(57)【要約】  プラズマ処理装置は、基板２と対向するチャンバ３の上部開口に配置されて誘電体板８を支持する梁状スペーサ７を備える。梁状スペーサ７により誘電体板８が支持されている。梁状スペーサ７には下向きに設けられた、基板２に向いた俯角θｄを有する複数のプロセスガス導入口３１，３６と、誘電体板８に向いた仰角θｅを有する複数の希ガス導入口４１とが設けられている。高圧かつ高パワーのプロセスにおいて、エッチングレート等の処理速度の向上と、誘電体板８の摩耗の効果的な抑制を実現できる。
2008120459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基板（２）が配置された真空容器（３）と、
前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に配置され、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（３０）を構成する梁状構造物（７）と、
前記梁状構造物の上面（７ｇ）に下面（８ａ）が支持される誘電体板（８）と、
前記誘電体板の上面側に複数の導電体（１１）を螺旋状に配置してなり、高周波電力が投入されるプラズマ発生のためのスパイラルコイル（９）と、
前記梁状構造物に下向きに設けられた、前記基板に向いた俯角を有する複数のプロセスガス導入口（３１，３６，７１，７３）と、
前記プロセスガス導入口にプロセスガスを供給して噴出させるプロセスガス供給源（２１）と、
前記梁状構造物の前記窓部に臨むように上向きに設けられ、前記誘電体板に向いた仰角を有する複数の摩耗防止ガス導入口（４１，６１，６２，１４１）と、
前記摩耗防止ガス導入口に摩耗防止ガスを供給して噴出させる摩耗防止ガス供給源（２２，１４２）と
を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記プロセスガス導入口は、前記梁状構造物の前記外周部の前記窓部に臨む面（７ｊ）に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記摩耗防止ガス導入口は、前記誘電体板の下面近傍に形成された高密度プラズマ生成領域に向いた仰角を有することを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記摩耗防止ガス供給源は、前記摩耗防止ガス導入口に希ガスを供給して噴出させる希ガス供給源であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記希ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノン、及びネオンからなる群のうちの少なくとも１種類を含むことを特徴とする、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記摩耗防止ガス供給源は、前記第２のガス導入口に酸素ガスを供給して噴出させる酸素ガス供給源であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記プロセスガス導入口は、前記梁状構造物の前記外周部の前記窓部に臨む面（７ｊ）に設けられてい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項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記プロセスガス導入口は、少なくとも２種類の俯角（θｄ１，θｄ２，θｄ３）を有するものを含むことを特徴とする、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記プロセスガス導入口は、
前記基板の中心領域（２ａ）に向いた第１の俯角（θｄ１）を有する第１のプロセスガス導入口（３１Ａ）と、
前記基板の外周領域（２ｂ）に向いた第２の俯角（θｄ２）を有する第２のプロセスガス導入口（３１Ｂ）と
を含むことを特徴とする、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記梁状構造物に交換可能に取り付けられ、それぞれ前記プロセスガス導入口と摩耗防止ガス導入口のうちのいずれか一方が形成された複数の導入口部材（４３，３７）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
基板（２）をプラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、
真空容器（３）の底部側に前記基板を配置し、
前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（３０）を構成する梁状構造物（７）を配置し、
前記梁状構造物の上面（７ｇ）で下面（８ａ）が支持されるように誘電体板（８）を配置し、
前記誘電体板の上面側にプラズマ発生のためのスパイラルコイル（９）を配置し、
前記梁状構造物に下向きに設けられた、前記基板に向いた俯角を有する複数のプロセスガス導入口（３１，３６）から前記真空容器内にプロセスガスを噴出し、
前記梁状構造物の前記窓部に臨むように上向きに設けられ、前記誘電体板に向いた仰角を有する複数の摩耗防止ガス導入口（４１，５６）から前記誘電体板の下面に向けて摩耗防止ガスを噴出し、
前記プロセスガス導入口から前記プロセスガスを噴出し、かつ前記摩耗防止ガス導入口から前記摩耗防止ガスを噴出しつつ、前記真空容器内を排気して前記真空容器内を一定圧力に維持し、
前記スパイラルコイルに高周波電力を投入して前記真空容器内にプラズマを発生させて前記基板を処理することを特徴とする、プラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記プロセスガス導入口は、少なくとも２種類の俯角（θｄ１，θｄ２，θｄ３）を有するものを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のプラズマ処理装置では、チャンバの上部が誘電体板で閉鎖され、この誘電体板上に高周波電力が投入されるコイルが配置された構成が知られている。例えば特許文献１〜３には、梁状構造物で誘電体板の下面側を支持することにより、機械的強度を確保しつつ誘電体板の薄型化を図ったプラズマ処理装置が開示されている。また、特許文献４，５には誘電体板を支持する構造物からガスを供給するための構成が開示されている。【０００３】
これらのプラズマ処理装置では、誘電体板が薄く、かつ梁状構造物の形状がコイルとの相互作用を小さくするものになっているため、高密度なプラズマを生成することができる。【０００４】
近年、ディープＳｉエッチングと呼ばれるＳｉ基板の深掘りないしは高アスペクトのエッチング等を高速で行うために、プラズマ処理装置内の圧力を例えば１０Ｐａ程度以上に増大させ、かつ投入する高周波電力を大きくする等によりプラズマ密度を更に増大させることが求められている。【０００５】
しかし、このような高圧かつ高パワーのＳｉエッチングプロセスでは、石英からなる誘電体板のエッチングないしは摩耗が極めて顕著となる。特許文献１〜５に開示されたものを含め、従来提案されているプラズマ処理装置では、このような高圧かつ高パワーのプロセスの特性を踏まえた上で、誘電体板のエッチングないしは摩耗を効果的に抑制することについて、十分な考慮がなされていない。【０００６】
一般に、ガスの流れの状態は、低圧下（高真空度）の分子流領域、高圧下（低真空度）の粘性流領域、及び分子流領域と粘性流領域との中間の領域である中間流領域とに分類できる。ガス流が分子流領域と粘性流領域との中間流領域から粘性流領域となるような高圧下でのプラズマ処理（以下、「高圧プロセス」という。）では、ガス流が分子流領域となるような高圧下でのプラズマ処理（以下、「低圧プロセス」という）と比較すると、ガス流れが粘性を帯びてくるので、ガスの導入口位置及び導入方法がエッチングの特性に与える影響が大きくなってくる。例えば、高圧プロセスでは、プロセスガスの流れとプラズマ密度の高い領域との相対的な位置関係がプロセスガスのプラズマ化の効率に大きく影響する。また、高圧プロセスでは、プロセスガスの流れと基板との相対的な位置関係が、基板へのラジカルやイオンの供給量やその面内分布に大きく影響する。しかし、特許文献１〜５に開示されたものを含め、従来提案されているプラズマ処理装置では、このような高圧プロセスの特性を踏まえた上でのエッチングレート等の処理速度の向上と、エッチングレートの分布等の処理特性の均一化を図ることについて、十分な考慮がなされていない。【０００７】
【特許文献１】特許第３３８４７９５号明細書
【特許文献２】特許第３７２９９３９号明細書
【特許文献３】特開２００１−１１０５７７号
【特許文献４】特開２００５−１２２９３９号
【特許文献５】特開２００３−３３２３２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高圧かつ高パワーの超高密度プラズマ生成プロセスにおいて、エッチングレート等の処理速度の向上、誘電体板の摩耗の効果的な抑制、及びエッチングレートの分布等の処理特性の均一化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、内部に基板（２）が配置された真空容器（３）と、前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に配置され、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（３０）を構成する梁状構造物（７）と、前記梁状構造物の上面（７ｇ）に下面（８ａ）が支持される誘電体板（８）と、前記誘電体板の上面側に複数の導電体（１１）を螺旋状に配置してなり、高周波電力が投入されるプラズマ発生のためのスパイラルコイル（９）と、前記梁状構造物に下向きに設けられた、前記基板に向いた俯角を有する複数のプロセスガス導入口（３１，３６，７１，７３）と、前記プロセスガス導入口にプロセスガスを供給して噴出させるプロセスガス供給源（２１）と、前記梁状構造物の前記窓部に臨むように上向きに設けられ、前記誘電体板に向いた仰角を有する複数の摩耗防止ガス導入口（４１，６１，６２，１４１）と、前記摩耗防止ガス導入口に摩耗防止ガスを供給して噴出させる摩耗防止ガス供給源（２２，１４２）とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。【００１０】
本明細書において第１及び第２のガス導入口について「俯角」及び「仰角」とは、ガス導入口の向きが鉛直面内で水平方向に対してなす角度をいい、ガス導入口からガスが噴出される向きも鉛直面内で水平方向に対してこの角度を有する。また、鉛直面内での水平方向に対する角度のうち下向きのものを「俯角」といい、上向きのものを「仰角」という。【００１１】
好ましくは、前記プロセスガス導入口は、前記梁状構造物の前記外周部の前記窓部に臨む面（７ｊ）に設けられている。【００１２】
誘電体板の下面近傍のスパイラルコイルの外周側に対応する領域、すなわち窓部のうち平面視で梁状構造物の外周部に近い領域において、強い高周波磁場が生成し、これによって電子が加熱されてドーナツ状の高密度プラズマ領域が生じる。プロセスガス導入口は梁状構造物の外周部の窓部に臨む面に設けられている。換言すれば、プロセスガスはドーナツ状の高密度プラズマの近傍から真空容器内に噴出される。その結果、プロセスガスのプラズマ化が効果的に促進される。また、環状の外周部と、外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部と、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部とを備える梁状構造物で誘電体板を支持しているので、真空容器内を減圧した際に誘電体板の変形をも考慮した機械的強度を確保しつつ、誘電体板の薄型化を図ることができる。その結果、高周波パワーの投入損失を大幅に低減してプラズマをより高密度化できる。これらの理由による、基板のエッチングレート等の処理速度を向上できる。【００１３】
前記摩耗防止ガス導入口は、前記誘電体板の下面近傍に形成された高密度プラズマ生成領域に向いた仰角を有する。【００１４】
具体的には、前記摩耗防止ガス供給源は、前記摩耗防止ガス導入口に希ガスを供給して噴出させる希ガス供給源（２２）を備える。希ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノン、及びネオンからなる群のうちの少なくとも１種類を含む。【００１５】
プラズマ処理装置は、前記希ガス供給源に代えて、又は前記希ガス供給源に加えて、前記第２のガス供給源として前記第２のガス導入口に酸素ガス（Ｏ２）ガスを供給して噴出させる酸素ガス供給源（１４２）を備える。【００１６】
誘電体板の下面近傍のスパイラルコイルの外周側に対応する領域は、前述のように高密度プラズマが生じている。この高密度プラズマ生成領域に向けて摩耗防止ガス導入口から誘電体板の下面の削れ防止のためのガスを吹き付ける。この摩耗防止ガス導入口から吹き付けるガス選定は、誘電体板の削れ防止の観点からは、誘電体板の材料との反応性が低いものあるという条件を満たす必要があり、例えば誘電体板が石英（ＳｉＯ２）からなる場合、吹き付けるガスはＨｅやＡｒ等の希ガス及び／又はＯ２が相当する。また、第２のガス導入口から吹き付けるガスの選定は、エッチングの観点からは、基板材料のエッチングに必要なガスであるプロセスガスに含まれているもの、及び／又は、総流量に対する割合が大きい希ガス（Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、及びＮｅからなる群のうちの少なくとも１種類を含む。）が好適である。例えば、誘電体板がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉであり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＳＦ６／Ｏ２／Ｈｅである場合、誘電板の削れ防止のために吹き付けるガスは、Ｏ２と希ガスであるＨｅのうちの少なくともいずれか一方を選ぶのが好適である。また、誘電体板８がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉであり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＳＦ６／Ｏ２であって希ガス（Ｈｅ）を含まない場合、誘電体板８の削れ防止のために吹き付けるガスは、Ｏ２ガスを選択するのが好適である。さらに、誘電体板がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉＯ２であり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＣＦ４／Ａｒである場合、誘電体板の削れ防止のために吹き付けるガスは、希ガスであるＡｒが好適である。【００１７】
摩耗防止ガス導入口から希ガスを噴出すると、真空容器内の他の領域と比較して誘電体板直下における希ガスの分圧が相対的に高くなる。すなわち誘電体板直下における希ガスのガス密度が高くなる。希ガスは反応性が極めて低いので、誘電体板の下面のエッチングないしは摩耗が効果的に抑制ないしは防止される。同様に、プロセスガスに酸素ガスが含まれる場合、摩耗防止ガス導入口からこの酸素ガスを噴出すると、誘電体板直下の高密度プラズマ生成領域において酸素ガスの分圧が相対的に高くなり、誘電体板が石英（ＳｉＯ２）であればＯ２プラズマをあてても誘電体板は削れにくい。また、酸素ガスは基板のエッチングガスとして使用できるので、基板のエッチングに対して許容できる範囲で第２のガス導入口から噴出するガスとして酸素ガスを使用できる。【００１８】
例えば、前記摩耗防止ガス導入口は、前記梁状構造物の前記外周部の前記窓部に臨む面（７ｊ）に設けられる。【００１９】
梁状構造物の外周部の窓部に臨む面は、誘電体板の下面近傍のスパイラルコイルの外周側に対応する領域、すなわち高密度プラズマ生成領域が形成される領域に近いので、希ガスや酸素ガスの噴出によってより効果的に誘電体板の下面のエッチングないしは摩耗を抑制できる。【００２０】
プラズマ処理装置は、前記梁状構造物に交換可能に取り付けられ、それぞれ前記プロセスガス導入口と摩耗防止ガス導入口のうちのいずれか一方が形成された複数の導入口部材（４３，３７）を備えることが好ましい。【００２１】
導入口部材を交換することにより、第２のガス導入口の仰角や開口面積を簡単に変更できる。仰角や開口面積の変更によって、プロセス条件に変更があった場合でも誘電体板の摩耗を効果的に抑制できる。【００２２】
本発明の第２の態様は、基板（２）をプラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、真空容器（３）の底部側に前記基板を配置し、前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（３０）を構成する梁状構造物（７）を配置し、前記梁状構造物の上面（７ｇ）で下面（８ａ）が支持されるように誘電体板（８）を配置し、前記誘電体板の上面側にプラズマ発生のためのスパイラルコイル（９）を配置し、前記梁状構造物に下向きに設けられた、前記基板に向いた俯角を有する複数のプロセスガス導入口（３１，３６）から前記真空容器内にプロセスガスを噴出し、前記梁状構造物の前記窓部に臨むように上向きに設けられ、前記誘電体板に向いた仰角を有する複数の摩耗防止ガス導入口（４１，５６）から前記誘電体板の下面に向けて摩耗防止ガスを噴出し、前記プロセスガス導入口から前記プロセスガスを噴出し、かつ前記摩耗防止ガス導入口から前記摩耗防止ガスを噴出しつつ、前記真空容器内を排気して前記真空容器内を一定圧力に維持し、前記スパイラルコイルに高周波電力を投入して前記真空容器内にプラズマを発生させて前記基板を処理することを特徴とする、プラズマ処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法では、環状の外周部と、外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部と、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部とを備える梁状構造物で誘電体板を支持し、かつ基板に向いた俯角を有してプロセスガスを噴出する第１のガス導入口に加え、誘電体板に向いた仰角を有して希ガスと酸素ガスの少なくともいずれか一方を噴出する複数の第２のガス導入口を備えるので、エッチングレート等の処理速度の向上と、誘電体板の摩耗の効果的な抑制とを図ることができる。【００２４】
また、梁状構造物の外周部の窓部に臨む面に設けられた複数のプロセスガス導入口が少なくとも２種類の俯角を有するものを含むことにより、エッチングレート等の処理速度の向上と、エッチングレートの分布等の処理特性の均一性とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２】図１のII−II線での断面図。
【図３】梁状スペーサとＩＣＰコイルを示す模式的な平面図。
【図４】梁状スペーサを示す模式的な部分斜視図。
【図５】梁状スペーサの外周部を示す部分拡大断面図。
【図６】導入口チップを示す斜視図。
【図７】梁状スペーサの中央部を示す部分拡大断面図。
【図８】導入口プレートを示す斜視図。
【図９】誘電体板のエッチングレートの分布を示す模式図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１１】図１０のXI−XI線での断面図。
【図１２】梁状スペーサの外周部を示す部分拡大断面図。
【図１３】梁状スペーサの中央部を示す模式図。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１５】本発明の第４実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１６】図１５のドライエッチング装置が備える梁状スペーサの下面側から見た斜視図。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る梁状スペーサの模式的な部分平面図。
【図１８】本発明の第５実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１９】本発明の第７実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２０】図９のXX−XX線での断面図。
【図２１】梁状スペーサとＩＣＰコイルを示す模式的な平面図。
【図２２】梁状スペーサを示す模式的な部分斜視図。
【図２３Ａ】プロセスガス導入口チップ及び希ガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２３Ｂ】プロセスガス導入口チップ及び希ガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２３Ｃ】プロセスガス導入口チップ及び希ガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２４】エッチングレートの分布を示す模式図。
【図２５】本発明の第７実施形態に係るドライエッチング装置が備える梁状スペーサを示す模式的な部分斜視図。
【図２６Ａ】希ガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２６Ｂ】プロセスガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２６Ｃ】プロセスガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２７】本発明の第８実施形態に係るドライエッチング装置が備える梁状スペーサを示す模式的な部分斜視図。
【図２８】導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２９】導入口チップの代案を示す斜視図。
【図３０】導入口チップの代案を示す部分拡大断面図。
【図３１Ａ】ガス導入口の代案を示す部分拡大断面図。
【図３１Ｂ】ガス導入口の代案を示す部分拡大断面図。
【図３２Ａ】基板に対してプロセスガスを一様に流した場合のガスの圧力の面内分布。
【図３２Ｂ】基板に対してプロセスガスを一様に流した場合のガスの滞留時間の面内分布。
【図３２Ｃ】基板に対してプロセスガスを一様に流した場合の反応物の再付着量の面内分布。
【図３２Ｄ】基板に対してプロセスガスを一様に流した場合のエッチングレートの面内分布を示す。
【図３３Ａ】ガスの圧力の面内分布。
【図３３Ｂ】ガスの滞留時間の面内分布。
【図３３Ｃ】反応物の再付着量の面内分布。
【図３３Ｄ】エッチングレートの面内分布を示す。
