JP2013128085A - プラズマ処理装置及びガス供給部品 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理基体に形成する形状の寸法バラツキを低減する。
【解決手段】一側面に係るプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、同軸導波管１６、アンテナ１４、誘電体窓１８、ステージ２０、環状板７６、第１のガス供給部２２、及び第２のガス供給部を備える。アンテナは、プラズマ励起用のマイクロ波を放射する。同軸導波管は、アンテナにマイクロ波を供給する。誘電体窓は、アンテナからマイクロ波を処理容器内に導入。ステージは、被処理基体Ｗ用の載置領域を有し、同軸導波管の中心軸線Ｘが延びる方向において誘電体窓の下方に設けられる。第１のガス供給部が環状板の上方から処理ガスを噴射。第２のガス供給部は、環状板又は、環状板に一体形成の複数のガス噴射孔を含み中心軸線の周囲に配列。複数のガス噴射孔からステージに向かう処理ガスを形成。噴射孔は、中心軸線に平行又は、中心軸線から離れる方向を向く。
【選択図】図１

Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置及びガス供給部品に関するものである。

プラズマ処理装置には、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、処理容器、ステージ、誘電体窓、マイクロ波導入部、及び、ガス供給部を備えている。

ステージは、処理容器の内部に設けられている。誘電体窓は、ステージと対面配置されている。マイクロ波導入部は、同軸導波管及びスロットアンテナを有している。アンテナは、同軸導波管から受けたマイクロ波を、誘電体窓を介して処理容器内部に導入する。ガス供給部は、ステージ中央の上方に設けられており、ステージ中央に向けてガスを供給する。

特許文献１のプラズマ処理装置では、処理容器内において処理ガスのプラズマが励起され、ステージ上に載置された被処理基体が当該処理ガスのプラズマによって処理される。

特開２０１０−２１２４３号公報

上述したプラズマ処理装置では、被処理基体の中央の処理速度が、被処理基体のその他の部分における処理速度よりも大きくなり得る。これにより、被処理基体に形成する形状の寸法バラツキが生じ得る。

したがって、本技術分野においては被処理基体に形成する形状の寸法バラツキを低減することが求められている。

本発明の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理容器、アンテナ、同軸導波管、誘電体窓、ステージ、環状板、第１のガス供給部、及び第２のガス供給部を備える。アンテナは、プラズマ励起用のマイクロ波を放射する。同軸導波管は、アンテナにマイクロ波を供給する。誘電体窓は、アンテナからのマイクロ波を処理容器内に導入する。ステージは、被処理基体用の載置領域を有する。ステージは、同軸導波管の中心軸線が延びる方向において誘電体窓の下方に設けられている。環状板は、誘電体製であり、その中心孔を前記中心軸線が通過するよう誘電体窓とステージの間に設けられている。第１のガス供給部は、環状板の上方から前記中心軸線に沿って処理ガスを噴射する。第２のガス供給部は、環状板に取り付けられているか、又は、環状板に一体形成されている。第２のガス供給部は、複数のガス噴射孔を含んでいる。複数のガス噴射孔は、前記中心軸線に対して被処理基体の載置領域の外縁よりも内方において当該中心軸線の周囲に配列されている。第２のガス供給部は、複数のガス噴射孔からステージに向かう処理ガスの流れを形成する。複数のガス噴射孔は、中心軸線に平行な方向又は中心軸線から離れる方向に向いている。

このプラズマ処理装置は、載置領域上に搭載された被処理基体を処理ガスのプラズマによって処理する。このプラズマ処理装置では、誘電体製の環状板が誘電体窓とステージの間において前記中心軸線に沿って設けられているので、被処理基体の中央上方におけるプラズマの密度が低減される。

また、第１のガス供給部からは、ステージの中央に向けて処理ガスが供給され、第２のガス供給部からは、ステージの中央よりも外側の領域に処理ガスが供給される。即ち、被処理基体の中央に加えて、被処理基体の中間領域又は外縁領域にも処理ガスが供給される。ここで、被処理基体の中間領域とは、径方向において被処理基体の中央と当該被処理基体の外縁領域の間の領域である。さらに、第２のガス供給部の複数のガス噴射孔からは、処理ガスが鉛直下方又は中心軸線から離れるようステージに向けて噴射される。したがって、第１のガス供給部からの処理ガスと第２のガス供給部の処理ガスとが衝突することによる滞留が抑制される。その結果、被処理基体の全体が比較的均一に処理ガスの流れに晒される。故に、被処理基体に形成する形状の寸法バラツキを低減することが可能となる。

一実施形態においては、環状板は、前記中心軸線が延びる方向において誘電体窓から５０ｍｍ以上離れていてもよい。この実施形態によれば、環状板が比較的電子温度の低い領域、即ち、拡散領域に配置される。その結果、環状板の損傷が抑制され得る。

一実施形態においては、複数の噴射孔の向きは、中心軸線に対して周方向に傾斜されている。この実施形態では、第２のガス供給部の複数のガス噴射孔から、処理ガスが渦状に供給される。その結果、上述した処理ガスの滞留がより効果的に抑制され得る。

一実施形態においては、第２のガス供給部は、中心軸線を囲むように延在し環状板に接合された誘電体製の環状管を含んでいてもよい。また、一実施形態においては、環状板は上面及び下面を含み、環状管は当該上面に接合されていてもよく、複数の噴射孔は、環状板に形成されていてもよい。この実施形態においては、環状板の上面に環状管が接合されているので、環状板の下面における凹凸が少なくなる。したがって、プラズマから見て陰となる環状板の下面に発生する堆積物の量が低減され得る。

一実施形態においては、プラズマ処理装置は、環状板及び環状管と処理容器との間に介在して当該環状板及び環状管を支持する支持構造を更に備え得る。支持構造は、環状管に接続された一端を有する誘電体製の複数の棒状部を含み得る。複数の棒状部は、中心軸線に対して放射方向に延びていてもよい。一実施形態においては、複数の棒状部は、周方向に等間隔に配列されていてもよい。これら実施形態によれば、プラズマの分布に対する影響を抑えつつ、環状板及び環状管を支持する構造が提供される。

一実施形態においては、複数の棒状部の本数は６本以上であってもよい。６本以上の棒状部を用いることにより、中心軸線に対して周方向におけるプラズマの分布のバラツキを更に低減することが可能である。

一実施形態においては、複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、環状管に接続された導管を構成していてもよく、当該導管は環状管に処理ガスを供給し得る。一実施形態においては、複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、処理容器に接続された他端を有し、中心軸線に対して載置領域よりも外側において屈曲されていてもよい。この実施形態によれば、載置領域よりも外側において棒状部が屈曲されているので、プラズマの分布に対する影響を抑え、且つ、棒状部と環状管との接続部分における応力を緩和することが可能となる。

一実施形態においては、複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、載置領域の外縁と処理容器の内壁との間において自由端を構成する他端を有していてもよい。

一実施形態においては、支持構造は、処理容器内に設けられた誘電体製のリング部を更に含んでいてもよい。リング部は、載置領域の外縁よりも中心軸線に対して外側において当該中心軸線を囲むように設けられ得る。複数の棒状部は更に他端を有していてもよく、複数の棒状部の他端は、リング部に接続されていてもよい。この実施形態によれば、リング部に棒状部の他端を接続することにより、棒状部の強度を高めることができる。

一実施形態においては、支持構造は、中心軸線に対してリング部の外側に設けられた誘電体製の複数の外側棒状部を更に含んでいてもよい。複数の外側棒状部は、リング部に接続された一端を含み、複数の棒状部のうち一部と複数の外側棒状部のうち一部は、環状管に接続する導管を構成しており、複数の外側棒状部のうち他の一部は、屈曲されていてもよい。この実施形態においても、屈曲された外側棒状部により、外側棒状部とリング部との接続部分における応力を緩和することが可能である。

一実施形態においては、環状管は略矩形の断面を有するガス管であってもよい。また、一実施形態においては、環状管の断面の幅であり前記中心軸線に平行な方向及び当該中心軸線に直交する方向のうち一方における該断面の幅は、環状管の断面の幅であり前記中心軸線に平行な方向及び当該中心軸線に直交する方向のうち他方における該断面の幅よりも大きくてもよい。かかる環状管によれば、環状管の製造コストの増加を抑えつつ、環状管内の圧力損失を低減することが可能となる。

