JP2004022821A

JP2004022821A - ドライエッチング方法および装置

Info

Publication number: JP2004022821A
Application number: JP2002175954A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Demura; 出村　健介
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】ウェーハの裏面を全面エッチングする場合に、ウェーハの表面にレジストを塗布することを不用にして製造工程数を減らし、生産性を高くすることができるドライエッチング方法を提供する。
【解決手段】ウェーハ（１４）をその表面と裏面がそれぞれ異なるチャンバ（１０，１２）に接するように両チャンバ（１０，１２）の間を仕切るように保持し、表面に接するチャンバ（１０）に不活性ガスを供給すると共に、表面に接するチャンバ（１０）の内圧を裏面に接するチャンバ（１２）の内圧よりも高く保ちつつウェーハ（１４）の裏面をドライエッチングする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ウェーハの裏面だけを全面エッチングするドライエッチング方法と、装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路（ＩＣ）の製造工程において、Ｓｉウェーハの裏面（鏡面仕上げでない面）をエッチングすることがある。この場合には、ウェーハの表面（回路パターンを描く面であって鏡面仕上げをした面）をエッチングレジストで覆う必要がある。
【０００３】
例えばウェーハの裏面をドライエッチングする場合には、エッチャントがウェーハの表面に回り込んで表面をエッチングするのを防ぐために、表面にレジストを塗布する。またウェットエッチングする場合には、ウェーハ表面にエッチング液が付着するのを防ぐために、表面をレジストでコーティングする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来はこのように、ウェーハの表面をレジストで覆ってから裏面をエッチングしていたため、表面のレジストの塗布工程や、裏面のエッチング終了後に表面のレジストを除去する工程が必要になる。このため製造工程数が増えることになり、生産性が低くなるという問題があった。
【０００５】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、ウェーハの裏面を全面エッチングする場合に、ウェーハの表面にレジストを塗布することを不用にして製造工程数を減らし、生産性を高くすることができるドライエッチング方法を提供することを第１の目的とする。
【０００６】
またこの発明は、このドライエッチング方法の実施に直接使用するドライエッチング装置を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【発明の構成】
この発明によれば第１の目的は、ウェーハの裏面を全面エッチングするドライエッチング方法において、前記ウェーハをその表面と裏面がそれぞれ異なるチャンバに接するように両チャンバの間を仕切るように保持し、表面に接するチャンバに不活性ガスを供給すると共に、表面に接するチャンバの内圧を裏面に接するチャンバの内圧よりも高く保ちつつウェーハの裏面をドライエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法、により達成される。
【０００８】
この発明によれば第２の目的は、ウェーハの裏面を全面エッチングするドライエッチング装置において、前記ウェーハによって仕切られた第１および第２のチャンバと、前記ウェーハの表面に接する第１のチャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、前記ウェーハの裏面に接する第２のチャンバに反応ガスを供給する反応ガス供給部と、反応ガスをプラズマ化して前記ウェーハの裏面に導くプラズマ生成部と、前記第１および第２のチャンバにそれぞれ接続された圧力制御弁と、これらの圧力制御弁を介して前記第１および第２のチャンバ内を排気する排気ポンプと、前記第１のチャンバの内圧を前記第２のチャンバの内圧よりも高く保持しながらエッチングを行うコントローラと、を備えることを特徴とするドライエッチング装置、により達成される。
