(57)【要約】【課題】回転テーブルにより公転している基板に対して処理ガスを用いて成膜処理を行うにあたって、基板の表面の凹部の深さ方向において均一性の高いプラズマ改質処理を行うこと。【解決手段】各処理ガスノズル３１、３２に対して回転テーブル２の回転方向に離間させてプラズマ処理部８０を設けると共に、回転テーブル２を介してプラズマ処理部８０を臨む位置に、当該回転テーブル２に接触しないようにバイアス電極部１２０を設ける。そして、このバイアス電極部１２０に対して、バイアス電圧印加部１２８からバイアス電圧を印加することにより、回転テーブル２上のウエハＷに対して非接触でバイアス電圧を印加する。【選択図】図１
2014135464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にて基板に対して成膜処理を行うための成膜装置において、
基板を載置する基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記基板載置領域に処理ガスを供給する処理ガス供給部を含み、前記回転テーブルの回転に伴い基板上に分子層あるいは原子層を順次積層して薄膜を形成するための成膜領域と、
この成膜領域に対して前記回転テーブルの回転方向に離間して設けられ、プラズマ発生用ガスをプラズマ化して生成したプラズマにより前記分子層あるいは原子層を改質処理するためのプラズマ処理部と、
前記プラズマ処理部において前記回転テーブルの下方側に隙間を介して設けられ、プラズマ中のイオンを基板の表面に引き込むためのバイアス電位を静電誘導により当該基板に発生させるためのバイアス電極部と、
前記真空容器内を排気するための排気機構と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記回転テーブルの回転方向に互いに離間して設けられ、前記基板載置領域に対して互いに反応する複数の処理ガスを各々供給するための複数の処理ガス供給部と、
処理ガスが各々供給される処理領域同士を互いに分離するために、これら処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して分離ガスを各々供給するための分離ガス供給部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記回転テーブルと前記バイアス電極部との間の隙間におけるプラズマの発生を阻止するために、プラズマ阻止用ガスを当該隙間に供給するためのプラズマ阻止用ガス供給部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記回転テーブルの下面には、前記バイアス電極部が潜り込むための凹部が当該回転テーブルの周方向に沿ってリング状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記回転テーブルは、絶縁体により構成され、
前記基板載置領域の下方側における前記回転テーブルの内部には、前記バイアス電極部と前記基板載置領域上の基板との間において発生する静電誘導を補助するための補助電極部が埋設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記補助電極部は、前記回転テーブルに対して独立して熱膨張収縮するために、その内壁面及び天井面に対して各々隙間が形成されるように前記回転テーブルの内部空間に配置され、
前記内部空間には、前記回転テーブルの耐圧を向上させるために、当該内部空間の天井面及び床面の間を互いに接続する支柱が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記補助電極部は、前記回転テーブルに対して独立して熱膨張収縮するために、その内壁面及び天井面に対して各々隙間が形成されるように前記回転テーブルの内部空間に配置され、
前記回転テーブルには、前記回転テーブルの耐圧を向上させるために、前記内部空間と当該回転テーブルの外部との間の雰囲気を連通させるための通気路が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記回転テーブルは、絶縁体により構成され、
前記基板載置領域の下方側における前記回転テーブルの表面または下面には、前記バイアス電極部と前記基板載置領域上の基板との間において発生する静電誘導を補助するために、導電体及び半導体の少なくとも一方を含む補助電極部が配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記回転テーブルの板厚寸法は、５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記プラズマ処理部は、高周波電力が供給されると共に鉛直軸周りに巻回されたアンテナを備え、
平面で見た時に、前記バイアス電極部の面積は、前記アンテナが配置された面積と同じか当該面積よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１１】
基板を載置する基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
基板に対してプラズマ処理を行うために、プラズマ発生用ガスをプラズマ化して生成したプラズマを前記基板載置領域に供給するためのプラズマ処理部と、
前記プラズマ処理部において前記回転テーブルの下方側に隙間を介して設けられ、プラズマ中のイオンを基板の表面に引き込むためのバイアス電位を静電誘導により当該基板に発生させるためのバイアス電極部と、
前記真空容器内を排気するための排気機構と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１０に記載の成膜装置を用いて基板に対して成膜処理を行うための成膜方法であって、
前記回転テーブル上の基板載置領域に、表面に凹部が形成された基板を載置すると共に、この基板載置領域を公転させる工程と、
次いで、前記基板載置領域の基板に対して処理ガスを供給して、当該基板上に分子層あるいは原子層を成膜する工程と、
続いて、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給すると共に、このプラズマ発生用ガスをプラズマ化して、プラズマによって前記分子層あるいは原子層の改質処理を行う工程と、
前記バイアス電極部を用いて、静電誘導により前記回転テーブル上の基板にバイアス電圧を発生させて、プラズマ中のイオンを当該基板側に引き込む工程と、
前記真空容器内を排気する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項１３】
前記成膜する工程は、前記回転テーブルの回転方向に互いに離間して設けられた複数の処理ガス供給部から、互いに反応する処理ガスを各々供給する工程であり、
処理ガスが各々供給される処理領域同士を互いに分離するために、これら処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して分離ガスを各々供給する工程を行うことを特徴とする請求項１２に記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記回転テーブルと前記バイアス電極部との間の隙間におけるプラズマの発生を阻止するために、プラズマ阻止用ガスを当該隙間に供給するための工程を行うことを特徴とする請求項１２または１３に記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記凹部は、数十から百を超えるアスペクト比となっていることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか一つに記載の成膜方法。
【請求項１６】
真空容器内にて基板に対して成膜処理を行うための成膜方法において、
回転テーブル上の基板載置領域に、表面に凹部が形成された基板を載置すると共に、この基板載置領域を公転させる工程と、
次いで、前記基板載置領域の基板に対して処理ガスを供給して、当該基板上に分子層あるいは原子層を成膜する工程と、
続いて、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給すると共に、このプラズマ発生用ガスをプラズマ化して、プラズマによって前記分子層あるいは原子層の改質処理を行う工程と、
基板にバイアス電圧を印加して、プラズマを当該基板側に引き込む工程と、
前記真空容器内を排気する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してプラズマ処理を行う成膜装置、基板処理装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）に例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの薄膜を成膜する手法として、例えば特許文献１に記載の装置を用いたＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が知られている。この装置では、回転テーブル上に５枚のウエハを周方向に並べると共に、この回転テーブルの上方側に複数のガスノズルを配置している。そして、公転している各々のウエハに対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給して、反応生成物を積層している。
【０００３】
このようなＡＬＤ法において、ウエハ上に積層される各々の反応生成物に対してプラズマ改質を行うために、特許文献２のように、ガスノズルに対して周方向に離間した位置にプラズマ改質を行う部材を設けた装置が知られている。しかしながら、ウエハの表面に例えば数十から百を超える大きなアスペクト比を持つホールや溝（トレンチ）などの凹部が形成されている場合には、この凹部の深さ方向における改質の度合いがばらついてしまうおそれがある。即ち、このようにアスペクト比の大きな凹部が形成されていると、プラズマ（詳しくはアルゴンイオン）が凹部内に進入しにくくなる。また、真空容器内ではプラズマ改質処理と共に成膜処理を行っているので、当該真空容器内における処理圧力は、プラズマが良好に活性を維持できる真空雰囲気と比べて高圧となっている。そのため、凹部の内壁面にプラズマが接触した時に当該プラズマが失活しやすいので、このことからも凹部の深さ方向における改質の度合いがばらつきやすくなっている。また、凹部が形成されていないウエハであっても、回転テーブルが１回転する間に改質処理を行うためには、即ち互いに隣接するガスノズル同士の間の狭い領域で良好に改質を行うためには、ウエハの近傍に高密度のプラズマを形成しておく必要がある。
特許文献３には、下部電極にバイアス電圧を印加する装置について記載されているが、回転テーブルによりウエハを公転させる技術については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１０２
【特許文献２】特開２０１１−４０５７４
【特許文献３】特開平８−２１３３７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転テーブルにより公転している基板に対してプラズマ処理を行うにあたって、基板の表面の凹部の深さ方向において均一性の高いプラズマ処理を行うことのできる成膜装置、基板処理装置及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の成膜装置は、
真空容器内にて基板に対して成膜処理を行うための成膜装置において、
基板を載置する基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記基板載置領域に処理ガスを供給する処理ガス供給部を含み、前記回転テーブルの回転に伴い基板上に分子層あるいは原子層を順次積層して薄膜を形成するための成膜領域と、
この成膜領域に対して前記回転テーブルの回転方向に離間して設けられ、プラズマ発生用ガスをプラズマ化して生成したプラズマにより前記分子層あるいは原子層を改質処理するためのプラズマ処理部と、
前記プラズマ処理部において前記回転テーブルの下方側に隙間を介して設けられ、プラズマ中のイオンを基板の表面に引き込むためのバイアス電位を静電誘導により当該基板に発生させるためのバイアス電極部と、
前記真空容器内を排気するための排気機構と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
前記成膜装置は、具体的には以下のように構成しても良い。
前記回転テーブルの回転方向に互いに離間して設けられ、前記基板載置領域に対して互いに反応する複数の処理ガスを各々供給するための複数の処理ガス供給部と、
処理ガスが各々供給される処理領域同士を互いに分離するために、これら処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して分離ガスを各々供給するための分離ガス供給部と、を備えている構成。
前記回転テーブルと前記バイアス電極部との間の隙間におけるプラズマの発生を阻止するために、プラズマ阻止用ガスを当該隙間に供給するためのプラズマ阻止用ガス供給部が設けられている構成。
【０００８】
前記回転テーブルの下面には、前記バイアス電極部が潜り込むための凹部が当該回転テーブルの周方向に沿ってリング状に形成されている構成。
前記回転テーブルは、絶縁体により構成され、
前記基板載置領域の下方側における前記回転テーブルの内部には、前記バイアス電極部と前記基板載置領域上の基板との間において発生する静電誘導を補助するための補助電極部が埋設されている構成。
【０００９】
前記補助電極部は、前記回転テーブルに対して独立して熱膨張収縮するために、その内壁面及び天井面に対して各々隙間が形成されるように前記回転テーブルの内部空間に配置され、
前記内部空間には、前記回転テーブルの耐圧を向上させるために、当該内部空間の天井面及び床面の間を互いに接続する支柱が設けられているか、あるいは前記回転テーブルには、前記内部空間と当該回転テーブルの外部との間の雰囲気を連通させるための通気路が形成されている構成。
【００１０】
前記回転テーブルは、絶縁体により構成され、
