(57)【要約】【課題】  ＣＤシフトの面内均一性に優れたプラズマエッチング装置を提供する。【解決手段】  被処理体１にプラズマエッチング処理を行う処理室２６と、第１処理ガスを供給する第１のガス供給源１００と、第２の処理ガスを供給する第２ガス供給源１１０と、第１の処理ガスを処理室２６に導入する第１のガス導入口を有する第１のガス導入領域４２−１と、第２の処理ガスを処理室２６に導入する第２のガス導入口３を有する第２のガス導入領域４２−２と、処理ガスの流量を調節する流量調節器１０２，１１３と、処理ガスを複数分流するガス分流器１２０とを有し、第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とが略同一平面に併設されるとともに、第１のガス導入領域４２−１と第２のガス導入領域４２−２が隔離されているプラズマエッチング装置。【選択図】        図１
2006210727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体にプラズマエッチング処理を行う処理室と、処理ガスを供給するための第１のガス供給源と、前記第１のガス供給源とは別に設けられた第２のガス供給源と、処理ガスを前記処理室に導入する第１のガス導入口と、前記第１の処理ガス導入口とは別に設けられた第２のガス導入口と、処理ガスの流量を調節する流量調節器と、処理ガスを複数分流するガス分流器とを有するプラズマエッチング装置であって、
前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とが略同一平面に併設され、前記被処理体と対向する位置に設置されていることを特徴としたプラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とが略同一平面に併設され、前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口との間に、ガス導入口が形成されていない領域を備えた請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記処置室の上部に設置された処理室蓋と、前記処理室蓋の下方に設置され、前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とが構成された円盤と、前記第１のガス導入口から前記処理室に導入する第１の処理ガスを導入する前記処理室蓋および前記円盤との間に設けられた第１の空間と、前記第２のガス導入口から前記処理室に導入する第２の処理ガスを導入する前記処理室蓋および前記円盤との間に設けられた第２の空間とを有し、前記第１の空間と、前記第２の空間とを、前記処理室蓋もしくは前記円盤のいずれかに設けられた突出部を他方に密着させることによって、隔離することを特徴とした請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記処理室蓋と前記円盤のうち、少なくとも片方が石英ガラスで構成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記処理室の上部に設置された処理室蓋と、孔を有し、前記処理室蓋の下方に設けられた第２の処理室蓋と、前記第２の処理室蓋の下方に設置され、前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とが構成された円盤と、前記第１のガス導入口から前記処理室に導入する第１の処理ガスを導入する前記第２の処理室蓋および前記円盤との間に設けられた第１の空間と、前記第２のガス導入口から前記処理室に導入する第２の処理ガスを導入する前記第２の処理室蓋および前記円盤との間に設けられた第２の空間とを有し、前記第１の空間と、前記第２の空間とを、前記第２の処理室蓋もしくは前記円盤のいずれかに設けられた突出部を他方に密着させることによって、隔離することを特徴とした請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記処理室蓋と、前記第２の処理室蓋と、前記円盤のうち、少なくとも一つが石英ガラスで構成されたことを特徴とする請求項５に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とから、流量もしくは組成の異なるガスを導入することを特徴とした請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】
被処理体にプラズマエッチング処理を行う処理室と、第１の処理ガス供給源と、第２の処理ガス供給源と、処理ガスを処理室に導入する第１のガス導入口と、処理ガスを処理室に導入する第２のガス導入口と、処理ガスの流量を調節する流量調節機器と、第１の処理ガスを複数に分割するガス分流器とを有するプラズマエッチング装置であって、ガス分流器により分岐した少なくとも２本のガス配管にそれぞれ第１のガス導入口および第２のガス導入口を設け、ガス分流器と第１のガス導入口との間およびガス分流器と第２のガス導入口との間に、それぞれ第２の処理ガスを合流させる合流部を設けたことを特徴とした請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】
第１のガス導入口に供給される処理ガスと、第２のガス導入口に供給される処理ガスとの、流量または組成を異ならせた請求項８に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１０】
被処理体にプラズマエッチング処理を行う処理室と、処理ガスを供給するための第１のガス供給源と、前記第１のガス供給源とは別に設けられた第２のガス供給源と、処理ガスを前記処理室に導入する第１のガス導入口と、前記第１の処理ガス導入口とは別に設けられた第２のガス導入口と、処理ガスの流量を調節する流量調節器と、処理ガスを複数分流するガス分流器とを有するプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法であって、
略同一平面に併設された前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とから、それぞれ流量または組成の異なる処理ガスを前記処理室内に供給することを特徴とするプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなど半導体基板の処理を行なうプラズマエッチング装置またはそのプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体チップの製造工程において、半導体ウェハなどの半導体基板を処理するために、反応性プラズマを利用したプラズマエッチング装置が使用されている。
【０００３】
