などの処理が行われる。
以上のウェハ処理システム１には、制御装置６０が設けられている。制御装置６０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理システム１における重合ウェハＴの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、ウェハ処理システム１における後述のウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置６０にインストールされたものであってもよい。
次に、ウェットエッチング装置４０、４１について説明する。ウェットエッチング装置４０、４１はそれぞれ同じ構成を有し、以下ではウェットエッチング装置４０の構成について説明する。
ウェットエッチング装置４０は、図３及び図４に示すように、内部を密閉可能な処理容器１００を有している。処理容器１００のウェハ搬送領域３０側の側面には、重合ウェハＴの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。
処理容器１００内の中央部には、処理ウェハＷが上側であって支持ウェハＳが下側に配置された状態で重合ウェハＴを保持して回転させるスピンチャック１１０が設けられている。スピンチャック１１０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えば重合ウェハＴを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、重合ウェハＴをスピンチャック１１０上に吸着保持できる。
スピンチャック１１０の下方には、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１１１が設けられている。スピンチャック１１０は、チャック駆動部１１１により回転できる。また、チャック駆動部１１１には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１１０は昇降自在になっている。
スピンチャック１１０の周囲には、重合ウェハＴから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１１２が設けられている。カップ１１２の下面には、回収した液体を排出する排出管１１３と、カップ１１２内の雰囲気を真空引きして排気する排気管１１４が接続されている。
図４に示すようにカップ１１２のＹ軸負方向（図４中の下方向）側には、Ｘ軸方向（図４中の左右方向）に沿って延伸するレール１２０が形成されている。レール１２０は、例えばカップ１１２のＸ軸負方向（図４中の左方向）側の外方からＸ軸正方向（図４中の右方向）側の外方まで形成されている。レール１２０には、アーム１２１が取り付けられている。
アーム１２１には、図３及び図４に示すように、処理液としてのエッチング液とリンス液を処理ウェハＷ上に供給する液供給ノズル１２２と、処理ウェハＷの温度を計測する温度計測部１２３とが支持されている。アーム１２１は、図４に示す駆動部１２４により、レール１２０に沿ってＸ軸方向に移動自在である。これにより、液供給ノズル１２２と温度計測部１２３は、カップ１１２のＸ軸正方向側の外方に設置された待機部１２５からカップ１１２内の処理ウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該処理ウェハＷ上を処理ウェハＷの径方向に移動できる。また、アーム１２１は駆動部１２４によって、液供給ノズル１２２と温度計測部１２３をＸ軸方向に移動させる。さらに、アーム１２１は、駆動部１２４によって昇降自在であり、液供給ノズル１２２と温度計測部１２３の高さを調整できる。なお、本実施形態では、レール１２０、アーム１２１及び駆動部１２４が、本開示における移動機構を構成している。
図５に示すように液供給ノズル１２２は、エッチング液とリンス液が流通する第１のケース１３０と、第１のケース１３０の上方に設けられ、後述するセンサ１５０を内部に収容する第２のケース１３１を有している。第１のケース１３０の内部と第２のケース１３１の内部はそれぞれ独立しており、第１のケース１３０の内部を流通するエッチング液とリンス液は、第２のケース１３１の内部に流れないようになっている。
第１のケース１３０には、エッチング液とリンス液を供給する供給管１４０が接続されている。供給管１４０は、第１のケース１３０と反対側においてエッチング液供給管１４１とリンス液供給管１４２に分岐している。エッチング液供給管１４１には、内部にエッチング液を貯留するエッチング液供給源１４３が接続されている。また、エッチング液供給管１４１には、エッチング液の供給を制御するバルブ１４４が設けられている。リンス液供給管１４２には、内部にリンス液、例えば純水を貯留するリンス液供給源１４５が接続されている。また、リンス液供給管１４２には、リンス液の供給を制御するバルブ１４６が設けられている。
