WO2014045938A1 - ガス供給方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2014045938A1
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gas
chamber
film
wafer
additive
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PCT/JP2013/074375
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山下　和男
雄一郎 関本
淳 澤地
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • Various aspects and embodiments of the present invention relate to a gas supply method and a plasma processing apparatus.
  • plasma processing apparatuses that perform plasma processing for the purpose of thin film deposition or etching are widely used.
  • the plasma processing apparatus include a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus that performs a thin film deposition process and a plasma etching apparatus that performs an etching process.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • plasma etching apparatus that performs an etching process.
  • a plasma processing apparatus includes a processing chamber in which a substrate on which a target film to be processed is formed is disposed, a shower head which is a gas introduction unit for introducing a processing gas necessary for plasma processing into the processing chamber, and processing A sample stage for installing the substrate in the room is provided.
  • the plasma processing apparatus includes a plasma generation mechanism that supplies electromagnetic energy such as microwaves and RF waves in order to turn the processing gas in the processing chamber into plasma.
  • Patent Document 1 the inside of a shower head for introducing a processing gas into a processing chamber is divided into a plurality of gas chambers, and a gas chamber corresponding to the central portion of the substrate and a gas chamber corresponding to the peripheral portion of the substrate A technique for individually supplying a processing gas at an arbitrary type or an arbitrary flow rate is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a technique for supplying an additive gas to be added to a processing gas as needed.
  • the conventional technique has a problem that the uniformity of the surface to be processed of the film to be processed cannot be maintained following the change of the film to be processed that is the target of plasma processing. That is, in the prior art, even if the film to be processed is changed after the type and flow rate of the gas supplied to each gas chamber are once selected, the gas supply is continued at the selected type or flow rate. Therefore, there is a possibility that the uniformity of the processed surface of the processed film after the change cannot be maintained.
  • the gas supply method includes a selection step and an additive gas supply step.
  • an additive gas is supplied from among a plurality of gas chambers obtained by partitioning a gas introduction portion for introducing a processing gas used for plasma processing into a processing chamber in which a substrate on which a film to be processed is formed is disposed.
  • the combination of the gas chamber and the type of the additive gas is selected according to the type of the film to be processed.
  • the additive gas supply step the additive gas is supplied to the gas chamber based on the combination selected in the selection step.
  • a gas supply method capable of appropriately maintaining the uniformity of the surface to be processed of the film to be processed following the change of the film to be processed that is subject to plasma processing, and A plasma processing apparatus is realized.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the inner upper electrode in the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the control unit in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of data stored in the storage means in this embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the gas supply method by the plasma processing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram (part 1) illustrating an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram (part 1) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 6C is a diagram (part 1) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 7A is a diagram (part 2) illustrating an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 7B is a diagram (part 2) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 8A is a diagram (No. 3) showing an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 8B is a diagram (part 3) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 8C is a diagram (part 3) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram (part 4) illustrating an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 9B is a diagram (part 4) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 9C is a diagram (part 4) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram (part 4) illustrating an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 9B is a diagram (part 4) illustrating an etching
  • FIG. 10A is a diagram (No. 5) showing an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram (part 5) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 10C is a diagram (part 5) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • an additive gas is supplied from among a plurality of gas chambers obtained by partitioning a gas introduction portion for introducing a processing gas used for plasma processing into a processing chamber in which a substrate on which a film to be processed is formed is disposed.
  • the selection step is performed in a gas chamber arranged at a position corresponding to the central portion of the substrate among the plurality of gas chambers.
  • a combination for supplying the first etching gas as the additive gas is selected.
  • the gas supply method is arranged in a position corresponding to a position outside the peripheral edge of the substrate in the plurality of gas chambers when the type of film to be processed indicates an organic film.
  • a combination for supplying the first deposition gas as the additive gas to the gas chamber is selected.
  • the selection process is performed on a gas chamber disposed at a position corresponding to the central portion of the substrate among the plurality of gas chambers.
  • a combination for supplying the second etching gas as the additive gas is selected.
  • the gas supply method is arranged in a position corresponding to a position outside the peripheral edge of the substrate in the plurality of gas chambers when the type of film to be processed indicates a silicon film.
  • a combination for supplying the second deposition gas as the additive gas to the gas chamber is selected.
  • the first etching gas is O 2 gas.
  • the first deposition gas is at least one of a CF-based gas and a COS gas.
  • the second etching gas is at least one of HBr gas, NF3 gas, and Cl2 gas.
  • the second deposition gas is O 2 gas.
  • a plasma processing apparatus defines a processing chamber in which a substrate on which a film to be processed is formed is disposed, a gas introducing unit that introduces a processing gas used for plasma processing into the processing chamber, and a gas introducing unit.
  • the additive gas supply unit for supplying the additive gas to the plurality of gas chambers obtained in this manner, and the combination of the gas chamber to which the additive gas is supplied among the plurality of gas chambers and the type of the additive gas, And a control unit that supplies the additive gas from the additive gas supply unit to the gas chamber based on the selected combination.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment.
  • the plasma processing apparatus according to the present embodiment is applied to a parallel plate type plasma etching apparatus will be described.
  • the plasma processing apparatus 100 has a processing chamber 110 constituted by a substantially cylindrical processing container.
  • the processing container is made of, for example, an aluminum alloy and is electrically grounded.
  • the inner wall surface of the processing vessel is covered with an alumina film or an yttrium oxide film (Y2O3).
  • a susceptor 116 constituting a lower electrode that also serves as a mounting table on which a wafer W as a substrate is mounted is disposed.
  • the susceptor 116 is supported on a columnar susceptor support 114 provided via an insulating plate 112 at the approximate center of the bottom of the processing chamber 110.
  • the susceptor 116 is made of, for example, an aluminum alloy.
  • An electrostatic chuck 118 that holds the wafer W is provided on the susceptor 116.
  • the electrostatic chuck 118 has an electrode 120 inside.
  • a DC power source 122 is electrically connected to the electrode 120.
  • the electrostatic chuck 118 can attract the wafer W on its upper surface by a Coulomb force generated when a DC voltage is applied to the electrode 120 from the DC power source 122.
  • a focus ring 124 is provided on the upper surface of the susceptor 116 so as to surround the periphery of the electrostatic chuck 118.
  • a cylindrical inner wall member 126 made of, for example, quartz is attached to the outer peripheral surfaces of the susceptor 116 and the susceptor support base 114.
  • a ring-shaped refrigerant chamber 128 is formed inside the susceptor support 114.
  • the refrigerant chamber 128 communicates with a chiller unit (not shown) installed outside the processing chamber 110 via pipes 130a and 130b, for example.
  • a refrigerant (refrigerant liquid or cooling water) is circulated and supplied to the refrigerant chamber 128 via the pipes 130a and 130b. Thereby, the temperature of the wafer W on the susceptor 116 can be controlled.
  • the gas supply line 132 that passes through the susceptor 116 and the susceptor support 114 is connected to the upper surface of the electrostatic chuck 118.
  • a heat transfer gas (backside gas) such as He gas can be supplied between the wafer W and the electrostatic chuck 118 via the gas supply line 132.
  • an upper electrode 300 facing the susceptor 116 constituting the lower electrode in parallel.
  • a plasma generation space PS is formed between the susceptor 116 and the upper electrode 300.
  • the upper electrode 300 includes a disk-shaped inner upper electrode 302 and a ring-shaped outer upper electrode 304 surrounding the outer side of the inner upper electrode 302.
  • the inner upper electrode 302 constitutes a shower head that ejects a predetermined gas including a processing gas toward the plasma generation space PS on the wafer W placed on the susceptor 116.
  • the inner upper electrode 302 is an example of a gas introduction unit that introduces a processing gas used for plasma processing into the processing chamber 110 in which a substrate on which a processing target film is formed is placed.
  • the inner upper electrode 302 includes a circular electrode plate 310 having a large number of gas ejection holes 312 and an electrode support 320 that detachably supports the upper surface side of the electrode plate 310.
  • the electrode support 320 is formed in a disk shape having substantially the same diameter as the electrode plate 310. A specific configuration example of the inner upper electrode 302 will be described later.
  • a ring-shaped dielectric 306 is interposed between the inner upper electrode 302 and the outer upper electrode 304.
  • a ring-shaped insulating shielding member 308 made of alumina, for example, is airtightly interposed between the outer upper electrode 304 and the inner peripheral wall of the processing chamber 110.
  • a first high frequency power supply 154 is electrically connected to the outer upper electrode 304 via a power supply tube 152, a connector 150, an upper power supply rod 148, and a matching unit 146.
  • the first high frequency power supply 154 can output high frequency power having a frequency of 40 MHz or more (for example, 100 MHz).
  • the feeding cylinder 152 is formed in, for example, a substantially cylindrical shape having an open bottom surface, and a lower end portion is connected to the outer upper electrode 304.
  • a lower end portion of the upper power supply rod 148 is electrically connected to the center of the upper surface of the power supply tube 152 by a connector 150.
  • the upper end of the upper power feed rod 148 is connected to the output side of the matching unit 146.
  • the matching unit 146 is connected to the first high-frequency power source 154 and can match the internal impedance of the first high-frequency power source 154 with the load impedance.
  • the outer side of the feeding cylinder 152 is covered with a cylindrical ground conductor 111 having a side wall having substantially the same diameter as the processing chamber 110.
  • a lower end portion of the ground conductor 111 is connected to an upper portion of the side wall of the processing chamber 110.
  • the upper power feed rod 148 described above penetrates the center portion of the upper surface of the ground conductor 111, and an insulating member 156 is interposed at the contact portion between the ground conductor 111 and the upper power feed rod 148.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the inner upper electrode in the present embodiment.
  • a buffer chamber 332 formed in a disk shape is formed inside the inner upper electrode 302.
  • the inner upper electrode 302 has a plurality of gas chambers 332a to 332e obtained by partitioning the buffer chamber 332 from each other via a partition wall 324.
