JP5120089B2 - 処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、処理容器内において、例えばＦＰＤ(フラットパネルディスプレイ)用のガラス基板などの被処理体に対して処理ガスを供給し、この処理ガスにより前記被処理体に対して所定の処理を行う技術に関する。
ＬＣＤ（Liquid Crystal Display；液晶ディスプレイ）の製造工程においては、ガラス基板上に形成されたアルミニウム（Ａｌ）膜に対してエッチング処理を施す工程がある。この工程を行うエッチング処理装置の一例を図１２に基づいて簡単に説明すると、図中１は真空チャンバであり、この真空チャンバ１の内部には、被処理体である例えばＦＰＤ基板Ｓ（以下、基板Ｓと略記する）を載置するための載置台１１が設けられると共に、この載置台１１に対向するように上部電極をなす処理ガス供給部１２が設けられている。そして処理ガス供給部１２から真空チャンバ１内に例えば塩素（Ｃｌ２）系ガスよりなるエッチングガスを供給し、排気路１３を介して図示しない真空ポンプにより真空チャンバ１内を真空引きする一方、高周波電源１４から前記載置台１１に高周波電力を印加することにより、基板Ｓの上方の空間にエッチングガスのプラズマが形成され、これにより基板Ｓに対するエッチング処理が行われるようになっている。
ところでＡｌ膜のエッチングでは、供給律速、即ちエッチングガスの供給量とエッチング量とが比例しているため、ローディング効果により基板Ｓの周縁部のエッチング速度が極端に早くなり、エッチング量が多くなってしまうという現象が発生する。つまり図１３に符号１５で示す基板Ｓの周縁部では、エッチャントであるＣｌラジカルから見ると、符号１６にて示す同じ面積の中央領域に比べてエッチング面積が約半分であり、このため中央領域１６に供給される流量と同じ流量でエッチングガスが供給されると、周縁部１５では中央領域１６に比べてエッチング量が約２倍になってしまう。
このため例えば図１２及び図１４（ａ）に示すように基板Ｓの周囲を囲む整流部材１７を設けることにより、基板Ｓの周縁部近傍のエッチングガスの流れを整流部材１７にて遮り、基板Ｓの周囲にガス溜まり領域を形成する対策が採られてきた。この手法によれば当該領域におけるエッチングガス流速を低下させ、基板面内におけるエッチング速度の均一性を高めることができる。
ところがこのような整流部材１７を設けると、例えば真空チャンバ１の側壁部に設けられた搬入出口１０から搬入される基板Ｓの搬送高さよりも整流部材１７の上端の方が高い場合には、搬送中の基板Ｓと整流部材１７とが干渉してしまう。そこで例えば図１４（ｂ）に示すように整流部材１７を昇降自在とし、整流部材１７を載置台１１から上昇させてできた隙間を介して基板Ｓを搬入出するものがある。
ここで整流部材１７は、例えばセラミック製の板材からなる４枚の整流壁１７１を組み合わせて枠組みを形成し、この枠組みが基板Ｓを囲むように載置台１１上に載置される構成となっている。これら４枚のうちの例えば対向する２枚の整流壁１７１の側面には、載置台１１の外部に伸び出すように突出部１７２が設けられ、各々の突出部１７２の下面には整流部材１７を支持する支持棒１８１が接続されている。そして、これら各支持棒１８１を昇降機構１８にて上下方向に移動させることにより、整流部材１７全体を昇降させることができるようになっている。
一方で近年、ＦＰＤ基板Ｓはますます大型化が進んでおり、例えば１辺が２ｍ以上にもなる基板Ｓを処理するエッチング処理装置が開発されている。このようなエッチング処理装置では、基板Ｓを囲む整流部材１７についても１辺を２ｍ以上の大型のものにする必要があり、特に整流部材１７を構成する整流壁１７１は真空チャンバ１に形成されるプラズマへの影響を抑える目的から既述のようにセラミック製となっているため、各整流壁１７１の重量化が著しい。
ここで例えば図１５（ａ）に示すように、上縁までの高さ「ｈ」が例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の細長い矩形状の整流壁１７１を形成し、その両端を支持して載置台１１から上昇させる場合には、その長さ「Ｌ」が例えば２ｍ以上にもなって重量化した整流壁１７１はその自重によって中央部がたわんでしまう場合がある。整流壁１７１がたわむと、例えば図１５（ｂ）に示すように整流壁１７１の中央部が下方側へ飛び出して基板Ｓ搬送時の障害となったり、図１５（ｃ）に示すように整流部材１７を載置台１１上に載置する際に整流部材１７のたわんだ中央部から載置台１１に接触するいわゆる「片当たり」の状態となり、その動作が繰り返されることで整流部材１７や載置台１１が局所的に磨耗して塵が発生したり、破損したりするおそれがある。
この点、例えば従来の整流部材１７は、例えば図１４（ａ）等に示すように、その四隅の下縁部を突出部１７２にて支持することにより、整流壁１７１に加わる荷重を平均化し、特定の整流壁１７１に過大な自重が加わってたわみが大きくなることを避けている。しかしながら近年の基板Ｓの大型化では、荷重の分散といった対応ではたわみの軽減が十分でなく、更なる重量化対策が必要となってきている。
