KR101057931B1 - 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처리 용기내에서 처리 가스를 흘리면서 피처리체에 대하여 처리를 실행하는데 있어서, 처리의 면내 균일성을 향상시키고, 또한 피처리체로의 파티클의 부착을 억제할 수 있는 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 처리 장치의 탑재대는 처리 용기내에 마련되고, 피처리체를 탑재하고, 처리 가스 공급 수단은 이 탑재대의 상방측에서 처리 가스를 공급하고, 상기 탑재대에 탑재된 피처리체에 대하여 처리를 실행한다. 가스 배기부는 탑재대의 주위로부터의 처리 용기내의 가스를 배기하고, 기류 가이드 부재는 이 탑재대의 주연부의 상방에 상기 탑재대의 둘레 방향을 따라 마련되고, 상기 주연부와의 사이에 있어서 기류를 외측으로 안내한다.

Description

처리 장치{TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 처리 용기내에 있어서, 예를 들면 FPD(플랫 패널 디스플레이)용의 유리 기판 등의 피처리체에 대하여 처리 가스를 공급하고, 이 처리 가스에 의해 상기 피처리체에 대하여 소정의 처리를 실행하는 기술에 관한 것이다.

LCD(Liquid Crystal Display; 액정 모니터)용의 유리 기판 등의 제조 공정에 있어서는, 유리 기판 상에 형성된 알루미늄(Al)막에 대하여 에칭 처리를 실시하는 공정이 있다. 이 공정을 실행하는 에칭 처리 장치의 일 예를, 도 27에 근거해서 간단히 설명하면, 도면 중 참조부호(1)는 진공 챔버이고, 이 진공 챔버(1)의 내부에는 피처리체인, 예를 들어 FPD기판(S)[이하, 기판(S)이라고 약기한다]을 탑재하기 위한 탑재대(11)가 마련되는 동시에, 이 탑재대(11)에 대향하도록 상부 전극을 이루는 처리 가스 공급부(12)가 마련되어 있다. 그리고 처리 가스 공급부(12)로부터 진공 챔버(1) 내에, 예를 들면 염소(Cl₂)계 가스로 이루어지는 에칭 가스를 공급하고, 배기로(13)를 거쳐서 도시하지 않는 진공 펌프에 의해 진공 챔버(1) 내를 진공 흡인하는 한편, 고주파 전원(14)으로부터 상기 탑재대(11)에 고주파 전력을 인가함으로써, 기판(S)의 상방의 공간에 에칭 가스의 플라즈마가 형성되고, 이로써 기판(S)에 대한 에칭 처리가 실행되도록 되어 있다.

그런데 Al막의 에칭에서는 공급 율속(律速), 즉 에칭 가스의 공급량과 에칭량이 비례하고 있기 때문에, 로딩 효과에 의해 기판(S)의 주연부의 에칭 속도가 극단적으로 빨라져서, 에칭량이 많아져 버린다는 현상이 발생한다. 즉, 도 28에 참조부호(15)로 도시하는 기판(S)의 주연부에서는 에천트(etchant) Cl 래디컬로부터 보면, 참조부호(16)로 도시하는 같은 면적의 중앙 영역에 비해서 에칭 면적이 약 반이고, 이 때문에 중앙 영역(16)에 공급되는 유량과 같은 유량으로 에칭 가스가 공급되면, 주연부(15)에서는 중앙 영역(16)에 비해서 에칭량이 약 2배가 되어버리는 것이다.

이 때문에 종래, 예를 들면 도 27 및 도 29의 (a)에 도시하는 바와 같이 기판(S)의 주위를 둘러싸도록, 높이 50mm 내지 150mm 정도의 정류 부재(17)를 마련함으로써, 기판(S)의 주연부 근방의 에칭 가스의 흐름을 정류 부재(17)에서 차단하고, 기판(S)의 주위에 가스굄을 형성하는 대책이 채용되어 왔다. 이로써 상기 영역에 있어서의 에칭 가스 유속을 저하시키고, 기판면내에 있어서의 에칭 속도의 균일성을 높일 수 있다.

이 때, 진공 챔버(1)의 측벽부에 마련된 반입출구(10)로부터 탑재대(11)의 상방측에 이르기까지의 기판(S)의 반송 높이 위치보다도 정류 부재(17)의 상단쪽이 높은 경우에는, 반송중의 기판(S)과 정류 부재(17)가 간섭해버린다. 그래서 예를 들면 도 29의 (b)에 도시하는 바와 같이 정류 부재(17)를 승강 가능하게 구성하고, 반입시에는 정류 부재(17)를 탑재대(11)로부터 상승시킨 상태에서 탑재대(11)와 정류 부재(17)의 간극을 통해 기판(S)을 반입하고, 기판(S)을 탑재대(11) 상에 탑재하고 나서 해당 정류 부재(17)를 하강시키는 한편, 반출시에는 정류 부재(17)를 탑재대(11)보다 상승시키고 나서 상기 간극을 거쳐서 기판(S)을 반출하는 것이 실행되고 있다.

여기서 정류 부재(17)는 예를 들면 4장의 판재(171)를 조합시켜서 프레임을 형성하고, 이 프레임이 기판(S)을 둘러싸도록 탑재대(11) 상에 탑재되는 구성으로 되어 있다. 예를 들어 각 판재(171)의 측면에는 탑재대(11)의 외부로 신장하여 나가도록 돌출부(172)가 마련되고, 각각의 돌출부(172)의 하면에는 승강용의 지지 막대(181)가 접속되어 있다. 그리고, 이들 각 지지 막대(181)를 승강 기구(18)에 의해 승강시킴으로써, 정류 부재(17) 전체를 승강시킬 수 있다.

그런데, Al막의 염소계 가스에 의한 에칭 처리에서는 Al의 염화물이 생성되고, 이것이 정류 부재(17)의 내벽에도 부착된다. 그리고 부착된 염화물의 퇴적량이 많아지면, 정류 부재(17)의 승강시 등에 염화물이 벗겨지기 쉽게 되어서, 파티클의 발생 요인이 되어버리기 때문에, 퇴적물을 제거하기 위한 유지 보수를 빈번하게 실행하지 않으면 안된다.

이 유지 보수 작업은 진공 챔버(1)내의 분위기를 대기 상태로 되돌리고 나서, 해당 챔버(1)를 개방하여 퇴적물의 제거 작업을 실행하고, 이어서 챔버(1)를 닫고나서 진공 흡인을 실행하는 공정으로 실행된다. 그러나 최근의 기판(S)의 대형화에 따라 진공 챔버(1)도 대형화하고 있어, 진공 챔버(1)내의 분위기를 대기 상태로 되돌리는 공정이나, 진공 흡인을 실행하는 공정에 꽤 긴 시간을 필요로 하게 된다. 이로써 유지 보수 작업 전체의 작업 시간이 매우 길어져버리기 때문에, 유지 보수 작업을 빈번하게 실행하는 것은 스루풋의 향상을 저지하는 요인의 하나가 되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 상술한 승강형의 정류 부재를 이용하지 않는 것에 의해 파티클의 발생을 억제하고, 또한 로딩의 발생도 억제한 에칭 처리 장치를 개발하고 있다. 또한 정류 부재에 관한 선행 기술로서, 특허문헌 1에는 하부 전극 상에 이동 기구에 의해 돌출 가능하게 구성된 가동형의 링을 정류 부재로서 마련한 구성이 기재되어 있고, 특허문헌 2에는 기판의 외주를 둘러싸도록, 가스 통류구가 제공되어 있는 측벽을 정류 부재로서 마련하는 구성이 기재되어 있으며, 특허문헌 3에는 기판의 외주에 따라 마련된 복수의 측벽부에 의해 정류 부재를 구성하는 예가 기재되어 있지만, 어느 쪽의 문헌에도 정류 부재를 구동시키지 않고 탑재대 상에 기판을 탑재할 수 있는 구성에 대해서는 기재되어 있지 않고, 이들의 문헌에 기재된 어느 쪽의 기술에 의해서도 상술의 과제를 해결할 수 없다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제 1996-74155 호 공보 ; 제 0009 단락, 도 1

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제 2003-243364 호 공보 ; 제 0014 단락, 도 3

특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제 2005-259989 호 공보 ; 제 0029 단락, 도 1

본 발명은 이러한 사정에 비추어 보아서 행해진 것이고, 그 목적은 처리 용기내에서 처리 가스를 흘리면서 피처리체에 대하여 처리를 실행하는데 있어서, 처리의 면내 균일성을 향상시키고, 또한 피처리체로의 파티클의 부착을 억제할 수 있는 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 처리 장치는 처리 용기의 내부에 마련되고, 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대와,

이 탑재대의 상방측으로부터 처리 가스를 공급하고, 상기 탑재대에 탑재된 피처리체에 대하여 처리를 실행하기 위한 처리 가스 공급 수단과,

상기 탑재대의 주위로부터 처리 용기내의 가스를 배기하기 위한 가스 배기부와,

상기 탑재대의 주연부의 상방에 상기 탑재대의 둘레 방향을 따라 마련되고, 상기 주연부와의 사이에 있어서 기류를 외측방향으로 안내하는 기류 가이드 부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

예를 들면 상기 기류 가이드 부재는 상기 탑재대 상의 피처리체의 외형 형상에 대응하는 개구부를 구비한 판형상의 환상 부재인 경우나, 상기 탑재대의 주연부의 상방의 공간을 채우는 부재인 경우, 또한 상기 탑재대의 주연부의 상방까지 밀려 나온 상기 처리 용기의 내벽면인 경우 등이 생각된다. 또한, 이 기류 가이드 부재의 내측 단부 가장자리는 상기 피처리체의 외측 단부 가장자리의 상방 위치보다도 외측에 위치하도록 하거나, 혹은 상기 피처리체의 외측 단부 가장자리의 상방 위치로부터 ±10mm 수평 방향으로 어긋난 위치의 범위내에 위치하도록 하거나 하는 것이 바람직하다.

이밖에, 상기 처리 가스에 의한 피처리체의 처리 속도를 상기 피처리체의 외주를 따르는 방향에 대하여 균일화하기 위해서, 상기 탑재대의 둘레 방향의 위치에 따라 상기 기류 가이드 부재의 높이를 다르게 해도 좋고, 상기 기류 가이드 부재를 국소적으로 내측으로 돌출시키거나, 국소적으로 외측으로 함몰시켜도 좋다. 또한, 상기 탑재대 상의 피처리체를 둘러싸도록 마련되고, 상기 피처리체의 표면보다도 그 상면이 높은 정류 부재를 구비하고 있어도 좋다.

그리고 상술한 각 처리 장치는 기류 가이드 부재를 승강시키는 승강 기구를 구비하고 있어도 좋고, 이 경우, 상기 기류 가이드 부재는 피처리체의 처리시와 반송시의 사이에서 높이가 다르도록 제어되고, 피처리체의 처리시에는 상기 기류 가이드 부재와 처리 용기의 측벽에 마련된 반입출구의 사이의 간극을 통해 상방측의 가스가 하방측으로 빠져 나가는 것을 억제하기 위해서 피처리체의 반입출구를 덮는 한편, 피처리체의 반송시에는 상기 반입출구를 향하는 위치로부터 퇴피하도록 기류 가이드 부재에 기류 규제부를 마련하는 것이 바람직하다. 그리고 적어도 상기 피처리체의 반입출구를 향하는 부위는 피처리체의 반송시에는 해당 반입출구보다도 낮은 위치에 하강하도록 제어하면 좋다. 또한 상기 기류 가이드 부재는 상기 처리 용기의 측벽부에 마련된 피처리체의 반입출구에 인접하는 하나의 부재와, 이 하나의 부재와는 분리해서 형성된 다른 부재로 이루어지고, 상기 승강 기구는 이들 하나의 부재와 다른 부재를 독립해서 승강시킬 수 있도록 하는 것이 적합하다.

