JP2009302401A - チャックテーブル洗浄方法、チャックテーブル洗浄装置及び半導体ウェーハ平面加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックテーブルの吸着面に付着したシリコンダストを容易に除去することができ、これによりチャックテーブルの吸着面を汚れていない状態に再生することができるチャックテーブル洗浄方法、チャックテーブル洗浄装置及び半導体ウェーハ平面加工装置を提供する。
【解決手段】半導体ウェーハを吸着するチャックテーブル８の吸着面１３に付着しているシリコンダストを除去するチャックテーブル洗浄方法において、チャックテーブル８の吸着面１３を、六フッ化硫黄ガス、酸素ガス、アルゴンガスを含む混合ガスを用いて、プラズマ洗浄する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハを吸着するチャックテーブルの吸着面に付着しているシリコンダストを除去するチャックテーブル洗浄方法、チャックテーブル洗浄装置及び半導体ウェーハ平面加工装置に関する。

半導体ウェーハの自動製造ラインにおいて、半導体ウェーハの厚みを薄くする場合には、バックグラインドステージやポリシングステージにおいてウェーハの裏面研削や研磨などが行われる。裏面研削では、表面側にガラスや樹脂などの支持基材が貼り合わされた半導体ウェーハが真空チャックテーブルに吸着固定された状態で、砥石とウェーハの研削領域に加工液を供給しながら裏面研削が行われるようになっている。所定の厚みに裏面研削された半導体ウェーハは、チャックテーブルから外されることなく次工程のポリシングステージに移動され、研磨加工が行われるようになっている。研磨が終了して所定の厚みに仕上げられたウェーハは、チャックテーブルから外され、次工程に搬送され、別の半導体ウェーハがチャックテーブルに吸着固定され、同様の加工が繰り返し実施されるようになっている。

通常、半導体ウェーハは多孔質でセラミックス製のチャックテーブルに動かないように真空吸着されるが、チャックテーブルの吸着面が汚泥状（スラリー状）のシリコンダストで目詰まりすると、ウェーハに対する吸着力が低下するという問題がある。吸着力が低下すると、加工中にウェーハが動いて割れやチッピングなどの損傷を生じたり、ウェーハが吸着面に均一に吸着されなくなりウェーハの加工後の厚み寸法にばらつきを生じたりする場合がある。ウェーハが吸着面に吸着されない部分は、吸着されている部分に比べて浮き上がった状態となるため、加工後のウェーハの厚み寸法が他の部分より薄く仕上がる結果となる。ウェーハの吸着されない部分が、ウェーハの外周部分に存在する場合には、ウェーハの外周部分でばたつきを生じて割れやチッピングを生ずることがある。厚み寸法の薄いウェーハほど、割れやチッピングが誘発されやすい。従来は、ウェーハをチャッキングする毎に、チャックテーブルの吸着面を異物除去クリーナで異物を除去したり、リンス洗浄して吸着面をクリーニングしていた。また、定期的に吸着面を研削して吸着力が低下しないようにしていた。

裏面研削時に生じた汚泥状のシリコンダストは、チャックテーブル吸着面に強固に付着するため、異物除去クリーナを使用しても、リンス洗浄しても容易には除去することができず、研削する方法しかないのが現状である。しかしながら、この方法では、高価なチャックテーブルが消耗品となりコストが嵩むという問題がある。また、吸着面の目詰まりの状態によっては、研削代を１ｍｍ以上とらなければならないこともあり、非常に時間がかかると共に、研削後にはテーブル上面の位置出しを正確に行わなければならず、ラインの生産性を低下させるという問題もある。

本発明は、チャックテーブルの吸着面に付着したシリコンダストを容易に除去することができ、これによりチャックテーブルの吸着面を汚れていない状態に再生することができるチャックテーブル洗浄方法、チャックテーブル洗浄装置及び半導体ウェーハ平面加工装置を提供する。

本発明の一態様は、半導体ウェーハを吸着するチャックテーブルの吸着面に付着しているシリコンダストを除去するチャックテーブル洗浄方法において、前記チャックテーブルの吸着面を混合ガスを用いてプラズマ洗浄するチャックテーブル洗浄方法を提供する。