ここで、図８を用いて、プラズマエッチングの一例として、ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタのポリシリコン（Poly-Ｓｉ）ゲート電極形成のためのエッチング（以下、ゲートエッチングと記す）処理について説明する。図８（ａ）に示すように、エッチング処理前の被処理体（以下、ウェハということがある）１は、シリコン（Ｓｉ）基板２の表面から上方に向かって順に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜３、ポリシリコン膜４、およびフォトレジストマスク５が積み重ねられて、形成されている。ゲートエッチング処理とは、ウェハ１を反応性プラズマに曝すことによって、フォトレジストマスク５に覆われていない領域のポリシリコン膜４を除去する工程であり、これによって、図８（ｂ）に示すようにゲート電極６が形成される。ゲート電極６のゲート幅８は、電子デバイスの性能に強く影響するため、最重要寸法ＣＤ（Critical  Dimension）として厳密に管理されている。また、エッチング処理前のフォトレジストマスク幅７からエッチング後のゲート幅８を引いた値は、ＣＤシフトと呼ばれ、ゲートエッチング処理の良否を表す重要な指標となっている。
【０００４】
以上のようなゲートエッチングを行なうプラズマエッチング装置の従来の例を、図９を用いて説明する。処理室側壁２０の上に処理室蓋２２および処理ガスを導入するための多数の小孔を形成したシャワーヘッドプレート２４を設置し、これにより構成される処理室２６内に、被処理体保持台２８を設けている。処理室側壁２０の上部に設けた導入管３０から処理ガス３６を、処理室蓋２２とシャワーヘッドプレート２４との間の空間３２に導入し、シャワーヘッドプレート２４に形成された多数のガス導入孔３４から処理室２６内に処理ガス３６を導入し、プラズマ３８を生成する。このプラズマ３８に被処理体１を曝すことによってプラズマエッチング処理が行われる。処理ガス３６およびプラズマエッチング処理における反応で生成した揮発性物質は、排気口４０から排出される。排気口４０の先には、真空ポンプ（ここでは図示しない）が接続されており、これによって処理室２６内の圧力を０．５〜１０Ｐａ（パスカル）程度の減圧にしている。
【０００５】
以上説明したようなプラズマエッチング装置によってゲートエッチングが行われているが、昨今の被処理体１の大口径化に伴って、被処理体１の広い領域にわたるエッチレートの面内均一性や、前記のゲート幅８の面内均一性を確保することが難しくなってきている。また、同時に、昨今の半導体デバイスの微細化に伴ってゲート幅８の寸法管理に対する要求が厳しくなってきている。
【０００６】
次に、ゲート幅８の寸法に対する影響の１つであるゲート電極側面への反応生成物の付着・堆積について説明する。以前よりゲートエッチングにおいては、塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ２）など複数のガスが処理に用いられている。エッチング中は、これらのガスがプラズマ状態になってエッチャントが生成し、ポリシリコン膜４に対してエッチングを行なうが、その際に処理ガス３６に含まれる塩素、臭化水素、酸素が解離して生成したＣｌ（塩素）、Ｂｒ（臭素）、Ｏ（酸素）のイオンやラジカルと、ポリシリコン膜４に由来するシリコンとが反応し、反応生成物が生じる。これらの反応生成物のうち、揮発性のものは排気口４０から排出されるが、不揮発性のものの一部分は、エッチング処理中のポリシリコン膜４やフォトレジストマスク５に付着・堆積する。このゲート電極６の側壁に堆積する不揮発性の反応生成物は、エッチング処理中においてラジカルによるエッチングに対する側壁の保護膜として働く。そのためゲート電極６の側壁に堆積する不揮発性反応生成物の量が少ない場合には、エッチング処理完了時のゲート幅８が小さくなる場合が多い。一方、ゲート電極６の側壁に堆積する不揮発性の反応生成物の量が多い場合には、それがエッチングに対するマスクとなり、エッチング処理完了時のゲート幅８が大きくなる場合が多い。
【０００７】
以上のように反応生成物の濃度がゲート幅８に大きく影響するが、被処理体１の表面近傍における反応生成物濃度は、被処理体１の面内で不均一になる場合があり、その結果ＣＤシフトが被処理体１の面内で不均一になる場合がある。例えば、エッチレートが速い領域では、遅い領域よりもポリシリコン膜４に由来するシリコン系の反応生成物の濃度が高くなり、ＣＤシフトの面内不均一の原因となり得る。
【０００８】
また、被処理体１の中央部では、その周りの領域にエッチングされるシリコンが存在するのに対し、被処理体１の外周部においては、その外周側にはエッチングされるシリコンが存在しない。そのため、エッチレートが被処理体１の面内で均一だったとしても、ポリシリコン膜４に由来するシリコン系の反応生成物の濃度が被処理体１の中央部で高く、外周部で低くなる。これもＣＤシフトの面内不均一の原因となり得る。
【０００９】
さらに、堆積性が強い反応生成物としては、シリコンと臭素との化合物ＳｉＢｒｘ（ｘ＝１、２、３）もしくはシリコンと塩素との化合物ＳｉＣｌｘ（ｘ＝１、２、３）と、酸素（Ｏ）とが化合した、ＳｉＢｒｘＯｙ（ｘ、ｙ＝１、２、３）もしくはＳｉＣｌｘＯｙ（ｘ、ｙ＝１、２、３）などが挙げられる。被処理体１の表面近傍における酸素の濃度が被処理体１の面内で不均一の場合には、堆積性が強いこれら酸素と化合したシリコン系反応生成物の生成量が不均一になることから、酸素濃度の不均一は、ＣＤシフトの面内不均一の原因となり得る。
【００１０】
また、被処理体１の表面近傍における塩素や臭素のラジカルやイオンなどエッチャントの面内均一性が悪い場合には、エッチレートの面内均一性が悪くなり、その結果、上記面内均一性の悪さは、ＣＤシフトの面内不均一の原因となり得る。
【００１１】
以上説明したように、被処理体１の表面における反応生成物や酸素やエッチャントの濃度分布の不均一は、ＣＤシフトの面内均一性を悪化させる原因となり得る。
【００１２】
図９に示した従来例のプラズマエッチング装置では、前述したように、被処理体１の中央部でシリコン系の反応生成物の濃度が高くなりやすく、その結果ゲート幅８が中央部で大きくなりやすくなるという問題がある。
【００１３】
このようなシリコン系の反応生成物の濃度の面内均一性の改善を目的とした技術として、処理ガス導入口を処理室の中心軸付近に集中して設ける技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術を用いることによって、被処理体の中央部に処理ガスを集中して導入し、中央部での反応生成物を外周部に押しやることによって、中央部での濃度を下げることができる。その結果、反応生成物濃度の面内均一性が向上し、エッチレートやＣＤシフトの面内均一性が向上する。しかし、導入する処理ガスの流量を大幅に増やした場合には、被処理体の中央部での反応生成物濃度が低下しすぎ、外周部における濃度よりも低くなる恐れがある。そのような場合には、被処理体中央部でのＣＤシフトが被処理体外周部でのＣＤシフトよりも大きくなり、その結果ＣＤシフトの面内均一性が悪化する。そのため、エッチング処理において処理ガスの広い流量範囲に対応することが難しいという弱点がある。
