JP4227865B2

JP4227865B2 - プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置

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Inventors: 永留夢新田; 匡俊若原
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Description

本発明は、半導体ウェーハの裏面の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関する。

表面側に複数の回路が形成された半導体ウェーハは、裏面が研削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ダイシングされて個々の半導体チップに分割され、各種電子機器に広く利用されている。近年は、電子機器の小型化、薄型化のために、半導体ウェーハもその厚さが１００μｍ以下、５０μｍ以下というように極めて薄くなるまで研削することが求められている。

ところが、半導体ウェーハの裏面を研削すると、当該裏面にはマイクロクラックと呼ばれる微細な割れが生じ、個々の半導体チップの抗折強度が低下するという問題がある。そこで、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ことによりマイクロクラックを除去することが行われている。

また、半導体ウェーハの表面に半導体チップに相当する深さの切削溝を予め形成しておき、その後に裏面を研削することにより切削溝を裏面側から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と称される技術においても、裏面の研削によって個々の半導体チップの裏面にマイクロクラックが生じ、半導体チップの抗折強度を低下させるという問題が生じる。そこで、先ダイシングにおいても半導体チップの裏面をプラズマエッチングすることによりマイクロクラックを除去することが行われている。

半導体ウェーハの裏面をプラズマエッチングする際は、例えば図７において模式的に示す構成のプラズマエッチング装置１００を用いる。このプラズマエッチング装置１００は、真空吸着と静電吸着とを併用して半導体ウェーハを保持する装置で、半導体ウェーハＷの表面がエッチングされないようにするために、半導体ウェーハＷの表面に保護テープ１０１を貼着し、保護テープ１０１をチャックテーブル１０２の吸引部１０２ａにおいて吸引保持することにより半導体ウェーハＷを吸引保持する。このとき、吸引部１０２ａの上面の外径は保護テープ１０１及び半導体ウェーハＷの外径より小さく、保護テープ１０１が真空吸着部１０２ａの全面を覆うことにより、エアーのリークが防止される。

そして、図８に示すように、直流電源１０３からチャックテーブル１０２に直流電圧を供給して所定の値とし、その電圧値を維持した状態で、次にガス導入部１０４からガスを処理室１０５の内部に導入すると共に高周波電源１０６からチャックテーブル１０２及びガス導入部１０４に放電電力を供給すると、ガスがプラズマ化され、半導体ウェーハＷの裏面がプラズマエッチングされる。プラズマエッチングの際は、チャックテーブル１０２を冷却することにより半導体ウェーハＷを冷却する（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００１−２５７１８６号公報特開平８−１７２０７５号公報

しかしながら、チャックテーブル１０２に直流電圧を供給しただけではチャックテーブル１０２と半導体ウェーハＷとの間に静電気力は発生せず、放電電力を供給することによってはじめてチャックテーブル１０２において静電気力が発生するため、放電電力供給の開始と共に急激に大きな静電気力が発生し、半導体ウェーハの表面に貼着された保護テープ１０１のうち、真空吸着されない外周部分が半導体ウェーハＷの吸着に追随できず、例えば図９に示すように保護テープ１０１に捩れ１０１ａが生じることがある。

保護テープ１０１に捩れが生じると、半導体ウェーハＷと保護テープ１０１との間に隙間が生じる。従って、プラズマエッチング時にチャックテーブル１０２による冷却効果が不十分となり、高温にさらされて保護テープ１０１が溶融し、半導体ウェーハＷの表面の一部が露出して表面側に形成された回路が損傷するという問題がある。また、半導体ウェーハＷと保護テープ１０１との間に形成された隙間からエッチング用のガスが入り込むことによっても半導体ウェーハＷの表面側に形成された回路が損傷することがある。このような問題は、いわゆる先ダイシングによって半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割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る。

従って、半導体ウェーハの表面に保護テープを貼着し、静電吸着によって保護テープ側を保持して半導体ウェーハの裏面をプラズマエッチングする場合においては、保護テープに捩れが生じるのを防止することにより半導体ウェーハの損傷を防止することに課題を有している。

