JP6573231B2 - プラズマ処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、搬送キャリアに保持された基板をプラズマ処理する方法に関する。
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。
特開２００９−９４４３６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。
本発明の一局面は、搬送キャリア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に載置して、前記基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、保持シートと前記保持シートの外周部に配置されるフレームとを備える前記搬送キャリアを準備する準備工程と、前記保持シートに前記基板を貼着して、前記搬送キャリアに前記基板を保持させる基板保持工程と、前記保持シートの張力を増加させる張力増加工程と、前記基板保持工程の後、前記搬送キャリアを前記ステージに載置して、前記基板を前記保持シートを介して前記ステージに接触させる、載置工程と、前記載置工程の後、前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、を備え、前記張力増加工程が、前記保持シートを５０℃以上６０℃以下に加熱して伸長させる加熱ステップと、前記加熱ステップの後、前記保持シートを収縮させる収縮ステップと、を含み、前記張力増加工程が、前記基板保持工程と前記プラズマ処理工程との間に行われる、プラズマ処理方法に関する。
本発明によれば、保持シートにシワのない状態で基板をプラズマ処理できるため、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概略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方法を示すフローチャートである。 図３に示すプラズマ処理方法の一部を示す概念図である（（ａ）〜（ｆ））。 本発明の他の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。 図５に示すプラズマ処理方法の一部を示す概念図である（（ａ）〜（ｅ））。 本発明の他の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。 図７に示すプラズマ処理方法の一部を示す概念図である（（ａ）〜（ｅ））。
保持シートは、通常、ロール状に捲回されている。保持シートは、架台に置かれたフレームの開口を覆うように巻き出されながら、フレームの一方の面に貼着され、固定される。このとき、保持シートは、捲き出し方向により大きな張力がかかった状態でフレームに固定される。そのため、フレームに貼着された保持シートには、捲き出し方向に沿ったシワが寄り易い。
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、基板が撓みやすくなっている。このように、基板の剛性が小さいと、基板を貼着しても保持シートのシワは解消されず、かえってその自重によりシワが大きくなり易い。また、フレームに対して基板が小さいと、保持シートの基板が貼着されていない部分の面積割合が大きくなる。そのため、基板が剛性を有している場合であっても、基板を貼着することにより、保持シートのシワは大きくなる。
プラズマ処理は、通常、搬送キャリアをプラズマ処理装置に備えられたステージに載置し、静電チャックといわれる静電吸着機構により吸着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電極と搬送キャリア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、ステージに搬送キャリアを吸着させる。このとき、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のまま、ステージに吸着される場合がある。この場合、保持シートに生じたシワの少なくとも一部は、ステージと接触することができず、保持シートは一部がステージから浮き上がった状態で吸着される。
このような浮き上がり部が、保持シートの基板が貼着されている領域に生じた場合、そのままプラズマ処理を行うと、浮き上がり部とその他の部分とで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、浮き上がり部において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。また、温度上昇によって保持シートが伸長し、シワが大きくなる場合がある。これにより、上記のような加工形状のばらつき、未処理部の発生、局所的な温度上昇等がさらに拡大する。さらに、保持シートにシワがあることにより、プラズマ処理後のピックアップ工程において、チップを正確に認識することが困難となり、ピックアップミスが生じる場合がある。加えて、その後の外観検査工程において、良品と不良品との判別が正確に行われない場合も生じる。
そこで、本実施形態では、保持シートと保持シートの外周部に配置されるフレームとを備える搬送キャリアを準備する準備工程と、基板に対するプラズマ処理工程との間に、収縮によって保持シートの張力を増加させる張力増加工程を行う。張力増加工程によって、保持シートの張力は基板を貼着する前よりも増加する。つまり、保持シートは、基板とフレームとの間でより引張られて、保持シートのシワが解消される。
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、基板１とこれを保持する搬送キャリア１０とを概略的に示す上面図であり、図１（ｂ）は、基板１および搬送キャリア１０の図１（ａ）に示す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。
