(57)【要約】【課題】処理室においてガスの排気の偏りをなくすことを目的とする。【解決手段】ガスを流入し、処理室にて所定の処理を行う反応容器と、前記反応容器の側壁又は底壁の拡散路が形成されている部分にて排気口に連通する、前記拡散路を有する部材と、を有し、前記拡散路を有する部材と前記反応容器との間には、該拡散路と前記処理室の空間とを連通し、前記排気口に近付くほど開口面積が狭くなる開口部が形成される、処理装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを流入し、処理室にて所定の処理を行う反応容器と、
前記反応容器の側壁又は底壁の拡散路が形成されている部分にて排気口に連通する、前記拡散路を有する部材と、を有し、
前記拡散路を有する部材と前記反応容器との間には、該拡散路と前記処理室の空間とを連通し、前記排気口に近付くほど開口面積が狭くなる開口部が形成される、
処理装置。
【請求項２】
前記拡散路を有する部材は、環状である、
請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記開口部は、全周において開口し、周方向に傾きが形成されている、
請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記処理装置は、被処理体にプラズマによる処理を施す装置である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項５】
前記反応容器は、ガスからプラズマを生成するプラズマ生成室と、複数の貫通孔が形成され、前記プラズマ生成室と前記処理室との間に設けられる隔壁部材と、載置台に載置された被処理体にプラズマによる処理を施す処理室と、を有し、
前記拡散路を有する部材は、
前記載置台よりも下側に設けられ、前記プラズマ生成室から流入し、前記排気口に排気されるガスを通す、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記処理装置は、式（１）から算出されるクヌーセン数Ｋｎが０．１よりも小さくなる条件で使用される、
Ｋｎ＝λ／Ｌ・・・（１）
【数１】
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ここで、λは平均自由行程（ｍ）であり、Ｌは代表長さ（ｍ）、ｎは気体分子数密度（ｍ−３）、σは分子の直径（ｍ）、ｐは圧力（Ｐａ）、ＫＢは、ボルツマン定数（Ｊ／Ｋ）、Ｔは温度（Ｋ）を示す。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項７】
前記拡散路と前記排気口とが連通する部分の、該排気口の断面積は、該拡散路の断面積以下である、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項８】
前記開口部は、複数に区切られたスリットを有し、
前記複数のスリットの面積は、前記排気口からの距離に応じて変化する、
請求項１，２，４〜７のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項９】
前記複数のスリットの面積は、前記排気口に近付くほど小さくなる、
請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記開口部は、フィルタを有し、
前記フィルタの開口率は、前記排気口からの距離に応じて変化する、
請求項１，２，４〜９のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項１１】
前記フィルタの開口率は、前記排気口に近付くほど低くなる、
請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
ガスを流入し、処理室にて所定の処理を行う反応容器に取り付けられ、前記反応容器の側壁又は底壁の拡散路が形成されている部分にて排気口に連通する、前記拡散路を有する部材であって、
前記拡散路を有する部材と前記反応容器との間には、該拡散路と前記処理室の空間とを連通し、周方向に傾きが形成された開口部が形成され、該開口部は、前記排気口に近付くほど開口が狭くなる、
拡散路を有する部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置及び拡散路を有する部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは、被処理基板例えば半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という）の表面に形成したレジスト膜をマスクとして用いて、ウェハ上の所定の膜を選択的にエッチングした後にレジスト膜をアッシングにより除去する工程がある。
