JP2023018853A - エッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックテーブルに保持された板状の被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段を含むエッチング装置を提供する。【解決手段】エッチング装置５０において、エッチングガス供給手段５４は、チャックテーブル５５に保持されたウエーハ１０に対面してエッチングガスを噴射するシャワーヘッド５４ｂと、シャワーヘッドをチャックテーブルに接近及び離反させる移動手段（モータ５８ボールネジ５９及び昇降部６０）と、を少なくとも備える。扉６７を開いてウエーハをチャンバー５３内に進入させ、チャックテーブルに保持する際は、シャワーヘッドをチャックテーブルから離反させ、扉を閉じてチャンバー内を真空にする際は、シャワーヘッドをチャックテーブルに保持されたウエーハに対してプラズマエッチング処理を実施する時よりも接近させてウエーハを覆い、チャンバー内に滞留するパーティクルの巻き上がりから保護する。【選択図】図６

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された板状の被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段を含み構成されるエッチング装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

また、フッ素系ガスをプラズマ化してウエーハをエッチングによって個々のデバイスに分割する技術も提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００６－１０８４２８号公報

ところで、エッチング装置を構成するチャンバーは、エッチング処理を実施する毎に内部のガスが排出され、できるだけクリーンな状態が維持されるように管理されてはいるものの、該チャンバー内には、エッチングによって生成される微細なパーティクルが滞留し、これを完全に排除することは困難である。そして、エッチング処理の過程で、該チャンバー内を減圧して真空にする際に、該チャンバー内の気流が乱れて、該チャンバー内に滞留していたパーティクルが巻き上がり、エッチングすべき被加工物の上面に付着することで、エッチングが不均一になり、エッチング処理の品質が低下するという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、エッチングが不均一になり、品質が低下するという問題が解消されるエッチング装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、扉が配設されたチャンバーと、該チャンバー内に配設され板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、を含み構成されるエッチング装置であって、該エッチングガス供給手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に対面しエッチングガスを噴射するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに接近及び離反させる移動手段と、を少なくとも備え、該扉を開にして被加工物を該チャンバー内に進入させ該チャックテーブルに保持する際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルから離反させ、該扉を閉にして該チャンバー内を真空にする際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに保持された被加工物に対してプラズマエッチング処理を実施する時よりも接近させて被加工物を覆い該チャンバー内に滞留するパーティクルの巻き上がりから被加工物を保護する保護状態とするエッチング装置が提供される。

該シャワーヘッドからエッチングガスを噴射して気流が安定するまでの所定時間の間、該シャワーヘッドの位置を、該保護状態で維持することが好ましい。

本発明のエッチング装置は、扉が配設されたチャンバーと、該チャンバー内に配設され板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、を含み構成されるエッチング装置であって、該エッチングガス供給手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に対面しエッチングガスを噴射するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに接近及び離反させる移動手段と、を少なくとも備え、該扉を開にして被加工物を該チャンバー内に進入させ該チャックテーブルに保持する際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルから離反させ、該扉を閉にして該チャンバー内を真空にする際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに保持された被加工物に対してプラズマエッチング処理を実施する時よりも接近させて被加工物を覆い該チャンバー内に滞留するパーティクルの巻き上がりから被加工物を保護する保護状態とすることから、チャンバー内を真空にする際に気流が乱れてパーティクルが巻き上がっても、エッチングすべき被加工物の上面に付着することが抑制され、エッチングが不均一となって、品質の低下を招くという問題が解消する。

（ａ）被加工物であるウエーハ及びサブストレートを示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示すウエーハ及びサブストレートの一部拡大断面図である。 （ａ）図１に示すウエーハのレジスト膜を分割予定ラインに沿って除去する態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示すウエーハの一部拡大断面図、（ｃ）全ての分割予定ラインに沿ってレジスト膜が除去されたウエーハの斜視図である。 本実施形態のエッチング装置の一部を断面で示す概略図である。 図３のエッチング装置において、扉を開にしてウエーハをチャンバー内に進入させる態様を示す概略図である。 図４に示すエッチング装置において、扉を閉じる態様を示す概略図である。 図５に示すエッチング装置において、シャワーヘッドをチャックテーブルに接近させる態様を示す概略図である。 図６に示すエッチング装置において、シャワーヘッドをチャックテーブル接近させた状態でエッチングガスを供給する態様を示す概略図である。 図７に示すエッチング装置において、プラズマエッチングを実施する態様を示す概略図である。

