JP2015233064A - エッチング処理方法及びベベルエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板のベベル部に照射される前のレーザ光をモニタし、レーザ光の出力値の変動を検出する。【解決手段】レーザジェネレータと、前記レーザジェネレータから出力されたレーザ光を計測するパワーメータとを備え、レーザ光を照射して基板をエッチングするベベルエッチング装置を用いたエッチング処理方法であって、レーザ光を照射して基板をエッチングする前に、所定時間、レーザ光をパワーメータに照射する工程と、前記パワーメータによりレーザ光の出力値を計測する工程と、前記計測したレーザ光の出力値が、前記レーザジェネレータから出力されるレーザ光の出力設定値に対して所定の閾値の範囲内であるかを判定する工程と、を含むエッチング処理方法が提供される。【選択図】図2
Description
本発明は、エッチング処理方法及びベベルエッチング装置に関する。
半導体ウェハ(以下、単に「ウェハ」ともいう。)のベベル部(ウェハ端部の面取りされた部分)に付着したベベル/バックサイドポリマーは、デバイスの表面を汚染したり、製品の歩留まりに影響を与えたりする。
そこで、ウェハのベベル部にレーザ光を照射し、ベベル/バックサイドポリマーをエッチングしてウェハから除去する装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。ベベル部に照射されるレーザ光の出力強度は、レーザジェネレータに供給する電流を監視及び制御することで管理される。
しかしながら、レーザジェネレータに供給する電流が同じ場合であっても、レーザジェネレータの故障や経時変化によりレーザ光の出力強度が変動する。レーザ光の出力値に異常が生じた場合、これを検知できずにウェハのベベル部に規定値よりも高いパワーのレーザ光が照射され、ウェハのベベル部が削れたり、ベベル部に欠けが生じたりする恐れがある。
上記課題に対して、一側面では、基板のベベル部に照射される前のレーザ光をモニタし、レーザ光の出力値の変動を検出することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、
レーザジェネレータと、前記レーザジェネレータから出力されたレーザ光を計測するパワーメータとを備え、レーザ光を照射して基板をエッチングするベベルエッチング装置を用いたエッチング処理方法であって、
レーザ光を照射して基板をエッチングする前に、所定時間、レーザ光をパワーメータに照射する工程と、
前記パワーメータによりレーザ光の出力値を計測する工程と、
前記計測したレーザ光の出力値が、前記レーザジェネレータから出力されるレーザ光の出力設定値に対して所定の閾値の範囲内であるかを判定する工程と、
を含むエッチング処理方法が提供される。
レーザジェネレータと、前記レーザジェネレータから出力されたレーザ光を計測するパワーメータとを備え、レーザ光を照射して基板をエッチングするベベルエッチング装置を用いたエッチング処理方法であって、
レーザ光を照射して基板をエッチングする前に、所定時間、レーザ光をパワーメータに照射する工程と、
前記パワーメータによりレーザ光の出力値を計測する工程と、
前記計測したレーザ光の出力値が、前記レーザジェネレータから出力されるレーザ光の出力設定値に対して所定の閾値の範囲内であるかを判定する工程と、
を含むエッチング処理方法が提供される。
一の態様によれば、基板のベベル部に照射される前のレーザ光をモニタし、レーザ光の出力値の変動を検出することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
(はじめに)
半導体集積回路の製造においては、ウェハに対してプラズマエッチングが行われると、プラズマ中で発生するラジカルやイオンがウェハのベベル面や裏面に回り込み、ポリマーがベベル面および裏面上に付着する。この付着物は、ベベル/バックサイドポリマー(Bevel/Backside Polymer、以下、「BSP」という)といわれる。BSPは、半導体集積回路に対してデバイスの表面を汚染したり、製品の歩留まりに影響を与えたりする。そこで、レーザーとオゾンガスを用いた熱処理によってBSPを除去する。以下では、BSPを除去するベベルエッチング装置の一実施形態について説明する。
半導体集積回路の製造においては、ウェハに対してプラズマエッチングが行われると、プラズマ中で発生するラジカルやイオンがウェハのベベル面や裏面に回り込み、ポリマーがベベル面および裏面上に付着する。この付着物は、ベベル/バックサイドポリマー(Bevel/Backside Polymer、以下、「BSP」という)といわれる。BSPは、半導体集積回路に対してデバイスの表面を汚染したり、製品の歩留まりに影響を与えたりする。そこで、レーザーとオゾンガスを用いた熱処理によってBSPを除去する。以下では、BSPを除去するベベルエッチング装置の一実施形態について説明する。