기류 가이드 부재가 승강 기구를 구비하고 있을 경우에는, 또한, 피처리체의 처리 조건과 상기 기류 가이드 부재의 높이 위치에 따라 데이터를 기억하는 기억부와, 선택된 처리 조건에 따라 상기 기억부에 기억되어 있는 데이터를 판독하고, 판독된 데이터에 근거해서 기류 가이드 부재의 높이 위치를 조절하도록 상기 승강 기구를 제어하는 제어부를 마련하는 것이 바람직하다.

상기 피처리체에 대하여 실행되는 처리는 예를 들면 피처리체 표면에 형성된 알루미늄막, 알루미늄 합금막, 티탄막 또는 티탄 합금막의 군으로부터 선택되는 적어도 일종을 포함하는 막의 에칭 처리인 경우 등을 들 수 있다.

본 발명에 의하면, 탑재대 상의 피처리체에 대하여 그 상방으로부터 처리 가스를 공급해서 처리하는 것에 있어서, 탑재대의 주연부의 상방에 해당 탑재대의 둘레 방향에 따라 기류 가이드 부재를 배치하고, 해당 주연부와의 사이에 있어서 기류를 외측방향으로 안내하고, 탑재대의 주위로부터 배기하도록 하고 있다. 이 때문에, 피처리체에 도달하지 않은 미반응의 처리 가스는 상기 기류와 함께 배기되어버려서, 이 처리 가스가 탑재대 상의 피처리체의 주연부에 확산하기 어려워지기 때문에 로딩의 발생을 억제하고, 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 로딩을 억제하는 수법으로서 종래 채용되어 있었던 승강형의 정류 부재를 채용하지 않고 있기 때문에, 정류 부재의 승강 동작에 따라 파티클을 발생할 우려가 낮고, 피처리체의 오염 등을 억제할 수 있다. 이로써 장시간을 요하는 유지 보수를 실행하는 빈도를 저감할 수 있으므로, 처리 장치의 가동율이 향상하고, 스루풋의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치의 구체적인 구성을 설명하기 전에, 로딩의 발생을 억제하는 원리에 대해서 간단히 설명한다. 배경 기술에서 설명한 바와 같이 로딩은 공급된 에칭 가스에 대하여 기판(S)의 주연부의 면적이 기판(S)의 중앙측의 면적과 비교해서 반밖에 없는 것에 의해 발생하는 현상이라고 이해되고 있다.

본 발명자들은 승강형의 정류 부재를 이용하지 않고 로딩을 억제할 수 있는 기술의 개발에 있어서, 에칭 처리 장치 내부의 상태에 대해서 시뮬레이션을 실행하고, 에칭 가스의 흐름이나 피처리 성분인 에천트의 농도 분포 등에 대해서 상세한 검토를 실행했다. 이들의 검토의 결과, 로딩의 발생에는 기판(S)의 주연부에 있어서의 에천트의 농도가 크게 영향을 주고 있다는 지식을 얻었다.

예를 들면 도 30에 도시하는 바와 같이, 로딩 억제용의 정류 부재(17)가 마련되어 있지 않은 에칭 처리 장치를 이용하여 얻어진 지식의 내용을 설명한다. 처리 가스 공급부(12)에서 공급된 에칭 가스의 흐름은 도 30 중에 유선을 모식적으로 도시한 바와 같이 진공 챔버(1)내를 퍼져나가면서 하강하고, 기판(S)에 도달한 후는 기판(S)의 표면을 따라 이동하여 주연부측으로 흐르고, 이어서 탑재대(11)의 옆을 통해서 배기로(13)로부터 배출된다. 가스중의 에천트는 기판(S)의 표면을 흐를 때에 알루미늄과 반응해서 소비되고, 에천트의 농도가 낮아진 상태로 배출된다.

그런데, 진공 챔버(1)내에 공급된 가스중에는 예를 들면 처리 가스 공급부(12)의 외단측의 공급 구멍으로부터 공급되는 에칭 가스와 같이, 진공 챔버(1)의 측벽부의 근방을 통과하는 것에 의해 기판(S)에 도달하지 않기 때문에, 에천트가 소비되지 않고 고농도의 상태인 채로 배출되는 흐름도 존재한다. 이렇게, 진공 챔버(1)내에 에천트의 농도가 다른 영역이 형성되면, 이들의 농도차가 구동력이 되어서 진공 챔버(1)의 측벽부측(농도가 높은 영역)으로부터 기판(S)측(농도가 낮은 영역)을 향해서 에천트가 확산해 간다.

또한, 처리 가스 공급부(12)에서의 공급후, 진공 챔버(1)내에 있어서는 가스의 통류하는 공간이 급격하게 넓어지기 때문에 진공 챔버(1)내를 흐르는 에칭 가스의 유속은 비교적 작다. 이 때문에, 측벽부측에서 기판(S)측으로 확산하는 에천트는 기판(S) 표면으로부터 배기로(13)로 배출되는 에칭 가스의 흐름에 거역해서 기판(S)에 도달해버린다. 이 결과, 기판(S) 표면의 중앙 영역(16)과 주연부(15)를 비교하면 주연부(15)쪽이 에천트의 농도가 높아지고, 이 에천트의 농도차에 의해서도 로딩 효과가 촉진되고 있는 것이 확인되었다.

본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치는 이러한 지식에 근거해서 개발된 것이고, 진공 챔버의 측벽부측에서 기판(S)측을 항하는 에천트의 확산을 억제할 수 있는 구성을 구비하고 있다. 이하, 도 1 내지 도 5를 참조하면서 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2)의 구성에 대해서 설명한다.

도 1의 종단면도에 도시한 에칭 처리 장치(2)는 피처리체 예를 들면 FPD기판 인 기판(S)의 표면에 형성된 알루미늄(Al)막에 대하여 에칭 처리를 실행하는 기능을 구비하고 있다. 에칭 처리 장치(2)는 그 내부에 있어서 기판(S)에 대하여 에칭 처리를 실시하기 위한 진공 챔버인 처리 용기(20)를 구비하고 있고, 이 처리 용기(20)는 예를 들면 평면 형상이 사각 형상으로 형성되어 있다. 또한, 처리 용기(20)는 접지되어 있다.

상기 기판(S)은 각형의 기판이고, 처리 용기(20)는 예를 들면 수평 단면의 일변이 3.5m, 타변이 3.0m 정도의 크기로 구성되고, 또한 예컨대 알루미늄 등의 열전도성이 양호한 재질에 의해 구성되어 있다. 처리 용기(20)의 하나의 측벽부(21)에는 기판(S)을 처리 용기(20)내에 반입하기 위한 반입출구(22)가 형성되어 있고, 이 반입출구(22)는 게이트 밸브(23)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다.

처리 용기(20)의 내부에는 그 상면에 기판(S)을 탑재하기 위한 탑재대(3)가 배치되어 있다. 탑재대(3)는 플라즈마 발생용의 제 1 고주파 전원부(311) 및 플라즈마 중의 이온 인입용의 제 2 고주파 전원부(312)가 전기적으로 접속되어 있고, 처리 용기(20)내에 플라즈마를 발생시키고, 해당 플라즈마 중의 이온을 기판(S) 표면에 인입하는 역할을 수행한다. 탑재대(3)는 처리 용기(20)의 바닥면 상에 절연 부재(32)를 거쳐서 배설되어 있고, 이로써 하부 전극인 탑재대(3)는 처리 용기(20)로부터 전기적으로 뜬 상태로 되어 있다. 또한 탑재대(3) 표면의 주연부 및 측면은 플라즈마를 탑재대(3) 상방에서 균일하게 형성하기 위한, 세라믹스 재료에 의해 구성된 실드링(33)에 의해 덮여 있다.

또한 탑재대(3)에는 도시하지 않는 에칭 처리 장치(2)의 외부의 반송 장치 와, 해당 탑재대(3)의 사이에서 기판(S)의 수수를 하기 위한 승강핀(34)이 마련되어 있다. 승강핀(34)은 승강 기구(35)와 접속된 승강판(36)에 의해 탑재대(3)의 표면으로부터 돌몰 가능하게 구성되어 있고, 외부의 반송 수단의 사이에서 기판(S)의 수수를 하는 위치와, 탑재대(3)의 표면에 마련되고 기판(S)이 탑재되는 피처리체의 탑재 영역의 사이에서 기판(S)을 승강시킬 수 있다. 승강핀(34)이 처리 용기(20)를 관통하고 있는 부분에는 벨로우즈(37)가 마련되어 있고, 이 벨로우즈(37)는 해당 처리 용기(20)의 바닥면과 승강판(36)의 사이에 접속된 상태에서 승강핀(34)을 덮고, 처리 용기(20)내의 기밀을 유지하는 역할을 수행한다.

한편, 처리 용기(20) 내부의 탑재대(3)의 상방에는 이 탑재대(3)의 표면과 대향하도록, 평판상의 상부 전극(4)이 마련되어 있고, 이 상부 전극(4)은 각판형상의 상부 전극 베이스(41)에 지지되어 있다. 이들 상부 전극(4) 및 상부 전극 베이스(41)는 예를 들면 알루미늄에 의해 구성되어 있다. 또한 상부 전극 베이스(41)의 상면은 처리 용기(20)의 천장부에 접속되어 있고, 이로써 상부 전극(4)은 처리 용기(20)와 전기적으로 도통한 상태로 접속되는 동시에, 상부 전극 베이스(41) 및 상부 전극(4)에 의해 둘러싸여진 공간은 에칭 가스의 가스 확산 공간(42)을 구성하고 있다. 이하, 이들 상부 전극(4), 상부 전극 베이스(41) 등을 합쳐서 가스 샤워 헤드(40)라고 부른다.

또한, 처리 용기(20)의 천장부에는 상기 가스 확산 공간(42)에 접속되도록 처리 가스 공급로(43)가 마련되어 있고, 이 처리 가스 공급로(43)의 타단측은 처리 가스 공급부(44)에 접속되어 있다. 이 예에서는 상부 전극(4)과 상부 전극 베이 스(41)에 의해 처리 가스 공급 수단이 구성되어 있다. 이렇게 해서 처리 가스 공급부(44)로부터 가스 확산 공간(42)에 에칭 가스가 공급되면, 그 에칭 가스는 상부 전극(4)에 마련된 가스 공급 구멍(45)을 거쳐서 기판(S) 상방의 처리 공간에 공급되고, 이로써 기판(S)에 대한 에칭 처리가 진행되도록 되어 있다. 한편, 처리 용기(20)의 바닥벽에는 가스 배기부를 이루는 배기로(24)의 일단측이 접속되어 있고, 이 배기로(24)의 타단측에는 예를 들면 도시하지 않는 진공 펌프가 접속되어 있다. 배기로(24)는 예를 들면 도 5의 평면도에 도시하는 바와 같이 탑재대(3)의 각 변의 거의 중앙 위치의 외측에, 합계 4개소에 배치되어 있다.

