特許 6646953 半導体基板処理装置での調整可能な対流−拡散ガス流のための中央ガスインジェクタを含むセラミックシャワーヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6646953

(24)【登録日】2020年1月16日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】半導体基板処理装置での調整可能な対流−拡散ガス流のための中央ガスインジェクタを含むセラミックシャワーヘッド

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20200203BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20200203BHJP

   C23C 16/507 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101C

   C23C16/455

   C23C16/507

【請求項の数】16

【外国語出願】

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-123367(P2015-123367)

(22)【出願日】2015年6月19日

(65)【公開番号】特開2016-21564(P2016-21564A)

(43)【公開日】2016年2月4日

【審査請求日】2018年6月13日

(31)【優先権主張番号】14/317,084

(32)【優先日】2014年6月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】サラバナプリヤン・スリラマン

(72)【発明者】

【氏名】アレックサンダー・パターソン

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０５６９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２９６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１３−０１３８４４４（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２１０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｃ２３Ｃ １６／５０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空チャンバと、
前記真空チャンバからプラズマ処理のプロセスガスおよび副生成物を排気するように適合された真空源と、
前記真空チャンバの内部で半導体基板が上に支持される基板支持体と、
前記真空チャンバの上壁を形成するセラミックシャワーヘッドであって、プロセスガスを前記真空チャンバの内部に供給するための前記セラミックシャワーヘッドのプラズマ露出面にある複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡するガスプレナムと、中央開口と、を含むセラミックシャワーヘッドと、
前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口内に配設された中央ガスインジェクタであって、プロセスガスを前記真空チャンバの内部に供給するための前記中央ガスインジェクタの露出面にある複数のガスインジェクタ出口を含み、前記複数のガスインジェクタ出口は、（ｉ）複数の中央ガス出口と、（ｉｉ）前記複数の中央ガス出口の径方向外側に配置される複数の径方向ガス出口とを含み、前記複数の径方向ガス出口は、前記プロセスガスを、前記中央ガスインジェクタから前記セラミックシャワーヘッドの前記ガスプレナムに径方向外向きに供給し、前記複数のシャワーヘッドガス出口を通るように配置される、中央ガスインジェクタと、
前記セラミックシャワーヘッドを通して前記真空チャンバ内にＲＦエネルギーを誘導結合して、前記プロセスガスをプラズマ状態に励起し、前記半導体基板を処理する、ＲＦエネルギー源と、
を備え、
前記中央ガスインジェクタによって供給される前記プロセスガスの流量と、前記セラミックシャワーヘッドによって供給される前記プロセスガスの流量とを独立に制御することができ、
制御システムであって、（ｉ）第１の流量で第１のガスラインによる前記中央ガス出口を通る対流ガス流としての前記プロセスガスの供給を制御し、（ｉｉ）前記対流ガス流とは独立に、第２の流量で第２のガスラインによる前記シャワーヘッドガス出口を通る拡散ガス流としての前記プロセスガスの供給を制御するように構成され、前記対流ガス流および前記拡散ガス流は、同時に供給され、前記制御システムは、さらに、前記対流ガス流および前記拡散ガス流の前記供給を制御するために、前記半導体基板の上方での所望の渦流に基づいて、前記真空チャンバ内の圧力、前記第１の流量、および前記第２の流量を選択し制御するように構成され、前記制御システムは、前記所望の渦流を実現するために、前記第１の流量および前記第２の流量を独立に制御するように構成される、制御システムを備える、
誘導結合型プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記複数のガスインジェクタ出口が、
前記中央ガスインジェクタの前記複数のガスインジェクタ出口内部でのプラズマ点火を最小限にする導電性シールドを前記ガスインジェクタ出口の表面上に含む
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記中央ガスインジェクタが、
前記中央ガスインジェクタの外部に真空封止面を含み、前記真空封止面が、前記セラミックシャワーヘッドの中央真空封止面と真空シールを形成するように構成される、
前記中央ガスインジェクタと前記セラミックシャワーヘッドとの間でＯリングによって、前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口内に摺動可能に嵌められるように適合される、
ツイストアンドロック構成で前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口内に嵌まるように適合される、
前記プロセスガスを亜音速、音速、超音速、またはそれらの組合せで注入する、
誘電体材料から形成される、および、
前記中央ガスインジェクタの遠位端が前記セラミックシャワーヘッドの前記プラズマ露出面の下方に配設されるように配置される
うちの少なくとも１つである、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記セラミックシャワーヘッドが、
前記中央開口を取り囲む中央真空封止面であって、前記中央ガスインジェクタの真空封止面と真空シールを形成するように構成された中央真空封止面、および、
前記プラズマ露出面を取り囲む下側真空封止面であって、前記真空チャンバの真空封止面と真空シールを形成するように構成された下側真空封止面、
を含む請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記セラミックシャワーヘッドが、約０．４インチの厚さを有し、
前記セラミックシャワーヘッドが、少なくとも約２０インチの直径を有し、
前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口が、約１〜１．５インチの直径を有し、
前記シャワーヘッドガス出口が、約０．０４インチの直径を有し、
前記セラミックシャワーヘッドが、温度プローブを受け取るように構成された少なくとも１つの盲穴を含み、
前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口を画定する壁が、内部に設けられた円周溝を含み、前記溝が、約０．１５インチの高さと、約０．１５インチの深さとを有し、
前記ガスプレナムが、少なくとも約１０インチの直径と、約０．０６インチの高さとを有し、および／または
前記セラミックシャワーヘッドが、アルミナ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、単結晶シリコン、水晶、または炭化ケイ素の１つまたは複数の部片から形成される
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記セラミックシャワーヘッドが、プロセスガスを供給するための２つ以上の区域を有するマルチゾーンセラミックシャワーヘッドであり、前記セラミックシャワーヘッドの各区域によって供給される前記プロセスガスの流量を独立に制御することができ、前記区域が、環状区域または放射状区域である請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記中央ガスインジェクタが、プロセスガスを供給するための２つ以上の区域を有するマルチゾーン中央ガスインジェクタである請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

さらに、
前記プラズマ処理装置の制御のためのプログラム命令を含む非一時的なコンピュータ機械可読媒体を備える請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

