JP2013251290A - シリコン含有物のエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコン含有物のエッチング処理の均一性を高める。
【解決手段】シリコン含有物９ａが被膜された被処理基板９を仮想平面ＰＬ上に支持するとともに、ノズル３０に対し搬送方向ｘに相対移動させる。ノズル３０の吹き出し孔３１からフッ素系反応成分を含有する処理ガスを吹き出し、被処理基板９に接触させる。ノズル３０は、搬送方向ｘと直交する巾方向ｙに延び、かつ巾方向ｙと直交する断面が、仮想平面ＰＬに向かって尖るように先細になっている。ノズル３０の先端縁に吹き出し孔３１が開口している。ノズル３０の先端縁と仮想平面ＰＬとの間に反応場１ａが画成され、ノズル３０の傾斜側面３４と仮想平面ＰＬとの間には拡散空間１ｅが画成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、アモルファスシリコン等のシリコン含有物をエッチングする装置に関する。

例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板等の被処理物をノズルに対して搬送方向に相対移動させながら、ノズルから処理ガスを被処理物に吹き付けて、被処理物の表面膜をエッチング処理するエッチング装置は公知である（特許文献１、２等参照）。一般に、この種のノズルの先端面（被処理物との対向面）は、ある程度の面積を有する平面になっている。処理ガスがノズルの先端面と被処理物との間にしばらく留まることで、処理反応が十分に起きるようにしている。特許文献１、２のノズルには、例えば３つ（複数）の吹き出し孔が被処理物の搬送方向に並んで形成されている。各吹き出し孔を挟んで搬送方向の両側には一対の吸い込み孔が形成されている。各吸い込み孔の下端の開口と吹き出し孔の下端の開口とは、上記搬送方向に互いに離れている。

特開２００９−１２９９９６号公報 特開２００９−１２９９９８号公報

発明者は、特許文献１、２に記載のものとほぼ同じ構造のノズルを用い、アモルファスシリコンのエッチング処理を行なった。ノズルの先端面の搬送方向に沿う寸法は３００ｍｍであり、搬送方向と直交する巾方向の寸法は６４０ｍｍであった。３つの吹き出し孔のピッチは１００ｍｍであり、各吹き出し孔と吸い込み孔との間隔は２５ｍｍであった。各吹き出し孔及び吸い込み孔は巾方向に延びるスリット状であった。アモルファスシリコンが被膜されたガラス基板をコロコンベアにて搬送方向に搬送しながら、ＨＦ及びＯ_３を含有する処理ガスを３つの吹き出し孔から吹き出した。すると、ガラス基板の表面に、巾方向に延びるスジ状の処理ムラが１００ｍｍピッチで形成された。

そこで、吹き出し孔が１つだけのノズルを用いて同様にアモルファスシリコンのエッチング処理を行なった。このノズルの先端面の搬送方向に沿う寸法は２２ｍｍであり、そのちょうど中央部に１つの吹き出し孔を設けた。ノズルの巾方向の寸法、及び吹き出し孔が巾方向に延びるスリット状である点は、上記３つの吹き出し孔を有するノズルと同様であった。すると、上記のスジ状の処理ムラが形成されることはなかった。一方、基板の進行方向の前端部と後端部におけるエッチング処理量が中央部に比べて低下した。

更に、基板が搬送される高さの少し下に、上記吹き出し孔が１つだけのノズルと対向する平らな整流板を配置し、アモルファスシリコンのエッチング処理を行なった。整流板の搬送方向に沿う寸法は６３ｍｍであり、巾方向の寸法はノズルと同じであった。すると、基板の進行方向の前後端部と中央部とのエッチング処理量の差は緩和されたが、前端部ではエッチング処理量が大きく、後端部ではエッチング処理量が小さくなった。

ノズルからの吹き出し流速は、０．４ｍ／ｓであり、レイノルズ数は０．０７であった。したがって、新たに吹き出される処理ガスには、先に吹き出された処理済みのガスを十分に押し出すほどの勢いが無いと考えられる。そのため、ノズルの先端面と基板との間に処理済みのガスが滞留して、新たに吹き出された処理ガス中の反応成分濃度を低下させ、この結果、基板の表面上におけるエッチング処理量のばらつきを招いたものと考えられる。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、大気圧近傍下においてアモルファスシリコン等のシリコン含有物をエッチングする際に、エッチング処理の均一性を高めることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、大気圧近傍下においてフッ素系反応成分を含有する処理ガスを、シリコン含有物を含む被処理基板に接触させて前記シリコン含有物をエッチングするエッチング装置において、
前記被処理基板を仮想の平面上に支持する支持部と、
前記処理ガスを吹き出す吹き出し孔を有するノズルと、
前記被処理基板を前記ノズルに対し前記仮想平面に沿う搬送方向に相対移動させる搬送手段と、
を備え、前記ノズルが、前記搬送方向と直交する巾方向に延び、かつ前記巾方向と直交する断面が、前記仮想平面に向かって尖るように先細になり、その先端縁に前記吹き出し孔が開口しており、前記ノズルの先端縁と前記仮想平面との間に反応場が画成され、前記ノズルの前記先端縁を挟んで両側の傾斜した一対の傾斜側面と前記仮想平面との間には、前記反応場から前記搬送方向に遠ざかるにしたがって前記仮想平面と直交する方向に拡開する拡散空間が画成されていることを特徴とする。

