特開 2023-94345 基板処理装置、ガス供給システム及び基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023094345

(43)【公開日】2023-07-05

(54)【発明の名称】基板処理装置、ガス供給システム及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230628BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20230628BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20230628BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20230628BHJP

   C23C 16/511 20060101ALI20230628BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/205

C23C16/44 B

C23C16/509

C23C16/511

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021209768

(22)【出願日】2021-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100140431

【弁理士】

【氏名又は名称】大石 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100135677

【弁理士】

【氏名又は名称】澤井 光一

(74)【代理人】

【識別番号】100131598

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 和宗

(72)【発明者】

【氏名】内田 陽平

(72)【発明者】

【氏名】谷川 雄洋

(72)【発明者】

【氏名】水野 雄介

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030FA02

4K030FA03

4K030FA04

5F004AA16

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB28

5F004CA02

5F004CA03

5F004CA06

5F045AA08

5F045DP03

5F045EE17

5F045EF05

5F045EF09

5F045EH05

5F045EJ03

5F045EK07

(57)【要約】

【課題】基板処理チャンバ内におけるガス濃度の均一性を向上する技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、基板処理チャンバと、基板処理チャンバ内に配置される基板支持部と、基板支持部の上方に配置され、基板処理チャンバ内にガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、シャワーヘッドに接続されるガス供給システムと、制御部と、を備える。ガス供給システムは、ガス入口と複数のガス出口とを有するガス分配装置と、ガス分配装置の複数のガス出口とシャワーヘッドとを接続する複数のガス供給ラインと、を有する。複数のガス供給ラインのうちの少なくとも一つのガス供給ラインは、シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有する。制御部は、圧力計の出力に基づいて、前記区間の圧力が目標圧力になるように圧力調節バルブを制御するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理チャンバと、
前記基板処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部の上方に配置され、前記基板処理チャンバ内にガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドに接続されるガス供給システムと、
制御部と、を備え、
前記ガス供給システムは、
ガス入口と複数のガス出口とを有するガス分配装置と、
前記ガス分配装置の前記複数のガス出口と前記シャワーヘッドとを接続する複数のガス供給ラインと、を有し、
前記複数のガス供給ラインのうちの少なくとも一つのガス供給ラインは、
前記シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、
前記圧力調節バルブと前記ガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有し、
前記制御部は、前記圧力計の出力に基づいて、前記区間の圧力が目標圧力になるように前記圧力調節バルブを制御するように構成される、
基板処理装置。

【請求項2】

前記複数のガス供給ラインの各々は、
前記シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、
前記圧力調節バルブと前記ガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記目標圧力は、前記ガス分配装置で分配されたガスが各ガス供給ラインを通じて前記シャワーヘッドに到達するまでの到達時間が互いに同じになるように、または前記到達時間の差が減るように設定される、
請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記到達時間が目標到達時間と一致するように前記目標圧力を算出するように構成される、
請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記目標圧力Ｐｂの算出を次式に基づいて行う、
Ｔｂ＝（Ｐｂ／ｋＴ）・（（π×ｄ²×Ｌ１）／４）／（ｅ×Ｆ）＋Ｔｃ
Ｔｂは目標到達時間、ｋはポルツマン定数、Ｔは温度、ｄはガス供給ラインの管内直径、Ｌ１は圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間の長さ、Ｆはガスの流量、ｅは定数、Ｔｃは定数である、
請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記ガス分配装置で分配されるガスの設定流量比に基づいて、各ガス供給ラインを流れるガスの流量と圧力との相関から、各ガス供給ラインの予測圧力を算出し、当該予想圧力とガスの流量に基づいて各ガス供給ラインにおける予測到達時間を算出し、前記ガス供給ラインの中で最も遅い予測到達時間の値を前記目標到達時間に設定するように構成される、
請求項４または５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記複数のガス供給ラインは、
第１のガス供給ラインと、
第２のガス供給ラインと、を有し、
前記第１のガス供給ラインは、前記シャワーヘッドの中央領域に接続され、
前記第２のガス供給ラインは、前記シャワーヘッドの外周領域に接続され、
前記第１のガス供給ライン及び前記第２のガス供給ラインの各々は、
前記シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、
前記圧力調節バルブと前記ガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記複数のガス供給ラインは、
第１のガス供給ラインと、
第２のガス供給ラインと、
第３のガス供給ラインと、を有し、
前記第１のガス供給ラインは、前記シャワーヘッドの中央領域に接続され、
前記第３のガス供給ラインは、前記シャワーヘッドの外周領域に接続され、
前記第２のガス供給ラインは、前記シャワーヘッドの前記中央領域と前記外周領域の間の中間領域に接続され、
前記第１のガス供給ライン、前記第２のガス供給ライン及び前記第３のガス供給ラインの各々は、
前記シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、
前記圧力調節バルブと前記ガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項9】

