JP2021108339A - プラズマ処理装置、プラズマ処理方法ならびに素子チップの製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、搬送キャリアに保持された基板にプラズマ処理を行う。搬送キャリアは、保持シートと保持シートの外周部を支持するフレームとを備える。基板は、保持シートに貼着されている。プラズマ処理装置は、反応室と、反応室の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、反応室の内部に配置され、搬送キャリアが載置されるステージと、ステージ内部に配置された電極部を備える静電吸着機構と、フレームを支持する支持部と、支持部を昇降させる昇降機構と、プラズマ発生部、静電吸着機構および昇降機構を制御する制御部と、を具備する。
本実施形態に係るプラズマ処理方法は、搬送キャリアに保持された基板にプラズマ処理を行う。搬送キャリアは、保持シートと保持シートの外周部を支持するフレームとを備える。基板は、保持シートに貼着されている。プラズマ処理方法は、ステージに搬送キャリアに保持された基板が載置されているとき、ステージに配置された電極部に電圧を印加して、基板をステージに静電吸着させる吸着ステップと、ステージに静電吸着された基板を、エッチング用のプラズマに晒すエッチングステップと、エッチングステップの後、保持シートの少なくとも一部をステージに接触させながら、フレームをステージから離間させるフレーム離間ステップと、フレーム離間ステップの後、基板と電極部との間に反発力を生じさせる電圧を電極部に印加して、保持シートをステージから離間させる保持シート離間ステップと、保持シート離間ステップの後、ステージから離間した基板を、除電用のプラズマに晒す除電ステップと、を備える。
図1は、本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。
基板は、プラズマ処理の対象である。基板は、例えば、第1主面および第2主面を備えるとともに、複数の素子領域と複数の分割領域とに区画されている。分割領域は、素子領域を画定している。基板は、例えば、半導体層を備える。基板の素子領域は、さらに配線層を備えてよい。基板の分割領域は、さらに絶縁膜とTEG(Test Element Group)等の金属材料とを備えてよい。分割領域において基板をエッチングすることにより、素子チップが得られる。
搬送キャリアは、保持シートと、保持シートの外周部を支持するフレームと、を備える。
反応室(以下、真空チャンバと称す。)は、例えば、上部が開口した概ね円筒状である。真空チャンバの上部開口は蓋体である誘電体部材により閉鎖されている。誘電体部材の上方には、上部電極(第1の電極)が配置されている。第1の電極は、高周波電源(第1の高周波電源)と電気的に接続されている。
プラズマ発生部は、上記の第1の電極、プロセスガス源および第1高周波電源により構成される。
真空チャンバ内にプロセスガスが供給された状態で、第1の電極に第1の高周波電源から高周波電力が供給されることにより、真空チャンバ内にプラズマが発生する。
ステージは、真空チャンバ内の底部側に配置されている。
ステージは、搬送キャリアの全体を載置できる程度の大きさを備える。ステージには、保持シートの基板を保持している面が上方を向くように、搬送キャリアが載置される。
静電吸着機構は、ステージ内部に設けられた電極部(以下、ESC電極と称す。)と、ESC電極に接続された直流電源により構成される。直流電源からESC電極に電圧が印加されると、ステージと基板および保持シート(以下、基板等と称す場合がある。)との間にクーロン力またはジョンソン・ラーベック力が生じ、ステージに基板が吸着する。
単極型のESC電極は、少なくとも1つの電極からなり、この少なくとも1つの電極には同じ極性の電圧が印加される。単極型のESC電極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。ESC電極に電圧を印加することにより、誘電体からなるステージの表面に誘電分極による電荷が誘起される。このとき、ステージ上に載置された基板等を帯電させると、ステージの表面に誘起された電荷と帯電した基板等との間でクーロン力が働き、基板がステージに吸着される。基板等を帯電させるためには、真空チャンバ内でプラズマを発生させ、基板等をプラズマに曝せばよい。
支持部は、例えば、ステージの外周近傍にステージを貫通するように配置されている。支持部は、通常、等間隔に複数配置される。支持部は、搬送キャリアのフレームを支持する。支持部は、昇降機構により昇降駆動される。支持部の昇降駆動により、搬送キャリアはステージ上を昇降する。
