(57)【要約】【課題】特に、プラズマエッチング装置において、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明け加工が容易な流体流通用シリカガラス板及びその製造方法を提供する。【解決手段】流体流通用シリカガラス板は、平板状のシリカガラス基板に多数の流体流通孔を有し、この流体流通孔は、その両端に、外方にいくに従って拡径する拡径部が設けられている。また、その製造方法である。【選択図】　図１
2004079784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のシリカガラス基板に多数の流体流通孔が設けられた流体流通用シリカガラス板において、前記流体流通孔は、その両端に、外方にいくに従って拡径する拡径部が設けられていることを特徴とする流体流通用シリカガラス板。
【請求項２】
請求項１に記載の流体流通用シリカガラス板において、上記流体流通孔は、砂時計形状であることを特徴とする流体流通用シリカガラス板。
【請求項３】
平板状のシリカガラス基板を用意し、レーザ加工によって、その一面に多数の円錐形状孔を設け、さらに、他面における前記多数の円錐形状孔に対向する位置に円錐形状孔を設け、しかる後に、両円錐形状孔を連通する連通孔を穿設することを特徴とする流体流通用シリカガラス板の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の流体流通用シリカガラス板の製造方法において、上記連通孔の穿設後に、レーザ光の出力を下げて流体流通孔をアニールすることを特徴とする流体流通用シリカガラス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体もしくはガス等の流体流通用シリカガラス板及びその製造方法に係わり、特に流体流通孔の形状を改良した流体流通用シリカガラス板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に被処理基板に被膜を形成して液晶基板や半導体基板を製造するにはプラズマエッチング装置が用いられているが、図６に示すように、従来のプラズマエッチング装置３１は、チャンバー３２の上部に高周波電極３３及びシャワープレート３４を有し、チャンバー３２の下部にはシャワープレート３４に対向して被処理基板Ｗ０が載置されるサセプタ電極３５を有している。また、高周波電極３３とシャワープレート３４間には空間３６が形成され、この空間３６内に反応ガスを導入するためのガス導入管３７が連通されている。このガス導入管３７を通じてこの空間３６内に導入された反応ガスは、シャワープレート３４の多数の流通孔３８からチャンバー３２内に供給されるようになっている。
【０００３】
しかしながら、図７に示すように、従来の上記シャワープレート３４は、シリカガラス基板に等間隔に多数の流通孔３８が穿設されて形成されており、この流通孔３８は、その流入口３８ａ、連通孔３８ｂ及び流出口３８ｃが１ｍｍ以下の同一直径を有する細い円筒形状の長孔からなっている。
【０００４】
また、厚さが５〜１０ｍｍのシリカガラス基板に、直径１ｍｍ以下の孔明けは、レーザ孔明けによっても孔明け作業効率が悪かった。さらに、図８に示すように、従来のシャワープレート３４を用いたプラズマエッチング時、流通孔３８の流入口３８ａは、その開口面積が小さく、作用ガス（プラズマ）を流入口３８ａから十分に取り入れることができないため、プラズマエッチングの効率が十分でない。また、流出口３８ｃが細孔のままであるため、作用ガスは十分拡散されず、被処理基板Ｗ０に均一にシャワーするには、シャワープレート３４と被処理基板Ｗ０との離間距離Ｌ０を十分に大きくする必要があり、プラズマエッチング装置が大型になる傾向があった。
【０００５】
そこで、図８に示す従来のシャワープレート３４の問題点を解消するため、図９に示すように、流通孔４２の流入口４２ａに、外方にいくに従って拡径する拡径部が設けられたシャワープレート４４の検討を行った。しかしながら、このように流入口４２ａに拡径部が設けられたシャワープレート４１は、作用ガスを流入口４２ａから十分取り入れることができるが、流出口４２ｃが細孔のままであるため作用ガスを十分拡散できず、被処理基板Ｗ１に均一にシャワーするには、シャワープレート４１と被処理基板Ｗ１との離間距離Ｌ１を十分に大きくする必要があり、プラズマエッチング装置が大型になる傾向は残されたままである。
【０００６】
また、図８に示す従来のシャワープレート３４を用いたプラズマエッチング装置の大型化の問題を解消するために、図１０に示すように、流通孔５２の流出口５２ｃに、外方にいくに従って拡径する拡径部が設けられたシャワープレート５４の検討を行った。しかしながら、このように流出口５２ｃに拡径部が設けられたシャワープレート５４は、このシャワープレート５４と被熱処理基板Ｗ２との離間距離Ｌ２を従来の離間距離Ｌ１に比べて小さくすることができ、さらに、作用ガスは被処理基板Ｗ２に均一にシャワーできるが、流入口５２ａが細孔のままであるため作用ガスを十分に取り入れることができず、プラズマエッチングの効率がよくない。
【０００７】
また、純度及び耐プラズマ性の観点からシャワープレートにシリカガラス基板を用いる場合、上述のように、従来形状の流通孔の構造では、その孔明け加工が困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明加工が容易なガス流通用シリカガラス板が要望されていた。
