(57)【要約】【課題】処理室内の試料台上に配置される試料を均一に処理できる真空処理装置を提供する。【解決手段】真空処理室内に配置された試料台上に乗せられたウエハを、この真空室内に生成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記真空処理容器の前記ウエハ上方で対向して配置され第１の処理用ガスが導入される貫通孔を備えたプレートと、上下に隣接して配置された第１、第２の円筒部材と、これら第１、第２の円筒部材の隙間に連通して配置さ第２の処理用ガスを供給する手段を備え、前期第１の処理ガスと組成の異なる第２の処理用ガスを供給しつつ、前記ウエハを処理するプラズマ処理装置。【選択図】図２
2008124190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室内に配置された試料台上に乗せられたウエハを、この真空室内に生成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記真空処理容器の前記ウエハ上方で対向して配置され第１の処理用ガスが導入される貫通孔を備えたプレートと、処理室内部に形成される略円筒形状の隙間空間と、前記隙間に連通して配置され第２の処理用ガスを供給する手段を備え、前記第１の処理用ガスと組成の異なる第２の処理用ガスを供給しつつ、前記ウエハを処理するプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第２の処理用ガスは、前記隙間と連通して配置されたリング状部材から供給されて前記隙間を介して供給される請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記隙間と連通して配置された前記リング状部材は、その内部に周方向全周に渡り前記処理用ガスを行き渡らせるガス通路を有し、前記ガス通路から処理室内面までを貫通する複数の小径孔を有する請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記隙間は、上下に隣接して配置された第１、第２の円筒部材の間に形成される請求項１から３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１、第２の円筒部材は、それぞれ前記真空室の前記プラズマに面する内側壁に構成される請求項１から４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記隙間は、所定の傾斜を有して形成された請求項１から５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１の円筒部材が第２の円筒部材の内側に配置された請求項１から６に記載のプラズマ処理装置
【請求項８】
前記試料台が前記ウエハの温度調整手段を備え、前記ウエハ外周端が前記試料台のウエハ載置面の外側に位置している請求項１から７に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内の処理室内部を減圧した処理室内部に処理用ガスを導入しつつ、半導体ウエハなどの基板状の試料を処理する真空処理装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウエハなど基板状の試料を処理して半導体デバイスを製造するための真空処理装置では、真空容器内部に配置され所定の真空度まで減圧される処理室内部に処理用ガスを導入して半導体ウエハ表面に所望の形状を形成している。例えば、処理室内部に導入された反応性の高いガスを真空容器外部から電界を供給してプラズマ化し、プラズマ内のイオン等荷電粒子やラジカルといったの反応性粒子との物理的、化学的反応によってウエハ表面に予め形成された薄膜を所望の形状となるように加工している。
【０００３】
このような真空処理装置では、半導体デバイスの更なる高集積化の要求から、基板表面を更に細密に高精度に行うことが求められている。このような要求を満たすためには、試料表面をより均一に処理することが必要となる。例えば、試料の表面方向について異なる箇所での処理の結果が大きく異なると、所望の形状との誤差が大きな方の加工が施された半導体デバイスは他のデバイスと比べ性能が所期のものに到達せずデバイス製造の歩留まりを低下させてしまう虞がある。
【０００４】
そこで、処理を均一に行うため、処理室に導入された処理用ガスの処理室内での密度の分布をより均一にすることが求められている。つまり、このようなガスの分布は処理性能の均一性に大きな影響があることが知られている。そこで、従来より、半導体ウエハ表面上でのガスの分布が均一になるようにその導入が工夫されている。例えば、処理室の形状を円筒形状とし、かつこの処理室内に配置されその上に半導体ウエハが載置される試料台を略円筒形状とし、両者を同軸、つまり２つを同心上に配置することで、試料である円板上の半導体ウエハの周方向についての処理の性能が均一となるように図っていた。
【０００５】
しかし、近年では、処理中の半導体ウエハの温度や半導体ウエハを処理した際に発生する反応生成物が半径方向で不均一な分布を有するため、これを考慮して半導体ウエハの面方向にさらに均一な処理を実現することが求められている。例えば、処理用ガスを構成する各物質の成分比を半導体ウエハの半径方向について異ならせたものを半導体ウエハ上方の処理室内に供給し、各成分が半導体ウエハ上方で異なる分布となるようにすることで、処理性能の均一性を向上させる技術が考えられている。
【０００６】
このような従来の技術の一例は、特開昭６２−２９０８８５号公報（特許文献１）に開示のものが知られている。この従来技術では、半導体ウエハ上方でこれに面する処理室の上部の電極に異なる種類、流量の前記処理用ガスが供給される部屋を配置し、各々の部屋に連通し処理用ガスを処理室内に導入する導入口を複数箇所設け、それぞれのガス導入口からガス種、ガス流量の異なるガスを導入する構成が開示されている。
【０００７】
このような構成により、この従来技術では、ウエハを載置する試料台の上方に処理用ガスをプラズマ励起させたり拡散させたりするのに必要な空間に処理用ガスを導入する位置を処理室の中心軸付近と外周位置付近の複数箇所として、これら導入位置から異なるガス種、ガス流量の処理用ガスを導入することで、ウエハ面上でガス種の各々が異なる濃度分布となる構成である。
【０００８】
このような従来技術の場合、処理用ガスの導入位置と試料台の間の前記空間が大きい形状の処理室では、中心軸位置付近と外周位置付近の異なる領域からガス種、ガス流量が異なる処理用ガスを導入しても、ガス拡散によりガス濃度分布が平坦化されるため、ウエハ面上でのガス濃度分布の偏りの形成が困難となる。そこで、前記空間の側方に配置される処理室側面や試料台外周側部分の表面等、よりウエハに近い位置から処理用ガスを導入することで、ウエハ面上でのガス濃度分布を大きくする構成が知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開昭６２−２９０８８５号公報