第１のケース１３０の下面（液供給ノズル１２２の先端）には、エッチング液とリンス液を供給する供給口１４７が形成されている。なお、供給口１４７には、後述する赤外光Ｌ１と反射光Ｌ２も通過する。
液供給ノズル１２２では、バルブ１４４を開きバルブ１４６を閉じることで、エッチング液が処理ウェハＷの裏面Ｗｂに供給され、当該裏面Ｗｂがエッチングされる。具体的には、エッチング液供給源１４３から供給されたエッチング液は、エッチング液供給管１４１、供給管１４０、第１のケース１３０を流通して、供給口１４７から処理ウェハＷの裏面Ｗｂに供給される。一方、バルブ１４６を開きバルブ１４４を閉じることで、リンス液が処理ウェハＷの裏面Ｗｂに供給され、当該裏面Ｗｂがリンス洗浄される。このように液供給ノズル１２２では、バルブ１４４、１４６を制御することで、エッチング液とリンス液を切り替えることができる。
第２のケース１３１の内部には、厚み計測部としてのセンサ１５０が設けられている。すなわち、液供給ノズル１２２とセンサ１５０は一体に構成されている。センサ１５０は、処理ウェハＷに接触することなく非接触で、当該処理ウェハＷの厚みを計測する。センサ１５０は、例えば処理ウェハＷの裏面Ｗｂに向けて赤外光Ｌ１を投光すると共に、裏面Ｗｂで反射した反射光Ｌ２を受光する。なお、センサ１５０から投光される光は赤外光に限定されない。センサ１５０が非接触で処理ウェハＷの厚みを計測できればよく、例えば光源として、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いてもよい。
センサ１５０には、演算部１５１が接続されている。演算部１５１では、センサ１５０で受光された反射光Ｌ２の波形に基づいて処理ウェハＷの厚みを演算する。なお、演算部１５１は、例えば制御装置６０に設けられる。
第２のケース１３１の下端には底板１５２が設けられ、この底板１５２によって第１のケース１３０と第２のケース１３１が区画されている。底板１５２の中央部には、窓部１５３が設けられている。窓部１５３には、上述した赤外光Ｌ１と反射光Ｌ２を透過させる材料であって、耐エッチング液性のある材料が用いられ、例えばガラス（石英、ＳｉＯ２）や樹脂が用いられる。
液供給ノズル１２２では、センサ１５０から投光された赤外光Ｌ１は、窓部１５３を透過して第１のケース１３０に入り、供給口１４７を通過して処理ウェハＷの裏面Ｗｂに到達する。赤外光Ｌ１は裏面Ｗｂで反射し、反射光Ｌ２は供給口１４７、第１のケース１３０、窓部１５３を通り、センサ１５０に受光される。そして、演算部１５１において処理ウェハＷの厚みが演算される。
この処理ウェハＷの厚みの計測を行うタイミングは、任意に設定できる。例えばエッチング処理中に処理ウェハＷの厚みを計測する場合、赤外光Ｌ１は、エッチング液で満たされた第１のケース１３０の内部を通り、さらに供給口１４７からエッチング液中を通って裏面Ｗｂに到達する。また反射光Ｌ２も、裏面Ｗｂからエッチング液中を通って供給口１４７から第１のケース１３０に入る。このように赤外光Ｌ１と反射光Ｌ２はいずれも、エッチング液中を通過し、大気中を通過することがない。このため、赤外光Ｌ１と反射光Ｌ２の屈折率等が変動することがなく、常に一定の状態にすることができる。
また、センサ１５０は液供給ノズル１２２の内部に設けられている。ここで、後述するように処理ウェハＷの裏面Ｗｂをエッチングする際には、面内均一性を向上させるため、液供給ノズル１２２をウェハ面内で移動させながらエッチング液を供給する。この際、センサ１５０もウェハ面内で移動するため、エッチング処理中に、処理ウェハＷの厚みをウェハ面内全面で計測することができる。
また、処理ウェハＷの厚みを計測するタイミングは、リンス処理中であってもよい。かかる場合、リンス液を流しながら、処理ウェハＷの厚みを計測する。そして、赤外光Ｌ１と反射光Ｌ２はいずれも、リンス液中を通過し、常に一定の状態となる。したがって、処理ウェハＷの厚みを正確に計測することができる。なお、処理ウェハＷに供給されるのはリンス液であるため、厚み計測時に処理ウェハＷの厚みが変動することはない。
さらに、処理ウェハＷの厚みを計測するタイミングは、エッチング処理前やリンス処理後であってもよい。かかる場合、第１のケース１３０内部にはエッチング液とリンス液のいずれも無く、また当然に供給口１４７からエッチング液とリンス液は供給されていない。そうすると、赤外光Ｌ１と反射光Ｌ２はいずれも、大気中を通過し、常に一定の状態となる。したがって、やはり処理ウェハＷの厚みを正確に計測することができる。また、エッチング処理前においては、リンス液を流しながら、処理ウェハＷの厚みを計測してもよい。この場合、処理ウェハＷに供給されるのはリンス液であるため、厚み計測時に処理ウェハＷの厚みが変動することはない。
図３及び図４に示す温度計測部１２３は、処理ウェハＷに接触することなく非接触で、当該処理ウェハＷの温度を計測する。この温度計測部１２３には公知の温度計が用いられ、例えば放射温度計が用いられる。
