WO2020008854A1 - ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法 - Google Patents

ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法 Download PDF

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WO2020008854A1
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switching valve
exhaust
supply
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淳 澤地
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01J2237/334—Etching

Definitions

  • the present disclosure relates to a gas supply system, a plasma processing apparatus, and a method for controlling a gas supply system.
  • Patent Literature 1 a gas diffusion chamber in a shower head is divided into a plurality of spaces by partition walls, a distribution pipe communicating with each space, and a valve for opening and closing between adjacent distribution pipes are provided. It is disclosed that the processing gas supplied to each space is switched by opening and closing.
  • the present disclosure provides a technology for switching a processing gas stably and quickly.
  • a gas supply system includes a gas discharge unit, a first gas supply pipe, a second gas supply pipe, a first gas exhaust pipe, a second gas exhaust pipe, a first supply switching valve, , A second supply switching valve, a first exhaust switching valve, and a second exhaust switching valve. Further, the gas supply system has a control unit.
  • the gas discharge unit is disposed to face the mounting table on which the object to be processed is mounted, and discharges the supplied gas from a plurality of discharge ports formed on a surface facing the mounting table.
  • the first gas supply pipe is connected to the gas discharge unit and supplies the first processing gas.
  • the second gas supply pipe is connected to the gas discharge unit and supplies the second processing gas.
  • the first gas exhaust pipe branches off from the first gas supply pipe and exhausts the first processing gas flowing through the first gas supply pipe to an exhaust mechanism.
  • the second gas exhaust pipe branches off from the second gas supply pipe and exhausts the second processing gas flowing through the second gas supply pipe to an exhaust mechanism.
  • the first supply switching valve is provided on the first gas supply pipe downstream of a branch point of the first gas exhaust pipe, and switches an open / close state of the first gas supply pipe.
  • the second supply switching valve is provided on the second gas supply pipe downstream of the branch point of the second gas exhaust pipe, and switches the open / close state of the second gas supply pipe.
  • the first exhaust switching valve switches the open / close state of the first gas exhaust pipe.
  • the second exhaust switching valve switches the open / close state of the second gas exhaust pipe.
  • the control unit When switching the gas supplied to the gas discharge unit from the first processing gas to the second processing gas, the control unit opens the first supply switching valve and the second exhaust switching valve, and sets the second supply switching valve and the second 1 Control the exhaust switching valve to the closed state. Thereafter, the control unit controls the second supply switching valve and the first exhaust switching valve to be in an open state, and controls the first supply switching valve and the second exhaust switching valve to be in a closed state. Further, when switching the gas supplied to the gas discharge unit from the second processing gas to the first processing gas, the control unit opens the second supply switching valve and the first exhaust switching valve, and sets the first supply switching valve And controlling the second exhaust switching valve to a closed state. Thereafter, the control unit controls the first supply switching valve and the second exhaust switching valve to be in the open state, and controls the second supply switching valve and the first exhaust switching valve to be in the closed state.
  • the processing gas can be switched quickly and stably.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a cross section of the plasma processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a schematic process of the atomic layer etching according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a processing gas supply path by the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a processing gas ratio according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the process gas flow control according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a relationship between a gas pressure and a flow rate according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a cross section of the plasma processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the gas supply
  • FIG. 8A is a diagram illustrating switching of the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating switching of the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating the backflow of the processing gas.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating the backflow of the processing gas.
  • FIG. 9C is a diagram illustrating the backflow of the processing gas.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating an example of pressure control for switching the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating an example of pressure control for switching the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of pressure control for switching the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating an example of pressure control for switching the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating an example of pressure control for switching the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating
  • FIG. 12A is a diagram illustrating an example of a control flow of a control method of the gas supply system according to the embodiment.
  • Drawing 12B is a figure explaining an example of a control flow of a control method of a gas supply system concerning an embodiment.
  • Drawing 12C is a figure explaining an example of the control flow of the control method of the gas supply system concerning an embodiment.
  • FIG. 12D is a diagram illustrating an example of a control flow of the control method of the gas supply system according to the embodiment.
  • Drawing 12E is a figure explaining an example of the control flow of the control method of the gas supply system concerning an embodiment.
  • FIG. 12F is a diagram illustrating an example of a control flow of the control method of the gas supply system according to the embodiment.
  • Drawing 12G is a figure explaining an example of a control flow of a control method of a gas supply system concerning an embodiment.
  • a plurality of process gases may be switched to perform the plasma process.
  • an atomic layer etching (ALE: Atomic Layer Etching) method in which a film to be etched is etched in atomic layer units is known as a kind of etching method.
  • ALE Atomic Layer Etching
  • the step of adsorbing the adsorbate based on the first processing gas on the etching target film by plasma and the step of activating the adsorbate on the second processing gas by plasma are repeated to form the etching target film. Is etched.
  • a plasma processing apparatus that performs plasma processing by switching a plurality of processing gases as described above, it is expected that the processing gas can be switched quickly and stably.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a cross section of the plasma processing apparatus according to the embodiment.
  • the plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 1 is a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a substantially cylindrical processing container 12.
  • a mounting table 16 is provided in the processing container 12.
  • the mounting table 16 includes a support member 18 and a base 20.
  • the upper surface of the support member 18 is a mounting surface on which an object to be processed to be subjected to plasma processing is mounted.
  • a wafer W to be subjected to plasma etching is placed on the upper surface of the support member 18 as a target object.
  • the base 20 has a substantially disc shape, and its main part is made of a conductive metal such as aluminum.
  • the base 20 constitutes a lower electrode.
  • the base 20 is supported by the support unit 14.
  • the support portion 14 is a cylindrical member extending from the bottom of the processing container 12.
  • a first high-frequency power supply HFS is electrically connected to the base 20 via the matching unit MU1.
  • the first high-frequency power supply HFS is a power supply that generates high-frequency power for plasma generation, and generates a high-frequency power of 27 to 100 MHz, for example, 40 MHz.
  • the matching unit MU1 has a circuit for matching the output impedance of the first high-frequency power supply HFS with the input impedance on the load side (base 20 side).
  • the second high frequency power supply LFS is electrically connected to the base 20 via the matching unit MU2.
  • the second high-frequency power supply LFS generates high-frequency power (high-frequency bias power) for attracting ions to the wafer W, and supplies the high-frequency bias power to the base 20.
  • the frequency of the high frequency bias power is a frequency in the range of 400 kHz to 13.56 MHz, and is 3 MHz in one example.
  • the matching unit MU2 has a circuit for matching the output impedance of the second high-frequency power supply LFS with the input impedance on the load side (the base 20 side).
  • the support member 18 is provided on the base 20.
  • the support member 18 is, for example, an electrostatic chuck.
  • the support member 18 attracts the wafer W by electrostatic force such as Coulomb force and holds the wafer W.
  • the support member 18 has an electrode E1 for electrostatic attraction in a ceramic main body.
  • a DC power supply 22 is electrically connected to the electrode E1 via a switch SW1.
  • the support member 18 may be provided with a heater to control the temperature of the wafer W.
  • a focus ring FR is provided on the upper surface of the base 20 and around the support member 18.
  • the focus ring FR is provided to improve the uniformity of the plasma processing.
  • the focus ring FR is made of a material appropriately selected according to the plasma processing to be performed, and may be made of, for example, silicon or quartz.
  • a coolant channel 24 is formed inside the base 20.
  • a coolant is supplied to the coolant channel 24 from a chiller unit provided outside the processing container 12 via a pipe 26a.
  • the refrigerant supplied to the refrigerant flow path 24 returns to the chiller unit via the pipe 26b.
  • the upper electrode 30 which also functions as a shower head for ejecting gas toward the wafer W is provided in the processing container 12.
  • the upper electrode 30 corresponds to a gas discharge unit.
  • the upper electrode 30 is disposed above the mounting table 16 so as to face the base 20, and the base 20 and the upper electrode 30 are provided substantially parallel to each other. Between the upper electrode 30 and the lower electrode LE is a processing space S in which plasma for performing plasma processing on the wafer W is generated.
  • the upper electrode 30 is supported on the upper part of the processing container 12 via the insulating shielding member 32.
  • the upper electrode 30 may include an electrode plate 34 and an electrode support 36.
  • the electrode plate 34 faces the processing space S.
  • the electrode plate 34 is provided with a plurality of gas discharge holes 34a.
  • the electrode support 36 is made of a conductive material such as aluminum, and supports the electrode plate 34 in a detachable manner.
  • the electrode support 36 may have a water-cooled structure.
  • a gas diffusion chamber 37 composed of a disk-shaped space is provided inside the electrode support 36.
  • the gas diffusion chamber 37 is partitioned into a plurality of spaces.
  • the gas diffusion chamber 37 is provided with an annular partition member 38.
  • the gas diffusion chamber 37 is partitioned into a plurality of spaces in the radial direction by the partition members 38.
  • the gas diffusion chamber 37 is provided with a gas diffusion chamber 37c and a gas diffusion chamber 37e corresponding to a center portion which is a central portion of the wafer W, an edge portion which is a peripheral portion, and a berry edge portion which is an outermost shell portion. , And a gas diffusion chamber 37v.
  • the number of zones that divide the gas diffusion chamber 37 is not limited to three, but may be two or four or more.
  • the gas diffusion chamber 37c is a disk-shaped space.
  • the gas diffusion chamber 37e is a ring-shaped space surrounding the gas diffusion chamber 37c.
  • the gas diffusion chamber 37v is a ring-shaped space surrounding the gas diffusion chamber 37e. From the gas diffusion chamber 37c, the gas diffusion chamber 37e, and the gas diffusion chamber 37v, a plurality of gas flow holes 36b communicating with the gas discharge holes 34a respectively extend downward.
  • the plasma processing apparatus 10 is provided with a gas box 40 for supplying various gases used for plasma processing. Further, a gas supply system 110 that supplies a gas supplied from the gas box 40 to the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v is connected to the electrode support 36. Details of the gas supply system 110 will be described later.
  • the gas supplied to the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v is discharged to the processing space S via the gas flow holes 36b and the gas discharge holes 34a.
  • the plasma processing apparatus 10 can individually control the flow rate of the processing gas discharged into the processing space S from the gas discharge holes 34a of the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v. It has been.
  • an exhaust plate 48 is provided between the support portion 14 and the inner wall of the processing container 12.
  • the exhaust plate 48 is formed, for example, by coating an aluminum material with ceramic such as Y 2 O 3 .
  • the processing container 12 is provided with an exhaust port 12 e below the exhaust plate 48.
  • An exhaust device 50 is connected to the exhaust port 12e via an exhaust pipe 52.
  • the exhaust device 50 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and can reduce the pressure inside the processing container 12 to a desired degree of vacuum.
  • the processing container 12 is provided with a loading / unloading port 12g for the wafer W on a side wall.
  • the loading / unloading port 12g can be opened and closed by a gate valve 54.
  • the operation of the plasma processing apparatus 10 configured as described above is totally controlled by the control unit 100.
  • the control unit 100 is, for example, a computer and controls each unit of the plasma processing apparatus 10.
  • the operation of the plasma processing apparatus 10 is totally controlled by the control unit 100.
  • the control unit 100 includes a CPU, and includes a process controller 101 that controls each unit of the plasma processing apparatus 10, a user interface 102, and a storage unit 103.
  • the user interface 102 includes a keyboard for a process manager to input commands for managing the plasma processing apparatus 10, a display for visualizing and displaying the operation status of the plasma processing apparatus 10, and the like.
  • the storage unit 103 stores a control program (software) for realizing various processes executed by the plasma processing apparatus 10 under the control of the process controller 101, and a recipe in which processing condition data and the like are stored. Then, the process controller 101 retrieves and executes an arbitrary recipe from the storage unit 103 in response to an instruction from the user interface 102 or the like, thereby performing a desired process in the plasma processing apparatus 10 under the control of the process controller 101. Is performed. For example, the process controller 101 controls each unit of the plasma processing apparatus 10 so as to execute a control method of the gas supply system 110 described later.
  • the recipe such as the control program and the processing condition data may be stored in a computer recording medium (for example, a hard disk, a CD, a flexible disk, or a semiconductor memory) readable by a computer. Further, the control program and the recipe such as the processing condition data may be transmitted from another device as needed through, for example, a dedicated line and used online.
  • a computer recording medium for example, a hard disk, a CD, a flexible disk, or a semiconductor memory
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the gas supply system according to the embodiment.
  • the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v provided in the upper electrode 30 are shown in a simplified manner.
  • the gas box 40 has a gas source group 41 having a plurality of types of gas sources used for plasma processing such as plasma etching.
  • the gas box 40 includes a valve and a flow controller (not shown) for each of the plurality of gas sources of the gas source group 41, and supplies a processing gas in which one or a plurality of types of gases are mixed according to the plasma processing. .
  • the gas supply system 110 distributes the processing gas supplied from the gas box 40 and supplies the processing gas to the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a schematic process of atomic layer etching according to the embodiment.
