JP2018182093A - ウエハ処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】貼着シートがきれいな状態（すなわち、貼着シートに皺が寄らず、貼着シートとステージの間に気泡も存在しない状態）で、ステージ上に載置されることを保証するような技術を提供する。【解決手段】ウエハ処理装置は、フレーム９２と、フレーム９２内に張設されたフィルム９１と、フィルム９１の上に貼着されたウエハ９０から成るフレーム付きウエハ９のウエハ９０をプラズマ処理するための装置である。このウエハ処理装置は、ウエハ９０をフィルム９１を介して載置するためのウエハステージ２と、ウエハステージ２の周囲に設けられた、フレーム９２を支持するための昇降可能な複数本のフレームリフトピン３１と、複数本のフレームリフトピン３１を、それぞれ異なるタイミングで下降させるフレームリフトピン駆動制御部と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウエハに対して各種のプラズマ処理を施すウエハ処理装置に関する。
半導体ウエハに対して行われる各種のプラズマ処理の一つに、切断のためのエッチング処理がある（所謂、プラズマダイシング）。このプラズマダイシング処理は、具体的には、１枚のウエハに多数の単位回路が形成された後、単位回路間の線状領域（ストリートとも呼ばれる）をプラズマでエッチングして、ウエハを単位回路ごとに分割切断する、というものである。
図１に示すように、プラズマダイシング処理にあたって、処理対象となるウエハ９０は、片面に粘着性を有するフィルム９１に貼り付けられ、そのフィルム９１は周囲がフレーム（通常、円環状）９２に貼着される。すなわち、ウエハ９０はフレーム９２に張設されたフィルム９１上に貼着されて保持される（以下これを「フレーム付きウエハ９」とも呼ぶ）。フィルム９１上に貼着されることにより、分割切断された各単位回路片が分散してしまうことが回避される。また、フィルム９１がフレーム９２に支持されることにより、ウエハ９０のハンドリングが容易となる。
フレーム付きウエハ９を、図１１に示されるような一般的なプラズマ処理装置８００でプラズマダイシング処理する態様について、説明する。
フレーム付きウエハ９は、図２に示されるようなカセットＣの各段に収納されており、このカセットＣから、外部搬送装置のハンド（図示省略）によって一枚ずつ取り出されて、プラズマ処理室８００の筐体８０１の内部に設置されたステージ８０２の上方まで搬送される。
ステージ８０２には、フレーム付きウエハ９のフレーム９２を支持するためのフレームリフトピン８０３が複数個突設されており、外部搬送装置は、ハンドに保持しているフレーム付きウエハ９をこのフレームリフトピン８０３上に移載する（図１１の実線で示される状態）。
一群のフレームリフトピン８０３には、これらを同期して昇降させるピン駆動機構８０４が接続されている。フレームリフトピン８０３上にフレーム付きウエハ９が載置された後に、このピン駆動機構８０４が一群のフレームリフトピン８０３を一斉に下降させると、支持ピン８０３上のフレーム付きウエハ９がステージ８０２に載置された状態となる（図１１の一点鎖線で示される状態）。
ステージ８０２上にフレーム付きウエハ９が載置された状態となると、筐体８０１内に所定のガスが導入され、さらに、筐体８０１の直上に設けられた高周波コイル（図示省略）にプラズマ形成用の高周波電力が投入されるとともに、ステージ８０２に埋設された電極（図示省略）にバイアス用の高周波電力が投入される。これにより、ウエハ９０の上部にプラズマが形成され、それにより生じた反応性イオンによりウエハ９０の表面のエッチングが進行する。ただし、ウエハ９０の表面にはストリート以外の部分を覆うマスクが設けられており、ここでは、マスクで覆われていないストリート部分のみがエッチングされる。これにより、ウエハ９０が単位回路ごとに分割切断され、分割分断されたウエハ９０はフィルム９１上に整然と保持される。
特表2016-510168号公報
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、使用される電子回路にも益々の小型化が要請されている。電子回路の小型化にはその基板たるウエハの薄型化が必須であり、近年ではその厚さは数十μm程度となっている。一般的なシリコンウエハの直径は200〜300mm程度であるから、そのような厚さのウエハを直接ハンドリングすることは難しく、そのために上記のようにフレームに張設されたフィルム上に貼着して保持される。
この際、ウエハとそれを支持するフィルムの密着性を確保するため、フィルム自体も厚さが数十μm程度のものが使用される。したがって、両者を合わせても（フィルムにウエハを貼着したものを、以下「貼着シート」と呼ぶ。）、厚さは100μmを超えないことが多い。このような厚さの貼着シートを直径200〜300mmを超える内径のフレームに保持したとき、貼着シートには多少の撓みを許容せざるを得ない。
貼着シートに撓みがあると、上記のように、フィルムの外周を把持するフレームをフレームリフトピンで支えつつこれを下降させることにより貼着シートをステージ上に載置したときに、貼着シートに皺が寄る、貼着シートとステージの間に気泡が入る、といった事態が生じることがある。すなわち、貼着シートがステージ上にきれいに載置されないことがある。
特許文献１では、このような皺や気泡が生じることを防止するため、フィルムに張力を与え、ウエハをステージに圧締めすることを提案している。
しかし、フィルムに張力を与えるための機構は装置の構成を複雑にし、コストを押し上げる。また、フィルムが非常に薄い場合、張力を与えることはそのフィルムの破壊につながる可能性がある。また、貼着シートがステージ上に載置された状態において皺や気泡が生じてしまっている場合、ウエハをステージに圧締めすることでその瑕疵を治癒することは難しい。
