JP6934305B2 - ウエーハの保持方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電チャックを用いたウエーハの保持方法に関する。

研削装置による研削後のウエーハの被研削面には研削痕が残存しており、この研削痕がウエーハの抗折強度を低下させる原因になっている。このため、プラズマエッチングによってウエーハの被研削面から研削痕を除去する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。プラズマエッチング装置は、開閉扉を介して外部からチャンバ（減圧室）内にウエーハを搬入し、チャンバ内を減圧した状態でエッチングガスを供給する。そして、プラズマ化させたエッチングガスをウエーハに反応させて被研削面から研削痕を除去して、研削済みのウエーハの研削痕に起因した抗折強度の低下を抑えている。

このようなプラズマエッチング装置では、チャンバ内を真空状態にするため、ウエーハを保持するチャックテーブルに、真空吸着式のチャックテーブルではなく、静電吸着式のチャックテーブル、いわゆる静電チャックが採用される。

特開２０１６−１４３７８５号公報

また、ウエーハの下面には、保護部材としてテープが貼着されており、ウエーハは、当該テープを介して静電チャックの上面に載置される。この場合、テープと静電チャックとの間に気泡（隙間）が形成されることがある。静電チャックには、エッチングガスがウエーハと反応した反応熱を取り除くため冷却水を通水させる冷却水路を内部に形成している。当該気泡が形成された状態でプラズマエッチングが実施されると、気泡によって静電チャックの上面とテープとが接触していないためテープが冷却されないで反応熱による高温にさらされる結果、テープの接着剤が溶けテープをウエーハから剥がしたときにデバイスに接着剤が残る。また、さらにテープが高温にさらされるとテープが溶けて穴が開いてしまう、いわゆる「テープ焼け」という現象が発生するおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、テープ焼けを防止することができるウエーハの保持方法を提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様のウエーハの保持方法は、一方の面にテープを貼着したウエーハを静電チャックで保持するウエーハの保持方法であって、静電チャックは、保持面に形成した複数の細孔を吸引源に連通させウエーハを吸引保持する吸引保持手段と、内部に配設した電極に供給した直流電力によって静電気を発生させ保持面でウエーハを吸着保持する静電気保持手段と、を備え、ウエーハの一方の面にはテープが予め貼着され、ウエーハを該静電チャックに搬送する搬送手段が保持するウエーハの該テープの表面全面に、たわしまたはスポンジを接触させて凹凸を形成する凹凸面形成工程と、該凹凸面形成工程の後、該細孔を吸引源に連通させ該テープの該凹凸と該保持面との間の隙間を該細孔に連通させ、該隙間の気泡を除去して該テープを吸引保持する吸引保持工程と、吸引保持工程の後、電極に供給した直流電力により静電気を発生させ保持面でテープを介してウエーハを静電力保持する静電力保持工程と、を備える。

この構成によれば、テープの表面に凹凸が形成されることにより、吸引保持工程でウエーハがテープを介して保持面吸引保持されても凹凸と細孔が接続されるため、テープと保持面との間に気泡が発生するのを抑制することができる。よって、後の工程でテープ焼けの発生を防止することができる。

本発明によれば、テープと保持面との間に気泡が発生するのを抑制し、テープ焼けを防止することができる。

従来の方法でウエーハを保持した場合の部分拡大図である。 本実施の形態に係る凹凸面形成工程の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る吸引保持工程の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る吸引保持工程の部分拡大図である。 本実施の形態に係る静電力保持工程及びエッチング工程の一例を示す模式図である。

プラズマエッチング装置では、研削後のウエーハが静電チャックによって吸着保持される。図１は、従来の方法でウエーハを保持した場合の部分拡大図である。図１Ａはウエーハがチャンバに投入された直後の状態を示し、図１Ｂはチャンバが減圧された状態を示し、図１Ｃはエッチング中の状態を示している。

