JP4897617B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ加工装置及びプラズマ加工方法に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.
従来、例えばシリコンインゴットのような被加工物をプラズマエッチングにより切断し、シリコンウエハを作製するプラズマ加工装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a plasma processing apparatus for manufacturing a silicon wafer by cutting a workpiece such as a silicon ingot by plasma etching (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1に開示されたプラズマ加工装置では、被加工物に対向するようにスライス電極が配置されているとともに、そのスライス電極に電源が電気的に接続されている。そして、この電源からスライス電極に電圧を印加し、スライス電極と被加工物との間に電位差を生じさせることによって、これらスライス電極と被加工物との間にプラズマを発生させ、このプラズマのエッチング作用により被加工物を切断する。また、このプラズマ加工装置では、被加工物を昇降機構によってスライス電極側へ徐々に移動させながらプラズマエッチングすることにより被加工物の切断を進行させるようになっている。
ところで、上記のようなプラズマ加工装置では、被加工物のスライス効率を向上することが求められている。被加工物のスライス効率を向上するための技術としては、複数のスライス電極を所定方向に並べるとともにその所定方向に直交する方向に各スライス電極を被加工物に対向するように配置し、それら各スライス電極と被加工物との間でプラズマを発生させて被加工物を一度の工程で複数にスライスすることが考えられる。 Incidentally, in the plasma processing apparatus as described above, it is required to improve the slicing efficiency of the workpiece. As a technique for improving the slicing efficiency of a workpiece, a plurality of slice electrodes are arranged in a predetermined direction and each slice electrode is arranged to face the workpiece in a direction orthogonal to the predetermined direction. It can be considered that plasma is generated between the slice electrode and the workpiece to slice the workpiece into a plurality of steps in one step.
ただし、この場合には、各スライス電極に対応する箇所で被加工物のスライス速度がばらつく虞がある。各スライス電極における被加工物のスライス速度にばらつきが生じると、被加工物のスライスが進行するに連れて各スライス電極と被加工物との間の距離にずれが生じ、ひいては各スライス電極によるスライス箇所中にプラズマが発生しなくなってスライスの停止する箇所が現れる虞がある。 However, in this case, the slice speed of the workpiece may vary at locations corresponding to the slice electrodes. If the slice speed of the workpiece in each slice electrode varies, the distance between each slice electrode and the workpiece is shifted as the slice of the workpiece progresses. There is a possibility that the portion where the plasma stops being generated and the slice stops appears in the portion.
そこで、各スライス電極ごとに移動機構を設け、その移動機構により各スライス電極と被加工物との間の距離が均等になるように各スライス電極の位置調整をすることによって、各スライス電極における被加工物のスライス速度を均等化することも考えられる。 Therefore, a moving mechanism is provided for each slice electrode, and the position of each slice electrode is adjusted so that the distance between each slice electrode and the workpiece is equalized by the moving mechanism. It is also conceivable to equalize the slicing speed of the workpiece.
しかしながら、この場合には、加工装置の構成が複雑になるとともに加工装置が大型化するという問題点がある。 However, in this case, there is a problem that the configuration of the processing apparatus becomes complicated and the processing apparatus becomes large.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡素な構成で各スライス電極における被加工物のスライス速度を均等化することが可能なプラズマ加工装置及びプラズマ加工方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing capable of equalizing the slice speed of a workpiece in each slice electrode with a simple configuration. Is to provide a method.
本願発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、スライス電極に掛かる電圧及びスライス電極に流れる電流を変化させることによってそのスライス電極における被加工物のスライス速度が変化することに着目し、このことを利用して電圧印加部と複数のスライス電極の間にそれぞれ介在させた各制御素子により各スライス電極に掛かる電圧及び各スライス電極に流れる電流を調整することによって各スライス電極における被加工物のスライス速度を均等化できることを見出した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present application pay attention to the fact that the slice speed of the workpiece at the slice electrode changes by changing the voltage applied to the slice electrode and the current flowing through the slice electrode. By utilizing this fact, the voltage applied to each slice electrode and the current flowing through each slice electrode are adjusted by each control element interposed between the voltage application unit and the plurality of slice electrodes, respectively. It has been found that the slicing speed of the workpiece can be equalized.
すなわち、本発明によるプラズマ加工装置は、被加工物をプラズマエッチングにより切断するプラズマ加工装置であって、所定方向に間隔をおいて配置され、前記被加工物を切断するための複数のスライス電極と、前記複数のスライス電極が前記被加工物に対して前記所定方向と直交する方向に対向するように配置されたときに前記各スライス電極と前記被加工物との間にプラズマが発生するようにこの各スライス電極と被加工物との間に電位差を生じさせる電圧印加部と、前記電圧印加部と前記各スライス電極との間にそれぞれ介在し、前記各スライス電極に対応する箇所での前記被加工物のスライス速度が均等化するように前記各スライス電極に掛かる電圧及び前記各スライス電極に流れる電流を調整可能な複数の制御素子とを備えている。 That is, a plasma processing apparatus according to the present invention is a plasma processing apparatus for cutting a workpiece by plasma etching, and is arranged at intervals in a predetermined direction, and a plurality of slice electrodes for cutting the workpiece. The plasma is generated between each slice electrode and the workpiece when the plurality of slice electrodes are arranged so as to face the workpiece in a direction orthogonal to the predetermined direction. A voltage application unit that generates a potential difference between each slice electrode and the workpiece, and a voltage application unit that is interposed between the voltage application unit and each slice electrode, respectively, at a position corresponding to each slice electrode. A plurality of control elements capable of adjusting the voltage applied to each slice electrode and the current flowing through each slice electrode so that the slice speed of the workpiece is equalized; .
