JP5256866B2 - 処理装置 - Google Patents

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)用のガラス基板等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）用のガラス基板等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２７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（Ｃｌ_２）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２８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倍になってしまうということである。

このため従来、例えば図２７及び図２９（ａ）に示すように基板Ｓの周囲を囲むように、高さ５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の整流部材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を形成する対策が採られてきた。これにより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。

この際、真空チャンバ１の側壁部に設けられた搬入出口１０から載置台１１の上方側に至るまでの基板Ｓの搬送高さ位置よりも整流部材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２９（ｂ）に示すように整流部材１７を昇降自在に構成し、搬入時には整流部材１７を載置台１１から上昇させた状態で載置台１１と整流部材１７との隙間を介して基板Ｓを搬入し、基板Ｓを載置台１１上に載置してから当該整流部材１７を下降させる一方、搬出時には整流部材１７を載置台１１より上昇させてから前記隙間を介して基板Ｓを搬出することが行われている。

ここで整流部材１７は、例えば４枚の板材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。例えば各板材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の下面には昇降用の支持棒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により昇降させることにより、整流部材１７全体を昇降させることができる。

ところでＡｌ膜の塩素系ガスによるエッチング処理では、Ａｌの塩化物が生成し、これが整流部材１７の内壁にも付着する。そして付着した塩化物の堆積量が多くなると、整流部材１７の昇降時等に塩化物が剥がれ易くなり、パーティクルの発生要因となってしまうので、堆積物を除去するためのメンテナンスを頻繁に行わなければならない。

このメンテナンス作業は、真空チャンバ１内の雰囲気を大気状態に戻してから、当該チャンバ１を開いて堆積物の除去作業を行い、次いでチャンバ１を閉じてから真空引きを行うといった工程にて行われる。しかしながら近年の基板Ｓの大型化に伴い真空チャンバ１も大型化しており、真空チャンバ１内の雰囲気を大気状態に戻す工程や、真空引きを行う工程にかなり長い時間を要してしまう。これによりメンテナンス作業全体の作業時間が非常に長くなってしまうので、メンテナンス作業を頻繁に行うことはスループットの向上を阻む要因の一つとなっている。

このような問題を解決するため、本発明者らは上述の昇降型の整流部材を用いないことによりパーティクルの発生を抑制し、且つローディングの発生も抑えたエッチング処理装置を開発している。なお整流部材に関する先行技術として、特許文献１には、下部電極上に移動機構によって突出可能に構成された可動型のリングを整流部材として設けた構成が記載され、特許文献２には、基板の外周を囲むように、ガス通流口を供えた側壁を整流部材として設ける構成が記載され、特許文献３には、基板の外周に沿って設けられた複数の側壁部により整流部材を構成する例が記載されているが、いずれの文献にも、整流部材を駆動させずに載置台上に基板を載置することができる構成については記載されておらず、これらの文献に記載されたいずれの技術によっても上述の課題を解決することはできない。

特開平７−７４１５５号公報；第０００９段落、図１ 特開２００３−２４３３６４号公報；第００１４段落、図３ 特開２００５−２５９９８９号公報；第００２９段落、図１

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は処理容器内にて処理ガスを流しながら被処理体に対して処理を行うにあたり、処理の面内均一性を向上させ、且つ被処理体へのパーティクルの付着を抑えることができる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、
前記載置台の周囲から処理容器内のガスを排気するためのガス排気部と、
前記載置台の周縁部の上方に当該載置台の周方向に沿って設けられ、前記載置台上の被処理体の外形形状に対応する開口部を備え、この載置台の上面に沿った方向に伸びる板面をその下面に有する板状の環状部材からなり、当該周縁部との間に全周に亘って形成されたガス流路を介して気流を外方へガイドする気流ガイド部材と、
この気流ガイド部材との間に隙間を介して下方側から対向し、前記載置台上の被処理体を囲むように設けられ、当該被処理体の表面よりもその上面が高い整流部材と、を備え、
前記気流ガイド部材の内端縁は、前記被処理体の外端縁の上方位置よりも外側に位置すると共に、前記処理ガスによる被処理体の処理速度を当該被処理体の外周に沿った方向に対して均一化するために、前記載置台の周方向の位置に応じて前記気流ガイド部材の下面の高さ位置を異ならせていることを特徴とする。

この他、前記処理ガスによる被処理体の処理速度を当該被処理体の外周に沿った方向に対して均一化するために、前記気流ガイド部材を局所的に内側に突出させたり、局所的に外側に窪ませたりしてもよい。

そして上述の各処理装置は、気流ガイド部材を昇降させる昇降機構を備えていてもよく、この場合、前記気流ガイド部材は、被処理体の処理時と搬送時との間で高さが異なるように制御され、被処理体の処理時には当該気流ガイド部材と処理容器の側壁に設けられた搬入出口との間の隙間を介して上方側のガスが下方側に通り抜けることを抑えるために被処理体の搬入出口を覆う一方、被処理体の搬送時には当該搬入出口に臨む位置から退避するように気流ガイド部材に気流規制部を設けることが好ましい。そして少なくとも前記被処理体の搬入出口に臨む部位は被処理体の搬送時には当該搬入出口よりも低い位置に下降するように制御するとよい。また前記気流ガイド部材は、前記処理容器の側壁部に設けられた被処理体の搬入出口に隣接する一の部材と、この一の部材とは分離して形成された他の部材とからなり、前記昇降機構は、これら一の部材と他の部材とを独立して昇降できるようにすることが好適である。

気流ガイド部材が昇降機構を備えている場合には、更に、被処理体の処理条件と前記気流ガイド部材の高さ位置とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、選択された処理条件に応じて前記記憶部に記憶されているデータを読み出し、読み出されたデータに基づいて気流ガイド部材の高さ位置を調節するように前記昇降機構を制御する制御部と、を設けることが好ましい。

前記被処理体に対して行われる処理は、例えば被処理体表面に形成されたアルミニウム膜、アルミニウム合金膜、チタン膜またはチタン合金膜の群から選択される少なくとも一種を含む膜のエッチング処理である場合等が挙げられる。

本発明によれば、載置台上の被処理体に対してその上方から処理ガスを供給して処理するにあたって、載置台の周縁部の上方に当該載置台の周方向に沿って気流ガイド部材を配置し、当該周縁部との間において気流を外方へガイドし、載置台の周囲から排気するようにしている。このため、被処理体に到達しなかった未反応の処理ガスは前記気流と共に排気されてしまい、この処理ガスが載置台上の被処理体の周縁部へと拡散しにくくなるのでローディングの発生を抑え、処理の面内均一性を向上させることができる。
また、ローディングを抑える手法として、従来採用されていた昇降型の整流部材を採用していないので、整流部材の昇降動作に伴ってパーティクルを発生するおそれが低く、被処理体の汚染等を抑制することができる。これにより長時間を要するメンテナンスを行う頻度を低減できるので、処理装置の稼働率が向上し、スループットの向上を図ることが可能となる。

本実施の形態に係わるエッチング処理装置の具体的な構成を説明する前に、ローディングの発生を抑える原理について簡単に説明する。背景技術にて説明したようにローディングは、供給されたエッチングガスに対して基板Ｓの周縁部の面積が基板Ｓの中央側の面積と比較して半分しかないことにより発生する現象であると理解されている。

本発明者らは、昇降型の整流部材を用いずにローディングを抑えることのできる技術の開発にあたり、エッチング処理装置内部の状態についてシミュレーションを行い、エッチングガスの流れや処理成分であるエッチャントの濃度分布等について詳細な検討を行った。これらの検討の結果、ローディングの発生には基板Ｓの周縁部におけるエッチャントの濃度が大きく影響しているという知見を得た。

例えば図３０に示すように、ローディング抑制用の整流部材１７が設けられていないエッチング処理装置を用いて得られた知見の内容を説明する。処理ガス供給部１２より供給されたエッチングガスの流れは、図３０中に流線を模式的に示すように真空チャンバ１内を広がりながら下降し、基板Ｓに到達した後は、基板Ｓの表面を伝いながら周縁部側へと流れ、やがて載置台１１の脇を通って排気路１３より排出される。ガス中のエッチャントは、基板Ｓの表面を流れる際にアルミニウムと反応して消費され、エッチャントの濃度が低くなった状態で排出される。

