JP2007081178A - Plasma treating method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレキシブル基板を処理するプラズマ処理方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing method and apparatus for processing a flexible substrate.
半導体、液晶などのデバイス加工に用いられる成膜、エッチングなどの薄膜加工はその適用範囲を日々拡大させており、現在ではコンデンサ、センサなど様々な分野に用いられるようになってきている。一方、加工を施されるワークも、これまで主流であったSiウエハ、ガラス基板に止まらず、形状,材質について、様々な種類のものが用いられるようになり、とりわけ、薄く,軽く,簡単に曲げられるという特徴をもつシート状の樹脂ワークが用いられることが増えてきている。 Thin film processing such as film formation and etching used for device processing of semiconductors, liquid crystals and the like is expanding its application range every day and is now used in various fields such as capacitors and sensors. On the other hand, workpieces to be processed are not limited to Si wafers and glass substrates, which have been the mainstream until now, but various types of shapes and materials are used, especially thin, light and easy. A sheet-shaped resin workpiece having a characteristic of being bent is increasingly used.
また、このシート状の樹脂ワークとしては、これまで、ロール状に巻きつけられたワークを、送り出し、巻取りを行いながら成膜をするといった比較的簡単な加工が頻繁に行われてきたが、コンデンサ、抵抗器またそれの複合デバイスや、センサなど、より複雑なデバイスをワーク上に作りこむために、基板状に裁断されたシート、所謂、フレキシブル基板を枚葉処理することが強く求められてきており、今後の拡大が期待されている。 In addition, as this sheet-like resin work, relatively simple processing has been frequently performed so far, such as forming a film while feeding and winding the work wound in a roll shape, In order to create more complex devices such as capacitors, resistors and their composite devices, and sensors on a workpiece, it has been strongly demanded to process a sheet cut into a substrate, that is, a so-called flexible substrate. Therefore, future expansion is expected.
このフレキシブル基板は樹脂であり、また薄いと言う特徴のために、Siウエハやガラス基板とは異なり、基板の変形やそりが発生しやすいため、ハンドリング、支持に対する配慮が必要である。 Because this flexible substrate is a resin and is thin, unlike the Si wafer or the glass substrate, the substrate is likely to be deformed or warped, and thus handling and support must be taken into consideration.
また、基板が変形することにより、冷却用プレートとの密着性が悪くなると言った問題も発生し、特に長時間の熱蓄積があるプラズマ処理工程などでは、基板を設置する冷却されたトレイとの熱伝導性を持たせるために様々な取り組みが行われてきた。 In addition, there is a problem that the adhesion to the cooling plate is deteriorated due to the deformation of the substrate. Especially in the plasma processing process with a long-time heat accumulation, the substrate is cooled with the cooled tray. Various efforts have been made to provide thermal conductivity.
ここで、その代表的な例について、図1を用いて説明する。 Here, a typical example will be described with reference to FIG.
図1において、真空室101内にガス供給装置102よりプロセスガスを供給し、真空室101内を排気装置103より排気し、調圧弁104により真空室101内を所定の圧力に制御し、プラズマ源105に高周波電源106より電力を供給することにより発生したプラズマ107により、ターゲット108からスパッタリング粒子が飛来し、冷却プレート109により冷却されたトレイ110上に粘着シート111を介して設置された基板112上に膜が形成される。
In FIG. 1, a process gas is supplied into a
このとき、トレイ110は冷却プレート109と接触することにより冷却されており、基板112は粘着シート111により、トレイ110との熱伝導性を持ち、冷却されている。
At this time, the
また、別の従来の形態を図2を用いて説明する。 Another conventional configuration will be described with reference to FIG.
