JP2017054853A - プラズマ処理方法および電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂シートに保持された基板をプラズマ処理する際の生産性を向上させる。【解決手段】樹脂シートに保持された基板を、反応室の内部に設けられたステージに載置してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、前記基板を、前記ステージの表面と前記樹脂シートとが接するように、前記ステージに載置する載置工程と、前記ステージに載置された前記基板に、プラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理工程の後、前記基板を前記樹脂シートとともに、前記反応室から搬出する搬出工程と、前記搬出工程の後、前記反応室内にプラズマを発生させて、前記樹脂シートから排出されて前記ステージの前記表面に付着した物質を除去する除去工程と、を備える、プラズマ処理方法。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理方法および電子部品の製造方法に関し、特に、樹脂シートに保持された基板をプラズマ処理して電子部品を製造する場合の生産性の向上に関する。

基板をダイシングする方法として、レジストマスクを形成した基板にプラズマエッチングを施して個々のチップに分割するプラズマダイシングが知られている。特許文献１および２は、搬送等における基板のハンドリング性向上のために、環状のフレームとその開口部を覆う樹脂シートとを備える搬送キャリアに基板を保持させることを教示している。基板は、搬送キャリアに保持された状態でステージに載置され、プラズマ処理が施される。

この場合、通常、静電チャックといわれる静電吸着機構により、樹脂シートはステージに吸着される。静電吸着機構は、ステージの内部に配置された静電吸着（Electrostatic Chuck）用電極（以下、ＥＳＣ電極と称する）を備える。ＥＳＣ電極に電圧を印加すると、ＥＳＣ電極と搬送キャリアとの間にクーロン力が発生し、また、ステージと搬送キャリアとの間にジョンソン・ラーベック（Johnsen-Rahbek）力が発生する。静電吸着機構は、これらの静電気力によって、ステージに樹脂シートを吸着させる。

特開２００９−９４４３６号公報 特表２０１４−５１３８６８号公報

樹脂シートに保持された基板を複数枚、連続してプラズマ処理する場合、処理枚数が増えるとともに、一定時間内にエッチングできる深さ（エッチングレート）が減少する傾向にある。また、樹脂シートに保持された基板に対してプラズマ処理を行った後のステージ上には、樹脂シートの形状を転写するように、付着物が生じる。そして、上記付着物が、エッチングレートの減少に影響を与えていることが判明した。

プラズマ処理の際、樹脂シートには、プラズマ照射による熱や、ＥＳＣ電極によって生じる電界および漏れ電流が加えられる。そのため、プラズマ処理中に、樹脂シートに含まれる可塑剤等の各種添加物が、樹脂シートから排出されて、樹脂シートの表面に浮き出し、ステージに付着するものと考えられる。樹脂シートに起因する付着物は、特に、樹脂シートの基板が保持されていた部分から多く生じる。上記のように、樹脂に含まれる各種添加物が、樹脂の表面に浮き出す現象は、ブリードアウトと呼ばれる。

ここで、通常、ステージは冷却（例えば、１５℃以下に）されている。樹脂シートがプラズマ照射により加熱され、熱的ダメージを受けることを抑制するためである。ステージを冷却することにより、静電吸着によってステージに密着された樹脂シートもまた冷却される。しかし、樹脂シートとステージとの間に付着物が介在すると、樹脂シートの冷却効果が低下する。樹脂シートが十分に冷却されないと、これに保持された基板の冷却効果も低下する。そのため、エッチングレートが減少し、生産性が低下する。また、基板を連続処理する場合には、ステージの付着物を除去するために、工程を停止することが必要となるため、生産性はさらに低下する。

本発明の一局面は、樹脂シートに保持された基板を、反応室の内部に設けられたステージに載置してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、前記基板を、前記ステージの表面と前記樹脂シートとが接するように、前記ステージに載置する載置工程と、前記ステージに載置された前記基板に、プラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理工程の後、前記基板を前記樹脂シートとともに、前記反応室から搬出する搬出工程と、前記搬出工程の後、前記反応室内にプラズマを発生させて、前記樹脂シートから排出されて前記ステージの前記表面に付着した物質を除去する除去工程と、を備える、プラズマ処理方法に関する。

本発明の他の一局面は、樹脂シートに保持された基板を準備する工程と、前記基板を、反応室の内部に設けられたステージの表面と前記樹脂シートとが接するように、前記ステージに載置する載置工程と、前記ステージに載置された前記基板にプラズマ処理を行って、前記基板を個片化するダイシング工程と、前記ダイシング工程の後、前記基板を前記樹脂シートとともに、前記反応室から搬出する搬出工程と、前記搬出工程の後、前記反応室内にプラズマを発生させて、前記樹脂シートから排出されて前記ステージの表面に付着した物質を除去する除去工程と、を備える、電子部品の製造方法に関する。

本発明によれば、エッチングレートが高く安定するため、生産性が向上する。また、基板を連続処理する場合であっても、工程を停止することなく付着物を除去することが可能であるため、生産性がさらに向上する。

本発明の一実施形態に係る搬送キャリアを概略的に示す上面図（ａ）およびそのＢ−Ｂ線での断面図（ｂ）である。 本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概念図である。 プラズマダイシング速度の変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るプラズマ処理部を概念的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るプラズマ処理部の動作の一部を示す概念図である（（ａ）〜（ｅ））。 本発明の一実施形態に係るプラズマ処理部の動作の他の一部を示す概念図である（（ｆ）〜（ｋ））。 本発明の他の一実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。