前記基板載置領域の下方側における前記回転テーブルの表面または下面には、前記バイアス電極部と前記基板載置領域上の基板との間において発生する静電誘導を補助するために、導電体及び半導体の少なくとも一方を含む補助電極部が配置されている構成。前記回転テーブルの板厚寸法は、５ｍｍ〜２０ｍｍである構成。
前記プラズマ処理部は、高周波電力が供給されると共に鉛直軸周りに巻回されたアンテナを備え、
平面で見た時に、前記バイアス電極部の面積は、前記アンテナが配置された面積と同じか当該面積よりも大きい構成。
【００１１】
本発明の基板処理装置は、
基板を載置する基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
基板に対してプラズマ処理を行うために、プラズマ発生用ガスをプラズマ化して生成したプラズマを前記基板載置領域に供給するためのプラズマ処理部と、
前記プラズマ処理部において前記回転テーブルの下方側に隙間を介して設けられ、プラズマ中のイオンを基板の表面に引き込むためのバイアス電位を静電誘導により当該基板に発生させるためのバイアス電極部と、
前記真空容器内を排気するための排気機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の成膜方法は、
以上記載の成膜装置を用いて基板に対して成膜処理を行うための成膜方法であって、
前記回転テーブル上の基板載置領域に、表面に凹部が形成された基板を載置すると共に、この基板載置領域を公転させる工程と、
次いで、前記基板載置領域の基板に対して処理ガスを供給して、当該基板上に分子層あるいは原子層を成膜する工程と、
続いて、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給すると共に、このプラズマ発生用ガスをプラズマ化して、プラズマによって前記分子層あるいは原子層の改質処理を行う工程と、
前記バイアス電極部を用いて、静電誘導により前記回転テーブル上の基板にバイアス電圧を発生させて、プラズマ中のイオンを当該基板側に引き込む工程と、
前記真空容器内を排気する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記成膜する工程は、前記回転テーブルの回転方向に互いに離間して設けられた複数の処理ガス供給部から、互いに反応する処理ガスを各々供給する工程であり、
処理ガスが各々供給される処理領域同士を互いに分離するために、これら処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して分離ガスを各々供給する工程を行っても良い。前記回転テーブルと前記バイアス電極部との間の隙間におけるプラズマの発生を阻止するために、プラズマ阻止用ガスを当該隙間に供給するための工程を行っても良い。前記凹部は、数十から百を超えるアスペクト比となっていても良い。
【００１４】
本発明の成膜方法は、
真空容器内にて基板に対して成膜処理を行うための成膜方法において、
回転テーブル上の基板載置領域に、表面に凹部が形成された基板を載置すると共に、この基板載置領域を公転させる工程と、
次いで、前記基板載置領域の基板に対して処理ガスを供給して、当該基板上に分子層あるいは原子層を成膜する工程と、
続いて、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給すると共に、このプラズマ発生用ガスをプラズマ化して、プラズマによって前記分子層あるいは原子層の改質処理を行う工程と、
基板にバイアス電圧を印加して、プラズマを当該基板側に引き込む工程と、
前記真空容器内を排気する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、回転テーブル上にて公転している基板に対してプラズマ処理を行うにあたり、当該回転テーブル上の基板に対してバイアス電圧を印加している。そのため、プラズマを基板側に引き込むことができるので、基板の近傍に高密度のプラズマを形成できる。従って、基板の表面に既述のような大きなアスペクト比の凹部が形成されていても、当該凹部の深さ方向におけるプラズマ処理の度合いを揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の成膜装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】前記成膜装置を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置を示す横断平面図である。
【図４】前記成膜装置を示す横断平面図である。
【図５】前記成膜装置の回転テーブルを示す斜視図である。
【図６】前記成膜装置のプラズマ処理部を示す分解斜視図である。
【図７】前記成膜装置のバイアス電極部を示す分解斜視図である。
【図８】前記成膜装置を裏面側から見た様子を示す平面図である。
【図９】プラズマ処理部及びバイアス電極部を拡大して示す縦断面図である。
【図１０】前記成膜装置にて成膜処理が行われる対象の基板を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】基板に対して成膜される様子を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】基板に対して成膜される様子を模式的に示す縦断面図である。
【図１３】基板に対してプラズマ改質処理が行われる様子を模式的に示す縦断面図である。
【図１４】基板に対してプラズマ改質処理が行われる様子を模式的に示す縦断面図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１６】前記他の例の成膜装置における回転テーブルを示す平面図である。
【図１７】前記他の例の成膜装置の作用を示す模式図である。
【図１８】本発明の別における回転テーブルの一部を拡大して示す縦断面図である。
【図１９】前記成膜装置の更に他の例を示す縦断面図である。
【図２０】前記成膜装置の更に別の例を示す縦断面図である。
【図２１】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図２２】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図２３】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図２４】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図２５】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２６】前記成膜装置の他の例の一部を示す斜視図である。
【図２７】前記成膜装置の他の例を示す横断平面図である。
【図２８】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図２９】前記成膜装置の他の例を示す分解斜視図である。
【図３０】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図３１】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図３２】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図３３】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図３４】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図３５】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図３６】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図３７】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図３８】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図３９】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図４０】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図４１】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図４２】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図４３】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図４４】前記成膜装置の他の例を示す分解斜視図である。
【図４５】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図４６】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図４７】本発明において行ったシミュレーションの結果を示す特性図である。
【図４８】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図４９】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図５０】前記成膜装置の他の例を模式的に示す斜視図である。
【図５１】前記成膜装置の他の例を示す横断平面図である。
【図５２】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図５３】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図５４】前記成膜装置の他の例を説明するための概念図である。
【図５５】前記概念図を前記成膜装置に適用した時の模式図である。
【図５６】前記他の例における成膜装置を示す縦断面図である。
【図５７】前記成膜装置の他の例を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態の基板処理装置を成膜装置に適用した例について、図１〜図９を参照して説明する。この装置は、図１〜図４に示すように、平面形状が概ね円形である真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有すると共に例えば石英などの絶縁体により構成された回転テーブル２と、を備えており、ウエハＷに対して成膜処理及びプラズマ改質処理を行うように構成されている。そして、この成膜装置は、後で詳述するように、ウエハＷの表面に例えば数十から百を超えるアスペクト比を持つ凹部が形成されていても、プラズマをウエハＷ側に引き込むことにより、当該凹部の深さ方向におけるプラズマ改質の度合いが揃うように構成されている。続いて、この成膜装置の主要部であるバイアス電極部１２０について詳述する前に、装置の各部について以下に説明する。
【００１８】
真空容器１は、天板１１及び容器本体１２を備えており、天板１１が容器本体１２から着脱できるように構成されている。天板１１の上面側における中央部には、真空容器１内の中心部領域Ｃにおいて互いに異なる処理ガス同士が混ざり合うことを抑制するために、窒素（Ｎ2）ガスを分離ガスとして供給するための分離ガス供給管５１が接続されている。図１中１３は、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばＯリングである。
【００１９】
真空容器１の底面部１４の上方側には、図１に示すように、加熱機構であるヒータユニット７が設けられており、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷを成膜温度例えば３００℃に加熱するようになっている。図１中７１ａはヒータユニット７の側方側に設けられたカバー部材、７ａはこのヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材である。また、底面部１４には、ヒータユニット７の下方側において、ヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が周方向に亘って複数箇所に設けられている。
【００２０】
回転テーブル２は、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定されており、このコア部２１の下面に接続されると共に鉛直方向に伸びる回転軸２２によって、鉛直軸周りこの例では時計周りに回転自在に構成されている。図１中２３は回転軸２２を鉛直軸周りに回転させる駆動部（回転機構）であり、２０は回転軸２２及び駆動部２３を収納するケース体である。このケース体２０は、上面側のフランジ部分が真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられている。また、このケース体２０には、回転テーブル２の下方領域に窒素ガスをパージガスとして供給するためのパージガス供給管７２が接続されている。真空容器１の底面部１４におけるコア部２１の外周側は、回転テーブル２に下方側から近接するようにリング状に形成されて突出部１２ａをなしている。
【００２１】
回転テーブル２の表面部には、図３〜図４に示すように、ウエハＷを落とし込んで保持するために、円形の凹部２４が基板載置領域として設けられており、この凹部２４は、当該回転テーブル２の回転方向（周方向）に沿って複数箇所例えば５箇所に形成されている。回転テーブル２の下面は、図５及び図９に示すように、各々の凹部２４の底面と回転テーブル２の下面との間の寸法（回転テーブル２の板厚寸法）ｈができるだけ小さくなるように、回転テーブル２と同心円状にリング状に窪んでバイアス電極部１２０を収納するための凹部である溝部２ａをなしている。前記板厚寸法ｈは、例えば６ｍｍ〜２０ｍｍとなっている。後述のバイアス電極部１２０は、この溝部２ａ内に当該バイアス電極部１２０の上面が位置するように配置される。尚、図５は、回転テーブル２を下側から見た斜視図を示している。
【００２２】
