プラズマ処理装置及びそのガス供給方法
【課題】処理ガスの供給を交互に切り換える際に，これらの処理ガスが混ざり合うことなく，過渡現象を従来以上に抑制する。
【解決手段】ウエハのプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガス（例えばＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガス）を交互に切り換えて処理室内に供給する際に，切り換える処理ガスを供給する各ガス供給路については，そのガス供給路に設けられたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）の下流側の開閉バルブを開いたまま，マスフローコントローラに所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，各処理ガスの供給を交互にオンオフする。
【解決手段】ウエハのプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガス（例えばＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガス）を交互に切り換えて処理室内に供給する際に，切り換える処理ガスを供給する各ガス供給路については，そのガス供給路に設けられたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）の下流側の開閉バルブを開いたまま，マスフローコントローラに所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，各処理ガスの供給を交互にオンオフする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，複数の処理ガスを処理室内に供給可能なプラズマ処理装置及びそのガス供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では，処理室内に所定のガスを供給して，半導体ウエハ，液晶基板，太陽電池用基板などの被処理基板（以下，単に「基板」と称する）に対して成膜やエッチングなどの所定の処理を施すプラズマ処理装置が用いられる。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置におけるガス供給系において，複数種類のガスを混合して供給する場合には，各種類のガスを供給するガス供給路を複数設け，これを１本の共通ガス供給路に合流させて，プラズマ処理装置の処理室内へ処理ガスを導くようになっている。
【０００４】
各ガス供給路にはそれぞれ，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）などの流量調整器が設けられるとともに，その上流側と下流側にそれぞれ開閉バルブが設けられる。また流量調整器の下流側のみに開閉バルブが設けられることもある。
【０００５】
従来，このような各処理ガス供給のオンオフは，これらの開閉バルブを開閉することによって行い，流量調整器に所定流量を設定することによって各ガス供給路内を流通する処理ガスの流量を制御していた（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−８５９６２号公報
【特許文献２】特開平１１−１９５６４１号公報
【特許文献３】特開２０００−３０６８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで，近年では処理の多様化や半導体デバイスの微細化要請に応じて，異なる種類の処理ガスを切り換えることによって同一装置内で連続して処理を行うことも少なくない。ところが，このような場合においても，各処理ガス供給のオンオフを，マスフローコントローラの開閉バルブを開閉することによって行うと，マスフローコントローラ内に残留するガスが一気に処理室内に流れ込んでからマスフローコントローラによる流量制御が開始されることになる。
【０００８】
このため，各処理ガスの切り換え時においてガス流量の過渡現象が発生し易くなり，処理室内に供給されるガス流量が安定しないという問題がある。しかも，このようなガス流量の過渡現象は，ガスの切り換え間隔が短いほど発生し易くなる傾向がある。
【０００９】
この場合，ガスの切り換えごとに安定工程を設けるようにすることでガス流量の過渡現象を吸収させることもできるものの，その分だけスループットが低下してしまう。
【００１０】
なお，上記特許文献２，３には，エッチングガスとデポジションガスを交互に行う際，各ガスの切り換え時にそれぞれ遷移工程を設け，この遷移工程において一方のガスの供給を止める前に他方のガスの供給を開始し，一方のガスを徐々に流量を低下させるとともに他方のガスは徐々に流量を増やすものが記載されている。ところが，このような特許文献２，３の流量制御によれば，各ガスの切り換え時に交互に供給するガスが混ざってしまうため，切り換えるガスの種類によっては基板の処理に与える影響を無視できない。
【００１１】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，処理ガスの供給を交互に切り換える際に，これらの処理ガスが混ざり合うことなく，ガス流量の過渡現象を従来以上に抑制することができるプラズマ処理装置及びそのガス供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，減圧可能な処理室内に所定のガスを供給しながらプラズマを生成することによって，前記処理室内の基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置のガス供給方法であって，前記プラズマ処理装置は，複数の処理ガス供給源にそれぞれガス供給路を接続し，これらガス供給路を介して前記処理室に所望の処理ガスを供給するガス供給系と，前記各ガス供給路にそれぞれ設けられ，設定された流量に応じて流量調整弁の開度を調整することによって前記ガス供給路を流れるガスの流量を制御する流量制御器と，前記各流量制御器の下流側にそれぞれ設けられた開閉バルブとを備え，前記基板のプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とするプラズマ処理装置のガス供給方法が提供される。
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，減圧可能な処理室内に所定のガスを供給しながらプラズマを生成することによって，前記処理室内の基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって，複数の処理ガス供給源にそれぞれガス供給路を接続し，これらガス供給路を介して前記処理室に所望の処理ガスを供給するガス供給系と，前記各ガス供給路にそれぞれ設けられ，設定された流量に応じて流量調整弁の開度を調整することによって前記ガス供給路を流れるガスの流量を制御する流量制御器と，前記各流量制御器の下流側にそれぞれ設けられた開閉バルブと，前記各流量制御器に流量を設定する制御部と，を備え，前記制御部は，前記基板のプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１４】
このような本発明によれば，交互に切り換えて処理室内に供給する処理ガスについては，その流量制御器の下流側の開閉バルブを開いたまま，流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することにより各処理ガスをオンオフさせることができる。これにより，各処理ガスの切り換え時において，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うことなく，処理室内で発生するガス流量の過渡現象を従来以上に抑制できる。
【００１５】
また，上記各流量制御器の上流側にもそれぞれ開閉バルブを設け，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブのみならず上流側の前記開閉バルブも開いたまま，その流量制御器に対する所定流量とゼロ流量の設定制御を繰り返すことによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフするようにしてもよい。
【００１６】
これによれば，交互に切り換えて処理室内に供給する処理ガスについては，その流量制御器の下流側のみならず，上流側の開閉バルブも開いたまま，流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することにより各処理ガスをオンオフさせることができる。これにより，各処理ガスの切り換え時において，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うことなく，処理室内で発生するガス流量の過渡現象のみならず，マスフローコントローラ内で発生するガス流量の過渡現象も従来以上に抑制できる。
【００１７】
また，上記各処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記各処理ガスの切り換え時間が閾値以下か否かを判断し，前記切り換え時間が閾値以下であると判断した場合，前記切り換える処理ガスの供給のオンオフは，前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に対する所定流量又はゼロ流量の設定によって行い，前記切り換え時間が閾値以下でないと判断した場合，前記切り換える処理ガスの供給のオンオフは，前記開閉バルブの開閉によって行うようにしてもよい。この場合，前記切り換え時間の閾値は，１秒〜１５秒の範囲で設定することが好ましい。
【００１８】
また，上記切り換える処理ガスは，例えば少なくとも２種類以上のエッチングガスである。また，上記切り換える処理ガスは，少なくともエッチングガスとクリーニングガスを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，各処理ガスの切り換え時において，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うことなく，ガス流量の過渡現象を従来以上に抑制することができる。これによって，より安定した処理ガスの切り換えをよりスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態におけるマスフローコントローラの構成例を示す図である。
【図３】比較例にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【図４】本実施形態にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【図５Ａ】Ｃ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）してＣ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）したときの実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度をグラフに示した図である。
【図５Ｂ】Ｃ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）してＣ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）したときの実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図６Ａ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図６Ｂ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図６Ｃ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図７Ａ】図４に示す本実施形態にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図７Ｂ】図４に示す本実施形態にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図７Ｃ】図４に示す本実施形態にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図８】本実施形態の変形例にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【図９Ａ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図９Ｂ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図９Ｃ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図１０Ａ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，マスフローコントローラ内のＣ４Ｆ６ガスの流量を検出してグラフに示した図である。
【図１０Ｂ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，マスフローコントローラ内のＣ４Ｆ８ガスの流量を検出してグラフに示した図である。
【図１１Ａ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，マスフローコントローラ内のＣ４Ｆ６ガスの流量を検出してグラフに示した図である。
【図１１Ｂ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，マスフローコントローラ内のＣ４Ｆ８ガスの流量を検出してグラフに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また，本明細書中１ｍＴｏｒｒは（１０−３×１０１３２５／７６０）Ｐａ，１ｓｃｃｍは（１０−６／６０）ｍ３／ｓｅｃとする。
【００２２】
（プラズマ処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例について説明する。ここでは処理室内に上部電極と下部電極（サセプタ）を対向配置して上部電極から処理ガスを処理室内に供給する平行平板型のプラズマ処理装置を例に挙げて説明する。図１は，本実施形態にかかるプラズマ処理装置１００の概略構成を示す断面図である。
【００２３】
プラズマ処理装置１００は，例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理室１０２とこの処理室１０２内に複数種類のガスを供給するガス供給系２００を備える。処理室１０２は電気的に接地されており，処理室１０２内には被処理基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する）Ｗを載置する載置台を兼ねる下部電極（サセプタ）１１０と，これに対向して平行に配置された上部電極１２０とが設けられている。
【００２４】
下部電極１１０には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置１３０が接続されている。電力供給装置１３０は，第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電源１３２，第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電源１３４を備える。第１，第２高周波電源１３２，１３４はそれぞれ，第１，第２整合器１３３，１３５を介して下部電極１１０に電気的に接続される。