本発明に係るプラズマ処理方法は、樹脂シートに保持された基板を、プラズマ処理装置に備えられたステージの表面と樹脂シートとが接するように、ステージに載置する載置工程と、ステージに載置された基板に、プラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、プラズマ処理工程の後、基板を樹脂シートとともに、反応室から搬出する搬出工程とを備える。さらに、搬出工程の後、搬送キャリア１０が存在しない反応室内に、再びプラズマを発生させる。これにより、樹脂シートからブリードアウトしてステージの表面に付着した物質（付着物）を除去することができる。そのため、次にステージに載置される基板の冷却効果が損なわれにくい。よって、反応室内に高い電力を投入することが可能となり、エッチングレート（プラズマ処理により基板をダイシングする場合は、プラズマダイシング速度）を増加することができる。その結果、プラズマ処理（例えば、ダイシング）に要する時間が短縮されて、生産性が向上する。また、付着物が不均一に付着している場合、次にステージに載置される基板の温度が、基板面内で均一にならない場合がある。この場合、基板に対するエッチングの面内分布も不均一になって、加工形状のばらつきが発生し得る。すなわち、除去工程を備えることにより、ステージ上の付着物に起因する歩留まりの低下を抑制することもできる。

一方、プラズマ処理中に樹脂シートからブリードアウトする微量な成分（ブリードアウト成分）は、樹脂シートとステージとの間の微小な隙間を埋めるように介在し、樹脂シート、ひいては基板のステージに対する密着性（吸着性）を高めたり、樹脂シートとステージの間の熱伝導を向上させたりする場合もある。すなわち、本発明に係るプラズマ処理方法におけるプラズマ処理工程は、樹脂シートをステージの表面に静電吸着させた状態で、ステージに載置された基板にプラズマ処理を行うとともに、樹脂シートに含まれる微量なブリードアウト成分を、樹脂シートとステージとの間に介在させる工程であり得る。これにより、基板のエッチングがさらに均一になり易い。なお、上記のような、ブリードアウト成分による効果は、ブリードアウト成分が微量である場合にみられる。

除去工程は、酸素雰囲気下で行われることが好ましい。言い換えれば、酸素プラズマにより、付着物の除去を行うことが好ましい。付着物が効率よく除去されるためである。酸素プラズマによって、特に有機物が効率よく除去される。酸素雰囲気とは、反応室中に含まれる全気体に対する酸素の含有率が、５０〜１００体積％であることをいう（以下、同様）。なかでも、除去効率の観点から、酸素含有率は８０〜１００体積％であることが好ましい。

本発明に係る電子部品の製造方法は、上記プラズマ処理方法を用いて基板をダイシングする方法である。すなわち、本発明に係る電子部品の製造方法は、樹脂シートに保持された基板を準備する工程と、上記載置工程と、上記プラズマ処理により基板を個片化するダイシング工程と、上記搬出工程と、上記除去工程とを、この順に備える。上記のとおり、除去工程を行うことでプラズマ処理の効率が向上するため、電子部品の生産性が向上する。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら、詳細に説明する。
まず、本発明で使用される搬送キャリアの一実施形態について、図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図１（ａ）は、搬送キャリア１０を概略的に示す上面図であり、図１（ｂ）は、搬送キャリア１０の（ａ）に示すＢ−Ｂ線での断面図である。なお、図１では、フレーム２および基板１が共に略円形である場合について図示するが、これに限定されるものではない。

図１（ａ）に示すように、搬送キャリア１０は、基板１、フレーム２および樹脂シート３を備えている。樹脂シート３は、その外周部がフレーム２に固定されている。基板１は、樹脂シート３に貼着されて、搬送キャリアに保持される。

（フレーム）
フレーム２は、基板１の全体と同じかそれ以上の面積の開口を有した枠体であり、所定の幅および略一定の薄い厚みを有している。フレーム２は、樹脂シート３および基板１を保持した状態で搬送できる程度の剛性を有している。

フレーム２の開口の形状は特に限定されないが、例えば、円形や、矩形、六角形など多角形であってもよい。フレーム２には、位置決めのためのノッチ２ａやコーナーカット２ｂが設けられていてもよい。フレーム２の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属や、樹脂等が挙げられる。フレーム２の一方の面には、樹脂シート３の一方の面の外周縁付近が貼着される。

（樹脂シート）
樹脂シート３は、例えば、粘着剤を有する面（粘着面３ａ）と粘着剤を有しない面（非粘着面３ｂ）とを備えている。粘着面３ａの外周縁は、フレーム２の一方の面に貼着しており、フレーム２の開口を覆っている。また、粘着面３ａのフレーム２の開口から露出した部分には、基板１が貼着される。

粘着面３ａは、紫外線の照射によって粘着力が減少する粘着成分からなることが好ましい。ダイシング後に紫外線照射を行うことにより、個片化された基板（電子部品）が、粘着面３ａから容易に剥離され、ピックアップしやすいためである。例えば、樹脂シート３は、フィルム状の基材の片面にＵＶ硬化型アクリル粘着剤を、５〜２０μｍの厚みに塗布することにより得られる。

フィルム状の基材の材質は特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル等が挙げられる。基材には、伸縮性を付加するためのゴム成分（例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等）、可塑剤、軟化剤、酸化防止剤、導電性材料等の各種添加剤が配合されていても良い。基材の厚みは、例えば、５０〜１５０μｍである。プラズマ処理の際、搬送キャリア１０は、ステージと非粘着面３ｂとが接するように、ステージに載置される。プラズマ処理の際、基材から上記のような各種添加剤の少なくとも一部（特に、有機物）がブリードアウトし、ステージの表面に付着する。

