(57)【要約】【課題】処理室の上段に配置された被処理体への成膜レート及び／または膜質と、処理室の下段に配置された被処理体への成膜レート及び／または膜質との微妙な差を、さらに低減することが可能なプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】被処理体が高さ方向に積層されて収容され、プラズマ生成室１４１ａにおいて生成されたプラズマ活性種が供給される処理室と、プラズマ生成室１４１ａの内部に配置され、一端からプラズマソースガスが導入され、高さ方向に沿って設けられた複数のガス吐出孔１２４からプラズマソースガスを吐出するプラズマソースガス供給管１２３ｂと、プラズマ生成室１４１ａの内部に吐出されたプラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂとを備え、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂによって挟まれている放電エリアの大きさが、高さ方向に沿って変化している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ活性種を生成するプラズマ生成室と、
被処理体が高さ方向に積層されて収容され、前記プラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種が供給される処理室と、
前記プラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられた複数のガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出するプラズマソースガス供給管と、
前記プラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対のプラズマ電極と、を備え、
前記一対のプラズマ電極によって挟まれている放電エリアの大きさが、前記高さ方向に沿って変化していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記一対のプラズマ電極の前記放電エリアに面した幅が、前記プラズマソースガス供給管の一端側で広く、他端側にいくにつれて狭くされていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記一対のプラズマ電極の前記放電エリアに面した幅が、前記プラズマソースガス供給管の一端側で広く、他端側にいくにつれて狭くされているとともに、途中の位置からは、前記他端まで一定幅とされていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記他端まで一定幅とされる前記途中の位置は、前記プラズマ活性種の濃度が飽和状態となる位置に対応させて設定されていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記放電エリアの大きさは、前記プラズマ生成室の内部において生成される前記プラズマ活性種の濃度分布が均一となるように設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
プラズマ活性種を生成するプラズマ生成室と、
被処理体が高さ方向に積層されて収容され、前記プラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種が供給される処理室と、
前記プラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられた複数のガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出するプラズマソースガス供給管と、
前記プラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対のプラズマ電極と、を備え、
前記一対のプラズマ電極は、前記高さ方向に沿って複数に分割され、
前記複数に分割された一対のプラズマ電極に印加される高周波電力のパワーが、変更可能に構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記複数に分割された一対のプラズマ電極に印加される高周波電力のパワーが、前記プラズマソースガス供給管の一端側で強く、他端側にいくにつれて弱くされることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記高周波電力のパワーは、前記プラズマ生成室の内部において生成される前記プラズマ活性種の濃度分布が均一となるように設定されることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
プラズマ活性種を生成するプラズマ生成室と、
被処理体が高さ方向に積層されて収容され、前記プラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種が供給される処理室と、
前記プラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられた複数のガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出するプラズマソースガス供給管と、
前記プラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対のプラズマ電極と、を備え、
前記プラズマソースガス供給管は、前記プラズマソースガスが導入される前記一端を、前記プラズマ生成室の一端側に配置し、前記プラズマ生成室の一端側から他端側へ向かって前記高さ方向に延び、前記プラズマ生成室の他端側において、前記プラズマ生成室の一端側に向かって折り返していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記複数のガス吐出孔は、前記プラズマ生成室の内部において生成される前記プラズマ活性種の濃度分布が均一となるように、前記プラズマソースガス供給管の、前記プラズマ生成室の一端側から他端側に延びた延在部分と、前記プラズマソースガス供給管の、前記プラズマ生成室の他端側から一端側へ折返部分とのそれぞれに分散させて設けられていることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記複数のガス吐出孔は、前記延在部分においては前記プラズマ生成室の他端側に偏在され、前記折返部分においては前記プラズマ生成室の一端側に偏在されていることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記複数のガス吐出孔が前記プラズマ生成室の他端側に偏在されている部分と、前記プラズマ生成室の一端側に偏在されている部分との切換位置は、前記プラズマ活性種の濃度が飽和状態となる位置に対応させて設定されていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記複数のガス吐出孔は、前記プラズマソースガス供給管の、前記プラズマ生成室の他端側から一端側へ折り返した部分に集中されて設けられていることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
プラズマ活性種を生成するメインプラズマ生成室およびサブプラズマ生成室と、
被処理体が高さ方向に積層されて収容され、前記メインプラズマ生成室およびサブプラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種が供給される処理室と、
前記メインプラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられたガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出する第１のプラズマソースガス供給管と、
