(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークにドライエッチングを施して、ワーク上に多数並列配置された個々のパターンを形成するにあたり、ワーク周縁部のパターンの側面に加工残り（フッティング）や楔状の切れ込み（ノッチング）等のエッチング異常が生じないドライエッチング装置を提供すること。【解決手段】ドライエッチング装置のプラテン電極２２を、円盤状の金属板２３と、金属板２３に取り付けられワーク３を載置するリング状の弾性部材２４と、金属板２３と弾性部材２４とを囲むように配置されたリング状の絶縁部材２６とで構成し、更に絶縁部材２６の内側に、ワーク３の外径と略同一又はワーク３の外径以上の外径を有する金属製のリング部材２５を、金属板２３及び弾性部材２４の外周を囲むように金属板２３と導通状態で設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のワークにエッチング加工を施すドライエッチング装置であって、円盤状の金属板と、該金属板に取り付けられワークを載置するリング状の弾性部材と、前記金属板と前記弾性部材とを囲むように配置されたリング状の絶縁部材と、からなるプラテン電極がチャンバ内に配置されたドライエッチング装置において、
前記プラテン電極には、前記絶縁部材の内側に、前記ワークの外径と略同一又は前記ワークの外径以上の外径を有する金属製のリング部材が、前記金属板及び前記弾性部材の外周を囲むように前記金属板と導通状態で設けられたことを特徴とするドライエッチング装置。
【請求項２】
前記金属板の上面周縁エッジ部および前記リング部材の上面内側エッジ部には面取り加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
前記チャンバの内壁から前記金属板に向かう斜めの電気力線を、前記リング部材の上面外側エッジ部に集中させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライエッチング装置に関し、特にワークの周縁部においてエッチング異常が発生するのを防止することのできるドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話に用いられるＣＣＤやＣＭＯＳからなる固体撮像装置は、益々小型化が要求されている。このため、固体撮像素子チップ全体をセラミックス等のパッケージに気密封止した従来の大型パッケージから、最近では固体撮像素子チップの大きさと略等しい大きさのチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプに移行しつつある。
【０００３】
このような中で、図６に示すように、ウェーハ（半導体基板）２上に多数の固体撮像素子２Ａを形成し、一方、透明材料からなる封止部材（カバーガラス）３に固体撮像素子２Ａの受光エリアを囲う枠部（スペーサ）４を多数一体形成し、この封止部材（カバーガラス）３を枠部（スペーサ）４を介してウェーハ２に接合して、各固体撮像素子２Ａの受光エリアを密閉し、図６（ａ）に示すような固体撮像装置１０がウェーハレベルで多数形成された積層体を製造し、次に、図６（ｂ）に示すように、この積層体を個々の固体撮像装置１０に分割することによって、固体撮像装置１０をウェーハレベルで一括製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。なお、図６において、２Ｂは外部との接続配線を行うための電極である。
【０００４】
カバーガラス３にスペーサ４を多数形成する方法を図３に示す。先ずカバーガラス３にシリコン板１４を接着剤等で接合する。次いでシリコン板１４上にフォトリソグラフィ技術を用いて加工すべきスペーサ４のパターンを描画してエッチングマスク５を形成する。
【０００５】
次に、このシリコン板１４にドライエッチングを施してシリコン板１４の厚さ分の貫通加工を行い、カバーガラス３上にスペーサ４を多数一体形成する。この加工にはドライエッチング装置が用いられる。
