JP2023017503A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周端部における処理状態を局所的、且つ容易に調整すること。
【解決手段】基板を格納する処理容器と、前記処理容器内に設けられ、前記基板を載置する載置領域を有するステージと、前記載置領域に載置された基板を処理するために処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内を排気する排気口と、前記載置領域の周縁に沿って形成されて当該基板を囲むように前記ステージに設けられると共に、周における上端の高さが揃う下壁と、前記下壁の周において局所的に上方に突出し、当該下壁と別体として形成された上壁と、を備えるように基板処理装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

平面視で矩形の基板に対して、エッチング等のガス処理が行われる。このガス処理を行う装置において、基板を囲む角型で枠状の部材（整流壁）を設けて当該基板の中心側から外周側へ向かうガスの流れを当該部材で遮ることで、基板の周端部側の処理速度を調整する場合が有る。

特許文献１では上端が均一な高さに形成された当該部材が示されている。また、特許文献２には、基板の四隅角部でのエッチングガスの滞留が抑制されるように、上記の部材の四隅角部についての高さを、他の部位の高さよりも低くすることが示されている。また、特許文献３には上記の部材について、高さが互いに異なると共に、横方向に並べられる複数のパーツにより構成することが示されている。各パーツを適宜交換することで、基板各部におけるエッチングガスの滞留の程度を調整するとしている。

特開２００９-５４７２０号公報 特開２００３-２４３３６４号公報 特開２０１３-２４３１８４号公報

本開示は、基板の周端部における処理状態を局所的、且つ容易に調整することができる技術を提供することを目的とする。

本開示の基板処理装置は、基板を格納する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、前記基板を載置する載置領域を有するステージと、
前記載置領域に載置された基板を処理するために処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内を排気する排気口と、
前記載置領域の周縁に沿って形成されて当該基板を囲むように前記ステージに設けられる下壁と、
前記下壁の周において局所的に上方に突出し、当該下壁と別体として形成された上壁と、
を備える。

本開示は、基板の周端部における処理状態を局所的、且つ容易に調整することができる。

本開示の一実施形態に係る基板処理装置であるエッチング装置の縦断側面図である。 前記エッチング装置に設けられるステージ及び整流壁の概略斜視図である。 前記整流壁の横断平面図である。 前記整流壁の側面図である。 前記整流壁を構成する上壁及び下壁の斜視図である。 前記上壁及び前記下壁の斜視図である。 前記整流壁の縦断側面図である。 前記整流壁の側面図である。 前記整流壁の側面図である。 評価試験の結果を示す説明図である。 評価試験の結果を示す説明図である。

本開示の基板処理装置の一実施形態であるエッチング装置１について、縦断側面図である図１を参照しながら説明する。このエッチング装置１は、処理ガスとしてエッチングガスを基板Ｇに供給し、プラズマ化することで当該基板Ｇの表面に形成されたアルミニウム（Ａｌ）膜等をエッチングする。基板Ｇは例えばＦＰＤ（Flat Panel Display）製造用のガラス基板であり、より具体的には例えば液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence： ＥＬ） ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Pane：ＰＤＰ）などの製造用の基板である。そして、基板Ｇは平面視で長方形、即ち矩形である。

エッチング装置１は、内部に基板Ｇを格納して処理する金属製の処理容器１１を備えており、当該処理容器１１は接地されている。処理容器１１の側壁には、ゲートバルブ１２により開閉される基板Ｇの搬送口１３が形成されている。

処理容器１１内の底部にはステージ２１が設けられており、その上面に基板Ｇが載置される。ステージ２１は角柱状に形成されており、金属等の導電性材料からなる下部電極２２と、絶縁材料からなる環状部材２３と、を備えており、環状部材２３は下部電極２２の周縁を覆う。下部電極２２の上面は基板Ｇを載置する載置面２９となる。載置面２９は、基板Ｇよりも大きく設けられてもよく、また、基板Ｇよりも少し小さく設けられ、基板Ｇの周縁部が載置面２９の周縁部よりも僅かにはみ出すようにしてもよい。いずれの場合においても載置面２９は基板Ｇに合わせて矩形に形成される。下部電極２２は、整合器２４を介して高周波電源２５に接続されている。そして、ステージ２１と処理容器１１の底壁との間には互いを絶縁する絶縁部材２６が設けられている。

ステージ２１には垂直方向（鉛直方向）に伸びる多数のリフトピン２７が設けられている。各リフトピン２７の下端部は、処理容器１１の底部の開口部を介して、当該処理容器１１の外部に設けられる昇降機構２８に接続されている。昇降機構２８は、図１に示すように多数のリフトピン２７に対して共通に設けられていてもよく、また、個々に設けられてもよい。昇降機構２８により、リフトピン２７が垂直方向に昇降して、ステージ２１の上面と、搬送口１３を介して処理容器１１内に進入する基板搬送機構（不図示）との間で基板Ｇが受け渡される。なお、ステージ２１には、載置された基板Ｇを静電吸着するための静電チャック、当該ステージ２１の上面の温度を調整するための流体の流路、当該ステージ２１の上面と基板Ｇとの間で熱交換を行うための伝熱ガスの吐出口などが設けられるが、これらについての図示は省略している。