  • a plurality of gas ejection holes 312 for ejecting the processing gas into the processing chamber 110 are formed.
  • the gas chamber 332 a is a gas chamber disposed at a position corresponding to the central portion of the wafer W.
  • the gas chamber 332b is a gas chamber disposed at a position corresponding to the central portion of the wafer W, and surrounds the periphery of the gas chamber 332a.
  • the gas chamber 332a is appropriately expressed as “central gas chamber 332a”
  • the gas chamber 332b is appropriately described as “central gas chamber 332b”.
  • the gas chamber 332c is a gas chamber disposed at a position corresponding to the peripheral edge of the wafer W, and surrounds the central gas chamber 332b.
  • the gas chamber 332c is appropriately described as a “peripheral gas chamber 332c”.
  • the gas chamber 332d is a gas chamber disposed at a position corresponding to the position of the focus ring 124, which is a position outside the peripheral edge of the wafer W.
  • the gas chamber 332e is a gas chamber disposed at a position corresponding to a position further outside the focus ring 124, and surrounds the periphery of the gas chamber 332d.
  • the gas chamber 332d is appropriately expressed as “outer gas chamber 332d”
  • the gas chamber 332e is appropriately described as “outer gas chamber 332e”.
  • the gas chambers 332a to 332e are supplied with a processing gas used for plasma processing from a processing gas supply unit 200 described later.
  • the processing gas supplied to the central gas chambers 332 a and 332 b is ejected from the gas ejection holes 312 toward the center of the wafer W.
  • the processing gas supplied to the peripheral gas chamber 332 c is ejected from the gas ejection hole 312 toward the peripheral edge of the wafer W.
  • the processing gas supplied to the outer gas chambers 332 d and 332 e is ejected from the gas ejection hole 312 toward a position outside the peripheral edge of the wafer W.
  • the gas chambers 332a to 332e are selectively supplied with an additive gas to be added to the processing gas from an additive gas supply unit 250 described later.
  • the additive gas supplied to the central gas chambers 332a and 332b is ejected from the gas ejection holes 312 toward the central portion of the wafer W together with the processing gas.
  • the additive gas supplied to the peripheral gas chamber 332c is ejected from the gas ejection holes 312 toward the peripheral edge of the wafer W together with the processing gas.
  • the additive gas supplied to the outer gas chambers 332d and 332e is ejected from the gas ejection holes 312 together with the processing gas toward a position outside the peripheral edge of the wafer W.
  • a lower power supply tube 170 is electrically connected to the upper surface of the electrode support 320 as shown in FIG.
  • the lower power supply tube 170 is connected to the upper power supply rod 148 via the connector 150.
  • a variable capacitor 172 is provided in the middle of the lower power supply tube 170. By adjusting the capacitance of the variable capacitor 172, the electric field strength formed immediately below the outer upper electrode 304 when the high frequency power is applied from the first high frequency power supply 154 and the inner strength of the inner upper electrode 302 are formed. It is possible to adjust the relative ratio with the electric field strength.
  • An exhaust port 174 is formed at the bottom of the processing chamber 110.
  • the exhaust port 174 is connected to an exhaust device 178 having a vacuum pump or the like via an exhaust pipe 176.
  • an exhaust device 178 By exhausting the inside of the processing chamber 110 by the exhaust device 178, the inside of the processing chamber 110 can be reduced to a desired pressure.
  • a second high frequency power source 182 is electrically connected to the susceptor 116 via a matching unit 180.
  • the second high frequency power source 182 can output high frequency power having a frequency of, for example, 2 MHz to 20 MHz, for example, 13 MHz.
  • a low pass filter 184 is electrically connected to the inner upper electrode 302 of the upper electrode 300.
  • the low pass filter 184 is for cutting off the high frequency from the first high frequency power supply 154 and passing the high frequency from the second high frequency power supply 182 to the ground.
  • a high pass filter 186 is electrically connected to the susceptor 116 constituting the lower electrode.
  • the high-pass filter 186 is for passing the high frequency from the first high frequency power supply 154 to the ground.
  • the processing gas supply unit 200 includes a gas source 202 and a gas source 204.
  • the gas source 202 and the gas source 204 supply processing gases used for plasma processing such as plasma etching processing and plasma CVD processing to the gas chambers 332 a to 332 e of the inner upper electrode 302.
  • processing gases used for plasma processing such as plasma etching processing and plasma CVD processing
  • the gas source 202 uses CF4 gas / CHF3 gas as a processing gas as the gas of the inner upper electrode 302. Supply to chambers 332a-332e.
  • the gas source 204 supplies HBr gas / He gas / O 2 gas as a processing gas to the gas chambers 332 a to 332 e of the inner upper electrode 302 when the plasma etching process is performed on the silicon film.
  • the processing gas supply unit 200 supplies gas (for example, He gas) used for various processes of the plasma processing apparatus 100.
  • the processing gas supply unit 200 is connected to the flow rate adjusting valves 212 and 214 provided between the gas sources 202 and 204 and the gas chambers 332 a to 332 e of the inner upper electrode 302, and the flow rate adjusting valves 212 and 214.
  • a flow splitter 216 is connected to the branch channels 216a to 216e, and the branch channels 216a to 216e are connected to the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302, respectively.
  • the flow rate of the processing gas supplied to the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 is controlled by the flow rate adjusting valves 212, 214 and the like.
  • the additive gas supply unit 250 includes a gas source 252, a gas source 254, a gas source 256, and a gas source 258.
  • the gas source 252, the gas source 254, the gas source 256, and the gas source 258 selectively supply an additive gas to be added to the processing gas to the gas chambers 332 a to 332 e of the inner upper electrode 302.
  • the gas source 252 is added to the central gas chamber 332a and / or the central gas chamber 332b among the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 when a plasma etching process is performed on an organic film such as BARC.
  • a first etching gas as a gas is supplied.
  • the first etching gas is a gas that promotes the progress of the plasma etching process, and is, for example, O 2 gas.
  • the gas source 254 is added to the outer gas chamber 332d and / or the outer gas chamber 332e among the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 when a plasma etching process is performed on an organic film such as BARC.
  • a first deposition gas as a gas is supplied.
  • the first deposition gas is a gas that delays the progress of the plasma etching process.
  • the first deposition gas is at least one of a CF-based gas such as CH2F2 gas and a COS gas.
  • the gas source 256 serves as an additive gas to the central gas chamber 332a and / or the central gas chamber 332b among the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302.
  • a second etching gas is supplied.
  • the second etching gas is a gas that promotes the progress of the plasma etching process, and is, for example, at least one of HBr gas, NF3 gas, and Cl2 gas.
  • the gas source 258 serves as an additive gas for the outer gas chamber 332d and / or the outer gas chamber 332e among the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 when the plasma etching process is performed on the silicon film.
  • a second deposition gas is supplied.
  • the second deposition gas is a gas that delays the progress of the plasma etching process, and is, for example, O 2 gas.
  • the additive gas supply unit 250 includes flow rate adjustment valves 262, 264, 266, 268 provided between the gas sources 252, 254, 256, 258 and the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302, and flow rate adjustments. Valves 263, 265, 267, and 269 are provided.
  • the flow rate adjusting valves 262, 264, 266, and 268 are connected to a merging channel 272 that merges the outputs of the respective flow rate adjusting valves 262, 264, 266, and 268, and the merging channel 272 includes the branch channels 272a to 272e. It is branched to.
  • the branch channels 272a to 272e are connected to the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302, respectively.
  • the branch flow paths 272a to 272e are provided with opening and closing valves 282a to 282e.
  • the open / close valves 282a to 282e switch between supply and stop of supply of additive gas from the gas sources 252, 254, 256, and 258, respectively.
  • the flow rate of the additive gas supplied to the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 is controlled by flow rate adjusting valves 262, 264, 266, 268 and the like.
  • the flow rate adjusting valves 263, 265, 267, and 269 are connected to a merging channel 273 that merges the outputs of the respective flow rate adjusting valves 263, 265, 267, and 269, and the merging channel 273 includes the branch channels 273a to 273e. It is branched to.
  • the branch flow paths 273a to 273e are connected to gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302, respectively.
  • the branch flow paths 273a to 273e are provided with opening and closing valves 283a to 283e.
  • the open / close valves 283a to 283e switch between supply and stop of supply of the additive gas from the gas sources 252, 254, 256, and 258, respectively.
  • the flow rate of the additive gas supplied to the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 is controlled by flow rate adjusting valves 263, 265, 267, 269 and the like.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the control unit in the present embodiment.
  • the control unit 400 includes a CPU (Central Processing Unit) 410 that constitutes the control unit main body, and a RAM (such as a memory area used for various data processing performed by the CPU 410).
  • a CPU Central Processing Unit
  • RAM such as a memory area used for various data processing performed by the CPU 410.
  • Random Access Memory 420
  • display means 430 including a liquid crystal display for displaying an operation screen, a selection screen, etc., input of various data such as process recipe input and editing by an operator, and process recipes to a predetermined storage medium
  • An operation unit 440, a storage unit 450, and an interface 460 configured with a touch panel or the like capable of outputting various data such as process log output are provided.
  • the storage unit 450 stores, for example, a processing program for executing various processes of the plasma processing apparatus 100, information (data) necessary for executing the processing program, and the like.
  • the storage unit 450 is configured by a memory, a hard disk (HDD), or the like, for example. A structural example of data stored in the storage unit 450 will be described later.
  • the CPU 410 reads program data and the like as necessary and executes various processing programs.
  • the interface 460 is connected to each unit such as the processing gas supply unit 200 and the additive gas supply unit 250 controlled by the CPU 410.
  • the interface 460 includes a plurality of I / O ports, for example.
  • the CPU 410, the RAM 420, the display unit 430, the operation unit 440, the storage unit 450, the interface 460, and the like are connected by a bus line such as a control bus or a data bus.
