JP2016115738A - エッチング処理方法及びベベルエッチング装置 - Google Patents

エッチング処理方法及びベベルエッチング装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ベベル部のエッチング処理においてレーザ光の出力値の異常を検出する。【解決手段】レーザジェネレータと撮像部とを有し、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、前記レーザジェネレータから照射されるレーザ光の散乱光により処理容器内を照らし、前記撮像部により前記処理容器内の画像を撮像する工程と、撮像した前記処理容器内の画像のうち、予め選定した所定領域の画像の輝度を算出する工程と、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値と輝度との相関関係を示すデータに基づき、算出した前記輝度に対する前記レーザ光の出力値を監視する工程と、を含むエッチング処理方法が提供される。【選択図】図４

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。
特開２０１０−１４１２３７号公報
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でも、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ことがある。このため、装置稼働中においてレーザジェネレータに供給する電流を監視しても、レーザジェネレータに供給する電流は変動していない場合であってレーザ光の出力値に異常が生じた場合には、その異常を検知することは困難である。この結果、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おそれがある。
上記課題に対して、一側面では、ベベル部のエッチング処理においてレーザ光の出力値の異常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撮像部とを有し、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、前記レーザジェネレータから照射されるレーザ光の散乱光により処理容器内を照らし、前記撮像部により前記処理容器内の画像を撮像する工程と、撮像した前記処理容器内の画像のうち、予め選定した所定領域の画像の輝度を算出する工程と、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値と輝度との相関関係を示すデータに基づき、算出した前記輝度に対する前記レーザ光の出力値を監視する工程と、を含むエッチング処理方法が提供される。
一の側面によれば、ベベル部のエッチング処理においてレーザ光の出力値の異常を検出することができる。
一実施形態に係るベベルエッチング装置の一例を示す図。 一実施形態に係るレーザ光の散乱光を利用した撮像結果の一例を示す図。 一実施形態にかかる相関データ生成処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態にかかる撮像部、制御部、記憶部の各機能を説明するための図。 第１実施形態にかかるレーザ出力監視処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態にかかるレーザジェネレータの構成の一例を示す図。 第２実施形態にかかるレーザ出力監視処理の一例を示すフローチャート。 第２実施形態にかかる膜種毎の相関グラフの一例を示すフローチャート。
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では、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ため除去することが好ましい。そこで、ベベルエッチング装置は、レーザ光とオゾンガスを用いた熱処理によりＢＳＰを除去する。以下では、一実施形態にかかるベベルエッチング装置の構成を説明した後、ベベルエッチング装置において使用されるレーザジェネレータの出力値を監視する方法について説明する。
［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１の一例について、図１を参照しながら説明する。ベベルエッチング装置１は、ウェハＷのベベル部にレーザ光を照射して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のベベル部の裏面に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を収容する処理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、レーザ照射ヘッド１８が設けられている。レーザ照射ヘッド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のベベル部に照射する。レーザ照射ヘッド１８は、水平方向に移動可能である。また、レーザ照射ヘッド１８の角度は可変に制御でき、これにより、レーザ光の照射位置が調節可能となっている。レーザ照射ヘッド１８は、レーザ光をウェハＷの周縁部に照射して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。
