KR20150141140A - 에칭 처리 방법 및 베벨 에칭 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 베벨부에 조사되기 전의 레이저광을 모니터 해, 레이저광의 출력값의 변동을 검출하는 것을 목적으로 한다.
레이저 제너레이터와, 상기 레이저 제너레이터로부터 출력된 레이저광을 계측하는 파워 미터를 구비하고, 레이저광을 조사하여 기판을 에칭하는 베벨 에칭 장치를 이용한 에칭 처리 방법으로서, 레이저광을 조사하여 기판을 에칭하기 전에, 소정 시간 레이저광을 파워 미터에 조사하는 공정과, 상기 파워 미터에 의해 레이저광의 출력값을 계측하는 공정과, 상기 계측한 레이저광의 출력값이, 상기 레이저 제너레이터로부터 출력되는 레이저광의 출력 설정값에 대해 소정의 임계값의 범위 내인지를 판정하는 공정을 포함하는 에칭 처리 방법이 제공된다.

Description

에칭 처리 방법 및 베벨 에칭 장치{ETCHING PROCESSING METHOD, AND BEVEL ETCHING APPARATUS}
본 발명은 에칭 처리 방법 및 베벨 에칭 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고도 함)의 베벨부(웨이퍼 단부의 베벨링된 부분)에 부착한 베벨/백사이드 폴리머는 디바이스의 표면을 오염시키거나 제품의 양품률에 영향을 주거나 한다.
그래서, 웨이퍼의 베벨부에 레이저광을 조사하여, 베벨/백사이드 폴리머를 에칭해서 웨이퍼로부터 제거하는 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조). 베벨부에 조사되는 레이저광의 출력 강도는 레이저 제너레이터에 공급하는 전류를 감시 및 제어함으로써 관리된다.
특허문헌: 일본 특허 공개 제2010-141237호 공보
그러나, 레이저 제너레이터에 공급하는 전류가 동일한 경우어더라도, 레이저 제너레이터의 고장이나 시간 경과에 따른 변화에 의해 레이저광의 출력 강도가 변동한다. 레이저광의 출력값에 이상이 생긴 경우, 이것을 검지하지 못하여 웨이퍼의 베벨부에 규정값보다 높은 파워의 레이저광이 조사되어, 웨이퍼의 베벨부를 깎거나, 베벨부에 손상이 생기거나 할 우려가 있다.
상기 과제에 대해, 일 측면에서는, 기판의 베벨부에 조사되기 전의 레이저광을 모니터하여, 레이저광의 출력값의 변동을 검출하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 일 형태에 따르면, 레이저 제너레이터와, 상기 레이저 제너레이터로부터 출력된 레이저광을 계측하는 파워 미터를 구비하며, 레이저광을 조사하여 기판을 에칭하는 베벨 에칭 장치를 이용한 에칭 처리 방법으로서, 레이저광을 조사하여 기판을 에칭하기 전에, 소정 시간, 레이저광을 파워 미터에 조사하는 공정과, 상기 파워 미터에 의해 레이저광의 출력값을 계측하는 공정과, 상기 계측한 레이저광의 출력값이, 상기 레이저 제너레이터로부터 출력되는 레이저광의 출력 설정값에 대해 소정의 임계값의 범위 내인지를 판정하는 공정을 포함하는 에칭 처리 방법이 제공된다.
일 형태에 의하면, 기판의 베벨부에 조사되기 전의 레이저광을 모니터하여, 레이저광의 출력값의 변동을 검출할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 일 실시 형태에 따른 에칭 처리의 일례를 나타내는 흐름도.
도 3은 파워 미터가 계측하는 레이저광의 출력값의 시간적 변화의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 일 실시 형태에 따른 파워 미터의 계측 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 일 실시 형태에 따른 보정 그래프의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 일 실시 형태에 따른 파워 미터의 계측 원리를 설명하기 위한 도면.
도 7은 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터의 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 일 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터의 내부 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 일 실시 형태에 따른 스택(반도체 레이저)의 확대도.
도 10은 일 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터의 출력의 시간 경과에 따른 변화의 일례를 나타내는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복된 설명을 생략한다.
(시작)
반도체 집적 회로의 제조에서는, 웨이퍼에 대해 플라즈마 에칭이 행해지면, 플라즈마 중에서 발생하는 래디칼이나 이온이 웨이퍼의 베벨면이나 이면으로 돌아들어가, 폴리머가 베벨면 및 이면 상에 부착된다. 이 부착물은 베벨/백사이드 폴리머(Bevel/Backside Polymer, 이하, 「BSP」라고 함)라고 한다. BSP는 반도체 집적 회로에 대해 디바이스의 표면을 오염하거나 제품의 양품률에 영향을 주거나 한다. 그래서, 레이저와 오존 가스를 이용한 열처리에 의해서 BSP를 제거한다. 이하에서는, BSP를 제거하는 베벨 에칭 장치의 일 실시 형태에 대해 설명한다.
