JP6412466B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
従来から、成膜領域とエッチング領域とを１つの処理室内に設けた成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の成膜装置は、真空容器内に設けられた回転テーブル上に載置された基板に、第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、第１の反応ガス供給部と回転テーブルの周方向に離間して設けられ、基板に吸着する第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部と、第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部と離間して設けられ、反応生成物を改質する改質ガスと反応生成物をエッチングするエッチングガスとを活性化して基板に供給する活性化ガス供給部とを有し、反応生成物を改質するとともに、エッチングすることが可能な構成となっている。
特開２０１２−２０９３９４号公報
しかしながら、成膜処理とエッチング処理とでは、均一な成膜処理及び均一なエッチング処理を実現するために、異なる条件が要求され、成膜装置に単にエッチング領域を設けただけでは、均一なエッチング処理を行うことが困難な場合が多い。
そこで、本発明は、均一なエッチング処理が可能な基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理装置は、処理容器と、
該処理容器内に設けられ、周方向に沿って表面に形成された基板載置領域を有する回転テーブルと、
該回転テーブルの前記周方向に沿った所定領域に設けられたエッチング領域と、
該エッチング領域に前記回転テーブルに対向するように設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在して配置されたガス吐出孔を有するエッチングガス供給部と、
該エッチングガス供給部の下面の前記回転テーブルの半径方向の外周側に、前記回転テーブルの上面又は外周側面に平行に対向する平坦面をなして設けられた突出部材と、を有する。
本発明の他の態様に係る基板処理方法は、処理容器内に設けられた回転テーブルの周方向に沿って所定の基板載置領域上に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより、前記回転テーブルに対向するように設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在して配置されたガス吐出孔を有するエッチングガス供給部を有するとともに、前記基板に前記回転テーブルの前記周方向における所定領域に設けられたエッチング領域を通過させ、前記基板をエッチング処理するエッチング方法であって、
前記エッチングガス供給部の下面の前記回転テーブルの半径方向の外周側に、前記回転テーブルの上面又は外周側面に平行に対向する平坦面をなす突出部材を設け、前記エッチング領域の外周側の圧力の低下を防止しながら、前記基板をエッチング処理する。
本発明によれば、均一なエッチング処理を行うことができる。
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置における分離領域を説明するための一部断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の他の断面を示す一部断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置における第３の処理領域Ｐ３を説明するための一部断面図である。 シャワーヘッド部の下面の一例を示した平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。 シャワーヘッド部を除いた状態で、下方突出部と回転テーブルとの配置関係を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。 本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。 シャワーヘッド部のガス吐出孔の孔分布を変更してエッチング量を測定した実験及びその結果を示した図である。図１１（ａ）は、比較例１に係る実験を説明するための図である。図１１（ｂ）は、特性Ｉ、Ｊ、Ｋの３つの場合のエッチング量の分布結果を示した図である。 比較例２に係る基板処理装置のシャワーヘッド部の下方の圧力分布シミュレーション結果を示した図である。 実施例１に係る基板処理装置のシャワーヘッド部９３の可能の圧力分布シミュレーション結果を示した図である。 比較例２に係る基板処理装置のエッチングレートの圧力依存性を示した図である。 図１４のエッチングレートの圧力依存性の特性に基づき、好ましいエッチングレートを算出したシミュレーション結果である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
〔第１の実施形態〕
（基板処理装置）
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置における分離領域を説明するための一部断面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の他の断面を示す一部断面図である。
本発明の実施形態に係る基板処理装置は、図１及び図２に示すように、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。
真空容器１は、ウエハＷを内部に収容してウエハの処理を行うための処理室である。真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリング等のシール部材１３を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底部１４を貫通し、その下端が回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
回転テーブル２の表面には、図２に示すように、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を載置可能な円形状の凹部２４が設けられている。なお、図２では、便宜上、１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。この凹部２４は、ウエハＷの直径（例えば３００ｍｍ）よりも僅かに（例えば４ｍｍ）大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷを凹部２４に載置すると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
回転テーブル２の上方には、図２に示すように、反応ガスノズル３１、３２、分離ガスノズル４１、４２及びエッチングガス供給部９０が配置されている。図示の例では、真空容器１の周方向に間隔をおいて、搬送口１５（後述）から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、エッチングガス供給部９０、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び反応ガスノズル３２の順に配列されている。なお、反応ガスノズル３１は第１の反応ガス供給部の一例であり、反応ガスノズル３２は第２の反応ガス供給部の一例である。