上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、プラズマエッチングが行われる処理室と、処理室内に配設され吸引孔が形成された吸引部を有するチャックテーブルと、チャックテーブルに対峙して配設され処理室にガスを導入するガス導入部と、チャックテーブルに直流電圧を供給する直流電源部と、チャックテーブル及びガス導入部に高周波電力を供給する高周波電源部と、チャックテーブルを冷却する冷却部とを備えたプラズマエッチング装置を用いて半導体ウェーハの裏面をエッチングするプラズマエッチング方法であって、表面に保護テープが貼着された半導体ウェーハの保護テープ側をチャックテーブルに載置し、吸引孔に吸引力を作用させて保護テープを介して半導体ウェーハを吸引保持する吸引保持工程と、チャックテーブル及びガス導入部に高周波電源部から微少放電電力を供給する微少放電電力供給工程と、チャックテーブルに直流電源部から直流電圧を供給して直流電圧の電圧値を徐々に上昇させる直流電圧上昇工程と、直流電圧が所定の電圧値まで上昇した後に所定の電圧値を維持する直流電圧維持工程と、高周波電源部からチャックテーブル及びガス導入部に供給する放電電力を所定の電力値まで上昇させる放電電力上昇工程と、所定の電力値を維持する放電電力維持工程と、直流電圧維持工程と放電電力維持工程とを遂行している状態で、ガス導入部からエッチング用ガスを処理室に導入してエッチング用ガスをプラズマ化して半導体ウェーハの裏面をプラズマエッチングするエッチング工程とから構成され、微少放電電力供給工程は、吸引保持工程の開始後から遂行され、直流電圧上昇工程は、微少放電電力供給工程の開始後から遂行され、直流電圧維持工程は、微少放電電力供給工程の遂行中から遂行され、放電電力上昇工程及び放電電力維持工程は、直流電圧維持工程の遂行中に遂行されるプラズマエッチング方法を提供する。

そしてこのプラズマエッチング方法は、微少放電電力供給工程の遂行時間は６秒であり、微少放電電力供給工程における微少放電電力の電力値は０．１キロワットであり、直流電圧上昇工程では、微少放電電力供給工程の開始２秒後から２秒間で直流電圧値を０ボルトから１．２５キロボルトまで上昇させ、放電電力上昇工程では、微少放電電力供給工程の開始６秒後から１秒間で放電電力の電力値を０．１キロワットから２．０キロワットまで上昇させること、半導体ウェーハは、表面に半導体チップの厚さに相当する深さの切削溝が形成された後に表面に保護テープが貼着され、裏面の研削により切削溝が表出して個々の半導体チップに分割され、個々の半導体チップが保護テープに貼着された状態で全体として半導体ウェーハの形態を維持していること、半導体チップは、縦方向及び横方向の長さが２ｍｍ以下であることを付加的な要件とする。

更に本発明は、被加工物のプラズマエッチングが行われる処理室と、吸引力を伝達する吸引孔が形成された吸引部を有し処理室内において被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに対峙して配設され処理室内にエッチングガスを導入するガス導入部と、チャックテーブルに直流電圧を供給する直流電源部と、チャックテーブル及びガス導入部に高周波電力を供給する高周波電源部と、直流電源部からチャックテーブルに供給する直流電圧の電圧値及び供給のタイミングの制御並びに高周波電源部からチャックテーブル及びガス導入部に供給する高周波電力の電力値及び供給のタイミングの制御を行う制御手段とを備え、制御手段は、高周波電源部からチャックテーブル及びガス導入部に０．１キロワットの微少放電電力の供給を開始させ、放電電力の供給を開始した６秒後から１秒間で電力値を０．１キロワットから２．０キロワットまで上昇させた後、放電電力の電力値を２．０キロワットに維持させると共に、放電電力の供給を開始した２秒後に直流電源部からチャックテーブルに直流電圧の供給を開始させて、直流電圧の供給開始から２秒間で直流電圧を０ボルトから１．２５キロボルトまで上昇させた後、直流電圧を１．２５キロボルトに維持させる機能を持つプラズマエッチング装置を提供する。

そしてこのプラズマエッチング装置は、チャックテーブルにおいては、吸引部の外周側に吸引部を囲繞する囲繞部が形成され、囲繞部では、直流電圧及び微少放電電力の供給により囲繞部と半導体ウェーハとの間に生じる静電気力によって被加工物の表面に貼着された保護テープの外周部を保持することを付加的な要件とする。