前記メインプラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対の第１のプラズマ電極と、
前記サブプラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられたガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出する第２のプラズマソースガス供給管と、
前記サブプラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対の第２のプラズマ電極と、を備え、
前記メインプラズマ生成室は、前記処理室の一端側から他端側へ向かって前記高さ方向に沿って全体的に延び、
前記サブプラズマ生成室は、前記処理室の一端側から前記高さ方向の途中まで、前記高さ方向に沿って部分的に延びていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記メインプラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種は、前記処理室の一端側から他端側に向かって全体的に供給され、
前記サブプラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種は、前記処理室の一端側から高さ方向の途中までに向かって部分的に供給されることを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記サブプラズマ生成室から前記処理室に部分的に供給される前記プラズマ活性種は、前記メインプラズマ生成室から前記処理室に供給される前記プラズマ活性種を補助し、前記処理室の内部における前記プラズマ活性種の濃度分布が均一となるように供給されることを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記サブプラズマ生成室は、前記メインプラズマ生成室からの前記プラズマ活性種のみでは、前記処理室内におけるプラズマ活性種の濃度が飽和状態未満となる位置に対応させて設けられていることを特徴とする請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置を製造するためには、半導体ウエハに対して、成膜処理等の各種処理が行なわれる。成膜処理としては、気相成長法の一種であるＣＶＤ法がよく知られている。ＣＶＤ法は、薄膜のソースとなるソースガス（気体）を出発点とし、ソースガスを化学反応により分解して半導体ウエハ上に堆積させ、固体とする。
【０００３】
ＣＶＤ法には、典型的に熱ＣＶＤ法とプラズマＣＶＤ法との２種類があり、熱ＣＶＤ法はソースガスの分解に高温熱分解を利用し、プラズマＣＶＤ法は放電プラズマによる分解促進作用を利用する。特に、プラズマＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法に比較して、より低温での成膜が可能であることから、低温プロセスが要求される工程において広く使用されている。プラズマＣＶＤ法を利用して薄膜を成膜するプラズマ処理装置としては、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置はバッチ式であり、枚葉式に比較して高いスループットを達成することができる。また、半導体ウエハを高さ方向に積層して処理室内に収容する縦型バッチ式であるため、半導体ウエハを水平方向に並べて処理室内に収容する横型バッチ式と比較しても、より高いスループットを達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４３０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在においても、半導体集積回路装置の高集積化、微細化は進展している。縦型バッチ式プラズマ処理装置は“スループット向上”という利点が得られるものであるが、半導体ウエハを高さ方向に積層して処理室内に収容する、という構造上、処理室の上段に配置された被処理体である半導体ウエハへの成膜レート及び／または膜質と、処理室の下段に配置された半導体ウエハへの成膜レート及び／または膜質との間に微妙な差が生じてしまう、という性質がある。
【０００７】
現在、成膜レート及び／または膜質の微妙な差は許容範囲内に抑え込まれており、半導体集積回路装置の製造に支障を及ぼさないレベルになっている。しかし、今後の高集積化、微細化の益々の進展を考慮すると、成膜レート及び／または膜質の微妙な差が、半導体集積回路装置の製造に支障を及ぼすレベルとなることも十分に予想される。
【０００８】
この発明は、処理室の上段に配置された被処理体への成膜レート及び／または膜質と、処理室の下段に配置された被処理体への成膜レート及び／または膜質との微妙な差を、さらに低減することが可能なプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１の態様に係るプラズマ処理装置は、プラズマ活性種を生成するプラズマ生成室と、被処理体が高さ方向に積層されて収容され、前記プラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種が供給される処理室と、前記プラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられた複数のガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出するプラズマソースガス供給管と、前記プラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対のプラズマ電極と、を備え、前記一対のプラズマ電極によって挟まれている放電エリアの大きさが、前記高さ方向に沿って変化している。
【００１０】
この発明の第２の態様に係るプラズマ処理装置は、プラズマ活性種を生成するプラズマ生成室と、被処理体が高さ方向に積層されて収容され、前記プラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種が供給される処理室と、前記プラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられた複数のガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出するプラズマソースガス供給管と、前記プラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対のプラズマ電極と、を備え、前記一対のプラズマ電極は、前記高さ方向に沿って複数に分割され、前記複数に分割された一対のプラズマ電極に印加される高周波電力のパワーが、変更可能に構成されている。
【００１１】
この発明の第３の態様に係るプラズマ処理装置は、プラズマ活性種を生成するプラズマ生成室と、被処理体が高さ方向に積層されて収容され、前記プラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種が供給される処理室と、前記プラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられた複数のガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出するプラズマソースガス供給管と、前記プラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対のプラズマ電極と、を備え、前記プラズマソースガス供給管は、前記プラズマソースガスが導入される前記一端を、前記プラズマ生成室の一端側に配置し、前記プラズマ生成室の一端側から他端側へ向かって前記高さ方向に延び、前記プラズマ生成室の他端側において、前記プラズマ生成室の一端側に向かって折り返している。