【図３４】表皮深さの変化を説明するための模式図。
【図３５】本発明の第７実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１  ドライエッチング装置
２  基板
３  チャンバ
４  チャンバ本体
５  排気口
６  蓋体
７  梁状スペーサ
７ａ  外周部
７ｂ  中央部
７ｃ  梁部
７ｄ  下面
７ｅ，７ｆ  溝
７ｇ  上面
７ｈ  溝
７ｉ  凹部
７ｊ  内側側壁面
７ｋ  ガス流路溝
７ｍ  第１部分
７ｎ  第２部分
７ｐ  収容凹部
８  誘電体板
８ａ  下面
９  ＩＰＣコイル
１１  導電体
１２  マッチング回路
１３，１６  高周波電源
１４  基板サセプタ
１７  冷媒循環装置
１８  伝熱ガス循環装置
２１  プロセスガス供給源
２２  希ガス供給源
２３  コントローラ
２４  真空排気装置
２５Ａ，２５Ｂ  Ｏリング
２６，２７，２８  Ｏリング
２９  弾性部材
３０  窓部
３１，３６，７１，７３  プロセスガス導入口
３３Ａ，３３Ｂ  環状ガス流路
３３ａ  内周壁
３３ｂ  外周壁
３４Ａ，３４Ｂ  導入流路
３７  導入口プレート
３７ａ  貫通孔
３７ｂ  上面
３７ｃ  凹部
３７ｄ  下面
３７ｅ  環状溝
３８  ガス分配室
３９  入口ガス流路
４０  ガス流路
４１  希ガス導入口
４２  高密度プラズマ発生領域
４３  希ガス導入口チップ
４３ａ  雄ねじ部
４３ｂ  頭部
４３ｃ  凹部
４４  プロセスガス導入口チップ
５０  取付孔
５０ａ  入口部
５０ｂ  雌ねじ部
５０ｃ  出口部
５０ｄ，５０ｅ  座部
５１  ねじ
５２  Ｏリング
６１，６２  希ガス導入口
７２  ガス流路
１４１  酸素ガス導入口
１４２  酸素ガス供給源
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
高圧かつ高パワーのＳｉエッチングプロセスでは石英からなる誘電体板のエッチングないしは摩耗が極めて顕著となる理由を以下に説明する。【００２８】
まず、プラズマの導電率σは以下の式（１）で示すように電子密度ｎｅの関数として表される。プラズマの導電率σは電子密度ｎｅに対して正の相関を示す。【００２９】
【数１】
2008120459.tif 000003
【００３０】
次に、表皮深さδ（skin depth:コイルが生成した磁界が入ることができるプラズマ中の距離）は以下の式（２）で示すように、プラズマの導電率σの関数として表される。この式（２）において、記号ωは高周波電力の周波数、記号μ０は真空の透磁率である。【００３１】
【数２】
2008120459.tif 000004
【００３２】
一般に、真空容器内の圧力が高圧となると、ガス密度が増加し、電子―中性粒子の衝突周波数が増加することにより、プラズマの導電率が増加する。式（２）を参照すれば明らかなように、プラズマの導電率σが増加すると表皮深さδが小さくなる（例えば数センチメートル以下）。その結果、高密度のプラズマが誘電体板の下面近傍で閉じ込められたような状態で生成を続ける傾向がある。すなわち、表皮深さδは、圧力と負の相関があると言える。【００３３】
図３４に表皮深さδを模式的に示す。この図３４では、誘電体板１００の上方にコイル１０１が配置され、コイル１０１には模式的に示す高周波電源１０２から高周波電力が印加される。実線１１０と破線１１１は表皮深さδを表している。破線１１１は、実線１１０の場合よりも電子密度ｎｅが増加した場合を示し、表皮深さδは小さくなっている。【００３４】
また、コイル１０１へ投入する高周波パワーが増加すると、電子密度ｎｅが増えるためプラズマの導電率σが増加して表皮深さδが小さくなる。【００３５】
すなわち、１つめの観点では、圧力が増大するか、高周波パワーが増大することで表皮深δは小さくなり、高密度プラズマは誘電体板１００の下面近傍に閉じ込められつつ生成し続ける。【００３６】
２つめの観点では、一般にコイル１０１へ投入する高周波パワーが増加するか、又は真空容器内の圧力が高圧となることで電子密度ｎｅが増加すると、容量結合による垂直方向の電界成分が増大する。その結果、プラズマ中のイオンがより加速されることになり、誘電体板１００の下面へのイオンのアタックが激しくなる傾向がある。【００３７】
以上のように一般にコイル１０１へ投入する高周波パワーが増加するか、又は真空容器内の圧力が高圧となると、高密度のプラズマが誘電体板１００の下面近傍で閉じこめられたような状態で生成を続ける傾向と、加速されたイオンによる誘電体板１００の下面へのアタックが激しくなる傾向とが生じるので、高圧かつ高パワーのプロセスでは誘電体板１００のエッチングないしは摩耗が顕著となる。【００３８】
（第１実施形態）
図１及び図２は本発明の実施形態に係るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１を示す。ドライエッチング装置１は、その内部に基板２が収容される処理室を構成するチャンバ（真空容器）３を備える。チャンバ３は、上部が開口したチャンバ本体４と、このチャンバ本体４の上部開口を密閉する蓋体６を備える。チャンバ本体４には基板２を搬入出するためのゲート（図示せず）が設けられている。蓋体６はチャンバ本体４の側壁上端に支持された梁状スペーサ（梁状構造物）７と、この梁状スペーサ７に支持されて天板として機能する円板状の誘電体板８を備える。【００３９】
本実施形態では、ターゲットである基板２はシリコンであり、ドライエッチング装置１は、シリコン製の基板を高アスペクト比かつ高速でエッチングするための、１０Ｐａ程度以上の高圧（低真空度）かつ高パワーの超高密度プラズマ生成プロセスを実行する。後に詳述するように、本実施形態のドライエッチング装置１によって、高圧かつ高パワーの超高密度プラズマ生成プロセスにおいて基板２のエッチングレートの向上と、誘電体板８のエッチングないしは摩耗の効果的な抑制とが可能である。【００４０】
梁状スペーサ７はアルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等のような十分な剛性を有する金属材料からなる。梁状スペーサ７にはアルミアルマイト処理、酸化イットリウム溶射等の耐磨耗性を向上させる表面処理を行ってもよい。【００４１】
本実施形態では、誘電体板８を構成する誘電体材料は石英（Ｓｉ０２）である。ただし、誘電体板８は酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２０３）等の他の誘電体材料であってもよい。石英は削れや摩耗が生じた場合のコンタミネーションがプロセスに与える影響が酸化イットリウムや窒化アルミニウムと比較して大幅に小さい点で好ましい。石英は耐磨耗性ないしはエッチングされにくさでは酸化イットリウムや窒化アルミニウムに劣る。しかし、本実施形態では、後に詳述する希ガス導入口４１からの希ガスの噴出によって石英製の誘電体板８のエッチングを効果的に抑制している。【００４２】
誘電体板８の上面側には、マルチスパイラルコイルであるＩＣＰコイル９が配設されている。図３に示すようにＩＣＰコイル９は平面視で誘電体板８の中央から外周に向けて螺旋状に延びる複数（本実施形態では６本）の導電体１１からなる。平面視で誘電体板８の中央に対応する部分（巻き始め部分）では、隣接する導電体１１間の隙間が広い。換言すれば、誘電体板８の中央に対応する部分では導電体１１の巻付密度が粗である。これに対して、平面視で誘電体板８の外周に対応する部分では、隣接する導電体１１間の隙間が狭く、巻付密度が密である。ＩＣＰコイル９にはマッチング回路１２を介して、高周波電源１３が電気的に接続されている。【００４３】
誘電体板８及び梁状スペーサ７と対向するチャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２を静電吸着等によって保持する機能を有する基板サセプタ１４が配設されている。基板サセプタ１４にはバイアス用の高周波電源１６から高周波電源が印加される。また、基板サセプタ１４内には冷媒の循環流路が設けられており、冷媒循環装置１７から供給される温調された冷媒がこの循環流路中を循環する。さらに、基板サセプタ１４の上面と基板２の裏面との間の微細な隙間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス循環装置１８が設けられている。【００４４】
ドライエッチング装置１は、梁状スペーサ７に形成されたプロセスガス導入口３１，３６に基板２のエッチングに必要なガスであるプロセスガスを供給してチャンバ３内で基板２に向けて噴出させるプロセスガス供給源２１と、梁状スペーサ７に形成された希ガス導入口（摩耗防止ガス導入口）４１に希ガスを供給してチャンバ３内に誘電体板８に向けて噴射させる希ガス供給源（摩耗防止ガス供給源）２２とを備える。プロセスガス導入口３１，３６と希ガス導入口４１については後に詳述する。なお、本実施形態では、プロセスガスと希ガスの供給源を別個に設けているが、希ガス供給源と、プロセスガスと希ガスを含むガスを供給するプロセスガス供給源とを設けた構成としてもよい。【００４５】
コントローラ２３は、高周波電源１３，１６、伝熱ガス循環装置１８、冷媒循環装置１７、プロセスガス供給源２１、及び希ガス供給源２２を含む装置全体の動作を制御する。【００４６】
チャンバ３内は、まず排気口５を介して接続された真空排気装置２４により排気される。続いて、プロセスガス供給源２１からプロセスガス導入口３１，３６を経てプロセスガス（エッチングガス）が導入されつつ（矢印ＦＬｄ，ＦＬｄ’）、排気口５から真空排気装置２４により排気され、チャンバ３内は１０Ｐａ程度以上の高圧（低真空）に維持される。エッチングの対象である基板２がシリコンである本実施形態では、プロセスガスとして例えば六フッ化硫黄（ＳＦ６）、酸素（Ｏ２）、及びヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスが使用される。次に、高周波電源１３からＩＣＰコイル９に高周波電力が投入され、チャンバ３内にプラズマが発生する。プラズマ中のイオンは、高周波電源１６から基板サセプタ１４に高周波が印加されることで生成されたセルフバイアス電圧により加速され、ラジカルが基板２に吸着すると共にイオンが基板２に衝突し、その結果基板２の表面がエッチングされる。高圧プロセスであるために、ラジカルやイオンは、主としてプロセスガス導入口３１，３６から噴出されるプロセスガスの流れＦＬｄ，ＦＬｄ’によって基板２へ向けて搬送される。エッチング中は、希ガス供給源２１から希ガス導入口４１を経て希ガスが導入される（矢印ＦＬｅ）。本実施形態では、希ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）が使用される。ただし、希ガスはヘリウム、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、及びネオン（Ｎｅ）のうちの少なくとも１種類を含むものであればよい。ヘリウムはアルゴン等よりも分子量が小さく、誘電体板８をエッチングするエネルギが小さいのでより好ましい。【００４７】
図１から図４を参照すると、本実施形態における梁状スペーサ７は、円環状の外周部７ａ、平面視で外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂ、及び中央部７ｂから外周部７ａまで放射状に延びる複数（本実施形態では６個）の梁部７ｃを備える。【００４８】
図５を併せて参照すると、梁状スペーサ７の外周部７ａの下面７ｄが、チャンバ本体４の側壁の上端面に支持されている。外周部７ａの下面７ｄには環状の溝７ｅ，７ｆが形成されており、これらの溝７ｅ，７ｆに収容されたＯリング２６，２７によって梁状スペーサ７とチャンバ本体４の接合部分の密閉性が確保されている。また、外周部７ａの上面７ｇに誘電体板８の下面８ａが支持されている。外周部７ａの上面７ｇには環状の溝７ｈが形成されており、この溝７ｈにＯリング２８が収容されている。Ｏリング２８により、梁状スペーサ７と誘電体板８の接合部分での密閉性が確保されている。【００４９】
梁状スペーサ７の６個の梁部７ｃは、幅がほぼ一定の直方体状であり、平面視（図２及び図３参照）において等角度間隔で中央部７ｂから放射状に延びている。梁部７ｃの一端は中央部７ｂと一体に連結されており、他端は外周部７ａに一体に連結されている。【００５０】
梁状スペーサ７の中央部７ｂには、上面７ｇに３個の凹部７ｉが設けられており、これらの凹部７ｉにそれぞれ弾性部材２９が収容されている。弾性部材２９は梁状スペーサ７の中央部７ｂと誘電体板８の下面８ａとの間に介在している。【００５１】
梁状スペーサ７の外周部７ａ、中央部７ｂ、及び梁部７ｃで囲まれた領域は、基板サセプタ１４側から見て誘電体板８の下面８ａが露出している窓部３０を構成する。本実施形態の梁状スペーサ７はそれぞれ扇形状である６個の窓部３０を備える。【００５２】
前述のように、梁状スペーサ７は円環状の外周部７ａと、外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂと、中央部７ｂから外周部７ａまで放射状に延びる複数の梁部７ｃとを備える。そのため、誘電体板８の下面８ａのすべての部分、すなわち外周部分、中央部分、及び外周部分と中央部分の間の部分が梁状スペーサ７によって支持される。換言すれば、誘電体板８は梁状スペーサ７によってその全体が均一に支持される。チャンバ３を減圧するとチャンバ内の圧力（負圧）と大気圧との差圧が誘電体板８に作用するが、この差圧による負荷が作用する際にも誘電体板８の全体が梁状スペーサ７によって均一に支持される。一方、チャンバ３を減圧した際の差圧による負荷によって、特に誘電体板８の中央部分が下方（基板サセプタ１４側）に向けて撓みやすい。梁状スペーサ７は梁部７ｃで外周部７ａに連結された中央部７ｂを備え、この中央部７ｂが誘電体板８の中央部分を下面８ａ側から支持する。よって、誘電体板８の中央部分の撓みを効果的に防止ないしは抑制できる。【００５３】
以上のように、梁状スペーサ７で誘電体板８の下面８ａを均一に支持すること、及び撓みの生じやすい誘電体板８の中央部分を梁状スペーサ７の中央部７ｂで支持することにより、チャンバ３内を減圧した際の大気圧を支持するための機械的強度（チャンバ３内を減圧した際の誘電体板８の変形をも考慮している。）を確保しつつ、誘電体板８を薄型化できる。例えば、誘電体板の外周部分のみを支持するスペーサで直径３２０mmの誘電体板を支持する場合、機械的強度を確保するために誘電体板の厚みは２５mm以上に設定する必要がある。これに対して、本実施形態の梁状スペーサ７で直径３２０mmの誘電体板８を支持する場合、誘電体板８の厚みが１０mm程度あれば必要な機械的強度が得られる。誘電体板８を薄型化することにより、高周波パワーの投入損失を大幅に低減できるので、プラズマの高密度化を図ることができる。また、同じプラズマ密度を得たい場合には、誘電体板の厚みが大きい場合と比較してＩＣＰコイル９に投入する高周波電力を低減できるので、誘電体板８等の発熱に起因して処理枚数の増加に伴うエッチングレート、エッチング形状等のプロセス特性が変動するのを防止できる。【００５４】
梁状スペーサ７の梁部７ｃはＩＣＰコイル９を構成する導電体１１の巻付密度が密の部分に対して直交する方向に延びている。そのため、高周波電源１３から高周波電力が投入された際にＩＣＰコイル９の導電体１１の周囲に発生する電磁界に対し、梁状スペーサ７が及ぼす電磁気的な影響を抑制できる。つまり、梁状スペーサ７内に流れる周方向の渦電流を低減するような構成となっている。その結果、高周波パワーの投入損失をさらに低減できる。この投入損失の低減の効果を得るためには、梁部７ｃと導電体１１の巻付密度が密の部分とが正確に直交している必要は必ずしもなく、両者が実質的に直交していればよい。例えば、平面視で梁部７ｃと導電体１１とが９０°±１０°程度の角度で交差していれば、投入損失低減の効果が得られる。導電体１１が梁部７ｃに対して平面視で直交することに加え、梁状スペーサ７の梁部７ｃの本数（６本）とＩＣＰコイル９を構成する導電体１１の本数（６本）が一致することが好ましい。これにより高周波電源１３からＩＣＰコイル９へ高周波電力が投入された際に発生する電磁界の対称性が向上するので、生成するプラズマの分布の対称性も向上し、梁部７ｃの存在に起因する投入損失をさらに低減できる。【００５５】
次に、図１、図２、及び図４から図８を参照して、チャンバ３内にプロセスガスと希ガスを導入するための構成について説明する。【００５６】
まず、プロセスガスをチャンバ３内に導入するための構成を説明する。【００５７】
梁状スペーサ７の外周部７ａは、窓部３０に臨み、かつ中央部７ｂと対向する内側側壁面７ｊを有している。この内側側壁面７ｊに、複数個（本実施形態では１８個）のプロセスガス導入口３１が設けられている。６個の窓部３０のそれぞれについて、３個のプロセスガス導入口３１が一組設けられている。また、図２に示す平面視では、すべてのプロセスガス導入口３１が梁状スペーサ７の中心、つまり基板２の中心に向いており、１８個のガス導入口は梁状スペーサ７の中心、従って基板２の中心に対して対称に配置されている。【００５８】
図１及び図５に示すように、鉛直面内では、プロセスガス導入口３１の向きは斜め下向きである。詳細には、プロセスガス導入口３１が鉛直面内で水平方向に対してなす角度（俯角θｄ）は、矢印ＦＬｄで示すように噴出されたプロセスガスが基板２に向かうように設定される。俯角θｄは基板２の寸法、基板２からガス導入口３１の距離等の条件に応じ、例えば２０°〜４０°、より好ましくは２５°〜３５°程度の範囲で設定される。本実施形態では、梁状スペーサ７に設けられたすべてのプロセスガス導入口３１の俯角θｄは同一である。しかし、第７〜第９実施形態に関して詳述するようにプロセスガス導入口の俯角を異ならせてもよい。【００５９】
後に詳述するように、梁状スペーサ７の外周部７ａの内側側壁面７ｊに複数個（本実施形態では１８個）のプロセスガス導入口チップ４４（図６参照）が着脱可能ないしは交換可能に取り付けられており、個々のプロセスガス導入口チップ４４にそれぞれプロセスガス導入口３１が設けられている。簡略化のため、図１にはプロセスガス導入口３１は図示しているが、プロセスガス導入口チップ４４は図示していない。【００６０】
図５を参照すると、梁状スペーサ７の外周部７ａの上面７ｇにはＯリング２８よりも内側に環状のガス流路溝７ｋが形成されている。このガス流路溝７ｋの上部開口は誘電体板８の下面８ａで閉鎖されている。また、ガス流路溝７ｋは梁状スペーサ７の下面７ｄ側に溝幅の狭い下側部分７ｍを備える一方、上面７ｇ側に下側７ｍよりも溝幅の広い上側部分７ｎを備える。下側部分７ｍと上側部分７ｎとはＯリング２５Ａによって遮断されている。また、上側部分７ｎを密閉するＯリング２５Ｂが設けられている。そのため、ガス流路溝７ｉの下側部分７ｍと上側部分７ｎは、密閉かつ互いに遮断された環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂを構成している。個々のプロセスガス導入口３１は、下側の環状ガス流路３３Ａの内周壁３３ａ側と連通している。また、一端が環状ガス流路３３Ａの外周壁３３ｂ側と連通し、他端がプロセスガス供給源２１と接続された導入流路３４Ａが設けられている（図１及び図２を併せて参照。）。従って、プロセスガス供給源２１から供給されるプロセスガスは、導入流路３４Ａ及び環状ガス流路３３Ａを通って各プロセスガス導入口３１からチャンバ３内に噴出される。【００６１】
図１、図７、及び図８を参照すると、梁状スペーサ７の中央部７ｂには収容凹部７ｐが形成されており、この収容凹部内７ｐにはプロセスガス導入口３６が形成された交換可能な導入口プレート３７が収容されている。梁状スペーサ７の中央部７ｂには一端がガス分配室３８を介して個々のプロセスガス導入口３６と連通する入口ガス流路３９が形成されている。図１に示すように、ガス流路４０は一端が下側の環状ガス流路３３Ａと連通し、６個の梁部７ｃのうちの１個の内部を通って他端が中央部７ｂまで達している。図７に示すように、このガス流路４０の他端と入口ガス流路３９が連通している。従って、プロセスガス供給源２１から供給されるプロセスガスは、導入流路３４Ａ、環状ガス流路３３Ａ、ガス流路４０、入口ガス流路３９、及びガス分配室３８を通り、矢印ＦＬｄ’で示すように各プロセスガス導入口３６からチャンバ３内に噴出される。鉛直面内におけるプロセスガス導入口３６の向きはほぼ直角である。ただし、プロセスガス導入口３６の向きは放射状に広がっていてもよい。【００６２】
次に、希ガスをチャンバ３内に導入するための構成を説明する。【００６３】
梁状スペーサ７の外周部７ａの内側側壁面７ｊに、複数個（本実施形態では１８個）の希ガス導入口４１が設けられている。６個の窓部３０のそれぞれについて、３個の希ガス導入口４１が一組設けられている。また、図２に示す平面視では、すべての希ガス導入口４１が梁状スペーサ７の中心、つまり誘電体板８の中心に向いており、１８個のガス導入口は梁状スペーサ７の中心、従って誘電体板８の中心に対して対称に配置されている【００６４】
図１及び図５に示すように、鉛直面内では、希ガス導入口４１の向きは斜め上向きである。詳細には、希ガス導入口４１が鉛直面内で水平方向に対してなす角度（仰角θｅ）は、矢印ＦＬｅで示すように噴出された希ガスが誘電体板８に向かうように設定される。仰角θｅは誘電体板８の寸法、基板２からガス導入口３１の距離等の条件に応じ、後述する高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８に希ガスが噴出されるように、例えば５°〜３０°、より好ましくは１０°〜２５°程度の範囲で設定される。【００６５】
後に詳述するように、梁状スペーサ７の外周部７ｂの内側側壁面７ｊに複数個（本実施形態では１８個）の希ガス導入口チップ４３（図６参照）が着脱可能ないしは交換可能に取り付けられており、個々の希ガス導入口チップ４３にそれぞれ希ガス導入口４１が設けられている。簡略化のため、図１には希ガス導入口４１は図示しているが、希ガス導入口チップ４３は図示していない。【００６６】
図５を参照すると、個々の希ガス導入口４１は、上側の環状ガス流路３３Ｂの内周壁３３ａ側と連通している。また、一端が環状ガス流路３３Ｂの外周壁３３ｂ側と連通し、他端が希ガス供給源２２と接続された導入流路３４Ｄが設けられている（図２を併せて参照）。この導入流路３４Ｄはプロセスガス側の導入流路３４Ａに対して遮断されている。希ガス供給源２２から供給される希ガスは、導入流路３４Ｄ及び環状ガス流路３３Ｂを通って各希ガス導入口４１からチャンバ３内に噴出される。【００６７】
次に、本実施形態のドライエッチング装置１によって、高圧かつ高パワーの超高密度プラズマ生成プロセスにおいて基板２のエッチングレートの向上と、誘電体板８のエッチングないしは摩耗の効果的な抑制とが可能である理由を説明する。【００６８】