【００１４】
また、このようなシリコン系の反応生成物の濃度の面内均一性の改善を目的として、被処理体の中央部および処理室の外周側に向けた２系統のガス導入口を持つガスインジェクタを、処理室上部に設置したウィンドウの中央部に設け、ガス導入口から導入する２系統の処理ガスの流量を調節することによって、被処理体表面近傍の反応生成物の濃度分布を均一に近づける技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術は、特許文献１の技術の弱点を補うものであり、処理ガスの広い流量範囲において、被処理体表面近傍の反応生成物の濃度を均一に近づけるためには非常に有効である。しかし、中央部および外周部の２つの系統に導入する処理ガスは同じ組成のものであるため、被処理体表面近傍でエッチャントや酸素の濃度を制御することは難しい。
【００１５】
そのため、被処理体のエッチレートやＣＤシフトの面内分布を制御できる範囲が十分でなくなる恐れがある。また、処理室上部の中央部に設置したガスインジェクタの中央部および外周部の２系統のガス導入口が、隣接して構成されているため、たとえ、各々の導入口から異なる組成の処理ガスを導入したとしても、処理ガスが被処理体表面に到達するまでに各系統の処理ガスが混合され、被処理体表面近傍でエッチャントや酸素の濃度を制御することは難しい。
【００１６】
さらに、プラズマ中のイオンやラジカルの面内均一性の改善を目的とした技術として、処理室の複数箇所から処理ガスを導入する技術もある。この技術は、複数の導入孔から処理ガスを処理室へ導入し、その処理ガスの流量を各導入孔で独立に制御できる流量制御器を有した反応性イオンエッチング装置に関するものである。これによっても、エッチレートの面内均一性は変えられるものの、各導入孔から導入する処理ガスの組成は同一のものであり、被処理体表面近傍でエッチャントや酸素の濃度を調節することは難しい。そのため、被処理体のエッチレートやＣＤシフトの面内分布を制御する範囲が十分でない恐れがある。
【００１７】
以上のように、上記文献１，２は、いずれも被処理体表面近傍での反応生成物の濃度分布の制御のみが対象となっている。一方、発明者らは、被処理体表面近傍での反応生成物の濃度分布だけでなく、処理ガスの組成を制御することの重要性に着目し、複数のガス導入口から異なる組成のガスを導入する技術を提案している（特許文献３参照）。この特許文献３においては、シャワーヘッドプレートを用いて複数系統のガス導入を行う具体的な構造を明らかにしていなかった。
【特許文献１】特開２００２−１００６２０号公報
【特許文献２】米国出願特許  Ｐｕｂ．Ｎｏ．  ＵＳ２００３／００７０６２０
【特許文献３】特願２００３−２０６０４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記問題に鑑み、本発明は、ＣＤシフトの面内均一性に優れたプラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、その後検討を進めた結果、具体的な構造を実現するに至った。その構造について以下説明する。上記従来技術の問題点を解決するために、本発明は、プラズマエッチング装置において、複数のガス供給手段と複数のガスの流量を調節する流量調節手段と、混合ガスを任意の流量比において２つに分流するガス分流手段と、ガス分流手段の下流の２つのガス配管に任意の流量で他の処理ガスを導入し合流させる合流部とを有し、その合流部を経由した第１および第２処理ガスを処理室に導入する。このとき、第１および第２処理ガスを、それぞれ第１および第２処理ガス導入管を通し、処理室蓋と被処理体に対向する位置に設置されたシャワーヘッドプレートとの間の空間に導入する。また、このとき、シャワーヘッドプレート中央部にガス導入孔（ガス導入口）を有する中央側ガス導入領域と、中央側ガス導入領域の外周側にガス導入孔を有しない領域と、その領域のさらに外周側にガス導入孔（ガス導入口）を有する外周側ガス導入領域とを設ける。さらに、処理室蓋の処理室側の一部領域もしくはシャワーヘッドプレートの一部領域に凸部を設けることによって、第１および第２処理ガスの混合を防ぐ仕切りを形成する。
【００２０】
さらに、本発明では、第１および第２の処理ガスを処理室蓋とシャワーヘッドプレートとの間に導入する第１および第２処理ガス導入管を、それぞれ複数備える。
【００２１】
さらに、本発明では、第１の処理室蓋とシャワーヘッドプレートとの間に、中央部に孔を設けた第２の処理室蓋を設置し、第１処理ガスを、第１の処理ガス導入管から第１の処理室蓋と第２の処理室蓋との間の空間に導入し、さらに、第２の処理室蓋の中央部に形成された孔を経由させ、中央側ガス導入領域から処理室に導入する。また、第２処理ガスを、第２の処理ガス導入管から第２の処理室蓋とシャワーヘッドプレートとの間の空間に導入し、シャワーヘッドプレートに形成された外周側ガス導入領域から処理室に導入する。
【００２２】
さらに、本発明は、被処理体にプラズマエッチング処理を行う処理室と、処理ガスを供給するための第１のガス供給源と、前記第１のガス供給源とは別に設けられた第２のガス供給源と、処理ガスを前記処理室に導入する第１のガス導入口と、前記第１の処理ガス導入口とは別に設けられた第２のガス導入口と、処理ガスの流量を調節する流量調節器と、処理ガスを複数分流するガス分流器とを有するプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング方法であって、略同一平面に併設された前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とから、それぞれ流量または組成の異なる処理ガスを前記処理室内に供給する。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、大口径の被処理体に対して、面内で均一性の良い処理を行うプラズマエッチング処理装置およびプラズマエッチング処理方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の第１の実施例について図１〜図５を用いて詳しく説明する。まず、図１を用いて、本発明の第１の実施例を適用したマイクロ波ＥＣＲプラズマエッチング装置およびそのガス系の構成を説明する。本発明では、ガス系は、共通ガス系（第１のガス供給源）１００と添加ガス系（第２のガス供給源）１１０とから成る。共通ガス系１００は、ガス供給源としてガス供給手段１０１−１および１０１−２と、各ガスの流量を調節する流量調節器１０２−１および１０２−２と、各ガスを流したり止めたりするためのバルブ１０３−１および１０３−２と、共通ガス系１００の各ガスが合流する合流部１０４とから構成されている。本実施例においては共通ガスとして、ガス供給手段１０１−１によって臭化水素（ＨＢｒ）、ガス供給手段１０１−２によって塩素（Ｃｌ２）がそれぞれ供給される。
