(57)【要約】【課題】エッチング量が均一であり、エッチング時のウェハの温度を常温と低温の両方に設定できるドライエッチング装置を提供する。【解決手段】エッチング対象のウェハ６と同じ材料からなり、クランプ７に対して着脱自在に設けられると共に、上面視でウェハ６の周囲を取り囲むように設けられ、ウェハ６と共にエッチングされる常温エッチング用ダミーウェハ１０と、エッチング対象のウェハ６と同じ材料からなり、クランプ７に対して着脱自在に設けられると共に、上面視でウェハ６の周囲を取り囲むように設けられ、クランプ７とウェハ６間に介在してウェハ６を下部電極４に固定すると共に、ウェハ６と共にエッチングされる低温エッチング用ダミーウェハ１１と、を備え、いずれかのダミーウェハ１０，１１を用いてエッチングを行うものである。【選択図】図１
2013098483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内で対向配置された上部電極と下部電極間に高周波を印加して、前記上部電極と前記下部電極間に供給されたエッチングガスをプラズマ化し、当該プラズマにより前記下部電極の上面に載置されたウェハの表面をエッチングするドライエッチング装置において、
前記下部電極に載置されたウェハを冷却する冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、
前記下部電極の上面に設けられ、前記冷却ガスによりウェハが動かないように、前記下部電極にウェハを固定するためのクランプと、
エッチング対象のウェハと同じ材料からなり、前記クランプに対して着脱自在に設けられると共に、上面視でウェハの周囲を取り囲むように設けられ、ウェハと共にエッチングされる常温エッチング用ダミーウェハと、
エッチング対象のウェハと同じ材料からなり、前記クランプに対して着脱自在に設けられると共に、上面視でウェハの周囲を取り囲むように設けられ、前記クランプとウェハ間に介在してウェハを前記下部電極に固定すると共に、ウェハと共にエッチングされる低温エッチング用ダミーウェハと、を備え、
エッチング幅が深さ方向に変化しないようにエッチングを行う際には、前記冷却ガス供給手段による冷却ガスの供給を停止すると共に、前記常温エッチング用ダミーウェハを用いてエッチングを行い、
エッチング幅が深さ方向に徐々に狭くなるようにエッチングを行う際には、前記冷却ガス供給手段により冷却ガスを供給しつつ、前記低温エッチング用ダミーウェハを用いてエッチングを行う
ことを特徴とするドライエッチング装置。
【請求項２】
前記常温エッチング用ダミーウェハと前記低温エッチング用ダミーウェハは、
周縁部が前記クランプに係止される円盤状の本体部と、該本体部の中央部に形成されたウェハを収容するための凹部と、該凹部の中央部に形成された貫通孔と、を有し、前記常温エッチング用ダミーウェハとして用いる場合は前記凹部が形成された面を上側とし、前記低温エッチング用ダミーウェハとして用いる場合は前記凹部が形成された面を下側として使用する共通のダミーウェハからなる
請求項１記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
エッチング対象のウェハが石英ガラスからなり、
前記常温エッチング用ダミーウェハと前記低温エッチング用ダミーウェハは、石英ガラスからなる
請求項１または２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するものである。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラスからなる光導波路（以下、ガラス導波路という）のコアを形成する際に、ドライエッチング装置を用いたドライエッチングが行われている。
【０００３】
ガラス導波路のコア形状は、大きく分けて、断面視で矩形状、断面視で台形状（メサテーパ状）の２種類があり、適用する光部品や光回路の構造に応じて使い分けがなされている。
【０００４】
コア形状はドライエッチング時のウェハの温度により決定される。ドライエッチング時にウェハの温度を低温（例えば−２０℃）に保つと、エッチング幅が深さ方向に徐々に狭くなるようにエッチングが行われ、断面視で台形状のコア形状が得られる。ドライエッチング時にウェハを冷却しない場合は、エッチング幅が深さ方向に変化しないので、断面視で矩形状のコア形状が得られる。このように、ドライエッチング時にウェハを低温に保つかどうかがコア形状を決める重要なパラメータとなる。
【０００５】
図５（ａ）に示すような断面視で矩形状のコア５０を形成する場合、図５（ｂ）に示すようなドライエッチング装置５１が使用される。
【０００６】
ドライエッチング装置５１では、図示しないチャンバ内で対向配置された上部電極５２と下部電極５３間にＲＦ電源５４により高周波を印加して、上部電極５２と下部電極５３間に供給されたエッチングガスをプラズマ化し、当該プラズマＰにより下部電極５３の上面に載置されたウェハ５５の表面をエッチングするようになっている。
