(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の希ガスを用いたプラズマ処理方法であって、
基板の表面上に成膜された膜の複数の領域に対し、前記複数種類の希ガスの流量比を異ならせた複数種類の混合ガスを供給する混合ガス供給工程と、
該複数種類の混合ガスを各々プラズマ化し、該プラズマ化した前記混合ガスを用いて前記膜のプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、を有し、
前記プラズマ処理は、前記膜の品質を向上させる改質処理であり、
前記複数種類の希ガスは、第１の希ガスと、該第１の希ガスよりもイオン化エネルギーが高い第２の希ガスとを少なくとも含み、
前記複数種類の混合ガスは、前記第１の希ガスを含み前記第２の希ガスを含まない第１の混合ガス、前記第１の希ガス及び前記第２の希ガスを含む第２の混合ガス、及び前記第１の希ガスを含まず前記第２の希ガスを含む第３の混合ガス、のうち少なくとも２つを含み、
前記複数の領域のうち、前記第１の混合ガスのみを用いて前記改質処理を行ったときに、前記改質処理後に得られる前記膜の密度が低い順に、前記第２の希ガスの混合比率が高い前記第３の混合ガス又は前記第２の混合ガスを用いるプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記プラズマ処理は処理室内で行われ、
該処理室内では、前記膜を成膜する成膜処理が行われる請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記基板は、前記処理室内に設けられた回転テーブル上に載置され、
前記複数の領域は、前記回転テーブルの中心からの距離に応じて設けられている請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記基板は、前記回転テーブルの周方向に沿って前記回転テーブルの半径内に複数個載置され、
前記複数の領域は、前記回転テーブルの中心側の中心側領域と、前記回転テーブルの外周側の外周側領域と、前記回転テーブルの半径方向に沿って前記外周側から前記中心側に延びる主領域と、を含む請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記中心側領域、前記外周側領域及び前記主領域の各々には、局所的なガス供給手段が設けられ、該ガス供給手段を介して前記混合ガスが供給される請求項４に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記中心側領域には、前記第１の混合ガスが供給され、
前記主領域及び前記外周側領域には、前記第２の混合ガスが供給される請求項４又は５に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記中心側領域には、前記第１の混合ガスが供給され、
前記主領域には、前記第２の混合ガスが供給され、
前記外周側領域には、前記第３の混合ガスが供給される請求項４又は５に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記成膜処理は、原料ガスを前記基板に供給する原料ガス供給工程と、
該原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを前記基板に供給する反応ガス供給工程と、を含む請求項４乃至６のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記回転テーブルの上方には、前記周方向に沿って、前記原料ガスを前記基板に供給する原料ガス供給領域と、前記反応ガスを前記基板に供給する反応ガス供給領域と、前記膜の前記プラズマ処理を行うプラズマ処理領域とが設けられ、
前記原料ガス供給工程、前記反応ガス供給工程及び前記プラズマ処理工程は、前記回転テーブルを複数回回転させ、前記基板が前記原料ガス供給領域、前記反応ガス供給領域及び前記プラズマ処理領域を順に複数回通過することにより行われる請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記回転テーブルの上方の前記原料ガス供給領域と前記反応ガス供給領域との間、及び前記プラズマ処理領域と前記原料ガス供給領域との間には、前記基板にパージガスを供給するパージガス供給領域が設けられ、
前記原料ガス供給工程と前記反応ガス供給工程との間、及び前記プラズマ処理領域と前記原料ガス供給領域との間には、パージガス供給工程が更に設けられた請求項９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記第１の希ガスはアルゴンガスであり、
前記第２の希ガスはヘリウムガスであり、
前記混合ガスは、酸化ガスを含む請求項１乃至９のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記原料ガスは、シリコン含有ガスであり、
前記反応ガスは、酸化ガスである請求項８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１３】
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複数の領域に、複数種類の希ガスの流量比を異ならせた複数種類の混合ガスを供給することが可能な複数のガスノズルと、
該複数のガスノズルの各々に、前記複数種類の混合ガスを調整して供給する流量制御器と、
前記複数種類の混合ガスの各々をプラズマ化するプラズマ発生手段と、を有し、
前記複数のガスノズルは、前記基板の全体領域に前記混合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軸側の領域に前記混合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混合ガスを供給可能な第３のガスノズルと、を含むプラズマ処理装置。
【請求項１４】
