JP2004221175A - プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウェーハのような板状物の面をプラズマエッチングする場合において、外周を浮き上がらせないようにして露出面のみをエッチングすると共に、露出面を均一にエッチングできるようにする。
【解決手段】板状物を吸引する吸引部６３ａが形成されたチャックテーブル５５と、チャックテーブル５５に保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段５４とを少なくとも含むプラズマエッチング装置を用いて板状物の露出面をエッチングする場合において、チャックテーブル５５に保持された板状物の外周領域が押し付け手段７３によって押し付けられ状態で、露出面のプラズマエッチングを遂行する。
【選択図】 図６
【解決手段】板状物を吸引する吸引部６３ａが形成されたチャックテーブル５５と、チャックテーブル５５に保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段５４とを少なくとも含むプラズマエッチング装置を用いて板状物の露出面をエッチングする場合において、チャックテーブル５５に保持された板状物の外周領域が押し付け手段７３によって押し付けられ状態で、露出面のプラズマエッチングを遂行する。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状物の面をプラズマエッチングする方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ等の回路が表面に複数形成された半導体ウェーハは、裏面が研磨されて所定の厚さに形成された後、ダイシング装置等によって個々の半導体チップに分割される。
【０００３】
近年は、各種電子機器の小型化、軽量化のために、半導体チップの厚さを１００μｍ以下、５０μｍ以下と極めて薄くすることが求められているため、これに対応して半導体ウェーハをその厚さが１００μｍ以下、５０μｍ以下と極めて薄くなるまで裏面を研削することが必要とされてきている。
【０００４】
研削された半導体ウェーハの裏面には、研削によって生じた歪み層が残存し、この歪み層が半導体チップの抗折強度を低下させるという問題があるため、半導体ウェーハの裏面を研削した後に、その裏面を化学的にエッチングして歪み層を除去することが行われている。
【０００５】
この化学的なエッチングには、溶液の化学反応を利用してエッチングを行うウェットエッチングとプラズマ化したガスによってエッチングを行うプラズマエッチングとがあるが、エッチングレートの管理がしやすいこと、回路面に与えるエッチングの影響が少ないことから、プラズマエッチングが採用される傾向にあり、プラズマエッチングを行う装置及び方法も開示されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１においては、半導体ウェーハを下部電極に載置し、下部電極に形成された吸引孔から半導体ウェーハを吸引した状態でチャンバ内を真空排気し、チャンバ内にエッチングガスを供給すると共に上部電極と下部電極との間に高周波電圧を印加することによりプラズマ放電を発生させ、プラズマのエッチング効果により半導体ウェーハの裏面をエッチングすることとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２５７２４８号公報（第８、９、１０図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウェーハが載置される下部電極に形成される保持部の外周は、プラズマによる電気的影響を受けるのを避けるために、半導体ウェーハの外周より僅かに内側に形成されている。従って、半導体ウェーハの回路面に保護テープを貼着して下部電極に保護テープ側を載置して裏面をプラズマエッチングすると、半導体ウェーハが薄い故に外周側の保持されていない部分が僅かに浮き上がり、そこにエッチングガスが入り込んで保護テープが溶融し、半導体ウェーハの回路面がエッチングガスにさらされて損傷するという問題がある。
【０００８】
また、半導体ウェーハの外周側においてプラズマ密度が比較的高くなり、半導体ウェーハの裏面の外周側や外周側面が多くエッチングされてしまい、裏面が均一にエッチングされないという問題がある。
【０００９】
上記のような問題は、半導体ウェーハの表面に半導体チップの仕上がり厚さに相当する切削溝を形成しておき、その後半導体ウェーハの表面に保護テープを貼着して裏面を研削することにより裏面側から切削溝を表出させて個々の半導体チップに分割するいわゆる先ダイシングの技術を利用した後に、個々の半導体チップの裏面をプラズマエッチングする場合にも同様に生じうる。
【００１０】
更に、半導体ウェーハに限らず、他の板状物をプラズマエッチングする場合においても同様の問題が起こりうる。
【００１１】
従って、板状物をプラズマエッチングする場合においては、外周を浮き上がらせないようにして露出面をエッチングすると共に、露出面を均一にエッチングできるようにすることに課題を有している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、板状物の搬出入口となる開口部と、開口部を開閉するシャッターと、板状物を保持する保持部が形成されたチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段とを少なくとも含むプラズマエッチング装置を用いて該板状物の露出面をエッチングするプラズマエッチング方法であって、チャックテーブルに保持された板状物の外周領域が押し付けられた状態で、プラズマエッチングを遂行するプラズマエッチング方法を提供する。
【００１３】
そしてこのプラズマエッチング方法は、板状物が表面に複数の回路が形成された半導体ウェーハであり、半導体ウェーハの表面に保護部材が貼着され、半導体ウェーハの裏面が露出するように半導体ウェーハの表面側がチャックテーブルに保持され、半導体ウェーハの裏面の外周領域が押し付けられること、半導体ウェーハの表面に形成された複数の回路に対応する裏面を押し付けないように、半導体ウェーハの裏面の外周領域を押し付けること、半導体ウェーハの裏面の外周領域の押し付けには、リング状に形成された押し付け手段が用いられること、半導体ウェーハの裏面は予め研削されていて、研削によって半導体ウェーハの裏面に生じた研削歪み層が、プラズマエッチングによって除去されること、半導体ウェーハの表面には複数の回路を区画する切削溝が形成されており、切削溝が裏面側から表出して回路ごとに個々の半導体チップに分割されるまで半導体ウェーハの裏面が研削され、研削によって個々の半導体チップの裏面に生じた研削歪み層がプラズマエッチングによって除去されることを付加的要件とする。
