プラズマ処理中にワークピースを支持する装置及び方法
【課題】複数のワークピースの両面に、同時に、プラズマプロセスを行う必要がある。
【解決手段】プラズマ処理システムのプロセス空間の内側に、同時に複数のワークピースを支持する装置及び方法により解決する。装置は、プロセス空間の内部に支持されるべく構成されたキャリアプレートを有し、キャリアプレートの厚みを貫通する複数の第１の開口部を有する取付具である。キャリアプレートは、外側周辺縁部にて環状領域に載せてそれぞれのワークピースに接触すべく構成され、ワークピースの第１及び第２の面は、前記複数の第１の開口部のそれぞれ１つを通してプラズマに暴露される。
【解決手段】プラズマ処理システムのプロセス空間の内側に、同時に複数のワークピースを支持する装置及び方法により解決する。装置は、プロセス空間の内部に支持されるべく構成されたキャリアプレートを有し、キャリアプレートの厚みを貫通する複数の第１の開口部を有する取付具である。キャリアプレートは、外側周辺縁部にて環状領域に載せてそれぞれのワークピースに接触すべく構成され、ワークピースの第１及び第２の面は、前記複数の第１の開口部のそれぞれ１つを通してプラズマに暴露される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、複数のワークピースをプラズマで処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクドライブは、特に、コンピュータ産業など、様々な用途において広範囲に使用されている。特に、ディスクドライブは、円盤上に磁化可能な形態にて、大量のデータ／情報を格納するために使用される。円盤は、モータ駆動のスピンドルに支持されて、ハードディスクドライブによって回転する。データ／情報は、１以上の書込ヘッドを使用して、円盤上の磁気媒体に書き込まれ、１以上の読取ヘッドを使用して、磁気媒体から読み出される。
【０００３】
それぞれの書込ヘッドは、円盤上に配置された磁気媒体における磁化可能材料の薄膜の領域を選択的に磁化させる磁場を印加する。代表的に、円盤は、非磁性材料、例えば、アルミニウム合金又はガラスから作られ、磁気媒体は、円盤の両面に付着される。書込ヘッドによって発生した磁場が除去された後には、円盤の様々な領域における磁気媒体は、磁化を保持する。磁化の方向は印加された磁場の方向に一致し、２進数形式でデジタル的に書き込まれたデータ／情報を不揮発性に格納することができる。円盤上の磁気媒体に埋め込まれた磁化のパターンは、次に、読取ヘッドにて電気応答を発生させ、これが格納されたデータ／情報を読み出すことを可能にする。
【０００４】
パターン化された磁気記録媒体は、ディスクドライブの円盤の記憶密度を高めるための将来有望なアプローチであると考えられている。ディスクリートトラックレコーディング（ＤＴＲ）及びビットパターン化メディア（ＢＰＭ）は、現在のレベルを越えた容量に増強できる２つの特定のパターニング技術である。比較的新しいプロセスにおいて、磁気記録媒体のパターニングに使用するために影響を受け易いのは、インプリントリソグラフィーであって、これはフォトリソグラフィーの制約によっては制限されない。
【０００５】
インプリントリソグラフィーは、磁気記録媒体の上に配置された液体レジストにパターンをインプリントするために、マスターテンプレートを頼りにしており、次に、マスターテンプレートを通して伝達される放射を用いて、パターン化された液体レジストを光学的に硬化させる。テンプレートが取り外された後には、光学硬化したレジストのパターンは、マスターテンプレートのパターンの複製である、エッチングマスクを形成する。エッチングマスクは、厚い領域と比較的薄い領域とを具備し、マスターテンプレートの凹凸の特徴のパターンに対して鏡像関係となるように変調される。薄い領域におけるレジストは、反応性イオンエッチングなどの異方性ドライエッチングプロセスを使用して、取り除かれる。厚みの差のために、薄い領域が取り除かれた後にも、エッチングマスクにおける比較的厚い領域にあるレジストは維持される。異なるエッチングレシピによるドライエッチングが続けられて、エッチングマスクから、下層にパターンを転写する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パターン化されたマスクにおける薄い領域から硬化材料を取り除くための、効率的で費用有効的な方法及び装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施形態においては、装置は、プラズマを用いてワークピースの第１及び第２の面を同時にドライエッチングするために、プロセス空間の中に複数のワークピースを支持すべく使用されるために提供される。装置は、プロセス空間の内側に支持されるべく構成されたキャリアプレートと、キャリアプレートの厚みを貫通する複数の第１の開口部とを備えてなる、取付具を具備している。キャリアプレートは、外側周辺縁部にて環状領域に載せて、それぞれのワークピースに接触するように構成され、それぞれの１つの複数の第１の開口部は、それぞれのワークピースの第１及び第２の面をプラズマに暴露させる。
【０００８】
他の実施形態においては、装置は、プラズマを用いてワークピースの第１及び第２の面を同時にドライエッチングするために、プロセス空間の中に複数のワークピースを支持すべく使用されるために提供される。装置は、プロセス空間の内側に支持されるべく構成されたキャリアプレートと、キャリアプレートから外方に突出した複数の支柱とを備えてなる、取付具を具備している。それぞれの支柱は、キャリアプレートに取り付けられる第１の部分を具備し、第１の部分は、ワークピースのそれぞれ１つを貫通する中央開口部に接触することで、ワークピースのそれぞれ１つを支持するように構成されている。
【０００９】
他の実施形態においては、プラズマチャンバの内部で、複数のワークピースの第１及び第２の面を同時にドライエッチングするための方法が提供される。方法は、それぞれのワークピースの第１及び第２の面を覆うことなく、プラズマチャンバの内側にある第１及び第２の電極の間にワークピースを支持する段階と、プラズマチャンバの内部にプラズマを発生させる段階と、同時に、ドライエッチングを実行するために、それぞれのワークピースの第１及び第２の面をプラズマに暴露する段階と、を備えている。
【００１０】
本発明の様々な実施形態による取付具によれば、複数のワークピースの両面（例えば、ディスクドライブの円盤）を、均一に、異方性に、かつ同時に、プラズマエッチングされる。取付具は、取上げ及び配置ロボットを使用した自動化と互換性があり、ある種の実施形態においては、面取りは、必要とされないか、又は、表面領域において最小化される。取付具によれば、複数のワークピースが単一のプラズマプロセスで処理されるので、高いプロセススループットが促進される。取付具は、インプリントされたエッチングマスクの薄い領域から残留レジスト材料を除去する、インプリントリソグラフィーに続いて、プラズマ処理プロセスにおいて使用できる。取付具は、ワークピースの処理に使用される、制御されたレジストの灰化又は異なるタイプの材料の除去など、他のタイプのプラズマ処理においても使用できる。
【００１１】
添付図面は、本願に組み込まれて本明細書の一部分を構成するもので、本発明の例示的な実施形態を図示し、上述した本発明の一般的な説明と併せて、及び以下の詳細な説明と併せて、本発明の実施形態の原理を説明するために役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プラズマ処理システムにおいて使用される取付具を示した上部斜視図である。
【図２】図１の線２−２に沿った横断面図である。
【図３】図２の一部分を示した拡大図である。
【図４】図３と類似した拡大図であるが、取付具は、ワークピースを保持して示されている。
【図５】プラズマ処理システムに使用される、変形例の実施形態による取付具を示した上部斜視図である。
【図６】プラズマ処理システムの内部に配置された、図１の取付具を示した横断面図である。
【図７】図６の一部分を示した拡大図である。
【図８】プラズマ処理システムにおいて使用される、変形例の実施形態による取付具を示した上部斜視図である。
【図９】図６と類似した横断面図であるが、プラズマ処理システムの内側に配置された、図８の取付具を示している。
【図１０】図９の一部分を示した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１乃至図４を参照すると、取付具１０は、複数のワークピース１２が循環的に装填されるべく構成され、プラズマ処理システムにおけるプラズマチャンバの内部に水平に位置決めされ、ワークピース１２を保持してプラズマに暴露させ、プラズマチャンバから取り出され、プラズマ処理されたワークピース１２が除荷されるものである。取付具１０は、キャリアトレイ又はキャリアプレート１４を具備し、ワークピースを保持するための寸法及び形状をもつ複数の開口部１６の形態である支持部と、開口部１６とは寸法及び形状が異なる一以上の追加的な開口部１８とを有している。開口部１８は、ワークピース１２を保持するような寸法及び形状ではなくて、後述するように、異なる機能を有している。
【００１４】
