JP2001185544A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環ガスを容易に制御できる処理装置を提供
する。 【解決手段】 処理ガスを複数のガス供給孔を介して処
理室内に供給するシャワーヘッド２００と，処理室１１
０内から処理ガスを排気するターボポンプ１２０と，タ
ーボポンプにより処理室内から排気された排気ガスの少
なくとも一部（循環ガスＱ２）をシャワーヘッドに戻す
循環ガス用配管１５０とを備えた処理装置１００は，シ
ャワーヘッドは，ガス源１４０から供給される一次ガス
Ｑ１を複数の一次ガス噴出孔ｈ１を介して処理室内に供
給する一次ガス供給系統と，循環ガスを複数の循環ガス
供給孔を介して処理室内に供給する循環ガス供給系統と
を備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に
独立系統として構成される。処理室内で初めて一次ガス
と循環ガスとを混合させることができるため，圧力制御
を行わなくても，循環ガスを容易に制御できる。

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，プラ
ズマ放電などによりフッ素を含む反応活性種を生成させ
るため，エッチングガスとしてフッ素原子を多く含むガ
ス類が用いられている。ところで，近年，地球環境を保
全しようという取り組みが国際的に進められており，特
に地球の温暖化防止策は大きな課題になっている。こう
した状況下において，従来ドライエッチング技術に利用
されてきたフッ素化合物も，その長い大気寿命と大きな
地球温暖化係数のため地球温暖化防止の観点から，その
排気量を低減させることが急務となっている。

【０００３】ドライエッチング技術においてフッ素化合
物を含む処理ガスの排気量を低減させる一つの方法とし
て，処理装置内において処理ガスを循環させることによ
り，処理ガスを再利用することが提案されている（以
下，この循環させる処理ガスを，「循環ガス」と称す
る。）。すなわち，排気機構により処理室内から排気さ
れた排気ガスの少なくとも一部を処理室内に戻すガス循
環機構を備えた処理装置が提案されている。かかるガス
循環機構を備えてガスを再利用することにより，ガスの
排気量及び使用量を低減させることができ，上述の地球
温暖化防止に役立つだけでなく，処理ガスのコスト削減
にも効果を奏する。

【０００４】また，処理室内に処理ガスを均一に供給す
るために，シャワーヘッド状のガス供給機構が提案され
ている。そしてかかるガス供給機構を上述のガス循環機
構と組み合わせて用いることが行われている。すなわ
ち，排気機構により処理室内から排気された排気ガスの
少なくとも一部をシャワーヘッド状のガス供給機構に循
環させ，循環ガスをシャワー化して処理室内の被処理体
に供給することでさらに処理ガスの使用効率を高めるこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上述のガス
循環機構とガス供給機構とを設けた処理装置において，
処理ガスを効率的に循環させるためには，排気機構の下
流側の圧力（背圧）を，ガス供給機構の上流側の圧力よ
り常に高く設定しておく必要がある。排気機構として通
常用いられるターボポンプの定格背圧は，標準的には２
〜３Ｔｏｒｒであり，特殊なもので約１０Ｔｏｒｒ程度
となっている。ターボポンプの背圧がこの定格背圧を超
えてしまうと，排気能力が極端に低下してしまう。ま
た，ガス供給機構は，装置外部から直接処理室に供給さ
れる処理ガス（以下，「一次ガス」と称する。）を供給
するための処理ガス源に接続されているが，この一次ガ
ス用配管の圧力は通常１気圧（７６０Ｔｏｒｒ）以上で
あり，流量制御装置（マスフローコントローラ）により
一次ガスの流量を低下させ，一次ガス用配管の圧力を低
下させた場合であっても，数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ程
度までが限界である。

【０００６】上述のように，従来の処理装置は，処理ガ
スを再循環させることにより処理ガスの排気量・使用量
を低減させるという観点からは有用であると言えるが，
ガスの循環機構が十分であるとは言えない。すなわち，
従来の処理装置のように，排気機構の下流側とガス供給
機構の上流側との間に循環ガス用配管を設けた場合にお
いては，排気機構の背圧は１０Ｔｏｒｒ程度であり，ガ
ス供給機構の上流側の圧力は数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ
程度までに低下させるのが限界であるので，効率的なガ
スの循環を行えないという問題点があった。

【０００７】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，循
環ガスを容易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。

【０００８】

【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，処理ガスを複数のガス供給孔を
介して処理室内に供給するガス供給機構と，前記処理室
内から処理ガスを排気する排気機構と，前記排気機構に
より前記処理室内から排気された排気ガスの少なくとも
一部を前記ガス供給機構に戻すガス循環機構とを備えた
処理装置において，前記ガス供給機構は，処理ガス源か
ら供給される一次ガスを複数の一次ガス供給孔を介して
処理室内に供給する一次ガス供給系統と，前記排気ガス
の少なくとも一部を複数の循環ガス供給孔を介して処理
室内に供給する循環ガス供給系統とを備え，前記一次ガ
ス供給系統と前記循環ガス供給系統は相互に独立系統と
して構成されることを特徴とする処理装置が提供され
る。

【０００９】かかる構成によれば，ガス供給機構に，一
次ガス供給系統と循環ガス供給系統とを備え，一次ガス
供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統として構
成したので，処理室内で初めて一次ガスと排気ガスの少
なくとも一部（循環ガス）とを混合させることができ
る。このため，一次ガス供給機構の上流側の圧力を減少
させたり，排気機構の背圧を上昇させたりという圧力制
御を行わなくても，循環ガスを容易に制御することがで
きる。また，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相
互に独立系統として構成したので，互いのガス供給系統
の影響を受けずに圧力あるいは流量を独立制御すること
ができる。

【００１０】また，循環ガス供給系統のコンダクタンス
は，排気機構の排気能力を低減させないように調整する
必要がある。排気機構の排気能力は排気機構の背圧によ
り左右されるが，通常の処理装置に用いられている標準
的な排気機構の場合であれば，その背圧が３Ｔｏｒｒ以
下となるように，循環ガス供給系統のコンダクタンスが
調整される必要がある。あるいは，特殊な排気機構が用
いられている場合であれば，背圧が１０Ｔｏｒｒ以下と
なるように調整されることが必要である。

【００１１】前記ガス供給孔の孔径及び孔数密度につい
ては，以下のように構成することができる。 （ａ）孔径及び孔数密度は全面で一定（請求項２） （ａ）の構成によれば，一次ガスと循環ガスとを単位面
積当たり同一流量で供給し，かつすべてのガス供給孔か
らの供給流速を一定にすることができる。このため，被
処理体の処理の均一性を確保することができる。

