(57)【要約】  チャンバー内にウエハを配置し、チャンバー内にプラズマ生成空間を形成し、そのプラズマ生成空間に少なくともウエハの表面を接触させた状態でウエハの表面にプラズマ処理を施すにあたり、ウエハの裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触するようにしてプラズマ処理を施す。
2009008474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に被処理体を配置することと、
前記処理容器内にプラズマ生成空間を形成することと、
そのプラズマ生成空間に少なくとも被処理体の表面を接触させた状態で被処理体の表面にプラズマ処理を施すことと
を含み、
前記プラズマ処理を施す際には、被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触するようにするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記処理容器内には、プレートと該プレートに対して突没可能に設けられた被処理体昇降部材とを有する被処理体載置部を有し、前記被処理体昇降部材を前記プレートから所定距離突出させた状態で前記被処理体昇降部材上に被処理体を載置し、これによりプレートと被処理体との間に所定距離のプラズマ生成空間が形成され、被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触する状態が形成される請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記プレートと被処理体との距離が０．３ｍｍ以上である請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記処理容器内には被処理体を載置する被処理体よりも小径の載置台が設けられ、この載置台にその端部から外周部分が突出した状態で被処理体を載置し、この状態でプラズマを形成することにより被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触する状態が形成される請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記プラズマ処理はプラズマ窒化処理である請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記プラズマ処理は、マイクロ波プラズマによって行われる請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
処理容器内に被処理体を配置することと、
前記処理容器内にプラズマ生成空間を形成することと、
そのプラズマ生成空間に少なくとも被処理体の表面を接触させた状態で被処理体の表面にプラズマ処理を施すことと
を含み、
被処理体の周縁部の外方部分にプラズマを遮る部材が実質的に存在せず、被処理体の外方部分においてプラズマが被処理体の表面よりも下方に存在する状態で前記プラズマ処理を施すプラズマ処理方法。
【請求項８】
被処理体の外方部分において、プラズマが被処理体の表面より２〜１２ｍｍ下方に存在する請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記プラズマ処理はプラズマ窒化処理である請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記プラズマ処理は、マイクロ波プラズマによって行われる請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理体を載置する被処理体載置部と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理容器内に処理ガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、
前記被処理体載置部を制御する制御部と
を具備し、
前記被処理体載置部は、プレートと該プレートに対して突没可能に設けられ、その上に被処理体を支持して昇降させる被処理体昇降部材と、前記被処理体昇降部材を昇降駆動する昇降機構とを有し、
前記制御部は、前記被処理体昇降部材が前記サセプタから所定距離突出させた状態になるように前記昇降機構を制御し、前記被処理体昇降部材上に載置された被処理体とプレートと被処理体との間に所定距離のプラズマ生成空間を形成して、被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触する状態が形成されるようにするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記プレートと被処理体との距離が０．３ｍｍ以上となるように前記昇降機構を制御する請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記処理ガスは窒素含有ガスを含み、これによりプラズマ窒化処理が行われる請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記プラズマ形成手段は、複数のスロットを有する平面アンテナを有し、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段を有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化する請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理体を載置する被処理体載置部と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理容器内に処理ガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と
を具備し、
前記被処理体載置部は、被処理体の径よりも小径の載置台を有し、この載置台にその端部から外周部分が突出した状態で被処理体が載置され、この状態でプラズマを生成することにより被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触する状態が形成されるプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記処理ガスは窒素含有ガスを含み、これによりプラズマ窒化処理が行われる請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記プラズマ形成手段は、複数のスロットを有する平面アンテナを有し、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段を有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化する請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理体を載置する被処理体載置部と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理容器内に処理ガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、
