JP4938352B2

JP4938352B2 - 静電チャックテーブル機構

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Publication number: JP4938352B2
Application number: JP2006137513A
Authority: JP
Inventors: 貴司小野
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-05-17
Also published as: JP2007311462A

Description

本発明は、プラズマエッチング装置等の加工装置に装備され半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブル機構、更に詳しくは静電気による吸着力を利用して被加工物を吸着保持する静電チャックテーブル機構に関する。

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。

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。
特開２００６−７３５９２号公報

上述したプラズマエッチング装置は、プラズマ処理室を真空状態にしてプラズマエッチング処理を実施することから、被加工物を保持するチャックテーブルが被加工物を真空吸引保持する方式であると、被加工物をチャックテーブル上に確実に吸引保持することが困難である。従って、プラズマエッチング装置のチャックテーブルは、一般に静電気による吸着力を利用して被加工物を吸着保持する静電チャックテーブルが用いられている。

而して、ウエーハの表面には保護テープが貼着されており、この保護テープを介してウエーハを静電チャックテーブルに静電吸着すると、保護テープに静電気が帯電し、静電チャックテーブルの電極への通電をOFFしても静電チャックテーブルからウエーハを離脱できないという問題がある。

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、被加工物に貼着された保護テープに帯電されている静電気を除去する機能を備えて静電チャックテーブル機構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に、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの内部に配設され電圧が印加されることにより電荷を発生する電極と、該電極に電圧を印加する電圧印加手段と、を具備する静電チャックテーブル機構において、
該チャックテーブルに形成され該保持面に開口するエアー供給通路と、
該エアー供給通路にイオン化されたエアーを供給するイオン化エアー供給手段と、
該エアー供給通路に連通され該チャックテーブルに形成され保持面に負圧を作用せしめる吸引手段と、を具備している、
ことを特徴とする静電チャックテーブル機構が提供される。

上記吸引手段および上記イオン化エアー供給手段と上記エアー供給通路との間には、エアー供給通路と吸引手段およびイオン化エアー供給手段とを選択的に連通する切換弁が配設されていることが望ましい。

本発明による静電チャックテーブル機構は、チャックテーブルの保持面に開口するエアー供給通路にイオン化されたエアーを供給するイオン化エアー供給手段を具備しているので、チャックテーブルの保持面に静電吸着保持された被加工物を加工した後に、イオン化エアー供給手段を作動してチャックテーブルの保持面にイオン化されたエアーが供給せしめられる。この結果、保持面に静電吸着されている被加工物にイオン化されたエアーが供給されるので、被加工物に帯電している静電気が除去され、チャックテーブルの保持面への静電吸着が解除される。従って、被加工物をチャックテーブルの保持面上から容易に搬出することができる。
また、本発明による静電チャックテーブル機構は、エアー供給通路に連通されチャックテーブルに形成され保持面に負圧を作用せしめる吸引手段を備えているので、チャックテーブルの保持面上に被加工物を静電吸着保持する前に負圧により吸引保持することにより、保持面に被加工物を静電吸着保持する前に保持面上に確実に位置決めすることができる。

以下、本発明によって構成された静電チャックテーブル機構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。

図１には、本発明によって構成された静電チャックテーブル機構が装備されたプラズマエッチング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２は、密閉空間２０ａを形成するハウジング２０を具備している。このハウジング２０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２４ａが設けられている。開口２４ａの外側には、開口２４ａ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２０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が開けられることにより、後述するように被加工物を開口２４ａを通して搬出入することができる。また、ハウジング２０を構成する底壁２１には排気口２１ａが設けられており、この排気口２１ａがガス排出手段１１に接続されている。

上記ハウジング２０によって形成される密閉空間２０ａには、下部電極５と上部電極９が対向して配設されている。下部電極５は、導電性の材料によって形成されており、円盤状のチャックテーブル保持部５１と、該チャックテーブル保持部５１の下面中央部から突出して形成された円柱状の支持部５２とからなっている。このように円盤状のチャックテーブル保持部５１と円柱状の支持部５２とから構成された下部電極５は、支持部５２がハウジング５１の底壁２１に形成された穴２１ｂを挿通して配設され、絶縁体２７を介して底壁２１にシールされた状態で支持されている。このようにハウジング２１の底壁２１に支持された下部電極５は、支持部５２を介して高周波電源１２に電気的に接続されている。