本発明に係るプラズマエッチング方法においては、半導体ウェーハの表面に貼着された保護テープを吸引保持した状態で、チャックテーブルに直流電圧を供給する前にチャックテーブル及びガス導入部に放電電力を供給し、その後に徐々に直流電圧の電圧値を上昇させて十分な静電気力を生じさせるための直流電圧をチャックテーブルに供給するようにしたため、半導体ウェーハが静電気力によってチャックテーブルに急激に引きつけられることがなく、徐々に引きつけられてなめらかに保持される。従って、保護テープに捩れが生じず、保護テープがチャックテーブルに密着して半導体ウェーハが冷却部によって十分に冷却されるため、高温にさらされて保護テープが溶融し、半導体ウェーハＷの表面の一部が露出して表面側に形成された回路が損傷するという問題が生じない。また、保護テープに捩れが生じないことにより半導体ウェーハと保護テープとの間に隙間が形成されることがないため、エッチング用のガスが半導体ウェーハの表面側に入り込むことがなく、この点でも半導体ウェーハの表面に形成された回路の損傷を防止することができる。

更に、いわゆる先ダイシングによって半導体ウェーハを個々の半導体チップに分割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おいては、複数の半導体チップが保護テープに貼着されて全体として半導体ウェーハの形態を維持しているものの、半導体チップが個別に保護テープに貼着された状態であり、個々の半導体チップの大きさが、例えば縦方向及び横方向の長さが２ｍｍ以下と小さい場合は、保護テープに捩れが生じやすい。従って、チャックテーブルに直流電圧を供給する前にチャックテーブル及びガス導入部に放電電力を供給してチャックテーブルに僅かな静電気力を生じさせ、その後に徐々に直流電圧の電圧値を上昇させて十分な静電気力を生じさせるための直流電圧をチャックテーブルに供給するようにすれば、半導体ウェーハが静電気力によってチャックテーブルに急激に引きつけられることを防止することができるため、保護テープに捩れが生じるのを効果的に防止することができ、半導体チップの表面側の回路を保護することができる。

また、本発明に係るプラズマエッチング装置においては、直流電圧の電圧値及び供給のタイミングの制御、並びに、高周波電源部からチャックテーブル及びガス導入部に供給する高周波電力の電力値及び供給のタイミングの制御を行う制御手段を備え、制御手段は、高周波電源部からチャックテーブル及びガス導入部に０．１キロワットの微少放電電力の供給を開始させ、放電電力の供給を開始した６秒後から１秒間で電力値を０．１キロワットから２．０キロワットまで上昇させた後、放電電力の電力値を２．０キロワットに維持させると共に、放電電力の供給を開始した２秒後に直流電源部からチャックテーブルに直流電圧の供給を開始させて、直流電圧の供給開始から２秒間で直流電圧を０ボルトから１．２５キロボルトまで上昇させた後、直流電圧を１．２５キロボルトに維持させる機能を持つことにより、チャックテーブルにおける半導体ウェーハ及び保護テープの静電吸着が急激に行われないように、プラズマの発生及び静電気力の発生を制御することができる。

更に、チャックテーブルに囲繞部が形成され、囲繞部では静電気力によって保護テープの外周部を保持するようにすることにより、吸引保持されないために捩れが生じやすい保護テープの外周部をしっかりと保持することができる。

本発明を実施するための最良の形態として、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その方法の実施に用いるプラズマエッチング装置について説明する。

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に保護テープ１が貼着される。

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、表面に保護テープ１が貼着された裏面研削前の半導体ウェーハＷを収容するカセット１１と、表面に保護テープ１が貼着された裏面研削後の半導体ウェーハＷを収容するカセット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の位置合わせを行う位置合わせテーブル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。

カセット１１には、図２に示したように表面Ｗ１が保護テープ１に貼着された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、半導体ウェーハＷの裏面が上を向いた状態で位置合わせテーブル１４に載置される。

そして、位置合わせテーブル１４において半導体ウェーハＷが一定の位置に位置合わせされた後に、半導体ウェーハＷが第一の搬送手段１５に吸着され、第一の搬送手段１５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が保持テーブル１７に載置される。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、保護テープ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。

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）回転することにより、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。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が搬出されて位置合わせテーブル１４に載置され、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に搬送されて次の半導体ウェーハが載置される。