処理容器１１の底部でステージ２１の外側の位置には、排気口１４が複数設けられている。そのように処理容器１１の底部に設けられることで、各排気口１４は、基板Ｇが載置されるステージ２１の上面よりも低い位置に開口している。排気口１４には排気管１５の一端が接続され、排気管１５の他端は真空ポンプなどによって構成される排気機構１７に接続されている。排気機構１７によって排気口１４から排気され、処理容器１１内が所望の圧力の真空雰囲気とされる。

処理容器１１内の天井部は、ステージ２１と対向するシャワーヘッド３１として構成されており、当該シャワーヘッド３１は処理ガスであるエッチングガスの供給源３２に接続されている。当該ガス供給源３２からシャワーヘッド３１にエッチングガスが供給され、当該エッチングガスは、シャワーヘッド３１の下面に設けられる多数のガス吐出口３３から、ステージ２１上へ吐出される。また、ガス供給部であるシャワーヘッド３１は、接地された上部電極として構成されている。当該シャワーヘッド３１と、上記のステージ２１の下部電極２２とは、プラズマを形成するための平行平板電極をなす。

ところで背景技術の項目で述べたように、基板Ｇのように平面視で矩形の基板（以下、矩形基板とする）を基板処理装置で処理するにあたり、当該矩形基板の周囲におけるガスの流れを規制して整流させるために、矩形基板を囲む部材（整流壁）が設けられる場合が有る。その一方で、矩形基板の面内において均一な処理が行われることが望まれる領域は、矩形基板からディスプレイを製造できる有効面積の効率化の観点から、当該矩形基板の周端へ向けてより一層拡大されている。つまり、矩形基板の周端寄りの領域の処理状態（エッチングの場合はエッチング量）について、当該矩形基板の中央側の処理状態と揃えることで、基板の面内全体の処理の均一性を向上させることが求められている。

しかし後に詳しく述べるが、整流壁の周（整流壁を構成する枠状の部分であり、以下同じ。後述の下壁についても同様。）において上端の高さが揃っているとすると、その整流壁による作用効果が不十分で、矩形基板の周端寄りの領域（周端部）のうちの局所領域における処理速度が大きくなる。それによって、他の領域に比べて処理が過剰に進行する。その結果として基板の面内において、処理の均一性を十分に高くすることができないおそれが有る。本実施形態におけるエッチング装置１は後述する整流壁４を備えることで、上記の局所領域での過剰な処理を抑え、既述した処理の均一性の問題を解消できる構成となっている。なお、ここで「均一性が高い」とは均一性が良好であることを意味し、均一性を、ばらつきに基づき百分率などで数値化した際の数値の「小さい」状態を意味する。以下も同様であり、均一性を数値により評価する際には「大きい」「小さい」の表記を用いるものとする。

また、上記した整流壁の周の上端の高さが揃う場合に発生する、基板の周端部での処理が過剰となる局所領域については、処理容器内の圧力やエッチングガスの供給量などの各種の処理条件や、後述する処理容器内の排気口の位置によって変移し得る。後で詳述するので、ここでは簡単にその構成を述べると、整流壁４は当該基板Ｇ若しくは基板Ｇを載置する載置領域を囲む下壁４１上に、上壁４２が互いに積層されることで構成されている。そして、下壁４１と上壁４２とは互いに別体の部材である。それ故に下壁４１の周方向における所望の位置に上壁４２を設けることが可能であるので、基板Ｇの周端部において上記した処理が過剰となる局所領域の位置に合わせて上壁４２を設ければよいため、処理の均一性を高めるための対応が容易である。

以下、ステージ２１及びその周囲の構成について、図２の斜視図、図３の平面図も参照しながら説明する。ステージ２１の上面は水平面であり、少なくともその一部において基板Ｇを載置する載置領域を形成する。載置領域は、基板Ｇが載置された際に基板Ｇと同一形状及び同一面積をもって基板Ｇと一対一に対応する領域である。載置領域は、載置面２９が基板Ｇよりも大きい場合には載置面２９に含まれ、載置面２９が基板Ｇよりも小さい場合には、載置面２９を含み、一部環状部材２３の上面の内側の領域に係る。なお基板Ｇは、その中心がステージ２１の上面の中心に揃うように載置される。基板Ｇの形状に対応してステージ２１の上面は長方形であり、当該上面の周縁部に沿ってステージ２１上の基板Ｇを囲むように、上記した整流壁４が設けられている。

整流壁４を構成する下壁４１は四角枠状である。そして当該下壁４１は、ステージ２１上に載置された基板Ｇ若しくは載置領域の周縁から若干離れると共に、当該基板Ｇの周縁に沿って（即ち、基板Ｇの載置領域の周縁に沿って）設けられている。従って、平面視での下壁４１の外形は長方形である。下壁４１において、当該長方形の２つの長辺をなす部位を長壁部４１Ａ、２つの短辺をなす部位を短壁部４１Ｂとする。これら長壁部４１Ａ及び短壁部４１Ｂは、各々垂直な板として構成されており、第１の壁部である２つの長壁部４１Ａ同士は互いに対向し、第２の壁部である２つの短壁部４１Ｂ同士は互いに対向する。また、第１の壁部と第２の壁部とは互いに隣接する。ところで以下の説明で、水平方向について、Ｘ方向、Ｙ方向として記載する場合が有る。これらＸ方向、Ｙ方向は各々直線方向であり、互いに直交する。平面視で、長壁部４１Ａ及び基板Ｇの長辺はＸ方向に沿っており、短壁部４１Ｂ及び基板Ｇの短辺はＹ方向に沿っているものとする。