基板処理チャンバ内にガスを供給するガス供給システムであって、
ガス入口と複数のガス出口とを有するガス分配装置と、
前記ガス分配装置の前記複数のガス出口と前記基板処理チャンバとを接続する複数のガス供給ラインと、
制御部と、を備え、
前記複数のガス供給ラインの各々は、
前記基板処理チャンバの近傍に配置される圧力調節バルブと、
前記圧力調節バルブと前記ガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有し、
前記制御部は、前記圧力計の出力に基づいて、前記区間の圧力が目標圧力になるように前記圧力調節バルブを制御するように構成される、
ガス供給システム。

【請求項10】

基板処理装置において行われる基板処理方法であって、
前記基板処理装置は、
基板処理チャンバと、
前記基板処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部の上方に配置され、前記基板処理チャンバ内にガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドに接続されるガス供給システムと、を備え、
前記ガス供給システムは、
ガス入口と複数のガス出口とを有するガス分配装置と、
前記ガス分配装置の前記複数のガス出口と前記シャワーヘッドとを接続する複数のガス供給ラインと、を有するものであり、
前記複数のガス供給ラインのうちの少なくとも一つのガス供給ラインにおいて、前記シャワーヘッドの近傍に配置された圧力調節バルブと前記ガス分配装置との間の区間の圧力を測定し、当該圧力の値に基づいて、前記区間の圧力が目標圧力になるように前記圧力調節バルブを調節する工程を有する、
基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、基板処理装置、ガス供給システム及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

処理ガスが複数の分岐配管を通じてシャワーヘッドに供給され、当該処理ガスがシャワーヘッドからチャンバ内に供給される技術として、特許文献１に記載された技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－１６５３９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板処理チャンバ内におけるガス濃度の均一性を向上する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一つの例示的実施形態において、基板処理チャンバと、基板処理チャンバ内に配置される基板支持部と、基板支持部の上方に配置され、基板処理チャンバ内にガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、シャワーヘッドに接続されるガス供給システムと、制御部と、を備え、ガス供給システムは、ガス入口と複数のガス出口とを有するガス分配装置と、ガス分配装置の複数のガス出口とシャワーヘッドとを接続する複数のガス供給ラインと、を有し、複数のガス供給ラインのうちの少なくとも一つのガス供給ラインは、シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有し、制御部は、圧力計の出力に基づいて、前記区間の圧力が目標圧力になるように圧力調節バルブを制御するように構成される、基板処理装置が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一つの例示的実施形態によれば、基板処理チャンバ内におけるガス濃度の均一性を向上する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】プラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。

【図2】シャワーヘッドの内部構造の一例を示す横断面の図である。

【図3】処理条件を変更する際の制御プロセスの一例を示すフローチャートである。

【図4】ガス供給ラインにおける処理ガスの流量と圧力との相関の一例を示す図である。

【図5】ガス供給ラインが２つの場合のプラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の各実施形態について説明する。

【0009】

一つの例示的実施形態において、基板処理チャンバと、基板処理チャンバ内に配置される基板支持部と、基板支持部の上方に配置され、基板処理チャンバ内にガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、シャワーヘッドに接続されるガス供給システムと、制御部と、を備え、ガス供給システムは、ガス入口と複数のガス出口とを有するガス分配装置と、ガス分配装置の複数のガス出口とシャワーヘッドとを接続する複数のガス供給ラインと、を有し、複数のガス供給ラインのうちの少なくとも一つのガス供給ラインは、シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有し、制御部は、圧力計の出力に基づいて、前記区間の圧力が目標圧力になるように圧力調節バルブを制御するように構成される、基板処理装置が提供される。

【0010】

一つの例示的実施形態において、複数のガス供給ラインの各々は、シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有する。

【0011】

一つの例示的実施形態において、目標圧力は、ガス分配装置で分配されたガスが各ガス供給ラインを通じて前記シャワーヘッドに到達するまでの到達時間が互いに同じになるように、または到達時間の差が減るように設定される。

【0012】

一つの例示的実施形態において、制御部は、到達時間が目標到達時間と一致するように目標圧力を算出するように構成される。

【0013】

一つの例示的実施形態において、制御部は、目標圧力Ｐｂの算出を次式に基づいて行う、
Ｔｂ＝（Ｐｂ／ｋＴ）・（（π×ｄ²×Ｌ１）／４）／（ｅ×Ｆ）＋Ｔｃ
Ｔｂは目標到達時間、ｋはポルツマン定数、Ｔは温度、ｄはガス供給ラインの管内直径、Ｌ１は圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間の長さ、Ｆはガスの流量、ｅは定数、Ｔｃは定数である。

【0014】

一つの例示的実施形態において、制御部は、ガス分配装置で分配されるガスの設定流量比に基づいて、各ガス供給ラインを流れるガスの流量と圧力との相関から、各ガス供給ラインの予測圧力を算出し、当該予想圧力とガスの流量に基づいて各ガス供給ラインにおける予測到達時間を算出し、ガス供給ラインの中で最も遅い予測到達時間の値を目標到達時間に設定するように構成される。

