JP2001007092A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ処理を施すべき幅が狭い場合であっ
てもプラズマ処理用電極と基板との間にプラズマ処理用
ガスを安定して供給することができるプラズマ処理装置
およびプラズマ処理方法を提供する。 【解決手段】 プラズマ処理装置１００は、基板２が搭
載される試料台４と、基板２と対向して配置されるプラ
ズマ処理用電極１と、プラズマ処理用電極１に高周波電
圧を印加する高周波電源３と、少なくとも基板２の第１
表面２ａにプラズマ処理用ガスを供給するガス供給手段
とを備え、高周波電源３からプラズマ処理用電極１に高
周波電圧を印加してプラズマ処理用ガスに基づくプラズ
マを発生させ、プラズマを該基板２の第１表面２ａに作
用させることにより基板２をプラズマ処理するプラズマ
処理装置であって、試料台４は、試料台４に対してプラ
ズマ処理用電極１側の第２表面上の第１領域に形成され
る第１導電体４１を有し、第１領域は、プラズマ処理装
置１００により基板２に施されるべきプラズマ処理によ
るパターン形状に対応する領域を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対して所定
のパターン形状で、成膜、加工や表面処理などのプラズ
マ処理を行うプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
に関する。特に基板にダメージを与えずに、高速にパタ
ーン形成、切断加工などを行う場合に好適なプラズマ処
理装置およびプラズマ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳｉウエハをＩＣチップに分断する場合
など、脆性材料の切断加工には、従来からダイシング装
置が使用されている。この加工原理は微細クラックによ
る脆性破壊を利用したものであるから、切断した部分か
らチッピングが発生する。特に薄型ウエハを分断する場
合にはこのチッピングが原因となり、ウエハや分断後の
チップが割れてしまう事が多い。また、チッピングによ
るダメージがＩＣチップの電気特性を劣化させてしま
う。

【０００３】そこで、被加工物に対してチッピングなど
のダメージを与えずに切断加工を行う手法が、特開平９
−３１６７０号公報に開示されている。この加工方法は
プラズマＣＶＭ法と呼ばれ、ブレード状の電極を用いて
局所的なプラズマを発生させる。そして、プラズマ中の
反応性ラジカルを被加工物表面の原子と化学反応させ
て、生成した反応生成物を気化除去することにより切断
加工を行う。

【０００４】上記公報の開示内容に基づく切断加工方法
を、図１４および図１５を参照して説明する。図１４に
おいて、１０１は、円柱形状の電極基体１０２の外周に
一本又は複数本のブレード１０３を突設した形状の加工
電極である。

【０００５】図１５は、ブレード１０３の拡大図であ
る。加工電極１０１は図示しない回転駆動機構によって
回転可能となされている。１０４はＳｉウエハなどの被
加工物、１０５は高周波電源、１０６は試料台をそれぞ
れ示している。試料台１０６は図中のＸ，θ方向に移動
可能である。

【０００６】被加工物１０４は、試料台１０６上に搭載
されて、図示しない反応容器の内部に配置されている。
反応容器の内部には、不活性ガス及び反応ガスからなる
加工用ガスが充てんされ、密封若しくは循環されてい
る。加工用ガスの圧力は１気圧以上が好ましい。反応ガ
スは、被加工物１０４の材質に応じて決定され、被加工
物１０４がＳｉウエハの場合には、ＳＦ6やＣＦ4などの
ハロゲン系ガスが用いられる。不活性ガスとしてはＨｅ
などが用いられる。

【０００７】図１５を参照して、加工電極１０１は、ブ
レード１０３の外周面１０３ａが被加工物１０４と所定
のギャップＧを保持して対向する様に配置されている。
この構成において加工電極１０１を図中の矢印ＤＲ方向
に高速回転させると、粘性によりブレード１０３の外周
面１０３ａに引き連れられた加工用ガスが前記ギャップ
Ｇ内に供給される。

【０００８】この状態で高周波電源１０５から加工電極
１０１に高周波電圧を印加すると、ブレード１０３の外
周部１０３ａで電界集中が起こる。外周部１０３ａで電
界集中が起こると、ギャップＧ部で加工用ガスに基づく
プラズマＰが局所的に発生する。

【０００９】そして、プラズマＰ中の反応ガスに基づく
ラジカルが被加工物１０４の表面の原子と化学反応し、
生成した反応生成物が気化除去されることにより、被加
工物１０４の表面が局所的に加工される。なお前記の高
周波電圧の周波数は１５０ＭＨｚ程度である。

【００１０】ここで試料台１０６を、図１４中の矢印Ｘ
方向に移動させると、被加工物１０４の表面に、一本又
は複数本の溝１１０が形成される。前記の矢印Ｘ方向移
動は、１回の１方向移動であっても良いし、複数回の往
復移動であってよい。また、Ｘ方向の移動速度、または
往復回数を、適宜に調整する事により、切断加工が行わ
れる。更に前記の切断加工後に、試料台１０６をθ方向
に９０°回転させて同様の加工を行う事により、被加工
物１０４は複数の小片に分断される。

