(57)【要約】【課題】プラズマエンハンスドＡＬＤ装置において、パージ時間や清掃頻度を低減することで、ウェハ処理の生産性を向上させる。【解決手段】ウェハＷに対して原料ガスを供給し、その後ウェハＷに対してプラズマを照射して成膜処理を行うプラズマ処理装置１は、ウェハＷを載置するサセプタ１１を気密に収容する処理容器１０と、処理容器１０にマイクロ波プラズマを生成するマイクロ波プラズマ源２０と、サセプタ１１上のウェハＷの表面に原料ガスを供給する原料ガス供給口を下面に備えた原料ガスノズル３３と、ウェハＷと原料ガスノズル３３を相対的に水平方向に移動させる移動機構１３と、を有し、原料ガスノズル３３は、ウェハＷの上面と上下方向に所定の距離離間して設けられ、且つ原料ガスノズル３０の下面とウェハＷの上面との間から原料ガスが漏洩することを防止する、漏洩防止機構を備えている。【選択図】図１
2015221930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して原料ガスを供給し、その後基板に対してプラズマを照射して成膜処理を行う基板処理装置であって、
基板を載置する載置台を気密に収容する処理容器と、
前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ源と、
前記載置台上の基板の表面に原料ガスを供給する原料ガス供給口を下面に備えた原料ガスノズルと、
前記基板と前記原料ガスノズルを相対的に水平方向に移動させる移動機構と、を有し、
前記原料ガスノズルは、
前記基板の上面と上下方向に所定の距離離間して設けられ、
且つ前記原料ガスノズルの下面と前記基板の上面との間から前記原料ガスが漏洩することを防止する、漏洩防止機構を備えていることを特徴とする、基板処理装置。
【請求項２】
前記原料ガスノズルの前記基板と対向する面は、平面視において前記基板の面積よりも小さな面積を有することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記原料ガス供給口は、前記原料ガスノズル下面の中央部に設けられ、
前記漏洩防止機構は、前記原料ガスノズル下面であって、前記原料ガス供給口の外周部に設けられた排気口であることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記漏洩防止機構は、前記原料ガスノズルの外周から前記基板に向けて下方向に延伸する仕切板をさらに有することを特徴とする、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記原料ガスノズルの下面であって、前記排気口と前記仕切板との間には、希ガスを供給する希ガス供給口が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に成膜処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスなどの製造プロセスにおいては、基板としての半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）に対してイオン注入処理、エッチング処理、成膜処理などの各種処理が行われる。ウェハに対して成膜を行う手法としては、いわゆるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と呼ばれる処理が用いられることがある。ＡＬＤ処理では、例えば真空に排気された処理容器内に原料ガスを供給し、ウェハ表面に原料ガスを吸着させる。その後、ウェハを熱処理して吸着した原料ガスをウェハ表面に定着させて成膜を行う。そのため、例えば凹凸状のパターンを有するウェハであっても、その全面に均一な膜厚で成膜を行うことができる。
【０００３】
