JP2018170499A - 基板処理装置及び基板処理方法。 - Google Patents

基板処理装置及び基板処理方法。 Download PDF

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Abstract

【課題】処理容器内に載置されたウエハにガスを供給するにあたり、ガスの濃度の面内分布を調整することができる技術を提供する。【解決手段】処理容器２０内に載置されたウエハＷにガスを供して処理するプラズマ処理装置において、処理容器２０内を仕切り部５により、ＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスを励起するプラズマ空間Ｐと、ウエハＷにラジカル処理を行う処理空間Ｓとに区画している。そしてプラズマ空間Ｐにて励起したＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスを仕切り部５に形成したスリットを介してラジカルとして供給すると共に、仕切り部５の下面の載置台３の中央側の中央側ガス供給部と、載置台３の周縁側の周縁側ガス供給部からＡｒガスを供給するように構成する。【選択図】図１０

Description

本発明は、処理容器内に載置された基板に対してガスを供給して処理を行う技術に関する。
半導体製造プロセスの一つとして反応ガスをプラズマ化してエッチング、成膜処理などを行うプラズマ処理がある。このようなプラズマ処理装置としては、特許文献１に記載されているように、処理容器内において、処理容器の上部側にて処理ガスを励起してプラズマ化し、イオントラップ部を通過させたラジカルを基板に供給するプラズマ処理装置が知られている。
プラズマ処理において、処理容器内で処理ガスを励起するにあたって、例えばアンテナに高周波電力を供給し、処理容器内に誘導電界を発生させ、処理容器内に供給された処理ガスを励起させ、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に供給する手法がある。しかしながら空間内において処理ガスを励起するための誘導電界が均一ではないため、プラズマの分布についても不均一になりやすい。さらにプラズマの分布は磁場や電界の影響を受けやすく、その密度の調整が難しい問題がある。そのためウエハに供給されるラジカルの面内分布について良好な均一性を得ることが困難であった。近年では、ウエハに形成される回路パターンの微細化に伴い、ウエハの処理の面内均一性についてより一層高い精度が求められており、このため処理モジュールにおいて基板に対する処理の面内分布を調整する技術が求められていた。
特許文献２には、ウエハＷの周縁部に付加ガスを供給して、ガスの濃度を調整し、ウエハＷの面内均一性を調整する技術が記載されているが、ウエハＷの中心側に付加ガスを供給できない問題がある。また処理ガスをプラズマ化して、ウエハに供給する例については考慮されていない。
特開２００６−３２４０２３号公報 特許第５１９２２１４号公報
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、処理容器内に載置された基板にガスを供給するにあたり、ガスの濃度の面内分布を調整することができる技術を提供することにある。
本発明の基板処理装置は処理容器内の載置台に基板を載置し、ガスを供給して基板を処理する基板処理装置において、
前記載置台に対向して設けられ、基板が配置される処理空間と第１のガスが拡散する拡散空間との間に設けられた仕切り部と、
前記拡散空間に前記第１のガスを供給するための第１のガス供給部と、
前記仕切り部を厚さ方向に貫通して形成され、前記拡散空間に拡散した第１のガスを前記処理空間に吐出させるための複数の第１のガス吐出孔と、
前記仕切り部における前記処理空間側のガス吐出面に開口する複数の第２のガス吐出孔を含み、前記第１のガスとは独立して第２のガスを処理空間に供給する第２のガス供給部と、を備え、
前記第２のガス供給部は、処理空間における水平方向に分割された複数の領域ごとに各々独立して第２のガスを供給するように構成された、各領域ごとのガス供給部を備えることを特徴とする。
本発明の基板処理方法は、上述の基板処理装置を用いた基板処理方法において、
前記拡散空間に供給された前記第１のガスを活性化して前記処理空間に供給し、前記基板の表面に形成されたシリコン窒化膜をエッチングするエッチング工程と、
前記処理空間における前記活性化された前記第１のガスの分布を調整するために、当該処理空間において横方向に並んだ複数の領域に各々第２のガスを供給する分布調整工程と、
前記エッチング工程及び分布調整工程の後に行われ、前記シリコン窒化膜の表面における酸化膜を除去するための酸化膜除去ガスを、前記第１のガス供給部から前記拡散空間を介して前記処理空間に供給するか、前記第２のガス供給部から前記処理空間に供給する工程と、を備えることを特徴とする。
本発明は、処理容器内に載置された被処理基板にガスを供給する基板処理装置において、処理容器内をガスを拡散させる拡散領域と、基板にガス処理を行う処理領域と仕切り部により区画し、拡散空間に第１のガスを供給している。拡散空間に供給した第１のガスを仕切り部に形成した第１のガス供給孔を介して供給すると共に、仕切り部の下面に設けられた第２のガス供給孔から、第１のガスとは独立して第２のガスを処理空間に供給している。さらに第２のガスを供給するにあたって、基板の中心軸を含む中央領域に第２のガスを供給する中央側ガス供給部と、中央領域を囲む周縁領域から第２のガスを供給する周縁側ガス供給部と、を互いに独立するように設けている。そのため第２のガスを載置台の中心側と、載置台の周縁側とで独立して供給量を変えることができ、基板のガス処理の面内分布を調整することができる。
第１の実施の形態に係るマルチチャンバ―システムの平面図である。 第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の縦断面図である。 シャワー板を上方側から見た平面図である。 シャワー板を下方から見た平面図である 前記シャワー板の縦断面図である。 前記シャワー板の横断面図である。 前記シャワー板の断面斜視図である。 イオントラップ部の断面図である。 イオントラップ部を示す平面図である。 プラズマ処理装置の作用を示す説明図である。 プラズマ処理装置の作用を示す説明図である。 本発明の実施の形態の他の例におけるシャワー板の説明図である。 本発明の基板処理が行われるウエハを示す断面図である。 本発明の実施の形態の他の例の作用を示す説明図である。 本発明の実施の形態の他の例の作用を示す説明図である。 エッチング処理後のウエハを示す断面図である。 第２の実施の形態に係るシャワー板の上面側を示す平面図である。 第２の実施の形態に係るシャワー板の下面側を示す平面図である。 第２の実施の形態に係るシャワー板を示す縦断面図である。 第２の実施の形態に係るシャワー板を示す縦断面図である。 第３の実施の形態に係る基板処理装置を示す縦断面図である。 第３の実施の形態に係るシャワーヘッドを示す平面図である。 第３の実施の形態に係るシャワーヘッドを示す平面図である。
