气体供给系统、等离子体处理装置以及气体供给系统的控制方法与流程

本公开涉及一种气体供给系统、等离子体处理装置以及气体供给系统的控制方法。

背景技术：

例如，在专利文献1中公开了以下内容：通过分隔壁将喷淋头内的气体扩散室划分为多个空间，设置与各空间连通的分配管以及用于将相邻的分配管彼此之间进行开闭的阀，通过阀的开闭来切换向各空间供给的处理气体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-114275号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本公开提供一种稳定且迅速地切换处理气体的技术。

用于解决问题的方案

本公开的一个方式的气体供给系统具有气体喷出部、第一气体供给管、第二气体供给管、第一气体排气管、第二气体排气管、第一供给切换阀、第二供给切换阀、第一排气切换阀以及第二排气切换阀。另外，气体供给系统具有控制部。气体喷出部与载置被处理体的载置台相向地配置，从形成于与载置台相向的相向面的多个喷出口喷出所要供给的气体。第一气体供给管连接于气体喷出部，用于供给第一处理气体。第二气体供给管连接于气体喷出部，用于供给第二处理气体。第一气体排气管是从第一气体供给管分支出的，用于将在第一气体供给管中流动的第一处理气体向排气机构排出。第二气体排气管是从第二气体供给管分支出的，用于将在第二气体供给管中流动的第二处理气体向排气机构排出。第一供给切换阀设置于第一气体供给管的、比第一气体排气管的分支点靠下游侧的位置，用于对第一气体供给管的开闭状态进行切换。第二供给切换阀设置于第二气体供给管的、比第二气体排气管的分支点靠下游侧的位置，用于对第二气体供给管的开闭状态进行切换。第一排气切换阀用于对第一气体排气管的开闭状态进行切换。第二排气切换阀用于对第二气体排气管的开闭状态进行切换。在要将向气体喷出部供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，控制部将第一供给切换阀和第二排气切换阀控制为打开状态，并将第二供给切换阀和第一排气切换阀控制为关闭状态。之后，控制部将第二供给切换阀和第一排气切换阀控制为打开状态，并将第一供给切换阀和第二排气切换阀控制为关闭状态。另外，在要将向气体喷出部供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体的情况下，控制部将第二供给切换阀和第一排气切换阀控制为打开状态，并将第一供给切换阀和第二排气切换阀控制为关闭状态。之后，控制部将第一供给切换阀和第二排气切换阀控制为打开状态，并将第二供给切换阀和第一排气切换阀控制为关闭状态。

发明的效果

根据本公开，能够稳定且迅速地切换处理气体。

附图说明

图1是概要性地示出实施方式所涉及的等离子体处理装置的截面的一例的图。

图2是示出实施方式所涉及的气体供给系统的概要结构的一例的图。

图3是示出实施方式所涉及的原子层蚀刻的概要工序的一例的图。

图4是示出实施方式所涉及的气体供给系统供给处理气体的供给路径的概要结构的一例的图。

图5是示出实施方式所涉及的处理气体的比率的一例的图。

图6是说明实施方式所涉及的处理气体的分流控制的一例的图。

图7是示出实施方式所涉及的气体的压力与流量之间的关系的一例的图。

图8a是说明实施方式所涉及的气体供给系统的切换的图。

图8b是说明实施方式所涉及的气体供给系统的切换的图。

图9a是说明处理气体的逆流的图。

图9b是说明处理气体的逆流的图。

图9c是说明处理气体的逆流的图。

图10a是说明实施方式所涉及的气体供给系统的切换的压力控制的一例的图。

图10b是说明实施方式所涉及的气体供给系统的切换的压力控制的一例的图。

图11是说明实施方式所涉及的气体供给系统的切换的压力控制的一例的图。

图12a是说明实施方式所涉及的气体供给系统的控制方法的控制的流程的一例的图。

图12b是说明实施方式所涉及的气体供给系统的控制方法的控制的流程的一例的图。

图12c是说明实施方式所涉及的气体供给系统的控制方法的控制的流程的一例的图。

图12d是说明实施方式所涉及的气体供给系统的控制方法的控制的流程的一例的图。

图12e是说明实施方式所涉及的气体供给系统的控制方法的控制的流程的一例的图。

图12f是说明实施方式所涉及的气体供给系统的控制方法的控制的流程的一例的图。

图12g是说明实施方式所涉及的气体供给系统的控制方法的控制的流程的一例的图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本申请公开的气体供给系统、等离子体处理装置以及气体供给系统的控制方法的实施方式。此外，并不是通过本实施方式来限定所公开的气体供给系统、等离子体处理装置以及气体供给系统的控制方法。

另外，在进行等离子体处理的等离子体处理装置中，有时在多个处理气体之间进行切换来进行等离子体处理。例如，作为蚀刻的方法的一种，已知以原子层为单位对蚀刻的对象膜进行蚀刻的原子层蚀刻(ale：atomiclayeretching)法。在原子层蚀刻中，利用等离子体，重复进行使基于第一处理气体的吸附物吸附在蚀刻对象膜上的工序以及利用第二处理气体使吸附物活化的工序，由此对蚀刻对象膜进行蚀刻。

在像这样在多个处理气体之间进行切换来进行等离子体处理的等离子体处理装置中，期待稳定且迅速地切换处理气体。

[等离子体处理装置的结构]

说明实施方式所涉及的等离子体处理装置10。图1是概要性地示出实施方式所涉及的等离子体处理装置的截面的一例的图。图1所示的等离子体处理装置10是电容耦合型平行平板的等离子体蚀刻装置。等离子体处理装置10具备大致圆筒状的处理容器12。

在处理容器12内设置有载置台16。载置台16包括支承构件18和基台20。支承构件18的上表面被设为载置作为等离子体处理的对象的被处理体的载置面。在本实施方式中，将成为等离子体蚀刻的对象的晶圆w作为被处理体载置于支承构件18的上表面。基台20具有大致圆盘形状，其主要部分例如由铝之类的导电性的金属构成。基台20构成了下部电极。基台20被支承部14支承。支承部14是从处理容器12的底部延伸的圆筒状的构件。

