WO2013027585A1 - プラズマ処理方法 - Google Patents

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WO2013027585A1
WO2013027585A1 PCT/JP2012/070274 JP2012070274W WO2013027585A1 WO 2013027585 A1 WO2013027585 A1 WO 2013027585A1 JP 2012070274 W JP2012070274 W JP 2012070274W WO 2013027585 A1 WO2013027585 A1 WO 2013027585A1
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voltage
plasma
adsorption
single electrode
conductive gas
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前平　謙
大地 鈴木
江理子 眞瀬
不破　耕
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株式会社アルバック
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing method for adsorbing and holding an insulating substrate, and more particularly to a method for peeling the insulating substrate from an adsorption device.
  • the adsorption apparatus is an apparatus that applies a voltage to an electrode inside the apparatus to adsorb a substrate to be processed.
  • the adsorption device includes a monopolar type that applies either a positive voltage or a negative voltage to the electrodes inside the device, and a bipolar type that has both an electrode to which a positive voltage is applied and an electrode to which a negative voltage is applied. is there.
  • FIG. 2 shows a general structure of a vacuum processing apparatus including a conventionally used adsorption apparatus.
  • a bipolar adsorption device 140 is used.
  • a typical conventional vacuum processing apparatus 101 includes a vacuum chamber 111 and a plasma generation unit 120 that are grounded.
  • An insulating table 115 is disposed inside the vacuum chamber 111, and the suction device 140 is disposed on the table 115.
  • the adsorption device 140 includes a dielectric layer 105, and a first electrode 103 1 and a second electrode 103 2 are disposed inside the dielectric layer 105.
  • the plasma generation unit 120 includes a cylindrical plasma generation container 134 and a coil 136 that winds the outer side surface of the plasma generation container 134.
  • the bottom surface of the plasma generation vessel 134 is an opening, the edge of the opening is in contact with the edge of the opening provided in the vacuum chamber 111, and the inside of the plasma generation vessel 134 and the inside of the vacuum chamber 111 are connected.
  • the inside of the plasma generation vessel 134 and the vacuum chamber 111 is evacuated by the evacuation device 119 connected to the vacuum chamber 111, and the vacuum atmosphere is evacuated. maintain.
  • the processing object 106 is carried into the vacuum chamber 111 and placed on the dielectric layer 105.
  • a DC power supply 116 electrically connected to the first electrode 103 1 and the second electrode 103 2 is activated, and a positive voltage is applied to the first electrode 103 1 and a negative voltage is applied to the second electrode 103 2.
  • Application is performed to adsorb the processing object 106 and the dielectric layer 105.
  • the processing object 106 Under the influence of the electric field formed by the first electrode 103 1 and the second electrode 103 2 , the processing object 106 undergoes dielectric polarization. Since the electric field is non-uniform, the electric dipole in the processing object 106 receives a gradient force proportional to the gradient of the electric field strength. The electric field is large in the vicinity of the first electrode 103 1 or the second electrode 103 2 , and becomes smaller as the distance from the first electrode 103 1 and the second electrode 103 2 increases. A gradient force in the direction attracted toward 103 1 and the second electrode 103 2 acts.
  • an alternating current is passed through the coil 136 to generate a high-frequency magnetic field inside the plasma generation container 134, and the plasma generation container 134 is connected from the plasma generation gas introduction device 121 connected to the plasma generation container 134.
  • the plasma generating gas is ionized by a high frequency magnetic field to become plasma.
  • the processing target 106 is etched by the generated plasma.
  • the voltage application by the DC power source 116 that has generated the suction force is finished.
  • the adsorption force between the processing object 106 and the adsorption device 140 remains even after the voltage application is completed. Therefore, in order to reduce the residual adsorption force, the first electrode 103 1 and the second electrode 103 2, the voltage applied to the plasma treatment by applying a voltage of positive and negative polarities reversed It is done. After the application of the reverse voltage is completed, the processing object 106 is raised by the substrate elevating tool 118 and the processing object 106 is peeled off from the suction device 140. The processed object 106 is unloaded from the vacuum chamber 111, and the next object 106 is loaded into the vacuum chamber 111 and placed on the dielectric layer 105.
  • a problem when performing plasma treatment on the insulating object 106 using the bipolar adsorption device 140 is that the adsorption force is weak due to adsorption by a gradient force. If the attractive force is weak, the efficiency of heat conduction between the processing object 106 and the dielectric layer 105 is poor, and it is difficult to heat or cool the processing object 106 and set it to a desired temperature. Therefore, another adsorption method that does not depend on the gradient force is required.
  • a method of strongly adsorbing an insulating treatment object by a method that does not depend on the gradient force has been studied, and as such an adsorption method there is a method using a monopolar adsorption device, but in a monopolar adsorption device, The residual attracting force cannot be removed by applying a reverse voltage as is done for a conventional bipolar attracting device.
  • an adsorption force remains between the object to be treated and the adsorption device, and it is difficult to remove the object to be treated from the adsorption device. .
  • the present invention was created to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and the purpose of the present invention is to retain the adsorption force remaining after performing plasma processing using a monopolar adsorption device that strongly adsorbs and holds an insulating substrate. It is to provide a method of removing.
  • the present invention has arranged an insulating substrate on an adsorption device, applied an adsorption voltage to a single electrode provided in the adsorption device, adsorbed the insulating substrate, and processed it by plasma. Then, after changing the voltage applied to the single electrode from a negative voltage to a positive voltage, the plasma is extinguished while applying a stripping voltage that is zero or positive to the single electrode, and then the insulating substrate is It is the plasma processing method made to peel from the said adsorption apparatus.
  • the present invention is a plasma processing method, wherein the insulating substrate is adsorbed by alternately applying a positive voltage and a negative voltage to the single electrode.
  • the present invention is a plasma processing method, wherein a positive voltage application time is shorter than a negative voltage application time.
  • the present invention is a plasma processing method, wherein when the insulating substrate is adsorbed and processed by the plasma, a thermally conductive gas is introduced between the insulating substrate and the adsorption device, and the temperature of the adsorption device is determined.
  • This is a plasma processing method for controlling the temperature of the insulating substrate by controlling.
  • the present invention is a plasma processing method, wherein the insulating substrate is sapphire.
  • the internal block diagram of the vacuum processing apparatus containing the monopolar adsorption apparatus of this invention Internal configuration diagram of a general vacuum processing device including a conventional bipolar adsorption device Diagram showing that the generation of residual adsorption force can be prevented by sequentially applying positive voltage, plasma extinction, and unipolar grounding.
  • the figure for explaining the change of the leak amount of the heat conductive gas when the positive voltage and the negative voltage are alternately applied to the single electrode Explains the change in the amount of leakage of thermally conductive gas when a positive voltage and a negative voltage are applied alternately, and the positive voltage application time is shorter than the negative voltage application time.
  • the vacuum processing apparatus 1 used in the present invention includes a vacuum chamber 11 and a plasma generation unit 20.
  • An evacuation device 19 is connected to the vacuum chamber 11 so that evacuation can be performed.
  • An insulating base 15 is disposed inside the vacuum chamber 11, and a suction device 40 is disposed on the base 15.
  • the table 15 electrically insulates the wall of the vacuum chamber 11 from the adsorption device 40.
  • the vacuum chamber 11 is grounded and is at a ground potential (zero volts).
  • the adsorption device 40 has a dielectric layer 5 and a single electrode 3.
  • the dielectric layer 5 is disposed on the single electrode 3.
