(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ処理を行う膜等の被処理面の面内処理量を適切に調整することができる処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】所定のプラズマ処理領域Ｐ２内に処理ガスを供給し、プラズマ発生領域で処理ガスをプラズマ化して基板上に形成された膜にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、基板上に形成された膜のプラズマ処理による面内処理量の分布を取得する工程と、取得した面内処理量の分布に基づいて、プラズマ処理の処理量を増加させたい領域に供給する処理ガスの流速が相対的に高くなるか、又は、プラズマ処理の処理量を減少させたい領域に供給する処理ガスの流速が相対的に低くなるように処理ガスの流速を調整する工程と、流速が調整された処理ガスを所定のプラズマ処理領域内に供給し、基板上に形成された膜にプラズマ処理を施す工程と、を有する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のプラズマ処理領域内に処理ガスを供給し、プラズマ発生領域で前記処理ガスをプラズマ化して基板上に形成された膜にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記基板上に形成された膜の前記プラズマ処理による面内処理量の分布を取得する工程と、
取得した前記面内処理量の分布に基づいて、前記プラズマ処理の処理量を増加させたい領域に供給する前記処理ガスの流速が相対的に高くなるか、又は、前記プラズマ処理の処理量を減少させたい領域に供給する前記処理ガスの流速が相対的に低くなるように前記処理ガスの流速を調整する工程と、
流速が調整された前記処理ガスを前記所定のプラズマ処理領域内に供給し、前記基板上に形成された膜に前記プラズマ処理を施す工程と、を有するプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記処理ガスの流速を調整する工程は、前記プラズマ発生領域内における前記処理ガスの流速が略均一となるように調整する工程である請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記プラズマ発生領域は、前記所定のプラズマ処理領域の最上部付近の領域である請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記基板は、処理容器内に設けられた回転テーブル上に載置され、
前記所定のプラズマ処理領域は、前記回転テーブルの回転方向に沿った所定領域に設けられるとともに、前記回転テーブルよりも上方で前記所定のプラズマ処理領域を区画する天井面及び側面を有し、
前記回転テーブルの連続回転により前記基板は前記所定のプラズマ処理領域を通過する度に前記プラズマ処理が行われる請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記処理ガスは、前記基板の異なる領域に対応して設けられた複数のガスノズルから供給され、
前記処理ガスの流速を調整する工程は、前記複数のガスノズルから供給される前記処理ガスの流速を、前記基板の異なる領域に対応する前記ガスノズル毎に調整することにより行われる請求項４に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記複数のガスノズルは、前記基板の全体領域に前記処理ガスを供給する第１のガスノズルと、前記基板の前記回転テーブルの中心側の領域に前記処理ガスを供給する第２のガスノズルと、前記基板の前記回転テーブルの外周側の領域に前記処理ガスを供給する第３のガスノズルとを含む請求項５に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記処理ガスの流速は、前記処理ガスの流量により調整される請求項５又は６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記処理ガスの流速を調整する工程は、前記回転テーブルと前記天井面との間の距離を変更することにより行われる請求項５乃至７のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記回転テーブルと前記前記天井面との間の距離は、前記回転テーブル及び前記天井面の少なくとも一方を上下動させることにより行われる請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記処理容器の前記回転テーブルより下方には、排気口が設けられ、
前記天井面の高さは、前記天井面を沿って流れる前記処理ガスが前記排気口からの吸引力に抗して前記天井面に沿って略均一な流速で流れることができる高さに調整される請求項８又は９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記回転テーブルより上方の前記所定のプラズマ処理領域以外の前記処理容器内の領域では、前記プラズマ処理以外の基板処理を行う請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記基板処理は、前記基板上に成膜を行う成膜処理である請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記基板上に形成された膜の前記プラズマ処理による前記面内処理量は、膜厚分布により取得される請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】
前記基板上に形成された膜の前記プラズマ処理による前記面内処理量は、膜密度分布により取得される請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】
基板を収容してプラズマ処理するための処理容器と、
該処理容器内に設けられ、前記基板を回転方向に沿って載置可能な回転テーブルと、
該回転テーブルの回転方向に沿った所定領域に設けられ、前記回転テーブルより上方で天井面と側面とにより区画されたプラズマ処理領域と、
該プラズマ処理領域内の異なった領域に処理ガスを供給することが可能な複数のガスノズルと、
前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、を有するプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記複数のガスノズルは、前記基板の全体領域に前記処理ガスを供給可能な第１のガスノズルと、前記基板の前記回転テーブルの中心側の領域に前記処理ガスを供給可能な第２のガスノズルと、前記基板の前記回転テーブルの外周側の領域に前記処理ガスを供給可能な第３のガスノズルと、を含む請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記第１のガスノズルのガス吐出孔は、前記プラズマ処理領域の前記側面に対向しており、
前記第２及び第３のガスノズルのガス吐出孔は、前記プラズマ処理領域の前記天井面に対向している請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
基板を収容してプラズマ処理するための処理容器と、
該処理容器内に設けられ、前記基板を回転方向に沿って載置可能な回転テーブルと、
該回転テーブルの回転方向に沿った所定領域に設けられ、前記回転テーブルより上方で天井面と側面とにより区画されたプラズマ処理領域と、
該プラズマ処理領域内に処理ガスを供給することが可能なガスノズルと、
前記プラズマ処理領域より上方に設けられ、前記プラズマ処理領域の前記天井面付近で前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、
前記回転テーブルよりも下方に設けられた、前記処理容器内を排気するための排気口と、を有し、
前記天井面は、前記ガスノズルから供給された前記処理ガスが前記排気口からの吸引力に抗して前記天井面に沿って略均一な流速で流れることが可能な高さに設定されたプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記プラズマ処理領域の前記天井面の高さは、９０ｍｍ以上である請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記ガスノズルは、前記プラズマ処理領域内の異なった領域に処理ガスを供給することが可能な複数のガスノズルを含む請求項１９に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ）に対して、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法等の方法によって、各種成膜処理が施される。
【０００３】
近年、ＡＬＤ法を実施する成膜装置として、所謂回転テーブル式の成膜装置の研究開発が進められている。この成膜装置は、真空容器内に回転可能に配置され、複数のウエハが各々載置される、ウエハよりも僅かに大きい径を有する凹部が形成された回転テーブルを有する。そして、この回転テーブルの上方に区画される反応ガスＡの供給領域と、反応ガスＢの供給領域と、これらの供給領域を分離する分離領域とを有している。
【０００４】
また、回転テーブル式の成膜装置では、例えば特許文献１に示すような、プラズマ発生部が搭載されることがある。プラズマ発生部により生成したプラズマを利用して、基板上への各種（機能）膜の成膜、基板上に形成された炭素を含む膜の改質、基板上に形成された膜のエッチング等が実施される。
【０００５】