【００１１】このように、プラズマＣＶＭによる切断加
工方法では、１気圧以上程度の高圧力の加工用ガス雰囲
気内において、ブレード状電極に１５０ＭＨｚ程度の高
周波電圧を印加している。このため、電界によるイオン
や電子の振動振幅が非常に小さく、またイオン、電子、
ラジカルの平均自由行程が非常に短い。

【００１２】この結果、ブレード状電極外周の電界集中
部に高密度のプラズマが局在化する。そして局在化した
プラズマ中の、反応性ラジカルが被加工物に作用する事
になる。

【００１３】この様なラジカルによる化学反応を用いて
いるため、被加工物１０４が非常に薄いものであって
も、チッピングや割れなどのダメージを与えずに切断加
工を行う事ができる。特に、Ｓｉウエハをチップ分断す
る場合に好適であり、チッピングや割れを防止できると
ともに、分断後のＩＣチップの電気特性にも悪影響を与
えない。更にプラズマＣＶＭによる切断加工方法は、加
工電極１０１を高速に回転させる構成としているため、
ギャップＧ内に加工用ガスが安定に供給され、また反応
生成物が効率的に除去される。

【００１４】これにより高速で安定な切断加工が実現で
きる。なお、切断溝幅を狭くする場合にはブレード１０
３の厚みｔを薄くすれば良い。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】プラズマＣＶＭによる
切断加工方法は、ダイシング加工の課題を解決できる効
果的な加工方法であるが、下記の様な解決すべき課題が
ある。

【００１６】切断溝幅を狭くするためには、ブレード
１０３の厚みｔを薄くする事が要求される。しかしブレ
ード厚ｔが薄いと、ブレード外周面１０３ａの加工用ガ
ス輸送効果が小さい。すなわち、図１５に示す如く、ブ
レード１０３の側面方向に加工用ガスが逃げてしまい、
ギャップＧ部（切断すべき部分）への加工用ガスの供給
が不十分となる。これが切断速度向上の妨げになる。

【００１７】ブレード１０３の外周部１０３ａでの電
界集中により局所的なプラズマを発生させているため、
ブレード１０３の外周部１０３ａでの電界集中部におい
て２次電子が発生し、アーク放電が起こりやすい。アー
ク放電を避けるため、加工電極１０１に大電力を投入で
きず、これが切断速度向上の妨げになる。

【００１８】なお、アーク放電防止のためにブレードの
表面に絶縁物をコーティングする事も考えられるが、こ
れに伴いブレード厚が厚くなり、切断溝が広くなってし
まうので望ましくない。

【００１９】切断加工の処理能力を高めるためには、
図１４に示す様に複数本のブレード１０３を用いる事が
望ましい。しかし，切断パターン（切断ピッチ）の異な
る被加工物に対応するためには、その度にブレード間隔
の異なる加工電極１０１に交換する必要がある。回転体
である加工電極１０１を交換する作業は極めて煩雑であ
る。

【００２０】この問題は、１方向の切断後に試料台１０
６を９０°回転させて直交する切断溝を形成し、複数の
小片に分断する場合に特に問題となる。すなわち、それ
ぞれの方向で異なるピッチの切断溝を形成しようとする
場合には、１方向の切断毎にブレード間隔を変更するた
めにブレード間隔の異なる加工電極１０１に交換しなけ
ればならなず、コスト的にも、時間的にも不利である。

【００２１】本発明の目的は、プラズマ処理を施すべき
領域の幅（例えば、加工幅や切断溝幅）が狭い場合であ
ってもプラズマ処理用電極と基板との間にプラズマ処理
用ガスを安定して供給することができるプラズマ処理装
置およびプラズマ処理方法を提供することにある。

【００２２】本発明の他の目的は、アーク放電を防止す
ることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方
法を提供することにある。

【００２３】本発明のさらに他の目的は、異なるパター
ン形状で基板をプラズマ処理する際でも部品の交換が容
易なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供す
ることにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマ処
理装置は、基板が搭載される試料台と、該基板と対向し
て配置されるプラズマ処理用電極と、該プラズマ処理用
電極と該試料台との間に高周波電圧を印加する高周波電
源と、少なくとも該基板の第１表面にプラズマ処理用ガ
スを供給するガス供給手段とを備え、該高周波電源から
該プラズマ処理用電極と該試料台の間に該高周波電圧を
印加して該プラズマ処理用ガスに基づくプラズマを発生
させ、該プラズマを該基板の該第１表面に作用させるこ
とにより該基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処
理装置であって、該試料台は、該基板に対して該プラズ
マ処理を施すべきパターン形状に対応する第１領域に形
成される第１導電体を有し、そのことにより上記目的が
達成される。