請求項１に記載の誘導結合型プラズマ処理装置内で半導体基板をプラズマ処理する方法であって、
前記真空チャンバ内で前記基板支持体上に半導体基板を配置するステップであって、前記真空チャンバの壁を形成する前記セラミックシャワーヘッドの前記プラズマ露出面が、前記基板支持体に面するステップと、
前記中央ガスインジェクタのガスインジェクタ出口および／または前記セラミックシャワーヘッドの前記シャワーヘッドガス出口から前記真空チャンバ内にプロセスガスを供給するステップと、
前記セラミックシャワーヘッドと前記中央ガスインジェクタとによって供給される前記プロセスガスの前記流量をそれぞれ独立に制御するステップであって、（ｉ）前記中央ガスインジェクタの前記中央ガス出口を通る前記対流ガス流としての前記プロセスガスの前記供給を制御するステップと、（ｉｉ）前記対流ガス流とは独立に、前記シャワーヘッドガス出口を通る前記拡散ガス流としての前記プロセスガスの前記供給を制御するステップとを含むステップと、
前記ＲＦエネルギー源によって生成されたＲＦエネルギーを、前記セラミックシャワーヘッドを通して前記真空チャンバ内に誘導結合することによって、前記プロセスガスをプラズマ状態に励起するステップであって、前記プロセスガスが、前記半導体基板の露出面とプラズマ相反応を生じ、それにより前記半導体基板を処理するステップと
を含む方法。

【請求項10】

前記セラミックシャワーヘッドが、２つ以上の区域を含むマルチゾーンセラミックシャワーヘッドである請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記中央ガスインジェクタが、２つ以上の区域を含むマルチゾーン中央ガスインジェクタである請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記中央ガスインジェクタを含む前記セラミックシャワーヘッドによって前記真空チャンバの内部に供給されるプロセスガスの前記流れが、拡散ガス流と対流ガス流の間で切り替えられ、または対流ガス流と拡散ガス流が前記真空チャンバの内部に供給され、その一方で、処理中の前記真空チャンバ内の圧力が可変制御されて、それにより前記半導体基板のエッチング中に半導体基板エッチング副生成物の堆積を制御する請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記ガスインジェクタが、誘電体窓の内面の下方に延び、前記ガス出口が複数の方向で前記プロセスガスを注入し、および／または、前記中央ガスインジェクタおよび／または前記セラミックシャワーヘッドが前記プロセスガスを亜音速、音速、または超音速で注入する請求項９に記載の方法。

【請求項14】

ガスインジェクタ出口およびシャワーヘッドガス出口の少なくとも幾つかを通るガス流の比率が前記半導体基板上の層をエッチングする間に独立に変えられ、それにより層の中央から縁部へのエッチングの均一性を実現するように請求項９に記載の方法。

【請求項15】

前記ガスインジェクタ出口および前記シャワーヘッドガス出口の少なくとも幾つかを通るガス流の比率が、前記半導体基板の上面の上方でのガス種の滞留時間が短縮されるように独立に変えられる請求項９に記載の方法。

【請求項16】

さらに、前記半導体基板の上面の上方でのガス流の再循環を制御し、それにより前記半導体基板の前記上面でのエッチング副生成物の再堆積を制御するステップを含む請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体基板処理装置に関し、より詳細には、調整可能なプロセスガスを半導体基板処理装置の真空チャンバに送給するための中央ガスインジェクタを含むセラミックシャワーヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

限定はしないが、プラズマエッチング、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、原子層エッチング（ＡＬＥ）、プラズマ原子層エッチング（ＰＥ−ＡＬＥ）、イオン注入、またはレジスト除去を含む技法によって、半導体基板処理装置内で半導体基板に半導体構造が形成される。半導体構造は、プラズマ処理チャンバ（すなわち真空チャンバ）と、プロセスガスをチャンバに供給するガス源と、プロセスガスからプラズマを生成するエネルギー源とを含むプラズマ処理装置内で処理することができる。これらの処理技法、および半導体構造の様々な材料の処理に、様々なプロセスガスが使用される。

【発明の概要】

【0003】

誘導結合型プラズマ処理装置を本明細書で開示する。この装置は、真空チャンバと、プラズマ処理のプロセスガスおよび副生成物を真空チャンバから排気するように適合された真空源と、真空チャンバの内部で半導体基板がその上に支持される基板支持体とを備える。セラミックシャワーヘッドが真空チャンバの上壁を形成し、セラミックシャワーヘッドは、プロセスガスを真空チャンバの内部に供給するためのセラミックシャワーヘッドのプラズマ露出面にある複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡するガスプレナムと、中央ガスインジェクタを受け取るように構成された中央開口とを含む。中央ガスインジェクタが、セラミックシャワーヘッドの中央開口内に配設され、中央ガスインジェクタは、プロセスガスを真空チャンバの内部に供給するための複数のガスインジェクタ出口を含む。セラミックシャワーヘッドを通して真空チャンバ内にＲＦエネルギーを誘導結合するＲＦエネルギー源が、プロセスガスを励起してプラズマ状態にし、半導体基板を処理する。中央ガスインジェクタによって供給されるプロセスガスの流量と、セラミックシャワーヘッドによって供給されるプロセスガスの流量とは、独立に制御することができる。

【0004】

さらに、誘導結合型プラズマ処理装置のセラミックシャワーヘッドを本明細書で開示する。このセラミックシャワーヘッドは、プラズマ処理装置の真空チャンバの上壁を形成する。このセラミックシャワーヘッドは、プロセスガスを真空チャンバの内部に供給するためのセラミックシャワーヘッドのプラズマ露出面にある複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡するガスプレナムと、中央ガスインジェクタを受け取るように構成された中央開口とを備える。セラミックシャワーヘッドは、セラミックシャワーヘッドを通して供給されるプロセスガスの流量を、中央ガスインジェクタを通して供給されるように構成されたプロセスガスの流量とは独立に制御するように動作可能である。