  • An adsorption power source 16 is electrically connected to the single pole 3 so that the magnitude and polarity of the output voltage applied to the single pole 3 can be changed as needed.
  • the single electrode 3 may be composed of a single conductive electrode plate or a plurality of conductive electrode plates. When the single electrode 3 is composed of a plurality of electrodes, voltages having the same polarity and the same magnitude are applied to all the electrode plates. Between the surface of the dielectric layer 5 and the single electrode 3, an electrode plate to which a voltage of a different polarity other than the single electrode 3 is applied, or an electrode plate to which a voltage of a different magnitude is applied is not disposed.
  • a rod-shaped substrate lifting / lowering device 18 is disposed, and the substrate lifting / lowering device 18 is connected to a substrate lifting / lowering control device 17.
  • the substrate lifting / lowering control device 17 can move the substrate lifting / lowering device 18 up and down.
  • the dielectric layer 5 and the single electrode 3 are provided with holes so that the substrate lifting / lowering device 18 can protrude upward from below the adsorption device 40.
  • a groove 28 is provided on the surface of the dielectric layer 5.
  • the groove 28 is inside the dielectric layer 5, and the opening of the groove 28 is located on the surface of the dielectric layer 5.
  • the bottom and side surfaces of the groove 28 are the dielectric layer 5, and both ends of the groove 28 are closed by the dielectric layer 5.
  • the back surface When the plate-like processing object 6 is placed on the dielectric layer 5, the surface facing the lower side of the processing object 6 (hereinafter referred to as the back surface) is exposed at the opening of the groove 28, and the groove 28 is a dielectric.
  • the space surrounded by the layer 5 and the processing object 6 is a closed space.
  • a hole is formed in the groove 28, and the heat conductive gas supply device 10 is connected to the hole so that the heat conductive gas can be supplied from the heat conductive gas supply device 10 to the groove 28. ing.
  • the heat conductive gas supply device 10 When the heat conductive gas supply device 10 is activated in a state where the processing object 6 is placed on the dielectric layer 5, the heat conductive gas enters the space surrounded by the dielectric layer 5 and the processing object 6. Then, the thermally conductive gas from the space is generated between the processing object 6 and the dielectric layer 5 due to slight nonuniformity of the back surface of the processing object 6 and the surface of the dielectric layer 5. Enter the gap. When the thermally conductive gas contacts both the processing object 6 and the dielectric layer 5, heat is easily transferred between the processing object 6 and the dielectric layer 5.
  • a temperature regulator 29 is disposed below the adsorption device 40 in contact with the adsorption device 40, and a thermal power supply 30 is electrically connected to the temperature regulator 29.
  • the temperature regulator 29 When the thermal power supply 30 is activated, the temperature regulator 29 is heated or cooled, and the dielectric layer 5 in contact with the temperature regulator 29 is heated or cooled by heat conduction.
  • the heat conductive gas is heated or cooled by contact with the dielectric layer 5, and the heated or cooled heat conductive gas is brought into contact with the object 6 to be processed.
  • Object 6 is heated or cooled.
  • a heat conductive gas flow measuring device 24 is connected to the vacuum chamber 11, and when the processing target 6 is placed on the dielectric layer 5 by the heat conductive gas flow measuring device 24, the processing target 6 and the dielectric are measured. The flow rate of the heat conductive gas leaking from between the body layers 5 can be measured.
  • the plasma generation unit 20 includes a cylindrical plasma generation container 34 and a coil 36 that winds the outer side surface of the plasma generation container 34.
  • the bottom surface of the plasma generation vessel 34 is an opening, the edge of the opening is in contact with the edge of the opening provided in the vacuum chamber 11, and the inside of the plasma generation vessel 34 and the inside of the vacuum chamber 11 are connected.
  • a plasma generation gas introducing device 21 is connected to the plasma generation container 34, and the plasma generation gas can be supplied into the plasma generation container 34.
  • a plasma generating AC power source 35 is electrically connected to the coil 36. When an AC current is passed from the plasma generating AC power source 35 to the coil 36, a high frequency magnetic field (AC magnetic field) is generated inside the plasma generating vessel 34. It is like that. Plasma generated gas can be ionized by a high frequency magnetic field.
  • Each member of the plasma generation unit 20 is disposed apart from the single electrode 3.
  • a procedure for performing vacuum processing using the vacuum processing apparatus 1 having such a structure will be described by taking plasma processing as an example. It is assumed that the processing object 6 is an insulating substrate, and a portion that is not cut by plasma is covered with a thin film of an organic compound.
  • sapphire Al 2 O 3
  • gallium nitride GaN
  • quartz SiO 2
  • silicon carbide SiC
  • zinc selenide ZnSe
  • zinc oxide ZnO
  • AlGaAs aluminum gallium arsenide
  • GaAsP gallium arsenide phosphorus
  • InGaN indium gallium nitride
  • AlGaAs aluminum gallium nitride
  • GaP gallium phosphide
  • AlGaInP aluminum indium gallium phosphide
  • the inside of the vacuum chamber 11 and the inside of the plasma generation vessel 34 are evacuated by the evacuation device 19 and kept in a vacuum atmosphere.
  • the substrate lifting / lowering control device 17 is operated, and the substrate lifting / lowering device 18 is protruded above the suction device 40.
  • the processing object 6 is carried into the vacuum chamber 11, and the processing object 6 is placed on the substrate lift 18.
  • the substrate lifting / lowering control device 17 is operated, the processing object 6 is lowered together with the substrate lifting / lowering device 18, the upper end of the substrate lifting / lowering device 18 is moved below the surface of the suction device 40, and the processing target 6 is moved to the dielectric layer 5. Put on the top.
  • the voltage applied to the single electrode 3 when adsorbing the processing object 6 to the adsorption device 40 is referred to as an adsorption voltage
  • the voltage applied to the single electrode 3 for separating the processing object 6 from the adsorption device 40 is referred to as a peeling voltage.
  • the suction power source 16 is activated to apply the suction voltage to the single electrode 3 in order to suck the processing object 6 to the suction device 40.
  • a positive voltage and a negative voltage are alternately applied to the single electrode 3 as the adsorption voltage.
  • a thermally conductive gas is introduced from the thermally conductive gas supply device 10, the thermal power supply 30 is activated, and the processing object 6 is cooled.
  • helium gas is used as the heat conductive gas.
  • the amount of the heat conductive gas leaking from the gap between the dielectric layer 5 and the processing object 6 is continuously measured by the heat conductive gas flow measuring device 24.
  • an adsorption force measuring method using a heat conductive gas is used. If the processing object 6 is adsorbed and the processing object 6 is in close contact with the dielectric layer 5, the amount of thermally conductive gas leaking from the gap between the processing object 6 and the dielectric layer 5 is small, and conversely If the adsorption force is small, the amount of the thermally conductive gas that leaks increases. Therefore, the adsorption force between the object to be processed 6 and the dielectric layer 5 is measured by measuring the flow rate of the thermally conductive gas. Can do.
  • the plasma generation AC power supply 35 is activated, an AC current is passed through the coil 36, and a plasma generation gas (etching gas) is introduced into the plasma generation vessel 34 from the plasma generation gas introduction device 21.
  • the plasma generation gas introduced into the plasma generation container 34 is ionized by the high frequency magnetic field, and plasma of the plasma generation gas is generated inside the plasma generation container 34.
