(57)【要約】【課題】半導体ウェハ毎に異なるロールオフ形状に対応した最適なオーバーハング量、クリアランス量を容易に設定可能であり、半導体ウェハ外周縁部の形状に応じたエッチング量の制御が可能で、ロールオフ、ＳＦＱＲ等の半導体ウェハ外周縁部の平坦度をも向上できる局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置を提供すること。【解決手段】局所ドライエッチング装置のノズルから半導体半導体ウェハＷに向かって噴出するエッチングガスの流れの前方において、ガス流の一部を、その縁部において遮ることが可能であり、ガスの暴露に対して耐性を有する材料からなる板状マスク体Ｍ、及び、上記板状マスク体Ｍを局所エッチングの進行に応じて移動させるための送り装置が備えられている。送り装置によって、板状マスク体Ｍの縁部の位置は、半導体ウェハのエッジロールオフ形状に応じて調整できるため、エッジロールオフ形状毎に交換する必要がない。【選択図】図７
2008300387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所ドライエッチング装置のノズルから半導体ウェハに向かって噴出するエッチングガスの流れにおいて、ガス流の一部を、その縁部にて遮ることが可能であり、ガスの暴露に対して耐性を有する材料からなる板状マスク体、及び、
上記板状マスク体を局所エッチングの進行に応じて移動させるための送り装置
を備えたことを特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置において、
上記板状マスク体は、内側に円形穴を有する環状体をなしているとともに、
上記板状マスク体を移動させるための送り装置は、
局所ドライエッチング装置のウェハテーブルに対して上下に直進移動する第１フレーム、
上記第１フレームの直進移動方向と直角方向に直進移動する第２フレーム、
上記第２フレームの直進移動方向と上記第１フレームの直進移動方向との両方に対して直交する方向に直進移動する第３フレーム、及び、
上記第１、第２及び第３フレームをそれぞれ駆動するための第１、第２及び第３駆動装置
からなること
を特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載された局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置において、
上記板状マスク体は、内側に円形穴を有する環状体の一部分である扇状をなしているとともに、
上記板状マスク体を移動させるための送り装置は、
局所ドライエッチング装置のウェハテーブルに対して上下に直進移動する第１フレーム、
上記第１フレーム上で、この第１フレームの直進移動方向を向く軸線のまわりに回転する第２フレーム、
上記第２フレーム上で、この第２フレームの軸線に向かって直進移動する第３フレーム、及び、
上記第１フレーム、上記第２フレーム、及び、上記第３フレームをそれぞれ駆動するための第１、第２及び第３駆動装置
からなること
を特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載された局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置において、
上記板状マスク体は、内側に円形穴を有する環状体の一部分である扇状をなしているとともに、
上記板状マスク体を移動させるための送り装置は、
局所ドライエッチング装置のウェハテーブルに対して上下に直進移動する第１フレーム、
上記第１フレーム上で、上記ウェハテーブルの中心を通る軸線のまわりに回転する第２フレーム、及び、
上記第１フレーム、及び、上記第２フレームをそれぞれ駆動するための第１、及び、第２駆動装置
からなるとともに、
上記板状マスク体の上記円形穴の中心は上記ウェハテーブルの中心から外して配置されていること
を特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置。
【請求項５】
局所ドライエッチング装置のノズルから半導体ウェハに向かって噴出するエッチングガスの流れにおいて、半導体ウェハの外周縁部の形状に応じて、ガス流の一部を、ガスの暴露に対して耐性を有する材料からなる板状マスク体の縁部にて遮るとともに
板状マスク体を局所エッチングの進行に応じて移動させること
を特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの数値制御ドライエッチング加工におけるエッジロールオフを改善し、エッジエクスクルージョンを小さくするための技術に関し、さらには、局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ表面を平坦化するための一つの加工方法として局所ドライエッチング法が知られている。局所ドライエッチング法では、プラズマによって発生した活性種ガスをノズルから噴出させながら、噴出した活性種ガスを半導体ウェハの表面に吹きつける。シリコン等は活性種ガスと反応して気体化合物となって除去されるため、半導体ウェハの表面材料が除肉される。