（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の搬送等の取り扱いが容易となる。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、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の保持シート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。
（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光）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ＵＶ光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良い。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）
次に、図２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装置１００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装置１００の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（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原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。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、静電吸着機構を構成するＥＳＣ電極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。
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、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装置１００を構成する要素の動作を制御する。
（張力増加工程）
保持シート３の張力を増加させる張力増加工程について説明する。張力増加工程は、搬送キャリア１０を準備する準備工程と、基板１にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、の間で行われる。すなわち、張力増加工程は、準備工程が終了した後、プラズマ処理工程が開始される前に行われる。
上記のような熱可塑性樹脂により構成される保持シート３は、加熱によって伸長し、元の温度にまで冷却されると、加熱前よりもさらに収縮する。保持シート３は、通常、熱可塑性樹脂を溶融し、ダイから押し出してシート状物を形成した後、ロールプレスすることにより得られる。そのため、成型した保持シート３には、引っ張り方向の残留応力が残存しており、保持シート３は残留応力のない場合と比べて伸長している。このような保持シート３を加熱することにより、保持シート３はさらに伸張するとともに、保持シート３に残存している引っ張り方向の残留応力が緩和される。そのため、その後、保持シート３が冷却されると、保持シート３は、加熱前よりもさらに収縮する。このとき、保持シート３の外周部はフレーム２に固定されている。そのため、保持シート３の張力は、伸長前よりも増加する。よって、保持シート３のシワが解消される。張力増加工程は、保持シート３のこのような性質を利用してもよい。すなわち、張力増加工程は、保持シート３を加熱により伸長させる加熱ステップと、伸長された保持シート３を冷却により収縮させる冷却ステップとを含んでいてもよい。
一方、保持シート３は、ＵＶ光の照射によって収縮する性質を有する場合（例えば、保持シート３の材料がアクリル基等の光重合反応を示す官能基を有する場合）もある。この場合、張力増加工程は、上記加熱ステップおよび冷却ステップに替えて、保持シート３にＵＶ光を照射することにより収縮させる紫外線照射ステップ（以下、ＵＶ照射ステップと称す）を含んでいてもよい。この場合も、保持シート３はＵＶ光の照射前よりもさらに収縮する。ＵＶ照射ステップの後に保持シート３を冷却することは必ずしも要しないが、ＵＶ照射ステップによって保持シート３が加熱される場合には、保持シート３を冷却することが好ましい。この冷却は、上記冷却ステップと同様の方法により行うことができる。
以下、張力増加工程を、（１）加熱ステップおよび冷却ステップを含む場合と、（２）ＵＶ照射ステップを含む場合とに分けて、詳細に説明する。
（１）加熱ステップおよび冷却ステップを含む場合
（加熱ステップ）
加熱ステップは、基板１を保持する前（準備工程後、後述する基板保持工程前）の搬送キャリア１０の保持シート３を加熱することにより行ってもよいし、基板１を保持した後（基板保持工程後、プラズマ処理工程前）の搬送キャリア１０の保持シート３を加熱することにより行ってもよい。保持シート３の加熱の条件は特に限定されず、保持シート３の材質、厚み等に応じて適宜設定すれば良い。なかでも、保持シート３の損傷を抑制する観点から、表面が５０〜６０℃程度になるように保持シート３を加熱することが好ましい。
保持シート３を加熱する方法は特に限定されず、架台に保持シート３を載置して、上部から加熱装置により加熱してもよいし、保持シート３をホットプレート等に載置して加熱してもよい。また、保持シート３は、ＵＶ光を放射するＵＶ照射装置（ＵＶランプ等）により加熱されてもよい。なかでも、保持シート３の加熱する部分をコントロールできる点で、ＵＶ照射装置により保持シート３を加熱することが好ましい。保持シート３をＵＶ照射装置により加熱する場合、加熱したくない部分にマスクしてＵＶ光を遮蔽することにより、加熱部分をコントロールすることができる。特に、保持シート３の粘着面３ａがＵＶ硬化型アクリル粘着剤により形成されている場合、保持シート３のフレーム２に対向する部分および保持シート３の基板１が貼着される予定の領域あるいは基板１が貼着されている領域に対向する部分にマスクした後、ＵＶ光を照射することが好ましい。ＵＶ光の照射によって粘着面３ａの粘着力が減少すること、あるいは、粘着面３ａの硬化が過度に進み、基板１のピックアップが困難になることを抑制するためである。上記の観点から、ＵＶ光の照射は、基板１が貼着された保持シート３に対して、基板１とフレーム２とが貼着されている面（粘着面３ａ）側から行うことが好ましい。基板１およびフレーム２によっても、ＵＶ光が遮蔽され得るためである。
