JP2018133540A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】保持シートに保持された基板をプラズマ処理する際に、製品の歩留まりを向上させる。
【解決手段】処理室と、処理室に設けられるとともに、外周部がフレームで固定された保持シートおよび保持シートに保持された基板を載置するステージと、保持シートをステージに固定する固定機構と、処理室の外部に配置され、第１の電極および第１の電極に電力を供給する第１の高周波電源を備えるプラズマ発生部と、保持シートのステージへの接触状態を判定する判定部と、を備えており、ステージの表面は、ガス導入経路に接続された判定用ガス孔を有し、判定用ガス孔は、ステージに載置されるフレームの内縁と基板の外縁との間に対応する環状領域に設けられており、判定部は、判定用ガス孔からステージと保持シートとの間に導入されるガスの、ガス導入経路における圧力または圧力の制御情報に基づいて、接触状態の判定を行う、プラズマ処理装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、保持シートに保持された基板をプラズマ処理する装置および方法に関する。
基板をダイシングする方法として、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は、搬送等における基板のハンドリング性向上のために、フレームとその開口部を覆う保持シートとを備える搬送キャリアに基板を保持させた状態で、プラズマ処理装置に備えられたステージに載置し、プラズマ処理を行うことを教示している。
特表２０１４−５１３８６８号公報
保持シートは厚みが小さく、撓みやすい。そのため、基板を保持した搬送キャリアは、保持シートにシワが入った状態でステージに載置される場合がある。保持シートにシワが残った状態でプラズマ処理を行うと、シワの部分で異常放電が発生したり、シワの部分の温度が上昇したりして、プラズマ処理を正常に行うことが困難となる。
近年、電子機器が小型化および薄型化しており、電子機器に搭載されるＩＣチップなどの厚みは小さくなっている。これにともない、ダイシングの対象となるＩＣチップなどを形成するための基板の厚みも小さくなっており、保持シート同様、基板も撓みやすくなっている。このような撓みやすい基板を撓みやすい保持シートに貼着して保持する場合、保持シートにシワが入ると、基板にもシワが発生し易くなる。さらに、フレームにわずかでも歪みがある場合、保持シートおよび基板には、シワがより発生し易くなる。
プラズマ処理は、通常、搬送キャリアをステージに載置し、静電チャックといわれる静電吸着機構により接触させながら行われる。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）に電圧を印加し、ＥＳＣ電極と保持シートとの間に働くクーロン力やジョンソン・ラーベック力によって、ステージに保持シートを吸着させる。このとき、基板を保持した保持シートは、シワが入った状態のまま、ステージに吸着される場合がある。保持シートに生じたシワにより、保持シートは一部がステージから浮き上がった状態でステージに押し付けられる。そのため、保持シートを介した基板とステージとの接触が不十分になる。
保持シートを介した基板とステージとの接触が不十分であると、プラズマ処理中に基板とプラズマとの界面に生じるプラズマシースの形状が歪み、基板に対するエッチングが不均一になって、加工形状のばらつきや未処理部が発生する。さらに、基板の局所的な温度上昇が発生したり、異常放電が発生する場合がある。この温度上昇や異常放電によって、基板や保持シート、さらには、ＥＳＣ電極が破損することも懸念される。その結果、製品の歩留まりが低下する。
本発明の一局面は、処理室と、前記処理室に設けられるとともに、外周部がフレームで固定された保持シートおよび前記保持シートに保持された基板を載置するステージと、前記保持シートを前記ステージに固定する固定機構と、前記処理室の外部に配置され、第１の電極および前記第１の電極に電力を供給する第１の高周波電源を備えるプラズマ発生部と、前記保持シートの前記ステージへの接触状態を判定する判定部と、を備えており、前記ステージの表面は、ガス導入経路に接続された判定用ガス孔を有し、前記判定用ガス孔は、前記ステージに載置される前記フレームの内縁と前記基板の外縁との間に対応する環状領域に設けられており、前記判定部は、前記判定用ガス孔から前記ステージと前記保持シートとの間に導入されるガスの、前記ガス導入経路における圧力または前記圧力の制御情報に基づいて、前記接触状態の判定を行う、プラズマ処理装置に関する。
本発明の他の一局面は、外周部がフレームで固定されるとともに基板を保持させた保持シートを、プラズマ処理装置に設置されたステージに載置する載置工程と、前記保持シートを前記ステージに固定する固定工程と、前記固定工程の後、前記保持シートの前記ステージへの接触状態を判定する判定工程と、前記判定工程において接触状態が良好であると判定された場合に、前記ステージ上で、前記基板の表面をプラズマに晒すことにより前記基板をエッチングする、プラズマエッチング工程と、を備え、前記ステージの表面は、ガス導入経路に接続された判定用ガス孔を有し、前記判定用ガス孔は、前記ステージに載置される前記フレームの内縁と前記基板の外縁との間に対応する環状領域に設けられており、前記判定工程において、前記判定用ガス孔から前記ステージと前記保持シートとの間にガスを導入し、前記ガス導入経路における前記ガスの圧力または前記圧力の制御情報に基づいて、前記接触状態の判定を行う、プラズマ処理方法に関する。
本発明によれば、保持シートを介した基板とステージとの接触の状態を確認した後、プラズマ処理が実行されるため、製品の歩留まりが向上する。
本発明の実施形態に係る基板を保持した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。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の基本的な構造を断面で示す概念図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る他のプラズマ処理装置の要部を示す概念図である。 判定用ガス孔の配置を示す上面図である。 判定用ガス孔の他の配置を示す上面図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法の一部の工程を示すフローチャートである。 判定工程において、保持シートを介した基板とステージとの接触状態が良好である場合を示すグラフ（（ａ）〜（ｃ））である。 判定工程において、保持シートを介した基板とステージとの接触状態が不良である場合を示すグラフ（（ａ）〜（ｃ））である。 判定工程において、保持シートを介した基板とステージとの接触状態が不良である場合を示すグラフ（（ａ）〜（ｃ））である。 判定工程において、保持シートを介した基板とステージとの接触状態が不良である場合を示すグラフ（（ａ）〜（ｃ））である。 判定工程において、保持シートを介した基板とステージとの接触状態が不良である場合を示すグラフ（（ａ）〜（ｃ））である。
