(57)【要約】      （修正有）【課題】同一のガス拡散室に接続された複数のガス噴射口から噴射されるガスの流量の差を低減させ、異なる複数のガス供給経路にガスが入力されてから対応の領域のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能なプラズマ処理装置用のシャワーヘッドを提供する。【解決手段】シャワーヘッドは、複数の領域のそれぞれに複数のガス噴射口が設けられており、当該複数の領域の各々には個別のガス供給経路から処理ガスが供給される。各ガス供給経路は、上流から下流までの間に三つのガス拡散室を含んでいる。【選択図】図１
2014192219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス噴射プレート、及び、該ガス噴射プレート上に設けられたガス供給部を備えるプラズマ処理装置用のシャワーヘッドであって、
前記ガス供給部は、第１のガス供給経路及び第２のガス供給経路を軸線に対して同軸状に画成しており、
前記第１のガス供給経路は、前記軸線に沿った領域に設けられており、前記ガス噴射プレートにおいて前記軸線に沿って延在する第１の領域に形成された複数のガス噴射口に処理ガスを供給し、
前記第２のガス供給経路は、前記第１のガス供給経路が設けられた前記領域を前記軸線に対して外側から囲む領域に設けられており、前記ガス噴射プレートにおいて前記第１の領域と同軸状に該第１の領域を囲むように延在する第２の領域に形成された複数のガス噴射口に処理ガスを供給し、
前記第１のガス供給経路は、前記ガス供給部の第１のガスラインに接続する第１のガス拡散室、複数の第２のガスライン、第２のガス拡散室、複数の第３のガスライン、及び、第３のガス拡散室が順に接続されることにより構成されており、
前記第２のガス供給経路は、前記ガス供給部の第４のガスラインに接続する第４のガス拡散室、複数の第５のガスライン、第５のガス拡散室、複数の第６のガスライン、及び、第６のガス拡散室が順に接続されることにより構成されており、
前記複数の第２のガスラインは、前記軸線に対して周方向に配置され、前記第１のガス拡散室及び前記第２のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有し、
前記複数の第３のガスラインは、前記周方向に配置され、前記第２のガス拡散室及び前記第３のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有し、
前記複数の第５のガスラインは、前記周方向に配置され、前記第４のガス拡散室及び前記第５のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有し、
前記複数の第６のガスラインは、前記周方向に配置され、前記第５のガス拡散室及び前記第６のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有する、
シャワーヘッド。
【請求項２】
前記ガス供給部は、
前記第１のガス拡散室及び前記第４のガス拡散室を画成する上段部材と、
前記複数の第２のガスライン及び前記複数の第５のガスラインを画成する中段部材と、
前記中段部材と接する面側において前記第２のガス拡散室及び前記第５のガス拡散室を画成し、前記ガス噴射プレートと接する面側において前記第３のガス拡散室及び前記第６のガス拡散室を画成する下段部材と、
を有し、前記上段部材、前記中段部材、及び前記下段部材が積層されることにより形成されている、
請求項１に記載のシャワーヘッド。
【請求項３】
前記中段部材は、前記上段部材と接する面側に、前記第１のガス拡散室に連続して該第１の拡散室を拡張する拡張領域を画成している、請求項２に記載のシャワーヘッド。
【請求項４】
前記中段部材は、前記下段部材と接する面側に、前記第２のガス拡散室に連続して該第２の拡散室を拡張する拡張領域を画成している、請求項２又は３に記載のシャワーヘッド。
【請求項５】
前記ガス供給部は、前記軸線に対して同軸状に第３のガス供給経路を更に画成しており、
前記第３のガス供給経路は、前記ガス噴射プレートにおいて前記第２の領域と同軸状に該第２の領域を囲むように延在する第３の領域に形成された複数のガス噴射口に処理ガスを供給し、前記ガス供給部の第７のガスラインに接続する第７のガス拡散室、複数の第８のガスライン、第８のガス拡散室、複数の第９のガスライン、及び、第９のガス拡散室が順に接続されることにより構成されており、
前記複数の第８のガスラインは、前記周方向に配置され、前記第７のガス拡散室及び前記第８のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有し、
前記複数の第９のガスラインは、前記周方向に配置され、前記第８のガス拡散室及び前記第９のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有し、
前記第７のガスラインは、前記軸線に沿って延在する第１の流路、及び、前記第１の流路から分岐する複数の第２の流路であり前記軸線に対して放射方向に延在し且つ前記周方向に分布するよう配列された該複数の第２の流路を含む、
請求項１〜４の何れか一項に記載のシャワーヘッド。
【請求項６】
前記第１のガスライン及び前記第４のガスラインのうち少なくとも何れか一つが前記軸線から離れて延在している、請求項１〜５の何れか一項に記載のシャワーヘッド。
【請求項７】
処理ガスのプラズマにより被処理体を処理するプラズマ処理装置であって、
処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間の上方に設けられた請求項５に記載のシャワーヘッドであり、上部電極を構成する該シャワーヘッドと、
被処理体を載置するための載置領域を有し、前記軸線上に該載置領域の中心が位置するように前記処理容器内に設けられており、下部電極を構成する載置台と、
前記軸線から離れて延在して前記第１のガスラインに接続する第１のガス導入管と、
前記軸線から離れて延在して前記第４のガスラインに接続する第２のガス導入管と、
前記軸線に対して放射方向に沿った水平磁界成分を含む磁界を前記処理空間内で発生させるための電磁石であり、前記シャワーヘッド上に設けられており、前記第１のガス導入管及び前記第２のガス導入管を囲むように周方向に延在する、該電磁石と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記シャワーヘッドから前記処理空間に第１のガスを供給して該第１のガスのプラズマを発生させる工程と、
前記シャワーヘッドから前記処理空間に前記第１のガスとは異なるガス種の第２のガスを供給して該第２のガスのプラズマを発生させる工程と、
を含み、前記第１のガスのプラズマを発生させる工程と前記第２のガスのプラズマを発生させる工程とが交互に繰り返される、
プラズマ処理方法。
【請求項９】
前記第１のガスは、被処理体をエッチングするためのガスであり、
前記第２のガスは、前記被処理体上に膜を形成するためのガスである、
請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、シャワーヘッド、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスといった電子デバイスの製造においては、被処理体上への成膜や被処理体に対するエッチングといった処理が行われる。このような被処理体の処理には、プラズマ処理装置が広く用いられており、その一種として、平行平板型のプラズマ処理装置が用いられている。
【０００３】
平行平板型のプラズマ処理装置は、処理容器、載置台、及びシャワーヘッドを備えている。載置台は、下部電極を含んでおり、処理容器内に設けられている。シャワーヘッドは、載置台の上方に設けられており、載置台上に載置された被処理体に向けて処理ガスを供給する。また、シャワーヘッドは、上部電極を構成している。平行平板型のプラズマ処理装置では、シャワーヘッドから処理容器内に処理ガスが供給され、また、上部電極と下部電極との間に高周波電界が生成される。これにより、処理ガスのプラズマが生成され、処理ガス中の原子及び／又は分子の活性種により被処理体が処理される。
【０００４】
このようなプラズマ処理装置には、被処理体に対する処理が当該被処理体の面内においてばらつくこと（以下、「面内ばらつき」という）を低減させることが要求される。下記の特許文献１には、面内ばらつきを低減させるために、被処理体の面内の複数の領域に向けて供給する処理ガスの流量、及び／又はガス種を調整することを可能としたプラズマ処理装置が記載されている。
【０００５】
具体的に、特許文献１のプラズマ処理装置では、シャワーヘッドは、対向板を備えている。対向板は、同軸状に複数の領域を有しており、当該複数の領域の各々には複数のガス噴射口が形成されている。また、対向板の直上には、複数のガス拡散室が同軸状に設けられている。即ち、対向板の中央の第１の領域の直上には、第１のガス拡散室が設けられており、第１の領域の外側において環状に延在する対向板の第２の領域の直上には、第２のガス拡散室が設けられており、第２の領域の外側において環状に延在する対向板の第３の領域の直上には、第３のガス拡散室が設けられている。第１のガス拡散室は、第１の領域に設けられた複数のガス噴射口が接続しており、第２のガス拡散室は、第２の領域に設けられた複数のガス噴射口に接続しており、第３のガス拡散室は、第３の領域に設けられた複数のガス噴射口に接続している。
【０００６】
また、特許文献１のプラズマ処理装置は、複数のガス分岐路、即ち複数のガス導入管を有しており、ガスソースからのガスが、複数のガス導入管をそれぞれ介して、複数のガス拡散室に供給されるよう構成されている。具体的に、第１のガス拡散室に接続する第１のガス導入管は、第１〜第３のガス拡散室の中心軸線に沿って延びている。一方、第２及び第３のガス拡散室にそれぞれ接続する第２及び第３のガス導入管は、前記中心軸線から離れて延びている。したがって、第２及び第３のガス導入管は、第２及び第３のガス拡散室の中心軸線から離れた位置で第２の第３のガス拡散室にそれぞれ接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１１７４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のプラズマ処理装置では、第２の領域に設けられた複数のガス噴射口から噴射されるガスの流量にバラツキが生じ得る。また、第３の領域に設けられた複数のガス噴射口から噴射されるガスの流量にバラツキが生じ得る。即ち、同じガス拡散室に直結しているガス噴射口であっても、ガス導入管の接続位置の近傍に設けられたガス噴射口と当該接続位置から離れたガス噴射口では、ガスの噴射量が異なる。その結果、被処理体に対する処理の面内バラツキが生じ得る。
【０００９】
したがって、同一のガス拡散室に接続された複数のガス噴射口から噴射されるガスの流量の差を低減させるよう、ガス供給経路を構成する必要がある。これと共に、シャワーヘッドにガスが入力されてから複数の領域のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一側面においては、プラズマ処理装置用のシャワーヘッドが提供される。このシャワーヘッドは、ガス噴射プレート、及び、該ガス噴射プレート上に設けられたガス供給部を備えている。ガス供給部は、第１のガス供給経路及び第２のガス供給経路を軸線に対して同軸状に画成している。第１のガス供給経路は、前記軸線に沿った領域に設けられており、ガス噴射プレートにおいて前記軸線に沿って延在する第１の領域に形成された複数のガス噴射口に処理ガスを供給する。第２のガス供給経路は、第１のガス供給経路が設けられた前記領域を前記軸線に対して外側から囲む領域に設けられており、ガス噴射プレートにおいて第１の領域と同軸状に該第１の領域を囲むように延在する第２の領域に形成された複数のガス噴射口に処理ガスを供給する。
【００１１】
第１のガス供給経路は、ガス供給部の第１のガスラインに接続する第１のガス拡散室、複数の第２のガスライン、第２のガス拡散室、複数の第３のガスライン、及び、第３のガス拡散室が順に接続されることにより構成されている。第２のガス供給経路は、ガス供給部の第４のガスラインに接続する第４のガス拡散室、複数の第５のガスライン、第５のガス拡散室、複数の第６のガスライン、及び、第６のガス拡散室が順に接続されることにより構成されている。複数の第２のガスラインは、前記軸線に対して周方向に配置され、第１のガス拡散室及び第２のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有している。複数の第３のガスラインは、前記周方向に配置され、第２のガス拡散室及び第３のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有している。複数の第５のガスラインは、前記周方向に配置され、第４のガス拡散室及び第５のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有している。複数の第６のガスラインは、前記周方向に配置され、第５のガス拡散室及び第６のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有している。一形態においては、第１のガスラインまたは第４のガスラインの少なくとも何れか一つが前記軸線から離れて延在している。