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係る基板処理装置、をプラズマ処理装置に適用した例について説明する。図１は、プラズマ処理装置を備えたマルチチャンバーシステムである真空処理装置を示す。真空処理装置は、その内部雰囲気が乾燥ガス、例えば乾燥した窒素ガスにより常圧雰囲気とされる横長の常圧搬送室１２を備え、常圧搬送室１２の手前には、搬送容器Ｃを載置するための３台のロードポート１１が並べて設置されている。
常圧搬送室１２の正面壁には、前記搬送容器Ｃの蓋と一緒に開閉されるドア１７が取り付けられている。常圧搬送室１２内には、ウエハＷを搬送するための関節アームで構成された搬送機構１５が設けられている。常圧搬送室１２におけるロードポート１１の反対側には、例えば２個のロードロック室１３が並べて配置されている。ロードロック室１３と常圧搬送室１２との間には、ゲートバルブ１８が設けられ、ロードロック室１３の常圧搬送室１２側から見て奥側には、真空搬送室１０がゲートバルブ１９を介して配置されている。
真空搬送室１０には、例えば成膜処理、ＰＨＴ（Ｐｏｓｔ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理及びプラズマ処理を行うプロセスモジュール１が接続されている。真空搬送室１０には、関節アームからなる２本の搬送アームを備えた搬送機構１６が設けられており、搬送機構１６により、各ロードロック室１３及び各プロセスモジュール１の間でウエハＷの受け渡しが行われる。また真空処理装置における常圧搬送室１２には、ウエハＷを冷却するための冷却装置１４が接続されている。例えば成膜装置は、例えばウエハＷに窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を成膜すると共にＰＨＴ装置は、プラズマ処理後のウエハＷを加熱してプラズマ処理にて生成する反応生成物を昇華させる。
次いで真空処理装置に設けられるプロセスモジュール１の内、プラズマ処理装置２について図２も参照して説明する。ここでは、例えば三フッ化窒素（ＮＦ３）、ガス、酸素（Ｏ２）ガス、及び（Ｈ２）ガスを励起させ、励起させたラジカルを用い、ウエハＷに形成したＳｉＮ膜のエッチングを行うプラズマ処理装置を例に説明する。プラズマ処理装置２は、アルミニウムなどの金属製の真空容器で構成された処理容器２０を備えている。図２に示すようにプラズマ処理装置は、左右に並べて連結された２個の処理容器２０を備え、連結された２個の処理容器２０の前後方向一面側に図１に示す真空搬送室１０との間でウエハＷの搬入出を行うための、２つの処理容器２０に共通の搬送口２２が形成され、この搬送口２２はゲートバルブ２１により開閉自在に構成されている。
図２に示すように連結された処理容器２０内は、上部側に設けられた隔壁２３と、隔壁２３の下方に設けられた区画壁２４とにより、各処理容器２０に区画されている。区画壁２４は、例えば昇降機構２５により昇降自在に構成され、区画壁２４を下降させているときには、２つの処理容器２０における載置台３が置かれている処理空間同士が連通し、各処理容器２０内にウエハＷを搬入することができるが、区画壁２４を上昇させることにより、２つの処理空間が互いに区画される。なおプラズマ処理装置２における、２つの処理容器２０内は略同様に構成されているため、以下一方の処理容器２０について説明する。
図１、図２に示すように処理容器２には、ウエハＷを水平に保持するための載置台３が配置されている。また載置台３の内部には温調流路３３が形成され、温調流路には、例えば水などの温調用の媒体が通流され、後述するラジカル処理において、ウエハＷを例えば１０〜１２０℃に温度調整する。また載置台３には載置台の表面から突没するように設けられた図示しない昇降ピンが周方向等間隔に３本設けられている。
各処理容器２０における天板部分には、例えば石英板などで構成された誘電体窓２６が設けられている。各誘電体窓２６の上面側には、渦巻き状の平面コイルで構成された高周波アンテナ２７が載置されている。コイル状の高周波アンテナ２７の端部には、整合器２８を介して例えば２００〜１２００Ｗの高周波を出力する高周波電源２９が接続されている。高周波アンテナ２７、整合器２８を及び高周波電源２９は、プラズマ発生部に相当する。
また各処理容器２０毎に第１のガスを供給するためのガス供給口３４が形成され、ガス供給口３４には、ガス供給管３５の一端側が接続されている。ガス供給管３５の他端側は、３本に分岐し、各端部には、夫々ＮＦ３ガス供給源３６、Ｈ２ガス供給源３７及びＯ２ガス供給源３８が接続されている。なお図２中のＶ１〜Ｖ３はバルブであり、Ｍ１〜Ｍ３は流量調整部である。これにより、ＮＦ３ガス、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを夫々所定の流量で処理容器２０内に供給できるように構成されている。ガス供給口３４から供給されるこれらのガスは、第１のガスに相当する。
処理容器２０における載置台３の上方には、処理容器２０内をＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスを拡散する拡散空間であると共にプラズマを励起するプラズマ空間Ｐと、載置台３に載置されたウエハＷにラジカル処理を行う処理空間Ｓと、に仕切る仕切り部５が設けられている。
仕切り部５は、シャワー板４とイオントラップ部５１を備え、下方側からこの順で配置されている。シャワー板４及びイオントラップ部５１は、互いの熱膨張率の差により擦れてパーティクルが発生するおそれがあるため、例えばスペーサーなどを用いて互いに接触しないように隙間を介して配置される。
シャワー板４について図３〜図７も参照して説明する。図３は、各処理容器２０に設けられるシャワー板４を上方側から見た図を示し、図４は、一方の処理容器２０内におけるシャワー板４を載置台３側から見た平面図を示す。また図５は、シャワー板４の縦断面図、図６は、シャワー板４の横断面を載置台３側から見た断面図であり、図７は、シャワー板４の一部を断面にした斜視図を示す。なお図７においては、フランジ４００に形成したガス拡散流路４５及びガス導入路４０３の天井面は、板状の部材より塞がれるが、説明の便宜上ガス拡散流路４５及びガス導入路４０３の天井面を開放するように示している。後述するようにシャワー板４内には、処理空間Ｓ側に第２のガスである不活性ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを供給するための流路が形成されているが、図２では、シャワー板４の断面は、作図の困難性から斜線として示しており、後述する内部の流路については、示していない。シャワー板４は例えばアルミ板で構成され、図３に示すように各処理容器２０内を仕切るシャワー板４は、互いに接続された１枚の板状体４０として構成されている。
板状体４０におけるシャワー板４の周囲には、フランジ４００が形成され、シャワー板４は、処理容器２０の周壁内にフランジ４００を挿入して固定され、このフランジ４００を介して、シャワー板４の熱が処理容器２０の内壁を伝わって拡散するように構成されている。またフランジ４００の内部に、冷媒流路が形成し、シャワー板４を冷却するように構成してもよい。