【特許文献１】特開２００２−２３１９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述のようなガラスを基材とするウェーハを加工する場合、Ｓi ウェーハ加工によく用いられる静電チャックを用いることはできない。このため、ガラスを代表とする絶縁材ウェーハを加工する際のドライエッチング装置では、ワークを載置するプラテン電極とその周囲の構造は図７のようになっていることが一般的である。即ち、ワーク３の外周裏面はプラテン電極１２２の金属板１２３Ａ表面に接触し、内側は金属板１２３Ａへの放熱効率を向上させるためにヘリウムガスを充填するための隙間１２８が設けられている。
【０００７】
プラテン電極１２２上に載置されたワーク３は、円周上に等間隔で設けられたクランパ１２７によってプラテン電極１２２に固定されるようになっている。またプラテン電極１２２は金属製のチャンバ壁１２１によって囲われている。
【０００８】
また、よりワーク３裏面の粗さやワーク３のそりなどの変形がある場合でも該ヘリウムガスが漏れないような工夫として、図８に示すように、ワーク３裏面のシール面に弾性体を用いる構造としている場合もある。即ち、プラテン電極２２２は第１の金属板２２３Ａと、第１の金属板２２３Ａの下面に取り付けられた第１の金属板２２３Ａよりも大径の第２の金属板２２３Ｂと、第１の金属板２２３Ａの外周にはめ込まれてワーク３を載置するリング状の弾性部材２２４と、それらを取り囲むように配置されたリング状の絶縁部材２２６とで構成されている。
【０００９】
このように構成されたドライエッチング装置のチャンバ内部では、本来はチャンバ上部に設けられたプラズマ生成コイルからプラテン電極２２２に向かって電界が発生し、両者の間に直角に電気力線が均等に分布するはずであるが、実際には、図９に示すように、チャンバ壁２２１とプラテン電極２２２との間にも電界が発生し、それによる電気力線も、ワーク３を貫通してプラテン電極２２２に向かっている。
【００１０】
このため、前述のようなワークとしてのカバーガラス３にスペーサ４を多数形成するような加工を行う場合、カバーガラス３の外周近傍ではシリコン板１４に反応するフッ素プラズマが、第１の金属板のエッジ部や電界の形成しやすい側面や外周部に局部的に歪曲かつ集中した電気力線、及びチャンバ壁２２１との間に斜めに結ばれる電気力線に沿ってシリコン板１４に入射する。
【００１１】
これにより、枠状のスペーサ４の一側壁を断面で見た場合、図１０及び図１１に示すように、スペーサ４のカバーガラス３の中心寄りの側面足元にシリコン部材の加工残り（フッティングと称される。）が発生し、円盤状のカバーガラス３の外周寄りの側面には楔状の鋭い切れ込み（ノッチングと称される。）が発生する。この場合、円盤状のカバーガラス３の外周部から内側に向かって３周程度まで、全周に渡って、シリコン部材からなるスペーサ４の側壁に前述のエッチング異常が発生する。
【００１２】
この時、使用するスペーサ４がこれらエッチングにおける形状異常の発生する範囲外に位置するのであれば問題ないが、ワークであるカバーガラス３を支持する弾性部材２２４がカバーガラス３の内側に位置する必要があり、更に第１の金属板２２３Ａがその外周で弾性部材２２４を保持するため、第１の金属板２２３Ａの外周エッジはカバーガラス３の最外周よりもかなり内側に位置する。
【００１３】
このため、極力カバーガラス３の外周まで利用してスペーサ４を形成しようとした場合、このプラズマの乱れた範囲が製品として使用すべきスペーサ４にまで及んでしまう、即ち不良なスペーサ４を多数形成することになり、製品の歩留まりの観点から大きな問題であった。なお、これらのエッチング異常は、エッチングの処方を種々変えて最適化を試みても解消できないものであった。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワークにドライエッチングを施して、ワーク上に多数並列配置された個々のパターンを形成するにあたり、ワーク周縁部のパターンの側面に加工残り（フッティング）や楔状の切れ込み（ノッチング）等のエッチング異常が生じないドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記目的を達成するために、円盤状のワークにエッチング加工を施すドライエッチング装置であって、円盤状の金属板と、該金属板に取り付けられワークを載置するリング状の弾性部材と、前記金属板と前記弾性部材とを囲むように配置されたリング状の絶縁部材と、からなるプラテン電極がチャンバ内に配置されたドライエッチング装置において、前記プラテン電極には、前記絶縁部材の内側に、前記ワークの外径と略同一又は前記ワークの外径以上の外径を有する金属製のリング部材が、前記金属板及び前記弾性部材の外周を囲むように前記金属板と導通状態で設けられたことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、プラテン電極には金属板及び弾性部材の外側にワークの外径と略同一又はワークの外径より大きな金属製のリング部材が設けられているので、チャンバ壁からの斜めの電気力線によって斜めに入射するプラズマをリング部材の外側エッジに集中させることができ、ワーク周縁部のエッチング異常を防止することができる。
【００１７】
また、前記発明において、前記金属板の上面周縁エッジ部および前記リング部材の上面内側エッジ部には面取り加工が施されていることを特徴とする。これによれば、電気力線は導体の表面に垂直に入射する性質があるため、チャンバ壁からプラテン電極に向かって斜めに入射する電気力線を、ワーク上あるいはワーク内部で内側から外側に向かって入射させるように矯正でき、ワーク周縁部のエッチング異常を効果的に防止することができる。
【００１８】
また、前記発明において、前記チャンバの内壁から前記金属板に向かう斜めの電気力線を、前記リング部材の上面外側エッジ部に集中させることを特徴とする。これによれば、斜めに入射する電気力線がリング部材の上面外側エッジ部に集中しワーク周縁部への作用が抑制されるので、ワーク周縁部のエッチング異常が防止される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明のドライエッチング装置によれば、金属板とワークを支持する弾性部材と金属板及び弾性部材の外側に設けられたワークの外径と略同一又はワークの外径より大きな金属製のリング部材とでプラテン電極が構成されているので、プラテン電極のエッジに集中するチャンバ壁からの斜めの電気力線がワークに作用しなくなり、ワーク周縁部のエッチング異常を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下添付図面に従って、本発明に係るドライエッチング装置の好ましい実施の形態について詳説する。各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。    
【００２１】
図１は、ドライエッチング装置２０の概念図である。ドライエッチング装置２０は、チャンバ２１、チャンバ内に設けられたプラテン電極２２、高周波電源２８、チャンバの外側に巻かれた螺旋状のコイル２９等から構成されている。
【００２２】
プラテン電極２２は１３．５６ＭＨｚ程度の高周波電源２８に接続され、上面でワークであるカバーガラス３を支持する。チャンバ２１は接地されており、チャンバ２１内は真空ポンプで減圧された後プラズマ生成ガスが供給される。
【００２３】
図１に示したドライエッチング装置２０は、ＩＣＰエッチング装置（誘導結合プラズマエッチング装置：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）であって、アンテナにより発生される高周波誘導磁場によりプラズマ中に誘導電界を生成し、これによる電子の加速によって生成される高密度プラズマを用いてエッチングを行う。
【００２４】
誘導結合アンテナの形状には、図１に示すような螺旋状コイルと、平板状コイルとがあるが、どちらも磁場生成用の電磁コイルが不要であり、装置がコンパクトになるという特徴を有している。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態に係るドライエッチング装置２０のプラテン電極２２及び周辺を表わす断面図である。チャンバ２１内に設けられたプラテン電極２２は、円盤状でアルミニウム製の第１の金属板２３Ａと同じく円盤状でアルミニウム製の第２の金属板２３Ｂとの２層構造の金属板２３と、第１の金属板２３Ａの外周にはめ込まれ、第１の金属板２３Ａの上面と僅かな隙間を持たせてワークであるカバーガラス３を保持するリング状でゴム製の弾性部材２４と、第２の金属板２３Ｂと電気的な導通状態で設けられ、弾性部材２４及び第２の金属板２３Ｂを囲むように配置されたリング状でアルミニウム製のリング部材２５と、リング部材２５を囲むように設けられたリング状でセラミックス製の絶縁部材２６とで構成されている。
