JP5865095B2

JP5865095B2 - エッチング装置

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Publication number: JP5865095B2
Application number: JP2012016203A
Authority: JP
Inventors: 松元　俊二; 俊二松元; 中田　勝利; 勝利中田; 赤坂　丈士; 丈士赤坂; 利泰速水; 賢作寺本; 亮平内田
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: JP2013157418A

Description

本発明は、フッ素系反応成分を含む処理ガスを用い、基板をエッチングするエッチング装置に関するものである。

近時、基板の表面積を増大させたり、他層との密着性を高めたりするため、エッチング処理の一種として、基板の表面を荒らすテクスチャリングという技術が求められている。テクスチャリングを行うには種々の方法があるが、ガラス基板をテクスチャリング処理する場合には、フッ酸処理する方法が広く用いられている。例えば、特開２００４−３５６３７９号記載の技術は、ロードロック室を備え、ローダ搬送ロボット、中間搬送ロボット、アンローダ搬送ロボットによって、処理部間またはカセット−処理部間にて基板の受け渡しをするオフライン構成により、基板をフッ酸処理するものである。

また、コスト削減や製品の大型化等を目的として処理基板の大型化が求められているが、処理基板が大型化すると、基板内での均一処理が重要な課題となる。そこで、特開２００４−３５６３７９号記載の技術では、基板全面を均一処理するために、フッ酸水溶液を供給する際、貯留槽の上部空間にフッ酸水溶液の吐出孔として圧力分散ノズルを設けたり、基板を水平に回転させたりしている。上記技術では、これら構成により、基板内でのフッ酸処理をできるだけ均一なものとしている。

特開２００４−３５６３７９号公報

しかしながら、超大型のガラス基板（例えば、１ｍ×１ｍ角以上の面積のもの）をフッ酸処理する際に、特開２００４−３５６３７９号記載の技術を適用しようとすると、次の問題点を招来する。

まず、特開２００４−３５６３７９号記載の技術では、処理基板のロード・アンロードを、搬送ロボットによるオフライン処理としているため、超大型ガラス基板を搬送する際にその撓みなどが問題となるほか、搬送ロボットによるガラス基板の受け渡しに長時間を要し、インライン処理と比較して、効率的な搬送処理が困難となる。また、上記オフライン処理では、ロードロック室を準備したり、搬送ロボットを用いたりしているため、超大型のガラス基板を処理するには、その分搬送系部材を大型化せざるを得ず、搬送系ひいてはエッチング装置の容積ないしフットプリントの増大が深刻な問題となる。さらに、搬送系ないしエッチング装置が大型化すると、一般に処理基板の搬送時間や処理時間が長大化する他、装置全体の製造コストおよびランニングコストが増大するという問題も生じる。

そして、超大型基板では、基板内の処理ムラが中小型基板よりも深刻な問題となるが、基板全面を均一処理しようとしても、特開２００４−３５６３７９号のように、処理基板を回転させることは、超大型のガラス基板では困難である。仮に回転させたとしても、通常矩形の超大型ガラス基板を回転させると極めてスペース効率が悪くなるほか、次の理由によって、基板内の均一処理を図ることは容易ではない。

すなわち、ガラス基板をフッ酸処理する場合、ガラス内部に含まれる酸化シリコンとフッ酸との反応（ＳｉＯ_２＋４ＨＦ→ＳｉＦ_４＋２Ｈ_２Ｏ）によって水分が生成され、この生成水分によってエッチングレートが変化するが、前述のように、処理基板を回転させる方法では、超大型基板の内周部と外周部とで大きな回転速度差が生じ、処理基板に作用するエッチングガスの濃度分布を均一とすることができない。結果として、超大型基板の内周部と外周部とでは、生成水分量に差が生じ、基板内の処理ムラを抑制することが困難となる。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、その目的は、大型基板を処理する場合であっても、エッチング装置やその搬送系をコンパクトなものとし、さらには、基板内の均一処理を可能とするエッチング装置を提供することにある。

本発明に係るエッチング装置は、上記課題を解決するために、基板を支持するステージと、前記基板を前記ステージ上に搬入するとともに、前記ステージ上の基板を該ステージ上から搬出する搬送手段と、前記ステージと対向するように配設され、少なくともフッ素系反応成分を含む処理ガスを、前記ステージ上の基板処理面に向けて吐出するノズルを具備した処理ガス供給ヘッドと、前記処理ガス供給ヘッドのノズルに前記処理ガスを供給するガス供給手段とを備えたエッチング装置において、前記処理ガス供給ヘッド及び前記ステージの少なくとも一方を、他方に対して離接させる駆動手段を更に備え、前記処理ガス供給ヘッドは、前記ステージと対向する面に凹部が形成されるとともに、前記ノズルが該凹部壁面に複数配設されてなり、前記駆動手段により、前記処理ガス供給ヘッド及び前記ステージの少なくとも一方を他方に対して接近させることにより、前記処理ガス供給ヘッドの周縁部が前記ステージ又は基板に当接して、前記処理ガス供給ヘッドの凹部内の空間が閉塞された処理室となるように構成されているエッチング装置に係る。