本発明の別の側面は、上述したプラズマ処理装置の部品として採用し得るガス供給部品に関するものであり、当該ガス供給部品は、誘電体製の環状板と、環状板に取り付けられ又は当該環状板に一体形成されたガス供給部であり、環状板の中心軸線の周囲に配列された複数のガス噴射孔を含み、当該複数のガス噴射孔は中心軸線に平行に下方に又は中心軸線から離れるよう下方に向いている、該ガス供給部と、を備える。

一実施形態においては、複数の噴射孔は、中心軸線に対して周方向に傾斜されていてもよい。一実施形態においては、ガス供給部は、環状板に接合された誘電体製の環状管であって中心軸線を囲むように延在する該環状管を含んでいてもよい。一実施形態においては、環状板は上面及び下面を含み、環状管は当該上面に接合されており、複数の噴射孔は環状板に形成されていてもよい。

一実施形態においては、ガス供給部品は、環状板及び環状管を支持する支持構造を更に備えていてもよい。支持構造は、環状管に接続された一端を有する誘電体製の複数の棒状部を含み、複数の棒状部は、中心軸線から所定の半径内の領域において該中心軸線に対して放射方向に延びていてもよい。中心軸線から所定の半径内の領域とは、上述した載置領域の上方の領域に一致し得る。複数の棒状部の本数は、６本以上であってもよい。

一実施形態においては、複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、環状管に接続された導管を構成していてもよい。一実施形態においては、複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、前記所定の半径内の領域よりも外側において屈曲されていてもよい。一実施形態においては、前記複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、前記所定の半径内の領域よりも外側に他端を有しており、該少なくとも一つの棒状部の放射方向における長さは、複数の棒状部のうち他の棒状部の放射方向における長さより短くてもよい。即ち、少なくとも一つの棒状部の他端は自由端を構成してもよい。

一実施形態においては、支持構造は、誘電体製のリング部を更に含んでいてもよい。リング部は、前記所定の半径内の領域よりも中心軸線に対して外側において該中心軸線を囲むように設けられており、複数の棒状部は更に他端を有していてもよく、複数の棒状部の他端は、リング部に接続されていてもよい。一実施形態においては、支持構造は、中心軸線に対してリング部の外側に設けられた誘電体製の複数の外側棒状部を更に含んでいてもよい。複数の外側棒状部は、リング部に接続された一端を含み、複数の棒状部のうち一部と複数の外側棒状部のうち一部は、環状管に接続する導管を構成しており、複数の外側棒状部のうち他の一部は、屈曲されていてもよい。

一実施形態においては、環状管は略矩形の断面を有するガス管であってもよい。また、一実施形態においては、環状管の断面の幅であり前記中心軸線に平行な方向及び当該中心軸線に直交する方向のうち一方における該断面の幅は、環状管の断面の幅であり前記中心軸線に平行な方向及び当該中心軸線に直交する方向のうち他方における該断面の幅よりも大きくてもよい。

以上説明したように、本発明の一側面によれば、被処理基体に形成する形状の寸法バラツキを低減することが可能なプラズマ処理装置が提供される。また、本発明の別の側面によれば、一側面のプラズマ処理装置に適したガス供給部品が提供される。

一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 図１に示すスロット板の一例を示す平面図である。 ガス供給部（第１のガス供給部）の構成の一例を詳細に示す拡大断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置の破断斜視図である。 ガス供給部品の一例を示す斜視図である。 ガス供給部品の一例を示す断面図である。 一実施形態に係るプラズマ処理装置のガス供給系を概略的に示す図である。 図８は、第２のガス供給部の別の一例を示す断面図である。 図９は、第２のガス供給部の別の一例を示す図である。 別の実施形態に係るプラズマ処理装置の破断斜視図である。 別の実施形態に係るプラズマ処理装置の破断斜視図である。 図１１に示すガス供給部品の斜視図である。 別の実施形態に係るガス供給部品を示す斜視図である。 別の実施形態に係るガス供給部品を示す斜視図である。 シミュレーションによって求めた径方向における電子密度分布を示すグラフである。 更なるシミュレーションによって求めた径方向における電子密度分布を示すグラフである。 更なるシミュレーションによって求めた径方向における電子密度分布を示すグラフである。 更なるシミュレーションによって求めた径方向における電子密度分布を示すグラフである。 実験用の生産物を概略的に示す図である。 実験例１において作成したゲートのゲート幅の測定結果を示すグラフである。 実験例２において作成したゲートのゲート幅の測定結果を示すグラフである。 実験例３において作成したゲートのゲート幅の測定結果を示すグラフである。 実験例４において作成したゲートのゲート幅の測定結果を示すグラフである。 比較実験において作成したゲートのゲート幅の測定結果を示すグラフである。 ガス供給部品の別の一例を示す断面図である。 ガス供給部品の更に別の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の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附すこととする。

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、アンテナ１４、同軸導波管１６、誘電体窓１８、ステージ２０、及びガス供給部２２を備えている。また、プラズマ処理装置１０は、一実施形態のガス供給部品２４を備えている。

処理容器１２は、被処理基体Ｗにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、底部１２ｂ、及び、天部１２ｃを含み得る。側壁１２ａは、軸線Ｘが延びる方向（以下、「軸線Ｘ方向」という）に延在する略筒形状を有している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。底部１２ｂには、排気用の排気孔１２ｈが設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓１８によって閉じられている。誘電体窓１８は、側壁１２ａの上端部と天部１２ｃとの間に狭持されている。この誘電体窓１８と側壁１２ａの上端部との間には封止部材２６が介在していてもよい。封止部材２６は、例えばＯリングであり、処理容器１２の密閉に寄与する。

プラズマ処理装置１０は、マイクロ波発生器２８、チューナ３０、導波管３２、及び、モード変換器３４を更に備え得る。マイクロ波発生器２８は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器２８は、チューナ３０、導波管３２、及びモード変換器３４を介して、同軸導波管１６の上部に接続されている。同軸導波管１６は、その中心軸線である軸線Ｘに沿って延在している。同軸導波管１６は、外側導体１６ａ及び内側導体１６ｂを含んでいる。外側導体１６ａは、軸線Ｘ方向に延びる筒形状を有している。外側導体１６ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット３６の上部に電気的に接続され得る。内側導体１６ｂは、外側導体１６ａの内側に設けられている。内側導体１６ｂは、軸線Ｘに沿って延びている。内側導体１６ｂの下端は、アンテナ１４のスロット板４０に接続している。

一実施形態においては、アンテナ１４は、天部１２ｃに形成された開口内に配置されて得る。このアンテナ１４は、誘電体板３８及びスロット板４０を含んでいる。誘電体板３８は、略円板形状を有している。誘電体板３８は、例えば、石英又はアルミナから構成される。誘電体板３８は、スロット板４０と冷却ジャケット３６の下面の間に狭持されている。アンテナ１４は、したがって、誘電体板３８、スロット板４０、及び、冷却ジャケット３６の下面によって構成され得る。

スロット板４０は、複数のスロット対が形成された略円板状の金属板である。一実施形態においては、アンテナ１４は、ラジアルラインスロットアンテナであり得る。図２は、図１に示すスロット板の一例を示す平面図である。スロット板４０には、複数のスロット対４０ａが形成されている。複数のスロット対４０ａは、径方向に所定の間隔で設けられており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。複数のスロット対４０ａの各々は、二つのスロット孔４０ｂ及び４０ｃを含んでいる。スロット孔４０ｂとスロット孔４０ｃは、互いに交差又は直交する方向に延びている。

図１を再び参照する。このアンテナ１４では、マイクロ波発生器２８により発生されたマイクロ波は、同軸導波管１６を通って、誘電体板３８に伝播され、スロット板４０のスロット孔から誘電体窓１８に与えられる。

誘電体窓１８は、略円板形状を有しており、例えば、石英又はアルミナから構成されている。誘電体窓１８は、スロット板４０の直下に設けられている。誘電体窓１８は、アンテナ１４から受けたマイクロ波を透過して、当該マイクロ波を処理空間Ｓに導入する。これにより、誘電体窓１８の直下に電界が発生し、処理空間内にプラズマが発生する。このように、プラズマ処理装置１０によれば、磁場を加えずにマイクロ波を用いてプラズマを発生させることが可能である。