処理ガスは、吹き出し孔から吹き出され、反応場において被処理基板と接触する。この接触によってシリコン含有物のエッチング反応が起きる。反応場の前記搬送方向の両側には拡散空間がそれぞれ連なっている。処理ガスは、反応場での上記接触の後、すぐに拡散空間へ拡散する。拡散空間が反応場から遠ざかるにしたがって拡開しているため、拡散抵抗は殆ど生じない。したがって、処理ガスの吹き出し流速がたとえ小さくても、新たに吹き出される流れによって、先に吹き出された処理ガスを反応場から確実に押し出すことができる。そのため、反応場では常に新鮮な処理ガスが被処理基板と接触する。したがって、反応場における処理ガス中の反応成分の濃度が低下するのを防止できる。
上記エッチング反応の殆どは、狭い反応場内でのみ局所的に起きる。反応場での局所的なエッチングレートは、被処理基板の進行方向の前端部が反応場内に位置しているときも、被処理基板の中央部が反応場内に位置しているときも、被処理基板の進行方向の後端部が反応場内に位置しているときも、ほぼ一様である。拡散空間では、処理ガスが十分に拡散して、反応成分濃度が大きく低下するため、エッチング反応が殆ど起きない。したがって、被処理基板の全体をほぼ均一にエッチング処理することができる。ノズルが搬送方向に複数並べられていても、被処理基板の表面に巾方向に延びるスジ状の処理ムラがノズルの配置間隔と同じ間隔で形成されることはない。

前記吹き出し孔における前記処理ガスの平均吹き出し流速は、好ましくは０．１ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓであり、より好ましくは０．２ｍ／ｓ〜０．６ｍ／ｓである。処理ガスの吹き出し流速を小さく抑えることで、処理槽内の気流が乱れるのを防止できる。吹き出し流速が小さくても、エッチングレートを十分に確保できる。かつ、上述した拡散抵抗の低減効果と、処理槽内の気流の乱れ防止効果とが相俟って、処理の均一性を十分に確保できる。ここで、前記平均吹き出し流速は、吹き出し流量を吹き出し孔の断面積にて除すことにより得られる。

前記ノズルには、ガス吸引手段に連なる吸い込み孔が形成され、前記吸い込み孔が、前記吹き出し孔と接するようにして前記先端縁に開口していてもよい。
エッチング処理の際は、処理ガスの吹き出しと併行して、ガス吸引手段によって、前記先端縁における吸い込み孔の開口近傍のガスを局所的に吸い込み孔内に吸い込む。このため、処理ガスは、吹き出し孔から吹き出されて被処理基板に接触した後、すぐに吸い込み孔に吸い込まれる。したがって、反応場に処理済みのガスが滞留するのを一層確実に防止でき、反応場における反応成分の濃度低下を一層確実に防止できる。更には、反応場内における処理ガスの流速や向き等の流れ状態を、被処理基板の進行方向の位置に依らず一層確実に一様にすることができる。よって、エッチング処理の均一性を一層向上させることができる。

前記仮想平面を挟んで前記ノズルと対向する整流板を前記仮想平面に沿うように設け、前記整流板が、前記一対の傾斜側面より前記搬送方向の両側に延び出ていることが好ましい。これによって、前記仮想平面が仮想の平面であっても、処理ガスが拡散空間へ拡散する流れの状態を被処理基板の進行位置に依らずほぼ一定に保つことができる。ひいては、反応場内での処理ガス流の状態を被処理基板の進行位置に依らず確実にほぼ一定に保つことができる。よって、エッチング処理の均一性を一層高めることができる。

