(57)【要約】【課題】電気接点障害を防止したシール材を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、シール材が提供される。前記シール材は、エッチング装置内で上部電極とバッキングプレートとの間に配置されて、前記上部電極と前記バッキングプレートとの間の隙間をふさぐ。また、前記シール材は、シロキサン結合を用いて形成された第１の部材よりも高い熱伝導性を有した高熱伝導性部材と、前記第１の部材よりも低い抵抗率を有した低抵抗部材と、を備えている。【選択図】図３
2013254901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング装置内で上部電極とバッキングプレートとの間に配置されて、前記上部電極と前記バッキングプレートとの間の隙間をふさぐとともに、
シロキサン結合を用いて形成された第１の部材よりも高い熱伝導性を有した高熱伝導性部材と、
前記第１の部材よりも低い抵抗率を有した低抵抗部材と、
第１の耐腐食性部材と、
第２の耐腐食性部材と、
を備え、
前記高熱伝導性部材および前記低抵抗部材は、それぞれ同心円状に配置された円環状の主面を有し、
前記上部電極とバッキングプレートとの間には、
前記高熱伝導性部材および前記低抵抗部材を有した第１の層と、
前記高熱伝導性部材および前記低抵抗部材を有した第２の層と、
前記第１の層と前記第２の層とで挟まれたアルミニウム薄膜層と、
が配置され、
前記第１の耐腐食性部材は、前記円環状の最外周領域に配置され、
前記第２の耐腐食性部材は、前記バッキングプレートに設けられたクランプ溝と接触する領域に配置されていることを特徴とするシール材。
【請求項２】
エッチング装置内で上部電極とバッキングプレートとの間に配置されて、前記上部電極と前記バッキングプレートとの間の隙間をふさぐとともに、
シロキサン結合を用いて形成された第１の部材よりも高い熱伝導性を有した高熱伝導性部材と、
前記第１の部材よりも低い抵抗率を有した低抵抗部材と、
を備えることを特徴とするシール材。
【請求項３】
前記上部電極とバッキングプレートとの間には、
前記高熱伝導性部材および前記低抵抗部材を有した第１の層と、
前記高熱伝導性部材および前記低抵抗部材を有した第２の層と、
前記第１の層と前記第２の層とで挟まれたアルミニウム薄膜層と、
が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のシール材。
【請求項４】
前記高熱伝導性部材および前記低抵抗部材は、それぞれ同心円状に配置された円環状の主面を有することを特徴とする請求項２または３に記載のシール材。
【請求項５】
第１の耐腐食性部材をさらに備え、
前記第１の耐腐食性部材は、前記円環状の最外周領域に配置されることを特徴とする請求項４に記載のシール材。
【請求項６】
第２の耐腐食性部材をさらに備え、
前記第２の耐腐食性部材は、前記バッキングプレートに設けられたクランプ溝と接触する領域に配置されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のシール材。
【請求項７】
電極間に高周波電圧が印加される上部電極および下部電極と、
前記上部電極を固定支持するバッキングプレートと、
前記上部電極と前記バッキングプレートとの間に配置されて、前記上部電極と前記バッキングプレートとの間の隙間をふさぐシール材と、
を有し、
前記シール材は、
シロキサン結合を用いて形成された第１の部材よりも高い熱伝導性を有した高熱伝導性部材と、
前記第１の部材よりも低い抵抗率を有した低抵抗部材と、
を備えることを特徴とするエッチング装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、シール材およびエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられる装置の１つに、基板上の種々の膜をエッチングするエッチング装置がある。例えば、ＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching）装置は、反応室内でエッチングガスに電磁波などを与えることによってエッチングガスをプラズマ化するとともに、上部電極と下部電極との間に高周波電圧を印加する。これにより、プラズマ中のイオン種やラジカル種を基板に向かって衝突させ、基板上の種々の膜をエッチングする。