一実施形態においては、誘電体窓１８の下面は、凹部１８ａを画成し得る。凹部１８ａは、軸線Ｘ周りに環状に設けられており、テーパ形状を有している。この凹部１８ａは、導入されたマイクロ波による定在波の発生を促進するために設けられており、マイクロ波によるプラズマを効率的に生成することに寄与し得る。

プラズマ処理装置１０では、ガス供給部２２によって軸線Ｘに沿って処理ガスが噴射され、当該処理ガスが処理空間内に供給される。図３は、ガス供給部（第１のガス供給部）の構成の一例を詳細に示す拡大断面図である。図１及び図３に示すように、一実施形態においては、ガス供給部２２は、導管４２及びインジェクタ４４を含み得る。導管４２は、本体部４２ａ及び端部４２ｂを含んでいる。本体部４２ａは、端部４２ｂよりも細い管である。本体部４２ａは、同軸導波管１６の内側導体１６ｂの内孔の中に設けられており、軸線Ｘに沿って延在している。端部４２ｂは、本体部４２ａの先端に連続しており、略円板形状を有している。導管４２には、本体部４２ａ及び端部４２ｂにわたって貫通するガス供給用の内孔が設けられている。誘電体窓１８には軸線Ｘに沿って空間が形成されており、導管４２の端部４２ｂは当該空間内に配置されている。誘電体窓１８の当該空間は処理空間Ｓに繋がる孔１８ｈに連続している。

図３に示すように、内側導体１６ｂは、上述したように、スロット板４０に接続されている。一実施形態においては、アンテナ１４には、軸線Ｘに沿って設けられた貫通孔が形成されている。当該貫通孔を画成するスロット板４０の内側縁部は、内側導体１６ｂの下端と金属製の部材Ｍ１０とにより、狭持されている。この部材Ｍ１０は、内側導体１６ｂの下端にねじＳｃ１０によって固定されている。また、スロット板４０の下面には、導管４２の端部４２ｂの上面が接触している。このように、内側導体１６ｂ、スロット板４０、及び導管４２は、電気的に接続されている。

図３に示すように、インジェクタ４４は、上述した誘電体窓１８の空間内において導管４２の端部４２ｂの下に設けられている。インジェクタ４４には、軸線Ｘ方向に延びる複数の貫通孔が形成されている。インジェクタ４４は、ねじＳｃ１２によって端部４２ｂに固定されている。このインジェクタ４４と端部４２ｂの下面との間には、インジェクタ４４の複数の貫通孔の上部開口を囲むように、Ｏリングといった封止部材Ｍ１２が設けられている。また、インジェクタ４４の下面と誘電体窓１８との間には、孔１８ｈ及びインジェクタ４４の複数の貫通孔の下部開口を囲むように、Ｏリングといった封止部材Ｍ１４が設けられている。図３に示すガス供給部２２によれば、導管４２、インジェクタ４４、及び孔１８ｈを介して、軸線Ｘに沿って処理ガスが噴射される。

図１を再び参照する。ステージ２０は、処理容器１２内に設けられている。ステージ２０は、軸線Ｘ方向において、誘電体窓１８の下方に設けられている。一実施形態においては、ステージ２０は、台２０ａ、及び、静電チャック２０ｂを含んでいる。

台２０ａは、筒状支持部４６に支持されている。筒状支持部４６は、絶縁性の材料で構成されており、底部１２ｂから垂直上方に延びている。また、筒状支持部４６の外周には、導電性の筒状支持部４８が設けられている。筒状支持部４８は、筒状支持部４６の外周に沿って処理容器１２の底部１２ｂから垂直上方に延びている。この筒状支持部４８と側壁１２ａとの間には、環状の排気路５０が形成されている。

排気路５０の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板５２が取り付けられている。排気路５０は、排気孔１２ｈを提供する排気管５４に接続しており、当該排気管５４には排気装置５６が接続されている。排気装置５６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置５６により、処理容器１２内の処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。また、排気装置５６を動作させることにより、ステージ２０の外周から排気路５０を介して処理ガス等のガスを排気することができる。

台２０ａは、高周波電極を兼ねている。台２０ａには、マッチングユニット６０及び給電棒６２を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源５８が電気的に接続されている。高周波電源５８は、被処理基体Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波電力を所定のパワーで出力する。マッチングユニット６０は、高周波電源５８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。

台２０ａの上面には、静電チャック２０ｂが設けられている。一実施形態においては、静電チャック２０ｂの上面は、被処理基体Ｗを載置するための載置領域を構成している。この静電チャック２０ｂは、被処理基体Ｗを静電吸着力で保持する。静電チャック２０ｂの径方向外側には、被処理基体Ｗの周囲を環状に囲むフォーカスリングＦが設けられている。静電チャック２０ｂは、電極２０ｄ、絶縁膜２０ｅ、及び、絶縁膜２０ｆを含んでいる。電極２０ｄは、導電膜によって構成されており、絶縁膜２０ｅと絶縁膜２０ｆの間に設けられている。電極２０ｄには、高圧の直流電源６４がスイッチ６６及び被覆線６８を介して電気的に接続されている。静電チャック２０ｂは、直流電源６４から印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、その上面に被処理基体Ｗを吸着保持することができる。

台２０ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室２０ｇが設けられている。この冷媒室２０ｇには、チラーユニットから配管７０，７２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。静電チャック２０ｂ上の被処理基体Ｗの処理温度は、冷媒の温度によって制御され得る。さらに、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管７４を介して静電チャック２０ｂの上面と被処理基体Ｗの裏面との間に供給される。

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、温度制御機構として、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣＳ、及び、ＨＥＳを更に備え得る。ヒータＨＴは、天部１２ｃ内に設けられており、アンテナ１４を囲むように、環状に延在している。また、ヒータＨＳは、側壁１２ａ内に設けられており、環状に延在している。ヒータＨＳは、例えば、処理空間Ｓの高さ方向（即ち、軸線Ｘ方向）の中間に対応する位置に設けられ得る。ヒータＨＣＳは、台２０ａ内に設けられている。ヒータＨＣＳは、台２０ａ内において、上述した載置領域の中央部分の下方、即ち軸線Ｘに交差する領域に設けられている。また、ヒータＨＥＳは、台２０ａ内に設けられており、ヒータＨＥＳを囲むように環状に延在している。ヒータＨＥＳは、上述した載置領域の外縁部分の下方に設けられている。

以下、図１と共に、図４、図５、及び図６を参照して、ガス供給部品２４にて詳細に説明する。ここで、図４は、図１に示すプラズマ処理装置の破断斜視図である。また、図５は、ガス供給部品の一例を示す斜視図であり、図６は、ガス供給部品の一例を示す断面図である。

ガス供給部品２４は、環状板７６を含んでいる。環状板７６は、誘電体製の環状の板であり、例えば、石英、アルミナ等のセラミックから構成される。環状板７６は、その中心孔を軸線Ｘが通過するように（例えば、軸線Ｘと同軸に）、誘電体窓１８とステージ２０の間に設けられる。

環状板７６は、被処理基体Ｗの中央、即ち、軸線Ｘに交差する部分の上方におけるプラズマの密度を低減させるために設けられている。これにより、環状板７６は、プラズマ処理により被処理基体Ｗに形成される形状の寸法バラツキを低減させることに寄与する。また、環状板７６の中心孔は、ガス供給部２２からのガスをステージ２０に向けて通過させるために設けられている。環状板７６の外径は、例えば、被処理基体Ｗの外径の０．５倍〜１．５倍である。被処理基体Ｗの外径が３００ｍｍである場合には、環状板７６の外径は１５０ｍｍ〜４５０ｍｍであり得る。また、環状板７６の中心孔の直径は、例えば、４０ｍｍ〜１００ｍｍである。

一実施形態においては、環状板７６は、誘電体窓１８から軸線Ｘ方向に５０ｍｍ以上離れて配置され得る。誘電体窓１８から５０ｍｍ以上離れた領域は、プラズマの拡散領域である。したがって、かかる領域に配置されることにより、誘電体製の環状板７６のプラズマによる損傷が抑制され得る。