  • the adsorbate based on the first processing gas is adsorbed on the wafer W.
  • the adsorbate is activated by the second processing gas to etch the wafer W.
  • the process A and the process B are repeated until a desired etching amount is obtained.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a supply path of a processing gas by the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 4 shows a configuration of a supply path for supplying a first processing gas and a second processing gas used for atomic layer etching.
  • a supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chambers 37c and 37e is shown, and a supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chamber 37v is omitted.
  • the supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chamber 37v has the same configuration as the supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chambers 37c and 37e.
  • the gas supply pipe 113c and the gas supply pipe 114c are connected to a common pipe 115c.
  • the common pipe 115c is connected to the gas diffusion chamber 37c.
  • the gas supply pipe 113e and the gas supply pipe 114e are connected to a common pipe 115e.
  • the common pipe 115e is connected to the gas diffusion chamber 37e.
  • the gas supply pipe 113e is provided with a flow control valve 131e whose opening degree can be adjusted upstream of a branch point 119e where the gas exhaust pipe 116e branches.
  • the gas supply pipe 113e is provided with a supply switching valve 132e that switches the open / close state of the gas supply pipe 113e downstream of the branch point 119e.
  • the supply switching valve 132e is provided with an orifice 138 having a predetermined diameter.
  • the gas exhaust pipe 116c is provided with an exhaust switching valve 135c for switching the open / close state of the gas exhaust pipe 116c.
  • the gas exhaust pipe 116e is provided with an exhaust switching valve 135e that switches the open / close state of the gas exhaust pipe 116e.
  • Each of the exhaust switching valve 135c and the exhaust switching valve 135e is provided with an orifice 138 having a predetermined diameter.
  • the common pipe 118c is provided with a pressure gauge 142c for measuring the pressure of the gas flowing to the exhaust.
  • the common pipe 118c is provided with an exhaust flow control valve 137c whose opening can be adjusted downstream of the pressure gauge 142c.
  • the common pipe 118e is provided with a pressure gauge 142e for measuring the pressure of the gas flowing to the exhaust.
  • the common pipe 118c is provided with an exhaust flow rate control valve 137e whose opening can be adjusted downstream of the pressure gauge 142e.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the process gas flow control according to the embodiment. Note that FIG. 6 illustrates a supply path for supplying the first processing gas to the gas diffusion chambers 37c and 37e for simplification of the description.
  • the total flow rate Q can be controlled to a predetermined flow rate by the flow control device of the gas box 40. Therefore, in the branch flow control of the present embodiment, the flow rates Qc and Qe are controlled by controlling the flow ratio instead of controlling the absolute value.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a relationship between a gas pressure and a flow rate according to the embodiment.
  • FIG. 7 shows PQ characteristics indicating the relationship between the pressure (P) and the flow rate (Q) when N 2 gas is supplied.
  • Center indicates the PQ characteristic of the gas diffusion chamber 37c.
  • Edge indicates the PQ characteristic of the gas diffusion chamber 37e.
  • the plasma processing apparatus 10 supplies the gas individually to the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v in advance and acquires the relationship between the gas pressure and the gas flow rate.
  • N 2 gas is supplied from the gas box 40 to the gas diffusion chamber 37c at various flow rates, and the pressure is measured by the pressure gauge 141c for each flow rate to obtain the relationship between the pressure and the flow rate.
  • the plasma processing apparatus 10 generates PQ characteristic data from the obtained relationship between the pressure and the flow rate for each of the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v, and stores the PQ characteristic data in the storage unit 103.
  • the PQ characteristic data may be stored in the storage unit 103 from outside.
  • the supply switching valves 132c, 132e, 134c, 134e and the exhaust switching valves 135c, 135e, 136c, 136e are provided with orifices 138, respectively.
  • the orifice 138 is provided to prevent the flow control device of the gas box 40 from being affected by conductance on the upper electrode 30 side. If the diameter of the orifice 138 is excessively reduced, the secondary pressure of the flow control device of the gas box 40 increases, so that the amount of restriction is limited.
  • the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v when the diameter of the orifice 138 is small, a difference may occur in PQ characteristics due to the influence of the secondary side. Therefore, it is preferable to store the PQ characteristic data of each of the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v.
  • the control unit 100 controls the gas box 40 and the gas supply system 110 so that the processing gas is supplied to the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v at a predetermined ratio.
  • the process controller 101 controls the gas box 40 to supply a processing gas obtained by mixing one or more types of gases at a predetermined flow rate.
  • the process controller 101 obtains the total flow rate of the processing gas.
  • the total flow rate of the processing gas is as follows.
  • the process controller 101 obtains the flow rate of the processing gas supplied to the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v when the processing gas having the total flow rate is divided into the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v at a predetermined ratio. For example, when the processing gas supplied from the gas box 40 is split into the gas diffusion chamber 37c and the gas diffusion chamber 37e at a split ratio of 80:20, the processing gas is supplied to the gas diffusion chamber 37c at 480 sccm. The processing gas is supplied to the gas diffusion chamber 37e at 120 sccm.
  • the process controller 101 controls the pressure ratio so that the processing gas is supplied to the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v at the obtained pressure ratio.
  • the process controller 101 controls the opening of the flow control valves 131c and 131e so that the pressure ratio of the gas diffusion chamber 37c to the gas diffusion chamber 37e measured by the pressure gauges 141c and 141e is 3.33.
  • the process controller 101 controls the opening of the flow control valves 131c and 131e so that the pressure of the gas diffusion chamber 37e becomes 20 Torr.
  • the plasma processing apparatus 10 can supply the processing gas to the gas diffusion chambers 37c, 37e, and 37v at a predetermined ratio by performing the pressure ratio control.
  • the control unit 100 performs plasma processing by switching the processing gas while controlling the pressure ratio of the processing gas for each supply path. For example, when performing the atomic layer etching, the process controller 101 controls the first processing gas and the second processing gas while controlling the pressure ratio so that the first processing gas and the second processing gas are respectively supplied at a predetermined ratio.
  • the gas supply system 110 is controlled so as to alternately supply the processing gas of the above.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating switching of the gas supply system according to the embodiment.
  • 8A and 8B show a configuration of a supply path for supplying a first processing gas and a second processing gas used for atomic layer etching.
  • 8A and 8B for simplification of the description, a supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chambers 37c and 37e is illustrated, and a supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chamber 37v is omitted. are doing.
  • the process controller 101 controls the opening of the flow control valves 131c and 131e by pressure ratio control based on the pressure of the first processing gas measured by the pressure gauges 141c and 141e. Further, the process controller 101 controls the opening degree of the flow control valves 133c and 133e by controlling the pressure ratio based on the pressure of the second processing gas measured by the pressure gauges 142c and 142e.
  • the process controller 101 When switching the gas supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e from the first processing gas to the second processing gas, the process controller 101 opens the supply switching valves 132c and 132e and the exhaust switching valves 136c and 136e from the open state to the open state. To control. Further, the process controller 101 controls the supply switching valves 134c and 134e and the exhaust switching valves 135c and 135e from the closed state to the open state. Thus, as shown in FIG. 8B, the second processing gas is supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e. Further, the first processing gas is exhausted.
  • the process controller 101 controls the opening of the flow control valves 133c and 133e by pressure ratio control based on the pressure of the second processing gas measured by the pressure gauges 141c and 141e. Further, the process controller 101 controls the opening degree of the flow control valves 131c and 131e by controlling the pressure ratio based on the pressure of the first processing gas measured by the pressure gauges 142c and 142e.
  • the process controller 101 When switching the gas supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e from the second processing gas to the first processing gas, the process controller 101 closes the supply switching valves 134c and 134e and the exhaust switching valves 135c and 135e from the open state. To control. Further, the process controller 101 controls the supply switching valves 132c and 132e and the exhaust switching valves 136c and 136e from the closed state to the open state. Thereby, as shown in FIG. 8A, the first processing gas is supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e. Further, the second processing gas is exhausted.
  • the process controller 101 When switching the gas supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e from the first processing gas to the second processing gas, the process controller 101 provides a period in which both are once closed. For example, after switching the supply switching valves 132c and 132e from the open state to the closed state, the process controller 101 performs control to switch the supply switching valves 134c and 134e from the closed state to the open state. Also, when switching the gas supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e from the second processing gas to the first processing gas, the process controller 101 provides a period in which both are once closed. For example, after switching the supply switching valves 134c and 134e from the open state to the closed state, the process controller 101 performs control to switch the supply switching valves 132c and 132e from the closed state to the open state.
  • FIGS. 9A to 9C are diagrams illustrating the backflow of the processing gas.
  • the first processing gas is supplied to the gas diffusion chamber 37c at 60 Torr.
  • the pressure ratio of the second processing gas is controlled to 20 Torr.
  • the supply switching valve 132c is switched from the open state to the closed state at the switching timing and the supply switching valve 134c is switched from the closed state to the open state
  • the first processing gas is changed due to the pressure difference as shown in FIG. 9B.
  • the second processing gas Once flows back into the gas supply pipe 114e.
  • the second processing gas is supplied to the gas diffusion chamber 37c with 20 Torr. Supplied with.
  • the pressure ratio of the second processing gas is shifted.
  • the control unit 100 determines that the initial pressure of the processing gas after the switching is equal to or higher than the pressure of the processing gas before the switching remaining on the upper electrode 30 side.
  • the gas supply system 110 is controlled so that
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating an example of pressure control for switching the gas supply system according to the embodiment.
  • FIGS. 10A and 10B show a configuration of a supply path for supplying a first processing gas and a second processing gas used for atomic layer etching.
  • the supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chambers 37c and 37e is illustrated, and the supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chamber 37v is omitted. are doing.
  • the pressure of the first process gas is set to 60 Torr by the pressure gauge 141c and 80 Torr by the pressure gauge 141e by the pressure ratio control.
  • the process controller 101 controls the opening degrees of the exhaust flow control valves 137c and 137e to predetermined initial opening degrees, respectively.
  • the initial opening is an opening at which characteristics similar to the exhaust characteristics of the upper electrode 30 are obtained.
  • the initial opening degree of the exhaust flow control valve 137c is set to an opening degree at which the same conductance as the conductance when discharging gas from the gas diffusion chamber 37c is obtained.
  • the initial opening degree of the exhaust flow control valve 137e is set to an opening degree at which a conductance similar to the conductance when discharging gas from the gas diffusion chamber 37e is obtained.
  • the initial opening is measured in advance and stored in the storage unit 103 in advance.
  • the process controller 101 controls the opening of the flow control valves 133c and 133e by pressure ratio control based on the pressure of the second processing gas measured by the pressure gauges 141c and 141e.
  • the pressure of the pressure gauge 142c and the pressure of the pressure gauge 142e of the second processing gas become 50 Torr and 30 Torr, respectively.
  • the flow rate control valves 133c and 133e provide the same conductance as when the second processing gas is supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e.
  • the degree of opening can be adjusted with a sensor.
  • the process controller 101 performs the opening adjustment to close or change the opening of the exhaust flow control valves 137c and 137e to a small value.
  • the pressure of the second processing gas increases upstream of the exhaust flow control valves 137c and 137e in the supply path of the second processing gas.
  • the pressure of the pressure gauge 142c increases to 60 Torr
  • the pressure of the pressure gauge 142e increases to 80 Torr.
  • the process controller 101 switches the supply switching valves 132c and 132e from the open state to the closed state and opens the supply switching valves 134c and 134e from the closed state.
  • the switching control for switching to the state is performed. For example, as shown in FIG. 10B, the process controller 101 performs switching control when the pressures of the pressure gauges 142c and 142e become equal to the pressures of the pressure gauges 141c and 141e.
  • the process controller 101 controls the opening of the flow control valves 131c and 131e by pressure ratio control based on the pressure of the first processing gas measured by the pressure gauges 141c and 141e. Thereafter, the process controller 101 adjusts the opening of the exhaust flow control valves 137c and 137e to close or reduce the opening. Since the exhaust side is closed or the opening degree is reduced, the pressure of the first processing gas increases on the upstream side of the exhaust flow rate control valves 137c and 137e in the first processing gas supply path.
  • the process controller 101 switches the supply switching valves 134c and 134e from the open state to the closed state and opens the supply switching valves 132c and 132e from the closed state.
  • the switching control for switching to the state is performed.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of pressure control for switching the gas supply system according to the embodiment.
  • FIG. 11 shows a configuration of a supply path for supplying the first processing gas and the second processing gas used for the atomic layer etching. Note that FIG. 11 illustrates a supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chambers 37c and 37e for simplification of description, and omits a supply path for supplying the processing gas to the gas diffusion chamber 37v. .
  • ⁇ can be set as a parameter of the index of the gas supply speed, and for example, a value larger than 1 is set.
  • the switched processing gas can be quickly discharged from the upper electrode 30. Further, the period during which the processing gas before switching remains in the upper electrode 30 can be shortened.
