(57)【要約】【課題】簡易な構成でウェーハのエッチング状態を確認することが可能なプラズマエッチング装置を提供する。【解決手段】ウェーハを保持するチャックテーブルを収容するエッチングチャンバーと、チャックテーブルによって保持されたウェーハにエッチングガスを供給するエッチングガス供給ユニットと、エッチングチャンバーの内部を減圧する減圧ユニットと、ウェーハのエッチング状態を検出する検出ユニットと、を備えるプラズマエッチング装置であって、検出ユニットは、チャックテーブルによって保持されたウェーハを撮影するカメラと、カメラによって取得されたウェーハの画像から、プラズマ化したエッチングガスとウェーハとの反応によって発光する領域の輝度を検出し、該輝度に基づいてウェーハのエッチング状態を示す情報を検出する検出部と、を備える。【選択図】図６
2020072141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを保持するチャックテーブルを収容するエッチングチャンバーと、該チャックテーブルによって保持された該ウェーハにエッチングガスを供給するエッチングガス供給ユニットと、該エッチングチャンバーの内部を減圧する減圧ユニットと、該ウェーハのエッチング状態を検出する検出ユニットと、を備えるプラズマエッチング装置であって、
該検出ユニットは、
該チャックテーブルによって保持された該ウェーハを撮影するカメラと、
該カメラによって取得された該ウェーハの画像から、プラズマ化した該エッチングガスと該ウェーハとの反応によって発光する領域の輝度を検出し、該輝度に基づいて該ウェーハのエッチング状態を示す情報を検出する検出部と、を備えることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２】
該エッチングガス供給ユニットは、該エッチングチャンバーの外部でプラズマ化した該エッチングガスを該エッチングチャンバーの内部に供給することを特徴とする請求項１記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
該検出部は、該輝度の分布を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマエッチング装置を用いるウェーハの加工方法であって、
該チャックテーブルによって該ウェーハを保持し、プラズマ化した該エッチングガスを該ウェーハに供給して該ウェーハをエッチングしつつ該カメラで該ウェーハを撮影し、該ウェーハのエッチング状態が所定の状態であるか否かを判定するエッチングステップと、
該エッチング状態が所定の状態であると判定された場合、該エッチングガスの供給を停止するエッチング停止ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。
【請求項５】
該ウェーハは、デバイスが形成された領域を区画する分割予定ラインに沿って、切削ブレード又はレーザービームによって加工されており、
該エッチングステップでは、該分割予定ラインに沿って該ウェーハをエッチングすることを特徴とする請求項４記載のウェーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハのエッチング状態を検出可能なプラズマエッチング装置、及び該プラズマエッチング装置を用いるウェーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスチップの製造工程では、分割予定ライン（ストリート）によって区画された領域にそれぞれＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。
【０００３】
ウェーハの分割には、ウェーハにレーザービームを照射するレーザー加工装置等が用いられる。例えば、ウェーハにレーザービームを照射することによって、ウェーハの内部に改質層を形成する手法が提案されている。改質層が形成された領域はウェーハの他の領域よりも脆くなるため、このウェーハに外力を付与すると、改質層を起点としてウェーハが分割される。
【０００４】
レーザービームの照射によってウェーハを加工すると、ウェーハには上記の改質層や、レーザービームの照射によって生じた歪み（加工歪み）等が残存することがある。この改質層や加工歪みは、ウェーハを分割して得たデバイスチップの抗折強度が低下する原因となるため、除去されることが望まれる。そこで、ウェーハに対してプラズマエッチングを施すことによってウェーハに残存する改質層や加工歪みを除去する処理が行われることがある。
【０００５】
プラズマエッチングには、例えばエッチングチャンバー内に互いに対向するように配置された一対の平板状の電極を備えるプラズマエッチング装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。エッチングチャンバー内にエッチングガスを供給しつつ一対の電極に高周波電圧を印加してエッチングガスをプラズマ化させ、プラズマ化したエッチングガスをウェーハに作用させることにより、改質層や加工歪みが除去される。
【０００６】
