KR101310397B1

KR101310397B1 - 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 장치

Info

Publication number: KR101310397B1
Application number: KR1020060133529A
Authority: KR
Inventors: 도모야스 니시미야; 히로미치 오우기야; 미치히로 히라모토
Original assignee: 사무코 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2013-09-17
Also published as: JP2007201404A; CN1992162A; KR20070069037A; TW200746236A; JP4905934B2; TWI387996B; CN1992162B

Abstract

[과제] 플라즈마 처리시 및 그 전후에는 피처리재(기판)를 확실하게 트레이에 고정하여 처리성 및 취급성을 올림과 함께, 필요할 때에는 용이하게 기판을 트레이로부터 박리할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.

[해결 수단] 트레이 상에 재치(載置)한 기판을 지지대 상에 재치하고, 기판의 표면을 플라즈마에 의하여 처리하는 플라즈마 처리 방법에 있어서, 트레이와 기판을 열(熱) 박리 접착부재로 접착한다. 열 박리 접착부재로서는, 발포(發泡) 박리성 시트를 적합하게 이용할 수 있다. 열 박리 접착부재는 통상적으로는 점착성을 가지기 때문에, 플라즈마 처리 전후에는 트레이와 기판이 확실하게 고정되어, 양호한 취급성이 얻어지는 한편, 처리 후에는 트레이를 소정의 박리 온도 이상으로 가열하기만 하면, 기판은 트레이로부터 용이하게 박리된다.

플라즈마, 처리, 발포, 박리, 가열, 트레이

Description

플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 장치{Plasma treatment method and plasma apparatus}

도 1은, 본 발명의 1실시형태에서 이용하는 캐소드 커플링형 플라즈마 CVD 장치의 개략구성도.

도 2는, 트레이, 발포 박리성 시트와 기판의 관계를 나타내는 단면도로서, (a)는 접착 상태, (b)는 박리 상태를 나타낸다.

도 3은, 트레이의 적합한 1실시형태인 트레이(15A)를 나타내는 상면도 (a) 및 트레이(15A)에 기판(14)을 접착할 때에 기판(14)과 트레이(15A) 사이에서 기체를 배출할 수 있음을 나타내는 종단면도(b).

도 4는, 트레이와 피처리재를 접착하기 위한 장치의 1실시형태를 나타내는 종단면도.

도 5는, 접착 장치(30)의 스테이지(30A)를 나타내는 상면도.

도 6은, 접착 장치(30)의 덮개(30B)를 나타내는 하면도.

도 7은, 1개의 여압실(35)의 주위를 확대하여 나타낸 종단면도.

도 8은, 온도상승 측정 시험에 이용한 트레이와 기판의 사시도.

도 9는, 온도상승 측정 시험에 이용한 ICP플라즈마 에칭 장치의 개략구성도.

도 10은, 온도상승 측정 시험 조건의 표.

도 11은, 온도상승 측정 시험 조건의 결과의 표.

도 12는, 온도상승 측정 시험 조건의 결과의 표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10…플라즈마 CVD 장치

11…진공용기

12…상부전극

13…하부전극

14, 42…피처리재(기판)

15, 15A, 43…트레이

16, 41…발포 박리성 시트

17…가열대

21…홈

22…트레이의 단부(端部)

30…접착 장치

30A…재치대

30B…덮개

30C…클램프

31…공간

31A…재치대의 중앙부

33…배출구

34…배기실 O링

35…여압(與壓)실

36…기체주입구

37…시일(seal)재

44…서모 라벨

45…서모 라벨 보호 시트

본 발명은, 플라즈마에 의하여 피처리재 표면에 에칭, 퇴적(성막(成膜)), 세정 등의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

기판 등의 피처리재(이하, 단순히 기판이라 부른다) 표면의 플라즈마 처리는, 다음과 같이 하여 행하여진다. 우선 기판을 진공용기 내에 반입하여 지지대 상에 재치(載置)한다. 진공용기의 내부를 감압 상태로 한 후, 처리용 가스(플라즈마 가스)를 진공용기 내에 도입하고, 다양한 방법으로 에너지를 투입하여 플라즈마 가스를 플라즈마화한다. 도입하는 플라즈마 가스의 종류나 투입하는 에너지 등을 적당히 설정함으로써, 기판에 대하여 에칭, 퇴적, 세정 등의 처리가 행하여진다.