【０００９】
第１のチャンバには、ウェーハの表面に近接して対向してウェーハの温度をコントロールするための温度コントロール手段を設け、ウェーハの温度をエッチングに最適な温度に管理するのがよい。この温度コントロール手段は、電気ヒータなどでウェーハ表面に対向する表面温度を所定温度に保持するものとすることができる。温度コントロール手段は、一定温度の液体を循環させるものであってもよい。
【００１０】
プラズマ生成部は、反応ガス供給路に外側からマイクロ波を導いて反応ガスをプラズマ化するリモートプラズマ方式のものが好適である。ウェーハは、その周縁に係合するウェーハホルダに保持し、このウェーハホルダを昇降させることによってウェーハで第１および第２のチャンバの間を仕切れるようにすることができる。
【００１１】
例えば第２のチャンバを第１のチャンバの下方に位置させ、ウェーハホルダは水平に位置するウェーハの裏面周縁に下方から係合して第２のチャンバ側から上昇し、その上昇位置で第１および第２のチャンバをウェーハで仕切るように構成することができる。
【００１２】
【実施態様】
図１は、この発明の一実施態様であるリモートプラズマ式のエッチング装置を示す図である。この図において符号１０は第１のチャンバ、１２は第２のチャンバである。第１のチャンバ１０と第２のチャンバ１２は上下に重なり、両チャンバ１０、１２は第１のチャンバ１０の下面とほぼ同径の開口部により連通している。この開口部は円板状のＳｉウェーハ１４により下方から開閉可能である。
【００１３】
Ｓｉウェーハ１４の上面は鏡面仕上げされた表面であって、この表面に回路パターンが形成される。ウェーハ１４はその表面を上にしてその裏面（下面）の周縁を環状のウェーハホルダ１６に上方から載せた状態で保持される。このウェーハホルダ１６は、ウェーハ１４を水平に保ったまま上下に昇降する。
【００１４】
すなわちウェーハホルダ１６は複数好ましくは３本以上の垂直なロッド１８の上端に保持されている。このロッド１８は第２のチャンバ１２内を通って下方に突出し、各ロッド１８は第２のチャンバ１２の下方に設けた昇降駆動手段２０によって同期して上下動する。この結果ウェーハ１４は水平に保持した状態で昇降し、その上昇位置（図１で実線で示す）では第１および第２のチャンバ１０，１２を連通する開口部を塞ぐ。すなわちこの状態では両チャンバ１０，１２はウェーハ１４によって仕切られる。
【００１５】
第２のチャンバ１２内には、ウェーハホルダ１６の下降位置（図１の仮想線位置）よりも下方にシャワープレート２２が水平に保持されている。このシャワープレート２２は、後記するプラズマ生成部３２で生成されたプラズマを第２のチャンバ１２の下方からウェーハ１４の下面（裏面）に均等に導くものであり、多数の小孔を有する。なお前記ウェーハホルダ１６を保持するロッド１８は、このシャワープレート２２を垂直に貫通している。
【００１６】
第２のチャンバ１２の側壁には、このシャワープレート２２よりも上方に位置するゲード弁２４が取付けられている。このゲード弁２４はウェーハ１４の出し入れを行う際に開く。すなわちエッチング処理済のウェーハ１４を交換する時には、ウェーハ１４を下降位置（仮想線位置）に置いてこのゲード弁２４を開く。この状態で図示しない搬入出ロボットのアームをこのゲード弁２４を通して第２のチャンバ１２内に入れ、ウェーハホルダ１６に載ったウェーハ１４を搬出する。またこのロボットによって未処理のウェーハ１４を第２のチャンバ１２内に搬入し、ウェーハホルダ１６にセットする。
【００１７】
ウェーハホルダ１６を上昇させて、ウェーハ１４で両チャンバ１０、１２を仕切った状態で、第１のチャンバ１０にはアルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ_２）などの不活性ガスが不活性ガス供給系の流量制御弁（Ｍａｓｓ　Ｆｌｏｗ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；　ＭＦＣ）２６を介して導かれる。また第１のチャンバ１０は圧力制御器（Ａｉｒ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：　ＡＰＣ）２８を介して排気ポンプ３０に接続されている。