また、ガス供給部品２４は、ガス供給部（第２のガス供給部）７８を提供している。一実施形態においては、ガス供給部７８は、環状管７８ａを含んでいる。環状管７８ａは、石英、アルミナ等のセラミックスといった誘電体から構成されており、軸線Ｘの周囲に環状に延在している。また、ガス供給部７８は、複数のガス噴射孔７８ｂを提供している。複数のガス噴射孔７８ｂは、環状管７８ａによって画成される処理ガスの経路に接続しており、当該経路に供給された処理ガスを噴射する。これら噴射孔７８ｂの孔径（即ち、直径）は、例えば、０．５ｍｍである。

複数のガス噴射孔７８ｂは、軸線Ｘの周囲において環状に配列されており、例えば、等間隔に配列されている。複数のガス噴射孔７８ｂは、軸線Ｘに対して、ステージ２０の載置領域、即ち静電チャック２０ｂの外縁よりも内方に設けられている。また、図６に示すように、一実施形態では、複数のガス噴射孔７８ｂは、軸線Ｘと平行に下方に向いている。したがって、複数のガス噴射孔７８ｂは、環状管７８ａからの処理ガスを被処理基体Ｗの中間領域に向けて噴射する。なお、被処理基体Ｗの中間領域とは、被処理基体Ｗの中央領域、即ち、軸線Ｘに交差する被処理基体Ｗの領域と被処理基体Ｗの外縁を含む外縁領域との間の環状の領域である。

かかるガス供給部７８によれば、ガス供給部２２からの処理ガスの流れとガス供給部７８からの処理ガスの流れが衝突することによる滞留が抑制され、これら処理ガスは、ステージ２０の外周に設けられた排気路５０から排気される。このように、被処理基体Ｗは、比較的均一に処理ガスに晒されることになる。したがって、被処理基体Ｗの特定の領域に反応生成物が集中して堆積することが抑制され、その結果、被処理基体Ｗに形成する形状の寸法バラツキを低減させることが可能となる。

図４〜図６に示す実施形態では、環状管７８ａは、Ｕ字状の断面を有しており、環状板７６の上面に接合されており、環状管７８ａと環状板７６の上面との間に、処理ガス用の経路が画成されている。また、この実施形態では、複数のガス噴射孔７８ｂは、環状管７８ａの下方において環状板７６に形成されている。即ち、ガス供給部７８は、環状板７６に一体形成されている。この実施形態によれば、環状板７６の下面は、実質的に平坦な面となる。その結果、環状板７６の下面における処理ガス等の滞留が抑制され、当該下面に堆積物が発生することが抑制される。なお、環状管７８ａは、環状板７６の下面に取り付けられていてもよい。この場合には、複数のガス噴射孔７８ｂは、環状管７８ａの底面に形成され得る。

一実施形態においては、ガス供給部品２４は、環状板７６及び環状管７８ａを支持する支持構造を含み得る。一実施形態においては、この支持構造は、複数の棒状部８０を含んでいる。図４及び図５に示す形態では、棒状部８０の本数は３本である。なお、棒状部８０の本数は、本実施形態に限定されるものではない。

複数の棒状部８０は、石英、アルミナ等のセラミックといった誘電体から構成される。一実施形態においては、複数の棒状部８０の一端は、環状管７８ａに接合されている。これら棒状部８０は、軸線Ｘに対して放射方向に延在して、処理容器１２によって支持されている。これら棒状部８０は、実質的に等間隔に設けられ得る。

一実施形態においては、複数の棒状部８０のうち棒状部８０ａは、環状管７８ａに接続する導管を構成している。棒状部８０ａの他端からは、処理ガスが供給され、当該処理ガスは環状管７８ａに供給される。また、複数の棒状部８０のうち他の棒状部８０ｂは、処理ガスを供給せず、環状板７６及び環状管７８ａの支持に寄与し得る。一例では、棒状部８０の直径は８ｍｍであり、棒状部８０ａの内孔の直径は５ｍｍである。なお、複数の棒状部８０のうち棒状部８０ａの本数は、本実施形態の本数に限定されるものではなく、複数の棒状部８０に一本よりも多い棒状部８０ａが含まれていてもよい。

以下、図７を参照する。図７は、一実施形態に係るプラズマ処理装置のガス供給系を概略的に示す図である。図７に示すように、プラズマ処理装置１０は、一実施形態においては、共通ガス供給系８２、及び、添加ガス供給系８４を含み得る。共通ガス供給系８２は、複数の流量制御バルブ８２ａ〜８２ｘを有している。共通ガス供給系８２の流量制御バルブ８２ａ〜８２ｘは、共通ガスラインＧＬ１０に接続されており、当該共通ガスラインＧＬ１０は、フロースプリッタＦＳに接続されている。フロースプリッタＦＳは、共通ガスラインＧＬ１０からのガスを、ガスラインＧＬ１２とガスラインＧＬ１４に分岐させる。また、フロースプリッタＦＳは、ガスラインＧＬ１２に供給するガスの流量とガスラインＧＬ１４に供給するガスの流量との比を制御する。これらガスラインＧＬ１２及びＧＬ１４のうちガスラインＧＬ１２は、ガス供給部２２にガスを供給する。ガスラインＧＬ１２は、例えば、導管４２に接続され得る。また、ガスラインＧＬ１４は、ガス供給部７８にガスを供給する。例えば、ガスラインＧＬ１４は、棒状部８０ａの他端に接続され得る。

添加ガス供給系８４は、複数の流量制御バルブ８４ａ〜８４ｘを有している。流量制御バルブ８４ａ〜８４ｘは、ガスラインＧＬ１６に接続されており、当該ガスラインＧＬ１６は、ガスラインＧＬ１４に接続されている。したがって、添加ガス供給系８４からのガスは、ガス供給部７８に供給される。

流量制御バルブ８２ａ〜８２ｘは、複数のガス種のガス源にそれぞれ接続され得る。また、流量制御バルブ８４ａ〜８４ｘも、複数のガス種のガス源にそれぞれ接続され得る。ガス源から供給されるガスは、プラズマエッチング処理、プラズマＣＶＤ処理に応じた処理ガスである。例えばＰｏｌｙ−Ｓｉ等のシリコン系の膜をエッチングするときには、ガス源からのガスは、Ａｒガス、ＨＢｒガス（又はＣｌ_２ガス）、Ｏ_２ガスであり得る。ＳｉＯ_２等の酸化膜をエッチングするときは、ガス源からのガスは、Ａｒガス、ＣＨＦ系ガス、ＣＦ系ガス、Ｏ_２ガスであり得る。また、ＳｉＮ等の窒化膜をエッチングするときは、ガス源からのガスは、Ａｒガス、ＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガス、Ｏ_２ガスであり得る。

ＣＨＦ系ガスとしては、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_３ＣＨ_２Ｆ、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_４ＣＨ_２Ｆ、ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＨ_２Ｆ、ＣＨＣＨ_３Ｆ_２、ＣＨＦ_３、ＣＨ_３Ｆ及びＣＨ_２Ｆ_２などを挙げることができる。また、ＣＦ系ガスとしては、Ｃ（ＣＦ_３）_４、Ｃ（Ｃ_２Ｆ_５）_４、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_２Ｆ_２、及びＣ_５Ｆ_８などを挙げることができる。

図７に示すように、プラズマ処理装置１０は、コントローラＣｎｔを更に備え得る。コントローラＣｎｔは、プラズマ処理装置１０の各種要素を制御するための制御信号を出力する。コントローラＣｎｔは、流量制御バルブ８２ａ〜８２ｘ及び流量制御バルブ８４ａ〜８４ｘのそれぞれからのガスの流量を制御することができる。また、コントローラＣｎｔは、フロースプリッタＦＳにおけるガスの分岐比率を制御することができる。さらに、コントローラＣｎｔは、マイクロ波発生器２８のマイクロ波の発生、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣＳ、及びＨＥＳそれぞれの温度、排気装置５６の動作等を制御することができる。

かかるプラズマ処理装置１０によれば、ガス供給部２２のガス流量とガス供給部７８のガス流量の比を制御することができる。したがって、被処理基体Ｗの径方向における各部の処理速度の制御性が向上される。また、添加ガス供給系８４からの添加ガスを用いることにより、被処理基体Ｗの中周領域及び外縁領域の処理速度の制御性が高められる。さらに、ヒータＨＣＳの温度とヒータＨＥＳの温度を独立して制御することができるので、被処理基体Ｗの径方向における各部の処理速度の制御性が更に向上される。