여기서, 통상, 핸들링의 편의를 위하여, 기판은 우선 트레이 상에 재치·고 정되고, 다음으로, 기판을 재치한 트레이가 진공용기 내의 지지대 상에 재치된다. 즉, 기판은 트레이와 함께 진공용기 내에 장입되고, 처리 후에는 트레이와 함께 진공용기로부터 꺼내져서, 후공정의 처리가 행하여진다. 소정의 처리가 끝난 후, 기판은 트레이로부터 꺼내진다.

지지대 상에서 플라즈마 처리가 행하여지고 있는 동안, 플라즈마의 에너지가 기판에 투입되기 때문에 기판의 온도는 상승한다. 이 온도상승이 과도해지면, 기판 자체의 특성이 변화 또는 열화되거나, 포토 레지스트가 타버린다. 따라서, 많은 경우, 플라즈마 처리 동안, 기판을 냉각하는 작업이 행하여진다. 기판의 냉각은, 통상, 그것을 재치하는 지지대를 냉각함으로써 행하여진다.

기판과 지지대 사이에 상기한 바와 같이 트레이가 개재할 경우, 트레이에 열전도율이 양호한 재료를 이용하였다고 하더라도, 지지대와 트레이의 접촉면, 및, 트레이와 기판의 접촉면의 열전달이 양호하지 않으면, 기판은 충분히 냉각되지 않는다. 지지대와 트레이는, 종래부터 기계적인(mechanical) 척이나 정전 척 등으로 충분한 밀착성이 확보되고, 경우에 따라서는, 이에 더하여 열전도율이 양호한 헬륨 가스를 양자 사이에 흐르게 하는 기구도 구비되어 있었다. 따라서, 지지대와 트레이 사이의 열전달에 큰 문제는 없었다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평 5-160258호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 평 5-245967호 공보

[특허문헌 3] 일본국 특허공개 평 8-124975호 공보

[특허문헌 4] 일본국 특허공개 2003-257907호 공보

[특허문헌 5] 일본국 특허공개 2005-150312호 공보

트레이와 기판은 운반가능성이 중시되기 때문에, 양자 사이에 상기와 같은 척 방법을 이용할 수 없다. 그러나, 단순히 기판을 트레이에 재치하기만 하는 것으로는, 감압 하에서는 양자 사이가 진공단열 되어버린다. 이 경우, 기판의 열이 충분히 지지대에 전달되지 않아, 아무리 지지대에 냉각 장치를 구비해도 그 효과를 누리지 못하고 기판온도가 상승한다. 또한, 플라즈마 처리에서는, 여러 장의 소직경 웨이퍼를 진공용기에 반송하여 동시에 플라즈마 처리를 행하는 경우가 있는데, 종래의 기계적인 척으로는, 여러 장의 기판을 동시에 트레이에 고정할 수 없고, 또한, 웨이퍼 단부를 고정하면, 기판표면의 처리 균일성이 저하되어서 유효한 처리 면적이 작아지는 등의 결점이 있었다. 정전 척에서는, 전술한 바와 같이 트레이에 재치한 기판을 냉각할 수 없었다.

트레이와 기판 사이에 그리스를 도포하여 양자의 밀착성을 올림으로써, 양자간의 열전달율을 올릴 수 있지만, 플라즈마 처리 중에 그리스의 일부가 기화함으로써 진공용기의 내부나 기판표면을 오염시킨다. 또한, 그리스는 트레이와 기판을 접착하는 효과도 가지지만, 열전달율 향상의 효과를 올리고자 하면 그 접착력도 강력해져서, 지지대로부터 기판을 박리할 때에 기판에 무리한 힘이 가해져서 기판을 손상시킨다는 문제가 있다. 더욱이, 플라즈마 처리 후에는 그리스를 유기용매로 제거할 필요가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 플라즈마 처리시 및 그 전후에는 기판을 확실하게 트레이에 고정하여 처리성 및 취급성을 올림과 함께, 필요할 때에는 용이하게 기판을 트레이로부터 박리할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 본 발명은, 피처리재를 트레이 상에 재치하고, 더욱 이 트레이를 지지대 상에 재치하고, 이 피처리재의 표면을 플라즈마에 의하여 처리하는 플라즈마 처리 방법에 있어서, 트레이와 피처리재를 열(熱) 박리(剝離) 접착부재로 접착하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 열 박리 접착부재란, 소정 이상의 온도가 되면 박리하는 접착 부재를 말한다. 예컨대, 특허문헌 1∼5에 기재된 발포 박리성 시트 또는 발포 박리제는 본 발명에 적합하게 이용할 수 있다. 단, 특허문헌 1∼5에는 플라즈마 처리 용기 내에서 발포 박리성 시트 또는 발포 박리제를 이용하는 것은 기재되어 있지 않다. 물론 본 발명에서는, 이러한 발포 박리성 시트·발포 박리제 이외에도, 열을 가하는 것에 의하여 접착력이 약해지거나 또는 접착력을 잃어버리는 접착 부재라면 어떤 것도 사용할 수 있다.

