JP4933373B2 - Plasma etching equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にプラズマエッチングを施すプラズマエッチング装置に関する。 The present invention relates to a plasma etching apparatus for performing plasma etching on a workpiece such as a semiconductor wafer.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。なお、半導体ウエーハは個々のデバイスに分割される前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚さに形成されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets formed in a lattice shape on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in these partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the planned dividing line to divide the region where the device is formed to manufacture individual semiconductor chips. The semiconductor wafer is formed to have a predetermined thickness by grinding the back surface of the semiconductor wafer with a grinding device before being divided into individual devices.
しかるに、上述したようにウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの裏面に研削歪が残存し、分割されたデバイスの抗折強度が低下するという問題がある。
このような問題を解消するために、ウエーハの裏面にプラズマエッチングを施すことによって、ウエーハの裏面に生成された研削歪を除去し、デバイスの抗折強度を向上させる技術が提案されており、プラズマエッチングを実施するプラズマエッチング装置が下記特許文献1に開示されている。
In order to solve such problems, a technique has been proposed in which the grinding distortion generated on the back surface of the wafer is removed by performing plasma etching on the back surface of the wafer, and the bending strength of the device is improved. A plasma etching apparatus that performs etching is disclosed in Patent Document 1 below.
ウエーハの裏面に生成された研削歪は1〜2μmであり、この研削歪を除去するには1〜2μmエッチングすればよいので、他に問題が生ずることなく研削歪を除去することができる。一方、ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成することなく、ウエーハの裏面を数百μmプラズマエッチングすることによりウエーハを所定の厚さに形成することもできる。しかるに、本発明者等の実験ではウエーハの裏面を数百μmプラズマエッチングすると、ウエーハの中心部のエッチング量が多く外周にいくに従ってエッチング量が減少し、中心部と外周部ではエッチング量に数十μmの差が生ずることが判った。 The grinding strain generated on the back surface of the wafer is 1 to 2 [mu] m, and the grinding strain can be removed without causing any other problems because the grinding strain can be removed by etching 1 to 2 [mu] m. On the other hand, the wafer can be formed to a predetermined thickness by plasma etching the back surface of the wafer by several hundred μm without grinding the back surface of the wafer to a predetermined thickness. However, in the experiments by the present inventors, when the back surface of the wafer is plasma etched by several hundred μm, the etching amount at the center of the wafer increases, and the etching amount decreases as it goes to the outer periphery. It was found that a difference of μm occurred.
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術課題は、被加工物を均一な厚さでエッチングすることができるプラズマエッチング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above facts, and a main technical problem thereof is to provide a plasma etching apparatus capable of etching a workpiece with a uniform thickness.
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、エッチング室を備えたハウジングと、該エッチング室に配設され上面に被加工物を保持する保持面を有する被加工物保持部を備えた下部電極ユニットと、該下部電極ユニットの該被加工物保持部の該保持面と対向して配設され該保持面に向けてプラズマ発生用ガスを噴出する複数の噴出口を備えた上部電極ユニットと、該上部電極ユニットに設けられた該複数の噴出口にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生用ガス供給手段と、を具備するプラズマエッチング装置において、
該被加工物保持部を回転するチャックテーブル回転手段を備えており、
該上部電極ユニットに設けられた該複数の噴出口は、該被加工物保持部の該保持面との間隔が中央から外周に向けて漸次減少するように形成されており、
該プラズマ発生用ガス供給手段は、該上部電極ユニットに設けられた該複数の噴出口から噴出されるプラズマ発生用ガスの流量が該被加工物保持部の該保持面の中央から外周に向けて増大するように構成されている、
ことを特徴とするプラズマエッチング装置が提供される。
In order to solve the above-mentioned main technical problem, according to the present invention, a housing having an etching chamber and a workpiece holding portion having a holding surface disposed in the etching chamber and holding a workpiece on the upper surface are provided. The lower electrode unit, and an upper electrode provided with a plurality of jet nozzles that are disposed to face the holding surface of the workpiece holding portion of the lower electrode unit and jet gas for generating plasma toward the holding surface In a plasma etching apparatus comprising: a unit; and a plasma generating gas supply means for supplying a plasma generating gas to the plurality of jet nozzles provided in the upper electrode unit.
A chuck table rotating means for rotating the workpiece holder;
The plurality of jet holes provided in the upper electrode unit are formed such that the distance between the workpiece holding portion and the holding surface gradually decreases from the center toward the outer periphery,
The plasma generating gas supply means is configured such that the flow rate of the plasma generating gas ejected from the plurality of ejection ports provided in the upper electrode unit is increased from the center of the holding surface of the workpiece holding portion toward the outer periphery. Configured to increase,
A plasma etching apparatus is provided.