ところが真空チャンバ１内に供給されたガスの中には、例えば処理ガス供給部１２の外端側の供給孔から供給されるエッチングガスのように、真空チャンバ１の側壁部の近傍を通ることにより基板Ｓに到達しないため、エッチャントが消費されず高濃度の状態のまま排出される流れも存在する。このように、真空チャンバ１内にエッチャントの濃度が異なる領域が形成されると、これらの濃度差がドライビングフォースとなって真空チャンバ１の側壁部側（濃度の高い領域）から基板Ｓ側（濃度の低い領域）へ向けてエッチャントが拡散していく。

また処理ガス供給部１２からの供給後、真空チャンバ１内においてはガスの通流する空間が急激に広くなるため真空チャンバ１内を流れるエッチングガスの流速は比較的小さい。このため側壁部側から基板Ｓ側へと拡散するエッチャントは、基板Ｓ表面から排気路１３へと排出されるエッチングガスの流れに逆らって基板Ｓに到達してしまう。この結果、基板Ｓ表面の中央領域１６と周縁部１５とで比較すると周縁部１５の方がエッチャントの濃度が高くなり、このエッチャントの濃度差によってもローディング効果が促進されていることが確認された。

本実施の形態に係わるエッチング処理装置は、このような知見に基づいて開発されたものであり、真空チャンバの側壁部側から基板Ｓ側へ向けてのエッチャントの拡散を抑えることの可能な構成を備えている。以下、図１〜図５を参照しながら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機能を備えている。エッチング処理装置２は、その内部において基板Ｓに対して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を備えており、この処理容器２０は、例えば平面形状が四角形状に形成されている。また処理容器２０は接地されている。

前記基板Ｓは角型の基板であり、処理容器２０は例えば水平断面の一辺が３．５ｍ、他辺が３．０ｍ程度の大きさに構成され、また例えばアルミニウム等の熱伝導性の良好な材質により構成されている。処理容器２０の一つの側壁部２１には、基板Ｓを処理容器２０内に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表面の周縁部及び側面は、プラズマを載置台３上方にて均一に形成するための、セラミックス材料により構成されたシールドリング３３により覆われている。

さらに載置台３には、図示しないエッチング処理装置２の外部の搬送装置と、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は昇降機構３５と接続された昇降板３６によって載置台３の表面から突没自在に構成されており、外部の搬送手段との間で基板Ｓの受け渡しを行う位置と、載置台３の表面に設けられ、基板Ｓが載置される被処理体の載置領域との間で基板Ｓを昇降させることができる。昇降ピン３４が処理容器２０を貫通している部分には、ベローズ３７が設けられており、このベローズ３７は当該処理容器２０の底面と昇降板３６との間に接続された状態で昇降ピン３４を覆い、処理容器２０内の気密を維持する役割を果たす。

一方、処理容器２０内部の載置台３の上方には、この載置台３の表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ている。また上部電極ベース４１の上面は処理容器２０の天井部に接続されており、これにより上部電極４は処理容器２０と電気的に導通した状態で接続されると共に、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、上部電極ベース４１等を纏めてガスシャワーヘッド４０と呼ぶ。

また処理容器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。この例では、上部電極４と上部電極ベース４１とにより処理ガス供給手段が構成されている。こう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、この排気路２４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。排気路２４は、例えば図５の平面図に示すように載置台３の各辺のほぼ中央位置の外側に、合計４箇所に配置されている。

以上の構成を備えることにより、エッチング処理装置２は下部二周波型のプラズマエッチング装置として構成され、処理容器２０内に供給されたエッチングガスをプラズマ化して基板Ｓのエッチングを行うことができる。そして本実施の形態に係わるエッチング処理装置２は、壁部側からのエッチャントの拡散によるローディングの発生を抑制するための構成をさらに備えている。以下、その内容について詳述する。

載置台３の周縁部上方、例えばシールドリング３３の上方の位置には、例えばセラミクスや石英、アルマイト処理されたアルミニウム、またこれらの部材に例えば酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）等の溶射被膜を形成した板材より構成される気流ガイド部材５が配設されている。気流ガイド部材５は、例えば図２の斜視図に示すように例えば４枚の板材５１、５２を「口の字型」に組み合わせることにより、エッチングガスを基板Ｓ側へと通流させるための開口部５０１を備えた構成となっている。また気流ガイド部材５は、当該部材５と載置台３との間の空間を介して基板Ｓの搬入出を可能とするため、側壁部２１に設けられた搬入出口２２の例えば直上にその底面が位置するように、各々の板材５１、５２の外端縁が側壁部２１の壁面に固定されている。

本実施の形態における開口部５０１のサイズは、例えば図３の平面図に示すように載置台３上の基板Ｓよりもひとまわり大きなサイズまたはひとまわり小さなサイズに構成され、ガス供給孔４５から供給されたエッチングガスの流れが殆ど遮られずに基板Ｓへと到達できるようになっている。

ここで図４を参照しながら気流ガイド部材５と載置台３上の基板Ｓとの位置関係について詳しく見ると、基板Ｓの外端縁から気流ガイド部材５の内端縁までの水平方向の距離ａは、基板Ｓの外端縁を基準位置、基板Ｓの外側方向をプラス方向として、例えば「−５０ｍｍ≦ａ≦＋５０ｍｍ」の範囲内の、好ましくは「−１０ｍｍ≦ａ≦＋１０ｍｍ」の範囲内の、例えば「ａ＝＋５ｍｍ」となっている。ここで距離ａの負号は、上面側から見て基板Ｓ側に気流ガイド部材５がせり出してオーバーラップしていることを示している。また、本例において「ａ＝＋５ｍｍ」とし、ガイド部材５の内端縁が、基板Ｓの外端縁の上方位置よりも外側に位置するようにしたのは、ガイド部材５に付着したパーティクルが剥がれた場合に、これが基板Ｓ表面に落下するのをできるだけ回避するためである。
また基板Ｓの上面から気流ガイド部材５の底面までの高さ方向の距離ｂは、例えば「１０ｍｍ≦ｂ≦２００ｍｍ」の範囲内の例えば「ｂ＝１１０ｍｍ」となっている。

但し後述の実験結果に示すようにこの開口部５０１のサイズは基板Ｓのエッチング速度を調節するパラメータとなるので、当該サイズは本例に示したものに限定されるものではない。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、エッチング処理の面内均一性等を高めることができるように適宜適切なサイズが選択される。

気流ガイド部材５を設けることにより、当該部材５の底面と載置台３の上面との間にはガス流路６が形成され、処理容器２０内に供給されたエッチングガスはこのガス流路６を通って排気路２４へと排気されることになる。

ガス流路６下流の載置台３（シールドリング３３）の側面と側壁部２１との間の空間には、図１に示すように例えば表面をアルマイト処理されたアルミニウム製の部材からなる板材であるバッフル板５３が配設されている。バッフル板５３は、気流ガイド部材５を取り去った状態の平面図である図５に示すように、載置台３の４辺の外方側であって処理容器２０の底面に設けられた排気路２４の開口部の前面を遮るように配置されており、ガス流路６の圧力損失を調節して基板Ｓの外周に沿った方向のエッチング速度を均一にする役割を果たす。

ここでバッフル板５３の構成は上述の例に限られるものではなく、例えば図６に示すように２枚のバッフル板５３ａ、５３ｂを上下に並べて配置してもよい。図６に示した例では、上段側のバッフル板５３ａは、その全面にパンチ穴を設けたパンチング板からなり、このバッフル板５３ａにて載置台３の側面と側壁部２１との間の空間の全面を覆う一方、下段側のバッフル板５３ｂにはパンチ穴を設けず、図５に示した例と同様に当該バッフル板５３ｂを排気路２４の開口部の前面を遮るように配置した構成となっている。