上記の構成によれば、前記搬送手段の動作によって、前記基板が前記ステージとその前後工程との間で連続的に搬入・搬出される。前記処理ガス供給ヘッドは、前記ステージと対向するように配設されており、前記ガス供給手段によって供給された処理ガスを前記ステージ上の基板処理面に向けて吐出するノズルを備えている。このノズルは、前記凹部壁面に複数配設されるものであり、前記凹部の底面に設けられてもよいし、前記凹部の内側面に設けられてもよい。前記凹部の壁面のいずれかに前記ノズルが配設されれば、前記凹部内の空間が閉塞された処理室となったときに、この処理室内に処理ガスを供給することが可能となる。

前記駆動手段は、前記処理ガス供給ヘッド及び前記ステージの少なくとも一方を、他方に対して離接させるものであり、前記処理ガス供給ヘッドには、前記ステージと対向する面に凹部が形成されているので、前記駆動手段により、前記処理ガス供給ヘッド及び前記ステージの少なくとも一方を他方に対して接近させることにより、前記処理ガス供給ヘッドの周縁部が前記ステージ又は基板に当接して、前記処理ガス供給ヘッドの凹部内の空間が閉塞された処理室を形成する。

上記の構成において、前記処理ガス供給ヘッドの周縁部が前記ステージ又は基板に当接したときに、前記処理ガス供給ヘッドが前記閉塞された処理室の壁面の一部となる構成とすることが好ましい。

上記の構成によれば、前記処理ガス供給ヘッドには凹部が設けられており、この凹部と前記ステージ又は基板とに囲まれた狭小な空間内が閉塞された処理室となり、この処理室内に処理ガスが供給されて基板が処理される。すなわち、極めてコンパクトに構築される処理室内で基板処理を実現することができる。

形成される処理室（閉塞空間）の容積をよりコンパクトにするという観点からは、前記処理ガス供給ヘッドに設けられる凹部の内部空間の（隙間）高さをできるだけ小さくする（例えば、高さ１０ｍｍ以下）ことが好ましい。このようにして、形成される処理室をコンパクトなものとすれば、処理装置ないし搬送系の大型化を抑制し、そのフットプリントを低減することができる。

また、上記の構成によれば、従来必要な処理ガス供給ヘッドを、閉塞された処理室の壁面の一部として利用することができるので、大型基板を処理する場合であっても、処理ガス供給ヘッドと別途に大型の処理室を準備する必要がなく、その分、エッチング装置やその搬送系をコンパクトなものとすることが可能となる。

また、上記のように、処理室の構成をコンパクトなものとすれば、当該処理室を真空引きする場合などにも真空引きに要する時間やエネルギーを少なくできるほか、処理室内部にて使用する処理ガスの量などを低減することが可能となる。この結果、エッチング装置の製造コストやランニングコストを低減することが可能となる。

また、上記の構成によれば、処理室が閉塞された狭小な空間となっており、処理ガスを供給する処理ガス供給ヘッド（当該ヘッドが排気系を備える場合にはその排気系を含む）と基板との距離が極めて近くなるので、処理室内部でのガス分布のバラツキが小さく、仮に大型基板を処理する場合であっても、その均一な処理を可能とすることができる。

さらに、前記搬送手段をインライン化して、エッチング装置を前後の処理装置と連続的に構成することにより、搬送ロボット等を用いるオフライン処理と比較して、エッチング装置やその搬送系を更にコンパクトなものとし、空間を効率的に利用しながら基板処理を実現することができる。

上記の構成において、前記処理ガス供給ヘッドは、その凹部壁面に、外部に通じる排気孔が複数穿設され、前記エッチング装置は、更に、前記各排気孔に接続される排気手段を備えており、複数の排気孔は、前記各ノズルに対して千鳥位置に配設されている。

上記の構成によれば、前記処理ガス供給ヘッドは、前記閉塞された処理室に処理ガスを供給するとともに、処理後のガスや基板から生じた水分等を、前記凹部壁面の排気孔を通じて外部に排気することができる。これにより、上記処理室内の排気ガスや水分を速やかに排出し、処理雰囲気のコンディションを良好に保つことが可能となる。

上記の構成において、前記ステージには、その基板支持面に開口する複数の吸引孔が形成され、前記エッチング装置は、更に、前記各吸引孔に接続される負圧手段を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、前記基板支持面に開口する複数の吸引孔とそれに接続される負圧手段の機能によって、基板が前記ステージの基板支持面に吸引されるので、大型のガラス基板であっても安定的にステージ上に保持することができる。

上記の構成において、前記処理ガス供給ヘッドを加熱するヘッド加熱ヒータを前記処理ガス供給ヘッドに付設したことが好ましい。とりわけ、前記ヘッド加熱ヒータは、前記処理ガス供給ヘッドを所定の分割領域毎に独立して加熱するように構成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、ヘッド加熱ヒータによって、前記処理ガス供給ヘッドないし同ヘッドから供給される処理ガスを加熱することができる。特に、大型基板をエッチング処理する場合には、当該大型基板に対応する前記処理ガスヘッドも大面積のものとなるが、この処理ガス供給ヘッドを所定の分割領域毎に独立して加熱するように構成すれば、領域毎の温度ムラを低減し、基板に供給する処理ガスの温度を基板全面において一様のものとすることができる。この結果、基板内のエッチング処理をより均一なものとすることが可能となる。

