KR20100072059A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

처리 대상물인 웨이퍼(200)가 유지틀(6)에 유지된 점착 시트(7)의 상면에 점착된 상태로 스테이지(300) 상에 탑재되고, 스테이지(300)를 덮는 진공 챔버(5) 내에 플라즈마를 발생시켜서 스테이지(300) 상에 탑재된 웨이퍼(200)에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 웨이퍼(200)에 플라즈마 처리가 실시되어 있는 동안, 스테이지(300)의 상방의 소정 위치에 위치 결정되어서 유지틀(6)을 덮고, 중앙부에 마련된 개구부(40a)로부터 웨이퍼(200)를 노출시키는 유전체제의 커버 부재(40)를 구비한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 진공 챔버 내의 스테이지 상에 처리 대상물을 탑재해서 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리 장치는, 진공 챔버 내의 스테이지 상에 반도체 웨이퍼 등의 처리 대상물을 탑재한 후에 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜서, 처리 대상물에 플라즈마 처리를 실시한다. 구체적인 플라즈마 처리의 내용으로서는, 처리 대상물에 다이싱(dicing)이나 클리닝을 실시하는 것 등이 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치에서는, 처리 대상물의 하면에 점착 시트를 붙이는 동시에, 그 점착 시트의 외주부에 유지틀을 점착시키고, 처리 대상물에 대한 플라즈마 처리의 일련의 작업을 유지틀 부착 상태로 실시하도록 한 것이 알려져 있다. 진공 챔버에 처리 대상물을 출입시킬 때 및 플라즈마 처리후의 처리 대상물의 취급을 용이하게 하기 위해서이다. 이 유지틀은 통상, 그 사용 환경에 대한 내구성의 관점 등으로부터 스테인레스제 등의 금속제의 것이 많이 이용된다. 또한, 상기의 기술 내용은 특허 문헌 1, 특허 문헌 2에 개시되어 있다.
특허 공개 제 2006-066602 호 공보 특허 공개 제 2002-190463 호 공보
그러나, 상기와 같이 처리 대상물에 대한 플라즈마 처리를 유지틀 부착의 상태로 실행하도록 하면, 유지틀 및 점착 시트는 처리 대상물과 함께 진공 챔버 내에서 플라즈마에 노출되는 것이 된다. 그 때문에, 진공 챔버 내의 플라즈마는 처리 대상물보다 금속제의 유지틀 쪽에 집중되게 되어, 처리 대상물에 대한 플라즈마 처리의 처리 성능이 저하한다.
본 발명은, 유지틀 부착의 처리 대상물에 대해 플라즈마 처리를 하는 경우에 플라즈마가 유지틀에 집중되는 것을 방지해서 처리 성능을 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 관련되는 플라즈마 처리 장치는, 처리 대상물이 유지틀에 유지된 점착 시트의 상면에 점착된 상태로 스테이지 상에 탑재되고, 스테이지를 덮는 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜서 스테이지 상의 처리 대상물에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치이며, 처리 대상물에 플라즈마 처리가 실시되고 있는 동안, 스테이지의 상방의 소정 위치에 위치 결정되어 유지틀을 덮고, 중앙부에 마련된 개구부로부터 처리 대상물을 노출시키는 유전체제의 커버 부재를 구비한다.
본 발명에서는 스테이지 상에 탑재된 처리 대상물에 플라즈마 처리가 실시되고 있는 동안, 스테이지의 상방의 소정 위치에 위치 결정된 유전체제의 커버 부재에 의해, 점착 시트를 유지하는 유지틀이 덮이는 동시에, 커버 부재의 중앙부에 마련된 개구부로부터 처리 대상물이 노출되도록 되어 있으므로, 진공 챔버 내에 발생한 플라즈마가 유지틀에 집중되는 것이 방지된다. 한편, 처리 대상물에 대한 플라즈마 처리의 진행은 방해받지 않기 때문에, 유지틀 부착의 처리 대상물에 대한 플라즈마 처리의 처리 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 커버 부재에 의해 처리 대상물의 외주연과 유지틀의 내주연의 사이에 노출되어 있는 점착 시트의 적어도 일부의 영역의 상방을 덮는 것에 의해, 노출되어 있는 점착 시트가 플라즈마에 노출되는 영역을 작게 할 수 있다. 따라서, 점착 시트의 열변형을 작게 할 수 있어서, 플라즈마 처리후의 취급을 용이한 것으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 정면 단면도,
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 평면 단면도,
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 측면 단면도,
도 4a는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치가 갖는 유지틀 부착 웨이퍼의 분해 사시도,
도 4b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치가 갖는 유지틀 웨이퍼의 완성 사시도,
도 5는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 부분 확대 측면 단면도,
도 6a는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치가 갖는 흡착 반송툴과 유지틀 부착 웨이퍼의 측면도,
도 6b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치가 갖는 흡착 반송툴과 유지틀 부착 웨이퍼의 측면도,
도 7은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 정면 단면도,
도 8은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 정면 단면도,
도 9는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 정면 단면도,
도 10은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 다른 정면 단면도,
도 11은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 다른 정면 단면도,
도 12는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 다른 정면 단면도.