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に駆動されて支持板２８がレール２６に沿って上下動し、これに伴い支持板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。

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。

表面に保護テープ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が下降し、回転する研削砥石３２が半導体ウェーハＷの裏面に接触することによって、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粗研削を終了する。

こうして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。

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が上下動し、これに伴い支持板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。

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。

表面に保護テープ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、回転する研削砥石３９が半導体ウェーハＷの裏面に接触することにより、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。

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に搬送されて洗浄により研削屑が除去された後、保護テープ１が貼着されたままの状態で搬送装置４０によって洗浄手段２４から搬出される。

搬出入手段１３の近傍には、半導体ウェーハＷ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、表面に保護テープ１が貼着された半導体ウェーハＷがプラズマエッチング装置５０に搬送される。

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、少なくともＣＦ_４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。

図４に示すように、プラズマ処理部５２には、プラズマエッチングが行われる処理室５３を備え、処理室５３の上部側からガス導入部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を処理室５３の下部側から収容した構成となっている。ガス導入部５４は、ガス供給部５１から供給されるガスを処理室５３に導入する役割を果たす。

ガス導入部５４は、処理室５３に対して軸受け５６を介して昇降及び回動自在に挿通する軸部５４ａと、軸部５４ａの下端に連設された上部電極５４ｂとを備えており、ガス導入部５４の内部にはガス供給部５１と連通するガス流通路５７が形成され、上部電極５４ｂの内部にはガス流通路５７と連通する複数のガス噴出孔５４ｃが形成されている。上部電極５４の下面には、複数のガス噴出孔５４ｃによってガス噴出部５４ｄが構成される。

軸部５４ａの側部には昇降部６０が連結されている。昇降部６０は、垂直方向に配設されたボールネジ５９に螺合し、ボールネジ５９は、モータ５８に連結されており、モータ５８によって駆動されてボールネジ５９が回動するのに伴い昇降部６０が昇降し、これに伴いガス導入部５４が昇降する構成となっている。

チャックテーブル５５は、処理室５３に対して軸受け６１を介して回動自在に挿通する軸部５５ａと、軸部５５ａの上端に連設された下部電極５５ｂとを備えている。下部電極５５ｂは、例えばアルミニウムのような電気伝導率の高い金属により構成される。

チャックテーブル５５の内部には、吸引源６２に連通する吸引路６３と、冷却部６４に連通する冷却路６５とが形成されている。吸引路６３は、下部電極５５ｂの内部において複数の吸引孔６３ａに分岐して表面において吸引部６３ｂを構成している。また、吸引部６３ｂの外周側には吸引部６３ｂを囲繞する囲繞部６３ｃが形成されている。囲繞部６３ｃは、吸引孔６３ａが形成されていないために真空吸引力が作用しない領域であり、例えばセラミックスのような絶縁性に優れた物質により構成される。一方、冷却路６５は、チャックテーブル５５の内部を循環する冷却水によって、保持された被加工物を冷却する。

処理室５３の片方の側部にはエッチングする被加工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。更に、処理室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ガス排気部７０に排気することができる。

ガス導入部５４及びチャックテーブル５５には高周波電源部７２が接続されている。高周波電源部７２は、処理室５３に導入されたガスをプラズマ化させるための高周波電力をガス導入部５４及びチャックテーブル５５に供給する。また、チャックテーブル５５には、ＲＦフィルタ７３を介して直流電源部７４が接続されている。直流電源部７４は、チャックテーブル５５に直流電圧を供給する電源である。

高周波電源部７２及び直流電源部７４には制御部７５が接続されている。制御部７５は、直流電源部７４における直流電圧の電圧値や供給のタイミングの制御、高周波電源部７２における高周波電力の電力値や供給のタイミングの制御を行う機能を有する。

