WO2010058642A1 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 Download PDF

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WO2010058642A1
WO2010058642A1 PCT/JP2009/064778 JP2009064778W WO2010058642A1 WO 2010058642 A1 WO2010058642 A1 WO 2010058642A1 JP 2009064778 W JP2009064778 W JP 2009064778W WO 2010058642 A1 WO2010058642 A1 WO 2010058642A1
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substrate
plasma processing
processed
gas supply
holding table
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PCT/JP2009/064778
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信幸 岡山
直樹 松本
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
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    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and more particularly to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for generating plasma using a microwave as a plasma source.
  • a semiconductor device such as an LSI (Large Scale Integrated circuit) is manufactured by performing a plurality of processes such as etching, CVD (Chemical Vapor Deposition), and sputtering on a semiconductor substrate (wafer) that is a substrate to be processed.
  • processing such as etching, CVD, and sputtering
  • plasma as an energy supply source, that is, plasma etching, plasma CVD, plasma sputtering, and the like.
  • the types of plasma include parallel plate type plasma, ICP (Inductively-Coupled Plasma), ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma, and the like. Plasma generated by various apparatuses is used for processing.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-165374 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-112163 (Patent Document 2).
  • Patent Document 2 in a plasma processing apparatus using ECR plasma, an annular gas ring is provided between a mounting table on which a substrate to be processed is mounted and a main coil. The gas ring is formed with a larger diameter than the mounting table. The reactive gas is supplied by this gas ring.
  • Patent Document 2 in the plasma processing apparatus using ECR plasma, the introduction port of the deposition gas is arranged in the vicinity of the sample holder.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a part of the plasma processing apparatus 101 provided with reaction gas supply units for supplying a reaction gas into the processing container at two locations.
  • the first is formed in the central portion of the dielectric plate 103 that introduces microwaves into the processing container 102.
  • the reactive gas supply unit 104 is provided.
  • the reaction gas is supplied so as to be sprayed to the central region of the substrate W to be processed.
  • a second reaction gas supply unit 106 is provided on the upper side of the side wall 105 of the processing container 102 in order to supply the reaction gas to the end region of the substrate W to be processed. Note that the plasma processing apparatus 101 being processed is exhausted downward by an exhaust apparatus (not shown) located on the lower side in FIG.
  • the reaction gas is supplied into the processing vessel 102 in a viscous flow pressure region (approximately 50 mTorr or more), from the second reaction gas supply portion 106.
  • the supplied reactive gas flows in the central direction indicated by the arrow X in FIG. 21 due to the influence of the first reactive gas supply unit 104. That is, the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit 106 becomes the same supply path as the reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit 104. Therefore, the effect of supplying the reactive gas from the second reactive gas supply unit 106 is not recognized, and the reactive gas supplied to the central region of the target substrate W is directed from the central region of the target substrate W toward the end region. As a result, the reaction gas is consumed and the reaction products are increased toward the end portion, and the processing state is distributed in the radial direction of the substrate W to be processed, resulting in in-plane non-uniformity. .
  • the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit 106 flows downward in the direction indicated by the arrow Y in FIG. End up. Then, the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit 106 is exhausted without reaching the substrate W to be processed. Therefore, almost all of the reaction gas that reaches the substrate to be processed W is supplied only from the first reaction gas supply unit 104, and in-plane non-uniformity occurs in the processing state of the substrate to be processed W as described above.
  • FIG. 22 is a schematic sectional view showing a part of the plasma processing apparatus 111 in this case, and corresponds to the section shown in FIG.
  • the plasma processing apparatus 111 is provided with a first reactive gas supply unit 113 at the center of the dielectric plate 112, and directly above the substrate W to be processed held by the holding table 114.
  • An annular second reactive gas supply unit 115 is provided in the region. The second reactive gas supply unit 115 supplies the reactive gas in a direction directly downward toward the end region of the substrate W to be processed.
  • reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit 113 and the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit 115 are separated from the central region of the substrate W to be processed.
  • region 116 between the radial directions of the end regions collisions will occur.
  • a region 116 is indicated by a dotted line. Then, a reaction gas stagnates in this region 116, and deposition (reaction product) tends to stay.
  • the etching rate of the substrate W to be processed in the region 116 differs from the etching rate of the substrate W to be processed in the central region and the end region due to the retention of deposition and the influence of the plasma shield as described above. In-plane uniformity in the process is impaired.
  • An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of improving in-plane uniformity in processing of a substrate to be processed.
  • Another object of the present invention is to provide a plasma processing method capable of improving in-plane uniformity in processing of a substrate to be processed.
  • a plasma processing apparatus includes a processing container that performs plasma processing on a substrate to be processed therein, a holding base that is disposed in the processing container and holds the substrate to be processed, and a plasma in the processing container.
  • Plasma generating means for generating and a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas for plasma processing into the processing container are provided.
  • the reactive gas supply unit includes a first reactive gas supply unit that supplies a reactive gas in a direction directly downward toward a central region of the substrate to be processed held on the holding table, and a target gas held on the holding table.
  • a second position is provided at a position avoiding the region directly above the processing substrate and directly above the holding table, and supplies the reaction gas toward the center of the substrate to be processed held on the holding table.
  • a reaction gas supply unit is provided.
  • the plasma processing apparatus having such a configuration supplies a first reaction gas supply unit that supplies a reaction gas in a downward direction toward the central region of the substrate to be processed, and a reaction gas that is supplied toward the center of the substrate to be processed.
  • the reaction gas can be uniformly supplied to the entire substrate to be processed by the second reaction gas supply unit.
  • the reaction gases supplied from the first and second reaction gas supply units are not allowed to stagnate on the substrate to be processed, and deposition (reaction product) retention can be suppressed.
  • the flow of plasma reaching the substrate to be processed is not blocked by the second reactive gas supply unit. Therefore, in-plane uniformity in processing of the substrate to be processed can be improved.
  • the region directly above refers to a region directly above the substrate to be processed.
  • the center side of the substrate to be processed refers to a central region of the substrate to be processed and a vertically upper side of the central region of the substrate to be processed.
  • the second reactive gas supply unit is disposed in the vicinity of the holding table.
  • the second reactive gas supply unit supplies the reactive gas in an oblique direction toward the central region of the substrate to be processed held on the holding table.
  • the second reaction gas supply unit may supply the reaction gas in a lateral direction toward the center side of the substrate to be processed held on the holding table.
  • the second reactive gas supply part includes an annular part, and the annular part is provided with a supply hole for supplying a reactive gas.
  • the substrate to be processed is disk-shaped, the annular portion is annular, and the inner diameter of the annular portion is larger than the outer diameter of the substrate to be processed.
  • the processing container may include a bottom portion located on the lower side of the holding table and a side wall extending upward from the outer periphery of the bottom portion, and the second reaction gas supply unit may be embedded in the side wall.
  • the side wall includes a protruding portion that protrudes inward, and the second reactive gas supply portion is embedded in the protruding portion.
  • the plasma generating means includes a microwave generator that generates a microwave for plasma excitation, a dielectric plate that is provided at a position facing the holding table, and introduces the microwave into the processing container.
  • the first reactive gas supply unit is provided at the center of the dielectric plate.
  • a first temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the central region of the substrate to be processed held by the holding table, and an end portion that is positioned around the central portion of the substrate to be processed held by the holding table.
  • a second temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the region.
  • At least one of the first and second temperature adjustment units is composed of a plurality of members.
  • each of the first and second temperature adjustment units is provided inside the holding table.
  • the processing container includes a bottom part positioned on the lower side of the holding table and a side wall extending upward from the outer periphery of the bottom part, and includes a side wall temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the side wall.
  • the side wall temperature adjusting unit is provided inside the side wall.
  • the plasma processing method is a plasma processing method for plasma processing a substrate to be processed.
  • the plasma processing method includes a step of holding a substrate to be processed on a holding table provided in a processing container, a step of generating a microwave for plasma excitation, and a microwave processing using a dielectric plate.
  • the step of introducing into the container and the reactive gas is supplied from the central portion of the dielectric plate toward the central region of the substrate to be processed, and toward the center of the substrate to be processed held on the holding table. Supplying a reaction gas.
  • a plasma processing apparatus in still another aspect of the present invention, includes a holding table for holding a substrate to be processed thereon, a bottom portion located on the lower side of the holding table, and an annular side wall extending upward from the outer periphery of the bottom portion.
  • the reaction gas supply unit includes a first reaction gas supply unit that supplies a reaction gas in a direction directly downward toward a central region of the substrate to be processed held on the holding table, and a substrate to be processed held on the holding table.
  • the annular portion is provided on the outer diameter side of the holding table.
  • a first temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the central region of the substrate to be processed held by the holding table, and an end portion that is positioned around the central portion of the substrate to be processed held by the holding table.
  • a second temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the region.
  • each of the first and second temperature adjusting units is provided inside the holding table.
  • At least one of the first and second temperature adjustment units is composed of a plurality of members.
  • the first reaction gas supply unit that supplies the reaction gas in the downward direction toward the central region of the substrate to be processed, and the reaction gas in the oblique direction toward the substrate to be processed.
  • the second reaction gas supply unit that supplies the reaction gas, the reaction gas can be uniformly supplied to the entire substrate to be processed.
  • the reaction gases supplied from the first and second reaction gas supply units are not allowed to stagnate on the substrate to be processed, and deposition (reaction product) retention can be suppressed.
  • the flow of plasma reaching the substrate to be processed is not blocked by the second reactive gas supply unit. Therefore, in-plane uniformity in processing of the substrate to be processed can be improved.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is the figure which looked at the cyclic
  • the film thickness of the substrate W to be processed and the position on the substrate W to be processed when the angle ⁇ at which the reaction gas is supplied from the second reaction gas supply unit is 42 °. It is a graph which shows the relationship. In the plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention, the film thickness of the substrate W to be processed and the position on the substrate W to be processed when the angle ⁇ at which the reaction gas is supplied from the second reaction gas supply unit is 24 °. It is a graph which shows the relationship. It is a figure which shows the X-axis, Y-axis, V-axis, and W-axis which are shown in FIG. 5 and FIG.
  • FIG. 10 shows the relationship between the lot number of the to-be-processed substrate processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 and the plasma processing apparatus shown in FIG. 21, and an etching rate standard value. It is a graph which shows the relationship between the lot number of the to-be-processed substrate processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10, and the number of particles. It is a graph which shows the relationship between the center / edge flow rate
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a plasma processing apparatus 11 includes a processing container 12 that performs plasma processing on a substrate W to be processed therein, and a reactive gas supply unit 13 that supplies a reactive gas for plasma processing into the processing container 12. Further, a disk-shaped holding table 14 that holds the substrate W to be processed, a microwave generator 15 that generates microwaves for plasma excitation, and a position that faces the holding table 14, generate microwaves.
  • a dielectric plate 16 for introducing the microwave generated by the vessel 15 into the processing container 12 and a control unit (not shown) for controlling the entire plasma processing apparatus 11 are provided.
  • the control unit controls process conditions for plasma processing the substrate W to be processed, such as a gas flow rate in the reaction gas supply unit 13 and a pressure in the processing container 12.
  • the processing container 12 includes a bottom portion 17 located on the lower side of the holding table 14 and a side wall 18 extending upward from the outer periphery of the bottom portion 17.
  • the side wall 18 is cylindrical.
  • An exhaust hole 19 for exhaust is provided in the bottom 17 of the processing container 12.
  • the upper side of the processing vessel 12 is open, and is provided by a dielectric plate 16 disposed on the upper side of the processing vessel 12 and an O-ring 20 as a seal member interposed between the dielectric plate 16 and the processing vessel 12.
  • the processing container 12 is configured to be sealable.
  • the microwave generator 15 having the matching 21 is connected to the upper part of the coaxial waveguide 24 for introducing the microwave through the mode converter 22 and the waveguide 23.
  • the TE mode microwave generated by the microwave generator 15 passes through the waveguide 23, is converted to the TEM mode by the mode converter 22, and propagates through the coaxial waveguide 24.
  • the coaxial waveguide 24 includes a central conductor 25 provided at the center in the radial direction and an outer peripheral conductor 26 provided at the outer side in the radial direction of the central conductor 25.
  • the upper end of the center conductor 25 is connected to the ceiling partition wall of the mode converter 22.
  • As the frequency of the microwave generated by the microwave generator 15, for example, 2.45 GHz is selected.
  • As the waveguide 23, a waveguide having a circular cross section or a rectangular cross section is used.
  • the dielectric plate 16 has a disc shape and is made of a dielectric. On the lower side of the dielectric plate 16, there is provided an annular recess 27 that is recessed in a taper shape for facilitating generation of a standing wave by the introduced microwave. Due to the recesses 27, microwave plasma can be efficiently generated on the lower side of the dielectric plate 16.