[ベベルエッチング装置の全体構成]
一実施形態に係るベベルエッチング装置の全体構成の一例について、図1を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係るベベルエッチング装置1の全体構成の一例を示す。ベベルエッチング装置1は、レーザ光を照射して基板をエッチングすることで、ウェハWのベベル部に付着したBSP2を除去する。図1には、ウェハWの裏面のベベル部にBSP2が付着している様子が示されている。
一実施形態に係るベベルエッチング装置の全体構成の一例について、図1を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係るベベルエッチング装置1の全体構成の一例を示す。ベベルエッチング装置1は、レーザ光を照射して基板をエッチングすることで、ウェハWのベベル部に付着したBSP2を除去する。図1には、ウェハWの裏面のベベル部にBSP2が付着している様子が示されている。
ベベルエッチング装置1は、ウェハWを収容する容器であるチャンバ11を備えている。チャンバ11の内部には、ウェハWを回転可能にかつ水平に保持するスピンチャック12が設けられている。スピンチャック12は、チャンバ11の下方に設けられた回転モータ13に接続されている。スピンチャック12は、例えば真空吸着によりウェハWを保持した状態でウェハWを回転させる。
チャンバ11の内部には、ウェハWの周縁部に対応する位置にBSP除去部14が設けられている。BSP除去部14の本体14aには、ウェハWの周縁部が回転しながら通過するように切り欠き部16が設けられている。切り欠き部16の下方部分には、レーザー照射ヘッド18が設けられている。レーザー照射ヘッド18は、レーザジェネレータ30に接続されている。レーザー照射ヘッド18は、レーザジェネレータ30から出力されたレーザ光をウェハWのべベル部に照射する。レーザー照射ヘッド18は、本体14aの下部に沿って水平方向に移動可能である。また、レーザー照射ヘッド18は角度可変となっている。これにより、レーザー照射位置を調節可能となっている。
本体14aの上部には、パワーメータ15が取り付けられている。パワーメータ15の底部には、下から照射されるレーザ光を吸収する材料が塗布されたディスク状部材14cが設けられている。パワーメータ15は、ディスク状部材14cの吸収材料が吸収した熱によりレーザ光の出力値を計測可能である。
レーザー照射ヘッド18は、レーザ光がウェハWに照射されない位置Aに移動し、ウェハWをエッチングする前に、所定時間、レーザ光をパワーメータ15に照射する。その後、レーザー照射ヘッド18は、レーザ光をウェハWの周縁部に照射可能な位置Bまで水平方向に移動し、レーザ光を照射してBSPを除去する。
本体14aには、BSP2にオゾンガスを吐出するオゾンガス吐出ノズル20と、オゾンガスをほぼ100%吸引するオゾンガス吸引ノズル19とが設けられている。オゾンガス吐出ノズル20はオゾンガスを供給する供給ライン(配管)21を介してオゾンガス発生器22に接続されている。オゾンガス発生器22から出力されたオゾンガスは、供給ライン21を介してオゾンガス吐出ノズル20からチャンバ11内に導入される。オゾンガス吸引ノズル19には、主にオゾンガスを排気する排気流路を構成する排気配管31が接続されている。排気配管31は、工場酸排気配管(図示せず)に接続されている。排気配管31には、オゾンガスを分解するオゾンキラー41が接続されている。
チャンバ11の上部には大気を吸引してチャンバ11の内部に取り入れるためのファン32と、ファン32により吸引された大気のパーティクルを除去するフィルタ33とが設けられている。一方、チャンバ11の底部には排気口34が設けられている。そして、ファン32によりフィルタ33を介してチャンバ11内に大気が取り込まれ、排気口34から排気されることによりチャンバ11内に清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。排気口34には排気配管35が接続されており、排気配管35は工場酸排気配管(図示せず)に接続されている。
チャンバ11の側壁には、ウェハ搬入出口11aが設けられており、ウェハ搬入出口11aはゲートバルブ23により開閉可能となっている。ゲートバルブ23は、弁体24と弁体24を開閉するエアシリンダ26とを有している。弁体24を閉じた際、弁体24とチャンバ11との間はシールリング25によりシールされるようになっている。
ベベルエッチング装置1は、ベベルエッチング装置1の全体を制御する制御装置50を有している。制御装置50は、モニタ部51、制御部52、記憶部53、入出力I/F(インターフェース)部54及びタイマ55を有する。