[베벨 에칭 장치의 전체 구성]
일 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치의 전체 구성의 일례에 대해 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 일 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)의 전체 구성의 일례를 나타낸다. 베벨 에칭 장치(1)는 레이저광을 조사하여 기판을 에칭함으로써, 웨이퍼 W의 베벨부에 부착된 BSP(2)를 제거한다. 도 1에는, 웨이퍼 W의 이면의 베벨부에 BSP(2)가 부착되어 있는 모습이 나타내어져 있다.
베벨 에칭 장치(1)는 웨이퍼 W를 수용하는 용기인 챔버(11)를 구비하고 있다. 챔버(11)의 내부에는, 웨이퍼 W를 회전 가능하고 또한 수평으로 유지하는 스핀 척(12)이 마련되어 있다. 스핀 척(12)은 챔버(11)의 아래쪽에 마련된 회전 모터(13)에 접속되어 있다. 스핀 척(12)은, 예를 들면 진공 흡착에 의해 웨이퍼 W를 유지한 상태에서 웨이퍼 W를 회전시킨다.
챔버(11)의 내부에는, 웨이퍼 W의 주연부에 대응하는 위치에 BSP 제거부(14)가 마련되어 있다. BSP 제거부(14)의 본체(14a)에는, 웨이퍼 W의 주연부가 회전하면서 통과하도록 노치 부분(16)이 마련되어 있다. 노치 부분(16)의 아래쪽 부분에는, 레이저 조사 헤드(18)가 마련되어 있다. 레이저 조사 헤드(18)는 레이저 제너레이터(30)에 접속되어 있다. 레이저 조사 헤드(18)는 레이저 제너레이터(30)로부터 출력된 레이저광을 웨이퍼 W의 베벨부에 조사한다. 레이저 조사 헤드(18)는 본체(14a)의 아래쪽을 따라 수평 방향으로 이동 가능하다. 또한, 레이저 조사 헤드(18)는 각도 가변으로 되어 있다. 이것에 의해, 레이저 조사 위치를 조절 가능하게 되어 있다.
본체(14a)의 상부에는 파워 미터(15)가 장착되어 있다. 파워 미터(15)의 바닥부에는, 아래로부터 조사되는 레이저광을 흡수하는 재료가 도포된 디스크 형상 부재(14c)가 마련되어 있다. 파워 미터(15)는 디스크 형상 부재(14c)의 흡수 재료가 흡수한 열에 의해 레이저광의 출력값을 계측 가능하다.
레이저 조사 헤드(18)는 레이저광이 웨이퍼 W에 조사되지 않는 위치 A로 이동하고, 웨이퍼 W를 에칭하기 전에, 소정 시간 레이저광을 파워 미터(15)에 조사한다. 그 후, 레이저 조사 헤드(18)는 레이저광을 웨이퍼 W의 주연부에 조사 가능한 위치 B까지 수평 방향으로 이동하고, 레이저광을 조사해서 BSP를 제거한다.
본체(14a)에는, BSP(2)에 오존 가스를 토출하는 오존 가스 토출 노즐(20)과, 오존 가스를 거의 100% 흡인하는 오존 가스 흡인 노즐(19)이 마련되어 있다. 오존 가스 토출 노즐(20)은 오존 가스를 공급하는 공급 라인(배관)(21)을 거쳐서 오존 가스 발생기(22)에 접속되어 있다. 오존 가스 발생기(22)로부터 출력된 오존 가스는 공급 라인(21)을 거쳐서 오존 가스 토출 노즐(20)로부터 챔버(11) 내로 도입된다. 오존 가스 흡인 노즐(19)에는, 주로 오존 가스를 배기하는 배기 유로를 구성하는 배기 배관(31)이 접속되어 있다. 배기 배관(31)은 공장 산배기 배관(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 배기 배관(31)에는, 오존 가스를 분해하는 오존 킬러(41)가 접속되어 있다.
챔버(11)의 상부에는 대기를 흡인해 챔버(11)의 내부에 도입하기 위한 팬(32)과, 팬(32)에 의해 흡인된 대기의 파티클을 제거하는 필터(33)가 마련되어 있다. 한편, 챔버(11)의 바닥부에는 배기구(34)가 마련되어 있다. 그리고, 팬(32)에 의해 필터(33)를 거쳐서 챔버(11) 내에 대기가 취입되고, 배기구(34)로부터 배기되는 것에 의해 챔버(11) 내에 청정 공기의 다운플로우가 형성되게 되어 있다. 배기구(34)에는 배기 배관(35)이 접속되어 있고, 배기 배관(35)은 공장 산배기 배관(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
챔버(11)의 측벽에는, 웨이퍼 반입출구(11a)가 마련되어 있고, 웨이퍼 반입출구(11a)는 게이트 밸브(23)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 게이트 밸브(23)는 밸브체(24)와 밸브체(24)를 개폐하는 에어 실린더(26)를 가지고 있다. 밸브체(24)를 닫았을 때, 밸브체(24)와 챔버(11) 사이는 밀봉 링(25)에 의해 밀봉되도록 되어 있다.
베벨 에칭 장치(1)는 베벨 에칭 장치(1)의 전체를 제어하는 제어 장치(50)를 가지고 있다. 제어 장치(50)는 모니터부(51), 제어부(52), 기억부(53), 입출력 I/F(인터페이스)부(54) 및 타이머(55)를 가진다.
