CN108091593A - 减压处理装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种减压处理装置，防止在对腔室内进行减压时产生结露，并且缩短减压时间。在减压状态下对晶片(W)进行处理的减压处理装置(1)构成为具有：腔室(10)，其具有对室内进行减压的减压单元(50)；开闭门(17)，其将供晶片相对于减压室搬入和搬出的搬入搬出口(12)打开或关闭；以及惰性气体提供源(37)，其向腔室内提供惰性气体，在开闭门被打开的状态下持续提供惰性气体而将腔室内维持为干燥状态。

Description

减压处理装置
技术领域
本发明涉及减压处理装置，在对晶片进行处理时使减压室内减压。
背景技术
在进行了磨削装置的磨削后的晶片的被磨削面上残存有磨削痕，该磨削痕成为晶片的抗折强度降低的原因。因此，提出了通过等离子蚀刻将磨削痕从晶片的被磨削面去除的装置(例如，参照专利文献1)。等离子蚀刻装置在将晶片从外部经由开闭门搬入到腔室(减压室)内并对腔室内进行了减压的状态下提供蚀刻气体。然后，使等离子化的蚀刻气体与晶片进行反应而将磨削痕从被磨削面去除，抑制磨削完的晶片的因磨削痕而引起的抗折强度降低。
专利文献1：日本特开2001-358097号公报
另外，搬入到腔室内的晶片被载置在静电卡盘(保持工作台)上，被静电卡盘保持而进行等离子蚀刻。由于晶片因等离子蚀刻而温度变高，所以对静电卡盘提供冷却水而将晶片冷却。虽然在等离子蚀刻结束之后为了晶片的搬入和搬出而对腔室进行大气开放，但外部空气进入到腔室内而使湿度上升。当外部空气所含有的水分因冷却后的静电卡盘而变凉时，会在静电卡盘的正面上产生结露而无法得到针对晶片的充分的吸附力。进而，当腔室内的湿度上升时水与水蒸气的体积比会变成1700倍，因此成为对腔室内进行减压时的障碍而使得减压时间变长。
发明内容
本发明是鉴于该点而完成的，其目的之一在于，提供减压处理装置，能够防止结露的产生并且能够缩短减压时间。
根据本发明，提供减压处理装置，在减压状态下对晶片进行处理，其中，该减压处理装置具有：保持工作台，其对晶片进行保持；减压室，其配设有该保持工作台；开闭门，其将供晶片相对于该减压室搬入和搬出的搬入搬出口打开或关闭；以及惰性气体提供单元，其向该减压室提供惰性气体，通过该惰性气体提供单元向该减压室内提供惰性气体，使该减压室与外部空气相比成为正压，打开该开闭门，并通过该惰性气体提供单元向该减压室内持续提供惰性气体直到该开闭门关闭，从而将该减压室内维持为干燥状态。
根据该结构，由于减压室内因惰性气体而呈正压，所以通过将开闭门打开而从减压室内经由搬入搬出口向外部排出惰性气体。此时，由于向减压室内持续提供惰性气体，所以惰性气体从搬入搬出口持续排出。因此，外部空气不会从搬入搬出口逆着惰性气体的流动而进入到减压室内，减压室内被惰性气体维持为干燥状态。由于在进行晶片相对于减压室内的搬入和搬出时减压室内的湿度不会因外部空气而上升，所以能够防止在保持工作台上产生结露。并且，能够抑制作为减压的障碍的湿气的影响，缩短减压时间。
根据本发明，由于一边向减压室内持续提供惰性气体一边使开闭门打开，所以外部空气不会从搬入搬出口进入到减压室内。减压室内被惰性气体维持为干燥状态。因此，能够防止结露的产生，并且能够缩短减压时间。
附图说明
图1是本实施方式的蚀刻装置的整体示意图。
图2的(A)和(B)是本实施方式的晶片的搬入动作的说明图。
图3的(A)和(B)是通过本实施方式的蚀刻装置进行蚀刻动作的说明图。
