JPS59229822A - Etching apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエツチング、％に半導体ウェハ上に形成するア
ルミニウム配線層等の選択エツチング作業における終点
判定装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an end point determination device for etching, particularly selective etching of aluminum wiring layers formed on semiconductor wafers.
従来、エツチング液を満たした槽内にアルミニウム配線
層を蒸着した半導体ウェハを入れて所定パターンにエツ
チングを行う、いわゆるアルミニウムウニ・ットエッチ
ングにおいて、その終点（必要とするエツチングの終点
時点）の判定はエツチング液を通して作業者が上からの
目視によって行っていた。すなわちエツチングが完了し
た時点に現われる下部構造の薄膜の干渉色を高度の熟練
者が目視で判断するものである。しかし、このように目
視で経験的に終点判定を行っているため、エツチング液
の色、照明の種類、ウェハの傾き、目視の角度等積々の
要素に影響され相当の熟練者でも終点判定を誤る場合が
多かった。このため、特に微細パターンの場合にはオー
バーエッチやエッチ残りというような好ましくない状態
を発生させていた。Conventionally, in so-called aluminum unit etching, in which a semiconductor wafer with an aluminum wiring layer deposited on it is placed in a tank filled with an etching solution and etched into a predetermined pattern, the end point (the required end point of etching) is determined by etching. This was done by an operator visually inspecting the liquid from above. That is, a highly skilled person visually judges the interference color of the thin film of the lower structure that appears when etching is completed. However, since the end point is determined visually and empirically, even a highly experienced person cannot determine the end point because it is influenced by numerous factors such as the color of the etching solution, the type of illumination, the tilt of the wafer, and the viewing angle. I often made mistakes. For this reason, especially in the case of fine patterns, undesirable conditions such as overetching and etching residues occur.
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり
、その目的とするところは、熟練者を要せずして精度の
よい判定が行えるエツチングの終点判定装置を提供する
ことにあり、他の目的は、エツチング作業から次の作業
工程への移行の自動化に適合したエツチングの終点判定
装置を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide an etching end point determination device that can perform accurate determination without requiring a skilled person. The object of the present invention is to provide an etching end point determination device suitable for automating the transition from an etching operation to the next operation process.
上記目的を達成するための本発明の一実施例は、照度安
定化回路を内蔵する光源部と、光を°透過する材質上に
不透明な被エツチング材と同じ材料のエツチングパター
ンが施されているダミー材からなるモニタ一部と、この
モニタ一部における透過光の照度を検出する検出部と、
この検出信号を電気的に処理する制御部及び、この制御
部からの電気信号によって制御される搬送系駆動部とか
らなり、上記制御部は上記検出信号の変化に基づいてエ
ツチングの終点を判定するとともにこのときの制御部の
信号によって上記搬送系を駆動しエツチング材を水洗槽
に移動させもって本体のエツチングを完了せしめてなる
ことを特徴とするエツチング装置である。An embodiment of the present invention to achieve the above object includes a light source section with a built-in illuminance stabilization circuit, and an etching pattern made of the same material as the opaque material to be etched on a material that transmits light. A part of the monitor made of dummy material, a detection part that detects the illuminance of transmitted light in the part of the monitor,
It consists of a control section that electrically processes this detection signal, and a transport system drive section that is controlled by the electrical signal from this control section, and the control section determines the end point of etching based on the change in the detection signal. The etching apparatus is characterized in that the conveying system is driven by a signal from the control section at this time to move the etching material to the washing tank, thereby completing the etching of the main body.
以下実施例にそって図面を参照し本発明を具体的に説明
する。The present invention will be specifically described below along with examples and with reference to the drawings.
第１図は本発明に係るエツチングの終点判定装置の一実
施例を示すブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an etching end point determining device according to the present invention.