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１３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】
半導体ウェハ等の基板に対して、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等の薄膜の成膜を行う方法の１つとして、互いに反応する複数種類の処理ガス（反応ガス）をウェハの表面に順番に供給して反応生成物を積層する原子層成膜法（ＡＬＤ、Atomic Layer Deposition）又は分子層成膜法（ＭＬＤ、Molecular Layer Deposition）が知られている。ＡＬＤ成膜装置の１つとして、例えば特許文献１に記載されているように、回転テーブル式の成膜装置にプラズマソースを組み合わせたタイプがある。具体的には、回転テーブル上に５〜６枚のウェハを周方向に沿って並べるとともに、回転テーブルの回転により移動するウェハの軌道に対向するように、ガスをプラズマ化するためのアンテナを配置している。
【０００３】
例えば、このような装置を利用して、高品質なＡＬＤ高速成膜を実施することができる。例えば、高品質ＳｉＯ２成膜では、原料ガス供給領域に３ＤＭＡＳ（tris(dimethylamino)silane）又は有機アミノシランガス等のＳｉ含有ガス、反応ガス供給領域にＯ３等の酸化ガス、プラズマ処理領域にアルゴン、水素及び酸素の混合ガスを各々供給し、ウェハがこれらの領域を高速で通過することにより、高品質ＳｉＯ２成膜をウェハ上に行う方法がある。かかる方法の場合、原料ガス供給領域で吸着したＳｉソースは、反応ガス供給領域で１層分酸化された後、プラズマ密度が高く改質力の高いプラズマ処理領域で改質される。更に、再び原料ガス供給領域でＳｉ吸着が連続的に行われ、成膜の面内均一性を得るのは比較的容易である。
【０００４】
しかしながら、回転パターンの微細化に伴い、例えば、トレンチ素子分離構造におけるトレンチや、ライン・スペース・パターンにおけるスペースのアスペクト比が大きくなるにつれて、分子層成膜法においても、トレンチやスペースを埋め込み成膜することが困難な場合がある。例えば、３０ｎｍ程度の幅を有するスペースをシリコン酸化膜で埋め込もうとすると、狭いスペースの底部に反応ガスが進入し難いため、スペースを画成するライン側壁の上端部近傍での膜厚が厚くなり、底部側で膜厚が薄くなる傾向がある。そのため、スペースに埋め込まれた酸化シリコン膜にはボイドが生じる場合がある。そのような酸化シリコン膜が、例えば後続のエッチング工程にてエッチングされると、酸化シリコン膜の上面に、ボイドと連通する開口が形成される場合がある。そうすると、そのような開口からエッチングガスが（又はエッチング液）が進入して汚染を生じたり、後のメタライゼーションの際にボイド中に金属が入り込み、欠陥が生じたりするおそれがある。
【０００５】
このような問題は、ＡＬＤに限らず、化学気相堆積法（ＣＶＤ、Chemical Vapor Deposition）においても生じ得る。例えば、半導体基板に形成される接続孔を導電性物質の膜で埋め込んで導電性の接続孔（いわゆるプラグ）を形成する際に、プラグ中にボイドが形成されてしまう場合がある。そこで、これを抑制するため、特許文献２に記載の成膜方法では、有機アミノシランガスをトレンチ内に吸着させ、ＯＨ基による吸着サイトを形成し、次いで酸素プラズマによりトレンチの上部を酸化してトレンチの底部付近に多くＯＨ基が残留し、開口付近はＯＨ基があまり残らないような分布とする。このような状態でシリコン酸化膜を成膜すると、シリコン酸化膜は、トレンチの底部付近で厚くなり、開口に向かって薄くなるように成膜され、ボトムアップ性の高い成膜を行うことができ、ボイドの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−４５９０３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３５１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載されているような、プラズマによりＯＨ基分布を制御し、有機アミノシランガスの吸着量を制御する成膜方法は、１層原料ガスを吸着させて、１層の酸化、改質を行う成膜方法と比較して、良好な面内均一性を得ることが困難な場合が多い。回転テーブル式の基板処理装置、又はプラズマ処理装置を用いた場合、プラズマソースによるＯＨ基分布の制御は、回転テーブルの角速度の相違により中心軸側より外周側が高速で回転移動することから、外周部の酸化は不十分となり易く、外周部のＯＨ基が多くなり易い。そうすると、外周部の有機アミノシランガスの吸着量が中心軸側よりも多くなり、外周部の膜厚が中心軸側よりも厚くなる場合が発生する。
【０００８】
また、このようなＯＨ基の制御を行わない他の種類の基板処理、プラズマ処理においても、回転テーブル式のプラズマ処理装置の場合、上述の角速度の相違から、外周側のプラズマ供給量は中心軸側よりも少なくなる傾向があり、回転テーブルの中心軸側と外周側でプラズマ処理の不均衡が生じるおそれがある。
【０００９】
更に、回転テーブル式のプラズマ処理装置を用いない場合であっても、局所的なプラズマ処理量の分布を調整したい場合がある。
【００１０】
そこで、本発明は、プラズマ制御性が高く、良好な膜厚面内均一性、カバレッジ性能面内均一性、膜質面内均一性を得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提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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処理方法は、複数種類の希ガスを用いたプラズマ処理方法であって、
基板の表面上に成膜された膜の複数の領域に対し、前記複数種類の希ガスの流量比を異ならせた複数種類の混合ガスを供給する混合ガス供給工程と、