타이머(55)는 레이저광의 조사 시간을 계시한다. 모니터부(51)는 파워 미터(15)가 계측한 레이저광의 출력값(파워)을 모니터한다. 구체적으로는, 모니터부(51)는 파워 미터(15)가 계측한 레이저광의 출력값을 입력받아, 제어부(52)에 출력한다.
제어부(52)는 마이크로 프로세서를 가진다. 제어부(52)는 입출력 I/F부(54)에 접속되고, 입출력 I/F부(54)를 거쳐서 키보드(62), 디스플레이(60) 및 스피커(61)와 접속된다. 오퍼레이터는 키보드(62)를 이용하여 베벨 에칭 장치(1)를 관리하기 위한 커맨드 등의 입력 조작을 행한다. 디스플레이(60)에는, 소정의 정보가 표시된다.
기억부(53)에는, 소정의 제어를 행하기 위한 제어 프로그램이나 레시피가 저장되어 있다. 기억부(53)에는, 파워 미터(15)가 계측한 레이저광의 출력값이 정상 범위 내인지를 판정하기 위한 임계값이 기억되어도 좋다. 기억부(53)에는, 레이저광의 출력값을 자동 보정하기 위해 도 5에 나타내는 레이저 제너레이터(30)의 제어 전류와 레이저광의 출력값의 상관을 나타내는 보정 그래프가 기억되어도 좋다. 제어부(52)는 입출력 I/F부(54)로부터의 지시 등에 따라 임의의 레시피를 기억부(53)로부터 호출하여 실행시킴으로써 BSP의 제거 처리를 제어한다. 또한, 제어부(52)는 기억부(53)에 기억된 자동 보정 처리를 실행하기 위한 자동 보정 프로그램에 근거하여, 파워 미터(15)가 계측한 레이저광의 출력값에 따라 레이저광의 출력값을 피드백 제어한다.
제어부(52)는 기억부(53)에 기억된 임계값에 근거하여, 계측한 레이저광의 출력값이 임계값의 범위 외라고 판정되었을 때, 에러 처리를 실행한다. 그 때, 제어부(52)는 레이저광의 출력값의 이상을 나타내는 메시지를 입출력 I/F부(54)를 겨처서 디스플레이(60)에 표시해도 좋다. 또한, 제어부(52)는 레이저광의 출력값의 이상을 나타내는 경고음을, 입출력 I/F부(54)를 거쳐서 스피커(61)에 의해 발생해도 좋다.
제어 장치(50)는 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등을 가진다. 제어부(52)의 기능은 CPU에 의해서 실현된다. 기억부(53)의 기능은 ROM 또는 RAM에 의해서 실현된다. CPU는 ROM 등의 기억 영역에 저장된 레시피에 따라, 오존 가스의 공급, 레이저광의 입사 등을 제어하고, BSP의 제거 처리를 실행한다. 또한, CPU는 모니터된 레이저광의 출력값의 이상을 검출하고, 레이저 제너레이터(30)에 흐르는 제어 전류를 관리한다. 또, 제어부(52)의 기능은 소프트웨어를 이용하여 실현되어도 좋고, 하드웨어를 이용하여 실현되어도 좋다. 이상, 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)의 전체 구성의 일례에 대해 설명하였다.
[베벨 에칭 장치의 동작]
다음으로, 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)의 동작, 즉, 베벨 에칭 장치(1)를 이용한 에칭 처리 방법에 대해 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)가 행하는 에칭 처리(BSP의 제거 처리)의 일례를 나타내는 흐름도이다.
본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)에서는, 우선 게이트 밸브(23)의 밸브체(24)가 열리고, 도시하지 않은 반송 암에 의해 반입 출구(11a)를 거쳐서 처리 완료된 웨이퍼 W가 반출된 후, 미처리의 웨이퍼가 챔버(11)의 내부에 반입된다(스텝 S10). 게이트 밸브(23)의 밸브체(24)가 닫혀지고, 챔버(11)의 내부는 기밀하게 유지된다. 반입된 웨이퍼 W는 위치 결정된 상태에서 스핀 척(12)에 진공 흡착된다(스텝 S12).
다음에, 레이저 조사 헤드(18)는 레이저광이 웨이퍼 W에 조사되지 않는 위치(도 1의 위치 A)에 배치된 상태에서 소정 시간, 레이저광을 파워 미터(15)에 조사한다(스텝 S14). 이 때, 파워 미터(15)에 레이저광을 조사하는 소정 시간은 2초 이상인 것이 바람직하다. 상기 소정 시간은 10초 이하라도 좋다. 파워 미터(15)는 조사된 레이저광의 출력값을 계측한다(스텝 S16).
도 3은 파워 미터(15)가 계측한 레이저광의 출력값의 시간적 변화의 일례를 나타낸다. 이것에 의하면, 파워 미터(15)가 계측한 레이저광의 출력값은 계측 개시부터 약 2초간은 급격하고, 그 후 완만하게 되어, 5분~10분 정도에서 안정된다. 이러한 파워 미터(15)의 동작 특성에 따라, 예를 들면 파워 미터(15)의 동작이 완전하게 안정될 때까지 기다리고, 계측 개시부터 5분간 경과 후의 파워 미터(15)의 계측값을 레이저광의 출력값으로서 채용한다고 한 경우, 스루풋이 악화되어, 생산성이 저하한다.