凹部２４の通過領域と各々対向する位置には、各々例えば石英からなる６本のノズル３１、３２、３４、４１、４２、４３が真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。これら各ノズル３１、３２、３４、４１、４２、４３は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように各々取り付けられている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計周り（回転テーブル２の回転方向）にプラズマ発生用ガスノズル３４、分離ガスノズル４１、クリーニングガスノズル４３、第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の処理ガスノズル３２がこの順番で配列されている。尚、クリーニングガスノズル４３について、図３以外では図示を省略している。
【００２３】
処理ガスノズル３１、３２は、夫々第１の処理ガス供給部及び第２の処理ガス供給部をなし、プラズマ発生用ガスノズル３４はプラズマ発生用ガス供給部をなしている。また、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給部をなしている。尚、図２及び図３はプラズマ発生用ガスノズル３４が見えるように後述のプラズマ処理部８０及び筐体９０を取り外した状態、図４はこれらプラズマ処理部８０及び筐体９０を取り付けた状態を表している。また、図２については回転テーブル２についても取り外した状態を示している。
【００２４】
各ノズル３１、３２、３４、４１、４２は、流量調整バルブを介して夫々以下の各ガス供給源（図示せず）に夫々接続されている。即ち、第１の処理ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の処理ガス例えばＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン、ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスなどの供給源に接続されている。第２の処理ガスノズル３２は、第２の処理ガス例えばオゾン（Ｏ3）ガスと酸素（Ｏ2）ガスとの混合ガスの供給源（詳しくはオゾナイザーの設けられた酸素ガス供給源）に接続されている。プラズマ発生用ガスノズル３４は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素ガスとの混合ガスからなるプラズマ発生用ガスの供給源に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、分離ガスである窒素ガスのガス供給源に各々接続されている。クリーニングガスノズル４３は、クリーニングガス（例えばフッ素（Ｆ2）ガス、塩素（Ｃｌ2）ガスあるいはフッ素及び塩素を含むガス（ＣｌＦ3）など）の供給源に接続されている。これらガスノズル３１、３２、３４、４１、４２の例えば下面側には、ガス吐出孔３３が各々形成されており、このガス吐出孔３３は、回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所に例えば等間隔に配置されている。クリーニングガスノズル４３は、回転テーブル２の外縁よりも僅かに中心部領域Ｃ側にて開口している。
【００２５】
第１の処理ガスノズル３１の上方側には、当該ノズル３１から吐出されるガスをウエハＷに沿って通流させるためのノズルカバー（フィン）３１ａが配置されている。このノズルカバー３１ａは、ノズル３１の長さ方向に亘って当該ノズル３１の外壁面に沿うように形成されると共に、平面で見た時に概略扇状となるように、左右両側の端部３１ｂ、３１ｂが水平方向に伸び出している。そして、この端部３１ｂ、３１ｂにおける外周側の部位が回転テーブル２の外周端に沿うように下方側に向かって各々屈曲している。このノズルカバー３１ａは、真空容器１の天板１１及び既述の覆い部材７ａによって支持されている。
【００２６】
処理ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々第１の処理ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域（成膜領域）Ｐ１及びウエハＷに吸着した第１の処理ガスの成分と第２の処理ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。プラズマ発生用ガスノズル３４の下方側の領域は、後述するように、ウエハＷに対してプラズマ改質処理を行うための改質領域Ｓ１となる。分離ガスノズル４１、４２は、各々第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものである。この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、図３及び図４に示すように、概略扇形の凸状部４が設けられており、分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４内に収められている。従って、分離ガスノズル４１、４２における回転テーブル２の周方向両側には、各処理ガス同士の混合を阻止するために、前記凸状部４の下面である低い天井面が配置され、この天井面の前記周方向両側には、当該天井面よりも高い天井面が配置されている。凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は、各処理ガス同士の混合を阻止するために、回転テーブル２の外端面に対向すると共に容器本体１２に対して僅かに離間するように、下方側に向かって直角に屈曲している。
【００２７】
次に、既述のプラズマ処理部８０について説明する。このプラズマ処理部８０は、図１及び図６に示すように、金属線からなるアンテナ８３をコイル状に巻回して構成されており、平面で見た時に回転テーブル２の中央部側から外周部側に亘ってウエハＷの通過領域を跨ぐように配置されている。このアンテナ８３は、図４に示すように、回転テーブル２の半径方向に沿って伸びる帯状の領域を囲むように概略８角形をなしている。また、このアンテナ８３は、整合器８４を介して周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ及び出力電力が例えば５０００Ｗの高周波電源８５に接続されると共に、真空容器１の内部領域から気密に区画されるように配置されている。即ち、既述のプラズマ発生用ガスノズル３４の上方側における天板１１は、平面的に見た時に概略扇形に開口しており、例えば石英などからなる筐体９０によって気密に塞がれている。この筐体９０は、周縁部が周方向に亘ってフランジ状に水平に伸び出すと共に、中央部が真空容器１の内部領域に向かって窪むように形成されており、この筐体９０の内側に前記アンテナ８３が収納されている。図１中１１ａは、筐体９０と天板１１との間に設けられたシール部材であり、９１は、筐体９０の周縁部を下方側に向かって押圧するための押圧部材である。また図１中８６は、プラズマ処理部８０と整合器８４及び高周波電源８５とを電気的に接続するための接続電極である。
【００２８】
筐体９０の下面は、当該筐体９０の下方領域への窒素ガスやオゾンガスなどの侵入を阻止するために、図１に示すように、外縁部が周方向に亘って下方側（回転テーブル２側）に向かって垂直に伸び出して、ガス規制用の突起部９２をなしている。そして、この突起部９２の内周面、筐体９０の下面及び回転テーブル２の上面により囲まれた領域には、既述のプラズマ発生用ガスノズル３４が収納されている。
【００２９】
筐体９０とアンテナ８３との間には、図１、図４及び図６に示すように、上面側が開口する概略箱型のファラデーシールド９５が配置されており、このファラデーシールド９５は、導電性の板状体である金属板により構成されると共に接地されている。このファラデーシールド９５の底面には、アンテナ８３において発生する電界及び磁界（電磁界）のうち電界成分が下方のウエハＷに向かうことを阻止すると共に、磁界をウエハＷに到達させるために、スリット９７が形成されている。このスリット９７は、アンテナ８３の巻回方向に対して直交する方向に伸びるように形成されており、アンテナ８３に沿うように周方向に亘って当該アンテナ８３の下方位置に設けられている。ファラデーシールド９５とアンテナ８３との間には、これらファラデーシールド９５とアンテナ８３との絶縁を取るために、例えば石英からなる絶縁板９４が介在している。
【００３０】
続いて、本発明のバイアス電極部１２０について詳述する。このバイアス電極部１２０は、プラズマ処理部８０にて発生するプラズマをウエハＷ側に引き込むためのものであり、回転テーブル２の裏面側において当該回転テーブル２に接触しないように、また真空容器１内に対して絶縁を取りつつ気密に配置されている。即ち、図１及び図７に示すように、プラズマ処理部８０の下方側における真空容器１の底面部１４には、開口部１２１が形成されており、この開口部１２１は、平面で見た時にアンテナ８３の配置された領域と同じか当該領域よりも大きな楕円形状となるように開口している。そして、この開口部１２１内には、平面で見た時に開口部１２１と同様に楕円形状となるように形成された絶縁部材１２２が配置されており、この絶縁部材１２２は、下方側が開口すると共に中空の概略円筒形に形成されている。この絶縁部材１２２の下端側外周端は、外側に向かって周方向に亘ってフランジ状に伸び出しており、この下端側外周端の上面側に周方向に沿って設けられたＯ−リングなどのシール部材１２３によって、真空容器１の底面部１４に気密に接触している。この絶縁部材１２２と回転テーブル２との間の領域を「プラズマ非励起領域」Ｓ２と呼ぶと、絶縁部材１２２の上面部の概略中央部には、当該プラズマ非励起領域Ｓ２に対して後述のプラズマ阻止用ガスを吐出するために、当該絶縁部材１２２を上下方向に貫通するガス吐出口１２４が形成されている。この例では、絶縁部材１２２は、例えば石英により構成されている。
【００３１】
絶縁部材１２２の内部には、既述のバイアス電極部１２０が配置されており、このバイアス電極部１２０は、絶縁部材１２２よりも一回り小さく形成されている。即ち、バイアス電極部１２０は、絶縁部材１２２の内周面に倣うように、下端側が開口すると共にこの下端側外周端がフランジ状に伸び出す概略円筒形状をなしており、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）などの導電部材により構成されている。そして、このバイアス電極部１２０における下端側外周端は、真空容器１の底面部１４に接触しないように、絶縁部材１２２の外端部よりも内側に位置するように配置されており、当該下端側外周端の上面側に設けられたＯ−リングなどのシール部材１２５によって、絶縁部材１２２に対して気密に配置されている。従って、バイアス電極部１２０は、回転テーブル２に接触しないように（非接触となるように）、また真空容器１に対して電気的に絶縁されるように配置されている。
【００３２】
このバイアス電極部１２０の概略中央部には、既述の絶縁部材１２２のガス吐出口１２４の配置位置に対応するように、当該バイアス電極部１２０を上下に貫通する貫通口１２６が形成されている。この貫通口１２６の下方側には、図１に示すように、既述のプラズマ非励起領域Ｓ２に対してプラズマ阻止用ガスを供給するために、導電部材により構成されたガス供給路１２７が気密に設けられている。このガス供給路１２７を構成する流路部材には、プラズマをウエハＷ側に引き込むための負のバイアス電圧印加部１２８が接続されている。このバイアス電圧印加部１２８は、具体的には例えば周波数が５０ｋＨｚ〜４０ＭＨｚ及び出力電力が５００〜５０００Ｗの高周波電源１２９と整合器１３０とにより構成されている。
【００３３】
ここで、プラズマ非励起領域Ｓ２に既述のプラズマ阻止用ガスを供給する理由について説明する。バイアス電極部１２０は、回転テーブル２に接触しないように配置されており、またウエハＷに対して電気的に絶縁されている。従って、ウエハＷへのバイアス電圧は、後述するように、絶縁部材１２２、プラズマ非励起領域Ｓ２及び回転テーブル２を介して、バイアス電極部１２０から非接触で静電誘導により印加される。そのため、プラズマ非励起領域Ｓ２においてプラズマが発生すると、当該プラズマ非励起領域Ｓ２を介して静電誘導が起こらなくなってしまうおそれがある。また、プラズマ非励起領域Ｓ２にてプラズマが発生すると、高周波電源１２９からバイアス電極部１２０に供給される電力の一部あるいは大部分が無駄に消費されてしまう。そこで、プラズマ非励起領域Ｓ２におけるプラズマの発生を阻止するために、当該プラズマ非励起領域Ｓ２に対して、回転テーブル２の下方側の他の領域の雰囲気（窒素雰囲気）よりも活性化しにくいガスを供給している。また、高真空になる程プラズマが発生しやすくなることから、プラズマ非励起領域Ｓ２におけるガス圧力について、前記他の領域や改質領域Ｓ１よりも高圧雰囲気となるように、プラズマ阻止用ガスの流量を設定している。更に、高周波電源１２９の周波数について、プラズマ処理部８０における高周波電源８５の周波数よりも低くしていることからも、プラズマ非励起領域Ｓ２におけるプラズマの発生が阻止される。プラズマ阻止用ガスは、例えば酸素ガス、塩素（Ｃｌ2）ガスあるいはフッ素（Ｆ2）ガスなどであり、この例では酸素ガスである。
【００３４】
バイアス電極部１２０の下方側には、例えば石英などの絶縁体により構成されると共に概略円板状に形成された封止部材１３１が配置されている。この封止部材１３１の外周端は、真空容器１の底面部１４とバイアス電極部１２０の外周端との間において、上方側の絶縁部材１２２に向かって周方向に亘って起立している。従って、真空容器１に絶縁部材１２２、バイアス電極部１２０及び封止部材１３１を下方側からこの順番で挿入すると共に、この封止部材１３１を底面部１４に対して例えば図示しないボルトなどによって固定すると、真空容器１に対して絶縁部材１２２が気密に接触する。また、絶縁部材１２２に対してバイアス電極部１２０が気密に接触する。更に、封止部材１３１によって、バイアス電極部１２０と真空容器１との間が電気的に絶縁される。そして、図９の下側に拡大して示すように、回転テーブル２の下面側の溝部２ａ内に絶縁部材１２２の上面が位置すると共に、回転テーブル２上のウエハＷとバイアス電極部１２０とが面内に亘って平行になる。これら回転テーブル２の下面と絶縁部材１２２の上面との間の離間寸法ｔは、例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍとなる。図８は、真空容器１を下側から見た平面図を示しており、封止部材１３１は、アンテナ８３が巻回された領域に対応する位置において、当該領域よりも大きくなるように形成されている。尚、図７では、シール部材１２３、１２５については描画を省略している。