【0005】

また、誘導結合型プラズマ処理装置内で半導体基板をプラズマ処理する方法を本明細書で開示する。この方法は、真空チャンバ内で半導体基板を基板支持体上に配置するステップを含み、ここで、中央ガスインジェクタを含むセラミックシャワーヘッドのプラズマ露出面が、基板支持体に面する真空チャンバの壁を形成する。プロセスガスは、中央ガスインジェクタのガスインジェクタ出口および／またはセラミックシャワーヘッドのシャワーヘッドガス出口から真空チャンバ内に供給される。セラミックシャワーヘッドと中央ガスインジェクタとによって供給されるプロセスガスの流量は、互いに独立に制御される。ＲＦエネルギー源によって生成されたＲＦエネルギーを、セラミックシャワーヘッドを通して真空チャンバ内に誘導結合することによって、プロセスガスがプラズマ状態に励起され、プロセスガスは、半導体基板の露出面とプラズマ相反応を生じ、それにより前記半導体基板を処理する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本明細書で開示する実施形態による半導体基板プラズマ処理装置の一実施形態を示す図である。

【0007】

【図2】本明細書で開示する実施形態による半導体基板プラズマ処理装置の一実施形態を示す図である。

【0008】

【図3A】本明細書で開示する実施形態による中央ガスインジェクタを含むことができるセラミックシャワーヘッドの一実施形態を示す図である。

【図3B】本明細書で開示する実施形態によるセラミックシャワーヘッドの中央部分の断面を示す図である。

【0009】

【図4】本明細書で開示する実施形態によるセラミックシャワーヘッド内に配設することができる中央ガスインジェクタの一実施形態を示す図である。

【0010】

【図5】本明細書で開示する実施形態による半導体基板プラズマ処理装置によって実施することができるガス流パターンの一例を示す図である。

【0011】

【図6】本明細書で開示する実施形態による半導体基板プラズマ処理装置によって実施することができるガス流パターンの一例を示す図である。

【0012】

【図7】本明細書で開示する実施形態による半導体基板プラズマ処理装置によって実施することができるガス流パターンの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

半導体基板処理装置の中央ガスインジェクタを含むセラミックシャワーヘッドを本明細書で開示する。この中央ガスインジェクタを含むセラミックシャワーヘッドは、調整可能な対流−拡散プロセスガス流を半導体基板処理装置の真空チャンバ内に提供するように動作可能である。半導体基板処理装置は、限定はしないが、プラズマエッチング、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、原子層エッチング（ＡＬＥ）、プラズマ原子層エッチング（ＰＥ−ＡＬＥ）、イオン注入、またはレジスト除去を含む技法によって半導体基板を処理するために使用することができる。好ましくは、半導体基板処理装置は、誘導結合型プラズマ処理装置である。以下の説明では、本発明の実施形態を完全に理解できるように、幾つかの具体的な詳細を記載する。しかし、これらの具体的な詳細の幾つかまたは全てがなくても、本発明の実施形態を実施することもできることが当業者には明らかであろう。なお、本明細書に開示される本発明の実施形態を不要に曖昧にしないように、周知のプロセス操作は詳細には述べていない。

【0014】

本明細書で使用する際、「調整可能な対流−拡散プロセスガス流」とは、中央ガスインジェクタを含むセラミックシャワーヘッドが、真空チャンバの基板支持体上に支持された半導体基板の上面に対流ガス流、拡散ガス流、または同時に対流ガス流と拡散ガス流を提供することができることを表す。一実施形態では、セラミックシャワーヘッドは、マルチゾーンシャワーヘッドでよく、シャワーヘッドの各区域それぞれを通して送給されるプロセスガスの流量を制御することができる。一実施形態では、中央ガスインジェクタは、マルチゾーンガスインジェクタでよく、ガスインジェクタの各区域それぞれを通して送給されるプロセスガスの流量を制御することができる。さらに、本明細書で使用する際、数値に関して使用されるときの用語「約」は、±１０％を表す。

【0015】

マルチゾーンシャワーヘッドの例示的実施形態は、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２０１３／０１２６４８６号で見ることができ、この特許文献の全体を参照により本明細書に組み込む。マルチゾーンガスインジェクタの例示的実施形態は、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２０１０／００４１２３８号で見ることができ、この特許文献の全体を参照により本明細書に組み込む。

【0016】

半導体基板処理では、プロセスガスを真空チャンバに注入する方法と、真空チャンバの圧力とが、半導体基板の表面の上方での化学反応種の分散に影響を及ぼし、したがって、半導体基板の上面の領域上での半導体基板エッチング副生成物の再堆積により、半導体基板の全体の処理の均一性に影響を及ぼすことがある。基板副生成物の再堆積を制御するために、中央ガスインジェクタを含むセラミックシャワーヘッドによって真空チャンバの内部に供給されるプロセスガスの流れは、好ましくは、拡散ガス流、対流ガス流、または対流ガス流と拡散ガス流に切り替えることができ、その一方で、処理中の真空チャンバ内の圧力は可変制御される。プロセスガスの流量および／または真空チャンバ内部の圧力の変化は、上面での副生成物の再堆積に影響を及ぼすことがある。例えば、ガスインジェクタが約１０ｍＴでの対流ガス流を供給するとき、副生成物再堆積プロファイルは比較的均一であり、半導体基板の中央から縁部に向かって傾き、一方、約１００ｍＴの圧力での同じ流れに関しては、副生成物再堆積の径方向不均一性が増加される。副生成物の再堆積を減少させるために、好ましくは、処理される半導体基板の上面の上方で渦流が生成されないように、装置によって供給されるプロセスガスの圧力および流量が制御（すなわち調整）される。このようにすると、真空チャンバ内の副生成物の滞留時間が短縮される。

【0017】

一実施形態では、デュアルモードセラミックシャワーヘッドが、プロセスガスを半導体基板処理装置に注入するための中央ガスインジェクタを含み、デュアルモードセラミックシャワーヘッドは、調整可能な対流−拡散プロセスガス流を半導体基板処理装置の真空チャンバ内に提供するように動作可能であり、それにより、エッチングされた材料の径方向での副生成物再堆積を、真空チャンバ内の圧力を変えることによって、および真空チャンバの内部に供給されるガス流を変えることによって制御することができる。好ましくは、半導体基板処理装置は、誘導結合型プラズマ処理装置である。誘導結合型プラズマ処理装置は、真空チャンバと、基板支持体とを含み、半導体基板を基板支持体上で支持して真空チャンバ内部でプラズマ処理することができる。セラミックシャワーヘッドは、真空チャンバの上壁を形成し、セラミックシャワーヘッドは、そのプラズマ露出面にある複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡するガスプレナムを含み、それにより、プロセスガスを真空チャンバの内部に供給することができる。好ましくは、複数のシャワーヘッドガス出口は、拡散プロセスガス流を真空チャンバの内部に供給するように構成される。

