JP2021086940A - プラズマ処理装置及びガス導入方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】チャンバの側壁からプラズマ処理空間に異なる角度でガスを導入する。【解決手段】側壁と前記側壁により囲まれるプラズマ処理空間とを有するチャンバと、前記側壁から前記プラズマ処理空間にガスを導入するように構成された第１のサイドガス導入ライン及び第２のサイドガス導入ラインとを有し、前記第１のサイドガス導入ラインは、前記側壁の周りに対称的に配列された複数の第１のサイドガスインジェクタを含み、前記複数の第１のサイドガスインジェクタのそれぞれは、前記プラズマ処理空間内に第１の方向でガスを導入するように構成され、前記第２のサイドガス導入ラインは、前記側壁の周りに対称的に配列された複数の第２のサイドガスインジェクタを含み、前記複数の第２のサイドガスインジェクタのそれぞれは、前記プラズマ処理空間内に、前記第１の方向と異なる第２の方向でガスを導入するように構成される、プラズマ処理装置が提供される。【選択図】図１

Description

プラズマ処理装置及びガス導入方法に関する。
例えば、特許文献１は、チャンバの上部を構成する誘電体窓と、チャンバの上部からチャンバ内にガスを供給するガス供給部と、チャンバの上方であって前記ガス供給部の周囲に設けられ、前記チャンバ内に高周波を供給することにより前記チャンバ内に前記ガスのプラズマを生成するアンテナと、アンテナに高周波電力を供給する電力供給部とを備えるプラズマ処理装置を提案している。
ガス供給部の内部には、チャンバに供給されるガスが流通する流路が設けられている。ガス供給部の下部であって誘電体窓の下面からチャンバ内に突出する突出部は、ガスを下方向へ噴射する第１の噴射口とガスを横方向又は斜め下方向へ噴射する第２の噴射口とを有する。
特開２０１９−６７５０３号公報
本開示は、チャンバの側壁からプラズマ処理空間に異なる角度でガスを導入することができるプラズマ処理装置及びガス導入方法を提供する。
本開示の一の態様によれば、側壁と前記側壁により囲まれるプラズマ処理空間とを有するチャンバと、前記側壁から前記プラズマ処理空間にガスを導入するように構成された第１のサイドガス導入ライン及び第２のサイドガス導入ラインとを有し、前記第１のサイドガス導入ラインは、前記側壁の周りに対称的に配列された複数の第１のサイドガスインジェクタを含み、前記複数の第１のサイドガスインジェクタのそれぞれは、前記プラズマ処理空間内に第１の方向でガスを導入するように構成され、前記第２のサイドガス導入ラインは、前記側壁の周りに対称的に配列された複数の第２のサイドガスインジェクタを含み、前記複数の第２のサイドガスインジェクタのそれぞれは、前記プラズマ処理空間内に、前記第１の方向と異なる第２の方向でガスを導入するように構成される、プラズマ処理装置が提供される。
一の側面によれば、チャンバの側壁からプラズマ処理空間に異なる角度でガスを導入することができる。
第１実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面模式図。 実施形態に係るサイドガスインジェクタの内部構造を示す図。 実施形態に係るサイドガスインジェクタの配置の他の例を示す断面模式図。 実施形態に係るサイドガス導入ラインのトーナメント構造を示す図。 実施形態に係るガス導入角度と基板上の圧力分布との相関関係を示す図。 実施形態に係るガスの総流量とエッチングレートとの相関関係を示す図。 実施形態に係るガス導入角度に対するプラズマ処理空間のガスの流れを示す図。 第２実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面模式図。 実施形態に係るサイドガスインジェクタとセンタインジェクタとを用いたガス導入角度と基板上の反応生成物の堆積量との相関関係を示す図。 第１変形例に係るプラズマ処理装置を示す断面模式図。 実施形態に係るレギュレータの有無とガス切替のタイミングとを示す図。 第２変形例に係るプラズマ処理装置を示す断面模式図。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
＜第１実施形態＞
［プラズマ処理装置］
まず、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０について、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０を示す断面模式図である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ１１を有する。チャンバ１１は、側壁１１ａと、側壁１１ａ及び誘電体窓５３により囲まれるプラズマ処理空間１１ｓとを有する。
プラズマ処理装置１０は、基板支持部２０を有する。基板支持部２０は、プラズマ処理空間１１ｓ内に配置され、基板Ｗ（例えば、ウエハ）を支持するように構成されている。基板支持部２０は、下部電極２１を有し、下部電極２１は、バイアス電極として機能する。基板支持部２０の中心軸をＺ軸と定義する。
下部電極２１には、バイアス用の高周波電源３０が接続されている。高周波電源３０は、例えば１３ＭＨｚの周波数を有するバイアスＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力を下部電極２１に供給する。バイアスＲＦ電力の周波数および電力は、制御部１００によって制御される。
基板支持部２０は、静電吸着力により基板Ｗを保持するための静電チャック２３を有する。基板支持部２０は、下部電極２１の周縁部上面において基板Ｗを囲むように配置されたエッジリング２４を有する。
また、図示は省略するが、一実施形態において、基板支持部２０は、静電チャック２３及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調流体が流れる。温調モジュールは、制御部１００によって制御される。
チャンバ１１の底面には、排気口１３が形成されており、排気口１３は、排気装置１５に接続されている。プラズマ処理空間１１ｓの内部は、排気装置１５により排気される。排気装置１５は、制御部１００によって制御される。
プラズマ処理装置１０は、第１のサイドガス導入ラインＬ１、第２のサイドガス導入ラインＬ２を有する。第１のサイドガス導入ラインＬ１は、側壁１１ａからプラズマ処理空間１１ｓにガスを導入するように構成され、第１のサイドガスインジェクタ６１及びバルブ６４ａを有する。
複数の第１のサイドガスインジェクタ６１は、側壁１１ａの周りにＺ軸に対して対称的に配列される。実施形態では、８つの第１のサイドガスインジェクタ６１が、側壁１１ａの周りに等間隔で配置されている（図４（ａ）参照）。ただし、第１のサイドガスインジェクタ６１は８つに限られず、複数であればいくつであってもよい。複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のそれぞれは、第１の導入口６１ａからプラズマ処理空間１１ｓ内に第１の方向でガスを導入するように構成される。
第１の方向は斜め上向きであってもよい。実施形態では、第１の方向は、水平面に対して上向きに４５度であるが、これに限られず水平面に対して上方向をプラスとして０°〜９０°の範囲のいずれの方向であってもよい。また、第１の方向は、斜め上向きに限られず、例えば斜め下向き等、他の方向であってもよい。
バルブ６４ａは、開閉により第１のサイドガスインジェクタ６１からプラズマ処理空間１１ｓに導入するガスの供給及び供給停止を制御する。
第２のサイドガス導入ラインＬ２は、側壁１１ａからプラズマ処理空間１１ｓにガスを導入するように構成され、第２のサイドガスインジェクタ６２及びバルブ６４ｂを有する。
複数の第２のサイドガスインジェクタ６２は、側壁１１ａの周りにＺ軸に対して対称的に配列される。実施形態では、８つの第２のサイドガスインジェクタ６２が、側壁１１ａの周りに等間隔で配置されている（図４（ｂ）参照）。ただし、第２のサイドガスインジェクタ６２は８つに限られず、複数であればいくつであってもよい。複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のそれぞれは、第２の導入口６２ａからプラズマ処理空間１１ｓ内に第１の方向と異なる第２の方向でガスを導入するように構成される。
