JPH0936093A - 半導体ウェハのエッチングポイント検出方法及び検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エッチングポイントを容易かつ確実に検出する
ことができる半導体ウェハのエッチングポイント検出方
法及び検出装置を提供する。 【解決手段】ＣＰＵはエッチングポイントの検出のため
に処理するデータ量を低減するために、イメージセンサ
の多数の画素のうち、横Ｈ字状の画像取り込み群１６ａ
による検出結果を有効化する。画像取り込み群１６ａ
は、矩形領域６の面積を決定する二辺を備えており、ス
クライブライン３ａと確実に交差する。画像取り込み群
１６ａにおける多数の画素うち、スクライブライン３ａ
と交差する画素が検出した強度変化の周期は短くなり、
この画素に対応する点がエッチングポイントとして決定
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造プ
ロセスにおける半導体ウェハのエッチング工程でのエッ
チングポイントの検出方法及び検出装置に関する。

【０００２】半導体ウェハのエッチング工程でのエッチ
ング終点検出には、レーザ干渉波形を検出する方法が用
いられている。このレーザ干渉波形検出による終点検出
方法は、半導体ウェハのエッチングされる箇所（エッチ
ングポイント）にレーザ光を照射し、その反射光の干渉
波形を検出することによってエッチングの進み具合を検
出するものである。この終点検出方法を実施するため
に、半導体ウェハのエッチングポイントを容易かつ確実
に探し出すことが要求されている。

【０００３】

【従来の技術】半導体ウェハ上には複数のチップが形成
され、半導体ウェハをスクライブラインで切断すること
により個々のチップとなる。このスクライブラインも半
導体ウェハのエッチング工程におけるエッチングポイン
トである。そのため、従来、レーザ干渉波形検出による
エッチングの終点検出を行うために、スクライブライン
上の任意の点がこの干渉波形を精度よく検出するための
最適点として選択される。

【０００４】半導体ウェハのエッチングポイントとして
スクライブラインを検出するためには、半導体ウェハの
オリエンテーションフラットが基準線に合わせられ、各
スクライブラインが基準線に対して平行及び直交するよ
うに半導体ウェハが配置される。この後、公知の画像処
理方法によってスクライブラインが求められたり、予め
指定されたティーチング情報に基づいてスクライブライ
ンが求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スクライブラインの検出方法は、スクライブラインを検
出し易くするために、例えば、半導体ウェハのオリエン
テーションフラットを基準線に合わせる等の条件が必要
である。そのため、スクライブラインの検出に手間がか
かるとともに、スクライブラインが基準線に対して任意
の向きとなるように半導体ウェハが配置された場合に
は、スクライブラインを検出することができなかった。
また、画像処理によるスクライブラインの検出処理中に
おいて、外部から強い光が入ると、画像認識がむずかし
くなり、スクライブライン（エッチングポイント）を確
実に検出できなかった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、エッチングポイントを
容易かつ確実に検出することができるエッチングポイン
トの検出方法及び検出装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、複数のチップが形成された半導
体ウェハのエッチング工程中に、半導体ウェハにレーザ
光を照射し、１つのチップを包含可能な面積を有する矩
形領域における多数の点の反射光の干渉波形の強度変化
を検出し、強度変化の周期が短い干渉波形に対応する点
をエッチングポイントとして検出するようにした。

【０００８】請求項２の発明は、複数のチップを区画す
るスクライブラインもエッチングされる半導体ウェハの
エッチング工程中に、半導体ウェハにレーザ光を照射
し、１つのチップの対角線よりも長い対角線を有する矩
形領域における多数の点の反射光の干渉波形の強度変化
を検出し、強度変化の周期が短い干渉波形に対応する点
をエッチングポイントとして検出するようにした。