  • FIGS. 12A to 12G show the flow of switching the gas supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e from the first processing gas to the second processing gas.
  • the process controller 101 controls various valves of the gas supply system 110 as follows (step S1).
  • Flow control valve 131c Pressure ratio control Flow control valve 133c: ---- Flow control valve 131e: Pressure ratio control Flow control valve 133e:---- Supply switching valve 132c: Open state exhaust switching valve 135c: Closed state supply switching valve 132e: Open state exhaust switching valve 135e: Closed state supply switching valve 134c: Closed state exhaust switching valve 136c: Closed state supply switching valve 134e: Closed state exhaust Switching valve 136e: Closed state exhaust flow control valve 137c: Initial opening Exhaust flow control valve 137e: Initial opening
  • FIG. 12A shows the states of various valves of the gas supply system 110 in step S1. Thereby, the first processing gas is supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e.
  • the process controller 101 controls various valves of the gas supply system 110 as follows (step S2). .
  • Flow control valve 131c pressure ratio control flow control valve 133c: pressure ratio control flow control valve 131e: pressure ratio control flow control valve 133e: pressure ratio control supply switching valve 132c: open state exhaust switching valve 135c: closed state supply switching valve 132e : Open exhaust switching valve 135e: Closed supply switching valve 134c: Closed exhaust switching valve 136c: Open supply switching valve 134e: Closed exhaust switching valve 136e: Open exhaust flow control valve 137c: Initial opening exhaust flow control Valve 137e: Initial opening
  • FIG. 12B shows the state of various valves of the gas supply system 110 in step S2.
  • the opening degrees of the flow control valves 133c and 133e are adjusted by the pressure ratio control so that the second processing gas is supplied at a predetermined ratio.
  • the process controller 101 controls various valves of the gas supply system 110 as follows (step S3).
  • Flow control valve 131c Pressure ratio control Flow control valve 133c: Fixed opening when pressure ratio is stable Flow control valve 131e: Pressure ratio control Flow control valve 133e: Fixed opening when pressure ratio is stable Supply switching valve 132c : Open state exhaust switching valve 135c: Closed state supply switching valve 132e: Open state exhaust switching valve 135e: Closed state supply switching valve 134c: Closed state exhaust switching valve 136c: Open state supply switching valve 134e: Closed state exhaust switching valve 136e: Open state exhaust flow control valve 137c: Initial opening Exhaust flow control valve 137e: Initial opening
  • FIG. 12C shows states of various valves of the gas supply system 110 in step S3. Thereby, the opening degree of the flow control valves 133c and 133e is fixed in a state where the second processing gas is supplied at a predetermined ratio.
  • the process controller 101 controls various valves of the gas supply system 110 as follows (step S4).
  • Flow control valve 131c Pressure ratio control Flow control valve 133c: Fixed opening degree Flow control valve 131e: Pressure ratio control flow control valve 133e: Fixed opening degree Supply switching valve 132c: Open state exhaust switching valve 135c: Closed state supply switching Valve 132e: Open exhaust switching valve 135e: Closed supply switching valve 134c: Closed exhaust switching valve 136c: Open supply switching valve 134e: Closed exhaust switching valve 136e: Open exhaust flow control valve 137c: Closed or open Exhaust flow control valve 137e: Close or change the opening small
  • FIG. 12D shows states of various valves of the gas supply system 110 in step S4. Accordingly, the pressure of the second processing gas increases upstream of the exhaust flow control valves 137c and 137e in the supply path of the second processing gas.
  • step S5 when the pressures of the pressure gauges 142c and 142e become equal to or higher than the pressures of the pressure gauges 141c and 141e, the process controller 101 controls various valves of the gas supply system 110 as follows (step S5).
  • Flow control valve 131c pressure ratio control flow control valve 133c: pressure ratio control flow control valve 131e: pressure ratio control flow control valve 133e: pressure ratio control supply switching valve 132c: closed state exhaust switching valve 135c: open state supply switching valve 132e : Closed state exhaust switching valve 135e: Open state supply switching valve 134c: Open state exhaust switching valve 136c: Closed state supply switching valve 134e: Open state exhaust switching valve 136e: Closed state exhaust flow control valve 137c: Initial opening degree exhaust flow control Valve 137e: Initial opening
  • FIG. 12E shows states of various valves of the gas supply system 110 in step S5.
  • the gas supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e is switched from the first processing gas to the second processing gas.
  • the pressure ratio control is performed while the second processing gas is exhausted before switching, so that the second processing gas can be quickly supplied at a predetermined ratio.
  • the process controller 101 controls various valves of the gas supply system 110 as follows ( Step S6).
  • Flow control valve 131c Fixed opening when pressure ratio is stable Flow control valve 133c: Pressure ratio control Flow control valve 131e: Fixed opening when pressure ratio is stable Flow control valve 133e: Pressure ratio control supply switching valve 132c : Closed-state exhaust switching valve 135c: open-state supply switching valve 132e: closed-state exhaust switching valve 135e: open-state supply switching valve 134c: open-state exhaust switching valve 136c: closed-state supply switching valve 134e: open-state exhaust switching valve 136e: Closed exhaust flow control valve 137c: Initial opening Exhaust flow control valve 137e: Initial opening
  • FIG. 12F shows states of various valves of the gas supply system 110 in step S6. Thereby, the opening degree of the flow control valves 133c and 133e is fixed in a state where the first processing gas is supplied at a predetermined ratio.
  • the process controller 101 controls various valves of the gas supply system 110 as follows (step S7).
  • Flow control valve 131c Fixed opening degree Flow control valve 133c: Pressure ratio control Flow control valve 131e: Fixed opening degree Flow control valve 133e: Pressure ratio control supply switching valve 132c: Closed state exhaust switching valve 135c: Open state supply switching Valve 132e: Closed exhaust switching valve 135e: Open supply switching valve 134c: Open exhaust switching valve 136c: Closed supply switching valve 134e: Open exhaust switching valve 136e: Closed exhaust flow control valve 137c: Closed or open Exhaust flow control valve 137e: Close or change the opening small
  • FIG. 12G shows states of various valves of the gas supply system 110 in step S7. Accordingly, the pressure of the first processing gas increases upstream of the exhaust flow control valves 137c and 137e in the supply path of the first processing gas.
  • the process controller 101 controls the various valves of the gas supply system 110 in the state of step S2 described above. As a result, the gas supplied to the gas diffusion chambers 37c and 37e is switched from the second processing gas to the first processing gas.
  • the first processing gas can be quickly supplied at a predetermined ratio.
  • the gas supply system 110 includes the upper electrode 30, the gas supply pipes 113c and 113e, the gas supply pipes 114c and 114e, the gas exhaust pipes 116c and 116e, and the gas exhaust pipes 117c and 117e. And Further, the gas supply system 110 includes supply switching valves 132c and 132e, supply switching valves 134c and 134e, exhaust switching valves 135c and 135e, exhaust switching valves 136c and 136e, and the controller 100.
  • the upper electrode 30 is arranged to face the mounting table 16 on which the wafer W is mounted, and discharges the supplied gas from a plurality of discharge ports formed on the facing surface facing the mounting table 16.
  • the gas supply pipes 113c and 113e are connected to the upper electrode 30, and supply the first processing gas.
  • the gas supply pipes 114c and 114e are connected to the upper electrode 30, and supply the second processing gas.
  • the gas exhaust pipes 116c and 116e branch off from the gas supply pipes 113c and 113e, and exhaust the first processing gas flowing through the gas supply pipes 113c and 113e to an exhaust mechanism.
  • the gas exhaust pipes 117c and 117e are branched from the gas supply pipes 114c and 114e, and exhaust the second processing gas flowing through the gas supply pipes 114c and 114e to an exhaust mechanism.
  • the supply switching valves 132c and 132e are provided on the gas supply pipes 113c and 113e downstream of the branch points 119c and 119e of the gas exhaust pipes 116c and 116e, and switch the open / close state of the gas supply pipes 113c and 113e.
  • the supply switching valves 134c and 134e are provided on the gas supply pipes 114c and 114e downstream of the branch points 120c and 120e of the gas exhaust pipes 117c and 117e, and switch the open / close state of the gas supply pipes 114c and 114e.
  • the exhaust switching valves 135c and 135e switch the open / close state of the gas exhaust pipes 116c and 116e.
  • the exhaust switching valves 136c and 136e switch the open / close state of the gas exhaust pipes 117c and 117e.
  • the control unit 100 opens the supply switching valves 132c and 132e and the exhaust switching valves 136c and 136e, and sets the supply switching valve 134c , 134e and the exhaust switching valves 135c, 135e are controlled to be closed. Thereafter, the control unit 100 controls the supply switching valves 134c and 134e and the exhaust switching valves 135c and 135e to open, and controls the supply switching valves 132c and 132e and the exhaust switching valves 136c and 136e to closed.
  • the control unit 100 When switching the gas to be supplied to the upper electrode 30 from the second processing gas to the first processing gas, the control unit 100 opens the supply switching valves 134c and 134e and the exhaust switching valves 135c and 135e to switch the supply.
  • the valves 132c and 132e and the exhaust switching valves 136c and 136e are controlled to close. Thereafter, the control unit 100 controls the supply switching valves 132c and 132e and the exhaust switching valves 136c and 136e to open, and controls the supply switching valves 134c and 134e and the exhaust switching valves 135c and 135e to close.
  • the gas supply system 110 can switch the processing gas stably and quickly.
  • the gas supply system 110 when the control unit 100 switches the gas supplied to the upper electrode 30 from the first processing gas to the second processing gas, the gas supply system 110 according to the embodiment opens the supply switching valves 132c and 132e. After switching from the closed state to the closed state, control is performed to switch the supply switching valves 134c and 134e from the closed state to the open state.
  • the control unit 100 switches the supply switching valves 134c and 134e from the open state to the closed state, and then switches the supply switching valve 132c, 132e is controlled to switch from the closed state to the open state.
  • the gas supply system 110 can prevent the supply path of the first processing gas and the supply path of the second processing gas from being connected.
  • the gas supply pipes 113c and 113e and the gas supply pipes 114c and 114e have the pressure gauge 141c on the downstream side of the supply switching valves 132c and 132e and the supply switching valves 134c and 134e.
  • 141e are connected to the upper electrode 30 via common tubes 115c and 115e.
  • the gas exhaust pipes 116c and 116e and the gas supply pipes 114c and 114e are downstream of the exhaust switching valves 135c and 135e and the exhaust switching valves 136c and 136e via common pipes 118c and 118e provided with pressure gauges 142c and 142e. Connected to the exhaust mechanism.
  • the common pipes 118c and 118e are provided with exhaust flow rate control valves 137c and 137e whose opening degree can be adjusted downstream of the pressure gauges 142c and 142e.
  • the gas supply pipes 113c and 113e are provided with a first supply flow control valve whose opening degree can be adjusted upstream of the branch point of the gas exhaust pipes 116c and 116e.
  • the gas supply pipes 114c and 114e are provided with a second supply flow control valve whose opening degree can be adjusted upstream of the branch point of the gas exhaust pipes 117c and 117e.
  • the controller 100 When switching the gas supplied to the upper electrode 30 from the first processing gas to the second processing gas, the controller 100 sets the exhaust flow control valves 137c and 137e to correspond to the conductance when discharging the gas from the upper electrode 30.
  • the opening degree is controlled.
  • the control unit 100 controls the opening of the second supply flow rate control valve so that the pressure of the pressure gauges 142c and 142e becomes a pressure corresponding to the flow rate of supplying the second processing gas. Thereafter, the controller 100 closes or adjusts the exhaust flow control valves 137c and 137e to a small or small opening.
  • the control unit 100 switches the supply switching valves 132c and 132e from the open state to the closed state and opens the supply switching valves 134c and 134e from the closed state. Control to switch to the state.
  • the control unit 100 sets the exhaust flow rate control valves 137c and 137e to conductance when discharging gas from the upper electrode 30. Is controlled to the opening corresponding to.
  • the control unit 100 controls the opening of the first supply flow rate control valve so that the pressure of the pressure gauges 142c and 142e becomes a pressure corresponding to the flow rate of supplying the first processing gas. Thereafter, the controller 100 closes or adjusts the exhaust flow control valves 137c and 137e to a small or small opening.
  • the control unit 100 switches the supply switching valves 134c and 134e from the open state to the closed state and opens the supply switching valves 132c and 132e from the closed state. Control to switch to the state. Accordingly, when switching between the first processing gas and the second processing gas, the gas supply system 110 can suppress the generation of the backflow of the processing gas before the switching.
  • the upper electrode 30 is internally partitioned into the gas diffusion chambers 37c and 37e, the discharge ports communicate with the gas diffusion chambers 37c and 37e, and the upper electrodes 30 communicate with the gas diffusion chambers 37c and 37e.
  • the supplied gas is discharged from a discharge port communicating with the gas diffusion chambers 37c and 37e.
