(57)【要約】【課題】通常のプラズマよりも低エネルギーのプラズマを生成し、安定的に維持することができるプラズマ生成方法及びこれを用いたプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】プラズマ発生器に通常のパワーよりも低い所定パワーを投入した状態でプラズマを生成し、維持するプラズマ生成方法であって、  プラズマ発生器に通常のパワーを投入して着火ガスのプラズマを発生させるプラズマ着火工程と、  前記プラズマ発生器に投入するパワーを、前記通常のパワーと前記所定パワーとの差よりも小さい第１の所定パワー分低下させる第１の投入パワー低下工程と、  前記プラズマ発生器に投入するパワーを、前記第１の所定パワー分よりも小さい第２の所定パワー分低下させる第２の投入パワー低下工程と、を有し、  該第２の投入パワー低下工程は、前記第１の投入パワー低下工程よりも後に行われ、複数回繰り返される。【選択図】図１
2018164001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生器に通常のパワーよりも低い所定パワーを投入した状態でプラズマを生成し、維持するプラズマ生成方法であって、
プラズマ発生器に通常のパワーを投入して着火ガスのプラズマを発生させるプラズマ着火工程と、
前記プラズマ発生器に投入するパワーを、前記通常のパワーと前記所定パワーとの差よりも小さい第１の所定パワー分低下させる第１の投入パワー低下工程と、
前記プラズマ発生器に投入するパワーを、前記第１の所定パワー分よりも小さい第２の所定パワー分低下させる第２の投入パワー低下工程と、を有し、
該第２の投入パワー低下工程は、前記第１の投入パワー低下工程よりも後に行われ、複数回繰り返されるプラズマ生成方法。
【請求項２】
前記第２の投入パワー低下工程は、前記所定パワーに到達するまで繰り返される請求項１に記載のプラズマ生成方法。
【請求項３】
前記第１の投入パワー低下工程は、前記プラズマ発生器に投入するパワーを前記通常のパワーから低下させる際に行われ、前記通常のパワーから前記第１の所定パワー分低下させたパワーは、前記プラズマを失火させないパワーに設定されている請求項１又は２に記載のプラズマ生成方法。
【請求項４】
前記プラズマを失火させないパワーは、１０００Ｗ以上に設定されている請求項３に記載のプラズマ生成方法。
【請求項５】
前記第１の投入パワー低下工程と１回目の前記第２の投入パワー低下工程との間に、前記プラズマ発生器に投入するパワーを、前記第１の所定パワー分よりも小さく、前記第２の所定パワー分よりも大きい第３の所定パワー分低下させる第３の投入パワー低下工程を更に有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ生成方法。
【請求項６】
前記着火ガスは、酸素を含有しないガスである請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ生成方法。
【請求項７】
前記プラズマ着火工程と前記第１の投入パワー低下工程との間に、前記着火ガスの供給を停止させる工程を更に有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載されたプラズマ生成方法。
【請求項８】
酸化膜以外の膜が下地膜として形成された基板を処理室内のサセプタ上に載置する工程と、
請求項７に記載されたプラズマ生成方法により、プラズマ発生器に通常のパワーよりも低い所定パワーを投入した状態でプラズマを生成する工程と、
前記基板にシリコン含有ガスを供給して前記基板の表面に吸着させる工程と、
前記処理室内に酸化ガスを導入し、前記プラズマ発生器に前記通常のパワーよりも低い前記所定パワーを投入した状態で前記酸化ガスのプラズマを生成して前記基板に供給し、前記基板の表面に吸着した前記シリコン含有ガスを酸化して前記基板の表面上にシリコン酸化物の分子層を堆積させる工程と、を有するプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記酸化膜以外の膜は窒化膜であり、前記着火ガスは窒素含有ガスである請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
処理室と、
該処理室内に設けられ、表面に基板を載置可能な回転テーブルと、
該回転テーブル上にシリコン含有ガスを供給可能な第１の処理ガスノズルと、
該回転テーブル上に酸化ガスを供給可能であるとともに、プラズマの着火に用いられる酸化剤を含まない着火ガスを供給可能な第２の処理ガスノズルと、
該第２の処理ガスノズルから供給される前記酸化ガスを活性化可能なプラズマ発生器と、
該プラズマ発生器に高周波電力を供給可能な高周波電源と、
制御手段と、を有し、
該制御手段は、
前記第２の処理ガスノズルから前記着火ガスを供給させる工程と、
前記高周波電源を制御し、プラズマ発生器に通常のパワーを供給させて前記着火ガスのプラズマを発生させるプラズマ着火工程と、
前記高周波電源を制御し、前記プラズマ発生器に供給するパワーを第１の所定パワー分低下させる第１の投入パワー低下工程と、
前記高周波電源を制御し、前記プラズマ発生器に投入するパワーを、前記第１の所定パワー分よりも小さい第２の所定パワー分低下させる第２の投入パワー低下工程と、を実行するとともに、
該第２の投入パワー低下工程を複数回繰り返し、前記プラズマ発生器に供給するパワーを所定パワーまで低下させる制御を行う、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、プラズマ生成方法及びこれを用いたプラズマ処理方法、並びにプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の出力を有する第１の高周波電力を電極に供給してプラズマを発生させ、被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の運転方法であって、プラズマ処理装置の前回の運転終了からの時間間隔が所定間隔を超えたときに、所定の出力よりも小さい出力を有する第２の高周波電力を電極に供給する電荷蓄積工程を行ってからプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の運転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に記載の技術では、メインテナンス等で装置を長期間停止させていた場合に、プラズマの着火がし難くなる場合が多いことから、長期間停止後にプラズマの着火をし易くなるような着火シーケンスを導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５４０２５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、特許文献１には、長期間の停止後にプラズマの着火を容易にするシーケンスは開示されているものの、プラズマの出力を低下させた場合にプラズマを失火させずに維持するような技術は開示されていない。
【０００６】