［プラズマ処理装置］
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、処理室と、処理室に設けられるとともに、外周部がフレームで固定された保持シートおよび保持シートに保持された基板を載置するステージと、保持シートをステージに固定する固定機構と、処理室の外部に配置されるとともに、第１の電極および第１の電極に電力を供給する第１の高周波電源を備えるプラズマ発生部と、保持シートのステージへの接触状態を判定する判定部と、を備える。
まず、基板を保持する保持シート、および、保持シートの外周部を固定するフレーム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。以下、フレームと保持シートとを併せて、搬送キャリアと称する。図１（ａ）は、基板１および搬送キャリア１０を概略的に示す上面図であり、図１（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線での断面図である。図１（ａ）に示すように、搬送キャリア１０は、フレーム２および保持シート３を備えている。保持シート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、保持シート３に貼着されて、搬送キャリア１０に保持される。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。図示例では、便宜上、同じ機能を備える部材に同じ符号を付している。
（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５０〜３００ｍｍ程度である。基板１の厚みは、通常、２５〜１５０μｍ程度と、非常に薄い。そのため、基板１自体は、剛性（自己支持性）をほとんど有さない。そこで、ほぼ平坦なフレーム２に保持シート３の外周部を固定し、この保持シート３に基板１を貼着する。これにより、基板１の搬送等のハンドリングが容易となる。基板１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、ポリイミドなどの樹脂膜、低誘電率膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、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の保持シート３に貼着していない面には、所望の形状にマスクが形成されている（図示せず）。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。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。マスクとしては、例えば、レジスト膜を露光および現像することにより形成されるレジストマスクを用いることができる。また、マスクは、例えば、基板１の表面に形成された誘電体膜（例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４）や、樹脂膜（例えば、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ））あるいは樹脂フィルムをレーザスクライブにより開口して、形成されてもよい。
（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、保持シート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、保持シート３の一方の面の外周縁付近が貼着される。
（保持シート）
保持シート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（ＵＶ）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、ピックアップされ易いためである。例えば、保持シート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、ポリエチレンおよびポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル等の熱可塑性樹脂が挙げられる。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よい。また、上記熱可塑性樹脂は、アクリル基等の光重合反応を示す官能基を有していてもよい。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。
（プラズマ処理装置の基本構造）
次に、図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置１００の基本構造を説明する。図２は、プラズマ処理装置１００の基本構造の断面を概略的に示している。
プラズマ処理装置１００は、ステージ１１１を備えている。搬送キャリア１０は、保持シート３の基板１を保持している面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は、搬送キャリア１０の全体を載置できる程度の大きさを備える。ステージ１１１の上方には、フレーム２および保持シート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（第３の窓部１２４Ｗ）を有するカバー１２４が配置されている。カバー１２４には、フレーム２がステージ１１１に載置されている状態のとき、フレーム２を押圧するための押さえ部材１０７が配置されている。押さえ部材１０７は、フレーム２と点接触できる部材（例えば、コイルバネや弾力性を有する樹脂）であることが好ましい。これにより、フレーム２およびカバー１２４の熱が互いに影響し合うことを抑制しながら、フレーム２の歪みを矯正することができる。
ステージ１１１およびカバー１２４は、処理室（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、上部電極としての第１の電極１０９が配置されている。第１の電極１０９は、第１の高周波電源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。真空チャンバ１０３内にプロセスガスが供給された状態で、第１の電極１０９に第１の高周波電源１１０Ａから高周波電力が供給されることにより、真空チャンバ１０３内にプラズマが発生する。
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。外周部１１８は導電性および耐エッチング性を有する金属により構成されており、電極層１１５、金属層１１６および基台１１７をプラズマから保護する。外周部１１８の上面には、円環状の外周リング１２９が配置されている。外周リング１２９は、外周部１１８の上面をプラズマから保護する役割をもつ。電極層１１５および外周リング１２９は、例えば、上記の誘電体材料により構成される。