その他、ＡＬＤ法以外のエッチング装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等においても、エッチング、成膜、膜の改質等にプラズマ処理は利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１６１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のプラズマ処理では、プラズマ処理を行う際の面内の処理量の分布を制御する直接的で効果的なパラメータが無く、処理量分布との相関が必ずしも多いとは言えないガスの種類の変更、ガスの流量の変更、圧力の変更等のパラメータ調整を適宜行い、その結果を見るという間接的な調整方法しか存在しなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、プラズマ処理を行う膜等の被処理面の面内処理量を適切に調整することができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を適用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理方法は、所定のプラズマ処理領域内に処理ガスを供給し、プラズマ発生領域で前記処理ガスをプラズマ化して基板上に形成された膜にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記基板上に形成された膜の前記プラズマ処理による面内処理量の分布を取得する工程と、
取得した前記面内処理量の分布に基づいて、前記プラズマ処理の処理量を増加させたい領域に供給する前記処理ガスの流速が相対的に高くなるか、又は、前記プラズマ処理の処理量を減少させたい領域に供給する前記処理ガスの流速が相対的に低くなるように前記処理ガスの流速を調整する工程と、
流速が調整された前記処理ガスを前記所定のプラズマ処理領域内に供給し、前記基板上に形成された膜に前記プラズマ処理を施す工程と、を有する。
【００１０】
本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置は、基板を収容してプラズマ処理するための処理容器と、
該処理容器内に設けられ、前記基板を回転方向に沿って載置可能な回転テーブルと、
該回転テーブルの回転方向に沿った所定領域に設けられ、前記回転テーブルより上方で天井面と側面とにより区画されたプラズマ処理領域と、
該プラズマ処理領域内の異なった領域に処理ガスを供給することが可能な複数のガスノズルと、
前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プラズマ処理の面内処理量を適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】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３】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図である。
【図４】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５】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６】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７】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の回転テーブル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８】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平面図である。
【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１１】本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法のスリミング処理後に測定して得られたスリミング処理の面内処理量の分布の一例を示した図である。図１１（ａ）は、Ｘ方向における面内処理量の分布を示し、図１１（ｂ）は、Ｙ方向における面内処理量の分布を示した図である。
【図１２】回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を変化させたときの、プラズマ処理領域内の半径方向断面におけるプラズマ処理用ガスの流速分布の相違を示したシミュレーション図である。図１２（ａ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離が９０ｍｍの場合のプラズマ処理用ガスの流速分布を示した図である。図１２（ｂ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離が１０５ｍｍの場合のプラズマ処理用ガスの流速分布を示した図である。図１２（ｃ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離が１２０ｍｍの場合のプラズマ処理用ガスの流速分布を示した図である。図１２（ｄ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離が１３５ｍｍの場合のプラズマ処理用ガスの流速分布を示した図である。
【図１３】回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を変化させた場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した第１の図である。図１３（ａ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を９０ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した平面図である。図１３（ｂ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を９０ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した周方向における断面図である。図１３（ｃ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を１０５ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した平面図である。図１３（ｄ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を１０５ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した周方向に略沿った断面図である。
【図１４】回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を変化させた場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した第２の図である。図１４（ａ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を１２０ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した平面図である。図１４（ｂ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を１２０ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した周方向に略沿った断面図である。図１４（ｃ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を１３５ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した平面図である。図１４（ｄ）は、回転テーブルとプラズマ処理領域の天井面との間の距離を１３５ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した周方向に略沿った断面図である。
【図１５】プラズマ処理領域内に設けられた複数のプラズマ処理ガスノズルによるガス流量調整のシミュレーション結果を示した第１の図である。図１５（ａ）は、１００％のプラズマ処理用ガスをベースノズルから供給した場合のプラズマ処理ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した図である。図１５（ｂ）は、６０％のプラズマ処理用ガスをベースノズルから供給し、４０％のプラズマ処理用ガスを外側ノズルから供給した場合のプラズマ処理ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した図である。図１５（ｃ）は、６０％のプラズマ処理用ガスをベースノズルから供給し、４０％のプラズマ処理用ガスを軸側ノズルから供給した場合のプラズマ処理ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した図である。
【図１６】プラズマ処理領域内に設けられた複数のプラズマ処理ガスノズルによるガス流量調整のシミュレーション結果を示した第２の図である。図１６（ａ）は、１００％のプラズマ処理用ガスをベースノズルから供給した場合のプラズマ処理ガスの流速分布のシミュレーション結果を示した図である。図１６（ｂ）は、６０％のプラズマ処理用ガスをベースノズルから供給し、４０％のプラズマ処理用ガスを外側ノズルから供給した場合のプラズマ処理ガスの流速分布のシミュレーション結果を示した図である。図１６（ｃ）は、６０％のプラズマ処理用ガスをベースノズルから供給し、４０％のプラズマ処理用ガスを軸側ノズルから供給した場合のプラズマ処理ガスの流速分布のシミュレーション結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（プラズマ処理装置の構成）
図１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２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２では、説明の便宜上、天板１１の描画を省略している。
【００１５】
図１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回転テーブル２と、を備えている。
【００１６】
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容器である。真空容器１は、回転テーブル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。
【００１７】
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。
【００１８】