(실시형태)
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 정면 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 평면 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 측면 단면도이다.
도 1, 도 2, 도 3에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 처리 대상물인 반도체 웨이퍼(이하,「웨이퍼」라고 약기함)(200)가 탑재되는 스테이지(300)와, 이 스테이지(300)를 덮어서 내부에 밀폐한 공간(4)을 형성하는 진공 챔버(5)를 갖고 있다. 여기서, 도 2는 도 1에 있어서의 2-2 단면도, 도 3은 도 2에 있어서의 3-3 단면도이다.
웨이퍼(200)는 금속제(예를 들면 스테인레스제) 등의 유지틀(6)에 외주부가 유지된 점착 시트(7)의 상면에 점착되어 있고, 이 상태인 채로, 처리면인 회로 형성면을 상방으로 향해서 스테이지(300) 상에 탑재된다. 유지틀(6)은 링 형상을 갖고 있고, 그 내직경은 웨이퍼(200)의 외경보다 크게 되어 있다. 이하, 유지틀(6)에 유지된 점착 시트(7)의 상면에 점착된 웨이퍼(200)를「유지틀 부착 웨이퍼(8)」라고 칭한다.
도 4a는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치가 갖는 유지틀 부착 웨이퍼의 분해 사시도이다. 도 4b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치가 갖는 유지틀 부착 웨이퍼의 완성 사시도이다. 도 1 내지 3, 도 4a 및 4b에 있어서, 진공 챔버(5)에는 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 진공 챔버(5)에 출입시키기 위한 2개의 웨이퍼 출입구(11)가 마련되어 있고, 이들 2개의 웨이퍼 출입구(11)를 개폐하는 위치에는 게이트(12)가 마련되어 있다. 이들 2개의 게이트(12)는 제어 장치(14)로부터 작동 제어가 이루어지는 게이트 개폐 구동부(15)를 통해 진공 챔버(5)에 대해서 승강하고, 대응하는 웨이퍼 출입구(11)를 개폐한다.
스테이지(300)는 하부 전극(16)과 이 하부 전극(16)의 외주측에 마련된 테이블부(17)로 구성된다. 하부 전극(16)의 상면과 테이블부(17)의 상면은, 함께 평탄하게 거의 같은 높이로 되어 있다. 하부 전극(16)은 웨이퍼(200)의 외형보다 큰 외형을 갖고 있다. 그리고, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 중심[즉, 웨이퍼(200)의 중심]과 스테이지(300)의 중심[즉, 하부 전극(16)의 중심]이 상하 방향으로 거의 일치하도록 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 스테이지(300) 상에 탑재한 상태에서는, 웨이퍼(200)는 하부 전극(16)의 상면의 영역 내에 수납되고, 유지틀(6)은 테이블부(17)의 영역 내에 수납되도록 되어 있다(도 1 참조). 또한, 하부 전극(16)의 상면은 유전체제의 막부재인 유전체막(18)으로 덮여 있다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 부분 확대 측면 단면도이다. 도 5에 있어서, 테이블부(17)의 상면에는 원환 형상의 홈부(19)가 마련되어 있다. 이 홈부(19)는 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 중심[즉 웨이퍼(200)의 중심]과 스테이지(300)의 중심[즉 하부 전극(16)의 중심]이 상하 방향으로 거의 일치하도록 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 스테이지(300) 상에 탑재했을 때에, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)이 상방으로부터 감입하는 위치 및 크기로 마련되어 있다.
하부 전극(16)에는 웨이퍼 유지 기구(20)가 마련되어 있다(도 1 참조). 웨이퍼 유지 기구(20)는 진공척이나 정전 흡인 기구 등으로 구성되고, 제어 장치(14)에 의해 작동 제어가 이루어지도록 작동하고, 하부 전극(16) 상에 탑재된 웨이퍼(200)를 하부 전극(16) 상에 유지한다. 하부 전극(16)에는 고주파 전원부(21)와 냉각 유닛(22)이 접속되어 있다. 고주파 전원부(21)는 제어 장치에 의해 작동 제어가 이루어지도록 작동되어, 하부 전극(16)에 고주파 전압을 인가한다. 또한, 냉각 유닛(22)은 제어 장치(14)에 의해 작동 제어가 이루어지도록 작동되고, 하부 전극(16) 내에서 냉매를 순환시킨다.
