JP2006120876A - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置において、周辺除去幅を安定的に均一にする。
【解決手段】 エッチング装置に含まれるウェハ処理装置１００は、ウェハ２００の周辺部を選択的にエッチングする。ウェハ処理装置１００は、ウェハ２００を載置する載置台である下部電極１１２と、周辺部をエッチングするプロセスガスを供給するプロセスガス導入管１２０と、ウェハの中心部にプロセスガスが供給されるのを阻止するエッチング阻止ガスを供給するエッチング阻止ガス導入管１１８と、下部電極１１２上で、ウェハの位置合わせを行う可動式の位置合わせ機構１０２と、を含む。エッチング阻止ガス導入管１１８およびプロセスガス導入管１２０は、上部電極１０６内に設けることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、エッチング装置およびエッチング方法に関し、とくに、ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置およびエッチング方法に関する。

半導体装置の製造工程において、ウェハ中心部に形成された素子へのパーティクルや金属汚染物質の拡散防止のために、ウェハ周辺部に付着した金属等の汚染物質を除去する必要がある。

特許文献１には、プラズマエッチング装置において、上下電極の放電面をウェハのエッチングすべき周縁面に合わせて制限するとともに、ウェハのエッチングしない面内部に向けて不活性ガスを吹き付けるようにする技術が開示されている。これにより、ウェハの周辺面のみを選択的にエッチングすることができると記載されている。

特許文献２には、ウェハを真空処理する真空処理室と、この真空処理室内に設けられウェハが載置されるステージと、このステージ内に収容された状態とステージ表面よりも上方に突出する状態とを取ることが可能で上方が外方に開くように傾斜した傾斜部を有する複数個のリフトオフピンと、ステージ表面からガスを上方に吹き出してウェハを浮遊させることができるガス吹き出し手段と、を含む真空処理装置が開示されている。

特許文献３には、プラズマを用いた異方性エッチングを行うエッチング装置が、下部電極上において、基体が配置される領域以外の電極を覆うカバーと、そのカバーを基体の側面の４面に押し付ける押し付け手段とを具備する技術が開示されている。これにより、基体とカバーの表面電位差が小さくなり、基体のエッチング速度均一性が向上するとされている。
特開平７−１４２４４９号公報 特開２００１−１３５７１２号公報 特開平１１−１８６２３４号公報

しかし、ウェハを処理装置内に搬入する際に、搬送系の精度の問題により、ウェハ中心の位置ずれが生じてしまうことがある。ウェハの周辺部をエッチングする際に、ウェハ中心の位置ずれが生じていると、周辺除去幅が不均一となり、ある側では周辺除去幅が広くなり、他方の側では周辺除去幅が狭くなるという問題が生じる。そのため、周辺除去幅のマージンを広く取ると、中心部の素子形成領域までエッチングされるおそれがある。一方、中心部の素子形成領域がエッチングされないように、周辺除去幅のマージンを低めに設定すると、周辺部の汚染物質等を除去しきれないという課題が生じる。

ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置において、周辺部の除去幅の安定性は、周辺部の保証領域拡大に大きな影響を与える。周辺部の保証領域拡大により、有効チップ数を増加させることができ、半導体チップの生産性を向上させることができる。そのため、周辺部エッチング時の除去幅の安定性を向上させる必要がある。

しかし、従来、ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置には、反応室内でウェハの位置ずれが生じた場合に、このずれを修正する機構がついていなかった。そのため、ウェハの位置ずれがそのまま周辺部の除去幅のずれとなり、周辺部の保証領域拡大の妨げとなっている。

本発明によれば、ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置であって、ウェハを載置する載置台と、前記周辺部をエッチングするエッチャントを供給するエッチャント供給口と、前記ウェハの中心部に前記エッチャントが供給されるのを阻止するエッチング阻止剤を供給するエッチング阻止剤供給口と、前記載置台上で、ウェハの位置合わせを行う可動式の位置合わせ機構と、を含むことを特徴とするエッチング装置が提供される。

ここで、エッチング装置は、ドライエッチング装置またはウェットエッチング装置とすることができる。エッチャントは、エッチングガス等のプロセスガスやエッチング液とすることができる。また、エッチング阻止剤は、エッチング阻止ガスまたはエッチング阻止液とすることができる。

本発明によれば、ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置の載置台上でウェハの位置合わせを行うことができるので、ウェハの位置ずれを修正することができ、ウェハの周辺部の除去幅を均一にすることができる。また、位置合わせ機構が可動式なので、位置合わせをした後に位置合わせ機構をウェハから遠ざからせることができ、ウェハの周辺部をまんべんなくエッチング処理することができる。

本発明のエッチング装置は、プラズマを発生させる上部電極と下部電極と、をさらに含むことができ、前記載置台は、ウェハが前記上部電極と前記下部電極との間に配置されるように構成されるとともに、当該載置台に載置されるウェハよりも面内方向の幅が小さく形成される。これにより、プラズマがウェハの裏面周辺部に回り込むようにすることができ、ウェハの裏面周辺部の汚染物質や膜等も除去することができる。

プラズマを部分的に発生させ、ウェハの周辺部のみをエッチングする際にプラズマ発生領域が変動すると、周辺除去領域の変動が生じてしまう。本発明によれば、ウェハの位置ずれを修正することができるので、プラズマ発生領域の変動に応じて、ウェハ位置を位置合わせすることにより、ウェハの周辺部の除去幅を均一にすることができる。

