(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物をプラズマエッチングする場合において、フッ素系安定ガスを有効利用して経済性を向上させると共にガスの排出量を削減して環境破壊を防止する。【解決手段】被加工物を収容しフッ素系安定ガスをプラズマ化して被加工物をエッチングするエッチング処理部５２と、エッチング処理部５２にフッ素系安定ガスを供給するガス供給部５１と、エッチング処理部５２から使用済みガスを排出するガス排出部７０とを含むエッチング処理装置において、エッチングに供されなかったフッ素系安定ガスを回収するガス回収部８０をガス排出部７０に連結し、回収したガスを再利用部９０によってガス供給部５１に供給して再利用可能とする。【選択図】図２
2006073592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素系安定ガスをプラズマ化して被加工物をエッチングするエッチング処理装置であって、
被加工物を収容しフッ素系安定ガスをプラズマ化して被加工物をエッチングするエッチング処理部と、該エッチング処理部にフッ素系安定ガスを供給するガス供給部と、該エッチング処理部から使用済みガスを排出するガス排出部とを含み、
該ガス排出部には、該使用済みガスのうち、エッチングに供されずに排気されたフッ素系安定ガスを回収するガス回収部が連結され、該ガス回収部によって回収されたフッ素系安定ガスを該ガス供給部に供給する再利用部を備えた
エッチング処理装置。
【請求項２】
前記フッ素系安定ガスは、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、ＣＨＦ３のいずれかである請求項１に記載のエッチング処理装置。
【請求項３】
前記被加工物はシリコンウェーハである請求項１または２に記載のエッチング処理装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載のエッチング処理装置と、被加工物の面を研削する研削装置と、面が研削された被加工物を該研削装置から該エッチング処理装置に搬送する搬送装置とから構成されるエッチングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングに用いるガスを再利用する機能を有するエッチング処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表面にデバイスが複数形成されたウェーハは、裏面の研削により所望の厚みに形成された後に、ダイシング装置等によって個々のデバイスに分割される。近年は、各種電子機器の軽量化、小型化等の要求に応えるために、ウェーハの厚みを１００μｍ以下、５０μｍ以下というように、極めて薄く形成することが求められている。
【０００３】
ところが、ウェーハの裏面を研削すると、研削歪み等のダメージ層が裏面に残存し、ウェーハを構成するデバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。特に、ウェーハの厚みが薄くなるほどダメージ層が抗折強度に与える影響は大きくなる。そこで、研削装置に隣接する位置にエッチング処理装置を配置し、研削装置を用いてウェーハの裏面を研削した後に、エッチング処理装置によって研削後のウェーハの裏面をドライエッチングしてウェーハの裏面からダメージ層を除去するシステムも開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ドライエッチングに用いるＳＦ６、ＣＦ４等のフッ素系安定ガスに含まれる原子は、そのすべてが電離してエッチングに供されるわけではなく、実際にエッチングガスとして利用されるのは２０％程度にすぎず、残りの８０％ほどはエッチングに供されずに装置の外部に排出されており、不経済であるという問題がある。
【０００６】
