JP3648144B2

JP3648144B2 - Processing apparatus and method of processing object

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Publication number: JP3648144B2
Application number: JP2000299280A
Authority: JP
Inventors: 昌司斉藤; 祐介平山; 伊都子酒井; 徳久大岩
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2001185544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドライエッチング技術においては，プラズマ放電などによりフッ素を含む反応活性種を生成させるため，エッチングガスとしてフッ素原子を多く含むガス類が用いられている。ところで，近年，地球環境を保全しようという取り組みが国際的に進められており，特に地球の温暖化防止策は大きな課題になっている。こうした状況下において，従来ドライエッチング技術に利用されてきたフッ素化合物も，その長い大気寿命と大きな地球温暖化係数のため地球温暖化防止の観点から，その排気量を低減させることが急務となっている。
【０００３】
ドライエッチング技術においてフッ素化合物を含む処理ガスの排気量を低減させる一つの方法として，処理装置内において処理ガスを循環させることにより，処理ガスを再利用することが提案されている（以下，この循環させる処理ガスを，「循環ガス」と称する。）。すなわち，排気機構により処理室内から排気された排気ガスの少なくとも一部を処理室内に戻すガス循環機構を備えた処理装置が提案されている。かかるガス循環機構を備えてガスを再利用することにより，ガスの排気量及び使用量を低減させることができ，上述の地球温暖化防止に役立つだけでなく，処理ガスのコスト削減にも効果を奏する。
【０００４】
また，処理室内に処理ガスを均一に供給するために，シャワーヘッド状のガス供給機構が提案されている。そしてかかるガス供給機構を上述のガス循環機構と組み合わせて用いることが行われている。すなわち，排気機構により処理室内から排気された排気ガスの少なくとも一部をシャワーヘッド状のガス供給機構に循環させ，循環ガスをシャワー化して処理室内の被処理体に供給することでさらに処理ガスの使用効率を高めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，上述のガス循環機構とガス供給機構とを設けた処理装置において，処理ガスを効率的に循環させるためには，排気機構の下流側の圧力（背圧）を，ガス供給機構の上流側の圧力より常に高く設定しておく必要がある。排気機構として通常用いられるターボポンプの定格背圧は，標準的には２〜３Ｔｏｒｒであり，特殊なもので約１０Ｔｏｒｒ程度となっている。ターボポンプの背圧がこの定格背圧を超えてしまうと，排気能力が極端に低下してしまう。また，ガス供給機構は，装置外部から直接処理室に供給される処理ガス（以下，「一次ガス」と称する。）を供給するための処理ガス源に接続されているが，この一次ガス用配管の圧力は通常１気圧（７６０Ｔｏｒｒ）以上であり，流量制御装置（マスフローコントローラ）により一次ガスの流量を低下させ，一次ガス用配管の圧力を低下させた場合であっても，数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ程度までが限界である。
【０００６】
上述のように，従来の処理装置は，処理ガスを再循環させることにより処理ガスの排気量・使用量を低減させるという観点からは有用であると言えるが，ガスの循環機構が十分であるとは言えない。すなわち，従来の処理装置のように，排気機構の下流側とガス供給機構の上流側との間に循環ガス用配管を設けた場合においては，排気機構の背圧は１０Ｔｏｒｒ程度であり，ガス供給機構の上流側の圧力は数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ程度までに低下させるのが限界であるので，効率的なガスの循環を行えないという問題点があった。
【０００７】
本発明は，従来の処理装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，循環ガスを容易に制御することの可能な，新規かつ改良された処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明によれば，処理ガスを複数のガス供給孔を介して処理室内に供給するガス供給機構と，前記処理室内から処理ガスを排気する排気機構と，前記排気機構により前記処理室内から排気された排気ガスの少なくとも一部を前記ガス供給機構に戻すガス循環機構とを備えた処理装置において，前記ガス供給機構は，処理ガス源から供給される一次ガスを複数の一次ガス供給孔を介して処理室内に供給する一次ガス供給系統と，前記排気ガスの少なくとも一部を複数の循環ガス供給孔を介して処理室内に供給する循環ガス供給系統とを備え，前記一次ガス供給系統と前記循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成され，前記一次ガス供給孔と前記循環ガス供給孔の供給孔の面積比は，前記ガス供給機構の全面で一定であることを特徴とする処理装置が提供される。
【０００９】
かかる構成によれば，ガス供給機構に，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統とを備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成したので，処理室内で初めて一次ガスと排気ガスの少なくとも一部（循環ガス）とを混合させることができる。このため，一次ガス供給機構の上流側の圧力を減少させたり，排気機構の背圧を上昇させたりという圧力制御を行わなくても，循環ガスを容易に制御することができる。また，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成したので，互いのガス供給系統の影響を受けずに圧力あるいは流量を独立制御することができる。
【００１０】
また，循環ガス供給系統のコンダクタンスは，排気機構の排気能力を低減させないように調整する必要がある。排気機構の排気能力は排気機構の背圧により左右されるが，通常の処理装置に用いられている標準的な排気機構の場合であれば，その背圧が３Ｔｏｒｒ以下となるように，循環ガス供給系統のコンダクタンスが調整される必要がある。あるいは，特殊な排気機構が用いられている場合であれば，背圧が１０Ｔｏｒｒ以下となるように調整されることが必要である。
【００１１】
前記ガス供給孔の孔径及び孔数密度については，以下のように構成することができる。
（ａ）孔径及び孔数密度は全面で一定
（ａ）の構成によれば，一次ガスと循環ガスとを単位面積当たり同一流量で供給し，かつすべてのガス供給孔からの供給流速を一定にすることができる。このため，被処理体の処理の均一性を確保することができる。
【００１２】
（ｂ）孔径は全面で一定，孔数密度は前記循環ガスを目標流量供給した場合に，背圧が前記排気機構の定格背圧以下になるように規定
（ｃ）孔数密度は全面で一定，孔径は前記循環ガスを目標流量供給した場合に，背圧が前記排気機構の定格背圧以下になるように規定
（ｂ），（ｃ）の構成によれば，排気機構の定格背圧が小さい場合でも，一次ガスと循環ガスとの単位面積当たりの供給流量を同じにすることができる。
【００１３】
上記いずれの場合についても，前記ガス供給機構の単位面積当たりの前記一次ガス供給孔数と前記循環ガス供給孔数との比は，前記ガス供給機構の全面で一定であることが好ましい。
【００１４】
さらにまた，前記循環ガス供給系統のコンダクタンスを前記ガス供給機構のコンダクタンスよりも大きいように設定しておくと，循環ガスの制御を容易に行うことができる。
【００１５】
さらに，前記一次ガスを前記循環ガス供給孔から供給するための第２の一次ガス供給系統を備え，前記第２の一次ガス供給系統には，前記一次ガスの流量調節手段が備えられることが好ましい。かかる構成によれば，循環ガスを使用しない処理を行う場合には，循環ガス供給孔を一次ガスの供給孔としても利用することができる。この際，第２の一次ガス用配管に流量調節手段を備えることで，一次ガスを循環ガス供給孔から供給する際の流量制御性を向上させることができる。また，最初に一次ガスのみを用いた処理を行い，次いで，一次ガスと処理ガスを用いた処理を行うといったシーケンス処理を行う際の，流量制御性を向上させることができる。
【００１６】
さらに，ガス循環機構及び／または循環ガス供給系統には，バッファ空間が設けられることが好ましい。かかる構成によれば，処理を終えた後に，ガス循環機構及び／または循環ガス供給系統に残留している循環ガスをこのバッファ空間に一時的に貯留しておき，次処理時に用いることができる。このため，循環ガス供給系統に残留しているガスを排気する必要がないため，ガスの排気量を減らすことができる。また，次処理時において，ガスの使用量を低減し，また処理の初期設定に要する時間を短縮することが可能である。
【００１７】
さらに，ガス循環機構及び／または循環ガス供給系統には，循環ガスの濾過手段が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば，循環ガスに含まれる副生成物やパーティクルを除去することができるので，ガスを循環させることにより生ずる被処理体への悪影響やメンテナンスの手間等を軽減させることが可能である。
【００１８】
前記一次ガス供給孔から前記処理室への前記一次ガスの供給速度や前記循環ガス供給孔から前記処理室への前記循環ガスの供給速度は早い方が好ましい。例えば，前記一次ガス供給孔から前記処理室への前記一次ガスの供給速度及び／または前記循環ガス供給孔から前記処理室への前記循環ガスの供給速度は，５００ｍ／秒以上であることが好ましい。かかる構成によれば，処理室内で発生した副生成物やパーティクルが循環ガス供給孔に付着するのを防止することができるので，被処理体への悪影響やメンテナンスの手間を軽減させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる処理装置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。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかる処理装置１００を，図１を参照しながら説明する。なお，図１は処理装置１００の内部構造の概略を示す説明図である。
【００２１】
（処理装置１００）
処理装置１００は，図１に示したように，処理室１１０と，処理室１１０の上部に設けられ，処理ガスを複数のガス供給孔を介して処理室１１０内に供給するガス供給機構の一例たるシャワーヘッド２００と，処理室１１０内から処理ガスを排気する排気機構の一例たるターボポンプ１２０と，ターボポンプ１２０の下流側をさらに排気して減圧するドライポンプ１３０と，ガス源１４０から供給される処理ガス（一次ガス）Ｑ１をシャワーヘッド２００に供給するための一次ガス用配管１４５と，ターボポンプ１２０によって排気された排気ガスの少なくとも一部（循環ガス）Ｑ２をシャワーヘッド２００に戻すガス循環機構の一例たる循環ガス用配管１５０とにより主に構成されている。
【００２２】
処理装置１００の内部構成について，図１を参照しながら説明する。
ガス源１４０に接続される一次ガス用配管１４５には，ガス源１４０からの一次ガスの流量を制御するバルブＶ０及び流量制御装置（マスフローコントローラ）ＭＦＣと，配管内の圧力を測定する真空計Ｐ０とが介挿されている。一次ガス用配管１４５は処理室１１０上部に設けられたシャワーヘッド２００に接続されている。
【００２３】
処理室１１０内には，被処理体たる半導体ウェハ（以下，単に「ウェハ」という）Ｗが載置されるサセプタ１１５が配設されている。このサセプタ１１５には，マッチングボックス１６０を介して高周波電源１７０が接続されている。さらに，処理室１１０内の圧力を測定する真空計Ｐ２が設けられている。
【００２４】
処理室１１０の排気側には，バルブＶ１を介してターボポンプ１２０が設けられており，ターボポンプ１２０の下流側には，ターボポンプ１２０の背圧を制御するためのバルブＶ２と，ターボポンプ１２０の背圧を測定する真空計Ｐ３が設けられている。バルブＶ２の下流側には，ターボポンプ１２０の下流側をさらに排気して減圧するドライポンプ１３０が設けられている。循環ガスＱ２を循環させるための循環ガス用配管１５０の一端はターボポンプ１２０とバルブＶ２との間に接続され，他端はシャワーヘッド２００に接続されている。
【００２５】
循環ガス用配管１５０内には，上流側にバルブＶ３が設けられ，下流側にバルブＶ４が設けられている。このバルブＶ３とバルブＶ４とにより囲まれる循環ガス用配管１５０の一部分は循環ガスＱ２を一時的に貯留するバッファ空間としての役割を有する。この点についてはさらに後述する。
【００２６】