前記被処理体載置部を制御する制御部と
を具備し、
前記被処理体載置部は、被処理体が載置された際に、被処理体の周縁部の外方部分にプラズマを遮る部材が実質的に存在せず、被処理体の外方部分においてプラズマが被処理体の表面よりも下方に存在するプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記被処理体載置部は、セラミックスからなるサセプタと、その上の全面を覆う石英からなるサセプタカバーを有し、前記サセプタカバーは平坦な被処理体を載置する載置面を有する請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記サセプタカバーは、載置面の外方部分に載置面よりも２〜１２ｍｍ低い位置に存在する段部を有する請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記処理ガスは窒素含有ガスを含み、これによりプラズマ窒化処理が行われる請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】
前記プラズマ形成手段は、複数のスロットを有する平面アンテナを有し、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段を有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化する請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ、例えばマイクロ波プラズマを用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウエハに酸化処理、窒化処理、エッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理が行われる。【０００３】
例えば、窒化処理としては、ＭＩＳ型トランジスタのゲート絶縁膜の形成のための窒化処理を挙げることができる。ゲート絶縁膜を形成する際の窒化処理としては、シリコン基板を直接窒化処理して窒化珪素からなるゲート絶縁膜を形成するプロセス（例えば特開２０００−２９４５５０号公報）や、酸化膜を形成した後にその表面を窒化処理するプロセス（例えば米国特許第６６６０６５９号公報）が存在する。また、ＤＲＡＭのキャパシタのポリシリコン電極の酸化防止のためにその表面を窒化処理するプロセスも知られている（例えば特開２００７−５６９６号公報）。【０００４】
このような窒化処理を行うプラズマ装置としては、上記特開２０００−２９４５５０号公報、特開２００７−５６９６号公報に開示されているような、複数のスロットを有するＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna；ラジアルラインスロットアンテナ）にて処理室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させることによりマイクロ波プラズマを発生させ、チャンバー内の載置台に載置された状態の半導体基板にプラズマ処理を施すＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置が、高密度で低電子温度のプラズマによる、低ダメージでかつ高効率の処理を行うことができる装置として知られている。【０００５】
しかしながら、このような装置により窒化処理を行う際には、半導体ウエハの外周部分にて窒化レートが低下し、半導体ウエハの面内において窒化処理の不均一が生じるという問題が生じることが判明した。【０００６】
また、このような窒化処理に限らず、また、マイクロ波プラズマに限らず、他のプラズマ処理でも少なからずこのような傾向が生じることが判明した。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は、面内均一性の高いプラズマ処理が可能なプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、面内均一性の高いプラズマ処理が可能なプラズマ処理方法の実施に用いるプログラムを記憶した記憶媒体を提供することにある。
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、処理容器内に被処理体を配置することと、前記処理容器内にプラズマ生成空間を形成することと、そのプラズマ生成空間に少なくとも被処理体の表面を接触させた状態で被処理体の表面にプラズマ処理を施すこととを含み、前記プラズマ処理を施す際には、被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触するようにするプラズマ処理方法が提供される。
【０００９】
上記第１の観点において、前記処理容器内には、プレートと該プレートに対して突没可能に設けられた被処理体昇降部材とを有する被処理体載置部を有し、前記被処理体昇降部材を前記プレートから所定距離突出させた状態で前記被処理体昇降部材上に被処理体を載置し、これによりプレートと被処理体との間に所定距離のプラズマ生成空間が形成され、被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触する状態が形成されるように構成することができる。この場合に、前記プレートと被処理体との距離が０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１０】
また、上記第１の観点において、前記処理容器内には被処理体を載置する被処理体よりも小径の載置台が設けられ、この載置台にその端部から外周部分が突出した状態で被処理体を載置し、この状態でプラズマを形成することにより被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触する状態が形成されるように構成することができる。
【００１１】
本発明の第２の観点によれば、処理容器内に被処理体を配置することと、前記処理容器内にプラズマ生成空間を形成することと、そのプラズマ生成空間に少なくとも被処理体の表面を接触させた状態で被処理体の表面にプラズマ処理を施すこととを含み、被処理体の周縁部の外方部分にプラズマを遮る部材が実質的に存在せず、被処理体の外方部分においてプラズマが被処理体の表面よりも下方に存在する状態で前記プラズマ処理を施すプラズマ処理方法が提供される。
【００１２】