さらに本実施の形態に係わる載置台３における基板Ｓの載置領域の周囲には、固定型の整流部材５４が設けられている。整流部材５４は、例えば図２、図５に示すように、載置台３上の基板Ｓを取り囲む「口の字型」の枠体であり、基板Ｓの載置領域を取り囲むように載置台３上に配置されている。この開口部は、載置領域に載置された基板Ｓの外端縁から例えば５ｍｍ程度外側に整流部材５４の内壁面が位置ように構成されている。さらに整流部材５４は、気流ガイド部材５との間に隙間を構成し、その間に基板Ｓを搬送することが可能であり、且つその上面が基板Ｓの表面よりも高く、基板Ｓを取り囲んでその周囲にガス溜まりを形成可能な高さ、例えば１０ｍｍの高さに形成されている。整流部材５４は例えばセラミックスにより構成され、その表面を例えばＲａ（算術平均粗さ）が５μｍ程度の粗面とすることで、表面に付着した付着物を剥がれにくくしている。

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等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、メモリーカード等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てユーザが制御部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、こうして基板に対して所定のエッチング処理が行われることとなる。

具体的には、例えば図７（ａ）に示すように、先ずゲートバルブ２３を開いて、表面にＡｌ膜が形成された基板Ｓを、図示しない外部の搬送手段により処理容器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。そして昇降ピン３４を上昇させて、この受け渡し位置にて搬送手段から当該昇降ピン３４に基板Ｓを受け渡し、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。基板Ｓを受け渡した搬送手段は、処理容器２０外に退出し、ゲートバルブ２３が降下して搬入出口２２が閉じられる。

次いで図７（ｂ）に示すように、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に向けて吐出すると共に、処理容器２０の内部空間を所定の圧力に調整する。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_２＋２Ａｌ→Ａｌ_２Ｃｌ_６ …（１）

この際、例えば図８に示すように、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、シールドリング３３（載置台３）と気流ガイド部材５との間のガス流路６の外方へと気流がガイドされる。

また気流ガイド部材５が載置台３側にせり出していることによってシールドリング３３の側面と側壁部２１との間の空間はガスシャワーヘッド４０側から見て塞がれている。このため、ガスシャワーヘッド４０の外端側のガス供給孔４５から供給され、基板Ｓ表面に到達しなかったエッチングガスについても当該空間に直接流れ込むことができず、気流ガイド部材５によって流れ方向が変えられた後、ガス流路６に流れ込む。

そしてガス流路６は、ガスシャワーヘッド４０と載置台３との間の空間に比べて狭く、また処理容器２０に供給された全てのエッチングガスがこのガス流路６に流れ込むため、ガス流路６に流れ込むエッチングガスの流速は急激に上昇する。ここでプラズマ中のエッチャント（エッチングに寄与する活性種）は基板Ｓに到達することによりエッチングに寄与して消費される一方で、基板Ｓに到達しなかった未反応のエッチャント濃度は高いままになっている。このため、ガス流路６へ流れ込む気流内にはエッチャントの濃度勾配が形成され、濃度の低い基板Ｓの周縁部へ向けて未反応のエッチャントが拡散しようとする。しかし当該気流はガス流路６内を外方へと向かう流速が大きくなっていることから、未反応のエッチャントが基板Ｓへと到達する前にこれを下流側へと流し去ることができる。この結果、本実施の形態に係わるエッチング処理装置２においてはエッチャントの拡散に基づくローディングの発生を抑制することができる。

ここでガス流路６を流れるガスの流れは、図５に示した排気路２４の開口部に近い位置と、この開口部から遠い位置とでは流速が異なるため、エッチャントが基板Ｓの周縁部に向けて拡散していく度合いが変わってしまう。この結果、例えば開口部に近い位置では基板Ｓの周縁部のエッチング速度が大きくなり、遠い位置では周縁部のエッチング速度が小さくなるというように、基板Ｓの外周に沿った方向でエッチング速度が不均一になってしまうことがある。そこで、図５を用いて説明したように、本実施の形態に係わる排気路２４の開口部の手前には、ガス流路６を経て排気路２４に流れ込むガス流れの圧力損失を、基板Ｓの周方向の位置に応じて調節するためのバッフル板５３が設けられている。そしてこのバッフル板５３の作用によりガス流路６を流れるガス流れの流速が均一化されて、均一なエッチング速度を得ることができる。

次に整流部材５４の作用について説明する。後述の実験結果にも示すように、整流部材５４を設けた場合には、設けない場合に比べて基板Ｓ中央部と周縁部との間のエッチング速度の差が小さく、ローディングの発生を抑えることができている。この理由については次のように推測できる。整流部材５４の内側に載置された基板Ｓの周縁部を拡大して見てみると、中央側から周縁部へと基板Ｓ表面を流れてきたエッチングガス（プラズマ）は、図９に示すように基板Ｓの周囲に配置された整流部材５４に一旦衝突し、この整流部材５４の表面に沿って流れていく。このようにエッチングガスが整流部材５４に衝突することによりエッチングガスの流れが乱れ、基板Ｓの周縁部に供給されるエッチングガスのガス量が低下し、当該周縁部のエッチング速度が抑えられるものと考えられる。

以上に説明したように、気流ガイド部材５や整流部材５４を設けることによってローディングが抑えられ、また基板Ｓの中央部と周縁部におけるエッチング速度がほぼ揃えられ、高い面内均一性を確保した状態でＡｌ膜のエッチング処理を行うことが可能となる。そ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。

本実施の形態に係わるエッチング処理装置２によれば以下の効果がある。載置台３上の基板Ｓに対してその上方から処理ガスを供給して処理するにあたって、載置台３の周縁部の上方に当該載置台３の周方向に沿って気流ガイド部材５を配置し、当該周縁部との間において気流を外方へガイドし、載置台３の周囲から排気するようにしている。このため、基板Ｓに到達しなかった未反応の処理ガスは前記気流と共に排気されてしまい、この処理ガスが載置台３上の基板Ｓの周縁部へと拡散しにくくなるのでローディングの発生を抑え、処理の面内均一性を向上させることができる。

また、ローディングを抑える手法として、従来採用されていた昇降型の整流部材１７を採用していないので、整流部材５４の昇降動作に伴ってパーティクルの発生するおそれが低く、基板Ｓの汚染等を抑制することができる。これにより長時間を要するＡｌの塩化物除去のメンテナンスを行う頻度を低減できるので、エッチング処理装置２の稼働率が向上し、スループットの向上を図ることが可能となる。

なお気流ガイド部材５の構成は上述の実施の形態中に示したものに限定されるものではない。例えば図１０（ａ）に示すように載置台３の周縁部の上方の空間を例えば角環状の部材で埋め、これを気流ガイド部材５ａとしてもよい。また図１０（ｂ）に示すように処理容器２０の側壁部２１を屈曲させて、この処理容器２０の内壁面を載置台３の周縁部の上方までせり出させることにより、当該内壁面を気流ガイド部材５ｂとしてもよい。

また後述のシミュレーション結果にも示すように、基板Ｓの外端縁から気流ガイド部材５の内端縁までの水平方向の距離ａや基板Ｓの上面から気流ガイド部材の底面までの高さ方向の距離ｂは、エッチング速度を調節するパラメータとなっている。そこで例えば図１１（ａ）に示すように気流ガイド部材５ｃの幅を変えて局所的に内側に突出させたり、外側へ窪ませたりして、前記の距離ａを基板Ｓの周方向に沿って変化させてもよい。また図１１（ｂ）に示すように基板Ｓの周方向の位置に応じて気流ガイド部材５ｄの高さを異ならせることにより、前記距離ｂを変化させてもよい。これらの方策により、例えば基板Ｓの周縁部におけるエッチング速度を、基板Ｓの外周に沿った方向に対して均一化する等、エッチング速度を調節することができる。ここで気流ガイド部材５ｃ、５ｄの幅や高さの調節は、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示したように連続的に変える場合に限定されず、離散的に変えるようにしてもよい。また、気流ガイド部材の幅と高さとの双方を変えるようにしてもよいことは勿論である。