開口部１６は、正方形の配列に配置され、代表的な実施形態においては、３×３の正方形の配列をなし、９個のワークピース１２を支持することができる。他の実施形態においては、１６個（例えば、４つの正方形の配列）、２５個（例えば、５×５の正方形の配列）、又はより多くの開口部１６を設けることができる。当業者は認識するだろうが、開口部１６は、非対照的な構成を有していても良い。開口部１６は、代表的な実施形態においては、円形すなわち丸くて、ワークピース１２に比べて小さい直径を有し、ワークピース１２は、円板形状すなわち丸くて、比較的平坦であり、代表的な実施形態においては、開口部１６の内部に配置される。使用に際しては、開口部１６は、ワークピース１２によって、それらのすべてが占められ、又は一部だけが、ワークピース１２によって占められる。
【００１５】
取付具１０は、磁気データ／情報格納及び検索媒体、例えば、ハードディスクなどの形態のワークピース１２の製造において特に有用性を有する。これらのワークピース１２は、代表的に、一定の外径の円板又は円盤であって、それぞれ、円形の中央開口部１３を有しており、これは、組み立てられて、ディスクドライブとして使用されるとき、モータ駆動スピンドルに配置される。中央開口部１３における内側周辺縁部から、ワークピース１２の外側周辺縁部までの、円盤の両面の半径範囲の大部分は、データ格納及び検索のために専用され、このため、磁気記録媒体でコーティングされている。ワークピース１２のそれぞれの面は、中央開口部１３から外側周辺縁部１５へと延びている。ワークピース１２が開口部１６に配置されたとき、キャリアプレート１４における開口部１６は、中央開口部１３を除いて、閉塞される。
【００１６】
それぞれの開口部１６は、平坦な上側又は頂部の面又は表面３４から、平坦な下側又は底部の面又は表面３８へと、キャリアプレート１４の全厚みを貫通して延び、中心線２０の形態である長手軸線を中心としている。キャリアプレート１４に形成された、環状傾斜表面２２は、内方かつ下方に傾斜して、平坦な頂部表面３４から開口部１６の中心線２０に向けて、円錐台の形状を備えている。図３に最良に示されるように、環状傾斜表面２２は、溝部によって中断し、これは、環状側壁２４及び環状唇部２６を具備し、角部２５にて環状側壁２４と合致している。環状側壁２４は、角部２８にて、環状傾斜表面２２に交差し、環状唇部２６は、角部３２にて、開口部１６を取り巻く内側周辺リム３０に交差する。環状側壁２４、環状唇部２６、環状傾斜表面２２、及び内側周辺リム３０は、開口部１６の中心線２０を中心として中心合わせされ、開口部１６のまわりの円周に延びている。環状唇部２６は、環状傾斜表面２２とは異なる角度にて、中心線２０に向けて、斜面をもって傾斜している。代表的な実施形態においては、環状唇部２６は、平坦なすなわち平面からなり、これは、頂部表面３４を含有する平面に対しておおよそ平行である平面内に含有される。
【００１７】
それぞれの開口部１６は、半径Ｒによって特徴付けられ、中心線２０から環状側壁２４へと測定され、ワークピース１２の直径に比べてわずかに小さくなっている。開口部１６の寸法及びサイズ並びに幾何学的形状は、ワークピース１２の仕様に従って変化する。キャリアプレート１４は、あらゆる適切な固体の導電タイプの材料から作ることができる。
【００１８】
環状傾斜表面２２は、環状側壁２４及び環状唇部２６をキャリアプレート１４の平坦な上面３４に対して窪ませるように動作する。環状唇部２６は、ワークピース１２の外側周辺縁部１５を取り巻く環状領域に接触すべく構成され、環状側壁２４は、図４に最良に示されるように、環状唇部２６に載せられたとき、開口部１６に対するワークピース１２の横方向の動きを制約する。環状傾斜表面２２における傾斜した角度は、ワークピース１２を開口部１６に装填する助けとなり、それは、ワークピース１２を環状唇部２６に向けて導きつつ、ワークピース１２の外縁だけを接触させることによる。環状側壁２４と環状唇部２６とは、協働して、開口部１６の内部におけるワークピース１２の再現性のある位置決めを提供する。ワークピース１２における外側周辺縁部１５に沿った環状領域は、最終的に、環状唇部２６と接触する関係を有し、これは、幅が狭く、ワークピース１２を最小限の表面積で載せて支持するのを許容する。１つの実施形態においては、環状唇部２６の幅は、およそ０．５ミリメートルであり、環状側壁２４の深さは同様におよそ０．５ミリメートルである。プラズマチャンバの内部に配置されたとき、キャリアプレート１４は、環状傾斜表面２２が上を向くように配置され、それぞれのワークピース１２は、環状唇部２６の上に載り、開口部１６の１つに取り囲まれ、それぞれの環状唇部２６は、ワークピース１２の重量を支持する。
【００１９】
それぞれの開口部１６について、他の環状傾斜表面３６は、中心線２０に向けて、キャリアプレート１４の平坦底面３８に対して、内方及び下方に角度を付けられている。環状傾斜表面３６は、円錐台の形状を有し、開口部１６のまわりの円周に延びている。その結果、キャリアプレート１４は、平坦底面３８に対してそれぞれの開口部１６まわりで、環状傾斜表面３６によって窪ませられる。キャリアプレート１４における平坦な上面及び底面３４，３８は、キャリアプレート１４の厚みによって隔てられたおおよそ平行である平面内に含有されている。環状傾斜表面３６は、環状唇部２６に近接した内側周辺リム３０と結合され、環状傾斜表面２２，３６は、中心線２０からの距離を減らして、キャリアプレート１４の比較的薄い材料と協働する。環状傾斜表面２２，３６によって提供されるテーパは、ワークピース１２における反対側の前面及び背面にわたって、プラズマの均一性を促進することを助けると信じられている。
【００２０】
また、それぞれの開口部１８は、平坦な上面３４から平坦な底面３８へと、キャリアプレート１４の全厚みを貫通している。代表的な実施形態においては、開口部１８は、丸められた端部を備えた細長いスロットであるけれども、本発明はそのように制限されるものではない。開口部１８は、開口部１６とキャリアプレート１４における外側リム４０との間の周辺に配置され、外向きに面した外縁４２を具備している。外側リム４０は、平坦な上面３４を含有する平面の上方へ突出し、外側リム４０及び上面３４はトレイを形成している。開口部１８は、キャリアプレート１４のまわりで対称的な配置になるように空間的に分配され、開口部１８の１つは、開口部１６とそれぞれ１つの縁部４２から４５との間になるように配置される。詳しくは後述するように、開口部１８は、キャリアプレート１４の片面３４からキャリアプレート１４の反対面３８へと、プロセスガス及びプラズマの流路の配列を提供している。一般的に、流路は面３４から面３８へと延び、プロセスガスは、水平に向けられたキャリアプレート１４の上方から流入し、キャリアプレート１４の下側に排気されるが、これについては、例示的なプラズマ処理システム５０について後述される（図６）。
【００２１】
それぞれの外縁４２，４３，４４，４５は、平坦な底面３８に対して傾斜しており、表面３８と外側リム４０との間の挟角θは、鈍角である（すなわち、９０度を越える）。当業者は認識するだろうが、外縁４２，４３，４４，４５が協働する限り、すべての外縁４２，４３，４４，４５よりも少ないものが傾斜されても良い。
【００２２】
孔１２０は、キャリアプレート１４の外側リム４０のまわりの周辺に配置される。これらの孔１２０は、キャリアプレート１４を移動させるための取上げ及び配置ロボット又はその他の自動化によって係合されるために構成された位置を表し、例えば、取付具１０と、取付具１０の開口部１６の中に装填されたワークピース１２とをプラズマチャンバに出入りさせて搬送するものである。
【００２３】
図５を参照すると、同様な参照符号は、図１乃至図４における対応する特徴を参照しつつ、変形例の実施形態を示しており、取付具４８は、開口部１６を具備し、開口部１８を省略している。開口部１６のために利用可能な表面積が増加するので、開口部１６の数を増やすことができる。これは、取付具１０（図１乃至図４）と比較して、取付具４８の容量を増加させるけれども、キャリアプレート１４の片面からキャリアプレート１４の反対面への、プロセスガス及びプラズマの流路は、それぞれのワークピース１２における中央開口部１３によって形成された開空間に制約される。
【００２４】
図６及び図７を参照すると、プラズマ処理システム５０は一般に、エンクロージャ５２を具備し、これは、蓋５４と、ベース５６とを有し、ベースの上に、蓋５４が載せられると共に、上側電極５８と、下側電極６０と、一対の分離リング６２，６４を上部電極５８と下側電極６０との間に配置されて具備している。シール部材６６，６８は、真空シールを提供し、それぞれ上側電極５８と下側電極６０と分離リング６２，６４との間に圧縮され、エンクロージャ５２の内側は、プロセス空間７０を形成して、プラズマ処理システム５０の周辺大気の圧力環境から隔離され、組立体はプラズマチャンバを形成して、その中で、プラズマを発生させるための環境を供給できる。
【００２５】
真空ポンプ７２は、下側電極６０を通して延びる、ポート７６，７８によって真空マニホールド７４に結合される。真空ポンプ７２は、プラズマプロセスによって発生する、プロセス空間７０内での蒸散による揮発性の副産物と共に、消費されたプロセスガスを、矢印７５にて示すように、プロセス空間７０から排出するように構成されている。真空ポンプ７２は、プロセス空間７０の中の真空圧力が、プラズマ形成が可能なほど充分に低く維持されるように動作する。プラズマの形成に適した代表的な圧力は、約２０ミリトールから約５０トール以上である。プロセス空間７０の内部の圧力は、特定の所望のプラズマプロセスに従って制御され、主として、プロセスガスの貢献による分圧からなり、これは、一以上の独立したガス種が、排気されたプロセス空間７０に供給されることで構成される。隔壁８２，８４は、ポート７６，７８内に配置され、真空マニホールド７４の中でのプラズマ励起を防止し、プラズマがプロセス空間７０に閉じ込められるようにする。