【0015】

一つの例示的実施形態において、複数のガス供給ラインは、第１のガス供給ラインと、第２のガス供給ラインと、を有し、第１のガス供給ラインは、シャワーヘッドの中央領域に接続され、第２のガス供給ラインは、シャワーヘッドの外周領域に接続され、第１のガス供給ライン及び第２のガス供給ラインの各々は、シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有する。

【0016】

一つの例示的実施形態において、複数のガス供給ラインは、第１のガス供給ラインと、第２のガス供給ラインと、第３のガス供給ラインと、を有し、第１のガス供給ラインは、シャワーヘッドの中央領域に接続され、第３のガス供給ラインは、シャワーヘッドの外周領域に接続され、第２のガス供給ラインは、シャワーヘッドの中央領域と外周領域の間の中間領域に接続され、第１のガス供給ライン、第２のガス供給ライン及び第３のガス供給ラインの各々は、シャワーヘッドの近傍に配置される圧力調節バルブと、圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有する。

【0017】

一つの例示的実施形態において、基板処理チャンバ内にガスを供給するガス供給システムであって、ガス入口と複数のガス出口とを有するガス分配装置と、ガス分配装置の複数のガス出口と基板処理チャンバとを接続する複数のガス供給ラインと、制御部と、を備え、複数のガス供給ラインの各々は、基板処理チャンバの近傍に配置される圧力調節バルブと、圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間に配置される圧力計と、を有し、制御部は、圧力計の出力に基づいて、区間の圧力が目標圧力になるように圧力調節バルブを制御するように構成される、ガス供給システムが提供される。

【0018】

一つの例示的実施形態において、基板処理装置において行われる基板処理方法であって、基板処理装置は、基板処理チャンバと、基板処理チャンバ内に配置される基板支持部と、基板支持部の上方に配置され、基板処理チャンバ内にガスを導入するように構成されるシャワーヘッドと、シャワーヘッドに接続されるガス供給システムと、を備え、ガス供給システムは、ガス入口と複数のガス出口とを有するガス分配装置と、ガス分配装置の複数のガス出口とシャワーヘッドとを接続する複数のガス供給ラインと、を有するものであり、複数のガス供給ラインのうちの少なくとも一つのガス供給ラインにおいて、シャワーヘッドの近傍に配置された圧力調節バルブとガス分配装置との間の区間の圧力を測定し、当該圧力の値に基づいて、前記区間の圧力が目標圧力になるように圧力調節バルブを調節する工程を有する基板処理方法が提供される。

【0019】

以下、図面を参照して、本開示の各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または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。

【0020】

＜プラズマ処理装置１の構成の一例＞
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。一つの例示的実施形態に係る基板処理装置としてのプラズマ処理装置１は、基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法を実行する。

【0021】

プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合型のプラズマ処理装置１は、基板処理チャンバとしてのプラズマ処理チャンバ（単に「チャンバ」ともいう）１０、ガス供給システム２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間（基板処理空間）１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０とは電気的に絶縁される。

【0022】

基板支持部１１は、本体部５０及びリングアセンブリ５１を含む。本体部５０は、基板Ｗを支持するための中央領域５０ａと、リングアセンブリ５１を支持するための環状領域５０ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部５０の環状領域５０ｂは、平面視で本体部５０の中央領域５０ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部５０の中央領域５０ａ上に配置され、リングアセンブリ５１は、本体部５０の中央領域５０ａ上の基板Ｗを囲むように本体部５０の環状領域５０ｂ上に配置される。従って、中央領域５０ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域５０ｂは、リングアセンブリ５１を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

【0023】

一実施形態において、本体部５０は、基台６０及び静電チャック６１を含む。基台６０は、導電性部材を含む。基台６０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック６１は、基台６０の上に配置される。静電チャック６１は、セラミック部材６１ａとセラミック部材６１ａ内に配置される静電電極６１ｂとを含む。セラミック部材６１ａは、中央領域５０ａを有する。一実施形態において、セラミック部材６１ａは、環状領域５０ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック６１を囲む他の部材が環状領域５０ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ５１は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック６１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、ＲＦ又はＤＣ電極がセラミック部材６１ａ内に配置されてもよく、この場合、ＲＦ又はＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号又はＤＣ信号がＲＦ又はＤＣ電極に接続される場合、ＲＦ又はＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台６０の導電性部材とＲＦ又はＤＣ電極との両方が２つの下部電極として機能してもよい。

【0024】

リングアセンブリ５１は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

【0025】

また、基板支持部１１は、静電チャック６１、リングアセンブリ５１及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路６０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路６０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路６０ａが基台６０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック６１のセラミック部材６１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域５０ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

【0026】

基板支持部１１には、図示しないリフター（リフトピン）が設けられている。一実施形態において、リフターは、基板支持部１１を上下方向に貫通する複数の貫通孔に配置され、図示しない駆動装置により貫通孔内を上下方向に移動する。一実施形態において、基板Ｗは、図示しない搬送アームによってチャンバ１０内に搬入出される。リフターは、基板支持部１１上で基板Ｗを支持し昇降させ、搬送アームとの間で基板Ｗをやり取りし、基板Ｗを基板支持部１１上に載置することができる。