プラズマエッチングを行う際は、ウェーハのエッチングに過不足が生じないよう、エッチングの進行状況をモニターすることが好ましい。そこで、プラズマエッチング時には、光干渉式や超音波式等の厚さ測定器によってウェーハの厚さを測定する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。プラズマエッチングが施されたウェーハの厚さを厚さ測定器で測定することにより、ウェーハのエッチングが適切に行われているか否かを確認できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１７０６４８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２７２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、ウェーハの厚さを測定することによってエッチング状態を確認しながらプラズマエッチングを行うためには、ウェーハの厚さを測定可能な厚さ測定器を準備し、この厚さ測定器をエッチングチャンバーの内部に搬入されたウェーハの直上に配置する必要がある。また、ウェーハ全体の厚さを測定する場合には、厚さ測定器をウェーハの上方で走査させるための移動機構などが必要となる。そのため、プラズマエッチング装置の構造が複雑化し、コストも増加する。
【０００９】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でウェーハのエッチング状態を確認することが可能なプラズマエッチング装置、及び、該プラズマエッチング装置を用いるウェーハの加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、ウェーハを保持するチャックテーブルを収容するエッチングチャンバーと、該チャックテーブルによって保持された該ウェーハにエッチングガスを供給するエッチングガス供給ユニットと、該エッチングチャンバーの内部を減圧する減圧ユニットと、該ウェーハのエッチング状態を検出する検出ユニットと、を備えるプラズマエッチング装置であって、該検出ユニットは、該チャックテーブルによって保持された該ウェーハを撮影するカメラと、該カメラによって取得された該ウェーハの画像から、プラズマ化した該エッチングガスと該ウェーハとの反応によって発光する領域の輝度を検出し、該輝度に基づいて該ウェーハのエッチング状態を示す情報を検出する検出部と、を備えるプラズマエッチング装置が提供される。
【００１１】
なお、好ましくは、該エッチングガス供給ユニットは、該エッチングチャンバーの外部でプラズマ化した該エッチングガスを該エッチングチャンバーの内部に供給する。また、好ましくは、該検出部は、該輝度の分布を検出する。
【００１２】
また、本発明の一態様によれば、上記のプラズマエッチング装置を用いるウェーハの加工方法であって、該チャックテーブルによって該ウェーハを保持し、プラズマ化した該エッチングガスを該ウェーハに供給して該ウェーハをエッチングしつつ該カメラで該ウェーハを撮影し、該ウェーハのエッチング状態が所定の状態であるか否かを判定するエッチングステップと、該エッチング状態が所定の状態であると判定された場合、該エッチングガスの供給を停止するエッチング停止ステップと、を備えるウェーハの加工方法が提供される。
【００１３】
なお、好ましくは、該ウェーハは、デバイスが形成された領域を区画する分割予定ラインに沿って、切削ブレード又はレーザービームによって加工されており、該エッチングステップでは、該分割予定ラインに沿って該ウェーハをエッチングする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様に係るプラズマエッチング装置は、ウェーハを撮影するカメラと、カメラによって取得されたウェーハの画像からウェーハのエッチング状態を検出する検出部とを備える。これにより、例えば厚さ測定器をウェーハの上方で走査させるような複雑な機構を用いることなく、ウェーハのエッチング状態を簡易に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ウェーハを示す斜視図である。
【図２】溝が形成されたウェーハを示す斜視図である。
【図３】ウェーハに溝が形成される様子を示す一部断面側面図である。
【図４】分割起点が形成されたウェーハを示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）はウェーハに分割起点が形成される様子を示す一部断面側面図であり、図５（Ｂ）はウェーハが分割される様子を示す断面図である。
【図６】プラズマエッチング装置を示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）はウェーハの加工速度が所定の値以上であるときに取得された画像を示す画像図であり、図７（Ｂ）はウェーハの加工速度が所定の値未満であるときに取得された画像を示す画像図であり、図７（Ｃ）はウェーハの加工速度が２つの領域で異なるときに取得された画像を示す画像図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るプラズマエッチング装置を用いて加工することが可能なウェーハの構成例について説明する。図１は、ウェーハ１１を示す斜視図である。
【００１７】
ウェーハ１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サファイア等の材料を用いて円盤状に形成され、表面１１ａ及び裏面１１ｂを備える。ウェーハ１１の表面１１ａ側には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等でなる複数のデバイス１３が形成されている。
【００１８】
また、ウェーハ１１は互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）１５によって複数の領域に区画されている。複数のデバイス１３はそれぞれ、分割予定ライン１５によって区画された領域の表面１１ａ側に形成されている。
【００１９】
なお、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えばウェーハ１１は、他の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料によって形成されていてもよい。また、デバイス１３の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