【０００３】
アッシング処理を行う装置としては、ガスからプラズマを生成するプラズマ生成室と、隔壁部材を介してプラズマ生成室と連通し、プラズマの主にラジカルを用いてアッシングを行う処理室とを有するプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
隔壁部材は、複数の貫通孔を有し、石英等で構成され、隔壁部材の電位を例えば接地レベルに調整することで、プラズマ生成室で生成されたプラズマのイオンを引きつけて捕獲し、ラジカルを複数の貫通孔から処理室に通すように機能する。
【０００５】
処理室内のガスは、処理室に設けられた排気口から外部に排出される。このとき、排気口の位置に応じて処理室内におけるガスの排気に偏りが生じると、アッシングレート等のウェハの処理の特性が、ガスの排気の偏りの影響を受け、ウェハに行うアッシング処理等の所望の処理の均一性が悪くなる。そこで、ガスの排気の偏りの発生を抑えるために、環状の整流板を設置する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６４５３号公報
【特許文献２】特開２０１７−２８０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ガスの排気空間に整流板を設けても、ガスの排気口の付近にてガスの吸気が強くなるために、整流板では、処理室内におけるガスの排気の偏りをなくすことは難しい。
【０００８】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、処理室においてガスの排気の偏りをなくすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、ガスを流入し、処理室にて所定の処理を行う反応容器と、前記反応容器の側壁又は底壁の拡散路が形成されている部分にて排気口に連通する、前記拡散路を有する部材と、を有し、前記拡散路を有する部材と前記反応容器との間には、該拡散路と前記処理室の空間とを連通し、前記排気口に近付くほど開口面積が狭くなる開口部が形成される、処理装置が提供される。
【００１０】
また、他の態様によれば、ガスを流入し、処理室にて所定の処理を行う反応容器に取り付けられ、前記反応容器の側壁又は底壁の拡散路が形成されている部分にて排気口に連通する、前記拡散路を有する部材であって、前記拡散路を有する部材と前記反応容器との間には、該拡散路と前記処理室の空間とを連通し、周方向に傾きが形成された開口部が形成され、該開口部は、前記排気口に近付くほど開口が狭くなる、拡散路を有する部材が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
一の側面によれば、処理室においてガスの排気の偏りをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す図。
【図２】一実施形態に係る隔壁部材の一例を示す図。
【図３】比較例１に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す図。
【図４】比較例２に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す図。
【図５】一実施形態に係る処理室の圧力分布のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図６】一実施形態に係る処理室の圧力分布のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図７】一実施形態に係る処理室の圧力分布のシミュレーション結果の一例を示す図。
【図８】ガスの流れとクヌーセン数との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１４】
［プラズマ処理装置の構成例］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の構成の一例について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の構成の一例を示す。プラズマ処理装置１０は、ウェハＷに形成された被エッチング対象膜上のフォトレジスト膜をアッシングして除去するアッシング処理等のプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置１０は、ガスを流入し、処理室にて所定の処理を行う処理装置の一例である。
