(57)【要約】【課題】被処理物の表面処理に必要となるガスの供給量を削減できるプラズマエッチング装置を提供する。【解決手段】チャンバ１１と、チャンバ１１内に配置され被処理物１２を保持するための保持台１３と、被処理物１２に向けてガスを噴出させる噴出口２を有するガス供給管１を含むガス供給手段７０と、プラズマ発生手段２５と、チャンバ１１内を排気する排気手段８０とを備えるプラズマエッチング装置１０とする。ガス供給手段７０は、排気手段８０により減圧されたチャンバ１１内に被処理物１２に向けて第１のガスを噴出させるとともに、当該第１のガスにより圧力が増加した空間へと、被処理物１２に向けて第２のガスを噴出させることにより、被処理物１２の表面に第２のガスを供給するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物をプラズマエッチングするプラズマエッチング装置であって、
チャンバと、前記チャンバ内に配置され被処理物を保持するための保持台と、前記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバ内に供給されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記チャンバ内を排気して減圧する排気手段とを備え、
前記ガス供給手段は、前記保持台に保持される被処理物に向けてガスを噴出させる噴出口を有するガス供給管を備え、
前記噴出口は、第１のガスが噴出される第１のガス供給口、および前記被処理物を処理する第２のガスが噴出される第２のガス供給口を有し、
前記ガス供給手段は、前記排気手段により減圧された前記チャンバ内に前記第１のガス供給口から前記被処理物に向けて前記第１のガスを噴出させるとともに、当該第１のガスにより圧力が増加した空間へと前記第２のガス供給口から前記被処理物に向けて前記第２のガスを噴出させることにより、前記被処理物の表面に前記第２のガスを供給する、
プラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記排気手段が、前記チャンバ内の圧力が１３３．３ｍＰａ以上１３．３３Ｐａ以下の範囲となるように前記チャンバ内を減圧する、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記ガス供給管は、第１の管部と、前記第１の管部からガスが流入する第２の管部とを有し、前記第１の管部は、前記被処理物の上方となる前記チャンバ内の空間に向けて、前記被処理物の表面に対して略平行に伸長するように前記チャンバ内に導入され、前記第２の管部は、前記噴出口を先端部に有し、前記被処理物の表面に対して略垂直に伸長する、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記第２の管部の長さが５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にある、請求項３に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記第１のガス供給口が、前記第２のガス供給口を囲むようにリング状に形成された、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記第１のガス供給口が、前記第２のガス供給口の周囲に複数個配置された、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記ガス供給管は、前記第１および第２のガス供給口から噴出した前記第１および第２のガスを衝突させるための壁面を有し、当該壁面に前記第１および第２のガスを衝突させることにより、前記第１および第２のガスの流れを変化させ前記被処理物に向けて噴出させる、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】
前記ガス供給手段が、前記第１および第２のガスの供給を制御するガス供給制御機構を備え、前記ガス供給制御機構は、前記第１のガスが噴出している状態で前記第２のガスの噴出を開始する、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】
前記噴出口と前記保持台との間の距離が、１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲にある、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１０】
