【事件の表示】
　特許第３２４７２４９号「プラズマ処理装置」の請求項１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２４７２４９号の請求項１に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３２４７２４９号の請求項１に係る発明についての出願は、平成６年５月１２日に特許出願され、平成１３年１１月２日にその発明について特許権の設定登録がされ、その後平成１４年７月１１日に、その特許について、北垣哲郎より特許異議の申立てがなされ、平成１４年１０月９日付けで取消理由が通知され、その指定期間内である平成１４年１２月２０日に訂正請求がなされたものである。
     　
２．訂正の適否についての判断
２．１．訂正の内容
　特許権者が求めている、平成１４年１２月２０日付け訂正請求書に添付された訂正明細書における訂正の内容は以下のとおりである。
　特許請求の範囲の請求項１における「前記被処理体の径に対する前記上部電極の前記処理ガス噴出有効径の割合が９０％前後となるように構成されている」という記載を、
「前記被処理体の径に対する前記上部電極の前記処理ガス噴出有効径の割合が９０％となるように構成されている」と訂正する。
　
２．２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項は、特許請求の範囲の減縮を目的とした明細書の訂正に該当するものであり、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、かつ実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
２．３．訂正の適否のむすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立て及びこれについての判断
３．１．特許異議申立ての理由及び取消理由通知の内容
３．１．１．特許異議申立ての理由
３．１．１．１．申立の理由の概要
　特許異議申立人北垣哲郎は、本件特許について、以下の主張をしている。
　ア．本件特許の請求項１に記載された発明はきわめて不明瞭であり、発明の詳細な説明に記載された発明であるとも言えず、特許法第３６条第４項及び第５項の規定に違背するものである。
　イ．本件特許では、願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内ではない補正がなされており、特許法第１７条の２第２項において準用する同法第１７条第２項の規定に違背するものである。
　
３．１．１．２．特許異議申立ての具体的理由
　特許異議申立ての具体的理由は、概ね下記のとおりである。
　
ア．記載不備について
（１）本件特許は、「上部電極の前記処理ガス噴出有効径の割合が９０％前後となる」と規定しており、「９０％前後」では９０％の前も後ろも入ることになるからその技術範囲が全く不明であり、請求項に記載された文言自体が不明確で、発明が著しく不明確である。
（２）また、「上部電極の前記処理ガス噴出有効径の割合が９０％前後となる」ものは、明細書の発明の詳細な説明の欄に記載されていない。「９０％前後」と言う文言は、明細書【０００６】、【０００８】、【００１１】、【００２２】、【００３９】、【００４１】段落の計６箇所に記載されているが、いずれもガス噴出有効面積の割合のことを言っており、面積と径は全く異なるので、径の割合が９０％前後になるものは詳細な説明に記載されていない。
（３）そもそも、本件発明はプラズマ処理装置という装置の発明である。したがって、被処理体はこの装置で処理される対象物であって、装置の一部を構成しない。しかるに、本件発明の特徴は、「被処理体の径に対する上部電極の処理ガス噴出有効径の割合が９０％前後となるように構成されている」とし、本件発明の装置の構成とはなり得ない、被処理体の大きさに対する割合で規定している。すなわち、本件発明の装置は、装置の構成とはなり得ない被処理体の径を基準に規定されており、発明の構成を適切に規定しておらず、明らかに記載不備である。
　しかも、被処理体の径は、処理される被処理体によって変動するから（例えば半導体シリコンウエーハであれば、平成６年当時に直径１００、１２５、１５０、２００ｍｍのものをはじめ各種の直径をもったものが用いられていたことは周知のとおりである）、発明の範囲が処理するものによって変動することになり、発明の構成以外のものによって発明の範囲が変動することを意味し、きわめて不明確である。