このプラズマ加工装置では、電圧印加部と各スライス電極との間にそれぞれ介在する制御素子により各スライス電極に掛かる電圧及び各スライス電極に流れる電流を調整することによって、各スライス電極に対応する箇所での被加工物のスライス速度を均等化することができる。さらに、このプラズマ加工装置で用いる制御素子は、スライス電極の被加工物に対する距離を調整するための移動機構に比べて簡素な構成とすることができる。このため、このプラズマ加工装置のように各スライス電極ごとに制御素子を設ける場合には、各スライス電極ごとに前記移動機構を設ける場合に比べてプラズマ加工装置の構成を簡素化することができる。従って、このプラズマ加工装置では、簡素な構成で各スライス電極における被加工物のスライス速度を均等化することができる。 In this plasma processing apparatus, the voltage applied to each slice electrode and the current flowing through each slice electrode are adjusted by control elements interposed between the voltage application unit and each slice electrode, respectively, so that the portions corresponding to the slice electrodes are adjusted. The slicing speed of the workpiece can be equalized. Furthermore, the control element used in this plasma processing apparatus can have a simple configuration as compared with a moving mechanism for adjusting the distance of the slice electrode relative to the workpiece. For this reason, when a control element is provided for each slice electrode as in this plasma processing apparatus, the configuration of the plasma processing apparatus can be simplified as compared with the case where the moving mechanism is provided for each slice electrode. Therefore, in this plasma processing apparatus, the slice speed of the workpiece in each slice electrode can be equalized with a simple configuration.
上記プラズマ加工装置において、前記各スライス電極と前記被加工物との間の電位差をそれぞれ検出する電圧検出部と、前記電圧検出部によって検出される前記各スライス電極と前記被加工物との間の電位差に基づいて前記各スライス電極に対応する箇所での前記被加工物のスライス速度が均等化するように前記各制御素子による前記各スライス電極に掛かる電圧及び前記各スライス電極に流れる電流の調整を制御する制御部とを備えているのが好ましい。 In the plasma processing apparatus, a voltage detection unit that detects a potential difference between each slice electrode and the workpiece, and between each slice electrode and the workpiece detected by the voltage detection unit. Based on the potential difference, the voltage applied to each slice electrode and the current flowing to each slice electrode are adjusted by each control element so that the slice speed of the workpiece at the location corresponding to each slice electrode is equalized. It is preferable to include a control unit for controlling.
このように構成すれば、制御部により電圧検出部で検出される各スライス電極と被加工物との間の電位差に基づいて自動的に各制御素子による各スライス電極に掛かる電圧及び各スライス電極に流れる電流の調整が制御されて各スライス電極における被加工物のスライス速度が均等化されるので、例えば手動で各制御素子を制御して各スライス電極におけるスライス速度を均等化する場合に比べて、使用者の作業負担を削減することができる。 If comprised in this way, based on the electric potential difference between each slice electrode detected by the voltage detection part by a control part and a to-be-processed object, the voltage applied to each slice electrode by each control element, and each slice electrode automatically Since the adjustment of the flowing current is controlled and the slice speed of the workpiece in each slice electrode is equalized, for example, compared with the case where the slice speed in each slice electrode is equalized by controlling each control element manually, for example. The work burden on the user can be reduced.
本発明によるプラズマ加工方法は、上記プラズマ加工装置を用いて被加工物をプラズマエッチングにより切断するプラズマ加工方法であって、前記複数のスライス電極を前記所定方向に間隔をおいて配置するとともに、前記複数のスライス電極を前記被加工物に対して前記所定方向と直交する方向に対向するように配置する工程と、前記電圧印加部から前記各制御素子を介して前記各スライス電極に電圧を印加することにより、前記各スライス電極と前記被加工物との間にプラズマが発生するようにこの各スライス電極と被加工物との間に電位差を生じさせる工程と、前記各制御素子により、前記各スライス電極に対応する箇所での前記被加工物のスライス速度が均等化するように前記各スライス電極に掛かる電圧及び前記各スライス電極に流れる電流を調整する工程とを備えている。 A plasma processing method according to the present invention is a plasma processing method for cutting a workpiece by plasma etching using the plasma processing apparatus, wherein the plurality of slice electrodes are arranged at intervals in the predetermined direction, and Arranging a plurality of slice electrodes so as to face the workpiece in a direction orthogonal to the predetermined direction, and applying a voltage to the slice electrodes from the voltage application unit via the control elements; A step of generating a potential difference between each slice electrode and the workpiece so that a plasma is generated between each slice electrode and the workpiece; and A voltage applied to each slice electrode and a voltage applied to each slice electrode so that a slice speed of the workpiece at a position corresponding to the electrode is equalized And a step of adjusting the current.