【０００３】
このとき、ノズルを半導体ウェハ表面に沿って相対運動させると、その速度に応じて表面から除去する除肉量を制御することができる。上記相対運動は通常スキャニングによって行われ、予め得られている半導体ウェハの表面凹凸に対応したスキャニングピッチが定められ、スキャニング速度を制御することにより半導体ウェハの表面が平坦化加工される。
【０００４】
それ故、このような装置は、局所ドライエッチング装置といわれ、通常、上記相対運動は付属する数値制御装置で制御される。制御された相対運動によって表面の各部において異なる除肉量が得られる点で、局所ドライエッチング装置は、単に表面全体をプラズマに曝すだけ（したがって、部分毎に異なる除肉量を得るように制御することができない。）の表面処理装置としてのドライエッチング装置とは異なる。
【０００５】
半導体ウェハは、略円板状の板体であって、その周囲全周の表裏にベベル面が形成されており、ベベル面の内側の平坦面の一部が配線パターン形成面となる。図１は半導体ウェハの周囲の部分拡大断面図であって上述の平坦面とベベル面との境界近傍を示している。エッジロールオフとは、Ａで示すように、配線パターン形成用の平坦面Ｐとベベル面Ｂとの境界部近傍において、平坦面Ｐの高さが本来よりも低く、あたかもなで肩のように落ちている状態のことを言う。エッジロールオフＡは、局所ドライエッチング工程の前にあるポリシング工程において発生することが多い。
【０００６】
局所ドライエッチング装置には、各半導体ウェハの平坦部中央側の凹凸とともにエッジロールオフＡの情報を含んだ情報が与えられ、これに基づいて局所ドライエッチングが行われるが、エッジロールオフＡ部では厚みの変化が急峻であるため、この部分とその内側部分とにおけるスキャニング速度の差が非常に大きくなる。なお、局所ドライエッチングで除去する凹凸はナノメータレベルのものであり、上記「急峻」とは、このナノメータレベルでみたときに急峻であるという意味である。
【０００７】
図２は、エッジロールオフ部を無くす（平坦にする）ために必要な取代ａの変化と実際に装置が対応できる取代ｂの変化を示すグラフである。この図に示されるように、必要とされる取代ａの変化のようにはエッジロールオフＡの除肉量を少なくすることができず、そのままでは局所ドライエッチングによってはエッジロールオフＡを充分に除去することができない。なお、局所ドライエッチングの対象にベベル面Ｂ自体は含まれない。
【０００８】
近年、半導体の歩留まり向上のため、平坦部Ｐにはできるだけ多くの配線パターンを形成することが望まれるところであるが、エッジロールオフＡについては上述のようにこれを無くすような局所ドライエッチング加工をすることができないため、配線パターンを形成することができない領域、つまり、エッジエクスクルージョンＥ、を少なくすることができなかった。
【０００９】
特許文献１（特開２００４−３４９５８７号公報）には、このような問題を解決するための技術が開示されており、局所プラズマエッチング装置において、半導体ウェハ外周縁部を覆うフランジを有する外周マスクによって、半導体ウェハ外周縁部へのプラズマ処理の暴露を低減することにより、半導体ウェハのエッジロールオフに代表される外周縁部のダレが改善されること、また、フランジの半導体ウェハに対するオーバーハング量、及びフランジと半導体ウェハとのクリアランスによって外周縁部のエッチング量が制御できること、及び、これらによってＳＦＱＲ(Site Front least sQuares Range)の向上、エッジエクスクルージョンの低減による歩留まり向上が得られることが示されている。
【００１０】
エッジのロールオフ形状は、半導体ウェハ製造についての前工程により形成されるもので、工程により類似の形状となることから、外周マスクのフランジ部のオーバーハング量及びクリアランス量については、標準的なロールオフ形状に対応した量を実験等によって得られたデータから設定しているのが実情である。
【００１１】
図３には上記従来技術における外周マスクの例を示す。外周マスクはリング状であって半導体ウェハＷを中にして固定される。内側に向かってオーバーハングしている内側フランジ６１４がエッジロールオフ部へのプラズマの暴露を抑制する。暴露量（従って徐肉抑制量）は内側フランジのオーバーハング量と半導体ウェハ表面からの距離（クリアランス量）に依存する。
【００１２】
図４は、オーバーハング量と除肉（エッチング）抑制率の関係を表すグラフ、図５はクリアランス量と除肉抑制率との関係を表すグラフである。これらのグラフから分かるように、徐肉量抑制率は、外周マスクの内側フランジ６１４のオーバーハング量ｄ及びクリアランス量ｈに応じて異なる。クリアランス量よりもオーバーハング量の方がエッチング量の制御が容易なことから、通常は、クリアランス量を一定とし、主にオーバーハング量の変更することによりエッジのロールオフの制御を行っている。
