JP2023032491A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板外縁部に形成される膜の幅、及び基板外縁部の露出幅のばらつきを抑制すること。
【解決手段】実施形態の基板処理装置は、基板を保持する基板保持部と、基板保持部を支持し、基板保持部に保持された基板を周方向に回転させる回転支持部と、回転支持部に対して基板保持部を基板の面方向に駆動させる駆動部と、基板保持部に保持された基板の外縁部を検出する検出部と、基板保持部に保持された外縁部に薬液を吐出する薬液吐出部と、検出部が検出した外縁部の位置に基づいて、基板保持部に保持された基板の面内における中心位置が、回転支持部の回転軸と一致するように、駆動部により基板保持部を駆動させる制御部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造工程において、基板の外縁部に薬液を吐出する処理を行う場合がある。薬液の吐出処理では、基板を基板保持部上に保持し、基板保持部ごと基板を回転させながら、基板の周方向に薬液を吐出していく。これにより、基板の外縁部に環状の膜を形成したり、または、基板上の膜の一部を除去して基板の外縁部を露出させたりする。

しかし、薬液の吐出処理に際して、基板面内の中心位置と基板の回転軸とが一致しない状態で基板が基板保持部に載置されてしまう場合がある。この場合、基板外縁部に形成される膜の幅、または基板外縁部の露出幅が、基板の周方向においてばらついてしまう。

特開２００１－１１０７１２号公報 国際公開第２０２０／０８４９３８号 特開２０１４－０２７２９８号公報 特開２０１１－２５８９２５号公報 特開２００１－０７１１６３号公報

１つの実施形態は、基板外縁部に形成される膜の幅、及び基板外縁部の露出幅のばらつきを抑制することができる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態の基板処理装置は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を支持し、前記基板保持部に保持された前記基板を周方向に回転させる回転支持部と、前記回転支持部に対して前記基板保持部を前記基板の面方向に駆動させる駆動部と、前記基板保持部に保持された前記基板の外縁部を検出する検出部と、前記基板保持部に保持された前記外縁部に薬液を吐出する薬液吐出部と、前記検出部が検出した前記外縁部の位置に基づいて、前記基板保持部に保持された前記基板の面内における中心位置が、前記回転支持部の回転軸と一致するように、前記駆動部により前記基板保持部を駆動させる制御部と、を備える。

実施形態にかかる基板処理装置の構成の一例を示す図。 実施形態にかかる基板処理装置が備える検出部によるウェハ外縁部の検出手法の一例を示す図。 実施形態にかかる基板処理装置が備えるロック機構の構成の一例を示す図。 実施形態にかかる基板処理装置におけるウェハの位置補正処理の手順の一例を示す図。 実施形態にかかる基板処理装置によって処理されたウェハの模式図。 比較例にかかる基板処理装置によって処理されたウェハの模式図。 実施形態の変形例１にかかる基板処理装置の構成の一例を示す図。 実施形態の変形例１にかかる基板処理装置が備える検出部によるウェハ外縁部の検出手法の一例を示す図。

以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

（基板処理装置の構成例）
図１は、実施形態にかかる基板処理装置１の構成の一例を示す図である。実施形態の基板処理装置１は、基板としてのウェハＷの外縁部に薬液を吐出する薬液吐出装置として構成されている。

図１に示すように、基板処理装置１は、回転支持部１１、基板保持部１２、駆動部１３、カップ１５、薬液ノズル２１、供給管２２、バルブ２３、薬液タンク２４、検出部３０、及び制御部５０を備える。

回転支持部１１は、図示しない回転モータを備え、回転支持部１１の上端部に接続される基板保持部１２を回転可能に支持する。これにより、回転支持部１１は、基板保持部１２に保持されたウェハＷを、基板保持部１２ごとウェハＷの周方向に回転させる。

基板保持部１２は、例えば円形の平板な載置面を有し、その載置面にウェハＷを保持することが可能に構成されている。

駆動部１３は、基板保持部１２の下端部であって、回転支持部１１との接続部分に設けられている。駆動部１３は、例えば図示しないステッピングモータ等を備えており、基板保持部１２をウェハＷの面方向に駆動させる。

また、回転支持部１１、基板保持部１２、及び駆動部１３には図示しないロック機構が設けられている。ロック機構は、ウェハＷの位置を基板保持部１２に対してウェハＷの面方向に固定し、基板保持部１２の位置を回転支持部１１に対してウェハＷの面方向に固定する。ロック機構の詳細の構成については後述する。