【００１２】
このシャワーヘッドでは、第１のガスラインの第１のガス拡散室に対する接続位置から第１の領域の複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスは、第２のガスラインのコンダクタンス及び第３のガスラインのコンダクタンスに主に依存する。第２のガスラインのコンダクタンス及び第３のガスラインのコンダクタンスは、第１のガスラインの第１のガス拡散室に対する接続位置から第１の領域の複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスに対して略等しく寄与する。したがって、第１のガスラインの第１のガス拡散室に対する接続位置から第１の領域の複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスの差異が小さくなり、その結果、第１のガスラインが前記軸線から離れて延在していても、第１の領域の複数のガス噴射口からのガスの流量の差異が低減される。
【００１３】
同様に、このシャワーヘッドでは、第４のガスラインの第４のガス拡散室に対する接続位置から第２の領域の複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスは、第５のガスラインのコンダクタンス及び第６のガスラインのコンダクタンスに主に依存する。第５のガスラインのコンダクタンス及び第６のガスラインのコンダクタンスは、第４のガスラインの第４のガス拡散室に対する接続位置から第２の領域の複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスに対して略等しく寄与する。したがって、第４のガスラインの第４のガス拡散室に対する接続位置から第２の領域の複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスの差異が小さくなり、その結果、第４のガスラインが前記軸線から離れて延在していても、第２の領域の複数のガス噴射口からのガスの流量の差異が低減される。
【００１４】
さらに、第１のガス供給経路及び第２のガス供給経路の各々が三つのガス拡散室を含んでいるので、第１のガス供給経路の容積及び第２のガス供給経路の容積を互いに近づけることが可能となる。ここで、シャワーヘッドにガスが入力されてからガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間は、ガス供給経路の容積に依存する。したがって、このシャワーヘッドによれば、シャワーヘッドにガスが入力されてから第１及び第２のガス供給経路を介して対応のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能である。
【００１５】
一形態においては、第４のガスラインは第１のガスラインよりも前記軸線から離れて延在しており、第４のガス拡散室は、第１のガス拡散室よりも外側において前記周方向に延在しており、第５のガス拡散室は、第２のガス拡散室よりも外側において前記周方向に延在しており、第５のガス拡散室は、第４のガス拡散室よりも前記軸線から離れている。この形態によれば、第５のガス拡散室を、第４のガス拡散室よりも軸線から離して延在させているので、第５のガス拡散室の容積を調整するための設計の自由度が増す。
【００１６】
一形態においては、ガス供給部は、第１のガス拡散室及び第４のガス拡散室を画成する上段部材と、複数の第２のガスライン及び複数の第５のガスラインを画成する中段部材と、該中段部材と接する面側において第２のガス拡散室及び第５のガス拡散室を画成し、ガス噴射プレートと接する面側において第３のガス拡散室及び第６のガス拡散室を画成する下段部材と、を有し、上段部材、中段部材、及び下段部材が積層されることにより形成されている。
【００１７】
一形態においては、中段部材は、上段部材と接する面側に、第１のガス拡散室に連続して該第１の拡散室を拡張する拡張領域を画成していてもよい。また、一形態においては、中段部材は、下段部材と接する面側に、第２のガス拡散室に連続して該第２の拡散室を拡張する拡張領域を画成していてもよい。
【００１８】
一形態においては、ガス供給部は、軸線に対して同軸状に第３のガス供給経路を更に画成している。第３のガス供給経路は、ガス噴射プレートにおいて第２の領域と同軸状に該第２の領域を囲むように延在する第３の領域に形成された複数のガス噴射口に処理ガスを供給する。第３のガス供給経路は、ガス供給部の第７のガスラインに接続する第７のガス拡散室、複数の第８のガスライン、第８のガス拡散室、複数の第９のガスライン、及び、第９のガス拡散室が順に接続されることにより構成されている。複数の第８のガスラインは、前記周方向に配置され、第７のガス拡散室及び第８のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有する。複数の第９のガスラインは、前記周方向に配置され、第８のガス拡散室及び第９のガス拡散室のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有する。第７のガスラインは、前記軸線に沿って延在する第１の流路、及び、第１の流路から分岐する複数の第２の流路であり前記軸線に対して放射方向に延在し且つ前記周方向に分布するよう配列された該複数の第２の流路を含む。
【００１９】
この形態では、第７のガスラインは、前記軸線に沿って延在する第１の流路と、前記軸線から放射方向に延び且つ前記周方向に分布するよう配列された複数の第２の流路を有している。即ち、外部からのガスを受ける第７のガスラインは、略等しいコンダクタンスをもち周方向に分散された複数の経路により、第７のガス拡散室に接続している。したがって、第７のガスラインから第３の領域の複数のガス噴射口それぞれまでのコンダクタンスの差異は本来的に小さくなる。また、第１のガス供給経路及び第２のガス供給経路と同様に、第３のガス供給経路は、三つのガス拡散室を含んでいるので、第１のガス供給経路の容積、第２のガス供給経路の容積、及び第３のガス供給経路の容積を互いに近づけることが可能となる。したがって、このシャワーヘッドによれば、シャワーヘッドにガスが入力されてから第１〜第３のガス供給経路を介して対応のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能である。
【００２０】
一形態においては、上段部材は、前記第１の流路、及び、前記放射方向に延び且つ前記周方向に分布するよう配列された複数の溝が形成された第１の部材と、第１の部材と共に前記複数の第２の流路を画成するよう前記複数の溝を閉じる第２の部材と、を含む。第１の部材及び第２の部材は、ステンレス製であり、拡散接合により互いに接合されていてもよい。通常、複数の部材によってガスの流路を構成する場合には、部材の境界からガスが漏れ出すことを防ぐために、流路に沿って封止部材が設けられる。しかしながら、封止部材を設けるためのスペースを確保する必要があり、複数の部材が組み合わされて形成される複合体の厚みが大きくなる。一方、本形態によれば、第１の部材と第２の部材が拡散接合により互いに接合されることによって形成される複合体として上段部材が構成されているので、当該複合体の厚みを小さくすることが可能となる。
【００２１】
また、別の一側面においては、処理ガスのプラズマにより被処理体を処理するプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、処理空間を画成する処理容器と、処理空間の上方に設けられた上記一側面及び上記形態のうち何れかのシャワーヘッドであり、上部電極を構成する該シャワーヘッドと、被処理体を載置するための載置領域を有し、前記軸線上に該載置領域の中心が位置するように前記処理容器内に設けられており、下部電極を構成する載置台と、前記軸線から離れて延在して前記第１のガスラインに接続する第１のガス導入管と、前記軸線から離れて延在して前記第４のガスラインに接続する第２のガス導入管と、前記軸線に対して放射方向に沿った水平磁界成分を含む磁界を前記処理空間内で発生させるための電磁石であり、前記シャワーヘッド上に設けられており、前記第１のガス導入管及び前記第２のガス導入管を囲むように周方向に延在する、該電磁石と、を備える。
【００２２】
このプラズマ処理装置は、上述したシャワーヘッドを備えているので、ガス噴射プレートの各領域の複数のガス噴射口それぞれから噴射されるガスの流量の差を低減することが可能である。また、シャワーヘッドにガスが入力されてから複数のガス供給経路を介して対応のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能である。よって、このプラズマ処理装置によれば、被処理体の処理におけるバラツキを低減することが可能となる。
【００２３】
また、シャワーヘッドの上段部材が拡散接合によって接合された第１の部材と第２の部材から構成されている場合には、これら第１の部材と第２の部材を含む複合体の厚みが小さくなり、結果的にシャワーヘッドの厚みが小さくなる。したがって、電磁石によって発生された磁界を効率的に処理空間内に導入することが可能となる。
【００２４】
また、更に別の一側面においては、上述したプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法が提供される。この方法は、シャワーヘッドから処理空間に第１のガスを供給して該第１のガスのプラズマを発生させる工程と、シャワーヘッドから処理空間に前記第１のガスとは異なるガス種の第２のガスを供給して該第２のガスのプラズマを発生させる工程と、を含み、第１のガスのプラズマを発生させる工程と第２のガスのプラズマを発生させる工程とが交互に繰り返される。上述したプラズマ処理装置によれば、シャワーヘッドにガスが入力されてから複数のガス供給経路を介して対応のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能である。したがって、第１のガスのプラズマを発生させる工程と第２のガスのプラズマを発生させる工程とを交互に切り換えても、シャワーヘッドの複数の領域に形成された複数のガス噴射口からガスが噴射される時間の差異が低減され得る。故に、被処理体の処理における面内バラツキを低減することが可能となる。
【００２５】
一形態においては、第１のガスは、被処理体をエッチングするためのガスであり、第２のガスは、被処理体上に膜を形成するためのガスであってもよい。例えば、第１のガスは、被処理体の被エッチング層をエッチングするためのガスであり、第２のガスは、被エッチング層に形成された溝やホールを画成する側壁面、及び、マスクを保護するための膜を形成するためのガスである。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明の種々の側面及び実施形態によれば、同一のガス拡散室に接続された複数のガス噴射口から噴射されるガスの流量の差を低減させることが可能となり、また、異なる複数のガス供給経路にガスが入力されてから対応の領域のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
【図２】一実施形態に係るシャワーヘッドを概略的に示す断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で矢視したシャワーヘッドの断面図である。
【図４】シャワーヘッドの第１の部材及び第２の部材の接合状態の斜視図である。
【図５】シャワーヘッドの第１の部材及び第２の部材の分解斜視図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線で矢視したシャワーヘッドの断面図である。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線で矢視したシャワーヘッドの断面図である。
【図８】図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で矢視したシャワーヘッドの断面図である。
【図９】参考例のプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
【図１０】第１のガス供給経路を概略的に示す図である。
【図１１】第１のガス供給経路のコンダクタンスを示す図である。
【図１２】第１のガス供給経路内のコンダクタンスの差異を示す図である。
【図１３】第２のガス供給経路を概略的に示す図である。
【図１４】第２のガス供給経路のコンダクタンスを示す図である。
【図１５】第２のガス供給経路内のコンダクタンスの差異を示す図である。
【図１６】第３のガス供給経路を概略的に示す図である。
【図１７】第３のガス供給経路のコンダクタンスを示す図である。
【図１８】第３のガス供給経路内のコンダクタンスの差異を示す図である。
【図１９】第１〜第３のガス供給経路の容積を示す図である。
【図２０】一実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。