한편, 계측 개시부터 2초간의 파워 미터(15)의 계측값의 변화는 급격하기 때문에, 그 동안의 파워 미터(15)의 계측값을 레이저광의 출력값으로서 채용하는 것은 어렵다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 파워 미터(15)의 출력값이 완만하게 안정되어 가는 계측 개시부터 2초~10초 경과 후의 파워 미터(15)의 계측값을 레이저광의 출력값으로서 채용한다. 이것에 의해, 레이저 조사 헤드(18)로부터 출사되는 레이저광의 출력값의 이상을 정확하게 판정할 수 있다.
도 2로 되돌아가서, 다음에, 제어부(52)는 파워 미터(15)에 의해 계측된 레이저광의 출력값이 소정의 임계값의 범위 내인지를 판정한다(스텝 S18). 이 때, 소정의 임계값은, 예를 들면 ±10%로 할 수 있다.
도 4는 본 실시 형태에 따른 파워 미터(15)의 계측 결과의 일례를 나타낸다. 도 4(a)는 웨이퍼 W의 처리 매수에 대한 레이저광의 출력값을 나타낸다. 도 4(b)는 도 4(a)에 나타내는 범위 C의 웨이퍼 W의 처리 매수(100매까지)에 대한 레이저광의 출력값을 나타낸다.
이 때, 레이저 제너레이터(30)로부터 출력되는 레이저광의 출력 설정값(출력의 목표값)은 200W이다. 즉, 도 4에서는, 레이저 제너레이터(30)로부터 200W의 레이저광을 출력하도록 출력 설정값이 200W로 설정되었을 때의, 각 웨이퍼의 처리 전에 파워 미터(15)에 의해 계측된 레이저광의 출력값이 나타내어져 있다.
이것에 의하면, 도 4(b)에 확대해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼의 처리 매수가 1~3매, 26매, 51매, 76매일 때에 계측된 레이저광의 출력값이, 다른 웨이퍼의 처리 매수시와 비교하여 저하되어 있는 것을 알 수 있다.
통상, 1로트는 25매의 웨이퍼로 구성되어 있다. 파워 미터(15)의 사용 개시시 및 로트가 바뀔 때, 파워 미터(15)가 동작하지 않는 시간이 있어, 파워 미터(15)의 내부 온도가 약간 저하한다. 후술하는 바와 같이, 파워 미터(15)는 광의 흡수 재료에 레이저광을 조사함으로써 흡수 재료의 온도 변화에 근거하여 레이저광의 출력값을 계측한다. 따라서, 파워 미터(15)의 내부 온도가 저하하면, 조사된 레이저광의 강도가 동일하여도, 레이저광의 출력값이 낮게 계측된다. 이상의 이유에 의해, 웨이퍼의 처리 매수가 1~3매, 26매, 51매, 76매일 때에 계측된 레이저광의 출력값이, 그 이외의 웨이퍼의 처리 매수시에 계측된 레이저광의 출력값에 대해서 3, 4W 정도 낮은 결과로 되어 있다.
파워 미터(15)의 사용 개시시 및 로트 시작의 레이저광의 출력값의 저하는 외부 요인에 의한 것이며 레이저 제너레이터(30)는 정상적으로 동작하고 있다. 따라서, 이러한 범위의 레이저광의 출력값의 저하는 이상이 아니라고 판정해야 한다. 그래서, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 파워 미터(15)의 계측 결과에 대해, 레이저광의 출력값이 레이저 제너레이터(30)의 출력 설정값 200W에 대해 ±10%의 범위 내(180W~220W)이면 레이저광의 출력값에 이상은 없다고 판정된다.
도 2로 되돌아가서, 스텝 S18에서 계측한 레이저광의 출력값이 ±10%의 범위 내라고 판정되었을 때, 제어부(52)는 베벨부의 에칭 처리를 행한다(스텝 S20). 베벨부의 에칭 처리에서는, 제어부(52)는 처음에 레이저광이 웨이퍼의 주연부에 조사되는 위치(도 1의 위치 B)에 레이저 조사 헤드(18)를 수평 이동시킨다. 다음에, 회전 모터(13)를 동작시켜 스핀 척(12)을 회전시킴으로써, 스핀 척(12)에 흡착 유지되어 있는 웨이퍼 W가 회전된다. 그리고, 이와 같이 웨이퍼 W를 회전시키면서, BSP 제거부(14)의 레이저 조사 헤드(18)로부터 웨이퍼 W의 베벨부로 향해 레이저를 조사함과 아울러, 오존 가스 토출 노즐(20)로부터 오존 가스를 내뿜고, 오존 가스 흡인 노즐(19)에서 오존 가스를 흡인한다. 이것에 의해, 레이저 조사에 의한 열과 오존 가스에 의한 산화에 의해서, BSP(2)가 제거된다. 이 BSP 제거 처리시에는, 오존 가스 토출 노즐(20)로부터 오존 가스가 공급되고, 오존 가스 흡인 노즐(19)로부터 배기 유로로서의 배기 배관(31)을 거쳐 배기된다.