【００２６】
また、カバーガラス３の円周上を下方に押圧して、カバーガラス３を弾性部材２４に固定するクランパ２７が円周上で等間隔に設けられている。クランパ２７の材質はセラミックスが用いられる。また、これらの周囲を取り囲むチャンバ２１の内壁はアルミニウムでできている。
【００２７】
第２の金属板２３Ｂからは図示しないリード線が引出され、高周波電源２８に接続されている。
【００２８】
また、第１の金属板２３Ａの上面周縁エッジ部、及びリング部材２５の上面内側エッジ部には各々Ｒ面取りが施されている。なお、Ｒ面取りに代ってＣ面取りを施してもよいが、Ｒ面取りの方がより望ましい。
【００２９】
次に、本発明に係るドライエッチング装置２０を使用して、固体撮像装置１０のカバーガラス３（例えば、直径１５０ｍｍのウェーハ２で５ｍｍ角の固体撮像素子チップに対応させたスペーサ付のカバーガラス３）にシリコン製のスペーサ４をウェーハレベルで多数並列形成する方法について説明する。図３はこのカバーガラス３の上面にスペーサ４を形成する工程を表わしている。
【００３０】
固体撮像装置２０に組込まれるスペーサ付のカバーガラス３では、最初に絶縁材料である円盤状のカバーガラス３の上面に導電性材料であるシリコン板１４を接合し、次にシリコン板１４を砥石で研削して１００μｍ程度まで薄くした部材にスペーサ４のパターンを形成する。
【００３１】
カバーガラス３は、固体撮像素子２Ａがシリコン単結晶からなるウェーハ２に形成されることから、熱膨張係数がシリコンに近い透明ガラス、例えば、「パイレックス（登録商標）ガラス」等が用いられ、その厚さは、例えば５００μｍ程度である。
【００３２】
スペーサ４の基材であるシリコン板１４は、無機材料で、ウェーハ２及びカバーガラス３と熱膨張係数等の物性が類似した材質が望ましいため、例えば多結晶シリコンが用いられる。
【００３３】
また、カバーガラス３とシリコン板１４との接合は接着剤を用いて両者を接着する。なお、この接合は、接着剤等を使用しない陽極接合やフュージョン接合等を用いてもよい。
【００３４】
次にシリコン板１４の表面にフォトレジストを塗布する。フォトレジストの塗布は、スピンコート法を用い、シリコン板１４表面にフォトレジストを均一に塗布し、その後ベーキング炉中で塗布されたフォトレジストをベーキングする。
【００３５】
次に、フォトマスクを用いてシリコン板１４表面のフォトレジストを露光する。この時用いるフォトマスクには形成するスペーサ４と同一のマスクパターンが形成されている。
【００３６】
次に、露光された基板を現像して、基板表面にエッチングマスク５を形成する。図３（ａ）はこの状態を表わしており、シリコン板１４の表面には全面にエッチングマスク５、５、・・・が形成されている。
【００３７】
次に、シリコン板１４の表面にエッチングマスク５が形成されたカバーガラス３をドライエッチング装置２０内に収納し、プラズマエッチングを施してシリコン板１４の全厚さに渡って除去加工する。図３（ｂ）はシリコン板１４が全厚さ分除去された状態を表わしている。
【００３８】
ドライエッチング装置２０のチャンバ２１内部では、チャンバ２１の外側に設けられた誘導結合アンテナとしての螺旋状のコイル２９から発生される高周波誘導磁場によりプラテン電極２２に向かって誘導電界が発生し、両者の間に直角に電気力線が均等に分布する。
【００３９】
前述のカバーガラス３にスペーサ４を多数形成するような加工を行う場合、シリコン板１４のドライエッチングは６フッ化硫黄（ＳＦ６）をプラズマ化した際のフッ素成分の電子、イオン、ラジカルが、図４に示すように、シリコン板１４に直角に入射して反応、除去加工を行う。
【００４０】
また、チャンバ２１壁とプラテン電極２２との間にも電界が発生し、それによる電気力線も、図４に示すように、プラテン電極２２に向かっている。しかし、このチャンバ２１壁からプラテン電極２２に向かった電気力線はアルミニウム製のリング部材２５の上面に垂直に入射するため、ワークであるカバーガラス３にもほぼ垂直に入射する。