上記第２の観点において、被処理体の外方部分において、プラズマが被処理体の表面より２〜１２ｍｍ下方に存在することが好ましい。
【００１３】
上記第１および第２の観点において、前記プラズマ処理としてプラズマ窒化処理を行うことができる。また、前記プラズマ処理は、マイクロ波プラズマによって行われるようにすることができる。
【００１４】
本発明の第３の観点によれば、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理体を載置する被処理体載置部と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、前記被処理体載置部を制御する制御部とを具備し、前記被処理体載置部は、プレートと該プレートに対して突没可能に設けられ、その上に被処理体を支持して昇降させる被処理体昇降部材と、前記被処理体昇降部材を昇降駆動する昇降機構とを有し、前記制御部は、前記被処理体昇降部材が前記サセプタから所定距離突出させた状態になるように前記昇降機構を制御し、前記被処理体昇降部材上に載置された被処理体とプレートと被処理体との間に所定距離のプラズマ生成空間を形成して、被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触する状態が形成されるようにするプラズマ処理装置が提供される。
【００１５】
上記第３の観点において、前記制御部は、前記プレートと被処理体との距離が０．３ｍｍ以上となるように前記昇降機構を制御することが好ましい。
【００１６】
本発明の第４の観点によれば、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理体を載置する被処理体載置部と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段とを具備し、前記被処理体載置部は、被処理体の径よりも小径の載置台を有し、この載置台にその端部から外周部分が突出した状態で被処理体が載置され、この状態でプラズマを生成することにより被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触する状態が形成されるプラズマ処理装置が提供される。
【００１７】
本発明の第５の観点によれば、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理体を載置する被処理体載置部と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、前記被処理体載置部を制御する制御部とを具備し、前記被処理体載置部は、被処理体が載置された際に、被処理体の周縁部の外方部分にプラズマを遮る部材が実質的に存在せず、被処理体の外方部分においてプラズマが被処理体の表面よりも下方に存在する、プラズマ処理装置が提供される。
【００１８】
上記第５の観点において、前記被処理体載置部は、セラミックスからなるサセプタと、その上の全面を覆う石英からなるサセプタカバーを有し、前記サセプタカバーは平坦な被処理体を載置する載置面を有することが好ましい。また、前記サセプタカバーは、載置面の外方部分に載置面よりも３〜１２ｍｍ低い位置に存在する段部を有することが好ましい。
【００１９】
上記第３〜第５の観点において、前記処理ガスは窒素含有ガスを含み、これによりプラズマ窒化処理が行われるようにすることができる。また、前記プラズマ形成手段は、複数のスロットを有する平面アンテナを有し、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段を有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化するように構成することができる。
【００２０】
本発明によれば、被処理体の裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触するようにしてプラズマ処理を施すので、外周部表面においてプラズマ処理に寄与する活性種が増加し、その結果、プラズマ処理レートの低い被処理体外周部においてプラズマ処理レートを上昇させることができる。このため、面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。
また、被処理体の周縁部の外方部分にプラズマを遮る部材が実質的に存在せず、被処理体の外方部分においてプラズマが被処理体の表面よりも下方に存在する状態で前記プラズマ処理を施すことにより、プラズマ中の活性種がウエハＷの周縁部分に到達することができ、ウエハＷ表面外周部における窒素導入量の低下を解消することができる。このため、面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図。
【図２】図１のプラズマ処理装置の平面アンテナ部材の構造を示す図面。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の処理シーケンスを示すタイミングチャート。
【図４】本発明の第１の実施形態に従ってウエハにプラズマ処理を行っている状態を示す図。
【図５】従来のプラズマ処理を行っている状態を示す図。
【図６】第１の実施形態の実施状態を説明するための模式図。
【図７Ａ】本発明の効果を確認するための実験を説明するための図。
【図７Ｂ】本発明の効果を確認するための実験を説明するための図。
【図７Ｃ】本発明の効果を確認するための実験を説明するための図。
【図８】シリコンの直窒化処理の場合における、ウエハのサセプタからの高さとセンターおよびエッジの膜厚差との関係を示すグラフ。
【図９】シリコンの直窒化処理の場合における、ウエハのサセプタからの高さとセンターおよびエッジの膜厚の面内ばらつきとの関係を示すグラフ。
【図１０】シリコン酸化膜の窒化処理の場合における、サセプタからの高さとセンターおよびエッジの窒素濃度差との関係を示すグラフ。
【図１１】シリコン酸化膜の窒化処理の場合における、ウエハのサセプタからの高さとセンターおよびエッジの窒素濃度の面内ばらつきとの関係を示すグラフ。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図。
【図１３】図１２のプラズマ処理装置におけるサセプタ部分を拡大して示す図。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図。
【図１５】図１４のプラズマ処理装置におけるサセプタカバーを示す平面図。
【図１６Ａ】従来のプラズマ処理装置においてウエハにプラズマ処理を施している状態を示す断面図。
【図１６Ｂ】本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置においてプラズマ処理を施している状態を示す断面図。
【図１７】本発明の第３の実施形態の効果を示すグラフ。
【図１８Ａ】距離Ｈ１の値と窒素導入量のレンジ／２×平均値との関係を示す図。