在基台20经由匹配器mu1电连接有第一高频电源hfs。第一高频电源hfs是产生等离子体生成用的高频电力的电源，产生27mhz～100mhz的频率的高频电力，在一例中，产生40mhz的高频电力。匹配器mu1具有用于使第一高频电源hfs的输出阻抗与负载侧(基台20侧)的输入阻抗匹配的电路。

另外，在基台20经由匹配器mu2电连接有第二高频电源lfs。第二高频电源lfs产生用于向晶圆w吸引离子的高频电力(高频偏置电力)后将该高频偏置电力供给到基台20。高频偏置电力的频率为400khz～13.56mhz的范围内的频率，在一例中，为3mhz。匹配器mu2具有用于使第二高频电源lfs的输出阻抗与负载侧(基台20侧)的输入阻抗匹配的电路。

在基台20上设置有支承构件18。支承构件18例如是静电吸盘。支承构件18通过库仑力等静电力吸附晶圆w，来保持该晶圆w。支承构件18在陶瓷制的主体部内具有静电吸附用的电极e1。在电极e1经由开关sw1电连接有直流电源22。此外，支承构件18也可以为了对晶圆w的温度进行控制而设置加热器。

在基台20的上表面的上方且在支承构件18的周围设置有聚流环fr。聚流环fr是为了提高等离子体处理的均匀性而设置的。聚流环fr由根据所要执行的等离子体处理而适当选择的材料构成，例如，能够由硅或石英构成。

在基台20的内部形成有制冷剂流路24。从设置于处理容器12的外部的冷却单元经由配管26a向制冷剂流路24供给制冷剂。供给到制冷剂流路24的制冷剂经由配管26b返回到冷却单元。

在处理容器12内设置有上部电极30，该上部电极30兼用作朝向晶圆w喷出气体的喷淋头。在本实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，上部电极30对应于气体喷出部。上部电极30在载置台16的上方与基台20相向地配置，基台20与上部电极30相互大致平行地设置。上部电极30与下部电极le之间是生成用于对晶圆w进行等离子体处理的等离子体的处理空间s。

上部电极30借助绝缘性屏蔽构件32被支承于处理容器12的上部。上部电极30能够包括电极板34和电极支承体36。电极板34面向处理空间s。在电极板34设置有多个气体喷出孔34a。

电极支承体36例如由铝之类的导电性材料构成，装卸自如地支承电极板34。电极支承体36也可以具有水冷构造。在电极支承体36的内部设置有由圆板状的空间构成的气体扩散室37。气体扩散室37被分隔为多个空间。例如，气体扩散室37设置有环状的分隔壁构件38。在本实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，通过分隔壁构件38将气体扩散室37在径向上分隔为多个空间。例如，气体扩散室37被与晶圆w的中央部分即中央部、周边部分即边缘部、最外层部分即最边缘部相对应地划分为气体扩散室37c、气体扩散室37e以及气体扩散室37v这三个区。此外，划分气体扩散室37的区数不限于3个，既可以是2个，也可以是4个以上。气体扩散室37c是圆板状的空间。气体扩散室37e是包围气体扩散室37c的环状的空间。气体扩散室37v是包围气体扩散室37e的环状的空间。分别与气体喷出孔34a连通的多个气体流通孔36b从气体扩散室37c、气体扩散室37e、气体扩散室37v分别向下方延伸。

在等离子体处理装置10中设置有供给等离子体处理中用到的各种气体的气体箱40。另外，在电极支承体36连接有将从气体箱40供给的气体分别向气体扩散室37c、37e、37v供给的气体供给系统110。气体供给系统110的详情后述。

供给到气体扩散室37c、37e、37v的气体经由气体流通孔36b和气体喷出孔34a向处理空间s喷出。等离子体处理装置10通过对气体箱40和气体供给系统110进行控制，能够对从气体扩散室37c、37e、37v的气体喷出孔34a向处理空间s喷出的处理气体的流量单独地进行控制。

在处理容器12的底部侧，在支承部14与处理容器12的内壁之间设置有排气板48。排气板48例如是通过在铝材上包覆y2o3等陶瓷而构成的。处理容器12在排气板48的下方设置有排气口12e。在排气口12e经由排气管52连接有排气装置50。排气装置50具有涡轮分子泵等真空泵，能够将处理容器12内减压至期望的真空度。另外，处理容器12在侧壁设置有晶圆w的搬入搬出口12g。搬入搬出口12g能够通过闸阀54而开闭。

如上述那样构成的等离子体处理装置10的动作通过控制部100而被进行综合控制。控制部100例如是计算机，对等离子体处理装置10的各部进行控制。等离子体处理装置10的动作通过控制部100而被进行综合控制。

控制部100具备cpu，并具有对等离子体处理装置10的各部进行控制的工艺控制器101、用户接口102以及存储部103。

用户接口102由工序管理者为了对等离子体处理装置10进行管理而进行命令的输入操作的键盘、将等离子体处理装置10的工作状况可视化地显示的显示器等构成。

在存储部103中保存有制程，该制程中存储有用于通过工艺控制器101的控制来实现由等离子体处理装置10执行的各种处理的控制程序(软件)、处理条件数据等。而且，工艺控制器101根据来自用户接口102的指示等，从存储部103调用任意的制程并执行该制程，由此在工艺控制器101的控制下进行等离子体处理装置10中的期望的处理。例如，工艺控制器101控制等离子体处理装置10的各部，使得执行后述的气体供给系统110的控制方法。此外，关于控制程序、处理条件数据等制程，也可以利用被保存在计算机可读的计算机记录介质(例如，硬盘、cd、软盘、半导体存储器等)等中的状态的制程。另外，还可以从其它装置例如经由专用线路随时传送，从而在线利用控制程序、处理条件数据等制程。

接着，说明实施方式所涉及的气体供给系统的结构。图2是示出实施方式所涉及的气体供给系统的概要结构的一例的图。此外，在图2的例子中，简化地示出设置于上部电极30的气体扩散室37c、37e、37v。