【０００９】請求項３の発明は、矩形領域の面積を決定
する少なくとも二辺上の連続する多数の点の干渉波形の
強度変化又は矩形領域の対角線上の連続する多数の点の
干渉波形の強度変化を検出し、強度変化の周期が短い干
渉波形に対応する点をエッチングポイントとして検出す
るようにした。

【００１０】請求項４の発明は、複数のチップが形成さ
れた半導体ウェハのエッチング工程中に、半導体ウェハ
に照射されたレーザ光の反射光の干渉波形の強度変化を
検出することによって半導体ウェハのエッチングポイン
トを検出する半導体ウェハのエッチングポイント検出装
置であって、１つのチップを包含可能な面積を有する矩
形領域における多数の点の干渉波形の強度変化を検出す
るための光検出センサと、光検出センサの検出結果に基
づき、強度変化の周期が短い干渉波形に対応する点をエ
ッチングポイントとして決定する決定手段とを備える。

【００１１】請求項５の発明は、複数のチップを区画す
るスクライブラインもエッチングされる半導体ウェハの
エッチング工程中に、半導体ウェハに照射されたレーザ
光の反射光の干渉波形の強度変化を検出することによっ
て半導体ウェハのエッチングポイントを検出するように
した半導体ウェハのエッチングポイント検出装置であっ
て、１つのチップの対角線よりも長い対角線を有する矩
形領域における多数の点の反射光の干渉波形の強度変化
を検出するための光検出センサと、光検出センサの検出
結果に基づき、強度変化の周期が短い干渉波形に対応す
る点をエッチングポイントとして決定する決定手段とを
備える。

【００１２】請求項６の発明では、決定手段は、矩形領
域の多数の点について光検出センサによって検出された
干渉波形の強度変化のうち、矩形領域の面積を決定する
少なくとも二辺上の連続する多数の点の干渉波形の強度
変化又は矩形領域の対角線上の連続する多数の点の干渉
波形の強度変化のみを有効化する有効化手段を備える。
そして、決定手段は有効化手段によって有効化された多
数の点の干渉波形の強度変化に基づいて、強度変化の周
期が短い干渉波形に対応する点をエッチングポイントと
して決定する。

【００１３】（作用）請求項１の発明では、半導体ウェ
ハのエッチングポイントにおけるレーザ反射光の干渉波
形の強度変化の周期は短くなる。１つのチップには少な
くとも１つのエッチングポイントがあるため、１つのチ
ップを包含可能な面積を有する矩形領域における多数の
点の反射光の干渉波形の強度変化を検出することによ
り、強度変化の周期が短い干渉波形に対応する少なくと
も１つの点がエッチングポイントとして検出される。

【００１４】請求項２の発明では、複数のチップを区画
するためのスクライブラインもエッチングされ、スクラ
イブラインは半導体ウェハにおいて比較的に広い範囲に
わたって平坦であるため、レーザ光の回折、散乱等の影
響を受けにくい。従って、１つのチップの対角線よりも
長い対角線を有する矩形領域はスクライブライン上の点
を少なくとも１つ含むため、矩形領域における多数の点
の反射光の干渉波形の強度変化を検出することにより、
スクライブライン上の点がエッチングポイントとして容
易かつ確実に検出される。

【００１５】請求項３の発明では、矩形領域の面積を決
定する少なくとも二辺又は矩形領域の対角線はスクライ
ブラインと交差するため、矩形領域における一部の点の
干渉波形の強度変化を検出するだけで、スクライブライ
ン上の交差する点がエッチングポイントとして容易かつ
確実に検出される。

【００１６】請求項４の発明では、半導体ウェハのエッ
チングポイントにおけるレーザ反射光の干渉波形の強度
変化の周期は短くなる。１つのチップには少なくとも１
つのエッチングポイントがある。１つのチップを包含可
能な面積を有する矩形領域における多数の点の反射光の
干渉波形の強度変化が光検出センサによって検出され
る。光検出センサの検出結果に基づき、強度変化の周期
が短い干渉波形に対応する点が決定手段によってエッチ
ングポイントとして決定される。

