(57)【要約】【課題】本発明は、水素含有ガスを用いることなく安定的に酸素プラズマを発生させ、面内均一性の良好なシリコン酸化膜を成膜することができる成膜方法を提供することを目的とする。【解決手段】窪みパターンが形成された基板の表面上にシリコン酸化膜を成膜する成膜方法であって、  前記窪みパターンを含む前記基板の表面上にアミノシランガスを吸着させる工程と、  前記窪みパターンを含む前記基板の表面上に酸化ガスを供給し、前記基板の表面上に吸着した前記アミノシランガスを酸化して前記窪みパターンを含む前記基板の表面上にシリコン酸化膜層を堆積させる工程と、  前記シリコン酸化膜層に、酸素、アルゴン及び窒素を含む混合ガスをプラズマにより活性化して供給し、前記シリコン酸化膜層の改質処理を行う工程と、を有する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窪みパターンが形成された基板の表面上にシリコン酸化膜を成膜する成膜方法であって、
前記窪みパターンを含む前記基板の表面上にアミノシランガスを吸着させる工程と、
前記窪みパターンを含む前記基板の表面上に酸化ガスを供給し、前記基板の表面上に吸着した前記アミノシランガスを酸化して前記窪みパターンを含む前記基板の表面上にシリコン酸化膜層を堆積させる工程と、
前記シリコン酸化膜層に、酸素、アルゴン及び窒素を含む混合ガスをプラズマにより活性化して供給し、前記シリコン酸化膜層の改質処理を行う工程と、を有する成膜方法。
【請求項２】
前記窒素は、前記アルゴンの１％未満の混合比率である請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記アミノシランガスを吸着させる工程、前記シリコン酸化膜を堆積させる工程及び前記シリコン酸化膜の改質処理を行う工程は、周期的に繰り返される請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記アミノシランガスを吸着させる工程と前記シリコン酸化膜を堆積させる工程との間、及び前記シリコン酸化膜の改質処理を行う工程と前記アミノシランガスを吸着させる工程との間には、前記基板の表面上に第１及び第２のパージガスを供給する工程が各々設けられている請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記アミノシランガスを吸着させる工程、前記第１のパージガスを供給する工程、前記シリコン酸化膜を堆積させる工程、前記シリコン酸化膜の改質処理を行う工程及び前記第２のパージガスを供給する工程は、前記窪みパターンに前記シリコン酸化膜層が充填されるまで繰り返される請求項４に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記基板は、処理室内に設けられた回転テーブル上の周方向に沿って配置され、
前記処理室内の前記回転テーブルの上方には、前記回転テーブルの回転方向に沿ってアミノシランガス吸着領域と、第１のパージガス供給領域と、酸化ガス供給領域と、改質領域と、第２のパージガス供給領域とが設けられ、前記回転テーブルを回転させることにより前記アミノシランガスを吸着させる工程、前記第１のパージガスを供給する工程、前記シリコン酸化膜を堆積させる工程、前記シリコン酸化膜の改質処理を行う工程及び前記第２のパージガスを供給する工程が周期的に繰り返される請求項４又は５に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記窒素は、窒素含有ガスを前記混合ガスに添加することにより供給される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記窒素含有ガスは、Ｎ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２を含む請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記混合ガスは、水素を含まない請求項１乃至８のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記アミノシランガスは、有機アミノシランガスである請求項１乃至９のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記酸化ガスは、オゾン又は酸素を含む請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記プラズマは、アンテナを用いて発生させた誘導結合型プラズマである請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記基板の表面には、シリコン酸化膜からなる下地膜が予め形成されている請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、第１の反応ガスと、第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスとの反応生成物による膜を成膜する方法であって、基板に形成される凹部の内面に所望の分布で水酸基を吸着させるステップと、凹部の内面に水酸基が吸着された基板に対して第１の反応ガスを供給するステップと、第１の反応ガスが吸着した基板に対して第２の反応ガスを供給することにより、第１の反応ガスと第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成するステップとを含む成膜方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１に記載の成膜方法によれば、水酸基が第１の反応ガスの吸着サイトを形成するので、水酸基の凹部の内面の底面に多く形成するように制御すれば、ボトムアップ成膜を行うことが可能となる。また、所望の水酸基を吸着させる一例として、水酸基を吸着させるステップにおいて基板を酸素プラズマに曝し、酸素プラズマを、水素含有ガスを含むガスから生成することにより、不足した水酸基を補うようにした例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３５１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようなボトムアップ成膜を行うためには、基板の表面及び凹部の上部付近の水酸基を減少させ、基板の表面及び凹部の上部付近に吸着サイトを形成しないようにする必要があるため、酸素プラズマ生成の際に水素含有ガスを用いることは好ましくない。
【０００６】