【0027】

シャワーヘッド１３は、ガス供給システム２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、３つのガス供給口１００ａ、１００ｂ、１００ｃと、３つの連通孔１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、３つのガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び複数のガス導入口１０３を有する。第１のガス供給口１００ａ、第１の連通孔１０１ａ及び第１のガス拡散室１０２ａは、互いに連通し、シャワーヘッド１３の中央領域Ｅ１に形成されている。第３のガス供給口１００ｃ、第３の連通孔１０１ｃ及び第３のガス拡散室１０２ｃは、互いに連通し、シャワーヘッド１３の外周領域Ｅ３に形成されている。第２のガス供給口１００ｂ、第２の連通孔１０１ｂ及び第２のガス拡散室１０２ｂは、互いに連通し、シャワーヘッド１３の中央領域Ｅ１と外周領域Ｅ３の間の中間領域Ｅ２に形成されている。

【0028】

図１及び図２に示すように第１のガス拡散室１０２ａ（シャワーヘッド１３の中央領域Ｅ１）は円状に形成されている。第２のガス拡散室１０２ｂ（シャワーヘッド１３の中間領域Ｅ２）は、第１のガス拡散室１０２ａの周りを囲むように環状に形成されている。第３のガス拡散室１０２ｃ（シャワーヘッド１３の外周領域Ｅ３）は、第２のガス拡散室１０２ｂの周りを囲むように環状に形成されている。

【0029】

第１のガス拡散室１０２ａ、第２のガス拡散室１０２ｂ及び第３のガス拡散室１０２ｃは、互いに仕切板１０４により仕切られている。複数のガス導入口１０３は、各ガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと連通し、プラズマ処理空間１０ｓに開口している。各ガス供給口１００ａ、１００ｂ、１００ｃに供給された処理ガスは、各連通孔１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを通過し各ガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに供給され、各ガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃから複数のガス導入口１０３を通じてプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。処理ガスは、基板支持部１１の基板面内の全体に向けて導入される。シャワーヘッド１３は、上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

【0030】

一実施形態において、図１に示すガス供給システム２０は、ガス供給源１２０と、上流ガス供給ライン１２１と、ガス分配装置（フロースプリッター）１２２と、３つのガス供給ライン１２３、１２４、１２５とを有している。

【0031】

ガス供給源１２０は、一つ又は複数のガスの供給源を含む。上流ガス供給ライン１２１は、ガス供給源１２０とガス分配装置１２２を接続する。上流ガス供給ライン１２１は、開閉バルブ１２６を含む。一実施形態において、ガス分配装置１２２は、処理ガスを任意の流量比に分配することができる装置である。一実施形態において、ガス分配装置１２２は、処理ガスを所定の流量比の３つの流れに分配する。一実施形態において、ガス分配装置１２２は、一つの入口１３０と、３つの出口１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃと、入口１３０と各出口１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃを接続する分岐流路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを有する。分岐流路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、それぞれマスフローコントローラ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ及び開閉バルブ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃを含む。マスフローコントローラ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃは、フローメータ１３５、調節バルブ１３６を含む。

【0032】

ガス供給ライン１２３、１２４、１２５は、ガス分配装置１２２とシャワーヘッド１３を接続している。第１のガス供給ライン１２３は、ガス分配装置１２２の出口１３１ａと、シャワーヘッド１３の第１のガス供給口１００ａとを接続している。第２のガス供給ライン１２４は、ガス分配装置１２２の出口１３１ａと、シャワーヘッド１３の第２のガス供給口１００ｂとを接続している。第３のガス供給ライン１２５は、ガス分配装置１２２の出口１３１ｃと、シャワーヘッド１３の第３のガス供給口１００ｃとを接続している。一実施形態において、ガス供給ライン１２３、１２４、１２５は、長さや内径が互いに異なるものを含む。

【0033】

ガス供給ライン１２３、１２４、１２５は、それぞれ、圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃと圧力計１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃとを有している。

【0034】

圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、ガス供給ライン１２３、１２４、１２５の圧力を調整することができる。一実施形態において、圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、ガス分配装置１２２よりもシャワーヘッド１３に近い位置であってシャワーヘッド１３の近傍に配置される。ガス供給ライン１２３、１２４、１２５の圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃとシャワーヘッド１３の間の区間、すなわちガス供給ライン１２３、１２４、１２５の圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃよりも下流の区間Ｇ２は任意に設定可能である。一実施形態において、上流の区間Ｇ１は、区間Ｇ２の１０倍よりも大きい。一実施形態において、圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、シャワーヘッド１３までの距離が互いに同じになるように配置される。

【0035】

圧力計１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃは、ガス供給ライン１２３、１２４、１２５の圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃよりも上流側に設けられている。圧力計１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃは、ガス供給ライン１２３、１２４、１２５の圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃよりも上流の区間Ｇ１の圧力を測定する。

【0036】

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合される第１の電源としてのＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