前記第２のガスが、前記被処理物をエッチング処理するガスである、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１１】
前記第２のガスが、前記被処理物の表面をクリーニング処理するための、前記被処理物の表面と反応しないガスである、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１２】
前記プラズマ発生手段が、前記被処理物に対面するように前記チャンバ外に配置された、マイクロ波の放射面を形成する外表面を有するアンテナ本体と、誘電体膜により構成され、前記外表面を覆うように配置された遅波板と、複数個のスロットが形成され、前記誘電体膜を覆うように配置されたスロット板とを有するラジアルラインスロットアンテナを含む、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表される高解像度平面表示装置や、超微細化半導体装置を製造するため、１０11〜１０13ｃｍ-3の高い電子密度が得られる高密度プラズマ（ＨＤＰ：High Density Plasma）源を用いることにより半導体膜に対する超微細加工を可能とする装置が注目されている。
【０００３】
ＨＤＰエッチングは、被処理物を配置した真空容器（チャンバ）内に、ＡｒやＫｒなどのキャリアガス、およびＨＢｒやＮＦ3などのエッチングガスを供給して行われる。また、通常、１３３．３ｍＰａ以上１３．３Ｐａ以下（１ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下）の範囲にチャンバ内を減圧した状態で実施される。
【０００４】
チャンバ内へのガスの供給は、チャンバの外部から内部に挿入されたガス供給管を用い、ガス供給管に形成されたガス噴出口から、事前に混合したキャリアガスおよびエッチングガスをチャンバ内へ噴出して行われる。
【０００５】
特許文献１は、被処理物に対するプラズマエッチングに加えて、プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法による成膜を１つの装置で実施することを目的とする装置を開示する。この装置では、エッチングガスまたは膜原料ガスとキャリアガスとの混合ガスが、被処理物の上方に配置されたシャワーヘッドのガス噴出口から下向きに噴出されたり、被処理物の周辺を囲むように配置されたガスリングマニホールドや、真空容器の側壁に沿って配置されたガス供給ノズルのガス噴出口から、横向きにかつ被処理物の上方へ噴出されたりする。
【特許文献１】特開平７−１６９７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されているような従来の装置は、被処理物のプラズマエッチング処理を低コストで実施できるように最適化されていない。プラズマエッチングは、プラズマＣＶＤよりもチャンバ内をさらに減圧して実施する必要がある。しかし、チャンバ内を減圧するにつれて、被処理物の表面に供給すべきガスがチャンバ内で拡散しやすくなる。このため、プラズマエッチングに適した範囲にまでチャンバ内を減圧すると、ガス噴出口から被処理物へと供給されるガスの直進性が低下する。したがって、従来の装置では、被処理物の表面処理のためのガスの供給量を削減することが容易ではなかった。
【０００７】
本発明は、被処理物の表面処理に必要なガスの供給量を削減できるプラズマエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被処理物をプラズマエッチングするプラズマエッチング装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に配置され被処理物を保持するための保持台と、前記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバ内に供給されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記チャンバ内を排気して減圧する排気手段とを備え、前記ガス供給手段は、前記保持台に保持される被処理物に向けてガスを噴出させる噴出口を有するガス供給管を備え、前記噴出口は、第１のガスが噴出される第１のガス供給口、および前記被処理物を処理する第２のガスが噴出される第２のガス供給口を有し、前記ガス供給手段は、前記排気手段により減圧された前記チャンバ内に前記第１のガス供給口から前記被処理物に向けて前記第１のガスを噴出させるとともに、当該第１のガスにより圧力が増加した空間へと前記第２のガス供給口から前記被処理物に向けて前記第２のガスを噴出させることにより、前記被処理物の表面に前記第２のガスを供給する、プラズマエッチング装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のプラズマエッチング装置では、減圧下のチャンバ内に、第１のガス供給口から被処理物に向けて第１のガスを噴出させるとともに、当該第１のガスにより圧力が増加した空間へと第２のガス供給口から被処理物に向けて第２のガスを噴出させるようにガス供給手段を構成することとした。