一方、水素ガスは、プラズマの着火を容易にするとともに、プラズマを均一に発生させる性質を有しており、酸素との混合ガスでプラズマを生成する場合にも、かかる性質を発揮し、酸素プラズマを均一に発生させるのに寄与する。よって、水素を含まない状態で酸素プラズマを生成すると、酸素プラズマに不均衡が生じ、均一なプラズマ処理を行うことができない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、水素含有ガスを用いることなく安定的に酸素プラズマを発生させ、面内均一性の良好なシリコン酸化膜を成膜することができる成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る成膜方法は、窪みパターンが形成された基板の表面上にシリコン酸化膜を成膜する成膜方法であって、
前記窪みパターンを含む前記基板の表面上にアミノシランガスを吸着させる工程と、
前記窪みパターンを含む前記基板の表面上に酸化ガスを供給し、前記基板の表面上に吸着した前記アミノシランガスを酸化して前記窪みパターンを含む前記基板の表面上にシリコン酸化膜層を堆積させる工程と、
前記シリコン酸化膜層に、酸素、アルゴン及び窒素を含む混合ガスをプラズマにより活性化して供給し、前記シリコン酸化膜層の改質処理を行う工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、面内均一性の良好なシリコン酸化膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による成膜装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図である。
【図３】図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。
【図４】図１の成膜装置の真空容器内に回転可能に設けられる回転テーブルの同心円に沿った、当該真空容器に概略断面図である。
【図５】図１の成膜装置の別の概略断面図である。
【図６】図１の成膜装置に設けられるプラズマ発生源を示す概略断面図である。
【図７】図１の成膜装置に設けられるプラズマ発生源を示す他の概略断面図である。
【図８】図１の成膜装置に設けられるプラズマ発生源を示す概略上面図である。
【図９】反応ガスノズル３３とは異なる形態の反応ガスノズル３４〜３６の一例を示した図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る成膜方法を説明するための第１の模式図である。
【図１１】本発明の実施形態による成膜方法を説明するための第２の模式図である。
【図１２】実施例１の実施結果を示した図である。
【図１３】実施例２で用いたウエハＷのトレンチＴの形状について説明するための図である。
【図１４】実施例２の実施結果を示した図である。
【図１５】実施例３の実施結果を示した図である。
【図１６】実施例４の実施結果を示した図である。
【図１７】実施例５の実施結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１２】
［成膜装置］
まず、本発明の実施形態による成膜方法を実施するのに好適な成膜装置について説明する。図１から図３までを参照すると、成膜装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリングなどのシール部材１３（図１）を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。
【００１３】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底部１４を貫通し、その下端が回転軸２２（図１）を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
【００１４】
回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。この凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
【００１５】
図２及び図３は、真空容器１内の構造を説明する図であり、説明の便宜上、天板１１の図示を省略している。図２及び図３に示すように、回転テーブル２の上方には、各々例えば石英からなる反応ガスノズル３１、３２、３３及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向（図３の矢印Ａ））に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、反応ガスノズル３３、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、及び反応ガスノズル３２がこの順番で配列されている。これらのノズル３１、３２、３３、４１、４２は、各ノズル３１、３２、３３、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、３３ａ、４１ａ、４２ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定することにより、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びるように取り付けられている。
【００１６】
なお、ガス導入ノズル９２の上方には、図３において、破線にて簡略化して示すようにプラズマ発生器８０が設けられている。プラズマ発生器８０については後述する。
【００１７】
本実施形態においては、反応ガスノズル３１は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、第１の反応ガスとしてのアミノシランガスの供給源（図示せず）に接続されている。反応ガスノズル３２は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、第２の反応ガスとしての酸化ガスの供給源（図示せず）に接続されている。反応ガスノズル３３は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、第３の反応ガスとしてＡｒ／Ｏ２／Ｎ２の混合ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御バルブなどを介して、分離ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスの供給源（図示せず）に接続されている。
【００１８】
本実施形態においては、酸化ガスとしてはＯ３（オゾン）ガスが用いられている。
【００１９】
