JP7708515B2 - Plasma etching apparatus and plasma etching method - Google Patents
Plasma etching apparatus and plasma etching methodInfo
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Description
本開示は、プラズマエッチング装置、及びプラズマエッチング方法に関する。 This disclosure relates to a plasma etching apparatus and a plasma etching method.
特許文献1に記載のプラズマエッチング装置は、真空チャンバーと、静電チャックテーブルと、ノズルと、ノズル揺動手段と、制御手段と、を備える。静電チャックテーブルは、真空チャンバー内で被加工物を保持する。ノズルは、静電チャックテーブルに保持された被加工物の一部にプラズマエッチングガスを供給する。ノズル揺動手段は、水平な円弧状の軌跡を描くようにノズルを揺動させる。制御部は、静電チャックの回転量とノズルの位置とを制御し、被加工物の任意の一部にプラズマエッチングガスを供給する。 The plasma etching apparatus described in Patent Document 1 includes a vacuum chamber, an electrostatic chuck table, a nozzle, a nozzle oscillating means, and a control means. The electrostatic chuck table holds a workpiece in the vacuum chamber. The nozzle supplies plasma etching gas to a portion of the workpiece held on the electrostatic chuck table. The nozzle oscillating means oscillates the nozzle so as to trace a horizontal arc-shaped trajectory. The control unit controls the amount of rotation of the electrostatic chuck and the position of the nozzle to supply plasma etching gas to any portion of the workpiece.
本開示の一態様は、基板の厚みを調整する、技術を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a technique for adjusting the thickness of a substrate.
本開示の一態様に係るプラズマエッチング装置は、基板保持部と、プラズマ生成部と、ノズルと、電極と、高周波電源と、移動部と、制御部と、を備える。前記基板保持部は、処理室の内部で基板を保持する。前記プラズマ生成部は、前記基板をエッチングするエッチングガスを前記処理室の外部でプラズマ化する。前記ノズルは、前記プラズマ化した前記エッチングガスを、前記基板保持部で保持されている前記基板の一部に供給する。前記電極は、前記基板保持部に設けられている。前記高周波電源は、前記電極にバイアス用の高周波電力を印可する。前記移動部は、前記基板における前記プラズマ化した前記エッチングガスの供給位置を移動させる。前記制御部は、前記プラズマ生成部、前記高周波電源、及び前記移動部を制御する。前記制御部は、前記供給位置に応じて、前記高周波電力の電圧を変更する。 A plasma etching apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a substrate holding unit, a plasma generating unit, a nozzle, an electrode, a high-frequency power supply, a moving unit, and a control unit. The substrate holding unit holds a substrate inside a processing chamber. The plasma generating unit converts an etching gas for etching the substrate into plasma outside the processing chamber. The nozzle supplies the plasma-converted etching gas to a portion of the substrate held by the substrate holding unit. The electrode is provided on the substrate holding unit. The high-frequency power supply applies a bias high-frequency power to the electrode. The moving unit moves the supply position of the plasma-converted etching gas on the substrate. The control unit controls the plasma generating unit, the high-frequency power supply, and the moving unit. The control unit changes the voltage of the high-frequency power according to the supply position.
本開示の一態様によれば、基板の厚みを調整できる。 According to one aspect of the present disclosure, the thickness of the substrate can be adjusted.
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は互いに垂直な方向である。X軸方向及びY軸方向は水平方向、Z軸方向は鉛直方向である。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that the same or corresponding configurations in each drawing are given the same reference numerals, and descriptions thereof may be omitted. In this specification, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are perpendicular to each other. The X-axis direction and the Y-axis direction are horizontal directions, and the Z-axis direction is vertical.
先ず、図1及び図2を参照して、一実施形態に係るプラズマエッチング装置1について説明する。プラズマエッチング装置1は、プラズマ化したエッチングガスによって基板Wをエッチングする。プラズマエッチング装置1は、本実施形態では真空プラズマ装置であるが、大気圧プラズマ装置であってもよい。 First, a plasma etching apparatus 1 according to one embodiment will be described with reference to Figures 1 and 2. The plasma etching apparatus 1 etches a substrate W using an etching gas that has been converted into plasma. In this embodiment, the plasma etching apparatus 1 is a vacuum plasma apparatus, but may also be an atmospheric pressure plasma apparatus.
プラズマエッチング装置1は、例えば、処理容器10と、排気部15と、基板保持部20と、プラズマ生成部30と、ノズル40と、電極50と、高周波電源51と、移動部60と、制御部90と、を備える。 The plasma etching apparatus 1 includes, for example, a processing vessel 10, an exhaust section 15, a substrate holding section 20, a plasma generating section 30, a nozzle 40, an electrode 50, a high-frequency power supply 51, a moving section 60, and a control section 90.
処理容器10は、処理室11を内部に有する。処理容器10は、基板Wの搬入出口12と、搬入出口12を開閉するゲートバルブ13と、を有する。 The processing vessel 10 has a processing chamber 11 inside. The processing vessel 10 has a loading/unloading port 12 for the substrate W and a gate valve 13 that opens and closes the loading/unloading port 12.