【００１５】
プラズマ処理装置１０は、ウェハＷの処理を行う処理室１０２と、処理室１０２に連通し、ガスを励起させてプラズマを生成するプラズマ生成室１０４とを有する。プラズマ生成室１０４は、隔壁部材１４０を介して処理室１０２の上方に設けられ、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）方式によってガスからプラズマを生成する。
【００１６】
プラズマ生成室１０４及び処理室１０２は、例えばアルミニウムなどの金属からなる略円筒状の反応容器１１０を有する。反応容器１１０の上部は、石英、セラミックス等の絶縁部材料からなる略円盤状の蓋体１０７により気密に閉塞されている。
【００１７】
反応容器１１０にはガス流路１２２が設けられている。ガスは、ガス供給部１２０からガス配管１２１及びガス流路１２２を介して、蓋体１０７の外周端部にて周方向にリング状に形成されたガス拡散路１２３に流れ、ガス流入口１１３からプラズマ生成室１０４の内部空間に導入される。ガス供給部１２０には、ガスを開閉するための開閉バルブ、ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラなどが備えられている。本実施形態では、例えば、ガス供給部１２０から水素（Ｈ２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスの混合ガスが供給される例を挙げて説明するが、ガスの種類はこれに限らない。
【００１８】
反応容器１１０の上部には、アンテナ部材としてのコイル１１９が巻回されている。コイル１１９には高周波電源１１８が接続されている。高周波電源１１８は、３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数の電力を出力し、コイル１１９に供給する。これにより、プラズマ生成室１０４内に誘導電磁界が形成され、プラズマ生成室１０４内に導入されたガスが励起され、プラズマが生成される。
【００１９】
処理室１０２内にはウェハＷを載置する載置台１０６が設けられている。載置台１０６は、処理室１０２の底部に設けられた支持部材１０８に支持されている。載置台１０６は、例えばアルマイト処理されたアルミニウムから形成される。載置台１０６内にはウェハＷを加熱するためのヒータ１０５が埋設されており、ヒータ１０５はヒータ電源１３８から給電されることによりウェハＷを所定の温度（例えば３００℃）に加熱する。このときの温度は、ウェハＷ上の被エッチング対象膜が大きなダメージを受けない程度の温度、例えば２５０℃〜４００℃程度の範囲であってもよい。
【００２０】
処理室１０２の内側には、処理室１０２の内壁を保護するライナー１３４が設けられている。ライナー１３４は、例えばアルミニウムから形成されている。ライナー１３４の内部には、環状の拡散路１３５が形成されている。環状の拡散路１３５は、載置台１０６よりも下側に設けられ、横方向に延びる排気口１２６に連通する。排気口１２６は、ライナー１３４及び処理室１０２の側壁を貫通し、真空ポンプを含む排気装置１２８に接続されている。これにより、処理室１０２及びプラズマ生成室１０４内を所定の真空度まで減圧することができる。ただし、排気口１２６は、反応容器１１０の側壁の拡散路１３５が形成されている部分に横方向に形成される構成に限らず、反応容器１１０の底壁の拡散路１３５が形成されている部分、つまり、拡散路１３５の直下にて下方向に形成されてもよい。また、排気口１２６は、横方向にまっすぐ貫通する形状に限らず、側壁で拡散路１３５に連通した後、下方向に曲がり底壁を貫通してもよい。なお、ライナー１３４は、反応容器１１０の側壁又は底壁の拡散路１３５が形成されている部分にて排気口に連通する、環状の前記拡散路１３５を有する部材の一例である。
【００２１】
ライナー１３４と反応容器１１０との間には、拡散路１３５と処理室１０２の空間とを連通し、周方向に傾きが形成された開口部１３６が形成されている。図１では、開口部１３６の一部として、開口部１３６ａ及び開口部１３６ｂが図示されている。開口部１３６は、ライナー１３４と反応容器１１０の底壁との間に設けられた全周にわたる開口であり、その開口は、周方向に所定の傾きを有している。
【００２２】
処理室１０２の側壁には、ゲートバルブ１３０によって開閉自在な搬出入口１３２が形成されている。ウェハＷの搬出入は、例えば図示しない搬送アームなどの搬送機構によって行われる。
【００２３】