【００２５】
第１，第２整合器１３３，１３５は，それぞれ第１，第２高周波電源１３２，１３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものであり，処理室１０２内にプラズマが生成されているときに第１，第２高周波電源１３２，１３４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００２６】
第１高周波電源１３２は，２７ＭＨｚ以上の周波数（例えば４０ＭＨｚ）の高周波電力を出力する。第２高周波電源１３４は，１３．５６ＭＨｚ以下の周波数（例えば２ＭＨｚ）の高周波電力を出力する。
【００２７】
上部電極１２０は，その周縁部を被覆するシールドリング１２２を介して処理室１０２の天井部に取り付けられている。上部電極１２０は図１に示すように電気的に接地してもよく，また図示しない可変直流電源を接続して上部電極１２０に所定の直流（ＤＣ）電圧が印加されるように構成してもよい。
【００２８】
上部電極１２０には，ガス供給系２００からガスを導入するためのガス導入口１２４が形成されている。また，上部電極１２０の内部にはガス導入口１２４から導入されたガスを拡散する拡散室１２６が設けられている。
【００２９】
上部電極１２０には，この拡散室１２６からのガスを処理室１０２内に供給する多数のガス供給孔１２８が形成されている。各ガス供給孔１２８は，下部電極１１０に載置されたウエハＷと上部電極１２０との間にガスを供給できるように配置されている。
【００３０】
このような上部電極１２０によれば，ガス供給系２００からのガスはガス導入口１２４を介して拡散室１２６に供給され，ここで拡散して各ガス供給孔１２８に分配され，ガス供給孔１２８から下部電極１１０に向けて吐出される。なお，ガス供給系２００の具体的構成例については後述する。
【００３１】
処理室１０２の底面には排気口１４２が形成されており，排気口１４２に接続された排気装置１４０によって排気することによって，処理室１０２内を所定の真空度に維持することができる。処理室１０２の側壁にはゲートバルブＧが設けられている。このゲートバルブＧを開くことによって，処理室１０２内へのウエハＷの搬入及び処理室１０２内からのウエハＷの搬出が可能となる。
【００３２】
プラズマ処理装置１００には，装置全体の動作を制御する制御部１５０が設けられている。制御部１５０には，オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや，プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部１５２が接続されている。
【００３３】
さらに，制御部１５０には，プラズマ処理装置１００で実行される各種処理を制御部１５０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部１５４が接続されている。
【００３４】
記憶部１５４には，例えば後述する第１，第２処理条件（レシピ）などが記憶されている。このような処理条件については，プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。各処理条件は例えば処理ガスの流量比（各マスフローコントローラ２３０に設定する流量など），処理室内圧力，高周波電力などのパラメータ値を有する。
【００３５】
なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部１５４の所定位置にセットするようになっていてもよい。
【００３６】
制御部１５０は，操作部１５２からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部１５４から読み出して各部を制御することで，プラズマ処理装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部１５２からの操作により処理条件を編集できるようになっている。
【００３７】
（ガス供給系）
ここで，ガス供給系２００の具体的構成例について説明する。ここでのガス供給系２００は，処理室１０２内に４種の処理ガス（Ｃ４Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ６ガス，Ｏ２ガス，Ａｒガス）を選択的に供給できるように構成した場合である。これらのガスのうち，Ｃ４Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ６ガスはともにエッチングガスとして交互に供給され，Ｏ２ガス，Ａｒガスは必要に応じてこれらのガスとともに供給される。
【００３８】
具体的にはガス供給系２００は，Ｃ４Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ６ガス，Ｏ２ガス，Ａｒガスの各ガス供給源２１０Ａ〜２１０Ｄを備える。これらガス供給源２１０Ａ〜２１０Ｄはそれぞれガス供給路（配管）２１２Ａ〜２１２Ｄを介して共通ガス供給路（配管）２１４に合流するように接続されている。共通ガス供給路２１４には開閉バルブ２１６が介在しており，その下流側は上部電極１２０に接続される。なお，共通ガス供給路２１４にはその中を流れるガスからパーティクルを除去するフィルタを介在させるようにしてもよい。
【００３９】
各ガス供給路２１２Ａ〜２１２Ｄにはそれぞれ，流通するガスの流量を調整する流量制御器の１例としてマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０Ａ〜２３０Ｄが設けられている。各マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０Ａ〜２３０Ｄの上流側と下流側にはそれぞれ，上流側開閉バルブ（第１開閉バルブ）２２０Ａ〜２２０Ｄと下流側開閉バルブ（第２開閉バルブ）２４０Ａ〜２４０Ｄが設けられている。
【００４０】
このようなマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０Ａ〜２３０Ｄの具体的構成例について図面を参照しながら説明する。図２は，本実施形態にかかるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）の構成例を示す図である。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０Ａ〜２３０Ｄは同様の構成であるため，ここでは参照符号から添え字Ａ〜Ｄをとって代表して説明する。
【００４１】
図２に示すように，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０は，その内部でガス供給路２１２を分流する本流路２３１と側流路２３２とを備える。具体的にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０内において，ガス導入口（ＩＮ）から導入されるガス供給路２１２からのガスは本流路２３１と側流路２３２によっていったん分流し，再び合流してから，流量調整弁（コントロールバルブ）２３５を介してガス導出口（ＯＵＴ）からガス供給路２１２へ導出される。
【００４２】
側流路２３２には，ガス供給路２１２内における流量を計測するための流量センサが設けられている。流量センサは，側流路２３２の上流側に設けられる上流側センサ２３３と，側流路２３２の下流側に設けられる下流側センサ２３４によりなる。
【００４３】
上流側センサ２３３と下流側センサ２３４は例えば発熱抵抗線により構成される。これによれば，上流側センサ２３３で流体が流れると熱が奪われて温度が下降し，逆に下流側センサ２３４では熱が与えられ温度が上昇する。この結果，上流側センサ２３３と下流側センサ２３４とでは温度差が生じ，この温度差に応じた出力電圧（ＭＦＣ出力電圧）を検出することによって流量を検出できるようになっている。
【００４４】
マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０には，流量センサ（上流側センサ２３３，下流側センサ２３４）からの出力に応じて流量調整弁２３５の開度を制御することによってガス供給路２１２の流量を設定流量に調整するＭＦＣ制御回路２３６が設けられている。
【００４５】
このようなマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０によって，ガス供給路２１２を流通するガス供給制御を行う場合には，制御部１５０によってＭＦＣ制御回路２３６に対して所定流量を設定する。すると，ＭＦＣ制御回路２３６は，設定した所定流量になるように流量調整弁２３５の開度を制御することで，ガス供給路２１２を流通するガスの流量を制御するようになっている。
【００４６】
例えばＭＦＣ制御回路２３６に対して所定流量を設定すると，流量調整弁２３５が開いてその開度が調整されてガスの流量が所定流量に調整され，ゼロ流量を設定すると流量調整弁２３５が閉じてガスの供給が遮断（オフ）される。本実施形態ではこのような機能を利用して，マスフローコントローラ２３０内の流量調整弁２３５を開閉バルブ（オンオフバルブ）のように用いることによって，ガスを切り替える際のガス流量の過渡現象を抑制する。この具体的なガス供給制御の詳細については後述する。
【００４７】
次に，このようなプラズマ処理装置１００によるウエハ処理の具体例について説明する。本実施形態では，例えばウエハＷ上に形成された酸化膜（例えばシリコン酸化膜）に，パターニングされた所定の膜（例えばレジスト膜，ポリシリコン膜）をマスクとして所定のアスペクト比のホール又はトレンチを形成するプラズマエッチングを行う場合を例に挙げる。
【００４８】
ここでのプラズマエッチングとしては，その処理中にプラズマを生成したまま，異なる種類の処理ガスを短い時間で交互に切り替える場合を例に挙げる。これによれば，例えば堆積性の強い処理ガス（例えばＣ４Ｆ６ガス）を用いて行う第１ステップと，これよりも堆積性の弱い処理ガス（例えばＣ４Ｆ８ガス）を用いて行う第２ステップとを，プラズマを生成したまま交互に繰り返すことができる。
【００４９】
これによれば，ホール径やトレンチ幅が広がりすぎないように調整しながらエッチングすることができるので，ウエハＷの表面にアスペクト比がより高く，より深いホールやトレンチを形成できる。また，例えばＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスのように，切り替えるガスを両方ともプラズマエッチングに用いるガスとすることで，これらの処理ガスを切り替えるごとにその処理ガスの種類に応じてプラズマをオンオフすることなく，その処理中は高周波電力を印加し続けてプラズマを生成し続けることができる。このため，スループットをより向上させることができる。
【００５０】
ところで，一般に処理ガス供給のオンオフは，マスフローコントローラ２３０の上流側と下流側の開閉バルブ２２０，２４０を開閉して行われ，マスフローコントローラ２３０内の流量調整弁２３５は処理ガス供給のオンオフではなく，専ら処理ガスの流量制御に用いられる。
【００５１】
ところが，上述した本実施形態によるプラズマエッチングのように，複数の処理ガスを交互に切り替えるウエハ処理では，比較的短い時間で処理ガスを切り替えるので，もしこのようなウエハ処理においても処理ガスの供給のオンオフを開閉バルブ２２０，２４０の開閉によって行うようにすれば，処理ガスを切り換えるときにガス流量の過渡現象（例えばオーバーシュート，ゆらぎなど）が発生してしまう可能性が高い。しかも，処理ガスの切り換え間隔が短いほど，ガス流量の過渡現象が発生し易くなる傾向がある。
【００５２】
以下，このようなガス流量の過渡現象について比較例にかかるガス供給制御を例に挙げて図面を参照しながら説明する。図３は比較例にかかるガス供給制御である。図３に示すガス供給制御では，各処理ガス（Ｃ４Ｆ６ガス，Ｃ４Ｆ８ガス）の供給をオンオフを上流側開閉バルブ２２０と下流側開閉バルブ２４０の開閉によって行った場合に処理室１０２内に発生するガス流量の過渡現象を例に挙げる。
【００５３】
図３に示すように比較例にかかるガス供給制御では，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）するときには，例えば下流側開閉バルブ２４０Ａ，上流側開閉バルブ２２０Ａの順に開いて，所定のディレイ時間経過後にマスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定する。Ｃ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）するときには，例えば供給開始（オン）のときとは逆に上流側開閉バルブ２２０Ａ，下流側開閉バルブ２４０Ａの順に閉じて，所定のディレイ時間経過後にマスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定する。
【００５４】
これと同様に，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）するときには，例えば下流側開閉バルブ２４０Ｂ，上流側開閉バルブ２２０Ｂの順に開いて，所定のディレイ時間経過後にマスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定する。Ｃ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）するときには，例えば供給開始（オン）のときとは逆に上流側開閉バルブ２２０Ｂ，下流側開閉バルブ２４０Ｂの順に閉じて，所定のディレイ時間経過後にマスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定する。
【００５５】
こうしてＣ４Ｆ６ガスの供給をオンオフと，Ｃ４Ｆ８ガスの供給をオンオフとを交互に繰り返すことによって，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスとを交互に切り替えて供給する。
【００５６】
ところが，このような比較例にかかるガス供給制御では，各処理ガスの供給を遮断（オフ）する際には上流側と下流側の開閉バルブ２２０，２４０を両方閉じるため，図２に示すようにマスフローコントローラ２３０内を含めた上流側開閉バルブ２２０Ｂと下流側開閉バルブ２４０Ｂとの間にガスが残留し易くなる。
【００５７】
このため，各処理ガスの供給を開始（オン）する際，下流側開閉バルブ２４０を開いたときに，流量調整弁２３５よりも下流側に残留しているガスが一気に処理室１０２内に流れ込んでから流量調整弁２３５が開いて開度が調整されこれによる流量制御が開始されることになる。このため，処理ガスの供給開始直後でガス流量の過渡現象が発生し易くなり，処理ガス供給の初期段階で処理室１０２内に供給されるガス流量が安定しないという問題がある。
【００５８】
そこで，本実施形態では，複数の処理ガスを交互に供給するガス供給路２１２については，少なくとも下流側開閉バルブ２４０を開いたまま，そのマスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することで，処理ガスの供給をオンオフする。
【００５９】