加熱ステップは、プラズマ処理装置１００の内部で行われてもよいし、外部で行われてもよい。加熱ステップをプラズマ処理装置１００の内部で行う場合、加熱ステップは、ステージ１１１に保持シート３（すなわち、基板１を保持する搬送キャリア１０）を載置した後、行ってもよいし、ステージ１１１に搬送キャリア１０が載置される前（例えば、後述するように、搬送キャリア１０が支持部１２２に受け渡された後、支持部１２２がステージ１１１のレベル以下にまで下降するまでの間）に行ってもよい。ステージ１１１が冷却されている場合には、ステージ１１１に搬送キャリア１０が載置される前、さらにはＥＳＣ電極１１９への電圧の印加前に加熱ステップを行うことが好ましい。
保持シート３へのＵＶ光の照射は、ＵＶ照射装置を用いて行うことができる。ここで、プラズマは、ＵＶ域の波長を有する輝線スペクトルを生じる場合がある。つまり、ＵＶ光は、プラズマを生成させることによっても照射される。例えば、搬送キャリア１０を真空チャンバ１０３の内部に搬入した後、カバー１２４を上昇させた状態で真空チャンバ１０３に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、保持シート３にＵＶ光を照射することができる。このとき、真空チャンバ１０３には、ＵＶ光を発生させ易いガス（例えば、ヘリウム、アルゴン等）を導入しておくことが好ましい。
（冷却ステップ）
冷却ステップは、加熱ステップが終了した後、プラズマ処理工程が開始される前に実行される。冷却ステップは、好ましくは、基板１が保持された（基板保持工程が終了した後の）搬送キャリア１０の保持シート３を冷却することにより行われる。この場合、保持シート３の基板１が貼着されていない領域とともに、保持シート３の基板１が貼着されている領域のシワも解消される。言い換えれば、冷却ステップにより、基板１はシワのない保持シート３に貼着された状態になる。保持シート３の基板１が貼着されていない領域は、基板１が貼着されている領域とフレーム２との間で張力がよりかかり易いため、シワを解消する効果が高くなる。
保持シート３を冷却する方法は特に限定されず、保持シート３を常温（２０℃程度）に置いてもよい。具体的には、冷却ステップは、加熱ステップ後、そのまま架台上で搬送キャリア１０を放置する、あるいは、ホットプレートの電源を切った後、そのままホットプレート上で搬送キャリア１０を放置することにより実行されてもよいし、搬送キャリア１０を真空チャンバ１０３に搬入するまでの間（後述する搬入工程の間）、常温に置かれることにより実行されてもよいし、その両方であってもよい。
また、保持シート３は、例えば冷却プレートあるいはプラズマ処理装置１００のステージ１１１に載置されることにより、常温以下に冷却されてもよい。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。そのため、搬送キャリア１０がステージ１１１に載置されて、保持シート３がステージ１１１に接触することにより、保持シート３は冷却される。加熱ステップがプラズマによって生成するＵＶ光が照射されることにより行われる場合、真空チャンバ１０３に投入される高周波電力を低減する（照射されるＵＶ光を弱める）方法、ＥＳＣ電極に電圧を印加して、ステージ１１１に保持シートを吸着させる方法、真空チャンバ１０３に投入される高周波電力を低減するとともに、真空チャンバ１０３にヘリウム等のガスを導入する方法等により、保持シート３を冷却してもよい。
つまり、冷却ステップ（保持シート３の冷却）は、特別な冷却装置を用いることなく、加熱ステップ後、プラズマ処理工程の前までに実行され得る。冷却の条件は特に限定されず、保持シート３の材質、厚み等に応じて適宜設定すれば良い。なかでも、保持シート３の損傷を抑制する観点から、表面が−１０〜２０℃程度になるように保持シート３を冷却することが好ましい。
上記のとおり、冷却ステップは、プラズマ処理装置１００の内部で行われてもよいし、外部で行われてもよいし、その両方で行われてもよい。例えば、プラズマ処理装置１００の外部で加熱ステップを行った後、プラズマ処理装置１００の外部から内部への搬送中およびプラズマ処理装置１００の内部で、冷却ステップが行われてもよい。また、プラズマ処理装置１００の外部で加熱ステップおよび冷却ステップが行われてもよいし、プラズマ処理装置１００の内部で加熱ステップおよび冷却ステップが行われてもよい。
（２）ＵＶ照射ステップを含む場合
ＵＶ照射ステップは、冷却ステップと同様、基板１が保持された搬送キャリア１０の保持シート３に対して行われることが好ましい。ＵＶ照射ステップは、プラズマ処理装置１００の内部で行われてもよいし、外部で行われてもよい。ＵＶ照射ステップは、ＵＶ光の照射を用いた上記加熱ステップと同様の方法により行うことができる。
保持シート３に対してＵＶ光の照射を行う場合、このＵＶ光の照射が上記加熱ステップに該当するか上記ＵＶ照射ステップに該当するかを区別することは重要ではない。ＵＶ光の照射によって、保持シート３が収縮するとともに加熱される場合があるためである。いずれの場合であっても、プラズマ処理工程までの間に保持シート３は冷却されるため、結果として、ＵＶ光の照射を行うことにより、保持シート３の張力は増加する。言い換えれば、保持シート３に対してＵＶ光の照射を行うことは、保持シート３の張力を増加させる行為（張力増加工程）と同義である。なお、後述する第１実施形態および第３実施形態では、便宜上、保持シート３に対するＵＶ光の照射を加熱ステップとして説明している。
（第１実施形態）