本発明によるプラズマエッチング装置においては、被加工物保持部を回転するチャックテーブル回転手段を備えており、プラズマ発生用ガス供給手段は上部電極ユニットに設けられた複数の噴出口から噴出されるプラズマ発生用ガスの流量が被加工物保持部の保持面に保持される被加工物の中央から外周に向けて増大するように構成されているので、被加工物保持部の保持面に保持された被加工物の中央部が多量にエッチングされることがなく、中央から外周に渡って略均一にエッチングされる。
また、本発明によるプラズマエッチング装置においては、被加工物保持部を回転するチャックテーブル回転手段を備えており、上部電極ユニットに設けられた複数の噴出口は被加工物保持部の保持面との間隔が中央から外周に向けて漸次減少するように形成されているので、被加工物の中央部が多量にエッチングされることがなく、中央から外周に渡って略均一にエッチングされる。
In the plasma etching apparatus according to the present invention, a chuck table rotating means for rotating the workpiece holding portion is provided, and the plasma generating gas supply means generates plasma that is ejected from a plurality of nozzles provided in the upper electrode unit. Since the flow rate of the working gas increases from the center of the workpiece held on the holding surface of the workpiece holding portion toward the outer periphery, the workpiece held on the holding surface of the workpiece holding portion is The central portion of the workpiece is not etched in a large amount, and is etched substantially uniformly from the center to the outer periphery.
The plasma etching apparatus according to the present invention further includes chuck table rotating means for rotating the workpiece holding unit, and the plurality of jet holes provided in the upper electrode unit are connected to the holding surface of the workpiece holding unit. Since the interval is formed so as to gradually decrease from the center toward the outer periphery, the central portion of the workpiece is not etched in a large amount and is etched substantially uniformly from the center to the outer periphery.
以下、本発明によって構成されたプラズマエッチング装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a plasma etching apparatus constituted according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明に従って構成されたプラズマエッチング装置の断面図が示されている。
図1に示すプラズマエッチング装置は、エッチング室20を形成するハウジング2を具備している。このハウジング2は、底壁21と上壁22と左右側壁23、24と後側が側壁25および前側側壁(図示せず)とからなっており、右側側壁24には被加工物搬出入用の開口241が設けられている。開口241の外側には、開口241を開閉するためのゲート3が上下方向に移動可能に配設されている。このゲート3は、ゲート作動手段4によって作動せしめられる。ゲート作動手段4は、エアシリンダ41と該エアシリンダ41内に配設された図示しないピストンに連結されたピストンロッド42とからなっており、エアシリンダ41がブラケット43を介して上記ハウジング2の底壁21に取り付けられており、ピストンロッド42の先端(図において上端)が上記ゲート3に連結されている。このゲート作動手段4によってゲート3が開けることにより、被加工物としての半導体ウエーハ100を開口241を通して搬出入することができる。また、ハウジング2を構成する底壁21には排気口211が設けられており、この排気口211がガス排出手段5に接続されている。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a plasma etching apparatus constructed according to the present invention.