電極層１１５の内部には、ＥＳＣ電極１１９と、第２の高周波電源１１０Ｂに電気的に接続された第２の電極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。静電吸着機構によって、保持シート３はステージ１１１に押し付けられて固定される。以下、保持シート３をステージ１１１に固定する固定機構として、静電吸着機構を備える場合を例に挙げて説明するが、これに限定されない。保持シート３のステージ１１１への固定は、図示しないクランプによって行われてもよい。静電吸着機構の詳細については後述する。
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に搭載された保持シート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。これにより、基板１や保持シート３が、プラズマ処理中に加熱されることによって損傷されることが抑制される。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、搬送キャリア１０のフレーム２を支持する。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の所定の位置に載置される。
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の高周波電源１１０Ａ、第２の高周波電源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装置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装置）
続いて、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００を、図３〜図６を用いて説明する。図３および図４は、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００の要部を示す概念図である。図５および図６は、判定用ガス孔２１０の位置を説明する概念図である。便宜上、図６では第２の電極１２０にハッチングを付している。
プラズマ処理装置１００は、図３に示すように、ステージ１１１の表面に、ガス導入経路２１１に接続された判定用ガス孔２１０と、図示しない判定部と、を備える。判定用ガス孔２１０は、ステージ１１１と保持シート３との間にガスを導入する。判定部は、判定用ガス孔２１０からステージ１１１と保持シート３との間に導入されたガスの、ガス導入経路２１１における圧力またはその圧力の制御情報に基づいて、保持シート３とステージ１１１との接触状態の判定を行う。保持シート３とステージ１１１との接触状態は、保持シート３を介した基板１とステージ１１１との接触状態の良否を反映している。
（判定用ガス孔）
判定用ガス孔２１０は、ガス導入経路２１１に接続している。ガス導入経路２１１には、ガス導入経路２１１におけるガスの圧力を測定するマノメータ２１２、ガスの流量を調節する流量コントローラ（ＭＦＣ）２１３、判定用のガスの圧力を調整する調圧バルブ２１４、ガスを排気するためのバイパス弁２１５、判定用ガス源２１６等が接続されている。判定用ガス孔２１０が複数ある場合には、ガス導入経路２１１を分岐させて、すべての判定用ガス孔２１０をガス導入経路２１１に接続すればよい。判定用ガス源２１６から供給されるガスは、ＭＦＣ２１３で所定の流量に調整され、ガス導入経路２１１に供給される。そして、マノメータ２１２により測定されたガス導入経路２１１内のガス圧力に基づき、調圧バルブ２１４のバルブ開度を調整することにより、ガス導入経路２１１内のガス圧力を所定の圧力に調整することができる。バイパス弁２１５を開くことにより、ガス導入経路２１１内部のガスは排気される。
保持シート３は、シワの生じた状態でステージ１１１に載置される場合がある。この場合、シワは、静電吸着によって矯正される場合もある。しかし、静電吸着力が不足している場合や、シワが矯正しきれない程度に大きい場合、静電吸着後にもシワは残存する。このとき、シワの有る部分では、保持シート３とステージ１１１の表面との間に隙間が生じる。そのため、シワの有る部分では、保持シート３がステージ１１１の表面と密着することができず、判定用ガス孔２１０は保持シート３で塞がれない。一方、シワの無い部分では、保持シート３はステージ１１１の表面と密着する。そのため、判定用ガス孔２１０は保持シート３で塞がれる。このように、シワの有無によって、判定用ガス孔２１０の保持シート３による閉塞状態は変化する。そこで、本実施形態では、判定用ガス孔２１０に供給するガスの状態（ガスの圧力またはガスの圧力の制御情報など）に基づいて、保持シート３とステージ１１１との接触状態の良否が判定される。ガスの圧力またはガスの圧力の制御情報としては、例えば、バルブ開度、ガス流量、供給時間などが挙げられる。
例えば、図３の構成の場合、調圧バルブ２１４がガス導入経路２１１内のガス圧力を所定の圧力に調整している際のバルブ開度をモニターすることによって、保持シート３とステージ１１１との接触状態の良否を判定することができる。
良否判定に用いられるシステムは、これに限定されない。例えば、図４に示すように、自動圧力レギュレータ２１７（オートプレッシャーレギュレータ）を用いて、ガス流量に基づく良否判定を行ってもよい。自動圧力レギュレータ２１７は、その内部に圧力計２１７ａとピエゾバルブ２１７ｂと流量計２１７ｃを備えており、圧力計２１７ａの圧力が所定の値になるようにピエゾバルブ２１７ｂの開度を自動的に調整するとともに、そのときのガス流量の値を流量計２１７ｃによって出力する機能を有する。
本システムにおいて、判定用ガス孔２１０に接続するガス導入経路２１１には、ガスの圧力を調節する自動圧力レギュレータ２１７、ガス導入経路２１１内のガスの一部を排気側に流すためのオリフィス２１８、ガスを排気するためのバイパス弁２１５および判定用ガス源２１６等が接続されている。判定用ガス孔２１０が複数ある場合には、ガス導入経路２１１を分岐させて、すべての判定用ガス孔２１０をガス導入経路２１１に接続すればよい。判定用ガス源２１６から供給されるガスは、自動圧力レギュレータ２１７で所定の圧力に調整され、ガス導入経路２１１に供給される。このとき、自動圧力レギュレータ２１７は、圧力計２１７ａにより測定されたガス圧力に基づいてピエゾバルブ２１７ｂのバルブ開度を調整し、流量計２１７ｃで測定されたガス流量の値を出力する。そのため、本システムによれば、自動圧力レギュレータ２１７がガス導入経路２１１内のガス圧力を所定の圧力に調整している際のガス流量をモニターすることにより、保持シート３とステージ１１１との接触状態の良否を判定することができる。