前述のように誘電体板８の外周に対応する領域ではＩＣＰコイル９を構成する導電体１１が互いに密に配置されている。そのため、誘電体板８の下面近傍のＩＣＰコイル９の外周に対応する領域、すなわち個々の窓部３０のうち平面視で梁状スペーサ７の外周部７ａに近い領域にトロイダル状ないしはドーナツ状の高密度プラズマが生じる。図１及び図２に、この高密度のプラズマが発生している領域４２を模式的に示す。梁状スペーサ７ａの中央部７ｂのプロセスガス導入口３６に加え、梁状スペーサ７の外周部７ａの窓部３０に臨む内側側壁面７ｊにもプロセスガス導入口３１が設けられている。高密度のプラズマが存在する領域４２のごく近傍に位置するプロセスガス導入口３１からプロセスガスがチャンバ３に噴出される。その結果、プロセスガスのプラズマ化が効果的に促進される。また、環状の外周部７ａと、外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂと、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部７ｃとを備える梁状スペーサ７で誘電体板８を支持しているので、チャンバ３内を減圧した際に誘電体板８の変形をも考慮した機械的強度を確保しつつ、誘電体板８の薄型化を図ることができる。その結果、高周波パワーの投入損失を大幅に低減してプラズマをより高密度化できる。これら２つの理由、すなわちプロセスガスの解離の効率が高いことと、高周波パワーの投入損失が極めて低いこととにより、高いエッチングレートを実現できる。【００６９】
前述のように誘電体板８の下面近傍のＩＰＣコイル９の外周側に対応する領域４２には高密度プラズマが生じている。本実施形態のようにプロセスガス（エッチングガス）がＳＦ６／Ｏ２／Ｈｅガスの場合、高密度プラズマ生成領域４２にはＦラジカルが高密度で存在し、Ｆラジカルに対応してＳＦＸイオンも高密で存在する。これらＦラジカルの吸着やＳＦＸイオンのスパッタリングは、誘電体板８の下面８ａを著しくエッチングないしは摩耗させる原因となる。しかし、本実施形態では、梁状スペーサ７の外周部７ａの窓部３０に臨む内側側壁面７ｊに設けた希ガス導入口４１から、高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８の下面８ａに向けて希ガスが噴出される。そのため、チャンバ３内の他の領域と比較して誘電体板８の直下の窓部３０における希ガスの分圧が相対的に高くなる。すなわち誘電体板８の直下の窓部３０における希ガスのガス密度が高くなる。希ガスは反応性が極めて低いので、誘電体板８の下面８ａのエッチングないしは摩耗が効果的に抑制ないしは防止される。特に、本実施形態では梁状スペーサ７の外周部７ａの内側周壁７ｊに希ガス導入口４１が配置されており、高密度プラズマ生成領域４２に近い位置から希ガスが噴出される点でも効果的に誘電体板８の下面のエッチングないしは摩耗を抑制できる。【００７０】
図９において、破線Ｌ’と実線Ｌは誘電体板８のエッチングレート（摩耗）の分布を示す。破線Ｌ’はプロセスガス導入口３１からのプロセスガスの噴出のみを行い、希ガス導入口４１からの希ガスの噴出を行わなかった場合を示す。一方、実線Ｌはプロセスガス導入口３１からのプロセスガスの噴出と、希ガス導入口４１からの希ガスの噴出を行った場合を示す。破線Ｌ’で示すように、希ガス導入口４１からの希ガスの噴出を行わなかった場合、高密度プラズマ生成領域４２（図１及び図２参照）の近傍においてＦラジカルやＳＦＸイオンにより誘電体板８の下面８ａが大きく削れている。一方、実線Ｌで示すように、希ガス導入口４１からの希ガスの噴出を行うことで、高密度プラズマ生成領域４２の近傍における誘電体板８の下面の削れを激減させることができ、誘電体板８のエッチングないしは摩耗を効果的に低減できる。【００７１】
次に、プロセスガス導入口チップ４４、導入口プレート３７、及び希ガス導入口チップ４３及びその周辺構造を詳細に説明する。【００７２】
プロセスガス導入口チップ４４と希ガス導入口チップ４３は、同様の構造であるので、図５及び図６を参照して希ガス導入口チップ４３について説明する。【００７３】
図５を参照すると、梁状スペーサ７の外周部７ｂには、環状ガス流路３３Ｂの内周壁３３ａから内側側壁面７ｊに到る斜め下向きであって断面円形の取付孔５０が複数個設けられている。各取付孔５０に希ガス導入口チップ４３が交換可能ないしは着脱可能に装着されている。取付孔５０は上側の環状ガス流路３３Ｂ側から順に、環状ガス流路３３Ｂに連通する入口部５０ａ、雌ねじ部５０ｂ、及びチャンバ３内に開放した出口部５０ｃを備える。雌ねじ部５０ｂは入口部５０ａよりも大径であり、雌ねじ部５０ｂと入口部５０ａの接続部分の段差により座部５０ｄが形成されている。また、出口部５０ｃは雌ねじ部５０ｂよりも大径であり、出口部５０ｃと雌ねじ部５０ｂの接続部分の段差により座部５０ｅが形成されている。【００７４】
図６を併せて参照すると、希ガス導入口チップ４３は雄ねじ部４３ａと、この雄ねじ部４３ａの先端に一体に設けられた頭部４３ｂとを備える。頭部４３ｂは雄ねじ部４３ａよりも大径である。雄ねじ部４３ａの基端面には凹部４３ｃが形成されている。この凹部４３ｃの底壁から頭部４３ｂの先端面まで貫通するように希ガス導入口４１が設けられている。希ガス導入口４１は導入口チップ４３の中心軸に沿って延びている。希ガス導入口チップ４３の雄ねじ部４３ａは取付孔５０の雌ねじ部５０ｂにねじ込まれ、それによって希ガス導入口チップ４３は梁状スペーサ７の外周部７ａに対して固定される。希ガス導入口チップ４３の頭部４３ｂは取付孔５０の出口部５０ｃに収容される。また、雄ねじ部４３ａの基端面が座部５０ｄ上に配置され、頭部４３ｂの基端面が座部５０ｅ上に配置される。【００７５】
環状ガス流路３３Ｂからチャンバ３の内部まで、取付孔５０の入口部５０ａ、導入口チップ４３の凹部４３ｃ、及び希ガス導入口４１からなる経路が形成されている。プロセスガスはこの経路を通って希ガス導入口４１からチャンバ３内に噴出される。【００７６】
本実施形態では、希ガス導入口チップ４３の中心軸線の方向に希ガス導入口４１が設けられており、取付孔５０の鉛直面内での角度によって、希ガス導入口４１の仰角θｅを設定している。同様に、本実施形態では、プロセスガス導入口チップ４４の中心軸線の方向にプロセスガス導入口３１が設けられており、取付孔５０の鉛直面内での角度を異ならせることによって、プロセスガス導入口４１の俯角θｄを設定している。【００７７】
希ガス導入口４１の開口面積や希ガス導入口４１の仰角θｅが異なる複数種類の希ガス導入口チップ４３を準備しておけば、希ガス導入口チップ４３を交換することで希ガス導入口４１の開口面積や向きを変更することができる。希ガス供給源２２の供給圧が同じであれば、一般に希ガス導入口４１の開口面積が大きいほど導入される希ガスの流量が増加し、開口面積が小さいほど希ガスの流量が減少する。プロセス条件、基板８の寸法等の条件に応じて異なる希ガス導入口４１を備える希ガス導入口チップ４３に交換することで、プロセスの変更等があった場合にも、確実に高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８に希ガスを供給することができ、基板８のエッチングないしは摩耗を効果的に抑制できる。【００７８】
同様に、プロセス条件、基板８の寸法等の条件に応じて開口面積や向きが異なるプロセスガス導入口３１を備えるプロセスガス導入口チップ４４に交換することで、プロセスの変更等があった場合にも、プロセスガスの供給量や向きを微調整して確実に高いエッチングレートを得ることができる。【００７９】
次に、図７及び図８を参照して導入口プレート３７について説明する。【００８０】
図７及び図８を参照すると、導入口プレート３７は外周縁付近に厚み方向に貫通する貫通孔（本実施形態では４個）３７ａを備える。この貫通孔３７ａに貫通させたねじ５１を収容凹部７ｐの底壁に形成したねじ孔にねじ込むことにより、導入口プレート３７が収容凹部７ｐ内に固定されている。また、導入口プレート３７の上面３７ｂの中央部には凹部３７ｃが形成されている。この凹部３７ｃと収容凹部７ｐの底壁とにより入口ガス流路３９と連通するガス分配室３８が形成されている。プロセスガス導入口３６は凹部３７ｃの底壁から鉛直方向に延び、導入口プレート３７の下面３７ｄまで貫通している。【００８１】
導入口プレート３７の上面３７ｂには凹部３７ｃを取り囲む環状溝３７ｅが形成されており、この環状溝３７ｅに収容されたＯリング５２によってガス分配室３８内の密閉性が確保されている。プロセスガス供給源２１から供給されるプロセスガスは、導入流路３４Ａ、環状ガス流路３３Ａ、ガス流路４０、入口ガス流路３９、及びガス分配室３８を経て導入口プレート３７のプロセスガス導入口３６から基板８に向けてチャンバ３内に下向きに噴出される。【００８２】
前述の希ガス導入口チップ４３やプロセスガス導入口チップ４４と同様に、プロセスガス導入口３６の開口面積、向き、数、配置等が異なる導入口プレート３７を準備しておけば、導入口プレート３７の交換により基板８に供給されるプロセスガスの量やプロセスガスの供給量を変更ないしは調整できる。【００８３】
（第２実施形態）
図１０から図１３に示す本発明の第２実施形態のＩＣＰ型のドライエッチング装置１は、プロセスガスの噴出は梁状スペーサ７の外周部７ａに設けたプロセスガス導入口３１のみから行う一方、希ガスの噴出は梁状スペーサ７の中央部７ｂに設けた希ガス導入口６１，６２のみから行われる。【００８４】
図１０、図１１、及び図１２を参照すると、プロセスガス導入口３１を備えるプロセスガス導入口チップ４４は、梁状スペーサ７の外周部７ａの２段の環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂのうち、上側の環状ガス流路３３Ｂに連通する取付孔５０に取り付けられている。また、プロセスガス供給源２１側の導入流路３４Ａは、この上側の環状ガス流路３３Ｂに接続されている。従って、プロセスガス供給源２１から導入流路３４Ａ及び上側の環状ガス流路３３Ｂを介してプロセスガス導入口３１からプロセスガスが噴出される。【００８５】
図１０、図１１、及び図１３を参照すると、本実施形態における導入口プレート３７は、プロセスガス導入口４１を備えず、凹部３７ｃ（ガス分配室３８）から外周側面まで斜め上向きに延びる複数の希ガス導入口６１を備えている。梁状スペーサ７の中央部７ｂには、この希ガス導入口６１と連通する斜め上向きの希ガス導入口６２が設けられている。また、ガス流路４０は梁状スペーサ７の外周部７ａの２段の環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂのうち、下側の環状ガス流路３３Ａに接続されている。さらに、希ガス供給源２２側の導入流路３４Ｄは、この下側の環状ガス流路３３Ａに接続されている。従って、希ガス供給源２２から導入流路３４Ｄ、環状ガス流路３３Ａ、ガス流路４０、入口ガス流路３９、及びガス分配室３８を介して希ガス導入口６１から誘電体板８に向けて希ガスが噴出される。【００８６】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。【００８７】
（第３実施形態）
図１４に示す本発明の第３実施形態のドライエッチング装置１は、プロセスガスの噴出は梁状スペーサの中央部７ｂに設けたプロセスガス導入口３６のみから行う一方、希ガスの噴出は梁状スペーサ７の外周部７ａに設けた希ガスガス導入口４１のみから行う構成としている。【００８８】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。【００８９】
（第４実施形態）
図１５及び図１６に示す本発明の第４実施形態のドライエッチング装置１は、梁状スペーサ７の外周部７ａと梁部７ｃにプロセスガス導入口７１，７３を備えている。【００９０】
梁状スペーサ７には、一つの梁部７ｃの外周側の端部から直線状に延びて中央部７ｂを通過して対向する梁部７ｃの外周側の端部まで延びるガス流路７２が形成されている。個々の梁状部７ｃの下面側には鉛直方向下向きのガス導入口７１が複数個設けられている。また、梁状スペーサ７の中央部７ｂの下面側にも鉛直方向下向きのプロセスガス導入口７３が複数個設けられている。これらのガス導入口７１，７３は基端（上端）側がガス流路７２に連通し、先端（下端側）がチャンバ３の内部に開放している。【００９１】
第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。【００９２】
（第５実施形態）
図１７に示すように、梁状スペーサ７の外周部７ａ、中央部７ｂ、及び梁部７ｃに平面視で窓部３０の中央に向くように希ガス導入口４１，６２，７１を設けてもよい。これらの希ガス導入口４１，６２，７１は第１から第４実施形態と同様に誘電体板８（例えば図１参照）の下面に向いた仰角θｅを有する。【００９３】
（第６実施形態）
図１８に示す本発明の第６実施形態のドライエッチング装置１は、第１実施形態における希ガス供給源２２（図１参照）に代えて酸素ガス（Ｏ２ガス）供給源１４２を備え、この酸素ガス供給源１４２から第１実施形態における希ガス導入口４１と同一構造の酸素ガス導入口（摩耗防止ガス導入口）１４１から高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８の下面８ａに向けて酸素ガスが噴出される。そのため、チャンバ３内の他の領域と比較して誘電体板８の直下の窓部３０における酸素ガスの分圧が相対的に高くなる。すなわち誘電体板８の直下の窓部３０における酸素ガスのガス密度が高くなり、誘電体板８の下面８ａのエッチングないしは摩耗が効果的に抑制ないしは防止される。【００９４】
誘電体板８が石英（ＳｉＯ２）からなる場合、Ｏ２プラズマをあてても誘電体板８は削れない。また、酸素ガスは基板２のエッチングガスとして使用できるので、基板２のエッチングに対して許容できる範囲で酸素ガスを噴出することで誘電体板８の摩耗を低減できる。【００９５】
第６実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態から第５実施形態において本実施形態と同様に希ガス導入口と希ガス供給源に代えて酸素ガス導入口と酸素ガス供給源を採用することも可能である。【００９６】
（第７実施形態）
図１９から図２３Ｃは本発明の第７実施形態に係るＩＣＰ型のドライエッチング装置１を示す。本実施形態のドライエッチング装置１は、第１実施形態（図１から図８）と同様であるが、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃの俯角が互いに異なる点と、梁状スペーサ７の中央部７ｂのプロセスガス導入口３６を備えていない点で相違する。梁状スペーサ７の外周部７ａに希ガス導入口４１が設けられている点を含む本実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。図１９から図２３Ｃにおいて、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付している。【００９７】
次に、図１９、図２０、図２２、及び図２３Ａ〜図２３Ｃを参照して、本実施形態におけるチャンバ３内にプロセスガスを導入するための構成について詳細に説明する。【００９８】
梁状スペーサ７の外周部７ａの内側側壁面７ｊは、窓部３０に臨むように複数個（本実施形態では１８個）のプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが設けられている。図２０に示す平面視では、すべてのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃが梁状スペーサ７の中心、つまり基板２の中心に向いている。図１９及び図２３Ａ〜図２３Ｃに示すように、鉛直面内では、いずれのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｂの向きも斜め下向きである。また、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは、それらの向きが鉛直面内で水平方向に対してなす角度（俯角θｄ１，θｄ２，θｄ３）が互いに異なる。換言すれば、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃには、３種類の俯角θｄ１〜θｄ３がある。鉛直面内では、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃから俯角θｄ１〜θｄ３で定まる向きにプロセスガスが噴出される。俯角θｄ１〜θｄ３は基板２の寸法、基板２からガス導入口３１Ａ〜３１Ｃまでの距離等の条件に応じ、例えば１０度〜４０度程度の範囲で設定される。特に、１５度〜３６．５度の範囲が好適である。例えば、基板２の寸法がφ８インチである場合は、基板２の表面の外周領域２ｂに向けて俯角θｄ２を１５度〜２４度、基板２の表面の中間領域２ｃに向けて俯角θｄ３を２９度、基板２の表面の中心領域２ａに向けて俯角θｄ１を３６．５度に設定することが好ましい。【００９９】
図２０及び図２２に示すように、６個の窓部３０のそれぞれについて、俯角θｄ１〜θｄ３が互いに異なる３個のプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃが一組設けられている。また、平面視では、１８個のプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは平面視で梁状スペーサ７の中心、従って基板２の中心に対して対称に配置されている。【０１００】
図２３Ａ〜図２３Ｃを参照すると、個々のプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは、梁状スペーサ７の外周部７ａに設けられた環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂのうち、下段側の環状ガス流路３３Ａと連通している。梁状スペーサ７の外周部７ｂの内側側壁面７ｊに複数個（本実施形態では１８個）のプロセスガス導入口チップ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ（図６参照）が着脱可能ないしは交換可能に取り付けられており、個々のプロセスガス導入口チップ４４Ａ〜４４Ｃにそれぞれプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃが設けられている。簡略化のため、図１９にはプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは図示しているが、プロセスガス導入口チップ４４Ａ〜４４Ｃは図示していない。【０１０１】
図１９及び図２３Ａを参照すると、プロセスガス導入口チップ４４Ａに設けられたプロセスガス導入口３１Ａは、基板サセプタサセプタ１４上の基板２の表面のうち中心領域２ａに向いた俯角（第１の俯角）θｄ１を有する。従って、矢印ＦＬｄ１で模式的に示すように、プロセスガス導入口３１Ａから噴出されたプロセスガスの流れは、基板２の表面の中心領域２ａに向かう。【０１０２】
図１９及び図２３Ａを参照すると、プロセスガス導入口チップ４４Ｂに設けられたプロセスガス導入口３１Ｂは、基板サセプタサセプタ１４上の基板２の表面のうち外周領域２ｂに向いた俯角（第２の俯角）θｄ２を有する。従って、矢印ＦＬｄ２で模式的に示すように、プロセスガス導入口３１Ｂから噴出されたプロセスガスの流れは、基板２の表面の外周領域２ｂに向かう。【０１０３】
図１９及び図２３Ｃを参照すると、プロセスガス導入口チップ４４Ｃに設けられたプロセスガス導入口３１Ｃは、基板サセプタサセプタ１４上の基板２の表面のうち中心領域２ａと外周領域２ｂの間の中間領域２ｃに向いた俯角（第３の俯角）θｄ３を有する。従って、矢印ＦＬｄ３で模式的に示すように、プロセスガス導入口３１Ｃから噴出されたプロセスガスの流れは、基板２の表面の中間領域２ｃに向かう。【０１０４】
プロセスガス導入口チップ４４Ａ〜４４Ｃに形成されたプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃ間で、噴出させるガスの流量を俯角θｄ１〜θｄ３に応じて異ならせている。具体的には、俯角θｄ１〜θｄ３が中心領域２ａに向いている程、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃに噴出されるプロセスガスの流量を大きく設定している。本実施形態では、すべてのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃに対して共通の環状ガス流路３３Ａを介してプロセスガスが供給されるので、俯角θｄ１〜θｄ３の異なるプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃ間でプロセスガス供給源１９からのプロセスガスの供給圧は同一である。そのため、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃの開口面積を異ならせることで、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃ間で噴出されるプロセスガスの流量を異ならせている。【０１０５】
中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するプロセスガス導入口３１Ａ、中央領域２ｃを向いた俯角θｄ３を有するプロセスガス導入口３１Ｃ、及び外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するプロセスガス導入口３１Ｂの順で開口面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が大きい。換言すれば、プロセスガス導入口３１Ａの開口面積Ｓ１はプロセスガス導入口３１Ｃの開口面積Ｓ３よりも大きく、かつプロセスガス導入口３１Ｃの開口面積Ｓ３はプロセスガス導入口３１Ｂの開口面積Ｓ２よりも大きい。供給圧が同一の条件下で開口面積Ｓ１〜Ｓ３の大小関係をこのように設定することで、中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するプロセスガス導入口３１Ａからのプロセスガスの流れＦＬｄ１、中間領域２ｃを向いた俯角θｄ３を有するプロセスガス導入口３１Ｃからのプロセスガスの流れＦＬｄ３、及び外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するプロセスガス導入口３１Ｂからのプロセスガスの流れＦＬｄ２の順で流量が多い。【０１０６】
次に、本実施形態のドライエッチング装置１によって、高圧プロセスにおいて高いエッチングレートと均一なエッチングレートの分布が得られる理由を説明する。【０１０７】