チャンバ１１の底部には、排気口３４が設けられている。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を閉じたとき、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。
チャンバ１１の底部には、レーザジェネレータ３０から照射されるレーザ光の散乱光に照らされたチャンバ１１内の画像を撮像するＣＣＤカメラ１５が配置されている。本実施形態では、ＣＣＤカメラ１５は、ウェハＷの周縁部及び天井部を撮像する位置に配置されている。
図２は、図１の枠Ａ内を拡大した図である。レーザ光をウェハＷの周縁部に照射してＢＳＰを除去する際、図２に示すレーザ光の散乱光によりチャンバ１１内は明るくなる。ＣＣＤカメラ１５は、レーザ光の散乱光により照らされたチャンバ１１内の天井部を撮像する。図２には、ＣＣＤカメラ１５が撮像した結果得られた画像Ｐの一例が示されている。画像Ｐの右半分の画像Ｐ１には、チャンバ１１の天井部が撮られている。画像Ｐの左半分の画像Ｐ２では、チャンバ１１の天井部はウェハＷにより遮られ、ウェハＷの裏面が撮られている。ウェハＷは、散乱光を遮蔽する遮蔽物の一例である。画像Ｐ２は、散乱光がチャンバ１１内の遮蔽物により遮蔽された領域の一例である。画像Ｐ１の上部は、チャンバ１１内の模様又は影が撮影された領域の一例である。
チャンバ１１の底部には、ウェハＷの裏面のエッチング状態を撮像するためのＣＣＤカメラ１５が配置されている。ベベル部のエッチング処理時、レーザジェネレータ３０から出力されたレーザ光がウェハＷの裏面に当たると、レーザ光の散乱光によりチャンバ１１内は明るくなる。ＣＣＤカメラ１５は、その散乱光により照らされたチャンバ１１の天井部を撮像する。
なお、ＣＣＤカメラ１５は、チャンバ１１の底部に配置されている場合に限らず、チャンバ１１内の他の位置に配置されてもよい。例えば、図１に点線で示すように、ＣＣＤカメラ１５は、チャンバ１１の側面や天井面に横向きや下向きや所定の角度（例えば４５度）に傾けて配置されてもよい。例えば、天井からウェハＷに向けて４５度等配で３台配置された、ウェハＷのアライメント用ＣＣＤカメラ１５を使用してチャンバ１１内を撮像してもよい。なお、ＣＣＤカメラ１５は、チャンバ１１内の所定領域を撮像する撮像部の一例である。
ベベルエッチング装置１は、制御装置５０を有する。制御装置５０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は、撮像された画像を取得し、画像中の影や模様、遮蔽物等のない所定領域を選定して、画像処理によりその所定領域の輝度の平均値を算出し、輝度に基づ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値（強度）を監視する。
制御装置５０は、撮像部５１、制御部５２、記憶部５３及び入出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）部５４を有する。撮像部５１は、ＣＣＤカメラ１５が撮像した画像を取得する。制御部５２は、画像処理、レーザ出力監視処理、その他の制御処理を実行する。具体的には、制御部５２は、レーザジェネレータから照射されるレーザ光の散乱光により照らされた処理容器内の所定領域を選定する。制御部５２は、撮像されたチャンバ１１内の画像のうち、前記選定された所定領域の画像の輝度を算出する。制御部５２は、算出された輝度と、予め測定した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と輝度との相関関係を示すデータに基づき、レーザ光の出力値を監視する。
撮像された画像の全体を使うと画像に写された天井部の模様や障害物が、レーザ光の状態を監視する際のノイズとなり、正確なレーザ光の出力値の監視が困難になる。よって、撮像された画像からノイズのない画像部分が切り出されて使用される。なお、撮像した画像から所定領域の画像を切り出す処理は、予め選定された所定領域を特定する座標をＣＣＤカメラ１５に送り、ＣＣＤカメラ１５側で行われてもよい。
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、監視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いる。