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に対して、鉛直軸周り、図２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。回転テーブル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。
【００１９】
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、回転テーブル２の下方領域に窒素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。
【００２０】
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を為している。
【００２１】
回転テーブル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、回転テーブル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、回転テーブル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の表面が回転テーブル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。
【００２２】
図２に示すように、回転テーブル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とが互いに離間して設けられる。第２の処理領域Ｐ２は、プラズマ処理領域であるので、以後、プラズマ処理領域Ｐ２と表してもよいこととする。また、回転テーブル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、回転テーブル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（回転テーブル２の回転方向の反対方向）に延びている。図２に示す例では、後述する搬送口１５から時計回り（回転テーブル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は、基板処理プロセスの種類等により必要に応じて使用されるガスノズルであり、必要に応じて設けられてよい。また、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５についても、プラズマ処理用ガスノズル３４、３５は、プラズマ処理の面内処理量の調整を処理ガスの供給において行う際に必要とされ、プラズマ処理領域における天板１の高さや、回転テーブル２の高さを変動させて面内処理量の調整を行う場合には必要とされない。よって、プラズマ処理用ガスノズル３４、３５も、必要に応じて設けるようにしてよい。
【００２３】
このように、本実施形態においては、プラズマ処理領域Ｐ２に複数のノズルを配置する例を示したが、各々の処理領域に１本のノズルを配置する構成であっても良い。例えば、プラズマ処理領域Ｐ２において、図２に示したように、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５を配置し、各々、アルゴンガス、酸素ガスを供給する構成であっても良いし、プラズマ処理用ガスノズル３３のみを配置し、アルゴンガス及び酸素ガスの混合ガスを供給する構成であっても良い。また、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５を総て設け、各々からアルゴンガス及び酸素ガスの混合ガスを供給する構成であってもよい。
【００２４】
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、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。さらに、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。
【００２５】
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。
【００２６】
これらのノズル３１〜３５、４１、４２の下面側（回転テーブル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形成されている。各ノズル３１〜３５、４１、４２の各々の下端縁と回転テーブル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。
【００２７】
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、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の下方領域は、ウエハＷ上の膜のスリミング（エッチング）処理又は改質処理を行うための第２の処理領域Ｐ２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とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものである。
【００２８】
図３に、本実施形態に係るプラズマ処理装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図を示す。なお、図３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。
【００２９】
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。
【００３０】
天井面４４を形成する凸状部４は、図２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、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、Ｌ字型に屈曲している。
【００３１】
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３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回転テーブル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、回転テーブル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回転テーブル２に向かって伸び出している。また、回転テーブル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。
【００３２】
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、プラズマ発生部８１が設けられている。
【００３３】
図４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５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６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。
【００３４】
プラズマ発生部８１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、プラズマ発生部８１は、平面視で回転テーブル２の径方向に伸びる帯状体領域を囲むように、且つ回転テーブル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。
【００３５】
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、このアンテナ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１及び図３などおける参照符号８６は、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である。
【００３６】
図４及び図５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。
【００３７】
開口部１１ａには、図４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。
【００３８】
また、環状部材８２は、図４に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ８２ａを有している。また、プラズマ発生部８１は、電動アクチュエータ等の図示しない駆動機構（昇降機構）により、昇降可能に形成されている。プラズマ発生部８１の昇降に対応して、ベローズ８２ａを伸縮させることで、プラズマ処理時における、プラズマ発生部８１（又はプラズマ発生領域Ｐ２の天井面４６）とウエハＷ（即ち、回転テーブル２）との間の距離、即ち、（以後、プラズマ生成空間の距離と呼ぶことがある）を変更可能に構成されている。なお、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、前述した電動アクチュエータ及びベローズ８２ａにより、例えば２０〜１２０ｍｍに可変可能に構成されている。
【００３９】
上述の記載においては、プラズマ発生部８１とウエハＷとの間の距離を、ベローズ８２ａを介したプラズマ発生部８１側の昇降によって調整する構成について説明した。しかしながら、本発明はこの点において限定されず、ウエハＷを載置する載置台（回転テーブル２）側の昇降によって、プラズマ発生部８１とウエハＷとの間の距離を変更する構成であっても良い。この場合、回転テーブル２の回転軸を構成する構成要素の一部に、鉛直方向に伸縮可能なベローズを配置し、ウエハＷの載置面（即ち、回転テーブル２のウエハの載置面）を昇降可能に構成することが好ましい。具体例としては、図１に示すように、真空容器１の底面部１４とケース体２０との間に、鉛直方向に伸縮可能なベローズ１６を配置し、図示しない昇降機構により、ウエハＷが載置された回転テーブル２を昇降させる。回転テーブル２の昇降に対応して、ベローズ１６を伸縮させることで、プラズマ発生部８１とウエハＷとの間の距離を変更可能に構成される。回転テーブル２の回転軸を構成する構成要素の一部にベローズを設けることで、ウエハＷの処理面を平行に保ったまま、プラズマ発生部８１とウエハＷとの間の距離を変更することができる。