【０００３】
このようなＲＩＥ装置では、バッキングプレートとＳｉ（シリコン）電極との間に、熱伝導性および電気伝導性を有したシロキサン系のシール材（Ｑ−ＰＡＤなど）が用いられている。
【０００４】
しかしながら、シール材にシロキサンを用いると、電気接点障害を起こす場合があった。このため、電気接点障害を起こさないシール材が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１１−５２３２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、電気接点障害を防止したシール材およびエッチング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、シール材が提供される。前記シール材は、エッチング装置内で上部電極とバッキングプレートとの間に配置されて、前記上部電極と前記バッキングプレートとの間の隙間をふさぐ。また、前記シール材は、シロキサン結合を用いて形成された第１の部材よりも高い熱伝導性を有した高熱伝導性部材と、前記第１の部材よりも低い抵抗率を有した低抵抗部材と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るシール材の形状を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るシール材の構成を示す図である。
【図４】図４は、シロキサンを用いた場合のシール材の構成を示す図である。
【図５】図５は、クランプ溝の位置と腐食位置を説明するための図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係るシール材の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るシール材およびエッチング装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す断面図である。エッチング装置１は、ドライエッチングを行うＲＩＥ（(Reactive  Ion  Etching）装置などであり、例えば、半導体装置の製造に用いられる。
【００１１】
エッチング装置１は、トッププレート５と、バッキングプレート２と、シール材３Ａと、上部電極であるＳｉ（シリコン）電極４と、下部電極６と、チャンバー７と、ガス配管８と、ガス配管９と、を備えている。
【００１２】
トッププレート５、バッキングプレート２、シリコン電極４、下部電極６は、それぞれ概略円板状の部材を用いて構成されており、シール材３Ａは、概略円環状の部材を用いて構成されている。
【００１３】
トッププレート５は、Ａｌ（アルミニウム）などの部材を用いて構成されており、チャンバー７内の上部側に配置される。バッキングプレート２は、トッププレート５の底面側に配置される。バッキングプレート２は、シリコン電極４を固定支持する。バッキングプレート２には、上面から底面に向かって複数のガス穴が設けられている。
【００１４】
シール材３Ａは、バッキングプレート２とシリコン電極４との間の隙間をふさぐＱ−ＰＡＤなどである。シール材３Ａは、バッキングプレート２とシリコン電極４の間に配置され、バッキングプレート２とシリコン電極４とを接続する。本実施形態のシール材３Ａは、シロキサン結合（シロキサン系）を持たない複数種類の部材を用いて構成されている。シール材３Ａは、例えば、低抵抗部材と、高熱伝導性部材と、アルミニウム薄膜と、を用いて形成されている。
【００１５】
シリコン電極４は、シール材３Ａを介してバッキングプレート２の底面側に配置される。下部電極６は、シリコン電極４に対向するようシリコン電極４との間に所定の距離を介して配置されている。下部電極６には、上面から底面に向かって複数のガス穴が設けられている。下部電極６は、ウエハなどの被加工物としての基板２０を載置する。
【００１６】
チャンバー７（反応室内）は、ガス配管８およびガス配管９に接続されている。チャンバー７内へは、ガス配管８からエッチングガスが送り込まれ、ガス配管９から残留ガスが排出される。チャンバー７内には、トッププレート５、バッキングプレート２、シール材３Ａ、シリコン電極４、下部電極６が配置されている。
【００１７】