  • control unit 400 controls each unit of the plasma processing apparatus 100 so as to execute a gas supply method described later.
  • the control unit 400 includes a film to be processed formed on a substrate by combining a combination of a gas chamber to which an additive gas is supplied and a type of additive gas among the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302.
  • the additive gas is supplied from the additive gas supply unit 250 to the gas chambers 332a to 332e based on the selected combination.
  • the substrate is, for example, the wafer W.
  • the film to be processed corresponds to, for example, an organic film or a silicon film.
  • the control unit 400 executes the gas supply method using data stored in the storage unit 450.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of data stored in the storage means in this embodiment.
  • the storage means 450 stores the combination of the type of additive gas and the gas chamber in association with the type of film to be processed.
  • the type of film to be processed indicates the type of film to be processed formed on the wafer W to be plasma processed.
  • the type of additive gas indicates the type of additive gas supplied to any of the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 according to the type of film to be processed.
  • the gas chamber indicates a gas chamber in which the additive gas is actually supplied among the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302, and the mark “ ⁇ ” indicates that the additive gas is actually supplied. , “ ⁇ ” indicates that the gas chamber is not supplied with the additive gas.
  • the first line written as “organic film” in FIG. 4 shows the central gas chamber 332a among the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 when the film to be processed of the wafer W is “organic film”.
  • 332b indicates that a combination for supplying the first etching gas can be selected.
  • the first row of FIG. 4 shows that when the film to be processed of the wafer W is an “organic film”, the outer gas chambers 332d and 332e out of the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 1 shows that a combination of supplying one deposition gas can be selected.
  • FIG. 4 shows the central gas in the gas chambers 332a to 332e of the inner upper electrode 302 when the film to be processed of the wafer W is “silicon film”. It shows that a combination for supplying the second etching gas to the chambers 332a and 332b can be selected. Further, for example, the second row of FIG. 4 shows the case where the film to be processed of the wafer W is a “silicon film” with respect to the outer gas chambers 332 d and 332 e among the gas chambers 332 a to 332 e of the inner upper electrode 302. 2 shows that a combination of supplying two deposition gases can be selected.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the gas supply method by the plasma processing apparatus according to the present embodiment.
  • the gas supply method illustrated in FIG. 5 is, for example, plasma after processing gas from the processing gas supply unit 200 is introduced into the processing chamber 110 and plasma that converts the processing gas introduced into the processing chamber 110 into plasma. It is executed before the process is executed.
  • a wafer W on which an organic film or a silicon film is formed as a film to be processed is disposed in the processing chamber 110 will be described.
  • the control unit 400 of the plasma processing apparatus 100 determines whether or not the type of film to be processed has been received (step S101). For example, the control unit 400 receives the type of film to be processed from the operation unit 440. Moreover, the control part 400 can also receive the classification of a to-be-processed film as a detection result from detection means, such as a detection sensor which detects the classification of a to-be-processed film autonomously. Further, the control unit 400 holds a table in which the time at which the type of the film to be processed is changed and the type of the film to be processed after the change are associated is stored in the storage unit 450, and the type of the film to be processed is changed. When the time to be processed arrives, the type of film to be processed corresponding to the time can also be received from the table. When the type of film to be processed is not received (step S101; No), the control unit 400 stands by.
  • step S101 when the type of film to be processed is received (step S101; Yes), the control unit 400 determines whether or not the type of film to be processed indicates an organic film (step S102).
  • the control unit 400 refers to the storage unit 450 and supplies the first etching gas to the central gas chambers 332a and 332b.
  • a combination for supplying the first deposition gas to the outer gas chambers 332d and 332e is selected (step S103).
  • the control unit 400 supplies O2 gas as the first etching gas to the central gas chamber 332a as a combination corresponding to the organic film, and as the first deposition gas to the outer gas chamber 332d.
  • the combination for supplying the CH 2 F 2 gas is selected from the storage means 450.
  • the controller 400 supplies O2 gas as the first etching gas to the central gas chambers 332a and 332b based on the selected combination (step S104).
  • the control unit 400 controls the flow rate adjustment valve 262 and the open / close valves 282a and 282b of the additive gas supply unit 250 to be in an open state, and supplies O2 gas as the first etching gas to the central gas chambers 332a and 332b.
  • the O 2 gas as the first etching gas supplied to the central gas chambers 332a and 332b is ejected from the gas ejection holes 312 toward the central portion of the wafer W together with the processing gas.
  • the controller 400 supplies CH2F2 gas as the first deposition gas to the outer gas chambers 332d and 332e based on the selected combination (step S105).
  • the control unit 400 controls the flow rate adjustment valve 265 and the opening / closing valves 283d and 283e of the additive gas supply unit 250 to be in an open state, and supplies CH2F2 gas as the first deposition gas to the outer gas chambers 332d and 332e.
  • the CH 2 F 2 gas as the first deposition gas supplied to the outer gas chambers 332 d and 332 e is ejected from the gas ejection holes 312 toward the position outside the peripheral edge of the wafer W together with the processing gas.
  • step S106 determines whether or not the type of film to be processed indicates a silicon film.
  • step S106 determines whether or not the type of film to be processed indicates a silicon film.
  • the control unit 400 supplies HBr gas as the second etching gas to the central gas chamber 332b, and as the second deposition gas to the outer gas chamber 332d.
  • the combination for supplying the O 2 gas is selected from the storage means 450.
  • the control unit 400 supplies HBr gas as the second etching gas to the central gas chamber 332b based on the selected combination (step S108).
  • the control unit 400 controls the flow rate adjustment valve 266 and the opening / closing valve 282b of the additive gas supply unit 250 to be in an open state, and supplies HBr gas as the second etching gas to the central gas chamber 332b.
  • the HBr gas as the second etching gas supplied to the central gas chamber 332b is ejected from the gas ejection holes 312 toward the central portion of the wafer W together with the processing gas.
  • control unit 400 supplies O 2 gas as the second deposition gas to the outer gas chambers 332d and 332e based on the selected combination (step S109).
  • control unit 400 controls the flow rate adjustment valve 269 and the opening / closing valves 283d and 283e of the additive gas supply unit 250 to be in an open state, and supplies O 2 gas as the second deposition gas to the outer gas chambers 332d and 332e.
  • the O 2 gas as the second deposition gas supplied to the outer gas chambers 332d and 332e is ejected from the gas ejection hole 312 toward the position outside the peripheral edge of the wafer W together with the processing gas.
  • a plasma process is performed for converting the processing gas introduced into the processing chamber 110 and the additive gas into plasma.
  • active species such as ions are generated from the plasma gas, and the film to be processed on the wafer W is etched by the active species.
  • the combination of the gas chamber to which the additive gas is supplied and the type of the additive gas among the gas chambers 332a to 332e is selected according to the type of the film to be processed formed on the substrate.
  • the additive gas is supplied to the gas chambers 332a to 332e based on the selected combination. For this reason, even when the type of the film to be processed is changed, the supply position of the additive gas and the type of the additive gas can be appropriately changed according to the type of the film to be processed after the change.
  • the type of additive gas introduced from the central gas chambers 332a and 332b to the vicinity of the central portion of the wafer W and the outer gas chambers 332d and 332e to the vicinity of the peripheral portion of the wafer W can be changed according to the type of film to be processed.
  • the etching rate near the center of the wafer W and the etching rate near the peripheral edge of the wafer W can be relatively adjusted, It is possible to appropriately maintain the uniformity of the surface to be processed of the film to be processed following the change of the film.
  • the first deposition gas or the second deposition gas is supplied to the outer gas chambers 332d and 332e among the gas chambers 332a to 332e. It is possible to suppress the gas from entering the vicinity of the center of the wafer W. For this reason, it is possible to prevent the etching rate in the vicinity of the central portion of the wafer W from inadvertently changing due to the deposition gas. As a result, the uniformity of the surface to be processed of the film to be processed can be accurately maintained.
  • the above processing procedures are not limited to the above order, and may be appropriately changed within a range that does not contradict the processing contents.
  • the above steps S104 and S105 may be executed in parallel.
  • the above steps S108 and S109 may be executed in parallel.
  • the first etching gas is supplied to the central gas chamber and the first deposition is performed to the outer gas chamber.
  • the combination selected is not limited to this.
  • a combination for supplying the first etching gas to the central gas chamber in step S103 may be selected.
  • the above step S105 can be omitted.
  • a combination in which the first deposition gas is supplied to the outer gas chamber in step S103 may be selected.
  • the above step S104 can be omitted.
  • the second etching gas is supplied to the central gas chamber, and the second deposition gas is applied to the outer gas chamber.
  • the combination selected is not limited to this.
  • a combination for supplying the second etching gas to the central gas chamber in step S107 may be selected.
  • the above step S109 can be omitted.
  • a combination of supplying the second deposition gas to the outer gas chamber in step S107 may be selected.
  • FIG. 6A is a diagram (part 1) illustrating an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • 6B and 6C are diagrams (part 1) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • the etching rate (nm / min) in the case of etching with a processing gas of / 3 sccm is shown.
  • the etching rate (nm / min) in the case of etching with a processing gas of / 3 sccm is shown.
  • the etching rate at the peripheral portion of the wafer W is higher than the etching rate at the central portion of the wafer W. That is, when CH2F2 as the first deposition gas is not supplied to the outer gas chambers 332d and 332e, the difference between the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W is determined in advance. The acceptable specifications were not met.
  • the etching rate of the peripheral portion of the wafer W and the etching rate of the central portion of the wafer W are relative to each other.
  • the difference between the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W is determined in advance. Meet acceptable specifications.
  • FIG. 7A is a diagram (part 2) showing an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 7B is a diagram (part 2) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • the etching rate (nm / min) in the case of etching with a processing gas is shown.
  • the horizontal axis indicates the position of the wafer W in the radial direction.
  • FIGS. 7A and 7B show the etching rate from the position “ ⁇ 150 (mm)” to the position “+150 (mm)” of the wafer W, where the center position of the wafer W is “0”.