本発明によれば、ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置において、周辺除去幅を安定的に均一にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態において、エッチング装置は、ウェハの周辺部を選択的にエッチングする。以下では、エッチング装置がドライエッチング装置である場合を例として説明する。エッチング装置は、ウェハを載置する載置台である下部電極と、周辺部をエッチングするプロセスガス（エッチャント）を供給するプロセスガス導入管（エッチャント供給口）と、ウェハの中心部にプロセスガスが供給されるのを阻止するエッチング阻止ガス（エッチング阻止剤）を供給するエッチング阻止ガス導入管（エッチング阻止剤供給口）と、載置台上で、ウェハの位置合わせを行う可動式の位置合わせ機構と、を含む。エッチング阻止ガス導入管およびプロセスガス導入管は、上部電極内に設けることができる。

（第一の実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるエッチング装置の構成を模式的に示す図である。
本実施の形態において、エッチング装置３００はウェハの周辺部をプラズマエッチングする。エッチング装置３００は、ウェハ処理装置１００、第一のロードロック３０２、アライメントチャンバー３０４、周辺除去幅観測装置３０６、搬送チャンバー３０８、および第二のロードロック３１０を含む。ここで、これらは一体型に形成される。ウェハは、搬送チャンバー３０８を通って第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０、アライメントチャンバー３０４、ウェハ処理装置１００、周辺除去幅観測装置３０６、および再び第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０間を搬送される。

周辺除去幅観測装置３０６は、たとえば、光学顕微鏡等コントラストに基づきエッチングされた箇所とそれ以外の箇所を識別する構成とすることができる。また、周辺除去幅観測装置３０６は、たとえば、段差測定計や膜厚測定装置等膜厚の差によりエッチングされた箇所とそれ以外の箇所を識別する構成とすることもできる。

図２は、本実施の形態のエッチング装置３００においてウェハが処理される手順を示すフローチャートである。以下、図１も参照して説明する。
まず、第一のロードロック３０２および第二のロードロック３１０にウェハが設置される（Ｓ１０）。つづいて、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０から１枚のウェハがアライメントチャンバー３０４に搬送され、アライメントチャンバー３０４において位置合わせされる（Ｓ１２）。アライメントチャンバー３０４において、ウェハのノッチを基準に位置合わせが行われる。その後、アライメントチャンバー３０４で位置合わせされたウェハがウェハ処理装置１００に搬送され、ウェハ処理装置１００内で位置合わせされる（Ｓ１４）。次いで、ウェハ処理装置１００内で、ウェハの周辺部の除去処理が行われる（Ｓ１６）。

つづいて、ウェハ処理装置１００でウェハの周辺部の除去処理が行われたウェハが周辺除去幅観測装置３０６に搬送され、ウェハの周辺部の除去幅の測定が行われる（Ｓ１８）。その後、ウェハは周辺除去幅観測装置３０６からもとのロードロック３０２または３１０に搬送され、回収される（Ｓ２０）。第一のロードロック３０２および第二のロードロック３１０に設置されたウェハが処理されるまでこの処理を続け、ウェハすべての処理が終了すると（Ｓ２２のＹＥＳ）、処理を終了する。

本実施の形態において、ウェハ処理装置１００内でウェハの位置合わせが行われるので、ウェハ周辺部の除去幅を均等にすることができる。

図３は、ウェハ処理装置１００の構成を示す断面図である。
ここで、ウェハ処理装置１００は並行平板型である。ウェハ処理装置１００は、高周波電源１１４に接続された下部電極１１２と、接地された上部電極１０６と、下部電極１１２の周囲に設けられた接地電極１０４と、上部電極１０６と下部電極１１２との間に設けられた上部セラミック１１０と、下部電極１１２と接地電極１０４との間に設けられた下部セラミック１０８と、を有する。

ここで、下部電極１１２は、載置台として機能し、ウェハ２００は下部電極１１２上に載置される。上部セラミック１１０は、ウェハ２００が下部電極１１２に配置されたときに、ウェハ２００の中心部にプラズマが接しないように、ウェハ２００の中心部上部を覆うように配置される。下部電極１１２は、その直径がウェハ２００の直径よりも小さくなるように構成される。これにより、プラズマエッチング処理において、プラズマがウェハ２００の裏面周辺部に回り込むようにすることができ、ウェハ２００の裏面周辺部の汚染物質や膜等も除去することができる。

また、ウェハ処理装置１００は、下部電極１１２に配置されたウェハ２００の中心部に通じるエッチング阻止ガス導入管１１８と、ウェハ２００の周辺部に通じるプロセスガス導入管１２０をさらに含む。これにより、プロセスガスはウェハ２００の周辺部のみに供給される。エッチング阻止ガスは、たとえば、Ｎ_２（窒素）等の不活性ガスとすることができる。本実施の形態において、エッチング阻止ガスは、Ｎ_２である。このように、ウェハ２００の中心部にエッチング阻止ガスを供給することにより、プロセスガスがウェハ２００の周辺部のみに供給されるようにすることができる。これにより、ウェハ２００の周辺部汚染物質や膜等を選択的に除去することができる。プロセスガスは、エッチングガスとすることができる。エッチングガスは、エッチング対象物の種類によって異なるが、たとえばシリコン酸化膜をエッチングする場合は、フルオロカーボン系のガスを用いることができる。