위에서 기술한 「트레이 상에 재치」또는 「지지대 상에 재치」란, 중력방향에 관한 상하를 말하는 것이 아니라, 단순히 하나의 방향을 나타낼 뿐이다. 즉, 예컨대 지지대가 중력방향에 관하여 상부에 배치되고, 그 하면에 트레이가 어떠한 방법으로 고정되며, 그 트레이의 하면에 피처리재가 열 박리 접착부재로 접착될 경우 도, 본 발명의 범위에 포함된다.

상기 「플라즈마 처리」에는, 플라즈마 에칭 처리, 플라즈마 성막 처리, 플라즈마 세정 처리 등, 플라즈마를 이용한 모든 처리가 포함된다.

플라즈마 처리에 있어서의 피처리재에 대한 입열량(入熱量)이 적을 경우는, 피처리재의 온도는 그렇게 오르지 않지만, 투입 에너지가 커짐에 따라, 피처리재의 온도가 상승한다. 이 플라즈마 처리중인 피처리재의 온도가 열 박리 접착부재의 박리 온도를 넘으면 바람직하지 못하기 때문에, 플라즈마 처리시에는 지지대를 냉각하는 것이 바람직하다.

트레이와 피처리재의 접착은, 트레이의 표면에 홈을 구비하고, 피처리재와 트레이의 사이에 있는 기체를 이 홈에서 빠져나가게 하면서 행하는 것이 바람직하다.

홈을 구비한 트레이를 이용할 경우, 피처리재의 주위에 배치한 시일(seal)재 을 개재하여 덮개를 재치하고, 덮개를 기계적으로 피처리재에 가압하면서, 피처리재, 시일재 및 덮개에 의하여 형성되는 여압실 내에 기체를 주입함으로써 피처리재의 전체면을 가압하여 피처리재를 트레이에 접착시키는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 상기 가압시에, 피처리재의 하면을 배기하는 것이 보다 바람직하다. 여기서 「하면」이란, 피처리재의, 여압실과는 반대측의 면을 가리킨다.

표면에 홈을 가지는 트레이와 피처리재의 접착은 이하에 기술하는 피처리재 접착 장치를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 즉, 이 장치는, 판 형상의 피처리재를, 표면에 홈을 가지는 트레이에 균등하게 접착시키기 위한 피처리재 접착 장치 로서,

이 피처리재의 상면의 주위에 대응하는 위치에 배치되는 시일재와,

이 시일재를 개재하여 피처리재의 위쪽에 배치되는 덮개와,

이 시일재를 가압하면서 이 덮개를 이 트레이에 고정하는 고정수단과,

피처리재, 시일재 및 덮개에 의하여 형성되는 여압실 내에 기체를 주입하기 위한 압력부여수단,
을 구비하는 것을 특징으로 한다

삭제

상기 피처리재 접착 장치는, 여압실의 주위의 공간을 감압하는 감압수단을 구비하는 것이 바람직하다.

[실시예]

본 발명의 1실시형태를 도 1에 의하여 설명한다. 도 1은, 캐소드 커플링형 플라즈마 CVD 장치(10)의 단면도이다. 상하 분할형의 진공용기(11) 내에는, 상부전극(12)과 하부전극(13)이 거의 평행하게 설치되어 있다. 상부전극(12)의 하면에는 다수의 미세한 가스 도입구가 구비되고, 한편, 하부전극(13) 내에는 냉각 장치가 구비되어 있다. 전기적으로는, 상부전극(12) 및 용기(11)가 접지되는 한편, 하부전극(13)에는 고주파전력이 투입된다. 다만, 본 실시예에서는 하부전극(13)이 상기 지지대로서 작용한다.