処理室１０２とプラズマ生成室１０４との間にて各室を隔てる隔壁部材１４０には、複数の貫通孔１４４が形成されている。図２に、隔壁部材１４０を貫通する複数の貫通孔１４４の配置の一例を示す。隔壁部材１４０には、同心円状に複数の貫通孔１４４が形成されている。ただし、貫通孔１４４の配置及び個数は、図２の例に限らない。
【００２４】
隔壁部材１４０は、プラズマ生成室１０４において生成されるプラズマのうち、ラジカルを複数の貫通孔１４４から処理室１０２に通す。すなわち、プラズマ生成室１０４においてガスが励起されプラズマが発生すると、ラジカル、イオン、紫外光などが発生する。隔壁部材１４０は、石英等で構成され、プラズマ生成室１０４で生成されたプラズマのイオンと紫外光を遮蔽して、ラジカルのみを処理室１０２へ通過させる。
【００２５】
かかる構成のプラズマ処理装置１０において、ウェハＷにプラズマ処理を行う場合、まずゲートバルブ１３０を開いて、搬出入口１３２から処理室１０２内にウェハＷを搬入し、載置台１０６上に載置する。
【００２６】
次に、ゲートバルブ１３０を閉じて、排気装置１２８により処理室１０２の内部及びプラズマ生成室１０４の内部を排気して所定の減圧状態にする。また、ウェハＷが所定の温度（例えば３００℃）になるように、ヒータ電源１３８からヒータ１０５に所定の電力を供給する。
【００２７】
続いて、ガス供給部１２０からプラズマ生成室１０４内にガス配管１２１、１２２及びガス拡散路１２３を介して水素ガス及びアルゴンガスを供給する。高周波電源１１８からコイル１１９に例えば４０００Ｗの高周波電力を供給して、プラズマ生成室１０４の内部に誘導電磁界を形成する。これにより、プラズマ生成室１０４において水素ガス及びアルゴンガスからプラズマが生成される。生成されたプラズマのうち、紫外光、イオンは隔壁部材１４０により遮蔽され、ラジカルが通過する。これにより、処理室１０２内のウェハＷの表面は、紫外光と水素イオンからのダメージを受けることなく、ラジカルによって、例えばウェハＷ上のフォトレジスト膜のアッシング処理などの所望の処理を実行できる。
【００２８】
なお、本実施形態では、プラズマ生成室１０４を、誘導結合プラズマ方式によってプラズマを生成するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２９】
［処理室におけるガスの流れ］
かかる構成では、排気装置１２８を作動させることによって処理室１０２の空間に存在するガスは、載置台１０６の下を通り、開口部１３６から拡散路１３５に流入し、排気口１２６から外部に排出される。このとき、ガスの排気口１２６の付近にてガスの吸気が強くなるために、排気口１２６の位置に応じて処理室１０２内におけるガスの排気に偏りが生じる。これにより、排気方向のガスの偏りの影響を受けてアッシングレートが不均一になり、ウェハＷに行うアッシング処理の均一性が悪くなる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、開口部１３６は、排気口１２６に近付くほど開口が狭くなるように周方向に傾きが形成されている。開口部１３６は、排気口１２６に近付くほど開口が狭くなり、排気口１２６から遠ざかるほど開口が広くなるように形成することで、ガスの排気におけるコンダクタンスを制御するようになっている。
【００３１】
本実施形態では、開口部１３６は、全周において反応容器１１０の底部と隔離された開口であり、全周において周方向に傾きが形成されている。つまり、開口部１３６のうち、排気口１２６に最も近い開口部１３６ａの位置で最も狭くなり、排気口１２６に最も遠い開口部１３６ｂの位置で最も広くなるような傾斜を有する。例えば、図１に一例として示した開口部１３６ａの高さＨ１と開口部１３６ｂの高さＨ２とでは、開口部１３６ａの高さＨ１が、開口部１３６ｂの高さＨ２よりも低くなっており、排気口１２６の近くでは、ガスを流れにくくするようになっている。
【００３２】
また、拡散路１３５と排気口１２６とが連通する部分の、排気口１２６の断面積は、拡散路１３５の断面積以下になるように形成されている。これにより、拡散路１３５を流れるガスのコンダクタンスを、排気口１２６を流れるガスのコンダクタンスと同等以上にする。
【００３３】
なお、開口部１３６は、全周において開口している場合に限らず、複数に区切られたスリットであってもよい。この場合、開口部１３６の各スリットは、排気口１２６に近付くほどスリットの面積が小さくなるように周方向に傾きが形成される。
【００３４】
開口部１３６には、フィルタを有してもよい。この場合、フィルタの開口率は、排気口１２６からの距離に応じて変化するようにしてもよい。フィルタの開口率は、排気口１２６に近付くほど低くなるようにしてもよい。フィルタは、多孔質体又は複数の細孔を有する部材であってもよい。この場合、フィルタの開口率は、前記多孔質体の気孔率又は前記複数の細孔を有する部材に形成された各細孔のφ（直径）である。