　さらに、本件発明は「被処理体の径」を基準に処理ガス噴出有効径の割合を規定するが、プラズマ処理装置の被処理体は円形状のものとは限らない。本件明細書でも、【０００２】段落で、被処理体として半導体ウエハのみならず、ＬＣＤ基板を挙げており、図４にＬＣＤ基板のような矩形の被処理体を処理する場合の図を示している。このような矩形のものに対する関係では、被処理体の径とはどこのことをさすのか不明である。すなわち、本件発明の規定は、装置の構成とはなり得ない被処理体の形状、大きさによって、装置の構成が変動することになり、極めて不明確なものであり、ほとんど装置を規定することになっていない。
（４）以上のように、本件発明の請求項１に記載された発明は、特許法第３６条第４項及び第５項に規定する要件を満たしていない。
　
イ．願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内ではない補正について
　本件発明の「処理ガス噴出有効径の割合が９０％前後」と規定する、「前後」の文言は平成１３年８月２１日の補正により加入されたものである。
　そして、上記のように「９０％前後」と言う文言は、明細書【０００６】、【０００８】、【００１１】、【００２２】、【００３９】、【００４１】段落の計６箇所に記載されているが、いずれもガス噴出有効面積の割合のことを言っており、面積と径は全く異なる。
　したがって、この補正は、願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内ではない補正に相当する。
　
３．１．２．取消理由の内容
　取消理由通知の内容は、以下のとおりである。
「理由Ａ
　本件特許は、明細書の記載が下記（ａ）の点で不備である。
　よって、本件の請求項１に係る特許は、特許法第３６条第４項及び第５項に規定する要件を満たしていない。
理由Ｂ
　本件特許は、明細書の記載が下記（ｂ）の点で不備と認められるため、特許法第１７条の２第２項において準用する同法第１７条第２項に規定する要件を満たしていない。
　　　　　　　　　　　　　　　　記
（ａ）本件特許は、明細書の記載が、特許異議申立人北垣哲郎が提出した特許異議申立書第３頁第７行〜第４頁第１７行に記載された理由により不備と認められ、特許法第３６条第４項及び第５項に規定する要件を満たしていない（ただし、同申立書第３頁第８行の「上記のように本件発明は、」は、「本件発明は、」と読み替える。）。
（ｂ）本件特許は、明細書の記載が、特許異議申立人北垣哲郎が提出した特許異議申立書第４頁第１８行〜第５頁第２行に記載された理由により不備と認められ、特許法第１７条の２第２項において準用する同法第１７条第２項に規定する要件を満たしていない。」
　
３．２．特許異議申立てについての判断
ア．記載不備（取消理由通知の理由Ａ）について
　上記２．２．で示したように上記訂正が認められるから、本件発明は、上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１に記載された次のとおりのものである。
「被処理体を載置可能な下部電極と、その被処理体に対する対向面に複数の処理ガス噴出口を備えた上部電極とを設けた処理室内にて、前記処理ガス噴出口から供給される処理ガスをプラズマ化して被処理体に対して処理を施すプラズマ処理装置において、前記被処理体の径に対する前記上部電極の前記処理ガス噴出有効径の割合が９０％となるように構成されていることを特徴とする、プラズマ処理装置。」
　したがって、「３．１．１．２．特許異議申立ての具体的理由　ア．（１）、（２）」において記載不備と主張されている点は、請求項１には「９０％前後」という記載が存在しないため、解消している。
　
　また、「３．１．１．２．特許異議申立ての具体的理由　ア．（３）」の主張について検討すると、本件発明の「プラズマ処理装置」は、「被処理体の径」という記載からみて、「円形断面を有する被処理体に対して上部電極の処理ガス噴出有効径の割合が９０％となるように構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置」であることは明らかと解され、例えば、【０００２】段落で記載されているような直径２００ｍｍの被処理体用プラズマ処理装置の場合においては、上部電極の処理ガス噴出有効径の割合が９０％、すなわち、上部電極の処理ガス噴出有効径が１８０ｍｍ、であるようなプラズマ処理装置として明確に把握できるものであり、本件の「特許請求の範囲の請求項１」の記載が不明確なものであって、ほとんど装置を規定することになっていないという「ア．（３）」の主張は、失当と認められる。
　
イ．願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内ではない補正（取消理由通知の理由Ｂ）について