判定用ガス孔２１０は、ステージ１１１の表面であって、図５および図６に示すように、ステージ１１１に載置されるフレーム２の内縁２Ｅinと基板１の外縁１Ｅとの間に対応する環状領域に設けられる。なかでも、判定用ガス孔２１０は、基板１の外縁１Ｅ寄りに設けられることが好ましい。これにより、判定の精度がより高まる。判定用ガス孔２１０が基板１の外縁１Ｅ寄りにあるとは、判定用ガス孔２１０の外縁から基板１の外縁１Ｅまでの最短距離が、判定用ガス孔２１０の外縁からフレーム２の内縁２Ｅinまでの最短距離よりも短いことをいう。判定用ガス孔２１０の外縁から基板１の外縁１Ｅまでの最短距離は、０〜６ｍｍであることが好ましい。
基板１の直下を避けるように判定用ガス孔２１０を配置することで、基板１とステージ１１１との接触状態を検出できる理由について、以下に説明する。
保持シート３のシワは、保持シート３に弛みがあることにより生じる。一方、保持シート３の周囲はフレーム２によって固定されているため、適度な張力を備える。したがって、保持シート３に発生するシワは、保持シート３のフレーム２に近い部分に端を発し、保持シート３の基板１が保持されていない領域を横断して、基板１が保持されている領域にまで達するような形状となる場合が多い。つまり、保持シート３の弛みによって基板１に形成されるシワは、ほとんどの場合において、保持シート３の基板１が保持されていない領域を横断するように延在している。したがって、判定用ガス孔２１０を、ステージ１１１の表面のフレーム２の内縁２Ｅinと基板１の外縁１Ｅとの間に対応する環状領域に設けることにより、基板１の接触状態を把握することができる。
このように、基板１の直下を避けるように判定用ガス孔２１０を設けることにより、基板１に形成されている回路層等を備える素子領域に悪影響を与えることなく、保持シート３を介した基板１とステージ１１１との接触状態の良否を判定することができる。また、これにより、後のプラズマダイシング工程において、局所的にプラズマエッチングが不均一になる等の悪影響を抑制することができる。特に、プラズマ処理により基板１を個片化するプラズマダイシングでは、保持シート３を介してステージ１１１上に載置された基板１は、保持シート３の表面に達するまでプラズマによりエッチングされるため、判定用ガス孔２１０の影響が大きくなり易い。基板１が薄い場合、さらに判定用ガス孔２１０の影響は大きくなる。
判定用ガス孔２１０は、上記環状領域に、例えば、２０ｍｍから１００ｍｍ間隔に複数、配置される。なかでも、判定用ガス孔２１０を設けるためのステージ１１１の製造コストなどの観点から、判定用ガス孔２１０は、約５０ｍｍ間隔に配置されることが好ましい。判定用ガス孔２１０の数は、基板１の大きさに応じて適宜、設定される。例えば、判定用ガス孔２１０は、基板１の直径が２００ｍｍの場合には１２個程度、基板１の直径が３００ｍｍの場合には１６個程度、配置すればよい。複数の判定用ガス孔２１０は、等間隔に配置されることが好ましい。これにより、基板１のほぼ全面における接触状態を検出することができる。
判定用ガス孔２１０の形状は特に限定されず、円状、楕円状、多角形状（四角形、六角形など）などであってもよい。判定用ガス孔２１０のサイズも特に限定されない。判定用ガス孔２１０のサイズは、例えば、同じ面積を有する相当円の直径が０．３〜１ｍｍであることが好ましく、０．５〜０．８ｍｍであってもよい。
判定用のガスの種類は特に限定されず、プラズマエッチングに影響を与えないガス種を用いればよい。判定用のガスとしては、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等が挙げられる。判定用ガス孔２１０から供給されるガスの圧力も特に限定されない。ただし、保持シート３に撓みが生じない程度の圧力であることが好ましい。
（静電吸着機構）
静電吸着機構では、ステージ１１１の内部に配置されたＥＳＣ電極１１９に電圧を印加することにより、搬送キャリア１０の保持シート３とステージ１１１との間に吸着力を発生させて、保持シート３およびこれに保持された基板１を、ステージ１１１に固定する。ＥＳＣ電極１１９は、基板１の全面を安定して固定するために、少なくとも基板１に対応する領域に配置されていることが好ましい。特に、本実施形態では、プラズマエッチング工程により基板１が個片化されて、複数の電子部品が形成される。均一なエッチングを行うためには、形成される過程における個々の電子部品の前駆体が、ステージ１１１に固定された状態でプラズマ処理されることが望ましい。そのため、基板１の全面がステージ１１１に吸着されていることが好ましく、ＥＳＣ電極１１９は、少なくとも基板１に対応する領域に配置されていることが好ましい。
ＥＳＣ電極１１９は、単極型と双極型の２つの型式に大別される。
単極型のＥＳＣ電極１１９は、少なくとも１つの電極を含む。単極型のＥＳＣ電極１１９に２以上の電極が含まれる場合、いずれにも同じ極性の電圧が印加される。単極型のＥＳＣ電極１１９を備える静電吸着機構は、吸着メカニズムとしてクーロン力を利用する。ステージ１１１の上に載置された保持シート３をプラズマにより負電荷に帯電させるとともに、ＥＳＣ電極１１９に正極性の電圧を印加する。その結果、電位差により、ＥＳＣ電極１１９と帯電した保持シート３との間でクーロン力が働き、搬送キャリア１０がステージ１１１に吸着される。なお、保持シート３を帯電させるためには、真空チャンバ１０３内でプラズマを発生させ、発生したプラズマに保持シート３を曝せばよい。
ＥＳＣ電極１１９が単極型である場合、ＥＳＣ電極１１９を少なくとも基板１に対応する領域に配置するためには、ＥＳＣ電極１１９は、基板１と同等以上の大きさを備えていればよい。ＥＳＣ電極１１９の大きさは、基板１以上であることが好ましく、基板１より大きいことが好ましい。一方、ＥＳＣ電極１１９の外縁１１９Ｅは、ステージ１１１に載置されるフレーム２の外縁２Ｅoutと基板１の外縁１Ｅとの間に対応する領域にあることが好ましい。ステージ１１１上において、ＥＳＣ電極１１９の外縁１１９Ｅがフレーム２の外縁２Ｅoutの外側の領域（外側領域）まで延びていると、この外縁領域において、ステージ１１１のＥＳＣ電極１１９に対応する部分の表面は、カバー１２４とステージ１１１との間に回りこんだプラズマに直接、曝されて、絶縁破壊が起こり得る。この絶縁破壊等によって、ＥＳＣ電極１１９が損傷する場合がある。
また、ＥＳＣ電極１１９の外縁１１９Ｅは、ステージ１１１に載置されるフレーム２の外縁２Ｅoutとフレーム２の内縁２Ｅinとの間に対応する領域にあることが好ましい。搬送キャリア１０が、ステージ１１１に確実に吸着され易くなるためである。
この場合、ＥＳＣ電極１１９には、判定用ガス孔２１０に対応する位置に、第１の窓部１１９Ｗ（図５、図６参照）が設けられる。第１の窓部１１９Ｗの大きさは、基板１が安定して固定される点で、判定用ガス孔２１０が露出できる程度に小さいことが好ましい。ただし、ＥＳＣ電極１１９に近接して配置される第２の電極１２０との絶縁を確保するために、第１の窓部１１９Ｗの大きさは、ＥＳＣ電極１１９と第２の電極１２０との間に絶縁破壊が生じない程度に大きいことが望まれる。第１の窓部１１９Ｗの大きさは、例えば、判定用ガス孔２１０の外縁から２〜６ｍｍ外側で引いた線により描かれる図形の径と同程度であればよい。