【００１２】
この発明の第４の態様に係るプラズマ処理装置は、プラズマ活性種を生成するメインプラズマ生成室およびサブプラズマ生成室と、被処理体が高さ方向に積層されて収容され、前記メインプラズマ生成室およびサブプラズマ生成室において生成された前記プラズマ活性種が供給される処理室と、前記メインプラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられたガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出する第１のプラズマソースガス供給管と、前記メインプラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対の第１のプラズマ電極と、前記サブプラズマ生成室の内部に配置され、前記高さ方向に延び、一端からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入され、前記高さ方向に沿って設けられたガス吐出孔から前記プラズマソースガスを吐出する第２のプラズマソースガス供給管と、前記サブプラズマ生成室の内部に吐出された前記プラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対の第２のプラズマ電極と、を備え、前記メインプラズマ生成室は、前記処理室の一端側から他端側へ向かって前記高さ方向に沿って全体的に延び、前記サブプラズマ生成室は、前記処理室の一端側から前記高さ方向の途中まで、前記高さ方向に沿って部分的に延びている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、処理室の上段に配置された被処理体への成膜レート及び／または膜質と、処理室の下段に配置された被処理体への成膜レート及び／または膜質との微妙な差を、さらに低減することが可能なプラズマ処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を概略的に示す縦断面図
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の水平断面図
【図３】図２に示す３−３線に沿う断面図
【図４】参考例に係るプラズマ処理装置を示す断面図
【図５】この発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一変形例を示す断面図
【図６】この発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図
【図７】この発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図
【図８】この発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１の変形例を示す断面図
【図９】この発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の変形例を示す断面図
【図１０】この発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態のいくつかを、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を概略的に示す縦断面図、図２は図１に示すプラズマ処理装置の水平断面図である。
【００１７】
図１および図２に示すように、プラズマ処理装置１００は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理室１０１を有している。処理室１０１の全体は、例えば、石英により形成されている。処理室１０１内の天井には、石英製の天井板１０２が設けられている。処理室１０１の下端開口部には、例えば、ステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド１０３がＯリング等のシール部材１０４を介して連結されている。
【００１８】
マニホールド１０３は処理室１０１の下端を支持している。マニホールド１０３の下方からは、縦型ウエハボート１０５が処理室１０１内に挿入される。縦型ウエハボート１０５は、複数本の図示せぬ支持溝が形成されたロッド１０６を複数本有しており、上記支持溝に被処理体として複数枚、例えば、５０〜１００枚の被処理体、本例では、半導体ウエハ１の周縁部の一部を支持させる。これにより、縦型ウエハボート１０５には、半導体ウエハ１が高さ方向に多段に載置される。なお、半導体ウエハの典型的な一例はシリコンウエハである。
【００１９】
縦型ウエハボート１０５は、石英製の保温筒１０７を介してテーブル１０８上に載置される。テーブル１０８は、マニホールド１０３の下端開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部１０９を貫通する回転軸１１０上に支持される。回転軸１１０の貫通部には、例えば、磁性流体シール１１１が設けられ、回転軸１１０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部１０９の周辺部とマニホールド１０３の下端部との間には、例えば、Ｏリングよりなるシール部材１１２が介設されている。これにより処理室１０１内のシール性が保持されている。回転軸１１０は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１１３の先端に取り付けられている。これにより、縦型ウエハボート１０５および蓋部１０９等は、一体的に昇降されて処理室１０１内に対して挿脱される。
【００２０】
プラズマ処理装置１００は、処理室１０１内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構１１４、および処理室１０１内に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構１１５を有している。本例のプラズマ処理装置１００は、プラズマ処理の一例として、半導体ウエハ１の被処理面上に、シリコン窒化物膜を成膜する。
【００２１】
処理ガス供給機構１１４は、シリコン原料ガス供給源１１７ａ、および窒化ガス供給源１１７ｂを含んでいる。また、不活性ガス供給機構１１５は、不活性ガス供給源１２０を含んでいる。
【００２２】
シリコン原料ガス供給源１１７ａから供給されるシリコン原料ガスの一例は、Ｓｉ２Ｃｌ６ガスである。Ｓｉ２Ｃｌ６ガスは、半導体ウエハ１の被処理面上にシリコン膜を成膜する。窒化ガス供給源１１７ｂから供給される窒化ガスの一例は、ＮＨ３ガスである。ＮＨ３ガスは被処理面上に成膜されたシリコン膜を窒化し、シリコン窒化物膜とする。不活性ガス供給源１２０から供給される不活性ガスの一例は、Ａｒガスである。Ａｒガスは、処理室１０１内に供給されるガスの希釈やパージ処理等に利用される。
【００２３】
シリコン窒化物膜の成膜は、例えば、以下のようにして行われる。  
(１)  処理室１０１に収容されている半導体ウエハ１の被処理面上にシリコン原料ガスを供給し、被処理面上にシリコン膜を成膜する。  
(２)  処理室１０１を不活性ガスにてパージする。  
(３)  窒化ガスをプラズマ化させてプラズマ活性種（Ｎラジカル、ＮＨラジカルなど）を生成し、シリコン膜が成膜された半導体ウエハ１の被処理面上に、プラズマ活性種を含む窒化ガスを供給する。これにより、シリコン膜を窒化し、シリコン窒化物膜を形成する。  
(４)  処理室１０１を不活性ガスにてパージする。  
(５)  上記(１)〜(４)の工程を、シリコン窒化物膜の膜厚が設計値の膜厚となるまで順次繰り返す。
【００２４】