  • the generated plasma is supplied into the vacuum chamber 11 and comes into contact with the processing object 6, the generated plasma becomes a conductor and the processing object 6 is electrically connected to the vacuum chamber 11, and the adsorption device 40 and the processing object are connected. Adsorption force acts between the object 6 and the portion of the object 6 not masked by the organic compound thin film is etched by the plasma.
  • the following residual adsorption removal method is followed.
  • the alternating application of the positive voltage and the negative voltage from the adsorption power source 16 to the single electrode 3 is stopped, and the positive voltage that is a peeling voltage is applied from the adsorption power source 16 to the single electrode 3. Is applied.
  • a positive voltage having a constant voltage value is continuously applied to the single electrode 3
  • the adsorption force between the processing object 6 and the adsorption device 40 becomes weak according to the elapsed time.
  • the alternating application of positive and negative is stopped, the application of the peeling voltage which is a constant positive voltage is started, and the plasma generation AC power supply 35 is stopped while the peeling voltage is continuously applied to stop the generation of plasma.
  • the voltage applied to the single electrode 3 by the adsorption power supply 16 is set to 0 volts.
  • the weak suction force is maintained. It is important that the applied voltage be 0 volts after plasma extinction. It is shown in ⁇ Comparative Example 6> to be described later that a residual adsorption force is generated when the applied voltage is set to 0 V before the plasma is extinguished.
  • the peeling procedure described in the next stage may be started without setting the applied voltage to 0 volts. That is, in the above example, the processing object 6 is separated from the adsorption device 40 while applying zero volts to the single electrode 3, but the treatment object 6 is separated from the adsorption device 40 while applying a peeling voltage to the single electrode 3. Alternatively, a stripping voltage may be applied to the single electrode 3 when the plasma is extinguished.
  • the substrate elevating control device 17 is activated to raise the substrate elevating device 18, and the substrate elevating device 18 is provided on the single electrode 3 and the dielectric layer 5.
  • the processing object 6 is separated from the suction device 40 by pushing the processing object 6 upward from the suction device 40.
  • the peeled processing object 6 is unloaded from the vacuum tank 11, and the next processing object 6 is loaded into the vacuum tank 11, so Put it on top.
  • the plasma generation unit 20 is configured to generate an AC magnetic field in the vacuum chamber 11 and generate plasma inside the plasma generation vessel 34 (inductive coupling method).
  • a set of two electrodes is arranged inside the container, and a high frequency voltage (AC voltage) of opposite polarity is applied to the two sets of arranged electrodes to cause discharge to generate plasma.
  • AC voltage high frequency voltage
  • it may be configured to generate plasma by applying and discharging DC voltages of opposite polarities to a set of two electrodes arranged inside a vacuum chamber or plasma generation vessel. Also good (DC method).
  • the vacuum processing apparatus 1 of FIG. 1 is used for etching here, it can be used not only for etching but also for cleaning, activation, and film formation.
  • FIG. 3 shows the time variation of the voltage applied to the single electrode 3, the leak amount of the heat conductive gas, and the power supplied to the plasma when the residual adsorption removal method is followed.
  • the pressure in the vacuum chamber 11 was 1 Pascal
  • the power supplied to the plasma was 1000 watts
  • the voltage applied to the single electrode 3 was 1 kilovolt, 0 volts, or minus 1 kilovolt.
  • a negative voltage of minus 1 kilovolt is applied.
  • the first time of each line graph is 540 seconds, and although not shown, a pulsed positive voltage was periodically applied to a voltage of minus 1 kilovolt until 590 seconds.
  • FIG. 3 shows that when a positive voltage is applied as a peeling voltage to the single electrode 3 while maintaining the plasma after 590 seconds, the leak amount of the heat conductive gas gradually increases. At 630 seconds, while the positive voltage is continuously applied, the power supply to the plasma is stopped and the plasma is extinguished. At this time, it is shown in FIG. 3 that the leakage amount of the heat conductive gas does not change and the state where the adsorption force is weak is maintained. When the single electrode 3 was grounded at the time of 635 seconds, the leak amount of the heat conductive gas did not change and showed a value of 3.2 sccm. Since the leak charge does not change, it is shown that the residual adsorption force is not generated and the adsorption force is maintained weak.
  • Example 2 When performing the plasma processing using the vacuum processing apparatus 1 of FIG. 1, during the plasma processing, an adsorption voltage for alternately applying a positive voltage and a negative voltage is applied to the single electrode 3 to maintain the adsorption power, and the plasma processing is completed.
  • FIG. 4 shows the changes over time in the applied voltage and the leakage amount of the heat conductive gas when the positive electrode stripping voltage is continuously applied to the single electrode 3 and the adsorption power is lost.
  • the voltage of 0 volts, minus 1 kilovolt, 0 volts, and 1 kilovolt is applied for the same time (10 seconds here) from 0 second to 620 seconds, and the adsorption voltage is applied after 620 seconds.
  • the application of a positive voltage of 1 kilovolt is continuously applied for a longer time than the application time of one positive voltage of the adsorption voltage to obtain a peeling voltage.
  • Example 3 When plasma processing is performed using the vacuum processing apparatus 1 of FIG. 1, during the plasma processing, a positive voltage and a negative voltage are alternately applied, and the application time of the positive voltage is compared with the application time of the negative voltage. Applying the shortened voltage as the adsorption voltage to the single electrode 3 to maintain the adsorption force, and after the plasma treatment is finished, apply the positive voltage as the stripping voltage and change the applied voltage and the amount of leakage of the thermally conductive gas over time. This is shown in FIG.
  • an adsorption voltage of 0, minus 1 kilovolt, 0 volt, and 1 kilovolt is applied for 4.5 seconds, 50 seconds, 4.5 seconds, and 1 second, respectively, from 0 to 600 seconds. After 620 seconds, a positive voltage of 1 kilovolt is continuously applied as the peeling voltage.
  • the leak amount of the heat conductive gas increases when a positive voltage is applied for 1 second.
  • the positive voltage application time is shorter than that in Example 1, the increase in the leak amount of the heat conductive gas is small.
  • the leak amount of the heat conductive gas during the plasma processing is kept at a small value as compared with the second embodiment.
  • the voltage applied to the single electrode 3 is a negative DC voltage instead of an output voltage that repeats periodic changes including a positive voltage and a negative voltage.
  • FIG. 6 shows the time change of the thermally conductive gas when the above is used.
  • FIG. 6 shows a graph in which the power supplied to the plasma through the coil 36 is 700 watt hour and 300 watt hour, both of which increase the leak amount of the heat conductive gas with time, that is, It shows that the suction force between the processing object 6 and the suction device 40 becomes smaller. Furthermore, the degree of decrease in the adsorption force depends on the plasma, and it can be read that the decrease in the adsorption force is faster when the power supplied to the plasma is larger.
  • the applied voltage is switched every 10 seconds. From 0 seconds to 100 seconds, it is repeatedly applied in the order of zero, negative, zero, and positive. However, the magnitude of the absolute value of the positive voltage and the negative voltage is twice the magnitude of the absolute value of the positive voltage and the negative voltage in the case of the second embodiment. As shown in FIG. 7, when negative voltage and zero voltage are applied, the amount of leakage of the heat conductive gas is small and the adsorptive power is stronger than when positive voltage is applied. At the time of application, the leak amount of the heat conductive gas increases and the adsorption power becomes weak.