【００２５】
合流部１０４において合流した共通ガスは、その下流に設けられたガス分流器１２０に導入される。ガス分流器１２０は、ガス分流入口１２１に入ってきた任意のガスを任意の流量比において複数の分流出口に分流させる機能を有する機器である。このガス分流器１２０は、処理ガスを２つの分流出口に分流させるものであり、１つの分流出口には処理ガスの流量を測定するフロウメータと、処理ガスの流動を制限あるいは調節するレストリクターとを有し、他方の分流出口には設定された流量の処理ガスを流すことができるマスフローコントローラを有する構成になっている。このフロウメータからは、マスフローコントローラへ流量設定値が送られ、これにより入口に入ってきた処理ガスを任意の流量比で２つの分流出口に分流させることができる。
【００２６】
本実施例では、臭化水素と塩素との混合ガスを、このガス分流器１２０によって分流出口１２２−１および分流出口１２２−２の２箇所に、８：２の流量比で分流させる。
【００２７】
添加ガス系１１０は、ガス供給手段１１１と、ガスを複数（ここでは２つ）に分岐するための分岐１１２と、分岐されたガスのそれぞれの流量を調節する流量調節器１１３−１および１１３−２と、ガスを流したり止めたりするためのバルブ１１４−１および１１４−２とから構成されている。本実施例では、添加ガスとして酸素（Ｏ２）がガス供給手段１１１によって供給される。
【００２８】
分流出口１２２−１から出た共通ガス（ここでは臭化水素と塩素との混合ガス）は、バルブ１１４−１を経由した添加ガス（ここでは酸素）と合流部１２３−１において合流し、共通ガスと添加ガスとの混合ガス（以下、第１処理ガス３６−１と記す）が処理室側壁２０に設けられた第１のガス導入管３０−１に導かれる。
【００２９】
同様に、分流出口１２２−２から出た共通ガス（ここでは臭化水素と塩素との混合ガス）は、バルブ１１４−２を経由した添加ガス（ここでは酸素）と合流部１２３−２において合流し、共通ガスと添加ガスとの混合ガス（以下、第２処理ガス３６−２と記す）が処理室側壁２０に設けられた第２のガス導入管３０−２に導かれる。
【００３０】
処理室側壁２０の上に絶縁体（本実施例では石英製とする）によって構成された処理室蓋２２が設置され、これにより構成される処理室２６内に被処理体保持台２８を設けている。
【００３１】
図１および図２において、第１のガス導入管３０−１に導かれた第１処理ガス３６−１は、処理室蓋２２と絶縁体によって構成された石英製のシャワーヘッドプレート２４との間の中央側空間３２−１に導入される。被処理体１と対向する位置に設置されたシャワーヘッドプレート２４の中央付近には、ガス導入孔（第１のガス導入口）３４が形成された中央側ガス導入領域４２−１が構成されており、ここから処理室２６内に第１処理ガス３６−１が導入される。同様に、第２のガス導入管３０−２に導かれた第２処理ガス３６−２は、処理室蓋２２とシャワーヘッドプレート２４との間の空間３２−２に導入される。被処理体１と対向する位置に設置されたシャワーヘッドプレート２４には、中央側ガス導入領域４２−１の外側に外周側ガス導入領域４２−２が形成されており、その外周側ガス導入領域４２−２に形成されたガス導入孔（第２のガス導入口）３４を通して処理室２６内に第２処理ガス３６−２が導入される。なお、シャワーヘッドプレートに形成されている多数のガス導入孔３４の直径は１ｍｍ以下となっている。
【００３２】
処理室２６内には被処理体保持台２８が設置されており、その上に被処理体１が保持されている。被処理体保持台２８の内部には、吸着用電極５２が埋設され、それに接続された直流電源５４によって吸着用電極５２と被処理体１との間に静電気力を発生させ、被処理体１を被処理体保持台２８に対して吸着させる。また、吸着用電極５２と直流電源５４との間には、スイッチ５６が設けられ、直流電圧の印加のオン・オフを行なう。
【００３３】
処理室蓋２２の上には、マイクロ波５８を生成するマグネトロン（図示しない）が設置されており、絶縁体（ここでは石英製）で構成された処理室蓋２２およびシャワーヘッドプレート２４を通して、マグネトロンで生成されたマイクロ波５８を、処理室２６内に導入する。また、処理室側壁２０の周りには磁場形成コイル（図示しない）が設置されており、これにより磁場が形成され、マイクロ波５８と磁場とのＥＣＲ（Electron  Cyclotron  Resonance）作用によってプラズマ３８を生成させる。
【００３４】
被処理体１をプラズマ３８に曝すことによってゲートエッチング処理を行うが、被処理体保持台２８の内部には高周波電圧を印加するための高周波印加電極６０が埋設されており、そこに接続された高周波電源６２によって高周波電圧を印加することによってバイアス電位を生じさせ、プラズマ３８中に生成したイオンを被処理体１に引き込み、異方性エッチングを行なう。高周波印加電極６０と高周波電源６２との間にはスイッチ６３が設けられ、高周波電圧の印加のオン・オフを行なう。
【００３５】
処理ガス３６およびプラズマエッチング処理における反応で生成した揮発性物質は、排気口４０から排出される。排気口４０の先には真空ポンプ（図示しない）が接続されており、これによって処理室２６内の圧力を１Ｐａ（パスカル）程度の減圧にしている。さらに、排気口４０と真空ポンプとの間には圧力調節バルブ６５が設置されており、その圧力調節バルブ６５の開度を調節することによって処理室２６内の圧力を調節している。
【００３６】
以下、本実施例における処理室蓋２２とシャワーヘッドプレート２４との構造に関して、図２、図３を用いて詳しく説明する。図２にシャワーヘッドプレート２４の拡大図を示す。この図に示すように、シャワーヘッドプレート２４の中央部付近には中央側ガス導入領域４２−１が形成されており、この領域にあるガス導入孔３４を経由して第１処理ガス３６−１が処理室２６内に導入される。また、中央側ガス導入領域４２−１の外周には、ガス導入孔３４が形成されていない領域４３が存在する。さらに、その外周には、外周側ガス導入領域４２−２が形成されており、この領域にあるガス導入孔３４を経由して第２処理ガス３６−２が処理室２６内に導入される。なお、外周側ガス導入領域４２−２の一部分にはガス導入孔３４が形成されていない領域４４が存在する。そのため、外周側ガス導入領域４２−２には、複数のガス導入孔３４が、あたかも「Ｃ」字型に分布していることになる。
【００３７】
次に、処理室蓋２２とシャワーヘッドプレート２４との位置関係を、図３を用いて説明する。図３（a）は側断面図（図３（ｂ））に示したＡ−Ａ断面を示すＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面図（図３（ａ））におけるＢ−Ｂ断面を示す側断面図である。なお、処理室蓋２２とシャワーヘッドプレート２４に形成された中央側ガス導入領域４２−１と、外周側ガス導入領域４２−２と、ガス導入孔３４との位置関係を明確に示すため、Ａ−Ａ断面図には、中央側ガス導入領域４２−１と、外周側ガス導入領域４２−２と、ガス導入孔３４とを鎖線にて併せて示すこととする。