これにより、プラズマエッチング処理に必要な程度（例えば、１３３．３ｍＰａ以上１３．３３Ｐａ以下）にまで減圧されたチャンバ内においても、被処理物に向けて噴出させた第２のガスの直進性を改善できるため、被処理物の表面処理のためのガスの供給量を削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ガス供給管は、第１の管部と、第１の管部からガスが流入する第２の管部とを有し、第１の管部は、被処理物の上方となるチャンバ内の空間に向けて、被処理物の表面に対して略平行に伸長するようにチャンバ内に導入され、第２の管部は、噴出口を先端部に有し、被処理物の表面に対して略垂直に伸長するように構成するとよい。本明細書において上記の略平行とは、被処理物の表面と第１の管部の長軸とのなす角が１０度以下、好ましくは５度以下の範囲にある状態をいう。また、上記の略垂直とは、被処理物の表面と第２の管部の長軸とのなす角が８０度〜１００度、好ましくは８５度〜９５度の範囲にある状態をいう。ガス供給管は、プラズマ発生手段を避けるようにチャンバ内に導入する必要がある。装置の構成によっては、被処理物の上方からその表面に向かって垂直となるようにガス供給管を導入することができない。特に、プラズマ発生手段が、後述するラジアルラインスロットアンテナに代表される、被処理物に対面するようにチャンバの外部上方に配置される平板状のアンテナを有する場合は、アンテナが配置される装置上方を避けてガス供給管を配置しなければならない。このような場合には、ガス供給管の噴出口を被処理物に向けるために、上記のように、第１および第２の管部を配設したガス供給管を用いるとよい。
【００１１】
第２の管部の長さは、５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、さらには２０ｍｍ以上９０ｍｍ以下、場合によっては２５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲に設定するとよい。第１の管部内から第２の管部内へとガスが移動する際にガスの流れに乱れが生じるため、噴出されるガスの流速分布のピークが噴出口の中心付近からずれることがある。この場合、被処理物を均一に処理することが難しくなる。しかし、上記程度の長さを有する第２の管部内にガスを流してガスの流れの乱れを整えれば、ガスの流速分布のピークが噴出口の中心付近にある状態でガスを噴出させることができる。第２の管部の長さが短すぎるとガスの流れを十分に整えられない。他方、第２の管部が長すぎると、ガスが十分に拡散しない。第１の管部と第２の管部とが連通する部分の管部の形状は特に限定されないが、例えばＬ字形とするよい。
【００１２】
第１のガス供給口は、第２のガス供給口を囲むようにリング状に形成するとよい。また第２のガス供給口の周囲に複数個配置してもよい。チャンバ内において第２のガスが通過する空間の圧力を一層確実に高めることができ、第２のガスの直進性を一層向上できるためである。
【００１３】
ガス供給管は、第１および第２のガス供給口から噴出した第１および第２のガスを衝突させるための壁面を有し、当該壁面に第１および第２のガスを衝突させることにより、第１および第２のガスの流れを変化させ被処理物に向けて噴出させるものとしてもよい。この場合、ガス供給管は、上述の第１の管部のように、被処理物の表面に対して略平行に配置した管から構成するとよい。このガス供給管から噴出したガスは、壁面に衝突し、被処理物の表面に対して略垂直の方向へと流れを変えることとなる。
【００１４】
ガス供給手段は、第１および第２のガスの供給を制御するガス供給制御機構を備え、このガス供給制御機構を、第１のガスが噴出している状態で第２のガスの噴出を開始するように設定するとよい。チャンバ内において第２のガスが通過する空間の圧力を確実に高めることができるためである。
【００１５】
ガス供給管は、噴出口と保持台との間の距離が１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲となるように配置するとよい。被処理物を保持するための保持台の周囲における作業スペースを十分に確保できるためである。