基板２０上の種々の膜やパターンをエッチングする際に、エッチング装置１は、チャンバー７内にエッチングガスを導入し、シリコン電極４と下部電極６との間に高周波電圧を印加することでエッチングガスをプラズマ化する。プラズマと下部電極６の間には、セルフバイアス電圧が生じるため、プラズマ中のイオン種やラジカル種が基板２０に向かって加速し衝突する。この結果、基板２０上でイオン種やラジカル種が衝突する部分のみ化学反応によるエッチングが生じ、基板２０上の膜やパターンがエッチングされる。
【００１８】
図２は、第１の実施形態に係るシール材の形状を説明するための図である。図２では、組み立てられる前のバッキングプレート２、シール材３Ａ、シリコン電極４を示している。なお、図２では、バッキングプレート２のガス穴およびシリコン電極４のガス穴の図示を省略している。
【００１９】
シール材３Ａは、概略円環状の部材であり、バッキングプレート２とシリコン電極４との間に１〜複数個が配置されている。シール材３Ａは、バッキングプレート２の底面とシリコン電極４の上面とによって挟持される。各シール材３Ａは、円環状の主面を有しており、シール材３Ａが複数配置される場合、各円環状の主面が同心円状に配置される。シール材３Ａの各円環状部材と、バッキングプレート２と、シリコン電極４とは、それぞれ中心が同軸方向に並び、且つそれぞれの主面が平行方向となるよう配置される。
【００２０】
図３は、第１の実施形態に係るシール材の構成を示す図である。図３の（ａ）は、シール材３Ａの斜視図を示しており、図３の（ｂ）は、シール材３Ａの断面図を示している。シール材３Ａは、高熱伝導性部材３１Ａと、低抵抗部材３２Ａと、アルミニウム薄膜３３と、を備えている。
【００２１】
シール材３Ａの第１層目には、円環状の外周側に配置された高熱伝導性部材３１Ａと、円環状の内周側に配置された高熱伝導性部材３１Ａと、高熱伝導性部材３１Ａに挟まれた低抵抗部材３２Ａと、が配置されている。また、シール材３Ａの第３層目には、シール材３Ａの第１層目と同様の構成を有した部材が配置されている。また、シール材３Ａの第２層目には、アルミニウム薄膜（薄膜層）３３が配置されている。
【００２２】
そして、シリコン電極４の上面に第１層目が配置され、第１層目の上面に第２層目が配置され、第２層目の上面に第３層目が配置され、第３層目の上面にバッキングプレート２が配置されている。
【００２３】
高熱伝導性部材３１Ａは、シロキサン結合を用いて形成されたＱ−ＰＡＤよりも高い熱伝導性を有した部材であり、低抵抗部材３２Ａは、シロキサン結合を用いて形成されたＱ−ＰＡＤよりも低い抵抗率を有した部材である。
【００２４】
高熱伝導性部材３１Ａは、シロキサン以外の部材であり、例えばアクリル系ゴムである。高熱伝導性部材３１Ａに適用される部材は、例えば３Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有している。また、高熱伝導性部材３１Ａに適用される部材は、例えば、硬度６０〜９０程度、抵抗率が６×１０9Ω・ｃｍ程度の特性を有している。なお、高熱伝導性部材３１Ａに適用される部材は、２．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率であってもよい。
【００２５】
また、低抵抗部材３２Ａは、シロキサン以外の部材であり、例えばＮＢＲゴムである。低抵抗部材３２Ａに適用される部材は、例えば１．２×１０2Ω・ｃｍ以下の抵抗率を有している。また、低抵抗部材３２Ａに適用される部材は、例えば、硬度６０〜９０程度の特性を有している。なお、低抵抗部材３２Ａに適用される部材は、１．０×１０4Ω・ｃｍ以下の抵抗率であってもよい。
【００２６】
なお、シール材３Ａの構成は、図３の（ａ）や（ｂ）に示した構成に限らない。図３の（ｃ）は、シール材３Ａの他の構成例１（シール材３Ｂ）の断面図を示し、図３の（ｄ）は、シール材３Ａの他の構成例２（シール材３Ｃ）の断面図を示している。
【００２７】
図３の（ｃ）に示すように、シール材３Ｂを、図３の（ｂ）に示したシール材３Ａに対して高熱伝導性部材３１Ａと低抵抗部材３２Ａの配置位置を入れ替えた構成としてもよい。この場合、シール材３Ｂの第１層目には、円環状の外周側に配置された低抵抗部材３２Ｂと、円環状の内周側に配置された低抵抗部材３２Ｂと、低抵抗部材３２Ｂに挟まれた高熱伝導性部材３１Ａと、が配置されている。また、シール材３Ｂの第３層目には、シール材３Ａの第１層目と同様の構成を有した部材が配置されている。また、シール材３Ｂの第２層目には、アルミニウム薄膜３３が配置されている。
