JP2821286B2 - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造装置

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JP2821286B2
JP2821286B2 JP3195642A JP19564291A JP2821286B2 JP 2821286 B2 JP2821286 B2 JP 2821286B2 JP 3195642 A JP3195642 A JP 3195642A JP 19564291 A JP19564291 A JP 19564291A JP 2821286 B2 JP2821286 B2 JP 2821286B2
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伸明 青柳
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    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
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    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造装置に
関し、特にウェーハを真空吸着等により固定し、回転さ
せながらエッチング液をウェーハに滴下または吹きつ
け、金属薄膜（例：アルミニウム）のエッチングを行う
製造装置（以後、スピンエッチャーと称す）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスピンエッチャーについて、アル
ミニウム（以下、アルミと略記する）の薄膜のスピンエ
ッチャーの例をとり、図面を参照して説明する。図７は
従来のアルミスピンエッチャーの構成図である。ウェー
ハ３には配線形成や不純物注入時のマスクとなるアルミ
薄膜が形成されており、エッチングにより所定のアルミ
パターンを得るためにアルミ薄膜上にフォトレジストの
マスクパターンが形成されている。ウェーハ３はウェー
ハチャック１１上に搬送され、真空吸着固定される。ウ
ェーハ３のアルミエッチング処理は、スピンモーター１
０がウェーハチャック１１を回転させることによりウェ
ーハ３を回転させ、同時にエッチング液スプレーノズル
４よりアルミエッチング液をウェーハ３上に噴射させる
ことにより行なう。アルミのエッチングの終了判定は、
終了検出センサーによりアルミのエッチング状態を監視
して行うが、アルミのエッチングの場合、波長約９５０
ｎｍの赤外線用いたフォトセンサーを終点検出センサー
として用いている。
【０００３】以下に終点検出機構について説明する。ま
ず、終点検出センサー光電素子部５に内蔵された発光ダ
イオードから発生した赤外線が、光ファィバーケーブル
８を通って終点検出センサー投光部７からウェーハの裏
面に照射される。アルミは赤外線を吸収する特性を有し
ているため、アルミのエッチング状態によりウェーハを
透過する赤外線の量が変化する。ウェーハ３を透過した
赤外線は、終点検出センサー受光部６から光ファィバー
ケーブル８を通って終点検出センサー光電素子部５に内
蔵されたフォトトランジスタにより光電流に変換され、
電気信号としてエッチング終点判定回路９に送られる。
エッチング終点判定回路９では、光電流による電圧降下
を監視し、単位時間あたりの電圧位置によりエッチング
終点を判定する。エッチング終点の判定がなされると、
スピンモーター１０の回転およびエッチング液スプレー
ノズル４からのエッチング液の噴射が停止し、エッチン
グ処理が完了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のスピン
エッチャーでは、エッチング処理中のウェーハの回転中
に、任意の箇所に固定された終点検出センサーでウェー
ハの透過光を検出しているために、エッチング状態を監
視するウェーハのエッチングパターン箇所が、ウェーハ
の回転に伴ない刻々と変化し、フォトセンサーにより得
られる終点検出信号波形が非常に不安定で、エッチング
終点判定回路によるエッチング終点の誤判定を引き起こ
しやすいという問題点があった。
【０００５】なお、アルミのエッチングの場合の終点判
定では、フォトセンサーによる初期電圧値の１％以下の
微弱電圧変動を監視しており、安定した終点検出信号波
形が要求される。アルミのエッチングは、通常１秒間に
８０オングストローム程度で進行するため、エッチング
終点を誤検出した場合、アルミパターン寸法が設計に対
し大きくずれ、半導体チップの種々の特性不良，信頼性
低下の原因となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のスピンエッチャ
ーはウェーハ回転機構部に固定されたエッチング終点検
出センサーを有しており、このセンサーはウェーハの回
転と同期して回転し、ウェーハの回転エッチング中も、
常時ウェーハ上の同一のパターン箇所のエッチング状態
を監視することができる。
【０００７】
【実施例】次に本発明のスピンエッチャーについて、ア
ルミ薄膜のスピンエッチャーの例をとり、図面を参照し
て説明する。図１は本発明の実施例１の構成図である。
ウェーハ３には、配線形成や不純物注入時のマスクとな
るアルミ薄膜が形成されており、エッチングにより所定
のアルミパターンを得るために、アルミ上にフォトレジ
ストのマスクパターンが形成されている。ウェーハ３
は、まずウェーハ位置決めステージ１にて所定の位置合
せが行われ、続いてウェーハ搬送チャック２にてウェー
ハチャック１１上に搬送され、真空吸着固定される。ウ
ェーハの位置合せを行うのは、順次処理されるウェーハ
において、毎回同一パターン箇所を終点検出センサー受
光部６，終点検出センサー投光部７の間に位置させるた
めである。
【０００８】ウェーハ３のアルミエッチング処理は、ス
ピンモーター１０がウェーハチャック１１を回転させる
ことによりウェーハ３を回転させ、同時にエッチング液
スプレーノズル４よりアルミのエッチング液をウェーハ
３上に噴射させることにより行う。アルミのエッチング
終了判定は、終点検出センサーによりアルミのエッチン
グ状態を監視して行うが、アルミのエッチングの場合、
波長約９５０ｎｍの赤外線を用いたフォトセンサーを終
点検出センサーとして用いている。本発明においては、