【特許文献２】特開平１０−６４８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の技術では、次の点について十分な考慮がなされていなかった。すなわち、半導体ウエハの面上でのガスの濃度の分布の大小を大きくするために、このウエハの設置箇所の近傍からガス導入する従来技術の場合、処理室の側面や試料台外面等の処理室内側表面上に処理用ガスを導入するための導入口を設ける必要がある。この導入口の形状によっては、処理室内における処理用ガスの各成分の分布は軸対象から大きく離れた分布となり、処理室内のプラズマ密度の軸対称性が達成できず、処理の均一性を大きく損なってしまうという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、処理室内の試料台上に配置される試料を均一に処理できる真空処理装置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、真空処理室内に配置された試料台上に乗せられたウエハを、この真空室内に生成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記真空処理容器の前記ウエハ上方で対向して配置され第１の処理用ガスが導入される貫通孔を備えたプレートと、処理室内部に形成される略円筒形状の隙間空間と、前記隙間に連通して配置され第２の処理用ガスを供給する手段を備え、前記第１の処理用ガスと組成の異なる第２の処理用ガスを供給しつつ、前記ウエハを処理するプラズマ処理装置によって達成できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、試料上方の空間でのガスの供給を試料の周方向についてより均一化して半導体ウエハの処理を均一に行うことのできる真空処理装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本願発明に係る真空処理装置の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１乃至図５を用いて本発明の第１の実施例を説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係る真空処理装置の全体的構成の概略を示す図である。図１（ａ）は、真空処理装置を上方から見て構成の概略を示す横断面図である。図１（ｂ）は、真空処理装置の斜視図である。
【００１５】
図１に示す本実施例に係る真空処理装置１００は、大きく分けて、大気側ブロック１０１と真空側ブロック１０２とを備えている。大気側ブロック１０１は大気圧下でウエハを搬送、収納位置決め等をする部分であり、真空側ブロック１０２は大気圧から減圧された圧力下でウエハ等の基板状の試料を搬送し、予め定められた処理ユニット内において処理等を行なうブロックであり、これら搬送や処理を行う箇所と大気側ブロック１０１との間で、試料を内部に有した状態で圧力を大気圧と真空圧との間で上下させる部分を備えている。
【００１６】
大気側ブロック１０１は、内部に大気側搬送ロボット１０９を備えた略直方体形状の筐体１０６を有し、この筐体１０６の前面側（図上右側）に取付けられ、処理用又はクリーニング用の試料が収納されているカセットがその上に載せられる複数のカセット台１０７を備えている。
【００１７】
真空側ブロック１０２は、平面形状が略多角形状（本実施例では５角形状）の真空搬送容器１０４の側壁面の周囲に、内部が減圧されその内部に試料が搬送され処理されるる処理室を有する真空容器を備えた４つの処理ユニット１０３と、真空搬送容器１０４と大気側ブロック１０１との間に配置され試料を大気側と真空側との間でやりとりする２つのロック室１０５を備えている。この真空側ブロック１０２は減圧されて高い真空度の圧力に維持可能な処理ユニットである。
【００１８】
真空搬送容器１０４内の搬送室には、真空下で試料をロック室１０５と処理ユニット１０３内の処理室との間で搬送する真空搬送ロボット１０８がその中央に配置されている。この真空搬送ロボット１０８のアーム上に試料が載せられて、各処理ユニット１０３の処理室内に配置された試料台上と何れかのロック室１０５内の試料台との間で搬入、搬出が行われる。これら処理ユニット１０３、ロック室１０５と真空搬送容器１０４内の搬送室との間は、各々気密に閉塞、開放可能なバルブにより連通する通路が開閉される。
【００１９】
カセット台１０７の何れか上に載せられたカセット内に収納された複数の半導体ウエハ等の試料は、図示しない真空処理装置１００の動作を調節する制御装置が判断し、または、真空処理装置１００が設置される製造ラインの制御装置等からの指令を受けて、その処理が開始される。制御装置からの指令を受けた大気側搬送ロボット１０９がカセット内の特定の試料をカセットから取り出し、２つのロック室の何れかに搬送する。
【００２０】
ロック室１０５では、搬送された試料を収納した状態でバルブが閉塞されて密封され、所定の圧力まで減圧される。その後、真空搬送容器１０４内の搬送室に面した側のバルブが開放されてロック室１０５内と搬送室内とが連通され、真空搬送ロボット１０８のアームがロック室１０５内に伸張して、内部の試料を搬出する。真空搬送ロボット１０８上のアームに載せられた試料は、カセットから取り出される際に予め定められた処理ユニット１０３の何れか内の真空にされた処理室内に搬入される。
【００２１】
試料が何れかの処理ユニット１０３内の処理室に搬送された後、この処理室内と搬送室との間を開放、遮蔽するバルブが閉じられて処理室が封止される。この後、処理室内に処理用のガスが導入されプラズマが処理室内に形成されて試料が処理される。
【００２２】
試料の処理が終了したことが検出されると、前記バルブが開放されて真空搬送ロボット１０８により、処理室内に搬入された場合と逆にロック室１０５へ向けて搬出される。ロック室１０５の何れかに試料が搬送されると、このロック室１０５内と搬送室とを連通する通路を開閉するバルブが閉じられて内部が密封され、ロック室１０５内の圧力が大気圧まで上昇させられる。
【００２３】
この後、筐体１０６内側のバルブが開放されてロック室１０５内と筐体１０６内の大気搬送室とが連通され、大気側搬送ロボット１０９によりロック室１０５から元のカセットに試料が搬送されてのカセット内の元の位置に戻される。
【００２４】
図２は、図１に示す実施例の処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。特に、この図では、図１の処理ユニット１０３のうち、真空搬送容器１０４の後ろ側（図１上左側）に配置された何れか処理ユニット１０３の構成を示しており、本実施例においては、これら２つの処理ユニット１０３は、試料の表面の膜をプラズマを用いてエッチング処理するエッチング処理ユニットとなっている。
【００２５】
本図において、処理ユニット１０３は、真空容器とその上部に配置された電波源と真空容器下方に配置された排気装置とを備えて構成されている。真空容器は、上部に配置された蓋２０１、ガス導入リング２０２、ガス拡散リング２０４、略円筒形状の真空容器壁部材２０５を備えている。これらは各々図示しないＯリング等のシール手段により気密に接続され内側の空間と外部の空間とを高い気圧差に維持可能に構成されている。
【００２６】
真空容器壁部材２０５内には、この真空容器壁２０５内側壁面により構成される処略円筒形状の理室２１７が配置されている。また、処理室２１７内には、その上面に処理対象の基板状の試料Ｗが載せられる略円筒形状の試料台２０８が、処理室２１７の中心と略同心に配置されている。