排気部15は、処理室11のガスを排気することで、処理室11を減圧する。排気部15は、処理容器10に接続される配管16を含む。排気部15は、図示しないが、配管16の途中に設けられる開閉バルブと、配管16の途中に設けられる圧力制御器とを含む。 The exhaust unit 15 reduces the pressure in the processing chamber 11 by exhausting the gas in the processing chamber 11. The exhaust unit 15 includes a pipe 16 connected to the processing vessel 10. Although not shown, the exhaust unit 15 includes an opening/closing valve provided in the middle of the pipe 16 and a pressure controller provided in the middle of the pipe 16.
真空ポンプなどの減圧源が作動し、開閉バルブが配管16を開くと、配管16が処理室11のガスを吸引する。処理室11のガス圧は、圧力制御器によって制御される。圧力制御器は、例えばバタフライバルブなどの圧力調整バルブを備える。 When a reduced pressure source such as a vacuum pump is activated and the on-off valve opens the pipe 16, the pipe 16 sucks in the gas in the processing chamber 11. The gas pressure in the processing chamber 11 is controlled by a pressure controller. The pressure controller includes a pressure adjustment valve such as a butterfly valve.
基板保持部20は、処理室11の内部で基板Wを保持する。基板保持部20は、例えば静電チャックである。静電チャックは、減圧雰囲気下で、基板Wを吸着できる。なお、プラズマエッチング装置1が大気圧下で基板Wをエッチングする場合、基板保持部20は真空チャックであってもよい。 The substrate holding unit 20 holds the substrate W inside the processing chamber 11. The substrate holding unit 20 is, for example, an electrostatic chuck. The electrostatic chuck can adsorb the substrate W under a reduced pressure atmosphere. Note that when the plasma etching apparatus 1 etches the substrate W under atmospheric pressure, the substrate holding unit 20 may be a vacuum chuck.
プラズマ生成部30は、基板Wをエッチングするエッチングガスを処理室11の外部でプラズマ化する。プラズマ化したエッチングガスは、ラジカルを含む。ラジカルは、例えばイオンを含む。ラジカルは、基板Wの第1主面Waに衝突することで、基板Wをエッチングする。プラズマ生成部30は、図示しないが、例えば、プラズマ生成用の電極と、電極に高周波電力を供給する高周波電源を含む。 The plasma generating unit 30 converts an etching gas for etching the substrate W into plasma outside the processing chamber 11. The etching gas that has been converted into plasma contains radicals. The radicals include, for example, ions. The radicals collide with the first main surface Wa of the substrate W to etch the substrate W. Although not shown, the plasma generating unit 30 includes, for example, an electrode for generating plasma and a high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the electrode.
プラズマ生成部30は、例えばマイクロ波でエッチングガスをプラズマ化する。マイクロ波の周波数は、例えば2.45GHzである。プラズマは、マイクロ波プラズマには限定されず、容量結合プラズマ、又は誘導結合プラズマ等であってもよい。ラジカルが生成されればよい。プラズマ生成用の高周波電力は、周波数が例えば450kHz~2.45GHzであり、電圧が例えば0.5kV~5kVである。 The plasma generating unit 30 converts the etching gas into plasma, for example, using microwaves. The frequency of the microwaves is, for example, 2.45 GHz. The plasma is not limited to microwave plasma, and may be capacitively coupled plasma or inductively coupled plasma, etc. Any plasma that can generate radicals may be used. The high-frequency power used for generating the plasma has a frequency of, for example, 450 kHz to 2.45 GHz, and a voltage of, for example, 0.5 kV to 5 kV.
プラズマ生成部30は、図示しないが、プラズマ生成用の電極が設けられるガス供給室を有し、ガス供給室でエッチングガスをプラズマ化する。エッチングガスは、混合ガスであってもよく、例えばSF6ガスとO2ガスの混合ガスであってもよい。ガス供給室には、エッチングガスの他に、エッチングガスを希釈する希釈ガスを供給してもよい。希釈ガスとしては、Arガスなどの不活性ガスが用いられる。 Although not shown, the plasma generating unit 30 has a gas supply chamber in which an electrode for plasma generation is provided, and converts the etching gas into plasma in the gas supply chamber. The etching gas may be a mixed gas, for example, a mixed gas of SF6 gas and O2 gas. In addition to the etching gas, a dilution gas for diluting the etching gas may be supplied to the gas supply chamber. An inert gas such as Ar gas is used as the dilution gas.
プラズマ生成部30は、例えば、ガスの種類毎に、個別配管と、個別配管の途中に設けられる開閉バルブと、個別配管の途中に設けられる流量制御器とを含む。開閉バルブが個別配管を開くと、供給源からガス供給室にガスが供給される。その供給量は流量制御器によって制御される。一方、開閉バルブが個別配管を閉じると、供給源からガス供給室へのガスの供給が停止される。 The plasma generating unit 30 includes, for example, an individual pipe for each type of gas, an on-off valve provided in the middle of the individual pipe, and a flow controller provided in the middle of the individual pipe. When the on-off valve opens the individual pipe, gas is supplied from the supply source to the gas supply chamber. The supply amount is controlled by the flow controller. On the other hand, when the on-off valve closes the individual pipe, the supply of gas from the supply source to the gas supply chamber is stopped.
