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JP4502198B2 - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents

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Description

本発明は、エッチング装置およびエッチング方法に関し、とくに、ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置およびエッチング方法に関する。
半導体装置の製造工程において、ウェハ中心部に形成された素子へのパーティクルや金属汚染物質の拡散防止のために、ウェハ周辺部に付着した金属等の汚染物質を除去する必要がある。
特許文献１には、プラズマエッチング装置において、上下電極の放電面をウェハのエッチングすべき周縁面に合わせて制限するとともに、ウェハのエッチングしない面内部に向けて不活性ガスを吹き付けるようにする技術が開示されている。これにより、ウェハの周辺面のみを選択的にエッチングすることができると記載されている。
特開平７−１４２４４９号公報 特開２００１−１３５７１２号公報 特開平１１−１８６２３４号公報
しかし、従来、ウェハの周辺部をエッチングする際に、周辺除去幅が不均一となり、ある側では周辺除去幅が広くなったり、他方の側では周辺除去幅が狭くなったりするという課題があった。そのため、周辺除去幅のマージンを広く取ると、中心部の素子形成領域までエッチングされるおそれがある。一方、中心部の素子形成領域がエッチングされないように、周辺除去幅のマージンを低めに設定すると、周辺部の汚染物質等を除去しきれないことがあった。
本発明者らは、上記のような課題が生じるのは、ウェハの周辺部をエッチングするためのプロセスガスやウェハの中心部に吹き付ける不活性ガス等のエッチング阻止ガスがウェハに作用する量が場所によって異なることが原因であると考え、以下の本発明に想到した。
本発明によれば、
ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置であって、
ウェハを載置する載置台と、
前記周辺部をエッチングするプロセスガスを供給するプロセスガス供給口と、
前記ウェハの中心部に前記プロセスガスが供給されるのを阻止するエッチング阻止ガスを供給するエッチング阻止ガス供給口と、
エッチング後のウェハの周辺部の除去幅を観測する周辺除去幅観測装置と、
前記周辺除去幅観測装置において観測された前記除去幅に基づき、前記ウェハの中心の位置ずれ量を算出する制御部と、
前記プロセスガスまたは前記エッチング阻止ガスの供給量を制御するガス制御部と、
を含み、
前記プロセスガス供給口または前記エッチング阻止ガス供給口の少なくとも一方が複数設けられ、当該複数の供給口から供給されるガスが複数の方向に供給されるとともに、
前記制御部は、前記位置ずれ量に基づき、前記除去幅がウェハ周辺部で均等となるようにするための前記複数の供給口からのガスの供給量の補正データを作成し、
前記ガス制御部は、前記補正データに基づき、前記複数の供給口からのガスの供給量を独立に制御することを特徴とするエッチング装置が提供される。
また、本発明によれば、
複数のウェハについて、連続的にその周辺部を選択的にエッチングするエッチング方法であって、
前記周辺部をエッチングするプロセスガスと、前記ウェハの中心部に前記プロセスガスが供給されるのを阻止するエッチング阻止ガスとを用いて、前記プロセスガスまたは前記エッチング阻止ガスの少なくとも一方を複数の供給口から複数の方向に供給して一のウェハの周辺部を選択的にエッチングするステップと、
前記エッチングするステップにおいてエッチングされたウェハの周辺部の除去幅を観測するステップと、
前記観測するステップで観測された周辺除去幅に基づき、前記ウェハの中心の位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき、前記除去幅がウェハ周辺部で均等となるようにするための前記複数の供給口からのガスの供給量の補正データを作成するステップと、
を含み、
前記エッチングするステップにおいて、前記補正データに基づき、前記複数の供給口からの前記プロセスガスまたは前記エッチング阻止ガスの供給量を独立に制御することを特徴とするエッチング方法が提供される。
ここで、エッチング装置は、ドライエッチング装置とすることができる。
従来、ウェハの周辺部をエッチングするためのプロセスガスやウェハの中心部に吹き付けるエッチング阻止ガスを供給するガス供給口がそれぞれ一箇所ずつしかなかったために、場所によってウェハに作用するガスの量が異なっても調整することができなかった。そのために周辺除去幅が異なることがあったと考えられる。本発明のエッチング装置によれば、プロセスガス供給口またはエッチング阻止ガス供給口の少なくとも一方が複数設けられており、複数の供給口からのガスの供給量が独立に制御されるので、場所によってウェハに作用するガスの量が異なる場合でも、ガスの供給量を制御することにより、ウェハの周辺部のエッチング除去幅を均等にすることができる。
たとえば、プロセスガス供給口を１つだけにした場合でも、エッチング阻止ガスの流量が場所によって異なるように制御することにより、ウェハの周辺部に作用するプロセスガスの量を調整することができ、周辺除去幅を均一にすることができる。また、プロセスガス供給口を複数設けて複数の供給口からのプロセスガスの供給量を独立に制御することにより、エッチング速度を均一にすることもできる。
また、たとえば、エッチング阻止ガス供給口を１つだけにした場合でも、プロセスガスの流量が場所によって異なるように制御することにより、周辺除去幅を均一にすることができる。