한편, 스텝 S18에서 계측한 레이저광의 출력값이 ±10%의 범위 외라고 판정되었을 때, 제어부(52)는 레이저 제너레이터(30)로부터 출력하는 레이저광의 출력값을 자동 보정한다(스텝 S22).
도 5를 참조하면서 스텝 S22의 자동 보정의 일례를 설명한다. 도 5는 보정 그래프의 일례를 나타낸다. 보정 그래프는 미리 기억부(53)에 기억되어 있고, 레이저 제너레이터(30)에 공급하는 전류에 대한 레이저광의 출력값이 나타내어져 있다. 예를 들면, 직선 P는 레이저 제너레이터(30)에 공급하는 전류에 대한 레이저광의 출력값의 기준값이 나타내어져 있다.
직선 Q 및 직선 R은 레이저 제너레이터(30)의 고장이나 수명, 레이저 제너레이터(30) 내의 렌즈나 미러에 의한 레이저광의 집광율의 변동 등에 의해 레이저광의 출력값이 변동한 경우를 나타낸다. 직선 Q는 레이저 제너레이터(30)에 공급되는 전류에 대한 레이저광의 출력값이 직선 P의 기준값보다 낮게 되는 상태를 나타낸다. 직선 R은 레이저 제너레이터(30)에 공급되는 전류에 대한 레이저광의 출력값이 직선 P의 기준값보다 높게 되는 상태를 나타낸다.
도 5에 예시한 보정 그래프의 경우, 기준으로 되는 직선 P에서 전류가 50A일 때에 레이저광의 출력값은 200W이다. 파워 미터(15)에 의해 계측된 레이저광의 출력값이 200W로부터 190W로 낮아졌을 때(도 5의 a1), 제어부(52)는 200W의 레이저광의 출력값을 얻기 위해서는, 직선 Q로 나타내는 바와 같이, 레이저 제너레이터(30)에 공급하는 전류를 55A로 높이도록 제어한다(도 5의 a2).
또, 계측된 레이저광의 출력값이 200W로부터 212W로 높아졌을 때(도 5의 b1), 제어부(52)는 200W의 레이저광의 출력값을 얻기 위해서는, 직선 R로 나타내는 바와 같이, 레이저 제너레이터(30)에 공급하는 전류를 46A로 낮아지도록 제어한다(도 5의 b2). 이렇게 해서, 제어부(52)는 보정 그래프에 근거하여 레이저광의 출력값을 자동 보정하도록 피드백 제어를 행한다. 이것에 의해, 레이저광의 출력값이 기준값보다 높아지고, 웨이퍼 W에 레이저광을 조사했을 때에 웨이퍼 주변부에 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 레이저광의 출력값이 기준값다 낮아지고, 베벨부의 에칭 처리에 의한 BSP 제거가 스무스하게 행해지지 않는 상황을 회피할 수 있다.
도 2로 되돌아가, 제어부(52)는 입출력 I/F부(54)를 거쳐서 디스플레이(60)에 경고 메시지를 표시한다(스텝 S24). 또한, 제어부(52)는 소정의 조건을 만족하는 경우에는 베벨 에칭 장치(1)를 정지한다(스텝 S24). 소정의 조건의 일례로서는, 계측한 레이저광의 출력값이 -(10＋α)%~(10＋α)%의 범위 외라고 판정되었을 때를 들 수 있다. α는 0 이상의 임의의 숫자이다. 웨이퍼 W의 손상은 계측된 레이저광의 출력값이 레이저 제너레이터(30)의 출력 설정값에 대해 ±10%의 범위 외인 경우에 생긴다. 이상의 이유로부터, 본 실시 형태에서는, 계측한 레이저광의 출력값이 -(10＋α)%~(10＋α)%의 범위 외라고 판정되었을 때 레이저광의 출력값에 이상이 있다고 판정하고, 베벨 에칭 장치(1)가 일시 정지된다. 이것에 의해, 웨이퍼의 베벨부에 규정값보다 높은 파워의 레이저광이 조사되고, 웨이퍼의 베벨부를 깎거나, 베벨부에 손상이 생기거나 하는 것을 회피할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)의 동작에 대해 설명하였다. 이것에 의하면, 파워 미터(15)를 마련하고, 웨이퍼 W의 처리 전의 레이저광의 출력값을 모니터링함으로써, 레이저광의 출력값의 이상을 웨이퍼 W의 처리 전에 검출하여, 레이저광의 출력값의 자동 보정 등을 행함으로써, 웨이퍼 W의 파손을 방지할 수 있다.