본 플라즈마 CVD 장치(10)를 이용한 피처리재(이하, 기판이라 부른다)(14)의 처리 방법은, 다음과 같다.

우선, 진공용기(11)의 밖에서, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 알루미나 등으로 이루어지는 트레이(15) 상에, 발포 박리성 시트(16)를 개재하여 기판(14)을 재치한다. 발포 박리성 시트(16)는, 상온에서는 점착성을 가지지만, 열을 가함으로써 함유 성분이 발포(發泡)하고, 그에 의하여 점착성을 잃어버린다는 것이다. 예컨대, 니토전공(日東電工) 주식회사 제품 「리바알파」(등록상표)를 이용할 수 있다.

이렇게 하여 기판을 고정한 트레이(15)를 하부전극(13) 상에 재치하고, 정전 클램프 등으로 트레이(15)를 하부전극(13)에 고정한다. 진공용기(11)를 닫은 후, 상부전극(12)으로부터 처리 가스를 진공용기(11) 내에 도입하면서, 하부전극(13)에 고주파전력을 투입한다. 이로써, 처리 가스가 플라즈마화되어, 기판(14) 상에 성막(成膜)이 행하여진다. 그동안에, 하부전극(13)의 냉각 장치에는 냉각액이 소정 유량으로 흘러서, 기판(14)이 소정 온도 이상으로 상승하지 않도록 제어된다.

소정 시간의 처리가 종료한 후, 고주파전력의 투입이 정지되고, 진공용기(11) 내의 처리 가스를 충분히 흡인 제거한 후, 진공용기(11) 내에 공기가 도입되고 진공용기(11)가 개방된다. 트레이(15)의 클램프가 해제되어, 트레이(15)가 하부전극(13)으로부터 떼내어져 진공용기(11) 밖으로 꺼내진다. 그리고, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 트레이(15)를 가열대(17) 상에 재치하고, 소정의 박리 온도 이상으로 가열함으로써, 발포 박리성 시트(16)는 점착력을 잃어버려서, 기판(14)을 트레이로부터 떼어낼 수 있게 된다. 발포 박리성 시트(16)가 발포하여, 점착력을 잃는 온도는, 각종의 것이 준비되어 있다. 예컨대, 상기 니토전공(日東電工) 주식회사 제품 리바알파에서는 90℃, 120℃, 150℃ 등에서 박리하는 것이 준비되어 있다. 이들은, 기판(14)의 종류나 플라즈마 처리 조건에 따라서 적절한 선택하여 사용하는 것이 가능하다.

다음으로, 도 3을 이용하여 트레이가 적합한 1실시형태인 트레이(15A)에 대하여 설명한다. 도 3(a)는 트레이(15A)의 상면도이다. 트레이(15A)는, 기판(14)을 재치하는 측의 표면에 홈(21)을 구비한 것이다. 이 예에서는, 홈(21)을 벌집(honeycomb) 형상으로, 트레이(15)의 단부(22)에까지 뻗도록 형성하였다.

이와 같이 홈(21)을 구비함으로써, 도 3(b)의 종단면도에 나타내는 바와 같이, 발포 박리성 시트(16)를 이용하여 트레이(15A) 상에 기판(14)을 접착할 때에, 기판(14)으로부터 트레이(15A)에 압력을 가함에 의하여 발포 박리성 시트(16)로부터 밀려나가는 기체를 홈(21)에서 단부(22)를 통하여 외부에 빠져나가게 할 수 있다. 따라서, 접착 후에 트레이(15A)와 기판(14) 사이에 기체가 잔류하는 것을 막을 수 있어, 홈(21)이 없을 경우보다도 트레이(15A)와 기판(14)의 접착성이 향상된다. 따라서, 플라즈마 CVD 장치(10)에 의하여 기판(14) 상에 성막이 행하여질 때에 기판(14)의 열을 보다 확실하게 트레이(15A)에 빠져나가게 할 수 있어, 기판(14)이 소정 온도 이상으로 상승하는 것을 막을 수 있다. 다만, 도 3(b)에서는 설명의 형편상, 홈(21)은 도 3(a)에 나타낸 벌집 형상의 것과는 다른 형상으로 나타내었다.