【００１２】（ｂ）孔径は全面で一定，孔数密度は前記
循環ガスを目標流量供給した場合に，背圧が前記排気機
構の定格背圧以下になるように規定（請求項３） （ｃ）孔数密度は全面で一定，孔径は前記循環ガスを目
標流量供給した場合に，背圧が前記排気機構の定格背圧
以下になるように規定（請求項４） （ｂ），（ｃ）の構成によれば，排気機構の定格背圧が
小さい場合でも，一次ガスと循環ガスとの単位面積当た
りの供給流量を同じにすることができる。

【００１３】上記いずれの場合についても，請求項５に
記載のように，前記ガス供給機構の単位面積当たりの前
記一次ガス供給孔数と前記循環ガス供給孔数との比は，
前記ガス供給機構の全面で一定であることが好ましい。

【００１４】さらにまた，請求項６に記載のように，前
記循環ガス供給系統のコンダクタンスを前記ガス供給機
構のコンダクタンスよりも大きいように設定しておく
と，循環ガスの制御を容易に行うことができる。

【００１５】さらに，請求項７に記載のように，前記一
次ガスを前記循環ガス供給孔から供給するための第２の
一次ガス供給系統を備え，前記第２の一次ガス供給系統
には，前記一次ガスの流量調節手段が備えられることが
好ましい。かかる構成によれば，循環ガスを使用しない
処理を行う場合には，循環ガス供給孔を一次ガスの供給
孔としても利用することができる。この際，第２の一次
ガス用配管に流量調節手段を備えることで，一次ガスを
循環ガス供給孔から供給する際の流量制御性を向上させ
ることができる。また，最初に一次ガスのみを用いた処
理を行い，次いで，一次ガスと処理ガスを用いた処理を
行うといったシーケンス処理を行う際の，流量制御性を
向上させることができる。

【００１６】さらに，請求項８に記載のように，ガス循
環機構及び／または循環ガス供給系統には，バッファ空
間が設けられることが好ましい。かかる構成によれば，
処理を終えた後に，ガス循環機構及び／または循環ガス
供給系統に残留している循環ガスをこのバッファ空間に
一時的に貯留しておき，次処理時に用いることができ
る。このため，循環ガス供給系統に残留しているガスを
排気する必要がないため，ガスの排気量を減らすことが
できる。また，次処理時において，ガスの使用量を低減
し，また処理の初期設定に要する時間を短縮することが
可能である。

【００１７】さらに，請求項９に記載のように，ガス循
環機構及び／または循環ガス供給系統には，循環ガスの
濾過手段が設けられていることが好ましい。かかる構成
によれば，循環ガスに含まれる副生成物やパーティクル
を除去することができるので，ガスを循環させることに
より生ずる被処理体への悪影響やメンテナンスの手間等
を軽減させることが可能である。

【００１８】前記一次ガス供給孔から前記処理室への前
記一次ガスの供給速度や前記循環ガス供給孔から前記処
理室への前記循環ガスの供給速度は早い方が好ましい。
例えば，請求項１０に記載のように，前記一次ガス供給
孔から前記処理室への前記一次ガスの供給速度及び／ま
たは前記循環ガス供給孔から前記処理室への前記循環ガ
スの供給速度は，５００ｍ／秒以上であることが好まし
い。かかる構成によれば，処理室内で発生した副生成物
やパーティクルが循環ガス供給孔に付着するのを防止す
ることができるので，被処理体への悪影響やメンテナン
スの手間を軽減させることができる。

【００１９】

【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。

【００２０】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態について説明する。本実施の形態にかかる処理装
置１００を，図１を参照しながら説明する。なお，図１
は処理装置１００の内部構造の概略を示す説明図であ
る。

【００２１】（処理装置１００）処理装置１００は，図
１に示したように，処理室１１０と，処理室１１０の上
部に設けられ，処理ガスを複数のガス供給孔を介して処
理室１１０内に供給するガス供給機構の一例たるシャワ
ーヘッド２００と，処理室１１０内から処理ガスを排気
する排気機構の一例たるターボポンプ１２０と，ターボ
ポンプ１２０の下流側をさらに排気して減圧するドライ
ポンプ１３０と，ガス源１４０から供給される処理ガス
（一次ガス）Ｑ１をシャワーヘッド２００に供給するた
めの一次ガス用配管１４５と，ターボポンプ１２０によ
って排気された排気ガスの少なくとも一部（循環ガス）
Ｑ２をシャワーヘッド２００に戻すガス循環機構の一例
たる循環ガス用配管１５０とにより主に構成されてい
る。

【００２２】処理装置１００の内部構成について，図１
を参照しながら説明する。ガス源１４０に接続される一
次ガス用配管１４５には，ガス源１４０からの一次ガス
の流量を制御するバルブＶ０及び流量制御装置（マスフ
ローコントローラ）ＭＦＣと，配管内の圧力を測定する
真空計Ｐ０とが介挿されている。一次ガス用配管１４５
は処理室１１０上部に設けられたシャワーヘッド２００
に接続されている。

【００２３】処理室１１０内には，被処理体たる半導体
ウェハ（以下，単に「ウェハ」という）Ｗが載置される
サセプタ１１５が配設されている。このサセプタ１１５
には，マッチングボックス１６０を介して高周波電源１
７０が接続されている。さらに，処理室１１０内の圧力
を測定する真空計Ｐ２が設けられている。

【００２４】処理室１１０の排気側には，バルブＶ１を
介してターボポンプ１２０が設けられており，ターボポ
ンプ１２０の下流側には，ターボポンプ１２０の背圧を
制御するためのバルブＶ２と，ターボポンプ１２０の背
圧を測定する真空計Ｐ３が設けられている。バルブＶ２
の下流側には，ターボポンプ１２０の下流側をさらに排
気して減圧するドライポンプ１３０が設けられている。
循環ガスＱ２を循環させるための循環ガス用配管１５０
の一端はターボポンプ１２０とバルブＶ２との間に接続
され，他端はシャワーヘッド２００に接続されている。

【００２５】循環ガス用配管１５０内には，上流側にバ
ルブＶ３が設けられ，下流側にバルブＶ４が設けられて
いる。このバルブＶ３とバルブＶ４とにより囲まれる循
環ガス用配管１５０の一部分は循環ガスＱ２を一時的に
貯留するバッファ空間としての役割を有する。この点に
ついてはさらに後述する。

【００２６】以上，本実施の形態にかかる処理装置１０
０の構成について説明したが，かかる構成は一例に過ぎ
ない。例えば，上記４つの真空計Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３は必ずしも個別に設ける必要はなく，実質的に上記４
箇所の圧力を測定できるように構成されていればよい。
また，バルブからのガスのリークを防ぐため，必要に応
じて複数のバルブを直列に配設することも可能である。