【００１３】
オーバーハング量、及びクリアランス量については、上記公報明細書に説明があるように、０．１ｍｍ程度の僅かな変更でも加工によって創生されるロールオフ形状は大きく異なるものとなる。従って、外周マスクの寸法、及び半導体ウェハに対しての取付位置などには高い精度が要求される。更に、外周マスク、特にそのフランジ部分はプラズマの暴露に対して十分に耐性がある材料を使用する必要があるため、加工が難しい。このため、様々な寸法の外周マスクを予め準備しておき、半導体ウェハ径やロールオフ形状等に応じて、準備された中から、そのロットの半導体ウェハに最も適した外周マスクを選んで使用している。
【００１４】
近年、半導体ウェハについて、ロールオフ、ＳＦＱＲ、等の要求が更に厳しくなり、これに応じて上記の局所プラズマエッチングでのエッジのロールオフ等外周縁部の形状・平坦度についてもよりきめの細かい精度が要求されるようになった。その結果、これまでのように半導体ウェハのロット単位で外周マスクを選択することにより、この要求に対応することは、次の理由から困難となってきている。
【００１５】
局所ドライエッチングは真空チャンバー内で行われる。チャンバー内を真空にするには一定の時間が必要とされる。このため、効率の観点から、複数の半導体ウェハがロット単位で予め真空チャンバー内に納められた後、チャンバー内が真空にされ、半導体ウェハは順次加工テーブル上に移されて加工される。
【００１６】
もし、半導体ウェハ毎に異なるエッジロールオフに対応しようとすれば、ロット単位の多数の半導体ウェハのみならず、多数の外周マスクまでも  真空チャンバー内に納める必要がある。更に、外周マスクを交換し、精度よく固定することができるマスク交換装置も必要となる。外周マスク交換のための時間も必要である。真空チャンバーは、内部を真空にしなければならないことから、その容積をできるだけ少なくする方が効率的である。この観点から、多数の交換用の外周マスク、マスク交換装置までも、真空チャンバー内に納めるようにすることは合理的ではない。まして、半導体ウェハ毎に外周マスクを付替えるような段取は、非常に長い時間を要するため、到底採用できるものではない。
【００１７】
更に、各半導体ウェハ毎のエッジのロールオフ等の外周縁部の形状が、外周に沿った方向（方位）に関しても差異がある場合、上記のような固定型の外周マスクでは、この差異に応じて最適なオーバーハング量、クリアランス量が得られるようにすることはできない。
【００１８】
以下に本願発明に関連すると思われる先行技術文献を列記する。
【特許文献１】特開２００４−３４９５８７号公報
【特許文献２】特開２００４−２４１４６６号公報
【特許文献３】特開平７−１８３２８０号公報
【特許文献４】特開２００１−３０８０７７号公報
【特許文献５】特開２００４−１６５６４５号公報
【特許文献６】特開２００１−１４４０７６号公報
【特許文献７】特開２００２−１７６０３０号公報
【非特許文献１】砥粒加工学会誌 Vol.44 No.10 2000 OCT. p.437-440
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題に鑑み、半導体ウェハ毎に異なるロールオフ形状に対応した最適なオーバーハング量、クリアランス量を容易に設定可能であり、半導体ウェハ外周縁部の形状に応じたエッチング量の制御が可能で、ロールオフ、ＳＦＱＲ等の半導体ウェハ外周縁部の平坦度をも向上できる局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題は、以下の解決手段によって解決される。すなわち、第１の発明は、局所ドライエッチング装置のノズルから半導体ウェハに向かって噴出するエッチングガスの流れにおいて、ガス流の一部を、その縁部にて遮ることが可能であり、ガスの暴露に対して耐性を有する材料からなる板状マスク体、及び、上記板状マスク体を局所エッチングの進行に応じて移動させるための送り装置を備えたことを特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置である。
【００２１】
第２番目の発明は、第１番目の発明の局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置において、上記板状マスク体が、内側に円形穴を有する環状体をなしているとともに、上記板状マスク体を移動させるための送り装置が、局所ドライエッチング装置のウェハテーブルに対して上下に直進移動する第１フレーム、上記第１フレームの直進移動方向と直角方向に直進移動する第２フレーム、上記第２フレームの直進移動方向と上記第１フレームの直進移動方向との両方に対して直交する方向に直進移動する第３フレーム、及び、上記第１、第２及び第３フレームをそれぞれ駆動するための第１、第２及び第３駆動装置からなることを特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置である。