【００２６】
プラズマ処理システム５０は、ガスシャワーヘッド８６を具備し、これは、上側電極５８に結合され、下側電極６０の上方に吊下されている。ガスポート８８は上側電極５８を延通し、ガスシャワーヘッド８６と上側電極５８との間にガス分配空間９２を備えた、プロセスガス供給源９０に結合される。ガスシャワーヘッド８６は、複数の通路９４を具備し、片向きの矢印９５によって模式的に示すように、プロセスガスと連通しており、ガス分配空間９２からプロセス空間７０の中へと導かれる。ガスシャワーヘッド８６からプロセス空間７０に入るプロセスガスの流れと、真空ポンプ７２の送出速度とは、調和されて、プロセス空間７０内の全ガス圧を、プロセスガスの分圧によってプラズマ形成を促進するのに充分な低いレベルに維持する。
【００２７】
支持フランジ９６は、分離リング６２，６４の間に配置され、プロセス空間７０のまわりの円周に延びている。シール部材９８，１００は、分離リング６２，６４と共に、支持フレーム９６のための真空シールを提供する。支持フレーム９６は、プロセス空間７０の内側に、取付具１０（又は代わりに取付具４８）を支持するように構成され、上側電極５８と下側電極６０との間の位置に配置される。取付具１０における開口部１６は、支持フレーム９６に配置されたとき、ワークピース１２で占められる。プロセス空間７０が排気されてプロセスガスがガスシャワーヘッド８６の通路９４を通して注入されたとき、プロセスガスは、開口部１８を通り、中央開口部１３を通って、それぞれのワークピース１２へ流れ、片向き矢印１０５によって指示されるように、ポート７６，７８を通して真空ポンプ７２へ排気される。１つの実施形態においては、開口部１６，１８は、キャリアプレートの中心のまわりに対称的な構成を有し、これは、開口部１６，１８を通るプロセスガスの流れの分布を最適化すると信じられており、従って、プラズマの均一性、特に、キャリアプレート１４の底面側のプロセスガスの分布を均一にすることを促進する。
【００２８】
支持フレーム９６は、溝部１１０を具備し、これは、プロセス空間７０の内側に配置され、プロセス空間７０を中心として円周に延びている。溝部１１０は、第１の表面１１２と、第１の表面１１２に交差する第２の表面１１４とを具備し、９０度よりも大きな内角ｆを形成している。内角ｆは、表面３８と外側リム４０との間の挟角θに比べて、おおよそ等しいか、又はわずかに小さくなっている。キャリアプレート１４が支持フレーム９６に支持されているとき、キャリアプレート１４の底面３８は、第１の表面１１２に対して接触関係を有し、キャリアプレート１４におけるそれぞれの外縁４２，４３，４４，４５は、第２の表面１１４に対して接触又は対面関係を有し、キャリアプレート１４がプラズマチャンバの内部において再現性のある位置決めをされるようになっている。支持フレーム９６上に支持されたとき、キャリアプレート１４は、水平の向きを有し、重力がそれぞれのワークピース１２を引っ張って、それぞれの開口部１６を中心として円周方向に延びるそれぞれの環状唇部２６と接触させるようになっている。キャリアプレート１４は、あらゆるタイプのクリップ又は他の機械的構造又は拘束具であって、ワークピース１２を開口部１６の内側に固定するものを備えていない。
【００２９】
図７に最良に示されるように、タブ１０２は、支持フレーム９６から外方へ延びており、支持フレーム９６に電気的に接触するために、プロセス空間７０の外部からアクセス可能になっている。電源１０４は、タブ１０２と、及び上側及び下側の電極５８，６０と、シールドされた同軸ケーブル又は伝送ラインによって結合される。電源１０４は、一以上の高周波にて動作し、インピーダンスマッチングネットワーク（図示せず）を具備し、上側及び下側の電極５８，６０、支持フレーム９６、取付具１０及びワークピース１２、及びプロセス空間７０の内側のプラズマ１０６から、電源１０４へ戻すように、これらの負荷から反射した電力を測定する。インピーダンスマッチングネットワークは、当業者によって理解される構造であり、インピーダンスを調整して、反射電力を最小化するように構成されている。電源１０４の電力及び電圧レベル及び動作周波数は、特定の用途に応じて変化する。
【００３０】
ワークピース１２の処理中には、電源１０４から上側及び下側の電極５８，６０及び取付具１０へ供給される電力は、プロセス空間７０内に時間変化する電磁場を発生させる。電磁場は、プロセス空間７０内に存在するプロセスガスをプラズマ状態へ励起させる。プラズマ１０６は、プラズマ処理の持続期間にわたって、電源１０４からの電力の継続的な適用によって維持される。上側及び下側の電極５８，６０及び取付具１０は、様々な異なる方法で、電力を加えられても良い。例えば、取付具１０には電力が加えられ、上側及び下側の電極５８，６０は接地されるか、又は取付具１０が接地されて、上側及び下側の電極５８，６０に電力が加えられるか、又は取付具１０は浮遊して、上側及び下側の電極５８，６０に電力が加えられる。
【００３１】
プロセスガスから発生したプラズマの構成成分（ラジカルなど）は、露出された材料と相互作用し、例えば、ワークピース１２の両面の磁気記録媒体などに対して、所望の表面改質を実行する。プラズマは、所望の表面改質を実行するように構成され、そのために、パラメータ、例えば、プロセスガスの化学的組成、プロセス空間７０の内部の圧力、及び電力の大きさ及び／又は上側及び下側の電極５８，６０及び取付具１０に加えられる周波数が選択される。１つの実施形態においては、酸素及びアルゴンのガス混合物、主としてアルゴンから形成されるプラズマを使用して、ワークピース１２の両面を同時にプラズマ処理することができる。処理システム５０は、終了点認識システム（図示せず）を具備し、これは、プラズマプロセス（例えば、エッチング処理）が所定の終了点に達したとき、又は、代わりに、プラズマプロセスが時間ベースで行われ、経験的に決定されるプロセス時間に達したとき、これらを自動的に認識する。
【００３２】
図８乃至図１０を参照すると、対応する参照符号は、図１乃至図７における対応する特徴を参照しつつ、変形例の実施形態を示しており、取付具１３０は、キャリアプレート１４８と、複数の台座すなわち支柱１３２の形態である支持体とを具備し、プロセス空間７０の内部にワークピース１２を保持及び支持するように構成されている。それぞれの支柱１３２は、取付具１３８によってキャリアプレート１４８に固定された下側部分１３４と、下側部分１３４に結合される上側部分１３６とを具備している。キャリアプレート１４８は、下側電極６０に固定されて組立体を形成したとき、キャリアプレート１４８と下側電極６０との間に良好な電気接触をもち、下側電極６０に電力が与えられたときに駆動される。
【００３３】
それぞれの支柱１３２における下側部分１３４は、周辺縁部に環状表面１４２を窪ませた円板形状すなわち丸いフランジ１４０と、丸い上昇した中央表面１４４と、上昇した中央表面１４４と窪んだ環状表面１４２との間に半径方向に設けられた、窪んだ環状表面１４６とによってキャップされる。フランジ１４０は、外側リム１４５と、窪んだ環状表面１４２とを有し、外側リム１４５との交差部に角部を形成している。窪んだ環状表面１４６は、丸い上昇した中央表面１４４に対して窪んでおり、窪んだ環状表面１４２に対して上昇しており、丸い上昇した中央表面１４４の側壁１６０を形成している。
【００３４】
上側部分１３６は、丸く窪んだ中央表面１５２を備えた円板形状すなわち丸いフランジ１５０と、窪んだ中央表面１５２を取り囲む、上昇した環状表面１５４とによってキャップされる。上昇した環状表面１５４は、丸く窪んだ中央表面１５２に対して上昇しており、上昇した環状表面１５４の側壁１６２によって区画された、丸く窪んだ中央表面１５２を備えた、カップ形状の構造物を形成している。代表的な実施形態における下側部分１３４の外部の鏡像である、上側部分１３６は、その存在によって、下側部分１３４のまわりでプロセスガスの流れの摂動の減少のため、エッチングの均一性を改善する。
【００３５】
ワークピース１２は、中央開口部１３を取り囲む小さな環状領域にかぶさって、フランジ１４０における窪んだ環状表面１４２と接触した関係において載置される。ワークピース１２におけるこの環状領域は、フランジ１４０における窪んだ環状表面１４２と、フランジ１５０における上昇した環状外側表面１５４との間に配置される。窪んだ環状表面１４６の外径は、ワークピース１２の中央開口部１３の直径と、おおよそ等しい。窪んだ環状表面１４２，１４６との間の高さの差は、中央開口部１３の半径方向内方に環状側壁１４８を提供し、フランジ１４０，１５０に対してワークピース１２が横方向に動く範囲を制限する。
【００３６】
支柱１３２は、キャリアプレート１４８の表面領域にわたって分布され、ワークピース１２は、互いに非接触の関係を有している。支柱１３２の配置は、開口部１６の配置と同様である（図１乃至図５）。下側及び上側の部分１３４，１３６は、使用中に組み立てられ、フランジ１４０，１５０の間にワークピース１２は固定され、フランジ１４０の丸くて上昇した中央表面１４４の突起部と、フランジ１５０の上昇した環状外側表面１５４によって区画される凹部を、丸く窪んだ中央表面１５２と接触させ、側壁１６０，１６２は、上側部分１３６が下側部分１３４に対して横方向に不用意に動かないように固定する。
【００３７】