本発明が解決しようとする課題は、貼着シートがきれいな状態（すなわち、貼着シートに皺が寄らず、貼着シートとステージの間に気泡も存在しない状態）で、ステージ上に載置されることを保証するような技術の提供である。
上記課題を解決するために成された本発明に係るウエハ処理装置は、
フレームと、該フレーム内に張設されたフィルムと、該フィルムの上に貼着されたウエハから成る被処理物ユニットの該ウエハをプラズマ処理するための装置であって、
a) 前記ウエハを前記フィルムを介して載置するためのステージと、
b) 前記ステージの周囲に設けられた、前記フレームを支持するための昇降可能な複数本のフレームリフトピンと、
c) 前記複数本のフレームリフトピンを、それぞれ異なるタイミングで下降させるフレームリフトピン駆動制御部と
を備える。
本発明のウエハ処理装置では、次のようにしてウエハをステージに載置することができる。まず、被処理物ユニットのフレームを、複数本のフレームリフトピンにより支持する。次に、フレームリフトピン駆動制御部がこれら複数本のフレームリフトピンをそれぞれ異なるタイミングで下降させ、ウエハが貼着されたフィルムの全面が同時にステージに接触するのではなく、フィルムの下面の一部のみがまずステージに接触するようにする。そして、その後、その部分から他の部分へと接触領域を広げて行き、最後にフィルムの下面の全体がステージに接触するように、該複数本のフレームリフトピンの下降のタイミングを制御する。こうすることにより、フィルム及びこれに貼着されたウエハがきれいな状態でステージ上に載置される。
好ましくは、前記ウエハ処理装置は更に、
d) 前記ウエハの外側のフィルム部分を前記ステージに対して押圧する押圧具、
を備えている。
この構成では、上記のようにウエハが貼着されたフィルムをステージ上にきれいに載置した後、この押圧具でウエハの外側のフィルム部分をステージに押しつけることにより、該ウエハに対するプラズマ処理が行われる間、該ウエハのステージに対する固定がより確実となり、より精密なプラズマ処理が可能となる。また、ステージにウエハを冷却するための機構（例えば、ヘリウムガス等の冷却媒体を流通させるための空間や溝等）が設けられている場合には、その冷却をより確実とすることもできる。
なお、この押圧具を備える場合においても、ステージ自体に、例えば静電チャック機構のような、ウエハをステージに固定するための機構が設けられていてもよい。
好ましくは、
前記押圧具は、前記ウエハの全周に亘って前記ウエハのすぐ外側のフィルム部分を押圧するものである。
この構成によると、ステージに冷却媒体が流通される場合に、これがフィルムとステージの間の隙間から漏れることを防ぐことができるので、ウエハの冷却をより効率的に行うことができる。
好ましくは、
前記押圧具は、これが押圧するフィルム部分よりも外側のフィルム部分及び前記フレームを、非接触状態で覆うものである。
この構成によると、フィルムがプラズマに晒されることによって破損するといった事態の発生を抑制することができる。また、フレームおよびフィルムがプラズマに晒されてこれらからパーティクルが発生することも抑制することができる。
好ましくは、
前記ステージが、
前記ウエハのすぐ外側のフィルム部分を支持するリング状の土手部分と、
前記土手部分に囲まれた円形部分に突設され、上端が前記土手部分の上面と面一であるような複数の突起と、
を備える。
この構成によると、ウエハは、土手部分に囲まれた円形部分において複数の突起に支持された状態でステージ上に載置されるところ、ウエハと土手部分に囲まれた空間に冷却媒体を流通させることによって、ウエハを冷却することができる。
好ましくは、
前記ステージが、静電チャック機構を備え、
前記静電チャック機構が、
前記円形部分及びその下側部分を成す誘電体層と、
上方から見て前記土手部分よりも内側の部分に埋設された電極と、
を備える。
この構成によると、ウエハを、静電チャック機構により、ステージに対して固定することができる。このとき、電極が上方から見て土手部分よりも内側部分に埋設されているので、土手部分には静電吸着力がはたらかない。この構成によると、ウエハのすぐ外側のフィルム部分が吸着されることがないので、該フィルム部分をステージから難なく離間させることができる。
好ましくは、
前記ステージと間隔を設けつつ、前記ステージの周囲を囲むように設けられたフレームステージ、
を備え、
前記複数本のフレームリフトピンが、前記フレームステージに設けられている。
この構成によると、フレームステージとステージの間に間隔が設けられているので、メンテナンス作業が容易となる。
また、本発明の別の態様に係るウエハ処理装置は、
フレームと、該フレーム内に張設されたフィルムと、該フィルムの上に貼着されたウエハから成る被処理物ユニットの該ウエハをプラズマ処理するための装置であって、
a) 前記ウエハを前記フィルムを介して載置するための凸状のステージと、
b) 前記ステージの周囲に設けられた、前記フレームを支持するための昇降可能な複数本のフレームリフトピンと、
を備える。
このウエハ処理装置では、次のようにしてウエハをステージに載置することができる。まず、被処理物ユニットのフレームを、複数本のフレームリフトピンにより支持する。次に、これら複数本のフレームリフトピンを例えば同時に下降させる。ここでは、ステージが凸状であるので、ウエハが貼着されたフィルムの全面が同時にステージに接触するのではなく、フィルムの下面の一部分（典型的には中央部分）のみがまずステージに接触する。そして、その後、その部分からその周縁の部分へと接触領域が広がり、最後にフィルムの下面の全体がステージに接触することになる。したがって、フィルム及びこれに貼着されたウエハがきれいな状態でステージ上に載置される。