ところで、ＡＬＤ処理により成膜を行うにあたっては、例えば６００℃程度の高温でウェハを熱処理する必要がある。そうすると、ウェハのサーマルバジェット（熱履歴）が大きくなってしまうが、半導体の微細化に伴い浅接合化が進んでいるため、サーマルバジェットは小さくすることが求められる。そこで近年、熱処理に代えて、原料ガスを表面吸着させたウェハに対してマイクロ波プラズマ照射することで、原料ガスをウェハ表面に定着させて成膜を行う、いわゆるプラズマエンハンスドＡＬＤが採用されている。このような、ウェハ表面へのガス吸着とプラズマ処理を同一の処理容器内で行う処理装置が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示される装置は、例えば図１２に示すように、処理容器２００内に設けられた載置台２０１に対向して設けられたマイクロ波照射部２０２と、処理容器２００内に原料ガスを供給するガス導入部２０３を有している。そして、処理容器２００内に原料ガスを供給し、載置台２０１上に載置されたウェハＷに原料ガスを表面吸着させた後に、処理容器２００内にプラズマ生成用のガスを供給すると共にマイクロ波照射部２０２から誘電体窓２０４を介してマイクロ波を照射し、処理容器２００内にプラズマを生成する。そうすると、ウェハＷ上に吸着した原料ガスがウェハＷ表面で表面反応して成膜すると共に改質処理されるため、高品質な膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、プラズマエンハンスドＡＬＤ装置においては、原料ガスのウェハ表面への吸着と、プラズマ照射を交互に繰り返し、原子層ごとに成膜制御を行うことで膜厚の精密な制御が行われる。
【０００７】
かかる場合、プラズマ照射の際に処理容器２００内に未吸着の原料ガスが残存していると、当該未吸着の原料ガスがウェハＷ上に堆積してしまうため、原子層レベルでの膜厚制御ができなくなる。そのため、プラズマ照射の前に処理容器２００内から未吸着の原料ガスを十分にパージ（排気）する必要がある。しかしながら、パージに時間を費やすと、結果としてウェハ処理のスループットが低下してしまうという問題が生じる。
【０００８】
また、ＡＬＤ処理においては、原料ガスがウェハＷのみならず、処理容器２００の内面などにも吸着してしまう。そして、その状態でプラズマ処理を行うと、処理容器２００内に吸着した原料ガスによりウェハＷ以外の箇所にも成膜されてしまう。そうすると、例えばＡＬＤ処理により金属膜を成膜する場合、誘電体窓２０４の表面にも金属膜が成膜されると、誘電体窓２０４から照射されるマイクロ波が金属膜により遮蔽されてしまう。その結果、処理容器２００内にプラズマを生成できなくなるという問題も生じる。したがって、ＡＬＤ処理により、特に金属膜を成膜する場合、処理容器２００内を定期的に清掃する必要があった。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、プラズマエンハンスドＡＬＤ装置において、パージ時間や清掃頻度を低減することで、ウェハ処理の生産性を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、基板に対して原料ガスを供給し、その後基板に対してプラズマを照射して成膜処理を行う基板処理装置であって、基板を載置する載置台を気密に収容する処理容器と、前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ源と、前記載置台上の基板の表面に原料ガスを供給する原料ガス供給口を下面に備えた原料ガスノズルと、前記基板と前記原料ガスノズルを相対的に水平方向に移動させる移動機構と、を有し、前記原料ガスノズルは、前記基板の上面と上下方向に所定の距離離間して設けられ、且つ前記原料ガスノズルの下面と前記基板の上面との間から前記原料ガスが漏洩することを防止する、漏洩防止機構を備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、原料ガスノズルが、当該原料ガスノズルの下面と基板の上面との間から原料ガスが漏洩することを防止する漏洩防止機構を備えているので、基板上に原料ガスを吸着させる際、処理容器内に未吸着の原料ガスが滞留したり、原料ガスが吸着したりすることがない。したがって、原料ガスを吸着させた後のプラズマ処理において、未吸着の原料ガスがウェハＷに堆積してしまうことがない。また、基板に原料ガスを吸着させた後に処理容器内をパージする必要がなくなるか、或いは極めて短時間でよくなり、基板処理のスループットを飛躍的に向上させることができる。更には、処理容器内への原料ガスの吸着を防止することで、例えば基板に金属膜を成膜する場合であっても、誘電体窓に金属膜が成膜することを防止できる。したがって、処理容器内の清掃頻度を低減することができる。その結果、基板処理装置における基板の生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プラズマエンハンスドＡＬＤ装置において、パージ時間や清掃頻度を低減することで、ウェハ処理の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】マイクロ波プラズマ源の機構を示した説明図である。
