(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置にガスを供給するガス供給系であって、
各々が一以上のガスソースからのガスを選択して、選択したガスを出力する複数の統合部を有する第１機構と、
前記複数の統合部からの複数のガスを分配し、分配されたガスの流量を調整して出力する第２機構と、
該ガス供給系の排気用の第３機構と、
を備え、
前記第１機構は、
複数のガスソースにそれぞれ接続される複数の第１の配管と、
前記複数の第１の配管にそれぞれ設けられた複数の第１のバルブと、
前記複数の第１の配管の個数よりも少数の複数の第２の配管と、
を有し、
前記複数の統合部の各々は、
前記複数の第２の配管のうち一つの第２の配管と、
前記複数の第１の配管のうち、前記一つの第２の配管から分岐して一以上のガスソースに接続する一以上の第１の配管と、
前記複数の第１のバルブのうち前記一以上の第１の配管に設けられた一以上の第１のバルブと、
を有し、
前記第２機構は、
各々が前記複数の第２の配管の個数と同数の複数の流量制御ユニットを有する複数の流量制御ユニット群と、
前記複数の第２の配管からのガスを前記複数の流量制御ユニット群のそれぞれの対応の流量制御ユニットに分配する複数の第３の配管と、
を有し、
前記第３機構は、
パージガスのソースに接続される第２のバルブと排気装置に接続される第３のバルブとが設けられた排気管と、
前記第２のバルブと前記第３のバルブとの間において、前記排気管と前記複数の第２の配管とをそれぞれ接続する複数の第４の配管と、
前記複数の第４の配管にそれぞれ設けられた複数の第４のバルブと、
を有する、
ガス供給系。
【請求項２】
前記第２機構は、前記複数の流量制御ユニット群ごとに、前記複数の流量制御ユニットからのガスを合流させるための複数の合流管を更に有する、請求項１に記載のガス供給系。
【請求項３】
前記第２機構は、
前記複数の流量制御ユニットにそれぞれ接続された複数の第１の分岐管と、
前記複数の流量制御ユニットにそれぞれ接続された複数の第２の分岐管と、
前記複数の第１の分岐管にそれぞれ設けられた複数の第５のバルブと、
前記複数の第２の分岐管にそれぞれ設けられた複数の第６のバルブと、
前記複数の流量制御ユニット群ごとに、前記複数の第１の分岐管からのガスを合流させるための複数の第１の合流管と、
前記複数の流量制御ユニット群ごとに、前記複数の第２の分岐管からのガスを合流させるための複数の第２の合流管と、
を更に有する、請求項１に記載のガス供給系。
【請求項４】
前記排気管に接続された圧力計を更に備える、請求項１〜３の何れか一項に記載のガス供給系。
【請求項５】
前記圧力計は、前記第３のバルブよりも上流で前記排気管に接続している、請求項４に記載のガス供給系。
【請求項６】
被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置であって、
請求項２に記載のガス供給系と、
被処理体を収容するための空間を提供する処理容器と、
前記複数の流量制御ユニット群の個数と同数の前記処理容器内の複数のゾーンにガスを吐出するための複数のガス吐出部と、
を備え、
前記複数の合流管が前記複数のガス吐出部にそれぞれ接続されている、
プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記処理容器に接続されたターボ分子ポンプと、
前記ターボ分子ポンプの下流に設けられたドライポンプと、
を更に備え、
前記排気管は、前記第３のバルブの下流で、前記ターボ分子ポンプと前記ドライポンプとの間の配管に接続している、
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置であって、
請求項３に記載のガス供給系と、
被処理体を収容するための空間を提供する処理容器と、
前記複数の流量制御ユニット群の個数と同数の前記処理容器内の複数のゾーンにガスを吐出するための複数のガス吐出部と、
前記処理容器に接続されたターボ分子ポンプと、
前記ターボ分子ポンプの下流に設けられたドライポンプと、
を備え、
前記複数の第１の合流管はそれぞれ、複数の第７のバルブを介して前記複数のガス吐出部に接続されており、且つ、複数の第８のバルブを介して前記ターボ分子ポンプと前記ドライポンプとの間の配管に接続されており、
前記複数の第２の合流管はそれぞれ、複数の第９のバルブを介して前記複数のガス吐出部に接続されており、且つ、複数の第１０のバルブを介して前記ターボ分子ポンプと前記ドライポンプとの間の前記配管に接続されている、
プラズマ処理装置。
【請求項９】
前記複数のガス吐出部を提供するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと、前記処理容器と前記ターボ分子ポンプとの間の配管とに接続された別の排気管であり、第１１のバルブが設けられた、該別の排気管と、
を更に備える、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記複数のガス吐出部のうちの第１のガス吐出部と、前記複数のガス吐出部のうちの該第１のガス吐出部よりも高いコンダクタンスを有する第２のガス吐出部とを接続する別の排気管であり、第１１のバルブが設けられた、該別の排気管を更に備える、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置であって、
被処理体を収容するための空間を提供する第１の処理容器と、
被処理体を収容するための空間を提供する第２の処理容器と、
前記第１の処理容器内の複数のゾーンにガスを吐出するための複数のガス吐出部と、
前記第２の処理容器内の複数のゾーンにガスを吐出するための複数の別のガス吐出部と、
請求項３に記載のガス供給系と、
を備え、
前記複数の第１の合流管は、前記複数のガス吐出部にそれぞれ接続されており、
前記複数の第２の合流管は、前記複数の別のガス吐出部にそれぞれ接続されている、
プラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１の処理容器に接続された第１のターボ分子ポンプと、
前記第１のターボ分子ポンプの下流に設けられた第１のドライポンプと、
前記第２の処理容器に接続された第２のターボ分子ポンプと、
前記第２のターボ分子ポンプの下流に設けられた第２のドライポンプと、
を更に備え、
前記排気管は、前記第３のバルブの下流で、前記第１のターボ分子ポンプと前記第１のドライポンプとの間の配管、又は、前記第２のターボ分子ポンプと前記第２のドライポンプとの間の配管に接続している、
請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記ガス供給系は、前記排気管に接続された圧力計を更に有する、請求項６〜１２の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記圧力計は、前記第３のバルブよりも上流で前記排気管に接続している。請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
請求項６、８又は１１に記載されたプラズマ処理装置において前記ガス供給系内のガスを置換するための該プラズマ処理装置の運用方法であって、
前記プラズマ処理装置の前記ガス供給系は、前記排気管に接続された圧力計を更に有し、
該運用方法は、
前記複数の流量制御ユニットを停止させる工程と、
前記複数の第１のバルブを閉じる工程と、
前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、前記複数の第４のバルブを開く工程と、
前記圧力計によって計測される前記排気管の圧力が閾値以下となったときに、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、前記複数の第４のバルブを閉じる工程と、
前記複数の第１のバルブのうち所定のガスソースに接続された第１のバルブを開く工程と、
前記複数の流量制御ユニットによりガスの流量を調整する工程と、
を含む、運用方法。
【請求項１６】
請求項６、８、又は１１に記載されたプラズマ処理装置において前記複数の第１のバルブのリークを検出するための該プラズマ処理装置の運用方法であって、
前記ガス供給系は、前記排気管に接続された圧力計を更に備え、該圧力計は前記第３のバルブよりも上流で前記排気管に接続しており、
該運用方法は、
前記複数の流量制御ユニットを停止させる工程と、
前記複数の第１のバルブ、前記第２のバルブ、及び前記第３のバルブを閉じる工程と、
前記複数の第４のバルブを開く工程と、
前記圧力計により前記排気管の圧力を計測する工程と、
を含む、運用方法。
【請求項１７】
請求項８に記載されたプラズマ処理装置の運用方法であって、
前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、及び前記複数の第４のバルブを閉じる第１工程と、
前記複数の第１のバルブのうち所定の第１のバルブを開く第２工程と、
前記複数の流量制御ユニットによりガスの流量を調整する第３工程と、
前記複数の流量制御ユニットの各々に接続する第１の分岐管及び第２の分岐管にそれぞれ設けられた第５のバルブ及び第６のバルブのうち所定の一方のバルブを開く第４工程と、
前記複数の第７のバルブを開き前記複数の第８のバルブを閉じ、且つ、前記複数の第９のバルブを閉じ前記複数の第１０のバルブを開く第５工程と、
前記複数の第９のバルブを開き前記複数の第１０のバルブを閉じ、且つ、前記複数の第７のバルブを閉じ前記複数の第８のバルブを開く第６工程と、
を含み、
前記第５工程及び前記第６工程が交互に繰り返される、
運用方法。
【請求項１８】
前記プラズマ処理装置は、
前記複数のガス吐出部を提供するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと、前記処理容器と前記ターボ分子ポンプとの間の配管に接続された別の排気管であり、第１１のバルブが設けられた該別の排気管と、
を更に備え、
前記第５工程から前記第６工程に移行する間に、前記複数の第７のバルブ、前記複数の第８のバルブ、及び、前記複数の第９のバルブを閉じ、前記複数の第１０のバルブ、及び前記第１１のバルブを開く第７工程と、