【００３８】
側断面図（図３（ｂ））に示すように、処理室側壁２０の上には２本の溝が形成されており、そこに、それぞれＯリング６６およびＯリング６６’が設置されている。Ｏリング６６上にはシャワーヘッドプレート２４が、Ｏリング６６’の上には処理室蓋２２がそれぞれ設置されている。このＯリング６６’および処理室蓋２２によって処理室２６内の気密が保たれている。
【００３９】
また、処理室蓋２２に形成された凹みと、シャワーヘッドプレート２４とによって、中央側空間３２−１および外周側空間３２−２が形成される。また、第１のガス導入管３０−１から導入された第１処理ガス３６−１は、第１のガス導入路７０−１を通って中央側空間３２−１に導かれ、その後、中央側ガス導入領域４２−１に形成されたガス導入孔３４から処理室２６内に導入される。同様に、第２のガス導入管３０−２から導入された第２処理ガス３６−２は、第２のガス導入路７０−２を通って外周側空間３２−２に導かれ、その後、外周側ガス導入領域４２−２に形成されたガス導入孔３４から処理室２６内に導入される。
【００４０】
中央側空間３２−１およびガス導入路７０−１と外周側空間３２−２との間は、仕切り６７によって隔離される。なお、エッチング装置が稼動している場合は、処理室２６内は大気圧よりも低い圧力に保たれている。また、通常プラズマエッチングにおいて使用する流量の第１処理ガス３６−１および第２処理ガス３６−２を、中央側空間３２−１と外周側空間３２−２とに導入した場合も、中央側空間３２−１および外周側空間３２−２の内部は大気圧よりも低い圧力（５００〜５０００Ｐａ程度）に保たれている。そのため、処理室蓋２２は大気圧によって上方から押さえつけられ、仕切り６７がシャワーヘッドプレート２４の上面に密着するようになっている。これにより、中央側空間３２−１に導入した第１処理ガス３６−１と外周側空間３２−２に導入した第２処理ガス３６−２とが互いに混ざらないように良好に隔離されるようになっている。
【００４１】
以上説明した構成を用いることにより、石英で構成されたシャワーヘッドプレート２４に形成された中央側ガス導入領域４２−１および外周側ガス導入領域４２−２から、それぞれ組成および流量が異なる処理ガス３６−１と処理ガス３６−２を導入し、被処理体１の表面でのラジカル分布などを制御することが可能となる。
【００４２】
ここで、従来例および本実施例において使用する各処理ガスの流量を調節する各流量調節器およびその設定流量を図４（ａ）に、ガス分流器１２０の設定流量比および第１処理ガス３６−１および第２処理ガス３６−２の流量を図４（ｂ）にそれぞれ示す。なお、図４（ｂ）においてガス分流器１２０の分流比、つまり分流出口１２２−１からの流量と分流出口１２２−２からの流量との比が１００：０で、流量調節器１１３−２の設定流量が０ｓｃｃｍの場合はシャワーヘッドプレート２４の中央に形成されている中央側ガス導入領域４２−１からのみ処理ガスが導入されることになり、従来例での処理に相当するため従来例と記した。
【００４３】
図４に示した条件の場合、本実施例における第１処理ガス３６−１の臭化水素と塩素と酸素の流量比が８０：４０：３であるのに対し、本実施例における第２処理ガス３６−２の臭化水素と塩素と酸素の流量比は８０：４０：１６となる。つまり、本実施例においては第１処理ガス３６−１よりも第２処理ガス３６−２のほうが、酸素の濃度がより高いことになる。
【００４４】
次に、図５（ａ）に、発明者らが行った流体解析により得られた、被処理体１の表面における酸素濃度分布の従来例と本実施例との比較を示す。また、本実施例については、外周側ガス導入領域４２−２の半径位置を様々に変えたときの結果についても併せて示す。なお、それぞれの酸素濃度は、被処理体１の中心での値で規格化したものである。また、本解析において、中央側のガス導入領域４２−１は半径位置０ｍｍから２０ｍｍであり、シャワーヘッドプレート２４と被処理体１との間の距離は１００ｍｍとした。また、処理室２６内の圧力を２Ｐａとした。
【００４５】
従来例では、中央側からのみ処理ガス３６を導入していたため、被処理体１の中央部よりも外周部での圧力が低くなり、酸素濃度が低くなっている。それに対し、本実施例では、外周部での酸素濃度を増加させることができたことがわかる。前述したように、従来例では、被処理体１の表面での反応生成物の濃度は中央部よりも外周部で低くなりやすいため、中央部よりも外周部でゲート幅８が小さくなりやすい。それに対し、本実施例で示したように被処理体１の外周部での酸素濃度を上げることにより、外周部での反応生成物の堆積性を増加させ、ゲート幅８の面内均一性を向上させることができる。
【００４６】
図５（ｂ）に、被処理体１のＣＤシフトの測定結果を示す。この図に示すように、従来例では中央部と外周部とでＣＤシフトの差が大きかったが、本実施例においてはその差が小さくなっている。そのため複数のガス導入管３０から混合比が異なる処理ガスを導入することによって、被処理体１のＣＤシフトの面内均一性を向上させることができ、ゲート幅８が面内でより均一となるゲートエッチングを実現できることがわかる。
【００４７】
さらに、図５（ａ）に示した解析結果から、外周側ガス導入領域４２−２をより外周に設けたほうが被処理体１の中央部と外周部での酸素濃度の差を大きくでき、酸素濃度分布の制御範囲を大きくできていることがわかる。これは、中央側ガス導入領域４２−１と外周側ガス導入領域４２−２とが近い場合には、第１処理ガス３６−１と第２処理ガス３６−２とが被処理体１の表面に到達するまでに混合されやすくなるためである。したがって、被処理体１表面でのラジカル分布を制御するには、中央側ガス導入領域４２−１と外周側ガス導入領域４２−２とを離すことが有効であり、両者の間に、ガス導入孔３４が形成されていない領域４３を設けることが重要となる。
【００４８】
本実施例では、中央側ガス導入領域４２−１および外周側ガス導入領域４２−２ならびにガス導入孔３４が形成されていない領域４３とを略同一平面上に形成したシャワーヘッドプレート２４を使用することにより、単純な構成で、中央側ガス導入領域４２−１と外周側ガス導入領域４２−２とから異なる流量および組成の処理ガスを導入することができ、被処理体１表面でのラジカル分布の制御が可能となる。
【００４９】
さらに、エッチング処理では、臭化水素や塩素など腐食性のガスが用いられるため、プラズマ３８と接触する部材については耐腐食性に配慮する必要があり、本実施例で示したように、シャワーヘッドプレート２４には材料として石英を用いることが望ましい。
【００５０】