  • the zero voltage and negative voltage are applied alternately from 100 seconds to 190 seconds. At the time of 160 seconds, the leak amount of the heat conductive gas has increased rapidly from 100 seconds to 150 seconds. This suggests that the time during which the adsorption force can be maintained by repeating the zero voltage and the negative voltage is 60 seconds at the most, and that a positive voltage application is essential to maintain the adsorption force beyond that.
  • the first negative voltage and the second negative voltage having an absolute value smaller than the absolute value of the first negative voltage are alternately applied. It can be seen that when the second negative voltage is applied, the amount of leakage of the heat conductive gas increases and the adsorption power cannot be maintained. From 240 seconds to 280 seconds, zero voltage and positive voltage are alternately applied. It can be seen that when a positive voltage is applied for 10 seconds, the amount of leakage of the heat conductive gas increases, and the adsorption force cannot be maintained.
  • ⁇ Comparative Example 3> In the process of peeling the processing object 6 from the adsorption device 40 after the treatment object 6 is adsorbed to the adsorption device 40 using the vacuum processing apparatus 1 of FIG. Compare the different procedures. The state immediately after the end of the plasma treatment is the same as that in ⁇ Example 1> at 540 seconds, in which plasma is present in the vacuum chamber 11 and a negative voltage is applied to the single electrode 3. And
  • the leakage amount of the heat conductive gas when the object to be treated is peeled as shown in Table 1 is as follows. 2.5 sccm, which is smaller than 3.2 sccm of ⁇ Example 1>. That is, it can be seen that the adsorption force remains. In this situation, if the processing object 6 is to be peeled off from the suction device 40, the processing object 6 may vibrate and break.
  • ⁇ Comparative Example 4> In the state which maintained plasma from the same state as the time of 540 seconds of ⁇ Example 1> after adsorbing processing object 6 to adsorption device 40 using vacuum processing device 1 of Drawing 1, and performing plasma processing. Once the voltage applied to the single electrode 3 is made positive, the applied voltage is set to 0 kilovolts, and when the processing object 6 is separated from the adsorption device 40, the processing object is detached as shown in Table 1. The amount of leakage of the heat conductive gas at that time is 2.5 sccm, which is smaller than 3.2 sccm of ⁇ Example 1>, and it can be seen that a residual adsorption force is generated.
  • ⁇ Comparative Example 5> From the same state as that of ⁇ Example 1> at 540 seconds after the object 6 is adsorbed to the adsorption device 40 using the vacuum processing apparatus 1 of FIG. If the supply is stopped and the plasma is extinguished, then the voltage applied to the single electrode 3 is positive, and finally the voltage applied to the single electrode 3 is 0 kilovolts, as shown in Table 1, The amount of leakage of the heat conductive gas at the time of peeling off the object is 2.5 sccm, which is smaller than 3.2 sccm of ⁇ Example 1>, and it can be seen that the residual adsorption force is generated.
  • the processing object 6 is adsorbed to the adsorbing device 40 using the vacuum processing apparatus 1 of FIG. 1, and from the same state as the time point of 540 seconds in ⁇ Example 1> after the plasma processing is performed, first, to the single electrode 3.
  • the single electrode 3 When the applied voltage is made positive, then the single electrode 3 is grounded, and finally the power supply to the plasma is stopped to extinguish the plasma, as shown in Table 1, the heat conduction when the object to be processed is peeled off.