この他、気流ガイド部材５を構成する板材５１、５２の外端縁と、側壁部２１の内壁面との間は密着した状態で固定されていることが好ましいが、これらの部材の間に例えば数ｍｍ程度の隙間が存在してもよい。当該隙間が既述の開口部５０１に比べて十分に小さい場合には、処理容器２０内に供給されたエッチングガスの大部分は開口部５０１を流れて排気されるので、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また実施の形態は、気流ガイド部材５を基板Ｓの搬入出口２２の直上に配し、載置台３と気流ガイド部材５との間を介して基板Ｓを搬送するように構成されているが、気流ガイド部材５は搬入出口２２の下方に配置してもよい。この場合には、基板Ｓは気流ガイド部材５の上方の空間を搬送され、昇降時には開口部５０１を介して載置台３との間で受け渡されることになる。

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）等、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、半導体ウエハ等であってもよい。

続いて他の実施の形態について図１２〜図１６を参照しながら説明する。これらの図において、既述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１〜図９に示したものと同じ符号を付してある。

当該実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａは、気流ガイド部材５を上下方向に昇降可能としている点が、同部材５を処理容器２０の内壁面に固定した既述の実施の形態と異なっている。後述の実験に示すようにエッチング速度の面内均一性がほぼ等しい場合であっても、基板Ｓの上面から気流ガイド部材５の底面までの高さ方向の距離の違いに応じてローディングの発生の程度に差が見られることが分かっている。そこで本実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａは、図１２、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、気流ガイド部材５を構成する各板材５１、５２を例えば両端部底面を支持棒５５によって支持すると共に、これらの各支持棒５５の基端側を処理容器２０の外部に設けられた昇降板５７を介して昇降機構５６に接続することにより、気流ガイド部材５全体を上下方向に昇降させて基板Ｓまでの高さ方向の距離を変化させることができるようになっている。ベローズ５８は、処理容器２０の底面と昇降板５７との間に接続された状態で支持棒５５を覆い、支持棒５５が処理容器２０を貫通している部分を密閉することにより処理容器２０内の真空度を保つ役割を果たす。
なお本実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａについても、例えば図１に示したエッチング処理装置２と同様の位置にバッフル板５３や排気路２４を備えているが、図示の便宜上、図１２〜図１６においてはこれらの記載を省略した。

後述の実験結果にて述べるように、基板Ｓから気流ガイド部材までの高さ方向の距離にはローディングの発生を最小に抑えることが可能な適切な値があることを本発明者らは確認している。そこで本実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａでは、例えば予備実験などによって、処理ガスや被エッチング膜などのプロセスの違い、即ち処理の種別に応じてローディングの発生を最も小さく抑えることのできる気流ガイド部材５の高さ位置を予め把握してある。そしてこれらの適切な高さ位置に関する情報を、例えば図１４に示すように制御部７の記憶部７２内に、プロセスレシピ７３の一情報として処理条件と共に格納している。そして例えばエッチング処理装置２ａの運転開始時にユーザが操作部７４を介してプロセスレシピ７３を選択すると、この選択に基づいてＣＰＵ７１がプロセスレシピ７３内の情報を読み出し、当該プロセスに最も適した気流ガイド部材５の高さ位置となるように昇降機構５６へ制御信号を出力するようになっている。

このように本実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａでは、気流ガイド部材５が上下方向に昇降可能に構成されているため、例えばあるプロセスにおける気流ガイド部材５の適切な高さ位置が処理容器２０の搬入出口２２と同じ高さとなってしまい基板Ｓの搬送の障害となってしまう場合もある。そこで本実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａは、例えば図１３（ｂ）に示すように搬入出口２２に臨む板材５１（以下、識別のため５１ａの符号を付す）が他の３枚の板材５１（同じく５１ｂの符号を付す）、５２とは独立に昇降できるようになっていて、例えば基板Ｓの搬入出時には当該搬入出口２２の下方側へと退避するように構成される。

ここで板材５１ａを退避させる方向は搬入出口２２の上方側でもよいが、板材５１ａから剥がれたパーティクルが搬入出中の基板Ｓ表面へと落下することを防止する観点から、搬入出口２２の下方側、即ち基板Ｓの搬送経路の下方側へと退避することが好ましい。また図１２に示すように、板材５１ａの側壁部２１側の端縁には当該側壁部２１と平行になるように下方側へと伸び、板材５１ａの上昇時（基板Ｓの処理時）に搬入出口２２を覆うように気流規制部５１１が設けられている。気流規制部５１１が無い場合には、板材５１ａよりも上方側のエッチングガスが当該板材５１ａと搬入出口２２との間の隙間を介して下方側（排気路２４側）へ通り抜けてしまい、基板Ｓの表面へ供給されるエッチングガスが不足することから、この気流規制部５１１によってエッチングガスの通り抜けを規制するようにしている。

次いで当該実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａの作用について説明する。今、エッチング処理装置２ａの運転開始に際してユーザがプロセスレシピを選択すると、このプロセスに対応する板材５１（５１ａ、５１ｂ）、５２の適切な高さ位置についてのデータが読み出され、図１３（ｂ）に示すように搬入出口２２と隣接していない３枚の板材５１ｂ、５２は、当該読み出されたデータに基づいて昇降機構５６により高さ位置が調整される。一方、搬入出口２２に臨む残る１枚の板材５１ａは、当該搬入出口２２の下方側であって、例えば載置台３上の整流部材５４と接触しない高さ位置まで降下し、搬入される基板Ｓと干渉しない位置にて待機する（図１５（ａ））。

次いでゲートバルブ２３を開き、外部の搬送装置８のアーム８１を伸ばして搬入出口２２を介して処理容器２０内の受け渡し位置まで基板Ｓを搬入した後(図１５（ｂ）)、昇降ピン３４を上昇させて当該昇降ピン３４に基板Ｓを受け渡す（図１５（ｃ））。そしてアーム８１を処理容器２０の外に退避させ（図１６（ａ））、昇降ピン３４を降下させて基板Ｓを載置台３上に載置すると共にゲートバルブ２３を閉じ（図１６（ｂ））、搬入出口２２の下方側に退避していた板材５１ａを、例えば図１３（ａ）に示すように他の３枚の板材５１ｂ、５２と同じ高さ位置まで上昇させた後、既述の実施の形態に係わるエッチング処理装置２と同じ手順にてエッチング処理を実行する。

このとき図１６（ｃ）に示すように板材５１ａが搬入出口２２と同じ高さ位置にてエッチング処理を行う場合には、板材５１ａの端縁側に設けられた気流規制部５１１が搬入出口２２の下縁よりも下方側まで伸び出して、この領域を覆った状態となっているため、この気流規制部５１１により板材５１ａと搬入出口２２との間に形成される隙間が塞がれる。この結果、板材５１ａの上方側から当該隙間を通って排気路２４側へと抜けるエッチングガスの流れが規制され、エッチングガスが既述の気流ガイド部材５の開口部５０１を流れることにより、当該エッチングガスが基板Ｓの表面に行き渡たった状態でエッチング処理がなされる。そしてエッチング処理を終えたら、エッチングガスの供給、高周波電力の供給を停止し、搬入時とは反対の順序にて基板Ｓを搬出し一連の動作を終える。

本実施の形態に係わるエッチング処理装置２ａによれば以下の効果がある。気流ガイド部材５（板材５１（５１ａ、５１ｂ）、５２）の高さ位置を調節可能とすることにより、基板Ｓの上面から気流ガイド部材５の底面までの高さ方向の距離をエッチング処理のプロセス条件（処理条件）に応じて変化させることができる。この結果、気流ガイド部材５の高さを適切な位置、例えばシミュレーション上ではローディングの発生の程度が最も小さくなる位置に調節した条件の下でエッチング処理を行うことができる。