シリコン原料ガス供給源１１７ａは、流量制御器１２１ａおよび開閉弁１２２ａを介して、原料ガス供給管１２３ａに接続されている。また、窒化ガス供給源１１７ｂは、流量制御器１２１ｂおよび開閉弁１２２ｂを介してプラズマソースガス供給管１２３ｂに接続されている。
【００２５】
原料ガス供給管１２３ａ、およびプラズマソースガス供給管１２３ｂは石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。原料ガス供給管１２３ａ、およびプラズマソースガス供給管１２３ｂの垂直部分には、複数のガス吐出孔１２４が所定の間隔を隔てて形成されている。これにより、各ガスは、ガス吐出孔１２４から水平方向に処理室１０１内に向けて略均一に吐出される。
【００２６】
上記処理室１０１の側壁の一部には、プラズマ生成機構１４０が設けられている。プラズマ生成機構１４０は、窒化ガスに対してエネルギーを印加し、窒化ガスをプラズマ化させ、プラズマ活性種、例えば、窒素ラジカル（Ｎ＊）や、アンモニアラジカル（ＮＨ＊）を生成する。プラズマ生成機構１４０は、処理室１０１の外壁に気密に溶接されたプラズマ区画壁１４１を備え、このプラズマ区画壁１４１によって、プラズマ活性種を生成するプラズマ生成室１４１ａが規定されている。プラズマ区画壁１４１は、例えば、石英により形成される。プラズマ区画壁１４１によって区画されたプラズマ生成室１４１ａは、処理室１０１の側壁に形成された複数の開口１４２を介して、処理室１０１と連通される。複数の開口１４２は、縦型ウエハボート１０５に支持されている全ての半導体ウエハ１を上下方向においてカバーできるように、高さ方向に並んで形成される。プラズマソースガス供給管１２３ｂは、プラズマ生成室１４１ａの内部に配置されている。
【００２７】
プラズマ区画壁１４１の両側壁の外面には、高さ方向に沿って互いに相対向して配置された、細長い一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂが設けられている。一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂは、例えば、給電ライン１４４を介して接続されている。給電ライン１４４には、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂに高周波電力を供給する高周波電源１４５が接続されている。本例においては、プラズマ電極１４３ａと高周波電源１４５とを接続する給電ライン１４４の部分が接地されているが、これは接地されていなくてもよい。高周波電源１４５は、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂに対し、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加する。これにより、プラズマ生成室１４１ａの内部に吐出されたプラズマソースガス、本例ではＮＨ３ガスに高周波電界が与えられる。そして、プラズマソースガス供給管１２３ｂから吐出された窒化ガスは、高周波電界が与えられたプラズマ生成室１４１ａの内部においてプラズマ化され、例えば、窒素ラジカルやアンモニアラジカル等の活性な窒素を含んだプラズマガスが生成される。プラズマガスは、複数の開口１４２を介して処理室１０１の内部へと供給される。
【００２８】
プラズマ区画壁１４１の外側には、これを覆うようにして、例えば、石英よりなる絶縁保護カバー１４６が取り付けられている。絶縁保護カバー１４６の内側部分には、図示せぬ冷媒通路が設けられており、例えば、冷却された窒素ガスを流すことにより一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂを冷却し得るようになっている。
【００２９】
不活性ガス供給源１２０は、流量制御器１２１ｃおよび開閉弁１２２ｃを介して、ノズル１２８に接続されている。ノズル１２８は、マニホールド１０３の側壁を貫通し、その先端から不活性ガスを、水平方向に吐出させる。
【００３０】
原料ガス供給管１２３ａ、プラズマソースガス供給管１２３ｂに対して反対側に位置する処理室１０１の側壁部分には、処理室１０１内を排気するための排気口１２９が設けられている。排気口１２９は処理室１０１の側壁を上下方向へ削りとることによって細長く形成されている。処理室１０１の排気口１２９に対応する部分には、排気口１２９を覆うように断面がコの字状に成形された排気口カバー部材１３０が溶接により取り付けられている。排気口カバー部材１３０は、処理室１０１の側壁に沿って上方に延びており、処理室１０１の上方にガス出口１３１を規定している。ガス出口１３１には、真空ポンプ等を含む排気機構１３２が接続される。排気機構１３２は、処理室１０１内を排気することで処理に使用した処理ガスの排気、および処理室１０１内の圧力を処理に応じた処理圧力とする。
【００３１】
処理室１０１の外周には筒体状の加熱装置１３３が設けられている。加熱装置１３３は、処理室１０１内に供給されたガスを活性化するとともに、処理室１０１内に収容された被処理体、本例では半導体ウエハ１を加熱する。
【００３２】
プラズマ処理装置１００の各部の制御は、例えばマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるコントローラ１５０により行われる。コントローラ１５０には、オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うタッチパネルや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１５１が接続されている。
【００３３】
コントローラ１５０には記憶部１５２が接続されている。記憶部１５２は、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をコントローラ１５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラム、すなわちレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部１５２の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース１５１からの指示等にて記憶部１５２から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ１５０が実行することで、プラズマ処理装置１００は、コントローラ１５０の制御のもと、所望のプラズマ処理を実施する。
【００３４】
図３は、図２に示す３−３線に沿う断面図である。なお、図３には、プラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの平面図並びにプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種濃度の分布図についても示す。
【００３５】
図３に示すように、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂによって挟まれて、プラズマ生成室１４１ａの内部に構成される放電エリアの大きさを、高さ方向に沿って変化させている。より具体的には、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅が、プラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側で広く、他端側にいくにつれて狭くされ、台形状とされている。プラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側はプラズマ生成室１４１ａの下方にあり、プラズマソースとなるプラズマソースガスが導入される側である。また、他端側はプラズマ生成室１４１ａの上方である。
【００３６】