ノズル40は、プラズマ生成部30でプラズマ化したエッチングガスを、基板保持部20で保持されている基板Wの一部に供給する。ノズル40は、プラズマ化したエッチングガスを吐出する吐出ノズル41を有する。吐出ノズル41は、例えば基板Wの第1主面Waに対して垂直に、プラズマ化したエッチングガスを吐出する。吐出ノズル41は、その下端に吐出口41aを有する。 The nozzle 40 supplies the etching gas that has been converted into plasma by the plasma generating unit 30 to a portion of the substrate W held by the substrate holding unit 20. The nozzle 40 has a discharge nozzle 41 that discharges the etching gas that has been converted into plasma. The discharge nozzle 41 discharges the etching gas that has been converted into plasma, for example, perpendicular to the first main surface Wa of the substrate W. The discharge nozzle 41 has a discharge port 41a at its lower end.
プラズマ化したエッチングガスの流量及び供給時間は、例えばプラズマ生成部30の流量制御器及び開閉弁を用いて制御する。プラズマ化したエッチングガスの流量が多いほど、エッチング速度が速い。また、プラズマ化したエッチングガスの供給時間が長いほど、エッチング量が大きい。 The flow rate and supply time of the plasmatized etching gas are controlled, for example, using a flow rate controller and an on-off valve of the plasma generating unit 30. The higher the flow rate of the plasmatized etching gas, the faster the etching speed. Also, the longer the supply time of the plasmatized etching gas, the greater the amount of etching.
ノズル40は、吐出ノズル41を取り囲む吸引ノズル42を有してもよい。吐出ノズル41と吸引ノズル42は、二重管を構成する。吸引ノズル42は、プラズマ化したエッチングガスを吸引することで、基板Wのエッチングされる領域を絞る。吸引ノズル42の下端の吸引口42aは、例えば吐出ノズル41の下端の吐出口41aよりも下方に設置される。 The nozzle 40 may have a suction nozzle 42 surrounding the discharge nozzle 41. The discharge nozzle 41 and the suction nozzle 42 form a double tube. The suction nozzle 42 narrows the area to be etched on the substrate W by sucking in the plasma etching gas. The suction port 42a at the lower end of the suction nozzle 42 is installed, for example, lower than the discharge port 41a at the lower end of the discharge nozzle 41.
電極50は、基板保持部20に設けられている。例えば、電極50は、基板保持部20の内部に埋設されている。基板保持部20が基板Wを水平に保持する場合、鉛直方向から見たときに、電極50は基板Wと同程度以上の大きさを有する。電極50には、高周波電源51が電気的に接続される。 The electrode 50 is provided on the substrate holding part 20. For example, the electrode 50 is embedded inside the substrate holding part 20. When the substrate holding part 20 holds the substrate W horizontally, the electrode 50 has a size equal to or larger than that of the substrate W when viewed from the vertical direction. A high-frequency power source 51 is electrically connected to the electrode 50.
高周波電源51は、電極50に高周波電力を印可する。その高周波電力は、プラズマ化したエッチングガスのラジカルを基板Wに引き込むための電力であり、ラジカルのエネルギーを制御するためのバイアス用の電力である。バイアス用の高周波電力は、周波数が例えば0.1MHz~100MHzであり、電圧が例えば0.5kV~5kVである。バイアス用の高周波電力は、プラズマ生成用の高周波電力とは独立に制御される。 The high frequency power supply 51 applies high frequency power to the electrode 50. This high frequency power is for drawing radicals of the etching gas that has been turned into plasma into the substrate W, and is also bias power for controlling the energy of the radicals. The high frequency bias power has a frequency of, for example, 0.1 MHz to 100 MHz, and a voltage of, for example, 0.5 kV to 5 kV. The high frequency bias power is controlled independently of the high frequency power for generating plasma.
高周波電源51は、電極50に高周波電力を印可することで、基板Wの第1主面Waの近傍にシース領域を発生させる。シース領域は、イオンなどのラジカルが基板Wの第1主面Waに繰り返し衝突する領域である。ラジカルの衝突によって、基板Wの第1主面Waがエッチングされる。高周波電力の電圧が高いほど、ラジカルのエネルギーが高く、エッチング速度が速い。 The high frequency power supply 51 applies high frequency power to the electrode 50 to generate a sheath region near the first main surface Wa of the substrate W. The sheath region is a region where radicals such as ions repeatedly collide with the first main surface Wa of the substrate W. The collision of the radicals etches the first main surface Wa of the substrate W. The higher the voltage of the high frequency power, the higher the radical energy and the faster the etching rate.
