JP6143356B2

JP6143356B2 - プラズマエッチング装置

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Inventors: 山田　智広; 智広山田
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Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物をエッチングするプラズマエッチング装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

半導体ウエーハの分割は一般的にダイシング装置によって実施されるが、ダイシング装置によって半導体ウエーハを切削すると分割予定ラインに沿って微細な欠けが複数形成され、デバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。

この問題を解決するために、プラズマエッチング装置によって分割予定ラインをエッチングして、半導体ウエーハを個々のデバイスに分割する技術が特許第４４４７３２５号で提案されている。

従来のプラズマエッチング装置は、ウエーハを保持する保持面を有する静電チャックテーブルと、処理ガスをプラズマ化して噴射するプラズマ生成手段と、該静電チャックテーブルと該プラズマ生成手段とを収容し該静電チャックテーブルに保持されたウエーハをエッチングするエッチングチャンバーと、該エッチングチャンバー内を減圧する減圧手段と、を備え、ウエーハを分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割することができる。

特許第４４４７３２５号公報

しかし、従来のプラズマエッチング装置では、ウエーハを保持する静電チャックテーブルテーブルが均一に冷却されないことに起因して、ウエーハの分割予定ラインを均一深さにエッチングすることができず、分割されたデバイスの品質が安定しないという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、静電チャックテーブルを均一に冷却可能なプラズマエッチング装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持する保持面を有する静電チャックテーブルと、処理ガスをプラズマ化して噴射するプラズマ生成手段と、該静電チャックテーブルと該プラズマ生成手段とを収容し該静電チャックテーブルに保持された被加工物をエッチングするエッチングチャンバーと、該エッチングチャンバー内を減圧する第１減圧手段と、を備えたプラズマエッチング装置であって、該プラズマ生成手段は、噴射部を上に向けて該エッチングチャンバーの下方位置に配設され、該静電チャックテーブルは保持面を下に向け該噴射部に対向して該エッチングチャンバーの上方位置に配設されており、該静電チャックテーブルの保持面の反対側には水の層を形成する水チャンバーが配設され、該水チャンバーは水導入部を介して水供給源に連結されるとともに、気体排出部を介して第２減圧手段に連結されており、該水チャンバーには、該水チャンバー内に水を供給する水供給手段と該水チャンバー内の水位を検出する水位検出手段とが配設されており、該水チャンバー内を該第２減圧手段により減圧して水の核沸騰によって該静電チャックテーブルを冷却す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。

好ましくは、プラズマエッチング装置は、該水位検出手段で検出した該水チャンバー内の水位が閾値以下になった際、該水供給手段を作動して該水チャンバー内に水を供給して所定の水位に調整する制御手段を備えている。

好ましくは、該水位検出手段は、透明体で形成された円錐形の検出端部と、該検出端部の円錐形の底部に配設され発光素子が出射する光を該検出端部に導く第１の光ファイバーと、該第１の光ファイバーに隣接して該円錐形の底部に配設され該検出端部で反射した反射光を受光素子に導く第２の光ファイバーと、を含み、該検出端部が水に接触すると該第１の光ファイバーから出射された光は水に散乱して反射光が減少して該受光素子の受光量が減少し、該検出端部が水から離反すると該第１の光ファイバーから出射された光は該検出端部で反射して該受光素子の受光量が増大し、該制御手段は、該受光素子の受光量が増大して第１の値に達した際、該水チャンバー内の水位が該閾値以下になったと判断して該水供給手段を作動して該水チャンバー内の水位を上昇させ、該受光素子の受光量が減少して第２の値に達した際、該水チャンバー内の水位が所定の水位以上になったと判断して該水供給手段の作動を停止する。

本発明のプラズマエッチング装置は、水チャンバー内を第２減圧手段により減圧して水の核沸騰によって静電チャックテーブルを冷却するように構成されているので、静電チャックテーブルを均一に冷却することができ、分割予定ラインを均一深さにエッチングしてウエーハを分割し、分割されたデバイスの品質を安定化することができる。