진공 챔버(5) 내의 하부 전극(16)의 상방 위치에는 상부 전극(23)이 마련되어 있다. 상부 전극(23)에는 진공 챔버(5) 내에 프로세스 가스를 공급하는 프로세스 가스 공급부(31)가 접속되어 있다. 이 프로세스 가스 공급부(31)는 제어 장치(14)에 의해 작동 제어가 이루어지도록 작동되고, 플라즈마 처리에 필요한 산소계 가스나 불소계 가스 등의 프로세스 가스를 상부 전극(23)을 경유하여 진공 챔버(5) 내에 공급한다. 진공 챔버(5)의 하부에는 진공 배기구(5a)가 마련되어 있고(도 3 참조), 여기에는 진공 배기부(32)가 접속되어 있다. 이 진공 배기부(32)는 제어 장치(14)에 의해 작동 제어가 이루어지도록 작동되고, 진공 챔버(5) 내의 공기를 흡인 배기해서 진공 챔버(5) 내를 진공 상태로 한다.
상부 전극(23)의 하면에는 다공질 플레이트(24)가 마련되어 있다. 프로세스 가스 공급부(31)로부터 상부 전극(23) 내에 공급된 프로세스 가스는, 이 다공질 플레이트(24)를 통과해서 스테이지(300) 상에 탑재된 웨이퍼(200)에 균일하게 분사된다.
진공 챔버(5)에는 한 쌍의 승강 실린더(33)가, 2개의 웨이퍼 출입구(11)가 대향하는 방향(x축 방향)과 직교하는 수평 방향(Y축 방향)으로, 나란히 마련되어 있다(도 1 및 도 3 참조). 각 승강 실린더(33)는 각각 피스톤 로드(34)의 선단부를 상방을 향하게 하고, 각 피스톤 로드(34)는 진공 챔버(5) 내를 상하 방향으로 연장되어 있다. 이들 한 쌍의 승강 실린더(33)는 제어 장치(14)에 의해 작동 제어가 이루어지는 커버 부재 승강 구동부(35)를 거쳐서 작동하고, 서로 동기해서 피스톤 로드(34)를 상하 방향으로 돌몰시킨다.
스테이지(300)에 있어서의 테이블부(17)의 상방에는 유전체(예를 들면, 세라믹스)제의 커버 부재(40)가 마련되어 있다. 이 커버 부재(40)는 그 중앙부에 원형의 개구부(40a)가 형성된 링크 형상을 갖고 있다. 또한, 커버 부재(40)는 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 상방에 겹쳐졌을 때에 개구부(40a)로부터 웨이퍼(200)를 노출시킬 수 있는 동시에, 유지틀(6)의 표면의 전역을 덮을 수 있는 형상 및 크기로 형성되어 있다.
도 2, 도 3 및 도 5에 있어서, 커버 부재(40)의 외주부의 Y축 방향으로 대향하는 위치에는 한 쌍의 플랜지부(41)가 마련되어 있다. 각 플랜지부(41)는 그 바로 아래에 배치되어 있는 승강 실린더(33)의 피스톤 로드(34)의 선단(상단)부와 연결되어 있다. 한 쌍의 승강 실린더(33)가 동기해서 피스톤 로드(34)를 상하 방향으로 돌몰시키면, 커버 부재(40)는 수평 자세를 유지한 채로 스테이지(300)의 상방으로 승강한다.
커버 부재(40)는 양 승강 실린더(33)의 피스톤 로드(34)를 최대 돌출 위치까지 상측으로 이동시킨 상태에서는 상부 전극(23)의 바로 아래의 「상측 이동 위치」에 위치한다[도 1 및 도 3 중에 일점 쇄선으로 도시하는 커버 부재(40) 참조]. 한편, 스테이지(300) 상에 유지틀 부착 웨이퍼(8)가 탑재되어 있을 때, 커버 부재(40)는 양 승강 실린더(33)의 피스톤 로드(34)를 최대 몰입 위치까지 하측으로 이동시킨 상태에서는 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)에 상방으로부터 접촉한「유지틀 접촉 위치」에 위치한다. 또한, 스테이지(300) 상에 유지틀 부착 웨이퍼(8)가 탑재되어 있지 않을 때, 커버 부재(40)는 스테이지(300)의 상면에 상방으로부터 접촉한「스테이지 접촉 위치」에 위치한다.
도 2 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 피스톤 로드(34)의 선단부로부터 상방으로 돌출해서 연장된 복수의 연결 돌기(34a)가 커버 부재(40)의 플랜지부(41)를 상하로 관통해서 마련된 복수의 연결 구멍(41a)에 하방으로부터 삽통되고, 연결 돌기(34a)의 근원의 접촉면(34b)이 플랜지부(41)의 하면에 하방으로부터 접촉하는 것에 의해서, 승강 실린더(33)의 피스톤 로드(34)의 선단부와 커버 부재(40)의 플랜지부(41)가 연결되어 있다. 이 때문에, 피스톤 로드(34)가 최대 돌출 위치로부터 최대 몰입 위치까지 하측으로 이동하고 있는 도중에 커버 부재(40)가 유지틀 부착 웨이퍼(8) 혹은 스테이지(300)에 상방으로부터 접촉했을 때에는, 커버 부재(40)는 그 접촉한 위치에 정지한다. 그러나, 피스톤 로드(34)의 접촉면(34b)은 플랜지부(41)의 하면으로부터 하방으로 이간해서 커버 부재(40)와 피스톤 로드(34)의 연결은 해제되고, 피스톤 로드(34)는 그대로 최대 몰입 위치까지 하측으로 이동한다. 이 때, 피스톤 로드(34)의 연결 돌기(34a)는 플랜지부(41)의 연결 구멍(41a) 내를 하측으로 이동한다.
