JP2018121051A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共通の処理ガス原料供給部を用いつつ、複数のガスシャワーヘッド部毎に処理ガスの成分を調整することが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】被処理基板Ｇに対しプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置１において、被処理基板Ｇが載置される載置台１３を収容した処理空間１００に対し、第１、第２の処理ガス原料の供給を行う第１、第２の処理ガス原料供給部４ａ、４ｂの各々に第１、第２の供給流量調節部４１ａ、４１ｂが設けられ、さらに、複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに対してこれら第１、第２の処理ガス原料を分配する複数の第１、第２の分配流路４０１、４０２に対しても、各々、第１、第２の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、４２１ｂ〜４２４ｂが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、プラズマ化された処理ガスにより被処理基板のプラズマ処理を行う技術に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程においては、処理空間内に載置された被処理基板であるガラス基板に対し、プラズマ化された処理ガスを供給してエッチング処理や成膜処理などのプラズマ処理を行う工程が存在する。これらのプラズマ処理には、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの種々のプラズマ処理装置が用いられる。

一方で、ガラス基板のサイズは大型化が進行している。例えばＬＣＤ用の矩形状ガラス基板では、短辺×長辺の長さが、約２２００ｍｍ×約２４００ｍｍ、さらには約２８００ｍｍ×約３０００ｍｍにもなるサイズの被処理面内の各位置に対し、必要量の処理ガスを供給し、またガラス基板の面内で均一な処理を行う必要がある。

一方で、上述のガラス基板の大型化に伴って、ガラス基板に到達する処理ガスの濃度やプラズマ化の状態などが被処理面内で大きく変化する場合がある。このため、処理ガスによるガラス基板の処理状態が面内で不均一となってしまう問題が生じている。
また、このような大型のガラス基板の各位置に、必要量の処理ガスを供給すること自体も困難な場合がある。

例えば特許文献１には、シャワーヘッド内を同心円状に分割して例えば３つのバッファ室を設け、共通のガス供給源から、これらのバッファ室に分流し、基板が処理される処理容器内にプラズマエッチング用のエッチングガスを供給する技術が記載されている。当該特許文献１によると、上述のバッファ室のうち、周辺部側の２つのバッファ室に供給されるエッチングガスに対しては、エッチング特性を調整するための付加ガスを供給することにより、基板面内でエッチングガスの濃度を局所的に調整している。
しかしながら特許文献１に記載の技術は、付加ガスの供給にあたって、各バッファ室へのエッチングガスの供給路毎に専用のガス供給源を設けているため、ガス供給源の構成が大型化するおそれがある。

特許第４３５８７２７号公報：請求項１、段落０００４、００２８、００４９〜００５０、図５

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、共通の処理ガス原料供給部を用いつつ、複数のガスシャワーヘッド部毎に処理ガスの成分を調整することが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。

本発明のプラズマ処理装置は、真空排気された処理空間内の被処理基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置において、
前記被処理基板が載置される載置台を備え、前記プラズマ処理が実施される処理空間を構成する処理容器と、
前記処理空間の天井面を構成し、前記天井面を中央部側から周辺部側へ向けて径方向に分割してなる複数の領域に各々設けられ、前記処理空間に処理ガスを供給するガス吐出孔が形成された複数のガスシャワーヘッド部と、
前記複数のガスシャワーヘッド部から処理空間に供給された処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ発生部と、
前記処理ガスに含まれる、第１の処理ガス原料を供給するための第１の処理ガス原料供給部、及び第２の処理ガス原料を供給するための第２の処理ガス原料供給部と、
前記第１の処理ガス原料供給部から、前記処理空間に供給される第１の処理ガス原料の流量調節を行うための第１の供給流量調節部と、
前記第１の供給流量調節部にて流量調節された第１の処理ガス原料を、前記複数のガスシャワーヘッド部に分配して供給するための複数の第１の分配流路に各々設けられ、各ガスシャワーヘッド部に供給される第１の原料ガスの流量調節を行うための複数の第１の分配流量調節部と、
前記第２の処理ガス原料供給部から、前記処理空間に供給される第２の処理ガス原料の流量調節を行うための第２の供給流量調節部と、
前記第２の供給流量調節部にて流量調節された第２の処理ガス原料を、前記複数のガスシャワーヘッド部に分配して供給するための複数の第２の分配流路に各々設けられ、各ガスシャワーヘッド部に供給される第２の原料ガスの流量調節を行うための複数の第２の分配流量調節部と、を備えたことを特徴とする。

本発明は、第１、第２の処理ガス原料供給部の各々に、第１、第２の処理ガス原料の流量調節を行う第１、第２の供給流量調節部を設け、さらに、複数のガスシャワーヘッド部に対してこれら第１、第２の処理ガス原料を分配する複数の第１、第２の分配流路に対しても、各々、第１、第２の分配流量調節部を設けている。この結果、共通の第１、第２の処理ガス原料供給部から得られた第１、第２の処理ガス原料を任意の割合で混合して、被処理基板の各位置に供給することができる。

実施の形態に係るプラズマ処理装置にて処理される被処理基板の第１の説明図である。 プラズマ処理装置にて処理される被処理基板の第２の説明図である。 プラズマ処理装置の縦断側面図である。 前記プラズマ処理装置に設けられている金属窓の平面図である。 前記金属窓を構成する各ガスシャワーヘッド部へのエッチングガスの供給系統図である。 プラズマ処理装置にて処理される他の被処理基板に係る第１の説明図である。 前記他の被処理基板に係る第２の説明図である。 第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置にて処理される被処理基板の説明図である。 第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置に対する処理ガスの供給系統図である。 第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置に対する処理ガスの供給系統図である。 処理ガスの供給流路内の各位置における圧力を示す説明図である。 ＳｉＣｌ_４ガスの温度−蒸気圧特性図である。

本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置１の具体的な構成を説明する前に、当該プラズマ処理装置１にて実施されるプラズマ処理の例、当該プロセス処理の実施にあたって把握された問題点について図１、２を参照しながら説明する。
図１、２は、処理対象の被処理基板Ｇの上面（被処理面）の異なる領域の拡大縦断側面図を示している。当該被処理基板Ｇは、ガラス基板７０１上に、いずれもケイ素含有膜であるＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３がこの順に積層され、さらにＳｉＮ膜７０３の上面には、露光現像されたフォトレジスト膜７０４がパターニングされている。

例えば被処理基板Ｇは、矩形形状のＦＰＤ用のガラス基板７０１により構成されている。ここで、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などが例示される。

前記被処理基板Ｇに対して、第１の処理ガス原料である四フッ化炭素（ＣＦ_４）ガスまたは三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスの少なくとも一方と、第２の処理ガス原料である酸素（Ｏ_２）ガスとを含むエッチングガスをプラズマ化して供給することにより、フォトレジスト膜７０４を徐々にアッシングしながら、フォトレジスト膜７０４によって覆われていない領域のＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３を除去するエッチング処理が行われる。ＳｉＯ膜７０２やＳｉＮ膜７０３は、本実施の形態のエッチング対象膜に相当する。

上述の処理について、本発明者らは、被処理基板Ｇの被処理面内の位置に応じて、パターニングされたフォトレジスト膜７０４の縦断面形状が異なり、その結果、エッチング処理の結果が相違する傾向があることを見出した。

例えば、被処理基板Ｇの周辺部側に形成されたフォトレジスト膜７０４においては、図１（ａ）に示すようにパターニングされた後のフォトレジスト膜７０４の端部の傾き（テーパー角度）が大きくなる場合がある。