【００４１】
また、リング部材２５の上面内側エッジ部にはＲ面取りが施されているので、チャンバ２１壁からプラテン電極２２に向かって斜めに入射する電気力線を、ワーク上あるいはワーク内部で内側から外側に向かって入射させるように矯正できる。この矯正の度合はＲ面取りの大きさに依存し、ワークの厚み、被エッチングパターンの種類に応じてＲ面取りの大きさを変えることにより、ワーク周辺部のエッチング異常を効果的に防止することができる。
【００４２】
このように、カバーガラス３の上面に形成されたシリコン板１４は垂直に入射したプラズマでのみ加工され、スペーサ４のカバーガラス３の中心寄りの側面足元にシリコン部材の加工残り（フッティング）が発生したり、カバーガラス３の外周寄りの側面に楔状の鋭い切れ込み（ノッチング）が発生したりするエッチング異常が防止される。
【００４３】
次に、上面にスペーサ４が多数並列形成されたカバーガラス３は、ドライエッチング装置２０から取り出され、アッシング装置で残留するエッチングマスク５、５、・・・を灰化して除去する。
【００４４】
図３（ｃ）は完成されたウェーハレベルのカバーガラス３を表わしている。また、図５はカバーガラス３の平面図で、カバーガラス３は、図５に示すように、多数の固体撮像素子２Ａが形成されるウェーハ２と同じ直径の円盤状であり、最外周には後工程で個々の固体撮像装置１０に分割するダイシング時の剛性を確保するために、円周に沿って十分な幅を有するリング６がパターニングされ、その内部にスペーサ４が多数並列配置されている。
【００４５】
以上説明したように、本発明のドライエッチング装置２０によれば、プラテン電極２２にはワークを載置する金属板２３の外側にワークの径と略等しいか又はワークの径よりも大きい直径を有する金属製のリング部材２５を設けたので、チャンバ２１の内壁からプラテン電極２２に向かう斜めの電気力線がワークにかからないよう、リング部材２５に、特にリング部材２５の上面外側エッジ部に集中させることができ、且つリング部材２５の上面には電気力線が垂直に入射するため、ワーク周縁部におけるエッチング異常の発生を防止することができる。
【００４６】
なお、前述した実施の形態ではドライエッチング装置２０をＩＣＰエッチング装置（誘導結合プラズマエッチング装置）で説明したが、本発明はこれに限らず、ＲＩＥ装置（反応性イオンエッチング装置：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や、平行平板型ＲＩＥ装置等のドライエッチング装置であってもよい。
【００４７】
また、プラテン電極２２の金属板２３を第１の金属板２３Ａと第２の金属板２３Ｂによる２層構造で説明したが、１層構造の金属板２３であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係るドライエッチング装置を表わす概念図
【図２】本発明の実施の形態に係るドライエッチング装置のプラテン電極及び周辺を表わす断面図
【図３】固体撮像装置のカバーガラスの製造工程を示す説明図
【図４】本発明のドライエッチング装置の電気力線に係る作用を説明する概念図
【図５】固体撮像装置のカバーガラスを表わす平面図
【図６】ウェーハレベルＣＳＰ型固体撮像装置の製造方法の説明図
【図７】従来のドライエッチング装置のプラテン電極及び周辺を表わす断面図１
【図８】従来のドライエッチング装置のプラテン電極及び周辺を表わす断面図２
【図９】従来のドライエッチング装置の電気力線に係る作用を説明する概念図
【図１０】エッチング異常を説明する概念図
【図１１】斜め照射プラズマの作用を説明する概念図
【符号の説明】
【００４９】
３…カバーガラス（ワーク）、４…スペーサ、２０…ドライエッチング装置、２１…チャンバ、２２…プラテン電極、２３…金属板、２３Ａ…第１の金属板、２３Ｂ…第２の金属板、２４…弾性部材、２５…リング部材、２６…絶縁部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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