図１に示すように、静電チャック４は、減圧室を構成するチャンバＣ（図５参照）内に配置されており、ウエーハＷより大径の円板の上面に複数の細孔４０が形成された保持面４１を有する。複数の細孔４０は、円板内で共通の連通路４２に連なり、吸引源４３に接続（連通）されている。

このように構成される静電チャック４では、ウエーハＷを静電吸着する前に予め仮保持として、吸引源４３の吸引力によってウエーハＷが一時的に保持面４１に吸引保持される。具体的には、図１Ａに示すように、ウエーハＷの下面には保護部材としてテープＴが貼着されており、ウエーハＷは、当該テープＴを介して保持面４１上に載置される。保持面４１は、上記した複数の細孔４０及び連通路４２を通じて吸引源４３に引っ張られることで生じる負圧により、ウエーハＷ及びテープＴを吸引保持する。

このとき、複数の細孔４０が所定の間隔を空けて配置されているため、テープＴ（ウエーハＷ）の下面全体が均等に保持面４１に吸引保持されるわけではない。具体的には、細孔４０の周辺が主に吸引されるので、図１に示すように、隣接する細孔４０の間でテープＴの下面と保持面４１との間に気泡Ｂが発生することがある。この場合、テープＴの下面が平坦であり、細孔４０近傍のテープＴが保持面４１に対して強く密着しているため、気泡Ｂは、隣接する細孔４０の間で逃げ難くなっている。

テープＴと保持面４１との間に上記気泡Ｂが残っていると、図１Ｂに示すように、チャンバＣ内が減圧されることで、当該気泡Ｂが膨張する。この状態でプラズマエッチングが実施されると、ワーク（ウエーハＷ及びテープＴ）の一部が保持面４１から浮いた状態で気泡Ｂの周辺がエッチングの熱によって温められる。

特にエッチング中は、図１Ｃに示すように、静電チャック４の内部に形成されるウォータージャケット（不図示）を冷却水が流れており、静電チャック４及びウエーハＷの異常な温度上昇が抑えられている。しかしながら、上記のように、気泡Ｂが発生した箇所のテープＴの下面は、保持面４１に接触していないため、当該テープＴが適切に冷却されない。この結果、気泡Ｂの近傍のテープＴが高温にさらされて焼けてしまい、穴が開くという、いわゆる「テープ焼け」の現象が発生するおそれがある。

テープ焼けの原因となる気泡Ｂの発生を抑制するために、細孔４０の配置間隔（ピッチ）を狭めることも考えられる。しかしながら、細孔４０の数が増える結果、静電チャック４を製造する際の機械加工の工数が増えるため、製造コストの観点からあまり好ましくない。

そこで、本件発明者は、テープＴの表面形状（テープＴの下面の平坦度）に着目し、テープＴと保持面４１との間に気泡Ｂが発生するのを抑制することに想到した。具体的に本実施の形態では、ウエーハＷを保持面４１上に載置する前に、予めテープＴの下面に微細なキズ（凹凸Ｄ）をつけ、凹凸面Ｄ１（共に図２参照）を形成する構成とした。これにより、テープＴの下面と保持面４１との間に気泡Ｂが発生し難くなるため、後にプラズマエッチングを実施しても、テープ焼けの発生を防止することが可能になった。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るウエーハの保持方法及びエッチング工程について説明する。図２は、本実施の形態に係る凹凸面形成工程の一例を示す模式図である。図２Ａ及び図２Ｂは凹凸面形成工程の動作遷移図を示し、図２Ｃは変形例を示している。図３は、本実施の形態に係る吸引保持工程の一例を示す模式図である。図３Ａ及び図３Ｂは、吸引保持工程の動作遷移図を示している。図４は、本実施の形態に係る吸引保持工程の部分拡大図であり、具体的には図３ＢのＸ部の拡大図を示している。図５は、本実施の形態に係る静電力保持工程及びエッチング工程の一例を示す模式図である。なお、以下に示す静電チャックについては、説明の便宜上、図１で既出の構成を同一の符号で示し、適宜説明を省略する。