支柱１３２をワークピース１２で占めさせるため、取付具１０（図１乃至図６）に類似した搬送トレイを使用して、取上げ及び配置ロボット又はその他の自動化によって、ワークピース１２を真空を中心としての外部の位置から、支柱１３２に載る位置へと搬送させる。搬送トレイにおける開口部は、支柱１３２の位置について登録可能である。搬送トレイが下げられると、ワークピース１２は、支柱１３２の下側部分１３４へと搬送される。搬送が完了した後には、搬送トレイは、下側電極６０の上に降ろされて、プラズマ処理の間、この位置に維持される。上側部分１３６は、取上げ及び配置ロボットによって、それぞれの下側部分１３４の頂部に搭載される。搬送工程を逆に行って、処理されたワークピース１２を支柱１３２及びプラズマチャンバから取り出す。
【００３８】
取付具１０，４８（図１乃至図７）と比較すると、取付具１３０の支柱１３２は、下側電極６０の直上にワークピース１２を吊下し、キャリアプレートにおける開口部のように、追加的な構造を必要とはしない。その結果、ガスシャワーヘッド８６からポート７６，７８へと、プロセス空間７０を通るプロセスガスの流れは妨げられない。ワークピース１２がキャリアプレート１４８の平面の上方に吊下される高さは、主として、それぞれの支柱１３２の下側部分１３４の高さによって決定される。ワークピース１２は、円形の中央開口部１３によって支持され、外側周辺縁部１５に沿って支持されることがなく、ワークピース１２は、外側周辺縁部１５まで処理が完了されるので、これは、処理される表面積を増加させ、外側縁部の除外領域の無いワークピース１２とも互換性がある。加えて、ワークピース１２における中央開口部１３を取り囲む部分は、代表的に、データ格納に使用されず、代わりに、ディスクドライブにおけるモータ駆動スピンドルとの結合に使用される。
【００３９】
１つの実施形態においては、支柱１３２は、導体からなり、支柱１３２は、下側電極６０が通電されたとき、電力のペデスタルとなり、これは、異方性のドライエッチングプロセスを促進する。覆われてわずかに電気的に絶縁性となり得るレジストであろうところの外側縁部によって、ワークピース１２を支持する枠と比較すると、中央開口部１３のまわりで接触することによりワークピース１２を支持することは、ワークピース１２と優れた電気接触を提供する。他の実施形態においては、支柱１３２は、電気絶縁体から構成され、ワークピース１２は、電気的に浮遊し、等方性のドライエッチングプロセスを促進する。
【００４０】
本発明について、様々な実施形態の説明によって例示し、かつ、これらの実施形態は詳細であると考えられるように説明したけれども、出願人は、特許請求の範囲をいかなる方法によってもそのような詳細に制限する意図はない。追加的な利点及び変形例は、当業者に容易に明らかになる。従って、広い観点における本発明は、特定の詳細、代表的な装置及び方法、及び図示して説明した例示的な実施形態に制限されるものではない。従って、本出願人の一般的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱せずに、そのような詳細に対する変形を行うことができる。発明の範囲それ自体は、特許請求の範囲によってのみ定められるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、複数のワークピースをプラズマで処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクドライブは、特に、コンピュータ産業など、様々な用途において広範囲に使用されている。特に、ディスクドライブは、円盤上に磁化可能な形態にて、大量のデータ／情報を格納するために使用される。円盤は、モータ駆動のスピンドルに支持されて、ハードディスクドライブによって回転する。データ／情報は、１以上の書込ヘッドを使用して、円盤上の磁気媒体に書き込まれ、１以上の読取ヘッドを使用して、磁気媒体から読み出される。
【０００３】
それぞれの書込ヘッドは、円盤上に配置された磁気媒体における磁化可能材料の薄膜の領域を選択的に磁化させる磁場を印加する。代表的に、円盤は、非磁性材料、例えば、アルミニウム合金又はガラスから作られ、磁気媒体は、円盤の両面に付着される。書込ヘッドによって発生した磁場が除去された後には、円盤の様々な領域における磁気媒体は、磁化を保持する。磁化の方向は印加された磁場の方向に一致し、２進数形式でデジタル的に書き込まれたデータ／情報を不揮発性に格納することができる。円盤上の磁気媒体に埋め込まれた磁化のパターンは、次に、読取ヘッドにて電気応答を発生させ、これが格納されたデータ／情報を読み出すことを可能にする。
【０００４】
パターン化された磁気記録媒体は、ディスクドライブの円盤の記憶密度を高めるための将来有望なアプローチであると考えられている。ディスクリートトラックレコーディング（ＤＴＲ）及びビットパターン化メディア（ＢＰＭ）は、現在のレベルを越えた容量に増強できる２つの特定のパターニング技術である。比較的新しいプロセスにおいて、磁気記録媒体のパターニングに使用するために影響を受け易いのは、インプリントリソグラフィーであって、これはフォトリソグラフィーの制約によっては制限されない。
【０００５】
インプリントリソグラフィーは、磁気記録媒体の上に配置された液体レジストにパターンをインプリントするために、マスターテンプレートを頼りにしており、次に、マスターテンプレートを通して伝達される放射を用いて、パターン化された液体レジストを光学的に硬化させる。テンプレートが取り外された後には、光学硬化したレジストのパターンは、マスターテンプレートのパターンの複製である、エッチングマスクを形成する。エッチングマスクは、厚い領域と比較的薄い領域とを具備し、マスターテンプレートの凹凸の特徴のパターンに対して鏡像関係となるように変調される。薄い領域におけるレジストは、反応性イオンエッチングなどの異方性ドライエッチングプロセスを使用して、取り除かれる。厚みの差のために、薄い領域が取り除かれた後にも、エッチングマスクにおける比較的厚い領域にあるレジストは維持される。異なるエッチングレシピによるドライエッチングが続けられて、エッチングマスクから、下層にパターンを転写する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パターン化されたマスクにおける薄い領域から硬化材料を取り除くための、効率的で費用有効的な方法及び装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施形態においては、装置は、プラズマを用いてワークピースの第１及び第２の面を同時にドライエッチングするために、プロセス空間の中に複数のワークピースを支持すべく使用されるために提供される。装置は、プロセス空間の内側に支持されるべく構成されたキャリアプレートと、キャリアプレートの厚みを貫通する複数の第１の開口部とを備えてなる、取付具を具備している。キャリアプレートは、外側周辺縁部にて環状領域に載せて、それぞれのワークピースに接触するように構成され、それぞれの１つの複数の第１の開口部は、それぞれのワークピースの第１及び第２の面をプラズマに暴露させる。
【０００８】
他の実施形態においては、装置は、プラズマを用いてワークピースの第１及び第２の面を同時にドライエッチングするために、プロセス空間の中に複数のワークピースを支持すべく使用されるために提供される。装置は、プロセス空間の内側に支持されるべく構成されたキャリアプレートと、キャリアプレートから外方に突出した複数の支柱とを備えてなる、取付具を具備している。それぞれの支柱は、キャリアプレートに取り付けられる第１の部分を具備し、第１の部分は、ワークピースのそれぞれ１つを貫通する中央開口部に接触することで、ワークピースのそれぞれ１つを支持するように構成されている。
【０００９】
他の実施形態においては、プラズマチャンバの内部で、複数のワークピースの第１及び第２の面を同時にドライエッチングするための方法が提供される。方法は、それぞれのワークピースの第１及び第２の面を覆うことなく、プラズマチャンバの内側にある第１及び第２の電極の間にワークピースを支持する段階と、プラズマチャンバの内部にプラズマを発生させる段階と、同時に、ドライエッチングを実行するために、それぞれのワークピースの第１及び第２の面をプラズマに暴露する段階と、を備えている。
【００１０】
本発明の様々な実施形態による取付具によれば、複数のワークピースの両面（例えば、ディスクドライブの円盤）を、均一に、異方性に、かつ同時に、プラズマエッチングされる。取付具は、取上げ及び配置ロボットを使用した自動化と互換性があり、ある種の実施形態においては、面取りは、必要とされないか、又は、表面領域において最小化される。取付具によれば、複数のワークピースが単一のプラズマプロセスで処理されるので、高いプロセススループットが促進される。取付具は、インプリントされたエッチングマスクの薄い領域から残留レジスト材料を除去する、インプリントリソグラフィーに続いて、プラズマ処理プロセスにおいて使用できる。取付具は、ワークピースの処理に使用される、制御されたレジストの灰化又は異なるタイプの材料の除去など、他のタイプのプラズマ処理においても使用できる。
【００１１】
添付図面は、本願に組み込まれて本明細書の一部分を構成するもので、本発明の例示的な実施形態を図示し、上述した本発明の一般的な説明と併せて、及び以下の詳細な説明と併せて、本発明の実施形態の原理を説明するために役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プラズマ処理システムにおいて使用される取付具を示した上部斜視図である。
【図２】図１の線２−２に沿った横断面図である。
【図３】図２の一部分を示した拡大図である。
【図４】図３と類似した拡大図であるが、取付具は、ワークピースを保持して示されている。
【図５】プラズマ処理システムに使用される、変形例の実施形態による取付具を示した上部斜視図である。
