JP2007200965A - 半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具及び半導体ウエーハのプラズマエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ベースプレート用ガイドピンをベースプレートの中心部の孔に差込むことでベースプレートと外周リングとの同芯合せを行う工程Cと、芯だしプレート用ガイドピンをベースプレートの中心部の孔を通じて芯だしプレートの中心部の孔に差込むことによりベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せを行う工程Dと、芯だしプレートのX方向及びY方向のずれ量を測定する工程Eと、測定したずれ量に基づきX−Yステージの位置又はロボットハンドによりウエーハWを配置する位置を補正してロボットハンドによりウエーハをX−Yステージに搬送する工程Gを含む半導体ウエーハのプラズマエッチング方法。
【選択図】図3
Description
例えば直径300mm(半径150mm)のシリコンウエーハであれば、ウエーハの中心から147〜149mmの間の表面の高さ変位量をロールオフとしたり、あるいはウエーハの表面形状が加速度的にダレた形状に変化し始める位置から、外縁により近い所定の位置までの表面変位量をロールオフとして評価されている。
従って、予め測定した半導体ウエーハWの厚さ分布に基づき、ウエーハWに対してノズル27を相対的に面内を平行に走査させることでウエーハWの表面の微小な凹凸を改善することができ、平坦度を向上させることができる。なお、エッチング量は特に限定されるものではないが、通常は1μm程度に設定される。
そこで、ウエーハの外周部における過剰なエッチングを防ぐため、図9に示したようなリング状の治具(外周リング、エッジマスクなどと呼ばれる。)30を用いてプラズマエッチングを行う方法が提案されている(特許文献4参照)。図10に示したようにウエーハWをステージ28上に配置し、外周リング30を、ウエーハWの外周部の上に位置するように配置する。このような外周リング30を用いれば、ノズル27からプラズマガスを照射してエッチングを行っても、内側に突出するフランジ部31で覆われているウエーハWの外周部ではエッチングが抑制されることになる。また、外周リング30を用いるとともに、ウエーハWの外周部付近ではノズル27の相対速度を上げることで、外周部における過剰なエッチングを一層抑制する方法もある。
また、例えば、ウエーハの外周部の所定の数箇所でプラズマエッチング前後の厚さを測定し、エッチング量のバラツキをもとにウエーハと外周リングとのずれ量と方向を推定し、同様の加工と測定を繰り返すことで徐々に中心を合せる方法がある。しかし、このように加工、測定、位置の修正を繰り返す方法は手間がかかるという問題がある。
前記ベースプレートは、前記ガイドピンを差込むための孔が中心部に形成された円盤状の本体と、前記中心部の孔から半径方向に動作可能に配置された複数のアームとを有し、該ベースプレートを前記外周リング上に載置し、前記ガイドピンを前記中心部の孔に差込むことで各アームが外側に押出され、前記外周リングの内周側に突き当てた状態でベースプレートと外周リングとの同芯合せを行うことができるものであり、
前記芯だしプレートは、前記プラズマエッチングを行う半導体ウエーハに模した形状を有し、前記ガイドピンの先端部を差込むための孔が中心部に形成されており、前記ベースプレートの中心部の孔を通じて前記芯だしプレートの中心部の孔に前記ガイドピンの先端部を差込むことでベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せを行うことができるものであることを特徴とする半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具が提供される(請求項1)。
また、このような位置合せ用治具を用いれば、ウエーハと外周リングとの位置合せを1回で行うことができ、後続のウエーハについてはそのままプラズマエッチングを行うことができるので、高い生産性を達成することができる。
ベースプレートに3本のアームが均等に配置されていれば、ベースプレートと外周リングとの同芯合せを、より容易にかつ正確に行うことができる治具となる。
このようなアームの固定手段を有していれば、同芯合せをした後、ベースプレート等の位置をずらさずにガイドピンを抜くことでき、より容易にかつ正確に行うことができる治具となる。
ネジであれば、アームを容易にかつ確実に固定することができ、ベースプレートと外周リングとの同芯合せをより正確かつ確実に行うことができる治具となる。