　上記訂正によって、特許請求の範囲の請求項１記載中の「９０％前後」という記載は「９０％」と訂正されたため、本件発明の「処理ガス噴出有効径の割合が９０％前後」と規定する「前後」の記載が、願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の補正ではないという不備は、解消している。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由によっては本件請求項１に係る発明についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項１に係る発明についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　したがって、本件発明１についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものではない。
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の一部の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年１月２４日（２００３．１．２４）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
プラズマ処理装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
　被処理体を載置可能な下部電極と、その被処理体に対する対向面に複数の処理ガス噴出口を備えた上部電極とを設けた処理室内にて、前記処理ガス噴出口から供給される処理ガスをプラズマ化して被処理体に対して処理を施すプラズマ処理装置において、前記被処理体の径に対する前記上部電極の前記処理ガス噴出有効径の割合が
９０％
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】従来より半導体製造工程においては、被処理体、たとえば半導体ウェハやＬＣＤ基板などの処理面に所望の微細パターン形状を施すために、処理室内に導入された反応性ガスの高周波グロー放電を利用したプラズマエッチング装置が広く使用されている。
　【０００３】図１０には、かかるグロー放電を利用したプラズマエッチング装置、いわゆる平行平板型のプラズマエッチング装置の典型例が示されている。図示のように、従来の平行平板型プラズマエッチング装置１００は、処理容器１０１内に被処理体を静電チャック１０２により吸着保持可能な載置台１０３と、その載置台１０３の載置面に対向して設けられた上部電極１０４とを備えている。載置台１０３は、加熱装置１０５や冷媒ジャケット１０６などの被処理体の温度を調整するための温調手段を備えるとともに、高周波電源１０７からたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波を印加することにより下部電極として作用するように構成されている。また上部電極は中空に形成され、その下面、すなわち被処理体の処理面に対向する面には複数の処理ガス噴出口１０８が穿設され、図示しない処理ガス供給源よりＨＦガスなどの処理ガスを処理容器１０１内に導入することが可能なように構成されている。そして、従来のプラズマエッチング装置１００においては、処理ガス噴出口１０８は、載置台１０３に載置される半導体ウェハＷの径よりも大きい径の範囲にわたって上記上部電極１０４の下面に設けられ、処理ガスが半導体ウェハＷの前面にわたって供給されるように構成されている。
　【０００４】
　【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のような平行平板型プラズマ装置において、被処理体の処理面に対して高いスループットで均一なプラズマ処理を施すためには、被処理体の処理面に全体にわたり均一な濃度で反応性ガスを分布させるとともに、プラズマ処理により生成した副生成ガスを被処理体の処理面から迅速かつ均一な濃度で排気する必要がある。しかしながら、従来のプラズマ装置のように、処理ガス噴出口を単に半導体ウェハＷの径よりも大きい径の範囲にわたって配置するのみでは、図６に示すように、原料ガスの濃度分布は被処理体の処理面上において必ずしも均一で濃い分布を得ることができず、また図７に示すように、副生成ガスが濃い濃度分布で被処理体の処理面全体を覆い、好ましい処理条件を達成することができなかった。
　【０００５】この点、本願出願人は、同一出願人に係る特願平４−３１０２７９号において、上部電極の処理ガス噴出有効径を被処理体の径よりも小さくすることにより、処理ガスの噴出速度を上げて、エッチング形状を向上させる構成を開示している。しかしながら、上記出願時点では、処理ガス噴出有効径と被処理体の径との最適な関係は未だ不明であり、最適な処理条件を達成するに十分な構成を示すには至らなかった。そこで、かかる技術的立脚点に立ち、本発明者らは鋭意努力の結果、本願発明に想到したものであり、したがって、本発明の目的とするところは、枚葉式装置でプラズマ処理を行う場合に、高いエッチング速度での面内均一性を得ることが可能であり、良好なコンタクトホール形状を得ることが可能であり、かつ処理ガスの消費を最適に制御することが可能な新規かつ改良された反応室の構造を提供することである。