以上，本実施の形態にかかる処理装置１００の構成について説明したが，かかる構成は一例に過ぎない。例えば，上記４つの真空計Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は必ずしも個別に設ける必要はなく，実質的に上記４箇所の圧力を測定できるように構成されていればよい。また，バルブからのガスのリークを防ぐため，必要に応じて複数のバルブを直列に配設することも可能である。
【００２７】
以下に，本実施の形態にかかる処理装置１００において特徴的な構成要素であるガス供給機構について説明する。本実施の形態では，ガス供給機構の構成例として，シャワーヘッド２００及びシャワーヘッド３００について説明する。
【００２８】
（シャワーヘッド２００）
ガス供給機構の一例たるシャワーヘッド２００について，図２〜図４を参照しながら説明する。なお，図２はシャワーヘッド２００の外観の概略を示す斜視図であり，図３は図２のＡ−Ａ’断面図である。また，図４は，ガス供給孔の配置を示す説明図である。
【００２９】
ガス供給機構の一例たるシャワーヘッド２００は，ガス源１４０から供給される一次ガスＱ１を複数の一次ガス供給孔を介して処理室１１０内に供給する一次ガス供給系統と，循環ガスＱ２を複数の循環ガス供給孔を介して処理室１１０内に供給する循環ガス供給系統を備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成されている。以下に，かかるシャワーヘッド２００の構成の一例を詳細に説明する。
【００３０】
シャワーヘッド２００は，図２に示したように，例えばアルマイトからなる３枚の電極板２１０（第１電極板２１０ａ，第２電極板２１０ｂ，第３電極板２１０ｃ）により構成されている。最上部の第１電極板２１０ａには，一次ガス用配管１４５と循環ガス用配管１５０とが連通されている。図示の例では，循環ガス用配管１５０は，コンダクタンスの低下を防止し，シャワーヘッド２００内での拡散を容易にするために，４つの配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄに分割されている。４つの配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの配管径ｒは，循環ガス用配管１５０の配管径Ｒの約２分の１であり，４つの配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの断面積の合計は，循環ガス用配管１５０の断面積に実質的に等しくなっている。例えば，循環ガス用配管１５０の配管径Ｒは４０ミリメートル程度であり，配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの配管径ｒは２０ミリメートル程度とすることができる。
【００３１】
また，シャワーヘッド２００は，処理中にヘッド表面や内部のガス経路等に発生する副生成物やパーティクルを容易に除去するために，単純形状のパーツに分解される構成とすることが好ましいが，図２に示した構成によれば，３つの電極板を分解して容易にメンテナンスすることが可能である。
【００３２】
シャワーヘッド２００の内部構成について，図３を参照しながら説明する。
まず，一次ガス供給系統について説明する。
第１電極板２１０ａと第２電極板２１０ｂとの間の空間は，一次ガス用配管１４５に連通され一次ガスＱ１を拡散させるための一次ガス拡散空間２２０として設けられている。一次ガス拡散空間２２０は，第２電極板２１０ｂと第３電極板２１０ｃとの間の空間においてスペーサｓ１によって区画された通路を介して，複数の一次ガス供給孔ｈ１に連通されている。このスペーサｓ１と第２電極板２１０ｂ及び第３電極板２１０ｃとの接触部には，一次ガスＱ１と循環ガスＱ２との混合を防止するため，Ｏリング（封止部材）Ｏが設けられている。一次ガス用配管１４５より供給された一次ガスは，一次ガス拡散空間２２０により拡散された後，複数の一次ガス供給孔ｈ１によりシャワー化されて処理室１１０に供給される。
【００３３】
次いで，循環ガス供給系統について説明する。
第２電極板２１０ｂと第３電極板２１０ｃとの間の空間は，循環ガス用配管１５０（１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ）に連通され循環ガスＱ２を拡散させるための循環ガス拡散空間２３０として設けられている。循環ガス用配管１５０は，第１電極板２１０ａと第２電極板２１０ｂとの間の空間においてスペーサｓ２によって区画された通路を介して，循環ガス拡散空間２３０に連通されている。このスペーサｓ２と第１電極板２１０ａ及び第２電極板２１０ｂとの接触部には，一次ガスＱ１と循環ガスＱ２との混合を防止するため，Ｏリング（封止部材）Ｏが設けられている。循環ガス拡散空間２３０は，複数の循環ガス供給孔ｈ２に連通されている。そして，循環ガス用配管１５０により供給された循環ガスＱ２は，循環ガス拡散空間２３０により拡散された後，複数の循環ガス供給孔ｈ２によりシャワー化されて処理室１１０に供給される。
【００３４】
一次ガス供給孔ｈ１及び循環ガス供給孔ｈ２は，シャワーヘッド２００から処理室１１０内に導入されるガスがウェハＷ面上に均一に到達するよう，経験あるいはシミュレーション等により決定される最適な配置となっている。図４は，一次ガス供給孔ｈ１及び循環ガス供給孔ｈ２の配置の一例であり，通常のターボポンプ（背圧２〜３ｍＴｏｒｒ程度）用のパターンである。
【００３５】
図４では，一次ガス供給孔ｈ１は４０個程度穿設されており，各孔径は１ｍｍ程度である。循環ガス供給孔ｈ２は，一次ガス供給孔ｈ１を囲むように３００個程度穿設されており，各孔径は１ｍｍ程度である。このように，図４では，ガス供給孔の孔径及び孔数密度は全面で一定であり，一次ガス供給孔ｈ１と循環ガス供給孔ｈ２との孔数比率を，一次ガスＱ１と循環ガスＱ２の目標流量の比と同じに構成している。そして，循環ガス供給孔ｈ２の孔数密度は，循環ガスＱ２を目標流量供給した場合に，背圧がターボポンプ１２０の定格背圧以下になるように規定している。
【００３６】
（シャワーヘッド３００）
ガス供給機構の他の一例たるシャワーヘッド３００について，図５〜図７を参照しながら説明する。なお，図５はシャワーヘッド３００の外観の概略を示す概略図であり，図６は図５のＡ−Ａ’断面図である。また，図７は，ガス供給孔の配置を示す説明図である。
【００３７】
ガス供給機構の他の一例たるシャワーヘッド３００は，ガス源１４０から供給される一次ガスＱ１を複数の一次ガス供給孔を介して処理室１１０内に供給する一次ガス供給系統と，循環ガスＱ２を複数の循環ガス供給孔を介して処理室１１０内に供給する循環ガス供給系統を備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成されている。
【００３８】
シャワーヘッド３００は，図５に示したように，例えばアルマイトからなる小型の第１電極板３１０ａと，大型の第２電極板３１０ｂ，第３電極板３１０ｃにより構成されている。第１電極板３１０ａには，一次ガス用配管１４５が連通されている。第２電極板３１０ｂには，循環ガス用配管１５０が連通されている。図示の例では，循環ガス用配管１５０は，コンダクタンスの低下を防止し，シャワーヘッド３００内での拡散を容易にするために，４つの配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄに分割されている。４つの配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの配管径ｒは，循環ガス用配管１５０の配管径Ｒと実質的に等しくなっている。例えば，循環ガス用配管１５０の配管径Ｒは１０ミリメートル程度であり，配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの配管径ｒも１０ミリメートル程度とすることができる。
【００３９】
また，シャワーヘッド３００は，処理中にヘッド表面や内部のガス経路等に発生する副生成物やパーティクルを容易に除去するために，単純形状のパーツに分解される構成とすることが好ましいが，図４に示した構成によれば，３つの電極板を分解して容易にメンテナンスすることが可能である。
【００４０】
シャワーヘッド３００の内部構成について，図６を参照しながら説明する。
第１電極板３１０ａと第２電極板３１０ｂとの間の空間は，一次ガス用配管１４５に連通され一次ガスＱ１を拡散させるための一次ガス拡散空間３２０として設けられている。また，第２電極板３１０ｂと第３電極板３１０ｃとの間の空間は，循環ガス用配管１５０に連通され循環ガスＱ２を拡散させるための循環ガス拡散空間３３０として設けられている。第１電極板３１０ａと第２電極板３１０ｂとの間，及び，第２電極板３１０ｂと第３電極板３１０ｃとの間には，一次ガスＱ１，循環ガスＱ２のリークを防止するため，Ｏリング（封止部材）Ｏが設けられている。
【００４１】
一次ガス拡散空間３２０は，第２電極板３１０ｂによって区画された通路を介して，循環ガス拡散空間３３０に連通されている。循環ガス拡散空間３３０において，一次ガスＱ１と循環ガスＱ２とが混合される。一次ガスＱ１と循環ガスＱ２との混合ガスＱ３は，複数の混合ガス供給孔ｈ３よりシャワー化されて処理室１１０に供給される。
【００４２】
なお，このように，処理ガスを処理ガスを処理室１１０へ供給する前に混合するためには，ターボポンプ１５０の背圧がある程度高いことが必要である。すなわち，シャワーヘッド３００は，高背圧でも運転可能な（すなわち，排気速度の低下しない）ターボポンプを用いた場合にのみ，使用可能である。
【００４３】
混合ガス供給孔ｈ３は，シャワーヘッド３００から処理室１１０内に導入されるガスがウェハＷ面上に均一に到達するよう，経験あるいはシミュレーション等により決定される最適な配置となっている。図７は，一次ガス供給孔ｈ１及び循環ガス供給孔ｈ２の配置の一例であり，高背圧ターボポンプ（背圧１０Ｔｏｒｒ程度）用のパターンである。
【００４４】
図７では，混合ガス供給孔ｈ３は，１５０個程度穿設されており，各孔径は１ｍｍ程度である。このように，図７では，混合ガス供給孔ｈ３の孔径及び孔数密度は全面で一定である。そして，混合ガス供給孔ｈ３の孔数密度は，一次ガスＱ１及び循環ガスＱ２を目標流量供給した場合に，背圧がターボポンプ１２０の定格背圧以下になるように規定している。
【００４５】
以上説明したように，シャワーヘッド３００では，循環ガス用配管１５０の配管径Ｒ（＝配管１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄの配管径ｒ）を１０ｍｍ程度とし，ターボポンプ１２０の背圧を７．７Ｔｏｒｒ程度とすることにより，循環率８０％程度の運転が可能となる。また，シャワーヘッド２００と異なり，スペーサＳ１，Ｓ２などを含まない分，簡単な構成とすることができる。
【００４６】
次いで，循環ガス供給配管１５０のコンダクタンスについて説明する。循環ガスＱ２がターボポンプ１２０の下流側からシャワーヘッド２００の上流側に容易に供給されるためには，循環ガス用供給系統のコンダクタンスの設定が重要である。かかるコンダクタンスの設定は，ターボポンプの性能を考慮しつつ十分大きく設定できることが好ましい。上述のシャワーヘッド２００あるいはシャワーヘッド３００のガス供給孔の数及び径は，後述する循環ガス用配管１５０のコンダクタンスに影響を与えるものである。
【００４７】
循環ガス供給系統のコンダクタンスは，一次ガス供給系統のコンダクタンスよりも大きいことが好ましい。その一方，ターボポンプ１２０の性能を考慮して，その排気能力を低下させないように調整する必要がある。例えば，ドライエッチング装置に用いられるターボポンプの一例をあげると，循環ガス供給系統のコンダクタンスは，標準的なターボポンプを用いた場合，その背圧が３Ｔｏｒｒ以下となるように調整される必要がある。さらには，特殊なターボポンプを用いた場合においても，その背圧が１０Ｔｏｒｒ以下となるように調整されることが好ましい。ただし，この特性は一例に過ぎず，循環ガス供給系統のコンダクタンスは，用いられるターボポンプの特性に応じた所定の背圧以下となるように調整されることが好ましい。
【００４８】
本実施の形態では，循環ガス供給系統のコンダクタンスを，循環ガス供給配管１５０の長さを３メートル，内径Ｒを１０ミリメートル（シャワーヘッド３００の場合）あるいは４０ミリメートル（シャワーヘッド２００の場合）とし，粘性流領域（１Ｔｏｒｒ以上）であるとして計算した。また，循環ガス吹出孔ｈ２の径を１ミリメートル，長さ（第３電極板２１０ｃの幅）を１０ミリメートル，孔数を１００個あるいは３００個とし，分子流領域（４０ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒ）としてコンダクタンスを計算した。なお，処理室１１０内の圧力は４０ｍＴｏｒｒで一定としている。
【００４９】
表１は，標準的なターボポンプを用いた場合の，シャワーヘッドの孔数，ガス噴き出し速度，配管径，ターボポンプの背圧の関係を示したものである。
【００５０】
【表１】