  • the gas supply system 110 includes gas supply pipes 113c and 113e, gas supply pipes 114c and 114e, gas exhaust pipes 116c and 116e, gas exhaust pipes 117c and 117e, and a supply switching valve 132c corresponding to each space of the upper electrode 30, respectively.
  • the gas supply system 110 can stably switch and discharge the processing gas from the discharge ports communicating with the gas diffusion chambers 37c and 37e at a high speed.
  • the control unit 100 supplies the gas to the gas diffusion chambers 37c and 37 of the upper electrode 30 based on the characteristic data indicating the relationship between the gas flow rate and the gas pressure.
  • the pressure of the processing gas corresponding to the gas flow rate is obtained.
  • the control unit 100 controls the processing gas to be supplied to each space of the upper electrode 30 at the obtained ratio of the processing gas pressure.
  • the gas supply system 110 according to the present embodiment can divide the processing gas into the gas diffusion chambers 37c and 37 at a stable ratio even if the total flow rate of the processing gas changes.
  • the gas supply system 110 is used for the atomic layer etching for alternately supplying the first processing gas and the second processing gas has been described, but the present invention is not limited to this. Absent.
  • the gas supply system 110 may be used for any processing as long as the processing supplies the first processing gas and the second processing gas alternately.
  • the gas supply system 110 may be used in ALD (atomic layer deposition) for alternately supplying a first processing gas and a second processing gas to form a film.
  • ALD atomic layer deposition
  • the plasma processing apparatus 10 may be a film forming apparatus that forms a film by using a plasma or a reforming apparatus that reforms a film quality or the like.
  • the plasma processing may be any processing using plasma.
  • the object to be processed is the wafer W
  • the present invention is not limited to this.
  • the object to be processed may be any substrate such as a glass substrate.

Abstract

ガス吐出部へ供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、ガス吐出部に接続され、第１の処理ガスを供給する第１ガス供給管に設けられた第１供給切替バルブ、および、第１ガス供給管から分岐する第１ガス排気管に設けられた第２排気切替バルブを開状態とし、ガス吐出部に接続され、第２の処理ガスを供給する第２ガス供給管に設けられた第２供給切替バルブ、および、第２ガス供給管から分岐する第２ガス排気管に設けられた第１排気切替バルブを閉状態とした後、第２供給切替バルブおよび第１排気切替バルブを開状態とし、第１供給切替バルブおよび第２排気切替バルブを閉状態に制御する。

Description

ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法
　本開示は、ガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法に関するものである。
　例えば、特許文献１には、シャワーヘッド内のガス拡散室を隔壁で複数の空間に区画し、各空間に連通する分配管と、隣接する分配管どうしの間を開閉するバルブを設け、バルブの開閉により、各空間に供給する処理ガスを切り替えることが開示されている。
特開２０１２-１１４２７５号公報
　本開示は、処理ガスを安定して速やかに切り替える技術を提供する。
　本開示の一態様によるガス供給システムは、ガス吐出部と、第１ガス供給管と、第２ガス供給管と、第１ガス排気管と、第２ガス排気管と、第１供給切替バルブと、第２供給切替バルブと、第１排気切替バルブと、第２排気切替バルブとを有する。また、ガス供給システムは、制御部を有する。ガス吐出部は、被処理体が載置される載置台に対向して配置され、供給されるガスを載置台と対向する対向面に形成された複数の吐出口から吐出する。第１ガス供給管は、ガス吐出部に接続され、第１の処理ガスを供給する。第２ガス供給管は、ガス吐出部に接続され、第２の処理ガスを供給する。第１ガス排気管は、第１ガス供給管から分岐し、第１ガス供給管を流れる第１の処理ガスを排気機構に排気する。第２ガス排気管は、第２ガス供給管から分岐し、第２ガス供給管を流れる第２の処理ガスを排気機構に排気する。第１供給切替バルブは、第１ガス供給管の、第１ガス排気管の分岐点よりも下流側に設けられ、第１ガス供給管の開閉状態を切り替える。第２供給切替バルブは、第２ガス供給管の、第２ガス排気管の分岐点よりも下流側に設けられ、第２ガス供給管の開閉状態を切り替える。第１排気切替バルブは、第１ガス排気管の開閉状態を切り替える。第２排気切替バルブは、第２ガス排気管の開閉状態を切り替える。制御部は、ガス吐出部へ供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、第１供給切替バルブおよび第２排気切替バルブを開状態とし、第２供給切替バルブおよび第１排気切替バルブを閉状態に制御する。その後、制御部は、第２供給切替バルブおよび第１排気切替バルブを開状態とし、第１供給切替バルブおよび第２排気切替バルブを閉状態に制御する。また、制御部は、ガス吐出部へ供給するガスを第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替える場合、第２供給切替バルブおよび第１排気切替バルブを開状態とし、第１供給切替バルブおよび第２排気切替バルブを閉状態に制御する。その後、制御部は、第１供給切替バルブおよび第２排気切替バルブを開状態とし、第２供給切替バルブおよび第１排気切替バルブを閉状態に制御する。
　本開示によれば、処理ガスを安定して速やかに切り替えることができる。
図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の断面の一例を概略的に示す図である。 図２は、実施形態に係るガス供給システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係る原子層エッチングの概略的な工程の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係るガス供給システムによる処理ガスの供給経路の概略的な構成の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係る処理ガスの比率の一例を示す図である。 図６は、実施形態に係る処理ガスの分流制御の一例を説明する図である。 図７は、実施形態に係るガスの圧力と流量の関係の一例を示す図である。 図８Ａは、実施形態に係るガス供給システムの切り替えを説明する図である。 図８Ｂは、実施形態に係るガス供給システムの切り替えを説明する図である。 図９Ａは、処理ガスの逆流を説明する図である。 図９Ｂは、処理ガスの逆流を説明する図である。 図９Ｃは、処理ガスの逆流を説明する図である。 図１０Ａは、実施形態に係るガス供給システムの切り替えの圧力制御の一例を説明する図である。 図１０Ｂは、実施形態に係るガス供給システムの切り替えの圧力制御の一例を説明する図である。 図１１は、実施形態に係るガス供給システムの切り替えの圧力制御の一例を説明する図である。 図１２Ａは、実施形態に係るガス供給システムの制御方法の制御の流れの一例を説明する図である。 図１２Ｂは、実施形態に係るガス供給システムの制御方法の制御の流れの一例を説明する図である。 図１２Ｃは、実施形態に係るガス供給システムの制御方法の制御の流れの一例を説明する図である。 図１２Ｄは、実施形態に係るガス供給システムの制御方法の制御の流れの一例を説明する図である。 図１２Ｅは、実施形態に係るガス供給システムの制御方法の制御の流れの一例を説明する図である。 図１２Ｆは、実施形態に係るガス供給システムの制御方法の制御の流れの一例を説明する図である。 図１２Ｇは、実施形態に係るガス供給システムの制御方法の制御の流れの一例を説明する図である。
　以下、図面を参照して本願の開示するガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するガス供給システム、プラズマ処理装置およびガス供給システムの制御方法が限定されるものではない。
　ところで、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置では、複数の処理ガスを切り替えてプラズマ処理を行う場合がある。例えば、エッチングの手法の一種として、エッチングの対象膜を原子層単位でエッチングする原子層エッチング（ＡＬＥ：Atomic　Layer　Etching）法が知られている。原子層エッチングでは、プラズマにより、第１の処理ガスに基づく吸着物をエッチング対象膜に吸着させる工程と、第２の処理ガスにより吸着物を活性化する工程と、を繰り返すことにより、エッチング対象膜をエッチングする。
　このように複数の処理ガスを切り替えてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置では、処理ガスを安定して速やかに切り替えることが期待されている。
［プラズマ処理装置の構成］
　実施形態に係るプラズマ処理装置１０について説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の断面の一例を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型平行平板のプラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、略円筒状の処理容器１２を備えている。
　処理容器１２内には、載置台１６が設けられている。載置台１６は、支持部材１８および基台２０を含んでいる。支持部材１８の上面は、プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面とされている。本実施形態では、被処理体として、プラズマエッチングの対象となるウエハＷが支持部材１８の上面に載置される。基台２０は、略円盤形状を有しており、その主部において、例えばアルミニウムといった導電性の金属から構成されている。基台２０は、下部電極を構成している。基台２０は、支持部１４によって支持されている。支持部１４は、処理容器１２の底部から延びる円筒状の部材である。
　基台２０には、整合器ＭＵ１を介して第１の高周波電源ＨＦＳが電気的に接続されている。第１の高周波電源ＨＦＳは、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、２７～１００ＭＨｚの周波数、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。整合器ＭＵ１は、第１の高周波電源ＨＦＳの出力インピーダンスと負荷側（基台２０側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
　また、基台２０には、整合器ＭＵ２を介して第２の高周波電源ＬＦＳが電気的に接続されている。第２の高周波電源ＬＦＳは、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波電力（高周波バイアス電力）を発生して、当該高周波バイアス電力を基台２０に供給する。高周波バイアス電力の周波数は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、一例においては３ＭＨｚである。整合器ＭＵ２は、第２の高周波電源ＬＦＳの出力インピーダンスと負荷側（基台２０側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
　基台２０上には、支持部材１８が設けられている。支持部材１８は、例えば、静電チャックである。支持部材１８は、クーロン力等の静電力によりウエハＷを吸着し、当該ウエハＷを保持する。支持部材１８は、セラミック製の本体部内に静電吸着用の電極Ｅ１を有している。電極Ｅ１には、スイッチＳＷ１を介して直流電源２２が電気的に接続されている。なお、支持部材１８は、ウエハＷの温度に制御するため、ヒーターが設けられてもよい。
　基台２０の上面の上、且つ、支持部材１８の周囲には、フォーカスリングＦＲが設けられている。フォーカスリングＦＲは、プラズマ処理の均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、実行すべきプラズマ処理に応じて適宜選択される材料から構成されており、例えば、シリコン、又は石英から構成され得る。
　基台２０の内部には、冷媒流路２４が形成されている。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻るようになっている。
　処理容器１２内には、ウエハＷに向けてガスを噴出するシャワーヘッドを兼ねる上部電極３０が設けられている。本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、上部電極３０がガス吐出部に対応する。上部電極３０は、載置台１６の上方において、基台２０と対向配置されており、基台２０と上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間は、ウエハＷにプラズマ処理を行うためのプラズマが生成される処理空間Ｓである。
　上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。上部電極３０は、電極板３４および電極支持体３６を含み得る。電極板３４は、処理空間Ｓに面している。電極板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。
　電極支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され、電極板３４を着脱自在に支持する。電極支持体３６は、水冷構造を有していてもよい。電極支持体３６の内部には、円板状の空間からなるガス拡散室３７が設けられている。ガス拡散室３７は、複数の空間に仕切られている。例えば、ガス拡散室３７は、環状の隔壁部材３８が設けられている。本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、ガス拡散室３７を、隔壁部材３８によって径方向に複数の空間に仕切っている。例えば、ガス拡散室３７は、ウエハＷの中央部分であるセンタ部、周辺部分であるエッジ部、最外殻部分であるベリーエッジ部に対応させて、ガス拡散室３７ｃと、ガス拡散室３７ｅと、ガス拡散室３７ｖの３つのゾーンに区画されている。なお、ガス拡散室３７を区画するゾーン数は、３つに限定されるものではなく、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。ガス拡散室３７ｃは、円板状の空間である。ガス拡散室３７ｅは、ガス拡散室３７ｃを囲むリング状の空間である。ガス拡散室３７ｖは、ガス拡散室３７ｅを囲むリング状の空間である。ガス拡散室３７ｃ、ガス拡散室３７ｅ、ガス拡散室３７ｖからは、それぞれガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方にそれぞれ延びている。