【００１７】請求項５の発明では、複数のチップを区画
するためのスクライブラインもエッチングされる。１つ
のチップの対角線よりも長い対角線を有する矩形領域に
おける多数の点の反射光の干渉波形の強度変化が光検出
センサによって検出される。この矩形領域はスクライブ
ライン上の点を少なくとも１つ含むため、決定手段によ
ってこのスクライブライン上の点がエッチングポイント
として容易かつ確実に検出される。

【００１８】請求項６の発明では、矩形領域の多数の点
の干渉波形の強度変化が光検出センサによって検出され
る。この検出結果のうち、矩形領域の面積を決定する少
なくとも二辺上の多数の点の干渉波形の強度変化又は矩
形領域の対角線上の多数の点の干渉波形の強度変化のみ
が有効化手段によって有効となる。有効化手段によって
有効化された矩形領域の二辺又は矩形領域の対角線はス
クライブラインと交差するため、決定手段によってこの
スクライブライン上の点がエッチングポイントとして容
易かつ確実に検出される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を半導体ウェハのエ
ッチングポイント検出装置に具体化した実施の一形態を
図１〜図６に従って説明する。

【００２０】図１に示すように、エッチングチャンバ１
の内部は低圧力の状態にされ、エッチングガスが所定の
条件の下でエッチングチャンバ１内に導入される。そし
て、マイクロ波などによりエッチングガスがプラズマ化
され、ステージ２上に載置された半導体ウェハ３がエッ
チングされる。なお、半導体ウェハ３は、複数のチップ
３ｂを区画するスクライブライン３ａ（図３，４に示
す）もエッチングされるエッチングポイントである。

【００２１】エッチングポイント検出装置１０は、半導
体ウェハ３のエッチング工程中において、レーザ反射光
の干渉波形を検出することにより、エッチングポイント
の検出を行う。

【００２２】エッチングポイント検出装置１０は、半導
体レーザ１１、レンズ１２、ハーフミラー１３、カメラ
１４、及び制御装置１７を備える。半導体レーザ１１は
所定の波長のレーザ光を放出する。レンズ１２は半導体
レーザ１１から放出されたレーザ光を、１つのチップ３
ｂの対角線よりも長い対角線を有する矩形領域６に照射
されるような平行光にする。このような矩形領域６は、
図３，４に示すように、半導体ウェハ３のオリエンテー
ションフラット３ｃがどのような位置にあっても、矩形
領域６はスクライブライン３ｂの一部を含む。本実施の
形態では、矩形領域６は１つのチップ３ｂを完全に包含
可能な面積を有する。なお、この明細書において、包含
するとは一致する場合も意味するものとする。

【００２３】ハーフミラー１３はレンズ１２によって平
行にされたレーザ光を、エッチングチャンバ１の検出窓
４を介してエッチング処理中の半導体ウェハ３に直交す
るように照射する。このとき、レーザ光は半導体ウェハ
３のエッチングする膜の表面で反射されるとともに、エ
ッチングする膜の下層の表面で反射される。この２つの
反射光はそれらの位相に応じて干渉を起こす。ハーフミ
ラー１３は半導体ウェハ３からの反射光を、カメラ１４
側に反射させる。

【００２４】カメラ１４は、レンズ１５と、ＣＣＤより
なる光検出センサとしてのイメージセンサ１６とを備え
る。レンズ１５はハーフミラー１３からの反射光を屈折
させ、イメージセンサ１６上に投影する。図２に示すよ
うに、イメージセンサ１６は縦方向及び横方向に設けら
れた多数の画素からなり、これら多数の画素は前記矩形
領域６の多数の点の反射光の干渉波形の強度変化を検出
し、検出した反射光の強度に応じた電気信号を制御装置
１７に出力する。