また、フッ素系安定ガスは、地球の温暖化現象を引き起こすガスであり、その温暖化係数は二酸化炭素の数万倍といわれている。したがって、そのままの状態で排出すると、環境破壊につながるという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、被加工物をプラズマエッチングする場合において、フッ素系安定ガスを有効利用して経済性を向上させると共に環境破壊を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、フッ素系安定ガスをプラズマ化して被加工物をエッチングするエッチング処理装置に関するもので、被加工物を収容しフッ素系安定ガスをプラズマ化して被加工物をエッチングするエッチング処理部と、エッチング処理部にフッ素系安定ガスを供給するガス供給部と、エッチング処理部から使用済みガスを排出するガス排出部とを含み、ガス排出部には使用済みガスのうち、エッチングに供されずに排気されたフッ素系安定ガスを回収するガス回収部が連結され、ガス回収部によって回収されたフッ素系安定ガスをガス供給部に供給する再利用部を備えたことを特徴としている。
【０００９】
フッ素系安定ガスとしては、例えばＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、ＣＨＦ３を用いることができる。被加工物として、例えばシリコンウェーハが挙げられる。
【００１０】
また本発明は、上記のエッチング処理装置と、被加工物の面を研削する研削装置と、面が研削された被加工物を研削装置からエッチング処理装置に搬送する搬送装置とから構成されるエッチングシステムを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、エッチングに供されずに排気されたフッ素系安定ガスを回収してエッチングに再利用可能としたため、フッ素系安定ガスの使用量が大幅に減少して経済性が大幅に向上する。更に、フッ素系安定ガスの排出量も減少するため、地球の温暖化に伴う環境破壊を防止することができる。
【００１２】
また、フッ素系安定ガスとして、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、ＣＨＦ３のいずれかを用いることにより、例えばシリコン、ポリシリコン、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、チタン、タングステン等の種々の材質からなる被加工物のエッチングが可能となる。
【００１３】
フッ素系安定ガスを再利用できるエッチング処理装置と研削装置と搬送装置とからなるエッチングシステムにおいては、上記種々の効果に加えて、被加工物の研削面をエッチングして研削歪みを除去することができる。被加工物がシリコンウェーハであり、シリコンウェーハの面の研削面をエッチングする場合には、研削により生じたダメージ層を除去し、抗折強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すエッチングシステム１は、被加工物を研削する研削装置１０と、研削後の被加工物をエッチングするエッチング処理装置５０と、研削後の被加工物を研削装置１０からエッチング処理装置５０に搬送する搬送装置４０とから構成されている。
【００１５】
研削装置１０は、例えば半導体ウェーハのような被加工物Ｗを収容するカセット１１、１２と、カセット１１からの被加工物Ｗの搬出またはカセット１２への被加工物Ｗの搬入を行う搬出入手段１３と、被加工物Ｗの中心の位置合わせを行う中心合わせテーブル１４と、被加工物Ｗを搬送する第一の搬送手段１５及び第二の搬送手段１６と、被加工物Ｗを吸引保持する４つの保持テーブル１７、１８、１９、２０と、保持テーブル１７、１８、１９、２０を回転可能に支持するターンテーブル２１と、被加工物Ｗを研削する第一の研削手段２２及び第二の研削手段２３と、研削後の被加工物Ｗを洗浄する洗浄手段２４とを備えている。
【００１６】
カセット１１には、研削前の被加工物Ｗが複数段に重ねて収納されており、搬出入手段１３によって１枚ずつピックアップされ、研削される面が上を向いて露出した状態で中心合わせテーブル１４に載置される。なお、被加工物Ｗが半導体ウェーハの場合は、その表面にデバイス保護用のテープ等が貼着され、裏面が露出した状態で載置される。
【００１７】
中心合わせテーブル１４において被加工物Ｗの中心位置の位置合わせが行われると、被加工物Ｗは、第一の搬送手段１５に吸着されその旋回動によって保持テーブル１７に搬送され載置される。このとき、被加工物Ｗは研削される面（半導体ウェーハの場合は裏面）が露出した状態となっている。
【００１８】