  • Specific examples of the material of the dielectric plate 16 include quartz and alumina.
  • the plasma processing apparatus 11 has a thin plate shape that introduces microwaves to the dielectric plate 16 through a slow wave plate 28 that propagates microwaves introduced by the coaxial waveguide 24 and a plurality of slot holes 29. Slot plate 30. Microwaves generated by the microwave generator 15 are propagated through the coaxial waveguide 24 to the slow wave plate 28 and introduced into the dielectric plate 16 from a plurality of slot holes 29 provided in the slot plate 30. The The microwave transmitted through the dielectric plate 16 generates an electric field directly below the dielectric plate 16 and generates plasma in the processing container 12.
  • the holding table 14 also serves as a high-frequency electrode, and is supported by an insulating cylindrical support 31 that extends vertically upward from the bottom 17.
  • An annular exhaust passage 33 is formed between the conductive cylindrical support portion 32 extending vertically upward from the bottom portion 17 of the processing container 12 along the outer periphery of the cylindrical support portion 31 and the side wall 18 of the processing container 12.
  • the An annular baffle plate 34 provided with a plurality of through holes is attached to the upper portion of the exhaust passage 33.
  • An exhaust device 36 is connected to the lower portion of the exhaust hole 19 through an exhaust pipe 35.
  • the exhaust device 36 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump. The exhaust device 36 can reduce the pressure inside the processing container 12 to a desired degree of vacuum.
  • a high frequency power source 37 for RF bias is electrically connected to the holding table 14 via a matching unit 38 and a power feed rod 39.
  • the high-frequency power source 37 outputs a constant frequency suitable for controlling the energy of ions drawn into the substrate W to be processed, for example, a high frequency of 13.56 MHz with a predetermined power.
  • the matching unit 38 accommodates a matching unit for matching between the impedance on the high-frequency power source 37 side and the impedance on the load side such as an electrode, plasma, and the processing container 12, and the matching unit is included in this matching unit.
  • a blocking capacitor for self-bias generation is included.
  • An electrostatic chuck 41 for holding the substrate W to be processed with electrostatic attraction is provided on the upper surface of the holding table 14.
  • a focus ring 42 that surrounds the periphery of the substrate W to be processed is provided on the outer side in the radial direction of the electrostatic chuck 41.
  • the electrostatic chuck 41 is obtained by sandwiching an electrode 43 made of a conductive film between a pair of insulating films 44 and 45.
  • a high-voltage DC power supply 46 is electrically connected to the electrode 43 via a switch 47 and a covered wire 48.
  • the substrate W to be processed can be attracted and held on the electrostatic chuck 41 by a Coulomb force by a DC voltage applied from the DC power supply 46.
  • An annular refrigerant chamber 51 extending in the circumferential direction is provided inside the holding table 14.
  • a refrigerant having a predetermined temperature for example, cooling water
  • the processing temperature of the substrate to be processed W on the electrostatic chuck 41 can be controlled by the temperature of the refrigerant.
  • a heat transfer gas for example, He gas
  • a heat transfer gas supply unit (not shown) is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 41 and the back surface of the substrate W to be processed via the gas supply pipe 54. .
  • the reactive gas supply unit 13 supplies a reactive gas in a diagonal direction toward the substrate W to be processed, and a first reactive gas supply unit 61 that supplies the reactive gas in a direction directly downward toward the central region of the substrate W to be processed.
  • a second reactive gas supply unit 62 Specifically, the first reactant gas supply unit 61, the reaction gas is supplied in the direction of the arrow F 1 in FIG. 1, the second reaction gas supply portion 62, an arrow F 2 in FIG. 1 The reaction gas is supplied in the direction of.
  • the second reaction gas supply unit 62 supplies the reaction gas in an oblique direction toward the center side of the substrate to be processed W, here, the central region of the substrate to be processed W.
  • the first reaction gas supply unit 61 and the second reaction gas supply unit 62 are supplied with the same type of reaction gas from the same reaction gas supply source (not shown).
  • the first reactive gas supply unit 61 is at the center in the radial direction of the dielectric plate 16 and on the inner side of the dielectric plate 16 from the lower surface 63 of the dielectric plate 16 that is the facing surface facing the holding table 14. It is provided in the retracted position.
  • the dielectric plate 16 is provided with an accommodating portion 64 that accommodates the first reactive gas supply portion 61.
  • An O-ring 65 is interposed between the first reaction gas supply unit 61 and the storage unit 64 to ensure the sealing performance in the processing container 12.
  • the first reaction gas supply unit 61 is provided with a plurality of supply holes 66 for supplying the reaction gas in a direction directly below so as to spray the reaction gas onto the central region of the substrate W to be processed.
  • the supply hole 66 is provided in a region of the wall surface 67 facing the holding table 14 that is exposed in the processing container 12.
  • the wall surface 67 is flat.
  • the first reactive gas supply unit 61 is provided with a supply hole 66 positioned at the radial center of the dielectric plate 16.
  • the plasma processing apparatus 11 is provided with a gas flow path 68 formed so as to penetrate the central conductor 25, the slot plate 30 and the dielectric plate 16 of the coaxial waveguide 24 and reach the supply hole 66, respectively.
  • a gas supply system 72 is connected to a gas inlet 69 formed at the upper end portion of the center conductor 25.
  • the gas supply system 72 includes an on-off valve 70 and a flow rate controller 71 such as a mass flow controller. The reaction gas is supplied while adjusting the flow rate and the like by the gas supply system 72.
  • FIG. 2 is a view of the vicinity of the annular portion 73 included in the second reactive gas supply unit 62 shown in FIG. 1 as seen from the direction of the arrow II in FIG.
  • the second reactive gas supply unit 62 includes an annular annular portion 73 and a suspension portion 74 that suspends the annular portion 73 from the side wall 18.
  • the annular portion 73 is formed of a tubular member, and the inside thereof serves as a reaction gas flow path.
  • the annular portion 73 is disposed between the holding table 14 and the dielectric plate 16 in the processing container 12.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the annular portion 73 indicated by III in FIG.
  • the annular portion 73 extends straight in the up-down direction and has a wall portion 79a located on the inner diameter side, a wall portion 79b straight in the up-down direction, located on the outer diameter side, A wall portion 79c that extends straight in the direction and is located on the holding base 14 side, and a wall portion 79d that extends straight in an oblique direction so as to connect the lower end portion of the wall portion 79a and the inner diameter side end portion of the wall portion 79c. It is configured.
  • the annular portion 73 is provided with a plurality of supply holes 75 that supply the reaction gas in an oblique direction so as to spray the reaction gas toward the substrate W to be processed.
  • the supply hole 75 has a round hole shape.
  • the supply hole 75 is provided in a wall portion 79d extending in an oblique direction. Specifically, the wall portion 79d is provided so as to open a part of the wall portion 79d in a direction perpendicular to the wall portion 79d.
  • the angle of the supply hole 75 is arbitrarily determined according to the direction in which the reaction gas is supplied.
  • the angle of the supply hole 75 is an angle in an oblique direction in which the reaction gas is supplied by the second reaction gas supply unit 62 and passes through the center 78 in the vertical direction of the annular portion 73 and extends in the left-right direction (see FIG. And an angle ⁇ between a straight line 79e extending in a direction perpendicular to the wall 79d and indicated by a three-dot chain line in FIG.
  • the plurality of supply holes 75 are equally provided in the circumferential direction in the annular portion 73. In this embodiment, eight supply holes 75 are provided.
  • the hanging part 74 is also composed of a tubular member.
  • the reaction gas supplied from outside the processing container 12 is supplied to the annular portion 73 through the inside of the hanging portion 74.
  • the suspension part 74 has a substantially L-shaped cross section, and has a shape that protrudes inward from the upper part of the side wall 18 and further extends downward in the vertical direction.
  • An end portion 76 extending downward is connected to the annular portion 73.
  • a gas supply system (not shown) in which the above-described on-off valve and flow rate controller are interposed is also provided on the outer side of the hanging portion 74.
  • the second reaction gas supply unit 62 is provided at a position avoiding the region directly above the substrate W to be processed held on the holding table 14 and in the region directly above the holding table 14. Specifically, when the inner diameter of the annular annular portion 73 is D 1 and the outer diameter of the substrate to be processed W is D 2 , the inner diameter D 1 of the annular portion 73 is larger than the outer diameter D 2 of the substrate to be processed W. Is also made up of large. Further, the suspending portion 74 is also provided at a position avoiding the region directly above the substrate to be processed W.
  • the second reaction gas supply unit 62 is preferably provided in the vicinity of the holding table 14. Specifically, an annular portion 73 is provided in a region having a low plasma density called a downflow region that is not affected by the flow of the reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit 61 in the processing container 12. It is good to be.
  • the substrate W to be processed is held on the holding table 14 provided in the processing container 12 by using the electrostatic chuck 41 described above.
  • a microwave for plasma excitation is generated by the microwave generator 15.
  • microwaves are introduced into the processing container 12 through the dielectric plate 16 and the like.
  • the reaction gas is supplied from the supply hole 66 provided in the first reaction gas supply unit 61 toward the center region of the substrate W to be processed from the center part of the dielectric plate 16, and the second reaction is performed.
  • the reaction gas is supplied in an oblique direction from the supply hole 75 provided in the annular portion 73 of the gas supply unit 62 toward the central region of the substrate W to be processed. In this way, plasma processing is performed on the substrate W to be processed.
  • the first reaction gas supply unit 61 that supplies a reaction gas in a direction directly downward toward the central region of the substrate W to be processed, and the center of the substrate W to be processed.
  • the reaction gas can be uniformly supplied to the entire substrate W to be processed by the second reaction gas supply unit 62 that supplies the reaction gas in an oblique direction toward the region. Further, the reaction gases supplied by the first and second reaction gas supply units 61 and 62 are not swollen together on the substrate W to be processed, and deposition retention can be suppressed. Further, the flow of plasma reaching the substrate W to be processed is not blocked by the second reaction gas supply unit 62. Therefore, in-plane uniformity in processing of the substrate W to be processed can be improved.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the flow of the reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit 61 and the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit 62.
  • each part constituting the plasma processing apparatus 11 is illustrated in a simplified manner.
  • the reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit 61 is supplied in the direction indicated by the arrow F 1 toward the central region of the substrate W to be processed, 4, once bounces and flows upward at a position 80 in the vicinity of the central region indicated by the dotted line in FIG.
  • reaction gas is supplied from the second reaction gas supply unit 62 in the direction indicated by the arrow F 2 , the rising of the reaction gas due to the bounce is suppressed. Then, the reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit 61 flows to the end region of the substrate W to be processed in the direction indicated by the arrow F 3 . With such a mechanism, it is considered that the reaction gas stagnation as shown in FIG. 22 does not occur.
  • 5 and 6 are graphs showing the relationship between the film thickness and the position on the substrate to be processed W when the substrate to be processed W is formed in the plasma processing apparatus 11 according to one embodiment of the present invention.
  • the vertical axis represents the film thickness ( ⁇ )
  • the horizontal axis represents the distance (mm) from the center O.
  • 7 shows the X axis, the Y axis, the V axis, and the W axis shown in FIGS. 5 and 6 on the substrate W to be processed.
  • 5 and 6 are graphs showing a case where the angle ⁇ at which the reaction gas is supplied from the second reaction gas supply unit 62 is changed.
  • FIG. 5 shows the case where the angle ⁇ at which the reaction gas is supplied from the second reaction gas supply unit 62 is 42 °
  • FIG. 6 shows the angle ⁇ at which the reaction gas is supplied from the second reaction gas supply unit 62. Is shown as 24 °. Further, the center diameter of the annular portion 73 in the case shown in FIGS. 5 and 6 is 400 mm, and the distance L1 shown in FIG. 1 is 90 mm.
  • FIG. 6 shows the case of the plasma processing apparatus 11 having the configuration shown in FIG. 1, in which the second reactive gas supply unit 62 is inclined toward the central region of the substrate W to be processed held on the holding table 14. This corresponds to the angle when the reaction gas is supplied in the direction.
  • the ratio between the gas supply amount from the first reaction gas supply unit 61 and the gas supply amount from the second reaction gas supply unit 62 is set to 32:68.
  • the ratio between the gas supply amount from the first reaction gas supply unit 61 and the gas supply amount from the second reaction gas supply unit 62 is 27:73.
