JP2014096553A - プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置 Download PDF

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潤 吉川
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Abstract

【課題】基板の径方向における全領域の処理速度のばらつきを低減することが可能なプラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置１０は、中央導入部５０及び周辺導入部５２を備える。中央導入部５０の中央導入口１８ｉは、基板Ｗを載置する載置台２０の載置領域ＭＲの中央に向けて開口し、誘電体窓１８の直下にガスを噴射する。周辺導入部５２の複数の周辺導入口５２ｉは、中央導入口１８ｉよりも下方且つ載置台２０の上方において周方向に沿って配列されており、載置領域ＭＲの縁部に向けてガスを噴射する。中央導入部５０には、反応性ガス及び希ガスのソースを含む複数の第１のガスソースが複数の第１の流量制御ユニットを介して接続されている。周辺導入部５２には、反応性ガス及び希ガスのソースを含む複数の第２のガスソースが、複数の第２の流量制御ユニットを介して接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置に関するものである。
半導体デバイスの製造においては、処理容器内においてプラズマ源から供給されるエネルギーにより処理ガスを励起させて、基板に対するプラズマ処理、例えば、基板をエッチングする処理が行われる。このようなプラズマ処理に用いるプラズマ処理装置として、近年、ラジアルラインスロットアンテナ（Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）を有するプラズマ処理装置が開発されている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、処理容器の誘電体窓の上に多数のスロットを有するスロットアンテナが設置されている。誘電体窓の中央には、処理ガス供給のために中央導入部の中央導入口が設けられている。また、誘電体窓と基板を載置する載置台との間には、処理ガス供給用の周辺導入部が設けられている。周辺導入部は、中央導入口よりも下方に設けられており、載置台の上方の空間において周方向に延在する環状の管を有している。環状の管には、当該環状の管の中心軸線に向けて開口した複数の周辺導入口が形成されている。これら中央導入部及び周辺導入部には、フロースプリッタを介して、処理ガスのソースが接続されている。
スロットアンテナの多数のスロットから放射されたマイクロ波のエネルギーは、誘電体窓を介して処理容器内に導入される。中央ガス導入部及び周辺ガス導入部によって処理容器内に導入された処理ガスはマイクロ波のエネルギーによってプラズマ化する。このように、プラズマ化された処理ガスによって、基板のエッチングが行われる。
国際公開第２０１１／１２５５２４号
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、基板の中央直上におけるプラズマ密度が、基板の縁部直上におけるプラズマ密度よりも高くなる。したがって、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、中央導入部と周辺導入部に対する処理ガスの分配比をフロースプリッタにより調整しても、基板の径方向における各領域の処理速度の制御性には、限界がある。例えば、基板の中央部における処理速度に基板の縁部における処理速度を近づける制御には、限界がある。
かかる背景から、本技術分野においては、基板の径方向における全領域の処理速度のばらつきを低減することが可能なプラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置が求められている。
一側面においては、基板にプラズマ処理を適用する方法が提供される。この方法は、処理容器内に中央導入部から第１のガスを供給し、当該処理容器内に周辺導入部から第２のガスを供給し、誘電体窓の上面の上に設けられたアンテナから該誘電体窓を介して処理容器内にマイクロ波のエネルギーを導入して、誘電体窓の下面に面するように載置台上に載置された基板をエッチングする工程（ａ）を含む。中央導入部は、中央導入口を有している。中央導入口は、基板の中央に向けて開口しており、誘電体窓の直下にガスを噴射する。中央導入部には、第１のガスのソースを含む複数の第１のガスソースが複数の第１の流量制御ユニットを介して接続されている。周辺導入部は、複数の周辺導入口を有する。複数の周辺導入口は、中央導入口よりも下方且つ該載置台の上方において周方向に沿って配列されている。複数の周辺導入口は、基板の縁部に向けてガスを噴射する。周辺導入部には、第２のガスのソースを含む複数の第２のガスソースが複数の第２の流量制御ユニットを介して接続されている。この方法では、第１のガスにおける反応性ガスの流量よりも、第２のガスにおける反応性ガスの流量が多く、第２のガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比は、第１のガスに含まれる希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比よりも大きい。
上記一側面に係る方法では、中央導入部専用の複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットを用いることにより、希ガスを主として含む第１のガスを中央導入部から処理容器内に導入することができる。例えば、第１のガスは、希ガスのみを含んでいてもよく、或いは希ガスに加えて少量の反応性ガスを含んでいてもよい。一方、周辺導入部専用の複数の第２のガスソース及び複数の第２の流量制御ユニットを用いることにより、相対的に反応性ガスを多く含む第２のガスを周辺導入部から処理容器内に導入することができる。したがって、基板の中央部よりも基板の縁部に対して、より多くの反応性ガスを供給することができる。その結果、本方法によれば、基板の径方向における全領域の処理速度のばらつきが低減され得る。また、誘電体窓の直下よりも電子温度が低い領域に周辺導入部からより多くの反応性ガスを供給することができるので、基板に供給される反応性ガスの解離度を調整することが可能となる。
一形態においては、基板は、シリコン酸化層及び多結晶シリコン層を有していてもよく、工程（ａ）において、周辺導入部には反応性ガスとしてＣ４Ｆ６ガスが供給されてもよい。Ｃ４Ｆ６ガスは、シリコン酸化層に対しては腐食性のガスとなり、多結晶シリコン層に対しては堆積性のガスとなる。したがって、この形態によれば、多結晶シリコン層を保護しつつ、シリコン酸化層をエッチングすることが可能となる。また、第１のガスにおける希ガスの流量を調整することで、径方向における多結晶シリコン層のエッチング速度の分布及び多結晶シリコン層に対する堆積速度の分布を調整することが可能となる。また、第２のガスにおけるＣ４Ｆ６ガスの流量を調整することで、径方向におけるシリコン酸化層のエッチング速度の分布を調整することが可能となる。
上記一形態の方法が適用可能な一例として、多結晶シリコン層は、フィン型電界効果トランジスタにおいてソース、ドレイン及びチャネルを有するフィンを構成していてもよく、シリコン酸化層は当該フィンの周囲に設けられていてもよい。
別の一形態においては、基板は、シリコンからなる下地部、当該下地部上に配列された複数のゲート、及び、当該複数のゲートの側壁に沿って設けられた側壁スペーサ層を有していてもよい。側壁スペーサ層は、例えば、窒化シリコンから構成される。この形態において、載置台は、高周波バイアス電力を発生する高周波電源に接続されている。この形態の方法は、下地部のエッチング用の反応性ガスを処理容器内に導入し、アンテナから誘電体窓を介して処理容器内にマイクロ波のエネルギーを導入し、載置台に高周波バイアス電力を与えて、隣り合う二つのゲートの間に介在する二つのスペーサ層の間の下方の下地部をエッチングする工程（ｂ）を更に含む。さらに、この形態の方法では、工程（ｂ）の後に工程（ａ）が行われる。工程（ａ）は、第２のガスにおける反応性ガスとして下地部のエッチング用の反応性ガスを用い、且つ、載置台に対して高周波バイアス電力を与えずに、基板、即ち、下地部を更にエッチングする。
上記別の一形態の方法では、工程（ｂ）により、基板の下地部を縦方向（即ち、基板の厚み方向）にエッチングすることができる。また、工程（ｂ）の後に工程（ａ）を実施することにより、下地部を横方向にもエッチングすることができる。さらに、工程（ａ）においては、周辺導入口から基板の縁部に向けて反応性ガスが噴射されるので、ラジカルが失活せずに基板の縁部に供給される。その結果、縁部を含む、基板の径方向にわたる全領域において、下地部を横方向にエッチングすることが可能となる。
別の側面においては、プラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、処理容器、載置台、誘電体窓、アンテナ、中央導入部、周辺導入部、複数の第１のガスソース、複数の第１の流量制御ユニット、複数の第２のガスソース、及び、複数の第２の流量制御ユニットを備える。載置台は、基板を載置するための載置領域を有し、処理容器内に設けられている。誘電体窓は、載置領域に面する下面、及び当該下面と反対側の上面を有する。アンテナは、誘電体窓の上面の上に設けられており、当該誘電体窓を介して処理容器内にマイクロ波のエネルギーを導入する。中央導入部は、中央導入口を有する。中央導入口は、載置領域の中央に向けて開口しており、誘電体窓の直下にガスを噴射する。周辺導入部は、複数の周辺導入口を有する。複数の周辺導入口は、中央導入口よりも下方且つ載置台の上方において周方向に沿って配列されており、載置領域の縁部に向けてガスを噴射する。複数の第１のガスソースは、反応性ガスのソース及び希ガスのソースを含み、中央導入部に接続されている。複数の第１の流量制御ユニットは、複数の第１のガスソースと中央導入部との間に設けられている。複数の第２のガスソースは、反応性ガスのソース及び希ガスのソースを含み、周辺導入部に接続されている。複数の第２の流量制御ユニットは、複数の第２のガスソースと周辺導入部との間に設けられている。
このプラズマ処理装置では、第１の流量制御ユニットにより、中央導入部に供給する反応性ガスの流量及び希ガスの流量を個別に調整することができる。また、第１の流量制御ユニットによる中央導入部に供給するガスの流量の調整とは独立して、第２の流量制御ユニットにより、周辺導入部に供給する反応性ガスの流量及び希ガスの流量を個別に調整することができる。したがって、このプラズマ処理装置によれば、上述した一側面に係る方法を実施することが可能となる。
一形態においては、プラズマ処理装置は、制御部を更に備え得る。制御部は、中央導入部に第１のガスが供給され、周辺導入部に第２のガスが供給されるよう、第１の流量制御ユニット及び第２の流量制御ユニットを制御し得る。具体的には、制御部は、第１のガスにおける反応性ガスの流量よりも、第２のガスに含まれる反応性ガスの流量が多く、第２のガスに含まれる希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比が、第１のガスに含まれる希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比よりも大きくなるように、第１の流量制御ユニット及び第２の流量制御ユニットを制御し得る。
上記一形態のプラズマ処理装置によれば、上述した一側面に係る方法を、制御部による制御の下で、実施することが可能となる。また、この形態のプラズマ処理装置によれば、反応性ガスとしてＣ４Ｆ６ガスを用いることにより、基板の多結晶シリコン層を保護しつつ、当該基板のシリコン酸化層をエッチングすることが可能である。このような基板としては、フィン型電界効果トランジスタにおいてソース、ドレイン及びチャネルを有するフィンを構成する多結晶シリコン層、及び、当該フィンの周囲に設けられたシリコン酸化層を有する基板が例示され得る。
一形態においては、プラズマ処理装置は、高周波バイアス電力を発生する高周波電源を更に備え得る。制御部は、希ガス及び反応性ガスを含むガスが処理容器内に導入され、マイクロ波のエネルギーが誘電体窓を介して処理容器内に導入され、載置台に高周波バイアス電力が与えられるよう、第１の制御を実行し、次いで、中央導入部及び周辺導入部から第１のガス及び第２のガスがそれぞれ導入され、マイクロ波のエネルギーが誘電体窓を介して処理容器内に導入され、載置台に対する高周波バイアス電力の供給が停止されるよう、第２の制御を実行してもよい。この形態のプラズマ処理装置は、シリコンからなる下地部、当該下地部上に配列された複数のゲート、及び、当該複数のゲートの側壁に沿って設けられたスペーサ層を有する基板の処理に適用され得る。具体的には、第１の制御の下で工程（ｂ）を実施して、下地部を縦方向にエッチングすることができ、次いで、第２の制御の下で工程（ａ）を実施して、下地部を横方向にもエッチングすることができる。
一形態においては、周辺導入部は、前記周方向に延在して複数の周辺導入口を提供する環状の管を含み、当該環状の管は、処理容器の内壁面に沿って設けられていてもよい。この形態のプラズマ処理装置によれば、環状の管が処理容器の内壁面に沿っているので、当該環状の管がプラズマの拡散の障害とならず、プラズマ密度分布の均一性が向上される。また、環状の管が処理容器の壁に嵌め込まれているので、環状の管の温度、延いては当該環状の管から処理容器内に導入されるガスの温度の安定性を向上させることができる。
一形態においては、環状の管の断面は矩形であり、プラズマ処理装置は、環状の管の下面及び外周面に沿って延在して当該環状の管を支持する支持部材を更に備え得る。また、環状の管と支持部材とを含む周辺導入アセンブリが処理容器の壁に嵌め込まれている。この形態では、環状の管を支持する構造に用いる部品の点数を少なくすることができる。その結果、メンテナンス性が向上し、且つ、コストが低減される。
一形態においては、載置台は、静電チャック及び高周波バイアス電力が供給される金属製のプレートを含み得る。この形態では、静電チャックは、下側部分、及び載置領域を提供する上側部分を含み、上側部分の直径が下側部分の直径より小さくなるように階段状の外周面を画成している。この形態のプラズマ処理装置は、載置領域を囲むフォーカスリング、及び、フォーカスリングの外縁から階段状の外周面及び前記プレートの外周面に沿って延在し処理容器の内壁面との間に空間を画成する絶縁部材を更に備える。この形態のプラズマ処理装置では、静電チャックの外周面が階段状に構成されることにより、当該静電チャックの上側部分が縮径されている。また、絶縁部材が、フォーカスリングの外縁から静電チャックの外周面及びプレートの外周面に沿って延在して、処理容器の内壁面と載置台との間の空間に接している。これにより、載置台、フォーカスリング、及び絶縁部材を含む載置台アセンブリの直径を小さくすることができる。その結果、基板の縁部近傍までプラズマを拡散させることができ、プラズマ密度分布の均一性を向上することができる。
一形態においては、プラズマ処理装置は、載置台の周囲の排気路、排気路の下方に設けられた排気口、排気口に接続された排気装置、及び、載置領域よりも８０ｍｍ以上下方に設けられており、複数の貫通孔が形成されたバッフル板を更に備え得る。この形態のプラズマ処理装置では、バッフル板が載置領域よりも８０ｍｍ以上下方に設けられているので、バッフル板より上の排気路のサイズを大きくすることができ、バッフル板上の排気路までプラズマを拡散させることが可能である。その結果、基板の縁部近傍までプラズマを拡散させることができ、プラズマ密度分布の均一性を向上することができる。また、本形態では、排気口が載置台の中央に対して横方向に偏位しているので、排気口からの距離は、基板縁部の周方向の位置によって異なる。しかしながら、本形態では、上述のようにバッフル板を載置領域よりも相当に下方に設けたことにより、バッフル板より上の排気路の長さを大きくすることができ、基板の縁部からバッフル板までの流線の長さを大きくすることができる。その結果、その結果、基板の縁部におけるガス流れの周方向における差異が抑制され得る。
以上説明したように、本発明の種々の側面及び形態によれば、基板の径方向の全領域における処理速度のばらつきを低減可能なプラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置が提供される。
