JPH1131680A - 基板のドライエッチング装置 - Google Patents

基板のドライエッチング装置

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JPH1131680A
JPH1131680A JP18481797A JP18481797A JPH1131680A JP H1131680 A JPH1131680 A JP H1131680A JP 18481797 A JP18481797 A JP 18481797A JP 18481797 A JP18481797 A JP 18481797A JP H1131680 A JPH1131680 A JP H1131680A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の加工済の面を電極に接触させることな
く、基板を均一に冷却することができる基板のドライエ
ッチング装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 減圧雰囲気下でプラズマにより基板の両
面のドライエッチングを行うドライエッチング装置にお
いて、真空チャンバ1内に絶縁体3を介して装着された
電極2の上面に凹部2aを設け、この上面に基板10を
載置する。凹部2aに冷却ガス供給部8より冷却用ガス
を供給する管路が絶縁体3を貫通する第2の管路4b
に、局部的な放電が発生しにくい形状を有する管路部材
5を装着する。これにより、基板10のドライエッチン
グ加工済の表面を電極2に接触させて損傷させることな
く基板10を均一に冷却することができ、また局部的な
放電を防止して下部電極2と上部電極25の間の放電を
安定させ、良好なドライエッチングを行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板をプラズマに
よりエッチングする基板のドライエッチング装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】ガラスなどからなる基板に微細加工を行
う方法としてドライエッチングが用いられている。ドラ
イエッチングは、減圧雰囲気中の電極上に基板を載置
し、電極に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、
この結果発生するイオンや電子を基板に衝突させてエッ
チングを行うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガラスなど
の基板では基板の表裏両面のドライエッチング加工を要
するものがある。このような基板では、一方の面を加工
した後に基板を反転して電極上に再び基板を載置して保
持する際に、加工済の面を電極に接触させないようにす
ることが望ましい。またドライエッチングを行うと基板
の温度は上昇する。殊にガラスなどの絶縁体では半導体
などの他の材質と比較して温度上昇しやすいため、基板
を冷却する必要があり、さらに基板に温度むらが生じる
とエッチング結果にばらつきを生じる原因となるので、
基板を均一に冷却することが求められる。
【0004】そこで本発明は、基板の加工済の面を電極
に接触させることなく、基板を均一に冷却することがで
きる基板のドライエッチング装置を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ装置は、接地された真空チャンバと、この真空チャン
バに絶縁体を介して装着され上面に基板を載置する電極
と、この電極に高周波電圧を印加する高周波電源部と、
前記電極の上面に形成された凹部と、基板を電極上に固
定する固定手段と、前記凹部に連通したガス供給路と、
このガス供給路を介して前記凹部に冷却ガスを供給する
冷却ガス供給部とを備え、前記ガス供給路が、前記電極
に形成された第1の管路と前記絶縁体を貫通する第2の
管路と、第2の管路を前記ガス供給部に接続する第3の
管路より成り、前記第2の管路により前記第1の管路と
前記第2の管路の間の局部的な放電を抑制するようにし
た。
【0006】
【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、電極
に形成された凹部上に基板を載置し、凹部内に冷却ガス
を供給して基板を冷却することにより、基板のドライエ
ッチング加工済面を電極に接触させることなく基板を均
一に冷却することができる。
【0007】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施の形態の基板のドラ
イエッチング装置の正断面図、図2は同基板のドライエ
ッチング装置の部分斜視図、図3は同基板のドライエッ
チング装置の第2の管路の部分断面図、図4(a),
(b),(c)は同基板のドライエッチング装置の第2
の管路の拡大斜視図、図5、図6は同基板のドライエッ
チング装置の正断面図である。
【0008】まず図1、図2を参照して基板のドライエ
ッチング装置の全体構造を説明する。図1において、1
は真空チャンバであり、円筒形の真空密容器である。真
空チャンバ1の底面には電極2が絶縁体3を介して装着
されている。電極2の上面には深さが数十ミクロン程度
の円形の凹部2aが形成されている。電極2の上面に
は、基板10が縁部を電極2に支持されて載置されてい
る。基板10の中央部は凹部2aによりわずかな隙間を
以て電極2と隔てられている。
【0009】凹部2aは電極2内に設けられた第1の管
路4aと連通しており、第1の管路4aは第2の管路4