なお、本実施形態においては、基板処理装置が、エッチング領域のみならず、成膜領域を有する例を挙げて説明するが、成膜領域に設けられる反応ガスノズル３１、３２を有さず、エッチング領域に設けられるエッチングガス供給部９０のみ又はエッチングガス供給部９０及び分離ガスノズル４１、４２が備えられたエッチング装置として構成されてもよい。但し、以後の実施形態においては、エッチング領域及び成膜領域の双方を備えた基板処理装置を例に挙げて説明する。
反応ガスノズル３１、３２は、各々の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａが容器本体１２の外周壁に固定され、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入されている。そして、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して反応ガスノズル３１、３２が平行に伸びるように取り付けられている。
分離ガスノズル４１、４２は、各々の基端部であるガス導入ポート４１ａ，４２ａが容器本体１２の外周壁に固定され、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入されている。そして、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して分離ガスノズル４１、４２が平行に伸びるように取り付けられている。
なお、エッチングガス供給部９０の詳細については後述する。
反応ガスノズル３１は、例えば石英からなり、不図示の配管及び流量調整器等を介して第１の反応ガスとしてのＳｉ（シリコン）含有ガスの供給源（図示せず）に接続されている。反応ガスノズル３２は、例えば石英からなり、不図示の配管及び流量調整器等を介して、第２の反応ガスとしての酸化ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量調整バルブ等を介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。
Ｓｉ含有ガスとしては、例えば有機アミノシランガスを用いることができ、酸化ガスとしては、例えばＯ３（オゾン）ガス、Ｏ２（酸素）ガスを用いることができる。分離ガスとしては、例えばＮ２（窒素）ガス、Ａｒ（アルゴン）ガスを用いることができる。
反応ガスノズル３１、３２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３３（図３参照）が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。図２に示されるように、反応ガスノズル３１の下方領域は、Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着されたＳｉ含有ガスを酸化させる酸化ガスを供給する第２の処理領域Ｐ２となる。また、エッチングガス供給部９０の下方領域は、ウエハＷ上に堆積した反応生成物をエッチングするエッチングガスを供給する第３の処理領域Ｐ３となる。
なお、第１の処理領域Ｐ１は、原料ガスをウエハＷに供給する領域であるので、原料ガス供給領域Ｐ１と呼んでもよく、第２の処理領域Ｐ２は、原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスをウエハＷに供給する領域であるので、反応ガス供給領域Ｐ２と呼んでもよい。また、第３の処理領域は、ウエハＷにエッチング処理を施す領域であるので、エッチング領域Ｐ３と呼んでもよい。
図２及び図３に示されるように、天板１１の裏面から回転テーブル２に向かって突出する凸状部４が真空容器１に設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２と共に分離領域Ｄを構成する。図２に示されるように、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有する。また、図１及び図２に示されるように、凸状部４は、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
図３は、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２まで回転テーブル２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図３に示すように、真空容器１内には、凸状部４によって、凸状部４の下面である平坦な低い第１の天井面４４と、この第１の天井面４４の周方向両側に位置する、第１の天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが存在する。
図２に示されるように、第１の天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図３に示されるように、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、この溝部４３内に分離ガスノズル４１が収容されている。また、高い第２の天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、第２の天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。なお、説明の便宜上、図３に示すように、反応ガスノズル３１が設けられる、高い第２の天井面４５の下方の領域を空間４８１とし、反応ガスノズル３２が設けられる、高い第２の天井面４５の下方の領域を空間４８２とする。
第１の天井面４４は、回転テーブル２に対し、狭隘な空間である分離空間Ｈを形成している。分離空間Ｈは、第１の処理領域Ｐ１からのＳｉ含有ガスと、第２の領域Ｐ２からの酸化ガスとを分離することができる。具体的には、分離ガスノズル４２からＮ２ガスを吐出すると、Ｎ２ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、空間４８１及び４８２に比べて容積の小さい分離空間ＨをＮ２ガスが流れるため、分離空間Ｈの圧力は空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１と４８２の間に圧力障壁が形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ２ガスが、第１の処理領域Ｐ１からのＳｉ含有ガスと、第２の領域Ｐ２からの酸化ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、Ｓｉ含有ガスも酸化ガスも分離空間Ｈへ流入することは殆どできない。よって、真空容器１内においてＳｉ含有ガスと酸化ガスとが混合し、反応することが抑制される。
一方、天板１１の下面には、図２に示すように、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５が設けられている。この突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が第１の天井面４４と同じ高さに形成されている。