气体箱40具有气体源组41，该气体源组41具备在等离子体蚀刻等等离子体处理中用到的多个种类的气体源。气体箱40针对气体源组41的多个气体源分别具备阀、未图示的流量控制器等，根据等离子体处理来供给1种处理气体或将多个种类的气体混合的处理气体。

气体供给系统110将从气体箱40供给的处理气体分配地供给到气体扩散室37c、37e、37v。

另外，在等离子体处理装置10中，有时在多个处理气体之间进行切换来进行等离子体处理。例如，在原子层蚀刻中，利用等离子体，重复进行使基于第一处理气体的吸附物吸附在蚀刻对象膜上的工序以及利用第二处理气体使吸附物活化的工序，由此对晶圆w进行蚀刻。

图3是示出实施方式所涉及的原子层蚀刻的概要工序的一例的图。例如，在a工艺中，使基于第一处理气体的吸附物吸附在晶圆w上。在b工艺中，利用第二处理气体使吸附物活化，来对晶圆w进行蚀刻。在原子层蚀刻中，重复进行a工艺和b工艺，直到为期望的蚀刻量为止。

实施方式所涉及的气体供给系统110针对气体扩散室37c、37e、37v具有多个用于供给处理气体的供给路径，能够稳定且迅速地切换处理气体。

图4是示出实施方式所涉及的气体供给系统供给处理气体的供给路径的概要结构的一例的图。在图4中，示出了用于供给在原子层蚀刻中使用的第一处理气体和第二处理气体的供给路径的结构。此外，在图4中，为了简化说明，图示出用于向气体扩散室37c、37e供给处理气体的供给路径，省略了用于向气体扩散室37v供给处理气体的供给路径。用于向气体扩散室37v供给处理气体的供给路径与用于向气体扩散室37c、37e供给处理气体的供给路径同样地构成。

在气体箱40连接有气体供给管111和气体供给管112。气体箱40向气体供给管111供给1种处理气体或将多个种类的气体混合的第一处理气体。另外，气体箱40向气体供给管112供给1种处理气体或将多个种类的气体混合的第二处理气体。例如，第一处理气体为cf系气体。第二处理气体为将cf系气体与稀有气体混合的气体。

气体供给管111和气体供给管112分支为去往气体扩散室37c的供给路径、去往气体扩散室37e的供给路径、去往气体扩散室37v的供给路径。在图4的例子中，气体供给管111分支为气体供给管113c和气体供给管113e。气体供给管112分支为气体供给管114c和气体供给管114e。

气体供给管113c和气体供给管114c连接于共通管115c。共通管115c连接于气体扩散室37c。气体供给管113e和气体供给管114e连接于共通管115e。共通管115e连接于气体扩散室37e。

另外，气体供给管113c在到达共通管115c的中途分支出气体排气管116c。气体供给管113e在到达共通管115e的中途分支出气体排气管116e。气体供给管114c在到达共通管115c的中途分支出气体排气管117c。气体供给管114e在到达共通管115e的中途分支出气体排气管117e。

气体排气管116c和气体排气管117c连接于共通管118c。气体排气管116e和气体排气管117e连接于共通管118e。共通管118c和共通管118e连接于排气机构。排气机构既可以是排气装置50，也可以是与排气装置50不同的排气装置。

供给到气体供给管111的第一处理气体被供给到气体供给管113c和气体供给管113e。供给到气体供给管113c的第一处理气体流过共通管115c到达气体扩散室37c。另外，供给到气体供给管113c的第一处理气体经由气体排气管116c和共通管118c到达排气机构。供给到气体供给管113e的第一处理气体流过共通管115e到达气体扩散室37e。另外，供给到气体供给管113e的第一处理气体经由气体排气管116e和共通管118e到达排气机构。

供给到气体供给管112的第二处理气体被供给到气体供给管114c和气体供给管114e。供给到气体供给管114c的第二处理气体流过共通管115c到达气体扩散室37c。另外，供给到气体供给管114c的第二处理气体经由气体排气管117c和共通管118c到达排气机构。供给到气体供给管114e的第二处理气体流过共通管115e到达气体扩散室37e。供给到气体供给管114e的第二处理气体经由气体排气管117e和共通管118e到达排气机构。

气体供给管113c在比分支出气体排气管116c的分支点119c靠上游侧的位置设置有能够调整开度的流量控制阀131c。另外，气体供给管113c在比分支点119c靠下游侧的位置设置有用于对气体供给管113c的开闭状态进行切换的供给切换阀132c。在供给切换阀132c设置有规定直径的节流孔138。

气体供给管113e在比分支出气体排气管116e的分支点119e靠上游侧的位置设置有能够调整开度的流量控制阀131e。另外，气体供给管113e在比分支点119e靠下游侧的位置设置有用于对气体供给管113e的开闭状态进行切换的供给切换阀132e。在供给切换阀132e设置有规定直径的节流孔138。

共通管115c设置有用于计测向气体扩散室37c供给的气体的压力的压力计141c。共通管115e设置有用于计测向气体扩散室37e供给的气体的压力的压力计141e。

气体排气管116c设置有用于对气体排气管116c的开闭状态进行切换的排气切换阀135c。气体排气管116e设置有用于对气体排气管116e的开闭状态进行切换的排气切换阀135e。在排气切换阀135c和排气切换阀135e分别设置有规定直径的节流孔138。

气体供给管114c在比分支出气体排气管117c的分支点120c靠上游侧的位置设置有能够调整开度的流量控制阀133c。另外，气体供给管114c在比分支点120c靠下游侧的位置设置有用于对气体供给管114c的开闭状态进行切换的供给切换阀134c。在供给切换阀134c设置有规定直径的节流孔138。

气体供给管114e在比分支出气体排气管117e的分支点120e靠上游侧的位置设置有能够调整开度的流量控制阀133e。另外，气体供给管114e在比分支点120e靠下游侧的位置设置有用于对气体供给管114e的开闭状态进行切换的供给切换阀134e。在供给切换阀134e设置有规定直径的节流孔138。

气体排气管117c设置有用于对气体排气管117c的开闭状态进行切换的排气切换阀136c。气体排气管117e设置有用于对气体排气管117e的开闭状态进行切换的排气切换阀136e。在排气切换阀136c和排气切换阀136e分别设置有规定直径的节流孔138。