本発明に係るウエハ処理装置では、ウエハが貼着されたフィルムの全面が同時にステージに接触するのではなく、フィルムの下面の一部のみがまずステージに接触し、その後、その部分から他の部分へと接触領域が広がって行き、最後にフィルムの下面の全体がステージに接触するように、フィルムがステージ上に載置される。こうすることにより、フィルム及びこれに貼着されたウエハが、きれいな状態でステージ上に載置される。
ウエハ処理装置にて処理対象となるフレーム付きウエハを示す斜視図及び側断面図。 フレーム付きウエハを収容するカセットを示す斜視図。 ウエハ処理装置の構成を模式的に示す側断面図。 ウエハステージとフレームステージ、フレーム付きウエハ、及び押圧部の各上面図。 ウエハ処理装置にて実行される一連の動作の各段階における各部の状態を模式的に示す図。 第１変形例に係るウエハ処理装置の構成を模式的に示す側断面図。 第２変形例に係るウエハ処理装置の要部構成を示す側断面図及び上面図。 第３変形例に係るウエハ処理装置の要部構成を示す側断面図。 第４変形例に係るウエハ処理装置の要部構成を示す側断面図。 第５変形例に係るウエハ処理装置の要部構成を示す側断面図。 従来のウエハ処理装置の構成を模式的に示す側断面図。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、図においては、説明の便宜上、本件発明と関連する要素のみが示されており、一部の要素については図示が省略されている。
＜１．ウエハ処理装置の全体構成＞
実施形態に係るウエハ処理装置の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、ウエハ処理装置にて処理対象となるフレーム付きウエハ９を示す斜視図及び側断面図である。図２は、フレーム付きウエハ９を収容するカセットＣを示す斜視図である。図３は、ウエハ処理装置１００の構成を模式的に示す側断面図である。
ウエハ処理装置１００は、ウエハ（半導体ウエハ）９０に対して、プラズマ処理を行うための装置であり、より具体的には、ウエハ９０を単位回路ごとに分割切断するためのプラズマダイシング処理を行うための装置である。このウエハ処理装置１００で処理対象となるウエハ９０は、図１に示されるように、円環状のフレーム９２内に張設されたフィルム９１上に貼着されて保持されている（フレーム付きウエハ９）。
ウエハ処理装置１００は、内部に処理空間Ｖを形成する筐体１を備える。筐体１には、処理空間Ｖと外部との間でフレーム付きウエハ９の授受を行うための搬出入口１１及びこれを塞ぐロードロック１２が設けられている。また、筐体１の天板には誘電体窓１３が設けられていて、これを挟んで処理空間Ｖの直上には高周波コイル１４が設けられている。高周波コイル１４には整合器１５を介して高周波電源（プラズマ用高周波電源）１６が接続されていて、高周波コイル１４に対して高周波電力を投入できるようになっている。プラズマ用高周波電源１６として、例えば、13.56MHzの高周波電源を用いることができる。
また、筐体１には、処理空間Ｖに各種のガスを導入するためのガス導入口が設けられており、該ガス導入口には、バルブ等が介挿された配管を介して、ガス供給源が接続されている（いずれも図示省略）。また、筐体１には、処理空間Ｖを排気するための排気口が設けられており、該排気口には、バルブ等が介挿された配管を介して、真空ポンプが接続されている（いずれも図示省略）。
処理空間Ｖには、平面視円形状のステージ（ウエハステージ）２が配置されている。また、ウエハステージ２の外側には、これを取り囲む平面視リング状のフレームステージ３が配置されている。また、これらの上方には押圧部４が配置されている。ウエハステージ２とフレームステージ３は、間隔を設けつつ配設されてもよい（すなわち、ウエハステージ２の外側壁とフレームステージ３の内側壁との間に隙間が設けられていてもよい）し、一体的に形成されていてもよい。前者の場合、各部のメンテナンス作業を容易にすることができる。後者の場合、装置構成をコンパクトなものとすることができる。ウエハステージ２、フレームステージ３及び押圧部４の各構成については後に詳述する。
ウエハ処理装置１００は、さらに、これが備える各部を制御する制御部５を備える。制御部５は、パーソナルコンピュータをハードウエア資源とし、該パーソナルコンピュータにインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを実行することにより、各種の機能的要素が具現化される。
＜２．要部の構成＞
次に、ウエハステージ２、フレームステージ３及び押圧部４の各構成について、図１〜図３に加えて図４を参照しながら詳細に説明する。図４は、ウエハステージ２とフレームステージ３、フレーム付きウエハ９、及び、押圧部４の各上面図である。
＜フレームステージ３＞
フレームステージ３は、フレーム付きウエハ９のフレーム９２を支持する要素であり、その上面は、フレーム９２が載置されるフレーム載置面３０を構成する。フレームステージ３には、フレーム載置面３０に対してフレーム９２を昇降移動させるためのフレームリフトピン３１が複数本、配設される。複数本のフレームリフトピン３１は、フレーム載置面３０の周方向に沿って、間隔を設けて配列されている。複数本のフレームリフトピン３１の各々には、これを突出位置（先端がフレーム載置面３０から突出した位置）と没入位置（先端がフレーム載置面３０から没入した位置）との間で昇降させるフレームリフトピン駆動機構３２が接続されている。
各フレームリフトピン駆動機構３２には、これを制御するフレームリフトピン駆動制御部３３が電気的に接続されており、フレームリフトピン駆動機構３２は、フレームリフトピン駆動制御部３３の指示に基づいて各フレームリフトピン３１を昇降駆動する。具体的には、フレームリフトピン駆動制御部３３は、各フレームリフトピン３１をそれぞれ異なるタイミングで下降させるように、各フレームリフトピン駆動機構３２を駆動制御する（この点については後に詳述する。）。ただし、フレームリフトピン駆動制御部３３は、ウエハ処理装置１００の制御部５にて実現される機能的要素である。