여기서, 양 승강 실린더(33)는 하강 중인 커버 부재(40)가 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)과 접촉하고, 피스톤 로드(34)가 그대로 최대 몰입 위치까지 하측으로 이동했을 때에 있어서도, 피스톤 로드(34)의 연결 돌기(34a)가 플랜지부(41)의 연결 구멍(41a)으로부터 하방으로 빠지지 않는 위치에 마련되어 있다. 따라서, 양 승강 실린더(33)의 피스톤 로드(34)가 최대 몰입 위치로부터 상측으로 이동하면, 그 도중에 피스톤 로드(34)의 접촉면(34b)은 플랜지부(41)의 하면에 하방으로부터 접촉하고, 커버 부재(40)는 피스톤 로드(34)에 의해 들어 올려져서 상측으로 이동한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치가 갖는 흡착 반송툴과 유지틀 부착 웨이퍼의 측면도이다. 도 6a 및 6b에 있어서, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 진공 챔버(5) 내로의 반입 및 반출을 행하기 위한 흡착 반송툴(50)은, 작업자 혹은 별도 마련한 웨이퍼 반입 반출 장치가 파지하는 파지부(51)와, 파지부(51)의 선단부에 마련되어서 하면에 복수의 흡착부(52)를 구비한 원반 형상의 웨이퍼 유지부(53)를 갖는다. 웨이퍼 유지부(53)는 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)을 포함하는 크기를 갖고 있다. 복수의 흡착부(52)는 각각 웨이퍼 유지부(53) 및 파지부(51) 내를 연장하는 진공관로를 거쳐서 진공원(진공관로, 진공원 모두 도시하지 않음)에 연결되어 있다.
유지틀 부착 웨이퍼(8)를 편평한 면 상에 탑재한 상태로, 그 상방으로부터 웨이퍼 유지부(53)와 유지틀(6)이 상하 방향으로 겹쳐지도록 흡착 반송툴(50)을 접근시킨다(도 6a에 도시하는 화살표 A 참조). 그리고, 복수의 흡착부(52)가 유지틀(6)에 상면으로부터 접촉한 곳에서 진공원에 의해 진공관로 내의 공기를 진공 흡인하면, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)이 흡착 반송툴(50)의 복수의 흡착부(52)에 흡착된다. 그 상태를 유지한 채로 흡착 반송툴(50)을 이동시키는 것에 의해서, 웨이퍼(200)의 상면(회로 형성면)에 접하는 일 없이, 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 임의의 개소로 이동시킬 수 있다.
다음에, 본 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치(1)를 이용해서 웨이퍼(200)에 플라즈마 처리를 실시하는 순서를 설명한다.
먼저, 제어 장치(14)로부터 커버 부재 승강 구동부(35)의 작동 제어를 실시해서 2개의 승강 실린더(33)의 피스톤 로드(34)를 최대 돌출 위치까지 상측 이동시키고, 커버 부재(40)를 상측 이동 위치에 위치시킨다.
커버 부재(40)를 상측 이동 위치에 위치시키면, 진공 챔버(5)의 밖에서 흡착 반송툴(50)에 의해 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 흡착하고, 제어 장치(14)로부터 게이트 개폐 구동부(15)의 작동 제어를 실시해서 일방의 웨이퍼 출입구(11)의 게이트(12)를 하강시킨다. 이에 의해 웨이퍼 출입구(11)가 개구된다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 정면 단면도이다. 도 7에 있어서, 웨이퍼 출입구(11)로부터 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 흡착시킨 흡착 반송툴(50)을 수평 방향으로 차입하고, 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 스테이지(300)의 상방에 위치시킨다. 도 8에 있어서, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)이 스테이지(300)의 테이블부(17)에 마련된 홈부(19)의 직상에 위치하도록 흡착 반송툴(50)을 하강시킨다. 도 9에 있어서, 흡착 반송툴(50)의 진공 흡인을 해제하면, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)은 자중으로 테이블부(17)의 홈부(19) 내에 감입된다. 이것에 의해 웨이퍼(2)는 하부 전극(16) 상에 탑재된 상태가 된다.
여기서, 전술한 바와 같이, 스테이지(300)의 테이블부(17)에 마련된 홈부(19)는 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 중심과 스테이지(300)의 중심을 거의 일치시킨 상태로 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 스테이지(300) 상에 탑재했을 때에, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)이 감입되는 위치 및 크기로 마련되어 있다. 따라서, 상기와 같이 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)을 스테이지(300)의 테이블부(17)에 마련된 홈부(19)에 감입시키는 것에 의해, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 중심[즉 웨이퍼(200)의 중심]과 스테이지(300)의 중심[즉 하부 전극(16)의 중심]을 상하 방향으로 거의 일치시킨 상태로 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 스테이지(300) 상에 탑재할 수 있다.
