(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、この真空容器内部に配置され内側の空間でプラズマが形成される処理室と、この処理室内に配置され前記プラズマを用いて処理されるウエハが載せられる載置面を有した試料台と、前記処理室内の試料台の下方に配置された排気口と、この排気口に連結させて配置された排気ポンプと、前記排気口からの排気量を調節する調節機とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記ウエハの処理中の第１の処理ステップにおける前記載置面の上方から前記処理室内部への第１の処理用ガスの供給と前記第１の処理ステップの後の第２の処理ステップにおける前記載置面の上方から前記処理室内部への第２の処理用ガスの供給とを切り替えるガス供給ユニットであって、前記第１の処理ステップにおいて前記載置面の上方から前記第１の処理用ガスを供給しつつ前記載置面の下方から第２の処理用ガスを供給する動作と前記第２の処理ステップにおいて前記載置面の上方から第２の処理用ガスを供給しつつ前記載置面の下方から第１の処理用ガスを供給する動作とを切り替えるガス供給ユニットと、前記第１及び第２の処理ステップが繰り返して実施される前記ウエハの処理中に前記ガス供給ユニットの前記切り替えを調節する制御部とを備え、
前記第１及び第２の処理ステップにおいて前記ガス供給ユニットから前記処理室に供給される前記第１及び第２の処理用ガスの流量の合計が等しくされたプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１及び第２の処理用ガスが相互に異なる組成を有したものであるプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記処理が前記第１及び第２の処理ステップを周期的に繰り返して実施されるプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記排気口が前記試料台の直下方でこの下面と前記処理室の空間を挟んで配置され、前記載置面の下方に前記第１及び第２の処理用ガスを供給する供給口が前記試料台の直下方でこの下面と前記処理室の空間に面して配置されたプラズマ処理装置。
【請求項５】
真空容器内部の処理室内に配置された試料台上の載置面に処理対象のウエハを載置し、当該処理室内にプラズマを形成し、前記ウエハを、前記処理室内に前記載置面の上方から第１の処理用ガスを供給しつつ前記載置面の下方から第２の処理用ガスを供給し前記第１の処理用ガスを用いて前記ウエハが処理される第１の処理ステップと、前記処理室内に前記載置面の上方から第２の処理用ガスを供給しつつ前記載置面の下方から第１の処理用ガスを供給し前記第２の処理用ガスを用いて前記ウエハが処理される第２の処理ステップとを切り替えてこれらを繰り返して処理するプラズマ処理方法であって、
前記第１及び第２の処理ステップにおいて前記処理室に供給される前記第１及び第２の処理用ガスの流量の合計が等しくされたプラズマ処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ処理方法であって、
前記第１及び第２の処理用ガスが相互に異なる組成を有したものであるプラズマ処理方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載のプラズマ処理方法であって、
前記処理が前記第１及び第２の処理ステップを周期的に繰り返して実施されるプラズマ処理方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載のプラズマ処理方法であって、
前記排気口が前記試料台の直下方でこの下面と前記処理室の空間を挟んで配置され、前記載置面の下方に前記第１及び第２の処理用ガスを供給する供給口が前記試料台の直下方でこの下面と前記処理室の空間に面して配置されたプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内部の処理室内に配置した半導体ウエハ等の基板状の試料を当該処理室内に形成したプラズマを用いて処理を行うプラズ処理装置およびプラズマ処理方法に係り、特に複数の処理用のガスを処理室内に導入して処理をするプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子は微細化が進展し、このような回路を実現するためエッチング処理の精度はｎｍのオーダーからÅオーダーへと移りつつある。このような高い精度でエッチングを実現するために処理の特性や条件を高い精度で実現することが重要な課題である。