【００３５】
また、本実施形態では、排気口１２６が１つの例を挙げて説明するが、複数の排気口１２６を有してもよい。この場合にも、複数の排気口１２６のいずれにおいても排気口１２６に近付くほど開口部１３６が狭くなるように形成される。この場合、例えば、複数の排気口１２６のそれぞれにアーチの谷が来るように、開口部１３６の傾きをアーチ状に変えてもよい。
【００３６】
［シミュレーション結果例］
次に、本実施形態にかかる処理室１０２の圧力分布のシミュレーション結果の一例について、比較例にかかる処理室１０２'、１０２''の圧力分布のシミュレーション結果の一例と比較しながら説明する。図３は、比較例１にかかるプラズマ処理装置１０'の処理室１０２'の一例を示す。図４は、比較例２にかかるプラズマ処理装置１０''の処理室１０２''の一例を示す。図３に示すように、比較例１にかかるプラズマ処理装置１０'では、処理室１０２'内のライナー１３４'に拡散路及び開口部が形成されていない。その他の構成は、図１に示した本実施形態にかかるプラズマ処理装置１０と同じである。
【００３７】
図５（ａ）は、比較例１にかかるプラズマ処理装置１０'の処理室１０２'における載置台１０６の圧力分布のシミュレーション結果の一例である。図５（ｂ）は、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１０の処理室１０２における載置台１０６の圧力分布のシミュレーション結果の一例である。
【００３８】
シミュレーションの条件としては、いずれもプラズマ生成室１０４に水素ガスを５００ｓｃｃｍ、アルゴンガスを６２００ｓｃｃｍの流量で導入し、処理室１０２、１０２'の圧力を２．５Ｔｏｒｒ（３３３Ｐａ）に設定した。このときの載置台１０６における圧力分布のシミュレーション結果を、高、中、低の３段階のレベルで示す。
【００３９】
図５（ａ）を参照すると、比較例１にかかる処理室１０２'における載置台１０６の圧力分布は、排気方向の矢印で示す排気口１２６が形成された側の圧力よりもその反対側に圧力の高い部分が偏っていることがわかる。つまり、処理室１０２の内部では、圧力分布に偏りが生じていて、排気口１２６が形成された側ではガスが流れ易くなり、その反対側ではガスが流れにくくなっていることがわかる。
【００４０】
上記圧力分布の偏りＤを、排気口１２６側における載置台１０６の端部から高圧力領域までの長さＬａと、排気口１２６側と反対側における載置台１０６の端部から高圧力領域までの長さＬｂとを用いて、Ｄ＝（Ｌａ−Ｌｂ）／（Ｌａ＋Ｌｂ）のパーセンテージで示す。
【００４１】
図５（ａ）の比較例１にかかる処理室１０２'では、載置台１０６の圧力分布の偏りＤは５５．３％である。つまり、比較例１では、排気口１２６への吸気により、ガスの排気に偏りがあるために、載置台１０６の圧力分布に偏りが生じていることがわかる。
【００４２】
このように排気口１２６の位置に応じて載置台１０６の圧力分布に偏りが生じると、アッシングレート等が影響を受け、ウェハＷに行うアッシング処理等の所望のプラズマ処理の均一性が悪くなる。
【００４３】
これに対して、図５（ｂ）を参照すると、本実施形態にかかる処理室１０２では、載置台１０６の圧力分布の偏りＤは１２．３％となり、比較例１と比べて圧力分布の偏りが改善されていることがわかる。つまり、本実施形態に係る処理室１０２では、ガス拡散路１３５をリング状に形成し、ガス拡散路１３５の全周に開口部１３６を設け、さらに、排気口１２６の位置に応じ開口部１３６に傾斜を設け、開口部１３６の高さを変化させる。具体的には、排気口１２６に近い位置の開口部１３６の高さは、排気口１２６に遠い位置の開口部１３６の高さよりも低くし、ガスを通りにくくすることでコンダクタンスを制御する。これにより、ガスの排気の偏りをなくし、載置台１０６の圧力分布の偏りを改善することができる。なお、本実施形態にかかる処理室１０２では、載置台１０６の圧力分布に１０％程度の偏りＤがあるのは、処理室１０２に設けられたゲートバルブ１３０の搬出入口１３２が影響していると考えられる。よって、ゲートバルブ１３０の搬出入口１３２の構成を考慮して、開口部１３６の広狭を設計することにより、ガスの排気の偏りＤをなくす又は０により近づけることができる。
【００４４】
