特許 7376317 基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-30

(45)【発行日】2023-11-08

(54)【発明の名称】基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20231031BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 R

H01L21/306 U

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2019197336

(22)【出願日】2019-10-30

(65)【公開番号】P2021072340

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-06-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】日野出 大輝

(72)【発明者】

【氏名】太田 喬

(72)【発明者】

【氏名】板原 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】中西 恭平

(72)【発明者】

【氏名】島野 達矢

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８８５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５３９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００４２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２０３８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１６４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２０７３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０４６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２２７０４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

径方向を有し、パワーデバイスとなる構造が設けられた複数のチップ領域を有し、被処理膜が設けられた少なくとも１つの基板を処理する基板処理方法であって、
（ａ） 前記基板を回転させながら、前記径方向においてセンサをスキャンさせることによって、前記径方向における前記被処理膜の厚みプロファイルを測定する工程と、
（ｂ） 前記厚みプロファイルの平均厚みを算出する工程と、
（ｃ） 前記厚みプロファイルが前記平均厚みを有する少なくとも１つの径方向位置を、少なくとも１つの候補位置として抽出する工程と、
（ｄ） 前記少なくとも１つの候補位置の少なくともいずれかを、少なくとも１つの測定位置に決定する工程と、
（ｅ） 前記基板を回転させながら、前記基板の前記被処理膜上へノズルから処理液を供給する工程と、
（ｆ） 前記基板を回転させながら、前記センサによって前記少なくとも１つの測定位置で前記被処理膜の厚みの時間的変化をモニタする工程と、
を備える、基板処理方法。

【請求項2】

請求項１に記載の基板処理方法であって、
（ｇ） 前記少なくとも１つの測定位置での前記被処理膜の厚みに基づいて、前記基板の表面上への処理液の供給を停止する工程
をさらに備える、基板処理方法。

【請求項3】

請求項２に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ｇ）は、前記少なくとも１つの測定位置で前記被処理膜の厚みが２０μｍ以上に保たれるように行われる、基板処理方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ｅ）において、前記ノズルに前記径方向における周期的変位が与えられ、
前記工程（ｆ）において、前記センサに前記径方向における周期的変位が与えられ、前記センサが前記基板の中心に最も近づくタイミングは、前記ノズルが前記基板の中心に最も近づくタイミングと異なっている、基板処理方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記少なくとも１つの基板は第１基板および第２基板を含み、前記基板処理方法は、前記工程（ａ）から前記工程（ｆ）を行うことによって前記第１基板を処理した後に、前記工程（ａ）から前記工程（ｆ）を再度行うことによって前記第２基板を処理する基板処理方法であり、
前記第１基板のための前記工程（ｅ）における前記処理液の少なくとも一部が、前記第２基板のための前記工程（ｅ）における前記処理液として再利用される、基板処理方法。

【請求項6】

請求項５に記載の基板処理方法であって、
前記第２基板は前記第１基板の直後に処理される基板であり、
前記第１基板の前記工程（ｆ）の結果に基づいて、前記第２基板の前記工程（ｆ）における前記時間的変化の予測範囲を算出する工程をさらに備える、基板処理方法。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記基板は半径Ｒを有しており、
前記工程（ｄ）において、０＜ｒ_Ｌ＜ｒ_Ｕ＜Ｒを満たす正の値ｒ_Ｌおよびｒ_Ｕが予め定められており、前記測定位置はｒ_Ｌ以上ｒ_Ｕ以下に制限される、
基板処理方法。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ｄ）は、
（ｄ１） 前記少なくとも１つの候補位置を表示する工程と、
（ｄ２） 前記少なくとも１つの候補位置のうちいずれを前記少なくとも１つの測定位置に決定するかの指示を受け付ける工程と、
を含む、基板処理方法。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ａ）は、
（ａ１） 前記被処理膜の推定厚みの情報を受け付ける工程
を含み、
前記工程（ａ）において、前記推定厚みを基準として、予め定められた許容範囲内にある厚みのみが、前記厚みプロファイルに用いられる、基板処理方法。

【請求項10】

請求項９に記載の基板処理方法であって、
前記パワーデバイスはトレンチゲート構造を有している、基板処理方法。

【請求項11】

径方向を有し、非パワーデバイスである半導体デバイスとなる構造が設けられた複数のチップ領域を有し、被処理膜が設けられた少なくとも１つの基板を処理する基板処理方法であって、
（ａ） 前記基板を回転させながら、前記径方向においてセンサをスキャンさせることによって、前記径方向における前記被処理膜の厚みプロファイルを測定する工程と、
（ｂ） 前記厚みプロファイルの最小厚みを算出する工程と、
（ｃ） 前記厚みプロファイルが前記最小厚みを有する少なくとも１つの径方向位置を、少なくとも１つの候補位置として抽出する工程と、
（ｄ） 前記少なくとも１つの候補位置の少なくともいずれかを、少なくとも１つの測定位置に決定する工程と、
（ｅ） 前記基板を回転させながら、前記基板の前記被処理膜上へノズルから処理液を供給する工程と、
（ｆ） 前記基板を回転させながら、前記センサによって前記少なくとも１つの測定位置で前記被処理膜の厚みの時間的変化をモニタする工程と、
を備える、基板処理方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の基板処理方法であって、
（ｇ） 前記少なくとも１つの測定位置での前記被処理膜の厚みに基づいて、前記基板の表面上への処理液の供給を停止する工程
をさらに備える、基板処理方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ｇ）は、前記少なくとも１つの測定位置で前記被処理膜の厚みが１０μｍ以下に低減されるように行われる、基板処理方法。

【請求項14】

請求項１１から１３のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ｅ）において、前記ノズルに前記径方向における周期的変位が与えられ、
前記工程（ｆ）において、前記センサに前記径方向における周期的変位が与えられ、前記センサが前記基板の中心に最も近づくタイミングは、前記ノズルが前記基板の中心に最も近づくタイミングと異なっている、基板処理方法。

【請求項15】

請求項１１から１４のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記少なくとも１つの基板は第１基板および第２基板を含み、前記基板処理方法は、前記工程（ａ）から前記工程（ｆ）を行うことによって前記第１基板を処理した後に、前記工程（ａ）から前記工程（ｆ）を再度行うことによって前記第２基板を処理する基板処理方法であり、
前記第１基板のための前記工程（ｅ）における前記処理液の少なくとも一部が、前記第２基板のための前記工程（ｅ）における前記処理液として再利用される、基板処理方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の基板処理方法であって、
前記第２基板は前記第１基板の直後に処理される基板であり、
前記第１基板の前記工程（ｆ）の結果に基づいて、前記第２基板の前記工程（ｆ）における前記時間的変化の予測範囲を算出する工程をさらに備える、基板処理方法。

【請求項17】

請求項１１から１６のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記基板は半径Ｒを有しており、
前記工程（ｄ）において、０＜ｒ_Ｌ＜ｒ_Ｕ＜Ｒを満たす正の値ｒ_Ｌおよびｒ_Ｕが予め定められており、前記測定位置はｒ_Ｌ以上ｒ_Ｕ以下に制限される、
基板処理方法。

【請求項18】

請求項１１から１７のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ｄ）は、
（ｄ１） 前記少なくとも１つの候補位置を表示する工程と、
（ｄ２） 前記少なくとも１つの候補位置のうちいずれを前記少なくとも１つの測定位置に決定するかの指示を受け付ける工程と、
を含む、基板処理方法。

【請求項19】

請求項１１から１８のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
前記半導体デバイスは、イメージセンサデバイス、メモリデバイス、およびロジックデバイスのいずれかである、基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理方法に関し、特に、処理液を用いた基板処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、半導体基板（以下、単に「基板」と称する）の製造工程では、基板処理装置を用いて基板に対して様々な処理が行わる。例えば、基板の上面に形成された膜を処理液を用いて除去するエッチング処理が行われる。特開２００３－９７９１９号公報（特許文献１）によれば、エッチング液をウエハの表面に供給してその表面の薄膜を膜厚途中までエッチングする過程で、当該薄膜の膜厚がリアルタイムで検出される。そして、当該膜厚検出値が目標膜厚に達した時点で、エッチングが停止される。これによって、目標膜厚に高精度に制御された薄膜をウエハ表面に残すことが意図されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－９７９１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プロセスばらつき等に起因して、基板処理における被処理膜の厚みは、基板上のどの位置においても同じというわけではない。上記公報に記載の基板処理はこの点を考慮していないので、当該基板処理を含む製造方法によって製造されたデバイスの性能が不十分となることがある。別な観点で言えば、十分な性能を有する半導体デバイスの製造歩留まりが低くなることがある。

【0005】

本発明は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、十分な性能を有する半導体デバイスの製造に適した基板処理方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一の態様に従う基板処理方法は、径方向を有し、パワーデバイスとなる構造が設けられた複数のチップ領域を有し、被処理膜が設けられた少なくとも１つの基板を処理する基板処理方法であって、
（ａ） 前記基板を回転させながら、前記径方向においてセンサをスキャンさせることによって、前記径方向における前記被処理膜の厚みプロファイルを測定する工程と、
（ｂ） 前記厚みプロファイルの平均厚みを算出する工程と、
（ｃ） 前記厚みプロファイルが前記平均厚みを有する少なくとも１つの径方向位置を、少なくとも１つの候補位置として抽出する工程と、
（ｄ） 前記少なくとも１つの候補位置の少なくともいずれかを、少なくとも１つの測定位置に決定する工程と、
（ｅ） 前記基板を回転させながら、前記基板の前記被処理膜上へノズルから処理液を供給する工程と、
（ｆ） 前記基板を回転させながら、前記センサによって前記少なくとも１つの測定位置で前記被処理膜の厚みの時間的変化をモニタする工程と、
を備える。

【0007】

本発明の他の態様に従う基板処理方法は、径方向を有し、非パワーデバイスである半導体デバイスとなる構造が設けられた複数のチップ領域を有し、被処理膜が設けられた少なくとも１つの基板を処理する基板処理方法であって、
（ａ） 前記基板を回転させながら、前記径方向においてセンサをスキャンさせることによって、前記径方向における前記被処理膜の厚みプロファイルを測定する工程と、
（ｂ） 前記厚みプロファイルの最小厚みを算出する工程と、
（ｃ） 前記厚みプロファイルが前記最小厚みを有する少なくとも１つの径方向位置を、少なくとも１つの候補位置として抽出する工程と、
（ｄ） 前記少なくとも１つの候補位置の少なくともいずれかを、少なくとも１つの測定位置に決定する工程と、
（ｅ） 前記基板を回転させながら、前記基板の前記被処理膜上へノズルから処理液を供給する工程と、
（ｆ） 前記基板を回転させながら、前記センサによって前記少なくとも１つの測定位置で前記被処理膜の厚みの時間的変化をモニタする工程と、
を備える。

【発明の効果】

【0008】

一の態様の基板処理方法によれば、被処理膜の平均厚みを精度よく制御することができる。これにより被処理膜の厚みを過不足のないものとすることができる。よって、被処理膜の厚み方向に沿った電流経路を有するパワーデバイスにおいて、過大な厚みに起因して電気抵抗が過大となることを避け、かつ、過小な厚みに起因して耐電圧が不足することが避けることができる。

【0009】

他の態様の基板処理方法によれば、被処理膜の最小厚みを精度よく制御することができる。これにより基板処理が過度に進行することが防止される。よって、被処理膜に覆われていた箇所が意図せず侵食されてしまうことに起因しての、半導体デバイスの特性への悪影響を避けることができる。

【0010】

本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１における基板処理装置の構成の例を概略的に示す図である。

【図2】図１の液処理ユニットの構成の例を概略的に示す図である。

【図3】図２の液処理ユニットの主要部の平面図である。

【図4】図１の基板処理装置の各要素と制御部との接続関係の例を示す機能ブロック図である。

【図5】基板処理方法によって処理されることになる基板の構成の例を概略的に示す平面図である。

【図6】図５の線ＶＩ－ＶＩに沿う概略的な部分断面図である。

【図7】実施の形態１における基板処理方法の例を示すシーケンス図である。

【図8】図７に対応するフローチャートである。

【図9】実施の形態１における厚みプロファイルの測定の例を説明する模式図である。

【図10】実施の形態１における測定位置の決定条件を設定するための設定画面の例を示す図である。

【図11】実施の形態１における処理液の供給の停止のタイミングを決定する方法の例について説明するグラフ図である。

【図12】実施の形態１における厚みプロファイルの測定の変形例を説明するグラフ図である。

【図13】実施の形態２における基板処理方法の例を示すフローチャートである。

【図14】実施の形態２における厚みプロファイルの測定の例を説明する模式図である。

【図15】図７の変形例を示すシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、シーケンス図における時間幅は、実際の時間幅を厳密に示すものではない。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。また、以下に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、例えば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合を含むものとする。また、以下に記載される説明において、等しい状態であることを示す表現、例えば、「同一」、「等しい」、「均一」または「均質」などは、特に断らない限りは、厳密に等しい状態であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において差が生じている場合を含むものとする。また、以下に記載される説明における、「対象物を特定の方向に移動させる」などの表現は、特に断らない限りは、対象物を当該特定の方向と平行に移動させる場合、および、対象物を当該特定の方向の成分を有する方向に移動させる場合を含むものとする。また、以下に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体に加えて、対象となる構成要素の上面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、例えば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。また、以下に記載される説明において、形状を示す表現、例えば、「円形形状」などは、特に断らない限りは、厳密にその形状であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において凹凸または面取りなどが形成されている場合を含むものとする。

【0013】

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に関する基板処理装置の構成の例を概略的に示す図である。なお、構成を理解しやすくする観点から、当該図面においては、一部の構成要素が省略、または、簡略化されて示される場合がある。

【0014】

基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板ＷＦを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である。基板処理装置１は、基板ＷＦに対してエッチング処理などの各種処理を行う。基板処理装置１は、Ｘ軸正方向に向かって順に、インデクサセクション２と、処理セクション３とを備える。また、処理セクション３は、Ｘ軸正方向に向かって順に、搬送モジュール３Ａと、処理モジュール３Ｂとを備える。