【００２５】制御装置１７は、アナログ−デジタル変換
器（Ａ／Ｄ変換器）１８、有効化手段及び決定手段とし
てのＣＰＵ１９、ＲＯＭ２０及びＲＡＭ２１を備える。
Ａ／Ｄ変換器１８は、イメージセンサ１６から出力され
る電気信号を入力し、デジタル信号に変換する。ＲＡＭ
２１はＡ／Ｄ変換器１８から出力されたデジタル信号を
データとして記憶する。ＲＯＭ２０は半導体ウェハ３の
エッチングポイントを検出するためのプログラムを含む
制御プログラムを記憶している。

【００２６】ＣＰＵ１９は、ＲＯＭ２０の制御プログラ
ムに基づいて、エッチングポイントの検出のために処理
するデータ量を低減するために、前記イメージセンサ１
６の多数の画素のうち、図２に示すように、横Ｈ字状の
画像取り込み群１６ａによる検出結果が有効化されるよ
うに、前記Ａ／Ｄ変換器１８によるＡ／Ｄ変換を制御す
る。画像取り込み群１６ａは、矩形領域６の面積を決定
する二辺を備えており、図５に示すようにスクライブラ
イン３ａと確実に交差するためである。そして、図５に
示すように、画像取り込み群１６ａにおける多数の画素
うち、実線の丸で示すスクライブライン３ａ上の点に対
応する強度変化の周期は、図６（ａ）に示すように短く
なる。また、画像取り込み群１６ａにおける多数の画素
のうち、破線の丸で示す点（スクライブライン３ａ上に
ない点）に対応する強度変化の周期は、図６（ｂ）に示
すように長くなる。これはエッチングポイントは急速に
エッチングされ、エッチングポイントでない点はほとん
どエッチングされないためである。

【００２７】なお、ＣＰＵ１９によって有効化されるイ
メージセンサ１６の画像取り込み群として、図７に示す
縦コ字状の画像取り込み群１６ｂや、図８に示すように
対角線と一致する画像取り込み群１６ｃも設定可能であ
る。図７に示す縦コ字状の画像取り込み群１６ｂも矩形
領域６の面積を決定する二辺を備えており、スクライブ
ライン３ａと確実に交差するためである。また、図８に
示す画像取り込み群１６ｃはチップ３ｂの対角線よりも
長い矩形領域６の対角線と一致するため、スクライブラ
イン３ａと少なくとも一箇所において確実に交差するた
めである。

【００２８】そして、ＣＰＵ１９は、ＲＯＭ２０の制御
プログラムに基づいて、ＲＡＭ２１に記憶された画像取
り込み群１６ａの多数の点の干渉波形の強度変化のデー
タのうち、強度変化の周期が短い干渉波形に対応する点
をエッチングポイントとして決定する。なお、半導体ウ
ェハ３において、エッチングポイントとして決定される
点はスクライブライン３ａ上の点のみではなく、チップ
３ｂにおけるエッチングポイントも含まれる。

【００２９】このように、本実施の形態では、複数のチ
ップ３ｂを区画するスクライブライン３ａもエッチング
される半導体ウェハ３において、１つのチップ３ｂを包
含可能な面積を有する矩形領域６の面積を決定する少な
くとも二辺を有する画像取り込み群１６ａを設定してい
る。そのため、画像取り込み群１６ａがスクライブライ
ン３ａと交差する点をエッチングポイントとして容易か
つ確実に検出することができる。

【００３０】また、本実施の形態では、ＣＰＵ１９は、
イメージセンサ１６の多数の画素のうち、図２に示すよ
うに、横Ｈ字状の画像取り込み群１６ａによる検出結果
を有効化するようにしているので、エッチングポイント
の検出のために処理するデータ量を低減することがで
き、エッチングポイントの検出処理を高速で行うことが
できる。