一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 スロット板の一例を示す平面図である。 図３は、誘電体窓の一例を示す平面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとった断面図である。 図５は、図３に示す誘電体窓上に図２に示すスロット板を設けた状態を示す平面図である。 第１の流量制御ユニット群、第１のガスソース群、第２の流量制御ユニット群、及び、第２のガスソース群を含むガス供給系を示す図である。 周辺導入部の環状の管及びその支持構造を示す斜視図である。 周辺導入部の環状の管及びその支持構造を示す分解斜視図である。 環状の管とガス供給ブロックとを示す断面図である。 周辺導入部の周辺導入口とウエハとを示す拡大断面図である。 載置台の外縁部近傍を示す拡大断面図である。 フィン型電界効果トランジスタの一例を示す斜視図である。 フィン型電界効果トランジスタの製造における一工程を示す図である。 一実施形態に係るプラズマ処理方法の応用例を示す流れ図である。 図１４に示すプラズマ処理方法が適用され得る基板の例を示す図である。 シミュレーション１の結果を示すグラフである。 シミュレーション２の結果を示すグラフである。 シミュレーション３及び４の結果を示すグラフである。 シミュレーション５〜７の結果を示すグラフである。 シミュレーション８〜１６の結果を示すグラフである。 シミュレーション１７〜２５の結果を示すグラフである。 実験例１〜４において求めたＳｉＯ２層のエッチング速度の分布を示すグラフである。 実験例５〜８において求めた多結晶シリコン層のエッチング速度の分布を示すグラフである。 実験例９〜１２において求めたフルオロカーボン膜の堆積速度の分布を示すグラフである。 実験例１３〜１６において求めたＳｉＯ２層のエッチング速度の分布を示すグラフである。 実験例１７〜２０において求めた多結晶シリコン層のエッチング速度の分布を示すグラフである。 実験例２１〜２４において求めたフルオロカーボン膜の堆積速度の分布を示すグラフである。 実験例２５〜２７において求めた多結晶シリコン層のエッチング速度の分布を示すグラフである。 実験例２８〜３０において求めたＳｉＮ層のエッチング速度の分布を示すグラフである。 実験例２５〜３０の結果から求めたＳｉＮ層のエッチングに対する多結晶シリコン層のエッチングの選択性の分布を示すグラフである。 別の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 別の実施形態のプラズマ処理装置に採用し得るガス供給系の一例を示す図である。 別の実施形態のプラズマ処理装置に採用し得るガス供給系の別の一例を示す図である。 別の実施形態のプラズマ処理装置に採用し得るガス供給系の更に別の一例を示す図である。 更に別の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 更に別の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 シミュレーション２６及び２７において求めた処理容器内でのガスの流れの分布を示す図である。
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。
まず、一実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、基板（ウエハ）Ｗを収容するための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、底部１２ｂ、及び、天部１２ｃを含み得る。
側壁１２ａは、軸線Ｚが延びる方向（以下、「軸線Ｚ方向」という）に延在する略円筒形状を有している。側壁１２ａの内径は、例えば、５４０ｍｍである。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓１８によって閉じられている。誘電体窓１８は、側壁１２ａの上端部と天部１２ｃとの間に狭持されている。この誘電体窓１８と側壁１２ａの上端部との間には封止部材ＳＬ１が介在していてもよい。封止部材ＳＬ１は、例えばＯリングであり、処理容器１２の密閉に寄与する。
プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内に設けられた載置台２０を更に備えている。載置台２０は、誘電体窓１８の下方に設けられている。一実施形態においては、載置台２０は、プレート２２、及び、静電チャック２４を含んでいる。
プレート２２は、略円盤状の金属製の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。プレート２２は、筒状の支持部ＳＰ１によって支持されている。支持部ＳＰ１は、底部１２ｂから垂直上方に延びている。プレート２２は、高周波電極を兼ねている。プレート２２は、マッチングユニットＭＵ及び給電棒ＰＦＲを介して、高周波バイアス電力を発生する高周波電源ＲＦＧに電気的に接続されている。高周波電源ＲＦＧは、ウエハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波バイアス電力を出力する。マッチングユニットＭＵは、高周波電源ＲＦＧ側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
プレート２２の上面には、静電チャック２４が設けられている。静電チャック２４は、ベースプレート２４ａ及びチャック部２４ｂを含んでいる。ベースプレート２４ａは、略円盤状の金属製の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。ベースプレート２４ａは、プレート２２上に設けられている。ベースプレート２４ａの上面にはチャック部２４ｂが設けられている。チャック部２４ｂの上面は、ウエハＷを載置するための載置領域ＭＲとなる。チャック部２４ｂは、ウエハＷを静電吸着力で保持する。チャック部２４ｂは、誘電体膜の間に挟まれた電極膜を含んでいる。チャック部２４ｂの電極膜には、直流電源ＤＣＳがスイッチＳＷ及び被覆線ＣＬを介して電気的に接続されている。チャック部２４ｂは、直流電源ＤＣＳから印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、その上面にウエハＷを吸着保持することができる。このチャック部２４ｂの径方向外側には、ウエハＷの周囲を環状に囲むフォーカスリングＦＲが設けられている。
ベースプレート２４ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室２４ｇが設けられている。この冷媒室２４ｇには、チラーユニットから配管ＰＰ１，ＰＰ３を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。チャック部２４ｂ上のウエハＷの処理温度は、冷媒の温度によって制御され得る。さらに、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスが供給管ＰＰ２を介してチャック部２４ｂの上面とウエハＷの裏面との間に供給される。
載置台２０の周囲には、環状の排気路ＶＬが設けられている。排気路ＶＬの軸線Ｚ方向における中間には、複数の貫通孔が形成された環状のバッフル板２６が設けられている。排気路ＶＬは、排気口２８ｈを提供する排気管２８に接続している。排気管２８は、処理容器１２の底部１２ｂに取り付けられている。排気管２８には、排気装置３０が接続されている。排気装置３０は、圧力調整器、及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。この排気装置３０により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。また、排気装置３０を動作させることにより、載置台２０の外周から排気路ＶＬを介してガスを排気することができる。
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、温度制御機構として、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、及び、ＨＥを更に備え得る。ヒータＨＴは、天部１２ｃ内に設けられており、アンテナ１４を囲むように、環状に延在している。また、ヒータＨＳは、側壁１２ａ内に設けられており、環状に延在している。ヒータＨＣは、ベースプレート２４ａ内に設けられている。ヒータＨＣは、ベースプレート２４ａ内において、上述した載置領域ＭＲの中央部分の下方、即ち軸線Ｚに交差する領域に設けられている。また、ヒータＨＥは、ベースプレート２４ａ内に設けられており、ヒータＨＣを囲むように環状に延在している。ヒータＨＥは、上述した載置領域ＭＲの外縁部分の下方に設けられている。
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、アンテナ１４、同軸導波管１６、誘電体窓１８、マイクロ波発生器３２、チューナ３４、導波管３６、及び、モード変換器３８を更に備え得る。これらアンテナ１４、同軸導波管１６、誘電体窓１８、マイクロ波発生器３２、チューナ３４、導波管３６、及び、モード変換器３８は、プラズマ処理装置のプラズマ源を構成している。
マイクロ波発生器３２は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器３２は、チューナ３４、導波管３６、及びモード変換器３８を介して、同軸導波管１６の上部に接続されている。同軸導波管１６は、その中心軸線である軸線Ｚに沿って延在している。一実施形態においては、載置台２０の載置領域ＭＲの中心は、軸線Ｚ上に位置している。
同軸導波管１６は、外側導体１６ａ及び内側導体１６ｂを含んでいる。外側導体１６ａは、軸線Ｚ中心に延在する円筒形状を有している。外側導体１６ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット４０の上部に電気的に接続され得る。内側導体１６ｂは、外側導体１６ａの内側において、当該外側導体１６ａと同軸に設けられている。内側導体１６ｂは、軸線Ｚ中心に延在する円筒形状を有している。内側導体１６ｂの下端は、アンテナ１４のスロット板４４に接続している。
一実施形態においては、アンテナ１４は、ラジアルラインスロットアンテナである。このアンテナ１４は、天部１２ｃに形成された開口内に配置されており、誘電体窓１８の上面の上に設けられている。アンテナ１４は、誘電体板４２及びスロット板４４を含んでいる。誘電体板４２は、マイクロ波の波長を短縮させるものであり、略円盤形状を有している。誘電体板４２は、例えば、石英又はアルミナから構成される。誘電体板４２は、スロット板４４と冷却ジャケット４０の下面の間に狭持されている。アンテナ１４は、したがって、誘電体板４２、スロット板４４、及び、冷却ジャケット４０の下面によって構成され得る。
図２は、スロット板の一例を示す平面図である。スロット板４４は、薄板状であって、円板状である。スロット板４４の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。円形のスロット板４４の中心ＣＳは、軸線Ｚ上に位置している。スロット板４４には、複数のスロット対４４ｐが設けられている。複数のスロット対４４ｐの各々は、板厚方向に貫通する二つのスロット孔４４ａ，４４ｂを含んでいる。スロット孔４４ａ，４４ｂそれぞれの平面形状は、長孔形状である。各スロット対４４ｐにおいて、スロット孔４４ａの長軸が延びる方向と、スロット孔４４ｂの長軸が延びる方向は、互いに交差又は直交している。
図２に示す例では、複数のスロット対４４ｐは、軸線Ｚを中心とする仮想円ＶＣの内側に設けられた内側スロット対群ＩＳＰと仮想円ＶＣの外側に設けられた外側スロット対群ＯＳＰとに大別されている。内側スロット対群ＩＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図２に示す例では、内側スロット対群ＩＳＰは、七つのスロット対４４ｐを含んでいる。内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。内側スロット対群ＩＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径Ｒ１の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、内側スロット対群ＩＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径Ｒ２の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径Ｒ２は、半径Ｒ１より大きい。
外側スロット対群ＯＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図２に示す例では、外側スロット対群ＯＳＰは、２８個のスロット対４４ｐを含んでいる。外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径Ｒ３の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径Ｒ４の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径Ｒ３は、半径Ｒ２よりも大きく、半径Ｒ４は、半径Ｒ３よりも大きい。
また、内側スロット対群ＩＳＰ及び外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ａの各々は、中心ＣＳとその重心とを結ぶ線分に対して、その長軸が同一の角度を有するように、形成されている。また、内側スロット対群ＩＳＰ及び外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ｂの各々は、中心ＣＳとその重心とを結ぶ線分に対して、その長軸が同一の角度を有するように、形成されている。
図３は、誘電体窓の一例を示す平面図であり、当該誘電体窓を処理空間Ｓ側から見た状態を示している。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとった断面図である。誘電体窓１８は、略円盤形状を有し、石英又はアルミナといった誘電体から構成されている。誘電体窓１８の上面１８ｕ上には、スロット板４４が設けられている。
誘電体窓１８の中央には、貫通孔１８ｈが形成されている。貫通孔１８ｈの上側部分は、後述する中央導入部５０のインジェクタ５０ｂが収容される空間１８ｓとなり、下側部分は、後述する中央導入部５０の中央導入口１８ｉとなる。なお、誘電体窓１８の中心軸線は、軸線Ｚと一致している。
誘電体窓の上面１８ｕと反対側の面、即ち下面１８ｂは、処理空間Ｓに接しており、プラズマを生成する側の面となる。この下面１８ｂは、種々の形状を画成している。具体的に、下面１８ｂは、中央導入口１８ｉを囲む中央領域において、平坦面１８０を有している。この平坦面１８０は、軸線Ｚに直交する平坦な面である。下面１８ｂは、平坦面１８０の径方向外側領域において、環状に連なり誘電体窓１８の板厚方向内方側に向かってテーパ状に凹む環状の第１凹部１８１を画成している。
第１凹部１８１は、内側テーパ面１８１ａ、底面１８１ｂ、及び、外側テーパ面１８１ｃによって画成されている。底面１８１ｂは、平坦面１８０よりも上面１８ｕ側に設けられており、平坦面１８０と平行に環状に延在している。内側テーパ面１８１ａは、平坦面１８０と底面１８１ｂとの間において環状に延在しており、平坦面１８０に対して傾斜している。外側テーパ面１８１ｃは、底面１８１ｂと下面１８ｂの周縁部との間において環状に延在しており、底面１８１ｂに対して傾斜している。なお、下面１８ｂの周縁領域は、側壁１２ａに接する面となる。
また、下面１８ｂは、平坦面１８０から板厚方向内方側に向かって凹む複数の第２凹部１８２を画成している。複数の第２凹部１８２の個数は、図３及び図４に示す例では、７個である。これら複数の第２凹部１８２は、周方向に沿って等間隔に形成されている。また、複数の第２凹部１８２は、軸線Ｚに直交する面において円形の平面形状を有している。具体的には、第２凹部１８２を画成する内側面１８２ａは、軸線Ｚ方向に延在する円筒面である。また、第２凹部１８２を画成する底面１８２ｂは、平坦面１８０よりも上面１８ｕ側に設けられており、平坦面１８０と平行な円形の面である。