図４に示すように、比較例２にかかるプラズマ処理装置１０''では、処理室１０２''内のライナー１３４''に拡散路及び開口部が形成されていない。また、排気口１２６が載置台１０６の下側に設けられ、反応容器１１０の底壁を貫通し、排気装置１２８に接続され、排気方向が下向きになっている。その他の構成は、図１に示した本実施形態にかかるプラズマ処理装置１０と同じである。シミュレーション条件は上記に示した図５（ａ）及び図５(ｂ)のシミュレーションを行ったときと同一である。この場合、図５（ｃ）に示すように、処理室１０２''における載置台１０６の圧力分布の偏りＤは１１．６％となり、図５(ｂ)に示した本実施形態に係る処理室１０２における載置台１０６の圧力分布の偏りＤの１２．３％とほぼ同等となる。よって、排気口１２６は、反応容器１１０の底壁を貫通し、下向きに設けられてもよい。
【００４５】
図６（ａ）に示す比較例３の処理室１０２'では、図５（ａ）に示す比較例１にかかる処理室１０２'のゲートバルブ１３０の搬出入口１３２を塞いだ条件で載置台１０６の圧力分布の偏りＤを算出したシミュレーション結果の一例である。なお、シミュレーション条件は上記に示した図５（ａ）〜図５(ｃ)のシミュレーションを行ったときと同一である。この場合、載置台１０６の圧力分布の偏りＤは５４．１％となり、図５（ａ）に示す比較例１の場合の偏りよりも若干改善されている。
【００４６】
以上の結果から、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１０の構成によれば、処理室１０２内のガスの排気の偏りをなくすことができるが、載置台１０６の圧力分布の偏りＤが完全にはなくならないのは、ゲートバルブ１３０の影響が大きいことが証明された。
【００４７】
図６（ｂ）は、本実施形態にかかる処理室１０２において、以下のように高圧力及び大流量のシミュレーション条件を設定したときの、載置台１０６の圧力分布の偏りＤのシミュレーション結果の一例を示す。このときのシミュレーションの条件としては、プラズマ生成室１０４に水素ガスを５０００ｓｃｃｍ、アルゴンガスを１８０００ｓｃｃｍの流量で導入し、処理室１０２の圧力を５Ｔｏｒｒ（６６６Ｐａ）に設定した。
【００４８】
これによれば、上記高圧力及び大流量の条件においても、載置台１０６の圧力分布の偏りＤは１３．１％となっている。これにより、本実施形態にかかる処理室１０２では、高圧力及び大流量の条件においても、上記構成によりガスの排気の偏りをなくすことができ、ウェハＷに行うアッシング処理の均一性を担保し、プロセスウィンドウを広げることができることが証明された。
【００４９】
更に、低圧力及び小流量の条件においての圧力分布の偏りＤについてシミュレーションした結果を図７に示す。図７では、本実施形態にかかる処理室１０２において、プラズマ生成室１０４に水素ガスを５０ｓｃｃｍ、アルゴンガスを１８０ｓｃｃｍの流量で導入し、処理室１０２の圧力を０．５Ｔｏｒｒ（６６．６Ｐａ）に設定した。
【００５０】
これによれば、上記の低圧力及び小流量の条件において処理室１０２からガスを排気する場合、載置台１０６の圧力分布の偏りＤは２７．８％となり、圧力分布の偏りＤの改善度は、上記の高圧力及び大流量の条件のときと比較して高くないことがわかる。これは、上記の低圧力及び小流量の条件において処理室１０２のガスは、連続流から分子流になるため、ガスの偏りを是正する効果が低くなったものと考えられる。
【００５１】
本実施形態に係る処理室１０２の構成によるガスの排気の偏りをなくす効果は、連続流の領域では高くなる一方、遷移流及び分子流の領域では、連続流の領域よりも低くなる。
【００５２】
図８に示すように、対象が気体の場合、クヌーセン数Ｋｎが０．０１よりも小さいとき、連続流であると定義される。クヌーセン数Ｋｎが０．０１よりも大きく、０．１よりも小さいとき、すべり流であると定義される。クヌーセン数Ｋｎが０．１よりも大きく、１０よりも小さいとき、遷移流であると定義される。クヌーセン数Ｋｎが１０よりも大きいとき、分子流であると定義される。
【００５３】
真空中のガスでは連続流とすべり流とを区別しなくてよいため、すべり流を含めて連続流というとすると、クヌーセン数Ｋｎが０．１よりも小さくなる条件であれば本実施形態に係る処理室１０２の構成によるガスの排気の偏りをなくす効果が高まることがわかる。よって、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、（１）式から算出されるクヌーセン数Ｋｎが０．１よりも小さくなる条件で使用されることが好ましい。
【００５４】
クヌーセン数Ｋｎは、（１）式により定義される。
Ｋｎ＝λ／Ｌ・・・（１）
ここで、λは平均自由工程（ｍ）であり、Ｌは代表長さ（ｍ）である。
また、平均自由工程λは以下の式で表される。
【数１】
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ここで、ｎは気体分子数密度（ｍ−３）、σは分子の直径（ｍ）、ｐは圧力（Ｐａ）、ＫＢはボルツマン定数（Ｊ／Ｋ）、Ｔは温度（Ｋ）を示す。