ところで、近年の成膜プロセスでは、シリコン窒化膜が下地膜として形成されたウエハ上にシリコン酸化膜を成膜するプロセスを行う場合がある。かかるシリコン酸化膜の成膜では、シリコン含有ガスの酸化及び堆積したシリコン酸化膜の改質のため、酸化ガスをプラズマ化してウエハに供給する場合がある。ところが、かかる酸化プラズマにより、下地膜のシリコン窒化膜が酸化されてしまう場合がある。このような下地膜の酸化を防止するためには、プラズマ発生器に投入するパワーを低下させ、プラズマ強度を弱める対応が考えられるが、これを実施しようとすると、プラズマが失火してしまうという問題を生じる場合がある。通常、プラズマ発生器は、所定のパワーを投入してプラズマを発生させるように構成されている。よって、通常のパワーを投入してプラズマを一旦発生させても、その後にプラズマ強度を低下させようとして投入パワーを低下させると、プラズマの失火に繋がってしまい、低エネルギーのプラズマを発生させることができない場合が多い。
【０００７】
そこで、本発明は、そのようなプラズマ発生器を用いても、通常のプラズマよりも低エネルギーのプラズマを生成し、安定的に維持することができるプラズマ生成方法及びこれを用いたプラズマ処理方法、並びにプラズマ処理装置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プラズマ生成方法は、プラズマ発生器に通常のパワーよりも低い所定パワーを投入した状態でプラズマを生成し、維持するプラズマ生成方法であって、
プラズマ発生器に通常のパワーを投入して着火ガスのプラズマを発生させるプラズマ着火工程と、
前記プラズマ発生器に投入するパワーを、前記通常のパワーと前記所定パワーとの差よりも小さい第１の所定パワー分低下させる第１の投入パワー低下工程と、
前記プラズマ発生器に投入するパワーを、前記第１の所定パワー分よりも小さい第２の所定パワー分低下させる第２の投入パワー低下工程と、を有し、
該第２の投入パワー低下工程は、前記第１の投入パワー低下工程よりも後に行われ、複数回繰り返される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低エネルギーのプラズマを生成し、維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ生成方法の一例を示すシーケンス図である。
【図２】比較例に係る従来のシーケンスを示した図である。
【図３】比較例に係る従来のシーケンスにおけるプラズマの状態を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ生成方法のプラズマの状態を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ生成方法の一例を示した図である。
【図６】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略縦断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略平面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のサセプタの同心円に沿った断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部の一例の縦断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部の一例の分解斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部に設けられる筐体の一例の斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のサセプタの回転方向に沿って真空容器を切断した縦断面図を示した図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ処理領域に設けられたプラズマ処理用ガスノズルを拡大して示した斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部の一例の平面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部に設けられるファラデーシールドの一部を示す斜視図である。
【図１６】実施例に係るプラズマ処理方法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】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ生成方法の一例を示すシーケンス図である。図１において、横軸は時間（ｓ）、縦軸はプラズマ発生器に供給される高周波電源の出力パワー（Ｗ）を示している。なお、プラズマ発生器及び高周波電源は図示されていないが、種々のプラズマ発生器及び高周波電源を用いることができる。
【００１３】
図１に示されるように、時刻ｔ１において、着火ガスが導入される。着火ガスは、酸化ガス以外のガス、即ち、酸素元素を含まないガスが選択される。例えば、着火ガスは、アンモニア（ＮＨ３）ガスであってもよい。ここでは、着火ガスとしてアンモニアを用いる例を挙げて説明する。
【００１４】
なお、着火ガスに酸素元素を含まない非酸化ガスが選択される理由は、シリコンからなるウエハＷに酸化膜以外の膜が下地膜として形成された状態で酸化ガスがプラズマ化されると、酸素ラジカルが下地膜を酸化してしまい、下地膜が減膜してしまうからである。下地膜は、例えば、ＳｉＮ膜等であってもよい。ＳｉＮ膜が下地膜としてウエハＷ上に形成されている場合、酸化ガスがプラズマ化されると、ＳｉＮ膜を減膜してしまう場合がある。そこで、本実施形態においては、酸素元素を含有しないガスを着火ガスとして用いている。
【００１５】
時刻ｔ２では、プラズマ着火が行われる。具体的には、高周波電源からプラズマ発生器に通常のパワーＰｓで高周波電力が投入される。これにより、プラズマ発生器は通常の動作でプラズマを発生させる。即ち、プラズマ着火がなされる。なお、例えば、通常のパワーＰｓは、１５００Ｗ、２０００Ｗといった値に設定される場合が多い。
【００１６】
時刻ｔ３において、アンモニアの供給が停止される。プラズマの着火は一旦なされたので、アンモニアの供給が停止しても、残留アンモニアによりプラズマは維持されている。
【００１７】
時刻ｔ４〜ｔ５の期間において、高周波電源からの高周波電力がＰ１分低減される。このとき、プラズマ発生器に投入されるパワーは、通常のパワーＰｓからパワーＰ１分減少し、中間パワーＰｍとなる。中間パワーＰｍは、着火してからそのまま高周波電源の出力パワーを低下させても、プラズマが失火しないことが確実なレベルのパワーである。Ｐｓが１５００Ｗ、２０００Ｗの場合、例えば中間パワーは１０００Ｗ以上の値に設定される。初期段階のパワー低下工程では、大きな低下幅で投入パワーを低下させることができる。
【００１８】
時刻ｔ５〜ｔ６の期間では、プラズマ発生器に投入されるパワーは中間パワーＰｍの状態で維持される。連続的に投入パワーを大幅に低下させると、プラズマが失火するおそれがあるので、通常のパワーＰｓからパワーＰ１分低下させ、中間パワーＰｍに到達したら、しばらくそのまま中間パワーＰｍを維持し、プラズマが安定化するのを待つ。これにより、パワーを低下させたプラズマへの変動影響を鎮静化させることができる。
【００１９】
時刻ｔ６〜ｔ７の期間において、高周波電源の出力がパワーＰ２分低減される。パワーＰ２は、パワーＰ１よりは小さな値に設定される。例えば、通常のパワーＰｓが１５００Ｗ、２０００Ｗの場合、パワーＰ２は、２００Ｗ程度に設定されてもよい。上述の中間パワーＰｍよりも小さなパワーに出力を低下させる場合、１回で大幅にパワーを低下させると、プラズマが失火するおそれがある。よって、中間パワーＰｍに到達以降は、小さな低下幅で投入パワーを低下させる。