【００２７】
処理室２１７内部の空間は真空容器壁２０５下部に接続された排気装置である真空ポンプ２０９により、処理室２１７下部の試料台２０８の直下方に配置された真空容器壁部材２０５の開口から排気され高い真空度に維持される（図上矢印）。特に、本実施の例では、真空ポンプ２０９の入口である真空容器壁部材２０５の下部の開口は、試料台２１７と略同心に配置されており、処理室２１７内のガスや処理に伴って生成された生成物等の粒子は、試料台２０８の外周を通り試料台２０８下方の空間をとって処理室２１７について同心状に排気される。
【００２８】
試料の処理に使用する処理用ガスは、各プロセス条件毎に単一の物質のガス、あるいは複数の物質を所定の比率で最適な流量比で混合したガスが用いられる。本実施例では、エッチング処理に使用する処理用ガスとして、ガス種あるいはガス流量の異なる第１の混合ガスと、第２の混合ガスを処理室２１７内の試料台２０８上方の空間に同時に導入可能な構成としている。後述の通り、第１の混合ガスは処理室２１７の天井面を構成し試料台２０８上に載せられた試料Ｗと対向した位置に配置され、処理室２１７の中心の近傍に配置されたガス導入のための複数の貫通孔２０７を備えたガス拡散板２０６から処理室２１７内に導入される。
【００２９】
また、この第１の混合ガスは、真空容器壁部材２０５の側壁上端の上方に配置され真空容器を構成するガス導入リング２０２から、蓋２０１とガス拡散板２０６の間の空間に導入されて、この空間内に充満し下方の複数の貫通孔２０７を通して真空処理室内部に進入する。ガス拡散板２０６は、試料台２０８と略同心に配置された略円形の板で構成されておりその外縁部が支持されている。貫通孔２０７は、試料Ｗの径より僅かに小さい範囲で同心状の範囲に配置されており、この貫通孔２０７から処理室２１７内に進入した処理用ガスは処理室２１７内の空間を拡散して広がり試料Ｗ面上でほぼ均一な分布となるように導入が調節されている。
【００３０】
第２の混合ガスは、真空容器壁部材２０５上端の上方に配置されたガス拡散リング２０４から処理室２１７内部に導入される。ガス拡散リング２０４から導入される第２の混合ガスは試料台２０８の外周側の試料Ｗ上方から試料Ｗに向かうように、その前面を覆って処理室２１７内壁を構成するリングカバー２０３との間の隙間を介して処理室２１７内側、下方に導入される。導入された第２の混合ガスは、処理室２１７内部の空間を拡散するが、試料Ｗ外周部及び外周側で高く、ウエハ中心位置で小さい濃度の分布になる。
【００３１】
このようにして処理室２１７内に導入された第１の混合ガス、および第２の混合ガスを含む処理用ガスは、真空容器上方に配置された電波源と真空容器の周囲に配置された磁場源からの電界及び磁界の相互作用により、ガス中の原子、分子が電子サイクロトロン共鳴（Electron  Cyclotron  Resonance）により励起されプラズマ化される。電波源は、真空容器上部のガス導入リング２０２及びこの上に外縁部が載せられて保持される蓋２０１の上方に配置されたマグネトロン２１１とこれからの電波を蓋２０１を介して処理室２１７内に導入する導波管２１５とを備えている。さらに、蓋２０１または真空容器壁部材２０５の周囲には、処理室２１７内に磁界を供給するためのソレノイドコイル２１２が配置されている。
【００３２】
前記試料台２０８内に配置された導電体製の電極には、高周波バイアス電源２１３が接続されており、高周波バイアス電源により印加される高周波電力により試料Ｗ表面に形成されたバイアス電位によってプラズマ中の荷電粒子を誘引して試料Ｗの表面に衝突させることによる物理的反応と、ラジカルとウエハ表面との化学的反応との相互反応により試料Ｗ表面のエッチング処理が進行する。
【００３３】
試料Ｗとして半導体ウエハをエッチング処理する際には、試料Ｗの外周側の領域で中央側と比べてシリコンを含む反応生成物の濃度が低くなることや、試料Ｗ表面の外周側と中央側の領域で温度が異なること等により、試料Ｗの半径方向の処理に不均一が生じる虞がある。そこで、本実施例では前記第１の混合ガスと第２の混合ガスのガス種、ガス流量を各々独立に調整し、ウエハ面上どのガス濃度分布を制御することで、前記のような要因による半径方向での処理性能の不均一性を打ち消し、ウエハ半径方向での処理性能の均一化を図ることが出来る構造としている。
【００３４】
すなわち、第１の混合ガスは、ガス導入リング２０２に連結されるガス供給管に連通した管路から導入され、第２の混合ガスはガス拡散リング２０４に連結されるガス供給管に連通した別の管路から導入される。これらの管路上には、開閉バルブ２１６，２１６’が配置され、各々第１、第２の混合ガスの処理室２１７への導入を調節する。また、各々の管路には複数の物質のガスを供給する供給管が接続されて、これら物質のガスが流量調節装置２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄにより流量が調節されて各管路に供給される。
【００３５】
次に、図３を用いて、第２の混合ガスを処理室２１７内への導入する構成について詳細に説明する。図３は、図２に示す処理ユニットのガス拡散リング周りの構成の概略を示す縦断面図である。
【００３６】
この図において、ガス拡散リング２０４は接地された前記真空容器壁２０５の上端に載せられて、その上方に載せられるリングカバー２０３の間に上下の面を挟まれて保持されている。ガス拡散リング２０４は、内部にリング状に連通した空間であるガス通路３０１を備えた断面矩形のリング状の部材であり、外周側の側壁は真空容器周囲の外部に露出して真空容器外壁を構成し、ガス通路３０１内に第２の混合ガスを導入するガス供給管３０４が連結されている。また、内周側の側壁には内部のガス通路３０１と連通して内周側方向にガスが流出するガス導入口３０２が内周の略全周にわたって配置されている。ガス導入孔３０２は、前記の周方向に沿って形成された所定の幅のスリットでもよい。第２の混合ガスは、このガス通路３０１からガスリング２０４の部材を貫通する複数のガス導入口３０２を通り、処理室２１７上部の側壁から内側に周方向について所定の流量で導入される。
【００３７】
ここで、前記ガス拡散リング２０４の上方と内側とに位置して、ガス拡散リング２０４の内周側側壁のガス導入口３０２を覆うリングカバー２０３は、ガス拡散リング２０４の上面及びガス導入リング２０２の下面とに挟まれるフランジ状の部分とこれに連続して処理室２１７の内壁上部を構成する部分であって、前記ガス拡散リング２０４と真空容器壁部材２０５の上端部の内側壁を覆うように下方に延在した部位を有している。
【００３８】
リングカバー２０３は、延在部位の処理室２１７外方向の面と前記ガス拡散リング２０４の内周壁面および真空容器壁２０５の上端部内側壁面との間に、ガス拡散リングの周方向に略均一な幅の隙間３０３を備えて真空容器に取り付けられる。この構成により、ガス拡散リング２０４の内周壁面とリングカバー２０３の外側面との間に隙間３０３’が形成され、さらに、処理室２１７の内側壁上において試料台２０８上方の周方向に略全周にわたり配置される隙間３０３の開口部３０３”と連通している。ガス拡散リング２０４のガス導入孔３０２から隙間３０３’に導入される第２の混合ガスは、リングカバー２０３の延長部位と真空容器壁２０５の上端部との隙間３０３からリングカバー２０３の下端に位置する開口３０３”からプラズマが形成される処理室２１７内の空間まで導入される。