図３、図４に示すように処理容器２０の並ぶ方向を左右とすると、シャワー板４を前後に分けた２つの半円状の領域に、夫々前後方向に伸び、シャワー板４を厚さ方向に貫通するように形成されたスリット４２が左右方向に並べて形成されている。図５に示すようにスリット４２は、例えば幅が後述するイオントラップ部５１に形成されたスリット４２よりも広く構成されると共に、下面側の開口部向かって拡径されるように構成されている。またスリット４２の開口部の端部が面取りされており、スリット４２を通過するガスのコンダクタンスの低下を抑制するように構成されている。
また図４、図６に示すようにシャワー板４の内部には、スリット４２が形成された半円状の領域の間を左右方向（処理容器２０の並ぶ方向）に伸びるようにガス供給路４３が形成されている。ガス供給路４３におけるシャワー板４の中央寄りの部位は、ガス供給路４３から直交する方向（前後方向）に分岐した複数の中央側ガス供給路４４がシャワー板４の中央寄りの円形の領域（中央領域）に亘って、各スリット４２の隙間に形成されている。また図４、図６及び図７に示すようにガス供給路４３におけるシャワー板４の周縁側の端部は、フランジ４００内部に形成された中央側ガス導入ポート４０２に接続されている。中央側ガス導入ポート４０２には、中央側ガス供給管４７を介してＡｒガス供給源４８が接続され、中央側ガス供給管４７には、上流側から流量調整部Ｍ４及びバルブＶ４が設けられている。また図４、図５及び図７に示すように中央側ガス供給路４４には、シャワー板４の載置台３側の面であるガス吐出面に開口する中央側ガス吐出孔４１Ａが分散して形成されている。このガス供給路４３、中央側ガス供給路４４、中央側ガス導入路４０２、中央側ガス供給管４７、Ａｒガス供給源４８、流量調整部Ｍ４、バルブＶ４及び中央側ガス吐出孔４１Ａは、中央側ガス供給部に相当する。
また図４、図６及び図７に示すようにシャワー板４の前後の周囲におけるフランジ４００の内部には、当該シャワー板４の周縁に沿って円弧状に伸びるガス拡散流路４５が形成されており、シャワー板４における中央領域の周囲の周縁領域の内部には、ガス拡散流路４５から分岐し、前後方向に伸びる周縁側ガス供給路４６が各スリット４２の隙間に形成されている。各ガス拡散流路４５には、各々ガス拡散流路４５を長さ方向で２等分する位置から、板状体４０の周縁側に向かって接続流路４０４が引き出されて、前後方向に伸びるように形成されている。より具体的に述べると、上記のようにガス拡散流路４５は円弧状であるが、接続流路４０４はこの円弧の法線方向に沿って形成されている。そして、この接続流路４０４の上流側は屈曲されて、周縁側ガス導入路４０５を形成している。当該周縁側ガス導入路４０５は、板状体４０の左右の中央部へ向かい、接続流路４０４の伸長方向とは直交するように伸長しており、当該周縁側ガス導入路４０５の上流端は、周縁部側ガス導入ポート４０３に接続されている。
ところで図６において矢印の先の点線の枠内に、接続流路４０４及びガス拡散流路４５を拡大して示している。この図６に示すように接続流路４０４の幅ｄは、周縁側ガス導入路４０５の流路の幅Ｄよりも細く形成されている（Ｄ＞ｄ）。例えば周縁側ガス導入路４０５の流路の幅Ｄが４〜１０ｍｍであり、接続流路４０４の流路の幅ｄは、２〜６ｍｍである。また接続流路４０４の長さＬは、接続流路４０４の流路の幅ｄよりも２倍以上の長さ（Ｌ≧２ｄ）であり、接続流路４０４の長さＬは、例えば４〜１２ｍｍに形成されている。
周縁側ガス導入ポート４０３には、周縁側ガス供給管４９を介してＡｒガス供給源４８が接続されている。周縁側ガス供給管４９には、上流側から流量調整部Ｍ５及びバルブＶ５が設けられている。また図４、図５及び図７に示すように周縁側ガス供給路４６には、シャワー板４の載置台３側の面に開口する周縁側ガス吐出孔４１Ｂが分散して形成されている。このガス拡散流路４５、周縁側ガス供給路４６、周縁側ガス導入ポート４０３、接続流路４０４、周縁側ガス導入路４０５、周縁側ガス供給管４９、Ａｒガス供給源４８、流量調整部Ｍ５、バルブＶ５及び周縁側ガス吐出孔４１Ｂは、周縁側ガス供給部に相当する。図４中では、中央側ガス吐出孔４１Ａを黒点で示し、周縁側ガス吐出孔４１Ｂを白点で示している。
イオントラップ部５１は、図８に示すように例えば上下に配置された２枚の石英板５１ａ、５１ｂで構成されている。２枚の石英板５１ａ、５１ｂの間には、周縁部に沿って、例えば石英製のスペーサー５２が設けられ、２枚の石英板５１ａ、５１ｂが隙間を介して対向するように配置されている。各石英板５１ａ、５１ｂには、図８、図９に示すように各々厚さ方向に貫通するスリット５３、５４が左右方向に伸びるように複数形成され、各石英板５１ａ、５１ｂに形成されたスリット５３、５４は、上方側から見たときに、その位置が互いに重ならないように、互い違いに形成されている。なお図３〜図９におけるスリット４２、５３、５４及び中央側ガス吐出孔４１Ａ、周縁側ガス吐出孔４１Ｂは、模式的に示したものであり、スリット及び吐出孔の配置間隔や数について正確に記載していない。
なお第１の実施の形態では、シャワー板４及びイオントラップ板５１に形成されたスリット４２、５３、５４が第１のガス供給孔に相当する。
また図２に戻って、処理容器２０の底面には、排気口６１が開口しており、排気口６１には、排気路６２が接続されている。この排気路６２には例えばペンデュラムバルブからなる圧力調整バルブなどを介して真空ポンプなどの真空排気部６が接続され、処理容器２０内が所定の真空圧力まで減圧できるように構成されている。
また図１に示すように真空処理装置は制御部９を備えており、この制御部９は、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。これらのプログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク等に収納され制御部９にインストールされる。プログラムは、ウエハＷの搬送、プラズマ処理装置２における各ガスの給断、を含む処理の一連の動作を実施するようにステップ群が組まれている。
上述の実施の形態の作用について説明する。例えばウエハＷを収納した搬送容器Ｃが、真空処理装置のロードポート１１に搬入されると、ウエハＷは、搬送容器Ｃから取り出され、常圧搬送室１２、ロードロック室１３を介して、真空搬送室１０に搬送される。続いてウエハＷは、搬送機構１６により成膜装置に搬送され、ＳｉＮ膜が成膜される。その後ウエハＷは、搬送機構１６により成膜装置から取り出され、プラズマ処理装置２に搬送される。プラズマ処理装置２においては、例えば各載置台３の昇降ピンと搬送機構１６との協働作用によりウエハＷが受け渡され、各載置台３に載置される。エッチング対象とするウエハＷが搬入された後、搬送装置を真空搬送室に退避させ、ゲートバルブ２１を閉じると共に、区画壁２４を上昇させ、各処理容器２０に区画する。