このプラズマ加工方法では、前記各制御素子により各スライス電極に掛かる電圧及び各スライス電極に流れる電流を調整することによって、各スライス電極に対応する箇所での被加工物のスライス速度を均等化することができる。さらに、このプラズマ加工方法で用いる制御素子は、スライス電極の被加工物に対する距離を調整するための移動機構に比べて簡素な構成とすることができる。従って、このプラズマ加工方法では、上記プラズマ加工装置と同様、簡素な構成で各スライス電極における被加工物のスライス速度を均等化することができる。 In this plasma processing method, by adjusting the voltage applied to each slice electrode and the current flowing through each slice electrode by each control element, the slice speed of the workpiece at the location corresponding to each slice electrode is equalized. Can do. Furthermore, the control element used in this plasma processing method can have a simpler configuration than a moving mechanism for adjusting the distance of the slice electrode relative to the workpiece. Therefore, in this plasma processing method, similarly to the plasma processing apparatus, it is possible to equalize the slice speed of the workpiece in each slice electrode with a simple configuration.
以上説明したように、本発明によれば、簡素な構成で各スライス電極における被加工物のスライス速度を均等化することができる。 As described above, according to the present invention, the slice speed of the workpiece in each slice electrode can be equalized with a simple configuration.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態によるプラズマ加工装置の概略図である。まず、図1を参照して、本発明の一実施形態によるプラズマ加工装置の構成について説明する。 FIG. 1 is a schematic view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. First, the configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態によるプラズマ加工装置は、被加工物としてのシリコンインゴット100をプラズマエッチングによりスライスしてシリコンウエハを製造するためのものである。このプラズマ加工装置は、図略のチェンバと、昇降機構2と、複数のスライス電極4と、被加工物側電極6と、電圧印加部8と、可変抵抗器10と、電圧計12と、制御部14とを備えている。
The plasma processing apparatus according to the present embodiment is for manufacturing a silicon wafer by slicing a
前記図略のチェンバは、その内部にプラズマエッチングを行う反応室を形成するものである。このチェンバには、図略の排気管とガス導入管が接続されており、その排気管を通じてチェンバ内を真空排気した後、ガス導入管を通じてエッチングガスとしての三フッ化窒素(NF3)をチェンバ内に充填可能となっている。 The chamber not shown forms a reaction chamber in which plasma etching is performed. An exhaust pipe (not shown) and a gas introduction pipe are connected to the chamber. After the inside of the chamber is evacuated through the exhaust pipe, nitrogen trifluoride (NF 3 ) as an etching gas is passed through the gas introduction pipe. The inside can be filled.
前記昇降機構2は、シリコンインゴット100の鉛直方向の位置を調節するものである。具体的には、この昇降機構2は、その上部にシリコンインゴット100を載置するための載置台2aを有しており、この載置台2aを上下させることによってシリコンインゴット100の鉛直方向の位置を調節する。さらに、この昇降機構2は、プラズマエッチング時にシリコンインゴット100を徐々に上方に移動させることにより、シリコンインゴット100のプラズマエッチングによるスライスを上面から下方に向かって進行させる。
The
前記複数のスライス電極4は、シリコンインゴット100を切断するために用いられるものである。この各スライス電極4とシリコンインゴット100との間でプラズマが発生し、そのプラズマのエッチング作用によってシリコンインゴット100がスライスされる。
The plurality of
具体的には、複数のスライス電極4は、前記チェンバ内の空間に固定的に設置される。各スライス電極4は、帯状の薄膜に形成されており、その短辺の延びる方向が鉛直方向となるように配置される。そして、各スライス電極4は、水平方向に等間隔で互いに平行に配置されるとともに、前記載置台2a上にセットされたシリコンインゴット100の上面に対して鉛直方向に対向するように配置される。
Specifically, the plurality of
また、各スライス電極4は、銅箔等の金属箔を樹脂材料からなる絶縁膜で挟み込み、ホットプレスすることによって形成されている。そして、各スライス電極4には、その金属箔に前記電圧印加部8から電圧が印加される。これにより、金属箔の下端と対向するシリコンインゴット100の表面との間にプラズマが発生し、絶縁膜で覆われたスライス電極4の側面側にはプラズマが発生しないようになっている。
