JP2013243184A

JP2013243184A - ドライエッチング装置

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Publication number: JP2013243184A
Application number: JP2012114074A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Nakamura; 陽宏中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2013-12-05

Abstract

【課題】エッチングガスの整流の最適化が容易に行えるドライエッチング装置を提供する。
【解決手段】ドライエッチング装置は、基板２００が載置される下部電極１３０と、下部電極１３０上に載置された基板２００の露出表面にエッチングガスを供給するガス供給部と、下部電極１３０上に載置された基板２００を囲繞するように設けられ、基板２００の露出表面上においてエッチングガスを滞留させる整流壁部１５０とを備える。整流壁部１５０は、交換可能な高さの異なる複数のパーツ１５１〜１５３が下部電極１３０上に載置された基板２００の縁に沿って隣り合うように並べて配置されることで構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ドライエッチング装置に関し、より特定的には、エッチングガスを滞留させることでその流れを整流する整流壁部を備えてなるドライエッチング装置に関する。

従来、液晶パネルや半導体装置の製造に際して、ドライエッチング法が利用されている。ドライエッチング法は、エッチングガスを利用して基板や基板上に形成された薄膜等の侵食を行なうエッチング法であり、当該ドライエッチング法には、プラズマエッチング法や反応性イオンエッチング法、スパッタエッチング法、イオンミリング法、誘導結合プラズマ法等、各種の方式のものがある。

ドライエッチング法を用いて基板等の侵食を行なうに際しては、基板面内におけるエッチングレートを均一化することが重要になる。当該エッチングレートの均一化が十分に達成されていない場合には、基板面内の一部において残渣が発生するといった問題や、残膜の厚みにばらつきが発生してしまうといった問題が生じる。当該問題は、大型の基板に対してドライエッチング処理を行なう場合に、特に顕著に生じてしまう。

上述した問題を解決すべく、たとえば、特開平７−２２３８８号公報（特許文献１）や特開２００３−２４３３６４号公報（特許文献２）には、基板を囲繞するように整流壁部を設けることにより、基板上におけるエッチングガスの整流が行なわれるように構成されたドライエッチング装置が開示されている。

特に、上記特許文献２には、整流壁部の高さを部分的に変更することで、基板上におけるエッチングガスの滞留の程度を部分ごとに調整し、これにより基板面内におけるエッチングレートの均一化を図ることが開示されている。

特開平７−２２３８８号公報特開２００３−２４３３６４号公報

ここで、上記特許文献２に開示のドライエッチング装置にあっては、整流壁部が一体の部材として構成されており、これが固定的に配設された構造とされている。

このような構造を採用した場合には、ドライエッチング装置の設置時において、整流壁部の高さを部分ごとに微調整できないといった問題や、当該ドライエッチング装置を用いて行なわれるエッチング処理の条件が変更された場合等において、整流壁部の高さを部分ごとに調整することができないといった問題が生じ、エッチングガスの整流の最適化が困難になってしまうという問題があった。

したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、エッチングガスの整流の最適化が容易に行えるドライエッチング装置を提供することを目的とする。

本発明に基づくドライエッチング装置は、基板が載置される載置台と、上記載置台上に載置された基板の露出表面にエッチングガスを供給するガス供給部と、上記載置台上に載置された基板を囲繞するように設けられ、基板の露出表面上においてエッチングガスを滞留させる整流壁部とを備えている。上記整流壁部は、交換可能な高さの異なる複数のパーツが上記載置台上に載置された基板の縁に沿って隣り合うように並べて配置されることで構成されている。

上記本発明に基づくドライエッチング装置にあっては、上記載置台の載置面と直交する方向に沿って上記整流壁部を見た場合に、上記整流壁部が、矩形枠状の形状を有していることが好ましく、その場合には、上記整流壁部の各辺に対応する部分のそれぞれが、上記複数のパーツによって構成されていることが好ましい。