상술한 효과를 확실하게 얻기 위하여, 홈(21)은, 트레이(15A) 표면의 면적 중 5% 이상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 홈(21)이 차지하는 면적이 지나치게 크면 기판(14)으로부터 트레이(15A)에의 열의 전도 효율이 저하되기 때문에, 이 면적은 40% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 홈(21)의 깊이는, 홈(21)을 통과하는 공기의 컨덕턴스(conductance) 및 열의 전도 효율을 고려하여, 10μm∼200μm로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 홈(21)은 정방격자 형상이나 삼각격자 형상 등, 벌집 형상 이외의 형상으로 형성하여도 좋다. 또한, 홈(21)이 도 3에 나타낸 바와 같이 단부(22)에까지 뻗어 있지 않는다고 하더라도, 기판(14)의 면보다도 큰 범위로 홈(21)이 형성되어 있으면, 트레이와 기판 사이의 발포 박리성 시트가 포함하고 있는 기체를 외부로 배출한다는, 홈을 구비하는 목적을 달성할 수 있다.

다음으로, 트레이와 기판을 접착하는 접착 장치(30)에 대하여, 도 4 내지 도 7을 이용하여 설명한다. 도 4는 접착 장치(30)의 종단면도이다. 접착 장치(30)는 트레이를 재치하는 재치대(30A)와, 재치대(30A)를 덮는 덮개(30B)와, 재치대(30A)와 덮개(30B)를 겹쳐서 고정하는 클램프(30C)를 가진다.

재치대(30A)의 구성을 도 4 및 재치대(30A)의 상면도인 도 5을 이용하여 설명한다. 재치대(30A)의 상면의 중앙부(31A)는, 재치대(30A)를 덮개(30B)로 덮음으로써 이 중앙부(31A)에 배기실(31)이 형성되도록, 주위보다도 한단계 낮게 되어 있다. 중앙부(31A) 내에, 트레이를 끼워 넣기 위한 오목부(32)가 형성되어 있다. 중앙부(31A) 내의 오목부(32)로부터 이격된 위치에, 배기실(31) 내의 공기를 배출하기 위한 배출구(33)가 구비되어 있다. 또한, 중앙부(31A)의 주위에는, 배기실(31) 내의 기밀(氣密)을 유지하기 위한 배기실 O링(34)이 구비되어 있다.

덮개(30B)의 구성을 도 4 및 덮개(30B)를 하면도인 도 6을 이용하여 설명한다. 덮개(30B)를 재치대(30A)에 씌웠을 때에 오목부(32)의 바로 위가 되는 위치에, 각 오목부(32)와 1대1로 대응하여, 덮개(30B)의 하면보다도 위쪽으로 오목하게 들어가서 이루어지는 여압실(35)이 형성되어 있다. 각 여압실(35)의 상면에, 기체를 주입하기 위한 기체주입구(36)가 구비되어 있다. 본 실시예에서는 주입되는 기체는 질소 가스로 하였지만, 기체의 종류는 특히 묻지 않는다. 또한, 각 여압실(35)의 주위에는, 오목부(32)에 피처리재를 재치할 때에 피처리재의 상면의 주위에 대응하는 위치에 배치되는 시일재(O링)(37)가 구비되어 있다.

도 4 및 도 4 중에 파선으로 둘러싼 1개의 여압실(35)의 근방을 확대한 도면인 도 7을 이용하여, 접착 장치(30)의 동작을 설명한다. 우선, 사용자는 오목부(32)에 트레이(15A)를 끼워 넣고, 트레이(15A) 상에 발포 박리성 시트(16)를 개재하여 기판(14)을 재치한다. 다음으로, 사용자는 재치대(30A)에 덮개(30B)를 씌우고, 클램프(30C)에 의하여 양자를 고정한다. 이로써, 덮개(30B)는 시일재(37)를 가압하도록 트레이(15A)에 고정된다. 그리고, 배출구(33)로부터 공기를 배출하여 배기실(31) 내를 감압한다. 이로써, 만일 클램프(30C)에 의하여 시일재(37)에 가하여진 압력에 치우침이 생기고 있었다고 하더라도, 그 치우침을 보정하여 시일재(37)에 균일하게 압력을 가할 수 있다.