【００３５】
回転テーブル２の外周側において当該回転テーブル２よりも僅かに下位置には、リング状のサイドリング１００が配置されており、このサイドリング１００の上面には、互いに周方向に離間するように２箇所に排気口６１、６２が形成されている。言い換えると、真空容器１の底面部１４に２つの排気口が形成され、これら排気口に対応する位置におけるサイドリング１００に、排気口６１、６２が形成されている。これら２つの排気口６１、６２のうち一方及び他方を夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２と呼ぶと、第１の排気口６１は、第１の処理ガスノズル３１と、当該第１の処理ガスノズル３１よりも回転テーブルの回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。第２の排気口６２は、プラズマ発生用ガスノズル３４と、当該プラズマ発生用ガスノズル３４よりも回転テーブルの回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。
【００３６】
第１の排気口６１は、第１の処理ガス及び分離ガスを排気するためのものであり、第２の排気口６２は、第２の処理ガス及び分離ガスに加えて、プラズマ発生用ガスを排気するためのものである。そして、筐体９０の外縁側におけるサイドリング１００の上面には、当該筐体９０を避けてガスを第２の排気口６２に通流させるための溝状のガス流路１０１が形成されている。これら第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように、各々バタフライバルブなどの圧力調整部６５の介設された排気管６３により、真空排気機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
【００３７】
天板１１の下面における中央部には、図３などに示すように、凸状部４における中心部領域Ｃ側の部位と連続して周方向に亘って概略リング状に形成されると共に、その下面が凸状部４の下面と同じ高さに形成された突出部５が設けられている。この突出部５よりも回転テーブル２の回転中心側におけるコア部２１の上方側には、中心部領域Ｃにおいて第１の処理ガスと第２の処理ガスとが互いに混ざり合うことを抑制するためのラビリンス構造部１１０が配置されている。このラビリンス構造部１１０は、回転テーブル２側から天板１１側に向かって周方向に亘って垂直に伸びる第１の壁部１１１と、天板１１側から回転テーブル２に向かって周方向に亘って垂直に伸びる第２の壁部１１２と、を回転テーブル２の半径方向に交互に配置した構成を採っている。
【００３８】
真空容器１の側壁には、図２〜図４に示すように、図示しない外部の搬送アームと回転テーブル２との間においてウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５はゲートバルブＧより気密に開閉自在に構成されている。また、この搬送口１５を臨む位置における回転テーブル２の下方側には、回転テーブル２の貫通口を介してウエハＷを裏面側から持ち上げるための昇降ピン（いずれも図示せず）が設けられている。
【００３９】
また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部２００が設けられており、この制御部２００のメモリ内には後述の成膜処理及び改質処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体である記憶部２０１から制御部２００内にインストールされる。
【００４０】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、ゲートバルブＧを開放して、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、図示しない搬送アームにより搬送口１５を介して回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを載置する。各々のウエハＷの表面には、図１０に示すように、溝やホールなどからなる凹部１０が形成されており、この凹部１０のアスペクト比（凹部１０の深さ寸法÷凹部１０の幅寸法）は、例えば数十から百を超える大きさになっている。次いで、ゲートバルブＧを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にすると共に、回転テーブル２を例えば２ｒｐｍ〜２４０ｒｐｍで時計周りに回転させる。そして、ヒータユニット７によりウエハＷを例えば３００℃程度に加熱する。
【００４１】
続いて、処理ガスノズル３１、３２から夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを吐出すると共に、プラズマ発生用ガスノズル３４からプラズマ発生用ガスを吐出する。また、プラズマ非励起領域Ｓ２に対して、当該領域Ｓ２のガス圧力が改質領域Ｓ１よりも陽圧（高圧）となるように、プラズマ阻止用のガスを吐出する。即ち、回転テーブル２と絶縁部材１２２との間の離間寸法ｔが極めて小さく、従ってプラズマ非励起領域Ｓ２にガスを供給すると、このガスが当該プラズマ非励起領域Ｓ２から排出されにくくなるので、このプラズマ非励起領域Ｓ２が陽圧となる。このプラズマ阻止用ガスは、回転テーブル２の下方側を通流して排気口６２から排気される。
【００４２】
また、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２からも窒素ガスを所定の流量で吐出する。そして、圧力調整部６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整する。また、プラズマ処理部８０及びバイアス電極部１２０に対して夫々高周波電力を供給する。
【００４３】
第１の処理領域Ｐ１では、図１１に示すように、ウエハＷの表面に第１の処理ガスの成分が吸着して吸着層３００が生成する。次いで、第２の処理領域Ｐ２において、図１２に示すように、ウエハＷ上の吸着層３００が酸化されて、薄膜成分であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）の分子層が１層あるいは複数層形成されて反応生成物である反応層３０１が形成される。この反応層３０１には、例えば第１の処理ガスに含まれる残留基のため、水分（ＯＨ基）や有機物などの不純物が残る場合がある。
【００４４】
プラズマ処理部８０では、高周波電源８５から供給される高周波電力により、図１３に模式的に示すように、電界及び磁界が発生する。これら電界及び磁界のうち電界は、ファラデーシールド９５により反射あるいは吸収（減衰）されて、真空容器１内への到達が阻害される。一方、磁界は、ファラデーシールド９５にスリット９７を形成しているので、このスリット９７を通過して、筐体９０の底面を介して真空容器１内の改質領域Ｓ１に到達する。
【００４５】
従って、プラズマ発生用ガスノズル３４から吐出されたプラズマ発生用ガスは、磁界によって活性化されて、例えばイオン（アルゴンイオン：Ａｒ＋）やラジカルなどのプラズマが生成する。既述のように、回転テーブル２の半径方向に伸びる帯状体領域を囲むようにアンテナ８３を配置していることから、このプラズマは、アンテナ８３の下方側において、回転テーブル２の半径方向に伸びるように概略ライン状となる。このプラズマにウエハＷが接触すると、反応層３０１の改質処理が行われることになる。具体的には、プラズマがウエハＷの表面に衝突することにより、反応層３０１から水分や有機物などの不純物が放出されたり、反応層３０１内の元素の再配列が起こって当該反応層３０１の緻密化（高密度化）が図られたりすることになる。
【００４６】
ここで、バイアス電極部１２０に対して高周波電源１２９から高周波電力を供給しているある瞬間を見ると、図１３に示すように、当該バイアス電極部１２０には負の直流電圧が印加されていると言える。即ち、バイアス電極部１２０に対して高周波電源１２９より発生したプラズマから電子が供給されて、当該バイアス電極部１２０は負に帯電している。そして、既述のようにこれらバイアス電極部１２０とウエハＷとが非接触となっており、また電気的に絶縁されている。また、非励起領域Ｓ２では、既述のようにプラズマの発生が阻止されている。そのため、バイアス電極部１２０の上方側にウエハＷが到達すると、バイアス電極部１２０の負の直流電圧によって、当該ウエハＷには静電誘導により厚み方向における電荷の偏りが生じる。即ち、ウエハＷ内部の電子は、前記負の直流電圧の斥力によって、ウエハＷの表面側に移動する。この電子の移動量（ウエハＷの表面側の帯電量）は、ウエハＷに対してバイアス電極部１２０の上面が平行となるように配置していることから、ウエハＷの面内に亘って揃う。
【００４７】
一方、バイアス電極部１２０に対して高周波電源１２９から高周波電力を供給している別の瞬間を見ると、当該バイアス電極部１２０には正の直流電圧が印加されていると言える。そのため、バイアス電極部１２０に対して、高周波電源１２９から正の電荷（陽子）が移動しようとする。しかし、既述のように高周波電源１２９では１３．５６ＭＨｚもの高周波を使用しており、正の直流電圧と負の直流電圧とが高速で切り替わっている。従って、バイアス電極部１２０に正の直流電圧が印加される時間（高周波電源１２９から印加される極性が維持される時間）は、１÷（１３５６万）秒程度と極めて短い。そして、電子と比べて陽子の質量が３桁程度も大きく、従って陽子は電子よりも移動しにくい。そのため、高周波電源１２９からバイアス電極部１２０に陽子が到達する前に、当該高周波電源１２９の極性が切り替わり、一方電子は直ぐにこのバイアス電極部１２０に到達するため、結果としてバイアス電極部１２０は、負に帯電したままとなる。
【００４８】
従って、ウエハの表面の負の電荷によって、改質領域Ｓ１における正のイオン具体的にはアルゴンイオンがウエハＷ側に引き寄せられるので、当該ウエハＷの近傍には高密度のプラズマが形成される。こうして図１４に示すように、既述の凹部１０のアスペクト比が大きくても、即ち凹部１０の深さ寸法が大きくても、当該凹部１０の底面までに亘ってプラズマが進入する。そのため、既述の改質処理は、ウエハＷの面内に亘って、且つ凹部１０の深さ方向に亘って均等に行われる。その後、回転テーブル２の回転を続けることにより、吸着層３００の吸着、反応層３０１の生成及び反応層３０１の改質処理がこの順番で多数回に亘って行われて、反応層３０１が積層されて薄膜が形成される。この薄膜は、面内に亘って、且つ凹部１０の深さ方向に亘って緻密で均質な膜質となる。尚、図１３及び図１４では、プラズマ処理部８０、バイアス電極部１２０及びウエハＷについて模式的に示している。
【００４９】
以上の一連のプロセスを行っている間、筐体９０の外周側におけるサイドリング１００にガス流路１０１を形成しているので、各ガスは、筐体９０を避けるように、当該ガス流路１０１を通って排気される。また、筐体９０の下端側周縁部に突起部９２を設けていることから、当該筐体９０内への窒素ガスやオゾンガスの侵入が抑えられる。
【００５０】
更に、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に窒素ガスを供給しているので、第１の処理ガスと第２の処理ガス及びプラズマ発生用ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気される。また、回転テーブル２の下方側にパージガスを供給しているため、回転テーブル２の下方側に拡散しようとするガスは、前記パージガスにより排気口６１、６２側へと押し戻される。
【００５１】
上述の実施の形態によれば、各処理ガスノズル３１、３２に対して回転テーブル２の回転方向に離間させてプラズマ処理部８０を設けると共に、回転テーブル２の下方側にてプラズマ処理部８０を臨む位置に、当該回転テーブル２に接触しないようにバイアス電極部１２０を設けている。そして、このバイアス電極部１２０にバイアス電圧印加部１２８からバイアス電圧を印加している。そのため、ウエハＷに対して非接触でバイアス電圧を印加できるので、プラズマ（アルゴンイオン）を当該ウエハＷ側に引き込むことができる。従って、ウエハＷの近傍に高密度のプラズマを形成できることから、ウエハＷの表面にアスペクト比の大きな凹部１０が形成されていても、当該凹部１０の深さ方向に亘ってプラズマ改質処理を均等に行うことができ、膜質の均一性に優れた薄膜を形成できる。
【００５２】
また、回転テーブル２の下面側に溝部２ａを設けると共に、プラズマ非励起領域Ｓ２の離間寸法ｔを極めて小さくすることにより、回転テーブル２上のウエハＷに対してバイアス電極部１２０を近接配置している。そのため、高周波電源１２９からそれ程大きな電力を供給しなくても、ウエハＷ側にプラズマを引き込むことができる。更に、ウエハＷの近傍に高密度のプラズマを形成できることから、ノズル３１、３２、４１、４２などが周方向に配置されている間の狭い領域であっても、良好にプラズマ改質処理を行うことができる。言い換えると、平面で見た時の真空容器１の直径寸法を抑えながら、即ち装置の大型化を抑えながら、反応層３０１の成膜処理と共に当該反応層３０１のプラズマ改質処理を行うことができる。従って、本発明は、既述の凹部１０が形成されているウエハＷだけでなく、このような凹部１０が形成されていない平坦なウエハＷに対しても適用できる。
【００５３】