유지틀 부착 웨이퍼(8)를 스테이지(300) 상에 탑재하면, 흡착 반송툴(50)을 진공 챔버(5)의 밖으로 내보내고, 제어 장치(14)로부터 게이트 개폐 구동부(15)의 작동 제어를 실행해서 현재 개구되어 있는 웨이퍼 출입구(11)의 게이트(12)를 상승시켜서, 그 웨이퍼 출입구(11)를 폐지시킨다.
웨이퍼 출입구(11)를 폐지시키면, 제어 장치(14)로부터 커버 부재 승강 구동부(35)의 작동 제어를 행해서 커버 부재(40)를 하강시킨다. 커버 부재(40)는 하강 도중에 스테이지(300) 상에 탑재된 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)의 상면에 상방으로부터 접촉해서, 유지틀 접촉 위치에 위치 결정된다. 커버 부재(40)가 유지틀(6)의 상면에 상방으로부터 접촉해서, 유지틀 접촉 위치에 위치 결정된 다음에는, 커버 부재(40)와 피스톤 로드(34)의 연결은 해제되어서 커버 부재(40)는 유지틀(6) 상에 탑재된 상태가 된다. 유지틀(6)은 커버 부재(40)의 자중에 의해 스테이지(300) 상에 밀어 붙여지고, 유지틀(6)은 커버 부재(40)와 스테이지(40)의 사이에 협지되어서 스테이지(300)의 테이블부(17) 상에 고정된다(도 1 참조). 이와 같이 커버 부재(40)가 유지틀 접촉 위치에 위치 결정된 상태에서는, 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6)의 상면은 유전체제의 커버 부재(40)에 의해서 상방으로부터 덮이고, 웨이퍼(200)는 커버 부재(40)의 중앙부에 마련된 개구부(40a)로부터 외부에 노출된 상태가 된다. 또한, 커버 부재(40)의 개구부(40a)의 내주연 (40b)은, 웨이퍼(200)의 외주연(2a)과 수평 방향으로 대향한 상태가 된다(도 5 참조). 또한, 커버 부재(40)의 개구부(40a)의 내주연(40b)과 웨이퍼(200)의 외주연 (2a)은 근접해 있고, 웨이퍼(200)의 외주연(2a)과 유지틀(6)의 내주연(6a)의 사이에 노출되어 있는 점착 시트(7)의 대부분의 영역은, 점착 시트(7)와 이간한 상태로 수평 방향으로 연장하는 커버 부재(40)의 개구부(40a)의 내연부(40c)에 의해서 덮혀 있다(도 5 참조). 즉, 커버 부재(40)는 웨이퍼(200)의 외주연(2a)과 유지틀(6)의 내주연(6a)의 사이에 노출되어 있는 점착 시트(7)의 일부(여기에서는 대부분)의 영역의 상방을 점착 시트(7)와 이간한 상태로 덮고 있다.
여기서, 커버 부재(40)가 유지틀(6)의 상면에 상방으로부터 접촉해서 유지틀 접촉 위치에 위치 결정된 상태에 있어서, 커버 부재(40)의 개구부(40a)의 내연부(40c)의 하면과 점착 시트(7)의 상면과의 사이의 상하 방향 거리(△)(도 5 참조) 및 커버 부재(40)의 개구부(40a)의 내주연(40b)과 유지틀(6)의 내주연(6a)의 사이의 수평 방향 거리(L)(도 5 참조)는, 웨이퍼(200)의 외주연(2a)과 커버 부재(40)의 통로(40a)의 내주연(40b)의 사이로부터 인입된 플라즈마가 커버 부재(40)의 하방의 유지틀(6)에 도달하기 어려운 치수로 정해져 있다.
처리 대상물인 웨이퍼(200)가 스테이지(300)에 있어서의 하부 전극(16) 상에 탑재되면, 제어 장치(14)로부터 진공 배기부(32)의 작동 제어를 실시해서 진공 챔버(5) 내의 공기를 뽑아내고, 진공 챔버(5) 내를 진공 상태로 한다. 다음에, 제어 장치(14)로부터 프로세스 가스 공급부(31)의 작동 제어를 실시해서 상부 전극(23)에 프로세스 가스(불소계 가스 및 산소계 가스)를 공급하고, 다공질 플레이트(24)를 거쳐서 스테이지(300) 상에 탑재된 웨이퍼(200)의 상면에 프로세스 가스가 균일하게 분사되도록 한다. 그리고, 이 상태로 제어 장치(14)로부터 고주파 전원부(21)를 구동해서 하부 전극(16)에 고주파 전압을 인가하면, 하부 전극(16)과 상부 전극(23)의 사이에 불소계 가스의 플라즈마가 발생해서, 웨이퍼(200)에 대한 플라즈마 처리가 실행된다.