以下、本発明に基づいて構成されるエッチング装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

後述する本実施形態のエッチング装置５０によってエッチングされる板状の被加工物は、例えば、図１（ａ）に示すウエーハ１０である。該ウエーハ１０は、厚みが例えば１００μｍのシリコン（Ｓｉ）の基板からなり、複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画された表面１０ａに形成されている。また、ウエーハ１０の裏面１０ｂには、ウエーハ１０を支持するサブストレート２０が貼着される。サブストレート２０は、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、セラミックス等のハードプレートから選択されることが好ましい。図１（ｂ）には、図１（ａ）のウエーハ１０とサブストレート２０とを一体とした後の断面の一部が拡大され示されており、ウエーハ１０の表面１０ａには、その全域にレジスト膜１６が被覆されている。

上記のサブストレート２０が貼着されたウエーハ１０を用意したならば、ウエーハ１０を個々のデバイス１２に分割する際に分割の起点となる分割予定ライン１４上から、レジスト膜１６を除去するレジスト膜除去処理を実施する。該レジスト膜除去処理を実施するに際しては、例えば、図２（ａ）に示すように、ウエーハ１０を、レーザー光線照射手段３０（一部のみを示している）の直下に位置付ける。レーザー光線照射手段３０は、図示を省略する保持手段と、該保持手段に保持されるウエーハ１０にレーザー光線ＬＢを集光して照射する集光器３２とを備えている。該保持手段は、該保持手段と集光器３２とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と集光器３２とを相対的にＸ
軸方向と直交するＹ軸方向に加工送りするＹ軸送り手段と、該保持手段を回転させる回転駆動手段とを備えている（いずれも図示は省略する）。

レーザー光線照射手段３０の該保持手段に搬送され保持されたウエーハ１０は、レジスト膜１６が被覆された表面１０ａ側が上方に向けられ、サブストレート２０側が該保持手段に吸引保持される。次いで、図示が省略されたアライメント手段によってアライメントが実施され、表面１０ａに形成された分割予定ライン１４の位置を検出すると共に、該回転駆動手段によってウエーハ１０を回転して所定方向の分割予定ライン１４をＸ軸方向に整合させる。検出された分割予定ライン１４の位置の情報は、図示しない制御手段に記憶される。

上記したアライメント工程によって検出された位置情報に基づき、所定方向の分割予定ライン１４の加工開始位置にレーザー光線照射手段３０の集光器３２を位置付け、図２（ｂ）に示すように、ウエーハ１０の表面１０ａに被覆されたレジスト膜１６に、該レジスト膜１６に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢのスポットを位置付けて照射すると共に、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして、ウエーハ１０の所定の分割予定ライン１４に沿ってアブレーション加工を施してレジスト膜１６を除去して、除去溝１００を形成する。なお、分割予定ライン１４に沿って所定の幅でレジスト膜１６を除去する際には、必要に応じて、所定の分割予定ライン１４に沿って繰り返しアブレーション加工を施して、所定の幅の除去溝１００とする。該除去溝１００を形成したならば、ウエーハ１０をＹ軸方向に分割予定ライン１４の間隔だけ割り出し送りして、Ｙ軸方向で隣接する未加工の分割予定ライン１４を集光器３２の直下に位置付ける。そして、上記したのと同様にしてレーザー光線ＬＢのスポットをウエーハ１０の分割予定ライン１４に位置付けて照射し、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りして、除去溝１００を形成する。同様にして、ウエーハ１０をＸ軸方向、及びＹ軸方向に加工送りして、Ｘ軸方向に沿うすべての分割予定ライン１４に沿って、上記と同様の除去溝１００を形成する。次いで、ウエーハ１０を９０度回転させて、既に除去溝１００を形成した分割予定ライン１４に直交する方向の未加工の分割予定ライン１４をＸ軸方向に整合させる。そして、残りの各分割予定ライン１４に対しても、上記したのと同様にしてレーザー光線ＬＢのスポットを位置付けて照射して、図２（ｃ）に示すように、ウエーハ１０の表面１０ａに形成された全ての分割予定ライン１４に沿ってレジスト膜１６を除去した除去溝１００を形成する。