制御部は、例えばコンピュータを備え、プラズマ発生部、静電吸着機構および昇降機構を制御する。
図4は、本実施形態で使用されるプラズマ処理装置の一例のブロック図である。
制御装置128は、第1の高周波電源110Aおよびプロセスガス源112を含むプラズマ発生部と、第1の昇降機構123Aと、静電吸着機構とを制御する。制御装置128は、さらに、プラズマ処理装置に設けられた第2の高周波電源110B、アッシングガス源113、減圧機構114、冷媒循環装置125および第2の昇降機構123Bの動作も制御する。第2の高周波電源110B等については、後述する。
エッチングステップを行う前に、基板をステージに静電吸着させる。
搬送キャリアをステージに載置した後、例えば、ESC電極を双極モードで作動させて、基板を静電吸着する。すなわち、ESC電極の正極に例えば+V1の電圧を印加し、負極に−V1の電圧を印加する。静電吸着するときのESC電極の電圧の絶対値(V1)は、例えば、500V以上1500V以下である。
ステージに載置された搬送キャリアに保持された基板を、エッチング用のプラズマに晒す。これにより、複数の素子チップが得られる。
エッチング用のプロセスガスとしては、例えば、CF4、C4F8等のフッ化炭素ガス、CHF3等のフッ化炭化水素、SF6、ArやHe等の希ガス、O2等が挙げられる。これらは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。
搬送キャリア20はステージ111に載置されている。搬送キャリア20には、基板がエッチングされることにより作製された複数の素子チップ200が保持されている。ステージ111の内部には、ESC電極119が配置されている。ESC電極119は櫛形電極であり、正極および負極には同じ電圧(+V2)が印加されている。
支持部を上昇させて、フレームをステージから離間させる。ただし、保持シートの少なくとも一部は、ステージに接触させておく。このように、フレームをわずかに上昇させることにより、保持シートには過度な負荷がかかり難い。フレームのステージ側の面とステージとの最短距離H1は、例えば1mm以上5mm以下である。
基板と電極部との間に反発力を生じさせる電圧を、電極部に印加する。これにより、保持シートがステージから離間する。このとき、真空チャンバ内にプラズマは発生していないため、保持シートは加熱されていない。よって、保持シートがステージから離間する際にも、その伸張は抑制される。さらに、すでにフレームはステージから離間しているため、基板に与えられる上記反発力は、保持シートを離間させるために効果的に作用する。保持シートのステージ側の面とステージとの最短距離H2は、最短距離H1以下である。
保持シート離間ステップの後、除電ステップの前に、支持部をさらに上昇させてもよい。これにより、基板等の帯電の程度がさらに小さくなるため、除電ステップの処理時間をさらに短くしたり、パワーをさらに小さくすることが可能となる。フレームのステージ側の面とステージとの最短距離H3は、例えば10mm以上であってよく、15mm以上であってよい。
ステージの上方で支持された基板を、除電用のプラズマに晒す。基板等はすでにステージから離間しているため、除電ステップは、短時間、低パワーで終了できる。そのため、保持シートの加熱による劣化が抑制される。
除電用のプロセスガスとしては、例えば、ArやHe等の希ガスが挙げられる。これらは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。プロセスガスの供給量は、例えば、50sccm以上200sccm以下であってよい。
図10は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の動作を示すフローチャートである。
本実施形態に係る素子チップの製造方法は、保持シートおよび保持シートの外周部を支持するフレームを備える搬送キャリアと、保持シートに保持され、複数の素子領域および複数の分割領域に区画されるとともに、第1主面および前記保持シートに貼着された第2主面を有する基板を準備する準備工程と、基板をエッチング用のプラズマに晒して分割領域における基板を除去し、複数の素子チップに分割するプラズマダイシング工程と、を備える。プラズマダイシング工程は、ステージに搬送キャリアに保持された基板が載置されているとき、ステージに配置された電極部に電圧を印加して、基板をステージに静電吸着させる吸着ステップと、ステージに静電吸着された基板を、エッチング用のプラズマに晒すエッチングステップと、エッチングステップの後、保持シートの少なくとも一部をステージに接触させながら、フレームをステージから離間させるフレーム離間ステップと、フレーム離間ステップの後、基板と電極部との間に反発力を生じさせる電圧を電極部に印加して、保持シートをステージから離間させる保持シート離間ステップと、保持シート離間ステップの後、ステージから離間した基板を、除電用のプラズマに晒す除電ステップと、を備える。