第２の方向は斜め下向きであってもよい。実施形態では、第２の方向は、水平面に対して下向きに４５度であるが、これに限られず水平面に対して下向きをマイナスとして０°〜−９０°の範囲の第１の方向と異なるいずれの方向であってもよい。例えば、第２の方向は、基板支持部２０のエッジ領域に向かう方向であってもよい。また、第２の方向は、斜め下向きに限られず第１の方向と異なる他の方向であってもよい。
バルブ６４ｂは、開閉により第２のサイドガスインジェクタ６２からプラズマ処理空間１１ｓに導入するガスの供給及び供給停止を制御する。以下、第１のサイドガスインジェクタ６１及び第２のサイドガスインジェクタ６２を総称してサイドガスインジェクタ６０ともいう。
プラズマ処理装置１０は、ガス供給部ＧＳを有する。ガス供給部ＧＳは、上流から順にガス供給源４４及びフロースプリッタ４８を有する。ガス供給部ＧＳは、第１のサイドガス導入ラインＬ１及び第２のサイドガス導入ラインＬ２に流体連通し、ガスを供給する。フロースプリッタ４８は、第１のサイドガス導入ラインＬ１及び第２のサイドガス導入ラインＬ２へのガス供給比率を制御するように構成される。フロースプリッタ４８は、第１のサイドガス導入ラインＬ１及び第２のサイドガス導入ラインＬ２へのガス供給比率を制御するように構成された第１の流量分配部の一例である。なお、第１の流量分配部は、フロースプリッタ４８に限られず、ガスを第１のサイドガス導入ラインＬ１又は第２のサイドガス導入ラインＬ２に選択的に導入するように構成されたスイッチであってもよい。
プラズマ処理装置１０は、チャンバ１１（誘電体窓５３）の上部又は上方に配置されたプラズマ発生用のアンテナ５４を有する。アンテナ５４は、少なくとも１つのコイルを有し、図１の例では、外側コイル５４１および内側コイル５４２を有する。内側コイル５４２は、中心軸がＺ軸に一致するように配置されている。外側コイル５４１は、内側コイル５４２を囲むように配置されている。
外側コイル５４１および内側コイル５４２のうち少なくとも一方は、高周波電源７１が接続された一次コイルとして機能する。従って、高周波電源７１は、外側コイル５４１および内側コイル５４２のうち少なくとも一方にソースＲＦ電力を供給する。図１の例では、高周波電源７１は、外側コイル５４１に接続されており、ソースＲＦ電力が外側コイル５４１に供給される。ソースＲＦ電力の周波数は、バイアスＲＦ電力の周波数よりも大きい。外側コイル５４１および内側コイル５４２のうち、高周波電源７１に接続されていないコイルは、一次コイルと誘導結合する二次コイルとして機能する。図１の例では、内側コイル５４２が外側コイル５４１と誘導結合される。ソースＲＦ電力の周波数および電力は、制御部１００によって制御される。なお、外側コイル５４１および内側コイル５４２は、同じ高さに配置されてもよく、異なる高さに配置されてもよい。
制御部１００は、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部１００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサとを有する。制御部１００内のメモリには、レシピ等のデータやプログラム等が格納されている。制御部１００内のプロセッサは、制御部１００内のメモリに格納されたプログラムを読み出して実行し、制御部１００内のメモリに格納されたレシピ等のデータに基づいてプラズマ処理装置１０の各部を制御する。
［サイドガスインジェクタの構造］
次に、サイドガスインジェクタ６０の構造について、図２を参照しながら説明する。図２は、実施形態に係るサイドガスインジェクタ６０の内部構造を示す図である。図２（ａ）は、第１のサイドガスインジェクタ６１を、長手方向の中心軸ＡＸ１を通る面で切断した図である。図２（ｂ）は、第２のサイドガスインジェクタ６２を、長手方向の中心軸ＡＸ２を通る面で切断した図である。
第１のサイドガスインジェクタ６１及び第２のサイドガスインジェクタ６２は、例えばセラミックや石英等の誘電体により形成され、略円筒形状の外形を有する。第１のサイドガスインジェクタ６１は、先端に第１の導入口６１ａを有し、第１の導入口６１ａはガス管６１ｂと連通している。第２のサイドガスインジェクタ６２は、先端に第２の導入口６２ａを有し、第２の導入口６２ａはガス管６２ｂと連通している。中心軸ＡＸ１と第１の導入口６１ａとがなす角度θ１は水平面に対して上向きに４５度である。中心軸ＡＸ２と第２の導入口６２ａとがなす角度θ２は水平面に対して下向きに４５度である。
［サイドガスインジェクタの配置］
図１に戻り、サイドガスインジェクタ６０の配置について説明する。第１のサイドガスインジェクタ６１の数は、第２のサイドガスインジェクタ６２の数と同じであり、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１は、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２とは異なる高さに配置されている。
図１では、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１と複数の第２のサイドガスインジェクタ６２とは、側壁１１ａの周方向に沿って上下の位置に等間隔に設置されている。複数の第１のサイドガスインジェクタ６１は上向き４５度の導入角度、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２は下向き４５度の導入角度であるが、これに限られない。複数の第１のサイドガスインジェクタ６１の第１の方向と、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２の第２の方向とは異なる方向であればいずれの方向であってもよく、第１の方向と第２の方向とのいずれかが水平面に対して０度（水平角度）であってもよい。
図３は、実施形態に係るサイドガスインジェクタの配置の他の例を示す断面模式図である。図３（ａ）に示すプラズマ処理装置１０は、第１のサイドガスインジェクタ６１の数は、第２のサイドガスインジェクタ６２の数と同じである。複数の第１のサイドガスインジェクタ６１は、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２と同じ高さに交互の態様で配置されている。図３（ａ）では、隣接する第１のサイドガスインジェクタ６１と第２のサイドガスインジェクタ６２との間は等間隔であるが、これに限られない。
複数の第１のサイドガスインジェクタ６１は上向きの導入角度、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２は下向きの導入角度であり、別の導入角度となっている。複数の第１のサイドガスインジェクタ６１の第１の方向と、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２の第２の方向とは異なる方向であればいずれの方向であってもよく、第１の方向と第２の方向とのいずれかが水平面に対して０度であってもよい。
図３（ｂ）に示すプラズマ処理装置１０は、第１のサイドガスインジェクタ６１の数は、第２のサイドガスインジェクタ６２の数と同じである。複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２は、側壁１１ａの周方向に沿って異なる高さに交互の態様で配置される。図３（ｂ）では、隣接する第１のサイドガスインジェクタ６１と第２のサイドガスインジェクタ６２との間は等間隔であるが、これに限られない。
複数の第１のサイドガスインジェクタ６１は上向きの導入角度、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２は下向きの導入角度であり、別の導入角度となっている。複数の第１のサイドガスインジェクタ６１の第１の方向と、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２の第２の方向とは異なる方向であればいずれの方向であってもよく、第１の方向と第２の方向とのいずれかが水平面に対して０度であってもよい。
［サイドガス導入ラインのトーナメント構造］