【００５１】
なお，表１及び後述の表２において，Ｖ１は一次ガス供給孔ｈ１より吹き出す一次ガスＱ１の流速であり，Ｖ２は循環ガス供給孔ｈ２より吹き出す循環ガスＱ２の流速である。また，Ｃ１は循環ガス用配管１５０のコンダクタンスであり，Ｃ２は循環ガス供給孔ｈ２のコンダクタンスである。
【００５２】
また，循環ガス用配管１５０のコンダクタンスをＣ１，循環ガス供給孔ｈ２のコンダクタンスをＣ２とすると，循環ガス用配管１５０（コンダクタンスＣ１）及び循環ガス供給孔ｈ２（コンダクタンスＣ２）が直列に並んだときの合成コンダクタンスＣは，
１／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２＝（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１・Ｃ２
で与えられる。
【００５３】
表２は，高背圧でも運転可能な（すなわち，排気速度の低下しない）ターボポンプを用いた場合の，シャワーヘッドの孔数，ガス噴き出し速度，配管径，ターボポンプの背圧の関係を示したものである。
【００５４】
【表２】

【００５５】
表１，表２から，高背圧でも運転可能なターボポンプを用いることで，以下の効果があることが分かる。
【００５６】
（１）Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッドでは，循環ガス供給孔ｈ２の個数を減らすことができる。これにより，シャワーヘッドの加工費の削減が可能になる。
（２）Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッドでは，循環ガス供給孔ｈ２の個数が少なくなることで，一次ガスＱ１の吹き出し速度Ｖ１と循環ガスＱ２の吹き出し速度Ｖ２の速度をほぼ等しくすることができる。これにより，ウェハＷのエッチングレートなどのプロセス特性の面内均一性を向上させることができる。
（３）Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッドでは，１次ガス孔ｈ１の数と，循環ガス孔ｈ２の合計個数が標準シャワーヘッド（すなわち，ガスを循環させないタイプ）と同等であるので，孔加工パターンも標準シャワーヘッドと同等にすることができる。Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッドを使用する場合には，標準シャワーヘッドと同等のプロセス性能を得ることができる。
（４）Ａタイプ，Ｃタイプのシャワーヘッドでは，循環ガス供給孔ｈ２の数が少なくなることで，循環ガス吹き出し速度Ｖ２は大きくなる。これにより，シャワー上への不純物の堆積を抑制することができる。
（５）Ａタイプ，Ｂタイプのシャワーヘッドを用いた場合は，循環配管の径Ｒを細くすることが可能となる。これにより，バルブなどの部品も小型のものを使用できる。このため，装置全体からみての省スペース化が可能となる。
【００５７】
以上のように，表２では，タイプＡが最もよく，次いでタイプＢまたはタイプＣで，次いでタイプＤが好ましいことが分かる。
【００５８】
以上説明した表１，表２の値は一例にすぎず，ターボポンプ１２０の背圧を所定の圧力に調整することができれば，循環ガスＱ２の流量，循環ガス用配管１５０の内径，及び循環ガス吹出孔ｈ２の数は，適宜最適な値を用いることができる。
【００５９】
次いで，上記構成からなる処理装置１００における，循環ガス制御方法について説明する。循環ガス制御方法の一例として，処理室１１０内の圧力を４０ｍＴｏｒｒとし，処理室１１０から排気されるガスの約８０％を循環ガスＱ２として用いる場合について説明する。なお，処理時における一次ガスＱ１の供給量と，ターボポンプ１２０の前後のバルブＶ１，Ｖ２の開度との関係を予め調べておく必要があるが，ここでは，一例として，一次ガスＱ１の供給量が６０ｓｃｃｍ（循環ガスＱ２の供給量が２４０ｓｃｃｍ）のときには，バルブＶ１の開度を３０％，バルブＶ２の開度を２０％とすればよいことが予め明らかにされているものとする。
【００６０】
まず，ターボポンプ１２０の前後のバルブＶ１，Ｖ２を開放し，循環ガス用配管１５０内のバルブＶ３，Ｖ４を閉止した状態で，ターボポンプ１２０とドライポンプ１３０とを用いて処理室１１０内を排気する。次いで，バルブＶ１の開度を３０％に固定して，ガス源１４０から一次ガスＱ１を６０ｓｃｃｍ供給する。流量制御装置ＭＦＣによる流量の安定化の後，バルブＶ２の開度を２０％に固定する。バルブＶ２の開度を２０％とすることにより，ターボポンプ１２０によって処理室１１０から排出された処理ガスの一部は循環ガス用配管１５０へ流入することとなる。
【００６１】
次いで，循環ガス用配管１５０内のバルブＶ３，Ｖ４を開放する。バルブＶ３，Ｖ４を開放することにより，循環ガス用配管１５０へ流入してきた処理ガスの一部は，循環ガスＱ２として再びシャワーヘッド２００へ流入することとなる。循環ガスＱ２の流量がおよそ２４０ｍｓｃｃｍで安定化すると，処理室１１０内の圧力Ｐ２は約４０ｍＴｏｒｒとなっている。この状態で処理が開始される。
【００６２】
処理が終了すると，一次ガス供給配管１４５内のバルブＶ０及び循環ガス供給配管１５０内のバルブＶ３，Ｖ４を同時に閉止する。バルブＶ３，Ｖ４を閉止したときにバルブＶ３，Ｖ４により囲まれる循環ガス供給配管１５０の一部分に残留した処理ガスＱ２は，次回の処理時に使用される。例えば，循環ガス供給配管１５０の径が４０ミリメートル，長さが３メートル，ガス圧力が１Ｔｏｒｒである場合には，バルブＶ３，Ｖ４間の残留ガスの量は，３．８Ｔｏｒｒ・ｌ（５．０ｓｃｃ）程度であり，この残留ガスを次回の処理時に用いることにより，次処理時における初期化を５秒ほど短縮することが可能である。次いで，バルブＶ１，Ｖ２を完全に開放する。
【００６３】
バッファ空間を利用して，循環安定までの時間を短縮するシーケンスについて説明する。説明の便宜上，循環ガス導入配管１５０を配管部１５１，１５２，１５３に分割して説明する。すなわち，配管１５１はターボポンプ下流配管及びバルブＶ２，Ｖ３で囲まれる空間であり，容積は１０００ｃｃ程度である。
また，ウェハＷの処理を，ウェハ１枚目と２枚目以降とに分けて説明する。
【００６４】
コンタクトホール形成を例にとると，処理条件は，
循環なしの場合，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２＝１０／５０／２００／５ｓｃｃｍとする。また，循環８０％の場合，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２＝６／１０／４０／５ｓｃｃｍとする。
【００６５】
まず，１枚目のウェハについて説明する。
（ガス導入前）
バルブＶ４は閉止し，バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３は開放する。このとき，処理室１１０内及び配管１５３の領域は，ターボポンプ１２０及びドライポンプ１３０の排気能力により，圧力が１０^−６Ｔｏｒｒ程度まで排気される。ターボポンプ１２０の下流側，配管１５１，１５２の流域は，ドライポンプ１３０の排気能力のみで排気される。
【００６６】
（ガス導入〜安定化）
処理ガスを８０％循環して処理を行うときの一次ガスＱ１の導入量は，（１）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝６／１０／４０／５ｓｃｃｍである。配管１５１，１５２の領域が十分圧力上昇（例えば，２Ｔｏｒｒ）するまで，一次ガスＱ１の流量を上の流量比を保ちつつ，流量制御装置ＭＦＣの最大流量を流す。すなわち，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍとする。このとき，バルブＶ１で処理室１１０内の圧力Ｐ２の調整を行い，バルブＶ２，Ｖ４は閉止し，バルブＶ３は開放した状態を保つ。
【００６７】
配管１５１，１５２の空間（容積約３８００ｃｃ）が，圧力Ｐ３と等しい２ｔｏｒｒになるまでの所要時間は，（１）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝６／１０／４０／５ｓｃｃｍ（合計６１ｓｃｃｍ）のとき１２．５秒であり，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍ（合計３０５ｓｃｃｍ）のとき２．５秒である。
【００６８】
従って，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍの流量で，配管１５１，１５２の圧力を上昇（例えば２Ｔｏｒｒまで）させた後，バルブＶ４を開き，循環を開始する。これと同時に，一次ガスＱ１を（１）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝６／１０／４０／５ｓｃｃｍの流量に設定変更し，圧力Ｐ３を，所望の循環ガスＱ２の流量（循環率８０％）が得られる値になるようバルブＶ２の制御を開始する。
【００６９】
その後一次ガスＱ１の流量が安定し，圧力Ｐ２，Ｐ３が安定した時点で，ガス循環が定常状態となったとみなせるので，ＲＦ放電を開始し，ウェハＷの処理を行う。
【００７０】
（ウェハ処理終了時）
ＲＦ放電が終了すると同時に，一次ガスＱ１＝０ｓｃｃｍとし，バルブＶ１，Ｖ２は処理室１１０内のガスを除くために開放される。同時に，バルブＶ３，Ｖ４は，循環されていたガスを配管１５２の空間に閉じ込めるために閉止される。配管１５２の空間に閉じ込められたガスは，２枚目のウェハの循環ガス安定化に使われる。
【００７１】
次いで，２枚目以降のウェハについて説明する。
（ガス導入前）
バルブＶ１，Ｖ２は開放し，バルブＶ３，Ｖ４は閉止する。このとき，循環ガスＱ２が配管１５２内に２Ｔｏｒｒあるとする。
【００７２】
（ガス導入〜安定化）
１枚目のウェハの場合と同様に，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍとする。このとき，バルブＶ１で処理室１１０内の圧力Ｐ２の調整を行い，バルブＶ３，Ｖ４は閉止し，バルブＶ２も閉止した状態を保つ。
【００７３】
ウェハ２枚目以後の安定化の際には，バッファ空間たる配管１５２にガスが封入されているので，配管１５１の空間に所定の圧力でガスを蓄積すればよい。配管１５１の空間に，（２）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝３０／５０／２００／２５ｓｃｃｍの流量で２Ｔｏｒｒのガスが蓄積される空間は，０．５秒である。この時点以降，バルブＶ３，Ｖ４を開放し，ガス循環を開始する。これと同時に，（１）Ｑ１＝Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝６／１０／４０／５ｓｃｃｍの設定に変更する。バルブＶ２は，圧力Ｐ３が所望の設定圧力になるように制御を開始する。
【００７４】
以後はウェハ１枚目と同様の工程を行う。
【００７５】
以上説明したように，バッファ空間たる配管１５２に，ウェハ処理終了と同時にガスを封入することで，ウェハ２枚目以降のガス循環の安定に至る時間の短縮化が図れる。また，一次ガスＱ１の導入を開始する時点で，使用している流量制御装置ＭＦＣの最大流量を，所定のガス流量比を保ちつつ導入すること，及び，バルブＶ２を閉止した状態に保持することで，所定のガス循環率に至る安定化時間の短縮が図れる。
【００７６】
本実施の形態では，循環ガス供給配管１５０を直接シャワーヘッド２００に連通するように構成した。そして，シャワーヘッド２００に，一次ガス供給系統（一次ガス拡散空間２２０及び一次ガス供給孔ｈ１）と，循環ガス供給系統（循環ガス拡散空間２３０及び循環ガス供給孔ｈ２）とを備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成したので，処理室１１０内で初めて一次ガスＱ１と循環ガスＱ２とを混合させることができる。このため，シャワーヘッド２００の上流側の圧力を減少させたり，ターボポンプ１２０の背圧を上昇させたりという圧力制御を行わなくても，容易に循環ガスＱ２を制御することができる。
【００７７】
さらに，循環ガス供給配管１５０には，循環ガスＱ２を一時的に貯留するためのバッファ空間を構成するバルブＶ３，Ｖ４が設けられているので，処理を終えた後に循環ガス供給配管１５０に残留している循環ガスＱ２を一時的に貯留しておき，次処理時に用いることができる。このため，循環ガス供給配管１５０に残留しているガスを排気する必要がないため，ガスの排気量を減らすことができる。また，次処理時において，ガスの使用量を低減し，また処理の初期設定に要する時間を短縮することが可能である。
【００７８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかる処理装置は，図８に示したように，一次ガスＱ１を循環ガス供給孔から供給するための第２の一次ガス用配管１４８を備え，第２の一次ガス用配管１４８に，一次ガスＱ１の流量調節手段たるバルブＶ５を備えたことを特徴としている。なお，第２の一次ガス用配管１４８及びバルブＶ５以外の構成要素については，上記第１の実施の形態と同様である。
【００７９】
本実施の形態によれば，循環ガスＱ２を使用しない処理を行う場合には，循環ガス供給孔ｈ２を一次ガスＱ１の供給孔としても利用することができる。この際，第２の一次ガス用配管１４８にバルブＶ５を備えることで，一次ガスＱ１を循環ガス供給孔ｈ２から供給する際の流量制御性を向上させることができる。このため，最初に一次ガスのみを用いた処理（一次ガスは使い捨てる）を行い，次いで，一次ガスと循環ガスを用いた処理を行うといったシーケンス処理の流量制御性を向上させることができる。
【００８０】
以下に，最初に一次ガスのみを用いた処理を行い，次いで，一次ガスと循環ガスを用いた処理を行うといったシーケンス処理の一例を説明する。
【００８１】
（第１段階）
まず，ガス流量をＮ_２／Ｏ_２＝８０／４０ｓｃｃｍとし，圧力を２０ｍＴｏｒｒとし，電力を１２０Ｗとし，３０秒間処理を行った。処理ガスに地球温暖化ガス（ＰＦＣ）が用いられておらず，処理時間が短いことから，処理ガスの循環は行わない。この際，バルブＶ５を開放することにより，一次ガスＱ１を，一次ガス供給孔ｈ１及び循環ガス供給孔ｈ２の双方から供給する。
【００８２】
（第２段階）
次いで，ガス流量をＣ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ＝１０／５０／８０ｓｃｃｍとし，圧力を６０ｍＴｏｒｒとし，電力を１５００Ｗ（ＤＲＭの標準的電力）とし，１８０秒間処理を行った。処理ガスに地球温暖化ガス（ＰＦＣ）であるＣ_４Ｆ_８が含まれており，処理時間も長いことから，処理ガスの循環を行う。この際，バルブＶ５を閉止することにより，一次ガスＱ１を一次ガス供給孔ｈ１から供給し，循環ガスＱ２を循環ガス供給孔ｈ２から供給する。
【００８３】
以上説明したように，本実施の形態によれば，循環ガスＱ２を使用しない処理を行う場合には，循環ガス供給孔ｈ２を一次ガスＱ１の供給孔としても利用することができる。この際，第２の一次ガス用配管１４８にバルブＶ５を備えることで，一次ガスＱ１を循環ガス供給孔ｈ２から供給する際の流量制御性を向上させることができる。
【００８４】
【実施例】
次に，本発明にかかる処理装置を用いた実施例について説明する。なお，本実施例は，上記実施の形態で説明した処理装置１００を用いて，（ａ）コンタクトホールの形成，（ｂ）ＳＡＣ（ＳｅｌｆＡｌｉｇｎＣｏｎｔａｃｔ）プロセス，（ｃ）ＳｉＮ：溝を形成するプロセス，のそれぞれのプロセスを実施したものであるので，上記処理装置１００及びウェハＷと略同一の機能及び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，エッチングプロセス条件は，以下で特に示さない限り，上述した実施の形態と略同一に設定されている。
【００８５】
（ａ）コンタクトホールの形成
ガス流量は，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２＝１０／５０／２００／５ｓｃｃｍである。このガス流量でのエッチング特性は，酸化膜エッチングレートが約５００ｎｍ／ｍｉｎ，マスクであるフォトレジストに対する酸化膜の選択比は，約５．５である。
約８０％循環を行って，ガス流量を調整することにより，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ_２＝５／１０／４０／５ｓｃｃｍで同等の結果が得られた。すなわち，酸化膜エッチングレート＝５００ｎｍ／ｍｉｎ，対レジスト選択比が５．５である。
【００８６】
（ｂ）ＳＡＣプロセス
Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／＝１６／３００／３８０ｓｃｃｍを，約８０％循環を行うことにより，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／＝７．５／４５／８０ｓｃｃｍを達成した。ＳｉＯ_２エッチレートは４５０ｎｍ／ｍｉｎ，対ＳｉＮ選択比は１４である。なお，図９は，上記ＳＡＣプロセスによるエッチング形状の概略を示す断面図である。
【００８７】
（ｃ）ＳｉＮ：溝を形成するプロセス
ＣＦ_４／Ａｒ／Ｏ_２＝８０／１６０／２０ｓｃｃｍを，約８０％循環を行うことにより，Ｃ_４Ｆ_８／ＣＯ／Ａｒ／＝１６／３２／１２ｓｃｃｍを達成した。ＳｉＮエッチレートは２００ｎｍ／ｍｉｎである。
【００８８】
以上のように，本実施例では，酸化膜エッチングプロセスの代表例として，Ｃ_４Ｆ_８あるいはＣＦ_４を用いたプロセスについて説明した。そして，処理条件のうち，圧力，印加パワーなど他のパラメータを変えずに，循環プロセスを用いて，ガス流量調整することで，同等のエッチング形状を達成した。すなわち，処理ガスを循環させる場合と循環させない場合とでエッチング形状を比較したが，コンタクトホールの形成，ＳＡＣプロセス，ＳｉＮ：溝を形成するプロセスのいずれの場合もエッチング形状は同等であることが分かった。
【００８９】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる処理装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の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。
【００９０】
例えば，上記実施の形態においては，循環ガスを目標流量供給した場合に，背圧がターボポンプの定格背圧以下になるように，循環ガス供給孔の孔数密度を規定したが，本発明はこれに限定されない。例えば，循環ガス供給孔の孔径を規定することにより，ターボポンプの背圧を定格背圧以下とするようにしてもよい。
【００９１】
また，上記実施の形態においては，処理後に残留した循環ガスを，ガス循環機構の一例たる循環ガス用配管１５０の一部分に貯留しておく一例につき説明したが，かかるバッファ空間は，一次ガス供給系統の側に設けられるようにしてもよい。
【００９２】
また，循環ガス供給配管に，循環ガスの濾過手段，例えばフィルタ等を設けるようにしてもよい。循環ガスに含まれる副生成物やパーティクルを除去することができるので，ガスを循環させることにより生ずる被処理体への悪影響やメンテナンスの手間等を軽減させることができる。
【００９３】
また，上記実施の形態においては，シャワーヘッド２００に一次ガスＱ１と循環ガスＱ２とを導入させる場合の一例につき説明したが，本発明にかかるシャワーヘッドの構造は，例えば，２つの処理ガス源から２種類の処理ガスを導入する処理装置においても適用可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，ガス供給機構に，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統とを備え，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成したので，処理室内で初めて一次ガスと循環ガスとを混合させることができる。このため，ガス供給機構の上流側の圧力を減少させたり，排気機構の背圧を上昇させたりという圧力制御を行わなくても，循環ガスを容易に制御することができる。また，一次ガス供給系統と循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成したので，互いのガス供給系統の影響を受けずに圧力あるいは流量を独立制御することができる。