ここで、以上説明した成膜の他の例について説明する。図１５及び図１６は、回転テーブル２の下面側に溝部２ａを設けずに、各々の凹部２４の下方側における当該回転テーブル２の内部に、板状の補助電極部１４０を配置した例を示している。各々の補助電極部１４０は、平面で見た時に凹部２４よりも一回り大きく形成されると共に、補助電極部１４０の中心位置が当該凹部２４の中心位置と揃うように配置されている。具体的には、補助電極部１４０は、平面で見た時にウエハＷの直径寸法（３００ｍｍ）よりも１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度大きい寸法となるように形成されている。補助電極部１４０は、回転テーブル２が絶縁体により構成されていることから、バイアス電極部１２０及び当該回転テーブル２上のウエハＷに対して各々電気的に絶縁されている。補助電極部１４０の厚み寸法ｄは、例えば０．５ｍｍ〜１０ｍｍとなっている。また、補助電極部１４０は、カーボン（Ｃ）などの導電材により構成されている。回転テーブル２の下面と絶縁部材１２２の上面との間の離間寸法は、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度となっている。
【００５４】
このように補助電極部１４０を設けると、図１７に模式的に示すように、バイアス電極部１２０と補助電極部１４０との間で静電誘導が起こる。具体的には、補助電極部１４０の下面側には正の電荷が偏析すると共に、当該補助電極部１４０の上面側には負の電荷が偏析する。従って、この補助電極部１４０とウエハＷとの間においても静電誘導が同様に起こり、ウエハＷの表面側には負の電荷が偏析する。そのため、既述の例と同様にウエハＷ側にプラズマ（アルゴンイオン）を引き寄せることができるので、補助電極部１４０の厚み寸法の分だけバイアス電極部１２０とウエハＷとをいわば近接させることができると言える。従って、補助電極部１４０を設けない場合と比べて、あるいはバイアス電極部１２０とウエハＷとを大きく離間させる場合と比べて、バイアス電極部１２０に対して高周波電源１２９からそれ程大きな電力値を供給せずに済む。また、回転テーブル２に溝部２ａを設けずに済むため、当該溝部２ａを設けた場合と比べて、回転テーブル２の強度が向上する。
【００５５】
このような補助電極部１４０としては、各々の凹部２４の下方側に設けることに代えて、既述の溝部２ａと同様に、これら凹部２４の下方位置を跨ぐように回転テーブル２の回転方向に沿ってリング状に形成しても良い。また、補助電極部１４０は、回転テーブル２上のウエハＷとバイアス電極部１２０との間に設けていれば良く、回転テーブル２に埋設することに代えて、図１８に示すように、凹部２４内に配置しても良い。この場合には、ウエハＷは、凹部２４内において補助電極部１４０の上方側に積層される。更に、補助電極部１４０としては、回転テーブル２の下面側に貼設しても良い。尚、この補助電極部１４０を回転テーブル２に設けると共に、当該回転テーブル２の下面側に溝部２ａを形成しても良い。
【００５６】
また、真空容器１に対してバイアス電極部１２０を電気的に絶縁するために、当該真空容器１とバイアス電極部１２０との間に絶縁部材１２２を配置したが、図１９に示すように、回転テーブル２とバイアス電極部１２０との間にはこの絶縁部材１２２が配置されないようにしても良い。具体的には、真空容器１の底面部１４とバイアス電極部１２０の下端側周縁部との間に、当該バイアス電極部１２０を囲むようにリング状に形成された絶縁部材１２２を配置しても良い。回転テーブル２とバイアス電極部１２０との間の寸法は、既述の離間寸法ｔと同じ寸法に設定される。この場合には、絶縁部材１２２の厚み寸法の分だけ回転テーブル２に対してバイアス電極部１２０を近接させることができるので、高周波電源１２９からバイアス電極部１２０に供給する電力値を抑えることができる。
【００５７】
更に、バイアス電極部１２０について、概略円筒状に形成することに代えて、板状に形成しても良い。この場合には、図２０に示すように、バイアス電極部１２０を下方側から支持するための突起状の支持部１４２を例えば絶縁部材１２２の内部領域に周方向に沿って複数箇所に設けて、これら支持部１４２と絶縁部材１２２の上面との間にバイアス電極部１２０を配置しても良い。バイアス電極部１２０を板状に形成することにより、既述の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００５８】
即ち、バイアス電極部１２０に高周波電源１２９から高周波電力を供給すると、当該バイアス電極部１２０とウエハＷとの間だけでなく、バイアス電極部１２０と例えば真空容器１の側壁部との間で静電誘導が起ころうとする。従って、バイアス電極部１２０に供給した電力の一部がいわば無駄になってしまう。そこで、バイアス電極部１２０を板状に形成することにより、言い換えるとバイアス電極部１２０の周囲における導電部材（真空容器１の側壁部や底面部１４などの各部材やウエハＷ）のうちウエハＷに対してだけ対向面部を設けることにより、エネルギー損失を抑制できる。図２０中５００は、バイアス電極部１２０と絶縁部材１２２との間をシールするためのＯ−リングなどのシール部材である。
【００５９】
更にまた、図２１に示すように、回転テーブル２を導電部材例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）などにより構成しても良い。この場合には、回転テーブル２がバイアス電極部１２０及び真空容器１に対して電気的に絶縁されるように、バイアス電極部１２０が回転テーブル２の下方側に離間して配置されると共に、コア部２１が例えばセラミックスや石英などの絶縁体により構成される。このように回転テーブル２を導電部材により構成すると、バイアス電圧は、回転テーブル２全体に印加されて、ウエハＷに伝達される。
【００６０】
また、ウエハＷに対して非接触でバイアス電圧を印加するバイアス電極部１２０を設けることに代えて、図２２に示すように、回転テーブル２に直接バイアス電圧を印加しても良い。具体的には、回転テーブル２、コア部２１及び回転軸２２が各々導電部材により構成されており、この回転軸２２の下方側には、スリップリング機構１５０が設けられている。即ち、回転軸２２と駆動部２３との間には、回転軸２２と共に鉛直軸周りに回転自在の導電軸１５１が配置されており、この導電軸１５１は、外周面が被給電面として構成されている。そして、この導電軸１５１の外周面に対して摺動しながら給電するために、回転軸２２に沿って上下方向に伸びる給電部材１５２が当該回転軸２２に隣接配置されており、この給電部材１５２は、下端部がケース体２０により支持されている。また、給電部材１５２の上端部は、導電体により構成されると共に、バイアス電圧印加部１２８（高周波電源１２９）が接続されており、導電軸１５１側には同様に導電体からなるブラシなどの摺動給電部１５３が設けられている。図２２中１５４は、給電部材１５２及び駆動部２３とケース体２０との間に設けられた絶縁体である。
【００６１】
この構成の装置においては、鉛直軸周りに回転する導電軸１５１に対して、摺動給電部１５３が摺動しながらバイアス電圧印加部１２８から給電すると、回転軸２２、コア部２１及び回転テーブル２を介して、ウエハＷにバイアス電圧が印加される。尚、図２１及び図２２のように、回転テーブル２の全体に対してバイアス電圧を印加すると、プラズマ処理部８０の下方領域だけでなく各領域Ｐ１、Ｐ２、Ｄの下方側のウエハＷに対してもバイアス電圧が印加される。そのため、高周波電源１２９から過剰な電力を供給していると言えることから、既述のようにウエハＷに対して非接触でバイアス電圧を印加することが好ましい。
【００６２】
また、プラズマ非励起領域Ｓ２に対してプラズマ阻止用ガスを供給するにあたって、図２３に示すように、バイアス電極部１２０の上面側に、ガス供給路１２７に連通すると共に回転テーブル２の半径方向に伸びるスリット状の窪み１５０を設けても良い。この場合には、この窪み１５０に沿うように、既述のガス吐出口１２４を複数箇所に形成しても良い。
【００６３】
更に、プラズマ阻止用ガスとしては、バイアス電極部１２０の下方側からガス吐出口１２４を介して供給することに代えて、図２４に示すように、真空容器１の側壁から中心部領域Ｃに向かって水平に伸びるプラズマ阻止用ガスノズル５１０を設けても良い。このプラズマ阻止用ガスノズル５１０は、バイアス電極部１２０よりも回転テーブル２の回転方向上流側の位置において、回転テーブル２の下面よりも僅かに下位置に配置される。この場合には、プラズマ阻止用ガスは、回転テーブル２の半径方向に亘って、既述のプラズマ非励起領域Ｓ２に対して供給される。
【００６４】
このプラズマ阻止用ガスノズル５１０を設ける場合には、当該プラズマ阻止用ガスノズル５１０から吐出するガスが前記プラズマ非励起領域Ｓ２を経由して排気口６２に向かうように、即ちノズル５１０から直接排気口６２に向かうことを抑えるようにしても良い。具体的には、ノズル５１０の下方側において当該ノズル５１０の長さ方向に亘って伸びる板状のガス流規制部材（図示せず）を配置する。そして、このガス流規制部材を回転テーブル２の回転方向下流側に向かって延伸させて、この延伸部分に絶縁部材１２２よりも一回り大きな開口部を形成して、この開口部内に絶縁部材１２２を配置（収納）する。また、ガス流規制部材におけるノズル５１０よりも回転テーブル２の回転方向上流側の部位、中心部領域Ｃ側の部位及び真空容器１の側壁側の部位を回転テーブル２に向かって夫々上方側に屈曲させて、ノズル５１０から吐出するガスがガス流規制部材に沿って絶縁部材１２２に向かって下流側に通流するように構成する。更に、前記延伸部分の上面について、絶縁部材１２２におけるノズル５１０に対向する部位以外の領域（回転テーブル２の回転方向下流側、中心部領域Ｃ側及び真空容器１の側壁側）が回転テーブル２の下面に近接するように形成する。こうしてノズル５１０から吐出するガスは、前記延伸部分と絶縁部材１２２との間のごく小さな隙間領域と、非励起領域Ｓ２とを通流することになる。従って、ノズル５１０におけるガス吐出孔３３は、回転テーブル２の回転方向上流側あるいは下流側を向くように形成される。
【００６５】
更に、平面で見た時に、バイアス電極部１２０をアンテナ８３の配置領域に対応するように楕円形状に形成することに代えて、図２５に示すように、例えば当該配置領域を跨ぐように円状にしても良い。また、バイアス電極部１２０と共にアンテナ８３を円状に巻回しても良いし、あるいはバイアス電極部１２０を円状に形成すると共にアンテナ８３を凸状部４と同様に概略扇状に巻回しても良い。尚、図２５は、真空容器１を下方側から見た平面図を示している。
【００６６】
更にまた、以上述べた各例では、プラズマ処理部８０としてアンテナ８３を巻回して誘導結合型のプラズマ（ＩＣＰ：Inductively coupled plasma）を発生させたが、容量結合型のプラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を発生させるようにしても良い。この場合には、図２６に示すように、プラズマ発生用ガスノズル３４に対して回転テーブル２の回転方向下流側に、一対の電極１６０、１６０が平行電極として配置される。これら電極１６０、１６０は、真空容器１の側壁から気密に挿入されており、電極１６０、１６０間においてプラズマ発生用ガスがプラズマ化される。図２６中１６１は、これら電極１６０、１６０における真空容器１の側壁側の基端部に設けられた支持部である。
【００６７】
以上の各例では、バイアス電圧印加部１２８として高周波電源１２９を例に挙げたが、この高周波電源１２９に代えて、負の直流電圧を印加する直流電源部を設けても良い。更に、プラズマ改質に用いるプラズマの電荷が負の場合には、回転テーブル２上のウエハＷに対して正のバイアス電圧を印加しても良い。
【００６８】
回転テーブル２と絶縁部材１２２あるいはバイアス電極部１２０との間の離間寸法ｔは、大きすぎるとプラズマをウエハＷ側に引き込むために必要な電力値が大きくなりすぎ、一方小さすぎるとこれら回転テーブル２と絶縁部材１２２やバイアス電極部１２０とが衝突するおそれがあることから、既述の範囲内に設定することが好ましい。
【００６９】
以上説明したシリコン酸化膜を成膜するにあたって用いる第１の処理ガスとしては、以下の表１の化合物を用いても良い。尚、以下の各表において、「原料Ａエリア」とは、第１の処理領域Ｐ１を示しており、「原料Ｂエリア」とは、第２の処理領域Ｐ２を示している。また、以下の各ガスは一例であり、既に説明したガスについても併せて記載している。
【００７０】
（表１）
2014135464.tif 000003
【００７１】
また、表１の第１の処理ガスを酸化するための第２の処理ガスとしては、表２の化合物を用いても良い。
（表２）
2014135464.tif 000004
尚、この表２における「プラズマ＋Ｏ2」や「プラズマ＋Ｏ3」とは、例えば第２の処理ガスノズル３２の上方側に既述のプラズマ処理部８０を設けて、これら酸素ガスやオゾンガスをプラズマ化して用いることを意味している。
【００７２】
また、既述の表１の化合物を第１の処理ガスとして用いると共に、表３の化合物からなるガスを第２の処理ガスとして用いて、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成しても良い。
（表３）
2014135464.tif 000005
尚、この表３における「プラズマ」についても、表２と同様に「プラズマ」の用語に続く各ガスをプラズマ化して用いることを意味している。
【００７３】
更に、第１の処理ガス及び第２の処理ガスとして表４の化合物からなるガスを各々用いて、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜を成膜しても良い。
（表４）
2014135464.tif 000006
【００７４】
更にまた、上に挙げた表４の第１の処理ガスを用いて、シリコン膜（Ｓｉ膜）を成膜しても良い。即ち、図２７に示すように、この場合には第２の処理ガスノズル３２が設けられておらず、回転テーブル２上のウエハＷは、第１の処理領域（成膜領域）Ｐ１と改質領域Ｓ１とを分離領域Ｄを介して交互に通過することになる。そして、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷの表面に第１の処理ガスの成分が吸着して吸着層３００が形成されると、回転テーブル２によって回転する間に、ヒータユニット７の熱によってウエハＷの表面にて吸着層３００が熱分解を起こして水素や塩素などの不純物が脱離していく。従って、吸着層３００の熱分解反応によって反応層３０１が形成されていく。
【００７５】