このパターニングされた後のフォトレジスト膜７０４の端部の傾きが大きい部分に対して、Ｏ_２ガスの濃度（分圧）が低い（例えばＯ_２ガス／ＣＦ_４ガスの流量比が１：３）のエッチングガスを用いてエッチング処理を行うと、図１（ｂ）に示すようにガラス基板７０１上のＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３が良好な状態でエッチング除去される。
一方、Ｏ_２ガスの濃度が高い（例えばＯ_２ガス／ＣＦ_４ガスの流量比が３：２）のエッチングガスを用いてエッチング処理を行うと、図１（ｃ）に示すようにＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３の端部には、フォトレジスト膜７０４のテーパー角度に依存した形状の残渣物（テーパー残渣７１ａ）や、小さな針状のエッチング残渣７１ｂが残存してしまう場合があった。

また例えば、被処理基板Ｇの中央部側に形成されたフォトレジスト膜７０４においては、図２（ａ）に示すようにパターニングされた後のフォトレジスト膜７０４の端部の傾き（テーパー角度）が小さくなる場合がある。

このパターニングされた後のフォトレジスト膜７０４の端部の傾きが小さい部分に対して、Ｏ_２ガスの濃度が低い（例えば図１（ｂ）の場合と同様のＯ_２ガス／ＣＦ_４ガスの流量比）のエッチングガスを用いてエッチング処理を行うと、図２（ｂ）に示すようにガラス基板７０１上から除去されたＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３の端部には、針状のエッチング残渣７１ｂが残存してしまう傾向がみられた。
一方、Ｏ_２ガスの濃度が高い（例えば図１（ｃ）の場合と同様のＯ_２ガス／ＣＦ_４ガスの流量比）のエッチングガスを用いてエッチング処理を行うと、図２（ｃ）に示すようにガラス基板７０１上のＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３が良好な状態でエッチング除去される。

以上に説明したエッチングガス中のＯ_２ガスの濃度と、被処理基板Ｇの各位置におけるエッチング処理の結果との対応関係によれば、被処理基板Ｇの周辺部側にて良好なエッチング処理結果を得るために、Ｏ_２ガスの濃度が低いエッチングガスを被処理基板Ｇの全面に供給すると、被処理基板Ｇの中央部側のＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３の端部にて、針状のエッチング残渣７１ｂが残存してしまうおそれがある。

また、被処理基板Ｇの中央部側にて良好なエッチング処理結果を得るために、Ｏ_２ガスの濃度が高いエッチングガスを被処理基板Ｇの全面に供給すると、被処理基板Ｇの周辺部側のＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３の端部にて、テーパー残渣７１ａや針状のエッチング残渣７１ｂが残存してしまうおそれがある。
以上に説明した問題点に対応するため、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１は、被処理基板Ｇの位置に応じてエッチングガス中のＯ_２ガスの濃度を変化させることが可能な構成となっている。

図３、４を用いて本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置１の構成を説明する。
図３の縦断側面図に示すように、プラズマ処理装置１は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の容器本体１０を備え、当該容器本体１０は電気的に接地されている。容器本体１０の上面には開口が形成され、この開口は、当該容器本体１０と絶縁されて設けられた矩形形状の金属窓３によって気密に塞がれる。

これら容器本体１０及び金属窓３によって囲まれた空間は被処理基板Ｇの処理空間１００となる。金属窓３の上方側の空間は、高周波アンテナ（プラズマアンテナ）５が配置されるアンテナ室５０となる。
また容器本体１０の側壁には、被処理基板Ｇを搬入出するための搬入出口１０１および搬入出口１０１を開閉するゲートバルブ１０２が設けられている。

処理空間１００の下部側には、前記金属窓３と対向するように、被処理基板Ｇを載置するための載置台１３が設けられている。載置台１３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成され、平面視したときの形状が矩形形状となっている。載置台１３に載置された被処理基板Ｇは、不図示の静電チャックにより吸着保持される。載置台１３は絶縁体枠１４内に収納され、この絶縁体枠１４を介して容器本体１０の底面に設置されている。

載置台１３には、整合器１５１を介して第２の高周波電源１５２が接続されている。第２の高周波電源１５２は、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が３．２ＭＨｚの高周波電力を載置台１３に印加する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、処理空間１００内に生成されたプラズマ中のイオンを被処理基板Ｇに引き込むことができる。
なお、載置台１３内には、被処理基板Ｇの温度を制御するために、セラミックヒータなどの加熱手段、及び冷媒流路とからなる温度制御機構と、温度センサー、被処理基板Ｇの裏面に熱伝達用のＨｅガスを供給するためのガス流路が設けられている（いずれも図示せず）。

また容器本体１０の底面には排気口１０３が形成され、この排気口１０３には真空ポンプなどを含む真空排気部１２が接続されている。処理空間１００の内部は、この真空排気部１２によってプラズマ処理時の圧力に真空排気される。図３に示すように排気口１０３は、載置台１３の周囲に複数個設けられ、平面視したとき矩形形状の載置台１３の四隅の近傍位置や、載置台１３の四辺に沿った位置などに配置されている。

図３、及び処理空間１００側から金属窓３を見た平面図である図４に示すように、容器本体１０の側壁の上面側には、アルミニウムなどの金属からなる矩形形状の枠体である金属枠１１が設けられている。容器本体１０と金属枠１１との間には、処理空間１００を気密に保つためのシール部材１１０が設けられている。ここで容器本体１０及び金属枠１１は本実施の形態の処理容器を構成している。

さらに、本例の金属窓３は複数の部分窓３０に分割され、これらの部分窓３０が金属枠１１の内側に配置され、全体として矩形形状の金属窓３を構成している。各部分窓３０は、例えば非磁性体で導電性の金属、アルミニウムまたはアルミニウムを含む合金などにより構成される。

各部分窓３０は処理ガス供給用のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄを兼ねている。例えば図３に示すように各ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄの内部には、エッチングガスを拡散させるガス拡散室３０１が形成されている。また、ガス拡散室３０１が形成された領域の下面側には、処理空間１００に対して処理ガスを供給するための多数のガス吐出孔３０２が形成されている。
これらの構成を備えた部分窓３０（ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ）は、不図示の保持部を介して保持され、既述の金属窓３を構成すると共に、処理空間１００の天井面を構成している。

図４を参照しながら各ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄの平面形状及び配置について説明すると、ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄは、中央部側から周辺部側へ向けて、天井面である金属窓３を、径方向に３分割してなる複数の領域に設けられている。
前記３分割された領域のうち、中央部側の矩形領域には、ガスシャワーヘッド部３０ａが設けられ、また当該ガスシャワーヘッド部３０ａの周囲の角環状の領域には、ガスシャワーヘッド部３０ｂが設けられている。

さらに、天井面を分割してなる前記複数の領域のうち、最も周辺部側の角環状の領域は、角環の角部（矩形形状の天井面の角部）を含む４つの領域と、隣り合う前記角部の間に挟まれた、前記角環（矩形形状）の辺部を含む４つの領域とに分割されている。そして、角部を含む４つの領域には、周辺ガスシャワーヘッド部３０ｄが設けられ、辺部を含む４つの領域には周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃが設けられている。

ここで、処理空間１００内の真空排気を行うため、載置台１３の周囲に複数個配置された既述の排気口１０３は、周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄが設けられた環状の領域の下方位置、または当該下方位置よりも、外方側の位置に設けられている（図３）。

互いに分割されたガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ（部分窓３０）は、絶縁部材３１によって金属枠１１やその下方側の容器本体１０から電気的に絶縁されると共に、隣り合うガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ同士も絶縁部材３１によって互いに絶縁されている（図３、４参照）。