基板１に対するプラズマ処理の均一性が確保できる点で、第１の窓部１１９Ｗは、基板１と重ならないように配置されることが望ましい。一方、上記のとおり、判定用ガス孔２１０は基板１の外縁１Ｅ寄りに設けられることが好ましい。つまり、第１の窓部１１９Ｗは、基板１と重ならないように、かつ、可能な限り基板１に近い位置に配置されることが好ましい。例えば、第１の窓部１１９Ｗの外縁から、基板１の外縁１Ｅまでの最短距離は、０．８〜１．２ｍｍ程度であることが好ましい。
単極型のＥＳＣ電極１１９の形状は、基板１と相似形であることが好ましい。つまり、基板１が円形（略円形を含む）である場合、単極型のＥＳＣ電極１１９の形状もまた円形であることが好ましい。これにより、基板１の全面を均等に静電吸着することが容易となる。第１の窓部１１９Ｗの形状も、例えば、判定用ガス孔２１０と相似形であればよい。
一方、双極型のＥＳＣ電極１１９は、正極および負極を備え、正極および負極にそれぞれ極性の異なる電圧が印加される。正極には、直流電源１２６からＶ１の電圧が印加され、負極には、直流電源１２６から−Ｖ１の電圧が印加される。
双極型のＥＳＣ電極１１９を備える静電吸着機構の吸着メカニズムとしては、クーロン力を利用する場合と、ジョンソン・ラーベック力を利用する場合とがある。吸着メカニズムに応じて、ＥＳＣ電極１１９の構造やＥＳＣ電極１１９を構成する材料（例えば、焼成セラミックスや溶射セラミックス等のセラミックス、ポリイミド等の樹脂、金属およびこれらの積層膜）が適宜選択される。いずれの吸着メカニズムの場合も、正極および負極にそれぞれ極性の異なる電圧を印加することにより、ＥＳＣ電極と保持シート３との間に吸着力が生じ、搬送キャリア１０をステージ１１１に吸着させることができる。なお、双極型の場合は、単極型の場合と異なり、吸着させるために保持シート３を帯電させる必要はない。
双極型のＥＳＣ電極は、正極と負極への電圧の印加の方法によって、単極型として機能させることができる。具体的には、正極と負極に同一極性の電圧を印加することにより、単極型のＥＳＣ電極として利用できる。以下、双極型のＥＳＣ電極の正極および負極にそれぞれ極性の異なる電圧を印加する場合を双極モードと呼び、正極および負極に同一極性の電圧を印加する場合を単極モードと呼ぶ。
単極モードの場合、正極および負極に同一極性の電圧を印加し、吸着メカニズムとしてクーロン力を利用する。双極モードの場合と異なり、正極および負極に電圧を印加しただけでは搬送キャリア１０を吸着することはできない。単極モードにおいて、搬送キャリア１０を吸着させるためには、保持シート３を帯電させる必要がある。そこで、ステージ１１１上に載置された保持シート３をプラズマにより負電荷に帯電させるとともに、ＥＳＣ電極１１９に正極性の電圧を印加する。その結果、電位差により、ＥＳＣ電極１１９と帯電した保持シート３との間でクーロン力が働き、搬送キャリア１０がステージ１１１に吸着される。なお、保持シート３を帯電させるためには、真空チャンバ１０３内でプラズマＰ１を発生させ、発生したプラズマＰ１に保持シート３を曝せばよい。これにより搬送キャリア１０がステージ１１１に吸着される。
以上、単極型と双極型のＥＳＣ電極１１９について説明したが、いずれの型式を用いても、搬送キャリア１０をステージに吸着させることが可能である。なかでも、双極型のＥＳＣ電極１１９を用いて、プラズマ放電を励起する前に双極モードで搬送キャリア１０を吸着させてから、プラズマ放電を励起させ、その後、単極モードに切り替えて、搬送キャリア１０を吸着させることが好ましい。これにより、搬送キャリア１０の全体に同じ電圧を印加して、静電吸着させることができるため、プラズマ処理の面内均一性が向上する。
双極型のＥＳＣ電極１１９は、一対の電極（以下、電極対とも称す。）によって構成される。双極型のＥＳＣ電極１１９によって基板１の全面を吸着させるためには、基板１に対応する領域を２つに分割して、それぞれの形状に対応する２つの電極を配置すればよい。このとき、２つの電極の間には、わずかな（例えば、０．５〜３ｍｍ程度）ギャップを設ける必要があるが、この程度のギャップが基板１の静電吸着に与える影響は小さい。さらに、ギャップの面積も小さいため、特に問題とはならない。そのため、双極型のＥＳＣ電極１１９の大きさは、ギャップを挟んで配置された電極対を囲む最小の図形を想定して考慮すればよい。つまり、上記最小の図形の大きさが、基板１以上であることが好ましく、基板１より大きく、その外縁１１９Ｅ（図５参照）が、ステージ１１１に載置されるフレーム２の外縁２Ｅoutと基板１の外縁１Ｅとの間に対応する領域にあることがより好ましい。
上記最小の図形の形状は、基板１と相似形であることが好ましい。例えば、基板１が円形である場合、双極型のＥＳＣ電極１１９としては、図５に示すような半円型の電極対１１９Ａおよび１１９Ｂが好ましく用いられる。これにより、双極モードで、基板１の全面を安定して静電吸着することができる。この場合にも、電極対１１９Ａおよび１１９Ｂには、第１の窓部１１９Ｗが設けられる。第１の窓部１１９Ｗの大きさおよび形状は、上記のとおりである。
上記のように、基板１の形状および大きさに対応するＥＳＣ電極１１９を用いることにより、基板１の直下ではなく、基板１の外縁近傍から判定用のガスを供給する場合であっても、判定の精度は維持される。上記ＥＳＣ電極１１９によって、基板１のほぼ全面が強い吸着力で吸着されるためである。これにより、第１の窓部１１９Ｗを設けたことによる吸着力の低下も補填される。従来、用いられている櫛形電極の場合、電極対の間のギャップの面積が大きくなるため、吸着力が小さくなり易い。よって、基板１の外縁近傍から判定用のガスを供給する場合には、判定の精度は低下し易い。
（第２の電極）
ステージ１１１の内部には、第２の電極１２０が配置されることが好ましい。プラズマエッチング工程において、第２の電極１２０に高周波電力が供給されると、真空チャンバ１０３内にバイアス電圧が発生する。これにより、プラズマＰ２に含まれるイオンが加速された状態で基板１に入射し、エッチング速度が増加する。
基板１にイオンが均等に入射できるよう、第２の電極１２０もまた、少なくとも基板１に対応する領域に配置されていることが好ましい。つまり、第２の電極１２０は、基板１と同等以上の大きさを備えていることが好ましい。ＥＳＣ電極１１９の大きさは、基板１以上であることが好ましく、基板１より大きいことが好ましい。一方、第２の電極１２０の外縁１２０Ｅ（図６参照）は、ステージ１１１に載置されるフレーム２の外縁２Ｅoutと基板１の外縁１Ｅとの間に対応する領域にあることが好ましい。これにより、フレーム２を昇降させる支持部１２２を避けて、第２の電極１２０を配置することができるため、フレーム２の昇降動作による第２の電極１２０の損傷が抑制される。