さらに、エッチング阻止ガス供給口とプロセスガス供給口とをそれぞれ複数設け、エッチング阻止ガスの流量およびプロセスガスの流量のそれぞれが場所によって異なるように制御することにより、より精度の高い調整を行うことができ、周辺除去幅を均一にすることができる。また、この場合、エッチング速度を均一にしつつ、周辺除去幅を均一にすることもできる。
本発明によれば、ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置において、周辺除去幅を安定的に均一にすることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
本実施の形態において、エッチング装置は、ウェハの周辺部を選択的にエッチングする。エッチング装置は、ウェハを載置する載置台である下部電極と、周辺部をエッチングするプロセスガスを供給するプロセスガス供給口であるプロセスガス導入管と、ウェハの中心部にプロセスガスが供給されるのを阻止するエッチング阻止ガスを供給するエッチング阻止ガス供給口であるエッチング阻止ガス導入管と、を含む。エッチング阻止ガス導入管およびプロセスガス導入管は、上部電極内に設けることができる。ここで、プロセスガス供給口またはエッチング阻止ガス供給口の少なくとも一方が複数設けられ、当該複数の供給口から供給されるガスが複数の方向に供給されるとともに、複数の供給口からのガスの供給量が独立に制御される。
（第一の実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるエッチング装置の構成を模式的に示す図である。
本実施の形態において、エッチング装置３００はウェハの周辺部をプラズマエッチングする。エッチング装置３００は、ウェハ処理装置１００、第一のロードロック３０２、アライメントチャンバー３０４、周辺除去幅観測装置３０６、搬送チャンバー３０８、および第二のロードロック３１０を含む。ここで、これらは一体型に形成される。ウェハは、搬送チャンバー３０８を通って第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０、アライメントチャンバー３０４、ウェハ処理装置１００、周辺除去幅観測装置３０６、および再び第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０間を搬送される。
図２は、本実施の形態のエッチング装置３００においてウェハが処理される手順を示すフローチャートである。以下、図１も参照して説明する。
まず、第一のロードロック３０２および第二のロードロック３１０に複数のウェハが設置される（Ｓ１０）。つづいて、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０から１枚のウェハがアライメントチャンバー３０４に搬送され、アライメントチャンバー３０４において位置合わせされる（Ｓ１２）。アライメントチャンバー３０４において、ウェハのノッチを基準に位置合わせが行われる。その後、アライメントチャンバー３０４で位置合わせされたウェハがウェハ処理装置１００に搬送され、ウェハ処理装置１００内で、ウェハの周辺部の除去処理が行われる（Ｓ１６）。本実施の形態においては、このときにガスの供給量が制御される。
つづいて、ウェハ処理装置１００でウェハの周辺部の除去処理が行われたウェハが周辺除去幅観測装置３０６に搬送され、ウェハの周辺部の除去幅の測定が行われる（Ｓ１８）。その後、ウェハは周辺除去幅観測装置３０６からもとのロードロック３０２または３１０に搬送され、回収される（Ｓ２０）。第一のロードロック３０２および第二のロードロック３１０に設置されたウェハが処理されるまでこの処理を続け、ウェハすべての処理が終了すると（Ｓ２２のＹＥＳ）、処理を終了する。
図３は、ウェハ処理装置１００の構成を示す断面図である。
ここで、ウェハ処理装置１００は並行平板型である。ウェハ処理装置１００は、高周波電源１１４に接続された下部電極１１２と、接地された上部電極１０６と、下部電極１１２の周囲に設けられた接地電極１０４と、上部電極１０６と下部電極１１２との間に設けられた上部セラミック１１０と、下部電極１１２と接地電極１０４との間に設けられた下部セラミック１０８と、を有する。
ここで、下部電極１１２は、載置台として機能し、ウェハ２００は下部電極１１２上に載置される。上部セラミック１１０は、ウェハ２００が下部電極１１２に載置されたときに、ウェハ２００の中心部にプラズマが接しないように、ウェハ２００の中心部上部を覆うように配置される。下部電極１１２は、その直径がウェハ２００の直径よりも小さくなるように構成される。これにより、プラズマエッチング処理において、プラズマがウェハ２００の裏面周辺部に回り込むようにすることができ、ウェハ２００の裏面周辺部の汚染物質や膜等も除去することができる。
また、ウェハ処理装置１００は、下部電極１１２に載置されたウェハ２００の周辺部に通じるプロセスガス導入管１２０と、ウェハ２００の中心部に通じる複数の第一のエッチング阻止ガス導入管１１８ａ、第二のエッチング阻止ガス導入管１１８ｂ、第三のエッチング阻止ガス導入管１１８ｃ、および第四のエッチング阻止ガス導入管１１８ｄと、をさらに含む。
また、ウェハ処理装置１００は、複数のエッチング阻止ガス導入管１１８ａ〜１１８ｄに供給されるエッチング阻止ガスの供給量をそれぞれ制御する第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６をさらに含む。第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６は、たとえばマスフローコントローラーやバルブにより構成することができる。エッチング阻止ガスは、たとえば、Ｎ２（窒素）等の不活性ガスとすることができる。本実施の形態において、エッチング阻止ガスは、Ｎ２である。このように、ウェハ２００の中心部にエッチング阻止ガスを供給することにより、プロセスガスがウェハ２００の周辺部のみに供給されるようにすることができる。これにより、ウェハ２００の周辺部汚染物質や膜等を選択的に除去することができる。プロセスガスは、エッチングガスとすることができる。エッチングガスは、エッチング対象物の種類によって異なるが、たとえばシリコン酸化膜をエッチングする場合は、フルオロカーボン系のガスを用いることができる。