标号说明
1：蚀刻装置(减压处理装置)；10：腔室(减压室)；12：搬入搬出口；17：开闭门；20：下部电极组件；22：保持工作台；30：上部电极组件；36：反应气体提供源；37：惰性气体提供源(惰性气体提供单元)；50：减压单元；60：控制单元；W：晶片。
具体实施方式
以下，参照附图对作为减压处理装置的蚀刻装置进行说明。图1是本实施方式的蚀刻装置的整体示意图。另外，在本实施方式中，例示了电容性耦合等离子(CCP：CapacitiveCoupled Plasma)的等离子蚀刻装置来作为减压处理装置并进行说明，减压处理装置也可以是电感耦合等离子(ICP：Inductive Coupled Plasma)的等离子蚀刻装置或其他各种等离子蚀刻装置。并且，减压处理装置只要是在减压状态下对晶片进行处理的装置，则例如也可以是使膜在晶片的正面上成长的成膜装置。
如图1所示，蚀刻装置1构成为使反应气体(蚀刻气体)在腔室(减压室)10内等离子化而通过等离子蚀刻将残存于磨削后的晶片W上的磨削痕去除。晶片W是形成为大致圆板状的硅(Si)、砷化镓(GaAs)等半导体晶片，在通过磨削加工对背面侧进行磨削之后被搬入到蚀刻装置1中。另外，在本实施方式中，例示了半导体晶片来作为晶片W，但晶片W并不限于半导体晶片，只要能够成为处理对象，则无论什么都可以。
在一般的蚀刻装置中，由于在等离子蚀刻中晶片W的温度会上升，所以对保持工作台提供冷却水而使晶片W冷却，此时的保持工作台的温度大约为70℃。由于当等离子蚀刻结束时晶片W的温度会降低，所以保持工作台变为冷却水温度即大约20℃。之后，当为了搬出晶片W而对腔室进行大气开放时，外部空气所含有的水分因保持工作台而变凉，在保持工作台上产生结露而存在无法对晶片W进行充分吸附的问题。
并且，在蚀刻装置中，在等离子蚀刻之前对腔室内进行减压，但每当进行晶片W的搬入和搬出时外部空气便会进入到腔室内而使腔室内恢复到大气压。为了对腔室内进行减压优选使湿气变少，但如上述那样外部空气所含有的湿气或附着于晶片W的湿气进入到腔室内而成为减压时间变长的原因。也可以采用不使腔室内向外部开放便能够进行晶片W的搬入和搬出的结构来将腔室内维持为减压状态，但在蚀刻装置1中需要大型设备。
通常，蚀刻装置被配置在无尘室中，但即使是无尘室的外部空气也具有湿度30％左右的湿气。因此，即使在无尘室中进行晶片W的搬入和搬出时，具有湿度的外部空气也会进入到腔室内而使减压时间变长。并且，近年来，研究了将蚀刻装置与磨削装置等其他加工装置一起配置的被称为集群型装置的复合装置。当在与磨削装置相邻的位置配置蚀刻装置时，具有湿度60％～80％的湿气的外部空气会从磨削装置进入到腔室内，进而可能使减压时间变长。
因此，本实施方式的蚀刻装置1着眼于腔室内的湿度成为产生结露以及使减压时间变长的原因这一点而向腔室内持续提供惰性气体来维持干燥状态。由此，在进行晶片W的搬入和搬出时不会使腔室10内的湿度上升，减少结露并且缩短减压时间。并且，通过持续提供惰性气体，与使用干空气将腔室内维持为干燥状态的结构相比，不用进行从干空气到惰性气体的气体更换，相应地缩短了处理时间。
以下，对本实施方式的蚀刻装置1的详细结构进行说明。在蚀刻装置1的腔室10的侧壁11上形成有进行晶片W的搬入和搬出的搬入搬出口12。在侧壁11的外壁面上安装有将搬入搬出口12打开或关闭的开闭单元15。开闭单元15的开闭门17与气缸16的上端连结，通过气缸16使开闭门17沿着外壁面升降从而将搬入搬出口12打开或关闭。通过打开搬入搬出口12而使腔室10内向外部开放，通过关闭搬入搬出口12而使腔室10内密闭。