前記処理ガスを前記ノズルに供給する処理ガス供給部を更に備え、前記処理ガス供給部が、互いの間に大気圧近傍下で放電を生成する一対の電極を有するプラズマ生成部を含み、フッ素含有成分及び水素含有添加成分を含有する原料ガスを前記一対の電極間の空間に導入してプラズマ化することにより、前記フッ素系反応成分を生成することが好ましい。
フッ素含有成分としては、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_３Ｆ_８等のＰＦＣ（パーフルオロカーボン）、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）の他、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＸｅＦ_２、Ｆ_２等が挙げられる。水素含有添加成分は、好ましくは水（Ｈ_２Ｏ）であり、その他、アルコール等のＯＨ基含有化合物や過酸化水素が挙げられる。
この明細書において、大気圧近傍とは、１．０１３×１０^４〜５０．６６３×１０^４Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０^４〜１０．６６４×１０^４Ｐａが好ましく、９．３３１×１０^４〜１０．３９７×１０^４Ｐａがより好ましい。

本発明によれば、シリコン含有物のエッチング処理の均一性を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係るエッチング装置の側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う平面断面図である。 上記エッチング装置のノズルを拡大して示す側面断面図である。 上記エッチング装置のノズルの変形例を示す側面断面図である。 上記エッチング装置のノズルの変形例を示す側面断面図である。 上記エッチング装置のノズルの変形例を示す側面断面図である。 上記エッチング装置のノズルの変形例を示す側面断面図である。 上記エッチング装置のノズルの変形例を示す側面断面図である。 本発明の第２実施形態に係るエッチング装置のノズルの側面断面図である。 上記第２実施形態に係るエッチング装置のノズルの図９のＸ−Ｘ線に沿う底面図である。 本発明の第３実施形態に係るエッチング装置の側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るエッチング装置１を示したものである。被処理基板９は、例えば液晶表示パネルのガラス基板にて構成され、薄い平板状になっている。被処理基板９の厚みｔは、例えばｔ＝０．４ｍｍ〜１．１ｍｍ程度である。被処理基板９の表面（図１において上面）にはエッチング対象のシリコン含有物９ａ（図３）が被膜されている。シリコン含有物は、例えばアモルファスシリコンにて構成されている。シリコン含有物は、アモルファスシリコンの他、単結晶シリコンや多結晶シリコンであってもよく、シリコン単体に限られず、窒化シリコン、酸化シリコン、炭化シリコン等であってもよい。

エッチング装置１は、大気圧近傍下において処理ガスを被処理基板９に接触させ、シリコン含有物をエッチング処理する。処理ガスはフッ素系反応成分を含有する。フッ素系反応成分として、ＨＦ、ＣＯＦ_２、ＯＦ_２、Ｏ_２Ｆ_２等が挙げられる。シリコン含有物がアモルファスシリコン等のシリコンである場合、処理ガスが酸化性反応成分を更に含有する。酸化性反応成分として、Ｏ_３、Ｏラジカル等が挙げられる。

図１に示すように、エッチング装置１は、処理槽２と、処理ガス供給部１０と、コロコンベア２０と、ノズル３０を備えている。処理槽２は、ノズル３０とコンベア２０の一部とを収容している。処理槽２内の圧力は大気圧近傍になっている。

処理ガス供給部１０は、フッ素系反応成分を生成するためのプラズマ生成部１１と、酸化性反応成分供給部１６とを含む。プラズマ生成部１１は、互いに対向する一対の電極１２を有している。両方又は片方の電極１２の対向面には固体誘電体層（図示省略）が設けられている。一方の電極１２に電源３が接続され、他方の電極１２が電気的に接地されている。電源３からの電力供給によって、一対の電極１２どうしの間に例えばパルス状の高周波電界が印加される。これによって、電極１２間に大気圧近傍下でグロー放電が生成される。

電極１２間の空間１３にフッ素原料供給部１４が接続されている。フッ素原料供給部１４と電極間空間１３を結ぶ経路に添加部１５が接続されている。フッ素原料供給部１４からフッ素含有成分を含む原料ガスが送出され、これに添加部１５からの水素含有添加成分が添加される。添加後の原料ガスが電極間空間１３に導入される。これにより、電極間空間１３内において、上記原料ガスがプラズマ化（励起、分解、ラジカル化、イオン化を含む）され、ＨＦ等のフッ素系反応成分が生成される。

フッ素系反応成分の原料となるフッ素含有成分としては、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_３Ｆ_８等のＰＦＣ（パーフルオロカーボン）、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）が挙げられる。更には、フッ素含有成分として、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＸｅＦ_２、Ｆ_２等を用いてもよい。ここでは、フッ素含有成分として例えばＣＦ_４が用いられている。

フッ素原料供給部１４は、フッ素含有成分を希釈成分にて希釈している。希釈成分としては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ等の希ガスの他、Ｎ_２等の不活性ガスが挙げられる。希釈成分は、フッ素含有成分を希釈する役割の他、キャリアガスとしての役割及びプラズマ生成用のガスとしての役割を担っている。ここでは、希釈成分として例えばＡｒが用いられている。