【００２５】該第１導電体は、該試料台に対して該プラ
ズマ処理用電極側の第２表面上に形成されてもよい。

【００２６】該試料台は、該第１領域以外の第２領域に
形成される絶縁体をさらに有してもよい。

【００２７】該試料台は、該第１導電体に対して該プラ
ズマ処理用電極と反対側に形成される第２導電体をさら
に有し、該第２導電体は、該第１導電体と電気的に接続
され、該第２導電体は、接地されてもよい。

【００２８】該試料台は、該第１領域以外の第２領域に
形成される絶縁体を更に有してもよい。

【００２９】該絶縁体の厚みは、該第２領域と該プラズ
マ処理用電極との間で実質的にプラズマが発生しない程
度に十分厚くてもよい。

【００３０】該絶縁体は、該第２領域と該プラズマ処理
用電極との間で該第１領域に比べて低密度のプラズマが
発生するような厚みを有してもよい。

【００３１】該プラズマ処理用電極は、該プラズマ処理
用電極と該基板との間に該プラズマ処理用ガスを供給す
るように回転してもよい。

【００３２】該プラズマ処理用電極は、該第１表面と実
質的に平行な軸を中心とする円柱形状を有し、該プラズ
マ処理用電極は、該軸を中心として回転してもよい。

【００３３】該プラズマ処理用電極は、該第１表面と実
質的に垂直な軸を中心とする円板形状を有してもよい。

【００３４】該プラズマ処理用電極は、該軸を中心とし
て回転してもよい。

【００３５】該パターン形状は、グリッドパターンを含
んでもよい。

【００３６】該パターン形状は、ライン状パターンを含
んでもよい。

【００３７】本発明に係るプラズマ処理方法は、本発明
に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であ
って、該ガス供給手段により少なくとも該基板の該第１
表面に該プラズマ処理用ガスを供給するステップと、該
高周波電源により該プラズマ処理用電極と該試料台との
間に高周波電圧を印加するステップと、該基板の該第１
表面に該パターン形状にてプラズマ処理を施すステップ
とを包含し、そのことにより上記目的が達成される。

【００３８】本発明に係るプラズマ処理方法は、本発明
に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であ
って、該ガス供給手段により少なくとも該基板の該第１
表面に該プラズマ処理用ガスを供給するステップと、該
高周波電源により該プラズマ処理用電極と該試料台との
間に高周波電圧を印加するステップと、該パターン形状
にて該基板の切断加工を行うステップとを包含し、その
ことにより上記目的が達成される。

【００３９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）実施の形態１の
プラズマ処理装置１００の基本構成について図１〜図６
を用いて説明する。図１において、１は円柱形状のプラ
ズマ処理用電極であり、図示しない回転駆動機構によっ
て回転可能となされている。

【００４０】望ましくは円柱の外周面１ａにアルミナな
どの絶縁物が溶射法などによってコーティングされてい
る。２はＳｉウエハなどの基板、３は高周波電源、４は
試料台をそれぞれ示している。なおプラズマ処理用電極
１の軸方向長さＬは、その方向における試料台４の長さ
ｌと同程度であり、図１５に示した従来のブレード１０
３の厚みｔと比べて十分に大きいものである。また、試
料台４は、少なくとも図中のＸ方向に移動可能である。

【００４１】図２は、図１を平面ＰＬで切断した場合の
断面図、図３は試料台４の斜視図である。

【００４２】図２および図３を参照して、試料台４は，
第１の導電体４１と絶縁体４２とからなる。第１の導電
体４１は、ステンレス、アルミニウム、ニッケルなどの
金属製である。第１の導電体４１は、基板２の第１表面
である表面２ａに対してプラズマ処理を施すべきパター
ン形状と略同一のパターン形状に形成されている。第１
の導電体４１は、試料台４のプラズマ処理用電極１側の
表面４ａに形成されている。尚、試料台４のプラズマ処
理用電極１側の表面４ａが、特許請求の範囲における第
２表面に対応する。

【００４３】例えばＳｉウエハをＩＣチップに分断する
様なプラズマ処理を行う場合には、その切断溝に対応し
て、図３に示す様に、第１の導電体４１はグリッド状に
形成される。この場合、グリッド状の第１の導電体４１
の各ラインの線幅は数１０μｍ〜２００μｍ程度で、そ
のピッチは１０ｍｍ程度である。第１の導電体４１はそ
の周囲の平面部４１ａにて接地されている。

【００４４】絶縁体４２は、例えばアルミナである。絶
縁体４２の表面には、グリッド状の第１の導電体４１が
埋込まれる様に溝が形成されている。試料台４は、第１
の導電体４１が絶縁体４２の溝部に埋込まれて構成され
る。

【００４５】基板２は、試料台４上に搭載される。基板
２は、第１の導電体４１および絶縁体４２と実質的に接
触している。絶縁体４２は、真空チャックとして基板２
を吸着固定するものであっても良い。尚、絶縁体４２を
真空チャックとする場合には、絶縁体４２に多数の孔開
け加工を施すか、又は、多孔質からなる絶縁体４２を用
いれば良い。

【００４６】次に実施の形態１によるプラズマ処理方法
について説明する。尚、以下では主に、プラズマ処理が
基板に施す加工である場合について説明するが、成膜や
表面処理など如何なるプラズマ処理にも適用可能であ
る。