重量化に伴うたわみを軽減するためには、例えば図１５（ａ）に示す整流部材１７の高さ「ｈ」を大きくして重力方向に対する整流部材１７の剛性を高める方法も考えられるが、整流部材１７の更なる重量化を伴うため昇降機構１８への負担が大きく駆動系の更新が必要となる場合もある。また、エッチング処理装置のメンテナンス時などにおいて、現状では整流部材１７の取り外し、取り付けを例えば手作業で行うことができたものが、重量化に伴ってクレーンなどの機器が必要となりメンテナンス性が悪化してしまう場合もある。
一方、整流壁１７１の両端を支持することによりその中央部がたわんでしまう場合には、たわみの発生している位置にも支持棒１８１を追加して整流壁１７１を支持する手法も考えられる。しかし例えば４枚の整流壁１７１全てに支持棒１８１及びその昇降機構１８を設けることはコスト上昇の観点から適切ではないばかりでなく、追加した支持棒１８１と既存の支持棒１８１との間に新たなたわみが発生してしまう場合もある。また、例えば基板Ｓの搬入出口１０側に配置された整流壁１７１の中央部に支持棒１８１を設けてしまうと、基板Ｓの搬入出の際に当該支持棒１８１が障害となって基板Ｓを搬入出できなくなってしまうといった問題もある。
ここで特許文献１には、角型基板の四隅に相当する部分の高さを最も高くなるようにした整流部材が記載されており、また特許文献２には前記四隅に相当する領域の整流壁の上部を切り欠いてエッチングガスの通流路を形成した整流部材が記載されている。しかしながらこれらの技術はいずれについてもエッチングの面内均一性の向上のみを目的とした技術であって、整流壁の大型化に伴って発生するたわみを解決する手段については何ら記載されていない。
特開２０００−３１５６７６；第００２１段落〜第００２３段落、図１〜図３
特開２００３−２４３３６４；第００５６段落、図９
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理体の周囲に設けられた整流壁のたわみを軽減することの可能な処理装置を提供することにある。
本発明に係る処理装置は、処理容器の内部に設けられ、被処理体を載置するための載置台と、
この載置台の上方側から処理ガスを供給して、当該載置台に載置された被処理体に対して処理を行うための処理ガス供給手段と、
前記処理容器内のガスを排気するためのガス排気部と、
前記載置台上の被処理体の各辺に沿って伸びる整流壁を複数連結して、当該被処理体を囲むように構成された整流部材と、
前記整流壁の両端部を支持する支持部材と、
前記支持部材を昇降させることにより、前記載置台の上面と当該載置台の上方の位置との間で前記整流部材を昇降させる昇降機構と、を備え、
前記整流壁は、その上縁が当該整流壁の中央部に向かって連続的に高くなる形状に形成され、下縁が前記載置台の上面と平行に形成されていることを特徴とする。
この載置台の上方側から処理ガスを供給して、当該載置台に載置された被処理体に対して処理を行うための処理ガス供給手段と、
前記処理容器内のガスを排気するためのガス排気部と、
前記載置台上の被処理体の各辺に沿って伸びる整流壁を複数連結して、当該被処理体を囲むように構成された整流部材と、
前記整流壁の両端部を支持する支持部材と、
前記支持部材を昇降させることにより、前記載置台の上面と当該載置台の上方の位置との間で前記整流部材を昇降させる昇降機構と、を備え、
前記整流壁は、その上縁が当該整流壁の中央部に向かって連続的に高くなる形状に形成され、下縁が前記載置台の上面と平行に形成されていることを特徴とする。
ここで前記整流壁の上縁は、当該整流壁の中央部に向かって例えばアーチ状に形成されていることが好ましく、さらに、前記整流壁の上縁が、当該整流壁の両端に向かっても徐々に高くなるように形成してもよい。
また、他の発明に係わる処理装置は、処理容器の内部に設けられ、被処理体を載置するための載置台と、
この載置台の上方側から処理ガスを供給して、当該載置台に載置された被処理体に対して処理を行うための処理ガス供給手段と、
前記処理容器内のガスを排気するためのガス排気部と、
前記載置台上の被処理体の各辺に沿って伸びる整流壁を複数連結して、当該被処理体を囲むように構成された整流部材と、
前記整流壁の両端部を支持する支持部材と、
前記支持部材を昇降させることにより、前記載置台の上面と当該載置台の上方の位置との間で前記整流部材を昇降させる昇降機構と、を備え、
前記整流壁は、第１のブロック材と、この第１のブロック材の上側または下側の少なくとも一方に、当該第１のブロック材を構成する部材よりも密度の低い部材からなる第２のブロック材を接合して構成され、前記第１のブロック材の上下方向の寸法は、当該整流壁の中央部に向かって徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする。
ここで前記第１のブロック材の上下方向の寸法は、前記整流壁の中央部に向かって連続的あるいは段階的に大きくなるように形成されていることが好ましく、前記第１のブロック材はセラミック製であり、前記第２のブロック材は多孔質セラミック製であることが好適である。