　プラズマ処理装置１０には、プラズマ処理に用いる各種のガスを供給するガスボックス４０が設けられている。また、電極支持体３６には、ガスボックス４０から供給されるガスをガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖにそれぞれ供給するガス供給システム１１０が接続されている。ガス供給システム１１０の詳細は、後述する。
　ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに供給されたガスは、ガス通流孔３６ｂおよびガス吐出孔３４ａを介して処理空間Ｓに吐出される。プラズマ処理装置１０は、ガスボックス４０およびガス供給システム１１０を制御することにより、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖのガス吐出孔３４ａから処理空間Ｓに吐出される処理ガスの流量を個別に制御可能とされている。
　処理容器１２の底部側においては、支持部１４と処理容器１２の内壁との間に排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成されている。処理容器１２は、排気プレート４８の下方に排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、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。また、処理容器１２は、側壁にウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられている。搬入出口１２ｇは、ゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
　上記のように構成されたプラズマ処理装置１０は、制御部１００によって、動作が統括的に制御される。制御部１００は、例えば、コンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。プラズマ処理装置１０は、制御部１００によって、動作が統括的に制御される。
　制御部１００は、ＣＰＵを備え、プラズマ処理装置１０の各部を制御するプロセスコントローラ１０１と、ユーザインターフェース１０２と、記憶部１０３とを有する。
　ユーザインターフェース１０２は、工程管理者がプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
　記憶部１０３には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、プロセスコントローラ１０１が、ユーザインターフェース１０２からの指示等に応じて、任意のレシピを記憶部１０３から呼び出して実行することで、プロセスコントローラ１０１の制御下で、プラズマ処理装置１０での所望の処理が行われる。例えば、プロセスコントローラ１０１は、後述するガス供給システム１１０の制御方法を実行するようにプラズマ処理装置１０の各部を制御する。なお、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用してもよい。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用してもよい。
　次に、実施形態に係るガス供給システムの構成について説明する。図２は、実施形態に係るガス供給システムの概略的な構成の一例を示す図である。なお、図２の例では、上部電極３０に設けられたガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖを簡略化して示している。
　ガスボックス４０は、プラズマエッチングなどのプラズマ処理に用いる複数種類のガスソースを備えたガスソース群４１を有している。ガスボックス４０は、ガスソース群４１の複数のガスソースそれぞれにバルブや不図示の流量制御器などを備えており、プラズマ処理に応じて、１又は複数種類のガスを混合した処理ガスを供給する。
　ガス供給システム１１０は、ガスボックス４０から供給される処理ガスを分配してガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに供給する。
　ところで、プラズマ処理装置１０では、複数の処理ガスを切り替えてプラズマ処理を行う場合がある。例えば、原子層エッチングでは、プラズマにより、第１の処理ガスに基づく吸着物をエッチング対象膜に吸着させる工程と、第２の処理ガスにより吸着物を活性化する工程と、を繰り返すことにより、ウエハＷをエッチングする。
　図３は、実施形態に係る原子層エッチングの概略的な工程の一例を示す図である。例えば、Ａプロセスでは、第１の処理ガスに基づく吸着物をウエハＷに吸着させる。Ｂプロセスでは、第２の処理ガスにより吸着物を活性化してウエハＷをエッチングする。原子層エッチングでは、所望のエッチング量となるまで、ＡプロセスとＢプロセスを繰り返す。
　実施形態に係るガス供給システム１１０は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに対して、処理ガスを供給する供給経路を複数有しており、処理ガスを安定して速やかに切り替えることが可能とされている。
　図４は、実施形態に係るガス供給システムによる処理ガスの供給経路の概略的な構成の一例を示す図である。図４には、原子層エッチングに使用する第１の処理ガスと第２の処理ガスを供給する供給経路の構成が示されている。なお、図４では、説明を簡略化するため、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに処理ガスを供給する供給経路を図示しており、ガス拡散室３７ｖに処理ガスを供給する供給経路を省略している。ガス拡散室３７ｖに処理ガスを供給する供給経路は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに処理ガスを供給する供給経路と同様に構成される。
　ガスボックス４０には、ガス供給管１１１とガス供給管１１２とが接続されている。ガスボックス４０は、１又は複数種類のガスを混合した第１の処理ガスをガス供給管１１１に供給する。また、ガスボックス４０は、１又は複数種類のガスを混合した第２の処理ガスをガス供給管１１２に供給する。例えば、第１の処理ガスは、ＣＦ系ガスである。第２の処理ガスは、ＣＦ系ガスと希ガスとを混合したガスである。
　ガス供給管１１１およびガス供給管１１２は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖへの供給経路に分岐する。図４の例では、ガス供給管１１１は、ガス供給管１１３ｃとガス供給管１１３ｅに分岐する。ガス供給管１１２は、ガス供給管１１４ｃとガス供給管１１４ｅに分岐する。
　ガス供給管１１３ｃおよびガス供給管１１４ｃは、共通管１１５ｃに接続されている。共通管１１５ｃは、ガス拡散室３７ｃに接続されている。ガス供給管１１３ｅおよびガス供給管１１４ｅは、共通管１１５ｅに接続されている。共通管１１５ｅは、ガス拡散室３７ｅに接続されている。
　また、ガス供給管１１３ｃは、共通管１１５ｃに至る途中でガス排気管１１６ｃが分岐している。ガス供給管１１３ｅは、共通管１１５ｅに至る途中でガス排気管１１６ｅが分岐している。ガス供給管１１４ｃは、共通管１１５ｃに至る途中でガス排気管１１７ｃが分岐している。ガス供給管１１４ｅは、共通管１１５ｅに至る途中でガス排気管１１７ｅが分岐している。
　ガス排気管１１６ｃおよびガス排気管１１７ｃは、共通管１１８ｃに接続されている。ガス排気管１１６ｅおよびガス排気管１１７ｅは、共通管１１８ｅに接続されている。共通管１１８ｃおよび共通管１１８ｅは、排気機構に接続されている。排気機構は、排気装置５０であってもよく、排気装置５０とは別の排気装置であってもよい。
　ガス供給管１１１に供給された第１の処理ガスは、ガス供給管１１３ｃとガス供給管１１３ｅに供給される。ガス供給管１１３ｃに供給された第１の処理ガスは、共通管１１５ｃを流れてガス拡散室３７ｃに到達する。また、ガス供給管１１３ｃに供給された第１の処理ガスは、ガス排気管１１６ｃおよび共通管１１８ｃを介して排気機構に到達する。ガス供給管１１３ｅに供給された第１の処理ガスは、共通管１１５ｅを流れてガス拡散室３７ｅに到達する。また、ガス供給管１１３ｅに供給された第１の処理ガスは、ガス排気管１１６ｅおよび共通管１１８ｅを介して排気機構に到達する。
　ガス供給管１１２に供給された第２の処理ガスは、ガス供給管１１４ｃとガス供給管１１４ｅに供給される。ガス供給管１１４ｃに供給された第２の処理ガスは、共通管１１５ｃを流れてガス拡散室３７ｃに到達する。また、ガス供給管１１４ｃに供給された第２の処理ガスは、ガス排気管１１７ｃおよび共通管１１８ｃを介して排気機構に到達する。ガス供給管１１４ｅに供給された第２の処理ガスは、共通管１１５ｅを流れてガス拡散室３７ｅに到達する。ガス供給管１１４ｅに供給された第２の処理ガスは、ガス排気管１１７ｅおよび共通管１１８ｅを介して排気機構に到達する。
　ガス供給管１１３ｃは、ガス排気管１１６ｃが分岐する分岐点１１９ｃよりも上流側に、開度を調整可能な流量制御バルブ１３１ｃが設けられている。また、ガス供給管１１３ｃは、分岐点１１９ｃよりも下流側に、ガス供給管１１３ｃの開閉状態を切り替える供給切替バルブ１３２ｃが設けられている。供給切替バルブ１３２ｃには、所定の径のオリフィス１３８が設けられている。
　ガス供給管１１３ｅは、ガス排気管１１６ｅが分岐する分岐点１１９ｅよりも上流側に、開度を調整可能な流量制御バルブ１３１ｅが設けられている。また、ガス供給管１１３ｅは、分岐点１１９ｅよりも下流側に、ガス供給管１１３ｅの開閉状態を切り替える供給切替バルブ１３２ｅが設けられている。供給切替バルブ１３２ｅには、所定の径のオリフィス１３８が設けられている。
　共通管１１５ｃは、ガス拡散室３７ｃに供給されるガスの圧力を計測する圧力計１４１ｃが設けられている。共通管１１５ｅは、ガス拡散室３７ｅに供給されるガスの圧力を計測する圧力計１４１ｅが設けられている。
　ガス排気管１１６ｃは、ガス排気管１１６ｃの開閉状態を切り替える排気切替バルブ１３５ｃが設けられている。ガス排気管１１６ｅは、ガス排気管１１６ｅの開閉状態を切り替える排気切替バルブ１３５ｅが設けられている。排気切替バルブ１３５ｃおよび排気切替バルブ１３５ｅには、所定の径のオリフィス１３８がそれぞれ設けられている。
　ガス供給管１１４ｃは、ガス排気管１１７ｃが分岐する分岐点１２０ｃよりも上流側に、開度を調整可能な流量制御バルブ１３３ｃが設けられている。また、ガス供給管１１４ｃは、分岐点１２０ｃよりも下流側に、ガス供給管１１４ｃの開閉状態を切り替える供給切替バルブ１３４ｃが設けられている。供給切替バルブ１３４ｃには、所定の径のオリフィス１３８が設けられている。
　ガス供給管１１４ｅは、ガス排気管１１７ｅが分岐する分岐点１２０ｅよりも上流側に、開度を調整可能な流量制御バルブ１３３ｅが設けられている。また、ガス供給管１１４ｅは、分岐点１２０ｅよりも下流側に、ガス供給管１１４ｅの開閉状態を切り替える供給切替バルブ１３４ｅが設けられている。供給切替バルブ１３４ｅには、所定の径のオリフィス１３８が設けられている。
　ガス排気管１１７ｃは、ガス排気管１１７ｃの開閉状態を切り替える排気切替バルブ１３６ｃが設けられている。ガス排気管１１７ｅは、ガス排気管１１７ｅの開閉状態を切り替える排気切替バルブ１３６ｅが設けられている。排気切替バルブ１３６ｃおよび排気切替バルブ１３６ｅには、所定の径のオリフィス１３８がそれぞれ設けられている。
　共通管１１８ｃは、排気へ流れるガスの圧力を計測する圧力計１４２ｃが設けられている。また、共通管１１８ｃは、圧力計１４２ｃよりも下流に開度を調整可能な排気流量制御バルブ１３７ｃが設けられている。
　共通管１１８ｅは、排気へ流れるガスの圧力を計測する圧力計１４２ｅが設けられている。また、共通管１１８ｃは、圧力計１４２ｅよりも下流に開度を調整可能な排気流量制御バルブ１３７ｅが設けられている。
　ところで、制御部１００は、ウエハＷに対するプラズマ処理の不均一を抑制するため、処理ガスを供給する供給経路ごとに、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに所定の比率で処理ガスが供給されるようガスボックス４０およびガス供給システム１１０を制御している。図５は、実施形態に係る処理ガスの比率の一例を示す図である。図５には、１つの供給経路についての処理ガスをガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに分流する比率の一例が示されている。制御部１００は、ガスボックス４０から所定の流量で処理ガスを供給させる。そして、図５の例では、制御部１００は、ガスボックス４０から供給される処理ガスの５％をガス拡散室３７ｃに、８０％をガス拡散室３７ｅに、１５％をガス拡散室３７ｖに分流するようにガス供給システム１１０を制御する。この処理ガスを分流する分流制御について説明する。
　図６は、実施形態に係る処理ガスの分流制御の一例を説明する図である。なお、図６では、説明を簡略化するため、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに第１の処理ガスを供給する供給経路を図示している。
　流量制御バルブ１３１ｃ、１３１ｅの開度を全開とし、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを開状態とし、排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅを閉状態とした場合、ガスボックス４０から供給される第１の処理ガスは、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅを介して処理空間Ｓに吐出される。ガスボックス４０から供給される第１の処理ガスの総流量をＱとし、ガス拡散室３７ｃに供給される第１の処理ガスの流量をＱｃとし、ガス拡散室３７ｅに供給される第１の処理ガスの流量をＱｅとした場合、流量には、以下の式（１）の関係が成り立つ。
　Ｑ　＝　Ｑｃ　＋　Ｑｅ　　（１）
　総流量Ｑは、ガスボックス４０の流量制御機器で所定の流量に制御できる。そこで、本実施形態の分流制御では、絶対値の制御ではなく、流量比を制御することで流量Ｑｃ、Ｑｅを制御する。
　ここで、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖは、供給されるガスの圧力と供給されるガスの流量に対応関係がある。図７は、実施形態に係るガスの圧力と流量の関係の一例を示す図である。図７には、Ｎ２ガスを供給した場合の圧力（Ｐ）と流量（Ｑ）の関係を示すＰ－Ｑ特性が示されている。「Center」は、ガス拡散室３７ｃについてＰ－Ｑ特性を示している。「Edge」は、ガス拡散室３７ｅについてＰ－Ｑ特性を示している。
　プラズマ処理装置１０は、事前に、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに個別にガスを供給して、ガスの圧力とガスの流量の関係とを取得する。例えば、プラズマ処理装置１０では、ガスボックス４０からＮ２ガスを様々な流量でガス拡散室３７ｃに供給し、流量ごとに、圧力計１４１ｃで圧力を計測して圧力と流量との関係を取得する。プラズマ処理装置１０は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖごとに、取得した圧力と流量の関係からＰ－Ｑ特性データを生成して記憶部１０３に記憶する。なお、Ｐ－Ｑ特性データは、外部から記憶部１０３に格納されてもよい。
　ここで、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅ、１３４ｃ、１３４ｅ、排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅ、１３６ｃ、１３６ｅにそれぞれオリフィス１３８を設けている。オリフィス１３８は、ガスボックス４０の流量制御機器が、上部電極３０側のコンダクタンスンスなどの影響を受けないようにするために設けている。オリフィス１３８は、径を絞りすぎると、ガスボックス４０の流量制御機器の２次側圧力が上昇してしまうため、絞り量に限界がある。ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖは、オリフィス１３８の径が小さい場合、２次側の影響でＰ－Ｑ特性に差が発生してしまうことがある。このため、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖそれぞれのＰ－Ｑ特性データを記憶することが好ましい。
　制御部１００は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに所定の比率で処理ガスが供給されるようガスボックス４０およびガス供給システム１１０を制御する。例えば、プロセスコントローラ１０１は、ガスボックス４０を制御して１又は複数種類のガスを所定の流量で混合した処理ガスを供給する。プロセスコントローラ１０１は、処理ガスの総流量を求める。例えば、ガスボックス４０が以下の流量のガスＡ、Ｂ、Ｃを混合した処理ガスを供給する場合、処理ガスの総流量は、以下のようになる。