【００２７】以下に，本実施の形態にかかる処理装置１
００において特徴的な構成要素であるガス供給機構につ
いて説明する。本実施の形態では，ガス供給機構の構成
例として，シャワーヘッド２００及びシャワーヘッド３
００について説明する。

【００２８】（シャワーヘッド２００）ガス供給機構の
一例たるシャワーヘッド２００について，図２〜図４を
参照しながら説明する。なお，図２はシャワーヘッド２
００の外観の概略を示す斜視図であり，図３は図２のＡ
−Ａ’断面図である。また，図４は，ガス供給孔の配置
を示す説明図である。

【００２９】ガス供給機構の一例たるシャワーヘッド２
００は，ガス源１４０から供給される一次ガスＱ１を複
数の一次ガス供給孔を介して処理室１１０内に供給する
一次ガス供給系統と，循環ガスＱ２を複数の循環ガス供
給孔を介して処理室１１０内に供給する循環ガス供給系
統を備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互
に独立系統として構成されている。以下に，かかるシャ
ワーヘッド２００の構成の一例を詳細に説明する。

【００３０】シャワーヘッド２００は，図２に示したよ
うに，例えばアルマイトからなる３枚の電極板２１０
（第１電極板２１０ａ，第２電極板２１０ｂ，第３電極
板２１０ｃ）により構成されている。最上部の第１電極
板２１０ａには，一次ガス用配管１４５と循環ガス用配
管１５０とが連通されている。図示の例では，循環ガス
用配管１５０は，コンダクタンスの低下を防止し，シャ
ワーヘッド２００内での拡散を容易にするために，４つ
の配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄに分割
されている。４つの配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０
ｃ，１５０ｄの配管径ｒは，循環ガス用配管１５０の配
管径Ｒの約２分の１であり，４つの配管１５０ａ，１５
０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの断面積の合計は，循環ガス
用配管１５０の断面積に実質的に等しくなっている。例
えば，循環ガス用配管１５０の配管径Ｒは４０ミリメー
トル程度であり，配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，
１５０ｄの配管径ｒは２０ミリメートル程度とすること
ができる。

【００３１】また，シャワーヘッド２００は，処理中に
ヘッド表面や内部のガス経路等に発生する副生成物やパ
ーティクルを容易に除去するために，単純形状のパーツ
に分解される構成とすることが好ましいが，図２に示し
た構成によれば，３つの電極板を分解して容易にメンテ
ナンスすることが可能である。

【００３２】シャワーヘッド２００の内部構成につい
て，図３を参照しながら説明する。まず，一次ガス供給
系統について説明する。第１電極板２１０ａと第２電極
板２１０ｂとの間の空間は，一次ガス用配管１４５に連
通され一次ガスＱ１を拡散させるための一次ガス拡散空
間２２０として設けられている。一次ガス拡散空間２２
０は，第２電極板２１０ｂと第３電極板２１０ｃとの間
の空間においてスペーサｓ１によって区画された通路を
介して，複数の一次ガス供給孔ｈ１に連通されている。
このスペーサｓ１と第２電極板２１０ｂ及び第３電極板
２１０ｃとの接触部には，一次ガスＱ１と循環ガスＱ２
との混合を防止するため，Ｏリング（封止部材）Ｏが設
けられている。一次ガス用配管１４５より供給された一
次ガスは，一次ガス拡散空間２２０により拡散された
後，複数の一次ガス供給孔ｈ１によりシャワー化されて
処理室１１０に供給される。

【００３３】次いで，循環ガス供給系統について説明す
る。第２電極板２１０ｂと第３電極板２１０ｃとの間の
空間は，循環ガス用配管１５０（１５０ａ，１５０ｂ，
１５０ｃ，１５０ｄ）に連通され循環ガスＱ２を拡散さ
せるための循環ガス拡散空間２３０として設けられてい
る。循環ガス用配管１５０は，第１電極板２１０ａと第
２電極板２１０ｂとの間の空間においてスペーサｓ２に
よって区画された通路を介して，循環ガス拡散空間２３
０に連通されている。このスペーサｓ２と第１電極板２
１０ａ及び第２電極板２１０ｂとの接触部には，一次ガ
スＱ１と循環ガスＱ２との混合を防止するため，Ｏリン
グ（封止部材）Ｏが設けられている。循環ガス拡散空間
２３０は，複数の循環ガス供給孔ｈ２に連通されてい
る。そして，循環ガス用配管１５０により供給された循
環ガスＱ２は，循環ガス拡散空間２３０により拡散され
た後，複数の循環ガス供給孔ｈ２によりシャワー化され
て処理室１１０に供給される。

【００３４】一次ガス供給孔ｈ１及び循環ガス供給孔ｈ
２は，シャワーヘッド２００から処理室１１０内に導入
されるガスがウェハＷ面上に均一に到達するよう，経験
あるいはシミュレーション等により決定される最適な配
置となっている。図４は，一次ガス供給孔ｈ１及び循環
ガス供給孔ｈ２の配置の一例であり，通常のターボポン
プ（背圧２〜３ｍＴｏｒｒ程度）用のパターンである。

【００３５】図４では，一次ガス供給孔ｈ１は４０個程
度穿設されており，各孔径は１ｍｍ程度である。循環ガ
ス供給孔ｈ２は，一次ガス供給孔ｈ１を囲むように３０
０個程度穿設されており，各孔径は１ｍｍ程度である。
このように，図４では，ガス供給孔の孔径及び孔数密度
は全面で一定であり，一次ガス供給孔ｈ１と循環ガス供
給孔ｈ２との孔数比率を，一次ガスＱ１と循環ガスＱ２
の目標流量の比と同じに構成している。そして，循環ガ
ス供給孔ｈ２の孔数密度は，循環ガスＱ２を目標流量供
給した場合に，背圧がターボポンプ１２０の定格背圧以
下になるように規定している。

【００３６】（シャワーヘッド３００）ガス供給機構の
他の一例たるシャワーヘッド３００について，図５〜図
７を参照しながら説明する。なお，図５はシャワーヘッ
ド３００の外観の概略を示す概略図であり，図６は図５
のＡ−Ａ’断面図である。また，図７は，ガス供給孔の
配置を示す説明図である。

【００３７】ガス供給機構の他の一例たるシャワーヘッ
ド３００は，ガス源１４０から供給される一次ガスＱ１
を複数の一次ガス供給孔を介して処理室１１０内に供給
する一次ガス供給系統と，循環ガスＱ２を複数の循環ガ
ス供給孔を介して処理室１１０内に供給する循環ガス供
給系統を備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は
相互に独立系統として構成されている。