【図２１】実験例及び比較実験例１の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２９】
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒状の容器であり、その内部に処理空間ＰＳを画成している。この処理空間ＰＳは、排気装置ＶＳによって減圧可能となっている。
【００３０】
処理空間ＰＳ内には、載置台１４が設けられている。載置台１４は、基台１４ａ及び静電チャック１４ｂを含んでいる。基台１４ａは、アルミニウムといった導電性の部材から構成されており、略円盤形状を有している。基台１４ａの上面の周縁領域には、被処理体（以下、「ウエハ」という）Ｗのエッジを囲むように、フォーカスリングＦＲが設けられている。また、基台１４ａの上面の中央領域には、静電チャック１４ｂが設けられている。
【００３１】
静電チャック１４ｂは、例えば、絶縁膜の内層として設けられた電極膜を有し、略円盤形状を有している。静電チャック１４ｂには、直流電源からスイッチを介して電極膜に供給される直流電圧により静電力を発生して、ウエハＷを吸着する。静電チャック１４ｂの上面は、ウエハＷを載置するための載置領域を構成している。ウエハＷは、載置領域の中心を上下方向に通過する軸線ＡＸに、その中心が一致するよう、静電チャック１４ｂの載置領域に載置される。
【００３２】
基台１４ａは、下部電極を構成している。この基台１４ａには、プラズマ生成用の高周波電力を発生する高周波電源ＨＦＳが、第１の整合器ＭＵ１を介して接続されている。高周波電源ＨＦＳは、例えば、周波数１００ＭＨｚの高周波電力を発生する。また、第１の整合器ＭＵ１は、当該第１の整合器ＭＵ１の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、高周波電源ＨＦＳは、上部電極を構成するシャワーヘッドＳＨに接続されていてもよい。
【００３３】
また、基台１４ａには、イオン引き込み用の高周波バイアス電力を発生する高周波電源ＬＦＳが、第２の整合器ＭＵ２を介して接続されている。高周波電源ＬＦＳは、例えば、周波数３．２ＭＨｚの高周波電力を発生する。また、第２の整合器ＭＵ２は、当該第２の整合器ＭＵ２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
【００３４】
載置台１４の上には、処理空間ＰＳを介して当該載置台１４と対面するように、シャワーヘッドＳＨが設けられている。一実施形態においては、シャワーヘッドＳＨは、上部電極を構成しており、基台１４ａに高周波電力が供給されることにより、シャワーヘッドＳＨ、即ち上部電極と、基台１４ａ、即ち、下部電極との間に、高周波電界が形成される。
【００３５】
図２は、一実施形態に係るシャワーヘッドを概略的に示す断面図である。以下、図１と共に、図２を参照する。シャワーヘッドＳＨは、ガス噴射プレート１６、及び、ガス供給部１８を含んでいる。ガス噴射プレート１６は、略円盤形状を有しており、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。ガス噴射プレート１６は、処理空間ＰＳを介して、載置台１４と対面している。
【００３６】
一実施形態では、ガス噴射プレート１６は、上側プレート部１６ａ及び下側プレート部１６ｂから構成され得る。上側プレート部１６ａは、略円盤形状を有しており、例えば、アルミニウムから構成される。上側プレート部１６ａの表面にはアルマイト処理が施されるか、或いは、イットリアといった材料から構成された膜が形成され得る。下側プレート部１６ｂは、略円盤形状を有しており、上側プレート部１６ａの下面に結合されている。下側プレート部１６ｂは、例えば、シリコン、或いは、石英といった材料から構成され得る。
【００３７】
ガス噴射プレート１６は、軸線ＡＸに対して同軸状に延在する複数の領域の各々において、複数のガス噴射口を提供している。図２に示す実施形態では、ガス噴射プレート１６は、三つの領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有している。領域Ｒ１は、軸線ＡＸに沿って延在する円盤形状の領域である。領域Ｒ１には、軸線ＡＸ方向にガス噴射プレート１６を貫通する複数のガス噴射口１６ｉが形成されている。複数のガス噴射口１６ｉは、領域Ｒ１において軸線ＡＸに直交する方向に分散配置されている。この領域Ｒ１は、ウエハＷの中心から、ウエハＷの中心とエッジの間の中間までの領域に対面するように、設けられている。
【００３８】
領域Ｒ２は、領域Ｒ１を囲むように、軸線ＡＸに対して周方向に延在している。領域Ｒ２は、環状板形状の領域であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように延在している。領域Ｒ２には、軸線ＡＸ方向にガス噴射プレート１６を貫通する複数のガス噴射口１６ｊが形成されている。複数のガス噴射口１６ｊは、領域Ｒ２において軸線ＡＸに直交する方向に分散配置されている。この領域Ｒ２は、ウエハＷのエッジを含むエッジ領域に対面するように設けられている。
【００３９】
また、領域Ｒ３は、領域Ｒ２を囲むように周方向に延在している。領域Ｒ３は、環状板形状の領域であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように延在している。領域Ｒ３には、軸線ＡＸ方向にガス噴射プレート１６を貫通する複数のガス噴射口１６ｋが形成されている。複数のガス噴射口１６ｋは、領域Ｒ３において軸線ＡＸに直交する方向に分散配置されている。この領域Ｒ３は、ウエハＷのエッジよりも外側の領域、例えば、フォーカスリングＦＲに対面するように設けられている。
【００４０】
これら領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のそれぞれには、ガス供給部１８によって個別に処理ガスが供給される。このため、プラズマ処理装置１０では、ガス供給部１８は、軸線ＡＸに対して同軸状に第１のガス供給経路、第２のガス供給経路、及び、第３のガス供給経路を画成している。
【００４１】
第１のガス供給経路は、ガスソースＧＳ１からの処理ガスを、第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１６ｉに供給する。ガスソースＧＳ１は、バルブＶ１１、マスフローコントローラといった流量制御器Ｍ１、及びバルブＶ１２を介してガス導入管ＩＰ１に接続されている。このガス導入管ＩＰ１は、ガスソースＧＳ１からの処理ガスを第１のガス供給経路に導入する。ガス導入管ＩＰ１は、軸線ＡＸから離れて延びて、シャワーヘッドＳＨに接続している。
【００４２】
第２のガス供給経路は、ガスソースＧＳ２からの処理ガスを、第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１６ｊに供給する。ガスソースＧＳ２は、バルブＶ２１、マスフローコントローラといった流量制御器Ｍ２、及びバルブＶ２２を介してガス導入管ＩＰ２に接続されている。このガス導入管ＩＰ２は、ガスソースＧＳ２からの処理ガスを第２のガス供給経路に導入する。ガス導入管ＩＰ２は、ガス導入管ＩＰ１よりも軸線ＡＸから離れて延びて、シャワーヘッドＳＨに接続している。
【００４３】
第３のガス供給経路は、ガスソースＧＳ３からの処理ガスを、第３の領域Ｒ３の複数のガス噴射口１６ｋに供給する。ガスソースＧＳ３は、バルブＶ３１、マスフローコントローラといった流量制御器Ｍ３、及びバルブＶ３２を介してガス導入管ＩＰ３に接続されている。このガス導入管ＩＰ３は、ガスソースＧＳ３からの処理ガスを第３のガス供給経路に導入する。ガス導入管ＩＰ３は、軸線ＡＸに沿って延びており、シャワーヘッドＳＨに接続している。
【００４４】
なお、図１及び図２に示す実施形態では、第１〜第３のガス供給経路はそれぞれ、別個のガスソースに接続されているが、第１〜第３のガス供給経路のうち少なくとも二つが共通のガスソースから分配された処理ガスを受けるように構成されていてもよい。
【００４５】
以下、シャワーヘッドＳＨの第１〜第３のガス供給経路について、図１及び図２と共に、図３〜図８を参照して、説明する。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で矢視したシャワーヘッドの断面図である。図３には、後述する第２の部材２２の上面と同一平面に沿った断面を上方から見た状態が示されている。図４は、シャワーヘッドの第１の部材及び第２の部材の接合状態の斜視図であり、図５は、シャワーヘッドの第１の部材及び第２の部材の分解斜視図である。図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線で矢視したシャワーヘッドの断面図である。図６には、第１のガス拡散室Ｄ１１、第４のガス拡散室Ｄ２１、及び第７のガス拡散室の高さ方向（即ち、軸線ＡＸ方向）の中間を横切る断面を上方から見た状態が示されている。図７は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線で矢視したシャワーヘッドの断面図である。図７には、第２のガス拡散室Ｄ１２、第５のガス拡散室Ｄ２２、及び第８のガス拡散室Ｄ３２の高さ方向の中間を横切る断面を上方から見た状態が示されている。また、図８は、図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で矢視したシャワーヘッドの断面図である。図８には、第３のガス拡散室Ｄ１３、第６のガス拡散室Ｄ２３、及び第８のガス拡散室Ｄ３３の高さ方向の中間を横切る断面を上方から見た状態が示されている。なお、図１及び図２に示す断面は、図３及び図６〜８のＩＩ−ＩＩ線で矢視した縦断面に対応している。
【００４６】
図１〜図８に示すように、ガス供給部１８は、第１のガス供給経路の構成要素として、第１のガス拡散室Ｄ１１、複数の第２のガスラインＬ１２、第２のガス拡散室Ｄ１２、複数の第３のガスラインＬ１３、及び、第３のガス拡散室Ｄ１３を画成している。また、ガス供給部１８は、第２のガス供給経路の構成要素として、第４のガス拡散室Ｄ２１、複数の第５のガスラインＬ２２、第５のガス拡散室Ｄ２２、複数の第６のガスラインＬ２３、及び、第６のガス拡散室Ｄ２３を画成している。さらに、ガス供給部１８は、第３のガス供給経路の構成要素として、第７のガス拡散室Ｄ３１、複数の第８のガスラインＬ３２、第８のガス拡散室Ｄ３２、複数の第９のガスラインＬ３３、及び、第９のガス拡散室Ｄ３３を画成している。
【００４７】
第１のガス供給経路は、軸線ＡＸに沿った領域に設けられており、第１のガス拡散室Ｄ１１、複数の第２のガスラインＬ１２、第２のガス拡散室Ｄ１２、複数の第３のガスラインＬ１３、及び、第３のガス拡散室Ｄ１３が上流から順に接続されることにより構成されている。第１のガス拡散室Ｄ１１は、ガスラインＬ１１に接続している。ガスラインＬ１１は、シャワーヘッドＳＨの外部からガスを受けるためのガス入力ラインであり、図２に示すように、ガス導入管ＩＰ１に接続されている。ガスラインＬ１１は、軸線ＡＸから離れており、且つ、軸線ＡＸと略平行に延在している。
【００４８】
図２及び図６に示すように、ガス拡散室Ｄ１１は、軸線ＡＸに沿って延在する略円盤形状の空間であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。図２に示すように、このガス拡散室Ｄ１１の下流且つガス拡散室Ｄ１３の上流には、ガス拡散室Ｄ１２が設けられている。即ち、ガス拡散室Ｄ１１の下方にガス拡散室Ｄ１２が設けられており、当該ガス拡散室Ｄ１２の下方にガス拡散室Ｄ１３が設けられている。ガス拡散室Ｄ１３は、上述した第１の領域Ｒ１の直上に設けられており、ガス噴射口１６ｉに接続されている。図２、図７及び図８に示すように、ガス拡散室Ｄ１２及びＤ１３は双方共に、軸線ＡＸに沿って延在する略円盤形状の空間であり、これらガス拡散室Ｄ１２及びＤ１３の中心軸線は、軸線ＡＸに一致している。
【００４９】
図２に示すように、ガス拡散室Ｄ１１とガス拡散室Ｄ１２の間には、複数のガスラインＬ１２が介在している。図２及び図６に示すように、複数のガスラインＬ１２は、軸線ＡＸと略平行に延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に配置されている。一実施形態においては、複数のガスラインＬ１２は、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。一実施形態では、複数のガスラインＬ１２のうち一つは、軸線ＡＸに沿って延在しており、複数のガスラインＬ１２のうちその他は、軸線ＡＸに対して周方向に均等な間隔をもって配列されている。これらガスラインＬ１２の一端は、ガス拡散室Ｄ１１に接続しており、当該ガスラインＬ１２の他端は、ガス拡散室Ｄ１２に接続している。これらガスラインＬ１２は、ガス拡散室Ｄ１１及びガス拡散室Ｄ１２のコンダクタンスよりも、低いコンダクタンスを有している。
【００５０】