また、本実施の形態において、ウェハ処理装置１００は、駆動部１０２ａ、アーム部１０２ｂ、およびガードブロック１０２ｃにより構成される可動式の位置合わせ機構１０２を複数有する。これにより、ウェハ２００がウェハ処理装置１００に搬入された際にウェハ２００の位置ずれがあっても、ウェハを定位置に位置合わせすることができる。ここで、定位置は、下部電極１１２の中心とウェハ２００の中心が一致する場所である。

図４は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の位置合わせ機構を模式的に示す上面図である。図４（ａ）は、アライメントチャンバー３０４（図１参照）から搬送されたウェハ２００が定位置からずれて配置された状態を示す。図４（ｂ）は、ウェハ２００を定位置に位置合わせした状態を示す。

ウェハ２００は、搬送チャンバー３０８に設けられたアーム（不図示）により、アライメントチャンバー３０４からウェハ処理装置１００に搬入される。その後、ウェハ２００は、アームからウェハ処理装置１００内の３つのピン（不図示）の上に移動され、下部電極１１２上に載置される。

位置合わせ機構１０２は、下部電極１１２に載置されたウェハ２００の位置合わせを行う。位置合わせ機構１０２において、駆動部１０２ａは、下部電極１１２の側方のウェハ処理装置１００の内壁１０３に設けられる。アーム部１０２ｂは、駆動部１０２ａにより横方向に伸縮され、ガードブロック１０２ｃを内壁１０３（図４（ａ）の状態）とウェハ定位置近傍の所定の位置（たとえば図４（ｂ）の状態）との間で移動させる。ガードブロック１０２ｃは、ウェハ２００に当接可能に構成される。駆動部１０２ａは、ウェハ２００がウェハ処理装置１００内に搬入される際にはガードブロック１０２ｃが内壁１０３に位置するようにアーム部１０２ｂを駆動する。駆動部１０２ａは、ウェハ２００が下部電極１１２上に載置されると、ガードブロック１０２ｃがウェハ定位置に位置するようにアーム部１０２ｂを駆動する。これにより、位置合わせ機構１０２がウェハ定位置に位置合わせされる。位置合わせ終了後、駆動部１０２ａは、ガードブロック１０２ｃが内壁１０３に位置するようにアーム部１０２ｂを駆動する。本実施の形態において、複数の位置合わせ機構１０２の駆動部１０２ａは、それぞれ独立にアーム部１０２ｂおよびガードブロック１０２ｃを駆動する。

たとえば、各位置合わせ機構１０２の駆動部１０２ａは、ガードブロック１０２ｃが所定の位置に移動するように、予め定められた量だけアーム部１０２ｂが伸縮するような構成とすることができる。

ガードブロック１０２ｃは、たとえばテフロン（デュポン株式会社、登録商標）やベスペル（デュポン株式会社、登録商標）等のプラスチック材料、またはセラミック等により構成することができる。ガードブロック１０２ｃは、これらの中でも、ベスペル等のプラスチック材料により構成されることが好ましい。これにより、ガードブロック１０２ｃがウェハ２００と当接した際の、ウェハ２００への衝撃を低減することができる。また、ガードブロック１０２ｃは、ウェハ２００と接する面が直線状または平面であることが好ましい。これにより、ウェハ２００の位置合わせを精度よく行うことができる。

本実施の形態において、位置合わせ機構１０２のガードブロック１０２ｃは、載置台である下部電極１１２に対して横方向に移動し、ウェハ２００の搬送時やウェハ２００のプラズマエッチング処理時には、ガードブロック１０２ｃがウェハ処理装置１００の内壁１０３に配置されているので、搬送やプラズマエッチング処理の障害となることなく、ウェハ２００の位置合わせを行うことができる。

図５は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の構成の他の例を模式的に示す図である。
ウェハ処理装置１００は、複数の位置合わせ機構１０２の各駆動部１０２ａを独立して制御する駆動制御部１３０と、各位置合わせ機構１０２の駆動部１０２ａがアーム部１０２ｂを伸縮させる駆動量の基準値を記憶する基準値記憶部１３１とを有する。駆動制御部１３０は、基準値記憶部１３１を参照して、各位置合わせ機構１０２の駆動部１０２ａがアーム部１０２ｂを伸縮させる駆動量を取得し、駆動部１０２ａを制御する。これにより、各位置合わせ機構１０２をそれぞれ所望の量だけ駆動させることができる。

本実施の形態におけるエッチング装置３００によれば、ウェハ処理装置１００内でウェハの位置ずれが生じても、位置合わせ機構１０２によりウェハの位置合わせを行うことができる。そのため、位置ずれを補正して、ウェハ２００の周辺部の除去幅の均一性を制御することができる。

（第二の実施の形態）
本実施の形態において、周辺除去幅観測装置３０６で観測されたウェハの周辺除去幅のずれ量に基づき、次にエッチング処理を行うウェハの位置合わせを行う点で、第一の実施の形態と異なる。

図６は、本実施の形態におけるエッチング装置の構成を模式的に示す図である。
本実施の形態において、エッチング装置３００は、第一の実施の形態で図１を参照して説明したエッチング装置３００の構成に加えて、さらに制御部３１２を有する。制御部３１２は、周辺除去幅観測装置３０６において、観測された周辺除去幅に基づき、ウェハ２００の中心のずれ量を算出する。また、制御部３１２は、算出したウェハ２００の中心のずれ量をウェハ処理装置１００に通知する。

本実施の形態において、ウェハ処理装置１００は、第一の実施の形態において図５を参照して説明したのと同様の構成を有する。駆動制御部１３０は、制御部３１２（図６参照）からの通知を受け、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、位置合わせ機構１０２の駆動量を制御する。