また、水検出手段が検出した水チャンバー内の水位が閾値以下になった際、水供給手段を作動して水チャンバー内に水を供給して所定の水位に調整する制御手段を備えているので、水チャンバー内の水位が閾値を下回ることがなく、静電チャックテーブルを安定して冷却することができる。

本発明実施形態に係るプラズマエッチング装置の縦断面図である。水位検出手段が配設された水チャンバーの断面図である。水位検出手段の模式的断面図である。水位検出手段の作用を示すタイムチャートである。水位検出手段の作用を示すフローチャートである。処理ガス噴射手段の断面図である。図７（Ａ）はプラズマ生成手段の斜視図、図７（Ｂ）はＩＰＣアンテナ収容容器の裏面側斜視図である。処理ガス噴射手段の分解斜視図である。図９（Ａ）は第二処理ガス通路溝及び第二噴射孔を有する第二のプレートの一部拡大図、図９（Ｂ）は第一のプレートに形成された溝中に貫通孔を備えた十字形状溝を拡大して示す第一のプレートの一部拡大図である。プラズマ生成手段の分解斜視図である。第一のプレートに形成された第一処理ガス通路溝と第二のプレートの裏面との関係を示す断面図である。ドライポンプ及びターボポンプの制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態に係るプラズマエッチング装置２の断面図が示されている。プラズマエッチング装置２は密閉空間４を画成するエッチングチャンバー（ハウジング）６を具備している。

エッチングチャンバー６は円筒形状をしており、その側面に被加工物搬出入用の開口８が設けられている。開口８の外側には、開口８を開閉するためのゲート１０が上下方向に移動可能に配設されている。ゲート１０は、エアシリンダー等の図示しないゲート移動手段によって上下方向に移動される。

ゲート移動手段によってゲート１０を開けることにより被加工物としての半導体ウエーハをエッチングチャンバー６内に搬出入することができる。エッチングチャンバー６の上端部近傍には２つの排気口１２が形成されており、各排気口１２はターボポンプ（ＴＰ）１４を介して第１の減圧手段を構成するドライポンプ１６に接続されている。

ターボポンプ１４とドライポンプ１６との間の排気路１５にはバッファータンク１８が接続されており、バッファータンク１８内の圧力は圧力計２０により常時測定される。圧力計２０で測定したバッファータンク１８内の圧力は制御手段２２に入力され、制御手段２２は圧力計２０が検出した圧力に応じてドライポンプ１６及びターボポンプ１４の作動を制御する。

エッチングチャンバー６内の上部にはアルミニウム合金等の金属から形成された水チャンバー２４が配設されている。水チャンバー２４は上部電極として作用する。水チャンバー２４は高周波電源３０に接続されている。

図２に示すように、水チャンバー２４の下面には、静電チャックテーブル３２が配設されている。静電チャックテーブル３２は図示しない回路を介して電源に接続されており、電源に接続されて静電気が付与されるとウエーハ等の被加工物を静電的に吸着する。静電チャックテーブル３２は温度計３３に接続されている。

水チャンバー２４は水導入部２６及び気体排出部２８を有しており、水導入部２６は、流量調整バルブ３７を介して水供給源３５に接続されている。好ましくは、水供給源３５が収容する水は純水であり、流量調整バルブ３７を調整して毎分１５０ｃｃの純水を水チャンバー２４内に供給する。

水チャンバー２４内には、水チャンバー２４の上壁を貫通して水位検出手段７４の円筒ボディー７６が配設されている。図３に示すように、円筒ボディー７６の先端７６ａにはアクリル樹脂から形成された円錐形の検出端部７８が接着等により固定されている。好ましくは、円錐形の検出端部７８の頂角は９０°である。