薬液吐出部としての薬液ノズル２１は、基板保持部１２に支持されたウェハＷの外縁部の上方に配置され、ウェハＷの外縁部に薬液ＣＳを吐出する。薬液ノズル２１は、基板処理装置１に薬液を供給する供給管２２の下流側の一端に接続されている。

供給管２２にはバルブ２３が設けられ、供給管２２の上流側の一端は薬液タンク２４に接続されている。

薬液タンク２４には薬液が貯留される。薬液タンク２４に貯留される薬液は、例えばウェハＷ上の樹脂膜等の膜を除去する除去液、または、ウェハＷに形成する樹脂膜等の膜の原材料となる原料液等である。

このように、薬液タンク２４には種々の薬液をウェハＷに対する処理内容に応じて貯留することができる。つまり、薬液タンク２４に貯留される薬液に応じて、ウェハＷに対する処理の内容を適宜、異ならせることができる。

例えば、薬液タンク２４に上記の除去液が貯留されている場合、ウェハＷに形成された膜の一部を除去してウェハＷの外縁部を露出させる処理を行うことができる。また例えば、薬液タンク２４に上記の原料液が貯留されている場合、ウェハＷの外縁部に環状の膜を形成する処理を行うことができる。

薬液は、図示しないポンプ等によって、薬液タンク２４、バルブ２３、及び供給管２２を介して薬液ノズル２１へと圧送される。薬液ノズル２１からウェハＷの外縁部に薬液を吐出する際には、回転支持部１１によってウェハＷを回転させておく。これにより、ウェハＷの外縁部に吐出された余剰の薬液が、遠心力でウェハＷ上から振り切られる。

カップ１５は、回転支持部１１及び基板保持部１２を取り囲むように配置される。カップ１５の上端部は、基板保持部１２に保持されたウェハＷの外縁部の上方に迫り出している。

これにより、遠心力でウェハＷから振り切られた薬液がカップ１５によって受け止められるので、周囲に薬液が飛散するのを抑制することができる。また、カップ１５に受け止められた薬液を回収して再利用することができる。

検出部３０は、薬液ノズル２１からウェハＷの周方向に離れた位置で、ウェハＷの外縁部近傍に設けられており、ウェハＷの外縁部を検出する。図１の例では、検出部３０は、ウェハＷの周方向に薬液ノズル２１から１８０°離れた位置に配置されている。ウェハＷの面に沿うとともに、薬液ノズル２１から検出部３０へと向かう方向を例えばＸ方向とする。

なお、ウェハＷの処理が開始される前の初期状態において、薬液ノズル２１と検出部３０とを繋ぐ線上には、例えばウェハＷの面方向における基板保持部１２の中心位置、及び回転支持部１１の回転軸が位置している。

検出部３０は、投光部３１と受光部３２とを備えるレーザセンサ等である。投光部３１は、ウェハＷの外縁部の上方に設けられ、ウェハＷの外縁部に向けてレーザ光ＬＲを投光する。受光部３２は、ウェハＷの外縁部の下方であって、投光部３１と対向する位置に設けられ、投光部３１からのレーザ光ＬＲを受光する。

制御部５０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるコンピュータとして構成され、基板処理装置１の各部を制御する。

すなわち、制御部５０は、図示しない回転モータを制御して回転支持部１１を回転させる。また、制御部５０は、駆動部１３を制御して基板保持部１２を駆動させる。また、制御部５０は、図示しないロック機構を制御してウェハＷ及び基板保持部１２の位置を固定する。また、制御部５０は、バルブ２３の開閉を制御してウェハＷへの薬液の供給を制御する。また、制御部５０は、検出部３０を制御してウェハＷの外縁部を検出させる。

また、制御部５０は、図示しない記憶装置を備えていてもよい。記憶装置には、例えば基板処理装置１の制御パラメータ、及び検出部３０により検出されたウェハＷ外縁部の位置情報等が格納されていてよい。

図２は、実施形態にかかる基板処理装置１が備える検出部３０によるウェハＷ外縁部の検出手法の一例を示す図である。

基板処理装置１にウェハＷが搬入される際、ウェハＷの面内における中心位置と、回転支持部１１の回転軸とが一致しない状態で、ウェハＷが基板保持部１２に載置される場合がある。基板処理装置１の制御部５０は、ウェハＷが基板保持部１２に載置されると、ウェハＷに対して薬液を吐出する処理の前に、検出部３０によってウェハＷの外縁部の位置を検出させる。

図２（ａ）に示すように、ウェハＷ外縁部の検出にあたっては、基板保持部１２に載置されたウェハＷの上方からウェハＷの外縁部に向けて、検出部３０の投光部３１からレーザ光ＬＲを投光する。レーザ光ＬＲは投光部３１に対向するようにウェハＷ下方に設けられた受光部３２によって受光される。