前記第６工程から前記第５工程に移行する間に、前記複数の第７のバルブ、前記複数の第９のバルブ、及び前記複数の第１０のバルブを閉じ、前記複数の第８のバルブ、及び前記第１１のバルブを開く第８工程と、
を更に含む、請求項１７に記載の運用方法。
【請求項１９】
前記プラズマ処理装置は、前記複数のガス吐出部のうち第１のガス吐出部と、前記複数のガス吐出部のうち該第１のガス吐出部よりも高いコンダクタンスを有する第２のガス吐出部とを接続する別の排気管であり、第１１のバルブが設けられた、該別の排気管を更に備え、
前記第５工程から前記第６工程に移行する間に、前記複数の第７のバルブ、前記複数の第８のバルブ、及び、前記複数の第９のバルブを閉じ、前記複数の第１０のバルブ、及び前記第１１のバルブを開く第７工程と、
前記第６工程から前記第５工程に移行する間に、前記複数の第７のバルブ、前記複数の第９のバルブ、及び前記複数の第１０のバルブを閉じ、前記複数の第８のバルブ、及び前記第１１のバルブを開く第８工程と、
を更に含む、請求項１７に記載の運用方法。
【請求項２０】
請求項８に記載されたプラズマ処理装置の運用方法であって、
前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、及び前記複数の第４のバルブを閉じる第１工程と、
前記複数の第１のバルブのうち所定の第１のバルブを開く第２工程と、
前記複数の流量制御ユニットによりガスの流量を調整する第３工程と、
前記複数の流量制御ユニットの各々に接続する第１の分岐管及び第２の分岐管にそれぞれ設けられた第５のバルブ及び第６のバルブのうち所定の一方のバルブを開く第４工程と、
前記複数の第７のバルブを開き前記複数の第８のバルブを閉じる第５工程と、
前記複数の第９のバルブ及び前記第１０のバルブを閉じる第６工程と、
前記複数の第９のバルブを開く第７工程と、
を含み、
前記第６工程と前記第７工程とが交互に繰り返される、運用方法。
【請求項２１】
前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、前記複数の第４のバルブを開く前記工程において、前記複数の流量制御ユニットに含まれる一次側のバルブが更に開かれる、請求項１５に記載の運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガス供給系、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理装置の運用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理が行われる。例えば、被処理体をプラズマに晒すことにより、エッチング又は成膜といった処理が行われる。
【０００３】
プラズマ処理を含むプロセスでは、同一の処理容器内に供給するガスを順次変更することにより、異なるプラズマ処理を被処理体に対して行うことがある。このようなプロセスを行うためには、プラズマ処理装置は、異なるガスを切り換えて供給することが可能なガス供給系を有する必要がある。このようなガス供給系を備えるプラズマ処理装置としては、例えば、下記の特許文献１に記載されたプラズマ処理装置が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、処理容器及びシャワーヘッドを有している。シャワーヘッドは複数のガス吐出部を有している。複数のガス吐出部はそれぞれ、処理容器内の異なるゾーン、即ち、被処理体における同心の複数の領域に向けてガスを供給する。これら複数のガス吐出部には、ガス供給系から個別にガスが供給される。
【０００５】
ガス供給系は、複数の流量制御ユニット群を有している。各流量制御ユニット群は複数の流量制御ユニットを含んでいる。各流量制御ユニット群の流量制御ユニットは、対応の一つのガス吐出部に接続されている。
【０００６】
また、ガス供給系は、各流量制御ユニット群の対応の流量制御ユニットにガスを分配するための複数の分岐管を有している。さらに、ガス供給系は、複数の分岐管にそれぞれ接続する配管を有している。これら配管の各々は、異なる複数のガスソースがバルブを介して接続されている。
【０００７】
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、各配管にバルブを介して接続された複数のガスソースのうち選択されたガスソースからのガスを複数の流量制御ユニット群に分配し、当該ガスを複数の流量制御ユニット群から複数のガス吐出部に供給することができる。また、各配管に供給するガス種を変更することにより、複数のガス吐出部に供給するガス種を変更することができる。これにより、単一の処理容器内で、被処理体に対して異なるプラズマ処理を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−０５１３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置のガス供給系では、複数のガス吐出部に供給するガスを変更する際に、ガス供給系内のガスを置換する必要がある。しかしながら、ガスの置換に時間を要するので、プロセスのスループットが低下する。
【００１０】
かかる背景の下、ガス供給系内のガスの置換に要する時間を低減させることが必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一態様では、プラズマ処理装置にガスを供給するガス供給系が提供される。このガス供給系は、第１機構、第２機構、及び、第３機構を備えている。第１機構は、複数の統合部を有している。複数の統合部の各々は、一以上のガスソースからのガスを選択して、選択したガスを出力するよう構成されている。第２機構は、複数の統合部からの複数のガスを分配し、分配されたガスの流量を調整して出力するよう構成されている。第３機構は、当該ガス供給系の排気用の機構である。
【００１２】
第１機構は、複数の第１の配管、複数の第１のバルブ、及び、複数の第２の配管を有している。複数の第１の配管は、複数のガスソースにそれぞれ接続される。複数の第１のバルブはそれぞれ、対応の第１の配管に設けられている。複数の第２の配管の個数は、複数の第１の配管の個数よりも少数である。複数の統合部の各々は、複数の第２の配管のうち一つの第２の配管と、複数の第１の配管のうち前記一つの第２の配管から分岐して一以上のガスソースに接続する一以上の第１の配管と、複数の第１のバルブのうち前記一以上の配管に設けられた一以上の第１のバルブと、を有する。
【００１３】
第２機構は、複数の流量制御ユニット群、及び複数の第３の配管を有している。複数の流量制御ユニット群の各々は、複数の第２の配管の個数と同数の複数の流量制御ユニットを有している。複数の第３の配管は、複数の第２の配管からのガスを複数の流量制御ユニット群それぞれの対応の流量制御ユニットに分配するよう構成されている。
【００１４】
第３機構は、排気管、複数の第４の配管、及び、複数の第４のバルブを有する。排気管には、パージガスのソースに接続される第２のバルブと排気装置に接続される第３のバルブとが設けられている。複数の第４の配管は、第２のバルブと第３のバルブとの間において、排気管と複数の第２の配管とをそれぞれ接続している。複数の第４のバルブはそれぞれ、対応の第４の配管に設けられている。
【００１５】
上記ガス供給系では、当該ガス供給系におけるガスの置換時に、複数の流量制御ユニットを停止させ、複数の第１のバルブを閉じ、第２〜第４のバルブを開くことで、当該ガス供給系の配管内のガスを高速に排気管から排気することができる。したがって、ガス供給系から供給するガスを変更する際に、ガス供給系内のガスの置換に要する時間を低減させることが可能である。
【００１６】
ガス供給系の第１の実施形態では、第２機構は、複数の流量制御ユニット群ごとに、複数の流量制御ユニットからのガスを合流させるための複数の合流管を更に有する。
【００１７】
ガス供給系の第２の実施形態では、第２機構は、複数の第１の分岐管、複数の第２の分岐管、複数の第５のバルブ、複数の第６のバルブ、複数の第１の合流管、及び、複数の第２の合流管を更に有する。複数の第１の分岐管はそれぞれ、対応の流量制御ユニットに接続されている。複数の第２の分岐管はそれぞれ、対応の流量制御ユニットに接続されている。即ち、各流量制御ユニットの出力は、第１の分岐管及び第２の分岐管に分岐されている。複数の第５のバルブはそれぞれ、複数の第１の分岐管に設けられている。複数の第６のバルブはそれぞれ、複数の第２の分岐管に設けられている。複数の第１の合流管は、複数の流量制御ユニット群ごとに、複数の第１の分岐管からのガスを合流させるよう構成されている。複数の第２の合流管は、複数の流量制御ユニット群ごとに、複数の第２の分岐管からのガスを合流させるよう構成されている。
【００１８】
一実施形態において、ガス供給系は、排気管に接続された圧力計を更に備え得る。この圧力計によって排気管の圧力を計測することにより、ガスの排気が完了したか否かを判定することが可能となる。
【００１９】
一実施形態のガス供給系では、圧力計は第３のバルブよりも上流で排気管に接続していてもよい。この実施形態によれば、第１〜第３のバルブを閉じて第４のバルブを開くことにより、圧力計による排気管の圧力の計測結果から第１のバルブのリークを判定することができる。
【００２０】
別の幾つかの態様では、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置が提供される。
【００２１】
第１の態様のプラズマ処理装置は、第１の実施形態のガス供給系、被処理体を収容するための空間を提供する処理容器、及び、複数のガス吐出部を備える。複数のガス吐出部の個数は、複数の流量制御ユニット群の個数と同数である。これらガス吐出部は、処理容器内の複数のゾーンにガスを吐出するよう構成されている。これらガス吐出部にはそれぞれ、ガス供給系の対応の合流管が接続している。
【００２２】
第１の態様のプラズマ処理装置によれば、ガス供給系内のガスを高速に置換することができ、処理容器内に供給するガスの変更を高速に行うことが可能である。したがって、異なるプラズマ処理を被処理体に対して交互に行うプロセスのスループットを高めることが可能である。
【００２３】
一実施形態では、プラズマ処理装置は、処理容器に接続されたターボ分子ポンプと、ターボ分子ポンプの下流に設けられたドライポンプと、を更に備え、排気管は、第３のバルブの下流で、ターボ分子ポンプとドライポンプとの間の配管に接続していてもよい。この実施形態によれば、処理容器内へのガスの逆流を抑制することが可能である。