ここで、センサ１５０は赤外光Ｌ１を用いているため、処理ウェハＷの温度によって、計測される厚みが異なる場合がある。そこで、温度計測部１２３による温度計測データを、演算部１５１にフィードバックする。かかる場合、演算部１５１では、温度計測データに基づいて、処理ウェハＷの厚みを補正する。その結果、処理ウェハＷの厚みをより正確に計測することができる。また、エッチングレートは温度に依存するため、本実施形態のように温度計測部１２３で温度を計測することは肝要である。
しかも、温度計測部１２３はアーム１２１に支持され、液供給ノズル１２２に隣接して設けられている。例えば、処理ウェハＷの温度はウェハ面内で局所的に高い、あるいは低い場合がある。この点、本実施形態の温度計測部１２３は、厚み計測点で温度を計測することができ、局所的な温度変化に対応して、処理ウェハＷの厚みを正確に補正することができる。
次に、図１に示した研削装置５０について説明する。研削装置５０は、回転テーブル２００、搬送ユニット２１０、処理ユニット２２０、第１の洗浄ユニット２３０、第２の洗浄ユニット２４０、粗研削ユニット２５０、中研削ユニット２６０、及び仕上研削ユニット２７０を有している。
回転テーブル２００は、回転機構（図示せず）によって回転自在に構成されている。回転テーブル２００上には、重合ウェハＴを吸着保持するチャック２０１が４つ設けられている。チャック２０１は、回転テーブル２００と同一円周上に均等、すなわち９０度毎に配置されている。４つのチャック２０１は、回転テーブル２００が回転することにより、受渡位置Ａ０及び加工位置Ａ１～Ａ３に移動可能になっている。なお、チャック２０１はチャックベース（図示せず）に保持され、回転機構（図示せず）によって回転可能に構成されている。
本実施形態では、受渡位置Ａ０は回転テーブル２００のＸ軸負方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、受渡位置Ａ０のＸ軸負方向側には、第２の洗浄ユニット２４０、処理ユニット２２０及び第１の洗浄ユニット２３０が並べて配置される。処理ユニット２２０と第１の洗浄ユニット２３０は上方からこの順で積層されて配置される。第１の加工位置Ａ１は回転テーブル２００のＸ軸正方向側且つＹ軸負方向側の位置であり、粗研削ユニット２５０が配置される。第２の加工位置Ａ２は回転テーブル２００のＸ軸正方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、中研削ユニット２６０が配置される。第３の加工位置Ａ３は回転テーブル２００のＸ軸負方向側且つＹ軸正方向側の位置であり、仕上研削ユニット２７０が配置される。
搬送ユニット２１０は、複数、例えば３つのアーム２１１を備えた多関節型のロボットである。３つのアーム２１１は、それぞれが旋回自在に構成されている。先端のアーム２１１には、重合ウェハＴを吸着保持する搬送パッド２１２が取り付けられている。また、基端のアーム２１１は、アーム２１１を鉛直方向に移動させる移動機構２１３に取り付けられている。そして、かかる構成を備えた搬送ユニット２１０は、受渡位置Ａ０、処理ユニット２２０、第１の洗浄ユニット２３０、及び第２の洗浄ユニット２４０に対して、重合ウェハＴを搬送できる。
処理ユニット２２０では、研削処理前の重合ウェハＴの水平方向の向きを調節する。例えばチャック（図示せず）に保持された重合ウェハＴを回転させながら、検出部（図示せず）で処理ウェハＷのノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節して重合ウェハＴの水平方向の向きを調節する。
また、処理ユニット２２０では、チャックに保持された重合ウェハＴを回転させながら、レーザヘッド（図示せず）から処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射し、環状の改質層を形成する。レーザ光は、処理ウェハＷに対して透過性を有する。そして、このレーザ光が処理ウェハＷの内部の予め決められた位置に集光し、集光した部分が改質して、改質層が形成される。
第１の洗浄ユニット２３０では、研削処理後の処理ウェハＷの裏面Ｗｂを洗浄し、より具体的にはスピン洗浄する。
第２の洗浄ユニット２４０では、研削処理後の処理ウェハＷが搬送パッド２１２に保持された状態の支持ウェハＳの裏面Ｓｂを洗浄するとともに、搬送パッド２１２を洗浄する。
粗研削ユニット２５０では、処理ウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削する。粗研削ユニット２５０は、環状形状で回転自在な粗研削砥石（図示せず）を備えた粗研削部２５１を有している。また、粗研削部２５１は、支柱２５２に沿って鉛直方向及び水平方向に移動可能に構成されている。そして、チャック２０１に保持された処理ウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削砥石に当接させた状態で、チャック２０１と粗研削砥石をそれぞれ回転させ、さらに粗研削砥石を下降させることによって、処理ウェハＷの裏面Ｗｂを粗研削する。