タイマ55は、レーザ光の照射時間を計時する。モニタ部51は、パワーメータ15が計測したレーザ光の出力値(パワー)をモニタする。具体的には、モニタ部51は、パワーメータ15が計測したレーザ光の出力値を入力し、制御部52に出力する。
制御部52は、マイクロプロセッサを有する。制御部52は、入出力I/F部54に接続され、入出力I/F部54を介してキーボード62、ディスプレイ60及びスピーカ61と接続される。オペレータは、キーボード62を用いてベベルエッチング装置1を管理するためのコマンド等の入力操作を行う。ディスプレイ60には、所定の情報が表示される。
記憶部53には、所定の制御を行うための制御プログラムやレシピが格納されている。記憶部53には、パワーメータ15が計測したレーザ光の出力値が正常範囲内かを判定するための閾値が記憶されてもよい。記憶部53には、レーザ光の出力値を自動補正するために図5に示すレーザジェネレータ30の制御電流とレーザ光の出力値との相関を示す補正グラフが記憶されてもよい。制御部52は、入出力I/F部54からの指示等に応じて任意のレシピを記憶部53から呼び出して実行させることでBSPの除去処理を制御する。また、制御部52は、記憶部53に記憶された自動補正処理を実行するための自動補正プログラムに基づき、パワーメータ15が計測したレーザ光の出力値に応じてレーザ光の出力値をフィードバック制御する。
制御部52は、記憶部53に記憶された閾値に基づき、計測したレーザ光の出力値が閾値の範囲外であると判定されたとき、エラー処理を実行する。その際、制御部52は、レーザ光の出力値の異常を示すメッセージを入出力I/F部54を介してディスプレイ60に表示してもよい。また、制御部52は、レーザ光の出力値の異常を示す警告音を、入出力I/F部54を介してスピーカ61に発生してもよい。
制御装置50は、図示しないCPU(Central Processing Unit),ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を有する。制御部52の機能は、CPUによって実現される。記憶部53の機能は、ROM又はRAMによって実現される。CPUは、ROM等の記憶領域に格納されたレシピに従って、オゾンガスの供給、レーザ光の入射等を制御し、BSPの除去処理を実行する。また、CPUは、モニタされたレーザ光の出力値の異常を検出し、レーザジェネレータ30に流す制御電流を管理する。なお、制御部52の機能は、ソフトウエアを用いて実現されてもよく、ハードウエアを用いて実現されてもよい。以上、本実施形態に係るベベルエッチング装置1の全体構成の一例について説明した。
[ベベルエッチング装置の動作]
次に、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1の動作、つまり、ベベルエッチング装置1を用いたエッチング処理方法について、図2を参照しながら説明する。図2は、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1が行うエッチング処理(BSPの除去処理)の一例を示すフローチャートである。
次に、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1の動作、つまり、ベベルエッチング装置1を用いたエッチング処理方法について、図2を参照しながら説明する。図2は、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1が行うエッチング処理(BSPの除去処理)の一例を示すフローチャートである。
本実施形態にかかるベベルエッチング装置1では、まず、ゲートバルブ23の弁体24が開かれ、図示しない搬送アームにより搬入出口11aを介して処理済みのウェハWが搬出された後、未処理のウェハがチャンバ11の内部に搬入される(ステップS10)。ゲートバルブ23の弁体24が閉じられ、チャンバ11の内部は気密に保持される。搬入されたウェハWは、位置決めされた状態でスピンチャック12に真空吸着される(ステップS12)。
次に、レーザー照射ヘッド18は、レーザ光がウェハWに照射されない位置(図1の位置A)に配置された状態で所定時間、レーザ光をパワーメータ15に照射する(ステップS14)。このとき、パワーメータ15にレーザ光を照射する所定時間は、2秒以上であることが好ましい。前記所定時間は10秒以下でもよい。パワーメータ15は、照射されたレーザ光の出力値を計測する(ステップS16)。
図3は、パワーメータ15が計測したレーザ光の出力値の時間的変化の一例を示す。これによれば、パワーメータ15が計測したレーザ光の出力値は、計測開始から約2秒間は急峻であり、その後緩やかになり、5分〜10分程度で安定する。かかるパワーメータ15の動作特性に応じて、例えば、パワーメータ15の動作が完全に安定するまで待ち、計測開始から5分間経過後のパワーメータ15の計測値をレーザ光の出力値として採用するとした場合、スループットが悪化し、生産性が低下する。