また基板Ｓの搬入出口２２に臨む板材５１ａ（気流ガイド部材５）が他の３枚の板材５１ｂ、５２とは独立して昇降できるようになっていることにより、気流ガイド部材５の適切な高さ位置が搬入出される基板Ｓと干渉する位置となってしまう場合であっても、当該搬入出口２２に隣接する板材５１ａのみを退避させることができる。この場合には、気流ガイド部材５全体（４枚の板材５１ｂ、５２）を退避させる場合と比較して消費エネルギーが少なくて済む。
なお、残る３枚の板材５１ｂ、５２は、これら３枚が一体となって昇降するようにしてもよいし、各々が独立して昇降するようにしてもよい。また、搬入出口２２に隣接する板材５１ａのみを独立して昇降可能にする例に限定されず、基板Ｓの搬入出時に気流ガイド部材５の全体（４枚の板材５１、５２）が一体となって例えば下方側へと退避する構成としてもよいことは勿論である。

また、板材５１ａを基板Ｓの搬入出経路の下方側へと退避させることにより、その上方側へ退避させる場合と比較して搬送中の基板Ｓへのパーティクルの落下といった問題が発生しにくい。なお、本実施の形態に係る気流ガイド部材５は昇降可能な構成となっているが、図２７に示した従来型の整流部材１７とは異なり気流ガイド部材５が載置台９上に直接には載置されない。このため、これら気流ガイド部材５と載置台３との隙間に生成物が形成され、気流ガイド部材５を上昇させる際に生成物が剥がれて基板Ｓ上に落下するといったトラブルが発生しにくい構成となっている。

（シミュレーション１）
エッチング処理装置２モデルを作成し、処理容器２０内に気流ガイド部材５を設けた場合と設けなかった場合とにおける処理容器２０内のガスの流れをシミュレーションした。エッチング処理装置２モデルは、載置台３上に載置された基板Ｓ表面よりも上方側の処理容器２０内の空間を、図３に示す一点鎖線の位置にて４分割したモデルを採用した。この分割されたモデルの空間の上部に設けたガスシャワーヘッド４０からエッチングガスを供給し、処理容器２０内における当該ガスの流れをシミュレーションした。モデル空間へのエッチングガス供給量は１５０［ｓｃｃｍ］、圧力は４．０［Ｐａ］（０．０３［ｔｏｒｒ］）とした。また基板Ｓの周囲には高さが１０［ｍｍ］の整流部材５４を配置してある。
Ａ．シミュレーション条件
（実施例１）
気流ガイド部材５を設けた場合の処理容器２０内のガスの流れについてシミュレーションを行った。気流ガイド部材５の配置条件は以下の通りとした。
基板Ｓの外端縁から気流ガイド部材５の内端縁までの水平方向の距離ａ（図４参照）
；５［ｍｍ］
基板Ｓの上面から気流ガイド部材５の底面までの高さ方向の距離ｂ（図４参照）
；１１０［ｍｍ］
（比較例１）
気流ガイド部材５を設けない場合の処理容器２０内のガスの流れについてシミュレーションを行った。

Ｂ．シミュレーション結果
（実施例１）の結果を図１７（ａ）に示し、（比較例１）の結果を図１７（ｂ）に示す。図１７（ａ）、図１７（ｂ）の各図は、ガスシャワーヘッド４０よりモデル空間内に供給されたエッチングガスの流線を三次元表示している。
図１７（ａ）に示した（実施例１）の結果によれば、処理容器２０内に供給されたエッチングガスの大部分は、基板Ｓの載置領域の近傍位置まで降下し、その後、気流ガイド部材５と載置台３との間の狭いガス流路６を通って外部へと排気されている。これにより当該ガス流路６の入口部に近い、基板Ｓの周縁部の上方におけるガスの流線が密になり、当該位置におけるガスの流速が大きくなっていることが分かる。シミュレーション結果によれば、当該部位におけるエッチングガスの流速はおよそ１．０［ｍ／ｓ］以上であった。

一方、図１７（ｂ）に示した（比較例１）の結果では、処理容器２０に供給されたガスの一部は処理容器２０の側壁部２１近傍を流れ、基板Ｓの載置領域側を通らずに排気されている。また基板Ｓに到達したガスについても当該ガスの流路が狭くなっていないため、基板Ｓの周縁部の上方におけるガスの流線は（実施例１）と比較して疎になっており、当該位置における流速も小さい。シミュレーション結果によれば、当該部位におけるエッチングガスの流速はおよそ０．０５〜０．５［ｍ／ｓ］程度であり（実施例１）の半分以下の値であった。
以上のことから、処理容器２０内に気流ガイド部材５を設けることにより、ガス流路６の入口部であり、基板Ｓの周縁部近傍位置におけるエッチングガスの流速を大きくできることがわかった。

（シミュレーション２）
基板Ｓ表面におけるエッチングガス（Ｃｌ_２）とアルミニウム（Ａｌ）との反応及び拡散の影響を考慮して、処理容器２０内におけるエッチングガスのフラックス分布をシミュレーションした。処理容器２０モデルのサイズ、エッチングガスの供給量及び圧力は（シミュレーション１）と同様である。
Ａ．シミュレーション条件
（実施例２）
（実施例１）と同様の構成を備えた処理容器２０につきシミュレーションを行った。
（比較例２）
（比較例１）と同様の構成を備えた処理容器２０につきシミュレーションを行った。

Ｂ．シミュレーション結果
シミュレーションにおいては、エッチングガス（Ｃｌ_２）、エッチングガスとアルミニウムとの反応により生成する塩化アルミニウムガス（Ａｌ_２Ｃｌ_６）及びこれらのトータルのガス各々についてのフラックス分布に関するシミュレーション結果を得た。
これらのうち、エッチングガスについての結果を図１８、図１９に示す。図１８（ａ）は（実施例２）のシミュレーション結果に基づいてモデル空間の断面位置における塩素分子の個数基準のフラックス分布をベクトル表示によりプロットした結果を示しており、図１８（ｂ）は（比較例２）についての同様の結果を示している。これらの図における矢印の向きは当該矢印の基点位置におけるフラックスの向きを示しており、矢印の長さは当該位置におけるフラックス量［個／ｍ^２・ｓ］を示していて矢印が長いほどフラックス量も大きい。また図１９は、アルミニウムとの反応により基板Ｓ表面にて消費されるエッチングガスのフラックス量分布をプロットした結果であり、横軸は図３に示した０点からのＸ軸方向への距離を示している。なお、図１８の横軸に付した数値は載置台３の幅を１とした場合の前記０点からの相対的な距離を示している。また、図１９中、（実施例２）の結果を実線で示し、（比較例２）の結果を破線で示してある。

図１８（ａ）に示した（実施例２）の結果によれば、基板Ｓの表面近傍においてエッチングガスはＸ方向に対してほぼ一様に上方側（シャワーヘッド４０側）から基板Ｓに向かって移動している。一方、図１８（ｂ）に示した（比較例２）の結果によれば、処理容器２０の側壁部２１側から基板Ｓの周縁部側へと向かうフラックスが確認された。より詳細には、図１８（ａ）、図１８（ｂ）に各々円で囲った領域内の矢印の向き及び大きさを比較すると、気流ガイド部材５を設けていない（比較例２）にて基板Ｓの周縁部側に向かうエッチングガスのフラックスの存在を観察することができ、このようなエッチングガスの移動が一つの要因となってローディングが引き起こされていることがよく表現されている。

そこで図１９に基づき、基板Ｓ表面にて消費されるエッチングガスのフラックス量分布を（実施例２）と（比較例２）との間で比較すると、いずれの分布においても基板Ｓの中央（０点）から周縁部へ行くにつれて徐々にフラックス量が低下し、基板Ｓの周縁部付近で再びフラックス量が上昇するプロファイルを描いている。しかしながら（比較例２）においては中心からの距離「Ｘ＝３１０〜３３０［ｍｍ］」付近のフラックス量の最小値と、基板Ｓの外端縁における最大値とが約２倍以上異なっている。これに対して（実施例２）の場合にはフラックス量の変化幅が最小値のプラス３０％程度に収まっており、比較的なだらかな変化にとどまっている。以上の比較からも、処理容器２０に気流ガイド部材５を設けることによって基板Ｓ表面へのエッチングガス供給量が均一化し、エッチング速度を均一化させてエッチング処理の面内均一性を向上させることが可能であることが分かる。