該複数種類の混合ガスを各々プラズマ化し、該プラズマ化した前記混合ガスを用いて前記膜のプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、を有し、
前記プラズマ処理は、前記膜の品質を向上させる改質処理であり、
前記複数種類の希ガスは、第１の希ガスと、該第１の希ガスよりもイオン化エネルギーが高い第２の希ガスとを少なくとも含み、
前記複数種類の混合ガスは、前記第１の希ガスを含み前記第２の希ガスを含まない第１の混合ガス、前記第１の希ガス及び前記第２の希ガスを含む第２の混合ガス、及び前記第１の希ガスを含まず前記第２の希ガスを含む第３の混合ガス、のうち少なくとも２つを含み、
前記複数の領域のうち、前記第１の混合ガスのみを用いて前記改質処理を行ったときに、前記改質処理後に得られる前記膜の密度が低い順に、前記第２の希ガスの混合比率が高い前記第３の混合ガス又は前記第２の混合ガスを用いる。
【００１２】
本発明の他の態様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複数の領域に、複数種類の希ガスの流量比を異ならせた複数種類の混合ガスを供給することが可能な複数のガスノズルと、
該複数のガスノズルの各々に、前記複数種類の混合ガスを調整して供給する流量制御器と、
前記複数種類の混合ガスの各々をプラズマ化するプラズマ発生手段と、を有し、
前記複数のガスノズルは、前記基板の全体領域に前記混合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軸側の領域に前記混合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混合ガスを供給可能な第３のガスノズルと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プラズマ処理の制御性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】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１１（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１１（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１１（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１２】活性種のエネルギーについて示した図である。図１２（ａ）は、各活性種のイオン化エネルギーを示した図である。図１２（ｂ）は、各活性種のラジカルのエネルギーを示した図である。
【図１３】Ａｒを含む混合ガスでプラズマ改質処理を行った場合と、Ｈｅを含む混合ガスでプラズマ改質処理を行った場合のウェットエッチングレートを比較した実験結果である。
【図１４】シリコン基板をプラズマ改質処理により酸化した場合の酸化力を測定した実験結果を示した図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の第１のシミュレーション結果を示した図である。図１５（ａ）は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の配置関係を示すための図である。図１５（ｂ）は、回転テーブル上のＨｅガスの濃度分布を示した図である。図１５（ｃ）は、回転テーブル上のＡｒガスの濃度分布を示した図である。
【図１６】図１５とは異なる領域における本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の第１のシミュレーション結果を示した図である。図１６（ａ）は、プラズマ処理領域の開口部の下側のＨｅガスの濃度分布を示した図である。図１６（ｂ）は、プラズマ処理領域の開口部の下側のＡｒガスの濃度分布を示した図である。
【図１７】本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の第２のシミュレーション結果を示した図である。図１７（ａ）は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の配置関係を示すための図である。図１７（ｂ）は、回転テーブル上のＨｅガスの濃度分布を示した図である。図１７（ｃ）は、回転テーブル上のＡｒガスの濃度分布を示した図である。
【図１８】図１７とは異なる領域における本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の第２のシミュレーション結果を示した図である。図１８（ａ）は、プラズマ処理領域の開口部の下側のＨｅガスの濃度分布を示した図である。図１８（ｂ）は、プラズマ処理領域の開口部の下側のＡｒガスの濃度分布を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［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。
【００１７】
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ェハＷを公転させるための回転テーブル２と、を備えている。
【００１８】
真空容器１は、ウェハＷを収容してウェハ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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
回転テーブル２の表面部には、直径寸法が例えば３００ｍｍのウェハ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、ウェハ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、ウェハＷの厚さにほぼ等しいか、又はウェハＷの厚さよりも大きく構成される。したがって、ウェハＷが凹部２４に収容されると、ウェハＷの表面と、回転テーブル２のウェハＷが載置されない領域の表面とが同じ高さになるか、ウェハ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、ウェハ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、ウェハ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、ウェハ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。