次に、図１及び図２に示した半導体ウェーハＷを裏面研削した後にその裏面をプラズマエッチングする場合について、図４、５、６を参照して説明する。最初に、図４に示すシャッター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を処理室５３の内部に進入させ、半導体ウェーハＷの裏面を上に向け、保護テープ１側をチャックテーブル５５に載置する。そして、図５に示すように、吸引部６３ｂに吸引力を作用させて保護テープ１をチャックテーブル５５において吸引することにより、保護テープ１を介して半導体ウェーハＷを吸引保持する（吸引保持工程）。その後は、吸着部４１を処理室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６６を閉め、内部を真空にする。なお、この段階では、ガス導入部５４から処理室５３へのガスの導入、直流電源部７４からチャックテーブル５５への直流電圧の供給、高周波電源部７２からチャックテーブル５５及びガス導入部５４への高周波電力の供給は行わないため、静電吸着はされず、保護テープ１及び半導体ウェーハＷのうち、図５に示す吸引されない外周部８０は不安定な状態となっている。

上記のようにして保護テープ１及び半導体ウェーハＷがチャックテーブル５５に保持されて吸引保持工程が開始された後に、ガス導入部５４から処理室５３にガスを導入すると共に、図６に示すように高周波電源部７２から微少な高周波電力をガス導入部５４とチャックテーブル５５とに供給することによって放電させ、導入したガスを僅かにプラズマ化させる（微少放電電力供給工程）。ここでの高周波電力の値は、例えば０．１キロワット程度とし、保護テープ１における粘着剤の耐熱温度以上の熱が発生しないようにする。粘着剤の耐熱温度以上の熱が発生しないようにすることによって、吸引部６３ｂによって真空吸着されていない保護テープ１の外周部８０（例えば最外周から内側に向けて５ｍｍ程度の幅を有する部分）の変質を防ぐことができる。但し、この段階では直流電源部７４から直流電圧は供給されていないため、チャックテーブル５５において静電気力による静電吸着はされない。

次に、図６に示すように、高周波電源部７２から微少放電電力を供給する状態を維持したまま、チャックテーブル５５とプラズマ中のイオンとの間に静電気力を発生させるために、直流電源部７４からチャックテーブル５５に直流電圧を供給して徐々にその電圧値を上昇させていく（直流電圧上昇工程）。図６の例では微少放電電力供給工程の開始２秒後から直流電圧上昇工程を遂行し、２秒間で直流電圧値を０ボルトから１．２５キロボルトまで上昇させている。この直流電圧によってチャックテーブル５５に静電気力が発生し、吸引部５３ｂによっては保持されない保護テープ１の外周部８０が囲繞部６３ｃによって保持される。直流電圧上昇工程においては、電圧値をゆっくりと上昇させることにより、外周部８０が急激に静電吸着されることがないため、保護テープ１に捩れが生じず、保護テープ１と半導体ウェーハＷとの間に隙間が生じない状態で半導体ウェーハＷがチャックテーブル５５に保持される。

チャックテーブル５５に対する直流電圧の供給により静電気力によって保護テープ１及び半導体ウェーハＷが保持されるようになった後は、直流電圧の上昇を止めて一定の値を維持するようにする（直流電圧維持工程）。ここで、直流電圧は、例えば１．２５キロボルト程度の値を維持し、この一定の電圧を維持すると共に、微少放電電力供給工程も続行させてプラズマの発生を継続させることにより、静電気力も維持される。

次に、直流電圧維持工程の遂行中に、即ち、直流電圧の値を一定に維持したまま、高周波電源部７２からガス導入部５４及びチャックテーブル５５に供給する高周波電力の電力値を上昇させて、プラズマエッチングに適した放電電力とする（放電電力上昇工程）。図６の例では、０．１キロワット程度と微少であった放電電力を、微少放電電力供給工程の開始６秒後から１秒間で２．０キロワットまで上昇させている。この放電電力上昇工程は、直流電圧維持工程と並行して遂行されるため、チャックテーブル５５の静電気力によって保護テープ１及び半導体ウェーハＷが静電吸着された状態は維持される。

放電電力上昇工程によって放電電力の電力値を所定の値まで上昇させた後は、直流電圧の電圧値を維持したままの状態で、その放電電力の所定の値を維持する（放電電力維持工程）。図６の例では放電電力を２．０キロワットに維持している。ここで維持する放電電力の電力値は、プラズマエッチングを行うのに適した値である。

直流電圧維持工程における直流電圧の電圧値及び放電電力維持工程における放電電力の電力値を維持した状態で、ガス導入部５４からエッチング用ガスを処理室５３に導入することにより、半導体ウェーハＷがチャックテーブル５５に生じる吸引力及び静電吸着力によって保持された状態で、その裏面がプラズマエッチングされる（エッチング工程）。そして、プラズマエッチングによってマイクロクラックが除去され、個々の半導体チップの抗折強度を高めることができる。