上記の構成において、前記ステージを加熱するステージ加熱ヒータを前記ステージに付設したことが好ましい。とりわけ、前記ステージ加熱ヒータは、前記ステージを所定の分割領域毎に独立して加熱するように構成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、ステージ加熱ヒータによって、基板を載置するステージを加熱することができる。特に、大型基板を処理する場合には、当該大型基板に対応するステージも大面積のものとなるが、前記ステージを所定の分割領域毎に独立して加熱するように構成すれば、領域毎の温度ムラを低減し、基板温度を基板全面において一様のものとすることができる。この結果、基板内のエッチング処理をより均一なものとすることが可能となる。

本発明に係るエッチング装置によれば、大型基板を処理する場合であっても、エッチング装置やその搬送系をコンパクトなものとし、さらには、基板の均一処理を可能とすることができる。

本発明の一実施形態に係る処理装置を示した断面図である。図１の円領域Ａを拡大した拡大図である。（ａ）（ｂ）は、処理ガス供給ヘッドとガラス基板又は昇降ステージとによる処理室形成の様子を模式的に示した図である。（ａ）は、昇降ステージ６の構成例を斜視方向からみた模式図、（ｂ）は、（ａ）の矢示Ｂ−Ｂ方向の断面を示した断面図である。（ａ）は、昇降ステージの更なる構成例を斜視方向からみた模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の矢示Ｃ−Ｃ方向の断面を示した断面図である。（ａ）（ｂ）は、図１のエッチング装置をガラス基板の進行方向と垂直な平面で分断した場合の断面図である。（ａ）は、図６（ａ）の円領域Ｄを拡大した拡大図であり、（ｂ）は、図６（ｂ）の円領域Ｅを拡大した拡大図である。（ａ）（ｂ）は、シャッタ構造の更なるバリエーションを示した図である。（ａ）（ｂ）は、処理ガス供給ヘッドにおけるフッ酸ガス（ＨＦ）の導入と排気との様子を示した模式図であり、（ａ）は、吐出孔と排気孔との基板側各端面が面一の構成、（ｂ）は、吐出孔と排気孔との基板側各端面が段違いの構成を示したものである。処理ガス供給ヘッドを示した平面図である。（ａ）（ｂ）は、図１におけるストッパ設置近傍の円領域Ｓを拡大した拡大図であり、（ａ）は、ストッパが昇降ステージ上に突出した状態、（ｂ）は、ストッパがストッパ収納部に収納された状態を示した図である。処理ガス供給ヘッドを可動とする場合の処理装置の構成例を示した断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。

〔１．装置の構成例〕

図１に示すように、本例の処理装置１は、板材によって形成されて独立したチャンバ２１、２２、２３から構成されており、チャンバ２１における前工程（プレヒート工程）およびチャンバ２３における後工程（洗浄工程）との間のチャンバ２２において、ガラス基板Ｋの上面をフッ酸ガスによりエッチング処理（テクスチャリング処理）するものである。

処理装置１の内部には、チャンバ２１、２２、２３に渡って、複数の搬送ローラ１８および搬送ローラ１２が同一平面上に配設されており、これらローラが適宜駆動装置によって駆動され、その上に載置されたガラス基板Ｋをインライン搬送するように構成されている。ここで、搬送ローラ１２は、チャンバ２２の壁面に固設されている。ガラス基板Ｋは、チャンバ２１、２２、２３の順に搬送され、チャンバ２１からチャンバ２２内の昇降ステージ６上に搬入されるとともに、昇降ステージ６上からチャンバ２３へと搬出される。ガラス基板Ｋは、チャンバ２１（プレヒート工程）においては、ＩＲヒータ等によって加熱される一方、チャンバ２３（洗浄工程）においては、シャワー洗浄によって洗浄される。

チャンバ２１、２２、２３の相互を仕切る隔壁には、それぞれ開口部２４が形成されており、ガラス基板Ｋは、この開口部２４を通って各チャンバ間を搬送される。本例にて用いられるガラス基板Ｋの厚みには特に制限はないが、例えば５ｍｍ以下の厚みとすることが好ましい。

エッチング装置２０は、チャンバ２２の内部ないし上部に設けられている。ガラス基板Ｋは、前処理（プレヒート工程）が終わると、搬送ローラ１８および搬送ローラ１２によって、チャンバ２１からチャンバ２２に搬送され、エッチング装置２０にてエッチング処理される。そして、エッチング処理が終わると、搬送ローラ１２および搬送ローラ１８によって、チャンバ２２からチャンバ２３に搬送され、後処理（洗浄工程）が施される。

図１に示すように、エッチング装置２０においては、処理ガス供給ヘッド３と昇降ステージ６とが対向する形で設けられている。処理ガス供給ヘッド３は、処理ガスを導入するためのガス導入口２を側部に備え、上部の排気ダクト４を介して圧力制御ユニット５と接続されている。圧力制御ユニット５は、排気ダクト４を通じて、処理ガス供給ヘッド３が形成する処理室（後述）内の圧力を調整する構成となっている。

処理ガス供給ヘッド３は、ガス導入口２を通じて供給されたガスを昇降ステージ６上のガラス基板Ｋに向けて吐出するために、上記ガスを基板処理面に向けて吐出する複数の吐出孔３ａ（ノズル）を均等な間隔で具備している。

