JP2013026495A - プラズマエッチング確認装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハに対して所望のプラズマエッチングが行われたか否かを確認できるようにする。
【解決手段】ウェーハ１０を保持する測定テーブル２と、ウェーハ１０の外周部の形状確認をするための形状測定手段３とを有し、形状測定手段３が測定テーブル２の上方に位置し、形状測定手段３と測定テーブル２とを相対的に移動させることにより形状測定手段３がウェーハの形状を測定するプラズマエッチング確認装置１を用い、プラズマエッチング処理後のウェーハ１０の形状に基づき、プラズマエッチングの良否を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマエッチング処理後のウェーハの形状を測定することにより、プラズマエッチング処理の良否を判定することができるプラズマエッチング確認装置に関するものである。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるウェーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、ウェーハは、裏面研削により所定の厚さに形成された後、分割予定ラインに沿って切断することにより個々の半導体チップに分割される。

ウェーハの裏面を研削すると、ウェーハの裏面に研削歪みが残存し、分割されたデバイスの抗折強度が低下するという問題がある。このような問題を解消するために、ウェーハの裏面にプラズマエッチングを施すことによって、ウェーハの裏面に形成された研削歪みを除去してデバイスの抗折強度を向上させる技術が提案されており、プラズマエッチングを実施するプラズマエッチング装置が下記特許文献１に開示されている。

特開２００１-２５７２４８号公報

プラズマエッチングが行われているか否かは、現状では圧力、エッチングガス、ＲＦ電力などプロセス中の各種パラメータが正常であるか否かを判断基準としているが、これらのデータはすべて過渡的なデータであるため、記録を紛失したり、センサなどの誤動作などにより誤ったデータが記録されたりした場合には、エッチングが施工されているか否かの判断をすることができなくなる場合があり、プラズマエッチング不良を判断できないという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ウェーハに対して所望のプラズマエッチングが行われたか否かを確認できるようにすることを目的とする。

本発明は、ウェーハを保持する測定テーブルと、ウェーハの外周部の形状確認をするための形状測定手段とを有するプラズマエッチング確認装置に関し、形状測定手段が測定テーブルの上方に位置し、形状測定手段と測定テーブルとを相対的に移動させることにより形状測定手段がウェーハの形状を測定することを特徴とする。

本発明に係るプラズマエッチング確認装置は、プラズマエッチング処理後のウェーハ外周部の形状を測定する形状測定手段を有するため、エッチング時の各種パラメータの値を基準とするよりも、エッチングの良否を容易かつ確実に判定することができる。

プラズマエッチング確認装置の一例を示す斜視図である。 裏面研削直後のウェーハの外周部を拡大して示す正面図である。 プラズマエッチングされたウェーハの外周部を拡大して示す正面図である。 エッチング処理不良ウェーハの外周部の形状を測定する状態を示す正面図である。 エッチング処理不良ウェーハの外周部の形状の測定結果を示す説明図である。 エッチング処理ウェーハの外周部の形状を測定する状態を示す正面図である。 エッチング処理ウェーハの外周部の形状の測定結果を示す説明図である。

図１に示すプラズマエッチング確認装置１は、測定テーブル２に保持されたウェーハ１０の外周部の形状を形状測定手段３によって測定することで、ウェーハ１が所望のプラズマエッチングがされたものか否かを判定することができる装置である。

形状測定手段３は、被加工物までの距離を計測する機能を有しており、光学式変位センサ３０を備えている。また、光学式変位センサ３０に代えて、超音波式、レーザ式等の変位センサを用いることもできる。

光学式変位センサ３０は、測定テーブル２に保持されたウェーハ１０の面方向に対してほぼ垂直な方向の光軸を有し、ウェーハ１０に対して焦点を合わせるオートフォーカス機能を有している。

光学式変位センサ３０は、記憶素子を有する測定値記憶部３１に電気的に接続されており、光学式変位センサ３０による測定結果を測定値記憶部３１に記憶することができる。

測定値記憶部３１は、エッチング良否判定手段３２に電気的に接続されている。エッチング良否判断手段３２は、ＣＰＵ及び記憶素子を備え、測定値記憶部３１に記憶された情報から、ウェーハ１０に所望のエッチングが施されているか否かを判定する。

