JP2001017852A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理装置の拡大化やコスト面に影響を与える
ことなく，処理ガスの被処理体への供給を自在に制御す
ることの可能な処理装置を提供する。 【解決手段】 複数のガス供給孔を備えたガス供給装置
により処理ガスを処理室１０内に供給してウェハを処理
する処理装置において，ガス供給装置１００は遮蔽板１
３０に形成された隔壁１３０ａにより区画される２のガ
ス拡散室１５０，１６０を備え，第１ガス拡散室１５０
に導入された処理ガスが隔壁１３０ａに形成された孔１
３０ｂを介して第２ガス拡散室１６０に導入されること
により，ガス拡散室間の差圧が形成される。この差圧を
調整することにより，処理ガスや被処理体の種類に応じ
た柔軟な処理ガスの制御が可能である。また，従来の装
置構成に遮蔽板を付加することのみで実現できるため，
装置構成の拡大化や製造コストの増大を招くことがな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドライエッチング技術においては，処理
ガスを処理室内に供給し，プラズマ放電などにより反応
活性種を生成させる。このため，処理室内の半導体ウェ
ハ（以下，単に「ウェハ」という）等の被処理体に対し
処理ガスを均一に供給する技術は重要である。被処理体
に対し処理ガスを均一に供給する技術の一例として，処
理ガスをシャワー化して処理室内に供給するシャワーヘ
ッド状のガス供給機構（以下，単に「シャワーヘッド」
という。）が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，処理装置に
シャワーヘッドを備えて処理ガスをシャワー化させる場
合であっても，被処理体に処理ガスを均一に供給すると
いう点においては，以下の問題点があった。まず第一
に，処理ガスを処理室から外部へ排気する排気部付近で
は，処理ガスが希薄になりがちである。このため，シャ
ワーヘッドから処理ガスを均一に供給したとしても，被
処理体に対し処理ガスが均一に供給されないことが起こ
りうる。すなわち，従来のシャワーヘッドでは，シャワ
ーヘッドに導入される処理ガスを，単にシャワーヘッド
内部のガス拡散空間で拡散させて複数のガス供給孔から
処理室に供給する構造であったため，シャワーヘッドか
ら処理室内に均一に処理ガスを供給した場合であって
も，その処理ガスが被処理体に均一に供給されないとい
う問題点があった。

【０００４】また第二に，処理ガスの使用量によって
は，シャワーヘッドに導入された処理ガスがシャワーヘ
ッド内で十分に拡散されることなく処理ガスの導入部付
近に集中してしまうことがある。かかる事態が生じる
と，処理ガスを均一に供給するというシャワーヘッド本
来の機能を果たせない。この問題を解消するために，シ
ャワーヘッド内に広いガス拡散空間を設けたり，処理ガ
スのバッファ機構を設けたりすることは，処理装置の拡
大化や製造コスト面で好ましくない。

【０００５】本発明は，従来の処理装置が有する上記問
題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，処
理装置の拡大化やコスト面に影響を与えることなく，処
理ガスの被処理体への供給を自在に制御することの可能
な新規かつ改良された処理装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，請求項１によれば，複数のガス供給孔を備えたガス
供給装置により処理ガスを処理室内に供給して被処理体
を処理する処理装置において，ガス供給装置は１または
２以上の遮蔽板により区画される複数のガス拡散室を備
え，少なくとも２のガス拡散室間には差圧が形成され，
各ガス拡散室にはそれぞれガス供給孔が形成されている
ことを特徴とする処理装置が提供される。

【０００７】かかる構成によれば，ガス供給装置は遮蔽
板により区画される複数のガス拡散室を備え，少なくと
も２のガス拡散室間には差圧が形成されるようにしたの
で，この差圧を調整することにより，処理ガスや被処理
体の種類に応じた柔軟な処理ガスの制御が可能である。
また，従来の装置構成に遮蔽板を付加することのみで実
現できるため，装置構成の拡大化や製造コストの増大を
招くことがない。

【０００８】上述のガス拡散室間に差圧を形成する第１
の例としては，請求項２に記載のように，遮蔽板にはガ
ス流通孔が形成され，少なくとも一のガス拡散室に導入
された処理ガスがガス流通孔を介して他のガス拡散室に
導入されることにより，ガス拡散室間の差圧が形成され
るようにすることができる。ガス流通孔のコンダクタン
スを調整することにより容易に差圧を制御することが可
能である。