次に、サイドガス導入ラインＬ１、Ｌ２のトーナメント構造について、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係るサイドガス導入ラインＬ１，Ｌ２のトーナメント構造を示す図であり、サイドガスインジェクタ６０を平面視した図である。
図４（ａ）は、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１に接続されるサイドガス導入ラインＬ１のトーナメント構造を示す。サイドガス導入ラインＬ２のトーナメント構造は、サイドガス導入ラインＬ１のトーナメント構造と分岐構造が同じであり、サイドガス導入ラインＬ２のトーナメント構造は、サイドガス導入ラインＬ１のトーナメント構造に対して垂直方向に下側に配置される。
以下では、サイドガス導入ラインＬ１のトーナメント構造について、図４（ａ）を参照しながら説明し、同一構造を有するサイドガス導入ラインＬ２のトーナメント構造についての説明を省略する。
第１のサイドガス導入ラインＬ１は、複数の二股分岐ラインを有する。複数の二股分岐ラインは、第１の二股分岐ラインＴ１１と、２つの第２の二股分岐ラインＴ２１、Ｔ２２と、４つの第３の二股分岐ラインＴ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４とを有する。
第１の二股分岐ラインＴ１１は、１つの入口Ｉ１１と２つの出口Ｏ１１、Ｏ１２とを含む。第１の二股分岐ラインＴ１１の１つの入口Ｉ１１は、第１のサイドガス導入ラインＬ１の入口Ｉ１０に接続される。
２つの第２の二股分岐ラインＴ２１、Ｔ２２は、２つの入口Ｉ２１、Ｉ２２と４つの出口Ｏ２１、Ｏ２２、Ｏ２３、Ｏ２４とを含む。２つの第２の二股分岐ラインＴ２１、Ｔ２２の２つの入口Ｉ２１，Ｉ２２は、第１の二股分岐ラインの２つの出口Ｏ１１、Ｏ１２にそれぞれ接続される。
４つの第３の二股分岐ラインＴ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４は、４つの入口Ｉ３１、Ｉ３２、Ｉ３３、Ｉ３４と８つの出口Ｏ３１、Ｏ３２、Ｏ３３、Ｏ３４、Ｏ３５、Ｏ３６、Ｏ３７、Ｏ３８とを含む。４つの第３の二股分岐ラインＴ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４の４つの入口Ｉ３１、Ｉ３２、Ｉ３３、Ｉ３４は、２つの第２の二股分岐ラインＴ２１、Ｔ２２の４つの出口Ｏ２１、Ｏ２２、Ｏ２３、Ｏ２４にそれぞれ接続される。
４つの第３の二股分岐ラインＴ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４の８つの出口Ｏ３１、Ｏ３２、Ｏ３３、Ｏ３４、Ｏ３５、Ｏ３６、Ｏ３７、Ｏ３８は、８つの第１のサイドガスインジェクタ６１にそれぞれ接続されている。
第１の二股分岐ラインＴ１１の１つの入口から４つの第３の二股分岐ラインＴ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４の８つの出口までの距離は同じである。
図３（ａ）に示すプラズマ処理装置１０では、図４（ａ）に示す複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のトーナメント構造に対して、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のトーナメント構造は、図４（ｂ）に示すようにずらして配置される。これにより、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２は、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１と同じ高さであって、周方向に２２．５度ずらした位置に配置される。
以上に説明したように、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２はトーナメント構造になっており、プラズマ処理空間１１ｓへ均等にガスを分配する構造になっている。
［プラズマ処理装置で使用するガス導入方法］
次に、側壁１１ａと側壁１１ａにより囲まれるプラズマ処理空間１１ｓとを有するチャンバ１１と、第１のサイドガス導入ラインＬ１及び第２のサイドガス導入ラインＬ２とを有するプラズマ処理装置１０で使用するガス導入方法について説明する。
第１のサイドガス導入ラインＬ１は、側壁１１ａの周りに周方向に沿って対称的に配列された複数の第１のサイドガスインジェクタ６１を含む。第２のサイドガス導入ラインｌ２は、側壁１１ａの周りに周方向に沿って対称的に配列された複数の第２のサイドガスインジェクタ６２を含む。
ガス導入方法は、以下の（ａ）〜（ｃ）の工程を有する。
（ａ）第１のサイドガス導入ラインＬ１及び第２のサイドガス導入ラインＬ２に供給されるガスの量を制御する。
（ｂ）複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のそれぞれからプラズマ処理空間１１ｓ内に第１の方向でガスを導入する。
（ｃ）複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のそれぞれからプラズマ処理空間１１ｓ内に第２の方向でガスを導入する。第１の方向は第２の方向とは異なる。
工程（ｂ）及び工程（ｃ）は同時に行われてもよく、この場合、工程（ａ）は、先に述べたフロースプリッタにより第１のサイドガス導入ラインＬ１及び第２のサイドガス導入ラインＬ２へのガス供給比率を制御することを含んでもよい。
工程（ｂ）及び工程（ｃ）は交互に行われてもよく、この場合、工程（ａ）は、先に述べたスイッチによりガスを第１のサイドガス導入ラインＬ１又は第２のサイドガス導入ラインＬ２に選択的に導入することを含んでもよい。
また、工程（ｂ）及び工程（ｃ）は繰り返し行われてもよい。
次に、かかる構造のプラズマ処理装置１０のサイドガスインジェクタ６０を使用したシミュレーション及び実験について説明する。
［シミュレーション１：ガス導入角度と基板上の圧力分布との相関関係］
まず、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１の角度を変えたときの基板上の圧力分布をシミュレーションした結果（シミュレーション１とする。）について、図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係るガス導入角度と基板上の圧力分布との相関関係を示す図である。以下にシミュレーション１の条件を示す。
＜シミュレーション条件＞
・図５（ａ）の低圧の場合、チャンバ内圧力 １．３３Ｐａ
・図５（ｂ）の高圧の場合、チャンバ内圧力 ５３．３３Ｐａ
・サイドガスインジェクタ Ｏ２ガスを５００ｓｃｃｍ導入
図５（ａ）及び図５（ｂ）の横軸は、直径３００ｍｍの基板の径方向の位置であり、０ｍｍが基板のセンター、１５０ｍｍが基板のエッジである。図５（ａ）及び図５（ｂ）の縦軸は、各位置における基板上の圧力を示す。
図５（ａ）の線Ａ及び図５（ｂ）の線Ｃは、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度を水平面に対して上向き４５度に設定した場合の基板上の圧力分布を示す。図５（ａ）の線Ｂ及び図５（ｂ）の線Ｄは、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度を水平面に対して下向き４５度に設定した場合の基板上の圧力分布を示す。
チャンバ内圧力が図５（ａ）低圧の場合及び図５（ｂ）高圧の場合のいずれも、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度が水平面に対して上向き４５度の場合、基板Ｗのエッジ領域の圧力がセンター領域の圧力よりも低くなる。
また、チャンバ内圧力が低圧の場合及び高圧の場合のいずれも、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度が水平面に対して下向き４５度の場合、基板Ｗのエッジ領域の圧力がセンター領域の圧力よりも高くなる。
以上から、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１の第１の方向及び／又は複数の第２のサイドガスインジェクタ６２の第２の方向を切り替えることで、少なくとも基板Ｗのエッジ領域におけるチャンバ内の圧力分布を制御できる可能性がある。