이상의 구성을 구비하고 있는 것에 의해, 에칭 처리 장치(2)는 하부 2주파형의 플라즈마 에칭 장치로서 구성되고, 처리 용기(20)내에 공급된 에칭 가스를 플라즈마화해서 기판(S)의 에칭을 실행할 수 있다. 그리고 본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2)는 벽부측에서의 에천트의 확산에 의한 로딩의 발생을 억제하기 위한 구성을 더욱 구비하고 있다. 이하, 그 내용에 대해서 상술한다.

탑재대(3)의 주연부 상방, 예를 들면 실드링(33)의 상방의 위치에는, 예를 들면 세라믹스나 석영, 알루마이트 처리된 알루미늄, 또한 이들의 부재에 예를 들면 산화 이트륨(Y₂O₃) 등의 용사 피막을 형성한 판재로 구성되는 기류 가이드 부재(5)가 배설되어 있다. 기류 가이드 부재(5)는 예를 들면 도 2의 사시도에 도시하는 바와 같이 예컨대 4장의 판재(51, 52)를 「ロ자 형상」으로 조합함으로써, 에칭 가스를 기판(S)측에 통류시키기 위한 개구부(501)를 구비한 구성으로 되어 있다. 또한 기류 가이드 부재(5)는 해당 부재(5)와 탑재대(3) 사이의 공간을 거쳐서 기판(S)의 반입출을 가능하게 하기 위해서, 측벽부(21)에 마련된 반입출구(22)의 예컨대 바로 위에 그 바닥면이 위치하도록, 각각의 판재(51, 52)의 외측 단부 가장자리가 측벽부(21)의 벽면에 고정되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 개구부(501)의 사이즈는 예를 들면 도 3의 평면도에 도시하는 바와 같이 탑재대(3)상의 기판(S)보다도 더 큰 사이즈 또는 더 작은 사이즈로 구성되고, 가스 공급 구멍(45)으로부터 공급된 에칭 가스의 흐름이 거의 차단되지 않고 기판(S)에 도달할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 도 4를 참조하면서 기류 가이드 부재(5)와 탑재대(3)상의 기판(S)의 위치 관계에 대해서 자세하게 살펴보면, 기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리까지의 수평 방향의 거리(a)는, 기판(S)의 외측 단부 가장자리를 기준 위치, 기판(S)의 외측 방향을 플러스 방향으로 하고, 예컨대 「―50mm≤a≤+50mm」의 범위내의, 바람직하게는 「―10mm≤a≤+10mm」의 범위내의, 예를 들면 「a=+5mm」이 되어 있다. 여기서, 거리(a)의 음의 부호는 상면측에서 보아서 기판(S)측으로 기류 가이드 부재(5)가 밀려 나와 오버랩하고 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 본 예에 있어서 「a=+5mm」으로 하고, 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리가 기판(S)의 외측 단부 가장자리의 상방 위치보다도 외측에 위치하도록 한 것은, 가이드 부재(5)에 부착된 파티클이 벗겨진 경우에, 이것이 기판(S) 표면에 낙하하는 것을 될 수 있는 한 피하기 위해서이다.

또한, 기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재(5)의 바닥면까지의 높이 방향의 거리(b)는, 예를 들면 「10mm≤b≤200mm」의 범위내의 예컨대 「b=110mm」으 로 되어 있다.

다만, 후술의 실험 결과에 도시하는 바와 같이 이 개구부(501)의 사이즈는 기판(S)의 에칭 속도를 조절하는 파라메타가 되기 때문에, 해당 사이즈는 본 예에 도시한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 설계 단계의 시뮬레이션이나 예비 실험의 결과에 근거하여, 에칭 처리의 면내 균일성 등을 높일 수 있도록 적당히 적절한 사이즈가 선택된다.

기류 가이드 부재(5)를 마련함으로써, 해당 부재(5)의 바닥면과 탑재대(3)의 상면 사이에는 가스 유로(6)가 형성되고, 처리 용기(20)내에 공급된 에칭 가스는 이 가스 유로(6)를 거쳐서 배기로(24)에 배기되게 된다.

가스 유로(6) 하류의 탑재대(3)[실드링(33)]의 측면과 측벽부(21) 사이의 공간에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 예컨대 표면을 알루마이트 처리된 알루미늄제의 부재로 이루어지는 판재인 배플판(53)이 배설되어 있다. 배플판(53)은 기류 가이드 부재(5)를 제거한 상태의 평면도인 도 5에 도시하는 바와 같이, 탑재대(3)의 4변의 외측방향측이고 처리 용기(20)의 바닥면에 마련된 배기로(24)의 개구부의 전방면을 차단하도록 배치되어 있고, 가스 유로(6)의 압력 손실을 조절해서 기판(S)의 외주를 따르는 방향의 에칭 속도를 균일하게 하는 역할을 수행한다.

여기서 배플판(53)의 구성은 상술의 예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도 6에 도시하는 바와 같이 2장의 배플판(53a, 53b)을 상하로 배열하여 배치해도 좋다. 도 6에 도시한 예에서는 상단측의 배플판(53a)은 그 전면에 펀치 구멍을 마련한 펀칭판으로 이루어지고, 이 배플판(53a)에서 탑재대(3)의 측면과 측벽부(21)의 사이의 공간의 전면을 덮는 한편, 하단측의 배플판(53b)에는 펀치 구멍을 마련하지 않고, 도 5에 도시한 예와 같이 해당 배플판(53b)을 배기로(24)의 개구부의 전방면을 차단하도록 배치한 구성이 되어 있다.

또한, 본 실시형태에 관련된 탑재대(3)에 있어서의 기판(S)의 탑재 영역의 주위에는, 고정형의 정류 부재(54)가 마련되어 있다. 정류 부재(54)는 예를 들어 도 2, 도 5에 도시하는 바와 같이, 탑재대(3)상의 기판(S)을 둘러싸는 「ロ자 형상」의 프레임체이고, 기판(S)의 탑재 영역을 둘러싸도록 탑재대(3) 상에 배치되어 있다. 이 개구부는 탑재 영역에 탑재된 기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 예를 들면 5mm 정도 외측에 정류 부재(54)의 내벽면이 위치하도록 구성되어 있다. 또한, 정류 부재(54)는 기류 가이드 부재(5)와의 사이에 간극을 구성하고, 그 사이에 기판(S)을 반송하는 것이 가능하고, 또한 그 상면이 기판(S)의 표면보다도 높고, 기판(S)을 둘러싸서 그 주위에 가스굄을 형성 가능한 높이, 예를 들면 10mm의 높이로 형성되어 있다. 정류 부재(54)는 예를 들면 세라믹스에 의해 구성되고, 그 표면을 예를 들면 Ra(산술 평균 거칠기)가 5㎛ 정도의 조면으로 함으로써, 표면에 부착된 부착물을 벗겨지기 어렵게 하고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 에칭 처리 장치(2)는 제어부(7)와 접속되어 있다. 제어부(7)는 예를 들면 도시하지 않는 CPU와 프로그램을 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 프로그램에는 해당 에칭 처리 장치(2)의 작용, 즉 처리 용기(20)내에 기판(S)을 반입하고, 탑재대(3) 상에 탑재된 기판(S)에 에칭 처리를 실시하고 나서 반출할 때까지의 동작에 관계되는 제어 등에 관한 단계(명령)군이 조합되어 있다. 이 프로그램은 예를 들면 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 마그넷옵티컬디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 격납되어서, 거기에서 컴퓨터에 인스톨된다.

이하, 본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2)의 동작에 대해서 설명한다. 처음에 도시하지 않는 조작부를 거쳐서 유저가 제어부(7)에 대하여 목적의 에칭 처리의 프로세스 레시피를 선택하면, 제어부(7)에서는 이 프로세스 레시피에 근거해서 에칭 처리 장치(2)의 각 부에 제어 신호를 출력하고, 이렇게 해서 기판에 대하여 소정의 에칭 처리가 실행되게 된다.

구체적으로는, 예를 들면 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 우선 게이트 밸브(23)를 열고, 표면에 Al막이 형성된 기판(S)을 도시하지 않는 외부의 반송 수단에 의해 처리 용기(20)내에 반입하고, 탑재대(3)의 탑재 영역의 상방측의 수수 위치까지 반송한다. 그리고, 승강핀(34)을 상승시키고, 이 수수 위치에서 반송 수단으로부터 해당 승강핀(34)에 기판(S)을 수수하고, 승강핀(34)을 하강시켜서 기판(S)을 탑재대(3)상의 탑재 영역에 탑재한다. 기판(S)을 수수한 반송 수단은 처리 용기(20) 밖으로 퇴출하고, 게이트 밸브(23)가 강하해서 반입출구(22)가 닫힌다.

이어서, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 처리 가스 공급부(44)로부터, 에칭 처리용의 에칭 가스, 예를 들면 염소 가스를 기판(S)을 향해서 토출하는 동시에, 처리 용기(20)의 내부 공간을 소정의 압력으로 조정한다. 그리고, 제 1, 제 2 고주파 전원부(311, 312)로부터 탑재대(3)에 고주파 전력을 공급해서 기판(S)의 상방측의 공간에 플라즈마를 형성하고, 하기 (1)식에 도시하는 주요한 반응에 근거해서 기판(S)에 대한 에칭 처리를 실행한다.

3C1₂ + 2Al → Al₂Cl₆ … (1)

이 때, 예를 들면 도 8에 도시하는 바와 같이, 가스 샤워 헤드(40)로부터 공급된 에칭 가스는 처리 용기(20)내를 강하해서 기판(S)에 도달하고, 그 표면에서 에칭 처리가 진행한다. 그리고, 에칭 가스는 기판(S)의 표면을 따라 주연부측으로 흐르고, 실드링(33)[탑재대(3)]과 기류 가이드 부재(5) 사이의 가스 유로(6)의 외측방향으로 기류가 안내된다.

또한, 기류 가이드 부재(5)가 탑재대(3)측으로 밀려나와 있는 것에 의해 실드링(33)의 측면과 측벽부(21) 사이의 공간은 가스 샤워 헤드(40)측으로부터 보아서 막혀 있다. 이 때문에, 가스 샤워 헤드(40)의 외단측의 가스 공급 구멍(45)으로부터 공급되고, 기판(S) 표면에 도달하지 않은 에칭 가스에 관해서도 해당 공간에 직접 유입할 수 없고, 기류 가이드 부재(5)에 의해 흐름 방향이 바뀌어진 후, 가스 유로(6)에 유입한다.

그리고 가스 유로(6)는 가스 샤워 헤드(40)와 탑재대(3) 사이의 공간에 비해서 좁고, 또한 처리 용기(20)에 공급된 모든 에칭 가스가 이 가스 유로(6)에 유입되기 때문에, 가스 유로(6)에 유입되는 에칭 가스의 유속은 급격하게 상승한다. 여기서 플라즈마 중의 에천트(에칭에 기여하는 활성종)는 기판(S)에 도달함으로써 에칭에 기여해서 소비되는 한편, 기판(S)에 도달하지 않은 미반응의 에천트 농도는 높은 상태로 되어 있다. 이 때문에, 가스 유로(6)에 유입하는 기류내에는 에천트의 농도 구배가 형성되고, 농도가 낮은 기판(S)의 주연부를 향해서 미반응의 에천트가 확산하려고 한다. 그러나, 해당 기류는 가스 유로(6)내를 외측으로 향하는 유속이 커져 있는 것으로부터, 미반응의 에천트가 기판(S)에 도달하기 전에 이것을 하류측으로 흘려 보낼 수 있다. 이 결과, 본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2)에 있어서는 에천트의 확산에 근거하는 로딩의 발생을 억제할 수 있다.