誘電体板８の外周に対応する領域ではＩＣＰコイル９を構成する導電体１１が互いに密に配置されている。そのため、誘電体板８の下面近傍のＩＣＰコイル９の外周に対応する領域、すなわち個々の窓部３０のうち平面視で梁状スペーサ７の外周部７ａに近い領域にトロイダル状ないしはドーナツ状の高密度プラズマが生じる。図１９及び図２０に、この高密度のプラズマが発生している領域４２を模式的に示す。プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは梁状スペーサ７の外周部７ａの窓部２６に内側側壁面７ｊに設けられている。換言すれば、ガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは、ＩＣＰコイル９から発生した高周波電界が最も強い領域４２のごく近傍からチャンバ３に噴出される。その結果、プロセスガスのプラズマ化が効果的に促進される。また、環状の外周部７ａと、外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂと、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部７ｃとを備える梁状スペーサ７で誘電体板８を支持しているので、チャンバ３内を減圧した際に誘電体板８の変形をも考慮した機械的強度を確保しつつ、誘電体板８の薄型化を図ることができる。その結果、高周波パワーの投入損失を大幅に低減してプラズマをより高密度化できる。これら２つの理由、すなわちプロセスガスのプラズマ化の効率が高いことと、高周波パワーの投入損失が極めて低いこととにより、高いエッチングレートを実現できる。【０１０８】
誘電体板８の下面近傍のうち、ＩＣＰコイル９の外周側に対応するドーナツ状の高密度のプラズマが発生している領域４２（高密度プラズマ生成領域）では、ラジカルが高密度で生成され、生成されたラジカルは、主としてプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃから噴出されるプロセスガスの流れＦＬｄ１〜ＦＬｄ３によって基板２に供給される。【０１０９】
ここで、プロセスガスの基板２上における滞在時間が短い方が、基板２がエッチングされることにより生じた反応生成物のうちパターン内に再付着せず基板２外に排気されるものの割合が高い。また、高圧プロセスではガス流れが粘性を帯びているため、高圧プロセスにおける基板２上のプロセスガスの速度分布は、基板２の中心領域２ａ側でより流れが淀み、外周領域２ｂ側では速度が大きくなる傾向がある。つまり、プロセスガスを基板２に対して一様に流すと、基板２上のプロセスガスの圧力分布は中心領域２ａ側で圧力が高く外周領域２ｂ側では圧力が低くなるため（図３２Ａ）、高圧プロセスでのプロセスガスの滞留時間は、基板２の中心領域２ａで長く、次いで基板２の中間領域２ｃで長くなり、外周領域２ｂでは短くなる（３２Ｂ）。従って、高圧プロセスにおいてプロセスガスを基板２に対して一様に流すと、反応生成物の再付着量は、基板２の中心領域２ａで多くなり、次いで中間領域２ｃで多くなり、外周領域２ｂでは少なくなる（図３２Ｃ）。そのため、基板の中心領域２ａにおけるエッチングレートが小さく、次いで基板の中間領域２ｃにおけるエッチングレートが小さくなり、面内に不均一な分布となる（図３２Ｄ）。【０１１０】
これに対し、本実施形態のドライエッチング装置１は、それぞれ基板２の表面の中心領域２ａ、外周領域２ｂ、及び中間領域２ｃに向いた俯角θｄ１，θｄ２，θｄ３を有する３種類のプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを有している。そのため、外周領域２ｂにプロセスガス導入口３１Ｂからのプロセスガスの流れＦＬｄ２でラジカルが供給されるだけでなく、中心領域２ａや中間領域２ｂにもプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｃからのプロセスガスの流れＦＬｄ１，ＦＬｄ３でラジカルが供給される。これらのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃの俯角は３種類（θｄ１，θｄ２，θｄ３）あるので、基板２の外周領域２ｂ側へのプロセスガスの導入量よりも基板２の中心領域２ａ側へのプロセスガスの導入量を多くし、次いで基板２の中間領域２ｃへのプロセスガスの導入量を多くすることで、基板２の中心領域２ａと中間領域２ｃにおけるプロセスガスの圧力を基板２の外周領域２ｂにおけるガスの圧力に対して相対的に低下させ（図３３Ａ）、基板２の中心領域２ａと中間領域２ｃにおけるプロセスガスの淀みを軽減できる（図３３Ｂ）。これにより基板２上の反応生成物の滞留時間を均一化し、基板２上への反応生成物の再付着量を均一化できる（図３３Ｃ）。その結果、高圧プロセスにおいてエッチングレートの面内分布を均一化できる（図３３Ｄ）。【０１１１】
また、前述のように中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するプロセスガス導入口３１Ａからのプロセスガスの流れＦＬｄ１、中央領域２ｃを向いた俯角θｄ３を有するプロセスガス導入口３１Ｃからのプロセスガスの流れＦＬｄ３、及び外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するガス導入口３１Ｂからのプロセスガスの流れＦＬｄ２の順で流量が大きい。このプロセスガスの流れＦＬｄ１〜ＦＬｄ３間の流量の設定は、中心領域２ａや中間領域２ｃに供給されるラジカルの量を外周領域２ｂに供給されるラジカルの量に対して相対的に増加させるので、中心領域２ａ、外周領域２ｂ、及び中間領域２ｃ間でエッチングレートの均一化が図れる。また、基板２の外周領域２ｂへのプロセスガスの導入量に対して、基板２の中心領域２ａや中間領域２ｃへのプロセスガスの導入量をさらに多くできるため、中心領域２ａや中間領域２ｃにおけるプロセスガスの淀みをさらに低減してエッチングレートの均一化が図れる。【０１１２】
以上のように、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃが複数の俯角θｄ１〜θｄ３を有することが主たる要因となり、かつそれに加えて俯角θｄ１〜θｄ３が中心領域２ａに向いている程プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃから噴出されるプロセスガスの流量を多く設定したことで、中心領域２ａ、外周領域２ｂ、及び中間領域２ｃ間での反応生成物の滞留時間の分布を効果的に均一化し、それによってエッチングレートの分布を均一化できる。具体的には、図２４において実線Ｌ１で模式的に示すように中心領域２ａ、外周領域２ｂ、及び中間領域２ｃでエッチングレートの差が非常に小さい均一なエッチングレートの分布を実現できる。【０１１３】
希ガス導入口４１から、高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８の下面８ａに向けて希ガスが噴出されることで、誘電体板８のエッチングないし摩耗が防止される点は第１実施形態と同様である。【０１１４】
（第８実施形態）
図２５及び図２６Ａ〜２６Ｃに示す本発明の第８実施形態では、ガス流路溝７ｋは、下側部分７ｍの下側にさらに幅狭の底側部分７ｒを備える。下側部分７ｍと底側部分７ｒとはＯリング２５Ｃによって遮断されている。従って、ガス流路溝７ｋは、３つの環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃに分割されている。環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃは、互いに遮断された別系統の導入路３４Ａ〜３４Ｃを介して、対応するガス供給源に接続されている。具体的には、環状ガス流路３３Ａ，３３Ｃは、それぞれ導入流路３４Ａ，３４Ｃを介して別個のプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂに接続されている。また、環状ガス流路３３Ｂは、独立した導入流路３４Ｄを介して希ガス供給源２２に接続されている。【０１１５】
図２６Ａに示すように、希ガス導入口チップ４３の取付孔５０は、誘電体板８の下面８ａを向いた仰角θｅを有する希ガス導入口４１が環状ガス流路３３Ｂと連通するようにも設けられている。希ガス導入口４１からは希ガス供給源２２の希ガスが噴出される。また、図２６Ｂに示すように、プロセスガス導入口チップ４４Ａの取付孔５０、基板２の中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するプロセスガス導入口３１Ａが環状ガス流路３３Ａと連通するように設けられている。俯角θｄ１のガス導入口３１Ａからはプロセスガス供給源２１Ａのプロセスガスが噴出される。さらに、図２６Ｃに示すように、プロセスガス導入口４４Ｂの取付孔５０は、基板２の外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するプロセスガス導入口３１Ｂが環状ガス流路３３Ｃと連通するように設けられている。俯角θｄ２のプロセスガス導入口３１Ｂからは、プロセスガス供給源２１Ｂのプロセスガスが噴出される。【０１１６】
前述のようにプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂに対して別個のプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂからプロセスガスが供給される。そのため個々のプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂからのプロセスガスの供給圧を調節することで個々のプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂから噴出されるプロセスガスの流量を個別に制御できる。また、仮にプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂの開口面積Ｓ１，Ｓ２が同一であっても、第７実施形態と同様に俯角θｄ１，θｄ２が中心領域２ａに向いている程、プロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂから噴出されるプロセスガスの流量を大きく設定できる。この場合、中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するガス導入口３１Ａのプロセスガス供給源２１Ａのプロセスガスの供給圧を、外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するガス導入口３１Ｂのプロセスガス供給源１９Ｂのプロセスガスの供給圧よりも高く設定すればよい。【０１１７】
また、ガス導入口３１Ａ，３１Ｂに対して別個のプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂからプロセスガスが供給されるので、個々のプロセスガス供給源２１Ａ〜２１Ｂから供給するプロセスガスの種類を異ならせることにより、プロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂから噴出されるプロセスガスの種類を俯角θｄ１，θｄ２に応じて異ならせてもよい。【０１１８】
第８実施形態と同様に、３種類の異なる俯角θｄ１〜θｄ３を有するプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃを設け、これらのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃに対して別個のプロセスガス供給源２１Ａ〜２１Ｃからプロセスガスを供給してもよい。【０１１９】
第８実施形態のその他の構成及び作用は第７実施形態と同様である。【０１２０】
（第９実施形態）
図２７及び図２８に示す本発明の第９実施形態では、第８実施形態と同様に、梁状スペーサ７にそれぞれ別個の希ガス供給源２２及びプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂに接続された３つの環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃが設けられている。【０１２１】
本実施形態では、希ガス供給口４１と異なる俯角θｄ１，θｄ２を有する２つのガス導入口３１Ａ，３１Ｂが単一の導入口チップ７０に設けられている。導入口チップ７０は梁状部材７の外周部７ａの内側側壁面７ｊに適合する湾曲形状を有する板状であり、四隅の貫通孔７０ａに挿通したねじ７１を内側側壁面７ｊ側に形成した雌ねじ部（図示せず）にねじ込むことで内側側壁面７ｊに対して着脱可能ないし交換可能に取り付けられている。導入口チップ７０の梁状部材７の外周部７ａの内側側壁面７ｃと当接する面には、ガス溜めように３個の凹部７０ｂが設けられており、これらの凹部７０ｂから希ガス導入口４１とプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂが延びている。【０１２２】
また、梁状スペーサ７の外周部７ａには、一端が環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃの内周壁３３ｂに開口し、他端が凹部４２ｂを介してガス導入口３１Ａ〜３１Ｃに連通する３個の流路孔７ｓが設けられている。環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃからチャンバ３の内部まで、流路孔７ｓ、導入口チップ４２の凹部４２ｂ、ガス導入口４１，３１Ａ，３１Ｂからなる  【０１２３】
第９実施形態のその他の構成及び作用は第８実施形態と同様である。第７実施形態から第９実施形態において第６実施形態と同様に希ガス導入口と希ガス供給源に代えて酸素ガス導入口と酸素ガス供給源を採用することも可能である。【０１２４】
誘電体板８の下面８aに削れ防止のために吹き付ける摩耗防止ガス選定は、誘電体板８の削れ防止の観点からは、誘電体板８の材料との反応性が低い（いわば誘電体板８を削らない）ものであるという条件を満たす必要があり、例えば誘電体板８が石英（ＳｉＯ２）からなる場合、吹き付ける摩耗防止ガスは第１実施形態のようなＨｅやＡｒ等の希ガス及び／又は第６実施形態のようなＯ２が相当する。また、この摩耗防止ガスの選定は、エッチングの観点からは、プロセスガスに含まれているもの、及び/又は、総流量に対する割合が大きい希ガス（Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、及びＮｅからなる群のうちの少なくとも１種類を含む。）が好適である。例えば、誘電体板８がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉであり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＳＦ６／Ｏ２／Ｈｅである場合、誘電体板８の削れ防止のために吹き付けるガスは、Ｏ２と希ガスのＨｅの少なくともいずれか一方を選ぶのが好適である。また、誘電体板８がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉであり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＳＦ６／Ｏ２であって希ガス（Ｈｅ）を含まない場合、誘電体板８の削れ防止のために吹き付けるガスは、Ｏ２ガスを選択するのが好適である。さらに、誘電体板がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉＯ２であり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＣＦ４／Ａｒである場合、誘電体板の削れ防止のために吹き付けるガスは、希ガスであるＡｒが好適である。【０１２５】
（第１０実施形態）
図３５に示す本発明の第１０実施形態のドライエッチング装置は、梁状スペーサ７に代えて平面視で概ね円筒状の枠体（支持構造物）１１７を備える。具体的には、チャンバ本体４の上部開口を密閉する蓋体６は、チャンバ本体４の側壁上端に支持された枠体１１７と、この枠体１１７に外周縁付近の下面が支持された円板状の誘電体板８を備える。スペース７で囲まれた領域は、基板サセプタ側から見て誘電体板８の下面８ａが露出している窓部１１８を構成する。枠体１１７（第１から第９実施形態における梁状スペーサ７の外周部７ａに相当する。）に設けられたプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｂと希ガス導入口４１から、プロセスガスと希ガスがそれぞれチャンバ３内に導入される。【０１２６】
誘電体板８の厚みが大きく十分な強度があり、チャンバ３内を減圧した際に作用する大気圧をそれ自体で支承することができる場合、本実施形態のように梁状スペーサ７に代えて単なる枠体１１７で誘電体板８を支持する構成も採用できる。この場合、プラズマ発生のための誘導磁場の透過性を高める目的で、誘電体板８の厚みを部分的に小さくして凹部を形成してもよい。ＩＣＰコイル９を構成する導電体１１の分布密度が密である領域に凹部を設ければ、誘導磁場の透過性を効果的に向上できる。【０１２７】
第１０実施形態のその他の構成及び作用は第７実施形態（図１９）と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。【０１２８】
本発明は前記実施形態に限定されず、以下に例示的な列挙するように、種々の変形が可能である。【０１２９】
図２９及び図３０はプロセスガス導入口チップの代案を示す。この代案では、梁状スペース７の外周部７ｂに環状ガス流路３３Ａの内周壁から梁状スペーサ７の内側側壁面７ｊに到る水平方向に延びる断面円形の取付孔５６が複数個設けられている。取付孔５６は環状ガス流路３３Ａ側から順に、環状ガス流路３３Ａに連通する入口部５６ａ、入口部５６ａよりも大径の中間部５６ｂ、及び中間部５６ｂよりも大径の出口部５６ｃを備える。入口部５６ａと中間部５６ｂの接続部分と中間部５６ｂと出口部５６ｃの接続部分には、それぞれ座部５６ｄ，５６ｅが形成されている。【０１３０】
導入口チップ５７は軸部５７ａと、軸部５７ａの先端に設けられた頭部５７ｂを備える。頭部５７ｂは軸部５７ａよりも大径である。軸部５７ｂの基端面には凹部５７ｃが形成されている。この凹部５７ｃの底壁から頭部５７ｂの先端面まで貫通するようにプロセスガス導入口３１が形成されている。プロセスガス導入口３１は導入口チップ５７の中心軸に対して傾いて形成されている。導入口チップ５７の頭部５７ｂには２個の貫通孔５７ｄが設けられている。導入口チップ５７は取付孔５６に差し込まれ、軸部５７ａが中間部５６ｂに収容され、頭部５７ａが出口部５６ｃに収容される。また、軸部５７ａの基端下面が座部５６ｄ上に配置され、頭部５７ｂの基端面が座部５６ｅ上に配置される。【０１３１】
頭部５７ａの貫通孔５７ｄに貫通させたねじ２本の５８を梁状スペーサ７の外周部の７ａの内側側壁７ｊに形成したねじ孔にねじ込むことにより、梁状スペーサ７の外周部７ａに対してプロセスガス導入口チップ５７が固定されている。また、これらのねじ５８によりプロセスガス導入口チップ５７のそれ自体の中心線まわりの回転角度位置、すなわちガス導入口３１の向きが固定される。希ガスや酸素ガスの導入口チップにも図２９及び図３０に示すような構造を採用できる。【０１３２】
図３１Ａ，３１Ｂは、ガス導入口の代案を示す。これらの代案ではガス導入口３１Ａ，３１Ｂ，４１は梁状スペーサ７の外周部７ａに形成されている。図３１Ａの代案では、梁状スペーサ７の外周部７ａの上面７ｇに形成された３つの別個のガス流路溝が環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃを構成している。図３１Ｂの代案では、梁状スペーサ７の外周部７ａの上面７ｇに２つの別個のガス流路溝によりそれぞれ環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂが構成され、梁状スペーサ７の外周部７ａの下面７ｄに形成された１つのガス流路溝により環状ガス流路３３Ｃが構成されている。【０１３３】
前記実施形態ではプロセスガス導入口の俯角は最大で３種類であるが、基板２の中間領域２ｃを向く俯角を２種類以上に増やして、基板２の中心領域２ａに向くものと外周領域２ａに向くものと併せて４種類以上の俯角を設定してもよい。【０１３４】
梁状スペーサの外周部や中央部に直接プロセスガス導入口、希ガス導入口、あるいは酸素ガス導入口を形成してもよい。また、ＩＣＰ型のドライエッチング処理装置を例に本発明を説明したが、プラズマＣＶＤ装置等の他のプラズマ処理装置にも本発明を適用できる。【０１３５】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１】
2008120459.tif 000005
【図２】
2008120459.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008120459.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2008120459.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008120459.tif 000020
【図１７】
2008120459.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2008120459.tif 000026
【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４】
2008120459.tif 000030
【図２５】
2008120459.tif 000031
【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
2008120459.tif 000039
【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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【図３２Ｄ】
2008120459.tif 000044
【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
2008120459.tif 000046
【図３３Ｃ】
2008120459.tif 000047
【図３３Ｄ】
2008120459.tif 000048
【図３４】