図５は、図３に示す誘電体窓上に図２に示すスロット板を設けた状態を示す平面図であり、誘電体窓１８を下側から見た状態を示している。図５に示すように、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見ると、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ａ及び複数のスロット孔４４ｂ、並びに内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１に重なっている。具体的には、平面視において、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、一部において外側テーパ面１８１ｃに重なっており、一部において底面１８１ｂに重なっている。また、平面視において、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ａは、底面１８１ｂに重なっている。また、平面視において、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、一部において内側テーパ面１８１ａに重なっており、一部において底面１８１ｂに重なっている。
また、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見ると、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ａは、第２凹部１８２に重なっている。具体的には、平面視において、複数の第２凹部１８２の底面の重心（中心）それぞれが、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ａ内に位置するように、構成されている。
図１を再び参照する。プラズマ処理装置１０では、マイクロ波発生器３２により発生されたマイクロ波が、同軸導波管１６を通って、誘電体板４２に伝播され、スロット板４４のスロット孔４４ａ及び４４ｂから誘電体窓１８に与えられる。
誘電体窓１８では、上述したように第１凹部１８１を画成する部分の板厚、及び、第２凹部１８２を画成する部分の板厚は、他の部分よりも薄くなっている。したがって、誘電体窓１８では、第１凹部１８１を画成する部分、及び、第２凹部１８２を画成する部分において、マイクロ波の透過性が高められている。また、軸線Ｚ方向に見た場合に、外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ａ及び４４ｂ、並びに、内側スロット対群ＩＳＰのスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１に重なっており、内側スロット対群ＩＳＰのスロット孔４４ａは、第２凹部１８２に重なっている。したがって、第１凹部１８１及び第２凹部１８２にマイクロ波の電界が集中して、当該第１凹部１８１及び第２凹部１８２にマイクロ波のエネルギーが集中する。その結果、第１凹部１８１及び第２凹部１８２において、プラズマを安定して発生させることが可能となり、誘電体窓１８の直下において径方向及び周方向に分布したプラズマを安定して発生させることが可能となる。
このプラズマ処理装置１０では、誘電体窓１８の直下においてプラズマを生成し、誘電体窓１８の下方に設けられた載置台２０上においてウエハＷを処理することができる。誘電体窓１８の下面１８ｂから載置台２０の上面、即ち載置領域ＭＲまでの軸線Ｚ方向の距離は、例えば、２４５ｍｍである。ここで、プラズマの電子温度は、誘電体窓１８からの距離の関数として生じるものであり、誘電体窓１８からの距離が大きくなると低くなる。したがって、プラズマ処理装置１０は、電子温度の低いプラズマ拡散領域においてウエハＷを処理することができ、その結果、ウエハＷに対するダメージを低減することが可能である。
ところで、プラズマの拡散は、下記（１）式で規定される。
Ｄ×δＮｅ／δｘ …（１）
ここで、Ｄは拡散係数であり、δＮｅ／δｘは電子密度勾配を表わす。式（１）によれば、プラズマの拡散は、プラズマ生成領域から処理容器の内壁面に向かう密度勾配に従う。このようにプラズマが拡散するので、プラズマの密度は、処理容器の内壁面からの距離が大きくなるほど高くなる。一般的に、載置台は、その径方向の外側において処理容器の内壁面によって囲まれている。したがって、載置台上の中央、即ちウエハの中央においてプラズマの密度が高くなり、載置台上の縁部、即ちウエハの縁部においてプラズマの密度が低くなるようなプラズマの分布が形成される傾向がある。このようなプラズマの分布は、ウエハＷの径方向の処理速度のばらつきを生じさせ得る。そこで、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの径方向における処理速度のばらつきを低減させるための種々の構成を備えている。以下、プラズマ処理装置１０の構成を、より詳細に説明する。
プラズマ処理装置１０は、中央導入部５０及び周辺導入部５２を備えている。中央導入部５０は、導管５０ａ、インジェクタ５０ｂ、及び中央導入口１８ｉを含んでいる。導管５０ａは、同軸導波管１６の内側導体１６ｂの内孔に通されている。また、導管５０ａの端部は、誘電体窓１８が軸線Ｚに沿って画成する空間１８ｓ（図４参照）内まで延在している。この空間１８ｓ内且つ導管５０ａの端部の下方には、インジェクタ５０ｂが収容されている。インジェクタ５０ｂには、軸線Ｚ方向に延びる複数の貫通孔が設けられている。誘電体窓１８は、中央導入口１８ｉを画成している。中央導入口１８ｉは、空間１８ｓの下方に連続し、且つ軸線Ｚに沿って延びている。かかる構成の中央導入部５０は、導管５０ａを介してインジェクタ５０ｂにガスを供給し、インジェクタ５０ｂから中央導入口１８ｉを介してガスを噴射する。このように、中央導入部５０は、軸線Ｚに沿って誘電体窓１８の直下にガスを噴射する。即ち、中央導入部５０は、電子温度が高いプラズマ生成領域にガスを導入する。
周辺導入部５２は、複数の周辺導入口５２ｉを含んでいる。複数の周辺導入口５２ｉは、主としてウエハＷの縁部にガスを供給する。複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷの縁部、又は、載置領域ＭＲの縁部に向けて開口している。複数の周辺導入口５２ｉは、中央導入口１８ｉよりも下方、且つ、載置台２０の上方において周方向に沿って配列されている。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、誘電体窓の直下よりも電子温度の低い領域（プラズマ拡散領域）において軸線Ｚを中心として環状に配列されている。ここで、ガスの解離度は、滞在時間、電子密度、及び電子温度の積によって規定される。周辺導入部５２は電子温度の低い領域からウエハＷに向けてガスを供給するので、当該周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの解離度は、中央導入部５０から処理空間Ｓに供給されるガスの解離度よりも抑制される。また、上述したマイクロ波のパワーを調整して電子密度を調整することにより、ガスの解離度を調整することが可能である。
中央導入部５０には、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１を介して第１のガスソース群ＧＳＧ１が接続されている。また、周辺導入部５２には、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２を介して第２のガスソース群ＧＳＧ２が接続されている。図６は、第１の流量制御ユニット群、第１のガスソース群、第２の流量制御ユニット群、及び、第２のガスソース群を含むガス供給系を示す図である。図６に示すように、第１のガスソース群ＧＳＧ１は、複数の第１のガスソースＧＳ１１〜ＧＳ１Ｎを含んでいる。ここで、「Ｎ」は総数を示す記号である。第１のガスソースＧＳ１１〜１８はそれぞれ、Ａｒガスのソース、Ｈｅガスのソース、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、Ｏ２ガスのソース、ＨＢｒガスのソース、ＣＦ４ガスのソース、Ｃｌ２ガスのソース、Ｎ２ガスのソースである。第１のガスソース群ＧＳＧ１は、これらガスとは異なるガスのソースを更に含んでいてもよい。
第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１は、複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１Ｎを含んでいる。複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１Ｎの各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。複数の第１のガスソースＧＳ１１〜ＧＳ１Ｎはそれぞれ、複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１Ｎを介して、共通ガスラインＧＬ１に接続されている。この共通ガスラインＧＬ１は、中央導入部５０に接続されている。
第２のガスソース群ＧＳＧ２は、複数の第１のガスソースＧＳ２１〜ＧＳ２Ｍを含んでいる。ここで、「Ｍ」は総数を示す記号である。第２のガスソースＧＳ２１〜２８はそれぞれ、Ａｒガスのソース、Ｈｅガスのソース、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、Ｏ２ガスのソース、ＨＢｒガスのソース、ＣＦ４ガスのソース、Ｃｌ２ガスのソース、Ｎ２ガスのソースである。第２のガスソース群ＧＳＧ２は、これらガスとは異なるガスのソースを更に含んでいてもよい。
第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２は、複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２Ｍを含んでいる。複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２Ｍの各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。複数の第２のガスソースＧＳ２１〜ＧＳ２Ｍはそれぞれ、複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２Ｍを介して、共通ガスラインＧＬ２に接続されている。この共通ガスラインＧＬ２は、周辺導入部５２に接続されている。
このように、プラズマ処理装置１０では、複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットが中央導入部５０専用に設けられており、これら複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットとは独立した複数の第２のガスソース及び複数の第２の流量制御ユニットが周辺導入部５２専用に設けられている。したがって、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入されるガスの種類、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入される一以上のガスの流量を独立して制御することができ、また、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの種類、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入される一以上のガスの流量を独立して制御することができる。
例えば、プラズマ処理装置１０では、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入するガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比を、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入されるガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比よりも、大きくすることができる。また、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入される反応性ガスの流量よりも、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入される反応性ガスの流量を多くすることができる。例えば、中央導入部５０から希ガスを処理空間Ｓに導入し、反応性ガスを周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入することが可能である。したがって、プラズマ処理装置１０では、より多くの反応性ガスの活性種を、失活させることなくウエハＷの縁部に供給することが可能である。これにより、ウエハＷの径方向の全領域における処理速度のばらつきを低減させることが可能となる。
なお、シリコン酸化膜のエッチングにおいては、反応性ガスとして、Ｃ４Ｆ６ガスを用いることができる。Ｃ４Ｆ６ガスは、ポリシリコンに対しては、堆積性のガスとなる。また、多結晶シリコンのエッチングにおいては、反応性ガスとして、ＨＢｒガス、或いは、ＣＦ４ガス及び／又はＣｌ２ガスを用いることができる。
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、図１に示すように、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置といった制御器であり得る。制御部Ｃｎｔは、レシピに基づくプログラムに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御し得る。例えば、制御部Ｃｎｔは、複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１Ｎに制御信号を送出して、中央導入部５０に供給するガス種及びガスの流量を調整することができる。また、制御部Ｃｎｔは、複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２Ｍに制御信号を送出して、周辺導入部５２に供給するガス種及びガスの流量を調整することができる。また、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波のパワー、ＲＦバイアスのパワー及びＯＮ／ＯＦＦ、並びに、処理容器１２内の圧力を制御するよう、マイクロ波発生器３２、高周波電源ＲＦＧ、排気装置３０に制御信号を供給し得る。さらに、制御部Ｃｎｔは、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、及びＨＥの温度を調整するために、これらヒータに接続されたヒータ電源に制御信号を送出し得る。
一実施形態においては、周辺導入部５２は、環状の管５２ｐを更に含む。この管５２ｐには、複数の周辺導入口５２ｉが形成されている。環状の管５２ｐは、例えば、石英から構成され得る。図１に示すように、環状の管５２ｐは、一実施形態においては、側壁１２ａの内壁面に沿って設けられている。換言すると、環状の管５２ｐは、誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲ、即ちウエハＷとを結ぶ経路上には配置されていない。したがって、環状の管５２ｐは、プラズマの拡散を阻害しない。また、環状の管５２ｐが側壁１２ａの内壁面に沿って設けられているので、当該環状の管５２ｐのプラズマによる消耗が抑制され、当該環状の管５２ｐの交換頻度を減少させることが可能となる。さらに、環状の管５２ｐは、ヒータによる温度制御が可能な側壁１２ａに沿って設けられているので、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの温度の安定性を向上させることが可能となる。
図７は、周辺導入部の環状の管及びその支持構造を示す斜視図である。図８は、周辺導入部の環状の管及びその支持構造を示す分解斜視図である。図９は、環状の管とガス供給ブロックとを示す断面図である。図７〜図９に示すように、プラズマ処理装置１０は、一実施形態においては、環状の管５２ｐを支持するための支持部材５６を更に備え得る。
支持部材５６は、環形状を有しており、例えば、表面にアルマイト処理が施されたアルミニウムから構成され得る。支持部材５６は、上側部分５６ａと下側部分５６ｂとを有している。支持部材５６の上側部分５６ａの内径は、下側部分５６ｂの内径よりも大きくなっている。したがって、支持部材５６においては、上側部分５６ａと下側部分５６ｂの間に、上方に向いた環状の面５６ｓが提供される。この環状の面５６ｓが環状の管５２ｐの下面に沿って延在し、上側部分５６ａの内側面５６ｉが環状の管５２ｐの外周面に沿って延在することにより、環状の管５２ｐは支持部材５６によって支持される。