【００４０】
筐体９０は、図６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。
【００４１】
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、回転テーブル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。
【００４２】
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５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。
【００４３】
図６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、回転テーブル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の下面及び回転テーブル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。
【００４４】
筐体９０の下方（第２の処理領域Ｐ２）側には、図４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。
【００４５】
図７は、回転テーブル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７に示されるように、プラズマ処理中には回転テーブル２が時計周りに回転するので、Ｎ２ガスがこの回転テーブル２の回転に連れられて回転テーブル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４及び図７に示すように、この隙間を向くように、即ち回転テーブル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７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。
【００４６】
図８は、プラズマ処理領域Ｐ２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８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、プラズマ発生用ガスノズル３３よりもやや上方に、プラズマ発生用ガスノズル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Ｐ２の回転テーブル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。
【００４７】
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であり、図７で説明したように、プラズマ処理領域Ｐ２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。
【００４８】
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。プラズマ処理領域Ｐ２内に供給されるプラズマ処理用ガスは、プラズマ発生部８１に近いプラズマ処理領域の最上部を通過することによりプラズマ化される。つまり、プラズマ発生部８１は、プラズマ処理領域Ｐ２の上方に設けられているため、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６付近を沿うように流れたプラズマ処理用ガスがプラズマ化し、プラズマ処理に寄与する。換言すれば、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６付近がプラズマ発生領域を形成しており、この領域を通過したプラズマ処理用ガスが適切にプラズマ化される。外側ノズル３４は、プラズマ処理後のウエハＷ上に形成された膜のプラズマ処理の処理量を取得し、外側の処理量が少ない傾向があるという結果であったときに、外側ノズル３４から供給されるプラズマ処理用ガスの流量を増加させ、外側のプラズマ処理用ガスの流速を高めるような処理を行う。プラズマ処理用ガスの流速が高くなれば、時間当たりのプラズマ化するプラズマ処理用ガスの量が増加するので、プラズマ処理が促進されることになる。よって、かかる観点から、外側ノズル３４のガス吐出孔３６（図示せず）は上側を向いてプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６と対向するように設けられ、供給されるプラズマ処理用ガスはプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６に向かうように構成されている。
【００４９】
軸側ノズル３５は、ウエハＷの回転テーブル２の軸側に近い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。よって、軸側ノズル３５の先端の中心領域Ｃに沿った部分のみガス吐出孔３６（図示せず）が形成されており、ウエハＷの中心側の領域にプラズマ処理用ガスを供給する構成となっている。軸側ノズル３５においても、ガス吐出孔３６は上側を向き、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６と対向する位置に設けられている。これにより、軸側ノズル３５から供給されたプラズマ処理用ガスは直ちにプラズマ発生領域に向かい、効率的にプラズマ化されることになる。プラズマ処理後のウエハＷ上の膜の面内処理分布を取得し、ウエハＷの軸側の領域のプラズマ処理が不足している場合には、軸側ノズル３５から供給されるプラズマ処理用ガスの流量を増加させ、プラズマ処理用ガスの流速を高めることにより、ウエハＷの軸側の領域のプラズマ処理を促進することができる。
【００５０】
このように、ベースノズル３３の他、外側ノズル３４及び軸側ノズル３５を設けたことにより、プラズマ処理用ガスの流速を領域毎に調整することができ、これによりウエハＷ上の膜の面内処理量を調整することができる。
【００５１】
なお、面内処理量の調整は、プラズマ処理の面内均一性を向上させるために行われるのが一般的であるが、領域毎に処理量に差を付けたい場合には、処理量を多くしたい領域のノズル３４、３５から供給されるプラズマ処理用ガスの流量を増加させ、その流速を高めればよいので、面内均一性の向上のみならず、種々の処理量の調整が可能である。
【００５２】
また、外側ノズル３４及び軸側ノズル３５の流量は相対的なものであるので、処理量を低下させたい方の領域に対応するプラズマ処理用ノズル３４、３５からの流量を低減させる調整も当然に可能である。
【００５３】
このように、領域別の流速調整用のプラズマ処理用ノズル３４、３５を設けたことにより、プラズマ処理の面内処理量の調整を容易かつ正確に行うことができる。また、図８においては、３本のプラズマ処理用ノズル３３〜３５を設けた例が示されているが、更に多くのプラズマ処理用ノズルを設置し、面内処理量の調整をもっときめ細かく、かつ正確に行うようにしてもよい。プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の数、形状、設置場所等は、用途に応じて種々変更することができる。
【００５４】
そして、このようなプラズマ処理ガスのプラズマ発生領域における流速は、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６の高さを変更することによっても調整可能である。以下、この調整方法について説明する。
【００５５】
図１及び図２に示すように、プラズマ処理領域Ｐ２には、排気口６２が設けられている。この排気口６２は、プラズマ処理領域Ｐ２内のプラズマ処理用ガスも当然に排気するが、排気口６２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６とが十分に離れていないと、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６に沿って流れるプラズマ処理用ガスが排気口６２に吸引され、プラズマ発生領域を通過することなく排気されてしまう、という現象が発生してしまう。図１及び図２に示されるように、排気口６２は、回転テーブル２及び真空容器１の外周側に設けられているため、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６が低いと、プラズマ処理領域Ｐ２の外周側を流れるプラズマ処理用ガスを吸引する。この場合には、プラズマ処理領域Ｐ２の外側の領域のプラズマ処理用ガスの流量が減少するので、外側の流速が低下してしまう。
【００５６】
よって、このような場合には、上述のプラズマ発生部８１の駆動機構を用い、プラズマ発生部８１を上昇させ、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６を上昇させて排気口６２との距離を増加させる。そうすると、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６に沿うように流れる外側のプラズマ処理用ガスが排気口６２からの吸引力の影響を受けなくなり、プラズマ処理領域Ｐ２の内側の領域の天井面４６に沿って流れるプラズマ処理用ガスと同程度の流速を実現でき、プラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【００５７】
このように、プラズマ処理用ガスの流速の調整は、複数のプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の調整のみならず、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６の高さを調整することによっても可能である。
【００５８】
なお、上述のように、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離の調整は、回転テーブル２の高さを調整することによっても可能であるので、回転テーブル２側を調整するようにしてもよい。
【００５９】
また、排気口６２にプラズマ処理領域Ｐ２の外側領域の天井面４６付近を流れるプラズマ処理用ガスが吸引されないような高さの設定は、プラズマ処理装置を製造する際に予め設定しておくことも可能である。よって、プラズマ処理ガスの流速による調整は、実際のプロセス実施時のみならず、設計段階に行い、面内均一性の高いプラズマ処理装置を構成してもよい。