一方、計測開始から2秒間のパワーメータ15の計測値の変化は急峻なため、その間のパワーメータ15の計測値をレーザ光の出力値として採用することは難しい。そこで、本実施形態では、パワーメータ15の出力値が緩やかに落ち着いてくる計測開始から2秒〜10秒経過後のパワーメータ15の計測値をレーザ光の出力値として採用する。これにより、レーザー照射ヘッド18から出射されるレーザ光の出力値の異常を正しく判定することができる。
図2に戻り、次に、制御部52は、パワーメータ15により計測されたレーザ光の出力値が所定の閾値の範囲内かを判定する(ステップS18)。このとき、所定の閾値は、例えば、±10%とすることができる。
図4は、本実施形態にかかるパワーメータ15の計測結果の一例を示す。図4(a)は、ウェハWの処理枚数に対するレーザ光の出力値を示す。図4(b)は、図4(a)に示す範囲CのウェハWの処理枚数(100枚まで)に対するレーザ光の出力値を示す。
このとき、レーザジェネレータ30から出力されるレーザ光の出力設定値(出力の目標値)は、200Wである。つまり、図4では、レーザジェネレータ30から200Wのレーザ光を出力するように出力設定値が200Wに設定されたときの、各ウェハの処理の前にパワーメータ15により計測されたレーザ光の出力値が示されている。
これによれば、図4(b)に拡大して示したように、ウェハの処理枚数が1〜3枚、26枚、51枚、76枚のときに計測されたレーザ光の出力値が、他のウェハの処理枚数のときと比べて低下していることがわかる。
通常、一ロットは25枚のウェハで構成されている。パワーメータ15の使用開始時及びロットが変わる時、パワーメータ15が動作しない時間があり、パワーメータ15の内部温度が若干低下する。後述されるように、パワーメータ15は、光の吸収材料にレーザ光を照射することで吸収材料の温度変化に基づきレーザ光の出力値を計測する。よって、パワーメータ15の内部温度が低下すると、照射されたレーザ光の強さが同じであっても、レーザ光の出力値が低く計測される。以上の理由により、ウェハの処理枚数が1〜3枚、26枚、51枚、76枚のときに計測されたレーザ光の出力値が、それ以外のウェハの処理枚数の時に計測されたレーザ光の出力値に対して3,4W程低い結果となっている。
パワーメータ15の使用開始時及びロット初めのレーザ光の出力値の低下は、外部要因によるものでありレーザジェネレータ30は正常に動作している。よって、このような範囲のレーザ光の出力値の低下は異常ではないと判定すべきである。そこで、図4(a)に示すように、パワーメータ15の計測結果に対して、レーザ光の出力値がレーザジェネレータ30の出力設定値200Wに対して±10%の範囲内(180W〜220W)であればレーザ光の出力値に異常はないと判定される。
図2に戻り、ステップS18において計測したレーザ光の出力値が±10%の範囲内であると判定されたとき、制御部52は、ベベル部のエッチング処理を行う(ステップS20)。ベベル部のエッチング処理では、制御部52は、初めにレーザ光がウェハの周縁部に照射される位置(図1の位置B)にレーザー照射ヘッド18を水平移動させる。次に、回転モータ13を動作させてスピンチャック12を回転させることで、スピンチャック12に吸着保持されているウェハWが回転される。そして、このようにウェハWを回転させつつ、BSP除去部14のレーザー照射ヘッド18からウェハWのべベル部に向けてレーザーを照射するとともに、オゾンガス吐出ノズル20からオゾンガスを吹き付け、オゾンガス吸引ノズル19でオゾンガスを吸引する。これにより、レーザー照射による熱とオゾンガスによる酸化によって、BSP2が除去される。このBSP除去処理の際には、オゾンガス吐出ノズル20からオゾンガスが供給され、オゾンガス吸引ノズル19から排気流路としての排気配管31を経て排気される。
一方、ステップS18において計測したレーザ光の出力値が±10%の範囲外であると判定されたとき、制御部52は、レーザジェネレータ30から出力するレーザ光の出力値を自動補正する(ステップS22)。
図5を参照しながらステップS22の自動補正の一例を説明する。図5は、補正グラフの一例を示す。補正グラフは、予め記憶部53に記憶されていて、レーザジェネレータ30に供給する電流に対するレーザ光の出力値が示されている。例えば、直線Pは、レーザジェネレータ30に供給する電流に対するレーザ光の出力値の基準値が示されている。
直線Q及び直線Rは、レーザジェネレータ30の故障や寿命、レーザジェネレータ30内のレンズやミラーによるレーザ光の集光率の変動等によりレーザ光の出力値が変動した場合を示す。直線Qは、レーザジェネレータ30に供給される電流に対するレーザ光の出力値が直線Pの基準値よりも低くなる状態を示す。直線Rは、レーザジェネレータ30に供給される電流に対するレーザ光の出力値が直線Pの基準値よりも高くなる状態を示す。