本実施形態では、円錐形の検出端部７８はアクリル樹脂から形成されているが、検出端部７８の材料はアクリル樹脂に限定されるものではなく、屈折率が水に近い透明体であれば検出端部７８として採用することができる。

円筒ボディー７６内には貫通穴７７が形成されており、この貫通穴７７内に第１の光ファイバー８０及び第２の光ファイバー８２が挿入され、その先端部分は円錐形検出端部７８の底部に光学接着剤で接着されている。

第１の光ファイバー８８の他端部は発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）等の発光素子８４に接続されており、第２の光ファイバー８２の他端部はフォトダイオード等の受光素子８６に接続されている。

図１に示すように、受光素子８６で光電変換した例えば電圧等の電気信号は制御手段２２に入力され、制御手段２２は受光素子８６からの電気信号に応じて流量調整バルブ３７の開閉及びその開度を制御する。

水チャンバー２４の気体排出部２８にはプラズマアレスタ２９が配設されている。プラズマアレスタ２９により水チャンバー２４からの電荷の移動を抑制する。水チャンバー２４の気体排出部２８は経路３９を介して気液分離タンク４１に接続されている。

経路３９には圧力計５５及び圧力調整バルブ４３が配設されており、圧力計５５により水チャンバー２４内の圧力を常時測定している。水チャンバー２４と気液分離タンク４１を連結する経路３９は断熱材５３で覆われており、断熱材５３により経路３９の結露を防止する。

気液分離タンク４１は第２の減圧手段を構成する水ポンプ５７に接続されている。気液分離タンク４１の底部は開閉バルブ５９を介してドレーン６１に接続されている。上部電極としての水チャンバー２４は絶縁体３４を介してエッチングチャンバー６の上壁にシールされた状態で取り付けられている。

水ポンプ５７を作動すると、水チャンバー２４内が減圧され、この減圧により水チャンバー２４内に供給された水２５の核沸騰によって水チャンバー２４の下面に配設された静電チャックテーブル３２が冷却される。

水チャンバー２４内の圧力は圧力計５５により計測されているため、圧力調整バルブ４３を調整することにより水チャンバー２４内の圧力を調整して水の核沸騰の程度を制御し、静電チャックテーブル３２の温度を調整する。

水チャンバー２４と水ポンプとを連結する経路には気液分離タンク４１が配設されているため、気液分離タンク４１内に溜まった水は開閉バルブ５９を開けることにより、適宜ドレーン６１に排出することができる。

本実施形態によると、静電チャックテーブル３２は水チャンバー２４の下面に配設されているので、水チャンバー２４内を減圧して水２５の核沸騰により静電チャックテーブル３２を冷却するように構成されているので、静電チャックテーブル３２を均一に冷却することができる。

本実施形態の水位検出手段７４では、円錐形の検出端部７８は屈折率が水に近いアクリル樹脂から形成されているため、検出端部７８が水に接触すると第１の光ファイバー８０から出射した光は水に散乱して検出端部７８で反射する反射光が減少する。その結果、第２の光ファイバー８２を介して受光素子８６に導かれる光量が減少し、受光素子８６で光電変換されて受光素子８６から出力される電圧信号は減少する。

一方、円錐形検出端部７８は水から離反すると、第１の光ファイバー８０から出射された光は円錐形検出端部７８で２回全反射され、第２の光ファイバー８２内を伝送されて受光素子８６に入射するため、受光素子８６の受光量は増大してそれに応じて受光素子８６から出力される電圧信号は大きくなる。

次に、図４及び図５を参照して、本発明実施形態の水位検出手段７４の作用について説明する。まず、図５のフローチャートのステップＳ２０で受光素子８６で光電変換した電圧が第１の値Ｖ１以上か、例えば４Ｖ以上か否かを判定する。