下壁４１について、その周に沿った各部の高さは互いに同じである。つまり長壁部４１ＡについてＸ方向に沿った各部の高さは同じ（上端が平坦）であり、短壁部４１ＢについてＹ方向に沿った各部の高さは同じ（上端が平坦）である。また、対向する２つの長壁部４１Ａ及び対向する２つの短壁部４１Ｂは同じ高さであり、隣接する長壁部４１Ａ及び短壁部４１Ｂも同じ高さとなる。従って、当該下壁４１の周に沿った上端の高さは揃っている。なお、ここでいう高さが揃うとは、設計上で高さが同じであることを意味し、ステージ２１の僅かな傾きや下壁４１の製造誤差などによって、若干のずれが生じていても、高さが揃うことに含まれる。なお下壁４１の上端は、基板Ｇの表面よりも上方に位置する。

シャワーヘッド３１から基板Ｇに供給されると共にプラズマ化されたエッチングガスは、ステージ２１の外側に位置する排気口１４から排気が行われることで、基板Ｇの中央側から外周へと向かう。下壁４１は、そのように外周へ向かって流れるエッチングガスを遮り、基板Ｇの周端部にガスの溜まりを形成して、その流速を低下させる。それによってエッチングガス中の未反応のプラズマ活性種について、基板Ｇの周端部への供給量が抑制されることになり、結果として当該周端部におけるエッチング量が抑えられる。

仮に下壁４１が設けられていないとすると、特許文献１でも説明されているように周端部へのプラズマ活性種の供給量が過剰となり、エッチングレート（単位時間あたりのエッチング量）について、基板Ｇの中央部に比べて基板Ｇの周端部の方が大きくなりやすい。つまり下壁４１は、基板Ｇの周端部のエッチングレートを抑えて、基板Ｇの中央部と周端部との間でのエッチング量の均一性を高くする。なお、本例では下壁４１の高さは４５ｍｍである。

そして整流壁４を構成する上壁４２は、上記した基板Ｇの周端部において局所的にエッチング量が大きくなる領域が生じることを防止するために設けられている。この上壁４２の作用について詳しく述べるために、後に詳述する評価試験について簡単に述べておくと、上壁４２を設けずに下壁４１のみ設けてエッチング装置１で処理を行った場合、基板Ｇの周端部において、そのように局所的にエッチング量が高くなる領域（即ち、処理速度が高い領域）が発生した。具体的には、各排気口１４付近の領域のエッチング量が比較的高いものとなった。これは、当該排気口１４付近の領域では排気によりエッチングガスが集中するので、上記した未反応の活性種の供給量が他の領域よりも多くなり、エッチングレートが大きくなることに起因すると考えられる。

上壁４２は下壁４１の周において、当該下壁４１の上端から局所的に上方へ突出するように設けられる。従って、上壁４２が設けられることによって整流壁４の上端は、当該整流壁４の周において局所的に高くなっている。この上壁４２は、下壁４１上における各排気口１４付近に設けられている。それにより整流壁４の周端部において、上記したエッチングガスの流れを規制して滞留させる効果を大きくし、上壁４２が設けられない場合にエッチング量が高くなった領域への活性種の供給量を減少させる。

なお、排気口１４付近では、特に排気機構１７の真空ポンプにターボ分子ポンプなどを用いたような場合には、一旦エッチングガスなどと共に排気口１４を介して排出されたパーティクルが真空ポンプで反跳して逆流し、排気口１４側から基板Ｇ側へ到達することが考えられる。上壁４２は、その基板Ｇ側へのパーティクルの反跳を規制し、当該基板Ｇ側へのパーティクルの到達を抑制することで、排気口１４付近の領域のパーティクルによる汚染を抑える作用も有する。このような上壁４２の作用により、反跳パーティクルによる基板Ｇの汚染を抑制しつつ、上記した基板Ｇの周端部における局所領域でエッチング量が高くなることを抑制し、基板Ｇの面内各部におけるエッチング量の均一性を高くする。評価試験において上壁４２を設けることで、そのようにエッチング量の均一性が高くなったことが確認されている。

以下、本実施形態における上壁４２及び排気口１４の構成及び配置を詳しく述べる。なお、この構成及び配置については、評価試験の実施時のものと同様である。本実施形態では排気口１４は、ステージ２１上の載置領域の各長辺に沿って２つずつ、且つ載置領域の各短辺に沿って２つずつ、計８個設けられている。８つの排気口１４は互いに離れ、平面視でステージ２１を囲むように処理容器１１の底部において上方に向けて開口している。そして図３に示すように８つの排気口１４は平面視で、ステージ２１上の載置領域のＸ方向に延在する長辺の中心を通るＹ方向に沿った仮想線Ｌ１に対して対称、且つステージ２１上の載置領域のＹ方向に延在する短辺の中心を通るＸ方向に沿った仮想線Ｌ２に対して対称な配置である。また、各排気口１４は平面視でステージ２１の角部には設けられず、当該角部よりも若干ステージ２１のＸ方向に延在する長辺の中心寄り、Ｙ方向に延在する短辺の中心寄りの位置に各々開口している。