上記本発明に基づくドライエッチング装置にあっては、上記複数のパーツのそれぞれが、同一の幅および厚みを有する板状の部材にて構成されていることが好ましい。

本発明によれば、エッチングガスの整流の最適化が容易に行えるドライエッチング装置とすることができる。

本発明の実施の形態におけるドライエッチング装置の構成を示す断面図である。基板面内におけるエッチングレートの分布の一例を示す模式図である。本発明の実施の形態におけるドライエッチング装置の整流壁部の第１構成例を示す図である。整流壁部の高さが基準高さに比べて高い部分におけるエッチングガスの流れを模式的に示す拡大断面図である。整流壁部の高さが基準高さである部分におけるエッチングガスの流れを模式的に示す拡大断面図である。整流壁部の高さが基準高さに比べて低い部分におけるエッチングガスの流れを模式的に示す拡大断面図である。本発明の実施の形態におけるドライエッチング装置の整流壁部の第２構成例を示す図である。本発明の実施の形態におけるドライエッチング装置の整流壁部の第３構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、ドライエッチング装置として、プラズマエッチング法が採用されたプラズマドライエッチング装置に本発明を適用した場合を例示するものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態におけるドライエッチング装置の構成を示す断面図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態におけるドライエッチング装置１００の基本的な構成について説明する。

図１に示すように、ドライエッチング装置１００は、真空容器１０１と、上部電極１１０および下部電極１３０と、ガス供給部としての供給管１２０と、絶縁枠部１４０と、整流壁部１５０と、高周波電源１７０と、ガス排出部としての排出管１８０とを主として備えている。

真空容器１０１は、気密性を有しており、当該真空容器１０１には、上述した供給管１２０および排出管１８０が接続されている。また、真空容器１０１の内部の空間には、上述した上部電極１１０、下部電極１３０、絶縁枠部１４０および整流壁部１５０が設置されている。

供給管１２０は、エッチングガスを真空容器１０１の内部の空間に供給するためのものであり、その一端が図示しないガス供給源に接続されている。

排出管１８０は、エッチング処理に利用された後のガスを真空容器１０１の外部に排出するためのものであり、その一端が図示しない排出ポンプに接続されている。

下部電極１３０は、真空容器１０１の内部の空間のうちの下部側の位置に設置されており、真空容器１０１の外部に設置された高周波電源１７０に配線１６０を介して電気的に接続されている。下部電極１３０は、基板２００が載置される載置台を兼ねるものであり、下部電極１３０の上面は、基板２００が載置される載置面となる。

上部電極１１０は、真空容器１０１の内部の空間のうちの上部側の位置に設置されており、その下面が上述した下部電極１３０の上面と対向するように配設されている。上部電極１１０には、内部および下面に対して貫通する開口部１１１が形成されており、この開口部１１１が、上述した供給管１２０に連通している。すなわち、上部電極１１０は、ガス供給部を兼ねるものでもある。なお、上部電極１１０は、電気的に接地されている。

これら上部電極１１０および下部電極１３０は、高周波電圧が印加されることによってこれらの間に位置する空間においてプラズマを発生させるものである。

絶縁枠部１４０は、絶縁性材料にて形成された枠状の部材からなり、上述した下部電極１３０の周側面を囲むように設置されている。

整流壁部１５０は、下部電極１３０の上面と直交する方向に沿ってこれを見た場合に、矩形枠状の形状を有しており、絶縁枠部１４０の上面上に立設されている。整流壁部１５０は、当該整流壁部１５０によって囲まれた空間内においてエッチングガスを一時的に滞留させるものであり、下部電極１３０上に載置された基板２００を囲繞するように設置されている。なお、整流壁部１５０は、その高さが部分的に異なるように構成されたものであるが、その詳細については後述することとする。

次に、図１を参照して、本実施の形態におけるドライエッチング装置１００において実施されるドライエッチング処理について説明する。なお、図１においては、エッチングガスの代表的な流れを矢印１２１にて示している。