【図３】アンテナモジュールの配置を示した下面図である。
【図４】マイクロ波導入機構近傍の構成の一例を示す拡大縦断面図である。
【図５】原料ガスノズルの構成の概略を示す縦断面図である。
【図６】原料ガスノズルの構成の概略を示す下方からの斜視図である。
【図７】原料ガスノズルをウェハの上方に移動させた状態を示す平面図である。
【図８】他の実施の形態にかかる原料ガスノズル構成の一例を示す平面図である。
【図９】原料ガスノズルを複数設けた場合の一例を示す平面図である。
【図１０】他の実施の形態にかかる原料ガスノズル構成の一例を示す平面図である。
【図１１】他の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図１２】従来のプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理装置としてのプラズマ処理装置１を概略的に示した縦断面図である。なお、本実施の形態では、プラズマ処理装置１がウェハＷに原料ガスを吸着させた後にプラズマを照射して成膜処理するプラズマエンハンスドＡＬＤ装置である場合を例に挙げて説明する。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
プラズマ処理装置１は、内部を気密に保持する処理容器１０を有している。処理容器１０は上面が開口した略円筒状の本体部１０ａと、本体部１０ａの開口を気密に塞ぐ略円盤状の蓋体１０ｂを有している。本体部１０ａ及び蓋体１０ｂは、例えばアルミニウム等の金属から形成されている。また、本体部１０ａは接地線（図示せず）により接地されている。
【００１６】
処理容器１０の本体部１０ａの底部には、ウェハＷを載置する載置台としてのサセプタ１１が設けられている。サセプタ１１は、アルミニウム等の金属やセラミックスにより略円盤状に形成されている。サセプタ１１は、例えば円柱状の支持部材１２によりその底面を支持されている。支持部材１２の下端部には、当該支持部材１２を鉛直軸に沿って回転させる移動機構１３が接続されている。移動機構１３と処理容器の底部との間には、絶縁体１２ａが介在している。これにより、サセプタ１１は、電気的に処理容器１０から浮いた状態になっている。サセプタ１１及び支持部材１２の材料としては、表面をアルマイト処理（陽極酸化処理）したアルミニウム等が挙げられる。なお、サセプタ１１は必要に応じて適宜接地してもよい。
【００１７】
サセプタ１１には、ウェハＷを加熱するヒータ１４が内蔵されている。ヒータ１４としては例えば電気ヒータが用いられ、図示しない電源からヒータ１４に給電を行うように構成されている。また、サセプタ１１には、サセプタ１１上面に載置されたウェハＷを静電吸着するための静電チャック（図示せず）や、プラズマ処理装置１外部に設けられたウェハＷの搬送機構との間でウェハＷを受け渡すための昇降ピン（図示せず）が設けられている。
【００１８】
本体部１０ａの底部には排気口１５が設けられ、排気口１５には真空ポンプを含む排気機構１６が接続されている。排気機構１６を作動させると、処理容器１０の内部が排気され、処理容器１０内が所望の真空度まで減圧される。また、処理容器１０の側壁には、搬入出口１７が形成されている。搬入出口１７には開閉自在なゲートバルブ１８が設けられている。
【００１９】
蓋体１０ｂにおける、サセプタ１１上のウェハＷに対応する位置には、処理容器１０内にマイクロ波を導入してプラズマを生成するマイクロ波プラズマ源２０が設けられている。マイクロ波プラズマ源２０は、マイクロ波を生成して出力するマイクロ波出力部３０と、マイクロ波を処理容器１０内に伝送するマイクロ波伝送機構３１を有している。また、ウェハＷの上面の一部に対応する位置には、処理容器１０の本体部１０ａの例えば底面から支持部材３２により支持された原料ガスノズル３３が設けられている。原料ガスノズル３３の下端面は、ウェハＷの上面と所定の距離離間して設けられている。
