(57)【要約】【課題】  基板ホルダに用いた部材の交差等によりばらついたとしても、被エッチング基板を均一に加工することができるエッチング装置及び磁気ディスクのエッチング方法を提供することにある。【解決手段】  略円環状の被エッチング基板の内縁を保持する凸状絶縁体部材と、該被エッチング基板の外縁を保持する絶縁体支持部材と、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材で被エッチング基板を保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されることを特徴とするエッチング加工装置において、被エッチング基板と、前記導電体部材を電気的に導通することのできる導電体接続部材が、前記凸状絶縁体部材に形成されていることを特徴とするエッチング加工装置。【選択図】  図3
2010061717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング基板を保持する絶縁体部材と、該絶縁体部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記絶縁体部材で被エッチング基板を保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されることを特徴とするエッチング加工装置において、
被エッチング基板と前記導電体部材とを電気的に導通することのできる導電体接続手段を有することを特徴とするエッチング加工装置。
【請求項２】
請求項１において、前記導電体接続手段は、導電体接続部材が被エッチング基板と前記導電体部材とを電気的に導通することを特徴とするエッチング加工装置。
【請求項３】
略円環状の被エッチング基板の内縁を保持する凸状絶縁体部材と、該被エッチング基板の外縁を保持する絶縁体支持部材と、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材で被エッチング基板を保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されることを特徴とするエッチング加工装置において、
被エッチング基板と、前記導電体部材を電気的に導通することのできる導電体接続部材が、前記凸状絶縁体部材に形成されていることを特徴とするエッチング加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエッチング装置において、
前記絶縁体支持部材の被エッチング基板を保持する部分は、傾斜面であることを特徴とするエッチング加工装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエッチング装置において、
前記傾斜面は、鉛直方向から１５°〜６０°であることを特徴とするエッチング装置。
【請求項６】
請求項３に記載のエッチング装置において、
前記絶縁体支持部材と前記導電体部材とは伸縮材で接続されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項７】
請求項３に記載のエッチング装置において、
被エッチング基板を設置した際、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材よりも、被エッチング基板が低くなるように前記凸状絶縁体部材が形成されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項８】
請求項３に記載のエッチング装置において、
被エッチング基板を設置した際、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材よりも、被エッチング基板が０ｍｍよりも低く１５ｍｍよりも高くなるように前記凸状絶縁体部材が形成されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項９】
請求項３に記載のエッチング装置において、
前記凸状絶縁体部材の内部に、前記導電体接続部材が設けられていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１０】
請求項３に記載のエッチング装置において、
前記導電体接続部材は、金属部材で構成されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１１】
請求項３に記載のエッチング装置において、
前記導電体接続部材は、前記導電体部材と接する側は金属部材で構成され、前記被エッチング基板と接する側は誘電体であることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１２】
請求項３に記載のエッチング装置において、
前記導電体部材と接する側にはバイアス電源が接続されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１３】
略円環状の被エッチング基板の内縁を保持する凸状絶縁体部材と、該被エッチング基板の外縁を保持する絶縁体支持部材と、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材で被エッチング基板を保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されることを特徴とするエッチング加工装置において、
被エッチング基板と、前記導電体部材を電気的に導通することのできる導電体接続部材が、前記凸状絶縁体部材に形成されており、
前記絶縁体支持部材の被エッチング基板を保持する部分は、傾斜面で該傾斜面は、鉛直方向から１５°〜６０°に形成され、