【００６０】
更に、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５による調整と、プラズマ処理領域Ｐ２の高さによる調整又は設定は、互いに組み合わせることが可能であるので、両方の機能を搭載し、柔軟に面内処理量を調整できるプラズマ処理装置に構成してもよい。
【００６１】
次に、プラズマ発生部８１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４及び図５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。
【００６２】
図９に本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の平面図を示し、図１０に本実施形態に係る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を示す。
【００６３】
回転テーブル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側及び回転テーブル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。
【００６４】
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１０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。
【００６５】
スリット９７は、図９及び図１０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２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。
【００６６】
図５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部８１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、プラズマ発生部８１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（回転テーブル２上のウエハＷ）を覆うように配置されている。
【００６７】
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。
【００６８】
回転テーブル２の外周側において、回転テーブル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。
【００６９】
本明細書においては、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、回転テーブル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よりも回転テーブル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。
【００７０】
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。
【００７１】
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に対して回転テーブル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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、回転テーブル２の中央部を支持するコア部２１は、回転テーブル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。
【００７４】
回転テーブル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、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における参照符号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であり、参照符号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、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。
【００７５】
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。そして、搬送アーム１０が真空容器１に対して進退する領域における天板１１の上方には、ウエハＷの周縁部を検知するためのカメラユニット１０ａが設けられている。このカメラユニット１０ａは、ウエハＷの周縁部を撮像することにより、例えば搬送アーム１０上にウエハＷの有無や、回転テーブル２に載置されたウエハＷの位置ずれや、搬送アーム１０上のウエハＷの位置ずれを検知するために使用される。カメラユニット１０ａは、ウエハＷの直径寸法に対応する程度の幅広い視野を有するように構成されている。
【００７６】
回転テーブル２の凹部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。そのため、回転テーブル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。
【００７７】
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。
【００７８】
（プラズマ処理方法）
次に、本発明の実施形態に係プラズマ処理方法について説明する。本実施形態に係るプラズマ処理用法は、上述のＡＬＤ法によるプラズマ処理装置のみならず、エッチング装置や他の種類の成膜装置にも適用可能であるが、説明の容易のため、上述のプラズマ処理装置を用いて本実施形態に係るプラズマ処理方法を実施する例について説明する。
【００７９】
本実施形態に係るプラズマ処理方法は、
プロセス１．ウエハＷ上に形成されたカーボンを含む膜にスリミング処理を施すプロセス（スリミング工程）、
プロセス２．ウエハＷ上にＡＬＤ法により成膜処理及び得られた膜の改質処理を施すプロセス（成膜工程及び改質工程）、
等に適用可能である。しかしながら、プロセス条件（ガス種、ガス流量、回転テーブルの回転速度、プラズマ発生部と回転テーブルとの間の距離、圧力、高周波出力、温度）を変更することで、他の基板処理プロセスに適用しても良い。
【００８０】
本実施形態においては、炭素（カーボン）パターンを含む膜（例えばレジストパターン）が予め形成されたウエハＷに対して、プロセス１のスリミング工程、続いてプロセス２の成膜工程及び改質工程を連続的に実施するプラズマ処理方法について、説明する。なお、このウエハＷには、成膜処理やスリミング処理を用いて形成された他の電気配線構造が形成されていても良い。
【００８１】
近年の半導体デバイスの高集積化に伴って、製造プロセスに要求される配線や分離幅は微細化されてきている。一般的に、微細パターンは、カーボンを含むフォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングのマスクに用いて下地の各種薄膜をエッチングすることで形成される。したがって、微細パターンを形成するためにはフォトリソグラフィ技術が重要であるが、近年の半導体デバイスの微細化は、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下を要求するまでに至っている。そのため、プロセス１では、リソグラフィ技術後の寸法補正技術として、レジストパターンのスリミングを実施する。
【００８２】
また、レジストパターン上へのシリコン酸化膜等の成膜プロセスを、ＳＷＴ（サイドウォールトランスファープロセス）、ＬＬＥ（リソグラフィーリソグラフィーエッチング）等のプロセスと組み合わせる微細パターンの形成方法が、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下の微細パターンを形成する技術として注目されている。そこで本実施形態においては、プロセス２において、プロセス１のスリミング処理後のレジストパターン上に、例えばシリコン酸化膜等を、同一チャンバ内での連続処理（Ｉｎ  ｓｉｔｕ処理）によって成膜する。
【００８３】
なお、上記においては、本実施形態に係るプラズマ処理方法を、上記のスリミング処理、及び成膜処理（及び改質処理）に適用する例について説明するが、前述した通り、本発明はこの点において限定されず、他のプラズマ処理方法に適用する構成であっても良い。
【００８４】
次に、プロセス１及びプロセス２を実施する際の、具体的な工程例について、基板の搬送から説明する。
【００８５】
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、回転テーブル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を介して回転テーブル２上に載置する。
【００８６】
［プロセス１：スリミング（エッチング）工程］
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、回転テーブル２を回転させながら、ヒータユニット７によりウエハＷを所定の温度へと加熱する。
【００８７】
続いて、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を所定の距離に設定する。そして、第１の処理ガスノズル３１からの処理ガスの供給を遮断した状態で、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５から、所定の流量でプラズマ処理用ガス（例えば、アルゴンガス及び酸素ガス）を供給する。
【００８８】
そして、圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力に調整する。また、プラズマ発生部８１では、アンテナ８３に対して、所定の出力の高周波電力を供給する。
【００８９】
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。
【００９０】