【００２４】
第２の態様のプラズマ処理装置は、第２の実施形態のガス供給系と、被処理体を収容するための空間を提供する処理容器と、複数のガス吐出部と、ターボ分子ポンプと、ドライポンプと、を備える。複数のガス吐出部の個数は、複数の流量制御ユニット群の個数と同数である。これらガス吐出部は、処理容器内の複数のゾーンにガスを吐出するよう構成されている。ターボ分子ポンプは、処理容器に接続されている。ドライポンプは、ターボ分子ポンプの下流に設けられている。複数の第１の合流管はそれぞれ、複数の第７のバルブを介して複数のガス吐出部に接続されており、且つ、複数の第８のバルブを介してターボ分子ポンプと前記ドライポンプとの間の配管に接続されている。複数の第２の合流管はそれぞれは、複数の第９のバルブを介して複数のガス吐出部に接続されており、且つ、複数の第１０のバルブを介してターボ分子ポンプとドライポンプとの間の配管に接続されている。
【００２５】
第２の態様のプラズマ処理装置によれば、複数の第１の合流管及び複数の第２の合流管からのガスを交互に処理容器内に供給し、処理容器内に供給されないガスを排気側に流すことができる。したがって、処理容器内に供給するガスの変更を高速に行うことができる。故に、異なるプラズマ処理を被処理体に対して交互に行うプロセスのスループットを高めることが可能である。また、第２の態様のプラズマ処理装置によれば、第１の合流管から処理容器内に連続的にガスを供給し、第２の合流管からのガスを断続的に、即ちパルス状に処理容器内に供給することができる。この場合に、第２の合流管からのガスは、第１の合流管からのガスと異なるガスであってもよく、同じガスであってもよい。
【００２６】
一実施形態では、プラズマ処理装置は、シャワーヘッド、及び別の排気管を更に備え得る。シャワーヘッドは、複数のガス吐出部を提供している。別の排気管は、シャワーヘッドと、処理容器とターボ分子ポンプとの間の配管とに接続されており、当該別の排気管には第１１のバルブが設けられている。この実施形態によれば、ガスの置換の際に、シャワーヘッド内のガスを別の排気管を介して排気することが可能である。
【００２７】
一実施形態では、プラズマ処理装置は、複数のガス吐出部のうち第１のガス吐出部と、該第１のガス吐出部よりも高いコンダクタンスを有する第２のガス吐出部とを接続する別の排気管であり、第１１のバルブが設けられた、該別の排気管を更に備える。この実施形態によれば、ガス置換の際に、コンダクタンスの低いガス吐出部からコンダクタンスの高いガス吐出部に別の排気管を介してガスを流し、当該コンダクタンスの高いガス吐出部からシャワーヘッド内のガスを排気することが可能である。
【００２８】
第３の態様のプラズマ処理装置は、第１の処理容器、第２の処理容器、複数のガス吐出部、複数の別のガス吐出部、第２の実施形態のガス供給系を更に備える。第１の処理容器及び第２の処理容器は、被処理体を収容するための空間を提供する。複数のガス吐出部は、第１の処理容器内の複数のゾーンにガスを吐出するよう構成されている。複数の別のガス吐出部は、第２の処理容器内の複数のゾーンにガスを吐出するよう構成されている。複数の第１の合流管は、複数のガス吐出部にそれぞれ接続されており、複数の第２の合流管は、複数の別のガス吐出部にそれぞれ接続されている。
【００２９】
第３の態様のプラズマ処理装置によれば、二つの処理容器、即ち、リアクタに個別のガスを供給することができる。したがって、二つの処理容器内において、同じ又は異なるプラズマ処理を同時に又は異なる時間に行うことが可能である。
【００３０】
一実施形態では、プラズマ処理装置は、第１の処理容器に接続された第１のターボ分子ポンプと、第１のターボ分子ポンプの下流に設けられた第１のドライポンプと、第２の処理容器に接続された第２のターボ分子ポンプと、第２のターボ分子ポンプの下流に設けられた第２のドライポンプと、を備えていてもよく、排気管は、第３のバルブの下流で、第１のターボ分子ポンプと第１のドライポンプとの間の配管、又は、第２のターボ分子ポンプと第２のドライポンプとの間の配管に接続していてもよい。
【００３１】
上述した何れかのプラズマ処理装置の一実施形態では、ガス供給系は、排気管に接続された圧力計を更に有し得る。また、一実施形態では、圧力計は、第３のバルブよりも上流で排気管に接続していてもよい。
【００３２】
更に別の幾つかの態様では、プラズマ処理装置の運用方法が提供される。
【００３３】
第１の態様の運用方法は、第１〜第３の態様の何れかのプラズマ処理装置においてガス供給系内のガスを置換するものである。プラズマ処理装置のガス供給系は、排気管に接続された圧力計を更に有する。この運用方法は、（ａ１）複数の流量制御ユニットを停止させる工程と、（ｂ１）複数の第１のバルブを閉じる工程と、（ｃ１）第２のバルブ、第３のバルブ、複数の第４のバルブを開く工程と、（ｄ１）圧力計によって計測される排気管の圧力が閾値以下となったときに、第２のバルブ、第３のバルブ、複数の第４のバルブを閉じる工程と、（ｅ１）複数の第１のバルブのうち所定のガスソースに接続された第１のバルブを開く工程と、（ｆ１）複数の流量制御ユニットによりガスの流量を調整する工程と、を備える。一実施形態において、第２のバルブ、第３のバルブ、複数の第４のバルブを開く工程では、複数の流量制御ユニットに含まれる一次側のバルブが開かれてもよい。
【００３４】
第１の態様の運用方法によれば、処理容器に供給するガスを変更する際に、ガス供給系内のガスを高速に排気管から排気することができる。したがって、ガス供給系から供給するガスを変更する際に、ガス供給系内のガスの置換に要する時間を低減させることが可能である。
【００３５】
第２の態様の運用方法は、第１〜第３の態様の何れかのプラズマ処理装置において複数の第１のバルブのリークを検出するものである。プラズマ処理装置のガス供給系は、排気管に接続された圧力計を更に備え、該圧力計は第３のバルブよりも上流で排気管に接続している。この運用方法は、（ａ２）複数の流量制御ユニットを停止させる工程と、（ｂ２）複数の第１のバルブ、第２のバルブ、及び第３のバルブを閉じる工程と、（ｃ２）複数の第４のバルブを開く工程と、（ｄ２）圧力計により排気管の圧力を計測する工程と、を含む。
【００３６】
第２の態様の運用方法によれば、圧力計によって計測される排気管の圧力に基づき、複数の第１のバルブのリークを検出することが可能となる。
【００３７】
第３の態様の運用方法は、第２の態様のプラズマ処理装置の運用方法であり、（ａ３）第２のバルブ、第３のバルブ、及び複数の第４のバルブを閉じる第１工程と、（ｂ３）複数の第１のバルブのうち所定の第１のバルブを開く第２工程と、（ｃ３）複数の流量制御ユニットによりガスの流量を調整する第３工程と、（ｄ３）複数の流量制御ユニットの各々に接続する第１の分岐管及び第２の分岐管にそれぞれ設けられた第５のバルブ及び第６のバルブのうち所定の一方のバルブを開く第４工程と、（ｅ３）複数の第７のバルブを開き複数の第８のバルブを閉じ、且つ、複数の第９のバルブを複数の第１０のバルブを開く第５工程と、（ｆ３）複数の第９のバルブを開き複数の第１０のバルブを閉じ、且つ、複数の第７のバルブを閉じ前記複数の第８のバルブを開く第６工程と、を含み、第５工程及び第６工程が交互に繰り返される。
【００３８】
第３の態様のプラズマ処理装置によれば、複数の第１の合流管及び複数の第２の合流管からのガスを交互に処理容器内に供給し、処理容器内に供給されないガスを排気側に流すことができる。したがって、処理容器内に供給するガスの変更を高速に行うことができる。故に、異なるプラズマ処理を被処理体に対して交互に行うプロセスのスループットを高めることが可能である。
【００３９】
一実施形態では、プラズマ処理装置は、複数のガス吐出部を提供するシャワーヘッドと、シャワーヘッドと、処理容器とターボ分子ポンプとの間の配管に接続された別の排気管であり、第１１のバルブが設けられた該別の排気管を更に備え得る。この実施形態では、運用方法は、（ｇ３）第５工程から第６工程に移行する間に、複数の第７のバルブ、複数の第８のバルブ、及び、複数の第９のバルブを閉じ、複数の第１０のバルブ、及び第１１のバルブを開く第７工程と、（ｈ３）第６工程から前記第５工程に移行する間に、複数の第７のバルブ、前記複数の第９のバルブ、及び複数の第１０のバルブを閉じ、複数の第８のバルブ、及び第１１のバルブを開く第８工程と、を更に含む。この実施形態によれば、ガスの置換の際に、第１１のバルブを有する別の排気管からシャワーヘッド内のガスを高速に排気することが可能である。
【００４０】
別の実施形態では、プラズマ処理装置は、複数のガス吐出部のうち第１のガス吐出部と、第１のガス吐出部よりも高いコンダクタンスを有する第２のガス吐出部とを接続する別の排気管であり、第１１のバルブが設けられた、該別の排気管を更に備える。この実施形態では、運用方法は、（ｉ３）第５工程から第６工程に移行する間に、複数の第７のバルブ、複数の第８のバルブ、及び、複数の第９のバルブを閉じ、複数の第１０のバルブ、及び第１１のバルブを開く第７工程と、（ｊ３）第６工程から第５工程に移行する間に、複数の第７のバルブ、複数の第９のバルブ、及び複数の第１０のバルブを閉じ、複数の第８のバルブ、及び第１１のバルブを開く第８工程と、を更に含む。この実施形態によれば、ガスの置換の際に、コンダクタンスの低いガス吐出部からコンダクタンスの高いガス吐出部に別の排気管を介してガスを流し、当該コンダクタンスの高いガス吐出部からシャワーヘッド内のガスを排気することが可能である。
【００４１】
第４の態様の運用方法は、第３の態様のプラズマ処理装置の運用方法であり、（ａ４）第２のバルブ、第３のバルブ、及び複数の第４のバルブを閉じる第１工程と、（ｂ４）複数の第１のバルブのうち所定の第１のバルブを開く第２工程と、（ｃ４）複数の流量制御ユニットによりガスの流量を調整する第３工程と、（ｄ４）複数の流量制御ユニットの各々に接続する第１の分岐管及び第２の分岐管にそれぞれ設けられた第５のバルブ及び第６のバルブのうち所定の一方のバルブを開く第４工程と、（ｅ４）複数の第７のバルブを開き複数の第８のバルブを閉じる第５工程と、（ｆ４）複数の第９のバルブ及び第１０のバルブを閉じる第６工程と、（ｇ４）複数の第９のバルブを開く第７工程と、を含み、第６工程と第７工程とが交互に繰り返される。