肯定判定の場合は、円錐形検出端部７８が水チャンバー２４内に貯留された水から離反していると判断し、ステップＳ２１へ進んで流量調整バルブ３７を開く。これにより、水供給源３７から水チャンバー２４内に水が供給されて水チャンバー２４内の水位が上昇する。

制御手段２２により流量調整バルブ３７の開度を制御して、水チャンバー２４内の水位を所定レベルに調整する。ステップＳ２０が否定判定の場合には、ステップＳ２０の検出動作を繰り返す。

ステップＳ２２では受光素子８６の出力電圧が第２の値Ｖ２以下か、例えば２Ｖ以下か否かを判定する。肯定判定の場合には、円錐形検出端部７８が水に浸漬したことを検出することになるため、ステップＳ２３に進んで流用調整バルブ３７を閉じ水チャンバー２４内への水の供給を中止する。

図４を参照すると、上述した水位検出手段７４のタイムチャートが示されている。矢印Ａは水チャンバー２４内に所定量の水がある場合を示しており、矢印Ｂは水チャンバー２４内の水が減少して円錐形検出端部７８が水から離反している場合を示している。

本実施形態の水チャンバー２４では、水位検出手段７４が検出した水チャンバー２４内の水位が閾値以下になった際、水供給手段を作動して水チャンバー２４内に水を供給して水チャンバー２４内の水位を所定レベルに調整するので、水チャンバー２４内の水位が所定レベルを下回ることがなく静電チャックテーブル３２を安定して冷却することができる。

エッチングチャンバー６の下部は処理ガスをプラズマ化して噴射するプラズマ生成手段１１によって閉塞されている。プラズマ生成手段１１は、ＩＰＣアンテナ４２と、ＩＰＣアンテナ４２に隣接して配設された処理ガスを噴射する処理ガス噴射手段３６とを含んでいる。

図６及び図８を参照して、処理ガス噴射手段３６の詳細構造について説明する。図６は処理ガス噴射手段３６の断面図、図８は処理ガス噴射手段３６の分解斜視図である。処理ガス噴射手段３６は、セラミックスから形成された円筒状の枠体５２を含んでいる。なお、図１に示した処理ガス噴射手段３６は図６及び図８に示した処理ガス噴射手段３６を反転して配設している。

円筒状の枠体５２の内周面には、図６で下から順に且つ半径方向外周に向かって、第一の環状支持部５２ａと、第一の支持部５２ａに対して所定の段差を有する第二の環状支持部５２ｂと、第二の支持部５２ｂに対して所定の段差を有する第三の環状支持部５２ｃとが階段状に形成されている。

処理ガス噴射手段３６は、セラミックスから形成された第一のプレート５４と、第一のプレート５４より大径の同じくセラミックスから形成された第二のプレート５６と、第二のプレート５６より大径の同じくセラミックスから形成された第三のプレート５８と、第一乃至第三のプレート５４，５６，５８を支持する上述した円筒状の枠体５２とから構成される。

図８に示すように、第一のプレート５４は、中央領域に形成された複数の貫通孔６６と、これらの貫通孔６６を囲繞して外周領域に環状に形成された処理ガスを噴射する複数の第一の噴射孔６５と、第一の噴射孔６５のそれぞれに連通し処理ガスを供給する放射状に形成された複数の第一の処理ガス通路溝６４とを有している。

第一の噴射孔６５は、Ｙ形状に分岐した各第一の処理ガス通路溝６４の先端に形成されている。また、図９（Ｂ）に示すように、貫通孔６６は十字形状の溝６７の中央に形成されている。十字形状の溝６７の各端部には貫通孔６６ａがそれぞれ形成されている。

第二のプレート５６は、第一のプレート５４に形成された十字形状の溝６７の中央に位置付けられた貫通孔６６に連通し処理ガスを噴射する複数の第二の噴射孔６９と、第二の噴射孔６９のそれぞれに連通し処理ガスを供給する放射状に形成された複数の第二の処理ガス通路溝６８を有している。