同図において、電源が印加される安定化電源１と照度検
出器２および安定化電源の出力によって制御されるラン
プ３は光源部を構成する。上記安定化電源１には照度検
出器２が設けられており、この照度検出器２からのフィ
ードバックによってレンズ３の照度は一定に保たれる。In the figure, a stabilized power source 1 to which power is applied, an illuminance detector 2, and a lamp 3 controlled by the output of the stabilized power source constitute a light source section. The stabilized power source 1 is provided with an illuminance detector 2, and the illuminance of the lens 3 is kept constant by feedback from the illuminance detector 2.
４は集光レンズであり、５は光伝送用のグラスファイバ
ーである。６はエツチング槽でありエツチング液を満た
している。またこのエツチング槽内にはアルミニウム蒸
着層を有する半導体ウェハが入れられるとともに、石英
ダミーウェハが含まれる。この石英ダミーウェハ７には
上記半導体ウェハと同時に蒸着されたアルミニウム配線
層および同一の配線パターンが形成されている。この石
英ダミーウェハによってモニタ部が構成される。上記う
／プ３からの光が集光レンズ４及びグラスファイバー５
を介して上記石英ダミーウェハモニタ部７へ導かれる。4 is a condensing lens, and 5 is a glass fiber for light transmission. 6 is an etching tank filled with an etching solution. A semiconductor wafer having an aluminum vapor deposited layer is placed in this etching bath, and a quartz dummy wafer is also included. This quartz dummy wafer 7 has an aluminum wiring layer deposited at the same time as the semiconductor wafer and the same wiring pattern. This quartz dummy wafer constitutes a monitor section. The light from the above pipe 3 is transmitted to the condensing lens 4 and the glass fiber 5.
The quartz dummy wafer monitor section 7 is guided through the quartz dummy wafer monitor section 7.
８は上記モニタ部７からの透過光を伝送するグラスファ
イバーであり、９は集光レンズ、１０は検出器である。8 is a glass fiber that transmits the transmitted light from the monitor section 7, 9 is a condenser lens, and 10 is a detector.
検出器１０は上記グラスファイバー８及び集光レンズ９
からの光を電気信号に変換する素子からなり、例えばＣ
ｄｓ、Ｐｂｓ、Ｓ ｉ等によって構成される。ここで、
上記ダミーウェハ７はカートリッジ内に収納された半導
体ウェハの端部に配置され、また、グラスファイバー５
及び８はその先端が上記ダミーフェノ・７をはさむよう
に配置される。１１は上記検出信号を増幅する増幅器で
あり、１２は上記増幅信号を微分する微分器である。上
記検出器１０．増幅器１１及び微分器１２によって制御
部が構成されＺ、。１３はレコーダであり上記増幅器１
１の出力ＶＡ及び微分器１２の出力ＶＢが印加される。The detector 10 includes the glass fiber 8 and the condenser lens 9.
It consists of an element that converts light from
It is composed of ds, Pbs, Si, etc. here,
The dummy wafer 7 is placed at the end of the semiconductor wafer housed in the cartridge, and the glass fiber 5
and 8 are arranged so that their tips sandwich the dummy phenol 7. 11 is an amplifier that amplifies the detection signal, and 12 is a differentiator that differentiates the amplified signal. The above detector 10. The amplifier 11 and the differentiator 12 constitute a control section Z. 13 is a recorder and the amplifier 1
1 and the output VB of the differentiator 12 are applied.
このレコーダ１，３によってエツチングの終点判定を行
う。また、微分器の出力Ｖｏは半導体ウェハの搬送系を
駆動する駆動部（第３図に示すもの）に印加される。The end point of etching is determined by the recorders 1 and 3. Further, the output Vo of the differentiator is applied to a drive unit (shown in FIG. 3) that drives the semiconductor wafer transport system.
第２図（４）〜０は上記石英ダミーウェハ部の透過光の
変化の態様を示すものである。同図において、５は光源
からの光を伝送するグラスファイバー、８は透過光伝送
用のグラスファイバー、７ａは石英ダミー基板、７ｂは
この石英基板上に他の半導体ウェハ上に形成されたアル
ミニウム蒸着層と同一の配線パターンを有するアルミニ
ウム層である。FIGS. 2(4) to 2(4) to 2(4) show changes in the transmitted light of the quartz dummy wafer portion. In the figure, 5 is a glass fiber that transmits light from a light source, 8 is a glass fiber for transmitting transmitted light, 7a is a quartz dummy substrate, and 7b is an aluminum vapor deposited layer formed on this quartz substrate on another semiconductor wafer. This is an aluminum layer having the same wiring pattern as the other layers.