【００１４】
また本発明は、板状物の搬出入口となる開口部と、開口部を開閉するシャッターと、板状物を保持する保持部が形成されたチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段とを少なくとも含むプラズマエッチング装置であって、チャックテーブルに保持された板状物の外周領域を押し付ける押し付け手段が配設されたプラズマエッチング装置を提供する。
【００１５】
そしてこのプラズマエッチング装置は、押し付け手段がリング状に形成されていること、押し付け手段がポーラス部材により形成されていること、押し付け手段の下部には開口部が形成されていることを付加的要件とする。
【００１６】
このように構成されるプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置によれば、チャックテーブルの吸引部によって保持されない板状物の外周領域を押し付け手段によって押し付けた状態でプラズマエッチングが行われるため、外周領域が浮き上がることなくエッチングが行われる。従って、表面側にエッチングガスが供給されることがない。特に、板状物が、表面に複数の回路が形成された半導体ウェーハである場合は、半導体ウェーハの表面に貼着された保護テープが溶融しないため、表面の回路がエッチングされることがない。
【００１７】
また、押し付け手段をリング状に形成することで、半導体ウェーハにおける回路が形成されている部分の裏面には押し付け手段が接触しないため、押圧力によって回路を傷付けることがないと共に、エッチングガスが満遍なく行き渡る。
【００１８】
更に、押し付け手段がポーラス部材により形成されていること、または、押し付け手段の下部に開口部が形成されていることにより、エッチングガスが外周側に流れるため、内側にエッチングガスが滞留するのを防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、半導体ウェーハの裏面を研削した後に、その裏面をプラズマエッチングする方法及び装置について説明する。
【００２０】
本発明によりプラズマエッチングされる半導体ウェーハは、例えば図１に示す半導体ウェーハＷのように、ストリートＳによって区画されて表面に複数の回路が形成されており、ストリートＳにおいて分離させることにより個々の半導体チップＣとなる。図２に示すように、この半導体ウェーハＷの表面Ｗ１には、裏面の研削に先立って回路保護のための保護部材１が貼着される。
【００２１】
半導体ウェーハＷの裏面の研削には、例えば図３に示す研削装置１０を用いる。この研削装置１０は、表面に保護部材１が貼着された半導体ウェーハＷを収容するカセット１１、１２と、カセット１１からの半導体ウェーハＷの搬出またはカセット１２への半導体ウェーハＷの搬入を行う搬出入手段１３と、半導体ウェーハＷの中心の位置合わせを行う中心合わせテーブル１４と、半導体ウェーハＷを搬送する第一の搬送手段１５及び第二の搬送手段１６と、半導体ウェーハＷを吸引保持する４つの保持テーブル１７、１８、１９、２０と、保持テーブル１７、１８、１９、２０を回転可能に支持するターンテーブル２１と、半導体ウェーハＷを研削する第一の研削手段２２及び第二の研削手段２３と、研削後の半導体ウェーハＷを洗浄する洗浄手段２４とを備えている。
【００２２】
カセット１１には、研削前の半導体ウェーハＷが複数段に重ねて収納されており、搬出入手段１３によって１枚ずつピックアップされ、裏面が上を向いて露出した状態で中心合わせテーブル１４に載置される。
【００２３】
そして中心合わせテーブル１４において半導体ウェーハＷの中心位置の位置合わせが行われた後に、第一の搬送手段１５に吸着されその旋回動によって保持テーブル１７に搬送され、半導体ウェーハＷが載置される。このとき、半導体ウェーハＷはその裏面が上を向いて露出した状態となっており、保護部材１が保持テーブル１７に保持され、表面側が保持された状態となる。
【００２４】
次に、ターンテーブル２１が所要角度（図示の例のように保持テーブルが４つの場合は９０度）回転して半導体ウェーハＷが第一の研削手段２２の直下に位置付けられる。なおこのとき、ターンテーブル２１の回転前に保持テーブル１７が位置していた位置には保持テーブル１８が自動的に位置付けられ、カセット１１から次に研削する半導体ウェーハＷが搬出されて中心合わせテーブル１４に載置され、中心位置の位置合わせがなされた後、第一の搬送手段１５によって保持テーブル１８に搬送されて載置される。
【００２５】
第一の研削手段２２は、起立した壁部２５に対して上下動可能となっており、壁部２５の内側の面には一対のレール２６が垂直方向に併設され、駆動源２７に駆動されてレール２６に沿って支持板２８が上下動するのに伴い、支持板２８に固定された第一の研削手段２２が上下動するように構成されている。
【００２６】
第一の研削手段２２においては、回転可能に支持されたスピンドル２９の先端にマウンタ３０を介して研削ホイール３１が装着されており、研削ホイール３１の下部には粗研削用の研削砥石３２が固着されている。
【００２７】
表面に保護部材１が貼着され保持テーブル１７に保持された半導体ウェーハＷが第一の研削手段２２の直下に位置付けられると、保持テーブル１７の回転により半導体ウェーハＷが回転すると共に、スピンドル２９の回転により研削砥石３２が回転しながら第一の研削手段２２が下降することによって、回転する研削砥石３２が半導体ウェーハＷの裏面に接触し、半導体ウェーハＷの裏面が粗研削される。ここで、半導体ウェーハＷの表面に複数の回路を区画する切削溝が形成されており、その切削溝が裏面側から表出して回路ごとに個々の半導体チップに分割されるまで半導体ウェーハの裏面が研削されるいわゆる先ダイシングの場合は、切削溝が裏面に表出する直前で研削を終了する。
【００２８】
粗研削された半導体ウェーハＷは、更にターンテーブル２１が所要角度回転することにより、第二の研削手段２３の直下に位置付けられる。
【００２９】