図5に例示した補正グラフの場合、基準となる直線Pにおいて電流が50Aのときにレーザ光の出力値は200Wである。パワーメータ15により計測されたレーザ光の出力値が200Wから190Wに下がったとき(図5のa1)、制御部52は、200Wのレーザ光の出力値を得るためには、直線Qに示すように、レーザジェネレータ30に供給する電流を55Aに上げるように制御する(図5のa2)。
また、計測されたレーザ光の出力値が200Wから212Wに上がったとき(図5のb1)、制御部52は、200Wのレーザ光の出力値を得るためには、直線Rに示すように、レーザジェネレータ30に供給する電流を46Aに下げるように制御する(図5のb2)。このようにして、制御部52は、補正グラフに基づきレーザ光の出力値を自動補正するようにフィードバック制御を行う。これにより、レーザ光の出力値が基準値よりも高くなって、ウェハWにレーザ光を照射したときにウェハ周辺部に欠けが生じることを防止できる。また、レーザ光の出力値が基準値よりも低くなって、ベベル部のエッチング処理によるBSP除去がスムーズに行えない状況を回避できる。
図2に戻り、制御部52は、入出力I/F部54を介してディスプレイ60に警告メッセージを表示する(ステップS24)。また、制御部52は、所定の条件を満たす場合にはベベルエッチング装置1を停止する(ステップS24)。所定の条件の一例としては、計測したレーザ光の出力値が−(10+α)%〜(10+α)%の範囲外であると判定されたときが挙げられる。αは、0以上の任意の数字である。ウェハWの欠けは、計測されたレーザ光の出力値がレーザジェネレータ30の出力設定値に対して±10%の範囲外の場合に生じる。以上の理由から、本実施形態では、計測したレーザ光の出力値が−(10+α)%〜(10+α)%の範囲外であると判定されたときレーザ光の出力値に異常があると判定し、べベルエッチング装置1が一時停止される。これにより、ウェハのベベル部に規定値よりも高いパワーのレーザ光が照射され、ウェハのベベル部が削れたり、ベベル部に欠けが生じたりすることを回避できる。
以上、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1の動作について説明した。これによれば、パワーメータ15を設け、ウェハWの処理前のレーザ光の出力値をモニタリングすることで、レーザ光の出力値の異常をウェハWの処理前に検出し、レーザ光の出力値の自動補正等を行うことで、ウェハWの破損を防止できる。
なお、ステップS14では、レーザー照射ヘッド18は、レーザ光がウェハWに照射されない位置(例えば、図1の位置A)に配置された状態でレーザ光を2秒〜10秒程度、パワーメータ15に照射した。しかしながら、これに限らず、レーザー照射ヘッド18は、レーザ光がウェハWに照射される位置(例えば、図1の位置B)においてレーザ光を照射してもよい。この場合、パワーメータ15はウェハWの周縁部によって遮られたレーザ光を除くレーザ光を計測し、制御部52は、計測されたレーザ光の出力値に基づき図2のステップS18以降のレーザ光の異常判定処理を行う。
また、以上の説明では、パワーメータ15の計測値は、レーザ光の出力値であった。しかし、これに限らず、例えば図5の基準となる直線Pに基づき、レーザ光の出力値とレーザジェネレータ30への制御電流との換算を行うことで、レーザ光の出力値の替わりにレーザジェネレータ30への制御電流を用いて図2のレーザ光の異常判定を行ってもよい。
[パワーメータ]
次に、パワーメータ15の計測原理について、図6を参照しながら説明する。図6(a)はパワーメータ15の断面を示し、図6(b)はパワーメータ15の主に吸収部材及びその周辺を示す。パワーメータ15の底部には、ディスク状部材14cが設けられている。ディスク状部材14cには、レーザ光を吸収する材料が塗布されている。ディスク状部材14cは、レーザ光を吸収する材料により形成されてもよい。図6(b)に示すように、ディスク状部材14cの内部側の面には、熱電対14b1がディスク状部材14cの径方向に内周側と外周側とを交互に蛇行しながら配線されている。図6(a)に示すように、熱電対14b1は、ディスク状部材14cの光の吸収材料とヒートシンク15aとに挟まれた構造となっている。ヒートシンク15aの奥側には、大気を吸引してパワーメータ15の内部に取り入れるためのファン15bが配置されている。ファン15bを回すことでパワーメータ15の内部のヒートシンク15aを室温にする。