【００９５】
また，本発明によれば，処理を終えた後に，ガス循環機構及び／または循環ガス供給系統に残留している循環ガスをバッファ空間に一時的に貯留しておき，次処理時に用いることができる。このため，循環ガス供給系統に残留しているガスを排気する必要がないため，ガスの排気量を減らすことができる。また，次処理時において，ガスの使用量を低減し，また処理の初期設定に要する時間を短縮することが可能である。
【００９６】
さらにまた，本発明によれば，循環ガスに含まれる副生成物やパーティクルを除去することができるので，ガスを循環させることにより生ずる被処理体への悪影響やメンテナンスの手間等を軽減させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる処理装置の内部構造の説明図である。
【図２】シャワーヘッドの外観を示す説明図である。
【図３】図２のシャワーヘッドのＡ−Ａ’断面図である。
【図４】図２のシャワーヘッドのガス供給孔の配置の一例を示す説明図である。
【図５】シャワーヘッドの外観を示す説明図である。
【図６】図５のシャワーヘッドのＡ−Ａ’断面図である。
【図７】図５のシャワーヘッドのガス供給孔の配置の一例を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる処理装置の内部構造の説明図である。
【図９】ＳＡＣプロセスによるエッチング形状の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１００処理装置
１１０処理室
１１５サセプタ
１２０ターボポンプ
１３０ドライポンプ
１４０ガス源
１４５一次ガス用配管
１４８第２の一次ガス用配管
１５０（１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ）循環ガス用配管
１６０マッチングボックス
１７０高周波電源（ＲＦ電源）
２００シャワーヘッド
２１０金属板
２２０一次ガス拡散空間
２３０循環ガス拡散空間
Ｑ１一次ガス
Ｑ２循環ガス
ｈ１一次ガス供給孔
ｈ２循環ガス供給孔
Ｗウェハ
ＭＦＣ流量制御装置（マスフローコントローラ）
Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３真空計
Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the dry etching technique, gases containing a large amount of fluorine atoms are used as an etching gas in order to generate reactive active species containing fluorine by plasma discharge or the like. By the way, in recent years, efforts to preserve the global environment have been promoted internationally, and measures to prevent global warming have become a major issue. Under these circumstances, it is an urgent task to reduce the amount of fluorine compounds that have been used in dry etching technology from the viewpoint of preventing global warming due to their long atmospheric life and a large global warming potential. Yes.
[0003]
As one method for reducing the exhaust amount of a processing gas containing a fluorine compound in the dry etching technique, it has been proposed to recycle the processing gas by circulating the processing gas in the processing apparatus (hereinafter referred to as this circulation). The processing gas to be made is called “circulation gas”.) That is, there has been proposed a processing apparatus including a gas circulation mechanism that returns at least a part of the exhaust gas exhausted from the processing chamber by the exhaust mechanism to the processing chamber. By reusing gas with such a gas circulation mechanism, it is possible to reduce the amount of gas exhausted and used, which not only helps prevent global warming as described above, but also reduces the cost of processing gas. Play.
[0004]
In addition, a showerhead-like gas supply mechanism has been proposed in order to uniformly supply the processing gas into the processing chamber. Such a gas supply mechanism is used in combination with the above-described gas circulation mechanism. That is, at least a part of the exhaust gas exhausted from the processing chamber by the exhaust mechanism is circulated to the showerhead-like gas supply mechanism, and the circulating gas is showered and supplied to the object to be processed in the processing chamber, thereby further reducing the processing gas. Usage efficiency can be increased.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the processing apparatus provided with the gas circulation mechanism and the gas supply mechanism described above, in order to circulate the processing gas efficiently, the pressure (back pressure) on the downstream side of the exhaust mechanism is changed to the upstream side of the gas supply mechanism. It is necessary to set it always higher than the pressure. The rated back pressure of a turbo pump normally used as an exhaust mechanism is typically 2 to 3 Torr, and is about 10 Torr with a special one. If the back pressure of the turbo pump exceeds this rated back pressure, the exhaust capacity will be extremely reduced. The gas supply mechanism is connected to a processing gas source for supplying a processing gas (hereinafter referred to as “primary gas”) supplied directly from outside the apparatus to the processing chamber. The pressure is usually 1 atm (760 Torr) or more, and even when the flow rate of the primary gas is lowered by the flow rate control device (mass flow controller) and the pressure of the piping for the primary gas is lowered, several torr to several tens of times. Up to about Torr is the limit.
[0006]
As described above, it can be said that the conventional processing apparatus is useful from the viewpoint of reducing the exhaust amount and the usage amount of the processing gas by recirculating the processing gas, but the gas circulation mechanism is sufficient. I can't say that. That is, when a circulating gas pipe is provided between the downstream side of the exhaust mechanism and the upstream side of the gas supply mechanism as in the conventional processing apparatus, the back pressure of the exhaust mechanism is about 10 Torr, and the gas supply Since the pressure on the upstream side of the mechanism can only be lowered to several Torr to several tens of Torr, there has been a problem that efficient gas circulation cannot be performed.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems of conventional processing apparatuses, and an object of the present invention is to provide a new and improved processing apparatus capable of easily controlling the circulating gas. That is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  To solve the above problems,The present inventionAccording to the present invention, the gas supply mechanism that supplies the processing gas into the processing chamber through the plurality of gas supply holes, the exhaust mechanism that exhausts the processing gas from the processing chamber, and the exhaust that is exhausted from the processing chamber by the exhaust mechanism. And a gas circulation mechanism for returning at least a part of the gas to the gas supply mechanism. The gas supply mechanism is configured to supply a primary gas supplied from a processing gas source through a plurality of primary gas supply holes. A primary gas supply system, and a circulation gas supply system for supplying at least a part of the exhaust gas into the processing chamber through a plurality of circulation gas supply holes, the primary gas supply system and the circulation gas supply system Are configured as independent systemsThe area ratio between the primary gas supply hole and the circulation gas supply hole is constant over the entire surface of the gas supply mechanism.A processing apparatus is provided.
[0009]
According to such a configuration, the gas supply mechanism includes the primary gas supply system and the circulation gas supply system, and the primary gas supply system and the circulation gas supply system are configured as independent systems. At least a part of the exhaust gas (circulation gas) can be mixed. Therefore, the circulating gas can be easily controlled without performing pressure control such as reducing the pressure upstream of the primary gas supply mechanism or increasing the back pressure of the exhaust mechanism. Further, since the primary gas supply system and the circulating gas supply system are configured as independent systems, the pressure or flow rate can be independently controlled without being affected by the mutual gas supply systems.
[0010]
Also, the conductance of the circulating gas supply system needs to be adjusted so as not to reduce the exhaust capacity of the exhaust mechanism. The exhaust capacity of the exhaust mechanism depends on the back pressure of the exhaust mechanism, but in the case of a standard exhaust mechanism used in a normal processing apparatus, the circulating gas is adjusted so that the back pressure is 3 Torr or less. The conductance of the supply system needs to be adjusted. Alternatively, if a special exhaust mechanism is used, it is necessary to adjust the back pressure to be 10 Torr or less.
[0011]
  The hole diameter and hole number density of the gas supply hole can be configured as follows.
(A) The hole diameter and hole number density are the same over the entire surface.Constant
  According to the configuration of (a), the primary gas and the circulating gas can be supplied at the same flow rate per unit area, and the supply flow rates from all the gas supply holes can be made constant. For this reason, the uniformity of the process of a to-be-processed object is securable.
[0012]
(B) The hole diameter is constant over the entire surface, and the hole number density is regulated so that the back pressure is less than the rated back pressure of the exhaust mechanism when the circulating gas is supplied at the target flow rate.Constant