これによれば，処理ガスのオンオフをマスフローコントローラ２３０の流量調整弁２３５の開閉によって行うことができる。これにより，処理ガスのオンオフを繰り返しても，流量調整弁２３５よりも下流側に残留ガスが溜まらないので，処理室１０２内に供給されるガス流量の過渡現象の発生を従来以上に抑制できる。これによって，より安定した処理ガスの切り換えをよりスムーズに行うことができる。
【００６０】
しかも，各処理ガスのオンオフを交互に繰り返すので，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うこともない。これによって，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うことによって生じるウエハ処理への影響も防止できる。
【００６１】
このような本実施形態によるガス供給制御について図面を参照しながら説明する。ここでは，複数の処理ガスを交互に供給するガス供給路２１２について，上流側開閉バルブ２２０は開閉するものの，下流側開閉バルブ２４０は開いたまま，そのマスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返し設定することによって，処理ガスの供給をオンオフする場合を例に挙げる。図４は，本実施形態にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【００６２】
図４に示すガス供給制御では，ウエハＷのプラズマエッチングを行う前に，下部電極１１０にウエハＷを載置して処理室１０２内を所定の真空圧力に減圧し，交互に供給するＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスについてのマスフローコントローラ２３０Ａ，２３０Ｂの下流側の開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを開く。
【００６３】
そして，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを開いたまま，先ずはＣ４Ｆ６ガスを供給し，電力供給装置１３０によって下部電極１１０に所定の高周波電力を印加してプラズマを生成することによってプラズマエッチングを開始する。具体的には，電力供給装置１３０によって，下部電極１１０に第１高周波電源１３２から２７ＭＨｚ以上の周波数の第１高周波（例えば４０ＭＨｚ）を所定のパワーで供給するとともに，第２高周波電源１３４から１３．５６ＭＨｚ以下の周波数の第２高周波（例えば２ＭＨｚ）を所定のパワーで供給する。次いで，所定のガス切り換え時間経過後にＣ４Ｆ８ガスの供給に切り換える。その後は，これらの処理ガスをガス切り換え時間ごとに交互に切り替えて供給する。
【００６４】
この場合，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）するときには，上流側開閉バルブ２２０Ａを開いてマスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定し，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）するときには，上流側開閉バルブ２２０Ａを閉じた後，マスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定する。このとき，下流側開閉バルブ２４０Ａは開いたままなので，マスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定することによってその流量調整弁２３５が開いてＣ４Ｆ６ガスの供給が開始（オン）され，マスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定することによってその流量調整弁２３５が閉じてＣ４Ｆ６ガスの供給が遮断（オフ）される。
【００６５】
これと同様に，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）するときには，上流側開閉バルブ２２０Ｂを開いてマスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定し，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）するときには，上流側開閉バルブ２２０Ｂを閉じた後，マスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定する。このとき，下流側開閉バルブ２４０Ｂは開いたままなので，マスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定することによってその流量調整弁２３５が開いてＣ４Ｆ８ガスの供給が開始（オン）され，マスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定することによってその流量調整弁２３５が閉じてＣ４Ｆ８ガスの供給が遮断（オフ）される。
【００６６】
こうして，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを開いたまま，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスのオンオフを所定回数繰り返し行うことで，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に切り替える。そして，プラズマエッチングを終了すると，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを閉じる。
【００６７】
ここで，図３，図４に示すガス供給制御を行ったときの処理室１０２内におけるガス流量の変化を検出した実験結果について図面を参照しながら説明する。ここでは処理室１０２内のガス流量の変化をプラズマの発光スペクトルから特定のラジカル成分（所定波長）の発光強度によって検出した。なお，このときの処理条件は後述する第１処理条件，第２処理条件と同様である。
【００６８】
図５Ａ，図５ＢはともにＣＦラジカル（２６０ｎｍ）の発光強度を検出したものである。図５ＡはＣ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）してＣ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）したときのものであり，図５ＢはＣ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）してＣ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）したときのものである。図５Ａ，図５Ｂにおける点線グラフは比較例にかかるガス供給制御（図３）によるものであり，実線グラフは本実施形態にかかるガス供給制御（図４）によるものである。
【００６９】
図５Ａ，図５Ｂに示す実験結果によれば，いずれの場合も実線グラフに示す本実施形態にかかるガス供給制御（図４）では，点線グラフに示す比較例にかかるガス供給制御（図３）において発生するＱ１，Ｑ２のような過渡現象が抑制されていることが分かる。
【００７０】
次に，図３，図４に示すガス供給制御によりＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に複数回切り替えることによってウエハＷのエッチングを行ったときの実験結果について図面を参照しながら説明する。図６Ａ〜図６Ｃは比較例にかかるガス供給制御（図３）による実験結果であり，図７Ａ〜図７Ｃは本実施形態にかかるガス供給制御（図４）による実験結果である。
【００７１】
図６Ａ，図７Ａは処理室１０２内のプラズマス発光ペクトルからＣＯラジカル（４８３ｎｍ）の発光強度を検出したものであり，図６Ｂ，図７ＢはＯラジカル（７７７ｎｍ）の発光強度を検出したものであり，図６Ｃ，図７ＣはＣＦラジカル（２６０ｎｍ）の発光強度を検出したものである。なお，上述した図５Ａ，図５Ｂの点線グラフは図６Ｃの一部を拡大したものに相当し，上述した図５Ａ，図５Ｂの実践グラフは図７Ｃの一部を拡大したものに相当する。
【００７２】
なお，この実験ではウエハＷに形成されたシリコン酸化膜に，ポリシリコン膜をマスクにして所定のアスペクト比のホールを形成するプラズマエッチングを複数枚のウエハＷについて行った。図６Ａ〜図６Ｃ，図７Ａ〜図７Ｃはこれら複数枚のウエハＷについての実験結果のグラフを重ねたものである。この実験での主な処理条件は以下の通りである。下記第１処理条件は堆積性の強い処理ガス（ここではＣ４Ｆ６ガス）を用いて行う第１ステップについてのものであり，下記第２処理条件は堆積性の弱い処理ガス（例えばＣ４Ｆ８ガス）を用いて行う第２ステップについてのものである。これらの第１，第２の処理条件による各ステップを１０秒ずつ交互に行った。
【００７３】
［第１処理条件（第１ステップ）］
処理室内圧力：４０ｍＴｏｒｒ
ガス種及び流量比：Ｃ４Ｆ８／Ｃ４Ｆ６／Ａｒ／Ｏ２＝０／５７／５００／２０ｓｃｃｍ
第１高周波（４０Ｈｚ）：１２００Ｗ
第２高周波（２Ｈｚ）：５０００Ｗ
エッチング時間：１０秒
【００７４】
［第２処理条件（第２ステップ）］
処理室内圧力：４０ｍＴｏｒｒ
ガス種及び流量比：Ｃ４Ｆ８／Ｃ４Ｆ６／Ａｒ／Ｏ２＝５７／０／５００／４０ｓｃｃｍ
第１高周波（４０Ｈｚ）：１２００Ｗ
第２高周波（２Ｈｚ）：５０００Ｗ
エッチング時間：１０秒
【００７５】
これらの実験結果によれば，ＣＯラジカル，Ｏラジカル，ＣＦラジカルのいずれの場合も，図７Ａ〜図７Ｃに示す本実施形態にかかるガス供給制御（図４）では，図６Ａ〜図６Ｃに示す比較例にかかるガス供給制御（図３）において発生するＱ１，Ｑ２のような過渡現象が抑制されていることが分かる。
【００７６】
このように，本実施形態にかかるガス供給制御（図４）によれば，交互に供給する処理ガスについては下流側の開閉バルブ２４０を開いた状態で，マスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返し設定するので，流量調整弁２３５を開閉バルブのように用いて処理ガスのオンオフを繰り返すことができきる。
【００７７】
これにより，流量調整弁２３５よりも下流側に残留ガスが溜まらないようにすることができるので，処理室１０２内に発生するガス流量の過渡現象を抑制できる。しかも，処理ガスを切り換える際には，一方の処理ガスの供給を遮断（オフ）して他方の処理ガスの供給を開始（オン）するので，処理ガスが混ざり合うことも防止できる。
【００７８】
なお，上述した図４に示すガス供給制御では，ウエハＷの処理中は下流側開閉バルブ２４０を開いたままにしておく場合を例に挙げて説明したが，これに限られるものではない。例えばウエハＷの処理中は下流側開閉バルブ２４０のみならず，上流側開閉バルブ２２０についても開いたままにしておくようにしてもよい。
【００７９】
（本実施形態の変形例）
次に，本実施形態の変形例として，このようにマスフローコントローラ２３０の下流側と上流側の両方の開閉バルブ２２０，２４０を開いたまま，処理ガスを交互に切り換えてプラズマエッチングを行うガス供給制御について，図面を参照しながら説明する。図８は本実施形態の変形例にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【００８０】
図８に示すガス供給制御では，ウエハＷのプラズマエッチングを行う前に，下部電極１１０にウエハＷを載置して処理室１０２内を所定の真空圧力に減圧し，交互に供給するＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスについてのマスフローコントローラ２３０Ａ，２３０Ｂの下流側の開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂ，上流側の開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂの順に開く。
【００８１】
そして，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂと上流側開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂを開いたまま，先ずはＣ４Ｆ６ガスの供給し，電力供給装置１３０によって下部電極１１０に所定の高周波電力を印加してプラズマを生成することによってプラズマエッチングを開始する。具体的には上記と同様に電力供給装置１３０によって，下部電極１１０に第１高周波電源１３２から２７ＭＨｚ以上の周波数の第１高周波（例えば４０ＭＨｚ）を所定のパワーで供給するとともに，第２高周波電源１３４から１３．５６ＭＨｚ以下の周波数の第２高周波（例えば２ＭＨｚ）を所定のパワーで供給する。次いで，所定のガス切り換え時間経過後にＣ４Ｆ８ガスの供給に切り換える。その後は，これらの処理ガスをガス切り換え時間ごとに交互に切り替えて供給する。
【００８２】
この場合，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）するときには，マスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定し，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）するときには，マスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定する。このとき，上流側開閉バルブ２２０Ａと下流側開閉バルブ２４０Ａはともに開いたままなので，マスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定することによってその流量調整弁２３５が開いてＣ４Ｆ６ガスの供給が開始（オン）され，マスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定することによってその流量調整弁２３５が閉じてＣ４Ｆ６ガスの供給が遮断（オフ）される。
【００８３】
これと同様に，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）する際には，マスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定し，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）する際にはマスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定する。このとき，上流側開閉バルブ２２０Ｂと下流側開閉バルブ２４０Ｂはともに開いたままなので，マスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定することによってその流量調整弁２３５が開いてＣ４Ｆ８ガスの供給が開始（オン）され，マスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定することによってその流量調整弁２３５が閉じてＣ４Ｆ８ガスの供給が遮断（オフ）される。
【００８４】