이 플라즈마 처리가 실행되고 있는 동안, 점착 시트(7)의 외주부를 유지하는 금속제 등의 유지틀(6)은 유전체제의 커버 부재(40)에 의해서 그 상면이 상방으로부터 덮여 있고, 진공 챔버(5) 내에 발생한 플라즈마가 유지틀(6)에 집중하는 것이 방지된다. 또한, 플라즈마 처리의 실행중은, 제어 장치(14)로부터 냉각 유닛(22)의 작동 제어를 실시해서 냉매를 하부 전극(16) 내에 순환시켜서, 플라즈마의 열에 의해서 웨이퍼(2)가 온도 상승하는 것을 방지한다.
웨이퍼(200)의 플라즈마 처리가 종료되면, 제어 장치(14)로부터 프로세스 가스 공급부(31)의 작동 제어를 행해서 진공 챔버(5) 내로의 프로세스 가스의 공급을 정지시키는 동시에, 진공 배기부(32)의 작동 제어를 행해서 진공 챔버(5) 내의 진공을 파괴한다. 그리고, 제어 장치(14)로부터 커버 부재 승강 구동부(35)의 작동 제어를 행해서 2개의 승강 실린더(33)의 피스톤 로드(34)를 최대 돌출 위치까지 상측으로 이동시키고, 커버 부재(40)를 상측 이동 위치에 위치시킨다. 다음에, 제어 장치(14)로부터 일방의 웨이퍼 출입구(11)의 게이트(12)를 열어서 흡착 반송툴(50)을 진공 챔버(5) 내에 삽입하고, 진공 챔버(5) 내로의 반입시와 같은 요령에 의해서 흡착 반송툴(50)에 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 흡착시킨다. 그리고, 그 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 흡착시킨 흡착 반송툴(50)을 개구시킨 웨이퍼 출입구(11)로부터 진공 챔버(5)의 외부로 내보내고, 제어 장치(14)에 의해 게이트(12)를 폐지하면 일련의 작업은 완료된다.
또한, 플라즈마 처리후의 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 반출하는 웨이퍼 출입구(11)는 플라즈마 처리전의 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 반입한 웨이퍼 출입구(11)와 동일할 필요는 없다. 예를 들면, 반입시의 웨이퍼 출입구(11)와는 반대측(대향하는 위치)에 마련된 웨이퍼 출입구(11)로부터 반출하도록 해도 괜찮다. 특히, 이 플라즈마 처리 장치(1)가 다른 장치와 연결되어서 인라인화되어 있을 때는, 일방의 웨이퍼 출입구(11)로부터 반출해서 타방의 웨이퍼 출입구(11)로부터 반출하도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 스테이지(300) 상에 탑재된 처리 대상물인 웨이퍼(200)에 플라즈마 처리가 실시되고 있는 동안, 스테이지(300)의 상방의 소정 위치(유지틀 접촉 위치)에 위치 결정된 유전체제의 커버 부재(40)에 의해, 점착 시트(7)를 유지하는 유지틀(6)이 덮인다. 또한, 커버 부재(40)의 중앙부에 마련된 개구부(40a)로부터 웨이퍼(200)가 노출되도록 되어 있다. 따라서, 진공 챔버(5) 내에 발생한 플라즈마가 유지틀(6)에 집중하는 것이 방지된다. 또한, 웨이퍼(200)에 대한 플라즈마 처리의 진행은 방해받지 않기 때문에, 유지틀(6) 부착의 웨이퍼(200)에 대한 플라즈마 처리의 처리 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 커버 부재(40)는 진공 챔버(5)에 마련된 한 쌍의 승강 실린더(33)(승강 기구)에 의해서 스테이지(300)의 상방으로 승강 가능하게 마련되어 있다. 이 승강 기구에 의한 커버 부재(40)의 하강 동작에 의해, 유지틀(6)에 상방으로부터 접촉되어 상기 소정 위치(유지틀 접촉 위치)에 위치 결정되도록 되어 있다. 따라서, 커버 부재(40)의 위치 결정이 매우 용이하다. 또한, 유지틀(6)은 위치 결정된 커버 부재(40)의 자중에 의해서 스테이지(300) 상에 고정되므로, 웨이퍼 유지 기구(20)에 의해서 스테이지(300) 상에 고정할 수 없는 유지틀(6)의 고정을 간단하게 실시할 수 있다.