  • the pressure in the processing chamber 110 was 60 mTorr (8 Pa)
  • the output of the first high-frequency power supply / the output of the second high-frequency power supply 300/50 W.
  • the etching rate of the peripheral portion of the wafer W is higher than the etching rate of the central portion of the wafer W. That is, when O2 as the first etching gas is not supplied to the central gas chamber 332b, the difference between the etching rate at the central portion of the wafer W and the etching rate at the peripheral portion of the wafer W satisfies a predetermined allowable specification. It did not meet.
  • the etching rate of the peripheral portion of the wafer W and the etching rate of the central portion of the wafer W are relatively uniform. Adjusted. That is, when O2 as the first etching gas is supplied to the central gas chamber 332b, the difference between the etching rate at the central portion of the wafer W and the etching rate at the peripheral portion of the wafer W satisfies a predetermined allowable specification. It became to satisfy.
  • FIG. 8A is a diagram (part 3) illustrating an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 8B and FIG. 8C are views (No. 3) showing the etching rate when the wafer is etched using the gas supply method of this embodiment.
  • the etching rate (nm / min) is shown.
  • the etching rate (nm / min) is shown.
  • the horizontal axis indicates the position of the wafer W in the radial direction. That is, FIGS. 8A to 8C show the etching rate from the position “ ⁇ 150 (mm)” to the position “+150 (mm)” of the wafer W, with the center position of the wafer W being “0”.
  • the etching rate at the center of the wafer W is lower than the etching rate at the peripheral edge of the wafer W. That is, when HBr as the second etching gas is not supplied to the central gas chambers 332a and 332b, a difference between the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W is determined in advance. The acceptable specifications were not met.
  • the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W are relative to each other.
  • the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W are relative to each other.
  • HBr as the second etching gas is supplied to the central gas chambers 332a and 332b, a difference between the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W is determined in advance. Meet acceptable specifications.
  • FIG. 9A is a diagram (part 4) illustrating an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 9B and FIG. 9C are diagrams (part 4) illustrating an etching rate when a wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • the etching rate (nm / min) when etching with a certain processing gas is shown.
  • the etching rate (nm / min) when etching with a certain processing gas is shown.
  • the horizontal axis indicates the position of the wafer W in the radial direction. That is, FIGS. 9A to 9C show the etching rate from the position “ ⁇ 150 (mm)” to the position “+150 (mm)” of the wafer W, where the center position of the wafer W is “0”. .
  • the etching rate at the center of the wafer W is lower than the etching rate at the peripheral edge of the wafer W. That is, when NF3 as the second etching gas is not supplied to the central gas chambers 332a and 332b, the difference between the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W is determined in advance. The acceptable specifications were not met.
  • the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W are relative to each other.
  • the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W are relative to each other.
  • the difference between the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W is determined in advance. Meet acceptable specifications.
  • FIG. 10A is a diagram (No. 5) showing an etching rate when a wafer is etched without using the gas supply method of the present embodiment.
  • FIG. 10B and FIG. 10C are views (No. 5) showing the etching rate when the wafer is etched using the gas supply method of the present embodiment.
  • the etching rate (nm / min) is shown.
  • the etching rate at the center of the wafer W is lower than the etching rate at the peripheral edge of the wafer W. That is, when O2 as the second deposition gas is not supplied to the outer gas chambers 332d and 332e, the difference between the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W is determined in advance. The acceptable specifications were not met.
  • the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W are relative to each other.
  • the difference between the etching rate at the center of the wafer W and the etching rate at the peripheral edge of the wafer W is determined in advance. Meet acceptable specifications.
  • Plasma processing apparatus 110 Processing chamber 250 Addition gas supply unit 252, 254, 256, 258 Gas source 262, 264, 266, 268 Flow rate adjustment valve 282a to 282e Open / close valve 300 Upper electrode 302 Inner upper electrode (gas introduction unit) 332a to 332e Gas chamber 400 control unit

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Abstract

　ガス供給方法は、選択工程と、添加ガス供給工程とを含む。選択工程は、被処理膜が形成された基板が配置される処理室内にプラズマ処理に用いられる処理ガスを導入するガス導入部を区画して得られた複数のガス室のうち添加ガスが供給されるガス室と前記添加ガスの種別との組合せを前記被処理膜の種別に応じて選択する。添加ガス供給工程は、前記選択工程によって選択された前記組合せに基づいて、前記ガス室に対して前記添加ガスを供給する。

Description

ガス供給方法及びプラズマ処理装置
　本発明の種々の側面及び実施形態はガス供給方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
　半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としたプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理装置は、例えば薄膜の堆積処理を行うプラズマＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）装置や、エッチング処理を行うプラズマエッチング装置が挙げられる。
　プラズマ処理装置は、プラズマ処理の対象となる被処理膜が形成された基板が配置される処理室、処理室内にプラズマ処理に必要な処理ガスを導入するためのガス導入部であるシャワーヘッド、処理室内に基板を設置する試料台などを備える。また、プラズマ処理装置は、処理室内の処理ガスをプラズマ化するため、マイクロ波、ＲＦ波などの電磁エネルギーを供給するプラズマ生成機構などを備える。
　ところで、プラズマ処理装置においては、プラズマ処理の対象となる被処理膜の被処理面の均一性を維持するために、処理室内のガスの濃度を局所的に調整する技術が知られている。例えば特許文献１では、処理室内に処理ガスを導入するためのシャワーヘッドの内部を複数のガス室に区画し、基板の中央部に対応するガス室と基板の周縁部に対応するガス室とに任意の種別又は任意の流量で処理ガスを個別に供給する技術が開示されている。また、例えば特許文献２では、処理ガスに添加するための添加ガスを必要に応じて供給する技術が開示されている。