この載置台の上方側から処理ガスを供給して、当該載置台に載置された被処理体に対して処理を行うための処理ガス供給手段と、
前記処理容器内のガスを排気するためのガス排気部と、
前記載置台上の被処理体の各辺に沿って伸びる整流壁を複数連結して、当該被処理体を囲むように構成された整流部材と、
前記整流壁の両端部を支持する支持部材と、
前記支持部材を昇降させることにより、前記載置台の上面と当該載置台の上方の位置との間で前記整流部材を昇降させる昇降機構と、を備え、
前記整流壁は、第１のブロック材と、この第１のブロック材の上側または下側の少なくとも一方に、当該第１のブロック材を構成する部材よりも密度の低い部材からなる第２のブロック材を接合して構成され、前記第１のブロック材の上下方向の寸法は、当該整流壁の中央部に向かって徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする。
ここで前記第１のブロック材の上下方向の寸法は、前記整流壁の中央部に向かって連続的あるいは段階的に大きくなるように形成されていることが好ましく、前記第１のブロック材はセラミック製であり、前記第２のブロック材は多孔質セラミック製であることが好適である。
さらに、以上に列記した各処理装置は、前記被処理体が角型基板であり、前記整流壁は当該角型基板の各辺に沿って伸びる構成となっていることが好ましい。
本発明によれば、整流部材を構成する整流壁の上縁が当該整流壁の中央部に向かって徐々に高くなっているので、たわみが最大となる中央部にてたわみの発生を効果的に軽減できる一方で、中央部ほどにはたわみが大きくならないその両側の領域では、整流壁の上縁を中央部よりも低くすることで、整流壁の重量の増加を抑えた構成となっている。これらの特徴を備えることにより、大型の被処理体の周囲に配置される整流部材であっても、整流壁の中央部におけるたわみが軽減され、搬入出時に被処理体がこれらの部材と衝突するといったトラブルを回避できる。また、載置台上に片当たりの状態で整流部材が載置されるといった状況が発生しにくく、片当たりによる磨耗、発塵、破損といったトラブルの発生を回避して、面内均一性の良好なエッチング処理を行うことができる。
以下、図１〜図３を参照しながら本実施の形態に係わるエッチング処理装置２の構成について説明する。図１の縦断面図に示したエッチング処理装置２は、被処理体、例えば角型のＦＰＤ基板である基板Ｓの表面に形成されたアルミニウム（Ａｌ）膜に対してエッチング処理を行う装置として構成されている。
エッチング処理装置２は、その内部において基板Ｓにエッチング処理を施すための真空チャンバである処理容器２０を備えている。本実施の形態に係わるエッチング処理装置２は、例えば少なくとも長辺が２ｍ以上の大型の角型基板を処理することが可能なように、処理容器２０の平面形状についても例えば角型となっており、例えば水平断面の一辺が３．５ｍ、他辺が３．０ｍ程度の大きさに形成されている。処理容器２０は例えばアルミニウムなどの熱伝導性及び導電性の良好な材質により構成されていると共に当該処理容器２０は接地されている。また処理容器２０の一つの側壁部２１には、処理容器２０内に基板Ｓを搬入するための搬入出口２２が形成されており、この搬入出口２２はゲートバルブ２３により開閉自在に構成されている。
処理容器２０の内部には、その上面に基板Ｓを載置するための載置台３が配置されている。載置台３は、プラズマ発生用の第１の高周波電源部３１１及びプラズマ中のイオン引き込み用の第２の高周波電源部３１２と電気的に接続されており、処理容器２０内にプラズマを発生させ、当該プラズマ中のイオンを基板Ｓ表面に引き込む役割を果たす。載置台３は、処理容器２０の底面上に絶縁部材３２を介して配設されており、これにより下部電極である載置台３は処理容器２０から電気的に浮いた状態となっている。
また載置台３上面の周縁部及び側面は、載置台３上方にてプラズマを均一に形成するための、セラミック材料により構成されたフォーカスリング３３により覆われている。フォーカスリング３３は基板Ｓの周縁の領域のプラズマ状態を調整する役割、例えば基板Ｓ上にプラズマを集中させてエッチング速度を向上させる役割を果たす。
さらに載置台３には、外部に設けられた図示しない搬送装置と当該載置台３との間で基板Ｓの受け渡しを行うための昇降ピン３４が設けられている。昇降ピン３４は、載置台３の表面から自在に突没させるための昇降機構３５と接続されており、基板Ｓの受け渡しが行われる位置と、既述の載置領域との間で基板Ｓを昇降させることができる。
一方載置台３の上方には、この載置台３の上面と対向するように、平板状の上部電極４が設けられており、この上部電極４は角板状の上部電極ベース４１に支持されている。これら上部電極４及び上部電極ベース４１は、例えばアルミニウムにより構成され、上部電極ベース４１の上面が処理容器２０の天井部に接続されることで上部電極４は処理容器２０と電気的に導通した状態となっている。そしてこれら上部電極ベース４１及び上部電極４により囲まれた空間はエッチングガスのガス拡散空間４２を構成している。以下、これら上部電極４、ガス拡散空間４２を纏めてガスシャワーヘッド４０と呼び、本例では当該ガスシャワーヘッド４０により処理ガス供給手段が構成されている。