図2において、冷却プレート114上に設置された基板112はその周辺部をクランプ117によって押し付けられる。この状態で基板112と冷却プレート109の間にはガス供給装置113より供給された熱伝導性気体114が満たされており、圧力計115をモニタリングしながらガス供給装置113と圧力調整弁116により流量と弁開度を調整することにより、圧力を制御することができる。ここで基板112は、熱伝導性気体114により、冷却プレート109との熱伝導性を持ち、冷却されている。
In FIG. 2, the periphery of the
タック性の高い粘着性シートを用いて密着させる技術(特許文献1参照)、基板周辺をクランピングし、熱伝導性気体をトレイ〜基板間に封入する技術(特許文献2参照)などを提示する。
しかしながら、粘着性シートを用いて密着させる技術は適切に貼り付けが行われた場合は、極めて高い温度制御性が得られるが、気泡をかみこむなど貼り付け状態が悪い場合は、十分な効力を得られないことが判明した。特にスパッタリングなど、真空中で用いる場合は大気中でかみこんだ小さな気泡が、真空中で大きな気泡となり、基板を浮かせてしまうなどの問題が発生した。そのため、真空中で用いる場合は、事前に図3に示す脱ガス処理を行うことにより、適切な貼り付け状態を維持しているが、これには約1時間という極めて長い時間を要するため、生産性の悪化が大きな問題となっている。 However, the technique of adhering using an adhesive sheet provides extremely high temperature controllability when properly affixed. It turned out not to be obtained. In particular, when used in a vacuum, such as sputtering, a problem arises in that small bubbles encapsulated in the atmosphere become large bubbles in a vacuum, which causes the substrate to float. For this reason, when used in a vacuum, the degassing process shown in FIG. 3 is performed in advance to maintain an appropriate pasting state. However, since this requires an extremely long time of about 1 hour, Sexual deterioration is a major problem.
熱伝導性気体をトレイ〜基板間に封入する技術はSiウエハやガラス基板に対しては極めて頻繁に用いられる方法であるが、フレシキブル基板に用いる場合、図4に示すように熱伝導性気体の圧力により、基板が膨らんでしまい、冷却されたトレイとの距離が大きく離れることが発生した。このような場合、熱伝導性が悪化するため、図5に示すような基板温度の上昇をもたらすことになる。 The technique of encapsulating the thermally conductive gas between the tray and the substrate is a method that is used very frequently for Si wafers and glass substrates. However, when used for a flexible substrate, as shown in FIG. The substrate swelled due to the pressure, and the distance from the cooled tray was greatly increased. In such a case, the thermal conductivity deteriorates, resulting in an increase in the substrate temperature as shown in FIG.
更には、樹脂製などのフレキシブル基板の表面には大気中にて取り込んだ水分などがSiウエハやガラス基板に比べて、多く付着しているため、真空中に入れた場合、多くのデガスを排出する。したがって、基板周辺をクランピングしてトレイ〜基板間を密封した場合には基板裏面からでたデガスによって、圧力が上昇してしまうので、これも、基板が大きく膨らんでしまう要因になる。 Furthermore, the surface of a flexible substrate made of resin or the like has more moisture taken up in the atmosphere than the Si wafer or glass substrate, so a lot of degas is discharged when placed in a vacuum. To do. Therefore, when the periphery of the substrate is clamped and the space between the tray and the substrate is sealed, the pressure rises due to the degas coming from the back surface of the substrate, which also causes the substrate to swell greatly.
本発明は、上記従来の課題を鑑み、フレキシブル基板に対し、トレイへの取り付け取り外しが容易であり、十分な温度制御性能が得られることが可能なプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a plasma processing method and apparatus that can be easily attached to and detached from a flexible substrate and can obtain sufficient temperature control performance. To do.
上記目的を達成するために、本願第1発明のプラズマ処理装置は、フレキシブル基板を固定するトレイが支持体と接着層とからなり、該接着層はフレキシブル基板と部分的に接触し、フレキシブル基板と接着層との間にできる空間に熱伝導性の気体を送り込んで満たす構成にした。このような構成により、基板の脱着が容易であり、接着層と基板が接触していない部分も熱伝導性気体により熱伝導し、温度制御できるようになる。 In order to achieve the above object, in the plasma processing apparatus of the first invention of this application, a tray for fixing a flexible substrate includes a support and an adhesive layer, and the adhesive layer partially contacts the flexible substrate, A space formed between the adhesive layer and a thermally conductive gas was sent to fill the space. With such a configuration, the substrate can be easily detached, and the portion where the adhesive layer and the substrate are not in contact with each other can be thermally conducted by the heat conductive gas, and the temperature can be controlled.