【0015】

インデクサセクション２は、複数枚の基板ＷＦを積層状態で収容可能な基板収容器２１と、基板収容器２１を支持するステージ２２と、基板収容器２１から未処理の基板ＷＦを受け取り、また、処理セクション３において処理が完了した基板ＷＦを基板収容器２１へ渡すインデクサロボット２３とを備える。なお、ステージ２２の数は、図１の例では簡単のため１つとされたが、それ以上の数がＹ軸方向に並べられていてもよい。基板収容器２１は、基板ＷＦを密閉状態で収納するｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ（ＦＯＵＰ）であってもよいし、ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｔｅｒ ｆａｃｅ（ＳＭＩＦ）ポッド、または、ｏｐｅｎ ｃａｓｓｅｔｔｅ（ＯＣ）などであってもよい。インデクサロボット２３は、例えば、基台部２３Ａと、多関節アーム２３Ｂと、互いに鉛直方向に間隔をあけて設けられる２つのハンド２３Ｃおよびハンド２３Ｄとを備える。基台部２３Ａは、例えば、基板処理装置１のインデクサセクション２の外形を規定するフレームに固定されている。多関節アーム２３Ｂは、水平面に沿って回動可能な複数本のアーム部が互いに回動可能に結合されて構成されており、当該アーム部の結合箇所である関節部でアーム部間の角度を変更することによって、当該アーム部が屈伸可能に構成されている。また、多関節アーム２３Ｂの基端部は、基台部２３Ａに対して、鉛直軸回りに回動可能に結合されている。さらに、多関節アーム２３Ｂは、基台部２３Ａに対して昇降可能に結合されている。ハンド２３Ｃおよびハンド２３Ｄは、１枚の基板ＷＦをそれぞれ保持可能に構成されている。インデクサロボット２３は、ステージ２２に保持された基板収容器２１から１枚の未処理の基板ＷＦを、例えばハンド２３Ｃを用いて搬出する。そして、インデクサロボット２３は、Ｘ軸負方向から搬送モジュール３Ａにおける搬送機構３１（後述）に当該基板ＷＦを渡す。さらに、インデクサロボット２３は、搬送機構３１から１枚の処理済みの基板ＷＦを、例えばハンド２３Ｄを用いて受け取る。そして、インデクサロボット２３は、ステージ２２に保持された基板収容器２１に当該基板ＷＦを収容する。

【0016】

処理セクション３における搬送モジュール３Ａは、１または複数枚の基板ＷＦを水平姿勢に保持しつつ搬送可能な搬送機構３１を備える。搬送機構３１は、例えば、ＸＺ平面およびＸＹ平面に沿って形成される隔壁（ここでは、図示しない）によって囲まれた筒状の搬送路を移動するものであってもよい。また、搬送機構３１は、Ｘ軸方向に延びるレールに案内されて往復移動するものであってもよい。搬送機構３１によって、基板ＷＦは、インデクサセクション２に近いＸ軸負方向の位置と、搬送ロボット３３（後述）に近いＸ軸正方向の位置との間で搬送される。

【0017】

処理セクション３における処理モジュール３Ｂは、基板ＷＦを搬送する搬送ロボット３３と、搬送機構３１から供給される未処理の基板ＷＦに基板処理を行う複数の液処理ユニット３４Ａ、液処理ユニット３４Ｂおよび液処理ユニット３４Ｃとを備える。搬送ロボット３３は、水平駆動部３３Ａと、鉛直駆動部３３Ｂと、ハンド３３Ｃと、ハンド３３Ｄと、これらの構成が連結具３３Ｆを介して取り付けられ、かつ、鉛直方向に延びる支柱３３Ｅとを備える。

【0018】

水平駆動部３３Ａは、ハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄを水平方向に移動させる。水平駆動部３３Ａは、ステージ１３３Ａと、ステージ１３３Ａの上面を水平方向に往復移動する水平スライダ１３３Ｂと、水平スライダ１３３Ｂを移動させる水平モータ１３３Ｃとを備える。ステージ１３３Ａの上面には直線状に延びるレール（ここでは、図示せず）が設けられており、水平スライダ１３３Ｂの移動方向が当該レールによって規制される。水平スライダ１３３Ｂの移動は、例えば、リニアモータ機構またはボールネジ機構などの周知の機構によって実現される。水平スライダ１３３Ｂの先端には、ハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄが設けられている。水平モータ１３３Ｃによって水平スライダ１３３Ｂがレールに沿って移動すると、ハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄは水平方向に進退移動可能となる。換言すると、水平駆動部３３Ａは、ハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄを支柱３３Ｅから水平方向に離間および接近する方向に移動させる。水平駆動部３３Ａは、ステージ１３３Ａを鉛直方向に沿う回動軸線Ｚ１まわりに回動させる回動モータ１３３Ｄを備える。回動モータ１３３Ｄによって、ハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄは、回動軸線Ｚ１まわりに、支柱３３Ｅに干渉しない範囲で回動することができる。

【0019】

鉛直駆動部３３Ｂは、鉛直スライダ１３３Ｇと、鉛直モータ１３３Ｈとを備える。鉛直スライダ１３３Ｇは、支柱３３Ｅに設けられた鉛直方向に延びるレール（ここでは、図示せず）に係合している。鉛直モータ１３３Ｈは、鉛直スライダ１３３Ｇを当該レールに沿って鉛直方向に往復移動させる。鉛直スライダ１３３Ｇの移動は、例えば、リニアモータ機構またはボールネジ機構などの周知の機構で実現される。

【0020】

連結具３３Ｆは、鉛直スライダ１３３Ｇおよびステージ１３３Ａを連結し、かつ、ステージ１３３Ａを下方から支持している。鉛直モータ１３３Ｈが鉛直スライダ１３３Ｇを移動させることによって、ステージ１３３Ａが鉛直方向に移動する。これによって、ハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄが鉛直方向に昇降移動することができる。

【0021】

なお、水平駆動部３３Ａがハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄを水平方向と平行に移動させることは必須ではなく、ハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄを、水平方向および鉛直方向の合成方向に移動させてもよい。すなわち、「水平方向に移動させる」とは、水平方向の成分を持つ方向に移動させることをいう。同様に、鉛直駆動部３３Ｂがハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄを鉛直方向と平行に移動させることは必須ではなく、ハンド３３Ｃおよびハンド３３Ｄを、鉛直方向および水平方向の合成方向に移動させてもよい。すなわち、「鉛直方向に移動させる」とは、鉛直方向の成分を持つ方向に移動させることをいう。

【0022】

搬送ロボット３３は、搬送機構３１に保持された１枚の未処理の基板ＷＦを、例えばハンド３３Ｃを用いて搬出する。そして、搬送ロボット３３は、例えば、Ｘ軸負方向から液処理ユニット３４Ａにおけるスピンベース５１Ａ（後述）の上面に当該基板ＷＦを配置する。

【0023】

また、搬送ロボット３３は、液処理ユニット３４Ａ内、液処理ユニット３４Ｂ内または液処理ユニット３４Ｃ内から１枚の処理済みの基板ＷＦを、例えばハンド３３Ｄを用いて受け取る。そして、搬送ロボット３３は、搬送機構３１に当該基板ＷＦを渡す。