第二の研削手段２３は、起立した壁部２５に対して上下動可能となっており、壁部２５の内側の面には一対のレール３３が垂直方向に併設され、駆動源３４に駆動されてレール３３に沿って支持板３５が上下動するのに伴い、支持板３５に固定された第二の研削手段２３が上下動するように構成されている。
【００３０】
第二の研削手段２３においては、回転可能に支持されたスピンドル３６の先端にマウンタ３７を介して研削ホイール３８が装着されており、研削ホイール３８の下部には仕上げ研削用の研削砥石３９が固着されている。
【００３１】
表面に保護部材１が貼着され粗研削された半導体ウェーハＷが第二の研削手段２３の直下に位置付けられると、保持テーブル１７の回転により半導体ウェーハＷが回転すると共に、スピンドル３６の回転により研削砥石３９が回転しながら第二の研削手段２３が下降して回転する研削砥石３９が半導体ウェーハＷの裏面に接触し、半導体ウェーハＷの裏面が仕上げ研削される。ここで、いわゆる先ダイシングの場合は、切削溝が表出して個々の半導体チップに分離される。
【００３２】
保持テーブル１７に保持され仕上げ研削された半導体ウェーハＷは、ターンテーブル２１の回転によって第二の搬送手段１６の近傍に位置付けられる。そして、第二の搬送手段１６によって洗浄手段２４に搬送されて洗浄された後、保護部材１が貼着されたままの状態で搬送装置４０によって搬出される。
【００３３】
搬出入手段１３の近傍には、半導体ウェーハを吸着する吸着部４１と、吸着部４１を水平方向及び垂直方向に移動させるアーム部４２と、アーム部４２を駆動する駆動部４３とから構成される搬送装置４０が配設されており、吸着部４１によって洗浄後の半導体ウェーハＷが吸着され、吸着部４１が移動することにより半導体ウェーハＷがプラズマエッチング装置５０に搬送される。
【００３４】
図３に示すように、このプラズマエッチング装置５０は、ガス供給部５１とプラズマ処理部５２とが接続されて構成される。ガス供給部５１には、エッチングガスを蓄えるタンクやプラズマ処理部５２にエッチングガスを送り込むポンプ等を備えている。タンクには、ＣＦ４等のフッ素系ガスと酸素とを主体とするプラズマ発生用の混合ガスが蓄えられる。
【００３５】
図４に示すように、プラズマ処理部５２は、プラズマエッチングが行われるチャンバ５３の上部側からエッチングガス供給手段５４を収容すると共に、エッチングしようとする板状物を保持するチャックテーブル５５を下部側から収容した構成となっている。
【００３６】
エッチングガス供給手段５４は、チャックテーブル５５に保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するもので、軸部５４ａがチャンバ５３に対して軸受け５６を介して昇降自在に挿通しており、内部にはガス供給部５１に連通すると共にポーラス部材で形成された噴出部５７ａに連通するガス流通孔５７が形成されている。エッチングガス供給手段５４は、モータ５８に駆動されてボールネジ５９が回動し、ボールネジ５９に螺合したナットを有する昇降部６０が昇降するのに伴い昇降する構成となっている。
【００３７】
一方、チャックテーブル５５は、軸部５５ａが軸受け６１を介して回動可能に挿通しており、内部には吸引源６２に連通する吸引路６３及び冷却部６４に連通する冷却路６５が形成されており、吸引路６３は上面の吸引部６３ａに連通している。
【００３８】
チャンバ５３の側部にはエッチングする板状物の搬出入口となる開口部６６が形成されており、開口部６６の外側には昇降により開口部６６を開閉するシャッター６７が配設されている。このシャッター６７は、シリンダ６８に駆動されて昇降するピストン６９によって昇降する。
【００３９】
チャンバ５３の下部にはガス排気部７０に連通する排気口７１が形成されており、排気口７１から使用済みのガスを排気することができる。また、エッチングガス供給手段５４及びチャックテーブル５５には高周波電源７２が接続され、高周波電圧を供給し、エッチングガスをプラズマ化することができる。
【００４０】
エッチングガス供給手段５４の下面には、押し付け手段７３が配設されている。この押し付け手段７３は、チャックテーブル５５に保持された板状物の吸引部６３ａに保持されない外周領域を上方から押し付ける機能を有している。押し付け手段７３は、例えば図５において上下を反転させて示すように、リング状に形成されており、エッチングガス供給手段５４に対して着脱自在とすることが望ましい。この場合、押し付け手段７３は、内径、外径が異なる複数のものを準備しておき、板状物の大きさにあわせて適宜選択することができる。
【００４１】
図１及び図２に示した半導体ウェーハＷの裏面研削後にその裏面をプラズマエッチングする場合は、シャッター６７を下降させて開口部６６を開口させ、開口部６６から図３に示した吸着部４１をチャンバ５３の内部に進入させ、半導体ウェーハＷを裏面を上に向けて露出させた状態で吸着を解除してチャックテーブル５５の吸引部６３ａに載置し、保護部材１をチャックテーブル５５において保持する。そして、吸着部４１をチャンバ５３の外部に退避させた後にシャッター６７を元の位置に戻して開口部６３を閉め、内部を減圧排気する。
【００４２】
そして、エッチングガス供給手段５４を下降させ、図６に示すように、半導体ウェーハＷの外周領域７４を押し付け手段７３によって下方に押し付ける。ここで、外周領域７４は、チャックテーブル５５における吸引部６３ａの外側、即ち半導体ウェーハＷが吸引保持されていない領域であり、外周領域７４のみを押し付けるようにしてもよいし、外周領域７４及びその若干内側の領域を押し付けるようにしてもよい。
【００４３】
次に、その状態でガス供給部５１からガス流通孔５７にエッチングガスを供給し、エッチングガス供給手段５４の下面の噴出部５７ａからエッチングガスを噴出させると共に、高周波電源７２からエッチングガス供給手段５４とチャックテーブル５５との間に高周波電圧を印加してエッチングガスをプラズマ化させると、プラズマのエッチング効果により半導体ウェーハＷの裏面がエッチングされ、研削により形成された研削歪み層が除去される。また、先ダイシングの場合は、個々の半導体チップの裏面の研削歪み層が除去される。更に、切削溝の側面もエッチングされ、切削歪み層が除去される。
【００４４】
上記のようにして行うプラズマエッチングの際には、半導体ウェーハＷの外周領域７４が浮き上がることなくエッチングが行われるため、半導体ウェーハＷの表面に貼着された保護テープ１が溶融しない。従って、表面の回路がエッチングされて損傷することがない。また、プラズマ密度が均一になり、裏面が均一にエッチングされる。