＜ウエハステージ２＞
ウエハステージ２は、フレーム付きウエハ９のウエハ９０が載置される要素であるとともに、そこに載置されたウエハ９０にバイアス電圧を印加する下部電極としての機能を担う。すなわち、ウエハステージ２には、電極（バイアス用電極）２１が埋設されており、このバイアス用電極２１には、ブロッキングコンデンサ２２及び整合器２３を介して高周波電源（バイアス用高周波電源）２４が接続されている。これにより、ウエハステージ２に載置されたウエハ９０に対してバイアス電圧を印加できるようになっている。バイアス用高周波電源２４として、13.56MHzの高周波電源を用いることができる。この場合、13.56MHzの高周波電力をそのままバイアス用電極２１に投入してもよいし、13.56MHzの高周波電力をパルス化または変調してからバイアス用電極２１に投入してもよい。
ウエハステージ２は、さらに、そこに載置された該ウエハ９０を保持する静電チャック機構２５を備える。静電チャック機構２５の上面には、平面視円形状の領域（円形領域）２５１が形成されている。円形領域２５１は、フレーム付きウエハ９のウエハ９０を支持する要素であり、その外径は、ウエハ９０の外径と略同一かこれより僅かに大きなものとなっている。また、円形領域２５１の上面には、エンボス加工により複数個の突起２５２が形成されており、複数個の突起２５２がウエハ９０（具体的には、その下側にあるフィルム部分）に下方から当接してウエハ９０を支持する。各突起２５２の上面は、フレーム載置面３０と面一に形成されている。
円形領域２５１及びその下側部分は誘電体により形成された誘電体層となっており、該誘電体層内に電極（静電吸着用電極）２５３が埋設されている。これには、図示しない電源が接続されており、ここから静電吸着用電極２５３に直流電流が供給されると、静電吸着力が発生して、複数個の突起２５２上に支持されているウエハ９０が吸着固定される。ただし、静電吸着用電極２５３は、上方から見て、円形領域２５１からはみ出さないように（すなわち、後述する土手部分２５６よりも内側の部分に）設けられており、土手部分２５６に静電吸着力が発生しないようになっている。
円形領域２５１には、さらに、１個以上の開口２５４が形成されている。開口２５４には、配管２５５を介してヘリウム等の冷却媒体の供給源が接続されており、ここから供給された冷却媒体が円形領域２５１上に供給されるようになっている。
円形領域２５１の周囲には、これを囲むリング状の土手部分２５６が設けられている。土手部分２５６の上面は平坦であり、フレーム載置面３０及び突起２５２の上面と面一に形成されている。この上面が、フレーム付きウエハ９のフィルム９１における、ウエハ９０のすぐ外側の部分（以下、「ウエハ近傍フィルム部分９１０」という）に下方から当接してこれを支持する。土手部分２５６は、非誘電体により形成することが好ましい。なお、図の例では、ウエハステージ２の基台部分２０の外径は、土手部分２５６の外径よりも大きいものとなっているが、両者は同じ寸法であってもよい。
＜押圧部４＞
押圧部４は、幅広リング状の押圧具４１を備える。押圧具４１の外径は、フレーム付きウエハ９の外径（すなわち、フレーム９２の外径）よりも大きなものとされている。また、押圧具４１の内縁部分は下方に延出しており、該延出した部分の下端面４１１は、上方から見て土手部分２５６と重なるリング形状となっている。また、押圧具４１には、これをウエハステージ２から十分に離間した位置（退避位置）と、下端面４１１が土手部分２５６と当接するような位置（押圧位置）との間で昇降させる押圧具駆動機構４２が接続されている。
押圧具駆動機構４２には、これを制御する押圧具駆動制御部４３が電気的に接続されており、押圧具駆動機構４２は、押圧具駆動制御部４３の指示に基づいて押圧具４１を昇降駆動する。ただし、押圧具駆動制御部４３は、ウエハ処理装置１００の制御部５にて実現される機能的要素である。
上述したとおり、フレーム付きウエハ９のフレーム９２がフレームステージ３のフレーム載置面３０に載置された状態において、ウエハ９０がフィルム９１を挟んで静電チャック機構２５の円形領域２５１（具体的には、そこに形成されている複数個の突起２５２）上に支持されるとともに、ウエハ近傍フィルム部分９１０が土手部分２５６上に支持された状態となる。この状態において、押圧具４１が押圧位置に配置されると、ウエハ近傍フィルム部分９１０の全体（すなわち、ウエハ９０の全周に亘るウエハ９０のすぐ外側のフィルム部分）がウエハステージ２に対して押圧された状態（すなわち、ウエハ近傍フィルム部分９１０の全体が押圧具４１の下端面４１１と土手部分２５６の間に挟み込まれた状態）となる（図５（ｄ）参照）。土手部分２５６と下端面４１１はいずれも十分な平面度を有するものとなっており、これらの間に挟み込まれることによって、ウエハ近傍フィルム部分９１０の全体が土手部分２５６の全周に対して気密に密着した状態となる。また、フレーム９２、及び、ウエハ近傍フィルム部分９１０よりも外側のフィルム部分には、押圧具４１の下側面４１２が非接触で近接した状態となる。すなわち、フレーム９２及びフィルム９１におけるウエハ９０が貼着されていない部分のほぼ全体が、押圧具４１に覆われた状態となる。
＜３．ウエハ処理装置１００の動作＞
ウエハ処理装置１００にて実行される動作について、図１〜図４に加え、図５を参照しながら説明する。図５は、該一連の動作の各段階における各部２，３，４の状態を模式的に示す図である。
まず、ウエハ処理装置１００の外部（すなわち、大気圧下）に配置された外部搬送装置（図示省略）が、そのハンド７をカセットＣ（図２）に差し入れて、そこに収容されている複数枚のフレーム付きウエハ９のうちの一枚を、ハンド７で保持する。ハンド７は、具体的には例えば、フレーム付きウエハ９のフレーム９２に上方から吸着することによって、フレーム付きウエハ９を保持するものである。なお、ハンド７の吸着方式としては、真空吸着方式、ベルヌーイ方式、等を採用することができる。