【００３９】
本実施例の隙間３０３は、上方のガス拡散リング２０４の内周側壁面に面する３０３’から下方に向かうにつれて処理室２１７の中央側（内側）に向かうように配置されている。このため、リングカバー２０３の下側の部分は、外周側表面が処理室２１７内側に向かって傾斜したテーパ状の形状を備えている。すなわち、下端部は下方に向かうにつれて内外方向の厚さが小さくなる形状を備えている。また、この下端部の外周面と対向してガスを導入するための隙間を構成する位置の真空容器壁部材２０５の箇所は、上方に向かうにつれて外側に向かって傾斜したテーパ状の形状を備え、内外方向の厚さが小さくなる形状を備えている。
【００４０】
リングカバー２０３および真空容器壁部材２０５は、処理室２１７内に形成されるプラズマに面する位置に配置され、ガス拡散リング２０４はこれらに覆われてプラズマには直接は面しない構成である。本実施例では、リングカバー２０３および真空容器壁部材２０５は、例えば、アルミニウム合金の基材の表面にアルマイト（Ａｌ２Ｏ３）等の耐プラズマ性の高い材料を被覆した部材であり、一方、プラズマに直接的に接しないが処理用ガスが内部を通流するガス拡散リング２０４は、例えば、ステンレスなどの耐腐食性の良好な材料により構成されている。
【００４１】
ここで、リングカバー２０３は真空容器壁部材２０５と同様にプラズマに接する内側壁面が処理室２１７と同心状となる形状を有しており、試料台２０８の中心軸と略同じ中心軸となるように配置される。さらに、隙間３０３は試料Ｗの中心の周囲で周方向に略全周にわたって均一な間隔となるように配置されており、この隙間３０３から導入されるガスによって試料Ｗ表面のプラズマ処理の結果に及ぼす影響は周方向について不均一さが抑制されて、周方向での処理性能の均一性を向上させている。
【００４２】
本実施例では、ガス拡散リング２０４に設けられたガス導入孔３０２は、試料台２０８の中心について略対象に周方向に離散的に複数箇所配置されており、ガス導入孔３０２の位置で軸対称性が崩れる形状を有しているが、ガス拡散リング２０４はプラズマに直接には面しない位置に配置することで、ガス導入孔３０２が試料Ｗ表面の処理の対称性について悪影響を及ぼしにくい構成としている。
【００４３】
すなわち、ガス供給管３０４が連通して接続されたガス拡散リング２０４の内部に配置されたガス通路３０１へ、ガス供給管３０４より第２の混合ガスが導入されると、リング状に連結された空間であるガス通路３０１内にガスが充填される。この際、ガス通路３０１内の第２の混合ガスの一部は、ガス導入孔３０２から隙間３０３’へ流れようとする。
しかし、本実施例におけるガス導入孔３０２の径や高さ等形状が、第２の混合ガスが容易に流れることができない程度に小さくされて、流路の抵抗が大きく（或いはコンダクタンス小さく）されており、このため、第２の混合ガスの大部分がリング状のガス通路３０１内を所定の圧力で満たすように充填される。
【００４４】
ガス通路３０１内の第２の混合ガスが所定の圧力となり、隙間３０３’内の圧力との間の差とガス導入孔３０２の流路の抵抗とのバランスにより定まる流量速度で、第２の混合ガスがガス導入孔３０２を通過して隙間３０３’へ流入する。この際、上記の通り、ガス導入孔３０２は、ガス拡散リング２０４の内周方向に均等に配置され、また、ガス通路３０１内に充填した第２の混合ガスは、各ガス導入孔３０２を介して隙間３０３’へ各々の間の量の差が抑制される構成となっている。
【００４５】
しかし、複数のガス導入孔３０２からの流量の差を十分に小さくするためには、その径や高さを非常に小さくする必要が有り、このような構成を実現するための加工に大きなコストが掛かってしまう。また、このような加工を施した場合のガス分散リング２０４の形状が変形をしてしまい、真空容器の一部として内外を気密に維持する構成を達成することが困難となるという問題が生じていた。
【００４６】
一方で、加工のコストや形状の問題が小さくなるガス導入孔３０２の形状とした場合には、この複数のガス導入孔３０２の間での流量に大きな差が生じてしまい、このまま処理室２１７内に第２の混合ガスを導入した場合には、試料Ｗ上で、特に周方向について、ガスの密度やプラズマ、反応生成物の分布等に不均一が生じしまう。これを解決するために、本実施例では、上記のように、ガス拡散リング２０４の内側にリングカバー２０３を配置し、これらの間の隙間３０３を介して、処理室２１７内へ処理用ガスを導入する構成としたものである。本実施例では、ガス導入孔３０２の径または高さの値よりも隙間３０３の大きさが大きくなるように構成されている。
【００４７】
高圧のガス通路３０１内から低圧の隙間３０３’に導入された第２の混合ガスは、隙間３０３’から下方の隙間３０３へ流れ、低圧にされる隙間３０３を流れてさらに拡散しつつ、隙間３０３の処理室２１７内側壁の出口であるガス導入スリット３０３”から処理室２１７へ流入する。これにより、ガス導入孔３０２から隙間３０３’へ導入されたガスが十分に均一な流量速度にされて処理室２１７へ供給されるので、処理室２１７上部の側壁からは内側向かって周方向についてより均一な第２の混合ガスの流量が得られる。
【００４８】
図４は、真空容器及びガス拡散リングの構成の概略を示す斜視図である。この図に示すように、本実施例では、リングカバー２０３、ガス拡散リング２０４、真空容器壁部材２０５が上下方向に積み重ねられて、各上下面同士が当接する構成となっている。
【００４９】
これらのうち、リングカバー２０３、ガス拡散リング２０４は、真空容器内を大気開放して真空容器本体から取り外して交換可能に構成されている。接地されたリングカバー２０３は、処理室２１７内側壁の上部を構成しており、プラズマに面しているため、プラズマ内に生成される反応物や試料Ｗ表面からの生成物が飛来して付着したり、プラズマ中の荷電粒子の衝突により削れたりして、処理を繰り返すと試料Ｗの処理への悪影響が大きくなるため交換することが必要となる。また、ガス拡散リング２０４は、耐蝕性の高い皮膜で覆われていても、皮膜が剥がれたり腐食が進むため、交換が必要となる。この場合は、真空容器内を大気開放して蓋２０１およびガス導入リング２０２、ガス拡散板２０６を取り外して、リングカバー２０３、ガス拡散リング２０４の順に取り外し、逆順序で交換部品を取り付ける。
【００５０】
図５は、図３に示すガス拡散リングの構成の概略を示す斜視図である。図５（ａ）は、ガス拡散リング２０４のガス導入孔３０２が複数の貫通孔で構成された例を示す図である。図５（ｂ）は、ガス拡散リング２０４のガス導入孔３０２が周方向に配置された１つまたは複数のスリットにより構成された例を示す図である。
【００５１】
これらの図において、ガス拡散リング２０４は、上下に複数（２つ）の部材が組み合わされ、両者の間が気密に接続されることで内部の空間がガス通路３０１とsちえ構成される。図５（ａ）では、リング状の上部材５０１と縦断面が凹字状でリング形状を有する下部材５０２とが、その内周側、外周側の壁面部分の上面で接続する構成である。
【００５２】
下部材５０２は、内周側壁面と外周側壁面との間に凹み部５０５を有したリング状の部材であり、この凹み部５０５が上部材５０１と合わさることでガス通路３０１を構成する。また、外側壁面には、上述の通り、１つのガス供給管３０４の端部が連結され、内側壁面には、凹み部５０５と連通した複数の貫通孔５０３がリングの周方向について均等に、かつ上端または下端から略同じ高さ位置に配置されている。この貫通孔５０３が、上部材５０１と下部材５０２とが組み合わされた際に、ガス導入孔３０２となる。