前記絶縁体支持部材と前記導電体部材とは伸縮材で接続されており、
被エッチング基板を設置した際、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材よりも、被エッチング基板が低くなるように前記凸状絶縁体部材が形成されており、
前記凸状絶縁体部材の内部に、前記導電体接続部材が設けられており、
前記導電体接続部材は、前記導電体部材と接する側は金属部材で構成され、前記被エッチング基板と接する側は誘電体で構成され、
前記導電体部材と接する側にはバイアス電源が接続されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１４】
略円環状の磁気ディスクの内縁を保持する凸状絶縁体部材と、該磁気ディスクの外縁を保持する絶縁体支持部材と、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材で磁気ディスクを保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されるエッチング加工装置を用いた磁気ディスクのエッチング方法において、
磁気ディスクと、前記導電体部材を電気的に導通することのできる導電体接続部材が、前記凸状絶縁体部材に形成されており、
前記絶縁体支持部材の磁気ディスクを保持する部分は、傾斜面に形成され、
前記絶縁体支持部材と前記導電体部材とは伸縮材で接続されており、
磁気ディスクを設置した際、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材よりも、磁気ディスクが低くなるように前記凸状絶縁体部材が形成されており、
前記凸状絶縁体部材の内部に、前記導電体接続部材が設けられており、
前記導電体接続部材は、前記導電体部材と接する側は金属部材で構成され、前記磁気ディスクと接する側は誘電体で構成され、
前記導電体部材と接する側にはバイアス電源が接続されており、
磁気ディスクを前記凸状絶縁体部材及び前記絶縁体支持部材に載置する際に、磁気ディスクの重さにより、前記絶縁体支持部材は前記伸縮材を伸縮し、磁気ディスクと前記導電体接続部材が接触し、
前記バイアス電源により前記導電体部材に電源を供給し、
前記磁気ディスクをエッチングすることを特徴とする磁気ディスクのエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング装置及び磁気記録媒体の製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置は、円環状の磁気記録媒体を高速で回転させ、磁気ヘッドによりデジタル信号を記録・再生している。従来、磁気記録媒体として、表面が非常に平坦な円環状のアルミニウム基板、もしくはガラス基板に、磁性体をスパッタリング等により蒸着して、水平記録方式の連続磁性膜を形成する方法が行なわれている。記録密度の上昇に伴い、磁気記録媒体に対し、記録層を構成する磁性体の微粒子化、磁性体材料の変更、磁性体の積層構造の工夫、垂直記録方式の採用等により、面記録密度の向上が図られてきた。
【０００３】
しかるに、媒体に起因したノイズやクロストーク、熱ゆらぎ耐性等の問題により、既存の記録媒体では記録密度向上の限界が見え始めた。そこで、磁気記録層にトラックピッチに対応する周期的な凹凸を設ける事により、さらなる記録密度向上を実現できる磁気記録媒体、いわゆるディスクリートトラックメディアや、ビットパターンドメディア等の記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
磁気記録層に凹凸を設けるプロセスは、大まかに二種類に分類できる。一つ目は、基板に磁性体を蒸着したものに所望のマスクを施し、非マスク部の磁性体を直接エッチングする方法である。もう一つは、基板自体もしくは、基板に堆積させた窒化シリコンや酸化シリコン等の非磁性体膜(以降、両者を含め基板と称する)に所望のマスクを施し、該基板にエッチングにより凹凸加工を施したものに、磁性体を蒸着させる方法である。
【０００５】
基板もしくは磁性体にマスクを施す方法としては、ナノインプリント法、自己組織化パターニング、光リソグラフィー、電子線リソグラフィー等がある。また、マスクを施された基板もしくは磁性体をエッチングする方法には、ウエットエッチングや、プラズマエッチング、イオンビームエッチング、イオンミリング、中性ビームエッチング等のドライエッチングが考えられる。特に、半導体デバイスの製造で広く用いられているプラズマエッチング技術は、量産性まで考慮した、基板もしくは磁性体の凹凸加工への応用が期待できる。
【０００６】
プラズマエッチングは、減圧された処理室に処理用のガスを導入し、平板アンテナやコイル状アンテナ等を介して、処理室にソース電源より高周波電力を投入することで該ガスをプラズマ化し、これにより発生したイオンやラジカルを基板に照射することにより進行する。プラズマ源には、プラズマを発生させる方式の違いにより、有磁場マイクロ波タイプ、誘導結合(ICP:Inductively Coupled Plasma)タイプ、容量結合(CCP:Capacitively Coupled Plasma)タイプ等、様々な方式が存在している。
【０００７】
さらに、基板を設置するステージに高周波バイアスを印加することにより、プラズマ中のイオンを積極的に基板に引き込む事ができ、これによりエッチング速度の向上や、垂直加工性の向上が実現できる。該高周波バイアスは、プラズマ生成に用いられるソース電源の周波数よりも一桁から三桁低い周波数を用いる事が多い。