【００４７】図５は、実施の形態１におけるプラズマ処
理方法のフローチャートを示す。図５、図１、図２、図
３および図４を参照して、基板２は、前述の様に、試料
台４上に搭載される。そしてプラズマ処理用電極１と所
定のギャップＧを保持して対向する様に、反応容器１１
（図１）内に配置される。ギャップＧは数１０μｍ〜数
１００μｍ程度に設定される。

【００４８】反応容器１１の内部には、ガス供給部１２
（図１）によって、不活性ガス及び反応ガスからなるプ
ラズマ処理用ガスが供給される（Ｓ５０１）。ガス供給
部１２から供給されたプラズマ処理用ガスはその後、反
応容器１１の内部で密封若しくは循環されている。プラ
ズマ処理用ガスの圧力は好ましくは１気圧程度に設定さ
れる。プラズマ処理用ガスに含まれる反応ガスは、目的
とするプラズマ処理に応じて決定される。例えば、基板
２がＳｉウエハであり、基板２に対する加工を行う場合
には、ＳＦ6やＣＦ4などのハロゲン系ガスが用いられ
る。プラズマ処理用ガスに含まれる不活性ガスには、例
えばＨｅが用いられる。プラズマ処理用ガス中の反応ガ
スの濃度は、０．１％〜２０％程度に設定される。

【００４９】なお、プラズマ処理用ガスは、少なくとも
基板２の表面２ａに供給されていればよく、上記構成に
限らず、基板２の表面２ａに局所的にプラズマ処理用ガ
スを供給するものであっても良い。又、基板２の表面２
ａ近傍において、使用済みのプラズマ処理用ガスや反応
生成ガスを排気する様な構成を併用しても良い。また大
気中へのガスのリークが特に問題にならなければ、反応
容器１１も必ずしも必要ではない。

【００５０】上記の構成において、プラズマ処理用電極
１を図１、図２中の矢印ＤＲ方向に高速回転させると、
プラズマ処理用ガスがプラズマ処理用電極１の外周面１
ａに引き連れられて前述したギャップＧ内に安定に供給
される。この状態で高周波電源３からプラズマ処理用電
極１に高周波電圧を印加すると、ギャップＧ内に高周波
電界が発生する（Ｓ５０２）。高周波電圧の周波数は、
不活性ガスの種類、ギャップＧの大きさなどによって異
なるが、不活性ガスがＨｅであり、ギャップが数１００
μｍ程度の場合には１５０ＭＨｚ程度が望ましい。

【００５１】ここで、試料台４の表面には、第１の導電
体４１と絶縁体４２とが存在している。プラズマ処理用
電極１と第１の導電体４１とが対向する空間Ａでは電界
集中が起こる。一方、プラズマ処理用電極１と絶縁体４
２とが対向する空間Ｂでは、電界強度が非常に小さい。
この結果、第１の導電体４１と対向する空間Ａにおい
て、プラズマ処理用ガスに基づくプラズマＰが点在して
発生する事になる。そして、この点在したプラズマＰの
作用によって、基板２表面の空間Ａと対向する部分が局
所的にプラズマ処理される。例えば、基板２の加工を行
う場合には、プラズマＰ中の反応ガスに基づくラジカル
が基板２の表面の原子と化学反応し、生成した反応生成
物が気化除去されることによって、基板２の表面が局所
的に加工される。尚、空間Ａと対向し、第１導電体４１
が配置される領域が、特許請求の範囲における第１領域
に対応する。また、空間Ｂと対向し絶縁体４２が配置さ
れる領域が特許請求の範囲における第２領域に対応す
る。

【００５２】ここで、試料台４を図１中のＸ方向に移動
させると、基板２の表面全域に前記と同様のプラズマ処
理が施される。その結果、例えば、基板２の加工の場合
には、図４に示す如くに、第１の導電体４１と同じパタ
ーンの溝１０が、基板２の表面に形成される（Ｓ５０
３）。なお試料台４のＸ方向の移動は、１回の１方向移
動であっても良いし、複数回の往復移動であってもよ
い。

【００５３】図６は、実施の形態１における他のプラズ
マ処理方法のフローチャートを示す。基板２の表面にプ
ラズマ処理用ガスを供給し（Ｓ６０１）、高周波電源３
によりプラズマ処理用電極１に高周波電圧を印加する
（Ｓ６０２）点は、図５を参照して前述したプラズマ処
理方法と同一であるので説明を省略する。この例の場合
には、反応ガスとして基板加工用のガスを用いる。例え
ば、Ｓｉウエハの加工を行う場合には、ハロゲン系ガス
を用いる。

【００５４】試料台４のＸ方向の移動速度や往復回数な
どを調整し、基板２の表面各部におけるプラズマ滞在時
間を調整する事によって、前記のパターンの溝１０に沿
って切断加工が行われる（Ｓ６０３）。基板２がＳｉウ
エハである場合には、上記の様にして、ＩＣチップに分
断される。