【００５３】
上述の通り、貫通孔５０３の径は、凹み部５０５の幅や深さと比べて十分に小さくされて、第２の混合ガスが導入された際に、ガス通路３０２全体にこのガスが充満して複数のガス導入孔３０２からのガスの流量速度の差が小さくなるように構成されている。また、図示していないが、上部材５０１と下部材５０２とが接続される、下部材５０２の内周側及び外周側の壁部分の上端には両者のリング状の形状に合わせて耐蝕性高いＯリング等のシール部材が配置されて、両者の間をシールしている。
【００５４】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の場合と同様に、上部材５０６が内側に凹み部５０５を有して１つのガス供給管３０４に連結されたした部材５０７上に載せられて接続される構成を備えている。図５（ａ）の例との相違は、下部材５０７の内周側壁の部材の上端面に周方向に複数の凸部５０８が配置されており、この凸部５０８の上面が上部材５０６と当接して上部材５０６との間でスリット５０９が形成される点である。下部材５０７の内側壁の上端面は、下部材５０７の下端部から略同じ高さで構成され、周方向について均等な複数の箇所に凸部５０８が配置されている。
【００５５】
下部材５０７は外周側の上端面で上部材５０６と接続され、この上端面には図５（ａ）の場合と同様シール部材が配置される。上部材５０６、下部材５０７が接続された状態で凹み部５０５はガス通路３０１となり、ガス供給管３０４から導入された第２の混合ガスはガス通路３０１内部で充満するとともに、スリット５０９であるガス導入孔３０２からガス拡散リング２０４の内周の全体にわたって流出する。
【００５６】
本実施例のガス拡散リング２０４を構成する材料としては、アルミニウム合金表面に耐蝕性の高い材料を被覆したものを用いてもよく、処理室２１７に直接面していないことから、耐蝕性の高いＳＵＳを用いても良い。特に、ガス供給孔３０２を構成するスリットとなる上下部材の合わせ面には、耐蝕性の被覆が必要である。
【００５７】
［変形例１］
図６，７を用いて、本発明の実施例についての変形例を説明する。図６は、図１に示す実施例の変形例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。なお、図１乃至５の実施例と同じ構成については、符号を引用しても説明を省略した。
【００５８】
この図において、変形例と実施例１との差異は、実施例１が処理室２１７の内壁上で試料Ｗの上側から内側に向かって下向きに第２の混合ガスを導入する構成であるのに対し、本変形例では、処理室２１７の内壁上で内側に向かって上向きに第２の混合ガスを導入する点である。特に、ガス拡散リング２０４は、試料Ｗより下方に配置されており、このガス拡散リング２０４から処理室２１７の内側に向かって上向きにガスが流入する点である。
【００５９】
本変形例では、真空容器壁部材２０５は、上下に配置された上側壁部材６０１と下側壁部材６０２とで構成され、これらの間にガス拡散リング２０４が挟まれて保持されるように配置されている。また、ガス拡散リング２０４の外周側壁面は真空容器の外部雰囲気に露出されて外壁を構成し、内周側壁面はこれに対向した下側壁部材６０２との間に隙間６０３を有して配置される。
【００６０】
隙間６０３は、ガス拡散リング２０４の内周側壁と下側壁部材６０２との間、及びその上方の上側壁部材６０１と下側壁部材との間で構成され、ガス拡散リングの内側から上方の処理室２１７の内側壁に向かって延在している。その処理室２１７に面した開口は、試料台２０８の上方で周方向に略均一な幅で配置され、第２の混合ガスがガス拡散リング２０４から処理室２１７内へ流入する量の試料Ｗの外周側の周方向についての変動が小さくされている。
【００６１】
下側壁部材６０２の上端部は処理室２１７の内側壁面を構成し、隙間６０３を構成する部分は、上方に向かって内側に傾斜したテーパ状の形状を備えている。すなわち、その内外方向の厚さが上方に向かうにつれて小さくなる形状となって対向して隙間を構成する下側壁部材６０２の厚さも上方に向かうにつれて大きくなる形状となっている。本変形例においても、ガス拡散リング２０４に導入された第２の混合ガスが内側側壁から隙間６０３を通り、拡散しつつ処理室２１７へ流入することで、試料Ｗの外周側から処理室２１７内に導入されるガスの量の均一性が向上し、試料Ｗ上の処理の均一性が向上する。
【００６２】
［変形例２］
図７は、図１に示す実施例の別の変形例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。本変形例と実施例１との差異は、リングカバー２０３と真空容器壁部材２０５とにより構成される隙間３０３が、試料台２０８’側に突出して配置された点にある。なお、図１乃至５の実施例と同じ構成については、符号を引用しても説明を省略した。
【００６３】
本図において、本変形例の処理室２１７は、実施例１と同様に同心状の形状を有し、プラズマが形成される試料台２０８’上方の放電空間とその下方の空間とでその径が異なり、下方の空間の径が大きくなる構成である。すなわち、真空容器壁部材２０５の上部が処理室２１７の中心側に突出して厚さが大きくなった突出部７０１を有し、この突出部７０１の処理室２１７の側を覆ってリングカバー２０３が配置されている。さらに、突出部７０１とリングカバー２０３とで構成される隙間３０３の下端の開口３０３”は、試料台２０８’外周側であって放電空間下方の処理室２１７の径が大きくなった空間７０２近接して配置されている。
【００６４】
本変形例において、処理室２１７内のガスや粒子は、大きくされた空間７０２から試料台２０８’下方の空間へ向かって流れやすくされ、排気の効率が向上されている。また、隙間３０３”から処理室２１７に導入された第２の混合ガスは、試料台２０８’上の試料Ｗに対して突出した位置に配置され、処理を均一性をより向上させるとともに、試料Ｗ表面の外周側部分の処理を局所的に影響を与えることができる。本例は、処理室２１７の内側壁面が段差を有する構成となっているが、処理室２１７内側壁面が下側に向かってなだらかに末広がり（縦断面が台形状）の形状を備えたものであっても良い。
【００６５】
例えば、試料Ｗは、試料台２０８’上方の載置面を構成する凸部上に載せられている。一方、試料台２０８’は、その内部に中心について同心または螺旋状に配置された冷媒の流路やヒータ等の温度調節装置が配置されて、試料Ｗの温度を処理中に所望の分布に調節する構成を備えているが、凸部の外周側に位置する試料Ｗの外縁部分は、上記温度調節装置による温度の調節が困難な箇所となっている。例えば、凸部の外周側に突出して（オーバーハング）している箇所はプラズマからの熱の影響を大きく受ける部分である。
【００６６】
このような試料Ｗの外縁部の表面の温度は、内側より高くされ、内側から外側に向かって急激に高くなる温度の分布となっている。このため、試料Ｗのエッチング処理において、このような外縁部でも中央側の表面と同等の形状に加工するためには、反応生成物や付着物の濃度を試料Ｗの外周部上方、表面において局所的に大きくすることが効果的である。本変形例は、上記の構成により、試料Ｗの外縁に近接した箇所から、かつ試料Ｗの外周の周方向について均一性良く生成物や付着物の組成が高くされた第２の混合ガスを導入することで、試料Ｗの処理の面内、周方向の均一性を向上できる。