さらに、本実施例において、図１に示すように複数のガス導入管３０に処理ガスを導入する際に、複数のガス導入管３０に共通して導入する共通ガス（本実施例では臭化水素および塩素）をガス分流器１２０によって任意の流量比に分流し、そのそれぞれの分流出口１２２−１および１２２−２の下流において、それぞれ流量が異なる添加ガス（本実施例では酸素）を導入した。これによって、単純な構造で複数のガス導入管３０から、混合比が異なる処理ガスを導入することが可能になる。
【００５１】
なお、本実施例においては、共通ガスとして臭化水素および塩素を使用したが、それに限るものではなく、他のガスを用いることもできる。
【００５２】
また、本実施例においては、添加ガスとして酸素を使用した。これはＳｉＢｒｘ（ｘ＝１、２、３）やＳｉＣｌｘ（ｘ＝１、２、３）などの反応生成物と、酸素を化合させることによって、堆積性が強いＳｉＢｒｘＯｙ（ｘ、ｙ＝１、２、３）もしくはＳｉＣｌｘＯｙ（ｘ、ｙ＝１、２、３）を生成させ、これらをポリシリコン膜４やフォトレジストマスク５に付着・堆積させることによってゲート幅８を大きくするためである。しかし、添加ガスは酸素に限るものではなく、堆積性反応生成物を生成させるための他のガスを添加ガスとして用いても構わない。また、逆に堆積性反応生成物の生成を阻害するためのガスを添加ガスとして用い、その濃度分布を被処理体１面内で調節することによって、ゲート幅８の面内均一性を向上させても良い。
【００５３】
また、本実施例では、ガス分流器１２０の分流比、つまり分流出口１２２−１からの流量と分流出口１２２−２からの流量との比を８０：２０としたがそれに限るものではない。前述したように、被処理体１の表面での反応生成物の濃度は、外周部よりも中央部で高くなりやすい。そのため、外周側ガス導入領域４２−２よりも、中央側ガス導入領域４２−１から、より大流量のガスを導入し、被処理体１の中央部での反応生成物を外周側に押しやることによって、被処理体１の反応生成物の濃度の均一性を向上させることが必要である。したがって、ガス分流器１２０の分流比が８０：２０のときでもなお、被処理体１表面での反応生成物の濃度が外周部よりも中央部で高い場合には、ガス分流器１２０の分流比を変えて（例えば９０：１０）、第１処理ガス３６−１の流量を多くすることによって、被処理体１の反応生成物の濃度の均一性を向上させることができる。なお、その場合には、流量調節器１１３−１および流量調節器１１３−２において酸素の流量を制御することによって、第１処理ガス３６−１と第２処理ガス３６−２の組成（ここでは第１処理ガス３６−１および第２処理ガス３６−２に占める酸素の割合）を調節することが必要である。
【００５４】
以上のように、ガス分流器１２０の分流比と、流量調節器１１３−１および流量調節器１１３−２の設定流量をそれぞれ独立に制御することによって、被処理体１表面の反応生成物の濃度分布およびラジカル（例えば酸素）の濃度分布を独立に制御することができ、これにより被処理体１でのＣＤシフトの面内均一性を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施例においては、共通ガスとして臭化水素および塩素の２種類のガスを用いたが、共通ガスはそれに限るものではない。本発明においては、１種類あるいは３種類以上のガスを共通ガスとして用いることもできる。
【００５６】
また、本実施例においては、添加ガスとして、酸素のみを用いたが、添加ガスは１種類に限るものではなく、複数のガスを添加ガスとして用いることもできる。
【００５７】
また、本実施例においては、第２処理ガス３６−２の総流量に対する酸素流量の割合を、第１処理ガス３６−１の総流量に対する酸素流量の割合よりも多くしたが、それに限るものではない。例えば、被処理体１におけるＣＤシフトが中央部よりも外周部で大きくなる場合には、第２処理ガス３６−２の総流量に対する酸素流量の割合を、第１処理ガス３６−１の総流量に対する酸素流量の割合よりも少なくすることによってＣＤシフトの面内均一性を向上させることができる。
【００５８】
また、本実施例においては、ガス分流器１２０としては、各種の構造を有するガス分流器を用いることにより処理ガスを複数に分流させるようにしても構わない。
【００５９】
また、仕切り６７に溝を形成し、Ｏリングを設置することにより、仕切り６７のシール性を向上させることもできる。これにより仕切り６７の幅を小さくすることができる。ただし、処理室蓋２２およびシャワーヘッドプレート２４は、処理室２６内で生成されるプラズマ３８によって加熱されるため、耐熱性に強いＯリングを用いることが望ましい。さらに、中央側空間３２−１および外周側空間３２−２には、塩素や臭化水素など腐食性のガスが導入されるため、耐熱性とともに腐食性にも強いＯリングを用いることが望ましい。
【００６０】
また、シャワーヘッドプレート２４と被処理体１との間の距離が狭い場合、例えばシャワーヘッドプレート２４と被処理体１との間の距離が１００ｍｍ以下の場合には、ガス導入孔３４が形成されていない領域４４の直下の領域における被処理体１のエッチレートやポリシリコンゲートのＣＤシフトが、他の領域でのエッチレートやＣＤシフトとに差が生じる恐れがある。その場合には、後述するような外周側ガス導入領域４２−２における導入孔３４が形成されていない領域４４がない構造を採用することによって、この不均一を防止することができる。
【００６１】
次に、図６を用いて本発明の第２の実施例を、図６を用いて説明する。図６（ａ）は側断面図（図６（ｂ））に示したＡ−Ａ線でのＡ−Ａ断面図、図６（ｂ）はＡ−Ａ断面図（図６（ａ））に示したＢ−Ｂ線での石英で構成された処理室蓋２２と、石英で構成されたシャワーヘッドプレート２４との位置関係を示す側断面図である。この実施例では、図３と同様に、処理室蓋２２とシャワーヘッドプレート２４に形成された中央側ガス導入領域４２−１と、外周側ガス導入領域４２−２と、ガス導入孔３４との位置関係を明確に示すため、Ａ−Ａ断面図には、中央側ガス導入領域４２−１と、外周側ガス導入領域４２−２と、ガス導入孔３４とを鎖線にて併せて示すこととする。なお、本実施例において、処理室２６に処理ガスを導入するためのガス系の構成は、第１実施例と同様なものを用いる。
【００６２】
第１実施例では、第１のガス導入路７０−１および第２のガス導入路７０−２がそれぞれ１本ずつ形成されていた。それに対し、本実施例においては第１のガス導入路７０−１および第２のガス導入路７０−２がそれぞれ９０度おきの角度で４本ずつ形成されている。また、第１実施例と同様に、シャワーヘッドプレート２４の中央部付近には中央側ガス導入領域４２−１が形成されており、この領域にあるガス導入孔３４を経由して第１処理ガス３６−１が処理室２６内に導入される。また、中央側ガス導入領域４２−１の外周には、ガス導入孔３４が形成されていない領域が存在する。さらにその外周には、外周側ガス導入領域４２−２が形成されており、この領域にあるガス導入孔３４を経由して第２処理ガス３６−２が処理室２６内に導入される。
【００６３】