【０００９】
また、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明け加工が容易な流体流通用シリカガラス板の製造方法が要望されていた。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、特に、プラズマエッチング装置において、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明け加工が容易な流体流通用シリカガラス板（特にはガス流通用シリカガラス板）を提供することを目的とする。
【００１１】
また、特に、プラズマエッチング装置において、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明け加工が容易な流体流通用シリカガラス板（特にはガス流通用シリカガラス板）の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、平板状のシリカガラス基板に多数の流体流通孔が設けられた流体流通用シリカガラス板において、前記流体流通孔は、その両端に、外方にいくに従って拡径する拡径部が設けられていることを特徴とする流体流通用シリカガラス板が提供される。これにより、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明け加工が容易な流体流通用シリカガラス板が実現される。
【００１３】
好適な一例では、上記流体流通孔は、砂時計形状である。これにより、プラズマエッチング等の反応効率がよく、また、流体流通用シリカガラス板は表裏の区別なく使用可能となる。
【００１４】
また、本発明の他の態様によれば、平板状のシリカガラス基板を用意し、レーザ加工によって、その一面に多数の円錐形状孔を設け、さらに、他面における前記多数の円錐形状孔に対向する位置に円錐形状孔を設け、しかる後に、両円錐形状孔を連通する連通孔を穿設することを特徴とする流体流通用シリカガラス板の製造方法が提供される。これにより、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明け加工が容易な流体流通用シリカガラス板の製造方法が実現される。
【００１５】
好適な一例では、上記連通孔の穿設後に、レーザ光の出力を下げて流体流通孔をアニールする。これにより、より正確な形状の連通孔が形成され、さらに、孔面からのパーティクルの発生が抑制される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる流体流通用シリカガラス板の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明に係わる流体流通用シリカガラス板の縦断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係わる流体流通用シリカガラス板１は、平板状のシリカガラス基板２に多数の流体流通孔３が設けられており、この流体流通孔３は、図２に拡大して示すように、その流入口３ａ及び流出口３ｃには外方にいくに従って拡径する截頭円錐形状の拡径部が設けられ、流入口３ａ及び流出口３ｃは断面が小円形の連通孔３ｂによって連通されている。従って、流体流通孔３はほぼ砂時計形状に形成される。
【００１９】
例えば、上記シリカガラス基板２の板厚ｔは５〜１０ｍｍが好ましく、連通孔３ｂはその長さｌが０．５〜５ｍｍ、その内径ｄ１は０．１〜０．５ｍｍであるのが好ましく、流入口３ａ及び流出口３ｃの各表面での内径ｄ２は０．３〜１ｍｍであるのが好ましい。
【００２０】
次に本発明に係わる流体流通用シリカガラス板の製造方法について説明する。
【００２１】
図３は流体流通用シリカガラス板の製造工程の概念図である。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、平板状のシリカガラス基板２を用意し、レーザ加工装置Ｌｚによって、その一面２ｓに多数の円錐形状孔３ａ１を設ける。さらに、図３（ｂ）に示すように、他面２ｒにおける上記多数の円錐形状孔３ａ１に対向する位置に円錐形状孔３ｃ１を設ける。しかる後、レーザ光の焦点を変えて、図３（ｃ）及び図２に示すように、両円錐形状孔３ａ１、３ｃ１を連通する連通孔３ｂ１を穿設する。さらに、孔明け直後レーザ光の出力を下げて、流体流通孔３をアニールする。このようにして流体流通用シリカガラス板１を製造する。孔明け直後アニールにより、流体流通孔３はより正確な砂時計形状となる。
【００２３】
また、レーザ光を用いて孔明けを行い、アニールを行うため、流体流通孔３の内面状態は石英ガラスが溶けた状態で透明、高平坦（ＪＩＳ　Ｂ０６０−１９９４　算術平均粗さＲａ０．０５μｍ以下）となり、孔面からのパーティクルの発生を抑制できる。
【００２４】
また、本発明に係わる流体流通用シリカガラス板の一実施形態としてのガス流通用シリカガラス板を組込んだプラズマエッチング装置を用いた半導体基板の製造方法について説明する。
【００２５】