【０００３】
一般に、プラズマ処理の工程においては処理の制御性を向上させるためには、処理に用いる処理用のガスの流量や組成を短時間且つ精密に実現する必要がある。このような課題に対して、従来の技術では、特開２００８−９１６５１号公報（特許文献１）に記載されたように、処理室へ供給される処理用ガスの供給用のガスラインに接続され分岐して処理室用の排気ポンプへ排気するのガスラインとを備え、バルブの動作によりこれらのガスラインへの処理用ガスの通流を切り換えて処理室内への処理用ガスの供給を制御するものが知られていた。
【０００４】
また、特開２００８−４１７２３号公報（特許文献２）に開示されるように、エッチングステップとデポステップとを短時間で繰り返して行う処理において、デポステップにおいて排気ポンプと処理室との間の排気ライン上に連結された調整ガス用ラインから調整用ガスを導入して反応室内に調整用ガスを供給し、デポステップの開始に際して反応室内の圧力が低下することを抑制するものが知られている。本例では、処理用ガスが切り替わるタイミングに合わせて排気ライン上の圧力調節用のバルブを動作して圧力を処理に適した値にすることが困難であることから、上記タイミングに合わせて調整用のガスを反応室に導入するものである。本従来技術では、反応室の下端から調整用のガスを供給することで処理中に処理用ガスの組成が変化した場合にも反応室内の圧力が変動することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９１６５１号公報
【特許文献２】特開２００８−４１７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は、次の点についての考慮が不十分であったため問題が生じていた。
【０００７】
すなわち、上記の特許文献１は、処理用ガスの流量や組成が短時間で切り替え或いは変化する場合、処理室からの排気経路上に配置された従来からの圧力調節手段では応答性が低く追従できないという課題を、一時的にガス流量を増大させることで解決するものである。しかし、本従来技術はガスを切り替える度にガス流量を増大させなくてはならず、その待ち時間を要し短時間での処理条件の変更を実現することができない。さらには、処理室内のガス流量が変化するため処理室内で実施されるエッチングの特性への影響が避けられず、所期の処理結果が得られない虞が有った。
【０００８】
また、特許文献２は、処理用ガスの組成や流量等の処理の条件が短い期間で繰返し切り替わる際に、反応室の圧力の変動を低減するために圧力調整用のガスを反応室下端から導入するものである。しかし、本従来技術では、調整用のガスが排気ライン上から排気口を介して導入されるため、その導入中は排気の流量を調節できないか、これが困難になる。このため処理中にウエハや真空装置側壁から生成される反応生成物による処理室内の圧力の変動を調整できないことになり、処理用ガスの条件の変化に対しても反応室の圧力の変動を抑制するという、所期の効果を得ることができなくなる。
【０００９】
このため、上記従来技術では、求められる処理の条件を高精度に実現することができず、処理の歩留まりが損なわれていた。このような問題点について、上記従来技術では十分に考慮れていなかった。
【００１０】
本発明の目的は、処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、真空容器と、この真空容器内部に配置され内側の空間でプラズマが形成される処理室と、この処理室内に配置され前記プラズマを用いて処理されるウエハが載せられる載置面を有した試料台と、前記処理室内の試料台の下方に配置された排気口と、この排気口に連結させて配置された排気ポンプと、前記排気口からの排気量を調節する調節機とを備えたプラズマ処理装置であって、前記ウエハの処理中の第１の処理ステップにおける前記載置面の上方から前記処理室内部への第１の処理用ガスの供給と前記第１の処理ステップの後の第２の処理ステップにおける前記載置面の上方から前記処理室内部への第２の処理用ガスの供給とを切り替えるガス供給ユニットであって、前記第１の処理ステップにおいて前記載置面の上方から前記第１の処理用ガスを供給しつつ前記載置面の下方から第２の処理用ガスを供給する動作と前記第２の処理ステップにおいて前記載置面の上方から第２の処理用ガスを供給しつつ前記載置面の下方から第１の処理用ガスを供給する動作とを切り替えるガス供給ユニットと、前記第１及び第２の処理ステップが繰り返して実施される前記ウエハの処理中に前記ガス供給ユニットの前記切り替えを調節する制御部とを備え、前記第１及び第２の処理ステップにおいて前記ガス供給ユニットから前記処理室に供給される前記第１及び第２の処理用ガスの流量の合計が等しくされたことにより達成される。
【００１２】
また、真空容器内部の処理室内に配置された試料台上の載置面に処理対象のウエハを載置し、当該処理室内にプラズマを形成し、前記ウエハを、前記処理室内に前記載置面の上方から第１の処理用ガスを供給しつつ前記載置面の下方から第２の処理用ガスを供給し前記第１の処理用ガスを用いて前記ウエハが処理される第１の処理ステップと、前記処理室内に前記載置面の上方から第２の処理用ガスを供給しつつ前記載置面の下方から第１の処理用ガスを供給し前記第２の処理用ガスを用いて前記ウエハが処理される第２の処理ステップとを切り替えてこれらを繰り返して処理するプラズマ処理方法であって、前記第１及び第２の処理ステップにおいて前記処理室に供給される前記第１及び第２の処理用ガスの流量の合計が等しくされたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、処理室内の圧力制御が追従しない問題を解決し、高速ガス切り替えを実現することにより、より微細なエッチングの制御ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置がプロセスガスａとプロセスガスｂとをシャワープレートを介して処理室へ供給している状態を模式的に示す図である。
【図３】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置がプロセスガスａをシャワープレートを介して、及びプロセスガスｂをウエハ載置用電極下方の開口から処理室にへ供給している状態を模式的に示す縦断面図である。
【図４】図１に示す実施例に係るプロセスガスaはシャワープレート２を経由せずに処理室４へ供給し、プロセスガスｂはシャワープレート２を経由してに処理室４へ供給する方法を示した図である。
【図５】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置において第１および第２のガス供給路から異なるプロセスガスを供給して実施する処理中に反応生成物が形成される状態を模式的に示す縦断面図である。
【図６】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置において第１および第２のガス供給路から異なるプロセスガスを供給して実施する処理中に反応生成物が形成される状態を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の実施例を、図１を用いて説明する。図１は本発明の実施例に係るプラズマ処理装置を示す図であり、特に、本実施例では、プラズマを形成するために処理室内に供給される電界としてマイクロ波の電界を用い、さらにソレノイドコイルから供給される磁界とマイクロ波の電界との相互作用により電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）を生起して処理用ガスの粒子を励起してプラズマを形成してウエハ等試料のエッチング処理を行うプラズマ処理装置を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。この図において、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置は、円筒形またはこれと見なせる程度の近似した形状を有してその円筒形の側壁の上部が開放された真空容器１の上部に円板形状の誘電体窓３（例えば石英製）を設置して、これらの間がシールされて内部が気密に封止されている。
【００１８】