しかしながら、回転テーブル２が鉛直軸周りに回転していることから、回転テーブル２上のウエハＷが第１の処理領域Ｐ１を通過した後、改質領域Ｓ１に至るまでの時間、即ち吸着層３００から不純物を排出するための時間は極めて短い。そのため、改質領域Ｓ１に到達する直前のウエハＷの反応層３０１には、依然として不純物が含まれている。そこで、改質領域Ｓ１において例えばアルゴンガスのプラズマをウエハＷに供給することにより、反応層３０１から不純物が除去されて、良好な膜質の反応層３０１が得られる。こうして領域Ｐ１、Ｓ１を交互に通過させることにより、反応層３０１が多層積層されてシリコン膜が成膜される。従って、本発明において「プラズマ改質処理」とは、反応層３０１から不純物を除去して当該反応層３０１の改質を行う処理の他に、吸着層３００を反応（熱分解反応）させるための処理も含まれる。
シリコン膜のプラズマ処理に用いるプラズマ発生用ガスとしては、ウエハＷに対してイオンのエネルギーを与えるプラズマを発生させるガスが用いられ、具体的には既述のアルゴンガスの他に、ヘリウム（Ｈｅ）ガスなどの希ガスあるいは水素ガスなどが用いられる。
【００７６】
また、シリコン膜を形成する場合には、第２の処理ガスとして表５のドープ材を用いて、ホウ素（Ｂ）やリン（Ｐ）を当該シリコン膜にドープしても良い。
（表５）
2014135464.tif 000007
【００７７】
また、以下の表６に示す化合物からなるガスを第１の処理ガスとして用いると共に、既述の第２の処理ガスを用いることにより、金属酸化膜、金属窒化膜、金属炭化膜あるいはＨｉｇｈ−ｋ膜（高誘電率膜）を形成しても良い。
（表６）
2014135464.tif 000008
【００７８】
また、プラズマ改質用ガスあるいは当該プラズマ改質用ガスと共に用いるプラズマイオン注入ガスとしては、以下の表７の化合物からなるガスのプラズマを用いても良い。
（表７）
2014135464.tif 000009
尚、この表７において、酸素元素（Ｏ）を含むプラズマ、窒素元素（Ｎ）を含むプラズマ及び炭素元素（Ｃ）を含むプラズマについては、酸化膜、窒化膜及び炭化膜を成膜するプロセスだけに夫々用いても良い。
【００７９】
また、以上説明したプラズマ改質処理は、回転テーブル２が回転する度に、即ち反応層３０１を成膜する度に行ったが、例えば１０〜１００層の反応層３０１を積層する度に行っても良い。この場合には、成膜開始時には高周波電源８５、１２９への給電を停止しておき、回転テーブル２を反応層３０１の積層数分だけ回転させた後、ノズル３１、３２へのガスの供給を停止すると共に、これら高周波電源８５、１２９に対して給電してプラズマ改質を行う。その後、再度反応層３０１の積層とプラズマ改質とを繰り返す。更にまた、既に薄膜が形成されたウエハＷに対してプラズマ改質処理を行っても良い。この場合には、真空容器１内には、各ガスノズル３１、３２、４１、４２は設けられずに、プラズマ発生用ガスノズル３４、回転テーブル２及びバイアス電極部１２０などが配置される。このように真空容器１内でプラズマ改質処理だけを行う場合であっても、バイアス電極部１２０によって凹部１０内にプラズマ（イオン）を引き込むことができるので、当該凹部１０の深さ方向に亘って均一なプラズマ改質処理を行うことができる。
【００８０】
更にまた、ウエハＷに対して行うプラズマ処理としては、改質処理に代えて、処理ガスの活性化を行っても良い。具体的には、既述の第２の処理ガスノズル３２にプラズマ処理部８０を組み合わせると共に、当該ノズル３２の下方側にバイアス電極部１２０を配置しても良い。この場合には、ノズル３２から吐出する処理ガス（酸素ガス）がプラズマ処理部８０にて活性化されてプラズマが生成し、このプラズマがウエハＷ側に引き込まれる。従って、凹部１０の深さ方向に亘って、反応層３０１の膜厚や膜質を揃えることができる。
【００８１】
このように処理ガスをプラズマ化する場合であっても、処理ガスのプラズマ化と共に、既述のプラズマ改質処理を行っても良い。また、処理ガスをプラズマ化する具体的なプロセスとしては、既述のＳｉ−Ｏ系の薄膜の成膜以外にも、例えばＳｉ−Ｎ（窒化シリコン）系の薄膜に適用しても良い。このＳｉ−Ｎ系の薄膜を成膜する場合には、第２の処理ガスとして窒素（Ｎ）を含むガス例えばアンモニア（ＮＨ3）ガスが用いられる。
【００８２】
ここで、既述の補助電極部１４０の配置レイアウトについて、回転テーブル２が置かれる雰囲気や当該回転テーブル２の耐圧強度と共に説明を加えておく。既述の図１５のように回転テーブル２に補助電極部１４０を埋設するにあたり、当該回転テーブル２（石英）と補助電極部１４０（カーボンや銅などの導電体）とでは熱膨張収縮率が互いに異なる。従って、補助電極部１４０は、図２８に示すように、実際には当該補助電極部１４０が埋設される回転テーブル２の内部領域２１０よりも一回り小さくなるように形成されている。即ち、これら補助電極部１４０と回転テーブル２との間に隙間領域を設けておかないと、真空容器１の昇降温を行う時、補助電極部１４０や回転テーブル２の熱膨張収縮によってこれら補助電極部１４０及び回転テーブル２の少なくとも一方が破損してしまうおそれがある。そこで、補助電極部１４０と回転テーブル２との間には、隙間領域が形成されている。
【００８３】
具体的に回転テーブル２の製造方法について説明すると、図２８では、回転テーブル２は、例えば既述の内部領域２１０をなす窪み部分２ｂが上面側に形成された円板型の下側部材２ｃと、同様に円板型に形成された上側部材２ｄとにより構成されている。そして、窪み部分２ｂの内部に補助電極部１４０を配置すると共に、これら部材２ｃ、２ｄを互いに溶接することにより、回転テーブル２が形成される。
【００８４】
従って、例えば大気雰囲気にて前記溶接を行うと、内部領域２１０は大気雰囲気となる。このように内部領域２１０が大気雰囲気に設定された回転テーブル２を真空容器１内に配置すると共に、当該真空容器１を既述の成膜圧力（真空雰囲気）に設定すると、回転テーブル２の外側（真空容器１の内部）と当該回転テーブル２の内部領域２１０との間において大きな圧力差が生じる。そのため、回転テーブル２の厚み寸法（板厚寸法）ｊについて、このような圧力差によって当該回転テーブル２が破損しないように、即ち回転テーブル２が前記圧力差で生じる応力に耐えるように、ある程度厚めに設定しておく必要がある。
【００８５】
一方、回転テーブル２の溶接を真空雰囲気にて行うと、内部領域２１０は真空雰囲気となる。この場合には、成膜雰囲気では真空容器１内と内部領域２１０との間では大きな圧力差は生じないが、例えば装置のメンテナンスを行う時などにおいて、真空容器１内は大気雰囲気に戻される。そのため、真空容器１内が大気雰囲気に設定される時には、回転テーブル２の内部領域２１０と当該回転テーブル２の外側とにおいて大きな圧力差が生じる。
【００８６】
そのため、回転テーブル２に補助電極部１４０を埋設するのであれば、内部領域２１０を大気雰囲気及び真空雰囲気のいずれに設定したとしても、回転テーブル２を中実に構成する場合と比べて、当該回転テーブル２の厚み寸法ｊをある程度厚めに設定せざるを得ない。従って、回転テーブル２上のウエハＷに対して、バイアス電極部１２０を電気的に近づけるという補助電極部１４０の目的からすると、図２８のように回転テーブル２を形成することはあまり得策ではないと言える。
【００８７】
そこで、以下に述べる各例では、回転テーブル２上のウエハＷとバイアス電極部１２０との間に補助電極部１４０を設けながら、更には回転テーブル２の耐圧強度を確保しながら、当該回転テーブル２の厚み寸法ｊを例えば５ｍｍ〜２０ｍｍもの小さい寸法に抑えている。具体的には、図２９及び図３０に示すように、回転テーブル２の表面における各ウエハＷが載置される部位（既述の凹部２４の形成領域）の各々に、ウエハＷや補助電極部１４０の厚み寸法よりも深い寸法の凹部６００を形成する。そして、各々の凹部６００の底面に、例えば石英などからなるピン状の突起部６０１を支柱として複数箇所に配置する。この例では、平面で見た時に凹部６００の中央部に突起部６０１を一つ配置すると共に、当該突起部６０１を周方向に亘って囲むように例えば９箇所に突起部６０１を配置している。各々の突起部６０１の高さ寸法は、補助電極部１４０の厚み寸法ｄよりも大きくなるように、且つこれら突起部６０１間で揃うように設定する。
【００８８】
また、補助電極部１４０に各突起部６０１が貫挿されるように、各突起部６０１の配置レイアウトに対応するように当該補助電極部１４０を上下に貫通する貫通口６０２を複数箇所この例では１０箇所に形成する。更に、この補助電極部１４０の上方側に、例えば石英などからなる円板状の蓋体６０３を配置すると共に、ウエハＷを収納する凹部２４を当該蓋体６０３の表面に形成する。こうして凹部６００の内部に補助電極部１４０及び蓋体６０３をこの順番で収納すると共に、回転テーブル２と蓋体６０３とを例えば真空雰囲気あるいは大気雰囲気にて互いに例えば溶接すると、蓋体６０３の下面部が各々の突起部６０１により支持される。従って、このように回転テーブル２を構成すると、回転テーブル２の耐圧強度を確保しつつ、回転テーブル２の厚み寸法ｊを小さくしながら、当該回転テーブル２に補助電極部１４０を埋設できる。尚、蓋体６０３と回転テーブル２とを互いに溶接することに加えて、蓋体６０３と突起部６０１の各々とを互いに溶接しても良い。また、補助電極部１４０に突起部６０１が貫通する貫通口６０２を設けることに代えて、当該補助電極部１４０を導電体からなる複数の部材（例えば金属片や金属粉末など）により構成して、互いに隣接する部材間に突起部６０１を配置しても良い。
【００８９】
図３１は、回転テーブル２に突起部６０１を設けることに代えて、内部領域２１０と回転テーブル２の外部例えば回転テーブル２の側面側の領域とを互いに連通させる通気路６１０を形成した例を示している。即ち、既述の図２８で説明したように、内部領域２１０を気密に構成すると共に、当該内部領域２１０と回転テーブル２の外部の領域との間で圧力差が生じる場合には、この圧力差に応じて回転テーブル２に応力が加わる。
【００９０】
そこで、図３１では、前記圧力差が生じないように、あるいは圧力差がそれ程大きくならないようにしている。具体的には、通気路６１０の一端側は、内部領域２１０の内面のうち補助電極部１４０が接触しない部位例えば側周面における上端側の位置にて開口している。そして、通気路６１０の他端側は、内部領域２１０へのガスの回り込みを抑えるために、既述のように回転テーブル２の側壁面にて開口している。この通気路６１０の開口径は、例えば直径寸法が１．５ｍｍ以下となっている。尚、通気路６１０について、回転テーブル２の下面側にて開口させても良い。
【００９１】
従って、このように構成された回転テーブル２を用いてウエハＷの成膜処理を行う場合には、真空容器１内を真空雰囲気に設定すると、通気路６１０を介して内部領域２１０内の雰囲気が排気される。一方、メンテナンスなどを行う時に真空容器１内が大気雰囲気に戻されると、通気路６１０を介して真空容器１の外部の雰囲気が内部領域２１０に流入する。こうして内部領域２１０の内外での圧力差の発生が抑制されるので、回転テーブル２の耐圧強度を確保しながら、当該回転テーブル２の厚み寸法ｊを小さくすると共に、回転テーブル２に補助電極部１４０を埋設できる。通気路６１０の他端側については、回転テーブル２の側周面にて開口させても良い。このような通気路６１０を設けるにあたり、この通気路６１０と共に既述の突起部６０１を配置しても良い。
【００９２】
また、図３２は、補助電極部１４０を回転テーブル２に埋設することに代えて、当該回転テーブル２の下面側にて熱膨張収縮自在に配置した例を示している。具体的には、回転テーブル２における各々の凹部２４の下方側の部位は、上方側に向かって例えば円形状に窪んで収納部６１５をなしており、この収納部６１５に補助電極部１４０が下方側から収納されている。この補助電極部１４０の上面側周縁部は、周方向に亘って外側に向かって水平に伸び出してフランジ部６１７をなしている。また、補助電極部１４０の外側には、例えば石英により構成された概略環状の抑え部材６１６が配置されており、補助電極部１４０の外周側における回転テーブル２の下面部は、この抑え部材６１６が入り込めるように、当該補助電極部１４０の周方向に沿って環状に窪んでいる。そして、図３３に示すように、収納部６１５に補助電極部１４０を収納すると共に、抑え部材６１６とフランジ部６１７及び回転テーブル２とを互いに例えば溶接することにより、補助電極部１４０が回転テーブル２に一体的に配置される。
【００９３】
更に、図３４は、既述のように補助電極部１４０を回転テーブル２の下面側に配置するにあたり、補助電極部１４０について、例えば石英などの誘電体や絶縁体などからなる本体部材６２１と、当該本体部材６２１の外面に沿って形成された電極膜６２２とにより構成した例を示している。即ち、本体部材６２１は、電極膜６２２によって被覆されている。この場合であっても、電極膜６２２を介してウエハＷにバイアス電圧が印加されるので、既述の各例と同様の効果が得られる。
【００９４】
このように本体部材６２１の表面に電極膜６２２を形成する場合には、当該本体部材６２１の上面側（ウエハＷ側における本体部材６２１の表面）だけに形成しても良い。また、以上の図３２〜図３４のように補助電極部１４０あるいは電極膜６２２が真空容器１内にて露出しないように、図３５に示すように、これら補助電極部１４０や電極膜６２２の下方側に石英などからなる絶縁板６２３を配置しても良い。  
【００９５】
ここで、図３６〜図３８は、既述の図３２〜図３４のように回転テーブル２の下面側に補助電極部１４０を配置した場合において、回転テーブル２の厚み寸法ｊを既に説明した値に設定した時、回転テーブル２に加わる負荷（応力）をシミュレーションした結果を示している。このシミュレーションでは、回転テーブル２の回転数を３００ｒｐｍに設定すると共に、ウエハＷの加熱温度を６００℃に設定した。
【００９６】
その結果、回転テーブル２の上面側（図３６、図３７）及び裏面側（図３８）のいずれについても、回転テーブル２に加わる応力は、最大でも２．８ＭＰａ程度であり、石英の耐圧強度である５０ＭＰａを大きく下回っていた。尚、図３７は、図３６において応力が最も大きくなっていた部位（回転テーブル２の外周側）を拡大している。
【００９７】