以下、張力増加工程として、ＵＶ光の照射によって保持シート３を加熱して伸長させる加熱ステップと、保持シート３を冷却により収縮させる冷却ステップとを含む第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態において、加熱ステップは、基板保持工程が終了した後、搬入工程が開始される前に、プラズマ処理装置１００の外部で行われる。冷却ステップは、プラズマ処理装置１００の外部から内部への搬送中およびプラズマ処理装置１００の内部で、加熱ステップが終了した後、プラズマ処理工程が開始される前に実行される。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３および図４を用いて説明する。図３は、プラズマ処理方法を示すフローチャートであり、図４は、本実施形態におけるプラズマ処理方法の一部を示す概念図である。
（１）準備工程
本工程では、搬送キャリア１０を準備する。搬送キャリア１０は、例えば、ロール状に捲回された保持シート３を、図示しない架台に置かれたフレーム２の開口を覆うように巻き出して、フレーム２の一方の面に貼着し、固定する。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。
（２）基板保持工程（図４（ａ）および（ｂ））
次いで、搬送キャリア１０を粘着面３ａを上向きに架台２０に載置し、基板１を粘着面３ａに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。なお、図４（ａ）では、架台２０に載置された搬送キャリア１０の保持シート３に基板１を貼着しているが、これに限定されない。例えば、基板１を架台２０に載置しておき、これに搬送キャリア１０を被せるようにして、基板１を保持シート３に貼着させてもよい。
（３）張力増加工程（図４（ｃ））
続いて、保持シート３をＵＶ光の照射によって加熱し、伸長させる（ＵＶ光の照射による加熱ステップ）。このとき、フレーム２および保持シート３の基板１が貼着されている領域を覆うように、マスク３０を配置することが好ましい。基板１が十分に厚い場合（例えば、１００μｍ以上）、保持シート３の基板１が貼着されている領域を覆うマスクは、省略することができる。ＵＶ光の照射は、保持シート３の表面が５０〜６０℃程度になるような条件で行う。これにより、保持シート３を損傷することなく、伸長させることができる。なお、図４（ｃ）では、保持シート３の基板１が貼着されている面（粘着面３ａ）側からＵＶ光を照射しているが、これに限定されない。例えば、保持シート３の基板１が貼着されていない面（非粘着面３ｂ）側からＵＶ光を照射してもよい。加熱ステップの後、冷却ステップが行われる。本実施形態では、保持シート３を常温に置くことおよびステージ１１１への載置により、保持シート３を冷却して収縮させる。
（４）搬入工程（図４（ｄ））
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、図示しないゲートバルブが開いて搬送キャリア１０が搬入される。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、複数の支持部１２２が上昇し、搬送キャリア１０を支持する。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。
（５）載置工程（図４（ｅ））
搬送キャリア１０が支持部１２２に受け渡されると、ゲートバルブが閉じられ、反応室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が搬送キャリア１０に接触することなくフレーム２を覆うことができるように、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および保持シート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。このとき、図４に示されないＥＳＣ電極１１９には電圧が印加されている。
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と保持シート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、保持シート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。
（６）プラズマ処理工程（図４（ｆ））
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（図２参照）。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。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。
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により真空チャンバ１０３の圧力を１０〜５０Ｐａに制御する。このとき、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４００〜５００ｋＨｚの高周波電力を供給する。なお、高周波電極１２０に供給する高周波電力の周波数は、４００〜５００ｋＨｚに限られず、例えば、１３．５６ＭＨｚでもよい。
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、プラズマ処理中の保持シート３の温度は７０℃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、ゲートバルブが開く。個片化された基板１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によって、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、ゲートバルブは速やかに閉じられる。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良い。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。