上記水素含有添加成分は、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）である。添加部１５は、水の気化器にて構成されている。気化器１５内に水が液状態で蓄えられている。供給部１４からのフッ素系原料ガス（ＣＦ_４＋Ａｒ）が、気化器１５内の液中に導入されてバブリングされる。或いは、気化器１５内の液面より上側部分に上記原料ガスを導入し、上記上側部分の飽和蒸気を上記原料ガスにて押し出してもよい。これによって、上記原料ガスに水蒸気が添加される。気化器１５を温度調節することによって、水の蒸気圧ひいては添加量を調節できる。或いは、上記原料ガス（ＣＦ_４＋Ａｒ）の一部を気化器１５内に導入し、残部は気化器１５を迂回させ、上記一部と残部の流量比を調節することによって、水の添加量を調節してもよい。添加成分として、水に代えて、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素等を用いてもよい。ＯＨ基含有化合物として、アルコールが挙げられる。

酸化性反応成分供給部１６は、オゾナイザーにて構成されている。オゾナイザー１６は、Ｏ_２を原料にして、酸化性反応成分としてＯ_３を生成する。酸化性反応成分は、Ｏ_３に限られず、ＯラジカルやＮＯｘであってもよい。なお、エッチングすべきシリコン含有膜が酸化シリコン等である場合、酸化性反応成分供給部１６を省略してもよい。

次に、コロコンベア２０及びノズル３０について説明する。コロコンベア２０は、被処理基板９を支持する支持部としての機能と、被処理基板９を搬送する搬送手段としての機能を兼ねている。

周知の通り、コロコンベア２０は、シャフト２１と、コロ２２を有している。複数のシャフト２１が、互いにｘ方向（搬送方向、図１において左右）に間隔を置いて並べられている。各シャフト２１の軸線が、上記ｘ方向と直交するｙ方向（巾方向、図１の紙面直交方向）に水平に向けられている。各シャフト２１に複数のコロ２２がｙ方向に間隔を置いて設けられている。コロ２２上に被処理基板９が水平に載置される。コロコンベア２０は、被処理基板９をコロ２２の上端部の高さの仮想の水平面ＰＬ上に支持し、かつ上記仮想平面ＰＬに沿うｘ方向に搬送する。

図１に示すように、処理槽２内におけるコロコンベア２０の上方にはノズル３０が配置されている。ノズル３０は、図示しない架台によって処理槽２内の上側部に支持されている。ノズル３０の中心軸ＣＬは、垂直をなして仮想平面ＰＬと直交し、ひいては被処理基板９と直交している。図２に示すように、ノズル３０は、ｙ方向に長く延びている。ノズル３０のｙ方向の長さは、被処理基板９のｙ方向の長さより大きい。

ノズル３０の内部には吹き出し孔３１が形成されている。図３に示すように、吹き出し孔３１は、中心軸ＣＬに沿って上下に延びている。吹き出し孔３１のｘ方向の幅ｗは、好ましくはｗ＝１ｍｍ〜６ｍｍ程度であり、より好ましくはｗ＝４ｍｍ程度である。図２に示すように、吹き出し孔３１は、ｙ方向に長く延び、スリット状になっている。吹き出し孔３１が、スリット状に代えてｙ方向に配列された多数の小孔にて構成されていてもよい。吹き出し孔３１のｙ方向の長さは、被処理基板９のｙ方向の長さより少し大きい。平面投影視において、吹き出し孔３１のｙ方向の各端部が、被処理基板９のｙ方向の同じ側の端部より外側に少し突出する程度が好ましい。吹出し孔３１が、ｙ方向に並べられた多数の小孔によって構成されていてもよい。

図１に示すように、吹き出し孔３１の基端部（上端部）は、処理ガス供給部１０からの供給路１９に連なっている。図示は省略するが、供給路１９と処理ガス供給部１０との間に整流部が設けられている。整流部は、ｙ方向に延びるチャンバーや、ｙ方向に延びるスリットや、ｙ方向に分散して配置された多数の小孔等を含む。処理ガスが、整流部を通過することによって、ｙ方向に均一化される。

図１及び図３に示すように、ノズル３０における上側部分３２のｙ方向と直交する断面は、長方形になっている。これに対し、ノズル３０における下側部分３３のｙ方向と直交する断面は、仮想平面ＰＬに向かって尖るように先細になっている。ノズル３０のｘ方向の両側の側面３４は、ノズル３０の垂直な中心軸ＣＬに対して傾斜する傾斜面になっている。一対の傾斜側面３４は、先端側（下側）へ向かうにしたがって互いに接近している。これら一対の傾斜側面３４が、ノズル３０の先端（下端）において十分に近接し、ノズル３０の先端縁（下端縁）を構成している。ノズル３０の先端縁は、仮想平面ＰＬに向かって尖り、かつｙ方向（図１の紙面直交方向）に直線状に延びている。