また、図３２〜図３４における補助電極部１４０は、少なくとも表面が導電体により構成されていて、当該回転テーブル２の上方側にて各ガスが供給される領域と回転テーブル２の下方側の領域を介して接触している。従って、例えば装置のクリーニングを行う時、例えばノズル４３から供給されるクリーニングガス（例えばフッ素（Ｆ2）ガス、塩素（Ｃｌ2）ガスあるいはフッ素及び塩素を含むガス（ＣｌＦ3）など）が回転テーブル２の側周面を回り込んで補助電極部１４０に接触すると、当該補助電極部１４０が浸食されるおそれがある。そこで、以下のように、クリーニングガスが補助電極部１４０側に回り込むか否かについてもシミュレーションを行った。
【００９８】
具体的には、ヒータユニット７に積層された覆い部材７ａや絶縁部材１２２の上方側１ｍｍにおけるクリーニングガス濃度についてシミュレーションを行った。このシミュレーションにおいて、分離ガスノズル４１からクリーニングガスを１ｓｌｍにて真空容器１内に供給すると共に、他のガスについては種々の流量に設定した窒素ガスを用いるものとした。また、回転テーブル２の回転数については、５ｒｐｍ（図３９（ａ））、２０ｒｐｍ（図３９（ｂ））、６０ｒｐｍ（図３９（ｃ））及び１２０ｒｐｍ（図３９（ｄ））に設定すると共に、いずれの例についても反時計周りに回転テーブル２を回転させるものとした。また、覆い部材７ａや絶縁部材１２２と回転テーブル２との間の領域における隙間寸法を３ｍｍ以下に設定すると共に、当該領域に対して１３ｓｌｍ程度のガス（例えば窒素ガス）をガス吐出口１２４から供給するものとした。それ以外のシミュレーション条件については各例で同じ条件を用いた。
その結果、図３９に示すように、回転テーブル２の回転数をいずれの例のように設定しても、補助電極部１４０へのクリーニングガスの回り込みが確認されなかった。
【００９９】
更に、図４０は、図３９と同様に、回転テーブル２の回転数を５ｒｐｍ（図４０（ａ））、２０ｒｐｍ（図４０（ｂ））、６０ｒｐｍ（図４０（ｃ））及び１２０ｒｐｍ（図４０（ｄ））に設定すると共に、回転テーブル２の上方側１ｍｍの位置におけるクリーニングガスの濃度分布をシミュレーションした結果を示している。更にまた、図４１は、回転テーブル２の回転数を５ｒｐｍ（図４１（ａ））、２０ｒｐｍ（図４１（ｂ））、６０ｒｐｍ（図４１（ｃ））及び１２０ｒｐｍ（図４１（ｄ））に設定すると共に、ノズルカバー３１ａの上方側１ｍｍ（回転テーブル２の上方側７ｍｍ）の位置におけるクリーニングガスの濃度分布をシミュレーションした結果を示している。これら図４０及び図４１のいずれの例についても、クリーニングガスは分離ガスノズル４１の近傍位置に拡散している。従って、クリーニングガスは、補助電極部１４０へは向かわずに排気口６１、６２に向かって速やかに排気されると考えられる。
【０１００】
以上述べたように、回転テーブル２上のウエハＷとバイアス電極部１２０との間に補助電極部１４０を設けるにあたり、当該回転テーブル２に埋設することに代えて、図４２に示すように、回転テーブル２の下面側に金属膜６２５を例えばスパッタなどにより成膜しても良い。
【０１０１】
また、回転テーブル２の下面側に補助電極部１４０を形成するにあたり、回転テーブル２の上方側から落とし込むようにしても良い。具体的には、図４３及び図４４に示すように、回転テーブル２におけるウエハＷが載置される領域に、平面で見た時にウエハＷの直径寸法よりも大きな寸法の貫通口６３１を各々形成する。そして、この貫通口６３１に補助電極部１４０を落とし込み、当該補助電極部１４０の外周縁と貫通口６３１の内周縁とを互いに係止させる。また、例えば石英からなる円板型の板状体６３２について、平面で見た時に補助電極部１４０よりも一回り大きくなるように形成すると共に、ウエハＷを載置するための凹部２４を当該板状体６３２の表面に形成する。次いで、板状体６３２を補助電極部１４０の上方側に積層すると共に、板状体６３２の外周縁と補助電極部１４０の上方側における貫通口６３１の内周端と互いに係止させる。こうして図４３の下側に拡大して示すように、板状体６３２の上面と回転テーブル２の上面との高さ位置が互いに揃う。このような例についても、既述の各例と同様の効果が得られる。
【０１０２】
図４４における６３３は、回転テーブル２に対して補助電極部１４０や板状体６３２の位置決め及び滑り止めを行うためのピンであり、補助電極部１４０や板状体６３２における周縁部においてピン６３３に対応する位置に形成された切り欠き部６４４と夫々互いに係止するように構成されている。即ち、ウエハＷに対して成膜処理を行うにあたり、回転テーブル２が鉛直軸周りに回転すると共に、回転テーブル２上のウエハＷが回転テーブル２に形成された図示しない貫通口を介して昇降ピンによって昇降する。そのため、回転テーブル２に対して補助電極部１４０や板状体６３２からなる部材が位置ずれしないようにしておかないと、回転テーブル２と前記部材とが摺動したり、あるいはウエハＷの昇降動作ができなくなったりするおそれがある。そこで、補助電極部１４０及び板状体６３２が回転テーブル２に対して摺動や位置ずれしないように、これらピン６３３及び切り欠き部６４４を位置決め機構として形成している。尚、このような位置決め機構は、既述の図１５、図２８及び図３１〜図３５の補助電極部１４０についても設けられている。また、図４４では、回転テーブル２の一部を切り欠いて描画している。
【０１０３】
図４５〜図４７は、図４３〜図４４のように補助電極部１４０を配置した場合について、既述の例と同様に回転テーブル２に加わる応力をシミュレーションした結果を示している。回転テーブル２の表面側（図４５及び図４６）及び裏面側（図４７）のいずれについても、回転テーブル２の厚み寸法ｊを既述のように設定しても、当該回転テーブル２には石英の耐圧強度を超える応力が加わらないことが分かった。具体的には、このシミュレーションでは、回転テーブル２に加わる応力の最大値は７．８ＭＰａとなっていた。尚、図４６は、図４５における回転テーブル２の外周縁付近を拡大している。
【０１０４】
ここで、バイアス電極部１２０の配置場所や回転テーブル２を構成する材料の好ましい例について説明する。バイアス電極部１２０と、真空容器１内におけるプラズマとの間では、以上の説明から分かるように静電容量が形成される。具体的には、これらバイアス電極部１２０とプラズマとの間には、プラズマのシースの容量Ｃｐ、回転テーブル２の容量Ｃｔ及び回転テーブル２とバイアス電極部１２０との間の隙間領域により形成される容量Ｃｓが介在している。従って、バイアス電極部１２０に対してある任意の値の高周波電力を供給した時、プラズマをウエハＷ側に引き込もうとする力をできるだけ強くするためには、容量Ｃｔと容量Ｃｓとの合成容量をなるべく大きくすることが好ましい。即ち、前記容量Ｃｔ、Ｃｓを構成する部位には大きな電圧が加わらないように構成することが好ましい。静電容量は、一般的に以下の式（１）で表される。
Ｃ１＝ε×Ｓ÷ｋ                    ・・・・（１）
Ｃ１：コンデンサの容量値、ε：誘電率、Ｓ：コンデンサの表面積、ｋ：コンデンサを構成する一対の対向電極間の距離
【０１０５】
従って、大きな容量値Ｃ１を得たい場合には、距離ｋを小さく、誘電率εを大きくすれば良いことが分かる。各容量値Ｃｔ、Ｃｓに対応させて具体的に説明すると、回転テーブル２については、板厚寸法をなるべく薄くすると共に、誘電率の高い材料（例えば水晶、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、あるいは窒化アルミ（ＡｌＮ）などの誘電体）により構成することが好ましい。回転テーブル２とバイアス電１２０との間の領域については、当該領域の離間寸法をできるだけ小さく、即ち回転テーブル２に対してバイアス電極１２０をできるだけ近接させることが好ましい。従って、既述の絶縁部材１２２についても板厚寸法を薄くすることが好ましい。また、回転テーブル２とバイアス電極１２０との間の領域（非励起領域Ｓ２）に対して誘電率の大きなガスを供給したり、当該領域の圧力を調整することによって誘電率を大きくしたりしても良い。具体的には、回転テーブル２の下面側に対して誘電率の大きなガスを供給する場合には、前記領域の圧力は高い方が好ましい。一方、回転テーブル２の下面側に対して誘電率の小さなガスを供給する場合には、前記領域の圧力は低い方が好ましい。
【０１０６】
ここで、回転テーブル２の板厚寸法を薄くするにあたり、実際の板厚寸法を薄くすると、当該回転テーブル２の強度が弱くなってしまう。そこで、既に詳述したように、回転テーブル２の内部に補助電極部１４０を配置して、電気的に見た時の板厚寸法を薄くすることが好ましい。この補助電極部１４０を構成する材質としては、例えば銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミ（Ａｌ）、カーボン（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）などからなる導電材（金属からなる導電体や半導体）の少なくとも１種類が挙げられる。
【０１０７】
補助電極部１４０の形状としては、回転テーブル２とバイアス電極１２０との間における異常放電（プラズマ）の発生を抑制するために、当該補助電極部１４０の側周面に階段状の段部７００を周方向に沿って形成すると共に、この段部７００を上下方向に複数箇所に設けることが好ましい。即ち、補助電極部１４０の側周面について、垂直面が上下方向に亘って連続的に長く形成されていると、異常放電が発生しやすくなってしまう。そこで、前記垂直面がいわば間欠的に形成されるように、図４８に示すように、互いに上下に隣接する垂直面同士の間に段部７００を形成することが好ましい。
【０１０８】
従って、補助電極部１４０は、上側から下側に向かって縮径する概略円錐形状の導電部材について、高さ方向におけるある位置にて水平方向に切断すると共に、当該位置よりも上側の部位（直径寸法の大きい部位）となっている。そして、この補助電極部１４０が埋設される回転テーブル２の内部領域２１０の内壁面は、この補助電極部１４０に対して隙間領域を介して対向すると共に、当該補助電極部１４０の外周面に沿うように、同様に上側から下側に向かって階段状に縮径している。このように補助電極部１４０に段部７００を形成することにより、回転テーブル２とバイアス電極１２０との間で電界が形成される領域について、平面で見た時の面積が小さくなるので、この点からも異常放電が起こりにくくなる。
【０１０９】
既述のバイアス電極１２０は、平面で見た時に補助電極部１４０の下面部と重なり合う位置において、当該下面部と大きさが揃うように形成されている。図４８中７０１は、補助電極部１４０が収納される内部領域２１０の上端面を塞ぐと共にウエハＷの載置領域（凹部２４）を形成するための蓋体である。
このように補助電極部１４０の外周面を上側から下側に向かって縮径するように構成するにあたり、当該外周面に複数の段部７００を形成することに代えて、この外周面が上側から下側に向かって直線的に縮径するようにテーパー状に形成しても良い。
【０１１０】
更に、図４９は、補助電極部１４０について、内部領域２１０における上方側に配置された上側電極板７０５と、当該上側電極板７０５に対して下方側に離間するように配置された下側電極板７０６とにより構成した例を示している。これら電極板７０５、７０６は、例えばウエハＷの外縁と同心円状となるように各々形成されている。また、回転テーブル２の回転方向から見た時における上側電極板７０５の水平方向の長さ寸法Ｌ１は、ウエハＷの長さ寸法（３００ｍｍ）と同じかそれ以上となるように設定されている。そして、回転テーブル２の回転方向から見た時における下側電極板７０６の長さ寸法Ｌ２は、前記長さ寸法Ｌ１よりも短くなるように形成されている。バイアス電極１２０は、平面で見た時に、この下側電極板７０６と重なり合うように、且つ当該バイアス電極１２０の大きさが下側電極板７０６の大きさと揃うように形成されている。
【０１１１】
また、これら電極板７０５、７０６の間には、電極板７０５、７０６同士を互いに電気的に接続するために、導電材からなる棒状の支持柱７０７が例えば複数箇所に配置されている。更に、これら電極板７０５、７０６の間において支持柱７０７の周囲の領域には、回転テーブル２を構成する材質（例えば石英）と熱膨張収縮率がほぼ同じ化合物からなる補強部材７０８が配置されている。即ち、補強部材７０８は、概略円板状をなしており、支持柱７０７が配置される領域には当該補強部材７０８を上下に貫通する貫通口が形成されている。この例では、補強部材７０８は、石英により構成されている。
【０１１２】
このように補強部材７０８を配置した理由について、以下に説明する。回転テーブル２の内部領域２１０に補助電極部１４０を配置するにあたり、これら回転テーブル２と補助電極部１４０とは互いに熱膨張収縮率が異なる。従って、これら回転テーブル２の内壁面と補助電極部１４０との間には、既述のように隙間領域を設けざるを得ない。従って、回転テーブル２の内部にはいわば余分な（不必要な）空洞を形成することになるので、このような空洞を形成しない場合と比べて、当該回転テーブル２の強度が弱くなってしまう。
【０１１３】
そこで、電極板７０５、７０６同士を上下に離間させると共に、これら電極板７０５、７０６の間に補強部材７０８を配置して、この補強部材７０８の熱膨張収縮率を回転テーブル２の熱膨張収縮率と揃えている。従って、回転テーブル２の内壁面と補強部材７０８の側周面との間には隙間領域を設ける必要がないか、あるいは回転テーブル２の内面と補助電極部１４０（電極板７０５、７０６）との間の隙間領域よりも小さな容積で済む。そのため、補強部材７０８を設けない場合と比べて、回転テーブル２の強度を向上させることができる。
【０１１４】
更に、補助電極部１４０（上側電極板７０５）によってウエハＷの面内に亘って静電結合を形成しながら、補助電極部１４０の下面部（下側電極板７０６）を上側電極板７０５よりも小さくしている。従って、既述のように回転テーブル２とバイアス電極１２０との間における異常放電を抑制することができる。また、回転テーブル２の回転方向において互いに隣接する補助電極部１４０、１４０同士の間の離間距離を稼ぐことができるので、これら補助電極部１４０、１４０間における異常放電についても抑制できる。
【０１１５】