【0037】

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。

【0038】

第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

【0039】

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。

【0040】

種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、ＤＣに基づく電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

【0041】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0042】

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程（プラズマ処理）を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0043】

＜プラズマ処理方法の一例＞
本プラズマ処理方法は、プラズマを用いて基板Ｗ上の膜をエッチングするエッチング処理を含む。一実施形態において、エッチング処理は、途中で、シャワーヘッド１３に供給されるガスの設定流量比や、下部電極に供給される高周波電力などの処理条件が変更される処理を含む。

【0044】

先ず、基板Ｗが、搬送アームによりチャンバ１０内に搬入され、リフターにより基板支持部１１に載置され、図１に示すように基板支持部１１上に吸着保持される。

【0045】

次に、処理ガスが、ガス供給システム２０によりシャワーヘッド１３に供給され、シャワーヘッド１３からプラズマ処理空間１０ｓに供給される。このとき供給される処理ガスは、基板Ｗのエッチング処理のために必要な活性種を生成するガスを含む。一実施形態において、ガス供給源１２０の処理ガスは、ガス分配装置１２２に供給され、ガス分配装置１２２において所定の設定流量比の３つの流れに分配される。設定流量比の情報は、制御部２０からガス分配装置１２２に送られる。ガス分配装置１２２は、当該設定流量比に基づいて、マスフローコントローラ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃを制御し、処理ガスを分配する。

【0046】

ガス分配装置１２２により分配された処理ガスは、３つのガス供給ライン１２３、１２４、１２５を通じてシャワーヘッド１３のガス供給口１００ａ、１００ｂ、１００ｃに供給される。処理ガスは、ガス供給口１００ａ、１００ｂ、１００ｃから連通孔１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを通じてガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに供給される。そして、処理ガスは、各ガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃからガス導入口１０３を通じてチャンバ１０内に導入される。ガス拡散室１０２ａから導入された処理ガスは、主に基板支持部１１の基板Ｗの中央部上方に導入され、ガス拡散室１０２ｃから導入された処理ガスは、主に基板支持部１１の基板Ｗの外周部上方に導入され、ガス拡散室１０２ｃから導入された処理ガスは、主に基板支持部１１の基板Ｗの中央部と外周部の間の中間部の上方に導入される。

【0047】

下部電極には、ＲＦ電源３１により高周波電力が供給される。プラズマ処理空間１０ｓ内の雰囲気はガス排出口１０ｅから排気され、プラズマ処理空間１０ｓ内は所定の圧力に減圧されてもよい。これにより、プラズマ処理空間１０ｓにプラズマが生成され、基板Ｗがエッチング処理される。

【0048】

一実施形態において、処理条件が変更され、各ガス供給ライン１２３、１２４、１２５における処理ガスの設定流量比や、下部電極に供給される高周波電力が変更される。一実施形態において、処理ガスの供給や高周波電力の供給が一旦止められることなく、処理条件が連続的に切り替えられる。この際、ガス分配装置１２２において設定流量比が切り替えられ、新しい設定流量比の処理ガスがガス供給ライン１２３、１２４、１２５を流れると、各ガス供給ライン１２３～１２５の処理ガスが、シャワーヘッド１３に到達するタイミングがガス供給ライン１２３～１２５間で大きくずれる可能性がある。これは、ガス供給ライン１２３～１２５の容積（長さや内径）が互いに異なったり、設定流量が大きく異なる場合等に起こり得る。処理ガスがシャワーヘッド１３に到達するタイミングがガス供給ライン１２３～１２５間でずれると、シャワーヘッド１３の各ガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃからチャンバ１０内に処理ガスが導入されるタイミングがずれて、基板上の処理ガス濃度が不均一になるおそれがある。そこで、一実施形態において、新しい設定流量比の処理ガスがシャワーヘッド１３に到達する時間を制御する。図３は、かかる制御プロセスの一例のフローチャートを示す。

【0049】

一実施形態において、制御部２により、新しい設定流量比に基づいて、各ガス供給ライン１２３～１２５における流量と圧力との相関から、処理ガスを流した際の各ガス供給ライン１２３～１２５の予想圧力Ｐｄが算出される（図３の工程Ｓ１）。図４は、流量Ｆと圧力Ｐの相関Ｒの一例を示す。この相関Ｒは、予め行った実験やシミュレーション等で得たものを含む。

【0050】

次に、予想圧力Ｐｄから各ガス供給ライン１２３～１２５における予測到達時間Ｔｄが計算される（図３の工程Ｓ２）。ここで、「到達時間」は、処理ガスがガス分配装置１２２の出口１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃからシャワーヘッド１３のガス供給口１００ａ、１００ｂ、１００ｃに到達するまでの時間である。なお、「到達時間」は、ガス分配装置１２２から分配された処理ガスが各ガス供給ライン１２３、１２４、１２５を通じてシャワーヘッド１３からプラズマ処理空間１０ｓに到達するまでの時間であってもよい。