図４は、参考例に係るプラズマ処理装置の断面図である。図４には、図３と対応する断面図、プラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの平面図、並びにプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布図も合わせて示されている。
【００３７】
図４に示すように、参考例に係るプラズマ処理装置は、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅が一端から他端まで一定である。このようなプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂを用いると、プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度は、プラズマ生成室１４１ａの下方の位置で低く、上方の位置で高くなる傾向を示す。これは、プラズマソースガス供給管１２３ｂが高さ方向に延びているため、プラズマソースガスが高周波電界に曝されている時間が、プラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側（下方側）と、他端側（上方側）とで異なってしまうことが一因である。
【００３８】
ここで、プラズマ活性種とは、ＮＨ３ガスを用いてシリコン窒化物膜のような窒化物膜をプラズマ処理にて形成する場合には、例えば、窒素ラジカル、窒素イオン、水素イオン、ＮＨラジカルのことをいう。また、Ｏ２ガスを用いてシリコン酸化物膜のような酸化物膜をプラズマ処理にて形成する場合には、例えば、酸素ラジカル、酸素イオンのことをいう。
【００３９】
プラズマ生成室１４１ａの内部において、プラズマ活性種の濃度分布が不均一となると、プラズマ生成室１４１ａから処理室１０１に向かって水平方向に沿って供給されるプラズマ活性種の濃度分布もまた不均一なものとなってしまう。処理室１０１には、複数の半導体ウエハ１が高さ方向に積層されて収容されている。このため、処理室１０１の上段に配置された半導体ウエハ１の被処理面上に供給されるプラズマ活性種の濃度と、処理室１０１の下段に配置された半導体ウエハ１の被処理面上に供給されるプラズマ活性種の濃度とは、互いに異なってしまうことになる。供給されるプラズマ活性種の濃度は、処理室１０１の上段に配置された半導体ウエハ１と下段に配置された半導体ウエハ１との間に、微妙な成膜レートの差を発生させる。具体的には、半導体ウエハ１への成膜レートは、プラズマ活性種の濃度が低くなる処理室１０１の下段では遅く、上段にいくにしたがって速まっていく。また、ここでは成膜レートの差を説明しているが、プラズマ活性種の濃度分布に起因して、成膜される薄膜の膜質も微妙に変わってくる。
【００４０】
このような事情に対し、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅を、例えば、プラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側（下方側）で広くし、他端側（上方側）にいくにつれて狭くする。このような電極構成により、プラズマ生成室１４１ａの内部に構成される放電エリアの大きさを、プラズマ生成室１４１ａの下方では大きく、上方では小さくすることができる。
【００４１】
このように構成することで、例えば、高周波電界に曝されている時間が短いプラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側（下方側）においては、プラズマ活性種の生成が上方側よりも促進されるように放電エリアを広くし、反対に、高周波電界に曝されている時間が長いプラズマソースガス供給管１２３ｂの他端側（上方側）においては、プラズマ活性種の生成が下方側よりも抑制されるように放電エリアを狭くすることができる。
【００４２】
このように放電エリアの大きさを、第１の実施形態においては、プラズマ生成室１４１ａ内において生成されるプラズマ活性種の濃度分布が均一となるように変えることで、図３中の濃度分布図にも示されているように、プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布は、参考例に係るプラズマ処理装置に比較して、より均一な分布に改善される。
【００４３】
この結果、プラズマ生成室１４１ａから複数の開口１４２を介して処理室１０１に向かって水平方向に沿って供給されるプラズマ活性種の濃度分布が、より均一なものとなり、処理室１０１の上段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質と、下段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質との微妙な差を、さらに低減することが可能なプラズマ処理装置１００が得られる、という利点を得ることができる。
【００４４】
（第１の実施形態：一変形例）
図５は、この発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一変形例を示す断面図である。図５には、図３と対応する断面図の他、プラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの平面図並びにプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布図が示されている。
【００４５】
図５に示すように、第１の実施形態の一変形例に係るプラズマ処理装置１００ａは、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅が、プラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側（下方側）で広く、他端側（上方側）で狭くされていることは、図３に示した第１の実施形態の一例に係るプラズマ処理装置１００と同様である。しかし、一変形例に係るプラズマ処理装置１００ａが、一例に係るプラズマ処理装置１００と異なるところは、高さ方向の途中の位置からは、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅を、他端まで一定幅としたところが異なっている。
【００４６】
プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布は、高さ方向の途中の位置から飽和しだす箇所がある。図５に示す濃度分布を示す図中には、図４に示した参考例における濃度分布を破線Ｉにより示すが、参照符号“１６０”により示す途中の位置以上の位置においては、濃度分布が飽和している。プラズマ活性種の濃度が飽和状態となる途中の位置１６０以上の位置においては、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅については、必ずしも変化させる必要はない。
【００４７】
そこで、一変形例においては、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅を、途中の位置１６０から他端（上方）まで一定幅としている。途中の位置１６０は、例えば、プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度が飽和状態となる位置に対応されており、その位置１６０から他端までは一定幅とする。
【００４８】
また、一変形例においても、一端（下方）から途中の位置１６０までは、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅は変えている。一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅は、プラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側（下方側）で広く、途中の位置１６０に達するまでは狭くする。