同図囚はエツチング開始時でアルミニウム層７１？がエ
ツチングされていない状態、同図の）はパターンに従っ
て一部のアルミニウム層がエツチングされた状態、同図
０はアルミニウム層が全面エツチングされた状態を示す
。The figure shows aluminum layer 71 at the start of etching? () in the same figure shows a state in which part of the aluminum layer is etched according to the pattern, and (0) in the same figure shows a state in which the aluminum layer is completely etched.
以下上記第１図忙示した装置の動作説明を行う。The operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be explained below.
電源印加により、安定化電源１から安定化された電圧が
発生し、う／プ３が点灯する。発せられた光は集光レン
ズ４及びグラスファイバー５を介して石英ダミーウェハ
モニタ部７へと導かれる。When power is applied, a stabilized voltage is generated from the stabilized power source 1, and the bulb 3 is turned on. The emitted light is guided to a quartz dummy wafer monitor section 7 via a condenser lens 4 and a glass fiber 5.
グラスファイバー５により導かれた光は、エツチング未
完了時にはアルミニウム層面で反射される（第２図（４
）の場合）。次にエツチングが進行すれば一部透過しく
同図の））、更にエツチングが完了すれば全面透過する
（同図０）。The light guided by the glass fiber 5 is reflected by the aluminum layer surface when etching is not completed (see Figure 2 (4)).
)in the case of). Next, as the etching progresses, it becomes partially transparent (see Figure 1), and when etching is completed, it becomes completely transparent (see Figure 0).
上記透過光はグラスファイバー８及び集光レンズ９を介
して検出器１０に集められる。この検出器で透過光強度
を検出することによりエツチングの終点を検出できる。The transmitted light is collected into a detector 10 via a glass fiber 8 and a condenser lens 9. By detecting the intensity of transmitted light with this detector, the end point of etching can be detected.
すなわち、エツチング途中でアルミニウム層７ｂがウェ
ハ上に残留している状態（第２図（ト））では、光源部
からの光は石英ダミーウェハ７（不透明なアルミニウム
層７ｂ）にさえぎられて検出部には到達しない。エツチ
ング終点に近い状態ではウェハ上に残留するアルミニウ
ム層は部分的なものとなり、検出器１０に到達する光は
エツチング完了領域の面積に比例して増えて行く（第２
図（Ｂ））エツチングが完了してしまうと検出器１０に
到達する光量は、それ以上には増加しない（第２図ｃ）
）それ故エツチング開始時からの検出器に発生する信号
を観察すると、ある時点から信号が変化し、エツチング
完了時にｉ化は停止する筈である。この信号変化を制御
部により必要な処理を行うことによりエツチング完了時
に適当なトリガな発生させることが可能であり、このト
リガにより適当なタイムラグをもってフェノ１搬送系を
駆動することも可能となる。That is, in the state where the aluminum layer 7b remains on the wafer during etching (FIG. 2 (g)), the light from the light source section is blocked by the quartz dummy wafer 7 (opaque aluminum layer 7b) and does not reach the detection section. is not reached. Near the etching end point, the aluminum layer remaining on the wafer is only partial, and the light reaching the detector 10 increases in proportion to the area of the etched region (second
Figure (B)) Once etching is completed, the amount of light reaching the detector 10 will not increase any further (Figure 2c)
) Therefore, if we observe the signal generated in the detector from the beginning of etching, the signal should change from a certain point, and i-ization should stop when etching is completed. By subjecting this signal change to necessary processing by the control section, it is possible to generate an appropriate trigger upon completion of etching, and this trigger also makes it possible to drive the phenol transport system with an appropriate time lag.