【００４５】
更に、押し付け手段７３による裏面側からの押圧によって半導体ウェーハＷの外周領域７４がエッチングされないにしても、図７に示すように、半導体ウェーハＷの外周領域７４には回路が形成されておらず、個々の半導体チップに分割された後は不要となる領域であるため、半導体チップの品質には影響しない。なお、外周領域７４の幅は、通常２ｍｍ〜４ｍｍ程度である。
【００４６】
また、押し付け手段７３をリング状に形成することで、複数の回路が形成されている部分に対応する裏面は押し付け手段７３によって押し付けられないため、押圧力によって回路を傷付けることがないと共に、エッチングガスが行き渡り、エッチングを満遍なく行うことができる。
【００４７】
押し付け手段７３は、ポーラス部材によって形成することもできる。この場合は、エッチングガスが押し付け手段７３に形成された細孔を通って外周側に流れるため、リングの内側にエッチングガスが滞留することがない。
【００４８】
また、図８に示す押し付け手段７３ａのように、適宜の開口部７５を下部に設けた構成とすることができる。この場合もエッチングガスが開口部７５を通って外周側に流れるため、リングの内側にエッチングガスが滞留するのを防止することができると共に、複数の回路が形成されている部分に対応する裏面は押し付け手段７３によって押し付けられないため、押圧力によって回路を傷付けることがなく、エッチングガスが行き渡り、エッチングを満遍なく行うことができる。この場合、押し付け手段７３ａをポーラス部材で形成してもよい。
【００４９】
このようにして裏面がプラズマエッチングされた半導体ウェーハＷは、図４に示したシャッター６７を下降させて開口部６６を開け、図３に示した吸着部４１によって半導体ウェーハＷを吸着すると共に、吸着部４１を移動させてチャンバ５３の外部に搬出する。そして、図３に示した研削装置１０の洗浄手段２４に半導体ウェーハＷを移し替え、エッチング後の半導体ウェーハＷを洗浄した後、搬出入手段１３によってカセット１２に収容する。以上のような研削及びプラズマエッチングをカセット１１に収容されたすべての半導体ウェーハについて行い、カセット１２にすべての半導体ウェーハを収容する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置によれば、チャックテーブルの吸引部によって保持されない板状物の外周領域を押し付け手段によって押し付けた状態でプラズマエッチングが行われるため、外周領域が浮き上がることなくエッチングが行われる。従って、表面側にエッチングガスが供給されることがなく、表面がエッチングされることがないと共に、プラズマ密度が均一になり、裏面が均一にエッチングされる。特に、板状物が、表面に複数の回路が形成された半導体ウェーハである場合は、半導体ウェーハの表面に貼着された保護テープが溶融しないため、表面の回路がエッチングされて損傷することがない。
【００５１】
また、押し付け手段をリング状に形成することで、半導体ウェーハにおける回路が形成されている部分の裏面には押し付け手段が接触しないため、押圧力によって回路を傷付けることがないと共に、エッチングガスが満遍なく行き渡り、エッチングを均一に行うことができる。
【００５２】
更に、押し付け手段がポーラス部材により形成されていること、または、押し付け手段の下部に開口部が形成されていることにより、エッチングガスが外周側に流れるため、内側にエッチングガスが滞留するのを防止することができ、エッチングを均一に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体ウェーハの一例を示す斜視図である。
【図２】表面に保護部材が貼着された半導体ウェーハを示す正面図である。
【図３】研削装置、搬送装置及びプラズマエッチング装置の一例を示す斜視図である。
【図４】同プラズマエッチング装置を構成するプラズマ処理部の構造の一例を示す断面図である。
【図５】同プラズマ処理部を構成するエッチングガス供給手段及び押し付け手段の一例を示す斜視図である。
【図６】押し付け手段を用いて半導体ウェーハの外周領域を押し付けた状態を示す断面図である。
【図７】半導体ウェーハの外周領域を示す斜視図である。
【図８】押し付け手段の第二の例を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｗ…半導体ウェーハ Ｓ…ストリート
Ｃ…半導体チップ １…保護部材
１０…研削装置 １１、１２…カセット
１３…搬出入手段 １４…中心合わせテーブル
１５…第一の搬送手段 １６…第二の搬送手段
１７、１８、１９、２０…保持テーブル
２１…ターンテーブル ２２…第一の研削手段
２３…第二の研削手段 ２４…洗浄手段
２５…壁部 ２６…レール ２７…駆動源
２８…支持板 ２９…スピンドル ３０…マウンタ
３１…研削ホイール ３２…研削砥石 ３３…レール
３４…駆動源 ３５…支持板 ３６…スピンドル
３７…マウンタ ３８…研削ホイール
３９…研削砥石 ４０…搬送装置 ４１…吸着部
４２…アーム部 ４３…駆動部
５０…プラズマエッチング装置 ５１…ガス供給部
５２…プラズマ処理部 ５３…チャンバ
５４…エッチングガス供給手段
５５…チャックテーブル ５６…軸受け
５７…ガス流通孔 ５７ａ…噴出部 ５８…モータ
５９…ボールネジ ６０ 昇降部 ６１…軸受け
６２…吸引源 ６３…吸引路 ６４…冷却部
６５…冷却路 ６６…開口部 ６７…シャッター
６８…シリンダ ６９…ピストン ７０…ガス排気部
７１…排気口 ７２…高周波電源
７３、７３ａ…押し付け手段 ７４…外周領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状物の面をプラズマエッチングする方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ等の回路が表面に複数形成された半導体ウェーハは、裏面が研磨されて所定の厚さに形成された後、ダイシング装置等によって個々の半導体チップに分割される。
【０００３】
近年は、各種電子機器の小型化、軽量化のために、半導体チップの厚さを１００μｍ以下、５０μｍ以下と極めて薄くすることが求められているため、これに対応して半導体ウェーハをその厚さが１００μｍ以下、５０μｍ以下と極めて薄くなるまで裏面を研削することが必要とされてきている。
【０００４】