また、部分窓３０の耐プラズマ性を向上させるために、各部分窓３０の処理空間１００側の面（ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄの下面）は耐プラズマコーティングされている。耐プラズマコーティングの具体例としては、陽極酸化処理やセラミックス溶射による誘電体膜の形成を挙げることができる。

図３に示すように、各ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄのガス拡散室３０１は、ガス供給管４３ａ〜４３ｄを介してＣＦ_４ガス供給部４ａ及びＯ_２ガス供給部４ｂに接続されている。
ＣＦ_４ガス供給部４ａは、本実施の形態の第１の処理ガス原料供給部に相当し（図３、５中には、「第１の処理ガス原料供給部」と表示してある）、当該ＣＦ_４ガス供給部４ａからは、第１の処理ガス原料であるＣＦ_４ガスが供給される。なお、ＣＦ_４ガス供給部４ａに替えてＮＦ_３ガス供給部を設け、第１の処理ガス原料としてＮＦ_３ガスを供給してもよいことは勿論である。

ＣＦ_４ガス供給部４ａの下流側には、処理空間１００に供給されるＣＦ_４ガスの流量調節を行うための第１の供給流量調節部４１ａが設けられ、さらに第１の供給流量調節部４１ａの下流側には、開閉バルブＶ１を介して複数本、例えば４本の第１の分配流路４０１が接続されている。各第１の分配流路４０１は、ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ側のガス供給管４３ａ〜４３ｄに接続され、第１の供給流量調節部４１ａにて流量調節されたＣＦ_４ガスを、複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに分配して供給する役割を果たす。例えば第１の供給流量調節部４１ａは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）により構成される。

さらに各第１の分配流路４０１には、各々のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに供給されるＣＦ_４ガスの流量調節を行うための第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａが設けられている。例えば第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａはＭＦＣにより構成される。
上流側の第１の供給流量調節部４１ａにて流量調整されたＣＦ_４ガスを下流側の第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａにて任意の流量比に分配するので、第１の供給流量調節部４１ａにおけるＣＦ_４ガスの流量設定値をＦ_１、第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａの各流量設定値をｆ_１１〜ｆ_１４としたとき、Ｆ_１＝ｆ_１１＋ｆ_１２＋ｆ_１３＋ｆ_１４の関係が成り立つ。

各第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａの下流側には開閉バルブＶ３１〜Ｖ３４が設けられ、第１の分配流路４０１はこれら開閉バルブＶ３１〜Ｖ３４の下流側の位置にてガス供給管４３ａ〜４３ｄと接続されている。
このとき、各第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａから複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに至るガス流路の長さと断面積を統一してガス流路のコンダクタンスを等しくすることで、複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄから、より均等にガスを供給することができる。

一方、Ｏ_２ガス供給部４ｂは、本実施の形態の第２の処理ガス原料供給部に相当し（図３、５中には、「第２の処理ガス原料供給部」と表示してある）、当該Ｏ_２ガス供給部４ｂからは、第２の処理ガス原料であるＯ_２ガスが供給される。
Ｏ_２ガス供給部４ｂの下流側には、処理空間１００に供給されるＯ_２ガスの流量調節を行うための第２の供給流量調節部４１ｂが設けられ、さらに第２の供給流量調節部４１ｂの下流側には、開閉バルブＶ２を介して複数本、例えば第１の分配流路４０１と、同じく４本の第２の分配流路４０２が接続されている。各第２の分配流路４０２は、互いに異なる第１の分配流路４０１に合流し、これら第１の分配流路４０１を介してガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ側の既述のガス供給管４３ａ〜４３ｄに接続されている。各第２の分配流路４０２についても、第２の供給流量調節部４１ｂにて流量調節されたＯ_２ガスを、複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに分配して供給する役割を果たしている。例えば第２の供給流量調節部４１ｂはＭＦＣにより構成される。

さらに各第２の分配流路４０２には、各々のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに供給されるＯ_２ガスの流量調節を行うための第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂが設けられている。例えば第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂはＭＦＣにより構成される。
上流側の第２の供給流量調節部４１ｂにて流量調整されたＯ_２ガスを下流側の第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂにて任意の流量比に分配するので、第２の供給流量調節部４１ｂにおけるＯ_２ガスの流量設定値をＦ_２、第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂの各流量設定値をｆ_２１〜ｆ_２４としたとき、Ｆ_２＝ｆ_２１＋ｆ_２２＋ｆ_２３＋ｆ_２４の関係が成り立つ。

各第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂの下流側には開閉バルブＶ４１〜Ｖ４４が設けられ、各第２の分配流路４０２はこれら開閉バルブＶ４１〜Ｖ４４の下流側の位置にて、ガス供給管４３ａ〜４３ｄと接続された第１の分配流路４０１に合流している。
このとき、各第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂから複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに至るガス流路の長さと断面積を統一してガス流路のコンダクタンスを等しくすることで、複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄから、より均等にガスを供給することができる。

図５は、金属窓３を構成する各ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄと、第１、第２の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、４２１ｂ〜４２４ｂが設けられた第１、第２の分配流路４０１、４０２との接続関係を示している。
図５によると、中央部側のガスシャワーヘッド部３０ａ、及びその周囲のガスシャワーヘッド部３０ｂに対しては、第１の分配流量調節部４２１ａ、４２２ａ、第２の分配流量調節部４２１ｂ、４２２ｂによって各ガスの流量調節が行われる。

一方、周辺部側の角環の辺部を構成する４つの周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃに対しては、共通の第１、第２の分配流量調節部４２３ａ、４２３ｂを用いて流量調節されたガスが分配供給される。また前記角環の角部を構成する４つの周辺ガスシャワーヘッド部３０ｄに対しては、辺部側とは異なる共通の第１、第２の分配流量調節部４２４ａ、４２４ｂを用いて流量調節されたガスが分配供給される。

さらに図３に示すように、金属窓３の上方側には天板部６１が配置され、この天板部６１は、金属枠１１上に設けられた側壁部６３によって支持されている。金属窓３、側壁部６３及び天板部６１にて囲まれた空間はアンテナ室５０を構成し、アンテナ室５０の内部には、部分窓３０に面するように高周波アンテナ５が配置されている。

高周波アンテナ５は、例えば、図示しない絶縁部材からなるスペーサを介して部分窓３０から離間して配置される。高周波アンテナ５は、各部分窓３０に対応する面内で、矩形形状の金属窓３の周方向に沿って周回するように、渦巻状に形成される（平面図示省略）。なお、高周波アンテナ５の形状は、渦巻に限定されるものではなく、一本または複数のアンテナ線を環状にした環状アンテナであってもよい。さらに、角度をずらしながら複数のアンテナ線を巻きまわし、全体が渦巻状となるようにした多重アンテナを採用してもよい。このように、金属窓３や各部分窓３０に対応する面内で、その周方向に沿って周回するようにアンテナ線が設けられていれば、高周波アンテナ５の構造は問わない。

各高周波アンテナ５には、整合器５１１を介して第１の高周波電源５１２が接続されている。各高周波アンテナ５には、第１の高周波電源５１２から整合器５１１を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。これにより、プラズマ処理の間、部分窓３０それぞれの表面に渦電流が誘起され、この渦電流によって処理空間１００の内部に誘導電界が形成される。ガス吐出孔３０２から吐出された処理ガスは、誘導電界によって処理空間１００の内部においてプラズマ化される。

