(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程において、第１の被加工物の加工を開始してから次の被加工物の加工を開始するまでの時間を短くする事ができるドライエッチング装置及び被加工物の加工方法を提供する。【解決手段】内部に配置された被加工物に対してドライエッチング処理及び保護膜形成処理が交互に行われ、かつ内壁に膜を形成することを目的として、内部に前記被加工物がないときに成膜処理が行われるチャンバ１１０と、チャンバ１１０を冷却する冷却手段１２４，１２４ａ，１２４ｂと、冷却手段１２４を制御する制御部１２６とを具備する。制御部１２６は、成膜処理が行われる場合に冷却手段１２４を動作させる。制御部１２６により制御され、チャンバ１１０を加熱する加熱手段１２２を具備してもよい。制御部１２６は、被加工物に対してドライエッチング処理及び保護膜形成処理を行う場合に、加熱手段１２２を動作させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に配置された被加工物に対してドライエッチング処理及び保護膜形成処理が交互に行われ、かつ内壁に膜を形成することを目的として、内部に前記被加工物がないときに成膜処理が行われるチャンバと、
前記チャンバを冷却する冷却手段と、
前記冷却手段を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記成膜処理が行われる場合に前記冷却手段を動作させるドライエッチング装置。
【請求項２】
前記制御部により制御され、前記チャンバを加熱する加熱手段を具備し、
前記制御部は、前記被加工物に対して前記ドライエッチング処理及び前記保護膜形成処理を行う場合に、前記加熱手段を動作させる請求項１に記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
内部に配置された被加工物に対してドライエッチング処理及び保護膜形成処理が交互に行われるチャンバと、
前記チャンバを冷却する冷却手段と、
前記チャンバを加熱する加熱手段と、
前記冷却手段を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記被加工物がなく、かつ前記成膜処理が行われないときに前記加熱手段を動作させて前記チャンバを予熱し、前記ドライエッチング処理及び保護膜形成処理が交互に行われるときに前記冷却手段を動作させるドライエッチング装置。
【請求項４】
チャンバを冷却し、該チャンバの内部で保護膜形成処理を行うことにより、前記チャンバの内壁に保護膜を形成する工程と、
前記チャンバの内部に、開口パターンを有するマスク膜が形成された被加工物を配置する工程と、
前記チャンバの内部で、前記マスク膜をマスクとしたドライエッチング処理、並びに前記マスク膜上及び前記開口パターン内への保護膜形成処理を交互に行うことにより、前記被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程と、
を具備する被加工物の加工方法。
【請求項５】
前記被加工物に前記凹部又は前記貫通孔を形成する工程において、前記チャンバを加熱する請求項４に記載の被加工物の加工方法。
【請求項６】
チャンバを冷却し、該チャンバの内部で保護膜形成処理を行うことにより、前記チャンバの内壁に保護膜を形成する工程と、
前記チャンバの内部に、開口パターンを有するマスク膜が形成された被加工物を配置する工程と、
前記チャンバの内部で、前記マスク膜をマスクとしたドライエッチング処理、並びに前記マスク膜上及び前記開口パターン内への保護膜形成処理を交互に行うことにより、前記被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程と、
を具備し、
前記被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程において前記チャンバが冷却される被加工物の加工方法。
【請求項７】
前記被加工物は基板である請求項４〜６のいずれか一項に記載の被加工物の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に凹部又は貫通孔を形成するドライエッチング装置及び被加工物の加工方法に関する。特に本発明は、凹部又は貫通孔を形成するために必要な時間を短くすることができるドライエッチング装置及び被加工物の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板にアスペクト比が高い凹部又は貫通孔を形成する方法の一つに、ボッシュプロセス法がある。この方法は、ＳＦ６のようなフッ化硫黄系のガスによるドライエッチング処理と、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８のようなフッ化炭素系ガスによる側壁保護膜（デポ膜）の形成（デポジション）処理とを繰り返す方法（米国特許５５０１８９３参照）であり、異方性の高いエッチングができるという特徴を有する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ボッシュプロセス法を行う場合、保護膜の膜厚が凹部又は貫通孔の形状に大きな影響を与える。一方、保護膜の成膜レートは、チャンバ内壁への膜付着状況により変動する。チャンバ内壁への膜付着状況を安定化させる方法として、チャンバ内にダミー基板が配置されている状態で保護膜形成処理を行い、チャンバ内壁に保護膜を付着させる方法がある。保護膜の成膜速度は、一般に低温になるほど高速になる。