また、本実施の形態では、減圧処理装置として容量結合型プラズマ（CCP: Capacitive Coupled Plasma）のプラズマエッチング装置を例示して説明するが、減圧処理装置は誘導結合型プラズマ（ICP: Inductive Coupled Plasma）のプラズマエッチング装置やその他各種プラズマエッチング装置でもよい。また、減圧処理装置は、減圧状態でウエーハを処理する装置であればよく、例えばウエーハの表面に膜を成長させる成膜装置でもよい。

本実施の形態に係るウエーハＷの保持方法は、一方の面（下面）にテープＴを貼着したウエーハＷを静電チャック４で保持する方法であり、テープＴの下面に凹凸Ｄを形成する凹凸面形成工程（図２参照）と、テープＴを介してウエーハＷを吸引保持する吸引保持工程（図３参照）と、テープＴを介してウエーハＷを静電力保持する静電力保持工程（図４参照）と、を経て実施される。上記方法によって静電チャック４に保持されたウエーハＷは、後にエッチング工程（図５参照）が実施されることにより、研削痕が除去される。

なお、本実施の形態の保持対象であるウエーハＷは、略円板状に形成されたシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の半導体ウエーハであり、下面に保護部材としてテープＴが貼着されている。ウエーハＷは、半導体ウエーハに限らず、保持対象になれば、どのようなものでもよい。例えば、ウエーハＷは、サファイアやシリコンカーバイド形成される光デバイスウエーハであってもよい。また、テープＴの材質も特に限定されるものではない。

先ず、凹凸面形成工程について説明する。図２に示すように、ウエーハＷは、搬送手段２によってエッチング装置のチャンバＣ（図５参照）内に搬送される前に、予め凹凸面形成工程が実施される。搬送手段２は、研削後のウエーハＷの上面を保持して後述する静電チャック４（図３参照）に搬送するように構成されている。

搬送手段２は、ウエーハＷを吸引保持して任意の位置に移動可能なポーラスチャックであり、円板状の枠体の下面にセラミックス等の多孔質材で構成される保持面２０が形成されている。保持面２０に生じる負圧によって、ウエーハＷを吸引保持することが可能となっている。搬送手段２は、移動機構２１によって鉛直方向及び水平方向に移動可能に構成される。

凹凸面形成工程では、テープＴの表面全面（下面全体）に凹凸Ｄが形成される。具体的には、図２Ａに示すように、搬送手段２が吸引保持したウエーハＷの下面側に凹凸形成手段３が位置付けられる。凹凸形成手段３は、例えば円筒状のロールたわしで構成され、ウエーハＷの外径より大きい長さで延在している。凹凸形成手段３は、円筒面をテープＴの下面に当接させて擦ることにより、テープＴに無数の微細な凹凸Ｄを形成する。

具体的には、ウエーハＷの一端側において、テープＴの下面が凹凸形成手段３の外面（円筒面）に接触する高さに位置付けられ、凹凸形成手段３がウエーハＷに対して他端側に相対移動するように、搬送手段２が水平移動される。この結果、図２Ｂに示すように、テープＴの下面全体が凹凸形成手段３に擦られて、テープＴの下面には、無数の不規則なキズで構成される凹凸面Ｄ１が形成される。この場合、凹凸形成手段３を軸回りに回転させながらテープＴを擦ってもよい。

なお、凹凸面Ｄ１の形成は、装置によって自動的に実施されてもよく、オペレータが手動で実施してもよい。また、凹凸形成手段３は、テープＴの表面に微細なキズを形成することができれば、どのように構成されてもよい。例えば、図２Ｃに示すように、凹凸形成手段３をロールたわしに変えて、平坦形状を有するたわしやスポンジで構成してもよい。また、凹凸Ｄの大きさ（深さ）は、テープＴの厚みを越えず、テープＴの保護部材としての機能を損なわない程度に適宜変更が可能である。