処理容器２０の天井部には、前記ガス拡散空間４２に接続されるように処理ガス供給路４３が設けられており、この処理ガス供給路４３の他端側は処理ガス供給部４４に接続されている。そして処理ガス供給部４４からガス拡散空間４２にエッチングガスが供給されると、そのエッチングガスは上部電極４に設けられたガス供給孔４５を介して基板Ｓ上方の処理空間に供給され、これにより基板Ｓに対するエッチング処理が進行するようになっている。一方、処理容器２０の底壁にはガス排気部を成す排気路２４の一端側が接続されており、その他端側には例えば図示しない真空ポンプが接続されている。
更に本実施の形態に係わるエッチング処理装置２はローディング対策用の整流部材５を備えており、この整流部材５は基板Ｓの大型化に伴って当該整流部材５を構成する整流壁５１に生じるたわみを軽減した構造となっている。以下、当該整流部材５の詳細について説明する。
整流部材５は、例えば図２、図３に示すように、載置台３上の基板Ｓの各辺に沿って伸びるように４枚の整流壁５１を配置し、これらの整流壁５１を連結することにより角型の枠組み状に形成された部材である。整流壁５１同士は例えばセラミック製の不図示の止め具やボルトによって固定してもよいし、セラミックボンドなどによって固定してもよい。
角型の整流部材５の四隅の下縁部には、搬入出口２２から見て左右両側に夫々位置する整流壁５１から、左右両側に水平に突出する例えばアルミナ焼結体などセラミック製の板状の支持部材５２が設けられており、これらの支持部材５２の先端部には、当該支持部材５２を介して整流部材５を昇降させるための支持棒５３が接続されている。各支持棒５３は処理容器２０の底面を貫通しており、昇降板６２を介して処理容器２０の外部に設けられた昇降機構６１と接続されている。そしてこれら昇降機構６１により支持棒５３を同期させながら昇降させることにより、載置台３の上面とその上方の位置との間で整流部材５を昇降させることができる。ここで支持棒５３が処理容器２０を貫通している部位には、例えば当該処理容器２０と昇降板６２とを接続し、支持棒５３を覆うベローズ６３が設けられており処理容器２０内の真空度を維持できるようになっている。
搬入出口２２から搬入出される基板Ｓは、整流部材５を上昇させて形成される載置台３との間の隙間を介して搬送されることになるが、整流部材５を昇降させる支持棒５３が支持部材５２の介在により搬入出口２２から見て整流壁５１から左右に離れて設けられていることにより、これらの支持棒５３と干渉せずに基板Ｓを搬送することができる。なお図１においては、便宜上搬入出口２２に対向する整流壁５１に支持部材５２や支持棒５３などを設けてあるように図示してあるが、実際には上述のように搬入出口２２とは対向していない整流壁５１にこれらを設けた構成となっている。
ここで、載置台３から整流部材５を上昇させた状態において各整流壁５１に加わる力について見てみると、整流壁５１は支持部材５２にて両端を支持された状態で、自重に基づく等分布の荷重が加わる。このような荷重によれば、支持部材５２にて支持された部位を端部とした場合に、これら隣り合う２つの端部間の中央部において整流壁５１のたわみが最大となり、何らの軽減措置もとらない場合には、背景技術にて図１５（ｂ）を用いて説明した従来型の整流壁１７１と同様の状態となる。こうした整流壁５１のたわみは基板Ｓ搬入時の障害となったり、載置台３への片当たりの原因となったりするおそれがあることは既に背景技術にて説明したとおりである。
そこで本実施の形態に係わる整流壁５１は、例えば図４に示すように、長さ方向の中央部が最も高くなるように上縁が徐々に高くなる形状、例えばアーチ状に形成されている。図４中の破線は、従来サイズの整流壁１７１の上縁の高さ位置を示しているが、本実施の形態に係わる整流壁５１では、たわみが最も大きくなる中央部にて整流壁５１を従来よりも高くすることで、当該位置における整流壁５１の剛性を向上させてたわみの発生を効果的に軽減する構成となっている。一方、中央部ほどにはたわみが大きくならない端部側の領域では、整流壁５１の上縁を従来の整流壁１７１と同程度の高さとすることで、整流壁５１全体の重量の増加を抑えた構成となっている。なお、整流壁５１はエッチングガスの流れを遮ってガス溜まりを形成するためのものであるため、その下縁は載置台３の上面と平行となるように直線状に形成されている。
整流壁５１は、例えばアルミナ焼結体などのセラミックによって構成され、端部側の両端位置での上縁の高さ「ｈ」は、例えば従来の整流壁１７１と同程度の高さ１０ｍｍ〜７０ｍｍ、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度であり、中央部の最も高くなる位置での上縁の高さ「ｈ’」は好ましくは３０ｍｍ〜１００ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍ〜８０ｍｍ程度となっている。ここで当該上縁の高さ範囲は、整流壁５１の長さ「Ｌ」が好ましくは２ｍ〜４ｍ、より好ましくは２．５ｍ〜３．５ｍである場合に好適である。