【００２４】
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、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、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に向かってウェハ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。
【００２５】
このように、本実施形態においては、プラズマ処理領域Ｐ３に複数のノズルを配置する構成となっている。例えば、プラズマ処理領域Ｐ３において、図２に示したように、３本のプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５を配置し、各々、アルゴンガス及び／又はヘリウムガスと、酸素ガスとの混合ガスを異なる流量比（混合比）で供給可能に構成される。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
第１の処理ガスノズル３１の下方領域は、第１の処理ガスをウェハ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の処理ガスをウェハ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、ウェハ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。
【００３０】
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。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、第２の処理ガスと同様の酸素ガス、オゾンガス等の酸化ガスと、アルゴン、ヘリウム等の希ガスとの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、回転テーブル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する。具体的には、ヘリウムとアルゴンでは、ヘリウムの方が改質力が高いので、改質力が低い傾向がある領域にはアルゴンよりもヘリウムを多く供給する。なお、具体的な混合ガスの供給方法の詳細は後述する。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
第１の処理ガスノズル３１の上方側には、第１の処理ガスをウェハＷに沿って通流させるために、且つ分離ガスがウェハ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。
【００３５】
図２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、プラズマ発生部８１が設けられている。
【００３６】
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。
【００３７】
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上のウェハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。
【００３８】
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１及び図３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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
筐体９０は、この筐体９０の下方にウェハ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ェハ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
また、図４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及び酸素ガス供給源１２２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及び酸素ガス供給源１２２との間には、各々に対応する流量制御器１３０、１３１、１３２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を介してＡｒガス、Ｈｅガス及びＯ２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、Ｈｅガス及びＯ２ガスが定められる。
【００４７】
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。
【００４８】
図８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８に示されるように、プラズマ処理用ガスノズル３３は、ウェハＷが配置される凹部２４の全体をカバーでき、ウェハ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。
【００４９】
ベースノズル３３は、プラズマ処理用ガスをウェハ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。
【００５０】