次に、ターンテーブル２１が所要角度（図示の例のように保持テーブルが４つの場合は９０度）回転して被加工物Ｗが第一の研削手段２２の直下に位置付けられる。なおこのとき、ターンテーブル２１の回転前に保持テーブル１７が位置していた位置には保持テーブル１８が自動的に位置付けられ、カセット１１から次に研削する被加工物Ｗが搬出されて中心合わせテーブル１４に載置され、中心位置の位置合わせがなされた後、第一の搬送手段１５によって保持テーブル１８に搬送されて載置される。
【００１９】
第一の研削手段２２は、壁部２５に対して上下動可能となっており、壁部２５の内側の面には一対のレール２６が垂直方向に併設され、駆動源２７に駆動されてレール２６に沿って支持板２８が上下動するのに伴い、支持板２８に固定された第一の研削手段２２が上下動するように構成されている。第一の研削手段２２においては、回転可能に支持されたスピンドル２９の先端にホイールマウント３０を介して研削ホイール３１が装着されており、研削ホイール３１の下部には粗研削用の研削砥石３２が固着されている。
【００２０】
被加工物Ｗが第一の研削手段２２の直下に位置付けられると、保持テーブル１７の回転により被加工物Ｗが回転すると共に、スピンドル２９の回転により研削砥石３２が回転しながら第一の研削手段２２が下降することによって、回転する研削砥石３２が被加工物Ｗの裏面に接触し、被加工物Ｗの裏面が粗研削される。そして、粗研削された被加工物Ｗは、更にターンテーブル２１が所要角度回転することにより、第二の研削手段２３の直下に位置付けられる。
【００２１】
第二の研削手段２３は、壁部２５に対して上下動可能となっており、壁部２５の内側の面には一対のレール３３が垂直方向に併設され、駆動源３４に駆動されてレール３３に沿って支持板３５が上下動するのに伴い、支持板３５に固定された第二の研削手段２３が上下動するように構成されている。第二の研削手段２３においては、回転可能に支持されたスピンドル３６の先端にホイールマウント３７を介して研削ホイール３８が装着されており、研削ホイール３８の下部には仕上げ研削用の研削砥石３９が固着されている。
【００２２】
粗研削された被加工物Ｗが第二の研削手段２３の直下に位置付けられると、保持テーブル１７の回転により被加工物Ｗが回転すると共に、スピンドル３６の回転により研削砥石３９が回転しながら第二の研削手段２３が下降して回転する研削砥石３９が被加工物Ｗの裏面に接触し、被加工物Ｗの裏面が仕上げ研削される。
【００２３】
保持テーブル１７に保持され仕上げ研削された被加工物Ｗは、ターンテーブル２１の回転によって第二の搬送手段１６の近傍に位置付けられる。そして、第二の搬送手段１６によって洗浄手段２４に搬送されて洗浄される。
【００２４】
搬出入手段１３の近傍には、半導体ウェーハを吸着する吸着部４１と、吸着部４１を水平方向及び垂直方向に移動させるアーム部４２と、アーム部４２を駆動する駆動部４３とから構成される搬送装置４が配設されており、吸着部４１によって洗浄後の被加工物Ｗが吸着され、吸着部４１が移動することにより被加工物Ｗがエッチング処理装置５０に搬送される。
【００２５】
図２に示すように、このエッチング処理装置５０は、ガス供給部５１とエッチング処理部５２とを備えている。ガス供給部５１には、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、ＣＨＦ３等のフッ素を含む安定ガスであるフッ素系安定ガスが蓄えられる。一方、エッチング処理部５２においては研削後の被加工物Ｗを収容し、ガス供給部５１から供給されるフッ素系安定ガスをプラズマ化して被加工物Ｗをエッチングする。
【００２６】
図２に示すように、エッチング処理部５２は、プラズマエッチングが行われるチャンバ５３の上部側からエッチングガス供給手段５４を収容すると共に、エッチングしようとする板状物を保持するチャックテーブル５５を下部側から収容した構成となっている。
【００２７】
エッチングガス供給手段５４は、チャックテーブル５５に保持された被加工物の露出面にエッチングガスを供給する機能を有し、軸部５４ａがチャンバ５３に対して軸受け５６を介して昇降自在に挿通しており、内部にはガス供給部５１に連通すると共にポーラス部材で形成された噴出部５７ａに連通するガス流通孔５７が形成されている。エッチングガス供給手段５４は、モータ５８に駆動されてボールネジ５９が回動し、ボールネジ５９に螺合したナットを有する昇降部６０が昇降するのに伴い昇降する構成となっている。
【００２８】
