特許 6861570 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861570

(24)【登録日】2021年4月1日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101B

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-88265(P2017-88265)

(22)【出願日】2017年4月27日

(65)【公開番号】特開2018-186221(P2018-186221A)

(43)【公開日】2018年11月22日

【審査請求日】2019年12月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099944

【弁理士】

【氏名又は名称】高山 宏志

(72)【発明者】

【氏名】依田 悠

(72)【発明者】

【氏名】田中 誠治

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１２−００７７５４６（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７３１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５１７６２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／５０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に金属膜が形成された基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、基板が載置される基板載置台と、
前記処理容器内の前記基板載置台の上方に前記基板載置台に対向して設けられ、前記処理容器内に前記基板載置台に向けてハロゲン含有ガスを含む処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、
前記基板載置台の周囲から前記処理容器内を排気する排気機構と、
前記処理容器内に設けられ、内周部分に、前記基板載置台の周縁の上方に当該基板載置台の周方向に沿って配置された、前記処理ガス導入機構から導入された処理ガスを外方に導くガイド部を有し、外周部分が前記処理容器の内壁に取り付けられた、環状をなす気流ガイド部材と、
前記処理容器内に、前記基板の前記金属膜に対してプラズマエッチングを行うための処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構と
を具備し、
前記気流ガイド部材は、前記ガイド部となる内側部と、前記基板載置台よりも外側の外側部とを有し、前記内側部と前記外側部との間には、前記内側部よりも前記外側部が低い位置になる段差が形成されるように前記内側部と前記外側部を連結する連結部を有し、前記外側部にその周方向に沿って設けられたスリットを有することを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

前記基板は矩形状をなし、前記基板載置台はその載置面が前記基板に対応した矩形状をなし、前記気流ガイド部材は額縁状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記気流ガイド部材は、前記基板の長辺に対応する一対の長辺側部分と、前記基板の短辺に対応する一対の短辺側部分を組み立てて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記長辺側部分および前記短辺側部分は、いずれも１枚の板を折り曲げて、前記内側部に対応する部分、前記外側部に対応する部分、および前記連結部に対応する部分が形成されることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記長辺側部分および前記短辺側部分は、これらの合わせ部が４５°となる台形状をなし、それぞれの前記内側部に対応する部分、前記外側部に対応する部分、および前記連結部に対応する部分が合わされた状態で組み立てられることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記長辺側部分に形成された前記スリット、および、前記短辺側部分に形成された前記スリットは、それらの端部が、前記長辺側部分と前記短辺側部分との合わせ部に達しない状態で形成されていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記スリットの幅は、前記スリットを介しての排気と、前記気流ガイド部材と前記基板載置台との間との間を介しての排気との排気バランスを、前記基板の周縁部のエッチングレート抑制の程度が最適化されるように調整できる値とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記金属膜はＡｌ含有膜であり、前記処理ガスは塩素ガスを含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記Ａｌ含有膜は、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被処理基板に対してプラズマ処理を行う基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造過程においては、真空下でガラス基板に形成された所定の膜をプラズマを用いてエッチングするプラズマエッチング処理が存在する。

【0003】

このようなガラス基板に所定の膜が形成された被処理基板に対してプラズマエッチング処理を行う基板処理装置としては、真空に保持可能なチャンバー内に、下部電極として機能する基板載置台、およびこの載置台に対向して上部電極として機能するガス導入用のシャワーヘッドを配置し、下部電極に高周波電力を印加する高周波電源を接続し、チャンバー内を真空排気し、チャンバー内にシャワーヘッドを介して処理ガスを導入するとともに、載置台に高周波電力を印加し、それによって形成された処理ガスのプラズマにより被処理基板に存在する所定の膜をエッチングするものが知られている。