Each
そして、各スライス電極4とシリコンインゴット100との間でプラズマが発生することによって、エッチングガスとしてのNF3が解離し、フッ素原子(F0)やフッ素イオン(F−)が生成される。このフッ素原子(F0)及びフッ素イオン(F−)とシリコンインゴット100のシリコン原子(Si)が反応してSiF4ガスが生成されることにより、シリコンインゴット100のエッチングによるスライスが進行する。
Then, when plasma is generated between each
前記被加工物側電極6は、シリコンインゴット100に電気的に接続されるものであり、シリコンインゴット100の底面に取り付けられる。この被加工物側電極6は、前記電圧印加部8と電気的に接続されているとともに接地されている。これにより、シリコンインゴット100の電位は、接地電位(0V)になっている。
The workpiece-side electrode 6 is electrically connected to the
前記電圧印加部8は、前記各スライス電極4とシリコンインゴット100との間にプラズマが発生するようにこの各スライス電極4とシリコンインゴット100との間に電位差を生じさせるものである。
The
具体的には、電圧印加部8は、前記可変抵抗器10を介して各スライス電極4に電圧を印加可能に構成されている一方、前記被加工物側電極6と電気的に接続されている。電圧印加部8から各スライス電極4に電圧が印加されることによって、前記接地電位となっているシリコンインゴット100と各スライス電極4との間に電位差が生じる。
Specifically, the
前記複数の可変抵抗器10は、それぞれ前記各スライス電極4に掛かる電圧及び前記各スライス電極4に流れる電流を個別に調整する機能を有する。なお、この可変抵抗器10は、本発明における制御素子の概念に含まれるものである。
Each of the plurality of
具体的には、各可変抵抗器10は、前記電圧印加部8と前記各スライス電極4との間にそれぞれ介在しており、その抵抗値を調整可能に構成されている。そして、各可変抵抗器10は、前記制御部14からの制御信号の入力を受け、その制御信号に従って可変抵抗器10自身の抵抗値を変化させる。この各可変抵抗器10の抵抗値が変化することにより、各スライス電極4に掛かる電圧が調節され、各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差が個別に調節される。また、各可変抵抗器10の抵抗値が変化することにより、各可変抵抗器10を通って電圧印加部8と各スライス電極4との間で流れる電流が個別に調節される。
Specifically, each
前記複数の電圧計12は、前記スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差を検出するものである。この電圧計12は、本発明の電圧検出部の概念に含まれるものである。各電圧計12は、各スライス電極4に対応して設けられている。そして、各電圧計12は、直接的には各スライス電極4とそれに繋がる前記可変抵抗器10との間の部位と、被加工物側電極6との間の電位差を検出するように設けられている。前記スライス電極4と可変抵抗器10との間の部位の電位はそのスライス電極4の電位と同電位であり、前記被加工物側電極6の電位はシリコンインゴット100の電位と同じ接地電位であるため、前記各電圧計12によって検出される電位差は各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差に相当する。そして、各電圧計12によって検出された各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差のデータは、前記制御部14にリアルタイムで送られるようになっている。
The plurality of
前記制御部14は、前記各電圧計12から送られる各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差のデータに基づいて各スライス電極4に対応する箇所でのシリコンインゴット100のスライス速度が均等化するように各可変抵抗器10の抵抗値を変化させることにより各スライス電極4に掛かる電圧及び各スライス電極に4に流れる電流を制御するものである。
The
具体的には、制御部14は、図略の演算部を有しており、この演算部において前記各電圧計12から送られる各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差のデータと、その時点での各可変抵抗器10の抵抗値のデータとに基づいて各スライス電極4に対応する箇所でのスライス速度が算出され、さらに、その各スライス電極4におけるスライス速度の平均値が算出される。
Specifically, the
そして、制御部14は、このスライス速度の平均値と、前記算出された各スライス電極4に対応する箇所でのスライス速度のデータとを比較し、所定のスライス電極4におけるスライス速度が前記スライス速度の平均値からずれている場合にはそのスライス電極4に繋がる可変抵抗器10に抵抗値の調整のための制御信号を送る。この制御信号を受けた可変抵抗器10は、その制御信号に応じて自身の抵抗値を変化させる。これにより、その可変抵抗器10に繋がるスライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差が調節されるとともに、その可変抵抗器10を通って電圧印加部8とスライス電極4との間で流れる電流が調節されてそのスライス電極4に対応する箇所でのプラズマの強度が調節される。このようにして、制御部14による各スライス電極4におけるスライス速度の均等化の制御が行われるようになっている。
Then, the
次に、本実施形態のプラズマ加工装置によるシリコンインゴット100のプラズマ加工方法について説明する。
Next, a plasma processing method for the
まず、前記図略のチェンバ内において昇降機構2の載置台2a上にシリコンインゴット100をセットするとともに、被加工物側電極6をシリコンインゴット100の底面に対して取り付けて被加工物側電極6とシリコンインゴット100を電気的に接続する。そして、複数のスライス電極4をシリコンインゴット100の上面に対向するようにシリコンインゴット100の鉛直方向上側に間隔をあけて設置する。
First, the
次に、チェンバ内を真空排気し、その後、エッチングガスとしてNF3をチェンバ内に充填する。 Next, the inside of the chamber is evacuated, and then the chamber is filled with NF 3 as an etching gas.