【０００７】
他方、図６（ａ）に示すような断面視で台形状のコア６０を形成する場合、図６（ｂ）に示すようなドライエッチング装置６１が使用される。
【０００８】
ドライエッチング装置６１は、図５（ｂ）のドライエッチング装置５１と基本的に同じ構成であるが、下部電極５３に載置されたウェハ５５に冷却ガス（冷媒）を供給しつつエッチングを行うようになっている。プラズマＰ中でもウェハ５５を低温に維持し続けるためには、ウェハ５５の裏側に直接冷却ガスを当てて冷却する必要がある。そのため、下部電極５３の上面には、冷却ガスによりウェハ５５が動かないように、下部電極５３にウェハ５５を押さえつけて固定するクランプ６２が設けられる。
【０００９】
このように、従来は、形成するコア形状に応じた専用のドライエッチング装置５１，６１を用いていた。
【００１０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平３−２５９３３号公報
【特許文献２】特許第４０２０９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述のドライエッチング装置５１，６１では、ウェハ５５が存在する領域のみでエッチングを行うため、エッチング範囲が狭く、ウェハ５５の周縁でプラズマＰの分布が不均一となり、ウェハ５５のエッチング量が不均一となってしまう場合があった。
【００１３】
また、２つのドライエッチング装置５１，６１を用意して形成するコア形状によって使い分けるというのは不経済であるから、断面視で矩形状、台形状の両方のコア形状を実現できるドライエッチング装置が望まれる。換言すれば、エッチング時のウェハの温度を常温と低温の両方に設定できるドライエッチング装置が望まれる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、エッチング量が均一であり、エッチング時のウェハの温度を常温と低温の両方に設定できる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】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、チャンバ内で対向配置された上部電極と下部電極間に高周波を印加して、前記上部電極と前記下部電極間に供給されたエッチングガスをプラズマ化し、当該プラズマにより前記下部電極の上面に載置されたウェハの表面をエッチングするドライエッチング装置において、前記下部電極に載置されたウェハを冷却する冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、前記下部電極の上面に設けられ、前記冷却ガスによりウェハが動かないように、前記下部電極にウェハを固定するためのクランプと、エッチング対象のウェハと同じ材料からなり、前記クランプに対して着脱自在に設けられると共に、上面視でウェハの周囲を取り囲むように設けられ、ウェハと共にエッチングされる常温エッチング用ダミーウェハと、エッチング対象のウェハと同じ材料からなり、前記クランプに対して着脱自在に設けられると共に、上面視でウェハの周囲を取り囲むように設けられ、前記クランプとウェハ間に介在してウェハを前記下部電極に固定すると共に、ウェハと共にエッチングされる低温エッチング用ダミーウェハと、を備え、エッチング幅が深さ方向に変化しないようにエッチングを行う際には、前記冷却ガス供給手段による冷却ガスの供給を停止すると共に、前記常温エッチング用ダミーウェハを用いてエッチングを行い、エッチング幅が深さ方向に徐々に狭くなるようにエッチングを行う際には、前記冷却ガス供給手段により冷却ガスを供給しつつ、前記低温エッチング用ダミーウェハを用いてエッチングを行うドライエッチング装置である。
【００１６】
前記常温エッチング用ダミーウェハと前記低温エッチング用ダミーウェハは、周縁部が前記クランプに係止される円盤状の本体部と、該本体部の中央部に形成されたウェハを収容するための凹部と、該凹部の中央部に形成された貫通孔と、を有し、前記常温エッチング用ダミーウェハとして用いる場合は前記凹部が形成された面を上側とし、前記低温エッチング用ダミーウェハとして用いる場合は前記凹部が形成された面を下側として使用する共通のダミーウェハからなってもよい。
【００１７】
エッチング対象のウェハが石英ガラスからなり、前記常温エッチング用ダミーウェハと前記低温エッチング用ダミーウェハは、石英ガラスからなってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、エッチング量が均一であり、エッチング時のウェハの温度を常温と低温の両方に設定できるドライエッチング装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るドライエッチング装置を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はその常温エッチング時の要部拡大断面図、（ｃ）はその低温エッチング時の要部拡大断面図である。