【0004】

ところで、このような基板処理装置においては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜やＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜のようなＡｌ含有膜等の金属膜を、処理ガスとして例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスのようなハロゲン含有ガスによりエッチングする工程が存在するが、この際に、処理ガスの供給量とエッチング量とが比例するため、ローディング効果により基板の外周部のエッチングレートが中央部のエッチングレートよりも極端に高くなってしまうという現象が発生する。つまり、プラズマ中のエッチング種（例えば塩素ラジカル）からみると、基板の最外周領域では単位量のエッチング種がエッチングすべき基板面積は、中央領域の約半分であり、中央領域に供給される流量と同じ流量で最外周領域に処理ガスが供給されると、計算上、最外周領域のエッチングレートは中央領域のエッチングレートの約２倍となってしまう。

【0005】

このため、載置台上の基板の周囲を囲繞するように整流ウォールを設け、それにより被処理基板の外周領域近傍から基板外周に向かう処理ガスの流れを遮ることにより、基板の最外周領域に供給されるエッチング種の量を減らし、基板面内における処理の均一性を高める技術が提案されている（特許文献１、２）。

【0006】

一方、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、当該周縁部との間において気流を外方へガイドする気流ガイド部材を設けて気流を制御することにより、ローディング効果を抑制して基板面内における処理の均一性を高める技術も提案されている（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３−２４３３６４号公報

【特許文献2】特開２０００−３１５６７６号公報

【特許文献3】特開２００９−２１２４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記特許文献１、２に記載された整流ウォールは、基板の搬入出の妨げとなるため、ガラス基板の搬入出の際に搬入出の妨げにならないように、上方に退避させる必要があり、その際に整流部材に付着した堆積物等が剥がれてパーティクルとなって被処理基板に落下して被処理基板を汚染させてしまうおそれがある。

【0009】

また、特許文献３に記載された気流ガイド部材は、その上にエッチングにともなう生成物やエッチングガスの反応副生成物の堆積物（以下デポと記載する）が付着されやすく、やはり被処理基板にパーティクルが付着するおそれがある。また、特許文献３の気流ガイド部材により、ある程度はローディング効果による外周部の処理の不均一を低減することができるが、最近ではさらなる処理の面内均一性が求められている。

【0010】

したがって、本発明は、基板の金属膜をプラズマエッチング処理する際に、さらなる処理の面内均一性が得られ、かつ被処理基板へのパーティクル付着を抑制することができる基板処理装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明は、表面に金属膜が形成された基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に設けられ、基板が載置される基板載置台と、前記処理容器内の前記基板載置台の上方に前記基板載置台に対向して設けられ、前記処理容器内に前記基板載置台に向けてハロゲン含有ガスを含む処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、前記基板載置台の周囲から前記処理容器内を排気する排気機構と、前記処理容器内に設けられ、内周部分に、前記基板載置台の周縁の上方に当該基板載置台の周方向に沿って配置された、前記処理ガス導入機構から導入された処理ガスを外方に導くガイド部を有し、外周部分が前記処理容器の内壁に取り付けられた、環状をなす気流ガイド部材と、前記処理容器内に、前記基板の前記金属膜に対してプラズマエッチングを行うための処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを具備し、前記気流ガイド部材は、前記ガイド部となる内側部と、前記基板載置台よりも外側の外側部とを有し、前記内側部と前記外側部との間には、前記内側部よりも前記外側部が低い位置になる段差が形成されるように前記内側部と前記外側部を連結する連結部を有し、前記外側部にその周方向に沿って設けられたスリットを有することを特徴とする基板処理装置を提供する。

【0012】

本発明において、前記基板は矩形状をなし、前記基板載置台はその載置面が前記基板に対応した矩形状をなし、前記気流ガイド部材は額縁状をなしているものとすることができる。

【0014】

前記気流ガイド部材は、前記基板の長辺に対応する一対の長辺側部分と、前記基板の短辺に対応する一対の短辺側部分を組み立てて形成することができる。この場合に、前記長辺側部分および前記短辺側部分は、いずれも１枚の板を折り曲げて、前記内側部に対応する部分、前記外側部に対応する部分、および前記連結部に対応する部分を形成することができる。また、前記長辺側部分および前記短辺側部分は、これらの合わせ部が４５°となる台形状をなし、それぞれの前記内側部に対応する部分、前記外側部に対応する部分、および前記連結部に対応する部分が合わされた状態で組み立てることができる。