【００２２】
第３番目の発明は、第１番目の発明の局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置において、上記板状マスク体は、内側に円形穴を有する環状体の一部分である扇状をなしているとともに、上記板状マスク体を移動させるための送り装置は、局所ドライエッチング装置のウェハテーブルに対して上下に直進移動する第１フレーム、上記第１フレーム上で、この第１フレームの直進移動方向を向く軸線のまわりに回転する第２フレーム、上記第２フレーム上で、この第２フレームの軸線に向かって直進移動する第３フレーム、及び、上記第１フレーム、上記第２フレーム、及び、上記第３フレームをそれぞれ駆動するための第１、第２及び第３駆動装置からなることを特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置である。
【００２３】
第４番目の発明は、第１番目の発明の局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置において、上記板状マスク体は、内側に円形穴を有する環状体の一部分である扇状をなしているとともに、上記板状マスク体を移動させるための送り装置は、局所ドライエッチング装置のウェハテーブルに対して上下に直進移動する第１フレーム、上記第１フレーム上で、上記ウェハテーブルの中心を通る軸線のまわりに回転する第２フレーム、及び、上記第１フレーム、及び、上記第２フレームをそれぞれ駆動するための第１、及び、第２駆動装置からなるとともに、上記板状マスク体の上記円形穴の中心は上記ウェハテーブルの中心から外して配置されていることを特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置である。
【００２４】
第５番目の発明は、局所ドライエッチング装置のノズルから半導体ウェハに向かって噴出するエッチングガスの流れにおいて、半導体ウェハの外周縁部の形状に応じて、ガス流の一部を、ガスの暴露に対して耐性を有する材料からなる板状マスク体の縁部にて遮るとともに板状マスク体を局所エッチングの進行に応じて移動させることを特徴とする局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、板状マスク体の半導体ウェハ周縁部に対するオーバーハング量、クリアランス量を半導体ウェハそれぞれの形状に対応して調整することが可能となり、エッチングに際しての外周の除去量を精密に制御でき、ロールオフ、ＳＦＱＲ等の半導体ウェハ品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明である局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置には、局所ドライエッチング装置のノズルから半導体ウェハＷに向かって噴出するエッチングガスの流れの前方において、ガス流の一部を、その縁部において遮ることが可能であり、ガスの暴露に対して耐性を有する材料からなる板状マスク体Ｍ、及び、上記板状マスク体Ｍを局所エッチングの進行に応じて移動させるための送り装置が備えられている。
【００２７】
この送り装置によって、板状マスク体Ｍの縁部の位置は、半導体ウェハのエッジロールオフ形状に応じて調整できるため、従来の外周マスクのようにエッジロールオフ形状毎に交換する必要がないなど、先に述べた従来技術における問題を解決することができる。以下、図面に基づいて本発明の２つの実施例を説明するが、局所ドライエッチング装置自体については、従来どおりであって、上記特許文献等に開示されるように周知であるためここでの説明を省略する。
【実施例１】
【００２８】
図６、図７は、それぞれ、局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置１の模式的な平面図、及び、部分正面図（断面図）であって、実施例１に属するものの一例を示す。この実施例の板状マスク体Ｍ１は、板状であって、内側に円形穴Ｅ１を有する環状をなしている。
【００２９】
この板状マスク体Ｍ１を移動させるための送り装置は、局所ドライエッチング装置の静電チャックから成るウェハテーブルＴに対して上下に直進移動する第１フレームＦｚ、第１フレームＦｚの直進移動方向と直角方向に直進移動する第２フレームＦｙ、第２フレームＦｙの直進移動方向と第１フレームＦｚの直進移動方向との両方に対して直交する方向に直進移動する第３フレームＦｘを備えているとともに、更に、第１フレームＦｚ、第２フレームＦｙ、及び、第３フレームＦｘを、それぞれ駆動するための第１駆動装置Ｄｚ（不図示）、第２駆動装置Ｄｙ及び第３駆動装置Ｄｘを備えている。
【００３０】