図９（Ａ）に示すように、第二の処理ガス通路溝６８の先端はＹ字形状の溝又は十字形状の溝６８ａに分岐しており、分岐溝６８ａの先端に第二の噴射孔６９が形成されている。各第二の噴射孔６９は第一のプレート５４に形成された十字形状の溝６７の中央に形成された貫通孔６６に位置付けられる。

図９を参照して、第二のプレート５６に形成された第二の噴射孔６９と第一のプレート５４に形成された貫通孔６６との関係について説明する。図９（Ａ）に示すように、分岐溝６８ａの先端に第二の噴射孔６９が形成されており、第二のプレート５６が第一のプレート５４上に配設されると、各第二の噴射孔６９が第一のプレート５４の十字形状の溝６７の中央に位置付けられるようになっている。

図６に示すように、第二のプレート５６の外周部下面には第一の環状の切欠き５６ａが形成されており、第三のプレート５８の外周部下面には第二の環状の切欠き５８ａが形成されている。

更に、円筒状の枠体５２の側壁を貫通して第一の環状切欠き５６ａに連通する第一の処理ガス供給孔６０と、第二の環状切欠き５８ａに連通する第二の処理ガス供給孔６２が形成されている。

第一のプレート５４は円筒状枠体５２の第一環状支持部５２ａ上に載置され、第二の枠体５６は円筒状枠体５２の第二環状支持部５２ｂに支持され、第三のプレート５８は円筒状枠体５２の第三環状支持部５２ｃに支持されて、処理ガス噴射手段３６が組み立てられる。

処理ガス噴射手段３６が組み立てられると、図９を参照して説明したように、第二のプレート５６に形成された第二の噴射孔６９は第一のプレート５４に形成された貫通孔６６及び貫通孔６６ａに連通するようになっている。

図１に示されているように、円筒状枠体５２に形成された第一の処理ガス供給孔６０は第一ガス供給手段３８に接続され、第二処理ガス供給孔６２は第二ガス供給手段４０に接続されている。

図６に示すように、処理ガス噴射手段３６が組み立てられると、第二のプレート５６は、第一のプレート５４に重ねられて第一の処理ガス通路溝６４の上部を閉塞し、第三のプレート５８は、第二のプレート５６に重ねられて第二の処理ガス通路溝６８の上部を閉塞する。

そして、第二のプレート５６の外周部下面に形成された第一の環状切欠き５６ａは第一のプレート５４に形成された第一のガス通路溝６４の外周端部に位置付けられ、第三のプレート５８の外周部下面に形成された第二の環状切欠き５８ａは第二のプレート５６に形成された第二の処理ガス通路溝６８の外周端部に位置付けられる。

図１１に示すように、第一のプレート５４に形成された第一の処理ガス通路溝６４の内側には磁場の影響を遮断するＮｉ等の金属膜７０が被覆されており、第一の処理ガス通路溝６４の上部を閉塞する第二のプレート５６の下面の領域には、磁場の影響を遮断するＮｉ等の金属膜７２が被覆されている。

同様に、第二のプレート５６に形成された第二の処理ガス通路溝６８の内側には、磁場の影響を遮断するＮｉ等の金属膜が被覆されており、第二の処理ガス通路溝６８の上部を閉塞する第三のプレート５８の下面の領域には磁場の影響を遮断するＮｉ等の金属膜が被覆されている。

図７（Ａ）を参照すると、処理ガス噴射手段３６上に搭載されたプラズマ生成手段１１の外観斜視図が示されている。図１０はプラズマ生成手段１１の分解斜視図を示している。図７に示されるように、プラズマ生成手段１１は、第三のプレート５８上に搭載されるＩＰＣアンテナ４２を含んでいる。