続いて、ウエハ処理装置１００のロードロック１２が開かれて、フレーム付きウエハ９を保持した外部搬送装置のハンド７が搬出入口１１から進入する。このとき、フレームステージ３に設けられた一群のフレームリフトピン３１は全て突出位置に配置されており、ハンド７は、これに保持されているフレーム付きウエハ９のフレーム９２を該一群のフレームリフトピン３１上に載置し（図５（ａ））、その後、フレーム９２の吸着を解除する。これにより、フレーム付きウエハ９がハンド７から一群のフレームリフトピン３１上に受け渡される。その後、ハンド７が搬出入口１１から退出してロードロック１２が閉じられる。
続いて、各フレームリフトピン３１を突出位置から没入位置まで下降させる。ただし、フレームリフトピン駆動制御部３３は、各フレームリフトピン３１をそれぞれ異なるタイミングで下降させるように、各フレームリフトピン駆動機構３２を駆動制御する。すなわち、まずはウエハステージ２の一部分（具体的には、円形領域２５１に形成されている複数の突起２５２のうちの一部の突起２５２）だけにフィルム９１の一部分が接触し、その後、該接触部分から他の部分へと接触領域が徐々に広がっていき（具体的には、フィルム９１と接触する突起２５２の個数が徐々に増加していき）、最後にウエハステージ２の全体（具体的には、円形領域２５１に形成されている複数の突起２５２の全て）がフィルム９１に接触するように、一群のフレームリフトピン３１の下降のタイミングを制御する（図５（ｂ））。
上記の駆動態様は具体的には例えば次のようなものとすることができる。
すなわち、まず、１個のフレームリフトピン３１を最初に下降開始させ、そこから少し遅れてその両隣にあるフレームリフトピン３１を下降開始させ、そこから少し遅れてそれらの隣（下降開始していない側の隣）にあるフレームリフトピン３１を下降開始させる、といった具合に、各フレームリフトピン３１を異なるタイミングで次々と下降させる。
最後のフレームリフトピン３１が没入位置に配置されると、フレーム９２の全体がフレーム載置面３０に載置された状態となる（図５（ｃ））。この状態において、フィルム９１およびこれに貼着されたウエハ９０が、ウエハステージ２上に載置された状態となっている。すなわち、ウエハ９０がフィルム９１を挟んで静電チャック機構２５の円形領域２５１（具体的には、そこに形成されている複数個の突起２５２）上に支持されるとともに、ウエハ近傍フィルム部分９１０が土手部分２５６上に支持された状態となっている。ここでは、フレームリフトピン駆動制御部３３が、各フレームリフトピン３１を一斉に下降させずにそれぞれ異なるタイミングで下降させるので、フィルム９１およびこれに貼着されたウエハ９０が、きれいな状態（すなわち、フィルム９１に皺が寄らず、フィルム９１と土手部分２５６の間に気泡も存在しない状態）で、ウエハステージ２上に載置される。
続いて、静電吸着用電極２５３に直流電流が供給される。これにより、複数個の突起２５２上に支持されているウエハ９０が静電吸着力によって吸着固定される。なお、ウエハ９０がウエハステージ２に完全に載置される前に（例えば、最初のフレームリフトピン３１の下降が開始されると同時に）、静電吸着用電極２５３に対する直流電流の供給を開始してもよい。
続いて、押圧具駆動制御部４３が、押圧具駆動機構４２を駆動制御して、押圧具４１を退避位置から押圧位置まで下降させる（図５（ｄ））。これにより、ウエハ近傍フィルム部分９１０が、押圧具４１の下端面４１１と土手部分２５６の間に挟み込まれた状態となり、ウエハ９０のウエハステージ２に対する固定が確実なものとなる。
その後、円形領域２５１に形成された開口２５４への冷却媒体の供給が開始される。ここでは、ウエハ９０は、土手部分２５６に囲まれた円形部分２５１において複数の突起２５２に支持された状態でウエハステージ２上に載置されているので、ウエハ９０と土手部分２５６に囲まれた空間に冷却媒体が流通されることによって、ウエハ９０が冷却される。特にここでは、押圧具４１によって、ウエハ近傍フィルム部分９１０の全体が土手部分２５６の全周に対して気密に密着した状態となっているので、該空間に供給された冷却媒体を逃がさずに（すなわち、冷却媒体がフィルム９１とウエハステージ２の間の隙間から漏れることを防いで）、ウエハ９０を効率的に冷却することができる。
続いて、処理空間Ｖ内のガスの排気が開始される。処理空間Ｖが十分な真空度に達すると、処理空間Ｖに所定のガスが供給開始される。また、高周波コイル１４にプラズマ用高周波電源１６からプラズマ形成用の高周波電力が投入されるとともに、ウエハステージ２のバイアス用電極２１にバイアス用高周波電源２４からバイアス用の高周波電力が投入される。これにより、ウエハ９０の上部にプラズマが形成され、それにより生じた反応性イオンによりウエハ９０の表面のエッチングが進行する。ただし、ウエハ９０の表面にはストリート以外の部分を覆うマスクが設けられており、ここでは、マスクで覆われていないストリート部分のみがエッチングされる。すなわち、プラズマダイシング処理が進行する。なお、ストリート以外を覆うマスクパターンは、ウエハ９０全体を覆うマスクを形成した後に、ストリートを覆っているマスク部分をレーザ（特開2005-191039）や回転ブレード（特開2001-127011）によって除去することによって、形成することができる。このようなマスクパターンの形成は、フレーム付きウエハ９をプラズマ処理装置１００に搬入する前の適宜のタイミングで行われる。
ただし、ここでは、処理空間Ｖにプラズマが形成されるのに先だって押圧具４１が押圧位置まで下降しており、フレーム９２及びフィルム９１におけるウエハ９０が貼着されていない部分のほぼ全体が、押圧具４１に覆われた状態となっている。したがって、プラズマダイシング処理が行われる間、フィルム９１がプラズマに晒されることによって破損するといった事態の発生が抑制される。また、フレーム９２およびフィルム９１がプラズマに晒されてこれらからパーティクルが発生することも抑制される。