また、プラズマ処理装置１０は、環状の管５２ｐを支持部材５６に対して固定するための固定部材５８，６０、及び環状の管５２ｐと共通ガスラインＧＬ２とを接続するためのガス供給ブロック６２を更に備え得る。具体的には、支持部材５６の一部である第１部分５６ｃには、径方向に延びる貫通孔５６ｄが形成されている。この貫通孔５６ｄには、固定部材５８の柱状の押圧部５８ｂが挿入される。固定部材５８は、押圧部５８ｂの基端に接続する板状の基部５８ａを有している。この基部５８ａは、支持部材５６の外周面に接し、当該支持部材５６に対してねじ留めされる。基部５８ａが支持部材５６に対してねじ留めされると、押圧部５８ｂの先端が環状の管５２ｐの外周面に当接する。これにより、環状の管５２ｐは、支持部材５６の直径方向に押圧され、第１部分５６ｃと直径方向において対峙する支持部材５６の第２部分５６ｅに対して押し付けられる。
環状の管５２ｐには、固定部材５８に当接する部分と反対側において、二つの溝が形成されている。これらの溝には、二つの固定部材６０の被係止部６０ａがそれぞれ挿入される。これにより、固定部材６０は環状の管５２ｐに対して係止される。また、二つの固定部材６０は、環状の管５２ｐの外周面から外側に突出する突出部６０ｂを有している。これら固定部材６０の突出部６０ｂには、ねじ穴が形成されている。固定部材６０の突出部６０ｂは、支持部材５６の第２部分５６ｅの内周面に形成された溝内に収容される。支持部材５６の第２部分５６ｅには、当該第２部分５６ｅの外周面から内側に延びる孔が形成されており、当該孔は第２部分５６ｅにおいて突出部６０ｂを収容する前記溝に接続している。支持部材５６の第２部分５６ｅの当該孔にねじが挿入されて固定部材６０の突出部６０ｂのねじ穴に螺合されると、環状の管５２ｐは、固定部材６０を介して支持部材５６に対して固定される。
固定部材６０の被係止部６０ａが収容される二つの溝の間において、環状の管５２ｐには、径方向に延びるガスライン５２ｆが形成されている。ガスライン５２ｆの一端は、環状の管５２ｐ内に形成された環状のガスライン５２ｇに接続しており、ガスライン５２ｆの他端は環状の管５２ｐの外周面まで延びている。また、支持部材５６の第２部分５６ｅには、ガスライン５２ｆの他端に対面する位置から当該支持部材５６の外周面まで径方向に延びる貫通孔５６ｇが形成されている。この貫通孔５６ｇには、ガス供給ブロック６２の第１ポート６２ａが挿入される。ガス供給ブロック６２には、第１ポート６２ａの先端から第２ポート６２ｂまで延びるガスライン６２ｆが形成されている。第２ポート６２ｂには、共通ガスラインＧＬ２が接続される。このガス供給ブロック６２が支持部材５６の外周面に対して固定されることにより、第１ポート６２ａの先端と環状の管５２ｐの外周面が接触し、ガスライン５２ｆとガスライン６２ｆとが接続される。なお、これらガスライン５２ｆとガスライン６２ｆの接続部分を囲むようにＯリングといった封止部材が設けられていてもよい。
このような構成を有する環状の管５２ｐと支持部材５６とを含む周辺導入アセンブリは、図１に示すように側壁１２ａの内壁面に形成された溝に嵌め込まれている。上述したように環状の管５２ｐは単一の支持部材５６上に搭載されて、固定部材５８，６０によって当該支持部材５６に対して固定されている。このように少ない部品点数で環状の管５２ｐの支持構造が構成されているので、プラズマ処理装置１０は、環状の管５２ｐ及びその支持構造に関連するメンテナンス性に優れる。また、環状の管５２ｐの支持構造が低コストで実現される。
図１０は、周辺導入部の周辺導入口とウエハＷとを示す拡大断面図である。一実施形態においては、環状の管５２ｐ内のガスライン５２ｇの断面形状は、径方向の幅及び軸線Ｚ方向の幅の一方が他方より大きくなるように構成されている。図１及び図１０に示す実施形態では、環状の管５２ｐ内のガスライン５２ｇの径方向の幅Ｗ１は、当該環状の管５２ｐ内のガスライン５２ｇの高さ方向の幅Ｗ２よりも大きくなっている。環状の管５２ｐに供給されたガスの圧力は、環状の管５２ｐ内を流れる間に降下し得る。この実施形態では、かかる断面形状を有する環状の管５２ｐにより、環状の管５２ｐ内でのガスの圧力損失を低減することが可能となる。これにより、複数の周辺導入口５２ｉから噴射されるガスの流量のばらつきを低減することが可能となる。
また、一実施形態においては、複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷの縁部に向けて開口している。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷの縁部に向けてガスを噴射するよう、軸線Ｚに直交する平面に対して角度θで傾斜している。角度θは、ウエハＷ又は載置領域ＭＲの縁部と周辺導入口５２ｉとの径方向における距離、及び、ウエハＷ又は載置領域ＭＲと周辺導入口５２ｉの軸線Ｚ方向の距離に応じて定められる。例えば、角度θは、３０度〜５０度の範囲において定められる。一例においては、ウエハＷ又は載置領域ＭＲと周辺導入口５２ｉの軸線Ｚ方向の距離は９０ｍｍであり、角度θは４５度である。このように周辺導入口５２ｉが、ウエハＷの縁部に向けて傾斜するように開口しているので、当該周辺導入口５２ｉから噴射された反応性ガスの活性種は、ウエハＷの縁部に直接的に向かう。これにより、反応性ガスの活性種をウエハＷの縁部に失活させずに供給することが可能となる。その結果、ウエハＷの径方向における各領域の処理速度のばらつきを低減することが可能となる。
図１１は、載置台２０の外縁部近傍を示す拡大断面図である。一般的に、載置台、及びこれに付随する部材、例えば、フォーカスリングＦＲを含む載置台アセンブリは、ウエハＷよりも径方向外側まで延在している。したがって、載置台アセンブリは、ウエハＷの縁部に対するプラズマの拡散の障害となる。ウエハＷの径方向の処理速度のばらつきを低減させるためには、ウエハＷの縁部近傍までプラズマを拡散させる必要がある。そこで、一実施形態においては、載置台２０及びフォーカスリングＦＲを含む載置台アセンブリの直径は、ウエハＷの直径の１１０％以下に設定される。このような載置台アセンブリの一例は、図１１に示す実施形態により実現される。
図１１に示すように、一実施形態においては、静電チャック２４は、下側部分２４ｃ、及び、当該下側部分２４ｃの上に位置して載置領域ＭＲを提供する上側部分２４ｄを含んでいる。上側部分２４ｄは、ベースプレート２４ａの上側領域及びチャック部２４ｂを含んでいる。上側部分２４ｄは、その直径が下側部分２４ｃの直径よりも小さくなるように縮径されている。このように構成された静電チャック２４は、上側において縮径された階段状の外周面を有している。プレート２２は、静電チャック２４の下側部分２４ｃに略等しい直径を有しており、静電チャック２４の下側部分２４ｃの外周面に連続する外周面を提供している。
静電チャック２４においては、ベースプレート２４ａの上面の外縁領域にフォーカスリングＦＲが設けられている。チャック部２４ｂは、ベースプレート２４ａの外縁領域に囲まれた領域においてベースプレート２４ａの上面の上に設けられている。したがって、載置領域ＭＲは、フォーカスリングＦＲによって囲まれている。フォーカスリングＦＲの外縁は、ベースプレート２４ａの上面の外縁よりも径方向に僅かに外側に張り出している。また、静電チャック２４の外周面及びプレート２２の外周面には、石英といった材料から構成された絶縁部材が設けられている。図１１に示す実施形態では、絶縁部材７０が、フォーカスリングＦＲの外縁の下面から静電チャック２４の上側部分２４ｄの外周面に沿って延在している。絶縁部材７０の外周面は、静電チャック２４の上側部分２４ｄの外周面に倣った形状を有しており、排気路ＶＬに接している。また、絶縁部材７２が、静電チャック２４の下側部分２４ｃの外周面及びプレート２２の外周面に沿って延在している。この絶縁部材７２の外周面も、排気路ＶＬに接している。
このように、静電チャック２４の上側部分２４ｄは、その下側部分２４ｃよりも縮径されており、フォーカスリングＦＲは、その外縁が絶縁部材７０に連続するようベースプレート２４ａの上面の外縁よりも径方向に僅かにのみ張り出した構成となっている。この構成では、フォーカスリングＦＲの直径が小さくなっているので、フォーカスリングＦＲの周囲にプラズマを拡散させることが可能となっている。例えば、フォーカスリングＦＲの外径（直径）は、３３０ｍｍである。これにより、ウエハＷの縁部の近傍までプラズマを拡散させることが可能となる。また、図１１に示す実施形態によれば、フォーカスリングＦＲ及び絶縁部材７０，７２を含む載置台アセンブリの外周面から処理容器１２の側壁１２ａまでの距離が大きくなっている。その結果、側壁１２ａと当該載置台アセンブリの外周面との間において、径方向に大きな空間、即ち排気路ＶＬを確保することができ、当該排気路ＶＬにおいてプラズマの拡散を促進させることが可能である。
また、バッフル板２６は、軸線Ｚ方向において載置領域ＭＲから８０ｍｍ以上の距離Ｈ１で下方に設けられている。図１１に示す形態では、８０ｍｍ以上の距離Ｈ１を確保するために、バッフル板２６は、静電チャック２４及びプレート２２よりも下方に設けられている。このようにバッフル板２６を、載置領域ＭＲから大きな距離Ｈ１で下方に引き離した構成を採用することにより、前記載置台アセンブリの周囲に大きな空間、即ち排気路ＶＬを確保することができる。したがって、排気路ＶＬにおいてプラズマの拡散を更に促進させることが可能である。
排気路ＶＬは、載置台２０の周囲において環状に延在している。排気路の下方には、図１に示すように、バッフル板２６を介して、排気口２８ｈが設けられている。即ち、排気口２８ｈは、載置台２０の中心の下方には位置しておらず、載置台２０の中心からは径方向に偏位した位置に設けられている。これは、載置台２０の中心の下方には上述した給電棒ＰＦＲが軸線Ｚ方向に延在しているからである。したがって、ウエハＷの縁部から排気口２８ｈまでの距離には、ウエハＷの縁部の位置に応じた差異が生じる。しかしながら、プラズマ処理装置１０では、バッフル板２６が載置領域ＭＲから大きな距離Ｈ１で下方に引き離された構成を有しているので、ウエハＷの縁部からバッフル板２６までの流線の長さを大きくすることができる。その結果、ウエハＷの縁部におけるガス流れの周方向における差異が小さくなり、ウエハＷの周囲へのガスの流れが周方向において均一化される。
以下、上述したプラズマ処理装置１０を用いて実施され得るプラズマ処理方法について説明する。この方法は、工程Ｓａを含む。工程Ｓａでは、第１のガスを中央導入部５０から処理容器１２内に供給し、第２のガスを周辺導入部５２から処理容器１２内に供給する。また、工程Ｓａでは、アンテナ１４から誘電体窓１８を介してマイクロ波のエネルギーを処理容器１２内に導入する。これにより、工程Ｓａでは、載置台２０上に載置されたウエハＷをエッチングする。
上述した工程Ｓａでは、第１のガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比よりも、第２のガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比が大きくなっている。また、工程Ｓａでは、第２のガスにおける反応性ガスの流量が、第１のガスにおける反応性ガスの流量よりも多くなっている。例えば、第１のガスは希ガスのみを含み、第２のガスは反応性ガスのみを含んでいてもよい。希ガスは、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガスであり、反応性ガスはシリコン酸化層（ＳｉＯ２層）に対してはＣ４Ｆ６ガスであり得る。また、反応性ガスは、多結晶シリコンに対してはＨＢｒガス、或いは、ＣＦ４ガス及び／又はＣｌ２ガスであり得る。
この工程Ｓａは、プラズマ処理装置１０の制御部Ｃｎｔによる制御の下で実施することができる。即ち、制御部Ｃｎｔによって複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１Ｎ及び複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２Ｍを制御することにより、第１のガス及び第２のガスを処理容器１２内に供給することができる。
続いて、工程Ｓａを含むプラズマ処理方法の応用例について説明する。第１の応用例に係るプラズマ処理方法は、フィン型電界効果トランジスタの製造時におけるＳｉＯ２層のエッチングに適用され得る。図１２は、フィン型電界効果トランジスタの一例を示す斜視図である。図１２に示すように、フィン型電界効果トランジスタ１００は、基板１０２を有している。基板１０２は、例えば、Ｓｉから構成されている。基板１０２の一主面には多結晶シリコン製のフィン１０４が形成されている。
フィン１０４は、一方向に長い直方体形状を有している。フィン１０４は、不純物が添加されたソース及びドレインを有しており、当該一方向においてソース及びドレインの間にチャネルを有している。当該一方向に直交する他方向においてフィン１０４の両脇には、ＳｉＯ２層１０６が設けられている。また、フィン１０４のチャネルを覆うようにゲート酸化膜１０８が設けられており、当該ゲート酸化膜１０８を覆うようにゲート１１０が前記他方向に延在している。
図１３は、フィン型電界効果トランジスタの製造における一工程を示す図である。図１３に示すように、フィン型電界効果トランジスタ１００の製造においては、フィン１０４を覆うようにＳｉＯ２層１０６を堆積させた後に、フィン１０４の上側部分が露出するように当該ＳｉＯ２層をエッチングする工程が行われる。上述した工程Ｓａは、図１３に示す工程に適用され得る。具体的には、工程Ｓａにおいて、反応性ガスとしてＣ４Ｆ６ガスを用いることで、Ｃ４Ｆ６ガスから解離したフッ素の活性種によりＳｉＯ２層１０６をエッチングすることができ、これと同時に、Ｃ４Ｆ６ガスから解離したフルオロカーボンにより多結晶シリコン製のフィン１０４を保護することができる。即ち、ＳｉＯ２層１０６に対しては、Ｃ４Ｆ６ガスを腐食性のガスとして用いることができ、多結晶シリコン製のフィン１０４に対しては、Ｃ４Ｆ６ガスを堆積性のガスとして用いることができる。
上述したように、工程Ｓａでは、中央導入部５０から供給される第１のガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガス（Ｃ４Ｆ６ガス）の流量の比よりも、周辺導入部５２から供給される第２のガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比が大きくなっている。また、工程Ｓａでは、第２のガスにおける反応性ガスの流量が、第１のガスにおける反応性ガスの流量よりも多くなっている。したがって、工程Ｓａによれば、ウエハＷの縁部にもフッ素の活性種及びフルオロカーボンを供給することができる。また、工程Ｓａによれば、第１のガスにおける希ガスの流量を調整することで、径方向における多結晶シリコン層のエッチング速度の分布及び多結晶シリコン層に対する堆積速度の分布を調整することが可能となる。また、第２のガスにおけるＣ４Ｆ６ガスの流量を調整することで、径方向におけるシリコン酸化層のエッチング速度の分布を調整することが可能となる。よって、工程Ｓａによれば、ウエハＷの中央及び縁部を含む径方向の全領域において、フィン１０４自体の高さ、及び、ＳｉＯ２層１０６から露出したフィン１０４の高さの差異を低減することが可能となり得る。
次に、第２の応用例について説明する。図１４は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の応用例を示す流れ図である。図１４に示すプラズマ処理方法は、図１５に示す状態の基板を作成するために適用され得る。図１５には、フィン型電界効果トランジスタの製造における中間過程のウエハＷの状態が示されている。図１５に示すウエハＷは、Ｓｉ基板（下地部）２００の一主面上に配列された複数のゲート２０２を有している。また、複数のゲート２０２の各々の両側壁に沿って、側壁スペーサ層２０４が設けられている。側壁スペーサ層２０４は、例えば、ＳｉＮから構成される。電界効果トランジスタの製造においては、隣り合うゲート２０２間に設けられた二つの側壁スペーサ層２０４の間の下方において、Ｓｉ基板２００に穴２０６を形成し、当該穴を側壁スペーサ層２０４の下方まで拡張させることがある。このためには、Ｓｉ基板２００を縦方向、即ち、厚み方向にエッチングし、且つ、横方向にもエッチングする必要がある。かかるエッチングには、プラズマ処理装置１０を用いて実施し得る図１４のプラズマ処理方法が好適である。なお、穴２０６は、当該穴２０６の形成後にシリコンゲルマニウムを埋め込んで、応力を発生させるために用いられ得る。
