(57)【要約】【課題】静電チャックに結露が発生することを防止すること。【解決手段】減圧処理装置（１）は、保持面（２３）でウエーハ（Ｗ）を保持する静電チャック（２２）と、静電チャックが配設された減圧室（１１）と、減圧室内に反応ガスを供給する反応ガス供給手段（３６）と、減圧室で反応ガスに高周波電力を供給させ反応ガスをプラズマ化させる高周波電源（４２）と、減圧室にウエーハを搬入及び搬出する開閉扉（１７）と、を備える。また、静電チャックは、保持面にウエーハを静電吸着する保持面に平行な金属板（２６）と、保持面に平行に金属板より保持面から遠くに形成された冷却水路（２９）と、金属板と冷却水路との間に配設するヒータ（２４）と、を備える構成にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧環境でウエーハを処理する減圧処理装置であって、
ウエーハを保持する保持面を有する静電チャックと、該静電チャックを配設する室内を減圧する減圧手段を備える減圧室と、該減圧室内に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、減圧した該減圧室で該反応ガスに高周波電力を供給させ該反応ガスをプラズマ化させる高周波電源と、該減圧室にウエーハを搬入及び搬出する開閉扉と、制御手段と、を備え、
該静電チャックは、該保持面に平行して内部に配設し直流電源に接続する金属板と、
該保持面に平行して該金属板より該保持面から遠くに配管を配設する冷却水路と、該保持面に平行して該金属板と該冷却水路との間に配設するヒータと、を備え、
該制御手段は、該減圧室が減圧され該減圧室に該反応ガスが供給され該高周波電源から高周波電力が供給された減圧処理中には該冷却水路に冷却水を通水させて該静電チャックを冷却させ、該高周波電源から高周波電力の供給を停止した減圧処理終了時には該冷却水の通水を停止し該ヒータに通電させ該静電チャックを加温させ、該静電チャックの乾燥状態を維持することを特徴とする減圧処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハを処理する際に減圧室内を減圧する減圧処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
研削装置による研削後のウエーハでは、ウエーハの被研削面に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ウエーハの被研削面から研削痕を除去する。これにより、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。
【０００３】
プラズマエッチング装置としては、チャンバ内への搬入前にウエーハを仮置き可能な前室を設け、ウエーハの搬入及び搬出時にチャンバ内を直に外部に開放させないようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。このプラズマエッチング装置は、チャンバ内と前室とが開閉扉を介して隣接しており、開閉扉を閉じてチャンバ内でウエーハをプラズマエッチングしている間に前室を減圧するようにしている。これにより、プラズマエッチング後のウエーハの搬出時に開閉扉が開いてチャンバ内が前室に連通しても、チャンバ内が大気圧になることがなく減圧状態が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５８０９７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１５０１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、チャンバ内に搬入されたウエーハは静電チャック（保持テーブル）に載置され、静電チャックの保持面によって保持されてプラズマエッチングされる。プラズマエッチングによってウエーハは高温になるため、ウエーハを冷却するために静電チャックには冷却水が通水されている。プラズマエッチング終了後にウエーハを搬出及び後続のウエーハを搬入するためにチャンバは大気開放されるが、チャンバ内に外気が進入してチャンバ内の湿度が上昇する。外気に含まれる水分が冷却された静電チャックにより冷やされると、静電チャックの表面に結露が発生して、ウエーハに対する十分な吸着力が得られないという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、静電チャックに結露が発生することを防止できる減圧処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の減圧処理装置は、減圧環境でウエーハを処理する減圧処理装置であって、ウエーハを保持する保持面を有する静電チャックと、静電チャックを配設する室内を減圧する減圧手段を備える減圧室と、減圧室内に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、減圧した減圧室で反応ガスに高周波電力を供給させ反応ガスをプラズマ化させる高周波電源と、減圧室にウエーハを搬入及び搬出する開閉扉と、制御手段と、を備え、静電チャックは、保持面に平行して内部に配設し直流電源に接続する金属板と、保持面に平行して金属板より保持面から遠くに配管を配設する冷却水路と、保持面に平行して金属板と冷却水路との間に配設するヒータと、を備え、制御手段は、減圧室が減圧され減圧室に反応ガスが供給され高周波電源から高周波電力が供給された減圧処理中には冷却水路に冷却水を通水させて静電チャックを冷却させ、高周波電源から高周波電力の供給を停止した減圧処理終了時には冷却水の通水を停止しヒータに通電させ静電チャックを加温させ、静電チャックの乾燥状態を維持する。