【００４９】
このようにして、放電エリアの大きさを、プラズマ生成室１４１ａの内部において生成されるプラズマ活性種の濃度分布が均一となるように設定することで、図３に示した一例に係るプラズマ処理装置１００と同様に、処理室１０１の上段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質と、下段に配置された半導体ウエハ１上への成膜レート及び／または膜質との微妙な差を、さらに低減することが可能なプラズマ処理装置１００ａが得られる、という利点を得ることができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図６は、この発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。図６には、図３と対応する断面図の他、プラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの平面図並びにプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種濃度の分布図が示されている。
【００５１】
図６に示すように、第２の実施形態の一例に係るプラズマ処理装置２００が、第１の実施形態の一例に係るプラズマ処理装置１００と異なるところは、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂが、高さ方向に沿って複数のプラズマ電極１４３ａ−１〜１４３ａ―３、１４３ｂ−１〜１４３ｂ―３に分割されていることである。
【００５２】
さらに、プラズマ処理装置２００においては、複数に分割された一対のプラズマ電極１４３ａ−１および１４３ｂ−１、１４３ａ−２および１４３ｂ−２、１４３ａ−３および１４３ｂ−３それぞれに印加される高周波電力のパワーが変更可能に構成されている。
【００５３】
第２の実施形態の一例に係るプラズマ処理装置２００においては、高周波電力のパワーを、プラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側（下方側）で強く、他端側（上方側）に向かうにしたがって弱くする。本一例においては、最も下方側にある一対のプラズマ電極１４３ａ−１と１４３ｂ−１には、第１の高周波電源１４５−１から、例えば、１５０Ｗの高周波電力を供給する。また、中程にある一対のプラズマ電極１４３ａ−２と１４３ｂ−２には、第２の高周波電源１４５−２から、例えば、１２０Ｗの高周波電力を供給する。そして、最も上方にある一対のプラズマ電極１４３ａ−３と１４３ｂ−３には、第３の高周波電源１４５−３から、例えば、１００Ｗの高周波電力を供給する。
【００５４】
このように、複数に分割された一対のプラズマ電極１４３ａ−１と１４３ｂ−１、１４３ａ−２と１４３ｂ−２、１４３ａ−３と１４３ｂ−３に印加される高周波電力のパワーを、プラズマソースガス供給管１２３ｂの一端側（下方側）で強く、他端側（上方側）にいくにつれて弱くする。
【００５５】
このように高周波電力のパワーを、プラズマ生成室１４１ａの内部において生成されるプラズマ活性種の濃度分布が均一となるように変更し、そして、設定することで、プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布を、例えば、図４に示した参考例に比較して、より均一なものとすることができる。
【００５６】
このような第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様にプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布を均一にできる。したがって、処理室１０１の上段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質と、下段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質との微妙な差を、さらに低減することが可能となる、という利点を得ることができる。
【００５７】
なお、本例においては、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂを、プラズマ電極１４３ａ−１〜１４３ａ−３、１４３ｂ−１〜１４３ｂ−３の３つに分割したが、分割数は“３”に限られるものではなく、分割数は任意に設定することができる。即ち、分割数は“２”以上の有限値であればよい。
【００５８】
また、複数に分割された一対のプラズマ電極の放電エリアに面した幅は、本例においては一端から他端まで一定幅とした。しかしながら、第２の実施形態は、第１の実施形態と組み合わせて使用することも可能である。例えば、最も下方にある一対のプラズマ電極１４３ａ−１および１４３ｂ−１の放電エリアに面した幅を、その上方にある一対のプラズマ電極１４３ａ−２および１４３ｂ−２の放電エリアに面した幅よりも広くすることも可能である。
【００５９】
このように、放電エリアに面した幅と、印加される高周波電力のパワーとを互いに調整しあうことで、プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布を、さらに均一な分布に改善することもできる。
【００６０】
（第３の実施形態）
図７は、この発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。図７には、図３と対応する断面図の他、プラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの平面図並びにプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布図が示されている。
【００６１】
図７に示すように、第３の実施形態に係るプラズマ処理装置３００が、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１００と異なるところは、高さ方向に延びるプラズマソースガス供給管１２３ｂが、プラズマ生成室１４１ａの他端側（上方側）において、プラズマ生成室１４１ａの一端側（下方側）に向かって折り返されていることである。
【００６２】
本例におけるプラズマソースガス供給管１２３ｂは、プラズマソースガスが導入される一端を、第１の実施形態と同様にプラズマ生成室１４１ａの下方側に配置している。このため、プラズマソースガス供給管１２３ｂに導入されたプラズマソースガスは、プラズマソースガス供給管１２３ｂの内部を、高周波電界に曝されながら高さ方向に昇っていく。
【００６３】
第１の実施形態の一変形例において、プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度は、高さ方向の途中の位置から飽和しだす箇所があることを説明した。そこで、プラズマソースガスが、ある程度の距離、プラズマソースガス供給管１２３ｂの内部を流れてしまえば、高周波電界に曝される時間にほとんど依存することなく、複数のガス吐出孔１２４を介してプラズマ生成室１４１ａの内部に吐出されたプラズマソースガスは、均一に活性化される、と考えることができる。第３の実施形態は、この知見に着目した例である。
【００６４】
第３の実施形態におけるプラズマソースガス供給管１２３ｂには、プラズマ生成室１４１ａの一端側（下方側）から他端側（上方側）に延びた延在部分３０１と、プラズマ生成室１４１ａの他端側（上方側）から一端側（下方側）へ折返部分３０２とが設ける。そこで、第３の実施形態においては、プラズマ生成室１４１ａの内部において生成されるプラズマ活性種の濃度分布が均一となるように、複数のガス吐出孔１２４を、延在部分３０１と折返部分３０２とのそれぞれに分散させて設けたものである。