続いて各処理容器２０内の圧力を例えば１３．３〜１３３．３Ｐａに設定し、ＮＦ３ガスを１０〜５００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスを１０〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスを５〜１３０ｓｃｃｍで夫々の流量で供給する。またＡｒガスを、中央側ガス吐出孔４１Ａから５０〜１０００ｓｃｃｍ、周縁側ガス吐出孔４１Ｂから５０〜１０００ｓｃｃｍの流量でガスを供給する。これにより処理容器２０におけるプラズマ空間Ｐにおいては、イオントラップ部５１と誘電体窓２６との間にＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスが混合されて満たされる。
その後高周波電源２９から高周波アンテナ２７に２００〜１２００Ｗの高周波電力を印加すると、プラズマ空間Ｐに誘導電界が生じ、ＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスが励起される。これにより図１０に示すようにプラズマ空間Ｐには、ＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスのプラズマ１００が生成されるが、誘導電界がドーナツ状に形成されるため、プラズマ空間Ｐに生成されるプラズマ１００の密度分布は、ドーナツ状にプラズマの濃度が高くなった分布となる。
続いてプラズマ１００は、イオントラップ部５１のスリット５３、５４を通過するが、プラズマ１００中のイオンは、異方的に移動するため、イオントラップ部５１の２つのスリット５３、５４を通過することができずに捕捉される。またプラズマ中のラジカルは、等方的に移動するため、イオントラップ部５１を通過して、シャワー板４側に通過する。そのためプラズマ化したＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスがイオントラップ部５１を通過することで、例えばＦ、ＮＦ２、Ｏ及びＨなどのラジカルの濃度が高くなる。
そしてイオントラップ部５１を通過したＦ、ＮＦ２、Ｏ及びＨなどのラジカルは、シャワー板４のスリット４２を通過して処理空間Ｓに進入する。プラズマ１００は、プラズマ空間Ｐにおいて、ドーナツ状の濃度分布となる傾向がある。そしてイオントラップ部５１及びシャワー板４を通過することにより、ラジカルは、ある程度整流され、密度が均一化されて処理空間Ｓ内に侵入しウエハＷに供給される。しかしながらイオントラップ部５１及びシャワー板４を通過させることで完全に均一化することが難しく、さらに処理空間Ｓにおける排気により、ラジカルの密度分布は影響されてしまう。
そして中央側ガス供給孔４１Ａから供給するＡｒガスの流量と周縁側ガス吐出孔４１Ｂから供給するＡｒガスの流量とを調整し、処理空間Ｓにおける中央側の領域と、周縁側の領域と、においてエッチング量を低く抑えたい側の領域に供給するＡｒガスの流量を相対的に多くする。例えば処理空間Ｓにおける周縁側の領域においてエッチング量を低く抑えたい場合には、Ａｒガスの流量をウエハＷの周縁領域側で多くし、ウエハＷの中央領域側で少なくする。これにより処理空間Ｓにおいて、Ｆ、ＮＦ２、Ｏ及びＨなどのラジカルが、ウエハＷの周縁領域側の領域にて中央領域側よりも、Ａｒガスによって希釈される率が高くなるため、ウエハＷの中心側におけるラジカルの濃度が相対的に上昇する。これにより図１１に示すようにウエハＷの中心側におけるラジカルの濃度と、ウエハＷの周縁側におけるラジカルの濃度とが揃う。従って処理空間Ｓにおけるラジカル１０１が均一になり、ウエハＷのエッチングの面内均一性が良好になる。中央側ガス吐出孔４１Ａ及び周縁側ガス吐出孔４１Ｂから吐出されるＡｒガスにより、第１のガス供給部から供給されたガスを励起させたＦ、ＮＦ２、Ｏ及びＨなどのラジカルの処理空間Ｓ内における分布が調整されることから、第２のガスであるＡｒガスは、第１のガスの分布を調整する分布調整用ガスと言える。
処理空間Ｓにおいては、Ｆ、ＮＦ２、Ｏ及びＨなどのラジカルにより、ＳｉＮ膜がエッチングされる。その後ウエハＷは、搬送機構１６により、ＰＨＴ装置に搬送され、加熱処理が行われる。これによりエッチング処理により発生した残渣が昇華されて除去される。続いてウエハＷは、真空雰囲気のロードロック室１３に搬送され、次いでロードロック室１３を大気雰囲気に切り替えた後、ウエハＷを搬送機構１５により取り出し、冷却装置１４にて、ウエハＷの温度を調整した後、例えば元の搬送容器Ｃに戻す。
上述の実施の形態によれば、処理容器２０内に載置されたウエハＷにガスを供給して処理するプラズマ処理装置において、処理容器２０内を仕切り部５により、ＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスを励起するプラズマ空間Ｐと、ウエハＷにラジカル処理を行う処理空間Ｓとに区画している。そしてプラズマ空間Ｐにて励起したＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスをイオントラップ部５１に形成したスリット５３、５４及びシャワー板４に形成したスリット４２を介してラジカルとして処理空間Ｓに供給すると共に、シャワー板４の下面からＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスと独立して、Ａｒガスを供給するように構成している。さらにＡｒガスを供給するにあたって、載置台３の中央領域側からＡｒガスを供給する中央側ガス供給部と、載置台３の周縁領域側からＡｒガスを供給する周縁側ガス供給部と、を設けている。そのためＡｒガスを載置台３の中心側と、載置台３の周縁側とで独立して供給量を調整することができ、ウエハＷに供給されるラジカルの面内分布を調整することができるため、ウエハＷのプラズマ処理の面内分布を調整することができる。
また例えば処理容器２０内におけるＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスの供給位置などによっては、処理空間Ｓにおける中央領域側がＮＦ３ガス、Ｏ２ガス及びＨ２ガスのラジカルの濃度が高くなってしまうことがある。このようなウエハＷの中心側のエッチング量を低く抑えたい場合には、中央側ガス供給部から供給するＡｒガスの量が相対的に多くなるように調整することで、ウエハＷの中心側のエッチング量をウエハＷの周縁側におけるエッチング量に対して相対的に低く抑えることができる。
さらにシャワー板４を板状体４０で構成できるため厚さが薄くなり、イオントラップ部５１と組み合わせて用いる場合にも、装置の大型化を避けることができる。
更に例えばプラズマ空間Ｐ側にＮＦ３ガスなどのプラズマ化させる処理ガスを供給し、シャワー板４の下面からＮＨ３ガスなどのプラズマ化させずにウエハＷに供給するプラズマ処理装置であってもよい。このような例としては、例えばＳｉＯ２膜をＣＯＲ（chemical Oxide Removal）法により、除去するプラズマ処理装置が挙げられる。このプラズマ処理装置では、エッチャントであるＮＨ４Ｆを生成してウエハＷの表面に吸着させ、ＮＨ４ＦとＳｉＯ２とを反応させてＡＦＳ（フルオロケイ酸アンモニウム）を生成するが、ＮＨ３ガスをプラズマ化するとＮＨ４Ｆが生成されない。そのためプラズマ空間ＰにＮＦ３ガスを供給してプラズマ化すると共に、ＮＨ３ガスをプラズマ空間Ｐを通過させずにシャワー板４の下面から供給する。このような例においても中央側ガス吐出孔４１Ａから供給されるＮＨ３ガスの供給量と、周縁側ガス吐出孔４１Ｂから供給されるＮＨ３ガスの供給量を調整することで、ＮＨ３ガスの面内分布を調整し、ウエハＷの表面におけるＮＨ４Ｆの供給量の面内分布を調整することができるため、同様の効果を得ることができる。