このとき、基板保持部１２におけるウェハＷの載置位置に応じて、投光部３１からのレーザ光ＬＲの一部がウェハＷの外縁部によって遮られ、受光部３２には、遮光されることなくウェハＷ外縁部の外側を通過したレーザ光ＬＲが到達する。

図２（ｂ）に示すように、このとき、受光部３２の受光領域ＲＣには、レーザ光ＬＲが受光された照射領域ＩＲと、レーザ光ＬＲが受光されなかった遮光領域ＳＨとが含まれる。制御部５０は、受光領域ＲＣのＸ方向の幅Ｄｒｃに対する照射領域ＩＲのＸ方向の幅Ｄｉｒ、つまり、受光部３２が受光したレーザ光ＬＲのＸ方向の幅に基づいて、ウェハＷ外縁部の位置を特定する。

より具体的には、制御部５０は、受光部３２が受光したレーザ光ＬＲのＸ方向の幅から、検出部３０に対するウェハＷ外縁部のＸ方向における位置を算出することができる。

また、ウェハＷ下方の回転支持部１１と検出部３０との位置関係は基板処理装置１内で固定されており、回転支持部１１に対する検出部３０のＸ方向における位置は既知である。また、ウェハＷの径は既知であり、ウェハＷの外縁部から中心位置までの距離はウェハＷの半径にあたる。

したがって、制御部５０は、検出部３０に対するウェハＷ外縁部のＸ方向における位置から、回転支持部１１の回転軸に対するウェハＷの面内における中心位置を算出することができる。このとき、ウェハＷ外縁部の検出をウェハＷの周方向の複数個所であって、例えば３箇所以上で行うことで、回転支持部１１の回転軸に対するウェハＷの面内における中心位置をより精密に算出することができる。

なお、上述のように、薬液吐出処理が開始される前の初期状態において、例えばウェハＷの面方向における基板保持部１２の中心位置は、薬液ノズル２１と検出部３０とを繋ぐ線上に存在する。このため、受光部３２が受光したレーザ光ＬＲのＸ方向の幅は、レーザ光ＬＲにおいて、基板保持部１２の中心位置に向かう方向の幅にあたる。

図３は、実施形態にかかる基板処理装置１が備えるロック機構１４の構成の一例を示す図である。図３（ａ）は、基板保持部１２に載置されたウェハＷのＸ方向に沿う断面図である。図３（ｂ）は、基板保持部１２に載置されたウェハＷの透視上面図である。

なお、図３に示す第１の方向としてのＸ方向および第２の方向としてのＹ方向は、ともにウェハＷの面に沿う方向であり、互いに直交している。上述のように、例えば薬液ノズル２１と検出部３０とを繋ぐ方向をＸ方向とすることができる。

図３に示すように、基板保持部１２は、ウェハＷと同様、例えば円形の形状を有している。基板保持部１２の載置面の径は極力大きく設計されていることが好ましい。これにより、基板保持部１２に保持されたウェハＷの撓みを抑制することができる。

ただし、基板保持部１２の載置面の径はウェハＷ径未満であることとする。つまり、基板保持部１２の載置面の面積は、薬液が吐出される面であるウェハＷ上面の面積よりも小さい。これにより、載置面への薬液の付着を抑制し、また、ウェハＷ外縁部から余剰の薬液を円滑に振り切ることができる。

駆動部１３は、回転支持部１１に固定されて、基板保持部１２と回転支持部１１との接続部分に井桁状に設けられており、図示しないステッピングモータ等により、基板保持部１２を少なくともＸ方向およびＹ方向に駆動させる。

つまり、駆動部１３はＸ方向およびＹ方向にそれぞれ延伸する１対の部材を含む。これらの部材は井桁状に組み合わされており、これらの部材に沿って基板保持部１２をＸ方向およびＹ方向に駆動させる。

ただし、駆動部１３が、Ｘ方向およびＹ方向に加え、ウェハＷの周方向に基板保持部１２の位置を移動可能であってもよい。

駆動部１３による駆動量は、Ｘ方向およびＹ方向に例えばそれぞれ１ｍｍ以内であってよい。駆動部１３による駆動は、例えばステッピングモータ等により行われるため、基板保持部１２を１ｍｍ以下の単位で高精度に駆動させることができる。

このような構成により、回転支持部１１に対する基板保持部１２の位置を移動させることができる。また、基板保持部１２の移動に伴って、基板保持部１２に保持されたウェハＷの面内の中心位置を、回転支持部１１の回転軸に対して移動させることができる。