こうして，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂと上流側開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂを開いたまま，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスのオンオフを所定回数繰り返し行うことで，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に切り替える。そして，プラズマエッチングを終了すると，上流側開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂ，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂの順に閉じる。なお，図８に示すガス流量制御において，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂと上流側開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂを開閉する順序は上記に限られるものではない。
【００８５】
ここで，図８に示すガス供給制御によってＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に複数回切り替えることによってウエハＷのエッチングを行ったときの実験結果について図面を参照しながら説明する。図９Ａ〜図９Ｃは本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）による実験結果である。図９Ａは処理室１０２内のプラズマス発光ペクトルからＣＯラジカルの発光強度を検出したものであり，図９ＢはＯラジカルの発光強度を検出したものであり，図９ＣはＣＦラジカルの発光強度を検出したものである。
【００８６】
なお，この実験ではウエハＷに形成された酸化膜に，ポリシリコン膜をマスクにして所定のアスペクト比のホールを形成するプラズマエッチングを複数枚のウエハＷについて行った。図９Ａ〜図９Ｃはこれら複数枚のウエハＷについての実験結果のグラフを重ねたものである。この実験においても，図３，図４の場合と同様に，上述の第１，第２の処理条件による各ステップを１０秒ずつ交互に行った。
【００８７】
これらの実験結果によれば，ＣＯラジカル，Ｏラジカル，ＣＦラジカルのいずれの場合も，図９Ａ〜図９Ｃに示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）では，図６Ａ〜図６Ｃに示す比較例にかかるガス供給制御（図３）において発生するＱ１，Ｑ２のような過渡現象が抑制されていることが分かる。
【００８８】
このように，本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）によっても，交互に供給する処理ガスについては下流側の開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを開いた状態で，マスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返し設定するので，流量調整弁２３５を開閉バルブのように用いて処理ガスのオンオフを繰り返すことができる。
【００８９】
これにより，流量調整弁２３５よりも下流側に残留ガスが溜まらないようにすることができので，処理室１０２内に発生するガス流量の過渡現象を抑制できる。しかも，処理ガスを切り換える際には，一方の処理ガスの供給を遮断（オフ）して他方の処理ガスの供給を開始（オン）するので，処理ガスが混ざり合うことも防止できる。
【００９０】
さらに，本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）では，上流側開閉バルブ２２０についても開いたままにするので，後述するマスフローコントローラ２３０内に発生するガス流量の過渡現象についても抑制することができる。
【００９１】
以下，このようなマスフローコントローラ２３０内でのガス流量の過渡現象について図面を参照しながら詳細に説明する。上述したように図３に示す比較例にかかるガス供給制御では，各処理ガスの供給を遮断（オフ）する際に上流側開閉バルブ２２０と下流側開閉バルブ２４０を両方を閉じるため，図２に示すようにマスフローコントローラ２３０内を含めた上流側開閉バルブ２２０と下流側開閉バルブ２４０との間にガスが残留し易くなる。
【００９２】
このとき，ガス供給路２１２の圧力分布は，上流側開閉バルブ２２０よりも上流側が最も高く，上流側開閉バルブ２２０と流量調整弁２３５との間，下流側開閉バルブ２４０の順に低くなる。
【００９３】
このため，各処理ガスの供給を開始（オン）する際，上流側開閉バルブ２２０を開いたときに，図２に示す上流側開閉バルブ２２０よりも上流側に残留しているガスが一気にマスフローコントローラ２３０内（上流側開閉バルブ２２０と流量調整弁２３５との間）に流れ込んでから，流量調整弁２３５が開いて開度が調整されこれによる流量制御が開始されるので，ガスの供給開始直後において流量センサで検出される流量にも過渡現象が発生し易くなる。
【００９４】
この点，図８に示す本願実施形態の変形例にかかるガス供給制御では，下流側開閉バルブ２４０のみならず，上流側開閉バルブ２２０も開いたまま，各処理ガスの供給をオンオフするので，上流側開閉バルブ２２０よりも上流側から一気にマスフローコントローラ２３０内にガスが流れることも防止できる。これにより，マスフローコントローラ２３０内でのガス流量の過渡現象についても抑制することができる。
【００９５】
ここで，図３，図８に示すガス供給制御によりＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に複数回切り替えることによってウエハＷのプラズマエッチングを行ったときの実験結果について図面を参照しながら説明する。図１０Ａ，図１０Ｂは比較例にかかるガス供給制御（図３）による実験結果であり，図１１Ａ，図１１Ｂは本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）による実験結果である。
【００９６】
図１０Ａ，図１１Ａはマスフローコントローラ２３０Ａにおける流量センサで検出されたＣ４Ｆ６ガスのガス流量の経時変化をグラフにした図であり，図１０Ｂ，図１１Ｂはマスフローコントローラ２３０Ｂにおける流量センサで検出されたＣ４Ｆ８ガスのガス流量の経時変化をグラフにした図である。
【００９７】
これらの実験結果によれば，図１１Ａ，図１１Ｂに示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）では，図１０Ａ，図１０Ｂに示す比較例にかかるガス供給制御（図３）において発生するＱ３，Ｑ４のような過渡現象が抑制されていることが分かる。
【００９８】
このように，本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）によれば，下流側開閉バルブ２４０のみならず，上流側開閉バルブ２２０も開いたまま，マスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返し設定するので，処理室１０２内でのガス流量の過渡現象のみならず，マスフローコントローラ２３０内でのガス流量の過渡現象をも抑制できる。
【００９９】
ところで，本実施形態のように処理ガスを切り換えてプラズマエッチングを行う場合には，ガス切り換え時間を短くするほど，アスペクト比がより大きなホールやトレンチを形成することができる。ところが，このようなガス流量の過渡現象は，処理ガスの切り換え時間を短くするほど，発生し易くなる。
【０１００】
そこで，上述した図４，図８に示すガス流量制御は，ガス切り換え時間が閾値以下である場合にのみ実行し，ガス切り換え時間が閾値以下でない場合には図３に示すガス流量制御を行うようにしてもよい。この場合のガス切り換え時間が閾値は，１秒〜１５秒の範囲で設定することが好ましい。
【０１０１】
これによれば，ガス流量の過渡現象が発生し易くなるガス切り換え時間が短い場合にだけ，上述した図４，図８に示すガス流量制御を行うようにすることができる。これによって，よりアスペクト比が高く深いホールやトレンチを形成する場合に発生し易いガス流量の過渡現象を的確に抑えることができる。なお，ホールやトレンチのアスペクト比に応じて上述した図４，図８に示すガス流量制御を行うか否かを判断するようにしてもよい。
【０１０２】
なお，上述した図４に示すガス流量制御において，下流側開閉バルブ２４０を開閉するタイミングは，上述した場合に限られるものではない。例えば下流側開閉バルブ２４０を開く場合には，各処理ガスを最初に供給する前に開くようにしてもよい。また，下流側開閉バルブ２４０を閉じる場合には，各処理ガスを最後に供給した後に閉じるようにしてもよい。
【０１０３】
また，上述した図８に示すガス流量制御においても，下流側開閉バルブ２４０と上流側開閉バルブ２２０を開閉するタイミングは，上述した場合に限られるものではない。例えば各開閉バルブ２２０，２４０を開く場合には，各処理ガスを最初に供給する前に開くようにしてもよい。また，各開閉バルブ２２０，２４０を閉じる場合には，各処理ガスを最後に供給した後に閉じるようにしてもよい。
【０１０４】
また，本実施形態では，各マスフローコントローラ２３０の上流側と下流側の両方に開閉バルブ２２０，２４０を設けた場合ついて説明したが，これに限られるものではなく，各マスフローコントローラの上流側には開閉バルブを設けずに，下流側のみに開閉バルブを設けた場合に適用することもできる。
【０１０５】
また，本実施形態では交互に切り換えて処理室１０２内に供給する複数の処理ガスとして，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスの２種類のエッチングガスを挙げて説明したが，これに限られるものではない。エッチングガス（例えばＣ４Ｆ６ガス）とクリーニングガス（例えばＯ２ガス）を交互に切り換えるようにしてもよい。これによれば，エッチングとクリーニングを繰り返す場合においても，ガス流量の過渡現象を抑制することができる。
【０１０６】
さらに，交互に切り換える処理ガスは２種類に限られず，３種類以上の処理ガスを交互に切り換えて供給するようにしてもよい。また，エッチングやクリーニングの処理だけでなく，２種類以上の処理ガスを交互に切り換える成膜処理にも適用可能である。
【０１０７】
また，本実施形態では流量制御器としてマスフローコントローラを用いた場合を例に挙げたが，これに限られるものではなく，流量調整弁の開度を調整することによって流量制御を行うものであればどのようなタイプの流量制御器でも適用可能である。例えばＦＣＳ（Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ（登録商標））を用いるようにしてもよい。
【０１０８】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０９】
例えば上記実施形態ではプラズマ処理装置として，下部電極のみに異なる２周波の高周波電力を重畳して印加してプラズマを生起させるタイプのプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが，これに限られるものではない。例えば下部電極のみに１種類の周波数の高周波電力を印加してプラズマを生起させるタイプや異なる２周波の高周波を上部電極と下部電極に別々に印加するタイプのプラズマ処理装置に適用してもよい。
【０１１０】
さらに，このような平行平板の容量結合型プラズマ処理装置に限られるものではなく，例えば誘導結合型（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）プラズマ処理装置などにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は，複数の処理ガスを処理室内に供給可能なプラズマ処理装置及びそのガス供給方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１１０ 下部電極
１２０ 上部電極
１２２ シールドリング
１２４ ガス導入口
１２６ 拡散室
１２８ ガス供給孔
１３０ 電力供給装置
１３２ 第１高周波電源
１３３ 第１整合器
１３４ 第２高周波電源
１３５ 第２整合器
１４０ 排気装置
１４２ 排気口
１５０ 制御部
１５２ 操作部
１５４ 記憶部
２００ ガス供給系
２１０Ａ〜２１０Ｄ ガス供給源
２１２Ａ〜２１２Ｄ ガス供給路
２１４ 共通ガス供給路
２１６ 開閉バルブ
２２０Ａ〜２２０Ｄ 上流側開閉バルブ
２３０Ａ〜２３０Ｄ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
２３１ 本流路
２３２ 側流路
２３３ 上流側センサ
２３４ 下流側センサ
２３５ 流量調整弁（コントロールバルブ）
２３６ ＭＦＣ制御回路
２４０Ａ〜２４０Ｄ 下流側開閉バルブ
Ｇ ゲートバルブ
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は，複数の処理ガスを処理室内に供給可能なプラズマ処理装置及びそのガス供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では，処理室内に所定のガスを供給して，半導体ウエハ，液晶基板，太陽電池用基板などの被処理基板（以下，単に「基板」と称する）に対して成膜やエッチングなどの所定の処理を施すプラズマ処理装置が用いられる。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置におけるガス供給系において，複数種類のガスを混合して供給する場合には，各種類のガスを供給するガス供給路を複数設け，これを１本の共通ガス供給路に合流させて，プラズマ処理装置の処理室内へ処理ガスを導くようになっている。
【０００４】
各ガス供給路にはそれぞれ，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）などの流量調整器が設けられるとともに，その上流側と下流側にそれぞれ開閉バルブが設けられる。また流量調整器の下流側のみに開閉バルブが設けられることもある。
【０００５】
従来，このような各処理ガス供給のオンオフは，これらの開閉バルブを開閉することによって行い，流量調整器に所定流量を設定することによって各ガス供給路内を流通する処理ガスの流量を制御していた（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−８５９６２号公報
【特許文献２】特開平１１−１９５６４１号公報
【特許文献３】特開２０００−３０６８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで，近年では処理の多様化や半導体デバイスの微細化要請に応じて，異なる種類の処理ガスを切り換えることによって同一装置内で連続して処理を行うことも少なくない。ところが，このような場合においても，各処理ガス供給のオンオフを，マスフローコントローラの開閉バルブを開閉することによって行うと，マスフローコントローラ内に残留するガスが一気に処理室内に流れ込んでからマスフローコントローラによる流量制御が開始されることになる。
【０００８】
このため，各処理ガスの切り換え時においてガス流量の過渡現象が発生し易くなり，処理室内に供給されるガス流量が安定しないという問題がある。しかも，このようなガス流量の過渡現象は，ガスの切り換え間隔が短いほど発生し易くなる傾向がある。
【０００９】
この場合，ガスの切り換えごとに安定工程を設けるようにすることでガス流量の過渡現象を吸収させることもできるものの，その分だけスループットが低下してしまう。
【００１０】