特許文献２には、ステージと被エッチング基板の裏面を非接触にできる専用の基板ホルダに、ハードディスクに用いられるような略円環状の被エッチング基板をセットし、該基板ホルダにセットした被エッチング基板を半導体用のプラズマエッチング装置で処理するための基板ホルダの構造が提示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−９７４１９号
【特許文献２】特開２００８−１５９０９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
磁気記録媒体は、媒体一枚あたりの記録容量を上げるために媒体の表裏両面を記録層として用いる。したがって、ディスクリートトラックメディアやパターンドメディアも、表裏両面に凹凸加工を施す必要が生じる。そのため、プラズマエッチング装置を用い、磁気記録媒体に凹凸加工を施すためには、被エッチング基板の裏面をステージと非接触にし、裏面パターンの損傷及び汚染を防止する必要がある。
【００１０】
図１に特許文献2で提示された、略円環状の被エッチング基板の裏面をステージ（導電体部材）と非接触にし、被エッチング基板に凹凸加工を施すための基板ホルダの断面図を示す。図１は該基板ホルダに2枚の被エッチング基板を設置した状態を記したが、被エッチング基板の数は特に問われていない。また、説明の関係上、図1にバイアス電源106も記載した。図1に示した通り、絶縁体支持部材101と中心絶縁体支持部材102aにて被エッチング基板103aを保持し、導電体部材104と被エッチング基板103aの間に隙間105aを設けたホルダ構造とすることで被エッチング基板103aと導電体部材104と非接触にしている。同様に、絶縁体支持部材101と中心絶縁体支持部材102bにて被エッチング基板103bを保持し、導電体部材104と被エッチング基板103bの間に隙間105bを設けたホルダ構造とすることで被エッチング基板103bと導電体部材104を非接触にしている。これにより、被エッチング基板103aと103bの裏面に形成されたパターンの大部分の損傷を防ぎ両面加工を可能としている。また、該基板ホルダに複数の被エッチング基板を載置できるような基板ホルダの構造とすることで、被エッチング基板を一枚ずつ処理する場合と比較し、大幅なスループットの向上が期待できる。さらに、基板ホルダの外径を、200mmもしくは300mmとすることで半導体製造用のエッチング装置を流用した処理が可能となり、エッチング装置に対する投資コストを抑制することができる。
【００１１】
しかし、図1に記載した基板ホルダを用いた場合、バイアス電源106から出力された高周波バイアスは、導電体部材104、隙間105aを介し、被エッチング基板103aに、または導電体部材104、隙間105bを介し被エッチング基板103bに印加される。そのため、該基板ホルダに設置した被エッチング基板103aと103bを同一に加工するためには、隙間105aと隙間105bの厚さを均一に管理する必要がある。
【００１２】
ディスクリートトラックメディアやビットパターンドメディアを製造するためには媒体から発生するノイズの観点から被エッチング基板間のエッチング速度の均一性を10%以下に抑えることが望ましい。図１の基板ホルダについて、プラズマ密度を1.0×1010cm-3、電子温度を2eV、バイアス周波数を800kHz、バイアス電圧の振幅を300V、隙間105aの厚さを200μmと仮定し、プラズマの等価回路を用いて計算したところ、被エッチング基板103aと103bのエッチング速度の均一性を10%以下にするには、隙間105aと隙間105bの差を9μm以下にする必要があることがわかった。
【００１３】
しかし、被エッチング基板を保持するための絶縁体支持部材101と中心絶縁体部材102aおよび102bの高さには公差があり、隙間105aと隙間105bの厚さの差を9μm以下で基板ホルダを作製するには、非常に高精度な加工が要求される。まして、設置する被エッチング基板の数を3枚以上にした場合はさらに高い精度が必要となる。このような高精度な加工は難しく、たとえできたとしても基板ホルダの製造コストが非常に高くなる。
【００１４】
本発明の目的は、基板ホルダに用いた部材の公差等によりばらついたとしても、被エッチング基板を均一に加工することができるエッチング装置及び磁気ディスクのエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、以下の構成からなる。
【００１６】
被エッチング基板を保持する絶縁体部材と、該絶縁体部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記絶縁体部材で被エッチング基板を保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されることを特徴とするエッチング加工装置において、被エッチング基板と前記導電体部材とを電気的に導通することのできる導電体接続手段を有することを特徴とするエッチング加工装置。
【００１７】
また、前記導電体接続手段は、導電体接続部材が被エッチング基板と前記導電体部材とを電気的に導通することを特徴とするエッチング加工装置。
【００１８】
また、略円環状の被エッチング基板の内縁を保持する凸状絶縁体部材と、該被エッチング基板の外縁を保持する絶縁体支持部材と、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材で被エッチング基板を保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されることを特徴とするエッチング加工装置において、
被エッチング基板と、前記導電体部材を電気的に導通することのできる導電体接続部材が、前記凸状絶縁体部材に形成されていることを特徴とするエッチング加工装置。
【００１９】