　【０００６】
　【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明によれば、被処理体を載置可能な下部電極と、その被処理体に対する対向面に複数の処理ガス噴出口を備えた上部電極とを設けた処理室内にて、前記処理ガス噴出口から供給される処理ガスをプラズマ化して被処理体に対して処理を施すプラズマ処理装置において、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合が８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％、特に好ましくは９０％前後となるように構成されていることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。そして、本発明によれば、上記構成を、被処理体の径に対する上部電極の処理ガス噴出有効径の割合でいえば、特に、９０％、すなわち、たとえば被処理体の有効径がφ２００ｍｍに対してφ１８０ｍｍであるような構成が提供される。
　【０００７】さらに本発明によれば、上記上部電極の処理ガス噴出有効面積と圧力条件との関係についても明らかにされ、それによれば、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合が、処理室の圧力が常圧から減少するに応じて、８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％の間で少なくとも増加しないように選択される構成が提供される。
　【０００８】
　【作用】上記のように本発明は、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合が８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％、特に好ましくは９０％前後となるように構成されているので、被処理体の処理面に分布する処理ガス濃度および副生成ガス濃度を最適に制御することが可能なので、最適なエッチング形状で、面内均一性に優れたプラズマ処理を高いエッチング速度で実施することが可能である。
　【０００９】すなわち、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合が８０％未満の場合には、図５に示すように、処理面上のガス速度が高くなるため、図６に示すように、ウェハ中心部においては十分な原料ガスが供給され原料ガスの濃度が高くなり十分なエッチング速度を確保することができるが、ウェハ周辺部において拡散によるガス供給が主体となるため十分な原料ガスが供給されず十分なエッチング速度を確保できず、面内均一性に優れたエッチングを行うことができなくなる。またエッチング形状に影響を与える副生成ガスについては、図７に示すように、拡散によりウェハ周辺部に集まりその濃度を高めるため、面内均一に優れたエッチング形状を得ることができない。
　【００１０】これに対して、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合が１００％を超える場合には、図５に示すように、処理面上のガス速度が低くなるため、ウェハ面上では拡散による原料ガスの供給が主体となるため、図６に示すように、ガス流によるガスと拡散によるガスが集中するウェハ周辺部において原料ガスの濃度が高くなるため面内均一に優れたエッチング速度でプラズマ処理を行うことができなくなる。また図７に示すように、副生成ガスについては、ウェハ周辺部において濃度が低くなるため、エッチング形状についても良好な面内均一性を得ることができない。
　【００１１】この点、本発明に示すように、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合を８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％、特に好ましくは９０％前後に設定した場合には、図６および図７に示すように、原料ガスおよび副生成ガスの双方について、そのガス濃度が面内に均一に分布するため、エッチング速度およびエッチング形状の双方について良好な面内均一性を確保することが可能である。