図２に示すように、ガス拡散室Ｄ１２とガス拡散室Ｄ１３の間には、複数のガスラインＬ１３が介在している。図２及び図７に示すように、複数のガスラインＬ１３は、軸線ＡＸと略平行に延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に配置されている。一実施形態においては、複数のガスラインＬ１３は、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。一実施形態では、複数のガスラインＬ１３のうち一つは、軸線ＡＸに沿って延在しており、複数のガスラインＬ１３のうちその他は、軸線ＡＸを中心とする二つの円弧に沿って周方向に均等な間隔をもって配列されている。これらガスラインＬ１３の一端は、ガス拡散室Ｄ１２に接続しており、当該ガスラインＬ１３の他端は、ガス拡散室Ｄ１３に接続している。これらガスラインＬ１３は、ガス拡散室Ｄ１２及びガス拡散室Ｄ１３のコンダクタンスよりも、低いコンダクタンスを有している。
【００５１】
第２のガス供給経路は、第１のガス供給経路が設けられた前記領域を軸線ＡＸに対して外側から囲む領域に設けられており、第４のガス拡散室Ｄ２１、複数の第５のガスラインＬ２２、第５のガス拡散室Ｄ２２、複数の第６のガスラインＬ２３、及び、第６のガス拡散室Ｄ２３が上流から順に接続されることにより構成されている。第４のガス拡散室Ｄ２１は、ガスラインＬ２１に接続している。ガスラインＬ２１は、シャワーヘッドＳＨの外部からガスを受けるためのガス入力ラインであり、図２に示すように、ガス導入管ＩＰ２に接続されている。ガスラインＬ２１は、ガスラインＬ１１よりも軸線ＡＸから離れており、且つ、軸線ＡＸと略平行に延在している。ガスラインＬ２１は、その下流に設けられたガス拡散室Ｄ２１に接続している。
【００５２】
図２及び図６に示すように、ガス拡散室Ｄ２１は、略環状板形状の空間であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。ガス拡散室Ｄ２１は、軸線ＡＸに対してガス拡散室Ｄ１１よりも外側において、周方向に延在している。図２に示すように、このガス拡散室Ｄ２１の下流且つガス拡散室Ｄ２３の上流には、ガス拡散室Ｄ２２が設けられている。
【００５３】
図２及び図７に示すように、ガス拡散室Ｄ２２は、略環状板形状の空間であり、ガス拡散室Ｄ２１に対して外側斜め下方において、周方向に延在している。ガス拡散室Ｄ２２は、ガス拡散室Ｄ１２よりも外側において当該ガス拡散室Ｄ１２を囲むように設けられている。また、ガス拡散室Ｄ２２は、ガス拡散室Ｄ２１よりも軸線ＡＸから離れて延在している。
【００５４】
図２及び図８に示すように、ガス拡散室Ｄ２３は、上述した第２の領域Ｒ２の直上に設けられており、ガス噴射口１６ｊに接続されている。ガス拡散室Ｄ２３は、略環状板形状の空間であり、ガス拡散室Ｄ２２の下方において、軸線ＡＸに対して周方向に延在している。
【００５５】
図２に示すように、ガス拡散室Ｄ２１とガス拡散室Ｄ２２の間には、複数のガスラインＬ２２が介在している。図２及び図６に示すように、複数のガスラインＬ２２は、下方に向かうにつれて軸線ＡＸから離れるように傾斜して延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に配置されている。一実施形態においては、複数のガスラインＬ２２は、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。また、一実施形態では、複数のガスラインＬ２２は、軸線ＡＸに対して周方向に均等な間隔をもって配列されている。これらガスラインＬ２２の一端は、ガス拡散室Ｄ２１に接続しており、当該ガスラインＬ２２の他端は、ガス拡散室Ｄ２２に接続している。これらガスラインＬ２２は、ガス拡散室Ｄ２１及びガス拡散室Ｄ２２のコンダクタンスよりも、低いコンダクタンスを有している。
【００５６】
図２に示すように、ガス拡散室Ｄ２２とガス拡散室Ｄ２３の間には、複数のガスラインＬ２３が介在している。図２及び図７に示すように、複数のガスラインＬ２３は、軸線ＡＸと略平行に延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に配置されている。一実施形態においては、複数のガスラインＬ２３は、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。一実施形態では、複数のガスラインＬ２３は、軸線ＡＸを中心とする円弧に沿って周方向に均等な間隔をもって配列されている。これらガスラインＬ２３の一端は、ガス拡散室Ｄ２２に接続しており、当該ガスラインＬ２３の他端は、ガス拡散室Ｄ２３に接続している。これらガスラインＬ２３は、ガス拡散室Ｄ２２及びガス拡散室Ｄ２３のコンダクタンスよりも、低いコンダクタンスを有している。
【００５７】
第３のガス供給経路は、第２のガス供給経路が設けられた前記領域を軸線ＡＸに対して外側から囲む領域に設けられており、第７のガス拡散室Ｄ３１、複数の第８のガスラインＬ３２、第８のガス拡散室Ｄ３２、複数の第９のガスラインＬ３３、及び、第９のガス拡散室Ｄ３３が上流から順に接続されることにより構成されている。第７のガス拡散室Ｄ３１は、ガスラインＬ３１に接続している。ガスラインＬ３１は、シャワーヘッドＳＨの外部からガスを受けるためのガス入力ラインである。ガスラインＬ３１は、図２に示すように、ガス導入管ＩＰ３に接続されている。
【００５８】
図２及び図３に示すように、ガスラインＬ３１は、第１の流路ＦＬ１、及び、複数の第２の流路ＦＬ２を含んでいる。また、一実施形態では、ガスラインＬ３１は、ガス分岐部ＦＬＢ、及び、複数の貫通孔ＦＬＨを含んでいる。第１の流路ＦＬ１は、軸線ＡＸに沿って延在している。第１の流路ＦＬ１の一端は、ガス導入管ＩＰ３に接続されており、第１の流路ＦＬ１の他端は、ガス分岐部ＦＬＢに接続している。
【００５９】
ガス分岐部ＦＬＢは、略円盤形状の空間であり、複数の第２の流路ＦＬ２は、ガス分岐部ＦＬＢにおいて第１の流路ＦＬ１から分岐している。即ち、複数の第２の流路ＦＬ２は、軸線ＡＸ側の一端において、ガス分岐部ＦＬＢを介して第１の流路ＦＬ１に接続している。また、複数の第２の流路ＦＬ２は、軸線ＡＸに対して放射方向に延在しており、且つ、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。一実施形態では、複数の第２の流路ＦＬ２は、周方向において均等な間隔をもって配列されている。また、複数の第２の流路ＦＬ２の他端には、軸線ＡＸに略平行に延びる複数の貫通孔ＦＬＨがそれぞれ接続している。これら貫通孔ＦＬＨは、当該貫通孔ＦＬＨの下方に設けられたガス拡散室Ｄ３１に接続している。
【００６０】
図２、図３、及び図６に示すように、ガス拡散室Ｄ３１は、略環状板形状の空間であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。ガス拡散室Ｄ３１は、軸線ＡＸに対してガス拡散室Ｄ２１よりも外側において、周方向に延在している。図２に示すように、このガス拡散室Ｄ３１の下流且つガス拡散室Ｄ３３の上流には、ガス拡散室Ｄ３２が設けられている。
【００６１】
図２及び図７に示すように、ガス拡散室Ｄ３２は、略環状板形状の空間であり、ガス拡散室Ｄ３１に対して外側斜め下方において、周方向に延在している。ガス拡散室Ｄ３２は、ガス拡散室Ｄ２２よりも外側において当該ガス拡散室Ｄ２２を囲むように設けられている。また、ガス拡散室Ｄ３２は、ガス拡散室Ｄ３１よりも軸線ＡＸから離れて延在している。
【００６２】
図２及び図８に示すように、ガス拡散室Ｄ３３は、上述した第３の領域Ｒ３の直上に設けられており、ガス噴射口１６ｋに接続されている。ガス拡散室Ｄ３３は、略環状板形状の空間であり、その上部においてはガス拡散室Ｄ３２を囲み、その下部においてはガス拡散室Ｄ２３を囲むように、周方向に延在している。
【００６３】
図２に示すように、ガス拡散室Ｄ３１とガス拡散室Ｄ３２の間には、複数のガスラインＬ３２が介在している。図２及び図６に示すように、複数のガスラインＬ３２は、下方に向かうにつれて軸線ＡＸから離れるように傾斜して延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に配置されている。一実施形態においては、複数のガスラインＬ３２は、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。また、一実施形態では、複数のガスラインＬ３２は、軸線ＡＸに対して周方向に均等な間隔をもって配列されている。これらガスラインＬ３２の一端は、ガス拡散室Ｄ３１に接続しており、当該ガスラインＬ３２の他端は、ガス拡散室Ｄ３２に接続している。これらガスラインＬ３２は、ガス拡散室Ｄ３１及びガス拡散室Ｄ３２のコンダクタンスよりも、低いコンダクタンスを有している。
【００６４】
また、図７に示すように、ガス拡散室Ｄ３２とガス拡散室Ｄ３３の間には、複数のガスラインＬ３３が介在している。複数のガスラインＬ３３は、軸線ＡＸに対して放射方向に延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に配置されている。一実施形態においては、複数のガスラインＬ３３は、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。また、一実施形態では、複数のガスラインＬ３３は、周方向に均等な間隔をもって配列されている。これらガスラインＬ３３の一端は、ガス拡散室Ｄ３２に接続しており、当該ガスラインＬ３３の他端は、ガス拡散室Ｄ３３に接続している。これらガスラインＬ３３は、ガス拡散室Ｄ３２及びガス拡散室Ｄ３３のコンダクタンスよりも、低いコンダクタンスを有している。
【００６５】
図２〜図８に示すように、一実施形態では、ガス供給部１８は、上段部材を構成する第１の部材２０及び第２の部材２２、中段部材２４、及び、下段部材２６を含んでおり、これら上段部材、中段部材２４、及び、下段部材２６が積層されることによって、形成されている。
【００６６】
第１の部材２０及び第２の部材２２は、双方共にステンレスから構成されており、第１の部材の上面と第２の部材２２の下面とが互いに拡散接合されることにより一体化され、これにより上段部材を構成している。図３及び図５に示すように、第２の部材２２は、略円盤形状を有しており、その上面には、ガス分岐部ＦＬＢとなる略円盤形状の凹部２２ａ、及び、第２の流路ＦＬ２となる複数の溝２２ｂが形成されている。凹部２２ａは軸線ＡＸに沿って設けられており、複数の溝２２ｂは、その一端において凹部２２ａに接続しており、軸線ＡＸに対して放射方向に延びている。また、第２の部材２２には、複数の貫通孔ＦＬＨが形成されており、当該複数の貫通孔ＦＬＨはそれぞれ、複数の溝２２ｂの他端に接続している。
【００６７】
第１の部材２０は、略円盤形状の中央部２０ａ、及び、中央部２０ａから放射方向に延び出した複数の突出部２０ｂを含んでいる。中央部２０ａには、軸線ＡＸに沿って延びる第１の流路ＦＬ１が形成されている。この第１の流路ＦＬ１は、第１の部材２０と第２の部材２２が互いに接合されると、凹部２２ａ、即ち、ガス分岐部ＦＬＢに接続される。また、第１の部材２０及び第２の部材２２には、これら部材２０及び２２を軸線ＡＸ方向に貫通するガスラインＬ１１及びガスラインＬ２２が形成されている。
【００６８】
また、第１の部材２０の中央部２０ａ及び複数の突出部２０ｂは、第１の部材２０と第２の部材２２が互いに接合されると、凹部２２ａ及び複数の溝２２ｂの上側開口を閉じるようになっている。これにより、ガス分岐部ＦＬＢ及び複数の第２の流路ＦＬ２が画成される。このように、第１の部材２０及び第２の部材２２は、拡散接合により互いに接合されることによって、封止部材を用いることなく、ガスラインＬ１１、ガスラインＬ２１、及びガスラインＬ３１を画成することができる。その結果、これらガスラインを画成するための複合体の厚みを小さくすることが可能となっている。
【００６９】
図２及び図６に示すように、第２の部材２２の下面には、凹部２２ｃ、環状の溝２２ｄ、及び、環状の溝２２ｅが形成されている。凹部２２ｃは、略円盤形状の空間であり、軸線ＡＸに沿って設けられている。この凹部２２ｃは、第１の部材２０と第２の部材２２からなる上段部材が中段部材２４上に搭載されると、ガス拡散室Ｄ１１の上側部分を構成する。環状の溝２２ｄは、軸線ＡＸに対して周方向に延在しており、凹部２２ｃと環状の溝２２ｅとの間に設けられている。環状の溝２２ｅは、環状の溝２２ｅの外側において周方向に延在している。これら環状の溝２２ｄ及び環状の溝２２ｅはそれぞれ、第１の部材２０と第２の部材２２からなる上段部材が中段部材２４上に搭載されると、ガス拡散室Ｄ２１及びガス拡散室Ｄ３１を構成する。
【００７０】
図２に示すように、中段部材２４は、略円盤形状を有しており、例えば、アルミニウムといった金属から構成される。中段部材２４の上面には、凹部２４ａが形成されている。この凹部２４ａは、略円盤形状の空間であり、軸線ＡＸに沿って設けられている。第１の部材２０と第２の部材２２からなる上段部材が中段部材２４上に搭載されると、凹部２４ａは、凹部２２ｃに連続し、ガス拡散室Ｄ１１の下側部分を構成する。即ち、この凹部２４ａは、ガス拡散室Ｄ１１を拡張する拡張領域として機能する。
【００７１】
中段部材２４には、当該中段部材２４を貫通するガスラインＬ１２、ガスラインＬ２２、及びガスラインＬ３２が形成されている。また、中段部材２４の下面には、凹部２４ｂが形成されている。凹部２４ｂは、略円盤形状の空間であり、軸線ＡＸに沿って設けられている。この凹部２４ｂは、中段部材２４が下段部材２６上に搭載されると、ガス拡散室Ｄ１２の上側部分を構成する。即ち、凹部２４ｂは、ガス拡散室Ｄ１２を拡張する拡張領域として機能する。