移動部60は、基板Wにおけるプラズマ化したエッチングガスの供給位置を移動させる。移動部60は、例えば、回転移動部61と、直線移動部62とを有する。回転移動部61は、基板保持部20を回転させる。回転移動部61は、例えばモータを含む。直線移動部62は、基板保持部20の回転中心線と直交する方向に基板保持部20を移動させる。直線移動部62は、例えばモータと、モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじと、を含む。 The moving unit 60 moves the supply position of the plasmatized etching gas on the substrate W. The moving unit 60 has, for example, a rotational moving unit 61 and a linear moving unit 62. The rotational moving unit 61 rotates the substrate holding unit 20. The rotational moving unit 61 includes, for example, a motor. The linear moving unit 62 moves the substrate holding unit 20 in a direction perpendicular to the center line of rotation of the substrate holding unit 20. The linear moving unit 62 includes, for example, a motor and a ball screw that converts the rotational motion of the motor into linear motion.
基板保持部20が基板Wを水平に保持する場合、回転移動部61は鉛直な回転中心線を中心に基板保持部20を回転させ、直線移動部62は基板保持部20を水平方向に移動させる。なお、移動部60は、基板保持部20とノズル40を相対的に移動すればよく、ノズル40を移動してもよい。移動部60は、特許文献1と同様にノズル40を旋回移動させてもよい。 When the substrate holding unit 20 holds the substrate W horizontally, the rotational movement unit 61 rotates the substrate holding unit 20 around a vertical rotation center line, and the linear movement unit 62 moves the substrate holding unit 20 horizontally. Note that the movement unit 60 only needs to move the substrate holding unit 20 and the nozzle 40 relatively, and may also move the nozzle 40. The movement unit 60 may also move the nozzle 40 in a swiveling manner, as in Patent Document 1.
制御部90は、例えばコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)91と、メモリ等の記憶媒体92とを備える。記憶媒体92には、プラズマエッチング装置1において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部90は、記憶媒体92に記憶されたプログラムをCPU91に実行させることにより、プラズマエッチング装置1の動作を制御する。 The control unit 90 is, for example, a computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 91 and a storage medium 92 such as a memory. The storage medium 92 stores programs that control various processes executed in the plasma etching apparatus 1. The control unit 90 controls the operation of the plasma etching apparatus 1 by having the CPU 91 execute the programs stored in the storage medium 92.
次に、図3を参照して、図1及び図2に示すプラズマエッチング装置1を用いた基板処理方法について説明する。基板処理方法は、例えば、図3に示すステップS101~S103を含む。プラズマエッチング装置1は、ステップS103を実施する。 Next, a substrate processing method using the plasma etching apparatus 1 shown in Figs. 1 and 2 will be described with reference to Fig. 3. The substrate processing method includes, for example, steps S101 to S103 shown in Fig. 3. The plasma etching apparatus 1 performs step S103.
図3のステップS101では、基板Wの薄化を行う。基板Wは、例えばシリコンウェハであるが、化合物半導体ウェハであってもよい。基板Wは、ガラス基板であってもよい。基板Wは、図4に示すように、第1主面Waと、第1主面Waとは反対向きの第2主面Wbと、を有する。 In step S101 of FIG. 3, the substrate W is thinned. The substrate W is, for example, a silicon wafer, but may also be a compound semiconductor wafer. The substrate W may also be a glass substrate. As shown in FIG. 4, the substrate W has a first main surface Wa and a second main surface Wb facing opposite to the first main surface Wa.
基板Wの第1主面Waは、プラズマエッチング装置1でエッチングされる。基板Wの第2主面Wbには、不図示のデバイスが形成されている。デバイスは、例えば電子回路であり、図4に破線で示す複数本のストリートで区画される領域毎に形成されている。ステップS103の後で、基板Wは、複数本のストリートに沿って切断され、複数のチップに分割される。 The first main surface Wa of the substrate W is etched by the plasma etching apparatus 1. A device (not shown) is formed on the second main surface Wb of the substrate W. The device is, for example, an electronic circuit, and is formed in each area partitioned by a plurality of streets shown by dashed lines in FIG. 4. After step S103, the substrate W is cut along the plurality of streets and divided into a plurality of chips.
基板Wの第2主面Wbには、デバイスを保護する保護膜Fが形成されていてもよい。保護膜Fは、基板Wの薄化を行う間、デバイスを保護する。保護膜Fは、基板Wの第2主面Wbの全体を覆う。保護膜Fは、基板Wの薄化後に除去される。なお、基板Wの第2主面Wbには、保護膜Fが形成される代わりに、基板Wとは別の第2基板が接合されていてもよい。第2基板は、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ又はガラス基板である。第2基板の基板Wに対向する面にも、デバイスが形成されていてもよい。 A protective film F for protecting devices may be formed on the second main surface Wb of the substrate W. The protective film F protects the devices while the substrate W is being thinned. The protective film F covers the entire second main surface Wb of the substrate W. The protective film F is removed after the substrate W is thinned. Instead of forming the protective film F on the second main surface Wb of the substrate W, a second substrate separate from the substrate W may be bonded. The second substrate is a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, or a glass substrate. Devices may also be formed on the surface of the second substrate facing the substrate W.