(C) The hole number density is constant over the entire surface, and the hole diameter is regulated so that the back pressure is less than the rated back pressure of the exhaust mechanism when the circulating gas is supplied at the target flow rate.Constant
  According to the configurations of (b) and (c), even when the rated back pressure of the exhaust mechanism is small, the supply flow rates per unit area of the primary gas and the circulating gas can be made the same.
[0013]
  In any of the above cases,PreviousThe ratio of the number of primary gas supply holes per unit area of the gas supply mechanism and the number of circulation gas supply holes is preferably constant over the entire surface of the gas supply mechanism.
[0014]
  Furthermore,PreviousIf the conductance of the circulating gas supply system is set to be larger than the conductance of the gas supply mechanism, the circulating gas can be easily controlled.
[0015]
  further,PreviousIt is preferable that a second primary gas supply system for supplying the primary gas from the circulation gas supply hole is provided, and the second primary gas supply system is provided with a flow rate adjusting means for the primary gas. According to such a configuration, when processing without using the circulating gas is performed, the circulating gas supply hole can also be used as a primary gas supply hole. At this time, by providing the second primary gas pipe with a flow rate adjusting means, the flow rate controllability when supplying the primary gas from the circulation gas supply hole can be improved. Further, it is possible to improve flow rate controllability when performing a sequence process in which a process using only the primary gas is first performed and then a process using the primary gas and the process gas is performed.
[0016]
  further, GaA buffer space is preferably provided in the gas circulation mechanism and / or the circulation gas supply system. According to such a configuration, after finishing the processing, the circulating gas remaining in the gas circulation mechanism and / or the circulating gas supply system can be temporarily stored in the buffer space and used in the next processing. For this reason, it is not necessary to exhaust the gas remaining in the circulating gas supply system, so that the amount of gas exhaust can be reduced. In the next process, the amount of gas used can be reduced, and the time required for the initial setting of the process can be shortened.
[0017]
  further, GaThe gas circulation mechanism and / or the circulation gas supply system is preferably provided with a filtration means for circulating gas. According to such a configuration, by-products and particles contained in the circulating gas can be removed, it is possible to reduce adverse effects on the object to be processed and maintenance labor caused by circulating the gas. .
[0018]
  It is preferable that the supply speed of the primary gas from the primary gas supply hole to the processing chamber and the supply speed of the circulation gas from the circulation gas supply hole to the processing chamber are faster. For example,PreviousIt is preferable that the supply speed of the primary gas from the primary gas supply hole to the processing chamber and / or the supply speed of the circulating gas from the circulation gas supply hole to the processing chamber is 500 m / second or more. According to such a configuration, it is possible to prevent the by-products and particles generated in the processing chamber from adhering to the circulation gas supply hole, thereby reducing adverse effects on the object to be processed and maintenance work.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0020]
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described.
A processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the internal structure of the processing apparatus 100.
[0021]
(Processing device 100)
As shown in FIG. 1, the processing apparatus 100 is an example of a processing chamber 110 and a gas supply mechanism that is provided in the upper portion of the processing chamber 110 and supplies a processing gas into the processing chamber 110 through a plurality of gas supply holes. Supplied from a gas source 140, a turbo pump 120 which is an example of an exhaust mechanism for exhausting a processing gas from the inside of the processing chamber 110, a dry pump 130 which further exhausts the downstream side of the turbo pump 120 and depressurizes it. Gas circulation for returning to the shower head 200 at least a part of the exhaust gas (circulation gas) Q2 exhausted by the turbo pump 120 and the primary gas pipe 145 for supplying the processing gas (primary gas) Q1 to the shower head 200 It is mainly configured by a circulating gas pipe 150 as an example of the mechanism.
[0022]
The internal configuration of the processing apparatus 100 will be described with reference to FIG.
A primary gas pipe 145 connected to the gas source 140 includes a valve V0 and a flow rate control device (mass flow controller) MFC for controlling the flow rate of the primary gas from the gas source 140, and a vacuum gauge P0 for measuring the pressure in the pipe. And are inserted. The primary gas pipe 145 is connected to a shower head 200 provided at the upper part of the processing chamber 110.
[0023]
In the processing chamber 110, a susceptor 115 on which a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) W, which is an object to be processed, is placed. A high frequency power supply 170 is connected to the susceptor 115 via a matching box 160. Further, a vacuum gauge P2 for measuring the pressure in the processing chamber 110 is provided.
[0024]
A turbo pump 120 is provided on the exhaust side of the processing chamber 110 via a valve V 1. A valve V 2 for controlling the back pressure of the turbo pump 120 and a turbo pump 120 are provided downstream of the turbo pump 120. A vacuum gauge P3 for measuring the back pressure is provided. A dry pump 130 is provided on the downstream side of the valve V2 to further evacuate and decompress the downstream side of the turbo pump 120. One end of the circulation gas pipe 150 for circulating the circulation gas Q2 is connected between the turbo pump 120 and the valve V2, and the other end is connected to the shower head 200.
[0025]
In the circulation gas pipe 150, a valve V3 is provided on the upstream side, and a valve V4 is provided on the downstream side. A part of the circulation gas pipe 150 surrounded by the valve V3 and the valve V4 serves as a buffer space for temporarily storing the circulation gas Q2. This point will be further described later.
[0026]
The configuration of the processing apparatus 100 according to this embodiment has been described above, but this configuration is only an example. For example, the four vacuum gauges P0, P1, P2, and P3 do not necessarily need to be provided individually, and may be configured so that the pressures at the four positions can be substantially measured. In order to prevent gas leakage from the valve, a plurality of valves can be arranged in series as necessary.
[0027]
Below, the gas supply mechanism which is a characteristic component in the processing apparatus 100 concerning this Embodiment is demonstrated. In the present embodiment, a shower head 200 and a shower head 300 will be described as a configuration example of the gas supply mechanism.
[0028]
(Shower head 200)
A shower head 200 as an example of a gas supply mechanism will be described with reference to FIGS. 2 is a perspective view showing an outline of the appearance of the shower head 200, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing the arrangement of the gas supply holes.
[0029]
A shower head 200 as an example of a gas supply mechanism includes a primary gas supply system that supplies a primary gas Q1 supplied from a gas source 140 into the processing chamber 110 through a plurality of primary gas supply holes, and a plurality of circulating gases Q2 that are supplied to the shower chamber 200. A circulation gas supply system that supplies gas into the processing chamber 110 through the circulation gas supply hole is provided, and the primary gas supply system and the circulation gas supply system are configured as independent systems. Hereinafter, an example of the configuration of the shower head 200 will be described in detail.
[0030]
As shown in FIG. 2, the shower head 200 includes three electrode plates 210 (first electrode plate 210a, second electrode plate 210b, and third electrode plate 210c) made of, for example, anodized. A primary gas pipe 145 and a circulating gas pipe 150 are communicated with the uppermost first electrode plate 210a. In the illustrated example, the circulating gas pipe 150 is divided into four