また、本発明の他の態様は、半導体ウェーハを吸着するチャックテーブルの吸着面に付着しているシリコンダストを除去するチャックテーブル洗浄装置において、プラズマを発生するプラズマ発生源と、前記プラズマ発生源で発生した前記プラズマで前記チャックテーブルの吸着面を洗浄する空間を画成する洗浄プロセスチャンバと、該洗浄プロセスチャンバから前記チャックテーブルの吸着面に付着していた前記シリコンダストの揮発性化合物を吸入して排出する排出ユニットと、を備えたチャックテーブル洗浄装置を提供する。

また、本発明の他の態様は、回路パターンが形成された表面側に支持基材が貼り合わされた半導体ウェーハの裏面を研削加工及び研磨加工する半導体ウェーハ平面加工装置において、前記チャックテーブル洗浄装置を備えた半導体ウェーハ平面加工装置を提供する。

以上の如く、本発明によれば、チャックテーブルの吸着面に付着しているシリコンダストが混合ガスを用いたプラズマ洗浄で除去されるから、チャックテーブルの吸着面に付着したシリコンダストを容易に除去することができる。したがって、従来のようにチャックテーブルを研削せずに、吸着面を汚れていない状態に再生することができる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。図１には、本発明に係る半導体ウェーハ平面加工装置（以下「平面加工装置」という）の一実施形態が示されているが、本発明はこれには限られない。本実施形態の平面加工装置１は、カセット収納ステージ２、粗研削ステージ３、仕上研削ステージ４、研磨ステージ５、チャックテーブル洗浄ステージ６を備えている。

また、粗研削ステージ３、仕上げ研削ステージ４、研磨ステージ５、チャックテーブル洗浄ステージ６は、図示しない仕切板によって仕切られ、各々のステージ３〜６で使用する加工液が隣接するステージに飛散するのが防止されている。仕切板は、インデックステーブル７に固定されるとともに、インデックステーブル７に設置された４台のチャック８〜１１を仕切るように十字形状に形成されている。また、仕切られた個々のステージ３〜６では、他のステージから隔離するために、天板などのケーシングで覆うことも可能である。

カセット収納ステージ２には、２台のカセット１５が着脱自在にセットされ、これらのカセット１５には裏面研削前のウェーハＷが多数枚収納されている。このウェーハＷは、図示しない搬送用ロボットのハンドによって１枚ずつ保持されて、チャック８〜１１に順次搬送される。ロボットは、汎用の６軸関節ロボットであり、その構成は周知であるので、ここではその説明を省略する。

チャック８〜１１は、インデックステーブル７の回転軸を中心とする円周上に９０度の間隔をもって設置されている。回転軸は、図示しないモータのスピンドルに連結され、回転するようになっている。

チャック８は、粗研削ステージ３に位置し、吸着したウェーハＷがここで粗研削される。チャック９は、仕上げ研削ステージ４に位置し、吸着したウェーハＷがここで仕上げ研削される。チャック１０は、研磨ステージ５に位置し、吸着したウェーハＷがここで研磨され、研削で生じた加工変質層が除去されると共に、鏡面に仕上げられる。チャック１１は、チャックテーブル洗浄ステージ６に位置し、チャックテーブル洗浄装置２０によりチャック１１に付着したシリコンダスト１８がプラズマ洗浄される。個々のチャック８〜１１は、チャック下面が個々のモータのスピンドルに連結され、モータの駆動力によって回転（自転）する。粗研削ステージ３、仕上げ研削ステージ４及び研磨ステージ５の構成は、従来と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。なお、チャックテーブル洗浄ステージ６の構成については後述する。

また、個々のチャック８〜１１は、多孔質のセラミックスで焼結成形されている。これによって、ウェーハＷはチャック８〜１１の吸着面１３に真空吸着されるようになっている。なお、チャック８〜１１にウェーハＷが吸着固定される前に、チャック８〜１１の吸着面１３は図示しない簡易クリーナ装置によって洗浄される。簡易クリーナ装置は、スライド移動自在に設けられ、吸着面１３を洗浄する際に、所定位置に位置決めされるようになっている。

簡易クリーナ装置では、チャック８〜１１の吸着面１３に付着したスラッジ等の異物を除去部材で除去する。除去部材には、チャック８〜１１と同程度ないしそれより軟質のセラミックス等の焼結体を用いることができる。