（基板）
基板１は、プラズマ処理の対象物である。基板１は、例えば、本体部の一方の表面に、半導体回路、電子部品素子、ＭＥＭＳ等の回路層を形成した後、回路層とは反対側である本体部の裏面を研削し、厚みを薄くすることにより作製される。基板１を個片化することにより、上記回路層を有する電子部品（図示せず）が得られる。

基板１の大きさは特に限定されず、例えば、最大径５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度、厚み２５〜１５０μｍ程度である。その形状も特に限定されず、例えば、円形、角型である。また、基板１には、オリエンテーションフラット（オリフラ）、ノッチ等の切欠き（いずれも図示せず）が設けられていてもよい。

基板の本体部の材質も特に限定されず、例えば、半導体、誘電体、金属、あるいはこれらの積層体等が挙げられる。半導体としては、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが例示できる。誘電体としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、ポリイミド、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）などが例示できる。

基板１の樹脂シート３に貼着していない面には、所望の形状にレジストマスクが形成されている（図示せず）。レジストマスクが形成されている部分は、プラズマによるエッチングから保護される。レジストマスクが形成されていない部分は、その表面から裏面までがプラズマによりエッチングされ得る。

［第１実施形態］
次に、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理方法について、図２を参照しながら、その概要を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理方法に用いられるプラズマ処理装置２０の概念図を示す。図２において、Ｍ１〜Ｍ４は、搬送機構２０３の動作（各部への進入および退出）を表わす。

プラズマ処理装置２０は、例えば、基板１が保持された搬送キャリア１０を収納するカセット部３００と、搬送キャリア１０を搬送するための搬送機構２０３を備える準備部２００と、プラズマ処理部１００と、を備えている。準備部２００は、カセット部３００とプラズマ処理部１００との間に介在しており、カセット部３００から搬出された搬送キャリア１０は、準備部２００を経由して、プラズマ処理部１００に搬入される。カセット部３００は、例えば、複数枚の搬送キャリア１０を収納するためのカセット３０１を備える。搬送機構２０３は、例えば、搬送フォーク２０１と、搬送フォーク２０１を支持する搬送アーム２０２とを備える。プラズマ処理部１００は、搬送キャリア１０を載置するステージ１１１を備える。プラズマ処理部１００は、ステージ１１１に載置された基板１に対してプラズマ処理を行って、基板１を個片化する。プラズマ処理部１００のステージ１１１以外の構成については、後述する。

このようなプラズマ処理装置２０を用いた場合における、ロット開始から終了までのプロセスは以下のとおりである。
まず、複数の搬送キャリアの中から、プラズマ処理に供される搬送キャリア１０の選定が行われる。選定された搬送キャリア１０は、搬送機構２０３により、カセット部３００から搬出される（Ｍ１）。搬出された搬送キャリア１０は、必要に応じて、準備部２００内において、位置調整や、基板１の有無の検査等がなされる。続いて、搬送キャリア１０はプラズマ処理部１００に搬入される（Ｍ２）。

ここで、プラズマ処理の効率が向上する点で、搬送キャリア１０の搬出入の際、プラズマ処理部１００は真空に保たれることが好ましい。そのため、カセット部３００が大気下にある場合、準備部２００は、搬送キャリア１０が搬入された後、密閉されて、図示しない真空ポンプにより減圧される。準備部２００が減圧された後、プラズマ処理部１００の図示しないゲートバルブが開いて、搬送キャリア１０は、プラズマ処理部１００に搬入され、ステージ１１１に載置される。このとき、搬送フォーク２０１は、樹脂シート３の基板１を保持していない面の側から、搬送キャリアを保持している。搬送キャリア１０は、樹脂シート３とプラズマ処理部１００のステージとが接するように、ステージ１１１に載置される。搬送キャリア１０を載置した後、搬送機構２０３はプラズマ処理部１００から退出し、再びゲートバルブは閉じられる。

プラズマ処理部１００では、ステージ１１１に載置された基板に対し、プラズマ処理（エッチングおよびアッシング）が行われる。プラズマ処理が終了すると、再びプラズマ処理部１００のゲートバルブが開いて、搬送機構２０３によって搬送キャリア１０がプラズマ処理部１００から搬出される（Ｍ３）。搬出が完了すると、ゲートバルブは閉じられる。搬出された搬送キャリア１０は、準備部２００において、必要に応じて検査等がなされた後、カセット部３００のカセット３０１に収納される（Ｍ４）。

一方、搬送キャリア１０が搬出され、ゲートバルブが閉じられたプラズマ処理部１００では、再び、プロセスガスが供給され、プラズマ処理が開始される。このプラズマ処理は、ステージ１１１に付着した、樹脂シート由来の付着物を除去するために行われる。ステージ１１１の付着物が除去されると、プラズマ処理部１００の内部のガスは排出され、再び真空状態になる。プラズマ処理部１００が真空になった後、他の基板１を保持した搬送キャリア１０が、搬送機構２０３によってプラズマ処理部１００に搬入され、上記プラズマ処理が繰り返される。

複数枚の搬送キャリアに対して、載置工程、プラズマ処理工程および搬出工程を含むフローが連続して行われる場合、付着物の除去工程は、プラズマ処理部１００内に搬送キャリア１０が無い時であれば、どのタイミングで行われても良い。なかでも、Ｎ回目のフローにおいてプラズマ処理済みの搬送キャリアが搬出された後、（Ｎ＋１）回目のフローにおいて、プラズマ処理の対象となる搬送キャリアが載置される前までの時間を利用して、除去工程を行うことが好ましい。１枚の搬送キャリア１０に対して行われる一連の処理の中で、必ず要される時間（例えば、搬送キャリア１０の搬送時間等）を利用して除去工程を行うため、除去工程を追加しても、所要時間の増加を抑えることができる。つまり、生産性を損なわない。むしろ、付着物が除去されることによって、複数枚の基板を連続処理した場合であっても、エッチングレートは高く安定するため、プラズマ処理の効率は向上し、生産性は高まる。