制御部では、検出器１０によって検出された信号を増幅
し、増幅信号■、とじてレコーダ１３に記録する。また
、この増幅信号を微分器１２によりて微分することによ
りレコーダ１３内に示した電圧波形図ＶＢのようなトリ
ガパルスを得て終点判定をより明確に行う。すなわち、
この微分器の出力ＶＢを上記レコーダ１３に記録し、こ
の記録を見て終点を判定することができる。また、上記
微分器１２の出力Ｖｏを半導体ウェハの搬送系を駆動す
る駆動部へ印加することによってエツチングを完了させ
ることができる。かかるエツチング完了の状態をさらに
詳細に説明する。The control section amplifies the signal detected by the detector 10 and records it on the recorder 13 as an amplified signal (2). Further, by differentiating this amplified signal with a differentiator 12, a trigger pulse as shown in the voltage waveform diagram VB shown in the recorder 13 is obtained, and the end point can be determined more clearly. That is,
The output VB of this differentiator is recorded on the recorder 13, and the end point can be determined by looking at this record. Further, the etching can be completed by applying the output Vo of the differentiator 12 to the drive unit that drives the semiconductor wafer transport system. The state of completion of etching will be explained in more detail.
第３図は半導体ウェハの搬送系とその駆動部との関係を
示す説明図である。同図において１４は駆動部であり、
その内部は図示しないが上記制御部の出力信号（微分器
の出力）Ｖｏを受は適当なタイ４ムラグの後に信号を発
する駆動回路とこの駆動回路によって制御される上下動
用モータ及び左右動モータを含む。１８は支持杆であり
上記モータによって左右又は上下に移動されるよう罠な
っている。この支持杆１Ｂの下端部には半導体ウェハ１
６を収納したカートリッジ１５が設けられている。６は
エツチング液を含むエツチング槽であり、１７は水が含
まれている水洗槽である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between a semiconductor wafer transport system and its driving section. In the figure, 14 is a drive unit,
Although the inside thereof is not shown, the drive circuit that receives the output signal (output of the differentiator) Vo from the control section and issues a signal after a suitable time lag, and the vertical movement motor and horizontal movement motor that are controlled by this drive circuit. include. Reference numeral 18 denotes a support rod, which serves as a trap to be moved left and right or up and down by the motor. A semiconductor wafer 1 is attached to the lower end of this support rod 1B.
A cartridge 15 containing 6 is provided. 6 is an etching tank containing an etching solution, and 17 is a washing tank containing water.
上記搬送系は次のように動作する。上記微分器の出力パ
ルスＶ。によって駆動回路が動作し、その発する信号に
よりモータを回転せしめて支持杆１８を上方向に移動す
る（図中■）。これによって、半導体ウェハ１６がエツ
チング槽から外部に出される。次に、モータによって支
持杆１８が右方向に移動する（図中■）。さらにモータ
によって支持杆１８が下方向に移動し、水洗槽１７内に
半導体フェノＩＣが入れられエツチングが終了するとと
もに水洗が開始する。これによって、エツチングから水
洗迄が自動的に行われる。The above transport system operates as follows. Output pulse V of the differentiator. The drive circuit operates, and the signal generated by the drive circuit causes the motor to rotate and move the support rod 18 upward (■ in the figure). As a result, the semiconductor wafer 16 is taken out from the etching bath. Next, the support rod 18 is moved to the right by the motor (■ in the figure). Furthermore, the support rod 18 is moved downward by the motor, and the semiconductor phenol IC is placed in the washing tank 17, and as soon as the etching is completed, the washing is started. This automatically performs everything from etching to washing.
以上説明した本発明に係るエツチングの終点判定装置に
よれば記録された電圧波形を観察することにより明確な
終点判定が行える。このため、熟練者を要せず、常に精
度の良い終点判定が行える。According to the etching end point determining apparatus according to the present invention as described above, a clear end point can be determined by observing the recorded voltage waveform. Therefore, highly accurate end point determination can always be made without requiring a skilled person.