ウエハ９０がシリコンの場合、このプラズマダイシング処理はボッシュプロセスにより行われることが好ましい。ボッシュプロセスとは、等方性エッチングを行うステップ（エッチングステップ）と、保護膜の堆積を行うステップ（保護膜形成ステップ）と、底面の保護膜を除去するステップ（底面除去ステップ）と、を交互に繰り返す処理であり、これにより、シリコンを高いアスペクト比で縦方向に掘り進めること（すなわち、アスペクト比の高いダイシング加工を行うこと）が可能となる。なお、この場合に、エッチングステップにおいて用いるガスとしては、SF6が好ましい。また、保護膜形成ステップにおいて用いるガスとしては、C4F8が好ましい。また、底面除去ステップにおいては、CF4、NF3、F2、及び、COF2、のうちの少なくとも１種類のガスを用いることが好ましい。
エッチングによって掘り進められる溝が深くなるにつれて、エッチングにより生成される粒子がプラズマと反応することによって生じる光の強度が変化する。また、該溝の底がフィルム９１に到達すると（すなわち、溝がウエハ９０を貫通すると）処理空間Ｖに存在する粒子の種類が変化し、該光のスペクトルのピーク位置が変化する。そこで、ウエハ処理装置１００に、処理空間Ｖの発光スペクトルを測定する発光分析装置を設けておき、これによって測定された発光スペクトルに基づいて、プラズマダイシング処理の終了タイミングを決定することが好ましい。
また、プラズマダイシング処理をボッシュプロセスにより行った場合、形成される溝の側面（すなわち、分割切断された単位回路の側面）に、スキャロップとよばれる凹凸構造が残る場合がある。そこで、プラズマダイシング処理が終了した後に、スキャロップを除去するための処理を行うことも好ましい。この処理は具体的には、例えば、処理空間Ｖに、F2を導入してプラズマ処理することによって行ってもよい。また例えば、処理空間Ｖに、O2、N2O、NO、CO、及び、H2のうちの少なくとも１種類のガスを導入し、ウエハ９０に負のバイアス電圧を印加しつつ反応性イオンエッチングプロセスを進行させることによって行ってもよい。
所定の処理が終了すると、ガスの供給が停止されるとともに、高周波コイル１４及びバイアス用電極２１の各々に対する電力の投入が停止された上で、フレーム付きウエハ９がウエハ処理装置１００から搬出される。
フレーム付きウエハ９をウエハ処理装置１００から搬出する動作は、基本的には、フレーム付きウエハ９をウエハ処理装置１００に搬入する動作（図５）と逆の手順で行われる。
すなわち、まず、押圧具４１が押圧位置から退避位置まで上昇される。このとき、押圧具４１の下端面４１１にウエハ近傍フィルム部分９１０がひっついてしまい、フレーム付きウエハ９が持ち上がってしまう可能性がある。このような事態を回避するべく、押圧具４１を上昇させる際には、円形領域２５１への冷却媒体の供給を停止するとともに、開口２５４から吸引を行って円形領域２５１とフィルム９１と土手部分２５６で囲まれた空間を負圧にしておくことが好ましい。また、少なくとも押圧具４１がフレーム付きウエハ９から完全に離間するまでは、静電吸着用電極２５３への直流電流の供給を維持してウエハ９０の吸着状態を維持しておくことも好ましい。
続いて、静電吸着用電極２５３への直流電流の供給が停止される。これにより、ウエハ９０の吸着が解除される。このとき、ウエハ９０に対する静電吸着力を完全に除去するために、処理空間Ｖに除電用のプラズマを形成してもよい。
続いて、一群のフレームリフトピン３１が没入位置から突出位置まで上昇される。ただし、このときは、各フレームリフトピン３１を互いに異なるタイミングで上昇させる必要はなく、一群のフレームリフトピン３１を一斉に上昇させてよい。上述したとおり、土手部分２５６には静電吸着力が及んでいないので、土手部分２５６に押し当てられていたウエハ近傍フィルム部分９１０は、フレームリフトピン３１の上昇に伴って、難なく土手部分２５６から離間する。なお、各フレームリフトピン３１が上昇開始するのに先だって、開口２５４から窒素ガス等を吐出して、円形領域２５１とフィルム９１の間の空間を加圧しておくことも好ましい。
一群のフレームリフトピン３１が突出位置に配置されると、ロードロック１２が開かれて、外部搬送装置のハンド７が搬出入口１１から進入し、一群のフレームリフトピン３１上に支持されているフレーム付きウエハ９のフレーム９２を吸着することによって、該フレーム付きウエハ９を保持する。その後、該ハンド７は、搬出入口１１から退出し、保持しているフレーム付きウエハ９をカセットＣに収容する。
＜４．変形例＞
＜第１変形例＞
上記の実施形態において、ウエハステージ２は、ウエハ９０を、フィルム９１を介して凸状に載置するものであってもよい。すなわち、図６に示されるように、ウエハステージ２ａの上面が凸状であってもよい。具体的には、静電チャック機構２５ａの円形領域２５１ａを、所定の凸状面（曲率半径がウエハ９０の半径よりも十分に大きな凸状面）に沿うものとすればよい。この構成においては、各フレームリフトピン３１をそれぞれ異なるタイミングで下降させる必要はなく、フレームリフトピン駆動制御部３３ａは、一群のフレームリフトピン３１を同時に下降させるようにフレームリフトピン駆動機構３２ａを制御する。
このウエハ処理装置１００ａでは、次のようにしてウエハ９０をウエハステージ２ａに載置する。すなわち、フレーム付きウエハ９のフレーム９２が、複数本のフレームリフトピン３１により支持された状態となると（図５（ａ）参照）、フレームリフトピン駆動制御部３３ａは、一群のフレームリフトピン３１を同時に下降させるようにフレームリフトピン駆動機構３２ａを制御する。ここでは、ウエハステージ２ａが凸状であるので、ウエハ９０が貼着されたフィルム９１の全面が同時にウエハステージ２ａに接触するのではなく、フィルム９１の下面の中央部分のみがまずウエハステージ２ａ（具体的には、円形領域２５１ａの中央部分に形成されている突起２５２ａ）に接触する。そして、その後、その部分からその周縁の部分へと接触領域が広がり、最後にフィルム９１の下面の全体がステージに接触することになる（すなわち、円形領域２５１ａに形成されている複数の突起２５２ａの全てがフィルム９１と接触することになる）。したがって、フィルム９１及びこれに貼着されたウエハ９０がきれいな状態でウエハステージ２ａ上に載置される。