또, 스텝 S14에서는, 레이저 조사 헤드(18)는 레이저광이 웨이퍼 W에 조사되지 않는 위치(예를 들면, 도 1의 위치 A)에 배치된 상태에서 레이저광을 2초~10초 정도, 파워 미터(15)에 조사하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 레이저 조사 헤드(18)는 레이저광이 웨이퍼 W에 조사되는 위치(예를 들면, 도 1의 위치 B)에서 레이저광을 조사해도 좋다. 이 경우, 파워 미터(15)는 웨이퍼 W의 주연부에 의해서 차단된 레이저광을 제외한 레이저광을 계측하고, 제어부(52)는 계측된 레이저광의 출력값에 근거하여 도 2의 스텝 S18 이후의 레이저광의 이상 판정 처리를 행한다.
또한, 이상의 설명에서는, 파워 미터(15)의 계측값은 레이저광의 출력값이었다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 도 5의 기준으로 되는 직선 P에 근거하여, 레이저광의 출력값과 레이저 제너레이터(30)로의 제어 전류의 환산을 행함으로써, 레이저광의 출력값의 변화에 레이저 제너레이터(30)로의 제어 전류를 이용하여 도 2의 레이저광의 이상 판정을 행하여도 좋다.
[파워 미터]
다음에, 파워 미터(15)의 계측 원리에 대해 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6(a)은 파워 미터(15)의 단면을 나타내고, 도 6(b)는 파워 미터(15)의 주로 흡수 부재 및 그 주변을 나타낸다. 파워 미터(15)의 바닥부에는, 디스크 형상 부재(14c)가 마련되어 있다. 디스크 형상 부재(14c)에는, 레이저광을 흡수하는 재료가 도포되어 있다. 디스크 형상 부재(14c)는 레이저광을 흡수하는 재료에 의해 형성되어도 좋다. 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 디스크 형상 부재(14c)의 내부측의 면에는, 열전대(14b1)가 디스크 형상 부재(14c)의 직경 방향으로 내주측과 외주측을 교대로 사행(蛇行)하면서 배선되어 있다. 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 열전대(14b1)는 디스크 형상 부재(14c)의 광의 흡수 재료와 히트 싱크(15a)의 사이에 끼워진 구조로 되어 있다. 히트 싱크(15a)의 안쪽측에는, 대기를 흡인하여 파워 미터(15)의 내부에 도입하기 위한 팬(15b)이 배치되어 있다. 팬(15b)을 돌림으로써 파워 미터(15)의 내부의 히트 싱크(15a)를 실온으로 한다.
파워 미터(15)의 흡수 부재에 아래로부터 레이저광이 조사되면, 도 6(b)에 나타내는 디스크 형상 부재(14c)의 영역 L에서 레이저광의 흡수 재료가 광을 흡수하여 열로 변환한다. 이것에 의해, 열전대(14b1)의 영역 L(내주측)의 온도가 높아진다. 히트 싱크(15a)에 의해 열전대(14b1)의 외주측은 실온으로 유지되어 있다. 따라서, 열전대(14b1)의 내주측과 외주측간에 온도차가 생긴다. 파워 미터(15)는 이 열전대(14b1)에 생긴 온도차를 전류로 환산한다. 파워 미터(15)는 환산된 전류를 모니터부(51)에 출력한다. 제어부(52)는 모니터부(51)를 거쳐서 취득한 전류값으로부터, 도 5의 기준으로 되는 직선 P에 근거하여 변환된 레이저광의 출력값을 출력한다.
[레이저 제너레이터의 구성]
다음에, 레이저 제너레이터(30)의 구성의 일례에 대해 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7은 본 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터(30)의 구성의 일례를 나타낸다. 본 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터(30)는 직류 전원(30a), 전류 제어 소자(30b)(IGBT), 콘트롤 보드(30e) 및 발진기(30c)를 가진다. 발진기(30c)에 마련된 다이오드에는, 직류 전원(30a)으로부터 전류가 공급되고, 이것에 의해, 레이저광이 출력된다. 전류 제어 소자(30b)는 직류 전원(30a)으로부터 발진기(30c)의 다이오드에 공급되는 전류(제어 전류)를 제어한다. 레이저 제너레이터(30)로부터 출력된 레이저광은 광파이버(30d)에 의해 전파되고, 레이저 조사 헤드(18)로부터 웨이퍼 W의 베벨부로 조사된다.
제어 장치(50)는 레이저 제너레이터(30)에 공급되는 전류를 모니터하고, 파워 미터(15)에 의해 계측된 레이저광의 출력값에 근거하여, 모니터된 전류에 대해서 발진기(30c)의 다이오드에 공급하는 전류를 콘트롤 보드(30e)를 거쳐서 피드백 제어한다.
[레이저 제너레이터의 내부 구성]
다음에, 레이저 제너레이터(30)의 내부 구성의 일례에 대해 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 8(a)는 본 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터(30)의 측면의 일례를 나타낸다. 도 8(b)는 본 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터(30)의 상면의 일례를 나타낸다. 도 8(b)의 레이저 제너레이터(30)는 도 8(a)의 D-D면이다. 본 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터(30)는 스택(130), 마이크로 렌즈(131), 다이렉트 미러(132), 리다이렉트 미러(133), 에지 미러(134)및 포커스 렌즈(135)를 가진다.