上壁４２は排気口１４の数と同じ８つ設けられており、下壁４１の周方向に沿って、互いに離れて位置している。８つの上壁４２については、各長壁部４１Ａ上に２つずつ配置され、且つ各短壁部４１Ｂ上に２つずつ各々配置されている。上壁４２は板状であり、その主面に対向して見て長方形状であると共に、その底面が下壁４１の上端面に接するように設けられている。従って、長壁部４１Ａ上に設けられる上壁４２の上端の高さはＸ方向に見て揃っており、また、短壁部４１Ｂ上に設けられる上壁４２の上端の高さはＹ方向に見て揃っている。また、隣接する長壁部４１Ａ及び短壁部４１Ｂの夫々の上に設けられる上壁４２の高さも揃っている。つまり、下壁４１の周に沿って見たときに、一つの上壁４２の各部の上端の高さは互いに揃っている。そして、異なる上壁４２間でも、その上端の高さは揃っている。本例では上壁４２における高さは３０ｍｍである。なおこのような構成であるため、長壁部４１Ａ上に設けられる上壁４２の幅（Ｘ方向の長さ）は、当該長壁部４１Ａの幅（Ｘ方向の長さ）よりも短く、短壁部４１Ｂ上に設けられる上壁４２の幅（Ｙ方向の長さ）は、当該長壁部４１Ａの幅（Ｙ方向の長さ）よりも短い。

上壁４２の配置についてさらに詳しく述べる。載置領域の長辺に沿って（Ｘ方向に沿って）位置する排気口１４に対して、Ｙ方向にずれた位置に長壁部４１Ａ上の上壁４２が位置している。また、平面視で載置領域の短辺に沿って（Ｙ方向に沿って）位置する排気口１４に対して、Ｘ方向にずれた位置に短壁部４１Ｂ上の上壁４２が位置している。このような配置とするのは、評価試験で上壁４２を設けない場合に基板Ｇの周端部でエッチング量が局所的に大きくなった領域（後に領域Ｇ１、Ｇ２として示す）と、排気口１４とを平面視で区画するように上壁４２を配置することで、既述した上壁４２の効果が奏されるようにするためである。

即ち、載置領域に基板Ｇを載置した際、基板Ｇの長辺に沿った端部において、平面視においてＸ方向に並ぶ排気口１４の各々と共に、長壁部４１Ａ上の上壁４２をＹ方向に挟む位置に、上記のエッチング量が局所的に大きくなった領域が位置している。そして、基板Ｇにおける短辺に沿った端部において、平面視においてＹ方向に並ぶ排気口１４の各々と共に、短壁部４１Ｂ上の上壁４２をＸ方向に挟む位置に、上記のエッチング量が局所的に大きくなった領域が位置している。なお、以上のように排気口１４に対応した配置とされることで、８つの上壁４２は下壁４１の４つの角部からは離れており、また、排気口１４と同様に、仮想線Ｌ１に対して対称、且つ仮想線Ｌ２に対して対称な配置となっている。

また、本実施形態では排気口１４の口径Ｌ３よりも、上壁４２の幅Ｌ４は大きく形成されている。なお、この上壁４２の幅Ｌ４とは、長壁部４１Ａ上に設けられる上壁４２についてはＸ方向の長さ、短壁部４１Ｂ上に設けられる上壁４２についてはＹ方向の長さである。この口径Ｌ３及び幅Ｌ４の関係により、Ｘ方向に沿って配置される排気口１４と当該排気口１４に対応する上壁４２とについて見ると、排気口１４のＸ方向の端Ｐ１、Ｐ２に対し、上壁４２のＸ方向の端Ｐ３、Ｐ４は、当該Ｘ方向において外側に夫々位置している。また、Ｙ方向に沿って配置される排気口１４と当該排気口１４に対応する上壁４２とについて見ると、排気口１４のＹ方向の端Ｐ１１、Ｐ１２に対し、上壁４２のＹ方向の端Ｐ１３、Ｐ１４は、当該Ｙ方向において外側に夫々位置している。

従って、基板ＧからＸ方向、Ｙ方向の各々に向けて見たときに、各々の排気口１４全体が上壁４２に遮蔽されるように、上壁４２が位置する。それによって、既述したエッチングガスの流速が大きくなることで基板Ｇの周端部への活性種の供給量が大きくなることについて、より確実に抑制されることが図られている。なお、本例では幅Ｌ４は８５０ｍｍである。

なお、下壁４１は昇降機構４０に接続されている（図１参照）。図示しない搬送機構が基板Ｇをステージ２１上に受け渡す際には、整流壁４がステージ２１から上昇して離間することで、搬送機構の移動を妨げずに当該受け渡しがなされる。あるいは、下壁４１を昇降させず、搬送口１３に対向した短壁部４１Ｂ若しくは長壁部４１Ａに回転機構を設けて鉛直面内で回転させ、基板Ｇの搬送時に基板Ｇの処理時の位置から退避させるようにしてもよい。

また、エッチング装置１は、制御部１０を備えており、制御部１０は、プログラムを含む。プログラムには、エッチング装置１の各部に制御信号を送信することで、後述する手順で基板Ｇの処理を実行するように命令（ステップ群）が組み込まれている。具体的に高周波電源２５のオンオフ、ガス供給源３２からのエッチングガスの供給、昇降機構２８によるリフトピン２７の昇降、昇降機構４０による整流壁４の昇降などの各動作が、上記の制御信号の送信により制御される。上記のプログラムは、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、ＤＶＤなどの記憶媒体に格納されて、制御部１０にインストールされる。