【００３１】なお、本発明は次のように任意に変更して
具体化することも可能である。 （１）カメラ１４におけるイメージセンサとして、図９
に示すように、横Ｈ字状に多数の画素を配置したイメー
ジセンサ２５を用いてもよい。すなわち、イメージセン
サは矩形領域６の面積を決定する少なくとも二辺上の連
続する多数の点の干渉波形の強度変化又は矩形領域６の
対角線上の連続する多数の点の干渉波形の強度変化のみ
を検出可能な形状に形成されたものを用いるようにして
もよい。この構成によれば、ＣＰＵ１９によるイメージ
センサの画素の有効化が不要となり、ＣＰＵ１９はイメ
ージセンサ２５によって検出された多数の点の干渉波形
の強度変化のみに基づいてエッチングポイントの決定を
より高速に行うことができる。

【００３２】（２）前記ＣＰＵ１９によるイメージセン
サ１６の画素の有効化処理をなくすとともに、前記イメ
ージセンサ１６によって検出された、１つのチップ３ｂ
を完全に包含可能な面積を有する矩形領域６におけるす
べての点の反射光の干渉波形の強度変化に基づいて、強
度変化の周期が短い干渉波形に対応する点をエッチング
ポイントとして決定するようにしてもよい。この場合に
は、前記した実施の形態と比較してエッチングポイント
を決定するためのデータ量が多くなるが、エッチングポ
イントを検出するための半導体ウェハ３の配置条件等が
不要であり、従来のエッチングポイント検出方法と比較
して容易かつ確実にエッチングポイントを検出すること
ができる。

【００３３】（３）前記矩形領域を１つのチップの大き
さと一致させるようにし、この矩形領域におけるすべて
の点の反射光の干渉波形の強度変化に基づいて、強度変
化の周期が短い干渉波形に対応する点をエッチングポイ
ントとして決定するようにしてもよい。このような矩形
領域が半導体ウェハ３に対して任意の位置に配置された
場合、矩形領域は複数のチップに重なり、矩形領域には
複数のチップにおける一部が含まれるが、これらの部分
を合わせると１つのチップとなり、１つのチップには少
なくとも１つのエッチングポイントがあるためである。
この場合にも、前記した実施の形態と比較してエッチン
グポイントを決定するためのデータ量が多くなるが、エ
ッチングポイントを検出するための半導体ウェハ３の配
置条件等が不要であり、従来のエッチングポイント検出
方法と比較して容易かつ確実にエッチングポイントを検
出することができる。

【００３４】上記の各実施の形態から把握できる請求項
以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記
載する。 （イ）光検出センサは、矩形領域の面積を決定する少な
くとも二辺上の連続する多数の点の干渉波形の強度変化
又は矩形領域の対角線上の連続する多数の点の干渉波形
の強度変化のみを検出可能な形状に形成されている請求
項５に記載の半導体ウェハのエッチングポイント検出装
置。

【００３５】この構成によれば、光検出センサによって
検出された多数の点の干渉波形の強度変化のみに基づい
てエッチングポイントの決定をより高速で行うことがで
きる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１及び２の
発明は、半導体ウェハのエッチングポイントを容易かつ
確実に検出することができる。

【００３７】請求項３の発明は、請求項１及び２の発明
の効果に加えて、エッチングポイントの決定を高速で行
うことができる。請求項４及び５の発明は、請求項１及
び２の発明と同様の効果がある。

【００３８】請求項６の発明は、請求項３の発明と同様
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の一形態のエッチングポイント検出装置を
示す概略図