本実施形態におけるアミノシランガスの一例としては、ＤＩＰＡＳ［ジイソプロピルアミノシラン］、３ＤＭＡＳ［トリスジメチルアミノシラン］ガス、ＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］等のアミノシランガスが挙げられる。
【００２０】
反応ガスノズル３１、３２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３１ｈ、３２ｈが、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。反応ガスノズル３１の下方領域は、アミノシランガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着されたアミノシランガスを酸化させる第２の処理領域Ｐ２となる。なお、図４には示されていない反応ガスノズル３３の構成については後述する。
【００２１】
図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２とともに分離領域Ｄを構成するため、後述のとおり、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が、真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
【００２２】
図４は、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２まで回転テーブル２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられているため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが存在する。天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、ここに分離ガスノズル４１が収容されている。また、高い天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。図４に示すように、凸状部４の右側の高い天井面４５の下方の空間４８１に反応ガスノズル３１が設けられ、左側の高い天井面４５の下方の空間４８２に反応ガスノズル３２が設けられている。
【００２３】
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１、４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４１ｈ（図４参照）が、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００２４】
天井面４４は、狭い空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成している。分離ガスノズル４２の吐出孔４２ｈからＡｒガスが供給されると、このＡｒガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、Ａｒガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１及び４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＡｒガスが、第１の領域Ｐ１からのアミノシランガスと、第２の領域Ｐ２からの酸化ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の領域Ｐ１からのアミノシランガスと、第２の領域Ｐ２からの酸化ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内においてアミノシランガスと酸化ガスとが混合し、反応することが抑制される。
【００２５】
なお、回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガス（Ａｒガス）の供給量などを考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定することが好ましい。
【００２６】
一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。この突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が天井面４４と同じ高さに形成されている。
【００２７】
先に参照した図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、天井面４５が設けられている領域を示している。一方、図５は、天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示すように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００２８】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図４に示すように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示すように、それぞれ、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０が形成されている。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、図１に示すように各々排気管６３０を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４０に接続されている。なお図１中、圧力制御器６５０が示されている。
【００２９】
回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図４に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４００℃）に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている（図５）。このカバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられ、内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
【００３０】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０にはパージガスであるＡｒガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製することができる。
【００３１】