特開２０１２－１１４２７５号公報 特開２００７－２１４２９５号公報
　しかしながら、従来技術では、プラズマ処理の対象となる被処理膜の変更に追従して被処理膜の被処理面の均一性を維持することができないという問題がある。すなわち、従来技術では、各ガス室に供給されるガスの種別や流量が一度選択された後に被処理膜が変更された場合であっても、選択された種別又は流量でガスの供給を継続するので、変更後の被処理膜の被処理面の均一性を維持することができない恐れがある。
　本発明の一側面に係るガス供給方法は、選択工程と、添加ガス供給工程とを含む。選択工程は、被処理膜が形成された基板が配置される処理室内にプラズマ処理に用いられる処理ガスを導入するガス導入部を区画して得られた複数のガス室のうち添加ガスが供給されるガス室と前記添加ガスの種別との組合せを前記被処理膜の種別に応じて選択する。添加ガス供給工程は、前記選択工程によって選択された前記組合せに基づいて、前記ガス室に対して前記添加ガスを供給する。
　本発明の種々の側面及び実施形態によれば、プラズマ処理の対象となる被処理膜の変更に追従して被処理膜の被処理面の均一性を適切に維持することができるガス供給方法及びプラズマ処理装置が実現される。
図１は、一実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、本実施形態における内側上部電極の横断面図である。 図３は、本実施形態における制御部の構成例を示すブロック図である。 図４は、本実施形態における記憶手段に記憶されているデータの構造例を示す図である。 図５は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるガス供給方法の処理手順を示すフローチャートである。 図６Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その１）である。 図６Ｂは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その１）である。 図６Ｃは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その１）である。 図７Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その２）である。 図７Ｂは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その２）である。 図８Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その３）である。 図８Ｂは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その３）である。 図８Ｃは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その３）である。 図９Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その４）である。 図９Ｂは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その４）である。 図９Ｃは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その４）である。 図１０Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その５）である。 図１０Ｂは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その５）である。 図１０Ｃは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その５）である。
　以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。
　ガス供給方法は、被処理膜が形成された基板が配置される処理室内にプラズマ処理に用いられる処理ガスを導入するガス導入部を区画して得られた複数のガス室のうち添加ガスが供給されるガス室と添加ガスの種別との組合せを被処理膜の種別に応じて選択する選択工程と、選択工程によって選択された組合せに基づいて、ガス室に対して添加ガスを供給する添加ガス供給工程とを含む。
　ガス供給方法は、１つの実施形態において、選択工程は、被処理膜の種別が有機膜を示す場合には、複数のガス室のうち基板の中央部に対応する位置に配置されたガス室に対して添加ガスとしての第１のエッチングガスを供給する組合せを選択する。
　ガス供給方法は、１つの実施形態において、選択工程は、被処理膜の種別が有機膜を示す場合には、複数のガス室のうち基板の周縁部よりも外側の位置に対応する位置に配置されたガス室に対して添加ガスとしての第１の堆積ガスを供給する組合せを選択する。
　ガス供給方法は、１つの実施形態において、選択工程は、被処理膜の種別がシリコン膜を示す場合には、複数のガス室のうち基板の中央部に対応する位置に配置されたガス室に対して添加ガスとしての第２のエッチングガスを供給する組合せを選択する。
　ガス供給方法は、１つの実施形態において、選択工程は、被処理膜の種別がシリコン膜を示す場合には、複数のガス室のうち基板の周縁部よりも外側の位置に対応する位置に配置されたガス室に対して添加ガスとしての第２の堆積ガスを供給する組合せを選択する。
　ガス供給方法は、１つの実施形態において、第１のエッチングガスは、Ｏ２ガスである。
　ガス供給方法は、１つの実施形態において、第１の堆積ガスは、ＣＦ系ガス及びＣＯＳガスのうち少なくともいずれか一つのガスである。
　ガス供給方法は、１つの実施形態において、第２のエッチングガスは、ＨＢｒガス、ＮＦ３ガス及びＣｌ２ガスのうち少なくともいずれか一つのガスである。
　ガス供給方法は、１つの実施形態において、第２の堆積ガスは、Ｏ２ガスである。
　プラズマ処理装置は、１つの実施形態において、被処理膜が形成された基板が配置される処理室と、処理室内にプラズマ処理に用いられる処理ガスを導入するガス導入部と、ガス導入部を区画して得られた複数のガス室に対して添加ガスを供給する添加ガス供給部と、複数のガス室のうち添加ガスが供給されるガス室と添加ガスの種別との組合せを被処理膜の種別に応じて選択するとともに、選択された組合せに基づいて、添加ガス供給部からガス室に対して添加ガスを供給する制御部とを備える。
　図１は、一実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。ここでは、本実施形態にかかるプラズマ処理装置を平行平板型のプラズマエッチング装置に適用した例について説明する。
　プラズマ処理装置１００は、略円筒形状の処理容器により構成される処理室１１０を有している。処理容器は、例えばアルミニウム合金により形成され、電気的に接地されている。また、処理容器の内壁面はアルミナ膜又はイットリウム酸化膜（Ｙ２Ｏ３）により被覆されている。
　処理室１１０内には、基板としてのウエハＷを載置する載置台を兼ねる下部電極を構成するサセプタ１１６が配設されている。具体的には、サセプタ１１６は、処理室１１０内の底部略中央に絶縁板１１２を介して設けられた円柱状のサセプタ支持台１１４上に支持される。サセプタ１１６は、例えばアルミニウム合金により形成される。
　サセプタ１１６の上部には、ウエハＷを保持する静電チャック１１８が設けられている。静電チャック１１８は、内部に電極１２０を有している。この電極１２０には、直流電源１２２が電気的に接続されている。静電チャック１１８は、直流電源１２２から電極１２０に直流電圧が印加されて発生するクーロン力により、その上面にウエハＷを吸着できるようになっている。
　また、サセプタ１１６の上面には、静電チャック１１８の周囲を囲むように、フォーカスリング１２４が設けられている。なお、サセプタ１１６及びサセプタ支持台１１４の外周面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材１２６が取り付けられている。
　サセプタ支持台１１４の内部には、リング状の冷媒室１２８が形成されている。冷媒室１２８は、例えば処理室１１０の外部に設置されたチラーユニット（図示せず）に、配管１３０ａ，１３０ｂを介して連通している。冷媒室１２８には、配管１３０ａ，１３０ｂを介して冷媒（冷媒液又は冷却水）が循環供給される。これにより、サセプタ１１６上のウエハＷの温度を制御することができる。
　静電チャック１１８の上面には、サセプタ１１６及びサセプタ支持台１１４内を通るガス供給ライン１３２が通じている。このガス供給ライン１３２を介してウエハＷと静電チャック１１８との間にＨｅガスなどの伝熱ガス（バックサイドガス）を供給できるようになっている。
　サセプタ１１６の上方には、下部電極を構成するサセプタ１１６と平行に対向する上部電極３００が設けられている。サセプタ１１６と上部電極３００との間には、プラズマ生成空間ＰＳが形成される。
　上部電極３００は、円板状の内側上部電極３０２と、この内側上部電極３０２の外側を囲むリング状の外側上部電極３０４とを備える。内側上部電極３０２は、サセプタ１１６に載置されたウエハＷ上のプラズマ生成空間ＰＳに向けて処理ガスを含む所定のガスを噴出するシャワーヘッドを構成する。内側上部電極３０２は、被処理膜が形成された基板が載置される処理室１１０内にプラズマ処理に用いられる処理ガスを導入するガス導入部の一例である。
　内側上部電極３０２は、多数のガス噴出孔３１２を有する円形状の電極板３１０と、電極板３１０の上面側を着脱自在に支持する電極支持体３２０を備える。電極支持体３２０は、電極板３１０とほぼ同じ径の円板状に形成される。なお、内側上部電極３０２の具体的な構成例については後述する。
　内側上部電極３０２と外側上部電極３０４との間には、リング状の誘電体３０６が介在されている。外側上部電極３０４と処理室１１０の内周壁との間には、例えばアルミナからなるリング状の絶縁性遮蔽部材３０８が気密に介在されている。
　外側上部電極３０４には、給電筒１５２、コネクタ１５０、上部給電棒１４８、整合器１４６を介して第１高周波電源１５４が電気的に接続されている。第１高周波電源１５４は、４０ＭＨｚ以上（例えば１００ＭＨｚ）の周波数の高周波電力を出力できる。
　給電筒１５２は、例えば下面が開口した略円筒状に形成され、下端部が外側上部電極３０４に接続されている。給電筒１５２の上面中央部には、コネクタ１５０によって上部給電棒１４８の下端部が電気的に接続されている。上部給電棒１４８の上端部は、整合器１４６の出力側に接続されている。整合器１４６は、第１高周波電源１５４に接続されており、第１高周波電源１５４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスを整合させることができる。
　給電筒１５２の外側は、処理室１１０とほぼ同じ径の側壁を有する円筒状の接地導体１１１により覆われている。接地導体１１１の下端部は、処理室１１０の側壁上部に接続されている。接地導体１１１の上面中央部には、上述した上部給電棒１４８が貫通しており、接地導体１１１と上部給電棒１４８の接触部には、絶縁部材１５６が介在している。
　ここで、内側上部電極３０２の具体的な構成例について図１、図２を参照しながら詳細に説明する。図２は、本実施形態における内側上部電極の横断面図である。
　図２に示すように、内側上部電極３０２の内部には、円盤状に形成されたバッファ室３３２が形成されている。内側上部電極３０２は、バッファ室３３２を隔壁３２４を介して互いに区画することで得られた複数のガス室３３２ａ～３３２ｅを有する。ガス室３３２ａ～３３２ｅには、処理ガスを処理室１１０内へ噴出する複数のガス噴出孔３１２が形成されている。
　ガス室３３２ａは、ウエハＷの中央部に対応する位置に配置されたガス室である。ガス室３３２ｂは、ウエハＷの中央部に対応する位置に配置されたガス室であり、ガス室３３２ａの周囲を囲繞している。以下では、ガス室３３２ａを「中央ガス室３３２ａ」と適宜表記し、ガス室３３２ｂを「中央ガス室３３２ｂ」と適宜表記する。
　ガス室３３２ｃは、ウエハＷの周縁部に対応する位置に配置されたガス室であり、中央ガス室３３２ｂを囲繞している。以下では、ガス室３３２ｃを「周縁ガス室３３２ｃ」と適宜表記する。
　ガス室３３２ｄは、ウエハＷの周縁部よりも外側の位置であるフォーカスリング１２４の位置に対応する位置に配置されたガス室である。ガス室３３２ｅは、フォーカスリング１２４のさらに外側の位置に対応する位置に配置されたガス室であり、ガス室３３２ｄの周囲を囲繞している。以下では、ガス室３３２ｄを「外側ガス室３３２ｄ」と適宜表記し、ガス室３３２ｅを「外側ガス室３３２ｅ」と適宜表記する。
　ガス室３３２ａ～３３２ｅには、後述する処理ガス供給部２００からプラズマ処理に用いられる処理ガスが供給される。中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに供給された処理ガスは、ガス噴出孔３１２からウエハＷの中央部に向けて噴出される。周縁ガス室３３２ｃに供給された処理ガスは、ガス噴出孔３１２からウエハＷの周縁部に向けて噴出される。外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに供給された処理ガスは、ガス噴出孔３１２からウエハＷの周縁部よりも外側の位置に向けて噴出される。
　また、ガス室３３２ａ～３３２ｅには、後述する添加ガス供給部２５０から処理ガスに添加するための添加ガスが選択的に供給される。中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに供給された添加ガスは、処理ガスとともにガス噴出孔３１２からウエハＷの中央部に向けて噴出される。周縁ガス室３３２ｃに供給された添加ガスは、処理ガスとともにガス噴出孔３１２からウエハＷの周縁部に向けて噴出される。外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに供給された添加ガスは、処理ガスとともにガス噴出孔３１２からウエハＷの周縁部よりも外側の位置に向けて噴出される。