【0018】

セラミックシャワーヘッドは、好ましくは中央開口を含み、中央開口は、中央ガスインジェクタを受け取るように構成される。中央ガスインジェクタは、セラミックシャワーヘッドの中央開口内に真空封止することができる。中央ガスインジェクタは、プロセスガスを真空チャンバの内部に供給するための複数のガスインジェクタ出口を含む。複数のガスインジェクタ出口は、半導体基板処理中に、拡散プロセスガス流、対流プロセスガス流、または拡散プロセスガス流と対流プロセスガス流を真空チャンバの内部に供給するように構成される。誘導結合型プラズマ処理装置はＲＦエネルギー源を含み、ＲＦエネルギー源は、セラミックシャワーヘッドを通して真空チャンバ内にＲＦエネルギーを誘導結合して、プロセスガスを励起してプラズマ状態にし、半導体基板を処理する。中央ガスインジェクタによって供給されるプロセスガスの流量と、セラミックシャワーヘッドによって供給されるプロセスガスの流量とは、好ましくは独立に制御することができる。

【0019】

図１および図２は、本明細書で開示する中央ガスインジェクタ２０を含むセラミックシャワーヘッド３０を含むことができる半導体基板処理装置の実施形態を示す。図１および図２に示されるように、誘導結合型プラズマ処理装置１０は、真空チャンバ４０（すなわちプラズマエッチングチャンバ）を含むことができる。真空チャンバ４０は、半導体基板５を真空チャンバ４０の内部に支持するための基板支持体（下側電極アセンブリ）１５を含む。中央ガスインジェクタ２０を含むセラミックシャワーヘッド３０は、真空チャンバ４０の上壁を形成する。好ましくは、セラミックシャワーヘッド３０は、下側真空封止面２７を含み、下側真空封止面２７は、セラミックシャワーヘッド３０のプラズマ露出面３７を取り囲み、真空チャンバ４０の真空封止面４１と真空シールを形成する。

【0020】

プロセスガスは、ガスインジェクタ２０のみを通して、セラミックシャワーヘッド３０のみを通して、またはガスインジェクタ２０とセラミックシャワーヘッド３０の両方を通して真空チャンバ４０の内部に注入することができる。中央ガスインジェクタ２０によって真空チャンバ４０の内部に供給されるプロセスガスの流量と、セラミックシャワーヘッド３０によって真空チャンバ４０の内部に供給されるプロセスガスの流量とは、好ましくは独立に制御される。さらに、中央ガスインジェクタ２０を含むセラミックシャワーヘッド３０によって真空チャンバの内部に供給されるプロセスガスの流れは、好ましくは、拡散ガス流と対流ガス流を交番して供給することができ、または対流ガス流と拡散ガス流を同時に供給することができる。ガス送給システム２３４は、好ましくは、ガスインジェクタ２０および／またはセラミックシャワーヘッド３０を通して真空チャンバ４０の内部に供給されるプロセスガスのパラメータを制御するように構成される。ガス送給システム２３４によって真空チャンバの内部に供給されるプロセスガスのパラメータ（例えば、温度、流量、および化学組成）は、好ましくは制御システム３８５によって制御される。高速ガス切替え機能を有するガス送給システムの例示的実施形態は、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第８，６７３，７８５号で見ることができ、この特許文献の全体を参照により本明細書に組み込む。好ましくは、処理中の真空チャンバ４０内の圧力は、真空源９０によって可変制御することができ、制御システム３８５は、好ましくは真空源９０を制御する。

【0021】

ひとたびプロセスガスが真空チャンバ４０の内部に導入されると、プロセスガスは、エネルギーを真空チャンバ４０の内部に供給するアンテナ１８などのＲＦ源によってプラズマ状態に励起される。好ましくは、アンテナ１８は、ＲＦエネルギーを真空チャンバ４０内に誘導結合するためにＲＦ電源２４０およびＲＦインピーダンス整合回路２３８によって電力供給される外部平面アンテナである。しかし、代替実施形態では、アンテナ１８は、非平面の外部または埋込型アンテナでよい。平面アンテナへのＲＦ出力の印加によって発生される電磁場は、真空チャンバ４０の内部のプロセスガスを励起して、基板５の上方に高密度プラズマ（例えば、１０⁹〜１０¹²イオン／ｃｍ³）を生成する。エッチングプロセス中、アンテナ１８（すなわちＲＦコイル）は、変圧器での一次コイルの機能と同様の機能を果たし、一方、真空チャンバ４０内で生成されたプラズマは、変圧器での二次コイルの機能と同様の機能を果たす。

【0022】

セラミックシャワーヘッド３０は、そのプラズマ露出面３７に、プロセスガスを真空チャンバ４０の内部に供給するための複数のシャワーヘッド出口３２を含む。好ましくは、中央ガスインジェクタ２０は、セラミックシャワーヘッド３０の中央開口３５内に着脱可能に取り付けられ、中央ガスインジェクタ２０の真空封止面３８が、セラミックシャワーヘッド３０の中央真空封止面３９と真空シールを形成する。一実施形態では、中央ガスインジェクタ２０はフランジを含むことができ、このフランジは、セラミックシャワーヘッド３０の段差付き穴の真空シールを形成する。中央ガスインジェクタ２０は、プロセスガスを真空チャンバ４０の内部に供給するための１つまたは複数のガスインジェクタ出口２１を含む。ガスインジェクタ２０は、好ましくは、中央ガスインジェクタ２０の遠位端がセラミックシャワーヘッド３０のプラズマ露出面３７の下方に配設されるように、セラミックシャワーヘッド３０内に配置される。