  • the film thickness of the central region and the end region of the substrate to be processed is the central region. Is slightly thicker than the thickness of the region between the end region and the end region, and the graph is somewhat W-shaped, but is relatively flat and substantially uniform. That is, it is processed uniformly in the surface. Furthermore, as shown in FIG. 6, when the angle ⁇ for supplying the reaction gas from the second reaction gas supply unit 62 is 24 °, the film thickness is approximately the same at each position of the substrate W to be processed. is there. That is, it is further processed uniformly in the surface.
  • the in-plane uniformity in the processing of the substrate W to be processed can be improved by supplying the reaction gas from the second reaction gas supply unit 62 in an oblique direction.
  • the in-plane uniformity in processing of the substrate W to be processed cannot be improved by adjusting the ratio of the gas supply amount, for example. That is, in the configuration of the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 22 and the like, the degree of processing in the plane of the substrate W to be processed is hardly changed even if the ratio of the gas supply amount is changed.
  • each member constituting the second reaction gas supply unit 62 is provided at a position avoiding the region directly above the substrate W to be processed. Fatigue due to plasma of each member constituting the gas supply unit 62 can be reduced. Therefore, the lifetime of the second reactive gas supply unit 62 can be extended.
  • the second reaction gas supply unit that supplies the reaction gas obliquely toward the substrate W to be processed includes an annular part and a hanging part that suspends the annular part from the side wall.
  • the present invention is not limited to this, and an annular portion and a support portion that extends from the side wall to the inner diameter side and supports the annular portion may be included.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to the section shown in FIG. In FIG. 8, members and the like having the same configurations as those in FIG.
  • the annular portion 93 included in the second reaction gas supply unit 92 provided in the plasma processing apparatus 91 and supplying the reaction gas in an oblique direction toward the substrate W to be processed is provided in the processing vessel 12.
  • the side wall 18 is supported by a support portion 94 that extends straight to the inner diameter side.
  • the support part 94 is hollow.
  • the reactive gas supplied from the outside of the plasma processing apparatus 91 passes through the inside of the support portion 94 and is supplied into the processing container 12 from a supply hole 95 provided in the annular portion 93. Even with such a configuration, the same effect as described above can be obtained.
  • the second reaction gas supply unit that supplies the reaction gas in an oblique direction toward the substrate W to be processed includes an annular part and a hanging part that suspends the annular part from the side wall.
  • the present invention is not limited thereto, and a second reaction gas supply unit that supplies a reaction gas in an oblique direction toward the substrate W to be processed may be embedded in the sidewall of the processing container.
  • the side wall of the processing container may include a protruding portion that protrudes inward, and the second reactive gas supply unit may be embedded in the protruding portion.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to the section shown in FIG. In FIG. 9, the members having the same configuration as in FIG.
  • the side wall 82 of the plasma processing apparatus 81 includes a protruding portion 83 that protrudes inward, in this case, specifically, on the inner diameter side.
  • the protrusion 83 is annular.
  • An annular portion 84 included in the second reaction gas supply portion that supplies the reaction gas in an oblique direction toward the substrate W to be processed is embedded in the protruding portion 83.
  • the plurality of supply holes 85 provided in the annular portion 84 are provided so as to be exposed and opened on the side of the wall surface 86 extending in the oblique direction in the protruding portion 83.
  • the protruding portion 83 is provided at a position avoiding the region directly above the target substrate W and directly above the holding table 14.
  • the inner diameter of the protruding portion 83 that is, the distance D 3 between the radially inner wall surfaces 88 of the protruding portion 83 is configured to be larger than the outer diameter D 2 of the substrate W to be processed.
  • the annular portion 84 is provided with a gas flow path 89 that communicates from the outside of the processing vessel 87 to the annular portion 84 in the side wall 82. Even with such a configuration, the same effect as described above can be obtained.
  • the entire processing container 87 may have a constriction structure in which the inner diameter of the upper side wall 82 of the annular portion 84 is smaller than the inner diameter of the lower side wall 82 of the annular portion 84.
  • the supply hole provided in the annular portion is provided so as to open in a round hole shape.
  • the supply hole is not limited to this, and the supply hole extends in the circumferential direction or the radial direction. You may open in the shape of a long hole.
  • eight supply holes are provided, but the number is not limited to this.
  • the annular portion is composed of a plurality of wall portions that extend straight in the vertical direction, the horizontal direction, and the oblique direction. It is good also as a structure including a part, and the cross section shown in FIG. 3 WHEREIN:
  • the wall part which comprises an annular part may be annular
  • the second reaction gas supply unit includes the annular part.
  • the present invention is not limited to this, and a configuration that does not include the annular part, for example, the lower side of the plurality of hanging parts.
  • a supply hole may be provided at the end, and the reaction gas may be supplied from the supply hole in an oblique direction toward the substrate W to be processed.
  • the second reaction gas supply unit supplies the reaction gas in an oblique direction toward the central region of the substrate W to be processed held on the holding table.
  • the second reactive gas supply unit may be configured to supply the reactive gas in a lateral direction toward the center of the substrate W to be processed held on the holding table.
  • the reaction gases supplied from the first and second reaction gas supply units are not swollen on the substrate W to be processed, and the retention of deposition can be suppressed.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to FIG.
  • FIG. 11 is a view of a part of the second reactive gas supply unit included in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 as viewed from the direction of arrow XI in FIG.
  • FIG. 12 is an enlarged view of a portion indicated by XII in FIG.
  • the cross section shown in FIG. 10 corresponds to the XX cross section shown in FIG.
  • a plasma processing apparatus 201 supplies a reactive gas in a lateral direction toward the center side of the substrate W to be processed held on the holding table.
  • a second reactive gas supply unit 202 is provided.
  • the second reaction gas supply unit 202 includes an annular annular portion 208 and three projecting portions 211 a, 211 b, and 211 c that project straight from the outer diameter surface side to the outer diameter side of the annular portion 208.
  • the three projecting portions 211a to 211c are provided approximately equally in the circumferential direction of the annular portion 208. Specifically, the three protrusions 211a to 211c are provided at intervals of about 120 °.
  • the second reaction gas supply unit 202 has a flat plate-like first member 209a having a protrusion corresponding to the protrusions 211a to 211c, and a substantially U-shaped cross section corresponding to the protrusions 211a to 211c. It is formed by joining a ring-shaped second member 209b having a projection to perform.
  • the cross section of the second reactive gas supply unit 202 shown in FIG. 12 is substantially rectangular. That is, the gas flow path 210 formed by joining the first member 209a and the second member 209b is a space having a substantially rectangular cross section.
  • quartz is used as a material of the first and second members.
  • the second reaction gas supply unit 202 is provided with 36 supply holes 215 for supplying reaction gas into the processing container 12.
  • the supply hole 215 is provided so as to supply the reaction gas straight toward the inner diameter side of the annular portion 208.
  • the second member 209b constituting the second gas supply unit 202 is provided so as to penetrate straight through a wall portion located on the inner diameter side in the radial direction.
  • the supply hole 215 is provided substantially at the center in the vertical direction of the annular portion 208.
  • the supply hole 215 has a round hole shape, for example, a size of ⁇ 0.5 mm.
  • the supply hole 215 is opened by, for example, a laser.
  • the 36 supply holes 215 are provided on the inner diameter surface 216 of the second gas supply unit 202 so as to be evenly distributed in the circumferential direction.
  • the second reactive gas supply unit 202 is attached to the inside of the processing vessel 12 by three support portions 212a, 212b, and 212c provided on the side wall 18 of the processing vessel 12. Specifically, the inner diameter surfaces 214a, 214b, and 214c of the three support portions 212a to 212c provided so as to extend from the side wall 18 of the processing vessel 12 to the inner diameter side at intervals of 120 ° and the above-described second reaction gas supply portion.
  • the three protrusions 211a to 211c provided on 202 are attached so as to be joined to the outer diameter surfaces 213a, 213b, and 213c.
  • the annular portion 208 is provided in a so-called downflow region.
  • the support 212a is hollow, and gas can be supplied from the outside of the processing vessel 12 into the gas flow path 210 provided in the second reaction gas supply unit 202 through the support 212a.
  • the other two support portions 212b and 212c are solid, and are configured such that gas cannot flow in and out. That is, the second reaction gas supply unit 202 is supplied with gas into the gas flow path 210 from the outside of the processing container 12 through the support part 212a and the protrusion part 211a, and is supplied from the 36 supply holes 215 to the center. It is ejected toward the side and supplied into the processing container 12.
  • the plasma processing apparatus 201 shown in FIG. 10 includes a temperature adjusting unit 203 that is provided inside the holding table 14 and adjusts the temperature of the substrate W to be processed held on the holding table 14.
  • the temperature adjustment unit 203 includes a first temperature adjustment unit 204 that adjusts the temperature of the central region of the substrate W to be processed held on the holding table 14, and the central portion of the substrate W to be processed held on the holding table 14.
  • a second temperature adjusting unit 205 that adjusts the temperature of the end region located in the periphery of the.
  • the first and second temperature adjustment units 204 and 205 are heaters that are individually temperature-controlled, for example.
  • the first temperature adjusting unit 204 is provided at the center in the radial direction of the holding table 14.
  • the second temperature adjustment unit 205 is annular and is provided on the outer diameter side of the first temperature adjustment unit with a radial interval.
  • the central portion and the end portion of the substrate W to be processed can be set to different temperatures.
  • the temperatures of the central portion and the end portion of the substrate to be processed W are separately controlled, and in-plane uniformity when the substrate to be processed W is processed. Can be further improved.
  • the first and second temperature adjustment units 204 and 205 are controlled separately, and the temperature can be adjusted by flowing a refrigerant as in the plasma processing apparatus 11 shown in FIG. Good.
  • the temperature adjusting unit 206 inside the cylindrical side wall 18 constituting the processing container 12 and inside the lid 217 disposed on the upper side of the side wall 18, respectively. 207 is provided.
  • the temperature adjusting units 206 and 207 the temperature of the side wall 18 and the lid 217 can be adjusted to stabilize the temperature in the processing container 12. Therefore, more uniform processing is possible.
  • the configuration of the temperature adjustment units 206 and 207 a configuration in which a heater or a refrigerant is allowed to flow can be given.
  • the annular part 208 constituting the second reaction gas supply part 202 is constituted by a member different from the side wall 18 and the lid part 217, and the inside of the processing container 12 by the three support parts 212a to 212c. Therefore, the distance from the temperature adjustment units 206 and 207 is large and the temperature is stable. Therefore, the influence of the temperature adjustment by the temperature adjustment units 206 and 207 can be reduced, and the gas supply amount by the supply hole 215 provided in the second reaction gas supply unit 202 can be stabilized.
  • FIG. 13 is a graph showing an etching rate standard value when 40 lots are processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 and the conventional plasma processing apparatus shown in FIG.
  • the horizontal axis indicates the lot number, and the vertical axis indicates the etching rate standard value.
  • the etching rate standard value is an index indicating how much each etching rate has changed from the average, where the average value of all the etching samples is 1.
  • circles and solid lines indicate the case of the plasma processing apparatus shown in FIG. 10, and square marks and dotted lines indicate the case of the conventional plasma processing apparatus shown in FIG.
  • the standard value of the etching rate between lots has changed within a range not reaching 1.00 to 1.01.
  • it has changed within the range of 0.98 to 1.02. That is, the variation in the etching rate standard value in the case of the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 is less than 0.01, whereas the variation in the etching rate standard value in the case of the plasma processing apparatus shown in FIG. Greater than 04.
  • the variation in the etching rate standard value between lots is greatly reduced.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the lot number of the substrate to be processed and the number of particles processed in the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • the horizontal axis indicates the lot number, and the vertical axis indicates the number of particles (pieces).
  • the lot number in FIG. 14 is the same as the lot number in FIG.
  • the particles were counted with a particle monitor (SP1) (manufactured by KLA Tencor) with particles having a particle diameter of 130 nm or more as particles.
  • SP1 particle monitor
  • the number of particles in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 is at most 5 in each lot, and in most cases, it is less than 5 and may be 0. That is, it can be understood that the number of particles is very small.
  • the plasma processing apparatus shown in FIG. 21 there is a dielectric plate in the vicinity of the supply hole, and the supply hole is exposed to strong plasma, which is caused by the formation of particles on the inner wall surface or the like constituting the supply hole. It is thought to be a thing.
  • the annular portion is provided in the downflow region, and it is considered that the supply holes are not exposed to strong plasma and particles are not easily formed.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the center / edge flow rate ratio during processing in the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • the horizontal axis represents the center / edge flow rate ratio (%), and the vertical axis represents the processing variation (%).