光学式変位センサ３０は、送り手段４によって水平方向（Ｘ軸方向）に送られる。送り手段４は、水平方向に延びるボールスクリュー４０と、ボールスクリュー４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールスクリュー４０を回動させるモータ４２と、光学式変位センサ３０を支持する支持基台４３と、光学式変位センサ３０の水平方向の位置を認識するためのリニアスケール４４とから構成されている。支持基台４３の内部にはボールスクリュー４０に螺合するナット（図示せず）を備え、支持基台４３の側部はガイドレール４１に摺接しており、モータ４２によって駆動されてボールスクリュー４０が回動するのにともない支持基台４３がガイドレール４１にガイドされて水平方向に移動し、測定テーブル２に対して形状測定手段３がＸ軸方向に相対移動する構成となっている。また、支持基台４３の背面側にある図示しない検出器がリニアスケール４４の目盛りを読み取ることにより、光学式変位センサ３０の位置情報が測定値記憶部３１に認識される。なお、測定テーブル２と形状測定手段３とがＹ軸方向に相対移動できる構成としてもよい。

測定テーブル２は、形状を認識する対象のウェーハ１０を保持する保持部２０を備えている。保持部２０の保持面２０ａにおいては、ウェーハ１０の表面１０ａ側が保持され、裏面１０ｂが露出した状態となっている。

ウェーハ１０の表面１０ａには、分割予定ライン１００によって区画された領域にデバイス１０１が形成されている。ウェーハ１０においては、裏面１０ｂが研削されて所定の厚さに形成された後、研削後の裏面１０ｂに生じた研削歪みを除去するために、裏面１０ｂにプラズマエッチングが施されている。プラズマエッチングには、例えば上述の特許文献１に記載された装置が使用される。

図２に示すように、ウェーハ１０の外周部１０２は、裏面１０ｂの研削前に曲面状に面取りされるため、外周部１０２の表面１０ａ側は曲面１０３となっている。一方、裏面１０２が研削された直後は、面取りされた部分も研削されるため、図２に示すように、外周部１０２の裏面１０ｂ側には、尖った形状のエッジ部１０４が形成されている。

裏面１０ｂの研削後にプラズマエッチングを施すと、プラズマエッチングが正常に施されている場合は、図３に示すように、図２に示したエッジ部１０４がエッチングされて丸みを帯びた丸み部１０５が形成される。一方、プラズマエッチングが正常に施されていない場合は、丸み部１０５が形成されず、エッジ部１０４が残存する。したがって、丸み部１０５が形成されているか否かを認識することにより、プラズマエッチング処理が正常に行われたか否かを判定することができる。

最初に、図４に示すエッチング処理不良ウェーハ１１０について、プラズマエッチング処理が正常に行われたか否かを判定する場合について説明する。測定テーブル２の保持部２０において、エッチング処理不良ウェーハ１１０の表面１１０ａ側を保持し、裏面１１０ｂを上に向けて露出した状態とする。

そして、図１に示した送り手段４による制御の下で、図４に示すように、光学式変位センサ３０を、ウェーハ１１０のエッジ部１０４から所定距離だけ径方向（Ｘ軸方向）内側に、例えばエッジ部１０４から数ｍｍ程度ウェーハ１１０の中心側に位置させる。当該所定距離は、裏面研削前に外周部１０２に対して行われる面取りの大きさを考慮して設定する。

こうして光学式変位センサ３０をエッジ部１０４から所定距離だけ径方向内側に位置させた状態から、ウェーハ１１０の厚みの測定を開始する。具体的には、光学式変位センサ３０から裏面１１０ｂに光を照射し、裏面１１０ｂに焦点を合わせ、焦点を常に裏面１１０ｂに合わせながら、図１に示した送り手段４により光学式変位センサ３０を徐々に径方向外側に（矢印Ａ方向側に）向けて移動させていく。焦点位置は、裏面１１０ｂの高さに応じて変化し、その高さは、測定値記憶部３１に順次記憶されていく。