除去工程は、例えば、プラズマ処理が終了し、プラズマ処理済みの搬送キャリア１０がプラズマ処理部１００から搬出されて、ゲートバルブが閉じられた後、速やかに開始されても良い。この場合、プラズマ処理済みの搬送キャリア１０は、カセット部３００に向かって移動中であるため、除去工程は、直近の処理済み搬送キャリア１０のカセット部３００への収納が完了する直前のタイミングで開始されることになる。

また、除去工程は、プラズマ処理済みの搬送キャリア１０がカセット３０１に収納された後、次のプラズマ処理の対象である搬送キャリア１０の搬送工程が開始される際に、開始されても良い。具体的には、搬送キャリア１０の選定中、あるいは、搬送キャリア１０の準備部２００からプラズマ処理部１００への移動中に除去工程を行うことができる。この場合、除去工程は、次のプラズマ処理の対象である搬送キャリア１０の選定作業あるいは搬送工程の開始直後のタイミングで開始される。

なお、除去工程は、１枚の搬送キャリアに対するプラズマ処理が終了または開始されるたびに行っても良いし、複数枚の搬送キャリアに対する処理ごとに行っても良い。

図３に、樹脂シート（ポリオレフィン樹脂製）に保持させた複数枚の基板をステージに載置し、連続してプラズマダイシングした場合の、プラズマダイシング速度（単位時間あたりのエッチングの深さ）の変化を示す。使用した基板は、厚み１００μｍのＳｉ基板であり、基板の表面にはマスクパターンが形成されている。図中、プラズマダイシング速度の単位（arb. unit）は、任意単位（arbitrary unit）を意味している。除去工程を行わない場合、処理枚数が増えるとともに、プラズマダイシング速度は減少する傾向にある。一方、除去工程を行う場合、プラズマダイシング速度は、開始直後に少し低下するものの、その後は一定の高い値で安定する傾向にあることがわかる。なお、樹脂シートに保持されていないＳｉ基板を、直接ステージに載置し、連続してプラズマダイシングする場合、プラズマダイシング速度の低下の程度は、除去工程を行わない場合よりも小さく、除去工程を行った場合と同程度である。言い換えれば、樹脂シート由来の付着物は、プラズマダイシング速度に大きな影響を与えるが、除去工程により、その影響は極めて小さくなる。

除去工程を行わない場合、処理枚数が増えるとともに、プラズマダイシング速度が減少する理由については、以下のように考えられる。
プラズマダイシングによるＳｉ基板の個片化は、Ｓｉ基板のマスクの開口部を深さ方向に垂直にエッチング（深掘りエッチング）することにより行われる。その際、通常、いわゆるボッシュ（Bosch）プロセスが用いられる。ボッシュプロセスでは、エッチング用のプラズマによるエッチングステップと、保護膜堆積用のプラズマによる保護膜堆積ステップとが交互に繰り返される。エッチングステップでは、マスクの開口部に露出するＳｉ基板が、深さ方向にエッチングされて、溝が形成される。保護膜堆積ステップでは、エッチングステップで形成された溝の内壁面が保護膜で被覆される。続いて行われるエッチングステップでは、溝の底部を被覆する保護膜を除去し、底部に露出されたＳｉ基板を深さ方向にエッチングする。このとき、溝の側壁は依然として保護膜で被覆されているため、エッチングステップにおいてエッチングされ難い。このようなエッチングステップと保護膜堆積ステップを交互に繰り返すことで、マスクの開口部において、基板を深さ方向に垂直に深掘りすることができる。

除去工程を行わない場合、樹脂シート由来の付着物がステージの表面に付着し、基板の冷却効果が低下する。そのため、プラズマ処理中の基板の温度が上昇する。基板の温度上昇は、エッチングステップにおけるエッチング速度に、相反する２つの影響をもたらす。

第１の影響は、エッチングステップにおけるエッチング速度の増加である。基板が高温になると、プラズマとＳｉ基板との反応性が高まるためである。

第２の影響は、エッチングステップにおけるエッチング速度の減少である。
基板の温度上昇は、保護膜堆積ステップにおける保護膜の堆積を阻害する。基板が高温になると、基板における堆積物の脱離反応が促進されるためである。そのため、溝の側面に保護膜が形成され難くなる。さらに基板の温度が上昇すると、側面に保護膜が形成されない部分、すなわちＳｉ基板の露出する部分が生じる。つまり、Ｓｉ基板の温度が上昇すると、溝の底部以外の部分に露出するＳｉ基板の面積が増大する。溝の底部以外に露出するＳｉ基板の面積が増えると、エッチングステップにおいて、Ｓｉ基板のエッチングに寄与するプラズマ中の成分（イオンやラジカルなど）は、溝の底部以外（すなわち、溝の側面）に露出するＳｉ基板との反応により消費され、溝の底部に十分に供給されなくなる。その結果、溝の底部に対するエッチング速度が低下する（ローディング効果）。

すなわち、基板の温度上昇は、エッチングステップにおけるエッチング速度を増加させるように作用すると同時に、当該速度を低下させるようにも作用する。除去工程を行わない場合、処理枚数が増えるとともに、ローディング効果による底部に対するエッチング速度の低下が、温度上昇によるエッチング速度の増加を上回ると考えられる。そのため、プラズマダイシング速度が減少する。プラズマダイシング速度が減少すると、生産性が低下する。また、側面に対するエッチング速度が相対的に増加すると、垂直に深掘りすることが困難となって、所望の形状に個片化することが困難となる。