【図６】プラズマ処理システムの内部に配置された、図１の取付具を示した横断面図である。
【図７】図６の一部分を示した拡大図である。
【図８】プラズマ処理システムにおいて使用される、変形例の実施形態による取付具を示した上部斜視図である。
【図９】図６と類似した横断面図であるが、プラズマ処理システムの内側に配置された、図８の取付具を示している。
【図１０】図９の一部分を示した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１乃至図４を参照すると、取付具１０は、複数のワークピース１２が循環的に装填されるべく構成され、プラズマ処理システムにおけるプラズマチャンバの内部に水平に位置決めされ、ワークピース１２を保持してプラズマに暴露させ、プラズマチャンバから取り出され、プラズマ処理されたワークピース１２が除荷されるものである。取付具１０は、キャリアトレイ又はキャリアプレート１４を具備し、ワークピースを保持するための寸法及び形状をもつ複数の開口部１６の形態である支持部と、開口部１６とは寸法及び形状が異なる一以上の追加的な開口部１８とを有している。開口部１８は、ワークピース１２を保持するような寸法及び形状ではなくて、後述するように、異なる機能を有している。
【００１４】
開口部１６は、正方形の配列に配置され、代表的な実施形態においては、３×３の正方形の配列をなし、９個のワークピース１２を支持することができる。他の実施形態においては、１６個（例えば、４つの正方形の配列）、２５個（例えば、５×５の正方形の配列）、又はより多くの開口部１６を設けることができる。当業者は認識するだろうが、開口部１６は、非対照的な構成を有していても良い。開口部１６は、代表的な実施形態においては、円形すなわち丸くて、ワークピース１２に比べて小さい直径を有し、ワークピース１２は、円板形状すなわち丸くて、比較的平坦であり、代表的な実施形態においては、開口部１６の内部に配置される。使用に際しては、開口部１６は、ワークピース１２によって、それらのすべてが占められ、又は一部だけが、ワークピース１２によって占められる。
【００１５】
取付具１０は、磁気データ／情報格納及び検索媒体、例えば、ハードディスクなどの形態のワークピース１２の製造において特に有用性を有する。これらのワークピース１２は、代表的に、一定の外径の円板又は円盤であって、それぞれ、円形の中央開口部１３を有しており、これは、組み立てられて、ディスクドライブとして使用されるとき、モータ駆動スピンドルに配置される。中央開口部１３における内側周辺縁部から、ワークピース１２の外側周辺縁部までの、円盤の両面の半径範囲の大部分は、データ格納及び検索のために専用され、このため、磁気記録媒体でコーティングされている。ワークピース１２のそれぞれの面は、中央開口部１３から外側周辺縁部１５へと延びている。ワークピース１２が開口部１６に配置されたとき、キャリアプレート１４における開口部１６は、中央開口部１３を除いて、閉塞される。
【００１６】
それぞれの開口部１６は、平坦な上側又は頂部の面又は表面３４から、平坦な下側又は底部の面又は表面３８へと、キャリアプレート１４の全厚みを貫通して延び、中心線２０の形態である長手軸線を中心としている。キャリアプレート１４に形成された、環状傾斜表面２２は、内方かつ下方に傾斜して、平坦な頂部表面３４から開口部１６の中心線２０に向けて、円錐台の形状を備えている。図３に最良に示されるように、環状傾斜表面２２は、溝部によって中断し、これは、環状側壁２４及び環状唇部２６を具備し、角部２５にて環状側壁２４と合致している。環状側壁２４は、角部２８にて、環状傾斜表面２２に交差し、環状唇部２６は、角部３２にて、開口部１６を取り巻く内側周辺リム３０に交差する。環状側壁２４、環状唇部２６、環状傾斜表面２２、及び内側周辺リム３０は、開口部１６の中心線２０を中心として中心合わせされ、開口部１６のまわりの円周に延びている。環状唇部２６は、環状傾斜表面２２とは異なる角度にて、中心線２０に向けて、斜面をもって傾斜している。代表的な実施形態においては、環状唇部２６は、平坦なすなわち平面からなり、これは、頂部表面３４を含有する平面に対しておおよそ平行である平面内に含有される。
【００１７】
それぞれの開口部１６は、半径Ｒによって特徴付けられ、中心線２０から環状側壁２４へと測定され、ワークピース１２の直径に比べてわずかに小さくなっている。開口部１６の寸法及びサイズ並びに幾何学的形状は、ワークピース１２の仕様に従って変化する。キャリアプレート１４は、あらゆる適切な固体の導電タイプの材料から作ることができる。
【００１８】
環状傾斜表面２２は、環状側壁２４及び環状唇部２６をキャリアプレート１４の平坦な上面３４に対して窪ませるように動作する。環状唇部２６は、ワークピース１２の外側周辺縁部１５を取り巻く環状領域に接触すべく構成され、環状側壁２４は、図４に最良に示されるように、環状唇部２６に載せられたとき、開口部１６に対するワークピース１２の横方向の動きを制約する。環状傾斜表面２２における傾斜した角度は、ワークピース１２を開口部１６に装填する助けとなり、それは、ワークピース１２を環状唇部２６に向けて導きつつ、ワークピース１２の外縁だけを接触させることによる。環状側壁２４と環状唇部２６とは、協働して、開口部１６の内部におけるワークピース１２の再現性のある位置決めを提供する。ワークピース１２における外側周辺縁部１５に沿った環状領域は、最終的に、環状唇部２６と接触する関係を有し、これは、幅が狭く、ワークピース１２を最小限の表面積で載せて支持するのを許容する。１つの実施形態においては、環状唇部２６の幅は、およそ０．５ミリメートルであり、環状側壁２４の深さは同様におよそ０．５ミリメートルである。プラズマチャンバの内部に配置されたとき、キャリアプレート１４は、環状傾斜表面２２が上を向くように配置され、それぞれのワークピース１２は、環状唇部２６の上に載り、開口部１６の１つに取り囲まれ、それぞれの環状唇部２６は、ワークピース１２の重量を支持する。
【００１９】
それぞれの開口部１６について、他の環状傾斜表面３６は、中心線２０に向けて、キャリアプレート１４の平坦底面３８に対して、内方及び下方に角度を付けられている。環状傾斜表面３６は、円錐台の形状を有し、開口部１６のまわりの円周に延びている。その結果、キャリアプレート１４は、平坦底面３８に対してそれぞれの開口部１６まわりで、環状傾斜表面３６によって窪ませられる。キャリアプレート１４における平坦な上面及び底面３４，３８は、キャリアプレート１４の厚みによって隔てられたおおよそ平行である平面内に含有されている。環状傾斜表面３６は、環状唇部２６に近接した内側周辺リム３０と結合され、環状傾斜表面２２，３６は、中心線２０からの距離を減らして、キャリアプレート１４の比較的薄い材料と協働する。環状傾斜表面２２，３６によって提供されるテーパは、ワークピース１２における反対側の前面及び背面にわたって、プラズマの均一性を促進することを助けると信じられている。
【００２０】
また、それぞれの開口部１８は、平坦な上面３４から平坦な底面３８へと、キャリアプレート１４の全厚みを貫通している。代表的な実施形態においては、開口部１８は、丸められた端部を備えた細長いスロットであるけれども、本発明はそのように制限されるものではない。開口部１８は、開口部１６とキャリアプレート１４における外側リム４０との間の周辺に配置され、外向きに面した外縁４２を具備している。外側リム４０は、平坦な上面３４を含有する平面の上方へ突出し、外側リム４０及び上面３４はトレイを形成している。開口部１８は、キャリアプレート１４のまわりで対称的な配置になるように空間的に分配され、開口部１８の１つは、開口部１６とそれぞれ１つの縁部４２から４５との間になるように配置される。詳しくは後述するように、開口部１８は、キャリアプレート１４の片面３４からキャリアプレート１４の反対面３８へと、プロセスガス及びプラズマの流路の配列を提供している。一般的に、流路は面３４から面３８へと延び、プロセスガスは、水平に向けられたキャリアプレート１４の上方から流入し、キャリアプレート１４の下側に排気されるが、これについては、例示的なプラズマ処理システム５０について後述される（図６）。
【００２１】
それぞれの外縁４２，４３，４４，４５は、平坦な底面３８に対して傾斜しており、表面３８と外側リム４０との間の挟角θは、鈍角である（すなわち、９０度を越える）。当業者は認識するだろうが、外縁４２，４３，４４，４５が協働する限り、すべての外縁４２，４３，４４，４５よりも少ないものが傾斜されても良い。
【００２２】
孔１２０は、キャリアプレート１４の外側リム４０のまわりの周辺に配置される。これらの孔１２０は、キャリアプレート１４を移動させるための取上げ及び配置ロボット又はその他の自動化によって係合されるために構成された位置を表し、例えば、取付具１０と、取付具１０の開口部１６の中に装填されたワークピース１２とをプラズマチャンバに出入りさせて搬送するものである。
【００２３】
図５を参照すると、同様な参照符号は、図１乃至図４における対応する特徴を参照しつつ、変形例の実施形態を示しており、取付具４８は、開口部１６を具備し、開口部１８を省略している。開口部１６のために利用可能な表面積が増加するので、開口部１６の数を増やすことができる。これは、取付具１０（図１乃至図４）と比較して、取付具４８の容量を増加させるけれども、キャリアプレート１４の片面からキャリアプレート１４の反対面への、プロセスガス及びプラズマの流路は、それぞれのワークピース１２における中央開口部１３によって形成された開空間に制約される。
【００２４】