【0023】

好ましくは、図１に示されるように、複数のシャワーヘッドガス出口３２が、ガスプレナム３１に流体連絡する。ガスプレナム３１は、好ましくは、中央ガスインジェクタ２０内部に配設された少なくとも１つのシャワーヘッドガス供給チャネル２２によってプロセスガスを供給される。好ましい実施形態では、ガスプレナム３１は、好ましくは、少なくとも約１０インチの直径と、約０．０６インチの高さとを有する。好ましくは、少なくとも１つのガス供給チャネル２２は、ガス供給チャネル２２の垂直経路から外方向に延びる１つまたは複数の径方向延在ガス経路を含み、これらの１つまたは複数の径方向延在ガス経路は、セラミックシャワーヘッド３０の１つまたは複数の径方向延在ガス経路２８とそれぞれ位置が合うように構成され、これらの径方向延在ガス経路２８は、中央開口３５を画定する壁から外方向に延び、複数のシャワーヘッドガス出口３２およびガスプレナム３１に流体連絡し、したがって、プロセスガスを、中央ガスインジェクタ２０によってセラミックシャワーヘッド３０のプレナム３１に供給し、それにより真空チャンバ４０の内部に送給することができる。

【0024】

代替として、図２に示されるように、セラミックシャワーヘッド３０は、シャワーヘッド３０の外周縁から内方向に延びる複数の径方向延在ガス経路３３を含むことができ、これらの径方向延在ガス経路は、ガスプレナム３１および複数のシャワーヘッドガス出口３２に流体連絡する。シャワーヘッド３０の外周縁から内方向に延びる径方向延在ガス経路を含むセラミックシャワーヘッドの例示的実施形態は、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第８，５６２，７８５号で見ることができ、この特許文献の全体を参照により本明細書に組み込む。

【0025】

図３Ａは、本明細書で開示する実施形態による中央ガスインジェクタを含むことができるセラミックシャワーヘッド３０の一実施形態を示す。セラミックシャワーヘッド３０は、アルミナ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、単結晶シリコン、水晶、または炭化ケイ素の１つまたは複数の部片から形成することができる。図３に示されるように、セラミックシャワーヘッドは、中央ガスインジェクタを受け取るように構成された中央開口３５を含む。好ましい実施形態では、セラミックシャワーヘッド３０は、約０．４インチの厚さと、少なくとも約２０インチの直径とを有する。好ましい実施形態では、セラミックシャワーヘッド３０は、プロセスガスを供給するための２つ以上の区域を有するマルチゾーンセラミックシャワーヘッドであり、セラミックシャワーヘッド３０の各区域によって供給されるプロセスガスの流量は独立に制御することができる。例えば、第１の環状区域３３は、第１の流量でプロセスガスを供給することができ、第２の環状区域３４は、第２の流量でプロセスガスを供給することができる。代替実施形態では、区域は、放射状（例えば扇形）の構成で配置することができる。好ましくは、シャワーヘッドガス出口３２（すなわち、第１の区域３３内のシャワーヘッドガス出口３２ａおよび第２の区域３４内のシャワーヘッドガス出口３２ｂ）は、約０．０４インチの直径を有する。好ましくは、各区域は、各区域それぞれのシャワーヘッドガス出口に流体連絡するガスプレナムを含む。好ましい実施形態では、セラミックシャワーヘッド３０は、温度プローブなどの測定デバイスを受け取るように構成された少なくとも１つの盲穴３６を含むことができる。

【0026】

図３Ｂは、中央開口３５を有するセラミックシャワーヘッド３０の中央部分の断面を示す。好ましくは、セラミックシャワーヘッド３０の中央開口３５は、約１〜１．５インチの直径を有する。セラミックシャワーヘッド３０の中央開口３５を画定する垂直壁３５ａは、好ましくは、内部に設けられた円周溝４８を含み、円周溝４８は、約０．１５インチの高さと、約０．１５インチの深さとを有することができる。円周溝４８は、好ましくは、開口３５内に受け取られた中央ガスインジェクタのフランジと真空シールを形成するように構成することができる。例えば、円周溝４８は、Ｏリングを受け取るように構成することができる。

【0027】

図４は、本明細書で開示する実施形態によるセラミックシャワーヘッド内に配設することができる中央ガスインジェクタ２０の一実施形態を示す。中央ガスインジェクタ２０は、好ましくは、水晶など誘電体材料から形成されたインジェクタ本体と、１つまたは複数のガスインジェクタ出口２１とを含む。好ましくは、中央ガスインジェクタ２０は、プロセスガスを供給するための２つ以上の区域を有するマルチゾーン中央ガスインジェクタであり、中央ガスインジェクタ２０の各区域によって供給されるプロセスガスの流量は独立に制御することができる。例えば、区域は、プロセスガスを真空チャンバ４０の内部に供給するために、好ましくは半導体基板の露出面に垂直な軸方向に延びる１つまたは複数の中央ガス出口２１ａと、軸方向に対して好ましくは約９０°で延びる複数の径方向ガス出口２１ｂとによって形成することができる。好ましくは、１つまたは複数の中央ガス出口２１ａは、第１のガスラインによって供給されるプロセスガスを受け取るように構成され、径方向ガス出口２１ｂは、第２のガスラインからプロセスガスを受け取るように構成される。代替として、ただ１つのガスラインが、中央ガス出口２１ａと径方向ガス出口２１ｂとの両方にガスを供給することができる。中央ガスインジェクタ２０は、好ましくは、プロセスガスを真空チャンバ４０内に亜音速、音速、および／または超音速で注入することができる。

【0028】

代替実施形態では、中央ガスインジェクタは、プロセスガスを真空チャンバの内部に供給するために、半導体基板の露出面に垂直な軸方向に延びる１つまたは複数の中央ガス出口と、軸方向に対して鋭角に延びる複数の角度付きのガス出口とを含むことができる。好ましくは、１つまたは複数の中央ガス出口は、第１のガスラインによって供給されるプロセスガスを受け取るように構成され、角度付きのガス出口は、第２のガスラインからプロセスガスを受け取るように構成される。代替実施形態では、中央ガスインジェクタ２０は、インジェクタ本体を含み、インジェクタ本体は、少なくとも第１および第２のガス入口と、少なくとも第１および第２のガス経路と、少なくとも第１および第２のガス出口とを含み、第１のガス経路は、第１のガス入口および第１のガス出口に流体連絡し、第２のガス経路は、第２のガス入口および第２のガス出口に流体連絡し、第１のガス経路と第２のガス経路は互いに別々であり、それにより第１の出口と第２の出口を通るガスの流量を独立に調節可能にする。１つまたは複数の中央ガス出口と、複数の角度付きガス出口とを含むガスインジェクタの例示的実施形態は、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第８，０２５，７３１号で見ることができ、その特許文献の全体を参照により本明細書に組み込む。