これにより、たとえばプラズマ発生領域の変動を考慮してウェハ２００の位置合わせを正確に行うことができる。この処理は、エッチング装置３００において、ウェハ２００の処理が行われる毎に行うこともできるが、たとえば所定枚数毎に行うこともできる。

図７は、本実施の形態における制御部３１２の処理手順を示すフローチャートである。
まず、制御部３１２は、周辺除去幅観測装置３０６からウェハ２００の中心の位置ずれ量を取得する（Ｓ１００）。つづいて、その位置ずれ量をウェハ処理装置１００にフィードバックするか否かを判断する（Ｓ１０２）。たとえば、制御部３１２は、周辺除去幅観測装置３０６で得られたウェハ２００の周辺除去幅と、制御部３１２内の記憶部（不図示）に記憶された基準値とを比較し、ウェハ２００の周辺部の除去が適切に行われたか判断する。判断の結果、ウェハ２００の周辺部の除去が適切に行われていなかった場合、フィードバックをすると判断することができる。

位置ずれ量をウェハ処理装置１００にフィードバックする場合（Ｓ１０２のＹＥＳ）、補正データを作成する（Ｓ１０４）。その後、その補正データをウェハ処理装置１００の駆動制御部１３０に通知する（Ｓ１０６）。つづいて、処理を終了するか否かを判断し（Ｓ１０８）、まだ第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０に未処理のウェハ２００が設置されている場合（Ｓ１０８のＮＯ）は、ステップＳ１００に戻り、同様の処理を繰り返す。ステップＳ１０２において、その時点でフィードバックを行わない場合（Ｓ１０２のＮＯ）、ステップＳ１００で取得した位置ずれ量を所定の記憶部に記憶する（Ｓ１１０）。この位置ずれ量は、ウェハ処理装置１００に通知されるようにしてもよく、その場合は、基準値記憶部１３１に位置ずれ量を記憶することもできる。この後、ステップＳ１０８に進み、同様の処理を繰り返す。ステップＳ１０４において、所定の記憶部に複数のウェハ２００に関する位置ずれ量が記憶されている場合、たとえば、制御部３１２は、これらの平均値を取る等して補正データを作成することができる。また、制御部３１２は、複数のウェハ２００に関する位置ずれ量の推移に基づき、補正データを作成することもできる。

ステップＳ１０８において、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０に設置されていたすべてのウェハ２００の処理が終了すると、それらのウェハ２００はもとのロードロック３０２または３１０に回収された状態となり、処理を終了する（Ｓ１０８のＹＥＳ）。

ステップＳ１０６で、ウェハ処理装置１００に補正データが通知された場合、ウェハ処理装置１００の駆動制御部１３０は、次のウェハ２００の処理を行う際に、補正データに基づき各位置合わせ機構１０２を駆動する。

以上のようにすれば、ウェハ２００を横方向および縦方向等、複数の方向に独立して移動させることができるので、たとえばプラズマ発生領域の変動を考慮してウェハ２００の位置合わせを正確に行うことができる。また、たとえば位置合わせ機構１０２そのものにずれが生じたり、装置特性や他の条件等により位置ずれが生じた場合でも、正しい位置へウェハ２００をおくことが可能となる。これにより、ウェハ２００の周辺部の除去幅の均一性を制御することができる。

（第三の実施の形態）
第一の実施の形態および第二の実施の形態においては、位置合わせ機構１０２が駆動部１０２ａ、アーム部１０２ｂ、およびガードブロック１０２ｃを有する構成を示したが、位置合わせ機構１０２は他の形態とすることもできる。

図８は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の構成を示す模式図である。
本実施の形態において、位置合わせ機構１０２は、第一のモニタ光発光部１５０、第一のモニタ光受光部１５２、第二のモニタ光発光部１５４、第二のモニタ光受光部１５６、位置検出部１５８、および移動機構１６０により構成される。

第一のモニタ光発光部１５０は、第一の方向にたとえばレーザ光等の光を発光する。第一のモニタ光受光部１５２は、第一のモニタ光発光部１５０から発光された光を受光する。第二のモニタ光発光部１５４は、第一の方向と異なる第二の方向にたとえばレーザ光等の光を発光する。第二のモニタ光受光部１５６は、第二のモニタ光発光部１５４から発光された光を受光する。本実施の形態において、第二の方向は、第一の方向に対して実質的に垂直である。位置検出部１５８は、第一のモニタ光受光部１５２および第二のモニタ光受光部１５６が受光した光の画像データに基づき、ウェハ２００の位置を検出する。位置検出部１５８は、検出されたウェハ２００の位置に基づき、移動機構１６０の位置を制御する。移動機構１６０は、ウェハ２００の位置を移動させる。移動機構１６０は、下部電極１１２中に設けられた３つのピンと、これらをたとえば油圧等で水平方向に動かす部材により構成することができる。

本実施の形態においても、第一の実施の形態で説明したのと同様の効果が得られる。また、本実施の形態においても、第二の実施の形態で説明したのと同様、周辺除去幅観測装置３０６で観測されたウェハの周辺除去幅のずれ量に基づき、次にエッチング処理を行うウェハの位置合わせを行うようにすることもできる。