【００２８】
また、図３の（ｄ）に示すように、シール材３Ｃを、１つの高熱伝導性部材３１Ｃと１つの低抵抗部材３２Ｃとで構成してもよい。この場合、シール材３Ｃの第１層目には、円環状の外周側に配置された低抵抗部材３２Ｃと、円環状の内周側に配置された高熱伝導性部材３１Ｃとが配置されている。また、シール材３Ｃの第３層目には、シール材３Ｃの第１層目と同様の構成を有した部材が配置されている。また、シール材３Ｃの第２層目には、アルミニウム薄膜３３が配置されている。
【００２９】
なお、シール材３Ｃの構成を、図３の（ｄ）に示したシール材３Ｃに対して高熱伝導性部材３１Ｃと低抵抗部材３２Ｃの配置位置を入れ替えてもよい。この場合、シール材３Ｃの第１層目には、円環状の外周側に配置された高熱伝導性部材３１Ｃと、円環状の内周側に配置された低抵抗部材３２Ｃとが配置される。
【００３０】
なお、高熱伝導性部材３１Ａ〜３１Ｃや低抵抗部材３２Ａ〜３２Ｃの形状や体積は、シール材３Ａ〜３Ｃに対して望む熱伝導性および抵抗率に基づいて設定される。例えば、シール材３Ａ〜３Ｃに高熱伝導性を要求する場合は、高熱伝導性部材３１Ａ〜３１Ｃの体積が大きくなるようシール材３Ａ〜３Ｃが形成される。また、シール材３Ａ〜３Ｃに低抵抗を要求する場合は、高熱伝導性部材３１Ａ〜３１Ｃの体積が小さくなり低抵抗部材３２Ａ〜３２Ｃの体積が大きくなるようシール材３Ａ〜３Ｃが形成される。
【００３１】
このようにシール材３Ａ〜３Ｃを、シロキサン以外の部材を用いて、高熱伝導性部材３１Ａ〜３１Ｃおよび低抵抗部材３２Ａ〜３２Ｃで構成しているので、エッチング装置１内の電気接点障害を防止することができる。
【００３２】
図４は、シロキサンを用いた場合のシール材の構成を示す図である。図４は、シール材１０３にシロキサンを用いた場合のシール材１０３の断面図を示している。シール材１０３にシロキサンを用いる場合、例えば、シール材１０３の第１層目および第３層目にはポリシロキサン５１が配置される。また、シール材３Ａの第２層目には、アルミニウム薄膜５２が配置される。
【００３３】
そして、シリコン電極４の上面に第１層目であるポリシロキサン５１が配置され、第１層目の上面に第２層目であるアルミニウム薄膜５２が配置され、第２層目の上面に第３層目であるポリシロキサン５１が配置され、第３層目の上面にバッキングプレート２が配置される。
【００３４】
電気接点障害は、エッチング装置内などの電気接点付近で起こる接触不良である。シール材１０３から環状ジメチルポリシロキサンなどが揮散すると、環状ジメチルポリシロキサンが、電気火花によって絶縁物に変化し、これにより電気接点障害が発生する。電気接点障害としては、例えば、リレーやスイッチの接触不良、マイクロモーターの回転停止などがある。
【００３５】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、種々の半導体製造装置で基板処理が行われる。具体的には、成膜装置が、基板２０上に膜を成膜し、その後、レジスト塗布装置が基板２０にレジストを塗布する。そして、露光装置がマスクを用いて基板２０に露光を行なう。その後、現像装置が基板２０を現像して基板２０上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてエッチング装置１が基板２０の下層側をエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する実パターンが基板２０上に形成される。半導体装置を製造する際には、成膜処理、レジスト塗布処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００３６】
なお、本実施の形態では、高熱伝導性部材３１Ａおよび低抵抗部材３２Ａを用いてシール材３Ａを構成している場合について説明したが、高熱伝導性と低抵抗の両方の特性を有した部材を用いる場合には、図４に示したような位置に各部材が配置される。
【００３７】
また、本実施の形態では、シール材３Ａの第１層目や第３層目を高熱伝導性部材３１Ａと、低抵抗部材３２Ａと、高熱伝導性部材３１Ａとの３つの部材で構成する場合について説明したが、シール材３Ａの第１層目や第３層目を４つ以上の部材で構成してもよい。換言すると、高熱伝導性部材３１Ａおよび低抵抗部材３２Ａをそれぞれ２つずつ用いることによって、シール材３Ａの第１層目や第３層目を構成してもよい。この場合、シール材３Ａの第１層目や第３層目において、高熱伝導性部材３１Ａと低抵抗部材３２Ａとが交互に配置される。