【００２０】
また、本体部１０ａの側面には、処理容器１０の内部にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給機構３４が、ガス供給管３５を介して接続されている。
【００２１】
マイクロ波出力部３０は、図２に示すように、マイクロ波用電源４１、マイクロ波発振器４２、アンプ４３及び増幅されたマイクロ波を複数に分配する分配器４４を有している。マイクロ波用電源４１は、マイクロ波発振器４２に対して電力を供給する。マイクロ波発振器４２は、例えば、８６０ＭＨｚの所定周波数のマイクロ波をＰＬＬ発振させる。アンプ４３は、発振されたマイクロ波を増幅する。分配器４４は、マイクロ波の損失ができるだけ起こらないように、入力側と出力側のインピーダンス整合を取りながら、アンプ４３で増幅されたマイクロ波を分配する。
【００２２】
マイクロ波伝送機構３１は、分配器４４で分配されたマイクロ波を処理容器内へ導く複数のアンテナモジュール５０とマイクロ波導入機構５１とを有している。なお、図２では、マイクロ波伝送機構３１が２つのアンテナモジュール５０と２つのマイクロ波導入機構５１を備えている状態を模式的に描図しているが、本実施の形態では、例えば図３に示すように、マイクロ波伝送機構３１はマイクロ波導入機構５１を例えば６個有しており、例えば蓋体１０ｂの中心に１個のマイクロ波導入機構５１が配置され、残りの５つが、蓋体１０ｂの中心のマイクロ波導入機構５１を囲むように、同心円状に配置されている。なお、同心円状に配置された５つのマイクロ波導入機構５１は、例えば図３に示すように、概ね６０度ピッチで、２４０度の円弧の範囲内に配置されている。この配置の理由については後述する。
【００２３】
アンテナモジュール５０は、位相器５２、可変ゲインアンプ５３、メインアンプ５４及びアイソレータ５５を有していて、マイクロ波出力部３０から出力されたマイクロ波をマイクロ波導入機構５１に伝送する。
【００２４】
位相器５２は、マイクロ波の位相を変化させるように構成され、これを調整することによりマイクロ波の放射特性を変調させることができる。これによれば、指向性を制御してプラズマ分布を変化させることができる。なお、このような放射特性の変調が不要な場合には位相器５２は設ける必要はない。
【００２５】
可変ゲインアンプ５３は、メインアンプ５４へ入力するマイクロ波の電力レベルを調整し、プラズマ強度の調整を行う。メインアンプ５４は、ソリッドステートアンプを構成する。ソリッドステートアンプは、図示していない入力整合回路、半導体増幅素子、出力整合回路及び高Ｑ共振回路を有する構成とすることができる。
【００２６】
アイソレータ５５は、スロットアンテナ７１で反射してメインアンプ５４に戻るマイクロ波の反射波を分離するものであり、サーキュレータとダミーロード（同軸終端器）とを有している。サーキュレータは、スロットアンテナ７１で反射したマイクロ波をダミーロードへ導き、ダミーロードは、サーキュレータによって導かれたマイクロ波の反射波を熱に変換する。
【００２７】
次に、マイクロ波導入機構５１の構成について図４を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態に係るマイクロ波導入機構５１構成の概略を拡大して示した縦断面図である。
【００２８】
マイクロ波導入機構５１は、同軸管６０及び遅波板７０を有している。同軸管６０は、筒状の外部導体６０ａ及びその中心に設けられた棒状の内部導体６０ｂからなる同軸状の導波管を有している。同軸管６０の下端には、遅波板７０を介してスロットアンテナ７１が設けられている。同軸管６０は、内部導体６０ｂが給電側、外部導体６０ａが接地側になっている。同軸管６０には、チューナ８０が設けられている。チューナ８０は、例えば２つのスラグ８０ａを有し、スラグチューナを構成している。スラグ８０ａは誘電部材の板状体として構成されており、同軸管６０の内部導体６０ｂと外部導体６０ａとの間に円環状に設けられている。チューナ８０は、後述する制御部５００からの指令に基づき、図示しない駆動機構によりスラグ８０ａを上下動させることにより、同軸管６０のインピーダンスを調整するようになっている。