  • the leakage amount of the reactive gas is 2.5 sccm, which is less than 3.2 sccm of ⁇ Example 1>, and it can be seen that a residual adsorption force is generated.
  • FIG. 8 shows changes over time in the voltage applied to the single electrode 3, the power supplied to the plasma, and the leak amount of the heat conductive gas.
  • the power supplied to the plasma from the plasma generating AC power supply 35 is 300 watts
  • the voltage applied to the single electrode 3 is 1 kilovolt, 0 kilovolt, or minus 1 kilovolt.
  • the voltage applied to the single pole 3 is first changed from negative to positive. It is shown that when a positive voltage is applied, the amount of leakage of the heat conductive gas increases and the adsorption power decreases. At this time, power supply to the plasma is continued. Then, when the applied voltage is set to 0 volt at the time of 71 seconds, as shown in FIG. 8, the leak amount of the heat conductive gas decreases. That is, at this time, a residual adsorption force is generated. This residual adsorption force remains even if the power supply to the plasma is stopped at the point of 76 seconds. After that, even if a negative voltage application or a positive voltage application is applied, the residual attractive force does not disappear and continues to remain. It is understood that the plasma must be extinguished prior to applying the applied voltage to 0 volts in order to prevent the generation of residual adsorption force.

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Abstract

　絶縁性基板を吸着装置に強く吸着してプラズマ処理をした後、吸着力を除去して絶縁性基板を剥離する方法を提供する。　接地された真空槽１１内に配置された吸着装置４０上に絶縁性の処理対象物６を載せ、吸着装置４０内部に設けられた単極３に電圧を印加して吸着し、プラズマ処理を施した後、単極３への正電圧印加、プラズマの消失、単極３の接地、という手順をたどることにより処理対象物６と吸着装置４０との間の吸着力を除去することができる。

Description

プラズマ処理方法
　 本発明は、絶縁性基板を吸着保持するプラズマ処理方法に係り、特に絶縁性基板を吸着装置から剥離する方法に関する。
　吸着装置は、装置内部の電極に電圧を印加し、処理対象物の基板を吸着する装置である。半導体ウェハなどの処理対象物にプラズマ処理を施す場合に、処理対象物を真空処理室内の台上に載置固定するために使用されている。
　吸着装置には、装置内部の電極に正電圧または負電圧のいずれか一方を印加する単極式と、正電圧が印加される電極と負電圧が印加される電極の両方を持つ双極式とがある。
　従来用いられてきた吸着装置を含む真空処理装置の一般的な構造を図２に示す。なお、ここでは双極式の吸着装置１４０を用いることにする。一般的な従来の真空処理装置１０１は接地された真空槽１１１とプラズマ生成部１２０とを有している。
　真空槽１１１の内部には絶縁性の台１１５が配置されており、吸着装置１４０は台１１５上に配置されている。吸着装置１４０は誘電体層１０５を有しており、誘電体層１０５内部に第一の電極１０３1、第二の電極１０３2が配置されている。
　プラズマ生成部１２０は筒型のプラズマ生成容器１３４と、プラズマ生成容器１３４の外側の側面を巻き回すコイル１３６とを有している。プラズマ生成容器１３４の底面は開口となっており、開口の縁は真空槽１１１に設けられた開口の縁と接触し、プラズマ生成容器１３４の内部と真空槽１１１の内部はつながっている。
　このような真空処理装置１０１を用いてプラズマによる処理をおこなうには、まず、真空槽１１１に接続された真空排気装置１１９によってプラズマ生成容器１３４と真空槽１１１の内部を真空排気し、真空雰囲気を維持する。
　次に、処理対象物１０６を真空槽１１１内に搬入し誘電体層１０５に載せる。第一の電極１０３1と第二の電極１０３2に電気的に接続された直流電源１１６を起動し、第一の電極１０３1に正の電圧を、第二の電極１０３2に負の電圧を印加し、処理対象物１０６と誘電体層１０５とを吸着させる。
　ここで、双極式の吸着装置１４０の吸着原理を簡単に説明する。第一の電極１０３1と第二の電極１０３2の作る電界の影響を受けて、処理対象物１０６は誘電分極を起こす。電界が非一様であるため、処理対象物１０６内の電気双極子は電界の強さの勾配に比例したグラディエント力を受ける。電界は第一の電極１０３1または第二の電極１０３2の近傍で大きく、第一の電極１０３1と第二の電極１０３2から離れるにつれて小さくなるので、処理対象物１０６には第一の電極１０３1と第二の電極１０３2の方に引きつけられる向きのグラディエント力が働く。
　処理対象物１０６を吸着保持した後、コイル１３６に交流電流を流してプラズマ生成容器１３４の内部に高周波磁界を発生させ、プラズマ生成容器１３４に接続されたプラズマ生成ガス導入装置１２１からプラズマ生成容器１３４の内部にプラズマ生成ガスを導入すると、プラズマ生成ガスが高周波磁界によって電離されプラズマとなる。生成されたプラズマによって処理対象物１０６がエッチングされる。
　エッチング終了後、処理対象物１０６を吸着装置１４０から剥離するため、吸着力を発生させた直流電源１１６による電圧印加を終了する。しかし、電圧印加終了後も、処理対象物１０６と吸着装置１４０との間の吸着力は残留する。そこで、残留吸着力を低減するために、第一の電極１０３1と第二の電極１０３2に、プラズマ処理中に印加していた電圧とは正負の極性を逆にした電圧を印加することがおこなわれている。逆電圧印加終了後、基板昇降器具１１８によって処理対象物１０６を上昇させ、処理対象物１０６を吸着装置１４０から引き剥がす。処理済みの処理対象物１０６を真空槽１１１内から搬出し、次の処理対象物１０６を真空槽１１１内に搬入し誘電体層１０５に載せる。
　上記の双極式の吸着装置１４０を用いて絶縁性の処理対象物１０６にプラズマ処理を施すときの問題点は、グラディエント力による吸着のために吸着力が弱いことである。吸着力が弱いと、処理対象物１０６と誘電体層１０５との熱伝導の効率が悪く、処理対象物１０６を加熱または冷却して所望の温度に設定することが困難である。そのため、グラディエント力に依らない他の吸着方法が求められている。
特開２００１－１５６１６１号公報
　グラディエント力に依らない方法で絶縁性の処理対象物を強く吸着する方法が研究されており、そのような吸着方法としては単極式吸着装置を用いる方法があるものの、単極式吸着装置では、従来の双極式吸着装置に対しておこなわれているような逆電圧印加では残留吸着力を除去することができない。
　その結果、プラズマ処理終了後に処理対象物を吸着装置から引き剥がすときに処理対象物と吸着装置との間に吸着力が残留してしまい、処理対象物を吸着装置から剥がすことが困難であった。