【００５５】
代表長さＬはガスの通路の最小値であり、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、プラズマ生成室１０４へのガス流入口１１３の０．５ｍｍがガスの通路の最小値である。たとえば、代表長さＬを０．５ｍｍとしたときには、アルゴンガスにおいて、以下の条件を（１）式及びλを導く式に代入したときのクヌーセン数は０．２５０９となり、処理室１０２のガスの流れは遷移流、臨界圧力は１．２５Ｔｏｒｒ（１６６．７Ｐａ）となる。
【００５６】
＜条件＞
ガス種          アルゴンガス
圧力            ６６．６６（Ｐａ）
温度（壁）      ３５３．１５（Ｋ）
代表長さ        ０．５（ｍｍ）
分子直径        ３．６２ｅ−１０（ｍ）
ボルツマン定数  １．３８ｅ−２３（Ｊ／Ｋ）
平均自由行程    １．２５ｅ−４（ｍ）
クヌーセン数    ０．２５０９
ただし、処理室１０２のガスの排気の流れにプラズマ生成室１０４へのガス流入口１１３の寸法０．５ｍｍの影響は少ない。一方、本実施形態では、ガスの排気に影響を及ぼすガス通路のうちの最小値は、隔壁部材１４０の貫通孔１４４のφ３ｍｍとなる。よって、代表長さＬを３ｍｍとして、上記＜条件＞の代表長さの値を変更し、クヌーセン数を算出すると、処理室１０２が臨界圧力は、０．２Ｔｏｒｒ（２６．６Ｐａ）となる。ただし、クヌーセン数の値は、圧力とガスの種類と代表長さにより変化するため、例えば、ガス種が異なれば上記クヌーセン数の算出値は当然に変わってくる。
【００５７】
以上に説明したように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０によれば、処理室１０２の排気口１２６の前段に、コンダクタンスが十分に小さいリング状のガスの拡散路１３５を設け、ガス拡散路１３５の内径側に円周状に開口した開口部１３６を設ける。更に、開口部１３６には周方向に傾斜が形成され、例えば、その高さを排気口１２６に近づく程低くする。これにより、ガスが排気される際のコンダクタンスを調整し、処理室１０２においてガスの排気の偏りをなくすことができ、アッシング処理の均一性を図ることができる。特に、大流量及び高圧力のプロセスにおいても、同様に処理室１０２においてガスの排気の偏りをなくす効果が得られ、プロセスウィンドウを広げることができる。また、処理室１０２内に環状の拡散路１３５と開口部１３６を設けることにより、上記効果を得ることができ、コストの増大を回避できる。
【００５８】
以上、プラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマ処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００５９】
例えば、本発明は、上記拡散路１３５をプラズマ処理装置のガス排気口の近傍に配置することで、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）装置等のプラズマ処理装置にも適用可能である。この場合にも、クヌーセン数Ｋｎを連続流の領域にする条件が満たされることが好ましい。
【００６０】
また、本明細書では、基板の一例として半導体ウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板やＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１０          プラズマ処理装置
１０２        処理室
１０４        プラズマ生成室
１０５        ヒータ
１０６        載置台
１０７        蓋体
１１０        反応容器
１１６        逆流防止壁部
１１８        高周波電源
１１９        コイル
１２０        ガス供給部
１２１，１２２  ガス配管
１２３        ガス拡散路
１２６        排気口
１２８        排気装置
１３０        ゲートバルブ
１３４        ライナー
１３５        拡散路
１３６        開口部
１４０        隔壁部材
１４４        貫通孔
【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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