中研削ユニット２６０では、処理ウェハＷの裏面を中研削する。中研削ユニット２６０の構成は、粗研削ユニット２５０とほぼ同様であり、中研削砥石（図示せず）を備えた中研削部２６１、及び支柱２６２を有している。なお、中研削砥石の砥粒の粒度は、粗研削砥石の砥粒の粒度より小さい。
仕上研削ユニット２７０では、処理ウェハＷの裏面を仕上研削する。仕上研削ユニット２７０の構成は、粗研削ユニット２５０及び中研削ユニット２６０とほぼ同様であり、仕上研削砥石（図示せず）を備えた仕上研削部２７１、及び支柱２７２を有している。なお、仕上研削砥石の砥粒の粒度は、中研削砥石の砥粒の粒度より小さい。
次に、以上のように構成されたウェハ処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。図６は、ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。なお、本実施形態では、ウェハ処理システム１の外部の接合装置（図示せず）において、処理ウェハＷと支持ウェハＳがファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合され、予め重合ウェハＴが形成されている。
先ず、図７（ａ）に示すように重合ウェハＴを複数収納したカセットＣｔが、搬入出ステーション２のカセット載置台１０に載置される。
次に、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｔ内の重合ウェハＴが取り出され、トランジション装置３４に搬送される。続けて、ウェハ搬送装置３２により、トランジション装置３４の重合ウェハＴが取り出され、研削装置５０に搬送される。
研削装置５０に搬送された重合ウェハＴは、処理ユニット２２０に受け渡される。処理ユニット２２０では、処理ウェハＷの水平方向の向きが調節される（図６のステップＢ１）。
また、処理ユニット２２０では、処理ウェハＷを回転させながら、レーザヘッドから処理ウェハＷの内部にレーザ光を照射する。そして、図７（ｂ）に示すように処理ウェハＷの周縁部Ｗｅと中央部Ｗｃの境界に沿って、当該処理ウェハＷの内部に環状の改質層Ｍを形成する（図６のステップＢ２）。なお、処理ウェハＷの内部には、改質層ＭからクラックＣが進展し、表面Ｗａと裏面Ｗｂに到達している。
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット２１０により、処理ユニット２２０から受渡位置Ａ０に搬送され、当該受渡位置Ａ０のチャック２０１に受け渡される。その後、チャック２０１を第１の加工位置Ａ１に移動させる。そして、粗研削ユニット２５０によって、図７（ｃ）に示すように処理ウェハＷの裏面Ｗｂが粗研削される（図６のステップＢ３）。
ステップＢ３では、図７（ｃ）に示すように改質層ＭとクラックＣを基点に処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが剥離して除去される。なお、この周縁部Ｗｅの除去（いわゆるエッジトリム）は、研削後の処理ウェハＷの周縁部Ｗｅが鋭く尖った形状（いわゆるナイフエッジ形状）になるのを回避するために行われる。
次に、チャック２０１を第２の加工位置Ａ２に移動させる。そして、中研削ユニット２６０によって、処理ウェハＷの裏面Ｗｂが中研削される（図６のステップＢ４）。なお、上述した粗研削ユニット２５０において、周縁部Ｗｅが完全に除去できない場合には、この中研削ユニット２６０で周縁部Ｗｅが完全に除去される。
次に、チャック２０１を第３の加工位置Ａ３に移動させる。そして、仕上研削ユニット２７０によって、処理ウェハＷの裏面Ｗｂが仕上研削される（図６のステップＢ５）。
次に、チャック２０１を受渡位置Ａ０に移動させる。ここでは、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、処理ウェハＷの裏面Ｗｂが洗浄液によって粗洗浄される。この際、裏面Ｗｂの汚れをある程度まで落とす洗浄が行われる。
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット２１０により、受渡位置Ａ０から第２の洗浄ユニット２４０に搬送される。そして、第２の洗浄ユニット２４０では、処理ウェハＷが搬送パッド２１２に保持された状態で、支持ウェハＳの裏面Ｓｂが洗浄し、乾燥される。
次に、重合ウェハＴは搬送ユニット２１０により、第２の洗浄ユニット２４０から第１の洗浄ユニット２３０に搬送される。そして、第１の洗浄ユニット２３０では、洗浄液ノズル（図示せず）を用いて、処理ウェハＷの裏面Ｗｂが洗浄液によって仕上洗浄される。この際、裏面Ｗｂが所望の清浄度まで洗浄し乾燥される。