（第２実施形態）
本実施形態は、加熱ステップを、準備工程が終了した後、基板保持工程において基板１を保持シート３に貼着する前に開始すること、および、加熱ステップが、保持シート３をホットプレートを用いて加熱することにより行われること以外、第１実施形態と同様である。図５に、プラズマ処理方法を示すフローチャートを示す。図６に、本実施形態のプラズマ処理方法の一部を概念的に示す（（ａ）〜（ｅ））。なお、図６の（ｃ）〜（ｅ）は、図４の（ｄ）〜（ｆ）に対応している。
本実施形態では、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、搬送キャリア１０をヒータ２１ａを備えるホットプレート２１に載置し、保持シート３を加熱しながら、あるいは、加熱された保持シート３に基板１を貼着する。その後、保持シート３が冷却されて収縮することにより、基板１は、シワのない保持シート３に貼着された状態で、搬送キャリア１０に保持される。
（第３実施形態）
本実施形態は、ＵＶ光の照射による加熱ステップを、基板１が保持された搬送キャリア１０を真空チャンバ１０３の内部に搬入した後に行うこと、および、保持シート３へのＵＶ光の照射が、真空チャンバ１０３の内部で弱いプラズマを発生させることにより実行されること以外、第１実施形態と同様である。図７に、プラズマ処理方法を示すフローチャートを示す。図８に、本実施形態のプラズマ処理方法の一部を概念的に示す（（ａ）〜（ｅ））。なお、図８の（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）は、図４の（ｄ）〜（ｆ）にそれぞれ対応している。
本実施形態では、準備工程から搬入工程まで（図８（ｂ））が常法により行われ、搬送キャリア１０が支持部１２２の上端面に載置された後、ステージ１１１への載置工程の前、詳細には支持部１２２の降下開始前に、加熱ステップ（すなわち、ＵＶ光の照射）が行われる（図８（ｃ））。このとき、加熱ステップは、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Ｐ２を発生させることにより行われる。
加熱ステップの後、支持部１２２の降下が開始される。支持部１２２の降下開始後、降下が終了して搬送キャリア１０がステージ１１１に載置された後（図８（ｄ））、プラズマ処理工程（図８（ｅ））が開始されるまでの間に、保持シート３は冷却されて、その張力は増加する。これにより、基板１は、シワのない保持シート３に貼着された状態で、プラズマ処理される。
なお、加熱ステップ（ＵＶ光の照射）は、支持部１２２の降下開始前に限らず、例えば、支持部１２２の降下中（降下開始後、降下終了までの間）に行われてもよいし、支持部１２２の降下終了後、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てもよい。搬送キャリア１０がステージ１１１に載置されると、保持シート３は冷却される。しかし、この状態で、プラズマＰ２を発生させることにより、保持シート３はステージ１１１上で加熱される。この場合、プラズマＰ２の発生を停止すると、保持シート３は再び冷却されて、その張力は増加する。これにより、基板１は、シワのない保持シート３に貼着された状態で、プラズマ処理される。
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、２：フレーム、２ａ：ノッチ、２ｂ：コーナーカット、３：保持シート、３ａ：粘着面、３ｂ：非粘着面、１０：搬送キャリア、２０：架台、２１：ホットプレート、２１ａ：ヒータ、３０：マスク、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：アンテナ、１１０Ａ：第１高周波電源、１１０Ｂ：第２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、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

Claims (4)

  1. 搬送キャリア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に載置して、前記基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
    保持シートと前記保持シートの外周部に配置されるフレームとを備える前記搬送キャリアを準備する準備工程と、
    前記保持シートに前記基板を貼着して、前記搬送キャリアに前記基板を保持させる基板保持工程と、
    前記保持シートの張力を増加させる張力増加工程と、
    前記基板保持工程の後、前記搬送キャリアを前記ステージに載置して、前記基板を前記保持シートを介して前記ステージに接触させる、載置工程と、
    前記載置工程の後、前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、を備え、
    前記張力増加工程が、前記保持シートを５０℃以上６０℃以下に加熱して伸長させる加熱ステップと、前記加熱ステップの後、前記保持シートを収縮させる収縮ステップと、を含み、
    前記張力増加工程が、前記基板保持工程と前記プラズマ処理工程との間に行われる、プラズマ処理方法。
  2. 前記収縮ステップが、前記保持シートを冷却させて収縮させる冷却ステップである、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  3. 前記加熱ステップが、前記保持シートに紫外線を照射することにより行われる、請求項１または２に記載のプラズマ処理方法。
  4. 前記加熱ステップが、前記保持シートをプラズマに晒すことにより行われる、請求項１または２に記載のプラズマ処理方法。
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