なお、このウエハ処理装置１００ａにおいては、静電吸着用電極２５３を、径が異なる複数のリング状電極を同心に配置することにより形成し、各リング状電極に対する直流電流の供給開始のタイミングを、フィルム９１の接触タイミングに合わせることが好ましい。すなわち、フィルム９１の接触タイミングに合わせて、内側の電極から外側の電極に向かってタイミングをずらしながら直流電流の供給を開始することが好ましい。
＜第２変形例＞
上記の実施形態において、静電チャック機構２５の円形領域２５１内に、複数個のウエハリフトピン２５７を、間隔を設けて配設するとともに、各ウエハリフトピン２５７に、これを突出位置（先端が突起２５２の上面よりも上方にくる位置）と没入位置（先端が突起２５２の上面よりも下方にくる位置）との間で昇降させるウエハリフトピン昇降駆動機構２５８を接続してもよい（図７）。ただし、ウエハリフトピン昇降駆動機構２５８は、各ウエハリフトピン２５７をそれぞれ異なるタイミングで下降させる。すなち、ウエハリフトピン昇降駆動機構２５８は、各ウエハリフトピン２５７が、下降されるフレーム付きウエハ９のウエハ９０が撓まないようにその裏面側をフィルム９１越しに支持するように、各ウエハリフトピン２５７の位置を制御する。具体的には例えば、最初に下降開始するフレームリフトピン３１と最後に下降開始するフレームリフトピン３１とを結ぶ方向をＸ方向とした場合、各ウエハリフトピン２５７を、同じＸ位置にあるフレームリフトピン３１と同じタイミング及び同じ速度で下降させる。これによって、突出位置から没入位置まで下降されるフレームリフトピン３１に支持されているフレーム付きウエハ９のウエハ９０部分が、その重みで撓んでしまうことを防止することができる。
＜第３変形例＞
上記の実施形態において、一群のフレームリフトピン３１の上に、リング状の薄板からなるフレーム載置板３１０を固設してもよい（図８）。この場合、フレーム載置板３１０は、その内径が土手部分２５６の外径と略同一かこれより僅かに大きいことが好ましく、その外径がフレーム９２の内径よりも十分に大きいことが好ましい。また、フレーム載置板３１０を設ける場合は、フレームステージ３の上面をフレーム載置板３１０の厚み分だけ土手部分２５６の上面よりも低い位置に設けておく。
この変形例においては、一群のフレームリフトピン３１が突出位置にあるとき、フレーム付きウエハ９のフレーム９２は、フレーム載置板３１０を介して一群のフレームリフトピン３１に支持される（図８（ａ））。また、各フレームリフトピン３１がそれぞれ異なるタイミングで下降されると、ここに固定されているフレーム載置板３１０が傾斜姿勢で下降することになり、そこに支持されているフレーム９２も傾斜姿勢で下降する（図８（ｂ））。そして、全てのフレームリフトピン３１が没入位置に到達した状態（すなわち、ウエハステージ２にフレーム付きウエハ９が載置された状態において）、フレーム９２は、フレーム載置板３１０を挟んでフレームステージ３上に載置された状態となる（図８（ｃ））。このとき、フレーム付きウエハ９のフィルム９１の下面におけるウエハ近傍フィルム部分９１０よりも外側の部分には、フレーム載置板３１０の上面が非接触状態で近接した状態となる。したがって、フィルム９１の下面側がプラズマ（ウエハステージ２の外側壁とフレームステージ３の内側壁の間（隙間）Ｇに存在するプラズマ）に曝されて破損するという事態を回避することができる。
＜第４変形例＞
上記の実施形態において、ウエハステージ２の外側壁とフレームステージ３の内側壁の間（隙間）Ｇに、平面視にて該隙間Ｇと略同一形状のリング状の薄板６を、その上面がフレーム載置面３０と面一（あるいは、これより僅かに低い位置）に配置されるような位置に固定的に（あるいは、着脱自在に）設けてもよい（図９）。少なくともプラズマダイシング処理が行われる間は、隙間Ｇを薄板６で塞ぐようにしておけば、ウエハステージ２にフレーム付きウエハ９が載置された状態において、そのフィルム９１の下面におけるウエハ近傍フィルム部分９１０よりも外側の部分には、薄板６の上面が接触した状態（あるいは、非接触状態で近接した状態）となる。したがって、フィルム９１の下面側がプラズマ（隙間Ｇに存在するプラズマ）に曝されて破損するという事態を回避することができる。
＜第５変形例＞
上記の実施形態において、押圧具４１は、ウエハ近傍フィルム部分９１０を土手部分２５６に向けて押圧するものであったが、ウエハ近傍フィルム部分９１０に加えて、フレーム９２をフレーム載置面３０に向けて押圧するものであってもよい（図１０）。具体的には、押圧具４１ａにおける下方に延出した部分の厚みを、フレーム９２の厚みと同じものとしておけば、押圧具４１ａを押圧位置に配置した状態において、押圧具４１ａが、その下端面４１１ａでウエハ近傍フィルム部分９１０を土手部分２５６に向けて押圧するとともに、その下側面４１２ａでフレーム９２をフレーム載置面３０に向けて押圧することができる。
この押圧具４１ａによると、ウエハ近傍フィルム部分９１０とフレーム９２を押圧することができるので、ウエハ９０のウエハステージ２に対する固定をより確実なものとすることができる。なお、上記の実施形態に係る押圧具４１は、フレーム９２には非接触とされるので、ウエハ９０の固定力はこの変形例に係る押圧具４１ａよりも小さくなるが、下端面４１１の平坦度及び位置精度さえ十分に高ければ、下側面４１２の平坦度及び位置精度（すなわち、下側面４１２の下端面４１１に対する位置精度）が低くてもよいという利点がある。