【0015】

前記長辺側部分に形成された前記スリット、および、前記短辺側部分に形成された前記スリットは、それらの端部が、前記長辺側部分と前記短辺側部分との合わせ部に達しない状態で形成することができる。

【0016】

前記スリットの幅は、前記スリットを介しての排気と、前記気流ガイド部材と前記基板載置台との間との間を介しての排気との排気バランスを、前記基板の周縁部のエッチングレート抑制の程度が最適化されるように調整できる値とすることが好ましい。

【0017】

前記金属膜はＡｌ含有膜であり、前記処理ガスは塩素ガスを含むものとすることができる。この場合に、前記Ａｌ含有膜として、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜を用いることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、内周部分に、基板載置台の周縁の上方に当該基板載置台の周方向に沿って配置された、処理ガス導入機構から導入された処理ガスを外方に導くガイド部を有し、外周部分が前記処理容器の内壁に取り付けられた、環状をなす気流ガイド部材を設け、気流ガイド部材の基板載置台よりも外側の部分にスリットを形成したので、気流ガイド部材と基板載置台との間を通って外方に排気されるガス流の他に、ガス導入機構からスリットを介して排気されるガス流を形成することができる。このため、気流ガイド部材と基板載置台との間の処理ガスの流量を少なくすることができ、基板周縁部でのエッチングを抑制してエッチングの面内分布を均一にすることができる。また、スリットを設けることにより、処理ガスが気流ガイド部材上に滞留せず、スリットを介して排気される。このため、気流ガイド部材の表面や処理容器内壁へのデポの付着量を低減することができ、基板へのパーティクルの付着を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す垂直断面図である。

【図2】図１のII−II′線による水平断面図である。

【図3】図１、２に示す基板処理装置の気流ガイド部材が設けられた部分を示す部分断面図である。

【図4】図１、２に示す基板処理装置における基板の受け渡し状態を示す部分断面図である。

【図5】特許文献３の処理装置におけるチャンバー内の処理ガスの流れを示す図である。

【図6】図１、２に示す基板処理装置におけるチャンバー内の処理ガスのながれを示す図である。

【図7】気流ガイド部材のスリットの幅を０〜４０ｍｍの間で変化させて、処理ガスとしてＣｌ_２ガスを用いてＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜をエッチングした場合の、基板端からの距離とエッチング量との関係を示す図である。

【図8】図９に示すポイントにおいて、気流ガイド部材の「スリットあり」の場合と「スリット」なしの場合のエッチング後のデポの付着量を示した図である。

【図9】図８のデポの付着量を測定した位置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

【0021】

＜基板処理装置＞
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す垂直断面図、図２は図１のII−II′線による水平断面図である。
図１に示すように、この基板処理装置１は、矩形状をなすＦＰＤ用のガラス基板上に所定の金属膜、例えばＡｌ膜やＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜のようなＡｌ含有膜等の金属膜が形成された被処理基板（以下、単に「基板」と記す）Ｇに対してプラズマエッチング処理を行う容量結合型プラズマ処理装置として構成されている。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。

【0022】

この基板処理装置１は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形されたチャンバー２を有している。

【0023】

チャンバー２内の底部には、額縁状をなす絶縁体からなるスペーサ部材４を介して基板Ｇを載置するための基板載置台３が設けられている。基板載置台３の表面（基板載置面）は、基板Ｇよりも少し大きい矩形状をなしている。基板載置台３は下部電極として機能する。基板載置台３は、金属、例えばアルミニウムからなり、載置台本体を構成する基材５と、基材５の上部の周囲に設けられた絶縁性のシールドリング６と、基材５の側面の周囲に設けられた絶縁リング７と、基板Ｇを昇降するための複数の昇降ピン８とを備えている。昇降ピン８は、基材５に設けられた挿通孔５ａに挿通され、昇降機構（図示せず）により昇降される。スペーサ部材４と基材５との間、およびスペーサ部材４とチャンバー２の底壁２ａとの間は気密にシールされており、基材５と底壁２ａとの間に大気雰囲気の空間９が形成され、この空間９により基材５と底壁２ａとの間の大気絶縁が図られている。