研削された半導体ウェーハの裏面には、研削によって生じた歪み層が残存し、この歪み層が半導体チップの抗折強度を低下させるという問題があるため、半導体ウェーハの裏面を研削した後に、その裏面を化学的にエッチングして歪み層を除去することが行われている。
【０００５】
この化学的なエッチングには、溶液の化学反応を利用してエッチングを行うウェットエッチングとプラズマ化したガスによってエッチングを行うプラズマエッチングとがあるが、エッチングレートの管理がしやすいこと、回路面に与えるエッチングの影響が少ないことから、プラズマエッチングが採用される傾向にあり、プラズマエッチングを行う装置及び方法も開示されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１においては、半導体ウェーハを下部電極に載置し、下部電極に形成された吸引孔から半導体ウェーハを吸引した状態でチャンバ内を真空排気し、チャンバ内にエッチングガスを供給すると共に上部電極と下部電極との間に高周波電圧を印加することによりプラズマ放電を発生させ、プラズマのエッチング効果により半導体ウェーハの裏面をエッチングすることとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２５７２４８号公報（第８、９、１０図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウェーハが載置される下部電極に形成される保持部の外周は、プラズマによる電気的影響を受けるのを避けるために、半導体ウェーハの外周より僅かに内側に形成されている。従って、半導体ウェーハの回路面に保護テープを貼着して下部電極に保護テープ側を載置して裏面をプラズマエッチングすると、半導体ウェーハが薄い故に外周側の保持されていない部分が僅かに浮き上がり、そこにエッチングガスが入り込んで保護テープが溶融し、半導体ウェーハの回路面がエッチングガスにさらされて損傷するという問題がある。
【０００８】
また、半導体ウェーハの外周側においてプラズマ密度が比較的高くなり、半導体ウェーハの裏面の外周側や外周側面が多くエッチングされてしまい、裏面が均一にエッチングされないという問題がある。
【０００９】
上記のような問題は、半導体ウェーハの表面に半導体チップの仕上がり厚さに相当する切削溝を形成しておき、その後半導体ウェーハの表面に保護テープを貼着して裏面を研削することにより裏面側から切削溝を表出させて個々の半導体チップに分割するいわゆる先ダイシングの技術を利用した後に、個々の半導体チップの裏面をプラズマエッチングする場合にも同様に生じうる。
【００１０】
更に、半導体ウェーハに限らず、他の板状物をプラズマエッチングする場合においても同様の問題が起こりうる。
【００１１】
従って、板状物をプラズマエッチングする場合においては、外周を浮き上がらせないようにして露出面をエッチングすると共に、露出面を均一にエッチングできるようにすることに課題を有している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、板状物の搬出入口となる開口部と、開口部を開閉するシャッターと、板状物を保持する保持部が形成されたチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段とを少なくとも含むプラズマエッチング装置を用いて該板状物の露出面をエッチングするプラズマエッチング方法であって、チャックテーブルに保持された板状物の外周領域が押し付けられた状態で、プラズマエッチングを遂行するプラズマエッチング方法を提供する。
【００１３】
そしてこのプラズマエッチング方法は、板状物が表面に複数の回路が形成された半導体ウェーハであり、半導体ウェーハの表面に保護部材が貼着され、半導体ウェーハの裏面が露出するように半導体ウェーハの表面側がチャックテーブルに保持され、半導体ウェーハの裏面の外周領域が押し付けられること、半導体ウェーハの表面に形成された複数の回路に対応する裏面を押し付けないように、半導体ウェーハの裏面の外周領域を押し付けること、半導体ウェーハの裏面の外周領域の押し付けには、リング状に形成された押し付け手段が用いられること、半導体ウェーハの裏面は予め研削されていて、研削によって半導体ウェーハの裏面に生じた研削歪み層が、プラズマエッチングによって除去されること、半導体ウェーハの表面には複数の回路を区画する切削溝が形成されており、切削溝が裏面側から表出して回路ごとに個々の半導体チップに分割されるまで半導体ウェーハの裏面が研削され、研削によって個々の半導体チップの裏面に生じた研削歪み層がプラズマエッチングによって除去されることを付加的要件とする。
【００１４】
また本発明は、板状物の搬出入口となる開口部と、開口部を開閉するシャッターと、板状物を保持する保持部が形成されたチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段とを少なくとも含むプラズマエッチング装置であって、チャックテーブルに保持された板状物の外周領域を押し付ける押し付け手段が配設されたプラズマエッチング装置を提供する。
【００１５】
そしてこのプラズマエッチング装置は、押し付け手段がリング状に形成されていること、押し付け手段がポーラス部材により形成されていること、押し付け手段の下部には開口部が形成されていることを付加的要件とする。
【００１６】
このように構成されるプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置によれば、チャックテーブルの吸引部によって保持されない板状物の外周領域を押し付け手段によって押し付けた状態でプラズマエッチングが行われるため、外周領域が浮き上がることなくエッチングが行われる。従って、表面側にエッチングガスが供給されることがない。特に、板状物が、表面に複数の回路が形成された半導体ウェーハである場合は、半導体ウェーハの表面に貼着された保護テープが溶融しないため、表面の回路がエッチングされることがない。
【００１７】
また、押し付け手段をリング状に形成することで、半導体ウェーハにおける回路が形成されている部分の裏面には押し付け手段が接触しないため、押圧力によって回路を傷付けることがないと共に、エッチングガスが満遍なく行き渡る。
【００１８】