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＡｒガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給されるアミノシランガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される酸化ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。
【００３２】
さらに、真空容器１の側壁には、図２、図３に示すように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉される。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【００３３】
次に、図６から図８までを参照しながら、プラズマ発生器８０について説明する。図６は、回転テーブル２の半径方向に沿ったプラズマ発生器８０の概略断面図であり、図７は、回転テーブル２の半径方向と直交する方向に沿ったプラズマ発生器８０の概略断面図であり、図８は、プラズマ発生器８０の概略を示す上面図である。図示の便宜上、これらの図において一部の部材を簡略化している。
【００３４】
図６を参照すると、プラズマ発生器８０は、高周波透過性の材料で作製され、上面から窪んだ凹部を有し、天板１１に形成された開口部１１ａに嵌め込まれるフレーム部材８１と、フレーム部材８１の凹部内に収容され、上部が開口した略箱状の形状を有するファラデー遮蔽板８２と、ファラデー遮蔽板８２の底面上に配置される絶縁板８３と、絶縁板８３の上方に支持され、略八角形の上面形状を有するコイル状のアンテナ８５とを備える。
【００３５】
天板１１の開口部１１ａは複数の段部を有しており、そのうちの一つの段部には全周に亘って溝部が形成され、この溝部に例えばＯ−リングなどのシール部材８１ａが嵌め込まれている。一方、フレーム部材８１は、開口部１１ａの段部に対応する複数の段部を有しており、フレーム部材８１を開口部１１ａに嵌め込むと、複数の段部のうちの一つの段部の裏面が、開口部１１ａの溝部に嵌め込まれたシール部材８１ａと接し、これにより、天板１１とフレーム部材８１との間の気密性が維持される。また、図６に示すように、天板１１の開口部１１ａに嵌め込まれるフレーム部材８１の外周に沿った押圧部材８１ｃが設けられ、これにより、フレーム部材８１が天板１１に対して下方に押し付けられる。このため、天板１１とフレーム部材８１との間の気密性がより確実に維持される。
【００３６】
フレーム部材８１の下面は、真空容器１内の回転テーブル２に対向しており、その下面の外周には全周に亘って下方に（回転テーブル２に向かって）突起する突起部８１ｂが設けられている。突起部８１ｂの下面は回転テーブル２の表面に近接しており、突起部８１ｂと、回転テーブル２の表面と、フレーム部材８１の下面とにより回転テーブル２の上方にプラズマ処理領域（又は「第３の処理領域」）Ｐ３が画成されている。なお、突起部８１ｂの下面と回転テーブル２の表面との間隔は、分離空間Ｈ（図４）における天井面１１の回転テーブル２の上面に対する高さｈ１とほぼ同じであって良い。
【００３７】
また、このプラズマ処理領域Ｐ３には、突起部８１ｂを貫通した反応ガスノズル３３が延びている。反応ガスノズル３３には、本実施形態においては、図６に示すように、アルゴン（Ａｒ）ガスが充填されるアルゴンガス供給源９０と、酸素（Ｏ２）ガスが充填される酸素ガス供給源９１と、窒素（Ｎ２）ガスが充填される窒素ガス供給源９２とが接続されている。アルゴンガス供給源９０、酸素ガス供給源９１、及び窒素ガス供給源９２から、対応する流量制御器９３、９４、及び９５により流量制御されたＡｒガス、Ｏ２ガス、及びＮ２ガスが、所定の流量比（混合比）でプラズマ処理領域Ｐ３に供給される。
【００３８】
また、反応ガスノズル３３には、その長手方向に沿って所定の間隔（例えば１０ｍｍ）で複数の吐出孔３３ｈが形成されており、吐出孔３３ｈから上述のＡｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスが吐出される。吐出孔３３ｈは、図７に示すように、回転テーブル２に対して垂直な方向から回転テーブル２の回転方向の上流側に向かって傾いている。このため、反応ガスノズル３３から供給される混合ガスは、回転テーブル２の回転方向と逆の方向に、具体的には、突起部８１ｂの下面と回転テーブル２の表面との間の隙間に向かって吐出される。これにより、回転テーブル２の回転方向に沿ってプラズマ発生器８０よりも上流側に位置する天井面４５の下方の空間から酸化ガスや分離ガスが、プラズマ処理領域Ｐ３内へ流れ込むのが抑止される。また、上述のとおり、フレーム部材８１の下面の外周に沿って形成される突起部８１ｂが回転テーブル２の表面に近接しているため、反応ガスノズル３３からのガスによりプラズマ処理領域Ｐ３内の圧力を容易に高く維持することができる。これによっても、酸化ガスや分離ガスがプラズマ処理領域Ｐ３内へ流れ込むのが抑止される。
【００３９】
ファラデー遮蔽板８２は、金属などの導電性材料から作製され、図示は省略するが接地されている。図８に明確に示されるように、ファラデー遮蔽板８２の底部には、複数のスリット８２ｓが形成されている。各スリット８２ｓは、略八角形の平面形状を有するアンテナ８５の対応する辺とほぼ直交するように延びている。
【００４０】
また、ファラデー遮蔽板８２は、図７及び図８に示すように、上端の２箇所において外側に折れ曲がる支持部８２ａを有している。支持部８２ａがフレーム部材８１の上面に支持されることにより、フレーム部材８１内の所定の位置にファラデー遮蔽板８２が支持される。
【００４１】
絶縁板８３は、例えば石英ガラスにより作製され、ファラデー遮蔽板８２の底面よりも僅かに小さい大きさを有し、ファラデー遮蔽板８２の底面に載置される。絶縁板８３は、ファラデー遮蔽板８２とアンテナ８５とを絶縁する一方、アンテナ８５から放射される高周波を下方へ透過させる。
【００４２】
アンテナ８５は、平面形状が略八角形となるように銅製の中空管（パイプ）を例えば３重に巻き回すことにより形成される。パイプ内に冷却水を循環させることができ、これにより、アンテナ８５へ供給される高周波によりアンテナ８５が高温に加熱されるのが防止される。また、アンテナ８５には立設部８５ａが設けられており、立設部８５ａに支持部８５ｂが取り付けられている。支持部８５ｂにより、アンテナ８５がファラデー遮蔽板８２内の所定の位置に維持される。また、支持部８５ｂには、マッチングボックス８６を介して高周波電源８７が接続されている。高周波電源８７は、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波を発生することができる。