次に、図４を参照しながら、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理部１００を詳細に説明する。図４は、プラズマ処理部１００の断面を示す概念図である。
プラズマ処理部１００は、ステージ１１１を備えている。搬送キャリア１０は、樹脂シート３の基板１を保持している面（粘着面３ａ）が上方を向くように、ステージ１１１に搭載される。ステージ１１１の上方には、フレーム２および樹脂シート３の少なくとも一部を覆うとともに、基板１の少なくとも一部を露出させるための窓部１２４Ｗを有するカバー１２４が配置されている。

ステージ１１１およびカバー１２４は、反応室（真空チャンバ１０３）内に配置されている。真空チャンバ１０３は、上部が開口した概ね円筒状であり、上部開口は蓋体である誘電体部材１０８により閉鎖されている。真空チャンバ１０３を構成する材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、表面をアルマイト加工したアルミニウム等が例示できる。誘電体部材１０８を構成する材料としては、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、石英（ＳｉＯ₂）等の誘電体材料が例示できる。誘電体部材１０８の上方には、上部電極としてのアンテナ１０９が配置されている。アンテナ１０９は、第１高周波電源１１０Ａと電気的に接続されている。ステージ１１１は、真空チャンバ１０３内の底部側に配置される。

真空チャンバ１０３には、ガス導入口１０３ａが接続されている。ガス導入口１０３ａには、プラズマ発生用ガスの供給源であるプロセスガス源１１２およびアッシングガス源１１３が、それぞれ配管によって接続されている。また、真空チャンバ１０３には、排気口１０３ｂが設けられており、排気口１０３ｂには、真空チャンバ１０３内のガスを排気して減圧するための真空ポンプを含む減圧機構１１４が接続されている。

ステージ１１１は、それぞれ略円形の電極層１１５と、金属層１１６と、電極層１１５および金属層１１６を支持する基台１１７と、電極層１１５、金属層１１６および基台１１７を取り囲む外周部１１８とを備える。電極層１１５の内部には、静電吸着機構を構成する電極部（以下、ＥＳＣ電極と称する）１１９と、第２高周波電源１１０Ｂに電気的に接続された高周波電極１２０とが配置されている。ＥＳＣ電極１１９には、直流電源１２６が電気的に接続されている。静電吸着機構は、ＥＳＣ電極１１９および直流電源１２６により構成されている。電極層１１５は、例えば、上記の誘電体材料により構成される。

金属層１１６は、例えば、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等により構成される。金属層１１６内には、冷媒流路１２７が形成されている。冷媒流路１２７は、ステージ１１１を冷却する。ステージ１１１が冷却されることにより、ステージ１１１に搭載された樹脂シート３が冷却されるとともに、ステージ１１１にその一部が接触しているカバー１２４も冷却される。冷媒流路１２７内の冷媒は、冷媒循環装置１２５により循環される。

ステージ１１１の外周付近には、ステージ１１１を貫通する複数の支持部１２２が配置されている。支持部１２２は、昇降機構１２３Ａにより昇降駆動される。搬送キャリア１０が真空チャンバ１０３内に搬送されると、所定の位置まで上昇した支持部１２２に受け渡される。支持部１２２は、搬送キャリア１０のフレーム２を支持する。支持部１２２の上端面がステージ１１１と同じレベル以下にまで降下することにより、搬送キャリア１０は、ステージ１１１の所定の位置に搭載される。

カバー１２４の端部には、複数の昇降ロッド１２１が連結しており、カバー１２４を昇降可能にしている。昇降ロッド１２１は、昇降機構１２３Ｂにより昇降駆動される。昇降機構１２３Ｂによるカバー１２４の昇降の動作は、昇降機構１２３Ａとは独立して行うことができる。

制御装置１２８は、第１高周波電源１１０Ａ、第２高周波電源１１０Ｂ、プロセスガス源１１２、アッシングガス源１１３、減圧機構１１４、冷媒循環装置１２５、昇降機構１２３Ａ、昇降機構１２３Ｂおよび静電吸着機構を含むプラズマ処理部１００を構成する要素の動作を制御する。

本実施形態に係るプラズマ処理方法により実行される具体的な工程を、図５および図６を用いて説明する。図５は、プラズマ処理方法を示すフローチャートであり、図６は、プラズマ処理部の動作の一部を示す概念図である。

載置工程（Ｓ１）の開始に先立ち、カセット部３００に備えられたカセット３０１に、複数の搬送キャリア１０が収納される。搬送機構２０３が作動して、搬送フォーク２０１がカセット部３００内に進入し、複数の搬送キャリア１０のうちの１枚を保持する。次いで、搬送フォーク２０１は搬送キャリア１０を保持したままカセット部３００から退出する。搬送キャリア１０が搬入された準備部２００は、密閉されて、真空ポンプにより真空にされる。準備部２００が真空になったことが確認されると、プラズマ処理部１００のゲートバルブが開き、載置工程（Ｓ１）が開始される。

載置工程（Ｓ１）において、搬送機構２０３は、搬送キャリア１０をプラズマ処理部１００内に搬送し、ステージ１１１に載置する。このとき、真空チャンバ１０３内では、搬送キャリア１０を支持するために、複数の支持部１２２が上昇した状態で待機している。カバー１２４も上昇した位置で待機している（図６（ａ））。図示しない搬送機構により、搬送キャリア１０が、真空チャンバ１０３内に搬送され、複数の支持部１２２に受け渡される（図６（ｂ））。搬送キャリア１０は、樹脂シート３の基板１を保持している面（粘着面３ａ）が上方を向くように、支持部１２２の上端面１２２ａに載置される。