ドライエッチング装置１００においては、下部電極１３０の上面上に被処理対象物である基板２００が載置され、真空容器１０１の内部の空間の減圧が行なわれた後に、供給管１２０および排出管１８０を用いてエッチングガスの供給および排出が行なわれ、これと同時に上部電極１１０および下部電極１３０間に高周波電圧が印加される。

これにより、真空容器１０１の内部の空間の圧力が一定に維持されつつ、供給管１２０を介して基板２００の露出表面に対してエッチングガスが供給されることになり、供給されたエッチングガスが基板２００の露出表面上を通流することになる。さらにこれと同時に、基板２００の露出表面上の空間においてプラズマが発生することになり、これによってラジカルが生成される。そのため、生成したラジカルにより、基板２００の露出表面が侵食されることになる。

基板２００の露出表面上を通流したエッチングガスは、整流壁部１５０の内周面によって一時的に滞留させられ、その後、整流壁部１５０を乗り越えるように移動する。整流壁部１５０を乗り越えたエッチング処理後のガスは、排出管１８０を介して外部に排出される。

以上により、上述したドライエッチング装置１００において、基板２００に対するドライエッチング処理が実現されることになる。

ここで、基板の露出表面の全域にわたって均一なドライエッチング処理を施すためには、基板の露出表面の全域にわたってエッチングレートを均一化することが必要であり、そのためには、基板の露出表面上において均一にラジカルが生成されることとなるように、基板の露出表面上において均一にエッチングガスを通流させることが必要となる。しかしながら、ドライエッチング装置の構成上、これを均一化することは非常に困難であり、整流壁部に何らかの対策が講じられていない場合には、エッチングレートの不均一が著しく発生してしまうことになる。

図２は、基板面内におけるエッチングレートの分布の一例を示す模式図である。たとえば、整流壁部に何ら対策が講じられていない場合には、図２に示すように、基板２００の面内の可能な限り広範囲にわたってエッチングレートが狙い値に近くなる部分２０１が形成されるように、他の種々の条件を調整した場合にも、エッチングレートが狙い値よりも大きくなる部分２０２が基板２００の中央部や四隅等に局所的に生じたり、エッチングレートが狙い値よりも小さくなる部分２０３が基板２００の周縁の中央部等に局所的に生じたりしてしまう。

そこで、本実施の形態におけるドライエッチング装置１００にあっては、整流壁部１５０の高さをその部分ごとに簡便にかつ自由に調整することができるように構成することにより、上記の如くのエッチングレートの不均一が発生することを抑制可能にしている。以下、当該整流壁部１５０の具体的な構造について説明するとともに、当該構成を採用することでエッチングレートが均一化できる理由について説明する。

図３は、本実施の形態におけるドライエッチング装置の整流壁部の第１構成例を示す図である。なお、当該図３は、上述した下部電極１３０、絶縁枠部１４０および整流壁部１５０のみをドライエッチング装置１００から抜き出して表わした図である。

図３に示すように、本実施の形態におけるドライエッチング装置１００にあっては、整流壁部１５０が、異なる高さを有する複数のパーツによって構成されている。ここで、複数のパーツのそれぞれは、異なる高さを有している一方で、その幅および厚みが同一とされた板状の部材にて構成されている。

本実施の形態においては、その高さが基準高さＨ２（図５参照）であるパーツ１５２と、その高さが上記基準高さＨ２よりも高い高さＨ１（図４参照）であるパーツ１５１と、その高さが上記基準高さＨ２よりも低い高さＨ３（図６参照）であるパーツ１５３との３種類を用意し、これら３種類のパーツ１５１〜１５３をそれぞれ複数準備することとしている。そして、これら３種類のパーツ１５１〜１５３を必要な分だけ組み合わせることにより、整流壁部１５０を構成している。

より詳細には、本実施の形態においては、所定のルールに従って、上記３種類のパーツ１５１〜１５３をそれぞれ下部電極１３０上に載置された基板２００の縁に沿って隣り合うように複数並べて配置することにより、部分的に高さの異なる整流壁部１５０を構成可能にしている。また、本実施の形態においては、平面視矩形枠状の整流壁部１５０の各辺に対応する部分のそれぞれが、上記複数のパーツにて構成されるようになっている。なお、これらパーツ１５１〜１５３は、絶縁枠部１４０に対して固定可能でかつ着脱自在とされることにより、交換可能とされている。