共通管118c设置有用于计测向排气流动的气体的压力的压力计142c。另外，共通管118c在比压力计142c靠下游的位置设置有能够调整开度的排气流量控制阀137c。

共通管118e设置有用于计测向排气流动的气体的压力的压力计142e。另外，共通管118c在比压力计142e靠下游的位置设置有能够调整开度的排气流量控制阀137e。

另外，控制部100为了抑制针对晶圆w的等离子体处理的不均匀而针对每个用于供给处理气体的供给路径控制气体箱40和气体供给系统110，使得向气体扩散室37c、37e、37v以规定的比率供给处理气体。图5是示出实施方式所涉及的处理气体的比率的一例的图。在图5中，示出了将针对1个供给路径的处理气体向气体扩散室37c、37e、37v分流的比率的一例。控制部100使气体箱40以规定的流量供给处理气体。而且，在图5的例子中，控制部100控制气体供给系统110，使得从气体箱40供给的处理气体的5％向气体扩散室37c分流，80％向气体扩散室37e分流，15％向气体扩散室37v分流。说明对该处理气体进行分流的分流控制。

图6是说明实施方式所涉及的处理气体的分流控制的一例的图。此外，在图6中，为了简化说明，图示出用于向气体扩散室37c、37e供给第一处理气体的供给路径。

在将流量控制阀131c、131e的开度设为全开、将供给切换阀132c、132e设为打开状态、将排气切换阀135c、135e设为关闭状态的情况下，从气体箱40供给的第一处理气体经由气体扩散室37c、37e喷出到处理空间s。在将从气体箱40供给的第一处理气体的总流量设为q、将向气体扩散室37c供给的第一处理气体的流量设为qc、将向气体扩散室37e供给的第一处理气体的流量设为qe的情况下，对于流量，下面的式(1)的关系成立。

q＝qc+qe(1)

总流量q能够通过气体箱40的流量控制设备控制为规定的流量。因此，在本实施方式的分流控制中，不是绝对值的控制，而是通过控制流量比来控制流量qc、qe。

在此，气体扩散室37c、37e、37v的被供给的气体的压力与被供给的气体的流量存在对应关系。图7是示出实施方式所涉及的气体的压力与流量之间的关系的一例的图。在图7中，示出表示供给n2气体的情况下的压力(p)与流量(q)之间的关系的p-q特性。“中央”是针对气体扩散室37c示出p-q特性。“边缘”是针对气体扩散室37e示出p-q特性。

等离子体处理装置10事先向气体扩散室37c、37e、37v单独供给气体，来获取气体的压力与气体的流量之间的关系。例如，在等离子体处理装置10中，从气体箱40以各种各样的流量向气体扩散室37c供给n2气体，针对每个流量利用压力计141c计测压力来获取压力与流量之间的关系。等离子体处理装置10针对每个气体扩散室37c、37e、37v，根据获取到的压力与流量之间的关系来生成p-q特性数据后存储到存储部103中。此外，p-q特性数据也可以从外部保存到存储部103中。

在此，在本实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，在供给切换阀132c、132e、134c、134e、排气切换阀135c、135e、136c、136分别设置有节流孔138。节流孔138是为了避免气体箱40的流量控制设备受到上部电极30侧的电导等的影响而设置的。当过度限制节流孔138的直径时，导致气体箱40的流量控制设备的次级侧压力上升，因此限制量存在极限。在节流孔138的直径小的情况下，气体扩散室37c、37e、37v有时由于次级侧的影响而导致p-q特性产生差异。因此，优选存储气体扩散室37c、37e、37v各自的p-q特性数据。

控制部100控制气体箱40和气体供给系统110，使得向气体扩散室37c、37e、37v以规定的比率供给处理气体。例如，工艺控制器101控制气体箱40，来供给1种处理气体或将多个种类的气体以规定的流量混合的处理气体。工艺控制器101求出处理气体的总流量。例如，在气体箱40供给将以下流量的气体a、b、c混合的处理气体的情况下，处理气体的总流量如下。

气体a：流量350sccm

气体b：流量150sccm

气体c：流量100sccm

总流量：600sccm

工艺控制器101求出在将总流量的处理气体以规定的比率向气体扩散室37c、37e、37v分流的情况下的向气体扩散室37c、37e、37v供给的处理气体的流量。例如，在将从气体箱40供给的处理气体以分流比80：20向气体扩散室37c和气体扩散室37e分流的情况下，向气体扩散室37c供给480sccm的处理气体。向气体扩散室37e供给120sccm的处理气体。

工艺控制器101根据存储部103中存储的p-q特性数据，来求出在向气体扩散室37c、37e、37v分别供给所求出的流量的处理气体的情况下的处理气体的压力。然后，工艺控制器101求出气体扩散室37c、37e、37v的处理气体的压力比。例如，关于p-q特性数据，在向气体扩散室37c供给480sccm的气体的情况下，压力为40torr，在向气体扩散室37e供给120sccm的气体的情况下，压力为12torr。气体扩散室37c相对于气体扩散室37e的压力比为3.33(＝40/12)。

工艺控制器101进行压力比控制，使得以所求出的压力比向气体扩散室37c、37e、37v供给处理气体。例如，工艺控制器101控制流量控制阀131c、131e的开度，使得由压力计141c计测出的气体扩散室37c的压力相对于由压力计141e计测出的气体扩散室37e的压力之比为3.33。例如，工艺控制器101控制流量控制阀131c、131e的开度，使得在气体扩散室37c的压力为66torr的情况下，气体扩散室37e的压力为20torr。

这样，等离子体处理装置10能够通过进行压力比控制，来以规定的比率向气体扩散室37c、37e、37v供给处理气体。

控制部100针对每个供给路径进行处理气体的压力比控制，并且对处理气体进行切换来进行等离子体处理。例如，工艺控制器101在进行原子层蚀刻的情况下，进行压力比控制，使得分别以规定的比率供给第一处理气体和第二处理气体，并且控制气体供给系统110，使得交替地供给第一处理气体和第二处理气体。