基板Wの薄化には、例えば図5に示す研削装置100を用いる。研削装置100は、例えば、フランジ101と、スピンドル軸102と、第1回転モータ103と、チャック104と、第2回転モータ105と、を備える。 To thin the substrate W, for example, a grinding device 100 shown in FIG. 5 is used. The grinding device 100 includes, for example, a flange 101, a spindle shaft 102, a first rotary motor 103, a chuck 104, and a second rotary motor 105.
フランジ101は、スピンドル軸102の下端に設けられる。フランジ101には、研削工具Dが取り付けられる。研削工具Dは、例えば、円盤状の研削ホイールD1と、研削ホイールD1の下面にリング状に配列される複数の砥石D2と、を含む。第1回転モータ103は、回転中心線R1を中心にスピンドル軸102を回転させることで、研削工具Dを回転させる。 The flange 101 is provided at the lower end of the spindle shaft 102. A grinding tool D is attached to the flange 101. The grinding tool D includes, for example, a disk-shaped grinding wheel D1 and a plurality of grinding stones D2 arranged in a ring shape on the lower surface of the grinding wheel D1. The first rotary motor 103 rotates the spindle shaft 102 about the rotation center line R1, thereby rotating the grinding tool D.
チャック104は、基板Wの第1主面Waを上に向けて、基板Wを下方から保持する。チャック104の基板Wを吸着する吸着面、つまりチャック104の上面は、チャック104の回転中心線R2を中心に対称な円錐面であってもよい。チャック104の回転中心線R2の傾斜角度を調整することで、基板Wの径方向における厚み分布を調整できる。第2回転モータ105は、回転中心線R2を中心にチャック104を回転させることで、基板Wを回転させる。 The chuck 104 holds the substrate W from below with the first main surface Wa of the substrate W facing upward. The suction surface of the chuck 104 that suctions the substrate W, i.e., the upper surface of the chuck 104, may be a conical surface that is symmetrical about the rotation center line R2 of the chuck 104. The thickness distribution in the radial direction of the substrate W can be adjusted by adjusting the inclination angle of the rotation center line R2 of the chuck 104. The second rotation motor 105 rotates the chuck 104 about the rotation center line R2, thereby rotating the substrate W.
図6に示すように、リング状に配列される複数の砥石D2の軌道Eは、基板Wの上面の中心を通るように設定される。また、基板Wの上面の中心がチャック104の回転中心線R2を通るように、基板Wがチャック104に吸着される。チャック104と共に基板Wが回転することにより、基板Wの上面全体が砥石D2によって研削される。 As shown in FIG. 6, the trajectory E of the multiple grinding wheels D2 arranged in a ring shape is set to pass through the center of the upper surface of the substrate W. In addition, the substrate W is attracted to the chuck 104 so that the center of the upper surface of the substrate W passes through the rotation center line R2 of the chuck 104. As the substrate W rotates together with the chuck 104, the entire upper surface of the substrate W is ground by the grinding wheels D2.
研削後の基板Wは、厚み分布を有する。厚みのばらつきは、例えば厚みの最大値と最小値の差(TTV:Total Thickness Variation)で表される。厚みのばらつきは、例えば図6に示す砥石D2の軌道E上での砥石D2と基板Wの相対速度差などに起因する。保護膜Fが用いられる場合、保護膜Fの変形によって厚みのばらつきが大きくなる。 After grinding, the substrate W has a thickness distribution. The thickness variation is expressed, for example, as the difference between the maximum and minimum thickness values (TTV: Total Thickness Variation). The thickness variation is caused, for example, by the relative speed difference between the grinding wheel D2 and the substrate W on the trajectory E of the grinding wheel D2 shown in FIG. 6. When a protective film F is used, the thickness variation increases due to deformation of the protective film F.
なお、基板Wの薄化には、不図示のレーザー加工装置を用いてもよい。レーザー加工装置は、基板Wの内部に改質層を形成する。改質層は、基板Wの径方向及び周方向に間隔をおいて複数形成される。複数の改質層を起点に基板Wを分割することで、基板Wを薄化することができる。この場合も、薄化後の基板Wは、厚み分布を有する。 A laser processing device (not shown) may be used to thin the substrate W. The laser processing device forms a modified layer inside the substrate W. A plurality of modified layers are formed at intervals in the radial and circumferential directions of the substrate W. The substrate W can be thinned by dividing the substrate W starting from the plurality of modified layers. In this case, the substrate W after thinning has a thickness distribution.
図3のステップS102では、薄化した基板Wの厚み分布の測定を行う。基板Wの厚み分布の測定には、図1に示す測定装置200を用いる。基板Wの厚み分布の測定場所は、研削装置100又はレーザー加工装置の内部でもよいし、プラズマエッチング装置1の内部でもよいし、研削装置100又はレーザー加工装置からプラズマエッチング装置1に基板Wを搬送する搬送経路の途中でもよい。 In step S102 in FIG. 3, the thickness distribution of the thinned substrate W is measured. The measuring device 200 shown in FIG. 1 is used to measure the thickness distribution of the substrate W. The location where the thickness distribution of the substrate W is measured may be inside the grinding device 100 or the laser processing device, inside the plasma etching device 1, or along the transport path that transports the substrate W from the grinding device 100 or the laser processing device to the plasma etching device 1.