さらに図３に示すように、このプラズマ処理装置１には制御部６が設けられている。制御部６は不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とを備えたコンピュータからなり、この記憶部には被処理基板Ｇが配置された処理空間１００内を真空排気し、高周波アンテナ５を用いてエッチングガス（処理ガス）をプラズマ化して被処理基板Ｇを処理する動作を実行させる制御信号や各流量調節部４１ａ、４１ｂ、４２１ａ〜４２４ａ、４２１ｂ〜４２４ｂの流量設定値を出力するためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこから記憶部にインストールされる。

以上に説明した構成を備えるプラズマ処理装置１の作用について説明する。
初めに、ゲートバルブ１０２を開き、隣接する真空搬送室から搬送機構（いずれも図示せず）により、搬入出口１０１を介して処理空間１００内に被処理基板Ｇを搬入する。次いで、載置台１３上に被処理基板Ｇを載置して、不図示の静電チャックにより固定する一方、前記搬送機構を処理空間１００から退避させてゲートバルブ１０２を閉じる。

しかる後、各開閉バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３１〜Ｖ３４、Ｖ４１〜Ｖ４４を開き、各々、第１の供給流量調節部４１ａ、第２の供給流量調節部４１ｂによって流量調節されたＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの供給を開始する。
Ｏ_２ガスは、４つの第２の分配流路４０２に分流され、第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂにて流量調節された後、第１の分配流路４０１に合流する。一方、ＣＦ_４ガスは、４つの第１の分配流路４０１に分流され、第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａにて流量調節された後、第２の分配流路４０２側から供給されたＯ_２ガスと混合される。

ＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの各々について、第１の供給流量調節部４１ａ、第２の供給流量調節部４１ｂ、及び第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂにより、分流の前後で２段階の流量調節を行うことにより比較的簡易な構成で、第１、第２の処理ガス原料供給部から得られた第１、第２の処理ガス原料を互いに独立した任意の割合で混合して、被処理基板の各位置に供給することができる。その結果、ガラス基板７０１のエリア毎に、フォトレジスト膜７０４の端部の傾き対応したＯ_２ガス／ＣＦ_４ガスの流量比でエッチング処理を行うことが可能になる。
ＣＦ_４ガスとＯ_２ガスとを混合して得られたエッチングガスは、ガス供給管４３ａ〜４３ｄを介して各ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄのガス拡散室３０１に導入される。

Ｏ_２ガス／ＣＦ_４ガスの流量比について述べると、ガスシャワーヘッド部３０ａに分配されるエッチングガスは、Ｏ_２ガス／ＣＦ_４ガス＝１：３〜３：２の範囲内の値、周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄに分配されるエッチングガスは、Ｏ_２ガス／ＣＦ_４ガス＝１：３〜３：２の範囲内の値に調節される。そして、ガスシャワーヘッド部３０ａと、周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄとの間に位置するガスシャワーヘッド部３０ｂに分配されるエッチングガスについて、Ｏ_２ガス／ＣＦ_４ガスの流量比は、上述の各範囲内の値に調節される。
また後述するように、辺部の周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃと、角部の周辺ガスシャワーヘッド部３０ｄとは、Ｏ_２ガス／ＣＦ_４ガスの流量比が互いに異なるエッチングガスを供給してもよい。

一方、容器本体１０側では真空排気部１２より処理空間１００内の真空排気を行って、処理空間１００内を例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に調節する。また載置台１３上に載置された被処理基板Ｇの温度調節を行うと共に、被処理基板Ｇの裏面側には、熱伝達用のＨｅガスを供給する。

次いで、第１の高周波電源５１２から高周波アンテナ５に高周波電力を印加し、これにより金属窓３を介して処理空間１００内に均一な誘導電界を生成する。この結果、誘導電界により、処理空間１００内でエッチングガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。そして、第２の高周波電源１５２から載置台１３に印加されたバイアス用の高周波電力により、プラズマ中のイオンが被処理基板Ｇに向けて引き込まれ、被処理基板Ｇのエッチング処理が行われる。

このとき、第１、第２の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、４２１ｂ〜４２４ｂは、天井面である金属窓３の周辺部側に位置する周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄよりも、中央部側に位置するガスシャワーヘッド部３０ｂ、３０ａから供給されるエッチングガス中のＯ_２ガス濃度が高くなるように、各々、ＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの流量設定がされている。
言い替えると、第１、第２の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、４２１ｂ〜４２４ｂは、ＳｉＯ膜７０２やＳｉＮ膜７０３（エッチング対象膜）の上面側にパターニングされたフォトレジスト膜７０４の端部のテーパー角度の大きさが相違する領域に応じて、当該テーパー角度が大きい領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄよりも、テーパー角度が小さい領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部３０ｂ、３０ａから供給されるエッチングガス中の酸素濃度が高くなるように、各々、ＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの流量が設定されていることになる。

上述のＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの流量設定により、端部のテーパー角度が大きなフォトレジスト膜７０４がパターニングされている被処理基板Ｇの周辺部側の領域では（図１（ａ））、Ｏ_２ガスの濃度が低いエッチングガスを用いてエッチング処理を行うことが可能となる。この結果、ガラス基板７０１のＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３を良好な状態でエッチング除去することができる（図１（ｂ））。

このとき、周辺部側の辺部の周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃと、角部の周辺ガスシャワーヘッド部３０ｄとが異なる第１、第２の分配流量調節部４２３ａ、４２４ａ、４２３ｂ、４２４ｂに接続されていることにより、各周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄに供給されるエッチングガス中のＯ_２ガスの濃度を相違させることもできる。

一方、端部のテーパー角度が小さなフォトレジスト膜７０４がパターニングされている、被処理基板Ｇの中央部側の領域では（図２（ａ））、Ｏ_２ガスの濃度が高いエッチングガスを用いてエッチング処理を行うことが可能となる。この結果、ガラス基板７０１からＳｉＯ膜７０２、ＳｉＮ膜７０３を良好な状態でエッチング除去することができる（図２（ｃ））。

そして、予め設定した時間だけプラズマ処理を行ったら、各高周波電源５１２、１５２からの電力供給、及びＣＦ_４ガス供給部４ａ、Ｏ_２ガス供給部４ｂからのＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの供給を停止するとともに処理空間１００内から排気処理を行う。その後、搬入時とは反対の順序で被処理基板Ｇを搬出する。

本実施の形態に係るプラズマ処理装置１によれば以下の効果がある。ＣＦ_４ガス供給部４ａ、Ｏ_２ガス供給部４ｂの各々に、ＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの流量調節を行う第１、第２の供給流量調節部４１ａ、４１ｂを設け、さらに、複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに対してこれらＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスを分配する複数の第１、第２の分配流路４０１、４０２に対しても、各々、第１、第２の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、４２１ｂ〜４２４ｂを設けている。この結果、共通のＣＦ_４ガス供給部４ａ、Ｏ_２ガス供給部４ｂから得られたＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスを任意の割合で混合することが可能となり、これらのガスが所望の割合で混合されたエッチングガスを、被処理基板Ｇの各位置に供給することができる。これにより、被処理基板Ｇの被処理面内の位置に応じてパターニングされたフォトレジスト膜７０４の縦断面形状が異なる場合でも、複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ毎にその縦断面形状に対応した流量比でＣＦ_４ガスとＯ_２ガスを供給することができるので良好なエッチング処理結果を得ることができる。