（実験１）
(シミュレーション１、２)の各実施例、比較例と同様の構成を有する処理容器２０を備えたエッチング処理装置２を作成し、基板Ｓ表面に形成したアルミニウム膜のエッチングを行い、気流ガイド部材５の有無によるエッチング速度分布や面内均一性の違いを調べた。
Ａ．実験条件
既述の（実施例１）と同様の構成を備えた処理容器２０内の載置台３上にアルミニウム膜を成膜した基板Ｓ（縦６８０［ｍｍ］×横８８０［ｍｍ］）を載置し、エッチングガスは（実施例２）と同条件にて供給した（エッチングガス供給量６００［ｓｃｃｍ］、圧力４．０［Ｐａ］（０．０３［ｔｏｒｒ］）処理容器２０の低壁に設けた４つの排気路２４の前面には、バッフル板５３を配置した。また、下部電極を兼ねる載置台３へ供給される高周波電力は、プラズマ発生用の第１の高周波電源部３１１より印加される電力（１３．５６［ＭＨｚ］）が５．５［ｋＷ］、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より印加される電力（３．２［ＭＨｚ］）が１［ｋＷ］である。
（実施例３）
（実施例１）と同様の気流ガイド部材５（ａ＝５［ｍｍ］、ｂ＝１１０［ｍｍ］）を備えた処理容器２０を用いてエッチング処理を行い、エッチング速度の分布を調べた。エッチング速度は図２０に示す基板Ｓの平面図上に布置した黒丸「●」の位置を計測ポイントとして合計２１ポイントについてエッチング速度を計測し、その面内均一性を求めた。各計測ポイントの横に併記した数値は、基板Ｓの左下端を「０点」としたときの各ポイントの（ｘ，ｙ）座標位置を示している。また、エッチング速度の均一性は、以下の（２）式に基づいて算出した。
面内均一性［％］＝［｛（Ｅ／Ｒ）_ＭＡＸ−（Ｅ／Ｒ）_ＭＩＮ｝
／｛（Ｅ／Ｒ）_ＭＡＸ＋（Ｅ／Ｒ）_ＭＩＮ｝］×１００ …（２）
但し、（Ｅ／Ｒ）_ＭＡＸ；エッチング速度の最大値［Å／ｍｉｎ］
（Ｅ／Ｒ）_ＭＩＮ；エッチング速度の最小値［Å／ｍｉｎ］である。
（比較例３）
（比較例１）と同様に気流ガイド部材５を備えていない処理容器２０を用いてエッチング処理を行い、上述の（実施例３）と同様の計測ポイントについてエッチング速度の分布を調べた。

Ｂ．実験結果
（実施例３）の結果を図２１（ａ）に示し、（比較例３）の結果を図２１（ｂ）に示す。各図には図２０に黒丸で示した計測ポイントに対応する位置に、当該計測ポイントにて計測されたエッチング速度［Å／ｍｉｎ］を示している。
図２１（ａ）に示した（実施例３）の結果によれば、基板Ｓ表面のエッチング速度分布は基板Ｓの中央でエッチング速度が大きく、基板Ｓの周縁部側へ行くに従ってエッチング速度が小さくなり、基板Ｓの周縁部にてエッチング速度が最大になっており、図１９の（実施例２）に示した基板Ｓ表面に供給されるエッチングガスのフラックス量分布にほぼ一致する結果が得られている。そしてこれらの計測ポイント全体でエッチング速度の平均値は３５２０［Å／ｍｉｎ］、均一性は７．２［％］であった。

一方、図２１（ｂ）に示した（比較例３）の結果によれば、（実施例３）の場合と同様に、基板Ｓの中央でエッチング速度が大きく、基板Ｓの周縁部側へ行くに従ってエッチング速度が小さくなり、基板Ｓの周縁部にてエッチング速度が最大となるエッチング速度分布が確認され、図１９の（比較例２）に示したフラックス量分布にほぼ一致する結果が得られている。これらの計測ポイント全体でのエッチング速度の平均値は３１６０［Å／ｍｉｎ］、均一性は１７．０［％］であり、エッチング速度の平均値が低下する一方で均一性は悪化した。

このように、（実施例３）と（比較例３）とを比べると、（実施例３）の方が均一性の高いエッチング処理を行うことができていることから、処理容器２０内に気流ガイド部材５を設けることはローディングの発生を抑制する有効な手段であることが分かる。また（実施例３）の実験結果では平均エッチング速度が上昇していることから、エッチング深さが同じ場合には気流ガイド部材５を設けることにより処理時間を短縮する効果も得られることが分かった。これは従来、基板Ｓ表面に到達せずに側壁部２１側を通って排気されていたエッチングガスが気流ガイド部材５を設けたことにより基板Ｓ表面の近傍を通過するようになり、基板Ｓ全体に供給されるエッチングガス量が増えたためであると考えられる。

（実験２）
基板Ｓの外端縁から気流ガイド部材５の内端縁までの水平方向の距離ａを変化させて気流ガイド部材５の外端縁の配置位置とエッチング速度との関係について調べた。エッチングガス供給量、処理容器２０内圧力、エッチングガスの供給濃度、高周波電力の供給条件についは（実験１）と同様である。また、基板Ｓの上面から気流ガイド部材５の底面までの高さ方向の距離は「ｂ＝１１０ｍｍ」で固定した。
Ａ．実験条件
（実施例４）「ａ＝−４５ｍｍ」（基板Ｓの外端縁から内側に４５ｍｍの位置）とした。計測ポイントは、図２０中に示したＡ点（センター位置）、Ｂ点（ミドル位置）、Ｃ２点（コーナー少し内側位置）、Ｄ１点（第１の周縁位置）、Ｄ２点（第２の周縁位置）、Ｄ３点（第３の周縁位置）の合計６ポイントの計測を行い、既述の（２）式に基づいて面内均一性を求めた。
（実施例５）「ａ＝＋ ５ｍｍ」（基板Ｓの外端縁から外側に５ｍｍの位置）とした。計測ポイントは（実施例４）と同様とした。
（実施例６）「ａ＝＋４０ｍｍ」（基板Ｓの外端縁から外側に４０ｍｍの位置）とした。計測ポイントは（実施例４）と同様とした。

Ｂ．実験結果
（実施例４）〜（実施例６）の結果を図２２に示す。図２２の横軸は基板Ｓの外端縁からの距離「ａ［ｍｍ］」を表しており、左側の縦軸はエッチング速度［Å／ｍｉｎ］を表している。これらの軸に対応させて、各実施例のエッチング速度をＡ点（センター位置）は白抜きの丸「○」、Ｂ点（ミドル位置）は黒丸「●」、Ｃ２点（コーナー少し内側位置）は白抜きの三角「△」でプロットしてある。またＤ１点〜Ｄ３点（第１〜第３の周縁位置）のエッチング速度については、その最小値と最大値を各々横棒「−」にてプロットし、その間を縦線で結んだ範囲表示をしてある。
また右側の縦軸は面内均一性［％］を表しており、各実施例の結果はバツ印「×」にてプロットしてある。

（実施例４）〜（実施例６）の結果によれば、基板Ｓの外端縁から気流ガイド部材５の内端縁までの距離が最短の（実施例５）において最も良好な均一性が得られた。一方、基板Ｓに覆うように気流ガイド部材５がせり出した状態の（実施例４）では、（実施例５）と比較して、中央側のＡ点、Ｂ点のエッチング速度が上昇する一方、周縁部側のＣ２点、Ｄ１点〜Ｄ３点ではエッチング速度が低下した。これは気流ガイド部材５が基板Ｓの周縁部にせり出していることにより、ガスシャワーヘッド４０より供給されて降下してきたエッチングガスが気流ガイド部材５に遮られ、この領域の基板Ｓ表面に直接到達できずにエッチング速度が低下する一方、中央側の基板Ｓ表面に到達するエッチングガスの量は多くなり、エッチング速度が上昇したものと考えられる。
ここで気流ガイド部材５が基板Ｓ側へせり出している程度が例えば「ａ＝−１０ｍｍ」程度であれば、気流ガイド部材５によるエッチングガスの遮りの影響は殆ど無視できる程度であり、「−１０ｍｍ≦ａ≦＋１０ｍｍ」の範囲内であれば（実施例５）と同様に、エッチング速度の均一性が最も良好となると考えられる。