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【図３５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月24日(2009.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のプラズマ処理装置では、チャンバの上部が誘電体板で閉鎖され、この誘電体板上に高周波電力が投入されるコイルが配置された構成が知られている。例えば特許文献１〜３には、梁状構造物で誘電体板の下面側を支持することにより、機械的強度を確保しつつ誘電体板の薄型化を図ったプラズマ処理装置が開示されている。また、特許文献４，５には誘電体板を支持する構造物からガスを供給するための構成が開示されている。
【０００３】
これらのプラズマ処理装置では、誘電体板が薄く、かつ梁状構造物の形状がコイルとの相互作用を小さくするものになっているため、高密度なプラズマを生成することができる。
【０００４】
近年、ディープＳｉエッチングと呼ばれるＳｉ基板の深掘りないしは高アスペクトのエッチング等を高速で行うために、プラズマ処理装置内の圧力を例えば１０Ｐａ程度以上に増大させ、かつ投入する高周波電力を大きくする等によりプラズマ密度を更に増大させることが求められている。
【０００５】
しかし、このような高圧かつ高パワーのＳｉエッチングプロセスでは、石英からなる誘電体板のエッチングないしは摩耗が極めて顕著となる。特許文献１〜５に開示されたものを含め、従来提案されているプラズマ処理装置では、このような高圧かつ高パワーのプロセスの特性を踏まえた上で、誘電体板のエッチングないしは摩耗を効果的に抑制することについて、十分な考慮がなされていない。
【０００６】
一般に、ガスの流れの状態は、低圧下（高真空度）の分子流領域、高圧下（低真空度）の粘性流領域、及び分子流領域と粘性流領域との中間の領域である中間流領域とに分類できる。ガス流が分子流領域と粘性流領域との中間流領域から粘性流領域となるような高圧下でのプラズマ処理（以下、「高圧プロセス」という。）では、ガス流が分子流領域となるような高圧下でのプラズマ処理（以下、「低圧プロセス」という）と比較すると、ガス流れが粘性を帯びてくるので、ガスの導入口位置及び導入方法がエッチングの特性に与える影響が大きくなってくる。例えば、高圧プロセスでは、プロセスガスの流れとプラズマ密度の高い領域との相対的な位置関係がプロセスガスのプラズマ化の効率に大きく影響する。また、高圧プロセスでは、プロセスガスの流れと基板との相対的な位置関係が、基板へのラジカルやイオンの供給量やその面内分布に大きく影響する。しかし、特許文献１〜５に開示されたものを含め、従来提案されているプラズマ処理装置では、このような高圧プロセスの特性を踏まえた上でのエッチングレート等の処理速度の向上と、エッチングレートの分布等の処理特性の均一化を図ることについて、十分な考慮がなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３８４７９５号明細書
【特許文献２】特許第３７２９９３９号明細書
【特許文献３】特開２００１−１１０５７７号
【特許文献４】特開２００５−１２２９３９号
【特許文献５】特開２００３−３３２３２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高圧かつ高パワーの超高密度プラズマ生成プロセスにおいて、エッチングレート等の処理速度の向上、誘電体板の摩耗の効果的な抑制、及びエッチングレートの分布等の処理特性の均一化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、内部に基板（２）が配置された真空容器（３）と、前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に配置され、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（３０）を構成する梁状構造物（７）と、前記梁状構造物の上面（７ｇ）に下面（８ａ）が支持される誘電体板（８）と、前記誘電体板の上面側に複数の導電体（１１）を螺旋状に配置してなり、高周波電力が投入されるプラズマ発生のためのスパイラルコイル（９）と、前記梁状構造物に下向きに設けられた、前記基板に向いた俯角を有する複数のプロセスガス導入口（３１，３６，７１，７３）と、前記プロセスガス導入口にプロセスガスを供給して噴出させるプロセスガス供給源（２１）と、前記梁状構造物の前記窓部に臨むように上向きに設けられ、前記誘電体板に向いた仰角を有する複数の摩耗防止ガス導入口（４１，６１，６２，１４１）と、前記摩耗防止ガス導入口に摩耗防止ガスを供給して噴出させる摩耗防止ガス供給源（２２，１４２）とを備えることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。
【００１０】
本明細書において第１及び第２のガス導入口について「俯角」及び「仰角」とは、ガス導入口の向きが鉛直面内で水平方向に対してなす角度をいい、ガス導入口からガスが噴出される向きも鉛直面内で水平方向に対してこの角度を有する。また、鉛直面内での水平方向に対する角度のうち下向きのものを「俯角」といい、上向きのものを「仰角」という。
【００１１】
好ましくは、前記プロセスガス導入口は、前記梁状構造物の前記外周部の前記窓部に臨む面（７ｊ）に設けられている。
【００１２】
誘電体板の下面近傍のスパイラルコイルの外周側に対応する領域、すなわち窓部のうち平面視で梁状構造物の外周部に近い領域において、強い高周波磁場が生成し、これによって電子が加熱されてドーナツ状の高密度プラズマ領域が生じる。プロセスガス導入口は梁状構造物の外周部の窓部に臨む面に設けられている。換言すれば、プロセスガスはドーナツ状の高密度プラズマの近傍から真空容器内に噴出される。その結果、プロセスガスのプラズマ化が効果的に促進される。また、環状の外周部と、外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部と、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部とを備える梁状構造物で誘電体板を支持しているので、真空容器内を減圧した際に誘電体板の変形をも考慮した機械的強度を確保しつつ、誘電体板の薄型化を図ることができる。その結果、高周波パワーの投入損失を大幅に低減してプラズマをより高密度化できる。これらの理由による、基板のエッチングレート等の処理速度を向上できる。
【００１３】
前記摩耗防止ガス導入口は、前記誘電体板の下面近傍に形成された高密度プラズマ生成領域に向いた仰角を有する。
【００１４】
具体的には、前記摩耗防止ガス供給源は、前記摩耗防止ガス導入口に希ガスを供給して噴出させる希ガス供給源（２２）を備える。希ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノン、及びネオンからなる群のうちの少なくとも１種類を含む。
【００１５】
プラズマ処理装置は、前記希ガス供給源に代えて、又は前記希ガス供給源に加えて、前記第２のガス供給源として前記第２のガス導入口に酸素ガス（Ｏ２）ガスを供給して噴出させる酸素ガス供給源（１４２）を備える。
【００１６】
誘電体板の下面近傍のスパイラルコイルの外周側に対応する領域は、前述のように高密度プラズマが生じている。この高密度プラズマ生成領域に向けて摩耗防止ガス導入口から誘電体板の下面の削れ防止のためのガスを吹き付ける。この摩耗防止ガス導入口から吹き付けるガス選定は、誘電体板の削れ防止の観点からは、誘電体板の材料との反応性が低いものあるという条件を満たす必要があり、例えば誘電体板が石英（ＳｉＯ２）からなる場合、吹き付けるガスはＨｅやＡｒ等の希ガス及び／又はＯ２が相当する。また、第２のガス導入口から吹き付けるガスの選定は、エッチングの観点からは、基板材料のエッチングに必要なガスであるプロセスガスに含まれているもの、及び／又は、総流量に対する割合が大きい希ガス（Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、及びＮｅからなる群のうちの少なくとも１種類を含む。）が好適である。例えば、誘電体板がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉであり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＳＦ６／Ｏ２／Ｈｅである場合、誘電板の削れ防止のために吹き付けるガスは、Ｏ２と希ガスであるＨｅのうちの少なくともいずれか一方を選ぶのが好適である。また、誘電体板８がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉであり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＳＦ６／Ｏ２であって希ガス（Ｈｅ）を含まない場合、誘電体板８の削れ防止のために吹き付けるガスは、Ｏ２ガスを選択するのが好適である。さらに、誘電体板がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉＯ２であり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＣＦ４／Ａｒである場合、誘電体板の削れ防止のために吹き付けるガスは、希ガスであるＡｒが好適である。
【００１７】
摩耗防止ガス導入口から希ガスを噴出すると、真空容器内の他の領域と比較して誘電体板直下における希ガスの分圧が相対的に高くなる。すなわち誘電体板直下における希ガスのガス密度が高くなる。希ガスは反応性が極めて低いので、誘電体板の下面のエッチングないしは摩耗が効果的に抑制ないしは防止される。同様に、プロセスガスに酸素ガスが含まれる場合、摩耗防止ガス導入口からこの酸素ガスを噴出すると、誘電体板直下の高密度プラズマ生成領域において酸素ガスの分圧が相対的に高くなり、誘電体板が石英（ＳｉＯ２）であればＯ２プラズマをあてても誘電体板は削れにくい。また、酸素ガスは基板のエッチングガスとして使用できるので、基板のエッチングに対して許容できる範囲で第２のガス導入口から噴出するガスとして酸素ガスを使用できる。
【００１８】
例えば、前記摩耗防止ガス導入口は、前記梁状構造物の前記外周部の前記窓部に臨む面（７ｊ）に設けられる。
【００１９】
梁状構造物の外周部の窓部に臨む面は、誘電体板の下面近傍のスパイラルコイルの外周側に対応する領域、すなわち高密度プラズマ生成領域が形成される領域に近いので、希ガスや酸素ガスの噴出によってより効果的に誘電体板の下面のエッチングないしは摩耗を抑制できる。
【００２０】
プラズマ処理装置は、前記梁状構造物に交換可能に取り付けられ、それぞれ前記プロセスガス導入口と摩耗防止ガス導入口のうちのいずれか一方が形成された複数の導入口部材（４３，３７）を備えることが好ましい。
【００２１】
導入口部材を交換することにより、第２のガス導入口の仰角や開口面積を簡単に変更できる。仰角や開口面積の変更によって、プロセス条件に変更があった場合でも誘電体板の摩耗を効果的に抑制できる。
【００２２】
本発明の第２の態様は、基板（２）をプラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、真空容器（３）の底部側に前記基板を配置し、前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（３０）を構成する梁状構造物（７）を配置し、前記梁状構造物の上面（７ｇ）で下面（８ａ）が支持されるように誘電体板（８）を配置し、前記誘電体板の上面側にプラズマ発生のためのスパイラルコイル（９）を配置し、前記梁状構造物に下向きに設けられた、前記基板に向いた俯角を有する複数のプロセスガス導入口（３１，３６）から前記真空容器内にプロセスガスを噴出し、前記梁状構造物の前記窓部に臨むように上向きに設けられ、前記誘電体板に向いた仰角を有する複数の摩耗防止ガス導入口（４１，５６）から前記誘電体板の下面に向けて摩耗防止ガスを噴出し、前記プロセスガス導入口から前記プロセスガスを噴出し、かつ前記摩耗防止ガス導入口から前記摩耗防止ガスを噴出しつつ、前記真空容器内を排気して前記真空容器内を一定圧力に維持し、前記スパイラルコイルに高周波電力を投入して前記真空容器内にプラズマを発生させて前記基板を処理することを特徴とする、プラズマ処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法では、環状の外周部と、外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部と、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部とを備える梁状構造物で誘電体板を支持し、かつ基板に向いた俯角を有してプロセスガスを噴出する第１のガス導入口に加え、誘電体板に向いた仰角を有して希ガスと酸素ガスの少なくともいずれか一方を噴出する複数の第２のガス導入口を備えるので、エッチングレート等の処理速度の向上と、誘電体板の摩耗の効果的な抑制とを図ることができる。
【００２４】
また、梁状構造物の外周部の窓部に臨む面に設けられた複数のプロセスガス導入口が少なくとも２種類の俯角を有するものを含むことにより、エッチングレート等の処理速度の向上と、エッチングレートの分布等の処理特性の均一性とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２】図１のII−II線での断面図。
【図３】梁状スペーサとＩＣＰコイルを示す模式的な平面図。
【図４】梁状スペーサを示す模式的な部分斜視図。
【図５】梁状スペーサの外周部を示す部分拡大断面図。
【図６】導入口チップを示す斜視図。
【図７】梁状スペーサの中央部を示す部分拡大断面図。
【図８】導入口プレートを示す斜視図。
【図９】誘電体板のエッチングレートの分布を示す模式図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１１】図１０のXI−XI線での断面図。
【図１２】梁状スペーサの外周部を示す部分拡大断面図。
【図１３】梁状スペーサの中央部を示す模式図。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１５】本発明の第４実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１６】図１５のドライエッチング装置が備える梁状スペーサの下面側から見た斜視図。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る梁状スペーサの模式的な部分平面図。
【図１８】本発明の第５実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図１９】本発明の第７実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【図２０】図９のXX−XX線での断面図。
【図２１】梁状スペーサとＩＣＰコイルを示す模式的な平面図。
【図２２】梁状スペーサを示す模式的な部分斜視図。
【図２３Ａ】プロセスガス導入口チップ及び希ガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２３Ｂ】プロセスガス導入口チップ及び希ガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２３Ｃ】プロセスガス導入口チップ及び希ガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２４】エッチングレートの分布を示す模式図。
【図２５】本発明の第７実施形態に係るドライエッチング装置が備える梁状スペーサを示す模式的な部分斜視図。
【図２６Ａ】希ガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２６Ｂ】プロセスガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２６Ｃ】プロセスガス導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２７】本発明の第８実施形態に係るドライエッチング装置が備える梁状スペーサを示す模式的な部分斜視図。
【図２８】導入口チップを示す部分拡大断面図。
【図２９】導入口チップの代案を示す斜視図。
【図３０】導入口チップの代案を示す部分拡大断面図。
【図３１Ａ】ガス導入口の代案を示す部分拡大断面図。
【図３１Ｂ】ガス導入口の代案を示す部分拡大断面図。
【図３２Ａ】基板に対してプロセスガスを一様に流した場合のガスの圧力の面内分布。
【図３２Ｂ】基板に対してプロセスガスを一様に流した場合のガスの滞留時間の面内分布。
【図３２Ｃ】基板に対してプロセスガスを一様に流した場合の反応物の再付着量の面内分布。
【図３２Ｄ】基板に対してプロセスガスを一様に流した場合のエッチングレートの面内分布を示す。
【図３３Ａ】ガスの圧力の面内分布。
【図３３Ｂ】ガスの滞留時間の面内分布。
【図３３Ｃ】反応物の再付着量の面内分布。
【図３３Ｄ】エッチングレートの面内分布を示す。
【図３４】表皮深さの変化を説明するための模式図。
【図３５】本発明の第７実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
高圧かつ高パワーのＳｉエッチングプロセスでは石英からなる誘電体板のエッチングないしは摩耗が極めて顕著となる理由を以下に説明する。
【００２７】
まず、プラズマの導電率σは以下の式（１）で示すように電子密度ｎｅの関数として表される。プラズマの導電率σは電子密度ｎｅに対して正の相関を示す。
【００２８】
【数１】
2008120459.tif 000051
【００２９】
次に、表皮深さδ（skin depth:コイルが生成した磁界が入ることができるプラズマ中の距離）は以下の式（２）で示すように、プラズマの導電率σの関数として表される。この式（２）において、記号ωは高周波電力の周波数、記号μ０は真空の透磁率である。
【００３０】
【数２】
2008120459.tif 000052
【００３１】
一般に、真空容器内の圧力が高圧となると、ガス密度が増加し、電子―中性粒子の衝突周波数が増加することにより、プラズマの導電率が増加する。式（２）を参照すれば明らかなように、プラズマの導電率σが増加すると表皮深さδが小さくなる（例えば数センチメートル以下）。その結果、高密度のプラズマが誘電体板の下面近傍で閉じ込められたような状態で生成を続ける傾向がある。すなわち、表皮深さδは、圧力と負の相関があると言える。
【００３２】
図３４に表皮深さδを模式的に示す。この図３４では、誘電体板１００の上方にコイル１０１が配置され、コイル１０１には模式的に示す高周波電源１０２から高周波電力が印加される。実線１１０と破線１１１は表皮深さδを表している。破線１１１は、実線１１０の場合よりも電子密度ｎｅが増加した場合を示し、表皮深さδは小さくなっている。
【００３３】
また、コイル１０１へ投入する高周波パワーが増加すると、電子密度ｎｅが増えるためプラズマの導電率σが増加して表皮深さδが小さくなる。
【００３４】
すなわち、１つめの観点では、圧力が増大するか、高周波パワーが増大することで表皮深δは小さくなり、高密度プラズマは誘電体板１００の下面近傍に閉じ込められつつ生成し続ける。
【００３５】
２つめの観点では、一般にコイル１０１へ投入する高周波パワーが増加するか、又は真空容器内の圧力が高圧となることで電子密度ｎｅが増加すると、容量結合による垂直方向の電界成分が増大する。その結果、プラズマ中のイオンがより加速されることになり、誘電体板１００の下面へのイオンのアタックが激しくなる傾向がある。
【００３６】
以上のように一般にコイル１０１へ投入する高周波パワーが増加するか、又は真空容器内の圧力が高圧となると、高密度のプラズマが誘電体板１００の下面近傍で閉じこめられたような状態で生成を続ける傾向と、加速されたイオンによる誘電体板１００の下面へのアタックが激しくなる傾向とが生じるので、高圧かつ高パワーのプロセスでは誘電体板１００のエッチングないしは摩耗が顕著となる。
【００３７】
（第１実施形態）
図１及び図２は本発明の実施形態に係るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１を示す。ドライエッチング装置１は、その内部に基板２が収容される処理室を構成するチャンバ（真空容器）３を備える。チャンバ３は、上部が開口したチャンバ本体４と、このチャンバ本体４の上部開口を密閉する蓋体６を備える。チャンバ本体４には基板２を搬入出するためのゲート（図示せず）が設けられている。蓋体６はチャンバ本体４の側壁上端に支持された梁状スペーサ（梁状構造物）７と、この梁状スペーサ７に支持されて天板として機能する円板状の誘電体板８を備える。
【００３８】
本実施形態では、ターゲットである基板２はシリコンであり、ドライエッチング装置１は、シリコン製の基板を高アスペクト比かつ高速でエッチングするための、１０Ｐａ程度以上の高圧（低真空度）かつ高パワーの超高密度プラズマ生成プロセスを実行する。後に詳述するように、本実施形態のドライエッチング装置１によって、高圧かつ高パワーの超高密度プラズマ生成プロセスにおいて基板２のエッチングレートの向上と、誘電体板８のエッチングないしは摩耗の効果的な抑制とが可能である。
【００３９】
梁状スペーサ７はアルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等のような十分な剛性を有する金属材料からなる。梁状スペーサ７にはアルミアルマイト処理、酸化イットリウム溶射等の耐磨耗性を向上させる表面処理を行ってもよい。
【００４０】
本実施形態では、誘電体板８を構成する誘電体材料は石英（Ｓｉ０２）である。ただし、誘電体板８は酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２０３）等の他の誘電体材料であってもよい。石英は削れや摩耗が生じた場合のコンタミネーションがプロセスに与える影響が酸化イットリウムや窒化アルミニウムと比較して大幅に小さい点で好ましい。石英は耐磨耗性ないしはエッチングされにくさでは酸化イットリウムや窒化アルミニウムに劣る。しかし、本実施形態では、後に詳述する希ガス導入口４１からの希ガスの噴出によって石英製の誘電体板８のエッチングを効果的に抑制している。
【００４１】
誘電体板８の上面側には、マルチスパイラルコイルであるＩＣＰコイル９が配設されている。図３に示すようにＩＣＰコイル９は平面視で誘電体板８の中央から外周に向けて螺旋状に延びる複数（本実施形態では６本）の導電体１１からなる。平面視で誘電体板８の中央に対応する部分（巻き始め部分）では、隣接する導電体１１間の隙間が広い。換言すれば、誘電体板８の中央に対応する部分では導電体１１の巻付密度が粗である。これに対して、平面視で誘電体板８の外周に対応する部分では、隣接する導電体１１間の隙間が狭く、巻付密度が密である。ＩＣＰコイル９にはマッチング回路１２を介して、高周波電源１３が電気的に接続されている。