［実験１：ガスの総流量とエッチングレートとの相関関係］
次に、実施形態に係るプラズマ処理装置１０を使用してガス導入角度とエッチングレートとの相関関係を実験した結果（実験１とする。）について、図６を参照して説明する。図６は、実施形態に係るガスの総流量とエッチングレートとの相関関係を示す図である。以下に実験１の条件を示す。
＜実験条件＞
・図６の□の場合 複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度を上向き４５度に設定（複数の第２のサイドガスインジェクタ６２からはガスを流さない）
・図６の◇の場合 複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のガス導入角度を下向き４５度に設定（複数の第１のサイドガスインジェクタ６１からはガスを流さない）
図６のグラフの横軸は、上向き４５度及び下向き４５度のそれぞれのガス導入向きでの複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガスの総流量を示し、縦軸はエッチングレートの均一性を示す。
実験１の結果、ガスの総流量が２００ｓｃｃｍ程度又はそれ以下の小流量の場合、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度を下向き４５度に設定した場合（図６の◆）、基板Ｗのエッジ領域でエッチングレートが向上する傾向が見られた。図６では、この傾向を「Ｅｄｇｅ Ｆａｓｔ」として示す。また、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度を上向き４５度に設定した場合（図６の□）、基板Ｗのセンター領域でエッチングレートが向上する傾向が見られた。図６では、この傾向を「Ｃｅｎｔｅｒ Ｆａｓｔ」として示す。
以上から、ガスの総流量が２００ｓｃｃｍ以下の小流量の場合、ガス導入角度を下向き４５度にすると、上向き４５度にするよりもエッチングレートの均一性が高くなることがわかった。また、ガスの総流量が３００ｓｃｃｍ以上の大流量の場合、ガス導入角度を上向き４５度にしても下向き４５度にしてもエッチングレートの均一性への関与は少ないことがわかった。
［シミュレーション２：ガス導入角度とプラズマ処理空間のガスの流れ］
次に、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１又は複数の第２のサイドガスインジェクタ６２からガスを導入したときのプラズマ処理空間のガスの流れをシミュレーションした結果（シミュレーション２とする。）について、図７を参照して説明する。図７は、実施形態に係るガス導入角度に対するプラズマ処理空間１１ｓのガスの流れを示す図である。以下にシミュレーション２の条件を示す。
＜シミュレーション条件＞
・チャンバ内圧力 ４００ｍＴ（５３．３Ｐａ）
・サイドガスインジェクタ Ａｒガスを５００ｓｃｃｍ導入
・図７（ａ）の場合 複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度を上向き４５度に設定（複数の第２のサイドガスインジェクタ６２からはガスを流さない）
・図７（ｂ）の場合 複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のガス導入角度を下向き４５度に設定（複数の第１のサイドガスインジェクタ６１からはガスを流さない）
図７（ａ）及び（ｂ）は、Ｚ軸（図１参照）から右側のプラズマ処理空間１１ｓのガスの流れを矢印で示す。
図７（ａ）に示すように、ガス導入角度を上向き４５度にして天壁に向かってガスを噴き出した場合、基板Ｗのセンター側からエッジ及び排気口１３側へ向かうガスの流れが発生する。この場合、エッチング時に生成された基板Ｗ上の反応生成物を効果的に排出するような流れが形成されている。
逆に、図７（ｂ）に示すように、ガス導入角度を下向き４５度にして基板のエッジ又はエッジリング２４に向かってガスを噴き出した場合、基板Ｗのエッジ側からセンター側へ向かうガスの流れが発生する。この場合、基板Ｗ上の反応生成物の排出を阻害するような流れが形成されている。
以上から、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のガス導入角度を切り替えることで基板Ｗ上の反応生成物の排出を制御できる。例えば、基板Ｗ上の反応生成物やガスを効果的に排出したいときには複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のガス導入角度を上向きに制御する。また、ガスを滞留させたいときには複数の第２のサイドガスインジェクタ６２を下向きに制御することが一例として挙げられる。
図７（ａ）に示すように、ガス導入角度が上向きのときには、天壁の何れかの面に向かう角度にガス導入角度を設定することが好ましい。また、図７（ｂ）に示すように、ガス導入角度が下向きのときには、基板Ｗのエッジ又はエッジリング２４に向かう角度にガス導入角度を設定することが好ましい。
＜第２実施形態＞
［プラズマ処理装置］
次に、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０について、図８を用いて説明する。図８は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０を示す断面模式図である。第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、センターガスインジェクタ４１を有し、第１のセンターガス導入ラインＬ３及び第２のセンターガス導入ラインＬ４を介してガス供給部ＧＳに接続する点が第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０（図１）と相違する。第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０のその他の構成は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０と同じである。よって、以下では上記相違点の構成について説明し、その他の構成についての説明を省略する。
チャンバ１１の天壁中央にはセンターガスインジェクタ４１が配置されている。センターガスインジェクタ４１の外形は、略円筒形状であり、中心軸がＺ軸に一致するようにシールドボックス５１および誘電体窓５３の中央の開口に設けられている。センターガスインジェクタ４１は、プラズマ処理空間１１ｓ内に下向き及び横向きの方向でガスを導入するように構成されている。
センターガスインジェクタ４１の上部には、センターガスインジェクタ４１内にガスを供給するための供給口４２ａ及び供給口４２ｂが設けられている。センターガスインジェクタ４１の下部は、誘電体窓５３の下面から下方に突出している。センターガスインジェクタ４１の下部には、ガスをＺ軸に沿って下方に導入する導入口４３ａと、ガスを横方向、すなわち、Ｚ軸から離れる方向へ導入する導入口４３ｂとが形成されている。
ガス供給部ＧＳは、上流から順にガス供給源４４、フロースプリッタ４５及びフロースプリッタ４８を有する。ガス供給部ＧＳは、第１のセンターガス導入ラインＬ３及び第２のセンターガス導入ラインＬ４と流体連通し、これにより、センターガスインジェクタ４１は、ガス供給部ＧＳに接続されている。フロースプリッタ４５は、第１のセンターガス導入ラインＬ３及び第２のセンターガス導入ラインＬ４へのガス供給比率を制御するように構成される。フロースプリッタ４５は、センターガスインジェクタ４１及びフロースプリッタ４８へのガス供給比率を制御するように構成された第２の流量分配部の一例である。
なお、第２の流量分配部は、フロースプリッタ４５に限られず、ガスをセンターガスインジェクタ４１又はフロースプリッタ４８に選択的に導入するように構成されたスイッチであってもよい。ガス供給源４４は、ガスとして、例えばＣＦ４ガスや塩素ガス等のエッチング用のガスをチャンバ１１内に供給する。
［シミュレーション３：サイドガスインジェクタとセンターガスインジェクタの組合せ］