【0024】

液処理ユニット３４Ａ、液処理ユニット３４Ｂおよび液処理ユニット３４Ｃは、Ｚ軸正方向に順に重ねられており、処理タワーＴＷを構成する。なお、液処理ユニットの数は、図１の例では簡単のため３つとされたが、それ以上の数であってもよい。また、図１においては、液処理ユニット３４Ａ、液処理ユニット３４Ｂおよび液処理ユニット３４Ｃは搬送ロボット３３のＸ軸正方向に位置するように示されているが、液処理ユニット３４Ａ、液処理ユニット３４Ｂおよび液処理ユニット３４Ｃが配置される位置はこの場合に限られるものではなく、例えば、搬送ロボット３３のＸ軸正方向、Ｙ軸正方向またはＹ軸負方向のいずれかに配置されていてもよい。

【0025】

図２は、本実施の形態に関する基板処理装置における、液処理ユニット３４Ａの構成の例を概略的に示す図である。なお、液処理ユニット３４Ｂおよび液処理ユニット３４Ｃの構成も、図２に例が示される場合と同様である。液処理ユニット３４Ａは、内部空間を有する箱形の処理室５０と、処理室５０内で１枚の基板ＷＦを水平姿勢で保持しつつ基板ＷＦの中央部を通る鉛直な回転軸線Ｚ２まわりに基板ＷＦを回転させるスピンチャック５１と、基板ＷＦの回転軸線Ｚ２まわりにスピンチャック５１を取り囲む筒状の処理液回収ガード５１１とを備える。

【0026】

処理室５０は、箱状の隔壁５０Ａによって囲まれている。隔壁５０Ａには、処理室５０内に基板ＷＦを搬出入するための開口部５０Ｂが形成されている。開口部５０Ｂは、シャッタ５０Ｃによって開閉される。シャッタ５０Ｃは、シャッタ昇降機構（ここでは、図示せず）によって、開口部５０Ｂを覆う閉位置（図２において二点鎖線で示される）と、開口部５０Ｂを開放する開位置（図２において実線で示される）との間で昇降させられる。基板ＷＦの搬出入の際には、搬送ロボット３３が、開口部５０Ｂを通して処理室５０内にハンド３３Ｃおよび３３Ｄをアクセスさせる。これによって、スピンチャック５１の上面に未処理の基板ＷＦを配置させたり、または、スピンチャック５１から処理済の基板ＷＦを取り除いたりすることができる。

【0027】

スピンチャック５１は、水平姿勢の基板ＷＦの下面を真空吸着する円板状のスピンベース５１Ａと、スピンベース５１Ａの中央部から下方に延びる回転軸５１Ｃと、回転軸５１Ｃを回転させることにより、スピンベース５１Ａに吸着されている基板ＷＦを回転させるスピンモータ５１Ｄとを備える。なお、スピンチャック５１は、図２に例が示された真空吸着式のチャックである場合に限られず、例えば、スピンベースの上面外周部から上方に突出する複数のチャックピンを備え、当該チャックピンによって基板ＷＦの周縁部を挟持する挟持式のチャックであってもよい。

【0028】

液処理ユニット３４Ａは、スピンチャック５１に保持されている基板ＷＦの上面に向けて処理液を吐出する処理液ノズル５２と、処理液ノズル５２が先端に取り付けられている処理液アーム１５２と、処理液ノズル５２に供給される処理液を貯留する処理液タンク５３と、処理液タンク５３内の処理液を処理液ノズル５２に導く処理液配管５４と、処理液タンク５３内の処理液を処理液配管５４に送る送液装置５５（例えば、ポンプ）と、処理液配管５４の内部を開閉する処理液バルブ５６とを備える。

【0029】

処理液アーム１５２は、回転駆動源１５２Ａと、軸体１５２Ｂと、一端が軸体１５２Ｂの上端に固定され、かつ、他端に処理液ノズル５２が取り付けられたアーム部１５２Ｃとを備える。処理液アーム１５２は、回転駆動源１５２Ａによって軸体１５２Ｂが回転することで、アーム部１５２Ｃの先端に取り付けられた処理液ノズル５２が、スピンチャック５１に保持されている基板ＷＦの上面に沿って移動可能となる。すなわち、アーム部１５２Ｃの先端に取り付けられた処理液ノズル５２が、水平方向に移動可能となる。ここで、回転駆動源１５２Ａの駆動は、後述の制御部によって制御される。

【0030】

さらに、液処理ユニット３４Ａは、処理液バルブ５６よりも上流側（すなわち、処理液タンク５３側）で処理液配管５４と処理液タンク５３とを接続する循環配管５７と、循環配管５７の内部を開閉する循環バルブ５８と、循環配管５７を流れる処理液の温度を調節する温度調節装置５９とを備える。処理液バルブ５６および循環バルブ５８の開閉は、後述の制御部によって制御される。処理液タンク５３内の処理液が処理液ノズル５２に供給される場合には、処理液バルブ５６が開かれ、循環バルブ５８が閉じられる。この状態では、送液装置５５によって処理液タンク５３から処理液配管５４に送られた処理液が、処理液ノズル５２に供給される。一方、処理液ノズル５２への処理液の供給が停止される場合には、処理液バルブ５６が閉じられ、循環バルブ５８が開かれる。この状態では、送液装置５５によって処理液タンク５３から処理液配管５４に送られた処理液が、循環配管５７を通じて処理液タンク５３内に戻る。そのため、処理液ノズル５２への処理液の供給が停止されている供給停止中は、処理液が、処理液タンク５３、処理液配管５４および循環配管５７によって構成された循環経路を循環し続ける。温度調節装置５９は、循環配管５７内を流れる処理液の温度を調節する。したがって、処理液タンク５３内の処理液は、供給停止中に循環経路で加熱され、室温よりも高い温度に維持される。

【0031】

また、液処理ユニット３４Ａは、スピンチャック５１に保持されている基板ＷＦの上面に向けてリンス液を吐出するリンス液ノズル６０と、リンス液ノズル６０が先端に取り付けられているリンス液アーム１６０と、リンス液供給源（ここでは、図示せず）からのリンス液をリンス液ノズル６０に供給するリンス液配管６１と、リンス液配管６１からリンス液ノズル６０へのリンス液の供給および供給停止を切り換えるリンス液バルブ６２とを備える。リンス液としては、ＤＩＷ（脱イオン水）などが用いられる。リンス液アーム１６０は、回転駆動源１６０Ａと、軸体１６０Ｂと、一端が軸体１６０Ｂの上端に固定され、かつ、他端にリンス液ノズル６０が取り付けられたアーム部１６０Ｃとを備える。リンス液アーム１６０は、回転駆動源１６０Ａによって軸体１６０Ｂが回転することで、アーム部１６０Ｃの先端に取り付けられたリンス液ノズル６０が、スピンチャック５１に保持されている基板ＷＦの上面に沿って移動可能となる。すなわち、アーム部１６０Ｃの先端に取り付けられたリンス液ノズル６０が、水平方向に移動可能となる。ここで、回転駆動源１６０Ａの駆動は、後述の制御部によって制御される。処理液ノズル５２によって基板ＷＦに処理液が供給された後に、リンス液ノズル６０からリンス液が基板ＷＦに供給されることによって、基板ＷＦに付着している処理液を洗い流すことができる。