なお，上記特許文献２，３には，エッチングガスとデポジションガスを交互に行う際，各ガスの切り換え時にそれぞれ遷移工程を設け，この遷移工程において一方のガスの供給を止める前に他方のガスの供給を開始し，一方のガスを徐々に流量を低下させるとともに他方のガスは徐々に流量を増やすものが記載されている。ところが，このような特許文献２，３の流量制御によれば，各ガスの切り換え時に交互に供給するガスが混ざってしまうため，切り換えるガスの種類によっては基板の処理に与える影響を無視できない。
【００１１】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，処理ガスの供給を交互に切り換える際に，これらの処理ガスが混ざり合うことなく，ガス流量の過渡現象を従来以上に抑制することができるプラズマ処理装置及びそのガス供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，減圧可能な処理室内に所定のガスを供給しながらプラズマを生成することによって，前記処理室内の基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置のガス供給方法であって，前記プラズマ処理装置は，複数の処理ガス供給源にそれぞれガス供給路を接続し，これらガス供給路を介して前記処理室に所望の処理ガスを供給するガス供給系と，前記各ガス供給路にそれぞれ設けられ，設定された流量に応じて流量調整弁の開度を調整することによって前記ガス供給路を流れるガスの流量を制御する流量制御器と，前記各流量制御器の下流側にそれぞれ設けられた開閉バルブとを備え，前記基板のプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とするプラズマ処理装置のガス供給方法が提供される。
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，減圧可能な処理室内に所定のガスを供給しながらプラズマを生成することによって，前記処理室内の基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって，複数の処理ガス供給源にそれぞれガス供給路を接続し，これらガス供給路を介して前記処理室に所望の処理ガスを供給するガス供給系と，前記各ガス供給路にそれぞれ設けられ，設定された流量に応じて流量調整弁の開度を調整することによって前記ガス供給路を流れるガスの流量を制御する流量制御器と，前記各流量制御器の下流側にそれぞれ設けられた開閉バルブと，前記各流量制御器に流量を設定する制御部と，を備え，前記制御部は，前記基板のプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１４】
このような本発明によれば，交互に切り換えて処理室内に供給する処理ガスについては，その流量制御器の下流側の開閉バルブを開いたまま，流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することにより各処理ガスをオンオフさせることができる。これにより，各処理ガスの切り換え時において，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うことなく，処理室内で発生するガス流量の過渡現象を従来以上に抑制できる。
【００１５】
また，上記各流量制御器の上流側にもそれぞれ開閉バルブを設け，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブのみならず上流側の前記開閉バルブも開いたまま，その流量制御器に対する所定流量とゼロ流量の設定制御を繰り返すことによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフするようにしてもよい。
【００１６】
これによれば，交互に切り換えて処理室内に供給する処理ガスについては，その流量制御器の下流側のみならず，上流側の開閉バルブも開いたまま，流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することにより各処理ガスをオンオフさせることができる。これにより，各処理ガスの切り換え時において，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うことなく，処理室内で発生するガス流量の過渡現象のみならず，マスフローコントローラ内で発生するガス流量の過渡現象も従来以上に抑制できる。
【００１７】
また，上記各処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記各処理ガスの切り換え時間が閾値以下か否かを判断し，前記切り換え時間が閾値以下であると判断した場合，前記切り換える処理ガスの供給のオンオフは，前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に対する所定流量又はゼロ流量の設定によって行い，前記切り換え時間が閾値以下でないと判断した場合，前記切り換える処理ガスの供給のオンオフは，前記開閉バルブの開閉によって行うようにしてもよい。この場合，前記切り換え時間の閾値は，１秒〜１５秒の範囲で設定することが好ましい。
【００１８】
また，上記切り換える処理ガスは，例えば少なくとも２種類以上のエッチングガスである。また，上記切り換える処理ガスは，少なくともエッチングガスとクリーニングガスを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，各処理ガスの切り換え時において，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うことなく，ガス流量の過渡現象を従来以上に抑制することができる。これによって，より安定した処理ガスの切り換えをよりスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態におけるマスフローコントローラの構成例を示す図である。
【図３】比較例にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【図４】本実施形態にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【図５Ａ】Ｃ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）してＣ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）したときの実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度をグラフに示した図である。
【図５Ｂ】Ｃ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）してＣ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）したときの実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図６Ａ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図６Ｂ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図６Ｃ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図７Ａ】図４に示す本実施形態にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図７Ｂ】図４に示す本実施形態にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図７Ｃ】図４に示す本実施形態にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図８】本実施形態の変形例にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【図９Ａ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図９Ｂ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＯラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図９Ｃ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，処理室内のプラズマ発光スペクトルからＣＦラジカルの発光強度を検出してグラフに示した図である。
【図１０Ａ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，マスフローコントローラ内のＣ４Ｆ６ガスの流量を検出してグラフに示した図である。
【図１０Ｂ】図３に示す比較例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，マスフローコントローラ内のＣ４Ｆ８ガスの流量を検出してグラフに示した図である。
【図１１Ａ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，マスフローコントローラ内のＣ４Ｆ６ガスの流量を検出してグラフに示した図である。
【図１１Ｂ】図８に示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御によってプラズマエッチングを行った実験結果であって，マスフローコントローラ内のＣ４Ｆ８ガスの流量を検出してグラフに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また，本明細書中１ｍＴｏｒｒは（１０−３×１０１３２５／７６０）Ｐａ，１ｓｃｃｍは（１０−６／６０）ｍ３／ｓｅｃとする。
【００２２】
（プラズマ処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例について説明する。ここでは処理室内に上部電極と下部電極（サセプタ）を対向配置して上部電極から処理ガスを処理室内に供給する平行平板型のプラズマ処理装置を例に挙げて説明する。図１は，本実施形態にかかるプラズマ処理装置１００の概略構成を示す断面図である。
【００２３】
プラズマ処理装置１００は，例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理室１０２とこの処理室１０２内に複数種類のガスを供給するガス供給系２００を備える。処理室１０２は電気的に接地されており，処理室１０２内には被処理基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する）Ｗを載置する載置台を兼ねる下部電極（サセプタ）１１０と，これに対向して平行に配置された上部電極１２０とが設けられている。
【００２４】
下部電極１１０には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置１３０が接続されている。電力供給装置１３０は，第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電源１３２，第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電源１３４を備える。第１，第２高周波電源１３２，１３４はそれぞれ，第１，第２整合器１３３，１３５を介して下部電極１１０に電気的に接続される。
【００２５】
第１，第２整合器１３３，１３５は，それぞれ第１，第２高周波電源１３２，１３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものであり，処理室１０２内にプラズマが生成されているときに第１，第２高周波電源１３２，１３４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００２６】
第１高周波電源１３２は，２７ＭＨｚ以上の周波数（例えば４０ＭＨｚ）の高周波電力を出力する。第２高周波電源１３４は，１３．５６ＭＨｚ以下の周波数（例えば２ＭＨｚ）の高周波電力を出力する。
【００２７】
上部電極１２０は，その周縁部を被覆するシールドリング１２２を介して処理室１０２の天井部に取り付けられている。上部電極１２０は図１に示すように電気的に接地してもよく，また図示しない可変直流電源を接続して上部電極１２０に所定の直流（ＤＣ）電圧が印加されるように構成してもよい。
【００２８】
上部電極１２０には，ガス供給系２００からガスを導入するためのガス導入口１２４が形成されている。また，上部電極１２０の内部にはガス導入口１２４から導入されたガスを拡散する拡散室１２６が設けられている。
【００２９】
上部電極１２０には，この拡散室１２６からのガスを処理室１０２内に供給する多数のガス供給孔１２８が形成されている。各ガス供給孔１２８は，下部電極１１０に載置されたウエハＷと上部電極１２０との間にガスを供給できるように配置されている。
【００３０】
このような上部電極１２０によれば，ガス供給系２００からのガスはガス導入口１２４を介して拡散室１２６に供給され，ここで拡散して各ガス供給孔１２８に分配され，ガス供給孔１２８から下部電極１１０に向けて吐出される。なお，ガス供給系２００の具体的構成例については後述する。
【００３１】
処理室１０２の底面には排気口１４２が形成されており，排気口１４２に接続された排気装置１４０によって排気することによって，処理室１０２内を所定の真空度に維持することができる。処理室１０２の側壁にはゲートバルブＧが設けられている。このゲートバルブＧを開くことによって，処理室１０２内へのウエハＷの搬入及び処理室１０２内からのウエハＷの搬出が可能となる。
【００３２】
プラズマ処理装置１００には，装置全体の動作を制御する制御部１５０が設けられている。制御部１５０には，オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや，プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部１５２が接続されている。
【００３３】
さらに，制御部１５０には，プラズマ処理装置１００で実行される各種処理を制御部１５０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部１５４が接続されている。
【００３４】
記憶部１５４には，例えば後述する第１，第２処理条件（レシピ）などが記憶されている。このような処理条件については，プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。各処理条件は例えば処理ガスの流量比（各マスフローコントローラ２３０に設定する流量など），処理室内圧力，高周波電力などのパラメータ値を有する。
【００３５】
なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部１５４の所定位置にセットするようになっていてもよい。
【００３６】
制御部１５０は，操作部１５２からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部１５４から読み出して各部を制御することで，プラズマ処理装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部１５２からの操作により処理条件を編集できるようになっている。
