JP3179625U - マルチチャンバーを備えた気相エッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる化学薬品の気相特性に合わせた特製モジュールによるエッチング作業を可能にし、低いコストと高いエッチング率を有し、安全性に優れた気相エッチング装置を提供する。
【解決手段】気相エッチング装置１０は、処理ガスを用いて対象物をエッチングして残留気体を発生させるワークチャンバー１２を備える。脱ガスチャンバー１８がワークチャンバーを覆い包み、防護チャンバー２２が脱ガスチャンバーを覆い包む。ワークチャンバー内部の圧力と、防護チャンバー内部の圧力が脱ガスチャンバー内部の圧力より大きいために残留ガスが排出され、残留ガスが防護チャンバに漏れ出さない状態を確保し、残留ガスが大気中に漏れ出すことを防止する。
【選択図】図２

Description

本考案は、気相エッチングモジュールに関するものであって、特にマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置に関するものである。

エッチング技術は「ウェットエッチング」と「ドライエッチング」の２種類に分けられる。従来の区画性エッチングは、先に対象材料のエッチングしたい位置と面積を決めた後、液体化学溶液を直接対象材料に接触させエッチング反応を進める、または物理的衝撃作用により除去を行う技術である。

中でもウェットエッチング、または液相エッチングと称されるものは、対象材料を適当な化学溶液に浸し、または液相化学溶液を対象材料に吹き付け、溶液とエッチング対象物との間に化学反応を起こし、対象材料上の薄膜を除去することでエッチングの目的を達成する。しかしウェットエッチングプロセスは、工程が複雑で、液相化学薬品の分子体積が大きく、接触させる対象材料の表面面積は小さいため、エッチング工程の時間が長くなる。

ドライエッチングは通常プラズマエッチングであり、プラズマエッチングの作用については、現在一般的に使用されている２種類のエッチング技術はいずれもいくつもの複雑な工程を経てエッチング効果を達成する必要があるだけでなく、底層に対する選択性の低さ、素子がプラズマ損傷するリスク、装置の高価さといった短所を有する。ウェットエッチングは、等方性の問題を有し、エッチング偏差が発生しやすいため、処理工程が複雑でコストが高くなる。

これらの点に鑑みて、本考案者が長年従事したこの分野の産業における開発経験にもとづき、既存のエッチング工程とその装置の使用上の問題を深く検討し、多くの分析を行い、解決の道を追求し、研究と発展に長期間努力を費やした結果、上述の欠点を改善できる、マルチチャンバーを備えた気相エッチング装置を創り出すことに終に成功した。

本考案の主な目的は、フッ化水素が昇華して気相のフッ素含有気体になることを利用し、例えばフッ化窒素ガス、フッ素ガス、フッ化塩素ガスまたはフッ化水素ガスを処理ガスとして、エッチングを施し、例えば太陽電池、半導体、フラットパネルディスプレイ基板の薄膜を区画的に除去する、各種金属および非金属製品の表面加工処理装置であり、異なる化学薬品の気相特性に合わせた特製モジュールによりエッチング作業を行うことができ、過去のエッチング技術と比較して、コストが低くなり、エッチング率および区画選択性が高くなるという効果を更に有し、優れた安全性を兼ね備えることを考慮して設計された、マルチチャンバーを備えた気相エッチング装置を提供することである。

本考案のもう１つの目的は、対象物の異なるサイズ、エッチング面積ならびに対象物の材質に合わせた異なる液体または固体化学薬品の気相特性にもとづき、温度、流量および流速を適宜調整し、同じ設計による、安全性が高く、マルチチャンバー構造により保護を行うことができる気相エッチング装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、本考案の提供するマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置は、処理ガスを用いて対象物をエッチングするとともに残留ガスを発生させるワークチャンバーを備える。
ワークチャンバは第一開口を備え、ワークチャンバー内部はチャンバー圧力を有する。脱ガスチャンバーがワークチャンバーを覆い包み、脱ガスチャンバーは第二開口を備え、脱ガスチャンバー内部は脱ガス圧力を有し、チャンバー圧力が脱ガス圧力より大きいため残留ガスが排出される。防護チャンバーが脱ガスチャンバーを覆い包み、防護チャンバー内部はガス圧力を有し、ガス圧力が脱ガス圧力より大きいため脱ガス圧力が押し出される。