【0032】

処理液回収ガード５１１は、スピンチャック５１の周囲を取り囲むように設けられている。処理液回収ガード５１１は、図示しないモータによって、鉛直方向に昇降するように構成されていることが好ましい。その場合、処理液回収ガード５１１の上部は、その上端がスピンベース５１Ａに保持された基板ＷＦよりも上側となる上位置と、当該基板ＷＦよりも下側になる下位置との間で昇降する。基板ＷＦの上面から外側に飛散した処理液は、処理液回収ガード５１１の内側面に受け止められる。そして、処理液回収ガード５１１に受け止められた処理液は、処理室５０の底部に設けられた排液口５１３を通じて、処理室５０の外部に適宜排出される。排液口５１３から排出された処理液の少なくとも一部は再利用されることが好ましい。言い換えれば、排出された処理液の少なくとも一部は、処理液タンク５３へ戻されることによって再利用されることが好ましい。

【0033】

また、液処理ユニット３４Ａは、基板ＷＦ上に設けられた膜の膜厚を測定するためのセンサ８１と、センサ８１が先端に取り付けられている測定アーム１８１とを備える。

【0034】

センサ８１としては、例えば、光学式の変位センサなどが用いられる。測定の際にセンサ８１から対向する基板ＷＦなどに照射される光の測定照射波長を、測定対象となる膜（具体的には、図６を参照して後述する被処理膜５０１）に合わせて調整することによって、様々な膜（例えば、シリコン膜）の膜厚を測定することができる。

【0035】

測定アーム１８１は、回転駆動源１８１Ａと、軸体１８１Ｂと、一端が軸体１８１Ｂの上端に固定され、かつ、他端にセンサ８１が取り付けられたアーム部１８１Ｃと、を備える。回転駆動源１８１Ａによって軸体１８１Ｂが回転することで、アーム部１８１Ｃの先端に取り付けられたセンサ８１が、スピンチャック５１に保持されている基板ＷＦの上面に沿って移動可能となる。すなわち、アーム部１８１Ｃの先端に取り付けられたセンサ８１が、水平方向に移動可能となる。ここで、回転駆動源１８１Ａの駆動は、後述の制御部によって制御される。

【0036】

測定アーム１８１は、少なくとも処理液アーム１５２またはリンス液アーム１６０よりも基板ＷＦの上面から離間して位置している。すなわち、測定アーム１８１の鉛直方向の高さＨ１（スピンベース５１Ａの上面からアーム部１８１Ｃまたはセンサ８１までの長さ）は、処理液アーム１５２の鉛直方向の高さＨ２（スピンベース５１Ａの上面からアーム部１５２Ｃまたは処理液ノズル５２までの長さ）またはリンス液アーム１６０の鉛直方向の高さＨ３（スピンベース５１Ａの上面からアーム部１６０Ｃまたはリンス液ノズル６０までの長さ）よりも高い。このように、測定アーム１８１が基板ＷＦの上面から離間して位置していることによって、基板ＷＦの上面に処理液などが吐出された際に、跳ね返った液などがセンサ８１に付着することを抑制することができる。なお、図２の例に示されるように、測定アーム１８１は、処理液アーム１５２およびリンス液アーム１６０の双方よりも、スピンベース５１Ａの上面から離間して位置していてもよい。

【0037】

図３は、液処理ユニット３４Ａにおけるそれぞれのアームの位置の例を示す平面図である。処理液アーム１５２、リンス液アーム１６０および測定アーム１８１は、それぞれがスピンベース５１Ａの径方向（少なくとも、径方向の成分を有する方向）に移動可能であり、スピンチャック５１において回転する基板ＷＦの上面をスキャン可能である。

【0038】

図４は、基板処理装置１（図１）における、制御部７と他の各要素との接続関係の例を示す機能ブロック図である。制御部７は、それぞれの液処理ユニットの作動部（例えば、処理液バルブ５６、循環バルブ５８、リンス液バルブ６２、シャッタ５０Ｃまたはスピンモータ５１Ｄなど）、搬送機構３１を駆動させる駆動部（例えば、搬送機構３１の往復移動のためのモータなど）、インデクサロボット２３の作動部（例えば、多関節アーム２３Ｂを駆動させるためのモータなど）、搬送ロボット３３の作動部（例えば、水平モータ１３３Ｃ、回動モータ１３３Ｄまたは鉛直モータ１３３Ｈなど）に接続されており、それらの動作を制御する。

【0039】

制御部７のハードウェア構成は、一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部７は、各種演算処理を行う中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、すなわち、ＣＰＵ）７１と、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるリードオンリーメモリー（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＯＭ）７２と、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるランダムアクセスメモリー（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）７３と、制御用アプリケーション（プログラム）またはデータなどを記憶する非一過性の記憶部７４とを備える。ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３および記憶部７４は、バス配線７５などによって互いに接続されている。制御アプリケーションまたはデータは、非一過性の記録媒体（例えば、半導体メモリ、光学メディアまたは磁気メディアなど）に記録された状態で、制御部７に提供されてもよい。この場合、当該記録媒体から制御アプリケーションまたはデータを読み取る読み取り装置がバス配線７５に接続されているとよい。また、制御アプリケーションまたはデータは、ネットワークを介してサーバーなどから制御部７に提供されてもよい。この場合、外部装置とネットワーク通信を行う通信部がバス配線７５に接続されているとよい。

【0040】

バス配線７５には、入力部７６および表示部７７が接続されている。入力部７６はキーボードおよびマウスなどの各種入力デバイスを含む。作業者は、入力部７６を介して制御部７に各種情報を入力する。表示部７７は、液晶モニタなどの表示デバイスで構成されており、各種情報を表示する。

【0041】

図５は、基板処理方法によって処理されることになる基板ＷＦの構成の例を概略的に示す平面図である。本実施の形態の基板処理方法は、少なくとも１つの基板ＷＦを処理するものであり、好ましくは、前述した液処理ユニット３４Ａ等の各液処理ユニットによって複数の基板ＷＦを順次処理するものである。基板ＷＦの各々は、径方向において半径Ｒを有する円形形状を有している。また基板ＷＦの各々は複数のチップ領域ＲＳを有する。

【0042】

図６は、図５の線ＶＩ－ＶＩに沿う概略的な部分断面図である。基板ＷＦは、被処理膜５０１と、デバイス構造層５０２とを有する。被処理膜５０１は、面５０１ａと、厚み方向（図中、縦方向）においてその反対の面５０１ｂとを有している。デバイス構造層５０２は、面５０１ｂに面する面５０２ａと、その反対の面５０２ｂとを有している。デバイス構造層５０２は半導体層を含む。被処理膜５０１は、典型的には半導体基板であり、例えばシリコン基板である。チップ領域ＲＳの各々には、半導体デバイスとなる構造が設けられている。なお半導体デバイスは、本実施の形態における基板処理方法の後、さらにいくつかの追加工程を経て、最終的な製品として得られる。これら追加工程は、基板ＷＦをダイシングすることによって各チップ領域ＲＳを切り出す工程を含む。