ここで、複数のガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄからＯ_２濃度が異なるエッチングガスを供給することが可能に構成された上述のプラズマ処理装置１は、図１、２を用いて説明した、テーパー残渣７１ａやエッチング残渣７１ｂの残存が問題となるプロセスにて、エッチング対象膜（上述の例ではケイ素含有膜であるＳｉＯ膜７０２やＳｉＮ膜７０３）を良好な状態で除去するエッチング処理に適用する場合に限定されない。
例えばフォトレジスト膜７０４の端部に形成される既述の傾きが、エッチング処理された後のパターンに転写される際に、転写された傾きのテーパー角度を揃える目的で前記プラズマ処理装置１を利用することもできる。

図６（ａ）、７（ａ）は、薄膜トランジスタの形成が行われる被処理基板Ｇにおいて、多結晶シリコンまたはモリブデンであるエッチング対象膜７０７の上面にフォトレジスト膜７０４をパターニングした例を示している（エッチング対象膜７０７の下層側の記載は省略してある）。

多結晶シリコン膜またはモリブデン膜であるエッチング対象膜７０７は、第１の処理ガスである四フッ化炭素（ＣＦ_４）ガス、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガス、三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガス、または塩素（Ｃｌ_２）ガスから少なくとも１つ選択したガスと、第２の処理ガスである酸素（Ｏ_２）ガスとを含むガスをプラズマ化させたエッチングガスを用いて除去することができる。
本例では、既述のケイ素含有膜（ＳｉＯ膜７０２やＳｉＮ膜７０３）の除去と同様に、ＣＦ_４ガスとＯ_２ガスとを含むエッチングガスを用いて前記エッチング対象膜７０７を除去する場合について説明する。

ここで、フォトレジスト膜７０４のテーパー角度は、フォトレジスト膜７０４の塗布、現像プロセスの影響を受ける場合もあり、当該プロセスによっては図１（ａ）、２（ａ）に示した例とは反対に、被処理基板Ｇの中央部側にてテーパー角度が大きくなり、周辺部側にてテーパー角度が小さくなる場合もある。図６（ａ）、７（ａ）は、このような例を示している。

このようにテーパー角度が異なるフォトレジスト膜７０４が形成されている被処理基板Ｇに対し、例えば被処理基板Ｇの全面にて、ＣＦ_４ガス／Ｏ_２ガスの混合比（Ｏ_２ガス濃度）が等しいエッチングガスを供給してエッチング処理を行う場合について検討する。
フォトレジスト膜７０４を利用したエッチング処理においては、エッチングガスに含まれるＯ_２ガスの作用により、フォトレジスト膜７０４を徐々にアッシングしつつ、エッチング対象膜７０７のエッチングが進行する。このため、エッチングガスに含まれるＯ_２ガスの濃度を制御することで、エッチング対象膜７０７のエッチング中における、フォトレジスト膜７０４のアッシングレートを変更することができる。

このとき、被処理基板Ｇの中央部側と周辺部側との間でエッチングガス中のＯ_２ガスの濃度がほぼ等しいと、各位置におけるフォトレジスト膜７０４の単位時間当たりのアッシング量がほぼ同じ条件下でエッチングが進行する。
この結果、フォトレジスト膜７０４のテーパー角度が相違した状態のままエッチングが行われるので、パターン７０７ａに転写されるテーパー角度についても、被処理基板Ｇの面内で相違した状態となる。即ち、被処理基板Ｇの中央部側に形成されるパターン７０７ａの端部のテーパー角度θ_１が、周辺部側に形成されるパターン７０７ａの端部のテーパー角度θ_２よりも大きくなる不揃いが生じる（図６（ｂ）、７（ｂ））。

一方、エッチング処理に続く後段の処理からの要請などにより、多結晶シリコンやモリブデンのパターン７０７ａのテーパー角度を、被処理基板Ｇの面内でできるだけ揃える必要性が生じる場合もある。図３を用いて説明したプラズマ処理装置１は、このような場合においても活用することができる。
この場合は、第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａは、所定の処理時間内にエッチング処理が完了するように、各々、ＣＦ_４ガスの流量設定がされる。また、第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂは、天井面である金属窓３の周辺部側に位置する周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄよりも、中央部側に位置するガスシャワーヘッド部３０ｂ、３０ａから供給されるエッチングガス中のＯ_２ガス濃度が高くなるように、各々、Ｏ_２ガスの流量設定がされる。

言い替えると、第１、第２の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、４２１ｂ〜４２４ｂは、エッチング対象膜７０７の上面側にパターニングされたフォトレジスト膜７０４の端部のテーパー角度が小さい領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄよりも、前記テーパー角度が大きい領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部３０ｂ、３０ａから供給されるエッチングガス中の酸素濃度が高くなるように、各々、ＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの流量が設定されていることになる。

上述のＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガスの流量設定により、テーパー角度が大きなフォトレジスト膜７０４がパターニングされている被処理基板Ｇの中央部側の領域では（図６（ａ））、Ｏ_２ガスの濃度が高いエッチングガスを用いてエッチング処理が行われ、テーパー角度が小さなフォトレジスト膜７０４がパターニングされている被処理基板Ｇの周縁部側の領域では（図７（ａ））、Ｏ_２ガスの濃度が低いエッチングガスを用いてエッチング処理が行われる。

このとき、テーパー角度が小さなフォトレジスト膜７０４よりも、テーパー角度が大きなフォトレジスト膜７０４のアッシング速度が大きくなるので、各領域のテーパー角度の相違が緩和される方向にアッシングが進行する。この結果、これらのフォトレジスト膜７０４を用いて形成されるパターン７０７ａの端部のテーパー角度θ’_１、θ’_２を互いに近づけつつエッチングを行うことができる（図６（ｃ）、図７（ｃ））。

次に、図８、９を参照しながら、第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置１ａの構成及び適用プロセスについて説明する。
図８（ａ）は、処理対象の被処理基板Ｇの上面の拡大縦断側面図を示している。当該被処理基板Ｇにおいては、ガラス基板７０１上に、厚さが数百ｎｍ程度のアルミニウム膜７０５が成膜され、さらにその上面に数十ｎｍ程度のＳｉＯ_２膜７０６が形成されている。

そして、ＳｉＯ_２膜７０６の上面には、これらアルミニウム膜７０５、ＳｉＯ_２膜７０６の積層膜をラインアンドスペース状にエッチングするためのフォトレジスト膜７０４ａがパターニングされている。フォトレジスト膜７０４ａは、ラインアンドスペースのライン幅、及びスペース幅が、各々、数十ｎｍ程度となるようにパターニングされている。

上述の構成を備える被処理基板Ｇに対して、第１の処理ガス原料であり、主エッチングガスでもある塩素（Ｃｌ_２）ガスと、第２の処理ガス原料であり、添加ガスでもある窒素（Ｎ_２）ガス及びハロゲン含有ガスである添加ガス（以下、「ハロゲン含有添加ガス」ともいう）として例えばフルオロホルム（ＣＨＦ_３）とを含むガスをプラズマ化して供給することにより、フォトレジスト膜７０４ａによって覆われていない領域のアルミニウム膜７０５、ＳｉＯ_２膜７０６を除去するエッチング処理が行われる。ここではハロゲン含有添加ガスとしてフルオロホルム（ＣＨＦ_３）を用いた例を示したがハロゲン含有添加ガスとしてはＣＦ_４、Ｃ_２ＨＦ_５、Ｃ_４Ｆ_８、ＢＣｌ_３、ＨＣｌなどを用いることができる。

上記の処理が行われる被処理基板Ｇについて、本発明者らは、被処理基板Ｇの被処理面内の位置に応じて、エッチング処理を行いやすい領域と、エッチング処理による所望のラインアンドスペースパターン７２が得られにくい領域とがあることを見出した。