このようにベースプレート用ガイドピンと、芯だしプレート用ガイドピンとを有するものであれば、ベースプレートと外周リングとの同芯合せと、ベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せをそれぞれ確実に行うことができる治具となる。
前記芯だしプレートを、前記アライナーで位置決めした後、前記ロボットハンドにより前記X−Yステージ上に搬送する工程と、
前記X−Yステージ上に前記外周リングを配置し、該外周リング上に前記ベースプレートを載置する工程と、
前記ガイドピンを、前記ベースプレートの中心部の孔に差込むことで前記アームを外側に押出し、前記外周リングの内周側に突き当てた状態で前記ベースプレートと前記外周リングとの同芯合せを行う工程と、
前記ガイドピンの先端部を前記芯だしプレートの中心部の孔に差込むことにより、前記ベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せを行う工程と、
前記ガイドピンを抜くとともに、前記ベースプレートを前記外周リングから離脱させる工程と、
前記芯だしプレートを前記ロボットハンドにより搬出し、前記アライナー上に配置し、該アライナーにより前記芯だしプレートのX方向及びY方向のずれ量を測定する工程と、
前記測定したずれ量に基づき前記X−Yステージの位置又はロボットハンドにより半導体ウエーハを配置する位置を補正して前記ロボットハンドにより半導体ウエーハを前記X−Yステージに搬送する工程と、
前記X−Yステージ上に配置された半導体ウエーハの外周部上に前記外周リングを配置してプラズマエッチングを行う工程を含むことを特徴とする半導体ウエーハのプラズマエッチング方法が提供される(請求項6)。
同芯合せを行った後、ベースプレートの各アームを固定手段で固定すれば、ベースプレート等の位置をずらさずにガイドピンを抜くことでき、より容易にかつ正確に行うことができる。
前記芯だしプレートを、前記アライナーで位置決めした後、前記ロボットハンドにより前記X−Yステージ上に搬送する工程と、
前記X−Yステージ上に前記外周リングを配置し、該外周リング上に前記ベースプレートを載置する工程と、
前記ベースプレート用ガイドピンを、前記ベースプレートの中心部の孔に差込むことで前記アームを外側に押出し、前記外周リングの内周側に突き当てた状態で各アームを前記固定手段で固定することにより、前記ベースプレートと前記外周リングとの同芯合せを行う工程と、
前記ベースプレート用ガイドピンを抜いた後、前記芯だしプレート用ガイドピンの先端部を前記ベースプレートの中心部の孔を通じて前記芯だしプレートの中心部の孔に差込むことにより、前記ベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せを行う工程と、
前記芯だしプレート用ガイドピンを抜くとともに、前記ベースプレートを前記外周リングから離脱させる工程と、
前記芯だしプレートを前記ロボットハンドにより搬出し、前記アライナー上に配置し、該アライナーにより前記芯だしプレートのX方向及びY方向のずれ量を測定する工程と、
前記測定したずれ量に基づき前記X−Yステージの位置又はロボットハンドにより半導体ウエーハを配置する位置を補正して前記ロボットハンドにより半導体ウエーハを前記X−Yステージに搬送する工程と、
前記X−Yステージ上に配置された半導体ウエーハの外周部上に前記外周リングを配置してプラズマエッチングを行う工程を含むことを特徴とする半導体ウエーハのプラズマエッチング方法が提供される(請求項8)。
また、ウエーハと外周リングとの位置合せを1回で行い、後続のウエーハについてはそのままプラズマエッチングを行うことができるため、生産性を向上させることができる。
図1は、本発明においてウエーハをプラズマエッチングする際に使用する装置の構成を概略的に示している。このプラズマエッチング装置1は、ロボットハンド5、アライナー4、X−Yステージ2、外周リング3等を備えている。また、プラズマエッチングを行うチャンバー6、プラズマガスを照射するためのノズル等、プラズマエッチングを行うために必要な他の構成については図8に示したような通常の装置21と同様である。
アライナー4は、ウエーハの位置決めを行うものであり、例えばウエーハに赤外レーザーを当てながらウエーハを回転させ、ノッチ位置を基準にして、ウエーハが何度ずれているか、X,Y方向にどれくらいずれているかを測定し、補正することができる。なお、ウエーハにオリエンテーションフラット(オリフラ)が形成されている場合は、オリフラを基準にして位置決めを行うことができる。ウエーハを搬送する際、このようなアライナー4を介すことで、ウエーハをロボットハンド5上の同じ位置にかつ同じ向きに載せて搬送することができる。