ロック機構１４は、２系統のバキュームチャック１４ｗ，１４ｄを備える。バキュームチャック１４ｗは、ウェハＷの位置を基板保持部１２に対して面方向に固定する。バキュームチャック１４ｄは、基板保持部１２の位置を回転支持部１１に対してウェハＷの面方向に固定する。

より詳細には、第１のロック機構としてのバキュームチャック１４ｗは、例えば回転支持部１１の回転軸上を回転支持部１１から基板保持部１２を貫通し、ウェハＷの裏面に延びる。バキュームチャック１４ｗは、図示しないポンプによってウェハＷ裏面を吸引することにより、ウェハＷを基板保持部１２に吸着させる第１の吸着機構として構成されている。

回転支持部１１から基板保持部１２に亘って延びるバキュームチャック１４ｗは、回転支持部１１と基板保持部１２との接続部分において可撓性を有する。つまり、バキュームチャック１４ｗの回転支持部１１から基板保持部１２に亘って延びる部分は、例えば柔軟性を有する樹脂製のチューブとして構成されている。

また、第２のロック機構としてのバキュームチャック１４ｄは、回転支持部１１から駆動部１３を貫通し、基板保持部１２の裏面に延びる。回転支持部１１内においては、バキュームチャック１４ｄは例えば回転軸上を延びる。また、図３の例では、バキュームチャック１４ｄの上端部は、井桁状の駆動部１３のＸ方向に延びる部材とＹ方向に延びる部材との交差位置に到達している。

バキュームチャック１４ｄは、図示しないポンプによって基板保持部１２の裏面を吸引することにより、基板保持部１２を駆動部１３に吸着させる第２の吸着機構として構成されている。

上述のように、駆動部１３の位置は回転支持部１１に対して固定されている。このため、バキュームチャック１４ｄによって基板保持部１２を駆動部１３に吸着させることで、基板保持部１２の位置が回転支持部１１に対して固定される。

制御部５０は、基板処理装置１におけるウェハＷの処理の際、バキュームチャック１４ｗによる基板保持部１２へのウェハＷのロック及びロック解除、及びバキュームチャック１４ｄによる駆動部１３及び回転支持部１１への基板保持部１２のロック及びロック解除を、所定のタイミングで適宜実行する。

（半導体装置の製造方法）
次に、図４及び図５を用いて、実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。実施形態の半導体装置の製造方法は、基板処理装置１におけるウェハＷ外縁部への薬液の吐出処理を含む。基板処理装置１では、薬液の吐出処理に先駆けて、ウェハＷの面内の中心位置を回転支持部１１の回転軸に合わせる位置補正処理が行われる。

図４は、実施形態にかかる基板処理装置１におけるウェハＷの位置補正処理の手順の一例を示す図である。図４（Ａａ）～（Ａｄ）は、基板保持部１２に載置されたウェハＷのＸ方向に沿う断面図である。図４（Ｂａ）～（Ｂｄ）は、図４（Ａａ）～（Ａｄ）にそれぞれ対応しており、基板保持部１２に載置されたウェハＷの透視上面図である。

図４（Ａａ）（Ｂａ）に示すように、基板処理装置１内にウェハＷが搬入され、基板保持部１２に載置される。図４（Ａａ）（Ｂａ）の例では、このとき、回転支持部１１の回転軸Ｃｒに対して、Ｘ方向およびＹ方向に面内の中心位置ＣｗがずれてウェハＷが載置されたものとする。

より具体的には、ウェハＷの面内の中心位置Ｃｗは、Ｘ方向において紙面左寄り、つまり、検出部３０と薬液ノズル２１との間の位置で検出部３０寄りにずれている。また、ウェハＷの面内の中心位置Ｃｗは、Ｙ方向において紙面上寄りにずれている。ただし、搬入時のウェハＷの実際のずれ量は例えば１ｍｍ以下の微小なものである。

なお、ウェハＷの搬入時、駆動部１３は初期位置にあり、ウェハＷの面方向における基板保持部１２の中心位置と、回転支持部１１の回転軸Ｃｒとは一致している。

図４（Ａｂ）（Ｂｂ）に示すように、制御部５０は、ウェハＷ、基板保持部１２、駆動部１３、及び回転支持部１１の相対位置をロックした状態で、検出部３０にウェハＷの外縁部を検出させる。

すなわち、制御部５０は、バキュームチャック１４ｗによってウェハＷ裏面を基板保持部１２に吸着させ、ウェハＷの面方向の位置を基板保持部１２に対して固定する。また、制御部５０は、バキュームチャック１４ｄによって基板保持部１２の裏面を駆動部１３に吸着させ、基板保持部１２の位置を駆動部１３及び回転支持部１１に対して、ウェハＷの面方向に固定する。