图8a和图8b是说明实施方式所涉及的气体供给系统的切换的图。在图8a和图8b中，示出了用于供给在原子层蚀刻中使用的第一处理气体和第二处理气体的供给路径的结构。此外，在图8a和图8b中，为了简化说明，图示出用于向气体扩散室37c、37e供给处理气体的供给路径，省略了用于向气体扩散室37v供给处理气体的供给路径。

图8a示出向气体扩散室37c、37e供给第一处理气体的情况。图8b示出向气体扩散室37c、37e供给第二处理气体的情况。在要向气体扩散室37c、37e供给第一处理气体的情况下，如图8a所示，工艺控制器101将供给切换阀132c、132e和排气切换阀136c、136e控制为打开状态。另外，工艺控制器101将供给切换阀134c、134e和排气切换阀135c、135e控制为关闭状态。由此，第一处理气体被供给到气体扩散室37c、37e。另外，第二处理气体被排出。

工艺控制器101基于由压力计141c、141e计测出的第一处理气体的压力，通过压力比控制来控制流量控制阀131c、131e的开度。另外，工艺控制器101基于由压力计142c、142e计测出的第二处理气体的压力，通过压力比控制来控制流量控制阀133c、133e的开度。

工艺控制器101在要将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，将供给切换阀132c、132e和排气切换阀136c、136e从打开状态控制为打开状态。另外，工艺控制器101将供给切换阀134c、134e和排气切换阀135c、135e从关闭状态控制为打开状态。由此，如图8b所示，第二处理气体被供给到气体扩散室37c、37e。另外，第一处理气体被排出。

工艺控制器101基于由压力计141c、141e计测出的第二处理气体的压力，通过压力比控制来控制流量控制阀133c、133e的开度。另外，工艺控制器101基于由压力计142c、142e计测出的第一处理气体的压力，通过压力比控制来控制流量控制阀131c、131e的开度。

工艺控制器101在要将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体的情况下，将供给切换阀134c、134e和排气切换阀135c、135e从打开状态控制为关闭状态。另外，工艺控制器101将供给切换阀132c、132e和排气切换阀136c、136e从关闭状态控制为打开状态。由此，如图8a所示，第一处理气体被供给到气体扩散室37c、37e。另外，第二处理气体被排出。

在此，在本实施方式所涉及的气体供给系统110中，当在供给切换阀132c、132e与供给切换阀134c、134e之间执行了一遍切换时，有可能导致第一处理气体的供给路径与第二处理气体的供给路径相连。因此，在将供给切换阀132c、132e与供给切换阀134c、134e之间进行切换时，优选的是设置延迟时间，设置双方同时关闭的期间。

工艺控制器101在要将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，设置双方同时关闭的期间。例如，工艺控制器101在将供给切换阀132c、132e从打开状态切换为关闭状态之后，进行将供给切换阀134c、134e从关闭状态切换为打开状态的控制。另外，工艺控制器101在要将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体的情况下，也设置双方同时关闭的期间。例如，工艺控制器101在将供给切换阀134c、134e从打开状态切换为关闭状态之后，进行将供给切换阀132c、132e从关闭状态切换为打开状态的控制。

另外，在第一处理气体与第二处理气体之间进行切换的情况下，在残留在上部电极30侧的切换前的处理气体的压力高于在切换后供给的处理气体的压力的情况下，由于压力差而产生切换前的处理气体的逆流。

图9a～图9c是说明处理气体的逆流的图。例如，如图9a所示，向气体扩散室37c以60torr供给第一处理气体。另外，第二处理气体被进行压力比控制而成为20torr。在切换时刻将供给切换阀132c从打开状态切换为关闭状态、且将供给切换阀134c从关闭状态切换为打开状态的情况下，如图9b所示，由于压力差，第一处理气体暂时向气体供给管114e逆流。在逆流到气体供给管114e中的第一处理气体流动到气体扩散室37c之后，如图9c所示，向气体扩散室37c以20torr供给第二处理气体。在像这样发生了第一处理气体的逆流的情况下，导致第二处理气体的压力比发生偏差。

因此，控制部100在第一处理气体与第二处理气体之间进行切换的情况下，控制气体供给系统110，使得切换后的处理气体的初始压力为残留在上部电极30侧的切换前的处理气体的压力以上。

图10a和图10b是说明实施方式所涉及的气体供给系统的切换的压力控制的一例的图。在图10a和图10b中，示出了用于供给在原子层蚀刻中使用的第一处理气体和第二处理气体的供给路径的结构。此外，在图10a和图10b中，为了简化说明，图示出用于向气体扩散室37c、37e供给处理气体的供给路径，省略了用于向气体扩散室37v供给处理气体的供给路径。

在图10a的例子中，通过压力比控制，第一处理气体在压力计141c处的压力为60torr，在压力计141e处的压力为80torr。

工艺控制器101在要将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，将排气流量控制阀137c、137e的开度分别控制为规定的初始开度。初始开度设为能够获得与上部电极30的排气特性同样的特性的开度。例如，排气流量控制阀137c的初始开度设为能够获得与从气体扩散室37c喷出气体时的电导同样的电导的开度。排气流量控制阀137e的初始开度设为能够获得与从气体扩散室37e喷出气体时的电导同样的电导的开度。初始开度被事先计测出之后预先存储在存储部103中。

工艺控制器101基于由压力计141c、141e计测出的第二处理气体的压力，通过压力比控制来控制流量控制阀133c、133e的开度。由此，如图10a所示，第二处理气体在压力计142c处的压力为50torr，在压力计142e处的压力为30torr。通过将排气流量控制阀137c、137e设为初始开度进行压力比控制，流量控制阀133c、133e能够以与向气体扩散室37c、37e供给第二处理气体的情况同等的电导调整开度。由此，即使在将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，也能够向气体扩散室37c、37e、37v以规定的比率稳定地供给第二处理气体。