【００４３】
このような構成を有するプラズマ発生器８０によれば、マッチングボックス８６を介して高周波電源８７からアンテナ８５に高周波電力を供給すると、アンテナ８５により電磁界が発生する。この電磁界のうちの電界成分は、ファラデー遮蔽板８２により遮蔽されるため、下方へ伝播することはできない。一方、磁界成分はファラデー遮蔽板８２の複数のスリット８２ｓを通してプラズマ処理領域Ｐ３内へ伝播する。この磁界成分により、ガス導入ノズル９２から所定の流量比率（混合比率）でプラズマ処理領域Ｐ３に供給されるＡｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスからプラズマが発生する。このようにして発生するプラズマによれば、ウエハＷ上に堆積される薄膜への照射損傷や、真空容器１内の各部材の損傷などを低減することができる。
【００４４】
ここで、プラズマ発生器８０で生成されるプラズマにより活性化されるＡｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスについて説明する。一般的に、アミノシランガスを原料ガスとしてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を成膜する場合、水酸基（ＯＨ基）が吸着サイトとなり、ＯＨ基上にアミノシランガスは吸着する。しかしながら、ウエハＷの表面にトレンチ、ビア等の窪みパターンが形成され、これらの窪みパターンに埋め込み成膜を行いたい場合には、窪みパターンの上部の開口を塞いで内部にボイドが形成されないようにするため、窪みパターンの底面から徐々に上方に成膜が進行するボトムアップ成膜が好まれる。かかるボトムアップ成膜を行うためには、ＯＨ基をウエハＷの表面上に形成させない必要がある。Ａｒ／Ｏ２／Ｈ２ガスの組み合わせの混合ガスをプラズマで活性化すると、Ｏ２／Ｈ２からＯＨ基が生成され、ウエハＷの表面上にアミノシランガスの吸着サイトであるＯＨ基が形成されてしまう。
【００４５】
一方、シリコン酸化膜の改質処理であり、プラズマを用いるので、Ａｒ／Ｏ２ガスの組み合わせを含み、これらを活性化させることは必須である。しかしながら、Ａｒ／Ｏ２ガスをそのままプラズマ化すると、Ｈ２を含むＡｒ／Ｏ２／Ｈ２ガスをプラズマ化した場合よりも均一なプラズマが発生しないという現象が発生する。これは、Ａｒ、Ｏ２の励起エネルギーがＨ２よりも大きく、プラズマ化する際に大きなエネルギーが必要となるが、そのような大きなエネルギーで励起・生成されたプラズマは、図８のアンテナ８５の角部８５ｃにエネルギーが集中し、均一なプラズマを生成できない傾向がある。一方、Ａｒ／Ｏ２ガスにＨ２ガスを添加してＡｒ／Ｏ２／Ｈ２ガスとすると、Ｈ２プラズマがアンテナ８５の形状に沿ってアンテナ９５の真下に均一に励起・生成され、その影響を受けてＡｒ／Ｏ２ガスのプラズマもアンテナ８５の形状に従って均一に励起・生成されていたと考えられる。
【００４６】
Ａｒ／Ｏ２ガスにＨ２ガスを混合しないと、このようなプラズマの不均衡が発生し、プラズマ処理の面内均一性が確保できず、面内均一性の高い成膜処理を行うことができなくなる。しかしながら、上述のように、ボトムアップ成膜を行うためには、Ｈ２を混合することはできない。よって、本実施形態では、Ｈ２の代わりに窒素（Ｎ２）をＡｒ／Ｏ２ガスに混合し、Ａｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスをプラズマ化することとする。窒素は、励起エネルギーがＡｒ及びＯ２よりも低く、窒素プラズマを励起・生成すると、小さなエネルギーでアンテナ８５の形状に沿ってアンテナ８５の真下の位置（真空容器１内）に発生する。これにより、水素を添加することなく均一なプラズマを励起・生成することができ、水素を添加したときと同様の面内均一性を実現できる。なお、窒素は、成膜するシリコン酸化膜の成分ではないが、原料ガスにアミノ基を含むアミノシランガスを用いることにより、窒素ラジカルよりも酸素ラジカルの反応の方が優先され、窒素ガスはシリコン酸化膜に入り込まない、よって、シリコン酸化膜の品質を低下させることも無い。なお、これらの点の詳細については後述することとする。
【００４７】
図９は、反応ガスノズル３３とは異なる形態の反応ガスノズル３４〜３６の一例を示した図である。プラズマ生成用の混合ガスは、例えば、このような複数本の反応ガスノズル３４〜３６を用いて供給してもよい。
【００４８】
図９に示されるように、反応ガスノズル３４は、ウエハＷが配置される凹部２４の全体をカバーでき、ウエハＷの全面にプラズマ処理用ガスを供給可能なノズルである。一方、反応ガスノズル３５は、反応ガスノズル３４よりもやや上方に、反応ガスノズル３４と略重なるように設けられた、反応ガスノズル３４の半分程度の長さを有するノズルである。また、反応ガスノズル３６は、真空容器１の外周壁から扇型のプラズマ処理領域Ｐ３のサセプタ２の回転方向下流側の半径に沿うように延び、中心領域Ｃ付近に到達したら中心領域Ｃに沿うように直線的に屈曲した形状を有している。以後、区別の容易のため、全体をカバーする反応ガスノズル３４をベースノズル３４、外側のみカバーする反応ガスノズル３５を外側ノズル３５、内側まで延びた反応ガスノズル３６を軸側ノズル３６と呼んでもよいこととする。
【００４９】
ベースノズル３４は、プラズマ処理用の混合ガス（以下、「プラズマ処理用ガス」と呼ぶ。）をウエハＷの全面に供給するためのガスノズルであり、図７で説明したように、プラズマ処理領域Ｐ３を区画する側面を構成する突起部８１ｂの方に向かってプラズマ処理用ガスを吐出する。
【００５０】
一方、外側ノズル３５は、ウエハＷの外側領域に重点的にプラズマ処理用ガスを供給するためのノズルである。
【００５１】
軸側ノズル３６は、ウエハＷのサセプタ２の軸側に近い中心領域にプラズマ処理用ガスを重点的に供給するためのノズルである。
【００５２】
このように、複数本、例えば３本の反応ガスノズル３４〜３６を用いてプラズマ処理用ガスを供給してもよい。
【００５３】
本実施形態による成膜装置には、図１に示すように、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１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述する成膜方法を成膜装置に実施させるプログラムが格納されている。このプログラムは後述の成膜方法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媒体１０２に記憶されており、所定の読み取り装置により記憶部１０１へ読み込まれ、制御部１００内にインストールされる。
【００５４】
［成膜方法］