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置は、スリット９７の長さ方向における一端側及び他端側に導電路９７ａが設けられると共に、アンテナ８３の側方側に垂直面９５ｂを有する。そのため、スリット９７の長さ方向における一端側及び他端側から回り込んでウエハＷ側に向かおうとする電界についても遮断される。
【００９１】
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。
【００９２】
一方、ウエハＷの表面には、カーボンを含む下地膜が予め形成されている。そのため、プラズマ内の活性種（イオン、ラジカル）によって、このカーボンを含む下地膜が、所定量プラズマエッチングされる。
【００９３】
本実施形態に係るスリミング処理時のスリミング特性は、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離、プラズマ処理用ガスの種類、プラズマ処理用ガスの流量、真空容器１内の圧力、高周波電源の出力、ウエハＷの温度、回転テーブル２の回転速度等に依存する。
【００９４】
このように、まず、通常のスリミング処理を実施し、処理後のウエハＷの面内処理量の分布を取得する。
【００９５】
図１１は、スリミング処理後に測定して得られたスリミング処理の面内処理量の分布の一例を示した図である。図１１（ａ）は、Ｘ方向における面内処理量の分布を示し、図１１（ｂ）は、Ｙ方向における面内処理量の分布を示した図である。なお、Ｘ方向とは、回転テーブル２の回転方向に沿った方向（周方向）であり、Ｙ方向とは、回転テーブル２の回転方向に略垂直な方向（径方向）である。図１１（ａ）、（ｂ）において、横軸はウエハＷ面内の座標、縦軸はエッチング量を示している。
【００９６】
図１１（ｂ）に示されるように、Ｙ方向の１００〜３００ｍｍの間において、０〜１００ｍｍの間と比較して、エッチング量が低下していることが分かる。これは、ウエハＷの外周側のスリミング量が少ないことを意味している。
【００９７】
このような場合には、上述のように、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５のうち、外側ノズル３５の流量を増加させるか、プラズマ発生部８１を上昇させ、プラズマ処理領域Ｐ２の天井面を高くすることにより、外側のプラズマ処理用ガスの流速を高くすることができる。このような調整を行うことにより、プラズマ処理の面内処理量を均一にすることができ、エッチング量を均一にすることができる。
【００９８】
図１２は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を変化させたときの、プラズマ処理領域Ｐ２内の半径方向断面におけるプラズマ処理用ガスの流速分布の相違を示したシミュレーション図である。
【００９９】
図１２（ａ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離が９０ｍｍの場合のプラズマ処理用ガスの流速分布を示した図である。図１２（ａ）において、プラズマ処理用ガスの流速分布が、０〜２０ｓｌｍの範囲で、４ｓｌｍ単位で示されている。図１２（ａ）中、右側が外側領域であり、左側が中心（軸）側領域である。なお、これらの点は、図１２（ｂ）〜（ｄ）でも同様である。
【０１００】
図１２（ａ）において、プラズマ発生領域であるプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６付近に着目すると、中心側の領域では４〜８ｓｌｍ（standard liter/min）の流速（流量）となっているが、真中から外周側の領域では、０〜４ｓｌｍとなり、外周側の流速が低くなっている。
【０１０１】
図１２（ｂ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離が１０５ｍｍの場合のプラズマ処理用ガスの流速分布を示した図である。図１２（ｂ）に示されるように、中心側の領域の流速が４〜８ｓｌｍ、それよりも外側の領域が０〜４ｓｌｍであり、やはり外側領域の流速が中心側の領域よりも低くなっている。
【０１０２】
図１２（ｃ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離が１２０ｍｍの場合のプラズマ処理用ガスの流速分布を示した図である。図１２（ｃ）に示されるように、外周部の流速が増大し、中心側で８〜１２ｓｌｍ、外周側で４〜８ｓｌｍ程度の流速となり、全体で流速が均一化されている。なお、流速の差は、絶対値の差よりも、流量比の差で判断するのが適切である。よって、プラズマ処理の対象となる面内で、流速が０〜４ｓｌｍの領域が生じているのは好ましくない状態と言える。従って、図１２（ｂ）よりも、図１２（ｃ）の方が流速は均一化されていると言える。図１２（ｃ）のような流速分布であれば、ウエハＷ上の膜に、全領域に亘ってほぼ均一にプラズマ処理を施すことができる。
【０１０３】
図１２（ｄ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離が１３５ｍｍの場合のプラズマ処理用ガスの流速分布を示した図である。図１２（ｄ）においては、中心側の領域の流速が８〜１２ｓｌｍ、外側の領域も４〜８ｓｌｍの範囲に収まっており、図１２（ｃ）よりも更に全体として均一な流速を示している。よって、図１２（ｄ）のような流速分布であれば、図１２（ｃ）の場合と同様、面内処理量が均一なプラズマ処理を行うことができる。
【０１０４】
これらのシミュレーション結果は、上述の本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いた場合を対象として行っている。よって、このシミュレーション結果をそのまま適用することができ、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離のみでプラズマ処理用ガスの流速の調整を行う場合には、その距離を１２０ｍｍ以上とすれば均一な面内処理が可能であることが分かる。
【０１０５】
つまり、図１１に示したような面内処理量分布が取得された場合には、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間隔を１２０ｍｍとする変更調整を行えば、外周側のエッチング量を増加させることができ、プラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【０１０６】
図１３は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を変化させた場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した第１の図である。
【０１０７】
なお、このシミュレーションは、真空容器１内の圧力が２Ｔｏｒｒ、ヒータユニット７による加熱温度が８５℃、回転テーブル２の回転速度が１２０ｒｐｍ、プラズマ処理領域Ｐ２に供給されるＡｒガスの流量が１５ｓｌｍ、Ｏ２ガスの流量が０．５ｓｌｍである。
【０１０８】
図１３（ａ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を９０ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した平面図である。図１３（ｂ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を９０ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した周方向に略沿った断面図である。
【０１０９】
図１３（ａ）において、平面方向におけるプラズマ処理用ガスノズル３３から供給されたプラズマ処理用ガスの流跡線が示されている。プラズマ処理領域Ｐ２の下流側に排気口６２が設けられ、プラズマ処理用ガスノズル３３から供給されたプラズマ処理用ガスは、排気口６２に吸引されていることが分かる。
【０１１０】
図１３（ｂ）において、鉛直方向におけるプラズマ処理用ガスノズル３３から供給されたプラズマ処理用ガスの流跡線が示されている。プラズマ処理用ガスノズル３３から供給されたプラズマ処理用ガスは、最初はプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６に沿うように流れているが、真中付近で排気口６２に引っ張られ、下方に向かって流れていることが示されている。
【０１１１】
図１３（ｃ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を１０５ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した平面図である。図１３（ｄ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を１０５ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した周方向に略沿った断面図である。
【０１１２】
図１３（ｃ）に示される平面的なプラズマ処理用ガスの流跡線は図１３（ａ）と大きな差は無い。一方、図１３（ｄ）に示される鉛直方向におけるプラズマ処理用ガスの流跡線は、図１３（ｂ）の場合よりもプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６に沿って流れる範囲が拡大し、真中よりもやや左の地点で排気口６２の方に引っ張られるような結果が示されている。
【０１１３】
図１４は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を変化させた場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した第２の図である。図１４におけるシミュレーション条件は、図１３と同様である。
【０１１４】
図１４（ａ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を１２０ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した平面図である。図１４（ｂ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を１２０ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した周方向に略沿った断面図である。