在腔室10内，形成电场的下部电极组件20和上部电极组件30在上下方向上隔开规定的间隔而对置配设。下部电极组件20包含：导电性的支柱部21，其贯穿腔室10的底壁13；以及导电性的保持工作台22，其设置在支柱部21的上端。在保持工作台22的上表面上形成有通过真空卡盘对晶片W进行临时固定的保持面23。在保持面23上形成有与吸引源24相连的多个吸引口25，对吸引口25提供吸引力而通过产生于保持面23的负压将晶片W临时固定。
并且，在保持工作台22内埋设有通过静电卡盘对晶片W进行正式固定的保持电极26。保持电极26与直流电源27连接，对保持电极26施加电压而通过产生于保持面23的静电对晶片W进行吸附保持。另外，保持电极26可以由单极构造和双极构造中的任意构造形成。并且，也可以代替通过真空卡盘将晶片W临时固定并通过静电卡盘将晶片W正式固定的结构，而通过真空卡盘或静电卡盘的任意一方将晶片W保持在保持面23上。
并且，在下部电极组件20内形成有供从冷却水提供单元28送出的冷却水通过的冷却路29。使在蚀刻时产生于保持工作台22的热量传递到冷却水中而抑制了温度的异常上升。另外，例示了冷却水来作为制冷剂，但也可以构成为通过其他制冷剂从保持工作台22吸收热量。
上部电极组件30包含：导电性的支柱部31，其贯穿腔室10的上壁14；以及喷出工作台32，其设置在支柱部31的下端。在喷出工作台32的下表面形成有向腔室10内喷出反应气体或惰性气体的喷出面33。在喷出面33上形成有多个喷射口34，喷射口34通过喷出工作台32和支柱部31内的流路35而与反应气体提供源36和惰性气体提供源(惰性气体提供单元)37连接。在反应气体提供源36和惰性气体提供源37的管路的中途设置有提供阀38、39，通过提供阀38、39来切换气体的提供源。
作为反应气体，例如使用六氟化硫(SF6)、四氟甲烷(CF4)、三氟化氮(NF3)等含氟的氟类稳定气体。并且，作为惰性气体，例如，使用氮气(N2)、氦气(He)、氩气(Ar)。
上部电极组件30的支柱部31的上端侧从腔室10向上方突出，并与设置于腔室10的上壁14的滚珠丝杠式的升降单元41连结。通过对该升降单元41进行驱动而使上部电极组件30相对于下部电极组件20远离或接近，调整至喷出工作台32相对于保持工作台22上的晶片W的高度适当的位置。下部电极组件20与高频电源42连接，上部电极组件30接地。通过在下部电极组件20和上部电极组件30之间施加高频电压而使反应气体等离子化。
在腔室10的保持工作台22的下方形成有排气口19，排气口19经由排气阀51与减压单元50连接。减压单元50是所谓的涡轮分子泵(TMP)，通过减压单元50将惰性气体或反应气体从腔室10内排出，从而腔室10内被减压。并且，在腔室10中设置有正压计55和负压计56来作为压力计。正压计55对进行晶片W的搬入和搬出时的腔室10内的正压状态进行检测，负压计56对等离子蚀刻时的腔室10内的减压状态进行检测。
此外，在蚀刻装置1中设置有对装置各部分进行统一控制的控制单元60。通过控制单元60对开闭门17、提供阀38、39、排气阀51的开闭时机、晶片W的搬入动作和等离子蚀刻的处理动作等进行控制。另外，控制单元60由执行各种处理的处理器或存储器等构成。存储器根据用途由ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等一个或多个存储介质构成。在存储器中例如存储有用于对蚀刻装置1的各种处理进行控制的程序等。