  • the center / edge flow ratio on the horizontal axis refers to the ratio of the gas supply amount from the center, that is, the gas supply amount from the first reaction gas supply unit, that is, the gas supply amount from the second reaction gas supply unit. Specifically, 0% indicates gas supply only from the first reaction gas supply unit, and 70% indicates gas supply from the first reaction gas supply unit out of the total gas supply amount. The amount is 70%, and the gas supply amount from the second reaction gas supply unit is 30%.
  • the process variation indicates a difference between the maximum value and the minimum value of the in-plane etching divided by the in-plane multipoint average value.
  • the variation in the case of the center first distribution, the variation is positive, and in the case of the edge first, the variation is expressed as a negative variation.
  • Figure 16 provides the plasma processing apparatus shown in FIG. 10, the film thickness and the target substrate W of the target substrate W in the case of processing a target substrate at the center / edge flow ratio of 0% shown by the arrow G 1 in FIG. 15 It is a graph which shows the relationship with the position in.
  • Figure 17 provides the plasma processing apparatus shown in FIG. 10, the film thickness and the target substrate W of the target substrate W in the case of processing a target substrate at the center / edge flow rate ratio of 70% indicated by arrow G 2 in FIG. 15 It is a graph which shows the relationship with the position in.
  • Figure 18 provides the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • the variation in processing is about ⁇ 33%, which is a so-called center first distribution. That is, as shown in FIG. 16, the center of the substrate to be processed W is largely etched to reduce the film thickness at the center, the etching amount on the edge side of the substrate to be processed is reduced, and the film thickness at the edge is increased. Become. As the value of the center / edge flow rate ratio increases, the variation in processing approaches 0%, and when the center / edge flow ratio becomes 70%, a so-called edge first distribution is obtained. That is, as shown in FIG. 17, the process variation is about + 15%, and the end portion side of the substrate to be processed is etched more than the center of the substrate to be processed.
  • the edge first distribution can be continuously controlled from the center first distribution.
  • it is easy to change the center / edge flow ratio that is, to adjust the gas supply amount by the first and second reaction gas supply units to bring the process variation close to 0%. It is.
  • the graph shown in FIG. 15 when the center / edge flow rate ratio is about 20%, it is possible to realize the variation in the shape processing as shown in FIG.
  • the graph has a shape substantially parallel to the horizontal axis at a position away from the processing variation of 0%, and even if the center / edge flow ratio is changed, the processing variation of 0%. It becomes very difficult to realize.
  • the supply hole was made into the round hole shape, not only this but a long hole shape, an ellipse shape, and polygonal shape may be sufficient.
  • the position in the vertical direction in which the supply hole is provided is not limited to substantially the center, and may be on the lower side or the upper side in the vertical direction.
  • the size of the opening area of the supply hole is also arbitrary.
  • the number of supply holes is not limited to the above number, and for example, 8 or 16 is selected.
  • the cross section of the annular portion may be annular or polygonal.
  • the second reaction gas supply unit is configured by the first member and the second member, and the annular portion is supported by the three support units.
  • the second reactive gas supply unit ejected in the lateral direction may be configured to be embedded in the side wall of the processing vessel as in the plasma processing apparatus shown in FIG. 9 described above.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to FIG. In FIG. 19, the members having the same configuration as in FIG.
  • a plasma processing apparatus 221 supplies a reactive gas in a lateral direction toward the center side of the substrate W to be processed held on the holding table 14.
  • a second reaction gas supply unit 222 is provided.
  • the temperature adjustment unit 223 provided inside the holding table 14 includes a first temperature adjustment unit 224 located at the radial center of the holding table 14 and an annular second position located on the outer diameter side of the first temperature adjustment unit 224. Temperature adjustment unit 225.
  • the projecting portion 229 is configured to be continuous in an annular shape.
  • a gas supply hole 231 that opens in the lateral direction is provided in the inner diameter surface 228 of the protrusion 229.
  • a gas flow path 230 is formed in the side wall 82 so as to reach the supply hole 231 from the outside of the processing container 12.
  • the supply holes 231 are opened in a round hole shape, and a plurality of supply holes 231 are provided substantially equally in the circumferential direction. Further, similarly to the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • temperature adjusting units 226 and 227 are provided inside the lower side of the side wall 82 and inside the upper side of the side wall 82 with the gas flow path 230 interposed therebetween. ing. Even with such a configuration, the same effects as described above can be obtained.
  • the second reaction gas supply unit provided in the plasma processing apparatus is provided at a position avoiding the region directly above the substrate to be processed and directly above the holding table.
  • the present invention is not limited to this, and the plasma processing apparatus may have the following configuration.
  • a plasma processing apparatus includes a holding base for holding a substrate to be processed thereon, a bottom portion located on the lower side of the holding base, and an annular side wall extending upward from the outer periphery of the bottom portion.
  • a processing container for performing plasma processing on the substrate to be processed therein, plasma generating means for generating plasma in the processing container, and a reactive gas supply unit for supplying a reactive gas for plasma processing into the processing container are provided.
  • the reactive gas supply unit includes a first reactive gas supply unit that supplies a reactive gas in a direction directly downward toward a central region of the substrate to be processed held on the holding table, and a target gas held on the holding table.
  • FIG. 20 shows the plasma processing apparatus 241 having such a configuration.
  • the configuration of the plasma processing apparatus 241 shown in FIG. 20 is a position where the annular portion constituting the second reactive gas supply unit 242 avoids the region directly above the target substrate W held on the holding table 14. 10 is the same as the configuration of the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • the annular portion is provided on the outer diameter side by the outer diameter surface of the holding table 14. That is, the annular portion may be provided on the outer diameter side of the region directly above the holding table 14.
  • the first and second temperature adjustment units are provided inside the holding table.
  • the present invention is not limited to this, and the outside of the holding table is not limited thereto. May be provided.
  • the 1st and 2nd temperature control part may be divided
  • the first and second temperature adjustment units may be integrated. That is, for example, an integrated heater having a configuration in which the temperature of the center portion and the end portion can be separately adjusted may be used.
  • each temperature adjusting unit may be provided as necessary.
  • the wall surface facing the holding table in the first reactive gas supply unit is flat.
  • the present invention is not limited to this, and the portion provided with the supply hole protrudes toward the holding table. It is good also as composition to do.