本考案によれば、マルチチャンバーを備えた気相エッチング装置１０により、対象物１４のエッチングを行い、フッ素含有ガスの揮発特性を利用し、ワークチャンバー１２、脱ガスチャンバー１８、防護チャンバー２２およびガスパイプ２６の間における温度が２０．０１℃より高い状態を維持し、対象物１４の決められた部位の不用部分を全面的に除去できる。
また本考案は、対象物１４の異なるサイズ、エッチング面積ならびに対象物の材料特性に合わせた異なる液体または固体化学薬品の気相特性にもとづき、温度、流量および流速を適宜調整して、対象物１４のエッチングを行うことができ、本考案のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置１０により使用上の高い安全性を維持できる。

本考案のマルチチャンバーの立体構造図。 本考案のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置を示す図。

本考案の目的、技術内容、特徴および達成される効果を更に容易に理解するため、以下に具体的実施例と図面を合わせて詳しく説明する。

本考案の実施方式および解決すべき問題、問題解決のための技術手段および背景技術と照らし合わせた際の効果を、図面と合わせた詳細説明の中で個々に提示する。

本考案は、太陽電池、半導体、フラットパネルディスプレイ基板の薄膜を区画的に除去する、各種金属および非金属製品の表面加工処理装置である。本考案の設計理念は、異なる科学薬品の気相特性に合わせた特製モジュールによりエッチング作業を行うことで、コストを下げ、エッチング率および区画選択性を高め、優れた安全性を兼ね備えることを考慮して設計することにある。

本考案の実施例について、図１の本考案のマルチチャンバーの立体構造図と、図２のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置を示す図を参照しながら説明する。
図が示すように、ここに開示された本考案のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置１０は、処理ガスＧ₁を用いて対象物１４のエッチングを行うワークチャンバー１２を備え、処理ガスＧ₁で対象物１４をエッチングする過程の後に残留ガスＧ₂が発生する。
ワークチャンバー１２は第一開口１６を備え、ワークチャンバー１２内部はチャンバー圧力Ｐ₁を有する。脱ガスチャンバー１８はワークチャンバー１２を覆い包み、脱ガスチャンバー１８は第二開口２０を備え、脱ガスチャンバー１８内部は脱ガス圧力Ｐ₂を有する。チャンバー圧力Ｐ₁は脱ガス圧力Ｐ₂より大きいため、ワークチャンバー１２ではチャンバー圧力Ｐ₁により第一開口１６から残留ガスＧ₂が脱ガスチャンバー１８に排出される。

続いて、本考案は脱ガスチャンバー１８を覆い包む防護チャンバー２２を設ける。防護チャンバー２２内部はガス圧力Ｐ₃を有し、ガス圧力Ｐ₃は脱ガス圧力Ｐ₂より大きいため、第二開口２０に対し脱ガス圧力Ｐ₂を圧迫し、残留ガスＧ₂が防護チャンバー２２に漏れ出さないようにすることで、残留ガスＧ₂が大気中に漏れ出すのを防止する。
対象物１４は、太陽電池、半導体、フラットパネルディスプレイ基板、各種金属及び非金属製品である。また、処理ガスＧ₁の使用が極めて高い危険性を伴う場合、元の防護チャンバー２２と同様の設計の防護チャンバー２２を、元の防護チャンバー２２覆い包むように設けることにより、処理過程における使用上の安全性を更に確保できる。その設計方式と前述の防護チャンバー２２が脱ガスチャンバー１８を覆い包む設計方式は同じなので、ここでは再述しない。