側断面図（図６（ｂ））に示すように、処理室蓋２２に形成された凹みと、シャワーヘッドプレート２４とによって、中央側空間３２−１および外周側空間３２−２が形成される。また、第１のガス導入管３０−１から導入された第１処理ガス３６−１は、４本の第１のガス導入路７０−１を通って中央側空間３２−１に導かれ、その後、中央側ガス導入領域４２−１からシャワーヘッドプレート２４に形成されたガス導入孔３４を経由して処理室２６内に導入される。同様に、第２のガス導入管３０−２から導入された第２処理ガス３６−２は、４本の第２のガス導入路７０−２を通って外周側空間３２−１に導かれ、その後、外周側ガス導入領域４２−２からシャワーヘッドプレート２４に形成されたガス導入孔３４を経由して処理室２６内に導入される。
【００６４】
中央側空間３２−１およびガス導入路７０−１と外周側空間３２−２との間は、仕切り６７によって隔離される。なお、エッチング装置が稼動している場合は、処理室２６内は大気圧よりも低い圧力に保たれている。また、通常プラズマエッチングにおいて使用する流量の第１処理ガス３６−１および第２処理ガス３６−２を中央側空間３２−１と外周側空間３２−２とに導入した場合も、中央側空間３２−１および外周側空間３２−２は大気圧よりも低い圧力に保たれている。そのため、処理室蓋２２は大気圧によって上方から押さえつけられ、仕切り６７はシャワーヘッドプレート２４の上面に密着するようになっている。これにより、中央側空間３２−１に導入した第１処理ガス３６−１と外周側空間３２−２とに導入した第２処理ガス３６−２とが互いに混ざらないように良好に隔離されるようになっている。
【００６５】
以上説明した構成を用いることにより、石英で構成されたシャワーヘッドプレート２４に形成された中央側ガス導入領域４２−１および外周側ガス導入領域４２−２から、それぞれ組成および流量が異なる処理ガス３６−１と処理ガス３６−２を導入することが可能となる。また、第１実施例で説明したガス系の構成を用いることにより、第１実施例と同様に、中央側ガス導入領域４２−１と外周側ガス導入領域４２−２とから組成および流量が異なる処理ガスを導入することができる。これにより、被処理体１表面の反応生成物の濃度分布およびラジカル（例えば酸素）の濃度分布を独立に制御することができ、被処理体１でのＣＤシフトの面内均一性を向上させることができる。
【００６６】
さらに、第１の実施例では、第１のガス導入路７０−１および第２のガス導入路７０−２がそれぞれ１本ずつ形成されていたのに対し、本実施例においては第１のガス導入路７０−１および第２のガス導入路７０−２がそれぞれ９０度おきの角度で４本ずつ形成されている。これにより、プラズマエッチング装置のメンテナンス時において、処理室蓋２２およびシャワーヘッドプレート２４の設置が容易になるという利点がある。
【００６７】
次に、本発明の第３の実施例を説明する。本実施例は、第１実施例で示したような処理室蓋２２と、シャワーヘッドプレート２４との間に、円盤状の処理室第２蓋（第２の処理室蓋）２２−２を追加設置した構造である。以下、第３の実施例を、図７を用いて説明する。この図は、石英で構成された処理室蓋２２と、石英で構成されたシャワーヘッドプレート２４と、石英で構成された処理室第２蓋２２−２と処理室側壁２０との位置関係を示す側断面図（図７（ｂ））および、側断面図に示したＡ−Ａ断面を示すＡ−Ａ断面図（図７（ａ））であり、処理室第２蓋２２−２とシャワーヘッドプレート２４に形成されたガス導入孔３４との位置関係を明確に示すため、Ａ−Ａ断面図には、図３および図６と同様に鎖線によって、中央側ガス導入領域４２−１と外周側ガス導入領域４２−２とガス導入孔３４を併せて示すこととする。
【００６８】
なお、この実施例においては、処理室２６に処理ガスを導入するためのガス系統については第１実施例で説明したものと同様なものを使用する。
【００６９】
この実施例は、第１実施例と同様に、シャワーヘッドプレート２４の中央部付近には中央側ガス導入領域４２−１が形成されており、この領域にあるガス導入孔３４を経由して第１処理ガス３６−１が処理室２６内に導入される。また、中央側ガス導入領域４２−１の外周には、ガス導入孔３４が形成されていない領域が存在する。さらにその外周には、外周側ガス導入領域４２−２が形成されており、この領域にあるガス導入孔３４を経由して第２処理ガス３６−２が処理室２６内に導入される。また、処理室第２蓋２２−２には、凹みと仕切り６７が形成されており、さらに中央には第１処理ガス導入穴７２が形跡されている。
【００７０】
側断面図に示すように、処理室第２蓋２２−２に形成された凹みと、シャワーヘッドプレート２４とによって、中央側空間３２−１および外周側空間３２−２が形成される。また、第１のガス導入管３０−１から導入された第１処理ガス３６−１は、処理室蓋（第１の処理室蓋）２２に形成された凹みと処理室第２蓋２２−２との間の空間を経由し、処理室第２蓋２２−２の中央部に形成された第１処理ガス導入穴７２を通り、処理室第２蓋２２−２の中央部とシャワーヘッドプレート２４との間に形成された中央側空間３２−１に導かれ、その後、中央側ガス導入領域４２−１からシャワーヘッドプレート２４に形成されたガス導入孔３４を経由して処理室２６内に導入される。
【００７１】
第２のガス導入管３０−２から導入された第２処理ガス３６−２は、処理室第２蓋２２−２の外周部とシャワーヘッドプレート２４の外周部との間に形成された外周側空間３２−２に導かれ、その後、外周側ガス導入領域４２−２からシャワーヘッドプレート２４に形成されたガス導入孔３４を経由して処理室２６内に導入される。
【００７２】
中央側空間３２−１と外周側空間３２−２との間は、処理室第２蓋２２−２に形成された突出部によって形成された仕切り６７によって隔離される。なお、エッチング装置が稼動している場合は、処理室２６内は大気圧よりも低い圧力に保たれている。また、通常プラズマエッチングにおいて使用する流量の第１処理ガス３６−１および第２処理ガス３６−２を中央側空間３２−１と外周側空間３２−２とに導入した場合も、処理室蓋２２と処理室第２蓋２２−２との間の空間は、大気圧よりも低い圧力（５００〜５０００Ｐａ程度）に保たれている。そのため、処理室蓋２２は大気圧によって上方から押さえつけられ、処理室蓋２２の凹みの一部に形成された突出部（図示しない）によって処理室第２蓋２２−２を下方に押さえつける。これにより処理室第２蓋２２−２に形成された仕切り６７はシャワーヘッドプレート２４の上面に密着するようになっている。これにより、中央側空間３２−１に導入した第１処理ガス３６−２と、外周側空間３２−２とに導入した第２処理ガス３６−２とが互いに混ざらないように良好に隔離されるようになっている。
【００７３】