図６及び図７を参照すると、プラズマ処理システム５０は一般に、エンクロージャ５２を具備し、これは、蓋５４と、ベース５６とを有し、ベースの上に、蓋５４が載せられると共に、上側電極５８と、下側電極６０と、一対の分離リング６２，６４を上部電極５８と下側電極６０との間に配置されて具備している。シール部材６６，６８は、真空シールを提供し、それぞれ上側電極５８と下側電極６０と分離リング６２，６４との間に圧縮され、エンクロージャ５２の内側は、プロセス空間７０を形成して、プラズマ処理システム５０の周辺大気の圧力環境から隔離され、組立体はプラズマチャンバを形成して、その中で、プラズマを発生させるための環境を供給できる。
【００２５】
真空ポンプ７２は、下側電極６０を通して延びる、ポート７６，７８によって真空マニホールド７４に結合される。真空ポンプ７２は、プラズマプロセスによって発生する、プロセス空間７０内での蒸散による揮発性の副産物と共に、消費されたプロセスガスを、矢印７５にて示すように、プロセス空間７０から排出するように構成されている。真空ポンプ７２は、プロセス空間７０の中の真空圧力が、プラズマ形成が可能なほど充分に低く維持されるように動作する。プラズマの形成に適した代表的な圧力は、約２０ミリトールから約５０トール以上である。プロセス空間７０の内部の圧力は、特定の所望のプラズマプロセスに従って制御され、主として、プロセスガスの貢献による分圧からなり、これは、一以上の独立したガス種が、排気されたプロセス空間７０に供給されることで構成される。隔壁８２，８４は、ポート７６，７８内に配置され、真空マニホールド７４の中でのプラズマ励起を防止し、プラズマがプロセス空間７０に閉じ込められるようにする。
【００２６】
プラズマ処理システム５０は、ガスシャワーヘッド８６を具備し、これは、上側電極５８に結合され、下側電極６０の上方に吊下されている。ガスポート８８は上側電極５８を延通し、ガスシャワーヘッド８６と上側電極５８との間にガス分配空間９２を備えた、プロセスガス供給源９０に結合される。ガスシャワーヘッド８６は、複数の通路９４を具備し、片向きの矢印９５によって模式的に示すように、プロセスガスと連通しており、ガス分配空間９２からプロセス空間７０の中へと導かれる。ガスシャワーヘッド８６からプロセス空間７０に入るプロセスガスの流れと、真空ポンプ７２の送出速度とは、調和されて、プロセス空間７０内の全ガス圧を、プロセスガスの分圧によってプラズマ形成を促進するのに充分な低いレベルに維持する。
【００２７】
支持フランジ９６は、分離リング６２，６４の間に配置され、プロセス空間７０のまわりの円周に延びている。シール部材９８，１００は、分離リング６２，６４と共に、支持フレーム９６のための真空シールを提供する。支持フレーム９６は、プロセス空間７０の内側に、取付具１０（又は代わりに取付具４８）を支持するように構成され、上側電極５８と下側電極６０との間の位置に配置される。取付具１０における開口部１６は、支持フレーム９６に配置されたとき、ワークピース１２で占められる。プロセス空間７０が排気されてプロセスガスがガスシャワーヘッド８６の通路９４を通して注入されたとき、プロセスガスは、開口部１８を通り、中央開口部１３を通って、それぞれのワークピース１２へ流れ、片向き矢印１０５によって指示されるように、ポート７６，７８を通して真空ポンプ７２へ排気される。１つの実施形態においては、開口部１６，１８は、キャリアプレートの中心のまわりに対称的な構成を有し、これは、開口部１６，１８を通るプロセスガスの流れの分布を最適化すると信じられており、従って、プラズマの均一性、特に、キャリアプレート１４の底面側のプロセスガスの分布を均一にすることを促進する。
【００２８】
支持フレーム９６は、溝部１１０を具備し、これは、プロセス空間７０の内側に配置され、プロセス空間７０を中心として円周に延びている。溝部１１０は、第１の表面１１２と、第１の表面１１２に交差する第２の表面１１４とを具備し、９０度よりも大きな内角ｆを形成している。内角ｆは、表面３８と外側リム４０との間の挟角θに比べて、おおよそ等しいか、又はわずかに小さくなっている。キャリアプレート１４が支持フレーム９６に支持されているとき、キャリアプレート１４の底面３８は、第１の表面１１２に対して接触関係を有し、キャリアプレート１４におけるそれぞれの外縁４２，４３，４４，４５は、第２の表面１１４に対して接触又は対面関係を有し、キャリアプレート１４がプラズマチャンバの内部において再現性のある位置決めをされるようになっている。支持フレーム９６上に支持されたとき、キャリアプレート１４は、水平の向きを有し、重力がそれぞれのワークピース１２を引っ張って、それぞれの開口部１６を中心として円周方向に延びるそれぞれの環状唇部２６と接触させるようになっている。キャリアプレート１４は、あらゆるタイプのクリップ又は他の機械的構造又は拘束具であって、ワークピース１２を開口部１６の内側に固定するものを備えていない。
【００２９】
図７に最良に示されるように、タブ１０２は、支持フレーム９６から外方へ延びており、支持フレーム９６に電気的に接触するために、プロセス空間７０の外部からアクセス可能になっている。電源１０４は、タブ１０２と、及び上側及び下側の電極５８，６０と、シールドされた同軸ケーブル又は伝送ラインによって結合される。電源１０４は、一以上の高周波にて動作し、インピーダンスマッチングネットワーク（図示せず）を具備し、上側及び下側の電極５８，６０、支持フレーム９６、取付具１０及びワークピース１２、及びプロセス空間７０の内側のプラズマ１０６から、電源１０４へ戻すように、これらの負荷から反射した電力を測定する。インピーダンスマッチングネットワークは、当業者によって理解される構造であり、インピーダンスを調整して、反射電力を最小化するように構成されている。電源１０４の電力及び電圧レベル及び動作周波数は、特定の用途に応じて変化する。
【００３０】
ワークピース１２の処理中には、電源１０４から上側及び下側の電極５８，６０及び取付具１０へ供給される電力は、プロセス空間７０内に時間変化する電磁場を発生させる。電磁場は、プロセス空間７０内に存在するプロセスガスをプラズマ状態へ励起させる。プラズマ１０６は、プラズマ処理の持続期間にわたって、電源１０４からの電力の継続的な適用によって維持される。上側及び下側の電極５８，６０及び取付具１０は、様々な異なる方法で、電力を加えられても良い。例えば、取付具１０には電力が加えられ、上側及び下側の電極５８，６０は接地されるか、又は取付具１０が接地されて、上側及び下側の電極５８，６０に電力が加えられるか、又は取付具１０は浮遊して、上側及び下側の電極５８，６０に電力が加えられる。
【００３１】
プロセスガスから発生したプラズマの構成成分（ラジカルなど）は、露出された材料と相互作用し、例えば、ワークピース１２の両面の磁気記録媒体などに対して、所望の表面改質を実行する。プラズマは、所望の表面改質を実行するように構成され、そのために、パラメータ、例えば、プロセスガスの化学的組成、プロセス空間７０の内部の圧力、及び電力の大きさ及び／又は上側及び下側の電極５８，６０及び取付具１０に加えられる周波数が選択される。１つの実施形態においては、酸素及びアルゴンのガス混合物、主としてアルゴンから形成されるプラズマを使用して、ワークピース１２の両面を同時にプラズマ処理することができる。処理システム５０は、終了点認識システム（図示せず）を具備し、これは、プラズマプロセス（例えば、エッチング処理）が所定の終了点に達したとき、又は、代わりに、プラズマプロセスが時間ベースで行われ、経験的に決定されるプロセス時間に達したとき、これらを自動的に認識する。
【００３２】
図８乃至図１０を参照すると、対応する参照符号は、図１乃至図７における対応する特徴を参照しつつ、変形例の実施形態を示しており、取付具１３０は、キャリアプレート１４８と、複数の台座すなわち支柱１３２の形態である支持体とを具備し、プロセス空間７０の内部にワークピース１２を保持及び支持するように構成されている。それぞれの支柱１３２は、取付具１３８によってキャリアプレート１４８に固定された下側部分１３４と、下側部分１３４に結合される上側部分１３６とを具備している。キャリアプレート１４８は、下側電極６０に固定されて組立体を形成したとき、キャリアプレート１４８と下側電極６０との間に良好な電気接触をもち、下側電極６０に電力が与えられたときに駆動される。
【００３３】
それぞれの支柱１３２における下側部分１３４は、周辺縁部に環状表面１４２を窪ませた円板形状すなわち丸いフランジ１４０と、丸い上昇した中央表面１４４と、上昇した中央表面１４４と窪んだ環状表面１４２との間に半径方向に設けられた、窪んだ環状表面１４６とによってキャップされる。フランジ１４０は、外側リム１４５と、窪んだ環状表面１４２とを有し、外側リム１４５との交差部に角部を形成している。窪んだ環状表面１４６は、丸い上昇した中央表面１４４に対して窪んでおり、窪んだ環状表面１４２に対して上昇しており、丸い上昇した中央表面１４４の側壁１６０を形成している。
【００３４】
上側部分１３６は、丸く窪んだ中央表面１５２を備えた円板形状すなわち丸いフランジ１５０と、窪んだ中央表面１５２を取り囲む、上昇した環状表面１５４とによってキャップされる。上昇した環状表面１５４は、丸く窪んだ中央表面１５２に対して上昇しており、上昇した環状表面１５４の側壁１６２によって区画された、丸く窪んだ中央表面１５２を備えた、カップ形状の構造物を形成している。代表的な実施形態における下側部分１３４の外部の鏡像である、上側部分１３６は、その存在によって、下側部分１３４のまわりでプロセスガスの流れの摂動の減少のため、エッチングの均一性を改善する。