図11は、本実施形態に係る素子チップの製造方法を示すフローチャートである。
まず、搬送キャリアに保持された基板を準備する。基板および搬送キャリアの形状、材質等は上記の通りである。
基板の第1主面を被覆する樹脂膜を形成する。樹脂膜は、基板の素子領域をプラズマ等から保護するために設けられる。
基板10は、第1主面10Xおよび第2主面10Yを備えるとともに、複数の素子領域101と素子領域101を画定する分割領域102とを備える。素子領域101は、半導体層11と、半導体層11の第1主面10X側に積層される配線層12と、を備える。分割領域102は、半導体層11と、絶縁膜14とを備える。基板10の第2主面10Yは搬送キャリア20が備える保持シート22に貼着されている。第1主面10Xは樹脂膜40により被覆されている。
樹脂膜に開口を形成して、分割領域において基板を露出させる。
基板をプラズマに晒して、開口から露出する分割領域における基板を第2主面までエッチングし、基板から複数の素子チップを形成する。複数の素子チップは、保持シートに保持された状態で得られる。
プラズマ処理装置100は、上記の真空チャンバ103と、プラズマ発生部と、ステージ111と、静電吸着機構と、支持部122と、支持部122を昇降する昇降機構(第1の昇降機構123A)と、制御装置128と、を具備する。
真空チャンバ103は、例えば、上部が開口した概ね円筒状であり、その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。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。
半導体層は、例えば、ボッシュプロセスによりプラズマエッチングされる。ボッシュプロセスでは、半導体層が深さ方向に垂直にエッチングされる。半導体層がSiを含む場合、ボッシュプロセスは、堆積ステップと、堆積膜エッチングステップと、Siエッチングステップとを順次繰り返すことにより、半導体層を深さ方向に掘り進む。
プラズマダイシング工程の後、樹脂膜を除去する。
樹脂膜が水溶性である場合、樹脂膜は、水洗により除去することができる。水洗に替えて、プラズマ処理装置においてアッシングを行って、樹脂膜を除去してもよい。この場合、エッチングステップの後、フレーム離間ステップの前にアッシングが行われる。
素子チップを、例えば、保持シートの非粘着面側から、保持シートとともに突き上げピンで突き上げる。これにより、素子チップの少なくとも一部は、保持シートから浮き上がる。その後、ピックアップ装置により、素子チップは保持シートから取り外される。
10X:第1主面
10Y:第2主面
11:半導体層
12:配線層
14:絶縁膜
20:搬送キャリア
21:フレーム
21a:ノッチ
21b:コーナーカット
22:保持シート
22X:粘着面
22Y:非粘着面
40:樹脂膜
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
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
120:第2の電極
121:昇降ロッド
122:支持部
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
129:外周リング
200:素子チップ
Claims (8)
- 搬送キャリアに保持された基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記搬送キャリアは、保持シートと前記保持シートの外周部を支持するフレームとを備え、
前記基板は、前記保持シートに貼着されており、
反応室と、
前記反応室の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記反応室の内部に配置され、前記搬送キャリアが載置されるステージと、
前記ステージ内部に配置された電極部を備える静電吸着機構と、
前記フレームを支持する支持部と、
前記支持部を昇降させる昇降機構と、