一方、外側ノズル３４は、ウェハ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Ｐ３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Ｐ３の上方に設けられているため、プラズマ処理領域Ｐ３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Ｐ３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ェハ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Ｐ３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Ｐ３の天井面４６に向かうように構成されている。
【００５１】
軸側ノズル３５は、ウェハＷの回転テーブル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。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、ウェハ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Ｐ３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。
【００５２】
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、混合ガスに含まれる希ガス及び反応ガスの流量比（混合比）を領域毎に調整することができ、これによりウェハＷ上の膜の面内処理量を調整することができる。
【００５３】
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３３〜３５から供給されるプラズマ処理用ガス中のヘリウムガスの流量比を増加させ、その混合比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。
【００５４】
このように、領域別の混合比調整用のプラズマ処理用ノズル３３〜３５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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
電界がウェハＷに到達する場合、ウェハ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ェハＷに向かうことを阻止すると共に、磁界をウェハ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。
【００５９】
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。
【００６０】
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上のウェハＷ）を覆うように配置されている。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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上のウェハ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。
【００６９】
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との間においてウェハ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、ウェハ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、ウェハＷの周縁部を撮像することにより、例えば搬送アーム１０上にウェハＷの有無や、回転テーブル２に載置されたウェハＷの位置ずれや、搬送アーム１０上のウェハ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、ウェハ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。
【００７０】
回転テーブル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との間でウェハ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を貫通してウェハ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。
【００７１】
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。
【００７２】
［プラズマ処理方法］
次に、本発明の実施形態に係る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。
【００７３】
上述のように、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理領域Ｐ３において、異なる領域に異なる種類のプラズマ処理用ガスの供給が可能な３本のプラズマ処理用ガス３３〜３５を備えている。まず、この複数本のプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の機能について説明する。
【００７４】
図１１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図である。
【００７５】
図１１（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１１（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１１（ｂ）、（ｃ）においても同様である。図１１（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。