また、外周リング3はX−Yステージ2に取り付けられており、X−Yステージ2とともに水平方向に動作可能とする。例えば、上下動可能な支持手段を介して外周リング3をX−Yステージ2と連結しておけば、外周リング3は水平方向にはX−Yステージ2と連動することができ、また、ウエーハをステージ2上に搬出入する際には上方に退避させ、ウエーハがステージ2上に載置されたときには下降してウエーハの外周部上に配置させることができる。
図2は、本発明に係る位置合せ用治具の一例を概略的に示している。この位置合せ用治具は、ベースプレート12と、ベースプレート用ガイドピン10と、芯だしプレート17と、芯だしプレート用ガイドピン11とから構成されている。
ベースプレート用ガイドピン10は、ベースプレート12と外周リング3との同芯合せに使用するものであり、芯だしプレート用ガイドピン11は、ベースプレート12と芯だしプレート17の同芯合せに使用するものである。これらのガイドピン10,11の各直胴部は同じ径を有している。
なお、このようなアーム15の固定手段16は必須ではないが、後述する芯合せの後、各アーム15を固定すれば、ガイドピン10,11を抜く際にベースプレート12の位置がずれることを防ぐことができる。
図3はプラズマエッチングの工程を示すフロー図である。図4は同芯合せの手順を説明する概略図である。
まず、芯だしプレート17を、アライナー4で位置決めした後、ロボットハンド5によりX−Yステージ2上に搬送する(図3(A))。
芯だしプレート17は、外径寸法やノッチ19の形状がウエーハと同一であるため、ウエーハと同様にアライナー4によって位置決めすることができる。アライナー4上で位置決めしたときの芯だしプレート17の座標を(0,0)とし、アライニング後、ロボットハンド5によりウエーハと同様にしてX−Yステージ2上の所定の位置に搬送する。
図4(B)に示されるように、ベースプレート用ガイドピン10を、ベースプレート12の中心部の孔13に差込む。ベースプレート用ガイドピン10により各アーム15は外側に押出され、先端部が外周リング3の内周側に突き当たる。この状態で各アーム15を固定手段(ネジ)16で固定することが好ましい。これによりベースプレート12と外周リング3との同芯合せができた状態となる。
ベースプレート用ガイドピン10を抜いた後、図4(C)、(D)に示されるように、芯だしプレート用ガイドピン11の先端部をベースプレート12の中心部の孔13を通じて芯だしプレート17の中心部の孔18に差込む。このときベースプレート12は動かさず、芯だしプレート17は静電チャックせずにX−Yステージ2上で動けるようにする。芯だしプレート17は、ベースプレート12の芯と芯だしプレート17の芯とのずれ量分動くことになる。これによりベースプレート12と芯だしプレート17との同芯合せができた状態となる。
次いで、ベースプレート12と芯だしプレート17との同芯合せによって位置がずれた芯だしプレート17のずれ量を測定する(図3(F))。
外周リング3を上方に退避させ、芯だしプレート17をロボットハンド5により搬出してアライナー4上に配置する。アライナー4により芯だしプレート17のX方向及びY方向のずれ量(x,y)を測定する。ここでアライナー4で得られたずれ量(x,y)は、ロボットハンド5により搬送されるウエーハの芯とベースプレート12の芯との差に相当し、また、ベースプレート12は外周リング3と同芯合せされているので、ウエーハの芯と外周リング3の芯との差(ずれ量)とみなすことができる。
例えば、測定したずれ量に基づきX−Yステージ2(外周リング3)の位置を補正してロボットハンド5により半導体ウエーハをX−Yステージ2に搬送する。外周リング3はX−Yステージ2とともに水平方向に移動するため、X−Yステージ2の位置をずれ量(x,y)分補正すればよい。あるいは、ロボットハンド5の数値制御により半導体ウエーハを配置する位置をずれ量(x,y)分補正してもよい。
このような補正を行えば、ベースプレート12の芯がロボットハンド5により搬送されるウエーハの芯と合致し、ベースプレート12と外周リング3の芯が既に出ていることから、外周リング3の芯とウエーハの芯が合致することになる。
図4(E)に示されるように、ロボットハンド5によりX−Yステージ2上にウエーハWを搬送し、X−Yステージ2上に配置されたウエーハWの外周部上に外周リング3を配置する。これにより外周リング3の中心とウエーハWの中心が高い精度で一致した状態でプラズマエッチングを行うことができ、ウエーハWの外周部において過剰なエッチングを防ぐとともに均一にエッチングすることができる。従って、局所的なロールオフの悪化を防ぐことができ、外周部においても極めて平坦度の高い半導体ウエーハに仕上げることができる。