도 8(a)의 스택(130) 내의 반도체 레이저의 배치부 E의 확대도를 도 9(a)에 나타내고, 도 8(b)의 스택(130) 내의 반도체 레이저의 배치부 E의 확대도를 도 9(b)에 나타낸다. 스택(130)에는, 반도체 레이저(142)가 복수단 나열되어 있다. 스택(130)에는, 복수단의 선반(141)이 적층되어 있다. 복수의 선반(141)의 선단부(레이저광의 출력측)에는, 복수의 반도체 레이저(142)가 선반(141)에 대해 1:1로 장착되어 있다. 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 각 반도체 레이저(142)에는, 레이저광을 출력하는 소자로서의 다이오드(142c)가 10~20개 정도, 우단부에 마련되어 있다. 이 다이오드(142c)에 직류 전원(30a)(도 7 참조)으로부터 직류 전압을 인가하여, 다이오드(142c)에 전류를 흘리는 것에 의해 반도체 레이저(142)로부터 지면의 우측을 향해 광이 출력된다. 이러한 구성에 의해, 레이저광은 각 반도체 레이저(142)로부터 출력되고, 마이크로 렌즈(131)에 입사된다.
도 8로 되돌아가, 마이크로 렌즈(131)에 입사된 레이저광은 다이렉트 미러(132)에서 집광된다. 집광된 레이저광은 리다이렉트 미러(133)→에지 미러(134)→포커스 렌즈(135)를 통해 집광되고, 광파이버(30d)에 입사된다.
레이저 제너레이터(30)에는, 입구 IN로부터 드라이 에어가 도입되고, 출구 OUT으로부터 도출된다. 이와 같이, 레이저 제너레이터(30)의 내부를 드라이 에어로 충전 또한 순환시킴으로써, 레이저 제너레이터(30)의 내부를 건조시킬 수 있다.
[레이저 제너레이터의 이상 검지]
이러한 구성의 레이저 제너레이터(30)에서는, (1) 레이저 제너레이터(30)의 스택(130) 또는 그 외의 부분의 고장, (2) 레이저 제너레이터(30)의 내부의 각 렌즈의 투과율의 변화, 및 (3) 포커스 렌즈(135)에 의한 집광 후의 레이저광이 광파이버(30d)에 입력될 때의 포커스 렌즈(135)와 광파이버(30d)의 얼라이먼트의 변화나 광파이버(30d) 상태 변화, (4) 레이저 제너레이터(30)의 내부에 드라이 에어가 흐르지 않은 등의 상황이 생길 수 있다.
이들 (1)~(4)의 요인에 의해, 파워 미터(15)에서 계측되는 레이저광의 출력값이 변화된다. (1)의 예로서는, 반도체 레이저(142)의 일부의 고장에 의해 레이저광의 출력값이 저하되는 경우를 들 수 있다. (3)의 예로서는, 얼라이먼트 미스에 의해, 집광 후의 레이저광이 모두 광파이버에 입력되지 않게 되어 레이저광의 출력이 저하되거나 광파이버의 굴절률이 변화되거나 광파이버가 단선되거 하는 경우를 들 수 있다. (4)의 예로서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 반도체 레이저(142)의 양단부(142a, 142b)에는 반사 재료가 코팅되고, 코팅 부분(142a, 142b)이 미러의 기능을 가진다. 드라이 에어가 흐르지 않는 경우, 코팅 부분(142a, 142b)에 수분이 부착되고, 코팅 부분에서의 미러의 투과율이나 반사율이 변화하여, 반도체 레이저(142)의 다이오드가 파괴되거나 레이저광의 출력값이 저하되거나 한다.
이에 반해, 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)에 의하면, 파워 미터(15)를 마련하고, 레이저광의 출력값을 모니터링한다. 그리고, 계측된 레이저광의 출력값의 변화에 의해, 레이저 제너레이터(30)의 고장이나 시간 경과에 따른 변화, 광파이버(30d)의 굴절률의 변화나 광파이버(30d)의 단선 등의 문제의 개소를 추정할 수 있다. 이것에 의해, 레이저 제너레이터(30)의 내부에 고장이 생기고 있는 것, 또는 레이저 제너레이터(30)의 시간 경과에 따른 변화에 의해 레이저 제너레이터(30)로부터의 레이저광의 출력값이 저하되고 있는 것을 예측할 수 있다.
예를 들면, 웨이퍼 W의 처리 전에 레이저광의 출력값이 소정의 임계값 이상이라고 판정된 경우, 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)는 레이저광의 출력값이 이상이라고 판정하고, 베벨 에칭 장치(1)의 동작을 일시 정지해도 좋다. 이것에 의해, 다음 웨이퍼 W에 높은 강도의 레이저광이 조사되는 것을 회피하고, 웨이퍼 W의 베벨부를 깎거나 베벨부에 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에 따른 레이저 제너레이터(30)로부터 출력되는 레이저광의 출력값은 시간 경과적으로 변화한다. 도 10에 레이저 제너레이터(30)로부터 출력되는 레이저광의 시간 경과에 따른 변화의 일례를 나타낸다. 이것에 의하면, 레이저 제너레이터(30)가 신품일 때의 레이저광의 출력값으로부터 레이저광의 출력값이 20% 저하했을 때, 즉, 레이저 조사의 적산 시간이 1만 시간 이상으로 되었을 때, 레이저 제너레이터(30)의 반도체 레이저(142)가 수명이 다되었다고 추정할 수 있다.