여기서, 가스 유로(6)를 흐르는 가스의 흐름은 도 5에 도시한 배기로(24)의 개구부에 가까운 위치와, 이 개구부로부터 먼 위치에서는 유속이 다르기 때문에, 에천트가 기판(S)의 주연부를 향해서 확산해 가는 정도가 변화해 버린다. 이 결과, 예를 들면 개구부에 가까운 위치에서는 기판(S)의 주연부의 에칭 속도가 커지고, 먼 위치에서는 주연부의 에칭 속도가 작아지게 하도록, 기판(S)의 외주를 따르는 방향에서 에칭 속도가 불균일해져 버리는 일이 있다. 그래서, 도 5를 이용하여 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 배기로(24)의 개구부의 앞에는 가스 유로(6)를 거쳐서 배기로(24)에 유입하는 가스 흐름의 압력 손실을, 기판(S)의 둘레 방향의 위치에 따라 조절하기 위한 배플판(53)이 마련되어 있다. 그리고, 이 배플판(53)의 작용에 의해 가스 유로(6)를 흐르는 가스 흐름의 유속이 균일화되어서, 균일한 에칭 속도를 얻을 수 있다.

다음에 정류 부재(54)의 작용에 대해서 설명한다. 후술의 실험 결과에도 도시하는 바와 같이, 정류 부재(54)를 마련한 경우에는, 마련하지 않은 경우에 비해서 기판(S) 중앙부와 주연부 사이의 에칭 속도의 차가 작고, 로딩의 발생을 억제할 수 있게 되어 있다. 이 이유에 대해서는 다음과 같이 추측할 수 있다. 정류 부재(54)의 내측에 탑재된 기판(S)의 주연부를 확대해서 보면, 중앙측에서 주연부에 기판(S) 표면을 흘러 온 에칭 가스(플라즈마)는, 도 9에 도시하는 바와 같이 기판(S)의 주위에 배치된 정류 부재(54)에 일단 충돌하고, 이 정류 부재(54)의 표면에 따라 흘러 간다. 이렇게 에칭 가스가 정류 부재(54)에 충돌함으로써 에칭 가스의 흐름이 흐트러지고, 기판(S)의 주연부에 공급되는 에칭 가스의 가스량이 저하하고, 해당 주연부의 에칭 속도가 억제되는 것이라고 생각된다.

이상에 설명한 바와 같이, 기류 가이드 부재(5)나 정류 부재(54)를 마련함으로써 로딩이 억제되고, 또한 기판(S)의 중앙부와 주연부에 있어서의 에칭 속도가 거의 가지런해져서, 높은 면내 균일성을 확보한 상태에서 Al막의 에칭 처리를 실행하는 것이 가능해진다. 그리고 프로세스 레시피에 근거해서 소정 시간 에칭 처리를 실행하면, 에칭 가스나 고주파 전력의 공급을 정지하고, 처리 용기(20)내의 압력을 원상태로 되돌린 후, 반입시와는 역의 순서로 기판(S)을 탑재대(3)로부터 외부의 반송 수단에 수수해서 에칭 처리 장치(2)로부터 반출하고, 일련의 에칭 처리를 종료한다.

본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2)에 의하면 이하의 효과가 있다. 탑재대(3)상의 기판(S)에 대하여 그 상방으로부터 처리 가스를 공급해서 처리하는 데 있어서, 탑재대(3)의 주연부의 상방에 해당 탑재대(3)의 둘레 방향을 따라 기류 가이드 부재(5)를 배치하고, 해당 주연부와의 사이에 있어서 기류를 외측방향으로 안내하고, 탑재대(3)의 주위로부터 배기하도록 하고 있다. 이 때문에, 기판(S)에 도달하지 않은 미반응의 처리 가스는 상기 기류와 함께 배기되어, 이 처리 가스가 탑재대(3) 상의 기판(S)의 주연부에 확산하기 어려워지므로 로딩의 발생을 억제하여서, 처리의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 로딩을 억제하는 수법으로서, 종래 채용되어 있었던 승강형의 정류 부재(17)를 채용하고 있지 않음으로, 정류 부재(54)의 승강 동작에 따라 파티클이 발생할 우려가 낮고, 기판(S)의 오염 등을 억제할 수 있다. 이로써 장시간을 요하는 Al의 염화물 제거의 유지 보수를 실행하는 빈도를 저감할 수 있으므로, 에칭 처리 장치(2)의 가동율이 향상하고, 스루풋의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 기류 가이드 부재(5)의 구성은 상술한 실시형태 중에 도시한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이 탑재대(3)의 주연부의 상방의 공간을 예를 들면 각형의 환상 부재로 채우고, 이것을 기류 가이드 부재(5a)로 해도 좋다. 또한, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이 처리 용기(20)의 측벽부(21)를 굴곡시키고, 이 처리 용기(20)의 내벽면을 탑재대(3)의 주연부의 상방까지 밀어내서, 해당 내벽면을 기류 가이드 부재(5b)로 해도 좋다.

또한 후술의 시뮬레이션 결과에도 도시하는 바와 같이, 기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리까지의 수평 방향의 거리(a)나 기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재의 바닥면까지의 높이 방향의 거리(b)는, 에칭 속도를 조절하는 파라메타가 되어 있다. 그래서, 예를 들면 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이 기류 가이드 부재(5c)의 폭을 바꾸어서 국소적으로 내측으로 돌출시키거나, 외측으로 함몰시켜, 상기의 거리(a)를 기판(S)의 둘레 방향에 따라 변화시켜도 좋다. 또한 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이 기판(S)의 둘레 방향의 위치에 따라 기류 가이드 부재(5d)의 높이를 다르게 함으로써, 상기 거리(b)를 변화시켜도 좋다. 이들의 방책에 의해, 예를 들면 기판(S)의 주연부에 있어서의 에칭 속도를 기판(S)의 외주를 따르는 방향에 대하여 균일화하는 등, 에칭 속도를 조절할 수 있다. 여기서 기류 가이드 부재(5c, 5d)의 폭이나 높이의 조절은 도 11의 (a), 도 11의 (b)에 도시한 것과 같이 연속적으로 바꾸는 경우에 한정되지 않고, 이산적으로 바꾸도록 해도 좋다. 또한, 기류 가이드 부재의 폭과 높이 쌍방을 변화시키도록 해도 되는 것은 물론이다.

이밖에, 기류 가이드 부재(5)를 구성하는 판재(51, 52)의 외측 단부 가장자리와, 측벽부(21)의 내벽면의 사이는 밀착한 상태에서 고정되어 있는 것이 바람직하지만, 이들의 부재의 사이에 예컨대 수 mm 정도의 간극이 존재해도 좋다. 해당 간극이 상술한 개구부(501)에 비해서 충분히 작은 경우에는 처리 용기(20)내에 공급된 에칭 가스의 대부분은 개구부(501)를 흘러서 배기됨으로, 상술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 실시형태는 기류 가이드 부재(5)를 기판(S)의 반입출구(22)의 바로 위에 배치하고, 탑재대(3)와 기류 가이드 부재(5)의 사이을 거쳐서 기판(S)을 반송하도록 구성되어 있지만, 기류 가이드 부재(5)는 반입출구(22)의 하방에 배치해도 좋다. 이 경우에는 기판(S)은 기류 가이드 부재(5)의 상방의 공간을 반송되고, 승강시에는 개구부(501)를 거쳐서 탑재대(3)의 사이에서 수수되게 된다.

또한, 본 발명의 처리 장치는 알루미늄막의 에칭 처리뿐만 아니라, 알루미늄 합금, 티탄, 티탄 합금 등의 금속막이나 절연막, 반도체막의 에칭이나 이들의 적층 막에도 적용된다. 또한 에칭 처리 이외의 예컨대 애싱이나 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등, 다른 처리 가스를 이용하여 피처리체에 대하여 처리를 실행하는 처리에 적용할 수 있다. 또한 처리는 반드시 플라즈마 처리에 한정되는 것은 아니고, 다른 가스 처리이어도 좋다. 또한 피처리체로서는 각형의 기판에는 한정되지 않고, FPD기판의 이외, 반도체 웨이퍼 등이어도 좋다.

계속해서 다른 실시형태에 대해서 도 12 내지 도 16을 참조하면서 설명한다. 이들의 도면에 있어서, 상술한 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2)와 같은 구성 요소에는, 도 1 내지 도 9에 도시한 것과 같은 부호를 붙이고 있다.

해당 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2a)는 기류 가이드 부재(5)를 상하 방향으로 승강 가능하게 하고 있는 점이, 동 부재(5)를 처리 용기(20)의 내벽면에 고정한 상술의 실시형태와 다르다. 후술의 실험에 도시하는 바와 같이 에칭 속도의 면내 균일성이 거의 같은 경우라도, 기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재(5)의 바닥면까지의 높이 방향의 거리의 차이에 따라 로딩의 발생의 정도에 차가 보이는 것을 알 수 있다. 그래서 본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2a)는 도 12, 도 13의 (a), 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이, 기류 가이드 부재(5)를 구성하는 각 판재(51, 52)를 예를 들면 양단부 바닥면을 지지 막대(55)에 의해 지지하는 동시에, 이들의 각 지지 막대(55)의 기단측을 처리 용기(20)의 외부에 마련된 승강판(57)을 거쳐서 승강 기구(56)에 접속함으로써, 기류 가이드 부재(5) 전체를 상하 방향으로 승강시켜서 기판(S)까지의 높이 방향의 거리를 변화시킬 수 있도록 되어 있다. 벨로우즈(58)는 처리 용기(20)의 바닥면과 승강판(57)의 사이에 접속된 상태에서 지지 막대(55)를 덮고, 지지 막대(55)가 처리 용기(20)를 관통하고 있는 부분을 밀폐함으로써 처리 용기(20)내의 진공도를 유지하는 역할을 수행한다.

또한, 본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2a)에 관해서도, 예를 들면 도 1에 도시한 에칭 처리 장치(2)와 같은 위치에 배플판(53)이나 배기로(24)를 구비하고 있지만, 도시의 편의상, 도 12 내지 도 16에 있어서는 이들의 기재를 생략했다.

후술의 실험 결과에서 서술하는 바와 같이, 기판(S)으로부터 기류 가이드 부재까지의 높이 방향의 거리에는 로딩의 발생을 최소로 억제할 수 있는 적절한 수치가 있는 것을 본 발명자들은 확인하고 있다. 그래서 본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2a)에서는 예를 들면 예비 실험 등에 의해, 처리 가스나 피에칭막 등의 프로세스의 차이, 즉 처리의 종별에 따라 로딩의 발생을 가장 작게 억제할 수 있는 기류 가이드 부재(5)의 높이 위치를 미리 파악하고 있다. 그리고 이들의 적절한 높이 위치에 관한 정보를, 예를 들면 도 14에 도시하는 바와 같이 제어부(7)의 기억부(72)내에, 프로세스 레시피(73)의 일 정보로서 처리 조건과 함께 격납하고 있다. 그리고, 예를 들면 에칭 처리 장치(2a)의 운전 개시시에 유저가 조작부(74)를 거쳐서 프로세스 레시피(73)를 선택하면, 이 선택에 근거해서 CPU(71)가 프로세스 레시피(73)내의 정보를 판독하고, 해당 프로세스에 가장 알맞은 기류 가이드 부재(5)의 높이 위치가 되도록 승강 기구(56)에 제어 신호를 출력하도록 되어 있다.