また、記憶部５３には、例えば図４のグラフに示すように、レーザ光の出力値と輝度との相関関係を示す相関グラフＳ０が記憶されている。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に記憶された相関グラフに基づき、算出された輝度に応じたレーザ光の出力値に応じてレーザジェネレータ３０に供給する電流を制御し、これにより、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、算出された輝度に応じたレーザ光の出力値が閾値の範囲外であると判定したとき、エラー処理を実行する。その際、制御部５２は、後述されるレーザ光の出力値の自動補正を行ってもよい。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、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。制御部５２の機能は、マイクロプロセッサ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。マイクロプロセッサは、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、レーザ光の強度等を制御し、ＢＳＰの除去処理を実行する。また、マイクロプロセッサは、監視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に供給する電流を制御する。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。
［相関データ生成処理］
図４の相関グラフＳ０に一例を示すように、本実施形態では、予め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と、チャンバ１１内の画像の所定領域の輝度との相関関係を示す相関データが生成され、記憶部５３に記憶されている。相関データは、ベベルエッチング装置１においてウェハＷをエッチングする際に、例えば新品のレーザジェネレータ３０から照射されるレーザ光の散乱光を利用して撮像した画像に基づき取得される。
以下に、一実施形態にかかる相関データ生成処理について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。本処理が開始されると、撮像部５１は、ＣＣＤカメラ１５が撮像したチャンバ１１内の画像を取得する（ステップＳ１０）。次に、制御部５２は、画像中の予め選定された所定領域を切り出す（ステップＳ１２）。所定領域は、散乱光がチャンバ１１内の遮蔽物により遮蔽される領域、チャンバ１１内の構造により影が撮影される領域、及びチャンバ１１内に形成された模様が撮影される領域以外の領域であり、自動選定されてもよいし、オペレータにより選定されてもよい。図４に示す撮像部（ＣＣＤカメラ）が撮像した画像のうち、レーザ光の出力値が１００Ｗのときの画像を参照すると、画像の左側半分はウェハＷで遮蔽された領域であり、散乱光がチャンバ１１内の遮蔽物により遮蔽される領域の一例に当たる。画像の右側半分は、チャンバ１１の天井部が撮影されているが、画像の上側に天井の模様が写されている。この領域は、チャンバ１１内に形成された模様が撮影される領域の一例に当たる。よって、所定領域には、画像の左側半分や天井の模様が写された領域を除いた画像領域のうちの任意の領域が選定される。図４の実線で囲った領域が、選定された所定領域の一例である。撮像部５１は、画像処理により選定された所定領域の画像を切り出す。なお、画像の切り出しは、ＣＣＤカメラ１５が行ってもよい。その場合には、撮像部５１は、切り出された画像を取得する。
図３に戻り、次に、制御部５２は、切り出した画像の各画素の輝度を算出し、算出した各画素の輝度に基づき、所定領域の画像の輝度の平均値を算出する（ステップＳ１４）。輝度は、色の濃淡を０（黒、暗）〜２５５（白、明）の何れかの値で示したものである。
図４を参照すると、レーザ光の出力値が１００Ｗのときに撮像した画像から切り出した所定領域の画像の輝度の平均値は１２２である。よって、記憶部５３は、レーザ光の出力値が１００（Ｗ）、輝度が１２２の点Ｄ１を相関データの一つとして記憶する（ステップＳ１５）。
図３に戻り、次に、制御部５２は、所定枚数の画像を処理したかを判定する（ステップＳ１６）。所定枚数は２以上の予め定められた枚数である。一例として所定枚数を３枚とすると、１枚の画像が処理された現時点では、制御部５２は、所定枚数の画像は処理されていないと判定し、ステップＳ１０に戻り、２枚目の画像を取得する。次に、制御部５２は、画像中の予め選定された所定領域を切り出す（ステップＳ１２）。例えば、２枚目の画像が、図４のレーザ光の出力値が２００Ｗのときに撮像した画像である場合、制御部５２は、切り出した画像の各画素の輝度を算出し、算出した各画素の輝度に基づき所定領域の画像の輝度の平均値を算出する（ステップＳ１４）。図４を参照すると、レーザ光の出力値が２００Ｗのときに切り出した画像の輝度の平均値は２２２である。よって、記憶部５３は、レーザ光の出力値が２００（Ｗ）、輝度が２２２の点Ｄ２を相関データの一つとして記憶する（ステップＳ１５）。
図３に戻り、次に、制御部５２は、所定枚数の画像を処理したかを判定する（ステップＳ１６）。２枚の画像が処理された現時点では、制御部５２は、所定枚数の画像は処理されていないと判定し、ステップＳ１０に戻り、３枚目の画像を取得する。次に、制御部５２は、画像中の予め選定された所定領域を切り出す（ステップＳ１２）。例えば、３枚目の画像が、図４のレーザ光の出力値が０Ｗのときに撮像した画像である場合、制御部５２は、切り出した画像の輝度の平均値を算出する（ステップＳ１４）。図４を参照すると、レーザ光の出力値が０Ｗのときに撮像した画像から切り出した画像の輝度の平均値は１８である。よって、記憶部５３は、レーザ光の出力値が０（Ｗ）、輝度が１８の点Ｄ０を相関データの一つとして記憶する（ステップＳ１５）。