次に、パワーメータ15の計測原理について、図6を参照しながら説明する。図6(a)はパワーメータ15の断面を示し、図6(b)はパワーメータ15の主に吸収部材及びその周辺を示す。パワーメータ15の底部には、ディスク状部材14cが設けられている。ディスク状部材14cには、レーザ光を吸収する材料が塗布されている。ディスク状部材14cは、レーザ光を吸収する材料により形成されてもよい。図6(b)に示すように、ディスク状部材14cの内部側の面には、熱電対14b1がディスク状部材14cの径方向に内周側と外周側とを交互に蛇行しながら配線されている。図6(a)に示すように、熱電対14b1は、ディスク状部材14cの光の吸収材料とヒートシンク15aとに挟まれた構造となっている。ヒートシンク15aの奥側には、大気を吸引してパワーメータ15の内部に取り入れるためのファン15bが配置されている。ファン15bを回すことでパワーメータ15の内部のヒートシンク15aを室温にする。
パワーメータ15の吸収部材に下からレーザ光が照射されると、図6(b)に示すディスク状部材14cの領域Lにてレーザ光の吸収材料が光を吸収して熱に変換する。これにより、熱電対14b1の領域L(内周側)の温度が高くなる。ヒートシンク15aにより熱電対14b1の外周側は室温に保持されている。よって、熱電対14b1の内周側と外周側との間に温度差が生じる。パワーメータ15は、この熱電対14b1に生じた温度差を電流に換算する。パワーメータ15は、換算された電流をモニタ部51に出力する。制御部52は、モニタ部51を介して取得した電流値から、図5の基準となる直線Pに基づき変換されたレーザ光の出力値を出力する。
[レーザジェネレータの構成]
次に、レーザジェネレータ30の構成の一例について、図7を参照しながら説明する。図7は、本実施形態にかかるレーザジェネレータ30の構成の一例を示す。本実施形態にかかるレーザジェネレータ30は、直流電源30a、電流制御素子30b(IGBT)、コントロールボード30e及び発振器30cを有する。発振器30cに設けられたダイオードには、直流電源30aから電流が供給され、これにより、レーザ光が出力される。電流制御素子30bは、直流電源30aから発振器30cのダイオードに供給される電流(制御電流)を制御する。レーザジェネレータ30から出力されたレーザ光は、光ファイバー30dにより伝播され、レーザー照射ヘッド18からウェハWのベベル部に照射される。
次に、レーザジェネレータ30の構成の一例について、図7を参照しながら説明する。図7は、本実施形態にかかるレーザジェネレータ30の構成の一例を示す。本実施形態にかかるレーザジェネレータ30は、直流電源30a、電流制御素子30b(IGBT)、コントロールボード30e及び発振器30cを有する。発振器30cに設けられたダイオードには、直流電源30aから電流が供給され、これにより、レーザ光が出力される。電流制御素子30bは、直流電源30aから発振器30cのダイオードに供給される電流(制御電流)を制御する。レーザジェネレータ30から出力されたレーザ光は、光ファイバー30dにより伝播され、レーザー照射ヘッド18からウェハWのベベル部に照射される。
制御装置50は、レーザジェネレータ30に供給される電流をモニタし、パワーメータ15により計測されたレーザ光の出力値に基づき、モニタされた電流に対して発振器30cのダイオードに供給する電流をコントロールボード30eを介してフィードバック制御する。
[レーザジェネレータの内部構成]
次に、レーザジェネレータ30の内部構成の一例について、図8を参照しながら説明する。図8(a)は、本実施形態にかかるレーザジェネレータ30の側面の一例を示す。図8(b)は、本実施形態にかかるレーザジェネレータ30の上面の一例を示す。図8(b)のレーザジェネレータ30は、図8(a)のD−D面である。本実施形態にかかるレーザジェネレータ30は、スタック130、マイクロレンズ131、ダイレクトミラー132、リダイレクトミラー133、エッジミラー134及びフォーカスレンズ135を有する。
次に、レーザジェネレータ30の内部構成の一例について、図8を参照しながら説明する。図8(a)は、本実施形態にかかるレーザジェネレータ30の側面の一例を示す。図8(b)は、本実施形態にかかるレーザジェネレータ30の上面の一例を示す。図8(b)のレーザジェネレータ30は、図8(a)のD−D面である。本実施形態にかかるレーザジェネレータ30は、スタック130、マイクロレンズ131、ダイレクトミラー132、リダイレクトミラー133、エッジミラー134及びフォーカスレンズ135を有する。
図8(a)のスタック130内の半導体レーザの配置部Eの拡大図を図9(a)に示し、図8(b)のスタック130内の半導体レーザの配置部Eの拡大図を図9(b)に示す。スタック130には、半導体レーザ142が複数段並んでいる。スタック130には、複数段の棚141が積層されている。複数の棚141の先端部(レーザ光の出力側)には、複数の半導体レーザ142が棚141に対して一対一に取り付けられている。図8(b)に示すように、各半導体レーザ142には、レーザ光を出力する素子としてのダイオード142cが10〜20個程度、右端部に設けられている。このダイオード142cに直流電源30a(図7参照)から直流電圧を印加して、ダイオード142cに電流を流すことにより半導体レーザ142から紙面の右側に向かって光が出力される。かかる構成により、レーザ光は、各半導体レーザ142から出力され、マイクロレンズ131に入射される。