【0024】

基材５には、給電線２３ａおよび２３ｂが接続されており、給電線２３ａには整合器２４ａおよびプラズマ生成用の高周波電源２５ａが接続され、給電線２３ｂには整合器２４ｂおよびバイアス生成用の高周波電源２５ｂが接続されている。プラズマ生成用の高周波電源２５ａの周波数は１〜１００ＭＨｚの範囲であり、例えば１３．５６ＭＨｚである。バイアス生成用の高周波電源２５ｂは基材５上の基板Ｇにイオンを引き込んで異方性のエッチングを行うためのものであり、５０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲の周波数が用いられ、例えば３．２ＭＨｚである。

【0025】

なお、基板載置台３の基材５の表面には基板Ｇを静電吸着する静電チャック（図示せず）が設けられている。また、基材５内には、基板Ｇの温度を制御するための温調機構および温度センサー（いずれも図示せず）が設けられている。さらに、基板載置台３の基材５とチャンバー２の底壁２ａとの間は、これらの間の絶縁を確保しつつチャンバー２内の真空排気により基板載置台３が撓むことを防止するために、複数の締結具（図示せず）により締結されている。さらにまた、基板載置台３に基板Ｇが載置された状態で、基板Ｇと基板載置台３との間に熱伝達のための伝熱ガス、例えばＨｅガスを供給する伝熱ガス供給機構（図示せず）が設けられている。

【0026】

チャンバー２の上部には、チャンバー２内に処理ガスを供給するとともに上部電極として機能するシャワーヘッド１０が、基板載置台３と対向するように設けられている。シャワーヘッド１０は、内部に処理ガスを拡散させるガス拡散空間１１が形成されているとともに、基板載置台３との対向面に処理ガスを吐出する複数の吐出孔１２が形成されている。

【0027】

シャワーヘッド１０の上面にはガス導入口１４が設けられ、このガス導入口１４には、処理ガス供給管１５が接続されており、この処理ガス供給管１５は処理ガス供給源１８に接続されている。また、処理ガス供給管１５には、開閉バルブ１６およびマスフローコントローラ１７が介在されている。実際には処理ガス供給源１８は処理ガスの数に応じて複数設けられており、各処理ガス供給源１８からそれぞれ処理ガス供給管１５が延びている。処理ガス供給源１８からは、プラズマエッチングのための処理ガスが供給される。処理ガスとしては、ハロゲン含有ガス、例えばＣｌ_２ガスや、Ｃｌ_２ガスにＡｒガス等の不活性ガスを加えたものを用いることができる。三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）ガス、四塩化炭素（ＣＣｌ_４）ガス、四フッ化炭素（ＣＦ_４）ガスや、これらに不活性ガスを加えたもの、Ｃｌ_２ガス、ＢＣｌ_３ガス、ＣＣｌ_４ガス、ＣＦ_４ガスの２つ以上を混合した混合ガス、さらにはこのような混合ガスに不活性ガスを加えたものも用いることができる。

【0028】

チャンバー２の底壁の４つの隅部には、それぞれ排気口２９（図２参照）が形成されており、各排気口２９には排気部３０が設けられている。排気部３０は、排気口２９に接続された排気配管３１と、排気配管３１の開度を調整することによりチャンバー２内の圧力を制御する自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２と、チャンバー２内を排気配管３１を介して排気するための真空ポンプ３３とを有している。そして、真空ポンプ３３によりチャンバー２内が排気され、プラズマエッチング処理中、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２の開度を調整することによりチャンバー２内を所定の真空雰囲気に設定、維持する。