【００５５】なお、図２に示すように第１の導電体４１
が試料台４に対してプラズマ処理用電極１側の表面に形
成される例を説明したが、本発明はこれに限定されな
い。図２の試料台４の上下を反転させて、絶縁体４２
が、第１の導電体４１の上部に存在する構成、即ち第１
の導電体４１が試料台４に対してプラズマ処理用電極１
と反対側の表面に形成される構成としても良い。又、図
２の試料台４の表面全域に、更に絶縁体が設けられた構
成としても良い。

【００５６】以上のように実施の形態１に係るプラズマ
処理装置およびプラズマ処理方法によれば、従来のプラ
ズマＣＶＭによる切断加工方法と同様に、ラジカルの化
学反応を用いているため、基板２が非常に薄いものであ
っても、チッピングや割れを発生させずに切断加工を行
う事ができる。また基板２がＳｉウエハである場合、分
断後のＩＣチップの電気特性に悪影響を与えない。

【００５７】また、実施の形態１に係るプラズマ処理装
置およびプラズマ処理方法によれば、基板２に対してプ
ラズマ処理を施すべきパターン形状を、試料台４の第１
の導電体４１のパターン形状によって得ているため、プ
ラズマ処理用電極１として、従来技術のブレード１０３
よりも回転軸方向に長い円柱形状の電極を用いる事がで
きる。

【００５８】このため、電極外周面１ａにおけるプラズ
マ処理用ガスの輸送効果を大きくすることができるの
で、ギャップＧ内に十分なプラズマ処理用ガスを安定に
供給できる。この結果、プラズマ処理を施すべき幅（例
えば、加工幅や切断溝幅）が非常に狭い場合であっても
プラズマ処理装置の処理速度、例えば加工速度、切断速
度を大幅に向上させることができる。

【００５９】さらに、実施の形態１に係るプラズマ処理
装置およびプラズマ処理方法によれば、電界集中は特に
第１の導電体４１の近傍で起る。第１の導電体４１は基
板２の下部に位置するため、第１の導電体４１の電界集
中部は直接プラズマに晒されない。この結果、電界集中
部でのプラズマ中の電子やイオンの衝突に起因するアー
ク放電を防止することができる。

【００６０】尚、基板２を完全に切断する様なプラズマ
処理の場合、即ちいわゆるフルダイスの場合には、最終
的には第１の導電体４１の電界集中部がプラズマに晒さ
れる事になるが、対向するプラズマ処理用電極１を絶縁
物でコーティングしていれば何ら問題はない。このた
め、プラズマ処理用電極１に大電力を投入する事ができ
るので、プラズマ処理装置の処理速度、例えば加工速
度、切断速度の更なる向上を図ることができる。

【００６１】さらに、実施の形態１に係るプラズマ処理
装置およびプラズマ処理方法によれば、基板２に対して
プラズマ処理すべきパターン形状を、試料台４の第１の
導電体４１によって決定しているため、ライン状、グリ
ッド状、円弧状など如何なるパターンにも対応可能であ
る。基板に対して直交する２方向の切断溝を、それぞれ
異なるピッチで形成する場合にも、第１の導電体４１を
図３に示したグリッド状とする事によって対応可能であ
る。また、基板に対して、随時異なるパターン形状でプ
ラズマ処理を施す必要がある場合には、試料台４のみを
交換すればよく、回転機能を有するプラズマ処理用電極
を交換する様な繁雑な作業を行う必要がない。

【００６２】（実施の形態２）実施の形態２を図７、図
８を用いて説明する。実施の形態２が実施の形態１と異
なる点は、第１の導電体４１の接地方法のみである。実
施の形態１と共通の構成および共通のプラズマ処理方法
については説明を省略する。

【００６３】図７及び図８は、それぞれ、実施の形態２
に係るプラズマ処理装置２００の試料台２０４の断面図
及び斜視図である。実施の形態２では、絶縁体２４２の
下方に第２の導電体２４３が配置される。第２の導電体
２４３は、第１の導電体２４１と電気的に接続してい
る。そして第２の導電体２４３を接地する事によって、
第１の導電体２４１を接地電位としている。第１の導電
体２４１は実施の形態１と同様の構成を有する。

【００６４】実施の形態２においても、実施の形態１と
同様に、第１の導電体２４１の近傍で電界集中が起こ
る。なお、第２の導電体２４３も、絶縁体２４２を介し
てプラズマ処理用電極１と対向しているが、絶縁体２４
２の厚みＤ１を厚くしておけば、これと対向する空間Ｂ
での電界強度を弱める事ができる。

【００６５】絶縁体２４２の厚みＤ１は、基板２とプラ
ズマ処理用電極１との間の空間Ｂにおいて実質的にプラ
ズマが発生しない程度に十分厚い。すなわち、実施の形
態１と同様に、第１の導電体２４１と対向する空間Ａに
おいて、プラズマ処理用ガスに基づくプラズマＰを、点
在して発生させる事ができる。その後の試料台２０４の
移動方法については、実施の形態１と同様である。