エッチング処理装置２の全体の説明に戻ると、図１に示すように、エッチング処理装置２は制御部７と接続されている。制御部７は例えば図示しないＣＰＵとプログラムとを備えたコンピュータからなり、プログラムには当該エッチング処理装置２の作用、つまり、処理容器２０内に基板Ｓを搬入し、載置台３上に載置された基板Ｓにエッチング処理を施してから搬出するまでの動作に係わる制御などについてのステップ（命令）群が組まれている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
以下、本実施の形態に係わるエッチング処理装置２の動作について説明する。初めに不図示の操作部を介し、ユーザが制御部７に対して目的のエッチング処理のプロセスレシピを選択すると、制御部７ではこのプロセスレシピに基づいてエッチング処理装置２の各部に制御信号を出力し、こうして基板Ｓに対して所定のエッチング処理が行われることとなる。なお、以下の説明に用いる図５（ａ）、図５（ｂ）では、図示の便宜上、支持部材５２や各昇降機構（支持棒５３、昇降機構６１、昇降ピン３４など）の記載を適宜省略してある。
先ず図５（ａ）に示すように、処理容器２０内への基板Ｓの搬入に先立って各昇降機構６１を作動させて支持棒５３を上昇させ、整流部材５の下端が基板Ｓの搬送経路と干渉しない高さ位置まで整流部材５を持ち上げた状態で待機させる。次いでゲートバルブ２３を開き、図示しない外部の搬送手段により、表面にＡｌ膜が形成された基板Ｓを処理容器２０内に搬入し、載置台３の載置領域の上方側の受け渡し位置まで搬送する。このとき既述のように、整流部材５がたわみにくい整流壁５１によって構成されているので、整流部材５と載置台３との間には基板Ｓを通過させるのに十分な隙間が確保されている。
基板Ｓが受け渡し位置に到達したら、昇降ピン３４を上昇させて搬送手段から当該昇降ピン３４に基板Ｓを受け渡し、基板Ｓを受け渡した搬送手段は処理容器２０外に退出し、昇降ピン３４を下降させて基板Ｓを載置台３上の載置領域に載置する。その後ゲートバルブ２３により搬入出口２２を閉じる一方、各昇降機構６１は支持棒５３を作動させて整流部材５を載置台３上に載置する。
次いで図５（ｂ）に示すように、真空ポンプを稼動させて処理容器２０の内部空間を所定の圧力に調整し、既述の処理ガス供給部４４からエッチング処理用のエッチングガス、例えば塩素ガスを基板Ｓに向けて吐出する。そして第１、第２の高周波電源部３１１、３１２から載置台３に高周波電力を供給して基板Ｓの上方側の空間にプラズマを形成し、下記（１）式に示す主要な反応に基づいて基板Ｓに対するエッチング処理を実行する。
３Ｃｌ＊＋Ａｌ→ＡｌＣｌ３ …（１）
３Ｃｌ＊＋Ａｌ→ＡｌＣｌ３ …（１）
ガスシャワーヘッド４０から供給されたエッチングガスは、処理容器２０内を降下して基板Ｓに到達し、その表面にてエッチング処理が進行する。そして、エッチングガスは基板Ｓの表面を伝いながら周縁部側へと流れ、基板Ｓを取り囲むように載置された整流部材５の整流壁５１に到達したところで流れが遮られる。整流壁５１にて流れが遮られることにより、当該整流壁５１の内側の領域、即ち基板Ｓの周縁部にはエッチングガスの流速が遅くなるガス溜まり領域が形成されて、基板Ｓ周縁部のエッチング速度を遅くすることができる。この結果、基板Ｓの中央側とのエッチング速度の差が小さくなって、ローディング効果が抑制されることとなる。
このとき当該整流壁５１はたわみにくい構造となっているので、例えば整流部材５が片当たりした状態で載置台３上に載置されることが防止される。
このとき当該整流壁５１はたわみにくい構造となっているので、例えば整流部材５が片当たりした状態で載置台３上に載置されることが防止される。
整流部材５の内側にできたガス溜まりは、やがて整流壁５１を越えて整流部材５の外側へ溢流し、フォーカスリング３３（載置台３）と処理容器２０との間の空間を通って排気路２４に流れ込み、処理容器２０の外へと排気される。このようにしてプロセスレシピに基づいて所定時間エッチング処理を行ったら、エッチングガスや高周波電力の供給を停止し、処理容器２０内の圧力を元の状態に戻した後、搬入時とは逆の順序で基板Ｓを載置台３から外部の搬送手段に受け渡してエッチング処理装置２から搬出し、一連のエッチング処理を終了する。この基板Ｓの搬出の際においても搬入時と同様に、整流壁５１がたわみにくくなっていることから基板Ｓの搬出に十分な隙間が載置台３との間に確保され、基板Ｓをスムーズに搬出することができる。