【０００４】
一方、ドライエッチング処理では、プラズマ放電開始時にチャンバの温度が上昇してエッチング安定性が低下することを抑制するために、チャンバを予熱しておく場合が多い（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５５０１８９３号明細書
【特許文献２】特開２００２−９３７８９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、ドライエッチング処理ではチャンバを予熱しておく場合が多い。一方、膜の成膜速度は、一般に低温になるほど高速になる。このため、チャンバ内壁に膜を付着させる場合、その成膜速度が遅くなり、チャンバ内壁に膜を形成するために必要な時間が長くなっていた。その結果、第１の被加工物の加工を開始してから次の被加工物の加工を開始するまでの時間（１サイクルの時間）が長くなっており、被加工物のスループットが低下していた。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程において、第１の被加工物の加工を開始してから次の被加工物の加工を開始するまでの時間を短くすることができるドライエッチング装置及び被加工物の加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るドライエッチング装置は、内部に配置された被加工物に対してドライエッチング処理及び保護膜形成処理が交互に行われ、かつ内壁に膜を形成することを目的として、内部に前記被加工物がないときに成膜処理が行われるチャンバと、
前記チャンバを冷却する冷却手段と、
前記冷却手段を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記成膜処理が行われる場合に前記冷却手段を動作させる。
【０００９】
このドライエッチング装置によれば、前記成膜処理が行われる場合、前記冷却手段が動作するため、前記内壁への成膜速度が速くなる。従って、チャンバ内壁に膜を形成するために必要な時間を短くすることができる。その結果、基板等の被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程において、第１の被加工物の加工を開始してから次の被加工物の加工を開始するまでの時間を短くすることができる。
【００１０】
前記制御部により制御され、前記チャンバを加熱する加熱手段を具備してもよい。そして前記制御部は、前記被加工物に対して前記ドライエッチング処理及び前記保護膜形成処理を行う場合に、前記加熱手段を動作させてもよい。
【００１１】
本発明に係るドライエッチング装置は、内部に配置された被加工物に対してドライエッチング処理及び保護膜形成処理が交互に行われ、かつ内壁に膜を形成することを目的として、内部に前記被加工物がないときに成膜処理が行われるチャンバと、
前記チャンバを冷却する冷却手段と、
前記チャンバを加熱する加熱手段と、
前記冷却手段を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記被加工物がなく、かつ前記成膜処理が行われないときに前記加熱手段を動作させて前記チャンバを予熱し、前記ドライエッチング処理及び保護膜形成処理が交互に行われるときに前記冷却手段を動作させる。
【００１２】
このエッチング装置によれば、前記被加工物に前記保護膜を形成するとき、前記チャンバは冷却される為、前記チャンバの内壁における前記保護膜の成長速度が速くなる。ドライエッチング処理時にもチャンバが冷却されるため、前記保護膜のエッチング速度が遅くなる。このため、前記成膜処理の回数を削減できる。その結果、基板等の被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程において、第１の被加工物の加工を開始してから次の被加工物の加工を開始するまでの平均時間を短くすることができる。
【００１３】
本発明に係る被加工物の加工方法は、チャンバを冷却し、該チャンバの内部で保護膜形成処理を行うことにより、前記チャンバの内壁に保護膜を形成する工程と、
前記チャンバの内部に、開口パターンを有するマスク膜が形成された被加工物を配置する工程と、