（第四の実施の形態）
本実施の形態において、エッチング処理の前にウェハ処理装置１００においてウェハ２００の位置合わせが行われるとともに、エッチング阻止ガスの流量が制御される点で、第一の実施の形態と異なる。本実施の形態においても、エッチング装置３００は、第一の実施の形態において図１を参照して説明したのと同様の構成を有する。本実施の形態において、第一の実施の形態および第二の実施の形態で説明したのと同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図９は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の上部セラミック１１０の構成を示す断面図である。図１０は、図９に示したウェハ処理装置１００の構成を部分的に示す上面模式図である。図１１は、図９に示したウェハ処理装置１００にウェハ２００が載置された際のウェハ２００を上面から見た模式図である。

ウェハ処理装置１００は、第一の実施の形態において図３および図４を参照して説明したウェハ処理装置１００の構成に加えて、下部電極１１２上に載置されたウェハ２００の中心部に通じる複数の第一のエッチング阻止ガス導入管１１８ａ、第二のエッチング阻止ガス導入管１１８ｂ、第三のエッチング阻止ガス導入管１１８ｃ、および第四のエッチング阻止ガス導入管１１８ｄをさらに含む。

また、ウェハ処理装置１００は、複数のエッチング阻止ガス導入管１１８ａ〜１１８ｄに供給されるエッチング阻止ガスの供給量をそれぞれ制御する第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６をさらに含む。第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６は、たとえばマスフローコントローラーやバルブにより構成することができる。

図１０に示すように、ウェハ処理装置１００は、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６を制御するエッチング阻止ガス制御部１７０をさらに含む。エッチング阻止ガス制御部１７０は、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６のエッチングガスの供給量を独立に制御する。また、図９では図示していないが、上部セラミック１１０と下部電極１１２との間には、仕切板１８２が設けられる。本実施の形態において、仕切板１８２は、上部セラミック１１０を中心から四方に４分割するように配置される。また、仕切板１８２は、下部電極１１２上にウェハ２００が載置されたときに、ウェハ２００と接しないように構成されることが好ましい。複数のエッチング阻止ガス導入管１１８ａ〜１１８ｄから放出されるエッチング阻止ガスは、それぞれ仕切板１８２で仕切られた領域に導入される。これにより、領域毎にエッチング阻止ガスの導入量を制御することができ、周辺除去幅が均等になるように調整することができる。

また、図１１に示すように、本実施の形態においても、ウェハ処理装置１００は、駆動制御部１３０および基準値記憶部１３１を有する構成とすることができる。なお、ウェハ処理装置１００は、エッチング阻止ガス制御部１７０および駆動制御部１３０を制御するずれ量補正制御部１４８をさらに含むことができる。ずれ量補正制御部１４８は、制御部３１２（図７参照）からの通知を受け、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、駆動制御部１３０およびエッチング阻止ガス制御部１７０を制御する。駆動制御部１３０は、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、位置合わせ機構１０２の駆動量を制御する。また、エッチング阻止ガス制御部１７０は、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６のエッチング阻止ガスの供給量を制御する。

これにより、ウェハ２００の位置合わせを正確に行うことができる。この処理は、エッチング装置３００において、ウェハ２００の処理が行われる毎に行うこともできるが、たとえば所定枚数毎に行うこともできる。

図１２は、本実施の形態のエッチング装置３００においてウェハが処理される手順を示すフローチャートである。
まず、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０にウェハが設置される（Ｓ１０）。つづいて、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０から１枚のウェハがアライメントチャンバー３０４に搬送され、アライメントチャンバー３０４において位置合わせされる（Ｓ１２）。その後、アライメントチャンバー３０４で位置合わせされたウェハがウェハ処理装置１００に搬送され、ウェハ処理装置１００内で位置合わせされる（Ｓ１４）。次いで、ウェハ処理装置１００内で、ウェハの周辺部の除去処理が行われる（Ｓ１６）。本実施の形態においては、このときにガスの供給量が制御される。

つづいて、ウェハ処理装置１００でウェハ除去処理が行われたウェハが周辺除去幅観測装置３０６に搬送され、ウェハの周辺部の除去幅の測定が行われる（Ｓ１８）。その後、ウェハは周辺除去幅観測装置３０６からもとのロードロック３０２または３１０に搬送され、回収される（Ｓ２０）。第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０に設置されたウェハが処理されるまでこの処理を続け、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０に設置されたウェハすべての処理が終了すると（Ｓ２２のＹＥＳ）、処理を終了する。

本実施の形態においても、第一および第二の実施の形態で説明したのと同様の効果が得られる。また、ウェハ２００の位置ずれ補正およびエッチング阻止ガスの供給量補正を同時に行うことができるので、たとえばプラズマ発生領域の変動を考慮して、より細やかにウェハ２００の周辺部の除去幅の均一性を制御することができる。

（第五の実施の形態）
本実施の形態において、さらに、プロセスガスの流量が制御される点で、第四の実施の形態と異なる。本実施の形態においても、エッチング装置３００は、第一の実施の形態において図１を参照して説明したのと同様の構成を有する。本実施の形態において、第一〜第四の実施の形態で説明したのと同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１３は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の構成を示す断面図である。図１４は、図１３に示したウェハ処理装置１００の構成を示す上面模式図である。図１５は、図１３に示したウェハ処理装置１００にウェハ２００が載置された際のウェハ２００を上面から見た模式図である。