【００３８】シャワーヘッド３００は，図５に示したよ
うに，例えばアルマイトからなる小型の第１電極板３１
０ａと，大型の第２電極板３１０ｂ，第３電極板３１０
ｃにより構成されている。第１電極板３１０ａには，一
次ガス用配管１４５が連通されている。第２電極板３１
０ｂには，循環ガス用配管１５０が連通されている。図
示の例では，循環ガス用配管１５０は，コンダクタンス
の低下を防止し，シャワーヘッド３００内での拡散を容
易にするために，４つの配管１５０ａ，１５０ｂ，１５
０ｃ，１５０ｄに分割されている。４つの配管１５０
ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの配管径ｒは，循環
ガス用配管１５０の配管径Ｒと実質的に等しくなってい
る。例えば，循環ガス用配管１５０の配管径Ｒは１０ミ
リメートル程度であり，配管１５０ａ，１５０ｂ，１５
０ｃ，１５０ｄの配管径ｒも１０ミリメートル程度とす
ることができる。

【００３９】また，シャワーヘッド３００は，処理中に
ヘッド表面や内部のガス経路等に発生する副生成物やパ
ーティクルを容易に除去するために，単純形状のパーツ
に分解される構成とすることが好ましいが，図４に示し
た構成によれば，３つの電極板を分解して容易にメンテ
ナンスすることが可能である。

【００４０】シャワーヘッド３００の内部構成につい
て，図６を参照しながら説明する。第１電極板３１０ａ
と第２電極板３１０ｂとの間の空間は，一次ガス用配管
１４５に連通され一次ガスＱ１を拡散させるための一次
ガス拡散空間３２０として設けられている。また，第２
電極板３１０ｂと第３電極板３１０ｃとの間の空間は，
循環ガス用配管１５０に連通され循環ガスＱ２を拡散さ
せるための循環ガス拡散空間３３０として設けられてい
る。第１電極板３１０ａと第２電極板３１０ｂとの間，
及び，第２電極板３１０ｂと第３電極板３１０ｃとの間
には，一次ガスＱ１，循環ガスＱ２のリークを防止する
ため，Ｏリング（封止部材）Ｏが設けられている。

【００４１】一次ガス拡散空間３２０は，第２電極板３
１０ｂによって区画された通路を介して，循環ガス拡散
空間３３０に連通されている。循環ガス拡散空間３３０
において，一次ガスＱ１と循環ガスＱ２とが混合され
る。一次ガスＱ１と循環ガスＱ２との混合ガスＱ３は，
複数の混合ガス供給孔ｈ３よりシャワー化されて処理室
１１０に供給される。

【００４２】なお，このように，処理ガスを処理ガスを
処理室１１０へ供給する前に混合するためには，ターボ
ポンプ１５０の背圧がある程度高いことが必要である。
すなわち，シャワーヘッド３００は，高背圧でも運転可
能な（すなわち，排気速度の低下しない）ターボポンプ
を用いた場合にのみ，使用可能である。

【００４３】混合ガス供給孔ｈ３は，シャワーヘッド３
００から処理室１１０内に導入されるガスがウェハＷ面
上に均一に到達するよう，経験あるいはシミュレーショ
ン等により決定される最適な配置となっている。図７
は，一次ガス供給孔ｈ１及び循環ガス供給孔ｈ２の配置
の一例であり，高背圧ターボポンプ（背圧１０Ｔｏｒｒ
程度）用のパターンである。

【００４４】図７では，混合ガス供給孔ｈ３は，１５０
個程度穿設されており，各孔径は１ｍｍ程度である。こ
のように，図７では，混合ガス供給孔ｈ３の孔径及び孔
数密度は全面で一定である。そして，混合ガス供給孔ｈ
３の孔数密度は，一次ガスＱ１及び循環ガスＱ２を目標
流量供給した場合に，背圧がターボポンプ１２０の定格
背圧以下になるように規定している。

【００４５】以上説明したように，シャワーヘッド３０
０では，循環ガス用配管１５０の配管径Ｒ（＝配管１５
０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの配管径ｒ）を１
０ｍｍ程度とし，ターボポンプ１２０の背圧を７．７Ｔ
ｏｒｒ程度とすることにより，循環率８０％程度の運転
が可能となる。また，シャワーヘッド２００と異なり，
スペーサＳ１，Ｓ２などを含まない分，簡単な構成とす
ることができる。

【００４６】次いで，循環ガス供給配管１５０のコンダ
クタンスについて説明する。循環ガスＱ２がターボポン
プ１２０の下流側からシャワーヘッド２００の上流側に
容易に供給されるためには，循環ガス用供給系統のコン
ダクタンスの設定が重要である。かかるコンダクタンス
の設定は，ターボポンプの性能を考慮しつつ十分大きく
設定できることが好ましい。上述のシャワーヘッド２０
０あるいはシャワーヘッド３００のガス供給孔の数及び
径は，後述する循環ガス用配管１５０のコンダクタンス
に影響を与えるものである。

【００４７】循環ガス供給系統のコンダクタンスは，一
次ガス供給系統のコンダクタンスよりも大きいことが好
ましい。その一方，ターボポンプ１２０の性能を考慮し
て，その排気能力を低下させないように調整する必要が
ある。例えば，ドライエッチング装置に用いられるター
ボポンプの一例をあげると，循環ガス供給系統のコンダ
クタンスは，標準的なターボポンプを用いた場合，その
背圧が３Ｔｏｒｒ以下となるように調整される必要があ
る。さらには，特殊なターボポンプを用いた場合におい
ても，その背圧が１０Ｔｏｒｒ以下となるように調整さ
れることが好ましい。ただし，この特性は一例に過ぎ
ず，循環ガス供給系統のコンダクタンスは，用いられる
ターボポンプの特性に応じた所定の背圧以下となるよう
に調整されることが好ましい。

【００４８】本実施の形態では，循環ガス供給系統のコ
ンダクタンスを，循環ガス供給配管１５０の長さを３メ
ートル，内径Ｒを１０ミリメートル（シャワーヘッド３
００の場合）あるいは４０ミリメートル（シャワーヘッ
ド２００の場合）とし，粘性流領域（１Ｔｏｒｒ以上）
であるとして計算した。また，循環ガス吹出孔ｈ２の径
を１ミリメートル，長さ（第３電極板２１０ｃの幅）を
１０ミリメートル，孔数を１００個あるいは３００個と
し，分子流領域（４０ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒ）として
コンダクタンスを計算した。なお，処理室１１０内の圧
力は４０ｍＴｏｒｒで一定としている。