【００２９】
遅波板７０は、同軸管６０の下面に隣接して設けられている。遅波板７０は、略円盤状の誘電体部材から形成されている。遅波板７０は、同軸管６０を伝送されたマイクロ波を透過し、スロットアンテナ７１へと導く。
【００３０】
スロットアンテナ７１は、遅波板７０の下面に隣接して設けられている。スロットアンテナ７１は、遅波板７０より径が大きな略円盤形状であり、アルミニウムや銅等の電気伝導率が高い導電体から形成されている。スロットアンテナ７１の所定の位置には、マイクロ波を通す複数のスロット７２が形成されている。スロット７２には、例えば真空より大きな誘電率を有する誘電体が充填されており、マイクロ波が均一に放射されるようにその形状や個数及び配置が設定されている。
【００３１】
スロットアンテナ７１の下面には、誘電体窓８1が設けられている。誘電体窓８1は、遅波板７０と同様に、略円盤状の誘電体部材から形成されている。スロットアンテナ７１から放射されたマイクロ波は、誘電体窓８1の表面を伝送され、この表面波により処理容器１０内にプラズマを生成する。
【００３２】
次に、原料ガスノズル３３の構成について図５、図６を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態に係る原料ガスノズル３３の構成の概略を示した縦断面図であり、図６は、原料ガスノズル３３の構成の概略を示す下方からの斜視図である。原料ガスノズル３３は、例えば長手方向の長さＬがウェハＷの直径より小さな、略直方体状の本体部９０を有している。本体部９０は後述するように、処理容器１０内に生成されるプラズマに曝されるため、プラズマによりスパッタが発生したりしないような材質を用いることが好ましい。ただし、本実施の形態のように、プラズマエンハンスドＡＬＤ処理においてマイクロ波拡散プラズマを用いる場合、そのプラズマエネルギー（電子温度）は小さく（低く）処理容器１０内の部材へのダメージが少ないため、例えばアルミニウムなどの金属を用いてもよい。かかる場合、例えばイットリアなどのプラズマ耐性のある被覆膜を全面に溶射してもよい。
【００３３】
本体部９０の下面の中央部近傍には、例えば鉛直下方に向けて原料ガスを供給することで、ウェハＷに対して原料ガスを供給する原料ガス供給口９１が形成されている。原料ガス供給口９１は、例えば図６に示すように、本体部９０の長手方向に沿って延伸し、例えばウェハＷの半径程度の長さに形成されている。原料ガス供給口９１には、図示しない原料ガス供給源からの原料ガスを供給する原料ガス供給管９２が接続されている。
【００３４】
原料ガスノズル３３底面における原料ガス供給口９１の外周には、排気口９３が形成されている。排気口９３は、例えば図６に示すように、原料ガス供給口９１を囲うような、連続したスリット形状を有している。排気口９３には、図示しない排気機構に連通する排気管９４が接続されている。これにより、原料ガス供給口９１から供給された原料ガスは排気口９３に向かって流れ、排気口９３から排出される。かかる場合、排気口９３は、原料ガスノズル３３の下面とウェハＷの上面との間の隙間から原料ガスが漏洩することを防止する、漏洩防止機構として機能する。
【００３５】
排気口９３のさらに外周には、鉛直下方に向けて希ガスを供給する希ガス供給口９５が形成されている。希ガス供給口９５は、例えば図６に示すように、排気口９３を囲うように、排気口より一回り大きな連続したスリット形状を有している。希ガス供給口９５には、図示しない希ガス供給源に連通する希ガス供給管９６が接続されている。この希ガス供給口９５から供給される希ガスにより、エアカーテンが形成される。具体的には、希ガス供給口９５から鉛直下方に向かう希ガスの流れや希ガス供給口９５から排気口９３に向かう希ガスの流れが形成される。これにより、例えば原料ガス供給口９１から供給されて排気口９３に向かって流れる原料ガスのうち、排気口９３で排気されずに原料ガスノズル３３の外方に向けて流れる原料ガスが、原料ガスノズル３３とウェハＷとの間の隙間から外部に漏れだすことを防止できる。かかる場合、希ガス供給口９５も、原料ガスノズル３３の下面とウェハＷの上面との間の隙間から原料ガスが漏洩することを防止する、漏洩防止機構として機能する。なお、エアカーテンとしての機能を確保するために、希ガス供給口９５から供給される希ガスの圧力は、原料ガス供給口９１から供給される原料ガスの圧力よりも高い圧力であることが好ましい。