前記チャンバの内部で、前記マスク膜をマスクとしたドライエッチング処理、並びに前記マスク膜上及び前記開口パターン内への保護膜形成処理を交互に行うことにより、前記被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程とを具備する。
【００１４】
前記被加工物に前記凹部又は前記貫通孔を形成する工程において、前記チャンバを加熱してもよい。
【００１５】
本発明に係る被加工物の加工方法は、前記チャンバの内部に、開口パターンを有するマスク膜が形成された被加工物を配置する工程と、
前記チャンバの内部で、前記マスク膜をマスクとしたドライエッチング処理、並びに前記マスク膜上及び前記開口パターン内への保護膜形成処理を交互に行うことにより、前記被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程と、
を具備し、
前記被加工物に凹部又は貫通孔を形成する工程において前記チャンバが冷却される。
。
【００１６】
上記した被加工物の加工方法において、前記被加工物は、例えば基板である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板の加工方法に用いられるドライエッチング装置の構成を示す断面概略図である。本図に示すドライエッチング装置は、シリコン基板等の基板に凹部又は貫通孔をドライエッチングにより形成する装置である。シリコン基板に貫通孔を形成する場合、シリコン基板は、貫通孔に導電材料を埋め込んだ貫通電極を有する半導体チップを形成する場合に用いられる。この半導体チップは、複数積層されることにより３次元実装される。
【００１８】
このドライエッチング装置において、チャンバ１１０の内部には、基板１００を載置するステージ１１１が設けられている。ステージ１１１には、加熱用のヒータ（図示せず）が設けられている。またチャンバ１１０の内部には、ガス導入口１１０ａからエッチングガス（プロセスガス）が導入される。チャンバ１１０内に導入されたエッチングガスは、電極（図示せず）から印加される電圧によりプラズマ放電し、基板１００をドライエッチングする。またチャンバ１１０内の雰囲気ガスは排気口１１０ｂから排気される。チャンバ１１０の内壁には、膜１１２が付着している。
【００１９】
チャンバ１１０の上面の上方には、チャンバ１１０を加熱するヒータ１２２が設けられている。またチャンバ１１０の少なくとも側壁には、チャンバ１１０を冷却する為の水冷管１２４ｂが埋め込まれている。水冷管１２４ｂは、チャンバ１１０外部の水管１２４ａに接続されており、水管１２４ａに接続されたポンプ１２４により、冷却水が供給される。なお、冷却水は循環式であっても良いし、循環式でなくても良い。ヒータ１２２及びポンプ１２４は、制御部１２６によって制御されている。なお制御部１２６は、ステージ１１１を加熱するヒータも、ヒータ１２２及びポンプ１２４から独立して制御している。
【００２０】
図２の各図は、ボッシュプロセス法により基板１００に高アスペクト比の凹部１００ａを形成する方法を説明するための断面図である。まず図２（Ａ）に示すように、基板１００上に、開口パターンを有するマスク膜１０２を形成する。次いで、マスク膜１０２をマスクとしたドライエッチングを行う。これにより、基板１００には凹部１００ａが形成される。この状態において、凹部１００ａは十分なアスペクト比を有していない。
【００２１】
次いで図２（Ｂ）に示すように、凹部１００ａの側壁上及びマスク膜１０２上に、保護膜１０３を薄く形成する。このとき、凹部１００ａの底面にも保護膜１０３が形成される場合もある。
【００２２】
次いで図２（Ｃ）に示すように、ドライエッチングを再び行う。ドライエッチング条件は、保護膜１０３のエッチングレートが基板１００のエッチングレートより遅い条件にする。これにより、凹部１００ａのアスペクト比が高くなる。
その後、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示した工程を必要な回数繰り返し、凹部１００ａを必要なアスペクト比にする。
【００２３】
図３は、図１に示したドライエッチング装置を用いて、図２に示した処理を行う方法の第１例を説明するためのフローチャートである。本図に示す例において、基板１００がチャンバ１１０に挿入される前に、基板１００には、図２に示したマスク膜１０２が形成されている。
【００２４】
基板１００を処理しない間、ドライエッチング装置の制御部１２６は、ヒータ１２２を動作させてチャンバ１１０を予熱しておく（Ｓ２）。そして、基板１００を処理する前、チャンバ１１０内にダミーウェハを搬入する。また制御部１２６はポンプ１２４を動作させ、チャンバ１１０を冷却する。この状態で、チャンバ１１０にはＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８等のフッ化炭素系ガスがプロセスガスとして導入され、このガスをプラズマ放電する。これにより、チャンバ１１０の内壁に膜が形成され、膜１１２が厚くなる（Ｓ４）。本例において、チャンバ１１０の内壁への成膜処理は、後述する保護膜形成処理と同様のガスが用いられる。その後、ダミーウェハを搬出する。