図１４に示すプラズマ処理方法は、工程Ｓａと工程Ｓａに先行する工程Ｓｂを含む。工程Ｓｂにおいては、Ｓｉ基板２００、即ち下地部のエッチング用の反応性ガスを処理容器１２内に導入し、アンテナ１４から誘電体窓１８を介して処理容器１２内にマイクロ波のエネルギーを導入し、載置台２０のプレート２２に高周波バイアス電力を与える。これにより、処理容器１２内では、反応性ガスに含まれる原子又は分子の活性種が生成される。そして、高周波バイアス電力によるイオンの引き込み効果により、隣り合うゲート２０２の間に介在する二つのスペーサ層２０４の間の下方においてＳｉ基板２００が主として縦方向、即ち厚み方向にエッチングされる。なお、工程Ｓｂにおいて用いられる反応性ガスは、ＣＦ４ガス又はＨＢｒガスであり得る。
図１４に示すプラズマ処理方法では、工程Ｓｂに続いて工程Ｓａが実施される。工程Ｓａでは、処理容器１２内に中央導入部５０から第１のガスを導入し、処理容器１２内に周辺導入部５２から第２のガスを導入し、アンテナ１４から誘電体窓１８を介して処理容器１２内にマイクロ波のエネルギーを導入する。また、工程Ｓａでは、載置台２０のプレート２２に対して高周波バイアス電力は与えられない。工程Ｓａは無バイアスで実施されるので、反応性ガスに含まれる原子又は分子の活性種、特にラジカルにより、隣り合うゲート２０２の間に介在する二つのスペーサ層２０４の間の下方において、Ｓｉ基板２００が、等方的に、即ち、横方向にもエッチングされる。なお、工程Ｓａにおける反応性ガスは、ＨＢｒガスであってもよく、或いは、ＣＦ４ガス及びＣｌ２ガスであってもよい。
上述したように、工程Ｓａでは、中央導入部５０から供給される第１のガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比よりも、周辺導入部５２から供給される第２のガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比が大きくなっている。また、工程Ｓａでは、第２のガスにおける反応性ガスの流量が、第１のガスにおける反応性ガスの流量よりも多くなっている。したがって、工程Ｓａによれば、ウエハＷの縁部にも多量のラジカルを、失活させずに供給することができる。その結果、ウエハＷの中央及び縁部を含む径方向の全領域において、横方向に拡張された穴２０６を形成することが可能となる。
図１４に示すプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置１０では、制御部Ｃｎｔの制御下で実施することができる。この場合に、制御部Ｃｎｔは、第１の制御及び第２の制御を実行する。第１の制御は、工程Ｓｂを実施するための制御である。この第１の制御において、制御部Ｃｎｔは、希ガス及び基板２００のエッチング用の反応性ガスを含むガスを処理容器１２内に供給するよう、複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１Ｎ及び複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２Ｍを制御する。また、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波のエネルギーが誘電体窓１８を介して処理容器１２内に導入されるよう、マイクロ波発生器３２を制御する。さらに、制御部Ｃｎｔは、載置台２０のプレート２２に高周波バイアス電力が与えられるよう、高周波電源ＲＦＧを制御する。
第２の制御は、工程Ｓａを実施するための制御である。この第２の制御において、制御部Ｃｎｔは、中央導入部５０及び周辺導入部５２から第１のガス及び第２のガスがそれぞれ供給されるよう、複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１Ｎ及び複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２Ｍを制御する。また、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波のエネルギーが誘電体窓１８を介して処理容器１２内に導入されるよう、マイクロ波発生器３２を制御する。さらに、制御部Ｃｎｔは、載置台２０のプレート２２に対する高周波バイアス電力の供給が停止されるよう、高周波電源ＲＦＧを制御する。
以下、プラズマ処理装置１０の評価のために行った種々のシミュレーションについて説明する。
（シミュレーション１）
シミュレーション１においては、周辺導入部５２の環状の管５２ｐの直径をパラメータとして変更し、載置領域ＭＲの５ｍｍ上でのＡｒプラズマの電子密度の分布を求めて、当該電子密度の分布における電子密度のばらつきを求めた。このシミュレーション１では、処理容器１２の内径を５４０ｍｍに設定し、環状の管５２ｐと載置領域ＭＲとの間の軸線Ｚ方向の距離を９０ｍｍに設定した。また、シミュレーション１では、処理容器１２内の圧力を２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）及び１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）に設定した。電子密度のばらつきの算出には、下記の式（２）を用いた。
ＮｅＵ ＝ （ＮｅＭａｘ−ＮｅＭｉｎ）／（２×ＮｅＡｖｅ） …（２）
ここで、ＮｅＵは、電子密度のばらつきであり、ＮｅＭａｘは、電子密度の最大値であり、ＮｅＭｉｎは、電子密度の最小値であり、ＮｅＡｖｅは電子密度の平均値である。
図１６は、シミュレーション１の結果を示すグラフである。図１６において、横軸は環状の管５２ｐの直径であり、縦軸は電子密度のばらつきＮｅＵ（％）である。図１６に示すように、処理容器１２内の圧力に依らず、環状の管５２ｐの直径が大きいほど、電子密度のばらつきＮｅＵは小さくなることが確認された。この結果から、処理容器１２の側壁１２ａの内壁面に沿って環状の管５２ｐを設けることにより、載置領域ＭＲの直上におけるプラズマの密度分布のばらつきを低減できることが確認された。
（シミュレーション２）
シミュレーション２においては、載置台の直径をパラメータとして変更し、載置領域ＭＲの５ｍｍ上でのＡｒプラズマの電子密度の分布を求めて、当該電子密度の分布における電子密度のばらつきを求めた。シミュレーション２における「載置台の直径」は、載置台２０、フォーカスリングＦＲ、及び、絶縁部材７０，７２を含む載置台アセンブリの外郭の直径である。なお、シミュレーション２では、処理容器１２の内径を５４０ｍｍに設定し、環状の管５２ｐの直径を５４０ｍｍに設定し、環状の管５２ｐと載置領域ＭＲとの間の軸線Ｚ方向の距離を９０ｍｍに設定した。また、シミュレーション２では、処理容器１２内の圧力を２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）及び１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）に設定した。また、電子密度のばらつきの算出には、式（２）を用いた。
図１７は、シミュレーション２の結果を示すグラフである。図１７において、横軸は載置台の直径であり、縦軸は電子密度のばらつきＮｅＵ（％）である。図１７に示すように、処理容器１２内の圧力に依らず、載置台アセンブリの外郭の直径が小さくなるほど、電子密度のばらつきＮｅＵは小さくなることが確認された。また、３００ｍｍφの直径を有するウエハＷを想定すると、載置台アセンブリの外郭の直径が当該ウエハＷの直径の１１０％以下、即ち３３０ｍｍ以下に設定することで、載置領域ＭＲの直上におけるプラズマの密度分布のばらつきを低減できることが確認された。
（シミュレーション３〜４、及びシミュレーション５〜７）
シミュレーション３及び４では、中央導入部５０及び周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するガスの種類及び流量をパラメータとして変更し、載置領域ＭＲの５ｍｍ上でのＨＢｒのモル濃度の分布を算出した。シミュレーション３及び４の他の条件は以下の通りである。
＜シミュレーション３及び４の条件＞
シミュレーション３及び４の処理容器１２の内径：５４０ｍｍ
シミュレーション３及び４の誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲの間の距離：２４５ｍｍ
シミュレーション３及び４の環状の管５２ｐの直径：５４０ｍｍ
シミュレーション３及び４の環状の管５２ｐと載置領域ＭＲの間の距離：９０ｍｍ
シミュレーション３及び４の周辺導入口５２ｉの角度θ：４５度
シミュレーション３の中央導入部５０のＨＢｒガス流量：８００ｓｃｃｍ
シミュレーション３の周辺導入部５２のＡｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ
シミュレーション４の中央導入部５０のＡｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ
シミュレーション４の周辺導入部５２のＨＢｒガス流量：８００ｓｃｃｍ
シミュレーション５〜７では、環状の管５２ｐの直径を５２８ｍｍとし、周辺導入口５２ｉを軸線Ｚに向けて水平に開口させ、中央導入部５０及び周辺導入部５２に同一のガスを分配比を変えて処理容器１２内に導入させて、載置領域ＭＲの５ｍｍ上でのＨＢｒのモル濃度の分布を算出した。シミュレーション５〜７の他の条件は、以下の通りである。
＜シミュレーション５〜７の条件＞
シミュレーション５〜７の処理容器１２の内径：５４０ｍｍ
シミュレーション５〜７の誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲの間の距離：２４５ｍｍ
シミュレーション５〜７の環状の管５２ｐと載置領域ＭＲの間の距離：９０ｍｍ
シミュレーション５〜７のＡｒガス流量／ＨＢｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ／８００ｓｃｃｍ
シミュレーション５のガス分配比（中央導入部：周辺導入部）： ５：９５
シミュレーション６のガス分配比（中央導入部：周辺導入部）： ３０：７０
シミュレーション７のガス分配比（中央導入部：周辺導入部）： ９０：１０
シミュレーション３及び４の結果を図１８に示し、シミュレーション５〜７の結果を図１９に示す。図１８及び図１９において、横軸は、直径３００ｍｍのウエハＷの中心位置の直上の位置を「０」とした場合の径方向の距離であり、縦軸はＨＢｒのモル濃度である。図１９に示すように、同一のガスを分配比を変えて中央導入部５０及び周辺導入部５２から導入した場合、即ち、シミュレーション５〜７では、ウエハＷの縁部よりもウエハＷの中心に多くのＨＢｒが供給されることが確認された。また、図１８に示すように、中央導入部５０からＨＢｒガスを供給し、周辺導入部５２からＡｒガスを供給した場合、即ち、シミュレーション３でも、ウエハＷの縁部よりもウエハＷの中心に多くのＨＢｒが供給されることが確認された。一方、図１８に示すように、中央導入部５０からＡｒガスを供給し、周辺導入部５２からＨＢｒガスを供給した場合、即ち、シミュレーション４では、ウエハＷの中央よりもウエハＷの縁部に対して多くのＨＢｒが供給されることが確認された。
（シミュレーション８〜２５）
シミュレーション８〜２５では、プラズマ処理装置１０において、載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）及び周辺導入口５２ｉの角度θをパラメータとして変更して、載置領域ＭＲの５ｍｍ上でのＨＢｒのモル濃度の分布を算出した。また、シミュレーション８〜２５では、中央導入部５０からＡｒガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２からＨＢｒガスを処理容器１２内に導入した。シミュレーション８〜２５の他の条件は以下の通りである。
＜シミュレーション８〜２５の条件＞
シミュレーション８〜２５の処理容器１２の内径：５４０ｍｍ
シミュレーション８〜２５の誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲの間の距離：２４５ｍｍ
シミュレーション８〜２５の環状の管５２ｐの直径：５４０ｍｍ
シミュレーション８〜１６の処理容器内の圧力：１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
シミュレーション１７〜２５の処理容器内の圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
シミュレーション８〜２５の中央導入部５０のＡｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ
シミュレーション８，１０，１３，１５，１７，１９，２２，２４の周辺導入部５２のＨＢｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ
シミュレーション１１，２０の周辺導入部５２のＨＢｒガス流量：６００ｓｃｃｍ
シミュレーション９，１２，１４，１６，１８，２１，２３，２５の周辺導入部５２のＨＢｒガス流量：４００ｓｃｃｍ
シミュレーション８〜９，１７〜１８における載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）：１２０ｍｍ
シミュレーション８〜９，１７〜１８における周辺導入口５２ｉの角度θ：５０度
シミュレーション１０〜１２，１９〜２１における載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）：９０ｍｍ
シミュレーション１０〜１２，１９〜２１における周辺導入口５２ｉの角度θ：４５度
シミュレーション１３〜１４，２２〜２３における載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）：６０ｍｍ
シミュレーション１３〜１４，２２〜２３における周辺導入口５２ｉの角度θ：３５度
シミュレーション１５〜１６，２４〜２５における載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）：３０ｍｍ
シミュレーション１５〜１６，２４〜２５における周辺導入口５２ｉの角度θ：０度
シミュレーション８〜１６の結果を図２０に、シミュレーション１７〜２５の結果を図２１に示す。図２０及び図２１に示すグラフにおいて、横軸は、直径３００ｍｍのウエハＷの中心位置の直上の位置を「０」とした場合の径方向の距離であり、縦軸は位置「０」のＨＢｒのモル濃度により規格化したＨＢｒのモル濃度である。図２０及び図２１に示すように、中央導入部５０からＡｒガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２からＨＢｒガスを処理容器１２内に導入することで、ウエハＷの中央よりもウエハＷの縁部に対して多くのＨＢｒが供給されることが確認された。また、ウエハＷの縁部に対するＨＢｒの供給量は、周辺導入部５２から導入するＨＢｒガスの供給量により調整できることが確認された。また、図２０及び図２１に示すように、周辺導入口５２ｉの角度θを３５度〜４５の範囲の範囲に設定することで、ウエハＷの縁部に対するＨＢｒの供給量の大きな調整幅が得られることが確認された。
以下、プラズマ処理装置１０の評価のために行った種々の実験例についてについて説明する。
（実験例１〜４）
実験例１〜４では、プラズマ処理装置１０の周辺導入部５２からＣ４Ｆ６ガスを処理容器１２内に導入し、中央導入部５０から処理容器１２内に導入するＨｅガスの流量をパラメータとして異ならせて、プラズマを発生させ、ベース基板上に一様に設けられたＳｉＯ２層を有する直径３００ｍｍのウエハＷを当該プラズマに曝した。実験例１〜４の他の条件は以下の通りである。
＜実験例１〜４の条件＞
実験例１〜４の処理容器１２の内径：５４０ｍｍ
実験例１〜４の誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲの間の距離：２４５ｍｍ
実験例１〜４の環状の管５２ｐの直径：５４０ｍｍ
実験例１〜４の周辺導入口５２ｉの角度θ：４５度
実験例１〜４の載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）：９０ｍｍ
実験例１〜４の処理容器内の圧力：４０ｍＴｏｒｒ（５．３３３Ｐａ）
実験例１〜４のマイクロ波パワー：１５００Ｗ
実験例１〜４の高周波バイアス電力：３５０Ｗ
実験例１〜４の周辺導入部５２のガス流量（Ｃ４Ｆ６／Ｏ２）：２０ｓｃｃｍ／３ｓｃｃｍ
実験例１の中央導入部のＨｅガス流量：１２００ｓｃｍｍ
実験例２の中央導入部のＨｅガス流量：９００ｓｃｍｍ
実験例３の中央導入部のＨｅガス流量：６００ｓｃｍｍ
実験例４の中央導入部のＨｅガス流量：３００ｓｃｍｍ
実験例１〜４の処理時間：６０秒