【００２０】
ウェーハ１１を分割予定ライン１５に沿って分割することにより、デバイス１３をそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。ウェーハ１１の分割には種々の方法を用いることが可能であるが、例えばウェーハ１１を分割する工程には、分割予定ライン１５に沿ってレーザービームを照射してウェーハ１１を加工する工程が含まれる。
【００２１】
具体的には、ウェーハ１１の表面１１ａ側には、デバイス１３を構成する各種の膜（電極を構成する導電膜、層間絶縁膜を構成する低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）等）を含む機能層が形成されている。この機能層が分割予定ライン１５上に残存していると、ウェーハ１１の分割の妨げになることがある。よって、機能層を分割予定ライン１５に沿って除去するため、レーザービームの照射によってウェーハ１１の表面１１ａ側に溝を形成する処理が行われることがある。
【００２２】
図２は、溝１１ｃが形成されたウェーハ１１を示す斜視図である。図２に示すように、ウェーハ１１の表面１１ａ側には分割予定ライン１５に沿って溝１１ｃが形成されており、機能層（不図示）が分割予定ライン１５に沿って除去されている。
【００２３】
溝１１ｃを形成する際は、まず、樹脂等の材料でなる円形のダイシングテープ（保護部材）１７がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に貼付される。なお、ダイシングテープ１７の径はウェーハ１１の径よりも大きく、ダイシングテープ１７の中央部がウェーハ１１に貼付される。また、ダイシングテープ１７の外周部は、中央部に円形の開口１９ａを備える環状フレーム１９に貼付される。
【００２４】
これにより、ウェーハ１１がダイシングテープ１７を介して環状フレーム１９によって支持される。ただし、ウェーハ１１は必ずしもダイシングテープ１７を介して環状フレーム１９によって支持されていなくてもよい。
【００２５】
その後、環状フレーム１９によって支持されたウェーハ１１にレーザービームを照射し、溝１１ｃを形成する。図３は、ウェーハ１１に溝１１ｃが形成される様子を示す一部断面側面図である。
【００２６】
まず、ウェーハ１１にレーザービームを照射する前に、ウェーハ１１の表面１１ａ側にデバイス１３を覆う保護膜２１を形成する。保護膜２１は、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の水溶性の樹脂によって形成される。この保護膜２１によって、デバイス１３が保護されるとともに、後の工程でウェーハ１１にレーザービームを照射した際に発生する加工屑（デブリ）のウェーハ１１への付着が防止される。
【００２７】
次に、レーザー加工装置２を用いてウェーハ１１に溝１１ｃを形成する。レーザー加工装置２は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル４を備える。チャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と接続されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４の下方には移動機構（不図示）が設けられており、この移動機構はチャックテーブル４を加工送り方向（第１水平方向）及び割り出し送り方向（第２水平方向）に移動させる。
【００２８】
チャックテーブル４の上面は、ウェーハ１１を保持する保持面４ａを構成する。保持面４ａは、チャックテーブル４の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）と接続されている。また、チャックテーブル４の周囲には、ウェーハ１１を支持する環状フレーム１９（図１参照）を固定するための複数のクランプ（不図示）が設けられている。
【００２９】
チャックテーブル４の上方には、レーザー照射ユニット６が配置されている。レーザー照射ユニット６は、レーザー発振器（不図示）によってパルス発振されたレーザービーム８を所定の位置に照射し、集光する。レーザー発振器は、例えば、ウェーハ１１に吸収される波長（ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長、ウェーハ１１に吸収され易い波長）のレーザービーム８をパルス発振できるように構成されている。
【００３０】
まず、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に貼付されているダイシングテープ１７をチャックテーブル４の保持面４ａに接触させるとともに、クランプで環状フレーム１９を固定する。この状態で保持面４ａに吸引源の負圧を作用させると、ウェーハ１１は表面１１ａ側（保護膜２１側）が上方に露出した状態でチャックテーブル４によって吸引保持される。
【００３１】
次に、チャックテーブル４を回転させて、加工対象となる一の分割予定ライン１５の長さ方向をレーザー加工装置２の加工送り方向に合わせる。また、該一の分割予定ライン１５の延長線とレーザー照射ユニット６とが平面視で重畳するように、チャックテーブル４の位置を調整する。
【００３２】
そして、レーザー照射ユニット６からレーザービーム８を照射しながら、チャックテーブル４を加工送り方向に移動させる。これにより、チャックテーブル４とレーザー照射ユニット６とが相対的に移動し、分割予定ライン１５に沿ってレーザービーム８が照射される。なお、レーザービーム８は、例えばウェーハ１１の表面１１ａで集光される。また、レーザービーム８の照射条件（パワー、スポット径、繰り返し周波数等）は、ウェーハ１１が切断されない範囲で調整される。