上記中心軸ＣＬと傾斜側面３４とのなす角度θは、θ＝６０°以下が好ましい。処理の均一性の観点からは、角度θは小さければ小さいほど好ましい。一方、θが小さ過ぎるとノズル３０の加工が困難になる。そこで、角度θは、θ＝２０°〜３０°程度がより好ましい。角度θの下限を２０°程度にすることで、ノズル３０の加工を容易化できる。

傾斜側面３４の上端から吹き出し孔３１の内面までの水平距離Ｌは、処理の均一性の観点からは、小さいほど好ましい。一方、距離Ｌが小さ過ぎるとノズル３０の加工が困難になる。ノズル３０の加工を考慮した水平距離Ｌは、Ｌ＝１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度が好ましい。傾斜側面３４の垂直方向の高さｈは、処理の均一性の観点からは、大きいほど好ましく、例えばｈ＝１０ｍｍ以上であることが好ましい。

吹き出し孔３１の先端（下端）が、ノズル３０の先端縁（下端縁）に達して開口し、吹き出し口を構成している。各傾斜側面３４と吹き出し孔３１の内面とが鋭角に交差している。ノズル３０の先端縁のｘ方向の幅は、吹き出し孔３１のｘ方向の幅と一致しており、例えば４ｍｍ程度である。

ノズル３０の先端縁と仮想平面ＰＬとの間に反応場１ａが画成されている。反応場１ａは、ノズル３０の先端縁とｘ方向に略同じ幅を有し、ｙ方向（図１の紙面直交方向）に直線状に延びている。反応場１ａのｘ方向の幅は、例えば２ｍｍ程度である。被処理基板９が反応場１ａを横切ることで、反応場１ａにおいて被処理基板９の表面のシリコン含有膜９ａのエッチング反応が起きる。

ノズル３０の先端縁（下端）と被処理基板９の上面とのギャップｇ１は、ｇ１＝１ｍｍ〜１０ｍｍか好ましく、ｇ１＝３ｍｍ〜７ｍｍがより好ましい。

ノズル３０の一対の傾斜側面３４の各々と仮想平面ＰＬとの間には、拡散空間１ｅが画成されている。ひいては、各傾斜側面３４と被処理基板９との間に拡散空間１ｅが画成される。一対の拡散空間１ｅが、反応場１ａをｘ方向の両側から挟んでいる。各拡散空間１ｅは、ｙ方向に傾斜側面３４と同じ長さだけ延びている。各拡散空間１ｅは、反応場１ａに連なり、かつ反応場１ａからｘ方向に遠ざかるにしたがって上下方向（仮想平面ＰＬと直交する方向）に拡開して、処理槽２内におけるノズル３０の周辺空間に連なっている。反応場１ａ及び拡散空間１ｅは、大気圧近傍の圧力になっている。

図１に示すように、ノズル３０の直下には整流板４０が設けられている。整流板４０は、ｘ方向に隣接する２つのコロ２２どうしの間に配置されている。図１及び図２に示すように、整流板４０は、仮想平面ＰＬに沿うように水平に向けられ、かつｙ方向に長く延びる平板状になっている。整流板４０のｘ方向の中央部が、ノズル３０の中心軸ＣＬとちょうど交差している。整流板４０のｘ方向の寸法は、ノズル３０のｘ方向の寸法より大きく、整流板４０のｘ方向の両端部が、一対の傾斜側面３４，３４よりｘ方向の両側に延び出ている。整流板４０のｙ方向の寸法は、被処理基板９のｙ方向の寸法より大きく、更には吹き出し孔３１のｙ方向の寸法より大きい。整流板４０のｙ方向の両端部が、被処理基板９よりｙ方向の外側へ突出し、更には吹き出し孔３１よりｙ方向の外側へ突出している。図１に示すように、整流板４０の上面は仮想平面ＰＬの少し下側に位置している。仮想平面ＰＬと整流板４０の上面との間のギャップｇ２は、ｇ２＝１ｍｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。ノズル３０と整流板４０が仮想平面ＰＬを挟んで上下に対向している。整流板４０のｘ方向の両端面は、下向きの斜面になっている。