　図１の説明に戻る。電極支持体３２０の上面には、図１に示すように下部給電筒１７０が電気的に接続されている。下部給電筒１７０は、上部給電棒１４８にコネクタ１５０を介して接続されている。下部給電筒１７０の途中には、可変コンデンサ１７２が設けられている。この可変コンデンサ１７２の静電容量を調整することによって、第１高周波電源１５４から高周波電力を印加したときに外側上部電極３０４の直下に形成される電界強度と、内側上部電極３０２の直下に形成される電界強度との相対的な比率を調整することができる。
　処理室１１０の底部には、排気口１７４が形成されている。排気口１７４は、排気管１７６を介して真空ポンプなどを備えた排気装置１７８に接続されている。この排気装置１７８によって処理室１１０内を排気することによって、処理室１１０内を所望の圧力に減圧することができる。
　サセプタ１１６には、整合器１８０を介して第２高周波電源１８２が電気的に接続されている。第２高周波電源１８２は、例えば２ＭＨｚ～２０ＭＨｚの範囲、例えば１３ＭＨｚの周波数の高周波電力を出力できる。
　上部電極３００の内側上部電極３０２には、ローパスフィルタ１８４が電気的に接続されている。ローパスフィルタ１８４は第１高周波電源１５４からの高周波を遮断し、第２高周波電源１８２からの高周波をグランド（ground）に通すためのものである。一方、下部電極を構成するサセプタ１１６には、ハイパスフィルタ１８６が電気的に接続されている。ハイパスフィルタ１８６は第１高周波電源１５４からの高周波をグランド（ground）に通すためのものである。
　処理ガス供給部２００は、ガス源２０２と、ガス源２０４とを有する。ガス源２０２及びガス源２０４は、プラズマエッチング処理及びプラズマＣＶＤ処理などのプラズマ処理に用いられる処理ガスを内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅに供給する。例えば、ガス源２０２は、反射防止膜（ＢＡＲＣ：Bottom　Anti-Reflective　Coating）等の有機膜に対するプラズマエッチング処理が行われる場合には、処理ガスとしてのＣＦ４ガス／ＣＨＦ３ガスを内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅに供給する。また、ガス源２０４は、シリコン膜に対するプラズマエッチング処理が行われる場合には、処理ガスとしてのＨＢｒガス／Ｈｅガス／Ｏ２ガスを内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅに供給する。なお、処理ガス供給部２００は、図示していないが、その他、プラズマ処理装置１００の各種処理に用いられるガス（例えばＨｅガス等）を供給する。
　また、処理ガス供給部２００は、各ガス源２０２，２０４と内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅとの間に設けられた流量調整バルブ２１２，２１４と、流量調整バルブ２１２，２１４に接続されたフロースプリッタ２１６とを備えている。フロースプリッタ２１６は、分岐流路２１６ａ～２１６ｅに接続されており、分岐流路２１６ａ～２１６ｅは、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅにそれぞれ接続されている。内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅに供給される処理ガスの流量は、流量調整バルブ２１２，２１４等によって制御される。
　添加ガス供給部２５０は、ガス源２５２と、ガス源２５４と、ガス源２５６と、ガス源２５８とを有する。ガス源２５２、ガス源２５４、ガス源２５６及びガス源２５８は、処理ガスに添加するための添加ガスを内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅに選択的に供給する。例えば、ガス源２５２は、ＢＡＲＣ等の有機膜に対するプラズマエッチング処理が行われる場合には、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち中央ガス室３３２ａ及び／又は中央ガス室３３２ｂに対して添加ガスとしての第１のエッチングガスを供給する。第１のエッチングガスは、プラズマエッチング処理の進行を促進させるガスであり、例えば、Ｏ２ガスである。また、ガス源２５４は、ＢＡＲＣ等の有機膜に対するプラズマエッチング処理が行われる場合には、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち外側ガス室３３２ｄ及び／又は外側ガス室３３２ｅに対して添加ガスとしての第１の堆積ガスを供給する。第１の堆積ガスは、プラズマエッチング処理の進行を遅延させるガスであり、例えば、ＣＨ２Ｆ２ガス等のＣＦ系ガス及びＣＯＳガスのうち少なくともいずれか一つのガスである。また、ガス源２５６は、シリコン膜に対するプラズマエッチング処理が行われる場合には、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち中央ガス室３３２ａ及び／又は中央ガス室３３２ｂに対して添加ガスとしての第２のエッチングガスを供給する。第２のエッチングガスは、プラズマエッチング処理の進行を促進させるガスであり、例えば、ＨＢｒガス、ＮＦ３ガス及びＣｌ２ガスのうち少なくともいずれか一つのガスである。また、ガス源２５８は、シリコン膜に対するプラズマエッチング処理が行われる場合には、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち外側ガス室３３２ｄ及び／又は外側ガス室３３２ｅに対して添加ガスとしての第２の堆積ガスを供給する。第２の堆積ガスは、プラズマエッチング処理の進行を遅延させるガスであり、例えば、Ｏ２ガスである。
　また、添加ガス供給部２５０は、各ガス源２５２，２５４，２５６，２５８と内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅとの間に設けられた流量調整バルブ２６２，２６４，２６６，２６８及び流量調整バルブ２６３，２６５，２６７，２６９を備えている。
　流量調整バルブ２６２，２６４，２６６，２６８は、各流量調整バルブ２６２，２６４，２６６，２６８の出力を合流させる合流流路２７２に接続されており、合流流路２７２は、分岐流路２７２ａ～２７２ｅに分岐している。分岐流路２７２ａ～２７２ｅは、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅにそれぞれ接続されている。分岐流路２７２ａ～２７２ｅには、開閉バルブ２８２ａ～２８２ｅが設けられている。開閉バルブ２８２ａ～２８２ｅは、各ガス源２５２，２５４，２５６，２５８からの添加ガスの供給及び供給停止を切り替える。内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅに供給される添加ガスの流量は、流量調整バルブ２６２，２６４，２６６，２６８等によって制御される。
　流量調整バルブ２６３，２６５，２６７，２６９は、各流量調整バルブ２６３，２６５，２６７，２６９の出力を合流させる合流流路２７３に接続されており、合流流路２７３は、分岐流路２７３ａ～２７３ｅに分岐している。分岐流路２７３ａ～２７３ｅは、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅにそれぞれ接続されている。分岐流路２７３ａ～２７３ｅには、開閉バルブ２８３ａ～２８３ｅが設けられている。開閉バルブ２８３ａ～２８３ｅは、各ガス源２５２，２５４，２５６，２５８からの添加ガスの供給及び供給停止を切り替える。内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅに供給される添加ガスの流量は、流量調整バルブ２６３，２６５，２６７，２６９等によって制御される。
　また、プラズマ処理装置１００の各構成部は、制御部４００に接続されて制御される構成となっている。図３は、本実施形態における制御部の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、制御部４００は、制御部本体を構成するＣＰＵ（中央処理装置、Central　processing　Unit）４１０、ＣＰＵ４１０が行う各種データ処理のために使用されるメモリエリア等を設けたＲＡＭ（Random　Access　Memory）４２０、操作画面や選択画面などを表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示手段４３０、オペレータによるプロセスレシピの入力や編集など種々のデータの入力及び所定の記憶媒体へのプロセスレシピやプロセス・ログの出力など種々のデータの出力などを行うことができるタッチパネルなどで構成される操作手段４４０、記憶手段４５０、インタフェース４６０を備える。
　記憶手段４５０には、例えばプラズマ処理装置１００の種々の処理を実行するための処理プログラム、その処理プログラムを実行するために必要な情報（データ）などが記憶される。記憶手段４５０は、例えばメモリ、ハードディスク（ＨＤＤ）などにより構成される。なお、記憶手段４５０に記憶されているデータの構造例については後述する。
　ＣＰＵ４１０は必要に応じてプログラムデータ等を読み出して、各種の処理プログラムを実行する。
　インタフェース４６０には、ＣＰＵ４１０により制御を行う処理ガス供給部２００及び添加ガス供給部２５０などの各部が接続される。インタフェース４６０は、例えば複数のＩ／Ｏポートなどにより構成される。
　上記ＣＰＵ４１０と、ＲＡＭ４２０、表示手段４３０、操作手段４４０、記憶手段４５０、インタフェース４６０等とは、制御バス、データバス等のバスラインにより接続されている。
　例えば、制御部４００は、後述するガス供給方法を実行するようにプラズマ処理装置１００の各部を制御する。詳細な一例を挙げると、制御部４００は、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち添加ガスが供給されるガス室と添加ガスの種別との組合せを基板上に形成された被処理膜の種別に応じて選択するとともに、選択された組合せに基づいて、添加ガス供給部２５０からガス室３３２ａ～３３２ｅに対して添加ガスを供給する。ここで、基板とは、例えば、ウエハＷである。また、被処理膜とは、例えば、有機膜又はシリコン膜等が該当する。また、制御部４００は、記憶手段４５０に記憶されているデータを用いてガス供給方法を実行する。
　ここで、記憶手段４５０に記憶されているデータの構造例について説明する。図４は、本実施形態における記憶手段に記憶されているデータの構造例を示す図である。図４に示すように、記憶手段４５０は、被処理膜の種別に対応付けて添加ガスの種別とガス室との組合せを記憶している。被処理膜の種別は、プラズマ処理の対象となるウエハＷ上に形成された被処理膜の種別を示す。添加ガスの種別は、被処理膜の種別に応じて内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのいずれかに供給される添加ガスの種別を示す。ガス室は、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち添加ガスが実際に供給されるガス室を示し、「○」印は、添加ガスが実際に供給されるガス室であることを示し、「×」印は、添加ガスが供給されないガス室であることを示す。
　例えば、図４の「有機膜」と書かれた１行目は、ウエハＷの被処理膜が「有機膜」である場合に、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第１のエッチングガスを供給する組合せが選択され得ることを示す。また、例えば、図４の１行目は、ウエハＷの被処理膜が「有機膜」である場合に、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第１の堆積ガスを供給する組合せが選択され得ることを示す。また、例えば、図４の「シリコン膜」と書かれた２行目は、ウエハＷの被処理膜が「シリコン膜」である場合に、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第２のエッチングガスを供給する組合せが選択され得ることを示す。また、例えば、図４の２行目は、ウエハＷの被処理膜が「シリコン膜」である場合に、内側上部電極３０２のガス室３３２ａ～３３２ｅのうち外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第２の堆積ガスを供給する組合せが選択され得ることを示す。
　次に、図１に示したプラズマ処理装置１００によるガス供給方法について説明する。図５は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるガス供給方法の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すガス供給方法は、例えば、処理ガス供給部２００からの処理ガスが処理室１１０内に導入された後であり、かつ、処理室１１０内に導入された処理ガスをプラズマ化するプラズマ処理が実行される前に、実行される。また、図５に示す例では、被処理膜として有機膜又はシリコン膜が形成されたウエハＷが処理室１１０に配置される例について説明する。