　このように、プラズマ処理終了後に絶縁性基板と吸着装置との間に吸着力が残留していると、絶縁性基板を吸着装置から剥離するときに絶縁性基板が振動し、割れてしまうという問題が起こるため、残留吸着力を除去する方法が求められている。
　本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、絶縁性基板を強く吸着保持する単極式吸着装置を用いてプラズマ処理をおこなった後に残留する吸着力を除去する方法を提供することである。
　上記課題を解決するために本発明は、絶縁性基板を吸着装置上に配置し、前記吸着装置に設けられた単極に吸着電圧を印加し、前記絶縁性基板を吸着してプラズマによって処理した後、前記単極に印加する電圧を負電圧から正電圧に変化させた後、前記単極にゼロ又は正電圧である剥離電圧を印加しながら前記プラズマを消滅させ、次いで、前記絶縁性基板を前記吸着装置から剥離させるプラズマ処理方法である。
　本発明はプラズマ処理方法であって、前記絶縁性基板は、前記単極に正電圧と負電圧を交互に印加して吸着するプラズマ処理方法である。
　本発明はプラズマ処理方法であって、正電圧の印加時間を負電圧の印加時間よりも短くするプラズマ処理方法である。
　本発明はプラズマ処理方法であって、前記絶縁性基板を吸着して前記プラズマによって処理するときは、前記絶縁性基板と前記吸着装置の間に熱伝導性ガスを導入し、前記吸着装置の温度を制御することで、前記絶縁性基板の温度を制御するプラズマ処理方法である。
  本発明はプラズマ処理方法であって、前記絶縁性基板はサファイアであるプラズマ処理方法である。
　処理対象物と単極式吸着装置との間に強い吸着力を働かせた後に残留する吸着力を速やかに消失させることができる。  
本発明の単極式吸着装置を含む真空処理装置の内部構成図 従来の双極式吸着装置を含む一般的な真空処理装置の内部構成図 正電圧印加、プラズマ消滅、単極の接地、を順におこなうことで残存吸着力の発生を防げることを示す図 単極に正電圧と負電圧を交互に印加したときの熱伝導性ガスのリーク量の変化を説明するための図 正電圧と負電圧を交互に印加する電圧であって正電圧の印加時間を負電圧の印加時間に比べて短くした電圧を単極に印加したときの熱伝導性ガスのリーク量の変化を説明するための図 単極に直流電圧を印加しているときの熱伝導性ガスのリーク量の時間変化を説明するための図 単極に印加する電圧を一定時間毎に切り替えた場合の熱伝導性ガスのリーク量の変化を説明するための図 正電圧印加、単極の接地、プラズマ消滅、を順におこなったときに残存吸着力が発生することを示す図
　本発明に用いる真空処理装置の構造を図１を用いて説明する。本発明に用いる真空処理装置１は真空槽１１とプラズマ生成部２０とを有している。
　真空槽１１には真空排気装置１９が接続されており、真空排気できるようになっている。真空槽１１の内部には絶縁性の台１５が配置され、台１５の上に吸着装置４０が配置されている。台１５は真空槽１１の壁と吸着装置４０とを電気的に絶縁している。なお、真空槽１１は接地されており、接地電位(ゼロボルト)にされている。
　吸着装置４０は誘電体層５と単極３とを有している。誘電体層５は単極３の上に配置されている。単極３には吸着用電源１６が電気的に接続されており、単極３に印加される出力電圧の大きさと極性とを随時変えられるようになっている。
　単極３は、一枚の導電性の電極板で構成してもよいし、複数の導電性の電極板で構成してもよい。
　単極３が複数の電極から構成されている場合、すべての電極板に同一の極性で同一の大きさの電圧が印加されるようにする。誘電体層５表面と単極３との間には単極３以外の異なる極性の電圧が印加される電極板や、又は異なる大きさの電圧が印加される電極板は配置されていない。
　真空槽１１内には棒状の基板昇降器具１８が配置されており、基板昇降器具１８には基板昇降制御装置１７が接続されている。基板昇降制御装置１７は基板昇降器具１８を上下に動かすことができるようになっている。基板昇降器具１８が吸着装置４０の下方から上方に突き出ることができるように誘電体層５と単極３には穴が設けられている。
　誘電体層５の表面には溝２８が設けられている。溝２８は誘電体層５の内部にあり、誘電体層５の表面に溝２８の開口が位置している。溝２８の底面と側面は誘電体層５であり、溝２８の両端は誘電体層５で閉ざされている。板状の処理対象物６が誘電体層５の上に載せられたとき、処理対象物６の下方を向いた面（以下、裏面という）が溝２８の開口に露出し、溝２８は誘電体層５と処理対象物６によって囲まれ、閉塞された空間となるようになっている。溝２８には穴が形成されており、その穴には、熱伝導性ガス供給装置１０が接続されており、熱伝導性ガス供給装置１０から溝２８に熱伝導性ガスを供給できるようになっている。
　処理対象物６が誘電体層５の上に載せられた状態で、熱伝導性ガス供給装置１０を起動すると、誘電体層５と処理対象物６によって囲まれた空間に熱伝導性ガスが進入し、次いで、その空間から熱伝導性ガスが、処理対象物６の裏面と誘電体層５の表面の微少な不均一さに起因して生じる処理対象物６と誘電体層５との間の隙間に進入する。熱伝導性ガスが処理対象物６と誘電体層５の両方に接触することによって、処理対象物６と誘電体層５との間で熱が伝わりやすくなる。
　吸着装置４０の下には吸着装置４０と接触して温度調整器２９が配置されており、温度調整器２９には熱電源３０が電気的に接続されている。熱電源３０を起動すると温度調整器２９は加熱または冷却され、熱伝導により温度調整器２９に接触している誘電体層５が加熱または冷却されるようになっている。
　誘電体層５が加熱または冷却されると、誘電体層５との接触によって熱伝導性ガスが加熱または冷却され、加熱または冷却された熱伝導性ガスが処理対象物６に接触し、処理対象物６が加熱または冷却される。
　真空槽１１には熱伝導性ガス流量測定装置２４が接続されており、熱伝導性ガス流量測定装置２４によって、処理対象物６が誘電体層５に載せられたとき、処理対象物６と誘電体層５との間からリークする熱伝導性ガスの流量を測定できるようになっている。
　プラズマ生成部２０は筒型のプラズマ生成容器３４と、プラズマ生成容器３４の外側の側面を巻き回すコイル３６とを有している。プラズマ生成容器３４の底面は開口となっており、開口の縁は真空槽１１に設けられた開口の縁と接触し、プラズマ生成容器３４の内部と真空槽１１の内部はつながっている。
　プラズマ生成容器３４にはプラズマ生成ガス導入装置２１が接続されており、プラズマ生成ガスをプラズマ生成容器３４の内部に供給することができる。コイル３６にはプラズマ生成用交流電源３５が電気的に接続されており、プラズマ生成用交流電源３５からコイル３６に交流電流を流すと、プラズマ生成容器３４の内部に高周波磁界（交流磁界）が生じるようになっている。高周波磁界によってプラズマ生成ガスを電離することができる。プラズマ生成部２０の各部材は、単極３とは離間して配置されている。
　このような構造を持つ真空処理装置１を用いて真空処理をおこなう手順をプラズマ加工を例に説明する。なお、処理対象物６は絶縁性基板であり、プラズマで削らない部分は有機化合物の薄膜で覆われているものとする。ここでは処理対象物６にサファイア（Ａｌ2Ｏ3）を用いる。処理対象物６としてはサファイアの他に、窒化ガリウム（ＧａＮ）、石英（ＳｉＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いることができる。また、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、インジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、アルミニウムインジウムガリウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）の薄膜で覆われた絶縁性基板も用いられる。
　まず、真空排気装置１９によって真空槽１１の内部とプラズマ生成容器３４の内部を真空排気し、真空雰囲気に保つ。
　基板昇降制御装置１７を動作させ、基板昇降器具１８を吸着装置４０の上方に突き出させておく。真空処理装置１内の真空雰囲気を維持しながら、処理対象物６を真空槽１１内に搬入し、処理対象物６を基板昇降器具１８に載せる。基板昇降制御装置１７を動作させ、基板昇降器具１８とともに処理対象物６を降下させ、基板昇降器具１８の上端を吸着装置４０の表面よりも下方に移動させ、処理対象物６を誘電体層５の上に載せる。