なお、位置合せ後、最初にプラズマエッチングを行ったウエーハについて外周部の数カ所におけるエッチング量を測定し、ばらつきが所定の範囲内にあることを確認してもよい。このようにウエーハの外周部のエッチング量を測定して外周リング3とウエーハWとの位置合せが正確に行われていることを1回確認すれば、その後のウエーハに対して安心してエッチングを行うことができる。
(実施例)
図1に示したような構成のプラズマエッチング装置を用いるとともに、図2に示したような構成の位置合せ用治具を用意した。なお、芯だしプレートは、プラズマエッチングを行う直径300mmのシリコンウエーハに模した形状とした。
図3の(A)〜(H)の手順に従い、ベースプレートと外周リングとの同芯合せ、ベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せ、X−Yステージの位置の補正を行った。
プラズマエッチング後、プラズマエッチング前に測定した同じ4箇所でウエーハの厚さを測定した。
実施例で用いたウエーハと同様のシリコンウエーハを用い、ウエーハの中心と外周リング3の中心を目視で合せてプラズマエッチングを行った。
実施例と同様にプラズマエッチング前後においてウエーハの外周部の4箇所で厚さを測定し、エッチング量を算出した。図6は、各箇所におけるエッチング量の差を示している。4箇所(a,b,c,d)におけるエッチング量の差は特に外周付近で大きく、aとcの箇所の間では0.3μm以上のばらつきが生じていた。
さらに、上記実施形態ではPACEを行う場合について説明したが、本発明は半導体ウエーハを局所的にエッチングする場合に限定されず、いわゆるDCP装置を用いて半導体ウエーハをプラズマエッチングにより平坦化する場合であれば、特に限定されずに適用することができる。
Claims (8)
- 半導体ウエーハの外周部の過剰なエッチングを防止するための外周リングをウエーハの外周部上に配置してプラズマエッチングする際に、前記ウエーハと前記外周リングとの位置合せに使用する治具であって、少なくとも、ベースプレートと、芯だしプレートと、前記外周リング、ベースプレート、及び芯だしプレートの同芯合せをするためのガイドピンとからなり、
前記ベースプレートは、前記ガイドピンを差込むための孔が中心部に形成された円盤状の本体と、前記中心部の孔から半径方向に動作可能に配置された複数のアームとを有し、該ベースプレートを前記外周リング上に載置し、前記ガイドピンを前記中心部の孔に差込むことで各アームが外側に押出され、前記外周リングの内周側に突き当てた状態でベースプレートと外周リングとの同芯合せを行うことができるものであり、
前記芯だしプレートは、前記プラズマエッチングを行う半導体ウエーハに模した形状を有し、前記ガイドピンの先端部を差込むための孔が中心部に形成されており、前記ベースプレートの中心部の孔を通じて前記芯だしプレートの中心部の孔に前記ガイドピンの先端部を差込むことでベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せを行うことができるものであることを特徴とする半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具。 - 前記ベースプレートが、前記アームを3本有し、各アーム間の角度が等しくなるように配置されているものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具。
- 前記ベースプレートが、前記アームを固定するための固定手段を有するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具。
- 前記アームを固定するための固定手段が、ネジであることを特徴とする請求項3に記載の半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具。
- 前記ガイドピンが、前記ベースプレートと外周リングとの同芯合せを行う際に使用するベースプレート用ガイドピンと、前記ベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せを行う際に使用する芯だしプレート用ガイドピンとからなるものであることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具。