本実施の形態によれば以下の効果がある。整流部材５を構成する整流壁５１の上縁が当該整流壁５１の中央部に向かって徐々に、例えばアーチ状に高くなっているので、たわみが最大となる中央部にてたわみの発生を効果的に軽減できる一方で、中央部ほどにはたわみが大きくならない例えば両端部側の領域では、整流壁５１の上縁を従来の整流壁１７１と同程度の高さにすることで、整流壁５１の重量の増加を抑えた構成となっている。これらの特徴を備えることにより、例えば長辺が２ｍ以上にもなる基板Ｓの周囲に配置される整流部材５であっても、整流壁５１の中央部におけるたわみが軽減され、搬入出時に基板Ｓがこれらの部材と衝突するといったトラブルを回避できる。また、載置台３上に片当たりの状態で整流部材５が載置されるといった状況が発生しにくく、例えば片当たりによる磨耗、発塵、破損などといったトラブルの発生を回避して、面内均一性の良好なエッチング処理を行うことができる。
ここで本実施の形態において、整流壁５１の上縁が「中央部に向かって徐々に高くなる形状」に形成するとは、図４に示したように整流壁５１の上縁が弧を描いて連続的に変化するアーチ状の場合に限定されず、例えば図６（ａ）に示すように整流壁５１ａの上縁を段階的に変化させる場合や、図６（ｂ）に示す整流壁５１ｂのように直線的な傾斜により連続的に変化させる場合も含んでいる。
次に第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａは、図７、図８に示すように整流壁５１ｃの上縁が、当該整流壁５１ｃの両端よりも中央側に寄った領域から中央部に向かって徐々にアーチ状に高くなる一方、この上縁は前記の中央側に寄った領域から整流壁５１ｃの両端へ向かっても徐々に高くなっており全体として見ると、当該上縁の概略形状が扁平なＷ型になっている。
本発明者らは、基板Ｓの周囲に整流壁からなる整流部材を配置してローディングを抑制する手法においては、ローディングの抑制の度合いと整流壁の高さとの間に相関関係があり、前記上縁を高くするほどローディングの抑制効果が高くなることを把握している。また図１４、図１５等に示した全辺に亘って高さが変化しない細長い矩形状の整流壁１７１を用いて整流部材１７を製作し、角型の基板Ｓをエッチング処理した場合における処理の均一性を見てみると、基板Ｓの周縁に沿った方向における各辺の中央及び四隅において、他の領域よりもエッチング量が大きくなる場合があるとの知見も有している。
これらの知見に基づけば、たわみの軽減を目的として整流壁５１をアーチ状に形成した第１の実施の形態に係わる整流壁５１を利用してエッチングを行うと、基板Ｓ周縁部の各辺の中央に対向する整流壁５１が高くなっているので、当該位置のローディング効果の抑制度合いが高まり、エッチング速度を低下させる効果が高い。一方、基板Ｓの四隅に対向する領域は、整流壁５１が低いので、相対的にローディング効果の抑制の度合いが低いため、これら四隅のエッチング量が大きいままとなってしまうおそれもある。
そこで第２の実施の形態における整流壁５１ｃにおいては、図７に示すように基板Ｓの四隅に対向する領域においても整流壁５４の上縁を例えばアーチ状に徐々に高くすることにより、基板Ｓの周縁部の中央及び四隅の双方においてローディングの抑制度合いを高め、全体として基板Ｓ周縁部の周方向におけるエッチング処理の均一性を向上させることが可能な構成となっている。なお、図７においては、第１の実施の形態に係わるエッチング処理装置２と同様の構成要素には、図３に示したものと同じ符号を付してある。
この場合、整流壁５１ｃの中央部と端部とをどの範囲に亘ってどの程度高くするのかについては、例えば設計段階のシミュレーションや予備実験の結果に基づいて、前記周方向のエッチング速度の均一性を高めることができる適切な形状を決定するとよい。また、整流壁５１ｃの端部側にも上縁が高くなる部分を設けることによる重量化の影響も考慮して、たわみの軽減の度合いや昇降機構６１への負担の増加などを評価し、その評価結果を反映して整流壁５１ｃの形状を変更するなど、試行錯誤的に整流壁５１ｃの形状を決定するとよい。
次に第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態に係わるエッチング処理装置２ｂにおいては、図９に示すように整流部材５を構成する整流壁５１ｄの形状が従来の整流壁１７１と同様に細長い矩形状となっている点が、その上縁をアーチ状に形成した第１の実施の形態に係わる整流壁５１と異なっている。また、当該整流壁５１ｄを密度の異なる２種類の部材で構成した点においても、整流壁５１が単独の部材からなる第１の実施の形態と異なる。
図１０は、第３の実施の形態に係わる整流壁５１ｄの構成例を示しており、当該整流壁５１ｄは例えば第１の実施の形態に係わる整流壁５１と同様の構成を備えた第１のブロック材５１１と、この第１のブロック材５１１の上部に設けられ、当該第１のブロック材５１１と一体となって例えば細長い矩形状の板材を形成する第２のブロック材５１２と、から構成されている。支持部材５２で支持される２個所の中間の位置、即ち整流壁５１ｄの両端の間の中央部において第１のブロック材５１１の上下方向の寸法を大きくすることにより、当該中央部をたわみにくくした構成となっている。