The plasma etching apparatus shown in FIG. 1 includes a housing 2 that forms an
上記ハウジング2によって形成されるエッチング室20には、下部電極6と上部電極7が対向して配設されている。
下部電極6は、導電性の材料によって形成されており、円盤状の被加工物保持部61と、該被加工物保持部61の下面中央部から突出して形成された円柱状の支持部62とからなっている。このように被加工物保持部61と円柱状の支持部62とから構成された下部電極6は、支持部62がハウジング2の底壁21に形成された穴212を挿通して配設され、絶縁体8を介して底壁21にシールされた状態で回転可能に支持されている。このようにハウジング2の底壁21に支持された下部電極6は、支持部62を介して高周波電源10に電気的に接続されている。
In the
The
下部電極6を構成する被加工物保持部61の上部には、上方が開放された円形状の嵌合凹部611が設けられており、該嵌合凹部611にポーラスセラミック材によって形成され上面が保持面となる円盤状の吸着保持部材63が嵌合される。嵌合凹部611における吸着保持部材63の下側に形成される室611aは、被加工物保持部61および支持部62に形成された連通路621によって吸引手段9に連通されている。従って、吸着保持部材63の上面である保持面上に被加工物を載置し吸引手段9を作動して連通路621を負圧源に連通することにより室611aに負圧が作用し、吸着保持部材63上に載置された被加工物が吸引保持される。また、吸引手段9を作動して連通路621を大気に開放することにより、吸着保持部材63上に吸引保持された被加工物の吸引保持が解除される。
A
下部電極6を構成する被加工物保持部61の下部には、冷却通路612が形成されている。この冷却通路612の一端は支持部62に形成された冷媒導入通路622に連通され、冷却通路612の他端は支持部62に形成された冷媒排出通路623に連通されている。冷媒導入通路622および冷媒排出通路623は、冷媒供給手段11に連通されている。従って、冷媒供給手段11が作動すると、冷媒が冷媒導入通路622、冷却通路612および冷媒排出通路623を通して循環せしめられる。この結果、後述するプラズマ処理時に発生する熱は下部電極6から冷媒に伝達されるので、下部電極6の異常昇温が防止される。
A
以上のように構成された下部電極6は、支持部62が電動モータ12に連結されており、該電動モータ12によって回転せしめられるようになっている。
The
上記上部電極7は、導電性の材料によって形成されており、ガス噴出部71と、該ガス噴出部71の上面から突出して形成された円柱状の支持部72とからなっている。このようにガス噴出部71と円柱状の支持部72とからなる上部電極7は、ガス噴出部71が下部電極6を構成する被加工物保持部61の吸着保持部材63と対向して配設され、支持部72がハウジング2の上壁22に形成された穴221を挿通し、該穴221に装着されたシール部材12によって上下方向に移動可能に支持されている。支持部72の上端部には作動部材73が取り付けられており、この作動部材73が昇降駆動手段13に連結されている。なお、上部電極7は、支持部72を介して接地されている。
The
上部電極7を構成するガス噴出部71は、上記下部電極6の被加工物保持部61の吸着保持部材63の中央部から外周部に対向するように形成されており、その下面に開口する複数の噴出口711a、711b、711cが設けられている。この複数の噴出口711a、711b、711cは、図示の実施形態においては、噴出口711aが吸着保持部材63の中央に、噴出口711bが吸着保持部材63の中央と外周の中間に、噴出口711cが吸着保持部材63の外周に対向するように配置されている。このように形成された複数の噴出口711a、711b、711cは、それぞれガス噴出部71および支持部72に形成された連通路721a、721b、721cを介してプラズマ発生用ガス供給手段14に連通されている。プラズマ発生用ガス供給手段14は、SF6 等のフッ素系ガスと酸素を主体とするプラズマ発生用の混合ガスの供給源141と、該混合ガスの供給源141と上記連通路721a、721b、721cとを接続する配管142a、142b、142cにそれぞれ配設された電磁開閉弁143a、143b、143cおよび流量調整弁144a、144b、144cを具備している。このように構成されたプラズマ発生用ガス供給手段14は、電磁開閉弁143a、143b、143cを附勢(ON)して開路し、流量調整弁144a、144b、144cに印加する電圧をそれぞれ制御することにより連通路721a、721b、721cに供給するプラズマ発生用ガスの流量を調整する。図示の実施形態においては、流量調整弁144aは連通路721aに供給するプラズマ発生用ガスの流量が1リットル/分になるように制御され、流量調整弁144bは連通路721bに供給するプラズマ発生用ガスの流量が1.5リットル/分になるように制御され、流量調整弁144cは連通路721cに供給するプラズマ発生用ガスの流量が2リットル/分になるように制御される。従って、複数の噴出口711a、711b、711cから噴出されるプラズマ発生用ガスの流量は、下部電極6の被加工物保持部61の吸着保持部材63の中央から外周に向けて漸次増加するようになっている。
The
図示の実施形態におけるプラズマエッチング装置は、上記ゲート作動手段4、ガス排出手段5、吸引手段9、高周波電源10、冷媒供給手段11、電動モータ12、昇降駆動手段13、ガス供給手段14の電磁開閉弁143a、143b、143cおよび流量調整弁144a、144b、144c等を制御する制御手段15を具備している。この制御手段15にはガス排出手段5からハウジング2によって形成されるエッチング室20内の圧力に関するデータが、冷媒供給手段11から冷媒温度(即ち電極温度)に関するデータが入力され、これらのデータ等に基づいて制御手段15は上記各手段に制御信号を出力する。
The plasma etching apparatus in the illustrated embodiment includes an electromagnetic opening / closing of the gate operating means 4, gas discharge means 5, suction means 9, high
図示の実施形態におけるプラズマエッチング装置は以上のように構成されており、以下半導体ウエーハの裏面をプラズマエッチング(ドライエッチング)する例について説明する。
図4には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図4に示す半導体ウエーハ100は、例えば厚さが700μmのシリコンウエーハからなっており、表面100aに複数のストリート101が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート101によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス102が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ100の表面100aには、図5に示すように厚さが100μmの樹脂フィルムからなる保護テープ110を貼着する(保護部材貼着工程)。従って、半導体ウエーハ100の裏面100bが露出する形態となる。
The plasma etching apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and an example of performing plasma etching (dry etching) on the back surface of the semiconductor wafer will be described below.