以上説明した構成を用いることにより、石英で構成されたシャワーヘッドプレート２４に形成された中央側ガス導入領域４２−１および外周側ガス導入領域４２−２から、それぞれ組成および流量が異なる処理ガス３６−１と処理ガス３６−２を導入することが可能となる。また、第１実施例で説明したガス系の構成を用いることにより、第１実施例と同様に、中央側ガス導入領域４２−１と外周側ガス導入領域４２−２とから組成よび流量が異なる処理ガスを導入することができる。これによって、被処理体１表面の反応生成物の濃度分布およびラジカル（例えば酸素）の濃度分布を独立に制御することができ、被処理体１でのＣＤシフトの面内均一性を向上させることができる。
【００７４】
さらに、第１および第２の実施例では、シャワーヘッドプレート２４に形成された外周側ガス導入領域４２−２において導入孔３４が形成されていない領域４４が一部存在していたが、本実施例においては、外周側ガス導入領域４２−２の全周において導入孔３４を形成することができる。そのため、シャワーヘッドプレート２４と被処理体１との間の距離が狭い場合においても、プラズマエッチングにおける被処理体１のエッチングレートやポリシリコンゲートのＣＤシフトの周方向の均一性が悪化する恐れがない。
【００７５】
なお、本発明の第１〜第３実施例において石英製シャワーヘッドプレート２４は、前述したように仕切り６７によって力を受ける。石英のような脆性材料の破壊は引っ張り応力で評価できるため、石英の引っ張り強度である５０ＭＰａおよび安全率（例えば２０）を考慮すると、石英製シャワーヘッドプレート２４に生じる引っ張り応力が２．５ＭＰａ以下であることが破壊を防ぐために望ましい。
【００７６】
また、本発明の第１〜第２実施例において、処理室蓋２２の下面に形成された突出部によって、仕切り６７を形成していたが、本発明は、これに限るものではない。例えば、シャワーヘッドプレート２４の上面の一部分を突出させることで仕切り６７を形成し、処理室蓋２２の下面と密着させることで中央側空間３２−１と外周側空間３２−２とを隔離してもよい。ただし、シャワーヘッドプレート２４は直接プラズマ３８と接触するために、エッチング処理を行う間に消耗し、交換の必要性が発生する。そのため、シャワーヘッドプレート２４はなるべく安価に製造できることが重要であり、単純な構造であることが望ましい。そのため、仕切り６７を形成する突出部は、シャワーヘッドプレート２４よりも処理室蓋２２に設けることが望ましい。また、同様に、第３実施例においても、シャワーヘッドプレート２４に突出部を設け、仕切り６７を形成してもよいが、処理室第２蓋２２−２に仕切り６７を形成するほうが望ましい。
【００７７】
また、仕切り６７の幅が狭すぎる場合はシール性が悪くなるため、第１処理ガス３６−１が中央側空間３２−１から外周側空間３２−２へ、もしくは第２処理ガス３６−２が外周側空間３２−２から中央側空間３２−１へリークする恐れが出てくる。これは、片方の空間（つまり中央側空間３２−１または外周側空間３２−２）の圧力が処理室２６の圧力と同程度に低く、また他方の空間３２内の圧力が高い場合に、リークの危険性が高くなる。通常、エッチングに使用される第１処理ガス３６−１もしくは第２処理ガス３６−２の流量を考慮すると、中央側空間３２−１もしくは外周側空間３２−２の内部の圧力は５００〜５０００Ｐａ程度である。そのため仕切り部のコンダクタンスを考慮すると、仕切り６７の幅は１０ｍｍ以上が望ましい。
【００７８】
また、本発明の第１〜第３実施例において、プラズマを発生させるための電界供給の手段としてマイクロ波５８を用いたが、それに限るものではない。例えば、絶縁物で構成された処理室蓋２２の上にアンテナを設置し、そのアンテナにＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の高周波を印加することによって、プラズマ３８を生成してもよいし、絶縁物で構成された処理室蓋２２の上にコイルを設けそのコイルに高周波を印加し、誘導結合によって、プラズマ３８を生成してもよい。
【００７９】
以上ゲートエッチングを例に、本発明の実施例について説明したが、本発明の適用はゲートエッチングに限るものではない。アルミニウム（Ａｌ）などのメタルや、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、強誘電材料を対象としたプラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法に適用が可能なのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施例のガス系の構成およびＥＣＲプラズマエッチング装置の側断面を表す図。
【図２】本発明の第１実施例に用いられるシャワーヘッドプレートを上方から見た図。
【図３】本発明の第１実施例に用いられる、処理室蓋とシャワーヘッドプレートの位置関係を示す図であり、処理室の上部のＡ−Ａ断面図（ａ）および側断面図（ｂ）。
【図４】本発明の第１実施例に用いられる処理ガスの設定流量やそれぞれのガスの流量を示す表であり、設定流量を示す表（ａ）および処理ガス流量を示す図（ｂ）。
【図５】本発明の第１実施例によって得られた結果と従来例による結果との比較を表すグラフおよび表であり、酸素濃度分布を示すグラフ（ａ）およびＣＤシフトの値を示す表（ｂ）。
【図６】本発明の第２実施例に用いられる処理室蓋とシャワーヘッドプレートの位置関係を示す図であり、処理室の上部のＡ−Ａ断面図（ａ）および側断面図（ｂ）。
【図７】本発明の第３実施例に用いられる処理室蓋と処理室第２蓋とシャワーヘッドプレートの位置関係を示す図であり、処理室の上部のＡ−Ａ断面図（ａ）および側断面図（ｂ）。
【図８】ゲートエッチングの処理前後における被処理体の側断面図。
【図９】プラズマエッチング装置の従来例を示す処理室の側断面図。
【符号の説明】
【００８１】
１…被処理体、２…シリコン基板、３…二酸化ケイ素膜、４…ポリシリコン膜、５…フォトレジストマスク、６…ゲート電極、７…フォトレジストマスク幅、８…ゲート幅、２０…処理室側壁、２２…処理室蓋、２２−２…処理室第２蓋、２４…シャワーヘッドプレート、２６…処理室、２８…被処理体保持台、３０−１…第１のガス導入管、３０−２…第２のガス導入管、３２−１…中央側空間、３２−２…外周側空間、３４…ガス導入孔、３６…処理ガス、３６−１…第１処理ガス、３６−２…第２処理ガス、３８…プラズマ、４０…排気口、４２−１…中央側ガス導入領域、４２−２…外周側ガス導入領域、５２…吸着用電極、５８…マイクロ波、６０…高周波印加電極、６２…高周波電源、６５…圧力調節バルブ６５…Ｏリング、６７…仕切り、７０−１…第１のガス導入路、７０−２…第２のガス導入路、７２…第１処理ガス導入穴、１００…共通ガス系、１０１−１…ガス供給手段、１０２−１…流量調節器、１０４…合流部、１１０…添加ガス系、１１１…ガス供給手段、１１２…分岐、１１３−１…流量調節器、１１４−１…バルブ、１２０…ガス分流器
【図１】
2006210727.tif 000003
【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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