また、制御部５０は、ウェハＷ、基板保持部１２、駆動部１３、及び回転支持部１１の相対位置を固定した状態で、基板保持部１２に保持されたウェハＷを例えば回転支持部１１によって低速回転させながら、ウェハＷの周方向の複数個所において、ウェハＷの外縁部の位置を検出部３０によって検出させる。

また、制御部５０は、ウェハＷ外縁部の検出部３０による検出位置に基づいて、回転支持部１１の回転軸Ｃｒに対するウェハＷの面内の中心位置Ｃｗを、少なくともＸ方向およびＹ方向について算出する。

図４（Ａｂ）（Ｂｂ）の例では、制御部５０により、ウェハＷの面内のＸ方向の中心位置Ｃｗが、回転支持部１１の回転軸Ｃｒに対して紙面左寄りにずれた値として算出される。また、制御部５０により、ウェハＷの面内のＹ方向の中心位置Ｃｗが、回転支持部１１の回転軸Ｃｒに対して紙面上寄りにずれた値として算出される。

図４（Ａｃ）（Ｂｃ）に示すように、制御部５０は、基板保持部１２のロックを解除したうえで、駆動部１３によって基板保持部１２を駆動させ、回転支持部１１の回転軸Ｃｒに対するウェハＷの面内の中心位置Ｃｗを一致させる。

すなわち、制御部５０は、バキュームチャック１４ｄによる基板保持部１２裏面の駆動部１３への吸着を停止し、駆動部１３及び回転支持部１１に対する基板保持部１２の位置固定を解除する。また、制御部５０は、バキュームチャック１４ｗによって基板保持部１２にウェハＷ裏面を吸着させ続け、ウェハＷが基板保持部１２に対して固定された状態を維持する。

これにより、駆動部１３及び回転支持部１１に対して、基板保持部１２をウェハＷの面方向に自在に動かせるようになる。一方で、基板保持部１２に保持されたウェハＷの基板保持部１２に対する相対位置を固定されたまま維持することができる。

また、制御部５０は、回転支持部１１の回転軸Ｃｒに対するウェハＷの面内の中心位置Ｃｗの算出結果に基づいて、ウェハＷの面内の中心位置Ｃｗが、回転支持部１１の回転軸Ｃｒと一致するように、駆動部１３によって基板保持部１２をウェハＷの面方向に駆動させる。

このように、駆動部１３は、基板保持部１２に保持されたウェハＷを、基板保持部１２とウェハＷとの相対位置を変化させないまま、基板保持部１２ごと移動させる。これにより、ウェハＷの面内の中心位置Ｃｗと回転支持部１１の回転軸Ｃｒとが略一致した状態となる。

なお、このとき、ウェハＷの面方向における基板保持部１２の中心位置は、回転支持部１１の回転軸Ｃｒ上からＸ方向およびＹ方向にずれた位置に移動する。一方、バキュームチャック１４ｗは、回転支持部１１と基板保持部１２との接続位置で可撓性を有している。

このため、バキュームチャック１４ｗは、回転軸Ｃｒ上で回転支持部１１を貫通した後、中心位置が回転軸Ｃｒから外れた基板保持部１２に追従して撓み、基板保持部１２を貫通してウェハＷ裏面に到達する。

図４（Ａｄ）（Ｂｄ）に示すように、制御部５０は、改めてバキュームチャック１４ｄによる基板保持部１２裏面の駆動部１３への吸着を開始する。これにより、ウェハＷの面内の中心位置Ｃｗと回転支持部１１の回転軸Ｃｒとが略一致した状態で、基板保持部１２の位置が回転支持部１１に対して固定される。

この後、ウェハＷの面内の中心位置Ｃｗと回転支持部１１の回転軸Ｃｒとを略一致させた状態を維持しつつ、基板処理装置１によって、ウェハＷに対して薬液を吐出する処理が行われる。また、薬液吐出後、ウェハＷの回転を所定時間継続して、ウェハＷに吐出された薬液を乾燥させるスピン乾燥処理が行われる。

図５は、実施形態にかかる基板処理装置１によって処理されたウェハＷの模式図である。

図５（Ａａ）は環状の膜ＬＹを形成する処理が行われたウェハＷの上面図であり、図５（Ａｂ）は図５（Ａａ）のウェハＷのＸ方向の断面図である。図５（Ｂａ）は外縁部を露出させる処理が行われたウェハＷの上面図であり、図５（Ｂｂ）は図５（Ｂａ）のウェハＷのＸ方向の断面図である。