更に、押し付け手段がポーラス部材により形成されていること、または、押し付け手段の下部に開口部が形成されていることにより、エッチングガスが外周側に流れるため、内側にエッチングガスが滞留するのを防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、半導体ウェーハの裏面を研削した後に、その裏面をプラズマエッチングする方法及び装置について説明する。
【００２０】
本発明によりプラズマエッチングされる半導体ウェーハは、例えば図１に示す半導体ウェーハＷのように、ストリートＳによって区画されて表面に複数の回路が形成されており、ストリートＳにおいて分離させることにより個々の半導体チップＣとなる。図２に示すように、この半導体ウェーハＷの表面Ｗ１には、裏面の研削に先立って回路保護のための保護部材１が貼着される。
【００２１】
半導体ウェーハＷの裏面の研削には、例えば図３に示す研削装置１０を用いる。この研削装置１０は、表面に保護部材１が貼着された半導体ウェーハＷを収容するカセット１１、１２と、カセット１１からの半導体ウェーハＷの搬出またはカセット１２への半導体ウェーハＷの搬入を行う搬出入手段１３と、半導体ウェーハＷの中心の位置合わせを行う中心合わせテーブル１４と、半導体ウェーハＷを搬送する第一の搬送手段１５及び第二の搬送手段１６と、半導体ウェーハＷを吸引保持する４つの保持テーブル１７、１８、１９、２０と、保持テーブル１７、１８、１９、２０を回転可能に支持するターンテーブル２１と、半導体ウェーハＷを研削する第一の研削手段２２及び第二の研削手段２３と、研削後の半導体ウェーハＷを洗浄する洗浄手段２４とを備えている。
【００２２】
カセット１１には、研削前の半導体ウェーハＷが複数段に重ねて収納されており、搬出入手段１３によって１枚ずつピックアップされ、裏面が上を向いて露出した状態で中心合わせテーブル１４に載置される。
【００２３】
そして中心合わせテーブル１４において半導体ウェーハＷの中心位置の位置合わせが行われた後に、第一の搬送手段１５に吸着されその旋回動によって保持テーブル１７に搬送され、半導体ウェーハＷが載置される。このとき、半導体ウェーハＷはその裏面が上を向いて露出した状態となっており、保護部材１が保持テーブル１７に保持され、表面側が保持された状態となる。
【００２４】
次に、ターンテーブル２１が所要角度（図示の例のように保持テーブルが４つの場合は９０度）回転して半導体ウェーハＷが第一の研削手段２２の直下に位置付けられる。なおこのとき、ターンテーブル２１の回転前に保持テーブル１７が位置していた位置には保持テーブル１８が自動的に位置付けられ、カセット１１から次に研削する半導体ウェーハＷが搬出されて中心合わせテーブル１４に載置され、中心位置の位置合わせがなされた後、第一の搬送手段１５によって保持テーブル１８に搬送されて載置される。
【００２５】
第一の研削手段２２は、起立した壁部２５に対して上下動可能となっており、壁部２５の内側の面には一対のレール２６が垂直方向に併設され、駆動源２７に駆動されてレール２６に沿って支持板２８が上下動するのに伴い、支持板２８に固定された第一の研削手段２２が上下動するように構成されている。
【００２６】
第一の研削手段２２においては、回転可能に支持されたスピンドル２９の先端にマウンタ３０を介して研削ホイール３１が装着されており、研削ホイール３１の下部には粗研削用の研削砥石３２が固着されている。
【００２７】
表面に保護部材１が貼着され保持テーブル１７に保持された半導体ウェーハＷが第一の研削手段２２の直下に位置付けられると、保持テーブル１７の回転により半導体ウェーハＷが回転すると共に、スピンドル２９の回転により研削砥石３２が回転しながら第一の研削手段２２が下降することによって、回転する研削砥石３２が半導体ウェーハＷの裏面に接触し、半導体ウェーハＷの裏面が粗研削される。ここで、半導体ウェーハＷの表面に複数の回路を区画する切削溝が形成されており、その切削溝が裏面側から表出して回路ごとに個々の半導体チップに分割されるまで半導体ウェーハの裏面が研削されるいわゆる先ダイシングの場合は、切削溝が裏面に表出する直前で研削を終了する。
【００２８】
粗研削された半導体ウェーハＷは、更にターンテーブル２１が所要角度回転することにより、第二の研削手段２３の直下に位置付けられる。
【００２９】
第二の研削手段２３は、起立した壁部２５に対して上下動可能となっており、壁部２５の内側の面には一対のレール３３が垂直方向に併設され、駆動源３４に駆動されてレール３３に沿って支持板３５が上下動するのに伴い、支持板３５に固定された第二の研削手段２３が上下動するように構成されている。
【００３０】
第二の研削手段２３においては、回転可能に支持されたスピンドル３６の先端にマウンタ３７を介して研削ホイール３８が装着されており、研削ホイール３８の下部には仕上げ研削用の研削砥石３９が固着されている。
【００３１】
表面に保護部材１が貼着され粗研削された半導体ウェーハＷが第二の研削手段２３の直下に位置付けられると、保持テーブル１７の回転により半導体ウェーハＷが回転すると共に、スピンドル３６の回転により研削砥石３９が回転しながら第二の研削手段２３が下降して回転する研削砥石３９が半導体ウェーハＷの裏面に接触し、半導体ウェーハＷの裏面が仕上げ研削される。ここで、いわゆる先ダイシングの場合は、切削溝が表出して個々の半導体チップに分離される。
【００３２】
保持テーブル１７に保持され仕上げ研削された半導体ウェーハＷは、ターンテーブル２１の回転によって第二の搬送手段１６の近傍に位置付けられる。そして、第二の搬送手段１６によって洗浄手段２４に搬送されて洗浄された後、保護部材１が貼着されたままの状態で搬送装置４０によって搬出される。
【００３３】
搬出入手段１３の近傍には、半導体ウェーハを吸着する吸着部４１と、吸着部４１を水平方向及び垂直方向に移動させるアーム部４２と、アーム部４２を駆動する駆動部４３とから構成される搬送装置４０が配設されており、吸着部４１によって洗浄後の半導体ウェーハＷが吸着され、吸着部４１が移動することにより半導体ウェーハＷがプラズマエッチング装置５０に搬送される。
【００３４】
図３に示すように、このプラズマエッチング装置５０は、ガス供給部５１とプラズマ処理部５２とが接続されて構成される。ガス供給部５１には、エッチングガスを蓄えるタンクやプラズマ処理部５２にエッチングガスを送り込むポンプ等を備えている。タンクには、ＣＦ４等のフッ素系ガスと酸素とを主体とするプラズマ発生用の混合ガスが蓄えられる。
【００３５】