이와 같이 본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2a)에서는 기류 가이드 부재(5)가 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되어 있기 때문에, 예컨대 어떤 프로세스에 있어서의 기류 가이드 부재(5)의 적절한 높이 위치가 처리 용기(20)의 반입출구(22)와 같은 높이가 되어버려서 기판(S)의 반송의 장해가 되어버리는 경우도 있다. 그래서 본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2a)는 예를 들면 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이 반입출구(22)를 향하는 판재(51)(이하, 식별을 위해 51a의 부호를 붙인다)가 다른 3장의 판재[51(마찬가지로 51b의 부호를 붙인다), 52]와는 독립적으로 승강할 수 있도록 되어 있고, 예를 들면 기판(S)의 반입출시에는 해당 반입출구(22)의 하방측으로 퇴피하도록 구성된다.

여기서, 판재(51a)를 퇴피시키는 방향은 반입출구(22)의 상방측에서도 좋지만, 판재(51a)로부터 벗겨진 파티클이 반입출중의 기판(S) 표면에 낙하하는 것을 방지하는 관점으로부터, 반입출구(22)의 하방측, 즉 기판(S)의 반송 경로의 하방측으로 퇴피하는 것이 바람직하다. 또한 도 12에 도시하는 바와 같이, 판재(51a)의 측벽부(21)측의 단부 가장자리에는 해당 측벽부(21)와 평행이 되도록 하방측으로 신장하고, 판재(51a)의 상승시[기판(S)의 처리시]에 반입출구(22)를 덮는 기류 규제부(511)가 마련되어 있다. 기류 규제부(511)가 없는 경우에는 판재(51a)보다도 상방측의 에칭 가스가 해당 판재(51a)와 반입출구(22) 사이의 간극을 거쳐서 하방측[배기로(24)측]에 빠져 나가버려서, 기판(S)의 표면에 공급되는 에칭 가스가 부족하게 되는 점으로부터, 이 기류 규제부(511)에 의해 에칭 가스의 빠져 나감을 규제하도록 하고 있다.

이어서, 해당 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2a)의 작용에 대해서 설명한다. 지금, 에칭 처리 장치(2a)의 운전 개시에 임해서 유저가 프로세스 레시피를 선택하면, 이 프로세스에 대응하는 판재[51(51a, 51b), 52]의 적절한 높이 위치에 관한 데이터가 판독되고, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이 반입출구(22)와 인접하지 않는 3장의 판재(51b, 52)는 해당 판독된 데이터에 근거해서 승강 기구(56)에 의해 높이 위치가 조정된다. 한편, 반입출구(22)를 향하는 남은 1장의 판재(51a)는 해당 반입출구(22)의 하방측으로, 예를 들면 탑재대(3) 상의 정류 부재(54)와 접촉하지 않는 높이 위치까지 강하하고, 반입되는 기판(S)과 간섭하지 않는 위치에 대기한다[도 15의 (a)].

이어서, 게이트 밸브(23)를 열고, 외부의 반송 장치(8)의 아암(81)을 늘려서 반입출구(22)를 거쳐서 처리 용기(20)내의 수수 위치까지 기판(S)을 반입한 후[도 15의 (b)], 승강핀(34)을 상승시켜서 해당 승강핀(34)에 기판(S)을 수수한다[도 15의 (c)]. 그리고 아암(81)을 처리 용기(20)의 밖으로 퇴피시키고[도 16의 (a)], 승강핀(34)을 강하시켜서 기판(S)을 탑재대(3) 상에 탑재하는 동시에 게이트 밸브(23)를 닫고[도 16의 (b)], 반입출구(22)의 하방측으로 퇴피하고 있었던 판재(51a)를, 예를 들면 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이 다른 3장의 판재(51b, 52)와 같은 높이 위치까지 상승시킨 후, 상술한 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2)와 같은 순서로 에칭 처리를 실행한다.

이 때, 도 16의 (c)에 도시하는 바와 같이 판재(51a)가 반입출구(22)와 같은 높이 위치에서 에칭 처리를 실행하는 경우에는, 판재(51a)의 단부 가장자리측에 마련된 기류 규제부(511)가 반입출구(22) 하연보다도 하방측까지 신장하기 시작하고, 이 영역을 덮은 상태가 되어 있기 때문에, 이 기류 규제부(511)에 의해 판재(51a)와 반입출구(22) 사이에 형성되는 간극이 차단된다. 이 결과, 판재(51a)의 상방측에서 해당 간극을 통해서 배기로(24)측으로 빠져나가는 에칭 가스의 흐름이 규제되고, 에칭 가스가 상술한 기류 가이드 부재(5)의 개구부(501)를 흐르는 것에 의해, 해당 에칭 가스가 기판(S)의 표면에 두루 미친 상태에서 에칭 처리가 이루어진다. 그리고 에칭 처리를 끝내면, 에칭 가스의 공급, 고주파 전력의 공급을 정지하고, 반입시와는 반대의 순서로 기판(S)을 반출해 일련의 동작을 끝낸다.

본 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치(2a)에 있어서 이하의 효과가 있다. 기류 가이드 부재(5)[판재(51, 51a, 51b, 52)]의 높이 위치를 조절 가능하게 함으로써, 기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재(5)의 바닥면까지의 높이 방향의 거리를 에칭 처리의 프로세스 조건(처리 조건)에 따라 변화시킬 수 있다. 이 결과, 기류 가이드 부재(5)의 높이를 적절한 위치, 예를 들어 시뮬레이션 상에서는 로딩의 발생의 정도가 가장 작아지는 위치에 조절한 조건하에서 에칭 처리를 실행할 수 있다.

또한 기판(S)의 반입출구(22)를 향하는 판재(51a)[기류 가이드 부재(5)]가 다른 3장의 판재(51b, 52)와는 독립해서 승강할 수 있게 되어 있는 것에 의해, 기류 가이드 부재(5)의 적절한 높이 위치가 반입출하는 기판(S)과 간섭하는 위치가 되어버리는 경우라도, 해당 반입출구(22)에 인접하는 판재(51a)만을 퇴피시킬 수 있다. 이 경우에는 기류 가이드 부재(5) 전체[4장의 판재(51, 52)]를 퇴피시키는경우와 비교해서 소비 에너지가 적게 든다.

또한, 나머지 3장의 판재(51b, 52)는 이들 3장이 일체가 되어서 상승하도록 해도 좋고, 각각이 독립해서 상승하도록 해도 좋다. 또한, 반입출구(22)에 인접하는 판재(51a)만을 독립해서 승강 가능하게 하는 예에 한정되지 않고, 기판(S)의 반입출시에 기류 가이드 부재(5)의 전체[4장의 판재(51, 52)]가 일체가 되어서 예를 들어 하방측으로 퇴피하는 구성으로 해도 되는 것은 물론이다.

또한, 판재(51a)를 기판(S)의 반입출 경로의 하방측으로 퇴피시킴으로써, 그 상방측에 퇴피시키는 경우와 비교해서 반송중의 기판(S)으로의 파티클의 낙하라는 문제가 발생하기 어렵다. 또한, 본 실시형태에 따른 기류 가이드 부재(5)는 승강가능한 구성이 되어 있지만, 도 27에 도시한 종래 형태의 정류 부재(17)와는 달리 기류 가이드 부재(5)가 탑재대(3) 상에 직접적으로는 탑재되지 않는다. 이 때문에, 이들 기류 가이드 부재(5)와 탑재대(3)의 간극에 생성물이 형성되고, 기류 가이드 부재(5)를 상승시킬 때에 생성물이 벗겨져서 기판(S) 상에 낙하한다는 트러블이 발생하기 어려운 구성으로 되어 있다.

[실시예]

(시뮬레이션 1)

에칭 처리 장치(2) 모델을 작성하고, 처리 용기(20)내에 기류 가이드 부재(5)를 마련한 경우와 마련하지 않은 경우에 있어서의 처리 용기(20)내의 가스의 흐름을 시뮬레이션했다. 에칭 처리 장치(2) 모델은 탑재대(3) 상에 탑재된 기판(S) 표면보다도 상방측의 처리 용기(20)내의 공간을, 도 3에 도시하는 일점쇄선의 위치에서 4분할한 모델을 채용했다. 이 분할된 모델의 공간의 상부에 마련한 가스 샤워 헤드(40)로부터 에칭 가스를 공급하고, 처리 용기(20)내에 있어서의 해당 가스의 흐름을 시뮬레이션했다. 모델 공간으로의 에칭 가스 공급량은 150[sccm], 압력은 4.0[Pa](0.03[torr])로 했다. 또한, 기판(S)의 주위에는 높이 가 10[mm]의 정류 부재(54)를 배치하고 있다

A. 시뮬레이션 조건

(실시예 1)

기류 가이드 부재(5)를 마련한 경우의 처리 용기(20)내의 가스의 흐름에 대해서 시뮬레이션을 실행했다. 기류 가이드 부재(5)의 배치 조건은 아래와 같이 했다.

기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리까지의 수평 방향의 거리(a)(도 4 참조) ; 5[mm]

기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재(5)의 바닥면까지의 높이 방향의 거리(b)(도 4 참조) ; 110[mm]

(비교예 1)

기류 가이드 부재(5)를 마련하지 않은 경우의 처리 용기(20)내의 가스의 흐름에 대해서 시뮬레이션을 실행했다.

B. 시뮬레이션 결과

(실시예 1)의 결과를 도 17의 (a)에 도시하고, (비교예 1)의 결과를 도 17의 (b)에 도시한다. 도 17의 (a), 도 17의 (b)의 각 도면은 가스 샤워 헤드(40)에서 모델 공간내에 공급된 에칭 가스의 유선을 삼차원 표시하고 있다.

도 17의 (a)에 도시한 (실시예 1)의 결과에 의하면, 처리 용기(20)내에 공급된 에칭 가스의 대부분은 기판(S)의 탑재 영역의 근방 위치까지 강하하고, 그 후, 기류 가이드 부재(5)와 탑재대(3)의 사이의 좁은 가스 유로(6)를 통해서 외부로 배기되고 있다. 이로써 해당 가스 유로(6)의 입구부에 가까운, 기판(S)의 주연부의 상방에 있어서의 가스의 유선이 조밀해져서, 해당 위치에 있어서의 가스의 유속이 커지는 것을 알 수 있다. 시뮬레이션 결과에 의하면, 해당 부위에 있어서의 에칭 가스의 유속은 약 1.0[m/s] 이상이었다.

한편, 도 17의 (b)에 도시한 (비교예 1)의 결과에서는 처리 용기(20)에 공급된 가스의 일부는 처리 용기(20)의 측벽부(21) 근방을 흐르고, 기판(S)의 탑재 영역측을 통과하지 않고 배기되고 있다. 또한, 기판(S)에 도달한 가스에 관해서도 해당 가스의 유로가 좁아져 있지 않기 때문에, 기판(S)의 주연부의 상방에 있어서의 가스의 유선은 (실시예 1)와 비교해서 허술해져 있어서, 해당 위치에 있어서의 유속도 작다. 시뮬레이션 결과에 의하면, 해당 부위에 있어서의 에칭 가스의 유속은 약 0.05 내지 0.5[m/s] 정도이고 (실시예 1)의 반 이하의 수치였다.