【図１８Ｂ】距離Ｈ１と窒素導入量の１σ／平均値との関係を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。このプラズマ処理装置は、複数のスロットを有する平面アンテナ、特にＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna；ラジアルラインスロットアンテナ）にて処理室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置として構成されており、プラズマ窒化処理を行うものである。【００２３】
このプラズマ処理装置１００は、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバー１を有している。チャンバー１の底壁１ａの略中央部には円形の開口部１０が形成されており、底壁１ａにはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１が設けられている。【００２４】
チャンバー１内には被処理基板であるウエハＷを水平に載置するためのセラミックス、特にＡｌＮ等のＡｌ含有セラミックスからなるサセプタ２が設けられている。このサセプタ２は、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材３により支持されている。サセプタ２の外縁部には、石英製のリング状をなすサセプタカバー４が設けられている。サセプタカバー４はサセプタ２がプラズマによって損傷することを防止する機能を有している。なお、サセプタ２およびサセプタカバー４によりウエハ載置部が構成される。また、サセプタ２には抵抗加熱型のヒータ５が埋め込まれており、このヒータ５はヒータ電源５ａから給電されることによりサセプタ２を加熱して、その熱で被処理体であるウエハＷを加熱する。また、載置台２には、熱電対６が配備されており、ウエハＷの加熱温度を、例えば室温から９００℃までの範囲で温度制御可能となっている。チャンバー１の内周には、石英からなる円筒状のライナー７が設けられ、チャンバー構成材料による金属汚染を防止している。また、載置台２の外周側には、チャンバー１内を均一排気するための複数の孔８ａが形成されたバッフルプレート８が環状に設けられ、このバッフルプレート８は、複数の支柱９により支持されている。【００２５】
サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン４２がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン４２は支持板４３に固定されている。そして、ウエハ支持ピン４２は、エアシリンダ等の駆動機構４４により支持板４３を介して昇降される。なお、ウエハ支持ピンは例えばＡｌ２Ｏ３等のセラミックスや石英で構成される。また、ウエハ支持ピンは４本以上であってもよい。【００２６】
チャンバー１の側壁には環状をなすガス導入部材１５が設けられており、このガス導入部材１５にはガス供給系１６が接続されている。ガス導入部材はシャワー状に配置してもよい。このガス供給系１６は、例えばＡｒガス供給源１７およびＮ２ガス供給源１８を有しており、これらのガスが、それぞれガスライン２０を介してガス導入部材１５に至り、ガス導入部材１５からチャンバー１内に導入される。ガスライン２０の各々には、マスフローコントローラ２１およびその前後の開閉バルブ２２が設けられている。なお、前記Ｎ２ガスに代えて、例えばＮＨ３ガス、Ｎ２とＨ２との混合ガスなどを用いることもできる。また、後述するようにＡｒガスに代えて他の希ガス、例えばＫｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅなどのガスを用いてもよく、また希ガスは含まなくてもよい。【００２７】
上記排気室１１の側面には排気管２３が接続されており、この排気管２３には高速真空ポンプを含む排気装置２４が接続されている。そしてこの排気装置２４を作動させることによりチャンバー１内のガスが、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気管２３を介して排気される。これによりチャンバー１内を所定の真空度、例えば０．１３３Ｐａまで高速に減圧することが可能となっている。【００２８】
チャンバー１の側壁には、プラズマ処理装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２５と、この搬入出口２５を開閉するゲートバルブ２６とが設けられている。【００２９】
チャンバー１の上部は開口部となっており、この開口部の周縁部に沿ってリング状の支持部２７が設けられている。この支持部２７に、例えば石英やＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックス等の絶縁体からなり、マイクロ波を透過するマイクロ波透過板２８がシール部材２９を介して気密に設けられている。したがって、チャンバー１内は気密に保持される。【００３０】
マイクロ波透過板２８の上方には、サセプタ２と対向するように、円板状の平面アンテナ部材３１が設けられている。この平面アンテナ部材３１はチャンバー１の側壁上端に係止されている。平面アンテナ部材３１は、例えば表面が銀または金メッキされた銅板またはアルミニウム板からなり、多数のマイクロ波放射孔３２（スロット）が所定のパターンで貫通して形成された構成となっている。このマイクロ波放射孔３２は、例えば図２に示すように長い形状をなすものが対をなし、典型的には対をなすマイクロ波放射孔３２同士が「Ｔ」字状に配置され、これらの対が複数、同心円状に配置されている。マイクロ波放射孔３２の長さや配列間隔は、マイクロ波の波長（λｇ）に応じて決定され、例えばマイクロ波放射孔３２の間隔は、λg／４〜λgとなるように配置される。なお、図２においては、同心円状に形成された隣接するマイクロ波放射孔３２同士の間隔をΔｒで示している。また、マイクロ波放射孔３２は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、マイクロ波放射孔３２の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。【００３１】
この平面アンテナ部材３１の上面には、真空よりも大きい誘電率を有する遅波材３３が設けられている。遅波材３３は、例えば石英、セラミックス、フッ素系樹脂などの材質で形成することができる。この遅波材３３は、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。なお、平面アンテナ部材３１とマイクロ波透過板２８との間、また、遅波材３３と平面アンテナ部材３１との間は、それぞれ密着または離間させて配置することができる。【００３２】