例えば被処理基板Ｇの周辺部側においては、図８（ｂ）に示すように、比較的良好なラインアンドスペースパターン７２が形成される一方、被処理基板Ｇの中央部側においては、図８（ｃ）に示すように、エッチング不良による不完全パターン７３が形成された。
被処理基板Ｇの中央部側において、不完全パターン７３が形成されてしまう理由は、被処理基板Ｇの周辺部側に比べて、フォトレジスト膜７０４ａがエッチングされることにより生成されるカーボンの量が多く、また、生成されたカーボンの排気能力が低いためこれらカーボンがフォトレジスト膜７０４ａによって覆われていないアルミニウム膜７０５、ＳｉＯ_２膜７０６の上に付着してしまい主エッチングガスであるＣｌ_２ガスによるエッチング処理が抑制されてしまうことによるものではないかと予想している。

そこで第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置１ａは、複数に分割されたガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄを用いて、被処理基板Ｇの各領域に、異なる流量のエッチングガスを供給することが可能な構成を備えている。
図９は、第１の処理ガス原料供給部であるＣｌ_２ガス供給部４ｃ（図９には、「第１の処理ガス原料供給部」と表示してある）、及び第２の処理ガス原料供給部であるＮ_２ガス供給部４ｄ、ハロゲン含有添加ガス供給部４ｅ（図９には、各々、「第２の処理ガス原料供給部（１）、第２の処理ガス原料供給部（２）」と表示してある）から、各ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄへの各ガスの供給経路を模式的に示している。なお、プラズマ処理装置１ａの具体的な装置構成は、図３、４を用いて説明したプラズマ処理装置１の場合と同様なので、再度の説明を省略する。また、図９に記載のプラズマ処理装置１ａ、及び後述の図１０に記載のプラズマ処理装置１ｂにおいて、図３、４を用いて説明したものと共通の構成要素には、これらの図にて用いたものと共通の符号を付してある。

図９に示すプラズマ処理装置１ａは、第１、第２の処理ガス原料のガス種が異なる点、及びＮ_２ガス供給部４ｄ、ハロゲン含有添加ガス供給部４ｅから供給された２種類のガスが混合された後、第２の分配流路４０２にて分流される点が、既述の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１と異なる。また本例では、Ｎ_２ガス／ハロゲン含有添加ガスの流量比はガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ間で同じとする一方で、各ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄからのＣｌ_２ガスの分配比を相違させることができるように、第１、第２の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、４２１ｂ〜４２４ｂによる流量調節が行われる。

上述の構成を備えるプラズマ処理装置１ａによれば、エッチング時にフォトレジスト膜７０４ａ起因のカーボンが付着しやすい被処理基板Ｇの中央部側に位置するガスシャワーヘッド部３０ａにて、周辺部側に位置する周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄよりも、主エッチングガスであるＣｌ_２ガスに対して添加ガスであるＮ_２ガス及びハロゲン含有添加ガスの分配比を小さくすることにより、フォトレジスト膜７０４ａ起因のカーボンの付着を抑えて良好なラインアンドスペースパターン７２を得ることが可能となる。
また、周方向に分割された周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄ間で第１の処理ガス原料である主エッチングガスと第２の処理ガス原料である添加ガスの供給流量を相違させることも可能である。

以上、図３、４、７を用いて説明した第１、第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置１、１ａでは、最も外周側の角環状の領域に位置する周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、周辺ガスシャワーヘッド部３０ｄについて、周方向に分割する例を示したが、周方向へ分割された周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、周辺ガスシャワーヘッド部３０ｄは、最外周側の領域に限定されない。

天井面である部分窓３０を、径方向に４分割し、最外周よりも１つ内側の各環状の領域を周方向に分割して周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄを配置してもよい。
例えば部分窓３０の中心位置から周辺位置までの距離の１／２よりも外周側に位置する領域内であれば、周方向に分割された周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄを設けることにより、排気口１０３との位置関係に応じたエッチングガス（処理ガス）の流量比調整、供給流量調整による処理結果の向上を図ることができる。

一方で、部分窓３０の外周側に位置する周方向に分割することは必須ではない。図１０のプラズマ処理装置１ｂに示すように、矩形形状の部分窓３０を、径方向に分割して形成される外周側の領域に配置されるガスシャワーヘッド部３０ｅについて、周方向の分割は行わずに、角環状のガスシャワーヘッド部３０ｅから処理ガスの供給を行ってもよい。

図１０は、第１の処理ガス原料である四フッ化ケイ素（ＳｉＦ_４）ガス及び四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）ガスと、第２の処理ガス原料である窒素（Ｎ_２）ガスまたは酸素（Ｏ_２）ガスとを含む成膜ガスをプラズマ化して供給することにより、被処理基板Ｇ上にＳｉＯ_２膜やＳｉＮ膜の成膜処理を行うプラズマ処理装置１ｂの構成例を示している。

図１０には、第１の処理ガス原料供給部としてＳｉＣｌ_４ガス供給部４ｆとＳｉＦ_４ガス供給部４ｈ（図１０には、各々、「第１の処理ガス原料供給部（１）、第１の処理ガス原料供給部（２）」と表示してある）とを設け、第２の処理ガス原料供給部としてＮ_２ガス供給部４ｇとＯ_２ガス供給部４ｉとを設けた場合を例示してある（図１０には、各々、「第２の処理ガス原料供給部（１）、第２の処理ガス原料供給部（２）」と表示してある）。ＳｉＣｌ_４ガス供給部４ｆ及びＳｉＦ_４ガス供給部４ｈの下流側には、各々、第１の供給流量調節部４１ａ、４１ｃが設けられ、さらに第１の供給流量調節部４１ａ、４１ｃの下流側には、開閉バルブＶ１、Ｖ３を介して３本の第１の分配流路４０１が共通に接続されている。また、Ｎ_２ガス供給部４ｇ及びＯ_２ガス供給部４ｉの下流側には、各々、第１の供給流量調節部４１ｂ、４１ｄが設けられ、さらに第１の供給流量調節部４１ｂ、４１ｄの下流側には、開閉バルブＶ２、Ｖ４を介して３本の第２の分配流路４０２が共通に接続されている。

図１０に示すプラズマ処理装置１ｂは、ＳｉＣｌ_４ガス供給部４ｆとＳｉＦ_４ガス供給部４ｈから供給された２種類のガスが混合された後、第１の分配流路４０１にて分流される点と、Ｎ_２ガス供給部４ｇとＯ_２ガス供給部４ｉのいずれか一方から供給されたガスが、第２の分配流路４０２にて分流される点とが既述の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１と異なる。Ｎ_２ガス供給部４ｇとＯ_２ガス供給部４ｉのいずれか一方から、Ｎ_２ガスとＯ_２ガスとを切り替えて供給することにより、ＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜を切り替えて成膜することができる。
なお、プラズマ処理装置１ｂについても具体的な装置構成は、図３、４を用いて説明したプラズマ処理装置１の場合と同様なので、再度の説明を省略する。

図１１は、ＳｉＣｌ_４ガス供給部４ｆやＳｉＦ_４ガス供給部４ｈ、Ｎ_２ガス供給部４ｇが設けられているガスボックスからガスシャワーヘッド部３０ａ、３０ｂ、３０ｅに至る経路内の各位置の圧力を示している。
図１１中の四角のプロットは、第２の分配流路４０２を設けずに、第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２３ａの上流側にＳｉＣｌ_４ガス供給部４ｆ、ＳｉＦ_４ガス供給部４ｈ、Ｎ_２ガス供給部４ｇを設け、例えば１５０ｓｃｃｍに流量調節されたＳｉＦ_４ガスと、１５０ｓｃｃｍに流量調節されたＳｉＣｌ_４ガスと、４０００ｓｃｃｍに流量調節されたＮ_２ガスを混合し、第１の分配流路４０１を介してガスシャワーヘッド部３０ａ、３０ｂ、３０ｅに供給した場合の各位置の圧力を示している。