【００３７】
（ガス供給系）
ここで，ガス供給系２００の具体的構成例について説明する。ここでのガス供給系２００は，処理室１０２内に４種の処理ガス（Ｃ４Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ６ガス，Ｏ２ガス，Ａｒガス）を選択的に供給できるように構成した場合である。これらのガスのうち，Ｃ４Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ６ガスはともにエッチングガスとして交互に供給され，Ｏ２ガス，Ａｒガスは必要に応じてこれらのガスとともに供給される。
【００３８】
具体的にはガス供給系２００は，Ｃ４Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ６ガス，Ｏ２ガス，Ａｒガスの各ガス供給源２１０Ａ〜２１０Ｄを備える。これらガス供給源２１０Ａ〜２１０Ｄはそれぞれガス供給路（配管）２１２Ａ〜２１２Ｄを介して共通ガス供給路（配管）２１４に合流するように接続されている。共通ガス供給路２１４には開閉バルブ２１６が介在しており，その下流側は上部電極１２０に接続される。なお，共通ガス供給路２１４にはその中を流れるガスからパーティクルを除去するフィルタを介在させるようにしてもよい。
【００３９】
各ガス供給路２１２Ａ〜２１２Ｄにはそれぞれ，流通するガスの流量を調整する流量制御器の１例としてマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０Ａ〜２３０Ｄが設けられている。各マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０Ａ〜２３０Ｄの上流側と下流側にはそれぞれ，上流側開閉バルブ（第１開閉バルブ）２２０Ａ〜２２０Ｄと下流側開閉バルブ（第２開閉バルブ）２４０Ａ〜２４０Ｄが設けられている。
【００４０】
このようなマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０Ａ〜２３０Ｄの具体的構成例について図面を参照しながら説明する。図２は，本実施形態にかかるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）の構成例を示す図である。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０Ａ〜２３０Ｄは同様の構成であるため，ここでは参照符号から添え字Ａ〜Ｄをとって代表して説明する。
【００４１】
図２に示すように，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０は，その内部でガス供給路２１２を分流する本流路２３１と側流路２３２とを備える。具体的にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０内において，ガス導入口（ＩＮ）から導入されるガス供給路２１２からのガスは本流路２３１と側流路２３２によっていったん分流し，再び合流してから，流量調整弁（コントロールバルブ）２３５を介してガス導出口（ＯＵＴ）からガス供給路２１２へ導出される。
【００４２】
側流路２３２には，ガス供給路２１２内における流量を計測するための流量センサが設けられている。流量センサは，側流路２３２の上流側に設けられる上流側センサ２３３と，側流路２３２の下流側に設けられる下流側センサ２３４によりなる。
【００４３】
上流側センサ２３３と下流側センサ２３４は例えば発熱抵抗線により構成される。これによれば，上流側センサ２３３で流体が流れると熱が奪われて温度が下降し，逆に下流側センサ２３４では熱が与えられ温度が上昇する。この結果，上流側センサ２３３と下流側センサ２３４とでは温度差が生じ，この温度差に応じた出力電圧（ＭＦＣ出力電圧）を検出することによって流量を検出できるようになっている。
【００４４】
マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０には，流量センサ（上流側センサ２３３，下流側センサ２３４）からの出力に応じて流量調整弁２３５の開度を制御することによってガス供給路２１２の流量を設定流量に調整するＭＦＣ制御回路２３６が設けられている。
【００４５】
このようなマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３０によって，ガス供給路２１２を流通するガス供給制御を行う場合には，制御部１５０によってＭＦＣ制御回路２３６に対して所定流量を設定する。すると，ＭＦＣ制御回路２３６は，設定した所定流量になるように流量調整弁２３５の開度を制御することで，ガス供給路２１２を流通するガスの流量を制御するようになっている。
【００４６】
例えばＭＦＣ制御回路２３６に対して所定流量を設定すると，流量調整弁２３５が開いてその開度が調整されてガスの流量が所定流量に調整され，ゼロ流量を設定すると流量調整弁２３５が閉じてガスの供給が遮断（オフ）される。本実施形態ではこのような機能を利用して，マスフローコントローラ２３０内の流量調整弁２３５を開閉バルブ（オンオフバルブ）のように用いることによって，ガスを切り替える際のガス流量の過渡現象を抑制する。この具体的なガス供給制御の詳細については後述する。
【００４７】
次に，このようなプラズマ処理装置１００によるウエハ処理の具体例について説明する。本実施形態では，例えばウエハＷ上に形成された酸化膜（例えばシリコン酸化膜）に，パターニングされた所定の膜（例えばレジスト膜，ポリシリコン膜）をマスクとして所定のアスペクト比のホール又はトレンチを形成するプラズマエッチングを行う場合を例に挙げる。
【００４８】
ここでのプラズマエッチングとしては，その処理中にプラズマを生成したまま，異なる種類の処理ガスを短い時間で交互に切り替える場合を例に挙げる。これによれば，例えば堆積性の強い処理ガス（例えばＣ４Ｆ６ガス）を用いて行う第１ステップと，これよりも堆積性の弱い処理ガス（例えばＣ４Ｆ８ガス）を用いて行う第２ステップとを，プラズマを生成したまま交互に繰り返すことができる。
【００４９】
これによれば，ホール径やトレンチ幅が広がりすぎないように調整しながらエッチングすることができるので，ウエハＷの表面にアスペクト比がより高く，より深いホールやトレンチを形成できる。また，例えばＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスのように，切り替えるガスを両方ともプラズマエッチングに用いるガスとすることで，これらの処理ガスを切り替えるごとにその処理ガスの種類に応じてプラズマをオンオフすることなく，その処理中は高周波電力を印加し続けてプラズマを生成し続けることができる。このため，スループットをより向上させることができる。
【００５０】
ところで，一般に処理ガス供給のオンオフは，マスフローコントローラ２３０の上流側と下流側の開閉バルブ２２０，２４０を開閉して行われ，マスフローコントローラ２３０内の流量調整弁２３５は処理ガス供給のオンオフではなく，専ら処理ガスの流量制御に用いられる。
【００５１】
ところが，上述した本実施形態によるプラズマエッチングのように，複数の処理ガスを交互に切り替えるウエハ処理では，比較的短い時間で処理ガスを切り替えるので，もしこのようなウエハ処理においても処理ガスの供給のオンオフを開閉バルブ２２０，２４０の開閉によって行うようにすれば，処理ガスを切り換えるときにガス流量の過渡現象（例えばオーバーシュート，ゆらぎなど）が発生してしまう可能性が高い。しかも，処理ガスの切り換え間隔が短いほど，ガス流量の過渡現象が発生し易くなる傾向がある。
【００５２】
以下，このようなガス流量の過渡現象について比較例にかかるガス供給制御を例に挙げて図面を参照しながら説明する。図３は比較例にかかるガス供給制御である。図３に示すガス供給制御では，各処理ガス（Ｃ４Ｆ６ガス，Ｃ４Ｆ８ガス）の供給をオンオフを上流側開閉バルブ２２０と下流側開閉バルブ２４０の開閉によって行った場合に処理室１０２内に発生するガス流量の過渡現象を例に挙げる。
【００５３】
図３に示すように比較例にかかるガス供給制御では，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）するときには，例えば下流側開閉バルブ２４０Ａ，上流側開閉バルブ２２０Ａの順に開いて，所定のディレイ時間経過後にマスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定する。Ｃ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）するときには，例えば供給開始（オン）のときとは逆に上流側開閉バルブ２２０Ａ，下流側開閉バルブ２４０Ａの順に閉じて，所定のディレイ時間経過後にマスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定する。
【００５４】
これと同様に，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）するときには，例えば下流側開閉バルブ２４０Ｂ，上流側開閉バルブ２２０Ｂの順に開いて，所定のディレイ時間経過後にマスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定する。Ｃ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）するときには，例えば供給開始（オン）のときとは逆に上流側開閉バルブ２２０Ｂ，下流側開閉バルブ２４０Ｂの順に閉じて，所定のディレイ時間経過後にマスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定する。
【００５５】
こうしてＣ４Ｆ６ガスの供給をオンオフと，Ｃ４Ｆ８ガスの供給をオンオフとを交互に繰り返すことによって，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスとを交互に切り替えて供給する。
【００５６】
ところが，このような比較例にかかるガス供給制御では，各処理ガスの供給を遮断（オフ）する際には上流側と下流側の開閉バルブ２２０，２４０を両方閉じるため，図２に示すようにマスフローコントローラ２３０内を含めた上流側開閉バルブ２２０Ｂと下流側開閉バルブ２４０Ｂとの間にガスが残留し易くなる。
【００５７】
このため，各処理ガスの供給を開始（オン）する際，下流側開閉バルブ２４０を開いたときに，流量調整弁２３５よりも下流側に残留しているガスが一気に処理室１０２内に流れ込んでから流量調整弁２３５が開いて開度が調整されこれによる流量制御が開始されることになる。このため，処理ガスの供給開始直後でガス流量の過渡現象が発生し易くなり，処理ガス供給の初期段階で処理室１０２内に供給されるガス流量が安定しないという問題がある。
【００５８】
そこで，本実施形態では，複数の処理ガスを交互に供給するガス供給路２１２については，少なくとも下流側開閉バルブ２４０を開いたまま，そのマスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することで，処理ガスの供給をオンオフする。
【００５９】
これによれば，処理ガスのオンオフをマスフローコントローラ２３０の流量調整弁２３５の開閉によって行うことができる。これにより，処理ガスのオンオフを繰り返しても，流量調整弁２３５よりも下流側に残留ガスが溜まらないので，処理室１０２内に供給されるガス流量の過渡現象の発生を従来以上に抑制できる。これによって，より安定した処理ガスの切り換えをよりスムーズに行うことができる。
【００６０】
しかも，各処理ガスのオンオフを交互に繰り返すので，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うこともない。これによって，交互に切り換える処理ガスが混ざり合うことによって生じるウエハ処理への影響も防止できる。
【００６１】
このような本実施形態によるガス供給制御について図面を参照しながら説明する。ここでは，複数の処理ガスを交互に供給するガス供給路２１２について，上流側開閉バルブ２２０は開閉するものの，下流側開閉バルブ２４０は開いたまま，そのマスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返し設定することによって，処理ガスの供給をオンオフする場合を例に挙げる。図４は，本実施形態にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【００６２】
図４に示すガス供給制御では，ウエハＷのプラズマエッチングを行う前に，下部電極１１０にウエハＷを載置して処理室１０２内を所定の真空圧力に減圧し，交互に供給するＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスについてのマスフローコントローラ２３０Ａ，２３０Ｂの下流側の開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを開く。
【００６３】
そして，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを開いたまま，先ずはＣ４Ｆ６ガスを供給し，電力供給装置１３０によって下部電極１１０に所定の高周波電力を印加してプラズマを生成することによってプラズマエッチングを開始する。具体的には，電力供給装置１３０によって，下部電極１１０に第１高周波電源１３２から２７ＭＨｚ以上の周波数の第１高周波（例えば４０ＭＨｚ）を所定のパワーで供給するとともに，第２高周波電源１３４から１３．５６ＭＨｚ以下の周波数の第２高周波（例えば２ＭＨｚ）を所定のパワーで供給する。次いで，所定のガス切り換え時間経過後にＣ４Ｆ８ガスの供給に切り換える。その後は，これらの処理ガスをガス切り換え時間ごとに交互に切り替えて供給する。
【００６４】
この場合，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）するときには，上流側開閉バルブ２２０Ａを開いてマスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定し，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）するときには，上流側開閉バルブ２２０Ａを閉じた後，マスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定する。このとき，下流側開閉バルブ２４０Ａは開いたままなので，マスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定することによってその流量調整弁２３５が開いてＣ４Ｆ６ガスの供給が開始（オン）され，マスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定することによってその流量調整弁２３５が閉じてＣ４Ｆ６ガスの供給が遮断（オフ）される。
【００６５】