次に吸引保持工程が実施される。吸引保持工程では、ウエーハＷが搬送手段２によって静電チャック４に搬送され、ウエーハＷが静電チャック４の保持面４１に仮保持される。具体的には、図３Ａに示すように、ウエーハＷの上面を吸引保持した搬送手段２が、静電チャック４の上方に位置付けられる。

静電チャック４は、ウエーハＷより大径の円板で形成され、上面に複数の細孔４０（吸引口）が形成された保持面４１を有している。複数の細孔４０は、ウエーハＷの外縁より内側の範囲で所定間隔を空けて配置されている。複数の細孔４０は、円板内で共通の連通路４２に連なり、吸引源４３に接続（連通）されている。保持面４１が吸引源４３によって引っ張られることにより、保持面４１上に負圧が発生する。このように、吸引源４３、複数の細孔４０及び連通路４２は、ウエーハＷを吸引保持（仮保持）するための吸引保持手段を構成する。

搬送手段２は、保持面４１の中心とウエーハＷの中心とが一致するように位置が調整された後、図３Ｂに示すように、ウエーハＷの下面（凹凸面Ｄ１）が保持面４１に当接する高さまで降下される。そして、搬送手段２によるウエーハＷ（の上面）の吸引保持が解除される。一方、複数の細孔４０及び連通路４２と吸引源４３とが連通され、吸引源４３から保持面４１上に吸引力が発生することにより、ウエーハＷの下面がテープＴを介して保持面４１に吸引保持される。

このとき、図４に示すように、ウエーハＷの下面に形成された無数の凹凸Ｄと細孔４０とが接続されている。すなわち、凹凸Ｄと保持面４１との隙間が細孔４０に連通している。このため、ウエーハＷの下面と保持面４１との間に気泡が発生し難くなっている。仮に気泡が発生したとしても、吸引源４３による吸引が継続されることで、上記隙間が流路となって気泡が徐々に吸引される。この結果、気泡を除去することが可能である。

このように、本実施の形態では、ウエーハＷの保護部材として用いられるテープＴの下面に敢えて凹凸Ｄを形成し（キズをつけ）、テープＴを吸引保持する際の流路（吸引路）として当該凹凸Ｄを用いている。なお、気泡が無くなったかどうかは、吸引時間や吸引圧の監視、又は目視等によって判断してもよい。

次に静電力保持工程及びエッチング工程が実施される。ここで、エッチング装置の概略構成について説明する。図５に示すように、エッチング装置１は、所定の減圧室（チャンバＣ）を区画する筐体部１０を備えている。筐体部１０には、反応ガス等を導入するための導入口１１と、反応ガス等を排出するための排気口１２とが設けられている。

チャンバＣ内には、電界を形成する下部電極ユニットとして上記した静電チャック４と、上部電極ユニット５とが、上下方向で所定の間隔を空けて対向して配設されている。静電チャック４の内部には、上記した構成の他に、一対の電極４４が配設されている。一対の電極４４は、保持面４１の略全体に至る範囲で円板内に埋め込まれている。

各電極４４は、直流電源４５に接続されている。一対の電極４４に直流電源４５から直流電力が印加されることにより、保持面４１上に静電気を発生させることができる。一対の電極４４及び直流電源４５は、ウエーハＷを静電力で吸着保持（本保持）するための静電気保持手段を構成する。なお、電極４４は単極構造及び双極構造のいずれの構造で形成されていてもよい。

また、静電チャック４は、高周波電源４６に接続されている。一方、上部電極ユニット５は、ウエーハＷの上面に対向する下面を備えている。上部電極ユニット５はアース５１に接続されている。

静電力保持工程では、吸引源４３によるウエーハＷの吸引保持が解除される一方、一対の電極４４に直流電力が供給されることで保持面４１上に静電気が発生し、静電力によってウエーハＷがテープＴを介して保持面４１に吸着保持（静電力保持）される。