この場合、第２の電極１２０には、判定用ガス孔２１０に対応する位置に、第２の窓部１２０Ｗ（図５参照）が設けられる。第２の窓部１２０Ｗの大きさは、基板１にイオンが均等に入射され易い点で、判定用ガス孔２１０が露出できる程度に小さいことが好ましい。ただし、ＥＳＣ電極１１９と第２の電極１２０との絶縁を確保するために、第２の窓部１２０Ｗの大きさは、ＥＳＣ電極１１９と第２の電極１２０との間に絶縁破壊が生じない程度に大きいことが望まれる。そのため、第２の窓部１２０Ｗの大きさは、第１の窓部１１９Ｗと同様であればよい。第２の窓部１２０Ｗの形状も、第１の窓部１１９Ｗと同様であればよい。
なお、基板１へのイオンの入射効率を考慮すると、第２の電極１２０は、基板１に対して過度に大きくないことが望ましい。例えば、第２の電極１２０の外縁１２０Ｅは、基板１の外縁１Ｅ寄りにあってもよい。外縁１２０Ｅが基板１の外縁寄りにあるとは、外縁１２０Ｅから基板１の外縁１Ｅまでの最短距離が、外縁１２０Ｅからフレーム２の内縁２Ｅoutまでの最短距離よりも短いことをいう。この場合、図６に示すように、第２の電極１２０の外縁に切り欠きを設けて、判定用ガス孔２１０を露出させるとともに、ＥＳＣ電極１１９と第２の電極１２０との絶縁を確保してもよい。
（プラズマ処理方法）
本実施形態に係るプラズマ処理方法は、基板を保持させた保持シートを、プラズマ処理装置に設置されたステージに載置する載置工程と、前記保持シートを前記ステージに固定する固定工程と、前記固定工程の後、前記保持シートの前記ステージへの接触状態の良否を判定する判定工程と、前記判定工程において接触状態が良好であると判定された場合に、前記ステージ上で、前記基板の表面をプラズマＰ２に晒すことにより前記基板をエッチングする、プラズマエッチング工程と、を備える。これにより、保持シートを介した基板とステージとの接触状態が良好であることを確認した後、プラズマ処理が実行されるため、プラズマ処理が不良になることが抑制される。その結果、製品の歩留まりが向上する。
以下、本実施形態に係るプラズマ処理方法を、図７〜図８Ｅを用いて説明する。図７は、本実施形態に係るプラズマ処理方法の一部を示すフローチャートである。図８Ａ（（ａ）〜（ｃ））〜図８Ｅ（（ａ）〜（ｃ））は、保持シート２のステージ１１１への接触状態の良否を判定する判定方法を説明するグラフである。
（１）準備工程
まず、搬送キャリア１０を準備する。搬送キャリア１０は、保持シート３をフレーム２の一方の面に貼着し、固定することにより得られる。このとき、図１（ｂ）に示すように、保持シート３の粘着面３ａをフレームに対向させる。次いで、保持シート３の粘着面３ａに基板１を貼着することにより、基板１を搬送キャリア１０に保持させる。
（２）搬入工程
次に、基板１が保持された搬送キャリア１０を真空チャンバ１０３内に搬入する。
真空チャンバ１０３内では、昇降ロッド１２１の駆動により、カバー１２４が所定の位置まで上昇している。続いて、図示しないロードロック室から搬送キャリア１０が搬入される。複数の支持部１２２は、上昇した状態で待機している。搬送キャリア１０がステージ１１１上方の所定の位置に到達すると、支持部１２２に搬送キャリア１０が受け渡される。搬送キャリア１０は、保持シート３の基板１を保持している面が上方を向くように、支持部１２２の上端面に載置される。
（３）載置工程
搬送キャリア１０が支持部１２２に受け渡されると、真空チャンバ１０３は密閉状態に置かれる。次に、支持部１２２が降下を開始する。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に載置される。続いて、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。このとき、カバー１２４に配置された押さえ部材１０７がフレーム２に点接触できるように、カバー１２４とステージ１１１との距離は調節されている。これにより、フレーム２が押さえ部材１０７によって押圧されるとともに、フレーム２および保持シート３の基板１を保持していない部分がカバー１２４によって覆われ、基板１はカバー１２４の第３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（第３の窓部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と保持シート３の少なくとも一部を覆うことができる。第３の窓部１２４Ｗからは、基板１の少なくとも一部が露出する。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。押さえ部材１０７は、上記の誘電体や金属の他、樹脂材料で構成され得る。
（４）固定工程
固定工程では、ステージ１１１に載置された搬送キャリア１０がステージ１１１上に固定される。ステージ１１１がＥＳＣ電極１１９を備える場合、ＥＳＣ電極１１９に電圧を印加することにより、搬送キャリア１０の保持シート３とステージ１１１との間に吸着力を発生させ、保持シート３、ひいては搬送キャリア１０を、ステージ１１１に固定することができる。
ＥＳＣ電極１１９が単極型である場合、あるいは、双極型のＥＳＣ電極１１９を単極モードで使用する場合、搬送キャリア１０をステージ１１１に吸着させるために発生させるプラズマＰ１は、プラズマエッチング工程において発生させるプラズマＰ２と比較して、小さい投入電力で発生させることが好ましい。搬送キャリア１０へのプラズマによるダメージを抑えるためである。同様の観点から、プラズマＰ１を発生させるための高周波電力は、第１の電極１０９にのみ印加し、第２の電極１２０には印加しないことが好ましい。また、プラズマＰ１を発生させる際に真空チャンバ１０３内に供給するガスは、搬送キャリア１０および基板１がエッチングされにくいガスであることが好ましい。そのようなガスとして、アルゴン、窒素、ヘリウムなどを例示することができる。また、プラズマＰ１を発生させるタイミングは、載置工程終了後、すなわち、搬送キャリア１０がステージ１１１に載置された状態で行われることが好ましい。なお、搬入工程の後であれば、搬送キャリア１０がステージ１１１に載置される前に、プラズマＰ１を発生させてもよい。
双極型のＥＳＣ電極１１９を双極モードで使用する場合、搬送キャリア１０が支持部１２２に受け渡された後、直流電源１２６からＥＳＣ電極１１９に電圧を印加する。これにより、保持シート３がステージ１１１に接触すると同時にステージ１１１に吸着されて、保持シート３はステージ１１１に固定される。なお、ＥＳＣ電極１１９への電圧の印加は、保持シート３がステージ１１１に載置された後（接触した後）に開始されてもよい。
（５）判定工程
判定工程では、ガス導入経路２１１におけるガスの圧力あるいはガスの圧力の制御情報に基づいて、接触状態の判定が行われる。具体的には、判定用ガス孔２１０から、ステージ１１１と保持シート３との間にガスを導入し、ガスの導入を開始してから規定時間内に、ガスの圧力が規定値に達するか否かによって、保持シート３（基板１）とステージ１１１との接触状態の良否を判定する。あるいは、判定用ガス孔２１０から、ステージ１１１と保持シート３との間にガスを導入する際のガスの圧力の制御情報によって、保持シート３（基板１）とステージ１１１との接触状態の良否を判定する。図８Ａ（（ｂ）、（ｃ））に、接触状態が良好であると判定される場合のグラフを示す。図８Ｂ（（ｂ）、（ｃ））および図８Ｃ（（ｂ）、（ｃ））に、接触状態が不良であると判定される場合のグラフを示す。