ＩＰＣアンテナ４２の端子４２ａ，４２ｂはＩＰＣアンテナ４２を収容する収容容器４４の底部４４ｂに形成された孔４７，４９を通し、さらに絶縁材５１で絶縁されて収容容器４４から突出している。収容容器４４はアルミニウム合金等の金属から形成されている。収容容器４４の内部はポーラスセラミックス等の中空体４６で充填されている。

図１に示すように、ＩＰＣアンテナ４２の端子４２ａ，４２ｂは高周波電源４８に接続されている。収容容器４４の孔４７，４９内には絶縁材５１が充填され、ＩＰＣアンテナ４２の端子４２ａ，４２ｂと収容容器４４とを絶縁している。

収容容器４４の底壁４４ｂには排出口４５が形成されており、排出口４５はターボポンプ（ＴＰ）５０を介してドライポンプ１６に接続されている。ターボポンプ１４，５０の臨界圧力は４００Ｐａであり、圧力計２０で計測したバッファータンク１８内の圧力がこの臨界圧力以下になると作動を開始する。排出路１５の圧力が臨界圧力より大きい場合には、ターボポンプ１４，５０は作動しない。

以下、上述したプラズマエッチング装置２の作用について説明する。図示しないゲート移動手段を作動してゲート１０を開け、図示しない搬出入手段によって半導体ウエーハをエッチングチャンバー６の開口８を介してエッチングチャンバー６内に搬入し、静電チャックテーブル３２で半導体ウエーハを静電的に吸着する。さらに、ゲート移動手段を作動してゲート１０を上方に移動し、エッチングチャンバー６の側壁に形成された開口８を閉鎖する。

次に、ドライポンプ１６を作動して、エッチングチャンバー６内の密閉空間４及び収容容器４４の内部を真空に排気する。この真空排気の動作について、図１２のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ１０でドライポンプ１６の作動を開始する。ステップＳ１１でバッファータンク１８内の圧力が４００Ｐａ以下か否かを判断し、否定判断の場合にはドライポンプ１６の作動を継続する。

ステップＳ１１で圧力計２０で検出するバッファータンク１８内の圧力が４００Ｐａ以下となった場合には、ステップＳ１２に進んでターボポンプ１４，５０の作動を開始する。ドライポンプ１６とターボポンプ１４，５０の同時作動により、エッチングチャンバー６の密閉空間４の真空排気と収容容器４４内の真空排気を継続する。

ステップＳ１３で圧力計２０で検出するバッファータンク１８内の圧力が２００Ｐａ以下か否かを判断し、否定判断の場合にはドライポンプ１６とターボポンプ１４，５０の作動を継続する。ステップＳ１３でバッファータンク１８内の圧力が２００Ｐａ以下と判断された場合には、ステップＳ１４に進んでドライポンプ１６の作動を停止する。

ステップＳ１５で圧力計２０で検出したバッファータンク１８内の圧力が３５０Ｐａ以下か否かを判断し、肯定判断の場合にはドライポンプ１６の作動停止を継続し、ターボポンプ１４，５０のみでエッチングチャンバー６の密閉空間４及び収容容器４４内の真空排気を継続する。好ましくは、エッチングチャンバー６の密閉空間４内を約２０Ｐａ程度まで真空排気し、この真空度を維持するようにターボポンプ１４を制御する。

エッチングチャンバー６の真空排気と同時に収容容器４４内も真空排気されて収容容器４４内は約２０Ｐａ程度の真空度になるので、エッチングチャンバー６内の減圧に抗して処理ガス噴射手段を構成する第一〜第三のプレート５４，５６，５８に加わる圧力を軽減することができる。

従って、収容容器４４内の圧力がエッチングチャンバー６内の圧力に近ければ良いことから、収容容器４４にターボポンプ５０を接続しないで、収容容器４４を直接ドライポンプ１６に接続しても良い。