之后，工艺控制器101对排气流量控制阀137c、137e进行闭塞或进行使其开度变小的开度调整。通过使排气侧闭塞或使开度变小，在第二处理气体的供给路径的比排气流量控制阀137c、137e靠上游侧的位置，第二处理气体的压力上升。例如，如图10b所示，第二处理气体在压力计142c处的压力上升为60torr，在压力计142e处的压力上升为80torr。当压力计142c、142e的压力变为压力计141c、141e的压力以上时，工艺控制器101进行将供给切换阀132c、132e从打开状态切换为关闭状态、并且将供给切换阀134c、134e从关闭状态切换为打开状态的切换控制。例如，如图10b所示，当压力计142c、142e的压力与压力计141c、141e的压力相等时，工艺控制器101进行切换控制。

另一方面，工艺控制器101在要将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体的情况下，将排气流量控制阀137c、137e的开度分别控制为初始开度。

工艺控制器101基于由压力计141c、141e计测出的第一处理气体的压力，通过压力比控制来控制流量控制阀131c、131e的开度。之后，工艺控制器101对排气流量控制阀137c、137e进行闭塞或进行使其开度变小的开度调整。通过使排气侧闭塞或使开度变小，在第一处理气体的供给路径的比排气流量控制阀137c、137e靠上游侧的位置，第一处理气体的压力上升。当压力计142c、142e的压力变为压力计141c、141e的压力以上时，工艺控制器101进行将供给切换阀134c、134e从打开状态切换为关闭状态、并且将供给切换阀132c、132e从关闭状态切换为打开状态的切换控制。

由此，能够在第一处理气体与第二处理气体之间进行切换时抑制切换前的处理气体的逆流的发生。

此外，控制部100也可以控制气体供给系统110，使得切换后的处理气体的初始的压力充分大于残留在上部电极30侧的切换前的处理气体的压力。

图11是说明实施方式所涉及的气体供给系统的切换的压力控制的一例的图。在图11中，示出了用于供给在原子层蚀刻中使用的第一处理气体和第二处理气体的供给路径的结构。此外，在图11中，为了简化说明，图示出用于向气体扩散室37c、37e供给处理气体的供给路径，省略了用于向气体扩散室37v供给处理气体的供给路径。

例如，工艺控制器101基于由压力计141c、141e计测出的第二处理气体的压力，通过压力比控制来控制流量控制阀133c、133e的开度。之后，工艺控制器101对排气流量控制阀137c、137e进行闭塞或进行使其开度变小的开度调整。通过使排气侧闭塞或使开度变小，在第二处理气体的供给路径的比排气流量控制阀137c、137e靠上游侧的位置，第二处理气体的压力上升。工艺控制器101在压力计142c、142e处的压力变为压力计141c、141e处的压力的规定倍数的时刻进行切换控制。例如，如图11所示，工艺控制器101在压力计142c、142e处的压力p变为压力计141c处的压力pc、压力计141e处的压力pe的2倍的时刻进行切换控制。

例如，在将气体扩散室37c的容积设为vc、将排气的线路的容积设为v的情况下，如下面的式(2)那样决定压力p与压力pc之间的关系。

pc×vc＝α×p×v(2)

α作为气体供给速度的指标的参数，可设定，例如设定为大于1的值。

由此，在第一处理气体与第二处理气体之间进行了切换时，能够使切换后的处理气体迅速地从上部电极30喷出。另外，能够使切换前的处理气体残留在上部电极30内的期间变短。

[气体供给系统的控制方法]

接着，说明等离子体处理装置10执行的气体供给系统110的控制方法的控制的流程的一例。图12a至图12g是说明实施方式所涉及的气体供给系统的控制方法的控制的流程的一例的图。此外，在图12a至图12g中，为了简化说明，图示出用于向气体扩散室37c、37e供给处理气体的供给路径，省略了用于向气体扩散室37v供给处理气体的供给路径。图12a至图12g示出将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的流程。

工艺控制器101在向气体扩散室37c、37e供给第一处理气体的情况下，如以下那样控制气体供给系统110的各种阀(步骤s1)。

流量控制阀131c：压力比控制

流量控制阀133c：----

流量控制阀131e：压力比控制

流量控制阀133e：----

供给切换阀132c：打开状态

排气切换阀135c：关闭状态

供给切换阀132e：打开状态

排气切换阀135e：关闭状态

供给切换阀134c：关闭状态

排气切换阀136c：关闭状态

供给切换阀134e：关闭状态

排气切换阀136e：关闭状态

排气流量控制阀137c：初始开度

排气流量控制阀137e：初始开度

图12a示出步骤s1中的气体供给系统110的各种阀的状态。由此，第一处理气体被供给到气体扩散室37c、37e。

工艺控制器101在要将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，如以下那样控制气体供给系统110的各种阀(步骤s2)。

流量控制阀131c：压力比控制

流量控制阀133c：压力比控制

流量控制阀131e：压力比控制

流量控制阀133e：压力比控制

供给切换阀132c：打开状态

排气切换阀135c：关闭状态

供给切换阀132e：打开状态

排气切换阀135e：关闭状态

供给切换阀134c：关闭状态

排气切换阀136c：打开状态

供给切换阀134e：关闭状态

排气切换阀136e：打开状态

排气流量控制阀137c：初始开度

排气流量控制阀137e：初始开度

图12b示出步骤s2中的气体供给系统110的各种阀的状态。由此，第二处理气体一边被排出，一边通过压力比控制调整流量控制阀133c、133e的开度，使得以规定的比率供给第二处理气体。

接着，工艺控制器101如以下那样控制气体供给系统110的各种阀(步骤s3)。

流量控制阀131c：压力比控制

流量控制阀133c：在压力比稳定之后使开度固定

流量控制阀131e：压力比控制

流量控制阀133e：在压力比稳定之后使开度固定

供给切换阀132c：打开状态

排气切换阀135c：关闭状态

供给切换阀132e：打开状态

排气切换阀135e：关闭状态

供给切换阀134c：关闭状态

排气切换阀136c：打开状态

供给切换阀134e：关闭状态

排气切换阀136e：打开状态

排气流量控制阀137c：初始开度

排气流量控制阀137e：初始开度

图12c示出步骤s3中的气体供给系统110的各种阀的状态。由此，流量控制阀133c、133e的开度被固定为以规定的比率供给第二处理气体的状态。

接着，工艺控制器101如以下那样控制气体供给系统110的各种阀(步骤s4)。

流量控制阀131c：压力比控制

流量控制阀133c：使开度固定

流量控制阀131e：压力比控制

流量控制阀133e：使开度固定

供给切换阀132c：打开状态

排气切换阀135c：关闭状态

供给切换阀132e：打开状态

排气切换阀135e：关闭状态

供给切换阀134c：关闭状态

排气切换阀136c：打开状态

供给切换阀134e：关闭状态

排气切换阀136e：打开状态

排气流量控制阀137c：闭塞或使开度变小

排气流量控制阀137e：闭塞或使开度变小

图12d示出步骤s4中的气体供给系统110的各种阀的状态。由此，在第二处理气体的供给路径的比排气流量控制阀137c、137e靠上游侧的位置，第二处理气体的压力上升。