【００３６】
また、原料ガスノズル３３の本体部９０の外側面の下端近傍には、ウェハＷの方向に向けて鉛直下方に延伸する仕切板９７が設けられている。仕切板９７は、例えば図６に示すように原料ガスノズル３３の外側面の全周にわたって設けられている。また、仕切板９７の下端とウェハＷの上面との間の距離は、希ガス供給口９５から供給される希ガスが原料ガスノズル３３とウェハＷとの間の隙間から極力漏洩しないように設定されている。かかる場合、仕切板９７も、原料ガスノズル３３の下面とウェハＷの上面との間の隙間から原料ガスが漏洩することを防止する、漏洩防止機構として機能する。なお、この隙間については、希ガス供給口９５から供給される希ガスの圧力や、処理容器１０内の真空度に応じて任意に設定されるものである。
【００３７】
原料ガスノズル３３を支持する支持部材３２は、駆動機構１００に接続されている。駆動機構１００は、支持部材３２を介して原料ガスノズル３３を上下方向及び水平方向に自在に移動させられるように構成されている。
【００３８】
また、原料ガスノズル３３は、例えば平面視において、２４０度の円弧の範囲に同心円状に配置された５つのマイクロ波導入機構５１と重複しない位置に配置されている。上述のように、５つのマイクロ波導入機構５１が２４０度の円弧の範囲に配置されているのは、マイクロ波導入機構５１から放射されるマイクロ波が原料ガスノズル３３により遮蔽されるからである。但し、マイクロ波導入機構５１の設置数や配置は任意に設定が可能であり、例えば６０度ピッチで６つ設けてもよい。
【００３９】
プラズマ処理装置１には、図１に示すように制御部５００が設けられている。制御部５００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、プラズマ処理装置１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部５００にインストールされたものであってもよい。
【００４０】
本実施の形態にかかるプラズマ処理装置１は以上のように構成されている。次に、プラズマ処理装置１を用いて行われる処理について、ウェハＷにプラズマエンハンスドＡＬＤ処理により成膜する場合を例に説明する。
【００４１】
まず、ウェハＷを処理容器１０内に搬入し、サセプタ１１上に載置する。そして、原料ガスノズル３３を例えば図７に示すように、ウェハＷの上方に移動させて、ウェハＷと原料ガスノズル３３の底面と所定の距離に維持する。次に、例えば排気口９３から排気を開始すると共に、希ガス供給口９５から希ガスの供給を開始する。その後、原料ガス供給口９１から原料ガスを供給して、ウェハＷに対して原料ガスの吸着を行う。それと共に、移動機構１３によりサセプタ１１を円周方向に回転させる。これによりウェハＷが回転し、原料ガスノズル３３の下方を通過したウェハＷの表面には、順次原料ガスの吸着が行われる。そして、ウェハＷが一回転することで、ウェハＷの全面に対して原料ガスが吸着する。この際、排気口９３、希ガス供給口９５及び仕切板９７といった漏洩防止機能の作用により、原料ガス供給口９１から供給された原料ガスは、原料ガスノズル３３とウェハＷとの間の隙間から外部に漏洩することがない。換言すれば、処理容器１０内において、原料ガスが存在するのは、原料ガスノズル３３とウェハＷとの間の隙間のみである。
【００４２】
また、原料ガス供給口９１からの原料ガスの供給と共に、処理容器１０内にガス供給機構３４からプラズマ生成用のガスが供給される。次いで、マイクロ波出力部４０からマイクロ波が出力され、マイクロ波伝送機構３１及び誘電体窓８1を通って処理容器１０内にマイクロ波が導入される。これにより、スロットアンテナ７１の表面に形成された金属表面波により表面波プラズマが生成される。
【００４３】