【００３３】
レーザービーム８の照射によって、ウェーハ１１にアブレーション加工が施される。その結果、ウェーハ１１の表面１１ａに形成された機能層が分割予定ライン１５に沿って除去されるとともに、ウェーハ１１の表面１１ａ側にウェーハ１１を切断しない深さ（ウェーハ１１の厚さ未満の深さ）の溝１１ｃが分割予定ライン１５に沿って形成される。そして、同様の動作を繰り返すことにより、全ての分割予定ライン１５に沿って溝１１ｃが形成される。
【００３４】
その後、溝１１ｃに沿ってウェーハ１１を分割することにより、デバイス１３をそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。このとき、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成された機能層は分割予定ライン１５に沿って除去されているため、機能層によってウェーハの分割が妨げられることがない。
【００３５】
なお、保護膜２１はレーザービーム８の照射が完了した後、適切なタイミングで除去される。保護膜２１が水溶性の樹脂でなる場合には、ウェーハ１１に純水等を供給することによって保護膜２１を簡易に除去できる。
【００３６】
一方、レーザービームの照射によってウェーハ１１に分割起点を形成し、この分割起点に沿ってウェーハ１１を分割することもできる。図４は、分割起点１１ｄが形成されたウェーハ１１を示す斜視図である。図４に示すように、ウェーハ１１には分割起点１１ｄが分割予定ライン１５に沿って形成されている。分割起点１１ｄは、ウェーハ１１を分割する際の分割の起点として機能する。
【００３７】
ウェーハ１１に分割起点１１ｄを形成する際は、まず、ダイシングテープ１７の中央部がウェーハ１１の表面１１ａ側に貼付されるとともに、ダイシングテープ１７の外周部が環状フレーム１９に貼付される。これにより、ウェーハ１１がダイシングテープ１７を介して環状フレーム１９によって支持される。
【００３８】
次に、環状フレーム１９によって支持されたウェーハ１１にレーザービームを照射し、分割起点１１ｄを形成する。図５（Ａ）は、ウェーハ１１に分割起点１１ｄが形成される様子を示す一部断面側面図である。分割起点１１ｄの形成には、例えば前述のレーザー加工装置２が用いられる。ただし、レーザー照射ユニット６のレーザー発振器（不図示）は、ウェーハ１１を透過する波長（ウェーハ１１に対して透過性を有する波長、ウェーハ１１に吸収され難い波長）のレーザービーム１０をパルス発振できるように構成される。
【００３９】
このレーザービーム１０が、分割予定ライン１５に沿ってウェーハ１１に照射される。このときのレーザー加工装置２の動作は、溝１１ｃを形成する場合（図３参照）と同様である。ただし、レーザービーム１０はウェーハ１１の内部で集光される。また、レーザービーム１０の照射条件（パワー、スポット径、繰り返し周波数等）は、ウェーハ１１の内部に多光子吸収によって改質された層（改質層２３）が形成される範囲で調整される。
【００４０】
この条件でウェーハ１１にレーザービーム１０を照射すると、ウェーハ１１の内部に改質層２３が形成されるとともに、図５（Ａ）に示すように、改質層２３からウェーハ１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂに向かうクラック２５が発生する。
【００４１】
後の工程でウェーハ１１に外力が付与されると、ウェーハ１１は改質層２３及びクラック２５を起点として分割される。つまり、改質層２３及びクラック２５がウェーハ１１の分割起点１１ｄとなる。そして、同様の動作を繰り返し、全ての分割予定ライン１５に沿って分割起点１１ｄを形成する。
【００４２】
分割起点１１ｄが形成された領域は、ウェーハ１１の他の領域よりも脆くなる。そのため、分割起点１１ｄが形成されたウェーハ１１に対し、ウェーハ１１の径方向外側に向かって作用する外力を付与すると、ウェーハ１１は分割起点１１ｄを起点として分割される。例えば、ダイシングテープ１７を径方向外側に向かって拡張することにより、ウェーハ１１に外力が付与される。
【００４３】
図５（Ｂ）は、ウェーハ１１が分割される様子を示す断面図である。図５（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１に外力を付与すると、ウェーハ１１は分割起点１１ｄが形成された分割予定ライン１５に沿って分割される。これにより、デバイス１３をそれぞれ備える複数のデバイスチップ２７が得られる。
【００４４】
上記のように、ウェーハ１１の分割にはレーザー加工を用いることができる。ただし、図３に示すようにウェーハ１１に溝１１ｃを形成すると、溝１１ｃの近傍にはレーザービーム８の照射よって生じた歪み（加工歪み）が残存することがある。また、ウェーハ１１に分割起点１１ｄを形成すると、ウェーハ１１を分割した後、図５（Ｂ）に示すようにデバイスチップ２７の側面に改質層２３が残存することがある。
【００４５】
なお、上記ではレーザー加工装置２を用いてウェーハ１１を分割する例について説明したが、ウェーハ１１の分割方法に制限はなく、例えば切削装置を用いることもできる。切削装置は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブルと、円環状の切削ブレードが装着される切削ユニットとを備える。切削ブレードは、例えばダイヤモンド等でなる砥粒をボンド材で固定して形成される。ボンド材としては、例えばメタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンドなどが用いられる。
【００４６】