ここで既述の第２の実施の形態では、図１４、図１５に示した細長い矩形状の整流壁１７１を採用した整流部材１７を用いると、周縁部の各辺の中央及び四隅において他の領域よりもエッチング量が大きくなる場合があるとの説明をした。しかしながら、当該矩形状の整流壁１７１は実際の装置に採用されており、そのエッチング処理の面内均一性は、品質規格を満足する十分な実績を有していることも事実である。そこで第３の実施の形態においては、従来型の整流壁１７１と同様に、全辺に亘って高さが一定の整流壁５１ｄを採用することにより、基板Ｓの周縁部の周方向におけるエッチング処理の面内均一性を従来技術と同程度としている。
ところが単純に第１のブロック材５１１と第２のブロック材とを同じ部材により構成した場合には、従来の整流壁１７１の上縁を高くした場合と何ら変わるところがなく、昇降機構６１への負担の増加や重量化に伴うメンテナンス性の悪化など、背景技術にて述べた諸問題が顕在化するおそれが高い。そこで第３の実施の形態においては、第１のブロック材５１１を構成する部材よりも密度の低い部材、例えば多孔質アルミナの焼結体などの多孔質セラミックを用いて第２のブロック材５１２を形成することにより整流壁５１ｄの重量の増加を抑制している。多孔質アルミナは、例えば気孔率が２０％〜６０％程度のもの、即ち密度が通常のセラミックの８０％〜４０％程度のものが好適である。
かかる構成を備えた整流壁５１ｄにて整流部材５を製作し、図９に示すように例えば既述の第１の実施の形態と同様の構成を備えたエッチング処理装置２ｂに設置することにより、従来採用されてきた整流壁と同様に、整流部材５の全周にわたって整流壁５１ｄの高さが一定の条件下でエッチング処理を行うことができるので、ローディングの影響を従来技術と同程度に抑制しつつ整流壁５１ｄのたわみを軽減することができる。なお、図９においても、第１の実施の形態に係わるエッチング処理装置２と同様の構成要素には、図３に示したものと同じ符号を付してある。
ここで上述の実施の形態においては、第２のブロック材５１２を多孔質アルミナなどの多孔質セラミックにて構成する場合について説明したが、密度の低い部材はこれに限定されるものではない。例えば通常のセラミックの内部を空洞にした部材により第２のブロック材５１２を構成し軽量化を図ってもよい。
また第１のブロック材５１１の形状は図１０に示したアーチ形状に限定されるものではなく、第１の実施の形態において図６（ａ）、図６（ｂ）に例示した各種の形状に形成された部材を第１のブロック材５１１として、これに第２のブロック材を組み合わせて細長い矩形状の整流壁を形成してもよい。さらにまた第１のブロック材５１１の中央部に向かって徐々に高くなる形状に限らず、例えば図１１（ａ）に示す整流壁５１ｅのように、たわみが大きくなる中央部近傍の領域にて第１のブロック材５１１の上縁を凸状に形成するなど、中央部の領域が端部側よりも高くなるようにすることによっても本発明の効果を得ることができる。
また本実施の形態に係わる整流壁は、第１のブロック材５１１を下側に配置し、密度の低い第２のブロック材５１２を上側に配置する場合に限らず、例えば図４や図６（ａ）などに示した各種の整流壁５１、５１ａを上下反転させて第１のブロック材５１１とし、この部材５１１の下方側に第２のブロック材５１２を配置した整流壁を用いてもよい。さらにまた、図６（ｂ）に示すように上縁、下縁の双方が端部から中央部へ向けて例えばアーチ状に変化するように第１のブロック材５１１を構成し、この第１のブロック材５１１の上側、下側の両方に第２のブロック材５１２を接合して矩形状の整流壁５１ｆを構成してもよい。これらの他、既述の第２の実施の形態に係わる整流部材５１ｃを第１のブロック材５１１としたものも本実施の形態の範囲に含まれる。
ここで、第２の実施の形態に係わる整流壁５１ｃと、第３の実施の形態に係わる整流壁５１ｄ〜５１ｆとは、いずれについても基板Ｓ周縁部のエッチングの均一性を向上させるための構造であるが、前者は積極的に均一性を調節するための構成であり、後者は従来と同程度の均一性を得るためのものであって、その考え方が異なる。そこでこれら各実施の形態に係わる５１ｃ、５１ｄ〜５１ｆのいずれを採用するべきかは、やはりシミュレーションや予備実験などによって、どちらの整流壁５１ｃ、５１ｄ〜５１ｆを採用した場合に、基板Ｓの周縁部をより高めることができるかを把握したうえで、昇降機構６１への負荷や装置コストなどへの影響を勘案して総合的に決定するとよい。
また第３の実施の形態においては、基板Ｓがさらに大型化した場合などにおいて、例えば図１１（ｃ）に示すように、１枚の整流壁５１ｇに３個以上の支持部材５２を設けるようにしてもよい。この場合には、整流壁５１ｇの長さ方向に隣り合う２個所の支持部材５２毎に、これら間の中央領域にてたわみが大きくなるおそれがある。そこで当該整流壁５１ｇは、第１のブロック材５１１の上下方向の寸法が、これら複数の中央領域において、その両側よりも大きくなるように設定されることにより、各中央領域で発生するたわみを軽減し、かつ、基板Ｓ周縁部のエッチングの均一性を従来と同程度に維持することができるようになっている。
以上に説明した第１〜第３の実施の形態においては、同種の整流壁５１、５１ａ〜５１ｇを４枚用いて整流部材５を構成した例を説明したが、異なる種類の整流壁５１、５１ａ〜５１ｇを組み合わせて整流部材５を構成してもよいことは勿論である。