処理ガス供給ヘッド３には、昇降ステージ６と対向する面に凹部７が形成されている。本例では、処理ガス供給ヘッド３に凹部７を設け、昇降ステージ６を処理ガス供給ヘッド３に対して接近、当接させることにより、凹部７内の空間が閉塞された処理室となるように構成している。具体的には、昇降装置８の動作により、昇降ステージ６を処理ガス供給ヘッド３に対して接近させることにより、処理ガス供給ヘッド３の周縁部がガラス基板Ｋに当接し、処理ガス供給ヘッド３の凹部７内の空間が閉塞された処理室となる。このとき、処理ガス供給ヘッド３は、前記処理室の壁面の一部となっている。この処理室は、その狭小さに特徴があるが、前記処理室の容積をよりコンパクトにするという観点からは、凹部７の内部空間の（隙間）高さ（図２の高さｔを参照）をできるだけ小さくすること（例えば、高さ１０ｍｍ以下）が好ましい。

なお、昇降装置８は、駆動装置９とシャフト１０と台座１１とから構成されており、台座１１を支持し、台座１１と一体に構成されたシャフト１０を駆動装置９の動作によって上下動させる構成となっている。

上記の説明では、処理ガス供給ヘッド３の周縁部は、基板Ｋの表面に当接するものとしたが、処理ガス供給ヘッド３の周縁部は、基板Ｋではなく昇降ステージ６の表面に当接することにより、処理ガス供給ヘッド３の凹部７内の空間が閉塞された処理室となるように構成されてもよい。

このようにして、処理ガス供給ヘッド３の周縁部がガラス基板Ｋに当接し、閉塞された処理室が形成されると、処理ガス供給ヘッド３に設けられた複数の吐出孔３ａから、フッ酸ガスがその下方のガラス基板Ｋへと向けて供給される。吐出孔３ａは、凹部７の壁面に配設されるものであり、より具体的には、図１のように凹部７の底面に設けられてもよいし、図１とは異なり凹部７の内側面に設けられてもよい。凹部７の壁面のいずれかに吐出孔３ａが配設されれば、上述のように、凹部７内の空間が閉塞された処理室となったときに、この処理室内にフッ酸ガスを供給することが可能となる。同じく、処理ガス供給ヘッド３の凹部７の壁面に設けられた排気孔３ｂからは、排気ダクト４（図１参照）を通じて、圧力制御ユニット５へと排気が行われる。圧力制御ユニット５には、ガス排気のための排気装置１３が接続されている。

また、処理ガス供給ヘッド３の上部には、処理ガス供給ヘッド３を加熱する複数のヘッド加熱ヒータ１４が付設されており、このヘッド加熱ヒータ１４の発する熱を処理ガス供給ヘッド３に均等に伝えるための伝熱体１５が、ヘッド加熱ヒータ１４と処理ガス供給ヘッド３との間に設けられている。他方、昇降ステージ６には、昇降ステージ６を加熱する複数のステージ加熱ヒータ１６が付設されている。

処理ガス供給ヘッド３のガス導入口２には、窒素ガス・アルコール・フッ化水素ガス（フッ酸ガス）を選択的に供給するガス供給源１７が接続されている。

図２は、図１の二点鎖線にて囲んだ円領域Ａを拡大した拡大図である。なお、図２では、処理ガス供給ヘッド３の断面をハッチングで示している。同図に示されるように、処理ガス供給ヘッド３において、ガス導入口２から導入されたガスは、吐出孔３ａから吐出されるが、各吐出孔３ａの内部は上下二段の空間に分かれた構成となっており、上段は、処理ガス供給ヘッド３全体にガスを均一に広げるための第一ディフューザスペースｄ１、下段は、更にガス分布の均一性を高め、ガラス基板Ｋにガスを吐出するための第二ディフューザスペースｄ２である。第一ディフューザスペースｄ１と第二ディフューザスペースｄ２とは、それぞれ、全ての吐出孔３ａに渡って図中横方向に連通した構成となっている。したがって、ガス導入口２から導入されたガスは、上段の第一ディフューザスペースｄ１において処理ガス供給ヘッド３の全面に拡がり、さらに、下段の第二ディフューザスペースｄ２に進むことにより均等に拡散した状態となって各吐出孔３ａから吐出される。

このように、上段の第一ディフューザスペースｄ１において、ガスが処理ガス供給ヘッド３の全面に拡がってから、下段の第二ディフューザスペースｄ２に進み、更に拡散して吐出孔３ａから排出されるように、第一ディフューザスペースｄ１と第二ディフューザスペースｄ２とを連結する連結孔ｈ１の径は、第二ディフューザスペースｄ２と外部とを連結する連結孔ｈ２の径よりも小さくなっている。このようにすれば、連結孔ｈ１の径が小さいため、第一ディフューザスペースｄ１内のガスは直ぐに、第二ディフューザスペースｄ２へと進むのではなく、全ての第一ディフューザスペースｄ１内において十分に拡散してから、第二ディフューザスペースｄ２へと進むことになり、処理ガス供給ヘッド３の全面に均一にガスを拡散させることが容易となる。

また、処理ガス供給ヘッド３においては、その複雑な構造を実現するために、ヘッド全体を部材３ｃ〜３ｅからなる３部構造としてもよい。すなわち、上部材３ｃに第一ディフューザスペースｄ１を形成する一方、下部材３ｅに第二ディフューザスペースｄ２及び連結孔ｈ２を形成し、上部材３ｃと下部材３ｅとの間に、連結孔ｈ１を設けた中部材３ｄを挟み込み、これら部材をロウ付けなどする構造とすれば、上部材３ｃ、中部材３ｄ、下部材３ｅを個別に成型したうえで、これら部材から処理ガス供給ヘッド３の構造を実現することができる。なお、排気孔３ｂについては、上部材３ｃ、中部材３ｄ、下部材３ｅの共通位置に同じ径で設けておき、組み上げ時に連通した排気孔３ｂとなるようにする。

