JP4574561B2 - 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

Description

本発明は、シリコンウエーハ等の半導体ウエーハをプラズマエッチングする際、ウエーハの外周部において過剰なエッチングを防止するとともに均一にエッチングするための治具及び半導体ウエーハのプラズマエッチング方法に関する。

半導体ウエーハの製造では、まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により半導体インゴットを育成し、この育成したインゴットをウエーハの形状にスライスする。次いで、ウエーハの外周の欠けを防止するための面取り工程、厚さのばらつきをなくすためのラッピング工程、加工歪みや汚染物を除去するためのエッチング工程、ウエーハ主表面を鏡面化する研磨工程等が順次行われる。

近年の半導体デバイスの微細化やデバイス作製領域の拡大の観点から、ウエーハの最外周付近でも高い平坦度が要求されるようになり、ウエーハの最外周付近の平坦度や表面変位量に対する関心が高まっている。最近では、ウエーハの最外周付近の形状を評価するため、ウエーハ最外周部のダレ量と跳ね上げ量を定量的に表したエッジロールオフ（単にロールオフという場合もある）と呼ばれる指標が用いられている。
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。

半導体ウエーハの外周部の平坦度は、研磨工程で悪化することがある。例えばシリコンウエーハを研磨すると、ウエーハの外周部が過剰に研磨され易く、図７に示したようにウエーハＷの外周部がダレた形状になり易い。このような外周ダレ２０が生じた領域は平坦度が低く、デバイス歩留りの低下やデバイス不良の原因となる。

一方、ウエーハの表面を更に高精度に平坦化するため、ウエーハを研磨した後にプラズマエッチング（ドライエッチング）による平坦化（ＤＣＰ：ドライケミカルプラナリゼーション）が行われることがある。例えば、ウエーハの表面を局所的にエッチングすることにより平坦度を高める方法として、プラズマアシスト化学エッチング（ＰＡＣＥ：Ｐｌａｓｍａ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を採用することができる。ＰＡＣＥは、プラズマガスによりウエーハの表面を局所的にエッチングしながらウエーハの厚さを均一化する方法であり、ウエーハの厚さ分布を光学干渉法や静電容量法で測定した後、その厚さ分布に応じてプラズマガスによるエッチング除去量を制御することで、ウエーハ面内を高平坦度化することができる（例えば、特許文献１〜３参照）。

図８は、ＰＡＣＥを行う際に使用する装置の一例の概略を示している。この装置２１は、ガス供給管２２、マイクロ波発信器２３、放電管２４、導波管２５、チャンバ２６、ノズル２７、Ｘ−Ｙステージ（静電チャック）２８、真空ポンプ２９等を備えている。ＰＡＣＥを行う際は、チャンバ２６内に半導体ウエーハＷを搬送し、ウエーハＷをＸ−Ｙステージ２８上に吸着保持させる。そして、真空ポンプ２９を駆動してチャンバ２６内を減圧状態にする。

次に、ガス供給管２２を通じて放電管２４内にＣＦ_４、ＳＦ_６等の原料ガスを供給するとともに、マイクロ波発振器２３を駆動して高周波放電させる。これにより原料ガスがマイクロ波によってプラズマ化し、Ｆラジカル等のプラズマガスが生成される。そして、生成したプラズマガスをノズル２７を通じて半導体ウエーハＷの表面に照射することによって、局所的にプラズマエッチングすることができる。
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。

しかし、上記のような装置２１を用いてＰＡＣＥを行っても、ウエーハＷの外周部は過剰にエッチングされ易く、ロールオフが充分改善されない場合がある。
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。

特開平１０−２５６２０５号公報 特開平１１−２６０７７１号公報 特開２００２−２５９８０号公報 特開２００４−３４９５８７号公報

ところが、本発明者らの調査によると、上記のような外周リングを用いてプラズマエッチングを行う場合、ウエーハの外周部における過剰なエッチングを抑制することができる反面、外周リングの中心とウエーハの中心がずれていると、ウエーハの外周部におけるエッチング量に差が生じ、かえって平坦度を悪化させてしまうという問題があることがわかった。

そのため、外周リングの中心とウエーハの中心を高い精度で一致させることが極めて重要であるが、そのような位置合せを行うには、試行錯誤を繰り返す必要があり、また、勘や経験に依存する要素が大きいという問題がある。
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。

上記問題点に鑑み、本発明は、外周リングを用いて半導体ウエーハをプラズマエッチングする際に、ウエーハの外周部における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ための半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具及びこれを用いた半導体ウエーハのプラズマエッチング方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば、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が提供される（請求項１）。