切削ブレードを回転させ、チャックテーブルによって保持されたウェーハ１１に切り込ませることにより、ウェーハ１１が切削される。そして、ウェーハ１１を分割予定ライン１５に沿って切削することにより、ウェーハ１１が複数のデバイスチップに分割される。このとき、切削ブレードによって切削された領域には、切削加工によって生じた歪み（加工歪み）が残存することがある。
【００４７】
レーザービームの照射や切削ブレードによる切削によって生じる加工歪みや改質層が残存すると、ウェーハ１１の分割によって得られたデバイスチップの抗折強度が低下する。そのため、分割予定ライン１５に沿ってウェーハ１１を加工した後、残存する加工歪みや改質層を除去することが好ましい。
【００４８】
加工歪みや改質層の除去には、例えば、ウェーハ１１に対してプラズマエッチングを施すプラズマエッチング装置を用いることができる。以下、プラズマエッチング装置の構成例について説明する。
【００４９】
図６は、プラズマエッチング装置２２を示す断面図である。プラズマエッチング装置２２は、内部に処理空間を有するエッチングチャンバー２４を備える。エッチングチャンバー２４の側壁２４ａの一部には、ウェーハ１１の搬入及び搬出を行うための開口２４ｂが設けられている。
【００５０】
側壁２４ａの外側には、開口２４ｂを閉塞するためのゲート２６が配置されている。ゲート２６の下方には、エアシリンダ等でなる開閉ユニット２８が設けられており、開閉ユニット２８はゲート２６を上下方向に移動させる。開閉ユニット２８でゲート２６を下方に移動させて開口２４ｂを露出させることにより、開口２４ｂを通じてウェーハ１１を処理空間に搬入する、又は、開口２４ｂを通じてウェーハ１１を処理空間から搬出することが可能となる。
【００５１】
エッチングチャンバー２４の底壁２４ｃには、配管３０等を介して排気ポンプ等でなる減圧ユニット３２が接続されている。開閉ユニット２８によってゲート２６を上方に移動させて開口２４ｂを閉塞した状態で減圧ユニット３２を作動させると、エッチングチャンバー２４の内部が排気、減圧される。
【００５２】
エッチングチャンバー２４の内部には、テーブルベース３４が設けられている。テーブルベース３４は、円盤状の円盤部３６と、円盤部３６の下面の中央部から下方に向かって配置された柱状の柱部３８とを備える。また、円盤部３６の上面には、円盤部３６よりも径の小さい円盤状のチャックテーブル４０が配置されている。
【００５３】
チャックテーブル４０は、絶縁材料によって形成されたテーブル本体４２と、テーブル本体４２の内部に埋め込まれた複数の電極４４とを備え、エッチングチャンバー２４に収容されている。そして、チャックテーブル４０は、電極４４間に発生する静電気の力によってウェーハ１１を吸着保持する。なお、複数の電極４４はそれぞれ、高電圧（例えば５ｋＶ程度）を発生可能なＤＣ電源４６に接続されている。
【００５４】
また、チャックテーブル４０のテーブル本体４２には、ウェーハ１１を吸引するための吸引路４２ａが形成されている。この吸引路４２ａは、テーブルベース３４の内部に形成された吸引路３４ａ等を介して吸引ポンプ４８に接続されている。
【００５５】
チャックテーブル４０によってウェーハ１１を保持する際には、まず、チャックテーブル４０上にウェーハ１１を配置して吸引ポンプ４８を作動させる。これにより、ウェーハ１１が吸引ポンプ４８の吸引力によってチャックテーブル４０の上面で吸引される。この状態で電極４４間に電位差を生じさせると、静電気の力によってウェーハ１１が吸着保持される。
【００５６】
また、テーブルベース３４の内部には、流路３４ｂが形成されている。流路３４ｂの両端は、冷媒を循環させる循環ユニット５０に接続されている。循環ユニット５０を作動させると、冷媒が流路３４ｂの一端から他端に向かって流れ、テーブルベース３４等が冷却される。
【００５７】
また、エッチングチャンバー２４は、エッチングガスをエッチングチャンバー２４の内部の処理空間に供給するエッチングガス供給ユニット５２と接続されている。図６には一例として、エッチングチャンバー２４の外部でエッチングガスをプラズマ化するエッチングガス供給ユニット５２を示している。エッチングガス供給ユニット５２は、エッチングチャンバー２４の内部にエッチングガスを供給するための供給管５４を備えており、供給管５４の下流側は上壁２４ｄを介してエッチングチャンバー２４の内部に接続されている。
【００５８】
供給管５４の上流側は、バルブ５６ａ、流量コントローラー５８ａ、バルブ６０ａ等を介して第１ガス供給源６２ａに接続され、バルブ５６ｂ、流量コントローラー５８ｂ、バルブ６０ｂ等を介して第２ガス供給源６２ｂに接続され、バルブ５６ｃ、流量コントローラー５８ｃ、バルブ６０ｃ等を介して、第３ガス供給源６２ｃに接続されている。例えば、第１ガス供給源６２ａはＳＦ６等のフッ素系ガスを供給し、第２ガス供給源６２ｂは酸素ガス（Ｏ２ガス）を供給し、第３ガス供給源６２ｃはＨｅ等の不活性ガスを供給する。
【００５９】
第１ガス供給源６２ａ、第２ガス供給源６２ｂ、第３ガス供給源６２ｃからそれぞれ所定の流量でガスが供給されると、供給管５４内で混合ガスが生成される。この混合ガスが、ウェーハ１１のエッチングに用いられるエッチングガスとなる。
【００６０】
また、エッチングガス供給ユニット５２は、供給管５４内で生成されたエッチングガスに高周波電圧を印加する電極６４を備える。電極６４は供給管５４の中流部に設けられており、電極６４には高周波電源６６が接続されている。高周波電源６６は、例えば電圧値が０．５ｋＶ以上５ｋＶ以下程度、周波数が４５０ｋＨｚ以上２．４５ＧＨｚ以下程度の高周波電圧を電極６４に供給する。
【００６１】
電極６４及び高周波電源６６を用いて供給管５４を流れるエッチングガスに高周波電圧を作用させると、エッチングガスがイオンやラジカルを含むプラズマ状態に変化する。そして、プラズマ化したエッチングガスは、供給管５４の下流端で開口する供給口５４ａからエッチングチャンバー２４の内部に供給される。このようにして、エッチングチャンバー２４の外部でプラズマ化したエッチングガスがエッチングチャンバー２４の内部に供給される。