なお、図２においては、説明の便宜上、第２の天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて容器本体１２が切断されているように、容器本体１２及びその内部を示している。
先に参照した図１は、図２のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、第２の天井面４５が設けられている領域を示している一方、図４は、第１の天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。
図４に示すように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の表面に対する第１の天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図３に示すように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外においては図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、矩形の断面形状を有する、この窪んだ部分を排気領域Ｅと記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域Ｅを第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する排気領域Ｅを第２の排気領域Ｅ２と記す。これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、各々、第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように、各々、排気管６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。また、排気管６３には、圧力調整手段６５が設けられている。
回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図４に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けることができ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷを、プロセスレシピで決められた温度に加熱することができる。回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている。カバー部材７１は、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画している。
このカバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心側の部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっており、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そして、ケース体２０にはパージガスであるＮ２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。
また、真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図４には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは、例えば石英で作製することができる。
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されており、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い空間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給されるＳｉ含有ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される酸化ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。
さらに、真空容器１の側壁には、図２に示すように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は、図示しないゲートバルブにより開閉される。また、回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４では、この搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。このため、回転テーブル２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
次に、図２、図５及び図６を参照しながら、エッチングガス供給部９０について説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置における第３の処理領域Ｐ３を説明するための一部断面図である。
エッチングガス供給部９０は、第３の処理領域（エッチング領域）Ｐ３において、回転テーブル２に対向して設けられる。エッチングガス供給部９０は、ウエハＷ上に成膜された膜に対して活性化されたフッ素含有ガスを供給し、その膜をエッチングする。エッチングガス供給部９０は、図２及び図５に示すように、プラズマ生成部９１と、エッチングガス供給管９２と、シャワーヘッド部９３と、配管９４と、水素含有ガス供給部９６とを備えている。なお、シャワーヘッド部９３は、エッチングガス吐出部の一例であり、例えば、シャワーヘッド部９３の代わりに、エッチングガスノズルが用いられてもよい。
プラズマ生成部９１は、エッチングガス供給管９２から供給されたフッ素含有ガスをプラズマ源により活性化する。プラズマ源としては、フッ素含有ガスを活性化することでＦ（フッ素）ラジカルを生成可能であれば、特に限定されるものではない。プラズマ源としては、例えば誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Surface Wave Plasma）を用いることができる。
エッチングガス供給管９２は、その一端がプラズマ生成部９１と接続されており、プラズマ生成部９１にフッ素含有ガスを供給する。エッチングガス供給管９２の他端は、例えば開閉バルブ及び流量調整器を介してフッ素含有ガスが貯留されたエッチングガス供給源と接続されている。フッ素含有ガスとしては、ウエハＷに成膜された膜をエッチング可能なガスを用いることができる。具体的には、ＣＨＦ３（トリフルオロメタン）等のハイドロフルオロカーボン、ＣＦ４（四フッ化炭素）等のフルオロカーボン等、酸化シリコン膜をエッチングするフッ素含有ガス等を用いることができる。また、これらのフッ素含有ガスに、Ａｒガス、Ｏ２ガス等を適宜添加することができる。