これと同様に，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）するときには，上流側開閉バルブ２２０Ｂを開いてマスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定し，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）するときには，上流側開閉バルブ２２０Ｂを閉じた後，マスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定する。このとき，下流側開閉バルブ２４０Ｂは開いたままなので，マスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定することによってその流量調整弁２３５が開いてＣ４Ｆ８ガスの供給が開始（オン）され，マスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定することによってその流量調整弁２３５が閉じてＣ４Ｆ８ガスの供給が遮断（オフ）される。
【００６６】
こうして，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを開いたまま，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスのオンオフを所定回数繰り返し行うことで，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に切り替える。そして，プラズマエッチングを終了すると，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを閉じる。
【００６７】
ここで，図３，図４に示すガス供給制御を行ったときの処理室１０２内におけるガス流量の変化を検出した実験結果について図面を参照しながら説明する。ここでは処理室１０２内のガス流量の変化をプラズマの発光スペクトルから特定のラジカル成分（所定波長）の発光強度によって検出した。なお，このときの処理条件は後述する第１処理条件，第２処理条件と同様である。
【００６８】
図５Ａ，図５ＢはともにＣＦラジカル（２６０ｎｍ）の発光強度を検出したものである。図５ＡはＣ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）してＣ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）したときのものであり，図５ＢはＣ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）してＣ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）したときのものである。図５Ａ，図５Ｂにおける点線グラフは比較例にかかるガス供給制御（図３）によるものであり，実線グラフは本実施形態にかかるガス供給制御（図４）によるものである。
【００６９】
図５Ａ，図５Ｂに示す実験結果によれば，いずれの場合も実線グラフに示す本実施形態にかかるガス供給制御（図４）では，点線グラフに示す比較例にかかるガス供給制御（図３）において発生するＱ１，Ｑ２のような過渡現象が抑制されていることが分かる。
【００７０】
次に，図３，図４に示すガス供給制御によりＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に複数回切り替えることによってウエハＷのエッチングを行ったときの実験結果について図面を参照しながら説明する。図６Ａ〜図６Ｃは比較例にかかるガス供給制御（図３）による実験結果であり，図７Ａ〜図７Ｃは本実施形態にかかるガス供給制御（図４）による実験結果である。
【００７１】
図６Ａ，図７Ａは処理室１０２内のプラズマス発光ペクトルからＣＯラジカル（４８３ｎｍ）の発光強度を検出したものであり，図６Ｂ，図７ＢはＯラジカル（７７７ｎｍ）の発光強度を検出したものであり，図６Ｃ，図７ＣはＣＦラジカル（２６０ｎｍ）の発光強度を検出したものである。なお，上述した図５Ａ，図５Ｂの点線グラフは図６Ｃの一部を拡大したものに相当し，上述した図５Ａ，図５Ｂの実践グラフは図７Ｃの一部を拡大したものに相当する。
【００７２】
なお，この実験ではウエハＷに形成されたシリコン酸化膜に，ポリシリコン膜をマスクにして所定のアスペクト比のホールを形成するプラズマエッチングを複数枚のウエハＷについて行った。図６Ａ〜図６Ｃ，図７Ａ〜図７Ｃはこれら複数枚のウエハＷについての実験結果のグラフを重ねたものである。この実験での主な処理条件は以下の通りである。下記第１処理条件は堆積性の強い処理ガス（ここではＣ４Ｆ６ガス）を用いて行う第１ステップについてのものであり，下記第２処理条件は堆積性の弱い処理ガス（例えばＣ４Ｆ８ガス）を用いて行う第２ステップについてのものである。これらの第１，第２の処理条件による各ステップを１０秒ずつ交互に行った。
【００７３】
［第１処理条件（第１ステップ）］
処理室内圧力：４０ｍＴｏｒｒ
ガス種及び流量比：Ｃ４Ｆ８／Ｃ４Ｆ６／Ａｒ／Ｏ２＝０／５７／５００／２０ｓｃｃｍ
第１高周波（４０Ｈｚ）：１２００Ｗ
第２高周波（２Ｈｚ）：５０００Ｗ
エッチング時間：１０秒
【００７４】
［第２処理条件（第２ステップ）］
処理室内圧力：４０ｍＴｏｒｒ
ガス種及び流量比：Ｃ４Ｆ８／Ｃ４Ｆ６／Ａｒ／Ｏ２＝５７／０／５００／４０ｓｃｃｍ
第１高周波（４０Ｈｚ）：１２００Ｗ
第２高周波（２Ｈｚ）：５０００Ｗ
エッチング時間：１０秒
【００７５】
これらの実験結果によれば，ＣＯラジカル，Ｏラジカル，ＣＦラジカルのいずれの場合も，図７Ａ〜図７Ｃに示す本実施形態にかかるガス供給制御（図４）では，図６Ａ〜図６Ｃに示す比較例にかかるガス供給制御（図３）において発生するＱ１，Ｑ２のような過渡現象が抑制されていることが分かる。
【００７６】
このように，本実施形態にかかるガス供給制御（図４）によれば，交互に供給する処理ガスについては下流側の開閉バルブ２４０を開いた状態で，マスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返し設定するので，流量調整弁２３５を開閉バルブのように用いて処理ガスのオンオフを繰り返すことができきる。
【００７７】
これにより，流量調整弁２３５よりも下流側に残留ガスが溜まらないようにすることができるので，処理室１０２内に発生するガス流量の過渡現象を抑制できる。しかも，処理ガスを切り換える際には，一方の処理ガスの供給を遮断（オフ）して他方の処理ガスの供給を開始（オン）するので，処理ガスが混ざり合うことも防止できる。
【００７８】
なお，上述した図４に示すガス供給制御では，ウエハＷの処理中は下流側開閉バルブ２４０を開いたままにしておく場合を例に挙げて説明したが，これに限られるものではない。例えばウエハＷの処理中は下流側開閉バルブ２４０のみならず，上流側開閉バルブ２２０についても開いたままにしておくようにしてもよい。
【００７９】
（本実施形態の変形例）
次に，本実施形態の変形例として，このようにマスフローコントローラ２３０の下流側と上流側の両方の開閉バルブ２２０，２４０を開いたまま，処理ガスを交互に切り換えてプラズマエッチングを行うガス供給制御について，図面を参照しながら説明する。図８は本実施形態の変形例にかかるガス供給制御を示すタイミング図である。
【００８０】
図８に示すガス供給制御では，ウエハＷのプラズマエッチングを行う前に，下部電極１１０にウエハＷを載置して処理室１０２内を所定の真空圧力に減圧し，交互に供給するＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスについてのマスフローコントローラ２３０Ａ，２３０Ｂの下流側の開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂ，上流側の開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂの順に開く。
【００８１】
そして，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂと上流側開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂを開いたまま，先ずはＣ４Ｆ６ガスの供給し，電力供給装置１３０によって下部電極１１０に所定の高周波電力を印加してプラズマを生成することによってプラズマエッチングを開始する。具体的には上記と同様に電力供給装置１３０によって，下部電極１１０に第１高周波電源１３２から２７ＭＨｚ以上の周波数の第１高周波（例えば４０ＭＨｚ）を所定のパワーで供給するとともに，第２高周波電源１３４から１３．５６ＭＨｚ以下の周波数の第２高周波（例えば２ＭＨｚ）を所定のパワーで供給する。次いで，所定のガス切り換え時間経過後にＣ４Ｆ８ガスの供給に切り換える。その後は，これらの処理ガスをガス切り換え時間ごとに交互に切り替えて供給する。
【００８２】
この場合，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を開始（オン）するときには，マスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定し，Ｃ４Ｆ６ガスの供給を遮断（オフ）するときには，マスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定する。このとき，上流側開閉バルブ２２０Ａと下流側開閉バルブ２４０Ａはともに開いたままなので，マスフローコントローラ２３０Ａに所定流量を設定することによってその流量調整弁２３５が開いてＣ４Ｆ６ガスの供給が開始（オン）され，マスフローコントローラ２３０Ａにゼロ流量を設定することによってその流量調整弁２３５が閉じてＣ４Ｆ６ガスの供給が遮断（オフ）される。
【００８３】
これと同様に，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を開始（オン）する際には，マスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定し，Ｃ４Ｆ８ガスの供給を遮断（オフ）する際にはマスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定する。このとき，上流側開閉バルブ２２０Ｂと下流側開閉バルブ２４０Ｂはともに開いたままなので，マスフローコントローラ２３０Ｂに所定流量を設定することによってその流量調整弁２３５が開いてＣ４Ｆ８ガスの供給が開始（オン）され，マスフローコントローラ２３０Ｂにゼロ流量を設定することによってその流量調整弁２３５が閉じてＣ４Ｆ８ガスの供給が遮断（オフ）される。
【００８４】
こうして，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂと上流側開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂを開いたまま，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスのオンオフを所定回数繰り返し行うことで，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に切り替える。そして，プラズマエッチングを終了すると，上流側開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂ，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂの順に閉じる。なお，図８に示すガス流量制御において，下流側開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂと上流側開閉バルブ２２０Ａ，２２０Ｂを開閉する順序は上記に限られるものではない。
【００８５】
ここで，図８に示すガス供給制御によってＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に複数回切り替えることによってウエハＷのエッチングを行ったときの実験結果について図面を参照しながら説明する。図９Ａ〜図９Ｃは本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）による実験結果である。図９Ａは処理室１０２内のプラズマス発光ペクトルからＣＯラジカルの発光強度を検出したものであり，図９ＢはＯラジカルの発光強度を検出したものであり，図９ＣはＣＦラジカルの発光強度を検出したものである。
【００８６】
なお，この実験ではウエハＷに形成された酸化膜に，ポリシリコン膜をマスクにして所定のアスペクト比のホールを形成するプラズマエッチングを複数枚のウエハＷについて行った。図９Ａ〜図９Ｃはこれら複数枚のウエハＷについての実験結果のグラフを重ねたものである。この実験においても，図３，図４の場合と同様に，上述の第１，第２の処理条件による各ステップを１０秒ずつ交互に行った。
【００８７】
これらの実験結果によれば，ＣＯラジカル，Ｏラジカル，ＣＦラジカルのいずれの場合も，図９Ａ〜図９Ｃに示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）では，図６Ａ〜図６Ｃに示す比較例にかかるガス供給制御（図３）において発生するＱ１，Ｑ２のような過渡現象が抑制されていることが分かる。
【００８８】
このように，本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）によっても，交互に供給する処理ガスについては下流側の開閉バルブ２４０Ａ，２４０Ｂを開いた状態で，マスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返し設定するので，流量調整弁２３５を開閉バルブのように用いて処理ガスのオンオフを繰り返すことができる。
【００８９】
これにより，流量調整弁２３５よりも下流側に残留ガスが溜まらないようにすることができので，処理室１０２内に発生するガス流量の過渡現象を抑制できる。しかも，処理ガスを切り換える際には，一方の処理ガスの供給を遮断（オフ）して他方の処理ガスの供給を開始（オン）するので，処理ガスが混ざり合うことも防止できる。
【００９０】
さらに，本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）では，上流側開閉バルブ２２０についても開いたままにするので，後述するマスフローコントローラ２３０内に発生するガス流量の過渡現象についても抑制することができる。
【００９１】
以下，このようなマスフローコントローラ２３０内でのガス流量の過渡現象について図面を参照しながら詳細に説明する。上述したように図３に示す比較例にかかるガス供給制御では，各処理ガスの供給を遮断（オフ）する際に上流側開閉バルブ２２０と下流側開閉バルブ２４０を両方を閉じるため，図２に示すようにマスフローコントローラ２３０内を含めた上流側開閉バルブ２２０と下流側開閉バルブ２４０との間にガスが残留し易くなる。
【００９２】
このとき，ガス供給路２１２の圧力分布は，上流側開閉バルブ２２０よりも上流側が最も高く，上流側開閉バルブ２２０と流量調整弁２３５との間，下流側開閉バルブ２４０の順に低くなる。
【００９３】
このため，各処理ガスの供給を開始（オン）する際，上流側開閉バルブ２２０を開いたときに，図２に示す上流側開閉バルブ２２０よりも上流側に残留しているガスが一気にマスフローコントローラ２３０内（上流側開閉バルブ２２０と流量調整弁２３５との間）に流れ込んでから，流量調整弁２３５が開いて開度が調整されこれによる流量制御が開始されるので，ガスの供給開始直後において流量センサで検出される流量にも過渡現象が発生し易くなる。
【００９４】