　処理対象物６を吸着装置４０に吸着するときに単極３に印加する電圧を吸着電圧と呼び、処理対象物６を吸着装置４０から離間させるために単極３に印加する電圧を剥離電圧と呼ぶこととすると、先ず、処理対象物６を吸着装置４０に吸着するために、吸着用電源１６を起動して単極３に吸着電圧を印加する。ここでは吸着電圧として、単極３に正電圧と負電圧を交互に印加する。熱伝導性ガス供給装置１０から熱伝導性ガスを導入し、熱電源３０を起動し処理対象物６を冷却する。ここでは熱伝導性ガスとしてヘリウムガスを用いる。導入後、誘電体層５と処理対象物６との間の隙間からリークする熱伝導性ガスの量は熱伝導性ガス流量測定装置２４によって測定し続ける。
　本発明においては熱伝導性ガスによる吸着力測定方法を用いる。処理対象物６が吸着され、処理対象物６が誘電体層５に強く密着していれば、処理対象物６と誘電体層５との隙間からリークする熱伝導性ガスの量が少なく、逆に吸着力が小さければリークする熱伝導性ガスの量が多くなるため、熱伝導性ガスの流量を測定することで、処理対象物６と誘電体層５との間の吸着力を測定することができる。
　プラズマ生成用交流電源３５を起動し、コイル３６に交流電流を流し、プラズマ生成ガス導入装置２１からプラズマ生成容器３４の内部にプラズマ生成ガス（エッチングガス）を導入する。
　プラズマ生成容器３４の内部に導入されたプラズマ生成ガスは高周波磁界によって電離され、プラズマ生成容器３４の内部でプラズマ生成ガスのプラズマが発生する。
　発生したプラズマは真空槽１１内に供給され、処理対象物６に接触すると、生成されたプラズマが導体となって処理対象物６が真空槽１１と電気的に接続され、吸着装置４０と処理対象物６との間に吸着力が働くとともに、プラズマによって、処理対象物６の有機化合物の薄膜でマスクされていない部分がエッチングされる。
　エッチング終了後、処理対象物６を吸着装置４０から剥離する前に次に述べる残留吸着除去方法に従う。プラズマの発生を維持した状態で、まず、単極３に対する吸着用電源１６からの正電圧と負電圧の交互の印加は停止し、吸着用電源１６から単極３に、剥離電圧である正電圧を印加する。
　一定電圧値の正電圧を単極３に継続して印加すると、処理対象物６と吸着装置４０との間の吸着力は、経過時間に従って弱くなる。正負交互の印加を停止し、一定電圧の正電圧である剥離電圧の印加を開始し、剥離電圧を継続して印加しながら、プラズマ生成用交流電源３５を停止してプラズマの発生を停止する。
　プラズマが消滅した後、吸着用電源１６によって単極３に印加する電圧を０ボルトにする。このとき、吸着力の弱さが維持される。印加電圧を０ボルトにすることがプラズマ消滅の後であることが重要である。プラズマ消滅前に印加電圧を０ボルトにすると残留吸着力が発生することが後述の＜比較例６＞に示されている。上記の残留吸着除去方法により、処理対象物６と吸着装置４０との間に吸着力が残留することを防ぐことができる。なお、プラズマ消滅後、正電圧を印加している状態においても吸着力が弱くなっているので、印加電圧を０ボルトにすることなく、次段に述べる剥離の手続きに移っても良い。つまり、上記例では、単極３にゼロボルトを印加しながら処理対象物６が吸着装置４０から離間されたが、単極３に剥離電圧を印加しながら処理対象物６を吸着装置４０から離間させてもよく、プラズマを消滅させるときには単極３に剥離電圧が印加されていればよい。
　処理対象物６と吸着装置４０との吸着力が消失した後、基板昇降制御装置１７を起動して基板昇降器具１８を上昇させ、基板昇降器具１８を単極３と誘電体層５に設けられた穴を通して上昇させ、処理対象物６の裏面に接触した後、更に上昇させて吸着装置４０の上方に突き出させる。
　このように処理対象物６を吸着装置４０よりも上方に押し上げることで、処理対象物６を吸着装置４０から離間させる。次に、真空処理装置１内の真空雰囲気を維持しながら、剥離された処理対象物６を真空槽１１から搬出し、次の処理対象物６を真空槽１１内に搬入し基板昇降器具１８の上に載せる。
　なお、ここではプラズマ生成部２０は、真空槽１１内に交流磁界を形成してプラズマ生成容器３４の内部でプラズマを生成するように構成されていた（誘導結合方式）が、真空槽やプラズマ生成容器の内部に二個一組の電極を配置し、配置された一組の二個の電極に互いに逆極性の高周波電圧（交流電圧）を印加して放電させてプラズマを生成するように構成してもよいし（ＲＦ方式）、真空槽やプラズマ生成容器の内部に配置された二個一組の電極に互いに逆極性の直流電圧を印加して放電させてプラズマを生成するように構成してもよい（ＤＣ方式）。
　また、ここでは図１の真空処理装置１をエッチングに利用したが、エッチングに限らず、洗浄、活性化、成膜にも用いることができる。
＜実施例１＞
　図１の真空処理装置１を用いて、単極３に正電圧と負電圧を交互に印加する吸着電圧を印加して処理対象物６と吸着装置４０とを吸着し、プラズマ処理をおこなった後、上記の残留吸着除去方法に従ったときの、単極３に印加する電圧と、熱伝導性ガスのリーク量と、プラズマに供給する電力の時間変化を図３に示した。真空槽１１内の圧力を１パスカル、プラズマに供給する電力を１０００ワット、単極３への印加電圧を１キロボルト、０ボルト、マイナス１キロボルトのいずれかとした。５４０秒時点におけるプラズマ処理終了時にはマイナス１キロボルトの負電圧が印加されている。各折線グラフの最初の時刻は５４０秒であり、図示していないが、５９０秒までは、マイナス１キロボルトの電圧に周期的にパルス状の正電圧を印加した。
　図３において、５９０秒を過ぎた時点で、プラズマを維持しながら単極３に剥離電圧として正電圧を印加すると、熱伝導性ガスのリーク量が次第に増加していくことが示されている。６３０秒の時点で、正電圧印加を続けながら、プラズマへの電力供給を止めてプラズマを消滅させている。このとき、熱伝導性ガスのリーク量が変化せず、吸着力が弱い状態が維持されていることが図３に示されている。６３５秒の時点で単極３を接地させたとき、熱伝導性ガスのリーク量は変化せずに３．２ｓｃｃｍの値を示した。リーク料が変化しないので、残留吸着力の発生がなく吸着力が弱い状態が維持されることが示されている。
＜実施例２＞
　図１の真空処理装置１を用いてプラズマ処理をおこなう際に、プラズマ処理中は単極３に正電圧と負電圧を交互に印加する吸着電圧を印加して吸着力を維持し、プラズマ処理終了後に単極３に正電圧の剥離電圧印加を継続して吸着力を消失させた場合の、印加電圧と熱伝導性ガスのリーク量の時間変化を図４に示した。
　図４においては、０秒から６２０秒までの間、０ボルト、マイナス１キロボルト、０ボルト、１キロボルトの電圧をそれぞれ等しい時間(ここでは１０秒間ずつ)印加して吸着電圧とし、６２０秒以後は、１キロボルトの正電圧印加を、吸着電圧の１回の正電圧の印加時間よりも長い時間継続して印加して剥離電圧としている。
　図４において、１０秒間の正電圧印加のときに熱伝導性ガスのリーク量が増加し吸着力が弱くなるが、印加電圧がゼロまたは負のときには熱伝導性ガスのリーク量が減少し吸着力が回復することが示されている。つまり、上記のような正電圧と負電圧を交互に印加する吸着電圧の印加によって、継続的に吸着が可能であることが示されている。
　プラズマ処理終了後、単極３に正電圧印加を続けることにより熱伝導性ガスのリーク量が大きな値となっていること、つまり、吸着力が小さくなっていることが確認される。
＜実施例３＞
　図１の真空処理装置１を用いてプラズマ処理をおこなう際に、プラズマ処理中は、正電圧と負電圧を交互に印加する電圧であって正電圧の印加時間を負電圧の印加時間に比べて短くした電圧を吸着電圧として単極３に印加して吸着力を維持し、プラズマ処理終了後は正電圧を剥離電圧として印加した場合の、印加電圧と熱伝導性ガスのリーク量の時間変化を図５に示した。
　図５においては、０秒から６００秒までの間、吸着電圧として０ボルト、マイナス１キロボルト、０ボルト、１キロボルトの電圧をそれぞれ４．５秒、５０秒、４．５秒、１秒ずつ印加し、６２０秒以後は剥離電圧として１キロボルトの正電圧印加を継続している。
　図５において、１秒間の正電圧印加のときに熱伝導性ガスのリーク量が増加するが、実施例１と比べて正電圧印加時間が短いため、熱伝導性ガスのリーク量の増分が小さく、プラズマ処理中の熱伝導性ガスのリーク量は実施例２に比べて小さい値に保たれている。
　プラズマ処理終了後、単極３に印加する電圧を正にしていると、次第に熱伝導性ガスのリーク量が増加していくことが示されている。正電圧印加が吸着力を減少させるのに有効であることが理解される。
　負電圧のバイアス電圧を単極３に印加しながら、パルス状の正電圧をバイアス電圧に重畳し、パルス状の正電圧の重畳時間だけ、パルス状の正電圧を繰り返し単極３に印加する吸着電圧が、吸着力を強く維持することに有効であり、その吸着電圧では、負電圧の印加時間もパルス状になり、正電圧の一個のパルス状の電圧の印加時間は、負電圧の一個のパルス状の電圧の印加時間以下の長さである。
　そして、剥離電圧では、吸着電圧の一個のパルス状の負電圧の印加時間よりも長い時間正電圧を印加することが有効である。