【０００８】
この構成によれば、減圧処理が行われている際には、静電チャックの冷却水路に冷却水を通水させ、プラズマエッチングによって加熱されたウエーハを冷却する。また、減圧処理が終了した際には、静電チャックの冷却水路への冷却水の通水を停止して、ヒータで静電チャックを加温する。静電チャックをヒータで加温することにより、減圧処理終了時の静電チャックの急激な温度低下が抑えられる。開閉扉が開かれて外気が進入した際に、外気に含まれる水分が静電チャックにより冷やされることがないため、静電チャックに結露が発生することを防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ヒータによる加温で、減圧処理終了時の静電チャックの急激な温度低下が抑えられるため、静電チャックに結露が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態のエッチング装置の全体模式図である。
【図２】本実施の形態のエッチング動作及びウエーハの搬出動作の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、減圧処理装置としてのエッチング装置について説明する。図１は、本実施の形態のエッチング装置の全体模式図である。なお、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。
【００１２】
図１に示すように、エッチング装置１は、チャンバ（減圧室）１０内で反応ガス（エッチングガス）をプラズマ化させて、研削後のウエーハＷに残存した研削痕をプラズマエッチングによって除去するように構成されている。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、研削加工によって裏面側が研削された後にエッチング装置１に搬入される。なお、本実施の形態では、ウエーハＷとして半導体ウエーハを例示するが、ウエーハＷは、半導体ウエーハに限らず、処理対象になれば、どのようなものでもよい。
【００１３】
一般にエッチング装置では、プラズマエッチング中にウエーハＷの温度が上昇するため静電チャックに冷却水を通水させてウエーハＷを冷却しており、このときの静電チャックの温度は約７０℃になる。プラズマエッチングが終了するとウエーハＷの温度が低下するため、静電チャックは冷却水温度となり約２０℃になる。その後、ウエーハＷを搬出するためにチャンバ１０が大気開放されると、外気に含まれる水分が静電チャックにより冷やされて、静電チャックに結露が発生する。静電チャックに結露が生じると、ウエーハＷを十分に吸着できなくなるという問題がある。そこで、本実施の形態のエッチング装置１は、静電チャックの急激な温度低下により静電チャックに結露が発生する点に着目して、チャンバ１０内に外気が進入する際に静電チャックを加温することで結露の発生を防止するようにしている。
【００１４】
以下、本実施の形態のエッチング装置１の詳細構成について説明する。エッチング装置１のチャンバ１０の側壁１１には、ウエーハＷを搬入及び搬出する搬入出口１２が形成されている。側壁１１の外壁面には、搬入出口１２を開閉する開閉手段１５が取り付けられている。開閉手段１５は、シリンダ１６のシリンダロッドの上端に開閉扉１７が連結して構成されている。シリンダ１６によって開閉扉１７が外壁面に沿って昇降されることで搬入出口１２が開閉され、チャンバ１０にウエーハＷが搬入及び搬出される。搬入出口１２が開かれることでチャンバ１０内が外部に開放され、搬入出口１２が閉じられることでチャンバ１０内が密閉される。
【００１５】
チャンバ１０内には、電界を形成する下部電極ユニット２０と上部電極ユニット３０とが上下方向で対向して配設されている。下部電極ユニット２０は、チャンバ１０の底壁１３を貫通する導電性の支柱部２１と、支柱部２１の上端に設けられている導電性の静電チャック２２とから構成されている。静電チャック２２の上面には、ウエーハＷを保持する保持面２３が形成されている。
【００１６】
また、静電チャック２２内部には保持面２３に平行に金属板２６が配設されている。金属板２６は直流電源２７に接続されており、直流電源２７から金属板２６に電圧が印加され、保持面２３に生じる静電気によってウエーハＷが吸着保持される。なお、金属板２６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。
【００１７】
また、下部電極ユニット２０内には冷却水路２９が形成されており、金属板２６より保持面２３から遠くに保持面２３に平行に配管２９ａが配設されている。冷却水路２９は冷却水供給手段２８に連通されており、冷却水供給手段２８から送り出された冷却水が通水される。エッチングのための減圧処理中には、静電チャック２２に発生する熱が冷却水に伝達されて、ウエーハＷの異常な温度上昇が抑えられている。なお、冷媒として冷却水を例示しているが、他の冷媒によって静電チャック２２から熱を奪う構成にしてもよい。