ウェハ処理装置１００は、第四の実施の形態において図９〜図１１を参照して説明したウェハ処理装置１００の構成に加えて、下部電極１１２上に載置されたウェハ２００の周辺部に通じる第一のプロセスガス導入管１２０ａ、第二のプロセスガス導入管１２０ｂ、第三のプロセスガス導入管１２０ｃ、および第四のプロセスガス導入管１２０ｄをさらに含む。図１３において、説明に必要な構成要素のみ示し、たとえば上部電極１０６、下部セラミック１０８、および接地電極１０４等は図示していないが、本実施の形態においても、ウェハ処理装置１００は、図９に示した構成と同様、これらの構成要素を含む。

また、図１４に示すように、ウェハ処理装置１００は、複数のプロセスガス導入管１２０ａ〜１２０ｄに供給されるプロセスガスの供給量をそれぞれ制御する第五の流量制御部１７４、第六の流量制御部１７６、第七の流量制御部１７８、および第八の流量制御部１８０をさらに含む。第五の流量制御部１７４、第六の流量制御部１７６、第七の流量制御部１７８、および第八の流量制御部１８０は、たとえばマスフローコントローラーやバルブにより構成することができる。

ここで、上部セラミック１１０と下部電極１１２との間には仕切板１８２が設けられており、エッチング阻止ガス導入管１１８ａ〜１１８ｄ、およびプロセスガス導入管１２０ａ〜１２０ｄから放出されたガスは、それぞれ仕切板１８２で仕切られた領域に導入される。これにより、領域毎にエッチング阻止ガスおよびプロセスガスの導入量を制御することができ、周辺除去幅が均等になるように調整することができる。

プロセスガス制御部１７２は、第五の流量制御部１７４、第六の流量制御部１７６、第七の流量制御部１７８、および第八の流量制御部１８０のプロセスガスの供給量を独立に制御する。ずれ量補正制御部１４８は、エッチング阻止ガス制御部１７０およびプロセスガス制御部１７２を制御する。

また、図１５に示すように、本実施の形態においても、ウェハ処理装置１００は、駆動制御部１３０を有する構成とすることができる。ずれ量補正制御部１４８は、制御部３１２（図７参照）からの通知を受け、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、エッチング阻止ガス制御部１７０、プロセスガス制御部１７２、および駆動制御部１３０を制御する。駆動制御部１３０は、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、位置合わせ機構１０２の駆動量を制御する。プロセスガス制御部１７２は、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、第五の流量制御部１７４、第六の流量制御部１７６、第七の流量制御部１７８、および第八の流量制御部１８０のプロセスガスの供給量を制御する。これにより、ウェハ２００の位置合わせを正確に行うことができる。この処理は、エッチング装置３００において、ウェハ２００の処理が行われる毎に行うこともできるが、たとえば所定枚数毎に行うこともできる。

図１６は、本実施の形態において、プロセスガスの供給量を制御した場合に、ウェハ２００の周辺除去幅が調整されることを示す模式図である。
図示したように、プロセスガス導入管１２０からのプロセスガスの供給量を制御することにより、プロセスガスがウェハ２００に供給される際の供給角度θが変化する。この供給角度を適宜設定することにより、ウェハ２００の周辺除去幅を調整することができる。

本実施の形態において、第四の実施の形態で説明したのと同様の効果が得られる。また、ウェハ２００の位置ずれ補正、エッチング阻止ガスの供給量補正、およびプロセスガスの供給量補正を同時に行うことができるので、たとえばプラズマ発生領域の変動を考慮して、より細やかにウェハ２００の周辺部の除去幅の均一性を制御することができる。また、プロセスガスの供給量補正を行うことにより、エッチングの速度を均等にすることもできる。

（例１）
第一の実施の形態において、図３および図４を用いて説明したウェハ処理装置１００を用いて、位置合わせを行った後に、ノッチを下にして周辺部分のエッチングを行った。ここで、Ｘ方向のエッジの除去幅をそれぞれａおよびａ’、Ｙ方向の除去幅をｂおよびｂ’とする（図１７参照）。

（例２）
第一の実施の形態において、図３および図４を用いて説明したウェハ処理装置１００を用いて、位置合わせを行うことなく、ノッチを下にして周辺部分のエッチングを行った。

図１８に結果を示す。エッチング前にウェハ処理装置１００内で位置合わせを行った例１では、周辺除去幅が、X方向の除去幅ａおよびａ’、Ｙ方向の除去幅ｂおよびｂ’が均等となった。一方、エッチング前にウェハ処理装置１００内で位置合わせを行わなかった例２では、X方向の除去幅ａが除去幅ａ’に比べて太く、Ｙ方向の除去幅ｂが除去幅ｂ’よりも太くなり、周辺除去幅が不均等となった。このように、例１においては、周辺除去幅を均等にすることができるため、素子形成領域を増加させることができる。

図１７において、破線で囲った中心部が素子形成領域である。また、網掛けで示した周辺部がエッチング領域である。図１７（ａ）は、例１の結果を模式的に示す図である。ここでは、ウェハ２００の周辺部の除去幅が均等となるように制御されている。ウェハ２００の周辺部のエッチング領域と素子形成領域とが重なることなく、素子形成領域が周辺部のエッチングによりダメージを受けることがない。そのため、有効チップ数を増加させることができ、半導体チップの生産性を向上させることができる。

一方、図１７（ｂ）は、例２の結果を模式的に示す図である。ここでは、ウェハ２００の周辺部の除去幅が不均等となっている。そのため、一部、素子形成領域もエッチングされており、素子形成領域が周辺部のエッチングによりダメージを受けている。これにより、有効チップ数が減少し、半導体チップの生産性が低下してしまう。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