次に、電圧印加部8から各可変抵抗器10を介して各スライス電極4に電圧を印加することにより各スライス電極4とシリコンインゴット100との間に電位差を生じさせる。
Next, a voltage difference is generated between each
この後、昇降機構2によりシリコンインゴット100を徐々に上昇させ、各スライス電極4の下端に対してシリコンインゴット100の上面を徐々に接近させる。そして、各スライス電極4の下端とシリコンインゴット100の上面がある一定の距離まで接近すると、各スライス電極4の下端とシリコンインゴット100の上面との間にプラズマが発生し、シリコンインゴット100のエッチングによるスライスが進行する。
Thereafter, the
そして、このシリコンインゴット100のスライスの過程において、制御部14からの制御信号により各可変抵抗器10の抵抗値が調節されることによって、各スライス電極4に掛かる電圧及び各スライス電極4に流れる電流が調整され、各スライス電極4におけるシリコンインゴット100のスライス速度が均等化される。
In the process of slicing the
具体的には、各電圧計12により各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差が検出されるとともに、この電位差のデータが制御部14の演算部に入力されている。この演算部は、入力された電位差のデータと、その時点での各可変抵抗器10の抵抗値のデータとに基づいて各スライス電極4に対応する箇所でのシリコンインゴット100のスライス速度を算出する。
Specifically, a potential difference between each
ここで、各スライス電極4におけるスライス速度は、各スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差と、各可変抵抗器10の抵抗値とに相関があり、演算部はこれらの相関に基づいて各スライス電極4におけるスライス速度を算出する。
Here, the slicing speed in each
具体的には、各スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差の時間平均値は、各スライス電極4に繋がる可変抵抗器10の抵抗値に応じて変化する。この各スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差の時間平均値の変化によって、各スライス電極4におけるスライス速度が変化する。
Specifically, the time average value of the potential difference between each
図2には、スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差の時間平均値を変化させた場合のスライス速度の変化が示されている。この図2から、スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差の時間平均値と、そのスライス電極4に対応する箇所でのスライス速度とは正比例の関係にあり、スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差の時間平均値が大きくなるに従ってそのスライス電極4に対応する箇所でのスライス速度も大きくなることが判る。これは、スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差の時間平均値が大きくなるに従って、全時間に対するプラズマ点灯時間の割合が大きくなり、それに応じてスライス速度が大きくなるためである。
FIG. 2 shows changes in the slice speed when the time average value of the potential difference between the
また、各スライス電極4に繋がる可変抵抗器10の抵抗値に応じて各スライス電極4に流れる電流も変化する。そして、この各スライス電極4に流れる電流の変化によってもスライス速度が変化する。
Further, the current flowing through each
図3には、スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差の時間平均値を一定にして可変抵抗器10の抵抗値を変化させた場合のスライス速度の変化が示されている。この図3から、可変抵抗器10の抵抗値が小さくなるに従ってスライス速度が大きくなることが判る。これは、可変抵抗器10の抵抗値が小さくなるに従ってその可変抵抗器10に繋がるスライス電極4に流れる電流が大きくなり、それに従ってエッチング反応に寄与するラジカルの生成量が増加し、その結果、スライス速度が大きくなるためである。
FIG. 3 shows changes in the slice speed when the resistance value of the
そして、上記図2に示すように、可変抵抗器10の抵抗値が大きくなると、スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差の時間平均値とスライス速度との比例直線の傾きが小さくなる一方、可変抵抗器10の抵抗値が小さくなると、スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差の時間平均値とスライス速度との比例直線の傾きが大きくなる。演算部は、この図2の関係を用いて、スライス電極4とシリコンインゴット100の間の電位差と、可変抵抗器10の抵抗値とに基づいて各スライス電極4におけるスライス速度を算出し、その後、各スライス電極4におけるスライス速度の平均値を算出する。
As shown in FIG. 2, when the resistance value of the
そして、制御部14は、演算部によって算出された前記スライス速度の平均値と、前記算出された各スライス電極4におけるスライス速度とを比較し、前記スライス速度の平均値からスライス速度がずれているスライス電極4があれば、演算部においてそのスライス電極4におけるスライス速度を前記スライス速度の平均値に合わせるために必要な可変抵抗器10の抵抗値を上記図2の関係に基づいて算出させる。この後、制御部14は、前記スライス速度の平均値からスライス速度がずれているスライス電極4に繋がる可変抵抗器10へ前記算出された抵抗値のデータを含む制御信号を出力する。この制御信号を受けた可変抵抗器10は、その制御信号に従って自身の抵抗値を変化させる。これにより、その可変抵抗器10と繋がるスライス電極4におけるスライス速度が調節され、各スライス電極4におけるスライス速度が均等化される。その結果、各スライス電極4におけるシリコンインゴット100のスライスが均等な速度で進行し、シリコンインゴット100が複数のシリコンウエハにスライスされる。
And the