シャワーヘッド部９３は、配管９４を介してプラズマ生成部９１と接続されており、プラズマ生成部９１で活性化されたフッ素含有ガスを真空容器１内に供給する部分である。シャワーヘッド部９３は、扇型の平面形状を有し、扇型の平面形状の外縁に沿うように形成された押圧部材９５によって下方側に向かって周方向に亘って押圧される。また、押圧部材９５が図示しないボルト等により天板１１に固定されることにより、真空容器１の内部雰囲気が気密状態とされる。天板１１に固定されたときのシャワーヘッド部９３の下面と回転テーブル２の上面との間隔は、例えば０．５ｍｍから５ｍｍ程度とすることができ、このシャワーヘッド部９３の下方領域が、例えばシリコン酸化膜をエッチングするための第３の処理領域Ｐ３となる。これにより、シャワーヘッド部９３を介して真空容器１内に供給される活性化されたフッ素含有ガスに含まれるＦラジカルが効率よくウエハＷに成膜された膜と反応する。
シャワーヘッド部９３には、回転テーブル２の角速度の違いに対応して回転中心側で少なく、外周側で多くなるように複数のガス吐出孔９３ａが設けられている。複数のガス吐出孔９３ａの個数としては、例えば数十〜数百個とすることができる。また、複数のガス吐出孔９３ａの直径としては、例えば０．５ｍｍから３ｍｍ程度とすることができる。シャワーヘッド部９３に供給された活性化されたフッ素含有ガスは、ガス吐出孔９３ａを通って回転テーブル２とシャワーヘッド部９３との間の空間に供給される。
しかしながら、ガス吐出孔９３ａを、外周側で多くなるように配置しても、エッチングレートは、中央側よりも外周側で大きく低下する傾向があり、外周側のガス吐出孔９３ａの割合を中央側よりも増加させただけでは、エッチングレートの低下を効果的に防止できない場合が多い。一般に、成膜処理の場合、所定領域でガス吐出孔の割合を増加させ、ガスの供給割合を増加させれば、当該所定領域でのデポレートを増加させることができる。しかしながら、エッチング処理の場合、エッチングガスの供給割合を増加させても、必ずしもエッチングレートの増加に繋がらない場合が多い。これは、後に実験データを用いて説明するが、エッチング処理は供給律速ではなく、反応律速であることに起因すると考えられる。つまり、エッチングガスが十分に供給されていても、エッチング反応の条件が整っていなければ、十分なエッチング速度を得ることはできない。エッチング反応の条件とは、十分なエッチング反応エネルギーがある状態を意味し、高圧力、高温の場合には、エッチング反応エネルギーを高く保つことが可能である。
よって、第１の実施形態に係る基板処理装置では、シャワーヘッド部９３の外周部に、下方に突出した下方突出面９３ｃを設け、エッチング領域Ｐ３内の外周部の圧力の低下を防止する構成としている。下方突出面９３ｃは、回転テーブル２の凹部２４の外縁よりも外側に、回転テーブル２の外周部の表面と対向するように設けられる。下方突出面９３ｃは、シャワーヘッド部９３の下面９３ｂの内側の領域と回転テーブル２との間の間隔ｄ１よりも狭い狭間隔ｄ２を外周部に形成し、ガス吐出孔９３ａから吐出されたエッチングガスが、外部に逃げて行くのを防止する。そして、エッチング領域Ｐ３の外周側の圧力が低下するのを防止し、エッチング領域Ｐ３の外周側で、エッチング反応エネルギーが低下することを防止する。これにより、エッチング領域Ｐ３内の外周部におけるエッチングレートの低下を防止し、エッチング領域Ｐ３内全体で均一なエッチングレートを得ることができる。
なお、下方突出面９３ｃと回転テーブル２の表面との間に形成される狭間隔ｄ２の領域を径方向に十分確保すべく、回転テーブル２の外周部を通常の回転テーブル２よりも拡大して構成してもよい。即ち、回転テーブル２の凹部２４よりも外側の領域を拡大し、回転テーブル２の径を拡大する構成としてもよい。狭間隔ｄ２を形成するクリアランス、ギャップを設けても、狭間隔ｄ２を維持している経路が短すぎると、エッチングガスの流出を防ぎ、外周側の圧力を高める効果が十分得られないおそれがあるからである。図５においては、回転テーブル２の外周部をやや拡大した例を図示している。
また、シャワーヘッド部９３の内側の下面９３ｂと回転テーブル２との間の間隔ｄ１、及び下方突出面９３ｃと回転テーブル２との間の狭間隔ｄ２は、０＜ｄ２＜ｄ１である限り、用途に応じて種々の値に設定することができる。例えば、間隔ｄ１を１ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲とし、狭間隔ｄ２をゼロより大きく３ｍｍ未満の範囲としてもよく、具体的には、間隔ｄ１を４ｍｍ、狭間隔ｄ２を２ｍｍに設定してもよい。なお、間隔ｄ１、狭間隔ｄ２は、クリアランスｄ１、ｄ２又はギャップｄ１、ｄ２と呼んでもよい。
また、下方突出面９３ｃは、平坦なシャワーヘッド部９３の下面に板状の部材を取り付けて構成してもよいし、シャワーヘッド部９３を、最初から外周部に下方突出面９３ｃを有する形状に加工して一部品として構成してもよい。
図６は、シャワーヘッド部９３の下面の一例を示した平面図である。図６に示されるように、下方突出面９３ｃは、扇形のシャワーヘッド部９３の下面９３ｂの外周に沿うように、帯状に設けられてもよい。これにより、周方向に均一にエッチング領域Ｐ３の外周側の圧力の低下を防止することができる。また、ガス吐出孔９３ａは、シャワーヘッド部９３の下面９３ｂの周方向の中央に、半径方向に延在するように設けられてもよい。これにより、回転テーブル２の中心側から外周側に分散させてエッチングガスを供給することができる。
図５の説明に戻る。配管９４は、シャワーヘッド部９３の上流側に設けられ、プラズマ生成部９１とシャワーヘッド部９３とを接続する。回転テーブル２の半径方向における配管９４の外周側には、水素含有ガス供給部９６が設けられている。
水素含有ガス供給部９６は、その一端が配管９４と接続されており、配管９４の内部に水素含有ガスを供給する。水素含有ガス供給部９６の他端は、例えば開閉バルブ及び流量調整器を介して水素含有ガス供給源と接続されている。
また、水素含有ガス供給部９６は、プラズマ生成部９１よりもシャワーヘッド部９３に近い位置に設けられていることが好ましい。これにより、配管９４の内部に供給される水素含有ガスがプラズマ生成部９１に逆流することを抑制できる。このため、プラズマ生成部９１においてＨ２プラズマが発生することを抑制することができる。結果として、プラズマ生成部９１を構成する金属による汚染（コンタミ）の抑制やプラズマ生成部９１を構成する機器の寿命の向上を図ることができる。また、回転テーブル２の中心側に供給される水素含有ガスの流量と、回転テーブル２の外周側に供給される水素含有ガスの流量との間に、容易に流量差を設けることができる。
水素含有ガスとしては、例えばＨ２（水素）ガスとＡｒガスとの混合ガス（以下「Ｈ２／Ａｒガス」という。）を用いることができる。また、Ｈ２ガスの供給流量としては、例えば１ｓｃｃｍ以上５０ｓｃｃｍ以下とすることができ、Ａｒガスの供給流量としては、例えば５００ｓｃｃｍ以上１０ｓｌｍ以下とすることができる。
なお、図５の例では、一つの水素含有ガス供給部９６が回転テーブル２の半径方向における配管９４の外周側に設けられているが、本発明はこの点において限定されるものではない。例えば、水素含有ガス供給部９６は、回転テーブル２の回転方向における配管９４の前方又は後方に設けられていてもよい。また、配管９４に複数の水素含有ガス供給部９６が設けられていてもよい。
また、図１に示されるように、基板処理装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられている。この制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述する基板処理方法を基板処理装置に実施させるプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の記憶部１０１から制御部１００内にインストールされる。