また、前記絶縁体支持部材の被エッチング基板を保持する部分は、傾斜面であることを特徴とするエッチング加工装置。
【００２０】
また、前記傾斜面は、鉛直方向から１５°〜６０°であることを特徴とするエッチング装置。
【００２１】
また、前記絶縁体支持部材と前記導電体部材とは伸縮材で接続されていることを特徴とするエッチング装置。
【００２２】
また、被エッチング基板を設置した際、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材よりも、被エッチング基板が低くなるように前記凸状絶縁体部材が形成されていることを特徴とするエッチング装置。
【００２３】
また、被エッチング基板を設置した際、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材よりも、被エッチング基板が０ｍｍよりも低く１５ｍｍよりも高くなるように前記凸状絶縁体部材が形成されていることを特徴とするエッチング装置。
【００２４】
また、前記凸状絶縁体部材の内部に、前記導電体接続部材が設けられていることを特徴とするエッチング装置。
【００２５】
また、前記導電体接続部材は、金属部材で構成されていることを特徴とするエッチング装置。
【００２６】
また、前記導電体接続部材は、前記導電体部材と接する側は金属部材で構成され、前記被エッチング基板と接する側は誘電体であることを特徴とするエッチング装置。
【００２７】
また、前記導電体部材と接する側にはバイアス電源が接続されていることを特徴とするエッチング装置。
【００２８】
また、略円環状の被エッチング基板の内縁を保持する凸状絶縁体部材と、該被エッチング基板の外縁を保持する絶縁体支持部材と、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材で被エッチング基板を保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されることを特徴とするエッチング加工装置において、
被エッチング基板と、前記導電体部材を電気的に導通することのできる導電体接続部材が、前記凸状絶縁体部材に形成されており、前記絶縁体支持部材の被エッチング基板を保持する部分は、傾斜面で該傾斜面は、鉛直方向から１５°〜６０°に形成され、前記絶縁体支持部材と前記導電体部材とは伸縮材で接続されており、被エッチング基板を設置した際、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材よりも、被エッチング基板が低くなるように前記凸状絶縁体部材が形成されており、前記凸状絶縁体部材の内部に、前記導電体接続部材が設けられており、前記導電体接続部材は、前記導電体部材と接する側は金属部材で構成され、前記被エッチング基板と接する側は誘電体で構成され、前記導電体部材と接する側にはバイアス電源が接続されていることを特徴とするエッチング装置。
【００２９】
また、略円環状の磁気ディスクの内縁を保持する凸状絶縁体部材と、該磁気ディスクの外縁を保持する絶縁体支持部材と、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材の下方に設置された導電体部材を有し、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材で磁気ディスクを保持した際に、前記導電体部材と被エッチング基板との間に隙間が形成されるエッチング加工装置を用いた磁気ディスクのエッチング方法において、磁気ディスクと、前記導電体部材を電気的に導通することのできる導電体接続部材が、前記凸状絶縁体部材に形成されており、前記絶縁体支持部材の磁気ディスクを保持する部分は、傾斜面に形成され、前記絶縁体支持部材と前記導電体部材とは伸縮材で接続されており、磁気ディスクを設置した際、前記凸状絶縁体部材と前記絶縁体支持部材よりも、磁気ディスクが低くなるように前記凸状絶縁体部材が形成されており、前記凸状絶縁体部材の内部に、前記導電体接続部材が設けられており、前記導電体接続部材は、前記導電体部材と接する側は金属部材で構成され、前記磁気ディスクと接する側は誘電体で構成され、前記導電体部材と接する側にはバイアス電源が接続されており、磁気ディスクを前記凸状絶縁体部材及び前記絶縁体支持部材に載置する際に、磁気ディスクの重さにより、前記絶縁体支持部材は前記伸縮材を伸縮し、磁気ディスクと前記導電体接続部材が接触し、前記バイアス電源により前記導電体部材に電源を供給し、前記磁気ディスクをエッチングすることを特徴とする磁気ディスクのエッチング方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数の略円環状の被エッチング基板を該基板ホルダに設置してエッチングする際に、導電体接続部材が導電体部材と被エッチング基板を導通させる電気的な経路を確立することにより、複数の被エッチング基板と導電体部材との間に設けた複数の隙間が、基板ホルダに用いた部材の公差等によりばらついたとしても、導電体部材に印加されたバイアスは導電体接続部材を通り、被エッチング基板に印加されるため、設置した全ての被エッチング基板を均一に加工することができる。
【実施例１】
【００３１】
本発明の第一の実施例を図2で説明する。図2は本発明の基板ホルダに被エッチング基板を２枚設置した際の断面図を示している。図2では被エッチング基板を2枚設置した状態を記載したが、被エッチング基板の数は特に問わない。また、説明の関係上、図2にはバイアス電源106も記載した。本基板ホルダは概略、導電体部材104、絶縁体支持部材201、中心絶縁体部材202aおよび202b、導電体接続部材203aおよび203bで構成されている。絶縁体支持部材201と中心絶縁体支持部材202aにて被エッチング基板103aを保持し、導電体部材104と被エッチング基板103aの間に隙間105aを設けることで、導電体部材104と被エッチング基板103a を非接触にした構造を持つ。同様に、絶縁体支持部材201と中心絶縁体支持部材202bにて被エッチング基板103bを保持し、導電体部材104と被エッチング基板103bの間に隙間105bを設けることで、導電体部材104と被エッチング基板103bを非接触にした構造を持つ。