次に、本考案のガス圧力Ｐ₃は脱ガス圧力Ｐ₂より大きく、エンジニアは自由にパラメータを設定できるが、本考案のガス圧力Ｐ₃はこれに限定されない。本考案のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置１０が対象物１４のエッチングを行うとき、実際の処理状況にもとづき、ガス圧力Ｐ₃をチャンバー圧力Ｐ₁より大きくまたはチャンバー圧力Ｐ₁と等しく設定する。
ガス圧力Ｐ₃の設定値がチャンバー圧力Ｐ₁より大きいときは、脱ガスチャンバー１８に向けてガス圧力Ｐ₃を加える以外にも、脱ガスチャンバー１８内の残留ガスＧ₂はガス圧力Ｐ₃に圧迫されることにより、脱ガスチャンバー１８の中でしか移動できなくなる。したがって、残留ガスＧ₂を大気中に漏れ出さないよう保持できる。しかし、ガス圧力Ｐ₃の設定値がチャンバー圧力Ｐ₁に等しいときは、ガス圧力Ｐ₃が脱ガス圧力Ｐ₂を圧迫する過程において、チャンバー圧力Ｐ₁が間接的に圧迫されて処理ガスＧ₁が対象物１４に向かって移動するのを妨げるということはない。

続いて図２を参照されたい。本考案のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置１０中のワークチャンバー１２、脱ガスチャンバー１８および防護チャンバー２２はそれぞれ通気口２４を備え、これらの通気口２４はガスパイプ２６を利用し、それぞれ対応するガス輸送装置２８、ガスパージ装置３０および空気圧縮乾燥装置３２に接続される。チャンバー圧力Ｐ₁はガス輸送装置２８から供給され、脱ガス圧力Ｐ₂はガスパージ装置３０から供給され、ガス圧力Ｐ₃は空気圧縮乾燥装置３２から供給される。

図２が示すように、本考案のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置１０中のワークチャンバー１２とガス輸送装置２８の間、脱ガスチャンバー１８とガスパージ装置３０の間および防護チャンバー２２と空気圧縮乾燥装置３２の間にはそれぞれ一方向弁３４を備え、それぞれ対応する処理ガスＧ₁および残留ガスＧ₂の流れの向きを制御し、一方向弁３４の制御により、処理ガスＧ₁および残留ガスＧ₂が逆流するのを回避できる。

前述の本考案のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置１０は、ガス回収装置３６を増設し、ガス回収装置３６をガス輸送装置２８およびガスパージ装置３０に接続し、残留ガスＧ₂を回収することができる。残留ガスＧ₂を回収した後、エッチングガスを発生させガス輸送装置２８に送り、ガス輸送装置２８はエッチングガスと処理ガスＧ₁を合わせてワークチャンバー１２に輸送し、対象物１４のエッチングを行うことができる。

前文に続き、本考案のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置１０は、第二開口を密封するガス漏れ防止素子３８を備える。ガス漏れ防止素子３８の材質は防食可撓性材料であり、かつガス漏れ防止素子３８はＯ型リングシールまたはパッキンである。
処理ガスＧ₁は、例えばガスはフッ化窒素ガス、フッ素ガス、フッ化塩素ガスまたはフッ化水素ガスのようなフッ素含有ガスである。ガス圧力Ｐ₃は、空気圧縮乾燥装置３２から防護チャンバー２２対してに発生するものであり、空気圧縮乾燥装置３２から不活性ガスを注入することによりＰ₃が発生する。この不活性ガスは、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンまたはラドンである。不活性ガスを使用することで、処理ガスＧ₁が外部空気と触れて反応を起こさないようにし、処理ガスの使用上の安全性をさらに確保できる。

上述のとおり本考案の実施例を開示したが、これらの記載は本考案の用途を限定するものではない。従って、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で加えた各種の変更や潤色は全て、本考案の実用新案登録請求の範囲内に含まれる。本考案の実用新案登録請求の範囲については別紙の請求項を参照されたい。