続いて、エッチング装置１の動作について説明する。図示しない搬送機構によって基板Ｇが処理容器１１内に搬送されると、基板Ｇはリフトピン２７を介して温度調整されたステージ２１上の載置領域に載置される。そしてステージ２１と基板Ｇとの間に供給される伝熱ガスを介して基板Ｇが温度調整されると共に、シャワーヘッド３１から吐出されるエッチングガスが、処理容器１１内が所望の圧力の真空雰囲気となるように排気される。そして、高周波電源２５がオンになることによりエッチングガスはプラズマ化して、基板Ｇに供給され、プラズマの活性種により、基板Ｇの表面に形成されたＡｌ膜がエッチングされる。基板Ｇのエッチング処理に寄与しなかったエッチングガス、及びエッチングにより生じた反応生成物は、各排気口１４の排気によってステージ２１上から、ステージ２１の外方へ流れて処理容器１１内から排気される。

上記したように整流壁４により、基板Ｇの周端部ではステージ２１の外方へ向うエッチングガスの流れが抑制されることで、プラズマの活性種の供給が抑制される。既述したように上壁４２が設けられることによって、基板Ｇの周端部で排気口１４近くの領域にてこのような作用が十分に発揮され、当該領域で局所的にエッチング速度が大きくなることが防止される。従って、基板Ｇの面内各部で均一性高くエッチングが進行する。然る後、シャワーヘッド３１からのエッチングガスの供給が停止すると共に、高周波電源２５がオフになる。そして、リフトピン２７を介して基板Ｇは搬送機構に受け渡され、処理容器１１内から搬出される。

ところで上壁４２は例えば接着剤等を用いることで、下壁４１に対して着脱不可であるように固定してもよい。ただし上記したように、処理条件によってエッチング量が大きくなる位置が変移することが考えられる。そのため上壁４２は下壁４１に対して着脱自在に固定される構成とし、下壁４１における上壁４２が設けられる位置を変更可能とすることが好ましい。図４は、粘着シート５１を用いることでそのように着脱自在に上壁４２を固定する例を示している。この例では、整流壁４の外側及び／または内側において、第２の接続部をなす粘着シート５１を下壁４１と上壁４２とに跨がるように貼付し、粘着シート５１に形成される粘着面５２の粘着力によって粘着シート５１と、下壁４１、上壁４２の各々とを固定する。粘着面５２は下壁４１及び上壁４２から剥がすことが可能であり、既述した上壁４２の位置変更が可能である。

粘着シート５１については、当該シートを構成する基材の２つの主面の両方に粘着面５２が形成されたものを用いてもよく、その場合は下壁４１の上面と上壁４２の下面とを各々粘着面５２に接触させることで固定してもよい。十分な強度をもって固定できるように、下壁４１、上壁４２の各厚さについては適宜調整し、互いに粘着される下壁４１の上面及び上壁４２の各上面の面積については、十分な大きさを確保するものとする。

なお、上記したように特許文献３では、整流壁について周方向の高さを異なったものとすることで、基板Ｇの各部における処理状態を調整することが示されている。しかし、特許文献３の整流壁は横並びのパーツによって構成されている。基板Ｇのエッチング量の分布を調整するために１つの箇所のパーツを交換するにあたり、左右に隣接するパーツとの接続を解除し、新たなパーツを接続し直す。即ち、１つの箇所のパーツを変更するにあたり、そのパーツの左右の２箇所で着脱を行わなければならず、複数箇所のパーツを変更するにあたっては着脱する箇所が非常に多くなり、作業者の手間が大きくなってしまう。一方、この図４の例のように上壁４２が下壁４１に対して着脱自在である場合は、所望の上壁４２についてのみ着脱して、その位置をずらせばよいので作業として容易である。即ち、上壁４２が下壁４１に対して着脱自在である構成によれば、基板Ｇの面内でのエッチング量の分布の調整を容易に行うことができる。

上壁４２が下壁４１に着脱自在、且つ位置変更が可能な構成について、さらに他の例を図５に示す。整流壁４の外周に向う上壁４２の主面の下端部が、当該外周へ向けて延伸され、さらに下方へ引き延ばされるように形成されることで、第１の接続部である板状の接続部５０が形成されている。接続部５０の主面の向きは、上壁４２の主面の向きと同じである。そして接続部５０、下壁４１を夫々厚さ方向に貫通する貫通孔５３、５４が設けられており、例えば貫通孔５４を形成する周面（貫通孔内壁）にはネジ部が形成されている。貫通孔５３、５４を重ねて、整流壁４の外周面側からネジ５５を貫通孔５３、５４に差し込んで貫通孔５４の周面のネジ部と螺合させることで、上壁４２を下壁４１に対して固定させる。或いは、貫通孔５３を形成する周面にネジ部を形成し、整流壁４の内周面側からネジ５５を差し込んで、貫通孔５３の周面のネジ部と螺合させて上壁４２を下壁４１に対して固定させるようにしてもよい。その場合、ネジ５５の頭が基板Ｇ側に突出しないよう、貫通孔５４の開口部にザグリ（凹部）を設けて、ネジ５５の頭部が収納されるようにしておくことが望ましい。上記の螺合は解除可能であり、従って上壁４２は下壁４１に着脱可能である。なお、図５の例では下壁４１において貫通孔５３は複数、横方向に並ぶと共に互いに近接して設けられている。ネジ５５を差し込む貫通孔５３を、この複数の中から選択することで下壁４１に対する上壁４２の位置を変更することができる。