또한, 상기 소정 위치(유지틀 접촉 위치)에 위치 결정된 상태로, 커버 부재(40)는 웨이퍼(200)의 외주연(2a)과 유지틀(6)의 내주연(6a)의 사이에 노출되어 있는 점착 시트(7)의 적어도 일부의 영역의 상방을 덮도록 되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 도 5 중에 도시하는 폭(L)의 원환 영역이며, 웨이퍼(200)의 외주연(2a)과 유지틀(6)의 내주연(6a)의 사이의 점착 시트(7)의 대부분의 영역이, 커버 부재(40)에 의해 덮여 있다. 후속 공정에서의 웨이퍼(200)의 취급(예를 들면, 다이싱후의 익스팬드)을 고려해서 웨이퍼(200)의 외주연(2a)과 유지틀(6)의 내주연(6a)의 간격이 크게 취해져 있는 경우에는, 그 사이로부터 노출하고 있는 점착 시트(7)가 광범위에 걸쳐서 플라즈마의 영향을 받는다. 그 때문에, 열변형에 의한 열화나 익스팬드시에 있어서의 점착 시트(7)의 신장의 격차 등이 생겨서 플라즈마 처리후의 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 취급이 곤란하게 된다. 그렇지만, 본 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 그 부분의 점착 시트(7)의 상방이 커버 부재(40)에 의해서 덮여서 플라즈마에 노출되는 것이 방지된다. 따라서, 상기와 같은 불편함이 생길 우려가 없다.
그런데, 상기의 설명에서는 처리 대상물이 유지틀 부착 웨이퍼(8)이기 때문에, 커버 부재(40)는 유지틀(6)의 상면을 상방으로부터 덮는다는 역할을 다한다. 그러나, 처리 대상물이 유지틀(6)이 부착되지 않은 웨이퍼(200)[단, 전술한 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 웨이퍼(200)와 동일 직경의 것이라고 함]인 경우에는, 커버 부재(40)를 스테이지 접촉 위치에 위치 결정해서 커버 부재(40)를 미리 스테이지(300)의 상면에 탑재시켜 두는 것에 의해서, 웨이퍼(200)를 스테이지(300) 상에 탑재할 때의 목표로 할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 다른 정면 단면도이다. 도 10에 있어서, 제어 장치(14)로부터 커버 부재 승강 구동부(35)의 작동 제어를 행해서 커버 부재(40)를 스테이지(300)의 상방에 탑재시킨 후, 개구시킨 웨이퍼 출입구(11)로부터 흡착 반송툴(50)에 흡착시킨 웨이퍼(200)를 진공 챔버(5) 내에 차입해서 웨이퍼(200)를 스테이지(300)의 상방에 위치시킨다. 도 11에 있어서, 웨이퍼(200)의 외주연(2a)이 스테이지(300) 상에 탑재한 커버 부재(40)의 개구부(40a)의 영역 내에 수납되도록 흡착 반송툴(50)을 하강시켜서 흡착 반송툴(50)의 진공 흡인을 해제한다. 도 12에 있어서, 웨이퍼(200)의 중심과 스테이지(300)에 있어서의 하부 전극(16)의 중심을 상하 방향으로 거의 일치시킨 상태로 웨이퍼(200)를 스테이지(300) 상에[유전체막(18)으로 덮인 하부 전극(16) 상에] 탑재할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 유지틀(6)이 부착되어 있는 웨이퍼(200)와 유지틀(6)이 부착되어 있지 않은 웨이퍼(200)의 어느 쪽에 대해서도 이용할 수 있다. 커버 부재(40)는 전자의 경우에는 유지틀(6)의 상면을 상방으로부터 덮어서 금속제 등의 유지틀(6)에 플라즈마가 집중하는 것을 방지하는 동시에 점착 시트(7)가 플라즈마에 노출되어서 점착 시트(7)가 열화되는 것을 방지한다. 또한, 후자의 경우에는 커버 부재(40)는 웨이퍼(200)를 스테이지(300)에 있어서의 하부 전극(16) 상에 탑재할 때의 위치 결정 부재로서의 역할을 한다.
여기서, 전술한 바와 같이, 하부 전극(16)의 상면은 유전체막(18)으로 덮여 있고, 게다가 도 10에 도시하는 바와 같이, 하부 전극(16)은 스테이지(300) 상에 탑재시킨 커버 부재(40)의 개구부(40a)에 의해서 둘러싸이는 스테이지(300) 상의 영역[커버 부재(40)의 개구부(40a)를 스테이지(300) 상에 투영한 영역]보다 크게 되어 있다. 즉, 커버 부재(40)를 스테이지(300) 상에 탑재시켰을 때에 커버 부재(40)의 개구부(40a)에 의해서 둘러싸이는 스테이지(300) 상의 영역이 유전체막(18)으로 덮여 있다. 따라서, 하부 전극(16)이 웨이퍼(200)보다 대직경이어도 하부 전극(16)의 표면(상면)은 플라즈마에 노출되지 않고, 플라즈마가 하부 전극(16)의 표면에 집중되어 처리 대상물인 웨이퍼(2)의 플라즈마 처리의 진행을 방해하는 일이 없다.
또한, 지금까지 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 나타낸 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상술한 실시형태에서는 하부 전극(16)의 상면이 유전체막(18)(유전체제의 막부재)으로 덮이는 구성으로 되어 있다. 그러나, 유지틀(6)이 부착되지 않은 웨이퍼(200)에 대해서 플라즈마 처리를 행하지 않는 것이면, 이 유전체막(18)은 반드시 필요하지는 않다.