이상의 사실로부터, 처리 용기(20)내에 기류 가이드 부재(5)를 마련함으로써, 가스 유로(6)의 입구부이고, 기판(S)의 주연부 근방 위치에 있어서의 에칭 가스의 유속을 크게 할 수 있는 것을 알았다.

(시뮬레이션 2)

기판(S) 표면에 있어서의 에칭 가스(Cl₂)와 알루미늄(Al)의 반응 및 확산의 영향을 고려해서, 처리 용기(20)내에 있어서의 에칭 가스의 플럭스 분포를 시뮬레이션했다. 처리 용기(20) 모델의 사이즈, 에칭 가스의 공급량 및 압력은 (시뮬레이션 1)과 같다.

A. 시뮬레이션 조건

(실시예 2)

(실시예 1)과 같은 구성을 구비한 처리 용기(20)에 대해서 시뮬레이션을 실행했다.

(비교예 2)

(비교예 1)과 같은 구성을 구비한 처리 용기(20)에 대해서 시뮬레이션을 실행했다.

B. 시뮬레이션 결과

시뮬레이션에 있어서는, 에칭 가스(Cl₂), 에칭 가스와 알루미늄의 반응에 의해 생성되는 염화 알루미늄 가스(Al₂Cl₆) 및 이들의 토탈의 가스 각각에 관한 플럭스 분포에 관한 시뮬레이션 결과를 얻었다.

이들 중, 에칭 가스에 관한 결과를 도 18, 도 19에 도시한다. 도 18의 (a)는 (실시예 2)의 시뮬레이션 결과에 근거해서 모델 공간의 단면 위치에 있어서의 염소분자의 개수 기준의 플럭스 분포를 벡터 표시에 의해 플롯한 결과를 도시하고 있고, 도 18의 (b)는 (비교예 2)에 관한 동일한 결과를 도시하고 있다. 이들의 도면에 있어서의 화살표의 방향은 해당 화살표의 기점 위치에 있어서의 플럭스의 방향을 도시하고 있고, 화살표의 길이는 해당 위치에 있어서의 플럭스량[개/m²·s]을 도시하고 있어서 화살표가 길수록 플럭스량도 크다. 또한, 도 19는 알루미늄과의 반응에 의해 기판(S) 표면에서 소비되는 에칭 가스의 플럭스량 분포를 플롯한 결과이고, 가로축은 도 3에 도시한 0점으로부터의 X축 방향으로의 거리를 도시하고 있다. 또한, 도 18의 가로축에 붙인 수치는 탑재대(3)의 폭을 1이라고 한 경우의 상기 0점으로부터의 상대적인 거리를 도시하고 있다. 또한, 도 19 중 (실시예 2)의 결과를 실선으로 도시하고, (비교예 2)의 결과를 파선으로 도시하고 있다.

도 18의 (a)에 도시한 (실시예 2)의 결과에 의하면, 기판(S)의 표면 근방에 있어서 에칭 가스는 X방향에 대하여 거의 동일하게 상방측[샤워 헤드(40)측]으로부터 기판(S)을 향해서 이동하고 있다. 한편, 도 18의 (b)에 도시한 (비교예 2)의 결과에 의하면, 처리 용기(20)의 측벽부(21)측으로부터 기판(S)의 주연부측으로 향하는 플럭스가 확인되었다. 보다 상세하게는 도 18의 (a), 도 18의 (b)에 각각 원으로 둘러싼 영역내의 화살표의 방향 및 크기를 비교하면, 기류 가이드 부재(5)를 마련하지 않고 있는 (비교예 2)에서 기판(S)의 주연부측을 향하는 에칭 가스의 플럭스의 존재를 관찰할 수 있고, 이러한 에칭 가스의 이동이 하나의 요인이 되어서 로딩이 야기되어 있는 것이 잘 표현되어 있다.

그래서 도 19에 근거하여, 기판(S) 표면에서 소비되는 에칭 가스의 플럭스량 분포를 (실시예 2)와 (비교예 2) 사이에서 비교하면, 어느 쪽의 분포에 있어서도 기판(S)의 중앙(0점)으로부터 주연부로 감에 따라서 서서히 플럭스량이 저하하고, 기판(S)의 주연부 부근에서 다시 플럭스량이 상승하는 프로필을 그리고 있다. 그러나 (비교예 2)에 있어서는 중심으로부터의 거리「X=310 내지 330[mm]」부근의 플럭스량의 최소치와, 기판(S)의 외측 단부 가장자리에 있어서의 최대치가 약 2배 이상 다르다. 이것에 대하여 (실시예 2)의 경우에는 플럭스량의 변화폭이 최소치의 플러스 30% 정도로 되어 있고, 비교적 완만한 변화에 그치고 있다. 이상의 비교로부터도, 처리 용기(20)에 기류 가이드 부재(5)를 마련함으로써 기판(S) 표면으로의 에칭 가스 공급량이 균일화되고, 에칭 속도를 균일화시켜서 에칭 처리의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능한 것을 알 수 있다.

(실험 1)

(시뮬레이션 1, 2)의 각 실시예, 비교예와 같은 구성을 갖는 처리 용기(20)를 구비한 에칭 처리 장치(2)를 작성하고, 기판(S) 표면에 형성한 알루미늄막의 에칭을 실행하고, 기류 가이드 부재(5)의 유무에 의한 에칭 속도 분포나 면내 균일성의 차이를 조사했다.

A. 실험 조건

상술한 (실시예 1)과 같은 구성을 구비한 처리 용기(20)내의 탑재대(3) 상에 알루미늄막을 성막한 기판(S)(세로 680[mm]×가로 880[mm])을 탑재하고, 에칭 가스는 (실시예 2)와 동 조건{에칭 가스 공급량 600[sccm], 압력 4.0[Pa](0.03[torr])}에서 공급한 처리 용기(20)의 바닥벽에 마련한 4개의 배기로(24)의 전방면에는 배플판(53)을 배치했다. 또한, 하부 전극을 겸하는 탑재대(3)에 공급되는 고주파 전력은 플라즈마 발생용의 제 1 고주파 전원부(311)에서 인가되는 전력(13.56[MHz])이 5.5[kW], 플라즈마 중의 이온 인입용의 제 2 고주파 전원부(312)에서 인가되는 전력(3.2[MHz])이 1[kW]이다.

(실시예 3)

(실시예 1)과 같은 기류 가이드 부재(5)(a=5[mm], b=110[mm])를 구비한 처리 용기(20)를 이용하여 에칭 처리를 실행하고, 에칭 속도의 분포를 조사했다. 에칭 속도는 도 20에 도시하는 기판(S)의 평면도상에 배치한 흑색의 동그라미 「●」의 위치를 계측 포인트로 하여 합계 21포인트에 대해서 에칭 속도를 계측하고, 그 면내 균일성을 구했다. 각 계측 포인트의 가로에 병기한 수치는 기판(S)의 좌하단을 「0점」으로 한 때의 각 포인트의 (x, y) 좌표 위치를 도시하고 있다. 또한, 에칭 속도의 균일성은 이하의 (2)식에 근거해서 산출했다.

면내 균일성[%]=[{(E/R)_MAX-(E/R)_MIN}/{(E/R)_MAX+(E/R)_MIN}]×100 ···(2)

단, (E/R)_MAX; 에칭 속도의 최대치[Å/min]

(E/R)_MlN; 에칭 속도의 최소치[Å/min]이다.

(비교예 3)

(비교예 1)과 마찬가지로 기류 가이드 부재(5)를 구비하지 않고 있는 처리 용기(20)를 이용하여 에칭 처리를 실행하고, 상술한 (실시예 3)와 같은 계측 포인트에 대해서 에칭 속도의 분포를 조사했다.

B. 실험 결과

(실시예 3)의 결과를 도 21의 (a)에 도시하고, (비교예 3)의 결과를 도 21의 (b)에 도시한다. 각 도면에는 도 20에 흑색의 동그라미로 도시한 계측 포인트에 대응하는 위치에, 해당 계측 포인트에서 계측된 에칭 속도[Å/min]를 도시하고 있다.

도 21의 (a)에 도시한 (실시예 3)의 결과에 의하면, 기판(S) 표면의 에칭 속도 분포는 기판(S)의 중앙에서 에칭 속도가 크고, 기판(S)의 주연부측으로 감에 따라서 에칭 속도가 작아지며, 기판(S)의 주연부에서 에칭 속도가 최대로 되어 있고, 도 19의 (실시예 2)에 도시한 기판(S) 표면에 공급되는 에칭 가스의 플럭스량 분포에 거의 일치하는 결과가 얻어진다. 그리고 이들의 계측 포인트 전체에서 에칭 속도의 평균치는 3520[Å/min], 균일성은 7.2[%]이었다.

한편, 도 21의 (b)에 도시한 (비교예 3)의 결과에 의하면, (실시예 3)의 경우 와 마찬가지로, 기판(S)의 중앙에서 에칭 속도가 크고, 기판(S)의 주연부측으로 감에 따라서 에칭 속도가 작아지고, 기판(S)의 주연부에서 에칭 속도가 최대가 되는 에칭 속도 분포가 확인되며, 도 19의 (비교예 2)에 도시한 플럭스량 분포에 거의 일치하는 결과가 얻어지고 있다. 이들의 계측 포인트 전체에서의 에칭 속도의 평균치는 3160[Å/min], 균일성은 17.0[%]이고, 에칭 속도의 평균치가 저하하는 한편, 균일성은 악화되었다.

이와 같이, (실시예 3)과 (비교예 3)을 비교하면, (실시예 3)쪽이 균일성이 높은 에칭 처리를 실행할 수 있는 것으로부터, 처리 용기(20)내에 기류 가이드 부재(5)를 마련하는 것은 로딩의 발생을 억제하는 유효한 수단인 것을 알 수 있다. 또한, (실시예 3)의 실험 결과에서는 평균 에칭 속도가 상승하고 있는 것으로부터, 에칭 깊이가 같은 경우에는 기류 가이드 부재(5)를 마련함으로써 처리 시간을 단축하는 효과도 얻을 수 있는 것을 알았다. 이것은 종래, 기판(S) 표면에 도달하지 않고 측벽부(21)측을 통해서 배기되고 있었던 에칭 가스가 기류 가이드 부재(5)를 마련한 것에 의해 기판(S) 표면의 근방을 통과하게 되어서, 기판(S) 전체에 공급되는 에칭 가스량이 증가했기 때문이라고 생각된다.

(실험 2)

기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리까지의 수평 방향의 거리(a)를 변화시켜서 기류 가이드 부재(5)의 외측 단부 가장자리의 배치 위치와 에칭 속도의 관계에 대해서 조사했다. 에칭 가스 공급량, 처리 용기(20)내 압력, 에칭 가스의 공급 농도, 고주파 전력의 공급 조건에 관해서는 (실험 1)과 같다. 또한, 기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재(5)의 바닥면까지의 높이 방향의 거리는 「b=110mm」으로 고정했다.

A. 실험 조건

(실시예 4) 「a=-45mm」[기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 내측에 45mm의 위치]로 했다. 계측 포인트는 도 20 중에 도시한 A점(센터 위치), B점(미들 위치), C2점(코너 약간 내측 위치), D1점(제 1 주연 위치), D2점(제 2 주연 위치), D3점(제 3의 주연 위치)의 합계 6포인트의 계측을 실행하고, 상술한 (2)식에 기초하여 면내 균일성을 구했다.

(실시예 5) 「a=+5mm」[기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 외측에 5mm의 위치]로 했다. 계측 포인트는 (실시예 4)와 동일하게 했다.