下壁４１と上壁４２とを接続する接続部について、上記の接続部５０は上壁４２と一体且つ下壁４１と別体の構成であるが、図６に示す接続部５６のように上壁４２、下壁４１の各々と別体の構成であってもよい。接続部５６について、接続部５２との差異点を中心に説明すると、当該接続部５６は、上壁４２の主面から下壁４１の主面に跨がるように設けられる板状の部材である。なお、当該各主面とは、整流壁４の外周面をなす側の主面である。

接続部５６には、上側及び下側に夫々貫通孔５３が形成されている。また、下壁４１だけでなく上壁４２にも、当該貫通孔５３に対応する貫通孔５４が設けられている。そして上側の貫通孔５３は上壁４２の貫通孔５４に重ねられ、下側の貫通孔５３は下壁４１の貫通孔５４に重ねられる。そして図５の例と同様、整流壁４の外周面側から、若しくは内周面側から、重ねられた貫通孔５３、５４にネジ５５が差し込まれる。それにより、下壁４１、上壁４２が夫々接続部５６に固定される。つまり接続部５６を介して下壁４１と上壁４２とが、互いに固定される。なお上壁５４について、図６では２つのみ横方向に並ぶように貫通孔５４を示しているが、例えばそれよりも多くの貫通孔５４が横方向に並んで設けられるようにする。そして、その多数の貫通孔５４の中から、ネジ５５が差し込まれる貫通孔５４が選択されることで、図５に示した例と同様に上壁４２の位置が調整されるようにしてもよい。その多数の貫通孔５４のうち、ネジ５５が差し込まれない貫通孔５４については、接続部５６が重なることで塞がれる。

この図６に示す例において、接続部５６は上壁４２から下壁４１へ向けて伸びていると見ることができるし、下壁４１から上壁４２へ向けて伸びていると見ることもできる。従って、図５、図６で示した例では、上壁４２及び下壁４１のうちの一方に、他方に向けて伸びる接続部が設けられ、この接続部が当該他方とネジを介して接続される構成となっている。なお図５の例とは逆に、下壁４１に接続部５０が固定されて設けられ、上壁４２に向けて伸びており、当該接続部５０についてネジ５５を介して上壁４２と接続される構成であってもよい。

ネジを介して上壁４２と下壁４１とが互いに着脱自在に固定される他の例について、図７に示す。下壁４１には、当該下壁４１の周に沿って間隔を空けて、下壁４１の上端面に対して垂直方向に向う孔５７が複数形成されている。孔５７については下壁４１の上面に開口すると共に、例えばその周面にネジ部が形成されている。そして、上壁４２の上端面には垂直方向に貫通孔５８が設けられている。貫通孔５８が任意の孔５７に重なるように下壁４１上に上壁４２を配置し、長ネジ５９を上壁４２の上方から差し込み、孔５７のネジ部と螺合させることで、上壁４２を下壁４１に固定する。その固定後、螺合を解除し、当該長ネジ５９を差し込む孔５７を変更して再度螺合させることで、上壁４２の位置を変更可能である。上壁４２と下壁４１との固定に使用しない孔５７については、キャップなどで閉塞しておくことが好ましい。

ところで上壁４２として、下壁４１の周に沿って見てその高さが均一、即ち上端の高さが均一な例を示してきた。そのような形状に限られず、当該周に沿って見て、高さが変化する上端を備えるように上壁４２を構成してもよい。図８ではそのような上壁４２として山型に形成した例を示している。従って、当該上壁４２については、長壁部４１Ａ上に配置される場合にはＸ方向の中央部の高さが大きく、短壁部４１Ｂ上に配置される場合にはＹ方向の中央部の高さが大きい。また、上壁４２としては図９に示すように、凹部形状をなすように構成されてもよい。従って当該上壁４２については、長壁部４１Ａ上に配置される場合にはＸ方向の中央部の高さが小さく、短壁部４１Ｂ上に配置される場合にはＹ方向の中央部の高さが小さくなる。上壁４２について、これら図８、図９の例のように下壁４１の周に沿って見たときに異なる高さを備える構成とすることで、基板Ｇの周端の各部におけるガスの流れについて微細に調整され、基板Ｇの周端部における処理の均一性の向上を図ることができる。

ところで排気口１４の配置及び数については、既述した例に限られない。例えば排気口１４について計４つ設け、ステージ２１の各角部付近に各々配置するようにしてもよい。そして、そのような排気口１４の配置によって、基板Ｇの周端部において、上壁４２を設けないとした場合にエッチング量が過度に大きくなる位置が、基板Ｇの角部になったとする。その場合は既述した位置の代わりに、下壁４１の４つの各角部上に上壁４２を設ければよい。従って、上壁４２の配置も図２，図３等で示すように下壁４１の角部から外れた位置であることに限られない。また、このようにエッチング量が局所的に大きくなる領域に合わせて上壁４２を設けるので、上壁４２の数としては８つであることに限られず、当該領域の数に合わせて設ければよい。また、プラズマ処理を行うエッチング装置に本技術を適用した例を示したが、そのような装置に適用することに限られず、成膜装置に適用してもよいし、プラズマ処理が行われない基板処理装置に適用されてもよい。更に、排気口１４の位置に限られず、ステージ２１の外周側から作用して基板Ｇの周端部におけるエッチングガスの流れに影響し、エッチング速度の不均一を引き起こすような他の要因についても適用が可能である。