そして、原料ガスノズル３３により原料ガスが吸着したウェハＷの表面は、サセプタ１１の回転により、原料ガスノズル３３の下方から露出し、プラズマに曝される。これにより、ウェハＷの表面に吸着した原料ガスが表面反応して成膜すると共に改質処理されるため、高品質な膜が成膜される。この際、処理容器１０のプラズマに曝される空間には、未吸着の原料ガスが存在しないため、例えば誘電体窓８1などに原料ガスによる成膜が生じたり、プラズマ照射の際に未吸着の原料ガスがウェハＷ上に堆積してしまったりすることがない。なお、原料ガスとウェハＷとの吸着には、吸着係数に応じた所定の時間を要するので、サセプタ１１の回転数は、この吸着係数に応じて適宜設定される。
【００４４】
そして、ウェハＷの全面に対して原料ガス吸着及びプラズマ照射が行われ、ウェハＷの全面への成膜が完了すると、処理容器１０内がパージされ、ウェハＷは処理容器１０から搬出される。この際、処理容器１０内に未吸着の原料ガスが存在していないため、プラズマ処理を終了した後、処理容器１０内のパージ時間は、ごく短時間で足りる。そして、新たなウェハＷが処理容器１０内に搬入され、この一連のウェハＷの処理が繰り返し行われる。
【００４５】
以上の実施の形態によれば、原料ガスノズル３３が、当該原料ガスノズル３３の下面とウェハＷの上面との間から原料ガスが漏洩することを防止する漏洩防止機構を備えているので、ウェハＷ上に原料ガスを吸着させる際、処理容器１０内に未吸着の原料ガスが滞留したり、原料ガスが吸着したりすることがない。したがって、原料ガスを吸着させた後のプラズマ処理において、未吸着の原料ガスがウェハＷに堆積してしまうことがない。そのため、本発明によれば、成膜処理において、精密な膜厚制御を行うことができる。また、ウェハＷに原料ガスを吸着させた後に処理容器１０内をパージする必要がなくなるか、或いは極めて短時間でよくなるので、ウェハ処理のスループットを飛躍的に向上させることができる。
【００４６】
加えて、従来はパージ時間を短くするために、処理容器１０の容積が小さくなるように、ウェハＷと蓋体１０ｂとの距離を極力小さくしていた結果、マイクロ波プラズマ源２０とウェハＷとの距離、より具体的には誘電体窓８１の下面とウェハとの距離が近くなり、ウェハＷ上でのプラズマの均一性を確保することが困難であった。この点、本発明では、パージを考慮する必要性が低下することから、処理容器１０内の容積を自由に設定できる。それにより、例えばウェハＷと誘電体窓８１の下面との距離を、プラズマの均一性を考慮して決定することが可能となる。
【００４７】
更には、処理容器１０内への原料ガスの吸着を防止することで、例えばウェハＷに金属膜を成膜する場合であっても、誘電体窓８1に金属膜が成膜することを防止できる。したがって、処理容器１０内の清掃頻度を低減することができる。その結果、プラズマ処理装置１におけるウェハＷの生産性を向上させることができる。
【００４８】
なお、以上の実施では、原料ガスノズル３３は矩形状であったが、原料ガスノズル３３の形状は、本実施の形態の内容に限定されない。例えば原料ガスノズル３３は円形状であってもよい。また、以上の実施の形態では、原料ガスノズル３３はウェハＷの直径より小さい場合について説明したが、原料ガスノズル３３の大きさについても、本実施の形態の内容に限定されるものではなく、例えば図８に示すように、本体部９０及び原料ガス供給口９１をウェハＷの直径より長く構成した原料ガスノズル１１０を用い、駆動機構１００により当該原料ガスノズル１１０をウェハＷの直径方向に向けて移動させて、ウェハＷの全面をスキャンするようにしてもよい。かかる場合、サセプタ１１は必ずしも回転させる必要はない。また、例えば原料ガスノズル１１０をウェハＷの直径上に配置した状態で固定し、その状態でサセプタ１１を３６０度回転させることで、ウェハＷの全面に対して原料ガスを吸着させるようにしてもよい。
【００４９】
以上の実施の形態では、原料ガスノズル３３は処理容器１０内に１つ配置されていたが、原料ガスノズル３３は複数設けられていてもよい。かかる場合、例えば図９に示すように、ウェハＷの一端部側と反対の端部側に原料ガスノズル３３を設けることで、ウェハＷへの原料ガスの吸着速度を向上させ、さらにウェハ処理のスループットを向上させることができる。
【００５０】