【0043】

被処理膜５０１は、厚みｄ_ｗｆ（例えば１ｍｍ程度）を有する基板をグラインドすることによって、厚みｄ_ｇｒ（例えば５０μｍ程度）を有する膜とすることによって形成されてよい。グラインドは、典型的には基板の縁部には施されず、その場合、図６に示されているように、基板ＷＦは、幅数ｍｍ程度の縁部において局所的に厚い部分を有する。以下、この厚い部分については無視して説明を行う。

【0044】

本実施の形態１においては、上記半導体デバイスは縦型パワーデバイスである。縦型パワーデバイスは、典型的には、１対の主電極（例えば、ソース電極／ドレイン電極の対、エミッタ電極／コレクタ電極の対、または、アノード電極／カソード電極の対）を有する。面５０２ｂ上には１対の主電極の一方が既に設けられており、１対の主電極の他方は、本実施の形態における基板処理方法によって被処理膜５０１の厚みが厚みｄ_ｇｒから厚みｄ_ｔｇｔへ低減された後、面５０１ａ上に形成されることになる。厚みｄ_ｔｇｔが過大でないことによって、縦型パワーデバイスの電気抵抗が過大となることを避けることができる。また厚みｄ_ｔｇｔが過小でないことによって、縦型パワーデバイスの耐電圧が不足することを避けることができる。デバイス構造層５０２が含む半導体層は、被処理膜５０１上に形成されたエピタキシャル層であってよい。この半導体層と、エピタキシャル層とは、屈折率の相違等に起因して光学的に区別可能である。

【0045】

次に、図７から図９を参照しつつ、本実施の形態における基板処理方法について、以下に説明する。なおこの基板処理方法は、基板処理装置１（図１）によって行われるものである。具体的にはこの基板処理方法は、基板収容器２１（図１）に収容されている基板ＷＦが、インデクサロボット２３、搬送機構３１および搬送ロボット３３を介していずれかの液処理ユニットに搬入され、さらにスピンチャック５１（図２）に保持された状態で行われるものである。

【0046】

図７および図８のそれぞれは、本実施の形態１における基板処理方法の例を示すシーケンス図およびフローチャートである。

【0047】

まず、リンス処理が行われる（図８：ステップＳＴ１１）。リンス処理では、制御部７（図４）の制御でリンス液ノズル６０（図３）からリンス液が吐出される。これにより、基板ＷＦの面５０１ａ（図６）における付着物などが洗い流される。リンス液としては、例えば、ＤＩＷ（脱イオン水）が用いられる。

【0048】

次に、乾燥処理が行われる（図８：ステップＳＴ１２）。乾燥処理では、制御部７の制御で、基板ＷＦに対してＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などを供給した後、スピンベース５１Ａを回転させることによって基板ＷＦが乾燥される。

【0049】

次に、径方向における被処理膜５０１の厚みプロファイルの測定が行われる（図８：ステップＳＴ２１）。具体的には、基板ＷＦを回転させながら、径方向においてセンサ８１をスキャンさせることによって、厚みプロファイルが測定される。センサ８１のスキャンは、制御部７の制御で測定アーム１８１のアーム部１８１Ｃを回動させることによって行われる。図９は、上記ステップＳＴ２１の例を説明する模式図である。センサ８１のスキャンＳＣによって、径方向の位置ｒについての厚みｄのプロファイルが得られる。スキャンＳＣの速度が基板ＷＦの回転速度に比して十分に遅ければ、径方向に依存しての厚みプロファイルが一義的に得られる。例えば、径方向におけるセンサ８１の位置ｒがｒ_１、ｒ_２およびｒ_３のそれぞれのときに、円周Ｃ_１、Ｃ_２およびＣ_３における被処理膜５０１の厚みの平均値が、厚みｄとして検出される。

【0050】

次に制御部７による算術処理が行われる。まず、厚みプロファイル（図９）から平均厚みｄ_ａｖｇが算出される（図８：ステップＳＴ２２Ａ）。次に、後述する厚み測定において特に着目されることになる少なくとも１つの候補位置が抽出される（図８：ステップＳＴ２３Ａ）。具体的には、厚みプロファイルが平均厚みｄ_ａｖｇを有する少なくとも１つの径方向位置ｒが、少なくとも１つの候補位置として抽出される。図９に示された例においては、３つの位置ｒ_ａｖｇ１、ｒ_ａｖｇ２、ｒ_ａｖｇ３が抽出される。

【0051】

次に、測定位置の決定（図８：ステップＳＴ２４）が行われる。具体的には、少なくとも１つ（上記例においては３つ）の候補位置の少なくともいずれかが、少なくとも１つの測定位置に決定される。以下、その方法の例について詳述する。

【0052】

図１０は、測定位置の決定条件を設定するために表示部７７（図４）が作業者へ表示する画面ＳＷの例を示す図である。画面ＳＷは、厚みプロファイルウィンドウＤＡ１と、選択ウィンドウＤＡ２とを有している。厚みプロファイルウィンドウＤＡ１は、厚みプロファイルに加えて、上述した候補位置を表示することが好ましい。図示された例においては、位置ｒ_ａｖｇ１、ｒ_ａｖｇ２およびｒ_ａｖｇ３のそれぞれの座標１６ｍｍ、５５ｍｍおよび１２５ｍｍが表示されている。また厚みプロファイルウィンドウＤＡ１は、推奨下限値ｒ_Ｌおよび推奨上限値ｒ_Ｕを表示することが好ましい。推奨下限値ｒ_Ｌおよび推奨上限値ｒ_Ｕは、予め定められた正の値であり、基板ＷＦの半径Ｒに関して、０＜ｒ_Ｌ＜ｒ_Ｕ＜Ｒを満たすものである。好ましくは、Ｒ／３≦ｒ_Ｌ＜２Ｒ／３かつＲ／３＜ｒ_Ｕ≦２Ｒ／３であり、図１０においてはｒ_Ｌ＝Ｒ／３かつｒ_Ｕ＝２Ｒ／３である。なお図１０の例は、Ｒ＝１５０ｍｍ程度の場合に対応している。

【0053】

位置ｒに関して、０≦ｒ＜Ｒ／３の範囲は、処理液ノズル５２が基板ＷＦの中心近傍に位置するときに、処理液が厚くなり、かつその液面が不安定になりやすい範囲であり、高精度の厚み測定には適していない。一方、２Ｒ／３＜ｒの範囲は、基板ＷＦの回転の影響に起因して厚み測定が乱されやすく、回転の偏心が大きい場合には測定が特に乱される。また、測定される円周の長さが大きいので、測定値がばらつきやすい。