次に、サイドガスインジェクタ６０とセンターガスインジェクタ４１とからガスを導入したときの基板Ｗ上の反応生成物の堆積状態をシミュレーションした結果（シミュレーション３とする。）について、図９を参照して説明する。図９は、実施形態に係るサイドガスインジェクタ６０とセンターガスインジェクタ４１とを用いたガス導入角度と基板上の反応生成物の堆積量との相関関係を示す図である。以下にシミュレーション３の条件を示す。
＜シミュレーション条件＞
・チャンバ内圧力 ４００ｍＴ（５３．３Ｐａ）
・サイドガスインジェクタ及び／又はセンターガスインジェクタ Ａｒガスを５００ｓｃｃｍ導入
・基板上の反応生成物を模擬するため、ＳｉＣｌ４を５０ｓｃｃｍ導入
図９の横軸は、基板の径方向の位置であり、０ｍｍが基板のセンター、１５０ｍｍが基板のエッジである。図９の縦軸は、各位置における基板上の反応生成物（ＳｉＣｌ４）の堆積量を示す。ＳｉＣｌ４は、プラズマ処理装置１０においてエッチング処理を行ったときに発生する反応生成物の一例である。
図９の線Ｅは、センターガスインジェクタ４１から下向きに５００ｓｃｃｍのＡｒガスを導入した場合の反応生成物の堆積量を示す。このとき、サイドガスインジェクタ６０からはガスを供給しない。
図９の線Ｆは、センターガスインジェクタ４１から下向き、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１から上向き４５度にトータル５００ｓｃｃｍのＡｒガスを流量比１：１で導入した場合の反応生成物の堆積量を示す。
図９の線Ｇは、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１からＡｒガスを上向き４５度で５００ｓｃｃｍ導入した場合の反応生成物の堆積量を示す。このとき、センターガスインジェクタ４１からはガスを供給しない。
図９の線Ｈは、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２からＡｒガスを下向き４５度で５００ｓｃｃｍ導入した場合の反応生成物の堆積量を示す。このとき、センターガスインジェクタ４１からはガスを供給しない。
シミュレーション３の結果、線Ｈの場合（複数の第２のサイドガスインジェクタ６２から下向きにガスを導入）、基板Ｗのセンター側を中心に基板上の反応生成物の堆積量が最も多い。線Ｇの場合（複数の第１のサイドガスインジェクタ６１から上向きにガスを導入）、基板Ｗのセンター側を中心に基板上の反応生成物の堆積量が次に多い。
次に、線Ｆの場合（センターガスインジェクタ４１及び複数の第１のサイドガスインジェクタ６１からガスを導入）、線Ｅの場合（センターガスインジェクタ４１からガスを導入）の順に反応生成物の堆積量が少なくなる。
以上の結果から、センターガスインジェクタ４１とサイドガスインジェクタ６０との流量比を変えることで基板上の反応生成物の堆積量を制御することができる。
このようにサイドガスインジェクタ６０の制御とセンターガスインジェクタ４１の制御とを組み合わせることで制御範囲を広げることができる。
以上から、実施形態にかかるプラズマ処理装置１０によれば、チャンバ１１の側壁１１ａに複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２を配置する。そして、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１から導入するガスの方向（第１の方向）と、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２から導入するガスの方向（第２の方向）とが異なるように制御する。これにより、エッチングレート、反応生成物の堆積量、成膜レート等のプロセス制御を効果的に行うことができる。
例えば、一方のサイドガスインジェクタ６０（例えば、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２）は基板上のガスの分布のばらつき低減のため、基板Ｗのエッジ又はエッジリング２４に向けてガスを導入するような角度にする。これにより、基板Ｗのエッジに反応性ガスを多く供給し、センター領域とのエッチングレートのバラツキを低減することができる。
他方のサイドガスインジェクタ６０（例えば、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１）は天壁に向けてガスを導入するような角度にする。これにより、基板Ｗのセンター側からエッジ側へ向かうガスの流れを形成することで反応生成物を効果的に排出できる。このようにサイドガスインジェクタ６０のガス導入角度を、目的に応じて任意の角度、高さで設置する。又はサイドガスインジェクタ６０に回転機構６５を設けて、プロセス中にサイドガスインジェクタ６０のガス導入角度を任意の角度にしてもよい。
更に、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２へのガスの切り替え又は流量比を制御することにより、チャンバ１１内のガスの流れを変えることができる。これにより、より効果的なプロセス制御や反応生成物の排出制御を行うことができる。
例えば、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２からは、それぞれに対応するレギュレータ６３ａ、６３ｂで加圧したガスを噴き出してもよいし、流量を絞って導入するようにしてもよい。これにより、短時間でチャンバ１１内のガスを切り替えることができる。バルブ６４ａ、６４ｂをオン又はオフしてガスの供給及び供給の停止を切り替えながらガスを所定の角度へ導入してもよい。バルブ６４ａ、６４ｂをオン状態にして、レギュレータ６３ａ、６３ｂでガス圧力を制御し、第１の導入口６１ａ及び第２の導入口６２ａからガスを所定の角度及び所定の圧力で導入してもよい。実施形態では、フロースプリッタ４８で第１のサイドガスインジェクタ６１と第２のサイドガスインジェクタ６２とに流すガスの流量を分割を実施して、ガスの切り替え及び／又はガスの加圧を行う。よって、フロースプリッタ４８により流量分割比率の変更が可能になる。また、圧力制御式のフロースプリッタを使用すれば、流量分割比率の制御及びガスの圧力制御が可能になる。
＜第１変形例＞
［プラズマ処理装置］
次に、第１変形例に係るプラズマ処理装置１０について、図１０を用いて説明する。図１０は、第１変形例に係るプラズマ処理装置１０を示す断面模式図である。第１変形例に係るプラズマ処理装置１０は、第１のサイドガス導入ラインＬ１及び第２のサイドガス導入ラインＬ２に複数のレギュレータ６３ａ及び複数のレギュレータ６３ｂを有する点が第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０（図１）と相違する。第１変形例に係るプラズマ処理装置１０のその他の構成は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０と同じである。よって、以下では上記相違点の構成について説明し、その他の構成についての説明を省略する。なお、第１変形例に係るプラズマ処理装置１０は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０（図８）に示すセンターガスインジェクタ４１を有してもよい。
第１のサイドガス導入ラインＬ１は、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１にそれぞれ対応する複数のレギュレータ６３ａを有している。複数のレギュレータ６３ａは、第１のサイドガス導入ラインＬ１に設けられ、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１にそれぞれ対応する複数の第１のレギュレータの一例である。
実施形態では、第１のサイドガス導入ラインＬ１には、先端に位置する複数の第１のサイドガスインジェクタ６１、レギュレータ６３ａ、バルブ６４ａの順に接続されているが、レギュレータ６３ａは、バルブ６４ａとフロースプリッタ４８との間に配置してもよい。
つまり、複数のレギュレータ６３ａのそれぞれは、対応する第１のサイドガスインジェクタ６１とフロースプリッタ４８との間に接続され、加圧したガスを対応する第１のサイドガスインジェクタ６１からプラズマ処理空間１１ｓに導入するように構成される。