第１駆動装置Ｄｚ（不図示）、第２駆動装置Ｄｙ、第３駆動装置Ｄｘは、例えば、それぞれ送りねじＳｚ（不図示）、Ｓｙ、Ｓｘとこれらを制御するためのステッピングモータ、サーボモータ等のモータＭｚ（不図示）、Ｍｙ、Ｍｘから構成することができる。各モータは、図示しないコントローラによって制御される。
【００３１】
環状である板状マスク体Ｍ１の中心は、上記駆動装置によって半導体ウェハに対する相対的な位置を制御することが可能となっている。ｘ方向、及びｙ方向への移動に際し、ｚ軸方向の位置は変わらないようになっており、ｚ軸方向の位置を制御することによって、板状マスク体Ｍ１と半導体ウェハとのクリアランス量を任意に設定することが可能である。
【００３２】
エッチングガス流制御装置１は、局所ドライエッチング装置のウェハテーブルＴ、すなわち、局所ドライエッチング装置が有するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ（不図示）上に固定されている。このＸＹステージは固定されたノズルＮに対して相対的に移動し、これによりノズルＮから半導体ウェハＷに向かって噴出したエッチングガスが半導体ウェハＷを走査することになる。
【００３３】
この実施例１では、板状マスク体Ｍ１として、標準的な半導体ウェハのエッジロールオフ形状に対応する内径の内側縁部Ｅ１を有する規定の板状マスク体Ｍ１を準備する。すなわち、図８に示すように、準備する規定の板状マスク体Ｍ１は、標準より内側までエッジロールオフが及んでいる半導体ウェハに対しては、上記内径がδ１だけ大きすぎる（つまり、オーバーハング量が少なすぎる）が、逆に、標準のものよりもエッジロールオフが少ない半導体ウェハに対しては、上記内径がδ２だけ小さすぎる（つまり、オーバーハング量が大きすぎる、）ものである。
【００３４】
加工に際し、予め測定した半導体ウェハの形状に基づいて、ステージ走査の移動速度等の数値制御データが算出され、同時に半導体ウェハのロールオフ形状のデータにより、これに適したクリアランス量、オーバーハング量も算出される。クリアランス量については、上述したｚ軸方向についてサーボ機構によって移動することで設定される。
【００３５】
算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量と同じ場合には、板状マスク体Ｍ１の中心は、半導体ウェハの中心と同心となる位置とし、この状態で走査加工が行われる。言うまでもなく、このときオーバーハングは規定量となっている。
【００３６】
算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量よりもδ１だけ大きい場合、について図９乃至図１１を用いて説明する。なお、実際の局所ドライエッチング装置では、ノズルＮが固定され、半導体ウェハＷ、ウェハテーブルＴ、及び板状マスク体Ｍ１が移動するが、説明をわかり易くするため以下の図では半導体ウェハＷを基準にして示す。
【００３７】
スキャニングは、半導体ウェハＷに対してノズルＮがＸ位置を固定してＹ方向に位置を変えて１ライン分の走査を行い、その後Ｘ位置を変更し、Ｙ方向の向きを変えて再び１ライン分の走査を行うことを繰返して半導体ウェハ全面にわたって走査移動するものとする。
【００３８】
スキャニングのＹ方向移動の一ラインを例にとって説明すると、ノズルＮが図９の位置（ＸＹ座標（ｘ１，ｙ１）、周方向θ１）にあるとき、ノズルＮと半導体ウェハＷの中心とを結ぶ線の延長上で、半導体ウェハ中心からノズルＮと反対方向にδ１だけ離れた位置に板状マスク体Ｍ１の中心がくるように、半導体ウェハに対する板状マスク体Ｍ１の位置を移動する。これにより図示するようにノズルＮ付近での板状マスク体Ｍ１のオーバーハング量はδ１だけ大きいものとなる。
【００３９】
スキャニングが図１０の位置（ＸＹ座標（ｘ２，ｙ２）、周方向θ２）にあるとき、図１１の位置（ＸＹ座標（ｘ３，ｙ３）、周方向θ３）にあるときをそれぞれの図に示す。ノズルＮのスキャニングに合わせて、上記と同様の関係となるように板状マスク体Ｍ１を移動させることで、ノズルＮ付近では常にオーバーハング量を標準よりもδ１だけ大きくすることが可能となる。
【００４０】
算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量よりもδ２だけ小さい場合、について図１２乃至図１４を用いて説明する。この場合、ノズルＮのスキャニングが図１２の位置（ＸＹ座標（ｘ１，ｙ１）、周方向θ１）にあるとき、ノズルＮと半導体ウェハＷ中心とを結ぶ線上で、ノズルＮの方向に半導体ウェハＷ中心からδ２離れた位置に板状マスク体Ｍ１の中心がくるように、半導体ウェハＷに対して板状マスク体Ｍ１を移動する。
【００４１】
スキャニングが図１３の位置（ＸＹ座標（ｘ２，ｙ２）、周方向θ２）にあるとき、図１４の位置（ＸＹ座標（ｘ３，ｙ３）、周方向θ３）にあるときをそれぞれの図で示す。これにより図示するようにノズルＮ付近での板状マスク体Ｍ１のオーバーハング量は標準よりもδ２だけ小さいものとなる。