また、誘電体窓３の下方には、この真空容器１内部の処理室４内にエッチングガスを導入するための貫通孔が複数個配置された誘電体（例えば，石英またはイットリア）により構成された円板状のシャワープレート２が配置されている。処理室４は、上方の誘電体窓３と真空容器１の側壁との間で内外が気密に封止された状態で、外部から密封されて構成されている。また、処理室４の天井面はシャワープレート２により構成されており、このシャワープレート２は処理室４内部に形成されるプラズマに面することになり、処理中はシャワープレート２を介してその上方に配置された誘電体窓３にプラズマからの熱が伝達される。
【００１９】
シャワープレート２と誘電体窓３との間にはこれらにより上下を挟まれた空間が配置され、この内部はエッチングガスを流すためのガス供給装置１６と連通されて、ガス供給装置１６から供給されたエッチングガスが内部で拡散した後シャワープレート２の貫通孔を通り処理室４内に導入される。また、真空容器１の下方には可変コンダクタンスバルブ２８とターボ分子ポンプ２９と粗引きポンプであるドライポンプ３０が配置され、真空容器１内の処理室４の底面であってウエハ載置用電極１０の直下方に配置された円形の真空排気口５を介し処理室４と連通されている。
【００２０】
プラズマを生成するための電界を処理室４に伝送するため、誘電体窓３の上方には電界を伝播して誘電体窓３を通して処理室４内側に導入するための手段として導波管６（またはアンテナ）が配置されている。導波管６は、その上下方向に延在した導波管６の円筒形の管状部分は上端部において水平方向に延在する断面矩形状の管状部分の一端部と連結されて向きが変えられ、さらに断面矩形状の管状部分の他端側には導波管６内へ伝送される電界を発振して形成するための電界発生用の電源であるマグネトロン８が配置されている。この電界の周波数は特に限定されないが、本実施例では２．４５ＧＨｚのマイクロ波のものが用いられる。
【００２１】
処理室４の外周部であって誘電体窓３の上方及び真空容器１の円筒状部分の側壁の外周側には、磁場を形成する磁場発生コイル９が配置され、電磁波発生用電源８より発振されて導波管６及び、空洞共振器７、誘電体窓３、シャワープレート２を介して処理室４内に導入された電界は、磁場発生コイル９に直流電流が供給されて形成され処理室４内に供給された磁場との相互作用により、エッチングガスの粒子を励起して処理室４内のシャワープレート２の下方の空間にプラズマを生成する。また、本実施例では処理室４内の下部であってシャワープレート２の下方には、処理対象の試料であるウエハ１１が載せられる円形の上面がシャワープレート２に対向して配置された試料台であるウエハ載置用電極１０が配置されている。
【００２２】
このようなプラズマ処理装置において、図示されていない真空容器１の側壁に連結され減圧された搬送室の内部にロボットアーム等の搬送手段が配置された真空搬送容器の当該搬送室を搬送されて処理室４内に搬入されたウエハ１１は、ウエハ載置用電極１０上の載置面を構成するアルミナ或いはイットリア等の誘電体材料の膜上に載せられる。この後、直流電源１５とフィルターを介して電気的に接続され誘電体膜内に配置された金属製の膜状の電極に印加される直流電圧により形成された静電気力により、ウエハ１１が誘電体膜上面の上方でこれに吸着されウエハ載置用電極１０上に保持される。
【００２３】
次に、ガス供給装置１６から所定のエッチング用の処理用ガスが処理室４内に供給され、処理室４内部の圧力が圧力計２７で計測された結果に基づいて可変コンダクタンスバルブ２８によって処理に適した圧力に調節され、記電界及び磁界が処理室４内に供給されて処理用ガスの粒子が励起されて、ウエハ載置用電極１０及びシャワープレート２との間の処理室４内の空間にプラズマが形成される。当該プラズマが形成された状態で、試料台の内部に配置された円板または円筒形の金属製の部材であるウエハ載置用電極１０に高周波電源１３からマッチング回路１２を介して高周波電力が印加されてウエハ１１上方にバイアス電位が形成され、プラズマ中の荷電粒子がウエハ１１表面に引き込まれてウエハ１１表面上に配置された処理対象の膜がエッチング処理される。
【００２４】
処理対象の膜の処理が終了したことが検出されると、ウエハ載置用電極１０への高周波電力の印加が停止され、処理用ガスの供給も停止される。この状態で、処理室４と搬送室との間の連通が開放され、ロボットアーム等の搬送手段が処理室４内に進入してウエハ１１を試料台から受け取って処理室４外の搬送室内に搬出し、別の未処理のウエハ１１が在る場合には、これを処理室４内に搬入して試料台に受け渡す。