　ガスＡ：流量３５０ｓｃｃｍ
　ガスＢ：流量１５０ｓｃｃｍ
　ガスＣ：流量１００ｓｃｃｍ
　総流量：６００ｓｃｃｍ
　プロセスコントローラ１０１は、総流量の処理ガスをガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに所定の比率で分流する場合のガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに供給する処理ガスの流量を求める。例えば、ガスボックス４０から供給される処理ガスをガス拡散室３７ｃとガス拡散室３７ｅに分流比８０：２０で分流する場合、ガス拡散室３７ｃには、処理ガスが４８０ｓｃｃｍ供給される。ガス拡散室３７ｅには、処理ガスが１２０ｓｃｃｍ供給される。
　プロセスコントローラ１０１は、記憶部１０３に記憶されたＰ－Ｑ特性データから、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖにそれぞれ求めた流量の処理ガスを供給する場合の処理ガスの圧力を求める。そして、プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖの処理ガスの圧力比を求める。例えば、Ｐ－Ｑ特性データは、ガス拡散室３７ｃにガスを４８０ｓｃｃｍ供給する場合、圧力が４０Ｔｏｒｒとし、ガス拡散室３７ｅにガスを１２０ｓｃｃｍ供給する場合、圧力が１２Ｔｏｒｒとする。ガス拡散室３７ｅに対するガス拡散室３７ｃの圧力比は、３．３３（＝４０／１２）となる。
　プロセスコントローラ１０１は、求めた圧力比でガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに処理ガスが供給されるように圧力比制御を行う。例えば、プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４１ｃ、１４１ｅにより計測されるガス拡散室３７ｅに対するガス拡散室３７ｃの圧力比が３．３３となるように、流量制御バルブ１３１ｃ、１３１ｅの開度を制御する。例えば、プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃの圧力が６６Ｔｏｒｒの場合、ガス拡散室３７ｅの圧力が２０Ｔｏｒｒとなるように、流量制御バルブ１３１ｃ、１３１ｅの開度を制御する。
　このように、プラズマ処理装置１０は、圧力比制御を行うことで、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに所定の比率で処理ガスを供給できる。
　制御部１００は、供給経路ごとに処理ガスの圧力比制御を行いつつ、処理ガスを切り替えてプラズマ処理を行う。例えば、プロセスコントローラ１０１は、原子層エッチングを行う場合、第１の処理ガスと第２の処理ガスがそれぞれ所定の比率で供給されるよう圧力比制御を行いつつ、第１の処理ガスと第２の処理ガスを交互に供給するようにガス供給システム１１０を制御する。
　図８Ａおよび図８Ｂは、実施形態に係るガス供給システムの切り替えを説明する図である。図８Ａおよび図８Ｂには、原子層エッチングに使用する第１の処理ガスと第２の処理ガスを供給する供給経路の構成が示されている。なお、図８Ａおよび図８Ｂでは、説明を簡略化するため、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに処理ガスを供給する供給経路を図示しており、ガス拡散室３７ｖに処理ガスを供給する供給経路を省略している。
　図８Ａは、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに第１の処理ガスを供給する場合を示している。図８Ｂは、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに第２の処理ガスを供給する場合を示している。ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに第１の処理ガスを供給する場合、プロセスコントローラ１０１は、図８Ａに示すように、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅおよび排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅを開状態に制御する。また、プロセスコントローラ１０１は、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅおよび排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅを閉状態に制御する。これにより、第１の処理ガスがガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給される。また、第２の処理ガスは排気される。
　プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４１ｃ、１４１ｅにより計測される第１の処理ガスの圧力に基づき、圧力比制御により流量制御バルブ１３１ｃ、１３１ｅの開度を制御する。また、プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅにより計測される第２の処理ガスの圧力に基づき、圧力比制御により流量制御バルブ１３３ｃ、１３３ｅの開度を制御する。
　プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅおよび排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅを開状態から開状態に制御する。また、プロセスコントローラ１０１は、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅおよび排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅを閉状態から開状態に制御する。これにより、図８Ｂに示すように、第２の処理ガスがガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給される。また、第１の処理ガスが排気される。
　プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４１ｃ、１４１ｅにより計測される第２の処理ガスの圧力に基づき、圧力比制御により流量制御バルブ１３３ｃ、１３３ｅの開度を制御する。また、プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅにより計測される第１の処理ガスの圧力に基づき、圧力比制御により流量制御バルブ１３１ｃ、１３１ｅの開度を制御する。
　プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替える場合、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅおよび排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅを開状態から閉状態に制御する。また、プロセスコントローラ１０１は、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅおよび排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅを閉状態から開状態に制御する。これにより、図８Ａに示すように、第１の処理ガスがガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給される。また、第２の処理ガスが排気される。
　ここで、本実施形態に係るガス供給システム１１０は、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅと供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅの切り替えを一遍に実行すると、第１の処理ガスの供給経路と第２の処理ガスの供給経路がつながってしまう可能性がある。そこで、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅと供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを切り替える際は、ディレイタイムを設けて両方が一度クローズする期間を設けることが好ましい。
　プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、両方が一度クローズする期間を設ける。例えば、プロセスコントローラ１０１は、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを開状態から閉状態に切り替えた後、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを閉状態から開状態に切り替える制御を行う。また、プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替える場合も、両方が一度クローズする期間を設ける。例えば、プロセスコントローラ１０１は、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを開状態から閉状態に切り替えた後、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを閉状態から開状態に切り替える制御を行う。
　ところで、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを切り替える場合、上部電極３０側に残留している切り替え前の処理ガスの圧力が、切り替え後に供給される処理ガスの圧力よりも高い場合、圧力差により切り替え前の処理ガスの逆流が発生する。
　図９Ａ～図９Ｃは、処理ガスの逆流を説明する図である。例えば、図９Ａに示すように、ガス拡散室３７ｃには、第１の処理ガスが６０Ｔｏｒｒで供給されている。また、第２の処理ガスが２０Ｔｏｒｒに圧力比制御されている。切り替えタイミングとなって、供給切替バルブ１３２ｃを開状態から閉状態に切り替わり、供給切替バルブ１３４ｃを閉状態から開状態に切り替わった場合、圧力差によって、図９Ｂに示すように、第１の処理ガスがガス供給管１１４ｅへ一旦逆流する。第２の処理ガスが、ガス供給管１１４ｅへ逆流した第１の処理ガスをガス拡散室３７ｃへ流した後、図９Ｃに示すように、ガス拡散室３７ｃには、第２の処理ガスが２０Ｔｏｒｒで供給される。このように第１の処理ガスの逆流が発生した場合、第２の処理ガスの圧力比がずれてしまう。
　そこで、制御部１００は、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを切り替える場合、切り替え後の処理ガスの初期の圧力が上部電極３０側に残留している切り替え前の処理ガスの圧力以上となるようにガス供給システム１１０を制御する。
　図１０Ａおよび図１０Ｂは、実施形態に係るガス供給システムの切り替えの圧力制御の一例を説明する図である。図１０Ａおよび図１０Ｂには、原子層エッチングに使用する第１の処理ガスと第２の処理ガスを供給する供給経路の構成が示されている。なお、図１０Ａおよび図１０Ｂでは、説明を簡略化するため、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに処理ガスを供給する供給経路を図示しており、ガス拡散室３７ｖに処理ガスを供給する供給経路を省略している。
　図１０Ａの例では、第１の処理ガスは、圧力比制御により、圧力計１４１ｃでの圧力が６０Ｔｏｒｒ、圧力計１４１ｅでの圧力が８０Ｔｏｒｒとされている。
　プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅの開度をそれぞれ所定のイニシャル開度に制御に制御する。イニシャル開度は、上部電極３０の排気特性と同様の特性が得られる開度とする。例えば、排気流量制御バルブ１３７ｃのイニシャル開度は、ガス拡散室３７ｃからガスを吐出する際のコンダクタンスンスと同様のコンダクタンスンスが得られる開度とする。排気流量制御バルブ１３７ｅのイニシャル開度は、ガス拡散室３７ｅからガスを吐出する際のコンダクタンスンスと同様のコンダクタンスンスが得られる開度とする。イニシャル開度は、事前に計測して予め記憶部１０３に記憶させておく。
　プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４１ｃ、１４１ｅにより計測される第２の処理ガスの圧力に基づき、圧力比制御により流量制御バルブ１３３ｃ、１３３ｅの開度を制御する。これにより、図１０Ａに示すように、第２の処理ガスは、圧力計１４２ｃの圧力が５０Ｔｏｒｒ、圧力計１４２ｅの圧力が３０Ｔｏｒｒとなる。排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅをイニシャル開度として圧力比制御を行うことで、流量制御バルブ１３３ｃ、１３３ｅは、第２の処理ガスをガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給している場合と同等のコンダクタンスンスで開度を調整できる。これにより、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替えた場合でも、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅ、３７ｖに所定の比率で第２の処理ガスを安定して供給できる。
　その後、プロセスコントローラ１０１は、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅを閉塞又は開度を小さく変更する開度調整を行う。排気側を閉塞又は開度を小さくしたことにより、第２の処理ガスの供給経路の排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅよりも上流側では、第２の処理ガスの圧力が上昇する。例えば、図１０Ｂに示すように、第２の処理ガスは、圧力計１４２ｃの圧力が６０Ｔｏｒｒ、圧力計１４２ｅの圧力が８０Ｔｏｒｒに上昇する。プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が圧力計１４１ｃ、１４１ｅの圧力以上になると、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを開状態から閉状態に切り替えると共に供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを閉状態から開状態に切り替える切替制御を行う。例えば、プロセスコントローラ１０１は、図１０Ｂに示すように、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力と圧力計１４１ｃ、１４１ｅの圧力とが等しくなると、切替制御を行う。
　一方、プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替える場合、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅの開度をそれぞれイニシャル開度に制御する。
　プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４１ｃ、１４１ｅにより計測される第１の処理ガスの圧力に基づき、圧力比制御により流量制御バルブ１３１ｃ、１３１ｅの開度を制御する。その後、プロセスコントローラ１０１は、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅを閉塞又は開度を小さく変更する開度調整を行う。排気側が閉塞又は開度を小さくされたことにより、第１の処理ガスの供給経路の排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅよりも上流側では、第１の処理ガスの圧力が上昇する。プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が圧力計１４１ｃ、１４１ｅの圧力以上になると、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを開状態から閉状態に切り替えると共に供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを閉状態から開状態に切り替える切替制御を行う。
　これにより、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを切り替える際に切り替え前の処理ガスの逆流の発生を抑制できる。
　なお、制御部１００は、切り替え後の処理ガスの初期の圧力が上部電極３０側に残留している切り替え前の処理ガスの圧力のよりも十分に大きくなるようにガス供給システム１１０を制御してもよい。