  • reaction gases supplied from the first and second reaction gas supply units are the same type.
  • the present invention is not limited to this, and the reaction gas is supplied from the first reaction gas supply unit.
  • the type of reaction gas to be supplied may be different from the type of reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit.
  • the configuration of the apparatus specifically, the direction of the apparatus is substantially directly below due to the size configuration of the apparatus due to the size of the processing container, the position of the holding base, the size of the substrate to be processed, etc. It does not matter if the gas is supplied to the tank. That is, the angle ⁇ is set to be around 90 °. Even if it becomes such a structure, there can exist an effect similar to the above.
  • the plasma processing apparatus uses a microwave as a plasma source.
  • the present invention is not limited to this, and ICP (Inductively-coupled Plasma), ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma, parallel plate type plasma, and the like.
  • the present invention is also applied to a plasma processing apparatus using a plasma source as a plasma source.
  • the plasma processing apparatus and the plasma processing method according to the present invention are effectively used when it is required to improve the in-plane uniformity of the substrate to be processed.

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Abstract

　プラズマ処理装置１１は、処理容器１２内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部１３を備える。反応ガス供給部１３は、誘電体板１６の中央部に設けられており、保持台１４に保持された被処理基板Ｗの中央領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部６１と、保持台１４上に保持された被処理基板Ｗの真上領域を避けた位置であってかつ保持台１４の真上領域に設けられており、保持台１４に保持された被処理基板Ｗに向かって斜め方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部６２とを含む。

Description

プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
　この発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものであり、特に、マイクロ波をプラズマ源としてプラズマを発生させるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものである。
　ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）等の半導体装置は、被処理基板である半導体基板（ウェーハ）にエッチングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング等の複数の処理を施して製造される。エッチングやＣＶＤ、スパッタリング等の処理については、そのエネルギー供給源としてプラズマを用いた処理方法、すなわち、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤ、プラズマスパッタリング等がある。プラズマの種類には、平行平板型プラズマ、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ－Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ等があり、種々の装置で発生させたプラズマが処理に利用される。
　上記したようなプラズマエッチング処理等を被処理基板に施す際には、プラズマを生成する処理容器内に、被処理基板を処理するための反応ガスを供給する必要がある。ここで、被処理基板の処理において、処理容器内に反応ガスを供給する技術が、特開２００４－１６５３７４号公報（特許文献１）、および特開平６－１１２１６３号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１によると、ＥＣＲプラズマによるプラズマ処理装置において、被処理基板を載置する載置台と主コイルとの間に環状のガスリングを設けている。ガスリングは、載置台よりも大径に形成されている。このガスリングにより反応ガスを供給することとしている。特許文献２によると、ＥＣＲプラズマによるプラズマ処理装置において、デポジション性ガスの導入口を、試料保持台の近傍に配置することとしている。
特開２００４－１６５３７４号公報 特開平６－１１２１６３号公報
　被処理基板を処理する際には、被処理基板の面内において、均一に処理されていることが好ましい。ここで、反応ガスを処理容器内に供給する際に、被処理基板の処理における面内均一性向上の観点から、複数の箇所から反応ガスを供給する場合がある。図２１は、処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給部を二箇所に設けたプラズマ処理装置１０１の一部を示す概略断面図である。図２１に示すプラズマ処理装置１０１では、円板状の被処理基板Ｗの中央領域に反応ガスを供給するために、処理容器１０２内にマイクロ波を導入する誘電体板１０３の中央部に第一の反応ガス供給部１０４を設けている。第一の反応ガス供給部１０４においては、被処理基板Ｗの中央領域に吹き付けるようにして反応ガスを供給している。また、被処理基板Ｗの端部領域に反応ガスを供給するために、処理容器１０２の側壁１０５の上部側に第二の反応ガス供給部１０６を設けている。なお、処理中のプラズマ処理装置１０１においては、図２１中の下方側に位置する排気装置（図示せず）によって下方向に排気されている。
　このように反応ガス供給部を二箇所設けたプラズマ処理装置１０１において、処理容器１０２内に粘性流の圧力領域（およそ５０ｍＴｏｒｒ以上）で反応ガスを供給した場合、第二の反応ガス供給部１０６から供給された反応ガスは、第一の反応ガス供給部１０４の影響で、図２１中の矢印Ｘで示す中央方向に流れてしまう。すなわち、第二の反応ガス供給部１０６から供給された反応ガスは、第一の反応ガス供給部１０４から供給された反応ガスと同じ供給路となってしまう。そのため、第二の反応ガス供給部１０６から反応ガスを供給する効果は認められず、被処理基板Ｗの中央領域に供給された反応ガスは、被処理基板Ｗの中央領域から端部領域に向けて放射状に広がり、端部に向かうにつれ反応ガスが消費され、かつ反応生成物が増加し、被処理基板Ｗの径方向で処理状態に分布が生じ、その結果面内の不均一を生じてしまう。
　一方、分子流の圧力領域（およそ５０ｍＴｏｒｒ以下）の場合、第二の反応ガス供給部１０６から供給された反応ガスは、排気装置による排気により、図２１中の矢印Ｙで示す下方向に流れてしまう。そうすると、第二の反応ガス供給部１０６から供給された反応ガスは、被処理基板Ｗに達することなく排気されてしまうことになる。そのため、被処理基板Ｗに到達する反応ガスはほとんど第一の反応ガス供給部１０４からの供給のみとなり、上記と同様に被処理基板Ｗの処理状態に面内の不均一が生じることになる。
　このように、上記した構成のプラズマ処理装置１０１においては、処理容器１０２内の圧力領域を変更して第二のガス供給部１０６から供給するガス供給量を調整しても、被処理基板Ｗへ均一に反応ガスを供給することができず、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を確保することが困難である。特許文献１および特許文献２に示すプラズマ処理装置においては、上記と同様の問題が生ずるおそれがある。
　ここで、被処理基板Ｗに均一に反応ガスを供給するために、被処理基板Ｗの真上領域に第二の反応ガス供給部を設けた場合、以下の問題が生ずるおそれがある。図２２は、この場合におけるプラズマ処理装置１１１の一部を示す概略断面図であり、図２１に示す断面に相当する。図２２に示すように、プラズマ処理装置１１１には、誘電体板１１２の中央部に第一の反応ガス供給部１１３が設けられており、保持台１１４に保持された被処理基板Ｗの真上領域に、環状の第二の反応ガス供給部１１５が設けられている。第二の反応ガス供給部１１５により、被処理基板Ｗの端部領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給することとしている。
　しかし、このような構成とすると、第一の反応ガス供給部１１３から供給された反応ガスと、第二の反応ガス供給部１１５から供給された反応ガスとが、被処理基板Ｗの中央領域と端部領域の径方向の間の領域１１６において、ぶつかり合うことになる。図２２中、領域１１６は点線で示している。そうすると、この領域１１６において反応ガスの淀む状態が生じ、デポジション（反応生成物）が滞留しやすくなってしまう。
　さらに、図２２に示すように被処理基板Ｗの真上領域に第二の反応ガス供給部を設けると、被処理基板Ｗ上においてプラズマの流れを遮蔽する遮蔽物が存在することになる。このようなプラズマ遮蔽物は、被処理基板Ｗ上の処理の不均一を生じさせることになる。
　上記したようなデポジションの滞留、およびプラズマ遮蔽物の影響により、領域１１６における被処理基板Ｗのエッチングレートと中央領域や端部領域における被処理基板Ｗのエッチングレートとが異なり、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を損ねることになる。
　この発明の目的は、被処理基板の処理における面内均一性を向上することができるプラズマ処理装置を提供することである。
　この発明の他の目的は、被処理基板の処理における面内均一性を向上することができるプラズマ処理方法を提供することである。
　この発明に係るプラズマ処理装置は、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内に配置され、その上に被処理基板を保持する保持台と、処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、処理容器内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備える。ここで、反応ガス供給部は、保持台上に保持された被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、保持台上に保持された被処理基板の真上領域を避けた位置であってかつ保持台の真上領域に設けられており、保持台上に保持された被処理基板の中心側に向かって反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とを含む。
　このような構成のプラズマ処理装置は、被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、被処理基板の中心側に向かって反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とにより、被処理基板全体に均一に反応ガスを供給することができる。また、第一および第二の反応ガス供給部により供給された反応ガス同士を被処理基板上で淀ませず、デポジション（反応生成物）の滞留を抑えることができる。さらに、第二の反応ガス供給部によって被処理基板へ到達するプラズマの流れを遮蔽することもない。したがって、被処理基板の処理における面内均一性を向上することができる。なお、ここでいう真上領域とは、被処理基板の垂直上方の領域を指す。また、被処理基板の中心側とは、被処理基板の中央領域および被処理基板の中央領域の垂直上方側をいう。
　好ましくは、第二の反応ガス供給部は、保持台の近傍に配置されている。
　さらに好ましくは、第二の反応ガス供給部は、保持台上に保持された被処理基板の中央領域に向かって斜め方向に反応ガスを供給する。
　また、第二の反応ガス供給部は、保持台上に保持された被処理基板の中心側に向かって真横方向に反応ガスを供給するようにしてもよい。
　さらに好ましくは、第二の反応ガス供給部は、環状部を含み、環状部には、反応ガスを供給する供給孔が設けられている。
　さらに好ましくは、被処理基板は、円板状であり、環状部は、円環状であって、環状部の内径は、被処理基板の外径よりも大きい。
　また、処理容器は、保持台の下方側に位置する底部と、底部の外周から上方向に延びる側壁とを含み、第二の反応ガス供給部は、側壁内に埋設されている構成としてもよい。
　さらに好ましくは、側壁は、内方側に突出する突出部を含み、第二の反応ガス供給部は、突出部内に埋設されている。
　さらに好ましい一実施形態として、プラズマ発生手段は、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、保持台と対向する位置に設けられ、マイクロ波を処理容器内に導入する誘電体板とを含む。第一の反応ガス供給部は、誘電体板の中央部に設けられている。
　さらに好ましくは、保持台に保持された被処理基板の中央部の領域の温度を調整する第一の温度調整部と、保持台に保持された被処理基板の中央部の周辺に位置する端部の領域の温度を調整する第二の温度調整部とを備える。
　さらに好ましくは、第一および第二の温度調整部の少なくともいずれか一方は、複数の部材から構成されている。
　さらに好ましい一実施形態として、第一および第二の温度調整部はそれぞれ、保持台の内部に設けられている。
　さらに好ましくは、処理容器は、保持台の下方側に位置する底部と、底部の外周から上方向に延びる側壁とを含み、側壁の温度を調整する側壁温度調整部を備える。
　さらに好ましい一実施形態として、側壁温度調整部は、側壁の内部に設けられている。
　この発明の他の局面において、プラズマ処理方法は、被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理方法である。ここで、プラズマ処理方法は、処理容器内に設けられた保持台上に被処理基板を保持させる工程と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる工程と、誘電体板を用いてマイクロ波を処理容器内に導入する工程と、誘電体板の中央部から被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給すると共に、保持台上に保持された被処理基板の中心側に向かって反応ガスを供給する工程とを含む。
　この発明のさらに他の局面において、プラズマ処理装置は、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する底部および底部の外周から上方向に延びる環状の側壁とを含み、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、処理容器内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備える。反応ガス供給部は、保持台上に保持された被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、保持台上に保持された被処理基板の真上領域を避けた位置および側壁の内径側の位置であってかつ保持台よりも上方に設けられた環状部を含み、保持台上に保持された被処理基板の中心側に向かって反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とを含む。
　好ましくは、環状部は、保持台の外径側に設けられている。
　さらに好ましくは、保持台に保持された被処理基板の中央部の領域の温度を調整する第一の温度調整部と、保持台に保持された被処理基板の中央部の周辺に位置する端部の領域の温度を調整する第二の温度調整部とを備える。
　さらに好ましくは、第一および第二の温度調整部はそれぞれ、保持台の内部に設けられている。
　さらに好ましくは、第一および第二の温度調整部の少なくともいずれか一方は、複数の部材から構成されている。
　このようなプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によると、被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、被処理基板に向かって斜め方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とにより、被処理基板全体に均一に反応ガスを供給することができる。また、第一および第二の反応ガス供給部により供給された反応ガス同士を被処理基板上で淀ませず、デポジション（反応生成物）の滞留を抑えることができる。さらに、第二の反応ガス供給部によって被処理基板へ到達するプラズマの流れを遮蔽することもない。したがって、被処理基板の処理における面内均一性を向上することができる。