また、先ダイシングにより分割された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本発明を適用することができる。先ダイシングにより半導体チップに分割された後は、全体として半導体ウェーハの形態を維持しているものの、複数の半導体チップが個別に保護テープ１に貼着された状態であり、個々の半導体チップの大きさが、例えば縦方向及び横方向の長さが２ｍｍ以下と小さい場合は、保護テープ１に捩れが生じやすい。従って、本発明により保護テープ１が急激にチャックテーブル５５に引きつけられることがないようにすれば、保護テープ１に捩れが生じるのを効果的に防止することができ、半導体チップの表面側の回路を保護することができる。更に、エッチング工程においては、個々の半導体チップの裏面のマイクロクラックが除去されるのみでなく、切削溝の側面もエッチングされるため、側面のマイクロクラックも除去される。なお、先ダイシングの場合も、直流電圧及び放電電力の供給手順は通常の半導体ウェーハの場合と同様である。

以上のように、チャックテーブル５５に直流電圧を供給する前に、ガスの導入と共に微少放電電力を供給して予めプラズマを発生させておき、その状態で徐々に直流電圧を供給して少しずつ静電吸着力を発生させて半導体ウェーハＷを保持することにより、半導体ウェーハＷが静電気力によって急激にチャックテーブル５５に引きつけられることがなく、徐々に引きつけられてなめらかに保持されるため、保護テープ１に捩れが生じることがない。従って、チャックテーブル５５の吸引部６３ｂ及び囲繞部６３ｃと保護テープ１とが常に密着しており、半導体ウェーハＷについて十分な冷却効果が得られるため、高温にさらされて保護テープ１が溶融し、半導体ウェーハＷの表面の一部が露出して表面側に形成された回路が損傷するということがない。また、保護テープ１と半導体ウェーハＷとの間に隙間が生じないため、エッチングガスがこの隙間に入り込んで半導体ウェーハの表面の回路を損傷させることもない。

なお、図６で示した直流電圧の電圧値、放電電力の電力値、各工程遂行の時間は一例であり、少なくとも各工程が図示の順序で遂行されればよい。

上記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３及び図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を移動させて処理室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。

本発明は、表面に保護テープが貼着された半導体ウェーハの表面側をチャックテーブルにおいて保持して半導体ウェーハの裏面をプラズマエッチングする際に、真空吸着と静電吸着を併用して半導体ウェーハを保持し、安定した保持状態で高精度なエッチングを行う必要がある場合に利用することができる。

半導体ウェーハを示す斜視図である。表面に保護テープが貼着された半導体ウェーハを示す正面図である。研削装置、搬送装置及びプラズマエッチング装置を示す斜視図である。プラズマエッチング装置のプラズマ処理部の構成を示す断面図である。チャックテーブルにおいて保護テープ及び半導体ウェーハを保持した状態を示す断面図である。直流電圧及び放電電力の供給方法を示すグラフである。プラズマ処理部を模式的に示す説明図である。従来の直流電圧及び放電電力の供給方法を示すグラフである。保護テープに捩れが生じた状態を示す斜視図である。

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：保護テープ
１０：研削装置１１、１２：カセット１３：搬出入手段１４：位置合わせテーブル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：処理室５４：ガス導入部５４ａ：軸部５４ｂ：上部電極５４ｃ：ガス噴出孔５４ｄ：ガス噴出部５５：チャックテーブル５５ａ：軸部５５ｂ：下部電極５６：軸受け５７：ガス流通路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６３ａ：吸引孔６３ｂ：吸引部６３ｃ：静電吸着部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：高周波電源部７３：フィルタ７４：直流電源部７５：制御部