- 半導体ウエーハをプラズマエッチングする方法であって、半導体ウエーハを搬送するロボットハンドと、前記ウエーハの位置決めを行うアライナーと、水平方向に動作可能なX−Yステージと、前記X−Yステージとともに水平方向に動作可能であり、かつ前記X−Yステージ上に載置された半導体ウエーハの外周部上に配置可能な外周リングとを備えたプラズマエッチング装置と、前記請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具を用い、
前記芯だしプレートを、前記アライナーで位置決めした後、前記ロボットハンドにより前記X−Yステージ上に搬送する工程と、
前記X−Yステージ上に前記外周リングを配置し、該外周リング上に前記ベースプレートを載置する工程と、
前記ガイドピンを、前記ベースプレートの中心部の孔に差込むことで前記アームを外側に押出し、前記外周リングの内周側に突き当てた状態で前記ベースプレートと前記外周リングとの同芯合せを行う工程と、
前記ガイドピンの先端部を前記芯だしプレートの中心部の孔に差込むことにより、前記ベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せを行う工程と、
前記ガイドピンを抜くとともに、前記ベースプレートを前記外周リングから離脱させる工程と、
前記芯だしプレートを前記ロボットハンドにより搬出し、前記アライナー上に配置し、該アライナーにより前記芯だしプレートのX方向及びY方向のずれ量を測定する工程と、
前記測定したずれ量に基づき前記X−Yステージの位置又はロボットハンドにより半導体ウエーハを配置する位置を補正して前記ロボットハンドにより半導体ウエーハを前記X−Yステージに搬送する工程と、
前記X−Yステージ上に配置された半導体ウエーハの外周部上に前記外周リングを配置してプラズマエッチングを行う工程を含むことを特徴とする半導体ウエーハのプラズマエッチング方法。 - 前記半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具として、前記請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の位置合せ用治具を用い、前記ベースプレートと前記外周リングとの同芯合せを行った後、前記ガイドピンを抜く前に、前記ベースプレートの各アームを前記固定手段で固定することを特徴とする請求項6に記載の半導体ウエーハのプラズマエッチング方法。
- 半導体ウエーハをプラズマエッチングする方法であって、半導体ウエーハを搬送するロボットハンドと、前記ウエーハの位置決めを行うアライナーと、水平方向に動作可能なX−Yステージと、前記X−Yステージとともに水平方向に動作可能であり、かつ前記X−Yステージ上に載置された半導体ウエーハの外周部上に配置可能な外周リングとを備えたプラズマエッチング装置と、前記請求項5に記載の半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具を用い、
前記芯だしプレートを、前記アライナーで位置決めした後、前記ロボットハンドにより前記X−Yステージ上に搬送する工程と、
前記X−Yステージ上に前記外周リングを配置し、該外周リング上に前記ベースプレートを載置する工程と、
前記ベースプレート用ガイドピンを、前記ベースプレートの中心部の孔に差込むことで前記アームを外側に押出し、前記外周リングの内周側に突き当てた状態で各アームを前記固定手段で固定することにより、前記ベースプレートと前記外周リングとの同芯合せを行う工程と、
前記ベースプレート用ガイドピンを抜いた後、前記芯だしプレート用ガイドピンの先端部を前記ベースプレートの中心部の孔を通じて前記芯だしプレートの中心部の孔に差込むことにより、前記ベースプレートと芯だしプレートとの同芯合せを行う工程と、
前記芯だしプレート用ガイドピンを抜くとともに、前記ベースプレートを前記外周リングから離脱させる工程と、
前記芯だしプレートを前記ロボットハンドにより搬出し、前記アライナー上に配置し、該アライナーにより前記芯だしプレートのX方向及びY方向のずれ量を測定する工程と、
前記測定したずれ量に基づき前記X−Yステージの位置又はロボットハンドにより半導体ウエーハを配置する位置を補正して前記ロボットハンドにより半導体ウエーハを前記X−Yステージに搬送する工程と、
前記X−Yステージ上に配置された半導体ウエーハの外周部上に前記外周リングを配置してプラズマエッチングを行う工程を含むことを特徴とする半導体ウエーハのプラズマエッチング方法。
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