図４に示すように、本実施形態のガス流通用シリカガラス板１が組込まれて用いられるプラズマエッチング装置１１は、チャンバー１２の上部に高周波電極１３及びシャワープレートとして組込まれた本実施形態のガス流通用シリカガラス板１を有し、チャンバー１２の下部には、ガス流通用シリカガラス板１に対向して被処理基板Ｗが載置され、サセプタシールド１４が設けられたサセプタ電極１５を有している。高周波電極１３及びサセプタ電極１５は、高周波電源１６に接続され、高周波電極１３側で接地されている。また、高周波電極１３とガス流通用シリカガラス板１間には、空間１７が形成され、空間１７内に反応ガスを導入するためのガス導入管１８が連通されている。このガス導入管１８を通じて、空間１７内に導入された反応ガスは、ガス流通用シリカガラス板１の多数の流通孔３からチャンバー１２内に供給されるようになっている。また、高周波電極１３及びガス導入管１８はハウジング１９に収納されている。
【００２６】
従って、図５に示すように、このようなプラズマエッチング装置１１を用いたエッチング工程において、空間１７でプラズマ化された作用ガスは、ガス流通用シリカガラス板１に多数設けられたガス流通孔３を通過して、被処理基板Ｗにシャワーされるが、ガス流通孔３には、外方にいくに従って拡径する截頭円錐形状の拡径部が設けられた流入口３ａが形成されているので、作用ガスを流入口３ａから十分取り入れることができる。また、同様に、ガス流通孔３には、外方にいくに従って拡径する截頭円錐形状の拡径部が設けられた流出口３ｃが形成されているので、作用ガスは被処理基板Ｗに均一にシャワーされる。さらに、拡径部が設けられた流出口３ｃにより、作用ガスが分散されるので、ガス流通用シリカガラス板１と被熱処理基板Ｗとの離間距離Ｌを、従来に比べて小さくしても、作用ガスが被処理基板Ｗに均一にシャワーされるため、プラズマエッチング装置１１を小型にすることができる。また、ガス流通孔３は砂時計形状であるため、ガス流通用シリカガラス板１を表裏の区別なく使用できる。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、本発明に係わるガス流通用シリカガラス板をプラズマエッチング装置に組込んで使用する例で説明したが、プラズマエッチング装置に限らず、種々の装置に組込んで使用できるのは勿論であり、本発明に係わる流体流通用シリカガラス板は、例えば、半導体製造用の液体（洗浄液）拡散板としても用いることができ、これによれば、洗浄液の拡散効率がよく、装置の小型化が図れる。
【００２８】
【実施例】
本発明に係わるガス流通用シリカガラス板の製造方法によりＣＯ２レーザ光を用いて、孔明けを行ったところ、５〜１０ｍｍ厚さのシリカガラス板に流入口径０．３〜１ｍｍ、連通孔径０．１〜０．５ｍｍ、流出口径０．１〜１ｍｍの砂時計形状の孔明けが、１５秒／孔以内で可能であった。孔明け条件としては、出力３００Ｗ以下、焦点位置１０ｍｍ以下で双方を加工途中に可変させ、孔明け完了直後、５０Ｗ以下のレーザ光によるアニーリングにより、正確な砂時計形状の形成が可能となった。これにより、半導体ウェーハのエッチング及びエッチングプロセスにおいて、ガスの流れを半導体ウェーハに対し均一に制御することが可能となり、プラズマエッチング装置の性能を向上させ得ることがわかった。さらに、レーザ光で孔明けを行っているため、連通孔の内面状態はシリカガラスが溶けた状態で透明（Ｒａ０．０５μｍ以下）となり、連通孔内面からのパーティクルを抑制できることがわかった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係わる流体流通用シリカガラス板によれば、特に、プラズマエッチング装置において、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明け加工が容易な流体流通用シリカガラス板（特にはガス流通用シリカガラス板）を提供することができる。
【００３０】
また、本発明に係わる流体流通用シリカガラス板の製造方法によれば、特に、プラズマエッチング装置において、プラズマエッチング等の反応効率がよく、プラズマエッチング装置等の組込み装置の小型化が図れ、かつ、孔明け加工が容易な流体流通用シリカガラス板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる流体流通用シリカガラス板の縦断面図。
【図２】図１の流体流通用シリカガラス板の流体流通孔の部分を拡大して示す概念図。
【図３】本発明に係わる流体流通用シリカガラス板の製造工程の概念図。
【図４】本発明に係わるガス流通用シリカガラスが組込まれたプラズマエッチング装置の概念図。
【図５】本発明に係わるガス流通用シリカガラスの使用状態を示す概念図。
【図６】本発明に係わるガス流通用シリカガラス板の縦断面図。
【図７】従来のガス流通用シリカガラスが組込まれたプラズマエッチング装置の概念図。
【図８】従来のガス流通用シリカガラスの使用状態を示す概念図。
【図９】従来のガス流通用シリカガラスの使用状態を示す概念図。
【図１０】従来のガス流通用シリカガラスの使用状態を示す概念図。
【符号の説明】
１　流体流通用シリカガラス板
２　シリカガラス基板
３　流体流通孔
３ａ　流入口
３ｃ　流出口
３ｂ　連通孔
【図１】
2004079784.tif 000003
【図２】
2004079784.tif 000004
【図３】
2004079784.tif 000005
【図４】
2004079784.tif 000006
【図５】
2004079784.tif 000007
【図６】
2004079784.tif 000008
【図７】
2004079784.tif 000009
【図８】
2004079784.tif 000010
【図９】
2004079784.tif 000011
【図１０】
2004079784.tif 000012