【００４２】
誘電体板８及び梁状スペーサ７と対向するチャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２を静電吸着等によって保持する機能を有する基板サセプタ１４が配設されている。基板サセプタ１４にはバイアス用の高周波電源１６から高周波電源が印加される。また、基板サセプタ１４内には冷媒の循環流路が設けられており、冷媒循環装置１７から供給される温調された冷媒がこの循環流路中を循環する。さらに、基板サセプタ１４の上面と基板２の裏面との間の微細な隙間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス循環装置１８が設けられている。
【００４３】
ドライエッチング装置１は、梁状スペーサ７に形成されたプロセスガス導入口３１，３６に基板２のエッチングに必要なガスであるプロセスガスを供給してチャンバ３内で基板２に向けて噴出させるプロセスガス供給源２１と、梁状スペーサ７に形成された希ガス導入口（摩耗防止ガス導入口）４１に希ガスを供給してチャンバ３内に誘電体板８に向けて噴射させる希ガス供給源（摩耗防止ガス供給源）２２とを備える。プロセスガス導入口３１，３６と希ガス導入口４１については後に詳述する。なお、本実施形態では、プロセスガスと希ガスの供給源を別個に設けているが、希ガス供給源と、プロセスガスと希ガスを含むガスを供給するプロセスガス供給源とを設けた構成としてもよい。
【００４４】
コントローラ２３は、高周波電源１３，１６、伝熱ガス循環装置１８、冷媒循環装置１７、プロセスガス供給源２１、及び希ガス供給源２２を含む装置全体の動作を制御する。
【００４５】
チャンバ３内は、まず排気口５を介して接続された真空排気装置２４により排気される。続いて、プロセスガス供給源２１からプロセスガス導入口３１，３６を経てプロセスガス（エッチングガス）が導入されつつ（矢印ＦＬｄ，ＦＬｄ’）、排気口５から真空排気装置２４により排気され、チャンバ３内は１０Ｐａ程度以上の高圧（低真空）に維持される。エッチングの対象である基板２がシリコンである本実施形態では、プロセスガスとして例えば六フッ化硫黄（ＳＦ６）、酸素（Ｏ２）、及びヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスが使用される。次に、高周波電源１３からＩＣＰコイル９に高周波電力が投入され、チャンバ３内にプラズマが発生する。プラズマ中のイオンは、高周波電源１６から基板サセプタ１４に高周波が印加されることで生成されたセルフバイアス電圧により加速され、ラジカルが基板２に吸着すると共にイオンが基板２に衝突し、その結果基板２の表面がエッチングされる。高圧プロセスであるために、ラジカルやイオンは、主としてプロセスガス導入口３１，３６から噴出されるプロセスガスの流れＦＬｄ，ＦＬｄ’によって基板２へ向けて搬送される。エッチング中は、希ガス供給源２１から希ガス導入口４１を経て希ガスが導入される（矢印ＦＬｅ）。本実施形態では、希ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）が使用される。ただし、希ガスはヘリウム、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、及びネオン（Ｎｅ）のうちの少なくとも１種類を含むものであればよい。ヘリウムはアルゴン等よりも分子量が小さく、誘電体板８をエッチングするエネルギが小さいのでより好ましい。
【００４６】
図１から図４を参照すると、本実施形態における梁状スペーサ７は、円環状の外周部７ａ、平面視で外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂ、及び中央部７ｂから外周部７ａまで放射状に延びる複数（本実施形態では６個）の梁部７ｃを備える。
【００４７】
図５を併せて参照すると、梁状スペーサ７の外周部７ａの下面７ｄが、チャンバ本体４の側壁の上端面に支持されている。外周部７ａの下面７ｄには環状の溝７ｅ，７ｆが形成されており、これらの溝７ｅ，７ｆに収容されたＯリング２６，２７によって梁状スペーサ７とチャンバ本体４の接合部分の密閉性が確保されている。また、外周部７ａの上面７ｇに誘電体板８の下面８ａが支持されている。外周部７ａの上面７ｇには環状の溝７ｈが形成されており、この溝７ｈにＯリング２８が収容されている。Ｏリング２８により、梁状スペーサ７と誘電体板８の接合部分での密閉性が確保されている。
【００４８】
梁状スペーサ７の６個の梁部７ｃは、幅がほぼ一定の直方体状であり、平面視（図２及び図３参照）において等角度間隔で中央部７ｂから放射状に延びている。梁部７ｃの一端は中央部７ｂと一体に連結されており、他端は外周部７ａに一体に連結されている。
【００４９】
梁状スペーサ７の中央部７ｂには、上面７ｇに３個の凹部７ｉが設けられており、これらの凹部７ｉにそれぞれ弾性部材２９が収容されている。弾性部材２９は梁状スペーサ７の中央部７ｂと誘電体板８の下面８ａとの間に介在している。
【００５０】
梁状スペーサ７の外周部７ａ、中央部７ｂ、及び梁部７ｃで囲まれた領域は、基板サセプタ１４側から見て誘電体板８の下面８ａが露出している窓部３０を構成する。本実施形態の梁状スペーサ７はそれぞれ扇形状である６個の窓部３０を備える。
【００５１】
前述のように、梁状スペーサ７は円環状の外周部７ａと、外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂと、中央部７ｂから外周部７ａまで放射状に延びる複数の梁部７ｃとを備える。そのため、誘電体板８の下面８ａのすべての部分、すなわち外周部分、中央部分、及び外周部分と中央部分の間の部分が梁状スペーサ７によって支持される。換言すれば、誘電体板８は梁状スペーサ７によってその全体が均一に支持される。チャンバ３を減圧するとチャンバ内の圧力（負圧）と大気圧との差圧が誘電体板８に作用するが、この差圧による負荷が作用する際にも誘電体板８の全体が梁状スペーサ７によって均一に支持される。一方、チャンバ３を減圧した際の差圧による負荷によって、特に誘電体板８の中央部分が下方（基板サセプタ１４側）に向けて撓みやすい。梁状スペーサ７は梁部７ｃで外周部７ａに連結された中央部７ｂを備え、この中央部７ｂが誘電体板８の中央部分を下面８ａ側から支持する。よって、誘電体板８の中央部分の撓みを効果的に防止ないしは抑制できる。
【００５２】
以上のように、梁状スペーサ７で誘電体板８の下面８ａを均一に支持すること、及び撓みの生じやすい誘電体板８の中央部分を梁状スペーサ７の中央部７ｂで支持することにより、チャンバ３内を減圧した際の大気圧を支持するための機械的強度（チャンバ３内を減圧した際の誘電体板８の変形をも考慮している。）を確保しつつ、誘電体板８を薄型化できる。例えば、誘電体板の外周部分のみを支持するスペーサで直径３２０mmの誘電体板を支持する場合、機械的強度を確保するために誘電体板の厚みは２５mm以上に設定する必要がある。これに対して、本実施形態の梁状スペーサ７で直径３２０mmの誘電体板８を支持する場合、誘電体板８の厚みが１０mm程度あれば必要な機械的強度が得られる。誘電体板８を薄型化することにより、高周波パワーの投入損失を大幅に低減できるので、プラズマの高密度化を図ることができる。また、同じプラズマ密度を得たい場合には、誘電体板の厚みが大きい場合と比較してＩＣＰコイル９に投入する高周波電力を低減できるので、誘電体板８等の発熱に起因して処理枚数の増加に伴うエッチングレート、エッチング形状等のプロセス特性が変動するのを防止できる。
【００５３】
梁状スペーサ７の梁部７ｃはＩＣＰコイル９を構成する導電体１１の巻付密度が密の部分に対して直交する方向に延びている。そのため、高周波電源１３から高周波電力が投入された際にＩＣＰコイル９の導電体１１の周囲に発生する電磁界に対し、梁状スペーサ７が及ぼす電磁気的な影響を抑制できる。つまり、梁状スペーサ７内に流れる周方向の渦電流を低減するような構成となっている。その結果、高周波パワーの投入損失をさらに低減できる。この投入損失の低減の効果を得るためには、梁部７ｃと導電体１１の巻付密度が密の部分とが正確に直交している必要は必ずしもなく、両者が実質的に直交していればよい。例えば、平面視で梁部７ｃと導電体１１とが９０°±１０°程度の角度で交差していれば、投入損失低減の効果が得られる。導電体１１が梁部７ｃに対して平面視で直交することに加え、梁状スペーサ７の梁部７ｃの本数（６本）とＩＣＰコイル９を構成する導電体１１の本数（６本）が一致することが好ましい。これにより高周波電源１３からＩＣＰコイル９へ高周波電力が投入された際に発生する電磁界の対称性が向上するので、生成するプラズマの分布の対称性も向上し、梁部７ｃの存在に起因する投入損失をさらに低減できる。
【００５４】
次に、図１、図２、及び図４から図８を参照して、チャンバ３内にプロセスガスと希ガスを導入するための構成について説明する。
【００５５】
まず、プロセスガスをチャンバ３内に導入するための構成を説明する。
【００５６】
梁状スペーサ７の外周部７ａは、窓部３０に臨み、かつ中央部７ｂと対向する内側側壁面７ｊを有している。この内側側壁面７ｊに、複数個（本実施形態では１８個）のプロセスガス導入口３１が設けられている。６個の窓部３０のそれぞれについて、３個のプロセスガス導入口３１が一組設けられている。また、図２に示す平面視では、すべてのプロセスガス導入口３１が梁状スペーサ７の中心、つまり基板２の中心に向いており、１８個のガス導入口は梁状スペーサ７の中心、従って基板２の中心に対して対称に配置されている。
【００５７】
図１及び図５に示すように、鉛直面内では、プロセスガス導入口３１の向きは斜め下向きである。詳細には、プロセスガス導入口３１が鉛直面内で水平方向に対してなす角度（俯角θｄ）は、矢印ＦＬｄで示すように噴出されたプロセスガスが基板２に向かうように設定される。俯角θｄは基板２の寸法、基板２からガス導入口３１の距離等の条件に応じ、例えば２０°〜４０°、より好ましくは２５°〜３５°程度の範囲で設定される。本実施形態では、梁状スペーサ７に設けられたすべてのプロセスガス導入口３１の俯角θｄは同一である。しかし、第７〜第９実施形態に関して詳述するようにプロセスガス導入口の俯角を異ならせてもよい。
【００５８】
後に詳述するように、梁状スペーサ７の外周部７ａの内側側壁面７ｊに複数個（本実施形態では１８個）のプロセスガス導入口チップ４４（図６参照）が着脱可能ないしは交換可能に取り付けられており、個々のプロセスガス導入口チップ４４にそれぞれプロセスガス導入口３１が設けられている。簡略化のため、図１にはプロセスガス導入口３１は図示しているが、プロセスガス導入口チップ４４は図示していない。
【００５９】
図５を参照すると、梁状スペーサ７の外周部７ａの上面７ｇにはＯリング２８よりも内側に環状のガス流路溝７ｋが形成されている。このガス流路溝７ｋの上部開口は誘電体板８の下面８ａで閉鎖されている。また、ガス流路溝７ｋは梁状スペーサ７の下面７ｄ側に溝幅の狭い下側部分７ｍを備える一方、上面７ｇ側に下側７ｍよりも溝幅の広い上側部分７ｎを備える。下側部分７ｍと上側部分７ｎとはＯリング２５Ａによって遮断されている。また、上側部分７ｎを密閉するＯリング２５Ｂが設けられている。そのため、ガス流路溝７ｉの下側部分７ｍと上側部分７ｎは、密閉かつ互いに遮断された環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂを構成している。個々のプロセスガス導入口３１は、下側の環状ガス流路３３Ａの内周壁３３ａ側と連通している。また、一端が環状ガス流路３３Ａの外周壁３３ｂ側と連通し、他端がプロセスガス供給源２１と接続された導入流路３４Ａが設けられている（図１及び図２を併せて参照。）。従って、プロセスガス供給源２１から供給されるプロセスガスは、導入流路３４Ａ及び環状ガス流路３３Ａを通って各プロセスガス導入口３１からチャンバ３内に噴出される。
【００６０】
図１、図７、及び図８を参照すると、梁状スペーサ７の中央部７ｂには収容凹部７ｐが形成されており、この収容凹部内７ｐにはプロセスガス導入口３６が形成された交換可能な導入口プレート３７が収容されている。梁状スペーサ７の中央部７ｂには一端がガス分配室３８を介して個々のプロセスガス導入口３６と連通する入口ガス流路３９が形成されている。図１に示すように、ガス流路４０は一端が下側の環状ガス流路３３Ａと連通し、６個の梁部７ｃのうちの１個の内部を通って他端が中央部７ｂまで達している。図７に示すように、このガス流路４０の他端と入口ガス流路３９が連通している。従って、プロセスガス供給源２１から供給されるプロセスガスは、導入流路３４Ａ、環状ガス流路３３Ａ、ガス流路４０、入口ガス流路３９、及びガス分配室３８を通り、矢印ＦＬｄ’で示すように各プロセスガス導入口３６からチャンバ３内に噴出される。鉛直面内におけるプロセスガス導入口３６の向きはほぼ直角である。ただし、プロセスガス導入口３６の向きは放射状に広がっていてもよい。
【００６１】
次に、希ガスをチャンバ３内に導入するための構成を説明する。
【００６２】
梁状スペーサ７の外周部７ａの内側側壁面７ｊに、複数個（本実施形態では１８個）の希ガス導入口４１が設けられている。６個の窓部３０のそれぞれについて、３個の希ガス導入口４１が一組設けられている。また、図２に示す平面視では、すべての希ガス導入口４１が梁状スペーサ７の中心、つまり誘電体板８の中心に向いており、１８個のガス導入口は梁状スペーサ７の中心、従って誘電体板８の中心に対して対称に配置されている
【００６３】
図１及び図５に示すように、鉛直面内では、希ガス導入口４１の向きは斜め上向きである。詳細には、希ガス導入口４１が鉛直面内で水平方向に対してなす角度（仰角θｅ）は、矢印ＦＬｅで示すように噴出された希ガスが誘電体板８に向かうように設定される。仰角θｅは誘電体板８の寸法、基板２からガス導入口３１の距離等の条件に応じ、後述する高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８に希ガスが噴出されるように、例えば５°〜３０°、より好ましくは１０°〜２５°程度の範囲で設定される。
【００６４】
後に詳述するように、梁状スペーサ７の外周部７ｂの内側側壁面７ｊに複数個（本実施形態では１８個）の希ガス導入口チップ４３（図６参照）が着脱可能ないしは交換可能に取り付けられており、個々の希ガス導入口チップ４３にそれぞれ希ガス導入口４１が設けられている。簡略化のため、図１には希ガス導入口４１は図示しているが、希ガス導入口チップ４３は図示していない。
【００６５】
図５を参照すると、個々の希ガス導入口４１は、上側の環状ガス流路３３Ｂの内周壁３３ａ側と連通している。また、一端が環状ガス流路３３Ｂの外周壁３３ｂ側と連通し、他端が希ガス供給源２２と接続された導入流路３４Ｄが設けられている（図２を併せて参照）。この導入流路３４Ｄはプロセスガス側の導入流路３４Ａに対して遮断されている。希ガス供給源２２から供給される希ガスは、導入流路３４Ｄ及び環状ガス流路３３Ｂを通って各希ガス導入口４１からチャンバ３内に噴出される。
【００６６】
次に、本実施形態のドライエッチング装置１によって、高圧かつ高パワーの超高密度プラズマ生成プロセスにおいて基板２のエッチングレートの向上と、誘電体板８のエッチングないしは摩耗の効果的な抑制とが可能である理由を説明する。
【００６７】
前述のように誘電体板８の外周に対応する領域ではＩＣＰコイル９を構成する導電体１１が互いに密に配置されている。そのため、誘電体板８の下面近傍のＩＣＰコイル９の外周に対応する領域、すなわち個々の窓部３０のうち平面視で梁状スペーサ７の外周部７ａに近い領域にトロイダル状ないしはドーナツ状の高密度プラズマが生じる。図１及び図２に、この高密度のプラズマが発生している領域４２を模式的に示す。梁状スペーサ７ａの中央部７ｂのプロセスガス導入口３６に加え、梁状スペーサ７の外周部７ａの窓部３０に臨む内側側壁面７ｊにもプロセスガス導入口３１が設けられている。高密度のプラズマが存在する領域４２のごく近傍に位置するプロセスガス導入口３１からプロセスガスがチャンバ３に噴出される。その結果、プロセスガスのプラズマ化が効果的に促進される。また、環状の外周部７ａと、外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂと、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部７ｃとを備える梁状スペーサ７で誘電体板８を支持しているので、チャンバ３内を減圧した際に誘電体板８の変形をも考慮した機械的強度を確保しつつ、誘電体板８の薄型化を図ることができる。その結果、高周波パワーの投入損失を大幅に低減してプラズマをより高密度化できる。これら２つの理由、すなわちプロセスガスの解離の効率が高いことと、高周波パワーの投入損失が極めて低いこととにより、高いエッチングレートを実現できる。
【００６８】
前述のように誘電体板８の下面近傍のＩＰＣコイル９の外周側に対応する領域４２には高密度プラズマが生じている。本実施形態のようにプロセスガス（エッチングガス）がＳＦ６／Ｏ２／Ｈｅガスの場合、高密度プラズマ生成領域４２にはＦラジカルが高密度で存在し、Ｆラジカルに対応してＳＦＸイオンも高密で存在する。これらＦラジカルの吸着やＳＦＸイオンのスパッタリングは、誘電体板８の下面８ａを著しくエッチングないしは摩耗させる原因となる。しかし、本実施形態では、梁状スペーサ７の外周部７ａの窓部３０に臨む内側側壁面７ｊに設けた希ガス導入口４１から、高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８の下面８ａに向けて希ガスが噴出される。そのため、チャンバ３内の他の領域と比較して誘電体板８の直下の窓部３０における希ガスの分圧が相対的に高くなる。すなわち誘電体板８の直下の窓部３０における希ガスのガス密度が高くなる。希ガスは反応性が極めて低いので、誘電体板８の下面８ａのエッチングないしは摩耗が効果的に抑制ないしは防止される。特に、本実施形態では梁状スペーサ７の外周部７ａの内側周壁７ｊに希ガス導入口４１が配置されており、高密度プラズマ生成領域４２に近い位置から希ガスが噴出される点でも効果的に誘電体板８の下面のエッチングないしは摩耗を抑制できる。
【００６９】
図９において、破線Ｌ’と実線Ｌは誘電体板８のエッチングレート（摩耗）の分布を示す。破線Ｌ’はプロセスガス導入口３１からのプロセスガスの噴出のみを行い、希ガス導入口４１からの希ガスの噴出を行わなかった場合を示す。一方、実線Ｌはプロセスガス導入口３１からのプロセスガスの噴出と、希ガス導入口４１からの希ガスの噴出を行った場合を示す。破線Ｌ’で示すように、希ガス導入口４１からの希ガスの噴出を行わなかった場合、高密度プラズマ生成領域４２（図１及び図２参照）の近傍においてＦラジカルやＳＦＸイオンにより誘電体板８の下面８ａが大きく削れている。一方、実線Ｌで示すように、希ガス導入口４１からの希ガスの噴出を行うことで、高密度プラズマ生成領域４２の近傍における誘電体板８の下面の削れを激減させることができ、誘電体板８のエッチングないしは摩耗を効果的に低減できる。
【００７０】
次に、プロセスガス導入口チップ４４、導入口プレート３７、及び希ガス導入口チップ４３及びその周辺構造を詳細に説明する。
【００７１】
プロセスガス導入口チップ４４と希ガス導入口チップ４３は、同様の構造であるので、図５及び図６を参照して希ガス導入口チップ４３について説明する。
【００７２】
図５を参照すると、梁状スペーサ７の外周部７ｂには、環状ガス流路３３Ｂの内周壁３３ａから内側側壁面７ｊに到る斜め下向きであって断面円形の取付孔５０が複数個設けられている。各取付孔５０に希ガス導入口チップ４３が交換可能ないしは着脱可能に装着されている。取付孔５０は上側の環状ガス流路３３Ｂ側から順に、環状ガス流路３３Ｂに連通する入口部５０ａ、雌ねじ部５０ｂ、及びチャンバ３内に開放した出口部５０ｃを備える。雌ねじ部５０ｂは入口部５０ａよりも大径であり、雌ねじ部５０ｂと入口部５０ａの接続部分の段差により座部５０ｄが形成されている。また、出口部５０ｃは雌ねじ部５０ｂよりも大径であり、出口部５０ｃと雌ねじ部５０ｂの接続部分の段差により座部５０ｅが形成されている。
【００７３】
図６を併せて参照すると、希ガス導入口チップ４３は雄ねじ部４３ａと、この雄ねじ部４３ａの先端に一体に設けられた頭部４３ｂとを備える。頭部４３ｂは雄ねじ部４３ａよりも大径である。雄ねじ部４３ａの基端面には凹部４３ｃが形成されている。この凹部４３ｃの底壁から頭部４３ｂの先端面まで貫通するように希ガス導入口４１が設けられている。希ガス導入口４１は導入口チップ４３の中心軸に沿って延びている。希ガス導入口チップ４３の雄ねじ部４３ａは取付孔５０の雌ねじ部５０ｂにねじ込まれ、それによって希ガス導入口チップ４３は梁状スペーサ７の外周部７ａに対して固定される。希ガス導入口チップ４３の頭部４３ｂは取付孔５０の出口部５０ｃに収容される。また、雄ねじ部４３ａの基端面が座部５０ｄ上に配置され、頭部４３ｂの基端面が座部５０ｅ上に配置される。
【００７４】
環状ガス流路３３Ｂからチャンバ３の内部まで、取付孔５０の入口部５０ａ、導入口チップ４３の凹部４３ｃ、及び希ガス導入口４１からなる経路が形成されている。プロセスガスはこの経路を通って希ガス導入口４１からチャンバ３内に噴出される。
【００７５】
本実施形態では、希ガス導入口チップ４３の中心軸線の方向に希ガス導入口４１が設けられており、取付孔５０の鉛直面内での角度によって、希ガス導入口４１の仰角θｅを設定している。同様に、本実施形態では、プロセスガス導入口チップ４４の中心軸線の方向にプロセスガス導入口３１が設けられており、取付孔５０の鉛直面内での角度を異ならせることによって、プロセスガス導入口４１の俯角θｄを設定している。
【００７６】
希ガス導入口４１の開口面積や希ガス導入口４１の仰角θｅが異なる複数種類の希ガス導入口チップ４３を準備しておけば、希ガス導入口チップ４３を交換することで希ガス導入口４１の開口面積や向きを変更することができる。希ガス供給源２２の供給圧が同じであれば、一般に希ガス導入口４１の開口面積が大きいほど導入される希ガスの流量が増加し、開口面積が小さいほど希ガスの流量が減少する。プロセス条件、基板８の寸法等の条件に応じて異なる希ガス導入口４１を備える希ガス導入口チップ４３に交換することで、プロセスの変更等があった場合にも、確実に高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８に希ガスを供給することができ、基板８のエッチングないしは摩耗を効果的に抑制できる。
【００７７】
同様に、プロセス条件、基板８の寸法等の条件に応じて開口面積や向きが異なるプロセスガス導入口３１を備えるプロセスガス導入口チップ４４に交換することで、プロセスの変更等があった場合にも、プロセスガスの供給量や向きを微調整して確実に高いエッチングレートを得ることができる。