【0029】

チャンバー２の一つの側壁には、基板Ｇを搬入出するための搬入出口３５およびそれを開閉するゲートバルブ３６が設けられている。

【0030】

基板載置台３の周縁部の上方位置には、ガス流を外方へガイドするガイド部を有する気流ガイド部材４０が設けられている。気流ガイド部材４０については後述する。

【0031】

なお、気流ガイド部材４０の下方の、基板載置台３とチャンバー２の内壁の間の空間にはガス流路の圧力損失を調節するためのバッフル板（図示せず）が設けられている。

【0032】

また、基板処理装置１は、さらに制御部５０を有している。制御部５０は、ＣＰＵおよび記憶部を備えたコンピュータで構成されており、基板処理装置１の各構成部、例えばガス供給系、排気系、高周波電力を供給する機構、昇降ピン８の駆動機構、ゲートバルブ３６の駆動機構等は、記憶部に記憶された処理レシピ（プログラム）に基づいて所定の処理が行われるように制御される。処理レシピは、ハードディスク、コンパクトディスク、半導体メモリ等の記憶媒体に格納されている。

【0033】

＜気流ガイド部材＞
次に、気流ガイド部材４０について説明する。
図３は本実施形態に係る基板処理装置１の気流ガイド部材４０が設けられた部分を拡大して示す部分断面図である。

【0034】

気流ガイド部材４０は、アルミニウム等の金属、またはセラミックスからなり、チャンバー２の内壁位置と基板載置台３の周縁部上方位置との間に環状、すなわち額縁状に設けられており、シャワーヘッド１０からの処理ガスの気流を基板Ｇの外方へガイドする機能を有する。図３に示すように、気流ガイド部材４０は、基板載置台３の周縁の上方に当該基板載置台の周方向に沿って配置された、シャワーヘッド１０から導入された処理ガスを外方に導くガイド部を構成する内側部４０−１と、基板載置台３の外側に配置され、チャンバー２の内壁に取り付けられた外側部４０−２とを有しており、内側部４０−１と外側部４０−２との間には、内側部４０−１よりも外側部４０−２が低い位置となる段差４２が形成されている。

【0035】

段差４２は、図４に示すように、昇降ピン８により基板Ｇを基板載置台３の上方へ上昇させた状態で、搬入出口３５から搬送装置６０の搬送アーム６２をチャンバー２内に挿入して基板Ｇの受け渡しを行う際に、搬送アーム６２のベース６１から逃げるために形成されている。ただし、搬送装置６３のベースから逃げる必要がない場合は、段差４２を設けなくてもよい。

【0036】

図２に示すように、気流ガイド部材４０は、基板Ｇ（基板載置台３）の長辺に対応する２つの長辺側部材４０ａと短辺に対応する２つの短辺側部材４０ｂを組み立てて構成されている。長辺側部材４０ａおよび短辺側部材４０ｂは、いずれも、一枚の板を折り曲げることにより、内側部４０−１を構成する部分、外側部４０−２を構成する部分、および段差４２の部分を形成することができる。長辺側部材４０ａおよび短辺側部材４０ｂの端部は、４５°に切断された台形状をなしており、これらの内側部４０−１を構成する部分、外側部４０−２を構成する部分、および段差４２の部分の端部が、それぞれ突き合わされた状態で組み立てられるようになっている。

【0037】

気流ガイド部材４０の基板載置台３よりも外側部分には周方向に沿ってスリット４１が形成されている。本例の場合には、外側部４０−２にスリット４１が形成されている。スリット４１は、２つの長辺側部材４０ａのそれぞれにその長さ方向に沿って形成された２つの長辺スリット４１ａと、短辺側部材４０ｂのそれぞれにその長さ方向に沿って形成された短辺スリット４１ｂとを有している。長辺スリット４１ａと短辺スリット４１ｂは、それらの端部が長辺側部材４０ａと短辺側部材４０ｂとの合わせ面に達しない状態で非連続で設けられており、それぞれ基板Ｇの長辺および短辺よりも少し短い長さを有している。これにより排気口２９の上方にはスリットが存在しないようにすることができる。スリット４１は、基板Ｇ周縁部のガス流量をコントロールする機能および気流ガイド部材４０へのデポを低減する機能を有する。なお、スリット４１は内側部４０−１に形成してもよい。