【００１６】
第２のガスは、被処理物をエッチング処理するガスとしてもよいし、被処理物の表面をクリーニング処理するための、被処理物の表面と反応しないガスとしてもよい。第２のガスを、被処理物をエッチング処理するガスとすると、減圧下におけるエッチング処理に必要なガスの供給量を削減できる。第２のガスを、被処理物の表面と反応しないガスとすると、エッチング処理に伴って被処理物の表面に堆積することがある堆積物を吹き飛ばして除去することが容易となるため、当該表面のクリーニング処理に必要なガスの供給量を削減できる。
【００１７】
プラズマ発生手段は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Capaticively Coupled Plasma）、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ：Surface Wave Plasma）などの１０11〜１０13ｃｍ-3の高い電子密度が得られる高密度プラズマ源を含むとよい。特に、保持台に保持された被処理物に対面するようにチャンバ外に配置された、マイクロ波の放射面を形成する外表面を有するアンテナ本体と、誘電体膜により構成され、アンテナ本体の外表面を覆うように配置された遅波板と、複数個のスロットが形成され、誘電体膜を覆うように配置されたスロット板とを有する、ＳＷＰ源としてのラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を含むとよい。ＲＬＳＡは、均一なマイクロ波を発生するように配列された多数のスロットを有するため、アンテナ直下の広い領域にわたって高いプラズマ密度を実現できる。このため、大口径の半導体基板を使った半導体装置の製造や大型液晶表示装置の製造において短時間で均一なプラズマ処理が可能なプラズマエッチング装置を提供できる。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略することがある。
【００１９】
図１は、本発明のプラズマエッチング装置の一例について説明するための概念図である。
【００２０】
プラズマエッチング装置１０は、チャンバ１１と、チャンバ１１内に配置され、被処理物１２を保持するための保持台１３とを備えている。保持台１３は、例えば静電チャックにより、被処理物１２を保持する。被処理物１２は、例えば、基板上に形成された半導体膜、半導体素子などとする。チャンバ１１は、例えば、アルミニウムを含有するオーステナイトステンレス鋼を用いて形成するとよい。保持台１３は、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどを用いて形成するとよい。保持台１３には、保持台に高周波電圧を印加するための高周波電源１３Ａが接続されている。
【００２１】
チャンバ１１の底壁には、保持台１３を囲むように排気ポート１１Ｂが形成されている。排気ポート１１Ｂには、真空ポンプを含む排気手段８０が接続されている。排気手段８０により、チャンバ１１内の空間１１Ａは、所定の真空度、例えば、１３３．３ｍＰａ以上１３．３３Ｐａ以下の範囲、にまで減圧される。
【００２２】
チャンバ１１の天壁のうち被処理物１２に対面する部分は、マイクロ波を透過するマイクロ波透過窓１７により構成されている。マイクロ波透過窓１７とチャンバ１１の側壁との間には、封止部材１４が挿入されている。マイクロ波透過窓１７は、例えば石英を用いて形成するとよい。封止部材１４は、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどを用いて形成するとよい。
【００２３】
マイクロ波透過窓１７の主面であって空間１１Ａに面する側と反対側の主面上には、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）２５が配置されている。ＲＬＳＡ２５は、マイクロ波透過窓１７に接して配置され、多数のスロットが形成されたディスク状のスロット板１８と、スロット板１８を保持するディスク状のアンテナ本体２２と、スロット板１８とアンテナ本体２２との間に配置された遅波板１９とにより構成されている。遅波板１９は、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＳｉ3Ｎ4などの低損失誘電体材料で構成するとよい。アンテナ本体２２は、マイクロ波の放射面を形成する外表面が、保持台１３上に保持された被処理物１２に対面するようにチャンバ１１上に配置されている。