【００２０】
時刻ｔ７〜ｔ８の期間において、パワーはそのままの値で維持される。これにより、プラズマを安定化させることができる。
【００２１】
時刻ｔ８〜ｔ９の期間において、高周波電源の出力がパワーＰ２分低減される。時刻ｔ６〜ｔ７の期間と同様、パワーＰ１よりも小さい変動幅のパワーＰ２分、パワーが低減される。
【００２２】
時刻ｔ９〜ｔ１０の期間において、高周波電源の出力が維持される。これにより、プラズマを安定化させることができる。
【００２３】
時刻ｔ１０〜ｔ１１の期間において、高周波電源の出力がパワーＰ２分低減される。これにより、プラズマ発生器への投入パワーは、目標値である低下パワーＰｇに到達する。投入パワーＰｇは、酸化プラズマを生成しても、下地膜であるＳｉＮ膜を減膜しないレベルの弱い酸化プラズマを発生させるレベルに設定されている。よって、酸化ガスを導入しても問題無い投入パワーまでプラズマを失火させることなく到達している状態と言える。
【００２４】
時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間では、低下パワーＰｇのまま投入パワーが維持される。これにより、プラズマを安定化することができる。
【００２５】
ここで、高周波電源のパワーをパワーＰ２分低下させる時刻ｔ６〜ｔ７の期間、時刻ｔ８〜ｔ９の期間、及び時刻ｔ１０〜ｔ１１の期間同士は、同一期間に設定される。同様に、高周波電源のパワーをパワーＰ２分低下させてからプラズマが安定するのを待機する時刻ｔ〜ｔ８の期間と時刻ｔ９〜ｔ１０の期間同士も、同一期間に設定される。
【００２６】
一方、高周波電源のパワーをパワーＰ１分低下させる時刻ｔ４〜ｔ５の期間は、上述の高周波電源のパワーをパワーＰ２分低下させる時刻ｔ６〜ｔ７の期間、時刻ｔ８〜ｔ９の期間、及び時刻ｔ１０〜ｔ１１の期間と同一である必要は無い。また、高周波電源のパワーをパワーＰ１分低下させてからプラズマが安定するのを待機する時刻ｔ５〜ｔ６の期間も、上述の高周波電源のパワーをパワーＰ２分低下させてからプラズマが安定するのを待機する時刻ｔ〜ｔ８の期間及び時刻ｔ９〜ｔ１０の期間と同一である必要は無い。しかしながら、全てのパワー低下期間同士及び待機期間同士を同一としても何ら問題は無く、そのような時間設定は用途に応じて適宜任意に設定可能である。
【００２７】
時刻ｔ１３で酸化ガスが導入される。酸化ガスは、プラズマ発生器によりプラズマ化されてウエハＷに供給される。プラズマにより活性化された酸化ガスは、酸化膜の成膜に用いられるとともに、酸化膜の改質にも寄与する。一方、活性化された酸化ガスは、低エネルギー化が図られているので、下地膜であるＳｉＮ膜を減膜させない。よって、下地膜を減膜させることなく酸化・改質工程を行うことが可能である。
【００２８】
このように、パワーＰ２の低い低下幅で複数回に亘りプラズマ発生器への投入パワーを低下させることにより、プラズマを失火させることなくプラズマエネルギーを低下させることができる。
【００２９】
また、プラズマが失火しないことが確実な中間パワーＰｍまでは、パワーＰ２よりも低下幅の大きいパワーＰ１分投入パワーを低下させることにより、いち早く目標値である低下パワーＰｇに到達することができ、失火を防ぎつつ低下パワーＰｇへの確実な到達を実現することができる。
【００３０】
図２は、比較例に係る従来のシーケンスを示した図である。図２において、時刻ｔ４までは、第１の実施形態に係るプラズマ生成方法で説明した図１と同様であるので、その説明を省略する。
【００３１】
時刻ｔ４〜ｔ５の期間は、従来のシーケンスでは、高周波電源の出力を増加させる期間である。このようなシーケンスにより、プラズマ発生器への投入パワーはパワーＰｈまで増加し、プラズマを確実に生成及び維持できるが、酸化プラズマを生成した場合、下地膜の減膜が生じてしまう。
【００３２】
一方、破線で示したように、時刻ｔ４〜ｔ５で、図１で説明した低下パワーＰｇまで投入パワーを低下させると、時刻ｔ５又はそのすぐ後に、プラズマは失火してしまう。段階を追わずに、一気に目標値である低下パワーまで投入パワーを低下させると、プラズマはその変化に対応できずに失火してしまう。
【００３３】
図３は、比較例に係る従来のシーケンスにおけるプラズマの状態を示した図である。図３に示されるように、通所のパワーＰｓを１５００Ｗに設定し、目標値である低下パワーＰｇを６００Ｗに設定した場合、時刻５０〜６０（ｓ）の間でプラズマは失火し、一気に出力が低下する。
【００３４】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ生成方法のプラズマの状態を示した図である。図４に示される通り、第１の実施形態に係るプラズマ生成方法では、投入パワーと同様、階段状に出力を低下させることができ、プラズマを維持しつつ出力を低下させることができる。このような方法により、下地膜の減膜を防止することができる。
【００３５】
このように、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ生成方法によれば、徐々に階段状にプラズマ発生器への投入パワーを低下させることにより、プラズマの失火を防ぎつつプラズマエネルギーを低下させることができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ生成方法の一例を示した図である。図５に示される通り、第２の実施形態に係るプラズマ生成方法においては、パワーＰ３が最も小さいパワー低下分となっており、通常のパワーＰｓからパワーＰ１分低下して中間パワーＰｍ１に到達した後、更にパワーＰ２分低下して中間パワーＰｍ２に到達している。このように、中間パワーＰｍを２段階の中間パワーＰｍ１、Ｐｍ２に分割してもよい。パワーＰ２は、パワーＰ１よりは小さく、パワーＰ３よりは大きな値に設定されている。このような設定とすることにより、中間パワーＰｍ２を、第１の実施形態の中間パワーＰｍよりも低い値に設定することも可能である。この場合、中間パワーＰｍ２は、２段階のパワー低下を行った場合に、確実に失火しないレベルの値に設定される。
【００３７】
例えば、通常パワーＰｓが１５００Ｗ、２０００Ｗの場合、中間パワーＰｍを１０００Ｗよりも高く設定し、中間パワーＰｍ２を１０００Ｗよりも低くする設定も可能である。勿論、確実にプラズマの失火を防止する観点から、中間パワーＰｍ１、Ｐｍ２の双方とも、１０００Ｗ以上に設定してもよい。
【００３８】
一方、複数回繰り返すパワーＰ３は、第１の実施形態と同様、最も小さいパワー低下分に設定する。例えば、第１の実施形態と同様、２００Ｗ程度に設定してもよい。
【００３９】
第２の実施形態に係るプラズマ生成方法によれば、パワーＰ３の前に２段階で投入パワーを低下させることができ、プロセスに応じて適切なパワーの低下シーケンスを柔軟に組むことが可能となる。
【００４０】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態においては、第１及び第２の実施形態に係るプラズマ生成方法をプラズマ処理装置に適用した例について説明する。
【００４１】
図６に、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略縦断面図を示す。また、図７に、本実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略平面図を示す。なお、図７では、説明の便宜上、天板１１の描画を省略している。