【００４９】表１は，標準的なターボポンプを用いた場
合の，シャワーヘッドの孔数，ガス噴き出し速度，配管
径，ターボポンプの背圧の関係を示したものである。

【００５０】

【表１】

【００５１】なお，表１及び後述の表２において，Ｖ１
は一次ガス供給孔ｈ１より吹き出す一次ガスＱ１の流速
であり，Ｖ２は循環ガス供給孔ｈ２より吹き出す循環ガ
スＱ２の流速である。また，Ｃ１は循環ガス用配管１５
０のコンダクタンスであり，Ｃ２は循環ガス供給孔ｈ２
のコンダクタンスである。

【００５２】また，循環ガス用配管１５０のコンダクタ
ンスをＣ１，循環ガス供給孔ｈ２のコンダクタンスをＣ
２とすると，循環ガス用配管１５０（コンダクタンスＣ
１）及び循環ガス供給孔ｈ２（コンダクタンスＣ２）が
直列に並んだときの合成コンダクタンスＣは， １／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２＝（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１・
Ｃ２ で与えられる。

【００５３】表２は，高背圧でも運転可能な（すなわ
ち，排気速度の低下しない）ターボポンプを用いた場合
の，シャワーヘッドの孔数，ガス噴き出し速度，配管
径，ターボポンプの背圧の関係を示したものである。

【００５４】

【表２】

【００５５】表１，表２から，高背圧でも運転可能なタ
ーボポンプを用いることで，以下の効果があることが分
かる。

【００５６】（１）Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッ
ドでは，循環ガス供給孔ｈ２の個数を減らすことができ
る。これにより，シャワーヘッドの加工費の削減が可能
になる。 （２）Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッドでは，循環
ガス供給孔ｈ２の個数が少なくなることで，一次ガスＱ
１の吹き出し速度Ｖ１と循環ガスＱ２の吹き出し速度Ｖ
２の速度をほぼ等しくすることができる。これにより，
ウェハＷのエッチングレートなどのプロセス特性の面内
均一性を向上させることができる。 （３）Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッドでは，１次
ガス孔ｈ１の数と，循環ガス孔ｈ２の合計個数が標準シ
ャワーヘッド（すなわち，ガスを循環させないタイプ）
と同等であるので，孔加工パターンも標準シャワーヘッ
ドと同等にすることができる。Ａタイプ，Ｃタイプのシ
ャワーヘッドを使用する場合には，標準シャワーヘッド
と同等のプロセス性能を得ることができる。 （４）Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッドでは，循環
ガス供給孔ｈ２の数が少なくなることで，循環ガス吹き
出し速度Ｖ２は大きくなる。これにより，シャワー上へ
の不純物の堆積を抑制することができる。 （５）Ａタイプ，Ｂタイプのシャワーヘッドを用いた場
合は，循環配管の径Ｒを細くすることが可能となる。こ
れにより，バルブなどの部品も小型のものを使用でき
る。このため，装置全体からみての省スペース化が可能
となる。

【００５７】以上のように，表２では，タイプＡが最も
よく，次いでタイプＢまたはタイプＣで，次いでタイプ
Ｄが好ましいことが分かる。

【００５８】以上説明した表１，表２の値は一例にすぎ
ず，ターボポンプ１２０の背圧を所定の圧力に調整する
ことができれば，循環ガスＱ２の流量，循環ガス用配管
１５０の内径，及び循環ガス吹出孔ｈ２の数は，適宜最
適な値を用いることができる。

【００５９】次いで，上記構成からなる処理装置１００
における，循環ガス制御方法について説明する。循環ガ
ス制御方法の一例として，処理室１１０内の圧力を４０
ｍＴｏｒｒとし，処理室１１０から排気されるガスの約
８０％を循環ガスＱ２として用いる場合について説明す
る。なお，処理時における一次ガスＱ１の供給量と，タ
ーボポンプ１２０の前後のバルブＶ１，Ｖ２の開度との
関係を予め調べておく必要があるが，ここでは，一例と
して，一次ガスＱ１の供給量が６０ｓｃｃｍ（循環ガス
Ｑ２の供給量が２４０ｓｃｃｍ）のときには，バルブＶ
１の開度を３０％，バルブＶ２の開度を２０％とすれば
よいことが予め明らかにされているものとする。

【００６０】まず，ターボポンプ１２０の前後のバルブ
Ｖ１，Ｖ２を開放し，循環ガス用配管１５０内のバルブ
Ｖ３，Ｖ４を閉止した状態で，ターボポンプ１２０とド
ライポンプ１３０とを用いて処理室１１０内を排気す
る。次いで，バルブＶ１の開度を３０％に固定して，ガ
ス源１４０から一次ガスＱ１を６０ｓｃｃｍ供給する。
流量制御装置ＭＦＣによる流量の安定化の後，バルブＶ
２の開度を２０％に固定する。バルブＶ２の開度を２０
％とすることにより，ターボポンプ１２０によって処理
室１１０から排出された処理ガスの一部は循環ガス用配
管１５０へ流入することとなる。

【００６１】次いで，循環ガス用配管１５０内のバルブ
Ｖ３，Ｖ４を開放する。バルブＶ３，Ｖ４を開放するこ
とにより，循環ガス用配管１５０へ流入してきた処理ガ
スの一部は，循環ガスＱ２として再びシャワーヘッド２
００へ流入することとなる。循環ガスＱ２の流量がおよ
そ２４０ｍｓｃｃｍで安定化すると，処理室１１０内の
圧力Ｐ２は約４０ｍＴｏｒｒとなっている。この状態で
処理が開始される。

【００６２】処理が終了すると，一次ガス供給配管１４
５内のバルブＶ０及び循環ガス供給配管１５０内のバル
ブＶ３，Ｖ４を同時に閉止する。バルブＶ３，Ｖ４を閉
止したときにバルブＶ３，Ｖ４により囲まれる循環ガス
供給配管１５０の一部分に残留した処理ガスＱ２は，次
回の処理時に使用される。例えば，循環ガス供給配管１
５０の径が４０ミリメートル，長さが３メートル，ガス
圧力が１Ｔｏｒｒである場合には，バルブＶ３，Ｖ４間
の残留ガスの量は，３．８Ｔｏｒｒ・ｌ（５．０ｓｃ
ｃ）程度であり，この残留ガスを次回の処理時に用いる
ことにより，次処理時における初期化を５秒ほど短縮す
ることが可能である。次いで，バルブＶ１，Ｖ２を完全
に開放する。

【００６３】バッファ空間を利用して，循環安定までの
時間を短縮するシーケンスについて説明する。説明の便
宜上，循環ガス導入配管１５０を配管部１５１，１５
２，１５３に分割して説明する。すなわち，配管１５１
はターボポンプ下流配管及びバルブＶ２，Ｖ３で囲まれ
る空間であり，容積は１０００ｃｃ程度である。また，
ウェハＷの処理を，ウェハ１枚目と２枚目以降とに分け
て説明する。