【０００９】さらに，請求項３に記載のように，ガス流
通孔の孔径および／または孔数を変化させるガス流通孔
可変機構を備えることが好ましい。かかる構成によれ
ば，ガス流通孔のコンダクタンスを自在に制御すること
ができるので，処理ガスや被処理体の種類に応じて，あ
るいは，処理の段階ごとに，差圧を適宜変更することが
可能である。

【００１０】また，ガス拡散室間に差圧を形成する第２
の例としては，請求項４に記載のように，ガス導入流量
の異なる少なくとも２のガス導入系を備え，ガス拡散室
にはそれぞれ異なる流量のガスがガス導入系を介して導
入されることにより，ガス拡散室間の差圧が形成される
ようにすることができる。ガス導入流量を変えることで
差圧を調整することができるので，処理ガスや被処理体
の種類に応じて，あるいは，処理の段階ごとに，差圧を
適宜変更することが可能である。また，複数の処理ガス
が用いられる処理にも有効である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら，
本発明にかかる処理装置の好適な実施の形態について詳
細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質
的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一
の符号を付することにより重複説明を省略する。

【００１２】（第１の実施の形態）本実施の形態にかか
る処理装置１０を，図１〜図３を参照しながら説明す
る。なお，図１は処理装置１０の内部構成を示す説明図
であり，図２は処理装置１０に用いられるガス供給手段
の一例たるシャワーヘッド１００の断面図であり，図３
はシャワーヘッド１００を構成する遮蔽板１３０の平面
図である。

【００１３】処理装置１０は，図１に示したように，処
理室１１内に，互いに対向するシャワーヘッド（上部電
極）１００及び載置台（下部電極）１２から構成される
平行平板型のプラズマ発生装置を備えている。載置台１
２には，マッチング回路１３を介して高周波電源１４が
接続されている。ガス源１５からの処理ガスは，流量制
御装置（マスフローコントローラ）１６を介して処理ガ
ス導入通路（処理ガス導入系）１４０からシャワーヘッ
ド１００へ導入される。処理に用いられた処理ガスは処
理室１１から排気系１９より排気される。このように，
処理装置１０は，複数のガス供給孔を備えたシャワーヘ
ッド１００により，処理ガスを処理室１１内に供給し
て，載置台１２上の被処理体の一例たるウェハＷを処理
する装置である。そして，処理装置１０は，このシャワ
ーヘッド１００の構成に特徴を有する装置であるため，
シャワーヘッド１００につき詳細に説明する。

【００１４】（シャワーヘッド１００）シャワーヘッド
１００は，図２に示したように，略中央部に処理ガス導
入通路１４０が連通されている略円柱形の第１電極板１
１０と，第１電極板１１０と所定間隔を隔てて対向する
位置に配され，複数のガス供給孔１２０ｈを備えた略円
柱形の第２電極板１２０と，第１電極板１１０と第２電
極板１２０との間に介挿された遮蔽板１３０とにより主
に構成されている。

【００１５】（遮蔽板１３０）遮蔽板１３０は，図２に
示したように，半径Ｒの略円柱形をしており，底面及び
側面に囲まれた空間がガス拡散空間として形成されてい
る。このガス拡散空間は，半径ｒ（ｒは遮蔽板１３０の
半径Ｒの２／３程度）の隔壁１３０ａにより，２つのガ
ス拡散室に区画されている。すなわち，ガス拡散空間
は，隔壁１３０ａの内側，すなわち，半径ｒの円状の部
分（第１ガス拡散室１５０）と，隔壁１３０ａの外側，
すなわち，半径ｒと半径Ｒの同心円により囲まれる部分
（第２ガス拡散室１６０）の２つの部分に区画されてい
る。処理ガス導入通路１４０は，第１ガス拡散室１５０
に連通されている。この点についてはさらに後述する。

【００１６】遮蔽板１３０の底面には，図３に示した例
では，放射状に複数のガス流通孔１３０ｈが貫通して形
成されている。このガス流通孔１３０ｈは第２電極板１
２０のガス供給孔１２０ｈと連通している。処理ガス導
入通路１４０を介してガス拡散空間に導入された処理ガ
スは，遮蔽板１３０のガス流通孔１３０ｈ，第２電極板
のガス供給孔１２０ｈを順次介して，処理室１１内に供
給される。なお，ガス流通孔１３０ｈの配置は図３に示
した例に限定されず，処理ガスや被処理体の種類に応じ
て適当な配置とすることができる。