【００４２】
図６に示すように、本実施形態に係るプラズマ処理装置は、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、真空容器１の中心に回転中心を有すると共にウエハＷを公転させるためのサセプタ２と、を備えている。
【００４３】
真空容器１は、ウエハＷを収容してウエハＷの表面上に形成された膜等にプラズマ処理を行うための処理室である。真空容器１は、サセプタ２の後述する凹部２４に対向する位置に設けられた天板（天井部）１１と、容器本体１２とを備えている。また、容器本体１２の上面の周縁部には、リング状に設けられたシール部材１３が設けられている。そして、天板１１は、容器本体１２から着脱可能に構成されている。平面視における真空容器１の直径寸法（内径寸法）は、限定されないが、例えば１１００ｍｍ程度とすることができる。
【００４４】
真空容器１内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分離ガスを供給する、分離ガス供給管５１が接続されている。
【００４５】
サセプタ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に対して、鉛直軸周り、図７に示す例では時計回りに、駆動部２３によって回転自在に構成されている。サセプタ２の直径寸法は、限定されないが、例えば１０００ｍｍ程度とすることができる。
【００４６】
回転軸２２及び駆動部２３は、ケース体２０に収納されており、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、サセプタ２の下方領域にＡｒガス等をパージガス（分離ガス）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。
【００４７】
真空容器１の底面部１４におけるコア部２１の外周側は、サセプタ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。
【００４８】
サセプタ２の表面部には、直径寸法が例えば３００ｍｍのウエハＷを載置するための円形状の凹部２４が基板載置領域として形成されている。この凹部２４は、サセプタ２の回転方向に沿って、複数個所、例えば５箇所に設けられている。凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに、具体的には１ｍｍ乃至４ｍｍ程度大きい内径を有する。また、凹部２４の深さは、ウエハＷの厚さにほぼ等しいか、又はウエハＷの厚さよりも大きく構成される。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、サセプタ２のウエハＷが載置されない領域の表面とが同じ高さになるか、ウエハＷの表面がサセプタ２の表面よりも低くなる。なお、凹部２４の深さは、ウエハＷの厚さよりも深い場合であっても、あまり深くすると成膜に影響が出ることがあるので、ウエハＷの厚さの３倍程度の深さまでとすることが好ましい。また、凹部２４の底面には、ウエハＷを下方側から突き上げて昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する、図示しない貫通孔が形成されている。
【００４９】
図７に示すように、サセプタ２の回転方向に沿って、第１の処理領域Ｐ１と、第２の処理領域Ｐ２と、第３の処理領域Ｐ３とが互いに離間して設けられる。第３の処理領域Ｐ３は、プラズマ処理領域であるので、以後、プラズマ処理領域Ｐ３と表してもよいこととする。また、サセプタ２における凹部２４の通過領域と対向する位置には、例えば石英からなる複数本、例えば７本のガスノズル３１、３２、３３、３４、３５、４１、４２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。これら各々のガスノズル３１〜３５、４１、４２は、サセプタ２と天板１１との間に配置される。また、これら各々のガスノズル３１〜３４、４１、４２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取り付けられている。一方、ガスノズル３５は、真空容器１の外周壁から中心領域Ｃに向かって延びた後、屈曲して直線的に中心部領域Ｃに沿うように反時計回り（サセプタ２の回転方向の反対方向）に延びている。図７に示す例では、後述する搬送口１５から時計回り（サセプタ２の回転方向）に、プラズマ処理用ガスノズル３３、３４、プラズマ処理用ガスノズル３５、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、第２の処理ガスノズル３２がこの順番で配列されている。なお、第２の処理ガスノズル３２で供給されるガスは、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５で供給されるガスと同質のガスが供給される場合が多いが、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５で当該ガスの供給が十分な場合には、必ずしも設けられなくてもよい。
【００５０】
また、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５は、１本のプラズマ処理用ガスノズルで代用してもよい。この場合、例えば、第２の処理ガスノズル３２と同様に、真空容器１の外周壁から中心領域Ｃに向かって延びたプラズマ処理用ガスノズルを設けるようにしてもよい。
【００５１】
第１の処理ガスノズル３１は、第１の処理ガス供給部をなしている。また、第２の処理ガスノズル３２は、第２の処理ガス供給部をなしている。更に、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５は、各々プラズマ処理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。
【００５２】
各ノズル３１〜３５、４１、４２は、流量調整バルブを介して、図示しない各々のガス供給源に接続されている。
【００５３】
これらのノズル３１〜３５、４１、４２の下面側（サセプタ２に対向する側）には、前述の各ガスを吐出するためのガス吐出孔３６がサセプタ２の半径方向に沿って複数箇所に例えば等間隔に形成されている。各ノズル３１〜３５、４１、４２の各々の下端縁とサセプタ２の上面との離間距離が例えば１〜５ｍｍ程度となるように配置されている。
【００５４】
第１の処理ガスノズル３１の下方領域は、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Ｐ１であり、第２の処理ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理ガスと反応して反応生成物を生成可能な第２の処理ガスをウエハＷに供給する第２の処理領域Ｐ２である。また、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の下方領域は、ウエハＷ上の膜の改質処理を行うための第３の処理領域Ｐ３となる。分離ガスノズル４１、４２は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２及び第３の処理領域Ｐ３と第１の処理領域Ｐ１とを分離する分離領域Ｄを形成するために設けられる。なお、第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３との間には分離領域Ｄは設けられていない。第２の処理領域Ｐ２で供給する第２の処理ガスと、第３処理領域Ｐ３で供給する混合ガスは、混合ガスに含まれている成分の一部が第２の処理ガスと共通する場合が多いので、特に分離ガスを用いて第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３とを分離する必要が無いからである。