またプラズマがイオントラップ部５１に衝突するとイオントラップ部５１が熱を蓄積することがある。イオントラップ部５１を通過するラジカルなどは、熱分布により、その分布が偏ることがあり、イオントラップ部５１の熱分布により処理空間Ｓのラジカルの分布が影響を受けることがある。上述の実施の形態では、シャワー板４をアルミ板で構成している。イオントラップ部５１の下方にアルミ板などの遮熱部材を設けることにより、イオントラップ部５１の熱の処理空間Ｓへの輻射を遮断することができる。そのため、イオントラップ部５１の熱の影響による処理空間Ｓのラジカル分布の偏りを抑制することができ、処理空間Ｓにおけるラジカルの濃度分布の精度よく調整することができる。
さらにフランジ４００を設けたシャワー板４を遮熱部材で構成し、フランジ４００を処理容器２０に接触するように設けることで、シャワー板４の熱が処理容器２０を介して拡散するため、遮熱の効果が向上する。さらに第２のガスを供給する中央側ガス供給路４４及び周縁側ガス供給路４６をシャワー板４の内部に穿設することで、中央側ガス供給路４４及び周縁側ガス供給路４６にガスを通流させることで、シャワー板４の熱の拡散を促進することができるためより効果が大きくなる。またイオントラップ部５１も、プラズマの分布による熱分布が異なり、処理空間Ｓ側に輻射する熱の分布も異なってくる。そのためシャワー板４の中心側の内部に穿設した中央側ガス供給路４４と、周縁側の内部に穿設した周縁側ガス供給路４６と、に各々独立してガスを供給できるように構成することで、イオントラップ部５１の熱分布に合わせて、シャワー板４におけるガスを通流させる領域を変更することができるため、よりシャワー板４の熱を効率よく拡散することができる。
ところで図６で説明したように、周縁側ガス導入路４０５がガス拡散流路４５を長さ方向に２等分する位置に接続されているため、ガス拡散流路４５の左右方向においてガスの流量を均一性高く分散させることができる。そのようにガス拡散流路４５にて分散したガスが、各周縁側ガス供給路４６に流入するので、周縁側ガス供給路４６の下流側に設けられる各周縁側ガス吐出孔４１から、均一性高くガスを吐出することができる。
ここで、周縁側ガス導入路４０５においてはガスが、左右方向の一方に向かって流れている。そのため、この周縁側ガス導入路４０５の下流端を直接ガス拡散流路４５の長さ方向の中央部に接続する、即ち既述の接続流路４０４を介さずにガス拡散流路４５にガスを導入する構成とするよりも、当該拡散流路４５にガスを供給し、ガス拡散流路４５にガスを流通させて円弧の法線方向に整流させた後にガス拡散流路４５に導入する図６で説明した構成の方が、ガス拡散流路４５の左右方向において、より均一性高くガスを拡散させることができるため、好ましい。
また接続流路４０４におけるガスの流れの偏りをなくして、当該ガスの直進性を良好にし、ガス拡散流路４５におけるガスの分布の均一性を高くするために、接続流路４０４の幅ｄは、周縁側ガス導入路４０５の幅Ｄよりも細いことが好ましい。またそのように接続流路４０４におけるガスの流れの偏りをなくすために接続流路４０４は、その長さＬが幅ｄに対して、既述したように２倍以上（Ｌ≧２ｄ）であることが好ましい。
また周縁側ガス導入路４０５における下流側端部を上流側に対して膨らんだ構造とし、接続流路４０４に流れ込むガスをガス導入路４０５の下流側端部にて、一旦滞留させた後、接続流路４０４に流れ込むようにしてもよい。このように構成することで、流速を遅くしたガスを接続流路４０４に流入させることができるため、接続流路４０４におけるガスの直進性が良好になる。
また本発明は、第２のガス供給部をなす中央側ガス吐出口４１Ａ及び周縁側ガス吐出口４１Ｂから供給するガスを複数種のガスの間で切り替えられるように構成してもよい。例えば図１２に示すように第２のガス供給部を構成する中心側ガス導入ポート４０２及び周縁側ガス導入ポート４０３へ、Ａｒガスと、酸化膜除去用のガスであるフッ化水素（ＨＦ）ガスとを各々独立して供給できる構成とする。このようにＡｒガス及びＨＦガスを供給可能な装置を、基板処理装置１Ａとする。各ポート４０２、４０３へのＡｒガス及びＨＦガスの供給が可能なことを除き、この基板処理装置１Ａは、プラズマ処理装置２と同様の構成である。なお図１２中の４８０はＨＦガス供給源である。またＶ７、Ｖ８はバルブであり、Ｍ７、Ｍ８は流量調整部である。
図１３は、基板処理装置１Ａで処理される被処理基板であるウエハＷを示す。このウエハＷは、例えば３Ｄ ＮＡＮＤ構造を備えたデバイスを形成する際に用いられ、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）２００と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２０１と、が交互に各々複数層積層されており、これらの膜を貫通するようにメモリーホール２０２が形成されている。基板処理装置１Ａの処理前において、メモリーホール２０２の側壁をなすＳｉＮ膜２００の表面には薄く自然酸化膜２０３が形成されている。この基板処理装置１Ａの処理の概略を説明しておくと、上記の自然酸化膜２０３の除去後にメモリーホール２０２の側壁をなすＳｉＮ膜２００の表層をエッチングする。しかし、このエッチング処理後にＳｉＮ膜２００の表面に酸化膜が形成されていることがある。そのように酸化膜が形成されていると、後工程でメモリーホール２０２内への膜の埋め込みが正常に行われないおそれが有る。そこで、この基板処理装置１Ａはエッチング後に酸化膜を除去し、上記の膜の正常な埋め込みが阻害されることを防ぐ。
この基板処理装置１Ａを用いた基板処理の一例についてより詳しく説明する。先ず図１３に示すウエハＷが基板処理装置１Ａ内に載置されると、メモリーホール２０２の側面の自然酸化膜２０３の除去処理を行う。この場合には、処理容器２内を真空排気し、高周波電源２９をオフにした状態で、図１４に示すようにシャワー板４に形成された中央側ガス吐出孔４１Ａ、周縁側ガス吐出孔４１Ｂから処理空間ＳにＨＦガスを供給する。なお図１４、図１５においては、開かれているバルブを白抜きで示し、閉じられているバルブを黒塗りで示している。このとき各中央側ガス吐出孔４１Ａにガスを導入する中央側ガス導入ポート４０２に供給されるＨＦガスの流量と、周縁側ガス吐出孔４１Ｂにガスを導入する２つの周縁側ガス導入ポート４０３に供給されるＨＦガスの流量とは、例えば互いに同じでよい。上記のように処理空間Ｓに供給されたＨＦガスの作用により、メモリーホール２０２の内面に形成された自然酸化膜２０３が除去される。
