CN1992162B - 等离子体处理方法以及等离子体装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在进行等离子体处理时及其前后，通过将被处理件(基板)切实地固定在托盘上，可提高处理性和操作性，并且在必要时能够容易地将基板从托盘上剥离的方法以及装置。在将载置在托盘上的基板载置在支承台上，通过等离子体对基板的表面进行处理的等离子体处理方法中，利用热剥离粘接构件粘接托盘和基板。作为热剥离粘接构件，可适宜地使用发泡剥离性薄板。由于热剥离粘接构件通常具有粘接性，所以在等离子体处理前后，托盘与基板被切实地固定，从而可获得良好的操作性，另一方面，在处理后，只需将托盘加热到规定的剥离温度以上，即可容易地将基板从托盘上剥离。

Description

等离子体处理方法以及等离子体装置

技术领域

本发明涉及利用等离子体对被处理件的表面实施蚀刻、堆积(成膜)、清洗等处理的等离子体处理方法以及装置。

背景技术

对于基板等被处理件(以下简称基板)表面的等离子体处理，是按照如下的方式进行的。即，首先将基板搬入真空容器内，并载置在支承台上。在使真空容器的内部成为减压状态后，向真空容器内导入处理用气体(等离子体气体)，采用各种方法投入能量而将等离子体气体等离子体化。通过适宜地设定导入的等离子体气体的种类和投入的能量等，对基板进行蚀刻、堆积、清洗等处理。

这里，通常为了便于操作，是将基板首先载置·固定在托盘上，然后，将载置了基板的托盘载置在真空容器内的支承台上。即，基板和托盘被一同装入真空容器内，在处理后，与托盘一同从真空容器中取出，然后进行后续工序的处理。在完成了规定的处理之后，从托盘上取下基板。

在支承台上进行等离子体处理的期间，由于等离子体的能量被施加于基板，所以基板的温度上升。在该温度上升过高时，基板本身的特性发生变化或劣化，会导致光致抗蚀剂的烧坏。因此，在多数的情况下，在等离子体处理期间，进行基板的冷却。通常是通过冷却载置了该基板的支承台，进行基板的冷却。

在如上述那样在基板与支承台之间存在托盘的情况下，即使托盘使用热传导率良好的材料，如果支承台与托盘的接触面、以及托盘与基板的接触面的热传导不良，则基板不能被充分地冷却。对于支承台和托盘，以往是利用机械式(mechanical)卡盘或静电吸盘等来确保充分的紧密接触性，并且根据情况，在此基础上，还具有在两者之间流通热传导率良好的氦气的机构。因此，在支承台与托盘之间的热传导方面不存在大的问题。

专利文献1：特开平5-160258号公报

专利文献2：特开平5-245967号公报

专利文献3：特开平8-124975号公报

专利文献4：特开2003-257907号公报

专利文献5：特开2005-150312号公报

但是，由于重视托盘和基板的移动性，所以在两者之间不能使用上述那样的卡盘方法。然而，如果只是单纯地将基板载置在托盘上，则在减压状态下，两者之间被真空隔热。在此情况下，基板的热不能充分地传导到支承台上，即使在支承台上特意地设置了冷却装置，也不能达到冷却的效果，从而使基板温度上升。另外，在等离子体处理中，有时是将多片小直径晶片搬送到真空容器中，并同时进行等离子体处理，但以往的机械式卡盘存在着不能将多片基板同时固定在托盘上，而且，如果固定晶片端部，则基板表面的处理的均匀性下降，使得有效的处理面积减小等缺点。而静电吸盘则如上述那样，不能冷却被载置在托盘上的基板。

虽然通过在托盘与基板之间涂抹油脂来提高两者之间的紧密接触性，可提高两者之间的热传导率，但是在等离子体处理中，因一部分油脂的汽化而污染真空容器的内部和基板表面。另外，油脂还具有粘接托盘和基板的效果，但如果要增强热传导率的提高效果，则该粘接力也增强，因而在将基板从支承台上剥离时对基板施加不合理的力，产生损伤基板的问题。另外，在等离子体处理之后还需要利用有机溶剂除去油脂。

发明内容

本发明所要达到的目的是，提供一种在等离子体处理时、以及其前后，能够将基板切实地固定在托盘上，提高其处理性和操作性，并且在必要时能够容易地将基板从托盘上剥离的方法和装置。

为了达到上述的目的，本发明提供一种将被处理件载置在托盘上，进一步将该托盘载置在支承台上，通过等离子体对该被处理件的表面进行处理的等离子体处理方法，其特征在于，利用热剥离粘接构件粘接托盘和被处理件。