FIG. 4 shows a perspective view of a semiconductor wafer as a workpiece. A
上記のように形成された半導体ウエーハ100の裏面をプラズマエッチング(ドライエッチング)して所定の厚さに形成するには、先ずゲート作動手段4を作動してゲート3を図1において下方に移動せしめ、ハウジング2の右側側壁24に設けられた開口241を開ける。次に、図示しない搬出入手段によって上述した半導体ウエーハ100を裏面100bを上側にして、開口241からハウジング2によって形成されるエッチング室20に搬送し、図2に示すように下部電極6を構成する被加工物保持部61の吸着保持部材63上に載置する。このとき、昇降駆動手段13を作動して上部電極7を上昇せしめておく。そして、吸引手段9を作動して上述したように室611aに負圧を作用することにより、吸着保持部材63上に載置された半導体ウエーハ100は吸引保持される。
In order to form a predetermined thickness by plasma etching (dry etching) on the back surface of the
半導体ウエーハ100が吸着保持部材63上に吸引保持されたならば、ゲート作動手段4を作動してゲート3を図1において上方に移動せしめ、ハウジング2の右側側壁24に設けられた開口241を閉じる。そして、昇降駆動手段13を作動して上部電極7を下降させ、図2に示すように上部電極7を構成するガス噴射部71の下面と下部電極6を構成する被加工物保持部61に保持された半導体ウエーハ100の上面(裏面100b:エッチングすべき面)との間の距離を所定の電極間距離(D)に位置付ける。なお、この電極間距離(D)は、図示の実施形態においては10mmに設定されている。
When the
次に、被加工物保持部61に配設された図示しない静電力生成手段を作動して静電力で半導体ウエーハ100を保持し、ガス排出手段5を作動してハウジング2によって形成されるエッチング室20内を排気する。エッチング室20内を排気して減圧したならば、制御手段15は上記電動モータ12を駆動して下部電極6を例えば100rpmの回転速度で回転せしめる。そして、制御手段15は、プラズマ発生用ガス供給手段14の電磁開閉弁143a、143b、143cを附勢(ON)して開路するとともに、流量調整弁144a、144b、144cに印加する電圧をそれぞれ制御して流量を調整する。この結果、プラズマ発生用ガス供給手段14のプラズマ発生用の混合ガスの供給源141から電磁開閉弁143a、143b、143c、流量調整弁144a、144b、144c、連通路721a、721b、721cを通して噴出口711a、711b、711cから下部電極6の吸着保持部材63上に保持された半導体ウエーハ100の裏面100bに向けて噴出される。そして、エッチング室20内を所定のガス圧力に維持する。このように、プラズマ発生用の混合ガスを供給した状態で、高周波電源10から下部電極6と上部電極7との間に高周波電圧を印加する。これにより、下部電極6と上部電極7との間の空間にSF6のプラズマが発生し、このプラズマにより生じる活性物質の作用により、半導体ウエーハ100の裏面100bがエッチングされる(エッチング工程)。このエッチング工程においては、流量調整弁144a、144b、144cの流量が上述したように流量調整弁144aが最も少なく、流量調整弁144bおよび流量調整弁144cの流量が漸次増加するように調整されているので、下部電極6の吸着保持部材63上に保持された半導体ウエーハ100の中央に向けて開口する噴出口711aから噴出するプラズマ発生用ガスの流量が最も少なく、噴出口711bおよび噴出口711cから噴出するプラズマ発生用ガスの流量が漸次増加せしめられている。従って、下部電極6の吸着保持部材63上に保持された半導体ウエーハ100の中央部が多量にエッチングされることがなく、半導体ウエーハ100の中央から外周に渡って均一にエッチングされるため、例えば厚さが700μmの半導体ウエーハ100を100μmの厚さになるまでエッチングしても略均一な厚さに形成することができる。
Next, an etching chamber formed by the housing 2 is operated by operating an electrostatic force generating means (not shown) disposed in the
なお、上記半導体ウエーハ100の表面100b側からデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの切削溝を形成し、その後上述したエッチング工程を実施して半導体ウエーハ100の表面100bをエッチングすることにより切削溝を表面100bに表出させて半導体ウエーハ100を個々のデバイスに分割すると、抗折強度の高いデバイスを得ることができる。
A cutting groove having a depth corresponding to the finished thickness of the device is formed from the