【0051】

一実施形態において、予測到達時間Ｔｄは、次式（１）により算出される。
Ｔｄ＝（Ｐｄ／ｋＴ）・（（π×ｄ²×Ｌ）／４）／（ｅ×Ｆ）・・・（１）
式（１）中のＴｄは予測到達時間（ｓｅｃ）、Ｐｄは予想圧力（Ｐａ）、ｋはポルツマン定数、Ｔは温度（Ｋ）、ｄはガス供給ラインの管内直径（ｍ）、Ｌはガス供給ラインの長さ（ｍ）、Ｆは処理ガスの流量（ｓｃｃｍ）、ｅは定数（４．４８０４×１０¹⁷）である。

【0052】

次に、一実施形態において、各ガス供給ライン１２３～１２５の予測到達時間Ｔｄのうちで、最も遅い予測到達時間Ｔｄの値が、目標の到達時間Ｔｂに設定される（図３の工程Ｓ３）。例えば第３のガス供給ライン１２５の予測到達時間Ｔｄの値が最も大きい場合には、第３のガス供給ライン１２５の予測到達時間Ｔｄの値が目標の到達時間Ｔｂに設定される。

【0053】

次に、第１のガス供給ライン１２３及び第２のガス供給ライン１２４における処理ガスの到達時間が目標到達時間Ｔｂとなるための目標圧力Ｐｂが算出される（図３の工程Ｓ４）。

【0054】

一実施形態において、目標圧力Ｐｂは、次式（２）により算出される。
Ｔｂ＝（Ｐｂ／ｋＴ）・（（π×ｄ²×Ｌ１）／４）／（ｅ×Ｆ）＋Ｔｃ・・（２）
式中のＴｂは目標到達時間（ｓｅｃ）、Ｐｂは目標圧力（Ｐａ）、ｋはポルツマン定数、Ｔは温度（Ｋ）、ｄはガス供給ラインの管内直径（ｍ）、Ｌ１はガス供給ラインの上流区間Ｇ１の長さ（ｍ）、Ｆは処理ガスの流量（ｓｃｃｍ）、ｅは定数（４．４８０４×１０¹⁷）、Ｔｃは定数（ｓｅｃ）である。
ここで、一実施形態において、定数Ｔｃは、処理ガスが、ガス供給ラインの圧力調節バルブより下流の区間Ｇ２を流れる時間、すなわち、一実施形態において、処理ガスが、ガス供給ラインにおいて、圧力調節バルブからシャワーヘッドのガス供給口に到達するまでの時間である。定数Ｔｃは、実験やシミュレーション等によって、あるいは、式（１）によって予め得られる。

【0055】

ガス分配装置１２２において設定流量比が切り替えられ、新しい設定流量比の処理ガスがガス供給ライン１２３、１２４、１２５に同時に供給され始める。このとき、第１のガス供給ライン１２３と第２のガス供給ライン１２４において、制御部２により、圧力計１４１ａ、１４１ｂにより測定された圧力値に基づいて、ガス供給ライン１２３、１２４の圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂより上流の区間Ｇ1の圧力が所定の目標圧力Ｐｂになるように圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂが制御される（図３の工程Ｓ５）。すなわち、ガス供給ライン１２３、１２４の圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂを絞り、ガス供給ライン１２３、１２４の圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂより上流の区間Ｇ１の圧力を上げることで、ガス供給ライン１２３、１２４の処理ガスが、シャワーヘッド１３に到達する時間が遅延される。こうすることにより、ガス供給ライン１２３、１２４における処理ガスの到達時間が、ガス供給ライン１２５における処理ガスの到達時間に揃えられる、或いは近づけられる。かかる処理条件の変更は、複数回行われてよい。

【0056】

その後、所定時間エッチング処理が行われ、その後プラズマ処理空間１０ｓへの処理ガスの供給と下部電極への高周波電力の供給が停止される。その後、基板Ｗがリフトピンにより持ち上げられ、図示しない搬送アームによりチャンバ１０から搬出される。

【0057】

本例示的実施形態によれば、プラズマ処理装置１のガス供給ライン１２３～１２５は、圧力調節バルブ１４０ａ～１４０ｃと圧力計１４１ａ～１４１ｃとを有している。制御部２は、圧力計１４１ａ～１４１ｃにより測定された圧力値に基づいて、ガス供給ライン１２３～１２５の圧力調節バルブ１４０ａ～１４０ｃの上流の区間Ｇ１の圧力が所定の目標圧力Ｐｂになるように圧力調節バルブ１４０ａ～１４０ｃを制御することができる。これにより、各ガス供給ライン１２３～１２５において、処理ガスがシャワーヘッド１３に到達する到達時間を制御することができ、ガス供給ライン１２３～１２５における処理ガスの到達時間を揃える、または到達時間の差を減らすことができる。この結果、シャワーヘッド１３の各ガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃからチャンバ１０内に処理ガスが導入されるタイミングをより揃えることができ、チャンバ１０内の基板Ｗ上のガス濃度がより均一になる。その結果、基板面内におけるエッチング処理の均一性が向上する。