【００７２】
下段部材２６は、略円盤形状の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。下段部材２６の上面には、凹部２６ａ、環状の溝２６ｂ、及び、環状の溝２６ｃが形成されている。凹部２６ａは、略円盤形状の空間であり、軸線ＡＸに沿って設けられている。この凹部２６ａは、中段部材２４が下段部材２６上に搭載されると、中段部材２４の凹部２４ｂに連続して、ガス拡散室Ｄ１２の下側部分を構成する。
【００７３】
環状の溝２６ｂは、軸線ＡＸに対して周方向に延在しており、凹部２６ａと環状の溝２６ｃとの間に設けられている。環状の溝２６ｃは、環状の溝２６ｂの外側において周方向に延在している。これら環状の溝２６ｂ及び環状の溝２６ｃはそれぞれ、中段部材２４が下段部材２６上に搭載されると、ガス拡散室Ｄ２２及びガス拡散室Ｄ２３構成する。
【００７４】
また、下段部材２６の上面には、図７に示すように、環状の溝２６ｃから当該下段部材２６の外周面まで、軸線ＡＸに対して放射方向に延びる複数の溝２６ｄが形成されている。複数の溝２６ｄの上側開口は、中段部材２４が下段部材２６上に搭載されると当該中段部材２４によって閉じられる。これにより、複数の溝２６ｄは、ガス拡散室Ｄ３２とガス拡散室Ｄ３３とを接続するガスラインＬ３３を構成する。
【００７５】
図２に示すように、下段部材２６には、当該下段部材２６を貫通するガスラインＬ１３、及びガスラインＬ２３が形成されている。下段部材２６の下面には、凹部２６ｅ及び環状の溝２６ｆが形成されている。凹部２６ｅは、略円盤形状の空間であり、軸線ＡＸに沿って設けられている。凹部２６ｅは、下段部材２６がガス噴射プレート１６上に搭載されると、ガス拡散室Ｄ１３を構成する。また、環状の溝２６ｆは、凹部２６ｅを囲むように、軸線ＡＸに対して周方向に延在している。環状の溝２６ｆは、下段部材２６がガス噴射プレート１６上に搭載されると、ガス拡散室Ｄ２３を構成する。
【００７６】
また、図２に示すように、中段部材２４とガス噴射プレート１６との間には、下段部材２６を収容するための略円盤形状の空間が画成されている。この空間の直径は、下段部材２６の直径よりも大きくなっており、下段部材２６の外周面と当該空間を画成する壁面とによって、ガス拡散室Ｄ３３が画成されている。
【００７７】
なお、図２には示されていないが、ガス拡散室Ｄ１１及びガス拡散室Ｄ２１の気密を確保するために、ガス拡散室Ｄ１１とガス拡散室Ｄ２１との間において周方向に延在する封止部材が、第２の部材２２と中段部材２４の間に設けられ得る。また、ガス拡散室Ｄ２１及びガス拡散室Ｄ３１の気密を確保するために、ガス拡散室Ｄ２１とガス拡散室Ｄ３１との間において周方向に延在する封止部材が、第２の部材２２と中段部材２４の間に設けられ得る。また、ガス拡散室Ｄ３１の気密を確保するために、ガス拡散室Ｄ３１の外周に沿って周方向に延在する封止部材が、第２の部材２２と中段部材２４の間に設けられ得る。
【００７８】
また、ガス拡散室Ｄ１２及びガス拡散室Ｄ２２の気密を確保するために、ガス拡散室Ｄ１２とガス拡散室Ｄ２２との間において周方向に延在する封止部材が、中段部材２４と下段部材２６の間に設けられ得る。また、ガス拡散室Ｄ２２及びガス拡散室Ｄ３２の気密を確保するために、ガス拡散室Ｄ２２とガス拡散室Ｄ３２との間において周方向に延在する封止部材が、中段部材２４と下段部材２６の間に設けられ得る。
【００７９】
また、ガス拡散室Ｄ３１及びガス拡散室Ｄ３２の気密を確保するために、ガス拡散室Ｄ３１とガス拡散室Ｄ３２との間において周方向に延在する封止部材が、下段部材２６と上側プレート部１６ａの間に設けられ得る。また、ガス拡散室Ｄ３２及びガス拡散室Ｄ３３の気密を確保するために、ガス拡散室Ｄ３２とガス拡散室Ｄ３３との間において周方向に延在する封止部材が、下段部材２６と上側プレート部１６ａの間に設けられ得る。さらに、ガス拡散室Ｄ３３の気密を確保するために、ガス拡散室Ｄ３３の外周に沿って周方向に延在する封止部材が、中段部材２４と上側プレート部１６ａの間に設けられ得る。
【００８０】
以上説明したシャワーヘッドＳＨの第１のガス供給経路においては、第１のガス拡散室Ｄ１１と第２のガス拡散室Ｄ１２との間に、低いコンダクタンスを有し周方向に配置された複数の第２のガスラインＬ１２が介在しており、第２のガス拡散室Ｄ１２と第３のガス拡散室Ｄ１３との間に、低いコンダクタンスを有し周方向に配置された複数の第３のガスラインＬ１３が介在している。また、第２のガス供給経路においては、第４のガス拡散室Ｄ２１と第５のガス拡散室Ｄ２２との間に、低いコンダクタンスを有し周方向に配置された複数の第５のガスラインＬ２２が介在しており、第５のガス拡散室Ｄ２２と第６のガス拡散室Ｄ２３との間に、低いコンダクタンスを有し周方向に配置された複数の第６のガスラインＬ２３が介在している。
【００８１】
このシャワーヘッドＳＨでは、第１のガスラインＬ１１が第１のガス拡散室Ｄ１１に接続する位置が軸線ＡＸから離れているので、当該第１のガスラインＬ１１が第１のガス拡散室Ｄ１１に接続する位置から複数の第２のガスラインＬ１２が第１のガス拡散室Ｄ１１に接続している位置までのそれぞれのコンダクサンスには相違が生じる。しかしながら、このシャワーヘッドＳＨでは、第１のガスラインＬ１１の第１のガス拡散室Ｄ１１に対する接続位置から第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１６ｉそれぞれまでの合成コンダクタンスは、第２のガスラインＬ１２のコンダクタンス及び第３のガスラインＬ１３のコンダクタンスに主に依存する。第２のガスラインＬ１２のコンダクタンス及び第３のガスラインＬ１３のコンダクタンスは、第１のガスラインＬ１１から第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１６ｉそれぞれまでの合成コンダクタンスに対して略等しく寄与する。したがって、第１のガスラインＬ１１の第１のガス拡散室Ｄ１１に対する接続位置から第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１６ｉそれぞれまでの合成コンダクタンスの差異が小さくなり、その結果、第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１６ｉからのガスの流量の差異が低減される。
【００８２】
同様に、第４のガスラインＬ２１が第４のガス拡散室Ｄ２１に接続する位置が軸線ＡＸから離れているので、第４のガスラインＬ２１が第４のガス拡散室Ｄ２１に接続する位置から複数の第５のガスラインＬ２２が第４のガス拡散室Ｄ２１に接続している位置までのそれぞれのコンダクサンスには相違が生じる。しかしながら、このシャワーヘッドＳＨでは、第４のガスラインＬ２１の第４のガス拡散室Ｄ２１に対する接続位置から第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１６ｊそれぞれまでの合成コンダクタンスは、第５のガスラインＬ２２のコンダクタンス及び第６のガスラインＬ２３のコンダクタンスに主に依存する。第５のガスラインＬ２２のコンダクタンス及び第６のガスラインＬ２３のコンダクタンスは、第４のガスラインＬ２１の第４のガス拡散室Ｄ２１に対する接続位置から第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１６ｊそれぞれまでの合成コンダクタンスに対して略等しく寄与する。したがって、第４のガスラインＬ２１の第４のガス拡散室Ｄ２１に対する接続位置から第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１６ｊそれぞれまでの合成コンダクタンスの差異が小さくなり、その結果、第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１６ｊからのガスの流量の差異が低減される。
【００８３】
また、第１のガス供給経路及び第２のガス供給経路の各々が三つのガス拡散室を含んでいるので、第１のガス供給経路の容積及び第２のガス供給経路の容積を互いに近づけることが可能となる。ここで、シャワーヘッドにガスが入力されてからガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間は、ガス供給経路の容積に依存する。したがって、このシャワーヘッドＳＨによれば、シャワーヘッドＳＨにガスが入力されてから第１及び第２のガス供給経路を介して対応のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能である。
【００８４】
また、第７のガスラインＬ３１は、軸線ＡＸに沿って延在する第１の流路ＦＬ１と、軸線ＡＸから放射方向に延び且つ周方向に分布するよう配列された複数の第２の流路ＦＬ２を有している。即ち、外部からのガスを受ける第７のガスラインＬ３１は、略等しいコンダクタンスをもち周方向に分散された複数の経路により、第７のガス拡散室Ｄ３１に接続している。したがって、第７のガスラインＬ３１から第３の領域Ｒ３の複数のガス噴射口１６ｋそれぞれまでの合成コンダクタンスの差異は本来的に小さくなる。また、第１のガス供給経路及び第２のガス供給経路と同様に、第３のガス供給経路は、三つのガス拡散室を含んでいるので、第１のガス供給経路の容積、第２のガス供給経路の容積、及び第３のガス供給経路の容積を互いに近づけることが可能となる。したがって、シャワーヘッドＳＨによれば、シャワーヘッドＳＨにガスが入力されてから第１〜第３のガス供給経路を介して対応のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能である。
【００８５】
また、このシャワーヘッドＳＨを備えるプラズマ処理装置１０によれば、領域Ｒ１〜Ｒ３の複数のガス噴射口１６ｉ，１６ｊ，１６ｋそれぞれから噴射されるガスの流量の差が低減され、また、シャワーヘッドＳＨにガスが入力されてから第１〜第３のガス供給経路を介して対応のガス噴射口１６ｉ，１６ｊ，１６ｋからガスが噴射されるまでの時間の差異を低減させることが可能である。よって、このプラズマ処理装置１０によれば、ウエハＷに対する処理の面内バラツキを低減することが可能となる。
【００８６】
また、上述したように、ガス供給部１８の一部、具体的には、ガスラインＬ１１、ガスラインＬ２１、ガスラインＬ３１、ガス拡散室Ｄ１１、ガス拡散室Ｄ２１、及びガス拡散室Ｄ３１を、拡散接合によって一体化された第１の部材２０及び第２の部材２２からなる複合体によって構成することができる。第１の部材２０及び第２の部材２２からなる複合体、即ち上段部材によれば、ガス供給部１８の一部を構成する部品の厚みを小さくすることが可能である。結果的に、プラズマ処理装置１０では、シャワーヘッドＳＨの厚みを小さくすることが可能となる。これにより、プラズマ処理装置１０では、処理空間ＰＳ内のプラズマ密度分布を調整するために、電磁石によって発生される磁場を効率的に処理空間ＰＳ内に導入することが可能となる。この電磁石の構成について、以下に詳細に説明する。
【００８７】
図１に示すように、シャワーヘッドＳＨ上には、電磁石３０が搭載されている。電磁石３０は、コア部材３２、及び、コイル３４〜３５を備えている。コア部材３２は、ベース部４０、及び、複数の円筒部４１〜４３が一体形成された構造を有しており、磁性材料から構成されている。ベース部４０は、略環状板形状を有しており、その中心軸線が軸線ＡＸに沿うように設けられている。ベース部４０の下面からは、複数の円筒部４１〜４３が下方に延び出している。円筒部４１〜４３の各々は、円筒形状を有しており、それらの中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。円筒部４２は円筒部４１の外側に設けられており、円筒部４３は円筒部４２の外側に設けられている。これら円筒部４１〜４３の下端は、ウエハＷのエッジよりも外側上方に位置している。
【００８８】
円筒部４１と円筒部４２の間には、溝が画成されている。この溝には、円筒部４１の外周面に沿って巻き回されたコイル３４が収容されている。円筒部４２と円筒部４３の間にも溝が画成されており、当該溝には、円筒部４２の外周面に沿って巻き回されたコイル３５が収容されている。コイル３４の両端、及び、コイル３５の両端にはそれぞれ、電流源が接続されている。電流源からコイル３４及び／又はコイル３５に電流を与えると、処理空間ＰＳ内の電磁石３０の下方の領域において、軸線ＡＸに対して放射方向に沿った水平磁界成分を含む磁界が生成される。
【００８９】