＜比較例１＞
　図１の真空処理装置１を用いてプラズマ処理をおこなう際、上記単極３に印加する電圧を、正電圧と負電圧を含んで周期的な変化を繰り返す出力電圧の代わりに、負の直流電圧にした場合の、熱伝導性ガスの時間変化を図６に示す。
　図６にはコイル３６を通じてプラズマに供給する電力が７００ワット時と３００ワット時のグラフが描かれており、双方とも時間が経過すると熱伝導性ガスのリーク量が増加していくこと、つまり、処理対象物６と吸着装置４０との間の吸着力が小さくなっていくことを示している。さらに、吸着力の減少の度合いはプラズマに依存しており、プラズマに供給される電力が大きい方が吸着力の減少が早いことが読み取れる。
　図６に示されているように６０秒から１００秒経過すると吸着力が弱くなっているため、それ以上長く吸着力を維持するには正電圧印加が必要となる。負電圧印加時間に比べて短い時間正電圧を印加することで吸着力を維持できることは＜実施例３＞に示されている。
＜比較例２＞
　図１の真空処理装置１を用いて処理対象物６を吸着装置４０に吸着させる際、上記単極３に印加する出力電圧の極性と大きさを一定の時間間隔で変化させていった場合の熱伝導性ガスのリーク量の変化を図７に示した。
　図７においては１０秒間ごとに印加電圧を切り替えている。
　０秒から１００秒までは、ゼロ、負、ゼロ、正の順に繰り返し印加している。ただし、正電圧と負電圧の絶対値の大きさは前掲の実施例２の場合の正電圧と負電圧の絶対値の大きさの２倍である。図７に示されているように、負電圧、ゼロ電圧を印加しているときは正電圧印加のときに比べて熱伝導性ガスのリーク量が少なく吸着力が強いが、１０秒間の正電圧印加のときに、熱伝導性ガスのリーク量が増加し、吸着力が弱くなっている。
　１００秒から１９０秒までは、ゼロ電圧と負電圧が交互に印加されている。１６０秒の時点で、熱伝導性ガスのリーク量が１００秒から１５０秒までに比べ急増している。このことから、ゼロ電圧と負電圧の繰り返しで吸着力を維持できる時間はせいぜい６０秒であり、それ以上吸着力を維持するためには正電圧印加が必須であることが示唆される。
　１９０秒から２４０秒にかけては、第一の負電圧と、第一の負電圧の絶対値よりも小さな絶対値を持つ第二の負電圧を交互に印加している。第二の負電圧を印加したときに熱伝導性ガスのリーク量が増加し、吸着力を維持できていないことが分かる。
　２４０秒から２８０秒までは、ゼロ電圧と正電圧が交互に印加されている。１０秒間の正電圧印加のときに熱伝導性ガスのリーク量が増加し、吸着力を維持できていないことが分かる。
　２８０秒以後は、８０秒間のうち１０秒間を正に印加し、残りの７０秒間はゼロまたは負の電圧を印加している。この過程においても、熱伝導性ガスのリーク量を抑えておくことができず、吸着力を維持できていないことが分かる。
＜比較例３＞
　図１の真空処理装置１を用いて処理対象物６を吸着装置４０に吸着し、プラズマ処理を施した後、処理対象物６を吸着装置４０から剥離する過程において、実施例１の除去方法と異なる手順に従った場合を比較する。なお、プラズマ処理終了直後の状態は、＜実施例１＞の５４０秒の時点と同じ状態であり、真空槽１１内にプラズマが存在し、かつ、単極３に負電圧が印加されている状態とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　プラズマ処理終了直後の状態から、特に何もせずに単極３に印加する電圧を０ボルトにした場合、表１に示されているように処理対象物剥離時の熱伝導性ガスのリーク量は２．５ｓｃｃｍであり、＜実施例１＞の３．２ｓｃｃｍよりも少ない。つまり、吸着力が残留していることが分かる。この状況で、処理対象物６を吸着装置４０から引き剥がそうとすると処理対象物６が振動し、割れてしまうおそれがある。
＜比較例４＞
　図１の真空処理装置１を用いて処理対象物６を吸着装置４０に吸着し、プラズマ処理を施した後の＜実施例１＞の５４０秒の時点と同じ状態から、プラズマを維持した状態で、一度、単極３に印加する電圧を正にした後、印加電圧を０キロボルトにし、処理対象物６を吸着装置４０から引き離した場合、表１に示されているように、処理対象物離脱時の熱伝導性ガスのリーク量は２．５ｓｃｃｍであり、＜実施例１＞の３．２ｓｃｃｍよりも少ないため、残留吸着力が発生していることが分かる。
＜比較例５＞
　図１の真空処理装置１を用いて処理対象物６を吸着装置４０に吸着し、プラズマ処理を施した後の＜実施例１＞の５４０秒の時点と同じ状態から、まず、プラズマへの電力供給を止めてプラズマを消滅させ、次に単極３に印加する電圧を正にし、最後に単極３に印加する電圧を０キロボルトにした場合、表１に示されているように、処理対象物剥離時の熱伝導性ガスのリーク量は２．５ｓｃｃｍであり、＜実施例１＞の３．２ｓｃｃｍよりも少ないため、残留吸着力が発生していることが分かる。
＜比較例６＞
　図１の真空処理装置１を用いて処理対象物６を吸着装置４０に吸着し、プラズマ処理を施した後、まず単極３への印加で電圧を正にし、次に単極３を接地し、最後にプラズマへの電力供給を止めてプラズマを消滅させる場合を、既述の残留吸着除去方法と比較する。単極３の接地とプラズマ消滅の順番が反対になっている点で既述の残留吸着除去方法と異なっている。
　図１の真空処理装置１を用いて処理対象物６を吸着装置４０に吸着し、プラズマ処理を施した後の＜実施例１＞の５４０秒の時点と同じ状態から、まず単極３への印加電圧を正にし、次に単極３を接地し、最後にプラズマへの電力供給を止めてプラズマを消滅させた場合、表１に示されているように、処理対象物剥離時の熱伝導性ガスのリーク量は２．５ｓｃｃｍであり、＜実施例１＞の３．２ｓｃｃｍよりも少ないため、残留吸着力が発生していることが分かる。
　一方、単極３に印加する電圧と、プラズマに供給する電力と、熱伝導性ガスのリーク量との時間変化を図８に示す。ここでは、プラズマ生成用交流電源３５からプラズマに供給する電力を３００ワット、単極３に印加する電圧を１キロボルト、０キロボルト、マイナス１キロボルトのいずれかとした。
　図８において、はじめに単極３に印加する電圧を負から正に変えている。正電圧が印加されているときには熱伝導性ガスのリーク量が増加しており、吸着力が減少していることが示されている。このとき、プラズマへの電力供給は継続されている。そして、７１秒の時点で印加電圧を０ボルトにすると、図８に示されているように、熱伝導性ガスのリーク量が減少する。つまり、このとき残留吸着力が発生する。この残留吸着力は、７６秒の時点でプラズマへの電力供給を止めても残っている。その後、負電圧印加、正電圧印加をしても残留吸着力は消失せずに残り続けている。残留吸着力の発生を防ぐには、印加電圧を０ボルトにすることに先行してプラズマを消滅させなければならないことが理解される。
　　１……真空処理装置
　　３……単極
　　５……誘電体層
　　６……処理対象物（絶縁性基板）
　１０……熱伝導性ガス供給装置
　１１……真空槽
　１６……吸着用電源
　１９……真空排気装置
　２０……プラズマ生成部
　２１……プラズマ生成ガス導入装置
　２８……溝
　４０……吸着装置　　

Claims (6)

  1. 　絶縁性基板を吸着装置上に配置し、
    　前記吸着装置に設けられた単極に吸着電圧を印加し、前記絶縁性基板を吸着してプラズマによって処理した後、
    　前記単極に印加する電圧を負電圧から正電圧に変化させた後、前記単極に正電圧である剥離電圧を印加しながら前記プラズマを消滅させた後、前記絶縁性基板を前記吸着装置から離間させるプラズマ処理方法。
  2. 　前記吸着電圧は、前記単極に正電圧と負電圧を交互に印加する電圧である請求項１記載のプラズマ処理方法。
  3. 　前記吸着電圧中の前記正電圧の印加時間を前記負電圧の印加時間以下の時間にする請求項２記載のプラズマ処理方法。
  4. 　前記プラズマを消滅させた後、前記単極にはゼロボルトの電圧を印加し、ゼロボルトの電圧を印加しながら前記絶縁性基板を前記吸着装置から離間させる請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記絶縁性基板に前記吸着電圧を印加する間には、
    　前記絶縁性基板と前記吸着装置の間に熱伝導性ガスを導入しながら、前記吸着装置の温度を制御する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のプラズマ処理方法。
  6.   前記絶縁性基板はサファイアである請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のプラズマ処理方法。
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