排気孔３ｂは、各吐出孔３ａに対して千鳥位置に配設されるとともに（図１０参照）、処理ガス供給ヘッド３においてガラス基板Ｋに対向する面から伝熱体１５側の面まで連通する構成であり、前記処理室内のガスを排出するものである。各排気孔３ｂを通じて排気される排気ガスは伝熱体１５内の各空洞を通じて、排気ダクト４（図１参照）へと導かれる。図２に示されるように、伝熱体１５は、ヘッド加熱ヒータ１４の発する熱を上部材３ｃに伝えるための円柱状の柱を多数備えているが、各円柱間、すなわち円柱部分以外の空洞は全て一つに連結する構造となっており、各排気孔３ｂから排出された排気ガスは、上記空洞を通じて前記排気ダクト４へと流れていくことになる。

図３は、処理ガス供給ヘッド３とガラス基板Ｋ又は昇降ステージ６とによる処理室形成の様子を模式的に示した図である。同図（ａ）（ｂ）の模式図では、処理ガス供給ヘッド３を凹部形状部材として示し、ガス導入口２、吐出孔３ａ、排気孔３ｂ、排気ダクト４の各構成はその図示を省略している。

図３（ａ）は、処理ガス供給ヘッド３の周縁部が、Ｏリング２５を介してガラス基板Ｋの表面に当接することにより、処理ガス供給ヘッド３の凹部７内の空間が閉塞された処理室となる様子を示したものである。ガラス基板Ｋの裏面に位置する昇降ステージ６には、Ｏリング２６と基板支持面に開口する複数の吸引孔とが形成され、更に、前記各吸引孔は真空バルブ２７に接続されている。

図３（ｂ）は、処理ガス供給ヘッド３の周縁部が、Ｏリング２８を介して昇降ステージ６の表面に当接することにより、処理ガス供給ヘッド３の凹部７内の空間が閉塞された処理室となる様子を示したものである。ガラス基板Ｋの裏面に位置する昇降ステージ６には、基板支持面に開口する複数の吸引孔が形成され、更に、前記各吸引孔は真空バルブ２９に接続されている。

図３（ａ）（ｂ）の構成においては、各真空バルブ２７，２９を開くことによって、ガラス基板Ｋは昇降ステージ６の表面に吸引されるので、大型のガラス基板Ｋであっても、安定的に昇降ステージ６上に保持することができる。併せて、ガラス基板Ｋを昇降ステージ６上に密着させることができるので、不要なフッ酸ガスが、ガラス基板Ｋの処理面と反対側の裏面に回り込むのを防止することが可能となる。

図４は、ガラス基板Ｋが載置される昇降ステージ６の構成例を示した模式図であり、同図（ａ）は、昇降ステージ６の構成例を斜視方向からみたもの、同図（ｂ）は、同図（ａ）の矢示Ｂ−Ｂ方向の断面を示すものである。

図４（ａ）（ｂ）に示されるように、昇降ステージ６上には、Ｏリング３１が備えられている。そして、ガラス基板Ｋを搬送する際には、昇降ステージ６の上面には、搬送ローラ１２の上部が突出しているが、前述のように、処理ガス供給ヘッド３の周縁部が昇降ステージ６（または基板Ｋ）に当接する際には、昇降ステージ６が上昇する一方、搬送ローラ１２は動かないので、搬送ローラ１２は自動的に昇降ステージ６の下方に格納され、そのとき、搬送ローラ１２の位置した各開口部にてシャッタ３２が閉じられる構造になっている。なお、図４（ｂ）は、昇降ステージ６の各所定位置にて搬送ローラ１２が突出し、シャッタ３２が開いた状態を示している。

前述の通り、昇降ステージ６には、昇降ステージ６を加熱する複数のステージ加熱ヒータ１６（図１参照）が付設されている。図４（ａ）において、ステージ加熱ヒータ１６は、昇降ステージ６を所定の分割領域〔図４（ａ）中、一点鎖線において４分割領域を示している〕毎に独立して加熱するように構成されている。もちろん、ステージ加熱ヒータ１６の分割様式は、同図（ａ）の４分割に限られるものでなく、９分割、１６分割等してもよいし、ステージの内周領域と外周領域とで分割してもよい。このような構成を採用し、各ステージ加熱ヒータ１６の出力を調整することにより、昇降ステージ６上に載置するガラス基板Ｋの温度を均一化することができる。

図５（ａ）は、昇降ステージ６の更なる構成例を斜視方向からみた模式図である。同図に示す昇降ステージ６には、Ｏリング３４のほか、上記の搬送ローラ１２に代えて、エア孔３５が多数規則的に配置されており、このエア孔３５から吹き出すエアによってガラス基板Ｋをエア搬送する構成となっている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢示Ｃ−Ｃ方向の断面を示す断面図である。エア孔３５は、開閉バルブ３６、３７と連結しており、開閉バルブ３６はそれを開くことによってエア孔３５からエア（不活性ガス）を上方に吹き付ける構成、開閉バルブ３７はそれを開くことによってエア孔３５からエアを吸引する構成となっている。この二種類の開閉バルブ３６、３７の開閉を自動制御することにより、ガラス基板Ｋを昇降ステージ６上で浮上させたり、吸着させたりすることが可能となる。