다음으로, 기체주입구(36)로부터 각 여압실(35)에 질소 가스를 공급한다. 이로써, 기판(14)의 표면에 균일한 압력이 가하여져서, 기판(14)이 트레이(15A)에 접착한다. 이때, 트레이(15A)와 기판(14) 사이에 잔존하고 있던 공기는, 트레이(15A)의 홈을 통하여 배출구(33)로부터 배출된다.

여압실(35)에 공급하는 기체의 압력은, 대기압보다도 크고, 또한 기판에 불 필요한 힘을 가하지 않고 기판을 트레이에 접착하기 위하여, 0.2MPa 내지 5MPa로 하는 것이 바람직하다.

여기에서는 1대의 접착 장치에 오목부(32), 여압실(35), 기체주입구(36) 및 시일재(37)를 7세트 구비한 예를 나타내었지만, 그 개수는 임의이다.

[실시예 1]

발포 박리성 시트를 이용하였을 경우와 그것을 이용하지 않을 경우에서, 플라즈마 처리시의 기판의 온도상승이 어떻게 변화될지를 측정하는 시험을 행하였다. 플라즈마 처리 장치로는 사무코 주식회사 제품 RIE-200 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치를 사용하였다. 그 개략구성을 도 8에 나타낸다. 기판으로는 50×50×0.2mm의 열 산화막 구비 Si칩을, 발포 박리성 시트로는 니토전공(日東電工) 주식회사 제품 리바알파 No. 3195M을 이용하였다. 트레이로는, 제1 시험에서는 Ni피복 알루미나판 (Al₂O₃/Ni)을, 제2 시험에서는 표면을 산화한 실리콘 웨이퍼(SiO₂/Si)을 이용하였다. 다만, 리바알파 No. 3195M의 점착력은 3.7N/20mm, 박리 온도는 120℃이다. 제1 시험에 있어서의 트레이의 Ni피복은, 지지대에 대한 정전 척 때문이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 발포 박리성 시트(41)에 의하여 기판(42)을 트레이(43) 상에 고정하고, 기판(42) 표면과 트레이(43) 표면에 각각 온도측정용의 서모 라벨(44)을 첨부하였다. 다만, 서모 라벨(44)을 플라즈마로부터 보호하기 위하여, 서모 라벨(44) 위에 카푸톤 테이프(듀폰사의 등록상표)(45)를 첨부하였다. 또한, 비교를 위하여, 발포 박리성 시트를 사용하지 않고, 기판을 트레이 상에 단순히 재치하기만 한 경우의 시험도 행하였다.

이렇게 하여 준비한 트레이(43) 및 기판(42)을 상기 플라즈마 처리 장치에 장입하고, 도 10에 나타내는 처리 조건으로 플라즈마 에칭 처리를 행하였다. 이들 처리 동안의 기판(42) 표면의 최고온도를 측정한 결과를 도 11에 나타낸다. 알루미나 트레이의 경우, 발포 박리성 시트(41)를 이용함으로써, 기판온도는 10℃ 저하하고 있다. 또한, 실리콘 트레이의 경우, 35 내지 40℃까지도 저하하고 있다.

플라즈마 에칭 처리를 행한 후, 트레이(43)를 플라즈마 처리 장치로부터 꺼내서, 도시하지 않는 핫 플레이트에 재치하였다. 핫 플레이트에 통전하여, 트레이(43)를 서서히 150℃까지 가열한 바, 발포 박리성 시트가 발포하여 점착력을 잃어버려서, 기판(42)을 트레이(43)로부터 용이하게 박리할 수 있었다.

다음으로, 기판(42)을 Φ50mm×0.2mm 사파이어(Al₂O₃)로 하고, 트레이(43)에 Ni피복 알루미나판(Al₂O₃/Ni)을 이용하여 플라즈마 에칭 처리를 행하였다. 처리 조건은, 가스종류를 Cl₂/SiCl₄ = 50/5(sccm), ICP/바이어스 = 800/500(W), 처리 시간 10분, 압력 0.6Pa로 하였다. 그 최고온도 측정 결과를 도 12에 나타낸다. 투입 전력이 작을 경우에는, 발포 박리성 시트(41)를 사용함에 의한 온도저하는 10℃에 머물고 있지만, 투입 전력이 커지면, 그 온도저하 효과는 현저하게 되고, 약 140℃까지도 저하하고 있다.