【００２４】
ＲＬＳＡ２５は、封止部材１４を介してチャンバ１１上に配置されている。ＲＬＳＡ２５には、同軸導波管２１を介して外部のマイクロ波源（図示せず）からマイクロ波が供給される。マイクロ波の周波数は、例えば、２．４５ＧＨｚまたは８．３ＧＨｚに設定される。同軸導波管２１のうち、外側の導波管２１Ａはアンテナ本体２１に接続され、中心導体２１Ｂは遅波板１９に形成された開口部を介してスロット板１８に接続されている。同軸導波管２１に供給されたマイクロ波は、アンテナ本体２２とスロット板１８との間を半径方向に拡がりながら進行する。その際、遅波板１９の作用により波長が圧縮される。スロット板１８は、このようにして半径方向に進行するマイクロ波の波長に対応して、２種類のスロットをそれぞれ同心円状に、かつ相互に直交するように形成しておくとよい。スロット板１８からマイクロ波透過窓１７に向けて、スロット板１８に対して実質的に垂直な方向に円偏波を有する平面波を放射することができ、アンテナ直下の広い領域にわたって均一な高密度プラズマを形成できるためである。マイクロ波は、マイクロ波透過窓１７を介してチャンバ１１内に導入される。
【００２５】
マイクロ波透過窓１７を介してチャンバ１１内に導入されたマイクロ波は、後述するガス供給手段７０によりチャンバ１１内に供給されるＡｒやＫｒなどのプラズマガスを励起させることによりプラズマを点火する。プラズマを点火した後に、ガス供給手段７０によりチャンバ１１内にＮＦ3やＨＢｒなどのエッチングガスを供給した状態で、保持台１３に対して高周波電源１３Ａから高周波電圧を印加することにより、プラズマを被処理物１２の表面に引き寄せ、当該表面を反応性イオンエッチングすることができる。
【００２６】
プラズマエッチング装置１０は、チャンバ１１内にガスを供給するためのガス供給手段７０を備えている。ガス供給手段７０は、封止部材１４に保持されチャンバ１１内に導入されたガス供給管１と、ガス供給管１に接続されたガス供給制御機構６０とを有している。
【００２７】
ガス供給管１は、図示のように、アンテナ本体２２を避けるようにチャンバ１１内に導入されている。ガス供給管１は、図２に示すように、第１の管部８Ａ、第２の管部８Ｂ、および屈曲管部８Ｃにより構成されている。第１の管部８Ａは、保持台１３を基準とした場合に被処理物１２の上方となるチャンバ１１内の空間に向けて、アンテナ本体２２におけるマイクロ波の放射面を形成する外表面に対して平行に伸長している。第１の管部８Ａは、被処理物の表面に対して平行に伸長している状態にもある。第２の管部８Ｂは、被処理物１２の表面に対して垂直に伸長している。第２の管部８Ｂの先端部には噴出口２が形成されている。屈曲管部８Ｃは、第１の管部８Ａと第２の管部８Ｂとを連通させるように、被処理物１２の中央部分の上方において略直角に屈曲している。
【００２８】
第２の管部８Ｂの長さは、例えば５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、さらには２０ｍｍ以上９０ｍｍ以下、場合によっては２５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内で設定するとよい。後述するように、被処理物を均一に処理しやすくなるためである。
【００２９】
ガス供給管１は、噴出口２と保持台１３との間の距離が１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲となるように、かつ噴出口２が、被処理物を上方から見て、被処理物１２の中央部分に向けて開口するように配置することが好ましい。ガス供給管は複数個設けてもよい。この場合、それぞれのガス供給管には、ガス供給制御機構を独立して接続するとよい。
【００３０】
ガス供給管１は、例えば、石英、セラミックス、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂などに代表される、エッチングガスに対し腐食しにくい材料や、プラズマおよび高温環境に対し変質しにくい材料を用いて形成するとよい。
【００３１】
図３Ａおよび図３Ｂは、ガス供給管１の構造についてさらに説明するための縦断面図および先端部近傍の横断面図（図３Ａ、Ｉ−Ｉ断面図）である。ガス供給管１の内部には、第１および第２のガス供給経路５，６が形成されている。第１および第２のガス供給経路５，６は、第１の管部８Ａ内に形成された、被処理物１２の表面に対して略平行に伸長する第１の区間５Ａ，６Ａと、屈曲管部８Ｃ内に形成された接続区間５Ｃ，６Ｃと、第２の管部８Ｂ内に形成された、被処理物１２の表面に対して略垂直に伸長する第２の区間５Ｂ，６Ｂと、により構成されている。第１および第２のガス供給経路５，６の一方の端部は、第１のガス供給口３および第２のガス供給口４に相当する。他方の端部は、ガス供給制御機構６０に接続されている。