次に、本発明の実施形態に係る成膜方法について上述の成膜装置を用いて行う場合を例に挙げて説明する。本実施形態では、ウエハＷとしてシリコンウエハを使用することとし、そのシリコンウエハには、図１０（ａ）に示すように、トレンチＴが形成されている。トレンチＴは、ウエハＷの表面Ｕに形成されている窪みパターンの一例であり、トレンチＴの他、ビアホール等が形成されていてもよい。このように、ウエハＷの表面Ｕに形成されている窪みパターンは、形状や個数を問わない。
【００５５】
また、反応ガスノズル３１からアミノシランガスが供給され、反応ガスノズル３２から酸化ガスとしてＯ３ガスが供給され、反応ガスノズル３３からＡｒガス、Ｏ２ガス及びＮ２ガスの混合ガス（以下、Ａｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスと記す）が供給されることとする。なお、Ａｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスについては、Ａｒの流量が圧倒的に多く、Ｎ２ガスの流量はＡｒの１％未満の流量に設定されている。例えば、図９に示した３本の反応ガスノズル３４〜３６を用いる場合に、Ａｒの流量を軸側ノズル３６／メインノズル３４／外側ノズル３５＝１００／５９００／４０００ｓｃｃｍとしたときに、Ｏ２の流量を０／７５／０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量を０／０／（５〜５０）ｓｃｃｍといったレベルに設定する。このように、Ｎ２の添加は微量でよい。微量のＮ２の添加であっても、プラズマの励起はＮ２に引っ張られ、アンテナ８５の形状に準じたプラズマ励起が可能となる。
【００５６】
先ず、図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０（図３）により搬送口１５（図２及び図３）を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器１の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを、回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。
【００５７】
続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０により到達可能真空度にまで真空容器１内を排気した後、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ２ガスを所定の流量で吐出し、分離カス供給管５１及びパージガス供給管７２からもＮ２ガスを所定の流量で吐出する。これに伴い、圧力制御手段６５０（図１）により真空容器１内を予め設定した処理圧力に制御する。次いで、回転テーブル２を時計回りに例えば５ｒｐｍの回転速度で回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば４００℃に加熱する。
【００５８】
この後、反応ガスノズル３１（図２及び図３）からアミノシランガスを供給し、反応ガスノズル３２からＯ３ガスを供給する。また、ガス導入ノズル９２からＡｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスを供給し、プラズマ発生源８０のアンテナ８５に対して１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波を例えば４０００Ｗの電力で供給する。これにより、プラズマ発生源８０（図６）と回転テーブル２との間のプラズマ処理領域Ｐ３において酸素プラズマが生成される。この酸素プラズマ中には、酸素イオンや酸素ラジカルなどの活性種や、高エネルギー粒子が生成されている。また、添加された励起エネルギーの小さい窒素の作用により、酸素プラズマはアンテナ８５の真下に、アンテナ８５の形状に沿って均一に励起・生成される。
【００５９】
回転テーブル２の回転により、ウエハＷは、第１の処理領域Ｐ１、分離領域Ｄ、第２の処理領域Ｐ２、プラズマ処理領域Ｐ３（の下方の領域）、及び分離領域Ｄをこの順に繰り返して通過する（図３参照）。第１の処理領域Ｐ１において、図１０（ｂ）に示すように、ウエハＷの表面ＵやトレンチＴの内面にアミノシランガスの分子Ｍｓが吸着し、アミノシランの分子層６１が形成される。分離領域Ｄを通過した後、第２の処理領域Ｐ２において、図１０（ｃ）に示すように、ウエハＷの表面ＵやトレンチＴの内面に吸着したアミノシランガスがＯ３ガス分子Ｍｏにより酸化され、図１０（ｄ）に示すように、トレンチＴの内面に沿ってシリコン酸化膜１１１の層が成膜される。アミノシランガスが酸化される際には、副生成物としてＯＨ基Ｈｙが生成され、生成されたＯＨ基Ｈｙはシリコン酸化膜１１１の表面に吸着することとなる。
【００６０】
次いで、プラズマ発生器８０のプラズマ処理領域Ｐ３にウエハＷが至ると、ウエハＷは、図１０（ｅ）に示すように酸素プラズマＰｏに曝される。このとき、シリコン酸化膜１１１に吸着したＯＨ基Ｈｙの一部は、酸素プラズマＰｏ中の例えば高エネルギー粒子の衝突によりシリコン酸化膜１１１の層から脱離する。酸素プラズマＰｏは、ウエハＷの表面Ｕや、トレンチＴの開口付近には到達するものの、トレンチＴの底部付近までは到達し難い。このため、ウエハＷの表面ＵとトレンチＴの開口付近の側面とにおいて、比較的多量のＯＨ基Ｈｙが脱離する。その結果、図９（ｅ）に示すように、トレンチＴの底部及び底部付近の側面においてＯＨ基Ｈｙの密度が高く、トレンチＴの開口及びウエハＷの表面Ｕに向かって密度が低くなるようにＯＨ基Ｈｙが分布することとなる。
【００６１】
ここで、励起エネルギーの低いＮ２の影響により、酸素プラズマはアンテナ８５の形状に沿ってアンテナ８５の真下に励起され、生成される。アンテナ８５は、回転テーブル２の凹部２４の半径方向における全体を覆うように形成されているので、回転テーブル２の中心側から外周側まで均一な酸素プラズマを生成することができ、半径方向において均一な改質処理を行うことができる。また、アミノシランガスがアミノ基を含むため、窒素ラジカルとは殆ど反応せず、酸素ラジカルとの反応が優先的に発生する。よって、窒素ラジカルがシリコン酸化膜１１１に混入し、シリコン酸化膜１１１の品質を低下させることも無い。
【００６２】
また、図１０（ｅ）に示されるように、酸素プラズマＰｏ内に微量の窒素プラズマＰｎが含まれているが、シリコン酸化膜１１１はアミノシランが酸化されて形成された膜であるため、アミノ基を含んでおり、窒素の吸着基とはならず、むしろ窒素ラジカルを反発させてしまう。よって、窒素ラジカルはシリコン酸化膜１１１に混入せず、窒素ラジカルによりシリコン酸化膜１１１の品質が低下することも無い。つまり、窒素プラズマは、酸素プラズマを均一に発生させることにのみ寄与し、シリコン酸化膜１１１の品質向上に寄与する。なお、プラズマで大半を占めるのはＡｒであるが、Ａｒは希ガスであり、プラズマ生成には寄与するが、改質反応には影響しないので、図１０（ｅ）において特に示していない。