【００６５】
第３の実施形態の一例においては、図７に示すように、複数のガス吐出孔１２４は、延在部分３０１においてはプラズマ生成室１４１ａの他端側（上方側）に偏在され、折返部分においてはプラズマ生成室１４１ａの一端側（下方側）に偏在されている。
【００６６】
また、本一例においては、複数のガス吐出孔１２４をプラズマ生成室１４１ａの他端側（上方側）に偏在させている部分と、プラズマ生成室１４１ａの一端側（下方側）に偏在させている部分との切換位置を、プラズマ活性種の濃度が飽和状態となる途中の位置１６０に対応させて設定している。
【００６７】
このように複数のガス吐出孔１２４をプラズマソースガス供給管１２３ｂに設けることで、プラズマソースガスは、プラズマソースガス供給管１２３ｂの内部を、図７に示した濃度分布図中に示すように、プラズマ活性種の濃度が飽和状態となる位置１６０を超えて流れさせることができる。このため、プラズマ生成室１４１ａの内部に吐出されるプラズマソースガスは、高周波電界に曝される時間にほとんど依存することなく、例えば、図４に示した参考例に比較して、より均一に活性化されるようになる。
【００６８】
このような第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様にプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布を均一にできるので、処理室１０１の上段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質と、下段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質との微妙な差を、さらに低減することが可能となる、という利点を得ることができる。
【００６９】
（第３の実施形態：第１の変形例）
図８は、この発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１の変形例を示す断面図である。図８には、図３と対応する断面図の他、プラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの平面図並びにプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布図が示されている。
【００７０】
図７に示した第３の実施形態の一例においては、複数のガス吐出孔１２４を、延在部分３０１においてはプラズマ生成室１４１ａの他端側（上方側）に偏在させ、折返部分３０２においてはプラズマ生成室１４１ａの一端側（下方側）に偏在させるようにした。
【００７１】
しかしながら、第３の実施形態は図７に示した一例に限られるものではない。図８に示す第１の変形例に係るプラズマ処理装置３００ａに示すように、複数のガス吐出孔１２４は、プラズマ生成室１４１ａの内部において生成されるプラズマ活性種の濃度分布が均一となるのであれば、延在部分３０１と折返部分３０２とのそれぞれに分散されて設けられればよい。第１の変形例に係るプラズマ処理装置３００ａでは、プラズマソースガス供給管１２３ｂの中程の部分において、複数の吐出孔１２４が交互的に出現するような吐出孔１２４の形成パターンとなっている。いずれにせよ、一例に係るプラズマ処理装置３００と同様に、複数の吐出孔１２４は、延在部分３０１と折返部分３０２とのそれぞれに分散されて設けられている。
【００７２】
（第３の実施形態：第２の変形例）
図９は、この発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の変形例を示す断面図である。図９には、図３と対応する断面図の他、プラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの平面図並びにプラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布図が示されている。
【００７３】
図７に示した第３の実施形態の一例、および図８に示した第３の実施形態の第１の変形例においては、複数のガス吐出孔１２４が、プラズマ生成室１４１ａの内部において生成されるプラズマ活性種の濃度分布が均一となるように、延在部分３０１と折返部分３０２とのそれぞれに分散されて設けられるものであった。
【００７４】
しかしながら、図９に示す第２の変形例に係るプラズマ処理装置３００ｂのように、複数のガス吐出孔１２４は、プラズマソースガス供給管１２３ｂの折返部分３０２に集中して設けることも可能である。
【００７５】
このようなガス吐出孔１２４の形成パターンは、延在部分３０１を流れ切ったプラズマソースガスが、プラズマ活性種の濃度分布が飽和状態となる位置を充分に超えて折返部分３０２に流れてきた場合に採用することができる。
【００７６】
また、第３の実施形態の第２の変形例に係るプラズマ処理装置３００ｂにおいては、プラズマソースガスが複数のガス吐出孔１２４から吐出されるまで、より長い時間、プラズマソースガス供給管１２３ｂの内部を流れるようになる。このため、プラズマソースガスが活性化しにくいものであった場合に、プラズマ活性種の濃度が飽和状態となる位置を充分に超えた状態で、複数のガス吐出孔１２４が設けられた折返部分３０２に導くことが可能となる、という利点がある。
【００７７】
したがって、第３の実施形態の第２の変形例に係るプラズマ処理装置３００ｂによれば、第１の実施形態と同様に、プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布を均一にできるという利点に加え、プラズマソースガスが活性化しにくいものであった場合においても有効である、という利点を得ることができる。
【００７８】
以上、第３の実施形態を、一例、第１の変形例、第２の変形例の３つの例に基づき説明した。これら３つの例においてはそれぞれ、一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂの放電エリアに面した幅は、一端から他端まで一定幅とした。しかし、第３の実施形態においても、第１の実施形態や第２の実施形態と組み合わせて使用することも可能である。
【００７９】
このように第１の実施形態、第２の実施形態、および第３の実施形態を適宜組み合わせると、さらに、例えば、活性化のしやすさが異なる様々な物質を、プラズマ生成室１４１ａ内のプラズマ活性種の濃度分布が均一になるように活性化させることもできる。
【００８０】
（第４の実施形態）
図１０は、この発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。図１０には、図１に示した縦断面図に相当した縦断面図、および処理室１０１の内部のプラズマ活性種濃度の分布図が示されている。
【００８１】
上記第１〜第３の実施形態は、プラズマ生成室１４１ａの内部におけるプラズマ活性種の濃度分布に着目した例であった。本第４の実施形態は、プラズマ生成室１４１ａではなく、処理室１０１の内部におけるプラズマ活性種の濃度分布に着目した例である。
【００８２】
図１０に示すように、第４の実施形態に係るプラズマ処理装置４００は、プラズマ活性種を生成するメインプラズマ生成室１４１ｍと、同じくプラズマ活性種を生成するサブプラズマ生成室１４１ｓとを備えている。処理室１０１には、第１の実施形態と同様に、被処理体、例えば、半導体ウエハ１が、例えば、縦型ウエハボート１０５に支持されて、高さ方向に積層されて収容されている。処理室１０１内には、メインプラズマ生成室１４１ｍおよびサブプラズマ生成室１４１ｓにおいて生成されたプラズマ活性種が複数の開口１４２を介して水平方向に沿って供給される。
【００８３】
なお、処理室１０１内には、図１を参照して説明した原料ガス供給管１２３ａと同様な原料ガス供給管や、マニホールド、排気口などが設けられているが、図１０においては省略し、基本的に第１の実施形態と異なるところに着目して説明することとする。