接着，当压力计142c、142e处的压力变为压力计141c、141e处的压力以上时，工艺控制器101如以下那样控制气体供给系统110的各种阀(步骤s5)。

流量控制阀131c：压力比控制

流量控制阀133c：压力比控制

流量控制阀131e：压力比控制

流量控制阀133e：压力比控制

供给切换阀132c：关闭状态

排气切换阀135c：打开状态

供给切换阀132e：关闭状态

排气切换阀135e：打开状态

供给切换阀134c：打开状态

排气切换阀136c：关闭状态

供给切换阀134e：打开状态

排气切换阀136e：关闭状态

排气流量控制阀137c：初始开度

排气流量控制阀137e：初始开度

图12e示出步骤s5中的气体供给系统110的各种阀的状态。由此，向气体扩散室37c、37e供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体。在气体供给系统110中，在切换前排出第二处理气体并且进行压力比控制，因此能够迅速地以规定的比率供给第二处理气体。

接着，工艺控制器101在要将向气体扩散室37c、37e供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体的情况下，如以下那样控制气体供给系统110的各种阀(步骤s6)。

流量控制阀131c：在压力比稳定之后使开度固定

流量控制阀133c：压力比控制

流量控制阀131e：在压力比稳定之后使开度固定

流量控制阀133e：压力比控制

供给切换阀132c：关闭状态

排气切换阀135c：打开状态

供给切换阀132e：关闭状态

排气切换阀135e：打开状态

供给切换阀134c：打开状态

排气切换阀136c：关闭状态

供给切换阀134e：打开状态

排气切换阀136e：关闭状态

排气流量控制阀137c：初始开度

排气流量控制阀137e：初始开度

图12f示出步骤s6中的气体供给系统110的各种阀的状态。由此，流量控制阀133c、133e的开度被固定为以规定的比率供给第一处理气体的状态。

接着，工艺控制器101如以下那样控制气体供给系统110的各种阀(步骤s7)。

流量控制阀131c：使开度固定

流量控制阀133c：压力比控制

流量控制阀131e：使开度固定

流量控制阀133e：压力比控制

供给切换阀132c：关闭状态

排气切换阀135c：打开状态

供给切换阀132e：关闭状态

排气切换阀135e：打开状态

供给切换阀134c：打开状态

排气切换阀136c：关闭状态

供给切换阀134e：打开状态

排气切换阀136e：关闭状态

排气流量控制阀137c：闭塞或使开度变小

排气流量控制阀137e：闭塞或使开度变小

图12g示出步骤s7中的气体供给系统110的各种阀的状态。由此，在第一处理气体的供给路径的比排气流量控制阀137c、137e靠上游侧的位置，第一处理气体的压力上升。

当压力计142c、142e处的压力变为压力计141c、141e处的压力以上时，工艺控制器101将气体供给系统110的各种阀控制为上述的步骤s2的状态。由此，向气体扩散室37c、37e供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体。在本实施方式所涉及的气体供给系统110中，在切换前排出第一处理气体并且进行压力比控制，因此能够迅速地以规定的比率供给第一处理气体。

这样，本实施方式所涉及的气体供给系统110具有上部电极30、气体供给管113c、113e、气体供给管114c、114e、气体排气管116c、116e以及气体排气管117c、117e。另外，气体供给系统110具有供给切换阀132c、132e、供给切换阀134c、134e、排气切换阀135c、135e、排气切换阀136c、136e以及控制部100。上部电极30与载置晶圆w的载置台16相向地配置，从形成于与载置台16相向的相向面的多个喷出口喷出所要供给的气体。气体供给管113c、113e连接于上部电极30，用于供给第一处理气体。气体供给管114c、114e连接于上部电极30，用于供给第二处理气体。气体排气管116c、116e是从气体供给管113c、113e分支出的，用于将在气体供给管113c、113e中流动的第一处理气体向排气机构排出。气体排气管117c、117e是从气体供给管114c、114e分支出的，用于将在气体供给管114c、114e中流动的第二处理气体向排气机构排出。供给切换阀132c、132e设置在气体供给管113c、113e的、比气体排气管116c、116e的分支点119c、119e靠下游侧的位置，用于对气体供给管113c、113e的开闭状态进行切换。供给切换阀134c、134e设置于气体供给管114c、114e的、比气体排气管117c、117e的分支点120c、120e靠下游侧的位置，用于对气体供给管114c、114e的开闭状态进行切换。排气切换阀135c、135e用于对气体排气管116c、116e的开闭状态进行切换。排气切换阀136c、136e用于对气体排气管117c、117e的开闭状态进行切换。控制部100在要将向上部电极30供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，将供给切换阀132c、132e和排气切换阀136c、136e控制为打开状态，并将供给切换阀134c、134e和排气切换阀135c、135e控制为关闭状态。之后，控制部100将供给切换阀134c、134e和排气切换阀135c、135e控制为打开状态，并将供给切换阀132c、132e和排气切换阀136c、136e控制为关闭状态。另外，控制部100在要将向上部电极30供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体的情况下，将供给切换阀134c、134e和排气切换阀135c、135e控制为打开状态，并将供给切换阀132c、132e和排气切换阀136c、136e控制为关闭状态。之后，控制部100将供给切换阀132c、132e和排气切换阀136c、136e控制为打开状态，并将供给切换阀134c、134e和排气切换阀135c、135e控制为关闭状态。由此，气体供给系统110能够稳定且迅速地切换处理气体。