【００６２】
なお、各ガス供給源から供給されるガスの成分及び流量比、ガス供給源の数等は、ウェーハ１１の加工条件（ウェーハ１１の材質等）に応じて任意に変更できる。ただし、これらはエッチングガスのプラズマ化が可能な範囲で設定される。
【００６３】
また、エッチングチャンバー２４の上壁２４ｄの内側には、供給口５４ａを覆うように分散部材６８が取り付けられている。この分散部材６８によって、供給管５４からエッチングチャンバー２４の内部に流入したプラズマ状態のエッチングガスがチャックテーブル４０の上方で分散される。
【００６４】
また、側壁２４ａの一部には配管７０が設けられており、配管７０を介してエッチングチャンバー２４の内部に不活性ガスが供給される。この不活性ガスは、処理空間を満たすインナーガスとなる。なお、配管７０は、バルブ（不図示）、流量コントローラー（不図示）等を介して第３ガス供給源６２ｃに接続されていてもよい。この場合、第３ガス供給源６２ｃから配管７０を介してエッチングチャンバー２４の内部に不活性ガスが供給される。
【００６５】
エッチングガス供給ユニット５２から供給されたエッチングガスは、供給口５２ａの下方に設けられた分散部材６８で分散され、チャックテーブル４０によって保持されたウェーハ１１に供給される。そして、プラズマ化したエッチングガスがウェーハ１１に作用し、ウェーハ１１にプラズマエッチングが施される。
【００６６】
なお、プラズマエッチング装置２２によってプラズマエッチングが施されるウェーハ１１としては、例えば、前述のように分割予定ライン１５に沿って切削ブレード又はレーザービームによって加工されたウェーハ１１を用いることができる。このウェーハ１１を分割予定ライン１５に沿ってエッチングすることにより、ウェーハ１１に残存する加工歪みや改質層が除去される。ただし、プラズマエッチングが施されるウェーハ１１の態様に制限はない。
【００６７】
ウェーハ１１を分割予定ライン１５に沿ってエッチングする場合には、例えば、ウェーハ１１の表面１１ａ側又は裏面１１ｂ側を覆うマスク層を形成する。マスク層は、ウェーハ１１の分割予定ライン１５に対応する領域が露出するようにパターニングされる。このマスク層を介してプラズマ化したエッチングガスをウェーハ１１に供給することにより、ウェーハ１１が分割予定ライン１５に沿ってエッチングされる。
【００６８】
なお、マスク層の材質や形成方法に制限はない。例えばマスク層は、感光性の樹脂でなるレジスト等によって形成できる。また、保護膜２１（図３参照）をマスク層として用いることもできる。
【００６９】
プラズマエッチングを行う際は、ウェーハ１１のエッチングに過不足が生じないよう、ウェーハ１１のエッチング状態をモニターすることが好ましい。そこで、本実施形態では、プラズマエッチング時に生じる発光を利用してウェーハ１１のエッチング状態を検出する。
【００７０】
例えば、シリコンでなるウェーハ１１がフッ素系のエッチングガスによってエッチングされる場合について考える。フッ素系のエッチングガスがウェーハ１１に作用すると、エッチングガスに含まれるフッ素ラジカルとシリコンとの化学反応によって発光（ケミルミネッセンス）が生じることが確認されている。そして、この発光が生じた領域の輝度とウェーハ１１が加工される速度（加工速度、エッチングレート）との関係を調査したところ、輝度と加工速度とが精度よく対応していることが確認された。
【００７１】
そのため、エッチングガスがウェーハ１１に作用する際に発光する領域の輝度を検出することにより、プラズマエッチング中のウェーハ１１のエッチング状態をモニターすることが可能となる。よって、本実施形態では、エッチングガスとウェーハ１１との反応によって発光する領域の輝度に基づいて、ウェーハ１１のエッチング状態を検出する。具体的には、プラズマエッチング装置２２は、ウェーハ１１のエッチング状態を検出する検出ユニット８０を備える。
【００７２】
検出ユニット８０は、エッチングチャンバー２４の側壁２４ａに設けられたカメラ８２を備える。カメラ８２は、プラズマエッチング中にチャックテーブル４０によって保持されたウェーハ１１を撮影することにより、ウェーハ１１の画像を取得する。なお、カメラ８２によって取得される画像は、白黒画像であってもカラー画像であってもよい。
【００７３】
プラズマエッチング中にカメラ８２によって取得されるウェーハ１１の画像の例を、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）に示す。なお、ここではウェーハ１１が分割予定ライン１５に沿ってエッチングされる場合について説明する。
【００７４】
図７（Ａ）は、ウェーハ１１の加工速度が所定の値以上であるときに取得された画像３１を示す画像図である。ウェーハ１１にプラズマエッチングを施すと、エッチングガスとウェーハ１１とが反応して発光する。その結果、図７（Ａ）に示すように、分割予定ライン１５が所定の輝度で発光するウェーハ１１が表された画像３１が得られる。
【００７５】
図７（Ｂ）は、ウェーハ１１の加工速度が所定の値未満であるときに取得された画像３３を示す画像図である。加工速度が低下すると、エッチングガスとウェーハ１１との反応によって生じる光が弱まる。そのため画像３３には、分割予定ライン１５が画像３１（図７（Ａ）参照）と比較して弱く発光するウェーハ１１が表されている。
【００７６】
図７（Ｃ）は、ウェーハ１１の加工速度が２つの領域で異なるときに取得された画像３５を示す画像図である。図７（Ｃ）に示すように、画像３５では、加工速度が速く発光が強い第１領域３５ａと、加工速度が遅く発光が弱い第２領域３５ｂとが表されている。このように、画像３５に表された発光の強弱によって、ウェーハ１１の加工速度のばらつきを確認できる。