搬送フォーク２０１は、支持部１２２の上端面１２２ａに搬送キャリア１０を載置すると、退出する。搬送フォーク２０１が退出したことが確認されると、プラズマ処理部１００と準備部２００とを隔てるゲートバルブ（図示せず）が閉じられ、プラズマ処理部１００が密閉状態に置かれる。続いて、基板１に対してプラズマ処理が施される（プラズマ処理工程：Ｓ２）。

プラズマ処理工程（Ｓ２）では、まず、支持部１２２が降下を開始する。支持部１２２の上端面１２２ａが、ステージ１１１と同じレベル以下にまで降下し、搬送キャリア１０は、ステージ１１１に載置される（図６（ｃ））。続いて、昇降機構１２３Ｂにより昇降ロッド１２１が駆動する。昇降ロッド１２１は、カバー１２４を所定の位置にまで降下させる（図６（ｄ））。

このとき、ステージ１１１は、冷媒流路１２７に常時循環している冷媒により、例えば１５℃程度に冷却されている。また、ＥＳＣ型電極１１９には電圧が印加されている。ＥＳＣ電極が形成する電界、および、ＥＳＣ電極から生じる漏れ電流によって、樹脂シート３からのブリードアウトはより顕著になり易い。しかし、プラズマ処理工程の後、除去工程を行うため、上記ブリードアウトによって、プラズマ処理の効率はほとんど低下しない。

カバー１２４が所定の降下位置に配置されると、フレーム２および樹脂シート３の基板１を保持していない部分は、カバー１２４と接触することなくカバー１２４によって覆われ、基板１はカバー１２４の窓部１２４Ｗから露出する。

カバー１２４は、例えば、略円形の外形輪郭を有したドーナツ形であり、一定の幅および薄い厚みを備えている。カバー１２４の内径（窓部１２４Ｗの直径）はフレーム２の内径よりも小さく、カバー１２４の外径はフレーム２の外径よりも大きい。したがって、搬送キャリア１０をステージの所定の位置に搭載し、カバー１２４を降下させると、カバー１２４は、フレーム２と樹脂シート３の少なくとも一部を覆うことができる。窓部１２４Ｗからは、基板１の少なくとも一部が露出する。このとき、カバー１２４は、フレーム２、樹脂シート３および基板１のいずれとも接触しない。カバー１２４は、例えば、セラミックス（例えば、アルミナ、窒化アルミニウムなど）や石英などの誘電体や、アルミニウムあるいは表面がアルマイト処理されたアルミニウムなどの金属で構成される。

支持部１２２およびカバー１２４が所定の位置に配置されると、プロセスガス源１１２からガス導入口１０３ａを通って、プロセスガスが真空チャンバ１０３内部に導入される。一方、減圧機構１１４は、真空チャンバ１０３内のガスを排気口１０３ｂから排気し、真空チャンバ１０３内を所定の圧力に維持する。

続いて、アンテナ１０９に第１の高周波電源１１０Ａから高周波電力を投入し、真空チャンバ１０３内にプラズマＰ１を発生させる（図６（ｅ））。発生したプラズマＰ１は、イオン、電子、ラジカルなどから構成される。基板１に形成されたレジストマスクから露出した部分の表面から裏面までが、発生したプラズマＰ１との物理化学的反応によって除去（エッチング）され、基板１は個片化される。

ここで、第２高周波電源１１０Ｂから高周波電極１２０に、例えば１００ｋＨｚ以上の高周波電力を投入してもよい。イオンの基板１への入射エネルギーは、第２高周波電源１１０Ｂから高周波電極１２０に印加された高周波電力によって制御することができる。高周波電極１２０に高周波電力が投入されることにより、ステージ１１１の表面にバイアス電圧が発生し、このバイアス電圧によって基板１に入射するイオンが加速され、エッチング速度が増加する。一方、高周波電極１２０に高周波電力が投入されると、樹脂シート３からのブリードアウトはより顕著になり易い。しかし、プラズマ処理工程の後、除去工程によってステージ１１１に付着したブリードアウト成分の除去を行うため、高周波電極１２０に高周波電力を投入しながら、プラズマ処理を繰り返し行う場合においても、ステージ１１１へのブリードアウト成分の蓄積が抑制される。よって、高速でエッチングを行うために高周波電極１２０に高周波電力を投入するプラズマ処理を繰り返し行う場合においても、基板１を冷却する効果が損なわれ難く、基板の温度上昇に起因する問題（例えば、プラズマダイシング速度の低下）の発生が抑制される。

エッチングの条件は、基板１の材質などに応じて設定される。例えば、基板１がＳｉの場合、真空チャンバ１０３内に、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）などのフッ素含有ガスのプラズマＰ１を発生させることにより、基板１はエッチングされる。この場合、例えば、プロセスガス源１１２から、ＳＦ₆ガスを１００〜８００ｓｃｃｍで供給しながら、減圧機構１１４により反応室１０３の圧力を１０〜５０Ｐａに制御する。アンテナ１０９に１０００〜５０００Ｗの周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給するとともに、高周波電極１２０に５０〜１０００Ｗの周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する。

エッチング中の搬送キャリア１０の温度上昇を抑えるため、冷媒循環装置１２５により、ステージ１１１内に循環させる冷媒の温度を−２０から２０℃に設定することが好ましい。これにより、プラズマ処理中の樹脂シート３の温度は１５０℃以下に制御される。そのため、樹脂シート３の熱的ダメージが抑制される。なお、樹脂シート３の温度が、例えば５０℃以上１５０℃以下であると、樹脂シート３から、有機物がブリードアウトし易くなる。