ＳｉＣｌ_４ガスとＳｉＦ_４ガスとＮ_２ガスとを予め混合する場合、ＭＦＣである第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２３ａの上流側の経路内の全圧が３３ｋＰａ（２５０ｔｏｒｒ）程度高くなる。図１２に示すＳｉＣｌ_４（沸点５７．６℃）の蒸気圧曲線によると、当該圧力は２５℃よりも高い温度下の蒸気圧である。従って、ＳｉＣｌ_４ガスとＳｉＦ_４ガスとＮ_２ガスとの混合ガス（成膜ガス）が流れる第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２３ａの上流側の配管を加熱しないと、ＳｉＣｌ_４が凝縮してしまうおそれがある。

また、第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２３ａはコンダクタンスが小さく、第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２３ａの上流で混合ガスの圧力が高くなるため、蒸気圧の低いＳｉＣｌ_４ガスを正しく供給することが難しいという問題もある。

そこで図１０に示すように、ＳｉＣｌ_４ガス供給部４ｆとＳｉＦ_４ガス供給部４ｈから供給されるＳｉＣｌ_４ガスとＳｉＦ_４ガス用の第１の分配流路４０１と、Ｎ_２ガス供給部４ｇから供給されるＮ_２ガス供給用の第２の分配流路４０２とを分離することにより、図１１中にひし形のプロットに示すように、第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２３ａの上流側の経路内の全圧を低下させ、蒸気圧の低いＳｉＣｌ_４ガスの凝縮を抑制すると共にＳｉＣｌ_４ガスを正しく供給することができる。
また、Ｎ_２ガス供給部４ｇからのＮ_２ガスの供給と切り替えて、Ｏ_２ガス供給部４ｉからＯ_２ガスを供給し、ＳｉＣｌ_４ガスとＳｉＦ_４ガスとＯ_２ガスとの混合ガス（成膜ガス）を用いて成膜を行う場合においても、同様の作用効果が得られる。

さらに、ＳｉＣｌ_４ガス供給部４ｆやＳｉＦ_４ガス供給部４ｈから単独でＳｉＣｌ_４ガスやＳｉＦ_４ガスを供給する場合に、各々のガスを構成する物質が凝縮し、または正しく供給することが難しいという問題がある場合には、ＳｉＣｌ_４ガスまたはＳｉＦ_４ガス用の第１の分配流路４０１と、Ｎ_２ガスまたはＯ_２ガス供給用の第２の分配流路４０２とを分離してもよい。これにより各物質の凝縮を抑制し、またＳｉＣｌ_４ガスまたはＳｉＦ_４ガスを正しく供給することができる。

以上に説明した例では、第１の処理ガス原料の例として、ＳｉＣｌ_４ガス及びＳｉＦ_４ガスを用いた例を示した。ここで第１の処理ガス原料をＳｉの原料として利用する場合、採用可能なガス種としては、既述のＳｉＣｌ_４、ＳｉＦ_４に加え、ＳｉＢｒ_４、ＳｉＦ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨ_４のガス種群から選択されるいずれか１つのガス種、または２つ以上のガス種を組み合わせて用いることもできる。
さらに上述の例では、第２の処理ガス原料の例として、Ｎ_２ガスとＯ_２ガスとを用いた例を示した。ここで第２の処理ガス原料を酸化ガス、窒化ガス、希釈ガス、クリーニングガスとして利用する場合、採用可能なガス種としては、Ｏ_２、Ｎ_２、Ｎ_２Ｏ、Ａｒ、Ｈｅ、ＮＦ_３のガス種群から選択されるいずれか１つのガス種、または２つ以上のガス種を組み合わせて用いることもできる。

以上に説明したプラズマ処理装置１ｂのように、ガスシャワーヘッド部３０ａ、３０ｂ、３０ｅよりも上流側の必要性により、ＳｉＣｌ_４ガス供給部４ｆとＳｉＦ_４ガス供給部４ｈ（第１の処理ガス原料供給部）、Ｎ_２ガス供給部４ｇやＯ_２ガス供給部４ｉ（第２の処理ガス原料供給部）を分離する場合には、外周側のガスシャワーヘッド部３０ｅを周方向に分割することは必要ではない。
但し、膜厚の調整などの観点から、被処理基板Ｇの角部と辺部など周方向に分割した領域毎に成膜ガスの供給流量や第１、第２の処理ガス原料の流量比を変化させる必要がある場合には、周方向に分割された周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃ、３０ｄを用いて成膜ガスの供給を行ってもよいことは勿論である。

以上、図３、４、７、８を用いて説明した実施の形態に係るプラズマ処理装置１、１ａ、１ｂでは、高周波アンテナ５を用いた誘導電界の形成により処理空間１００に供給された処理ガスをプラズマ化する例を示した。但し、処理ガスをプラズマ化する手法は、誘導結合方式に限定されるものではない。
例えば図３に示すプラズマ処理装置１において、高周波アンテナ５の配置に替えて各ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄに第１の高周波電源５１２を接続し、載置台１３と金属窓３（ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ）による平行平板型のプラズマ発生部を構成し、容量結合により処理ガスをプラズマ化してもよい。

また、高周波アンテナ５を用いた誘導結合プラズマを用いる場合であっても、ガスシャワーヘッド部３０ａ〜３０ｄ、３０ｅは金属製の部分窓３０により構成することは必須の要件ではなく、例えば石英などの誘電体からなる誘電体窓であってもよい。

そして、被処理基板Ｇに対する処理は、上述のエッチング処理や成膜処理に限定されるものではなく、薄膜トランジスタを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜などを形成する他の成膜処理やこれらの膜をエッチングする他のエッチング処理、レジスト膜のアッシング処理などの各種プラズマ処理に用いることができる。

さらに、プラズマ処理装置１、１ａ、１ｂは、ＦＰＤ用の基板Ｇに限らず、太陽電池パネル用の基板Ｇに対する上述の各種プラズマ処理にも用いることができる。

矩形形状の金属窓３が短辺と長辺を有するとき周辺ガスシャワーヘッド部３０ｃを長辺側の周辺ガスシャワーヘッド部と短辺側の周辺ガスシャワーヘッド部とに分けてそれぞれ異なる第１の分配流量調節部、第２の分配流量調節部を用いて個別に流量調節されたガスを分配供給しても良い。

第１の分配流量調節部４２１ａ〜４２４ａ、第２の分配流量調節部４２１ｂ〜４２４ｂとしてＭＦＣを用いたが、これに替えて供給されるガスを所定の圧力比に応じて分配する圧力式分流量制御器及び所定の流量比に応じて分配する流量制御器を用いても良い。