【００７６】
図１１（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１１（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１１（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。
【００７７】
図１１（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１１（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１１（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。
【００７８】
図１１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。
【００７９】
次に、プラズマ処理用ガスとして用いられる希ガスの性質について説明する。具体的には、ＡｒガスとＨｅガスの種々の性質について説明する。
【００８０】
図１２は、活性種のエネルギーについて示した図である。図１２（ａ）は、各活性種のイオン化エネルギーを示した図である。図１２（ｂ）は、各活性種のラジカルのエネルギーを示した図である。
【００８１】
図１２（ａ）において、Ｈｅのイオン化エネルギーは約２５ｅＶであり、Ａｒのイオン化エネルギーは約１５ｅＶであることが示されている。つまり、Ｈｅは、Ａｒの約１．６７倍のイオン化エネルギーを有する。また、Ｈｅは、挙げられている活性種の中で、最も高いイオン化エネルギーを有する。
【００８２】
また、図１２（ｂ）において、Ｈｅ＊のエネルギーは２１．２２ｅＶであり、Ａｒ＊のエネルギーは１１．８３ｅＶであることが示されている。つまり、Ｈｅ＊は、Ａｒ＊の約１．７９倍のエネルギーを有する。また、Ｈｅ＊は、挙げられている活性種の中で、最も高いエネルギーを示している。
【００８３】
かかるデータより、Ｈｅガスをプラズマ処理用ガスに用いることは、改質力の向上に大きな期待ができることが分かる。
【００８４】
図１３は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を成膜し、Ａｒ、Ｏ２及びＨ２の混合ガスでプラズマ改質処理を行った場合と、Ｈｅ、Ｏ２及びＨ２の混合ガスでプラズマ改質処理を行った場合の膜のウェットエッチングレートを比較した実験結果である。
【００８５】
まず、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の成膜の際には、真空容器１内の圧力は１．８Ｔｏｒｒ、ウェハＷの温度は４００℃、第２の処理ガスノズルからＯ３ガスを供給し、回転テーブル２の回転速度は２０ｒｐｍとして成膜を行った。
【００８６】
そして、プラズマ処理領域Ｐ３においては、プラズマ処理用ガスの流量比については、Ａｒ（Ｈｅ）／Ｏ２／Ｈ２＝１５ｓｌｍ／７５ｓｃｃｍ／４５ｓｃｃｍとし、真空容器１内の圧力は１．８Ｔｏｒｒのまま、第２の処理ガス３２からのＯ３の供給を行う場合と行わない場合の双方を実験し、回転テーブル２の回転速度も、２０ｒｐｍと５ｒｐｍの双方の場合を実験した。
【００８７】
なお、左端のグラフは縦型熱処理炉を用いた成膜であり、改質処理を行っていない場合の比較例である。また、左から２番目のデータは、回転テーブル式の成膜装置を用いたが、プラズマ処理は行わなかった場合の比較例である。右側の３つの例が、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置を用いた実験結果である。
【００８８】
いずれの実験結果においても、Ｈｅの場合の方が、ウェットエッチングレートが低いという結果が得られた。ここで、膜のウェットエッチングレートが低いということは、エッチングされ難いということでありから、より緻密（高密度）で膜質が良好であることを意味する。よって、図１３に示された結果から、いずれの条件下においても、Ｈｅを用いて改質処理を行った方が、Ａｒを用いて改質処理を行った場合よりも高密度で良質な膜が得られるということが分かる。
【００８９】
図１４は、シリコン基板をプラズマ改質処理により酸化した場合の酸化力を測定した実験結果を示した図である。真空容器１内の圧力は１．８Ｔｏｒｒ、ウェハＷの温度は４００℃、ＲＦ電源の出力は３．３ｋＷとした。また、Ｈｅ、Ａｒを含む混合ガスにおいては、流量比は各々、Ａｒ（Ｈｅ）／Ｏ２／Ｈ２＝１５ｓｌｍ／７５ｓｃｃｍ／４５ｓｃｃｍとした。
【００９０】
図１４において、横軸は酸化時間、縦軸は酸化膜（ＳｉＯ２）の厚さを示しているが、Ａｒ、Ｏ２及びＨ２からなる混合ガスを用いた場合よりも、Ｈｅ、Ｏ２及びＨ２からなる混合ガスを用いた場合の方が、形成される酸化膜の厚さが厚く、また、デポレート（傾き）も大きくなっている。つまり、１分経過の段階でＨｅを用いた場合には酸化膜が３．０３ｎｍ堆積しているのに対し、Ａｒを用いた場合には、２．２０ｎｍに留まっている。また、１０分経過した時点では、Ｈｅを用いた場合は７．９４ｎｍの酸化膜が堆積しているが、Ａｒを用いた場合には、６．１２ｎｍしか堆積していない。更に、Ｈｅを用いた場合の酸酸化膜の堆積量の時間経過を示す直線は、傾きが２．０６であるのに対し、Ａｒを用いた場合の酸化膜の堆積量の時間経過を示す直線は、傾きが１．６４に留まっている。
【００９１】
このように、酸化力においても、Ｈｅを含む混合ガスを用いた方が、Ａｒを含む混合ガスを用いた方が良好な結果が得られることが示された。
【００９２】
図１２〜１４に示した結果から、回転テーブル２が回転した時の角速度の相違から、外周側の改質効果が低くなり易い傾向を是正することができる。つまり、外側ノズル３５からＨｅを含む混合ガスからなるプラズマ処理用ガスを供給し、軸側ノズル３３からはＡｒを含む混合ガスからなるプラズマ処理用ガスを供給するようにすれば、改質力の面内均一性を高めることができ、その結果、成膜される膜の膜厚、カバレッジ性、膜質において、面内均一性を高めることができる。