図４は、図３に示したウェハ処理装置１００の上部セラミック１１０の上面を模式的に示す図である。
ウェハ処理装置１００は、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６を制御するエッチング阻止ガス制御部１７０をさらに含む。エッチング阻止ガス制御部１７０は、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６のエッチング阻止ガスの供給量を独立に制御する。また、図３では図示していないが、上部セラミック１１０と下部電極１１２との間には、仕切部１８２が設けられる。本実施の形態において、仕切部１８２は、上部セラミック１１０を中心から四方に４分割するように配置される。また、仕切部１８２は、下部電極１１２上にウェハ２００が載置されたときに、ウェハ２００と接しないように構成されることが好ましい。複数のエッチング阻止ガス導入管１１８ａ〜１１８ｄから放出されるエッチング阻止ガスは、それぞれ仕切部１８２で仕切られた領域に導入される。これにより、領域毎にエッチング阻止ガスの導入量を制御することができ、周辺除去幅が均等になるように調整することができる。
本実施の形態において、ウェハ処理装置１００が複数の流量制御部を有し、複数のエッチング阻止ガス導入管からのエッチング阻止ガスの導入量が独立して制御されるので、ウェハ２００の周辺部のエッチング除去幅を均等にすることができる。
以上の例では、１つの流量制御部に対し１つのガス供給口が対応する構成を示したが、１つの流量制御部に対しガス供給口が２つ以上設けられた構成とすることもできる。図５および図６にその例を示す。
ウェハ処理装置１００は、２つの第六のエッチング阻止ガス導入管１１８ｆおよび第五のエッチング阻止ガス導入管１１８ｅを有する構成とすることもできる。この場合、第六のエッチング阻止ガス導入管１１８ｆおよび第五のエッチング阻止ガス導入管１１８ｅは、それぞれ二股に分岐して構成され、上部セラミック１１０の４カ所からエッチング阻止ガスが導入されるようにすることができる。第六のエッチング阻止ガス導入管１１８ｆおよび第五のエッチング阻止ガス導入管１１８ｅに供給されるエッチングガスの供給量は、それぞれ、第一の流量制御部１４０および第二の流量制御部１４２により制御される。
図５および図６に示した例では、第五のエッチング阻止ガス導入管１１８ｅおよび第六のエッチング阻止ガス導入管１１８ｆの二股に分岐した管がそれぞれ対向する領域に配置される構成としたが、第五のエッチング阻止ガス導入管１１８ｅおよび第六のエッチング阻止ガス導入管１１８ｆの二股に分岐した管がそれぞれ隣接する領域に配置される構成とすることもできる。
以上のようにしても、複数のエッチング阻止ガス導入管からのエッチング阻止ガスの導入量が独立して制御されるので、簡易な構成で、ウェハ２００の周辺部のエッチング除去幅が不均等となるのを低減することができる。
さらに、ウェハ処理装置１００は、４つに限らず、複数のエッチング阻止ガス導入管およびそれらそれぞれのエッチング阻止ガスの供給量を制御する複数の流量制御部を含むこともできる。たとえば、ウェハ処理装置１００は、５つ以上のエッチング阻止ガス導入管を含む構成とすることができる。これにより、より細やかにエッチング阻止ガスの供給量を制御することができ、ウェハ２００の周辺除去幅が均等になるように調整することができる。また、ウェハ処理装置１００は、２つまたは３つのエッチング阻止ガス導入管を含む構成とすることもできる。これによっても、エッチング阻止ガスの供給量を制御することができ、ウェハ２００の周辺除去幅が均等になるように調整することができる。
（第二の実施の形態）
本実施の形態において、周辺除去幅観測装置３０６で観測されたウェハの周辺除去幅のずれ量に基づき、次にエッチング処理を行うウェハのエッチング処理時のエッチング阻止ガスの供給量を制御する点で、第一の実施の形態と異なる。
図７は、本実施の形態におけるエッチング装置の構成を模式的に示す図である。
本実施の形態において、エッチング装置３００は、第一の実施の形態で図１を参照して説明したエッチング装置３００の構成に加えて、さらに制御部３１２を有する。制御部３１２は、周辺除去幅観測装置３０６において、観測された周辺除去幅に基づき、ウェハ２００の中心のずれ量を算出する。また、制御部３１２は、算出したウェハ２００の中心のずれ量をウェハ処理装置１００に通知する。
本実施の形態において、図４に示したエッチング阻止ガス制御部１７０は、制御部３１２（図７参照）からの通知を受け、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６のエッチング阻止ガスの供給量を制御する。
これにより、ウェハ２００の周辺除去幅を均等にすることができる。この調整は、エッチング装置３００において、ウェハ２００の処理が行われる毎に行うこともできるが、たとえば所定枚数毎に行うこともできる。
図８は、本実施の形態における制御部３１２の処理手順を示すフローチャートである。
まず、制御部３１２は、周辺除去幅観測装置３０６からウェハ２００の中心の位置ずれ量を取得する（Ｓ１００）。つづいて、その位置ずれ量をウェハ処理装置１００にフィードバックするか否かを判断する（Ｓ１０２）。たとえば、制御部３１２は、周辺除去幅観測装置３０６で得られたウェハ２００の周辺除去幅と、制御部３１２内の記憶部（不図示）に記憶された基準値とを比較し、ウェハ２００の周辺部の除去が適切に行われたか判断する。判断の結果、ウェハ２００の周辺部の除去が適切に行われていなかった場合、フィードバックをすると判断することができる。