測定装置200は、非接触式と接触式のいずれでもよいが、好ましくは非接触式である。非接触式の測定装置200は、例えば、基板Wを透過する赤外光を用いて、基板Wの第1主面Waで反射した光と、基板Wの第2主面Wbで反射した光との干渉を利用し、基板Wの厚み分布を測定する。非接触式の測定装置200は、静電容量型の変位センサ、又はレーザー変位センサを用いて、基板Wまでの距離を測定することで、基板Wの厚み分布を測定してもよい。 The measuring device 200 may be either a non-contact type or a contact type, but is preferably a non-contact type. The non-contact type measuring device 200 measures the thickness distribution of the substrate W, for example, by using infrared light that transmits through the substrate W and utilizing the interference between the light reflected from the first main surface Wa of the substrate W and the light reflected from the second main surface Wb of the substrate W. The non-contact type measuring device 200 may measure the thickness distribution of the substrate W by measuring the distance to the substrate W using a capacitance type displacement sensor or a laser displacement sensor.
測定装置200は、基板Wの厚み分布の測定データをプラズマエッチング装置1に送信する。送信する測定データは、基板Wの第1主面Waにおける座標と、座標ごとの基板Wの厚みを含む。プラズマエッチング装置1の制御部90は、測定装置200の送信した測定データを受信し、受信した基板Wの厚み分布の測定データに基づき基板のエッチングを制御することで、基板Wの厚みムラを低減する制御を行う。 The measuring device 200 transmits measurement data of the thickness distribution of the substrate W to the plasma etching device 1. The transmitted measurement data includes coordinates on the first main surface Wa of the substrate W and the thickness of the substrate W for each coordinate. The control unit 90 of the plasma etching device 1 receives the measurement data transmitted by the measuring device 200, and controls the etching of the substrate based on the received measurement data of the thickness distribution of the substrate W, thereby performing control to reduce thickness unevenness of the substrate W.
図3のステップS103では、基板Wのプラズマエッチングを行う。基板Wのプラズマエッチングには、図1及び図2に示すプラズマエッチング装置1を用いる。プラズマエッチング装置1の制御部90は、例えば、プラズマ化したエッチングガスの供給位置に応じて、バイアス用の高周波電力の電圧を変更する制御を行う。これにより、基板Wの厚み分布を調節できる。 In step S103 in FIG. 3, plasma etching is performed on the substrate W. For plasma etching of the substrate W, the plasma etching apparatus 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 is used. The control unit 90 of the plasma etching apparatus 1 performs control to change the voltage of the bias high frequency power according to, for example, the supply position of the plasmatized etching gas. This makes it possible to adjust the thickness distribution of the substrate W.
具体的には、例えば、制御部90は、基板Wの厚み分布の測定データを取得し、取得した測定データに基づいてバイアス用の高周波電力の電圧を変更する制御を行う。制御部90は、例えば基板Wの厚みの最小値を基準として、基板Wの厚みが厚い位置ほど、バイアス用の高周波電力の電圧を高く設定する。これにより、基板Wの厚みムラを低減できる。 Specifically, for example, the control unit 90 acquires measurement data of the thickness distribution of the substrate W, and performs control to change the voltage of the bias high frequency power based on the acquired measurement data. The control unit 90 sets the voltage of the bias high frequency power higher at positions where the substrate W is thicker, for example, based on the minimum thickness of the substrate W. This makes it possible to reduce unevenness in the thickness of the substrate W.
なお、制御部90は、バイアス用の高周波電力の電圧を変更する制御に代えて、又は加えて、プラズマ化したエッチングガスの流量又は供給時間を変更する制御を行ってもよい。制御部90は、例えば基板Wの厚みの最小値を基準として、基板Wの厚みが厚い位置ほど、流量を多く設定するか、供給時間を長く設定する。これにより、基板Wの厚みムラを低減できる。 In addition, the control unit 90 may control the flow rate or supply time of the plasmatized etching gas instead of or in addition to controlling the voltage of the bias high-frequency power. For example, the control unit 90 uses the minimum thickness of the substrate W as a reference and sets a higher flow rate or a longer supply time for positions on the substrate W where the thickness is thicker. This can reduce unevenness in the thickness of the substrate W.
なお、基板Wの厚み分布は、例えば基板Wのロットごとに同じ傾向を有する。そこで、制御部90は、プラズマ化したエッチングガスの供給位置と、バイアス用の高周波電力の電圧などを対応付けて予め記憶しておき、記憶したデータに従って基板Wのエッチングを制御することで、基板Wの厚みムラを低減する制御を行ってもよい。 The thickness distribution of the substrate W has the same tendency, for example, for each lot of the substrate W. Therefore, the control unit 90 may perform control to reduce unevenness in the thickness of the substrate W by previously storing the supply position of the plasmatized etching gas in correspondence with the voltage of the high-frequency bias power, etc., and controlling the etching of the substrate W according to the stored data.