【0054】

入力部７６（図４）は、少なくとも１つの候補位置（図１０においては３つの候補位置ｒ_ａｖｇ１、ｒ_ａｖｇ２、ｒ_ａｖｇ３）のうちいずれを少なくとも１つの測定位置に決定するかの指示を受け付けてよい。具体的には、選択ウィンドウＤＡ２のボタンＢＴ１～ＢＴ５のいずれが作業者によって選択されるかを受け付けてよい。作業者がボタンＢＴ１を選択した場合は位置ｒ_ａｖｇ１が測定位置に含まれ、ボタンＢＴ２を選択した場合は位置ｒ_ａｖｇ２が測定位置に含まれ、ボタンＢＴ３を選択した場合は位置ｒ_ａｖｇ３が測定位置に含まれる。作業者がボタンＢＴ４を選択した場合は、測定位置として、複数の候補位置のうち、推奨位置ｒ_ｃに最も近いものが、測定位置として選択される。推奨位置ｒ_ｃは、好ましくは推奨下限値ｒ_Ｌ以上推奨上限値ｒ_Ｕ以下であり、例えば推奨下限値ｒ_Ｌおよび推奨上限値ｒ_Ｕの平均値である。図１０の例においては、ボタンＢＴ４が選択されると、結果的に、位置ｒ_ａｖｇ２が測定位置に決定される。作業者がボタンＢＴ５を選択した場合、測定位置はｒ_Ｌ以上ｒ_Ｕ以下に制限される。図１０の例においては、ボタンＢＴ５が選択されると、結果的に、位置ｒ_ａｖｇ２が測定位置に決定される。

【0055】

なお上記においては、測定位置の決定に際して作業者の指示が与えられる場合について説明したが、作業者の指示なしに制御部７による決定がなされてもよい。また測定位置の数は１つ以上の任意の数である。測定位置の数が複数の場合、後述する厚みの時間的変化のモニタにおいて、センサ８１が適宜移動されることによって、各測定位置の厚みがモニタされる。これら複数の測定位置での厚みに基づいて算出された代表厚みが、測定位置での厚みとみなされてもよい。代表厚みは、例えば、複数の測定位置での厚みの平均である。測定位置の数が１つの場合、後述する、厚みの時間的変化のモニタにおいて、センサ８１の位置は、測定位置で固定されていてよく、あるいは、測定位置での間欠的なモニタの合間に測定位置から外れてもよい。

【0056】

次に、処理液の供給が開始される（図８：ステップＳＴ２５）。これにより、基板ＷＦを回転させながら、基板ＷＦの被処理膜５０１上へ処理液ノズル５２から処理液が供給される。これにより、基板ＷＦの被処理膜５０１へのエッチング処理などが行われる。例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ_３）との混合液であるフッ硝酸を用いて、被処理膜５０１としてのシリコン膜のエッチング処理が行われる。

【0057】

次に、上記のように処理液が供給されている際、厚みの時間的変化のモニタが行われる（図８：ステップＳＴ２６）。具体的には、基板ＷＦを回転させながら、センサ８１によって、上述した少なくとも１つの測定位置（例えば、図９における位置ｒ_ａｖｇ２）で、被処理膜５０１の厚みの時間的変化がモニタされる。

【0058】

処理液が供給されている際、処理液ノズル５２には、径方向における周期的変位ＳＣ２（図３）が与えられることが好ましい。加えて、センサ８１にも、径方向における周期的変位ＳＣ１（図３）が与えられることが好ましい。その場合、センサ８１が基板ＷＦの中心に最も近づくタイミングは、処理液ノズル５２が基板ＷＦの中心に最も近づくタイミングと異なっている。好ましくは、センサ８１の変位ＳＣ１の周期と処理液ノズル５２の変位ＳＣ２の周期とは同一周期であり、かつ、センサ８１が基板ＷＦの中心に最も近づくタイミングは、処理液ノズル５２が基板ＷＦの中心から最も遠ざかるタイミングである。これにより、処理液が基板ＷＦ上に衝突する位置と、センサ８１の位置との間の距離が確保されやすい。よって、処理液の液面が不安定な位置と、センサ８１の位置との間の距離が確保されやすい。その結果、センサ８１による測定を安定的に行うことができる。

【0059】

次に、処理液の供給の停止が行われる（図８：ステップＳＴ２７）。具体的には、少なくとも１つの測定位置（例えば、図９における位置ｒ_ａｖｇ２）での被処理膜５０１の厚みに基づいて、基板ＷＦの表面上への処理液の供給が停止される。この具体的な方法の例については後述する。ステップＳＴ２７は、少なくとも１つの測定位置で被処理膜５０１の厚みが２０μｍ以上に保たれるように行われることが好ましく、３０μｍ以上に保たれるように行われることがより好ましい。

【0060】

次に、リンス処理が行われる（図８：ステップＳＴ３１）。具体的には、制御部７の制御でリンス液ノズル６０からリンス液が吐出される。これにより、基板ＷＦ上の処理液などが洗い流される。リンス液としては、例えば、ＤＩＷ（脱イオン水）が用いられる。次に、乾燥処理（図８：ステップＳＴ３２）が、前述したステップＳＴ１２と同様に行われる。次に、基板処理の結果を確認する意図で、厚みプロファイルの測定が再度行われてよい（図８：ステップＳＴ４１）。

【0061】

以上により、本実施の形態１の基板処理が行われる。

【0062】

図１１は、処理液の供給の停止（ステップＳＴ２７（図８））のタイミングを決定する方法の例について説明するグラフ図である。図中、線Ｇ_ａｃｔは、測定位置での厚みｄの検出値であり、ｄ＝ｄ_ｃｏｒとなった時間ｔ＝ｔ_ａｃｔにおいて、処理液の供給が停止される。ここで、ｄ_ｃｏｒ＝ｄ_ｔｇｔ ＋ＭＧが満たされ、厚みｄ_ｔｇｔは目標値であり、補正値ＭＧは、予め定められた補正厚みである。処理液の供給が停止されても、基板ＷＦ上から処理液が完全に除去されるまでには、ある程度の時間を要するので、基板処理の進行はすぐには停止しない。補正値ＭＧは、これを考慮して定められ、例えば１～２μｍ程度である。

【0063】

前述したように、本実施の形態における基板処理方法は、複数の基板ＷＦを順次処理するものであってよい。この場合、図８に示された方法によって第１基板ＷＦが処理された後に、当該方法を再度行うことによって第２基板ＷＦが処理される。ここで、第２基板ＷＦは第１基板ＷＦの直後に処理される基板のことである。この際、処理液ノズル５２から第１基板ＷＦの被処理膜５０１上へ供給された処理液の少なくとも一部が、処理液ノズル５２から第２基板ＷＦの被処理膜５０１上へ供給される処理液として再利用されてよい。これにより処理液の消費量を抑制することができるが、一方で、処理液の特性の経時的変化が無視できなくなる。そこで、本実施の形態のように、基板処理方法の進行をセンサ８１によってモニタし、その結果に応じて処理時間等の処理条件を調整することが、より重要となる。