図8に戻り、マイクロレンズ131に入射されたレーザ光は、ダイレクトミラー132で集光される。集光されたレーザ光は、リダイレクトミラー133→エッジミラー134→フォーカスレンズ135を通って集光され、光ファイバー30dに入射される。
レーザジェネレータ30には、入口INからドライエアーが導入され、出口OUTから導出される。このように、レーザジェネレータ30の内部をドライエアーで充填かつ循環させることで、レーザジェネレータ30の内部を乾燥させることができる。
[レーザジェネレータの異常検知]
かかる構成のレーザジェネレータ30では、(1)レーザジェネレータ30のスタック130又はその他の部分の故障、(2)レーザジェネレータ30の内部の各レンズの透過率の変化、及び(3)フォーカスレンズ135による集光後のレーザ光が光ファイバー30dに入力される際のフォーカスレンズ135と光ファイバー30dとのアライメントの変化や光ファイバー30dの状態変化、(4)レーザジェネレータ30の内部にドライエアーが流れていない等の状況が生じ得る。
かかる構成のレーザジェネレータ30では、(1)レーザジェネレータ30のスタック130又はその他の部分の故障、(2)レーザジェネレータ30の内部の各レンズの透過率の変化、及び(3)フォーカスレンズ135による集光後のレーザ光が光ファイバー30dに入力される際のフォーカスレンズ135と光ファイバー30dとのアライメントの変化や光ファイバー30dの状態変化、(4)レーザジェネレータ30の内部にドライエアーが流れていない等の状況が生じ得る。
これら(1)〜(4)の要因により、パワーメータ15にて計測されるレーザ光の出力値が変化する。(1)の例としては、半導体レーザ142の一部の故障によりレーザ光の出力値が低下する場合が挙げられる。(3)の例としては、アライメントミスにより、集光後のレーザ光がすべて光ファイバーに入力されなくなってレーザ光の出力が低下したり、光ファイバーの屈折率が変化したり光ファイバーが断線したりする場合が挙げられる。(4)の例としては、図9に示すように、半導体レーザ142の両端部142a、142bには反射材料がコーティングされ、コーティング部分142a、142bがミラーの機能を有する。ドライエアーが流れていない場合、コーティング部分142a、142bに水分が付着し、コーティング部分におけるミラーの透過率や反射率が変化し、半導体レーザ142のダイオードが破壊されたり、レーザ光の出力値が低下したりする。
これに対して、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1によれば、パワーメータ15を設け、レーザ光の出力値をモニタリングする。そして、計測されたレーザ光の出力値の変化により、レーザジェネレータ30の故障や経時変化、光ファイバー30dの屈折率の変化や光ファイバー30dの断線等の問題の個所を推定することができる。これにより、レーザジェネレータ30の内部に故障が生じていること、又はレーザジェネレータ30の経時変化によりレーザジェネレータ30からのレーザ光の出力値が低下していることを予測することができる。
例えば、ウェハWの処理前にレーザ光の出力値が所定の閾値以上と判定された場合、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1は、レーザ光の出力値が異常であると判定し、ベベルエッチング装置1の動作を一時停止してもよい。これにより、次ウェハWに高い強度のレーザ光が照射されることを回避し、ウェハWのベベル部が削れたり、ベベル部に欠けが生じることを防止できる。
また、一実施形態にかかるレーザジェネレータ30から出力されるレーザ光の出力値は経時的に変化する。図10にレーザジェネレータ30から出力されるレーザ光の経時変化の一例を示す。これによれば、レーザジェネレータ30が新品のときのレーザ光の出力値からレーザ光の出力値が20%低下したとき、つまり、レーザ照射の積算時間が1万時間以上になったとき、レーザジェネレータ30の半導体レーザ142が寿命であると推定できる。
このような推定から、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1によれば、パワーメータ15により計測されたレーザ光の出力値によりレーザジェネレータ30から出力されるレーザ光の経時変化に対応してレーザ光の出力値を自動補正できる。