【００６４】コンタクトホール形成を例にとると，処理
条件は，循環なしの場合，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２
＝１０／５０／２００／５ｓｃｃｍとする。また，循環
８０％の場合，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２＝６／１０
／４０／５ｓｃｃｍとする。

【００６５】まず，１枚目のウェハについて説明する。 （ガス導入前）バルブＶ４は閉止し，バルブＶ１，Ｖ
２，Ｖ３は開放する。このとき，処理室１１０内及び配
管１５３の領域は，ターボポンプ１２０及びドライポン
プ１３０の排気能力により，圧力が１０^−６Ｔｏｒｒ程
度まで排気される。ターボポンプ１２０の下流側，配管
１５１，１５２の流域は，ドライポンプ１３０の排気能
力のみで排気される。

【００６６】（ガス導入〜安定化）処理ガスを８０％循
環して処理を行うときの一次ガスＱ１の導入量は，
（１）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝６／１０／
４０／５ｓｃｃｍである。配管１５１，１５２の領域が
十分圧力上昇（例えば，２Ｔｏｒｒ）するまで，一次ガ
スＱ１の流量を上の流量比を保ちつつ，流量制御装置Ｍ
ＦＣの最大流量を流す。すなわち，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ
_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃ
ｃｍとする。このとき，バルブＶ１で処理室１１０内の
圧力Ｐ２の調整を行い，バルブＶ２，Ｖ４は閉止し，バ
ルブＶ３は開放した状態を保つ。

【００６７】配管１５１，１５２の空間（容積約３８０
０ｃｃ）が，圧力Ｐ３と等しい２ｔｏｒｒになるまでの
所要時間は，（１）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２
＝６／１０／４０／５ｓｃｃｍ（合計６１ｓｃｃｍ）の
とき１２．５秒であり，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／
Ａｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍ（合計
３０５ｓｃｃｍ）のとき２．５秒である。

【００６８】従って，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａ
ｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍの流量
で，配管１５１，１５２の圧力を上昇（例えば２Ｔｏｒ
ｒまで）させた後，バルブＶ４を開き，循環を開始す
る。これと同時に，一次ガスＱ１を（１）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ
_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝６／１０／４０／５ｓｃｃｍの
流量に設定変更し，圧力Ｐ３を，所望の循環ガスＱ２の
流量（循環率８０％）が得られる値になるようバルブＶ
２の制御を開始する。

【００６９】その後一次ガスＱ１の流量が安定し，圧力
Ｐ２，Ｐ３が安定した時点で，ガス循環が定常状態とな
ったとみなせるので，ＲＦ放電を開始し，ウェハＷの処
理を行う。

【００７０】（ウェハ処理終了時）ＲＦ放電が終了する
と同時に，一次ガスＱ１＝０ｓｃｃｍとし，バルブＶ
１，Ｖ２は処理室１１０内のガスを除くために開放され
る。同時に，バルブＶ３，Ｖ４は，循環されていたガス
を配管１５２の空間に閉じ込めるために閉止される。配
管１５２の空間に閉じ込められたガスは，２枚目のウェ
ハの循環ガス安定化に使われる。

【００７１】次いで，２枚目以降のウェハについて説明
する。 （ガス導入前）バルブＶ１，Ｖ２は開放し，バルブＶ
３，Ｖ４は閉止する。このとき，循環ガスＱ２が配管１
５２内に２Ｔｏｒｒあるとする。

【００７２】（ガス導入〜安定化）１枚目のウェハの場
合と同様に，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２
＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍとする。このと
き，バルブＶ１で処理室１１０内の圧力Ｐ２の調整を行
い，バルブＶ３，Ｖ４は閉止し，バルブＶ２も閉止した
状態を保つ。

【００７３】ウェハ２枚目以後の安定化の際には，バッ
ファ空間たる配管１５２にガスが封入されているので，
配管１５１の空間に所定の圧力でガスを蓄積すればよ
い。配管１５１の空間に，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ
／Ａｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍの流
量で２Ｔｏｒｒのガスが蓄積される空間は，０．５秒で
ある。この時点以降，バルブＶ３，Ｖ４を開放し，ガス
循環を開始する。これと同時に，（１）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８
／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝６／１０／４０／５ｓｃｃｍの設
定に変更する。バルブＶ２は，圧力Ｐ３が所望の設定圧
力になるように制御を開始する。

【００７４】以後はウェハ１枚目と同様の工程を行う。

【００７５】以上説明したように，バッファ空間たる配
管１５２に，ウェハ処理終了と同時にガスを封入するこ
とで，ウェハ２枚目以降のガス循環の安定に至る時間の
短縮化が図れる。また，一次ガスＱ１の導入を開始する
時点で，使用している流量制御装置ＭＦＣの最大流量
を，所定のガス流量比を保ちつつ導入すること，及び，
バルブＶ２を閉止した状態に保持することで，所定のガ
ス循環率に至る安定化時間の短縮が図れる。

【００７６】本実施の形態では，循環ガス供給配管１５
０を直接シャワーヘッド２００に連通するように構成し
た。そして，シャワーヘッド２００に，一次ガス供給系
統（一次ガス拡散空間２２０及び一次ガス供給孔ｈ１）
と，循環ガス供給系統（循環ガス拡散空間２３０及び循
環ガス供給孔ｈ２）とを備え，一次ガス供給系統と循環
ガス供給系統は相互に独立系統として構成したので，処
理室１１０内で初めて一次ガスＱ１と循環ガスＱ２とを
混合させることができる。このため，シャワーヘッド２
００の上流側の圧力を減少させたり，ターボポンプ１２
０の背圧を上昇させたりという圧力制御を行わなくて
も，容易に循環ガスＱ２を制御することができる。

【００７７】さらに，循環ガス供給配管１５０には，循
環ガスＱ２を一時的に貯留するためのバッファ空間を構
成するバルブＶ３，Ｖ４が設けられているので，処理を
終えた後に循環ガス供給配管１５０に残留している循環
ガスＱ２を一時的に貯留しておき，次処理時に用いるこ
とができる。このため，循環ガス供給配管１５０に残留
しているガスを排気する必要がないため，ガスの排気量
を減らすことができる。また，次処理時において，ガス
の使用量を低減し，また処理の初期設定に要する時間を
短縮することが可能である。

【００７８】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態について説明する。本実施の形態にかかる処理装
置は，図８に示したように，一次ガスＱ１を循環ガス供
給孔から供給するための第２の一次ガス用配管１４８を
備え，第２の一次ガス用配管１４８に，一次ガスＱ１の
流量調節手段たるバルブＶ５を備えたことを特徴として
いる。なお，第２の一次ガス用配管１４８及びバルブＶ
５以外の構成要素については，上記第１の実施の形態と
同様である。