この点，図８に示す本願実施形態の変形例にかかるガス供給制御では，下流側開閉バルブ２４０のみならず，上流側開閉バルブ２２０も開いたまま，各処理ガスの供給をオンオフするので，上流側開閉バルブ２２０よりも上流側から一気にマスフローコントローラ２３０内にガスが流れることも防止できる。これにより，マスフローコントローラ２３０内でのガス流量の過渡現象についても抑制することができる。
【００９５】
ここで，図３，図８に示すガス供給制御によりＣ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスを交互に複数回切り替えることによってウエハＷのプラズマエッチングを行ったときの実験結果について図面を参照しながら説明する。図１０Ａ，図１０Ｂは比較例にかかるガス供給制御（図３）による実験結果であり，図１１Ａ，図１１Ｂは本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）による実験結果である。
【００９６】
図１０Ａ，図１１Ａはマスフローコントローラ２３０Ａにおける流量センサで検出されたＣ４Ｆ６ガスのガス流量の経時変化をグラフにした図であり，図１０Ｂ，図１１Ｂはマスフローコントローラ２３０Ｂにおける流量センサで検出されたＣ４Ｆ８ガスのガス流量の経時変化をグラフにした図である。
【００９７】
これらの実験結果によれば，図１１Ａ，図１１Ｂに示す本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）では，図１０Ａ，図１０Ｂに示す比較例にかかるガス供給制御（図３）において発生するＱ３，Ｑ４のような過渡現象が抑制されていることが分かる。
【００９８】
このように，本実施形態の変形例にかかるガス供給制御（図８）によれば，下流側開閉バルブ２４０のみならず，上流側開閉バルブ２２０も開いたまま，マスフローコントローラ２３０に所定流量とゼロ流量を繰り返し設定するので，処理室１０２内でのガス流量の過渡現象のみならず，マスフローコントローラ２３０内でのガス流量の過渡現象をも抑制できる。
【００９９】
ところで，本実施形態のように処理ガスを切り換えてプラズマエッチングを行う場合には，ガス切り換え時間を短くするほど，アスペクト比がより大きなホールやトレンチを形成することができる。ところが，このようなガス流量の過渡現象は，処理ガスの切り換え時間を短くするほど，発生し易くなる。
【０１００】
そこで，上述した図４，図８に示すガス流量制御は，ガス切り換え時間が閾値以下である場合にのみ実行し，ガス切り換え時間が閾値以下でない場合には図３に示すガス流量制御を行うようにしてもよい。この場合のガス切り換え時間が閾値は，１秒〜１５秒の範囲で設定することが好ましい。
【０１０１】
これによれば，ガス流量の過渡現象が発生し易くなるガス切り換え時間が短い場合にだけ，上述した図４，図８に示すガス流量制御を行うようにすることができる。これによって，よりアスペクト比が高く深いホールやトレンチを形成する場合に発生し易いガス流量の過渡現象を的確に抑えることができる。なお，ホールやトレンチのアスペクト比に応じて上述した図４，図８に示すガス流量制御を行うか否かを判断するようにしてもよい。
【０１０２】
なお，上述した図４に示すガス流量制御において，下流側開閉バルブ２４０を開閉するタイミングは，上述した場合に限られるものではない。例えば下流側開閉バルブ２４０を開く場合には，各処理ガスを最初に供給する前に開くようにしてもよい。また，下流側開閉バルブ２４０を閉じる場合には，各処理ガスを最後に供給した後に閉じるようにしてもよい。
【０１０３】
また，上述した図８に示すガス流量制御においても，下流側開閉バルブ２４０と上流側開閉バルブ２２０を開閉するタイミングは，上述した場合に限られるものではない。例えば各開閉バルブ２２０，２４０を開く場合には，各処理ガスを最初に供給する前に開くようにしてもよい。また，各開閉バルブ２２０，２４０を閉じる場合には，各処理ガスを最後に供給した後に閉じるようにしてもよい。
【０１０４】
また，本実施形態では，各マスフローコントローラ２３０の上流側と下流側の両方に開閉バルブ２２０，２４０を設けた場合ついて説明したが，これに限られるものではなく，各マスフローコントローラの上流側には開閉バルブを設けずに，下流側のみに開閉バルブを設けた場合に適用することもできる。
【０１０５】
また，本実施形態では交互に切り換えて処理室１０２内に供給する複数の処理ガスとして，Ｃ４Ｆ６ガスとＣ４Ｆ８ガスの２種類のエッチングガスを挙げて説明したが，これに限られるものではない。エッチングガス（例えばＣ４Ｆ６ガス）とクリーニングガス（例えばＯ２ガス）を交互に切り換えるようにしてもよい。これによれば，エッチングとクリーニングを繰り返す場合においても，ガス流量の過渡現象を抑制することができる。
【０１０６】
さらに，交互に切り換える処理ガスは２種類に限られず，３種類以上の処理ガスを交互に切り換えて供給するようにしてもよい。また，エッチングやクリーニングの処理だけでなく，２種類以上の処理ガスを交互に切り換える成膜処理にも適用可能である。
【０１０７】
また，本実施形態では流量制御器としてマスフローコントローラを用いた場合を例に挙げたが，これに限られるものではなく，流量調整弁の開度を調整することによって流量制御を行うものであればどのようなタイプの流量制御器でも適用可能である。例えばＦＣＳ（Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ（登録商標））を用いるようにしてもよい。
【０１０８】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０９】
例えば上記実施形態ではプラズマ処理装置として，下部電極のみに異なる２周波の高周波電力を重畳して印加してプラズマを生起させるタイプのプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが，これに限られるものではない。例えば下部電極のみに１種類の周波数の高周波電力を印加してプラズマを生起させるタイプや異なる２周波の高周波を上部電極と下部電極に別々に印加するタイプのプラズマ処理装置に適用してもよい。
【０１１０】
さらに，このような平行平板の容量結合型プラズマ処理装置に限られるものではなく，例えば誘導結合型（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）プラズマ処理装置などにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は，複数の処理ガスを処理室内に供給可能なプラズマ処理装置及びそのガス供給方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１１０ 下部電極
１２０ 上部電極
１２２ シールドリング
１２４ ガス導入口
１２６ 拡散室
１２８ ガス供給孔
１３０ 電力供給装置
１３２ 第１高周波電源
１３３ 第１整合器
１３４ 第２高周波電源
１３５ 第２整合器
１４０ 排気装置
１４２ 排気口
１５０ 制御部
１５２ 操作部
１５４ 記憶部
２００ ガス供給系
２１０Ａ〜２１０Ｄ ガス供給源
２１２Ａ〜２１２Ｄ ガス供給路
２１４ 共通ガス供給路
２１６ 開閉バルブ
２２０Ａ〜２２０Ｄ 上流側開閉バルブ
２３０Ａ〜２３０Ｄ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
２３１ 本流路
２３２ 側流路
２３３ 上流側センサ
２３４ 下流側センサ
２３５ 流量調整弁（コントロールバルブ）
２３６ ＭＦＣ制御回路
２４０Ａ〜２４０Ｄ 下流側開閉バルブ
Ｇ ゲートバルブ
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能な処理室内に所定のガスを供給しながらプラズマを生成することによって，前記処理室内の基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置のガス供給方法であって，
前記プラズマ処理装置は，
複数の処理ガス供給源にそれぞれガス供給路を接続し，これらガス供給路を介して前記処理室に所望の処理ガスを供給するガス供給系と，
前記各ガス供給路にそれぞれ設けられ，設定された流量に応じて流量調整弁の開度を調整することによって前記ガス供給路を流れるガスの流量を制御する流量制御器と，
前記各流量制御器の下流側にそれぞれ設けられた開閉バルブと，を備え，
前記基板のプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とするプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項２】
前記各流量制御器の上流側にもそれぞれ開閉バルブを設け，
前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブのみならず上流側の前記開閉バルブも開いたまま，その流量制御器に対する所定流量とゼロ流量の設定制御を繰り返すことによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項３】
前記各処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記各処理ガスの切り換え時間が閾値以下か否かを判断し，
前記切り換え時間が閾値以下であると判断した場合，前記切り換える処理ガスの供給のオンオフは，前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に対する所定流量又はゼロ流量の設定によって行い，
前記切り換え時間が閾値以下でないと判断した場合，前記切り換える処理ガスの供給のオンオフは，前記開閉バルブの開閉によって行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項４】
前記切り換え時間の閾値は，１秒〜１５秒の範囲で設定することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項５】
前記切り換える処理ガスは，少なくとも２種類以上のエッチングガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項６】
前記切り換える処理ガスは，少なくともエッチングガスとクリーニングガスを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項７】
減圧可能な処理室内に所定のガスを供給しながらプラズマを生成することによって，前記処理室内の基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって，
複数の処理ガス供給源にそれぞれガス供給路を接続し，これらガス供給路を介して前記処理室に所望の処理ガスを供給するガス供給系と，
前記各ガス供給路にそれぞれ設けられ，設定された流量に応じて流量調整弁の開度を調整することによって前記ガス供給路を流れるガスの流量を制御する流量制御器と，
前記各流量制御器の下流側にそれぞれ設けられた開閉バルブと，
前記各流量制御器に流量を設定する制御部と，を備え，
前記制御部は，前記基板のプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１】
減圧可能な処理室内に所定のガスを供給しながらプラズマを生成することによって，前記処理室内の基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置のガス供給方法であって，
前記プラズマ処理装置は，
複数の処理ガス供給源にそれぞれガス供給路を接続し，これらガス供給路を介して前記処理室に所望の処理ガスを供給するガス供給系と，
前記各ガス供給路にそれぞれ設けられ，設定された流量に応じて流量調整弁の開度を調整することによって前記ガス供給路を流れるガスの流量を制御する流量制御器と，
前記各流量制御器の下流側にそれぞれ設けられた開閉バルブと，を備え，
前記基板のプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とするプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項２】
前記各流量制御器の上流側にもそれぞれ開閉バルブを設け，
前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブのみならず上流側の前記開閉バルブも開いたまま，その流量制御器に対する所定流量とゼロ流量の設定制御を繰り返すことによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項３】
前記各処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記各処理ガスの切り換え時間が閾値以下か否かを判断し，
前記切り換え時間が閾値以下であると判断した場合，前記切り換える処理ガスの供給のオンオフは，前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に対する所定流量又はゼロ流量の設定によって行い，
前記切り換え時間が閾値以下でないと判断した場合，前記切り換える処理ガスの供給のオンオフは，前記開閉バルブの開閉によって行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項４】
前記切り換え時間の閾値は，１秒〜１５秒の範囲で設定することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項５】
前記切り換える処理ガスは，少なくとも２種類以上のエッチングガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項６】
前記切り換える処理ガスは，少なくともエッチングガスとクリーニングガスを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置のガス供給方法。
【請求項７】
減圧可能な処理室内に所定のガスを供給しながらプラズマを生成することによって，前記処理室内の基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって，
複数の処理ガス供給源にそれぞれガス供給路を接続し，これらガス供給路を介して前記処理室に所望の処理ガスを供給するガス供給系と，
前記各ガス供給路にそれぞれ設けられ，設定された流量に応じて流量調整弁の開度を調整することによって前記ガス供給路を流れるガスの流量を制御する流量制御器と，
前記各流量制御器の下流側にそれぞれ設けられた開閉バルブと，
前記各流量制御器に流量を設定する制御部と，を備え，
前記制御部は，前記基板のプラズマ処理中に少なくとも２種類以上の処理ガスを交互に切り換えて前記処理室内に供給する際に，前記切り換える処理ガスの各ガス供給路については，前記流量制御器の下流側の前記開閉バルブを開いたまま，前記流量制御器に所定流量とゼロ流量を繰り返して設定することによって，前記各処理ガスの供給を交互にオンオフすることを特徴とするプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−２４８７８８（Ｐ２０１２−２４８７８８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１４７５（Ｐ２０１１−１２１４７５）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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