(실시예 6) 「a=+40mm」[기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 외측에 40mm의 위치]로 했다. 계측 포인트는 (실시예 4)와 동일하게 했다.

B. 실험 결과

(실시예 4) 내지 (실시예 6)의 결과를 도 22에 도시한다. 도 22의 가로축은 기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터의 거리 「a[mm]」를 나타내고 있고, 좌측의 세로축은 에칭 속도[Å/min]를 나타내고 있다. 이들의 축에 대응시켜서, 각 실시예의 에칭 속도를 A점(센터 위치)은 백색의 동그라미 「○」, B점(미들 위치)은 흑색의 동그라미 「●」, C2점(코너 조금 내측 위치)은 백색의 삼각형 「△」으로 플롯하고 있다. 또한 D1점 내지 D3점(제 1 내지 제 3의 주연 위치)의 에칭 속도에 대해서는, 그 최소치와 최대치를 각각 가로막대 「―」로 플롯하고, 그 사이를 종선으로 묶은 범위 표시를 하고 있다.

또한 우측의 세로축은 면내 균일성[%]을 나타내고 있고, 각 실시예의 결과는 엑스 표시 「×」로 플롯하고 있다.

(실시예 4) 내지 (실시예 6)의 결과에 의하면, 기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리까지의 거리가 최단인 (실시예 5)에 있어서 가장 양호한 균일성이 얻어졌다. 한편, 기판(S)을 덮도록 기류 가이드 부재(5)가 밀려나온 상태의 (실시예 4)에서는, (실시예 5)와 비교해서, 중앙측의 A점, B점의 에칭 속도가 상승하는 한편, 주연부측의 C2점, D1점 내지 D3점에서는 에칭 속도가 저하했다. 이것은 기류 가이드 부재(5)가 기판(S)의 주연부로 밀려나와 있는 것에 의해, 가스 샤워 헤드(40)로부터 공급되어서 강하해 온 에칭 가스가 기류 가이드 부재(5)로 차단되고, 이 영역의 기판(S) 표면에 직접 도달할 수 없어서 에칭 속도가 저하하는 한편, 중앙측의 기판(S) 표면에 도달하는 에칭 가스의 양은 많아져서, 에칭 속도가 상승한 것이라고 생각된다.

여기서 기류 가이드 부재(5)가 기판(S)측으로 밀려나와 있는 정도가 예를 들면 「a=-10mm」정도이면, 기류 가이드 부재(5)에 의한 에칭 가스의 차단의 영향은 거의 무시할 수 있는 정도이고, 「―10mm≤a≤+10mm」의 범위내이면 (실시예 5)와 마찬가지로, 에칭 속도의 균일성이 가장 양호하게 된다고 생각된다.

또한 (실시예 5)와 비교해서 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리가 기판(S)의 외측 단부 가장자리보다도 더욱 외측 방향에 35mm 떨어져 있는 (실시예 6)에서는, 중앙측의 A점, B점의 에칭 속도가 저하하고, 주연부측의 C2점, D1점 내지 D3점에서는 에칭 속도가 상승하고 있어서, (실시예 4)와는 반대의 현상이 보였다. 기류 가이드 부재(5)의 내단 위치가 기판(S)으로부터 멀리 떨어질수록, 기류 가이드 부재(5)를 마련한 효과가 저하하고, 로딩의 영향이 커진 결과라고 생각된다.

(실시예 4) 내지 (실시예 6)의 실험 결과를 종합하면, 기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리까지의 수평 방향의 거리(a)를 변화시키는 것에 의해 기판(S)의 중앙측, 주연부측의 에칭 속도를 조절하는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 그래서, 예를 들면 도 2에 도시한 기류 가이드 부재(5)를 이용한 경우에 기판(S)의 외주를 따르는 방향으로 에칭 속도의 격차가 있는 경우 등에는, 도 11의 (a)에 예시한 것과 같이, 이 격차가 발생한 위치에 따라 국소적으로 내측으로 돌출시키거나, 외측으로 함몰시킨 타입의 기류 가이드 부재(5c)를 채용하는 것도 유효한 수단인 것이 확인되었다.

(실험 3)

탑재대(3) 상에 정류 부재(54)를 구비하고 있지 않은 타입의 에칭 처리 장치(2)를 이용하여 (실험 2)와 같은 데이터를 조사했다. 이외의 각 실험 조건은 (실험 2)와 같다.

A. 실험 조건

(실시예 7)

(실시예 4)와 같은 실험 조건, 계측 포인트에서 에칭 속도, 에칭 처리의 면내 균일성을 조사했다.

(실시예 8)

(실시예 5)와 같은 실험 조건, 계측 포인트에서 에칭 속도, 에칭 처리의 면내 균일성을 조사했다.

(실시예 9)

(실시예 6)와 같은 실험 조건, 계측 포인트에서 에칭 속도, 에칭 처리의 면내 균일성을 조사했다.

B. 실험 결과

(실시예 7) 내지 (실시예 9)의 결과를 도 23에 도시한다. 가로축 및 좌우의 세로축, 각 플롯의 의미에 대해서는 도 22와 같다.

(실시예 7) 내지 (실시예 9)의 결과에 의하면, 거리(a)의 변화에 응한 기판(S) 형상의 각 계측 포인트의 에칭 속도의 변화의 경향은 정류 부재(54)를 구비한 (실시예 4) 내지 (실시예 6)의 결과와 같았다. 그러나, (실시예 7) 내지 (실시예 9)의 어느 것에 관해서도, 정류 부재(54)를 마련한 (실시예 4) 내지 (실시예 6)에 있어서의 거리(a)가 같은 조건에서의 실험 결과와 비교해서, 에칭 처리의 면내 균일성이 각각 악화하고 있다. 이 결과로부터 정류 부재(54)는 로딩의 발생에 따르는 면내 균일성의 악화를 억제하는 효과가 있다고 말할 수 있다.

(실험 4)

기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재(5)의 바닥면까지의 높이 방향의 거리(b)를 변화시키고, (실험 2)와 같은 데이터를 조사했다. 각 실험 조건은 (실험 1)과 같다. 또한 기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리까지의 수평 방향의 거리는 「a=+5mm」으로 고정했다.

A. 실험 조건

(실시예 10) 「b=50mm」로 했다. 계측 포인트는 (실시예 4)와 동일하게 했다.

(실시예 11) 「b=110mm」로 했다. 계측 포인트는 (실시예 4)와 동일하게 했다.

B. 실험 결과

(실시예 10), (실시예 11)의 결과를 도 24에 도시한다. 가로축 및 좌우의 세로축, 각 플롯의 지시 내용에 대해서는 도 22와 같다.

(실시예 10), (실시예 11)의 결과에 의하면, 기류 가이드 부재(5)의 높이를 변화시켜도 50mm 내지 110mm의 범위에서는 에칭 속도의 면내 균일성은 크게 변화되지 않았다. 한편, 각 계측 포인트를 보면 거리(b)가 큰 (실시예 11)에 있어서, 중앙측의 A점, B점에서 에칭 속도가 높고, 주연부측의 C2점에서 일단 에칭 속도가 저하하고, 주연부의 D1점 내지 D3점에서 다시 에칭 속도가 커지고 있다. 이것은 도 19에 도시한 기류 가이드 부재(5)를 마련하지 않은 경우의 기판(S) 표면 근방의 에칭 가스의 플럭스량 분포에 일치한 에칭 속도 분포를 도시하고 있다고 말할 수 있다. 이러한 사실로부터, 기류 가이드 부재(5)의 위치를 점차로 높게 해서 거리(b)를 크게 해 가면, 기류 가이드 부재(5)를 마련한 효과가 점차로 작아져서, 로딩의 영향이 서서히 나타나게 된다고도 생각할 수 있다. 이러한 고찰로부터, 도 2에 도시한 기류 가이드 부재(5)를 이용한 경우에 기판(S)의 외주를 따르는 방향에 에칭 속도의 격차가 있는 경우 등에는, 도 11의 (b)에 예시한 것과 같이, 이 격차가 발생한 위치에 따라 높이를 다르게 한 타입의 기류 가이드 부재(5d)를 채용하는 것도 유효한 수단이라고 생각된다. 또한 예컨대 기류 가이드 부재(5d)를 더욱 낮게 하는 대신에 기류 가이드 부재(5d)의 폭을 넓혀서 거리(a)를 크게 하는 등, 2개의 파라메타를 조합시켜서 변화시켜도 좋다.

(실험 5)

기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재(5)의 바닥면까지의 높이 방향의 거리를 3패턴으로 변화시켜서 (실험 4)의 재실험을 실행했다. 이 때, 로딩의 발생의 정도를 평가하기 위해서, 상술한 (실시예 4)에서 계측한 6포인트(도 20에 도시하는 A점, B점, C2점, D1점 내지 D3점)에 더하여, C1점(제 1 주연 위치의 약간 내측), C3점(제 3 의 주연 위치의 약간 내측)을 계측 포인트로 했다. 면내 균일성은 상술한 (2)식에 근거해서 구하고, 더욱 로딩의 발생의 정도를 평가하는 지표(이하, 「로딩 지표」라고 한다)로서 이하의 (3)식에 근거해 지표치를 구했다.

AVE _D1~D3-AVE_c1~c3/AVE_D1~D3+AVE_c1~c3 ···(3)

단, AVE_D1~D3; D1점 내지 D3점의 에칭 속도의 평균치[Å/min]

AVE_c1~c2; C1점 내지 C3점의 에칭 속도의 평균치[Å/min]이다.

각 실험 조건은 (실험 1)과 같다. 또한 기판(S)의 외측 단부 가장자리로부터 기류 가이드 부재(5)의 내측 단부 가장자리까지의 수평 방향의 거리는, 「a=+5mm」으로 고정했다.

A. 실험 조건

(실시예 12) 「b=17mm」로 했다.

(실시예 13) 「b=50mm」로 했다.

(실시예 14) 「b=117mm」로 했다.

B. 실험 결과

(실시예 12) 내지 (실시예 14)의 결과를 도 25에 도시한다. 가로축 및 좌우의 세로축, 각 플롯의 지시 내용에 대해서는 도 22와 같고, 로딩 지표는 백색의 사각형 「□」으로 플롯했다.

도 25에 도시한 실험 결과에 의하면, 면내 균일성에 착안하면 (실시예 13)과 (실시예 14)의 사이에서는 현저한 차이는 보이지 않고, 이들의 실시예와 실험 조건이 거의 동등하고, (실시예 10), (실시예 11)의 결과(도 24 참조)의 재현성을 확인할 수 있었다고 말할 수 있다. 한편, 상기 높이 방향의 거리를 최소로 한(실시예 12)에 있어서는 면내 균일성이 다른 실시예의 2배 이상으로까지 악화되었다.

다음에 로딩 지표에 착안하면, (3)식으로부터 로딩 지표는 주연 위치의 D1점 내지 D3점의 에칭 속도의 평균치 「AVE_D1~D3」와, 이들의 계측 포인트보다 조금 내측의 C1점 내지 C3점의 에칭 속도의 평균치 「AVE_c1~c3」를 비교하여, 주연의 에칭 속도가 큰 경우, 즉 로딩 효과의 영향이 보이는 경우에는 양의 값을 취하고, 내측의 에칭 속도가 큰 경우, 즉 로딩 효과와는 반대의 현상이 발생하고 있는 경우에는 음의 값을 취한다. 또한, 이들의 평균 속도의 차가 클수록, 로딩 지표의 절대치는 커진다.