플라즈마 에칭 처리를 행한 후에는 상기와 마찬가지로, 트레이(43)를 플라즈 마 처리 장치로부터 꺼내서, 도시하지 않는 핫 플레이트에 재치하여서 트레이(43)를 서서히 150℃까지 가열하였다. 이로써, 발포 박리성 시트가 발포하여 점착력을 잃어버려서, 기판(42)을 트레이(43)로부터 용이하게 박리할 수 있었다.

[실시예 2]

상술한 홈 구비의 트레이(15A)에 발포 박리성 시트를 개재하여 사파이어 기판을 접착하였을 때의, 사파이어 기판의 박리 곤란성을 확인하는 실험을 행하였다. 이 실험에서는, (i) 접착 장치(30)를 이용하여 접착을 행한 시료 A, (ii) 접착 장치(30)를 이용하지 않고, 트레이(15A) 상에 발포 박리성 시트를 개재하여 사파이어 기판을 재치하고, 사파이어 기판 상에서 이 기판의 전체면에 손으로 압력을 가하여 접착을 행한 시료 B, (iii) 마찬가지로 접착 장치(30)를 이용하지 않고, 트레이(15A) 상에 발포 박리성 시트를 개재하여 사파이어 기판을 재치하고, 사파이어 기판 위 중에 플라즈마 처리가 행해지지 않는 주변부에만 손으로 압력을 가하여 접착을 행한 시료 C를 이용하였다.

이들 3개의 시료에 대하여, 사파이어 기판을 핀셋에서 집어 들어 올리고자 한 바, 시료 C는 금방 사파이어 기판이 트레이(15A)로부터 박리되었다. 또한, 시료 B는, 시료 C보다는 박리되기 어려웠지만, 역시 사파이어 기판은 트레이(15A)로부터 박리되었다. 이와 대비하여 시료 A에서는, 시료 B의 사파이어 기판이 박리된 위치까지 사파이어 기판을 들어 올려도 벗겨지는 경우가 없었다.

다만, 실제로 플라즈마 처리를 행할 경우에는, 기판의 표면에 형성된 레지스 트가 불균일하게 힘이 가하여짐으로써 파괴될 우려가 있는 등의 이유에 의하여, 시료 B와 같이 사파이어 기판의 전체면에 손으로 압력을 가할 수는 없다. 따라서, 손으로 힘을 가하여 접착을 행하는 한, 시료 C와 같이 주변부에밖에 압력을 가할 수 없어서, 시료 B보다도 더욱 접착력이 약해진다. 따라서, 접착 장치(30)를 이용하여 확실하게 접착을 행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 관련되는 플라즈마 처리 방법 또는 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 처리중 및 그 전후에 있어서 피처리재가 트레이에 확실하게 고정되어 있기 때문에, 피처리재의 처리실(진공용기)에 대한 반입이나 반출 등의 핸들링이 용이하게 된다. 또한, 플라즈마 처리 중에는, 피처리재에 투입된 에너지에 의하여 생기는 열을 높은 효율로 트레이 및 지지대에 전달하기 때문에, 피처리재의 온도상승을 억제할 수 있다. 이 효과는, 지지대를 냉각하였을 경우에 보다 현저하다.

그리고, 플라즈마 처리가 종료하여, 피처리재와 트레이를 처리실로부터 꺼내서 필요한 후처리를 행한 후에는, 열 박리 접착부재를 가열하여 소정의 박리 온도이상으로 하기만 하면, 피처리재는 트레이로부터 떨어진다. 따라서, 처리 전체를 통하여 피처리재에 무리한 힘을 가하지 않고, 신속한 플라즈마 처리를 행할 수 있다. 또한, 그리스를 사용하지 않으므로, 그 세정 공정을 생략하는 것이 가능해진다.

본 발명이 대상으로 하는 피처리재는, 실리콘이나 화합물 등의 반도체, 글래 스나 수지 등의 절연체, 금속 등의 도체 등, 그 종류를 묻지 않는다. 또한, 그 형상에 대하여도, 커다란 1장의 판인 웨이퍼 형상의 것은 물론, 작은 칩 형상의 것이 다수배열한 것이어도 좋다.