図３に戻り、次に、制御部５２は、所定枚数の画像を処理したかを判定する（ステップＳ１６）。３枚の画像が処理されているため、制御部５２は、所定枚数の画像を処理したと判定し、本処理を終了する。
以上に説明した相関データ生成処理により、レーザジェネレータ３０から出力されるレーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータが算出される。図４の相関グラフＳ０は、本処理により算出された３点の相関データＤ０〜Ｄ２を結んだ直線であり、相関データの一例である。なお、図４の相関グラフＳ０には、Ｄ０〜Ｄ２以外にも相関データがプロットされているが、相関データの個数は、２点以上であればよい。
［レーザ出力監視処理］
次に、記憶部５３に記憶された相関データ（相関グラフ）に基づき、撮像されたチャンバ１１内の画像から切り出した所定領域の画像の輝度に対するレーザ光の出力を監視する処理について、図５を参照しながら説明する。本実施形態にかかるレーザ出力監視処理は、ベベルエッチング装置１がウェハＷのベベル部をエッチングする際に、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が監視される。
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を介して未処理のウェハがチャンバ１１内に搬入される（ステップＳ３０）。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、天井部に配置されたＣＣＤカメラにより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Ｓ３２）。
次に、レーザ照射ヘッド１８から出射されるレーザ光がウェハＷにベベル部に照射され、エッチング処理が実行される（ステップＳ３４）。ベベル部のエッチング処理では、制御部５２は、レーザ光がウェハの周縁部に照射される位置にレーザ照射ヘッド１８を配置する。次に、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のレーザ照射ヘッド１８からウェハＷのベベル部に向けてレーザ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。
ＣＣＤカメラ１５は、ベベル部のエッチング処理中、レーザ照射ヘッド１８から出射されるレーザ光の散乱光により照らされたチャンバ１１の天井部を撮像する。撮像部５１は、撮像された画像を取得し、制御部５２に転送する。制御部５２は、取得した画像の予め選定された所定領域を切り出す（ステップＳ３６）。
制御部５２は、切り出した所定領域を画像処理し、所定領域の各画素の輝度（濃度）を算出し、所定領域の輝度の平均値を求める（ステップＳ３８）。制御部５２は、所定枚数の画像を処理したかを判定する（ステップＳ４０）。所定枚数の画像は、予め定められた１枚以上の枚数であればよい。
制御部５２は、所定枚数の画像を処理していないと判定した場合、ステップ３６に戻り、次の画像を取得して、次の画像の所定領域の輝度の平均値を算出する（ステップＳ３６、Ｓ３８）。所定枚数の画像が処理されると、ステップＳ４２に進み、制御部５２は、各画像の所定領域の輝度の平均値に基づき、所定枚数の画像の所定領域の輝度の平均値を算出する。
次に、制御部５２は、記憶部５３に記憶された相関データ（例えば、図４の相関グラフＳ０）に基づき、算出された輝度の平均値に対するレーザ光の出力値を特定する。制御部５２は、特定されたレーザ光の出力値と、実際に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との差分が所定の閾値の範囲内かを判定する（ステップＳ４４）。このとき、所定の閾値は、例えば、±１０％とすることができる。ただし、所定の閾値は、±１０％に限られず、例えば±５％等であってもよい。また、所定の閾値はウェハＷの膜種に応じて変えることが好ましい。
例えば、レーザジェネレータ３０の出力設定値が１００Ｗの場合、算出された輝度の平均値に対するレーザ光の出力値が出力設定値１００Ｗの±１０％（９０Ｗ〜１１０Ｗ）の範囲内であればレーザジェネレータ３０のレーザ光の出力値に異常はないと判定される。この場合、制御部５２は、ステップＳ４４で「Ｙｅｓ」と判定し、本処理を終了する。
一方、ステップＳ４４において計測したレーザ光の出力値が出力設定値１００Ｗの±１０％の範囲外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Ｓ４６）。
例えば、算出された輝度の平均値に対するレーザ光の出力値が出力設定値１００Ｗに対して９０Ｗ未満の場合又は１１０Ｗより大きい値であれば、レーザジェネレータ３０のレーザ光の出力値に異常があると判定される。この場合、制御部５２は、ステップＳ４４で「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ４６に進む。