以上説明したように、本実施形態では、電圧印加部8と各スライス電極4との間にそれぞれ介在する各可変抵抗器10の抵抗値を調整し、各スライス電極4に掛かる電圧及び各スライス電極4に流れる電流を調整することによって、各スライス電極4に対応する箇所でのシリコンインゴット100のスライス速度を均等化することが可能である。さらに、本実施形態における可変抵抗器10は、スライス電極4のシリコンインゴット100に対する距離を調整するための移動機構に比べて簡素な構成とすることができる。このため、本実施形態のように各スライス電極4ごとに可変抵抗器10を設ける場合には、各スライス電極4ごとに前記移動機構を設ける場合に比べてプラズマ加工装置の構成を簡素化することができる。従って、本実施形態では、簡素な構成で各スライス電極4におけるシリコンインゴット100のスライス速度を均等化することができる。
As described above, in this embodiment, the resistance value of each
また、本実施形態では、制御部14が電圧計12によって検出される各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差のデータに基づいて各スライス電極4に対応する箇所でのシリコンインゴット100のスライス速度が均等化するように各可変抵抗器10の抵抗値を調整する。このため、制御部14により自動的に各可変抵抗器10の抵抗値が調整されて各スライス電極4におけるシリコンインゴット100のスライス速度が均等化されるので、例えば手動で各可変抵抗器10の抵抗値を調整して各スライス電極4におけるスライス速度を均等化する場合に比べて、使用者の作業負担を削減することができる。
In the present embodiment, the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均一の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent are further included.
例えば、図4に示した上記実施形態の第1変形例のように、電圧印加部8から隣り合うスライス電極4間に電位差を生じるような電圧を各スライス電極4に印加する構成のプラズマ加工装置においても本発明を適用することができる。
For example, as in the first modification of the embodiment shown in FIG. 4, the plasma processing apparatus configured to apply a voltage that causes a potential difference between
具体的には、この変形例によるプラズマ加工装置では、電圧印加部8に各スライス電極4がそれぞれ可変抵抗器10を介して電気的に接続されている。そして、電圧印加部8は、符号が逆で等しい大きさの2種類のパルス電圧を出力するように構成されており、水平方向に並んだ各スライス電極に交互にこの2種類のパルス電圧を印加するようになっている。すなわち、隣り合うスライス電極4には互いに符号が逆で等しい大きさのパルス電圧がそれぞれ印加されるようになっている。
Specifically, in the plasma processing apparatus according to this modification, each
そして、各スライス電極4とシリコンインゴット100との間でプラズマが発生すると、シリコンインゴット100のうち隣り合うスライス電極4,4に対応するプラズマを直線的に結ぶ線分の近傍部分を通じて電流が流れる。すなわち、各スライス電極4間の微小な距離でシリコンインゴット100を通じて電流が流れる。上記実施形態では、各スライス電極4とシリコンインゴット100との間でプラズマが発生しているときには、各スライス電極4と被加工物側電極6との間でシリコンインゴット100を貫通して電流が流れるが、この第1変形例ではそのような貫通電流はほとんど流れないようになっている。これにより、この第1変形例では、シリコンインゴット100のジュール熱の発生が抑えられ、そのジュール熱によるシリコンインゴット100の温度の上昇が抑制されるようになっている。
When plasma is generated between each
そして、被加工物側電極6には上記実施形態と異なり、電圧印加部8が接続されておらず、その代わりに直流電源20が接続されている。これにより、この直流電源20から被加工物側電極6を通じてシリコンインゴット100に正の直流電圧が印加されるようになっている。この直流電圧は、前記スライス電極4に印加されるパルス電圧のピーク値よりも小さく、前記パルス電圧が立ち下がったときにスライス電極4とこの直流電圧が印加されたシリコンインゴット100との間でプラズマが発生しないような低い電圧値に設定されている。この弱い正の直流電圧により、前記パルス電圧が立ち下がってスライス電極4とシリコンインゴット100との間にプラズマが発生しない期間でも、エッチングガスのイオン(F−)がシリコンインゴット100に静電収集され、シリコンインゴット100のスライスが進行するようになっている。
And unlike the said embodiment, the
そして、この第1変形例によるプラズマ加工装置においても、各可変抵抗器10と対応するスライス電極4との間の部位と、被加工物側電極6との間の電位差、すなわち各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差が対応する各電圧計12によって検出されている。そして、この電圧計12によって検出された各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差と、その時点での各可変抵抗器10の抵抗値とに基づいて、制御部14が上記実施形態と同様に各可変抵抗器10の抵抗値を変化させて各スライス電極4におけるシリコンインゴット100のスライス速度を均等化するようになっている。
In the plasma processing apparatus according to the first modified example, the potential difference between the portion between each
ただし、この第1変形例では、スライス電極4に負電圧が印加されることがあり、それに起因して電圧計12によって検出される電位差が負となる場合がある。この場合には、制御部14の演算部において電圧計12によって検出された負の電位差の値を正に変換する処理を行うとともに、その変換後の電位差を用いてスライス速度を算出すればよい。
However, in this first modification, a negative voltage may be applied to the
また、スライス電極4に正電圧と負電圧に入れ替わるパルス電圧が印加される場合には、制御部14の演算部において電圧計12によって検出された電位差のうち正の部分のみを用いてスライス速度を算出すればよい。もしくは、演算部において電圧計12によって検出された電位差のうち負の部分のみを用いてその負の電位差の値を正に変換する処理を行うとともに、この変換後の電位差を用いてスライス速度を算出してもよい。もしくは、電圧計12によって検出された電位差のうち負の部分を正に変換する処理を行い、この変換後の正の電位差と元々正の電位差の部分とを用いてスライス速度を算出してもよい。
