JP2004079612A

JP2004079612A - プラズマ加工装置

Info

Publication number: JP2004079612A
Application number: JP2002234624A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nomura; 野村　和夫; Tetsuya Inoue; 井上　鉄也
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】端面加工やノッチ部の加工を、予め面取りを施すことなく、少ないガス消費量で行うこと。
【解決手段】加圧又は大気圧下での低温プラズマによる反応性エッチングを利用してウェハ５の加工を行うプラズマ加工装置１である。内部を所定の圧力に制御が可能なガスの供給装置２と排出装置３を備えたチャンバー４と、このチャンバー４内に固定配置されたウェハ５の回転機構７と、この回転機構７によって回転されるウェハ５の端面と対向すべくチャンバー４内に配置された少なくとも１基の電極部８を備えた構成である。
【効果】予め端面に面取りを施すことなく、難削材の端面の鏡面加工やノッチ部の加工を、少ないガス消費量で能率良く行える。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＳｉインゴットやセラミックス等の難削材の特に端面の鏡面加工やノッチ部の加工を行うプラズマ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばシリコンウェハの周縁エッジ部分を加工する技術として、特開２０００−１８６０００号で提案されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開２０００−１８６０００号で提案された技術は、別工程において予め端部を面取りされたウェハしか加工できず、しかもその加工に使用するガス量が多く、環境、コスト的にも問題があった。加えて、この特開２０００−１８６０００号で提案された技術では、一度にウェハの両面を加工できず、加工に要する工数が多くなるという問題もあった。
【０００４】
また、通常のプラズマ加工では、加工に時間を要すると、加工に使用する反応ガスが密度、粘性の関係で加工物上に留まり易く、残留する未反応ガスにより表面を荒らすことで、白濁した表面になることから、上記の技術では、真空にして加工表面部でのガスの流速を速くすることで、前記反応ガスが加工物上から速く離れるようにしている。
【０００５】
しかしながら、このような方法では、加工物上での反応に必要なガス濃度が早期に薄くなるため常に新しい反応ガスを吹き込む必要があり、ガス消費量が多くなってしまう。また、真空ではガス濃度が低いため、平均自由行程（気体分子が他の気体分子と衝突した後次に衝突するまでの飛行距離）が長くなり、プラズマが電極の周辺に拡散して発生し、十分なパワーが得られない。
【０００６】
また、現在は、ウェハの周縁に形成されたノッチ部のプラズマによる加工は行われていない。
更に、現状の加工技術では、砥石を使った鏡面加工が多く、加工工程が増加して作業能率が悪くなると共に、設備コストもかかる。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、端面の鏡面加工やノッチ部の加工を、予め面取りを施すことなく、しかも、少ないガス消費量で行うことができるプラズマ加工装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係るプラズマ加工装置は、内部を所定の圧力に制御が可能なガスの供給装置と排出装置を備えたチャンバーと、このチャンバー内に固定配置された加工物の回転機構と、この回転機構によって回転される加工物の端面と対向すべくチャンバー内に配置された少なくとも１基の電極部を備えさせている。そして、このようにすることで、端面の鏡面加工やノッチ部の加工を予め面取りを施すことなく、しかも、少ないガス消費量で行えるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るプラズマ加工装置は、加圧又は大気圧下での低温プラズマによる反応性エッチングを利用して加工物の加工を行うプラズマ加工装置において、内部を所定の圧力に制御が可能なガスの供給装置と排出装置を備えたチャンバーと、このチャンバー内に固定配置された加工物の回転機構と、この回転機構によって回転される加工物の端面と対向すべくチャンバー内に配置された少なくとも１基の電極部を備えたものである。
【００１０】
本発明に係るプラズマ加工装置では、回転機構によって回転される加工物の端面と対向すべくチャンバー内に配置された少なくとも１基の電極部によって、予め端面に面取りを施すことなく、端面の鏡面加工やノッチ部の加工を、少ないガス消費量で行えるようになる。
【００１１】
本発明に係るプラズマ加工装置の電極部としては、
▲１▼　加工物の端面と対向する加工物の表面及び裏面位置に配置された棒状電極や、
▲２▼　加工物の端面と対向する加工物の表面及び裏面位置に凸部を設けた形状の電極や、
▲３▼　加工物の端面の表裏面と対向する位置に配置されたく字状電極、
が採用される。