第三の実施の形態、第四の実施の形態、および第五の実施の形態で説明したウェハ処理装置１００においても、第二の実施の形態で説明したのと同様、周辺除去幅観測装置３０６で観測されたウェハの周辺除去幅のずれ量をフィードバックして、次にエッチング処理を行うウェハのエッチング処理時の位置合わせやガス流量を制御することもできる。

なお、本実施の形態においては、ウェハ処理装置１００が４つの位置合わせ機構１０２を有し、４方向から位置合わせを行う構成を例として示したが、ウェハ２００の位置合わせを適切に行うことができれば、いくつであってもよい。また、ガードブロック１０２ｃの形状も、たとえば円弧状等種々の形状とすることができる。

また、以上の実施の形態において、エッチング装置３００がウェハ処理装置１００と周辺除去幅観測装置３０６を有する構成としたが、ウェハ処理装置１００内に周辺除去幅観測装置３０６の機能を設けた構成とすることもできる。

実施の形態におけるエッチング装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態のエッチング装置においてウェハが処理される手順を示すフローチャートである。 ウェハ処理装置の構成を示す断面図である。 実施の形態におけるウェハ処理装置の位置合わせ機構を模式的に示す上面図である。 実施の形態におけるエッチング装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態におけるウェハ処理装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態における制御部の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態におけるウェハ処理装置の構成を示す模式図である。 実施の形態におけるウェハ処理装置の構成を示す断面図である。 図９に示したウェハ処理装置の構成を部分的に示す上面模式図である。 図９に示したウェハ処理装置にウェハが載置された際のウェハを上面から見た模式図である。 実施の形態のエッチング装置においてウェハが処理される手順を示すフローチャートである。 実施の形態におけるウェハ処理装置の構成を示す断面図である。 図１３に示したウェハ処理装置の構成を部分的に示す上面模式図である。 図１３に示したウェハ処理装置にウェハが載置された際のウェハを上面から見た模式図である。 実施の形態において、プロセスガスの供給量を制御した場合に、ウェハの周辺除去幅が調整されることを示す模式図である。 実施例の結果を模式的に示す図である。 実施例の結果を示す図である。

符号の説明

１００ ウェハ処理装置
１０２ 位置合わせ機構
１０２ａ 駆動部
１０２ｂ アーム部
１０２ｃ ガードブロック
１０４ 接地電極
１０６ 上部電極
１０８ 下部セラミック
１１０ 上部セラミック
１１２ 下部電極
１１４ 高周波電源
１１８ エッチング阻止ガス導入管
１１８ａ 第一のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｂ 第二のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｃ 第三のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｄ 第四のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｅ 第五のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｆ 第六のエッチング阻止ガス導入管
１２０ プロセスガス導入管
１２０ａ 第一のプロセスガス導入管
１２０ｂ 第二のプロセスガス導入管
１２０ｃ 第三のプロセスガス導入管
１２０ｄ 第四のプロセスガス導入管
１３０ 駆動制御部
１４０ 第一の流量制御部
１４２ 第二の流量制御部
１４４ 第三の流量制御部
１４６ 第四の流量制御部
１４８ ずれ量補正制御部
１５０ 第一のモニタ光発光部
１５２ 第一のモニタ光受光部
１５４ 第二のモニタ光発光部
１５６ 第二のモニタ光受光部
１５８ 位置検出部
１６０ 移動機構
１７０ エッチング阻止ガス制御部
１７２ プロセスガス制御部
１７４ 第五の流量制御部
１７６ 第六の流量制御部
１７８ 第七の流量制御部
１８０ 第八の流量制御部
１８２ 仕切板
２００ ウェハ
３００ エッチング装置
３０２ 第一のロードロック
３０４ アライメントチャンバー
３０６ 周辺除去幅観測装置
３０８ 搬送チャンバー
３１０ 第二のロードロック
３１２ 制御部

Claims (18)

1. ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置であって、
   ウェハを載置する載置台と、
   前記周辺部をエッチングするエッチャントを供給するエッチャント供給口と、
   前記ウェハの中心部に前記エッチャントが供給されるのを阻止するエッチング阻止剤を供給するエッチング阻止剤供給口と、
   前記載置台上で、ウェハの位置合わせを行う可動式の位置合わせ機構と、
   を含むことを特徴とするエッチング装置。
2. 請求項１に記載のエッチング装置において、
   プラズマを発生させる上部電極と下部電極と、をさらに含み、
   前記載置台は、ウェハが前記上部電極と前記下部電極との間に配置されるように構成されるとともに、当該載置台に載置されるウェハよりも面内方向の幅が小さいことを特徴とするエッチング装置。
3. 請求項１または２に記載のエッチング装置において、
   前記位置合わせ機構は、複数の方向に独立して移動可能に構成されたことを特徴とするエッチング装置。
4. 請求項１乃至３いずれかに記載のエッチング装置において、
   前記位置合わせ機構は、前記載置台に対して横方向に移動するよう構成されたことを特徴とするエッチング装置。
5. 請求項４に記載のエッチング装置において、
   前記位置合わせ機構は、前記載置台の側方に設けられた駆動部と、前記駆動部により前記横方向に伸縮されるアームと、前記アームにより保持され、ウェハに当接可能に構成されたガードブロックと、を含むことを特徴とするエッチング装置。
6. 請求項５に記載のエッチング装置において、
   前記位置合わせ機構は、前記ガードブロックを所定量移動させることにより、前記ウェハの位置合わせを行うことを特徴とするエッチング装置。
7. 請求項５または６に記載のエッチング装置において、
   前記位置合わせ機構は、それぞれ異なる方向に独立して移動可能に構成された、前記駆動部、アーム、およびガードブロックのセットを複数有することを特徴とするエッチング装置。
8. 請求項１乃至３いずれかに記載のエッチング装置において、
   前記位置合わせ機構は、前記載置台中に設けられたピンと、前記ピンを前記載置台に対して横方向に移動させるピン移動機構と、ウェハの現在位置をモニタするモニタ部と、前記モニタ部によりモニタされたウェハの位置に基づき、前記ピン移動機構の位置を制御する位置制御部と、を含むことを特徴とするエッチング装置。
9. 請求項１乃至８いずれかに記載のエッチング装置であって、
   前記エッチャント供給口または前記エッチング阻止剤供給口の少なくとも一方が複数設けられ、当該複数の供給口から供給される供給物が複数の方向に供給されるとともに、前記複数の供給口からの供給物の供給量が独立に制御されることを特徴とするエッチング装置。
10. 請求項１乃至９いずれかに記載のエッチング装置において、
    前記エッチング阻止剤が複数の方向に供給されるように設けられた複数の前記エッチング阻止剤供給口と、
    前記複数のエッチング阻止剤供給口からの前記エッチング阻止剤の供給量を独立に制御する供給量制御部と、
    をさらに含むことを特徴とするエッチング装置。
11. 請求項１乃至１０いずれかに記載のエッチング装置において、
    前記エッチャント供給口および前記エッチング阻止剤供給口の両方がそれぞれ複数設けられ、
    当該複数のエッチャント供給口から供給されるエッチャントおよび当該複数のエッチング阻止剤供給口から供給されるエッチング阻止剤がそれぞれ複数の方向に供給されるとともに、前記複数のエッチング阻止剤供給口からのエッチング阻止剤および前記複数のエッチャント供給口からのエッチャントの供給量がそれぞれ独立に制御されることを特徴とするエッチング装置。
12. 請求項９乃至１１いずれかに記載のエッチング装置において、
    前記エッチャント供給口または前記エッチング阻止剤供給口が複数設けられた場合に、それらから供給される供給物を互いに仕切る仕切板をさらに含むことを特徴とするエッチング装置。
13. 請求項９乃至１２いずれかに記載のエッチング装置において、
    エッチング後のウェハの周辺部の除去幅を観測する周辺除去幅観測装置と、
    前記周辺除去幅観測装置により観測された前記ウェハの周辺部の除去幅を出力する出力部と、
    前記エッチャント供給口または前記エッチング阻止剤供給口が複数設けられた場合に、前記出力部が出力した前記ウェハの周辺部の除去幅に基づき、複数の前記供給口から供給される供給物の供給量を独立に制御する制御部と、
    をさらに含むことを特徴とするエッチング装置。
14. 請求項１乃至１３いずれかに記載のエッチング装置において、
    エッチング後のウェハの周辺部の除去幅を観測する周辺除去幅観測装置と、
    前記周辺除去幅観測装置により観測された前記ウェハの周辺部の除去幅を出力する出力部と、
    をさらに含むことを特徴とするエッチング装置。
15. 請求項１４に記載のエッチング装置において、
    前記出力部が出力した前記ウェハの周辺部の除去幅に基づき、前記位置合わせ機構の駆動量を制御する制御部をさらに含むことを特徴とするエッチング装置。
16. 複数のウェハについて、連続的にその周辺部を選択的にエッチングするエッチング方法であって、
    載置台に載置された一のウェハの周辺部を選択的にエッチングするステップと、
    前記エッチングするステップにおいてエッチングされたウェハの周辺部の除去幅を観測するステップと、
    前記観測するステップにおいて観測された前記除去幅と、所定の基準値とを比較して、前記エッチングするステップにおける前記除去幅のずれ量を算出するステップと、
    を含み、
    前記エッチングするステップは、前記ずれ量を算出するステップで算出された前記ずれ量に基づき、前記載置台における次のウェハの位置合わせを行うステップを含むことを特徴とするエッチング方法。
17. ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング方法であって、
    載置台に載置された一のウェハを所定の位置に配置する位置合わせを行うステップと、
    前記周辺部をエッチングするエッチャントと、前記ウェハの中心部に前記エッチャントが供給されるのを阻止するエッチング阻止剤とを用いて、一のウェハの周辺部を選択的にエッチングするステップと、
    を含み、
    前記エッチングするステップにおいて、前記エッチャントまたは前記エッチング阻止剤の少なくとも一方を複数箇所から供給するとともに、各前記箇所における供給物の供給量を独立に制御することを特徴とするエッチング方法。
18. 請求項１７に記載のエッチング方法において、
    複数のウェハについて、連続的に周辺部を選択的にエッチングし、
    前記エッチングするステップにおいてエッチングされたウェハの周辺部の除去幅を観測するステップと、
    前記観測するステップにおいて観測された前記除去幅と、所定の基準値とを比較して、前記エッチングするステップにおける前記除去幅のずれ量を算出するステップと、
    をさらに含み、
    前記エッチングするステップにおいて、前記ずれ量を算出するステップで算出された前記ずれ量に基づき、各前記箇所における供給物の供給量を独立に制御することを特徴とするエッチング方法。
    

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