更にまた本発明の処理装置はアルミニウム膜のエッチング処理のみならず、アルミニウム合金、チタン、チタン合金などの金属膜や絶縁膜、半導体膜のエッチングやこれらの積層膜にも適用される。またエッチング処理以外の例えばアッシングやＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）など、他の処理ガスを用いて被処理体に対して処理を行う処理に適用することができる。また処理は、必ずしもプラズマ処理に限定されるものではなく、他のガス処理であってもよい。さらにまた被処理体としては角型の基板には限られず、ＦＰＤ基板の他、例えば円形の半導体ウエハなどであってもよい。
Ｓ ＦＰＤ基板（基板）
２、２ａ、２ｂ
エッチング処理装置
３ 載置台
４ 上部電極
５ 整流部材
７ 制御部
２０ 処理容器
２１ 側壁部
２２ 搬入出口
２３ ゲートバルブ
２４ 排気路
３２ 絶縁部材
３３ フォーカスリング
３４ 昇降ピン
３５ 昇降機構
４０ ガスシャワーヘッド
４１ 上部電極ベース
４２ ガス拡散空間
４３ 処理ガス供給路
４４ 処理ガス供給部
４５ ガス供給孔
５１、５１ａ〜５１ｇ
整流壁
５２ 支持部材
５３ 支持棒
６１ 昇降機構
６２ 昇降板
６３ ベローズ
１７１ 整流壁
１７２ 突出部
１８１ 支持棒
５１１ 第１のブロック材
５１２ 第２のブロック材
２、２ａ、２ｂ
エッチング処理装置
３ 載置台
４ 上部電極
５ 整流部材
７ 制御部
２０ 処理容器
２１ 側壁部
２２ 搬入出口
２３ ゲートバルブ
２４ 排気路
３２ 絶縁部材
３３ フォーカスリング
３４ 昇降ピン
３５ 昇降機構
４０ ガスシャワーヘッド
４１ 上部電極ベース
４２ ガス拡散空間
４３ 処理ガス供給路
４４ 処理ガス供給部
４５ ガス供給孔
５１、５１ａ〜５１ｇ
整流壁
５２ 支持部材
５３ 支持棒
６１ 昇降機構
６２ 昇降板
６３ ベローズ
１７１ 整流壁
１７２ 突出部
１８１ 支持棒
５１１ 第１のブロック材
５１２ 第２のブロック材
Claims (7)
- 処理容器の内部に設けられ、被処理体を載置するための載置台と、
この載置台の上方側から処理ガスを供給して、当該載置台に載置された被処理体に対して処理を行うための処理ガス供給手段と、
前記処理容器内のガスを排気するためのガス排気部と、
前記載置台上の被処理体の各辺に沿って伸びる整流壁を複数連結して、当該被処理体を囲むように構成された整流部材と、
前記整流壁の両端部を支持する支持部材と、
前記支持部材を昇降させることにより、前記載置台の上面と当該載置台の上方の位置との間で前記整流部材を昇降させる昇降機構と、を備え、
前記整流壁は、その上縁が当該整流壁の中央部に向かって連続的に高くなる形状に形成され、下縁が前記載置台の上面と平行に形成されていることを特徴とする処理装置。 - 前記整流壁の上縁は、アーチ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
- 前記整流壁の上縁は、当該整流壁の両端に向かっても徐々に高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
- 処理容器の内部に設けられ、被処理体を載置するための載置台と、
この載置台の上方側から処理ガスを供給して、当該載置台に載置された被処理体に対して処理を行うための処理ガス供給手段と、
前記処理容器内のガスを排気するためのガス排気部と、
前記載置台上の被処理体の各辺に沿って伸びる整流壁を複数連結して、当該被処理体を囲むように構成された整流部材と、
前記整流壁の両端部を支持する支持部材と、
前記支持部材を昇降させることにより、前記載置台の上面と当該載置台の上方の位置との間で前記整流部材を昇降させる昇降機構と、を備え、
前記整流壁は、第１のブロック材と、この第１のブロック材の上側または下側の少なくとも一方に、当該第１のブロック材を構成する部材よりも密度の低い部材からなる第２のブロック材を接合して構成され、前記第１のブロック材の上下方向の寸法は、当該整流壁の中央部に向かって徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする処理装置。 - 前記第１のブロック材の上下方向の寸法は、前記整流壁の中央部に向かって連続的あるいは段階的に大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
- 前記第１のブロック材はセラミック製であり、前記第２のブロック材は多孔質セラミック製であることを特徴とする請求項４または５に記載の処理装置。
- 前記被処理体は角型基板であり、前記整流壁は当該角型基板の各辺に沿って伸びることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の処理装置。
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