次に、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２によりウェットエッチング装置４０に搬送される。ウェットエッチング装置４０に搬送された重合ウェハＴは、スピンチャック１１０に受け渡される。その後、図７（ｄ）に示すようにスピンチャック１１０を回転させた状態で、液供給ノズル１２２を水平方向、すなわち処理ウェハＷのウェハ面内で移動させながら、当該液供給ノズル１２２からエッチング液Ｅを供給する。そうすると、処理ウェハＷの裏面Ｗｂがエッチングされる（図６のステップＢ６）。この際のエッチング条件は、予めプログラミングされている。
また、ステップＢ６では、液供給ノズル１２２からのエッチング液Ｅの供給と同時に、センサ１５０から処理ウェハＷの裏面Ｗｂに赤外光Ｌ１を投光し、当該センサ１５０で反射光Ｌ２を受光する。そして、演算部１５１によって、処理ウェハＷの厚みを演算する。かかる場合、処理ウェハＷのエッチング位置と厚み計測位置が一致する。そして、エッチング処理中に処理ウェハＷの厚みを計測できる。
さらに、ステップＢ６では、センサ１５０と演算部１５１で計測した厚み計測データに基づいて、エッチング条件を制御する。エッチング条件は、例えば液供給ノズル１２２の位置や、エッチング液Ｅの供給量、エッチング液Ｅの供給時間、スピンチャック１１０の回転数などである。かかる場合、エッチング条件がリアルタイム制御されるので、例えば処理ウェハＷの厚みが大きい位置（例えば、エッチング量が少ない位置）のエッチング量を多くすることができる。一方、処理ウェハＷの厚みが小さい位置（例えば、エッチング量が多い位置）のエッチング量を少なくすることができる。その結果、エッチング量をウェハ面内で均一にすることができ、処理ウェハＷの厚みをウェハ面内で均一にすることができる。
次に、エッチング処理が終了すると、液供給ノズル１２２を処理ウェハＷの中心部上方に移動させる。バルブ１４４、１４６を制御して、液供給ノズル１２２から供給される液をエッチング液Ｅからリンス液Ｒに切り替える。そして、図７（ｅ）に示すようにスピンチャック１１０を回転させた状態で、液供給ノズル１２２からリンス液Ｒを供給する。そうすると、処理ウェハＷの裏面Ｗｂがリンス洗浄される（図６のステップＢ７）。
ステップＢ７では、液供給ノズル１２２からのリンス液Ｒの供給と同時に、センサ１５０から処理ウェハＷの裏面Ｗｂに赤外光Ｌ１を投光し、当該センサ１５０で反射光Ｌ２を受光する。そして、演算部１５１によって、処理ウェハＷの厚みを演算する。かかる場合、処理ウェハＷのリンス処理位置と厚み計測位置が一致する。そして、リンス処理中に処理ウェハＷの厚みを計測できる。
そして、ステップＢ７で計測された処理ウェハＷの厚みが正常であれば、ウェットエッチング装置４０での処理を終了する。一方、ステップＢ７で計測された処理ウェハＷの厚みに異常があれば、再度ステップＢ６のエッチング処理を行ってもよい。
なお、本実施形態において重合ウェハＴは、ウェットエッチング装置４０、４１に順次搬送され、２段階で裏面Ｗｂをウェットエッチングしてもよい。
その後、すべての処理が施された重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置３２によりトランジション装置３４に搬送され、さらにウェハ搬送装置２２によりカセット載置台１０のカセットＣｔに搬送される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。
以上の実施形態によれば、ステップＢ６において液供給ノズル１２２とセンサ１５０を一体に、処理ウェハＷのウェハ面内で移動させながら、当該センサ１５０と演算部１５１で処理ウェハＷの厚みを計測する。そうすると、エッチング処理中に、当該エッチングされている位置での処理ウェハＷの厚みを計測することができる。このように処理ウェハＷのウェハ面内全面で厚みを把握できるので、エッチング処理を当該ウェハ面内で均一にすることができる。
また、ステップＢ６のエッチング処理中に、処理ウェハＷの厚み計測データに基づいて、エッチング条件をリアルタイム制御するので、エッチング量をウェハ面内でさらに均一にすることができる。その結果、処理ウェハＷの厚みをウェハ面内で均一にすることができる。
また、ステップＢ７のリンス処理中に、処理ウェハＷの厚みを計測して、当該厚みが正常か否かを確認する。このため、処理ウェハＷの厚みをウェハ面内でさらに均一にすることができる。
なお、本実施形態では、エッチング処理中とリンス処理中に処理ウェハＷの厚みを計測し、エッチング条件を制御していたが、処理ウェハＷの厚みを計測するタイミングと、制御対象はこれに限定されない。
例えば、ステップＢ７のリンス処理中に処理ウェハＷの厚みを計測し、当該厚み計測データに基づいて、次に投入される処理ウェハＷのエッチング条件を制御してもよい。あるいは、ステップＢ６のエッチング処理中とステップＢ７のリンス処理中の両方において処理ウェハＷの厚みを計測し、当該厚み計測データに基づいて、処理ウェハＷのエッチング処理条件を制御してもよい。さらに、ステップＢ６のエッチング処理前、すなわち処理ウェハＷにエッチング液を供給する前に処理ウェハＷの厚みを計測し、当該厚み計測データに基づいて、エッチング条件を制御してもよい。