図４に示すように、プラズマ処理部５２は、プラズマエッチングが行われるチャンバ５３の上部側からエッチングガス供給手段５４を収容すると共に、エッチングしようとする板状物を保持するチャックテーブル５５を下部側から収容した構成となっている。
【００３６】
エッチングガス供給手段５４は、チャックテーブル５５に保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するもので、軸部５４ａがチャンバ５３に対して軸受け５６を介して昇降自在に挿通しており、内部にはガス供給部５１に連通すると共にポーラス部材で形成された噴出部５７ａに連通するガス流通孔５７が形成されている。エッチングガス供給手段５４は、モータ５８に駆動されてボールネジ５９が回動し、ボールネジ５９に螺合したナットを有する昇降部６０が昇降するのに伴い昇降する構成となっている。
【００３７】
一方、チャックテーブル５５は、軸部５５ａが軸受け６１を介して回動可能に挿通しており、内部には吸引源６２に連通する吸引路６３及び冷却部６４に連通する冷却路６５が形成されており、吸引路６３は上面の吸引部６３ａに連通している。
【００３８】
チャンバ５３の側部にはエッチングする板状物の搬出入口となる開口部６６が形成されており、開口部６６の外側には昇降により開口部６６を開閉するシャッター６７が配設されている。このシャッター６７は、シリンダ６８に駆動されて昇降するピストン６９によって昇降する。
【００３９】
チャンバ５３の下部にはガス排気部７０に連通する排気口７１が形成されており、排気口７１から使用済みのガスを排気することができる。また、エッチングガス供給手段５４及びチャックテーブル５５には高周波電源７２が接続され、高周波電圧を供給し、エッチングガスをプラズマ化することができる。
【００４０】
エッチングガス供給手段５４の下面には、押し付け手段７３が配設されている。この押し付け手段７３は、チャックテーブル５５に保持された板状物の吸引部６３ａに保持されない外周領域を上方から押し付ける機能を有している。押し付け手段７３は、例えば図５において上下を反転させて示すように、リング状に形成されており、エッチングガス供給手段５４に対して着脱自在とすることが望ましい。この場合、押し付け手段７３は、内径、外径が異なる複数のものを準備しておき、板状物の大きさにあわせて適宜選択することができる。
【００４１】
図１及び図２に示した半導体ウェーハＷの裏面研削後にその裏面をプラズマエッチングする場合は、シャッター６７を下降させて開口部６６を開口させ、開口部６６から図３に示した吸着部４１をチャンバ５３の内部に進入させ、半導体ウェーハＷを裏面を上に向けて露出させた状態で吸着を解除してチャックテーブル５５の吸引部６３ａに載置し、保護部材１をチャックテーブル５５において保持する。そして、吸着部４１をチャンバ５３の外部に退避させた後にシャッター６７を元の位置に戻して開口部６３を閉め、内部を減圧排気する。
【００４２】
そして、エッチングガス供給手段５４を下降させ、図６に示すように、半導体ウェーハＷの外周領域７４を押し付け手段７３によって下方に押し付ける。ここで、外周領域７４は、チャックテーブル５５における吸引部６３ａの外側、即ち半導体ウェーハＷが吸引保持されていない領域であり、外周領域７４のみを押し付けるようにしてもよいし、外周領域７４及びその若干内側の領域を押し付けるようにしてもよい。
【００４３】
次に、その状態でガス供給部５１からガス流通孔５７にエッチングガスを供給し、エッチングガス供給手段５４の下面の噴出部５７ａからエッチングガスを噴出させると共に、高周波電源７２からエッチングガス供給手段５４とチャックテーブル５５との間に高周波電圧を印加してエッチングガスをプラズマ化させると、プラズマのエッチング効果により半導体ウェーハＷの裏面がエッチングされ、研削により形成された研削歪み層が除去される。また、先ダイシングの場合は、個々の半導体チップの裏面の研削歪み層が除去される。更に、切削溝の側面もエッチングされ、切削歪み層が除去される。
【００４４】
上記のようにして行うプラズマエッチングの際には、半導体ウェーハＷの外周領域７４が浮き上がることなくエッチングが行われるため、半導体ウェーハＷの表面に貼着された保護テープ１が溶融しない。従って、表面の回路がエッチングされて損傷することがない。また、プラズマ密度が均一になり、裏面が均一にエッチングされる。
【００４５】
更に、押し付け手段７３による裏面側からの押圧によって半導体ウェーハＷの外周領域７４がエッチングされないにしても、図７に示すように、半導体ウェーハＷの外周領域７４には回路が形成されておらず、個々の半導体チップに分割された後は不要となる領域であるため、半導体チップの品質には影響しない。なお、外周領域７４の幅は、通常２ｍｍ〜４ｍｍ程度である。
【００４６】
また、押し付け手段７３をリング状に形成することで、複数の回路が形成されている部分に対応する裏面は押し付け手段７３によって押し付けられないため、押圧力によって回路を傷付けることがないと共に、エッチングガスが行き渡り、エッチングを満遍なく行うことができる。
【００４７】
押し付け手段７３は、ポーラス部材によって形成することもできる。この場合は、エッチングガスが押し付け手段７３に形成された細孔を通って外周側に流れるため、リングの内側にエッチングガスが滞留することがない。
【００４８】
また、図８に示す押し付け手段７３ａのように、適宜の開口部７５を下部に設けた構成とすることができる。この場合もエッチングガスが開口部７５を通って外周側に流れるため、リングの内側にエッチングガスが滞留するのを防止することができると共に、複数の回路が形成されている部分に対応する裏面は押し付け手段７３によって押し付けられないため、押圧力によって回路を傷付けることがなく、エッチングガスが行き渡り、エッチングを満遍なく行うことができる。この場合、押し付け手段７３ａをポーラス部材で形成してもよい。
【００４９】