なお、図５（Ａａ）（Ａｂ）に、薬液の吐出処理時におけるウェハＷと基板保持部１２及び回転支持部１１との位置関係、並びにウェハＷの面内の中心位置Ｃｗと回転支持部１１の回転軸Ｃｒとを示す。図５の例では、ウェハＷは、回転支持部１１の回転軸ＣｒとウェハＷの面内の中心位置Ｃｗを一致させた状態で処理されたものとする。

図５（Ａａ）（Ａｂ）に示すように、例えば薬液ノズル２１から原料液を吐出した場合、ウェハＷの外縁部には、環状の膜ＬＹが所定の幅で形成される。ウェハＷの面内の中心位置Ｃｗと回転支持部１１の回転軸Ｃｒとが略一致した状態で、薬液ノズル２１からウェハＷ外縁部に原料液が吐出されるため、略均一な幅を有する膜ＬＹが形成されている。

このような環状の膜ＬＹは、例えばウェハＷ外縁部の保護膜等として用いられる。つまり、例えばこの後、ウェハＷに対してエッチング加工等を行う際に、ウェハＷの外縁部までもがエッチングされてしまうことを抑制する。

図５（Ｂａ）（Ｂｂ）に示すように、例えば薬液ノズル２１から除去液を吐出した場合、例えばウェハＷ全面に形成されていた膜ＬＹがウェハＷ外縁部から除去されて、所定の幅でウェハＷの上面が露出した露出部ＥＸが形成される。ウェハＷの面内の中心位置Ｃｗと回転支持部１１の回転軸Ｃｒとが略一致した状態で、薬液ノズル２１からウェハＷ外縁部に除去液が吐出されるため、露出部ＥＸが略均一な幅を有することとなっている。

このような処理は、ウェハＷ外縁部におけるパーティクル等を抑制するために行われる。つまり、ウェハＷ外縁部から膜ＬＹを除去しておくことで、例えばウェハＷのハンドリング時に、外縁部の膜ＬＹが剥離してパーティクル源となってしまうことを抑制する。

なお、図５に示す膜ＬＹとしては、種々の膜種の膜を適用することができる。膜ＬＹは、例えばレジスト膜、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）膜、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）カーボン膜等の樹脂膜、またはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜等の無機膜等であってよい。

これ以降、ウェハＷに対して、種々の工程を実施することにより、実施形態の半導体装置が製造される。

（比較例）
半導体装置の製造工程で、ウェハの外縁部に薬液を吐出して、環状の膜を形成したり、ウェハの外縁部を露出させたりする処理が行われることがある。薬液の吐出処理は、ウェハを回転させた状態で行われる。しかし、搬送ずれ等によって、ウェハの面内における中心位置がウェハを回転させる際の回転軸と一致しない状態で、基板処理装置内にウェハが搬入されてしまう場合がある。

図６に、ウェハＷｚの中心位置Ｃｗと回転軸Ｃｒとがずれた状態で処理されたウェハＷｚの例を示す。図６は、比較例にかかる基板処理装置によって処理されたウェハＷｚの模式図である。

比較例の基板処理装置は、基板保持部１２ｚ及び回転支持部１１ｚ等にウェハＷｚの位置補正を行う機構が備わっていない。このため、比較例の基板処理装置では、ウェハＷｚの中心位置Ｃｗと回転軸Ｃｒとがずれた状態で薬液の吐出処理が行われる。

つまり、比較例の基板処理装置では、ウェハＷｚを回転させる際、回転軸Ｃｒに対してウェハＷｚが偏芯した状態となっている。これにより、ウェハＷｚの回転に伴って、薬液ノズルの下方を通過するウェハＷｚ外縁部の位置が変動し、ウェハＷｚ外縁部における薬液の吐出幅が変動してしまう。

図６（Ａａ）（Ａｂ）に示すように、例えば薬液ノズルから原料液を吐出した場合、ウェハＷｚの外縁部には、環状の膜ＬＹｚが形成される。しかしながら、ウェハＷｚの中心位置Ｃｗと回転軸Ｃｒとがずれていたため原料液の吐出幅が変動し、形成された膜ＬＹｚの幅もばらついてしまっている。

図６（Ｂａ）（Ｂｂ）に示すように、例えば薬液ノズルから除去液を吐出した場合、ウェハＷｚ全面に形成されていた膜ＬＹｚがウェハＷｚ外縁部から除去されて、ウェハＷｚの上面が露出した露出部ＥＸｚが形成される。しかしながら、ウェハＷｚの中心位置Ｃｗと回転軸Ｃｒとがずれていたため除去液の吐出幅が変動し、露出部ＥＸｚの幅もばらついてしまっている。