【実施例２】
【００６７】
本発明の第２の実施例を、図８を用いて説明する。図８は、本発明の第２の実施例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。なお、図１乃至５の実施例と同じ構成については、符号を引用しても説明を省略した。本実施例では、第１の実施例と異なり、ガス拡散リングの内周側を覆うリングカバーを備えていない。
【００６８】
本実施例において、真空容器は実施例１と同様に、真空容器壁部材２０５の側壁部分上端の上方にガス拡散リング２０４が載せられて配置され、その上方に真空容器を構成するリング状の真空容器壁部材８０１が配置される。このリング状の真空容器壁部材８０１と下方の真空容器壁部材２０５の側壁部分上部とに挟まれてガス拡散リング２０４が保持されている。
【００６９】
本実施例のガス拡散リング２０４は、その外周側壁面が真空容器外側の外気に露出しているとともに真空容器外壁を構成している。また、内周側壁面が処理室２１７内に露出してプラズマに面している。ガス拡散リング２０４外壁に連結されたガス供給管３０４から供給された第２の混合ガスは、内周側壁面に配置されたガス導入孔３０２を通して処理室２１７内側に導入される。このように、本実施例では、処理室２１７上部の試料Ｗに対向するガス拡散板２０６から試料Ｗに対向して第１の混合ガスが導入されるとともに、処理室２１７内壁上部の試料Ｗ上方から内側に向かって第２の混合ガスが導入される。
【００７０】
本実施例のガス導入孔３０２は、ガス拡散リング２０４の内側側壁の下端からリングの周方向について略同じ高さに配置されたスリットで構成されている。このスリットであるガス供給孔３０２の構成により、試料Ｗ上方の処理室２１７内側壁面の上部に配置され、試料Ｗの上方の周囲から供給される第２の混合ガスの均一性が向上される。このような構成は、図５（ｂ）に記載された、上下に組み合わされる部材の内周側の合わせ面に配置された凹凸を有して上下部材が接続された結果スリットとなる構成を適用することができる。
【００７１】
すなわち、ガス導入孔３０２であるスリットは、リングの周方向に一連なりまたは隣接した複数の部分から構成されて略全周にわたり配置されている。その高さ方向の幅は、内部のガス通路３０１内にガス供給管３０４からの第２の混合ガスが充満して高圧となり、低圧の処理室２１７内部に全周にわたるスリットから流入する第２の混合ガスの流量速度の不均一さが低減されるように構成される。
【００７２】
試料Ｗ上方であって円筒形状の処理室２１７内壁から内側に向かって第２の混合ガスが均一性良く導入されることにより、試料Ｗ上方のガスや生成物の物質の密度やプラズマの分布に影響を与え、試料Ｗの処理の半径方向や周方向の均一性を向上させることができる。例えば、試料Ｗに対向する上方のガス拡散板２０６からエッチングする反応性の高い物質を多くした第１の組成を有する第１の混合ガスを導入するとともに、試料Ｗ外周側から付着物を生成する物質のガスの成分を多くした第２の組成を有する第２の混合ガスを導入して試料Ｗ外周側の処理室２１７内の生成物の濃度の試料Ｗ半径方向の不均一さを低減して、試料Ｗの処理の不均一さを抑制する。
【００７３】
［変形例３］
図９を用いて、上記実施例の別の変形例を説明する。以上と同様に、既に説明している構成と同じ構成については、符号を引用しても説明を省略する。
【００７４】
図９は、図１に示す実施例の別の変形例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を説明する縦断面図である。この変形例と上記実施例との差異は、本変形例の処理ユニットは真空容器上方に内部の処理室にプラズマを形成するために電界を供給する電波源を備えておらず、また、処理室内に供給される処理用のガスは、処理室の天井面の外周側にリング状に配置された隙間から処理室中心軸側に向かって供給される点にある。
【００７５】
本変形例に係る処理ユニットでは、処理室２１７内に形成されるプラズマが、高周波電源９０１からの電力が供給される電極を有する処理室２１７内の試料台２０８と真空容器の上蓋を構成し試料台２０８上方でこれに対向して配置され接地電位にされる上部電極９０１との間の電界により形成される。また、試料台２０８内の電極には、図２に示す実施例と同様に高周波バイアス電源２１３と連結されてバイアス電位を試料Ｗ表面に形成するための高周波電力が供給される。
【００７６】
本変形例の真空容器は、側壁及び下部を構成する真空容器壁部材９０５とその上方に配置されて蓋部材を構成する上部電極９０１と、この外周側に配置されて処理室２１７内部と真空容器外部との圧力差を維持するようにこれらの間で気密に保持されるガス拡散リング２０４が配置されている。また、真空容器壁部材９０５の側壁部上端部には、上部電極９０１がその上側に隙間を介して載せられ略円筒形状の真空容器或いは処理室２１７の中心軸側に延在するフランジ部９０５’が配置されている。なお、上部電極９０１及び真空容器壁部材９０５、これらに挟持されたガス拡散リング２０４は接地されて接地電位にされており、これらの間の電位差により異常放電が生じることが抑制されている。
【００７７】
上部電極９０１の外周側に配置されたガス拡散リング２０４には、流量調節器９１０ａ，９１０ｂにより各々流量が調節された複数（２つ）の物質のガスが合流して得られた混合ガスが開閉弁９１６を介して供給される。供給された混合ガスは内部のガス通路３０１内部を充満して内周側壁面に配置されたガス導入孔３０２から内側に配置されて対向する上部電極９０１の側壁との間の隙間９０３に流入した後、下方で連通した上部電極９０１とフランジ部９０５’との間の隙間９０３を通り拡散しつつ、処理室２１７天井面の上部電極９０１の下面に沿って処理室２１７に流入する。
【００７８】
上記隙間９０３は、フランジ部９０５’が円筒形状の真空容器壁部材９０５の上端部において周方向に形成されているため、試料Ｗ上方の処理室２１７上部で周方向に全周にわたり配置される。隙間９０３の幅は略均一となるように配置され、周方向について流入する混合ガスの流量速度の不均一さを抑制するようにされている。
【００７９】
［変形例４］
図１０，１１を用いて図１の実施例についての別の変形例を説明する。図１０は、図１に示す実施例の別の変形例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。図１１は、図１０に示す変形例に係る処理ユニットのガス拡散リング近傍の構成を拡大して示す縦断面図である。
【００８０】
図１０に示す変形例において、処理ユニットは、内部に処理室２１７を有する真空容器とその下方に配置された排気装置とを備えている。真空容器の上部は上部電極１１０１であり、真空容器内部と外部とを気密に封止して保持されるとともに、高周波電源１１１１からの高周波電力が供給されて下方の処理室２１７にプラズマを形成するための電界を供給する。
【００８１】