【００３５】
ワークピース１２は、中央開口部１３を取り囲む小さな環状領域にかぶさって、フランジ１４０における窪んだ環状表面１４２と接触した関係において載置される。ワークピース１２におけるこの環状領域は、フランジ１４０における窪んだ環状表面１４２と、フランジ１５０における上昇した環状外側表面１５４との間に配置される。窪んだ環状表面１４６の外径は、ワークピース１２の中央開口部１３の直径と、おおよそ等しい。窪んだ環状表面１４２，１４６との間の高さの差は、中央開口部１３の半径方向内方に環状側壁１４８を提供し、フランジ１４０，１５０に対してワークピース１２が横方向に動く範囲を制限する。
【００３６】
支柱１３２は、キャリアプレート１４８の表面領域にわたって分布され、ワークピース１２は、互いに非接触の関係を有している。支柱１３２の配置は、開口部１６の配置と同様である（図１乃至図５）。下側及び上側の部分１３４，１３６は、使用中に組み立てられ、フランジ１４０，１５０の間にワークピース１２は固定され、フランジ１４０の丸くて上昇した中央表面１４４の突起部と、フランジ１５０の上昇した環状外側表面１５４によって区画される凹部を、丸く窪んだ中央表面１５２と接触させ、側壁１６０，１６２は、上側部分１３６が下側部分１３４に対して横方向に不用意に動かないように固定する。
【００３７】
支柱１３２をワークピース１２で占めさせるため、取付具１０（図１乃至図６）に類似した搬送トレイを使用して、取上げ及び配置ロボット又はその他の自動化によって、ワークピース１２を真空を中心としての外部の位置から、支柱１３２に載る位置へと搬送させる。搬送トレイにおける開口部は、支柱１３２の位置について登録可能である。搬送トレイが下げられると、ワークピース１２は、支柱１３２の下側部分１３４へと搬送される。搬送が完了した後には、搬送トレイは、下側電極６０の上に降ろされて、プラズマ処理の間、この位置に維持される。上側部分１３６は、取上げ及び配置ロボットによって、それぞれの下側部分１３４の頂部に搭載される。搬送工程を逆に行って、処理されたワークピース１２を支柱１３２及びプラズマチャンバから取り出す。
【００３８】
取付具１０，４８（図１乃至図７）と比較すると、取付具１３０の支柱１３２は、下側電極６０の直上にワークピース１２を吊下し、キャリアプレートにおける開口部のように、追加的な構造を必要とはしない。その結果、ガスシャワーヘッド８６からポート７６，７８へと、プロセス空間７０を通るプロセスガスの流れは妨げられない。ワークピース１２がキャリアプレート１４８の平面の上方に吊下される高さは、主として、それぞれの支柱１３２の下側部分１３４の高さによって決定される。ワークピース１２は、円形の中央開口部１３によって支持され、外側周辺縁部１５に沿って支持されることがなく、ワークピース１２は、外側周辺縁部１５まで処理が完了されるので、これは、処理される表面積を増加させ、外側縁部の除外領域の無いワークピース１２とも互換性がある。加えて、ワークピース１２における中央開口部１３を取り囲む部分は、代表的に、データ格納に使用されず、代わりに、ディスクドライブにおけるモータ駆動スピンドルとの結合に使用される。
【００３９】
１つの実施形態においては、支柱１３２は、導体からなり、支柱１３２は、下側電極６０が通電されたとき、電力のペデスタルとなり、これは、異方性のドライエッチングプロセスを促進する。覆われてわずかに電気的に絶縁性となり得るレジストであろうところの外側縁部によって、ワークピース１２を支持する枠と比較すると、中央開口部１３のまわりで接触することによりワークピース１２を支持することは、ワークピース１２と優れた電気接触を提供する。他の実施形態においては、支柱１３２は、電気絶縁体から構成され、ワークピース１２は、電気的に浮遊し、等方性のドライエッチングプロセスを促進する。
【００４０】
本発明について、様々な実施形態の説明によって例示し、かつ、これらの実施形態は詳細であると考えられるように説明したけれども、出願人は、特許請求の範囲をいかなる方法によってもそのような詳細に制限する意図はない。追加的な利点及び変形例は、当業者に容易に明らかになる。従って、広い観点における本発明は、特定の詳細、代表的な装置及び方法、及び図示して説明した例示的な実施形態に制限されるものではない。従って、本出願人の一般的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱せずに、そのような詳細に対する変形を行うことができる。発明の範囲それ自体は、特許請求の範囲によってのみ定められるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマチャンバの内側に複数のワークピースを支持して、該ワークピースの第１の面と第２の面とを同時にドライエッチングするために使用される装置であって、該装置は、
プロセス空間の中に支持されるように構成された取付具を備え、前記取付具は、キャリアプレートと、前記キャリアプレートの厚みを貫通する複数の第１の開口部とを具備し、
前記キャリアプレートは、それぞれのワークピースが外側周辺縁部にて環状領域に載って接触すべく構成され、それぞれのワークピースにおけるほぼすべての第１の面及び第２の面がプラズマに暴露されるようにすることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記キャリアプレートは、前記キャリアプレートの厚みに沿って延在する一以上の第２の開口部を具備し、前記一以上の第２の開口部はプラズマを発生させるために使用されるプロセスガスを通過させるようになっていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記キャリアプレートは、平坦な第１の表面と、平坦な第２の表面と、前記平坦な第１の表面のまわりに延在し、前記平坦な第１の表面に対して持ち上げられた外側リムとを具備し、前記外側リムは一以上の外側縁部を有し、前記平坦な第２の表面に対して、９０度を越える挟角をもつ斜面を具備していることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記キャリアプレートは、平坦な表面を具備し、前記複数の第１の開口部によって打ち抜かれ、複数の環状表面は、前記複数の第１の開口部のうちそれぞれ１つのまわりにそれぞれ延び、それぞれの前記複数の環状表面は、前記平坦な表面に対して傾斜していることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記キャリアプレートは、複数の環状唇部を具備し、それぞれが、それぞれ１つのワークピースにおける外側周辺縁部にて環状領域によって接触し、それぞれの前記複数の環状唇部は、前記複数の前記第１の開口部のそれぞれ１つの円周に延び、それぞれの前記環状唇部は、前記平坦な表面から、それぞれ１つの前記環状表面によって分離されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
それぞれの前記第１の複数の開口部は、丸くて、ワークピースの直径に比べてわずかに小さい直径を有していることを特徴とする装置。
【請求項７】
プラズマチャンバの内側に複数のワークピースを支持して、ワークピースの第１の面と第２の面とを同時にドライエッチングするために使用される装置であって、該装置はプラズマチャンバの中に支持されるべく構成された取付具を具備し、前記取付具はキャリアプレートと、前記キャリアプレートから外方に突出した複数の支柱とを有し、それぞれの前記支柱は、前記キャリアプレートに取り付けられる第１の部分を有し、前記第１の部分は、それぞれ１つのワークピースを延通する中央開口部に接触することで、それぞれ１つのワークピースを支持すべく構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
前記第１の部分は、フランジを具備し、外側リムと、前記外側リムから半径方向内方へ延びる第１の環状表面とを備え、前記第１の環状表面に、それぞれのワークピースにおける環状部分が接触することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、
前記第１の部分における前記フランジは、前記第１の環状表面から半径方向内方へ延びる第２の環状表面を具備し、前記第２の環状表面は、前記第１の環状表面に対して上昇し、ワークピースにおける中央開口部の直径とおおよそ等しい外径を有していることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置であって、
前記支柱は、前記キャリアプレートから係脱される第２の部分を具備し、前記第２の部分は前記第１の部分における前記フランジ上に配置されるようになっているフランジを有し、それぞれのワークピースにおける環状部分は、前記第１の部分における前記フランジと、前記第２の部分における前記フランジとの間に配置されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、
それぞれの前記複数の支柱は、電気絶縁体から構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
プラズマチャンバの内部において複数のワークピースの第１の面と第２の面とを同時にドライエッチングするための方法であって、該方法は、
プラズマチャンバの内部にて、第１の電極と第２の電極との間にワークピースを支持する工程であって、それぞれのワークピースにおける第１の面と第２の面とが実質的に被覆されていない、上記ワークピースを支持する工程と、