この終点検出センサーがウェーハチャック１１に固定さ
れており、ウェーハの回転と同期して回転する。バラン
サー１２は、ウェーハチャック１１が安定して回転する
ためにセンサー部との重量バランスをとるためのもので
ある。
【０００９】以下に本実施例の終点検出機構について説
明する。まず、終点検出センサー光電素子部５に内蔵さ
れた発光ダイオードから発生した赤外線が、光ファィバ
ーケーブル８を通って終点検出センサー投光部７からウ
ェーハの裏面に照射される。アルミは赤外線を吸収する
特性を有しているため、アルミのエッチング状態により
ウェーハを透過する赤外線の量が変化する。ウェーハ３
を透過した赤外線は、終点検出センサー受光部６から光
ファィバーケーブル８を通って終点検出センサー光電素
子部５に内蔵されたフォトトランジスタにより光電流に
変換され、電気信号としてエッチング終点判定回路９に
送られる。エッチング終点判定回路９では、光電流によ
る電圧降下を監視し、単位時間あたりの電圧変位量によ
りエッチング終点を判定する。エッチング終点の判定が
なされると、スピンモーター１０，エッチング液スプレ
ーノズル４からのエッチング液の噴射が停止し、エッチ
ング処理が完了する。
【００１０】図２は、図１のウェーハチャック部を上面
から見た図で同図（ａ），（ｂ）はそれぞれ動作説明図
である。本実施例では先に述べた様に、終点検出センサ
ーがウェーハチャック１１に固定されているいため、ウ
ェーハ３の回転と終点検出センサー投，受光部１３の回
転が同期しており、ウェーハ３が同図（ａ）の状態から
同図（ｂ）の状態に回転しても、終点検出センサーは常
にウェーハ上の同一箇所のパターンのエッチング状態を
監視し、安定した終点検出信号波形を得ることができ
る。
【００１１】続いて、本発明の実施例２について図面を
参照して説明する。図３は実施例２の構成図である。実
施例１との相違点として、終点検出センサー受光部６と
終点検出センサー投光部７の位置をセンサー位置決め機
構部１４により調整することができる。このセンサー位
置調整機構を有することにより、終点検出信号波形が最
も適正に得られるウェーハ上のパターン位置に、センサ
ー位置をエッチング処理前にあらかじめ調整することが
できる。バランサー位置決め機構部１５は、センサー調
整に対応してバランサー１２の位置決めを行うものであ
る。図４は図３のウェーハチャックを上面から見た図
で、同図（ａ），（ｂ）はそれぞれ動作説明図である。
終点検出センサー投，受光部の位置を、同図（ａ）の初
期設定位置１６から同図（ｂ）の最適信号波形検出位置
１７に位置決め機構部１４により調整しており、終点検
出精度を向上させている。
【００１２】続いて本発明の実施例３について図面を参
照して説明する。図５は実施例３の構成図である。実施
例３では、ウェーハ３の所定位置に、終点検出専用フォ
トレジスタパターン形成部１８を設け、ここに終点検出
専用のフォトレジストパターン１９を形成し、エッチン
グ時に、その専用パターンが終点検出センサー受光部６
と終点検出センサー投光部７の間に位置され、アルミの
エッチング状態が監視されている。本実施例は、特にウ
ェーハ上にエッチング面積の極端に異なるパターンが混
在するために終点検出信号波形における変位点が多段階
に発生し、エッチング終点の判定が困難な場合や、エッ
チング終点マージンが非常に厳しいエッチングパターン
をエッチングする場合に効果が大きい。本実施例では、
終点検出信号波形が最適に得られる専用パターンのエッ
チング状態を監視することができるため、終点検出精度
を大きく向上することができる。図６は終点検出専用の
フォトレジストパターン１９の拡大図である。すなわ
ち、格子状のフォトレジストパターンを規則的に配置
し、均一なエッチングが進行する様にパターンを形成し
ている。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明はスピンエッ
チャーにおけるエッチング終点検出用のセンサーをウェ
ーハの回転機構部に固定したため、センサーがウェーハ
の回転と同期し、常時ウェーハの同一パターン箇所のエ
ッチング状態を監視することが可能となり、安定した終
点検出信号波形が得られるためにエッチング終点の誤差
判定を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の構成図である。
【図２】図１の一部を示す上面図で、同図（ａ），
（ｂ）はそれぞれ動作説明図である。
【図３】本発明の実施例２の構成図である。
【図４】図３の一部を示す上面図で、同図（ａ），
（ｂ）はそれぞれ動作説明図である。
【図５】本発明の実施例３の構成図である。
【図６】図５に示した終点検出用フォトレジストパター
ンの一例を説明した上面図である。
【図７】従来の半導体装置の製造装置の構成図である。
【符号の説明】
１ ウェーハ位置決めステージ ２ ウェーハ搬送チャック ３ ウェーハ ４ エッチング液スプレーノズル ５ 終点検出センサー光電素子部 ６ 終点検出センサー受光部 ７ 終点検出センサー投光部 ８ 光ファイバーケーブル ９ エッチング終点判定回路 １０ スピンモーター １１ ウェーハチャック １２ バランサー １３ 終点検出センサー投，受光部 １４ 終点検出センサー投，受光部の位置決め機構部 １５ バランサー位置決め機構部 １６ 終点検出センサー投，受光部初期設定位置 １７ 終点検出センサー投，受光部最適信号波形検出
位置 １８ 終点検出専用フォトレジストパターン形成部 １９ 終点検出専用フォトレジストパターン

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェーハを固定し回転させる機構
    部と、この回転機構部上のウェーは表面に形成された金
    属薄膜をエッチングするためのエッチング液を滴下また
    は吹きつける機構部を有する半導体装置の製造装置にお
    いて、前記回転機構部に固定されてウェーハの回転と同
    期して回転するエッチング終点検出用のセンサーとこの
    エッチング終点検出用のセンサーからの電気的信号によ
    りエッチングの終点を判断する回路とを有することを特
    徴とする半導体装置の製造装置。
JP3195642A 1991-08-06 1991-08-06 半導体装置の製造装置 Expired - Lifetime JP2821286B2 (ja)

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