bと連通している。第2の管路4bは絶縁体3を貫通し
て挿着された管路部材5に設けられている。第2の管路
4bは真空チャンバ1の外部に設けられた第3の管路4
cを介して冷却ガス供給部8と接続されている。冷却ガ
ス供給部8からヘリウムなどの冷却ガスを、第3の管路
4c、第2の管路4bおよび第1の管路4aを介して凹
部2a内に供給することにより、冷却ガスはドライエッ
チングによって温度が上昇した基板10を冷却し、その
後基板10と電極2の隙間より真空チャンバ11内へ放
散される。
【0010】電極2の内部には空間2bが設けられてお
り、管路6a,6bを介して冷却部7と接続されてい
る。冷却部7から送られる冷却水が、管路6a,6b、
空間2b内を循環することにより、プラズマ放電により
温度が上昇した電極2を冷却する。電極2の上面には3
ヶ所に溝部2cが設けられており(図2参照)、溝部2
cには樹脂材料などの絶縁体よりなる基板の昇降爪11
が嵌入している。昇降爪11はロッド12に結合されて
おり、ロッド12を基板昇降手段13によって上下動す
ることにより、電極2上に載置された基板10を真空チ
ャンバ11内で昇降する。
【0011】図2において、電極2上には導電体である
カーボンよりなる円環状のスペーサ20が配設されてい
る。スペーサ20は3分割されており、溝部2cの部分
を除いて基板10の周囲を囲んで配設されている。従っ
て、スペーサ20は昇降爪11の上下動作を妨げない。
21は導電体であるカーボンよりなる円環状の基板の押
え部材であり、図2に示すように、昇降爪11の位置に
対応して内側への突起部21aが3ヶ所に設けられてい
る。押え部材21は、突起部21aの下面によって基板
10を上方より電極2の上面に押し付ける。図2におい
て鎖線で示す基板10は突起部21aと基板10との位
置関係を示している。
【0012】押え部材21は3個のブロック22を介し
て3基のシリンダ24のロッド23に結合されている。
従ってシリンダ24のロッド23が突没することによ
り、押え部材21は真空チャンバ1内で上下動し、下降
状態で基板10を電極2の上面に押し付けて固定する。
すなわち、押さえ部材21、シリンダ24は基板10の
固定手段となっている。
【0013】図1において、電極2は、高周波電源16
と電気的に接続されており、高周波電源16は真空チャ
ンバ1と共通の接地部17に電気的に接地されている。
真空チャンバ1内の上部には上部電極25が設けられて
おり、上部電極25と電極2との間に高周波電圧が印加
される。真空チャンバ1にはパイプ14,26が設けら
れており、それぞれ真空排気部15、プラズマガス供給
部27に接続されている。真空排気部15は真空チャン
バ1内を真空吸引して減圧する。プラズマガス供給部2
7は真空チャンバ1内にプラズマ発生用のガスを供給す
る。
【0014】次に図3、図4を参照して管路部材5につ
いて説明する。管路部材5は、凹部2aに冷却ガスを供
給する管路のうち、絶縁体3を貫通する第2の管路4b
を形成するものである。ドライエッチング時には電極2
と真空チャンバ1との間には高周波電圧が印加される。
したがって、第1の管路4aと第3の管路4cの間にも
同様に高周波電圧が印加されており、印加された高周波
電圧と管路4a,4c間の間隔が放電の条件に適合して
いる場合には、第1の管路4aと第3の管路4cの間に
放電が発生することがある。そしてこのような局部的な
放電が発生すると、電極2上面での放電が不安定とな
り、エッチング効果のばらつきの原因となる。このた
め、第2の管路4bの部分での放電の発生を抑制する目
的で、放電が発生しにくい形状の第2の管路4bが形成
された管路部材5を、絶縁体3を貫通して装着する。
【0015】一般に、10Torr程度の圧力下におい
てある空間で隔てられた2導体間に発生する放電は、2
導体間を継ぐ空間の長さが長い程、また空間の幅(管形
状の空間の場合では管径)が小さい程発生しにくい。し
たがって、2導体間を継ぐ空間を出来るだけ細長い形状
とすることにより、2導体間の放電を抑制することがで
きる。以下、具体例を説明する。
【0016】図3において、絶縁体3には管路部材5が
装着されている。管路部材5は耐熱性に優れたセラミッ
クなどより成り、第1の管路4aと第3の管路4cを連
通させる。第2の管路4bの部分は、小径(d)の貫通
孔となっている。31は、管路部材5と、電極2、真空
チャンバ1をシールするO−リングである。管径dを、
冷却ガスの必要流量を確保するために必要な最小径に設
定することにより、電極2と真空チャンバ1の間の放電
を抑制することができる。
【0017】また前記形状以外にも、図4の各図に示す
ような形状とすることにより、更に放電を抑制すること
ができる。図4(a)は、管路部材5aに微小径を有す
る複数の貫通孔41を設け、冷却ガスの流量を十分に確
保しながら管径を極力小さくすることにより、放電を抑
制するものである。図4(b)は、管路部材5bを貫通
する開口42を設け、その中に螺旋溝44を有する円筒
部材43を挿入したものである。このような形状とする
ことにより、螺旋溝44の長さを大幅に増大させて放電
を抑制している。
【0018】図4(c)は、管路部材5cとして、焼結
材などの多孔質材料を用いたものである。管路部材5c
には管路は形成されず、冷却ガスは管路部材5cの内部
に存在する無数の微小孔部を介して供給される。このた
め、この場合の電極2と真空チャンバ1を継ぐ空間は、
幅がきわめて小さい微小空間が多数連通したものの集り
と見なすことができ、空間の幅を小さくし、かつ長さを