（実験例５〜１２）
実験例５〜１２では、プラズマ処理装置１０の周辺導入部５２からＣ４Ｆ６ガスを処理容器１２内に導入し、中央導入部５０から処理容器１２内に導入するＨｅガスの流量をパラメータとして異ならせて、プラズマを発生させ、ベース基板上に一様に設けられた多結晶シリコン層を有する直径３００ｍｍのウエハＷを当該プラズマに曝した。実験例５〜８の他の条件は、実験例１〜４それぞれの条件と同様である。また、実験例９〜１２の他の条件は、高周波バイアス電力を０Ｗに設定した点を除いて、実験例１〜４それぞれの条件と同様である。
（実験例１〜１２の評価）
実験例１〜４の処理前後のＳｉＯ２層の膜厚変化と処理時間からＳｉＯ２層のエッチング速度を求めた。詳細には、４５度の間隔で設定したウエハＷの四つの直径上に５０ｍｍの間隔のサンプリング点を設定し、これらサンプリング点においてＳｉＯ２層のエッチング速度を求めた。以下、上記四つの直径をＸ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線と称する。
実験例５〜８の処理前後の多結晶シリコン層の膜厚変化と処理時間から多結晶シリコン層のエッチング速度を求めた。詳細には、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上に５０ｍｍの間隔のサンプリング点を設定し、これらサンプリング点において多結晶シリコン層のエッチング速度を求めた。
また、実験例９〜１２の処理後のフルオロカーボン膜の膜厚と処理時間からフルオロカーボン膜の堆積速度を求めた。詳細には、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上に５０ｍｍの間隔のサンプリング点を設定し、これらサンプリング点においてフルオロカーボン膜の堆積速度を求めた。
実験例１〜４において求めたＳｉＯ２層のエッチング速度の分布を、図２２の（ａ）〜（ｄ）に示す。実験例５〜８において求めた多結晶シリコン層のエッチング速度の分布を、図２３の（ａ）〜（ｄ）に示す。実験例９〜１２において求めたフルオロカーボン膜の堆積速度の分布を、図２４の（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、図２２〜図２３に示すグラフにおいて、横軸は、ウエハＷの中心位置を「０」としたときのＸ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上での位置である。また、図２２及び図２３に示すグラフにおいて、縦軸はエッチング速度である。図２４に示すグラフにおいて、縦軸は、堆積速度である。
図２２に示すように、中央導入部５０から処理容器１２内に導入するＨｅガス、即ち希ガスの流量を変化させても、ＳｉＯ２層のエッチング速度の分布には大きな変化は見られなかった。一方、図２３に示すように、中央導入部５０から処理容器１２内に導入するＨｅガス、即ち希ガスの流量を減少させると、ウエハ中央部の多結晶シリコン層のエッチング速度に対して、ウエハ縁部の多結晶シリコン層のエッチング速度が相対的に増加することが確認された。また、図２４に示すように、中央導入部５０から導入するＨｅガス、即ち希ガスの流量を減少させると、ウエハ中央部のフルオロカーボン膜の堆積速度に対して、ウエハ縁部のフルオロカーボン膜の堆積速度が相対的に減少することが確認された。
以上の実験例１〜１２の結果を総括すると、中央導入部５０からは主として希ガスを処理容器１２内に導入し、Ｃ４Ｆ６ガスを周辺導入部５２から処理容器１２内に導入し、且つ、中央導入部５０から処理容器１２内に導入する希ガスの流量を調整することで、ＳｉＯ２層のエッチング速度の分布に影響を与えずに、多結晶シリコン層のエッチング速度の分布及び多結晶シリコン層を保護し得るフルオロカーボン膜の堆積速度の分布を調整できることが確認された。
（実験例１３〜１６）
実験例１３〜１６では、プラズマ処理装置１０の中央導入部５０からはＨｅガスを主として含むガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＣ４Ｆ６ガスの流量をパラメータとして異ならせて、プラズマを発生させ、ベース基板上に一様に設けられたＳｉＯ２層を有する直径３００ｍｍのウエハＷを当該プラズマに曝した。実験例１３〜１６の他の条件は以下の通りである。
＜実験例１３〜１６の条件＞
実験例１３〜１６の処理容器１２の内径：５４０ｍｍ
実験例１３〜１６の誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲの間の距離：２４５ｍｍ
実験例１３〜１６の環状の管５２ｐの直径：５４０ｍｍ
実験例１３〜１６の周辺導入口５２ｉの角度θ：４５度
実験例１３〜１６の載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）：９０ｍｍ
実験例１３〜１６の処理容器内の圧力：４０ｍＴｏｒｒ（５．３３３Ｐａ）
実験例１３〜１６のマイクロ波パワー：１５００Ｗ
実験例１３〜１６の高周波バイアス電力：３５０Ｗ
実験例１３の中央導入部のガス流量（Ｈｅ／Ｃ４Ｆ６／Ｏ２）：３６０ｓｃｃｍ／６ｓｃｃｍ／９ｓｃｃｍ
実験例１４〜１６の中央導入部のガス流量（Ｈｅ／Ｃ４Ｆ６／Ｏ２）：３６０ｓｃｃｍ／０ｓｃｃｍ／９ｓｃｃｍ
実験例１３の周辺導入部のガス流量（Ｈｅ／Ｃ４Ｆ６／Ｏ２）：８４０ｓｃｃｍ／１４ｓｃｃｍ／２．１ｓｃｃｍ
実験例１４の周辺導入部のガス流量（Ｈｅ／Ｃ４Ｆ６／Ｏ２）：８４０ｓｃｃｍ／１４ｓｃｃｍ／２．１ｓｃｃｍ
実験例１５の周辺導入部のガス流量（Ｈｅ／Ｃ４Ｆ６／Ｏ２）：８４０ｓｃｃｍ／１７ｓｃｃｍ／２．１ｓｃｃｍ
実験例１６の周辺導入部のガス流量（Ｈｅ／Ｃ４Ｆ６／Ｏ２）：８４０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／２．１ｓｃｃｍ
実験例１３〜１６の処理時間：６０秒
（実験例１７〜２４）
実験例１７〜２４では、プラズマ処理装置１０の中央導入部５０からはＨｅガスを主として含むガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＣ４Ｆ６ガスの流量をパラメータとして異ならせて、プラズマを発生させ、ベース基板上に一様に設けられた多結晶シリコン層を有する直径３００ｍｍのウエハＷを当該プラズマに曝した。実験例１７〜２０の他の条件は、実験例１３〜１６それぞれの条件と同様である。また、実験例２１〜２４の他の条件は、高周波バイアス電力を０Ｗに設定した点を除いて、実験例１３〜１６それぞれの条件と同様である。
（実験例１３〜２４の評価）
実験例１３〜１６の処理前後のＳｉＯ２層の膜厚変化と処理時間からＳｉＯ２層のエッチング速度を求めた。詳細には、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上に５０ｍｍの間隔のサンプリング点を設定し、これらサンプリング点においてＳｉＯ２層のエッチング速度を求めた。
実験例１７〜２０の処理前後の多結晶シリコン層の膜厚変化と処理時間から多結晶シリコン層のエッチング速度を求めた。詳細には、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上に５０ｍｍの間隔のサンプリング点を設定し、これらサンプリング点において多結晶シリコン層のエッチング速度を求めた。
また、実験例２１〜２４の処理後のフルオロカーボン膜の膜厚と処理時間からフルオロカーボン膜の堆積速度を求めた。詳細には、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上に５０ｍｍの間隔のサンプリング点を設定し、これらサンプリング点においてフルオロカーボン膜の堆積速度を求めた。
実験例１３〜１６において求めたＳｉＯ２層のエッチング速度の分布を、図２５の（ａ）〜（ｄ）に示す。実験例１７〜２０において求めた多結晶シリコン層のエッチング速度の分布を、図２６の（ａ）〜（ｄ）に示す。実験例２１〜２４において求めたフルオロカーボン膜の堆積速度の分布を、図２７の（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、図２５〜図２７に示すグラフにおいて、横軸は、ウエハＷの中心位置を「０」としたときのＸ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上での位置である。また、図２５及び図２６に示すグラフにおいて、縦軸はエッチング速度である。図２７に示すグラフにおいて、縦軸は、堆積速度である。
実験例１３では、中央導入部５０からもＣ４Ｆ６ガスを導入している。したがって、図２５の（ａ）に示すように、ウエハの中央において、ＳｉＯ２層のエッチング速度が大きくなる傾向が見られた。一方、実験例１４〜１６では、中央導入部５０からはＣ４Ｆ６ガスを導入していない。実験例１４では、図２５の（ｂ）に示すように、ウエハ中央部のＳｉＯ２層のエッチング速度に対してウエハ縁部のＳｉＯ２層のエッチング速度が若干大きくなっていた。また、実験例１４〜１６では、図２５の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＣ４Ｆ６ガスの流量を増加させていくと、ウエハ縁部のＳｉＯ２層のエッチング速度に対してウエハ中央部のＳｉＯ２層のエッチング速度が相対的に大きくなる傾向が確認された。
また、実験例２１では、図２７の（ａ）に示すように、ウエハ縁部のフルオロカーボン膜の堆積速度に対して、ウエハ中央部のフルオロカーボン膜の堆積速度が相対的に大きくなる傾向が確認された。また、実験例１７では、図２６の（ａ）に示すように、ウエハ縁部の多結晶シリコン層のエッチング速度に対して、ウエハ中央部の多結晶シリコン層のエッチング速度が相対的に大きくなる傾向が確認された。実験例１７及び２１の結果の傾向は、これら実験例では中央導入部５０からもＣ４Ｆ６ガスを導入しており、ウエハ中央部に多くのフルオロカーボンが供給されたことによるものと考えられる。
一方、中央導入部５０からは希ガスを主として含むガスを処理容器１２内に導入し、Ｃ４Ｆ６ガスを周辺導入部５２から処理容器１２内に導入した実験例１８〜２０では、図２６の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、周辺導入部５２のＣ４Ｆ６ガスの流量を変更しても、多結晶シリコン層のエッチング速度の分布の傾向に大きな変化はなく、多結晶シリコン層のエッチング速度のばらつきが小さいことが確認された。また、中央導入部５０からは希ガスを主として含むガスを処理容器１２内に導入し、Ｃ４Ｆ６ガスを周辺導入部５２から処理容器１２内に導入した実験例２２〜２４では、周辺導入部５２のＣ４Ｆ６ガスの流量を変更しても、フルオロカーボン膜の堆積速度の分布の傾向に大きな変化はなく、フルオロカーボン膜の堆積速度のばらつきが小さいことが確認された。
以上の実験例１３〜２４の結果を総括すると、中央導入部５０からは主として希ガスを含むガスを処理容器１２内に導入し、Ｃ４Ｆ６ガスを周辺導入部５２から処理容器１２内に導入し、且つ、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＣ４Ｆ６ガスの流量を調整することで、多結晶シリコン層のエッチング速度の分布及び多結晶シリコン層を保護し得るフルオロカーボン膜の堆積速度の分布に大きな影響を与えることなく、ＳｉＯ２層のエッチング速度の分布を調整できることが確認された。
（実験例２５〜２７）
実験例２５〜２７では、プラズマ処理装置１０の中央導入部５０からＡｒガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＨＢｒガスの流量をパラメータとして異ならせて、プラズマを発生させ、ベース基板上に一様に設けられた多結晶シリコン層を有する直径３００ｍｍのウエハＷを当該プラズマに曝した。実験例２５〜２７の他の条件は以下の通りである。
＜実験例２５〜２７の条件＞
実験例２５〜２７の処理容器１２の内径：５４０ｍｍ
実験例２５〜２７の誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲの間の距離：２４５ｍｍ
実験例２５〜２７の環状の管５２ｐの直径：５４０ｍｍ
実験例２５〜２７の周辺導入口５２ｉの角度θ：４５度
実験例２５〜２７の載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）：９０ｍｍ
実験例２５〜２７の処理容器内の圧力：４０ｍＴｏｒｒ（５．３３３Ｐａ）
実験例２５〜２７のマイクロ波パワー：２０００Ｗ
実験例２５〜２７の高周波バイアス電力：１５０Ｗ
実験例２５〜２７の中央導入部のＡｒガス流量：４４０ｓｃｃｍ
実験例２５の周辺導入部のＨＢｒ流量：２００ｓｃｃｍ
実験例２６の周辺導入部のＨＢｒ流量：４００ｓｃｃｍ
実験例２７の周辺導入部のＨＢｒ流量：６００ｓｃｃｍ
実験例２５〜２７の処理時間：６０秒
（実験例２８〜３０）
実験例２８〜３０では、プラズマ処理装置１０の中央導入部５０からＡｒガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＨＢｒガスの流量をパラメータとして異ならせて、プラズマを発生させ、ベース基板上に一様に設けられたＳｉＮ層を有する直径３００ｍｍのウエハＷを当該プラズマに曝した。実験例２８〜３０の他の条件は、実験例２５〜２７それぞれの条件と同様である。
（実験例２５〜３０の評価）
実験例２５〜２７の処理前後の多結晶シリコン層の膜厚変化と処理時間から多結晶シリコン層のエッチング速度を求めた。詳細には、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上に５０ｍｍの間隔のサンプリング点を設定し、これらサンプリング点において多結晶シリコン層のエッチング速度を求めた。
実験例２８〜３０の処理前後のＳｉＮ層の膜厚変化と処理時間からＳｉＮ層のエッチング速度を求めた。詳細には、Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上に５０ｍｍの間隔のサンプリング点を設定し、これらサンプリング点においてＳｉＮ層のエッチング速度を求めた。
実験例２５〜２７において求めた多結晶シリコン層のエッチング速度の分布を図２８の（ａ）〜（ｃ）に示す。また、実験例２８〜３０において求めたＳｉＮ層のエッチング速度の分布を、図２９の（ａ）〜（ｃ）に示す。また、実験例２５〜３０の結果から求めたＳｉＮ層のエッチングに対する多結晶シリコン層のエッチングの選択性の分布を、図３０の（ａ）〜（ｃ）に示す。図２８〜図３０に示すグラフにおいて、横軸は、ウエハＷの中心位置を「０」としたときのＸ軸線、Ｙ軸線、Ｖ軸線、Ｗ軸線上での位置である。また、図２８及び図２９に示すグラフにおいて、縦軸はエッチング速度である。図３０に示すグラフにおいて、縦軸は、選択性である。なお、図３０の（ａ）に示す選択性の分布は、実験例２５において求めた各位置の多結晶シリコンのエッチング速度を、実験例２８において求めた対応の位置のＳｉＮ層のエッチング速度で除することにより、求めた。同様に、図３０の（ｂ）に示す選択性の分布は、実験例２６において求めた各位置の多結晶シリコンのエッチング速度を、実験例２９において求めた対応の位置のＳｉＮ層のエッチング速度で除することにより、求めた。同様に、図３０の（ｃ）に示す選択性の分布は、実験例２７において求めた各位置の多結晶シリコンのエッチング速度を、実験例３０において求めた対応の位置のＳｉＮ層のエッチング速度で除することにより、求めた。
実験例２５〜２７の結果によれば、プラズマ処理装置１０の中央導入部５０からＡｒガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＨＢｒガスの流量を増加させると、図２８の（ａ）〜（ｃ）に示すように、多結晶シリコン層の径方向におけるエッチング速度の分布を調整できることが確認された。また、実験例２８〜３０の結果によれば、プラズマ処理装置１０の中央導入部５０からＡｒガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＨＢｒガスの流量を増加させると、図２９の（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＳｉＮ層の径方向におけるエッチング速度の分布を調整できることが確認された。また、実験例２５〜３０の結果から、プラズマ処理装置１０の中央導入部５０からＡｒガスを処理容器１２内に導入し、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＨＢｒガスの流量を増加させると、図３０の（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＳｉＮ層のエッチングに対する多結晶シリコン層のエッチングの選択性の径方向における分布を調整できることが確認された。また、周辺導入部５２から処理容器１２内に導入するＨＢｒガスの流量を調整することにより、図３０の（ｂ）に示すように、ＳｉＮ層のエッチングに対する多結晶シリコン層のエッチングの選択性の径方向におけるばらつきを低減できることが確認された。