このような半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具であれば、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通じて芯だしプレートと外周リングとのずれ量を機械的に容易にかつ正確に把握することができるものとなる。従って、半導体ウエーハのプラズマエッチングを行う際、この位置合せ用治具を用いて芯だしプレートと外周リングとのずれ量を測定し、そのずれ量に基づいてウエーハの位置を調整すれば、ウエーハ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。
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。

この場合、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が好ましい（請求項２）。
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。

また、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が好ましい（請求項３）。
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。

前記アームを固定するための固定手段は、ネジとすることができる（請求項４）。
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。

また、前記ガイドピンは、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とすることもできる（請求項５）。
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。

また、本発明によれば、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が提供される（請求項６）。

上記のようなプラズマエッチング装置と本発明に係る位置合せ用治具を用い、ベースプレートと外周リングとの同芯合せを行う工程、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等を経て芯だしプレートのずれ量を測定し、そのずれ量に基づき、半導体ウエーハを配置する位置を相対的に補正すれば、外周リングの中心位置とウエーハの中心位置を高い精度で一致させ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。

この場合、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が好ましい（請求項７）。
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。

また、本発明によれば、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、前記ベースプレート用ガイドピンと前記芯だしプレート用ガイドピンとを有する前記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が提供される（請求項８）。

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位置合せ用治具を用い、上記のような工程を経て芯だしプレートのずれ量を測定し、そのずれ量に基づき、半導体ウエーハを配置する位置を相対的に補正すれば、外周リングの中心位置とウエーハの中心位置をより高い精度で一致させた状態でプラズマエッチングを行うことができ、ウエーハの外周部において過剰なエッチングをより確実に防ぐとともに均一にエッチングすることができる。

半導体ウエーハのプラズマエッチングを行う際、本発明に係る位置合せ用治具を用いればウエーハの中心と外周リングの中心とを機械的に位置合せすることができ、外周リングの中心とウエーハの中心を容易にかつ正確に一致させてプラズマエッチングを行うことができる。従って、ウエーハの外周部は過剰にエッチングされず、しかも外周部全体にわたって均一にエッチングされるため、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。
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。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明に係る半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具及びこの治具を用いて半導体ウエーハをプラズマエッチングする方法について説明する。
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。

ロボットハンド５は数値制御されており、ウエーハをハンド上に載せて所定の位置まで搬送することができる。また、ウエーハをＸ−Ｙステージ２に搬入するときもステージ２から搬出するときもハンドを同じ位置に伸ばすことができる。
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。

Ｘ−Ｙステージ２はプラズマエッチングする際にウエーハを載せる台であり、水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に動作可能である。ロボットハンド５によりウエーハを受け取る際には、Ｘ，Ｙ座標によってステージ２を任意の位置に移動させることができる。
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。

次に、本発明に係る半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具について説明する。
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。

ベースプレート１２は、円盤状の本体１２ａ、アーム１５、アーム１５を固定するための固定手段１６等から構成されている。本体１２ａの中心部にはベースプレート用ガイドピン１０を差込むための孔１３が形成され、外周部にはアーム１５を係止するための切り欠き部１４が形成されている。なお、中心部の孔１３の径は、ベースプレート用ガイドピン１０及び芯だしプレート用ガイドピン１１の各直胴部の径と同等の大きさに形成されている。

アーム１５はベースプレート本体１２ａの中心部の孔１３から外側に広がるようにして１２０度間隔で３本配置されている。各アーム１５はベースプレート本体１２ａの中心部の孔１３から切り欠き部１４に及ぶ長さを有し、先端部がベースプレート本体１２ａの切り欠き部１４と係止してそれぞれ半径方向に動作可能となっている。なお、アーム１５の数は複数であれば良く、各アーム間の角度は必ずしも等しくする必要はないが、ベースプレート１２に３本のアーム１５が各アーム間の角度が均等になるように配置されていれば、後述のベースプレート１２と外周リング３との同芯合せを容易にかつ確実に行うことができる。

アーム１５を固定するための固定手段１６は、ネジを好適に用いることができる。各アーム１５にネジ孔を形成し、ネジ１６をベースプレート本体１２ａまで締め付けることでアーム１５を本体１２ａに固定することができる。
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。

芯だしプレート１７は、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ている。中心部には、芯だしプレート用ガイドピン１１の先端部を差込むための孔１８が形成されている。芯だしプレート１７の外径寸法やノッチ１９の形状はウエーハと同一となるように形成されているため、ロボットハンド５によりウエーハと同様に搬送することができる。なお、プラズマエッチングを行うウエーハにオリフラが形成されている場合は、同様のオリフラが形成された芯だしプレートを採用すればよい。