上記のように構成されたエッチング装置１の動作を説明する。
被処理基板９をコロコンベア２０によってｘ方向に沿って搬送する。併行して、供給部１４，１５からのフッ素系原料ガス（ＣＦ_４＋Ａｒ＋Ｈ_２Ｏ）をプラズマ生成部１１にてプラズマ化し、これにオゾナイザー１６からのオゾン含有ガス（Ｏ_２＋Ｏ_３）を混合して、処理ガスを得る。この処理ガスを上記整流部（図示せず）にてｙ方向に均一化したうえで、吹き出し孔３１に導入し、吹き出し孔３１の先端（下端）から吹き出す。吹き出し孔３１における処理ガスの平均吹き出し流速は、好ましくは０．１ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓであり、より好ましくは０．２ｍ／ｓ〜０．６ｍ／ｓである。吹き出し流速を小さく抑えることで、処理槽２内の気流が乱れるのを防止できる。吹き出し流速は、処理ガスの供給流量によって調節できる。

処理ガスは、ノズル３０の先端縁の直下の反応場１ａにおいて被処理基板９に接触する。この処理ガスが、反応場１ａ内でエッチング反応を起こす。具体的には、アモルファスシリコン膜９ａが処理ガス中のＯ_３によって酸化され、更にＨＦと反応してＳｉＦ_４等の揮発性成分に変換される。これによって、アモルファスシリコン膜９ａにおける反応場１ａ内に配置された部分をエッチングできる。

図３において太線矢印にて示すように、処理ガスは、反応場１ａにおいて被処理基板９と接触した後、すぐに拡散空間１ｅへ拡散する。拡散空間１ｅが反応場１ａから遠ざかるにしたがって大きく拡開しているため、拡散抵抗が殆ど生じない。したがって、処理ガスの吹き出し流速が小さくても、新たに吹き出される流れによって、先に吹き出された処理ガスを反応場１ａから簡単に押し出すことができる。そのため、反応場１ａでは、常に新鮮な処理ガスが被処理基板９と接触する。したがって、反応場１ａにおける反応成分（ＨＦ及びＯ_３）の濃度が低下するのを防止でき、エッチングレートを向上できる。

上記エッチング反応の殆どは、狭い反応場１ａ内でのみ局所的に起きる。反応場１ａでの局所的なエッチングレートは、被処理基板９の進行方向の前端部が反応場１ａ内に位置しているときも、被処理基板９の中央部が反応場内に位置しているときも、被処理基板９の進行方向の後端部が反応場内に位置しているときも、ほぼ一様である。拡散空間１ｅでは処理ガスが十分に拡散して反応成分濃度が大きく低下するため、拡散空間１ｅ内の基板９の表面上ではエッチング反応が殆ど起きない。しかも、整流板４０が一対の傾斜側面３４よりｘ方向の両外側へ延び出しているため、拡散空間１ｅ内の処理ガスの流れ状態についても被処理基板９の進行位置に依らずほぼ一定に保つことができる。これによって、被処理基板９の全体を均一にエッチング処理することができる。更に、吹き出し流速が小さいことによる処理槽２内の気流の乱れ防止効果と相俟って、処理の均一性を一層向上させることができる。

拡散した処理済みのガスは、図示しない排気手段にて排気される。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図４〜図９は、ノズル３０の形状の変形例を示したものである。図４に示すように、ノズル３０の先端縁（下端縁）が少し平取りされて面状になっていてもよい。その場合でも、面状の先端縁のｘ方向の幅は、できるだけ小さいことが好ましい。吹き出し孔３１の内面から面状の先端縁の外端までの間の幅ｗ２は、好ましくはｗ２≦２ｍｍであり、より好ましくはｗ２＜１ｍｍである。反応場１ａは、ノズル３０の面状の先端縁と仮想平面ＰＬの間に画成され、ひいては面状の先端縁と被処理基板９との間に画成される。反応場１ａのｘ方向の幅は、ノズル３０の面状の先端縁のｘ方向の幅と実質等しく、吹き出し孔３１のｘ方向の幅より大きい。

傾斜側面３４は平坦面でなくてもよい。図５に示すように、傾斜側面３４が、緩やかな凹曲面になっていてもよい。図６に示すように、傾斜側面３４が、緩やかな凸曲面になっていてもよい。図７に示すように、傾斜側面３４に凸部３６が形成されていてもよい。図８に示すように、傾斜側面３４に溝等の凹部３７が形成されていてもよい。凸部３６又は凹部３７は、スポット状であってもよく、上下方向又はｙ方向に延びていてもよい。凸部３６又は凹部３７の数は、１つでもよく、複数でもよい。