続いて図１５に示すようにＨ２ガス供給源３７からプラズマ空間ＰにＳｉＮ膜２０４を改質するための改質ガスであるＨ２ガスを供給すると共に処理空間ＳへＨＦガスの供給を停止する。さらに高周波電源２９をオンとして、プラズマを励起する。これによりプラズマ空間ＰにてＨ２ガスが活性化し、ＨラジカルがウエハＷに供給される。このＨラジカルの作用によりＳｉＮ膜２００におけるＳｉＮの結合が切り離されて、ＳｉＮ膜２００がエッチングされやすくなる（ＳｉＮ膜２００が改質される）。
その後プラズマ処理装置２の処理として図１０、１１で説明したようにＳｉＮ膜２００のエッチング処理を行う。これにより各々のメモリーホール２０２の側壁を形成するＳｉＮ膜２００が、ウエハＷの面内で高い均一性をもってエッチングされる。
そしてメモリーホール２０２内に露出しているＳｉＮ膜２００が数ｎｍの厚さでエッチングされると、エッチングが終了する。このＳｉＮ膜２００のエッチングは、各メモリーホール２０２に埋め込む膜の埋め込み性を良好にするために行われる。またエッチング終了時におけるメモリーホール２０２の側壁をなすＳｉＮ膜２００の表面には、例えばエッチングで使用したＯ２ガスの作用により図１６に示すように酸化膜２０４が形成されている。
そのため後処理として、自然酸化膜２０３の除去処理工程と同様に図１４に示すようにプラズマ空間Ｐへの各ガスの供給を停止すると共に、高周波電源２９をオフとした状態で、シャワー板４のガス吐出孔４１Ａ、４１ＢからＨＦガスを供給する。これによりＳｉＮ膜２００の表面に成膜された酸化膜２０４を除去することができる。
酸化膜２０４の除去後は、例えば既述の実施の形態で説明したように、ウエハＷの加熱処理を行いウエハＷに付着している残渣を除去する。なおウエハＷの加熱処理は、既述のようにＰＨＴ装置に搬送して行ってもよいし、基板処理装置１Ａの載置台３に加熱部を設けて基板処理装置１Ａにて行ってもよい。
この基板処理装置１ＡによればウエハＷの面内におけるＳｉＮ膜２００を高い均一性をもってエッチングすることができる。また、エッチング後においてＳｉＮ膜２００表面の酸化膜２０４が除去されるので、メモリーホール２０２への膜の埋め込みを阻害することを防ぐことができる。
さらにこの基板処理装置１Ａによれば、自然酸化膜２０３の除去処理、ＳｉＮの結合を切ってエッチングしやすくする前処理及びエッチング処理後の酸化膜２０４の除去処理の一連の基板処理を同一の処理容器２０内で行うことができる。従って、上記の一連の基板処理を行うにあたり、複数の処理容器２０間でウエハＷの搬送を行う必要が無いので、スループットの向上を図ることができる。なお、自然酸化膜２０３の除去処理及びエッチングのみを基板処理装置１Ａで行ってもよいし、エッチング処理及び酸化膜２０４の除去処理のみを基板処理装置１Ａで行ってもよい。
またエッチング処理の前処理の自然酸化膜２０３の除去処理や、エッチング処理の後処理の酸化膜２０４の除去処理は、ＨＦガスと共にＮＨ３ガスを供給するように構成してもよい。さらにガス供給口３４及びガス供給口３４にガスを供給するためのガス供給管３５、各バルブＶ１〜Ｖ３、流量調整部Ｍ１〜Ｍ３及び各ガス供給源３６〜３８は、第１のガス供給部をなし、中央側ガス吐出口４１Ａ及び周縁側ガス吐出口４１Ｂ及びこれらの中央側ガス吐出口４１Ａ及び周縁側ガス吐出口４１Ｂにガスを供給するための各バルブＶ４、Ｖ５、流量調整部Ｍ４、Ｍ５及びＡｒガス供給源４８が第２のガス供給部をなすが、ＨＦガス及びＮＨ３ガスは、第１のガス供給部及び第２のガス供給部のいずれかから供給してもよい。また改質ガスは、ＮＨ３またはＨ２Ｏであってもよい。
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、図２に示したプラズマ処理装置２と仕切り部５の一部を構成するシャワー板８の構成が異なることを除いて同様に構成されている。第２の実施の形態に係る基板処理装置シャワー板８について図１７〜図２０を参照して説明する。なお記載が繁雑になることを避けるため、シャワー板８を貫通するスリット４２を黒線で示している。図１７、図１８は夫々上面側及び下面側から見たシャワー板８の平面図を示す。また図１９、図２０は夫々図１７、図１８中に示したＩ線及びＩＩ線におけるシャワー板８の縦断面図である。
図１７及び図１９、図２０に示すようにシャワー板８の上面側（プラズマ空間Ｐ側）における、シャワー板８の前方及び後方におけるフランジ４００の内部には、各々シャワー板８の下面周縁側から吐出するＡｒガスを左右方向に拡散する周縁側ガス拡散流路９１が形成されている。また図１８及び図１９、図２０に示すようにシャワー板８の下面側におけるシャワー板８の前方及び後方におけるフランジ４００の内部には、各々シャワー板８の下面中心部側から吐出するＡｒガスを左右方向に拡散する中央側ガス拡散流路９２が形成されている。またシャワー板８の内部には、シャワー板８を前方側から後方側まで貫通し、フランジ４００内における中央側ガス拡散流路９２の形成された高さ位置よりも上方であって、周縁側ガス拡散流路９１の下方に各端部が位置するように形成されたガス流路９３が左右方向に並べて形成されている。なお図１７、１８では周縁側ガス拡散流路９１の天井面及び中央側ガス拡散流路９２の下面を開放されるように示しているが、図１９、２０に示すように周縁側ガス拡散流路９１の天井面及び中央側ガス拡散流路９２の下面はいずれも板状部材により塞がれている。
左右に並ぶガス流路９３の内の内寄りの流路（中央領域を横断するガス流路９３）においては、その前後の端部の上面側に連通路９６が穿設され周縁側ガス拡散流路９１に接続されるガス流路９３ａと、その前後の端部の下面側に連通路９７が穿設され中央側ガス拡散流路９２に接続されるガス流路９３ｂと、が交互に配列されている。またガス流路９３の内の外寄りの流路（中央領域を横断しないガス流路９３）はすべてその前後の端部の上面側に連通路９６が穿設され、周縁側ガス拡散流路９１に接続されたガス流路９３ａのみとなっている。
さらに図１８、図１９に示すように周縁側ガス拡散流路９１に接続されたガス流路９３ａには、シャワー板８の下面の周縁側の領域に吐出孔９５が形成されている。また図１８、図２０に示すように中央側ガス拡散流路９２に接続されるガス流路９３ｂにおいては、シャワー板８の下面の中央領域に吐出孔９４が複数形成されている。
そして各周縁側ガス拡散流路９１は、図６に示したシャワー板４における周縁側ガス拡散流路４５と同様に接続流路４０４及び周縁側ガス導入路４０５を介して、周縁側ガス供給ポート４０３に接続されている。さらに周縁側ガス供給ポート４０３には、例えば図６に示した周縁側ガス供給管４９が接続され、Ａｒガスを周縁側ガス拡散流路９１を介してガス流路９３ａに供給するように構成されている。また各中央側ガス拡散流路９２も接続流路４０６、中央側ガス導入路４０７を介して中央側ガス導入ポート４０２に接続されている。接続流路４０６は、接続流路４０４と同様に、中央側ガス導入路４０７及び中央側ガス拡散流路９２と直交するように設けられると共に、接続流路４０６の流路の幅は、中央側ガス導入路４０７の流路の幅よりも狭く、接続流路４０６の長さは、接続流路４０６の流路の幅の２倍以上の長さである。