なお、整流壁４はステージ２１に設けられるが、このステージ２１について補足すると、当該ステージ２１は、基板Ｇを載置する載置面をなす部材（載置面形成部材）に加えて、他の部材も含む場合が有る。当該他の部材とは、当該載置面形成部材を囲むと共に当該載置面形成部材に接続されて設けられる部材であり、例えば、既述の例では載置面形成部材が下部電極２２、他の部材が環状部材２３である。その場合、載置面形成部材である下部電極２２上に整流壁４が設けられていてもよいし、他の部材である環状部材２３上に整流壁４が設けられていてもよい。なお、上記したように整流壁４はステージ２１に対して昇降若しくは回転してもよい。整流壁４がステージ２１上に設けられるとは、少なくとも基板Ｇの処理時に整流壁４がステージ２１上に位置していることである。

既述の例では下壁４１について、周における上端の高さが揃っているため、当該周における任意の位置に上壁４２を設けることができる。ただし、そのように周での上端の高さを揃えることには限られず、凹凸が形成されていてもよい。ただし周における上端の高さを揃えることで、下壁４１の周における全ての位置に上壁２１を取り付け可能である。即ち、取り付け位置の自由度が高いので、有利である。また、処理対象の基板の形状については上記した平面視で矩形状の基板に限られず、円形であってもよく、その場合には下壁４１については基板の形状に合わせて平面視で円形としてもよい。

なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更、組み合わせがなされてもよい。

〔評価試験〕
以下、評価試験について詳しく説明する。評価試験１－１として上壁４２を設けずに下壁４１のみによって構成された整流壁を用いて、基板Ｇにエッチングを行い、各部のエッチング量を測定した。なお、この評価試験で用いた基板Ｇについて、その中央部から当該基板Ｇの長辺、短辺の各々から２５ｍｍ離れた領域に至るまで、パターンが形成された膜（以降、パターン膜と記載する）が設けられている。即ち、基板Ｇの周端部については、パターン膜が形成されていない角型で環状の領域（矩形枠状の領域）とされ、この環状領域の幅が２５ｍｍである。このようにパターン膜が形成された領域が限られるので、基板Ｇの周端部にはパターン膜基板を周端測定用に切り出した５０ｍｍ角の小片を配置しており、上記のエッチングは基板Ｇに直接形成されるパターン膜及び小片のパターン膜に対して一括して行い、エッチング量の測定は各パターン膜に対して行っている。

上記の小片については、図３に示した仮想線Ｌ１、Ｌ２で４分割されるうちの１つの領域に配置しており、さらに詳しく述べると、基板Ｇの長辺、短辺の各々から１５ｍｍ離れた位置と３０ｍｍ離れた位置との間の領域に５０ｍｍ角の小片を配置している。即ち、基板Ｇの周端部から１５ｍｍ離れた位置と３０ｍｍ離れた位置との間の領域に配置している。従って、基板Ｇに直接形成されたパターン膜を用いて測定する測定領域と、小片に形成されたパターン膜を用いて測定する測定領域とは、一部重複している。

図１０はこの評価試験１－１の結果を示しており、基板Ｇを仮想線Ｌ１、Ｌ２で４分割した領域のうちの小片が配置された領域（以下、基板Ｇの１／４領域と表記する）を模式的に表したものである。当該基板Ｇの１／４領域は、図３中の仮想線Ｌ１、Ｌ２で分割される右下の領域に該当し、従って図１０中の右下側が基板Ｇの角部、左上側が基板Ｇの中心部である。測定結果を規格化して得られたエッチング速度を、当該エッチング速度が得られた測定箇所に対応させて示している。このエッチング速度は、基板Ｇの一つの測定箇所におけるエッチング量を、基板Ｇの面内の全ての測定箇所から得られたエッチング量の平均値で除した値であるため、規格化されたエッチング速度の値が大きいほど、実際のエッチング速度も大きい。図１０ではこのエッチング速度の大きさに応じて、測定箇所に模様を付している。

図では二点鎖線によって、基板Ｇに直接形成されたパターン膜を用いた測定領域と、小片のパターン膜を用いた測定領域と、を区画している。そして、基板Ｇの長辺に対して１５ｍｍ基板Ｇの中央寄りに離れた位置から３０ｍｍ基板Ｇの中央寄りに離れた位置に至る領域と、基板Ｇの短辺に対して１５ｍｍ基板Ｇの中央寄りに離れた位置から５０ｍｍ基板Ｇの中央寄りに離れた位置に至る領域と、を外周領域Ｅとして一点鎖線で囲んでいる。