　【００１２】さらに、本発明によれば、処理室の圧力に応じて、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合を、８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％の間で最適に選択することが可能である。すなわち、処理圧力が高ければ高いほど拡散の影響が少なくなると考えられるので、上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合を大きくとることが好ましく、処理圧力が低ければ低いほど拡散の影響が大きくなるので、上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合を小さくすることが可能である。
　【００１３】
　【実施例】以下に添付図面を参照しながら、本発明に基づいて構成されたプラズマ処理装置を枚葉式のエッチング装置に適用した一実施例について詳細に説明する。
　【００１４】図１に示すエッチング装置１は、導電性材料、たとえばアルミニウムなどから成る円筒あるいは矩形状に成形された処理容器２を有しており、この処理容器２の底部にはセラミックなどの絶縁材３を介して、被処理体、たとえば半導体ウェハＷを載置するための略円筒状の載置台４が収容される。この載置台４は、アルミニウムなどより形成された複数の部材をボルトなどにより組み付けることにより構成することが可能であり、その内部には、冷却手段５や加熱手段６などの温調手段が内設され、被処理体の処理面を所望の温度に調整することができるように構成されている。
　【００１５】この冷却手段５は、たとえば冷却ジャケットなどから構成され、この冷却ジャケット５には、たとえば液体窒素などの冷媒を冷媒導入管７を介して導入可能であり、導入された液体窒素は同冷却ジャケット５内を循環し、その間に核沸騰により冷熱を生じる。かかる構成により、たとえば−１９６℃の液体窒素の冷熱が冷却ジャケット５から載置台４を介して半導体ウェハＷに対して伝熱し、半導体ウェハＷの処理面を所望する温度まで冷却することが可能である。なお、液体窒素の核沸騰により生じた窒素ガスは冷媒排出管８より容器外へ排出される。
　【００１６】さらに載置台４には温調用ヒータなどの加熱手段６が配置されており、この温調用ヒータ６は、たとえば窒化アルミニウムなどの絶縁性焼結体にタングステンなどの導電性抵抗発熱体をインサートした構成で、この抵抗発熱体が電力供給リード９によりフィルタ１０を介して電力源１１から所望の電力を受けて発熱し、半導体ウェハＷの処理面の温度を所望する温度まで加熱し、温度制御を行うことが可能なように構成されている。
　【００１７】上記載置台４は、上面中央部が凸状にされた円板状で、この中央上面には、被処理体を保持するためのチャック部として、たとえば静電チャック１２が被処理体である半導体ウェハＷと略同径大、好ましくはウェハＷの径よりも若干小さい径で設けられている。この静電チャック１２は、ウェハＷを載置保持する面としてポリイミド樹脂などの高分子絶縁材料からなる２枚のフィルム１２ａ、１２ｂ間に銅箔などの導電膜１２ｃを挟持した静電チャックシートより構成されており、その導電膜１２ｃは、電圧供給リード１３により、途中高周波をカットするフィルタ１４、たとえばコイルを介して可変直流電圧源１５に接続されている。したがって、その導電膜１２ｃに高電圧を印加することにより、静電チャック１２の上側フィルム１２ａの上面にウェハＷをクーロン力により吸着保持し得るように構成されている。
　【００１８】また図１に示すように、上記載置台４の周囲には、静電チャック１２上のウェハＷの外周を囲むように環状のフォーカスリング１６が配置されている。このフォーカスリング１６は反応性イオンを引き寄せない絶縁性の材料からなり、反応性イオンを内側の半導体ウェハＷにだけ効果的に入射せしめるように作用するものである。
　【００１９】そして上記載置台４には、中空に成形された導体よりなる給電棒１７が接続しており、さらに、この給電棒１７にはブロッキングコンデンサ１８を介して高周波電源１９が接続されており、プロセス時には、たとえば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を上記給電棒１７を介して上記載置台４に印加することが可能である。かかる構成により上記載置台４は下部電極として作用し、被処理体に対向するように設けられた上部電極１８との間にグロー放電を生じ、処理容器内に導入された処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマ流にて被処理体にエッチング処理を施すことが可能である。
　【００２０】上部電極１８は、上記載置台４の載置面上方に、これより約１０〜２０ｍｍ程度離間させて配置されている。この上部電極は中空に形成され、その中空部に処理ガス供給管１９が接続され、処理ガス源２０より流量制御器（ＭＦＣ）２１を介して所定の処理ガス、たとえばＣＦ４などのエッチングガスを導入することが可能である。さらに中空部の中程には、処理ガスの均一拡散を促進するための多数の小孔が穿設されたバッフル板２２が配置され、このバッフル板２１の下方には処理ガス噴出口として多数の小孔２３が穿設された板部材からなる処理ガス導入部２４が設置されている。