この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置に備えられる第二の反応ガス供給部に含まれる環状部付近を、図１中の矢印ＩＩの方向から見た図である。 図１に示すプラズマ処理装置のうち、ＩＩＩで示す部分の拡大図である 第一の反応ガス供給部から供給される反応ガスと、第二の反応ガス供給部から供給される反応ガスの流れを示す模式図である。 この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置において、第二の反応ガス供給部から反応ガスを供給する角度θを、４２°とした場合の被処理基板Ｗの膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。 この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置において、第二の反応ガス供給部から反応ガスを供給する角度θを、２４°とした場合の被処理基板Ｗの膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。 被処理基板Ｗにおける図５および図６中に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｖ軸、Ｗ軸を示す図である。 この発明の他の実施形態におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。 この発明のさらに他の実施形態におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。 この発明のさらに他の実施形態におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。 図１０に示すプラズマ処理装置に含まれる第二の反応ガス供給部を、図１０中の矢印ＸＩの方向から見た図である。 図１０に示すプラズマ処理装置に含まれる第二の反応ガス供給部の一部の拡大断面図である。 図１０に示すプラズマ処理装置および図２１に示すプラズマ処理装置において処理した被処理基板のロットナンバーとエッチングレート規格値との関係を示すグラフである。 図１０に示すプラズマ処理装置において処理した被処理基板のロットナンバーとパーティクル数との関係を示すグラフである。 図１０に示すプラズマ処理装置において処理する際のセンター／エッジ流量比と被処理基板の面内均一性との関係を示すグラフである。 図１０に示すプラズマ処理装置において、図１５中の矢印Ｇ１で示すセンター／エッジ流量比で被処理基板を処理した場合の被処理基板Ｗの膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。 図１０に示すプラズマ処理装置において、図１５中の矢印Ｇ２で示すセンター／エッジ流量比で被処理基板を処理した場合の被処理基板Ｗの膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。 図１０に示すプラズマ処理装置において、図１５中の矢印Ｇ３で示すセンター／エッジ流量比で被処理基板を処理した場合の被処理基板Ｗの膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。 この発明のさらに他の実施形態におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。 この発明のさらに他の実施形態におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。 従来において、処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給部を二箇所設けたプラズマ処理装置の一部を示す概略断面図である。 被処理基板Ｗの真上領域に第二の反応ガス供給部を設けたプラズマ処理装置の一部を示す概略断面図であり、図２１に示す断面に相当する。
　以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１１は、その内部で被処理基板Ｗにプラズマ処理を行う処理容器１２と、処理容器１２内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部１３と、その上に被処理基板Ｗを保持する円板状の保持台１４と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器１５と、保持台１４と対向する位置に配置され、マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波を処理容器１２内に導入する誘電体板１６と、プラズマ処理装置１１全体を制御する制御部（図示せず）とを備える。制御部は、反応ガス供給部１３におけるガス流量、処理容器１２内の圧力等、被処理基板Ｗをプラズマ処理するためのプロセス条件を制御する。
　処理容器１２は、保持台１４の下方側に位置する底部１７と、底部１７の外周から上方向に延びる側壁１８とを含む。側壁１８は、円筒状である。処理容器１２の底部１７には、排気用の排気孔１９が設けられている。処理容器１２の上部側は開口しており、処理容器１２の上部側に配置される誘電体板１６、および誘電体板１６と処理容器１２との間に介在するシール部材としてのＯリング２０によって、処理容器１２は密封可能に構成されている。
　マッチング２１を有するマイクロ波発生器１５は、モード変換器２２および導波管２３を介して、マイクロ波を導入する同軸導波管２４の上部に接続されている。例えば、マイクロ波発生器１５で発生させたＴＥモードのマイクロ波は、導波管２３を通り、モード変換器２２によりＴＥＭモードへ変換され、同軸導波管２４を伝播する。同軸導波管２４は、径方向中央に設けられる中心導体２５と、中心導体２５の径方向外側に設けられる外周導体２６とを含む。中心導体２５の上端部は、モード変換器２２の天井区画壁に接続されている。マイクロ波発生器１５において発生させるマイクロ波の周波数としては、例えば、２．４５ＧＨｚが選択される。なお、導波管２３としては、断面が円形状のものや断面が矩形状のものが使用される。
　誘電体板１６は、円板状であって、誘電体で構成されている。誘電体板１６の下部側には、導入されたマイクロ波による定在波の発生を容易にするためのテーパ状に凹んだ環状の凹部２７が設けられている。この凹部２７により、誘電体板１６の下部側にマイクロ波によるプラズマを効率的に生成することができる。なお、誘電体板１６の具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。
　また、プラズマ処理装置１１は、同軸導波管２４によって導入されたマイクロ波を伝播する遅波板２８と、複数設けられたスロット穴２９からマイクロ波を誘電体板１６に導入する薄板円板状のスロット板３０とを備える。マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波は、同軸導波管２４を通って、遅波板２８に伝播され、スロット板３０に設けられた複数のスロット穴２９から誘電体板１６に導入される。誘電体板１６を透過したマイクロ波は、誘電体板１６の直下に電界を生じさせ、処理容器１２内にプラズマを生成させる。
　保持台１４は、高周波電極を兼ねており、底部１７から垂直上方に延びる絶縁性の筒状支持部３１に支持されている。筒状支持部３１の外周に沿って処理容器１２の底部１７から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部３２と処理容器１２の側壁１８との間には、環状の排気路３３が形成される。この排気路３３の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板３４が取り付けられている。排気孔１９の下部には排気管３５を介して排気装置３６が接続されている。排気装置３６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置３６により、処理容器１２内を所望の真空度まで減圧することができる。
　保持台１４には、ＲＦバイアス用の高周波電源３７がマッチングユニット３８および給電棒３９を介して電気的に接続されている。この高周波電源３７は、被処理基板Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波を所定のパワーで出力する。マッチングユニット３８は、高周波電源３７側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容しており、この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
　保持台１４の上面には、被処理基板Ｗを静電吸着力で保持するための静電チャック４１が設けられている。また、静電チャック４１の径方向外側には、被処理基板Ｗの周囲を環状に囲むフォーカスリング４２が設けられている。静電チャック４１は、導電膜からなる電極４３を一対の絶縁膜４４、４５の間に挟みこんだものである。電極４３には高圧の直流電源４６がスイッチ４７および被覆線４８を介して電気的に接続されている。直流電源４６より印加される直流電圧により、クーロン力で被処理基板Ｗを静電チャック４１上に吸着保持することができる。
　保持台１４の内部には、周方向に延びる環状の冷媒室５１が設けられている。この冷媒室５１には、チラーユニット（図示せず）より配管５２、５３を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック４１上の被処理基板Ｗの処理温度を制御できる。さらに、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管５４を介して静電チャック４１の上面と被処理基板Ｗの裏面との間に供給される。
　次に、処理容器１２内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部１３の具体的な構成について説明する。反応ガス供給部１３は、被処理基板Ｗの中央領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部６１と、被処理基板Ｗに向かって斜め方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部６２とを備える。具体的には、第一の反応ガス供給部６１は、図１中の矢印Ｆ１の方向に向かって反応ガスを供給し、第二の反応ガス供給部６２は、図１中の矢印Ｆ２の方向に向かって反応ガスを供給する。第二の反応ガス供給部６２は、被処理基板Ｗの中心側、ここでは、被処理基板Ｗの中央領域に向かって斜め方向へ反応ガスを供給する。第一の反応ガス供給部６１および第二の反応ガス供給部６２には、同じ反応ガス供給源（図示せず）から同じ種類の反応ガスが供給される。
　ここで、まず、第一の反応ガス供給部６１の構成について説明する。第一の反応ガス供給部６１は、誘電体板１６の径方向中央であって、保持台１４と対向する対向面となる誘電体板１６の下面６３よりも誘電体板１６の内方側に後退した位置に設けられている。誘電体板１６には、第一の反応ガス供給部６１を収容する収容部６４が設けられている。第一の反応ガス供給部６１と収容部６４との間にはＯリング６５が介在しており、処理容器１２内の密封性を確保することとしている。
　第一の反応ガス供給部６１には、反応ガスを被処理基板Ｗの中央領域に吹き付けるようにして真下方向へ供給する複数の供給孔６６が設けられている。供給孔６６は、保持台１４に対向する壁面６７のうち、処理容器１２内に露出する領域に設けられている。なお、壁面６７は、平らである。また、第一の反応ガス供給部６１には、供給孔６６が誘電体板１６の径方向中央に位置するように設けられている。
　プラズマ処理装置１１には、同軸導波管２４の中心導体２５、スロット板３０および誘電体板１６をそれぞれ貫通し、供給孔６６に至るようにして形成されたガス流路６８が設けられている。中心導体２５の上端部に形成されたガス入口６９には、途中に開閉弁７０やマスフローコントローラのような流量制御器７１等が介設されたガス供給系７２が接続されている。ガス供給系７２により流量等を調整しながら反応ガスを供給する。
　次に、第二の反応ガス供給部６２の構成について説明する。図２は、図１に示す第二の反応ガス供給部６２に含まれる環状部７３付近を、図１中の矢印ＩＩの方向から見た図である。図１～図２に示すように、第二の反応ガス供給部６２は、円環状の環状部７３と、環状部７３を側壁１８から吊り下げる吊り下げ部７４とを含む。環状部７３は、管状部材で構成されており、その内部が反応ガスの流路となる。環状部７３は、処理容器１２内において、保持台１４と誘電体板１６との間に配置される。
　ここで、環状部７３について説明する。図３は、図１中のＩＩＩで示す環状部７３の拡大図である。図１～３に示すように、環状部７３は、上下方向に真直ぐに延び、内径側に位置する壁部７９ａと、上下方向に真直ぐに延び、外径側に位置する壁部７９ｂと、左右方向に真直ぐに延び、保持台１４側に位置する壁部７９ｃと、壁部７９ａの下方端部と壁部７９ｃの内径側端部とを繋ぐように斜め方向に真直ぐに延びる壁部７９ｄとから構成されている。
　環状部７３には、被処理基板Ｗに向かって反応ガスを吹き付けるようにして斜め方向に供給する複数の供給孔７５が設けられている。供給孔７５は、丸孔状である。供給孔７５は、斜め方向に延びる壁部７９ｄに設けられている。具体的には、壁部７９ｄのうち、壁部７９ｄに垂直な方向に壁部７９ｄの一部を開口するように設けられている。供給孔７５の角度は、反応ガスを供給する方向に応じて、任意に定められる。ここで、供給孔７５の角度は、第二の反応ガス供給部６２によって反応ガスを供給する斜め方向の角度であり、環状部７３の上下方向の中心７８を通り、左右方向に延びる直線（図中の一点鎖線）と、壁部７９ｄに垂直な方向に延び、図３中の三点鎖線で示される直線７９ｅとの角度θである。複数の供給孔７５は、環状部７３において、周方向に等配に設けられている。この実施形態においては、供給孔７５は、８つ設けられている。
　吊り下げ部７４についても、管状部材から構成されている。処理容器１２外から供給された反応ガスは、吊り下げ部７４の内部を通って、環状部７３まで供給される。吊り下げ部７４は、断面略Ｌ字状であって、側壁１８の上方部分から内方側に突出し、さらに垂直下方側に延びる形状である。下方側に延びた端部７６が環状部７３に接続されている。吊り下げ部７４の外方側においても、上記した開閉弁や流量制御器が介設されたガス供給系（図示せず）が設けられている。
　ここで、第二の反応ガス供給部６２は、保持台１４上に保持された被処理基板Ｗの真上領域を避けた位置であってかつ保持台１４の真上領域に設けられている。具体的には、円環状の環状部７３の内径をＤ１とし、被処理基板Ｗの外径をＤ２とすると、環状部７３の内径Ｄ１は、被処理基板Ｗの外径Ｄ２よりも大きく構成されている。また、吊り下げ部７４についても、被処理基板Ｗの真上領域を避けた位置に設けられている。
　第二の反応ガス供給部６２は、保持台１４の近傍に設けられていることが好ましい。具体的には、処理容器１２内において、第一の反応ガス供給部６１から供給される反応ガスの流れの影響を受けないダウンフロー領域と呼ばれるプラズマ密度が低い領域に環状部７３が設けられているとよい。保持台１４に保持された被処理基板Ｗの上面７７から図１中の一点鎖線で示す環状部７３の上下方向の中心７８までの距離Ｌ１としては、例えば、９０ｍｍ以内の所定の値が選択される。
　次に、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１１を用いて、被処理基板Ｗのプラズマ処理を行う方法について説明する。
　まず、処理容器１２内に設けられた保持台１４上に、上記した静電チャック４１を用いて被処理基板Ｗを保持させる。次に、マイクロ波発生器１５により、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる。その後、誘電体板１６等を介してマイクロ波を処理容器１２内に導入する。そして、誘電体板１６の中央部から被処理基板Ｗの中央領域に向かって第一の反応ガス供給部６１に設けられた供給孔６６から真下方向へ反応ガスを供給すると共に、第二の反応ガス供給部６２の環状部７３に設けられた供給孔７５から被処理基板Ｗの中央領域に向かって斜め方向へ反応ガスを供給する。このようにして、被処理基板Ｗに対して、プラズマ処理を行う。
　このような構成のプラズマ処理装置１１およびプラズマ処理方法においては、被処理基板Ｗの中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部６１と、被処理基板Ｗの中央領域に向かって斜め方向に反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部６２とにより、被処理基板Ｗ全体に均一に反応ガスを供給することができる。また、第一および第二の反応ガス供給部６１、６２により供給された反応ガス同士を被処理基板Ｗ上で淀ませず、デポジションの滞留を抑えることができる。さらに、第二の反応ガス供給部６２によって被処理基板Ｗへ到達するプラズマの流れを遮蔽することもない。したがって、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を向上することができる。
　ここで、上記した構成のプラズマ処理装置１１において、第一の反応ガス供給部６１から供給される反応ガスと、第二の反応ガス供給部６２から供給される反応ガスの流れについて考える。図４は、第一の反応ガス供給部６１から供給される反応ガスと、第二の反応ガス供給部６２から供給される反応ガスの流れを示す模式図である。図４中、プラズマ処理装置１１を構成する各部については、簡略化して図示している。図４に示すように、第一の反応ガス供給部６１から供給される反応ガスは、矢印Ｆ１で示す方向で、被処理基板Ｗの中央領域に向かって真下方向へ供給された後、図４中の点線で示す中央領域の近傍の位置８０において、一度バウンドして上方向に流れようとする。ここで、矢印Ｆ２で示す方向で、第二の反応ガス供給部６２から反応ガスが供給されるため、バウンドによる反応ガスの巻き上がりが押さえられる。そうすると、第一の反応ガス供給部６１から供給される反応ガスは、矢印Ｆ３に示す方向で、被処理基板Ｗの端部領域へ流れていく。このような機構により、上記した図２２に示すような反応ガスの淀みが発生しないものと考えられる。