ウェハＷｚの中心位置Ｃｗと回転軸Ｃｒとのずれが生じた場合、上記のような処理不良を抑制するため、例えばウェハＷｚの再搬送を行って、ウェハＷｚを基板保持部１２ｚに載置し直す等の対策を取ることも考えられる。しかしながら、この場合、再搬送等によってウェハＷｚの処理時間が長期化し、基板処理装置のスループットが低下してしまう恐れがある。

実施形態の基板処理装置１によれば、検出部３０が検出したウェハＷの外縁部の位置に基づいて、基板保持部１２に保持されたウェハＷの面内における中心位置が、回転支持部１１の回転軸と一致するように、駆動部１３により基板保持部１２を駆動させる。

これにより、ウェハＷの外縁部に形成される膜ＬＹの幅、及びウェハＷの外縁部の露出幅のばらつきを抑制することができる。また、駆動部１３の駆動対象は基板保持部１２であり、ウェハＷの処理前にウェハＷの位置補正を行うので、大掛かりな機構を必要とせず、基板処理装置１が大型化してしまうのを抑制することができる。また、ウェハＷの再搬送等の必要もないため、例えば基板処理装置１のスループットを向上させることができる。

実施形態の基板処理装置１によれば、ウェハの位置を基板保持部１２に対して面方向に固定するバキュームチャック１４ｗと、基板保持部１２の位置を回転支持部１１に対してウェハＷの面方向に固定するバキュームチャック１４ｄとの２系統のロック機構１４を備える。

これにより、ウェハＷ外縁部の検出処理、ウェハＷの位置補正処理、及び薬液の吐出処理の各処理において、ウェハＷ、基板保持部１２、及び回転支持部１１の相対位置を適宜固定し、または固定を解除することができる。

実施形態の基板処理装置１によれば、バキュームチャック１４ｗは回転支持部１１と基板保持部１２との接続部分に可撓性を有する。これにより、ウェハＷの位置補正処理によって、回転支持部１１に対する基板保持部１２の相対位置が変化しても、ウェハＷを基板保持部１２に吸着させることができる。

実施形態の基板処理装置１によれば、検出部３０によってウェハＷの外縁部の検出を行うときは、バキュームチャック１４ｗによってウェハＷの位置を基板保持部１２に対して固定させ、バキュームチャック１４ｄによって基板保持部１２の位置を回転支持部１１に対して固定させる。これにより、検出処理中にウェハＷの位置が変動してしまうことを抑制して、ウェハＷ外縁部の面内の中心位置を高精度に特定することができる。

実施形態の基板処理装置１によれば、駆動部１３によってウェハＷの面内の中心位置と回転支持部１１の回転軸とを合わせるときは、バキュームチャック１４ｗによってウェハＷの位置を基板保持部１２に対して固定させ、バキュームチャック１４ｄによるロックを解除して基板保持部１２の位置を回転支持部１１に対して固定させない。これにより、ウェハＷと基板保持部１２との相対位置を維持したまま、ウェハＷの位置補正を精密に行うことができる。

実施形態の基板処理装置１によれば、薬液ノズル２１からウェハＷの外縁部に薬液を吐出するときは、バキュームチャック１４ｗによってウェハＷの位置を基板保持部１２に対して固定させ、バキュームチャック１４ｄによって基板保持部１２の位置を回転支持部１１に対して固定させる。これにより、ウェハＷを補正位置に固定した状態で薬液の吐出処理を行うことができる。

実施形態の基板処理装置１によれば、検出部３０によってウェハＷの外縁部を周方向に複数個所に亘って検出し、検出部３０が検出したウェハＷの外縁部の複数個所の周方向における位置に基づいて、駆動部１３によってウェハＷの面内の中心位置と回転支持部１１の回転軸とを合わせる。これにより、より精密にウェハＷの面内の中心位置を算出することができ、高精度にウェハＷの位置補正を行うことができる。

（変形例）
次に、図７及び図８を用いて、実施形態の変形例１の基板処理装置１ａについて説明する。変形例１の基板処理装置１ａは撮像装置として構成される検出部３０ａを備える点が上述の実施形態１とは異なる。

図７は、実施形態の変形例１にかかる基板処理装置１ａの構成の一例を示す図である。なお、図７において、上述の実施形態と同様の構成には同様の符号を付して、その説明を省略する。