【００１２】
本発明に係るプラズマ加工装置において、上記の電極を採用した場合には、加工物の表裏面の加工が同時に行えるようになって、より作業能率が向上する。
【００１３】
また、上記の本発明に係るプラズマ加工装置において、上記の▲２▼▲３▼の電極を採用した電極部を、ガスの供給装置及び排出装置と連結した場合には、加工物と電極部を通過する混合ガスは、効率良く常に安定したフレッシュな状態が維持できるようになり、電極部に効率良くプラズマを発生させることができるのと共に、排出ガスを効果的に吸引でき、プラズマ通過後の未反応ガスによる再加工が防止できる。また、加圧・大気中で加工するため、真空中に比べてガス濃度が高くなり、平均自由行程（気体分子が他の気体分子と衝突した後次に衝突するまでの飛行距離）が短くなってプラズマが電極に局部的に発生し、エネルギーを高めることができる。
【００１４】
また、上記の本発明に係るプラズマ加工装置において、前記電極部を加工物の端面に倣って移動させる倣い機構を備えさせた場合には、加工物の端部形状に倣って電極部が移動するので、ノッチ部の加工も可能になる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明に係るプラズマ加工装置を図１〜図６に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係るプラズマ加工装置の全体概略構成図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ図とウェハ端部の拡大図、図３は電極部の第２の実施例を示した図、図４は本発明に係るプラズマ加工装置の他の実施例を示す全体概略構成図、図５は倣い機構の説明図、図６は加工するウェハの一例を示す説明図である。
【００１６】
図１及び図２において、１は本発明に係るプラズマ加工装置であり、内部を所定の圧力に制御できるようにチャンバー４にガスの供給装置２と排出装置３を備えさせると共に、このチャンバー４内に、加工物である例えばウェハ５を固定する真空チャックを備えた冷却台６と、この冷却台６上のウェハ５の端面と対向すべく、例えば同一円周上の等角度位置４か所に電極部８を配置し、かつ、前記冷却台６の回転機構７と、前記電極部８に供給する高周波電源９を具備させた構成である。
【００１７】
前記ガスの供給装置２は、供給管２ａを通して送られてくる加工ガスを、図２（ｂ）に示したように、各供給口２ｂへ供給するための装置で、夫々バルブ２ｃａ〜２ｃｃを有したボンベ２ｄａ〜２ｄｃと、これらボンベ２ｄａ〜２ｄｃから供給される加工ガスの混合器２ｅを備えている。
【００１８】
なお、前記ボンベ２ｄａ〜２ｄｃ内の加工ガスとしては、例えば不活性ガスとしてヘリウムガスが、ハロゲン系ガスとして６フッ化硫黄ガスが、酸素系ガスとして酸素ガスが採用されるが、６フッ化硫黄ガスは他のガスと反応することで有毒ガスが発生したり、温暖化の原因となるため、環境上の問題がある上、高価であり、多く使用することは望ましくない。また、ヘリウムガス等も高価である。
【００１９】
また、前記ガスの排出装置３は、図２（ｂ）に示したように、例えばウェハ５の端面を介して前記供給口２ｂと向かい合うように配置された各吸引口３ａからガス吸引配管３ｂを介して吸引ポンプ３ｃによって吸引される構成で、この吸引ポンプ３ｃによって吸引したチャンバー４内のガスはガス分離装置１０で分離され、例えば前記混合器２ｅに送られて再利用される。
【００２０】
また、前記電極部８は、ウェハ５の端面と対向するウェハ５の表面位置と裏面位置に夫々２基ずつ配置された棒状電極８ａを備えた構成である。
なお、図１中の１１はチャンバー４に備えた圧力計を示す。
【００２１】
本発明に係るプラズマ加工装置では、回転機構７によって回転されるウェハ５の端面の表裏面と夫々棒状電極８ａが対向すべくチャンバー４内に配置された４基の電極部８によって、予め面取りを施すことなく、ウェハ５の端面やノッチ部の表裏面の加工を、少ないガス消費量で同時に能率良く行なえるようになる。
【００２２】
また、加圧・大気中で加工するため、真空中に比べてガス濃度が高くなり、平均自由行程（気体分子が他の気体分子と衝突した後次に衝突するまでの飛行距離）が短くなってプラズマが電極に局部的に発生し、エネルギーを高めることができる。
【００２３】
本発明に係るプラズマ加工装置１は上記の実施例に限るものではない。
例えば、上記図１及び図２に示した実施例では、電極部５の電極として棒状電極８ａを採用したものを示したが、上記の構成の電極に代えて、ウェハ５の端面と対向するウェハ５の表面や裏面位置に、図３に示したように、所定幅を有する凸部８ｂａを設けた形状の電極８ｂを配置したものを採用した場合には、加工時に局部的にプラズマを発生させることで、図６（ｂ）に示したウェハ５端部の鏡面加工が能率良く、高精度に行えるようになる。
【００２４】
また、図４に示したように、ウェハ５の端面の表裏面と対向する位置にく字状電極８ｃを配置したものを採用した場合には、ウェハ５端部の表裏面の鏡面加工が同時に、しかも、高精度に行えるようになる。
【００２５】