【００１７】ガス拡散空間を区画する隔壁１３０ａには
ガスを流通させるための孔１３０ｂが穿設されており，
処理ガス導入通路１４０を介して第１ガス拡散室１５０
に導入された処理ガスは，この隔壁１３０ａの孔１３０
ｂを介して，第２ガス拡散室１６０へ拡散される。この
処理ガスの拡散によりガス拡散室間には差圧が形成され
る。そして，この隔壁１３０ａの孔径および／または孔
数を調節し，そのコンダクタンスを調節することによ
り，第１ガス拡散室１５０と第２ガス拡散室１６０との
間の差圧を調節できる。この隔壁１３０ａの孔径や孔数
はシミュレーションや経験等により予め設計の段階で適
宜設定される。

【００１８】また，隔壁１３０ａの孔径および／または
孔数を変化させるガス流通孔可変機構を備えるようにし
てもよい。かかるガス流通孔可変機構の一例としては，
隔壁を円周方向に複数形成し，これら複数の隔壁を相対
的に回転させて孔の位置合わせを行うことでコンダクタ
ンスを調節し，ガス拡散室間の差圧を変化させる機構が
考えられる。かかるガス流通孔可変機構を備えれば，処
理ごとに，あるいは処理の段階ごとに差圧を適宜変更さ
せることが可能である。

【００１９】処理ガスは，第１ガス拡散室１５０及び第
２ガス拡散室１６０で拡散され，ガス拡散室間に所定の
差圧が形成された後，第２電極板１２０に穿設されたガ
ス供給孔１２０ｈによりそれぞれシャワー化され，処理
室１１に供給される。

【００２０】本実施の形態では，シャワーヘッド１００
は，遮蔽板１３０の隔壁１３０ａにより区画される２の
ガス拡散室１５０，１６０を備え，隔壁１３０ａに穿設
された孔１３０ｂによりガス拡散室間には差圧が形成さ
れるようにしたので，処理ガスやウェハの種類に応じた
柔軟な処理ガスの制御が可能である。また，従来の装置
構成に遮蔽板１３０を付加することのみで実現できるた
め，装置構成の拡大化や製造コストの増大を招くことが
ない。

【００２１】（第２の実施の形態）本実施の形態にかか
る処理装置２０を，図４〜図６を参照しながら説明す
る。なお，図４は処理装置２０の内部構成を示す説明図
であり，図５は処理装置２０に用いられるガス供給手段
の一例たるシャワーヘッド２００の断面図であり，図６
はシャワーヘッド２００を構成する遮蔽板２３０の平面
図である。

【００２２】処理装置２０は，図４に示したように，処
理室２１内に，互いに対向するシャワーヘッド（上部電
極）２００及び載置台（下部電極）２２から構成される
平行平板型のプラズマ発生装置を備えている。載置台２
２には，マッチング回路２３を介して高周波電源２４が
接続されている。ガス源２５からの処理ガスは，流量制
御装置（マスフローコントローラ）２６を介して第１処
理ガス導入通路（処理ガス導入系）２４０ａからシャワ
ーヘッド２００へ導入されるとともに，流量制御装置
（マスフローコントローラ）２７を介して第２処理ガス
導入通路（処理ガス導入系）２４０ｂからシャワーヘッ
ド２００へ導入される。処理に用いられた処理ガスは処
理室２１から排気系２９より排気される。なお，図中符
号２８はコンダクタンスガスケットであり，流量制御装
置２６，２７及びコンダクタンスガスケット２８により
２の処理ガス導入通路の流量比が決まる。ただし，流量
制御装置２６，２７及びコンダクタンスガスケット２８
の配置については，図示した配置に限定されない。この
ように，処理装置２０は，複数のガス供給孔を備えたシ
ャワーヘッド２００により，処理ガスを処理室２１内に
供給して，載置台２２上の被処理体の一例たるウェハＷ
を処理する装置である。そして，処理装置２０は，この
シャワーヘッド２００の構成に特徴を有する装置である
ため，シャワーヘッド２００につき詳細に説明する。

【００２３】（シャワーヘッド２００）上記第１の実施
の形態におけるシャワーヘッド１００は，ガス拡散室を
区画する遮蔽板１３０に隔壁１３０ａが形成され，第１
ガス拡散室１５０に導入された処理ガスが隔壁１３０ａ
に穿設された孔１３０ｂを介して第２ガス拡散室１６０
に導入されることにより，ガス拡散室間の差圧が形成さ
れていた。本実施の形態におけるシャワーヘッド２００
は，ガス流量の異なる２の処理ガス導入系を備え，ガス
拡散室に異なる流量のガスがこのガス導入系を介して導
入されることにより，ガス拡散室間の差圧が形成される
場合の一例につき説明する。