また、図５（ａ）においても、図４（ａ）と同様、昇降ステージ６には、複数のステージ加熱ヒータ１６（図１参照）が付設されている。ステージ加熱ヒータ１６は、昇降ステージ６を所定の分割領域〔図５（ａ）中、一点鎖線において４分割領域を示している〕毎に独立して加熱するように構成されている。ステージ加熱ヒータ１６の分割様式を任意のものとしてよいのは、図４（ａ）と同様である。

ここで、図６〜図８を用いて、前記シャッタ構造の他のバリエーションを説明しておく。図６（ａ）（ｂ）は、図１に示したエッチング装置２０をガラス基板Ｋの進行方向と垂直な平面で分断した場合の断面図である。図１と同部材については同符号を付してその詳細な説明は省略する。同図（ａ）では、処理ガス供給ヘッド３の周縁部が昇降ステージ６と離れた状態におけるシャッタ４１の様子が示されており、同図（ｂ）では、処理ガス供給ヘッド３の周縁部がガラス基板Ｋに当接した状態におけるシャッタ４１の様子が示されている。図６（ａ）（ｂ）において、並設された搬送ローラ１２は共通のローラ支持部材４２によって支持されている。

図７（ａ）は、図６（ａ）の二点鎖線で囲んだ円領域Ｄを拡大した拡大図であり、図７（ｂ）は、図６（ｂ）の二点鎖線で囲んだ円領域Ｅを拡大した拡大図である。図７（ａ）に示されるように、昇降ステージ６が下降し、処理ガス供給ヘッド３の周縁部が基板Ｋ及び昇降ステージ６と離れた状態においては、ガラス基板Ｋは搬送ローラ１２に支持されており、搬送ローラ１２の上部が昇降ステージ６の表面から突出することを許すように、シャッタ４１は開いた状態となっているのに対し、図７（ｂ）に示されるように、昇降ステージ６が上昇し、処理ガス供給ヘッド３の周縁部がガラス基板Ｋ等と当接した状態においては、ガラス基板Ｋは搬送ローラ１２の支持を離れ、前記処理室が完全に閉塞された状態となるように、シャッタ４１は閉じた状態となっている。

図８（ａ）（ｂ）は、前記シャッタ構造の更なるバリエーションを示す図である。同図（ａ）においては、昇降ステージ６が下降し、ガラス基板Ｋは搬送ローラ１２に支えられており、搬送ローラ１２の上部が昇降ステージ６の表面から突出することを許すように、回転シャッタ４３は開いた状態となっているのに対し、同図（ｂ）においては、昇降ステージ６が上昇し、処理ガス供給ヘッド３の周縁部がガラス基板Ｋと当接して、ガラス基板Ｋは搬送ローラ１２の支持を離れており、上記当接によって形成される処理室が完全に閉塞された状態となるように、回転シャッタ４３は閉じた状態となっている。回転シャッタ４３は丸軸に搬送ローラ１２が入るスリット孔が形成された構造となっており、回転シャッタ４３が開いた状態では、搬送ローラ１２とスリット孔とが一致する角度となって、搬送ローラ１２がスリット孔に挿通する。これに対して、回転シャッタ４３が閉じた状態では、上記丸軸が９０度回転して上記のスリット孔が塞がれるようになっている。

図９は、処理ガス供給ヘッド３におけるフッ酸ガス（ＨＦ）の導入と排気との様子を示す模式図である。この模式図では、吐出孔３ａにおける第一ディフューザスペースｄ１と第二ディフューザスペースｄ２との二段構成を省略して一段構成としている。図９（ａ）に示すように、処理ガス供給ヘッド３には、フッ酸ガスの吐出孔３ａのほか、排気孔３ｂが複数穿設されている。各排気孔３ｂは、伝熱体１５の空洞部を介して排気ダクト４に連通しており（図１、図２参照）、図中黒塗りの矢印は、フッ酸ガスの流れる方向を示している。すなわち、処理ガス供給ヘッド３の図中横方向から導入されたフッ酸ガスは、各吐出孔３ａを通じて図中下方向に吐出され、その排気ガスは、各排気孔３ｂを通じて図中上方向へと排気される。

また、図９（ｂ）に示すように、処理ガス供給ヘッド３において、フッ酸ガスの吐出孔３ａと排気孔３ｂとの基板側各端面を段違いとした構成を採用することもできる。このような構成を採用すれば、各吐出孔３ａからガラス基板Ｋの処理面に向けて吐出されたフッ酸ガスは、同図（ｂ）の黒塗り矢印で示されるように、ガラス基板Ｋに対して平行方向に広がってから各排気孔３ｂを通じて排気されることになるので、ガラス基板Ｋに供給されるフッ酸ガスが基板全面において均等となりやすく、エッチング処理の均一性を保ちやすくなる。

処理ガス供給ヘッド３を、昇降ステージ６から見上げて平面視すると（図１参照）、図１０のような構成となっている。図１０に示されるように、処理ガス供給ヘッド３の表面には、ガスの吐出孔３ａと排気孔３ｂとが千鳥に規則正しく多数配列されており、各種ガスの供給および処理後ガスの排気を、前記処理室ないしガラス基板Ｋの全面において均一に行えるようになっている。