次に、図7~図10を参照して、吐出ノズル41の本数及び配置について説明する。図7~図10において、黒丸は基板Wの第1主面Waの中心を示す。図7に示すように、吐出ノズル41の本数が1本である場合、プラズマ化したエッチングガスの供給位置が基板Wの第1主面Waの全体で変位するように、基板WのZ軸周りの回転と、基板WのX軸方向の移動とが行われる。 Next, the number and arrangement of the discharge nozzles 41 will be described with reference to Figures 7 to 10. In Figures 7 to 10, the black circle indicates the center of the first main surface Wa of the substrate W. As shown in Figure 7, when there is one discharge nozzle 41, the substrate W is rotated around the Z axis and moved in the X axis direction so that the supply position of the plasmatized etching gas is displaced over the entire first main surface Wa of the substrate W.
図8に示すように、吐出ノズル41が基板Wの径方向に複数配置される場合も、基板WのZ軸周りの回転と、基板WのX軸方向の移動とが行われる。吐出ノズル41の本数を増やすほど、基板WのX軸方向の移動距離を短縮でき、スループットを向上できる。図9及び図10に示すように、基板WのX軸方向の移動距離をゼロにすることも可能である。 As shown in Figure 8, even when multiple discharge nozzles 41 are arranged in the radial direction of the substrate W, the substrate W rotates around the Z axis and moves in the X axis direction. The more discharge nozzles 41 are used, the shorter the movement distance of the substrate W in the X axis direction can be, improving throughput. As shown in Figures 9 and 10, it is also possible to reduce the movement distance of the substrate W in the X axis direction to zero.
複数本の吐出ノズル41は、プラズマ化したエッチングガスの流量及び供給時間を独立に制御可能である。制御部90は、吐出ノズル41ごとに独立に、プラズマ化したエッチングガスの流量又は供給時間を変更する制御を行う。制御部90は、吐出ノズル41の吐出位置における基板Wの厚みの厚さに応じて、吐出ノズル41ごとに独立に流量又は供給時間を変更する制御を行う。 The multiple discharge nozzles 41 can independently control the flow rate and supply time of the plasmatized etching gas. The control unit 90 controls to change the flow rate or supply time of the plasmatized etching gas for each discharge nozzle 41 independently. The control unit 90 controls to change the flow rate or supply time for each discharge nozzle 41 independently depending on the thickness of the substrate W at the discharge position of the discharge nozzle 41.
制御部90は、例えば基板Wの厚みの最小値を基準として、基板Wの厚みが厚い位置に配置された吐出ノズル41ほど、流量を多く設定するか、供給時間を長く設定する。これにより、基板Wの厚みムラを低減できる。基板Wの厚みの最小値が目標値である場合、基板Wの厚みが最小値の位置に配置された吐出ノズル41からは、エッチングガスを吐出しない制御を行うことが好ましい。 The control unit 90 sets a higher flow rate or a longer supply time for the discharge nozzle 41 located at a position where the thickness of the substrate W is thicker, for example, based on the minimum thickness of the substrate W. This makes it possible to reduce unevenness in the thickness of the substrate W. When the minimum thickness of the substrate W is the target value, it is preferable to perform control so that etching gas is not discharged from the discharge nozzle 41 located at the position where the thickness of the substrate W is minimum.
なお、制御部90は、プラズマ化したエッチングガスの流量又は供給時間を変更する制御に代えて、又は加えて、バイアス用の高周波電力の電圧を変更する制御を行ってもよい。具体的には、制御部90は、例えば基板Wの厚みの最小値を基準として、基板Wの厚みが厚い位置ほど、バイアス用の高周波電力の電圧を高く設定する制御を行う。これにより、基板Wの厚みムラを低減できる。基板Wの厚みの最小値が目標値である場合、基板Wの厚みが最小値の位置に配置された吐出ノズル41からは、エッチングガスを吐出しない制御を行うことが好ましい。 The control unit 90 may control the voltage of the bias high frequency power instead of, or in addition to, changing the flow rate or supply time of the plasmatized etching gas. Specifically, the control unit 90 controls the voltage of the bias high frequency power to be set higher at positions where the thickness of the substrate W is thicker, for example, based on the minimum thickness of the substrate W. This reduces unevenness in the thickness of the substrate W. When the minimum thickness of the substrate W is the target value, it is preferable to control so that the etching gas is not discharged from the discharge nozzle 41 arranged at the position where the thickness of the substrate W is the minimum.