【００４２】
第４の態様の運用方法によれば、第６工程及び第７工程にわたって、第１の合流管から処理容器内にガスを供給し、第２の合流管からのガスの処理容器内への供給及び供給停止を交互に切り換えることができる。なお、第１の合流管からのガスと第２の合流管からのガスは異種のガスであってもよく、同種のガスであってもよい。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように、ガス供給系内のガスの置換に要する時間を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一実施形態に係るガス供給系を示す図である。
【図２】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図３】プラズマ処理装置の運用方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図４】プラズマ処理装置の運用方法の別の実施形態を示す流れ図である。
【図５】別の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図６】バルブＶ１１に関する別の実施形態を示す図である。
【図７】図５又は図６に示すプラズマ処理装置の運用方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図８】図７に示す運用方法におけるガスの流量を示すタイミングチャートである。
【図９】工程ＳＴ３５で用いられるガスＡと工程ＳＴ３７で用いられるガスＢを例示する表である。
【図１０】図５又は図６に示すプラズマ処理装置の運用方法の別の実施形態を示す流れ図である。
【図１１】図１０に示す運用方法におけるガスの流量を示すタイミングチャートである。
【図１２】更に別の実施形態のプラズマ処理装置１０３を概略的に示す図である。
【図１３】図３に示すプラズマ処理装置の運用方法の変形態様を示す流れ図である。
【図１４】圧力制御式の流量制御器の構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００４６】
図１は、一実施形態に係るガス供給系を示す図である。図１に示すガス供給系ＧＰ１は、第１機構ＧＭ１、第２機構ＧＭ２、及び第３機構ＧＭ３を備えている。
【００４７】
第１機構ＧＭ１は、複数の統合部ＧＩを有している。本実施形態では、第１機構ＧＭ１は、五つの統合部ＧＩを有している。但し、統合部ＧＩの個数は任意である。第１機構ＧＭ１は、複数の統合部ＧＩのそれぞれにおいて選択されたガスを個別の配管から出力するように構成されている。
【００４８】
第１機構ＧＭ１は、複数の配管Ｌ１（第１の配管Ｌ１）、複数のバルブＶ１（第１のバルブＶ１）、及び、複数の配管Ｌ２（第２の配管Ｌ２）を有している。複数の配管Ｌ１にはそれぞれ、複数のバルブＶ１が設けられている。複数の配管Ｌ１はそれぞれ、複数のガスソースＧＳに接続されている。
【００４９】
一実施形態では、複数のガスソースＧＳは、１４個のガスソースＧＳ、即ち、ガスソースＧＳ（１）〜ガスソースＧＳ（１４）を含んでいる。但し、ガスソースＧＳの個数は任意である。一例では、ガスソースＧＳ（１）〜ＧＳ（１４）はそれぞれ、Ｃ４Ｆ８ガスのソース、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、Ｈｅガスのソース、ＣＦ４ガスのソース、ＣＨ４ガスのソース、ＣＯガスのソース、ＣＯＳガスのソース、Ｎ２ガスのソース、ＮＦ３ガスのソース、ＣＨＦ３ガスのソース、Ａｒガスのソース、ＣＨ２Ｆ２ガスのソース、ＣＯ２ガスのソースである。
【００５０】
複数の統合部ＧＩの各々は、複数の配管Ｌ２のうち一つの配管Ｌ２と、当該一つの配管Ｌ２から分岐して一以上のガスソースＧＳに接続する一以上の配管Ｌ１と、当該一以上の配管Ｌ１に設けられた一以上のバルブＶ１とを含んでいる。各統合部ＧＩには、同時に用いられることのない一以上のガスソースが接続されている。各統合部ＧＩは、当該統合部ＧＩに接続されたガスソースのうち選択されたガスソースからのガスを供給することが可能である。
【００５１】
図１に示す例では、ガスソースＧＳ（１）〜ガスソースＧＳ（３）に接続する三つの配管Ｌ１、これら配管Ｌ１に設けられた三つのバルブＶ１、及び、当該三つの配管Ｌ１が接続している一つの配管Ｌ２が一つの統合部ＧＩを構成している。また、ガスソースＧＳ（４）〜ガスソースＧＳ（６）に接続する三つの配管Ｌ１、これら配管Ｌ１に設けられた三つのバルブＶ１、及び、当該三つの配管Ｌ１が接続している一つの配管Ｌ２が一つの統合部ＧＩを構成している。また、ガスソースＧＳ（７）〜ガスソースＧＳ（８）に接続する二つの配管Ｌ１、これら配管Ｌ１に設けられた二つのバルブＶ１、及び、当該二つの配管Ｌ１が接続している一つの配管Ｌ２が一つの統合部ＧＩを構成している。また、ガスソースＧＳ（９）〜ガスソースＧＳ（１１）に接続する三つの配管Ｌ１、これら配管Ｌ１に設けられた三つのバルブＶ１、及び、当該三つの配管Ｌ１が接続している一つの配管Ｌ２が別の一つの統合部ＧＩを構成している。さらに、ガスソースＧＳ（１２）〜ガスソースＧＳ（１４）に接続する三つの配管Ｌ１、これら配管Ｌ１に設けられた三つのバルブＶ１、及び、当該三つの配管Ｌ１が接続している一つの配管Ｌ２が別の一つの統合部ＧＩを構成している。
【００５２】
第２機構ＧＭ２は、第１機構ＧＭ１の下流に設けられている。第２機構ＧＭ２は、複数の統合部ＧＩからの複数のガスを分配し、分配されたガスの流量を調整して出力するよう構成されている。
【００５３】
第２機構ＧＭ２は、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧ、及び、複数の配管Ｌ３（第３の配管Ｌ３）を有している。複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの個数は、後述するプラズマ処理装置のガス吐出部と同数である。図１に示す例では、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの個数は、三つである。但し、流量制御ユニット群ＦＵＧの個数及びガス吐出部の個数は、複数であれば、任意の個数であることができる。
【００５４】
各流量制御ユニット群ＦＵＧは、複数の流量制御ユニットＦＵを含んでいる。複数の流量制御ユニットＦＵの個数は配管Ｌ２の個数と同数である。各流量制御ユニットＦＵは、例えば、マスフローコントローラといった流量制御器を一対のバルブの間に有している。即ち、各流量制御ユニットＦＵは、一次側バルブＦＶ１、二次側バルブＦＶ２、及び流量制御器ＦＤを有しおり、流量制御器ＦＤは一次側バルブＦＶ１と二次側バルブＦＶ２の間に設けられている。各流量制御ユニットＦＵは、入力されたガスの流量を調整するようになっている。なお、流量制御器ＦＤは、マスフローコントローラに限定されるものではなく、圧力制御方式の流量制御器であってもよい。
【００５５】
複数の配管Ｌ３の各々は、対応の一つの配管Ｌ２からのガスを複数の流量制御ユニット群ＦＵＧに分配し、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧそれぞれの対応の流量制御ユニットに供給するよう構成されている。そのため、複数の配管Ｌ３の各々は、一つの管から複数の管に分岐する配管として構成されている。一つの配管Ｌ３の分岐数は、流量制御ユニット群ＦＵＧの個数と同数となっている。
【００５６】
一実施形態では、第２機構ＧＭ２は、複数の合流管ＭＬを更に有している。複数の合流管ＭＬは、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧごとに、複数の流量制御ユニットＦＵからのガスを合流させるよう、構成されている。そのため、各合流管ＭＬは、複数の管から一つの管に合流する配管として構成されている。各合流管ＭＬ内において合流する管の個数は、配管Ｌ２の個数及び各流量制御ユニット群ＦＵＧ内の流量制御ユニットＦＵの個数と同数である。
【００５７】
第３機構ＧＭ３は、ガス供給系ＧＰ１の排気用の機構である。第３機構ＧＭ３は、排気管ＥＬ、複数の配管Ｌ４（第４の配管Ｌ４）、及び、複数のバルブＶ４（第４のバルブＶ４）を有している。
【００５８】
排気管ＥＬには、バルブＶ２（第２のバルブＶ２）及びバルブＶ３（第３のバルブＶ３）が設けられている。バルブＶ２は、排気管ＥＬの上流側に設けられており、バルブＶ３は排気管ＥＬの下流側に設けられている。排気管ＥＬは、その上流側において、バルブＶ２を介してパージガスのソースＧＳＰに接続している。パージガスは例えば、Ｎ２ガスといった不活性ガスである。また、排気管ＥＬは、その下流側においてバルブＶ３を介して排気装置に接続されている。一実施形態では、排気管ＥＬは、プラズマ処理装置のターボ分子ポンプとドライポンプとの間の配管に接続される。なお、後述するようにプラズマ処理装置では、処理容器にターボ分子ポンプが接続され、当該ターボ分子ポンプの下流にドライポンプが設けられ得る。
【００５９】
配管Ｌ４はそれぞれ、排気管ＥＬと複数の配管Ｌ２とを接続している。各配管Ｌ４にはバルブＶ４が設けられている。
【００６０】
一実施形態では、排気管ＥＬには圧力計ＰＭが接続されている。圧力計ＰＭは排気管ＥＬ内の流路の圧力を計測するようになっている。一実施形態では、圧力計ＰＭは、バルブＶ３の上流側、即ち、バルブＶ３よりもバルブＶ２側において排気管ＥＬに接続している。また、圧力計ＰＭは、バルブＶ３よりも上流、且つ、複数の配管Ｌ４と排気管ＥＬとの接続箇所よりも下流に設けられ得る。
【００６１】
かかるガス供給系ＧＰ１によれば、バルブＶ２、バルブＶ３、及び全てのバルブＶ４を閉じ、各統合部ＧＩのバルブＶ１のうち所望の一つのバルブＶ１を開き、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの複数の流量制御ユニットＦＵにより流量を調整することにより、所望のガスを各合流管ＭＬから供給することができる。
【００６２】