이러한 추정으로부터, 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)에 의하면, 파워 미터(15)에 의해 계측된 레이저광의 출력값에 의해 레이저 제너레이터(30)로부터 출력되는 레이저광의 시간 경과에 따른 변화에 대응하여 레이저광의 출력값을 자동 보정할 수 있다.
예를 들면, 파워 미터(15)에 의해 계측된 레이저광의 출력값의 변화가 소정의 임계값 이내라고 판정된 경우, 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)는 레이저광의 출력값의 시간 경과에 따른 변화는 정상의 범위라고 판정한다. 정상의 범위라고 판정된 경우, 본 실시 형태에 따른 베벨 에칭 장치(1)는, 레이저 제너레이터(30)에 공급하는 제어 전류를 제어하고, 레이저 조사 헤드(18)로부터 출력되는 레이저광의 출력값을 자동 보정한다. 이것에 의해, 웨이퍼 W의 베벨부를 깎거나 베벨부에 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 때, 베벨 에칭 장치(1)의 동작은 정지되지 않기 때문에, 스루풋을 저하시키는 일없이 생산성을 유지할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 에칭 처리 방법 및 베벨 에칭 장치(1)에 의하면, 웨이퍼 W의 베벨부에 조사되기 전의 레이저광을 모니터하고, 레이저광의 출력값의 이상 또는 시간 경과에 따른 변화를 검출할 수 있다.
이상, 에칭 처리 방법 및 베벨 에칭 장치를 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명에 따른 에칭 처리 방법 및 베벨 에칭 장치는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 개량이 가능하다.
본 발명에 따른 베벨 에칭 장치에 의해 처리되는 기판은, 웨이퍼에 한정되지 않으며, 예를 들면, 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)용의 대형 기판, EL 소자 또는 태양 전지용의 기판이어도 좋다.
1: 베벨 에칭 장치
2: BSP
11: 챔버
12: 스핀 척
14: BSP 제거부
14b1: 열전대
14c: 디스크 형상 부재
15: 파워 미터
15a: 히트 싱크
15b: 팬
18: 레이저 조사 헤드
30: 레이저 제너레이터
30d: 광파이버
50: 제어 장치
51: 모니터부
52: 제어부
53: 기억부
130: 스택
131: 마이크로 렌즈
132: 다이렉트 미러
133: 리다이렉트 미러
134: 에지 미러
135: 포커스 렌즈
142: 반도체 레이저

Claims (6)

  1. 레이저 제너레이터와, 상기 레이저 제너레이터로부터 출력된 레이저광을 계측하는 파워 미터를 구비하고, 레이저광을 조사하여 기판을 에칭하는 베벨(bevel) 에칭 장치를 이용한 에칭 처리 방법으로서,
    레이저광을 조사하여 기판을 에칭하기 전에, 소정 시간 레이저광을 파워 미터에 조사하는 공정과,
    상기 파워 미터에 의해 레이저광의 출력값을 계측하는 공정과,
    상기 계측한 레이저광의 출력값이, 상기 레이저 제너레이터로부터 출력되는 레이저광의 출력 설정값에 대해 소정의 임계값의 범위 내인지를 판정하는 공정
    을 포함하는 에칭 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 임계값은 ±10%의 범위 내인
    에칭 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저광을 파워 미터에 조사하는 소정 시간은 2초~10초의 범위의 시간인
    에칭 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계측한 레이저광의 출력값이 소정의 임계값의 범위 외라고 판정되었을 때, 상기 레이저 제너레이터로부터 출력하는 레이저광의 출력값을 자동 보정하는 공정을 더 포함하는
    에칭 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계측한 레이저광의 출력값이 소정의 임계값의 범위 외라고 판정되었을 때, 소정의 에러 처리를 실행하는 공정을 더 포함하는
    에칭 처리 방법.
  6. 레이저 제너레이터와, 상기 레이저 제너레이터로부터 출력된 레이저광을 계측하는 파워 미터와, 제어부를 구비하고, 레이저광을 조사하여 기판을 에칭하는 베벨 에칭 장치로서,
    상기 제어부는,
    레이저광을 조사하여 기판을 에칭하기 전에, 소정 시간 레이저광을 파워 미터에 조사하는 수순과,
    상기 파워 미터에 의해 계측된 레이저광의 출력값을 취득하는 수순과,
    상기 취득한 레이저광의 출력값이, 상기 레이저 제너레이터에 설정된 레이저광의 출력 설정값에 대해 소정의 임계값의 범위 내인지를 판정하는 수순과,
    상기 취득한 레이저광의 출력값이 소정의 임계값의 범위 외라고 판정되었을 때, 상기 레이저 제너레이터에 설정된 레이저광의 출력 설정값을 자동 보정하는 수순 및, 소정의 에러 처리를 실행하는 수순의 적어도 어느 하나의 수순
    을 포함하는 베벨 에칭 장치.
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