【００２５】
次に、高速ガス切り替え機構をもつガス供給装置１６について説明する。本例のガス供給装置１６は、プロセスガスａが貯留されてこれを供給するガス供給源ａ２３と、プロセスガスｂが貯留されてこれを供給するガス供給源ｂ２４と、を備えている。さらに、ガス供給装置１６は、真空容器１と連結された第１のガス供給路１７、第２のガス供給路２０とが接続されている。
【００２６】
第１の供給路１７は、ガス供給装置１６と真空容器１との間を連結してシャワープレート２と誘電体窓３との間の隙間に連通している。また、第２の供給路２０は、ガス供給装置１６と真空容器１との間を連結して処理室４のウエハ載置用電極１０の載置面の下方に配置された開口３１と連通している。この第２の供給路２０は、マスフローコントローラーａ２５からのガスがシャワープレートを経由せずに処理室４内の真空排気口５とウエハ載置用電極１０との間の空間に流入する経路である。
【００２７】
ガス供給装置１６は、ガス供給源ａ２３と連通されプロセスガスａの流量、速度を調節するマスフローコントローラーａ２５とを備えている。さらに、当該マスフローコントローラーａ２５と第１の供給路１７及び第２の供給路とに分岐して各々連結され内部をプロセスガスａが流れる配管から構成されたガスの経路を備えている。これら分岐したガスの経路上には、流路の開放と閉塞とを行うまたはガスの通流の量を調節する第１のバルブａ１８，第２のバルブａ２１が配置されている。
【００２８】
さらに、ガス供給源ｂ２４と連通されてプロセスガスｂの流量、速度を調節するするマスフローコントローラーｂ２６と、このマスフローコントローラーｂ２６と第１の供給路１７及び第２の供給路とに分岐して各々が連結され内部をプロセスガスｂが通流する配管から構成されたガスの経路とを備えている。これら分岐したガスの経路上には流路の開放と閉塞とを行うまたはガスの通流の量を調節する第１のバルブｂ１８，第２のバルブｂ２１が配置されている。つまり、第１の供給路１７、第２の供給路２０の各々は、第１のガス供給源２３及び第２のガス供給源２４と連結されて、これらからのガスの経路が合流して流入するものである。
【００２９】
図１に示されていないが、本実施例のプラズマ処理装置は、マグネトロン８による電界および磁場発生コイル９による磁界の発生や停止、高周波電源１３からの高周波電力の供給や停止、ガス供給装置１６によるプロセスガスの供給の量、速度の調節と停止、真空排気口５からの処理室４内の排気とその量、速度の調節、ウエハ１１のウエハ載置用電極１０への吸着と解除、ウエハ１１の処理室４内への搬入及び処理室４からの搬出等の動作が図示しない制御装置により調節される。制御装置は、制御対象となる外部の部分や機器との間で信号を通信する通信手段との間のインターフェース、予め用意されたアルゴリズムが記載されたソフトウエアやインターフェースを介して受信した信号のデータが記憶されるＲＡＭ，ＲＯＭ或いはＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶装置、上記記憶装置内に記憶されたデータやソフトウエアに基づいて指令信号や制御の目標値を算出するＣＰＵ等の一般的に知られた演算器及びこれらの間で信号を通信可能に接続する通信経路を備えている。
【００３０】
次に、ガス供給装置１６の動作について説明する。図２は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置がプロセスガスａとプロセスガスｂとをシャワープレート２を介して処理室４へ供給している状態を模式的に示す図である。
【００３１】
制御装置からの信号に応じて、第１のバルブａ１８が開放され、更に第２のバルブａ２１が閉塞された結果、ガス供給源ａ２３からのプロセスガスａは第１のガス供給路１７を通りシャワープレート２に配置された複数の貫通孔を介して上方からウエハ載置用電極１０の載置面に向かって処理室４へ供給される。その際、プロセスガスａの流量をＱａとする。
【００３２】
また、制御装置からの信号に応じて、第１のバルブｂ１９が開放され第２のバルブｂ２２が閉塞された結果、ガス供給源ｂ２４からのプロセスガスｂは、第１のガス供給路１７を通りシャワープレート２の貫通孔を介してシャワープレ処理室４へ供給される。その際の流量をＱｂとする。
【００３３】