なお、ウエーハ１０の分割予定ライン１４に沿ってレジスト膜１６を除去する方法は、上記のレーザー光線照射手段３０を使用して除去する方法に限定されず、例えば、ウエーハ１０の表面１０ａ全域にレジスト膜１６を被覆した後に、適宜のマスクを施して、分割予定ライン１４に対応する部分のみを露光してレジスト膜１６を除去したり、ウエーハ１０の表面１０ａ全域にレジスト膜１６を被覆した後に、分割予定ライン１４に対応する部分に切削ブレードを作用させてレジスト膜１６を除去したりするようにしてもよい。

上記したように、本実施形態のエッチング装置５０によってエッチングするのに好適なウエーハ１０を用意したならば、図３に示す本実施形態のエッチング装置５０に搬送する。図３を参照しながら、本実施形態のエッチング装置５０について、より具体的に説明する。

本実施形態のエッチング装置５０は、被加工物に対してプラズマエッチングを実施する装置であり、扉６７が配設されたチャンバー５３と、チャンバー５３内に配設され板状の被加工物を保持するチャックテーブル５５と、チャックテーブル５５に保持された被加工物にプラズマ化した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、を含むエッチング処理部５２を備えている。該エッチング処理部５２には、ガス供給部５１から、プラズマエッチング処理に使用されるフッ素系ガスが、任意のタイミング、任意の量で供給される。

図３に示すように、エッチング処理部５２は、プラズマエッチングが行われるチャンバー５３の上部側に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被加工物を保持するチャックテーブル５５を下部側に収容した構成となっている。

エッチングガス供給手段５４は、軸部５４ａがチャンバー５３に対して軸受け５６を介して挿通されており、軸部５４ａの内部には、ガス供給部５１に連通されると共にシャワーヘッド５４ｂに形成され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ことが可能であり、該モータ５８及びボールネジ５９、及び昇降部６０が、シャワーヘッド５４ｂをチャックテーブル５５に接近及び離反させる移動手段として機能する。

チャックテーブル５５は、軸部５５ａがチャンバー５３の軸受け６１を介して回動可能に挿通されており、軸部５５ａの内部には冷却部６４に連通されチャックテーブル５５内に冷却水を循環させる冷却路６５が形成されている。また、チャックテーブル５５の上面５５ｂには、複数の電極が埋め込まれた静電チャック５５ｃが配設され、該静電チャック５５ｃには、軸部５５ａの内部を通じて電気的に接続された電源６２から電圧が印加されて、静電チャック５５ｃに載置される板状の被加工物を電気的に吸着する。

チャンバー５３の側部にはエッチングするウエーハ１０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を開閉する扉６７が配設されている。この扉６７は、シリンダ６８に駆動されて昇降するピストンロッド６９の先端に固定され、該シリンダ６８によって昇降される。

チャンバー５３の下部には、ガス排出部７０に連通される排気口７１が形成されており、排気口７１からチャンバー５３の内部のガスを排出することができる。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、エッチングガス供給手段５４に供給されるフッ素系ガスをプラズマ化することができる。なお、該高周波電源７２によってエッチングガス供給手段５４に供給される電気エネルギーは、例えば３０００Ｗであり、チャックテーブル５５に供給される電気エネルギーは、例えば１００Ｗになるように設定される。上記したエッチング装置５０のガス供給部５１、エッチング処理部５２の各作動部は、図示を省略する制御手段によって制御される。

本実施形態のエッチング装置５０は、概ね上記したとおりの構成を備えており、図３に基づき説明したエッチング装置５０を用いて、上記のウエーハ１０に対してエッチング処理を行う際の作動について以下に説明する。