When a pulse voltage that switches between a positive voltage and a negative voltage is applied to the
なお、上記第1変形例では、互いに逆符号のパルス電圧を印加するスライス電極4を交互に配置したが、同符号のパルス電圧を印加するスライス電極が隣り合わせで配置されているとともに、そのスライス電極と逆符号のパルス電圧が印加されるスライス電極が隣り合わせで配置されていてもよい。また、互いに逆符号のパルス電圧が印加される各スライス電極は同数設けられている必要はなく、それぞれ任意の数設けられていてもよい。
In the first modification, the
また、上記第1変形例において各スライス電極4に印加する電圧は、各スライス電極4とシリコンインゴット100との間でプラズマを発生可能であり、かつ、各スライス電極4間に所定の電位差を生じさせることが可能な上記パルス電圧以外の形態の電圧であってもよい。
Further, in the first modification, the voltage applied to each
また、上記実施形態及び第1変形例では、各スライス電極4に掛かる電圧及び各スライス電極4に流れる電流を調整する制御素子として可変抵抗器10を用いたが、本発明はこれに限らず、前記制御素子として可変抵抗器10以外のものを用いることが可能である。
Moreover, in the said embodiment and 1st modification, although the
例えば、前記電圧印加部8に交流電源を用いる場合には、前記制御素子として前記可変抵抗器10の代わりにリアクタンスを変更可能な可変リアクトルを用い、この可変リアクトルのリアクタンスを制御することによって各スライス電極4に掛かる電圧及び各スライス電極に流れる電流を調整するようにしてもよい。
For example, when an AC power supply is used for the
また、図5に示した上記実施形態の第2変形例のように、前記制御素子として前記可変抵抗器10の代わりに半導体デバイスであるFET22(電界効果型トランジスタ)を用いて各スライス電極4に掛かる電圧及び各スライス電極4に流れる電流を調整してもよい。
Further, as in the second modification of the embodiment shown in FIG. 5, each
具体的には、この第2変形例では、電圧印加部8と各スライス電極4の間にそれぞれFET22を介在させる。そして、その各FET22のソースまたはドレインの一方を電圧印加部8に電気的に接続するとともに、他方を各スライス電極4に電気的に接続し、各FET22のゲート電極を制御部14に電気的に接続する。そして、制御部14は、前記電圧計12によって検出される各スライス電極4とシリコンインゴット100との間の電位差に基づいて、前記各FET22のゲート電極に印加する電圧を制御することにより各FET22を通じて各スライス電極4に流れる電流及び各FET22を介して各スライス電極4に掛かる電圧を調整することによって、各スライス電極4に対応する箇所でのシリコンインゴット100のスライス速度を均等化させる。
Specifically, in the second modification,
この第2変形例では、各スライス電極4に対応する箇所でのシリコンインゴット100のスライス速度を均等化することが可能であるとともに、この第2変形例で用いるFET22は、スライス電極4のシリコンインゴット100に対する距離を調整するための移動機構に比べて簡素な構成とすることができる。従って、この第2変形例においても上記実施形態と同様、簡素な構成で各スライス電極4におけるシリコンインゴット100のスライス速度を均等化できるという効果を得ることが可能である。
In the second modified example, the slice speed of the
また、上記したシリコンインゴット100と各スライス電極4は、相対的に鉛直方向に配置されている必要はなく、任意の方向に配置されていてもよい。そして、各スライス電極4の配列方向も水平方向以外の任意の方向であってもよく、シリコンインゴット100の切断方向はこれらシリコンインゴット100と各スライス電極4の配置方向に応じた方向であってもよい。例えば、シリコンインゴット100を上に配置するとともに各スライス電極4をそのシリコンインゴット100の下方に配置し、シリコンインゴット100を下から上へ切断する構成や、シリコンインゴット100を横に倒して配置するとともに各スライス電極4をそのシリコンインゴット100の側方に配置してシリコンインゴット100を横方向に切断する構成であってもよい。なお、これらの構成では、上記昇降機構2の代わりにシリコンインゴット100をその切断方向に移動可能な移動機構を用い、その移動機構の載置台にシリコンインゴット100を落ちないように固定するのが好ましい。
Moreover, the above-mentioned
また、上記実施形態及び各変形例では、被加工物としてシリコンインゴット100を切断する構成を例にとって説明したが、被加工物としてはシリコンインゴットに限らず、種々の材料のものを適用可能である。例えば、シリコンカーバイド(SiC)やゲルマニウム(Ge)等の被加工物を本発明によるプラズマ加工装置及びプラズマ加工方法を用いて切断してもよい。
Moreover, in the said embodiment and each modification, although demonstrated taking the example of the structure which cut | disconnects the
また、上記実施形態及び各変形例では、エッチングガスとしてNF3を用いたが、被加工物の種類に応じてエッチング可能な適切な種類のエッチングガスを用いればよい。例えば、シリコンインゴット100のエッチングガスとしてSF6やCl2を用いてもよい。また、SiCからなる被加工物を切断する場合には、エッチングガスとしてNF3ガスのほかに、SF6ガス、NF3とO2の混合ガス、または、SF6とO2の混合ガスなどを用いることができる。また、Geからなる被加工物を切断する場合には、エッチングガスとしてNF3やSF6などを用いることができる。
In the above embodiment and the modifications, it was used NF 3 as the etching gas may be used etchable suitable type of etching gas according to the type of workpiece. For example, SF 6 or Cl 2 may be used as an etching gas for the
4 スライス電極
8 電圧印加部
10 可変抵抗器(制御素子)
12 電圧計(電圧検出部)
14 制御部
100 シリコンインゴット(被加工物)
22 FET(制御素子)
4
12 Voltmeter (Voltage detector)
14