なお、整流壁部１５０を構成するパーツ１５１〜１５３としては、焼結して形成されたセラミックス材料からなる板状の部材にてこれらが構成されていることが好ましいが、機械加工を施すことによって成形された他の絶縁材料からなる板状の部材にてこれらが構成されていてもよい。

図３に示す第１構成例は、上述した図２に示す如くの基板面内におけるエッチングレートの分布を有しているドライエッチング装置において、これを基板面内のほぼ全域にわたってエッチングレートを均一化させる場合の構成を示すものである。

すなわち、図２および図３を参照して、第１構成例においては、エッチングレートが狙い値よりも大きくなる部分２０２が位置する基板２００の四隅に対応した位置に、基準高さＨ２よりも高い高さＨ１を有するパーツ１５１を配置することとし、エッチングレートが狙い値よりも小さくなる部分２０３が位置する基板２００の周縁の中央部に対応した位置に、基準高さＨ２よりも低い高さＨ３を有するパーツ１５３を配置することとし、その他の部分には、基準高さＨ２を有するパーツ１５２を配置することとしている。

図４ないし図６は、整流壁部の高さが基準高さに比べて高い部分、基準高さである部分、および基準高さに比べて低い部分におけるそれぞれのエッチングガスの流れを模式的に示す拡大断面図である。

図４に示すように、整流壁部１５０の高さが基準高さＨ２よりも高くなる、パーツ１５１が配置された部分においては、整流壁部１５０の高さが高い分だけ、エッチングガスがそれを乗り越える際の流動抵抗が大きくなり、エッチングガスを滞留させる効果が大きくなる。そのため、パーツ１５１の内周面近傍に位置する領域Ａ１においては、ラジカルが消費される前の活性状態にあるエッチングガスの流入が抑制されることになり、当該領域Ａ１に対応する部分の基板２００の侵食が抑制されることになる。したがって、当該領域Ａ１においては、エッチングレートが小さくなり、結果としてエッチングレートが狙い値に近づくことになる。

図５に示すように、整流壁部１５０の高さが基準高さＨ２となる、パーツ１５２が配置された部分においては、整流壁部１５０の高さがエッチングレートの狙い値に対応した高さとなるため、エッチングガスを滞留させる効果がおおよそ想定のものとなる。そのため、パーツ１５２の内周面近傍に位置する領域Ａ２においては、ラジカルが消費される前の活性状態にあるエッチングガスの流入が適度に許容されることになり、当該領域Ａ２に対応する部分の基板２００の侵食が想定したものとなって、エッチングレートが狙い値に近づくことになる。

図６に示すように、整流壁部１５０の高さが基準高さＨ２よりも低くなる、パーツ１５３が配置された部分においては、整流壁部１５０の高さが低い分だけ、エッチングガスがそれを乗り越える際の流動抵抗が小さくなり、エッチングガスを滞留させる効果が小さくなる。そのため、パーツ１５３の内周面近傍に位置する領域Ａ３においては、ラジカルが消費される前の活性状態にあるエッチングガスの流入が促進されることになり、当該領域Ａ３に対応する部分の基板２００の侵食が促進されることになる。したがって、当該領域Ａ３においては、エッチングレートが大きくなり、結果としてエッチングレートが狙い値に近づくことになる。

以上により、上記構成を採用することで、図２に示す如くの基板面内におけるエッチングレートの分布を有しているドライエッチング装置においても、基板面内の全域にわたってエッチングレートをより均一化することが可能になる。

ここで、本実施の形態においては、上述したように整流壁部１５０が交換可能な複数のパーツ１５１〜１５３によって構成されているため、これを一体の部材にて構成する場合に比べ、整流壁部１５０の高さをその部分ごとに簡便にかつ自由に調整することができる。