pipes

150 a, 150 b, 150 c, and 150 d in order to prevent a decrease in conductance and facilitate diffusion within the showerhead 200. The pipe diameters r of the four

pipes

150a, 150b, 150c, and 150d are about half of the pipe diameter R of the circulation gas pipe 150, and the total cross-sectional area of the four

pipes

150a, 150b, 150c, and 150d is , Substantially equal to the cross-sectional area of the circulation gas pipe 150. For example, the pipe diameter R of the circulation gas pipe 150 is about 40 millimeters, and the pipe diameters r of the

pipes

150a, 150b, 150c, and 150d can be about 20 millimeters.
[0031]
In addition, the shower head 200 is preferably configured to be decomposed into simple-shaped parts in order to easily remove by-products and particles generated on the head surface and internal gas paths during processing. According to the configuration shown in FIG. 2, the three electrode plates can be disassembled and easily maintained.
[0032]
The internal configuration of the shower head 200 will be described with reference to FIG.
First, the primary gas supply system will be described.
A space between the first electrode plate 210a and the second electrode plate 210b is provided as a primary gas diffusion space 220 that communicates with the primary gas pipe 145 and diffuses the primary gas Q1. The primary gas diffusion space 220 communicates with a plurality of primary gas supply holes h1 through a passage defined by a spacer s1 in a space between the second electrode plate 210b and the third electrode plate 210c. An O-ring (sealing member) O is provided at a contact portion between the spacer s1 and the second electrode plate 210b and the third electrode plate 210c in order to prevent mixing of the primary gas Q1 and the circulating gas Q2. . The primary gas supplied from the primary gas pipe 145 is diffused by the primary gas diffusion space 220, and then showered by the plurality of primary gas supply holes h 1 and supplied to the processing chamber 110.
[0033]
Next, the circulating gas supply system will be described.
A space between the second electrode plate 210b and the third electrode plate 210c is provided as a circulation gas diffusion space 230 that communicates with the circulation gas pipe 150 (150a, 150b, 150c, 150d) and diffuses the circulation gas Q2. It has been. The circulation gas pipe 150 communicates with the circulation gas diffusion space 230 through a passage defined by the spacer s2 in the space between the first electrode plate 210a and the second electrode plate 210b. An O-ring (sealing member) O is provided at a contact portion between the spacer s2 and the first electrode plate 210a and the second electrode plate 210b in order to prevent mixing of the primary gas Q1 and the circulating gas Q2. . The circulation gas diffusion space 230 communicates with the plurality of circulation gas supply holes h2. Then, the circulation gas Q2 supplied through the circulation gas pipe 150 is diffused by the circulation gas diffusion space 230, then showered through the plurality of circulation gas supply holes h2, and supplied to the processing chamber 110.
[0034]
The primary gas supply hole h1 and the circulating gas supply hole h2 are optimally arranged by experience or simulation so that the gas introduced from the shower head 200 into the processing chamber 110 reaches the wafer W surface uniformly. It has become. FIG. 4 is an example of the arrangement of the primary gas supply holes h1 and the circulation gas supply holes h2, and is a pattern for a normal turbo pump (back pressure of about 2 to 3 mTorr).
[0035]
In FIG. 4, about 40 primary gas supply holes h1 are formed, and the diameter of each hole is about 1 mm. About 300 circulating gas supply holes h2 are formed so as to surround the primary gas supply hole h1, and the diameter of each hole is about 1 mm. As described above, in FIG. 4, the hole diameter and the hole number density of the gas supply holes are constant over the entire surface, and the hole number ratio between the primary gas supply hole h1 and the circulation gas supply hole h2 is expressed as It is the same as the target flow rate ratio. The number density of the circulation gas supply holes h2 is defined such that the back pressure is equal to or lower than the rated back pressure of the turbo pump 120 when the circulation gas Q2 is supplied at a target flow rate.
[0036]
(Shower head 300)
A shower head 300 as another example of the gas supply mechanism will be described with reference to FIGS. 5 is a schematic view showing an outline of the appearance of the shower head 300, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. Moreover, FIG. 7 is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of a gas supply hole.
[0037]
The shower head 300 as another example of the gas supply mechanism includes a primary gas supply system that supplies a primary gas Q1 supplied from a gas source 140 into the processing chamber 110 through a plurality of primary gas supply holes, and a circulating gas Q2. A circulation gas supply system that supplies the processing chamber 110 via a plurality of circulation gas supply holes is provided, and the primary gas supply system and the circulation gas supply system are configured as independent systems.
[0038]
As shown in FIG. 5, the shower head 300 includes a small first electrode plate 310a made of, for example, alumite, a large second electrode plate 310b, and a third electrode plate 310c. A primary gas pipe 145 communicates with the first electrode plate 310a. A circulation gas pipe 150 is communicated with the second electrode plate 310b. In the illustrated example, the circulation gas pipe 150 is divided into four

pipes

150a, 150b, 150c, and 150d in order to prevent a decrease in conductance and facilitate diffusion in the shower head 300. The pipe diameters r of the four

pipes

150a, 150b, 150c, and 150d are substantially equal to the pipe diameter R of the circulation gas pipe 150. For example, the pipe diameter R of the circulating gas pipe 150 is about 10 millimeters, and the pipe diameters r of the

pipes

150a, 150b, 150c, and 150d can be about 10 millimeters.
[0039]
In addition, the shower head 300 is preferably configured to be decomposed into simple-shaped parts in order to easily remove by-products and particles generated on the head surface and internal gas paths during processing. According to the configuration shown in FIG. 4, the three electrode plates can be disassembled and easily maintained.
[0040]
The internal configuration of the shower head 300 will be described with reference to FIG.
A space between the first electrode plate 310a and the second electrode plate 310b is provided as a primary gas diffusion space 320 that communicates with the primary gas pipe 145 and diffuses the primary gas Q1. Further, the space between the second electrode plate 310b and the third electrode plate 310c is provided as a circulation gas diffusion space 330 that communicates with the circulation gas pipe 150 and diffuses the circulation gas Q2. An O-ring is provided between the first electrode plate 310a and the second electrode plate 310b and between the second electrode plate 310b and the third electrode plate 310c in order to prevent leakage of the primary gas Q1 and the circulating gas Q2. (Sealing member) O is provided.
[0041]
The primary gas diffusion space 320 is communicated with the circulation gas diffusion space 330 through a passage partitioned by the second electrode plate 310b. In the circulating gas diffusion space 330, the primary gas Q1 and the circulating gas Q2 are mixed. The mixed gas Q3 of the primary gas Q1 and the circulating gas Q2 is showered from a plurality of mixed gas supply holes h3 and supplied to the processing chamber 110.
[0042]
As described above, in order to mix the processing gas before supplying the processing gas to the processing chamber 110, the back pressure of the turbo pump 150 needs to be high to some extent. That is, the shower head 300 can be used only when a turbo pump that can be operated even at high back pressure (that is, the exhaust speed does not decrease) is used.
[0043]
The mixed gas supply hole h3 has an optimal arrangement determined by experience or simulation so that the gas introduced into the processing chamber 110 from the shower head 300 reaches the wafer W surface uniformly. FIG. 7 is an example of the arrangement of the primary gas supply holes h1 and the circulation gas supply holes h2, and is a pattern for a high back pressure turbo pump (back pressure of about 10 Torr).
[0044]
In FIG. 7, about 150 mixed gas supply holes h3 are formed, and the diameter of each hole is about 1 mm. Thus, in FIG. 7, the hole diameter and hole number density of the mixed gas supply hole h3 are constant over the entire surface. The number density of the mixed gas supply holes h3 is defined so that the back pressure is equal to or lower than the rated back pressure of the turbo pump 120 when the primary gas Q1 and the circulating gas Q2 are supplied at target flow rates.
[0045]
As described above, in the shower head 300, the pipe diameter R of the circulating gas pipe 150 (= the pipe diameter r of the

pipes

150a, 150b, 150c, and 150d) is about 10 mm, and the back pressure of the turbo pump 120 is 7.7 Torr. By setting the degree, operation with a circulation rate of about 80% becomes possible. Further, unlike the shower head 200, the configuration can be simplified because the spacers S1, S2, etc. are not included.
[0046]
Next, the conductance of the circulating gas supply pipe 150 will be described. In order for the circulating gas Q2 to be easily supplied from the downstream side of the turbo pump 120 to the upstream side of the shower head 200, it is important to set the conductance of the circulating gas supply system. It is preferable that the conductance can be set sufficiently large in consideration of the performance of the turbo pump. The number and diameter of the gas supply holes of the shower head 200 or the shower head 300 described above affect the conductance of the circulation gas pipe 150 described later.
[0047]
The conductance of the circulating gas supply system is preferably larger than the conductance of the primary gas supply system. On the other hand, in consideration of the performance of the turbo pump 120, it is necessary to make adjustments so as not to reduce the exhaust capacity. For example, as an example of a turbo pump used in a dry etching apparatus, the conductance of a circulating gas supply system needs to be adjusted so that the back pressure is 3 Torr or less when a standard turbo pump is used. . Furthermore, even when a special turbo pump is used, it is preferable to adjust the back pressure to be 10 Torr or less. However, this characteristic is only an example, and it is preferable that the conductance of the circulating gas supply system is adjusted to be equal to or lower than a predetermined back pressure corresponding to the characteristic of the turbo pump used.
[0048]
In this embodiment, the conductance of the circulating gas supply system is set such that the length of the circulating gas supply pipe 150 is 3 meters and the inner diameter R is 10 millimeters (in the case of the shower head 300) or 40 millimeters (in the case of the shower head 200). The calculation was made assuming that the region is a viscous flow region (1 Torr or more). In addition, the diameter of the circulating gas blowing hole h2 is 1 millimeter, the length (width of the third electrode plate 210c) is 10 millimeters, the number of holes is 100 or 300, and the conductance is calculated with the molecular flow region (40 mTorr to 1 Torr). did. Note that the pressure in the processing chamber 110 is constant at 40 mTorr.
[0049]
Table 1 shows the relationship between the number of holes in the showerhead, the gas ejection speed, the pipe diameter, and the back pressure of the turbo pump when a standard turbo pump is used.
[0050]
[Table 1]

[0051]
In Table 1 and Table 2 described later, V1 is the flow velocity of the primary gas Q1 blown from the primary gas supply hole h1, and V2 is the flow velocity of the circulating gas Q2 blown from the circulation gas supply hole h2. C1 is the conductance of the circulation gas pipe 150, and C2 is the conductance of the circulation gas supply hole h2.
[0052]
Further, when the conductance of the circulation gas pipe 150 is C1, and the conductance of the circulation gas supply hole h2 is C2, the circulation gas pipe 150 (conductance C1) and the circulation gas supply hole h2 (conductance C2) are arranged in series. The composite conductance C is
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 = (C1 + C2) / C1 · C2
Given in.
[0053]
Table 2 shows the relationship between the number of holes in the showerhead, the gas injection speed, the pipe diameter, and the back pressure of the turbo pump when a turbo pump that can be operated at high back pressure (ie, the exhaust speed does not decrease) is used. It is a thing.
[0054]
[Table 2]