一般的に、平行平板型のプラズマ処理装置では、軸線ＡＸ近傍の領域でプラズマ密度が大きく、軸線ＡＸから離れるにつれてプラズマ密度が小さくなるプラズマ密度分布が生じる。電磁石３０によって生成される磁界は、このようなプラズマ密度分布を均一化することを可能とする。即ち、電磁石３０によって上述した水平磁界成分をもつ磁界が形成されると、当該水平磁界成分に基づくローレンツ力を電子が受ける。これにより、電子は、軸線ＡＸに対して周方向にドリフト運動を行う。上述したように、円筒部４１〜４３の下端は、ウエハＷのエッジよりも外側上方に設けられているので、水平磁界成分を含む磁界はウエハＷのエッジよりも外側上方において発生し、したがって、電子は、ウエハＷのエッジよりも外側上方において周方向にドリフト運動を行う。このようにドリフト運動を行う電子によって、ウエハＷのエッジよりも外側上方において、処理ガスの解離が促進され、その結果、ウエハＷのエッジよりも外側上方のプラズマ密度が向上される。故に、電磁石３０によれば、軸線ＡＸに対して放射方向におけるプラズマ密度分布が均一化される。また、電磁石３０は、その厚みが薄くなるように構成されたシャワーヘッドＳＨ上に搭載されているので、電磁石３０から効率的に磁界を処理空間ＰＳに導入することが可能となる。
【００９０】
再び図１を参照すると、プラズマ処理装置１０は、更に制御部Ｃｎｔを備え得る。制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置であることができ、高周波電源ＨＦＳの高周波電力の大きさ、高周波電源ＬＦＳの高周波バイアス電力の大きさ、排気装置ＶＳの排気量、ガスソースＧＳ１〜ＧＳ３の処理ガスの流量、及び、電磁石３０のコイルに与える電流量を調整することができる。そのために、制御部Ｃｎｔは、メモリに格納されるか、又は、入力装置によって入力されるレシピに従って、高周波電源ＨＦＳ、高周波電源ＬＦＳ、排気装置ＶＳ、ガスソースＧＳ１〜ＧＳ３に接続されたバルブ及び流量制御器、並びに、電磁石３０のコイルに接続された電流源に制御信号を送出することができる。
【００９１】
以下、シャワーヘッドＳＨの各ガス供給経路に関する数値計算例について説明する。また、ここでは、図９に示す参考例のプラズマ処理装置１００のシャワーヘッドＳＨ１００の各ガス供給経路に関する数値計算例についても説明する。図９は、参考例のプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
【００９２】
図９に示すプラズマ処理装置１００は、シャワーヘッドＳＨに代えてシャワーヘッドＳＨ１００を備える点において、プラズマ処理装置１０と異なっている。シャワーヘッドＳＨ１００は、第１の領域Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれにガスを供給する第１〜第３のガス供給経路の各々、二つのガス拡散室のみを有している点において、シャワーヘッドＳＨと異なっている。
【００９３】
具体的には、シャワーヘッドＳＨ１００の第１のガス供給経路は、ガスラインＬ１１１、ガス拡散室Ｄ１１１、複数のガスラインＬ１１２、及びガス拡散室Ｄ１１２を含んでいる。ガスラインＬ１１１は、軸線ＡＸから離れて設けられており、軸線ＡＸと平行に延在している。ガスラインＬ１１１は、一端において、軸線ＡＸから離れて延在するガス導入管ＩＰ１０１に接続している。ガスラインＬ１１１の他端はガス拡散室Ｄ１１１に接続している。ガス拡散室Ｄ１１１は、略円盤形状の空間であり、軸線ＡＸに沿って設けられている。このガス拡散室Ｄ１１１には、複数のガスラインＬ１１２の一端が接続されている。複数のガスラインＬ１１２は、軸線ＡＸと平行に延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。複数のガスラインＬ１１２の他端は、ガス拡散室Ｄ１１２に接続している。ガス拡散室Ｄ１１２は、略円盤形状の空間であり、軸線ＡＸに沿って設けられている。ガス拡散室Ｄ１１２は、第１の領域Ｒ１の直上に設けられており、複数のガス噴射口１１６ｉに接続している。
【００９４】
シャワーヘッドＳＨ１００の第２のガス供給経路は、ガスラインＬ１２１、ガス拡散室Ｄ１２１、複数のガスラインＬ１２２、及びガス拡散室Ｄ１２２を含んでいる。ガスラインＬ１２１は、ガスラインＬ１１１よりも軸線ＡＸから離れて設けられており、軸線ＡＸと平行に延在している。ガスラインＬ１２１は、一端において、軸線ＡＸから離れて延在するガス導入管ＩＰ１０２に接続している。ガスラインＬ１２１の他端はガス拡散室Ｄ１２１に接続している。ガス拡散室Ｄ１２１は、略環状板形状の空間であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。このガス拡散室Ｄ１２１には、複数のガスラインＬ１２２の一端が接続されている。複数のガスラインＬ１２２は、軸線ＡＸと平行に延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。複数のガスラインＬ１２２の他端は、ガス拡散室Ｄ１２２に接続している。ガス拡散室Ｄ１２２は、略環状板形状の空間であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。ガス拡散室Ｄ１２２は、第２の領域Ｒ２の直上に設けられており、複数のガス噴射口１１６ｊに接続している。
【００９５】
シャワーヘッドＳＨ１００の第３のガス供給経路は、ガスラインＬ１３１、ガス拡散室Ｄ１３１、複数のガスラインＬ１３２、及びガス拡散室Ｄ１３２を含んでいる。ガスラインＬ１３１は、ガスラインＬ１２１よりも軸線ＡＸから離れて設けられており、軸線ＡＸと平行に延在している。ガスラインＬ１３１は、一端において、軸線ＡＸから離れて延在するガス導入管ＩＰ１０３に接続している。ガスラインＬ１３１の他端はガス拡散室Ｄ１３１に接続している。ガス拡散室Ｄ１３１は、略環状板形状の空間であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。このガス拡散室Ｄ１３１には、複数のガスラインＬ１３２の一端が接続されている。複数のガスラインＬ１３２は、軸線ＡＸと平行に延在しており、軸線ＡＸに対して周方向に分布するように配列されている。複数のガスラインＬ１３２の他端は、ガス拡散室Ｄ１３２に接続している。ガス拡散室Ｄ１３２は、略環状板形状の空間であり、その中心軸線が軸線ＡＸと一致するように設けられている。ガス拡散室Ｄ１３２は、第３の領域Ｒ３の直上に設けられており、複数のガス噴射口１１６ｋに接続している。
【００９６】
以下では、最初に合成コンダクタンスの数値計算例について説明する。ガス噴射口からのガスの流量は、対応のガス供給経路の入力端の圧力とガス噴射口の開口端の圧力との間の差圧と当該入力端からガス噴射口までの合成コンダクタンスの積によって規定される。したがって、同一のガス拡散室に接続された複数のガス噴射口からのガスの流量の差異は、前記入力端とこれらガス噴射口までの合成コンダクタンスの差異によって表わすことができる。そこで、シャワーヘッドＳＨ及びシャワーヘッドＳＨ１００の領域Ｒ１〜Ｒ３の各々について、ガス供給経路の入力端から複数のガス噴射口までの合成コンダクタンスの最大と最小との差を示すこととする。
【００９７】
まず、第１のガス供給経路の入力端とこれに対応する複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差の計算方法について、図１０を参照して説明する。図１０は、第１のガス供給経路を概略的に示す図であり、図１０の（ａ）には、シャワーヘッドＳＨの第１のガス供給経路が示されており、図１０の（ｂ）には、シャワーヘッドＳＨ１００の第１のガス供給経路が示されている。
【００９８】
図１０の（ａ）に示すように、シャワーヘッドＳＨに関しては、第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１６ｉのうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１１とガス拡散室Ｄ１１との接続位置、即ち入力端からの距離が最も小さいガス噴射口１６ｉＮと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＣ３ｍａｘと、第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１６ｉのうち軸線ＡＸに交差する方向において当該入力端からの距離が最も大きいガス噴射口１６ｉＦと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＣ３ｍｉｎを計算した。
【００９９】
具体的には、合成コンダクタンスＣＣ３ｍａｘを求めるために、ガスラインＬ１１とガスラインＬ１２Ｎの間のガス拡散室Ｄ１１の区間Ｄ１１Ｎ、ガスラインＬ１２Ｎ、ガスラインＬ１２ＮとガスラインＬ１３Ｎの間のガス拡散室Ｄ１２の区間Ｄ１２Ｎ、ガスラインＬ１３Ｎ、ガスラインＬ１３Ｎとガス噴射口１６ｉＮの間のガス拡散室Ｄ１３の区間Ｄ１３Ｎ、及び、ガス噴射口１６ｉＮを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ１２Ｎは、複数のガスラインＬ１２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１１からの距離が最も小さいガスラインである。また、ガスラインＬ１３Ｎは、複数のガスラインＬ１３のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１１からの距離が最も小さいガスラインである。
【０１００】
また、合成コンダクタンスＣＣ３ｍｉｎを求めるために、ガスラインＬ１１とガスラインＬ１２Ｆの間のガス拡散室Ｄ１１の区間Ｄ１１Ｆ、ガスラインＬ１２Ｆ、ガスラインＬ１２ＦとガスラインＬ１３Ｆの間のガス拡散室Ｄ１２の区間Ｄ１２Ｆ、ガスラインＬ１３Ｆ、ガスラインＬ１３Ｆとガス噴射口１６ｉＦの間のガス拡散室Ｄ１３の区間Ｄ１３Ｆ、及び、ガス噴射口１６ｉＦを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ１２Ｆは、複数のガスラインＬ１２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１１からの距離が最も大きいガスラインである。また、ガスラインＬ１３Ｆは、複数のガスラインＬ１３のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１１からの距離が最も大きいガスラインである。
【０１０１】
図１０の（ｂ）に示すように、シャワーヘッドＳＨ１００に関しては、第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１１６ｉのうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１１１とガス拡散室Ｄ１１１との接続位置、即ち入力端からの距離が最も小さいガス噴射口１１６ｉＮと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＣ２ｍａｘと、第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１１６ｉのうち軸線ＡＸに交差する方向において当該入力端からの距離が最も大きいガス噴射口１１６ｉＦと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＣ２ｍｉｎを計算した。
【０１０２】
合成コンダクタンスＣＣ２ｍａｘを求めるために、ガスラインＬ１１１とガスラインＬ１１２Ｎの間のガス拡散室Ｄ１１１の区間Ｄ１１１Ｎ、ガスラインＬ１１２Ｎ、ガスラインＬ１１２Ｎとガス噴射口１１６ｉＮの間のガス拡散室Ｄ１１２の区間Ｄ１１２Ｎ、及び、ガス噴射口１１６ｉＮを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ１１２Ｎは、複数のガスラインＬ１１２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１１１からの距離が最も小さいガスラインである。
【０１０３】
また、合成コンダクタンスＣＣ２ｍｉｎを求めるために、ガスラインＬ１１１とガスラインＬ１１２Ｆの間のガス拡散室Ｄ１１１の区間Ｄ１１１Ｆ、ガスラインＬ１１２Ｆ、ガスラインＬ１１２Ｆとガス噴射口１１６ｉＦの間のガス拡散室Ｄ１１２の区間Ｄ１１２Ｆ、及び、ガス噴射口１１６ｉＦを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ１１２Ｆは、複数のガスラインＬ１１２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１１１からの距離が最も大きいガスラインである。
【０１０４】
区間Ｄ１１ＮのコンダクタンスＣＣ３１、区間Ｄ１１ＦのコンダクタンスＣＣ３２、ガスラインＬ１２Ｎ及びＬ１２ＦのコンダクタンスＣＣ３３、区間Ｄ１２Ｎ及び区間Ｄ１２ＦのコンダクタンスＣＣ３４、ガスラインＬ１３Ｎ及びＬ１３ＦのコンダクタンスＣＣ３５、区間Ｄ１３Ｎ及び区間Ｄ１３ＦのコンダクタンスＣＣ３６、ガス噴射口１６ｉＮ及びガス噴射口１６ｉＦのコンダクタンスＣＣ３７を、図１１の（ａ）に示す。また、区間Ｄ１１１ＮのコンダクタンスＣＣ２１、区間Ｄ１１１ＦのコンダクタンスＣＣ２２、ガスラインＬ１１２Ｎ及びＬ１１２ＦのコンダクタンスＣＣ２３、区間Ｄ１１２Ｎ及び区間Ｄ１１２ＦのコンダクタンスＣＣ２４、ガス噴射口１１６ｉＮ及びガス噴射口１１６ｉＦのコンダクタンスＣＣ２５を図１１の（ｂ）に示す。
【０１０５】