【図２】（ａ）は、共通のダミーウェハを常温エッチング用ダミーウェハとして用いる場合のウェハとの関係を説明する図であり、（ｂ）は、共通のダミーウェハを低温エッチング用ダミーウェハとして用いる場合のウェハとの関係を説明する図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、常温エッチング用ダミーウェハの変形例を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、低温エッチング用ダミーウェハの変形例を示す図である。
【図５】（ａ）は、エッチングにより断面視で矩形状のコアを形成したウェハの断面図であり、（ｂ）は、その矩形状のコアを形成する際に用いる従来のドライエッチング装置の概略構成図である。
【図６】（ａ）は、エッチングにより断面視で台形状のコアを形成したウェハの断面図であり、（ｂ）は、その台形状のコアを形成する際に用いる従来のドライエッチング装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係るドライエッチング装置を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はその常温エッチング時の要部拡大断面図、（ｃ）はその低温エッチング時の要部拡大断面図である。
【００２２】
図１に示すように、ドライエッチング装置１は、チャンバ２内で対向配置された上部電極３と下部電極４間にＲＦ電源５により高周波を印加して、上部電極３と下部電極４間に供給されたエッチングガスをプラズマ化し、当該プラズマＰにより下部電極４の上面に載置されたウェハ６の表面をエッチングするものである。
【００２３】
上部電極３は、エッチングガスを吹き出す細孔が多数形成されており、当該細孔からシャワー状にエッチングガスを吹き出すようになっている。また、チャンバ２には排気口９が形成されており、この排気口９からエッチングに使用したガスを排気するようになっている。
【００２４】
ドライエッチング装置１は、下部電極４に載置されたウェハ６を冷却する冷却ガス（Ｈｅなど）を供給する冷却ガス供給手段（図示せず）を備えており、低温エッチング時に、冷却ガスをウェハ６の裏側に直接吹き付けることができるように構成されている。
【００２５】
下部電極４の上面には、低温エッチング時に供給される冷却ガスによりウェハ６が動かないように、下部電極４にウェハ６を固定するためのクランプ７が形成されている。また、下部電極４の上面には、ウェハ６の下側に冷却ガスを通す空間を確保するためのＯリング等のシール材８が配置されている。
【００２６】
また、図１では図示省略しているが、ドライエッチング装置１は、エッチング対象のウェハ６をチャンバ２内へ搬入し下部電極４の上面に載置し、エッチング後のウェハ６をチャンバ２外へ搬出するウェハ搬送装置２１を備えている（図２参照）。
【００２７】
ここでは、ウェハ６が石英ガラスからなり、ドライエッチングによりガラス導波路のコアを形成する場合を説明する。この場合、ウェハ６としては、石英ガラスからなる基板上に低屈折率のクラッド層、高屈折率のコア層を順次形成し、コア層の表面にさらにメタル膜をパターン形成したものを用い、メタル膜が形成されていない部分のコア層をドライエッチングにより除去して、コアを形成することになる。コアを形成した後に、コアを覆うように低屈折率のクラッド層を形成すれば、ガラス導波路が得られる。なお、この場合、エッチングガスとしては、例えばＣＨＦ3を用いることができる。
【００２８】
さて、本実施の形態に係るドライエッチング装置１は、エッチング幅が深さ方向に変化しないようにエッチングを行う際（つまり断面視で矩形状のコアを形成する常温エッチングの際）に用いる常温エッチング用ダミーウェハ１０と、エッチング幅が深さ方向に徐々に狭くなるようにエッチングを行う際（つまり断面視で台形状のコアを形成する低温エッチングの際）に用いる低温エッチング用ダミーウェハ１１と、を備えている。
【００２９】
ドライエッチング装置１では、常温エッチングの際には、冷却ガス供給手段による冷却ガスの供給を停止すると共に、常温エッチング用ダミーウェハ１０を用いてエッチングを行い、低温エッチングの際には、冷却ガス供給手段により冷却ガスを供給しつつ、低温エッチング用ダミーウェハ１１を用いてエッチングを行うように構成されている。
【００３０】
図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、常温エッチング用ダミーウェハ１０は、エッチング対象のウェハ６と同じ材料（ここでは石英ガラス）からなり、クランプ７に対して着脱自在に設けられると共に、上面視でウェハ６の周囲を取り囲むように設けられ、ウェハ６と共にエッチングされるものである。