まず、図４に示すように、シリンダ６８を作動して、扉６７を矢印Ｒ１で示す方向に下降させて開口部６６を開口させた状態とする。次いで、上記のウエーハ１０を、開口部６６に対し矢印Ｒ２で示す方向からチャンバー５３内に進入させる。そして、レジスト膜１６が被覆された側を上方に、サブストレート２０が貼着された側を下方に向けた状態で、電圧源６２から電圧が印加された静電チャック５５ｃに載置して保持する。このようにウエーハ１０をチャックテーブル５５に保持する際には、上記のモータ５８を含む該移動手段を作動して、エッチングガス供給手段５４の噴出部５７ａを含むシャワーヘッド５４ｂをチャックテーブル５５から離反させた状態とする。この時のシャワーヘッド５４ｂの位置は、エッチング処理を実施する際のシャワーヘッド５４の位置よりも高い位置に設定され、例えば、チャックテーブル５５の上面５５ｂに対して、１００ｍｍ程度の高さに位置付けられる。

上記のように、ウエーハ１０をチャンバー５３内に進入させて、チャックテーブル５５に保持させたならば、図５に示すように、シリンダ６８を作動して、扉６７を矢印Ｒ３で示す方向に移動させて、開口部６６を閉じ、チャンバー５３の内部を外部から遮断する。その後、図６に示すように、ガス排出部７０を作動して、矢印Ｒ４で示すように、チャンバー５３の内部のガスを排出して、チャンバー５３内を減圧して真空状態（例えば５０ｐａ程度）とする。また、上記の如く該チャンバー５３内の減圧を開始する前に、図６に示すように、上記の制御手段により上記の移動手段を作動して、昇降部６０を矢印Ｒ５で示す方向に下降させ、これと共にシャワーヘッド５４ｂを矢印Ｒ６で示す方向に下降させる。これにより、シャワーヘッド５４ｂの下面を、チャックテーブル５５に保持されたウエーハ１０に対して、エッチング処理を実施するときよりも接近させ、ウエーハ１０の表面１０ａのレジスト膜１６が形成された側を、シャワーヘッド５４ｂによって覆う保護状態とする。このときのシャワーヘッド５４ｂとウエーハ１０のレジスト膜１６との間の間隔は、例えば１ｍｍ程度の間隔に設定される。この結果、ガス排出部７０を作動してチャンバー５３内のガスを排出して減圧する際に、チャンバー５３の内部に気流が生じて、チャンバー５３の内部に滞留していたパーティクルが巻き上げられたとしても、シャワーヘッド５４ｂとウエーハ１０のレジスト膜１６との隙間に入り込まず、レジスト膜１６の表面に該パーティクルが付着することが防止される。

上記したように、チャンバー５３の内部を減圧し、真空状態となった後、該シャワーヘッド５４ｂの高さ位置を上記の保護状態で維持したまま、ガス排出部７０を作動させて減圧状態を維持しながら、ガス供給部５１からガス流通孔５７にフッ素系ガスを供給する。ガス供給部５１は、図７にその概略を示すように、例えば、フッ素系ガスとして、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）を貯留する第一ガス貯留手段５１ａと、八フッ化シクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）を貯留する第二ガス貯留手段５１ｂと、ガス流通孔５７に供給されるフッ素系ガスを切り替える三方弁Ｖとを備えている。ウエーハ１０を形成する素材に応じて、いずれか一方をシャワーヘッド５４ｂの噴出部５７ａに供給すべく該三方弁Ｖが切り替えられ、該噴出部５７ａからエッチングガスを噴出させる。エッチングガスを噴出する際には、高周波電源７２を作動して、エッチングガス供給手段５４とチャックテーブル５５とに上記の如く高周波電圧を印加して、シャワーヘッド５４ｂの噴出部５７ａからフッ素系ガスをプラズマ化したエッチングガスを噴出する。本実施形態においては、ガス供給部５１において、六フッ化硫黄ＳＦ_６が選択されるように三方弁Ｖが切り替えられて、矢印Ｒ７で示す方向に六フッ化硫黄ＳＦ_６が流れて該シャワーヘッド５４ｂの噴出部５７ａからプラズマ化されたエッチングガスＧが噴出される。このようにエッチングガスＧが噴出する際には、噴出の開始から所定時間（例えば１分程度）の間、シャワーヘッド５４ｂの位置を、上記の如く保護状態としたままとする。これにより、エッチングガスＧが噴出部５７ａから噴出された影響によりチャンバー５３内の気流が乱れて、チャンバー５３の内部に滞留しているパーティクルが巻き上げられたとしても、該パーティクルが、チャックテーブル５５に保持されたウエーハ１０のレジスト膜１６上に付着することが防止される。