下部電極５を構成するチャックテーブル保持部５１の上部には、図２に示すように上方が開放された円形状の嵌合凹部５１ａが設けられており、該嵌合凹部５１ａに静電チャックテーブル機構６を構成するチャックテーブル６１が嵌合される。チャックテーブル６１は、図示の実施形態においては抵抗が１０^１３Ωcm以下のセラミック材からなり、上記嵌合凹部５１ａと対応する大きさの円盤状に形成されており、嵌合凹部５１ａに嵌合される。セラミック材によって形成されたチャックテーブル６１の内部には、電圧が印加されることにより電荷を発生する電極６２、６３が配設されている。この電極６２、６３は、それぞれ導線６４、６５を介して直流電圧印加手段６６、６７に接続されている。なお、直流電圧印加手段６６、６７は、それぞれ直流電源６６１、６７１と駆動回路６６２、６７２とからなっており、それぞれ駆動回路６６２、６７２をONすることによって上記電極６２にプラス(＋)電圧を印加し、上記電極６３にマイナス(−)電圧を印加せしめる。この結果、チャックテーブル６１の保持面６１aと該保持面６１aに載置される被加工物との間にプラス(＋)、マイナス(−)の電荷が発生し、この間に働くジョンセンラーベック力によって被加工物を保持面６１aに吸着保持する。なお、上記電極構造を双極性電極構造とした例を示したが、端極性電極構造にしてもよい。

チャックテーブル６１は、上面が被加工物を保持する保持面６１aとして機能する。このチャックテーブル６１には、保持面６１aに開口するエアー供給通路６１bが形成されている。このエアー供給通路６１bは、保持面６１aに複数個開口している。

一方、下部電極５を構成するチャックテーブル保持部５１と支持部５２には、上記エアー供給通路６１bに連通する連通路５aが形成されている。この連通路５aの内面は、絶縁材でコーティングされている。連通路５aは、電磁切換弁６８を介して吸引手段７とイオン化エアー供給手段８に選択的に連通せしめられるようになっている。従って、電磁切換弁６８の一方の電磁コイル６８１をONすると、電磁切換弁６８を介して連通路５aが吸引手段７と連通し、この結果エアー供給通路６１bを介してチャックテーブル６１の保持面６１aに負圧が作用せしめられる。また、電磁切換弁６８の他方の電磁コイル６８２をONすると、電磁切換弁６８を介して連通路５aがイオン化エアー供給手段８と連通し、この結果エアー供給通路６１bを介してチャックテーブル６１の保持面６１aにイオン化されたエアーが供給せしめられる。なお、イオン化されたエアーが連通路５aを通過する際にイオン化されたエアーからイオンを奪わないように、チャックテーブル６１に至る連通路５aの内面を絶縁材でコーティングすることが重要である。

上記下部電極５を構成するチャックテーブル保持部５１の下部には、冷却通路５１ｂが形成されている。この冷却通路５１ｂの一端は支持部５２に形成された冷媒導入通路５２ｂに連通され、冷却通路５１ｂの他端は支持部５２に形成された冷媒排出通路５２ｃに連通されている。冷媒導入通路５２ｂおよび冷媒排出通路５２ｃは、図１に示すように冷媒供給手段１３に連通されている。従って、冷媒供給手段１３が作動すると、冷媒が冷媒導入通路５２ｂ、冷却通路５１ｂおよび冷媒排出通路５２ｃを通して循環せしめられる。この結果、後述するプラズマエッチング処理時に発生する熱は下部電極５から冷媒に伝達されるので、下部電極５の異常昇温が防止される。

上記上部電極９は、導電性の材料によって形成されており、図１に示すように円盤状のガス噴出部９１と、該ガス噴出部９１の上面中央部から突出して形成された円柱状の支持部９２とからなっている。このようにガス噴出部９１と円柱状の支持部９２とからなる上部電極９は、ガス噴出部９１が下部電極５を構成するチャックテーブル保持部５１と対向して配設され、支持部９２がハウジング２０の上壁２２に形成された穴２２ａを挿通し、該穴２２ａに装着されたシール部材２８によって上下方向に移動可能に支持されている。支持部９２の上端部には作動部材９３が取り付けられており、この作動部材９３が昇降駆動手段１４に連結されている。なお、上部電極９は、支持部９２を介して接地されている。

上部電極９を構成する円盤状のガス噴出部９１には、下面に開口する複数の噴出口９１ａが設けられている。この複数の噴出口９１ａは、ガス噴出部９１に形成された連通路９１ｂおよび支持部９２に形成された連通路９２ａを介してガス供給手段１５に連通されている。ガス供給手段１５は、フッ素系ガスを主体とするプラズマ発生用の混合ガスを供給する。