　図５に示すように、プラズマ処理装置１００の制御部４００は、被処理膜の種別を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。例えば、制御部４００は、被処理膜の種別を操作手段４４０から受け付ける。また、制御部４００は、被処理膜の種別を自律的に検出する検出センサ等の検出手段から検出結果として被処理膜の種別を受け付けることもできる。また、制御部４００は、被処理膜の種別が変更される時刻と変更後の被処理膜の種別とを対応付けたテーブルを記憶手段４５０に保持しておき、被処理膜の種別が変更される時刻が到来すると、該時刻に対応する被処理膜の種別をテーブルから受け付けることもできる。制御部４００は、被処理膜の種別を受け付けていない場合には（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、待機する。
　一方、制御部４００は、被処理膜の種別を受け付けた場合には（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、受け付けた被処理膜の種別が有機膜を示すか否かを判定する（ステップＳ１０２）。制御部４００は、被処理膜の種別が有機膜を示す場合には（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、記憶手段４５０を参照して、中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第１のエッチングガスを供給し、かつ、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第１の堆積ガスを供給する組合せを選択する（ステップＳ１０３）。例えば、制御部４００は、有機膜に対応する組合せとして、中央ガス室３３２ａに対して第１のエッチングガスとしてのＯ２ガスを供給し、かつ、外側ガス室３３２ｄに対して第１の堆積ガスとしてのＣＨ２Ｆ２ガスを供給する組合せを記憶手段４５０から選択する。
　続いて、制御部４００は、選択された組合せに基づいて、中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第１のエッチングガスとしてのＯ２ガスを供給する（ステップＳ１０４）。例えば、制御部４００は、添加ガス供給部２５０の流量調整バルブ２６２及び開閉バルブ２８２ａ，２８２ｂを開状態に制御して、中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第１のエッチングガスとしてのＯ２ガスを供給する。中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに供給された第１のエッチングガスとしてのＯ２ガスは、処理ガスとともにガス噴出孔３１２からウエハＷの中央部に向けて噴出される。
　続いて、制御部４００は、選択された組合せに基づいて、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第１の堆積ガスとしてのＣＨ２Ｆ２ガスを供給する（ステップＳ１０５）。例えば、制御部４００は、添加ガス供給部２５０の流量調整バルブ２６５及び開閉バルブ２８３ｄ，２８３ｅを開状態に制御して、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第１の堆積ガスとしてのＣＨ２Ｆ２ガスを供給する。外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに供給された第１の堆積ガスとしてのＣＨ２Ｆ２ガスは、処理ガスとともにガス噴出孔３１２からウエハＷの周縁部よりも外側の位置に向けて噴出される。
　一方、制御部４００は、被処理膜の種別が有機膜を示さない場合には（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、被処理膜の種別がシリコン膜を示すか否かを判定する（ステップＳ１０６）。制御部４００は、被処理膜の種別がシリコン膜を示さない場合には（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、処理をステップＳ１０１に戻す。制御部４００は、被処理膜の種別がシリコン膜を示す場合には（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、記憶手段４５０を参照して、中央ガス室３３２ｂに対して第２のエッチングガスを供給し、かつ、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第２の堆積ガスを供給する組合せを選択する（ステップＳ１０７）。例えば、制御部４００は、シリコン膜に対応する組合せとして、中央ガス室３３２ｂに対して第２のエッチングガスとしてのＨＢｒガスを供給し、かつ、外側ガス室３３２ｄに対して第２の堆積ガスとしてのＯ２ガスを供給する組合せを記憶手段４５０から選択する。
　続いて、制御部４００は、選択された組合せに基づいて、中央ガス室３３２ｂに対して第２のエッチングガスとしてのＨＢｒガスを供給する（ステップＳ１０８）。例えば、制御部４００は、添加ガス供給部２５０の流量調整バルブ２６６及び開閉バルブ２８２ｂを開状態に制御して、中央ガス室３３２ｂに対して第２のエッチングガスとしてのＨＢｒガスを供給する。中央ガス室３３２ｂに供給された第２のエッチングガスとしてのＨＢｒガスは、処理ガスとともにガス噴出孔３１２からウエハＷの中央部に向けて噴出される。
　続いて、制御部４００は、選択された組合せに基づいて、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して、第２の堆積ガスとしてのＯ２ガスを供給する（ステップＳ１０９）。例えば、制御部４００は、添加ガス供給部２５０の流量調整バルブ２６９及び開閉バルブ２８３ｄ，２８３ｅを開状態に制御して、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第２の堆積ガスとしてのＯ２ガスを供給する。外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに供給された第２の堆積ガスとしてのＯ２ガスは、処理ガスとともにガス噴出孔３１２からウエハＷの周縁部よりも外側の位置に向けて噴出される。
　その後、処理室１１０内に導入された処理ガス及び添加ガスをプラズマ化するプラズマ処理が実行される。プラズマ処理が実行されると、プラズマ化されたガスからイオン等の活性種が発生し、この活性種によってウエハＷ上の被処理膜がエッチングされる。
　このように、本実施形態では、ガス室３３２ａ～３３２ｅのうち添加ガスが供給されるガス室と添加ガスの種別との組合せを基板上に形成された被処理膜の種別に応じて選択し、選択された組合せに基づいて、ガス室３３２ａ～３３２ｅに対して添加ガスを供給する。このため、被処理膜の種別が変更された場合であっても、変更後の被処理膜の種別に応じて添加ガスの供給位置及び添加ガスの種別を適切に変更することが可能となる。換言すれば、ガス室３３２ａ～３３２ｅのうち中央ガス室３３２ａ，３３２ｂからウエハＷの中央部付近に導入される添加ガスの種別と、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅからウエハＷの周縁部付近に導入される添加ガスの種別とを被処理膜の種別に応じて変更可能となる。その結果、被処理膜の種別が変更された場合であっても、ウエハＷの中央部付近のエッチングレートとウエハＷの周縁部付近のエッチングレートとを相対的に調整することができ、被処理膜の変更に追従して被処理膜の被処理面の均一性を適切に維持することが可能となる。
　また、本実施形態では、ガス室３３２ａ～３３２ｅのうち外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第１の堆積ガス又は第２の堆積ガスを供給するので、ウエハＷの周縁部付近に導入される堆積ガスがウエハＷの中央部付近に侵入することを抑制することが可能である。このため、ウエハＷの中央部付近のエッチングレートが堆積ガスによって不用意に変動することを抑えることができる。その結果、被処理膜の被処理面の均一性を精度良く維持することが可能となる。
　なお、上記の処理手順は、上記の順番に限定されるものではなく、処理内容を矛盾させない範囲で適宜変更されても良い。例えば、上記のステップＳ１０４とＳ１０５とを並行して実行しても良い。また、例えば、上記のステップＳ１０８とＳ１０９とを並行して実行しても良い。
　また、図５に示す例では、被処理膜の種別が有機膜を示す場合には、中央ガス室に対して第１のエッチングガスを供給し、かつ、外側ガス室に対して第１の堆積ガスを供給する組合せを選択する例を示したが、選択される組合せはこれに限定されない。例えば、上記のステップＳ１０３において中央ガス室に対して第１のエッチングガスを供給する組合せを選択してもよい。ステップＳ１０３において中央ガス室に対して第１のエッチングガスを供給する組合せが選択された場合には、上記のステップＳ１０５を省略することができる。また、例えば、上記のステップＳ１０３において外側ガス室に対して第１の堆積ガスの供給する組合せを選択してもよい。上記のステップＳ１０３において外側ガス室に対して第１の堆積ガスの供給する組合せが選択された場合には、上記のステップＳ１０４を省略することができる。
　また、図５に示す例では、被処理膜の種別がシリコン膜を示す場合には、中央ガス室に対して第２のエッチングガスを供給し、かつ、外側ガス室に対して第２の堆積ガスを供給する組合せを選択する例を示したが、選択される組合せはこれに限定されない。例えば、ステップＳ１０７において中央ガス室に対して第２のエッチングガスを供給する組合せを選択してもよい。ステップＳ１０７において中央ガス室に対して第２のエッチングガスを供給する組合せが選択された場合には、上記のステップＳ１０９を省略することができる。また、例えば、ステップＳ１０７において外側ガス室に対して第２の堆積ガスの供給する組合せを選択してもよい。ステップＳ１０７において外側ガス室に対して第２の堆積ガスの供給する組合せが選択された場合には、上記のステップＳ１０８を省略することができる。
　次に、本実施形態のガス供給方法及びプラズマ処理装置による効果について説明する。図６Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その１）である。図６Ｂ及び図６Ｃは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その１）である。
　図６Ａにおいて、縦軸は、ウエハＷ上の有機膜であるＢＡＲＣをＣＦ４／ＣＨＦ３／Ｏ２＝１００／１００／３ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図６Ｂにおいて、縦軸は、外側ガス室３３２ｄにＣＨ２Ｆ２＝１０ｓｃｃｍである第１の堆積ガスを供給し、かつ、ウエハＷ上の有機膜であるＢＡＲＣをＣＦ４／ＣＨＦ３／Ｏ２＝１００／１００／３ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図６Ｃにおいて、縦軸は、外側ガス室３３２ｅにＣＨ２Ｆ２＝１０ｓｃｃｍである第１の堆積ガスを供給し、かつ、ウエハＷ上の有機膜であるＢＡＲＣをＣＦ４／ＣＨＦ３／Ｏ２＝１００／１００／３ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図６Ａ～図６Ｃにおいて、横軸は、ウエハＷの径方向の位置を示している。すなわち、図６Ａ～図６Ｃは、ウエハＷの中心位置を「０」として、ウエハＷの「－１５０（ｍｍ）」の位置から「＋１５０（ｍｍ）」の位置までのエッチングレートを示すものである。なお、図６Ａ～図６Ｃにおいて、その他の条件として処理室１１０内の圧力６０ｍＴｏｒｒ（８Ｐａ）、第１高周波電源の出力／第２高周波電源の出力＝３００／５０Ｗが用いられた。
　図６Ａに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いない場合には、ウエハＷの周縁部のエッチングレートは、ウエハＷの中央部のエッチングレートと比較して、高くなった。すなわち、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第１の堆積ガスとしてのＣＨ２Ｆ２を供給しない場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものではなかった。
　これに対して、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いた場合には、ウエハＷの周縁部のエッチングレートとウエハＷの中央部のエッチングレートとが相対的に均一に調整された。すなわち、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第１の堆積ガスとしてのＣＨ２Ｆ２を供給した場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものとなった。
　図７Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その２）である。図７Ｂは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その２）である。
　図７Ａにおいて、縦軸は、ウエハＷ上の有機膜であるＢＡＲＣをＣＦ４／ＣＨＦ３＝１００／１００ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図７Ｂにおいて、縦軸は、中央ガス室３３２ｂにＯ２＝３ｓｃｃｍである第１のエッチングガスを供給し、かつ、ウエハＷ上の有機膜であるＢＡＲＣをＣＦ４／ＣＨＦ３＝１００／１００ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、横軸は、ウエハＷの径方向の位置を示している。すなわち、図７Ａ及び図７Ｂは、ウエハＷの中心位置を「０」として、ウエハＷの「－１５０（ｍｍ）」の位置から「＋１５０（ｍｍ）」の位置までのエッチングレートを示すものである。なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、その他の条件として処理室１１０内の圧力６０ｍＴｏｒｒ（８Ｐａ）、第１高周波電源の出力／第２高周波電源の出力＝３００／５０Ｗが用いられた。