【００６６】実施の形態２に係るプラズマ処理装置２０
０は、実施の形態１に係るプラズマ処理装置１００と同
様の効果を示すものであるが、実施の形態２に係るプラ
ズマ処理装置２００では、第１の導電体４１を接地する
ための平面部４１ａが不要であるため、プラズマ処理用
電極１と平面部４１ａとの間で不要なプラズマが発生す
る事を防止することができる。

【００６７】なお、試料台２０４の製造方法としては、
例えば図９に示すような手順に基づけばよい。図９
（ａ）を参照して、第１の導電体２４１と第２の導電体
２４３とを一体的に加工する。図９（ｂ）を参照して、
溶射法等により絶縁物２４２を形成する。図９（ｃ）を
参照して、絶縁物２４２の表面を研磨すると試料台２０
４が完成する。

【００６８】（実施の形態１、２の変形例）試料台４、
２０４を変更するのみで、実施の形態１または２と同様
の手法によって基板２の薄板加工を行う事も可能であ
る。この場合には、反応ガスとして、基板２の加工が可
能なガスを用いる。そして、例えば、試料台４の全面を
導体とすれば良い。この様にすれば基板２の全面が加工
され、基板２の薄板加工が施される。この後、図２又は
図７に示す試料台４、２０４に変更し、実施の形態１、
２を実施すれば、簡単な変更のみで、薄板加工と切断加
工との双方を実施できる。

【００６９】（実施の形態３）実施の形態３を図１０、
図１１を用いて説明する。実施の形態３の基本構成は実
施の形態２と同様であり、共通の構成および共通のプラ
ズマ処理方法については、説明を省略する。尚、本実施
形態では、反応ガスとして基板２の加工が可能なガスを
用いる。

【００７０】実施の形態３に係るプラズマ処理装置３０
０が実施の形態２に係るプラズマ処理装置２００と異な
る点は、絶縁体３４２の厚みが実施の形態２に係る絶縁
体２４２の厚みよりも薄い事である。絶縁体３４２は、
基板２に対して薄板加工を施すことができる程度のプラ
ズマが発生するような厚みＤ２を有する。

【００７１】実施の形態３においても、実施の形態２と
同様に第１の導電体３４１の近傍で電界集中が起こる。
しかし、絶縁体３４２の厚みＤ２が薄いため、絶縁体３
４２と対向する空間Ｂの電界強度は、実施の形態２の場
合よりも大きくなる。

【００７２】この結果、第１の導電体３４１と対向する
空間Ａに高密度のプラズマが発生し、絶縁体３４２と対
向する空間Ｂには、空間Ａで発生するプラズマの密度よ
りも低密度のプラズマが発生する。つまり、基板２の上
方でプラズマの空間分布ができる。

【００７３】プラズマ密度は基板２に対するプラズマ処
理速度（本実施形態の場合には加工速度）に対応するか
ら、基板２は図１１に示す様にプラズマ処理（加工）さ
れる。空間Ａに対応する基板２の部分の加工量Ｈ１と空
間Ｂに対応する基板２の部分の加工量Ｈ２との比は、絶
縁体３４２の厚みＤ２によって調整することができる。
つまり、加工量Ｈ１と加工量Ｈ２との比を大きくするた
めには絶縁体３４２の厚みＤ２を厚くし、加工量Ｈ１と
加工量Ｈ２との比を小さくするためには絶縁体３４２の
厚みＤ２を薄くすれば良い。

【００７４】ここで、実施の形態１と同様に、試料台３
０４を図１中のＸ方向に移動させると、基板２の表面全
域がプラズマ処理（加工）される。この結果、基板２の
薄板加工を行いながら、基板２を小片に切断することが
できる。

【００７５】実施の形態３では、実施の形態１および実
施の形態２と同様のプラズマ処理（切断加工）に加え
て、同時に基板２に薄板加工を施す事ができる。この効
果は、例えば、１００μｍ以下程度の厚みの薄型のＩＣ
チップを作製する場合などに特に有効である。すなわ
ち、ウエハを薄型加工した後、この薄型ウエハを搬送
し、チップに分断するようなプロセスの代替として、本
実施形態を適用した場合、そのプロセス数を削減できる
とともに、割れの発生しやすい薄型ウエハを搬送しなく
て済む。

【００７６】（実施の形態１〜３の変形例１）前述した
実施の形態１〜３においては、プラズマ処理用電極１と
して、円柱形状のプラズマ処理用電極１を用いた例を説
明してきた。しかし本発明ではプラズマ処理用電極１の
形状はこれに限定されない。プラズマ処理用電極１の形
状はギャップ部に効率的にプラズマ処理用ガスを供給で
きるものであれば良い。例えば、図１２に示す様に、基
板２の表面に対して実質的に垂直な回転軸４０１Ａを有
する円板形状のプラズマ処理用電極４０１であっても良
い。この場合も前述した実施の形態１〜３と同様の効果
を呈する。なおプラズマ処理速度が特に要求されない場
合には、プラズマ処理用電極４０１は回転せず、静止し
ているものであっても良い。