在这样构成的蚀刻装置1中，通过在进行晶片W的搬入和搬出时向腔室10内持续提供惰性气体，腔室10内变成正压而防止外部空气进入。由于在腔室10内被维持为干燥状态的状态下进行晶片W的搬入和搬出，所以缩短了等离子蚀刻前的减压时间并且防止了结露的产生。然后，在腔室10被减压的状态下从上部电极组件30朝向晶片W喷射反应气体。在该状态下，通过在上部电极组件30和下部电极组件20之间施加高频电压而使反应气体等离子化，对晶片W进行蚀刻。
以下，参照图2和图3对晶片的搬入动作和蚀刻动作进行说明。图2是本实施方式的晶片的搬入动作的说明图。图3是通过蚀刻装置进行的蚀刻动作的说明图。另外，本实施方式的搬入动作和蚀刻动作只不过是一个例子，能够进行适当变更。并且，在图2中对晶片的搬入动作进行了说明，但晶片的搬出动作也是同样的。
如图2的(A)所示，在搬入晶片W(参照图2的(B))之前，利用开闭门17将搬入搬出口12关闭，从而在腔室10内形成密闭空间。在腔室10被密闭的状态下，通过控制单元60(参照图1)将惰性气体提供源37的提供阀39打开而从上部电极组件30向腔室10内提供惰性气体。通过向腔室10内持续提供惰性气体而使腔室10内变成正压并且维持干燥状态。另外，由于在提供惰性气体时，与排气口19相连的排气阀51是关闭的，所以腔室10内的惰性气体不会通过排气口19排出。
如图2的(B)所示，当通过正压计55在腔室10内检测到规定以上的正压时，通过控制单元60(参照图1)将开闭门17打开，通过搬入搬出口12使腔室10内向外部开放。此时，由于腔室10内是比外部高的正压，所以腔室10内的惰性气体经由搬入搬出口12排出到外部。由于从惰性气体提供源37向腔室10内持续提供惰性气体，所以从搬入搬出口12朝向外部喷出惰性气体。因此，即使搬入搬出口12的开闭门17被打开，外部空气也不会逆着惰性气体的流动而进入到腔室10内。
然后，通过设置在蚀刻装置1外的搬送机器人70将磨削完的晶片W搬入到腔室10内。此时，也考虑了晶片W自身残留有湿气的情况，但可以通过在利用开闭门17将搬入搬出口12关闭之前将晶片W暴露在干环境中从而使晶片W的湿气充分地去除。当晶片W的搬入完成时，通过控制单元60来利用开闭门17将搬入搬出口12关闭，腔室10内被密闭，提供阀39被关闭而停止提供惰性气体。这样，持续提供惰性气体直至晶片W的搬入动作完成，从而维持腔室10内的干燥状态。
如图3的(A)所示，当磨削完的晶片W的搬入完成时，使上部电极组件30接近下部电极组件20而对电极间的距离进行调整。并且，通过控制单元60(参照图1)将排气阀51打开，通过减压单元50来进行真空排气直到腔室10内的压力变成负压状态。此时，即使腔室10内因惰性气体而变成正压，由于腔室10内的湿气较少，所以也能够在短时间内进行减压。在该减压状态下，通过控制单元60将反应气体提供源36的提供阀38打开，从上部电极组件30喷射反应气体。
如图3的(B)所示，在从上部电极组件30对晶片W喷射了反应气体的状态下，在上部电极组件30和下部电极组件20之间施加高频电压而使反应气体等离子化(自由基化)。通过等离子化的反应气体，晶片W的被磨削面因自由基链反应而被干蚀刻(各向同性蚀刻)，将磨削痕从晶片W的被磨削面去除而提高抗折强度。此时，由于在将残留于晶片W的湿气充分去除后的状态下进行蚀刻，所以能够抑制因反应气体与水分的反应而生成氟酸(HF)，防止装置腐蚀。