チャンバー１の上面には、これら平面アンテナ部材３１および遅波材３３を覆うように、例えばアルミニウムやステンレス鋼、銅等の金属材からなる導体カバー３４が設けられている。チャンバー１の上面と導体カバー３４とはシール部材３５によりシールされている。導体カバー３４には、冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、導体カバー３４、遅波材３３、平面アンテナ３１、マイクロ波透過板２８を冷却するようになっている。なお、導体カバー３４は接地されている。【００３３】
導体カバー３４の上壁の中央には開口部３６が形成されており、この開口部３６には導波管３７が接続されている。この導波管３７の端部には、マッチング回路３８を介してマイクロ波発生装置３９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置３９で発生した例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管３７を介して上記平面アンテナ部材３１へ伝搬されるようになっている。なお、マイクロ波の周波数としては、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。【００３４】
導波管３７は、上記導体カバー３４の開口部３６から上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部にモード変換器４０を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管３７ｂとを有している。矩形導波管３７ｂと同軸導波管３７ａとの間のモード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。同軸導波管３７ａの中心には内導体４１が延在しており、この内導体４１の下端部は、平面アンテナ部材３１の中心に接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ部材３１へ均一に効率よく伝播される。【００３５】
マイクロ波プラズマ処理装置１００の各構成部は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ５０に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ５０には、オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース５１と、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部５２が接続されている。レシピは記憶部５２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。【００３６】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５１からの指示等にて任意のレシピを記憶部５２から呼び出してプロセスコントローラ５０に実行させることで、プロセスコントローラ５０の制御下で、プラズマ処理装置１００での所望の処理が行われる。【００３７】
このように構成されたＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置１００においては、以下の手順でウエハＷに対して窒化処理を行う。このときの手順を図３のタイミングチャートに示す。【００３８】
まず、ゲートバルブ２６を開にして搬入出口２５から搬送アームに載置した状態のウエハＷをチャンバー１内に搬入する（ウエハローディング工程）。このとき、ウエハ支持ピン４２をサセプタ２から突出した状態（ピンアップ）とし、これら支持ピン４２の上にウエハＷを載置する。そして、ガス供給系１６のＡｒガス供給源１７およびＮ２ガス供給源１８から、Ａｒガス、Ｎ２ガスを所定の流量でガス導入部材１５を介してチャンバー１内に導入し、ウエハ支持ピン４２を下降させて（ピンダウン）、ウエハＷを所定温度に加熱されたサセプタ２上に載せ、ウエハＷの温度を上昇させて加熱処理を行う（加熱処理工程）。その後、ウエハ支持ピン４２を上昇させ（ピンアップ）、図４に示すように、ウエハＷがサセプタ２から所定距離だけ離隔した状態とする。この際にウエハ支持ピン４２は、プロセスコントローラ５０が駆動機構４４を制御することにより、所望の高さとされ、ウエハＷのサセプタ２からの距離が制御される。この状態でチャンバー１内にマイクロ波を導入してプラズマ処理を行い（プラズマ処理工程）、その後プラズマ（マイクロ波供給）およびガスを停止し、チャンバー１内を所定の真空度に調整した後、ウエハＷの搬出を行う（ウエハアンローディング工程）。【００３９】
この際の条件は、具体的には、例えばＡｒなどの希ガス流量を１００〜６０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス流量を５０〜７５０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ａｒ／Ｎ２の流量比を２〜８、好ましくは３〜６に設定し、チャンバー内を１０〜１３３３Ｐａ（７５ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）、好ましくは２０〜３３３．３Ｐａ（１５０ｍＴｏｒｒ〜２．５Ｔｏｒｒ）の処理圧力に調整し、ウエハＷの温度を２５０〜８００℃、好ましくは４００〜８００℃程度に加熱する。熱的ダメージを考えると低温の３００〜５００℃が好ましい。【００４０】
また、マイクロ波の導入は、マイクロ波発生装置３９からのマイクロ波を、マッチング回路３８を経て導波管３７に導き、矩形導波管３７ｂ、モード変換器４０、および同軸導波管３７ａを順次通過させて内導体４１を介して平面アンテナ部材３１に供給し、平面アンテナ部材３１のマイクロ波放射孔３２からマイクロ波透過板２８を介してチャンバー１内におけるウエハＷの上方空間に放射させることにより行う。マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ内ではＴＥモードで伝搬し、このＴＥモードのマイクロ波はモード変換器４０でＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管３７ａ内を平面アンテナ部材３１に向けて伝搬されていく。平面アンテナ部材３１からマイクロ波透過板２８を経てチャンバー１に放射されたマイクロ波によりチャンバー１内で電磁界が形成され、ＡｒガスおよびＮ２ガスのプラズマが生成される。この際、マイクロ波発生装置３９のパワーは、１〜５ｋＷ（０．５〜２．６Ｗ／ｃｍ２）が好ましく、２〜４ｋＷ（１．０〜２．１Ｗ／ｃｍ２）とすることがより好ましい。【００４１】
このマイクロ波プラズマは、マイクロ波が平面アンテナ部材３１の多数のマイクロ波放射孔３２から放射されることにより、略１×１０１０〜５×１０１２／ｃｍ３の高密度で、かつウエハＷ近傍では略１．５ｅＶ以下、さらには略１．０ｅＶ以下の低電子温度プラズマとなり、ラジカルを主体とした下地へのダメージの少ない処理を実現することができる。【００４２】