【００６３】
次に、回転テーブル２の回転によりウエハＷが第１の処理領域Ｐ１に再び至ると、反応ガスノズル３１から供給されるアミノシランガスの分子ＭｓがウエハＷの表面ＵやトレンチＴの内面に吸着する。このとき、アミノシランガスの分子Ｍｓは、ＯＨ基Ｈｙに吸着され易いため、図１０（ｆ）に示すように、ＯＨ基Ｈｙの分布に従った分布でウエハＷの表面ＵやトレンチＴの内面に吸着する。すなわち、トレンチＴの内面に、トレンチＴの底部及び底部付近の側面において密度が高く、トレンチＴの開口に向かって密度が低くなるようにアミノシランガスの分子Ｍｓが吸着する。
【００６４】
また、ウエハＷの表面Ｕには、均一なＡｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスのプラズマにより均一な改質処理が行われたため、均一にアミノシランガスが吸着する。
【００６５】
続けて、ウエハＷが第２の処理領域Ｐ２を通過する際、ウエハＷの表面ＵやトレンチＴの内面に吸着したアミノシランガスがＯ３ガスにより酸化され、図１１（ａ）に示すように、シリコン酸化膜１１１が更に成膜される。ここで、シリコン酸化膜１１１の膜厚分布は、トレンチＴの内面に吸着したアミノシランガスの密度が反映されることとなる。すなわち、シリコン酸化膜１１１は、トレンチＴの底部及び底部付近の側面において厚くなり、トレンチＴの開口に向かって薄くなっている。そして、アミノシランガスの酸化により生成されたＯＨ基がシリコン酸化膜１１１の表面に吸着する。
【００６６】
次いで、ウエハＷが再びプラズマ発生器８０のプラズマ処理領域Ｐ３に至ると、上述のとおり、トレンチＴの底部及び底部付近の側面においてＯＨ基の密度が高く、トレンチＴの開口に向かって密度が低くなるようにＯＨ基が分布することとなる。
【００６７】
この後、上述のプロセスが繰り返されると、図１１（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜１１１はトレンチＴの底部から厚くなっていく。シリコン酸化膜１１１が更に厚くなっていくと、図１１（ｃ）のようにボイドができることなくトレンチＴが酸化シリコンで埋め込まれ、図１１（ｄ）に示すようにトレンチＴの埋め込みが完了する。
【００６８】
この時、ウエハＷの表面Ｕ上のシリコン酸化膜１１１についても、均一なプラズマ処理により、面内均一性の良好な膜厚及び膜質を有するシリコン酸化膜１１１を成膜することができる。
【００６９】
以上のとおり、本実施形態に係る成膜方法によれば、ウエハＷの表面Ｕ上のシリコン酸化膜１１１の面内均一性を良好に保ちつつ、ボトムアップ成膜を行うことができる。即ち、プラズマ処理領域Ｐ３で行われるシリコン酸化膜１１１の改質処理において、酸素プラズマを均一に発生させることができるため、ウエハＷの表面Ｕ上のシリコン酸化膜１１１を良好な面内均一性で成膜することができる。更に、トレンチＴ内の埋め込みについては、アミノシランガスの酸化により生成され酸化シリコン膜１１１に吸着したＯＨ基は、プラズマ発生器８０により生成された酸素プラズマによって、トレンチＴの底部及び底部付近の側面において密度が高く、トレンチＴの開口に向かって密度が低くなるように分布する。ＯＨ基は、アミノシランガスの吸着サイトとして働き、ＯＨ基の分布に応じてアミノシランガスが吸着するため、アミノシランガスもまたトレンチＴの底部及び底部付近の側面において密度が高く、トレンチＴの開口に向かって密度が低くなるように分布する。したがって、酸化シリコン膜１１１は、トレンチＴの底部及び底部付近の側面において厚くなり、トレンチＴの開口に向かって薄くなるように成膜される。
【００７０】
なお、本実施形態に係る成膜方法においては、Ｏ２／Ｈ２ガスをプラズマ化して供給はしていないので、ＯＨ基を補うことは行っていない。よって、ウエハＷの表面Ｕ上のシリコン酸化膜１１１の膜厚は薄く形成される傾向があり、かかる観点からも、全体的にボトムアップ的な成膜となっていると言える。
【００７１】
また、かかる成膜処理を行う前に、ウエハＷの表面に下地膜としてシリコン酸化膜が予め形成されており、下地膜の上に図１０で説明した成膜処理を行うようにしてもよい。また、シリコン酸化膜の下地膜の形成と、図１０で説明した成膜処理を連続的に行うようにしてもよい。その場合には、例えば、下地膜の形成の際にはプラズマ改質処理を行わず、本成膜の際にプラズマ改質を行うような処理パターンとしてもよい。
【００７２】
［実施例］
次に、本実施形態に係る成膜方法を実施し、実施結果の評価を行った実施例について説明する。なお、実施例は、図９に示した３本の反応ノズル３４〜３６を有する成膜装置を用いて実施した。
【００７３】
図１２は、実施例１の実施結果を示した図である。実施例１においては、図９に示した３本の反応ガスノズル３４〜３６を用いてＡｒ／Ｏ２／Ｎ２ガスの供給を行った。真空容器１内には、第２の処理領域Ｐ２にもフレーム部材８１を設置し、第２の処理領域Ｐ２の圧力を１．８Ｔｏｒｒ、第３の処理領域（プラズマ処理領域）Ｐ３の圧力を１．９Ｔｏｒｒに設定した。ウエハＷの温度は４００℃に設定した。原料ガスは、有機アミノシランガスの一種であるジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）を用い、５０ｓｃｃｍの流量で供給した。酸化ガスとしては、オゾンガスを、濃度３００ｇ／Ｎｍ３、流量６０００ｓｃｃｍで供給した。プラズマ処理領域Ｐ３においては、軸側ノズル３６／メインノズル３４／外側ノズル３５から、Ａｒを１００／５９００／４０００ｓｃｃｍの流量、Ｏ２を０／７５／０ｓｃｃｍ、Ｎ２を０／Ｙ／０ｓｃｃｍの流量で供給した。ここで、Ｎ２のメインノズル３４からの流量Ｙは、５、１０、２５、５０ｓｃｃｍの４種類に設定した。高周波電源８７の出力は４０００Ｗに設定し、回転テーブル２の回転速度は５ｒｐｍに設定した。そして、４１２８秒間、シリコン酸化膜１１１の成膜を行った。なお、実施例１においては、表面ＵにトレンチＴ等の窪みパターンは形成されていないウエハＷを用いて評価を行った。
【００７４】
図１２（ａ）は、Ｘ軸、Ｙ軸の説明をするための図である。回転テーブル２の凹部２４上にウエハＷが載置されて成膜が行われるが、図１２（ａ）に示されるように、回転テーブル２の回転方向に沿った方向をＸ軸方向、半径方向に沿った方向をＹ軸方向に設定した。
【００７５】