次に、チャックテーブル洗浄ステージ６の構成について詳細に説明する。
チャックテーブル洗浄ステージ６は、チャックテーブル洗浄装置２０を備えている。図２には、チャックテーブル洗浄装置２０の基本的構成が示されているが、本発明はこれに限られず、様々な要素を組み合わすことができる。図示される本実施形態のチャックテーブル洗浄装置２０は、プラズマを発生するプラズマ発生源２１と、プラズマ発生源２１で発生したプラズマでチャックテーブル８〜１１の吸着面１３を洗浄する空間を画成する洗浄プロセスチャンバ２２と、洗浄プロセスチャンバ２２からチャックテーブル８〜１１の吸着面１３に付着していたシリコンダスト（付着物）１８の揮発性化合物を吸入して外部へ排出する排出ユニット２３と、を備えている。

プラズマ発生源２１は、上端が閉じ下端に開口端を有する筒体２５と、筒体２５の開口端と洗浄プロセスチャンバ２２を密閉状態に連結するシール部（図示しない）とを備えている。筒体２５は、アルミナ、石英などのセラミック材料で焼結成形されたものが用いられる。筒体２５内には、電極などの金属部材が存在しないため、不純物の発生がなく、チャックテーブル８〜１１の吸着面１３の洗浄効果を高めることができる。シール部は、ステンレスなどの金属で作られている。これにより、シール部を介して筒体２５と洗浄プロセスチャンバ２２とが気密構造に構成されることができる。筒体２５の外周には、マイクロ波供給用の導波管２６とリング状のマグネット２７が組み合わされている。また、図示しないが、筒体２５の外周側には、放電スタータ、光検出器、コントローラが設けられている。

プラズマ発生源２１において、筒体２５内にはプラズマ生成に必要な混合ガスがガス供給源２４から供給され、所定周波数、例えば２．４５ＧＨｚ／６ｋｗのマイクロ波を導入することで、筒体２５内でプラズマが生成される。混合ガスには、特定３種の混合ガス、すなわち六フッ化硫黄ガス（ＳＦ₆）、酸素ガス（Ｏ₂）、アルゴンガス（Ａｒ）を用いることができる。希ガスには、アルゴンの他にヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）の単体又は混合物を用いることもできる。希ガスと混合する反応ガスについては、シリコンダスト１８を除去するために、シリコン（Ｓｉ）と反応性が高い六フッ化硫黄ガス（ＳＦ₆）が用いられる。酸素ガスは反応促進用のガスとして用いられているが、窒素ガスを用いることもできる。アルゴンガスと六フッ化硫黄ガスとの混合比についての制限はないが、アルゴンガス濃度を６５％以上とすることが好ましい。

洗浄プロセスチャンバ２２は、石英で焼結成形されたものであるがこれには限られない。洗浄プロセスチャンバ２２内は、図示しないロータリポンプなどにより真空状態に保たれるようになっているが、チャンバ２２の外側を真空チャンバで覆い二重構造とすることも可能である。チャンバ２２の上部には上端開口を有し、密閉された状態で筒体２５に連通するようになっている。

排出ユニット２３は、エア吸入源及びフィルタ付き集塵機を有する図示しない本体と、ダクトパイプ２８とを備えている。シリコンダスト１８は、ダクトパイプ２８を介して吸入され、集塵機へ排出されるようになっている。

次に、チャックテーブル洗浄装置２０を用いたチャックテーブル８〜１１の洗浄原理について説明する。チャックテーブル８〜１１の吸着面１３に付着したシリコンダスト１８は、以下の反応式に従って除去される。
ＳＦ₆＋Ｏ₂＋Ａｒ→Ｆ^*＋Ｏ^*＋Ｓ＋Ａｒ＋Ｓｉ→ＳｉＦ₄＋ＳＯ_X＋ＳＯＦ_X＋Ａｒ

上式について説明すると、特定３種の混合ガスは、マイクロ波によりプラズマ化され、反応性イオン及び反応性ラジカルを生成する。そして、反応性ラジカルがシリコンダスト１８に対するアタック剤となり、シリコンと結合して、揮発性化合物である四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄）を生じる。生成した四フッ化ケイ素は、排出ユニット２３により吸引されて洗浄プロセスチャンバ２２内から集塵機に排出される。