（基板処理方法）
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置を用いた基板処理方法の一例について説明する。以下では、ウエハＷ上に形成された凹形状パターンの１つであるビア内にＳｉＯ２膜を形成する方法を例として説明する。なお、第１の反応ガスとしてＳｉ含有ガス、第２の反応ガスとして酸化ガス、フッ素含有ガスとしてＣＦ４とＡｒガスとＯ２ガスとの混合ガス（以下「ＣＦ４／Ａｒ／Ｏ２ガス」という。）を用いる場合を例として説明する。
まず、図示しないゲートバルブを開き、図２に示すように、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器１の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを、回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に各々ウエハＷを載置する。
続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にした後、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ２ガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からＮ２ガスを所定の流量で吐出する。これに伴い、圧力調整手段６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整する。次いで、回転テーブル２を時計回りに例えば６０ｒｐｍの回転速度で回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば４５０℃に加熱する。
次に、成膜工程を実行する。成膜工程では、反応ガスノズル３１からはＳｉ含有ガスを供給し、反応ガスノズル３２からは酸化ガスを供給する。また、エッチングガス供給部９０からは、何もガスを供給しない。
ウエハＷが第１の処理領域Ｐ１を通過したときに、原料ガスであるＳｉ含有ガスが反応ガスノズル３１から供給されてウエハＷの表面に吸着する。表面にＳｉ含有ガスが吸着したウエハＷは、回転テーブル２の回転により分離ガスノズル４２を有する分離領域Ｄを通過してパージされた後、第２の処理領域Ｐ２に入る。第２の処理領域Ｐ２では、反応ガスノズル３２から酸化ガスが供給され、Ｓｉ含有ガスに含まれるＳｉ成分が酸化ガスにより酸化され、反応生成物であるＳｉＯ２がウエハＷの表面に堆積する。
第２の処理領域Ｐ２を通過したウエハＷは、分離ガスノズル４１を有する分離領域Ｄを通過してパージされた後、再び第１の処理領域Ｐ１に入る。そして、反応ガスノズル３１からＳｉ含有ガスが供給され、Ｓｉ含有ガスがウエハＷの表面に吸着する。
以上、回転テーブル２を複数回連続的に回転させながら、フッ素含有ガスを真空容器１内に供給することなく、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを真空容器１内に供給する。これにより、ウエハＷの表面に反応生成物であるＳｉＯ２が堆積し、ＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）が成膜される。
必要に応じて、所定の膜厚までＳｉＯ２膜が成膜された後、反応ガスノズル３１からはＳｉ含有ガスの供給を停止し、反応ガスノズル３２からは酸化ガスを供給し続け、回転テーブル２の回転を継続することにより、ＳｉＯ２膜の改質処理を行うようにしてもよい。
成膜工程を実行することにより、凹形状パターンの１つであるビア内にＳｉＯ２膜が成膜される。最初にビア内に形成されるＳｉＯ２膜は、凹形状に沿った断面形状を有する。
次に、エッチング工程を実行する。エッチング工程では、ＳｉＯ２膜が、Ｖ字の断面形状にエッチングされる。エッチング工程は、具体的には、以下のように実行される。
図２に示すように、反応ガスノズル３１、３２からのＳｉ含有ガス及び酸化ガスの供給を停止し、Ｎ２ガスをパージガスとして供給する。回転テーブル２は、エッチングに適した温度、例えば６００℃程度に設定される。また、回転テーブル２の回転速度は、例えば６０ｒｐｍに設定される。この状態で、エッチングガス供給部９０のシャワーヘッド部９３からＣＦ４／Ａｒ／Ｏ２ガスを供給し、水素含有ガス供給部９６から例えば予め設定した流量のＨ２／Ａｒガスを供給することで、エッチング処理が開始される。
その際、回転テーブル２が低速で回転しているので、ＳｉＯ２膜はＶ字の断面形状にエッチングされる。ビア内のＳｉＯ２膜をＶ字形状にエッチングすることにより、最上部の開口が広い孔をＳｉＯ２膜に形成することができ、次の成膜の際に底部までＳｉＯ２膜を埋め込むことができ、ボトムアップ性が高く、ボイドが発生し難い成膜を行うことができる。
なお、上述のように、シャワーヘッド部９３の下面９３ｂの外周部には、下方突出面９３ｃが設けられているため、エッチング領域Ｐ３内の外周側のエッチング反応エネルギーの低下が抑制され、均一なエッチングレートでエッチングを行うことができる。
このように、回転テーブル２を複数回連続的に回転させながら、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを真空容器１内に供給することなく、フッ素含有ガス及び水素含有ガスを真空容器１内に供給する。これにより、ＳｉＯ２膜がエッチングされる。
次に、再び前述した成膜工程を実行する。成膜工程では、エッチング工程でＶ字状にエッチングされたＳｉＯ２膜上に更にＳｉＯ２膜が成膜され、膜厚が増加する。Ｖ字状にエッチングされたＳｉＯ２膜上に成膜されるため、成膜の際に入口が塞がれず、ＳｉＯ２膜の底部から膜を堆積することができる。
次に、再び前述したエッチング工程を実行する。エッチング工程では、ＳｉＯ２膜がＶ字形状にエッチングされる。
以上に説明した成膜工程とエッチング工程とを必要な回数だけ交互に繰り返し、ＳｉＯ２膜内にボイドが発生しないようにしながら、ビアを埋め込んでゆく。これらの工程の繰り返し回数は、ビア等の凹形状パターンのアスペクト比を含めた形状に応じて、適切な回数とすることができる。例えばアスペクト比が大きい場合、繰り返し回数は多くなる。また、トレンチよりもビアの方が、繰り返し回数が多くなることが推定される。
なお、本実施形態においては、成膜工程とエッチング工程とを繰り返し、ウエハＷの表面に形成された凹形状パターンに埋め込み成膜を行う例について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。
例えば、予め表面に膜が形成されたウエハＷを搬入し、エッチング工程のみを行うようにしてもよい。
また、例えば回転テーブル２を複数回連続的に回転させながら、第１の反応ガス、第２の反応ガス、フッ素含有ガス及び水素含有ガスを真空容器１内に同時に供給し、回転テーブル２が１回転する間に、成膜工程とエッチング工程とを１回ずつ行ってもよい。さらに、成膜工程とエッチング工程とを１回ずつ行うサイクルを複数回繰り返してもよい。