【００８４】
メインプラズマ生成室１４１ｍの内部には、第１のプラズマソースガス供給管１２３ｍが配置されている。第１のプラズマソースガス供給管１２３ｍは高さ方向に延び、一端、本例ではメインプラズマ生成室１４１ｍの下方からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入される。第１のプラズマソースガス供給管１２３ｍには、その高さ方向に沿って複数のガス吐出孔１２４が設けられており、複数のガス吐出孔１２４からプラズマソースガスがメインプラズマ生成室１４１ｍの内部に向けて水平方向に吐出される。
【００８５】
メインプラズマ生成室１４１ｍの、例えば、外側にはメインプラズマ生成室１４１ｍの内部に吐出されたプラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対の第１のプラズマ電極１４３ｍが設けられている。なお、図１０においては、一対のうちの一方のプラズマ電極のみを図示している。一対のプラズマ電極１４３ｍは、例えば、図７を参照して説明した一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂと同様のものであり、一対のプラズマ電極の放電エリアに面した幅は、例えば、一定である。ただし、一対のプラズマ電極１４３ｍにおいても、第１〜第３の実施形態において説明したプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂ、又は第１〜第３の実施形態において説明したプラズマ電極を採用することは可能である。
【００８６】
サブプラズマ生成室１４１ｓの内部には、第２のプラズマソースガス供給管１２３ｓが配置されている。第２のプラズマソースガス供給管１２３ｓは高さ方向に延び、一端、本例ではサブプラズマ生成室１４１ｓの下方からプラズマソースとなるプラズマソースガスが導入される。第２のプラズマソースガス供給管１２３ｓにも、第１のプラズマソースガス供給管１２３ｍと同様に、その高さ方向に沿って複数のガス吐出孔１２４が設けられている。複数のガス吐出孔１２４からは、プラズマソースガスがサブプラズマ生成室の内部に向けて水平方向に吐出される。
【００８７】
サブプラズマ生成室１４１ｓの、例えば、外側にはサブプラズマ生成室１４１ｓの内部に吐出されたプラズマソースガスに電界を与える、相対向した一対の第２のプラズマ電極１４３ｓが設けられている。一対の第２のプラズマ電極１４３ｓも、例えば、図７を参照して説明した一対のプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂと同様のものであり、一対のプラズマ電極の放電エリアに面した幅は、例えば、一定であるが、第１〜第３の実施形態において説明したプラズマ電極１４３ａ、１４３ｂを採用してもよい。
【００８８】
第４の実施形態においては、メインプラズマ生成室１４１ｍは、処理室１０１の一端側（下方側）から他端側（上方側）へ向かって高さ方向に沿って全体的に延びて設けられ、サブプラズマ生成室１４１ｓは、処理室１０１の一端側（下方側）から高さ方向の途中まで、高さ方向に沿って部分的に延びて設けられている。
【００８９】
この構成により、メインプラズマ生成室１４１ｍにおいて生成されたプラズマ活性種は、処理室１０１の一端側（下方側）から他端側（上方側）に向かって全体的に供給される。また、サブプラズマ生成室１４１ｓにおいて生成されたプラズマ活性種は、処理室１０１の一端側からへ高さ方向の途中までに向かって部分的に供給される。
【００９０】
このように第４の実施形態においては、サブプラズマ生成室１４１ｓからのプラズマ活性種については処理室１０１に部分的に供給するようにする。この結果、サブプラズマ生成室１４１ｓから処理室１０１に部分的に供給されるプラズマ活性種は、メインプラズマ生成室１４１ｍから処理室１０１に供給されるプラズマ活性種を補助するものとすることができる。
【００９１】
このような構成とすることにより、メインプラズマ生成室１４１ｍからのプラズマ活性種のみでは、プラズマ活性種の濃度が低くなってしまう処理室１０１の下方側においては、サブプラズマ生成室１４１ｓから処理室１０１にプラズマ活性種を、処理室１０１内のプラズマ活性種の濃度分布が均一となるように供給することができる。
【００９２】
したがって、第４の実施形態においては、処理室１０１内のプラズマ活性種の濃度分布を、例えば、図４に示した参考例に比較して、より均一なものとすることができ、第１〜第３の実施形態と同様に、処理室１０１の上段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質と、下段に配置された半導体ウエハ１への成膜レート及び／または膜質との微妙な差を、さらに低減することが可能となる、という利点を得ることができる。
【００９３】
なお、サブプラズマ生成室１４１ｓは、例えば、メインプラズマ生成室１４１ｍからのプラズマ活性種のみでは、処理室内１０１におけるプラズマ活性種の濃度が飽和状態未満となる位置に対応させて設けられるとよい。
【００９４】
以上、この発明を第１〜第４の実施形態に従って説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００９５】
例えば、上記第１〜第４の実施形態においては、プラズマソースガスとして、プラズマ窒化やラジカル窒化等に用いられるＮＨ３ガスを例示したが、プラズマソースガスはＮＨ３ガスに限られるものではない。上記第１〜第４の実施形態に係るプラズマ処理装置には、プラズマ処理に使用可能なプラズマソースガスであれば、ＮＨ３ガス以外のガスであっても使用することができる。
【００９６】
また、上記第１〜第４の実施形態においては、プラズマ処理として、シリコン窒化物膜の成膜処理を例示したが、プラズマ処理はシリコン窒化物膜の成膜処理に限られるものではない。上記第１〜第４の実施形態に係るプラズマ処理装置は、シリコン窒化物膜以外の薄膜の成膜処理にも使用することができる。
【００９７】
また、プラズマ処理についても成膜処理に限られるものではなく、エッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処理、自然酸化膜除去処理など各種処理に対しても、上記第１〜第４の実施形態に係るプラズマ処理装置は応用することが可能である。
【００９８】
また、上記第１〜第４の実施形態においては、被処理体として半導体ウエハ（典型的にはシリコンウエハ）を例示したが、被処理体についても半導体ウエハに限られるものではない。プラズマ処理が施される被処理体であれば、いかなる被処理体であってもよい。例えば、被処理体は、フラットパネルディスプレイ、有機ＥＬ、および太陽電池パネルなどの製造に使用されるガラス基板であっても、上記第１〜第４の実施形態は適用することができる。
【００９９】
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１…半導体ウエハ、１０１…処理室、１２３ａ…原料ガス供給管、１２３ｂ…プラズマソースガス供給管、１２４…ガス吐出孔、１４１ａ…プラズマ生成室、１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｍ、１４３ｓ…プラズマ電極、１４５…高周波電源、１４１ｍ…メインプラズマ生成室、１４１ｓ…サブプラズマ生成室、１２３ｍ…第１のプラズマソースガス供給管、１２３ｓ…第２のプラズマソースガス供給管、１６０…途中の位置（プラズマ活性種の濃度が飽和状態となる位置）、３０１…延在部分、３０２…折返部分。
【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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