【0058】

本例示的実施形態において、３つのガス供給ライン１２３～１２５の各々は、圧力調節バルブ１４０ａ～１４０ｃと圧力計１４１ａ～１４１ｃを有している。これにより、すべてのガス供給ライン１２３～１２５において処理ガスの到達時間を調整することができるので、ガス供給ライン１２３～１２５における処理ガスの到達時間を揃える、または到達時間の差を減らすための制御の自由度が増加する。

【0059】

本例示的実施形態において、圧力調節バルブ１４０ａ～１４０ｃは、ガス供給ライン１２３～１２５においてガス分配装置１２２よりもシャワーヘッド１３に近い位置に設けられている。処理ガスの到達時間を調整できる幅は、ガス供給ライン１２３～１２５の圧力調節バルブ１４０ａ～１４０ｃより上流側の区間Ｇ１の体積に依存する。よって、圧力調節バルブ１４０ａ～１４０ｃが、ガス供給ライン１２３～１２５においてガス分配装置１２２よりもシャワーヘッド１３に近いことによって、処理ガスの到達時間を調整できる幅が増加し、ガス供給ライン１２３～１２５における処理ガスの到達時間をより十分に揃えることができる。

【0060】

本例示的実施形態において、目標圧力Ｐｂは、処理ガスの到達時間が同じになるように、または到達時間の差が減るように設定される。これにより、ガス供給ライン１２３～１２５における処理ガスの到達時間が適切に揃えられ、または到達時間の差が適切に減らされる。

【0061】

本例示的実施形態において、制御部２は、到達時間が目標の到達時間Ｔｂになるための目標圧力Ｐｂを算出する。これにより、制御部２が目標圧力Ｐｂを適切に算出することができる。

【0062】

本例示的実施形態において、制御部２は、目標圧力Ｐｂの算出を式（２）に基づいて行う。これにより、目標圧力Ｐｂを正確かつ適切に算出することができる。

【0063】

本例示的実施形態において、制御部２は、ガス分配装置１２２で分配される処理ガスの設定流量比に基づいて、各ガス供給ライン１２３～１２５を流れる処理ガスの流量と圧力との相関Ｒから、各ガス供給ライン１２３～１２５の予測圧力Ｐｄを算出し、当該予想圧力Ｐｄと流量Ｆから各ガス供給ライン１２３～１２５における予測到達時間Ｔｄを算出し、ガス供給ライン１２３～１２５のなかで最も遅い予測到達時間Ｔｄの値を目標の到達時間Ｔｂに設定する。これにより、目標の到達時間Ｔｂの設定を好適に行うことができる。

【0064】

＜プラズマ処理装置１の他の例示的実施形態＞
一実施形態において、シャワーヘッド１３にガスを供給するガス供給ラインの数は、３つに限られず、２つまたは４つ以上であってもよい。

【0065】

図５は、ガス供給ラインが２つの場合のプラズマ処理装置１の例を示す。一実施形態において、ガス供給ラインが２つの場合、シャワーヘッド１３は、２つのガス供給口１００ａ、１００ｂと、２つの連通孔１０１ａ、１０１ｂと、２つのガス拡散室１０２ａ、１０２ｂ及び複数のガス導入口１０３を有する。第１のガス供給口１００ａ、第１の連通孔１０１ａ及び第１のガス拡散室１０２ａは、互いに連通し、シャワーヘッド１３の中央領域Ｅ１に形成されている。第２のガス供給口１００ｂ、第２の連通孔１０１ｂ及び第２のガス拡散室１０２ｂは、互いに連通し、シャワーヘッド１３の外周領域Ｅ２に形成されている。第１のガス拡散室１０２ａは、円形状に形成され、第２のガス拡散室１０２ｂは、第１のガス拡散室１０２ａの周りを囲むような環状に形成されている。第１のガス拡散室１０２ａと第２のガス拡散室１０２ｂは、仕切板１０４によって仕切られている。

【0066】

一実施形態において、ガス供給システム２０のガス分配装置１２２は、処理ガスを所定の流量比の２つの流れに分配する。一実施形態において、ガス分配装置１２２は、一つの入口１３０と、２つの出口１３１ａ、１３１ｂと、入口１３０と各出口１３１ａ、１３１ｂを接続する分岐流路１３２ａ、１３２ｂを有する。分岐流路１３２ａ、１３２ｂは、それぞれマスフローコントローラ１３３ａ、１３３ｂ及び開閉バルブ１３４ａ、１３４ｂを含む。

【0067】

第１のガス供給ライン１２３は、ガス分配装置１２２の出口１３１ａとシャワーヘッド１３の第１のガス供給口１００ａとを接続している。第２のガス供給ライン１２４は、ガス分配装置１２２の出口１３１ｂとシャワーヘッド１３の第２のガス供給口１００ｂとを接続している。

【0068】

ガス供給ライン１２３、１２４は、それぞれ、圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂと圧力計１４１ａ、１４１ｂとを有している。