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法によれば、シャワーヘッド９３の下面９３ｂの外周部に、回転テーブル２の表面との間に狭い狭間隔ｄ２を形成する下方突出面９３ｃを設けることにより、ウエハＷ上に堆積した膜に均一なエッチング処理を行うことができる。
〔第２の実施形態〕
図７は、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。第２の実施形態に係る基板処理装置は、エッチング領域Ｐ３内のシャワーヘッド部９３の構成が第１の実施形態に係る基板処理装置と異なっているが、その他の構成要素については、第１の実施形態に係る基板処理装置と同様であるので、異なる点についてのみ説明する。また、第１の実施形態に係る基板処理装置と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その説明を簡略化又は省略する。
図７に示されるように、第２の実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッド部９３は、回転テーブル２の外側面を覆うように下方に突出した下方突出部９３ｄを有し、下方突出部９３ｄの内側面と回転テーブル２の外側面との間に、狭い間隔の狭間隔ｄ３を形成している。このように、回転テーブル２の表面との対向面ではなく、回転テーブル２の外側面との間に狭間隔ｄ３を形成するようにしてもよい。この場合においても、狭間隔ｄ３がエッチング領域Ｐ３内のエッチングガスが外部に流出するのを抑制することができ、エッチング領域Ｐ３内の外周側の圧力低下を防止することができる。
なお、図７において、シャワーヘッド部９３の中央領域の下面９３ｂと回転テーブル２の表面との間の間隔ｄ１は、第１の実施形態に係る基板装置と同様に間隔ｄ１としている。間隔ｄ１及び狭間隔ｄ３の値は、第１の実施形態と同様に、０＜ｄ３＜ｄ１である限り、用途に応じて種々の値に設定することができる。例えば、間隔ｄ１を１ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲とし、狭間隔ｄ３をゼロより大きく３ｍｍ未満の範囲としてもよく、具体的には、間隔ｄ１を４ｍｍ、狭間隔ｄ３を２ｍｍに設定してもよい。
但し、狭間隔ｄ３は、第１の実施形態における狭間隔ｄ２よりも、回転テーブル２の半径方向において対向している距離が短く、エッチングガスが第１の実施形態よりも若干流出し易い可能性があるため、狭間隔ｄ３は、例えば、２ｍｍ以下に設定することが好ましい。
第１の実施形態では、凹部２４の外側に、下方突出面９３ｃが対向できるだけの径方向の大きさ（直径又は半径）を回転テーブル２が外周領域に備える必要があるが、第２の実施形態では、回転テーブル２の外側面に下方突出部９３ｄを配置するので、回転テーブル２の凹部２４よりも外側に領域を確保する必要が無く、回転テーブル２をコンパクトに構成することができる。
図８は、シャワーヘッド部９３を除いた状態で、下方突出部９３ｄと回転テーブル２との配置関係を示した図である。図８に示されるように、下方突出部９３ｄは、回転テーブル２の外側面の外側に、外周に沿うように円弧状に配置される。
なお、第２の実施形態に係る基板処理方法は、第１の基板処理方法と同様であるので、その説明を省略する。
第２の実施形態に係る基板処理装置によれば、回転テーブル２をコンパクトに構成しつつ、エッチング領域Ｐ３内の外周側の圧力の低下を防止し、均一なエッチング処理を行うことができる。
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態に係る基板処理装置では、エッチング領域Ｐ３内における外周側の温度の低下を防ぐことにより、エッチング反応エネルギーの低下を防止する例について説明する。エッチング反応エネルギーの低下の防止は、エッチング領域内における圧力の低下を防止するだけでなく、温度の低下を防止することによっても達成することができる。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。なお、第３の実施形態に係る基板処理装置も、第１及び第２の実施形態に係る基板処理装置と異なる構成は、エッチング領域Ｐ３内のシャワーヘッド部９３の構成であるので、異なる点についてのみ説明する。他の構成要素については、第１及び第２の実施形態と同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
図９においては、シャワーヘッド部９３の外周部に、収納空間９３ｅが形成され、収納空間９３ｅ内にヒータ１１０が収容されている。このように、シャワーヘッド部９３の外周部にヒータ１１０を設けて加熱することにより、エッチング領域Ｐ３の外周側のエッチング反応エネルギーの低下を防ぐことができる。
なお、図９においては、シャワーヘッド部９３の最外周部に収納空間９３ｅを形成し、ヒータ１１０を設けているが、例えば、もっと中央寄りにヒータ１１０を設けてもよい。エッチング領域Ｐ３の外周部を局所的に加熱することができれば、ヒータ１１０は用途に応じて、シャーヘッド部９３の種々の位置に配置することができる。
また、ヒータ１１０は、用途に応じて種々の加熱手段を用いることができ、例えば、カーボンヒータを用いるようにしてもよい。
なお、第３の実施形態に係る基板処理方法は、第１の実施形態に係る基板処理方法で説明したヒータユニット７の加熱を開始するタイミングで、ヒータ１１０も併せて加熱を開始すればよい。若しくは、必ずしもヒータユニット７の加熱のタイミングに合わせる必要は無く、エッチング工程を開始する前であって、エッチング工程を開始する際にヒータ１１０の温度が安定している状態とすることができれば、種々のタイミングでヒータ１１０の加熱を開始してよい。
その他のプロセスは、第１の実施形態に係る基板処理方法と同様であるので、その説明を省略する。
第３の実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法によれば、シャワーヘッド部９３内にヒータ１１０を設けることにより、コンパクトな構成を維持しつつ、エッチング領域Ｐ３におけるエッチング反応エネルギーの低下を防止し、均一なエッチング処理を行うことができる。
〔第４の実施形態〕
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の一例を示した図である。図１０に示されるように、第４の実施形態に係る基板処理装置は、エッチング領域Ｐ３における回転テーブル２の外側の箇所に側壁部１１１を備え、側壁部１１１の内部に形成された収納空間１１２内にヒータ１１３が設けられた構成を有する。
このように、エッチング領域Ｐ３における回転テーブル２の外側にヒータ１１３が配置されるように構成し、回転テーブル２の外側からエッチング領域Ｐ３を加熱し、エッチング領域Ｐ３の外側領域のエッチング反応エネルギーの低下を防止する構成としてもよい。これにより、エッチング領域Ｐ３の外側の温度低下を防止し、外周部のエッチングレートの低下を防ぐことができる。
なお、側壁部１１１は、なるべく回転テーブル２に近い位置に設けることが好ましいが、用途に応じて、容器本体１２の内周壁と回転テーブル２（より正確には蓋部材７ａ）との間の任意の箇所に配置することができる。また、側壁部１１１を設けず、容器本体１２の内周壁面上に直接ヒータ１１３を設けることも可能である。