另外，在本实施方式所涉及的气体供给系统110中，控制部100在要将向上部电极30供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，进行以下控制：将供给切换阀132c、132e从打开状态切换为关闭状态之后，将供给切换阀134c、134e从关闭状态切换为打开状态。控制部100在要将向上部电极30供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体的情况下，进行以下控制：将供给切换阀134c、134e从打开状态切换为关闭状态之后，将供给切换阀132c、132e从关闭状态切换为打开状态。由此，气体供给系统110能够在要切换向上部电极30供给的气体时，防止第一处理气体的供给路径与第二处理气体的供给路径相连。

另外，在本实施方式所涉及的气体供给系统110中，气体供给管113c、113e和气体供给管114c、114e在比供给切换阀132c、132e和供给切换阀134c、134e靠下游侧的位置经由设置有压力计141c、141e的共通管115c、115e连接于上部电极30。气体排气管116c、116e和气体供给管114c、114e在比排气切换阀135c、135e和排气切换阀136c、136e靠下游侧的位置经由设置有压力计142c、142e的共通管118c、118e连接于排气机构。共通管118c、118e在比压力计142c、142e靠下游的位置设置有能够调整开度的排气流量控制阀137c、137e。气体供给管113c、113e在比气体排气管116c、116e的分支点靠上游侧的位置设置有能够调整开度的第一供给流量控制阀。气体供给管114c、114e在比气体排气管117c、117e的分支点靠上游侧的位置设置有能够调整开度的第二供给流量控制阀。控制部100在要将向上部电极30供给的气体从第一处理气体切换为第二处理气体的情况下，将排气流量控制阀137c、137e控制为与从上部电极30喷出气体时的电导相对应的开度。控制部100对第二供给流量控制阀的开度进行控制，使得压力计142c、142e处的压力变为与供给第二处理气体的流量相对应的压力。之后，控制部100对排气流量控制阀137c、137e进行闭塞或进行开度调整使其开度变小。当压力计142c、142e的压力变为压力计141c、141e的压力以上时，控制部100进行将供给切换阀132c、132e从打开状态切换为关闭状态、并且将供给切换阀134c、134e从关闭状态切换为打开状态的控制。另外，控制部100在要将向上部电极30供给的气体从第二处理气体切换为第一处理气体的情况下，将排气流量控制阀137c、137e控制为与从上部电极30喷出气体时的电导相对应的开度。控制部100对第一供给流量控制阀的开度进行控制，使得压力计142c、142e的压力变为与供给第一处理气体的流量相对应的压力。之后，控制部100对排气流量控制阀137c、137e进行闭塞或进行开度调整使其开度变小。当压力计142c、142e的压力变为压力计141c、141e的压力以上时，控制部100进行将供给切换阀134c、134e从打开状态切换为关闭状态、并且将供给切换阀132c、132e从关闭状态切换为打开状态的控制。由此，气体供给系统110能够在第一处理气体与第二处理气体之间进行切换时抑制切换前的处理气体的逆流的发生。

另外，在本实施方式所涉及的气体供给系统110中，上部电极30的内部被划分为气体扩散室37c、37e，气体扩散室37c、37e连通有喷出口，将向气体扩散室37c、37e供给的气体从与该气体扩散室37c、37e连通的喷出口喷出。在气体供给系统110中，与上部电极30的各空间分别相对应地设置有气体供给管113c、113e、气体供给管114c、114e、气体排气管116c、116e、气体排气管117c、117e、供给切换阀132c、132e、供给切换阀134c、134e、排气切换阀135c、135e以及排气切换阀136c、136e。由此，本实施方式所涉及的气体供给系统110能够稳定且高速地切换处理气体且从与气体扩散室37c、37e连通的喷出口喷出处理气体。

另外，在本实施方式所涉及的气体供给系统110中，控制部100基于表示出气体的流量与气体的压力之间的关系的特性数据来求出与向上部电极30的气体扩散室37c、37供给的处理气体的流量相对应的处理气体的压力。控制部100进行控制，使得以所求出的处理气体的压力的比率向上部电极30的各空间供给处理气体。由此，在本实施方式所涉及的气体供给系统110中，即使处理气体的总流量发生变化，也能够将处理气体以稳定的比率向气体扩散室37c、37分流。

以上说明了实施方式，但是应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示而非限制性的。实际上，上述的实施方式能够通过多种方式实现。另外，上述的实施方式也可以在不脱离权利要求书及其主旨的情况下以各种各样的方式省略、置换、变更。

例如，在上述的实施方式中，以在交替地供给第一处理气体和第二处理气体的原子层蚀刻中使用了气体供给系统110的情况为例进行了说明，但是不限于此。只要是交替地供给第一处理气体和第二处理气体的处理，则气体供给系统110可以使用于任何处理。例如，气体供给系统110也可以在交替地供给第一处理气体和第二处理气体来进行成膜的ald(atomiclayerdeposition：原子层沉积)中使用。

另外，在上述的实施方式中，以将等离子体处理装置10设为等离子体蚀刻装置的情况为例进行了说明，但是不限于此。等离子体处理装置10也可以是利用等离子体进行成膜的成膜装置、对膜质等进行改性的改性装置。

另外，在上述的实施方式中，以进行等离子体蚀刻作为等离子体处理的情况为例进行了说明，但是不限于此。等离子体处理只要是使用等离子体的处理即可，可以是任何处理。

另外，在上述的实施方式中，以将被处理体设为晶圆w的情况为例进行了说明，但是不限于此。被处理体也可以是玻璃基板等任何基板。

附图标记说明

10：等离子体处理装置；16：载置台；30：上部电极；100：控制部；101：工艺控制器；102：用户接口；103：存储部；110：气体供给系统；113c、113e：气体供给管；114c、114e：气体供给管；115c、115e：共通管；116c、116e：气体排气管；118c、118e：共通管；117c、117e：气体排气管；132c、132e：供给切换阀；134c、134e：供给切换阀；135c、135e：排气切换阀；136c、136e：排气切换阀；137c、137e：排气流量控制阀；141c、141e：压力计；142c、142e：压力计；w：晶圆。