【００３１】
図１（ｃ）および図２（ｂ）に示すように、低温エッチング用ダミーウェハ１１は、エッチング対象のウェハ６と同じ材料（ここでは石英ガラス）からなり、クランプ７に対して着脱自在に設けられると共に、上面視でウェハ６の周囲を取り囲むように設けられ、クランプ７とウェハ６間に介在してウェハ６を下部電極４に固定すると共に、ウェハ６と共にエッチングされるものである。
【００３２】
常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１は、ウェハ６を下部電極４に載置する際に、クランプ７に係止されることにより、ウェハ６を下部電極４上に位置決めして固定するアタッチメントの役割と、ウェハ６と共にエッチングが行われるようにエッチング範囲を広げてプラズマＰの分布が不均一なエリアをウェハ６よりも外側に位置させ、ウェハ６の周縁部におけるプラズマＰの分布を均一にして、ウェハ６のエッチング量を均一にする役割を兼ねている。
【００３３】
なお、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１として、エッチング対象のウェハ６と異なる材料からなるものを用いた場合、プラズマＰがダミーウェハ１０，１１に集中するなどして正常なエッチングが困難になる場合がある。そのため、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１としては、エッチング対象のウェハ６と同じ材料からなるものを用いる必要がある。常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１は、繰返し使用するとエッチングにより徐々に薄くなるので、使用回数が所定の回数（例えば数十〜数百回）に達したら新しいものに取り替えることが望ましい。
【００３４】
本実施の形態に係るドライエッチング装置１では、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１として、共通のダミーウェハ１２を用いている。
【００３５】
ダミーウェハ１２は、周縁部がクランプ７に係止される円盤状の本体部１３と、本体部１３の中央部（上面視における中央部）に形成されたウェハ６を収容するための凹部１４と、凹部１４の中央部（上面視における中央部）に形成された貫通孔１５と、を有している。本体部１３は、ウェハ６の径よりも大きい径に形成され、凹部１４は、ウェハ６と略同じ径（ウェハ６よりも若干大きい径）に形成され、貫通孔１５は、ウェハ６よりも若干小さい径に形成される。また、凹部１４の深さは、ウェハ６の厚さと略同じとなるように形成され、凹部１４にウェハ６を収容した際に、ウェハ６の表面と本体部１３の表面とが略一致するようにされる。
【００３６】
ダミーウェハ１２を常温エッチング用ダミーウェハ１０として用いる場合は、凹部１４が形成された面を上側とし、その凹部１４にウェハ６を収容した状態（つまりダミーウェハ１２にウェハ６を載置した状態）とし、その状態でウェハ搬送装置２１によりチャンバ２内に搬送して下部電極４の上面に載置して、ダミーウェハ１２の本体部１３の周縁部をクランプ７に係止させる。この状態で冷却ガスの供給を行わずにエッチング（常温エッチング）を行うと、断面視で矩形状のコアが得られることになる。
【００３７】
ダミーウェハ１２を低温エッチング用ダミーウェハ１１として用いる場合は、凹部１４が形成された面を下側とし、その凹部１４にウェハ６を収容した状態（つまりウェハ６にダミーウェハ１２を被せた状態）とし、その状態でウェハ搬送装置２１によりチャンバ２内に搬送して下部電極４の上面に載置し、ダミーウェハ１２の本体部１３の周縁部をクランプ７に係止させる。このとき、貫通孔１５の周縁の本体部１３（凹部１４の底壁に相当する部分）がクランプの役割を果たし、クランプ７が下部電極４側にダミーウェハ１２をおさえつけ、さらにダミーウェハ１２がウェハ６を下部電極４側に押さえつけて、ウェハ６を下部電極４に固定するようなかたちとなる。この状態で、冷却ガスをウェハ６の裏側に吹き付けてウェハ６を冷却しつつエッチング（低温エッチング）を行うと、断面視で台形状のコアが得られることになる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１として共通のダミーウェハ１２を用いたが、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１は、別体であっても構わない。換言すれば、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１は、異なる形状であっても構わない。
【００３９】