Claims

プラズマエッチングが行われる処理室と、該処理室内に配設され吸引孔が形成された吸引部を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに対峙して配設され該処理室にガスを導入するガス導入部と、該チャックテーブルに直流電圧を供給する直流電源部と、該チャックテーブル及び該ガス導入部に高周波電力を供給する高周波電源部と、該チャックテーブルを冷却する冷却部とを備えたプラズマエッチング装置を用いて半導体ウェーハの裏面をエッチングするプラズマエッチング方法であって、
表面に保護テープが貼着された半導体ウェーハの該保護テープ側を該チャックテーブルに載置し、該吸引孔に吸引力を作用させて該保護テープを介して該半導体ウェーハを吸引保持する吸引保持工程と、
該チャックテーブル及び該ガス導入部に該高周波電源部から微少放電電力を供給する微少放電電力供給工程と、
該チャックテーブルに該直流電源部から直流電圧を供給して該直流電圧の電圧値を徐々に上昇させる直流電圧上昇工程と、
該直流電圧が所定の電圧値まで上昇した後に該所定の電圧値を維持する直流電圧維持工程と、
該高周波電源部から該チャックテーブル及び該ガス導入部に供給する放電電力を所定の電力値まで上昇させる放電電力上昇工程と、
該所定の電力値を維持する放電電力維持工程と、
該直流電圧維持工程と該放電電力維持工程とを遂行している状態で、該ガス導入部からエッチング用ガスを該処理室に導入して該エッチング用ガスをプラズマ化して該半導体ウェーハの裏面をプラズマエッチングするエッチング工程と
から構成され、
該微少放電電力供給工程は、該吸引保持工程の開始後から遂行され、
該直流電圧上昇工程は、該微少放電電力供給工程の開始後から遂行され、
該直流電圧維持工程は、該微少放電電力供給工程の遂行中から遂行され、
該放電電力上昇工程及び該放電電力維持工程は、該直流電圧維持工程の遂行中に遂行される
プラズマエッチング方法。
前記微少放電電力供給工程の遂行時間は６秒であり、該微少放電電力供給工程における微少放電電力の電力値は０．１キロワットであり、
前記直流電圧上昇工程では、該微少放電電力供給工程の開始２秒後から２秒間で直流電圧値を０ボルトから１．２５キロボルトまで上昇させ、
前記放電電力上昇工程では、該微少放電電力供給工程の開始６秒後から１秒間で放電電力の電力値を０．１キロワットから２．０キロワットまで上昇させる
請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
前記半導体ウェーハは、表面に半導体チップの厚さに相当する深さの切削溝が形成された後に該表面に保護テープが貼着され、裏面の研削により該切削溝が表出して個々の半導体チップに分割され、該個々の半導体チップが該保護テープに貼着された状態で全体として半導体ウェーハの形態を維持している請求項１または２に記載のプラズマエッチング方法。
前記半導体チップは、縦方向及び横方向の長さが２ｍｍ以下である請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
被加工物のプラズマエッチングが行われる処理室と、
吸引力を伝達する吸引孔が形成された吸引部を有し、該処理室内において被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルに対峙して配設され、該処理室内にエッチングガスを導入するガス導入部と、
該チャックテーブルに直流電圧を供給する直流電源部と、
該チャックテーブル及び該ガス導入部に高周波電力を供給する高周波電源部と、
該直流電源部から該チャックテーブルに供給する直流電圧の電圧値及び供給のタイミングの制御、並びに、該高周波電源部から該チャックテーブル及び該ガス導入部に供給する高周波電力の電力値及び供給のタイミングの制御を行う制御手段とを備え、
該制御手段は、該高周波電源部から該チャックテーブル及び該ガス導入部に０．１キロワットの微少放電電力の供給を開始させ、放電電力の供給を開始した６秒後から１秒間で電力値を０．１キロワットから２．０キロワットまで上昇させた後、放電電力の電力値を２．０キロワットに維持させると共に、放電電力の供給を開始した２秒後に該直流電源部から該チャックテーブルに直流電圧の供給を開始させて、直流電圧の供給開始から２秒間で直流電圧を０ボルトから１．２５キロボルトまで上昇させた後、直流電圧を１．２５キロボルトに維持させる機能を持つプラズマエッチング装置。
前記チャックテーブルにおいては、前記吸引部の外周側に該吸引部を囲繞する囲繞部が形成され、該囲繞部では、前記直流電圧及び前記微少放電電力の供給により該囲繞部と前記半導体ウェーハとの間に生じる静電気力によって被加工物の表面に貼着された保護テープの外周部を保持する請求項５に記載のプラズマエッチング装置。