【００７９】本実施の形態によれば，循環ガスＱ２を使
用しない処理を行う場合には，循環ガス供給孔ｈ２を一
次ガスＱ１の供給孔としても利用することができる。こ
の際，第２の一次ガス用配管１４８にバルブＶ５を備え
ることで，一次ガスＱ１を循環ガス供給孔ｈ２から供給
する際の流量制御性を向上させることができる。このた
め，最初に一次ガスのみを用いた処理（一次ガスは使い
捨てる）を行い，次いで，一次ガスと循環ガスを用いた
処理を行うといったシーケンス処理の流量制御性を向上
させることができる。

【００８０】以下に，最初に一次ガスのみを用いた処理
を行い，次いで，一次ガスと循環ガスを用いた処理を行
うといったシーケンス処理の一例を説明する。

【００８１】（第１段階）まず，ガス流量をＮ_２／Ｏ_２
＝８０／４０ｓｃｃｍとし，圧力を２０ｍＴｏｒｒと
し，電力を１２０Ｗとし，３０秒間処理を行った。処理
ガスに地球温暖化ガス（ＰＦＣ）が用いられておらず，
処理時間が短いことから，処理ガスの循環は行わない。
この際，バルブＶ５を開放することにより，一次ガスＱ
１を，一次ガス供給孔ｈ１及び循環ガス供給孔ｈ２の双
方から供給する。

【００８２】（第２段階）次いで，ガス流量をＣ_４Ｆ_８
／ＣＯ／Ａｒ＝１０／５０／８０ｓｃｃｍとし，圧力を
６０ｍＴｏｒｒとし，電力を１５００Ｗ（ＤＲＭの標準
的電力）とし，１８０秒間処理を行った。処理ガスに地
球温暖化ガス（ＰＦＣ）であるＣ_４Ｆ_８が含まれてお
り，処理時間も長いことから，処理ガスの循環を行う。
この際，バルブＶ５を閉止することにより，一次ガスＱ
１を一次ガス供給孔ｈ１から供給し，循環ガスＱ２を循
環ガス供給孔ｈ２から供給する。

【００８３】以上説明したように，本実施の形態によれ
ば，循環ガスＱ２を使用しない処理を行う場合には，循
環ガス供給孔ｈ２を一次ガスＱ１の供給孔としても利用
することができる。この際，第２の一次ガス用配管１４
８にバルブＶ５を備えることで，一次ガスＱ１を循環ガ
ス供給孔ｈ２から供給する際の流量制御性を向上させる
ことができる。

【００８４】

【実施例】次に，本発明にかかる処理装置を用いた実施
例について説明する。なお，本実施例は，上記実施の形
態で説明した処理装置１００を用いて，（ａ）コンタク
トホールの形成，（ｂ）ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎ
Ｃｏｎｔａｃｔ）プロセス，（ｃ）ＳｉＮ：溝を形成
するプロセス，のそれぞれのプロセスを実施したもので
あるので，上記処理装置１００及びウェハＷと略同一の
機能及び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。また，エッチ
ングプロセス条件は，以下で特に示さない限り，上述し
た実施の形態と略同一に設定されている。

【００８５】（ａ）コンタクトホールの形成 ガス流量は，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２＝１０／５０
／２００／５ｓｃｃｍである。このガス流量でのエッチ
ング特性は，酸化膜エッチングレートが約５００ｎｍ／
ｍｉｎ，マスクであるフォトレジストに対する酸化膜の
選択比は，約５．５である。約８０％循環を行って，ガ
ス流量を調整することにより，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／
Ｏ_２＝５／１０／４０／５ｓｃｃｍで同等の結果が得ら
れた。すなわち，酸化膜エッチングレート＝５００ｎｍ
／ｍｉｎ，対レジスト選択比が５．５である。

【００８６】（ｂ）ＳＡＣプロセス Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／＝１６／３００／３８０ｓｃｃ
ｍを，約８０％循環を行うことにより，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ
／Ａｒ／＝７．５／４５／８０ｓｃｃｍを達成した。Ｓ
ｉＯ_２エッチレートは４５０ｎｍ／ｍｉｎ，対ＳｉＮ選
択比は１４である。なお，図９は，上記ＳＡＣプロセス
によるエッチング形状の概略を示す断面図である。

【００８７】（ｃ）ＳｉＮ：溝を形成するプロセス ＣＦ_４／Ａｒ／Ｏ_２＝８０／１６０／２０ｓｃｃｍを，
約８０％循環を行うことにより，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ
／＝１６／３２／１２ｓｃｃｍを達成した。ＳｉＮエッ
チレートは２００ｎｍ／ｍｉｎである。

【００８８】以上のように，本実施例では，酸化膜エッ
チングプロセスの代表例として，Ｃ _４Ｆ_８あるいはＣＦ
_４を用いたプロセスについて説明した。そして，処理条
件のうち，圧力，印加パワーなど他のパラメータを変え
ずに，循環プロセスを用いて，ガス流量調整すること
で，同等のエッチング形状を達成した。すなわち，処理
ガスを循環させる場合と循環させない場合とでエッチン
グ形状を比較したが，コンタクトホールの形成，ＳＡＣ
プロセス，ＳｉＮ：溝を形成するプロセスのいずれの場
合もエッチング形状は同等であることが分かった。

【００８９】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。

【００９０】例えば，上記実施の形態においては，循環
ガスを目標流量供給した場合に，背圧がターボポンプの
定格背圧以下になるように，循環ガス供給孔の孔数密度
を規定したが，本発明はこれに限定されない。例えば，
循環ガス供給孔の孔径を規定することにより，ターボポ
ンプの背圧を定格背圧以下とするようにしてもよい。

【００９１】また，上記実施の形態においては，処理後
に残留した循環ガスを，ガス循環機構の一例たる循環ガ
ス用配管１５０の一部分に貯留しておく一例につき説明
したが，かかるバッファ空間は，一次ガス供給系統の側
に設けられるようにしてもよい。

【００９２】また，循環ガス供給配管に，循環ガスの濾
過手段，例えばフィルタ等を設けるようにしてもよい。
循環ガスに含まれる副生成物やパーティクルを除去する
ことができるので，ガスを循環させることにより生ずる
被処理体への悪影響やメンテナンスの手間等を軽減させ
ることができる。