　【００２１】図２には、この処理ガス導入部２４を下方から見た概略が示されているが、図示のように、シャワープレートとも称される、この処理ガス導入部２４は円板状に成形され、その中央部に多数の小孔２３からなるガス噴出口が円状に配置されている。さらに、この処理ガス導入部２４の周囲には、複数のボルト孔２５が円環状に配置され、このボルトを介して上部電極１８に対して着脱可能なように構成されている。かかる構成により、本発明に基づいて、処理するウェハＷの寸法に応じて、最適な処理ガス噴出有効径または処理ガス噴出有効面積を有するシャワープレートを選択し、取り付けることにより最適なプロセスを実施することができる。
　【００２２】なお本明細書において、処理ガス噴出有効径とは、図２および図３に示すように、複数の処理ガス噴出口が円状領域に配列される場合に、その円状領域の外径ＤＥをいうものとし、請求項１に記載の発明によれば、この処理ガス噴出有効径ＤＥが半導体ウェハ径ＤＷに対して９０％になるように構成されている。これに対して、処理ガス噴出有効面積とは、複数の処理ガス噴出口が任意の面積範囲に配列される場合に、その面積範囲の面積をいうものとする。たとえば、図４に示すように、略矩形に形成されたＬＣＤ基板を処理する場合には、そのＬＣＤ基板の処理面側の表面積の８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％、特に好ましくは９０％前後の略相似形の面積範囲に処理ガス噴出口を配列形成することにより、本発明による優れた効果を享受することが可能である。
　【００２３】さらに上記処理容器２の下方には真空ポンプなどからなる排気系に連通する排気口２６が設けられており、処理室内を所定の圧力に、たとえば０．５Ｔｏｒｒに真空排気することが可能である。また上記載置台４と上記処理容器２の内壁との間には複数のバッフル孔が穿設されたバッフル板２７が、上記載置台４を囲むように配置されている。このバッフル板２７は、プロテクトリングあるいは排気リングとも称されるもので、排気流の流れを整え、処理容器２内から処理ガスなどを均一に排気するためのものである。
　【００２４】また上記処理容器２の側部には被処理体搬入出口２８が設けられ、この搬入出出口２８が図示しない駆動機構により自動開閉するゲートバルブ２９を介してロードロック室３０に連通している。そしてこのロードロック室３０内には被処理体である半導体ウェハＷを一枚ずつ処理容器２内に挿脱することが可能なハンドリングアーム３１を備えた搬送機構３２が設置されている。以上のように本実施例にかかるプラズマエッチング装置は構成されている。
　【００２５】次に本実施例にかかるプラズマエッチング装置の優れた作用効果について、コンピュータシミュレーションによる計算結果と実験データとを比較しながら説明する。なお、半導体製造装置の最適設計については、一般に実験を通じて検証されるが、機器の製作期間や費用などに制限を受けることがあり、必ずしも充分に行えるとは限らない。このような場合コンピュータシミュレーションが有効な検証手段となる。
　【００２６】流体解析を目的としたシミュレーションでは、流れが連続流ならば、ナビエ−ストークス（Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ）方程式を、自由分子流ならばボルツマン（Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ）方程式を解くが、たとえばナビエ−ストークス方程式で自由分子流領域の問題を計算すると、解の精度が著しく低下する。したがってシミュレーションを行うときは対象問題における流れの状態に応じて方程式系を選択する必要がある。この選択基準として、平均自由行程とガス流路の代表的長さとの比で定義されるクヌーセン（Ｋｎｕｄｓｅｎ）数があり、これが一定値より小さい場合は連続流、大きい場合は自由分子流と判断する。汎用の流体シミュレータはいずれかひとつの方程式系に基づいているので、実用上クヌーセン数は、対象問題であるシミュレータで計算することの妥当性を判断したり、シミュレータを使い分ける指標となる。
　【００２７】エッチング反応を含むガス流動シミュレーションでは、速度や温度分布に加えて原料ガスおよび反応による副生成ガスの濃度分布を計算する。このため、ガス入口における初速度や反応室壁面の温度などの境界条件の他に、原料ガス種の反応次数や活性化エネルギーを実験データから求め、反応速度式を推定する。