そして、これら電極を採用した電極部８を、図４に示したように、ガスの供給装置２の供給管２ａ及び排出装置３の吸引配管３ｂと連結した場合には、ウェハ５と電極部８を通過する混合ガスは、効率良く常に安定したフレッシュな状態が維持できるようになって、電極部８に効率良くプラズマを発生させることができるのと共に、排出ガスを効果的に吸引でき、プラズマ通過後の未反応ガスによる再加工を防止できるようになる。
【００２６】
また、上記の本発明に係るプラズマ加工装置１において、図４に示したように、前記電極部８をウェハ５の端面に倣って移動させる倣い機構１２を備えさせた場合には、電極部８がウェハ５の端部形状に倣って移動するので、図６（ａ）に示したような、ノッチ部５ａの加工も容易に行なえるようになる。
【００２７】
この倣い機構１２は、電極部８の電極がウェハ５の周縁端面に倣うことができるものであれば、その構成は問わないが、図４に示したものは、冷却台６とこの冷却台６を回転させる回転機構７との間に、図５に示したような、加工するウェハ５の周縁端面と同じ周縁形状のカム面１２ａａを有するカム円板１２ａを、冷却台６と一体的な回転可能に設け、このカム面１２ａａに倣うカムローラ１２ｂに電極部８（電極８ｂ、８ｃ）が連動するように、一体的に連結した構成のものを示している。
【００２８】
なお、図５中の１２ｃはカム円板１２ａの保持ローラ、１２ｄはカムローラ１２ｂと電極部８を連結する連結軸１２ｅを支持する支持板で、前記回転機構７を構成するモータ７ａと冷却台６を連結する回転軸７ｂに回転が自在なように取り付けられ、かつ、カムローラ１２ｂが常にカム面１２ａａに倣うよう、例えば前記連結軸１２ｅを回転軸７ｂ側に付勢している。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るプラズマ加工装置によれば、予め端面に面取りを施すことなく、難削材の端面の鏡面加工やノッチ部の加工を、少ないガス消費量で能率良く行えるようになる。
【００３０】
そして、電極を加工物の表裏面に対向して配置すれば、加工物の表裏面の加工が同時に行えるようになって、より作業能率が向上する。
【００３１】
また、その際、電極部をガスの供給装置及び排出装置と連結した場合には、加工物と電極部を通過する混合ガスは、効率良く常に安定したフレッシュな状態が維持できるようになり、電極部に効率良くプラズマを発生させることができるのと共に、排出ガスを効果的に吸引でき、プラズマ通過後の未反応ガスによる再加工が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ加工装置の全体概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）はウェハ端部の拡大図である。
【図３】電極部の第２の実施例を示した図で、（ａ）は断面して示す正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の下面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係るプラズマ加工装置の他の実施例を示す全体概略構成図、（ｂ）は（ａ）の電極部の詳細を示した図で側面から見た半断面図、（ｃ）は（ｂ）の矢視Ａ−Ａ図である。
【図５】倣い機構を構成するカム円板の説明図である。
【図６】加工するウェハの一例を示す説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は端部を断面して示した図である。
【符号の説明】
１　　　プラズマ加工装置
２　　　供給装置
２ａ　　供給管
２ｂ　　供給口
３　　　排出装置
３ａ　　吸引口
３ｂ　　吸引配管
３ｃ　　吸引ポンプ
４　　　チャンバー
５　　　ウェハ
７　　　回転機構
８　　　電極部
８ａ　　棒状電極
８ｂａ　凸部
８ｃ　　く字状電極
９　　　高周波電源
１２　　倣い機構

Claims

加圧又は大気圧下での低温プラズマによる反応性エッチングを利用して加工物の加工を行うプラズマ加工装置において、
内部を所定の圧力に制御が可能なガスの供給装置と排出装置を備えたチャンバーと、このチャンバー内に固定配置された加工物の回転機構と、この回転機構によって回転される加工物の端面と対向すべくチャンバー内に配置された少なくとも１基の電極部を備えたことを特徴とするプラズマ加工装置。
前記電極部は、加工物の端面と対向する加工物の表面及び裏面位置に配置された棒状電極であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ加工装置。
前記電極部は、加工物の端面と対向する加工物の表面及び裏面位置に凸部を設けた形状の電極であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ加工装置。
前記電極部は、加工物の端面の表裏面と対向する位置に配置されたく字状電極であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ加工装置。
前記電極部は、ガスの供給装置及び排出装置と連結されていることを特徴とする請求項３又は４記載のプラズマ加工装置。
前記電極部を加工物の端面に倣って移動させる倣い機構を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか記載のプラズマ加工装置。