測定値記憶部３１では、保持部２０の保持面２０ａの焦点位置を記憶しており、保持面２０ａの焦点位置と裏面１１０ｂの焦点位置との差をウェーハ１１０の厚みとして求める。図５に示すように、例えば、横軸を光学式変位センサ３０のＸ軸方向の移動距離、縦軸をウェーハ１１０の厚みとして、両者の関係が記憶される。横軸の距離は、リニアスケール４４の読み取り値から認識される。

保持部２０の保持面２０ａのＺ座標を０とすると、裏面１１０ｂの高さは、ウェーハ１１０の厚さとなる。エッチング処理不良ウェーハ１１０には、図３に示した丸み部１０５が形成されていないため、図５に示すように、計測範囲の厚さが一定であり、エッジ部１０４部で急に厚さが０に変化している。このようにして、ウェーハＷの外周部の形状が認識される。

エッチング良否判定手段３２では、測定値記憶部３１に記憶された情報を読み出し、図５に示すように、測定範囲のウェーハ１０の厚さが一定である場合は、形成されているべき面取り部１０５が形成されていないため、エッチング不良と判定する。

図６に示すエッチング処理ウェーハ１２０の形状を測定する場合も、保持部２０の保持面２０ａにおいてウェーハ１２０の表面１２０ａ側を保持し、裏面１２０ｂを上に向けて露出した状態とする。

そして、光学式変位センサ３０を、ウェーハ１２０の最外周部１０６から所定距離径方向（Ｘ軸方向）内側、例えば最外周部１０６から数ｍｍ程度内側に位置させる。そして、光学式変位センサ３０の焦点を常に裏面１２０ｂに合わせながら、送り手段４による制御の下で光学式変位センサ３０を徐々に径方向外側に（矢印Ａ方向に）向けて移動させていく。焦点位置は、裏面１２０ｂの高さに応じて変化し、その高さと保持面２０ａとの高さの差が、ウェーハ１１１測定値記憶部３１に順次記憶されていく。

測定値記憶部３１では、図７に示すように、横軸を距離、縦軸を厚さとして両者の関係が記憶される。エッチング処理ウェーハ１２０には、面取り部１０５が形成されているため、外周に向かうにつれてウェーハ１２０の厚さが薄くなり、なだらかな曲線を描いてやがて厚さが０になっている。

エッチング良否判定手段３２では、測定値記憶部３１の情報を読み出し、測定範囲のウェーハ１０の厚さが曲線を描いて徐々に薄くなる場合は、面取り部１０５が形成されており、正常にエッチングが行われたと判定する。また、曲線の形状、例えば、距離に対する厚さの変化の度合いの高さによっては、エッチングが行われてはいるが、エッチングが十分でないという判断もすることができる。

以上のようにして行うウェーハの外周部の形状測定は、周方向に例えば３箇所をサンプリングし、それぞれの位置において、上記のようにしてウェーハの厚さを求めることが望ましい。

このようにして、エッチング処理後のウェーハの外周部の形状を形状測定手段３によって確認することにより、エッチングが正常に行われたか否かを判定することができるため、エッチング時の各種パラメータの値を基準として推測するよりも、エッチングの良否を確実に判断することができる。

１：プラズマエッチング確認装置
２：測定テーブル
２０：保持部 ２０ａ：保持面
３：形状測定手段
３０：光学式変位センサ ３１：測定値記憶部
３２：エッチング良否判断手段
４：送り手段
４０：ボールスクリュー ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：支持基台
４４：リニアスケール
１０：ウェーハ
１１０：エッチング処理不良ウェーハ １１０ａ：表面 １１０ｂ：裏面
１２０：エッチング処理ウェーハ １１０ａ：表面 １１０ｂ：裏面
１０ａ：表面 １００：分割予定ライン １０１：デバイス
１０ｂ：裏面
１０２：外周部 １０３：曲面 １０４：エッジ部 １０５：丸み部

Claims (1)

1. ウェーハを保持する測定テーブルと、該ウェーハの外周部の形状確認をするための形状測定手段とを有するプラズマエッチング確認装置であって、
   該形状測定手段は、該測定テーブルの上方に位置し、
   該形状測定手段と該測定テーブルとを相対的に移動させることにより該形状測定手段が該ウェーハの形状を測定することを特徴とするプラズマエッチング確認装置。

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