次に、上部電極7の他の実施形態について、図3を参照して説明する。なお、図3に示す実施形態においては、図1および図2に示す実施形態における同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図3に示す上部電極7は、ガス噴出部71における被加工物保持部61の吸着保持部材63の中央に対向する領域71aと吸着保持部材63の中央と外周の中間に対向する領域71bと吸着保持部材63の外周に対向する領域71cの高さ位置にそれぞれ段差が設けられている。即ち、ガス噴出部71における領域71aは吸着保持部材63の上面である保持面からの間隔が最も大きい位置に設定され、ガス噴出部71における領域71bおよび領域71cは吸着保持部材63の上面である保持面からの間隔が漸次減少するように設定されている。このように形成されたガス噴出部71における領域71aの下面に開口するように噴出口711aが設けられ、領域71bの下面に開口するように噴出口711bが設けられ、そして領域71cの下面に開口するように噴出口711cが設けられる。このため、噴出口711aと噴出口711bと噴出口711cから下部電極6の吸着保持部材63上に保持された被加工物に向けてプラズマ発生用ガスが噴出されると、被加工物の中央部が多量にエッチングされることがなく、中央から外周に渡って略均一にエッチングされる。なお、図3に示す上部電極7を実施する場合には、上記図1に示すプラズマ発生用ガス供給手段14の流量調整弁144a、144b、144c、を設けなくてもよい。
Next, another embodiment of the
The
2:ハウジング
20:密閉空間
221:排気口
241:被加工物搬出入用の開口
3:ゲート
4:ゲート作動手段
5:ガス排出手段
6:下部電極
61:被加工物保持部
612:冷却通路
62:支持部
622:冷媒導入通路
623:冷媒排出通路
63:吸着保持部材
7:上部電極
71:ガス噴出部
711a,711b,711c:噴出口
72:支持部
73:作動部材
76:ガス噴射部材
77:環状の隔壁
9:吸引手段
10:高周波電源
11:冷媒供給手段
12:昇降駆動手段
13:昇降駆動手段
14:プラズマ発生用ガス供給手段
141:プラズマ発生用の混合ガスの供給源
143a,143b,143c:電磁開閉弁
144a,144b,144c:流量調整弁
15:制御手段
100:半導体ウエーハ
2: Housing 20: Sealed space 221: Exhaust port 241: Opening for carrying in / out the workpiece 3: Gate 4: Gate operating means 5: Gas discharging means 6: Lower electrode 61: Workpiece holding part 612: Cooling passage 62 : Supporting part 622: Refrigerant introduction passage 623: Refrigerant discharge passage 63: Adsorption holding member 7: Upper electrode 71:
Claims (1)
該被加工物保持部を回転するチャックテーブル回転手段を備えており、
該上部電極ユニットに設けられた該複数の噴出口は、該被加工物保持部の該保持面との間隔が中央から外周に向けて漸次減少するように形成されており、
該プラズマ発生用ガス供給手段は、該上部電極ユニットに設けられた該複数の噴出口から噴出されるプラズマ発生用ガスの流量が該被加工物保持部の該保持面の中央から外周に向けて増大するように構成されている、
ことを特徴とするプラズマエッチング装置。 A housing including an etching chamber; a lower electrode unit including a workpiece holding portion disposed in the etching chamber and holding a workpiece on an upper surface; and holding the workpiece of the lower electrode unit An upper electrode unit provided with a plurality of jets arranged to face the holding surface of the unit and jetting plasma generating gas toward the holding surface, and the plurality of jets provided in the upper electrode unit A plasma generating gas supply means for supplying a plasma generating gas to the plasma etching apparatus,
A chuck table rotating means for rotating the workpiece holder;
The plurality of jet holes provided in the upper electrode unit are formed such that the distance between the workpiece holding portion and the holding surface gradually decreases from the center toward the outer periphery ,
The plasma generating gas supply means is configured such that the flow rate of the plasma generating gas ejected from the plurality of ejection ports provided in the upper electrode unit is increased from the center of the holding surface of the workpiece holding portion toward the outer periphery. Configured to increase,
A plasma etching apparatus characterized by that.
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