図７に示すように、基板処理装置１ａは、ウェハＷの外縁部上方に配置される検出部３０ａ、及び検出部３０ａの制御を行う制御部５０ａを備えている。

より具体的には、検出部３０ａは、ウェハＷの周方向に薬液ノズル２１から離れた位置で、ウェハＷの上方に設けられている。図７の例では、検出部３０は、ウェハＷの周方向に薬液ノズル２１から１８０°離れた位置、つまり、基板保持部１２、駆動部１３、及び回転支持部１１等を挟んで、薬液ノズル２１からＸ方向に離れた位置に配置されている。

撮像装置としての検出部３０ａは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等のイメージセンサである。検出部３０ａは、例えばウェハＷの上方からウェハＷの外縁部を撮像する。

制御部５０ａは、検出部３０ａを制御してウェハＷの外縁部を含む画像を撮像させる。制御部５０ａのそれ以外の構成は、上述の実施形態の制御部５０と同様である。

図８は、実施形態の変形例にかかる基板処理装置１ａが備える検出部３０ａによるウェハＷ外縁部の検出手法の一例を示す図である。

図８（ａ）に示すように、ウェハＷ外縁部の検出にあたって、制御部５０ａは、基板保持部１２に載置されたウェハＷの上方から、検出部３０ａによるウェハＷの外縁部の撮像画像を取得する。検出部３０ａの画角を主にウェハＷの外縁部に絞って撮像を行わせることで高解像度が得られる。

図８（ｂ）に示すように、検出部３０ａによって撮像された撮像画像３０ｉｍには、基板保持部１２におけるウェハＷの載置位置に応じて、撮像画像３０ｉｍ内の所定面積を占めるウェハＷが含まれている。制御部５０ａは、撮像画像３０ｉｍのＸ方向の幅Ｄｉｍに対するウェハＷのＸ方向の幅Ｄｗｆ、つまり、基板保持部１２の面方向の中心位置へと向かう方向のウェハＷの幅に基づいて、ウェハＷ外縁部の位置を特定する。

より具体的には、制御部５０は、ウェハＷのＸ方向の幅Ｄｗｆから、検出部３０に対するウェハＷ外縁部のＸ方向における位置を算出する。また、制御部５０ａは、検出部３０ａに対するウェハＷ外縁部のＸ方向における位置から、回転支持部１１の回転軸に対するウェハＷの面内における中心位置を算出する。

このとき、ウェハＷ外縁部の検出をウェハＷの周方向の複数個所であって、例えば３箇所以上で行うことで、回転支持部１１の回転軸に対するウェハＷの面内における中心位置をより精密に算出することができる。

変形例の基板処理装置１ａによれば、上述の実施形態の基板処理装置１と同様の効果を奏する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１ａ…基板処理装置、１１…回転支持部、１２…基板保持部、１３…駆動部、１４…ロック機構、１４ｄ，１４ｗ…バキュームチャック、２１…薬液ノズル、３０，３０ａ…検出部、３１…投光部、３２…受光部、ＬＹ…膜、５０，５０ａ…制御部、Ｗ…ウェハ。

Claims (5)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を支持し、前記基板保持部に保持された前記基板を周方向に回転させる回転支持部と、
   前記回転支持部に対して前記基板保持部を前記基板の面方向に駆動させる駆動部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の外縁部を検出する検出部と、
   前記基板保持部に保持された前記外縁部に薬液を吐出する薬液吐出部と、
   前記検出部が検出した前記外縁部の位置に基づいて、前記基板保持部に保持された前記基板の面内における中心位置が、前記回転支持部の回転軸と一致するように、前記駆動部により前記基板保持部を駆動させる制御部と、を備える、
   基板処理装置。
2. 前記基板の位置を前記基板保持部に対して前記面方向に固定し、前記基板保持部の位置を前記回転支持部に対して前記面方向に固定するロック機構を更に備える、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記ロック機構は、
   前記基板の位置を前記基板保持部に対して前記面方向に固定する第１のロック機構と、
   前記基板保持部の位置を前記回転支持部に対して前記面方向に固定する第２のロック機構と、を含む、
   請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記薬液吐出部は、
   前記基板に形成された膜を前記外縁部から除去する除去液、及び前記外縁部に形成される膜の原料となる原料液の少なくともいずれかを吐出する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
5. 基板を周方向に回転させる回転支持部に支持された基板保持部に前記基板を保持し、
   前記基板保持部に保持された前記基板の外縁部を検出し、
   前記外縁部の検出位置に基づいて、前記基板保持部に保持された前記基板の面内における中心位置が、前記回転支持部の回転軸と一致するように、前記回転支持部に対して前記基板保持部を前記基板の面方向に駆動し、
   前記基板保持部に保持された前記基板の前記外縁部に薬液を吐出する、
   半導体装置の製造方法。

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