【００５５】
詳細は後述するが、第１の処理ガスノズル３１からは、成膜しようとする膜の主成分をなす原料ガスが第１の処理ガスとして供給される。例えば、成膜しようとする膜がシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の場合には、有機アミノシランガス等のシリコン含有ガスが供給される。第２の処理ガスノズル３２からは、原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスが第２の処理ガスとして供給される。例えば、成膜しようとする膜がシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の場合には、酸素ガス、オゾンガス等の酸化ガスが供給される。プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５からは、成膜された膜の改質処理を行うため、第２の処理ガスと同様のガスと希ガスとを含む混合ガスが供給される。ここで、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５は、サセプタ２上の異なる領域にガスを供給する構造となっているので、領域毎に、希ガスの流量比を異ならせ、改質処理が全体で均一に行われるように供給してもよい。
【００５６】
図８に、本実施形態に係るプラズマ処理装置のサセプタの同心円に沿った断面図を示す。なお、図８は、分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１を経て分離領域Ｄまでの断面図である。
【００５７】
分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、概略扇形の凸状部４が設けられている。凸状部４は、天板１１の裏面に取り付けられており、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）とが形成される。
【００５８】
天井面４４を形成する凸状部４は、図７に示すように、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、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４１、４２がこの溝部４３内に収容されている。なお、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、サセプタ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、Ｌ字型に屈曲している。
【００５９】
第１の処理ガスノズル３１の上方側には、第１の処理ガスをウエハＷに沿って通流させるために、且つ分離ガスがウエハＷの近傍を避けて真空容器１の天板１１側を通流するように、ノズルカバー２３０が設けられている。ノズルカバー２３０は、図８に示すように、第１の処理ガスノズル３１を収納するために下面側が開口する概略箱形のカバー体２３１と、このカバー体２３１の下面側開口端におけるサセプタ２の回転方向上流側及び下流側に各々接続された板状体である整流板２３２とを備えている。なお、サセプタ２の回転中心側におけるカバー体２３１の側壁面は、第１の処理ガスノズル３１の先端部に対向するようにサセプタ２に向かって伸び出している。また、サセプタ２の外縁側におけるカバー体２３１の側壁面は、第１の処理ガスノズル３１に干渉しないように切り欠かれている。
【００６０】
図７に示されるように、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の上方側には、真空容器１内に吐出されるプラズマ処理用ガスをプラズマ化するために、プラズマ発生器８０が設けられている。
【００６１】
図９に、本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の縦断面図を示す。また、図１０に、本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の分解斜視図を示す。さらに、図１１に、本実施形態に係るプラズマ発生部に設けられる筐体の一例の斜視図を示す。
【００６２】
プラズマ発生器８０は、金属線等から形成されるアンテナ８３をコイル状に例えば鉛直軸回りに３重に巻回して構成されている。また、プラズマ発生器８０は、平面視でサセプタ２の径方向に伸びる帯状体領域を囲むように、且つサセプタ２上のウエハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。
【００６３】
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に接続されている。そして、アンテナ８３は、真空容器１の内部領域から気密に区画されるように設けられている。なお、図６及び図８において、アンテナ８３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８６が設けられている。
【００６４】
なお、アンテナ８３は、上下に折り曲げ可能な構成を有し、アンテナ８３を自動的に上下に折り曲げ可能な上下動機構が設けられるが、図７においてはそれらの詳細は省略されている。その詳細については後述する。
【００６５】
図９及び図１０に示すように、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の上方側における天板１１には、平面視で概略扇形に開口する開口部１１ａが形成されている。
【００６６】
開口部１１ａには、図９に示すように、開口部１１ａの開口縁部に沿って、この開口部１１ａに気密に設けられる環状部材８２を有する。後述する筐体９０は、この環状部材８２の内周面側に気密に設けられる。即ち、環状部材８２は、外周側が天板１１の開口部１１ａに臨む内周面１１ｂに対向すると共に、内周側が後述する筐体９０のフランジ部９０ａに対向する位置に、気密に設けられる。そして、この環状部材８２を介して、開口部１１ａには、アンテナ８３を天板１１よりも下方側に位置させるために、例えば石英等の誘導体により構成された筐体９０が設けられる。筐体９０の底面は、プラズマ発生領域Ｐ２の天井面４６を構成する。
【００６７】
筐体９０は、図１１に示すように、上方側の周縁部が周方向に亘ってフランジ状に水平に伸び出してフランジ部９０ａをなすと共に、平面視において、中央部が下方側の真空容器１の内部領域に向かって窪むように形成されている。
【００６８】
筐体９０は、この筐体９０の下方にウエハＷが位置した場合に、サセプタ２の径方向におけるウエハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。なお、環状部材８２と天板１１との間には、Ｏ−リング等のシール部材１１ｃが設けられる。
【００６９】