次いで、ガス供給系ＧＰ１から供給するガスを変更する場合には、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの複数の流量制御ユニットＦＵを停止させ、全てのバルブＶ１を閉じ、バルブＶ２、バルブＶ３、及び全てのバルブＶ４を開くことにより、バルブＶ１から流量制御ユニットＦＵまでの流路内に残存するガスを排気管ＥＬを介して高速に排気することができる。なお、各流量制御ユニットＦＵの流量制御器ＦＤが圧力制御式の流量制御器である場合には、全てのバルブＶ１を閉じ、バルブＶ２、バルブＶ３、及び全てのバルブＶ４を開くときに、流量制御ユニットＦＵの一次側バルブＦＶ１を開くことにより、流量制御ユニットＦＵの内部のガスライン内に残存するガスをも高速に排気することができる。
【００６３】
次いで、バルブＶ２、バルブＶ３、及び全てのバルブＶ４を閉じ、各統合部ＧＩのバルブＶ１のうち所望の一つのバルブＶ１を開き、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの複数の流量制御ユニットＦＵにより流量を調整することにより、変更されたガスを供給することが可能である。このように、ガス供給系ＧＰ１は、ガス供給系ＧＰ１内の流路内のガスを高速に、即ち、短時間で置換することが可能である。
【００６４】
以下、ガス供給系ＧＰ１を備えたプラズマ処理装置の一実施形態について説明する。図２は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図２に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、ガス供給系ＧＰ１を備えている。
【００６５】
また、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有している。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成されており、その内壁面には陽極酸化処理が施されている。この処理容器１２は保安接地されている。また、処理容器１２の側壁には被処理体（以下、「ウエハＷ」という）の搬入出口１２ｇが設けられており、この搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
【００６６】
処理容器１２の底部上には、略円筒状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に延在している。また、処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。
【００６７】
載置台ＰＤは、その上面においてウエハＷを保持する。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有している。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａに電気的に接続されている。
【００６８】
第２プレート１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。この静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力によりウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
【００６９】
第２プレート１８ｂの周縁部上には、ウエハＷのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。
【００７０】
第２プレート１８ｂの内部には、冷媒流路２４が設けられている。冷媒流路２４は、温調機構を構成している。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路２４には、冷媒が循環するよう、供給される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックＥＳＣによって支持されたウエハＷの温度が制御される。
【００７１】
また、プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
【００７２】
また、プラズマ処理装置１０には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴは、例えば、第２プレート１８ｂ内に埋め込まれている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、載置台ＰＤの温度が調整され、当該載置台ＰＤ上に載置されるウエハＷの温度が調整されるようになっている。なお、ヒータＨＴは、静電チャックＥＳＣに内蔵されていてもよい。
【００７３】
また、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備えている。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、当該載置台ＰＤと対向配置されている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。これら上部電極３０と下部電極ＬＥとの間には、ウエハＷにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓが提供されている。
【００７４】
上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。一実施形態では、上部電極３０は、載置台ＰＤの上面、即ち、ウエハ載置面からの鉛直方向における距離が可変であるように構成され得る。上部電極３０は、電極板３４及び電極支持体３６を含み得る。電極板３４は処理空間Ｓに面しており、当該電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。この電極板３４は、一実施形態では、シリコンから構成されている。
【００７５】
電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この電極支持体３６は、水冷構造を有し得る。電極支持体３６の内部には、複数のガス拡散室３６ａが設けられている。複数のガス拡散室３６ａは、ウエハＷの中心、即ち、載置台ＰＤの中心を通って鉛直方向に延びる軸線中心に、同心状に設けられている。図２に示すように、複数のガス拡散室３６ａにはそれぞれ、ガス供給系ＧＰ１の複数の合流管ＭＬが接続している。
【００７６】
図２に示す例では、複数のガス拡散室３６ａは、三つのガス拡散室、即ち、ガス拡散室３６ａ（１）、ガス拡散室３６ａ（２）、及びガス拡散室３６ａ（３）を含んでいる。
ガス拡散室３６ａ（１）は、上述した軸線上に設けられており、鉛直方向から視たときに円形の平面形状を有し得る。ガス拡散室３６ａ（２）は、ガス拡散室３６ａ（１）の外側で環状に延在している。また、ガス拡散室３６ａ（３）は、ガス拡散室３６ａ（２）の外側で環状に延在している。
【００７７】
図２に示すように、電極支持体３６には、各ガス拡散室３６ａと当該ガス拡散室３６ａの下方で延在する複数のガス吐出孔３４ａとを接続する複数の連通孔が形成されている。かかる構成の上部電極３０は、一実施形態のシャワーヘッドＳＨを構成している。
【００７８】
このシャワーヘッドＳＨでは、一つのガス拡散室３６ａと当該ガス拡散室３６ａに接続する複数のガス吐出孔が一つのガス吐出部を構成している。したがって、シャワーヘッドＳＨは複数のガス吐出部を提供している。これら複数のガス吐出部からは、処理容器１２内の異なる複数のゾーンに向けて、即ち、ウエハＷの径方向の異なる領域に向けて、ガスを供給することができる。
【００７９】
また、プラズマ処理装置１０では、処理容器１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、処理容器１２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
【００８０】
処理容器１２の底部側、且つ、支持部１４と処理容器１２の側壁との間には排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。この排気プレート４８の下方、且つ、処理容器１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０及び排気装置５１が接続されている。一実施形態では、排気装置５０は、ターボ分子ポンプであり、排気装置５１はドライポンプである。排気装置５０は、処理容器１２に対して、排気装置５１よりも上流側に設けられている。これら排気装置５０と排気装置５１との間の配管には、ガス供給系ＧＰ１の排気管ＥＬが接続している。排気装置５０と排気装置５１との間に排気管ＥＬが接続されることにより、排気管ＥＬから処理容器１２内へのガスの逆流が抑制される。
【００８１】
また、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源であり、２７〜１００ＭＨｚの周波数、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
【００８２】
第２の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては３．２ＭＨｚの高周波バイアス電力を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
【００８３】
また、一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。この制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。具体的に、制御部Ｃｎｔは、後述する運用方法でプラズマ処理装置１０を動作させるよう、当該プラズマ処理装置１０の各部を制御する。
【００８４】
このプラズマ処理装置１０では、処理容器１２内に供給されたガスを励起させて、プラズマを発生させることができる。そして、活性種によってウエハＷを処理することができる。また、ガス供給系ＧＰ１によって、異なるガスを高速に切り換えて処理容器１２内に供給することができる。したがって、異なるプラズマ処理をウエハＷに対して交互に行うプロセスのスループットを高めることが可能である。
【００８５】