判定工程では、ガスが所定の流量でガス導入経路２１１に導入される（図８Ａ（ａ））。このとき、ガスの導入を開始してから規定時間内に、ガス導入経路２１１におけるガスの圧力が規定値に達する場合（図８Ａ（ｂ））、保持シート３（基板１）とステージ１１１との接触状態の良好であると判定する。基板１とステージ１１１との接触状態が良好な場合、保持シート３とステージ１１１との密着性が高く、保持シート３とステージ１１１との隙間からのガスの漏洩が少なくなるためである。
接触状態の判定には、ガスの圧力の制御情報を用いてもよい（図８Ａ（ｃ））。ガスの圧力の制御情報としては、例えば、調圧バルブ２１４のバルブ開度や、バルブ開度の安定性に関する情報を用いることができる。調圧バルブ２１４のバルブ開度を利用する場合、例えば、調圧バルブ２１４のバルブ開度に対して規定値を設定し、ガスの圧力を所定の圧力に調圧した状態におけるバルブ開度が、当該規定値を超えている場合に、上記接触状態が良好であると判定するようにしてもよい。調圧バルブ２１４のバルブ開度の安定性に関する情報を利用する場合、例えば、監視時間を設定し、ガスの圧力が所定の圧力に調圧された後、監視時間が経過するまでの間、バルブ開度が規定値を超えた状態で維持された場合に、上記接触状態が良好であると判定するようにしてもよい。
一方、図８Ｂに示すように、所定の流量でガス導入経路２１１にガスを導入しても（図８Ｂ（ａ））、ガスの導入を開始してから規定時間内にガス導入経路２１１におけるガスの圧力が規定値に達しない場合（図８Ｂ（ｂ））、保持シート３（基板１）とステージ１１１との接触状態が不良であると判定する。判定用のガスが、保持シート３とステージ１１１との隙間から漏洩していると考えられるためである。この場合、図８Ｂ（ｃ）に示すように、ガスの圧力を所定の圧力に調圧した状態におけるバルブ開度は、規定時間内に規定値を超えない。
ここで、図８Ｂのグラフ（ｂ）および（ｃ）は、ガスの漏洩が過大である場合を示している。ガスの漏えいが中程度の場合、ガスの圧力およびバルブ開度は、それぞれ図８Ｃ（ｂ）および（ｃ）に示すようなグラフになる。図８Ｃ（ａ）は、図８Ｂ（ａ）と同様、所定の流量でガス導入経路２１１にガスを導入したことを示している。図８Ｃ（ｂ）では、ガスの圧力は規定値にまで達するものの、その所要時間は規定時間を超過している。図８Ｃ（ｃ）においても同様に、バルブ開度は、規定値にまで達するものの、その所要時間は規定時間を超過している。
調圧バルブ２１４のバルブ開度を上記接触状態の判定の主な材料にする場合、図８Ｄ（ａ）〜（ｃ）に示すグラフから、以下のように上記接触状態を判定してもよい。例えば、所定の流量でガス導入経路２１１にガスを導入した際、規定時間内にガスの圧力が規定値に達するものの（図８Ｄ（ｂ））、バルブ開度が規定値に達しない場合（図８Ｄ（ｃ））を、上記接触状態が不良であると判定してもよい。
調圧バルブ２１４のバルブ開度の監視時間を設定し、監視時間内におけるバルブ開度を、接触状態の判定の主な材料にする場合、図８Ｅ（ａ）〜（ｃ）に示すグラフから、以下のように上記接触状態を判定してもよい。例えば、所定の流量でガス導入経路２１１にガスを導入した際、規定時間内にガスの圧力が規定値に達するものの（図８Ｅ（ｂ））、監視時間内にバルブ開度が規定値よりも低くなる場合（図８Ｅ（ｃ））を、上記接触状態が不良であると判定する。なお、図８Ｄおよび図８Ｅに示されるグラフは、図８Ｂおよび図８Ｃの場合よりもガスの漏洩が少ない場合に得られ易い。
判定工程の終了後にプラズマエッチング工程を行う場合、判定工程の終了後、バイパス弁２１５を開けて、ガス導入経路２１１に残存するガスを排気することが好ましい。保持シート３のステージ１１１に対する静電吸着力が弱い場合や、プラズマエッチングの進行に伴って基板１の厚みが小さくなると、基板１は撓みやすくなる。そのため、ガス導入経路２１１にガスが残存した状態でプラズマエッチング工程を行うと、ガスの残圧により、判定用ガス孔２１０付近の基板１が保持シート３とともにステージ１１１から浮き上がる場合がある。基板１がステージ１１１から浮き上がると、加工形状の異常や異常放電などのトラブルが発生し易くなる。さらには、保持シート３とステージ１１１との密着性が低下するため、保持シート３を十分に冷却することが困難になる。
（６）プラズマエッチング工程
判定工程において、基板１とステージ１１１との接触状態が良好であると判定されると、プラズマエッチング工程に進む。一方、接触状態が不良であると判定されると、搬送キャリア１０は真空チャンバ１０３から搬出される。あるいは、再び支持部１２２が上昇して、搬送キャリア１０はステージ１１１から離間され、載置工程からリトライされる。リトライにおいて、支持部１２２を上昇あるいは降下させる間に、支持部１２２を小さく昇降させてもよい。これにより、保持シート３のシワが解消され易くなる。
プラズマエッチング工程では、まず、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、第１の電極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Ｐ２を発生させる。発生したプラズマＰ２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Ｐ２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の高周波電源１１０Ｂから第２の電極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の高周波電源１１０Ｂから第２の電極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。第２の電極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。
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）などを原料とするプラズマＰ２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により真空チャンバ１０３の圧力を１０〜５０Ｐａに制御する。このとき、第１の電極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、第２の電極１２０に５０〜１０００Ｗの１００ｋＨｚ以上（例えば、４００〜５００ｋＨｚ、あるいは、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、保持シート３とステージ１１１との接触状態が良好であれば、プラズマ処理中の保持シート３の温度は、例えば６０℃以下に制御される。そのため、保持シート３の熱的ダメージが抑制される。