ここで、以上説明した各例では、補助電極部１４０とバイアス電極１２０との間で静電結合を形成するにあたり、当該バイアス電極１２０について、回転テーブル２の下方側に配置したが、回転テーブル２の側方側に配置しても良い。図５０は、このような構成を模式的に表しており、バイアス電極１２０は、回転テーブル２の側周面に沿うように円弧状に形成されると共に、当該側周面に近接配置されている。そして、回転テーブル２の内部には、このバイアス電極１２０に対向するように、回転テーブル２の外周面に沿って円弧状に形成された対向電極部７１０が埋設されており、この対向電極部７１０は、補助電極部１４０に電気的に接続されている。図５０中７１２は、インダクタである。尚、図５０では、回転テーブル２を破線で示している。
【０１１６】
このようにバイアス電極１２０を回転テーブル２の側方側に配置した場合の具体的な装置について説明すると、図５１及び図５２に示すように、当該バイアス電極１２０は、平面で見た時に、改質領域Ｓ１よりも回転テーブル２の外周縁側にて当該回転テーブル２の側面部に対して隙間領域を介して配置されている。そして、バイアス電極１２０は、例えば石英などの絶縁体からなる保持部材７１１の内部に埋設されており、回転テーブル２の側周面に近接配置されるように、当該保持部材７１１を介して真空容器１の内壁面に支持されている。尚、図５１は、回転テーブル２を水平方向に切断した様子を示している。
【０１１７】
バイアス電極１２０を回転テーブル２の側面側に配置した場合には、バイアス電極１２０と対向電極部７１０との間において静電結合が形成されると共に、当該対向電極部７１０を介して補助電極部１４０とウエハＷとの間においても同様に静電結合が形成されて、既述の各例にて説明したようにウエハＷにイオンが引き込まれる。
【０１１８】
ここで、回転テーブル２の下方側にバイアス電極部１２０を非接触で配置する場合において、当該バイアス電極１２０の好ましい高さ位置について説明する。回転テーブル２に対してバイアス電極１２０を離間させて配置するにあたって、回転テーブル２とバイアス電極１２０とが離間しすぎていると、この非励起領域Ｓ２にてプラズマ（異常放電）が発生してしまうおそれがある。従って、前記異常放電を抑制するためには、回転テーブル２に対してバイアス電極部１２０をできるだけ近づけた方が良いことは当然である。しかしながら、真空容器１内の加熱温度に応じて、回転テーブル２の熱膨張量が変わるので、バイアス電極部１２０の最適な高さ位置は、処理レシピ毎にまちまちになると言える。また、例えば真空容器１内の真空度に応じて、前記異常放電の起こりやすさが変わる。更に、回転テーブル２の回転数（回転テーブル２のぶれやすさ）、回転テーブル２の下面の加工精度などによっても、バイアス電極部１２０の最適な高さ位置が異なる場合がある。
【０１１９】
そこで、バイアス電極部１２０について、昇降自在に構成することが好ましい。図５３は、このような例を示しており、ガス供給路１２７を構成する流路部材は、真空容器１の下方側において昇降機構７２０に接続されている。図５３中７２１はガス供給路１２７と真空容器１の底面との間を気密に密閉するためのベローズである。尚、バイアス電極部１２０の上方側に既述の絶縁部材１２２を設けて、当該バイアス電極部１２０と共に昇降自在に構成しても良いし、あるいはバイアス電極部１２０の表面に例えば石英などの絶縁材を用いてコーティング膜を形成しても良い。
【０１２０】
以下の表８は、回転テーブル２の下面とバイアス電極部１２０の上面との間の離間距離及びバイアス電極部１２０に供給する高周波電力値を種々変えて、これら回転テーブル２とバイアス電極部１２０との間の領域におけるプラズマの発生状態（電圧）を確認した結果を示している。表８において、薄い灰色を付した部位は条件によっては非励起領域Ｓ２にてプラズマが発生した結果、濃い灰色を付した部位は前記領域Ｓ２にプラズマが発生した結果を示している。また、白色（灰色以外の場所）は、領域Ｓ２にはプラズマが発生しなかった結果を示している。
【０１２１】
（表８）
2014135464.tif 000010
【０１２２】
尚、この表８の実験には、アンテナ８３に供給する高周波電力を１５００Ｗに設定すると共に、バイアス電極部１２０には周波数が４０ＭＨｚの高周波電源１２９を接続した。また、回転テーブル２の下方側に供給するガスとしては、ＡｒガスとＯ2ガスとの混合ガス（Ａｒ：７００ｓｃｃｍ、Ｏ2：７０ｓｃｃｍ）を用いた。
【０１２３】
この結果、回転テーブル２とバイアス電極部１２０との間の離間寸法が小さい程、非励起領域Ｓ２ではプラズマが発生しにくくなることが分かった。また、バイアス用の高周波電力値が小さくなる程、異常放電が抑制されることが分かった。
また、バイアス電極部１２０に接続する高周波電源１２９の周波数について、３．２ＭＨｚに設定したところ、以下の表９に示すように、同様の結果が得られた。
【０１２４】
（表９）
2014135464.tif 000011
【０１２５】
また、このようにバイアス電極部１２０を昇降自在に構成するにあたり、回転テーブル２とバイアス電極部１２０との間の領域（非励起領域Ｓ２）に対して不活性ガスを導入することによって、当該領域Ｓ２を真空容器１の内部雰囲気よりも高圧にしても良い。また、図示しない真空ポンプから伸びる排気路を当該領域Ｓ２にて開口させて、この領域Ｓ２を真空容器１の内部領域よりも低圧に設定しても良い。  
【０１２６】
以上説明したバイアス電極部１２０あるいは補助電極部１４０は、平面で見た時に円形状に形成することに代えて、四角形状、扇型形状あるいは櫛形形状に形成しても良い。そして、このような形状のバイアス電極部１２０や補助電極部１４０について、例えば回転テーブル２の中央部から外周部に向かって低くなるようにあるいは高くなるように傾斜させても良い。即ち、ウエハＷに対するプラズマ処理の度合いが面内に亘って揃うように、バイアス電極部１２０や補助電極部１４０の形状を適宜設定しても良い。
【０１２７】
更に、回転テーブル２上のウエハＷに対してバイアス用の高周波電力を非接触で給電する手法としては、図１などの例ではバイアス電極部１２０とウエハＷとの間における静電誘導を利用したが、このような静電誘導に代えて、誘導電磁場共鳴（磁気共鳴）を利用しても良い。誘導電磁場共鳴を利用してウエハＷに給電する機構を模式的に図５４に示すと、共通する共鳴周波数で共振する一対のコイル７３１、７３２同士を互いに近接させると共に、これらコイル７３１、７３２が巻回される軸方向を互いに揃える（一列に並べる）。そして、一方（給電側）のコイル７３１に対して高周波電力を供給すると、これらコイル７３１、７３２同士が互いに共鳴し合い、他方（受電側）のコイル７３２に対して非接触で高周波電力が供給される。
【０１２８】
既述の成膜装置にこの誘導電磁場共鳴を適用した構成について、図５５に模式的に示すと、給電側のコイル７３１については、例えばアンテナ８３の下方位置にて回転軸２２を臨む位置（ケース体２０の内部）に配置する。この給電側のコイル７３１が巻回される軸方向については、回転軸２２側を向くように、且つ水平方向を向くように配置する。一方、受電側のコイル７３２については、給電側のコイル７３１と同じ高さ位置にて、回転軸２２の回転方向に沿って当該回転軸２２の側周面に５箇所に配置する。そして、これら５つの受電側のコイル７３２が巻回される軸方向については、回転軸２２の回転中心から見て外周側を向くように、且つ水平方向を向くように各々配置する。
【０１２９】
また、これら５つの受電側のコイル７３２について、各々のコイル７３２が給電側のコイル７３１側を向いた時、アンテナ８３の下方側に位置するウエハＷに当該コイル７３２が夫々接続されるように、各ウエハＷに個別に接続する。こうしてアンテナ８３の下方側の領域（給電側のコイル７３１に対向する領域）に位置する受電側のコイル７３２には給電され、一方他の４つの受電側のコイル７３２には給電されない構成となる。従って、回転軸２２の回転に伴って、５つのウエハＷに対して周方向に沿って順番にバイアス電圧が個別に印加される。尚、図５５では、５つの受電側のコイル７３２のうち２つのみ描画している。後述の図５６も同様である。
【０１３０】
各々の受電側のコイル７３２を各ウエハＷに個別に配線する手法の一例について、以下に列挙する。具体的には、回転テーブル２におけるウエハＷの裏面との接触面に、受電側のコイル７３２の両端部のうち一方の端部から伸びる導電路７３３の先端部を露出させても良い。あるいは、前記導電路７３３の先端部に接続される導電板（図示せず）を凹部２４内に配置して、当該導電板上に各ウエハＷを載置しても良い。図５６は、受電側のコイル７３２を各ウエハＷに個別に配線する構成として、既述の補助電極１４０を利用した例を示している。即ち、各受電側のコイル７３２は、回転軸２２の内部及び回転テーブル２の内部を引き回された導電路７３３を介して補助電極１４０に各々接続されている。そして、補助電極１４０とウエハＷとの間において、既に詳述したように、静電誘導を介して給電が行われる。
【０１３１】
図５５及び図５６における７３４は、受電側のコイル７３２をアースに接続するために回転軸２２の下端部に設けられた軸受け部である。この軸受け部７３４は、スリップリング、ロータリーコネクタあるいは導通ベアリングなどであり、回転軸２２の回転中においても、各受電側のコイル７３２の両端部のうちウエハＷ側とは別の端部をアースに接続するように構成されている。また、図５５における７３５は可変容量コンデンサまたは容量固定コンデンサであり、図５６ではこのコンデンサ７３５について描画を省略している。尚、図５６では、回転軸２２、コア部２１及び回転テーブル２は、各々石英などの絶縁体により構成されている。
【０１３２】
以上説明した誘導電磁場共鳴を利用することにより、各ウエハＷ毎に個別に給電回路が形成される。そのため、互いに隣接するウエハＷ同士に跨ってバイアス電圧が印加されることを抑制できるので、図５０などで説明したように、異常放電を抑えることができる。また、高周波電源１２９としてＭＨｚ帯（例えば１３．５６ＭＨｚ）もの高周波を利用する場合には、例えば数十Ｈｚ程度の周波数帯を利用する場合と比べて、コイル７３１、７３２の巻回面積が小さく済む。具体的には、各コイル７３１、７３２の巻回軸方向から見た時のこれらコイル７３１、７３２の面積は、数十ｍｍ角程度で済む。従って、ＭＨｚ帯の高周波電源１２９を使用して誘導電磁場共鳴によって給電する場合には、各ウエハＷに給電する機構（コイル７３１、７３２）を小型化できる。
【０１３３】
そのため、コイル７３１、７３２が小型で済むことから、これらコイル７３１、７３２について、回転軸２２側に設けることに代えて、以下のように配置しても良い。即ち、図５７に示すように、給電側のコイル７３１については、平面で見た時にアンテナ８３に対して回転テーブル２の外周側に離間した位置にて、回転テーブル２の側周面を臨む位置に配置する。一方、受電側のコイル７３２については、回転テーブル２の内部において当該回転テーブル２の側周面に対向する位置に配置する。即ち、図５０に示したレイアウトを利用してコイル７３１、７３２を配置していると言える。このような構成であっても、同様の効果が得られる。受電側のコイル７３２のアース側の端子は、既述のように、回転軸２２の下端側に設けられた軸受け部７３４を介して接地される。
【０１３４】
以上の誘導電磁場共鳴を利用した例では、回転テーブル２上の５枚のウエハＷに個別に高周波電力を供給したが、既述の図２２に示すように、回転軸２２、コア部２１及び回転テーブル２を各々導電体により構成して、これら５枚のウエハＷに対して一括して給電しても良い。
また、プラズマ中のイオンをウエハＷ側に引き込む構成としては、バイアス電極部１２０とウエハＷとの間に静電誘導を発生させる代わりに、例えばバイアス電極部１２０とファラデーシールド９５とを容量結合させて、これらバイアス電極部１２０とファラデーシールド９５との間における電位差を利用しても良い。
更に、誘導電磁場共鳴では、コイル７３１、７３２同士をそれ程近接させなくても給電が可能であることから、給電側のコイル７３１については、ケース体２０の外側に配置しても良い。
【符号の説明】
【０１３５】
Ｗ  ウエハ
１  真空容器
２  回転テーブル
Ｐ１、Ｐ２  処理領域
１０  凹部
３１、３２、３４  ガスノズル
８０  プラズマ処理部
８３  アンテナ
１２０  バイアス電極部
１２２  絶縁部材
１２４  ガス吐出口
１２８  バイアス電圧印加部
１２９  高周波電源
【図１】
2014135464.tif 000012
【図２】
2014135464.tif 000013
【図３】
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【図４】
2014135464.tif 000015
【図５】
2014135464.tif 000016
【図６】
2014135464.tif 000017
【図７】
2014135464.tif 000018
【図８】
2014135464.tif 000019
【図９】
2014135464.tif 000020
【図１０】
2014135464.tif 000021
【図１１】
2014135464.tif 000022
【図１２】
2014135464.tif 000023
【図１３】
2014135464.tif 000024
【図１４】
2014135464.tif 000025
【図１５】
2014135464.tif 000026
【図１６】
2014135464.tif 000027
【図１７】
2014135464.tif 000028
【図１８】
2014135464.tif 000029
【図１９】
2014135464.tif 000030
【図２０】
2014135464.tif 000031
【図２１】
2014135464.tif 000032
【図２２】
2014135464.tif 000033
【図２３】
2014135464.tif 000034
【図２４】
2014135464.tif 000035
【図２５】
2014135464.tif 000036
【図２６】
2014135464.tif 000037
【図２７】
2014135464.tif 000038
【図２８】
2014135464.tif 000039
【図２９】
2014135464.tif 000040
【図３０】
2014135464.tif 000041
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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