또한, 상술한 실시형태에서는 커버 부재(40)는 진공 챔버(5)에 마련된 한 쌍의 승강 실린더(33)(승강 기구)에 의해서 스테이지(300)의 상방으로 승강 가능하다. 이 승강 기구에 의한 하강 동작에 의해, 커버 부재(40)는 유지틀(6)에 상방으로부터 접촉되어서 상기 소정 위치(유지틀 접촉 위치)에 위치 결정되도록 되어 있다. 그러나, 커버 부재(40)는 반드시 유지틀(6)에 상방으로부터 접촉시켜서 위치 결정 하지 않아도 된다. 예를 들면, 커버 부재(40)는 유지틀(6)에 상방으로부터 접촉시키지 않는 상태로, 한 쌍의 승강 실린더(33)에 의해서 유지틀(6)을 소정 위치(유지틀 접촉 위치)에 위치 결정하도록 되어 있어도 괜찮다.
또한, 커버 부재(40)는 반드시 진공 챔버(5)에 마련된 승강 기구에 의해서 승강시키는 구성으로 되어 있지 않아도 좋다. 예를 들면, 작업자가 수작업으로 커버 부재(40)의 진공 챔버(5) 내로의 반입·반출 및 스테이지(300)에 탑재된 유지틀 부착 웨이퍼(8)의 유지틀(6) 상으로의 탑재 등을 실행하도록 되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 유지틀 부착 웨이퍼(8)는 웨이퍼(2)가 점착 시트(7)의 상방에 위치하는 자세로 스테이지(300)에 탑재되도록 되어 있다. 그러나, 유지틀 부착 웨이퍼(8)는 이것과는 상하 반대의 자세로, 즉 웨이퍼(200)가 점착 시트(7)의 하방에 위치하는 자세로 스테이지(300)에 탑재되도록 되어 있어도 괜찮다. 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 이러한 자세로 스테이지(300)에 탑재해서 플라즈마 처리를 실시하는 경우는, 유지틀 부착 웨이퍼(8)에, 점착 시트(7)의 측부로부터 웨이퍼(200)의 다이싱 라인을 따라서 레이저광을 조사해서 점착 시트(7)에 다이싱 라인을 따른 홈을 형성해 둔다. 그 후, 이 유지틀 부착 웨이퍼(8)를 본 플라즈마 처리 장치(1)의 스테이지(300)에 탑재한다. 그리고, 커버 부재(40)로 유지틀(6)을 상방으로부터 가압한 후에, 점착 시트(7)를 마스크로서 웨이퍼(2)에 플라즈마 에칭을 실시해서 웨이퍼(2)를 복수의 칩으로 분할하는 처리(플라즈마 다이싱)를 실시한다.
(산업상 이용 가능성)
본 발명은 유지틀 부착의 처리 대상물에 대해 플라즈마 처리를 하는 경우에 플라즈마가 유지틀에 집중하는 것을 방지해서 처리 성능을 향상시키는 것이 가능해서, 플라즈마 처리 장치의 실현에 유용하다.
1 : 플라즈마 처리 장치 200 : 반도체 웨이퍼(처리 대상물)
2a : 웨이퍼의 외주연(처리 대상물의 외주연)
300 : 스테이지 5 : 진공 챔버
6 : 유지틀 6a : 유지틀의 내주연
7 : 점착 시트 8 : 유지틀 부착 웨이퍼
18 : 유전체막(막부재) 33 : 승강 실린더(승강 기구)
40 : 커버 부재 40a : 개구부

Claims (4)

  1. 유지틀에 유지된 점착 시트의 상면에 처리 대상물이 점착된 상태로 스테이지 상에 탑재되고, 상기 스테이지를 덮는 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜서 상기 스테이지 상의 상기 처리 대상물에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 처리 대상물에, 상기 스테이지의 상방의 소정 위치에 위치 결정되어서 상기 유지틀을 덮고, 커버 부재의 중앙부에 마련된 개구부로부터 상기 처리 대상물을 노출시키는 유전체제의 커버 부재를 구비한 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 부재는 상기 진공 챔버에 마련된 승강 기구에 의해서 상기 스테이지의 상방으로 승강 가능하게 마련되고, 상기 승강 기구에 의한 상기 커버 부재의 하강 동작에 의해 상기 유지틀에 상방으로부터 접촉되어 상기 소정 위치에 위치 결정되는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 상기 소정 위치에 위치 결정된 상태로, 상기 처리 대상물의 외주연과 상기 유지틀의 내주연의 사이에 노출되어 있는 점착 시트의 적어도 일부의 영역의 상방을 덮는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 부재를 상기 스테이지 상에 탑재시켰을 때에 상기 커버 부재의 상기 개구부에 의해서 둘러싸이는 상기 스테이지 상의 영역이 유전체제의 막부재로 덮여 있는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
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