【００３２】
噴出口２は、環状の開口形状を有する第１のガス供給口３が、円状の開口形状を有する第２のガス供給口４を囲むようにリング状に配置され、かつ第１および第２のガス供給口３，４が、被処理物１２に向けて開口することにより構成されている。図３Ｃに示すように、第１および第２のガス供給口からそれぞれ第１および第２のガスを噴出させると、第１のガスにより圧力が増加した空間９Ａへと第２のガスが噴出されることとなる。換言すれば、第１のガスが噴出される空間９Ａは、第２のガスが噴出される空間９Ｂを包含している。
【００３３】
ガス供給制御機構６０は、ＡｒやＫｒなどに代表される、被処理物の表面と反応しない公知のキャリアガス（プラズマガスを含む）源６１と、ＮＦ3、ＨＢｒ、Ｃｌ2などに代表されるハロゲン元素を含む、被処理物の表面をエッチング処理するためのガス（エッチングガス）源６５と、これらガス源６１，６５にそれぞれ接続されたマスフローコントローラ６３，６７と、それぞれのマスフローコントローラ６３，６７の前後に配置された開閉バルブ６２，６４，６６，６８と、を備えている。ガス供給制御機構６０は、ガス供給管１の第１および第２のガス供給口３，４のそれぞれから噴出させるガスの種類や流量を制御する。ガス供給制御機構６０は、別のガス源をさらに備えていてもよい。
【００３４】
チャンバ内へのガスの供給は、第１のガス供給経路５へ第１のガスを導入することにより、第１のガス供給口３から被処理物１２に向けて第１のガスを噴出させた状態において、第２の供給経路６へ第２のガスを供給することにより、第１のガスの噴出により圧力が増加した空間へと、第２のガス供給口４から被処理物１２に向けて第２のガスを噴出させて行うとよい。このようにしてそれぞれのガスを噴出させると、例えば、１３３．３ｍＰａ以上１３．３３Ｐａ以下の範囲にまで減圧されたチャンバ内においても、被処理物に向けて噴出させた第２のガスの直進性を改善でき、被処理物の表面処理に十分な量の第２のガスを吹き付けることができる。これにより、被処理物の表面処理のためのガスの供給量を削減することが可能となる。具体的には、第２の供給経路への第２のガスの供給量を１００ｓｃｃｍ以上２ｓｌｍ以下の範囲にまで削減しても、良好な表面処理を実施できる。第１の供給経路への第１のガスの供給量は、２００ｓｃｃｍ以上５ｓｌｍ以下の範囲に設定するとよい。
【００３５】
ガス供給制御機構６０は、上記のようにガスの供給パターンを制御できるように、例えば、制御プログラムを内蔵したメモリと、このプログラムを実行する中央演算装置とを備えるとよい。
【００３６】
第２の区間６Ｂの長さ（Ｌ）は、設定する第２の管部８Ｂの長さに対応させて、例えば５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、さらには２０ｍｍ以上９０ｍｍ以下、場合によっては２５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内で設定するとよい。第１の区間６Ａから第２の区間６Ｂへガスが移動する際に、接続区間６Ｃを通過することによりガスの流れに乱れが生じるため、第２のガス供給口４から噴出されるガスの流速分布のピークが、ガス供給口４の中心付近、すなわち噴出口２の中心付近からずれることがある。しかし、上記の第２の区間６Ｂ内にガスを流すことにより、ガスの流れの乱れを整えて、ガスの流速分布のピークが噴出口の中心付近にある状態でガスを噴出させることができる。これにより、被処理物を均一に処理しやすくなる。
【００３７】
図３Ａで示すように、第１の供給経路５は、第１のガス供給口３の近傍において管の肉厚が増加するように構成することにより、第１のガス供給口３の開口幅を狭めるとよい。いわゆるベンチュリー効果が得られるため、第１のガスの供給量を制限しても、第１のガスが噴出された空間の圧力を容易に増加できるからである。同様に、第２のガス供給口４の開口幅を狭めてもよい。
【００３８】
第１のガス供給口は、その開口形状を円状とし、第１の供給経路を分岐させることにより形成した複数個の第１のガス供給口を、第２のガス供給口の周囲に配置してもよい。この場合も、第１のガスにより圧力が増加した空間へと第２のガスが噴出されることとなる。
【００３９】