この図１０に示すように、外周領域Ｅにおいて基板Ｇの長辺方向（Ｘ方向）における中心部と基板Ｇの角部との間に、エッチング速度が高い局所領域が存在し、当該領域をＧ１として表している。具体的に、領域Ｇ１では小片から得られたエッチング速度が、基板Ｇの長辺からの距離が１５ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍの位置で、夫々１．０８、１．０８、１．０７、１．０９、１．０６、基板Ｇに直接形成されたパターン膜から得られたエッチング速度が１．０６となっている。そして外周領域Ｅにおいて基板Ｇの短辺方向（Ｙ方向）における中心部と角部との間に、比較的エッチング速度が高い局所領域が存在し、当該領域をＧ２として示している。具体的に、領域Ｇ２では小片から得られたエッチング速度が、基板Ｇの長辺からの距離が１５ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍの位置で、夫々１．１３、１．０９、１．１１、１．０９、１．０７、基板Ｇに直接形成されたパターン膜から得られたエッチング速度が１．０５となっている。領域Ｇ１、Ｇ２が、実施形態にて基板Ｇの周端部において局所的にエッチング量が大きいとして述べた領域である。

評価試験１－１の各測定結果から、エッチング量のばらつきの指標であるUniformityを算出している。このUniformityは、エッチング量についての（最大値－最小値）／（最大値＋最小値）を百分率で示したものであり、その値が小さいほどエッチング処理の均一性が高い。基板Ｇの１／４の領域中のUniformityは１３．９％、その１／４の領域中の外周領域ＥにおけるUniformityは１５．１％であった。

評価試験１－２として、図１～図３で説明した位置に上壁４２を設けた整流壁４を用いたことを除いては、評価試験１－１と同様にエッチングを行い、エッチング量を測定した。図１１はこの評価試験１－２の結果を示しており、図１０と同様に基板Ｇの１／４の領域を表している。図に示すように評価試験１－１と比べて、領域Ｇ１、Ｇ２のエッチング速度が低下している。具体的に、領域Ｇ１では、小片から得られたエッチング速度が、基板Ｇの長辺からの距離が１５ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍの位置で、夫々０．９４、０．９４、０．９３、０．９３、０．９７、基板Ｇに直接形成されたパターン膜から得られたエッチング速度が０．９７となっている。そして領域Ｇ２では、小片から得られたエッチング速度が、基板Ｇの長辺からの距離が１５ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍの位置で、夫々１．０４、１．０６、１．０３、０．９９、１．００、基板Ｇに直接形成されたパターン膜から得られたエッチング速度が０．９９となっている。

評価試験１－２では、基板Ｇの１／４の領域中のUniformityは１１．７％、基板の１／４の領域中の外周領域ＥにおけるUniformityは７．７％であり、いずれも評価試験１－１の値よりも小さかった。このように上壁４２を設けることで、外周領域ＥにおけるUniformityの値を小さくさせ、それによって基板Ｇの中央部側まで含むUniformityの値も小さくさせることができることが示された。従って、この評価試験１から基板Ｇの面内全体における処理の均一性を高くすることができるという、上壁４２を設けることの効果が示された。

Ｇ 基板
１ エッチング装置
１１ 処理容器
２１ ステージ
３１ シャワーヘッド
４１ 下壁
４２ 上壁

Claims (11)

1. 基板を格納する処理容器と、
   前記処理容器内に設けられ、前記基板を載置する載置領域を有するステージと、
   前記載置領域に載置された基板を処理するために処理ガスを供給するガス供給部と、
   前記処理容器内を排気する排気口と、
   前記載置領域の周縁に沿って形成されて当該基板を囲むように前記ステージに設けられる下壁と、
   前記下壁の周において局所的に上方に突出し、当該下壁と別体として形成された上壁と、
   を備える基板処理装置。
2. 前記基板は平面視で矩形であり、
   前記下壁は互いに対向する２つの第１の壁部と、前記第１の壁部に隣接し、互いに対向する２つの第２の壁部とを備え、
   前記上壁は、前記各第１の壁部及び前記各第２の壁部から局所的に上方に突出して設けられる請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記下壁の周に沿った上端の高さは揃っている請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記上壁は、前記下壁に対して着脱自在である請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
5. 前記上壁及び前記下壁のうちの一方から他方へ伸びるように形成され、当該他方に対してネジにより接続されて、当該上壁と当該下壁とを互いに固定する第１の接続部が設けられる請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記上壁及び前記下壁の各々に粘着することで、当該上壁と当該下壁とを互いに固定する第２の接続部が設けられる請求項４記載の基板処理装置。
7. 前記下壁の周に沿って見て、前記上壁の高さが一定である請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
8. 前記下壁の周に沿って見て、前記上壁の高さが変化する請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
9. 前記排気口は、前記ステージの外側にて上方に向けて開口し、
   前記上壁は、平面視で前記載置領域と前記排気口とを区画するように設けられる請求項１ないし８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
10. 基板を処理容器に格納する工程と、
    前記処理容器内に設けられるステージ上の載置領域に前記基板を載置する工程と、
    排気口により前記処理容器内を排気する工程と、
    前記載置領域の周縁に沿って形成された下壁により前記ステージ上の基板を囲む工程と、
    ガス供給部から処理ガスを供給して、前記ステージ上の前記基板を処理する工程と、
    前記下壁と、当該前記下壁の周において局所的に上方に突出し、当該下壁と別体として形成された上壁とにより、前記基板から前記排気口に向う前記処理ガスの流れを規制する工程と、
    を備える基板処理方法。
11. 前記上壁は、
    当該上壁が設けられない場合に前記基板の周端部において局所的に処理速度が高い位置と前記排気口とを区画するように設けられる請求項１０記載の基板処理方法。

Images