また、好適には熱伝導性気体はプロセスガスと同種のガスであることが望ましい。これにより、熱伝導気体が基板表面側に漏れた場合も、処理に与える影響を少なくすることができる。 Further, it is preferable that the thermally conductive gas is the same kind of gas as the process gas. Thereby, even when the heat conduction gas leaks to the substrate surface side, the influence on the processing can be reduced.
また、好適には接着層が凹凸形状をした粘着性シートであることが望ましい。これによりトレイと粘着シートは全面で密着しながら、基板と粘着シートは凸部のみで、接触させることが可能になり、粘着シートがトレイから剥がれることなく、基板を取り外すことが可能になる。 Moreover, it is preferable that the adhesive layer is an adhesive sheet having an uneven shape. Thus, the substrate and the pressure-sensitive adhesive sheet can be brought into contact with each other only with the convex portion while the tray and the pressure-sensitive adhesive sheet are in close contact with each other, and the substrate can be detached without peeling off the pressure-sensitive adhesive sheet from the tray.
また、好適には凹凸形状をした粘着性シートの凸部の面積がシート全体の20%以上50%以下であることが望ましい。これにより、適度な脱着性能を得ることが可能になる。 Moreover, it is preferable that the area of the convex part of the pressure-sensitive adhesive sheet having an uneven shape is 20% to 50% of the entire sheet. Thereby, it is possible to obtain an appropriate desorption performance.
また、好適には凹凸形状をした粘着性シートの凸部と凹部の高さの差が5μm以上300μm以下であることが望ましい。これにより熱伝導気体がスムーズに流れると共に、距離による熱伝導性低下を防ぐことが可能になる。 Moreover, it is preferable that the height difference between the convex part and the concave part of the pressure-sensitive adhesive sheet having an uneven shape is 5 μm or more and 300 μm or less. This makes it possible for the heat conduction gas to flow smoothly and to prevent a decrease in heat conductivity due to distance.
また、好適には粘着性シートの硬度がJIS K 6253による硬さ試験方法で20〜60であることが望ましい。これにより、適度な脱着性能を得ることが可能になる。 Further, preferably, the hardness of the pressure-sensitive adhesive sheet is 20 to 60 according to a hardness test method according to JIS K 6253. Thereby, it is possible to obtain an appropriate desorption performance.
また、本願第2発明のプラズマ処理方法は、フレキシブル基板に処理を施すプラズマ処理方法であって、フレキシブル基板を固定するトレイが支持体と接着層とからなり、該接着層はフレキシブル基板と部分的に接触し、脱着可能であり、フレキシブル基板と接着層との間にできる空間に熱伝導性の気体を流す構成で、フレキシブル基板の周辺を送り込んだ熱伝導性の気体が流れて外に出るようにようにしたプラズマ処理方法である。このような構成により、基板裏面の極度の圧力上昇を防ぐことが可能になる。 Further, the plasma processing method of the second invention of the present application is a plasma processing method for processing a flexible substrate, wherein a tray for fixing the flexible substrate includes a support and an adhesive layer, and the adhesive layer is partially connected to the flexible substrate. The thermal conductive gas flows through the space formed between the flexible board and the adhesive layer so that the thermal conductive gas sent around the flexible board flows and exits. This is a plasma processing method as described above. With such a configuration, it is possible to prevent an extreme pressure increase on the back surface of the substrate.