【００１８】
排気ポンプ３０はターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などのドライポンプとする。圧力制御器２８は第１のチャンバ１０の内圧を検出する真空計（図示せず）の出力に基づいて、第１のチャンバ１０の内圧を所定圧に制御する。すなわち後記するように、この第１のチャンバ１０内を第２のチャンバ１２の内圧よりも少し高い圧力に保つ。
【００１９】
３２はプラズマ生成部であり、マイクロ波により反応ガスを励起し、プラズマ化して第２のチャンバ１２に導く。プラズマ生成部３２は、石英、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などで作られた放電管３４と、この放電管３４に交叉する導波管３６と、この導波管３６の一端からマイクロ波を供給するマイクロ波電源３８とを持つ。
【００２０】
放電管３４の一端には反応ガス供給部４０から反応ガスが供給される。放電管３４の他端はガス導入管４２によって第２のチャンバ１２の下部、すなわちシャワープレート２２の下方に接続されている。ここにガス導入管４２はプラズマガスによる腐蝕に耐える材料、例えば石英、ステンレス鋼、セラミックス、一部のフッ素ベース材料などのチューブで作られている。
【００２１】
マイクロ波電源３８が供給する所定周波数のマイクロ波は、導波管３６を通り、放電管３４を透過して放電管３４内を流れる反応ガスを励起する。なお導波管３６の他端には終端整合器が設けられ、マイクロ波が放電管３４を効率良く透過するようにインピーダンスを整合させるように調整する。
【００２２】
反応ガス供給部４０は、エッチングに必要とする種々のガスを選択的にまたは組合せて同時に供給する。例えば、ＣＦ_４，ＮＦ_３，Ａｒ，Ｏ_２のガスがそれぞれ流量制御弁（Ｍａｓｓ　Ｆｌｏｗ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＦＣ）４４を介し、放電管３４の一端から放電管３４内に供給可能である。各ガスの供給量はコントローラ４６によって制御される。
【００２３】
第２のチャンバ１２の上部すなわちシャワープレート２２の上方は、圧力制御器（ＡＰＣ）４８を介して排気ポンプ５０に接続されている。排気ポンプ５０はターボ分子ポンプなどのドライポンプとする。
【００２４】
前記コントローラ４６は、ＡＰＣ４８により第２のチャンバ１２の内部の真空度を制御したり、マイクロ波電源３８やドライポンプ５０などを制御する。コントローラ４６はまた前記ＡＰＣ２８により第１のチャンバ１０の内圧も同時に制御する。この時、第１のチャンバ１０の内圧を第２のチャンバ１２の内圧よりも僅かに高く設定することは前記した通りである。
【００２５】
次にこの装置の動作を説明する。まず未処理のウェーハ１４をその表面を上にしてウェーハホルダ１６に載せて上昇させ、第１および第２のチャンバ１０，１２をこのウェーハ１４で仕切った状態にする。
【００２６】
コントローラ４６はドライポンプ３０，５０を作動させ、ＡＰＣ２８，４８を制御することによって両チャンバ１０，１２内をそれぞれ一定の真空度に保つ。この時チャンバ１０の内圧をチャンバ１２の内圧より僅かに高くする。一方ＭＦＣ２６により不活性ガスを第１のチャンバ１０に供給する。また反応ガス供給部４０からは、ＣＦ_４またはＮＦ_３とＡｒの混合ガスなどを放電管３４に供給する。この時の各ガスの流量は、ＭＦＣ４４によりコントローラ４６が制御する。
【００２７】
この状態でコントローラ４６がマイクロ波電源３８を作動させれば、反応ガスは励起されてプラズマ化される。このプラズマガスはガス導入管４２によって第２のチャンバ１２に導かれ、シャワープレート２２を通して、ウェーハホルダ１６に保持されたウェーハ１４の下面（裏面）をエッチングする。
【００２８】
この時第１のチャンバ１０の内圧は第２のチャンバ１２の内圧よりも僅かに高く維持されているので、第２のチャンバ１２からプラズマが第１のチャンバ１０内に流入することはない。従ってウェーハ１４の表面にプラズマが接触するおそれが無く、表面がエッチングされるおそれがない。