ステップＳ４６のレーザ光の出力値の自動補正の一例を説明する。制御部５２は、自動補正に図４に一例を示す相関グラフＳ０（相関データ）を使用する。例えば、レーザジェネレータ３０の出力設定値が１００Ｗの場合であって、算出された輝度の平均値が「１００」の場合、１００に対するレーザ光の出力値は８０Ｗとなり９０Ｗ未満である。よって、制御部５２は、レーザジェネレータ３０の出力設定値を１００Ｗから１２０Ｗに設定変更する。これにより、レーザジェネレータ３０に供給される電流が大きくなるように制御される。
このようにしてレーザジェネレータ３０から出力されるレーザ光の強度を高めることで、輝度は、相関グラフＳ０に基づき現状の輝度よりも２０だけ高められる。つまり、レーザジェネレータ３０の出力設定値を変更後、撮像された画像から算出される輝度の平均値は、１２０（＝１００＋２０）になると予想される。相関グラフＳ０によれば、輝度が１２０のとき、レーザ光の出力値は１００Ｗである。これにより、レーザ光の出力値が自動補正される。
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は変動する。これにより、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図４に示す相関グラフＳ０の値からずれる。しかしながら、制御部５２は、ステップ４６において、相関グラフＳ０に基づきレーザ光の出力値を自動補正する。自動補正はフィードバック制御で行われてもよい。これにより、ウェハＷに正常な強度のレーザ光を照射することができ、異常な強度のレーザ光によりウェハＷの周辺部に欠けが生じることを防止でき、ベベル部のエッチング処理によるＢＳＰ除去をスムーズに行うことができる。
図５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し（ステップＳ４８）、本処理を終了する。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を停止してもよい。所定の条件の一例としては、算出された輝度の平均値に対するレーザ光の出力値と、実際に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との差分が−（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より大きい任意の数字である。ウェハＷの欠けは、算出された輝度の平均値に対する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、本実施形態では算出された輝度の平均値に対する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、ベベルエッチング装置１を一時停止してもよい。これにより、ウェハＷ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によれば、レーザ光の散乱光を使って撮像した画像から算出した輝度と、レーザジェネレータ３０から出力したレーザ光の出力値との相関関係を示すデータに基づき、レーザ光の出力値を監視することができる。これにより、レーザ光の出力値の異常をウェハＷの処理中に検出し、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、ベベル部のエッチング処理によるＢＳＰ除去をスムーズに行うことができる。
また、例えば図４の相関グラフＳ０に示す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、輝度とレーザジェネレータ３０に供給する電流との相関グラフを記憶部５３に記憶してもよい。その場合、輝度とレーザジェネレータ３０の電流との相関グラフを用いて、撮像画像から取得した輝度の平均値に基づきレーザジェネレータ３０に供給する電流が制御される。
なお、制御部５２は、レーザジェネレータ３０のレーザ光の出力値が異常であると判定した場合、警告メッセージを表示すること（ステップＳ４８）及びレーザ光の出力値を自動補正すること（ステップＳ４６）の少なくともいずれかを実行すればよい。
（レーザジェネレータに供給する電流の制御方法）
レーザジェネレータ３０に供給する電流の制御方法について図６を参照しながら簡単に説明する。図６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、レーザ光の散乱光を使って撮像した画像から算出した輝度に対応するレーザ光の出力値又はレーザジェネレータ３０の制御電流に基づき、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。
［レーザ出力監視処理の変形例］
最後に、一実施形態にかかるレーザ出力監視処理の変形例について、図７及び図８を参照しながら説明する。ウェハＷに堆積している膜種によってレーザ光の散乱光の状態が変わってくる場合がある。そこで、本変形例では、チャンバ１１内に載置されたウェハＷ上に形成された膜種に応じて、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と、チャンバ１１内の画像の所定領域の輝度との相関関係が予め計測される。計測された膜種毎の前記相関関係を示すデータは、記憶部５３に記憶される。図８には、膜種Ａに対応するレーザ光の出力値と輝度との相関グラフＳ０、膜種Ｂに対応するレーザ光の出力値と輝度との相関グラフＳ１、膜種Ｃに対応するレーザ光の出力値と輝度との相関グラフＳ２が示されている。