以下、種々の別の実施形態について説明する。図８は、第２のガス供給部の別の一例を示す断面図である。図８に示すように、複数のガス噴射孔７８ｂは、下方に向かうにつれて軸線Ｘから離れるように向けられていてもよい。図８に示す複数のガス噴射孔７８ｂからは、処理ガスが下方外側に向けて噴射される。図８に示すガス噴射孔７８ｂによれば、ガス供給部２２からのガスとのガス供給部７８からのガスとの衝突がより効果的に抑制される。

次に、図９を参照する。図９は、第２のガス供給部の別の一例を示す図である。図９においては、部分（ａ）に、軸線Ｘ方向に見た第２のガス供給部の拡大平面図が示されており、部分（ｂ）には、Ａ−Ａ線に沿った断面図が示されている。図９において、参照符号Ｖは、ガス孔の向きを示す矢印を指している。図９に示す例では、複数のガス噴射孔７８ｂは、下方且つ周方向に傾斜する方向に向けられている。

より詳細に説明するために、一つのガス噴射孔７８ｂに着目する。図９の部分（ａ）に示すように、ガス噴射孔７８ｂは、軸線Ｘと当該ガス噴射孔７８ｂの中心を含む面に対して９０度より小さい角度αで交差する面（Ａ−Ａ断面）に沿って形成されている。また、図９の部分（ｂ）に示すように、断面Ａ−Ａにおいては、ガス噴射孔７８ｂの向きは、軸線Ｘに平行な軸線Ｘ１に対して９０度より小さい角度βを有するように、下方に向けられている。このように形成された複数のガス噴射孔７８ｂからのガスは、下方且つ軸線Ｘから離れる方向に向かう渦状の流れを形成する。図９に示す実施形態によれば、上述した処理ガスの滞留がより効果的に抑制され得る。

次に、図１０を参照する。図１０は、別の実施形態に係るプラズマ処理装置の破断斜視図である。図１０に示すプラズマ処理装置１０２は、ガス供給部品２４に代わるガス供給部品２４２を備えている点で、プラズマ処理装置１０と異なっている。ガス供給部品２４２では、複数の棒状部８０は、軸線Ｘに対して所定の半径内の領域よりも外側において下方に屈曲されている。換言すると、複数の棒状部８０は、軸線Ｘに対してステージ２０の載置領域の外縁、即ち静電チャック２０ｂの外縁よりも外側において、下方に折り曲げられている。このガス供給部品２４２によれば、環状板７６の軸線Ｘ方向の位置を誘電体窓１８に近付けることができる。その結果、径方向においてより均一なプラズマの分布が得られる。また、複数の棒状部８０の各々と環状管７８ａとの接続部分における応力を緩和することができる。これにより、ガス供給部品２４２の安全率が向上される。

次に、図１１及び図１２を参照する。図１１は別の実施形態に係るプラズマ処理装置の破断斜視図であり、図１２は図１１に示すガス供給部品の斜視図である。図１１に示すプラズマ処理装置１０４は、ガス供給部品２４に代わるガス供給部品２４４を備えている点で、プラズマ処理装置１０と異なっている。

ガス供給部品２４４は、軸線Ｘに対して放射方向に延びる複数の棒状部８０、リング部８６、及び、複数の外側棒状部８８を含んでいる。複数の棒状部８０、リング部８６、及び、複数の外側棒状部８８は何れも、石英、アルミナ等のセラミックといった誘電体から構成されている。

リング部８６は、軸線Ｘから所定の半径内の領域よりも外側において軸線Ｘを囲むように環状に延在している。換言すると、リング部８６は、軸線Ｘに対してステージ２０の載置領域の外縁、即ち静電チャック２０ｂの外縁よりも外側において、環状に延在している。複数の棒状部８０の一端は、環状管７８ａに接続されており、複数の棒状部８０の他端は、リング部８６に接続されている。図１１及び図１２に示す実施形態では、複数の棒状部８０の本数は８本である。

複数の外側棒状部８８は、軸線Ｘに対してリング部８６よりも外側に設けられている。これら外側棒状部８８の一端は、リング部８６に接続されている。また、複数の外側棒状部８８の他端は、処理容器１２によって支持されている。本実施形態では、複数の外側棒状部８８の本数は３本である。複数の外側棒状部８８のうち外側棒状部８８ａは、放射方向において棒状部８０ａと連続している。外側棒状部８８ａと棒状部８０ａは、環状管７８ａに処理ガスを供給する導管を構成している。複数の外側棒状部８８のうち他の外側棒状部８８ｂは、軸線Ｘに交差する面内において屈曲されている。

このガス供給部品２４４によれば、ガス供給部品２４よりも多い本数の棒状部８０を用いることにより、上方に棒状部８０が存在する領域と存在しない領域でのプラズマの密度の差異が低減される。即ち、軸線Ｘに対して周方向において、より均一なプラズマの分布が得られる。また、棒状部８０と環状管７８ａの接続部の応力が緩和される。さらに、外側棒状部８８ｂが折り曲げられていることにより、外側棒状部８８ｂとリング部８６の接続部における応力が緩和さる。したがって、ガス供給部品２４４は、より高められた安全率を有する。なお、棒状部８０の本数及び外側棒状部８８の本数は、本実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の本数よりも多くても少なくてもよい。また、全ての外側棒状部８８が折り曲げておらず、軸線Ｘに対して放射方向に延びていてもよい。また、棒状部８０ａ及び外側棒状部８８ａの本数は本実施形態の本数に限定されるものではく、複数の棒状部８０及び複数の外側棒状部８８ａに１本より多い棒状部８０ａ及び１本より多い外側棒状部８８ａが、それぞれ含まれていてもよい。

次に図１３を参照する。図１３は、別の実施形態に係るガス供給部品を示す斜視図である。図１３に示すガス供給部品２４６では、複数の棒状部８０が、リング部８６の上方で下方に折り曲げられて、当該リング部８６に接続している。このガス供給部品２４６によれば、環状板７６の軸線Ｘ方向の位置を誘電体窓１８に近付けることができる。また、複数の棒状部８０の各々と環状管７８ａとの接続部分における応力を更に緩和することができる。これにより、ガス供給部品２４６の安全率が向上される。なお、本実施形態では、棒状部８０の本数は８本であり、外側棒状部８８の本数が３本であるが、棒状部８０の本数及び外側棒状部８８の本数は、本実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の本数よりも多くても少なくてもよい。また、全ての外側棒状部８８が折り曲げておらず、軸線Ｘに対して放射方向に延在していてもよい。また、棒状部８０ａ及び外側棒状部８８ａの本数は本実施形態の本数に限定されるものではく、複数の棒状部８０及び複数の外側棒状部８８ａに、１本より多い棒状部８０ａ及び１本より多い外側棒状部８８ａがそれぞれ含まれていてもよい。

次に図１４を参照する。図１４は、別の実施形態に係るガス供給部品を示す斜視図である。図１４に示すガス供給部品２４８では、複数の棒状部８０のうち棒状部８０ａ及び棒状部８０ｂの他端が処理容器１２によって支持される。棒状部８０ｂは、所定の半径内の領域よりも外側において屈曲されている。棒状部８０ｂは、例えば、軸線Ｘに交差する面内において屈曲されている。また、ガス供給部品２４８は、複数の棒状部８０ｂの一部として一以上の棒状部８０ｃを含んでいる。

図１４に示すように、一以上の棒状部８０ｃは、他の棒状部８０の間に設けられ得る。棒状部８０ｃの一端は、環状管７８ａに接続されている。棒状部８０ｃは、軸線Ｘに対して放射方向に延びており、その他端は、所定の半径内の領域よりも外側において自由端を構成している。換言すると、棒状部８０ｃの他端は、軸線Ｘに対してステージ２０の載置領域の外縁、即ち静電チャック２０ｂの外縁と処理容器１２の側壁１２ａ（内壁）との間において自由端を構成している。

ガス供給部品２４８によれば、棒状部８０ｂが屈曲されているので、当該棒状部８０ｂと環状管７８ａの接続部における応力が緩和される。また、棒状部８０ｃにより棒状部８０の本数を増やすことができるので、軸線Ｘに対して周方向において、より均一なプラズマの分布が得られる。

以下、上述したプラズマ処理装置のシミュレーション結果について説明する。図１５は、シミュレーションによって求めた径方向における電子密度分布を示すグラフである。図１５のグラフ（ａ）〜（ｃ）は、実施形態のプラズマ処理装置に関する条件をシミュレーションにより変更して求めた電子密度の径方向分布を示している。これら電子密度の径方向分布は、ステージ２０の上面、即ち、静電チャック２０ｂの上面の５ｍｍ上において求めたものである。図１５のグラフ（ａ）〜（ｃ）において横軸は、軸線Ｘからの径方向の距離ｄを示しており、縦軸は、電子密度Ｎｅ［ｍ^−３］を示している。なお、図１５のグラフ（ａ）〜（ｃ）において、実線で示す特性は、二つの棒状部８０の周方向中間の下方における特性を示しており、点線で示す特性は、一つの棒状部８０の下方における特性を示している。

図１５のグラフ（ａ）〜（ｃ）に示す特性は、処理ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用い、処理容器１２内部での圧力を２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）に設定し、ステージ２０の上面と誘電体窓１８の下面との間のギャップを２４５ｍｍに設定したシミュレーションにより求めた。図１５のグラフ（ａ）に示す特性を得たときのシミュレーションにおいては、ガス供給部品として図４及び図５に示すガス供給部品を用いた。また、図１５のグラフ（ｂ）及び（ｃ）に示す特性を得たときのシミュレーションにおいては、ガス供給部品として図１０に示すガス供給部品のように棒状部８０を屈曲させることにより、環状板７６の軸線Ｘ方向の位置を調整した。図１５のグラフ（ａ）〜（ｃ）に関するシミュレーションにおけるその他の条件は以下の通りである。

＜図１５のグラフ（ａ）に関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ
＜図１５のグラフ（ｂ）に関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：１２０ｍｍ
＜図１５のグラフ（ｃ）に関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：１５０ｍｍ

図１５のグラフ（ａ）〜（ｃ）に示す特性を参照すれば明らかなように、環状板７６を用いることによりステージ２０の中央上方のプラズマの密度が低減されることが、本シミュレーションにより確認された。また、図１５のグラフ（ａ）〜（ｃ）に示す特性を参照すれば明らかなように、ステージ２０から環状板７６までの距離が大きくなるほど、即ち、環状板７６の位置が誘電体窓１８に近いほど、径方向により均一なプラズマの分布が得られることが本シミュレーションにより確認された。

次に、図１６を参照する。図１６は、更なるシミュレーションによって求めた径方向における電子密度分布を示すグラフである。図１６に示すグラフは、実施形態のプラズマ処理装置に関する条件をシミュレーションにより変更して求めた電子密度の径方向分布を示している。図１６のグラフに示す特性は、図１５のグラフ（ａ）の特性を得たときと同様のシミュレーションにおいて、以下に示す点について条件を変更して得たものである。
＜図１６のグラフに関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：１５０ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ

図１５のグラフ（ａ）及び図１６のグラフに示す特性を比較すれば明らかなように、１５０ｍｍの直径を有する環状板７６と２００ｍｍの直径を有する環状板７６では、両者の電子密度の絶対値に差はあるが、両者の径方向のプラズマの分布がもつ傾向には大きな差異がないことが、本シミュレーションにより確認された。

次に、図１７を参照する。図１７のグラフ（ａ）〜（ｃ）は、更なるシミュレーションによって求めた径方向における電子密度分布を示すグラフである。図１７に示すグラフ（ａ）〜（ｃ）は、実施形態のプラズマ処理装置に関する条件をシミュレーションにより変更して求めた電子密度の径方向分布を示している。図１７のグラフ（ａ）〜（ｃ）の特性は、図１５のグラフ（ａ）の特性を得たときと同様のシミュレーションにおいて、棒状部８０ｂを放射方向に直線状に延ばした図１４に示すガス供給部品を用いることにより得た。さらに、図１７のグラフ（ａ）〜（ｃ）の特性は、図１５のグラフ（ａ）の特性を得たときのシミュレーションの条件から以下に示す点について条件を変更して得た。

＜図１７のグラフ（ａ）に関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ
＜図１７のグラフ（ｂ）に関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：１００ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ
＜図１７のグラフ（ｃ）に関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：２５０ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：１４０ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ

図１７のグラフ（ａ）〜（ｃ）に示す特性を比較すれば明らかなように、環状板７６の中心孔の直径が大きくなると、ステージ２０の中央上方におけるプラズマの遮蔽効果が薄れることが、本シミュレーションにより確認された。また、環状板７６の中心孔の直径が１００ｍｍ以下であれば、ステージ２０の中央上方におけるプラズマの遮蔽効果が得られることが確認された。なお、ガス供給部２２からのガスを通過させるためには、中心孔の直径は一定の大きさ（例えば、４０ｍｍ）以上であり得る。

次に図１８を参照する。図１８は、更なるシミュレーションによって求めた径方向における電子密度分布を示すグラフである。図１８に示すグラフ（ａ）及び（ｂ）は、実施形態のプラズマ処理装置に関する条件をシミュレーションにより変更して求めた電子密度の径方向分布を示している。図１８のグラフ（ａ）の特性は、図１５のグラフ（ａ）の特性を得たときと同様のシミュレーションにおいて、図１２に示すガス供給部品を用いて得た。また、図１８のグラフ（ｂ）の特性は、図１５のグラフ（ａ）の特性を得たときと同様のシミュレーションにおいて、図１３に示すガス供給部品を用いて得た。さらに、図１８のグラフ（ａ）及び（ｂ）に示す特性は、図１５のグラフ（ａ）の特性を得たときのシミュレーションの条件から以下に示す点について条件を変更して得た。

＜図１８のグラフ（ａ）に関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ
＜図１８のグラフ（ｂ）に関するシミュレーションにおけるパラメータ＞
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
ステージ２０の上面から環状板７６の下面までの距離：１２０ｍｍ

図１５のグラフ（ａ）、図１７のグラフ（ａ）、図１８のグラフ（ａ）及び（ｂ）の特性を参照すれば明らかなように、棒状部８０の本数が多くなるほど、二つの棒状部８０の周方向中間の下方におけるプラズマの分布と、一つの棒状部８０の下方におけるプラズマの分布との差異が小さくなることが本シミュレーションにより確認された。また、棒状部８０の本数が６本以上であると、より周方向に均一なプラズマの分布が得られることが確認された。さらに、図１５のグラフ（ａ）に示す特性の傾向と図１８のグラフ（ａ）に示す特性の傾向とを比較すれば明らかなように、リング部８６がプラズマの分布に与える影響は軽微なものであることが確認された。

以下、図１９を参照して、実施形態のプラズマ処理装置を用いて行った実験例１〜４について説明する。また、比較実験についても説明する。図１９は、実験用の生産物を概略的に示す図である。図１９に示す生産物Ｐ１９は、フィン型ＦＥＴの複数のゲートをエッチングにより作成することにより得られるものである。生産物Ｐ１０は、Ｓｉ製の基板Ｐ１２の一主面に、エッチング停止層として機能するＳｉＯ_２製の層Ｐ１４を有している。また、層Ｐ１４上には、略直方体形状のフィンＰ１６が設けられている。フィンＰ１６は、後にソース領域、ドレイン領域、及びチャンネル領域となる部分である。生産物Ｐ１０は、フィンＰ１４のチャンネル領域を覆うようにＰｏｌｙ−Ｓｉ製の複数のゲートＰ１８を有している。複数のゲートＰ１８の上面には、ＳｉＮ製の層Ｐ２０がそれぞれ設けられている。層Ｐ２０は、ゲートＰ１８をエッチングにより形成する際にエッチングマスクとして用いられるものである。

このような生産物Ｐ１０のゲートＰ１８は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ半導体層を層Ｐ１４及びフィンＰ１６上に形成し、次いで、当該Ｐｏｌｙ−Ｓｉ半導体層上に層Ｐ２０をパターニングし、層Ｐ２０をマスクとして用いて当該Ｐｏｌｙ−Ｓｉ半導体層をエッチングすることにより、形成することができる。