例えば、ステップＢ６のエッチング処理前に次に投入される処理ウェハＷの厚みを計測し、当該厚み計測データに基づいて、研削装置５０における研削条件を制御してもよい。具体的には、例えば、ステップＢ３の粗研削条件、ステップＢ４の中研削条件、ステップＢ５の仕上研削条件のいずれか又はすべてを制御してもよい。なお、エッチング処理後、ステップＢ７のリンス処理中の厚み計測データを研削装置５０に出力してもよい。この場合は、エッチングレシピ（エッチング条件）を変更せずに、研削後の膜厚条件を変更する。また、研削装置５０において処理ウェハＷの厚みを計測し、当該厚み計測データに基づいて、エッチング条件を制御してもよい。
次に、第２の実施形態にかかるウェハ処理システムの構成について説明する。図８は、ウェハ処理システム３００の構成の概略を模式的に示す平面図である。
ウェハ処理システム３００は、第１の実施形態のウェハ処理システム１の構成において、ＣＭＰ装置３１０（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）をさらに有している。ＣＭＰ装置３１０では、エッチング処理後の処理ウェハＷの裏面Ｗｂを研磨する。ＣＭＰ装置は、例えば処理ステーション３において、ウェハ搬送領域３０のＹ軸負方向側に設けられている。
そして、ウェットエッチング装置４０においてステップＢ７のリンス処理を行った後、重合ウェハＴはウェハ搬送装置３２によりＣＭＰ装置３１０に搬送され、裏面Ｗｂが研磨される。
かかる場合、ステップＢ７のリンス処理中に処理ウェハＷの厚みを計測し、当該厚み計測データに基づいて、ＣＭＰ装置３１０の研磨条件を制御してもよい。
以上の第１の実施形態及び第２の実施形態のウェットエッチング装置４０では、１つの液供給ノズル１２２からエッチング液Ｅとリンス液Ｒが切り替えて供給されたが、これらエッチング液Ｅとリンス液Ｒは別々の液供給ノズルから供給されるようにしてもよい。かかる場合、図９に示すようにウェットエッチング装置４０において、アーム１２１には、エッチング液Ｅを供給する第１の液供給ノズル４００と、リンス液Ｒを供給する第２の液供給ノズル４０１とが支持されている。
第１の液供給ノズル４００は、液供給ノズル１２２とほぼ同様の構成を有しているが、供給管１４０に代えて、供給管４０２が接続されている。供給管４０２は、内部にエッチング液Ｅを貯留するエッチング液供給源４０３に連通している。また、供給管４０２には、エッチング液Ｅの供給を制御するバルブ４０４が設けられている。さらに、第１の液供給ノズル４００には、センサ１５０と演算部１５１が設けられており、処理ウェハＷの厚みを計測することができる。
第２の液供給ノズル４０１も、液供給ノズル１２２とほぼ同様の構成を有しているが、供給管１４０に代えて、供給管４０５が接続されている。供給管４０５は、内部にリンス液Ｒを貯留するリンス液供給源４０６に連通している。また、供給管４０５には、リンス液Ｒの供給を制御するバルブ４０７が設けられている。さらに、第２の液供給ノズル４０１には、センサ１５０と演算部１５１が設けられており、処理ウェハＷの厚みを計測することができる。
なお、アーム１２１には、センサ１５０と演算部１５１が設けられていない、別の液供給ノズル（図示せず）が支持されていてもよい。この液供給ノズルは、エッチング液Ｅ又はリンス液Ｒを供給するノズルであってもよいし、あるいはエッチング液Ｅとリンス液Ｒを切り替えて供給するノズルであってもよい。
また、以上の第１の実施形態及び第２の実施形態のウェットエッチング装置４０では、温度計測部１２３はアーム１２１に支持されていたが、温度計測部１２３の設置場所はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、温度計測部１２３は処理容器１００の天井面であって、スピンチャック１１０に保持された重合ウェハＴの上方に設けられていてもよい。
また、以上のウェハ処理システム１、３００では、処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合はウェハ処理システム１、３００の外部の接合装置で行われていたが、かかる接合装置はウェハ処理システム１、３００の内部に設けられてもよい。かかる場合、搬入出ステーション２には、複数の処理ウェハＷ、複数の支持ウェハＳ、複数の重合ウェハＴをそれぞれ収容可能なカセットＣｔが搬入出される。そして、カセット載置台１０には、これらカセットＣｔがＹ軸方向に一列に載置自在に構成される。
また、以上の第１の実施形態及び第２の実施形態では、ウェットエッチング装置４０は、研削装置５０での研削処理後の処理ウェハＷに対してエッチング処理を行っていたが、ウェットエッチング装置４０の処理対象はこれに限定されない。例えば、フォトリソグラフィ工程におけるエッチング処理に、本実施形態のウェットエッチング装置４０を用いてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ ウェハ処理システム