前記プラズマ発生部、前記静電吸着機構および前記昇降機構を制御する制御部と、を具備し、
前記制御部は、
前記ステージに前記搬送キャリアに保持された前記基板が載置されているとき、前記電極部に電圧を印加して、前記基板を前記ステージに静電吸着させる吸着ステップと、
前記ステージに静電吸着された前記基板を、エッチング用のプラズマに晒すエッチングステップと、
前記支持部を上昇させて、前記保持シートの少なくとも一部を前記ステージに接触させながら、前記フレームを前記ステージから離間させるフレーム離間ステップと、
前記基板と前記電極部との間に反発力を生じさせる電圧を前記電極部に印加して、前記保持シートを前記ステージから離間させる保持シート離間ステップと、
前記ステージから離間した前記基板を、除電用のプラズマに晒す除電ステップと、
を順次行うように、前記プラズマ発生部、前記静電吸着機構および前記昇降機構を制御する、プラズマ処理装置。 - 前記保持シート離間ステップでは、前記エッチングステップにおいて前記電極部に印加されていた電圧とは異なる極性を有する電圧が印加される、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記電極部は、前記フレームに対向しない位置に配置されている、請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記制御部は、前記保持シート離間ステップの後、前記除電ステップの前に、前記支持部をさらに上昇させる上昇ステップを行わせる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 搬送キャリアに保持された基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記搬送キャリアは、保持シートと前記保持シートの外周部を支持するフレームとを備え、
前記基板は、前記保持シートに貼着されており、
ステージに前記搬送キャリアに保持された前記基板が載置されているとき、前記ステージに配置された電極部に電圧を印加して、前記基板を前記ステージに静電吸着させる吸着ステップと、
前記ステージに静電吸着された前記基板を、エッチング用のプラズマに晒すエッチングステップと、
前記エッチングステップの後、前記保持シートの少なくとも一部を前記ステージに接触させながら、前記フレームを前記ステージから離間させるフレーム離間ステップと、
前記フレーム離間ステップの後、前記基板と前記電極部との間に反発力を生じさせる電圧を前記電極部に印加して、前記保持シートを前記ステージから離間させる保持シート離間ステップと、
前記保持シート離間ステップの後、前記ステージから離間した前記基板を、除電用のプラズマに晒す除電ステップと、を備える、プラズマ処理方法。 - 前記保持シート離間ステップでは、前記エッチングステップにおいて前記電極部に印加されていた電圧とは異なる極性を有する電圧が印加される、請求項5に記載のプラズマ処理方法。
- 前記保持シート離間ステップの後、前記除電ステップの前に、前記フレームをさらに上昇させる上昇ステップを備える、請求項5または6に記載のプラズマ処理方法。
- 保持シートおよび前記保持シートの外周部を支持するフレームを備える搬送キャリアと、前記保持シートに保持され、複数の素子領域および複数の分割領域に区画されるとともに、第1主面および前記保持シートに貼着された第2主面を有する基板を準備する準備工程と、
前記基板をエッチング用のプラズマに晒して前記分割領域における前記基板を除去し、複数の素子チップに分割するプラズマダイシング工程と、を備え、
前記プラズマダイシング工程は、
ステージに前記搬送キャリアに保持された前記基板が載置されているとき、前記ステージに配置された電極部に電圧を印加して、前記基板を前記ステージに静電吸着させる吸着ステップと、
前記ステージに静電吸着された前記基板を、エッチング用のプラズマに晒すエッチングステップと、
前記エッチングステップの後、前記保持シートの少なくとも一部を前記ステージに接触させながら、前記フレームを前記ステージから離間させるフレーム離間ステップと、
前記フレーム離間ステップの後、前記基板と前記電極部との間に反発力を生じさせる電圧を前記電極部に印加して、前記保持シートを前記ステージから離間させる保持シート離間ステップと、
前記保持シート離間ステップの後、前記ステージから離間した前記基板を、除電用のプラズマに晒す除電ステップと、を備える、素子チップの製造方法。
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