以下、プラズマ処理装置１０の運用方法の幾つかの実施形態について説明する。図３は、プラズマ処理装置の運用方法の一実施形態を示す流れ図である。図３に示す運用方法ＭＴ１は、ガス供給系ＧＰ１内のガスの排気するための幾つかの工程を含む。また、運用方法ＭＴ１は、ガス供給系ＧＰ１内のガスを置換してプラズマ処理装置１０の処理容器１２内に順次異なるガスを供給することにより、ウエハＷに対して異なるプラズマ処理を行うことを可能な運用方法である。図３の流れ図には、ガス供給系ＧＰ１内のガスを排気して、その後にガスを処理容器１２内に供給する運用方法の流れが示されている。
【００８６】
具体的に、運用方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ４において、ガス供給系ＧＰ１内のガスを排気する。工程ＳＴ１では、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの全ての流量制御ユニットＦＵが停止される。続く工程ＳＴ２では、全てのバルブＶ１が閉じられる。これにより、全てのガスソースＧＳからのガス供給系ＧＰ１内へのガスの供給が停止する。続く工程ＳＴ３においてバルブＶ２、バルブＶ３、及び全てのバルブＶ４が開かれる。これにより、全てのバルブＶ１から全ての流量制御ユニットＦＵまでの間の流量中のガスが、排気管ＥＬに流れ、排気される。
【００８７】
続く工程ＳＴ４では、圧力計ＰＭにより排気管ＥＬ内の流路の圧力が計測される。工程ＳＴ４では、排気管ＥＬ内の流路の圧力が閾値以下であるか否かが判定される。閾値は、例えば、５００ｍＴｏｒｒ（６６．６６Ｐａ）である。排気管ＥＬ内の流路の圧力が閾値より大きい場合には、排気が継続される。一方、排気管ＥＬ内の流路の圧力が閾値以下である場合には、ガス供給系ＧＰ１の排気が完了したものと判定される。そして、続く工程ＳＴ５に移行する。
【００８８】
続く工程ＳＴ５では、バルブＶ２、バルブＶ３、及び全てのバルブＶ４が閉じられる。続く工程ＳＴ６では、複数のバルブＶ１のうち所望のガスソースＧＳに接続されているバルブＶ１が開かれる。続く工程ＳＴ７では、複数の流量制御ユニットＦＵによってガスの流量が調整される。これにより、処理容器１２内に所望のガスが供給される。そして、当該ガスが励起され、活性種によってウエハＷが処理される。
【００８９】
しかる後、工程ＳＴ８において処理が終了したか否かが判定される。処理が終了していない場合、即ち、異なるガスによる更なる処理が行われる場合には、工程ＳＴ１からの処理が繰り返される。一方、工程ＳＴ８において処理が終了していると判定される場合には、運用方法ＭＴ１が終了する。なお、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ８の実行のため、これら工程に関連するプラズマ処理装置１０の各部は、制御部Ｃｎｔによって制御されてもよい。
【００９０】
この運用方法ＭＴ１によれば、処理容器１２に供給するガスを変更する際に、ガス供給系ＧＰ１内のガスを高速に排気管から排気することができる。したがって、ガス供給系ＧＰ１から供給するガスを変更する際に、ガス供給系ＧＰ１内のガスの置換に要する時間を低減させることが可能である。結果的に、異なるガスを順次用いるプロセスを高いスループットで実現することができる。なお、この運用方法ＭＴ１は、後述する別の幾つかの実施形態のプラズマ処理装置にも適用可能である。
【００９１】
次に、図３に示すプラズマ処理装置の運用方法の変形態様について説明する。図１３は、図３に示すプラズマ処理装置の運用方法の変形態様を示す流れ図である。図１３に示す運用方法ＭＴ１Ａは、流量制御ユニットＦＵの流量制御器ＦＤが圧力制御式の流量制御器である場合に、有用な方法である。
【００９２】
図１４は、圧力制御式の流量制御器を例示する図である。図１４に示すように、圧力制御式の流量制御器ＦＤは、コントロールバルブＣＶ、圧力計ＦＰＭ、及び、オリフィスＯＦを有している。コントロールバルブＣＶは、一次側バルブＦＶ１の下流に設けられており、オリフィスＬはコントロールバルブＣＶの下流且つ二次側バルブＦＶ２の上流に設けられている。また、圧力計ＦＰＭは、コントロールバルブＣＶとオリフィスＯＦとの間のガスラインにおける圧力を計測する。圧力制御式の流量制御器ＦＤは、オリフィスＯＦの上流側のガスラインの圧力がオリフィスＯＦの下流側のガスラインの圧力の２倍より大きいときに、オリフィスＯＦを通過するガスの流量がオリフィスＯＦの上流側のガスラインの圧力に比例するという原理を利用して、ガスの流量を制御するものである。即ち、圧力制御式の流量制御器ＦＤは、コントロールバルブＣＶによってオリフィスＯＦの上流側のガスラインの圧力を制御することにより、当該流量制御器ＦＤを通過するガスの流量を調整する。
【００９３】
かかる圧力制御式の流量制御器ＦＤを用いてガスの流量を切り換える場合、例えば、当該流量制御器ＦＤを用いてガスの流量を大流量から小流量に切り換える場合には、オリフィスＯＦからのガスの流出を待機する必要があり、ガスの流量が安定するまでに非常に長い時間（以下、「待機時間」という）が必要となる。この待機時間を短くするために、一般的には、オリフィスＯＦの上流側のガスラインの容量を小さくする対策がとられている。しかしながら、この対策は、流量制御器の設計の変更が必要であり、また、ガスラインの作成のための加工が困難な微細加工となるという問題を有する。
【００９４】
図１３に示す運用方法ＭＴ１Ａは、上述の待機時間を短くするために、運用方法ＭＴ１の工程ＳＴ３に代わる工程ＳＴ３Ａを含んでいる。具体的に、工程ＳＴ３Ａでは、工程ＳＴ３と同様にバルブＶ２、バルブＶ３、及び全てのバルブＶ４が開かれ、更に、各流量制御ユニットＦＵの一次側バルブＦＶ１が開かれる。これにより、流量制御器ＦＤのガスライン中のガスを排気管ＥＬから高速に排気することが可能となる。その結果、圧力制御式の流量制御器ＦＤによるガス流量制御の応答速度を向上させることが可能となる。
【００９５】
次に、プラズマ処理装置１０の運用方法の別の実施形態について説明する。図４は、プラズマ処理装置の運用方法の別の実施形態を示す流れ図である。図４に示すプラズマ処理装置の運用方法ＭＴ２は、複数のバルブＶ１のリークを検出するための方法である。なお、運用方法ＭＴ２は、後述する幾つかの実施形態のプラズマ処理装置にも適用可能である。
【００９６】
運用方法ＭＴ２では、リークの検出のために、まず、工程ＳＴ２１において、全ての流量制御ユニットＦＵが停止される。続く工程ＳＴ２２では、全てのバルブＶ１、バルブＶ２、及びバルブＶ３が閉じられる。続く工程ＳＴ２３では、全てのバルブＶ４が開かれる。そして、工程ＳＴ２４において圧力計ＰＭによって排気管ＥＬ内の流路の圧力が計測される。
【００９７】
工程ＳＴ２４の圧力計測時には、ガスソースＧＳに接続する全てのバルブＶ１、バルブＶ２、及びバルブＶ３が閉じられており、全ての流量制御ユニットＦＵが停止されているので、バルブＶ１がリークしていなければ、排気管ＥＬ内の圧力には略変動が生じない。したがって、工程ＳＴ２４において圧力計ＰＭの計測値に変動が生じていることを検出することにより、何れかのバルブＶ１にリークが生じていることを検出することができる。
【００９８】
以下、別の実施形態に係るガス供給系、及び、当該ガス供給系を備えるプラズマ処理装置について説明する。図５は、別の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図５に示すプラズマ処理装置１０２は、図２に示したプラズマ処理装置１０のガス供給系ＧＰ１以外の構成、即ち、処理容器１２、シャワーヘッドＳＨ、排気装置５０、排気装置５１等を備えている。以下、ガス供給系以外の処理容器等を含む構成をリアクタ部という。
【００９９】
また、プラズマ処理装置１０２は、ガス供給系ＧＰ２を更に備えている。ガス供給系ＧＰ２は、第１機構ＧＭ２１、第２機構ＧＭ２２、及び、第３機構ＧＭ２３を含んでいる。第１機構ＧＭ２１は、当該第１機構ＧＭ２１の統合部ＧＩの個数がガス供給系ＧＰ１の第１機構ＧＭ１の統合部ＧＩの個数より多い点で当該第１機構ＧＭ１と異なっているだけである。このため、図５に示すように、第１機構ＧＭ２１からは、多数の配管Ｌ２が延びている。
【０１００】
第３機構ＧＭ２３は、第１機構ＧＭ２１の配管Ｌ２の個数と同数の配管Ｌ４及びバルブＶ４を有する点でガス供給系ＧＰ１の第３機構ＧＭ３とは異なっている。この第３機構ＧＭ２３の排気管ＥＬは、ガス供給系ＧＰ１の第３機構ＧＭ３の排気管ＥＬと同様に、排気装置５０と排気装置５１との間の配管に接続している。
【０１０１】
第２機構ＧＭ２２は、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧを有している。図５に示す例では、第２機構ＧＭ２２の複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの個数は３個であるが、この個数に限定されるものではない。複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの各々は、複数の流量制御ユニットＦＵを有している。第２機構ＧＭ２２においては、各流量制御ユニット群ＦＵＧが有する流量制御ユニットＦＵの個数は、ガス供給系ＧＰ１の各流量制御ユニット群ＦＵＧが有する流量制御ユニットＦＵの個数よりも多くなっている。
【０１０２】
第２機構ＧＭ２２は、複数の分岐管ＢＬ１（第１の分岐管ＢＬ１）、複数の分岐管ＢＬ２（第２の分岐管Ｂｌ２）、複数のバルブＶ５（第５のバルブＶ５）、複数のバルブＶ６（第６のバルブＶ６）、複数の合流管ＭＬ１（第１の合流管ＭＬ１）、及び、複数の合流管ＭＬ２（第２の合流管ＭＬ２）を有している。
【０１０３】
複数の分岐管ＢＬ１はそれぞれ、複数の流量制御ユニットＦＵに接続されている。複数の分岐管ＢＬ２もそれぞれ、複数の流量制御ユニットＦＵに接続されている。即ち、一対の分岐管ＢＬ１及び分岐管ＢＬ２が、各流量制御ユニットＦＵの出力から分岐している。各分岐管ＢＬ１にはバルブＶ５が設けられており、各分岐管ＢＬ２にはバルブＶ６が設けられている。
【０１０４】
複数の合流管ＭＬ１は、流量制御ユニット群ＦＵＧごとに、複数の分岐管ＢＬ１からのガスを合流させるように構成されている。即ち、一つの合流管ＭＬ１には、対応の一つの流量制御ユニット群ＦＵＧの複数の流量制御ユニットＦＵに接続する複数の分岐管ＢＬ１が接続している。また、複数の合流管ＭＬ２は、流量制御ユニット群ＦＵＧごとに、複数の分岐管ＢＬ２からのガスを合流させるように構成されている。即ち、一つの合流管ＭＬ２には、対応の一つの流量制御ユニット群ＦＵＧの複数の流量制御ユニットＦＵに接続する複数の分岐管ＢＬ２が接続している。