したがって、上記構成を採用することにより、ドライエッチング装置１００の設置時において、整流壁部１５０の高さを部分ごとに微調整できるといった効果や、当該ドライエッチング装置１００を用いて行なわれるエッチング処理の条件が変更された場合等において、整流壁部１５０の高さを部分ごとに調整することができるという効果が得られることになり、エッチングガスの整流の最適化が非常に容易に行なえることになる。

図７および図８は、本実施の形態におけるドライエッチング装置の整流壁部の第２および第３構成例を示す図である。

上述したように、本実施の形態におけるドライエッチング装置１００は、上記構成を採用することにより、整流壁部１５０の高さを部分ごとに調整できるものである。図７および図８に示す第２および第３構成例は、上記３種類のパーツ１５１〜１５３の配置の組み合わせを上述した第１構成例の場合と異なる態様としたものである。

図７に示す第２構成例においては、基板２００の四隅に対応した位置に、基準高さＨ２よりも高い高さＨ１を有するパーツ１５１を配置することとし、その他の部分には、基準高さＨ２を有するパーツ１５２を配置することとしたものである。この場合には、基板２００の四隅において、エッチングガスを滞留させる効果が大きくなることになり、当該部分においてエッチングレートが小さくなる。

図８に示す第３構成例においては、基板２００の四辺の中央部に対応した位置に、基準高さＨ２よりも低い高さＨ３を有するパーツ１５３を配置することとし、その他の部分には、基準高さＨ２を有するパーツ１５２を配置することとしたものである。この場合には、基板２００の四辺の中央部において、エッチングガスを滞留させる効果が小さくなることになり、当該部分においてエッチングレートが大きくなる。

上述した本発明の実施の形態においては、整流壁部を構成するパーツとして、高さが異なるものを３種類用意した場合を例示したが、その種類の数は、これに限定されるものではない。すなわち、高さが異なる複数種類のパーツが用意されていれば、その種類の数は幾つであってもよい。また、整流壁部を構成するパーツの分割数も特に限定されるものではなく、必要に応じて分割数を増減させてもよい。さらには、必ずしも各パーツの幅や厚みを同一にする必要もなく、場合によっては、高さに加えてこれらを異なるものとしてもよい。

また、上述した本発明の実施の形態においては、被処理対象物である基板が平面視矩形状であり、これに対応して整流壁部が平面視矩形枠状とされた場合を例示したが、平面視した場合における整流壁部の形状は、特に限定されるものではなく、被処理対象物の形状に応じて種々変更が可能である。

さらには、上述した本発明の実施の形態においては、プラズマエッチング法が採用されたドライエッチング装置に本発明を適用した場合を例示したが、本発明の適用対象はこれに限られるものではなく、他の方式を採用するドライエッチング装置にも当然にその適用が可能である。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１００ドライエッチング装置、１０１真空容器、１１０上部電極、１１１開口部、１２０供給管、１３０下部電極、１４０絶縁枠部、１５０整流壁部、１５１〜１５３パーツ、１６０配線、１７０高周波電源、１８０排出管、２００基板。

Claims

基板が載置される載置台と、
前記載置台上に載置された基板の露出表面にエッチングガスを供給するガス供給部と、
前記載置台上に載置された基板を囲繞するように設けられ、基板の露出表面上においてエッチングガスを滞留させる整流壁部とを備え、
前記整流壁部は、交換可能な高さの異なる複数のパーツが前記載置台上に載置された基板の縁に沿って隣り合うように並べて配置されることで構成されている、ドライエッチング装置。
前記載置台の載置面と直交する方向に沿って前記整流壁部を見た場合に、前記整流壁部が、矩形枠状の形状を有し、
前記整流壁部の各辺に対応する部分のそれぞれが、前記複数のパーツによって構成されている、請求項１に記載のドライエッチング装置。
前記複数のパーツのそれぞれは、同一の幅および厚みを有する板状の部材にて構成されている、請求項１に記載のドライエッチング装置。