　【００２８】なお本実施例においては、ナビエ−ストークス方程式に基づいて汎用の流体シミュレータ、ＦＬＵＥＮＴ［１］を用いた。ただし、実際のシミュレーションにあたっては、連続流とすべり流ではナビエ−ストークス方程式を用いればよいが、遷移流と自由分子流ではボルツマン方程式を解かなければならず、この選択が不適切である場合には、大きな誤差を含んだ結果となるおそれがある。そこでシミュレーションにあたっては、クヌーセン数Ｋｎにより、対象問題がシミュレータで解析可能かどうかを判断する必要がある。
　【００２９】なおクヌーセン数Ｋｎは分子の平均自由行程λと流路の高さなど代表的距離ｈの比で定義される無次元数で、剛体球モデルの場合Ｋｎ＝λ／ｈで表される。そしてクヌーセン数が大きいほど希薄度が高く、その大小により流れは次のように分類される。
　　Ｋｎ＜０．０１　　　　　　連続流
　　０．０１＜Ｋｎ＜０．１　　すべり流
　　０．１＜Ｋｎ＜１０　　　　中間流
　　１０＜Ｋｎ　　　　　　　　自由分子流
　【００３０】したがって、Ｋｎ＝０．０１のオーダーまでの問題に対してはナビエ−ストークス方程式に基づいて汎用の流体シミュレータ、ＦＲＵＥＮＴが使用できるが、それ以上のＫｎに対しては、いわゆるＭＣＤＳ（Ｍｏｎｔｅ　Ｃａｒｌｏ　ｄｉｒｅｃｔ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）法を用いなければならないことがわかる。
　【００３１】さて図１に示すような枚葉式装置では、シャワープレート２４のガス吹き出し領域の直径（以下「シャワー直径」という）がエッチング速度のウェハ面内均一性やコンタクトホール形状などのエッチング特性に影響を与えることが知られている。これはシャワー直径によって反応室内部のガス流動状態や原料ガスと反応副生成ガスの濃度バランスが変化するためと推測される。以下では、主反応が
　　ＳｉＯ２＋ＣＦ４→　ＳｉＦ４＋ＣＯ２
で表されるシリコン酸化膜のエッチング反応について、２００ｍｍ（８インチ）ウェハに対してシャワー直径のみ変更した場合の特性変化を解析し、シミュレーション結果を実験結果と対照してホール形状に影響する因子を検討する。実際のエッチング反応は平行平板のＲＦプラズマ中で進行するが、ここでは励起活性種の濃度が原料および副生成物の濃度に比例するものと仮定してシミュレーションを行った。なおポリマー種の堆積反応は考慮していない。
　【００３２】シミュレーション条件を以下に示す。
　　シャワー直径：１６０、１８０、２１０ｍｍ
　　圧力：０．４５Ｔｏｒｒ
　　温度：ウェハ　３３３°Ｋシャワープレート　５２３°Ｋ
　　ガス組成：ＣＦ４／ＣＨＦ３／Ａｒ＝３０／３０／６００ｓｃｃｍ
　　ガス物性：混合系の平均物性値を温度の３次式で近似
　【００３３】上記条件より、Ｔ＝５２３°Ｋで、Ｋｎ＝０．００３となり、したがって反応室の流れは連続流であり、汎用シミュレータのＦＬＵＥＮＴの使用は問題ないことがわかる。反応速度式については、実験データから次式を仮定した。
　　Ｒ＝ｋ［ＣＦ４］０．５…（１）
反応速度定数ｋは
　　ｋ＝１．３８０Ｅ−５
　【００３４】図５は、ウェハ面上のガス速度分布を示すグラフである。図示のように、ガス速度はウェハ中心からエッジに向かって一様に増加し、シャワー領域の外周端付近でシャワープレートからの吹き出し速度に比例した最大値をとる。シャワー領域の外側でガスは一様に減速するので、シャワー直径がウェハサイズに対して過小、すなわち８０％未満であると、エッジ付近で原料ガスの供給と副生成ガスの排出に影響を与える可能性がある。
　【００３５】図６は、ウェハ面上の原料ガスＣＦ４の濃度分布を示すグラフである。図示のように、ウェハ面上の濃度はφ１６０が最大、φ２１０が最低であるが、その差は約１％とわずかである。またウェハ面内の濃度差はいずれも１％未満と小さい。したがって、シャワー直径がウェハ面上の原料ガス濃度分布に与える影響は比較的小さいとは云えるものの、シャワー直径がウェハサイズに対して８０〜１００％の範囲、好ましくは８５〜９５％、特に好ましくは９０％である場合に最適な原料ガス濃度分布を示すことがわかる。
　【００３６】図７は、ウェハ面上の副生成ガスＳｉＦ４の濃度分布を示す。ウェハ面上の濃度はφ１６０が最低、φ２１０が最高で、中心付近でその差は約３０％である。ウェハ面内の濃度差はφ１６０で最も大きく約２０％である。これらはウェハ面上のガス速度分布に対応しており、シャワー直径を小さくするとウェハ面上の副生成ガス濃度が低くなるが、面内濃度差が大きくなる傾向がある。そして、この図からも、シャワー直径がウェハサイズに対して８０〜１００％の範囲、好ましくは８５〜９５％、特に好ましくは９０％である場合に、最適な副生成ガス濃度分布を示すことがわかる。
　【００３７】図８に、シミュレーションと実験値とを比較した結果を示す。ガス濃度はウェハ最近傍の値である。図示の通り、シャワー直径が大きくなるとエッチング速度が約５％低下するが、ＣＦ４の濃度低下は１％以下で、一方ＳｉＦ４の濃度増加は約２６％である。式（１）が成り立つとすると、ＣＦ４の濃度変化がエッチング速度に与える影響は０．５％未満である。このことからエッチング速度に影響を与えるのは主としてＳｉＦ４濃度であり、ＳｉＦ４がエッチング反応を阻害する種に密接に関係している考えられる。