这里，所谓热剥离粘接构件是指在达到规定以上的温度时剥离的粘接部件。本发明可适宜地使用例如在专利文献1～5中所记载的发泡剥离性薄板或发泡剥离剂。但是，在专利文献1～5中未记载在等离子体处理容器内使用发泡剥离性薄板或发泡剥离剂。当然，在本发明中，除了这样的发泡剥离性薄板、发泡剥离剂以外，只要是通过加热，其粘接力减弱或失去粘接力的粘接部件，可使用任意的粘接部件。

上述的“载置在托盘上”或“载置在支承台上”不是针对重力方向的上下而言，而只是针对单一方向而言。即，例如在支承台被配置在重力方向的上部，利用某种方法将托盘固定在其下面，在该托盘的下面利用热剥离粘接构件粘接了被处理件的情况下，也属于本发明的范围。

上述“等离子体处理”包括：等离子体蚀刻处理、等离子体成膜处理、等离子体清洗处理等使用了等离子体的所有的处理。

在向等离子体处理中的被处理件输入的热量少的情况下，被处理件的温度不会有太大的上升，但随着投入能量的增加，被处理件的温度上升。由于不希望该等离子体处理中的被处理件的温度超过热剥离粘接构件的剥离温度，所以在等离子体处理时希望对支承台进行冷却。

对于托盘与被处理件的粘接，希望在托盘的表面设置槽，一边将被处理件与托盘之间的气体从该槽释放，一边进行粘接。

在使用设有槽的托盘的情况下，希望隔着配置在被处理件周围的密封件载置盖，以机械方式将盖按压在被处理件上，且向由被处理件、密封件以及盖形成的施压室内注入气体，由此按压被处理件的整个面，将被处理件粘接在托盘上。在这种情况下，希望在进行所述按压时，对被处理件的下面实施排气。这里，所谓“下面”是指被处理件的与施压室相反一侧的面。

希望使用下述的被处理件粘接装置，进行表面具有槽的托盘与被处理件的粘接。即，该装置是用于将板状的被处理件均匀地粘接在表面具有槽的托盘上的被处理件粘接装置，其特征在于，具备：

配置在与该被处理件的上面的周围对应的位置的密封件；

隔着该密封件配置在被处理件的上侧的盖；

按压该密封件且将该盖固定在该托盘上的固定机构；和

用于向由被处理件、密封件以及盖形成的施压室内注入气体的施压机构。

希望上述被处理件粘接装置具备对施压室周围的空间进行减压的减压机构。

(发明效果)

本发明的等离子体处理方法或等离子体处理装置由于在等离子体处理中及其前后将被处理件切实地固定在托盘上，所以容易进行被处理件的向处理室(真空容器)的搬入或搬出等操作。另外，在等离子体处理中，由于可高效率地将基于对被处理件投入的能量而产生的热传导至托盘和支承台，所以可抑制被处理件的温度上升。其效果比冷却了支承台的情况更为显著。

而且，在结束了等离子体处理，并且将被处理件和托盘从处理室中取出，并进行了必要的后续处理后，只需将热剥离粘接构件加热到规定的剥离温度以上，即可将被处理件从托盘上剥离。因此，在处理的整体过程中，不会对被处理件施加不合理的力，可迅速地进行等离子体处理。并且，由于不使用油脂，所以可省略其清洗工序。

本发明所针对的被处理件，包括硅和化合物等的半导体、玻璃和树脂等的绝缘体、金属等的导体等任意种类。另外，关于其形状，当然可以是大面积单片板的晶片状部件，也可以是将多个小芯片状部件排列配置的部件。

通过在托盘表面设置槽，在将托盘和被处理件粘接时，能够将被处理件与托盘之间的气体通过槽排出到外部，因此，可防止在托盘与被处理件之间残留气体。由此，可进一步提高从被处理件向托盘的热传导性，从而可更加切实地抑制等离子体处理中的被处理件的温度上升。

通过在被处理件的上部设置施压室，向施压室内注入气体，按压被处理件的整个面，将被处理件粘接在托盘上，能够以均匀的压力按压被处理件的整个面，因此，可防止在托盘与被处理件之间的一部分残留气体，从而可进一步提高托盘与被处理件的粘接性。

此时，即使机械方式的按压对密封件施加的压力产生了偏倾，也可以通过对被处理件的下面进行排气，来修正该偏倾，对密封件施加均匀的压力。

附图说明

图1是在本发明的一个实施方式中使用的阴极耦合型等离子体CVD装置的概略构成图。

图2是表示托盘、发泡剥离性薄板、和基板的关系的剖视图，(a)表示粘接状态，(b)表示剥离状态。

图3是表示托盘的一个适宜的实施方式的托盘15A的俯视图(a)，以及表示在将基板14粘接在托盘15A上时，能够从基板14与托盘15A之间将气体排出的纵剖视图(b)。