[0055]
From Tables 1 and 2, it can be seen that the following effects can be obtained by using a turbo pump that can be operated even at high back pressure.
[0056]
(1) In the A-type and C-type shower heads, the number of circulating gas supply holes h2 can be reduced. As a result, the processing cost of the shower head can be reduced.
(2) In the A-type and C-type shower heads, the number of circulating gas supply holes h2 is reduced, so that the primary gas Q1 blowing speed V1 and the circulating gas Q2 blowing speed V2 can be made substantially equal. . Thereby, the in-plane uniformity of process characteristics such as the etching rate of the wafer W can be improved.
(3) In A type and C type shower heads, the number of primary gas holes h1 and the total number of circulating gas holes h2 are equivalent to the standard shower head (ie, the type in which no gas is circulated), so The pattern can be equivalent to a standard showerhead. When using A-type and C-type shower heads, process performance equivalent to that of a standard shower head can be obtained.
(4) In the A-type and C-type shower heads, the circulation gas blowing speed V2 increases as the number of the circulation gas supply holes h2 decreases. Thereby, the accumulation of impurities on the shower can be suppressed.
(5) When A-type and B-type shower heads are used, the diameter R of the circulation pipe can be reduced. This allows small parts such as valves to be used. For this reason, it is possible to save space in view of the entire apparatus.
[0057]
As described above, in Table 2, it can be seen that Type A is the best, followed by Type B or Type C, and then Type D.
[0058]
The values in Tables 1 and 2 described above are only examples, and if the back pressure of the turbo pump 120 can be adjusted to a predetermined pressure, the flow rate of the circulating gas Q2, the inner diameter of the circulating gas pipe 150, and the circulating gas An optimal value can be appropriately used as the number of the blowout holes h2.
[0059]
Next, a circulating gas control method in the processing apparatus 100 having the above configuration will be described. As an example of the circulating gas control method, a case where the pressure in the processing chamber 110 is 40 mTorr and about 80% of the gas exhausted from the processing chamber 110 is used as the circulating gas Q2 will be described. Although it is necessary to examine in advance the relationship between the supply amount of the primary gas Q1 during processing and the opening degrees of the valves V1 and V2 before and after the turbo pump 120, here, as an example, the supply of the primary gas Q1 It is assumed that when the amount is 60 sccm (the supply amount of the circulating gas Q2 is 240 sccm), the opening degree of the valve V1 may be 30% and the opening degree of the valve V2 may be 20%.
[0060]
First, the valves V1 and V2 before and after the turbo pump 120 are opened and the valves V3 and V4 in the circulating gas pipe 150 are closed, and the inside of the processing chamber 110 is evacuated using the turbo pump 120 and the dry pump 130. To do. Next, the opening degree of the valve V1 is fixed at 30%, and the primary gas Q1 is supplied from the gas source 140 at 60 sccm. After the flow rate is stabilized by the flow rate control device MFC, the opening degree of the valve V2 is fixed to 20%. By setting the opening degree of the valve V2 to 20%, part of the processing gas discharged from the processing chamber 110 by the turbo pump 120 flows into the circulation gas pipe 150.
[0061]
Next, the valves V3 and V4 in the circulating gas pipe 150 are opened. By opening the valves V3 and V4, a part of the processing gas flowing into the circulation gas pipe 150 flows into the shower head 200 again as the circulation gas Q2. When the flow rate of the circulating gas Q2 is stabilized at about 240 msccm, the pressure P2 in the processing chamber 110 is about 40 mTorr. Processing is started in this state.
[0062]
When the processing is completed, the valve V0 in the primary gas supply pipe 145 and the valves V3 and V4 in the circulating gas supply pipe 150 are closed simultaneously. The processing gas Q2 remaining in a part of the circulating gas supply pipe 150 surrounded by the valves V3 and V4 when the valves V3 and V4 are closed is used in the next processing. For example, when the diameter of the circulating gas supply pipe 150 is 40 millimeters, the length is 3 meters, and the gas pressure is 1 Torr, the amount of residual gas between the valves V3 and V4 is 3.8 Torr · l (5.0 scc). By using this residual gas at the next processing, the initialization at the next processing can be shortened by about 5 seconds. Next, the valves V1 and V2 are completely opened.
[0063]
A sequence for shortening the time until the circulation is stabilized by using the buffer space will be described. For convenience of explanation, the circulating gas introduction pipe 150 will be described by dividing it into

pipe parts

151, 152, and 153. That is, the pipe 151 is a space surrounded by the turbo pump downstream pipe and the valves V2 and V3, and has a volume of about 1000 cc.
The processing of the wafer W will be described separately for the first wafer and the second and subsequent wafers.
[0064]
Taking contact hole formation as an example, the processing conditions are:
C without circulation₄F₈/ CO / Ar / O₂= 10/50/200/5 sccm. In case of 80% circulation, C₄F₈/ CO / Ar / O₂= 6/10/40/5 sccm.
[0065]
First, the first wafer will be described.
(Before gas introduction)
Valve V4 is closed and valves V1, V2 and V3 are opened. At this time, the pressure in the processing chamber 110 and the area of the pipe 153 is 10 by the exhaust capacity of the turbo pump 120 and the dry pump 130.^-6Exhaust to about Torr. The downstream side of the turbo pump 120 and the flow areas of the

pipes

151 and 152 are exhausted only by the exhaust capability of the dry pump 130.
[0066]
(Gas introduction to stabilization)
The amount of primary gas Q1 introduced when processing gas is circulated 80% is: (1) Q1 = C₄F₈/ CO / Ar / O2 = 6/10/40/5 sccm. The maximum flow rate of the flow rate control device MFC is allowed to flow while maintaining the flow rate of the primary gas Q1 until the pressure of the area of the

pipes

151 and 152 sufficiently increases (for example, 2 Torr). That is, (2) Q1 = C₄F₈/ CO / Ar / O2 = 30/50/200/25 sccm. At this time, the pressure P2 in the processing chamber 110 is adjusted by the valve V1, the valves V2 and V4 are closed, and the valve V3 is kept open.
[0067]
The time required for the space (volume approximately 3800 cc) of the

pipes

151 and 152 to reach 2 torr equal to the pressure P3 is (1) Q1 = C₄F₈When / CO / Ar / O2 = 6/10/40/5 sccm (total 61 sccm), 12.5 seconds, (2) Q1 = C₄F₈When / CO / Ar / O2 = 30/50/200/25 sccm (total 305 sccm), it is 2.5 seconds.
[0068]
Therefore, (2) Q1 = C₄F₈After increasing the pressure of the pipes 151 and 152 (for example, up to 2 Torr) at a flow rate of / CO / Ar / O2 = 30/50/200/25 sccm, the valve V4 is opened and circulation is started. At the same time, the primary gas Q1 is changed to (1) Q1 = C₄F₈Change the setting to a flow rate of / CO / Ar / O2 = 6/10/40/5 sccm, and control the valve V2 so that the pressure P3 becomes a value that gives the desired flow rate of the circulating gas Q2 (circulation rate 80%). Start.
[0069]
After that, when the flow rate of the primary gas Q1 is stabilized and the pressures P2 and P3 are stabilized, it can be considered that the gas circulation is in a steady state. Therefore, RF discharge is started and the wafer W is processed.
[0070]
(At the end of wafer processing)
Simultaneously with the end of the RF discharge, the primary gas Q1 = 0 sccm, and the valves V1, V2 are opened to remove the gas in the processing chamber 110. At the same time, the valves V3 and V4 are closed to confine the circulated gas in the space of the pipe 152. The gas confined in the space of the pipe 152 is used for stabilizing the circulating gas of the second wafer.
[0071]
Next, the second and subsequent wafers will be described.
(Before gas introduction)
Valves V1 and V2 are opened, and valves V3 and V4 are closed. At this time, it is assumed that the circulating gas Q2 is 2 Torr in the pipe 152.
[0072]
(Gas introduction to stabilization)
As in the case of the first wafer, (2) Q1 = C₄F₈/ CO / Ar / O2 = 30/50/200/25 sccm. At this time, the pressure P2 in the processing chamber 110 is adjusted by the valve V1, the valves V3 and V4 are closed, and the valve V2 is also closed.
[0073]
At the time of stabilization after the second wafer, the gas is sealed in the pipe 152 serving as the buffer space. Therefore, the gas may be accumulated in the space of the pipe 151 at a predetermined pressure. In the space of the pipe 151, (2) Q1 = C₄F₈A space in which 2 Torr of gas is accumulated at a flow rate of / CO / Ar / O2 = 30/50/200/25 sccm is 0.5 seconds. After this time, the valves V3 and V4 are opened and gas circulation is started. At the same time, (1) Q1 = C₄F₈Change to the setting of / CO / Ar / O2 = 6/10/40/5 sccm. The valve V2 starts control so that the pressure P3 becomes a desired set pressure.
[0074]
Thereafter, the same process as that for the first wafer is performed.
[0075]
As described above, the gas 152 is sealed in the pipe 152 serving as the buffer space at the same time as the wafer processing is completed, so that the time required to stabilize the gas circulation after the second wafer can be shortened. In addition, when the introduction of the primary gas Q1 is started, the maximum flow rate of the used flow rate control device MFC is introduced while maintaining a predetermined gas flow rate ratio, and the valve V2 is kept closed. Thus, the stabilization time to reach a predetermined gas circulation rate can be shortened.
[0076]
In the present embodiment, the circulating gas supply pipe 150 is configured to communicate with the shower head 200 directly. The shower head 200 is provided with a primary gas supply system (primary gas diffusion space 220 and primary gas supply hole h1) and a circulation gas supply system (circulation gas diffusion space 230 and circulation gas supply hole h2). Since the system and the circulating gas supply system are configured as independent systems, the primary gas Q1 and the circulating gas Q2 can be mixed for the first time in the processing chamber 110. Therefore, the circulating gas Q2 can be easily controlled without performing pressure control such as reducing the pressure upstream of the shower head 200 or increasing the back pressure of the turbo pump 120.
[0077]
Further, since the circulation gas supply pipe 150 is provided with valves V3 and V4 that constitute a buffer space for temporarily storing the circulation gas Q2, it remains in the circulation gas supply pipe 150 after the processing is completed. The circulating gas Q2 can be temporarily stored and used during the next processing. For this reason, it is not necessary to exhaust the gas remaining in the circulating gas supply pipe 150, so that the amount of gas exhaust can be reduced. In the next process, the amount of gas used can be reduced, and the time required for the initial setting of the process can be shortened.
[0078]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 8, the processing apparatus according to the present embodiment includes a second primary gas pipe 148 for supplying the primary gas Q1 from the circulation gas supply hole, and the second primary gas pipe 148. Further, a valve V5 serving as a flow rate adjusting means for the primary gas Q1 is provided. The constituent elements other than the second primary gas pipe 148 and the valve V5 are the same as those in the first embodiment.
[0079]
According to the present embodiment, when processing without using the circulating gas Q2, the circulating gas supply hole h2 can be used as the primary gas Q1 supply hole. At this time, by providing the second primary gas pipe 148 with the valve V5, it is possible to improve flow rate controllability when the primary gas Q1 is supplied from the circulation gas supply hole h2. For this reason, it is possible to improve the flow rate controllability of the sequence process in which the process using only the primary gas is first performed (the primary gas is disposable) and then the process using the primary gas and the circulating gas is performed.
[0080]
Hereinafter, an example of a sequence process in which a process using only the primary gas is performed first and then a process using the primary gas and the circulating gas is performed will be described.
[0081]
(First stage)
First, the gas flow rate is N₂/ O₂= 80/40 sccm, the pressure was 20 mTorr, the power was 120 W, and the treatment was performed for 30 seconds. Since no global warming gas (PFC) is used as the processing gas and the processing time is short, the processing gas is not circulated. At this time, the primary gas Q1 is supplied from both the primary gas supply hole h1 and the circulation gas supply hole h2 by opening the valve V5.
[0082]
(Second stage)
Next, let the gas flow rate be C₄F₈/ CO / Ar = 10/50/80 sccm, the pressure was 60 mTorr, the power was 1500 W (DRM standard power), and the treatment was performed for 180 seconds. C as a global warming gas (PFC)₄F₈Since the processing time is long, the processing gas is circulated. At this time, by closing the valve V5, the primary gas Q1 is supplied from the primary gas supply hole h1, and the circulation gas Q2 is supplied from the circulation gas supply hole h2.
[0083]
As described above, according to the present embodiment, when performing processing without using the circulation gas Q2, the circulation gas supply hole h2 can be used as the supply hole for the primary gas Q1. At this time, by providing the second primary gas pipe 148 with the valve V5, it is possible to improve flow rate controllability when the primary gas Q1 is supplied from the circulation gas supply hole h2.
[0084]
【Example】
Next, an embodiment using the processing apparatus according to the present invention will be described. In this example, (a) contact hole formation, (b) SAC (Self Align Contact) process, and (c) SiN: groove formation process using the processing apparatus 100 described in the above embodiment. The components having substantially the same functions and configurations as the processing apparatus 100 and the wafer W are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Etching process conditions are set to be substantially the same as those in the above-described embodiment unless otherwise specified.
[0085]
(A) Contact hole formation
The gas flow rate is C₄F₈/ CO / Ar / O₂= 10/50/200/5 sccm. As for the etching characteristics at this gas flow rate, the oxide film etching rate is about 500 nm / min, and the selectivity of the oxide film to the photoresist as a mask is about 5.5.
By adjusting the gas flow rate by circulating about 80%, C₄F₈/ CO / Ar / O₂= 5/10/40/5 sccm. Similar results were obtained. That is, the oxide film etching rate = 500 nm / min and the resist selectivity is 5.5.
[0086]
(B) SAC process
C₄F₈/ CO / Ar / = 16/300/380 sccm, by circulating about 80%, C₄F₈/CO/Ar/=7.5/45/80 sccm was achieved. SiO₂The etch rate is 450 nm / min, and the SiN selectivity is 14. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an etching shape by the SAC process.
[0087]
(C) SiN: process for forming grooves
CF₄/ Ar / O₂= 80/160/20 sccm, by circulating about 80%, C₄F₈/ CO / Ar / = 16/32/12 sccm was achieved. The SiN etch rate is 200 nm / min.
[0088]
As described above, in this embodiment, as a representative example of the oxide film etching process, C₄F₈Or CF₄The process using was explained. In addition, the same etching shape was achieved by adjusting the gas flow rate using a circulation process without changing other parameters such as pressure and applied power among the processing conditions. That is, the etching shapes were compared between the case where the processing gas was circulated and the case where the processing gas was not circulated, but it was found that the etching shapes were the same in any of the contact hole formation, the SAC process, and the SiN: groove formation process. It was.
[0089]
The preferred embodiments of the processing apparatus according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.
[0090]
For example, in the above embodiment, the number density of the circulation gas supply holes is defined so that the back pressure is less than the rated back pressure of the turbo pump when the circulation gas is supplied at the target flow rate. It is not limited to this. For example, the back pressure of the turbo pump may be made equal to or lower than the rated back pressure by defining the diameter of the circulation gas supply hole.
[0091]
In the above embodiment, an example in which the circulating gas remaining after the processing is stored in a part of the circulating gas pipe 150, which is an example of a gas circulation mechanism, has been described. However, the buffer space has a primary gas supply system. It may be provided on the side.
[0092]
Further, circulating gas filtering means such as a filter may be provided in the circulating gas supply pipe. By-products and particles contained in the circulating gas can be removed, adverse effects on the target object caused by circulating the gas, maintenance work, and the like can be reduced.
[0093]
Further, in the above embodiment, an example in which the primary gas Q1 and the circulating gas Q2 are introduced into the shower head 200 has been described. However, the structure of the shower head according to the present invention is, for example, from two processing gas sources. The present invention can also be applied to a processing apparatus that introduces two types of processing gases.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the gas supply mechanism includes the primary gas supply system and the circulation gas supply system, and the primary gas supply system and the circulation gas supply system are configured as independent systems. The primary gas and circulating gas can be mixed for the first time in the room. Therefore, it is possible to easily control the circulating gas without performing pressure control such as reducing the pressure upstream of the gas supply mechanism or increasing the back pressure of the exhaust mechanism. Further, since the primary gas supply system and the circulating gas supply system are configured as independent systems, the pressure or flow rate can be independently controlled without being affected by the mutual gas supply systems.
[0095]
Further, according to the present invention, after the processing is completed, the circulating gas remaining in the gas circulation mechanism and / or the circulating gas supply system can be temporarily stored in the buffer space and used in the next processing. . For this reason, it is not necessary to exhaust the gas remaining in the circulating gas supply system, so that the amount of gas exhaust can be reduced. In the next process, the amount of gas used can be reduced, and the time required for the initial setting of the process can be shortened.
[0096]
Furthermore, according to the present invention, since by-products and particles contained in the circulating gas can be removed, it is possible to reduce adverse effects on the object to be processed and maintenance labor caused by circulating the gas. Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an internal structure of a processing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view showing an appearance of a shower head.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the shower head of FIG.
4 is an explanatory view showing an example of an arrangement of gas supply holes of the shower head of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an appearance of a shower head.
6 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the shower head of FIG. 5;
7 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of gas supply holes in the shower head of FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an internal structure of a processing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an etching shape by a SAC process.
[Explanation of symbols]
100 processing equipment
110 treatment room
115 Susceptor
120 turbo pump
130 Dry pump
140 Gas source
145 Primary gas piping
148 Second piping for primary gas
150 (150a, 150b, 150c, 150d) Circulating gas piping
160 Matching box
170 High frequency power supply (RF power supply)
200 shower head
210 Metal plate
220 Primary gas diffusion space
230 Circulating gas diffusion space
Q1 Primary gas
Q2 Circulating gas
h1 Primary gas supply hole
h2 Circulating gas supply hole
W wafer
MFC flow controller (mass flow controller)
P0, P1, P2, P3 Vacuum gauge
V0, V1, V2, V3, V4, V5 valves