図３（ａ），（ｂ）には、チャックテーブル吸着面１３のプラズマ洗浄前の状態と、プラズマ洗浄後の状態がそれぞれ示されている。図３（ａ）に示すように、プラズマ洗浄前ではチャックテーブル８〜１１のポア１７にシリコンダスト１８が表面から所定の深さまで詰まっているが、プラズマ洗浄することにより、チャックテーブル８〜１１に対してダメージを与えることなく、シリコンダスト１８が除去されることとなる。このように、プラズマ洗浄では、チャックテーブル８〜１１の表面だけでなく表面から所定深さまで洗浄することができるため、従来の洗浄方法で除去することができなかったシリコンダスト１８を除去することができる。チャックテーブル８〜１１の表層部だけをプラズマ洗浄する場合は、数１０分程度で洗浄が終了することができる。

以上のように本実施形態のチャックテーブル洗浄方法、チャックテーブル洗浄装置２０によれば、チャックテーブルチャックテーブル８〜１１の吸着面１３に付着しているシリコンダスト１８が特定３種の混合ガスを用いたプラズマ洗浄で除去されるから、チャックテーブルチャックテーブル８〜１１の吸着面１３に付着したシリコンダスト１８を容易に除去することができ、チャックテーブルチャックテーブル８〜１１を研削することなく、吸着面１３を汚れていない状態に再生することができる。したがって、半導体ウェーハの生産性を高めることができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に関連して説明したが、後述する請求の範囲の開示から逸脱することなく様々な修正及び変更を為し得ることは、当業者に理解されるであろう。本実施形態では、真空下でプラズマ洗浄が行われているが、大気圧下でプラズマを発生できるプラズマ発生源（例えば、一対の互いに平行な電極間でプラズマを生成）を用いることにより、大気圧下でもプラズマ洗浄を行うことができる。この場合、チャックテーブル洗浄装置２０に真空源及びそれに付随する装置構成を不要とすることができるため、洗浄装置の小型化を図ることができる。

本発明に係る半導体ウェーハ加工システムの一実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るチャックテーブル洗浄装置の一実施形態を示す正面図である。 多孔質チャックテーブルの断面図であり、（ａ）はテーブルがプラズマ洗浄前の説明図、（ｂ）はプラズマ洗浄後の説明図である。

符号の説明

１ 平面加工装置
６ 洗浄ステージ
８〜１１ チャック
１３ 吸着面
１８ シリコンダスト（付着物）
２０ テーブル洗浄装置
２１ プラズマ発生源
２２ 洗浄プロセスチャンバ
２３ 排出ユニット

Claims (5)

1. 半導体ウェーハを吸着するチャックテーブルの吸着面に付着しているシリコンダストを除去するチャックテーブル洗浄方法において、
   前記チャックテーブルの吸着面を混合ガスを用いてプラズマ洗浄するチャックテーブル洗浄方法。
2. 前記混合ガスが、六フッ化硫黄ガス、酸素ガス、アルゴンガスを含む請求項１に記載のチャックテーブル洗浄方法。
3. 前記プラズマ洗浄を大気圧下で行う請求項１又は２に記載のチャックテーブル洗浄方法。
4. 半導体ウェーハを吸着するチャックテーブルの吸着面に付着しているシリコンダストを除去するチャックテーブル洗浄装置において、
   プラズマを発生するプラズマ発生源と、
   前記プラズマ発生源で発生した前記プラズマで前記チャックテーブルの吸着面を洗浄する空間を画成する洗浄プロセスチャンバと、
   該洗浄プロセスチャンバから前記チャックテーブルの吸着面に付着していた前記シリコンダストの揮発性化合物を吸入して外部へ排出する排出ユニットと、
   を備えたチャックテーブル洗浄装置。
5. 回路パターンが形成された表面側に支持基材が貼り合わされた半導体ウェーハの裏面を研削加工及び研磨加工する半導体ウェーハ平面加工装置において、
   請求項４に記載のチャックテーブル洗浄装置を備えた半導体ウェーハ平面加工装置。

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