【００２４】シャワーヘッド２００は，図４に示したよ
うに，略中央部及びエッジ部付近に処理ガス導入通路
（処理ガス導入系）２４０ａ，２４０ｂが連通されてい
る略円柱形の第１電極板２１０と，第１電極板２１０と
所定間隔を隔てて対向する位置に配され，複数のガス導
入孔２２０ｈを備えた略円柱形の第２電極板２２０と，
第２電極板２１０と第２電極板２２０との間に介挿され
た遮蔽板２３０とにより主に構成されている。

【００２５】（遮蔽板２３０）遮蔽板２３０は，図５に
示したように，半径Ｒの略円柱から，半径ｒ（ｒは遮蔽
板２３０の半径Ｒの約２／３程度）の略同心円柱をくり
抜いた略リング形状であり，底面及び側面に囲まれた空
間がガス拡散空間として形成されている。このガス拡散
空間は，半径ｒの隔壁２３０ａの内側，すなわち，半径
ｒの円状の部分（第１ガス拡散室２５０）と，隔壁２３
０ａの外側の部分，すなわち，半径ｒと半径Ｒの同心円
により囲まれる部分（第２ガス拡散室２６０）の２つの
部分に区画されている。

【００２６】略リング形状の底面には，図６に示した例
では，放射状に複数のガス流通孔２３０ｈが貫通して形
成されている。このガス流通孔２３０ｈは第２電極板２
２０のガス流通孔２２０ｈと連通している。処理ガス導
入通路２４０ａ介して第１ガス拡散室２５０に導入され
た処理ガスは，直接第２電極板のガス流通孔２２０ｈを
介して処理室２１内に供給される。また，処理ガス導入
通路２４０ｂを介して第２ガス拡散室２６０に導入され
た処理ガスは，遮蔽板２３０のガス流通孔２３０ｈと，
第２電極板２２０のガス流通孔２２０を順次介して，処
理室２１内に供給される。なお，ガス流通孔２３０ｈの
配置は図６に示した例に限定されず，処理ガスや被処理
体の種類に応じて適当な配置とすることができる。

【００２７】上述のように，上記第１の実施の形態にお
ける遮蔽板１３０では，内部に隔壁１３０ａが設けられ
ることにより，遮蔽板１３０の内部が２のガス拡散室に
区画されていたが，本実施の形態では，遮蔽板２３０が
略リング形状であり，この略リング形状の内側の空間
と，遮蔽板２３０の内部とで，２のガス拡散室に区画さ
れている。そして，第１ガス拡散室２５０に連通される
第１処理ガス導入通路２４０ａのガス流量と，第２ガス
拡散室２６０に連通される第２処理ガス導入通路２４０
ｂのガス流量を異なるものとすることにより，ガス拡散
室間の差圧が形成される。ガス流量はシミュレーション
や経験等により調節される。

【００２８】処理ガスは，第１ガス拡散室２５０及び第
２ガス拡散室２６０で拡散され，ガス拡散室間に所定の
差圧が形成された後，第２電極板２２０に穿設されたガ
ス供給孔２２０ｈによりそれぞれシャワー化され，処理
室２１に供給される。

【００２９】本実施の形態では，ガス流量の異なる２の
処理ガス導入通路２４０ａ，２４０ｂを備え，ガス拡散
室２５０，２６０にはそれぞれ異なる流量のガスが処理
ガス導入通路２４０ａ，２４０ｂを介して導入されるこ
とにより，ガス拡散室間に差圧が形成されるようにする
ことができる。ガス導入流量を変えることで差圧を調節
することができるので，処理ガスやウェハの種類に応じ
て，あるいは，処理の段階ごとに，差圧を適宜変更する
ことが可能である。また，複数種類の処理ガスを導入し
て行われる処理にも有効である。

【００３０】以上，添付図面を参照しながら本発明にか
かる処理装置の好適な実施形態について説明したが，本
発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許
請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各
種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであ
り，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属す
るものと了解される。

【００３１】例えば，上記実施の形態においては，１の
遮蔽板によりガス拡散空間を複数のガス拡散室に区画す
る場合について説明したが，本発明はこれに限定され
ず，遮蔽板を２以上備えるようにしてもよい。また，遮
蔽板の隔壁の形状を変えることにより，区画されるガス
拡散室の数・形状，ガス拡散室間の体積比等も適宜設計
可能である。