　【００３８】コンタクトホール形状の変化もエッチング速度と同様に、主にＳｉＦ４濃度の影響を受け、濃度が高くなるほどテーパ角度が小さくなると考えられる。この様子を図９に示す。図よりＳｉＦ４濃度とテーパ角度はほぼ直線的に変化する負の相関関係にあるといえる。この理由は、ＣＨＦ３の堆積反応によるコンタクトホールの側壁保護効果と同様、ＳｉＦ４にエッチング抑止効果があり、濃度が高くなると、この効果が過剰に作用して側壁の成長を促進し、結果的にテーパ角度が小さくなると考えられる。
　【００３９】以上のコンピュータシミュレーションおよび実験データより、本発明に示すように、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の反応ガス噴出有効面積の割合を８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％、特に好ましくは９０％前後に構成することにより、原料ガスであるＣＦ４、およびエッチング速度に強い影響を与える副生成ガスであるＳｉＦ４の濃度分布を均一にすることが可能であり、高いエッチングレートでエッチング形状に優れたエッチングを処理面全体にわたり均一に実施することが可能である。
　【００４０】なお上記実施例においては、原料ガスとしてＣＦ４ガスを使用した例を示したが本発明はこれに限定されない。本発明は、気相材料であれば、あらゆる種類の処理ガス、キャリアガス、パージガスなどに適用することが可能である。また以上では本発明の好適な実施例についてプラズマエッチング装置を例に挙げて説明をしたが、本発明はかかる構成に限定されない。本発明はこの他にも、処理室内に処理ガスを導入して処理を行う各種装置、たとえばＣＶＤ装置、スパッタ装置、アッシング装置などにも適用することが可能である。
　【００４１】
　【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づいて、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の反応ガス噴出有効面積の割合を８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％、特に好ましくは９０％前後に構成することにより、原料ガスおよび副生成ガス、双方の面内濃度分布を均一にすることが可能であり、したがって、上記範囲で反応ガス噴出有効面積を選択することにより、高いエッチングレートでエッチング形状に優れたエッチングを処理面全体にわたり均一に実施することが可能である。
　【００４２】さらに、本発明によれば、処理室の圧力に応じて、被処理体の処理面側の表面積に対する上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合を、８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％の間で最適に選択することが可能である。すなわち、処理圧力が高ければ高いほど拡散の影響が少なくなると考えられるので、上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合を大きくとることが好ましく、処理圧力が低ければ低いほど拡散の影響が大きくなるので、上部電極の処理ガス噴出有効面積の割合を小さくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明に基づいて構成されたプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した一実施例の概略的な断面図である。
　【図２】図１に示すエッチング装置のシャワープレートの概略的な底面図である。
　【図３】図１に示すエッチング装置のシャワープレートと被処理体との関係を示す説明図である。
　【図４】ＬＣＤ基板のような矩形の被処理体を処理する場合のシャワープレートと被処理体との関係を示す説明図である。
　【図５】半導体ウェハ面上のガス速度分布を示す図表である。
　【図６】半導体ウェハ面上の原料ガスＣＦ４の濃度分布を示す図表である。
　【図７】半導体ウェハ面上の副生成ガスＳｉＦ４の濃度分布を示す図表である。
　【図８】ガス濃度とエッチング特性の関係を示す図表である。
　【図９】副生成ガス濃度とテーパ角度の関係を示す図表である。
　【図１０】従来のエッチング装置の概略を示す図表である。
　【符号の説明】
　１　処理装置
　２　処理容器
　４　載置台（下部電極）
　１８　上部電極
　２０　処理ガス源
　２２　バッフル板
　２３　処理ガス噴出口
　２４　シャワープレート
　２６　排気管