真空容器１の内部雰囲気は、環状部材８２及び筐体９０を介して気密に設定されている。具体的には、環状部材８２及び筐体９０を開口部１１ａ内に落とし込み、次いで環状部材８２及び筐体９０の上面であって、環状部材８２及び筐体９０の接触部に沿うように枠状に形成された押圧部材９１によって筐体９０を下方側に向かって周方向に亘って押圧する。さらに、この押圧部材９１を図示しないボルト等により天板１１に固定する。これにより、真空容器１の内部雰囲気は気密に設定される。なお、図１０においては、簡単のため、環状部材８２を省略して示している。
【００７０】
図１１に示すように、筐体９０の下面には、当該筐体９０の下方側の処理領域Ｐ２を周方向に沿って囲むように、サセプタ２に向かって垂直に伸び出す突起部９２が形成されている。そして、この突起部９２の内周面、筐体９０の下面及びサセプタ２の上面により囲まれた領域には、前述したプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５が収納されている。なお、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の基端部（真空容器１の内壁側）における突起部９２は、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の外形に沿うように概略円弧状に切り欠かれている。
【００７１】
筐体９０の下方（第２の処理領域Ｐ２）側には、図９に示すように、突起部９２が周方向に亘って形成されている。シール部材１１ｃは、この突起部９２によって、プラズマに直接曝されず、即ち、第２の処理領域Ｐ２から隔離されている。そのため、第２の処理領域Ｐ２からプラズマが例えばシール部材１１ｃ側に拡散しようとしても、突起部９２の下方を経由して行くことになるので、シール部材１１ｃに到達する前にプラズマが失活することとなる。
【００７２】
また、図９に示すように、筐体９０の下方の第３の処理領域Ｐ３内には、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５が設けられ、アルゴンガス供給源１２０、ヘリウムガス供給源１２１、酸素ガス供給源１２２及びアンモニアガス供給源１２３に接続されている。また、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５とアルゴンガス供給源１２０、ヘリウムガス供給源１２１、酸素ガス供給源１２２及びアンモニアガス供給源１２３との間には、各々に対応する流量制御器１３０、１３１、１３２、１３３が設けられている。アルゴンガス供給源１２０、ヘリウムガス供給源１２１及び酸素ガス供給源１２２から各々流量制御器１３０、１３１、１３２、１３３を介してＡｒガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス及びＮＨ３ガスが所定の流量比（混合比）で各プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５に供給され、供給される領域に応じてＡｒガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス及びＮＨ３ガスが定められる。
【００７３】
なお、プラズマ処理用ガスノズルが１本の場合には、例えば、上述のＡｒガス、Ｈｅガス及びＯ２ガスの混合ガスを１本のプラズマ処理用ガスノズルに供給するようにする。
【００７４】
図１２は、サセプタ２の回転方向に沿って真空容器１を切断した縦断面図を示した図である。図１２に示されるように、プラズマ処理中にはサセプタ２が時計周りに回転するので、Ｎ２ガスがこのサセプタ２の回転に連れられてサセプタ２と突起部９２との間の隙間から筐体９０の下方側に侵入しようとする。そのため、隙間を介して筐体９０の下方側へのＮ２ガスの侵入を阻止するために、隙間に対して筐体９０の下方側からガスを吐出させている。具体的には、プラズマ発生用ガスノズル３３のガス吐出孔３６について、図９及び図１２に示すように、この隙間を向くように、即ちサセプタ２の回転方向上流側且つ下方を向くように配置している。鉛直軸に対するプラズマ発生用ガスノズル３３のガス吐出孔３６の向く角度θは、図１２に示すように例えば４５°程度であってもよいし、突起部９２の内側面に対向するように、９０°程度であってもよい。つまり、ガス吐出孔３６の向く角度θは、Ｎ２ガスの侵入を適切に防ぐことができる４５°〜９０°程度の範囲内で用途に応じて設定することができる。
【００７５】
図１３は、プラズマ処理領域Ｐ３に設けられたプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５を拡大して示した斜視図である。図１３に示されるように、プラズマ処理用ガスノズル３３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、プラズマ処理用ガスノズル３４は、プラズマ処理用ガスノズル３３よりもやや上方に、プラズマ処理用ガスノズル３３と略重なるように設けられた、プラズマ処理用ガスノズル３３の半分程度の長さを有するノズルである。また、プラズマ処理用ガスノズル３５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、全体をカバーするプラズマ処理用ガスノズル３３をベースノズル３３、外側のみカバーするプラズマ処理用ガスノズル３４を外側ノズル３４、内側まで延びたプラズマ処理用ガスノズル３５を軸側ノズル３５と呼んでもよいこととする。
【００７６】
ベースノズル３３は、プラズマ処理用ガスをウエハＷの全面に供給するためのガスノズルであり、図１２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９２の方に向かってプラズマ処理用ガスを吐出する。
【００７７】
一方、外側ノズル３４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。
【００７８】
軸側ノズル３５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。
【００７９】
なお、プラズマ処理用ガスノズルを１本とする場合には、ベースノズル３３のみを設けるようにすればよい。
【００８０】
次に、プラズマ発生器８０のファラデーシールド９５について、より詳細に説明する。図９及び図１０に示すように、筐体９０の上方側には、当該筐体９０の内部形状に概略沿うように形成された導電性の板状体である金属板例えば銅などからなる、接地されたファラデーシールド９５が収納されている。このファラデーシールド９５は、筐体９０の底面に沿うように水平に係止された水平面９５ａと、この水平面９５ａの外終端から周方向に亘って上方側に伸びる垂直面９５ｂと、を備えており、平面視で例えば概略六角形となるように構成されていても良い。
【００８１】
図１４は、アンテナ８３の構造の詳細及び上下動機構を省略したプラズマ発生器８０の一例の平面図である。図１５は、プラズマ発生器８０に設けられるファラデーシールド９５の一部を示す斜視図を示す。
【００８２】
サセプタ２の回転中心からファラデーシールド９５を見た場合の右側及び左側におけるファラデーシールド９５の上端縁は、各々、右側及び左側に水平に伸び出して支持部９６を為している。そして、ファラデーシールド９５と筐体９０との間には、支持部９６を下方側から支持すると共に筐体９０の中心部領域Ｃ側及びサセプタ２の外縁部側のフランジ部９０ａに各々支持される枠状体９９が設けられている。