図９及び図１０に示す実施形態では、ノズル３０の内部に一対の吸い込み孔３９が形成されている。一対の吸い込み孔３９は、吹き出し孔３１を挟んでｘ方向の両側に設けられている。各吸い込み孔３９は、ｙ方向に延びるスリット状をなし、かつ下へ向かうにしたがって中央の吹き出し孔３１に近づくよう斜めになっている。各吸い込み孔３９の下端部（吸い込み口）が、ノズル３０の先端に達して開口している。各吸い込み孔３９の中心軸ＣＬ側の内面と吹き出し孔３１の内面とが、ノズル３０の先端において鋭角に交差している。ノズル３０の先端において、吹き出し孔３１とその両側の吸い込み孔３９とが接するように並んでいる。各吸い込み孔３９のｘ方向の幅は、吹き出し孔３１のｘ方向の幅（例えば２ｍｍ程度）より小さく、好ましくは吹き出し孔３１のｘ方向の幅の２分の１（例えば１ｍｍ）程度である。各吸い込み孔３９のｘ方向の幅が、吹き出し孔３１のｘ方向の幅と略等しくてもよく、吹き出し孔３１のｘ方向の幅より大きくてもよい。吸い込み孔３９が、ｙ方向に並べられた複数の小孔によって構成されていてもよい。

ノズル３０上側部分３２には、吸引ポート３８が設けられている。吸い込み孔３９の上端部が、吸引ポート３８を介して吸引ポンプ４（ガス吸引手段）に連なっている。

ノズル３０の傾斜側面３４は、先端（下端）の近くで傾斜角度が不連続的に変化し、そこより下側では仮想平面ＰＬに対して傾斜が小さくなっている。

この実施形態によれば、ノズル３０への処理ガス供給と併行して、吸引ポンプ４によって、吸い込み孔３９の下端開口の近傍のガスを局所的に吸い込み孔３９内へ吸い込む。このため、処理ガスは、吹き出し孔３１から吹き出されて直下の被処理基板９に接触した後、すぐに吸い込み孔３９に吸い込まれる。したがって、反応場１ａに処理済みのガスが滞留するのを一層確実に防止できる。これにより、反応場１ａでは、被処理基板９が確実に新鮮な処理ガスとのみ接触するようにでき、反応場１ａにおける反応成分の濃度低下を一層確実に防止できる。更には、反応場１ａ内における処理ガスの流れを、被処理基板９の進行方向の位置に依らず確実に一様にすることができる。よって、エッチング処理の均一性を一層向上させることができる。

図１１に示す実施形態では、ノズル３０が３つ（複数）設けられている。３つのノズル３０が、ｘ方向に間隔を置いて並べられている。各ノズル３０の吹き出し孔３１に処理ガスが分配される。各ノズル３０の直下には、整流板４０が配置されている。対応するノズル３０と整流板４０どうしが仮想平面ＰＬを挟んで上下に対向している。各ノズル３０がｙ方向（図１１の紙面直交方向）に延びている点、下側部分３３が先細に尖っている点等の各ノズル３０の構成は、第１実施形態と同様である。

本発明によれば、ノズル３０がｘ方向に複数並べられていても、被処理基板９にｙ方向に延びるスジ状の処理ムラがノズル３０の配置間隔と同じ間隔で形成されることはない。

本発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変をなすことができる。
例えば、搬送手段がノズル３０に接続されていてもよい。ノズル３０を搬送方向に移動させることにし、被処理基板９を静止させてもよい。
整流板４０を省略してもよい。

ノズル３０の先端縁と被処理基板９の上面との間のギャップｇ１を比較的大きくしてもよい。これによって、処理ガスを反応場１ａから拡散空間１ｅへより拡散させやすくなる。例えば、上記実施形態においては、ギャップｇ１の好適範囲は、ｇ１＝１ｍｍ〜１０ｍｍであったが、ｇ１＝１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度にしてもよい。

複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、図１１に示す複数のノズル３０を、図９の吸い込み孔３９付きのノズル３０にて構成してもよく、図４〜図８の変形形状のノズル３０にて構成してもよい。

実施例を説明する。本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。
図１に示すエッチング装置１を用い、ガラス基板９の表面のアモルファスシリコン膜９ａをエッチングした。ノズル３０全体の上下方向の寸法は、５５ｍｍであった、傾斜側面３４の垂直高さｈは、ｈ＝３０ｍｍであった。傾斜側面３４の上端から吹き出し孔３１の内面までの水平距離Ｌは、Ｌ＝１０ｍｍであった。傾斜側面３４の垂直面に対する角度θは、θ＝２０°弱であった。吹き出し孔３１のｘ方向の幅は、２ｍｍであった。吹き出し孔３１のｙ方向の長さは、６００ｍｍであり、ガラス基板９のｙ方向の寸法より１００ｍｍ大きかった。吹き出し孔３１のｙ方向の各端部は、ガラス基板９よりｙ方向の外側へ５０ｍｍ突出していた。整流板４０の上面のｘ方向の寸法は６３ｍｍであった。