図２に示す例では、プロセスガスａ、プロセスガスｂは共にシャワープレート２を介して処理室４へ供給される。処理室４に供給される処理用ガスの流量の合計はＱａ＋Ｑｂとなる。ウエハ１１の処理中に処理室４内で形成される反応生成物が生じなければ、処理室４内から真空排気口５を通して排気される流量もＱａ＋Ｑｂとなる。
【００３４】
制御装置は、流量Ｑａ＋Ｑｂでプロセスガスが処理室４に供給されている間に、プロセスガスａ，プロセスガスｂが供給される処理室４の圧力を、圧力計２７の圧力値が設定値Ｐになるように、可変コンダクタンスバルブ２８の動作させ実効排気速度Ｓｅｆｆを調節している。可変コンダクタンスバルブ２８は、真空排気口５からターボ分子ポンプ２９の入り口との間を連結する管路を備えた排気ライン上に配置され、図示していない複数の板状のフラップであって各々が管路の流路断面を横切る方向に平行に配置された軸の周りに回転するフラップを備えたものであり、これらフラップが回転することで管路の流路断面積が可変に増減される。制御装置は、圧力計２７からの出力の信号を受信してこれから検出された値に基いて指令信号を発信し、処理室４内の圧力が所期の値となるように排気の流量または速度を、フラップの流路断面に対する角度を変化させ流路断面積を増減させて調節する。
【００３５】
図３は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置がプロセスガスａをシャワープレート２を介して、及びプロセスガスｂをウエハ載置用電極１０下方の開口から、処理室４にへ供給している状態を模式的に示す図である。本図に示す例では、プロセスガスａがシャワープレート２の貫通孔から処理室４に供給され、プロセスガスｂは開口３１から処理室４へ供給される状態を示している。
【００３６】
この状態では、制御装置は、指令信号を発信して、第１のバルブａ１８を開放し第２のバルブｂ２１を閉塞する。この結果、プロセスガスａは第１のガス供給路を通りシャワープレート２の貫通孔を介して処理室４に供給される。一方、第１のバルブｂ１９が閉塞され第２のバルブｂ２２が開放された結果、プロセスガスｂは第２のガス供給路２０を通りウエハ載置用電極１０の下方に配置された開口３１から処理室４へ供給される。
【００３７】
本図における例においても、図２に示しす場合と同様に、処理室４に供給されるプロセスガスａの流量はＱａ、プロセスガスＱｂの流量はＱｂであり、このため、この図の状態において処理室４内に供給される処理用ガスの流量も同様にＱａ＋Ｑｂとなる。このため、真空排気口５を通り排気される処理室４内のガスや粒子の量は、処理室４内に生成される物質の量が無いかこれを無視すれば、プロセスガス流量Ｑａ＋Ｑｂに等しいため、可変コンダクタンスバルブ２８を動作により実現される実効排気速度Ｓｅｆｆは図２の例と等しいものとなり、処理室４内の圧力の設定値も同じくＰとなる。
【００３８】
図４は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置がプロセスガスａとプロセスガスｂとをシャワープレート２を介して処理室４へ供給している状態を模式的に示す図である。本図に示す例では、プロセスガスａがシャワープレート２の貫通孔から処理室４に供給され、プロセスガスｂは開口３１から処理室４へ供給される状態を示している。
【００３９】
図４の例では、制御装置からの指令に基いて第１のバルブa１８が閉じられて、第２のバルブａ２１が開かれることにより、プロセスガスａは第２のガス供給路２０を通り開口３１から処理室４のウエハ載置用電極１０の下方の空間に、流量Ｑａで供給される。一方、第1のバルブｂ１９が開かれ、第２のバルブｂ２２が閉じられることにより、プロセスガスｂは第１のガス供給路１７を通りシャワープレート２の貫通孔から処理室４の上部に、流量Ｑｂで供給される。
【００４０】
この状態においても、処理室４内に生成される物質の量を無視するか零であると仮定すれば、処理室４の底面に配置された真空排気口５から排出されるガスの粒子の流量はＱａ＋Ｑｂとなるため、ターボ分子ポンプ２９で排気される流量は図２，３の場合と等しく、可変コンダクタンスバルブ２８によって実現される実効排気速度Ｓｅｆｆ及び処理室４内の圧力の設定値もこれらと同じものとなる。
【００４１】