【0029】

好ましい実施形態では、中央ガスインジェクタ２０のガスインジェクタ出口２１は、その表面上に導電性シールドを含むことができ、導電性シールドは、中央ガスインジェクタ２０の複数のガスインジェクタ出口２１内部でのプラズマ点火を最小限にする。中央ガスインジェクタ２０は、好ましくはフランジ２３を含み、ガスインジェクタ２０は、中央ガスインジェクタ２０とセラミックシャワーヘッド３０との間でＯリングによって、セラミックシャワーヘッド３０の中央開口３５内に摺動可能に嵌められるように適合される。代替実施形態では、中央ガスインジェクタ２０は、ツイストアンドロック構成で、セラミックシャワーヘッド３０の中央開口３５内に嵌まるように適合される。ツイストアンドロックガスインジェクタ取付け構成の例示的実施形態は、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２０１３／００９８５５４号で見ることができ、その特許文献の全体を参照により本明細書に組み込む。

【0030】

好ましくは、半導体基板は、誘導結合型プラズマ処理装置１０（図１および図２参照）において真空チャンバ４０内で基板支持体１５上に半導体基板５を配置することによって処理することができ、真空チャンバ４０の壁を形成するセラミックシャワーヘッド３０のプラズマ露出面３７は、基板支持体１５に面する。プロセスガスは、中央ガスインジェクタ２０のガスインジェクタ出口２１および／またはセラミックシャワーヘッド３０のシャワーヘッドガス出口３２から真空チャンバ４０内に供給され、セラミックシャワーヘッドと中央ガスインジェクタによって供給されるプロセスガスの流量は互いに独立に制御される。ＲＦエネルギー源１８によって生成されたＲＦエネルギーを、セラミックシャワーヘッド３０を通して真空チャンバ４０内に誘導結合することによって、プロセスガスがプラズマ状態に励起され、プロセスガスは、半導体基板５の露出面とプラズマ相反応を生じ、それにより半導体基板５を処理する。好ましくは、セラミックシャワーヘッド３０は、２つ以上の区域を含むマルチゾーンセラミックシャワーヘッドであり、各区域それぞれを通して供給されるプロセスガスの流量は独立に制御される。好ましくは、中央ガスインジェクタ２０は、２つ以上の区域を含むマルチゾーン中央ガスインジェクタであり、各区域それぞれを通して供給されるプロセスガスの流量は独立に制御される。

【0031】

中央ガスインジェクタ２０を含むセラミックシャワーヘッド３０によって真空チャンバ４０の内部に供給されるプロセスガスの流れは、好ましくは、拡散ガス流と対流ガス流の間で切り替えられ、または対流ガス流と拡散ガス流が真空チャンバ４０の内部に供給され、その一方で、処理中の真空チャンバ４０内の圧力は可変制御されて、それにより半導体基板のエッチング中に半導体基板エッチング副生成物の堆積を制御する。さらに、ガスインジェクタ出口２１およびシャワーヘッドガス出口３２の少なくとも幾つかを通るガス流の比率は、半導体基板５上の層をエッチングする間に独立に変えられ、それにより層の中央から縁部へのエッチングの均一性を実現する。ガスインジェクタ出口２１およびシャワーヘッドガス出口３２の少なくとも幾つかを通るガス流の比率は、半導体基板５の上面の上方でのガス種の滞留時間が短縮されるように独立に変えられる。

【0032】

例えば、図５、図６、および図７は、本明細書で開示する実施形態による半導体基板プラズマ処理装置によって実施することができるガス流パターンの例を示す。中央ガスインジェクタ２０のみの高い流れを示す図５および図６に示されるように、半導体基板の上面の上方で渦流１５０が生成され、基板の上面の上方でエッチング副生成物が再循環される。半導体基板の上面の上方でエッチング副生成物を再循環させることによって、半導体基板の上面でのエッチング副生成物の再堆積が増加される。しかし、図７に示されるように、ガス流が独立に制御される中央ガスインジェクタ２０とセラミックシャワーヘッド３０とによってプロセスガス流を供給することによって、再循環されないガス流１５５を生成することができ、それにより渦流を制御することができる。このようにすると、半導体基板の上面の上方でエッチング副生成物が再循環されず、それによりエッチング副生成物の再堆積が減少され、半導体基板の上面の上方でのガス種の滞留時間が短縮される。したがって、調整可能な対流−拡散ガス流を用いて半導体基板の上面の上方でのガス流の再循環を制御することによって、半導体基板の上面でのエッチング副生成物の再堆積も同様に制御することができる。

【0033】

制御システム３８５（図１および図２参照）などの制御システムは、好ましくは、プラズマ処理装置、ガス送給システム、および／または真空源によって行われるプロセスを制御する。非一時的なコンピュータ機械可読媒体が、プラズマ処理装置およびガス送給システムの制御のためのプログラム命令を含むことができる。処理操作を制御するためのコンピュータプログラムコードは、例えばアセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなど、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語で書くことができる。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトが、処理装置によって実行されて、プログラムで識別されるタスクを行う。