【０１１５】
図１４（ａ）に示される平面的なプラズマ処理用ガスの流跡線は図１３（ａ）、（ｃ）と大きな差は無い。一方、図１４（ｂ）に示される鉛直方向におけるプラズマ処理用ガスの流跡線は、図１３（ｄ）の場合よりも更にプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６に沿って流れる範囲が拡大し、右端から約６０％程度以上の範囲をカバーしている。
【０１１６】
図１４（ｃ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を１３５ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した平面図である。図１４（ｄ）は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を１３５ｍｍとした場合のプラズマ処理用ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した周方向に略沿った断面図である。
【０１１７】
図１４（ｃ）に示される平面的なプラズマ処理用ガスの流跡線は図１３（ａ）、（ｃ）、図１４（ａ）と大きな差は無い。一方、図１４（ｄ）に示される鉛直方向におけるプラズマ処理用ガスの流跡線は、図１４（ｂ）の場合よりも少しプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６に沿って流れる範囲が拡大し、右端から約６５％程度以上の範囲をカバーしている。
【０１１８】
このように、図１３及び図１４に示されるように、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間隔を広げることにより、排気口６２からの吸引力のプラズマ処理用ガスの流れへの影響を弱め、プラズマ発生領域を通過するプラズマ処理ガスの範囲を拡大し、プラズマ処理を促進できることが分かる。
【０１１９】
図１５は、プラズマ処理領域Ｐ２内に設けられた複数のプラズマ処理ガスノズル３３〜３５によるガス流量調整のシミュレーション結果を示した第１の図である。
【０１２０】
図１５（ａ）は、１００％のプラズマ処理用ガスをベースノズル３３から供給した場合のプラズマ処理ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した図である。図１５（ａ）において、ベースノズル３３付近で色が濃くなっている領域が、プラズマ処理用ガスの流速及び流量が大きくなっている領域である。この点は、図１５（ｂ）、（ｃ）においても同様である。図１５（ａ）に示されるように、ベースノズル３３の全体からプラズマ処理用ガスが供給され、排気口６２の方に向かって流れている。
【０１２１】
図１５（ｂ）は、６０％のプラズマ処理用ガスをベースノズル３３から供給し、４０％のプラズマ処理用ガスを外側ノズル３４から供給した場合のプラズマ処理ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した図である。図１５（ｂ）に示されるように、外側ノズル３４からプラズマ処理用ガスを供給したことにより、外側に色の濃い領域が存在し、図１５（ａ）と比較して、外側の領域の流速及び流量が増大していることが分かる。
【０１２２】
図１５（ｃ）は、６０％のプラズマ処理用ガスをベースノズル３３から供給し、４０％のプラズマ処理用ガスを軸側ノズル３５から供給した場合のプラズマ処理ガスの流跡線のシミュレーション結果を示した図である。図１５（ｃ）に示されるように、軸側ノズル３５からプラズマ処理用ガスを供給したことにより、中心（軸）側に色の濃い領域が存在し、図１５（ａ）と比較して、中心（軸）側の領域の流速及び流量が増大していることが分かる。
【０１２３】
図１５から、外側ノズル３４及び軸側ノズル３５をベースノズル３３に追加して設けたことにより、外側と軸側の流量を増大させる調整が可能となっていることが分かる。
【０１２４】
図１６は、プラズマ処理領域Ｐ２内に設けられた複数のプラズマ処理ガスノズル３３〜３５によるガス流量調整のシミュレーション結果を示した第２の図である。
【０１２５】
図１６（ａ）は、１００％のプラズマ処理用ガスをベースノズル３３から供給した場合のプラズマ処理ガスの流速分布のシミュレーション結果を示した図である。図１６（ａ）に示されるように、回転テーブル２の半径の全域に亘り、同じような流速となっている。
【０１２６】
図１６（ｂ）は、６０％のプラズマ処理用ガスをベースノズル３３から供給し、４０％のプラズマ処理用ガスを外側ノズル３４から供給した場合のプラズマ処理ガスの流速分布のシミュレーション結果を示した図である。図１６（ｂ）に示されるように、外側ノズル３４からプラズマ処理用ガスを供給したことにより、外側の領域の流速が相対的に高くなっていることが分かる。
【０１２７】
図１６（ｃ）は、６０％のプラズマ処理用ガスをベースノズル３３から供給し、４０％のプラズマ処理用ガスを軸側ノズル３５から供給した場合のプラズマ処理ガスの流速分布のシミュレーション結果を示した図である。図１６（ｃ）に示されるように、軸側ノズル３５からプラズマ処理用ガスを供給したことにより、中心（軸）側の領域の流速が相対的に高くなっていることが分かる。
【０１２８】
図１６から、外側ノズル３４及び軸側ノズル３５をベースノズル３３に追加して設けたことにより、外側と軸側の流速を相対的に高くする調整が可能となっていることが分かる。
【０１２９】
このように、外側ノズル３４及び軸側ノズル３５をベースノズル３３に追加して設けたことにより、外側又は軸側の流速を相対的に高くすることができる。よって、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離だけでなく、複数のプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５により、面内のプラズマ処理量の分布を調整することが可能である。図１２〜図１４において、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離が９０ｍｍ、１０５ｍｍの場合には面内均一性が不十分であるシミュレーション結果を示したが、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離が９０ｍｍ、１０５ｍｍの場合であっても、外側ノズル３５からの流量を増大させ、外周側のプラズマ処理ガスの流速を相対的に高くすれば、十分な面内均一性を得ることが可能である。よって、設計段階では、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離を９０ｍｍとし、実際のプロセスに応じた調整は、複数のプラズマ処理ガスノズル３３〜３５を用いて行う、という対応も可能である。
【０１３０】
従って、本実施形態に係るプラズマ処理装置は、回転テーブル２とプラズマ処理領域Ｐ２の天井面４６との間の距離が９０ｍｍ以上であればよい。
【０１３１】
また、プラズマ発生部８１の上下動又は回転テーブル２の上下動によるプラズマ処理用ガスの流速の調整も当然に可能であり、これらのいずれの機構を採用するかは、用途等に応じて任意に選択可能である。プラズマ発生部８１の上下動の駆動機構を備えた場合には、上述のように、天板１１の開口部１１ａと筐体９０のフランジ部９０ａとの間に、鉛直方向に伸縮可能なベローズ８２ａを有する環状部材８２を有する。そのため、プラズマ処理領域Ｐ２内を気密に制御した状態で、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を所望の距離に制御することができる。別の言い方をすると、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離の変更に伴う、周辺ガスの処理領域Ｐ２への侵入を、環状部材８２と筐体９０とによって防止することができる。
【０１３２】
プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、限定されないが、例えば２０〜１２０ｍｍとすることができる。しかしながら、スリミング工程においては、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、長くすることが好ましい。プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を長くした場合、ウエハＷに供給される活性種のうちイオン成分のほとんどは、ウエハＷに到達する前に消滅するため、ラジカル成分が主体となってウエハＷが処理される。カーボンを含む膜は、ラジカル成分によってエッチングされ易い膜であるため、高周波電源の出力を、制御容易な低出力にした場合であっても、十分なエッチングレートを確保することができる。即ち、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を長くすることにより、エッチング均一性、等方向エッチングの確保、エッチング量の制御といったプラズマエッチング制御性を向上させることができる。
【０１３３】
プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、実際のプラズマ処理を行ったウエハＷの面内処理分布に基づいて行うことが好ましいが、予めそれらのデータが確立している場合には、レシピ中で変更する構成であっても良い。
【０１３４】
プラズマ処理用ガスの種類としては、限定されないが、例えばＡｒガス等の希ガスと、Ｏ２ガス、Ｏ３ガス、Ｈ２Ｏガス、Ｈ２ガス、ＮＨ３ガス等の酸素又は水素含有ガスと、の混合ガス等を使用することができる。この際、プラズマ処理用ガスの流量としては、限定されないが、例えば希ガスの流量を１０００ｓｃｃｍ〜２００００ｓｃｃｍ（一例として１５０００ｓｃｃｍ）程度、酸素含有ガスの流量を１００ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍ（一例として５００ｓｃｃｍ）程度とすることができる。真空容器１内の圧力としては、限定されないが、例えば０．５Ｔｏｒｒ〜４Ｔｏｒｒ（一例として１．８Ｔｏｒｒ）程度とすることができる。高周波電源の出力としては、限定されないが、例えば５００Ｗ〜５０００Ｗ（一例として１０００Ｗ〜１６００Ｗ）程度とすることができる。ウエハＷの温度としては、限定されないが、例えば４０℃〜１２０℃（一例として８５℃）程度とすることができる。回転テーブル２の回転速度としては、限定されないが、例えば１０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ（一例として１８０ｒｐｍ）程度とすることができる。