例えば、常温エッチング用ダミーウェハ１０として、図３（ａ），（ｂ）に示す形状のものを用いるようにしてもよい。図３（ａ）に示す常温エッチング用ダミーウェハ１０は、上述のダミーウェハ１２の貫通孔１５を省略してトレイ状としたものであり、図３（ｂ）に示す常温エッチング用ダミーウェハ１０は、上述のダミーウェハ１２の凹部１４を省略してリング状（ドーナツ状）としたものである。なお、ウェハ搬送装置２１での搬送の容易さの観点からは、常温エッチング用ダミーウェハ１０として、ウェハ６を載置して搬送できるものを用いることが望ましく、上述のダミーウェハ１２、あるいは図３（ａ）に示すトレイ状のものを用いることが望ましい。
【００４０】
また、低温エッチング用ダミーウェハ１１として、図４（ａ），（ｂ）に示す形状のものを用いるようにしてもよい。図４（ａ）に示す低温エッチング用ダミーウェハ１１は、上述のダミーウェハ１２において、凹部１４を形成した側の本体部１３の周縁部に脚部４１を形成したものであり、図４（ｂ）に示す低温エッチング用ダミーウェハ１１は、上述のダミーウェハ１２において、凹部１４の底壁に相当する部分を、本体部１３の凹部１４を形成した側と反対側に突出するように鉤型に形成したものである。
【００４１】
なお、図３，４はあくまで一例を示したものであり、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１の形状は、下部電極４の形状、クランプ７の形状等に応じて適宜変更することが可能である。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態に係るドライエッチング装置１によれば、クランプ７に対して着脱自在な常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１を備えることにより、エッチング時のウェハ６の温度を常温と低温の両方に設定できるドライエッチング装置１を実現できる。よって、断面視で矩形状、台形状の両方のコア形状を１つの装置で実現可能となり、設備コストを低減できる。
【００４３】
本発明のドライエッチング装置１は、基本的に、従来より用いられている低温エッチングが可能なドライエッチング装置（図６（ｂ）参照）に、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１を備えるだけで実現が可能であり、装置の内部構造やウェハ搬送装置２１の改造を行うことなく、１つの装置で台形状、矩形状の両方のコア形状を実現することが可能となる。
【００４４】
また、ドライエッチング装置１によれば、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１を、エッチング対象のウェハ６と同じ材料で形成すると共に、上面視でウェハ６の周囲を取り囲むように形成しており、ウェハ６と共に常温エッチング用ダミーウェハ１０または低温エッチング用ダミーウェハ１１をエッチングすることにより、エッチング範囲を広げてプラズマＰの分布が不均一なエリアをウェハ６よりも外側に位置させ、ウェハ６の周縁部におけるプラズマＰの分布を均一にして、ウェハ６のエッチング量を均一にすることが可能となる。
【００４５】
さらに、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１を共通のダミーウェハ１２とすることで、パーツの数を減らしてコストをさらに低減できる。
【００４６】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００４７】
例えば、上記実施の形態では、エッチング対象のウェハ６として石英ガラスからなるものを用いたが、これに限定されるものではなく、例えばＳｉからなるものを用いることも可能である。ただし、エッチング量を均一とするため、常温エッチング用ダミーウェハ１０と低温エッチング用ダミーウェハ１１としては、ウェハ６と同じ材料からなるものを用いる必要がある。
【符号の説明】
【００４８】
１  ドライエッチング装置
２  チャンバ
３  上部電極
４  下部電極
５  ＲＦ電源
６  ウェハ
７  クランプ
１０  常温エッチング用ダミーウェハ
１１  低温エッチング用ダミーウェハ
【図２】
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【図１】
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【図３】
2013098483.tif 000005
【図４】
2013098483.tif 000006
【図５】
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【図６】
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