また、図９に示すように複数の原料ガスノズル３３を設け、１つの原料ガスノズル３３と他の原料ガスノズル３３から供給する処理ガスの種類を異なるものとすることで、異なる膜を積層して成膜することが可能となる。
【００５１】
また、以上の実施の形態では、漏洩防止機構として、原料ガスノズル３３に排気口９３、希ガス供給口９５及び仕切板９７を設けていたが、原料ガスノズル３３とウェハＷとの間の空間から、原料ガス供給口９１から供給された原料ガスの漏洩を防止するという観点からは、少なくとも排気口９３が設けられていればよく、排気口９３、希ガス供給口９５及び仕切板９７の全てを設ける必要はない。例えば、原料ガス供給口９１から供給される原料ガスの流速が低く、排気口９３のみで漏洩を防止できる場合であれば、排気口９３のみ設ければ足りる。
【００５２】
また、以上の実施の形態では、排気口９３は原料ガス供給口９１を連続して囲むスリット状であったが、排気口９３は必ずしも連続して設ける必要はなく、原料ガス供給口９１から供給される原料ガスの漏洩を防止できれば、例えば図１０に示すように、原料ガス供給口９１の周囲に矩形スリット状の排気口９９を離散して配置するようにしてもよい。同様に、ウェハＷ上に原料ガスを均一に供給して吸着させることができれば、原料ガス供給口９１についても連続した開口とする必要はなく、図１０に示すように、原料ガス供給口９１として矩形状のスリットを原料ガスノズル３３の下面に複数形成してもよい。
【００５３】
以上の実施の形態では、マイクロ波導入機構５１を介して処理容器１０内にマイクロ波を導入してプラズマを生成したが、処理容器１０内にプラズマを生成する手段についても本実施の内容に限定されるものではない。処理容器内にプラズマを生成するプラズマ源としては、コイル状に設けられたアンテナを介して高周波を印加することで、誘電体窓を介して誘導結合によりプラズマを生成する誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いてもよいし、ヘリコン波プラズマやサイクロトロン共鳴プラズマ等の他のプラズマ源を用いてもよい。
【００５４】
以上の実施の形態では、枚葉式のプラズマ処理装置１において、１枚のウェハに対して原料ガスの吸着とプラズマ処理を並行して行う場合を例にして説明したが、例えば複数枚のウェハＷに対して並行して処理を行う、いわゆるセミバッチ式の処理装置にも適用できる。
【００５５】
例えば、図１１に示すように、複数のウェハＷが載置可能なサセプタ１１の上方に、ウェハＷの直径より長い原料ガスノズル１１０を設け、原料ガス供給後の複数のウェハＷに対して順次プラズマ処理を行うようにしてもよい。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば上記実施形態では、プラズマエンハンスドＡＬＤ処理を例にして説明したが、本発明は例えばＡＬＥ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｅｐｉｔａｘｙ）処理などにも適用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１    プラズマ処理装置
１０  処理容器
１１  サセプタ
１２  支持部材
１３  移動機構
１４  ヒータ
１５  排気口
１６  排気機構
２０  マイクロ波プラズマ源
３０  マイクロ波出力部
３１  マイクロ波伝送機構
３３  原料ガスノズル
９１  原料ガス供給口
９３  排気口
９５  希ガス供給口
Ｗ    ウェハ
【図１】
2015221930.tif 000003
【図２】
2015221930.tif 000004
【図３】
2015221930.tif 000005
【図４】
2015221930.tif 000006
【図５】
2015221930.tif 000007
【図６】
2015221930.tif 000008
【図７】
2015221930.tif 000009
【図８】
2015221930.tif 000010
【図９】
2015221930.tif 000011
【図１０】
2015221930.tif 000012
【図１１】
2015221930.tif 000013
【図１２】
2015221930.tif 000014