中央側ガス導入ポート４０２には、例えば図６に示した中央側ガス供給管４７が接続され、Ａｒガスを中央側ガス拡散流路９２を介してガス流路９３ｂに供給するように構成されている。更にシャワー板８における隣り合うガス流路９３（９３ａ、９３ｂ）の隙間には、プラズマ空間Ｐ側で励起された第１のガス、例えばラジカルを処理空間Ｓ側に供給するためのスリット４２が形成されている
このようなシャワー板８においては、第１の実施の形態で示したシャワー板４と同様に周縁側ガス供給管４９から供給されるガスが周縁側ガス拡散流路９１によりガス流路９３ａの配列方向で流量を均一になるように拡散した後、各ガス流路９３ａに供給される。さらに中央側ガス供給管４７から供給するガスが、中央側ガス拡散流路９２にてガス流路９３ｂの配列で流量を均一になるように拡散した後、各ガス流路９３ｂに供給される。そのためシャワー板８の周縁領域に供給されるガスのみならず、中央領域に供給するガスの流量がガス流路９３ｂの配列方向（左右方向）で均一になる。
従って、シャワー板８の中央領域側から供給する第２のガスと、周縁側から供給する第２のガスと、を各々均一に吐出することができる。そのためウエハＷの中心側及び周縁側に供給される第２のガスの面内分布を各々均一にすることができ、ウエハＷに供給する第２のガスの面内均一性を調整するにあたって、より精度よく調整することができる。
［第３の実施の形態］
また本発明は、ガスをプラズマ化するプラズマ空間に代えて、ガスをプレミックスする拡散空間を備えた基板処理装置でも良い。例えばＮＦ３ガス、Ａｒガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガスなどのガスをプレミックスして処理空間に供給すると共に、処理空間に直接、例えばＨＦガスやＮＨ３ガスなどのポストミックス用のガスを供給して処理を行う基板処理装置について説明する。ウエハＷにガス処理を行うガス処理部は、既述のプラズマ処理装置の処理容器２０と同様に２つを連結した構成であってもよいが、ここでは１つの処理容器２１０を備えた例について説明する。図２１に示すように、円筒形の処理容器２１０と、処理容器２１０の天板部分にシャワーヘッド７を設けて構成されている。なお図中の２１、２２は、ゲートバルブ及び搬送口、６１、６２及び６は、プラズマ処理装置２と同様に構成された排気口、排気管及び真空排気部である。さらに処理容器内には、プラズマ処理装置２と同様に載置台３が設けられている。
シャワーヘッド７の構成について図２１〜図２３を参照して説明する。シャワーヘッド７は、第１のガスを拡散させる拡散空間Ｄを構成する拡散部材７１と、処理空間Ｓにガスを噴出するシャワー部材７２とを備え、図２１に示すように載置台３側からシャワー部材７２と、拡散部材７１とをこの順に重ねて形成されている。拡散部材７１の底板７１ａ及びシャワー部材７２は、ウエハＷの処理を行う処理空間Ｓと、ガスを拡散する拡散空間Ｄとに区画する仕切り部に相当する。なお図２１〜図２３は、模式的に示したものであり、吐出孔の配置や数について正確に記載していない。
図２１、図２２に示すように拡散部材７１は内部にガスを拡散する拡散室が形成された扁平な円筒形状に構成されている。拡散部材７１の天板には、例えばＮＦ３ガス、Ａｒガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガスなどの第１のガスを拡散部材７１内に供給する第１ガス供給管７３の下流側端部が接続され、拡散部材７１の底板７１ａには、拡散部材７１内で拡散したガスを吐出する孔部７４が底板を貫通するように設けられている。第１ガス供給管７３の上流側には、ＮＦ３ガス、Ａｒガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガスなどのガスを混合して第１ガス供給管７３に供給する第１ガス供給源８５が接続されている。なお図２１中のＶ６、Ｍ６は夫々バルブ及び流量調整部である。この例では拡散部材７１内に第１のガスを一か所から供給するように構成しているが、例えば複数のガスを各々個別に設けたガス導入部から拡散空間Ｄに導入するようにしてもよい。そして複数種のガスを拡散空間Ｄにて混合するようにしてもよい。
また図２１、図２２に示すように拡散部材７１の内部には、拡散部材７１を平面で見て、中心寄りの位置に、中央側ガス供給管７５が設けられ拡散部材７１の天板に接続された、第２ガス供給管７６を介して供給される、例えばＨＦガスやＮＨ３ガスなどのポストミックス用の第２のガスを拡散室に拡散させずに、後述するシャワー部材７２の中央側の領域に供給するように構成されている。また拡散部材７１の内部における周縁寄りの位置には、周縁側ガス供給管７７が設けられ、天板に接続された第２ガス供給管７８を介して供給される第２のガスを拡散室に拡散させずに、後述するシャワー部材７２の周縁側の領域に供給するように構成されている。なお図中の８６は、ＨＦガスやＮＨ３ガスなどのポストミックス用の第２のガス供給源であり、図２１中のＶ４、Ｖ５は夫々第２ガス供給管７６、７８に設けられたバルブ、Ｍ４、Ｍ５は夫々第２ガス供給管７６、７８に設けられた流量調整部である。
図２１、図２３に示すようにシャワー部材７２は、扁平な有底円筒形状の部材で構成され、上方を拡散部材の底板７１ａにより塞がれることにより内部にシャワー室が形成される。シャワー室内は、区画壁８１により、中央領域と周縁側領域とに区画されている。そして拡散部材７１の中央側ガス供給管７５を介してシャワー室に供給される第２のガスは、図２１中破線の矢印で示すように、シャワー室内における区画壁８１に囲まれた中央領域に流れ込み、区画壁８１に囲まれた中央領域の底面に形成された中央側ガス吐出孔８２から、処理空間Ｓに流れ込み、載置台３に載置されたウエハＷに向けて吐出される。
また拡散部材７１の周縁側ガス供給管７７を介してシャワー室に供給される第２のガスは、図２１中鎖線の矢印で示すように、シャワー室内における区画壁８１よりも外側の周縁領域に流れ込み、区画壁８１よりも外側の周縁領域の底面に形成された周縁側ガス吐出孔８３から、処理空間Ｓに流れ込み、載置台３に載置されたウエハＷに向けて吐出される。
またシャワー室内には、拡散部材７１の底板７１ａに形成された孔部７４に各々対応して、ガス供給管８４が設けられ、図２１中実線の矢印で示すように、拡散部材７１の孔部７４から吐出される第１のガスをシャワー室内に拡散させずにシャワー部材７２の下方吐出するように構成されている。この孔部７４及びガス供給管８４は、第１のガス吐出孔に相当する。このような基板処理装置においても、第１のガスを拡散空間Ｄにて拡散して処理空間Ｓに吐出すると共に、第２のガスを、拡散室を通過させずにシャワー部材７２内の中央領域及び周縁領域から処理空間Ｓに夫々独立して供給することができる。そのため処理容器２０内における第２のガスの濃度分布を調整することができ同様の効果を得ることができる。
２ プラズマ処理装置
３ 載置台
４、８ シャワー板
５ 仕切り部
７ シャワーヘッド
２０ 処理容器
４１Ａ 中央側ガス吐出孔
４１Ｂ 周縁側ガス吐出孔
４２ スリット
５１ イオントラップ部
Ｄ 拡散空間
Ｐ プラズマ空間
Ｓ 処理空間
Ｗ ウエハ

Claims (17)