第２のサイドガス導入ラインＬ２は、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２にそれぞれ対応する複数のレギュレータ６３ｂを有する。複数のレギュレータ６３ｂは、第２のサイドガス導入ラインＬ２に設けられ、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２にそれぞれ対応する複数の第２のレギュレータの一例である。
実施形態では、第２のサイドガス導入ラインＬ２には、先端に位置する複数の第２のサイドガスインジェクタ６２、レギュレータ６３ｂ、バルブ６４ｂの順に接続されているが、レギュレータ６３ｂは、バルブ６４ｂとフロースプリッタ４８との間に配置してもよい。
つまり、複数のレギュレータ６３ｂのそれぞれは、対応する第２のサイドガスインジェクタ６２とフロースプリッタ４８との間に接続され、加圧したガスを対応する第２のサイドガスインジェクタ６２からプラズマ処理空間１１ｓに導入するように構成される。
［シミュレーション４：レギュレータによる高速ガス切替］
最後に、レギュレータの有無とガスの切り替え時間とを比較したシミュレーションの結果（シミュレーション４とする。）について、図１１を参照して説明する。図１１は、実施形態に係るレギュレータの有無とガス切替のタイミングとを示す図である。
ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＡＬＥ（Atomic Layer Etching）等の短時間でガス種を変化させる特定のプロセスではガスの切替時間を高速化し、スループットを上げることが重要である。そこで、実施形態にかかるプラズマ処理装置１０では、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のそれぞれに対応して複数のレギュレータ６３ａが設けられている。また、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のそれぞれに対応して複数のレギュレータ６３ｂが設けられている。
そして、複数のレギュレータ６３ａ、６３ｂによりガスを加圧させ、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２から噴き出させる。
シミュレーション４では、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１からＡｒガスを供給した後、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１からのＡｒガスの供給を停止する。その後、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２からＯ２ガスを供給し、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２からのＯ２ガスの供給を停止する。
このようにしてＡｒガスからＯ２ガスに切り替えた場合、図１１（ａ）の線Ｍは、レギュレータ６３ａ、６３ｂがない場合の基板上のＯ２ガスの量を示し、図１１（ｂ）の線Ｎは、レギュレータ６３ａ、６３ｂがある場合の基板上のＯ２ガスの量を示す。
これによれば、線Ｎのレギュレータ６３ａ、６３ｂがある場合、線Ｍのレギュレータ６３ａ、６３ｂがない場合よりも短時間に基板上のＯ２ガスの量が増えている。つまり、線Ｎのレギュレータ６３ａ、６３ｂがある場合、線Ｍのレギュレータ６３ａ、６３ｂがない場合よりもＡｒガスからＯ２ガスへの切り替え時間が短縮されている。
図１１（ｂ）は、レギュレータ６３ａ、６３ｂがない場合の基板上のＡｒガスからＯ２ガスへの切り替えのタイミングを示す。図１１（ｃ）は、レギュレータ６３ａ、６３ｂがある場合の基板上のＡｒガスからＯ２ガスへの切り替えのタイミングを示す。
これによれば、図１１（ｂ）に示すレギュレータ６３ａ、６３ｂがない場合、Ａｒガスの供給を停止してから基板上のＯ２量が安定するまでの時間は約３秒である。これに対して、図１１（ｃ）に示すレギュレータ６３ａ、６３ｂがある場合、図１１（ｂ）に示すレギュレータ６３ａ、６３ｂがない場合の圧力の倍程度に加圧したガスを導入することで、基板上のＯ２量が安定までの時間は約１秒となる。これにより、ＡｒガスからＯ２ガスへの切り替え時間を約７０％短縮できる。以上から、レギュレータ６３ａ、６３ｂを設けることで、ガス切り替え時間を大幅に短縮することができる。
なお、ＡｒガスとＯ２ガスとの一方を、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のいずれか一方から導入してもよい。また、Ａｒガス及びＯ２ガスの他方を、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１及び複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のいずれか他方から導入してもよい。
センターガスインジェクタ４１からＡｒガスを導入した後、サイドガスインジェクタ６０からＯ２ガスを導入してもよい。複数の第１のサイドガスインジェクタ６１、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２及びセンターガスインジェクタ４１を用いて、それぞれのガス種に対して効果的な角度でガスを導入することができる。
＜第２変形例＞
［プラズマ処理装置］
次に、第２変形例に係るプラズマ処理装置１０について、図１２を用いて説明する。図１２は、第２変形例に係るプラズマ処理装置１０を示す断面模式図である。第２変形例に係るプラズマ処理装置１０は、サイドガスインジェクタ６０を回転する回転機構６５を有する点が第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０（図１）と相違する。第２変形例に係るプラズマ処理装置１０のその他の構成は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０と同じである。よって、以下では上記相違点の構成について説明し、その他の構成についての説明を省略する。なお、第２変形例に係るプラズマ処理装置１０は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０（図８）に示すセンターガスインジェクタ４１を有してもよい。
図２に示すように、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のそれぞれは、中心軸ＡＸ１を有する略円筒形状であり、中心軸ＡＸ１に対して第１の角度を有する第１の導入口６１ａを有する。複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のそれぞれは、中心軸ＡＸ２を有する略円筒形状であり、中心軸ＡＸ２に対して第２の角度を有する第２の導入口６２ａを有する。
図１２に戻り、プラズマ処理装置１０は、回転機構６５を有し、回転機構６５は、第１の回転ユニット６５ａと第２の回転ユニット６５ｂとを有する。第１の回転ユニット６５ａは、複数の第１のサイドガスインジェクタ６１のそれぞれを中心軸ＡＸ１を中心に回転させるように構成される。第２の回転ユニット６５ｂは、複数の第２のサイドガスインジェクタ６２のそれぞれを中心軸ＡＸ２を中心に回転させるように構成される。これにより、基板処理プロセスの間に動的にガス導入角度を変更することが可能となる。よって、チャンバ内のガス制御の自由度が向上する。
以上に説明したように、実施形態のプラズマ処理装置によれば、チャンバ１１の側壁１１ａからプラズマ処理空間１１ｓに異なる角度でガスを導入することができる。これにより、エッチングレート、反応生成物の堆積量、成膜レート等のプロセス制御を効果的に行うことができる。また、反応生成物の排出制御を効果的に行うことができる。
今回開示された実施形態に係るプラズマ処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本開示のプラズマ処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。プラズマ処理装置は、基板に対して成膜処理、エッチング処理等のプラズマ処理を施す装置であればよい。従って、本開示のプラズマ処理装置は、プラズマ処理空間を有するチャンバと、プラズマ処理空間内に配置された基板支持部と、プラズマ処理空間に供給されたガスからプラズマを形成するように構成されたプラズマ生成部とを有する装置に適用可能である。