また、上部電極の下方で処理室２１７に面してプラズマと接する面には、ガス拡散板１１０６が配置されて貫通孔１１０７を通り第１の混合ガスが導入される。このガス拡散板２０６は純度の高いシリコンのように半導体を用いても良く高周波電力に対して導体として作用する材料で構成されている。このガス拡散板１１０６は、処理室２１７の天井面を構成して試料Ｗの径と同じかそれ以上の範囲を覆っており、試料台２０８とこのガス拡散板１１０６との間の空間に形成されるプラズマに面する。
【００８２】
平板形状の上部電極１１０１にはガス供給管１１０８が連結され、図１の実施例と同様に、第１の混合ガスが上部電極１１０１とガス拡散板１１０６と間のガス拡散空間１１０９に供給される。ガス拡散空間１１０９は、下方のガス拡散板１１０６の貫通孔１１０７の形成された範囲と同じかこれより広い範囲に配置され、内部に導電体製のガス分散板１１０４が配置されている。ガス分散板１１０４には複数の貫通孔が配置されて、ガス拡散空間１１０９内に導入された第１の混合ガスは、これらの貫通孔を通過してガス拡散空間１１０９内に拡散して下方のガス拡散板１１０６に到達する。なお、ガス拡散空間１１０９内のガス分散板１１０４と上方の上部電極１１０１、下方のガス拡散板１１０６との間の隙間は異常放電が生じない大きさにされている。
【００８３】
上部電極１１０１の外周側には、石英等の材料で構成された誘電体リング１１１５が配置され、その外周に配置されて接地された上部リング１１０２との間の絶縁を行っている。上部リング１１０２の下方であって真空容器壁部材２０５の側壁部との間にはガス拡散リング２０４が配置されている。
【００８４】
ガス拡散リング２０４には、図１の実施例と同様に、ガス供給管３０４から第２の混合ガスが供給されて、その内周側面から第２の混合ガスが分散されて処理室２１７へ導入される。また、処理室２１７内には試料Ｗを載置するための試料台２０８が配置され、その内部の電極には高周波バイアス電源２１３からの高周波電力が供給されて、試料Ｗ表面にバイアス電位が形成される。
【００８５】
さらに、本変形例では、略円筒形状の処理室２１７の外周側部分の上端部内側に、処理室２１７の天井面を構成する平板形状を有する誘電体製のリングカバー１１０３が備えられ、誘電体リング１１１５の処理室２１７側の下面とガス拡散板１１０６の外周縁部の下面（処理室側の面）を覆ってこれらとの間が気密に封止されて配置されている。このリングカバー１１０３は上下２つの部材で構成され、これらの部材で構成された隙間から第２の混合ガスが処理室内に導入される。
【００８６】
図１の実施例と同様に、試料Ｗの処理に際して、第１の組成を有する第１の混合ガスが、試料台２０８の試料載置面に対向して配置されたガス拡散板１１０６の貫通孔１１０７から下方の処理室２１７へ導入されるとともに、試料Ｗ上方の外周側であって処理室２１７の上部外周側の内側壁から第２の組成を有する第２の混合ガスが処理室２１７の中央側に向かって導入される。
【００８７】
上部電極１１０１からの電界により、供給された第１及び第２の混合ガスが励起されてプラズマ化され、試料Ｗのエッチング処理が行われる。処理に伴って生成された反応生成物やプラズマ中の粒子は、試料台２０８外周側の処理室２１７空間を通って下方に移動して、真空容器下方に配置された真空ポンプ２０９の入口である真空容器の開口から排出される。処理室２１７及び試料台２０８、真空ポンプ入口は同心状に配置されており、処理室２１７内のプラズマやガス、生成物の分布がこの中心について軸対象となり、試料Ｗの処理が試料Ｗの中心についてその周方向に不均一が抑制される構成となっている。
【００８８】
なお、本変形例では、試料Ｗ上方の処理室２１７の空間にプラズマを形成するための磁界を供給するソレノイドコイル１１１２が真空容器外周に配置されているが、電界のみでプラズマを形成しても良い。
【００８９】
図１１に示すように、真空容器壁部材２０５の上端部の上方にはガス拡散リング２０４が配置され、さらにその上方に上部リング１１０２が配置されており、これらが気密に取り付けられて真空容器内部と外部との間の気圧差を維持可能に構成されている。なお、真空容器の蓋を構成する平板状の上部電極１１０１とその下方のガス拡散板１１０６、さらに誘電体リング１１１５は連結されて、処理ユニットの保守、点検の際に大気開放される場合、下方のリングカバー１１０３とともに真空容器壁部材２０５上方に移動される。
【００９０】
石英等の誘電体製のリングカバー１１０３は、処理室２１７の上部外周側端部で、誘電体リング１１１５の処理室２１７側下面および接地された真空容器壁部材２０５の側壁部上端の処理室２１７側内壁面を覆って配置されている。リングカバー１１０３は、本変形例では、上下複数（２つ）の部材を組み合わせて構成され、上側のリングカバー１１０３’は誘電体リング１１１５と連結され、下側のリングカバー１１０３”は、真空容器壁部材２０５の内側壁面と係号して連結されている。
【００９１】
リングカバー１１０３の外周側であって、真空容器壁部材２０５の上端部上方に配置されたガス拡散リング２０４は、実施例１と同様に、真空容器を構成してその外壁として外部に露出されている。内周側壁面は上側のリングカバー１１０３’の外周側壁面に対向してこれを、隙間１１０５’を有して配置され、この内周側壁面に配置されたガス導入孔３０２から内部のガス通路３０１内に充満した第２の混合ガスが隙間１１０５’に流入する。
【００９２】
流入した第２の混合ガスは、隙間１１０５’を下方に移動して、これと連通した上側のリングカバー１１０３’と下側のリングカバー１１０３”との間の隙間１１０５を略円筒形状の処理室２１７の中心側に向かって流れて、隙間１１０５の処理室２１７に面した開口１１０５”から処理室２１７内に流入する。隙間１１０５は、試料Ｗ上方の処理室２１７内側壁の上部に位置し、試料Ｗの外周側で周方向に略全周にわたり配置されており、その高さはほぼ均一に構成されており、第２の混合ガスの流入量速度の試料Ｗ周方向の不均一が低減される。また、この隙間１１０５の高さは、ガス導入孔３０２の径または高さより大きくされ、この隙間での第２の混合ガスの拡散が生じやすくされる。
【００９３】
このように、ガス拡散リング２０４内のガス通路３０１で充満した第２の混合ガスは、これに連通した複数の貫通孔あるいは少なくとも１つのスリットで構成されたガス導入孔３０２を介して内側方向に隙間１１０５へ流入し、隙間１１０５を曲がりつつ拡散して、隙間１１０５の処理室２１７に面した開口１１０５”から処理室内に均一性良く導入される。このような処理用ガスの導入により、試料Ｗ上方のガス、生成物等の物質の粒子やプラズマの密度の分布が半径方向あるいは周方向により均一にされ、処理の均一性が向上する。
【実施例３】
【００９４】
図１２を用いて、本発明の第３の実施例を説明する。図１２は、本発明の第３の実施例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。なお、以上と同様に、既に説明している構成と同じ構成については、符号を引用しても説明を省略する。
【００９５】
この図においては、処理ユニットの真空容器を中心に示している。本実施例の処理ユニットは、真空容器、その上方に配置された誘導コイル１２０５と、真空容器下方に配置された排気装置である真空ポンプ２０９とを備えている。
【００９６】