【００３２】
中心絶縁体部材202aには導電体接続部材203aが、中心絶縁体部202bには導電体接続部材203bが備わっている。これにより、導電体接続部材203aを介し、導電体部材104と被エッチング基板103aは電気的に導通する構造になっている。また、導電体接続部材203bを介し、導電体部材104と被エッチング基板103bは電気的に導通する構造となっている。かかる構成とすることで、隙間105aの高周波インピーダンスより、導電体接続部材203aの高周波インピーダンスが明らかに低くなることから、バイアス電源106から出力された周波数100kHzから13.56MHzの高周波バイアスは、導電体部材104、導電体接続部材203aを介し、被エッチング基板103aに印加される。また、隙間105bの高周波インピーダンスより、導電体接続部材203bの高周波インピーダンスが明らかに低くなることから、バイアス電源106から出力された高周波バイアスは、導電体部材104、導電体接続部材203bを介し、被エッチング基板103bに印加される。つまり、隙間105aと隙間105bを介さず被エッチング基板にバイアスが印加される。導電体接続部材203a及び203bは導線とみなせるため、長さ（導電体接続部材の寸法公差）による高周波インピーダンスの差は無視でき、被エッチング基板103aおよび103bに印加されるバイアスは等しくなる。すなわち、隙間105aと隙間105bの厚さの差によらず、被エッチング基板103aと被エッチング基板103bを同一に加工することができる。また、3枚以上の被エッチング基板を設置したとしても、図2のように導電体接続部材を挿入することで設置した全ての被エッチング基板を同一に加工することができる。
【００３３】
ただし、被エッチング基板面内を均一に加工するには、基板面内でも均一にバイアスを印加する必要がある。そのため、被エッチング基板103にアルミニウム基板等の導電体基板を用いた場合は、導電体接続部材203と被エッチング基板103の接触部から導電体基板を通して基板面内が導通するため、基板面内に均一にバイアスを印加することができるが、被エッチング基板にガラス等の絶縁体基板を用いた場合は、基板面内を導通する経路がないため基板面内に均一にバイアスを印加することができない。そのため、ガラス等の絶縁体基板を用いる場合は、基板上に新たに金属（含、磁性材料）等の電気伝導度の高い導電膜を堆積し、導電体接続部材203と被エッチング基板103の接触部から基板面内が導通するための経路を作る必要がある。
【００３４】
図3に図2の囲み線Aの拡大図を示す。尚、図3では添え字aは省略して記載した。図3では導電体部材104と被エッチング基板103を導通させるための導電体接続部材203は中心絶縁体部材202の内部に設置されているが、被エッチング基板と導電体接続部材203が確実に接触することができれば、その設置場所は絶縁体部材202の外部にあっても構わない。また、導電体接続部材203は導電体部材104と被エッチング基板103を確実に接触させることができればその形状は問わないが、被エッチング基板と安定して接触させるためには、接触面積が大きい円環状の構造をしていることが望ましい。導電体接続部材の材料は被エッチング基板に効率よくバイアスを印加するために、電気伝導度の高い材料、つまりアルミニウム、銅、鉄、モリブデン、ニッケル、タングステン、亜鉛、銀、金、プラチナ等の金属及びそれらの合金などを用いることが望ましい。
【００３５】
また、導電体接続部材203に金属を用いた場合、酸化などの化学反応による導電体接続部材表面の状態の変化及び、被エッチング基板との接触による導電体接続部材の磨耗などにより、被エッチング基板と導電体接続部材の接触が不安定になることが懸念されるが、図3に示すように導電体接続部材203上部に保護部材301を設けることで、導電体接続部材の表面状態の変化及び磨耗を防止することができる。保護部材301の材料としては、化学的に状態が安定しており、磨耗に強い材料が望ましい。すなわち、酸化シリコン、シリコンナイトライド、アルミナ、ハフニア、ジルコニア、酸化タンタル、シリケイト、アルミネート等の酸化物、もしくはダイヤモンドライクカーボンやカーボンナイトライド等の炭素化合物が望ましい。これらの材料は誘電体であるため、導電体部材104と被エッチング基板103は導通しているとはいえなくなるが、保護部材301の高周波インピーダンスが隙間105の高周波インピーダンスより十分小さければ導通しているとみなすことができる。具体的には隙間105の単位面積辺りの高周波インピーダンスの1/10以下であれば、導通しているとみなすことができる。例えば、隙間105の厚さを200μm、バイアス電力の周波数を800kHzとした場合、保護部材に比誘電率4の酸化シリコンを用いた場合は厚さ7.9μm以下に、保護部材に比誘電率10のシリコンナイトライドを用いた場合は厚さを19.7μm以下にすれば、導電体部材104と被エッチング基板103は導通しているとみなすことができる。（これ以降、導電体接続部材又は、導電体接続部材と保護部材を合わしたものを導電体接続部材と記載する。）