次に、上記のような構成のプラズマエッチング装置１と位置合せ用治具を用いて半導体ウエーハのプラズマエッチングを行う手順について説明する。
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。

芯だしプレート１７をＸ−Ｙステージ２上に搬送した後、外周リング３を下降させてＸ−Ｙステージ２上に外周リング３を配置し、さらに図４（Ａ）に示されるように、外周リング３上にベースプレート１２を載置する（図３（Ｂ））。このときベースプレート１２は、各アーム１５が外周リング３の内側に位置するように載置する。

次いで、ベースプレート１２と外周リング３との同芯合せを行う（図３（Ｃ））。
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。

上記のようにして外周リング３と同芯合せを行ったベースプレート１２と、ステージ２上の芯だしプレート１７との同芯合せを行う（図３（Ｄ））。
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。

ベースプレート１２と芯だしプレート１７との同芯合せを行った後、芯だしプレート用ガイドピン１１を抜くとともに、ベースプレート１２を外周リング３から離脱させる（図３（Ｅ））。
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。

アライナーで測定したずれ量に基づき、ウエーハの配置位置を補正する（図３（Ｇ））。
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。

上記のようにＸ−Ｙステージ２上でのウエーハの配置位置を相対的に補正した後、ウエーハのプラズマエッチングを行う（図３（Ｈ））。
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。

また、上記のような工程を経ることでウエーハと外周リング３との位置合せを機械的に正確に行うことができ、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。
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。

以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
（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。

一方、直径３００ｍｍのシリコンウエーハを用意し、ウエーハの外周に沿って等間隔となる４箇所でウエーハの厚さを測定した。このシリコンウエーハを、アライナーを経てロボットハンドによりＸ−Ｙステージ（静電チャック）上の所定の位置に配置した。外周リングを下降させてウエーハの外周部上に配置し、プラズマエッチングを行った。
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。

図５は、ウエーハの測定箇所と、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０．１μｍ以内で極めて少なく、外周部においてもほぼ均一にエッチングすることができたことがわかった。

（比較例）
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。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、実施例では直径３００ｍｍのシリコンウエーハをプラズマエッチングする場合について説明したが、半導体ウエーハの種類、大きさ、治具の大きさ等は限定されるものではない。治具の大きさは、プラズマエッチングする半導体ウエーハの大きさに応じて適宜設計すればよい。
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。

また、上記実施形態では、同芯合せをするためのガイドピンとして、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別途使用する場合について説明したが、例えば、図１１（Ａ）に示したような一体型のガイドピン４０を用いることもできる。あるいは、図１１（Ｂ）に示したように、中空のベースプレート用ガイドピン５１に、芯だしプレート用ガイドピン５２を嵌め込んで先端部を突き出す嵌め込み型のガイドピン５０を用いることもできる。これらのガイドピン４０，５０を用いれば、ガイドピン４０，５０を抜かずに、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、連続的にほぼ同時に行うことができる。

本発明によりプラズマエッチングを行う際に使用するプラズマエッチング装置の構成の一例を示す概略図である。 本発明に係る半導体ウエーハと外周リングとの位置合せ用治具の構成の一例を示す概略図である。 本発明によりプラズマエッチングを行う場合の工程を示すフロー図である。 同芯合せの手順を説明する概略図である。 実施例で測定したウエーハのエッチング量（Ａ）と測定箇所（Ｂ）を示す図である。 比較例で測定したウエーハのエッチング量（Ａ）と測定箇所（Ｂ）を示す図である。 ウエーハの外周ダレを拡大して示す概略図である。 ＰＡＣＥを行う際に使用するプラズマエッチング装置の一例の要部を示す概略構成図である。 外周リングの一例を示す図である。（Ａ）平面図 （Ｂ）Ｃ−Ｃ線断面図 外周リングをウエーハの外周部上に配置した状態を部分的に拡大して示す概略図である。 ガイドピンの他の例を示す概略図である。（Ａ）一体型 （Ｂ）嵌め込み型

符号の説明

１…プラズマエッチング装置、 ２…Ｘ−Ｙテステージ（静電チャック）、 ３…外周リング（エッジマスク）、 ４…アライナー、 ５…ロボットハンド、 ６…チャンバー、 １０…ベースプレート用ガイドピン、 １１…芯だしプレート用ガイドピン、 １２…ベースプレート、 １２ａ…ベースプレート本体、 １３…ベースプレートの孔、 １５…アーム、 １６…アーム固定手段（ネジ）、 １７…芯だしプレート、 １８…芯だしプレートの孔、 １９…ノッチ、 Ｗ…ウエーハ。

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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