例えば、パワーメータ15により計測されたレーザ光の出力値の変化が所定の閾値以内と判定された場合、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1は、レーザ光の出力値の経時変化は正常の範囲であると判定する。正常の範囲であると判定された場合、本実施形態にかかるベベルエッチング装置1は、レーザジェネレータ30に供給する制御電流を制御して、レーザー照射ヘッド18から出力されるレーザ光の出力値を自動補正する。これにより、ウェハWのベベル部が削れたり、ベベル部に欠けが生じることを防止することができる。また、このとき、ベベルエッチング装置1の動作は停止されないため、スループットを低下させることなく生産性を維持できる。
以上に説明したように、本実施形態のエッチング処理方法及びベベルエッチング装置1によれば、ウェハWのベベル部に照射される前のレーザ光をモニタし、レーザ光の出力値の異常又は経時変化を検出することができる。
以上、エッチング処理方法及びベベルエッチング装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるエッチング処理方法及びベベルエッチング装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
本発明にかかるベベルエッチング装置により処理される基板は、ウェハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ(Flat Panel Display)用の大型基板、EL素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
1:ベベルエッチング装置
2:BSP
11:チャンバ
12:スピンチャック
14:BSP除去部
14b1:熱電対
14c:ディスク状部材
15:パワーメータ
15a:ヒートシンク
15b:ファン
18:レーザー照射ヘッド
30:レーザジェネレータ
30d:光ファイバ
50:制御装置
51:モニタ部
52:制御部
53:記憶部
130:スタック
131:マイクロレンズ
132:ダイレクトミラー
133:リダイレクトミラー
134:エッジミラー
135:フォーカスレンズ
142:半導体レーザ
2:BSP
11:チャンバ
12:スピンチャック
14:BSP除去部
14b1:熱電対
14c:ディスク状部材
15:パワーメータ
15a:ヒートシンク
15b:ファン
18:レーザー照射ヘッド
30:レーザジェネレータ
30d:光ファイバ
50:制御装置
51:モニタ部
52:制御部
53:記憶部
130:スタック
131:マイクロレンズ
132:ダイレクトミラー
133:リダイレクトミラー
134:エッジミラー
135:フォーカスレンズ
142:半導体レーザ
Claims (6)
- レーザジェネレータと、前記レーザジェネレータから出力されたレーザ光を計測するパワーメータとを備え、レーザ光を照射して基板をエッチングするベベルエッチング装置を用いたエッチング処理方法であって、
レーザ光を照射して基板をエッチングする前に、所定時間、レーザ光をパワーメータに照射する工程と、
前記パワーメータによりレーザ光の出力値を計測する工程と、
前記計測したレーザ光の出力値が、前記レーザジェネレータから出力されるレーザ光の出力設定値に対して所定の閾値の範囲内であるかを判定する工程と、
を含むエッチング処理方法。 - 前記所定の閾値は、±10%の範囲内である、
請求項1に記載のエッチング処理方法。 - 前記レーザ光をパワーメータに照射する所定時間は、
2秒〜10秒の範囲の時間である、
請求項1又は2に記載のエッチング処理方法。 - 前記計測したレーザ光の出力値が所定の閾値の範囲外であると判定されたとき、前記レーザジェネレータから出力するレーザ光の出力値を自動補正する工程を更に含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。 - 前記計測したレーザ光の出力値が所定の閾値の範囲外であると判定されたとき、所定のエラー処理を実行する工程を更に含む、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。 - レーザジェネレータと、前記レーザジェネレータから出力されたレーザ光を計測するパワーメータと、制御部とを備え、レーザ光を照射して基板をエッチングするベベルエッチング装置であって、
前記制御部は、
レーザ光を照射して基板をエッチングする前に、所定時間、レーザ光をパワーメータに照射する手順と、
前記パワーメータにより計測されたレーザ光の出力値を取得する手順と、
前記取得したレーザ光の出力値が、前記レーザジェネレータに設定されたレーザ光の出力設定値に対して所定の閾値の範囲内であるかを判定する手順と、
前記取得したレーザ光の出力値が所定の閾値の範囲外であると判定されたとき、前記レーザジェネレータに設定されたレーザ光の出力設定値を自動補正する手順及び所定のエラー処理を実行する手順の少なくともいずれかの手順と、
を含むベベルエッチング装置。
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