絶縁体支持部材201の被エッチング基板103との接触辺には、１５°〜６０°の傾斜θがついていることが望ましい。かかる構成とすることで、被エッチング基板103の外縁を絶縁体支持部材201で点接触で保持することができるから、外縁を保持する面積を低減することができ、被エッチング基板103の外周部の記録面積を広くすることができる。
【００３６】
また、絶縁体支持部材201は伸縮材302を介し、導電体部材104と結合されている。図5で詳細を述べるが、かかる構成とすることで被エッチング基板103を絶縁体支持部材201で保持しつつ、確実に導電体接続部材203と接触することができる。被エッチング基板103と導電体接続部材203の間、または被エッチング基板103と絶縁体支持部材201の間に僅かな隙間が生じた場合、被エッチング基板上部に形成されたプラズマや該プラズマ中で生成されたラジカルが前記した僅かな隙間を通って被エッチング基板の裏面に回りこみ裏面パターンを汚染することが懸念されるが、前記したように被エッチング基板103と絶縁体支持部材201を確実に接触させ、さらに被エッチング基板103と導電体接続部材203を確実に接触させることで、上記僅かな隙間をなくし、裏面パターンの汚染を防ぐことができる。
【００３７】
また、基板ホルダに被エッチング基板103を設置しエッチングを行う際には、絶縁体支持部材201の上面の高さと中心絶縁体部材202の上面の高さよりも、被エッチング基板103の上面の高さが下側に位置していることが望ましい。この理由について図4を用いて説明する。
【００３８】
図4(a)と(b)は、基板ホルダに被エッチング基板103を設置しプラズマエッチング装置で加工する際の断面模式図を示している。図4(a)は絶縁体支持部材201の上面の高さと中心絶縁体部材202の上面の高さと被エッチング基板103の上面の高さが等しい状態を模擬した断面模式図を、図4(b)は絶縁体支持部材201の上面の高さと中心絶縁体部材202の上面の高さよりも、被エッチング基板103の上面の高さが下側に位置している状態を模擬した断面模式図を示す。
【００３９】
基板ホルダの上部には、CCPやICP、もしくは、有磁場マイクロ波プラズマ源を用いて生成したプラズマ401が存在しており、バイアス電源106から出力された周波数100kHzから13.56MHzの高周波バイアスは、導電体部材104、導電体接続部材203を介し、被エッチング基板103に印加される。プラズマと基板ホルダ及び被エッチング基板の上面には、印加されるバイアスの大きさに応じて厚さが大きくなるシース402が形成される。つまり、バイアス電源から出力されたバイアスの大部分が印加される被エッチング基板103上部のシースは厚く、バイアスがほとんど印加されない絶縁体支持部材201上部のシース及び中心絶縁体部材202上部のシースは薄く形成される。また、プラズマ中で生成されたイオンはこのシース部に対して直角に入射し、被エッチング基板103と衝突することでエッチングが進行する。
【００４０】
図4(a)に示したように、絶縁体支持部材201の上面の高さと中心絶縁体部材202の上面の高さと被エッチング基板103の上面の高さが等しい場合、絶縁体支持部材201上部のシース及び中心絶縁体部材202上部のシースは薄く、被エッチング基板103上部のシースは厚く形成される。そのため、シース形状は402aのようになり、イオンは矢印403aに添って入射される。イオンの入射方向を示した矢印403aの向きから明らかなように、被エッチング基板103の中央部と被エッチング基板103の端部ではイオンが入射する方向が大きく異なるため、基板面内を均一に加工することが難しくなる。
【００４１】
一方、図4(b)に示したように、絶縁体支持部材201の上面の高さと中心絶縁体部材202の上面の高さよりも被エッチング基板103の上面の高さを下側にした場合、絶縁体支持部材201の上面及び中心絶縁体部材202の上面と被エッチング基板上面の高さの差により、絶縁体支持部材201上部のシース及び中心絶縁体部材202上部のシースの厚さの差が低減される。そのため、シース形状は402bのようになり、イオンは矢印403bに添って入射される。イオンの入射方向を示した矢印403bの向きから明らかなように、被エッチング基板103の中央部と被エッチング基板103の端部ではイオンが入射する方向に大差がないため、基板面内を均一に加工することができる。
【００４２】
通常のプラズマエッチングではシースの厚さは15mm以下になる。そのため、絶縁体支持部材201の上面の高さと中心絶縁体部材202の上面の高さよりも被エッチング基板103の上面の高さを０ｍｍよりも低く１５ｍｍよりも高くなるように下側にした方が望ましい。尚、プラズマ密度や電子温度やバイアス電圧等のエッチング条件によって、シース厚さが異なるため、絶縁体支持部材201の上面の高さおよび中心絶縁体部材202の上面の高さと被エッチング基板103の上面の高さの差は用いるプロセス条件に応じて変更する必要がある。また、マスク材料のアッシング等、バイアス電圧を印加する必要がないプロセスを行う場合は、絶縁体支持部材201の上部のシース厚さおよび中心絶縁体部材202の上部のシース厚さと被エッチング基板103上部のシース厚さに差が生じないため、絶縁体支持部材201の上面及び中心絶縁体部材202の上面と被エッチング基板上面の高さを等しくした方が望ましい。
【００４３】