位置ずれ量をウェハ処理装置１００にフィードバックする場合（Ｓ１０２のＹＥＳ）、補正データを作成する（Ｓ１０４）。制御部３１２は、エッチング阻止ガスの適切なガス流量値を計算する。つづいて、その補正データをウェハ処理装置１００の駆動制御部１３０に通知する（Ｓ１０６）。つづいて、処理を終了するか否かを判断し（Ｓ１０８）、まだ第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０に未処理のウェハ２００が設置されている場合はステップＳ１００に戻り、同様の処理を繰り返す。ステップＳ１０２において、位置ずれ量があっても、その時点でフィードバックを行わない場合（Ｓ１０２のＮＯ）、ステップＳ１００で取得した位置ずれ量を所定の記憶部に記憶する（Ｓ１１０）。この後、ステップＳ１０８に進み、同様の処理を繰り返す。ステップＳ１０４において、所定の記憶部に複数のウェハ２００に関する位置ずれ量が記憶されている場合、たとえば、制御部３１２は、これらの平均値を取る等して補正データを作成することができる。また、制御部３１２は、複数のウェハ２００に関する位置ずれ量の推移に基づき、補正データを作成することもできる。
ステップＳ１０８において、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０に設置されていたすべてのウェハ２００の処理が終了すると、それらのウェハ２００はもとのロードロック３０２または３１０に回収された状態となり、処理を終了する（Ｓ１０８のＹＥＳ）。
ステップＳ１０６で、ウェハ処理装置１００に補正データが通知された場合、ウェハ処理装置１００のエッチング阻止ガス制御部１７０は、次のウェハ２００の処理を行う際に、補正データに基づき、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６から第一のエッチング阻止ガス導入管１１８ａ、第二のエッチング阻止ガス導入管１１８ｂ、第三のエッチング阻止ガス導入管１１８ｃ、および第四のエッチング阻止ガス導入管１１８ｄに供給するエッチング阻止ガスの供給量を制御する。これにより、ウェハ処理装置１００の装置特性等により生じたウェハ２００の周辺除去幅のずれを補正することができる。
以上の処理により、前に処理されたウェハ２００のずれ量に応じて、エッチング阻止ガスの供給量を領域毎に独立して制御することができるので、たとえばプラズマ発生領域の変動を考慮してウェハ２００へのエッチング阻止ガスの供給量を精度よく調整することができる。また、たとえば装置特性等により、周辺除去幅の不均等が生じた場合でも、ウェハ２００の周辺部の除去幅を均一に補正することができる。
（第三の実施の形態）
本実施の形態において、エッチング阻止ガスの流量を制御するとともに、プロセスガスの流量も制御する点で、第一の実施の形態および第二の実施の形態と異なる。本実施の形態においても、エッチング装置３００は、第一の実施の形態において図１を参照して説明したのと同様の構成を有する。また、エッチング装置３００は、第二の実施の形態において、図７を参照して説明したのと同様の構成とすることもできる。本実施の形態において、第一の実施の形態および第二の実施の形態で説明したのと同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図９は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の構成を示す断面図である。図１０は、図９に示したウェハ処理装置１００の上部セラミック１１０の構成を示す上面模式図である。
ウェハ処理装置１００は、第一の実施の形態において図３および図４を参照して説明したウェハ処理装置１００の構成に加えて、下部電極１１２に配置されたウェハ２００の周辺部に通じる第一のプロセスガス導入管１２０ａ、第二のプロセスガス導入管１２０ｂ、第三のプロセスガス導入管１２０ｃ、および第四のプロセスガス導入管１２０ｄをさらに含む。図９において、説明に必要な構成要素のみ示し、たとえば上部電極１０６、下部セラミック１０８、および接地電極１０４等は図示していないが、本実施の形態においても、ウェハ処理装置１００は、図３に示した構成と同様、これらの構成要素を含む。
また、図１０に示すように、ウェハ処理装置１００は、複数のプロセスガス導入管１２０ａ〜１２０ｄに供給されるプロセスガスの供給量をそれぞれ制御する第五の流量制御部１７４、第六の流量制御部１７６、第七の流量制御部１７８、および第八の流量制御部１８０をさらに含む。第五の流量制御部１７４、第六の流量制御部１７６、第七の流量制御部１７８、および第八の流量制御部１８０は、たとえばマスフローコントローラーやバルブにより構成することができる。
ここで、上部セラミック１１０と下部電極１１２との間には仕切部１８２が設けられており、エッチング阻止ガス導入管１１８ａ〜１１８ｄ、およびプロセスガス導入管１２０ａ〜１２０ｄから放出されたガスは、それぞれ仕切部１８２で仕切られた領域に導入される。これにより、領域毎にエッチング阻止ガスおよびプロセスガスの導入量を制御することができ、周辺除去幅が均等になるように調整することができる。
プロセスガス制御部１７２は、第五の流量制御部１７４、第六の流量制御部１７６、第七の流量制御部１７８、および第八の流量制御部１８０のプロセスガスの供給量を独立に制御する。ずれ量補正制御部１４８は、エッチング阻止ガス制御部１７０およびプロセスガス制御部１７２を制御する。
図１１は、本実施の形態において、プロセスガスの供給量を制御した場合に、ウェハ２００の周辺除去幅が調整されることを示す模式図である。
図示したように、プロセスガス導入管１２０からのプロセスガスの供給量を制御することにより、プロセスガスがウェハ２００に供給される際の供給角度θが変化する。この供給角度を適宜設定することにより、ウェハ２００の周辺除去幅を調整することができる。