【００４２】
例えば搬送ロボットによって半導体ウェハＷをウェハテーブルＴに搬送する場合、搬送ロボットの有する位置決め精度等によっては置かれた半導体ウェハＷの中心位置にばらつきが生ずることがある。このような場合であっても置かれた半導体ウェハＷの位置をその都度測定し、この位置情報を外周マスクの位置決め装置（オーバーハング量制御手段）に送ってこれに対する板状マスク体Ｍ１の位置の修正を行うことで、半導体ウェハ搬送位置の誤差補正をも可能となる。
【００４３】
図１５には上記処理を含む局所的プラズマエッチング処理のデータ処理の流れを示す。まず、Ｓ０１において、加工する半導体ウェハは予め半導体ウェハ形状測定手段である形状測定器によって面形状が測定される。測定される形状データには、エッジエクスクルージョン（エッジ除外領域）を除いた、表面基準、或いは裏面基準の（通常の）半導体ウェハ面形状データの他に、ロールオフ形状等半導体ウェハ外周から５ｍｍ程度内側までの外周縁部についての形状データが含まれる。
【００４４】
Ｓ０２において、形状測定器から出力された通常の半導体ウェハ面形状データは演算装置に入力され、ここで形状に対応した位置、速度データ（半導体ウェハを載置するＸＹステージの走査ピッチ、走査速度）に変換される。ここでのデータはＸＹ座標に対応したグリッドデータとしており、ＸＹステージ制御手段であるＸ軸モータ制御装置（不図示）、Ｙ軸モータ制御装置（不図示）に出力されるものである。
【００４５】
これにより半導体ウェハを載置したＸＹステージはプラズマ源に対して位置及び速度が制御された走査がなされ、半導体ウェハのエッチング量が制御されることで半導体ウェハ形状が平坦化される。この際、半導体ウェハの外周縁部については他の部分に比べてダレた形状となっていることからエッチングでの除去量が殆ど無く、このため速度データによる除去量制御に加えて、上記したような板状マスク体Ｍ１のオーバーハング量、クリアランス量によるエッチング抑制量の制御が必要となる。
【００４６】
Ｓ０３において、ロールオフ等の算出の元になる外周縁部についての形状データも、同じく演算装置に入力され、ここで外周縁部についての除去抑制量を算出する。ここでの除去抑制量のデータは、オーバーハング、クリアランス制御手段に対応した極座標形式とし、この除去抑制量データに基づいてオーバーハング量、クリアランス量を次のようにして求める。
【００４７】
ここで、オーバーハング量と除去抑制率との関係は、クリアランス量を変化させた種々の場合について予め実験で求めておいたものである。ここでの除去抑制率とは、板状マスクによる覆いの影響が無い箇所でのエッチング除去量との比であり、例えばノズルを等速で、半導体ウェハ上に噴出されたエッチングガスの影響が及ぶ範囲について全面走査した場合における半導体ウェハ上のグリッド位置毎の除去量の差を元に算出したものである。このようにして求めたオーバーハング量、クリアランス量と除去抑制率との関係はテーブル、或いはデータベース等の参照可能な形式として演算装置の有する記憶手段に保存されている。
【００４８】
Ｓ０４において、ｒ−θで表す極座標に変換したこの除去抑制率について、適度に分割した周方向位置毎にそのθ位置での径方向ｒへの除去抑制率の分布を、予め実験で求めたオーバーハング量、クリアランス量と除去抑制率との関係の分布形状と比較し、その最も適合している分布形状についてのオーバーハング量、クリアランス量を抽出する。
【００４９】
抽出されたオーバーハング量、クリアランス量は、エッチングガス流制御装置１のオーバーハング、クリアランスの制御手段である送り装置の第１駆動装置Ｄｚ、第２駆動装置Ｄｙ及び第３駆動装置Ｄｘに与えるデータとして出力される。このデータは、スキャニングのためのＸＹステージの位置に対応するようになっている。つまり、ＸＹステージの制御は、ノズルＮに対するＸＹステージの走査位置に応じた速度となるように調整されているが、このとき、ＸＹステージの制御と同期した、ＸＹステージの位置に応じた極座標のθ位置に対応したオーバーハング量、クリアランス量のデータである。
【００５０】
すなわち、図９、図１２では、ＸＹステージが（ｘ１，ｙ１）にあるとき、θ１の位置に応じたオーバーハング量、クリアランス量となり、図１０、図１３では、（ｘ２，ｙ２）にあるときθ２、図１１、図１４では、（ｘ３，ｙ３）にあるときθ３に応じたものとなる。
【００５１】
以上のようにして求めたＸＹステージ用のスキャニングデータとエッチングガス流制御用送り装置用のデータが出力され、局所ドライエッチング装置とエッチングガス流制御装置とが制御される。
【００５２】
なお、ＸＹステージの走査移動により、ノズルＮの影響が外周縁部に及ばないステージ位置にある際には、板状マスク体Ｍ１のオーバーハング、クリアランス制御を行わなくともよいが、通常は制御を容易にするためこのような位置にあってもこれに応じたθ位置でのオーバーハング、クリアランス制御を行う。このようにすることで、例えばノズルＮがＸＹステージの中心を通過するＹ軸ライン上におけるオーバーハング、クリアランス制御においても、制御量の急激な変動を避けることができる。