【００１８】
金属板２６と冷却水路２９（２９ａ）との間には、保持面２３に平行にヒータ２４が配設されている。ヒータ２４はヒータ電源２５に接続されている。エッチングが完了して減圧処理が終了すると、冷却水路２９への冷却水の通水が停止される一方で、ヒータ電源２５によりヒータ２４が通電され、静電チャック２２が温められる。ヒータ２４の面積は、特に限定されないが、金属板２６と略同じ又はそれ以上であることが好ましい。これにより、減圧処理終了時に静電チャック２２が効率的に且つ均一に温められるため、静電チャック２２に結露が発生することを更に防止することができる。
【００１９】
上部電極ユニット３０は、チャンバ１０の上壁１４を貫通する導電性の支柱部３１と、支柱部３１の下端に設けられている噴出テーブル３２とから構成されている。噴出テーブル３２の下面には、チャンバ１０内に反応ガスを噴出する噴出面３３が形成されている。噴出面３３には多数の噴射口３４が形成されており、噴射口３４には噴出テーブル３２及び支柱部３１内の流路３５を通じて反応ガス供給手段３６が接続されている。反応ガス供給手段３６の管路の途中には供給バルブ３８が設けられ、供給バルブ３８が開くことによってチャンバ１０内に反応ガスが供給される。プラズマエッチングに使用される反応ガスとしては、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。
【００２０】
上部電極ユニット３０の支柱部３１の上端側は、チャンバ１０から上方に突出しており、チャンバ１０の上壁１４に設けられたボールねじ式の昇降手段４１に連結されている。この昇降手段４１が駆動されることで、上部電極ユニット３０が下部電極ユニット２０に対して離反又は接近され、静電チャック２２上のウエーハＷに対して噴出テーブル３２の高さが適切な位置に調整される。下部電極ユニット２０は高周波電源４２に接続され、上部電極ユニット３０は接地されている。高周波電源４２により下部電極ユニット２０及び上部電極ユニット３０の間に高周波電圧が印加されることで反応ガスに高周波電力が供給され、反応ガスがプラズマ化される。
【００２１】
チャンバ１０には、静電チャック２２の下方に排気口１９が形成されており、排気口１９には排気バルブ５１を介して減圧手段５０が接続されている。減圧手段５０はいわゆるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）であり、減圧手段５０によってチャンバ１０内からエアや反応ガスが排気されることで、チャンバ１０内が減圧されている。また、チャンバ１０には、圧力ゲージとして陰圧ゲージ（不図示）が設けられており、プラズマエッチング時のチャンバ１０内の減圧状態が検出されている。
【００２２】
このようにエッチング装置１では、減圧処理中に冷却水路２９に冷却水が通水され、静電チャック２２を介してウエーハＷが冷却される。減圧処理終了時には冷却水の通水が停止されて、静電チャック２２がヒータ２４で加温される。静電チャック２２がヒータ２４で加温されることにより、減圧処理終了時に静電チャック２２が急激に温度低下することが抑えられる。開閉扉１７が開かれて外気が進入した際に、外気に含まれる水分が静電チャック２２により冷やされることがないため、静電チャック２２が結露することを防止でき、静電チャック２２の乾燥状態を維持することができる。
【００２３】
さらに、エッチング装置１には、装置各部を統括制御する制御手段６０が設けられている。制御手段６０によって開閉扉１７の開閉タイミング、排気バルブ５１の開閉タイミング、冷却水路２９への冷却水の通水タイミング、ヒータ２４の通電タイミング等が制御されている。なお、制御手段６０は各種処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。メモリには、例えば、エッチング装置１の各種処理を制御するためのプログラム等が記憶されている。
【００２４】
以下、図２を参照して、エッチング動作及びウエーハの搬出動作について説明する。図２Ａは、本実施の形態のエッチング動作の説明図である。図２Ｂは、本実施の形態のウエーハの搬出動作の説明図である。なお、本実施の形態のエッチング動作及び搬出動作は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００２５】
図２Ａに示すように、研削済みのウエーハＷの搬入が完了すると、開閉扉１７が閉じられ、上部電極ユニット３０が下部電極ユニット２０に近づけられて電極間距離が調整される。このとき、制御手段６０によりヒータ電源２５がオフにされており、ヒータ２４の通電が停止されている。排気バルブ５１が開かれ、減圧手段５０によってチャンバ１０内の圧力が陰圧状態になるまで真空排気され減圧処理が開始されると、制御手段６０により、冷却水路２９は冷却水供給手段２８から冷却水が通水される。これにより、静電チャック２２は冷却水により冷却されて、静電チャック２２に載置されたウエーハＷのプラズマエッチングによる温度上昇が抑えられる。
【００２６】
この減圧状態で、反応ガスの供給バルブ３８（図１参照）が開かれて、上部電極ユニット３０から反応ガスが噴射される。上部電極ユニット３０と下部電極ユニット２０との間には高周波電源４２から高周波電圧が印加され高周波電力が供給されて、反応ガスがプラズマ化（ラジカル化）される。プラズマ化した反応ガスによってウエーハＷの被研削面がドライエッチングされ、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。