【０１０５】
また、図５に示すガス供給系ＧＰ２の第２機構ＧＭ２２は、複数のバルブＶ７（第７のバルブＶ７）、複数のバルブＶ８（第８のバルブＶ８）、複数のバルブＶ９（第９のバルブＶ９）、及び複数のバルブＶ１０（第１０のバルブＶ１０）を更に備えている。
【０１０６】
各合流管ＭＬ１は、シャワーヘッドＳＨの複数のガス吐出部のうち対応のガス吐出部にバルブＶ７を介して接続している。また、各合流管ＭＬ１は、バルブＶ８を介して、排気装置５０と排気装置５１との間の配管に接続している。即ち、各合流管ＭＬ１は、バルブＶ７を有する配管ＬＡ及びバルブＶ８を有する配管ＬＢに分岐している。配管ＬＡは配管ＬＭに合流し、当該配管ＬＭはシャワーヘッドＳＨの複数のガス吐出部のうち対応のガス吐出部に接続している。また、配管ＬＢは、排気装置５０と排気装置５１との間の配管に接続している。
【０１０７】
各合流管ＭＬ２は、シャワーヘッドＳＨの複数のガス吐出部のうち対応のガス吐出部にバルブＶ９を介して接続している。また、各合流管ＭＬ２は、バルブＶ１０を介して、排気装置５０と排気装置５１との間の配管に接続している。即ち、各合流管ＭＬ２は、バルブＶ９を有する配管ＬＣ及びバルブＶ１０を有する配管ＬＤに分岐している。配管ＬＣは、同一の流量制御ユニット群ＦＵＧからのガスを導く配管ＬＡと共に配管ＬＭに合流し、当該配管ＬＭはシャワーヘッドＳＨの複数のガス吐出部のうち対応のガス吐出部に接続している。また、配管ＬＤは、排気装置５０と排気装置５１との間の配管に接続している。
【０１０８】
また、一実施形態において、プラズマ処理装置１０２は、バルブＶ１１（第１１のバルブＶ１１）を更に備えている。バルブＶ１１は、シャワーヘッドＳＨと、処理容器１２と排気装置５０との間の排気管５２（図２参照）とに接続する配管に設けられている。このバルブＶ１１は、ガス供給系ＧＰ２内のガスを排気するときに開かれる。これにより、シャワーヘッドＳＨ内のガスは、排気装置５０へと排気される。したがって、シャワーヘッドＳＨ内のガスをも高速に排気することが可能である。
【０１０９】
図６は、バルブＶ１１に関する別の実施形態を示す図である。図６に示す実施形態では、シャワーヘッドＳＨは、複数のガス吐出部、例えば、ガス吐出部Ｄ１、ガス吐出部Ｄ２、及び、ガス吐出部Ｄ３を有している。ガス吐出部Ｄ１はガス拡散室３６ａ（１）を含み、ガス吐出部Ｄ２はガス拡散室３６ａ（２）を含み、ガス吐出部Ｄ３はガス拡散室３６ａ（３）を含んでいる。この実施形態では、ガス拡散室３６ａ（１）に接続するガス吐出孔３４ａの個数よりも、ガス拡散室３６ａ（３）に接続するガス吐出孔３４ａの個数が多くなっている。したがって、ガス吐出部Ｄ１のコンダクタンスよりも、ガス吐出部Ｄ３のコンダクタンスが高くなっている。かかるシャワーヘッドＳＨ内のガスを高速に排気するために、バルブＶ１１を有する配管がガス吐出部Ｄ１とガス吐出部Ｄ３とを接続している。このバルブＶ１１は、ガス供給系ＧＰ２内のガスを排気するときに開かれる。これにより、ガス吐出部Ｄ１からのガスはガス吐出部Ｄ３へと流れ、処理容器１２内の空間を介して高速に排気される。
【０１１０】
以上説明したガス供給系ＧＰ２においても、ガス供給系ＧＰ１と同様に、当該ガス供給系ＧＰ２内の流路内のガスを高速に、即ち、短時間で置換することが可能である。また、ガス供給系ＧＰ２内のガスの排気が完了したか否かを圧力計ＰＭの計測結果から判定することができる。また、ガス供給系ＧＰ２内のバルブＶ１のリークを圧力計ＰＭの計測結果から検出することができる。
【０１１１】
また、ガス供給系ＧＰ２では、各流量制御ユニットＦＵに接続する一対の分岐管ＢＬ１及び分岐管ＢＬ２にそれぞれ設けられたバルブＶ５及びバルブＶ６のうち一方を開くことにより、各流量制御ユニット群ＦＵＧの複数の流量制御ユニットＦＵのうち一部からのガスＡを合流管ＭＬ１に供給し、別の一部からのガスＢを合流管ＭＬ２に供給することができる。
【０１１２】
かかるガス供給系ＧＰ２を有するプラズマ処理装置１０２によれば、複数の合流管ＭＬ１からのガスＡ及び複数の合流管ＭＬ２からのガスＢを、交互に処理容器１２内に供給することができる。この場合のガスＡとガスＢは異種のガスである。したがって、異なるプラズマ処理をウエハＷに対して交互に行うプロセスのスループットを高めることができる。
【０１１３】
或いは、プラズマ処理装置１０２によれば、合流管ＭＬ１から処理容器１２内に連続的にガスＡを供給し、合流管ＭＬ２からのガスＢを断続的に、即ちパルス状に処理容器１２内に供給することができる。この場合に、合流管ＭＬ２からのガスは、合流管ＭＬ１からのガスと異なるガスであってもよく、同じガスであってもよい。
【０１１４】
以下、プラズマ処理装置１０２の運用方法の幾つかの実施形態について説明する。図７は、図５又は図６に示すプラズマ処理装置の運用方法の一実施形態を示す流れ図である。図７に示す運用方法ＭＴ３は、処理容器１２内に異なるガスを交互に供給することにより、処理容器１２内で異なるプラズマ処理を交互に行う方法である。図８は、図７に示す運用方法におけるガスの流量を示すタイミングチャートである。図８において、上段には、運用方法ＭＴ３の工程ＳＴ３３以後に合流管ＭＬ１を流れるガスＡの流量、及び、合流管ＭＬ２を流れるガスＢの流量のタイミングチャートが示されている。また、中段には、工程ＳＴ３５及び工程ＳＴ３７における処理容器内のガスＡの流量のタイミングチャートが示されている。また、下段には、工程ＳＴ３５及び工程ＳＴ３７における処理容器内のガスＢの流量のタイミングチャートが示されている。以下、図７及び図８を参照する。
【０１１５】
運用方法ＭＴ３では、まず、工程ＳＴ３１において、バルブＶ２、バルブＶ３、及び全てのバルブＶ４が閉じられる。続く工程ＳＴ３２において、複数のバルブＶ１のうち所望のバルブＶ１が開かれる。続く工程ＳＴ３３では、複数の流量制御ユニット群ＦＵＧの複数の流量制御ユニットにより、ガスの流量が調整される。続く工程ＳＴ３４では、各流量制御ユニットＦＵに接続している一対の分岐管ＢＬ１及び分岐管ＢＬ２にそれぞれ設けれたバルブＶ５及びＶ６のうち一方が開かれる。即ち、各流量制御ユニット群ＦＵＧの複数の流量制御ユニットＦＵのうち一部からは合流管ＭＬ１にガスＡが供給され、別の一部からは合流管ＭＬ２にガスＢが供給される。例えば、図８の上段のタイミングチャートに示す流量のガスＡが合流管ＭＬ１に流れ、当該タイミングチャートに示す流量のガスＢが合流管ＭＬ２に流れる。
【０１１６】
続く工程ＳＴ３５では、複数のバルブＶ７が開かれ、複数のバルブＶ８が閉じられる。また、複数のバルブＶ９が閉じられ、複数のバルブＶ１０が開かれる。これにより、複数の合流管ＭＬ１からのガスＡが、配管ＬＭを介してシャワーヘッドＳＨに供給される。また、複数の合流管ＭＬ２からのガスＢは、配管ＬＤを介して排気される。これにより、図８の中段及び下段のタイミングチャートに示すように、処理容器１２内にはガスＡのみが供給される。そして、シャワーヘッドＳＨから供給されたガスＡが励起され、ウエハＷに対するプラズマ処理が行われる。
【０１１７】
続く工程ＳＴ３６では、複数のバルブＶ７、複数のバルブＶ８、及び複数のバルブＶ９が閉じられ、複数のバルブＶ１０が開かれる。これにより、複数の合流管ＭＬ１からのガスＡのシャワーヘッドＳＨへの供給が停止される。また、複数の合流管ＭＬ２からのガスＢは、配管ＬＤを介して排気される。さらに、バルブＶ１１が開かれる。これにより、シャワーヘッドＳＨ内のガスが排気される。しかる後、バルブＶ１１が閉じられる。
【０１１８】
続く工程ＳＴ３７では、複数のバルブＶ９が開かれ、複数のバルブＶ１０が閉じられる。また、複数のバルブＶ７が閉じられ、複数のバルブＶ８が開かれる。これにより、複数の合流管ＭＬ２からのガスＢが、配管ＬＭを介してシャワーヘッドＳＨに供給される。また、複数の合流管ＭＬ１からのガスＡは、配管ＬＢを介して排気される。これにより、図８の中段及び下段のタイミングチャートに示すように、処理容器１２内にはガスＢのみが供給される。そして、シャワーヘッドＳＨから供給されたガスＢが励起され、ウエハＷに対して工程ＳＴ３４とは異なるプラズマ処理が行われる。
【０１１９】
続く工程ＳＴ３８では、工程ＳＴ３５と工程ＳＴ３７との交互の繰り返しを終了するか否かが判定される。例えば、工程ＳＴ３５と工程ＳＴ３７との交互の繰り返しが所定回行われたか否かが判定される。工程ＳＴ３８において、工程ＳＴ３５と工程ＳＴ３７との交互の繰り返しを終了しないと判定される場合には、工程ＳＴ３９が実行される。
【０１２０】
工程ＳＴ３９では、複数のバルブＶ７、複数のバルブＶ９、及び複数のバルブＶ１０が閉じられ、複数のバルブＶ８が開かれる。これにより、複数の合流管ＭＬ２からのガスＢのシャワーヘッドＳＨへの供給が停止される。また、複数の合流管ＭＬ１からのガスＡは、配管ＬＢを介して排気される。さらに、バルブＶ１１が開かれる。これにより、シャワーヘッドＳＨ内のガスが排気される。しかる後、バルブＶ１１が閉じられる。次いで、工程ＳＴ３５からの処理が繰り返される。
【０１２１】
一方、工程ＳＴ３８において、工程ＳＴ３５と工程ＳＴ３７との交互の繰り返しを終了すると判定される場合には、運用方法ＭＴ３は終了する。なお、工程ＳＴ３１〜工程ＳＴ９の実行のため、これら工程に関連するプラズマ処理装置１０２の各部は、制御部Ｃｎｔによって制御されてもよい。この運用方法ＭＴ３によれば、複数の合流管ＭＬ１からのガスＡ及び複数の合流管ＭＬ２からのガスＢを交互に処理容器１２内に供給し、処理容器１２内に供給されないガスを排気側に流すことができる。これにより、処理容器１２内に供給するガスの変更を高速に行うことができる。故に、異なるプラズマ処理をウエハＷに対して交互に行うプロセスのスループットを高めることが可能である。
【０１２２】
ここで、運用方法ＭＴ３に用いられるガスＡとガスＢを例示する。図９は工程ＳＴ３５で用いられるガスＡと工程ＳＴ３７で用いられるガスＢを例示する表である。図中のガスＡは、表中の各工程においてドットパターンが付されている欄のガスＡ及びガスＢはその工程中に排気されるガスであり、ドットパターンが付されていない欄のガスＡ及びガスＢはその工程中に処理容器１２内に供給されるガスである。
【０１２３】