図１を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるプラズマエッチング装置２は、上記ゲート作動手段４、ガス排出手段１１、高周波電源１２、直流電圧印加手段６６、６７の駆動回路６６２、６７２、電磁切換弁６８、冷媒供給手段１３、昇降駆動手段１４、ガス供給手段１５、吸引手段７、イオン化エアー供給手段８等を制御する制御手段１６を具備している。この制御手段１６にはガス排出手段１１からハウジング２０によって形成される密閉空間２０ａ内の圧力に関するデータが、冷媒供給手段１３から冷媒温度（即ち電極温度）に関するデータが、ガス供給手段１５からガス流量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１６は上記各手段に制御信号を出力する。

図示の実施形態におけるプラズマエッチング装置２は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
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１０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１０ａ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１０の表面１０ａ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１００を貼着する（保護部材貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０の裏面１０bが露出する形態となる。このように、保護テープ１００が表面に貼着された半導体ウエーハ１０は、研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さ（例えば、１００μm）に形成される。

上述したように裏面が研削され所定の厚さに形成された半導体ウエーハ１０を上記プラズマエッチング装置２によってプラズマエッチング処理するには、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２０の右側側壁２４に設けられた開口２４ａを開ける。次に、図示しない搬出入手段によって保護テープ１００が貼着された半導体ウエーハ１０を開口２４ａからハウジング２０によって形成される密閉空間２０ａに搬送し、下部電極５に配設されたチャックテーブル６１の保持面６１a上に保護テープ１００側を載置する。このとき、昇降駆動手段１４を作動して上部電極９を上昇せしめておく。そして、吸引手段７を作動するとともに電磁切換弁６８の一方の電磁コイル６８１をONする。この結果、電磁切換弁６８を介して連通路５aが吸引手段７と連通し、エアー供給通路６１bを介してチャックテーブル６１の保持面６１aに負圧が作用せしめられ、保護テープ１００を介して半導体ウエーハ１０が保持面６１aに吸引保持される。

このようにして、チャックテーブル６１の保持面６１a上に保護テープ１００を介して半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、直流電圧印加手段６６、６７の駆動回路６６２、６７２をONすることによって、電極６２にプラス(＋)電圧を印加するとともに電極６３にマイナス(−)電圧を印加せしめる。この結果、チャックテーブル６１の保持面６１aと該保持面６１aに吸引保持された半導体ウエーハ１０に貼着されている保護テープ１００との間にプラス(＋)、マイナス(−)の電荷が発生し、この間に働くジョンセンラーベック力によって保護テープ１００を介して半導体ウエーハ１０が保持面６１aに静電吸着保持される。このようにして、チャックテーブル６１の保持面６１a上に保護テープ１００を介して半導体ウエーハ１０を吸着保持したならば、電磁切換弁６８の一方の電磁コイル６８１をOFFして負圧による半導体ウエーハの吸引保持を解除する。なお、チャックテーブル６１の保持面６１a上に半導体ウエーハ１０を静電吸着保持する前に負圧により吸引保持するのは、保持面６１aに半導体ウエーハ１０を静電吸着保持する前に保持面６１a上に確実に位置決めするためである。

半導体ウエーハ１０を保護テープ１００を介してチャックテーブル６１の保持面６１a上に静電吸着保持したならば、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２０の右側側壁２４に設けられた開口２４ａを閉じる。そして、昇降駆動手段１４を作動して上部電極９を下降させ、図３に示すように上部電極９を構成するガス噴射部９１の下面と下部電極５に配設されたチャックテーブル６１の保持面６１a上に保護テープ１００を介して保持された半導体ウエーハ１０の上面との間の距離をプラズマエッチング処理に適した所定の電極間距離（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。

次に、ガス排出手段１１を作動してハウジング２０によって形成される密閉空間２０ａ内を真空排気する。密閉空間２０ａ内を真空排気したならば、ガス供給手段１５を作動してプラズマ発生用ガスを上部電極９に供給する。ガス供給手段９から供給されたプラズマ発生用ガスは、支持部９２に形成された連通路９２ａおよびガス噴出部９１に形成された連通路９１ｂを通して複数の噴出口９１ａから下部電極５に配設されたチャックテーブル６１の保持面６１a上に保護テープ１００を介して保持された半導体ウエーハ１０の裏面１０b（上面）に向けて噴出される。そして、密閉空間２０ａ内を所定のガス圧力に維持する。このように、プラズマ発生用ガスを供給した状態で、高周波電源１２から下部電極５と上部電極９との間に高周波電圧を印加する。これにより、下部電極５と上部電極９との間の空間にプラズマが発生し、このプラズマにより生じる活性物質が半導体ウエーハ１０の裏面１０bに作用するので、半導体ウエーハ１０の裏面１０bがエッチングされる。この結果、上述した半導体ウエーハ１０の裏面１０bの研削において生成された研削歪が除去される。