図１２（ｂ）がＸ軸方向におけるウエハＷ上に成膜されたシリコン酸化膜１１１の膜厚、図１２（ｃ）がＹ軸方向におけるウエハＷ上に成膜されたシリコン酸化膜１１１の膜厚を示している。図１２（ａ）に示される通り、Ｘ軸方向においては左側が原点、右側が３００ｍｍに設定され、Ｙ軸方向においては、中心軸側が原点、外周側が３００ｍｍに設定されている。
【００７６】
図１２（ｄ）は、図１２（ｂ）、（ｃ）のグラフにおけるＮ２のメインノズル３４からの流量を示しており、０、５、１０、２５、５０ｓｃｃｍに設定されており、各々が曲線Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎで示されている。なお、Ｎ２の流量が０の曲線Ｊは比較例である。
【００７７】
図１２（ｂ）に示される通り、Ｘ軸方向については、曲線Ｊ〜ＮのいずれのＮ２の添加量においても、膜厚はほぼ一定であり、良好な面内均一性を示している。Ｘ軸方向においては、どの座標であっても移動速度は一定であるので、同じ流量のＮ２であれば、座標の相違により膜厚に差が生じることは少ないので、面内均一性は特に問題無い。
【００７８】
一方、Ｙ軸方向においては、中心軸側の位置と外周側の位置とで移動速度が異なり、外周側の位置が中心軸側の位置よりも移動速度が速いので、一般的に膜厚にも差が生じ易いが、図１２（ｃ）に示されるように、Ｎ２の流量が５ｓｃｃｍの曲線Ｋ、１０ｓｃｃｍの曲線Ｌは、面内均一性の指標が３．６０％、４．６６％と良好な結果を示している（低い方が面内均一性は良好である）。
【００７９】
このように、実施例１の結果から、Ａｒ／Ｏ２ガスに少量のＮ２を添加することにより、膜厚の面内均一性を向上させることができることが示された。また、Ｎ２の添加量は、添加量が少ない程良好な面内均一性が得られていることから、Ａｒの流量に対して、０％より大きく１％未満、好ましくは０．１％未満の流量比又は混合比率であることが好ましいことが分かる。
【００８０】
図１３は、実施例２で用いたウエハＷのトレンチＴの形状について説明するための図である。実施例２においては、トレンチＴ内の成膜のステップ・カバレッジ性について評価を行った。図１３に示される通り、開口幅４３．６ｎｍ、深さ３３１．１ｎｍ、アスペクト比７．５〜８のトレンチＴについて、２０ｎｍの膜厚の埋め込み成膜を行った。また、トレンチＴの深さ方向における位置について、ウエハＷの表面ＵをＴＯＰ、表面Ｕよりも少し下方の位置をＴＯＰ−ＳＩＤＥ、真中付近をＭＩＤ、底面をＢＴＭとした。
【００８１】
実施例２の実施条件は実施例１と同様であり、Ａｒ／Ｏ２ガスに添加するＮ２の流量については、０、５、５０ｓｃｃｍの３種類について行った。
【００８２】
図１４は、実施例２の実施結果を示した図である。図１４に示される通り、Ｎ２の添加量が０、５ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍのいずれのパターンにおいても、底面のステップ・カバレッジが一番大きく、ＴＯＰに接近するにつれてステップ・カバレッジが減少し、ボトムアップ成膜がなされていることが示された。
【００８３】
図１５は、実施例３の実施結果を示した図である。実施例３においては、トレンチＴ内のシリコン酸化膜についてウェットエッチングを行い、シリコン酸化膜のエッチング特性に影響が出ないかの評価を行った。実施例３の実施条件は実施例１と同様である。図１５に示される通り、Ｎ２を添加した場合（右側２つ）も、Ｎ２を添加しない場合（左端）とほぼ同様のエッチング厚さが得られ、エッチング特性についても問題無いことが確認された。
【００８４】
図１６は、実施例４の実施結果を示した図である。実施例４においては、トレンチＴ内のシリコン酸化膜１１１のストレス（応力）評価を行った。実施例４の実施条件は実施例１と同様である。図１６において、縦軸のプラス側が引張応力、マイナス側が圧縮応力を示している。Ｎ２を添加しない場合（左端）、Ｎ２を５ｓｃｃｍ添加した場合（中央）、Ｎ２を５０ｓｃｃｍ添加した場合（右端）についてほぼ同様の結果が得られ、Ｎ２を添加した場合も何らシリコン酸化膜１１１のストレス特性に影響が無いことが示された。
【００８５】
図１７は、実施例５の実施結果を示した図である。実施例５においては、トレンチＴ内のシリコン酸化膜１１１の屈折率について評価を行った。実施例５の実施条件は実施例１と同様である。図１７において、屈折率とその面内均一性が縦軸に示されている。図１７に示される通り、Ｎ２を添加しない場合（左端）、Ｎ２を５ｓｃｃｍ添加した場合（中央）、Ｎ２を５０ｓｃｃｍ添加した場合（右端）について同一の屈折率１．４６３が得られ、面内均一性についても０．０３又は０．０５とほぼ同様の結果が得られ、Ｎ２を添加した場合も何らシリコン酸化膜１１１の屈折率に影響が無いことが示された。
【００８６】
このように、実施例１〜５から、少量のＮ２をＡｒ／Ｏ２に添加してシリコン酸化膜１１１の改質処理を行った場合であっても、何らシリコン酸化膜１１１の特性には影響を与えず、ボトムアップ成膜を行いつつ、面内均一性を向上できることが示された。
【００８７】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１・・・真空容器、２・・・回転テーブル、４・・・凸状部、５・・・突出部、７・・・ヒータユニット、１０・・・搬送アーム、１１・・・天板、１２・・・容器本体、１５・・・搬送口、２１・・・コア部、２４・・・凹部（基板載置部）、３１、３２、３３、３４、３５、３６・・・反応ガスノズル、４１，４２・・・分離ガスノズル、４３・・・溝部、４４・・・（低い）天井面、４５・・・（高い）天井面、５１・・・分離ガス供給管、６１０，６２０・・・排気口、６４０・・・真空ポンプ、７１・・・パージガス供給管、８０・・・プラズマ発生器、８３・・・ファラデー遮蔽板、８５・・・アンテナ、８７・・・高周波電源、１１１・・・シリコン酸化膜、Ｃ・・・中心領域、Ｄ・・・分離領域、Ｅ１，Ｅ２・・・排気領域、Ｍｓ・・・アミノシランガス（第１の反応ガス）の分子、Ｍｏ・・・オゾンガス（第２の反応ガス）の分子、Ｈｙ・・・ＯＨ基、Ｔ・・・トレンチ、Ｗ・・・ウエハ
【図１】
2018186178.tif 000003
【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７】
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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１６】
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【図１７】
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