プラズマチャンバの内部にプラズマを発生させる工程と、
それぞれのワークピースにおける被覆されていない第１の面と第２の面とを同時にプラズマに暴露させて、ドライエッチングを実行する工程と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記方法において、ワークピースを第１の電極と第２の電極との間に支持する工程が、
ワークピースを、キャリアプレートにおける複数の第１の開口部の中に装填する工程であって、一方、それぞれのワークピースの環状領域を外側周辺縁部のまわりに接触させる、上記装填する工程と、
キャリアプレートとワークピースとを組立体として、プラズマチャンバの中へ移動させる段階であって、プラズマチャンバは、プラズマをプロセス空間内に発生させて閉じ込めるように構成されている、上記移動する工程と、
第１の電極と第２の電極との間のプロセス空間内に、キャリアプレートとワークピースとを支持する工程と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記方法において、プラズマがプロセスガスから発生し、さらに、
キャリアプレートの厚みを貫通する一以上の第２の開口部に通してプロセスガスを輸送する工程、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、前記方法において、それぞれのワークピースが、第１の面と第２の面との間に延びる中央開口部を具備し、第１の電極と第２の電極との間にワークピースを支持する方法であって、
それぞれのワークピースにおける中央開口部のまわりの周囲に延びる環状領域を、第１の電極から外方へ延びる支柱に接触させる工程、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１】
プラズマチャンバの内側に複数のワークピースを支持して、該ワークピースの第１の面と第２の面とを同時にドライエッチングするために使用される装置であって、該装置は、
プロセス空間の中に支持されるように構成された取付具を備え、前記取付具は、キャリアプレートと、前記キャリアプレートの厚みを貫通する複数の第１の開口部とを具備し、
前記キャリアプレートは、それぞれのワークピースが外側周辺縁部にて環状領域に載って接触すべく構成され、それぞれのワークピースにおけるほぼすべての第１の面及び第２の面がプラズマに暴露されるようにすることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記キャリアプレートは、前記キャリアプレートの厚みに沿って延在する一以上の第２の開口部を具備し、前記一以上の第２の開口部はプラズマを発生させるために使用されるプロセスガスを通過させるようになっていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記キャリアプレートは、平坦な第１の表面と、平坦な第２の表面と、前記平坦な第１の表面のまわりに延在し、前記平坦な第１の表面に対して持ち上げられた外側リムとを具備し、前記外側リムは一以上の外側縁部を有し、前記平坦な第２の表面に対して、９０度を越える挟角をもつ斜面を具備していることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記キャリアプレートは、平坦な表面を具備し、前記複数の第１の開口部によって打ち抜かれ、複数の環状表面は、前記複数の第１の開口部のうちそれぞれ１つのまわりにそれぞれ延び、それぞれの前記複数の環状表面は、前記平坦な表面に対して傾斜していることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記キャリアプレートは、複数の環状唇部を具備し、それぞれが、それぞれ１つのワークピースにおける外側周辺縁部にて環状領域によって接触し、それぞれの前記複数の環状唇部は、前記複数の前記第１の開口部のそれぞれ１つの円周に延び、それぞれの前記環状唇部は、前記平坦な表面から、それぞれ１つの前記環状表面によって分離されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
それぞれの前記第１の複数の開口部は、丸くて、ワークピースの直径に比べてわずかに小さい直径を有していることを特徴とする装置。
【請求項７】
プラズマチャンバの内側に複数のワークピースを支持して、ワークピースの第１の面と第２の面とを同時にドライエッチングするために使用される装置であって、該装置はプラズマチャンバの中に支持されるべく構成された取付具を具備し、前記取付具はキャリアプレートと、前記キャリアプレートから外方に突出した複数の支柱とを有し、それぞれの前記支柱は、前記キャリアプレートに取り付けられる第１の部分を有し、前記第１の部分は、それぞれ１つのワークピースを延通する中央開口部に接触することで、それぞれ１つのワークピースを支持すべく構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
前記第１の部分は、フランジを具備し、外側リムと、前記外側リムから半径方向内方へ延びる第１の環状表面とを備え、前記第１の環状表面に、それぞれのワークピースにおける環状部分が接触することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、
前記第１の部分における前記フランジは、前記第１の環状表面から半径方向内方へ延びる第２の環状表面を具備し、前記第２の環状表面は、前記第１の環状表面に対して上昇し、ワークピースにおける中央開口部の直径とおおよそ等しい外径を有していることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置であって、
前記支柱は、前記キャリアプレートから係脱される第２の部分を具備し、前記第２の部分は前記第１の部分における前記フランジ上に配置されるようになっているフランジを有し、それぞれのワークピースにおける環状部分は、前記第１の部分における前記フランジと、前記第２の部分における前記フランジとの間に配置されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、
それぞれの前記複数の支柱は、電気絶縁体から構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
プラズマチャンバの内部において複数のワークピースの第１の面と第２の面とを同時にドライエッチングするための方法であって、該方法は、
プラズマチャンバの内部にて、第１の電極と第２の電極との間にワークピースを支持する工程であって、それぞれのワークピースにおける第１の面と第２の面とが実質的に被覆されていない、上記ワークピースを支持する工程と、
プラズマチャンバの内部にプラズマを発生させる工程と、
それぞれのワークピースにおける被覆されていない第１の面と第２の面とを同時にプラズマに暴露させて、ドライエッチングを実行する工程と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記方法において、ワークピースを第１の電極と第２の電極との間に支持する工程が、
ワークピースを、キャリアプレートにおける複数の第１の開口部の中に装填する工程であって、一方、それぞれのワークピースの環状領域を外側周辺縁部のまわりに接触させる、上記装填する工程と、
キャリアプレートとワークピースとを組立体として、プラズマチャンバの中へ移動させる段階であって、プラズマチャンバは、プラズマをプロセス空間内に発生させて閉じ込めるように構成されている、上記移動する工程と、
第１の電極と第２の電極との間のプロセス空間内に、キャリアプレートとワークピースとを支持する工程と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記方法において、プラズマがプロセスガスから発生し、さらに、
キャリアプレートの厚みを貫通する一以上の第２の開口部に通してプロセスガスを輸送する工程、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、前記方法において、それぞれのワークピースが、第１の面と第２の面との間に延びる中央開口部を具備し、第１の電極と第２の電極との間にワークピースを支持する方法であって、
それぞれのワークピースにおける中央開口部のまわりの周囲に延びる環状領域を、第１の電極から外方へ延びる支柱に接触させる工程、
を備えていることを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１４２２９（Ｐ２０１１−１４２２９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１５１００９（Ｐ２０１０−１５１００９）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（３９１０１９１２０）ノードソン コーポレーション (150)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１００９（Ｐ２０１０−１５１００９）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（３９１０１９１２０）ノードソン コーポレーション (150)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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