また（実施例５）と比べて気流ガイド部材５の内端縁が基板Ｓの外端縁よりもさらに外側方向に３５ｍｍ離れている（実施例６）では、中央側のＡ点、Ｂ点のエッチング速度が低下し、周縁部側のＣ２点、Ｄ１点〜Ｄ３点ではエッチング速度が上昇しており、（実施例４）とは反対の現象が見られた。気流ガイド部材５の内端位置が基板Ｓから遠く離れるほど、気流ガイド部材５を設けた効果が低下し、ローディングの影響が大きくなった結果であると考えられる。

（実施例４）〜（実施例６）の実験結果を総合すると、基板Ｓの外端縁から気流ガイド部材５の内端縁までの水平方向の距離ａを変化させることにより基板Ｓの中央側、周縁部側のエッチング速度を調節することが可能であることが分かる。そこで例えば図２に示した気流ガイド部材５を用いた場合に基板Ｓの外周に沿った方向にエッチング速度のばらつきがある場合等には、図１１（ａ）に例示したように、このばらつきの発生した位置に応じて局所的に内側に突出させたり、外側へ窪ませたりしたタイプの気流ガイド部材５ｃを採用することも有効な手段であることが確認できた。

（実験３）
載置台３上に整流部材５４を備えていないタイプのエッチング処理装置２を用いて（実験２）と同様のデータを調べた。これ以外の各実験条件は（実験２）と同様である。
Ａ．実験条件
（実施例７）
（実施例４）と同様の実験条件、計測ポイントにてエッチング速度、エッチング処理の面内均一性を調べた。
（実施例８）
（実施例５）と同様の実験条件、計測ポイントにてエッチング速度、エッチング処理の面内均一性を調べた。
（実施例９）
（実施例６）と同様の実験条件、計測ポイントにてエッチング速度、エッチング処理の面内均一性を調べた。

Ｂ．実験結果
（実施例７）〜（実施例９）の結果を図２３に示す。横軸及び左右の縦軸、各プロットの意味については図２２と同様である。
（実施例７）〜（実施例９）の結果によれば、距離ａの変化に応じた基板Ｓ状の各計測ポイントのエッチング速度の変化の傾向は、整流部材５４を備えた（実施例４）〜（実施例６）の結果と同様であった。しかしながら（実施例７）〜（実施例９）のいずれについても、整流部材５４を設けた（実施例４）〜（実施例６）における距離ａが同じ条件での実験結果と比較して、エッチング処理の面内均一性が各々悪化している。この結果から整流部材５４は、ローディングの発生に伴う面内均一性の悪化を抑制する効果があるといえる。

（実験４）
基板Ｓの上面から気流ガイド部材５の底面までの高さ方向の距離ｂを変化させて、（実験２）と同様のデータを調べた。各実験条件は（実験１）と同様である。また基板Ｓの外端縁から気流ガイド部材５の内端縁までの水平方向の距離は、「ａ＝＋５ｍｍ」で固定した。
Ａ．実験条件
（実施例１０）「ｂ＝５０ｍｍ」とした。計測ポイントは（実施例４）と同様とした。
（実施例１１）「ｂ＝１１０ｍｍ」とした。計測ポイントは（実施例４）と同様とした。

Ｂ．実験結果
（実施例１０）、（実施例１１）の結果を図２４に示す。横軸及び左右の縦軸、各プロットの指示内容については図２２と同様である。
（実施例１０）、（実施例１１）の結果によれば、気流ガイド部材５の高さを変化させても５０ｍｍ〜１１０ｍｍの範囲ではエッチング速度の面内均一性は大きく変化しなかった。一方、各計測ポイントをみると距離ｂの大きい（実施例１１）において、中央側のＡ点、Ｂ点でエッチング速度が高く、周縁部側のＣ２点で一旦エッチング速度が低下し、周縁部のＤ１点〜Ｄ３点で再びエッチング速度が大きくなっている。これは図１９に示した気流ガイド部材５を設けない場合の基板Ｓ表面近傍のエッチングガスのフラックス量分布に一致したエッチング速度分布を示しているといえる。このことから、気流ガイド部材５の位置を次第に高くして距離ｂを大きくしていくと、気流ガイド部材５を設けた効果が次第に小さくなって、ローディングの影響が徐々に現れてくるとも考えられる。このような考察から、図２に示した気流ガイド部材５を用いた場合に基板Ｓの外周に沿った方向にエッチング速度のばらつきがある場合等には、図１１（ｂ）に例示したように、このばらつきの発生した位置に応じて高さを異ならせたタイプの気流ガイド部材５ｄを採用することも有効な手段であると考えられる。また例えば気流ガイド部材５ｄをさらに低くする代わりに気流ガイド部材５ｄの幅を広くして距離ａを大きくするなど、２つのパラメータを組み合わせて変化させてもよい。

（実験５）
基板Ｓの上面から気流ガイド部材５の底面までの高さ方向の距離を３パターンに変化させて（実験４）の再実験を行った。この際、ローディングの発生の程度を評価するため、既述の（実施例４）にて計測した６ポイント（図２０に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ２点、Ｄ１点〜Ｄ３点）に加え、Ｃ１点（第１の周縁位置の少し内側）、Ｃ３点（第３の周縁位置の少し内側）を計測ポイントとした。面内均一性は既述の（２）式に基づいて求め、さらにローディングの発生の程度を評価する指標（以下、「ローディング指標」という）として以下の（３）式に基づき指標値を求めた。
ＡＶＥ_{Ｄ１〜Ｄ３}−ＡＶＥ_{Ｃ１〜Ｃ３}／ＡＶＥ_{Ｄ１〜Ｄ３}＋ＡＶＥ_{Ｃ１〜Ｃ３} …（３）
但し、ＡＶＥ_{Ｄ１〜Ｄ３}；Ｄ１点〜Ｄ３点のエッチング速度の平均値［Å／ｍｉｎ］
ＡＶＥ_{Ｃ１〜Ｃ２}；Ｃ１点〜Ｃ３点のエッチング速度の平均値［Å／ｍｉｎ］である。
各実験条件は（実験１）と同様である。また基板Ｓの外端縁から気流ガイド部材５の内端縁までの水平方向の距離は、「ａ＝＋５ｍｍ」で固定した。
Ａ．実験条件
（実施例１２）「ｂ＝１７ｍｍ」とした。
（実施例１３）「ｂ＝５０ｍｍ」とした。
（実施例１４）「ｂ＝１１７ｍｍ」とした。

Ｂ．実験結果
（実施例１２）〜（実施例１４）の結果を図２５に示す。横軸及び左右の縦軸、各プロットの指示内容については図２２と同様であり、ローディング指標は白抜きの四角「□」でプロットした。
図２５に示した実験結果によれば、面内均一性に着目すると（実施例１３）と（実施例１４）との間では顕著な差異は見られず、これらの実施例と実験条件がほぼ等しい（実施例１０）、（実施例１１）の結果（図２４参照）の再現性を確認できたといえる。一方、前記高さ方向の距離を最小とした（実施例１２）においては面内均一性が他の実施例の２倍以上にまで悪化した。

次にローディング指標に着目すると、（３）式より、ローディング指標は、周縁位置のＤ１点〜Ｄ３点のエッチング速度の平均値「ＡＶＥ_{Ｄ１〜Ｄ３}」と、これらの計測ポイントより少し内側のＣ１点〜Ｃ３点のエッチング速度の平均値「ＡＶＥ_{Ｃ１〜Ｃ３}」とを比較して、周縁のエッチング速度が大きい場合、即ちローディング効果の影響が見られる場合には正の値をとり、内側のエッチング速度が大きい場合、即ちローディング効果とは反対の現象が発生している場合には負の値をとる。また、これらの平均速度の差が大きい程、ローディング指標の絶対値は大きくなる。