【００９３】また，上記実施の形態においては，シャワ
ーヘッド２００に一次ガスＱ１と循環ガスＱ２とを導入
させる場合の一例につき説明したが，本発明にかかるシ
ャワーヘッドの構造は，例えば，２つの処理ガス源から
２種類の処理ガスを導入する処理装置においても適用可
能である。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
ガス供給機構に，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統
とを備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互
に独立系統として構成したので，処理室内で初めて一次
ガスと循環ガスとを混合させることができる。このた
め，ガス供給機構の上流側の圧力を減少させたり，排気
機構の背圧を上昇させたりという圧力制御を行わなくて
も，循環ガスを容易に制御することができる。また，一
次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統と
して構成したので，互いのガス供給系統の影響を受けず
に圧力あるいは流量を独立制御することができる。

【００９５】また，本発明によれば，処理を終えた後
に，ガス循環機構及び／または循環ガス供給系統に残留
している循環ガスをバッファ空間に一時的に貯留してお
き，次処理時に用いることができる。このため，循環ガ
ス供給系統に残留しているガスを排気する必要がないた
め，ガスの排気量を減らすことができる。また，次処理
時において，ガスの使用量を低減し，また処理の初期設
定に要する時間を短縮することが可能である。

【００９６】さらにまた，本発明によれば，循環ガスに
含まれる副生成物やパーティクルを除去することができ
るので，ガスを循環させることにより生ずる被処理体へ
の悪影響やメンテナンスの手間等を軽減させることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態にかかる処理装置の内部構造
の説明図である。

【図２】シャワーヘッドの外観を示す説明図である。

【図３】図２のシャワーヘッドのＡ−Ａ’断面図であ
る。

【図４】図２のシャワーヘッドのガス供給孔の配置の一
例を示す説明図である。

【図５】シャワーヘッドの外観を示す説明図である。

【図６】図５のシャワーヘッドのＡ−Ａ’断面図であ
る。

【図７】図５のシャワーヘッドのガス供給孔の配置の一
例を示す説明図である。

【図８】第２の実施の形態にかかる処理装置の内部構造
の説明図である。

【図９】ＳＡＣプロセスによるエッチング形状の概略を
示す断面図である。

【符号の説明】

１００ 処理装置 １１０ 処理室 １１５ サセプタ １２０ ターボポンプ １３０ ドライポンプ １４０ ガス源 １４５ 一次ガス用配管 １４８ 第２の一次ガス用配管 １５０（１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ）
循環ガス用配管 １６０ マッチングボックス １７０ 高周波電源（ＲＦ電源） ２００ シャワーヘッド ２１０ 金属板 ２２０ 一次ガス拡散空間 ２３０ 循環ガス拡散空間 Ｑ１ 一次ガス Ｑ２ 循環ガス ｈ１ 一次ガス供給孔 ｈ２ 循環ガス供給孔 Ｗ ウェハ ＭＦＣ 流量制御装置（マスフローコントローラ） Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 真空計 Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５ バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 祐介 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 酒井 伊都子 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝横浜工場内 (72)発明者 大岩 徳久 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝横浜工場内 Ｆターム(参考） 4K057 DA01 DA18 DB06 DD01 DE06 DE08 DE14 DE20 DM03 DM06 DM37 DN01 5F004 AA16 BA04 BB18 BB28 BC04 DA23 DA26 DB03 DB07 EB01 EB03 EB04

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理ガスを複数のガス供給孔を介して処
   理室内に供給するガス供給機構と，前記処理室内から処
   理ガスを排気する排気機構と，前記排気機構により前記
   処理室内から排気された排気ガスの少なくとも一部を前
   記ガス供給機構に戻すガス循環機構とを備えた処理装置
   において：前記ガス供給機構は，処理ガス源から供給さ
   れる一次ガスを複数の一次ガス供給孔を介して処理室内
   に供給する一次ガス供給系統と，前記排気ガスの少なく
   とも一部を複数の循環ガス供給孔を介して処理室内に供
   給する循環ガス供給系統とを備え，前記一次ガス供給系
   統と前記循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成
   されることを特徴とする，処理装置。
2. 【請求項２】 前記ガス供給孔の孔径及び孔数密度は全
   面で一定であり，前記一次ガス供給孔と前記循環ガス供
   給孔との孔数比率を，前記一次ガスと前記循環ガスの目
   標流量の比と同じに構成す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】 前記ガス供給孔の孔径は全面で一定であ
   り，前記一次ガス供給孔と前記循環ガス供給孔の設置領
   域の面積比は，それぞれの目標流量の比と同じであり，
   前記循環ガス供給孔の孔数密度は，前記循環ガスを目標
   流量供給した場合に，背圧が前記排気機構の定格背圧以
   下になるように規定することを特徴とする，請求項１に
   記載の処理装置。
4. 【請求項４】 前記ガス供給孔の孔数密度は全面で一定
   であり，前記一次ガス供給孔と前記循環ガス供給孔の設
   置領域の面積比は，それぞれの目標流量の比と同じであ
   り，前記循環ガス供給孔の孔径は，前記循環ガスを目標
   流量供給した場合に，背圧が前記排気機構の定格背圧以
   下になるように規定することを特徴とする，請求項１に
   記載の処理装置。
5. 【請求項５】 前記ガス供給機構の単位面積当たりの前
   記一次ガス供給孔数と前記循環ガス供給孔数との比は，
   前記ガス供給機構の全面で一定であることを特徴とす
   る，請求項１，２，３または４のいずれかに記載の処理
   装置。
6. 【請求項６】 前記循環ガス供給系統のコンダクタンス
   は，前記ガス供給機構のコンダクタンスよりも大きいこ
   とを特徴とする，請求項１，２，３，４または５のいず
   れかに記載の処理装置。
7. 【請求項７】 前記一次ガスを前記循環ガス供給孔から
   供給するための第２の一次ガス供給系統を備え，前記第
   ２の一次ガス供給系統には，前記一次ガスの流量調節手
   段が備えられることを特徴とする，請求項１，２，３，
   ４，５または６のいずれかに記載の処理装置。
8. 【請求項８】 前記ガス循環機構及び／または前記循環
   ガス供給系統にはバッファ空間が設けられることを特徴
   とする，請求項１，２，３，４，５，６または７のいず
   れかに記載の処理装置。
9. 【請求項９】 前記ガス循環機構及び／または前記循環
   ガス供給系統には前記循環ガスの濾過手段が設けられる
   ことを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７
   または８のいずれかに記載の処理装置。
10. 【請求項１０】 前記一次ガス供給孔から前記処理室へ
    の前記一次ガスの供給速度及び／または前記循環ガス供
    給孔から前記処理室への前記循環ガスの供給速度は，５
    ００ｍ／秒以上であることを特徴とする，請求項１，
    ２，３，４，５，６，７，８または９のいずれかに記載
    の処理装置。