１０ プラズマ処理装置
１１ チャンバ
１１ａ 側壁
１１ｓ プラズマ処理空間
２０ 基板支持部
２１ 下部電極
３０ 高周波電源
５３ 誘電体窓
４１ センターガスインジェクタ
４４ ガス供給源
４５、４８ フロースプリッタ
６０ サイドガスインジェクタ
６１ 第１のサイドガスインジェクタ
６１ａ 第１の導入口
６２ 第２のサイドガスインジェクタ
６２ａ 第２の導入口
６３ａ レギュレータ
６３ｂ レギュレータ
６４ａ、６４ｂ バルブ
６５ａ 第１の回転ユニット
６５ｂ 第２の回転ユニット
１００ 制御部
Ｌ１ 第１のサイドガス導入ライン
Ｌ２ 第２のサイドガス導入ライン
Ｌ３ 第１のセンターガス導入ライン
Ｌ４ 第２のセンターガス導入ライン
Ｗ 基板

Claims (18)

  1. 側壁と前記側壁により囲まれるプラズマ処理空間とを有するチャンバと、
    前記側壁から前記プラズマ処理空間にガスを導入するように構成された第１のサイドガス導入ライン及び第２のサイドガス導入ラインとを有し、
    前記第１のサイドガス導入ラインは、前記側壁の周りに対称的に配列された複数の第１のサイドガスインジェクタを含み、前記複数の第１のサイドガスインジェクタのそれぞれは、前記プラズマ処理空間内に第１の方向でガスを導入するように構成され、
    前記第２のサイドガス導入ラインは、前記側壁の周りに対称的に配列された複数の第２のサイドガスインジェクタを含み、前記複数の第２のサイドガスインジェクタのそれぞれは、前記プラズマ処理空間内に、前記第１の方向と異なる第２の方向でガスを導入するように構成される、
    プラズマ処理装置。
  2. 前記第１の方向は、斜め上向きであり、
    前記第２の方向は、斜め下向きである、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するように構成された基板支持部をさらに有し、
    前記第２の方向は、前記基板支持部のエッジ領域に向かう方向である、
    請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記第１の方向は、水平面に対して上向きに４５度であり、
    前記第２の方向は、水平面に対して下向きに４５度である、
    請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 第１のサイドガスインジェクタの数は、第２のサイドガスインジェクタの数と同じであり、前記複数の第１のサイドガスインジェクタは、前記複数の第２のサイドガスインジェクタとは異なる高さに配置される、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 第１のサイドガスインジェクタの数は、第２のサイドガスインジェクタの数と同じであり、前記複数の第１のサイドガスインジェクタは、前記複数の第２のサイドガスインジェクタと同じ高さに配置される、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記複数の第１のサイドガスインジェクタ及び前記複数の第２のサイドガスインジェクタは、前記側壁の周方向に沿って交互の態様で配置される、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記第１のサイドガス導入ライン及び前記第２のサイドガス導入ラインと流体連通しているガス供給部をさらに有し、
    前記ガス供給部は、前記第１のサイドガス導入ライン及び前記第２のサイドガス導入ラインへのガス供給比率を制御するように構成された第１の流量分配部を有する、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記第１のサイドガス導入ライン及び前記第２のサイドガス導入ラインと流体連通しているガス供給部を有し、
    前記ガス供給部は、ガスを前記第１のサイドガス導入ライン又は前記第２のサイドガス導入ラインに選択的に導入するように構成された第１の流量分配部を有する、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記第１のサイドガス導入ラインは、前記複数の第１のサイドガスインジェクタにそれぞれ対応する複数の第１のレギュレータを有し、前記複数の第１のレギュレータのそれぞれは、対応する第１のサイドガスインジェクタと前記第１の流量分配部との間に接続され、加圧したガスを対応する第１のサイドガスインジェクタから前記プラズマ処理空間に導入するように構成され、
    前記第２のサイドガス導入ラインは、前記複数の第２のサイドガスインジェクタにそれぞれ対応する複数の第２のレギュレータを有し、前記複数の第２のレギュレータのそれぞれは、対応する第２のサイドガスインジェクタと前記第１の流量分配部との間に接続され、加圧したガスを対応する第２のサイドガスインジェクタから前記プラズマ処理空間に導入するように構成される、
    請求項８又は９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記チャンバの天壁中央に配置されたセンターガスインジェクタを有し、
    前記センターガスインジェクタは、前記ガス供給部に接続され、
    前記ガス供給部は、前記センターガスインジェクタ及び前記第１の流量分配部へのガス供給比率を制御するように構成された第２の流量分配部を有する、
    請求項８〜１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記第１のサイドガス導入ラインは、複数の二股分岐ラインを有し、
    前記複数の二股分岐ラインは、
    １つの入口と２つの出口とを含む第１の二股分岐ラインであり、前記第１の二股分岐ラインの前記１つの入口は、前記第１のサイドガス導入ラインの入口に接続される、第１の二股分岐ラインと、
    ２つの入口と４つの出口とを含む２つの第２の二股分岐ラインであり、前記２つの第２の二股分岐ラインの前記２つの入口は、前記第１の二股分岐ラインの前記２つの出口にそれぞれ接続される、２つの第２の二股分岐ラインと、
    ４つの入口と８つの出口とを含む４つの第３の二股分岐ラインであり、前記４つの第３の二股分岐ラインの前記４つの入口は、前記２つの第２の二股分岐ラインの前記４つの出口にそれぞれ接続される、４つの第３の二股分岐ラインと、を有し、
    前記４つの第３の二股分岐ラインの前記８つの出口は、前記複数の第１のサイドガスインジェクタにそれぞれ接続され、
    前記第１の二股分岐ラインの前記１つの入口から前記４つの第３の二股分岐ラインの前記８つの出口までの距離は同じである、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記複数の第１のサイドガスインジェクタのそれぞれは、中心軸を有する略円筒形状であり、前記中心軸に対して第１の角度を有する第１の導入口を有し、
    前記複数の第２のサイドガスインジェクタのそれぞれは、中心軸を有する略円筒形状であり、前記中心軸に対して第２の角度を有する第２の導入口を有する、
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記複数の第１のサイドガスインジェクタのそれぞれを該中心軸を中心に回転させるように構成された第１の回転ユニットと、
    前記複数の第２のサイドガスインジェクタのそれぞれを該中心軸を中心に回転させるように構成された第２の回転ユニットとをさらに有する、
    請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
  15. プラズマ処理装置で使用するガス導入方法であって、
    前記プラズマ処理装置は、
    側壁と前記側壁により囲まれるプラズマ処理空間とを有するチャンバと、
    第１のサイドガス導入ライン及び第２のサイドガス導入ラインとを有し、