本実施の形態におけるウェハ処理装置１００によれば、第一および第二の実施の形態で説明したのと同様の効果が得られる。また、エッチング阻止ガスの供給量補正、およびプロセスガスの供給量補正を同時に行うことができるので、たとえばプラズマ発生領域の変動を考慮して、より細やかにウェハ２００の周辺部の除去幅の均一性を制御することができる。また、プロセスガスの供給量補正を行うことにより、エッチングの速度を均等にすることもできる。
（第四の実施の形態）
本実施の形態において、エッチング阻止ガスの流量を制御するとともに、エッチング処理の前にウェハ処理装置１００においてウェハ２００の位置合わせが行われる点で、第一の実施の形態と異なる。本実施の形態においても、エッチング装置３００は、第一の実施の形態において図１を参照して説明したのと同様の構成を有する。本実施の形態において、第一の実施の形態および第二の実施の形態で説明したのと同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図１２は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の構成を示す断面図である。
ウェハ処理装置１００は、第一の実施の形態において図３および図４を参照して説明したウェハ処理装置１００の構成に加えて、駆動部１０２ａ、アーム部１０２ｂ、およびガードブロック１０２ｃにより構成される可動式の位置合わせ機構１０２を有する。これにより、ウェハ２００がウェハ処理装置１００に搬入された際にウェハ２００の位置ずれがあっても、ウェハを定位置に位置合わせすることができる。ここで、定位置は、下部電極１１２の中心とウェハ２００の中心が一致する場所である。また、ここでは図示していないが、ウェハ処理装置１００は、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６を独立して制御するエッチング阻止ガス制御部１７０（図４参照）を含むこともできる。
図１３は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の位置合わせ機構を模式的に示す上面図である。図１３（ａ）は、アライメントチャンバー３０４（図１参照）から搬送されたウェハ２００が定位置からずれて配置された状態を示す。図１３（ｂ）は、ウェハ２００を定位置に位置合わせした状態を示す。
ウェハ２００は、搬送チャンバー３０８に設けられたアーム（不図示）により、アライメントチャンバー３０４からウェハ処理装置１００に搬入される。その後、ウェハ２００は、アームからウェハ処理装置１００内の３つのピン（不図示）の上に移動され、下部電極１１２上に載置される。
位置合わせ機構１０２は、下部電極１１２に載置されたウェハ２００の位置合わせを行う。位置合わせ機構１０２において、駆動部１０２ａは、下部電極１１２の側方のウェハ処理装置１００の内壁１０３に設けられる。アーム部１０２ｂは、駆動部１０２ａにより横方向に伸縮され、ガードブロック１０２ｃを内壁１０３（図１３（ａ）の状態）とウェハ定位置近傍の所定の位置（たとえば図１３（ｂ）の状態）との間で移動させる。ガードブロック１０２ｃは、ウェハ２００に当接可能に構成される。駆動部１０２ａは、ウェハ２００がウェハ処理装置１００内に搬入される際にはガードブロック１０２ｃが内壁１０３に位置するようにアーム部１０２ｂを駆動する。駆動部１０２ａは、ウェハ２００が下部電極１１２上に載置されると、ガードブロック１０２ｃがウェハ定位置に位置するようにアーム部１０２ｂを駆動する。これにより、位置合わせ機構１０２がウェハ定位置に位置合わせされる。位置合わせ終了後、駆動部１０２ａは、ガードブロック１０２ｃが内壁１０３に位置するようにアーム部１０２ｂを駆動する。本実施の形態において、複数の位置合わせ機構１０２の駆動部１０２ａは、それぞれ独立にアーム部１０２ｂおよびガードブロック１０２ｃを駆動する。
たとえば、各位置合わせ機構１０２の駆動部１０２ａは、ガードブロック１０２ｃが所定の位置に移動するように、予め定められた量だけアーム部１０２ｂが伸縮するような構成とすることができる。
ガードブロック１０２ｃは、たとえばテフロン（デュポン株式会社、登録商標）やベスペル（デュポン株式会社、登録商標）等のプラスチック材料、またはセラミック等により構成することができる。ガードブロック１０２ｃは、これらの中でも、ベスペル等のプラスチック材料により構成されることが好ましい。これにより、ガードブロック１０２ｃがウェハ２００と当接した際の、ウェハ２００への衝撃を低減することができる。また、ガードブロック１０２ｃは、ウェハ２００と接する面が直線状または平面であることが好ましい。これにより、ウェハ２００の位置合わせを精度よく行うことができる。
図１４は、図１２に示したウェハ処理装置１００にウェハ２００が載置された際のウェハ２００を上面から見た模式図である。
ウェハ処理装置１００は、複数の位置合わせ機構１０２の各駆動部１０２ａを独立して制御する駆動制御部１３０と、各位置合わせ機構１０２の駆動部１０２ａがアーム部１０２ｂを伸縮させる駆動量の基準値を記憶する基準値記憶部１３１とを有する。駆動制御部１３０は、基準値記憶部１３１を参照して、各位置合わせ機構１０２の駆動部１０２ａがアーム部１０２ｂを伸縮させる駆動量を取得し、駆動部１０２ａを制御する。これにより、各位置合わせ機構１０２をそれぞれ所望の量だけ駆動させることができる。