【0038】

内側部４０−１の基板載置台３（シールドリング６）の上面からの高さａ、および、スリット４１（長辺スリット４１ａおよび短辺スリット４１ｂ）の幅ｂは、基板周縁部のエッチングレートが適切に制御されるように適宜設定される。内側部４０−１の内端は、基板Ｇの昇降を妨げることがなく、かつパーティクルを極力防止する観点から、基板Ｇの端部よりも外側に位置している。

【0039】

また、図２および図３に示すように、気流ガイド部材４０の長辺側部材４０ａおよび短辺側部材４０ｂは、基板載置台３に取り付けられた複数（図では６個）の支持ロッド４３に支持されている。支持ロッド４３は、内側部４０−１に取り付けられている。支持ロッド４３の他端はチャンバー２やスペーサ部材４に取り付けられている。これら支持ロッド４３により、気流ガイド部材４０のガイド部である内側部４０−１の高さ位置が一定に保持される。

【0040】

＜基板処理装置の処理動作＞
次に、このように構成される基板処理装置１の処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ３６を開け、図示しない真空搬送室から搬送装置６０の搬送アーム６２（図４参照）により搬入出口３５を介して基板Ｇをチャンバー２内へ搬入し、昇降ピン８を上昇させて昇降ピン８を基板載置台３の基板載置面から突出させた状態とし、昇降ピン８上に基板Ｇを載せる。搬送アーム６２を真空搬送室へ退避させた後、昇降ピン８を下降させ、基板Ｇを基板載置台３の基板載置面に載置し、ゲートバルブ３６を閉じる。

【0041】

基板載置台３の基材５を温調機構（図示せず）により温調して基板Ｇの温度制御を行い、さらに、真空ポンプ３３でチャンバー２内を排気しつつ、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２によりチャンバー２内の圧力を所定の真空度に調整し、処理ガス供給源１８から、マスフローコントローラ１７により流量調節して処理ガス供給管１５およびシャワーヘッド１０を介してハロゲン含有ガス、例えばＣｌ_２ガスを含む処理ガスをチャンバー２内に導入する。

【0042】

この状態で高周波電源２５ａから整合器２４ａを介してプラズマ生成用の高周波電力を基板載置台３の基材５に印加し、下部電極としての基板載置台３と上部電極としてのシャワーヘッド１０との間に高周波電界を生じさせて、処理ガスのプラズマを生成し、このプラズマにより生成された塩素ラジカル（Ｃｌ^＊）等のエッチャントにより基板ＧのＡｌ含有膜等の金属膜にエッチング処理を施す。これにより、Ａｌ含有膜はＣｌ^＊等と反応し、生成された反応生成物は気体となって除去される。このとき、高周波電源２５ｂからは整合器２４ｂを介してバイアス生成用の高周波電力を基材５に印加して、プラズマ中のイオンを基板Ｇに引き込みエッチングの異方性を高める。

【0043】

ハロゲン含有ガスによる金属膜のエッチング処理に際して、気流ガイド部材４０を設けることにより、処理ガスの気流を基板Ｇの外方にガイドするので、チャンバー２の内壁部から基板Ｇへ向けてのエッチャントの拡散を抑えて、基板Ｇ周縁部のエッチングを抑制することができる。

【0044】

ところで、特許文献３では、気流ガイド部材としてスリットが形成されていない無垢の板材を額縁状に配置しているが、この場合には、図５に示すように、広い空間から基板載置台３の周縁部と気流ガイド部材４０′との間の狭い空間に処理ガスが流れることから、基板Ｇ周縁部を通過する処理ガスの流量が多くなり、これにより基板Ｇ周縁部のエッチングが促進されるため、基板Ｇ周縁部のエッチング抑制効果が十分ではないことが判明した。

【0045】

そこで、本実施形態では、基板載置台３よりも外側の部分にスリット４１を設けた気流ガイド部材４０を配置することにより、図６に示すように、スリット４１を介して排気されるガス流を形成する。これにより、気流ガイド部材４０と基板載置台３との間の処理ガスの流量を少なくすることができ、基板Ｇ周縁部でのエッチングを抑制してエッチングの面内分布を均一にすることができる。