　図５および図６は、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１１において、被処理基板Ｗを成膜した際の膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。図５および図６において、縦軸は、膜厚（Å）を示し、横軸は、中心Ｏからの距離（ｍｍ）を示す。また、図７において、被処理基板Ｗにおける図５および図６中に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｖ軸、Ｗ軸を示す。図５および図６は、第二の反応ガス供給部６２から反応ガスを供給する角度θを変更した場合を示すグラフである。図５は、第二の反応ガス供給部６２から反応ガスを供給する角度θを、４２°とした場合を示し、図６は、第二の反応ガス供給部６２から反応ガスを供給する角度θを、２４°とした場合を示す。また、図５および図６に示す場合における環状部７３の中心径は４００ｍｍであり、図１に示す距離Ｌ１は、９０ｍｍである。なお、図６は、図１に示す構成のプラズマ処理装置１１の場合であり、第二の反応ガス供給部６２が、保持台１４上に保持された被処理基板Ｗの中央領域に向かって斜め方向に反応ガスを供給する場合の角度に相当する。ここで、図５に示す場合においては、第一の反応ガス供給部６１からのガス供給量と第二の反応ガス供給部６２からのガス供給量との比率を、３２：６８としている。また、図６に示す場合においては、第一の反応ガス供給部６１からのガス供給量と第二の反応ガス供給部６２からのガス供給量との比率を、２７：７３としている。
　図５に示すように、第二の反応ガス供給部６２から反応ガスを供給する角度θを、４２°とした場合には、被処理基板の中央領域および端部領域の膜厚が、中央領域と端部領域の間の領域の膜厚よりも若干厚くなっており、グラフが多少略Ｗ字状をしているが、比較的平らであり、ほぼ均一である。すなわち、面内均一に処理されている。さらに、図６に示すように、第二の反応ガス供給部６２から反応ガスを供給する角度θを、２４°とした場合には、被処理基板Ｗの各位置において、膜厚は同程度である。すなわち、さらに面内均一に処理されている。
　このように、上記構成のプラズマ処理装置１１において、第二の反応ガス供給部６２から斜め方向へ反応ガスを供給して、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を向上することができる。一方、従来の図２２等に示すプラズマ処理装置の構成では、例えば、ガス供給量の比率の調整により、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を向上することはできない。すなわち、従来の図２２等に示すプラズマ処理装置の構成では、ガス供給量の比率等を変更しても、被処理基板Ｗの面内における処理の程度はほとんど変わらない。
　また、この発明に係るプラズマ処理装置においては、第二の反応ガス供給部６２を構成する各部材について、被処理基板Ｗの真上領域を避けた位置に設けられているため、第二の反応ガス供給部６２を構成する各部材のプラズマによる疲労を低減させることができる。したがって、第二の反応ガス供給部６２の長寿命化を図ることができる。
　なお、上記の実施の形態において、被処理基板Ｗに向かって斜め方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部は、環状部と環状部を側壁から吊り下げる吊り下げ部を含むこととしたが、これに限らず、環状部と、側壁から真直ぐ内径側に延びて環状部を支持する支持部を含むこととしてもよい。
　図８は、この場合におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。図８中、図１と同じ構成の部材等については、同一の符号を付して、その説明を省略する。図８に示すように、プラズマ処理装置９１に備えられ、被処理基板Ｗに向かって斜め方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部９２に含まれる環状部９３は、処理容器１２の側壁１８から、真直ぐ内径側に延びる支持部９４によって支持されている。支持部９４は中空状である。プラズマ処理装置９１の外部から供給された反応ガスは、支持部９４の内部を通って、環状部９３に設けられた供給孔９５から処理容器１２内に供給される。このような構成によっても、上記と同様の効果が得られる。
　また、上記の実施の形態において、被処理基板Ｗに向かって斜め方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部は、環状部と環状部を側壁から吊り下げる吊り下げ部を含むこととしたが、これに限らず、被処理基板Ｗに向かって斜め方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部を、処理容器の側壁に埋設することにしてもよい。
　また、プラズマ処理装置において、処理容器の側壁は、内方側に突出する突出部を含む構成とし、第二の反応ガス供給部は、突出部内に埋設されているよう構成してもよい。
　図９は、この場合におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。図９中、図１と同じ構成の部材等については、同一の符号を付して、その説明を省略する。図９に示すように、プラズマ処理装置８１の側壁８２は、内方側、この場合、具体的には内径側に突出する突出部８３を含む。突出部８３は、環状である。そして、被処理基板Ｗに向かって斜め方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部に含まれる環状部８４は、突出部８３内に埋設されている。環状部８４に設けられた複数の供給孔８５は、突出部８３のうち、斜め方向へ延びる壁面８６側に露出して開口するように設けられている。この場合、突出部８３は、被処理基板Ｗの真上領域を避けた位置であってかつ保持台１４の真上領域に設けられている。具体的には、突出部８３の内径、すなわち、突出部８３の径方向内側の壁面８８間の距離Ｄ３が、被処理基板Ｗの外径Ｄ２よりも大きく構成されている。また、環状部８４には、側壁８２内において、処理容器８７の外部から環状部８４に通ずるガス流路８９が設けられている。このような構成によっても、上記と同様の効果が得られる。
　この場合、処理容器８７全体として、環状部８４の上方側の側壁８２の内径が、環状部８４の下方側の側壁８２の内径よりも小さいくびれ構造としてもよい。
　なお、上記の実施の形態においては、環状部に設けられた供給孔は、丸孔状に開口するように設けることとしたが、これに限らず、供給孔は、周方向や径方向に延びる長孔状に開口していてもよい。さらに、上記の実施の形態においては、供給孔を８つ設けることとしたが、この数に限定されることはない。
　また、上記の実施の形態においては、環状部は、上下方向、左右方向、および斜め方向に真直ぐに延びる複数の壁部から構成されることとしたが、これに限らず、例えば、湾曲した壁部を含む構成としてもよいし、図３に示す断面において、環状部を構成する壁部が円環状であってもよい。
　なお、上記の実施の形態においては、第二の反応ガス供給部は、環状部を含むこととしたが、これに限らず、環状部を含まない構成、例えば、複数の吊り下げ部の下方側端部に供給孔を設け、この供給孔から被処理基板Ｗに向かって斜め方向へ反応ガスを供給する構成としてもよい。
　また、上記の実施の形態においては、第二の反応ガス供給部は、保持台上に保持された被処理基板Ｗの中央領域に向かって斜め方向に反応ガスを供給することとしたが、これに限らず、第二の反応ガス供給部は、保持台上に保持された被処理基板Ｗの中心側に向かって真横方向に反応ガスを供給するよう構成してもよい。具体的には、図３を参照して、第二の反応ガス供給部から反応ガスを供給する角度θにおいて、θ＝０とする。こうすることによっても、上記した効果、すなわち、被処理基板Ｗ全体に均一に反応ガスを供給することができる。また、第一および第二の反応ガス供給部により供給された反応ガス同士を被処理基板Ｗ上で淀ませず、デポジションの滞留を抑えることができる。
　これについて、図面を用いて具体的に説明する。図１０は、この場合におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に相当する。図１０中、図１と同じ構成の部材等については、同一の符号を付して、その説明を省略する。図１１は、図１０に示すプラズマ処理装置に含まれる第二の反応ガス供給部の一部を、図１０中の矢印ＸＩの方向から見た図である。図１２は、図１０中のＸＩＩで示す部分の拡大図である。なお、図１０に示す断面は、図１１中に示すＸ－Ｘ断面に相当する。
　図１０～図１２を参照して、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置２０１は、保持台１４上に保持された被処理基板Ｗの中心側に向かって真横方向に反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部２０２を備える。第二の反応ガス供給部２０２は、円環状の環状部２０８と、環状部２０８の外径面側から外径側に真直ぐに突出する３つの突起部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃとを備える。３つの突起部２１１ａ～２１１ｃは、環状部２０８の周方向において、略等配に設けられている。具体的には、３つの突起部２１１ａ～２１１ｃはそれぞれ、約１２０°間隔で設けられている。
　第二の反応ガス供給部２０２は、平板状であって突起部２１１ａ～２１１ｃに対応する突起を有する環状の第一の部材２０９ａと、断面略コ字状であって突起部２１１ａ～２１１ｃに対応する突起を有する環状の第二の部材２０９ｂとを接合することにより形成されている。図１２において示す第二の反応ガス供給部２０２の断面は、略矩形状である。すなわち、第一の部材２０９ａと第二の部材２０９ｂとを接合することにより形成されるガス流路２１０は、断面が略矩形状の空間である。なお、第一および第二の部材の材質としては、例えば、石英が用いられる。
　第二の反応ガス供給部２０２には、反応ガスを処理容器１２内に供給する供給孔２１５が３６個設けられている。供給孔２１５は、環状部２０８の内径側に向かって真直ぐに反応ガスを供給するように設けられている。具体的には、第二のガス供給部２０２を構成する第二の部材２０９ｂのうち、内径側に位置する壁部を径方向に真直ぐ貫通するように設けられている。供給孔２１５は、環状部２０８の上下方向のほぼ中央に設けられている。供給孔２１５は、丸孔状であり、例えば、φ０．５ｍｍの大きさである。供給孔２１５は、例えば、レーザーにより開口される。３６個の供給孔２１５は、第二のガス供給部２０２の内径面２１６において、周方向に等配となるように設けられている。
　第二の反応ガス供給部２０２は、処理容器１２の側壁１８に設けられた３つの支持部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃにより処理容器１２内に取り付けられている。具体的には、１２０°間隔で処理容器１２の側壁１８から内径側に延びるように設けられた３つの支持部２１２ａ～２１２ｃの内径面２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃと上記した第二の反応ガス供給部２０２に設けられる３つの突起部２１１ａ～２１１ｃの外径面２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃとを接合させるようにして取り付けられている。上下方向の環状部２０８の取り付け位置について、環状部２０８は、いわゆるダウンフロー領域に設けられている。
　ここで、支持部２１２ａについては、中空状であり、処理容器１２の外部側から支持部２１２ａを通じて第二の反応ガス供給部２０２に設けられるガス流路２１０内にガスを供給することができる。一方、他の２つの支持部２１２ｂ、２１２ｃは、中実状であり、ガスの流入および流出はできない構成となっている。すなわち、第二の反応ガス供給部２０２については、処理容器１２の外部側から支持部２１２ａおよび突起部２１１ａを通じて、ガス流路２１０内にガスが供給され、３６個設けられた供給孔２１５から中心側に向かって噴出され、処理容器１２内に供給される。
　また、図１０に示すプラズマ処理装置２０１においては、保持台１４の内部に設けられ、保持台１４上に保持される被処理基板Ｗの温度を調整する温度調整部２０３を有する。温度調整部２０３は、保持台１４に保持された被処理基板Ｗの中央部の領域の温度を調整する第一の温度調整部２０４と、保持台１４に保持された被処理基板Ｗの中央部の周辺に位置する端部の領域の温度を調整する第二の温度調整部２０５とを備える構成である。第一および第二の温度調整部２０４、２０５は、具体的には、例えば、それぞれ別個に温度制御がなされるヒータである。第一の温度調整部２０４は、保持台１４の径方向の中央に設けられている。第二の温度調整部２０５は、環状であって、第一の温度調整部の外径側に径方向の間隔を開けて設けられている。第一および第二の温度調整部２０４、２０５によって、被処理基板Ｗの中央部および端部をそれぞれ異なる温度とすることができる。このような第一および第二の温度調整部２０４、２０５により、被処理基板Ｗの中央部および端部の温度をそれぞれ別個に制御して、被処理基板Ｗを処理する際の面内均一性をさらに向上させることができる。なお、第一および第二の温度調整部２０４、２０５は、それぞれ別個に制御され、図１に示すプラズマ処理装置１１のように、冷媒を流して温度を調整することができる構成であってもよい。
　また、図１０に示すプラズマ処理装置２０１には、処理容器１２を構成する円筒状の側壁１８の内部、および側壁１８の上部側に配置される蓋部２１７の内部において、それぞれ温度調整部２０６、２０７が設けられている。この温度調整部２０６、２０７により、側壁１８および蓋部２１７の温度を調整して、処理容器１２内の温度を安定させることができる。したがって、より均一な処理が可能となる。温度調整部２０６、２０７の構成についても、ヒータや冷媒を流す構成が挙げられる。
　このような構成のプラズマ処理装置２０１であっても、上記と同様の効果を奏することができる。すなわち、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を確保することができる。
　この場合、第二の反応ガス供給部２０２を構成する環状部２０８は、側壁１８や蓋部２１７とは別部材で構成されており、かつ、３つの支持部２１２ａ～２１２ｃによって処理容器１２の内部に支持されているため、温度調整部２０６、２０７からの距離が離れており、温度的に安定した状態である。したがって、温度調整部２０６、２０７による温度調整の影響を低減することができ、第二の反応ガス供給部２０２に設けられた供給孔２１５によるガスの供給量を安定させることができる。
　図１３は、図１０に示すプラズマ処理装置および図２１に示す従来のプラズマ処理装置において、４０ロット処理したときのエッチングレート規格値を示すグラフである。横軸は、ロットナンバーを示し、縦軸は、エッチングレート規格値を示す。ここで、各ロットの１枚目の基板に対して測定を行った場合を示している。また、エッチングレート規格値とは、エッチングサンプル全数の平均値を１とし、それぞれのエッチングレートが平均からどのくらい変化しているかを示す指標である。図１３中、丸印および実線が図１０に示すプラズマ処理装置の場合を示し、四角印および点線が図２１に示す従来のプラズマ処理装置の場合を示す。
　図１３を参照して、図１０に示すプラズマ処理装置の場合、ロット間のエッチングレート規格値は、１．００から１．０１に達しない範囲内でその値が推移している。これに対し、図２１に示すプラズマ処理装置の場合、０．９８から１．０２の範囲内で推移している。すなわち、図１０に示すプラズマ処理装置の場合のエッチングレート規格値のばらつきは、０．０１未満であるのに対し、図２１に示すプラズマ処理装置の場合のエッチングレート規格値のばらつきは、０．０４よりも大きい。図１０に示すプラズマ処理装置においては、エッチングレート規格値のロット間のばらつきは、大きく低減されている。
　図１４は、図１０に示すプラズマ処理装置において処理した被処理基板のロットナンバーとパーティクル数との関係を示すグラフである。横軸は、ロットナンバーを示し、縦軸は、パーティクル数（個）を示す。図１４におけるロットナンバーは、図１３におけるロットナンバーと同様である。パーティクルについては、１３０ｎｍ以上の粒径のものをパーティクルとして、パーティクルモニター（ＳＰ１）（ＫＬＡテンコール社製）でカウントした。
　図１４を参照して、図１０に示すプラズマ処理装置におけるパーティクル数は、各ロットにおいて最大でも５個であり、ほとんどの場合において、５個よりも少なく、０個の場合もある。すなわち、パーティクル数が非常に少なくなっていることが把握できる。図２１に示すプラズマ処理装置については、供給孔の近傍に誘電体板があり、供給孔が強いプラズマに曝されるため、供給孔を構成する内壁面等においてパーティクルが形成されたことに起因するものであると考えられる。これに対し、図１０に示すプラズマ処理装置については、環状部がダウンフロー領域に設けられており、供給孔が強いプラズマに曝されず、パーティクルが形成されにくいためであると考えられる。
　図１５は、図１０に示すプラズマ処理装置において処理する際のセンター／エッジ流量比と被処理基板に対する処理のばらつきとの関係を示すグラフである。横軸は、センター／エッジ流量比（％）を示し、縦軸は、処理のばらつき（％）を示す。横軸のセンター／エッジ流量比については、センター、すなわち、第一の反応ガス供給部からのガス供給量に対するエッジ、すなわち、第二の反応ガス供給部からのガス供給量の割合をいう。具体的には、０％とは、第一の反応ガス供給部のみからのガスの供給を示し、７０％とは、全体のガス供給量のうち、第一の反応ガス供給部からのガス供給量が７０％、第二の反応ガス供給部からのガス供給量が３０％であることを示す。また、処理のばらつきとは、面内のエッチングの最大値と最小値の差を面内多点平均値で割ったものを示すものである。後述するように、センターファーストの分布の場合は、プラスのばらつきとなり、エッジファーストの場合はマイナスのばらつきとして表現される。
　図１６は、図１０に示すプラズマ処理装置において、図１５中の矢印Ｇ１で示すセンター／エッジ流量比０％で被処理基板を処理した場合の被処理基板Ｗの膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。図１７は、図１０に示すプラズマ処理装置において、図１５中の矢印Ｇ２で示すセンター／エッジ流量比７０％で被処理基板を処理した場合の被処理基板Ｗの膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。図１８は、図１０に示すプラズマ処理装置において、図１５中の矢印Ｇ３で示すセンター／エッジ流量比２０％で被処理基板を処理した場合の被処理基板Ｗの膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。なお、図１６～図１８に示すグラフの縦軸および横軸は、図４および図５に示すグラフの縦軸および横軸と同様であるため、それらの説明を省略する。