上記の図２乃至４に示した何れの例においても、処理室４へ流入する処理用ガスの単位時間当たりの流量（流量速度）は変化しない。このことから、エッチング処理の開始前にこれらプロセスガスａとプロセスガスｂとが混合されて構成された処理用ガスの全体の流量に適合させて処理室４内の圧力を所定の範囲内の値に維持できるような実行排気速度Ｓｅｆｆ及びこれに対応する可変コンダクタンスバルブ２８の角度を実現しておけば、処理中にプロセスガスａを用いたステップとプロセスガスｂを用いたステップとに条件を切り替えてエッチング処理においても、当該処理中のガスの切り替えに合わせて処理室４内の圧力が変動することが低減される。
【００４２】
このため、ガスの流量または組成を異なるものに切り替えた後に処理室４内の圧力が切り替えられたガスの処理の条件に適した所期のものになるまで調整されるまで処理の開始を待機する時間が低減され、処理のスループットの低下が；抑制される。また、適した圧力の条件が実現されるまで待機せずに処理を開始した場合に処理の結果が所望のものからズレてしまい処理の歩留まりが損なわれてしまうことが抑制される。
【００４３】
本実施例において、プロセスガスａを用いたステップまたはプロセスガスｂを用いたステップの期間は数秒以下のものである。このようなステップでは、通常圧力の値が整定するまで十数秒程度を要する可変コンダクタンスバルブ２８を用いた調整では追従できないという問題が生起するが、上記実施例のプロセスガスを導入する構成により、処理室内の圧力を短時間で所期のものにすることができ、プロセスガスを高速で切り替えてウエハ１１の処理対象の膜をエッチング処理して高い加工の精度を実現できる。
【００４４】
本実施例において、シャワープレート２を介さずウエハ載置用電極１１の載置面の下方から導入されるプロセスガスは励起されていない生の状態のガスで、大部分がウエハ載置用電極１１の下方から真空排気口５から排気されることになる。このため、上記処理室４の下方に供給されるプロセスガスはウエハ１１のエッチングには実質的に寄与しないようにできる。
【００４５】
また、プロセスガスａ，プロセスガスｂは単体のガスでも良いし、複数の種類の物質が混合された複合のガスでも良く、一方に含まれる物質が他方にも含まれていても良い。上記図３及び図４において、シャワープレート２から処理室４に導入されてエッチング処理に用いられるプロセスガスａとプロセスガスｂとは、同じ物質が混合された複合ガスでその組成または流量が相互に異なるものであっても良い。
【００４６】
上記の例では、流量や組成を含むガスの条件が切り替えられる複数のステップにおいて、真空排気口５から排気されるガスの流量と組成とが等しいまたは等しいと見做せる程度に近似した値となるように、各々のステップにおいて開口３１から組成と流量とを調節されたガスが供給される。また、実施例で述べた２ラインのガス供給にラインに限定されるものではなく、２ライン以上の複数のラインにおいても、適用可能である。
【００４７】
本実施例に係るプラズマ処理装置では、特許文献２に開示された従来技術のように、ウエハ１１の処理中に当該処理に用いるガスの組成を切り替えてこれを繰返して行う処理において、処理室内の圧力の変動を抑制するための調整用のガスを排気ラインに導入し、処理室の排気用の開口から処理室内に供給する構成においては当該排気口から排気される流量を排気ライン上に配置された調節機（例えば、上記実施例の可変コンダクタンスバルブ２８に相当するもの)を動作させられないという要件がなく、ウエハ１１の処理中においても可変コンダクタンスバルブ２８を動作させることで処理室４内の圧力を調節することができる。
【００４８】
本実施例では、このような構成を備えることにより、処理中に生成された反応生成物によって処理室４内の圧力が変動したり真空排気口５から流出するガスの流量が変動したりすることを抑制できる。図５および図６を用いてこれを説明する。
【００４９】
図５及び６は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置において第１および第２のガス供給路から異なるプロセスガスを供給して実施する処理中に反応生成物が形成される状態を模式的に示す縦断面図である。図５は、第１のガス供給路１７を通してシャワープレート２からプロセスガスｂが処理室４に供給され、第２のガス供給路２０を通して開口３１からプロセスガスａが処理室４の下部に供給される例を示している。また、図６は、第１のガス供給路１７を通してシャワープレート２からプロセスガスａが処理室４に供給され、第２のガス供給路２０を通して開口３１からプロセスガスｂが処理室４の下部に供給される例を示している。