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１が個片化された後、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の高周波電源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の第３の窓部１２４Ｗから露出している個片化された基板１（電子部品）の表面のレジストマスクが完全に除去される。
（７）搬出工程
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る。個片化された基板１を保持する搬送キャリア１０は、プラズマ処理装置１００から搬出される。搬送キャリア１０が搬出されると、真空チャンバ１０３は再び密閉状態に置かれる。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よい。すなわち、カバー１２４を所定の位置にまで上昇させた後、ＥＳＣ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。支持部１２２が所定の位置まで上昇した後、搬送キャリア１０は搬出される。
本発明のプラズマ処理方法は、保持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
１Ｅ：基板の外縁
２：フレーム
２ａ：ノッチ
２ｂ：コーナーカット
２Ｅin：フレームの内縁
２Ｅout：フレームの外縁
３：保持シート
３ａ：粘着面
３ｂ：非粘着面
１０：搬送キャリア
１００：プラズマ処理装置
１０３：真空チャンバ
１０３ａ：ガス導入口
１０３ｂ：排気口
１０７：押さえ部材
１０８：誘電体部材
１０９：第１の電極
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
１１９Ａ、１１９Ｂ：半円型の電極対
１１９Ｅ：ＥＳＣ電極の外縁
１１９Ｗ：第１の窓部
１２０：第２の電極
１２０Ｅ：第２の電極の外縁
１２０Ｗ：第２の窓部
１２１：昇降ロッド
１２２：支持部
１２３Ａ、１２３Ｂ：昇降機構
１２４：カバー
１２４Ｗ：第３の窓部
１２５：冷媒循環装置
１２６：直流電源
１２７：冷媒流路
１２８：制御装置
１２９：外周リング
２１０：判定用ガス孔
２１１：ガス導入経路
２１２：マノメータ
２１３：ＭＦＣ
２１４：調圧バルブ
２１５：バイパス弁
２１６：判定用ガス源
２１７：自動圧力レギュレータ
２１７ａ：圧力計
２１７ｂ：ピエゾバルブ
２１７ｃ：流量計
２１８：オリフィス

Claims (8)

  1. 処理室と、
    前記処理室に設けられるとともに、外周部がフレームで固定された保持シートおよび前記保持シートに保持された基板を載置するステージと、
    前記保持シートを前記ステージに固定する固定機構と、
    前記処理室の外部に配置され、第１の電極および前記第１の電極に電力を供給する第１の高周波電源を備えるプラズマ発生部と、
    前記保持シートの前記ステージへの接触状態を判定する判定部と、を備えており、
    前記ステージの表面は、ガス導入経路に接続された判定用ガス孔を有し、
    前記判定用ガス孔は、前記ステージに載置される前記フレームの内縁と前記基板の外縁との間に対応する環状領域に設けられており、
    前記判定部は、前記判定用ガス孔から前記ステージと前記保持シートとの間に導入されるガスの、前記ガス導入経路における圧力または前記圧力の制御情報に基づいて、前記接触状態の判定を行う、プラズマ処理装置。
  2. 前記判定用ガス孔が、前記環状領域の前記基板の外縁寄りに設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記固定機構が、前記ステージの内部に配置された、一対の半円型電極を備える静電吸着機構であり、
    前記半円型電極は、その外縁の円弧部分が、前記ステージに載置される前記フレームの外縁と前記基板の前記外縁との間に配置されるとともに、前記判定用ガス孔に対応する位置に第１の窓部を備える、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
  4. さらに、前記ステージの内部に配置される第２の電極、および、前記第２の電極に電力を供給する第２の高周波電源を備えるバイアス電圧発生部を備え、
    前記第２の電極は、その外縁が、前記ステージに載置される前記フレームの外縁と前記基板の前記外縁との間に配置されるとともに、前記判定用ガス孔に対応する位置に第２の窓部を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 外周部がフレームで固定されるとともに基板を保持させた保持シートを、プラズマ処理装置に設置されたステージに載置する載置工程と、
    前記保持シートを前記ステージに固定する固定工程と、
    前記固定工程の後、前記保持シートの前記ステージへの接触状態を判定する判定工程と、
    前記判定工程において接触状態が良好であると判定された場合に、前記ステージ上で、前記基板の表面をプラズマに晒すことにより前記基板をエッチングする、プラズマエッチング工程と、を備え、
    前記ステージの表面は、ガス導入経路に接続された判定用ガス孔を有し、
    前記判定用ガス孔は、前記ステージに載置される前記フレームの内縁と前記基板の外縁との間に対応する環状領域に設けられており、
    前記判定工程において、前記判定用ガス孔から前記ステージと前記保持シートとの間にガスを導入し、前記ガス導入経路における前記ガスの圧力または前記圧力の制御情報に基づいて、前記接触状態の判定を行う、プラズマ処理方法。
  6. 前記判定用ガス孔が、前記環状領域の前記基板の外縁寄りに設けられている、請求項５に記載のプラズマ処理方法。
  7. 前記ステージの内部に、一対の半円型電極が配置されており、
    前記半円型電極は、その外縁の円弧部分が、前記ステージに載置される前記フレームの外縁と前記基板の前記外縁との間に配置されるとともに、前記判定用ガス孔に対応する位置に第１の窓部を備えており、
    前記固定工程では、前記一対の半円型電極に電圧を印加して、前記保持シートと前記ステージとの間に吸着力を発生させることにより、前記保持シートを前記ステージに固定する、請求項５または６に記載のプラズマ処理方法。
  8. 前記ステージの内部に、第２の電極が配置されており、
    前記第２の電極は、その外縁が、前記ステージに載置される前記フレームの外縁と前記基板の前記外縁との間に配置されるとともに、前記判定用ガス孔に対応する位置に第２の窓部を備えており、
    前記プラズマエッチング工程では、前記第２の電極に高周波電力を供給して、前記ステージの表面にバイアス電圧を発生させる、請求項５〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
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