트레이의 표면에 홈을 구비함으로써, 트레이와 피처리재를 접착할 때에, 피처리재와 트레이 사이에 있는 기체를, 홈을 통하여 외부에 빠져나가게 할 수 있기 때문에, 트레이와 피처리재 사이에 기체가 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 피처리재로부터 트레이에의 열의 전도성이 보다 높아져서, 플라즈마 처리중에 있어서의 피처리재의 온도상승을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

피처리재의 상부에 여압실을 구비하고, 여압실 내에 기체를 주입하여 피처리재의 전체면을 가압하여 피처리재를 트레이에 접착시킴으로써, 피처리재의 전체면을 균등한 압력으로 가압할 수 있기 때문에, 트레이와 피처리재 사이의 일부에 기체가 잔류하는 것을 막을 수 있어서, 트레이에의 피처리재의 접착성을 더욱 높일 수 있다.

이때, 기계적인 가압에 의하여 가하여지는 시일재에 대한 압력에 치우침이 생겼다고 하더라도, 피처리재의 하면을 배기함으로써, 그 치우침을 보정하여 시일재에 균등한 압력을 가할 수 있다.

Claims

피처리재를 트레이 상에 재치하고, 이 트레이를 지지대 상에 재치하고, 이 피처리재의 표면을 플라즈마에 의하여 처리하는 플라즈마 처리 방법에 있어서,

트레이의 표면 중 피처리재가 재치되는 면보다 큰 범위로 홈을 구비하고, 이 트레이와 이 피처리재 사이에 있는 기체를 이 홈으로부터 빠져나가게 하면서, 이 트레이와 이 피처리재를 열 박리 접착부재로 접착하는 것

을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 1에 있어서,

플라즈마 처리시에 이 지지대를 냉각하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

열 박리 접착부재가 발포 박리제인 플라즈마 처리 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

열 박리 접착부재가 발포 박리성 시트인 플라즈마 처리 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,

트레이의 표면 중 홈이 차지하는 면적의 비율이 5% 내지 40%인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 1에 있어서,

홈의 깊이가 10μm 내지 200μm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 1에 있어서,

피처리재의 주위에 배치한 시일재를 개재하여 덮개를 재치하고, 덮개를 기계적으로 피처리재에 가압하면서, 피처리재, 시일재 및 덮개에 의하여 형성되는 여압실 내에 기체를 주입함으로써 피처리재의 전체면을 가압하여 피처리재를 트레이에 접착시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 8에 있어서,

상기 기체의 압력이 0.2MPa 내지 5MPa인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 8에 있어서,

상기 가압시에, 피처리재의 하면을 배기하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
피처리재를 트레이 상에 재치하고, 이 트레이를 지지대 상에 재치하고, 이 피처리재의 표면을 플라즈마에 의하여 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

트레이의 표면 중 피처리재가 재치되는 면보다 큰 범위로 홈을 구비하고, 이 트레이와 이 피처리재를 접착하는 열 박리 접착부재를 구비하는 것

을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
청구항 11에 있어서,

이 지지대를 냉각하는 냉각 장치가 구비되어 있는 플라즈마 처리 장치.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,

열 박리 접착부재가 발포 박리제인 플라즈마 처리 장치.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,

열 박리 접착부재가 발포 박리성 시트인 플라즈마 처리 장치.
삭제
청구항 11에 있어서,

트레이의 표면 중 홈이 차지하는 면적의 비율이 5% 내지 40%인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
청구항 11에 있어서,

홈의 깊이가 10μm 내지 200μm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
판 형상의 피처리재가 재치되는, 표면에 홈을 가지는 트레이와,

이 피처리재의 상면의 주위에 대응하는 위치에 배치되는 시일재와,

이 시일재를 개재하여 피처리재의 위쪽에 배치되는 덮개와,

이 시일재를 가압하면서 이 덮개를 이 트레이에 고정하는 고정수단과,

피처리재, 시일재 및 덮개에 의하여 형성되는 여압실 내에 기체를 주입하기 위한 압력부여수단,

을 구비하는 것을 특징으로 하는 피처리재 접착 장치.
청구항 18에 있어서,

여압실의 주위의 공간을 감압하는 감압수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 피처리재 접착 장치.