図5を用い、被エッチング基板103を基板ホルダに設置する方法を説明する。まず、図5(a)に記載したように押し上げ機構501を用い、絶縁体支持部材201を持ち上げる。このとき、伸縮材302が絶縁体支持部材201を持ち上げた分だけ伸びることで、導電体部材104と絶縁体支持部材201は伸縮材302を介し結合したまま持ち上げられる。その後、図5(b)に示したように、基板搬入機構502にて内縁を保持したまま、被エッチング基板103が搬入され、図5(c)に示したように絶縁体支持部材201に被エッチング基板103が逐次設置される。このとき、絶縁体支持部材201で被エッチング基板103が保持され、その際、導電体接続部材203と被エッチング基板103は接触しない状態になる。全ての被エッチング基板が基板ホルダに設置された後、押し上げ機構501が下降することで、絶縁体支持部材201と絶縁体支持部材201に保持された被エッチング基板103は、被エッチング基板103の裏面が導電体接続部材203と接触するまで下降する。伸縮材302は絶縁体支持部材201の重みのみで完全に収縮する強度になっているため、押し上げ機構501が下降するのに合わせて伸縮材302も収縮するが、被エッチング基板103の裏面が導電体接続部材203と接触したときには、被エッチング基板103が導電体接続部材203で保持されており、伸縮材302は完全には収縮していない状態になる。かかる構成とすることで、例え絶縁体支持部材201の高さと導電体接続部材203の高さに寸法公差があったとしても、伸縮材302が寸法公差の分だけ伸縮することで被エッチング基板103は絶縁体支持部材201と導電体接続部材203の両者と確実に接触することができる。
【実施例２】
【００４４】
本発明の第二の実施例を図6で説明する。図6は本発明の基板ホルダに被エッチング基板103を設置した際の断面図を示している。図6では被エッチング基板103を1枚記載したが、被エッチング基板は該基板ホルダに複数枚設置されている。本基板ホルダは概略、導電体部材104、第二の絶縁体支持部材601、中心絶縁体部材202、可動式導電体接続部材602で構成されている。第二の絶縁体支持部材601と中心絶縁体支持部材202にて被エッチング基板103を保持し、導電体部材104と被エッチング基板103の間に隙間105を設けることで、導電体部材104と被エッチング基板103 を非接触にした構造を持つ。
【００４５】
中心絶縁体部材202には可動式導電体接続部材602が備わっている。これにより、可動式導電体接続部材602を介し、導電体部材104と被エッチング基板103は電気的に導通する構造になっている。かかる構成とすることで、隙間105の高周波インピーダンスより、可動式導電体接続部材602の高周波インピーダンスが明らかに低くなることから、バイアス電源から出力された周波数100kHzから13.56MHzの高周波バイアスは、導電体部材104、可動式導電体接続部材602を介し、被エッチング基板103に印加される。つまり、隙間105を介さず被エッチング基板にバイアスが印加される。可動式導電体接続部材602は導線とみなせるため、長さ（第二の絶縁体支持部材601と複数の中心絶縁体部材202の設計公差）による高周波インピーダンスの差は無視でき、該基板ホルダに設置された複数の被エッチング基板に印加されるバイアスは全て等しくなる。すなわち、隙間の厚さの差によらず、設置した全ての被エッチング基板を同一に加工することができる。
【００４６】
可動式導電体接続部材602の材料は被エッチング基板に効率よくバイアスを印加するために、電気伝導度の高い材料、つまりアルミニウム、銅、鉄、モリブデン、ニッケル、タングステン、亜鉛、銀、金、プラチナ等の金属及びそれらの合金などを用いることが望ましい。また、可動式導電体接続部材602に金属を用いた場合、酸化などの化学反応による導電体接続部材の表面状態の変化及び、被エッチング基板との接触による導電体接続部材の磨耗などにより、被エッチング基板と導電体接続部材の接触が不安定になることが懸念されるが、図6に示すように可動式導電体接続部材602上部に保護部材301を設けることで、導電体接続部材の表面状態の変化及び磨耗を防止することができる。保護部材301の材料としては、化学的に状態が安定しており、磨耗に強い材料が望ましい。すなわち、酸化シリコン、シリコンナイトライド、アルミナ、ハフニア、ジルコニア、酸化タンタル、シリケイト、アルミネート等の酸化物、もしくはダイヤモンドライクカーボンやカーボンナイトライド等の炭素化合物が望ましい。
【００４７】
第二の絶縁体支持部材601の被エッチング基板103との接触辺には、１５°〜６０°の傾斜θがついていることが望ましい。かかる構成とすることで、被エッチング基板103の外縁を第二の絶縁体支持部材601で保持する面積を少なくすることができ、被エッチング基板103の外周部の記録面積を広くすることができる。
また、該基板ホルダに被エッチング基板103を設置しエッチングを行う際には、第二の絶縁体支持部材601の上面の高さと中心絶縁体部材202の上面の高さよりも、被エッチング基板103の上面の高さが0mm以上15mm以下だけ下側に位置していることが望ましい。この理由は図4を用いて説明したとおりである。
【００４８】
図7を用い、被エッチング基板103を基板ホルダに設置する方法を説明する。まず、図7(a)に記載したように可動式導電体接続部材602が上昇する。その後、図7(b)に示したように、基板搬入機構701にて外縁を保持したまま、 被エッチング基板103が搬入される。図7(b)から明らかなように、第二の絶縁体支持部材601の上部には窪みがあり、基板搬入機構701が被エッチング基板103を離す際に、基板搬入機構701と第二の絶縁体支持部材601が接触しない構造になっている。そして、図7(c)に示したように、上昇した可動式導電体接続部材602に複数の被エッチング基板が逐次、設置される。全ての被エッチング基板が基板ホルダに設置された後、可動式導電体接続部材602が下降することで、可動式導電体接続部材に保持された全ての被エッチング基板は、被エッチング基板が第二の絶縁体支持部材601と接触するまで下降する。この際、被エッチング基板103は第二の絶縁体支持部材601で保持されつつ、確実に可動式導電体接続部材602と接触するように可動式導電体接続部材602の高さが調整される。