　図１１は、実施形態に係るガス供給システムの切り替えの圧力制御の一例を説明する図である。図１１には、原子層エッチングに使用する第１の処理ガスと第２の処理ガスを供給する供給経路の構成が示されている。なお、図１１では、説明を簡略化するため、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに処理ガスを供給する供給経路を図示しており、ガス拡散室３７ｖに処理ガスを供給する供給経路を省略している。
　例えば、プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４１ｃ、１４１ｅにより計測される第２の処理ガスの圧力に基づき、圧力比制御により流量制御バルブ１３３ｃ、１３３ｅの開度を制御する。その後、プロセスコントローラ１０１は、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅを閉塞又は開度を小さく変更する開度調整を行う。排気側が閉塞又は開度を小さくされたことにより、第２の処理ガスの供給経路の排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅよりも上流側では、第２の処理ガスの圧力が上昇する。プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が圧力計１４１ｃ、１４１ｅの圧力の所定倍となったタイミングで切替制御を行う。例えば、プロセスコントローラ１０１は、図１１に示すように、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力Ｐが圧力計１４１ｃの圧力Ｐｃ、圧力計１４１ｅの圧力Ｐｅの２倍となったタイミングで切替制御を行う。
　圧力Ｐと圧力Ｐｃの関係は、例えば、ガス拡散室３７ｃの容積をＶｃとし、排気のラインの容積Ｖとした場合、以下の式（２）のように定める。
　Ｐｃ　×　Ｖｃ　＝　α×Ｐ×Ｖ　　　（２）　
　αは、ガス供給速度の指標のパラメータとして、設定可能とし、例えば、１よりも大きい値を設定する。
　これにより、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを切り替えた際に、切り替え後の処理ガスを速やかに上部電極３０から吐出させることができる。また、切り替え前の処理ガスが上部電極３０内に残留する期間を短くできる。
［ガス供給システムの制御方法］
　次に、プラズマ処理装置１０が実行するガス供給システム１１０の制御方法の制御の流れの一例について説明する。図１２Ａ～図１２Ｇは、実施形態に係るガス供給システムの制御方法の制御の流れの一例を説明する図である。なお、図１２Ａ～図１２Ｇでは、説明を簡略化するため、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに処理ガスを供給する供給経路を図示しており、ガス拡散室３７ｖに処理ガスを供給する供給経路を省略している。図１２Ａ～図１２Ｇは、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える流れが示されている。
　プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに第１の処理ガスを供給する場合、ガス供給システム１１０の各種のバルブを以下のように制御する（ステップＳ１）。
流量制御バルブ１３１ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｃ：－－－－
流量制御バルブ１３１ｅ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｅ：－－－－
供給切替バルブ１３２ｃ：開状態
排気切替バルブ１３５ｃ：閉状態
供給切替バルブ１３２ｅ：開状態
排気切替バルブ１３５ｅ：閉状態
供給切替バルブ１３４ｃ：閉状態
排気切替バルブ１３６ｃ：閉状態
供給切替バルブ１３４ｅ：閉状態
排気切替バルブ１３６ｅ：閉状態
排気流量制御バルブ１３７ｃ：イニシャル開度
排気流量制御バルブ１３７ｅ：イニシャル開度
　図１２Ａは、ステップＳ１におけるガス供給システム１１０の各種のバルブの状態を示している。これにより、第１の処理ガスがガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給される。
　プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、ガス供給システム１１０の各種のバルブを以下のように制御する（ステップＳ２）。
流量制御バルブ１３１ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３１ｅ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｅ：圧力比制御
供給切替バルブ１３２ｃ：開状態
排気切替バルブ１３５ｃ：閉状態
供給切替バルブ１３２ｅ：開状態
排気切替バルブ１３５ｅ：閉状態
供給切替バルブ１３４ｃ：閉状態
排気切替バルブ１３６ｃ：開状態
供給切替バルブ１３４ｅ：閉状態
排気切替バルブ１３６ｅ：開状態
排気流量制御バルブ１３７ｃ：イニシャル開度
排気流量制御バルブ１３７ｅ：イニシャル開度
　図１２Ｂは、ステップＳ２におけるガス供給システム１１０の各種のバルブの状態を示している。これにより、第２の処理ガスは、排気されつつ、圧力比制御により、第２の処理ガスが所定の比率で供給されるよう流量制御バルブ１３３ｃ、１３３ｅの開度が調整される。
　次に、プロセスコントローラ１０１は、ガス供給システム１１０の各種のバルブを以下のように制御する（ステップＳ３）。
流量制御バルブ１３１ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｃ：圧力比が安定したところで開度を固定
流量制御バルブ１３１ｅ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｅ：圧力比が安定したところで開度を固定
供給切替バルブ１３２ｃ：開状態
排気切替バルブ１３５ｃ：閉状態
供給切替バルブ１３２ｅ：開状態
排気切替バルブ１３５ｅ：閉状態
供給切替バルブ１３４ｃ：閉状態
排気切替バルブ１３６ｃ：開状態
供給切替バルブ１３４ｅ：閉状態
排気切替バルブ１３６ｅ：開状態
排気流量制御バルブ１３７ｃ：イニシャル開度
排気流量制御バルブ１３７ｅ：イニシャル開度
　図１２Ｃは、ステップＳ３におけるガス供給システム１１０の各種のバルブの状態を示している。これにより、流量制御バルブ１３３ｃ、１３３ｅは、第２の処理ガスが所定の比率で供給される状態で開度が固定される。
　次に、プロセスコントローラ１０１は、ガス供給システム１１０の各種のバルブを以下のように制御する（ステップＳ４）。
流量制御バルブ１３１ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｃ：開度を固定
流量制御バルブ１３１ｅ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｅ：開度を固定
供給切替バルブ１３２ｃ：開状態
排気切替バルブ１３５ｃ：閉状態
供給切替バルブ１３２ｅ：開状態
排気切替バルブ１３５ｅ：閉状態
供給切替バルブ１３４ｃ：閉状態
排気切替バルブ１３６ｃ：開状態
供給切替バルブ１３４ｅ：閉状態
排気切替バルブ１３６ｅ：開状態
排気流量制御バルブ１３７ｃ：閉塞又は開度を小さく変更
排気流量制御バルブ１３７ｅ：閉塞又は開度を小さく変更
　図１２Ｄは、ステップＳ４におけるガス供給システム１１０の各種のバルブの状態を示している。これにより、第２の処理ガスの供給経路の排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅよりも上流側では、第２の処理ガスの圧力が上昇する。
　次に、プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が圧力計１４１ｃ、１４１ｅの圧力以上になると、ガス供給システム１１０の各種のバルブを以下のように制御する（ステップＳ５）。
流量制御バルブ１３１ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３１ｅ：圧力比制御
流量制御バルブ１３３ｅ：圧力比制御
供給切替バルブ１３２ｃ：閉状態
排気切替バルブ１３５ｃ：開状態
供給切替バルブ１３２ｅ：閉状態
排気切替バルブ１３５ｅ：開状態
供給切替バルブ１３４ｃ：開状態
排気切替バルブ１３６ｃ：閉状態
供給切替バルブ１３４ｅ：開状態
排気切替バルブ１３６ｅ：閉状態
排気流量制御バルブ１３７ｃ：イニシャル開度
排気流量制御バルブ１３７ｅ：イニシャル開度
　図１２Ｅは、ステップＳ５におけるガス供給システム１１０の各種のバルブの状態を示している。これにより、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給されるガスが第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替わる。ガス供給システム１１０では、切り替え前に第２の処理ガスを排気しつつ圧力比制御を行っているため、第２の処理ガスを所定の比率で速やかに供給できる。
　次に、プロセスコントローラ１０１は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給するガスを第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替える場合、ガス供給システム１１０の各種のバルブを以下のように制御する（ステップＳ６）。
流量制御バルブ１３１ｃ：圧力比が安定したところで開度を固定
流量制御バルブ１３３ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３１ｅ：圧力比が安定したところで開度を固定
流量制御バルブ１３３ｅ：圧力比制御
供給切替バルブ１３２ｃ：閉状態
排気切替バルブ１３５ｃ：開状態
供給切替バルブ１３２ｅ：閉状態
排気切替バルブ１３５ｅ：開状態
供給切替バルブ１３４ｃ：開状態
排気切替バルブ１３６ｃ：閉状態
供給切替バルブ１３４ｅ：開状態
排気切替バルブ１３６ｅ：閉状態
排気流量制御バルブ１３７ｃ：イニシャル開度
排気流量制御バルブ１３７ｅ：イニシャル開度
　図１２Ｆは、ステップＳ６におけるガス供給システム１１０の各種のバルブの状態を示している。これにより、流量制御バルブ１３３ｃ、１３３ｅは、第１の処理ガスが所定の比率で供給される状態で開度が固定される。
　次に、プロセスコントローラ１０１は、ガス供給システム１１０の各種のバルブを以下のように制御する（ステップＳ７）。
流量制御バルブ１３１ｃ：開度を固定
流量制御バルブ１３３ｃ：圧力比制御
流量制御バルブ１３１ｅ：開度を固定
流量制御バルブ１３３ｅ：圧力比制御
供給切替バルブ１３２ｃ：閉状態
排気切替バルブ１３５ｃ：開状態
供給切替バルブ１３２ｅ：閉状態
排気切替バルブ１３５ｅ：開状態
供給切替バルブ１３４ｃ：開状態
排気切替バルブ１３６ｃ：閉状態
供給切替バルブ１３４ｅ：開状態
排気切替バルブ１３６ｅ：閉状態
排気流量制御バルブ１３７ｃ：閉塞又は開度を小さく変更
排気流量制御バルブ１３７ｅ：閉塞又は開度を小さく変更
　図１２Ｇは、ステップＳ７におけるガス供給システム１１０の各種のバルブの状態を示している。これにより、第１の処理ガスの供給経路の排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅよりも上流側では、第１の処理ガスの圧力が上昇する。
　プロセスコントローラ１０１は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が圧力計１４１ｃ、１４１ｅの圧力以上になると、上述したステップＳ２の状態にガス供給システム１１０の各種のバルブを制御する。これにより、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給されるガスが第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替わる。本実施形態に係る、ガス供給システム１１０では、切り替え前に第１の処理ガスを排気しつつ圧力比制御を行っているため、第１の処理ガスを所定の比率で速やかに供給できる。
　このように、本実施形態に係るガス供給システム１１０は、上部電極３０と、ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅと、ガス供給管１１４ｃ、１１４ｅと、ガス排気管１１６ｃ、１１６ｅと、ガス排気管１１７ｃ、１１７ｅとを有する。また、ガス供給システム１１０は、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅと、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅと、排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅと、排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅと、制御部１００とを有する。上部電極３０は、ウエハＷが載置される載置台１６に対向して配置され、供給されるガスを載置台１６と対向する対向面に形成された複数の吐出口から吐出する。ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅは、上部電極３０に接続され、第１の処理ガスを供給する。ガス供給管１１４ｃ、１１４ｅは、上部電極３０に接続され、第２の処理ガスを供給する。ガス排気管１１６ｃ、１１６ｅは、ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅから分岐し、ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅを流れる第１の処理ガスを排気機構に排気する。ガス排気管１１７ｃ、１１７ｅは、ガス供給管１１４ｃ、１１４ｅから分岐し、ガス供給管１１４ｃ、１１４ｅを流れる第２の処理ガスを排気機構に排気する。供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅは、ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅの、ガス排気管１１６ｃ、１１６ｅの分岐点１１９ｃ、１１９ｅよりも下流側に設けられ、ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅの開閉状態を切り替える。供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅは、ガス供給管１１４ｃ、１１４ｅの、ガス排気管１１７ｃ、１１７ｅの分岐点１２０ｃ、１２０ｅよりも下流側に設けられ、ガス供給管１１４ｃ、１１４ｅの開閉状態を切り替える。排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅは、ガス排気管１１６ｃ、１１６ｅの開閉状態を切り替える。排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅは、ガス排気管１１７ｃ、１１７ｅの開閉状態を切り替える。制御部１００は、上部電極３０へ供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅおよび排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅを開状態とし、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅおよび排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅを閉状態に制御する。その後、制御部１００は、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅおよび排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅを開状態とし、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅおよび排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅを閉状態に制御する。また、制御部１００は、上部電極３０へ供給するガスを第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替える場合、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅおよび排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅを開状態とし、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅおよび排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅを閉状態に制御する。その後、制御部１００は、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅおよび排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅを開状態とし、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅおよび排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅを閉状態に制御する。これにより、ガス供給システム１１０は、処理ガスを安定して速やかに切り替えることができる。