＜第６変形例＞
上記の実施形態に係るウエハ処理装置１００において、ロードロック１２に代えてロードロックチャンバーを設け、その内部に外部搬送装置を配置して、これがウエハ処理装置１００に対するフレーム付きウエハ９の搬出入を行うとしてもよい。この場合、外部搬送装置のハンド７にフレーム９２を吸着するための機構を設けなくともよい。例えば、フレーム９２の下面に当接してこれを支持するハンドを用いることができる。
＜第７変形例＞
上記の実施形態において、バイアス用高周波電源２４として、13.56MHzの高周波電源を用いることとしたが、バイアス用電極２１に供給される電力は必ずしも高周波電力である必要はない。例えば、バイアス用高周波電源２４に代えて、400Hz程度の低周波電源を設けて、これからバイアス用電極２１にバイアス用の電力を投入してもよい。この場合、400Hz程度の低周波電力をそのまま投入してもよいし、パルス化または変調してから投入してもよい。バイアス用の電力を400Hz程度の低周波電力とすることによって、ウエハ９０とフィルム９１の界面で、横方向にエッチングが進行すること（所謂、ノッチング）を防ぐことができる。
＜第８変形例＞
上記の実施形態において、突出位置にある一群のフレームリフトピン３１上にフレーム付きウエハ９が支持された際に（あるいは、フレームリフトピン３１が下降している途中で一旦全てのフレームリフトピン３１を停止させて、あるいは、フレームリフトピン３１が下降している間）、ウエハ９０に対して所定の前処理を行ってもよい。前処理とは、ウエハ９０及びフィルム９１の静電チャック機構２５に対する吸着力を向上させるための処理であり、具体的には例えば、目的とする処理（ここではプラズマダイシング処理）に用いるプラズマと同じプラズマ（あるいは、これと別の種類のプラズマ、これよりも弱いプラズマ、であってもよい。）で、ウエハ９０を所定時間だけ処理することによってなされる。
１００，１００ａ…ウエハ処理装置
１…筐体
１１…搬出入口
１２…ロードロック
１３…誘電体窓
１４…高周波コイル
１５…整合器
１６…プラズマ用高周波電源
２，２ａ…ステージ（ウエハステージ）
２１…バイアス用電極
２２…ブロッキングコンデンサ
２３…整合器
２４…バイアス用高周波電源
２５，２５ａ…静電チャック機構
２５１，２５１ａ…円形領域
２５２…突起
２５３…静電吸着用電極
２５４…開口
２５５…配管
２５６…土手部分
２５７…ウエハリフトピン
２５８…ウエハリフトピン昇降駆動機構
３…フレームステージ
３０…フレーム載置面
３１…フレームリフトピン
３１０…フレーム載置板
３２…フレームリフトピン駆動機構
３２，３２ａ…フレームリフトピン駆動機構
３３，３３ａ…フレームリフトピン駆動制御部
４…押圧部
４１，４１ａ…押圧具
４１１，４１１ａ…下端面
４１２，４１２ａ…下側面
４２…押圧具駆動機構
４３…押圧具駆動制御部
５…制御部
６…薄板
７…ハンド
９…フレーム付きウエハ
９０…ウエハ
９１…フィルム
９１０…ウエハ近傍フィルム部分
９２…フレーム

Claims (8)

  1. フレームと、該フレーム内に張設されたフィルムと、該フィルムの上に貼着されたウエハから成る被処理物ユニットの該ウエハをプラズマ処理するためのウエハ処理装置であって、
    a) 前記ウエハを前記フィルムを介して載置するためのステージと、
    b) 前記ステージの周囲に設けられた、前記フレームを支持するための昇降可能な複数本のフレームリフトピンと、
    c) 前記複数本のフレームリフトピンを、それぞれ異なるタイミングで下降させるフレームリフトピン駆動制御部と
    を備える、ウエハ処理装置。
  2. 請求項１に記載のウエハ処理装置であって、
    d) 前記ウエハの外側のフィルム部分を前記ステージに対して押圧する押圧具、
    をさらに備える、ウエハ処理装置。
  3. 請求項２に記載のウエハ処理装置であって、
    前記押圧具は、前記ウエハの全周に亘って前記ウエハのすぐ外側のフィルム部分を押圧するものである、
    ウエハ処理装置。
  4. 請求項２または３に記載のウエハ処理装置であって、
    前記押圧具は、これが押圧するフィルム部分よりも外側のフィルム部分及び前記フレームを、非接触状態で覆うものである、
    ウエハ処理装置。
  5. 請求項１から４のいずれかに記載のウエハ処理装置であって、
    前記ステージが、
    前記ウエハのすぐ外側のフィルム部分を支持するリング状の土手部分と、
    前記土手部分に囲まれた円形部分に突設され、上端が前記土手部分の上面と面一であるような複数の突起と、
    を備える、ウエハ処理装置。
  6. 請求項５に記載のウエハ処理装置であって、
    前記ステージが、静電チャック機構を備え、
    前記静電チャック機構が、
    前記円形部分及びその下側部分を成す誘電体層と、
    上方から見て前記土手部分よりも内側の部分に埋設された電極と、
    を備える、ウエハ処理装置。
  7. 請求項１から６のいずれかに記載のウエハ処理装置であって、
    前記ステージと間隔を設けつつ、前記ステージの周囲を囲むように設けられたフレームステージ、
    を備え、
    前記複数本のフレームリフトピンが、前記フレームステージに設けられている、
    ウエハ処理装置。
  8. フレームと、該フレーム内に張設されたフィルムと、該フィルムの上に貼着されたウエハから成る被処理物ユニットの該ウエハをプラズマ処理するためのウエハ処理装置であって、
    a）前記ウエハを前記フィルムを介して載置するための凸状のステージと、
    b）前記ステージの周囲に設けられた、前記フレームを支持するための昇降可能な複数本のフレームリフトピンと、
    を備える、ウエハ処理装置。
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