側壁部１１１は、種々の材料で構成することができるが、例えば、石英で構成してもよい。
また、ヒータ１１３には、種々の加熱手段を用いることができ、例えば、カーボンヒータを用いてもよい点は、第３の実施形態に係る基板処理装置と同様である。
第４の実施形態に係る基板処理方法は、第３の実施形態に係る基板処理方法と同様であるので、その説明を省略する。
第４の実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法によれば、シャワーヘッド部９３の構造を複雑化させることなく、容易にヒータ１１３をエッチング領域Ｐ３の外側に配置し、エッチング領域Ｐ３を外側から加熱して外周側のエッチング反応エネルギーの低下を防止することができる。
〔実施例及び比較例〕
次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法を実施した実施例を、比較例とともに説明する。なお、説明の便宜のため、今まで説明した構成要素と同様の構成要素には、今までと同一の参照符号を付すものとする。
（比較例１）
図１１は、シャワーヘッド部９３のガス吐出孔９３ａの孔分布を変更してエッチング量を測定した実験及びその結果を示した図である。
図１１（ａ）は、比較例１に係る実験を説明するための図である。比較例１では、シャワーヘッド部９３の外周部のガス吐出孔９３ａの割合を中心部（回転軸側）よりも増加させることにより、エッチングの均一性が改善されるかを調べた。
実験は、軸側〜外周部のガス吐出孔９３ａの比率を１：１．３８（特性Ｉ）、１：２．３５（特性Ｊ）、１：３．１３（特性Ｋ）に設定した３つの場合について行った。なお、実験の条件は、真空容器１内の温度５５０℃、圧力１Ｔｏｒｒ、回転テーブル２の回転速度は６０ｒｐｍである。エッチングガスは、ＣＦ４を１０ｓｃｃｍ、Ｏ２を６０ｓｃｃｍ、Ａｒを７ｓｌｍの流量で供給した。
図１１（ｂ）は、特性Ｉ、Ｊ、Ｋの３つの場合のエッチング量の分布結果を示した図である。図１１（ｂ）の横軸は、軸側を起点とした軸側から外周側の座標（ｍｍ）を示しており、縦軸は、エッチング量を示している。図１１（ｂ）に示されるように、３００ｍｍウエハＷの外側２５０〜３００ｍｍの範囲では、特性Ｉ〜Ｋはほぼ同一の特性を示している。つまり、図１１（ｂ）に示す特性Ｉ〜Ｋは、エッチングガスの供給量を増加させたとしても、エッチング量の増加には繋がらないことを意味する。また、図１１（ｂ）に示されるように、外周部のエッチング量は軸側と比較して低下している。よって、均一なエッチングを行うためには、外周部のエッチング量を増加させる必要があるが、単に外周部のガス吐出孔９３ａの数を増加させただけでは、そのような外周部のエッチング量の低下を解消することは難しいことが分かる。
これは、エッチング処理は、供給律速ではなく、反応律速であるからだと考えられる。これを解消するためには、エッチング反応に必要なエネルギーを、外周部で高める必要がある。
（比較例２）
図１２は、比較例２に係る基板処理装置のシャワーヘッド部９３の下方の圧力分布シミュレーション結果を示した図である。比較例２に係る基板処理装置は、エッチング領域Ｐ３の外周部のエッチング反応エネルギーの低下を防止する対策を何ら施さない基板処理装置である。
かかる基板処理装置を用いてシャワーヘッド部９３の下方の圧力分布を測定した所、図１２に示す結果が得られた。図１２において、同レベルの圧力領域が、圧力の高い順に、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕで示されている。図１２の結果によれば、ウエハＷの中心で３Ｔｏｒｒと最も圧力が高く、ウエハＷの軸側と外周側の両端では、各々２．６Ｔｏｒｒ、２．５Ｔｏｒｒと、圧力が低下している。両端部の圧力自体は、大きな差が無いが、実際のエッチング量は、図１１（ｂ）に示した通り、外周側が低くなってしまう。よって、外周側の圧力を高くするような対策が必要となる。
（実施例１）
図１３は、実施例１に係る基板処理装置のシャワーヘッド部９３の可能の圧力分布シミュレーション結果を示した図である。実施例１に係る基板処理装置は、実施形態１に係る基板処理装置と同様の構成を有し、シャーヘッド部９３の下面９３ｂと回転テーブル２との間隔ｄ１を４ｍｍ、シャワーヘッド部９３の外周側に設けられた下方突出面９３ｃと回転テーブル２との間の狭間隔ｄ２を２ｍｍに設定した基板処理装置である。
図１３に示されるように、実施例１に係る基板処理装置を用いた場合、ウエハＷの外周部の圧力が３．４Ｔｏｒｒと最も高くなり、軸側の圧力は２．５Ｔｏｒｒと低くなっている。このように、実施例１に係る基板処理装置によれば、ウエハＷの外周部の圧力が高くなるように、エッチング領域Ｐ３内の外周部の圧力を選択的に高めることが可能である。
（好ましいエッチングレートの算出）
図１４は、比較例２に係る基板処理装置のエッチングレートの圧力依存性を示した図である。図１４に示されるように、圧力が１Ｔｏｒｒの時は、エッチングレートが最も低く、１．５Ｔｏｒｒ、１．８Ｔｏｒｒ、２．０Ｔｏｒｒ、３．０Ｔｏｒｒ、４．０Ｔｏｒｒと圧力を増加させることにより、エッチングレートを全体的に増加せることができることが分かる。
図１５は、図１４のエッチングレートの圧力依存性の特性に基づき、好ましいエッチングレートを算出したシミュレーション結果である。図１５において、真空容器１内の圧力を１．８Ｔｏｒｒに設定したとき、比較例２に係る基板処理装置によるエッチング処理のエッチングレートは、特性Ｂで示される。この場合、Ｙ軸上でのエッチングレートのバラツキは、±１９．７％である。
一方、図１５において、真空容器１内の圧力を１．８Ｔｏｒｒに設定したとき、実施例１に係る基板処理装置によるエッチング処理のエッチングレートは、特性Ａで示される。この場合、Ｙ軸上でのエッチングレートのバラツキは、±２．５７％であり、エッチングレートの均一性が大幅に改善していることが分かる。
このように、実施例１に係る基板処理装置は、比較例２に係る基板処理装置よりも、大幅にエッチング処理の均一性を向上させることができる。
以上説明したように、本実施形態に係る基板処理装置及び基板処理方法によれば、エッチング領域Ｐ３内における外周側のエッチング反応エネルギーを低下させない構造とすることにより、エッチング処理の均一性を大幅に向上させることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
１ 真空容器
２ 回転テーブル
１１ 天板
１２ 容器本体
２４ 凹部
３１、３２ 反応ガスノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
９０ エッチングガス供給部
９３ シャワーヘッド部
９３ａ ガス吐出孔
９３ｂ 下面
９３ｃ 下方突出面
９３ｄ 下方突出部
９３ｅ、１１２ 収納空間
１１０、１１３ ヒータ
１１１ 側壁部
Ｄ 分離領域
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ２ 処理領域
Ｗ ウエハ

Claims (20)

  1. 処理容器と、
    該処理容器内に設けられ、周方向に沿って表面に形成された基板載置領域を有する回転テーブルと、
    該回転テーブルの前記周方向に沿った所定領域に設けられたエッチング領域と、