【００７７】
また、検出ユニット８０は、カメラ８２に接続され、ウェーハ１１のエッチング状態を示す情報を検出する検出部８４を備える。検出部８４はまず、カメラ８２によって取得されたウェーハ１１の画像から、エッチングガスとウェーハ１１との反応によって発光する領域の輝度を検出する。この輝度は、例えば、カメラ８２によって取得されたウェーハ１１の画像の色や濃淡等に基づいて検出される。
【００７８】
そして、検出部８４は、検出された輝度に基づいて、ウェーハ１１のエッチング状態を示す情報を検出する。前述の通り、エッチングガスとウェーハ１１との反応によって発光する領域の輝度は、ウェーハ１１の加工速度に依存する。そのため、検出された輝度から、ウェーハ１１のエッチング状態を示す種々の情報が得られる。例えば検出部８４は、検出された輝度に基づいて、ウェーハ１１の加工速度、ウェーハのエッチング量（除去量）等を算出する。
【００７９】
例えばウェーハ１１の加工速度を検出する場合は、まず、エッチングガスとウェーハ１１との反応による発光の輝度と、ウェーハ１１の加工速度との関係を表すデータを予め採取しておく。そして、カメラ８２によってウェーハ１１の画像が検出された際、検出部８４はこの画像から発光する領域の輝度を検出するとともに上記のデータを参照し、ウェーハ１１の加工速度を特定する。また、検出部８４は、輝度（ウェーハ１１の加工速度）とエッチングの継続時間とに基づいて、ウェーハのエッチング量（除去量）を検出することもできる。
【００８０】
さらに検出部８４は、ウェーハ１１のエッチング状態が所定の状態になったか否かを判定する機能を備えていてもよい。例えば検出部８４は、ウェーハ１１のエッチング状態を示す情報（加工速度、エッチング量等）や、発光する領域の輝度の変化量等に基づいて、所望のエッチングが完了したか否かを判定する。これにより、ウェーハ１１のエッチングを適切なタイミングで停止することが可能となる。
【００８１】
また、検出ユニット８０は、検出部８４に接続された制御部８６を備える。制御部８６によって、検出部８４の動作、エッチング状態を検出する頻度及びタイミング等が制御される。
【００８２】
なお、カメラ８２は、チャックテーブル４０によって保持されたウェーハ１１の全体を撮影できるように構成、設置されている。そのため検出部８４は、ウェーハ１１の全体が示された画像（図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）参照）に基づいて、エッチングガスとウェーハ１１との反応によって発光する領域の輝度の、ウェーハ１１の露出面における分布を検出できる。これにより、ウェーハ１１の露出面全体のエッチング状態を容易に把握することができる。
【００８３】
また、ウェーハ１１のエッチング状態の検出にカメラ８２を用いる場合、例えばウェーハ１１の厚さを測定するための厚さ測定器をウェーハ１１の直上に配置したり、厚さ測定器をウェーハ１１上で走査するための移動機構をエッチングチャンバー２４の内部に設けたりする必要がない。そのため、プラズマエッチング装置２２の構造の複雑化を回避するとともに、コストを削減できる。
【００８４】
次に、検出ユニット８０を備えたプラズマエッチング装置２２を用いるウェーハの加工方法の具体例について説明する。なお、ここでは一例として、ウェーハ１１の表面１１ａ側に対してプラズマエッチングを施す場合について説明するが、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に対してプラズマエッチングを施してもよい。
【００８５】
まず、開閉ユニット２８でゲート２６を下降させる。そして、開口２４ｂを通じてウェーハ１１をエッチングチャンバー２４の内部に搬入し、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に貼付されているダイシングテープ１７（図２参照）をチャックテーブル４０の上面に接触させる。これによりウェーハ１１は、表面１１ａ側が上方に露出するように、チャックテーブル４０上に配置される。
【００８６】
その後、吸引ポンプ４８を作動させ、ダイシングテープ１７をチャックテーブル４０に密着させる。そして、電極４４間に電位差を生じさせ、ウェーハ１１を静電気の力によって吸着保持する。このようにして、ウェーハ１１がエッチングチャンバー２４に収容されたチャックテーブル４０によって保持される。
【００８７】
次に、開閉ユニット２８でゲート２６を上昇させて開口２４ｂを閉塞し、減圧ユニット３２によって処理空間を減圧する。そして、処理空間を例えば２００Ｐａ程度まで減圧した後、配管７０から供給される不活性ガス（インナーガス）で処理空間を満たす。なお、不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスや、希ガスにＮ２、Ｈ２等を混合した混合ガス等を用いることができる。
【００８８】
その後、第１ガス供給源６２ａ、第２ガス供給源６２ｂ、第３ガス供給源６２ｃからそれぞれ、ＳＦ６等のフッ素系ガス、酸素ガス、不活性ガスを所定の流量で供給する。これにより、供給管５４の内部でフッ素系ガス、酸素ガス、不活性ガスが混合され、エッチングガスが生成される。
【００８９】
そして、高周波電源６６から電極６４に高周波電圧を供給して、エッチングガスをイオンやラジカルを含むプラズマ状態にする。このようにエッチングチャンバー２４の外部でプラズマ化されたエッチングガスが、供給管５４の供給口５４ａからエッチングチャンバー２４の内部に供給される。
【００９０】
供給口５４ａから供給されたエッチングガスは、供給口５２ａの下方に設けられた分散部材６８で分散され、チャックテーブル４０によって保持されたウェーハ１１の表面１１ａ側に供給される。そして、プラズマ化したエッチングガスがウェーハ１１に作用し、ウェーハ１１にプラズマエッチングが施される。