また、上述のように制御部の出力信号ｖＯによって搬送
系を駆動し、エツチングを完了させるとともに次の水洗
工程に自動的に移行させることができ、作業の自動化に
適したものとなる０さらに、上記装置においては、照度
検出器付安定化電源を有していることより、精度のよい
光電変換を行うことができる。Furthermore, as described above, the conveyance system can be driven by the output signal vO of the control section to complete etching and automatically move on to the next washing process, making it suitable for work automation. Since the above device includes a stabilized power source with an illuminance detector, highly accurate photoelectric conversion can be performed.
本発明は上記実施例に限定されず、例えば、上記実施例
ではモニター用として石英フェノ・を用いたが、これに
変えてサファイア等の透明基板を用いてもよい。The present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiments, a quartz phenol was used for the monitor, but a transparent substrate such as sapphire may be used instead.
本発明は、アルミニウム配線層のエツチングに限らず、
被着により形成される不透明な薄膜のエツチングであれ
ばどのような場合にでも広く利用できる。The present invention is not limited to etching aluminum wiring layers;
Etching of opaque thin films formed by deposition can be widely used in any case.
第１図は本発明に係るエツチングの終点判定装置の一実
施例を示すブロック線図、第２図（Ａ）〜０はエツチン
グ時におけるモニタ一部の透過光の態様を示す図、第３
図は半導体フェノ・の搬送系の一例を示す説明図である
。
ｌ・・・安定化電源、２・・・照度検出器、３・・・ラ
ンプ、４．９・・・集光レンズ、５，８・・・グラスフ
ァイバー、６・・・エツチング槽、７・・・モニタ一部
、７ａ・・・石英ウェハ、７ｂ・・・アルミニウム層、
１０・・・検出器、１１・・・増幅器、１２・・・微分
器、１３・・・レコーダ、１４・・・駆動部、１５・・
・カートリッジ、１６・・・ウェハ、１７・・・水洗槽
。
第 １ 図
第 ２ 図
第 ３ 図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the etching end point determination device according to the present invention, FIGS.
The figure is an explanatory diagram showing an example of a transportation system for a semiconductor phenol. l... Stabilized power supply, 2... Illuminance detector, 3... Lamp, 4.9... Condensing lens, 5, 8... Glass fiber, 6... Etching tank, 7... ... Part of the monitor, 7a... Quartz wafer, 7b... Aluminum layer,
10...Detector, 11...Amplifier, 12...Differentiator, 13...Recorder, 14...Driver, 15...
- Cartridge, 16... Wafer, 17... Washing tank. Figure 1 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
置より発せられた光を検知する光検出器と（ｄ）上記光
検出器の出力信号に所定の処理を施こす信号処理回路 よりなる板状物上に形成された被膜のエツチング装置。[Claims] 1. (a) a reaction vessel; (b) a light emitting device; (C) a photodetector for detecting light emitted from the light emitting device that has passed through the object to be processed in the reaction vessel; d) An etching device for a film formed on a plate-like object, which is comprised of a signal processing circuit that performs predetermined processing on the output signal of the photodetector.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236984A JPS59229822A (en) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | Etching apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236984A JPS59229822A (en) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | Etching apparatus |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11335377A Division JPS5447578A (en) | 1977-09-22 | 1977-09-22 | End point judgement apparatus of etching |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59229822A true JPS59229822A (en) | 1984-12-24 |
Family
ID=12357026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3236984A Pending JPS59229822A (en) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | Etching apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59229822A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5135537A (en) * | 1974-09-20 | 1976-03-26 | Deventer Kg | SUBERIPATSU KINSOCHI |
| JPS5664078A (en) * | 1979-10-16 | 1981-06-01 | Schlegel Uk Ltd | Clearance stopper |
-
1984
- 1984-02-24 JP JP3236984A patent/JPS59229822A/en active Pending
Patent Citations (2)
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| JPS5135537A (en) * | 1974-09-20 | 1976-03-26 | Deventer Kg | SUBERIPATSU KINSOCHI |
| JPS5664078A (en) * | 1979-10-16 | 1981-06-01 | Schlegel Uk Ltd | Clearance stopper |
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