４０、４１ ウェットエッチング装置
６０ 制御装置
１２０ レール
１２１ アーム
１２２ 液供給ノズル
１２４ 駆動部
１５０ センサ
Ｓ 支持ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ 処理ウェハ

Claims (16)

  1. 基板を処理する基板処理システムであって、
    基板をエッチングするエッチング装置と、
    前記エッチング装置を制御する制御装置と、を有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記処理液はリンス液であり、
    前記制御装置は、前記液供給ノズルから供給された前記リンス液による、基板のエッチング処理後のリンス処理中において、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測するように、前記液供給ノズル、前記厚み計測部、及び前記移動機構を制御する、基板処理システム。
  2. 基板を処理する基板処理システムであって、
    基板をエッチングするエッチング装置と、
    前記エッチング装置を制御する制御装置と、を有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記処理液は、エッチング液とリンス液を含み、
    前記制御装置は、前記液供給ノズルから供給された前記エッチング液による基板のエッチング処理中と、前記液供給ノズルから供給された前記リンス液による、基板のエッチング処理後のリンス処理中とにおいて、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測するように、前記液供給ノズル、前記厚み計測部、及び前記移動機構を制御する、基板処理システム。
  3. 前記液供給ノズルには、前記エッチング液と前記リンス液が切り替えて供給され、
    前記エッチング処理中と前記リンス処理中のそれぞれにおいて、共通の前記厚み計測部によって基板の厚みを計測する、請求項２に記載の基板処理システム。
  4. 前記液供給ノズルは、前記エッチング液を供給する第１の液供給ノズルと、前記リンス液を供給する第２の液供給ノズルを含み、
    前記第１の液供給ノズルと前記第２の液供給ノズルにはそれぞれ、前記厚み計測部が設けられている、請求項２に記載の基板処理システム。
  5. 基板を処理する基板処理システムであって、
    基板をエッチングするエッチング装置と、
    前記エッチング装置を制御する制御装置と、を有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、
    基板の温度を計測する温度計測部と、を有し、
    前記制御装置は、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測するように、前記液供給ノズル、前記厚み計測部、及び前記移動機構を制御し、
    前記制御装置は、前記温度計測部での温度計測データに基づいて、前記厚み計測部における基板の厚みの計測を補正する、基板処理システム。
  6. 前記制御装置は、前記厚み計測部で計測した厚み計測データに基づいて、前記エッチング装置のエッチング条件を制御する、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理システム。
  7. 基板を処理する基板処理システムであって、
    基板の一面を研削する研削装置と、
    前記研削装置で研削された基板の一面をエッチングするエッチング装置と、
    前記エッチング装置を制御する制御装置と、を有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記制御装置は、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測するように、前記液供給ノズル、前記厚み計測部、及び前記移動機構を制御し、
    前記制御装置は、エッチング処理前又はエッチング処理後に前記厚み計測部で計測した厚み計測データに基づいて、前記研削装置の研削条件を制御する、基板処理システム。
  8. 基板を処理する基板処理システムであって、
    基板の一面をエッチングするエッチング装置と、
    前記エッチング装置で基板の一面をエッチングした後、当該基板の一面を研磨する研磨装置と、
    前記エッチング装置を制御する制御装置と、を有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記制御装置は、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測するように、前記液供給ノズル、前記厚み計測部、及び前記移動機構を制御し、