また、好適にはフレキシブル基板の周辺を熱伝導性ガスの圧力とほぼ同等の重さの押さえ枠で押さえることが望ましい。これにより、周辺部の基板浮きを抑えると共に、過度な押し付けによる基板の変形を防ぐことが可能になる。 Further, it is preferable that the periphery of the flexible substrate is pressed by a holding frame having a weight substantially equal to the pressure of the heat conductive gas. As a result, it is possible to suppress the floating of the substrate in the peripheral portion and to prevent the substrate from being deformed due to excessive pressing.
本発明のプラズマ処理装置及び方法によれば、基板の温度制御性を良好に保つことが可能となると共に、基板の脱着に係る時間も短縮することが可能となる。 According to the plasma processing apparatus and method of the present invention, it is possible to maintain good temperature controllability of the substrate, and it is also possible to reduce the time required for substrate removal.
(実施の形態1)
図6及び図7は、本発明の実施の形態1におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
(Embodiment 1)
6 and 7 are cross-sectional views showing the configuration of the plasma processing apparatus in accordance with the first exemplary embodiment of the present invention.
図6において、真空室201内にガス供給装置202よりプロセスガスを供給し、真空室201内を排気装置203より排気し、調圧弁204により真空室201内を所定の圧力に制御し、プラズマ源205に高周波電源206より電力を供給することにより発生したプラズマ207により、ターゲット208よりスパッタリング粒子が飛来し、冷却プレート209と接触することにより冷却されたトレイ210上に粘着シート211を介して設置された基板212に成膜処理を施した。
In FIG. 6, a process gas is supplied into the
このとき粘着シート211と基板212の間に形成される空間にはガス供給装置213より供給された、熱伝導性気体214が満たされており、圧力計215をモニタリングしながらガス供給装置213と圧力調整弁216により流量と圧力を調整した。
At this time, the space formed between the
今回、プロセスガスとしてAr=25sccmを用い、真空容器内の圧力を0.3Paに調整し、13.56MHzの高周波電力3kWを投入することによってプラズマを発生させた。また、スパッタリングターゲットとしてSiO2を用い、熱伝導性気体はAr=1sccmを用いた。この熱伝導性気体の圧力は前述の通り、低すぎても、高すぎても冷却の効果を低減させてしまうため、概ね60〜120Pa程度に調整した。 This time, Ar = 25 sccm was used as a process gas, the pressure in the vacuum vessel was adjusted to 0.3 Pa, and plasma was generated by applying high frequency power of 3 kW of 13.56 MHz. Further, SiO 2 was used as the sputtering target, and Ar = 1 sccm was used as the heat conductive gas. As described above, the pressure of the heat conductive gas is adjusted to about 60 to 120 Pa in order to reduce the cooling effect if it is too low or too high.
また、基板は厚み75μm、外径φ200mmのポリイミド製基板を用い、粘着シートは硬度50,Rmax=5.7μm、外形φ180mm、熱伝導性1W/m・kのエンボス形状品を用いて、基板と粘着シートの中央を合わせて設置した。このときの10分間放電後の基板温度は中央付近=約120℃、基板の端から10mm内側の部分=約130℃程度となり、粘着シートを用いない場合の約210℃と比較すると、非常に良好な温度低減効果が得られた。また、基板の脱着は問題なく実施できた。 The substrate is a polyimide substrate having a thickness of 75 μm and an outer diameter of φ200 mm, and the adhesive sheet is an embossed product having a hardness of 50, Rmax = 5.7 μm, an outer diameter of 180 mm, and a thermal conductivity of 1 W / m · k. The center of the adhesive sheet was installed. The substrate temperature after the discharge for 10 minutes at this time is about 120 ° C. near the center, and the portion inside 10 mm from the edge of the substrate = about 130 ° C., which is very good compared to about 210 ° C. when the adhesive sheet is not used. A good temperature reduction effect was obtained. Moreover, the removal | desorption of the board | substrate was able to be implemented without a problem.