【００８３】
電界がウエハＷに到達する場合、ウエハＷの内部に形成されている電気配線等が電気的にダメージを受けてしまう場合がある。そのため、図１５に示すように、水平面９５ａ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、多数のスリット９７が形成されている。
【００８４】
スリット９７は、図１４及び図１５に示すように、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、周方向に亘ってアンテナ８３の下方位置に形成されている。ここで、スリット９７は、アンテナ８３に供給される高周波に対応する波長の１／１００００以下程度の幅寸法となるように形成されている。また、各々のスリット９７の長さ方向における一端側及び他端側には、これらスリット９７の開口端を塞ぐように、接地された導電体等から形成される導電路９７ａが周方向に亘って配置されている。ファラデーシールド９５においてこれらスリット９７の形成領域から外れた領域、即ち、アンテナ８３の巻回された領域の中央側には、当該領域を介してプラズマの発光状態を確認するための開口部９８が形成されている。なお、図７においては、簡単のために、スリット９７を省略しており、スリット９７の形成領域例を、一点鎖線で示している。
【００８５】
図１０に示すように、ファラデーシールド９５の水平面９５ａ上には、ファラデーシールド９５の上方に載置されるプラズマ発生器８０との間の絶縁性を確保するために、厚み寸法が例えば２ｍｍ程度の石英等から形成される絶縁板９４が積層されている。即ち、プラズマ発生器８０は、筐体９０、ファラデーシールド９５及び絶縁板９４を介して真空容器１の内部（サセプタ２上のウエハＷ）を覆うように配置されている。
【００８６】
再び、本実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成要素について、説明する。
【００８７】
サセプタ２の外周側において、サセプタ２よりも僅かに下位置には、図２に示すように、カバー体であるサイドリング１００が配置されている。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例えば２箇所に排気口６１、６２が形成されている。別の言い方をすると、真空容器１の床面には、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には、排気口６１、６２が形成されている。
【００８８】
本実施形態においては、排気口６１、６２のうち一方及び他方を、各々、第１の排気口６１、第２の排気口６２と呼ぶ。ここでは、第１の排気口６１は、第１の処理ガスノズル３１と、この第１の処理ガスノズル３１に対して、サセプタ２の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄとの間において、分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。また、第２の排気口６２は、プラズマ発生部８１と、このプラズマ発生部８１よりもサセプタ２の回転方向下流側の分離領域Ｄとの間において、分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。
【００８９】
第１の排気口６１は、第１の処理ガスや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、プラズマ処理用ガスや分離ガスを排気するためのものである。これら第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、各々、バタフライバルブ等の圧力調整部６５が介設された排気管６３により、真空廃棄機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
【００９０】
前述したように、中心部領域Ｃ側から外縁側に亘って筐体９０を配置しているため、処理領域Ｐ２に対してサセプタ２の回転方向上流側から通流してくるガスは、この筐体９０によって排気口６２に向かおうとするガス流が規制されてしまうことがある。そのため、筐体９０よりも外周側におけるサイドリング１００の上面には、ガスが流れるための溝状のガス流路１０１が形成されている。
【００９１】
天板１１の下面における中央部には、図１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（天井面４４）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よりもサセプタ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において各種ガス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。
【００９２】
前述したように筐体９０は中心部領域Ｃ側に寄った位置まで形成されているので、サセプタ２の中央部を支持するコア部２１は、サセプタ２の上方側の部位が筐体９０を避けるように回転中心側に形成されている。そのため、中心部領域Ｃ側では、外縁部側よりも、各種ガス同士が混ざりやすい状態となっている。そのため、コア部２１の上方側にラビリンス構造を形成することにより、ガスの流路を稼ぎ、ガス同士が混ざり合うことを防止することができる。
【００９３】
サセプタ２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１に示すように、加熱機構であるヒータユニット７が設けられている。ヒータユニット７は、サセプタ２を介してサセプタ２上のウエハＷを例えば室温〜３００℃程度に加熱することができる構成となっている。なお、図１に、ヒータユニット７の側方側にカバー部材７１ａが設けられるとともに、ヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材７ａが設けられる。また、真空容器１の底面部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個所に設けられている。
【００９４】
真空容器１の側壁には、図２に示すように、搬送アーム１０とサセプタ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が形成されている。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。
【００９５】
サセプタ２の凹部２４は、この搬送口１５に対向する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。そのため、サセプタ２の下方側の受け渡し位置に対応する箇所には、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図示しない昇降ピン及び昇降機構が設けられている。
【００９６】
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置には、装置全体の動作を制御するためのコンピュータからなる制御部１２０が設けられている。この制御部１２０のメモリ内には、後述の基板処理を行うためのプログラが格納されている。このプログラムは、装置の各種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等の記憶媒体である記憶部１２１から制御部１２０内にインストールされる。