【００５０】
図５に示すように、ウエハ１１の処理の間、処理室４内に形成されたプラズマとウエハ１１及び処理室４の内側表面を構成する部材との間の相互作用により、反応生成物が処理室４内に形成される。これらの反応生成物は、プラズマが形成されている間にプラズマに面するウエハ１１や処理室４の内壁表面の部材を構成する材料とプラズマ中の粒子とが物理的または化学的に反応して形成されるものが一般的である。
【００５１】
このため、このような反応生成物が形成されている処理中には、処理室４の内部の空間には単位時間当たりに流量Ｑａ＋Ｑｂのプロセスガスａおよびプロセスガスｂだけでなく、単位時間当たり生成量Ｑｇの反応生成物が（図示していない内壁面やウエハ１１の表面の導入孔から）導入されていると見做せる。このことから、各々流量がＱａ，Ｑｂである異なるプロセスガスを用いた条件の処理のステップを切り替えて繰り返すウエハ１１の処理中に、当該処理のステップの条件に適した処理室４内の圧力を実現するには、プロセスガスの流量Ｑａ，Ｑｂ及び反応生成物の形成量Ｑｇに対応して真空排気口５からのガスの排気量を調節する必要が有る。
【００５２】
つまり、形成量Ｑｇの反応生成物も可変コンダクタンスバルブ２８を介してターボ分子ポンプ２９、ドライポンプ３０により排気される。図６に示す例では、その際、排気ポンプの回転数或いは動作による排気の能力が一定にされている場合には、可変コンダクタンスバルブ２８が図２乃至４に示されるような流量Ｑａ＋Ｑｂに対応した排気量となるように調節されたフラップの位置であると、当該位置に対応した実行排気速度Ｓｅｆｆで処理室４内が排気されるため、Ｑｇだけ増大した処理室４内へのガスの導入の量（Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｇ）に対しては処理室４内のガスの量が図２乃至４の例より増大することになり、処理室４内の圧力がＰ１（＞Ｐ）になる。
【００５３】
図６に示す例では、圧力計２７からの出力から検出された処理室４内の圧力の値を所期のＰにするため、制御装置からの指令信号に基いて、可変コンダクタンスバルブ２８のフラップの角度位置が調節されて真空排気口５から排出されるガスの実効排気速度がＳｅｆｆからＳｅｆｆ１に変化する。図２乃至４に示す実施例のように、ウエハ１１のエッチング処理は、その処理中にシャワープレート２から処理室４内に供給される処理用ガスがプロセスガスａである条件のステップとプロセスガスｂである条件のステップとの間で、各々のステップが数秒の間隔で周期的に切り替えられてこれが繰り返され、当該処理に用いられるプロセスガスの供給経路が第１のガス供給路１７と第２のガス供給路２０とで切り替えられているが、真空排気口５から排気されるガスのうちで処理用ガスの流量は実質的にＱａ＋Ｑｂのままで変化していない。
【００５４】
そこで、図６の例では、可変コンダクタンスバルブ２８の開閉の調節による実効排気速度の増減による処理室４内の圧力の調節は、反応性生物に対応する排気の流量Ｑｇに対して実施するようにしても良いことになる。なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例は本発明を分りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１…真空容器、２…シャワープレート、３…誘電体窓、４…処理室、５…真空排気口、６…導波管、７…空洞共振器、８…マグネトロン、９…磁場発生コイル、１０…ウエハ載置用電極、１１…ウエハ、１２…マッチング回路、１３…高周波電源、１４…フィルター、１５…静電吸着用直流電源、１６…ガス供給装置、１７…第１の供給路、１８…第１のバルブａ、１９…第１のバルブｂ、２０…第２の供給路、２１…第２のバルブａ、２２…第２のバルブｂ、２３…ガス供給源ａ、２４…ガス供給源ｂ、２５…マスフローコントローラーａ、２６…マスフローコントローラーｂ、２７…圧力計、２８…可変コンダクタンスバルブ、２９…ターボ分子ポンプ、３０…ドライポンプ。
【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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