Claims

処理ガスを複数のガス供給孔を介して処理室内に供給するガス供給機構と，前記処理室内から処理ガスを排気する排気機構と，前記排気機構により前記処理室内から排気された排気ガスの少なくとも一部を前記ガス供給機構に戻すガス循環機構とを備えた処理装置において：
前記ガス供給機構は，処理ガス源から供給される一次ガスを複数の一次ガス供給孔を介して処理室内に供給する一次ガス供給系統と，前記排気ガスの少なくとも一部を複数の循環ガス供給孔を介して処理室内に供給する循環ガス供給系統とを備え，前記一次ガス供給系統と前記循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成され，
さらに，前記一次ガスを前記循環ガス供給孔から供給するための第２の一次ガス供給系統を備え，前記第２の一次ガス供給系統には，前記一次ガスの流量調節手段が備えられることを特徴とする，処理装置。At least one of a gas supply mechanism for supplying the processing gas into the processing chamber through a plurality of gas supply holes, an exhaust mechanism for exhausting the processing gas from the processing chamber, and an exhaust gas exhausted from the processing chamber by the exhaust mechanism. In a processing apparatus comprising a gas circulation mechanism for returning the part to the gas supply mechanism:
The gas supply mechanism includes a primary gas supply system that supplies a primary gas supplied from a processing gas source into a processing chamber via a plurality of primary gas supply holes, and at least a part of the exhaust gas is a plurality of circulating gas supply holes. A circulating gas supply system that supplies the processing chamber through the primary gas supply system and the circulating gas supply system are configured as independent systems,
Furthermore, a second primary gas supply system for supplying the primary gas from the circulation gas supply hole is provided, and the second primary gas supply system is provided with a flow rate adjusting means for the primary gas. And processing equipment.

前記一次ガス供給孔と前記循環ガス供給孔の供給孔の面積比は，前記ガス供給機構の全面で一定であることを特徴とする，請求項１に記載の処理装置。The area ratio of the supply holes of the primary gas supply hole and the circulating gas supply holes, characterized in that it is a constant over the entire surface of the gas supply mechanism, the processing apparatus according to claim 1.

前記一次ガス供給系統には一次ガス拡散空間が形成され，前記循環ガス供給系統には循環ガス拡散空間が形成されることを特徴とする，請求項１に記載の処理装置。The formed primary gas diffusion space in the primary gas supply system, wherein the circulating gas supply system, characterized in that the circulating gas diffusion space is formed, the processing apparatus according to claim 1.

前記循環ガス供給孔の面積は，前記一次ガス供給孔の面積より大きいことを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の処理装置。The area of the circulating gas supply holes may be greater than the area of the primary gas supply holes, the processing apparatus according to claim 1.

前記ガス供給孔の孔径は全面で一定であり，前記循環ガス供給孔の数は前記一次ガス供給孔の数より多いことを特徴とする，請求項４に記載の処理装置。The processing apparatus according to claim 4 , wherein a hole diameter of the gas supply hole is constant over the entire surface, and the number of the circulation gas supply holes is larger than the number of the primary gas supply holes.

前記循環ガス供給孔は，前記一次ガス供給孔を囲んで形成されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の処理装置。The circulation gas feed holes, characterized in that it is formed surrounding the primary gas supply holes, the processing apparatus according to claim 1.

前記循環ガスを目標流量供給した場合に，背圧が前記排気機構の定格背圧以下になるように前記循環ガス供給孔の面積を規定することを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の処理装置。When said circulating gas target flow supply back pressure is equal to or defining the area of the circulating gas supply holes such that under rated back pressure of the exhaust mechanism, any one of claims 1 to 6 The processing apparatus as described in.

前記ガス循環機構及び／または前記循環ガス供給系統にはバッファ空間が設けられることを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の処理装置。Wherein the gas circulation mechanism and / or the circulation gas supply line, characterized in that the buffer space is provided, the processing apparatus according to claim 1.

前記ガス循環機構及び／または前記循環ガス供給系統には前記循環ガスの濾過手段が設けられることを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の処理装置。The processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the gas circulation mechanism and / or the circulation gas supply system is provided with a filtration means for the circulation gas.

前記一次ガス供給孔から前記処理室への前記一次ガスの供給速度及び／または前記循環ガス供給孔から前記処理室への前記循環ガスの供給速度は，５００ｍ／秒以上であることを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載の処理装置。The supply speed of the primary gas from the primary gas supply hole to the processing chamber and / or the supply speed of the circulation gas from the circulation gas supply hole to the processing chamber is 500 m / second or more. the processing apparatus according to any one of claims 1 to 9.

処理ガスを複数のガス供給孔を介して処理室内に供給するガス供給機構と，前記処理室内から処理ガスを排気する排気機構と，前記排気機構により前記処理室内から排気された排気ガスの少なくとも一部を前記ガス供給機構に戻すガス循環機構とを備え，
前記ガス供給機構は，処理ガス源から供給される一次ガスを複数の一次ガス供給孔を介して処理室内に供給する一次ガス供給系統と，前記排気ガスの少なくとも一部を複数の循環ガス供給孔を介して処理室内に供給する循環ガス供給系統とを備え，前記一次ガス供給系統と前記循環ガス供給系統は相互に独立系統として構成され，
さらに，前記一次ガスを前記循環ガス供給孔から供給するための第２の一次ガス供給系統を備え，前記第２の一次ガス供給系統には，前記一次ガスの流量調節手段が備えられることを特徴とする，処理装置を使用する，被処理体の処理方法であって，
前記一次ガスを前記一次ガス供給孔と前記循環ガス供給孔の両方から供給する工程と，
前記一次ガスを前記一次ガス供給孔から供給し，前記循環ガスを前記循環ガス供給孔から供給する工程と，
を有することを特徴とする，被処理体の処理方法。At least one of a gas supply mechanism for supplying the processing gas into the processing chamber through a plurality of gas supply holes, an exhaust mechanism for exhausting the processing gas from the processing chamber, and an exhaust gas exhausted from the processing chamber by the exhaust mechanism. A gas circulation mechanism for returning the part to the gas supply mechanism,
The gas supply mechanism includes a primary gas supply system that supplies a primary gas supplied from a processing gas source into a processing chamber via a plurality of primary gas supply holes, and at least a part of the exhaust gas is a plurality of circulating gas supply holes. A circulating gas supply system that supplies the processing chamber through the primary gas supply system and the circulating gas supply system are configured as independent systems,
Furthermore, a second primary gas supply system for supplying the primary gas from the circulation gas supply hole is provided, and the second primary gas supply system is provided with a flow rate adjusting means for the primary gas. A processing method of an object to be processed using a processing device,
Supplying the primary gas from both the primary gas supply hole and the circulation gas supply hole;
Supplying the primary gas from the primary gas supply hole and supplying the circulation gas from the circulation gas supply hole;
A method for processing an object to be processed, comprising:

最初に前記一次ガスのみを供給して前記排気ガスを供給しないで処理を行い，次いで，前記一次ガスと前記循環ガスとを供給して処理を行うことを特徴とする，請求項１１に記載の被処理体の処理方法。The process according to claim 11 , wherein the process is performed by first supplying only the primary gas without supplying the exhaust gas, and then performing the process by supplying the primary gas and the circulation gas. A processing method of an object to be processed.

前記一次ガスと前記循環ガスとを供給して処理を行う工程では，前記循環ガスの供給流量は前記一次ガスの供給流量より多いことを特徴とする，請求項１２に記載の被処理体の処理方法。The process of an object to be processed according to claim 12 , wherein in the process of supplying the primary gas and the circulation gas and performing the treatment, the supply flow rate of the circulation gas is larger than the supply flow rate of the primary gas. Method.