【0034】

本明細書で開示する実施形態を、本発明の具体的な実施形態を参照して詳細に述べてきたが、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく様々な変更および修正を行うことができ、均等形態を採用することもできることが当業者には明らかであろう。本発明は以下の適用例としても実現できる。
［適用例１］
真空チャンバと、
前記真空チャンバからプラズマ処理のプロセスガスおよび副生成物を排気するように適合された真空源と、
前記真空チャンバの内部で半導体基板が上に支持される基板支持体と、
前記真空チャンバの上壁を形成するセラミックシャワーヘッドであって、プロセスガスを前記真空チャンバの内部に供給するための前記セラミックシャワーヘッドのプラズマ露出面にある複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡するガスプレナムと、中央ガスインジェクタを受け取るように構成された中央開口と、を含むセラミックシャワーヘッドと、
前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口内に配設された中央ガスインジェクタであって、プロセスガスを前記真空チャンバの内部に供給するための前記中央ガスインジェクタの露出面にある複数のガスインジェクタ出口を含む中央ガスインジェクタと、
前記セラミックシャワーヘッドを通して前記真空チャンバ内にＲＦエネルギーを誘導結合して、前記プロセスガスをプラズマ状態に励起し、前記半導体基板を処理する、ＲＦエネルギー源と、
を備え、
前記中央ガスインジェクタによって供給される前記プロセスガスの流量と、前記セラミックシャワーヘッドによって供給される前記プロセスガスの流量とを独立に制御することができる
誘導結合型プラズマ処理装置。
［適用例２］
前記複数のガスインジェクタ出口が、
（ａ）プロセスガスを前記真空チャンバの内部に供給するために、前記半導体基板の露出面に垂直な軸方向に延びる１つまたは複数の中央ガス出口と、前記軸方向に対して鋭角に延びる複数の角度付きガス出口とを含み、前記１つまたは複数の中央ガス出口が、第１のガスラインによって供給されるプロセスガスを受け取るように構成され、前記角度付きガス出口が、第２のガスラインからプロセスガスを受け取るように構成される、
（ｂ）プロセスガスを前記真空チャンバの内部に供給するために、前記半導体基板の露出面に垂直な軸方向に延びる１つまたは複数の中央ガス出口と、前記軸方向に対して約９０°の角度で延びる複数の径方向ガス出口とを含み、前記１つまたは複数の中央ガス出口が、第１のガスラインによって供給されるプロセスガスを受け取るように構成され、前記径方向ガス出口が、第２のガスラインからプロセスガスを受け取るように構成される、または
（ｃ）前記中央ガスインジェクタの前記複数のガスインジェクタ出口内部でのプラズマ点火を最小限にする導電性シールドを前記ガスインジェクタ出口の表面上に含む
適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例３］
前記中央ガスインジェクタが、
（ａ）インジェクタ本体を含み、前記インジェクタ本体が、少なくとも第１および第２のガス入口と、少なくとも第１および第２のガス経路と、少なくとも第１および第２のガス出口とを含み、前記第１のガス経路が、前記第１のガス入口および前記第１のガス出口に流体連絡し、前記第２のガス経路が、前記第２のガス入口および前記第２のガス出口に流体連絡し、前記第１のガス経路と前記第２のガス経路が互いに別々であり、それにより前記第１の出口と前記第２の出口を通るガスの流量を独立に調節可能にする、
（ｂ）前記中央ガスインジェクタの外部に真空封止面を含み、前記真空封止面が、前記セラミックシャワーヘッドの中央真空封止面と真空シールを形成するように構成される、
（ｃ）前記中央ガスインジェクタと前記セラミックシャワーヘッドとの間でＯリングによって、前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口内に摺動可能に嵌められるように適合される、
（ｄ）ツイストアンドロック構成で前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口内に嵌まるように適合される、
（ｄ）前記プロセスガスを亜音速、音速、超音速、またはそれらの組合せで注入する、
（ｅ）前記中央ガスインジェクタ内に含まれるガス経路から外方向に延びる１つまたは複数の径方向延在ガス経路を含み、前記１つまたは複数の径方向延在ガス経路が、前記セラミックシャワーヘッドの１つまたは複数の径方向延在ガス経路とそれぞれ位置が合うように構成され、したがって、プロセスガスを前記中央ガスインジェクタによって前記セラミックシャワーヘッドの前記プレナムに供給することができる、
（ｆ）誘電体材料から形成される、または
（ｇ）前記中央ガスインジェクタの遠位端が前記セラミックシャワーヘッドの前記プラズマ露出面の下方に配設されるように配置される
適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例４］
前記セラミックシャワーヘッドが、
（ａ）前記中央開口を取り囲む中央真空封止面であって、前記中央ガスインジェクタの真空封止面と真空シールを形成するように構成された中央真空封止面、
（ｂ）前記プラズマ露出面を取り囲む下側真空封止面であって、前記真空チャンバの真空封止面と真空シールを形成するように構成された下側真空封止面、
（ｃ）前記シャワーヘッドの外周縁から内方向に延びる複数の径方向延在ガス経路であって、前記複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡する複数の径方向延在ガス経路、または
（ｄ）前記シャワーヘッドの前記中央開口から外方向に延びる１つまたは複数の径方向延在ガス経路であって、前記複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡し、前記中央ガスインジェクタ内に含まれるガス経路から外方向に延びる径方向延在ガス経路と位置が合うように構成された１つまたは複数の径方向延在ガス経路
を含む適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例５］
（ａ）前記セラミックシャワーヘッドが、約０．４インチの厚さを有し、
（ｂ）前記セラミックシャワーヘッドが、少なくとも約２０インチの直径を有し、
（ｃ）前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口が、約１〜１．５インチの直径を有し、
（ｄ）前記シャワーヘッドガス出口が、約０．０４インチの直径を有し、
（ｅ）前記セラミックシャワーヘッドが、温度プローブを受け取るように構成された少なくとも１つの盲穴を含み、
（ｆ）前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口を画定する壁が、内部に設けられた円周溝を含み、前記溝が、約０．１５インチの高さと、約０．１５インチの深さとを有し、
（ｇ）前記ガスプレナムが、少なくとも約１０インチの直径と、約０．０６インチの高さとを有し、および／または
（ｈ）前記セラミックシャワーヘッドが、アルミナ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、単結晶シリコン、水晶、または炭化ケイ素の１つまたは複数の部片から形成される
適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例６］