そして、図１１の（ａ）に示すコンダクタンスを用いて求めた合成コンダクタンスＣＣ３ｍａｘと合成コンダクタンスＣＣ３ｍｉｎの差を算出することにより、シャワーヘッドＳＨの第１のガス供給経路の入力端とこれに対応する複数のガス噴射口１６ｉそれぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差を評価した。また、図１１の（ｂ）に示すコンダクタンスを用いて求めた合成コンダクタンスＣＣ２ｍａｘと合成コンダクタンスＣＣ２ｍｉｎの差を算出することにより、シャワーヘッドＳＨ１００の第１のガス供給経路の入力端とこれに対応する複数のガス噴射口１１６ｉそれぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差を評価した。
【０１０６】
図１２に、ＣＣ３ｍａｘとＣＣ３ｍｉｎとの差、ＣＣ２ｍａｘとＣＣ２ｍｉｎとの差を示す。図１２から明らかなように、ＣＣ３ｍａｘとＣＣ３ｍｉｎとの差は、ＣＣ２ｍａｘとＣＣ２ｍｉｎとの差よりも相当に小さい値となっている。このことから、シャワーヘッドＳＨによれば、第１の領域Ｒ１の複数のガス噴射口１６ｉから噴射されるガスの流量の差異が低減されることが確認された。
【０１０７】
次いで、第２のガス供給経路とこれに対応する複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差の計算方法について、図１３を参照して説明する。図１３は、第２のガス供給経路を概略的に示す図であり、図１３の（ａ）には、シャワーヘッドＳＨの第２のガス供給経路が示されており、図１３の（ｂ）には、シャワーヘッドＳＨ１００の第２のガス供給経路が示されている。
【０１０８】
図１３の（ａ）に示すように、シャワーヘッドＳＨに関しては、第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１６ｊのうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ２１とガス拡散室Ｄ２１との接続位置、即ち入力端からの距離が最も小さいガス噴射口１６ｊＮと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＥ３ｍａｘと、第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１６ｊのうち軸線ＡＸに交差する方向において当該入力端からの距離が最も大きいガス噴射口１６ｊＦと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＥ３ｍｉｎを計算した。
【０１０９】
具体的には、合成コンダクタンスＣＥ３ｍａｘを計算するために、ガスラインＬ２１とガスラインＬ２２Ｎの間のガス拡散室Ｄ２１の区間Ｄ２１Ｎ、ガスラインＬ２２Ｎ、ガスラインＬ２２ＮとガスラインＬ２３Ｎの間のガス拡散室Ｄ２２の区間Ｄ２２Ｎ、ガスラインＬ２３Ｎ、ガスラインＬ２３Ｎとガス噴射口１６ｊＮの間のガス拡散室Ｄ２３の区間Ｄ２３Ｎ、及び、ガス噴射口１６ｊＮを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ２２Ｎは、複数のガスラインＬ２２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ２１からの距離が最も小さいガスラインである。また、ガスラインＬ２３Ｎは、複数のガスラインＬ２３のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ２１からの距離が最も小さいガスラインである。
【０１１０】
また、合成コンダクタンスＣＥ３ｍｉｎを計算するために、ガスラインＬ２１とガスラインＬ２２Ｆの間のガス拡散室Ｄ２１の区間Ｄ２１Ｆ、ガスラインＬ２２Ｆ、ガスラインＬ２２ＦとガスラインＬ２３Ｆの間のガス拡散室Ｄ２２の区間Ｄ２２Ｆ、ガスラインＬ２３Ｆ、ガスラインＬ２３Ｆとガス噴射口１６ｊＦの間のガス拡散室Ｄ２３の区間Ｄ２３Ｆ、及び、ガス噴射口１６ｊＦを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ２２Ｆは、複数のガスラインＬ２２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ２１からの距離が最も大きいガスラインである。また、ガスラインＬ２３Ｆは、複数のガスラインＬ２３のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ２１からの距離が最も大きいガスラインである。
【０１１１】
図１３の（ｂ）に示すように、シャワーヘッドＳＨ１００に関しては、第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１１６ｊのうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１２１とガス拡散室Ｄ１２１との接続位置、即ち入力端からの距離が最も小さいガス噴射口１１６ｊＮと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＥ２ｍａｘと、第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１１６ｊのうち軸線ＡＸに交差する方向において当該入力端からの距離が最も大きいガス噴射口１１６ｊＦと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＥ２ｍｉｎを計算した。
【０１１２】
合成コンダクタンスＣＥ２ｍａｘを求めるために、ガスラインＬ１２１とガスラインＬ１２２Ｎの間のガス拡散室Ｄ１２１の区間Ｄ１２１Ｎ、ガスラインＬ１２２Ｎ、ガスラインＬ１２２Ｎとガス噴射口１１６ｊＮの間のガス拡散室Ｄ１２２の区間Ｄ１２２Ｎ、及び、ガス噴射口１１６ｊＮを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ１２２Ｎは、複数のガスラインＬ１２２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１２１からの距離が最も小さいガスラインである。
【０１１３】
また、合成コンダクタンスＣＥ２ｍｉｎを求めるために、ガスラインＬ１２１とガスラインＬ１２２Ｆの間のガス拡散室Ｄ１２１の区間Ｄ１２１Ｆ、ガスラインＬ１２２Ｆ、ガスラインＬ１２２Ｆとガス噴射口１１６ｊＦの間のガス拡散室Ｄ１２２の区間Ｄ１２２Ｆ、及び、ガス噴射口１１６ｊＦを含む経路のコンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ１２２Ｆは、複数のガスラインＬ１２２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１２１からの距離が最も大きいガスラインである。
【０１１４】
区間Ｄ２１ＮのコンダクタンスＣＥ３１、区間Ｄ２１ＦのコンダクタンスＣＥ３２、ガスラインＬ２２Ｎ及びＬ２２ＦのコンダクタンスＣＥ３３、区間Ｄ２２Ｎ及び区間Ｄ２２ＦのコンダクタンスＣＥ３４、ガスラインＬ２３Ｎ及びＬ２３ＦのコンダクタンスＣＥ３５、区間Ｄ２３Ｎ及び区間Ｄ２３ＦのコンダクタンスＣＥ３６、ガス噴射口１６ｊＮ及びガス噴射口１６ｊＦのコンダクタンスＣＥ３７を、図１４の（ａ）に示す。また、区間Ｄ１２１ＮのコンダクタンスＣＥ２１、区間Ｄ１２１ＦのコンダクタンスＣＥ２２、ガスラインＬ１２２Ｎ及びＬ１２２ＦのコンダクタンスＣＥ２３、区間Ｄ１２２Ｎ及び区間Ｄ１２２ＦのコンダクタンスＣＥ２４、ガス噴射口１１６ｊＮ及びガス噴射口１１６ｊＦのコンダクタンスＣＥ２５を、図１４の（ｂ）に示す。
【０１１５】
そして、図１４の（ａ）に示したコンダクタンスを用いて求めた合成コンダクタンスＣＥ３ｍａｘと合成コンダクタンスＣＥ３ｍｉｎの差を算出することにより、シャワーヘッドＳＨの第２のガス供給経路の入力端とこれに対応する複数のガス噴射口１６ｊそれぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差を評価した。また、図１４の（ｂ）に示したコンダクタンスを用いて求めた合成コンダクタンスＣＥ２ｍａｘと合成コンダクタンスＣＥ２ｍｉｎの差を算出することにより、シャワーヘッドＳＨ１００の第２のガス供給経路の入力端とこれに対応する複数のガス噴射口１１６ｊそれぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差を求めた。
【０１１６】
図１５に、ＣＥ３ｍａｘとＣＥ３ｍｉｎとの差、ＣＥ２ｍａｘとＣＥ２ｍｉｎとの差を示す。図１５から明らかなように、ＣＥ３ｍａｘとＣＥ３ｍｉｎとの差は、ＣＥ２ｍａｘとＣＥ２ｍｉｎとの差よりも相当に小さい値となっている。このことから、シャワーヘッドＳＨによれば、第２の領域Ｒ２の複数のガス噴射口１６ｊから噴射されるガスの流量の差異が低減されることが確認された。
【０１１７】
次いで、第３のガス供給経路とこれに対応する複数のガス噴射口それぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差の計算方法について、図１６を参照して説明する。図１６は、第３のガス供給経路を概略的に示す図であり、図１６の（ａ）には、シャワーヘッドＳＨの第３のガス供給経路が示されており、図１６の（ｂ）には、シャワーヘッドＳＨ１００の第３のガス供給経路が示されている。
【０１１８】
図１６の（ａ）に示すように、シャワーヘッドＳＨに関しては、ガスラインＬ３１の第１の流路ＦＬ１が軸線ＡＸに沿って延在しているので、第３の領域Ｒ３の複数のガス噴射口１６ｋのうち軸線ＡＸに対して対称に設けられた二つのガス噴射口１６ｋＮ及び１６ｋＦのうち一方と、ガスラインＬ３１とガス拡散室Ｄ３１との接続位置、即ち入力端との間の合成コンダクタンス、二つのガス噴射口１６ｋＮ及び１６ｋＦのうち他方と当該入力端との間の合成コンダクタンスをそれぞれ、ＣＶ３ｍａｘ及びＣＶ３ｍｉｎとして計算した。
【０１１９】
具体的には、合成コンダクタンスＣＶ３ｍａｘを求めるために、ガスラインＬ３１とガスラインＬ２２Ｎの間のガス拡散室Ｄ３１の区間Ｄ３１Ｎ、ガスラインＬ３２Ｎ、ガスラインＬ３２ＮとガスラインＬ３３Ｎの間のガス拡散室Ｄ３２の区間Ｄ３２Ｎ、ガスラインＬ３３Ｎ、ガスラインＬ３３Ｎとガス噴射口１６ｋＮの間のガス拡散室Ｄ３３の区間Ｄ３３Ｎ、及び、ガス噴射口１６ｋＮを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ３２Ｎは、複数のガスラインＬ３２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガス噴射口１６ｋＮからの距離が最も小さいガスラインである。また、ガスラインＬ３３Ｎは、複数のガスラインＬ３３のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガス噴射口１６ｋＮからの距離が最も小さいガスラインである。
【０１２０】
また、合成コンダクタンスＣＶ３ｍｉｎを求めるために、ガスラインＬ３１とガスラインＬ３２Ｆの間のガス拡散室Ｄ３１の区間Ｄ３１Ｆ、ガスラインＬ３２Ｆ、ガスラインＬ３２ＦとガスラインＬ３３Ｆの間のガス拡散室Ｄ３２の区間Ｄ３２Ｆ、ガスラインＬ３３Ｆ、ガスラインＬ３３Ｆとガス噴射口１６ｋＦの間のガス拡散室Ｄ３３の区間Ｄ３３Ｆ、及び、ガス噴射口１６ｋＦを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ３２Ｆは、複数のガスラインＬ３２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガス噴射口１６ｋＦからの距離が最も小さいガスラインである。また、ガスラインＬ３３Ｆは、複数のガスラインＬ３３のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガス噴射口１６ｋＦからの距離が最も小さいガスラインである。
【０１２１】
図１６の（ｂ）に示すように、シャワーヘッドＳＨ１００に関しては、第３の領域Ｒ３の複数のガス噴射口１１６ｋのうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１３１からの距離が最も小さいガス噴射口１１６ｋＮと、ガスラインＬ１３１とガス拡散室Ｄ１３１との接続位置、即ち入力端との間の合成コンダクタンスＣＶ２ｍａｘと、第３の領域Ｒ３の複数のガス噴射口１１６ｋのうち軸線ＡＸに交差する方向において当該入力端からの距離が最も大きいガス噴射口１１６ｋＦと当該入力端との間の合成コンダクタンスＣＶ２ｍｉｎを計算した。
【０１２２】
合成コンダクタンスＣＶ２ｍａｘを求めるために、ガスラインＬ１３１とガスラインＬ１３２Ｎの間のガス拡散室Ｄ１３１の区間Ｄ１３１Ｎ、ガスラインＬ１３２Ｎ、ガスラインＬ１３２Ｎとガス噴射口１１６ｋＮの間のガス拡散室Ｄ１３２の区間Ｄ１３２Ｎ、及び、ガス噴射口１１６ｋＮを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ１３２Ｎは、複数のガスラインＬ１３２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１３１からの距離が最も小さいガスラインである。
【０１２３】