【００７７】（実施の形態１〜３の変形例２）前述した
実施の形態１〜３では、主に半導体ウエハのチップ分断
や薄板加工を例に挙げて説明してきた。しかし、本発明
は、これらに限定されない。本発明は、パターン形状の
成膜や表面処理など、所定のパターン形状にてプラズマ
処理を行うものであれば、如何なる形態のプラズマ処理
にも適用可能である。例えば、図３に示す試料台４を用
いて基板２上に成膜を行うと、図４の溝１０が形成され
るかわりに、溝１０に対応する部分に選択的に薄膜が形
成される。又、表面処理の場合には、溝１０に対応する
部分が選択的に表面処理される。尚、反応ガスとして
は、成膜の場合には成膜用のガスを、表面処理の場合に
は表面処理用のガスを用いる。例えば、パターン形状の
Ｓｉ薄膜を形成する場合には、ＳｉＨ₄などのＳｉ原子
を含むガスが単体で、あるいはＨ₂などの他のガスと混
合して用いられる。また、パターン形状にて親水性の表
面処理を施す場合には、アルコール類のような有機溶媒
が用いられる。

【００７８】また、基板も、半導体ウエハに限らずガラ
ス基板でもよく、又、基板の上に薄膜素子が形成されて
いるものであっても良い。例えば、本発明は機械的ダメ
ージ、熱的ダメージなどのダメージを嫌う半導体薄膜素
子作製プロセスへの適用が有効である。一例として、薄
膜太陽電池においては、セルの直列接続のための集積型
構造が知られており、ガラスなどの基板上や、基板上に
形成された透明電極上にラインパターン状にＳｉ薄膜を
ダメージなく形成する必要がある。

【００７９】この様な場合、本発明によれば、以下の何
れかの手法により、ライン状の薄膜パターンを得る事が
出来る。第１の手法においては、まず基板上（透明電極
上）の全面に公知の手法でＳｉ薄膜を形成しておき、そ
の後、本発明のプラズマ処理方法によって、Ｓｉ薄膜に
対してライン状のパターニング加工を行えば良い。又、
第２の手法の場合には、本発明のプラズマ処理方法によ
って基板上（透明電極上）に直接ラインパターン状のＳ
ｉ薄膜を形成すれば良い。何れの手法であっても、図１
３に示すように、第１の導電体５４１を、ライン状とす
る事によって、ダメージなくラインパターン状の半導体
薄膜素子を形成することができる。なお、第１の手法の
場合には、第１の導電体５４１に対応する部分がパター
ニング加工され、第２の手法の場合には、第１の導電体
５４１に対応する部分にパターン状薄膜が形成されるの
で、何れの手法を用いるかによって、第１の導電体５４
１の線幅は異なる。

【００８０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば，プラズマ
処理装置およびプラズマ処理方法において、試料台に、
基板の表面に施すべきプラズマ処理のパターン形状と略
同一のパターンで第１の導電体が配置されているから、
基板に対して所定のパターン形状でプラズマ処理（例え
ば、溝加工や切断加工）を行う事ができる。

【００８１】特に、プラズマ処理用電極として回転機能
を有する電極を用い、ラジカル反応を利用した切断加工
を行う場合に効果的であり、基板をダメージなく切断加
工できるとともに、その切断速度を高める事ができる。

【００８２】また本発明によれば、上記のプラズマ処理
装置およびプラズマ処理方法によって機能素子を形成す
るから、ダメージなく機能素子を高速にプラズマ処理で
きる。特に薄型ウエハをＩＣチップに切断する場合に好
適であり、高速にチップ切断しながら、チッピングや割
れを防止し、ＩＣチップの電気特性にも悪影響を与えな
い。

【００８３】さらに本発明によれば、プラズマ処理すべ
き領域の幅（例えば、加工幅や切断溝幅）が狭い場合で
あってもプラズマ処理用電極と基板との間にプラズマ処
理用ガスを安定して供給することができるプラズマ処理
装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。

【００８４】さらに本発明によれば、アーク放電を防止
することができるプラズマ処理装置を提供することがで
きる。

【００８５】さらに本発明によれば、随時、異なるパタ
ーン形状で基板をプラズマ処理する際でも部品の交換が
容易なプラズマ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１〜３におけるプラズマ処
理装置の構成図。