图4是表示用于粘接托盘和被处理件的装置的一个实施方式的纵剖视图。

图5是表示粘接装置30的载置台30A的俯视图。

图6是表示粘接装置30的盖30B的仰视图。

图7是放大表示1个施压室35的周围的纵剖视图。

图8是在温度上升测定试验中使用的托盘和基板的立体图。

图9是在温度上升测定试验中使用的ICP等离子体蚀刻装置的概略构成图。

图10是温度上升测定试验条件的表。

图11是温度上升测定试验条件的结果的表。

图12是温度上升测定试验条件的结果的表。

图中：10-等离子体CVD装置；11-真空容器；12-上部电极；13-下部电极；14、42-被处理件(基板)；15、15A、43-托盘；16、41-发泡剥离性薄板；17-加热台；21-槽；22-托盘的端部；30-粘接装置；30A-载置台；30B-盖；30C-夹钳；31-空间；31A-载置台的中央部；33-排出口；34-排气室O形环；35-施压室；36-气体注入口；37-密封件；44-热敏标签(thermo label)；45-热敏标签保护膜。

具体实施方式

下面，结合图1，对本发明的一个实施方式进行说明。图1是阴极耦合型等离子体CVD装置10的剖视图。在上下分割型的真空容器11内，大致平行地配置有上部电极12和下部电极13。在上部电极12的下面设有多个细的气体导入口，另一方面，在下部电极13内设有冷却装置。在电路方面，上部电极12和容器11接地，另一方面下部电极13被施加高频电力。另外，在本实施例中，下部电极13作为上述支承台发挥作用。

使用了本等离子体CVD装置10的被处理件(以下称为基板)14的处理方法如下面所述。

首先，如图2(a)所示，在真空容器11的外部，在由氧化铝等构成的托盘15上隔着发泡剥离性薄板16载置基板14。发泡剥离性薄板16在常温下具有粘性，但通过加热，含有成分产生发泡，从而失去粘接性。例如，可使用日东电工株式会社制“リバアルフア”(注册商标)。

将这样固定了基板的托盘15载置在下部电极13上，利用静电吸盘等将托盘15固定在下部电极13上。在关闭了真空容器11后，从上部电极12向真空容器11内导入处理气体，同时对下部电极13施加高频电力。由此，处理气体被等离子体化，在基板14上进行成膜。在此期间，在下部电极13的冷却装置中以规定流量流过冷却液，避免基板14上升到规定温度以上。

在结束了规定时间的处理后，停止高频电力的施加，在充分吸取并除去真空容器11内的处理气体后，向真空容器11内导入空气，打开真空容器11。解除托盘15的夹固，从下部电极13上取下托盘15，并取出到真空容器11的外部。然后，如图2(b)所示，将托盘15载置在加热台17上，通过加热到规定的剥离温度以上，使发泡剥离性薄板16失去粘接力，以便能够从托盘上取下基板14。准备有各种在不同的温度下发泡并失去粘接力的发泡剥离性薄板16。例如，准备有上述日东电工株式会社制的“リバアルフア”，即在90℃、120℃、150℃等时剥离的薄板。可根据基板14的种类和等离子体处理条件在这些中适宜地选择使用。

下面，结合图3，对作为托盘的一个适宜的实施方式的托盘15A进行说明。图3(a)是托盘15A的俯视图。托盘15A在载置基板14一侧的表面上设有槽21。在该例中，槽21形成为蜂巢(蜂窝)状，并且延伸到托盘15的端部22。

通过这样地设置槽21，如图3(b)的纵剖视图所示，在使用发泡剥离性薄板16，将基板14粘接在托盘15A上时，通过从基板14向托盘15A施加压力，能够将从发泡剥离性薄板16被压出的气体从槽21通过端部22释放到外部。因此，能够防止粘接后在托盘15A与基板14之间残留气体，相比没有槽21的情况，可提高托盘15A与基板14的粘接性。因此，在利用等离子体CVD装置10在基板14上进行成膜时，能够将基板14的热更加切实地释放到托盘15A，从而能够防止基板14上升到规定温度以上。另外，在图3(b)中，为了便于说明，将槽21表示为与图3(a)所示的蜂巢状不同的形状。