また、処理すべきウエーハの直径が４５０ｍｍ，６００ｍｍと大きくなり、セラミックスで形成された第一〜第三のプレート５４，５６，５８の直径が１０００ｍｍを超えることになっても、大気圧（０．１ＭＰａ）の影響を受けることはないので、処理ガス噴射手段３６を構成する第一〜第三のプレート５４，５６，５８の厚みを大気圧に耐えられる厚みに形成する必要がなく、第一〜第三のプレート５４，５６，５８の重量を抑えることができる。

更に収容容器４４内にポーラスセラミックス等の中空体４６が充填されているため、ＩＰＣアンテナ４２からの放電を抑制することができ、収容容器４４は大気圧と内部の真空雰囲気との圧力差に耐えることができ、収容容器４４内に収容されたＩＰＣアンテナ４２の作動を正常に保つことができる。

ステップＳ１５で圧力計２０で検出したバッファータンク１８内の圧力が３５０Ｐａより大きいと判断された場合には、ステップＳ１０に戻ってドライポンプ１６の作動を開始する。

これは、ターボポンプ１４，５０の臨界圧力は４００Ｐａであるため、ターボポンプ１４，５０の作動を保証するために余裕をもってドライポンプ１６を作動して、エッチングチャンバー６の密閉空間４内の真空度及び収容容器４４内の真空度を所望の範囲内に維持するようにしたものである。

エッチングチャンバー６内及び収容容器４４の内部の真空排気とほぼ同時に、水ポンプ５７を作動して水チャンバー２４内を排気して減圧し、水チャンバー２４内に供給された水２５を核沸騰させ、これにより水チャンバー２４内の下面に配設された静電チャックテーブル３２を冷却する。

エッチングチャンバー６の密閉空間４内の圧力は２０Ｐａ程度まで真空排気され、更に水チャンバー２４内が減圧されて水チャンバー２４内の水２５の核沸騰により静電チャックテーブル３２が所定温度まで冷却されたならば、プラズマエッチングの準備が完了したことになる。

従って、高周波電源３０を作動して周波数１３．５ＭＨｚで５０Ｗの電力を上部電極としての水チャンバー２４に印加する。これと同時に、高周波電源４８により周波数１３．５ＭＨｚで３，０００Ｗの電力を端子４２ａ，４２ｂを介してＩＰＣアンテナ４２に供給する。

高周波電源４８の作動と同時に第一ガス供給手段３８及び第二ガス供給手段４０を作動して、ＣＦ_４，ＳＦ_６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ガス（処理ガス）の供給を開始する。

第一ガス供給手段３８から供給された処理ガスは、処理ガス噴射手段３６の円筒状枠体５２の側壁を貫通して形成された第一の処理ガス供給孔６０を介して第一の環状切欠き５６ａ内に供給され、更に第一のプレート５４に放射状に形成された複数の第一の処理ガス通路溝６４に供給されて、第一の処理ガス通路溝６４の先端に形成された第一の噴射孔６５からエッチングチャンバー６内に噴射される。

一方、第二ガス供給手段４０から供給された処理ガスは、処理ガス噴射手段３６の円筒状枠体５２の側壁を貫通して形成された第二の処理ガス供給孔６２を介して第二の環状切欠き５８ａ中に供給され、更に第二のプレート５６に放射状に形成された複数の第二の処理ガス通路溝６８に供給されてその先端に形成された複数の第二の噴射孔６９から噴射される。第二の噴射孔６９から噴射された処理ガスは第一のプレート５４に形成された貫通孔６６を介してエッチングチャンバー６内に噴射される。

この時、高周波電源４８に接続されたＩＰＣアンテナ４２が作動しているため、噴射される処理ガスはＩＰＣアンテナ４２によりプラズマ化されて処理ガス噴射手段３６からエッチングチャンバー６内に噴射される。

第一ガス供給手段３８から供給された処理ガスは、処理ガス噴射手段３６の外周領域からエッチングチャンバー６内に噴射され、第二ガス供給手段４０から供給された処理ガスは、処理ガス噴射手段３６の中央領域からエッチングチャンバー６内に噴射される。