　また、本実施形態に係るガス供給システム１１０は、制御部１００が、上部電極３０へ供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを開状態から閉状態に切り替えた後、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを閉状態から開状態に切り替える制御を行う。制御部１００は、上部電極３０へ供給するガスを第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替える場合、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを開状態から閉状態に切り替えた後、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを閉状態から開状態に切り替える制御を行う。これにより、ガス供給システム１１０は、上部電極３０へ供給するガスを切り替える際に、第１の処理ガスの供給経路と第２の処理ガスの供給経路がつながってしまうことを防止できる。
　また、本実施形態に係るガス供給システム１１０は、ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅおよびガス供給管１１４ｃ、１１４ｅが、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅおよび供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅよりも下流側で、圧力計１４１ｃ、１４１ｅが設けられた共通管１１５ｃ、１１５ｅを介して上部電極３０に接続されている。ガス排気管１１６ｃ、１１６ｅおよびガス供給管１１４ｃ、１１４ｅは、排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅおよび排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅよりも下流側で、圧力計１４２ｃ、１４２ｅが設けられた共通管１１８ｃ、１１８ｅを介して排気機構に接続されている。共通管１１８ｃ、１１８ｅは、圧力計１４２ｃ、１４２ｅよりも下流に開度を調整可能な排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅが設けられている。ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅは、ガス排気管１１６ｃ、１１６ｅの分岐点よりも上流側に、開度を調整可能な第１供給流量制御バルブが設けられている。ガス供給管１１４ｃ、１１４ｅは、ガス排気管１１７ｃ、１１７ｅの分岐点よりも上流側に、開度を調整可能な第２供給流量制御バルブが設けられている。制御部１００は、上部電極３０へ供給するガスを第１の処理ガスから第２の処理ガスに切り替える場合、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅを上部電極３０からガスを吐出する際のコンダクタンスンスに対応する開度に制御する。制御部１００は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が第２の処理ガスを供給する流量に対応した圧力となるように第２供給流量制御バルブの開度に制御する。その後、制御部１００は、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅを閉塞又は開度を小さく開度調整する。制御部１００は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が圧力計１４１ｃ、１４１ｅの圧力以上になると、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを開状態から閉状態に切り替えると共に供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを閉状態から開状態に切り替える制御を行う。また、制御部１００は、上部電極３０へ供給するガスを第２の処理ガスから第１の処理ガスに切り替える場合、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅを上部電極３０からガスを吐出する際のコンダクタンスンスに対応する開度に制御する。制御部１００は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が第１の処理ガスを供給する流量に対応した圧力となるように第１供給流量制御バルブの開度に制御する。その後、制御部１００は、排気流量制御バルブ１３７ｃ、１３７ｅを閉塞又は開度を小さく開度調整する。制御部１００は、圧力計１４２ｃ、１４２ｅの圧力が圧力計１４１ｃ、１４１ｅの圧力以上になると、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅを開状態から閉状態に切り替えると共に供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅを閉状態から開状態に切り替える制御を行う。これにより、ガス供給システム１１０は、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを切り替える際に切り替え前の処理ガスの逆流の発生を抑制できる。
　また、本実施形態に係るガス供給システム１１０は、上部電極３０が、内部がガス拡散室３７ｃ、３７ｅに区画され、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに吐出口が連通し、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに供給されるガスを当該ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに連通する吐出口から吐出する。ガス供給システム１１０は、上部電極３０の各空間にそれぞれ対応して、ガス供給管１１３ｃ、１１３ｅ、ガス供給管１１４ｃ、１１４ｅ、ガス排気管１１６ｃ、１１６ｅ、ガス排気管１１７ｃ、１１７ｅ、供給切替バルブ１３２ｃ、１３２ｅ、供給切替バルブ１３４ｃ、１３４ｅ、排気切替バルブ１３５ｃ、１３５ｅ、排気切替バルブ１３６ｃ、１３６ｅが設けられている。これにより、本実施形態に係るガス供給システム１１０は、ガス拡散室３７ｃ、３７ｅに連通する吐出口から、処理ガスを安定的に高速に切り替えて吐出できる。
　また、本実施形態に係るガス供給システム１１０は、制御部１００が、ガスの流量とガスの圧力の関係を示した特性データに基づいて、上部電極３０のガス拡散室３７ｃ、３７に供給する処理ガスの流量に対応した処理ガスの圧力を求める。制御部１００は、求めた処理ガスの圧力の比率で上部電極３０の各空間に処理ガスが供給されるように制御する。これにより、本実施形態に係るガス供給システム１１０は、処理ガスの総流量が変化しても処理ガスを安定した比率でガス拡散室３７ｃ、３７に分流できる。
　以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　例えば、上記の実施形態では、第１の処理ガスと第２の処理ガスを交互に供給する原子層エッチングにガス供給システム１１０を使用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。ガス供給システム１１０は、第１の処理ガスと第２の処理ガスを交互に供給する処理であれば、何れの処理に使用してもよい。例えば、ガス供給システム１１０は、第１の処理ガスと第２の処理ガスを交互に供給して成膜するＡＬＤ（atomic　layer　deposition）で使用してもよい。
　また、上記の実施形態では、プラズマ処理装置１０をプラズマエッチング装置した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。プラズマ処理装置１０は、プラズマにより成膜を行う成膜装置や、膜質などの改質を行う改質装置であってもよい。
　また、上記の実施形態では、プラズマ処理としてプラズマエッチングを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。プラズマ処理は、プラズマを用いた処理であれば何れであってもよい。
　また、上記の実施形態では、被処理体をウエハＷとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。被処理体は、ガラス基板など何れの基板でもよい。
１０　プラズマ処理装置
１６　載置台
３０　上部電極
１００　制御部
１０１　プロセスコントローラ
１０２　ユーザインターフェース
１０３　記憶部
１１０　ガス供給システム
１１３ｃ、１１３ｅ　ガス供給管
１１４ｃ、１１４ｅ　ガス供給管
１１５ｃ、１１５ｅ　共通管
１１６ｃ、１１６ｅ　ガス排気管
１１８ｃ、１１８ｅ　共通管
１１７ｃ、１１７ｅ　ガス排気管
１３２ｃ、１３２ｅ　供給切替バルブ
１３４ｃ、１３４ｅ　供給切替バルブ
１３５ｃ、１３５ｅ　排気切替バルブ
１３６ｃ、１３６ｅ　排気切替バルブ
１３７ｃ、１３７ｅ　排気流量制御バルブ
１４１ｃ、１４１ｅ　圧力計
１４２ｃ、１４２ｅ　圧力計
Ｗ　ウエハ

Claims (7)

  1. 　被処理体が載置される載置台に対向して配置され、供給されるガスを前記載置台と対向する対向面に形成された複数の吐出口から吐出するガス吐出部と、
    　前記ガス吐出部に接続され、第１の処理ガスを供給する第１ガス供給管と、
    　前記ガス吐出部に接続され、第２の処理ガスを供給する第２ガス供給管と、
    　前記第１ガス供給管から分岐し、前記第１ガス供給管を流れる前記第１の処理ガスを排気機構に排気する第１ガス排気管と、
    　前記第２ガス供給管から分岐し、前記第２ガス供給管を流れる前記第２の処理ガスを排気機構に排気する第２ガス排気管と、
    　前記第１ガス供給管の、前記第１ガス排気管の分岐点よりも下流側に設けられ、前記第１ガス供給管の開閉状態を切り替える第１供給切替バルブと、
    　前記第２ガス供給管の、前記第２ガス排気管の分岐点よりも下流側に設けられ、前記第２ガス供給管の開閉状態を切り替える第２供給切替バルブと、
    　前記第１ガス排気管の開閉状態を切り替える第１排気切替バルブと、
    　前記第２ガス排気管の開閉状態を切り替える第２排気切替バルブと、
    　前記ガス吐出部へ供給するガスを前記第１の処理ガスから前記第２の処理ガスに切り替える場合、前記第１供給切替バルブおよび前記第２排気切替バルブを開状態とし、前記第２供給切替バルブおよび前記第１排気切替バルブを閉状態とした後、前記第２供給切替バルブおよび前記第１排気切替バルブを開状態とし、前記第１供給切替バルブおよび前記第２排気切替バルブを閉状態に制御し、前記ガス吐出部へ供給するガスを前記第２の処理ガスから前記第１の処理ガスに切り替える場合、前記第２供給切替バルブおよび前記第１排気切替バルブを開状態とし、前記第１供給切替バルブおよび前記第２排気切替バルブを閉状態とした後、前記第１供給切替バルブおよび前記第２排気切替バルブを開状態とし、前記第２供給切替バルブおよび前記第１排気切替バルブを閉状態に制御する制御部と、
    　を有することを特徴とするガス供給システム。
  2. 　前記制御部は、前記ガス吐出部へ供給するガスを前記第１の処理ガスから前記第２の処理ガスに切り替える場合、前記第１供給切替バルブを開状態から閉状態に切り替えた後、前記第２供給切替バルブを閉状態から開状態に切り替え、前記ガス吐出部へ供給するガスを前記第２の処理ガスから前記第１の処理ガスに切り替える場合、前記第２供給切替バルブを開状態から閉状態に切り替えた後、前記第１供給切替バルブを閉状態から開状態に切り替える制御を行う
    　ことを特徴とする請求項１に記載のガス供給システム。
  3. 　前記第１ガス供給管および前記第２ガス供給管は、前記第１供給切替バルブおよび前記第２供給切替バルブよりも下流側で、第１圧力計が設けられた第１の共通管を介して前記ガス吐出部に接続され、
    　前記第１ガス排気管および前記第２ガス供給管は、前記第１排気切替バルブおよび前記第２排気切替バルブよりも下流側で、第２圧力計が設けられた第２の共通管を介して排気機構に接続され、
    　前記第２の共通管は、前記第２圧力計よりも下流に開度を調整可能な排気流量制御バルブが設けられ、
    　前記第１ガス供給管は、前記第１ガス排気管の分岐点よりも上流側に、開度を調整可能な第１供給流量制御バルブが設けられ、
    　前記第２ガス供給管は、前記第２ガス排気管の分岐点よりも上流側に、開度を調整可能な第２供給流量制御バルブが設けられ、
    　前記制御部は、前記ガス吐出部へ供給するガスを前記第１の処理ガスから前記第２の処理ガスに切り替える場合、前記排気流量制御バルブを前記ガス吐出部からガスを吐出する際のコンダクタンスンスに対応する開度とし、前記第２圧力計の圧力が前記第２の処理ガスを供給する流量に対応した圧力となるように前記第２供給流量制御バルブの開度に制御した後、前記排気流量制御バルブを閉塞又は開度を小さく開度調整し、前記第２圧力計の圧力が前記第１圧力計の圧力以上になると、前記第１供給切替バルブを開状態から閉状態に切り替えると共に前記第２供給切替バルブを閉状態から開状態に切り替える制御を行い、前記ガス吐出部へ供給するガスを前記第２の処理ガスから前記第１の処理ガスに切り替える場合、前記排気流量制御バルブを前記ガス吐出部からガスを吐出する際のコンダクタンスンスに対応する開度とし、前記第２圧力計の圧力が前記第１の処理ガスを供給する流量に対応した圧力となるように前記第１供給流量制御バルブの開度に制御した後、前記排気流量制御バルブを閉塞又は開度を小さく開度調整し、前記第２圧力計の圧力が前記第１圧力計の圧力以上になると、前記第２供給切替バルブを開状態から閉状態に切り替えると共に前記第１供給切替バルブを閉状態から開状態に切り替える制御を行う、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のガス供給システム。
  4. 　前記ガス吐出部は、内部が複数の空間に区画され、各空間に吐出口が連通し、各空間に供給されるガスを当該空間に連通する吐出口から吐出し、
    　前記ガス吐出部の各空間にそれぞれ対応して、前記第１ガス供給管、前記第２ガス供給管、前記第１ガス排気管、前記第２ガス排気管、前記第１供給切替バルブ、前記第２供給切替バルブ、前記第１排気切替バルブ、前記第２排気切替バルブが設けられている
    　ことを特徴とする請求項１～３の何れか１つに記載のガス供給システム。
  5. 　前記制御部は、ガスの流量とガスの圧力の関係を示した特性データに基づいて、前記ガス吐出部の各空間に供給する処理ガスの流量に対応した処理ガスの圧力を求め、求めた処理ガスの圧力の比率で前記ガス吐出部の各空間に処理ガスが供給されるように制御する
    　ことを特徴とする請求項４に記載のガス供給システム。
  6. 　請求項１～５の何れか１つに記載のガス供給システムを備えたプラズマ処理装置。
  7. 　被処理体が載置される載置台に対向して配置され、供給されるガスを前記載置台と対向する対向面に形成された複数の吐出口から吐出するガス吐出部と、
    　前記ガス吐出部に接続され、第１の処理ガスを供給する第１ガス供給管と、
    　前記ガス吐出部に接続され、第２の処理ガスを供給する第２ガス供給管と、
    　前記第１ガス供給管から分岐し、前記第１ガス供給管を流れる前記第１の処理ガスを排気機構に排気する第１ガス排気管と、
    　前記第２ガス供給管から分岐し、前記第２ガス供給管を流れる前記第２の処理ガスを排気機構に排気する第２ガス排気管と、
    　前記第１ガス供給管の、前記第１ガス排気管の分岐点よりも下流側に設けられ、前記第１ガス供給管の開閉状態を切り替える第１供給切替バルブと、
    　前記第２ガス供給管の、前記第２ガス排気管の分岐点よりも下流側に設けられ、前記第２ガス供給管の開閉状態を切り替える第２供給切替バルブと、
    　前記第１ガス排気管の開閉状態を切り替える第１排気切替バルブと、
    　前記第２ガス排気管の開閉状態を切り替える第２排気切替バルブと、
    　を有するガス供給システムの制御方法であって、
    　前記ガス吐出部へ供給するガスを前記第１の処理ガスから前記第２の処理ガスに切り替える場合、前記第１供給切替バルブおよび前記第２排気切替バルブを開状態とし、前記第２供給切替バルブおよび前記第１排気切替バルブを閉状態とした後、前記第２供給切替バルブおよび前記第１排気切替バルブを開状態とし、前記第１供給切替バルブおよび前記第２排気切替バルブを閉状態に制御し、前記ガス吐出部へ供給するガスを前記第２の処理ガスから前記第１の処理ガスに切り替える場合、前記第２供給切替バルブおよび前記第１排気切替バルブを開状態とし、前記第１供給切替バルブおよび前記第２排気切替バルブを閉状態とした後、前記第１供給切替バルブおよび前記第２排気切替バルブを開状態とし、前記第２供給切替バルブおよび前記第１排気切替バルブを閉状態に制御する
    　ことを特徴とするガス供給システムの制御方法。
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