为了切实地获得上述的效果，优选使槽21的形成面积在托盘15A表面面积的5％以上。但是，如果槽21所占的面积过大，则从基板14向托盘15A的热传导效率下降，因此，希望该面积在40％以下。另外，关于槽21的深度，考虑到通过槽21的空气的传导以及热的传导效率，优选为10μm～200μm。

这里，槽21也可以形成为正方格子状或三角格子状等蜂巢状以外的形状。另外，槽21即使不像图3所示那样延伸到端部22，只要槽21形成在比基板14的面更大的范围内，即可达到设置槽的目的，即，将托盘与基板之间的发泡剥离性薄板所含有的气体排出到外部的目的。

下面，结合图4～图7，对粘接托盘和基板的粘接装置30进行说明。图4是粘接装置30的纵剖视图。粘接装置30具有载置托盘的载置台30A、覆盖载置台30A的盖30B、和将载置台30A和盖30B重叠固定的夹钳30C。

结合图4和载置台30A的俯视图即图5，对载置台30A的结构进行说明。载置台30A的上面的中央部31A比周围低一级，从而通过利用盖30B覆盖载置台30A，在该中央部31A形成排气室31。在中央部31A内，形成有用于嵌入托盘的凹部32。在中央部31A内的从凹部32离开的位置上设有用于排出排气室31内的空气的排出口33。另外，在中央部31A的周围，设有用于保持排气室31内的气密的排气室O形环34。

结合图4和盖30B的仰视图即图6对盖30B的结构进行说明。在将盖30B盖在载置台30A上时处于凹部32的正上方的位置，与各个凹部32一一对应地形成有凹入到盖30B的下面的上侧的施压室35。在各个施压室35的上面，设有用于注入气体的气体注入口36。在本实施例中所注入的气体是氮气，但对于气体的种类没有特殊的限制。另外，在各个施压室35的周围，设有密封件(O形环)37，该密封件37在将被处理件载置在凹部32上时，被配置在与被处理件的上面的周围对应的位置。

结合图4和放大了图4中用虚线包围的1个施压室35的附近的图即图7，对粘接装置30的动作进行说明。首先，使用者将托盘15A嵌入凹部32内，在托盘15A上隔着发泡剥离性薄板16载置基板14。然后，使用者将盖30B盖在载置台30A上，利用夹钳30C将两者固定。由此，将盖30B以按压密封件37的方式固定在托盘15A上。然后，将空气从排出口33排出，将排气室31内减压。由此，即便由夹钳30C对密封件37施加的压力产生偏倾，也能够修正该偏倾，对密封件37施加均匀的压力。

然后，从气体注入口36向各个施压室35供给氮气。由此，基板14的表面被施加均匀的压力，使基板14粘接在托盘15A上。此时，残留在托盘15A与基板14之间的空气，通过托盘15A的槽，从排出口33排出。

供给施压室35的气体的压力大于大气压，并且，为了在对基板不施加不必要的力的条件下，将基板粘接在托盘上，希望该压力为0.2MPa～5MPa。

这里，表示了在1台粘接装置中设置了7组凹部32、施压室35、气体注入口36以及密封件37的示例，但该数量是任意的。

[实施例1]

在使用了发泡剥离性薄板的情况和未使用该薄板的情况下，进行了测定等离子体处理时的基板的温度上升如何变化的试验。在等离子体处理装置中使用了サムコ株式会社制的RIE-200感应结合型等离子体蚀刻装置。图8表示其概略结构。关于基板，使用了带有50×50×0.2mm的热氧化膜的Si芯片，关于发泡剥离性薄板，使用了日东电工株式会社制的“リバアルフア”No.3195M。关于托盘，在第1试验中使用了Ni被覆氧化铝板(Al₂O₃/Ni)，在第2试验中使用了表面氧化的硅晶片(SiO₂/Si)。另外，“リバアルフア”No.3195M的粘接力为3.7N/20mm，剥离温度为120℃。第1试验中的托盘的Ni被覆是用于在支承台上的静电吸附。

如图9所示，利用发泡剥离性薄板41将基板42固定在托盘43上，在基板42的表面和托盘43的表面上分别了贴附温度测定用热敏标签44。另外，为了保护热敏标签44免受等离子体的影响，在热敏标签44上贴附了カプトンテ一プ(デユポン社的注册商标)45。另外，为了进行比较，还进行了不使用发泡剥离性薄板，只单纯地将基板载置在托盘上的情况下的试验。

将这样准备的托盘43和基板42装入上述等离子体处理装置中，在如图10所示的处理条件下进行了等离子体蚀刻处理。图11表示在这些处理期间的基板42表面的最高温度的测定结果。在氧化铝托盘的情况下，通过使用发泡剥离性薄板41，基板温度降低了10℃。而且，在硅托盘的情况下，甚至降低了35～40℃。