本実施形態のプラズマ窒化処理は、シリコン酸化膜や強誘電体酸化膜の表面を窒化するプロセスや、シリコン基板の直接窒化プロセスに適用することができる。前者はＭＩＳ型トランジスタのゲート絶縁膜の窒化処理が代表例として挙げられ、後者はＭＩＳ型トランジスタの窒化珪素からなるゲート絶縁膜の形成のための窒化処理が代表例として挙げられる。また、ＤＲＡＭのキャパシタ等に用いられるポリシリコン膜の表面窒化処理にも適用可能である。【００４３】
プラズマ窒化処理に際して、従来は、図５に示すようにウエハＷの全面をサセプタ２上に載置した状態としていたが、この場合には、ウエハＷ表面の外周部において窒素導入量が低くなる傾向があることが判明した。これは、ウエハＷ表面の外周部において、窒化に寄与する活性種の数がウエハ中央部よりも少なくなるためと推測される。【００４４】
そこで、ウエハＷ表面の外周部において窒化に寄与する活性種の数を上昇させるための手法について検討を重ねた結果、ウエハＷの表面側（表面および端面）のみならず裏面側の少なくとも外周部分にプラズマ生成空間が接触するようにすることに想到した。このようにウエハＷの裏面側の外周部分にプラズマ生成空間が接触するようにするために、本実施形態では、図４に示すように、プラズマ窒化処理中にウエハ支持ピン４２により、サセプタ２から所定距離だけ離隔した状態でウエハＷを保持するようにするのである。【００４５】
このようにして、ウエハＷの裏面側の外周部分にプラズマ生成空間を接触させるようにした場合には、図６に示すように、ウエハＷの外周部にサセプタ２やサセプタカバー４等に妨げられずにプラズマが到達するから、外周部へのイオンフラックスの量が上昇し、これにより、ウエハＷ表面の外周部において窒化に寄与する活性種が増加する。【００４６】
したがって、ウエハＷ表面外周部における窒素導入量の低下を解消し、ウエハの中央部と外周部の窒素導入量差が小さくなり、面内均一性の高い窒化処理を実現することができる。【００４７】
この場合に、ウエハ支持ピン４２によるウエハＷの高さはサセプタ２の表面から０．３ｍｍ以上であることが好ましい。これにより外周部の窒化レートを上昇させる効果を有効に発揮させることができる。窒化処理がシリコン酸化膜の窒化処理である場合には、３ｍｍ以上がより好ましく、３〜１２ｍｍがさらに好ましく、４〜９ｍｍが一層好ましい。また、窒化処理がシリコンの直窒化処理の場合には、３ｍｍ以上がより好ましく、３〜１２ｍｍがさらに好ましく、８〜１２ｍｍが一層好ましい。そして、ウエハ支持ピン４２によるウエハＷの高さ位置を調整することにより、プラズマ窒化条件に応じてウエハＷ外周部の窒化レートを所望の値に制御することができる。【００４８】
本発明では、上記の原理によりウエハＷの外周部における窒化レートの低下を解消することができるが、このような原理は上記のようなマイクロ波プラズマに限らず、誘導結合プラズマ（Inductive Coupled Plasma：ＩＣＰ）、表面波プラズマ、表面反射波プラズマ、マグネトロンプラズマ等の他のプラズマにも適用することができる。【００４９】
次に、本実施形態の効果を確認した試験結果について説明する。
まず、ウエハ支持ピンによるウエハアップによる外周部分の窒化レート上昇が空間を形成したことによるものであることを確認した実験について説明する。【００５０】
ここでは、図７Ａに示すように、ウエハ支持ピンを突出させてウエハＷをサセプタから９ｍｍの高さとし、ウエハＷの裏面にプラズマ空間形成可能にした本発明例であるケースＡと、図７Ｂに示すように、厚さ０．７５ｍｍのダミーウエハを１０枚重ね、その上に厚さ１．５ｍｍの石英カバーを載置して高さ９ｍｍを確保し、石英カバーの上にウエハＷを載置したケースＢと、図７Ｃに示すように、サセプタの上に同じ石英カバーを載置し、その上にウエハを載置した従来例に相当するケースＣについて、シリコン酸化膜に対してプラズマ窒化処理を施した。
この際の窒化処理条件は、以下に示す通りとした。
チャンバー内圧力：２０Ｐａ
処理ガスの流量：Ａｒ／Ｎ２＝１０００／２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
マイクロ波パワー：２３００Ｗ
処理温度：常温
処理時間：３５ｓｅｃ【００５１】
この窒化処理の後、ウエハＷの表面のセンター側１点とエッジ側２４点の窒素濃度の測定を行い、センター１点の値からエッジ２４点の平均値を引いた値を求めた。その結果、本発明であるケースＡでは−０．０３ａｔｏｍ％であるのに対し、従来のケースＣの面内ばらつきは０．３９ａｔｏｍ％であった。また、ケースＢの面内ばらつきは０．３２ａｔｏｍ％とケースＣと同程度であった。このことから、ウエハ支持ピンをアップしてプラズマ窒化処理を行った場合の効果は、ウエハ高さを高くしたことではなく、ウエハ裏面にプラズマ空間を形成したためであることが確認された。【００５２】
次に、ウエハ支持ピンによるウエハの高さと窒化処理の面内均一性との関係を把握した結果について説明する。
ここでは、同じく図１の装置を用いて、ウエハ支持ピンの突出高さを調整することにより、ウエハのサセプタからの高さを０〜１２ｍｍの間で変化させてプラズマ窒化処理を行った。【００５３】
プラズマ窒化処理は、シリコンに対する直窒化処理およびシリコン酸化膜（厚さ１．９ｎｍ）の窒化処理の両方を行った。これらの条件は以下の通りとした。
＜シリコンに対する直窒化処理＞
チャンバー内圧力：２０Ｐａ
処理ガスの流量：Ａｒ／Ｎ２＝１０００／２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
マイクロ波パワー：２５００Ｗ
処理温度：４００℃
処理時間：３５ｓｅｃ
＜シリコン酸化膜の窒化処理＞
チャンバー内圧力：２０Ｐａ
処理ガスの流量：Ａｒ／Ｎ２＝１０００／２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
マイクロ波パワー：２３００Ｗ
処理温度：４００℃
処理時間：３５ｓｅｃ【００５４】
この窒化処理の後、シリコンの直窒化処理では、ウエハＷの面内の４９点で窒化膜の膜厚の測定を行い、センターとエッジの膜厚差および膜厚の面内ばらつきを求め、シリコン酸化膜の窒化処理では、ウエハＷの面内の４９点で表面の窒素濃度の測定を行い、センターとエッジの窒素濃度差および窒素濃度の面内ばらつきを求めた。この際のばらつきは、１σを平均値で除した値を１００分率（％）で表したもので評価した。【００５５】