ウェハＷ上に形成される膜種の一例としては、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）、シリコンナイトライド膜（ＳｉＮ）、ポリシリコン膜（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が挙げられる。ただし、ウェハＷ上の膜種はこれに限らず、いずれの膜であってもよい。
次に、以上のようにして記憶部５３に記憶された複数の膜種に対する相関グラフ（相関データ）に基づき、撮像されたチャンバ１１内の画像から切り出した所定領域の画像の輝度を使用してレーザ光の出力を監視する処理について、図７を参照しながら説明する。本変形例にかかるレーザ出力監視処理は、図５に示した一実施形態にかかるレーザ出力監視処理にステップＳ５０が追加されている点でのみ異なる。
つまり、ステップＳ３０〜Ｓ４２の処理が実行された後、制御部５２は、ウェハＷに形成された膜種情報を取得し、膜種に応じた相関グラフを特定する（ステップＳ５０）。制御部５２は、膜種情報を記憶部５３に記憶されたレシピから取得してもよい。
制御部５２は、ウェハＷをエッチングする処理前に測定した複数の前記レーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータのうち、膜種に応じて特定される相関グラフに基づき、算出した輝度に対するレーザ光の出力値を監視する。つまり、制御部５２は、記憶部５３に記憶された特定の相関グラフ（例えば、相関グラフＳ０〜Ｓ２から膜種に応じて特定されたいずれかの相関グラフ）に基づき、算出された輝度の平均値に対するレーザ光の出力値を特定する。制御部５２は、特定されたレーザ光の出力値と、実際に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との差分が、所定の閾値の範囲内かを判定する（ステップＳ４４）。
制御部５２は、所定の閾値の範囲内と判定した場合、本処理を終了する。一方、制御部５２は、所定の閾値の範囲外と判定した場合、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Ｓ４６）。次に、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し（ステップＳ４８）、本処理を終了する。
本変形例によれば、ウェハＷ上の膜種に応じてレーザ光の散乱光の状態が変わってくることを考慮して、膜種毎に予め測定された相関グラフからウェハＷ上の膜種に応じた相関グラフが選択される。そして、選択された相関グラフに基づき、チャンバ１１内を撮像した画像の輝度に対応するレーザ光の出力値が、実際のレーザジェネレータ３０から出力したレーザ光の出力値に対して所定の正常範囲内であるかが判定される。
本変形例では、膜種毎の相関グラフを使用するため、レーザ光の出力値の異常をウェハＷの処理中により正確に検出することができる。この結果、膜種毎にレーザ光の出力値の自動補正等を行うことで、ウェハＷの破損をより的確に防止でき、ベベル部のエッチング処理によるＢＳＰ除去をよりスムーズに行うことができる。
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及びその変形例により説明した。上記実施形態及びその変形例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によれば、レーザ光の散乱光により照らされたチャンバ１１内を撮像した画像を用いてチャンバ１１内の光の状態を検出し、これにより、レーザ光の出力値を監視することができる。これによれば、光の検出条件が安定するまでに長くても１秒しかかからず、例えば熱センサーを用いてレーザ光の出力値を監視する場合よりも測定時間が早いという利点がある。
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及びその変形例により説明したが、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。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
例えば、上記実施形態及び変形例では、記憶部５３に記憶される相関グラフは、本発明のベベルエッチング装置において、ウェハＷ等の基板をエッチングする処理前に測定されたレーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータであったが、これに限らない。例えば、記憶部５３に記憶される相関グラフは、ベベルエッチング装置と同一構成の他のベベルエッチング装置において、基板をエッチングする処理前に測定したレーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータであってもよい。
また、相関グラフは、本発明のベベルエッチング装置及び本発明のベベルエッチング装置とは異なる他のベベルエッチング装置において、基板をエッチングする処理前に測定したレーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータであってもよい。