【００５３】
上記した制御を行うことで、半導体ウェハ外周縁部のダレに位置的な不均一性があり、局所的に大小が発生している場合でも、板状マスク体Ｍ１の位置の修正を行うことによって、外周の除去量を適正に加工することができる。
【実施例２】
【００５４】
図１６、図１７は、それぞれ、局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置１の模式的な平面図、及び、部分正面図（断面図）であって、この実施例２に属するものの一例を示す。この実施例の板状マスク体Ｍ２は、実施例１の板状マスク体Ｍ１を周方向に分割した扇型形状、つまり、内側に円形穴を有する環状体の一部分である扇状体をなしている。また、板状マスク体Ｍ２は、走査に際してノズルから噴出するエッチングガスの影響が及ぶ範囲よりも十分に大きい範囲をマスク可能な大きさを有している。
【００５５】
また、板状マスク体Ｍ２を移動させるための送り装置は、局所ドライエッチング装置のウェハテーブルＴに対して上下に直進移動する第１フレームＦｚ、第１フレーム上で、この第１フレームの直進移動方向を向く軸線のまわりに回転する第２フレームＦｋ、第２フレームＦｋ上を、この第２フレームＦｋの回転軸線に向かって直進移動する第３フレームＦｒ、及び、第１フレームＦｚ、第２フレームＦｋ、及び、第３フレームＦｒをそれぞれ駆動するための第１駆動装置Ｄｚ、第２駆動装置Ｄｋ及び第３駆動装置Ｄｒ（それぞれ不図示）からなる。すなわち、板状マスク体Ｍ２の形状のほか、実施例２は、第２フレームＦｋ及び第２駆動装置Ｄｋが回転型である点で実施例１と相違する。なお、第３フレームＦｒ、第３駆動装置Ｄｒは、実施例１の第３フレームＦｘ、第３駆動装置Ｄｘに対応する。
【００５６】
板状マスク体Ｍ２は半導体ウェハＷ、及びウェハテーブルＴと同軸で、周方向に回転移動する周方向移動機構として、第２フレームＦｋ及び第２駆動装置Ｄｋ、を備え、図示しないコントローラによって回転位置を制御可能となっている。第３フレームＦｒ及び第３駆動装置Ｄｒは、板状マスク体Ｍ２を半導体ウェハの径方向に移動させる移動機構を構成している。これによりオーバーハング量が制御される。なお、第２駆動装置Ｄｋは具体的にはサーボモータ、ステッピングモータ等のモータＭｋによって制御可能に駆動される。
【００５７】
これから明らかなように、板状マスク体Ｍ２のオーバーハング量が半径方向位置と周方向の角度によって制御される。板状マスク体Ｍ２の径方向、及び周方向への移動に際し、ｚ軸方向の位置は変わらないようになっており、第１の実施例と同様に、ｚ軸方向への移動は、サーボモータを用いた位置制御が可能な機構により行い、これにより外周マスクのクリアランス量を任意に設定可能である。
【００５８】
加工に際し、クリアランス量、オーバーハング量が算出されるのは第１の実施例と同様である。規定のオーバーハング量に設定した板状マスク体Ｍ２の場合の例を図１８に示す。走査のＹ方向移動の一ラインを例にすると、走査が図１８の位置にあるとき、ノズルＮと半導体ウェハ中心とを結ぶ線上に、中心線が来るような回転方向（周方向）位置に第２フレームＦｋを回転させて板状マスク体Ｍ２の角度位置を調整し、ついで、第３フレームＦｒを半径方向に移動させてオーバーハング量を調整する。
【００５９】
ノズルＮの走査移動に合わせて、上記と同様の関係となるように板状マスク体Ｍ２を移動させることで、ノズルＮ付近では常に設定したオーバーハング量で半導体ウェハの外周をマスクすることができる。加工する半導体ウェハ形状に応じて最適な外周マスクのオーバーハング、クリアランス制御を行うことができる点については実施例１と実質的に同様であるため説明を省略する。
【実施例３】
【００６０】
実施例３は、実施例２の板状マスク体の形状を工夫することにより、エッチングガス流制御装置をより簡単な構造にすることができる。図１９は、本実施例の板状マスク体Ｍ３、半導体ウェハＷ、及び両者の位置関係により板状マスク体Ｍ３のオーバーハング量を調節できることを示す説明図である。
【００６１】
板状マスク体Ｍ３は、実施例２と同様に、内側に円形穴を有する環状体の一部分である扇状をなしている。この板状マスク体Ｍ３が実施例２と異なる点は、この円形穴の中心Ｃｅがウェハテーブルの中心Ｃｗから外して配置されている点にある。こうすることにより板状マスク体Ｍ３の内側縁部Ｅ３を、仮想的に引いた無数の半導体ウェハＷの同心円と交差させるようにすることができる。換言すれば、規定のオーバーハング量よりも例えばδ１だけ大きくするときには、ノズルＮの位置に合わせて板状マスク体Ｍ３を対応させて中心Ｃｗまわりに回転させればよいことを示している。
【００６２】