また、ウェハ処理装置１００は、駆動制御部１３０およびエッチング阻止ガス制御部１７０を制御するずれ量補正制御部（不図示）をさらに含むこともできる。この場合、ずれ量補正制御部は、制御部３１２（図７参照）からの通知を受け、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、エッチング阻止ガス制御部１７０および駆動制御部１３０を制御する。駆動制御部１３０は、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、位置合わせ機構１０２の駆動量を制御する。エッチング阻止ガス制御部１７０は、前の処理におけるウェハ２００の中心のずれ量に基づき、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６のエッチング阻止ガスの供給量を制御する。これにより、ウェハ２００の位置合わせを正確に行うことができるとともに、ガスの供給量を調整することができる。この処理は、エッチング装置３００において、ウェハ２００の処理が行われる毎に行うこともできるが、たとえば所定枚数毎に行うこともできる。
図１５は、本実施の形態のエッチング装置３００においてウェハが処理される手順を示すフローチャートである。
まず、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０にウェハが設置される（Ｓ１０）。つづいて、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０から１枚のウェハがアライメントチャンバー３０４に搬送され、アライメントチャンバー３０４において位置合わせされる（Ｓ１２）。その後、アライメントチャンバー３０４で位置合わせされたウェハがウェハ処理装置１００に搬送され、ウェハ処理装置１００内で位置合わせされる（Ｓ１４）。次いで、ウェハ処理装置１００内で、ウェハの周辺部の除去処理が行われる（Ｓ１６）。本実施の形態においては、このときにガスの供給量が制御される。
つづいて、ウェハ処理装置１００でウェハ除去処理が行われたウェハが周辺除去幅観測装置３０６に搬送され、ウェハの周辺部の除去幅の測定が行われる（Ｓ１８）。その後、ウェハは周辺除去幅観測装置３０６からもとのロードロック３０２または３１０に搬送され、回収される（Ｓ２０）。第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０に設置されたウェハが処理されるまでこの処理を続け、第一のロードロック３０２または第二のロードロック３１０に設置されたウェハすべての処理が終了すると（Ｓ２２のＹＥＳ）、処理を終了する。
本実施の形態においても、第一および第二の実施の形態で説明したのと同様の効果が得られる。また、ウェハ２００の位置ずれ補正およびエッチング阻止ガスの供給量補正を同時に行うことができるので、たとえばプラズマ発生領域の変動を考慮して、より細やかにウェハ２００の周辺部の除去幅の均一性を制御することができる。
（第五の実施の形態）
本実施の形態において、エッチング阻止ガスおよびプロセスガスの流量を制御するとともに、エッチング処理の前にウェハ処理装置１００においてウェハ２００の位置合わせが行われる点で、第三の実施の形態と異なる。本実施の形態においても、エッチング装置３００は、第一の実施の形態において図１を参照して説明したのと同様の構成を有する。本実施の形態において、第一〜第四の実施の形態で説明したのと同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図１６は、本実施の形態におけるウェハ処理装置１００の構成を示す断面図である。 図１７は、図１６に示したウェハ処理装置１００にウェハ２００が載置された際のウェハ２００を上面から見た模式図である。
ウェハ処理装置１００は、第四の実施の形態において図１２〜図１４を参照して説明したウェハ処理装置１００の構成に加えて、下部電極１１２に配置されたウェハ２００の周辺部に通じる第一のプロセスガス導入管１２０ａ、第二のプロセスガス導入管１２０ｂ（ここでは不図示）、第三のプロセスガス導入管１２０ｃ、および第四のプロセスガス導入管１２０ｄ（ここでは不図示）をさらに含む。
また、ここでは図示していないが、本実施の形態においても、図１０に示したのと同様、ウェハ処理装置１００は、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、第四の流量制御部１４６、第五の流量制御部１７４、第六の流量制御部１７６、第七の流量制御部１７８、第八の流量制御部１８０、エッチング阻止ガス制御部１７０、プロセスガス制御部１７２、およびずれ量補正制御部１４８を含む。ずれ量補正制御部１４８は、エッチング阻止ガス制御部１７０、プロセスガス制御部１７２、および駆動制御部１３０を制御する。
本実施の形態において、第四の実施の形態で説明したのと同様の効果が得られる。また、ウェハ２００の位置ずれ補正、エッチング阻止ガスの供給量補正、およびプロセスガスの供給量補正を同時に行うことができるので、たとえばプラズマ発生領域の変動を考慮して、より細やかにウェハ２００の周辺部の除去幅の均一性を制御することができる。
（例１）
第一の実施の形態において、図３および図４を用いて説明したウェハ処理装置１００を用いて、ウェハ２００のノッチを下にして周辺部分のエッチングを行った。エッチングの際、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６のそれぞれを制御して、エッチング阻止ガスであるＮ２の流量を調整した。図１８にＮ２の流量を示す。ここで、Ｘ方向のエッジの除去幅をそれぞれａおよびａ’、Ｙ方向の除去幅をｂおよびｂ’とする（図１９参照）。
（例２）
例１と同様にして、ウェハ２００のノッチを下にして周辺部分のエッチングを行った。エッチングの際、第一の流量制御部１４０のみ制御して、エッチング阻止ガスであるＮ２の流量を調整した。図１８にＮ２の流量を示す。
（例３）
例１と同様にして、ウェハ２００のノッチを下にして周辺部分のエッチングを行った。エッチングの際、第一の流量制御部１４０、第二の流量制御部１４２、第三の流量制御部１４４、および第四の流量制御部１４６の制御は行わなかった。図１８にＮ２の流量を示す。