処理ガスのフッ素系原料ガス成分は以下の通りであった。
ＣＦ_４ ０．８ｓｌｍ
Ａｒ １６．２ｓｌｍ
上記ＣＦ_４及びＡｒの混合ガスに水（Ｈ_２Ｏ）を露点が１３℃になるよう添加した。添加後のガスをプラズマ生成部１１においてプラズマ化した。電源３の供給電力は直流で４５０Ｖ、９．０Ａであり、これをＶｐｐ＝１２ｋＶ、２５ｋＨｚの高周波パルス電圧に変換して電極１２に供給した。更に、オゾナイザー１６からのオゾン含有ガスを上記プラズマ化後のフッ素系ガスに混合して処理ガスを得た。オゾン含有ガスの流量は、１２．６８ｓｌｍであり、オゾン濃度は、２３０ｇ／ｍ^３であった。この処理ガスをノズル３０の吹き出し孔３１から吹き出した。吹き出し流速は、０．４ｍ／ｓであった。

ガラス基板９を搬送速度４ｍ／ｍｉｎにてｘ方向に搬送し、ノズル３０の先端縁の直下の反応場１ａにおいて上記処理ガスと接触させた。ガラス基板９を反応場１ａに通した回数（スキャン回数）は、３回であった。ノズル３０の先端縁と被処理基板９の上面との間のギャップｇ１は、ｇ１＝７ｍｍであった。これによって、被処理基板９の表面のアモルファスシリコン膜９ａを均一にエッチング処理できた。被処理基板９の進行方向の位置に依る処理ムラは形成されず、ｙ方向に延びるスジ状の処理ムラも形成されなかった。

本発明は、半導体装置や液晶表示装置の製造に適用可能である。

１ エッチング装置
１ａ 反応場
１ｅ 拡散空間
２ 処理槽
３ 電源
４ 吸引ポンプ（ガス吸引手段）
９ 被処理基板
９ａ シリコン含有物
１０ 処理ガス供給部
１１ プラズマ生成部
１２ 電極
１３ 放電空間（電極間空間）
１４ フッ素原料供給部
１５ 添加部
１６ オゾナイザー（酸化性反応成分供給部）
１９ 供給路
２０ コロコンベア（支持部、搬送手段）
２１ シャフト
２２ コロ
３０ ノズル
３１ 吹き出し孔
３２ 上側部分
３３ 下側部分
３４ 傾斜側面
３６ 凸部
３７ 凹部
３８ 吸引ポート
３９ 吸い込み孔
４０ 整流板
ＣＬ 中心軸
ＰＬ 仮想平面

Claims (6)

1. 大気圧近傍下においてフッ素系反応成分を含有する処理ガスを、シリコン含有物を含む被処理基板に接触させて前記シリコン含有物をエッチングするエッチング装置において、
   前記被処理基板を仮想の平面上に支持する支持部と、
   前記処理ガスを吹き出す吹き出し孔を有するノズルと、
   前記被処理基板を前記ノズルに対し前記仮想平面に沿う搬送方向に相対移動させる搬送手段と、
   を備え、前記ノズルが、前記搬送方向と直交する巾方向に延び、かつ前記巾方向と直交する断面が、前記仮想平面に向かって尖るように先細になり、その先端縁に前記吹き出し孔が開口しており、前記ノズルの先端縁と前記仮想平面との間に反応場が画成され、前記ノズルの前記先端縁を挟んで両側の傾斜した一対の傾斜側面と前記仮想平面との間には、前記反応場から前記搬送方向に遠ざかるにしたがって前記仮想平面と直交する方向に拡開する拡散空間が画成されていることを特徴とするエッチング装置。
2. 前記吹き出し孔における前記処理ガスの平均吹き出し流速が、０．１ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
3. 前記吹き出し孔における前記処理ガスの平均吹き出し流速が、０．２ｍ／ｓ〜０．６ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング装置。
4. 前記ノズルには、ガス吸引手段に連なる吸い込み孔が形成され、前記吸い込み孔が、前記吹き出し孔と接するようにして前記先端縁に開口していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエッチング装置。
5. 前記仮想平面を挟んで前記ノズルと対向する整流板を前記仮想平面に沿うように設け、前記整流板が、前記一対の傾斜側面より前記搬送方向の両側に延び出ていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のエッチング装置。
6. 前記処理ガスを前記ノズルに供給する処理ガス供給部を更に備え、前記処理ガス供給部が、互いの間に大気圧近傍下で放電を生成する一対の電極を有するプラズマ生成部を含み、フッ素含有成分及び水素含有添加成分を含有する原料ガスを前記一対の電極間の空間に導入してプラズマ化することにより、前記フッ素系反応成分を生成することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のエッチング装置。

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