なお、実験例１〜４及び比較実験では、ゲートＰ１８の高さ、ゲートＰ１８の幅、及び、隣接するゲートＰ１８間のギャップの設定値をそれぞれ、２００ｎｍ、３０ｎｍ、３０ｎｍとし、被処理基体Ｗの直径は、３００ｍｍとした。

実験例１及び３においては、図１、図４及び図６に示す構成を有するプラズマ処理装置を用いて、生産物Ｐ１０のゲートＰ１８を作成した。また、実験例２では、図１０及び図６に示す構成のプラズマ処理装置を用いて、生産物Ｐ１０のゲートＰ１８を作成した。また、実験例４では、図１、図４、及び図９に示す構成を有するプラズマ処理装置を用いて、生産物Ｐ１０のゲートＰ１８を作成した。なお、実験例４における角度αは６０度、角度βは４７．７度であった。また、比較実験では、図１のプラズマ処理装置のガス供給部品に代えて周辺ガス供給部を有するプラズマ処理装置を用いて生産物Ｐ１０のゲートＰ１８を作成した。なお、周辺ガス供給部は、ステージ２０から軸線Ｘ方向に高さ９０ｍｍの位置において、軸線Ｘを中心とする直径４００ｍｍの環状の導管を設け、当該導管の内側壁面に軸線Ｘを向く複数のガス噴射孔を形成したものである。実験例１〜４及び比較実験のその他の条件を以下に示す。

＜実験例１の条件＞
ステージの上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
処理容器内の圧力：１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
マイクロ波発生器に対する供給電力：２５００Ｗ
ステージの台２０ａに対する供給電力：１８０Ｗ
処理ガスの流量
Ａｒ： １０００ｓｃｃｍ
ＨＢｒ： ８００ｓｃｃｍ
Ｏ_２： １６ｓｃｃｍ
流量比（ガス供給部２２の流量：ガス供給部７８の流量） ４３：５７
ヒータＨＴの温度： ８０℃
ヒータＨＳの温度： ８０℃
ヒータＨＣＳの温度： ６０℃
ヒータＨＥＳの温度： ４５℃
台２０ａに供給した冷媒の温度： ２５℃
処理時間：１００秒

＜実験例２の条件＞
ステージの上面から環状板７６の下面までの距離：１５０ｍｍ
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
処理容器内の圧力：１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
マイクロ波発生器に対する供給電力：２５００Ｗ
ステージの台２０ａに対する供給電力：１５０Ｗ
処理ガスの流量
Ａｒ： ９００ｓｃｃｍ
ＨＢｒ： ７２０ｓｃｃｍ
Ｏ_２： １４ｓｃｃｍ
流量比（ガス供給部２２の流量：ガス供給部７８の流量） ２５：７５
ヒータＨＴの温度： ８０℃
ヒータＨＳの温度： ８０℃
ヒータＨＣＳの温度： ５５℃
ヒータＨＥＳの温度： ５０℃
台２０ａに供給した冷媒の温度： ２０℃
処理時間：１２０秒

＜実験例３の条件＞
ステージの上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ
環状板７６の直径：１５０ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
処理容器内の圧力：１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
マイクロ波発生器に対する供給電力：２５００Ｗ
ステージの台２０ａに対する供給電力：１８０Ｗ
処理ガスの流量
Ａｒ： １０００ｓｃｃｍ
ＨＢｒ： ８００ｓｃｃｍ
Ｏ_２： １６ｓｃｃｍ
流量比（ガス供給部２２の流量：ガス供給部７８の流量） ４３：５７
ヒータＨＴの温度： ８０℃
ヒータＨＳの温度： ８０℃
ヒータＨＣＳの温度： ３０℃
ヒータＨＥＳの温度： ４５℃
台２０ａに供給した冷媒の温度： ２５℃
処理時間：１００秒

＜実験例４の条件＞
ステージの上面から環状板７６の下面までの距離：９０ｍｍ
環状板７６の直径：２００ｍｍ
環状板７６の中心孔の直径：６０ｍｍ
処理容器内の圧力：１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
マイクロ波発生器に対する供給電力：２５００Ｗ
ステージの台２０ａに対する供給電力：１８０Ｗ
処理ガスの流量
Ａｒ： １０００ｓｃｃｍ
ＨＢｒ： ８００ｓｃｃｍ
Ｏ_２： １６ｓｃｃｍ
流量比（ガス供給部２２の流量：ガス供給部７８の流量） ４３：５７
ヒータＨＴの温度： ８０℃
ヒータＨＳの温度： ８０℃
ヒータＨＣＳの温度： ６０℃
ヒータＨＥＳの温度： ４５℃
台２０ａに供給した冷媒の温度： ２５℃
処理時間：１００秒

＜比較実験の条件＞
処理容器内の圧力：１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
マイクロ波発生器に対する供給電力：２５００Ｗ
ステージの台２０ａに対する供給電力：１８０Ｗ
処理ガスの流量
Ａｒ： １０００ｓｃｃｍ
ＨＢｒ： ８００ｓｃｃｍ
Ｏ_２： １６ｓｃｃｍ
流量比（ガス供給部２２の流量：ガス供給部７８の流量） ２５：７５
ヒータＨＴの温度： ８０℃
ヒータＨＳの温度： ８０℃
ヒータＨＣＳの温度： ８０℃
ヒータＨＥＳの温度： ６５℃
台２０ａに供給した冷媒の温度： ２５℃
処理時間：１００秒

図２０〜２３はそれぞれ、実験例１〜４において作成したゲートのゲート幅の測定結果を示すグラフである。図２４は、比較実験において作成したゲートのゲート幅の測定結果を示すグラフである。図２０〜図２４に示すゲート幅は、各実験において作成した生産物Ｐ１０のＳＥＭ画像を得て、当該ＳＥＭ画像から、ゲート幅を読み取ったものである。図２０〜図２４の横軸はゲート幅を示しており、縦軸は層Ｐ１４との境界からのゲートＰ１８の高さ方向の位置を示している。また、図２０〜２４において、おいて、凡例「中央」「中間」「外縁」は、被処理基体の中央領域、中間領域、及び外縁領域におけるゲート幅を示している。なお、図２０〜図２４の各プロットは、各領域において一つのフィンに対応して設けられている四つのゲートのゲート幅の平均値を示している。

図２０〜図２３と図２４を比較すると、実験例１〜４の中央領域のゲート幅、中間領域のゲート幅、外縁領域のゲート幅は、同じ高さ方向位置では、比較的近い値を有している。一方、図２４を参照すると、比較実験の中央領域のゲート幅、中間領域のゲート幅、外縁領域のゲート幅は、同じ高さ方向位置においても、比較的大きな差異を互いに有している。したがって、実施形態のプラズマ処理装置の実験例によれば、被処理基体の径方向の位置によるゲート幅のバラツキが、比較実験のゲート幅のバラツキより、大きく低減されることが確認された。

また、実験例１及び２で作成した生産物Ｐ１０のＴＥＭ画像を得て、当該ＳＥＭ画像から、中央領域、中間領域、及び外縁領域のそれぞれにおいて、ゲート幅を読み取った。そして、中央領域、中間領域、及び外縁領域の各領域において、一つのフィンに対応して設けられている四つのゲートのゲート幅の平均値を、層Ｐ１４との境界、層Ｐ２０との境界、及び層Ｐ１４との境界と層Ｐ２０との境界の中間のそれぞれについて算出した。実験例１では、算出した平均値の最大と最小の差が２．３ｎｍであった。また、実験例２では、算出した平均値の最大と最小の差が２．１ｎｍであった。この結果、実施形態のプラズマ処理装置の実験例によれば、ゲートの形状バラツキを小さくすることができることが確認された。

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した第２のガス供給部のガス噴射孔の向き、棒状部、リング部、及び外側棒状部の構成は、任意に組み合わせて用いることが可能である。また、処理ガスは、エッチング用のガスに限定されず、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）用の処理ガスであってもよい。