図８に、シリコンの直窒化処理の場合における、ウエハのサセプタからの高さとセンターおよびエッジの膜厚差との関係を示し、図９に、シリコンの直窒化処理の場合における、ウエハのサセプタからの高さとセンターおよびエッジの膜厚の面内ばらつきとの関係を示す。図８に示すように、ウエハ支持ピンによりサセプタとウエハとの間に空間を形成することによりプラズマが拡がり、外周部まで均一なプラズマが形成され、センターと外周部の膜厚差が小さくなり、これにともなって、図９に示すように、膜厚の面内ばらつきも小さくなることが確認された。そして、センターと外周部の膜厚差および膜厚の面内ばらつきは、サセプタとウエハとの距離が大きくなるに従って小さくなる傾向にあり、０．３ｍｍ程度でばらつきが大きく低下し、９ｍｍが最も小さい値となった。これらの図から、サセプタとウエハとの距離は０．３ｍｍ以上が好ましいことがわかる。また、膜厚差とそのばらつきを考慮すると１２ｍｍ以下が好ましいことがわかる。さらに、３ｍｍ以上でばらつきが１％以下となることから、マージンを考慮すると２．５ｍｍ以上がより好ましく、さらには３ｍｍ以上が好ましい。【００５６】
また、図１０に、シリコン酸化膜の窒化処理の場合における、サセプタからの高さとセンターおよび外周部の窒素濃度差との関係を示し、図１１に、シリコン酸化膜の窒化処理の場合における、ウエハのサセプタからの高さとセンターおよび外周部の窒素濃度の面内ばらつきとの関係を示す。図１０に示すように、ウエハ支持ピンによりサセプタとウエハとの間に空間を形成することによりセンターと外周部の窒素導入量差が小さくなり、これにともなって、図１１に示すように、窒素濃度の面内ばらつきも小さくなることが確認された。そして、センターと外周部の窒素濃度差および窒素濃度の面内ばらつきは、サセプタとウエハとの距離が大きくなるに従って小さくなる傾向にあり、０．３ｍｍ程度でもばらつきが大きく低下し、６ｍｍが最も小さい値となった。これらの図からも、０．３ｍｍ以上が好ましいことがわかる。また、窒素濃度と濃度ばらつきを考慮すると１２ｍｍ以下が好ましいことがわかる。さらに、３ｍｍ以上でばらつきが１％以下となることから、マージンを考慮すると２．５ｍｍ以上がより好ましく、さらには３ｍｍ以上が好ましい。【００５７】
これらの結果から、シリコンの直窒化処理および酸化膜の窒化処理を問わず、ウエハ支持ピンによりサセプタとウエハとの間に空間を形成することにより、ウエハ外周部での窒素導入量が上昇して、窒化処理の面内均一性が高まり、その効果はサセプタからの距離が大きくなるほど大きくなる傾向にあり、その距離が０．３ｍｍ以上が好ましく、また、１２ｍｍ以下が好ましく、２．５ｍｍ以上さらには３ｍｍ以上がより好ましいことが確認された。【００５８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１２は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。図１２のプラズマ処理装置１００′は、図１のプラズマ処理装置１００とはサセプタの構造が異なるのみであり、同じものには同じ符号を付して説明を省略する。【００５９】
このプラズマ処理装置１００′は、ウエハＷの直径よりも小さい直径を有するサセプタ２′を備えている。このサセプタ２′は、図１３に拡大して示すように、ウエハＷが載置された際に、ウエハＷの外周部分がその端部から突出するようになっており、これによりウエハＷの裏面側の外周部分にプラズマ生成空間が接触するようにすることができ、ウエハＷの外周部にサセプタ等に妨げられることなくプラズマが到達する。このため、外周部へのイオンフラックスの量が上昇し、ウエハＷ表面の外周部において窒化に寄与する活性種が増加する。したがって、ウエハＷ表面外周部における窒素導入量の低下を解消し、面内均一性の高い窒化処理を実現することができる。【００６０】
この場合に、ウエハＷの大きさや窒化条件によって、ウエハＷの外周部の突出長さを調整して、窒素導入量を上昇させる部位を調整することができる。【００６１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１４は、第３の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。図１４のプラズマ処理装置１００″は、図１のプラズマ処理装置１００とはサセプタ周辺の構造が異なるのみであり、同じものには同じ符号を付して説明を省略する。【００６２】
本実施形態のプラズマ処理装置１００″は、サセプタ２の上面全面を覆うように石英製のサセプタカバー５４が設けられている。そして、サセプタ２およびサセプタカバー５４によりウエハ載置部が構成される。【００６３】
サセプタカバー５４は、図１５の平面図にも示すように、ウエハＷを載置する載置面５４ａを有し、載置面５４ａには、載置するウエハＷをガイドし、ウエハＷのズレを防止するためのするためのガイドリング５５が設けられている。ガイドリング５５は、ウエハＷの厚さよりも小さい高さを有している。また、サセプタカバー５４の載置面５４ａの外方部分に載置面５４ａより低い位置の下段面５４ｂが形成されている。載置面５４ａと下段面５４ｂとの間は段部５４ｂとなっている。そして、ほぼ垂直にガイドリング５５の上面から下方に向かって段部５４ｄを経て下段面５４ｂに至っている。段部５４ｂは斜めでもよい。【００６４】
サセプタ２は、第１の実施形態と同様、中央部に落とし込み（座繰り部）が形成されており、サセプタカバー５４の下面の中央部にはサセプタ２の落とし込みに対応する突出部５４ｃが形成されており、これによりサセプタカバー４が位置決めされる。なお、ガイドリング５５を設ける代わりに３箇所以上均等にガイドピンを設けてもよい。また、サセプタ２に座繰り部を設ける代わりに、サセプタ２の上面およびサセプタカバー５４の下面の対応する位置に複数の凹凸部を形成してこれらを嵌合するようにしてもよい。これにより加熱効率を向上させることができる。【００６５】
このようなプラズマ処理装置１００″によれば、支持ピン４２を上昇させることなく、ウエハＷをサセプタカバー５４の載置面５４ａに載置した状態でプラズマ処理を行うことにより、ウエハＷ中心部と同じレベルのプラズマ中の活性種がウエハＷの周縁部分に到達することができ、ウエハＷ表面外周部における窒化レートの低下を解消することができる。【００６６】
以下、詳細に説明する。
図１のようにサセプタ２上にリング状をなすサセプタカバー４が存在する従来タイプの装置において、図５に示すようにウエハＷをサセプタ２に載置した状態を図１６Ａに拡大して示すと、ウエハＷの外周部にリング状のサセプタカバー４がウエハＷよりも距離ｈだけ高い位置に存在しているため、ウエハＷの存在位置よりも外方部分ではプラズマの下端位置がウエハＷ上よりも距離ｈだけ高い位置に押し上げられて存在することとなる。このため、ウエハＷの周縁部では、サセプタカバー４の存在によりウエハＷの外方部分のプラズマの存在位置がウエハＷ周縁部から遠くなり、ウエハＷの外側部分からウエハＷ表面の外周部へ供給されるプラズマ中の活性種の量が、中心部へ供給されるプラズマの活性種よりも低い。つまりプラズマ中の活性種の量が少なくなる。【００６７】
このことから、ウエハＷの周縁部からウエハＷの外方側にプラズマを妨げるものが存在しないことがウエハＷ表面外周部における窒素導入量の低下に有効であることが理解される。そのためにはサセプタカバー４を外すことが有効である。【００６８】