図１０において、処理ガス供給ヘッド３には、処理ガス供給ヘッド３を加熱する複数のヘッド加熱ヒータ１４（図１参照）が付設されている。ヘッド加熱ヒータ１４は、処理ガス供給ヘッド３を所定の分割領域（図１０中、一点鎖線において、内周部から外周部にかけて、同心四角上の３分割領域を示している）毎に独立して加熱するように構成されている。

このような構成を採用し、各ヘッド加熱ヒータ１４の出力を調整することにより、処理室に供給される処理ガスの温度を均一化することができる。もちろん、ヘッド加熱ヒータ１４の分割様式は、図１０のような３分割に限られるものでなく、任意の分割を施せばよい。

〔２．エッチング処理のフロー例〕

以上の構成を備えた処理装置１のエッチング装置２０（図１参照）によれば、次のようにして、ガラス基板Ｋがエッチング（テクスチャリング）される。

ガラス基板Ｋは、チャンバ２１にてＩＲヒータ等による照射により所定温度まで昇温され、チャンバ２２の内部、昇降ステージ６の上に搬入される。ガラス基板Ｋが昇降ステージ６上の所定位置まで搬送されると、昇降ステージ６上にストッパが突出し、ガラス基板Ｋを係止してその進行を止め、ローラ搬送が停止される。図１１は、図１におけるストッパ設置近傍の二点鎖線で囲んだ円領域Ｓを拡大した拡大図であり、図１１（ａ）は、ストッパ５１が昇降ステージ６上に突出してガラス基板Ｋを係止した状態、同図（ｂ）は、ストッパ５１が昇降ステージ６の下に設けられたストッパ収納部５２に収納された状態を示す図である。

そして、昇降装置８（図１参照）の働きにより、ガラス基板Ｋを載置、吸着した昇降ステージ６が上昇し、処理ガス供給ヘッド３の周縁部がガラス基板Ｋないし昇降ステージ６に当接することにより、処理ガス供給ヘッド３とガラス基板Ｋないし昇降ステージ６との間が密封され、凹部７内の空間が閉塞された処理室となる。このとき、昇降ステージ６の上昇により、ガラス基板Ｋから搬送ローラ１２は離れ、前述の各種シャッタにより、昇降ステージ６上において搬送ローラ１２の突出していた領域は閉止される。

そして、処理ガス供給ヘッド３とガラス基板Ｋないし昇降ステージ６とを密閉することにより閉塞された処理室の内部において、処理ガス供給ヘッド３から吐出されるフッ酸ガスがガラス基板Ｋの上面に供給される。昇降ステージ６は、ガラス基板Ｋを吸着しているので、ガラス基板Ｋの裏面にフッ酸ガスが回り込むことはない。そして、前記処理室内にフッ酸ガスが流れ、ガラス基板Ｋがエッチング処理される。

ガラス基板Ｋを均一にエッチングするためには、前記処理室内の水分を除去することが好ましい。前述のとおり、フッ酸ガスとガラス基板Ｋに含まれる酸化シリコンとの反応により水分が生成されるが、プロセスガス量を少なくし、水分の発生を抑え、さらに前記処理室内を、例えば２０〜３０ｋＰａの減圧環境とし、加えて、その室内温度を約４５℃（４０〜６０℃）で制御することで、水分を蒸気として、迅速に排気し、処理室内の水分量を抑えた状態でエッチング処理することができる。より水分量の少ない環境を得るには、チャンバ内をより低圧側にし、チャンバ温度はより高温側にするのが望ましい。このようにプロセスで生じる水分量を極力少なくすることで、エッチング処理が基板全体で均一に進みやすくなるほか、水分によってガラス基板Ｋが昇降ステージ６上に付着することもなくなる。

上記の構成において、前記処理室内は、狭小な空間であるから、その分、外気から持ち込まれる水分量も少なく、さらに、処理ガス供給ヘッド３の排気孔３ｂは、ガラス基板Ｋの全面に隈無く設けられているから、各箇所で迅速な排気が行われる。したがって、エッチング中に生じた排気ガスは、排気孔３ｂを通じて排気ダクト４へと排気され、不要な排気ガスが前記処理室の特定箇所で淀むことはない。図１に示したように、エッチング装置２０においては、ガラス基板Ｋと処理ガス供給ヘッド３との距離が近いので、処理後ガスの排気は、ガラス基板Ｋから生じた水分を含めてスムーズに行われる。

一般には、ガラス基板Ｋを大型化すると、ガラス基板Ｋと処理ガス供給口とを近づけることは難しいが、本例のエッチング装置２０の構造によれば、大型のガラス基板Ｋであっても無理なく、ガラス基板Ｋと処理ガス供給口との間の距離を近づけることができる。これにより、上記のエッチング処理を均一なものとすることが可能となる。

また、ガラス基板Ｋのエッチング処理をドライ環境で均一に進めるためには、昇降ステージ６と処理ガス供給ヘッド３とにそれぞれ備えられた、ステージ加熱ヒータ１６、ヘッド加熱ヒータ１４の各出力を制御することにより、ガラス基板Ｋおよびフッ酸ガスの温度均一化を図ることが好ましい。このようにすれば、大型のガラス基板Ｋをエッチング処理する際にも、基板処理の均一化を図ることが可能となる。