【0046】

このとき、スリット４１の幅を調整することにより、スリット４１を介しての排気と、気流ガイド部材４０と基板載置台３との間を介しての排気との排気バランスを調整して、基板Ｇ周縁部のガス流量をコントロールすることができ、その排気バランスを、基板Ｇ周縁部のエッチング抑制の程度を最適化できる理想的なものとすることにより、エッチングの面内分布をより均一にすることができる。

【0047】

このときのスリット４１の幅ｂは、エッチング条件や気流ガイド部材４０の高さａ等によって最適な値になるように決定される。また、気流ガイド部材４０の高さａは、外方に向かう気流が最適化されるように適宜設定される。例えば、基板Ｇ周縁部のエッチング量を減らすためには気流ガイド部材４０の高さａに対するスリット４１の幅ｂの割合を多くするために、気流ガイド部材４０の高さａを低くしたり、スリット４１の幅ｂを広くすることができる。また、基板Ｇ周縁部のエッチング量を増やすためには気流ガイド部材４０の高さａに対するスリット４１の幅ｂの割合を小さくするために、気流ガイド部材４０の高さａを高くしたり、スリット４１の幅ｂを狭くすることができる。

【0048】

図７は、気流ガイド部材４０のスリット４１の幅を０〜４０ｍｍの間で変化させて、処理ガスとしてＣｌ_２ガスを用いてＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜をエッチングした場合の、基板端からの距離とエッチングレートとの関係を示す図である。このときのエッチング条件は、以下の通りとした。

【0049】

エッチング条件
Ｃｌ_２ガス流量：３７００ｓｃｃｍ
圧力：１５ｍＴｏｒｒ（２Ｐａ）
プラズマ生成用高周波パワー：１２ｋＷ
バイアス生成用高周波パワー：６ｋＷ
時間：６０ｓｅｃ

【0050】

図７に示すように、スリットを形成しない場合は、ローディング効果により基板周縁部のエッチングレートが高いのに対し、スリットを形成することにより基板周縁部のエッチングレートが低下することがわかる。また、エッチング条件や気流ガイド部材４０の高さａ等に応じてスリットの幅ｂの最適値が存在し、本例の場合は、スリット幅が５ｍｍのときに、基板周縁部のエッチングを適度に抑制することができ、エッチング分布が最適になることがわかる。一方、スリット幅が２０ｍｍ、４０ｍｍの場合は、基板周縁部のエッチングレートがむしろ低下することがわかった。

【0051】

このように、スリット４１の幅ｂを、エッチング条件や気流ガイド部材４０の高さａ等に応じて最適化することにより、基板Ｇ周縁部のエッチング量を低減して面内均一性の高いエッチングを行えることが確認された。

【0052】

また、気流ガイド部材４０にスリット４１が形成されているので、処理ガスが気流ガイド部材４０上に滞留せず、スリット４１を介して排気される。このため、気流ガイド部材４０の表面やチャンバー２の内壁へのデポの付着量を低減することができ、基板Ｇへのパーティクルの付着を抑制することができる。

【0053】

図８は、図９に示すポイント、すなわち気流ガイド部材４０の表面（図９のポイント１）とチャンバー２の内壁の気流ガイド部材４０よりも上の部分（図９のポイント２）において、気流ガイド部材の「スリットあり」の場合と「スリット」なしの場合のエッチング後のデポの付着量を示した図である。ここでは、図１および図２に示す基板処理装置を用い、スリットの幅を１５ｍｍとして、以下の条件の２段階のエッチング処理を２００セット繰り返した後のデポ量を測定した。なお、デポ量は、気流ガイド部材４０とチャンバー２の内壁のデポ量を直接測定するのではなく、当該位置にガラス基板の小片を設置し、ガラス基板表面に成膜された量をデポ量として測定した。その際、デポ量の測定には段差計を用いた。