かかる構成とすることで、例え第二の絶縁体支持部材601の高さに寸法公差があったとしても、可動式導電体接続部材が寸法公差の分だけ可動することで被エッチング基板103は第二の絶縁体支持部材601と可動式導電体接続部材602の両者と確実に接触することができる。被エッチング基板103と可動式導電体接続部材602の間、または被エッチング基板103と第二の絶縁体支持部材601の間に僅かな隙間が生じた場合、被エッチング基板上部に形成されたプラズマや該プラズマ中で生成されたラジカルが前記した僅かな隙間を通って被エッチング基板の裏面に回りこみ裏面パターンを汚染することが懸念されるが、前記したように被エッチング基板103と第二の絶縁体支持部材601を確実に接触させ、さらに被エッチング基板103と可動式導電体接続部材602を確実に接触させることで、隙間がなくなり裏面パターンの汚染を防ぐことができる。
【００４９】
実施例1と2では導電体部材104と被エッチング基板103を導通させる経路を作るための導電体接続部材203、および可動式導電体接続部材602は中心絶縁体部材202に設置していたが、導電体部材104と被エッチング基板103を導通させる経路を作ることができればその設置場所は問わない。つまり、絶縁体支持部材201や第二の絶縁体部材601に設置されている構造であっても構わない。
【００５０】
次に、本発明による基板ホルダを用いたエッチング方法について説明する。まず、複数の略円環状の被エッチング基板103を図5および図7の設置法を用いて、本発明による基板ホルダに載置する。この時点で、全ての被エッチング基板の表裏両面には、すでにマスク用のパターンが形成されている。
【００５１】
被エッチング基板をセットし終えた基板ホルダは、半導体エッチング装置用のウエハカセットもしくはフープにセットされる。該カセットもしくはフープには、可能な範囲で任意の枚数のウエハホルダを設置することができる。
【００５２】
次に、被エッチング基板103を複数枚設置された基板ホルダを複数枚収容したウエハカセットを、半導体処理用のエッチング装置に設置する。その後、被エッチング基板103は、基板ホルダごとエッチング装置内に搬送され、基板ホルダごとエッチング処理を施される。この際、ここまでで述べてきたように、本発明による基板ホルダを用いることにより、全ての被エッチング基板を均一に加工することができる。さらに、被エッチング基板103の裏側に設けた隙間105により、被エッチング基板103の裏面のパターンに損傷を与える事もない。
【００５３】
次に、片面の処理を終えた被エッチング基板103を載置した基板ホルダは、ウエハカセットもしくはフープに回収される。全ての被エッチング基板103の処理が済み、全ての被エッチング基板基103を載置した基板ホルダが回収された後、該ウエハカセットもしくはフープは、エッチング装置から回収される。その後、被エッチング基板の表裏を反転させた後、再度エッチング装置に設置され、まだ処理を施されていない裏面のエッチング処理を実施する。該処理は上記した処理と同様の手順で行うため、説明を省略する。
【００５４】
最後に、両面の処理が終了した被エッチング基板103を設置した基板ホルダから、図5および図7とは逆の点順をたどり、被エッチング基板103を回収する。つまり、押し上げ機構501の上昇もしくは可動式導電体部材602の上昇により、被エッチング基板103が持ち上げられる。その後、基板搬入機構501および基板搬入機構701にて被エッチング基板103を保持し、該基板ホルダから逐次回収していく。該基板ホルダから全ての被エッチング基板を回収し終わった後、押し上げ機構501もしくは可動式導電体部材602を下降させる。
【００５５】
以上、本発明による基板ホルダを用いたエッチング方法について説明してきたが、エッチング装置自体に関しては、半導体製造用のものを流用することで、コスト削減を図ることができる。また、エッチング装置に関しては、誘導結合型、平行平板型、有磁場マイクロ波型ほか、如何なる方式を用いたエッチング装置を用いても構わない。また、ここまでに説明してきた、本発明による基板ホルダを用いたエッチング方法では、被エッチング基板103を基板ホルダに設置する際は、基板をホルダに設置、回収をするための装置が必要となるが、該機構を、エッチング装置自体に具備させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】基板ホルダの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例を表す、基板ホルダの断面図である。
【図３】図２の囲み枠Ａの拡大図である。
【図４】図２および図３の基板ホルダに被エッチング基板を設置し、エッチングを行っている際の断面図である。
【図５】被エッチング基板を搬入し、図２および図３の状態にするまでの各ステップを表す図である。
【図６】本発明の第２の実施例を表す、基板ホルダの断面図である。
【図７】被エッチング基板を搬入し、図6の状態にするまでの各ステップを表す図である。
【符号の説明】
【００５７】
103…略円環状被エッチング基板、104…導電体部材、105…隙間、201…絶縁体支持部材、202…中心絶縁体部材、203…導電体接続部材、301…保護部材、302…伸縮材
【図１】
2010061717.tif 000003
【図２】
2010061717.tif 000004
【図３】
2010061717.tif 000005
【図４】
2010061717.tif 000006
【図５】
2010061717.tif 000007
【図６】
2010061717.tif 000008
【図７】
2010061717.tif 000009