図２０に結果を示す。４方向でのＮ２の流量制御を行った例１では、周辺除去幅が、X方向の除去幅ａおよびａ’、Ｙ方向の除去幅ｂおよびｂ’が均等となった。一方、Ｎ２の流量制御を行わなかった例３では、X方向の除去幅ａが除去幅ａ’に比べて太く、Ｙ方向の除去幅ｂが除去幅ｂ’よりも太くなり、周辺除去幅が不均等となった。このように、例１においては、周辺除去幅を均等にすることができるため、素子形成領域を増加させることができる。
流量制御を行わない例３の場合の周辺除去幅が１．５ｍｍだった除去幅ａの箇所１カ所のみＮ２の流量制御を行った例２でも、除去幅ａを１．０ｍｍとすることができ、例３に比べ、最大の周辺除去量を１．３ｍｍに減らすことができた。
図１９において、破線で囲った中心部が素子形成領域である。また、網掛けで示した周辺部がエッチング領域である。図１９（ａ）は、例１の結果を模式的に示す図である。ここでは、ウェハ２００の周辺部の除去幅が均等となるように制御されている。ウェハ２００の周辺部のエッチング領域と素子形成領域とが重なることなく、素子形成領域が周辺部のエッチングによりダメージを受けることがない。そのため、有効チップ数を増加させることができ、半導体チップの生産性を向上させることができる。
一方、図１９（ｂ）は、例３の結果を模式的に示す図である。ここでは、ウェハ２００の周辺部の除去幅が不均等となっている。そのため、一部、素子形成領域もエッチングされており、素子形成領域が周辺部のエッチングによりダメージを受けている。これにより、有効チップ数が減少し、半導体チップの生産性が低下してしまう。
以上のように、周辺部分のエッチングの際に、エッチング阻止ガスの流量を制御することにより、プラズマガス生成領域の制御を行うことができ、素子形成領域を増加させることができる。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
たとえば、エッチング阻止ガス導入管を１つだけとし、プロセスガス導入管を複数設け、プロセスガスの流量が場所によって異なるように制御するようにすることもできる。これによっても、ウェハの周辺除去幅を均一にすることができる。
第三の実施の形態、第四の実施の形態、および第五の実施の形態で説明したウェハ処理装置１００においても、第二の実施の形態で説明したのと同様、周辺除去幅観測装置３０６で観測されたウェハの周辺除去幅のずれ量をフィードバックして、次にエッチング処理を行うウェハのエッチング処理時の位置合わせやガス流量を制御することもできる。
また、以上の実施の形態において、エッチング装置３００がウェハ処理装置１００と周辺除去幅観測装置３０６を有する構成としたが、ウェハ処理装置１００内に周辺除去幅観測装置３０６の機能を設けた構成とすることもできる。
実施の形態におけるエッチング装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態のエッチング装置においてウェハが処理される手順を示すフローチャートである。 ウェハ処理装置の構成を示す断面図である。 図３に示したウェハ処理装置の上面を模式的に示す図である。 ウェハ処理装置の構成の他の例を示す断面図である。 図５に示したウェハ処理装置の上面を模式的に示す図である。 実施の形態におけるエッチング装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態における制御部の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態におけるウェハ処理装置の構成を示す断面図である。 図９に示したウェハ処理装置の構成を示す上面模式図である。 実施の形態において、プロセスガスの供給量を制御した場合に、ウェハの周辺除去幅が調整されることを示す模式図である。 実施の形態におけるウェハ処理装置の構成を示す断面図である。 本実施の形態におけるウェハ処理装置の位置合わせ機構を模式的に示す上面図である。 図１２に示したウェハ処理装置にウェハが載置された際のウェハを上面から見た模式図である。 実施の形態のエッチング装置においてウェハが処理される手順を示すフローチャートである。 実施の形態におけるウェハ処理装置の構成を示す断面図である。 図１６に示したウェハ処理装置の構成を示す上面模式図である。 実施例におけるＮ２の流量を示す図である。 実施例の結果を模式的に示す図である。 実施例の結果を示す図である。
符号の説明
１００ ウェハ処理装置
１０２ 位置合わせ機構
１０２ａ 駆動部
１０２ｂ アーム部
１０２ｃ ガードブロック
１０４ 接地電極
１０６ 上部電極
１０８ 下部セラミック
１１０ 上部セラミック
１１２ 下部電極
１１４ 高周波電源
１１８ エッチング阻止ガス導入管
１１８ａ 第一のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｂ 第二のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｃ 第三のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｄ 第四のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｅ 第五のエッチング阻止ガス導入管
１１８ｆ 第六のエッチング阻止ガス導入管
１２０ プロセスガス導入管
１２０ａ 第一のプロセスガス導入管
１２０ｂ 第二のプロセスガス導入管
１２０ｃ 第三のプロセスガス導入管
１２０ｄ 第四のプロセスガス導入管
１３０ 駆動制御部
１４０ 第一の流量制御部
１４２ 第二の流量制御部
１４４ 第三の流量制御部
１４６ 第四の流量制御部
１５０ 第一のモニタ光発光部
１７０ エッチング阻止ガス制御部
１７２ プロセスガス制御部
１７４ 第五の流量制御部
１７６ 第六の流量制御部
１７８ 第七の流量制御部
１８０ 第八の流量制御部
１８２ 仕切部
２００ ウェハ
３００ エッチング装置
３０２ 第一のロードロック
３０４ アライメントチャンバー
３０６ 周辺除去幅観測装置
３０８ 搬送チャンバー