【００３２】また，上記実施の形態においては，処理装
置は２のガス導入系を備えた場合の一例につき説明した
が，本発明はこれに限定されず，３以上のガス導入系を
備えるようにしてもよい。

【００３３】また，第１の実施の形態においては，第１
ガス拡散室１５０に導入された処理ガスが遮蔽板１３０
の隔壁１３０ａに穿設された孔１３０ｂを介して第２ガ
ス拡散室１６０に導入されることによりガス拡散室間の
差圧が形成される場合の一例につき説明したが，本発明
はこれに限定されない。第２ガス拡散室１６０に処理ガ
スを導入し，ガス流通孔１３０ｈを介して第１ガス拡散
室１５０に処理ガスが導入されることによりガス拡散室
間に差圧が形成されるようにしてもよい。

【００３４】また，第１の実施の形態で用いた遮蔽板の
底面の形状を第２の実施の形態で用いてもよく，第２の
実施の形態で用いた遮蔽板の底面の形状を第１の実施の
形態で用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の処理装置
によれば，処理ガスや被処理体の種類に応じた柔軟な処
理ガスの制御が可能である。また，従来構成の拡大化や
製造コストの増大を招くことがない。

【００３６】また特に請求項３，４に記載の処理装置に
よれば，ガス供給装置のガス流通孔のコンダクタンスを
設計後に制御することができるので，処理ガスや被処理
体の種類に応じて，あるいは，処理の段階ごとに差圧を
適宜変更することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】処理装置の内部構成の説明図である。

【図２】図１の処理装置に用いられるシャワーヘッドの
断面図である。

【図３】図２のシャワーヘッドに用いられる遮蔽板の平
面図である。

【図４】他の処理装置の内部構成の説明図である。

【図５】図４の処理装置に用いられるシャワーヘッドの
断面図である。

【図６】図５のシャワーヘッドに用いられる遮蔽板の平
面図である。

【符号の説明】

１０，２０ 処理装置 １１，２１ 処理室 １２，２２ 載置台（下部電極） １３，２３ マッチング回路 １４，２４ 高周波電源 １５，２５ ガス源 １６，２６，２７ 流量制御装置（マスフローコントロ
ーラ） ２８ コンダクタンスガスケット １００，２００ シャワーヘッド（上部電極） １１０，２１０ 第１電極板 １２０，２２０ 第２電極板 １２０ｈ，２２０ｈ ガス供給孔 １３０，２３０，１３０’ 遮蔽板 １３０ａ，２３０ａ 隔壁 １３０ｂ 孔 １３０ｈ，２３０ｈ ガス流通孔 １４０ 処理ガス導入通路（処理ガス導入系） ２４０ａ 第１処理ガス導入通路（処理ガス導入系） ２４０ｂ 第２処理ガス導入通路（処理ガス導入系） １５０，２５０ 第１ガス拡散室 １６０，２６０ 第２ガス拡散室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G068 AA02 AA06 AB01 AC04 AC05 AF01 4G075 AA22 AA24 BC06 BD14 CA65 DA02 5F004 AA01 BA04 BA06 BB13 BB28 BC03 CA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のガス供給孔を備えたガス供給装置
   により処理ガスを処理室内に供給して被処理体を処理す
   る処理装置において：前記ガス供給装置は１または２以
   上の遮蔽板により区画される複数のガス拡散室を備え，
   少なくとも２の前記ガス拡散室間には差圧が形成され，
   前記各ガス拡散室にはそれぞれ前記ガス供給孔が形成さ
   れていることを特徴とする，処理装置。
2. 【請求項２】 前記遮蔽板にはガス流通孔が形成され，
   少なくとも一の前記ガス拡散室に導入された処理ガスが
   前記ガス流通孔を介して他のガス拡散室に導入されるこ
   とにより，前記ガス拡散室間の差圧が形成されることを
   特徴とする，請求項１に記載の処理装置。
3. 【請求項３】 前記ガス流通孔の孔径および／または孔
   数を変化させるガス流通孔可変機構を備えたことを特徴
   とする，請求項２に記載の処理装置。
4. 【請求項４】 ガス導入流量の異なる少なくとも２のガ
   ス導入系を備え，前記ガス拡散室にはそれぞれ異なる流
   量のガスが前記ガス導入系を介して導入されることによ
   り，前記ガス拡散室間の差圧が形成されることを特徴と
   する，請求項１に記載の処理装置。