図９に示すように、例えば、初回の工程ＳＴ３５で処理容器１２内に供給されるガスＡには、Ｏ２ガス、Ａｒガス、及びＣＦ４ガスを含む混合ガスを用いることができる。また、初回の工程ＳＴ３５に排気されるガスＢには、Ｏ２ガス、Ａｒガス、及びＳｉＣｌ４ガスを含む混合ガスを用いることができる。なお、初回の工程ＳＴ３５のガスＡはシリコン酸化膜といった被エッチング層をエッチングするためのガスであり、ガスＢは堆積性を有するガスである。即ち、初回の工程ＳＴ３５では、被エッチング層をエッチングし、且つ、後続の工程ＳＴ３７のために堆積性のガスＢを準備しておくことができる。
【０１２４】
続く工程ＳＴ３７で排気されるガスＡは、Ｏ２ガスとＡｒガスを含む混合ガスであり、当該工程ＳＴ３７で処理容器１２内に供給されるガスＢは、Ｏ２ガス、Ａｒガス、及びＳｉＣｌ４ガスを含む混合ガスである。即ち、当該工程ＳＴ３７では、被エッチング層を含む被処理体上に堆積物を形成し、且つ、後続の工程ＳＴ３５用に別のガスＡを準備しておくことができる。
【０１２５】
続く工程ＳＴ３５で処理容器１２内に供給されるガスＡは、Ｏ２ガスとＡｒガスを含む堆積性の混合ガスであり、当該工程ＳＴ３５において排気されるガスＢは、Ｏ２ガス、Ａｒガス、及びＣＦ４ガスを含む混合ガスである。即ち、当該工程ＳＴ３５では、被処理体上に堆積物を形成し、且つ、被エッチング層のエッチング用のガスＢを準備しておくことができる。
【０１２６】
続く工程ＳＴ３７で処理容器１２内に供給されるガスＢは、Ｏ２ガス、Ａｒガス、及びＣＦ４ガスを含むエッチング用の混合ガスであり、当該工程ＳＴ３７において排気されるガスＡは、Ｏ２ガス、Ａｒガス、及びＳｉＣｌ４ガスを含む堆積性の混合ガスである。即ち、当該工程ＳＴ３７では、被エッチング層をエッチングし、且つ、後続の工程ＳＴ３５のために堆積性のガスＡを準備しておくことができる。そして、後続の工程ＳＴ３５及び工程ＳＴ３７でも適宜のガスＡ及び適宜のガスＢのうち一方が処理容器１２内に供給され、他方が排気される。
【０１２７】
このように、一例においては、堆積性又はエッチング用のガスＡ及びガスＢを高速に切り換えて、交互に処理容器１２内に供給することが可能である。故に、異なるプラズマ処理をウエハＷに対して交互に行うプロセスのスループットを高めることが可能である。
【０１２８】
以下、図５又は図６に示すプラズマ処理装置の運用方法の別の実施形態について説明する。図１０は、図５又は図６に示すプラズマ処理装置の運用方法の別の実施形態を示す流れ図である。図１０に示す運用方法ＭＴ４は、処理容器１２内にガスＡを連続的に供給し、ガスＢを断続的に、即ちパルス状に供給することによりプラズマ処理を行う方法である。図１１は、図１０に示す運用方法におけるガスの流量を示すタイミングチャートである。図１１において、上段には、運用方法ＭＴ４の工程ＳＴ４６以後に合流管ＭＬ１を流れるガスＡの流量、及び、合流管ＭＬ２を流れるガスＢの流量のタイミングチャートが示されている。また、中段には、工程ＳＴ４６及び工程ＳＴ４７における処理容器内のガスＡの流量のタイミングチャートが示されている。また、下段には、工程ＳＴ４６及び工程ＳＴ４７における処理容器内のガスＢの流量のタイミングチャートが示されている。以下、図１０及び図１１を参照する。
【０１２９】
運用方法ＭＴ４では、まず、運用方法ＭＴ３の工程ＳＴ３１〜工程ＳＴ３４と同様の工程が行われる。続く工程ＳＴ４５において、複数のバルブＶ７が開かれ、複数のバルブＶ８が閉じられる。これにより、合流管ＭＬ１からのガスＡがシャワーヘッドＳＨに供給される。略同時に、工程ＳＴ４６において、複数のバルブＶ９及び複数のバルブＶ１０が閉じられる。これにより、バルブＶ９及びバルブＶ１０の上流の流路にガスＢが溜められる。このとき、当該上流の流路、即ち、合流管ＭＬ２を含む流路の圧力は、ガスＡ用の合流管ＭＬ１内の流路の圧力よりも高い圧力となる。この工程ＳＴ４６の実行中に、ガスＡが励起され、ウエハＷに対してガスＡのプラズマによる処理が行われる。
【０１３０】
続く工程ＳＴ４７では、複数のバルブＶ９が開かれる。これにより、バルブＶ９及びバルブＶ１０の上流の流路に溜められていたガスＢがシャワーヘッドＳＨに供給され、当該シャワーヘッドＳＨから処理容器１２内に供給される。そして、ガスＡとガスＢの混合ガスが励起され、ウエハＷに対して当該混合ガスのプラズマによる処理が行われる。なお、工程ＳＴ４６において、ガスＢ用の合流管ＭＬ２を含む流路の圧力が高い圧力に設定されているので、ガスＡの流量よりも小流量のガスＢを、配管ＬＭにて混合しつつシャワーヘッドＳＨに供給することが可能である。
【０１３１】
続く工程ＳＴ４８では、工程ＳＴ４６と工程ＳＴ４７との交互の繰り返しを終了するか否かが判定される。例えば、工程ＳＴ４６と工程ＳＴ４７との交互の繰り返しが所定回行われたか否かが判定される。工程ＳＴ４８において、工程ＳＴ４６と工程ＳＴ４７との交互の繰り返しを終了しないと判定される場合には、工程ＳＴ４６からの処理が繰り返される。一方、工程ＳＴ４６と工程ＳＴ４７との交互の繰り返しを終了すると判定される場合には、運用方法ＭＴ４は終了する。
【０１３２】
この運用方法ＭＴ４によれば、処理容器１２内に連続的に供給されるガスＡに断続的にガスＢを高速に添加することができる。ガスＡとガスＢは異種のガスであってもよく、ガスＡとガスＢは同種のガスであってもよい。したがって、ガスＡを用いたプラズマ処理と、ガスＡに異種のガスＢを添加したプラズマ処理とを交互に実行することができる。或いは、ガスＡを用いたプラズマ処理と、ガスＡに同種のガスＢを添加した、即ち、ガスＡの流量を増加させたプラズマ処理とを交互に実行することができる。
【０１３３】
以下、更に別の実施形態について説明する。図１２は更に別の実施形態のプラズマ処理装置１０３を概略的に示す図である。図１２に示すプラズマ処理装置１０３は、リアクタ部ＲＡ及びリアクタ部ＲＢを備えている。リアクタ部ＲＡ及びリアクタ部ＲＢは、プラズマ処理装置１０及びプラズマ処理装置１０２のリアクタ部と同様のリアクタ部である。
【０１３４】
プラズマ処理装置１０３は、ガス供給系ＧＰ３を更に備えている。ガス供給系ＧＰ３は、ガス供給系ＧＰ２と同様に、第１機構ＧＭ２１、及び、第３機構ＧＭ２３を有している。ガス供給系ＧＰ３はら、第２機構ＧＭ３２を更に有している。プラズマ処理装置１０２では、第２機構ＧＭ２２の合流管ＭＬ１及び合流管ＭＬ２が単一のリアクタ部のシャワーヘッドＳＨに接続されていたが、プラズマ処理装置１０３では、第２機構ＧＭ３２の複数の合流管ＭＬ１はそれぞれ、リアクタ部ＲＡのシャワーヘッドＳＨの複数のガス吐出部に接続されており、複数の合流管ＭＬ２はそれぞれ、リアクタ部ＲＢのシャワーヘッドＳＨの複数のガス吐出部に接続されている。
【０１３５】
また、プラズマ処理装置１０３では、第３機構ＧＭ２３の排気管ＥＬは、リアクタ部ＲＡの排気装置５０と排気装置５１との間の配管、又は、リアクタ部ＲＢの排気装置５０と排気装置５１との間の配管に接続され得る。
【０１３６】
かかるプラズマ処理装置１０３によれば、単一のガス供給系ＧＰ３から、リアクタ部ＲＡの処理容器１２内にガスＡを供給し、リアクタ部ＲＢの処理容器１２内にガスＢを供給することができる。ガスＡとガスＢは異種のガスであってもよく、同種のガスであってもよい。ガスＡとガスＢが異種のガスである場合には、リアクタ部ＲＡとリアクタ部ＲＢとで異なるプラズマ処理を行うことができる。一方、ガスＡとガスＢが同種のガスである場合には、リアクタ部ＲＡとリアクタ部ＲＢとで同様のプラズマ処理を行うことができる。
【０１３７】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した実施形態のプラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置であったが、本発明の思想は、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波をプラズマ源として用いるプラズマ処理装置等の任意のタイプのプラズマ処理装置に適用することが可能である。また、上述した実施形態のプラズマ処理装置では、シャワーヘッドによって複数のガス吐出部が提供されているが、処理容器内の異なる複数のゾーン、即ち、被処理体の複数の領域に向けてガスを供給することができる限り、複数のガス吐出部は任意の形態で提供され得る。
【符号の説明】
【０１３８】
ＧＰ１，ＧＰ２，ＧＰ３…ガス供給系、ＧＭ１，ＧＭ２１…第１機構、ＧＩ…統合部、Ｌ１…配管（第１の配管）、Ｖ１…バルブ（第１のバルブ）、Ｌ２…配管（第２の配管）ＧＭ２，ＧＭ２２，ＧＭ３２…第２機構、Ｌ３…配管（第３の配管）、ＦＵＧ…流量制御ユニット群、ＦＵ…流量制御ユニット、ＢＬ１…分岐管（第１の分岐管）、ＢＬ２…分岐管（第２の分岐管）、Ｖ５…バルブ（第５のバルブ）、Ｖ６…バルブ（第６のバルブ）、ＭＬ…合流管、ＭＬ１…合流管（第１の合流管）、ＭＬ２…合流管（第２の合流管）、Ｖ７…バルブ（第７のバルブ）、Ｖ８…バルブ（第８のバルブ）、Ｖ９…バルブ（第９のバルブ）、Ｖ１０…バルブ（第１０のバルブ）、ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，ＬＭ…配管、ＧＭ３，ＧＭ２３…第３機構、ＥＬ…排気管、Ｖ２…バルブ（第２のバルブ）、Ｖ３…バルブ（第３のバルブ）、Ｌ４…配管、Ｖ４…バルブ（第４のバルブ）、ＰＭ…圧力計、Ｖ１１…バルブ（第１１のバルブ）、ＧＳ…ガスソース、ＧＳＰ…ガスソース、１０，１０２，１０３…プラズマ処理装置、１２…処理容器、ＰＤ…載置台、ＬＥ…下部電極、ＥＳＣ…静電チャック、３０…上部電極、ＳＨ…シャワーヘッド、３４ａ…ガス吐出孔、３６ａ…ガス拡散室、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ガス吐出部、５０…排気装置、５１…排気装置、５２…排気管、６２…高周波電源、６４…高周波電源。
【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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【図１３】
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【図１４】
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