第１および第２のガス供給口から噴出させる第１および第２のガスは、被処理物に対する表面処理の目的に応じて適宜選択できるが、一方をキャリアガスとし他方をエッチングガスとするとよい。チャンバ内におけるエッチングガスおよびキャリアガスの濃度を精度良く制御できるためである。第２のガスをエッチングガスとすると、減圧下における被処理物の表面に対するエッチング処理に必要なガスの供給量を削減できる。第２のガスをキャリアガス（被処理物の表面と反応しないガス）とすると、エッチング処理に伴って被処理物の表面に堆積する堆積物を吹き飛ばして除去することが容易となるため、当該表面のクリーニング処理に必要なガスの供給量を削減できる。
【００４０】
本発明のプラズマエッチング装置において、ガス供給管は、被処理物の表面に対して略平行に伸長した管から構成してもよい。この場合、第１および第２のガス供給口が、被処理物の上方において横向きに開口することとなる。このため、被処理物の表面に対して略垂直な方向へとガスの流れを変えるような形状の壁面を、それぞれのガス供給口に面して配置することが好ましい。例えば、管の側面に切り欠き部、凹部などを形成するとともに、切り欠き部または凹部を構成する壁面に向けてガス供給口を開口させることにより、上記の壁面を有する噴出口を構成するとよい。
【００４１】
また、この場合、第１のガス供給口は、噴出口の内部において、第２のガス供給口よりも上方に配置するとよい。噴出口から噴出される第１のガスの拡がりが、第２のガスの拡がりよりも大きくなって、第１のガスの噴出により圧力が増加した空間へと第２のガスを噴出させることが容易となるためである。
【００４２】
図４Ａは、このようなガス供給管における噴出口の構造の一例を説明するための図であり、内部のガス供給路および凹部を破線で示している。図４Ｂは、図４Ａ中に示す方向Ｂからガス供給管を見た図である。図４Ｂを含む以降の図においても、ガス供給管の内部構造を破線で示す。
【００４３】
ガス供給管７は、第１および第２の供給経路５，６が長軸方向に沿ってその内部に伸長する円柱であり、その先端部に、図４Ａの下方に配置された被処理物（図示省略）の表面に向けて開口する噴出口４１が形成されている。噴出口４１は、切り欠き部５１Ｂと、切り欠き部の上方に形成された凹部５１Ａとから構成されている。切り欠き部５１Ｂは、その内部に向けて第２のガス供給口４が開口し、また、壁面４１Ｂがガス供給口４に面するように形成されている。凹部５１Ａは、その内部に向けて第１のガス供給口３が開口し、また、壁面４１Ａがガス供給口３に面するように形成されている。
【００４４】
壁面４１Ａは、凹部５１Ａの内部において横向きに噴出された第１のガスの流れを下向きに変える形状をしている。具体的には、供給経路５および６の長軸方向と直交する平面状、換言すれば、被処理物の表面に対して垂直な平面状である。壁面４１Ｂは、切り欠き部５１Ｂの内部において第２のガスの流れを図示下方へと変えるとともに、流れが変化した第１のガスを、第２のガスが噴出する空間の外側にまで拡げて噴出口４１から噴出させる形状をしている。具体的には、噴出口４１の開口側に向けて、第２のガス供給口側からガス供給管の先端側に遠ざかるように傾斜するとともに、壁面４１Ａの端部と接する平面状である。
【００４５】
図５Ａ〜９Ａは、ガス供給管７における噴出口近傍の構造の別例を説明するための図である。図５Ｂ〜９Ｂは、図５Ａ〜９Ａ中で示す方向Ｂからガス供給管を見た図である。
【００４６】
ガス供給管７における噴出口の構造は、第１のガス供給口が、第２のガス供給口よりも上方に配置されるとともに、ガス供給口から噴出されたガスを衝突させるための壁面を有し、当該壁面が、ガス供給口から横向きに噴出されたガスの流れを、噴出口の内部において図示下方へと変えるものとする限り特に限定されない。例えば、図５および６に示すように、第１および第２のガス供給口３，４に面する壁面４２Ａ，４２Ｂのそれぞれが、第１および第２の供給経路５，６の長軸方向に直交する平面状となるように形成された、切り欠き部５２Ｂと、その上方に形成された凹部５２Ａとから構成した噴出口４２としてよい。また例えば、図７または８に示すように、ガス供給口３，４に面する壁面４３Ａ，４３Ｂが、噴出口４３の開口側に向けて、それぞれの面するガス供給口側からガス供給管の先端側に遠ざかるように傾斜する凹面状となるように形成された、切り欠き部５３により構成した、または切り欠き部５３Ｂおよびその上方に形成された凹部５３Ａとから構成した噴出口４３としてもよい。また、ガス供給管７において噴出口は、複数個の開口部を有するように構成してもよい。例えば、図９に示すように、円柱の側面に、切り欠き部５４Ａ，５４Ｂを近接させて形成した噴出口４４としてよい。この場合、切り欠き部５４Ａは、その内部に向けて第１のガス供給口３が開口するように形成し、切り欠き部５４Ｂは、その内部に向けて第２のガス供給口４が開口するように形成するとよい。第１および第２のガス供給口３，４に面する壁面４４Ａ，４４Ｂは、第１のガスの噴出により圧力が増加した空間へと第２のガスを噴出させることを容易にするため、噴出口４４の開口側に向けて、それぞれの面するガス供給口側からガス供給管の先端側に遠ざかるように傾斜する凹面状とするとともに、壁面４４Ａの曲率を壁面４５Ｂの曲率よりも大きく設定するとよい。