    第１のサイドガス導入ラインは、前記側壁の周りに周方向に沿って対称的に配列された複数の第１のサイドガスインジェクタを含み、
    第２のサイドガス導入ラインは、前記側壁の周りに周方向に沿って対称的に配列された複数の第２のサイドガスインジェクタを含み、
    前記ガス導入方法は、
    （ａ）前記第１のサイドガス導入ライン及び前記第２のサイドガス導入ラインに供給されるガスの量を制御する工程と、
    （ｂ）前記複数の第１のサイドガスインジェクタのそれぞれから前記プラズマ処理空間内に第１の方向でガスを導入する工程と、
    （ｃ）前記複数の第２のサイドガスインジェクタのそれぞれから前記プラズマ処理空間内に第２の方向でガスを導入する工程とを有し、
    前記第１の方向は、前記第２の方向とは異なる、
    ガス導入方法。
  16. 工程（ｂ）及び工程（ｃ）は同時に行われ、
    工程（ａ）は、前記第１のサイドガス導入ライン及び前記第２のサイドガス導入ラインへのガス供給比率を制御することを含む、請求項１５に記載のガス導入方法。
  17. 工程（ｂ）及び工程（ｃ）は交互に行われ、
    工程（ａ）は、ガスを前記第１のサイドガス導入ライン又は前記第２のサイドガス導入ラインに選択的に導入することを含む、請求項１５に記載のガス導入方法。
  18. （ｄ） 工程（ｂ）及び工程（ｃ）を繰り返す工程をさらに有する、請求項１７に記載のガス導入方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024048543A1 (ja) * 2022-08-30 2024-03-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210123128A (ko) * 2020-04-02 2021-10-13 삼성전자주식회사 반도체 장치의 제조에 사용되는 장치
KR20230175017A (ko) * 2022-06-22 2023-12-29 주식회사 나이스플라즈마 스월 모션 사이드 가스 피드가 구비된 플라즈마 챔버

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175242A (ja) * 2003-12-12 2005-06-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 薄膜作製装置及び薄膜作製方法
JP2006066855A (ja) * 2004-07-30 2006-03-09 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング装置
JP2006190917A (ja) * 2004-12-29 2006-07-20 Hynix Semiconductor Inc 半導体製造用高密度プラズマ化学気相蒸着装置
JP2012004196A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びその処理ガス供給構造
JP2013502075A (ja) * 2009-08-12 2013-01-17 東京エレクトロン株式会社 比重誘起ガス拡散分離（ｇｉｇｄｓ）法によるプラズマ生成の制御
US20160049312A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-18 Sungho Kang Plasma treating apparatus, substrate treating method, and method of manufacturing a semiconductor device
JP2018113448A (ja) * 2013-03-12 2018-07-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 方位角方向及び半径方向分布制御を備えたマルチゾーンガス注入アセンブリ
JP2019196547A (ja) * 2018-10-10 2019-11-14 デクセリアルズ株式会社 薄膜形成装置及び薄膜形成方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5134965A (en) * 1989-06-16 1992-08-04 Hitachi, Ltd. Processing apparatus and method for plasma processing
US6070551A (en) * 1996-05-13 2000-06-06 Applied Materials, Inc. Deposition chamber and method for depositing low dielectric constant films
US6652712B2 (en) * 2001-12-19 2003-11-25 Applied Materials, Inc Inductive antenna for a plasma reactor producing reduced fluorine dissociation
US10727089B2 (en) * 2016-02-12 2020-07-28 Lam Research Corporation Systems and methods for selectively etching film
JP7002268B2 (ja) 2017-09-28 2022-01-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR102601581B1 (ko) * 2018-10-31 2023-11-14 삼성전자주식회사 플라즈마 챔버의 가스 공급 장치 및 이를 적용한 플라즈마 처리 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175242A (ja) * 2003-12-12 2005-06-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 薄膜作製装置及び薄膜作製方法
JP2006066855A (ja) * 2004-07-30 2006-03-09 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング装置
JP2006190917A (ja) * 2004-12-29 2006-07-20 Hynix Semiconductor Inc 半導体製造用高密度プラズマ化学気相蒸着装置
JP2013502075A (ja) * 2009-08-12 2013-01-17 東京エレクトロン株式会社 比重誘起ガス拡散分離（ｇｉｇｄｓ）法によるプラズマ生成の制御
JP2012004196A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びその処理ガス供給構造
JP2018113448A (ja) * 2013-03-12 2018-07-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 方位角方向及び半径方向分布制御を備えたマルチゾーンガス注入アセンブリ
US20160049312A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-18 Sungho Kang Plasma treating apparatus, substrate treating method, and method of manufacturing a semiconductor device
JP2019196547A (ja) * 2018-10-10 2019-11-14 デクセリアルズ株式会社 薄膜形成装置及び薄膜形成方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024048543A1 (ja) * 2022-08-30 2024-03-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

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