22 FET (control element)
Claims (3)
所定方向に間隔をおいて配置され、前記被加工物を切断するための複数のスライス電極と、
前記複数のスライス電極が前記被加工物に対して前記所定方向と直交する方向に対向するように配置されたときに前記各スライス電極と前記被加工物との間にプラズマが発生するようにこの各スライス電極と被加工物との間に電位差を生じさせる電圧印加部と、
前記電圧印加部と前記各スライス電極との間にそれぞれ介在し、前記各スライス電極に対応する箇所での前記被加工物のスライス速度が均等化するように前記各スライス電極に掛かる電圧及び前記各スライス電極に流れる電流を調整可能な複数の制御素子とを備えた、プラズマ加工装置。 A plasma processing apparatus for cutting a workpiece by plasma etching,
A plurality of slice electrodes arranged at intervals in a predetermined direction for cutting the workpiece;
The plasma is generated between each slice electrode and the workpiece when the plurality of slice electrodes are arranged to face the workpiece in a direction orthogonal to the predetermined direction. A voltage application unit that generates a potential difference between each slice electrode and the workpiece;
The voltage applied to each slice electrode so as to equalize the slice speed of the workpiece at a location corresponding to each slice electrode, respectively interposed between the voltage application unit and each slice electrode, and the respective slice electrodes A plasma processing apparatus comprising a plurality of control elements capable of adjusting a current flowing through a slice electrode.
前記電圧検出部によって検出される前記各スライス電極と前記被加工物との間の電位差に基づいて前記各スライス電極に対応する箇所での前記被加工物のスライス速度が均等化するように前記各制御素子による前記各スライス電極に掛かる電圧及び前記各スライス電極に流れる電流の調整を制御する制御部とを備えた、請求項1に記載のプラズマ加工装置。 A voltage detector for detecting a potential difference between each slice electrode and the workpiece;
Based on the potential difference between each slice electrode and the workpiece detected by the voltage detection unit, the slice speeds of the workpiece at locations corresponding to the slice electrodes are equalized. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising: a control unit that controls adjustment of a voltage applied to each slice electrode and a current flowing through each slice electrode by a control element.
前記複数のスライス電極を前記所定方向に間隔をおいて配置するとともに、前記複数のスライス電極を前記被加工物に対して前記所定方向と直交する方向に対向するように配置する工程と、
前記電圧印加部から前記各制御素子を介して前記各スライス電極に電圧を印加することにより、前記各スライス電極と前記被加工物との間にプラズマが発生するようにこの各スライス電極と被加工物との間に電位差を生じさせる工程と、
前記各制御素子により、前記各スライス電極に対応する箇所での前記被加工物のスライス速度が均等化するように前記各スライス電極に掛かる電圧及び前記各スライス電極に流れる電流を調整する工程とを備えた、プラズマ加工方法。 A plasma processing method for cutting a workpiece by plasma etching using the plasma processing apparatus according to claim 1,
Disposing the plurality of slice electrodes at intervals in the predetermined direction, and disposing the plurality of slice electrodes so as to face the workpiece in a direction orthogonal to the predetermined direction;
By applying a voltage from the voltage application unit to the slice electrodes via the control elements, plasma is generated between the slice electrodes and the workpiece so that the slice electrodes and the workpiece are processed. Creating a potential difference with the object,
Adjusting the voltage applied to each slice electrode and the current flowing to each slice electrode so that the slice speed of the workpiece at the location corresponding to each slice electrode is equalized by each control element; A plasma processing method provided.
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