【００２７】
図２Ｂに示すように、ウエーハＷのエッチングが完了すると、高周波電源４２から上部電極ユニット３０及び下部電極ユニット２０への高周波電圧の印加が停止され、高周波電力の供給が停止される。また、反応ガスの供給バルブ３８は閉じられて上部電極ユニット３０からの反応ガスの噴射は停止され、上部電極ユニット３０は下部電極ユニット２０から離される。排気バルブ５１は閉じられて減圧手段５０による減圧処理が終了される。
【００２８】
減圧処理が終了すると、制御手段６０により、冷却水供給手段２８から冷却水路２９への冷却水の通水が停止され、ヒータ２４はヒータ電源２５がオンになることにより通電される。これにより、静電チャック２２はヒータ２４により加温される。この状態で、開閉扉１７が開かれ、エッチング装置１外に設けられた搬送手段７０によって研削済みのウエーハＷがチャンバ１０外に搬出される。チャンバ１０が外部に解放される際にチャンバ１０内に外気が進入するが、静電チャック２２がヒータ２４で加温されていることにより、静電チャック２２の急激な温度低下が抑えられている。外気に含まれる水分が静電チャック２２によって冷やされず、静電チャック２２の結露の発生を防止できるため、静電チャック２２の乾燥状態を維持することができる。
【００２９】
また、従来の静電チャックは、プラズマエッチング中に冷却水路に通水される冷却水の温度を下げると、減圧処理終了時に静電チャックの温度が低下して結露が発生してしまうため、冷却水温度を十分に下げることができなかった。本実施の形態の静電チャック２２は、減圧処理終了時の温度低下が抑制されるため、プラズマエッチング中に冷却水温度を大きく下げてウエーハＷを効果的に冷却することができる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態のエッチング装置１によれば、減圧処理が行われている際には、静電チャック２２の冷却水路２９に冷却水を通水させ、プラズマエッチングによって加熱されたウエーハＷを冷却する。また、減圧処理が終了した際には、静電チャック２２の冷却水路２９への冷却水の通水を停止して、ヒータ２４で静電チャック２２を加温する。静電チャック２２をヒータ２４で加温することにより、減圧処理終了時の静電チャック２２の急激な温度低下が抑えられる。開閉扉１７が開かれて外気が進入した際に、外気に含まれる水分が静電チャック２２により冷やされることがないため、静電チャック２２に結露が発生することを防止できる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。
【００３２】
例えば、本実施の形態においては、静電チャック２２によりウエーハＷが保持面２３に吸着保持される構成について説明したが、この構成に限定されない。静電チャック２２の保持面２３に吸引口を形成してウエーハＷが吸引保持により仮止めされ、静電チャック２２により本止めされるようにしてもよい。
【００３３】
また、上記した本実施の形態においては、ヒータ２４の面積を金属板２６と略同じ又はそれ以上とする構成としたが、この構成に限定されない。ヒータ２４の面積は、静電チャック２２に結露が生じなければ、金属板２６より小さくてもよい。
【００３４】
また、上記した本実施の形態においては、減圧処理装置をエッチング装置１に適用する構成について説明したが、この構成に限定されない。減圧処理装置は、減圧状態でウエーハＷを処理する装置に適用可能であり、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってウエーハＷ上に成膜する成膜装置、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってウエーハＷ上に成膜するスパッタ装置、真空蒸着装置、イオンプレーティング装置等の成膜装置、ウエーハＷ内に不純物をドーピングするプラズマドーピング装置、レーザードーピング装置等のドーピング装置にも適用可能である。
【００３５】
また、上記した実施の形態においては、研削後のウエーハＷをエッチングする際にチャンバ１０内を減圧する構成について説明したが、この構成に限定されない。例えば、切削ブレード等で分割後のウエーハＷをエッチングする際にチャンバ１０内を減圧するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上説明したように、本発明は、静電チャックに結露が発生することを防止できるという効果を有し、特に、ウエーハのエッチング前にチャンバ内を減圧する減圧処理装置に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１  エッチング装置（減圧処理装置）
１０  チャンバ（減圧室）
１２  搬入出口
１７  開閉扉
２０  下部電極ユニット
２２  静電チャック
２３  保持面
２４  ヒータ
２６  金属板
２７  直流電源
２９  冷却水路
２９ａ  配管
３０  上部電極ユニット
３６  反応ガス供給手段
４２  高周波電源
５０  減圧手段
６０  制御手段
Ｗ  ウエーハ
【図１】
2017199851.tif 000003
【図２】
2017199851.tif 000004