プラズマダイシングの場合、レジストマスクから露出した基板１の表面は、垂直にエッチングされることが望ましい。この場合、上記のように、ＳＦ₆などのフッ素系ガスのプラズマによるエッチングステップと、パーフルオロシクロブタン（Ｃ₄Ｆ₈）などのフッ化炭素ガスのプラズマによる保護膜堆積ステップとを、交互に繰り返してもよい。

エッチングによって基板が個片化され、電子部品４（チップ）が製造される。続いて、アッシングが実行される。アッシング用のプロセスガス（例えば、酸素ガスや、酸素ガスとフッ素を含むガスとの混合ガス等）を、アッシングガス源１１３から真空チャンバ１０３内に導入する。一方、減圧機構１１４による排気を行い、真空チャンバ１０３内を所定の圧力に維持する。第１高周波電源１１０Ａからの高周波電力の投入により、真空チャンバ１０３内には酸素プラズマが発生し、カバー１２４の窓部１２４Ｗから露出している電子部品４の表面のレジストマスクが完全に除去される。

アッシングが終了すると、真空チャンバ１０３内のガスが排出され、ゲートバルブが開く。電子部品４を保持する搬送キャリア１０は、ゲートバルブから進入した搬送機構２０３によって、プラズマ処理部１００から搬出される（Ｓ３）。搬送キャリア１０が搬出されると、ゲートバルブは速やかに閉じられる。搬出された搬送キャリア１０は、一旦、準備部２００に搬入され、必要に応じて検査等がなされた後、カセット部３００に搬入されてカセット３０１に収納される。

ここで、搬送キャリア１０の搬出プロセスは、上記のような基板１をステージ１１１に搭載する手順とは逆の手順で行われても良い。すなわち、図７に示すように、カバー１２４を所定の位置にまで上昇させた後（図７（ｇ））、ＥＳＣ型電極１１９への印加電圧をゼロにして、搬送キャリア１０のステージ１１１への吸着を解除し、支持部１２２を上昇させる（図７（ｈ））。支持部１２２が所定の位置まで上昇した後、搬送機構２０３により搬送キャリア１０が搬出される（図７（ｉ））。図７は、プラズマ処理部の動作の他の一部を示す概念図である。

ここで、支持部１２２の上昇前あるいは上昇中（図７（ｇ）〜（ｈ）の間）に、図８に示すように、樹脂シート３を除電する除電工程（Ｓ５）を設けることが好ましい。樹脂シート３にプラズマ処理時の電荷が残留し、樹脂シート３がステージ１１１に残留吸着している場合、樹脂シート３をステージ１１１から滑らかに剥離することが困難なためである。除電は、第１高周波電源１１０Ａから、例えば、２００Ｗ程度の弱い高周波電力を投入して、弱いプラズマを発生させることにより行われる。除電によって、樹脂シート３はステージ１１１から滑らかに剥離されるため、搬出の際に樹脂シート３が損傷するなどのトラブルが抑制され、プラズマ処理の効率はさらに向上する。なお、図８は、他のプラズマ処理方法を示すフローチャートである。

除電工程（Ｓ５）は、この後に続けて行われる除去工程（Ｓ４）と同じ雰囲気下で行われることが好ましい。真空チャンバ１０３内が、除去工程に適した環境（すなわち、除去工程における真空チャンバ１０３内の雰囲気）になるまでに要する時間が短くなり、プラズマ処理の効率がさらに向上するためである。除去工程が、例えば酸素雰囲気下で行われる場合、除電工程も酸素雰囲気で行われることが好ましい。すなわち、除電には、プラズマを発生させるガスとして、酸素を含むガスを用いることが好ましく、特に、酸素のみを用いることが好ましい。言い換えれば、除電工程における真空チャンバ１０３内の酸素含有率は、８０〜１００体積％であることが好ましい。

除電工程は、例えば、アッシングガス源１１３から、Ｏ₂ガスを２００〜５００ｓｃｃｍで供給しながら、減圧機構１１４により反応室１０３の圧力を８〜１２Ｐａに制御する。次いで、アンテナ１０９に１００〜２００Ｗの周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することにより行われる。

また、アッシングの終了後（図７（ｆ））、支持部１２２を上昇させるまでの間に、真空チャンバ１０３内に冷却用ガスを導入し、カバー１２４を冷却する冷却工程を設けても良い。カバー１２４は、プラズマ処理工程でプラズマに晒されたことにより、高温になっているためである。カバー１２４を冷却することにより、カバー１２４からの輻射熱による、樹脂シート３の熱的ダメージが抑制され易くなる。樹脂シート３の熱的ダメージを抑制する観点から、カバー１２４を所定の位置まで上昇させて、カバー１２４を樹脂シート３から遠ざけた後（図７（ｇ））、上記の冷却工程を行うことが好ましい。

冷却工程もまた、この後に続けて行われる除去工程（Ｓ４）と同じ雰囲気下で行われることが好ましい。真空チャンバ１０３内が、除去工程に適した環境になるまでに要する時間が短くなり、プラズマ処理の効率がさらに向上するためである。除去工程が、例えば酸素雰囲気下で行われる場合、冷却工程も酸素雰囲気で行われることが好ましい。すなわち、冷却用ガスとして、酸素を含むガスを用いることが好ましく、特に、酸素のみを用いることが好ましい。言い換えれば、冷却工程における真空チャンバ１０３内の酸素含有率は、８０〜１００体積％であることが好ましい。