３１０ 第二のロードロック
３１２ 制御部

Claims (9)

  1. ウェハの周辺部を選択的にエッチングするエッチング装置であって、
    ウェハを載置する載置台と、
    前記周辺部をエッチングするプロセスガスを供給するプロセスガス供給口と、
    前記ウェハの中心部に前記プロセスガスが供給されるのを阻止するエッチング阻止ガスを供給するエッチング阻止ガス供給口と、
    エッチング後のウェハの周辺部の除去幅を観測する周辺除去幅観測装置と、
    前記周辺除去幅観測装置において観測された前記除去幅に基づき、前記ウェハの中心の位置ずれ量を算出する制御部と、
    前記プロセスガスまたは前記エッチング阻止ガスの供給量を制御するガス制御部と、
    を含み、
    前記プロセスガス供給口または前記エッチング阻止ガス供給口の少なくとも一方が複数設けられ、当該複数の供給口から供給されるガスが複数の方向に供給されるとともに、
    前記制御部は、前記位置ずれ量に基づき、前記除去幅がウェハ周辺部で均等となるようにするための前記複数の供給口からのガスの供給量の補正データを作成し、
    前記ガス制御部は、前記補正データに基づき、前記複数の供給口からのガスの供給量を独立に制御することを特徴とするエッチング装置。
  2. 請求項１に記載のエッチング装置において、
    前記エッチング阻止ガス供給口が複数設けられ、当該複数のエッチング阻止ガス供給口から供給されるエッチング阻止ガスが複数の方向に供給され、
    前記ガス制御部は、前記複数のエッチング阻止ガス供給口からのエッチング阻止ガスの供給量を独立に制御するエッチング阻止ガス制御部であることを特徴とするエッチング装置。
  3. 請求項１に記載のエッチング装置において、
    前記プロセスガス供給口および前記エッチング阻止ガス供給口の両方がそれぞれ複数設けられ、
    当該複数のプロセスガス供給口から供給されるプロセスガスおよび当該複数のエッチング阻止ガス供給口から供給されるエッチング阻止ガスがそれぞれ複数の方向に供給され、
    前記ガス制御部は、前記複数のエッチング阻止ガス供給口からのエッチング阻止ガスの供給量を独立に制御するエッチング阻止ガス制御部および前記複数のプロセスガス供給口からのプロセスガスの供給量を独立に制御するプロセスガス制御部と、前記エッチング阻止ガス制御部および前記プロセスガス制御部を制御するずれ量補正制御部であることを特徴とするエッチング装置。
  4. 請求項１から３いずれかに記載のエッチング装置において、
    前記ウェハが前記載置台に載置されたときに、当該ウェハの中心部を中心から複数の領域に分割する仕切板をさらに含み、
    前記プロセスガス供給口または前記エッチング阻止ガス供給口の少なくとも一方の前記複数のガス供給口は、それぞれ、前記仕切板で仕切られた領域に配置されたことを特徴とするエッチング装置。
  5. 複数のウェハについて、連続的にその周辺部を選択的にエッチングするエッチング方法であって、
    前記周辺部をエッチングするプロセスガスと、前記ウェハの中心部に前記プロセスガスが供給されるのを阻止するエッチング阻止ガスとを用いて、前記プロセスガスまたは前記エッチング阻止ガスの少なくとも一方を複数の供給口から複数の方向に供給して一のウェハの周辺部を選択的にエッチングするステップと、
    前記エッチングするステップにおいてエッチングされたウェハの周辺部の除去幅を観測するステップと、
    前記観測するステップで観測された周辺除去幅に基づき、前記ウェハの中心の位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量に基づき、前記除去幅がウェハ周辺部で均等となるようにするための前記複数の供給口からのガスの供給量の補正データを作成するステップと、
    を含み、
    前記エッチングするステップにおいて、前記補正データに基づき、前記複数の供給口からの前記プロセスガスまたは前記エッチング阻止ガスの供給量を独立に制御することを特徴とするエッチング方法。
  6. 請求項５に記載のエッチング方法において、
    前記補正データを作成するステップは、
    前記観測するステップで観測された前記周辺除去幅と所定の基準値とを比較して、前記ウェハの周辺部の除去が適切に行われているかを判断し、前記ウェハの周辺部の除去が適切に行われていないと判断された場合に、前記エッチングするステップにおいて次のウェハに対して前記補正データに基づく前記プロセスガスまたは前記エッチング阻止ガスの供給量の制御を行うフィードバックを行うと判断するステップを含み、
    当該判断するステップにおいて、前記フィードバックを行うと判断された場合に、前記補正データを作成するとともに、前記エッチングするステップにおいて次のウェハに対して前記補正データに基づく前記プロセスガスまたは前記エッチング阻止ガスの供給量の制御を行うフィードバックを行うことを特徴とする請求項５に記載のエッチング方法。
  7. 請求項５または６に記載のエッチング方法において、
    ウェハの処理ごとに記憶された複数のウェハの前記位置ずれ量の平均値に基づき、前記補正データを作成することを特徴とするエッチング方法。
  8. 請求項５または６に記載のエッチング方法において、
    ウェハの処理ごとに記憶された複数のウェハの前記位置ずれ量の推移に基づき、前記補正データを作成することを特徴とするエッチング方法。
  9. 請求項５から８いずれかに記載のエッチング方法において、
    前記エッチングするステップにおいて、前記エッチング阻止ガスを複数の供給口から複数の方向に供給し、
    前記補正データは、前記複数の供給口からの前記エッチング阻止ガスの供給量の流量値の補正値であることを特徴とするエッチング方法。
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