なお、上記エッチング処理工程は、例えば以下の条件で行われる。
電源６８の出力：２０００W
密閉空間６１ａ内の圧力：８０Pa
プラズマ発生用ガス：六フッ化イオウ(SF₆)を７６ml／分、ヘリウム(He)を１５
ml／分、酸素(O₂)を２７ml／分
または
：六フッ化イオウ(SF₆)を76ml／分、三フッ化メチル(CHF₃)
を１５ml／分、酸素(O₂)を２７ml／分
または
：六フッ化イオウ(SF₆)を７６ml／分、窒素(N₂)を１５ml／
分、酸素(O₂)を２７ml／分
エッチング処理時間：３分

上述したエッチング処理行程を実施したならば、ガス供給手段１５の作動を停止するとともに高周波電源１２をOFFする。次に、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２０の右側側壁２４に設けられた開口２４ａを開ける。そして、静電チャックテーブル機構６の直流電圧印加手段６６、６７の駆動回路６６２、６７２をOFFする。この結果、チャックテーブル６１の保持面６１aと該保持面６１aに吸引保持された半導体ウエーハ１０に貼着されている保護テープ１００との間に働くジョンセンラーベック力が解除される。しかるに、半導体ウエーハ１０に貼着されている保護テープ１００には静電気が帯電しているので、チャックテーブル６１の保持面６１aへの静電吸着が維持され、半導体ウエーハ１０をチャックテーブル６１の保持面６１aから離脱することは困難である。そこで、図示の実施形態においては、静電チャックテーブル機構６のイオン化エアー供給手段８を作動するとともに電磁切換弁６８の他方の電磁コイル６８２をONし、電磁切換弁６８を介して連通路５aとイオン化エアー供給手段８とを連通する。この結果、エアー供給通路６１bを介してチャックテーブル６１の保持面６１aにイオン化されたエアーが供給せしめられるので、保持面６１aに静電吸着されている保護テープ１００にイオン化されたエアーが浸透し、保護テープ１００に帯電している静電気が除去され、チャックテーブル６１の保持面６１aへの静電吸着が解除される。このようにして、半導体ウエーハ１０に貼着されている保護テープ１００のチャックテーブル６１の保持面６１aへの静電吸着が解除されたならば、図示しない搬出入手段によって保護テープ１００が貼着された半導体ウエーハ１０をチャックテーブル６１の保持面６１a上から容易に搬出することができる。

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。図１に示すプラズマエッチング装置に装備される図１に示すプラズマエッチング装置のプラズマプエッチング処理状態を示す断面図。被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。図１に示す半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着した状態を示す斜視図。

符号の説明

２：プラズマエッチング装置
２０：ハウジング
２０a：プラズマ処理室
３：ゲート
４：ゲート作動手段
５：下部電極
５１：チャックテーブル保持部
６：静電チャックテーブル機構
６１：チャックテーブル
６２、６３：電極
６６、６７：直流電圧印加手段
６８：電磁切換弁
７：吸引手段
８：イオン化エアー供給手段
9：上部電極
９１：ガス噴出部
９３：作動部材
１０：半導体ウエーハ
１００：保護テープ
１１：ガス排出手段
１２：高周波電源
１３：冷媒供給手段
１４：昇降駆動手段
１５：ガス供給手段
１６：制御手段

Claims

被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの内部に配設され電圧が印加されることにより電荷を発生する電極と、該電極に電圧を印加する電圧印加手段と、を具備する静電チャックテーブル機構において、
該チャックテーブルに形成され該保持面に開口するエアー供給通路と、
該エアー供給通路にイオン化されたエアーを供給するイオン化エアー供給手段と、
該エアー供給通路に連通され該チャックテーブルに形成され保持面に負圧を作用せしめる吸引手段と、を具備している、
ことを特徴とする静電チャックテーブル機構。
該吸引手段および該イオン化エアー供給手段と該エアー供給通路との間には、該エアー供給通路と該吸引手段および該イオン化エアー供給手段とを選択的に連通する切換弁が配設されている、請求項１記載の静電チャックテーブル機構。