大きくする効果を併せたものとなることから、放電を抑
制する効果はきわめて大きい。
【0019】このドライエッチング装置は上記のような
構成より成り、次に動作を各図を参照して説明する。図
5において、50は搬送アームであり、基板10を載せ
た状態で真空チャンバ1の開口部1aを介して真空チャ
ンバ1内に進入し(矢印a参照)、次いで下降して(矢
印b参照)上昇状態にある昇降爪11上に基板10(破
線で示す)を載置した後に、真空チャンバ1外に退去す
る(矢印c参照)。この後、昇降爪11は下降して基板
10を電極2上に載置し、次いで基板押え部材21が下
降して基板10を電極2上に押しつけ、図1に示す状態
となる。
【0020】次に真空排気部15を駆動して真空チャン
バ1内を真空排気し、その後にプラズマガス供給部27
より真空チャンバ1内にプラズマ発生用ガスを供給す
る。次いで高周波電源16を駆動して電極2に高周波電
圧を印加すると、電極2と上部電極25との間にプラズ
マが発生し、この結果発生したイオンや電子が基板10
の表面に衝突することによりドライエッチングが行われ
る。このとき、電極2の凹部2aには冷却ガス供給部8
より冷却ガスが供給される。これによりドライエッチン
グによって発生する熱で昇温した基板10は冷却され
る。
【0021】このとき、基板10と電極2との間は数十
ミクロン程度のわずかな隙間であるため、この隙間内に
供給される冷却ガスの圧力分布は凹部2a内の各部分に
ついてほぼ均一となる。この結果、基板10の表面から
冷却ガスに伝達される熱量も基板10の各部でほぼ均一
であり、したがって基板10の各部の温度は均一に保た
れる。
【0022】また絶縁体3には管路部材5が装着されて
おり、十分な流量の冷却ガスを供給するとともに、冷却
用のガス供給路4bでの電極2と真空チャンバ1の間の
局部的な放電を抑制する。従って、凹部2aには常に十
分な冷却ガスが供給されて上述の冷却効果を十分なもの
とするとともに、電極2と上部電極25の間の放電が安
定し、良好なドライエッチングが行われる。
【0023】次に、ドライエッチングが完了したなら
ば、図6に示すように搬入時と逆の動作順で基板10が
搬出される。まず昇降爪11が上昇して基板10(破線
で示す)を上昇させた後(矢印d参照)、搬送アーム5
0が基板10の下方まで進入する(矢印e参照)。次い
で搬送アーム50は上昇して(矢印f参照)基板10を
搬送アーム50上に載置した後に後退して(矢印g参
照)基板10を真空チャンバ1外に搬出し、ドライエッ
チングの1サイクルが終了する。
【0024】本発明は上記実施の形態には限定されない
のであって、例えば基板10は両面加工されるものに限
定されず、また管路部材5の形状も、要は第1の管路4
aと第3の管路4cを連通し、かつ電極2と真空チャン
バ1を隔てる空間の幅を小さくし、間隔を大きくするよ
うなものであれば、他の形状であってもよい。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、電極に形成された凹部
上に基板を載置し、凹部内に冷却ガスを供給して基板を
冷却することにより、基板のドライエッチング加工済の
表面を電極に接触させて損傷させることなく基板を均一
に冷却することができる。また、冷却用ガス供給路の絶
縁体部分に挿入される管路部材を放電が発生しにくい形
状のものとすることにより局部的な放電を抑制し、電極
と上部電極の間の放電を安定させて良好なドライエッチ
ングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の基板のドライエッチン
グ装置の正断面図
【図2】本発明の一実施の形態の基板のドライエッチン
グ装置の部分斜視図
【図3】本発明の一実施の形態の基板のドライエッチン
グ装置の第2の管路の部分断面図
【図4】(a)本発明の一実施の形態の基板のドライエ
ッチング装置の第2の管路の拡大斜視図 (b)本発明の一実施の形態の基板のドライエッチング
装置の第2の管路の拡大斜視図 (c)本発明の一実施の形態の基板のドライエッチング
装置の第2の管路の拡大斜視図
【図5】本発明の一実施の形態の基板のドライエッチン
グ装置の正断面図
【図6】本発明の一実施の形態の基板のドライエッチン
グ装置の正断面図
【符号の説明】
1 真空チャンバ 2 電極 2a 凹部 3 絶縁体 4a 第1の管路 4b 第2の管路 4c 第3の管路 5 管路部材 7 冷却部 8 冷却ガス供給部 10 基板 21 押え部材 24 シリンダ 25 上部電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】接地された真空チャンバと、この真空チャ
    ンバに絶縁体を介して装着され上面に基板を載置する電
    極と、この電極に高周波電圧を印加する高周波電源部
    と、前記電極の上面に形成され、電極上に載置された基
    板によって上方が閉塞される凹部と、基板を電極上に固
    定する固定手段と、前記凹部に連通したガス供給路と、
    このガス供給路を介して前記凹部に冷却ガスを供給する
    冷却ガス供給部とを備え、前記ガス供給路が、前記電極
    に形成された第1の管路と前記絶縁体を貫通する第2の
    管路と、第2の管路を前記ガス供給部に接続する第3の
    管路より成り、前記第2の管路により前記第1の管路と
    前記第2の管路の間の局部的な放電を抑制することを特
    徴とする基板のドライエッチング装置。
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