ただし、単にサセプタカバー４を外しても、ウエハＷの厚さは１ｍｍ弱であるため、外方部分のプラズマをウエハＷの周縁部に拡散させることが困難である。また、プラズマによりＡｌＮ等のＡｌ含有セラミックスで構成されているサセプタ２がエッチングされ、コンタミネーションの原因となる。【００６９】
そこで、本実施形態では、図１６Ｂに示すように、サセプタ２の上に、その全面を覆うようにサセプタカバー５４を設け、ウエハＷの周縁部からウエハＷの外方側にプラズマを妨げるものが存在しないようにし、かつ、ウエハＷの外方部分に、載置面５４ａよりも低い位置の下段面５４ｂを設け、下段面５４ｂの高さをウエハＷの表面よりも距離Ｈ１だけ低い位置になるようにして、ウエハＷ外方部分において、ウエハＷ上よりも距離Ｈ１だけ低い位置にプラズマを押し下げるようにした。これにより、プラズマがウエハＷの周縁部に近付き、理想的にはウエハＷの周縁部におけるプラズマからの距離をウエハＷ中心部と同程度とすることができる。このため、ウエハＷ表面の外周部へ供給されるプラズマ中の活性種の量が増加して、ウエハＷの中央部におけるプラズマ中の活性種の量に近づけることができ、ウエハＷ表面の外周部の窒素導入量を高めて窒素導入量の面内均一性を高めることができる。また、プラズマがサセプタ２をエッチングすることがないのでコンタミネーションの発生が増加することもない。【００７０】
この距離Ｈ１（ウエハ表面から下段面５４ｂまでの高さ）は、２〜１２ｍｍが好ましい。これにより、ウエハＷへの窒素導入量の面内均一性をより高めることができる。距離Ｈ１は、加熱の均一性等を考慮すると２．５〜６．５ｍｍがより好ましい。【００７１】
サセプタカバー５４の厚さＨ２（図１６Ｂ参照）は、薄すぎると距離Ｈ１を十分に取ることができず、また厚すぎるとヒータとウエハＷとの距離が大きくなって加熱効率および加熱の均一性が低下し、窒素導入量の均一性が低くなる。このような観点から厚さＨ２は２〜６．５ｍｍが好ましい。また、距離Ｈ１は、厚さＨ２との関係で、Ｈ１≦Ｈ２であることが好ましい。Ｈ１＞Ｈ２の場合には、サセプタカバー５４の製造が困難となる。【００７２】
本実施形態では、第１および第２の実施形態のようにウエハＷの裏面側の外周部分にプラズマ生成空間が接触してはいないが、このようにウエハＷの周縁部からウエハＷの外方側にプラズマを妨げるものが存在せず、ウエハＷの外方部分においてプラズマを押し下げるようにするだけでも、ウエハＷ表面の外周部へ供給されるプラズマ中の活性種の量を増加させることができ、ウエハＷ表面の外周部の窒素導入量を高めることができる。【００７３】
また、第１の実施形態のように、ピンアップした場合には、サセプタ２のウエハＷに対応した部分にプラズマが入り込み、コンタミネーションが発生するおそれがあるが、本実施形態ではそのようなことは生じない。【００７４】
実際に、図１の装置でピンアップせずに窒化処理を行った場合（従来技術に相当）と、本実施形態の図１４の装置で窒化処理を行った場合とで窒素導入量の均一性を比較した。ここでは、距離Ｈ１（＝厚さＨ２）を６．５ｍｍとし、チャンバー内圧力を４５Ｐａ（３３７ｍＴｏｒｒ）とし、Ａｒガス流量：２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス流量：１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、マイクロ波パワーを１５００Ｗとして６０ｓｅｃの窒化処理を施した。その結果を図１７に示す。図１７は横軸にウエハの径方向の位置をとり、縦軸にウエハ中心の窒素導入量を１として規格化した窒素導入量をとって、窒素導入量の均一性を示すグラフである。この図に示すように、本実施形態により従来よりもウエハ表面外周部における窒素導入量が上昇し、窒素導入量の面内均一性が高まることが確認された。なお、この際の窒素導入量のばらつきの指標である１σ／平均値（標準偏差を平均値で割った値）は、従来が２．１８であったのに対し、本実施形態では１．１７であった。【００７５】
次に、図１の装置でピンアップせずに窒化処理を行った場合と、本実施形態の図１４の装置でサセプタカバー５４の距離Ｈ１（＝厚さＨ２）を２．５ｍｍ、４．５ｍｍ、６．５ｍｍとした場合について、チャンバー内圧力：４５Ｐａ（３３７ｍＴｏｒｒ）、Ａｒガス流量：２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス流量：４０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、マイクロ波パワー：１１００Ｗの条件（条件Ａ）、およびチャンバー内圧力：４５Ｐａ（３３７ｍＴｏｒｒ）、Ａｒガス流量：２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス流量：１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、マイクロ波パワー：１５００Ｗの条件（条件Ｂ）で、６０ｓｅｃの窒化処理を施した。【００７６】
これら条件において、ウエハＷの径方向の複数位置で窒素導入量を求め、その均一性を把握した。均一性はレンジ／２×平均値および１σ／平均値で把握した。【００７７】
これらの結果を図１８Ａおよび図１８Ｂに示す。図１８Ａは距離Ｈ１とレンジ／２×平均値との関係を示す図であり、図１８Ｂは距離Ｈ１と１σ／平均値を示す図である。これら図において、従来の装置を用いた場合を距離Ｈ１＝０とし、条件Ａを黒丸、条件Ｂを白丸でプロットした。これら図から明らかなように、距離Ｈ１が２．５〜６．５ｍｍでは、いずれも従来よりも窒素導入量のばらつきが小さくなっていることが確認され、均一な窒化処理を行い得ることが確認された。【００７８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態ではマイクロ波プラズマ窒化処理を例にとって説明したが、プラズマ処理はマイクロ波プラズマに限らず、他のプラズマであってもよく、特に、マイクロ波プラズマと同様に自己生成的なプラズマである、上述した誘導結合プラズマ、表面波プラズマ、表面反射波プラズマ、マグネトロンプラズマ等を例示することができる。【００７９】
また、上記実施形態では窒化処理を例にとって説明したが、これに限らず、例えば酸化処理、ＣＶＤ成膜処理、プラズマエッチング処理等、他のプラズマ処理にも適用することができる。【００８０】
さらに、上記実施形態では被処理体として半導体ウエハを処理する場合について示したが、これに限らず、ＦＰＤ用のガラス基板等、他の被処理体にも適用可能であることは言うまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
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