【００９３】
以下、このような本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。
【００９４】
まず、ウェハＷを真空容器１内に搬入する。ウェハ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。
【００９５】
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によりウェハ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。
【００９６】
続いて、第１の処理ガスノズル３１からは第１の処理ガスを供給し、第２の処理ガスノズル３２からは第２の処理ガスを供給する。また、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５から、所定の流量でプラズマ処理用ガスを供給する。
【００９７】
ここで、第１の処理ガス、第２の処理ガス及びプラズマ処理用ガスは、用途に応じて種々のガスを用いてよいが、第１の処理ガスノズル３１からは原料ガス、第２の処理ガスノズル３２からは酸化ガス又は窒化ガスを供給する。また、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５からは、第２の処理ガスノズルから供給された酸化ガス又は窒化ガスと類似した酸化ガス又は窒化ガスと、希ガスを含む混合ガスからなるプラズマ処理用ガスを供給する。希ガスは、イオン化エネルギー又はラジカルエネルギーの異なる複数種類の希ガスを用い、プラズマ処理用ガスノズル３３〜３５の供給領域に応じて、異なる種類又は異なる混合比で混合した希ガスを用いるようにする。
【００９８】
ここでは、成膜しようとする膜がシリコン酸化膜であり、第１の処理ガスが有機アミノシランガス、第２の処理ガスが酸素ガス、プラズマ処理用ガスがＨｅ、Ａｒ、Ｏ２の混合ガスからなる場合を例に挙げて説明する。
【００９９】
ウェハ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においてウェハ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。
【０１００】
更に回転テーブル２が回転すると、ウェハ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、回転テーブル２の角速度の影響を低減することができ、回転テーブル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。
【０１０１】
なお、プラズマ処理領域Ｐ３にてプラズマ処理を行う際には、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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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ェハＷ側に向かおうとする電界についても遮断される。
【０１０４】
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、ウェハ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。
【０１０５】
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、ウェハＷ表面への原料ガスの吸着、ウェハ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、回転テーブル２の回転よって、多数回に亘って行われる。
【０１０６】
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、回転テーブル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。
【０１０７】
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が挙げられる。
【０１０８】
また、ＴｉＮ膜の成膜に本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法を適用する場合には、第１の処理ガスには、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。
【０１０９】
プラズマ処理用ガスとしては、本実施形態では、希ガスとしてはＡｒガスとＨｅガスを用い、これを改質用の酸素ガスと組み合わせた例を挙げて説明したが、他の希ガスを用いてもよいし、酸素ガスの代わりに、オゾンガスや、水を用いることも可能である。
【０１１０】
また、窒化膜を成膜するプロセスでは、改質用にＮＨ３ガス又はＮ２ガスを用いるようにしてもよい。更に、必要に応じて、水素含有ガス（Ｈ２ガス、ＮＨ３ガス）との混合ガスを用いてもよい。
【０１１１】
また、分離ガスとしては、例えばＡｒガスの他、Ｎ２ガス等も挙げられる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
ウェハＷの温度は、限定されないが、例えば４０℃〜６５０℃程度とすることができる。
【０１１６】
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。
【０１１７】
［シミュレーション結果］
次に、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置をシミュレーションしたシミュレーション結果について説明する。
【０１１８】
図１５は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の第１のシミュレーション結果を示した図である。図１５（ａ）は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の配置関係を示すための図である。図１５（ａ）に示されるように、プラズマ処理領域Ｐ３が図面中の下方、６時の位置に配置された状態で、以下のシミュレーション結果を示す。