    該エッチング領域に前記回転テーブルに対向するように設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在して配置されたガス吐出孔を有するエッチングガス供給部と、
    該エッチングガス供給部の下面の前記回転テーブルの半径方向の外周側に、前記回転テーブルの上面又は外周側面に平行に対向する平坦面をなして設けられた突出部材と、を有する基板処理装置。
  2. 前記突出部材は、前記エッチング領域内の前記基板載置領域よりも外側に、前記エッチングガス供給部と前記回転テーブルとの間に形成される第１の間隔よりも狭い第２の間隔を前記回転テーブルの上面又は外周側面との間に形成する狭間隔形成手段である請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記第２の間隔は、前記回転テーブルの前記上面と、前記突出部材の下面との間に形成される請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記突出部材は、前記エッチングガス供給部の下面の外周部に沿って帯状に設けられた下方突出面を形成する請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記突出部材は、エッチングガス供給部の外周部の前記回転テーブルからはみ出す領域に形成され、前記回転テーブルの外側面を側方から覆い、
    前記第２の間隔は、前記回転テーブルの外周側面と、前記突出部材の内側面との間に形成される請求項２に記載の基板処理装置。
  6. 処理容器と、
    該処理容器内に設けられ、周方向に沿って表面に形成された基板載置領域を有する回転テーブルと、
    該回転テーブルの前記周方向に沿った所定領域に設けられたエッチング領域と、
    該エッチング領域に前記回転テーブルに対向するように設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在して配置されたガス吐出孔を有するエッチングガス供給部と、
    該エッチングガス供給部の下面の前記回転テーブルの半径方向の外周側に、前記回転テーブルの上面に平行に対向して設けられた加熱手段と、を有する基板処理装置。
  7. 処理容器と、
    該処理容器内に設けられ、周方向に沿って表面に形成された基板載置領域を有する回転テーブルと、
    該回転テーブルの前記周方向に沿った所定領域に設けられたエッチング領域と、
    該エッチング領域に前記回転テーブルに対向するように設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在して配置されたガス吐出孔を有するエッチングガス供給部と、
    前記回転テーブルの外周側面よりも外側に、前記回転テーブルの外周側面に対向して設けられた加熱手段と、を有する基板処理装置。
  8. 前記加熱手段は、前記回転テーブルの外周側面よりも外側の位置に立設して設けられた請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記エッチングガス供給部は、扇形のシャワーヘッドである請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記エッチングガス供給部にプラズマエッチングガスを供給するプラズマ源を有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 前記回転テーブルの前記周方向に沿った前記エッチング領域と離間した所定領域に、成膜領域を更に有する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  12. 前記成膜領域は、前記回転テーブルに原料ガスを供給する原料ガス供給領域と、該原料ガス供給領域と前記回転テーブルの前記周方向において離間して設けられ、該原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを供給する反応ガス供給領域と、を有する請求項１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記原料ガス供給領域と前記反応ガス供給領域との間には、パージガスを供給する分離領域が設けられた請求項１２に記載の基板処理装置。
  14. 処理容器内に設けられた回転テーブルの周方向に沿って所定の基板載置領域上に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより、前記回転テーブルに対向するように設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在して配置されたガス吐出孔を有するエッチングガス供給部を有するとともに、前記基板に前記回転テーブルの前記周方向における所定領域に設けられたエッチング領域を通過させ、前記基板をエッチング処理する基板処理方法であって、
    前記エッチングガス供給部の下面の前記回転テーブルの半径方向の外周側に、前記回転テーブルの上面又は外周側面に平行に対向する平坦面をなす突出部材を設け、前記エッチング領域の外周側の圧力の低下を防止しながら、前記基板をエッチング処理する工程を有する基板処理方法。
  15. 前記突出部材は、前記回転テーブルの外周部の上面に対向している請求項１４に記載の基板処理方法。
  16. 前記突出部材は、前記回転テーブルの外周側面に対向している請求項１５に記載の基板処理方法。
  17. 処理容器内に設けられた回転テーブルの周方向に沿って所定の基板載置領域上に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより、前記回転テーブルに対向するように設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在して配置されたガス吐出孔を有するエッチングガス供給部を有するとともに、前記基板に前記回転テーブルの前記周方向における所定領域に設けられたエッチング領域を通過させ、前記基板をエッチング処理する基板処理方法であって、
    前記エッチングガス供給部の下面の前記回転テーブルの半径方向の外周側に、前記回転テーブルの上面又は外周側面に平行に対向して加熱手段を設け、前記エッチング領域の外周側の温度の低下を防止しながら、前記基板をエッチング処理する工程を有する基板処理方法。
  18. 前記加熱手段は、前記回転テーブルの外周側面よりも外側の位置に立設して設けられ、前記回転テーブルの外周側面よりも外側から前記エッチング領域の外周側の温度の低下を防止する請求項１７に記載の基板処理方法。
  19. 前記基板に、前記回転テーブルの前記周方向において前記エッチング領域と離間した所定領域に設けられた成膜領域を通過させ、前記基板に成膜処理を施す工程を更に有し、
    前記基板をエッチング処理する工程は、前記基板に成膜処理を施す工程により前記基板上に堆積された膜をエッチングする工程を含む請求項１４乃至１８のいずれか一項に基板処理方法。
  20. 前記成膜処理を施す工程は、前記基板に原料ガスを供給する工程と、
    前記基板に、前記原料ガスと反応可能な反応ガスを供給し、前記基板上に前記原料ガスと前記反応ガスとの反応生成物を堆積させる工程と、を含む請求項１９に記載の基板処理方法。
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