そして、エッチング工程が実施される。エッチング工程では、チャンバＣ内が減圧され、チャンバＣ内に導入口１１から反応ガスが導入される。なお、吸引保持工程で気泡の発生が抑制されているため、チャンバＣ内が減圧されても、気泡が膨張することはない。反応ガスとしては、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、四フッ化メタン（ＣＦ４）、三フッ化窒素（ＮＦ３）等のフッ素を含むフッ素系安定ガスが用いられる。

反応ガスがウエーハＷを覆うように供給された状態で、静電チャック４と上部電極ユニット５との間で高周波電圧が印加されることにより、反応ガスがプラズマ化（ラジカル化）される。そして、プラズマ化した反応ガスによってウエーハＷの被研削面がラジカル連鎖反応によってドライエッチング（等方性エッチング）され、ウエーハＷの被研削面から研削痕が除去されて抗折強度が向上される。上記したように、テープＴと保持面４１との間には、気泡が発生していないため、エッチング工程が実施されても、テープ焼けが発生することはない。なお、上部電極ユニット５の下面に複数の導入口（不図示）を形成させ、上部電極ユニット５から反応ガスを供給させてもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、エッチング工程を実施する前に予め、テープＴの下面にキズをつけ、無数の不規則な凹凸Ｄを形成している。これにより、テープＴの下面を保持面４１上に発生する負圧で吸引したとしても、凹凸Ｄと細孔４０とが接続され、凹凸Ｄと保持面４１との隙間を吸引することができる。よって、テープＴの下面と保持面４１との間に気泡が発生し難くなっている。仮に気泡が発生したとしても、凹凸Ｄを吸引路として用いることにより、気泡を除去することが可能である。そして、気泡が無い状態でエッチング工程が実施されることにより、テープ焼けの発生を防止することができる。また、気泡発生防止のために細孔４０の数を増やす必要がないため、既存の構成を用いることが可能であり、コストアップの要因ともなり得ない。

なお、上記実施の形態では、エッチング装置として、プラズマエッチング装置を例示して説明したが、この構成に限定されない。本発明のウエーハの保持方法は、静電チャック４を用いる装置であれば、どのような装置に適用されてもよい。

また、上記実施の形態における各工程は、あくまで一例を示すものであり、各工程における装置の動作やオペレータの動作の順序は適宜変更が可能である。また、各工程をフルオートで実施してもよく、オペレータが手動で実施してもよい。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、テープ焼けを防止することができるという効果を有し、特に、静電チャックを用いたウエーハの保持方法に有用である。

Ｔ テープ
Ｗ ウエーハ
４ 静電チャック
４１ 保持面
４０ 細孔（吸引保持手段）
４３ 吸引源（吸引保持手段）
４４ 電極（静電気保持手段）
Ｂ 気泡
Ｄ 凹凸
Ｄ１ 凹凸面

Claims (1)

1. 一方の面にテープを貼着したウエーハを静電チャックで保持するウエーハの保持方法であって、
   該静電チャックは、保持面に形成した複数の細孔を吸引源に連通させウエーハを吸引保持する吸引保持手段と、内部に配設した電極に供給した直流電力によって静電気を発生させ該保持面でウエーハを吸着保持する静電気保持手段と、を備え、
   ウエーハの一方の面にはテープが予め貼着され、ウエーハを該静電チャックに搬送する搬送手段が保持するウエーハの該テープの表面全面に、たわしまたはスポンジを接触させて凹凸を形成する凹凸面形成工程と、
   該凹凸面形成工程の後、該細孔を吸引源に連通させ該テープの該凹凸と該保持面との間の隙間を該細孔に連通させ、該隙間の気泡を除去して該テープを吸引保持する吸引保持工程と、
   該吸引保持工程の後、該電極に供給した直流電力により静電気を発生させ該保持面で該テープを介してウエーハを静電力保持する静電力保持工程と、を備えたウエーハを保持方法。

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