板状マスク体Ｍ３を中心Ｃｗまわりに回転させることは、第２フレームＦｋによって可能であるから、実施例３では、実施例２における第３フレームＦｒ及び第３駆動装置Ｄｒが不要になり、したがって、実施例３のエッチングガス流制御装置１では、実施例２のそれよりも構造がはるかに簡単になっている。
【００６３】
なお、これまで、実施例３では、内側縁部Ｅ３を円の一部（円弧）として説明してきたが、内側縁部Ｅ３をなす曲線は、仮想的に引いた無数の半導体ウェハＷの同心円と交差させるようにすることができれば、必ずしも円弧でなくてもよいことは明らかであり、原理を逸脱しない範囲で、任意のもの、例えば放物線、直線あるいは他の曲線とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】半導体ウェハの周囲の部分拡大断面図であって、平坦面とベベル面との境界近傍を示す。
【図２】エッジロールオフ部を無くす（平坦にする）ために必要な取代の変化と実際に装置が対応できる取代の変化を示すグラフである。
【図３】従来技術における外周マスクの例である。
【図４】オーバーハング量と除肉（エッチング）抑制率の関係を表すグラフである。
【図５】クリアランス量と除肉抑制率との関係を表すグラフである。
【図６】実施例１における局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置１の模式的な平面図である。
【図７】実施例１における局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置１の模式的な部分正面図（断面図）である。
【図８】規定の板状マスク体Ｍ１を示す説明図である。
【図９】算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量よりもδ１だけ大きい場合について、板状マスク体Ｍ１と半導体ウェハの関係を説明するための説明図である。
【図１０】算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量よりもδ１だけ大きい場合について、板状マスク体Ｍ１と半導体ウェハの関係を説明するための説明図である。
【図１１】算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量よりもδ１だけ大きい場合について、板状マスク体Ｍ１と半導体ウェハの関係を説明するための説明図である。
【図１２】算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量よりもδ２だけ小さい場合について、板状マスク体Ｍ１と半導体ウェハの関係を説明するための説明図である。
【図１３】算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量よりもδ２だけ小さい場合について、板状マスク体Ｍ１と半導体ウェハの関係を説明するための説明図である。
【図１４】算出されたオーバーハング量が、規定のオーバーハング量よりもδ２だけ小さい場合について、板状マスク体Ｍ１と半導体ウェハの関係を説明するための説明図である。
【図１５】局所的プラズマエッチング処理のデータ処理の流れを示す。
【図１６】実施例２における局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置１の模式的な平面図である。
【図１７】実施例２における局所ドライエッチング装置のエッチングガス流制御装置１の模式的な部分正面図（断面図）である。
【図１８】実施例２における板状マスク体Ｍ２とオーバーハング量との関係を示す説明図である。
【図１９】実施例３の板状マスク体Ｍ３、半導体ウェハＷ、及び両者の位置関係により板状マスク体Ｍ３のオーバーハング量を調節できることを示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  エッチングガス流制御装置
６１４  内側フランジ
Ａ  エッジロールオフ
Ｂ  ベベル面
Ｄｚ、Ｄｙ、Ｄｘ、Ｄｋ  駆動装置
Ｅ  エッジエクスクルージョン
Ｅ１、Ｅ３  縁部
Ｆｋ  フレーム（回転するもの）
Ｆｚ、Ｆｙ、Ｆｘ、Ｆｒ  フレーム（直進するもの）
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  板状マスク体
Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、Ｍｋ、Ｍｒ  モータ
Ｎ  ノズル
Ｐ  平坦部、平坦面
Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ  送りねじ
Ｔ  ウェハテーブル
Ｗ  半導体ウェハ
ａ、ｂ  取代
ｄ  オーバーハング量
ｈ  クリアランス量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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