이들의 관점으로부터 (실시예 12) 내지 (실시예 14)의 로딩 지표치를 살펴 보면 각 실시예 모두에 지표치는 양의 값으로 되어 있고, 정도의 차는 있지만 어느 쪽의 실시예에 있어서도 로딩의 발생이 관찰되었다. 그래서 이들 각 실시예의 로딩 지표의 수치를 비교하면, (실시예 13)의 지표치가 가장 낮았다(1.7%). 한편, (실시예 14)는 면내 균일성에서는 (실시예 13)과는 큰 차이는 보이지 않았는데도 불구하고, 로딩 지표치는 약 4배가 되었다(6.9%). 또한 면내 균일성이 가장 나빴던 (실시예 12)에 있어서, 로딩 지표치는 (실시예 13)의 약 7배였다(11.9%).

이들의 결과로부터 도 25에 도시하는 바와 같이, 기류 가이드 부재(5)의 높이 위치를 탑재대(3)상의 기판(S) 근방으로부터 서서히 높여 간 경우에, 로딩 지표의 수치는 극소치를 갖는 아래에 볼록한 곡선을 그려서 변화되고, 로딩의 발생을 최소로 억제할 수 있는 적절한 높이 방향의 거리가 존재하는 것을 확인할 수 있었다.

이러한 현상이 발생하는 이유에 대해서 간단히 고찰하면, 예를 들어 (실시예 12)와 같이 기류 가이드 부재(5)의 높이 위치가 지나치게 낮은 경우에는, 도 26의 (a)에 모식적으로 도시하는 바와 같이 기류 가이드 부재(5)가 배치되어 있는 위치가 탑재대(3)상의 기판(S)에 너무 가깝기 때문에, 예를 들면 기류 가이드 부재(5)의 상방에 체류하고 있는 미반응의 에천트가 확산해서 기판(S) 주연부에 도달할 때까지 요하는 시간이 짧다. 이 때문에, 가스 유로(6)내의 흐름에 의해 하류측으로 흘러가기 전에 미반응의 에천트가 기판(S)의 주연부에 도달해버려서, 로딩 효과의 영향이 현저하게 나타나 버리는 것이라고 추축된다.

한편, (실시예 14)와 같이 기류 가이드 부재(5)의 높이 위치가 지나치게 높은 경우에는, 가스 유로(6)를 흐르는 기류의 유속이 느리기 때문에, 예를 들면 도 26의 (b)에 도시하는 바와 같이 해당 흐름의 상방측에서 미반응의 에천트가 기판(S)의 주연부를 향해서 확산하는 영향이 상대적으로 커지는 것에 의해 로딩 효과의 영향이 커지는 것이라고 생각된다.

이상의 고찰로부터 (실시예 13)의 경우에 있어서는, 기류 가이드 부재(5)가 탑재대(3)상의 기판(S)에 너무 가깝지 않고, 또한 가스 유로(6)내에 형성되는 기류의 유속이 너무 느리지 않는 것에 의해 미반응의 에천트가 확산에 의해 기판(S)의 주연부에 가장 도달하기 어려운 상태가 되어 있는 것이라고 생각된다. 이것은 기판(S)의 상면으로부터 기류 가이드 부재(5)의 바닥면까지의 높이 방향의 거리를 변화시킨 경우에는, 로딩의 발생을 최소로 억제할 수 있는 적절한 거리가 존재하는 것의 이유가 된다. 그리고 승강 가능하게 구성된 기류 가이드 부재(5)의 높이 위치를, 상기 높이 방향의 거리가 미리 파악해 둔 적절한 수치가 되도록 조절해서 에 칭 처리를 실행함으로써 면내 균일성이 높고, 또한 로딩의 영향이 작은 에칭 처리를 실행하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치의 구성을 도시하는 종단면도,

도 2는 상기 에칭 처리 장치의 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 사시도,

도 3은 상기 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 평면도,

도 4는 상기 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 확대 종단면도,

도 5는 상기 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 제 2 평면도,

도 6은 상기 처리 용기내에 마련된 배플판의 변형예를 도시하는 확대 종단면도,

도 7은 상기 에칭 처리 장치의 작용을 도시하는 종단면도,

도 8은 상기 처리 용기 내부에 마련된 기류 가이드 부재의 작용을 도시하는 확대 종단면도,

도 9는 상기 처리 용기 내부에 마련된 정류 부재의 작용을 도시하는 확대 종단면도,

도 10은 상기 기류 가이드 부재의 다른 실시형태를 도시하는 확대 종단면도,

도 11은 상기 기류 가이드 부재의 더욱 다른 실시형태를 도시하는 사시도,

도 12는 다른 실시형태에 관련된 에칭 처리 장치의 종단면도,

도 13은 상기 다른 에칭 처리 장치의 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 사시도,

도 14는 상기 다른 에칭 처리 장치의 전기적 구성을 도시하는 블럭도,

도 15는 상기 다른 에칭 처리 장치의 작용을 도시하는 제 1 설명도,

도 16은 상기 다른 에칭 처리 장치의 작용을 도시하는 제 2 설명도,

도 17은 처리 용기내의 에칭 가스의 흐름을 시뮬레이션한 결과를 도시하는 설명도,

도 18은 상기 에칭 가스의 플럭스를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 설명도,

도 19는 상기 플럭스를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 제 2 설명도,

도 20은 에칭 처리 실험에서 에칭 속도를 계측한 포인트를 도시하는 기판의 평면도,

도 21은 제 1 에칭 처리 실험의 결과를 도시하는 기판의 평면도,

도 22는 제 2 에칭 처리 실험의 결과를 도시하는 설명도,

도 23은 제 3 에칭 처리 실험의 결과를 도시하는 설명도,

도 24는 제 4 에칭 처리 실험의 결과를 도시하는 설명도,

도 25는 제 5 에칭 처리 실험의 결과를 도시하는 설명도,

도 26은 상기 제 5 처리 실험의 결과의 고찰에 관계되는 설명도,

도 27은 종래의 에칭 처리 장치의 구성을 도시하는 종단면도,

도 28은 상기 종래의 에칭 처리 장치로 처리되는 기판의 평면도,

도 29는 상기 종래의 에칭 처리 장치의 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 사시도,

도 30은 종래의 에칭 처리 장치의 작용을 도시하는 종단면도.

<도면부호의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

S : FPD 기판(기판) 2 : 에칭 처리 장치

3 : 탑재대 4 : 상부 전극

5, 5a, 5b : 기류 가이드 부재 6 : 가스 유로

7 : 제어부 20 : 처리 용기

21 : 측벽부 22 : 반입출구

23 : 게이트 밸브 24 : 배기로

32 : 절연 부재 33 : 실드링

34 : 승강핀 35 : 승강 기구

40 : 가스 샤워 헤드 41 : 상부 전극 베이스

42 : 가스 확산 공간 43 : 처리 가스 공급로

44 : 처리 가스 공급부 45 : 가스 공급 구멍

51, 51a, 52, 52a : 판재 53 : 배플판

54 : 정류 부재 311 : 제 1 고주파 전원부

312 : 제 2 고주파 전원부 501 : 개구부

Claims (15)

1. 처리 용기의 내부에 마련되고, 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대와,

   상기 탑재대의 상방측으로부터 처리 가스를 공급하여, 상기 탑재대에 탑재된 피처리체에 대하여 처리를 실행하기 위한 처리 가스 공급 수단과,

   상기 탑재대의 주위로부터 처리 용기내의 가스를 배기하기 위한 가스 배기부와,

   상기 탑재대의 주연부의 상방에 상기 탑재대의 둘레 방향을 따라 마련되고, 상기 주연부와의 사이에 있어서 기류를 외측방향으로 안내하는 기류 가이드 부재를 구비한 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기류 가이드 부재는 상기 탑재대 상의 피처리체의 외형 형상에 대응하는 개구부를 구비한 판형상의 환상 부재인 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기류 가이드 부재는 상기 탑재대의 주연부의 상방의 공간을 채우는 부재인 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기류 가이드 부재의 내측 단부 가장자리는 상기 피처리체의 외측 단부 가장자리의 상방 위치보다도 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기류 가이드 부재의 내측 단부 가장자리는 상기 피처리체의 외측 단부 가장자리의 상방 위치로부터 ±10mm 수평 방향으로 어긋난 위치의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 처리 가스에 의한 피처리체의 처리 속도를 상기 피처리체의 외주를 따르는 방향에 대하여 균일화하기 위해서, 상기 탑재대의 둘레 방향의 위치에 따라 상기 기류 가이드 부재의 높이를 다르게 하는 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 처리 가스에 의한 피처리체의 처리 속도를 상기 피처리체의 외주를 따르는 방향에 대하여 균일화하기 위해서, 상기 기류 가이드 부재가 국소적으로 내측으로 돌출되어 있거나, 상기 가이드 부재가 국소적으로 외측으로 함몰되어 있는 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 탑재대 상의 피처리체를 둘러싸도록 마련되고, 상기 피처리체의 표면보다도 그 상면이 높은 정류 부재를 구비하고 있으며,

   상기 정류 부재의 높이는, 상기 피처리체의 주위에 가스굄을 형성할 수 있고, 상기 기류 가이드 부재와의 사이에 기판을 반송하는 것이 가능한 높이인 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 기류 가이드 부재는 상기 탑재대의 주연부의 상방까지 밀려나온 상기 처리 용기의 내벽면인 것을 특징으로 하는

   처리 장치.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기류 가이드 부재를 승강시키는 승강 기구를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는

    처리 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 기류 가이드 부재는 피처리체의 처리시와 반송시 사이에서 높이가 다르도록 제어되고,

    피처리체의 처리시에는 상기 기류 가이드 부재와 처리 용기의 측벽에 마련된 반입출구 사이의 간극을 통해서 상방측의 가스가 하방측으로 빠져나가는 것을 억제하기 위해서 피처리체의 반입출구를 덮는 한편, 피처리체의 반송시에는 상기 반입출구를 향하는 위치로부터 퇴피하도록 기류 가이드 부재에 기류 규제부를 마련한 것을 특징으로 하는

    처리 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 기류 가이드 부재에 있어서, 적어도 상기 피처리체의 반입출구를 향하는 부위는 피처리체의 반송시에는 상기 반입출구보다도 낮은 위치로 하강하도록 제어되는 것을 특징으로 하는

    처리 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 기류 가이드 부재는 상기 처리 용기의 측벽부에 마련된 피처리체의 반입출구에 인접하는 하나의 부재와, 상기 하나의 부재와는 분리되어 형성된 다른 부 재로 이루어지고, 상기 승강 기구는 이들 하나의 부재와 다른 부재를 독립해서 승강시킬 수 있는 것을 특징으로 하는

    처리 장치.
14. 제 11 항에 있어서,

    피처리체의 처리 조건과 상기 기류 가이드 부재의 높이 위치를 대응시킨 데이터를 기억하는 기억부와, 선택된 처리 조건에 따라 상기 기억부에 기억되어 있는 데이터를 판독하고, 판독된 데이터에 근거해서 기류 가이드 부재의 높이 위치를 조절하도록 상기 승강 기구를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는

    처리 장치.
15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 피처리체에 대하여 실행되는 처리는 피처리체 표면에 형성된 알루미늄막, 알루미늄 합금막, 티탄막 또는 티탄 합금막의 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 종류를 포함하는 막의 에칭 처리인 것을 특징으로 하는

    처리 장치.

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