【0054】

エッチング条件
第１段階
Ｃｌ_２ガス流量：３７００ｓｃｃｍ
時間：６０ｓｅｃ
第２段階
Ｃｌ_２ガス流量：１５００ｓｃｃｍ
時間：３０ｓｅｃ
共通条件
圧力：１５ｍＴｏｒｒ（２Ｐａ）
プラズマ生成用高周波パワー：１２ｋＷ
バイアス生成用高周波パワー：６ｋＷ

【0055】

図８に示すように、ポイント１、２の双方とも、スリットを設けることによりデポが低減することが確認された。

【0056】

さらに、気流ガイド部材４０は、基板載置台３側の内側部４０−１とチャンバー２の内壁側の外側部４０−２とを有し、内側部４０−１と外側部４０−２との間には、内側部４０−１よりも外側部４０−２が低い位置となる段差４２が形成されている。これにより、図４に示すように、昇降ピン８により基板Ｇを基板載置台３の上方へ上昇させた状態で、搬入出口３５から搬送装置６０の搬送アーム６２をチャンバー２内に挿入して基板Ｇの受け渡しを行う際に、搬送アーム６２のベース６１との干渉を防止することができる。また、このように外側部４０−２が低く形成されることにより、たとえその部分にデポが付着しても、基板Ｇにパーティクルとなって付着し難くすることができる。基板Ｇの受け渡しに際しては、図４に示すように、基板Ｇを気流ガイド部材４０の上方まで上昇させた状態となるので、基板Ｇの上方には部材が存在せず、基板Ｇへのパーティクル付着の危険性を小さくすることができる。

【0057】

さらにまた、気流ガイド部材４０は、長辺側部材４０ａおよび短辺側部材４０ｂを組み立てて構成されるので、大型基板用の大型の処理装置においても容易に装着することができる。また、長辺側部材４０ａおよび短辺側部材４０ｂは、いずれも、一枚の板を折り曲げることにより、内側部４０−１を構成する部分、外側部４０−２を構成する部分、および段差部分を簡易に形成することができ、また、長辺側部材４０ａおよび短辺側部材４０ｂの端部は、４５°に切断された台形状をなし、これらの内側部４０−１を構成する部分、外側部４０−２を構成する部分、および段差部分の端部が、それぞれ突き合わされた状態で組み立てられるので、段差が存在しても容易に組み立てることができる。

【0058】

さらにまた、気流ガイド部材４０の外側部４０−２に形成されたスリット４１は、２つの長辺側部材４０ａのそれぞれにその長さ方向に沿って形成された２つの長辺スリット４１ａと、短辺側部材４０ｂのそれぞれにその長さ方向に沿って形成された短辺スリット４１ｂとを有し、長辺スリット４１ａと短辺スリット４１ｂは、連続していないので、長辺スリット４１ａと短辺側部材４０ｂとを容易に合わせることができる。また、長辺スリット４１ａと短辺側部材４０ｂの長さを調整して排気口２９の上方にスリットが存在しないようにすることで、スリット４１を介して排気口２９へ直接排気されることがなくなり、排気流によるパーティクルの巻上げ等を抑制することができる。

【0059】

＜他の適用＞
以上、本発明の一つの実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、容量結合プラズマ処理装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、誘導結合型のプラズマ処理装置や、マイクロ波プラズマ処理装置等の他のプラズマ処理装置にも適用することができる。

【0060】

さらに、上記実施形態では、基板としてガラス基板を用いた例を説明したが、セラミックス基板等の他の絶縁性基板であってもよい。また、半導体基板等であってもよい。

【符号の説明】

【0061】

１；基板処理装置
２；チャンバー（処理容器）
３；基板載置台
５；基材
８；昇降ピン
１０；シャワーヘッド
１５：処理ガス供給管
１８：処理ガス供給源
２４ａ，２４ｂ；整合器
２５ａ，２５ｂ；高周波電源
２９；排気口
３０；排気部
４０；気流ガイド部材
４０−１；内側部
４０−２；外側部
４０ａ；長辺側部材
４０ｂ；短辺側部材
４１；スリット
４１ａ；長辺スリット
４１ｂ；短辺スリット
４２；段差
５０；制御部
Ｇ；基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】