前記セラミックシャワーヘッドが、プロセスガスを供給するための２つ以上の区域を有するマルチゾーンセラミックシャワーヘッドであり、前記セラミックシャワーヘッドの各区域によって供給される前記プロセスガスの流量を独立に制御することができ、前記区域が、環状区域または放射状区域である適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例７］
前記中央ガスインジェクタが、プロセスガスを供給するための２つ以上の区域を有するマルチゾーン中央ガスインジェクタであり、前記中央ガスインジェクタの各区域によって供給される前記プロセスガスの流量を独立に制御することができる適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例８］
さらに、
（ａ）前記プラズマ処理装置および／またはガス送給システムによって実施されるプロセスを制御するように構成された制御システムと、
（ｂ）前記プラズマ処理装置の制御のためのプログラム命令を含む非一時的なコンピュータ機械可読媒体と
を備える適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例９］
誘導結合型プラズマ処理装置のセラミックシャワーヘッドであって、前記セラミックシャワーヘッドが、前記プラズマ処理装置の真空チャンバの上壁を形成し、前記セラミックシャワーヘッドが、
プロセスガスを前記真空チャンバの内部に供給するための前記セラミックシャワーヘッドのプラズマ露出面にある複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡するガスプレナムと、中央ガスインジェクタを受け取るように構成された中央開口とを備え、
前記セラミックシャワーヘッドが、前記中央ガスインジェクタを通して供給されるように構成されたプロセスガスの流量とは独立に、前記セラミックシャワーヘッドを通して供給される前記プロセスガスの流量を制御するように動作可能である
セラミックシャワーヘッド。
［適用例１０］
前記セラミックシャワーヘッドが、
（ａ）前記中央開口を取り囲む中央真空封止面であって、前記セラミックシャワーヘッドによって受け取られるように構成された前記中央ガスインジェクタの真空封止面と真空シールを形成するように構成された中央真空封止面、
（ｂ）前記セラミックシャワーヘッドの前記プラズマ露出面を取り囲む下側真空封止面であって、前記真空チャンバの真空封止面と真空シールを形成するように構成された下側真空封止面、
（ｃ）前記シャワーヘッドの外周縁から内方向に延びる複数の径方向延在ガス経路であって、前記複数のシャワーヘッドガス出口に流体連絡する複数の径方向延在ガス経路、または
（ｄ）前記シャワーヘッドの前記中央開口から外方向に延びる１つまたは複数の径方向延在ガス経路であって、前記複数のシャワーヘッドガス出口および前記ガスプレナムに流体連絡し、前記セラミックシャワーヘッドによって受け取られるように構成された前記中央ガスインジェクタ内に含まれるガス経路から外方向に延びる径方向延在ガス経路と位置が合うように構成された１つまたは複数の径方向延在ガス経路
を含む適用例９に記載のセラミックシャワーヘッド。
［適用例１１］
（ａ）前記セラミックシャワーヘッドが、約０．４インチの厚さを有し、
（ｂ）前記セラミックシャワーヘッドが、少なくとも約２０インチの直径を有し、
（ｃ）前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口が、約１〜１．５インチの直径を有し、
（ｄ）前記シャワーヘッドガス出口が、約０．０４インチの直径を有し、
（ｅ）前記セラミックシャワーヘッドが、温度プローブを受け取るように構成された少なくとも１つの盲穴を含み、
（ｆ）前記セラミックシャワーヘッドの前記中央開口を画定する壁が、内部に設けられた円周溝を含み、前記円周溝が、約０．１５インチの高さと、約０．１５インチの深さとを有し、
（ｇ）前記ガスプレナムが、少なくとも約１０インチの直径と、約０．０６インチの高さとを有し、および／または
（ｈ）前記セラミックシャワーヘッドが、アルミナ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、単結晶シリコン、水晶、または炭化ケイ素の１つまたは複数の部片から形成される
適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例１２］
前記セラミックシャワーヘッドが、プロセスガスを供給するための２つ以上の区域を有するマルチゾーンセラミックシャワーヘッドであり、前記セラミックシャワーヘッドの各区域によって供給される前記プロセスガスの流量を独立に制御することができ、前記区域が、環状区域または放射状区域である適用例１に記載のプラズマ処理装置。
［適用例１３］
適用例１に記載の誘導結合型プラズマ処理装置内で半導体基板をプラズマ処理する方法であって、
前記真空チャンバ内で前記基板支持体上に半導体基板を配置するステップであって、前記真空チャンバの壁を形成する前記セラミックシャワーヘッドの前記プラズマ露出面が、前記基板支持体に面するステップと、
前記中央ガスインジェクタのガスインジェクタ出口および／または前記セラミックシャワーヘッドの前記シャワーヘッドガス出口から前記真空チャンバ内にプロセスガスを供給するステップと、
前記セラミックシャワーヘッドと前記中央ガスインジェクタとによって供給される前記プロセスガスの前記流量をそれぞれ独立に制御するステップと、
前記ＲＦエネルギー源によって生成されたＲＦエネルギーを、前記セラミックシャワーヘッドを通して前記真空チャンバ内に誘導結合することによって、前記プロセスガスをプラズマ状態に励起するステップであって、前記プロセスガスが、前記半導体基板の露出面とプラズマ相反応を生じ、それにより前記半導体基板を処理するステップと
を含む方法。
［適用例１４］
前記セラミックシャワーヘッドが、２つ以上の区域を含み、各区域それぞれを通るプロセスガスの流量を独立に制御するマルチゾーンセラミックシャワーヘッドである適用例１３に記載の方法。
［適用例１５］
前記中央ガスインジェクタが、２つ以上の区域を含み、各区域それぞれを通るプロセスガスの流量を独立に制御するマルチゾーン中央ガスインジェクタである適用例１３に記載の方法。
［適用例１６］
前記中央ガスインジェクタを含む前記セラミックシャワーヘッドによって前記真空チャンバの内部に供給されるプロセスガスの前記流れが、拡散ガス流と対流ガス流の間で切り替えられ、または対流ガス流と拡散ガス流が前記真空チャンバの内部に供給され、その一方で、処理中の前記真空チャンバ内の圧力が可変制御されて、それにより前記半導体基板のエッチング中に半導体基板エッチング副生成物の堆積を制御する適用例１３に記載の方法。
［適用例１７］
前記ガスインジェクタが、前記誘電体窓の内面の下方に延び、前記ガス出口が複数の方向で前記プロセスガスを注入し、および／または、前記中央ガスインジェクタおよび／または前記セラミックシャワーヘッドが前記プロセスガスを亜音速、音速、または超音速で注入する適用例１３に記載の方法。
［適用例１８］
ガスインジェクタ出口およびシャワーヘッドガス出口の少なくとも幾つかを通るガス流の比率が前記半導体基板上の層をエッチングする間に独立に変えられ、それにより層の中央から縁部へのエッチングの均一性を実現するように適用例１３に記載の方法。
［適用例１９］
前記ガスインジェクタ出口および前記シャワーヘッドガス出口の少なくとも幾つかを通るガス流の比率が、前記半導体基板の上面の上方でのガス種の滞留時間が短縮されるように独立に変えられる適用例１３に記載の方法。
［適用例２０］
さらに、前記半導体基板の前記上面の上方でのガス流の前記再循環を制御し、それにより前記半導体基板の前記上面でのエッチング副生成物の再堆積を制御するステップを含む適用例１３に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】