これらの観点から（実施例１２）〜（実施例１４）のローディング指標値を見てみると各実施例共に指標値は正の値となっており、程度の差はあるもののいずれの実施例においてもローディングの発生が観察された。そこでこれら各実施例のローディング指標の値を比較すると、（実施例１３）の指標値が最も低かった（１．７％）。一方、（実施例１４）は面内均一性では（実施例１３）とは大きな違いは見られなかったにも拘わらず、ローディング指標値は約４倍となった（６．９％）。また面内均一性が最も悪かった（実施例１２）において、ローディング指標値は（実施例１３）の約７倍であった（１１．９％）。

これらの結果から図２５に示すように、気流ガイド部材５の高さ位置を載置台３上の基板Ｓ近傍から徐々に高くしていった場合に、ローディング指標の値は極小値を持つ下に凸の曲線を描いて変化し、ローディングの発生を最小に抑えることが可能な適切な高さ方向の距離が存在することを確認できた。

このような現象が発生する理由について簡単に考察すると、例えば（実施例１２）のように気流ガイド部材５の高さ位置が低すぎる場合には、図２６（ａ）に模式的に示すように気流ガイド部材５の配置されている位置が載置台３上の基板Ｓに近すぎるため、例えば気流ガイド部材５の上方に滞留している未反応のエッチャントが拡散して基板Ｓ周縁部へと到達するまでに要する時間が短い。このため、ガス流路６内の流れによって下流側へと流し去される前に未反応のエッチャントが基板Ｓの周縁部に到達してしまい、ローディング効果の影響が顕著に現れてしまうものと推測される。

一方、（実施例１４）のように気流ガイド部材５の高さ位置が高すぎる場合には、ガス流路６を流れる気流の流速が遅いため、例えば図２６（ｂ）に示すように当該流れの上方側から未反応のエッチャントが基板Ｓの周縁部へ向けて拡散する影響が相対的に大きくなることによりローディング効果の影響が大きくなるものと考えられる。

以上の考察から（実施例１３）の場合においては、気流ガイド部材５が載置台３上の基板Ｓに近すぎず、且つ、ガス流路６内に形成される気流の流速が遅すぎないことにより未反応のエッチャントが拡散によって基板Ｓの周縁部へと最も到達しにくい状態となっているものと考えられる。このことは基板Ｓの上面から気流ガイド部材５の底面までの高さ方向の距離を変化させた場合には、ローディングの発生を最小に抑えることが可能な適切な距離が存在することの理由付けとなる。そして昇降可能に構成された気流ガイド部材５の高さ位置を、前記高さ方向の距離が予め把握しておいた適切な値となるように調節してエッチング処理を行うことにより、面内均一性が高く、且つローディングの影響の小さいエッチング処理を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係わるエッチング処理装置の構成を示す縦断面図である。 前記エッチング処理装置の処理容器内部の構造を示す斜視図である。 前記処理容器内部の構造を示す平面図である。 前記処理容器内部の構造を示す拡大縦断面図である。 前記処理容器内部の構造を示す第２の平面図である。 前記処理容器内に設けられたバッフル板の変形例を示す拡大縦断面図である。 前記エッチング処理装置の作用を示す縦断面図である。 前記処理容器内部に設けられた気流ガイド部材の作用を示す拡大縦断面図である。 前記処理容器内部に設けられた整流部材の作用を示す拡大縦断面図である。 前記気流ガイド部材の他の実施の形態を示す拡大縦断面図である。 前記気流ガイド部材のさらに他の実施の形態を示す斜視図である。 他の実施の形態に係わるエッチング処理装置の縦断面図である。 前記他のエッチング処理装置の処理容器内部の構造を示す斜視図である。 前記他のエッチング処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 前記他のエッチング処理装置の作用を示す第１の説明図である。 前記他のエッチング処理装置の作用を示す第２の説明図である。 処理容器内のエッチングガスの流れをシミュレーションした結果を示す説明図である。 前記エッチングガスのフラックスをシミュレーションした結果を示す説明図である。 前記フラックスをシミュレーションした結果を示す第２の説明図である。 エッチング処理実験にてエッチング速度を計測したポイントを示す基板の平面図である。 第１のエッチング処理実験の結果を示す基板の平面図である。 第２のエッチング処理実験の結果を示す説明図である。 第３のエッチング処理実験の結果を示す説明図である。 第４のエッチング処理実験の結果を示す説明図である。 第５のエッチング処理実験の結果を示す説明図である。 前記第５の処理実験の結果の考察に係わる説明図である。 従来のエッチング処理装置の構成を示す縦断面図である。 前記従来のエッチング処理装置で処理される基板の平面図である。 前記従来のエッチング処理装置の処理容器内部の構造を示す斜視図である。 従来のエッチング処理装置の作用を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｓ ＦＰＤ基板（基板）
２ エッチング処理装置
３ 載置台
４ 上部電極
５、５ａ、５ｂ
気流ガイド部材
６ ガス流路
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 シールドリング
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、５２、５２ａ
板材
５３ バッフル板
５４ 整流部材
３１１ 第１の高周波電源部
３１２ 第２の高周波電源部
５０１ 開口部

Claims (8)

1. 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、
   前記載置台の周囲から処理容器内のガスを排気するためのガス排気部と、
   前記載置台の周縁部の上方に当該載置台の周方向に沿って設けられ、前記載置台上の被処理体の外形形状に対応する開口部を備え、この載置台の上面に沿った方向に伸びる板面をその下面に有する板状の環状部材からなり、当該周縁部との間に全周に亘って形成されたガス流路を介して気流を外方へガイドする気流ガイド部材と、
   この気流ガイド部材との間に隙間を介して下方側から対向し、前記載置台上の被処理体を囲むように設けられ、当該被処理体の表面よりもその上面が高い整流部材と、を備え、
   前記気流ガイド部材の内端縁は、前記被処理体の外端縁の上方位置よりも外側に位置すると共に、前記処理ガスによる被処理体の処理速度を当該被処理体の外周に沿った方向に対して均一化するために、前記載置台の周方向の位置に応じて前記気流ガイド部材の下面の高さ位置を異ならせていることを特徴とする処理装置。
2. 前記処理ガスによる被処理体の処理速度を当該被処理体の外周に沿った方向に対して均一化するために、前記気流ガイド部材が局所的に内側に突出しているか、当該ガイド部材が局所的に外側に窪んでいることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 更に前記気流ガイド部材を昇降させる昇降機構を備え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。
4. 前記気流ガイド部材は、被処理体の処理時と搬送時との間で高さが異なるように制御され、
   被処理体の処理時には当該気流ガイド部材と処理容器の側壁に設けられた搬入出口との間の隙間を介して上方側のガスが下方側に通り抜けることを抑えるために被処理体の搬入出口を覆う一方、被処理体の搬送時には当該搬入出口に臨む位置から退避するように気流ガイド部材に気流規制部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
5. 前記気流ガイド部材において、少なくとも前記被処理体の搬入出口に臨む部位は被処理体の搬送時には当該搬入出口よりも低い位置に下降するように制御されることを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
6. 前記気流ガイド部材は、前記処理容器の側壁部に設けられた被処理体の搬入出口に隣接する一の部材と、この一の部材とは分離して形成された他の部材とからなり、前記昇降機構は、これら一の部材と他の部材とを独立して昇降できることを特徴とする請求項５に記載の処理装置。
7. 被処理体の処理条件と前記気流ガイド部材の高さ位置とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、選択された処理条件に応じて前記記憶部に記憶されているデータを読み出し、読み出されたデータに基づいて気流ガイド部材の高さ位置を調節するように前記昇降機構を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一つに記載の処理装置。
8. 前記被処理体に対して行われる処理は、被処理体表面に形成されたアルミニウム膜、アルミニウム合金膜、チタン膜またはチタン合金膜の群から選択される少なくとも一種を含む膜のエッチング処理であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の処理装置。

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