　図１５を参照して、センター／エッジ流量比が０％の場合には、処理のばらつきが約－３３％となり、いわゆるセンターファースト分布となる。すなわち、図１６で示すように、被処理基板Ｗの中央が大きくエッチングされて中央の膜厚が薄くなり、被処理基板の端部側のエッチング量が少なくなって、端部の膜厚が厚くなる。そして、センター／エッジ流量比の値が大きくなるにつれ、処理のばらつきが０％に近づき、さらに、センター／エッジ流量比が７０％となれば、いわゆるエッジファースト分布となる。すなわち、図１７で示すように、処理のばらつきが約＋１５％程度となり、被処理基板の端部側の方が被処理基板の中央よりもエッチングされていることとなる。
　この結果より、エッジファースト分布からセンターファースト分布に連続的に制御できることが把握できる。そして、このようなグラフにおいては、センター／エッジ流量比を変更、すなわち、第一および第二の反応ガス供給部によるガスの供給量を調整して、処理のばらつきを０％に近づけることが容易である。図１５に示すグラフにおいては、センター／エッジ流量比をおおよそ２０％程度とすることにより、図１８で示すような形状の処理のばらつきを実現することができる。これに対し、図２１に示すプラズマ処理装置では、処理のばらつき０％から離れた位置でグラフが横軸と略平行な形状となり、センター／エッジ流量比を変更しても、処理のばらつき０％を実現することは非常に困難となる。
　なお、上記の実施の形態においては、供給孔は丸孔状としたが、これに限らず、長孔状や楕円状、多角形状であってもよい。また、供給孔を設ける上下方向の位置についても、ほぼ中央に限られず、上下方向の下方側または上方側にあってもよい。また、供給孔の開口面積の大きさについても任意である。また、供給孔の数についても上記した数に限られず、例えば、８個や１６個等が選択される。また、環状部の断面についても、円環状であってもよいし、多角形状であってもよい。
　なお、上記の実施の形態においては、第二の反応ガス供給部を第一の部材および第二の部材から構成され、環状部が３つの支持部により支持される構成としたが、これに限らず、真横方向に噴出する第二の反応ガス供給部を、上記した図９に示すプラズマ処理装置のように、処理容器の側壁に埋設させるよう構成してもよい。
　図１９は、この場合におけるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、図１に相当する。図１９中、図１と同じ構成の部材等については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
　図１９を参照して、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置２２１は、保持台１４上に保持された被処理基板Ｗの中心側に向かって真横方向に反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部２２２を備える。保持台１４の内部に設けられる温度調整部２２３は、保持台１４の径方向中央に位置する第一の温度調整部２２４および第一の温度調整部２２４の外径側に位置する環状の第二の温度調整部２２５を有する。
　プラズマ処理装置２２１の処理容器１２を構成する側壁８２の一部は、径方向内側に突出している。この突出部２２９は環状に連なる構成である。そして、突出部２２９の内径面２２８には、真横方向に開口したガスの供給孔２３１が設けられている。側壁８２内には処理容器１２の外部から供給孔２３１に至るようにガス流路２３０が形成されている。供給孔２３１は、丸孔状に開口されており、複数の供給孔２３１が、周方向に略等配に設けられている。また、ガス流路２３０を挟んで、側壁８２の下方側の内部および側壁８２の上方側の内部には、上記した図１０に示すプラズマ処理装置と同様に、温度調整部２２６、２２７が設けられている。このような構成としても、上記と同様の効果を奏することができる。
　なお、上記の実施の形態においては、プラズマ処理装置に備えられる第二の反応ガス供給部は、被処理基板の真上領域を避けた位置であってかつ保持台の真上領域に設けることとしたが、これに限らず、プラズマ処理装置は、以下のような構成であってもよい。
　すなわち、この発明に係るプラズマ処理装置は、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する底部および底部の外周から上方向に延びる環状の側壁とを含み、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、処理容器内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備える。ここで、反応ガス供給部は、保持台上に保持された被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、保持台上に保持された被処理基板の真上領域を避けた位置および側壁の内径側の位置であってかつ保持台よりも上方に設けられた環状部を含み、保持台上に保持された被処理基板の中心側に向かって反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とを含むよう構成してもよい。ここでいう保持台よりも上方とは、保持台を基準とした上下方向の位置のうち、保持台よりも上方側の位置のことをいう。このような構成のプラズマ処理装置２４１を、図２０に示す。図２０に示すプラズマ処理装置２４１の構成は、第二の反応ガス供給部２４２を構成する環状部が、保持台１４上に保持された被処理基板Ｗの真上領域を避けた位置であって、保持台１４の真上領域よりも外径側に設けられており、側壁１８の内径側の位置する点を除いて、図１０に示すプラズマ処理装置の構成と同じである。具体的には、環状部は、保持台１４の外径面により外径側に設けられている。すなわち、環状部は、保持台１４の真上領域よりも外径側に設けられる構成としてもよい。このように構成することによっても、上記と同様の効果を奏することができる。
　なお、図１０、図１９、および図２０に示すプラズマ処理装置については、保持台の内部に第一および第二の温度調整部を備えることとしたが、これに限らず、保持台の外部側に設けてもよい。また、第一および第二の温度調整部は、径方向に分割されていてもよいし、周方向に分割されていてもよいし、上下方向に分割されていてもよい。すなわち、第一および第二の温度調整部は、それぞれ複数の部材から構成されていてもよい。なお、第一および第二の温度調整部は、一体型であっても構わない。すなわち、例えば、中央部と端部とをそれぞれ別個に温度調整可能な構成の一体型のヒータを用いてもよい。また、このような第一および第二の温度調整部については、設けない構成としてもよい。また、側壁等に設けた温度調整部についても同様に、設けない構成としてもよい。もちろん、図１や図９に示すプラズマ処理装置においても、必要に応じて、各温度調整部を設けることにしてもよい。
　なお、上記の実施の形態においては、第一の反応ガス供給部のうち、保持台に対向する壁面は平らとしたが、これに限らず、供給孔が設けられた部分を保持台側に突出する構成としてもよい。
　また、上記の実施の形態においては、第一および第二の反応ガス供給部から供給される反応ガスは同じ種類であるとしたが、これに限らず、第一の反応ガス供給部から供給される反応ガスの種類と第二の反応ガス供給部から供給される反応ガスの種類とを異ならせることとしてもよい。
　なお、第二の反応ガス供給部において、装置の構成上、具体的には、処理容器の大きさや保持台の位置、被処理基板の大きさ等に起因した装置の寸法構成上、ほぼ真下方向にガスを供給することになっても構わない。すなわち、角度θを９０°付近となるようにする。このような構成となっても、上記と同様の効果を奏することができる。
　また、上記の実施の形態においては、マイクロ波をプラズマ源とするプラズマ処理装置であったが、これに限らず、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ－ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）やＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏａｎｎｃｅ）プラズマ、平行平板型プラズマ等をプラズマ源とするプラズマ処理装置についても適用される。
　以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
　この発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法は、被処理基板の面内均一性の向上が要求される場合に、有効に利用される。
　１１，８１，９１，２０１，２２１，２４１　プラズマ処理装置、１２，８７　処理容器、１３　反応ガス供給部、１４　保持台、１５　マイクロ波発生器、１６　誘電体板、１７　底部、１８，８２　側壁、１９　排気孔、２０，６５　Ｏリング、２１　マッチング、２２　モード変換器、２３　導波管、２４　同軸導波管、２５　中心導体、２６　外周導体、２７　凹部、２８　遅波板、２９　スロット穴、３０　スロット板、３１，３２　筒状支持部、３３　排気路、３４　バッフル板、３５　排気管、３６　排気装置、３７　高周波電源、３８　マッチングユニット、３９　給電棒、４１　静電チャック、４２　フォーカスリング、４３　電極、４４，４５　絶縁膜、４６　直流電源、４７　スイッチ、４８　被覆線、５１　冷媒室、５２，５３　配管、５４　ガス供給管、６１　第一の反応ガス供給部、６２，９２，２０２，２２２，２４２　第二の反応ガス供給部、６３　下面、６４　収容部、６６，７５，８５，９５，２１５，２３１　供給孔、６７，８６，８８　壁面、６８，８９，２１０，２３０　ガス流路、６９　ガス入口、７０　開閉弁、７１　流量制御器、７２　ガス供給系、７３，８４，９３，２０８　環状部、７４　吊り下げ部、７６　端部、７７　上面、７８　中心、７９ａ，７９ｂ，７９ｃ，７９ｄ　壁部、７９ｅ　直線、８０　位置、８３，２２９　突出部、９４，２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ　支持部、２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２２３，２２４，２２５，２２６，２２７　温度調整部、２０９ａ　第一の部材、２０９ｂ　第二の部材、２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ　突起部、２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ　外径面、２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１６，２２８　内径面、２１７　蓋部。

Claims (20)

  1. その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、
    　前記処理容器内に配置され、その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
    　前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
    　前記処理容器内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備えるプラズマ処理装置であって、
    　前記反応ガス供給部は、前記保持台上に保持された前記被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、
    　前記保持台上に保持された前記被処理基板の真上領域を避けた位置であってかつ前記保持台の真上領域に設けられており、前記保持台上に保持された前記被処理基板の中心側に向かって反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とを含む、プラズマ処理装置。
  2. 前記第二の反応ガス供給部は、前記保持台の近傍に配置されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記第二の反応ガス供給部は、前記保持台上に保持された前記被処理基板の中央領域に向かって斜め方向に反応ガスを供給する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記第二の反応ガス供給部は、前記保持台上に保持された前記被処理基板の中心側に向かって真横方向に反応ガスを供給する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記第二の反応ガス供給部は、環状部を含み、
    　前記環状部には、反応ガスを供給する供給孔が設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記被処理基板は、円板状であり、
    　前記環状部は、円環状であって、
    　前記環状部の内径は、前記被処理基板の外径よりも大きい、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記処理容器は、前記保持台の下方側に位置する底部と、前記底部の外周から上方向に延びる側壁とを含み、
    　前記第二の反応ガス供給部は、前記側壁内に埋設されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記側壁は、内方側に突出する突出部を含み、
    　前記第二の反応ガス供給部は、前記突出部内に埋設されている、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記プラズマ発生手段は、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、前記保持台と対向する位置に設けられ、マイクロ波を前記処理容器内に導入する誘電体板とを含み、
    　前記第一の反応ガス供給部は、前記誘電体板の中央部に設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の領域の温度を調整する第一の温度調整部と、前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の周辺に位置する端部の領域の温度を調整する第二の温度調整部とを備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記第一および第二の温度調整部はそれぞれ、前記保持台の内部に設けられている、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記第一および第二の温度調整部の少なくともいずれか一方は、複数の部材に分割されている、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記処理容器は、前記保持台の下方側に位置する底部と、前記底部の外周から上方向に延びる側壁とを含み、
    　前記側壁の温度を調整する側壁温度調整部を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記側壁温度調整部は、前記側壁の内部に設けられている、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
  15. 被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理方法であって、
    　処理容器内に設けられた保持台上に被処理基板を保持させる工程と、
    　プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる工程と、
    　誘電体板を用いてマイクロ波を前記処理容器内に導入する工程と、
    　前記誘電体板の中央部から前記被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給すると共に、前記保持台上に保持された前記被処理基板の真上領域を避けた位置であってかつ前記保持台の真上領域から前記被処理基板に向かって斜め方向に反応ガスを供給する工程とを含む、プラズマ処理方法。
  16. その上に被処理基板を保持する保持台と、
    　前記保持台の下方側に位置する底部および前記底部の外周から上方向に延びる環状の側壁とを含み、その内部で前記被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、
    　前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
    　前記処理容器内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備えるプラズマ処理装置であって、
    　前記反応ガス供給部は、前記保持台上に保持された前記被処理基板の中央領域に向かって真下方向に反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、
    　前記保持台上に保持された前記被処理基板の真上領域を避けた位置および前記側壁の内径側の位置であってかつ前記保持台よりも上方に設けられた環状部を含み、前記保持台上に保持された被処理基板の中心側に向かって反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とを含む、プラズマ処理装置。
  17. 前記環状部は、前記保持台の外径側に設けられている、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
  18. 前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の領域の温度を調整する第一の温度調整部と、前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の周辺に位置する端部の領域の温度を調整する第二の温度調整部とを備える、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
  19. 前記第一および第二の温度調整部はそれぞれ、前記保持台の内部に設けられている、請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
  20. 前記第一および第二の温度調整部の少なくともいずれか一方は、複数の部材に分割されている、請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
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