実施例１，２と本実施例との差異は、本実施例が真空容器内部の処理室２１７内にプラズマを形成するための電界の供給手段が、処理室２１７上方の真空容器を構成する誘電体製の蓋部材１２０１上方に配置された誘導コイル１２０５である点である。すなわち、本実施例では、誘導コイル１２０５に高周波電源１２１１からの高周波電力が供給された結果、処理室２１７内の試料台２０８上方の空間に誘導電界が形成されて処理室２１７に導入された処理用ガスが励起されてプラズマが形成される。
【００９７】
本実施例の真空容器には、接地された略円筒形の真空容器壁部材２０５の側壁部上方に円盤状の真空容器の蓋を構成する蓋部材１２０１が配置されている。この蓋部材１２０１はその上方で隙間を開けて配置され、円筒について同心またはら旋状に配置される誘導コイル１２０５からの誘導電界を処理室２１７内に導入可能なように、誘電体で構成され、処理室２１７内外の気圧差を維持するため、真空容器壁部材２０５との間で気密に接続される。
【００９８】
図１に示す実施例と同様に、略円筒形状の処理室２１７、試料台２０８及び真空ポンプ２０９の入口である真空容器壁部材２０５下部の開口は、同心状に配置されており、さらに、本実施例では、誘導コイル１２０５も真空容器外側において試料台２０８の中心軸についてその外周側で同心状に配置されている。
【００９９】
また、図示していないが、誘導コイル１２０５と蓋部材１２０１との間には、導体製の金属製板が、蓋部材１２０１上面を覆って配置されており、所謂、ファラデーシールドとして機能している。この金属製板には半径方向について放射状に、誘導コイル１２０５の巻きを横切るように複数のスリット状切り欠きが配置されており、誘導電界を処理室２１７内に導入するとともに、誘導コイル１２０５に対する処理室２１７内の容量結合による蓋部材１２０１内壁の相互作用を抑制している。
【０１００】
また、蓋部材１２０１の中心部には、処理室２１７内に処理用ガスを供給するためのガス供給ユニット１２０４が蓋部材１２０１に嵌め込まれて配置されている。つまり、蓋部材１２０１の中心部の孔の内側にガス供給ユニット１２０１が配置され、下方の処理室２１７内部と上方の外部とに面している。このガス供給ユニット１２０４は、第１を処理室２１７内に導入するため中心部にガス導入孔１２０７を備えている。さらに、ガス導入孔１２０７の周囲の略全周にわたって蓋部材１２０１と間に均一な大きさの隙間１２０３が配置され、この隙間１２０３から第２の混合ガスが処理室２１７内に導入される。
【０１０１】
ガス導入孔１２０７は、誘電体製のガス供給ユニット１２０４の真空容器外部に露出した上面から処理室２１７内部の試料台２０８の試料載置面に対向してプラズマに接する下面まで貫通する貫通孔であり、上端は第１の混合ガスを供給するガス供給管に連結されている。ガス導入孔１２０７外周側に配置されたスリット状の隙間１２０３は、第２の混合ガスのガス供給管と連結されガス供給ユニット１２０４内部の上部に配置されたリング状のガス通路１２０６内部と連通し、第２の混合ガスがこの隙間１２０３を通って試料Ｗ上方から処理室２１７内に導入される。
【０１０２】
ガス導入孔１２０７と同軸の中心について軸対象の形状を備えたガス供給ユニット１２０４の外周側壁と、このガス供給ユニット１２０４が嵌め込まれた蓋部材１２０１との間に形成され、図に示されるように、下方に向かうにつれて中心軸から外側に向かって広がった末広がりの形状、いわば逆さまの漏斗形状を備えている。このため、上方のリング状の空間に充満した第２の混合ガスは隙間１２０３を通って分散され、処理室２１７に面したリング状の開口から試料Ｗまたは処理室２１７の外周側に向かって流出する。
【０１０３】
このような構成により本実施例では、試料Ｗの中心に向かって第１の組成を有する第１の混合ガスが処理室２１７内に導入され、試料Ｗの外周側に向かって第２の組成を備えた第２の混合ガスが導入される。試料Ｗ上面およびその上方の処理室２１７内の空間において、ガスや生成物の物質の密度やプラズマの分布に影響を与え、試料Ｗの処理の半径方向や周方向の均一性を向上させることができる。
【０１０４】
ガス供給ユニット１２０４は、上下に複数の部材で構成されていても良く、下方の部材が蓋部材１２０１の処理室２１７内壁を構成する下面側から中心の孔に挿入され、上方の部材が蓋部材１２０１の上面側から取り付けられて両者が接続されることで一体としてガス供給ユニット１２０４を構成するようにしても良い。また、本実施例の隙間１２０３の大きさは、実施例２と同様に、周方向についてほぼ均等の大きさを有し、その大きさは、リング状のガス通路１２０６に供給された第２の混合ガスが内部で充満して、隙間１２０３を通過するガスの分散に周方向の不均一さが生じることが抑制される値に設定される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る真空処理装置の全体的構成の概略を示す図である。
【図２】図１に示す実施例の処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す処理ユニットのガス拡散リング周りの口瀬野概略を示す縦断面図である。
【図４】真空容器及びガス拡散リングの構成の概略を示す斜視図である。
【図５】図３に示すガス拡散リングの構成の概略を示す斜視図である。
【図６】図１に示す実施例１の変形例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。
【図７】図１に示す実施例１の別の変形例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。
【図９】図１に示す実施例１の別の変形例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を説明する縦断面図である。
【図１０】図１に示す実施例１の別の変形例に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。
【図１１】図１０に示す変形例に係る処理ユニットのガス拡散リング近傍の構成を拡大して示す縦断面図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る処理ユニットの主要部の構成の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０１    大気側ブロック
１０２    真空側ブロック
１０３    処理室
１０４    真空搬送容器
１０５    ロック室
１０６    筐体
１０７    カセット
１０８    真空搬送ロボット
１０９    大気搬送ロボット
２０１    蓋
２０２    ガス導入リング
２０３    リングカバー
２０４    ガス拡散リング
２０５    真空容器壁部材
２０６    ガス拡散板
２０７    貫通孔
２０８    試料台
２０９    真空ポンプ
２１０ａ    ガス流量調整器
２１０ｂ    ガス流量調整器
２１０ｃ    ガス流量調整器
２１０ｄ    ガス流量調整器
２１１    高周波電源
２１２    ソレノイドコイル
２１３    高周波バイアス電源
２１４    制御装置
２１５    導波管
２１６    開閉バルブ
３０１    ガス通路
３０２    ガス導入孔
３０３    隙間
【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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