【００２５】
チャンバ１１０は冷却されている為、膜１１２の成膜速度は高い。このため、膜１１２を必要な厚さにするまでの時間が短くなる。
【００２６】
なお、チャンバ１１０の内壁への成膜処理において、チャンバ１１０は常に冷却される必要は無く、例えばダミーウェハを搬入している間のみ、ポンプ１２４が動作するようにしてもよい。このようにすると、チャンバ１１０を冷却しすぎることがなくなり、後述するエッチング処理においてエッチング速度がばらつくことを抑制できる。
【００２７】
また、図１に示す例においてチャンバ１１０は側壁の全面が冷却される構成であったが、上壁にも水冷管を埋め込むことにより上壁も冷却される構成にしてもよい。また側壁及び上壁のうち膜１１２が成膜しにくい部分のみに水冷管を埋め込み、この部分が他の部分と比べて低温になるようにしてもよい。
【００２８】
次いで、マスク膜１０２が形成された基板１００をチャンバ１１０内に搬入する（Ｓ６）。次いで制御部１２６はヒータ１２２を動作させ、チャンバ１１０を加熱する。この状態で、図２（Ｂ）を用いて説明したエッチング処理、及び図２（Ｃ）を用いて説明した保護膜形成処理を、必要回数繰り返す。エッチング処理におけるエッチングガスは、ＳＦ６等のフッ化硫黄系のガスであり、このガスをプラズマ放電することによりドライエッチングが行われる。また保護膜形成処理では、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８等のフッ化炭素系ガスが導入され、このガスをプラズマ放電することにより保護膜１０３が形成される。これにより基板１００には、凹部１００ａが形成される（Ｓ８）。なお、凹部１００ａを形成するときのエッチング処理においては、膜１１２もエッチングされる。その後、基板１００をチャンバ１１０から搬出する（Ｓ１０）。
【００２９】
図４は、図１に示したドライエッチング装置を用いて、図２に示した処理を行う方法の第２例を説明するためのフローチャートである。以下、図３に示した第１例と同様の処理については同一のステップ番号を付し、説明を省略する。
【００３０】
図３のＳ２〜Ｓ４に示した処理が行われた後、マスク膜１０２が形成された基板１００をチャンバ１１０内に搬入する（Ｓ６）。次いで制御部１２６はヒータ１２２を動作させ、プラズマを発生（点火）するまでチャンバ１１０を加熱する（Ｓ８１）。プラズマが発生した後、制御部１２６は、ヒータ１２２の動作を停止させ、ポンプ１２４を動作させることにより、チャンバ１１０を冷却する。この状態で、図２（Ｂ）を用いて説明したエッチング処理及び保護膜形成処理を交互に所定回数行う（Ｓ８２）。
【００３１】
チャンバ１１０は冷却されている為、保護膜形成処理における膜１１２の成膜速度は高い。一方、エッチング処理における膜１１２のエッチング速度は従来と比較して変わらない。このため、凹部１００ａの形成工程において膜１１２は減りにくくなる。
そして基板１００に凹部１００ａが形成された後、基板１００をチャンバ１１０から搬出する（Ｓ１０）。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、図３及び図４を用いて説明したように、チャンバ１１０の内壁への成膜処理において、チャンバ１１０を冷却しているため、膜１１２の成膜速度は高い。このため、膜１１２を必要な厚さにするまでの時間が短くなる。従って、基板１００に凹部１００ａを形成し始めてから、次の基板１００に凹部１００ａを形成し始めるまでの時間を短くすることができる。この結果、基板１００のスループットが向上する。
【００３３】
また、膜１１２が必要な厚さを有している限り、Ｓ４に示した処理は基板１００を入れ替えるたびに行う必要はない。図４を用いて説明した例によれば、基板１００に保護膜１０３を形成するときに、チャンバ１１０の内壁における膜１１２の成長速度が速くなる一方、基板１００をエッチングするときの膜１１２のエッチング速度は変化しない。このため、Ｓ４に示した処理の回数を削減できる。
従って、さらに基板１００のスループットが向上する。
【００３４】
図５は、第２の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１の構成を説明するための分解斜視図であり、図６は、液滴吐出ヘッド１を下側から見た斜視構成図の一部破断図である。本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、機能液を液滴上にしてノズルから吐出するものである。図５に示すように、液滴吐出ヘッド１は、液滴が吐出されるノズル開口１５を備えたノズルプレート２０と、ノズルプレート２０の上面に接続されてインク供給路１４を備える流路形成基板１０と、該流路形成基板１０の上面に接続された弾性板５０と、弾性板５０の上面に接続されてリザーバ部３１が形成されているリザーバ形成基板３０と、リザーバ形成基板３０上に設けられていて弾性板５０を変位させる圧電素子３００と、圧電素子３００を駆動するための駆動回路部６０とを備えている。