１：ベベルエッチング装置
２：ＢＳＰ
１１：チャンバ
１１ａ：ウェハ搬入出口
１２：スピンチャック
１３：モータ
１４：ＢＳＰ除去部
１５：ＣＣＤカメラ
１８：レーザ照射ヘッド
２２：オゾンガス発生器
２３：ゲートバルブ２３
２４：弁体
２５：シールリング
２６：エアシリンダ
３０：レーザジェネレータ
３２：ファン
３３：フィルタ
５０：制御装置
５１：撮像部
５２：制御部
５３：記憶部
５４：入出力Ｉ／Ｆ部

Claims (9)

  1. レーザジェネレータと撮像部とを有し、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、
    前記レーザジェネレータから照射されるレーザ光の散乱光により処理容器内を照らし、前記撮像部により前記処理容器内の画像を撮像する工程と、
    撮像した前記処理容器内の画像のうち、予め選定した所定領域の画像の輝度を算出する工程と、
    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値と輝度との相関関係を示すデータに基づき、算出した前記輝度に対する前記レーザ光の出力値を監視する工程と、
    を含むエッチング処理方法。
  2. 前記所定領域は、
    撮像した前記画像のうち、前記レーザ光の散乱光が前記処理容器内の遮蔽物により遮蔽される領域、前記処理容器内の影が撮影される領域、及び前記処理容器内の模様が撮影される領域の各領域を除いた領域が選定される、
    請求項１に記載のエッチング処理方法。
  3. 前記監視する工程は、
    前記ベベルエッチング装置において、基板のエッチング処理前に測定した前記レーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータに基づき、算出した前記輝度に対する前記レーザ光の出力値を監視する、
    請求項１又は２に記載のエッチング処理方法。
  4. 前記監視する工程は、
    前記ベベルエッチング装置と同一構成の他のベベルエッチング装置において、基板のエッチング処理前に測定した前記レーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータに基づき、算出した前記輝度に対する前記レーザ光の出力値を監視する、
    請求項１又は２に記載のエッチング処理方法。
  5. 前記監視する工程は、
    前記ベベルエッチング装置及び前記他のベベルエッチング装置において、基板のエッチング処理前に測定した前記レーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータに基づき、算出した前記輝度に対する前記レーザ光の出力値を監視する、
    請求項１又は２に記載のエッチング処理方法。
  6. 前記監視し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工程と、
    前記判定の結果、レーザ光の出力値が所定の閾値の範囲外である場合、前記レーザ光の出力値を自動補正する工程と、を含む
    請求項１〜５のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
  7. 前記監視し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工程と、
    前記判定の結果、レーザ光の出力値が所定の閾値の範囲外である場合、警告を出力する工程と、を含む
    請求項１〜６のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
  8. 基板に形成された膜種情報を取得する工程と、
    基板のエッチング処理前に測定した複数の前記レーザ光の出力値と輝度との相関関係を示すデータのうちの前記膜種情報に対応するデータに基づき、算出した前記輝度に対する前記レーザ光の出力値を監視する、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
  9. レーザジェネレータと撮像部と制御部とを有し、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、
    前記撮像部は、
    前記レーザジェネレータから照射されるレーザ光の散乱光により処理容器内を照らし、前記処理容器内を撮像した画像を取得し、
    前記制御部は、
    撮像した前記処理容器内の画像のうち、予め選定した所定領域の画像の輝度を算出し、
    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値と輝度との相関関係を示すデータに基づき、算出した前記輝度に対する前記レーザ光の出力値を監視する、
    ベベルエッチング装置。
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CN112967953A (zh) * 2020-12-31 2021-06-15 深圳中科飞测科技股份有限公司 半导体处理设备的使用方法、半导体处理设备、及存储介质
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