また、図６、図８、及び図９に示した環状管７８ａは、略正方形の断面形状を有しているが、環状管７８ａの断面形状は他の形状であってもよい。図２５及び図２６は、ガス供給部品の別の一例を示す断面図である。図２５に示す環状管７８ａは、軸線Ｘに直交する方向、即ち軸線Ｘに対して放射方向における当該環状管７８ａの断面の幅が、軸線Ｘに平行な方向における当該環状管７８ａの断面の幅よりも大きい略矩形の断面形状の環状管として構成されている。導管を構成する棒状部８０ａから環状管７８ａに供給されたガスの圧力は、環状管７８ａ内を流れる間に降下し得る。しかしながら、軸線Ｘに対して放射方向に環状管７８ａの断面の幅を大きくすることにより、環状管７８ａの製造コスト、ひいてはガス供給部品２４の製造コストの増加を抑えつつ、環状管７８ａ内での圧力損失を低減することが可能となる。その結果、図２５に示す環状管７８ａによれば、複数のガス噴射孔７８ｂから噴射されるガスの量のバラツキを低減することが可能となる。

なお、図２６に示すように、軸線Ｘに平行な方向における環状管７８ａの断面の幅が、軸線Ｘに直交する方向における環状管７８ａの断面の幅よりも大きくなっていてもよい。また、図２５及び図２６に示した例においても、複数のガス噴射孔７８ｂは、図８又は図９に示した向きをもつように構成されていてもよい。

１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１２ａ…側壁、１２ｂ…底部、１２ｃ…天部、１２ｈ…排気孔、１４…アンテナ、１６…同軸導波管、１８…誘電体窓、２０…ステージ、２２…ガス供給部（第１のガス供給部）、２２ａ…導管、２２ｂ…インジェクタ、２４…ガス供給部品、２６…封止部材、２８…マイクロ波発生器、３０…チューナ、３２…導波管、３４…モード変換器、３６…冷却ジャケット、３８…誘電体板、４０…スロット板、４２…導管、４４…インジェクタ、７６…環状板、７８…ガス供給部（第２のガス供給部）、７８ａ…環状管、７８ｂ…噴射孔、８０…棒状部、８２…共通ガス供給系、８４…添加ガス供給系、８６…リング部、８８…外側棒状部。

Claims (25)

1. 処理容器と、
   プラズマ励起用のマイクロ波を放射するアンテナと、
   前記アンテナにマイクロ波を供給する同軸導波管と、
   前記アンテナからのマイクロ波を前記処理容器内に導入する誘電体窓と、
   被処理基体用の載置領域を有し、前記同軸導波管の中心軸線が延びる方向において前記誘電体窓の下方に設けられたステージと、
   誘電体製の環状板であって、その中心孔を前記中心軸線が通過するよう前記誘電体窓と前記ステージの間に設けられた該環状板と、
   前記環状板の上方から前記中心軸線に沿って処理ガスを噴射する第１のガス供給部と、
   前記環状板に取り付けられ又は該環状板に一体形成された第２のガス供給部であり、前記中心軸線に対して前記載置領域の外縁よりも内方において該中心軸線の周囲に配列された複数のガス噴射孔から前記ステージに向かう処理ガスの流れを形成し、該複数のガス噴射孔は前記中心軸線に平行な方向又は前記中心軸線から離れる方向に向いている、該第２のガス供給部と、
   を備えるプラズマ処理装置。
2. 前記環状板は、前記中心軸線が延びる方向において前記誘電体窓から５０ｍｍ以上離れている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記複数の噴射孔の向きは、前記中心軸線に対して周方向に傾斜されている、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記第２のガス供給部は、前記環状板に接合された誘電体製の環状管であって前記中心軸線を囲むように延在する該環状管を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記環状板は上面及び下面を含み、
   前記環状管は前記上面に接合されており、
   前記複数の噴射孔は、前記環状板に形成されている、
   請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記環状板及び前記環状管と前記処理容器との間に介在して該環状板及び該環状管を支持する支持構造を更に備え、
   前記支持構造は、前記環状管に接続された一端を有する誘電体製の複数の棒状部を含み、
   前記複数の棒状部は、前記中心軸線に対して放射方向に延びている、
   請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記複数の棒状部の本数は、６本以上である、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、前記環状管に接続された導管を構成し、該導管は前記環状管に処理ガスを供給する、請求項６又は７に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、前記中心軸線に対して前記載置領域よりも外側において屈曲されている、請求項６〜８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、前記載置領域の外縁と前記処理容器の内壁との間において自由端を構成する他端を有する、請求項６〜９の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記支持構造は、前記処理容器内に設けられた誘電体製のリング部を更に含み、
    前記リング部は、前記載置領域の外縁よりも前記中心軸線に対して外側において該中心軸線を囲むように設けられており、
    前記複数の棒状部は更に他端を有し、
    前記複数の棒状部の前記他端は、前記リング部に接続されている、
    請求項６又は７に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記支持構造は、前記中心軸線に対して前記リング部の外側に設けられた誘電体製の複数の外側棒状部を更に含み、
    前記複数の外側棒状部は、前記リング部に接続された一端を含み、
    前記複数の棒状部のうち一部と前記複数の外側棒状部のうち一部は、前記環状管に接続する導管を構成しており、
    前記複数の外側棒状部のうち他の一部は、屈曲されている、
    請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
13. 前記環状管の断面の幅であり前記中心軸線に平行な方向及び該中心軸線に直交する方向のうち一方における該断面の幅は、前記環状管の断面の幅であり前記中心軸線に平行な方向及び該中心軸線に直交する方向のうち他方における該断面の幅よりも大きい、請求項４〜１２の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
14. 誘電体製の環状板と、
    前記環状板に取り付けられ又は該環状板に一体形成されたガス供給部であり、前記環状板の中心軸線の周囲に配列された複数のガス噴射孔を含み、該複数のガス噴射孔は前記中心軸線に平行に下方に又は前記中心軸線から離れるよう下方に向いている、該ガス供給部と、
    を備えるガス供給部品。
15. 前記複数の噴射孔は、前記中心軸線に対して周方向に傾斜されている、請求項１４に記載のガス供給部品。
16. 前記ガス供給部は、前記環状板に接合された誘電体製の環状管であって前記中心軸線を囲むように延在する該環状管を含む、請求項１４又は１５に記載のガス供給部品。
17. 前記環状板は上面及び下面を含み、
    前記環状管は前記上面に接合されており、
    前記複数の噴射孔は前記環状板に形成されている、
    請求項１６に記載のガス供給部品。
18. 前記環状板及び前記環状管を支持する支持構造を更に備え、
    前記支持構造は、前記環状管に接続された一端を有する誘電体製の複数の棒状部を含み、
    前記複数の棒状部は、前記中心軸線から所定の半径内の領域において該中心軸線に対して放射方向に延びている、
    請求項１６又は１７に記載のガス供給部品。
19. 前記複数の棒状部の本数は、６本以上である、請求項１８に記載のガス供給部品。
20. 前記複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、前記環状管に接続された導管を構成する、請求項１８又は１９に記載のガス供給部品。
21. 前記複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、前記所定の半径内の領域よりも外側において屈曲されている、請求項１８〜２０の何れか一項に記載のガス供給部品。
22. 前記複数の棒状部のうち少なくとも一つの棒状部は、前記所定の半径内の領域よりも外側に他端を有しており、該少なくとも一つの棒状部の前記放射方向における長さは、前記複数の棒状部のうち他の棒状部の前記放射方向における長さより短い、請求項１８〜２１の何れか一項に記載のガス供給部品。
23. 前記支持構造は、誘電体製のリング部を更に含み、
    前記リング部は、前記所定の半径内の領域よりも前記中心軸線に対して外側において該中心軸線を囲むように設けられており、
    前記複数の棒状部は更に他端を有し、
    前記複数の棒状部の前記他端は、前記リング部に接続されている、
    請求項１８又は１９に記載のガス供給部品。
24. 前記支持構造は、前記中心軸線に対して前記リング部の外側に設けられた誘電体製の複数の外側棒状部を更に含み、
    前記複数の外側棒状部は、前記リング部に接続された一端を含み、
    前記複数の棒状部のうち一部と前記複数の外側棒状部のうち一部は、前記環状管に接続する導管を構成しており、
    前記複数の外側棒状部のうち他の一部は、屈曲されている、
    請求項２３に記載のガス供給部品。
25. 前記環状管の断面の幅であり前記中心軸線に平行な方向及び該中心軸線に直交する方向のうち一方における該断面の幅は、前記環状管の断面の幅であり前記中心軸線に平行な方向及び該中心軸線に直交する方向のうち他方における該断面の幅よりも大きい、請求項１６〜２４の何れか一項に記載のガス供給部品。

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