【図２】イメージセンサによる画素の取り込み例を示す
説明図

【図３】半導体ウェハと矩形領域との関係を示す説明図

【図４】半導体ウェハと矩形領域との関係を示す説明図

【図５】スクライブライン上の画素の取り込み例を示す
説明図

【図６】（ａ）はエッチングポイント上の干渉波形を示
す波形図、（ｂ）はエッチングポイント以外の干渉波形
を示す波形図

【図７】別のイメージセンサを示す説明図

【図８】別のイメージセンサを示す説明図

【図９】別のイメージセンサを示す説明図

【符号の説明】

３ 半導体ウェハ ３ａ スクライブライン ３ｂ チップ ６ 矩形領域 １６ 光検出センサとしてのイメージセンサ １９ 決定手段及び有効化手段としてのＣＰＵ

フロントページの続き (72)発明者 内田 和幸 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番２ 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者 余吾 鋭哉 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番２ 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のチップが形成された半導体ウェハ
   のエッチング工程中に、前記半導体ウェハにレーザ光を
   照射し、１つのチップを包含可能な面積を有する矩形領
   域における多数の点の反射光の干渉波形の強度変化を検
   出し、強度変化の周期が短い干渉波形に対応する点をエ
   ッチングポイントとして検出するようにした半導体ウェ
   ハのエッチングポイント検出方法。
2. 【請求項２】 複数のチップを区画するスクライブライ
   ンもエッチングされる半導体ウェハのエッチング工程中
   に、前記半導体ウェハにレーザ光を照射し、１つのチッ
   プの対角線よりも長い対角線を有する矩形領域における
   多数の点の反射光の干渉波形の強度変化を検出し、強度
   変化の周期が短い干渉波形に対応する点をエッチングポ
   イントとして検出するようにした半導体ウェハのエッチ
   ングポイント検出方法。
3. 【請求項３】 前記矩形領域の面積を決定する少なくと
   も二辺上の連続する多数の点の干渉波形の強度変化又は
   矩形領域の対角線上の連続する多数の点の干渉波形の強
   度変化を検出し、強度変化の周期が短い干渉波形に対応
   する点をエッチングポイントとして検出するようにした
   請求項２に記載の半導体ウェハのエッチングポイント検
   出方法。
4. 【請求項４】 複数のチップが形成された半導体ウェハ
   のエッチング工程中に、前記半導体ウェハに照射された
   レーザ光の反射光の干渉波形の強度変化を検出すること
   によって前記半導体ウェハのエッチングポイントを検出
   するようにした半導体ウェハのエッチングポイント検出
   装置であって、 １つのチップを包含可能な面積を有する矩形領域におけ
   る多数の点の干渉波形の強度変化を検出するための光検
   出センサと、 前記光検出センサの検出結果に基づき、強度変化の周期
   が短い干渉波形に対応する点をエッチングポイントとし
   て決定する決定手段とを備える半導体ウェハのエッチン
   グポイント検出装置。
5. 【請求項５】 複数のチップを区画するスクライブライ
   ンもエッチングされる半導体ウェハのエッチング工程中
   に、前記半導体ウェハに照射されたレーザ光の反射光の
   干渉波形の強度変化を検出することによって前記半導体
   ウェハのエッチングポイントを検出するようにした半導
   体ウェハのエッチングポイント検出装置であって、 １つのチップの対角線よりも長い対角線を有する矩形領
   域における多数の点の反射光の干渉波形の強度変化を検
   出するための光検出センサと、 前記光検出センサの検出結果に基づき、強度変化の周期
   が短い干渉波形に対応する点をエッチングポイントとし
   て決定する決定手段とを備える半導体ウェハのエッチン
   グポイント検出装置。
6. 【請求項６】 前記決定手段は、前記矩形領域の多数の
   点について前記光検出センサによって検出された干渉波
   形の強度変化のうち、前記矩形領域の面積を決定する少
   なくとも二辺上の連続する多数の点の干渉波形の強度変
   化又は矩形領域の対角線上の連続する多数の点の干渉波
   形の強度変化のみを有効化する有効化手段を備え、前記
   決定手段は有効化手段によって有効化された多数の点の
   干渉波形の強度変化に基づいて、強度変化の周期が短い
   干渉波形に対応する点をエッチングポイントとして決定
   する請求項５に記載の半導体ウェハのエッチングポイン
   ト検出装置。