図9に示すように複数本の吐出ノズル41が千鳥配置されてもよいし、図10に示すように複数本の吐出ノズル41がランダム配置されてもよい。基板Wの第1主面Waを径方向に分割してなる複数の領域A1~A4の各々の真上に、領域A1~A4と同じ幅の吐出口41aが存在すれば、基板WのZ軸周りの回転のみで、基板Wの第1主面Waの全体にプラズマ化したエッチングガスを供給できる。 As shown in FIG. 9, multiple discharge nozzles 41 may be arranged in a staggered manner, or as shown in FIG. 10, multiple discharge nozzles 41 may be arranged randomly. If there is a discharge port 41a with the same width as each of the multiple regions A1 to A4 formed by radially dividing the first main surface Wa of the substrate W directly above each of the multiple regions A1 to A4, then plasmatized etching gas can be supplied to the entire first main surface Wa of the substrate W simply by rotating the substrate W around the Z axis.
以上、本開示に係るプラズマエッチング装置、及びプラズマエッチング方法の実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。 Although the embodiments of the plasma etching apparatus and plasma etching method according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments. Various changes, modifications, substitutions, additions, deletions, and combinations are possible within the scope of the claims. Naturally, these also fall within the technical scope of the present disclosure.
1 プラズマエッチング装置
11 処理室
20 基板保持部
30 プラズマ生成部
40 ノズル
50 電極
51 高周波電源
60 移動部
90 制御部
W 基板
Reference Signs List 1 Plasma etching apparatus 11 Processing chamber 20 Substrate holder 30 Plasma generator 40 Nozzle 50 Electrode 51 High frequency power source 60 Moving unit 90 Control unit W Substrate
Claims (10)
前記基板をエッチングするエッチングガスを前記処理室の外部でプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記プラズマ化した前記エッチングガスを、前記基板保持部で保持されている前記基板の一部に供給するノズルと、
前記基板保持部に設けられている電極と、
前記電極にバイアス用の高周波電力を印可する高周波電源と、
前記基板における前記プラズマ化した前記エッチングガスの供給位置を移動させる移動部と、
前記プラズマ生成部、前記高周波電源、及び前記移動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記供給位置に応じて、前記高周波電力の電圧を変更する制御を行う、プラズマエッチング装置。 a substrate holder for holding a substrate within the processing chamber;
a plasma generating unit that generates plasma from an etching gas for etching the substrate outside the processing chamber;
a nozzle that supplies the etching gas in the plasma form to a portion of the substrate held by the substrate holder;
An electrode provided on the substrate holder;
a high frequency power supply that applies high frequency bias power to the electrode;
a moving unit that moves a supply position of the etching gas plasma on the substrate;
A control unit that controls the plasma generating unit, the high frequency power supply, and the moving unit;
Equipped with
The control unit performs control to change the voltage of the high frequency power in accordance with the supply position.
前記基板をエッチングするエッチングガスを前記処理室の外部でプラズマ化するプラズマ生成部と、
前記プラズマ化した前記エッチングガスを、前記基板保持部で保持されている前記基板の一部に供給するノズルと、
前記基板における前記プラズマ化した前記エッチングガスの供給位置を移動させる移動部と、
前記プラズマ生成部、及び前記移動部を制御する制御部と、
を備え、
前記プラズマ生成部は、前記ノズルが吐出する前記プラズマ化した前記エッチングガスの流量を制御する流量制御器を含み、
前記制御部は、前記供給位置に応じて、前記ノズルが吐出する前記プラズマ化した前記エッチングガスの流量を変更するように前記流量制御器を制御する、プラズマエッチング装置。 a substrate holder for holding a substrate within the processing chamber;
a plasma generating unit that generates plasma from an etching gas for etching the substrate outside the processing chamber;
a nozzle that supplies the etching gas in the plasma form to a portion of the substrate held by the substrate holder;
a moving unit that moves a supply position of the etching gas plasma on the substrate;
A control unit that controls the plasma generating unit and the moving unit;
Equipped with
the plasma generating unit includes a flow rate controller that controls a flow rate of the etching gas that has been converted into plasma and is discharged from the nozzle;
The control unit controls the flow rate controller to change a flow rate of the etching gas plasma discharged from the nozzle in accordance with the supply position.
前記基板の径方向に複数の前記ノズルを有する、請求項1~5のいずれか1項に記載のプラズマエッチング装置。 the moving unit includes a rotation moving unit that rotates the substrate holding unit to rotate the substrate,
6. The plasma etching apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of the nozzles in a radial direction of the substrate.
前記基板をエッチングするエッチングガスを前記処理室の外部でプラズマ化することと、
前記プラズマ化した前記エッチングガスをノズルから吐出し、前記基板保持部で保持されている前記基板の一部に供給することと、
前記基板保持部に設けられている電極にバイアス用の高周波電力を印可することと、
前記基板における前記プラズマ化した前記エッチングガスの供給位置を移動させることと、
前記供給位置に応じて、前記高周波電力の電圧を変更することと、
を有する、プラズマエッチング方法。 holding a substrate on a substrate holder inside a processing chamber;
generating a plasma of an etching gas for etching the substrate outside the processing chamber;
discharging the etching gas plasma from a nozzle and supplying the etching gas to a portion of the substrate held by the substrate holder;
applying a high frequency bias power to an electrode provided on the substrate holding unit;
moving a supply position of the etching gas plasma on the substrate;
changing a voltage of the high frequency power in accordance with the supply position;
The plasma etching method comprises:
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