【００２９】
ウェーハ１４の裏面のエッチングが終わると、マイクロ波電源３８を止め、不活性ガスや反応ガスの供給を止め、排気ポンプ３０，５０を必要に応じて止めて両チャンバ１０，１２の内圧を等しくする。そしてウェーハホルダ１６を下降させる。
【００３０】
一方ゲード弁２４からウェーハ１４の搬入・出を行うロボットは、ゲート弁２４に接続された他のチャンバ（図示せず）に収容されている。このチャンバの内圧を第２のチャンバ１２の内圧を等しくした後、ゲード弁２４を開き、ロボットのアームをこのゲード弁２４から第２のチャンバ１２内に進入させてウェーハ１４の交換を行う。
【００３１】
一般にエッチングを行う際には、ウェーハ１４を一定温度に加熱したり、一定温度に保持するのが望ましい。このためには図１に仮想線で示すように、第１のチャンバ１０内にヒータを内蔵する温度コントロールブロック５２を設けるのがよい。この温度コントロールブロック５２はウェーハ１４の表面に近接して対向し、ウェーハ１４を所定温度に保つ。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１〜２の発明によれば、ウェーハの裏面を全面エッチングする場合に、ウェーハ表面にレジストを塗布する必要が無くなるから、製造工程数を減らして生産性を高くすることが可能である。
【００３３】
請求項３〜７の発明によれば、請求項１の方法の実施に直接使用するエッチング装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様であるリモートプラズマ式のエッチング装置を示す図
【符号の説明】
１０　第１のチャンバ
１２　第２のチャンバ
１４　ウェーハ
１６　ウェーハホルダ
２０　昇降駆動手段
２６　不活性ガス供給系のＭＦＣ
２８，４８　圧力制御弁
３０，５０　排気ポンプ
３２　プラズマ生成部
３８　マイクロ波電源
４０　反応ガス供給部
４４　反応ガス供給系のＭＦＣ
４６　コントローラ
５２　温度コントロールブロック（温度コントロール手段）

Claims

ウェーハの裏面を全面エッチングするドライエッチング方法において、
前記ウェーハをその表面と裏面がそれぞれ異なるチャンバに接するように両チャンバの間を仕切るように保持し、前記ウェーハの表面に接するチャンバに不活性ガスを供給すると共に、表面に接するチャンバの内圧を裏面に接するチャンバの内圧よりも高く保ちつつウェーハの裏面をドライエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
ウェーハの裏面に接するチャンバにはリモートプラズマ方式により生成されたプラズマが導かれる請求項１のドライエッチング方法。
ウェーハの裏面を全面エッチングするドライエッチング装置において、
前記ウェーハによって仕切られた第１および第２のチャンバと、前記ウェーハの表面に接する第１のチャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、前記ウェーハの裏面に接する第２のチャンバに反応ガスを供給する反応ガス供給部と、反応ガスをプラズマ化して前記ウェーハの裏面に導くプラズマ生成部と、前記第１および第２のチャンバにそれぞれ接続された圧力制御弁と、これらの圧力制御弁を介して前記第１および第２のチャンバ内を排気する排気ポンプと、前記第１のチャンバの内圧を前記第２のチャンバの内圧よりも高く保持しながらエッチングを行うコントローラと、
を備えることを特徴とするドライエッチング装置。
第１のチャンバには、ウェーハの表面に近接して対向し、ウェーハの温度をコントロールするための温度コントロール手段を備える請求項３のドライエッチング装置。
プラズマ生成部は、反応ガス供給路に外側から導かれるマイクロ波によって反応ガスをプラズマ化するリモートプラズマ方式のものである請求項３のドライエッチング装置。
ウェーハは、このウェーハの周縁に係合する昇降可能なウェーハホルダに保持されている請求項３のドライエッチング装置。
第２のチャンバは第１のチャンバの下方に位置し、ウェーハホルダはウェーハの裏面周縁に下方から係合して第２のチャンバ側から昇降する請求項６のドライエッチング装置。