そして、ガラス基板Ｋのエッチング処理が完了すると、ガラス基板Ｋを載置した昇降ステージ６が下降し、処理ガス供給ヘッド３の周縁部がガラス基板Ｋないし昇降ステージ６から離れて、処理ガス供給ヘッド３の凹部７内の空間が開放される。その後、搬送ローラ１８ないし搬送ローラ１２による基板搬送が再開され、エッチング処理の終わったガラス基板Ｋが、チャンバ２２内の昇降ステージ６上からチャンバ２３へと搬出され、チャンバ２３においてシャワー洗浄される。このようにして、本例の処理装置１によれば、前工程（プレヒート工程）および後工程（洗浄工程）との間で、連続的にガラス基板Ｋがエッチング処理される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何ら上記に限定されるものではない。

例えば、上記では、ガラス基板Ｋのテクスチャリング処理を例として、本発明の実施形態を説明したが、本発明のエッチング装置の用途は、ガラス基板のテクスチャリング処理に限定されるものではなく、各種のエッチング処理に広く用いることができる。また、上記では、処理ガスとしてフッ酸ガスを例示したが、本発明のエッチング装置の処理ガスとしては、少なくともフッ素系反応成分を含むガスであれば、各種利用可能である。

また、以上の説明では、昇降装置８により、昇降ステージ６の方が、処理ガス供給ヘッド３に接近する構成を示したが（図１参照）、昇降ステージ６ではなく、処理ガス供給ヘッド３の方を可動として、処理ガス供給ヘッド３を昇降ステージ６に接近させることにより、処理ガス供給ヘッド３の凹部７内の空間が閉塞された処理室となるように構成してもよい。

図１２に、処理ガス供給ヘッド３の方を可動とする場合の構成例を示す。同図において、図１と同様の構成については、図１と同符号を付してその説明を省略する。図１２において、処理ガス供給ヘッド３は支持部材６１によって支持されており、支持部材６１は、基台６２及びシリンダ６３の働きによって上下動するようになっている。同図において、昇降ステージ６上は、図５（ａ）（ｂ）と同様に、ガラス基板Ｋをエア搬送する構成となっており、エア孔６４は、開閉バルブ６５、６６と接続されている。開閉バルブ６５はそれを開くことによって、ガス供給源６７から供給されたエア（不活性ガス）をエア孔６４から上方に吹き付ける構成、開閉バルブ６６はそれを開くことによって、エア孔６４から排気装置６８へとエアを吸引する構成となっている。図１２のような構成によっても、処理ガス供給ヘッド３を昇降ステージ６ないしガラス基板Ｋに接近させることにより、処理ガス供給ヘッド３の凹部７内の空間が閉塞された処理室となるようにすることができる。

以上説明したように、本発明は、フッ素系反応成分を含む処理ガスを用い、基板をエッチングするエッチング装置に好適に利用できるものである。

１処理装置
２ガス導入口
３処理ガス供給ヘッド
６昇降ステージ
７凹部
８昇降装置
１２搬送ローラ
１７ガス供給源
１８搬送ローラ
２０エッチング装置
Ｋガラス基板

Claims

基板を支持するステージと、
前記基板を前記ステージ上に搬入するとともに、前記ステージ上の基板を該ステージ上から搬出する搬送手段と、
前記ステージと対向するように配設され、少なくともフッ素系反応成分を含む処理ガスを、前記ステージ上の基板処理面に向けて吐出するノズルを具備した処理ガス供給ヘッドと、
前記処理ガス供給ヘッドのノズルに前記処理ガスを供給するガス供給手段とを備えたエッチング装置において、
前記処理ガス供給ヘッド及び前記ステージの少なくとも一方を、他方に対して離接させる駆動手段を更に備え、
前記処理ガス供給ヘッドは、前記ステージと対向する面に凹部が形成されるとともに、前記ノズルが該凹部壁面に複数配設されてなり、
前記駆動手段により、前記処理ガス供給ヘッド及び前記ステージの少なくとも一方を他方に対して接近させることにより、前記処理ガス供給ヘッドの周縁部が前記ステージ又は基板に当接して、前記処理ガス供給ヘッドの凹部内の空間が閉塞された処理室となるように構成されており、
前記処理ガス供給ヘッドは、その凹部壁面に、外部に通じる排気孔が複数穿設され、
前記エッチング装置は、更に、前記各排気孔に接続される排気手段を備えており、
前記複数の排気孔は、前記各ノズルに対して千鳥位置に配設されていることを特徴とするエッチング装置。
前記処理ガス供給ヘッドの周縁部が前記ステージ又は基板に当接したときに、前記処理ガス供給ヘッドが前記閉塞された処理室の壁面の一部となることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
前記ステージには、その基板支持面に開口する複数の吸引孔が形成され、
前記エッチング装置は、更に、前記各吸引孔に接続される負圧手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のエッチング装置。
前記処理ガス供給ヘッドを加熱するヘッド加熱ヒータを前記処理ガス供給ヘッドに付設したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
前記ヘッド加熱ヒータは、前記処理ガス供給ヘッドを所定の分割領域毎に独立して加熱するように構成されていることを特徴とする請求項４記載のエッチング装置。
前記ステージを加熱するステージ加熱ヒータを前記ステージに付設したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエッチング装置。
前記ステージ加熱ヒータは、前記ステージを所定の分割領域毎に独立して加熱するように構成されていることを特徴とする請求項６記載のエッチング装置。