【００７８】
次に、図７及び図８を参照して導入口プレート３７について説明する。
【００７９】
図７及び図８を参照すると、導入口プレート３７は外周縁付近に厚み方向に貫通する貫通孔（本実施形態では４個）３７ａを備える。この貫通孔３７ａに貫通させたねじ５１を収容凹部７ｐの底壁に形成したねじ孔にねじ込むことにより、導入口プレート３７が収容凹部７ｐ内に固定されている。また、導入口プレート３７の上面３７ｂの中央部には凹部３７ｃが形成されている。この凹部３７ｃと収容凹部７ｐの底壁とにより入口ガス流路３９と連通するガス分配室３８が形成されている。プロセスガス導入口３６は凹部３７ｃの底壁から鉛直方向に延び、導入口プレート３７の下面３７ｄまで貫通している。
【００８０】
導入口プレート３７の上面３７ｂには凹部３７ｃを取り囲む環状溝３７ｅが形成されており、この環状溝３７ｅに収容されたＯリング５２によってガス分配室３８内の密閉性が確保されている。プロセスガス供給源２１から供給されるプロセスガスは、導入流路３４Ａ、環状ガス流路３３Ａ、ガス流路４０、入口ガス流路３９、及びガス分配室３８を経て導入口プレート３７のプロセスガス導入口３６から基板８に向けてチャンバ３内に下向きに噴出される。
【００８１】
前述の希ガス導入口チップ４３やプロセスガス導入口チップ４４と同様に、プロセスガス導入口３６の開口面積、向き、数、配置等が異なる導入口プレート３７を準備しておけば、導入口プレート３７の交換により基板８に供給されるプロセスガスの量やプロセスガスの供給量を変更ないしは調整できる。
【００８２】
（第２実施形態）
図１０から図１３に示す本発明の第２実施形態のＩＣＰ型のドライエッチング装置１は、プロセスガスの噴出は梁状スペーサ７の外周部７ａに設けたプロセスガス導入口３１のみから行う一方、希ガスの噴出は梁状スペーサ７の中央部７ｂに設けた希ガス導入口６１，６２のみから行われる。
【００８３】
図１０、図１１、及び図１２を参照すると、プロセスガス導入口３１を備えるプロセスガス導入口チップ４４は、梁状スペーサ７の外周部７ａの２段の環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂのうち、上側の環状ガス流路３３Ｂに連通する取付孔５０に取り付けられている。また、プロセスガス供給源２１側の導入流路３４Ａは、この上側の環状ガス流路３３Ｂに接続されている。従って、プロセスガス供給源２１から導入流路３４Ａ及び上側の環状ガス流路３３Ｂを介してプロセスガス導入口３１からプロセスガスが噴出される。
【００８４】
図１０、図１１、及び図１３を参照すると、本実施形態における導入口プレート３７は、プロセスガス導入口４１を備えず、凹部３７ｃ（ガス分配室３８）から外周側面まで斜め上向きに延びる複数の希ガス導入口６１を備えている。梁状スペーサ７の中央部７ｂには、この希ガス導入口６１と連通する斜め上向きの希ガス導入口６２が設けられている。また、ガス流路４０は梁状スペーサ７の外周部７ａの２段の環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂのうち、下側の環状ガス流路３３Ａに接続されている。さらに、希ガス供給源２２側の導入流路３４Ｄは、この下側の環状ガス流路３３Ａに接続されている。従って、希ガス供給源２２から導入流路３４Ｄ、環状ガス流路３３Ａ、ガス流路４０、入口ガス流路３９、及びガス分配室３８を介して希ガス導入口６１から誘電体板８に向けて希ガスが噴出される。
【００８５】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
（第３実施形態）
図１４に示す本発明の第３実施形態のドライエッチング装置１は、プロセスガスの噴出は梁状スペーサの中央部７ｂに設けたプロセスガス導入口３６のみから行う一方、希ガスの噴出は梁状スペーサ７の外周部７ａに設けた希ガスガス導入口４１のみから行う構成としている。
【００８７】
第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
（第４実施形態）
図１５及び図１６に示す本発明の第４実施形態のドライエッチング装置１は、梁状スペーサ７の外周部７ａと梁部７ｃにプロセスガス導入口７１，７３を備えている。
【００８９】
梁状スペーサ７には、一つの梁部７ｃの外周側の端部から直線状に延びて中央部７ｂを通過して対向する梁部７ｃの外周側の端部まで延びるガス流路７２が形成されている。個々の梁状部７ｃの下面側には鉛直方向下向きのガス導入口７１が複数個設けられている。また、梁状スペーサ７の中央部７ｂの下面側にも鉛直方向下向きのプロセスガス導入口７３が複数個設けられている。これらのガス導入口７１，７３は基端（上端）側がガス流路７２に連通し、先端（下端側）がチャンバ３の内部に開放している。
【００９０】
第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９１】
（第５実施形態）
図１７に示すように、梁状スペーサ７の外周部７ａ、中央部７ｂ、及び梁部７ｃに平面視で窓部３０の中央に向くように希ガス導入口４１，６２，７１を設けてもよい。これらの希ガス導入口４１，６２，７１は第１から第４実施形態と同様に誘電体板８（例えば図１参照）の下面に向いた仰角θｅを有する。
【００９２】
（第６実施形態）
図１８に示す本発明の第６実施形態のドライエッチング装置１は、第１実施形態における希ガス供給源２２（図１参照）に代えて酸素ガス（Ｏ２ガス）供給源１４２を備え、この酸素ガス供給源１４２から第１実施形態における希ガス導入口４１と同一構造の酸素ガス導入口（摩耗防止ガス導入口）１４１から高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８の下面８ａに向けて酸素ガスが噴出される。そのため、チャンバ３内の他の領域と比較して誘電体板８の直下の窓部３０における酸素ガスの分圧が相対的に高くなる。すなわち誘電体板８の直下の窓部３０における酸素ガスのガス密度が高くなり、誘電体板８の下面８ａのエッチングないしは摩耗が効果的に抑制ないしは防止される。
【００９３】
誘電体板８が石英（ＳｉＯ２）からなる場合、Ｏ２プラズマをあてても誘電体板８は削れない。また、酸素ガスは基板２のエッチングガスとして使用できるので、基板２のエッチングに対して許容できる範囲で酸素ガスを噴出することで誘電体板８の摩耗を低減できる。
【００９４】
第６実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態から第５実施形態において本実施形態と同様に希ガス導入口と希ガス供給源に代えて酸素ガス導入口と酸素ガス供給源を採用することも可能である。
【００９５】
（第７実施形態）
図１９から図２３Ｃは本発明の第７実施形態に係るＩＣＰ型のドライエッチング装置１を示す。本実施形態のドライエッチング装置１は、第１実施形態（図１から図８）と同様であるが、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃの俯角が互いに異なる点と、梁状スペーサ７の中央部７ｂのプロセスガス導入口３６を備えていない点で相違する。梁状スペーサ７の外周部７ａに希ガス導入口４１が設けられている点を含む本実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。図１９から図２３Ｃにおいて、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付している。
【００９６】
次に、図１９、図２０、図２２、及び図２３Ａ〜図２３Ｃを参照して、本実施形態におけるチャンバ３内にプロセスガスを導入するための構成について詳細に説明する。
【００９７】
梁状スペーサ７の外周部７ａの内側側壁面７ｊは、窓部３０に臨むように複数個（本実施形態では１８個）のプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが設けられている。図２０に示す平面視では、すべてのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃが梁状スペーサ７の中心、つまり基板２の中心に向いている。図１９及び図２３Ａ〜図２３Ｃに示すように、鉛直面内では、いずれのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｂの向きも斜め下向きである。また、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは、それらの向きが鉛直面内で水平方向に対してなす角度（俯角θｄ１，θｄ２，θｄ３）が互いに異なる。換言すれば、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃには、３種類の俯角θｄ１〜θｄ３がある。鉛直面内では、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃから俯角θｄ１〜θｄ３で定まる向きにプロセスガスが噴出される。俯角θｄ１〜θｄ３は基板２の寸法、基板２からガス導入口３１Ａ〜３１Ｃまでの距離等の条件に応じ、例えば１０度〜４０度程度の範囲で設定される。特に、１５度〜３６．５度の範囲が好適である。例えば、基板２の寸法がφ８インチである場合は、基板２の表面の外周領域２ｂに向けて俯角θｄ２を１５度〜２４度、基板２の表面の中間領域２ｃに向けて俯角θｄ３を２９度、基板２の表面の中心領域２ａに向けて俯角θｄ１を３６．５度に設定することが好ましい。
【００９８】
図２０及び図２２に示すように、６個の窓部３０のそれぞれについて、俯角θｄ１〜θｄ３が互いに異なる３個のプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃが一組設けられている。また、平面視では、１８個のプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは平面視で梁状スペーサ７の中心、従って基板２の中心に対して対称に配置されている。
【００９９】
図２３Ａ〜図２３Ｃを参照すると、個々のプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは、梁状スペーサ７の外周部７ａに設けられた環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂのうち、下段側の環状ガス流路３３Ａと連通している。梁状スペーサ７の外周部７ｂの内側側壁面７ｊに複数個（本実施形態では１８個）のプロセスガス導入口チップ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ（図６参照）が着脱可能ないしは交換可能に取り付けられており、個々のプロセスガス導入口チップ４４Ａ〜４４Ｃにそれぞれプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃが設けられている。簡略化のため、図１９にはプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは図示しているが、プロセスガス導入口チップ４４Ａ〜４４Ｃは図示していない。
【０１００】
図１９及び図２３Ａを参照すると、プロセスガス導入口チップ４４Ａに設けられたプロセスガス導入口３１Ａは、基板サセプタサセプタ１４上の基板２の表面のうち中心領域２ａに向いた俯角（第１の俯角）θｄ１を有する。従って、矢印ＦＬｄ１で模式的に示すように、プロセスガス導入口３１Ａから噴出されたプロセスガスの流れは、基板２の表面の中心領域２ａに向かう。
【０１０１】
図１９及び図２３Ａを参照すると、プロセスガス導入口チップ４４Ｂに設けられたプロセスガス導入口３１Ｂは、基板サセプタサセプタ１４上の基板２の表面のうち外周領域２ｂに向いた俯角（第２の俯角）θｄ２を有する。従って、矢印ＦＬｄ２で模式的に示すように、プロセスガス導入口３１Ｂから噴出されたプロセスガスの流れは、基板２の表面の外周領域２ｂに向かう。
【０１０２】
図１９及び図２３Ｃを参照すると、プロセスガス導入口チップ４４Ｃに設けられたプロセスガス導入口３１Ｃは、基板サセプタサセプタ１４上の基板２の表面のうち中心領域２ａと外周領域２ｂの間の中間領域２ｃに向いた俯角（第３の俯角）θｄ３を有する。従って、矢印ＦＬｄ３で模式的に示すように、プロセスガス導入口３１Ｃから噴出されたプロセスガスの流れは、基板２の表面の中間領域２ｃに向かう。
【０１０３】
プロセスガス導入口チップ４４Ａ〜４４Ｃに形成されたプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃ間で、噴出させるガスの流量を俯角θｄ１〜θｄ３に応じて異ならせている。具体的には、俯角θｄ１〜θｄ３が中心領域２ａに向いている程、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃに噴出されるプロセスガスの流量を大きく設定している。本実施形態では、すべてのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃに対して共通の環状ガス流路３３Ａを介してプロセスガスが供給されるので、俯角θｄ１〜θｄ３の異なるプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃ間でプロセスガス供給源１９からのプロセスガスの供給圧は同一である。そのため、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃの開口面積を異ならせることで、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃ間で噴出されるプロセスガスの流量を異ならせている。
【０１０４】
中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するプロセスガス導入口３１Ａ、中央領域２ｃを向いた俯角θｄ３を有するプロセスガス導入口３１Ｃ、及び外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するプロセスガス導入口３１Ｂの順で開口面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が大きい。換言すれば、プロセスガス導入口３１Ａの開口面積Ｓ１はプロセスガス導入口３１Ｃの開口面積Ｓ３よりも大きく、かつプロセスガス導入口３１Ｃの開口面積Ｓ３はプロセスガス導入口３１Ｂの開口面積Ｓ２よりも大きい。供給圧が同一の条件下で開口面積Ｓ１〜Ｓ３の大小関係をこのように設定することで、中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するプロセスガス導入口３１Ａからのプロセスガスの流れＦＬｄ１、中間領域２ｃを向いた俯角θｄ３を有するプロセスガス導入口３１Ｃからのプロセスガスの流れＦＬｄ３、及び外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するプロセスガス導入口３１Ｂからのプロセスガスの流れＦＬｄ２の順で流量が多い。
【０１０５】
次に、本実施形態のドライエッチング装置１によって、高圧プロセスにおいて高いエッチングレートと均一なエッチングレートの分布が得られる理由を説明する。
【０１０６】
誘電体板８の外周に対応する領域ではＩＣＰコイル９を構成する導電体１１が互いに密に配置されている。そのため、誘電体板８の下面近傍のＩＣＰコイル９の外周に対応する領域、すなわち個々の窓部３０のうち平面視で梁状スペーサ７の外周部７ａに近い領域にトロイダル状ないしはドーナツ状の高密度プラズマが生じる。図１９及び図２０に、この高密度のプラズマが発生している領域４２を模式的に示す。プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは梁状スペーサ７の外周部７ａの窓部２６に内側側壁面７ｊに設けられている。換言すれば、ガス導入口３１Ａ〜３１Ｃは、ＩＣＰコイル９から発生した高周波電界が最も強い領域４２のごく近傍からチャンバ３に噴出される。その結果、プロセスガスのプラズマ化が効果的に促進される。また、環状の外周部７ａと、外周部７ａによって囲まれた領域の中央に位置する中央部７ｂと、中央部から外周部まで放射状に延びる複数の梁部７ｃとを備える梁状スペーサ７で誘電体板８を支持しているので、チャンバ３内を減圧した際に誘電体板８の変形をも考慮した機械的強度を確保しつつ、誘電体板８の薄型化を図ることができる。その結果、高周波パワーの投入損失を大幅に低減してプラズマをより高密度化できる。これら２つの理由、すなわちプロセスガスのプラズマ化の効率が高いことと、高周波パワーの投入損失が極めて低いこととにより、高いエッチングレートを実現できる。
【０１０７】
誘電体板８の下面近傍のうち、ＩＣＰコイル９の外周側に対応するドーナツ状の高密度のプラズマが発生している領域４２（高密度プラズマ生成領域）では、ラジカルが高密度で生成され、生成されたラジカルは、主としてプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃから噴出されるプロセスガスの流れＦＬｄ１〜ＦＬｄ３によって基板２に供給される。
【０１０８】
ここで、プロセスガスの基板２上における滞在時間が短い方が、基板２がエッチングされることにより生じた反応生成物のうちパターン内に再付着せず基板２外に排気されるものの割合が高い。また、高圧プロセスではガス流れが粘性を帯びているため、高圧プロセスにおける基板２上のプロセスガスの速度分布は、基板２の中心領域２ａ側でより流れが淀み、外周領域２ｂ側では速度が大きくなる傾向がある。つまり、プロセスガスを基板２に対して一様に流すと、基板２上のプロセスガスの圧力分布は中心領域２ａ側で圧力が高く外周領域２ｂ側では圧力が低くなるため（図３２Ａ）、高圧プロセスでのプロセスガスの滞留時間は、基板２の中心領域２ａで長く、次いで基板２の中間領域２ｃで長くなり、外周領域２ｂでは短くなる（３２Ｂ）。従って、高圧プロセスにおいてプロセスガスを基板２に対して一様に流すと、反応生成物の再付着量は、基板２の中心領域２ａで多くなり、次いで中間領域２ｃで多くなり、外周領域２ｂでは少なくなる（図３２Ｃ）。そのため、基板の中心領域２ａにおけるエッチングレートが小さく、次いで基板の中間領域２ｃにおけるエッチングレートが小さくなり、面内に不均一な分布となる（図３２Ｄ）。
【０１０９】
これに対し、本実施形態のドライエッチング装置１は、それぞれ基板２の表面の中心領域２ａ、外周領域２ｂ、及び中間領域２ｃに向いた俯角θｄ１，θｄ２，θｄ３を有する３種類のプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを有している。そのため、外周領域２ｂにプロセスガス導入口３１Ｂからのプロセスガスの流れＦＬｄ２でラジカルが供給されるだけでなく、中心領域２ａや中間領域２ｂにもプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｃからのプロセスガスの流れＦＬｄ１，ＦＬｄ３でラジカルが供給される。これらのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃの俯角は３種類（θｄ１，θｄ２，θｄ３）あるので、基板２の外周領域２ｂ側へのプロセスガスの導入量よりも基板２の中心領域２ａ側へのプロセスガスの導入量を多くし、次いで基板２の中間領域２ｃへのプロセスガスの導入量を多くすることで、基板２の中心領域２ａと中間領域２ｃにおけるプロセスガスの圧力を基板２の外周領域２ｂにおけるガスの圧力に対して相対的に低下させ（図３３Ａ）、基板２の中心領域２ａと中間領域２ｃにおけるプロセスガスの淀みを軽減できる（図３３Ｂ）。これにより基板２上の反応生成物の滞留時間を均一化し、基板２上への反応生成物の再付着量を均一化できる（図３３Ｃ）。その結果、高圧プロセスにおいてエッチングレートの面内分布を均一化できる（図３３Ｄ）。
【０１１０】
また、前述のように中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するプロセスガス導入口３１Ａからのプロセスガスの流れＦＬｄ１、中央領域２ｃを向いた俯角θｄ３を有するプロセスガス導入口３１Ｃからのプロセスガスの流れＦＬｄ３、及び外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するガス導入口３１Ｂからのプロセスガスの流れＦＬｄ２の順で流量が大きい。このプロセスガスの流れＦＬｄ１〜ＦＬｄ３間の流量の設定は、中心領域２ａや中間領域２ｃに供給されるラジカルの量を外周領域２ｂに供給されるラジカルの量に対して相対的に増加させるので、中心領域２ａ、外周領域２ｂ、及び中間領域２ｃ間でエッチングレートの均一化が図れる。また、基板２の外周領域２ｂへのプロセスガスの導入量に対して、基板２の中心領域２ａや中間領域２ｃへのプロセスガスの導入量をさらに多くできるため、中心領域２ａや中間領域２ｃにおけるプロセスガスの淀みをさらに低減してエッチングレートの均一化が図れる。
【０１１１】
以上のように、プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃが複数の俯角θｄ１〜θｄ３を有することが主たる要因となり、かつそれに加えて俯角θｄ１〜θｄ３が中心領域２ａに向いている程プロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃから噴出されるプロセスガスの流量を多く設定したことで、中心領域２ａ、外周領域２ｂ、及び中間領域２ｃ間での反応生成物の滞留時間の分布を効果的に均一化し、それによってエッチングレートの分布を均一化できる。具体的には、図２４において実線Ｌ１で模式的に示すように中心領域２ａ、外周領域２ｂ、及び中間領域２ｃでエッチングレートの差が非常に小さい均一なエッチングレートの分布を実現できる。
【０１１２】
希ガス導入口４１から、高密度プラズマ生成領域４２の近傍の誘電体板８の下面８ａに向けて希ガスが噴出されることで、誘電体板８のエッチングないし摩耗が防止される点は第１実施形態と同様である。
【０１１３】
（第８実施形態）
図２５及び図２６Ａ〜２６Ｃに示す本発明の第８実施形態では、ガス流路溝７ｋは、下側部分７ｍの下側にさらに幅狭の底側部分７ｒを備える。下側部分７ｍと底側部分７ｒとはＯリング２５Ｃによって遮断されている。従って、ガス流路溝７ｋは、３つの環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃに分割されている。環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃは、互いに遮断された別系統の導入路３４Ａ〜３４Ｃを介して、対応するガス供給源に接続されている。具体的には、環状ガス流路３３Ａ，３３Ｃは、それぞれ導入流路３４Ａ，３４Ｃを介して別個のプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂに接続されている。また、環状ガス流路３３Ｂは、独立した導入流路３４Ｄを介して希ガス供給源２２に接続されている。