【００４７】
本発明のプラズマエッチング装置は、ガス供給手段から供給するガスの種類を適宜設定することにより、プラズマエッチング以外のプラズマ処理に用いることもできる。例えば、供給するガスとして、有機ケイ素化合物ガスや有機金属化合物ガスなどを用いることにより、プラズマ化学気相成長法による成膜を実施することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したとおり、本発明は、被処理物の表面処理に必要なガスの供給量を削減できるプラズマエッチング装置を提供するものとして、半導体製造の技術分野において多大な利用価値を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のプラズマエッチング装置の一例について説明するための概念図である。
【図２】図１に示したガス供給管１について説明するための図である。
【図３Ａ】図１に示したガス供給管１の縦断面図である。
【図３Ｂ】図１に示したガス供給管１の先端部近傍の横断面図である。
【図３Ｃ】図１に示したガス供給管１から噴出された第１および第２のガスの噴出パターンを説明するための図である。
【図４Ａ】ガス供給管の別例について説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ａで示すガス供給管を方向Ｂから見た場合の図である。
【図５Ａ】ガス供給管の別例について説明するための図である。
【図５Ｂ】図５Ａで示すガス供給管を方向Ｂから見た場合の図である。
【図６Ａ】ガス供給管の別例について説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ａで示すガス供給管を方向Ｂから見た場合の図である。
【図７Ａ】ガス供給管の別例について説明するための図である。
【図７Ｂ】図７Ａで示すガス供給管を方向Ｂから見た場合の図である。
【図８Ａ】ガス供給管の別例について説明するための図である。
【図８Ｂ】図８Ａで示すガス供給管を方向Ｂから見た場合の図である。
【図９Ａ】ガス供給管の別例について説明するための図である。
【図９Ｂ】図９Ａで示すガス供給管を方向Ｂから見た場合の図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，７  ガス供給管
２，４１，４２，４３，４４  噴出口
３  第１のガス供給口
４  第２のガス供給口
５  第１の供給経路
５Ａ  第１の供給経路における第１の区間
５Ｂ  第１の供給経路における第２の区間
５Ｃ  第１の供給経路における接続区間
６  第２の供給経路
６Ａ  第２の供給経路における第１の区間
６Ｂ  第２の供給経路における第２の区間
６Ｃ  第２の供給経路における接続区間
８Ａ  第１の管部
８Ｂ  第２の管部
９Ａ，９Ｂ  空間
１０  プラズマエッチング装置
１１  チャンバ
１１Ａ  チャンバ内の空間
１１Ｂ  排気ポート
１２  被処理物
１３  保持台
１３Ａ  高周波電源
１４  封止部材
１７  マイクロ波透過窓
１８  スロット板
１９  遅波板
２１  同軸導波管
２１Ａ  外側の導波管
２１Ｂ  中心導体
２２  アンテナ本体
２５  ラジアルラインスロットアンテナ
４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ  壁面
５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ  凹部
５１Ｂ，５２Ｂ，５３，５３Ｂ，５４Ａ，５４Ｂ  切り欠き部
６０  ガス供給制御機構
６１  キャリアガス源
６２，６４，６６，６８  開閉バルブ
６３，６７  マスフローコントローラ
６５  エッチングガス源
７０  ガス供給手段
８０  排気手段
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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