【0069】

そして、一実施形態において、プラズマ処理中に処理条件が変更され、各ガス供給ライン１２３、１２４における処理ガスの設定流量比が変更される。このとき、制御部２により、新しい設定流量比に基づいて、各ガス供給ライン１２３、１２４における処理ガスの流量と圧力との相関Ｒ（図４に示す）から、処理ガスを流した際の各ガス供給ライン１２３、１２４の予想圧力Ｐｄが算出される（図３の工程Ｓ１）。

【0070】

次に、予想圧力Ｐｄから式（１）により各ガス供給ライン１２３、１２４における予測到達時間Ｔｄが算出される（図３の工程Ｓ２）。次に、各ガス供給ライン１２３、１２４の予測到達時間Ｔｄのうちで、最も遅い予測到達時間Ｔｄの値が、目標の到達時間Ｔｂに設定される（図３の工程Ｓ３）。例えば第２のガス供給ライン１２４の予測到達時間Ｔｄの値が最も大きい場合には、第２のガス供給ライン１２４の予測到達時間Ｔｄの値が目標の到達時間Ｔｂに設定される。

【0071】

次に、第１のガス供給ライン１２３における処理ガスの到達時間が目標到達時間Ｔｂとなるための目標圧力Ｐｂが式（２）により算出される（図３の工程Ｓ４）。

【0072】

ガス分配装置１２２において設定流量比が切り替えられ、新しい設定流量比の処理ガスがガス供給ライン１２３、１２４に同時に供給され始める。このとき、第１のガス供給ライン１２３において、制御部２により、圧力計１４１ａにより測定された圧力値に基づいて、ガス供給ライン１２３の圧力調節バルブ１４０ａより上流の区間Ｇ1の圧力が所定の目標圧力Ｐｂになるように圧力調節バルブ１４０ａが制御される（図３の工程Ｓ５）。すなわち、第１のガス供給ライン１２３の圧力調節バルブ１４０ａを絞り、第１のガス供給ライン１２３の圧力調節バルブ１４０ａより上流の区間Ｇ１の圧力を上げることで、第１のガス供給ライン１２３の処理ガスが、シャワーヘッド１３に到達する時間が遅延される。こうすることにより、第１のガス供給ライン１２３における処理ガスの到達時間が、第２のガス供給ライン１２４における処理ガスの到達時間に揃えられる、或いは近づけられる。

【0073】

以上の例示的実施形態において、処理ガスの到達時間が短いガス供給ラインの圧力を調整して、複数のガス供給ラインの処理ガスの到達時間を揃えるようにしていたが、処理ガスの到達時間が長いガス供給ラインの圧力を調整してもよい。この場合、処理ガスの到達時間が長いガス供給ラインの圧力を調整し、当該ガス供給ラインの処理ガスの到達時間を短縮することで、他のガス供給ラインの処理ガスの到達時間に揃えるようにしてよい。また、処理ガスの到達時間が短いガス供給ラインの圧力と、処理ガスの到達時間が長いガス供給ラインの圧力の両方を調整して、互いに到達時間を揃えるようにようにしてよい。

【0074】

以上の例示的実施形態において、全てのガス供給ラインが圧力調節バルブと圧力計を備えていなくてもよく、一部のガス供給ラインが圧力調節バルブと圧力計を備えていてよい。一実施形態において、第１のガス供給ライン１２３と第２のガス供給ライン１２４が圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂと圧力計１４１ａ、１４１ｂを備え、第３のガス供給ライン１２５が圧力調節バルブと圧力計を備えなくてよい。この場合、ガス供給ライン１２３、１２４の圧力調節バルブ１４０ａ、１４０ｂと圧力計１４１ａ、１４１ｂを制御して、ガス供給ライン１２３、１２４の処理ガスの到達時間を第３のガス供給ライン１２５の到達時間に合わせるようにしてもよい。ガス供給ラインの数がＮ（Ｎは整数）個の場合に、Ｎ－１個のガス供給ラインに圧力計と圧力調節バルブを設けてよい。圧力計と圧力調節バルブは、別装置でもよいし、一体化した装置であってもよい。

【0075】

以上の例示的実施において、ガス供給ライン１２３～１２５における処理ガスの到達時間を揃えるようにしていたが、さらにシャワーヘッド１３内において、処理ガスがガス拡散室に供給されるまでの時間や、処理ガスが導入口からチャンバ１０内に導入されるまでの時間を揃えるようにしてもよい。

【0076】

本プラズマ処理装置は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。例えば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。

【0077】

本プラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置以外にも、誘導結合型プラズマやマイクロ波プラズマ等、任意のプラズマ源を用いたプラズマ処理装置であってもよい。基板処理装置は、プラズマを用いない基板処理を行うものであってよい。

【符号の説明】

【0078】

１……プラズマ処理装置、２……制御部、１０……チャンバ、１１……基板支持部、２０……ガス供給システム、１２２……ガス分配装置、１２３……第１のガス供給ライン、１２４……第２のガス供給ライン、１２５……第３のガス供給ライン、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ……圧力調節バルブ、１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ……圧力計、Ｗ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】