第一ガス供給手段３８及び第二ガス供給手段４０は、制御手段２２によりその供給タイミング及び供給する処理ガスの供給量が制御されるため、プラズマ化された一様な処理ガスを静電チャックテーブル３２に保持されたウエーハに供給することができ、ウエーハの全領域に渡り分割予定ラインを均一深さにエッチングすることができ、プラズマエッチングによりウエーハを個々のデバイスに分割することができる。

プラズマ化された処理ガスはウエーハ全面に均一に供給され、且つ水チャンバー２４内に収容された水２５の核沸騰によって静電チャックテーブル３２を均一に冷却することができるため、ウエーハの分割予定ラインを均一深さにエッチングすることができ、分割されたデバイスの品質を安定化することができる。尚、分割予定ライン以外のウエーハ表面はレジスト等によりマスクされていること勿論である。

２プラズマエッチング装置
４密閉空間
６エッチングチャンバー（筐体）
８開口
１０ゲート
１１プラズマ生成手段
１４，５０ターボポンプ
１６ドライポンプ
２４水チャンバー
３０，４８高周波電源
３２静電チャックテーブル
３５水供給源
３６処理ガス噴射手段
４１気液分離タンク
５７水ポンプ
７４水位検出手段
７８円錐形検出端部
８０第１の光ファイバー
８２第２の光ファイバー
８４発光素子
８６受光素子

Claims

被加工物を保持する保持面を有する静電チャックテーブルと、処理ガスをプラズマ化して噴射するプラズマ生成手段と、該静電チャックテーブルと該プラズマ生成手段とを収容し該静電チャックテーブルに保持された被加工物をエッチングするエッチングチャンバーと、該エッチングチャンバー内を減圧する第１減圧手段と、を備えたプラズマエッチング装置であって、
該プラズマ生成手段は、噴射部を上に向けて該エッチングチャンバーの下方位置に配設され、該静電チャックテーブルは保持面を下に向け該噴射部に対向して該エッチングチャンバーの上方位置に配設されており、
該静電チャックテーブルの保持面の反対側には水の層を形成する水チャンバーが配設され、
該水チャンバーは水導入部を介して水供給源に連結されるとともに、気体排出部を介して第２減圧手段に連結されており、
該水チャンバーには、該水チャンバー内に水を供給する水供給手段と該水チャンバー内の水位を検出する水位検出手段とが配設されており、
該水チャンバー内を該第２減圧手段により減圧して水の核沸騰によって該静電チャックテーブルを冷却することを特徴とするプラズマエッチング装置。
該水位検出手段で検出した該水チャンバー内の水位が減少して閾値に達した際、該水供給手段を作動して該水チャンバー内に水を供給して所定の水位に調整する制御手段を備えた請求項１記載のプラズマエッチング装置。
該水位検出手段は、透明体で形成された円錐形の検出端部と、該検出端部の円錐形の底部に配設され発光素子が出射する光を該検出端部に導く第１の光ファイバーと、該第１の光ファイバーに隣接して該円錐形の底部に配設され該検出端部で反射した反射光を受光素子に導く第２の光ファイバーと、を含み、
該検出端部が水に接触すると該第１の光ファイバーから出射された光は水に散乱して反射光が減少して該受光素子の受光量が減少し、該検出端部が水から離反すると該第１の光ファイバーから出射された光は該検出端部で反射して該受光素子の受光量が増大し、
該制御手段は、該受光素子の受光量が増大して第１の値に達した際、該水チャンバー内の水位が該閾値以下になったと判断して該水供給手段を作動して該水チャンバー内の水位を上昇させ、該受光素子の受光量が減少して第２の値に達した際、該水チャンバー内の水位が所定の水位以上になったと判断して該水供給手段の作動を停止することを特徴とする請求項２記載のプラズマエッチング装置。