并且，在蚀刻时，通过控制单元60(参照图1)从冷却水提供单元28(参照图1)向冷却路29提供冷却水，抑制了载置在下部电极组件20上的晶片W因蚀刻而温度上升。在蚀刻结束时，通过冷却路29内的冷却水使下部电极组件20急剧冷却。此时，由于含有湿气的外部空气因惰性气体的连续提供而不会进入到腔室10内，所以即使将开闭门17打开而对晶片W进行搬入搬出，也能够防止在腔室10内产生结露。
如以上那样，根据本实施方式的蚀刻装置1，由于腔室10内因惰性气体而呈正压，所以通过将开闭门17打开而从腔室10内经由搬入搬出口12向外部排出惰性气体。此时，由于向腔室10内持续提供惰性气体，所以惰性气体从搬入搬出口12持续排出。因此，外部空气不会从搬入搬出口12逆着惰性气体的流动而进入到腔室10内，腔室10内被惰性气体维持为干燥状态。在进行晶片W对腔室10内的搬入和搬出时，由于腔室10内的湿度不会因外部空气而上升，所以能够防止在腔室10内产生结露。并且，能够抑制作为减压的障碍的湿气的影响，缩短减压时间。
另外，在本实施方式中，对将减压处理装置应用于蚀刻装置的结构进行了说明，但并不限定于该结构。减压处理装置能够应用于在减压状态下对晶片W进行处理的装置，例如，也可以应用于通过CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法在晶片上成膜的成膜装置、通过PVD(Physical Vapor Deposition：物理气相沉积)法在晶片上成膜的溅射装置、真空蒸镀装置、离子电镀装置等成膜装置、将杂质掺杂在晶片内的等离子掺杂装置、激光掺杂装置等掺杂装置。
并且，在上述的实施方式中，采用了在将腔室内密闭后的状态下通过惰性气体使腔室内成为正压然后将晶片搬入到腔室内的结构，但并不限定于该结构。也可以采用在腔室内向外部开放的状态下向腔室内持续提供惰性气体的结构。
并且，在上述的实施方式中，说明了在对磨削后的晶片进行蚀刻时使腔室内减压的结构，但并不限定于该结构。例如，也可以在对通过切削刀具等分割后的晶片进行蚀刻时使腔室内减压。
对本发明的各实施方式进行了说明，但作为本发明的其他实施方式，也可以对上述实施方式和变形例进行整体或局部地组合。
本发明的实施方式并不限定于上述的实施方式和变形例，也可以在不脱离本发明的技术思想的主旨的范围内进行各种变更、置换、变形。进而，如果因技术的进步或衍生出的其他技术而利用其他方法实现本发明的技术思想，则也可以使用该方法进行实施。因此，权利要求书覆盖了能够包含在本发明的技术思想的范围内的所有实施方式。
在本实施方式中，对将本发明应用于蚀刻装置的结构进行了说明，但也可以应用于需要减压的其他加工装置。
如以上说明的那样，本发明具有能够防止结露的产生并且能够缩短减压时间的效果，特别是对在晶片蚀刻之前对腔室内进行减压的减压处理装置有用。

Claims (1)

1.一种减压处理装置，其在减压状态下对晶片进行处理，其中，
该减压处理装置具有：
保持工作台，其对晶片进行保持；
减压室，其配设有该保持工作台；
开闭门，其将供晶片相对于该减压室搬入和搬出的搬入搬出口打开或关闭；以及
惰性气体提供单元，其向该减压室提供惰性气体，
通过该惰性气体提供单元向该减压室内提供惰性气体，使该减压室与外部空气相比成为正压，打开该开闭门，并通过该惰性气体提供单元向该减压室内持续提供惰性气体直到该开闭门关闭，从而将该减压室内维持为干燥状态。
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