１０ マルチチャンバーを備えた気相エッチング装置
１２ ワークチャンバー
１４ 対象物
１６ 第一開口
１８ 脱ガスチャンバー
２０ 第二開口
２２ 防護チャンバー
２４ 通気口
２６ ガスパイプ
２８ ガス輸送装置
３０ ガスパージ装置
３２ 空気圧縮乾燥装置
３４ 一方向弁
３６ ガス回収装置
３８ ガス漏れ防止素子
Ｇ１ 処理ガス
Ｇ２ 残留ガス
Ｐ１ チャンバー圧力
Ｐ２ 脱ガス圧力
Ｐ３ ガス圧力

Claims (11)

1. 処理ガスを利用して対象物をエッチングし、残留ガスを発生させ、第一開口を有し、内部はチャンバー圧力を有するワークチャンバーと、
   前記ワークチャンバーを覆い包み、第二開口を有し、内部は脱ガス圧力を有し、前記チャンバー圧力は前記脱ガス圧力より大きいことにより前記残留ガスが排出される脱ガスチャンバーと、
   前記脱ガスチャンバーを覆い包み、内部はガス圧力を有し、前記ガス圧力は前記脱ガス圧力より大きいため、前記脱ガス圧力を圧迫する防護チャンバーと、
   を少なくとも備えることを特徴とするマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
2. 前記ガス圧力は、前記チャンバー圧力より大きく、または前記チャンバー圧力と等しく、前記脱ガスチャンバーに対し前記ガス圧力が加えられることを特徴とする、請求項１に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
3. 前記ワークチャンバー、前記脱ガスチャンバーおよび前記防護チャンバーはそれぞれ通気口を備え、前記通気口はガスパイプを用いて対応するガス輸送装置、ガスパージ装置および空気圧縮乾燥装置にそれぞれ接続され、前記チャンバー圧力は前記ガス輸送装置から供給され、前記脱ガス圧力は前記ガスパージ装置から供給され、前記ガス圧力は前記空気圧縮乾燥装置から供給されることを特徴とする、請求項２に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
4. 前記ワークチャンバー、前記脱ガスチャンバー、前記防護チャンバーおよび前記ガスパイプの温度は２０．０１℃より大きいことを特徴とする、請求項３に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
5. 前記ワークチャンバーと前記ガス輸送装置の間、前記脱ガスチャンバーと前記ガスパージ装置の間、および前記防護チャンバーと前記空気圧縮乾燥装置の間にはそれぞれ一方向弁を備え、それぞれ対応する前記処理ガスおよび前記残留ガスの流れる方向を制御することを特徴とする、請求項３に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
6. 前記ガスパージ装置および前記ガス輸送装置に接続し、前記残留ガスを回収し、エッチングガスを発生させて前記ガス輸送装置に送り、前記ガス輸送装置は前記エッチングガスを前記処理ガスと合わせて前記ワークチャンバーに輸送するガス回収装置を更に備えることを特徴とする、請求項３に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
7. 前記第二開口を密封するためのガス漏れ防止素子を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
8. 前記ガス漏れ防止素子はＯ型リングシールまたはパッキンであることを特徴とする、請求項７に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
9. 前記ガス漏れ防止素子の材質は防食可撓性材料であることを特徴とする、請求項７に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
10. 前記処理ガスはフッ素含有ガスであり、前記フッ素含有ガスは例えばフッ化窒素ガス、フッ素ガス、フッ化塩素ガスまたはフッ化水素ガスであり、前記ガス圧力は前記空気圧縮乾燥装置により不活性ガスを利用して発生したものであり、前記不活性ガスはヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンまたはラドンであることを特徴とする、請求項３に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。
11. 前記対象物は、太陽電池、半導体またはフラットパネルディスプレイ基板であることを特徴とする、請求項１に記載のマルチチャンバーを備えた気相エッチング装置。

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