Ｇ 被処理基板
３０ａ、３０ｂ、３０e
ガスシャワーヘッド部
３０ｃ、３０ｄ
周辺ガスシャワーヘッド部（ガスシャワーヘッド部）
４ａ ＣＦ_４ガス供給部
４ｂ Ｏ_２ガス供給部
４ｃ Ｃｌ_２ガス供給部
４ｄ Ｎ_２ガス供給部
４ｅ ハロゲン含有添加ガス供給部
４ｆ ＳｉＣｌ_４ガス供給部
４ｇ Ｎ_２ガス供給部
４ｈ ＳｉＦ_４ガス供給部
４ｉ Ｏ₂ガス供給部
４０１ 第１の分配流路
４０２ 第２の分配流路
４１ａ 第１の供給流量調節部
４１ｂ 第２の供給流量調節部
４２１ａ〜４２４ａ
第１の分配流量調節部
４２１ｂ〜４２４ｂ
第２の分配流量調節部
４３ａ〜４３ｄ
ガス供給管
５ 高周波アンテナ
６ 制御部

Claims (11)

1. 真空排気された処理空間内の被処理基板に対し、プラズマ化された処理ガスによるプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置において、
   前記被処理基板が載置される載置台を備え、前記プラズマ処理が実施される処理空間を構成する処理容器と、
   前記処理空間の天井面を構成し、前記天井面を中央部側から周辺部側へ向けて径方向に分割してなる複数の領域に各々設けられ、前記処理空間に処理ガスを供給するガス吐出孔が形成された複数のガスシャワーヘッド部と、
   前記複数のガスシャワーヘッド部から処理空間に供給された処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ発生部と、
   前記処理ガスに含まれる、第１の処理ガス原料を供給するための第１の処理ガス原料供給部、及び第２の処理ガス原料を供給するための第２の処理ガス原料供給部と、
   前記第１の処理ガス原料供給部から、前記処理空間に供給される第１の処理ガス原料の流量調節を行うための第１の供給流量調節部と、
   前記第１の供給流量調節部にて流量調節された第１の処理ガス原料を、前記複数のガスシャワーヘッド部に分配して供給するための複数の第１の分配流路に各々設けられ、各ガスシャワーヘッド部に供給される第１の原料ガスの流量調節を行うための複数の第１の分配流量調節部と、
   前記第２の処理ガス原料供給部から、前記処理空間に供給される第２の処理ガス原料の流量調節を行うための第２の供給流量調節部と、
   前記第２の供給流量調節部にて流量調節された第２の処理ガス原料を、前記複数のガスシャワーヘッド部に分配して供給するための複数の第２の分配流路に各々設けられ、各ガスシャワーヘッド部に供給される第２の原料ガスの流量調節を行うための複数の第２の分配流量調節部と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記天井面を径方向に分割してなる前記複数の領域のうち、周辺部側の環状の領域には、当該環状の領域を周方向に分割してなる複数の領域に、前記処理空間に処理ガスを供給するガス吐出孔が形成されたガスシャワーヘッド部である複数の周辺ガスシャワーヘッド部が設けられ、
   前記第１の分配流量調節部が設けられた第１の分配流路、及び第２の分配流量調節部が設けられた第２の分配流路からは、前記各周辺ガスシャワーヘッド部に対しても第１の処理ガス原料、第２の処理ガス原料が分配して供給されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記天井面の平面形状が矩形形状であり、前記周辺ガスシャワーヘッド部には、前記矩形形状の角部を含む周辺ガスシャワーヘッド部と、隣り合う前記角部の間に挟まれ、前記矩形形状の辺部を含む周辺ガスシャワーヘッド部とが設けられ、
   前記角部の周辺ガスシャワーヘッド部は、共通の第１、第２の分配流路から前記第１、第２の処理ガス原料が分配して供給され、前記辺部の周辺ガスシャワーヘッド部は、前記角部の周辺ガスシャワーヘッド部とは異なる共通の第１、第２の分配流路から前記第１、第２の処理ガス原料が分配して供給されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記処理空間内の真空排気を行うための排気口が、前記周辺ガスシャワーヘッド部が設けられた環状の領域の下方位置、または当該下方位置よりも、外方側の位置に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記第２の分配流路は、各々、前記第１の分配流量調節部の下流側の第１の分配流路に合流していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
6. 前記プラズマ発生部は、前記ガスシャワーヘッド部の上方側に配置され、誘導結合により前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマアンテナであり、
   前記複数のガスシャワーヘッド部は、各々、導電性の部分窓からなる金属窓として構成され、隣り合うガスシャワーヘッド部同士が互いに絶縁されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
7. 前記処理ガスは、ガラス基板である被処理基板上に形成されたエッチング対象膜をエッチングするためのエッチングガスであって、
   前記第２の処理ガス原料は酸素ガスであることと、
   前記複数の第１、第２の分配流路に設けられた第１、第２の分配流量調節部は、前記エッチング対象膜の上面側にパターニングされたフォトレジスト膜の端部の傾きの大きさが相違する領域に応じて、これらの領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部から供給されるエッチングガスの酸素濃度を変化させるように、前記第１、第２の処理ガス原料の流量設定がされていることと、を特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
8. 前記エッチング対象膜は、ケイ素含有膜であって、
   前記第１の処理ガス原料が、四フッ化炭素ガスまたは三フッ化窒素ガスの少なくとも一方であることと、
   前記複数の第１、第２の分配流路に設けられた第１、第２の分配流量調節部は、前記エッチング対象膜の上面側にパターニングされたフォトレジスト膜の端部の傾きが大きい領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部よりも、前記フォトレジスト膜の端部の傾きが小さい領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部から供給されるエッチングガスの酸素濃度が高くなるように、各々、前記第１、第２の処理ガス原料の流量設定がされていることと、を特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記エッチング対象膜は、多結晶シリコン膜またはモリブデン膜であって、
   前記第１の処理ガス原料が、四フッ化炭素ガス、六フッ化硫黄ガス、三フッ化窒素ガスまたは塩素ガスから少なくとも１つ選択したガスであることと、
   前記複数の第１、第２の分配流路に設けられた第１、第２の分配流量調節部は、前記エッチング対象膜の上面側にパターニングされたフォトレジスト膜の端部の傾きが小さい領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部よりも、前記フォトレジスト膜の端部の傾きが大きい領域に対してエッチングガスを供給する位置のガスシャワーヘッド部から供給されるエッチングガスの酸素濃度が高くなるように、各々、前記第１、第２の処理ガス原料の流量設定がされていることと、を特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記処理ガスは、ガラス基板である被処理基板上に形成されたアルミニウム膜、及びその上層側の二酸化ケイ素膜をエッチングするためのエッチングガスであって、
    前記第１の処理ガス原料が塩素ガスであり、前記第２の処理ガス原料が窒素ガス及びハロゲン含有ガスであることと、
    前記複数の第１、第２の分配流路に設けられた第１、第２の分配流量調節部は、前記天井面の周辺部側に位置するガスシャワーヘッド部よりも、中央部側に位置するガスシャワーヘッド部から供給されるエッチングガスの塩素ガスに対する窒素ガス及びハロゲン含有ガスの分配比が小さくなるように、各々、前記第１、第２の処理ガス原料の流量設定がされていることと、を特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
11. 前記処理ガスは、ガラス基板である被処理基板上に形成されたケイ素含有膜を成膜するための成膜ガスであって、
    前記第１の処理ガス原料が、四フッ化ケイ素ガスまたは四塩化ケイ素ガスの少なくとも一方であり、前記第２の処理ガス原料が窒素ガスまたは酸素ガスであることと、
    前記第２の分配流路は、各々、前記第１の分配流量調節部の下流側の第１の分配流路に合流していることと、
    前記第１の分配流量調節部及び第１の分配流量調節部は、当該第１の分配流量調節部から第１の分配流量調節部に至る流路内の圧力が、室温下における前記第１の処理ガス原料の蒸気圧よりも低い圧力に維持される流量の第１の処理ガス原料を供給するように流量設定がされていることと、を特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。

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