（実験例３１及び３２）
実験例３１では、プラズマ処理装置１０を用いて図１４に示したプラズマ処理方法を実施して、図１５に示したウエハＷの作成を行った。即ち、隣り合う二つの側壁スペーサ層の間の下方のＳｉ製の下地部に対するエッチングを行った。二つの側壁スペーサ層の間の距離の設計値は３０ｎｍであり、ゲートの高さの設計値は１４０ｎｍとした。実験例３１の条件は以下の通りである。
＜実験例３１の条件＞
処理容器１２の内径：５４０ｍｍ
誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲの間の距離：２４５ｍｍ
環状の管５２ｐの直径：５４０ｍｍ
周辺導入口５２ｉの角度θ：４５度
載置領域ＭＲからの環状の管５２ｐの距離（高さ）：９０ｍｍ
工程Ｓｂにおける中央導入部のガス流量（Ａｒ／ＣＦ４／Ｏ２）：９０ｓｃｃｍ／７ｓｃｃｍ／１．５ｓｃｃｍ
工程Ｓｂにおける周辺導入部のガス流量（Ａｒ／ＣＦ４／Ｏ２）：２１０ｓｃｃｍ／１８ｓｃｃｍ／３．５ｓｃｃｍ
工程Ｓｂのマイクロ波パワー：１５００Ｗ
工程Ｓｂの高周波バイアス電力：５０Ｗ
工程Ｓｂの処理容器内の圧力：１５０ｍＴｏｒｒ（２０Ｐａ）
工程Ｓｂの処理時間：１５秒
工程Ｓａにおける中央導入部のガス流量（Ａｒ／Ｎ２）：３００ｓｃｃｍ／５００ｓｃｃｍ
工程Ｓａにおける周辺導入部のガス流量（Ｃｌ２／Ｏ２）：１２０ｓｃｃｍ／１２ｓｃｃｍ
工程Ｓａのマイクロ波パワー：３０００Ｗ
工程Ｓａの高周波バイアス電力：０Ｗ
工程Ｓａの処理容器内の圧力：２００ｍＴｏｒｒ（２６．６６Ｐａ）
工程Ｓａの処理時間：２０秒
また、参考のため、実験例３２を行った。実験例３２の条件は、７秒間の工程Ｓｂのみを行い工程Ｓａを行わなかった点を除いて実験例３１の条件と同様である。
（実験例３１及び３２の評価）
実験例３１及び３２で作成したウエハＷの中央部及び縁部のＳＥＭ写真を撮影し、当該ＳＥＭ写真から穴２０６の縦方向の深さ及び横幅を求めた。その結果を表１に示す。
表１に示すように、高周波バイアス電力を載置台に供給し続けて穴２０６を作成した実験例３２では、ウエハ中央部において穴２０６を横方向に拡張させることができたが、ウエハ縁部においては穴２０６を横方向に拡張させることができなかった。一方、図１４のプラズマ処理方法に従って穴２０６を作成した実験例３１では、ウエハ縁部においても穴２０６を横方向に拡張させることができた。また、実験例３１では、ウエハの中央部と縁部の穴２０６の横幅の差、及び深さの差は、共に０．３ｎｍと非常に小さい値であった。
以下、幾つかの別の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図３１は、別の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。図３１に示すプラズマ処理装置１０Ａは、別の周辺導入部５２Ａを更に備える点において、プラズマ処理装置１０と異なっている。周辺導入部５２Ａは、周辺導入部５２と同じ構成部品から構成されており、その設置位置が周辺導入部５２と異なっている。
周辺導入部５２の環状の管５２ｐは、上述したようにプラズマ拡散領域、例えば、載置領域ＭＲよりも上方且つ誘電体窓１８の下面１８ｂからＺ方向に１００ｍｍ以上離れた領域に配置されている。一方、周辺導入部５２Ａの環状の管５２ｐは、周辺導入部５２の環状の管５２ｐよりも軸線Ｚ方向において上方、且つ、プラズマ生成領域よりも下方に設けられている。プラズマ生成領域は、例えば、誘電体窓１８の下面１８ｂからＺ方向に５０ｍｍ以内の領域である。
プラズマ処理装置１０Ａでは、周辺導入部５２Ａは周辺導入部５２よりも上方に設けられているので、周辺導入部５２がウエハＷの縁部にガスを供給するのに対して、周辺導入部５２Ａは、ウエハＷの縁部と中央部の間の領域に向けてガスを供給することができる。また、周辺導入部５２Ａから供給されるガスが反応性ガスを含む場合には、当該反応性ガスは、周辺導入部５２から供給される反応性ガスの解離度よりも高い解離度で解離する。
図３２は、別の実施形態のプラズマ処理装置に採用し得るガス供給系の一例を示す図である。一実施形態においては、プラズマ処理装置１０Ａは、図３２に示すガス供給系を備え得る。図３２に示すガス供給系は、第１のガスソース群ＧＳＧ１、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１、第２のガスソース群ＧＳＧ２、及び第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２に加えて、第３のガスソース群ＧＳＧ３、第３の流量制御ユニット群ＦＣＧ３を有している。
図３２に示すように、第３のガスソース群ＧＳＧ３は、複数の第３のガスソースＧＳ３１〜ＧＳ３Ｑを含んでいる。ここで、「Ｑ」は総数を表わす記号である。第３のガスソースＧＳ３１〜３８はそれぞれ、Ａｒガスのソース、Ｈｅガスのソース、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、Ｏ２ガスのソース、ＨＢｒガスのソース、ＣＦ４ガスのソース、Ｃｌ２ガスのソース、Ｎ２ガスのソースである。第３のガスソース群ＧＳＧ３は、これらガスとは異なるガスのソースを更に含んでいてもよい。第３の流量制御ユニット群ＦＣＧ３は、複数の第３の流量制御ユニットＦＣ３１〜ＦＣ３Ｑを含んでいる。複数の第３の流量制御ユニットＦＣ３１〜ＦＣ３Ｑの各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。
複数の第３のガスソースＧＳ３１〜ＧＳ３Ｑはそれぞれ、複数の第３の流量制御ユニットＦＣ３１〜ＦＣ３Ｑを介して、共通ガスラインＧＬ３に接続されている。この共通ガスラインＧＬ３は、周辺導入部５２Ａに接続されている。即ち、周辺導入部５２Ａには、第１のガスソース群ＧＳＧ１及び第２のガスソース群ＧＳＧ２とは独立した第３のガスソース群ＧＳＧ３が、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１及び第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２とは独立した第３の流量制御ユニット群ＦＣＧ３を介して接続されている。したがって、周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに導入される一以上のガスの種類、及び、周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに導入される一以上のガスの流量を独立して制御することができる。例えば、周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに導入するガスの組成比を周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入するガスの組成比とは異ならせることができる。これに加えて、又は、周辺導入部５２及び周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに同じ組成比のガスを導入する場合には、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入するガスの流量と周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに導入するガスの流量の比を調整することも可能である。
したがって、プラズマ処理装置１０Ａによれば、ウエハＷの径方向における複数の領域の処理速度を均一化するよう、周辺導入部５２及び周辺導入部５２Ａから組成及び流量が相対的に調整されたガスを、ウエハＷの複数の領域それぞれに供給することができる。また、プラズマ処理装置１０Ａによれば、ウエハＷの径方向における複数の領域の処理速度を均一化するよう、解離度の異なる反応性ガスを、ウエハＷの複数の領域それぞれに供給することが可能である。
また、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入するガスと同様の組成のガスを周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに導入してもよい。中央導入部５０から導入されるガスがウエハＷの中央領域に照射されると、当該ガスはウエハＷによって反射される。その結果、ウエハＷの中央部から外側且つ上方に向かうガスの流れが生じ得る。中央導入部５０から処理空間Ｓに導入するガスと同様の組成を有するガスを周辺導入部５２ＡからウエハＷの中央部に向けて処理空間Ｓに導入すると、周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに導入される当該ガスは、外側且つ上方に向かう前記ガスの流れと対向する方向に流れる。したがって、中央導入部５０から導入されウエハＷの中央部によって反射されて外側且つ上方に向かうガスの流れを抑制することが可能となる。
図３３は、別の実施形態のプラズマ処理装置に採用し得るガス供給系の別の一例を示す図である。プラズマ処理装置１０Ａは、別の実施形態においては、図３３に示すガス供給系を備え得る。即ち、図３３に示すように、プラズマ処理装置１０Ａの周辺導入部５２Ａには、第２のガスソース群ＧＳＧ２が第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２及びフロースプリッタＦＳを介して接続されていてもよい。この実施形態では、周辺導入部５２及び周辺導入部５２Ａには同じ組成のガスが供給されるが、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入するガスの流量と周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに導入するガスの流量の比を調整することが可能である。したがって、この場合においても、ウエハＷの径方向における複数の領域の処理速度を均一化するよう、周辺導入部５２及び周辺導入部５２Ａから流量が相対的に調整されたガスを、ウエハＷの複数の領域それぞれに供給することができる。また、ウエハＷの径方向における複数の領域の処理速度を均一化するよう、解離度の異なる反応性ガスをウエハＷの複数の領域それぞれに供給することが可能である。
図３４は、別の実施形態のプラズマ処理装置に採用し得るガス供給系の更に別の一例を示す図である。プラズマ処理装置１０Ａは、更に別の実施形態においては、図３４に示すガス供給系を備え得る。即ち、図３４に示すように、プラズマ処理装置１０Ａの周辺導入部５２Ａには、第１のガスソース群ＧＳＧ１が第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１及びフロースプリッタＦＳを介して接続されていてもよい。この場合には、中央導入部５０から導入されウエハＷの中央部によって反射されて外側且つ上方に向かうガスの流れを抑制することが可能となる。
図３５は、更に別の実施形態のプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図３５に示すプラズマ処理装置１０Ｂは、別の周辺導入部５２Ｂを更に備える点において、プラズマ処理装置１０と異なっている。周辺導入部５２Ｂは、周辺導入部５２と同じ構成部品から構成されている。プラズマ処理装置１０Ａの周辺導入部５２Ａの環状の管５２ｐは、周辺導入部５２の環状の管５２ｐよりも軸線Ｚ方向において上方に設けられているが、プラズマ処理装置１０Ｂの周辺導入部５２Ｂの環状の管５２ｐは、載置領域ＭＲよりも上方かつ周辺導入部５２の環状の管５２ｐよりも軸線Ｚ方向において下方に設けられている。
このプラズマ処理装置１０Ｂは、図３２に示したガス供給系、又は、図３３に示したガス供給系を備え得る。即ち、周辺導入部５２Ｂには、専用のガスソース群ＧＳＧ３が専用の流量制御ユニット群ＦＣＧ３を介して接続されていてもよい。或いは、周辺導入部５２Ｂには、第２のガスソース群ＧＳＧ２が第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２及びフロースプリッタＦＳを介して接続されていてもよい。
図３６は、更に別の実施形態のプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図３６に示すプラズマ処理装置１０Ｃは、別の周辺導入部５２Ｃを更に備える点において、プラズマ処理装置１０と異なっている。周辺導入部５２Ｃは、周辺導入部５２と同じ構成部品から構成されている。プラズマ処理装置１０Ｃの周辺導入部５２Ｃの環状の管５２ｐは、プラズマ生成領域、即ち、誘電体窓１８の下面の近傍に設けられている。このプラズマ処理装置１０Ｃは、図３２に示したガス供給系、又は、図３４に示したガス供給系を備え得る。プラズマ処理装置１０Ｃでは、周辺導入部５２ＡからウエハＷの中央部に向けて処理空間Ｓに導入すると、周辺導入部５２Ａから処理空間Ｓに導入される当該ガスは、中央導入部５０から導入されウエハＷの中央部によって反射されて外側且つ上方に向かうガスの流れに対向する方向に流れる。したがって、中央導入部５０から導入されウエハＷの中央部によって反射されて外側且つ上方に向かうガスの流れを抑制することが可能となる。
ここで、プラズマ処理装置１０Ａの周辺導入部５２Ａの効果を確認するために行ったシミュレーション２６及び２７について説明する。シミュレーション２６では、中央導入部５０から２００ｓｃｃｍのＨＢｒガスを処理空間Ｓに導入する設定を行った。また、シミュレーション２７では、中央導入部５０から２００ｓｃｃｍのＨＢｒガスを処理空間Ｓに導入し、周辺導入部５２Ａから１００ｓｃｃｍのＨｅガスを処理空間Ｓに導入する設定を行った。シミュレーション２６及び２７では、処理容器１２の内径を５４０ｍｍに設定し、誘電体窓１８の下面１８ｂと載置領域ＭＲとの間の軸線Ｚ方向の距離を２４５ｍｍに設定し、周辺導入部５２Ａの環状の管５２ｐの直径を５４０ｍｍに設定し、周辺導入部５２Ａの環状の管５２ｐと載置領域ＭＲとの間の軸線Ｚ方向の距離を１２０ｍｍに設定した。また、処理容器１２内の圧力は１０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ）に設定した。
図３７に、シミュレーション２６及び２７において求めた処理容器内でのガスの流れの分布を示す。図３７の（ａ）には、シミュレーション２６において求めた処理容器内でのガスの流れが、図３７の（ｂ）には、シミュレーション２７において求めた処理容器内でのガスの流れが、矢印で示されている。図３７の（ａ）に示すように、中央導入部５０のみから処理空間Ｓにガスを導入すると、当該ガスはウエハＷの中央部で反射され外側且つ上方に向かう。これにより、ウエハＷの中央部と縁部との間の中間領域の上方においては、ガスの渦が発生している。一方、図３７の（ｂ）に示すように、シミュレーション２７の結果から、周辺導入部５２Ａからガスを処理空間Ｓに導入することにより、ウエハＷの中央部で反射され外側且つ上方に向かうガスの流れが抑制されることが確認された。また、シミュレーション２７の結果から、ウエハＷの中央部から縁部に向かい、次いで、排気路ＶＬへと向かう均一なガスの流れがウエハＷの表面の上で生じることが確認された。
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することが可能である。例えば、プラズマ処理装置１０Ａでは、周辺導入部５２の環状の管５２ｐと周辺導入部５２Ａの環状の管５２ｐが一体化されていてもよい。例えば、周辺導入部５２の環状の管５２ｐと周辺導入部５２Ａの環状の管５２ｐはセラミックス製の単一の部品として、一体化されていてもよい。同様に、周辺導入部５２の環状の管５２ｐと周辺導入部５２Ｂの環状の管５２ｐが一体化されていてもよい。