  1. 処理容器内の載置台に基板を載置し、ガスを供給して基板を処理する基板処理装置において、
    前記載置台に対向して設けられ、基板が配置される処理空間と第１のガスが拡散する拡散空間との間に設けられた仕切り部と、
    前記拡散空間に前記第１のガスを供給するための第１のガス供給部と、
    前記仕切り部を厚さ方向に貫通して形成され、前記拡散空間に拡散した第１のガスを前記処理空間に吐出させるための複数の第１のガス吐出孔と、
    前記仕切り部における前記処理空間側のガス吐出面に開口する複数の第２のガス吐出孔を含み、前記第１のガスとは独立して第２のガスを、当該処理空間において横方向に並んだ複数の領域に各々独立して供給する第２のガス供給部と、を備えることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記複数の領域は、前記基板の中心軸を中心とする中央領域と、前記中央領域を囲む周縁領域と、を含み、
    記第２のガス供給部は、前記中央領域に対して第２のガスを供給する中央側ガス供給部と、
    前記周縁領域に対して第２のガスを供給する周縁側ガス供給部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置
  3. 前記仕切り部は板状体により構成され、
    前記中央側ガス供給部は、前記板状体の周囲に形成された中央領域用のガス導入路と、一端側が前記ガス導入路に連通するように前記板状体の内部に形成され、他端側が前記ガス吐出面に沿って前記板状体の中央領域まで引き出されると共に前記第２のガス吐出孔が開口する中央領域用のガス流路と、を備え、
    前記周縁側ガス供給部は、前記板状体の周囲に形成された周縁領域用のガス導入路と、一端側が当該ガス導入路に連通するように前記板状体の内部に形成され、他端側が前記ガス吐出面に沿って前記板状体の周縁領域に引き出されると共に、前記第２のガス吐出孔が開口する周縁領域用のガス流路と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 前記中央領域用のガス流路の他端側は、前記板状体の中央領域まで引き出され、分岐していることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記中央領域用の流路、前記周縁領域用の流路は各々複数設けられ、
    前記仕切り部の厚さ方向を高さ方向とすると、前記複数の中央領域用の流路の各々にガスを供給するためにガスを拡散させる中央領域用の拡散流路と、
    前記複数の周縁領域用の流路の各々にガスを供給するためにガスを拡散させる周縁領域用の拡散流路と、が高さ方向の位置が互いに異なるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
  6. 前記第１のガスは、基板を処理する処理ガスであり、前記第２のガスは、不活性ガスであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記拡散空間に供給された第１のガスを活性化するためのプラズマ発生部を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記第１のガス吐出孔よりも前記拡散空間側に、その内部のガス流路が前記第１のガス吐出孔に連通するように設けられ、活性化された第１のガス中のイオンをトラップするイオントラップ部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記仕切り部はイオントラップ部の熱が処理空間側に伝わることを抑制する遮熱部材を含むことを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
  10. 前記遮熱部材及び処理容器は、金属で構成され、
    前記遮熱部材と処理容器とが互いに接触するように配置されたことを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
  11. 前記仕切り部は、第２のガスを通流させる流路が前記遮熱部材の内部に穿設されたことを特徴とする請求項９または１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記第１のガスは、前記基板の表面に形成されたシリコン窒化膜をエッチングするためのエッチングガスであり、
    前記第２のガスは、前記処理空間における前記第１のガスの分布を調整するための分布調整用ガスであることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  13. 前記エッチングの前あるいは前記エッチングの後に前記シリコン窒化膜の表面における酸化膜を除去するための酸化膜除去ガスを、前記第１のガス供給部が前記拡散空間を介して前記処理空間に供給するか、あるいは前記第２のガス供給部が前記処理空間に供給することを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置。
  14. 前記第１のガス供給部は前記エッチングガスを前記拡散空間に供給する前に当該拡散空間に前記シリコン窒化膜を改質するための改質ガスを供給し、
    前記プラズマ発生部は、当該改質用ガスを活性化することを特徴とする請求項１２または１３に記載の基板処理装置。
  15. 請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の基板処理装置を用いた基板処理方法において、
    前記拡散空間に供給された前記第１のガスを活性化して前記処理空間に供給し、前記基板の表面に形成されたシリコン窒化膜をエッチングするエッチング工程と、
    前記処理空間における前記活性化された前記第１のガスの分布を調整するために、当該処理空間において横方向に並んだ複数の領域に各々第２のガスを供給する分布調整工程と、
    前記エッチング工程及び分布調整工程の後に行われ、前記シリコン窒化膜の表面における酸化膜を除去するための酸化膜除去ガスを、前記第１のガス供給部から前記拡散空間を介して前記処理空間に供給するか、前記第２のガス供給部から前記処理空間に供給する工程と、を備えることを特徴とする基板処理方法。
  16. 前記エッチング工程及び分布調整工程の前に行われ、前記基板の表面における酸化膜を除去するための酸化膜除去ガスを、前記第１のガス供給部から前記拡散空間を介して前記処理空間に供給するか、前記第２のガス供給部から前記処理空間に供給する工程と、を備える請求項１５記載の基板処理方法。
  17. 前記エッチング工程及び分布調整工程の前に、前記第１のガス供給部から前記拡散空間に前記シリコン窒化膜を改質するための改質ガスを供給する工程と、
    当該改質ガスを活性化して、前記基板に供給する工程と、を備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の基板処理方法。
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