【０１３５】
プラズマ処理ガスの流速を調整後、スリミング工程を再開することにより、面内均一性に優れたスリミング工程を実施することができる。
【０１３６】
［プロセス２：成膜工程及び改質工程］
本実施形態のプラズマ処理方法は、所定の量エッチングしたカーボンパターンを有するウエハＷに対して、ＡＬＤ法による成膜処理を実施する場合にも適用することができる。
【０１３７】
このＡＬＤ法による成膜特性についても、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離、プラズマ処理用ガスの種類、プラズマ処理用ガスの流量、真空容器１内の圧力、高周波電源の出力、ウエハＷの温度、回転テーブル２の回転速度等を変更することにより、所望の特性を得ることができる。本実施形態のプラズマ処理方法を用いたＡＬＤ法による成膜方法の一例について、説明する。
【０１３８】
先ず、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。
【０１３９】
続いて、第１の処理ガスノズル３１から後述するＳｉ含有ガス又は金属含有ガス等の第１の処理ガスを、所定の流量で吐出すると共に、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５から、所定の流量で後述する酸化ガス又は窒化ガスを含むプラズマ処理用ガスを供給する。
【０１４０】
そして、圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力に調整する。また、プラズマ発生部８１では、アンテナ８３に対して、所定の出力の高周波電力を印加する。
【０１４１】
ウエハＷの表面では、回転テーブル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含有ガス又は金属含有ガスが、プラズマ処理用ガスのプラズマによって酸化又は窒化される。これにより、薄膜成分である酸化膜又は窒化膜の分子層が１層又は複数層形成されて反応生成物が形成される。
【０１４２】
プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、限定されないが、例えば２０〜１２０ｍｍとすることができる。しかしながら、成膜工程の初期においては、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、長く、例えば１２０ｍｍとすることが好ましい。また、この際、高周波電源の出力を比較的低出力、例えば１０００Ｗとすることが好ましい。成膜工程の初期においては、活性種のウエハへの影響が大きいため、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を長くすることが好ましい。なお、この「成膜工程の初期」とは、処理するウエハＷに形成されている電気配線構造や、成膜ガスの種類等に依存するが、例えば成膜する膜が２ｍｍ程度の膜厚となるまでとすることができる。
【０１４３】
一方、ウエハＷ上に一定量、例えば２ｍｍ程度の膜が成膜された後は、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を短く、例えば３０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、この際、高周波電源の出力を比較的高出力、例えば３０００Ｗとすることが好ましい。
【０１４４】
ウエハＷ上に一定量の膜厚の膜が成膜した後に、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を短くすることが好ましい理由について、説明する。一般的に、ＡＬＤ法によって形成される薄膜中には、例えば第１の処理ガス中に含まれる残留基などによって、塩素や有機物等の不純物が含まれている場合がある。しかしながら、本実施形態に係る成膜方法においては、所定の膜厚の成膜後に、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を短くする。これにより、プラズマ内のイオン効果によって得られる膜が改質処理される。具体的には、例えばプラズマがウエハＷの表面にイオンが衝突することにより、例えば薄膜から不純物がＨＣｌや有機ガス等として放出される。また、薄膜内の元素が再配列されることにより、薄膜の緻密化（高密度化）される。
【０１４５】
本実施形態においては、回転テーブル２の回転を続けることにより、ウエハＷ表面への処理ガスの吸着、ウエハＷ表面に吸着した処理ガス成分の酸化又は窒化、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、回転テーブル２の回転よって、多数回に亘って行われる。
【０１４６】
なお、本実施形態に係るプラズマ処理装置における処理領域Ｐ１、Ｐ２の間には、回転テーブル２の周方向両側に分離領域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。
【０１４７】
本実施形態における第１の処理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］、ＤＣＳ［ジクロロシラン］、ＨＣＤ［ヘキサクロロジシラン］等のシリコン含有ガスや、ＴｉＣｌ４［四塩化チタン］、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、ＴＭＡ［トリメチルアルミニウム］、ＴＥＭＡＺ［テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム］、ＴＥＭＨＦ［テトラキスエチルメチルアミノハフニウム］、Ｓｒ(ＴＨＤ)２［ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト］等の金属含有ガスを使用しても良い。
【０１４８】
プラズマ処理用ガスとしては、プラズマの利用用途等に応じて適宜選択することができるが、例えば主にプラズマ発生のためのＡｒガスと、得られる膜に対する処理内容（例えば、プラズマエッチング（スリミング）、プラズマによる膜質改善）に応じた、酸素含有ガス（例えばＯ２ガス、Ｏ３ガス、Ｈ２Ｏガス）及び／又は水素含有ガス（Ｈ２ガス、ＮＨ３ガス）との混合ガス等が挙げられる。
【０１４９】
分離ガスとしては、例えばＮ２ガス等が挙げられる。
【０１５０】
成膜工程における第１の処理ガスの流量は、限定されないが、例えば５０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍとすることができる。
【０１５１】
プラズマ処理用ガスに含まれる酸素含有ガスの流量は、限定されないが、例えば５００ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍ（一例として５００ｓｃｃｍ）程度とすることができる
真空容器１内の圧力は、限定されないが、例えば０．５Ｔｏｒｒ〜４Ｔｏｒｒ（一例として１．８Ｔｏｒｒ）程度とすることができる。
【０１５２】
ウエハＷの温度は、限定されないが、例えば４０℃〜２００℃程度とすることができる。
【０１５３】
回転テーブル２の回転速度は、限定されないが、例えば６０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ程度とすることができる。
【０１５４】
このような処理を行い、成膜を行った後、ウエハＷ上の膜の密度分布を取得する。ウエハＷ上の膜の密度分布は、例えば、ウエットエッチングを行い、面内でのエッチング量の分布を計測することにより、取得できる。つまり、膜密度が高い場合にはエッチングレートが小さく、膜密度が低い場合にはエッチングレートが高くなる。膜質向上のプラズマ処理を行うことにより、膜は緻密化され、密度が高くなる筈であるから、膜の密度分布を取得することにより、プラズマ処理の面内処理量を取得できる。
【０１５５】
面内処理量を取得した後は、今まで説明したのと同様の方法で、プラズマ処理用ガスの流速を調整して所望の面内処理量が得られるようにする。調整後、成膜工程及び膜質改善工程を実施することにより、膜のプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【０１５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態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】
【０１５７】
１  真空容器
２  回転テーブル
１１  天板
１２  容器本体
２２  回転軸
２３  駆動部
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
４４〜４６  天井面
６１、６２    排気口
８１  プラズマ発生部
８２  環状部材
８２ａ  ベローズ
８３  アンテナ
８４  整合器
８５  高周波電源
９０  筐体
９１  押圧部材
９２  突起部
９４  絶縁板
９５  ファラデーシールド
９６  支持部
９７  スリット
９８  開口部
９９  枠状体
Ｐ１  第１の処理領域
Ｐ２  第２の処理領域（プラズマ処理領域）
Ｗ  ウエハ
【図１】
2015220293.tif 000003
【図２】
2015220293.tif 000004
【図３】
2015220293.tif 000005
【図４】
2015220293.tif 000006
【図５】
2015220293.tif 000007
【図６】
2015220293.tif 000008
【図７】
2015220293.tif 000009
【図８】
2015220293.tif 000010
【図９】
2015220293.tif 000011
【図１０】
2015220293.tif 000012
【図１１】
2015220293.tif 000013
【図１２】
2015220293.tif 000014
【図１３】
2015220293.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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