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１２ａ…側壁、１４…アンテナ、１６…同軸導波管、１８…誘電体窓、１８ｂ…誘電体窓の下面、１８ｕ…誘電体窓の上面、１８１…凹部、１８２…第２凹部（ディンプル）２０…載置台、２２…プレート（ＲＦプレート）、２４ａ…ベースプレート、２４ｂ…チャック部、２４ｃ…下側部分、２４ｄ…上側部分、ＭＲ…載置領域、２６…バッフル板、２８…排気管、２８ｈ…排気口、３０…排気装置、３２…マイクロ波発生器、４０…冷却ジャケット、４２…誘電体板、４４…スロット板，４４ａ，４４ｂ…スロット孔、４４ｐ…スロット対、５０…中央導入部、１８ｉ…中央導入口、５２…周辺導入部、５２ｉ…周辺導入口、５２ｐ…環状の管、５６…支持部材、５８，６０…固定部材、６２…ガス供給ブロック、７０，７２…絶縁部材、Ｃｎｔ…制御部、ＧＳ１１〜ＧＳ１Ｎ…第１のガスソース、ＧＳ２１〜ＧＳ２Ｍ…第２のガスソース、ＦＣ１１〜ＦＣ１Ｎ…第１の流量制御ユニット、ＦＣ２１〜ＦＣ２Ｍ…第２の流量制御ユニット、ＦＲ…フォーカスリング、ＭＵ…マッチングユニット、ＰＦＲ…給電棒、ＲＦＧ…高周波電源、Ｓ…処理空間、Ｗ…ウエハ（基板）。

Claims (11)

  1. 基板にプラズマ処理を適用する方法であって、
    処理容器内に中央導入部から第１のガスを供給し、該処理容器内に周辺導入部から第２のガスを供給し、誘電体窓の上面の上に設けられたアンテナから該誘電体窓を介して処理容器内にマイクロ波のエネルギーを導入して、前記誘電体窓の下面に面するように載置台上に載置された基板をエッチングする工程を含み、
    前記中央導入部は、前記基板の中央に向けて開口しており、前記誘電体窓の直下にガスを噴射する中央導入口を有しており、該中央導入部には、前記第１のガスのソースを含む複数の第１のガスソースが複数の第１の流量制御ユニットを介して接続されており、
    前記周辺導入部は、前記中央導入口よりも下方且つ前記載置台の上方において周方向に沿って配列された複数の周辺導入口であり、前記基板の縁部に向けてガスを噴射する該複数の周辺導入口を有しており、該周辺導入部には、前記第２のガスのソースを含む複数の第２のガスソースが複数の第２の流量制御ユニットを介して接続されており、
    前記第１のガスにおける反応性ガスの流量よりも、前記第２のガスにおける反応性ガスの流量が多く、前記第２のガスにおける希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比は、前記第１のガスに含まれる希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比よりも大きい、
    方法。
  2. 前記基板は、シリコン酸化層及び多結晶シリコン層を有しており、
    前記基板をエッチングする工程において、前記複数の周辺導入部には、前記反応性ガスとしてＣ４Ｆ６ガスが供給される、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記多結晶シリコン層は、フィン型電界効果トランジスタにおいてソース、ドレイン及びチャネルを有するフィンを構成しており、前記シリコン酸化層は前記フィンの周囲に設けられている、請求項２に記載の方法。
  4. 前記基板は、シリコンからなる下地部、該下地部上に配列された複数のゲート、及び、該複数のゲートの側壁に沿って設けられた側壁スペーサ層、を有しており、
    前記載置台は、高周波バイアス電力を発生する高周波電源に接続されており、
    前記下地部のエッチング用の反応性ガスを前記処理容器内に導入し、前記アンテナから前記誘電体窓を介して前記処理容器内にマイクロ波のエネルギーを導入し、前記載置台に前記高周波バイアス電力を与えて、隣り合う二つのゲートの間に介在する二つのスペーサ層の間の下方の前記下地部をエッチングする工程を更に含み、
    前記下地部をエッチングする前記工程の次に、前記第２のガスにおける前記反応性ガスとして前記下地部のエッチング用の反応性ガスを用い、且つ、前記載置台に前記高周波バイアス電力を与えずに、前記基板をエッチングする前記工程が行われる、
    請求項１に記載の方法。
  5. 処理容器と、
    基板を載置するための載置領域を有し、前記処理容器内に設けられた載置台と、
    前記載置領域に面する下面、及び該下面と反対側の上面を有する誘電体窓と、
    前記誘電体窓の前記上面の上に設けられており、該誘電体窓を介して前記処理容器内にマイクロ波のエネルギーを導入するアンテナと、
    前記載置領域の中央に向けて開口しており、前記誘電体窓の直下にガスを噴射する中央導入口を有する中央導入部と、
    前記中央導入口よりも下方且つ前記載置台の上方において周方向に沿って配列されており、前記載置領域の縁部に向けてガスを噴射する複数の周辺導入口を有する周辺導入部と、
    反応性ガスのソース及び希ガスのソースを含み、前記中央導入部に接続された複数の第１のガスソースと、
    前記複数の第１のガスソースと前記中央導入部との間に設けられた複数の第１の流量制御ユニットと、
    反応性ガスのソース及び希ガスのソースを含み、前記周辺導入部に接続された複数の第２のガスソースと、
    前記複数の第２のガスソースと前記周辺導入部との間に設けられた複数の第２の流量制御ユニットと、
    を備えるプラズマ処理装置。
  6. 前記中央導入部に第１のガスが供給され、前記周辺導入部に第２のガスが供給されるよう、前記複数の第１の流量制御ユニット及び前記複数の第２の流量制御ユニットを制御する制御部を更に備え、
    前記制御部は、前記第１のガスにおける反応性ガスの流量よりも、前記第２のガスに含まれる反応性ガスの流量が多く、前記第２のガスに含まれる希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比が、前記第１のガスに含まれる希ガスの流量に対する反応性ガスの流量の比よりも大きくなるように、前記複数の第１の流量制御ユニット及び前記複数の第２の流量制御ユニットを制御する、
    請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 高周波バイアス電力を発生する高周波電源を更に備え、
    前記制御部は、
    希ガス及び反応性ガスを含むガスが前記処理容器内に導入され、前記マイクロ波のエネルギーが前記誘電体窓を介して前記処理容器内に導入され、前記載置台に前記高周波バイアス電力が与えられるよう、第１の制御を実行し、
    次いで、前記中央導入部及び前記周辺導入部から前記第１のガス及び前記第２のガスがそれぞれ導入され、前記マイクロ波のエネルギーが前記誘電体窓を介して前記処理容器内に導入され、前記載置台に対する前記高周波バイアス電力の供給が停止されるよう、第２の制御を実行する、
    請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記周辺導入部は、前記周方向に延在して前記複数の周辺導入口を提供する環状の管を含み、
    前記環状の管は、前記処理容器の内壁面に沿って設けられている、
    請求項５〜７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記環状の管は、下面及び外周面を有し、
    前記環状の管の前記下面及び前記外周面に沿って延在して該環状の管を支持する支持部材を更に備え、
    前記環状の管と前記支持部材を含む周辺導入アセンブリが、前記処理容器の壁に嵌め込まれている、
    請求項８に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記載置台は、静電チャック及び高周波バイアス電力が供給される金属製のプレートを含み、
    前記静電チャックは、下側部分及び前記載置領域を提供する上側部分を含み、前記上側部分の直径が前記下側部分の直径より小さくなるように階段状の外周面を画成しており、
    前記載置領域を囲むフォーカスリング、及び、前記フォーカスリングの外縁から前記階段状の外周面及び前記プレートの外周面に沿って延在し前記処理容器の内壁面との間に空間を画成する絶縁部材を更に備える、
    請求項５〜９の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記載置台の周囲の排気路と、
    前記排気路の下方に設けられた排気口と、
    前記排気口に接続された排気装置と、
    前記載置領域よりも８０ｍｍ以上下方に設けられており、複数の貫通孔が形成されたバッフル板と、
    を更に備える、請求項５〜１０の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
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US14/426,671 US9324542B2 (en) 2012-10-09 2013-09-20 Plasma processing method and plasma processing apparatus
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190109260A (ko) 2018-03-16 2019-09-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
US10808309B2 (en) 2014-07-10 2020-10-20 Tokyo Electron Limited Component for use in plasma processing apparatus, plasma processing apparatus, and method for manufacturing the component

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10472738B2 (en) * 2013-07-23 2019-11-12 Mitsubishi Chemical Corporation Gas supply blowout nozzle and method of producing flame-proofed fiber and carbon fiber
JP6499835B2 (ja) * 2014-07-24 2019-04-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP2018116836A (ja) * 2017-01-18 2018-07-26 東京エレクトロン株式会社 アンテナ、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US10699911B2 (en) * 2017-11-07 2020-06-30 Tokyo Electron Limited Method of conformal etching selective to other materials
US11183369B2 (en) 2018-12-27 2021-11-23 Industrial Technology Research Institute Focalized microwave plasma reactor
JP7285152B2 (ja) * 2019-07-08 2023-06-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN112447474B (zh) * 2019-09-04 2022-11-04 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种具有可移动环的等离子体处理器
CN113966655A (zh) * 2021-10-14 2022-01-25 常州大学 冷等离子体生物处理装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3887035B2 (ja) * 1995-12-28 2007-02-28 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US20060021580A1 (en) * 2004-06-02 2006-02-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and impedance adjustment method
WO2007052711A1 (ja) * 2005-11-02 2007-05-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. プラズマ処理装置
US7303999B1 (en) 2005-12-13 2007-12-04 Lam Research Corporation Multi-step method for etching strain gate recesses
JP5004271B2 (ja) * 2006-09-29 2012-08-22 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波プラズマ処理装置、誘電体窓の製造方法およびマイクロ波プラズマ処理方法
KR101119627B1 (ko) * 2007-03-29 2012-03-07 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
WO2008123295A1 (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. プラズマ処理装置
KR101094982B1 (ko) 2008-02-27 2011-12-20 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 에칭 처리 장치 및 플라즈마 에칭 처리 방법
JP5520455B2 (ja) * 2008-06-11 2014-06-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5360069B2 (ja) * 2008-11-18 2013-12-04 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP5391688B2 (ja) * 2008-12-26 2014-01-15 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置の製造方法と半導体装置
JP5410882B2 (ja) * 2009-08-20 2014-02-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング処理装置とプラズマエッチング処理方法
JP5395633B2 (ja) 2009-11-17 2014-01-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置の基板載置台
JP5452207B2 (ja) 2009-12-18 2014-03-26 株式会社三共 スロットマシン
US8988012B2 (en) 2010-03-31 2015-03-24 Tokyo Electron Limited Dielectric window for plasma processing apparatus, plasma processing apparatus and method for mounting dielectric window for plasma processing apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10808309B2 (en) 2014-07-10 2020-10-20 Tokyo Electron Limited Component for use in plasma processing apparatus, plasma processing apparatus, and method for manufacturing the component
US11473182B2 (en) 2014-07-10 2022-10-18 Tokyo Electron Limited Component for use in plasma processing apparatus, plasma processing apparatus, and method for manufacturing the component
KR20190109260A (ko) 2018-03-16 2019-09-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
US11056318B2 (en) 2018-03-16 2021-07-06 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus

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