【０１１４】
図２６Ａに示すように、希ガス導入口チップ４３の取付孔５０は、誘電体板８の下面８ａを向いた仰角θｅを有する希ガス導入口４１が環状ガス流路３３Ｂと連通するようにも設けられている。希ガス導入口４１からは希ガス供給源２２の希ガスが噴出される。また、図２６Ｂに示すように、プロセスガス導入口チップ４４Ａの取付孔５０、基板２の中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するプロセスガス導入口３１Ａが環状ガス流路３３Ａと連通するように設けられている。俯角θｄ１のガス導入口３１Ａからはプロセスガス供給源２１Ａのプロセスガスが噴出される。さらに、図２６Ｃに示すように、プロセスガス導入口４４Ｂの取付孔５０は、基板２の外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するプロセスガス導入口３１Ｂが環状ガス流路３３Ｃと連通するように設けられている。俯角θｄ２のプロセスガス導入口３１Ｂからは、プロセスガス供給源２１Ｂのプロセスガスが噴出される。
【０１１５】
前述のようにプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂに対して別個のプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂからプロセスガスが供給される。そのため個々のプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂからのプロセスガスの供給圧を調節することで個々のプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂから噴出されるプロセスガスの流量を個別に制御できる。また、仮にプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂの開口面積Ｓ１，Ｓ２が同一であっても、第７実施形態と同様に俯角θｄ１，θｄ２が中心領域２ａに向いている程、プロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂから噴出されるプロセスガスの流量を大きく設定できる。この場合、中心領域２ａを向いた俯角θｄ１を有するガス導入口３１Ａのプロセスガス供給源２１Ａのプロセスガスの供給圧を、外周領域２ｂを向いた俯角θｄ２を有するガス導入口３１Ｂのプロセスガス供給源１９Ｂのプロセスガスの供給圧よりも高く設定すればよい。
【０１１６】
また、ガス導入口３１Ａ，３１Ｂに対して別個のプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂからプロセスガスが供給されるので、個々のプロセスガス供給源２１Ａ〜２１Ｂから供給するプロセスガスの種類を異ならせることにより、プロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂから噴出されるプロセスガスの種類を俯角θｄ１，θｄ２に応じて異ならせてもよい。
【０１１７】
第８実施形態と同様に、３種類の異なる俯角θｄ１〜θｄ３を有するプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃを設け、これらのプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｃに対して別個のプロセスガス供給源２１Ａ〜２１Ｃからプロセスガスを供給してもよい。
【０１１８】
第８実施形態のその他の構成及び作用は第７実施形態と同様である。
【０１１９】
（第９実施形態）
図２７及び図２８に示す本発明の第９実施形態では、第８実施形態と同様に、梁状スペーサ７にそれぞれ別個の希ガス供給源２２及びプロセスガス供給源２１Ａ，２１Ｂに接続された３つの環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃが設けられている。
【０１２０】
本実施形態では、希ガス供給口４１と異なる俯角θｄ１，θｄ２を有する２つのガス導入口３１Ａ，３１Ｂが単一の導入口チップ７０に設けられている。導入口チップ７０は梁状部材７の外周部７ａの内側側壁面７ｊに適合する湾曲形状を有する板状であり、四隅の貫通孔７０ａに挿通したねじ７１を内側側壁面７ｊ側に形成した雌ねじ部（図示せず）にねじ込むことで内側側壁面７ｊに対して着脱可能ないし交換可能に取り付けられている。導入口チップ７０の梁状部材７の外周部７ａの内側側壁面７ｃと当接する面には、ガス溜めように３個の凹部７０ｂが設けられており、これらの凹部７０ｂから希ガス導入口４１とプロセスガス導入口３１Ａ，３１Ｂが延びている。
【０１２１】
また、梁状スペーサ７の外周部７ａには、一端が環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃの内周壁３３ｂに開口し、他端が凹部４２ｂを介してガス導入口３１Ａ〜３１Ｃに連通する３個の流路孔７ｓが設けられている。環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃからチャンバ３の内部まで、流路孔７ｓ、導入口チップ４２の凹部４２ｂ、ガス導入口４１，３１Ａ，３１Ｂからなる経路が形成されている。
【０１２２】
第９実施形態のその他の構成及び作用は第８実施形態と同様である。第７実施形態から第９実施形態において第６実施形態と同様に希ガス導入口と希ガス供給源に代えて酸素ガス導入口と酸素ガス供給源を採用することも可能である。
【０１２３】
誘電体板８の下面８aに削れ防止のために吹き付ける摩耗防止ガス選定は、誘電体板８の削れ防止の観点からは、誘電体板８の材料との反応性が低い（いわば誘電体板８を削らない）ものであるという条件を満たす必要があり、例えば誘電体板８が石英（ＳｉＯ２）からなる場合、吹き付ける摩耗防止ガスは第１実施形態のようなＨｅやＡｒ等の希ガス及び／又は第６実施形態のようなＯ２が相当する。また、この摩耗防止ガスの選定は、エッチングの観点からは、プロセスガスに含まれているもの、及び/又は、総流量に対する割合が大きい希ガス（Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、及びＮｅからなる群のうちの少なくとも１種類を含む。）が好適である。例えば、誘電体板８がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉであり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＳＦ６／Ｏ２／Ｈｅである場合、誘電体板８の削れ防止のために吹き付けるガスは、Ｏ２と希ガスのＨｅの少なくともいずれか一方を選ぶのが好適である。また、誘電体板８がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉであり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＳＦ６／Ｏ２であって希ガス（Ｈｅ）を含まない場合、誘電体板８の削れ防止のために吹き付けるガスは、Ｏ２ガスを選択するのが好適である。さらに、誘電体板がＳｉＯ２からなり、エッチング対象膜がＳｉＯ２であり、プロセスガスと希ガスの混合ガスがＣＦ４／Ａｒである場合、誘電体板の削れ防止のために吹き付けるガスは、希ガスであるＡｒが好適である。
【０１２４】
（第１０実施形態）
図３５に示す本発明の第１０実施形態のドライエッチング装置は、梁状スペーサ７に代えて平面視で概ね円筒状の枠体（支持構造物）１１７を備える。具体的には、チャンバ本体４の上部開口を密閉する蓋体６は、チャンバ本体４の側壁上端に支持された枠体１１７と、この枠体１１７に外周縁付近の下面が支持された円板状の誘電体板８を備える。スペース７で囲まれた領域は、基板サセプタ側から見て誘電体板８の下面８ａが露出している窓部１１８を構成する。枠体１１７（第１から第９実施形態における梁状スペーサ７の外周部７ａに相当する。）に設けられたプロセスガス導入口３１Ａ〜３１Ｂと希ガス導入口４１から、プロセスガスと希ガスがそれぞれチャンバ３内に導入される。
【０１２５】
誘電体板８の厚みが大きく十分な強度があり、チャンバ３内を減圧した際に作用する大気圧をそれ自体で支承することができる場合、本実施形態のように梁状スペーサ７に代えて単なる枠体１１７で誘電体板８を支持する構成も採用できる。この場合、プラズマ発生のための誘導磁場の透過性を高める目的で、誘電体板８の厚みを部分的に小さくして凹部を形成してもよい。ＩＣＰコイル９を構成する導電体１１の分布密度が密である領域に凹部を設ければ、誘導磁場の透過性を効果的に向上できる。
【０１２６】
第１０実施形態のその他の構成及び作用は第７実施形態（図１９）と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２７】
本発明は前記実施形態に限定されず、以下に例示的な列挙するように、種々の変形が可能である。
【０１２８】
図２９及び図３０はプロセスガス導入口チップの代案を示す。この代案では、梁状スペース７の外周部７ｂに環状ガス流路３３Ａの内周壁から梁状スペーサ７の内側側壁面７ｊに到る水平方向に延びる断面円形の取付孔５６が複数個設けられている。取付孔５６は環状ガス流路３３Ａ側から順に、環状ガス流路３３Ａに連通する入口部５６ａ、入口部５６ａよりも大径の中間部５６ｂ、及び中間部５６ｂよりも大径の出口部５６ｃを備える。入口部５６ａと中間部５６ｂの接続部分と中間部５６ｂと出口部５６ｃの接続部分には、それぞれ座部５６ｄ，５６ｅが形成されている。
【０１２９】
導入口チップ５７は軸部５７ａと、軸部５７ａの先端に設けられた頭部５７ｂを備える。頭部５７ｂは軸部５７ａよりも大径である。軸部５７ｂの基端面には凹部５７ｃが形成されている。この凹部５７ｃの底壁から頭部５７ｂの先端面まで貫通するようにプロセスガス導入口３１が形成されている。プロセスガス導入口３１は導入口チップ５７の中心軸に対して傾いて形成されている。導入口チップ５７の頭部５７ｂには２個の貫通孔５７ｄが設けられている。導入口チップ５７は取付孔５６に差し込まれ、軸部５７ａが中間部５６ｂに収容され、頭部５７ａが出口部５６ｃに収容される。また、軸部５７ａの基端下面が座部５６ｄ上に配置され、頭部５７ｂの基端面が座部５６ｅ上に配置される。
【０１３０】
頭部５７ａの貫通孔５７ｄに貫通させたねじ２本の５８を梁状スペーサ７の外周部の７ａの内側側壁７ｊに形成したねじ孔にねじ込むことにより、梁状スペーサ７の外周部７ａに対してプロセスガス導入口チップ５７が固定されている。また、これらのねじ５８によりプロセスガス導入口チップ５７のそれ自体の中心線まわりの回転角度位置、すなわちガス導入口３１の向きが固定される。希ガスや酸素ガスの導入口チップにも図２９及び図３０に示すような構造を採用できる。
【０１３１】
図３１Ａ，３１Ｂは、ガス導入口の代案を示す。これらの代案ではガス導入口３１Ａ，３１Ｂ，４１は梁状スペーサ７の外周部７ａに形成されている。図３１Ａの代案では、梁状スペーサ７の外周部７ａの上面７ｇに形成された３つの別個のガス流路溝が環状ガス流路３３Ａ〜３３Ｃを構成している。図３１Ｂの代案では、梁状スペーサ７の外周部７ａの上面７ｇに２つの別個のガス流路溝によりそれぞれ環状ガス流路３３Ａ，３３Ｂが構成され、梁状スペーサ７の外周部７ａの下面７ｄに形成された１つのガス流路溝により環状ガス流路３３Ｃが構成されている。
【０１３２】
前記実施形態ではプロセスガス導入口の俯角は最大で３種類であるが、基板２の中間領域２ｃを向く俯角を２種類以上に増やして、基板２の中心領域２ａに向くものと外周領域２ａに向くものと併せて４種類以上の俯角を設定してもよい。
【０１３３】
梁状スペーサの外周部や中央部に直接プロセスガス導入口、希ガス導入口、あるいは酸素ガス導入口を形成してもよい。また、ＩＣＰ型のドライエッチング処理装置を例に本発明を説明したが、プラズマＣＶＤ装置等の他のプラズマ処理装置にも本発明を適用できる。
【０１３４】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１３５】
１  ドライエッチング装置
２  基板
３  チャンバ
４  チャンバ本体
５  排気口
６  蓋体
７  梁状スペーサ
７ａ  外周部
７ｂ  中央部
７ｃ  梁部
７ｄ  下面
７ｅ，７ｆ  溝
７ｇ  上面
７ｈ  溝
７ｉ  凹部
７ｊ  内側側壁面
７ｋ  ガス流路溝
７ｍ  第１部分
７ｎ  第２部分
７ｐ  収容凹部
８  誘電体板
８ａ  下面
９  ＩＰＣコイル
１１  導電体
１２  マッチング回路
１３，１６  高周波電源
１４  基板サセプタ
１７  冷媒循環装置
１８  伝熱ガス循環装置
２１  プロセスガス供給源
２２  希ガス供給源
２３  コントローラ
２４  真空排気装置
２５Ａ，２５Ｂ  Ｏリング
２６，２７，２８  Ｏリング
２９  弾性部材
３０  窓部
３１，３６，７１，７３  プロセスガス導入口
３３Ａ，３３Ｂ  環状ガス流路
３３ａ  内周壁
３３ｂ  外周壁
３４Ａ，３４Ｂ  導入流路
３７  導入口プレート
３７ａ  貫通孔
３７ｂ  上面
３７ｃ  凹部
３７ｄ  下面
３７ｅ  環状溝
３８  ガス分配室
３９  入口ガス流路
４０  ガス流路
４１  希ガス導入口
４２  高密度プラズマ発生領域
４３  希ガス導入口チップ
４３ａ  雄ねじ部
４３ｂ  頭部
４３ｃ  凹部
４４  プロセスガス導入口チップ
５０  取付孔
５０ａ  入口部
５０ｂ  雌ねじ部
５０ｃ  出口部
５０ｄ，５０ｅ  座部
５１  ねじ
５２  Ｏリング
６１，６２  希ガス導入口
７２  ガス流路
１４１  酸素ガス導入口
１４２  酸素ガス供給源
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基板（２）が配置された真空容器（３）と、
前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に配置され、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（３０）を構成する梁状構造物（７）と、
前記梁状構造物の上面（７ｇ）に下面（８ａ）が支持される誘電体板（８）と、
前記誘電体板の上面側に複数の導電体（１１）を螺旋状に配置してなり、高周波電力が投入されるプラズマ発生のためのスパイラルコイル（９）と、
前記梁状構造物に下向きに設けられた、前記基板に向いた俯角を有する複数のプロセスガス導入口（３１，３６，７１，７３）と、
前記プロセスガス導入口にプロセスガスを供給して噴出させるプロセスガス供給源（２１）と、
前記梁状構造物の前記窓部に臨むように上向きに設けられ、前記誘電体板に向いた仰角を有する複数の摩耗防止ガス導入口（４１，６１，６２，１４１）と、
前記摩耗防止ガス導入口に摩耗防止ガスを供給して噴出させる摩耗防止ガス供給源（２２，１４２）と
を備えることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記プロセスガス導入口は、前記梁状構造物の前記外周部の前記窓部に臨む面（７ｊ）に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記摩耗防止ガス導入口は、前記誘電体板の下面近傍に形成された高密度プラズマ生成領域に向いた仰角を有することを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記摩耗防止ガス供給源は、前記摩耗防止ガス導入口に希ガスを供給して噴出させる希ガス供給源であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記希ガスは、ヘリウム、アルゴン、キセノン、及びネオンからなる群のうちの少なくとも１種類を含むことを特徴とする、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記摩耗防止ガス供給源は、前記第２のガス導入口に酸素ガスを供給して噴出させる酸素ガス供給源であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記プロセスガス導入口は、前記梁状構造物の前記外周部の前記窓部に臨む面（７ｊ）に設けられてい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項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記プロセスガス導入口は、少なくとも２種類の俯角（θｄ１，θｄ２，θｄ３）を有するものを含むことを特徴とする、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記プロセスガス導入口は、
前記基板の中心領域（２ａ）に向いた第１の俯角（θｄ１）を有する第１のプロセスガス導入口（３１Ａ）と、
前記基板の外周領域（２ｂ）に向いた第２の俯角（θｄ２）を有する第２のプロセスガス導入口（３１Ｂ）と
を含むことを特徴とする、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記梁状構造物に交換可能に取り付けられ、それぞれ前記プロセスガス導入口と摩耗防止ガス導入口のうちのいずれか一方が形成された複数の導入口部材（４３，３７）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
基板（２）をプラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、
真空容器（３）の底部側に前記基板を配置し、
前記基板と対向する前記真空容器の上部開口に、前記真空容器によって下面（７ｄ）が支持される環状の外周部（７ａ）と、平面視で前記外周部によって囲まれた領域の中央に位置する中央部（７ｂ）と、前記中央部から前記外周部まで放射状に延びる複数の梁部（７ｃ）とを備え、前記外周部、前記中央部、及び前記梁部で囲まれた領域が窓部（３０）を構成する梁状構造物（７）を配置し、
前記梁状構造物の上面（７ｇ）で下面（８ａ）が支持されるように誘電体板（８）を配置し、
前記誘電体板の上面側にプラズマ発生のためのスパイラルコイル（９）を配置し、
前記梁状構造物に下向きに設けられた、前記基板に向いた俯角を有する複数のプロセスガス導入口（３１，３６）から前記真空容器内にプロセスガスを噴出し、
前記梁状構造物の前記窓部に臨むように上向きに設けられ、前記誘電体板に向いた仰角を有する複数の摩耗防止ガス導入口（４１，５６）から前記誘電体板の下面に向けて摩耗防止ガスを噴出し、
前記プロセスガス導入口から前記プロセスガスを噴出し、かつ前記摩耗防止ガス導入口から前記摩耗防止ガスを噴出しつつ、前記真空容器内を排気して前記真空容器内を一定圧力に維持し、
前記スパイラルコイルに高周波電力を投入して前記真空容器内にプラズマを発生させて前記基板を処理することを特徴とする、プラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記プロセスガス導入口は、少なくとも２種類の俯角（θｄ１，θｄ２，θｄ３）を有するものを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008120459.tif 000053
【図２】
2008120459.tif 000054
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008120459.tif 000057
【図６】
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【図７】
2008120459.tif 000059
【図８】
2008120459.tif 000060
【図９】
2008120459.tif 000061
【図１０】
2008120459.tif 000062
【図１１】
2008120459.tif 000063
【図１２】
2008120459.tif 000064
【図１３】
2008120459.tif 000065
【図１４】
2008120459.tif 000066
【図１５】
2008120459.tif 000067
【図１６】
2008120459.tif 000068
【図１７】
2008120459.tif 000069
【図１８】
2008120459.tif 000070
【図１９】
2008120459.tif 000071
【図２０】
2008120459.tif 000072
【図２１】
2008120459.tif 000073
【図２２】
2008120459.tif 000074
【図２３Ａ】
2008120459.tif 000075
【図２３Ｂ】
2008120459.tif 000076
【図２３Ｃ】
2008120459.tif 000077
【図２４】
2008120459.tif 000078
【図２５】
2008120459.tif 000079
【図２６Ａ】
2008120459.tif 000080
【図２６Ｂ】
2008120459.tif 000081
【図２６Ｃ】
2008120459.tif 000082
【図２７】
2008120459.tif 000083
【図２８】
2008120459.tif 000084
【図２９】
2008120459.tif 000085
【図３０】
2008120459.tif 000086
【図３１Ａ】
2008120459.tif 000087
【図３１Ｂ】
2008120459.tif 000088
【図３２Ａ】
2008120459.tif 000089
【図３２Ｂ】
2008120459.tif 000090
【図３２Ｃ】
2008120459.tif 000091
【図３２Ｄ】
2008120459.tif 000092
【図３３Ａ】
2008120459.tif 000093
【図３３Ｂ】
2008120459.tif 000094
【図３３Ｃ】
2008120459.tif 000095
【図３３Ｄ】
2008120459.tif 000096
【図３４】
2008120459.tif 000097
【図３５】
2008120459.tif 000098
【国際調査報告】
2008120459.tif 000099
2008120459.tif 000100
2008120459.tif 000101
2008120459.tif 000102