在进行了等离子体蚀刻处理之后，将托盘43从等离子体处理装置中取出，并载置在未图示的热板上。对热板通电，加热托盘43，在其温度逐渐上升到150℃时，发泡剥离性薄板产生发泡，失去粘接力，从而能够容易地将基板42从托盘43上剥离。

然后，使用φ50mm×0.2mm的蓝宝石(sapphire)(Al₂O₃)作为基板42，使用Ni被覆氧化铝板(Al₂O₃/Ni)作为托盘43，进行了等离子体蚀刻处理。处理条件为，气体种类是Cl₂/SiCl₄＝50/5(sccm)、ICP/偏压＝800/500(W)、处理时间为10分钟、压力为0.6Pa。图12表示其最高温度的测定结果。在接入电力小的情况下，使用发泡剥离性薄板41的引起的温度下降虽然还是10℃，但在增大了接入电力时，其温度下降的效果变得显著，甚至下降了约140℃。

在进行了等离子体蚀刻处理之后，与上述同样，将托盘43从等离子体处理装置中取出，将其载置在未图示的热板上进行加热，使托盘43逐渐上升到150℃。由此，发泡剥离性薄板发泡而失去粘接力，从而能够容易地将基板42从托盘43上剥离。

[实施例2]

进行了确认在具有上述槽的托盘15A上隔着发泡剥离性薄板粘接了蓝宝石基板时的蓝宝石基板的剥离难易程度的试验。在此试验中，(i)使用粘接装置30进行了粘接的试验样品A；(ii)不使用粘接装置30，将蓝宝石基板隔着发泡剥离性薄板载置在托盘15A上，通过利用手从蓝宝石基板的上面对该基板的整个面施加压力，进行了粘接的试验样品B；和(iii)同样不使用粘接装置30，将蓝宝石基板隔着发泡剥离性薄板载置在托盘15A上，通过利用手只对蓝宝石基板上的不进行等离子体处理的周边部施加压力，进行了粘接的试验样品C。

关于这3个试验样品，在使用镊子将蓝宝石基板夹起时，试验样品C的情况是，蓝宝石基板立刻从托盘15A上剥离。另外，试验样品B的情况是，虽然与试验样品C相比，剥离比较困难，但蓝宝石基板最终还是从托盘15A上剥离下来。然而，试验样品A的情况则是，即使将蓝宝石基板夹起到试验样品B的蓝宝石基板发生了剥离的位置，也未发生剥离。

另外，实际上，在进行等离子体处理时，形成在基板表面上的抗蚀剂会因为被施加不均匀的力而损坏，基于这些原因，不能像试验样品B那样用手对蓝宝石基板的整个面施加压力。因此，只有在用手施加压力来进行粘接的情况下才能够像试验样品C那样只对周边部施加压力，粘接力变得比试验样品B更弱。因此，希望使用粘接装置30切实地进行粘接。

Claims (10)

1.一种等离子体处理方法，是将被处理件载置在托盘上，进一步将该托盘载置在支承台上，通过等离子体对该被处理件的表面进行处理的等离子体处理方法，其特征在于，

在托盘的表面设置槽，并且，隔着配置在被处理件周围的密封件载置盖，以机械方式将盖按压在被处理件上，且向由被处理件、密封件以及盖形成的施压室内注入气体，由此一边按压所述被处理件的整个面，将所述被处理件与托盘之间的气体从所述槽释放，一边利用热剥离粘接构件粘接所述托盘和所述被处理件。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，

在等离子体处理时对该支承台进行冷却。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，

热剥离粘接构件是发泡剥离剂。

4.根据权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，

热剥离粘接构件是发泡剥离性薄板。

5.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，

在托盘的表面中槽所占有的面积的比例为5％～40％。

6.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，

槽的深度为10μm～200μm。

7.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，

所述气体的压力为0.2MPa～5MPa。

8.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，

在进行所述按压时，对被处理件的下面实施排气。

9.一种被处理件粘接装置，是用于将板状的被处理件均匀地粘接在表面具有槽的托盘上的被处理件粘接装置，其特征在于，具备：

配置在与该被处理件的上面的周围对应的位置的密封件；

隔着该密封件配置在被处理件的上侧的盖；

按压该密封件且将该盖固定在该托盘上的固定机构；和

用于向由被处理件、密封件以及盖形成的施压室内注入气体的施压机构。

10.根据权利要求9所述的被处理件粘接装置，其特征在于，

具备对施压室周围的空间进行减压的减压机构。

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