【図２】本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装
置の断面図。

【図３】本発明の実施の形態１における試料台の斜視
図。

【図４】本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装
置によって作製される機能素子の説明図。

【図５】本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理方
法のフローチャート。

【図６】本発明の実施の形態１における他のプラズマ処
理方法のフローチャート。

【図７】本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装
置の断面図。

【図８】本発明の実施の形態２における試料台の斜視
図。

【図９】本発明の実施の形態２における試料台の製造方
法の説明図。

【図１０】本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理
装置の断面図。

【図１１】本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理
装置によるプラズマ処理方法の説明図。

【図１２】本発明の実施の形態１〜３の変形例１におけ
るプラズマ処理装置の断面図。

【図１３】本発明の実施の形態１〜３の変形例２におけ
る試料台の斜視図。

【図１４】従来の加工装置の説明図。

【図１５】従来の加工装置における加工電極の説明図。

【符号の説明】

１、４０１ プラズマ処理用電極 １ａ プラズマ処理用電極１の外周面 ２ 基板 ３ 高周波電源 ４、２０４、３０４、５０４ 試料台 ４１、２４１、３４１、５４１ 第１の導電体 ４１ａ 平面部 ４２、２４２、３４２、５４２ 絶縁体 ２４３、３４３ 第２の導電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 徹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 森 勇▲蔵▼ 大阪府交野市私市８丁目16番19号 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 EA03 EA05 EA06 FA01 GA02 KA02 KA16 4K057 DA02 DA16 DB06 DB17 DD03 DD08 DM06 DM13 DM16 DM28 DM35 DM37 DN01 5F004 AA03 AA06 AA16 BA20 BB11 BB17 BD04 CA05 DA01 DA18 DA22 DB01 EB00 EB04 5F045 AA08 AB02 AC01 AF03 AF07 BB08 BB16 CA13 DB09 EH04 EH10 EH20

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板が搭載される試料台と、該基板と対
   向して配置されるプラズマ処理用電極と、該プラズマ処
   理用電極と該試料台との間に高周波電圧を印加する高周
   波電源と、少なくとも該基板の第１表面にプラズマ処理
   用ガスを供給するガス供給手段とを備え、該高周波電源
   から該プラズマ処理用電極と該試料台の間に該高周波電
   圧を印加して該プラズマ処理用ガスに基づくプラズマを
   発生させ、該プラズマを該基板の該第１表面に作用させ
   ることにより該基板に対してプラズマ処理を施すプラズ
   マ処理装置であって、 該試料台は、該基板に対して該プラズマ処理を施すべき
   パターン形状に対応する第１領域に形成される第１導電
   体を有するプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 該第１導電体は、該試料台に対して該プ
   ラズマ処理用電極側の第２表面上に形成される、請求項
   １に記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 該試料台は、該第１領域以外の第２領域
   に形成される絶縁体をさらに有する、請求項１に記載の
   プラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 該試料台は、該第１導電体に対して該プ
   ラズマ処理用電極と反対側に形成される第２導電体をさ
   らに有し、 該第２導電体は、該第１導電体と電気的に接続され、 該第２導電体は、接地される、請求項１に記載のプラズ
   マ処理装置。
5. 【請求項５】 該試料台は、該第１領域以外の第２領域
   に形成される絶縁体を更に有する、請求項４に記載のプ
   ラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 該絶縁体の厚みは、該第２領域と該プラ
   ズマ処理用電極との間で実質的にプラズマが発生しない
   程度に十分厚い、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 該絶縁体は、該第２領域と該プラズマ処
   理用電極との間で該第１領域に比べて低密度のプラズマ
   が発生するような厚みを有する、請求項５に記載のプラ
   ズマ処理装置。
8. 【請求項８】 該プラズマ処理用電極は、該プラズマ処
   理用電極と該基板との間に該プラズマ処理用ガスを供給
   するように回転する、請求項１に記載のプラズマ処理装
   置。
9. 【請求項９】 該プラズマ処理用電極は、該第１表面と
   実質的に平行な軸を中心とする円柱形状を有し、 該プラズマ処理用電極は、該軸を中心として回転する、
   請求項１に記載のプラズマ処理装置。
10. 【請求項１０】 該プラズマ処理用電極は、該第１表面
    と実質的に垂直な軸を中心とする円板形状を有する、請
    求項１に記載のプラズマ処理装置。
11. 【請求項１１】 該プラズマ処理用電極は、該軸を中心
    として回転する、請求項１０に記載のプラズマ処理装
    置。
12. 【請求項１２】 該パターン形状は、グリッドパターン
    を含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
13. 【請求項１３】 該パターン形状は、ライン状パターン
    を含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 請求項１に記載のプラズマ処理装置を
    用いたプラズマ処理方法であって、 該ガス供給手段により少なくとも該基板の該第１表面に
    該プラズマ処理用ガスを供給するステップと、 該高周波電源により該プラズマ処理用電極と該試料台と
    の間に高周波電圧を印加するステップと、 該基板の該第１表面に該パターン形状にてプラズマ処理
    を施すステップとを包含するプラズマ処理方法。
15. 【請求項１５】 請求項１に記載のプラズマ処理装置を
    用いたプラズマ処理方法であって、 該ガス供給手段により少なくとも該基板の該第１表面に
    該プラズマ処理用ガスを供給するステップと、 該高周波電源により該プラズマ処理用電極と該試料台と
    の間に高周波電圧を印加するステップと、 該パターン形状にて該基板の切断加工を行うステップと
    を包含するプラズマ処理方法。