    前記制御装置は、エッチング処理後に前記厚み計測部で計測された厚み計測データに基づいて、前記研磨装置の研磨条件を制御する、基板処理システム。
  9. 基板を処理する基板処理方法であって、
    エッチング装置を用いて基板をエッチングすることを有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記処理液はリンス液であり、
    前記基板のエッチングにおいては、前記液供給ノズルから供給された前記リンス液による、基板のエッチング処理後のリンス処理中において、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測する、基板処理方法。
  10. 基板を処理する基板処理方法であって、
    エッチング装置を用いて基板をエッチングすることを有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記処理液は、エッチング液とリンス液を含み、
    前記基板のエッチングにおいては、前記液供給ノズルから供給された前記エッチング液による基板のエッチング処理中と、前記液供給ノズルから供給された前記リンス液による、基板のエッチング処理後のリンス処理中とにおいて、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測する、基板処理方法。
  11. 前記液供給ノズルには、前記エッチング液と前記リンス液が切り替えて供給され、
    前記基板のエッチングにおいては、前記エッチング処理中と前記リンス処理中のそれぞれにおいて、共通の前記厚み計測部によって基板の厚みを計測する、請求項１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記液供給ノズルは、前記エッチング液を供給する第１の液供給ノズルと、前記リンス液を供給する第２の液供給ノズルを含み、
    前記第１の液供給ノズルと前記第２の液供給ノズルにはそれぞれ、前記厚み計測部が設けられ、
    前記基板のエッチングにおいては、前記第１の液供給ノズルから供給された前記エッチング液による基板のエッチング処理中と、前記第２の液供給ノズルから供給された前記リンス液による、基板のエッチング処理後のリンス処理中とにおいて、前記厚み計測部によって基板の厚みを計測する、請求項１０に記載の基板処理方法。
  13. 基板を処理する基板処理方法であって、
    エッチング装置を用いて基板をエッチングすることを有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、
    基板の温度を計測する温度計測部と、を有し、
    前記基板のエッチングにおいては、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測し、
    前記基板のエッチングにおいては、前記温度計測部での温度計測データに基づいて、前記厚み計測部における基板の厚みの計測を補正する、基板処理方法。
  14. 前記基板のエッチングにおいては、前記厚み計測部で計測した厚み計測データに基づいて、前記基板のエッチング条件を制御する、請求項９～１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  15. 基板を処理する基板処理方法であって、
    基板の一面を研削することと、
    エッチング装置を用いて、研削された基板の一面をエッチングすることを有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記基板のエッチングにおいては、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測し、
    エッチング処理前又はエッチング処理後に前記厚み計測部で計測した厚み計測データに基づいて、前記基板の研削条件を制御する、基板処理方法。
  16. 基板を処理する基板処理方法であって、
    エッチング装置を用いて基板の一面をエッチングすることと、
    前記基板の一面をエッチングした後、当該基板の一面を研磨することと、を有し、
    前記エッチング装置は、
    基板に処理液を供給する液供給ノズルと、
    前記液供給ノズルと一体に設けられ、基板に接触せずに当該基板の厚みを計測する厚み計測部と、
    前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
    前記基板のエッチングにおいては、前記液供給ノズルと前記厚み計測部を水平方向に移動させながら、当該厚み計測部によって基板の厚みを計測し、
    エッチング処理後に前記厚み計測部で計測された厚み計測データに基づいて、前記基板の研磨条件を制御する、基板処理方法。
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