一方、チャックテーブル５５は、軸部５５ａが軸受け６１を介して回動可能に挿通しており、内部には吸引源６２に連通する吸引路６３及び冷却部６４に連通する冷却路６５が形成されており、吸引路６３は上面の吸引部６３ａに連通している。
【００２９】
チャンバ５３の側部にはエッチングする板状物の搬出入口となる開口部６６が形成されており、開口部６６の外側には昇降により開口部６６を開閉するシャッター６７が配設されている。このシャッター６７は、シリンダ６８に駆動されて昇降するピストン６９によって昇降する。
【００３０】
チャンバ５３の下部にはガス排出部７０に連通する排気口７１が形成されており、排気口７１から使用済みのガスを排出することができる。また、エッチングガス供給手段５４及びチャックテーブル５５には高周波電源７２が接続され、高周波電圧を供給し、エッチングガスをプラズマ化することができる。
【００３１】
図２及び図３に示すように、ガス排出部７０には、使用済みガスのうち、エッチングに供されなかったフッ素系安定ガスを回収するガス回収部８０が連結されている。そして、ガス回収部８０は、再利用部９０を介してガス供給部５１と連結されており、ガス回収部８０によって回収されたフッ素系安定ガスは、再利用部９０によってガス供給部５１に供給される。
【００３２】
図３に示すように、ガス回収部８０は、ガス排出部７０に連結されたポンプ８１と、ポンプ８１から送り出された使用後のフッ素系安定ガスをフィルタリングするシャワーフィルタ８２と、フィルタリングされたガスを送り出すコンプレッサ８３と、送り出されたガスからフッ素系安定ガスのみを選別する選別フィルタ８４と、選別されたフッ素系安定ガスを除湿する除湿ユニット８５と、除湿されたフッ素系安定ガスを送り出すコンプレッサ８６と、除湿されたフッ素系安定ガスを回収して蓄える回収タンク８７とが直列に接続されて構成される。一方、再利用部９０は、ガス回収部８０とガス供給部５１とを連結している。ガス供給部５１は、未使用のフッ素系安定ガスを蓄えるフッ素系安定ガスタンク９１と、アシストガスを蓄えるアシストガスタンク９２と、ガスを混合させる混合部９３とから構成される。なお、シャワーフィルタ８２及び選別フィルタ８４は、不要な物質を処理して外部に排出する処理ユニット１００に連結されている。
【００３３】
次に、図１及び図２を参照して被加工物Ｗの研削面をエッチングする際の動作について説明する。被加工物Ｗは、シャッター６７を下降させて開口部６６を開口させた状態で、開口部６６から図１に示した吸着部４１をチャンバ５３の内部に進入させ、被加工物Ｗの研削面を上に向けて露出させた状態で吸着を解除してチャックテーブル５５の吸引部６３ａに載置すると共に吸引部６３ａにおいて吸着力を作用させることにより、吸引部６３ａに保持される。そして、吸着部４１をチャンバ５３の外部に退避させた後にシャッター６７を元の位置に戻して開口部６３を閉め、内部を減圧排気する。
【００３４】
次に、エッチングガス供給手段５４を下降させ、その状態でガス供給部５１からガス流通孔５７にエッチングガスとしてフッ素系安定ガスを供給し、エッチングガス供給手段５４の下面の噴出部５７ａからエッチングガスを噴出させると共に、高周波電源７２からエッチングガス供給手段５４とチャックテーブル５５との間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る。そうすると、プラズマのエッチング効果により被加工物Ｗの研削面がエッチングされ、研削により形成された研削歪み等からなるダメージ層が除去される。
【００３５】
フッ素系安定ガスとしては、例えばＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ４、ＣＨＦ３等を用いることができる。これらのガスを用いることにより、シリコン、ポリシリコン、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、チタン、タングステン等の種々の材質からなる被加工物のエッチングが可能となる。例えば被加工物Ｗがシリコンウェーハであり、フッ素系安定ガスとしてＳＦ６を用いると、Ｆラジカルとシリコンとの反応によりフッ化シリコンが生成されてエッチングが行われる。
【００３６】