このようにして裏面がプラズマエッチングされた半導体ウェーハＷは、図４に示したシャッター６７を下降させて開口部６６を開け、図３に示した吸着部４１によって半導体ウェーハＷを吸着すると共に、吸着部４１を移動させてチャンバ５３の外部に搬出する。そして、図３に示した研削装置１０の洗浄手段２４に半導体ウェーハＷを移し替え、エッチング後の半導体ウェーハＷを洗浄した後、搬出入手段１３によってカセット１２に収容する。以上のような研削及びプラズマエッチングをカセット１１に収容されたすべての半導体ウェーハについて行い、カセット１２にすべての半導体ウェーハを収容する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置によれば、チャックテーブルの吸引部によって保持されない板状物の外周領域を押し付け手段によって押し付けた状態でプラズマエッチングが行われるため、外周領域が浮き上がることなくエッチングが行われる。従って、表面側にエッチングガスが供給されることがなく、表面がエッチングされることがないと共に、プラズマ密度が均一になり、裏面が均一にエッチングされる。特に、板状物が、表面に複数の回路が形成された半導体ウェーハである場合は、半導体ウェーハの表面に貼着された保護テープが溶融しないため、表面の回路がエッチングされて損傷することがない。
【００５１】
また、押し付け手段をリング状に形成することで、半導体ウェーハにおける回路が形成されている部分の裏面には押し付け手段が接触しないため、押圧力によって回路を傷付けることがないと共に、エッチングガスが満遍なく行き渡り、エッチングを均一に行うことができる。
【００５２】
更に、押し付け手段がポーラス部材により形成されていること、または、押し付け手段の下部に開口部が形成されていることにより、エッチングガスが外周側に流れるため、内側にエッチングガスが滞留するのを防止することができ、エッチングを均一に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体ウェーハの一例を示す斜視図である。
【図２】表面に保護部材が貼着された半導体ウェーハを示す正面図である。
【図３】研削装置、搬送装置及びプラズマエッチング装置の一例を示す斜視図である。
【図４】同プラズマエッチング装置を構成するプラズマ処理部の構造の一例を示す断面図である。
【図５】同プラズマ処理部を構成するエッチングガス供給手段及び押し付け手段の一例を示す斜視図である。
【図６】押し付け手段を用いて半導体ウェーハの外周領域を押し付けた状態を示す断面図である。
【図７】半導体ウェーハの外周領域を示す斜視図である。
【図８】押し付け手段の第二の例を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｗ…半導体ウェーハ Ｓ…ストリート
Ｃ…半導体チップ １…保護部材
１０…研削装置 １１、１２…カセット
１３…搬出入手段 １４…中心合わせテーブル
１５…第一の搬送手段 １６…第二の搬送手段
１７、１８、１９、２０…保持テーブル
２１…ターンテーブル ２２…第一の研削手段
２３…第二の研削手段 ２４…洗浄手段
２５…壁部 ２６…レール ２７…駆動源
２８…支持板 ２９…スピンドル ３０…マウンタ
３１…研削ホイール ３２…研削砥石 ３３…レール
３４…駆動源 ３５…支持板 ３６…スピンドル
３７…マウンタ ３８…研削ホイール
３９…研削砥石 ４０…搬送装置 ４１…吸着部
４２…アーム部 ４３…駆動部
５０…プラズマエッチング装置 ５１…ガス供給部
５２…プラズマ処理部 ５３…チャンバ
５４…エッチングガス供給手段
５５…チャックテーブル ５６…軸受け
５７…ガス流通孔 ５７ａ…噴出部 ５８…モータ
５９…ボールネジ ６０ 昇降部 ６１…軸受け
６２…吸引源 ６３…吸引路 ６４…冷却部
６５…冷却路 ６６…開口部 ６７…シャッター
６８…シリンダ ６９…ピストン ７０…ガス排気部
７１…排気口 ７２…高周波電源
７３、７３ａ…押し付け手段 ７４…外周領域
Claims (10)
- 板状物の搬出入口となる開口部と、該開口部を開閉するシャッターと、板状物を保持する保持部が形成されたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段とを少なくとも含むプラズマエッチング装置を用いて該板状物の露出面をエッチングするプラズマエッチング方法であって、
該チャックテーブルに保持された板状物の外周領域が押し付けられた状態で、プラズマエッチングを遂行するプラズマエッチング方法。 - 板状物は表面に複数の回路が形成された半導体ウェーハであり、該半導体ウェーハの表面に保護部材が貼着され、該半導体ウェーハの裏面が露出するように該半導体ウェーハの表面側がチャックテーブルに保持され、該半導体ウェーハの裏面の外周領域が押し付けられる請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
- 半導体ウェーハの表面に形成された複数の回路に対応する裏面を押し付けないように、該半導体ウェーハの裏面の外周領域を押し付ける請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
- 半導体ウェーハの裏面の外周領域の押し付けには、リング状に形成された押し付け手段が用いられる請求項２または３に記載のプラズマエッチング方法。
- 半導体ウェーハの裏面は予め研削されていて、研削によって半導体ウェーハの裏面に生じた研削歪み層が、プラズマエッチングによって除去される請求項２、３または４に記載のプラズマエッチング方法。
- 半導体ウェーハの表面には複数の回路を区画する切削溝が形成されており、該切削溝が裏面側から表出して該回路ごとに個々の半導体チップに分割されるまで該半導体ウェーハの裏面が研削され、研削によって個々の半導体チップの裏面に生じた研削歪み層がプラズマエッチングによって除去される請求項２、３または４に記載のプラズマエッチング方法。
- 板状物の搬出入口となる開口部と、該開口部を開閉するシャッターと、板状物を保持する保持部が形成されたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状物の露出面にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段とを少なくとも含むプラズマエッチング装置であって、
該チャックテーブルに保持された板状物の外周領域を押し付ける押し付け手段が配設されたプラズマエッチング装置。 - 押し付け手段はリング状に形成されている請求項７に記載のプラズマエッチング装置。
- 押し付け手段はポーラス部材により形成されている請求項８に記載のプラズマエッチング装置。
- 押し付け手段の下部には開口部が形成されている請求項８または９に記載のプラズマエッチング装置。
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