(実施の形態2)
図8及び図9は、本発明の実施の形態2におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
(Embodiment 2)
8 and 9 are cross-sectional views showing the configuration of the plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図8において、真空室201内にガス供給装置202よりプロセスガスを供給し、真空室201内を排気装置203より排気し、調圧弁204により真空室201内を所定の圧力に制御し、プラズマ源205に高周波電源206より電力を供給することにより発生したプラズマ207により、ターゲット208よりスパッタリング粒子が飛来し、冷却プレート209により冷却されたトレイ210上に粘着シート211を介して設置された基板212に成膜処理を施した。
In FIG. 8, the process gas is supplied into the
このとき、粘着シート211と基板212との間に形成される空間にはガス供給装置213より、熱伝導性気体214を供給することが可能であり、圧力計215をモニタリングしながらガス供給装置213と圧力調整弁216により流量と圧力を調整した。基板212はリング218により周辺部を押さえられている。
At this time, the thermally
今回、プロセスガスとして、Ar=20sccmを用い、真空容器内の圧力を0.17Paに調整し、13.56MHzの高周波電力3kWを投入することによってプラズマを発生させた。また、スパッタリングターゲットはSiO2を用いた。 This time, Ar = 20 sccm was used as the process gas, the pressure in the vacuum vessel was adjusted to 0.17 Pa, and plasma was generated by applying high frequency power of 3 kW of 13.56 MHz. In addition, the sputtering target was used as the SiO 2.
図10は、本実施の形態における圧力,流量の挙動を説明する図である。同図における時間=0秒でのプラズマ発生と共に熱伝導気体を供給せずとも、基板裏面から発生するデガスにより、裏面圧力(系列1)が上昇して行く。この値が最大値を示し、下降し始めたタイミングで、熱伝導性気体としてAr=0.6sccm供給(系列4)し、裏面圧力が100Paになるように圧力調整弁によって調整した。 FIG. 10 is a diagram for explaining the behavior of pressure and flow rate in the present embodiment. Even when the heat generation gas is not supplied together with the generation of plasma at time = 0 second in the figure, the back pressure (series 1) rises due to the degas generated from the back surface of the substrate. This value shows the maximum value, and at the timing when it began to descend, Ar = 0.6 sccm was supplied as a thermally conductive gas (series 4), and the pressure was adjusted by the pressure regulating valve so that the back pressure was 100 Pa.
図10における系列2は、熱伝導気体を供給しない場合の裏面圧力の挙動を示し、この場合は、デガスが排気され減少して行くのに伴って、裏面の圧力が低下してくことがわかる。また、供給された熱伝導気体が真空室内に排気されることによる真空室圧力(系列3)の変化は小さかった。 Series 2 in FIG. 10 shows the behavior of the back surface pressure when no heat transfer gas is supplied. In this case, it can be seen that the pressure on the back surface decreases as the degas is exhausted and decreases. Moreover, the change in the vacuum chamber pressure (series 3) due to the supplied heat conduction gas being exhausted into the vacuum chamber was small.
リングは石英製を用い、基板と接触する部分の面積あたりの重さが100Pa(1.02kg/cm2)になるように厚みを調整した。また、基板は厚み125μm、外径φ200mmのポリイミド製基板を用い、粘着シートは硬度30、凹凸部の差200μm、凸部が全体の50%の面積を占める外形φ100mm、熱伝導性1W/m・kの凹凸形状品を用い、基板周辺部の5mm程度をリングにて押さえた。 The ring was made of quartz, and the thickness was adjusted so that the weight per area of the portion in contact with the substrate was 100 Pa (1.02 kg / cm 2 ). The substrate is a polyimide substrate having a thickness of 125 μm and an outer diameter of φ200 mm, the pressure-sensitive adhesive sheet has a hardness of 30, the unevenness difference is 200 μm, the convexity occupies 50% of the total area, φ100 mm, and thermal conductivity of 1 W / m · Using a k-shaped uneven product, about 5 mm around the substrate was pressed with a ring.