【００９１】
このように、エッチングガス供給ユニット５２からプラズマ化したエッチングガスをウェーハ１１に供給することにより、ウェーハ１１をエッチングする。また、ウェーハ１１をエッチングしつつ、カメラ８２でウェーハ１１を撮影してウェーハ１１の画像を取得する。そして、検出部８４は、カメラ８２によって取得されたウェーハ１１の画像に基づいて、ウェーハ１１のエッチング状態が所定の状態であるか否かを判定する（エッチングステップ）。
【００９２】
例えば検出部８４は、カメラ８２によって取得された画像（発光する領域の輝度）とエッチングの継続時間とに基づいて、ウェーハ１１のエッチング量が所望の値に達しているか否かを判別する。これにより、プラズマエッチングの進行状況が確認される。なお、エッチング状態の判定は、必ずしも検出部８４によって行われる必要はない。例えば、検出部８４によって検出されたウェーハ１１のエッチング量に基づいて、オペレーターがエッチング状態を判定してもよい。
【００９３】
エッチング状態が所定の状態であると判定されると、エッチングガス供給ユニット５２からエッチングチャンバー２４へのエッチングガスの供給が停止される（エッチング停止ステップ）。これにより、ウェーハ１１のエッチングが適切なタイミングで停止される。なお、エッチングガスの供給を停止する動作は、自動であっても手動であってもよい。
【００９４】
以上の通り、本実施形態に係るプラズマエッチング装置２２は、ウェーハ１１を撮影するカメラ８２と、カメラ８２によって取得されたウェーハ１１の画像からウェーハ１１のエッチング状態を検出する検出部８４とを備える。これにより、例えば厚さ測定器をウェーハ１１の上方で走査させるような複雑な機構を用いることなく、ウェーハ１１のエッチング状態を簡易に検出することが可能となる。
【００９５】
また、プラズマエッチング装置２２は、エッチングチャンバー２４の外部でプラズマ化されたエッチングガスをエッチングチャンバー２４の内部に供給する（図６参照）。この構成を用いる場合、エッチングガスをプラズマ化するための一対の電極を、エッチングチャンバー２４の内部に対向させて配置する必要がない。そのため、ウェーハ１１の画像を取得する際、ウェーハ１１が電極に覆われてカメラ８２がウェーハ１１を撮影しにくくなることを防止できる。
【００９６】
さらに、本実施形態に係るプラズマエッチング装置２２では、エッチングガスがエッチングチャンバー２４の外部でプラズマ化されるため、エッチングチャンバー２４の内部ではエッチングガスのプラズマ化に伴う発光が生じない。そのため、カメラ８２によって取得した画像にエッチングガスのプラズマ化に伴う発光が反映されることを防止し、エッチングガスとウェーハ１１との反応によって発光する領域の輝度の検出精度を向上させることができる。
【００９７】
なお、本実施形態ではレーザービームの照射や切削ブレードによる切削によって生じた加工歪みや改質層の除去にプラズマエッチング装置２２を用いる場合について説明したが、プラズマエッチング装置２２の用途に制限はない。例えばプラズマエッチング装置２２は、ウェーハ１１を全ての分割予定ライン１５に沿って一括でエッチングすることによりウェーハ１１を複数のデバイスチップに分割する加工（プラズマダイシング）に用いることもできる。
【００９８】
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００９９】
１１  ウェーハ
１１ａ  表面
１１ｂ  裏面
１１ｃ  溝
１１ｄ  分割起点
１３  デバイス
１５  分割予定ライン（ストリート）
１７  ダイシングテープ（保護部材）
１９  環状フレーム
１９ａ  開口
２１  保護膜
２３  改質層
２５  クラック
２７  デバイスチップ
３１  画像
３３  画像
３５  画像
３５ａ  第１領域
３５ｂ  第２領域
２  レーザー加工装置
４  チャックテーブル
４ａ  保持面
６  レーザー照射ユニット
８  レーザービーム
１０  レーザービーム
２２  プラズマエッチング装置
２４  エッチングチャンバー
２４ａ  側壁
２４ｂ  開口
２４ｃ  底壁
２４ｄ  上壁
２６  ゲート
２８  開閉ユニット
３０  配管
３２  減圧ユニット
３４  テーブルベース
３４ａ  吸引路
３４ｂ  流路
３６  円盤部
３８  柱部
４０  チャックテーブル
４２  テーブル本体
４２ａ  吸引路
４４  電極
４６  ＤＣ電源
４８  吸引ポンプ
５０  循環ユニット
５２  エッチングガス供給ユニット
５４  供給管
５４ａ  供給口
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ  バルブ
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ  流量コントローラー
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ  バルブ
６２ａ  第１ガス供給源
６２ｂ  第２ガス供給源
６２ｃ  第３ガス供給源
６４  電極
６６  高周波電源
６８  分散部材
７０  配管
８０  検出ユニット
８２  カメラ
８４  検出部
８６  制御部
【図１】
2020072141.tif 000003
【図２】
2020072141.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020072141.tif 000006
【図５】
2020072141.tif 000007
【図６】
2020072141.tif 000008
【図７】
2020072141.tif 000009