【００９７】
［プラズマ処理方法］
以下、このような本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法について説明する。
【００９８】
まず、ウエハＷを真空容器１内に搬入する。ウエハＷ等の基板の搬入に際しては、先ず、ゲートバルブＧを開放する。そして、サセプタ２を間欠的に回転させながら、搬送アーム１０により搬送口１５を介してサセプタ２上に載置する。
【００９９】
ウエハＷには、酸化膜以外の下地膜が形成されている。上述のように、例えば、ＳｉＮ膜等の下地膜が形成されていてもよい。
【０１００】
次いで、ゲートバルブＧを閉じて、真空ポンプ６４及び圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力にした状態で、サセプタ２を回転させながら、ヒータユニット７によりウエハＷを所定の温度に加熱する。この時、分離ガスノズル４１、４２からは、分離ガス、例えば、Ａｒガスが供給される。
【０１０１】
ここで、プラズマ発生器８０の着火が行われる。プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５から、所定の流量で着火ガスを供給する。着火ガスは、酸化ガス以外のガスが選択され、例えば、窒素含有ガスであるアンモニアが選択される。
【０１０２】
そして、アンモニアの供給を停止した後、図１及び図５において説明した第１又は第２の実施形態に係るプラズマ生成方法により、低パワーでプラズマが生成され、維持される。
【０１０３】
続いて、第１の処理ガスノズル３１からはシリコン含有ガスを供給し、第２の処理ガスノズル３２からは酸化ガスを供給する。また、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５からも、所定の流量で酸化ガスを供給する。
【０１０４】
ウエハＷの表面では、サセプタ２の回転によって第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガス又は金属含有ガスが吸着し、次いで、第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが、酸素ガスによって酸化される。これにより、薄膜成分であるシリコン酸化膜の分子層が１層又は複数層形成されて反応生成物が形成される。
【０１０５】
更にサセプタ２が回転すると、ウエハＷはプラズマ処理領域Ｐ３に到達し、プラズマ処理によるシリコン酸化膜の改質処理が行われる。プラズマ処理領域Ｐ３で供給されるプラズマ処理用ガスについては、例えば、ベースガスノズル３３からはＡｒ及びＨｅを１：１の割合で含むＡｒ、Ｈｅ、Ｏ２の混合ガス、外側ガスノズル３４からはＨｅ及びＯ２を含み、Ａｒを含まない混合ガス、軸側ガスノズル３５からはＡｒ及びＯ２を含み、Ｈｅを含まない混合ガスを供給する。これにより、ＡｒとＨｅが１：１に含まれる混合ガスを供給するベースノズル３３からの供給を基準とし、角速度が遅くプラズマ処理量が多くなり易い中心軸側の領域では、ベースノズル３３から供給される混合ガスよりも改質力の弱い混合ガスを供給する。また、角速度が速く、プラズマ処理量が不足する傾向がある害種側の領域では、ベースノズル３３から供給される混合ガスよりも改質力の強い混合ガスを供給する。これにより、サセプタ２の角速度の影響を低減することができ、サセプタ２の半径方向において、均一なプラズマ処理を行うことができる。
【０１０６】
ここで、低エネルギーのプラズマが用いられているため、酸化プラズマは、下地膜を減膜することなく、成膜プロセスが行われる。
【０１０７】
なお、プラズマ発生器８０では、アンテナ８３に対して、所定の低出力の高周波電力を供給し続ける。
【０１０８】
筐体９０では、アンテナ８３により発生する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、吸収又は減衰されて、真空容器１内への到達が阻害される。
【０１０９】
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内に到達する。こうして筐体９０の下方側において、磁界によりプラズマ処理用ガスがプラズマ化される。これにより、ウエハＷに対して電気的ダメージを引き起こしにくい活性種を多く含むプラズマを形成することができる。
【０１１０】
本実施形態においては、サセプタ２の回転を続けることにより、ウエハＷ表面への原料ガスの吸着、ウエハＷ表面に吸着した原料ガス成分の酸化、及び反応生成物のプラズマ改質この順番で多数回に亘って行われる。即ち、ＡＬＤ法による成膜処理と、形成された膜の改質処理とが、サセプタ２の回転よって、多数回に亘って行われる。
【０１１１】
なお、本実施形態に係るプラズマ処理装置における第１及び第２の処理領域Ｐ１、Ｐ２の間と、第３及び第１の処理領域Ｐ３、Ｐ１の間には、サセプタ２の周方向に沿って分離領域Ｄを配置している。そのため、分離領域Ｄにおいて、処理ガスとプラズマ処理用ガスとの混合が阻止されながら、各ガスが排気口６１、６２に向かって排気されていく。
【０１１２】
［実施例］
次に、本発明の実施例について説明する。
【０１１３】
図１６は、実施例に係るプラズマ処理方法の実施結果を示した図である。実施例においては、シリコンウエハの酸化を、プラズマを用いて行い、プラズマ発生器への投入パワーを種々変化させた。
【０１１４】
実施例におけるプロセス条件は、回転テーブル２の回転速度が１２０ｒｐｍ、プラズマ発生器においてＨ２／Ｏ２の混合ガスを４５／７５ｓｃｃｍの流量で供給し、これをプラズマ化してシリコンウエハの表面を酸化した。アンテナ８３の傾斜角度は０度である。また、処理時間は１０分とした。
【０１１５】
図１６に示されるように、高周波電源８５の出力パワーを低下させる程、酸化膜の厚さは薄くなった。つまり、酸化力が低下したことになる。このように、実施例によれば、プラズマ発生器８０に供給する高周波電源８５の出力パワーを低下させることにより、酸化プラズマの酸化力を低下させることができ、本実施形態に係るプラズマ生成方法を実施することにより、下地膜の酸化を防止できることが示された。
【０１１６】
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】
【０１１７】
１  真空容器
２  サセプタ
２４  凹部
３１、３２  処理ガスノズル
３３〜３５    プラズマ処理用ガスノズル
３６  ガス吐出孔
４１、４２  分離ガスノズル
８０  プラズマ発生器
８１  アンテナ装置
８３  アンテナ
８５  高周波電源
８６  接続電極
８７  上下動機構
８８  リニアエンコーダー
８９  支点治具
９５  ファラデーシールド
１２０〜１２２  ガス供給源
１３０〜１３２  流量制御器
８３０、８３０ａ〜８３０ｄ  アンテナ部材
８３１  連結部材
８３２  スペーサ
Ｐ１  第１の処理領域（原料ガス供給領域）
Ｐ２  第２の処理領域（反応ガス供給領域）
Ｐ３  第３の処理領域（プラズマ処理領域）
Ｗ  ウエハ
【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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