【００３５】
流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板を加工することにより形成されたもので、この流路形成基板１０の上面側（＋Ｚ方向）には、熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性板５０が形成されている。
【００３６】
また流路形成基板１０には、図６に示すように、複数の平面視略櫛歯状の開口領域が区画形成されており、これらの開口領域のうち、Ｘ方向に延びて形成された部分が、ノズルプレート２０と弾性板５０とにより囲まれることで圧力発生室（キャビティ）１２を形成している。そして、液滴吐出ヘッド１の動作時には圧力発生室１２に機能液を収容し、圧力発生室１２に印加される圧力によってノズル開口１５から機能液を吐出するようになっている。
【００３７】
また、複数の隔壁１１により区画された圧力発生室１２がＸ方向に２列並設され、平面視略櫛歯状の開口領域のうち、図示Ｙ方向に延びて形成された部分が、各圧力発生室１２を連通させる連通部１３を形成している。この連通部１３は、図１に示されるように、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１に連通し、共通のインク室として機能するリザーバ４０の一部を構成している。ここで、リザーバ４０とは、圧力発生室１２に供給する機能液（インク）を予備的に保持する空間である。
【００３８】
また、各圧力発生室１２の一端部には、連通部１３の一部であるインク供給路１４が設けられていて、連通部１３によって各圧力発生室１２が連通されるようになっている。各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２より浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００３９】
上記した構成のうち、流路形成基板１０の圧力発生室１２及び連通部１３が、第１の実施形態の図３又は図４で説明した方法により製造される。すなわち第１の実施形態の図２に示した基板１００が、本実施形態の流露形成基板１０に相当し、図２に示した凹部１００ａが、本実施形態の圧力発生室１２及び連通部１３に相当する。
【００４０】
このように、本実施形態では、液体吐出ヘッド１の流路形成基板１０が有する圧力発生室１２及び連通部１３を、第１の実施形態の図３又は図４に示した方法により製造する為、流路形成基板１０に圧力発生室１２及び連通部１３を形成する工程のスループットが向上する。
【００４１】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば第１の実施形態において、チャンバ１１０の温度を測定する温度計を設け、制御部１２６が、この温度計の測定値に基づいてヒータ１２２及びポンプ１２４を制御しても良い。また第１の実施形態の第２例において、エッチング処理を行う場合に制御部１２６は、ヒータ１２２を動作させなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態に用いられるドライエッチング装置の構成を示す断面概略図。
【図２】各図は、ボッシュプロセス法により基板１００に凹部１００ａを形成する方法を説明する断面図。
【図３】図１に示したドライエッチング装置を用いて、図２に示した処理を行う方法の第１例を説明するためのフローチャート。
【図４】図１に示したドライエッチング装置を用いて、図２に示した処理を行う方法の第２例を説明するためのフローチャート
【図５】第２の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１の構成を説明するための分解斜視図。
【図６】液滴吐出ヘッド１を下側から見た斜視構成図の一部破断図。
【符号の説明】
【００４３】
１…液体吐出ヘッド、１０…流露形成基板、１１…隔壁、１２…圧力発生室、１３…連通部、１４…インク供給路、１５…ノズル開口、２０…ノズルプレート、３０…リザーバ形成基板、３１…リザーバ部、４０…リザーバ、５０…弾性板、１００…基板、１００ａ…凹部、１０２…マスク膜、１０３…保護膜、１１０…チャンバ、１１０ａ…ガス導入口、１１１…ステージ、１１２…膜、１２２…ヒータ、１２４…ポンプ、１２４ａ…水管、１２４ｂ…水冷管、１２６…制御部、３００…圧電素子
【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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