　図７Ａに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いない場合には、ウエハＷの周縁部のエッチングレートは、ウエハＷの中央部のエッチングレートと比較して、高くなった。すなわち、中央ガス室３３２ｂに第１のエッチングガスとしてのＯ２を供給しない場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものではなかった。
　これに対して、図７Ｂに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いた場合には、ウエハＷの周縁部のエッチングレートとウエハＷの中央部のエッチングレートとが相対的に均一に調整された。すなわち、中央ガス室３３２ｂに第１のエッチングガスとしてのＯ２を供給した場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものとなった。
　図８Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その３）である。図８Ｂ及び図８Ｃは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その３）である。
　図８Ａにおいて、縦軸は、ウエハＷ上のシリコン膜をＯ２＝６ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図８Ｂにおいて、縦軸は、中央ガス室３３２ａにＨＢｒ＝３６０ｓｃｃｍである第２のエッチングガスを供給し、かつ、ウエハＷ上のシリコン膜をＯ２＝６ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図８Ｃにおいて、縦軸は、中央ガス室３３２ｂにＨＢｒ＝３６０ｓｃｃｍである第２のエッチングガスを供給し、かつ、ウエハＷ上のシリコン膜をＯ２＝６ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図８Ａ～図８Ｃにおいて、横軸は、ウエハＷの径方向の位置を示している。すなわち、図８Ａ～図８Ｃは、ウエハＷの中心位置を「０」として、ウエハＷの「－１５０（ｍｍ）」の位置から「＋１５０（ｍｍ）」の位置までのエッチングレートを示すものである。なお、図８Ａ～図８Ｃにおいて、その他の条件として処理室１１０内の圧力１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ）、第１高周波電源の出力／第２高周波電源の出力＝２００／２００Ｗが用いられた。
　図８Ａに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いない場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートは、ウエハＷの周縁部のエッチングレートと比較して、低くなった。すなわち、中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第２のエッチングガスとしてのＨＢｒを供給しない場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものではなかった。
　これに対して、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いた場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとが相対的に均一に調整された。すなわち、中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第２のエッチングガスとしてのＨＢｒを供給した場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものとなった。
　図９Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その４）である。図９Ｂ及び図９Ｃは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その４）である。
　図９Ａにおいて、縦軸は、ウエハＷ上のシリコン膜をＨＢｒ／Ｈｅ／Ｏ２＝１８０／１００／７ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図９Ｂにおいて、縦軸は、中央ガス室３３２ａにＮＦ３＝３７ｓｃｃｍである第２のエッチングガスを供給し、かつ、ウエハＷ上のシリコン膜をＨＢｒ／Ｈｅ／Ｏ２＝１８０／１００／７ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図９Ｃにおいて、縦軸は、中央ガス室３３２ｂにＮＦ３＝３７ｓｃｃｍである第２のエッチングガスを供給し、かつ、ウエハＷ上のシリコン膜をＨＢｒ／Ｈｅ／Ｏ２＝１８０／１００／７ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図９Ａ～図９Ｃにおいて、横軸は、ウエハＷの径方向の位置を示している。すなわち、図９Ａ～図９Ｃは、ウエハＷの中心位置を「０」として、ウエハＷの「－１５０（ｍｍ）」の位置から「＋１５０（ｍｍ）」の位置までのエッチングレートを示すものである。なお、図９Ａ～図９Ｃにおいて、その他の条件として処理室１１０内の圧力１５ｍＴｏｒｒ（２Ｐａ）、第１高周波電源の出力／第２高周波電源の出力＝３００／２７０Ｗが用いられた。
　図９Ａに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いない場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートは、ウエハＷの周縁部のエッチングレートと比較して、低くなった。すなわち、中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第２のエッチングガスとしてのＮＦ３を供給しない場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものではなかった。
　これに対して、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いた場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとが相対的に均一に調整された。すなわち、中央ガス室３３２ａ，３３２ｂに対して第２のエッチングガスとしてのＮＦ３を供給した場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものとなった。
　図１０Ａは、本実施形態のガス供給方法を用いることなくウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その５）である。図１０Ｂ及び図１０Ｃは、本実施形態のガス供給方法を用いてウエハをエッチングした場合のエッチングレートを示す図（その５）である。
　図１０Ａにおいて、縦軸は、ウエハＷ上のシリコン膜をＨＢｒ＝３６０ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図１０Ｂにおいて、縦軸は、外側ガス室３３２ｄにＯ２＝６ｓｃｃｍである第２の堆積ガスを供給し、かつ、ウエハＷ上のシリコン膜をＨＢｒ＝３６０ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図１０Ｃにおいて、縦軸は、外側ガス室３３２ｅにＯ２＝６ｓｃｃｍである第２の堆積ガスを供給し、かつ、ウエハＷ上のシリコン膜をＨＢｒ＝３６０ｓｃｃｍである処理ガスでエッチングした場合のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。また、図１０Ａ～図１０Ｃにおいて、横軸は、ウエハＷの径方向の位置を示している。すなわち、図１０Ａ～図１０Ｃは、ウエハＷの中心位置を「０」として、ウエハＷの「－１５０（ｍｍ）」の位置から「＋１５０（ｍｍ）」の位置までのエッチングレートを示すものである。なお、図１０Ａ～図１０Ｃにおいて、その他の条件として処理室１１０内の圧力１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ）、第１高周波電源の出力／第２高周波電源の出力＝２００／２００Ｗが用いられた。
　図１０Ａに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いない場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートは、ウエハＷの周縁部のエッチングレートと比較して、低くなった。すなわち、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第２の堆積ガスとしてのＯ２を供給しない場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものではなかった。
　これに対して、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、本実施形態のガス供給方法を用いた場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとが相対的に均一に調整された。すなわち、外側ガス室３３２ｄ，３３２ｅに対して第２の堆積ガスとしてのＯ２を供給した場合には、ウエハＷの中央部のエッチングレートとウエハＷの周縁部のエッチングレートとの差が予め定められた許容スペックを満たすものとなった。
１００　プラズマ処理装置
１１０　処理室
２５０　添加ガス供給部
２５２，２５４，２５６，２５８　ガス源
２６２，２６４，２６６，２６８　流量調整バルブ
２８２ａ～２８２ｅ　開閉バルブ
３００　上部電極
３０２　内側上部電極（ガス導入部）
３３２ａ～３３２ｅ　ガス室
４００　制御部

Claims (10)

  1. 　被処理膜が形成された基板が配置される処理室内にプラズマ処理に用いられる処理ガスを導入するガス導入部を区画して得られた複数のガス室のうち添加ガスが供給されるガス室と前記添加ガスの種別との組合せを前記被処理膜の種別に応じて選択する選択工程と、
    　前記選択工程によって選択された前記組合せに基づいて、前記ガス室に対して前記添加ガスを供給する添加ガス供給工程と
    　を含むことを特徴とするガス供給方法。
  2. 　前記選択工程は、前記被処理膜の種別が有機膜を示す場合には、前記複数のガス室のうち前記基板の中央部に対応する位置に配置されたガス室に対して前記添加ガスとしての第１のエッチングガスを供給する前記組合せを選択することを特徴とする請求項１に記載のガス供給方法。
  3. 　前記選択工程は、前記被処理膜の種別が有機膜を示す場合には、前記複数のガス室のうち前記基板の周縁部よりも外側の位置に対応する位置に配置されたガス室に対して前記添加ガスとしての第１の堆積ガスを供給する前記組合せを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス供給方法。
  4. 　前記選択工程は、前記被処理膜の種別がシリコン膜を示す場合には、前記複数のガス室のうち前記基板の中央部に対応する位置に配置されたガス室に対して前記添加ガスとしての第２のエッチングガスを供給する前記組合せを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス供給方法。
  5. 　前記選択工程は、前記被処理膜の種別がシリコン膜を示す場合には、前記複数のガス室のうち前記基板の周縁部よりも外側の位置に対応する位置に配置されたガス室に対して前記添加ガスとしての第２の堆積ガスを供給する前記組合せを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス供給方法。
  6. 　前記第１のエッチングガスは、Ｏ２ガスであることを特徴とする請求項２に記載のガス供給方法。
  7. 　前記第１の堆積ガスは、ＣＦ系ガス及びＣＯＳガスのうち少なくともいずれか一つのガスであることを特徴とする請求項３に記載のガス供給方法。
  8. 　前記第２のエッチングガスは、ＨＢｒガス、ＮＦ３ガス及びＣｌ２ガスのうち少なくともいずれか一つのガスであることを特徴とする請求項４に記載のガス供給方法。
  9. 　前記第２の堆積ガスは、Ｏ２ガスであることを特徴とする請求項５に記載のガス供給方法。
  10. 　被処理膜が形成された基板が配置される処理室と、
    　前記処理室内にプラズマ処理に用いられる処理ガスを導入するガス導入部と、
    　前記ガス導入部を区画して得られた複数のガス室に対して添加ガスを供給する添加ガス供給部と、
    　前記複数のガス室のうち前記添加ガスが供給されるガス室と前記添加ガスの種別との組合せを前記被処理膜の種別に応じて選択するとともに、選択された前記組合せに基づいて、前記添加ガス供給部から前記ガス室に対して前記添加ガスを供給する制御部と
    　を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
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