必要に応じて上記除電工程（Ｓ５）および／または冷却工程が行われた後、搬送キャリア１０が搬出される（Ｓ３）。このとき、ステージ１１１の表面には、樹脂シート３に由来する付着物５が付着している（図７（ｉ））。そこで、搬送キャリア１０が搬出され、ゲートバルブが閉じられた後、再び、真空チャンバ１０３内にガスを供給し、プラズマＰ２を発生させる（図７（ｊ）、Ｓ４）。このとき、例えば、アッシングガス源１１３から、Ｏ₂ガスを２００〜１０００ｓｃｃｍで供給しながら、減圧機構１１４により反応室１０３の圧力を８〜１２Ｐａに制御する。アンテナ１０９に５００〜１０００Ｗの周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する。

これにより、樹脂シート３からブリードアウトし、ステージ１１１の表面に付着した付着物５が除去される（図７（ｋ））。付着物５の除去は、上記のとおり、酸素プラズマにより行われることが好ましい。ステージ１１１に付着した付着物５を除去した後、プラズマ処理部１００の内部のガスを排出し、再び真空にする。このようにして、一連の工程が終了する。複数枚の搬送キャリアに対して連続してプラズマ処理を行う場合、載置工程（Ｓ１）から除去工程（Ｓ４）までの工程を繰り返しても良いし、載置工程（Ｓ１）から搬出工程までの工程を複数回繰り返した後、除去工程（Ｓ４）を行っても良い。

一方、一連のプラズマ処理が行われている間、プラズマ処理部１００以外の部分では、プラズマ処理すべき次の基板１の準備が行われる。すなわち、電子部品４の製造プロセスにおいて、除去工程の後、再び、支持部１２２およびカバー１２４が上昇し（図６（ａ））、他の搬送キャリア１０が搬入されて、載置工程、プラズマ処理工程、搬出工程および除去工程が行われる。

本発明のプラズマ処理方法は、樹脂シートに保持された基板をプラズマ処理する方法として有用である。

１：基板、２：フレーム、２ａ：ノッチ、２ｂ：コーナーカット、３：樹脂シート、３ａ：粘着面、３ｂ：非粘着面、４：電子部品、５：付着物、１０：搬送キャリア、２０：プラズマ処理装置、１００：プラズマ処理部、１０３：真空チャンバ、１０３ａ：ガス導入口、１０３ｂ：排気口、１０８：誘電体部材、１０９：アンテナ（プラズマ源）、１１０Ａ：第１の高周波電源、１１０Ｂ：第２の高周波電源、１１１：ステージ、１１２：プロセスガス源、１１３：アッシングガス源、１１４：減圧機構、１１５：電極層、１１６：金属層、１１７：基台、１１８：外周部、１１９：ＥＳＣ電極、１２０：高周波電極、１２１：昇降ロッド、１２２：支持部、１２２ａ：上端面、１２３Ａ、１２３Ｂ：昇降機構、１２４：カバー、１２４Ｗ：窓部、１２５：冷媒循環装置、１２６：直流電源、１２７：冷媒流路、１２８：制御装置

Claims (10)

1. 樹脂シートに保持された基板を、反応室の内部に設けられたステージに載置してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
   前記基板を、前記ステージの表面と前記樹脂シートとが接するように、前記ステージに載置する載置工程と、
   前記ステージに載置された前記基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
   前記プラズマ処理工程の後、前記基板を前記樹脂シートとともに、前記反応室から搬出する搬出工程と、
   前記搬出工程の後、前記反応室内にプラズマを発生させて、前記樹脂シートから排出されて前記ステージの前記表面に付着した物質を除去する除去工程と、を備える、プラズマ処理方法。
2. 前記載置工程、前記プラズマ処理工程および前記搬出工程を含むフローが、複数の樹脂シートにそれぞれ保持された複数の前記基板のそれぞれに対して行われ、
   前記除去工程が、Ｎ回目（Ｎは整数）の前記フローにおける前記搬出工程の後、（Ｎ＋１）回目の前記フローにおける前記載置工程の前に行われる、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
3. 前記除去工程が、酸素雰囲気下で行われる、請求項１または２に記載のプラズマ処理方法。
4. 前記プラズマ処理工程の後、前記除去工程の開始までの間、前記反応室内には酸素を含むガスが供給される、請求項３に記載のプラズマ処理方法。
5. 前記プラズマ処理工程の後、前記除去工程の開始までの間、前記反応室内には酸素のみが供給される、請求項４に記載のプラズマ処理方法。
6. 前記プラズマ処理工程において、前記ステージに、１００ｋＨｚ以上の高周波電力を印加する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
7. 前記プラズマ処理工程において、前記樹脂シートの温度を１５０℃以下に制御する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
8. 前記プラズマ処理工程の後、前記搬出工程までの間に、前記樹脂シートを除電する除電工程を備え、
   前記除電工程が、酸素雰囲気下で行われる請求項３〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
9. 前記樹脂シートから排出される前記物質が、有機物を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
10. 樹脂シートに保持された基板を準備する工程と、
    前記基板を、反応室の内部に設けられたステージの表面と前記樹脂シートとが接するように、前記ステージに載置する載置工程と、
    前記ステージに載置された前記基板にプラズマ処理を行って、前記基板を個片化するダイシング工程と、
    前記ダイシング工程の後、前記基板を前記樹脂シートとともに、前記反応室から搬出する搬出工程と、
    前記搬出工程の後、前記反応室内にプラズマを発生させて、前記樹脂シートから排出されて前記ステージの表面に付着した物質を除去する除去工程と、を備える、電子部品の製造方法。

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