このようにして裏面がプラズマエッチングされた被加工物Ｗは、シャッター６７を下降させて開口部６６を開け、吸着部４１によって被加工物Ｗを吸着すると共に、吸着部４１を移動させてチャンバ５３の外部に搬出する。そして、図１に示した研削装置１の洗浄手段２４に被加工物Ｗを移し替え、エッチング後の被加工物Ｗを洗浄した後、搬出入手段１３によってカセット１２に収容する。以上のような研削及びプラズマエッチングをカセット１１に収容されたすべての半導体ウェーハについて行い、カセット１２にすべての半導体ウェーハを収容する。
【００３７】
エッチング時に噴出部５７ａから噴出されたフッ素系安定ガスのうち、エッチングに供されなかったものは、排気口７１からガス排出部７０へと排気される。以下図３を参照して説明すると、エッチングに供されなかったフッ素系安定ガスは、ポンプ８１を介してシャワーフィルタ８２に送られ、ここで水に溶解する物質（例えば硫酸、フッ酸等）が除去される。除去された物質は、処理ユニット１００へと送られる。
【００３８】
シャワーユニット８２において不要な物質が除去されたガスは、コンプレッサ８３を介して選別フィルタ８４に送られる。選別フィルタ８４においては、送られてきた気体のうち、フッ素系安定ガスのみを選別して除湿ユニット８５に送る。フッ素系安定ガス以外については処理ユニット１００に送られる。除湿ユニット８５において除湿されたフッ素系安定ガスは、コンプレッサ８６を介して回収タンク８７に送られ、その内部に蓄えられる。
【００３９】
混合部９３には、回収タンク８７に蓄えられたフッ素系安定ガスが再利用部９０を介して流入する。そして、混合部９３においては、流入したフッ素系安定ガスとアシストガスタンク９２に蓄えられたヘリウム等のアシストガスとが混合され、必要に応じてフッ素系安定ガスタンク９１に蓄えられたフッ素系安定ガスも混合される。こうして混合されたガスは、エッチング処理部５２に送られ、プラズマエッチングに用いるガスとして再利用される。
【００４０】
このように、エッチングに供されなかったフッ素系安定ガスを回収して再利用することにより、フッ素系安定ガスの使用量が大幅に減少して経済的である。また、フッ素系安定ガスの排出量も減少するため、地球の温暖化に伴う環境破壊を防止することができる。
【００４１】
なお、上記の例ではエッチング処理装置がエッチングシステムの構成要素として用いられる場合について説明したが、エッチング処理装置が単独で用いられる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】エッチングシステムの一例を示す斜視図である。
【図２】エッチング処理装置の一例を示す略示的断面図である。
【図３】ガス回収部、再利用部及びガス供給部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：エッチングシステム
１０：研削装置
１１、１２：カセット  １３：搬出入手段  １４：中心合わせテーブル
１５：第一の搬送手段  １６：第二の搬送手段
１７、１８、１９、２０：保持テーブル  ２１：ターンテーブル
２２：第一の研削手段  ２３：第二の研削手段  ２４：洗浄手段
２５：壁部  ２６：レール  ２７：駆動源  ２８：支持板  ２９：スピンドル
３０：ホイールマウント  ３１：研削ホイール  ３２：研削砥石  ３３：レール
３４：駆動源  ３５：支持板  ３６：スピンドル  ３７：ホイールマウント
３８：研削ホイール  ３９：研削砥石
４０：搬送装置
４１：吸着部  ４２：アーム部  ４３：駆動部
５０：エッチング処理装置
５１：ガス供給部  ５２：エッチング処理部  ５３…チャンバ
５４：エッチングガス供給手段  ５５：チャックテーブル  ５６：軸受け
５７：ガス流通孔  ５７ａ：噴出部  ５８：モータ  ５９：ボールネジ
６０：昇降部  ６１：軸受け  ６２：吸引源  ６３：吸引路  ６４：冷却部
６５：冷却路  ６６：開口部  ６７：シャッター  ６８：シリンダ  ６９：ピストン
７０：ガス排出部  ７１：排気口  ７２：高周波電源
８０：ガス回収部
８１：ポンプ  ８２：シャワーフィルタ  ８３：コンプレッサ
８４：選別フィルタ  ８５：除湿ユニット  ８６：コンプレッサ
８７：：回収タンク
９０：再利用部
９１：補助タンク  ９２：アシストガスタンク  ９３：混合部
１００：処理ユニット
【図１】
2006073592.tif 000003
【図２】
2006073592.tif 000004
【図３】
2006073592.tif 000005