【００３８】
このように第１の実施形態によれば、シール材３Ａをシロキサン以外の部材を用いて、高熱伝導性部材３１Ａおよび低抵抗部材３２Ａで構成しているので、簡易な構成のシール材３Ａでエッチング装置１内の電気接点障害を防止することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
つぎに、図５および図６を用いてこの発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、シール材の外周部近傍などで発生する腐食を防止する耐腐食性部材をシール材に配置しておく。
【００４０】
図５は、クランプ溝の位置と腐食位置を説明するための図である。図５では、バッキングプレート２の底面側（シリコン電極４に対向する側）からバッキングプレート２およびシール材３Ｄを見た場合の上面図を示している。
【００４１】
図５の（ａ）に示すように、バッキングプレート２の外周部には、クランプ溝１１が設けられている。そして、シール材３Ｄの一部がクランプ溝１１と重なるようシール材３Ｄとバッキングプレート２とが接合される。
【００４２】
図５の（ｂ）に示すように、シール材３Ｄとクランプ溝１１とが接触する接触領域１２や、最外周に配置されたシール材３Ｄのうち外周部近傍の領域である外周部領域１３は、シール材３Ｄが腐食しやすい領域である。このため、本実施形態では、腐食しやすい領域を耐腐食性部材（例えば、フッ素系ゴムなど）によって被覆することにより、シール材３Ｄの腐食を防止する。
【００４３】
図６は、第２の実施形態に係るシール材の構成を示す図である。図６では、最外周に配置されるシール材３Ｄを内周側から見た場合の斜視図を示している。なお、図６の各構成要素のうち図３の（ａ）に示す第１の実施形態のシール材３Ａと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００４４】
最外周に配置されるシール材３Ｄは、高熱伝導性部材３１Ａと、低抵抗部材３２Ａと、アルミニウム薄膜３３と、耐腐食性部材４２，４３とを備えている。換言すると、最外周に配置されるシール材３Ｄは、シール材３Ａに耐腐食性部材４２，４３を付加した構成となっている。
【００４５】
接触領域１２には、シール材３Ｄをバッキングプレート２に接合させた際に、耐腐食性部材４２がクランプ溝１１に接触するよう、耐腐食性部材４２が配置されている。また、最外周に配置されるシール材３Ｄの最外周部である外周部領域１３（円環状の最外周領域）には、耐腐食性部材４３が配置されている。このように、本実施形態では、接触領域１２に耐腐食性部材４２を配置し、外周部領域１３に耐腐食性部材４３を配置しておく。なお、シール材３Ｄのうち耐腐食性部材４２，４３以外の領域は、シール材３Ｂ，３Ｃ，１０３と同様の構成であってもよい。
【００４６】
このように第２の実施形態によれば、シール材３Ｄが腐食しやすい接触領域１２に耐腐食性部材４２を配置し、シール材が腐食しやすい外周部領域１３に耐腐食性部材４３を配置することによってシール材３Ｄを構成しているので、簡易な構成のシール材３Ｄでシール材３Ｄの腐食を防止することが可能となる。
【００４７】
このように第１および第２の実施形態によれば、簡易な構成のシール材３Ａ〜３Ｄでエッチング装置１内の電気接点障害を防止することが可能となる。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１…エッチング装置、２…バッキングプレート、３Ａ〜３Ｄ…シール材、４…シリコン電極、６…下部電極、１１…クランプ溝、１２…接触領域、１３…外周部領域、２０…基板、３１Ａ…高熱伝導性部材、３２Ａ…低抵抗部材、３３…アルミニウム薄膜、４２，４３…耐腐食性部材。 
【図１】
2013254901.tif 000003
【図２】
2013254901.tif 000004
【図３】
2013254901.tif 000005
【図４】
2013254901.tif 000006
【図５】
2013254901.tif 000007
【図６】
2013254901.tif 000008