【0064】

上記のように第１基板ＷＦおよび第２基板ＷＦが処理される場合、第１基板ＷＦの時間的変化のモニタ結果（図８：ステップＳＴ２６）に基づいて、第２基板ＷＦの時間的変化の予測範囲が、線Ｇｍｉｎおよび線Ｇｍａｘ（図１１）に示すように算出されてよい。例えば、第１基板ＷＦの線Ｇ_ａｃｔの傾きに対して、予め定められた０より大きく１より小さい係数、および、予め定められた１より大きい係数のそれぞれを乗じることによって、線Ｇ_ｍａｘおよび線Ｇ_ｍｉｎの傾きが決定されてよい。その場合、もしも所定のタイミング（例えば、時間ｔ＝ｔ_ａｃｔ）において第２基板ＷＦの線Ｇａｃｔが線Ｇ_ｍａｘと線Ｇ_ｍｉｎとの間の範囲から逸脱したときは、制御部７は作業者に対して警告を発することが好ましい。これにより、基板処理の進行速度が直前の基板処理に比して顕著に変動していることを作業者に警告することができる。また制御部７は、警告を発するだけでなく、基板ＷＦの連続的な処理を停止してもよい。

【0065】

図１２は、実施の形態１における厚みプロファイルの測定の変形例を説明するグラフ図である。本変形例は、チップ領域ＲＳに設けられた、縦型パワーデバイスとなる構造が、トレンチゲート構造を有している場合に、特に好ましい。トレンチに対応して、被処理膜５０１の厚みプロファイルは、図示されているように、局所的に小さな値を有する。このような値を、後の算術処理における考慮から除外するため、本変形例においては、推定厚み（図１２の例においては１００μｍ）を基準として、予め定められた許容範囲内にある厚みのみが、厚みプロファイルに用いられる。言い換えれば、厚みプロファイルのうち、予め定められた許容範囲内にある厚みのみが、その後の算術処理（本実施の形態においては、図１３のステップＳＴ２２Ａ）に用いられる。推定厚みの情報は、入力部７６から受け付けられてよい。許容範囲は、例えば、推定厚みを基準として±２％であり、図１２の例においては９８μｍ以上１０２μｍ以下である。

【0066】

＜実施の形態２＞
本実施の形態２においても、前述した実施の形態１と同様、チップ領域ＲＳ（図５および図６）の各々には、半導体デバイスとなる構造が設けられている。ただし本実施の形態２においては、実施の形態１と異なり、半導体デバイスは非パワーデバイス（例えば、イメージセンサデバイス、メモリデバイス、およびロジックデバイスのいずれか）である。被処理膜５０１（図６）は、これら非パワーデバイスの製造過程において必要であるものの、最終的な製品としては不要なもの（例えば、最終的に必要となるデバイス構造を一時的に支持するために用いられるベース基板）である。そこで、本実施の形態における基板処理方法によって、被処理膜５０１は、できる限り除去されることが好ましい。被処理膜５０１が除去されることによって、半導体デバイスを小型化することができる。特にイメージセンサデバイスの受光面が面５０２ａ（図６）である場合、被処理膜５０１は光路を遮るので、その除去は感度を確保する上で重要である。一方で、基板処理が過度に進行すると、被処理膜５０１に覆われていたデバイス構造層５０２（図６）が意図せず侵食されてしまうことに起因しての、半導体デバイスの特性への悪影響が懸念される。そこで、被処理膜５０１の最小厚みｄ_ｍｉｎが管理されることによって、上述した侵食を抑制することができる。侵食を十分に防ぐには、通常、最小厚みｄ_ｍｉｎをゼロにまでは低減しないことが好ましい。ただし、デバイス構造層５０２の面５０２ａがエッチングストップ膜（例えば窒化シリコン膜）によって保護されている場合は、最小厚みｄ_ｍｉｎをゼロにまで低減することが比較的容易に可能である。

【0067】

基板処理方法において、前述した実施の形態１においては平均厚みｄ_ａｖｇ（図９）が管理されるのに対して、本実施の形態２においては、上記理由から被処理膜５０１の最小の厚みｄ_ｍｉｎが管理される。以下、主に実施の形態１における基板処理方法との相違について説明する。

【0068】

図１３は、本実施の形態２における基板処理方法の例を示すフローチャートである。ステップＳＴ２１までは実施の形態１と同様である。

【0069】

次に制御部７による算術処理が行われる。具体的には、まず、厚みプロファイル（図１４）から最小厚みｄ_ｍｉｎが算出される（図１３：ステップＳＴ２２Ｂ）。次に、厚み測定において特に着目される少なくとも１つの候補位置が抽出される（図８：ステップＳＴ２３Ｂ）。具体的には、厚みプロファイルが最小厚みｄ_ｍｉｎを有する少なくとも１つの径方向位置ｒが、少なくとも１つの候補位置として抽出される。図１４に示された例においては、１つの位置ｒ_ｍｉｎが抽出される。

【0070】

次に、測定位置の決定（図８：ステップＳＴ２４）が行われる。具体的には、少なくとも１つの候補位置の少なくともいずれかが、少なくとも１つの測定位置に決定される。図１４の例においては、１つの候補位置ｒ_ｍｉｎしか抽出されていないので、これがそのまま測定位置に決定される。なお、厚みｄの有効数字等によっては、複数の候補位置が抽出される可能性があり、その場合、実施の形態１で説明した方法と同様の方法によって、それらの中から少なくとの１つの測定位置が適宜選択されてよい。次に、実施の形態１と同様に、処理液の供給の開始（図８：ステップＳＴ２５）と、厚みの時間的変化のモニタ（図８：ステップＳＴ２６）とが行われる。

【0071】

次に、処理液の供給の停止が行われる（図８：ステップＳＴ２７）。具体的には、少なくとも１つの測定位置（図１４の例においては位置ｒ_ｍｉｎ）での被処理膜５０１の厚みに基づいて、基板ＷＦの表面上への処理液の供給が停止される。ステップＳＴ２７は、少なくとも１つの測定位置で被処理膜５０１の厚みが１０μｍ以下に低減されるように行われることが好ましく、例えば４μｍ程度に低減される。なお、処理液の供給の停止のタイミングは、図１１を参照して実施の形態１において説明した方法と同様の方法によって決定されてよい。

【0072】

以降、実施の形態１と同様にステップＳＴ３１、ステップ３２およびステップＳ４１が行われることによって、本実施の形態の基板処理が行われる。なお、上記において特に記載した特徴以外は、上述した実施の形態１とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。

【0073】

なお、実施の形態１および２のいずれも、図７に示されたシーケンスに沿って実施可能であるが、本発明の基板処理方法はこのシーケンスに限定されるものではない。例えば、図１５に示すように、厚みプロファイルの測定がリンス処理中に行われてもよく、それにより処理時間を短縮することができる。

【0074】

以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

【0075】

また、以上に記載された実施の形態で記載されたそれぞれの構成要素は、ソフトウェアまたはファームウェアとしても、それと対応するハードウェアとしても想定され、その双方の概念において、それぞれの構成要素は「部」または「処理回路」(ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ)などと称される。

【符号の説明】

【0076】

１ ：基板処理装置
７ ：制御部
３４Ａ ：液処理ユニット
５２ ：処理液ノズル
７６ ：入力部
７７ ：表示部
８１ ：センサ
５０１ ：被処理膜
５０２ ：デバイス構造層
５１１ ：処理液回収ガード
５１３ ：排液口
ＲＳ ：チップ領域
ＷＦ ：基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】