また、合成コンダクタンスＣＶ２ｍｉｎを求めるために、ガスラインＬ１３１とガスラインＬ１３２Ｆの間のガス拡散室Ｄ１３１の区間Ｄ１３１Ｆ、ガスラインＬ１３２Ｆ、ガスラインＬ１３２Ｆとガス噴射口１１６ｋＦの間のガス拡散室Ｄ１３２の区間Ｄ１３２Ｆ、及び、ガス噴射口１１６ｋＦを含む経路の合成コンダクタンスを計算した。ここで、ガスラインＬ１３２Ｆは、複数のガスラインＬ１３２のうち軸線ＡＸに交差する方向においてガスラインＬ１３１からの距離が最も大きいガスラインである。
【０１２４】
区間Ｄ３１ＮのコンダクタンスＣＶ３１、区間Ｄ３１ＦのコンダクタンスＣＶ３２、ガスラインＬ３２Ｎ及びＬ３２ＦのコンダクタンスＣＶ３３、区間Ｄ３２Ｎ及び区間Ｄ３２ＦのコンダクタンスＣＶ３４、ガスラインＬ３３Ｎ及びＬ３３ＦのコンダクタンスＣＶ３５、区間Ｄ３３Ｎ及び区間Ｄ３３ＦのコンダクタンスＣＶ３６、ガス噴射口１６ｋＮ及びガス噴射口１６ｋＦのコンダクタンスＣＶ３７を図１７の（ａ）に示す。また、区間Ｄ１３１ＮのコンダクタンスＣＶ２１、区間Ｄ１３１ＦのコンダクタンスＣＶ２２、ガスラインＬ１３２Ｎ及びＬ１３２ＦのコンダクタンスＣＶ２３、区間Ｄ１３２Ｎ及び区間Ｄ１３２ＦのコンダクタンスＣＶ２４、ガス噴射口１１６ｋＮ及びガス噴射口１１６ｋＦのコンダクタンスＣＶ２５を図１７の（ｂ）に示す。
【０１２５】
そして、図１７の（ａ）に示したコンダクタンスを用いて求めた合成コンダクタンスＣＶ３ｍａｘと合成コンダクタンスＣＶ３ｍｉｎの差を算出することにより、シャワーヘッドＳＨの第３のガス供給経路の入力端とこれに対応する複数のガス噴射口１６ｋそれぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差を評価した。また、図１７の（ｂ）に示したコンダクタンスを用いて求めた合成コンダクタンスＣＶ２ｍａｘと合成コンダクタンスＣＶ２ｍｉｎの差を算出することにより、シャワーヘッドＳＨ１００の第３のガス供給経路の入力端とこれに対応する複数のガス噴射口１１６ｋそれぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差を評価した。
【０１２６】
シャワーヘッドＳＨでは、ガスラインＬ３１の第１の流路ＦＬ１が軸線ＡＸに沿って設けられており、第２の流路ＦＬ２によってガスが均等に放射方向に分配されて、ガス拡散室Ｄ３１に与えられるので、第３のガス供給経路の入力端から複数のガス噴射口１６ｋそれぞれまでの経路のコンダクタンスの差異は、本来的に少ない。したがって、図１８に示すように合成コンダクタンスＣＶ３ｍａｘと合成コンダクタンスＣＶ３ｍｉｎとの差異は、略「０」である。一方、シャワーヘッドＳＨ１００の第３のガス供給経路の入力端とこれに対応する複数のガス噴射口１１６ｋそれぞれまでの合成コンダクタンスの最大と最小との差は、図１８のＣＶ２ｍａｘとＣＶ２ｍｉｎの差から明らかなように、相当に大きな値を有している。このことから、シャワーヘッドＳＨによれば、第３の領域Ｒ３の複数のガス噴射口１６ｋそれぞれから噴射されるガスの流量の差異が低減されることが確認された。
【０１２７】
次に、シャワーヘッドＳＨの第１〜第３のガス供給経路それぞれの容積を計算し、シャワーヘッドＳＨ１００の第１〜第３のガス供給経路それぞれの容積を計算した。この計算では、ガス拡散室Ｄ１１を直径９５ｍｍ、高さ９ｍｍの空間として設定し、ガスラインＬ１２を内径５．５ｍｍ、長さ１１．７ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ１２を直径１１０ｍｍｍ、高さ６．５ｍｍの空間として設定し、ガスラインＬ１３を内径３ｍｍ、長さ３ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ１３を直径１５６ｍｍ、高さ６．５ｍｍの空間として設定した。また、ガス拡散室Ｄ２１を内径１１０ｍｍ、外径１５６ｍｍ、高さ６ｍｍの環状空間として設定し、ガスラインＬ２２を内径６ｍｍ、長さ３５．４ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ２２を内径１８０ｍｍｍ、外径２２０ｍｍ、高さ４．５ｍｍの環状空間として設定し、ガスラインＬ２３を内径３ｍｍ、長さ３ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ２３を内径１７１ｍｍ、外径３０５ｍｍ、高さ６．５ｍｍの環状空間として設定した。また、ガス拡散室Ｄ３１を内径１８０ｍｍ、外径２１５ｍ、高さ６ｍｍの環状空間として設定し、ガスラインＬ３２を内径４ｍｍ、長さ３５．４ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ３２を内径２４６ｍｍｍ、外径３０５ｍｍ、高さ４．５ｍｍの環状空間として設定し、ガスラインＬ３３を断面積０．２５ｍｍ２、長さ７．５ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ３３を内径３２０ｍｍ、外径３４５ｍｍ、高さ１３ｍｍの環状空間として設定した。
【０１２８】
また、シャワーヘッドＳＨ１００については、以下の通りの設定を行った。即ち、ガス拡散室Ｄ１１１を直径１５８ｍｍ、高さ５ｍｍの空間として設定し、ガスラインＬ１１２を内径１０ｍｍ、長さ６ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ１１２を直径１５６ｍｍ、高さ７．５ｍｍの空間として設定した。また、ガス拡散室Ｄ１２１を内径２４２ｍｍ、外径２７４．５ｍｍ、高さ５ｍｍの環状空間として設定し、ガスラインＬ１２２を内径１０ｍｍ、長さ６ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ１２２を内径１７１ｍｍ、外径３０２．５ｍｍ、高さ７．５ｍｍの空間として設定した。また、ガス拡散室Ｄ１３１を内径２８９．５ｍｍ、外径３３４ｍｍ、高さ５ｍｍの環状空間として設定し、ガスラインＬ１３２を内径８ｍｍ、長さ６ｍｍの管として設定し、ガス拡散室Ｄ１３２を内径３１７．５ｍｍ、外径３４５ｍｍ、高さ７．５ｍｍの空間として設定した。
【０１２９】
以上の設定の下で算出したシャワーヘッドＳＨの第１〜第３のガス供給経路それぞれの容積ＶＣ３、ＶＥ３、ＶＶ３、及び、シャワーヘッドＳＨ１００の第１〜第３のガス供給経路それぞれの容積ＶＣ２、ＶＥ２、ＶＶ２を、図１９に示す。図１９の容積ＶＣ３、ＶＥ３、ＶＶ３を、容積ＶＣ２、ＶＥ２、ＶＶ２と対比すれば明らかなように、シャワーヘッドＳＨでは、第１〜第３のガス供給経路それぞれの容積を互いに近づけることが可能となっている。ガス供給経路の容積は、当該ガス供給経路にガスが入力されたから対応のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間に対して相関を有している。したがって、シャワーヘッドＳＨによれば、第１〜第３のガス供給経路のそれぞれにガスが入力されてから対応のガス噴射口からガスが噴射されるまでの時間の差異を低減することができることが確認された。
【０１３０】
以下、シャワーヘッドＳＨを有するプラズマ処理装置１０を用いて好適に実施することができるプラズマ処理方法について説明する。図２０は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図２０に示すように、このプラズマ処理方法は、ウエハＷが載置台１４上に載置された状態で、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２が繰り返して実施される。
【０１３１】
工程ＳＴ１では、第１のガスのプラズマが処理空間ＰＳ内で生成される。一実施形態では、第１のガスは、ウエハＷをエッチングするためのガスであり得る。かかる第１のガスは、ハロゲン元素を含むガスであり得る。例えば、ウエハＷのシリコン層をエッチングするときには、ＨＢｒといったガスが第１のガスとして用いられ得る。なお、工程ＳＴ１において、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のガス噴射口１６ｉ，１６ｊ，１６ｋから供給されるガスは、同一のものであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【０１３２】
工程ＳＴ２では、第１のガスとは異なるガス種の第２のガスのプラズマが処理空間ＰＳ内で生成される。一実施形態では、第２のガスは、ウエハＷ上に膜を形成するためのガスであり得る。即ち、第２のガスは、ウエハＷの表面に堆積性を有するガスであり得る。このようなガスとしては、フルオロカーボン系ガスが例示され得る。なお、工程ＳＴ２において、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のガス噴射口１６ｉ，１６ｊ，１６ｋから供給されるガスは、同一のものであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【０１３３】
図２０に示す方法では、工程ＳＴ１と工程ＳＴ２が、終了条件を満たすまで繰り返される（工程ＳＴ３）。終了条件が満たされるか否かは、終点検出によって判断されてもよく、或いは、工程ＳＴ１と工程ＳＴ２を含むサイクルが所定回数行われたか否かによって判断されてもよい。
【０１３４】
図２０に示す方法では、第１のガスと第２のガスが交互に切り換えられる。上述しように、プラズマ処理装置１０によれば、シャワーヘッドＳＨの領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のガス噴射口１６ｉ，１６ｊ，１６ｋからガスが噴射される時間の差異が低減されるので、ガス噴射口１６ｉ，１６ｊ，１６ｋから噴射される第１のガスと第２のガスの切り換えが、略同一の時間で行われる。したがって、この方法によれば、ウエハＷに対する処理の面内バラツキが低減され得る。
【０１３５】
以下、図２０に示すプラズマ処理方法の評価のために行った実験例について説明する。この実験例では、直径３００ｍｍの基板上に一様に設けられたフォトレジストを有するウエハＷを処理対象として、図２０に示すプラズマ処理方法を実施した。具体的には、工程ＳＴ１においてプラズマ処理装置１０のガスソースＧＳ１〜ＧＳ３からＳＦ６ガスを３秒間供給し、工程ＳＴ２においてガスソースＧＳ１〜ＧＳ３からＡｒガスを３秒間供給し、これら工程ＳＴ１及びＳＴ２を含むサイクルを２０回繰り返した。なお、工程ＳＴ１におけるＳＦ６ガスの流量は７００ｓｃｃｍであり、工程ＳＴ２におけるＡｒガスの流量は７００ｓｃｃｍであった。また、高周波電源ＨＦＳの高周波電力は３５００Ｗであり、高周波電源ＬＦＳの高周波バイアス電力は０Ｗであった。
【０１３６】
そして、ウエハＷの中心に対して互いに異なる半径をもつ三つの円弧上の各々において、複数ポイントのエッチングレートを求めて、エッチングレートの均一性を算出した。エッチングレートは、処理前後のフォトレジストの膜厚の差異に基づいて算出した。また、エッチングレートの均一性は、（エッチングレートの最大値―エッチングレートの最小値）／（エッチングレートの平均値×２）×１００により求めた。
【０１３７】
また、比較実験例として、図９に示したプラズマ処理装置１００を用いて実験例と同様のウエハＷに同様の処理を行った。比較実験例のウエハＷに関しても同様に、ウエハＷの中心に対して互いに異なる半径をもつ三つの円弧上の各々において、複数ポイントのエッチングレートを求めて、エッチングレートの均一性を算出した。
【０１３８】
図２１に実験例及び比較実験例において求めたエッチングレートの均一性を示す。図２１に示すグラフの横軸は、上述した三つの円弧の半径を示しており、縦軸はエッチングレートの均一性（％）を示している。図２１から明らかなように、実験例のエッチングレートの均一性は、比較実験例のエッチングレートの均一性よりも相当に小さく、したがって、プラズマ処理装置１０を用いたプラズマ処理方法によれば、ウエハＷに対する処理の面内バラツキが低減されることが確認された。
【符号の説明】
【０１３９】
１０…プラズマ処理装置、ＡＸ…軸線、１２…処理容器、ＰＳ…処理空間、１４…載置台、１４ｂ…静電チャック、ＨＦＳ…高周波電源、ＬＦＳ…高周波電源、３０…電磁石、ＶＳ…排気装置、Ｃｎｔ…制御部、ＳＨ…シャワーヘッド、１６…ガス噴射プレート、Ｒ１…第１の領域、Ｒ２…第２の領域、Ｒ３…第３の領域、１６ｉ…ガス噴射口（第１の領域）、１６ｊ…ガス噴射口（第２の領域）、１６ｋ…ガス噴射口（第３の領域）、１８…ガス供給部、Ｌ１１…第１のガスライン、Ｄ１１…第１のガス拡散室、Ｌ１２…第２のガスライン、Ｄ１２…第２のガス拡散室、Ｌ１３…第３のガスライン、Ｄ１３…第３のガス拡散室、Ｌ２１…第４のガスライン、Ｄ２１…第４のガス拡散室、Ｌ２２…第５のガスライン、Ｄ２２…第５のガス拡散室、Ｌ２３…第６のガスライン、Ｄ２３…第６のガス拡散室、Ｌ３１…第７のガスライン、Ｄ３１…第７のガス拡散室、Ｄ３２…第８のガス拡散室、Ｄ３３…第９のガス拡散室、Ｌ３２…第８のガスライン、Ｌ３３…第９のガスライン、ＦＬ１…第１の流路、ＦＬ２…第２の流路、ＩＰ１…第１のガス導入管、ＩＰ２…第２のガス導入管、ＩＰ３…第３のガス導入管。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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