上記のように、エッチングガスＧが噴出部５７ａから噴出されると共に、ガス排出部７０からエッチングガスＧが排出されて所定時間が経過することで、チャンバー５３内の気流が安定したと判定されたならば、図８に示すように、上記のモータ５８を含む移動手段を作動して、昇降部６０を矢印Ｒ８で示す方向に上昇させて、エッチングガス供給手段５４のシャワーヘッド５４ｂを矢印Ｒ９で示す方向に上昇させ、エッチングに適した所定の高さ位置（例えば、チャックテーブル５５の上面に対して４０ｍｍ）に位置付ける。これにより、ウエーハ１０の上面を形成するレジスト膜１６上に、プラズマ化されたエッチングガスＧが供給されて、ウエーハ１０の上面のうち、レジスト膜１６が除去され被覆されていない上記した除去溝１００、すなわち分割予定ライン１４に沿ってエッチングが施されて、ウエーハ１０が個々のデバイス１２に分割される。

上記した実施形態によれば、チャンバー５３内を真空にする際に気流が乱れてパーティクルが巻き上がっても、エッチングすべきウエーハの上面に付着することが抑制され、エッチングが不均一となって、品質の低下を招くという問題が解消する。また、チャンバー５３内が真空になった後、プラズマ化されたエッチングガスＧをチャンバー５３内に供給する際も、シャワーヘッド５４ｂをウエーハ１０の上面に接近させて気流が安定するまでウエーハ１０を覆っているので、エッチングガスＧの供給によりチャンバー５３内の気流が乱れてパーティクルが巻き上がっても、エッチングすべきウエーハ１０の上面に、パーティクルが付着するという問題が解消する。

なお、上記した実施形態では、エッチング装置５０を使用して、ウエーハ１０の表面１０ａ側からプラズマエッチングを実施し、レジスト膜１６が除去された分割予定ライン１４に沿ってウエーハ１０を個々のデバイス１２に分割する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、研削加工が施されて、所望の厚みとされたウエーハ１０の裏面１０ｂ側から、該研削加工によって形成された研削歪みからなるダメージ層を除去すべく実施されるエッチング処理においても、本発明を適用することが可能であり、上記と同様の効果を得ることが可能である。

１０：ウエーハ
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１６：レジスト膜
２０：サブストレート
３０：レーザー光線照射手段
３２：集光器
５０：エッチング装置
５１：ガス供給部
５２：エッチング処理部
５３：チャンバー
５４：エッチングガス供給手段
５４ａ：軸部
５４ｂ：シャワーヘッド
５５：チャックテーブル
５５ａ：軸部
５５ｂ：上面
５５ｃ：静電チャック
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：電圧源
６４：冷却部
６５：冷却路
６６：開口部
６７：扉
６８：シリンダ
６９：ピストンロッド
７０：ガス排出部
７１：排気口
１００：除去溝
Ｇ：エッチングガス
Ｖ：三方弁

Claims (2)

1. 扉が配設されたチャンバーと、該チャンバー内に配設され板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にプラズマ化したエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、を含み構成されるエッチング装置であって、
   該エッチングガス供給手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に対面しエッチングガスを噴射するシャワーヘッドと、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに接近及び離反させる移動手段と、を少なくとも備え、
   該扉を開にして被加工物を該チャンバー内に進入させ該チャックテーブルに保持する際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルから離反させ、
   該扉を閉にして該チャンバー内を真空にする際は、該シャワーヘッドを該チャックテーブルに保持された被加工物に対してプラズマエッチング処理を実施する時よりも接近させて被加工物を覆い該チャンバー内に滞留するパーティクルの巻き上がりから被加工物を保護する保護状態とするエッチング装置。
2. 該シャワーヘッドからエッチングガスを噴射して気流が安定するまでの所定時間の間、該シャワーヘッドの位置を、該保護状態で維持する請求項１に記載のエッチング装置。

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