このときの10分間放電後の基板温度は、中央付近=約120℃、基板の端から10mm内側の部分=約120℃、基板の端から10mm内側の部分=約135℃となった。これは、中央付近は粘着シートによって接触しており、周辺10mmの部分はリングによって押さえられているが、粘着シートの範囲より外側の周辺30mmの部分は若干のふくらみが発生したため、温度に差が出たものと思われる。 At this time, the substrate temperature after the discharge for 10 minutes was near the center = about 120 ° C., the portion 10 mm inside from the end of the substrate = about 120 ° C., and the portion 10 mm inside from the end of the substrate = about 135 ° C. This is because the vicinity of the center is in contact with the adhesive sheet, and the periphery 10 mm is pressed by the ring, but the outer 30 mm outside the area of the adhesive sheet is slightly bulging, so there is a difference in temperature. It seems that it came out.
しかしながら、従来方式のように周辺部のみリングで押さえている方式に比べ、温度は十分低く保たれており、中央付近を凹凸の粘着シートで接触させ、周辺部をリングで押さえることにより、膨らみを小さく出来ていることがわかる。脱着は非常に簡単に行うことができた。 However, the temperature is kept sufficiently lower than the conventional method where only the periphery is pressed by the ring, and the bulge is created by contacting the periphery with an uneven adhesive sheet and pressing the periphery with the ring. You can see that it is small. Desorption was very easy.
なお、実施の形態1及び2では、プラズマ源に供給する電力として、高周波を用いたが、直流電力を用いても構わない。また、スパッタリング装置を例として説明したが、誘導結合プラズマや容量結合プラズマを用いた、ドライエッチング、CVDなどの処理においても同様の効果が得られる。 In the first and second embodiments, high frequency is used as power supplied to the plasma source, but DC power may be used. Although the sputtering apparatus has been described as an example, the same effect can be obtained in a process such as dry etching or CVD using inductively coupled plasma or capacitively coupled plasma.
プラズマ処理装置に限らずフレキシブル基板の表面の温度を制御する場合に有効である。 This is effective not only for controlling the plasma processing apparatus but also for controlling the temperature of the surface of the flexible substrate.
例えば、基板の温度を低く保ちながらフラットに保持することが必要な製造工程で有効である。 For example, it is effective in a manufacturing process that requires holding the substrate flat while keeping the temperature of the substrate low.
201 真空室
202 ガス供給装置
203 排気装置
204 調圧弁
205 プラズマ源
206 高周波電源
207 プラズマ
208 ターゲット
209 冷却プレート
210 トレイ
211 粘着シート
212 基板
213 ガス供給装置
214 冷却プレート
215 圧力計
216 圧力調整弁
218 リング
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記トレイはその表面に着脱可能な粘着シートを有し、かつ、粘着シートは凹凸を有する形状であること
を特徴とするプラズマ処理装置。 Electrode on which a vacuum chamber, a gas supply means for supplying gas into the vacuum chamber, an exhaust means for exhausting the vacuum chamber, a pressure regulating valve for controlling the vacuum chamber to a predetermined pressure, and a tray for holding a substrate And a plasma processing apparatus comprising a power source for applying power to the electrode,
The plasma processing apparatus, wherein the tray has a removable adhesive sheet on a surface thereof, and the adhesive sheet has an uneven shape.
前記基板はフレキシブル基板であり、かつ、前記トレイはその表面に着脱可能な粘着シートを有し、フレキシブル基板とトレイとの間に形成された空間に熱伝導性のガスを送り込みながら排気することで、フレキシブル基板を処理すること
を特徴するプラズマ処理方法。 Plasma is generated in the vacuum chamber by supplying power to the electrode on which the tray holding the substrate is placed while supplying the gas into the vacuum chamber and exhausting the vacuum chamber and controlling the vacuum chamber to a predetermined pressure. In a plasma processing method for processing a substrate,
The substrate is a flexible substrate, and the tray has a detachable adhesive sheet on the surface thereof, and is exhausted while sending a heat conductive gas into a space formed between the flexible substrate and the tray. A plasma processing method characterized by processing a flexible substrate.
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