【０１１９】
プロセス条件は、真空容器１内の圧力が２Ｔｏｒｒ、ウェハＷの温度は４００℃である。回転テーブル２の回転速度は２０ｒｐｍである。また、分離ガス供給管５１のＡｒガスの流量は１ｓｌｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＡｒガスの供給流量は各々５ｓｌｍである。原料ガスは、有機アミノシランガスが３００ｓｌｍの流量で、１ｓｌｍの流量で供給されるキャリアガスのＡｒガスとともに第１の処理ガスノズル３１から供給される。また、反応ガスは、酸素ガスが６ｓｌｍの流量で第２の処理ガスノズル３２から供給される。プラズマ処理領域Ｐ３については、ベースノズル３３からは、Ａｒ／Ｈｅ／Ｏ２の混合ガスが、７．５ｓｌｍ／２．５ｓｌｍ／５０ｓｃｃｍの流量で供給される。外側ノズル３４からはＡｒ／Ｈｅ／Ｏ２の混合ガスが、２．５ｓｌｍ／２．５ｓｌｍ／２５ｓｃｃｍの流量で供給される。軸側ノズル３５からは、Ａｒ／Ｏ２の混合ガスが、５ｓｌｍ／２５ｓｃｃｍの流量で供給される。
【０１２０】
かかる条件下でシミュレーション実験を行い、回転テーブル２上のＨｅの濃度分布とＡｒの濃度分布を算出した。なお、濃度レベルが高い順に、レベルＪ、レベルＫ、レベルＬ、レベルＭ、レベルＮで各ガスの濃度レベルを示した。
【０１２１】
図１５（ｂ）は、回転テーブル２上のＨｅガスの濃度分布を示した図である。図１５（ｂ）に示される通り、Ｈｅはプラズマ処理領域Ｐ３の外側領域に中濃度のレベルＬが存在し、その周囲にレベルＭが存在してレベルが低下してきている。そして、他の領域は濃度レベルが最も低いレベルＮを示している。
【０１２２】
図１５（ｃ）は、回転テーブル２上のＡｒガスの濃度分布を示した図である。図１５（ｃ）に示される通り、プラズマ処理領域Ｐ３の中心軸側の領域で濃度レベルが高いレベルＪ、Ｋがあるが、プラズマ処理領域Ｐ３内のその他の領域は濃度レベルが中程度のレベルＬとなっている。また、分離ガスが供給されている分離領域Ｄでは、濃度レベルが高いレベルＪを示しており、第１の処理領域Ｐ１では、それよりもややレベルが低いレベルＫを示している。
【０１２３】
図１５（ｂ）、（ｃ）に示される通り、プラズマ処理領域Ｐ３内において、Ｈｅガスを供給している外側ノズル３４が存在する領域ではＨｅ濃度が高くなり、Ａｒガスを供給している軸側ノズル３５が存在する領域ではＡｒ濃度が高くなっており、局所的なプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５により、領域毎にイオン化エネルギー、ラジカルエネルギーの異なる希ガスを意図的に区分して供給することが可能となっている。これにより、回転テーブル２の外周側の領域でプラズマ処理量を高め、中心軸側の領域でプラズマ処理量を弱めることが可能となり、角速度による影響を相殺して是正することができる。
【０１２４】
図１６は、図１５とは異なる領域における本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の第１のシミュレーション結果を示した図である。
【０１２５】
図１６（ａ）は、プラズマ処理領域Ｐ３の開口部１１ａの下側のＨｅガスの濃度分布を示した図である。図１６（ａ）に示される通り、Ｈｅはプラズマ処理領域Ｐ３の外側領域に中濃度のレベルＬが存在し、その周囲にレベルＭが存在してレベルが低下してきている。そして、他の領域は濃度レベルが最も低いレベルＮを示している。
【０１２６】
図１６（ｂ）は、プラズマ処理領域Ｐ３の開口部１１ａの下側のＡｒガスの濃度分布を示した図である。図１６（ｂ）に示される通り、プラズマ処理領域Ｐ３の中心軸側の領域に濃度レベルが高いレベルＪ、Ｋが存在するが、プラズマ処理領域Ｐ３内のその他の領域は濃度レベルが中程度のレベルＬとなっている。
【０１２７】
図１６（ａ）、（ｂ）に示される通り、プラズマ処理領域Ｐ３内において、Ｈｅガスを供給している外側ノズル３４が存在する領域ではＨｅ濃度が高くなり、Ａｒガスを供給している軸側ノズル３５が存在する領域ではＡｒ濃度が高くなっており、局所的なプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５により、領域毎にイオン化エネルギー、ラジカルエネルギーの異なる希ガスを意図的に区分して供給することが可能となっている。これにより、回転テーブル２の外周側の領域でプラズマ処理量を高め、中心軸側の領域でプラズマ処理量を弱めることが可能となり、角速度による影響を相殺して是正することができる。
【０１２８】
このように、図１５（ｂ）、（ｃ）及び図１６（ａ）、（ｂ）より、回転テーブル２の上であっても、開口部１１ａの下であっても、回転テーブル２の外周側にＨｅガス、中心軸側にＡｒガスの濃度が高くなるようにプラズマ処理用ガスの供給ができており、外周側と中心軸側の角速度の相違を是正し、プラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【０１２９】
図１７は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の第２のシミュレーション結果を示した図である。図１７（ａ）は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の配置関係を示すための図である。図１７（ａ）に示されるように、プラズマ処理領域Ｐ３が図面中の下方、６時の位置に配置された状態で、以下のシミュレーション結果を示す。
【０１３０】
プロセス条件は、真空容器１内の圧力が２Ｔｏｒｒ、ウェハＷの温度は４００℃である。回転テーブル２の回転速度は２０ｒｐｍである。また、分離ガス供給管５１のＡｒガスの流量は１ｓｌｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＡｒガスの供給流量は各々５ｓｌｍである。原料ガスは、有機アミノシランガスが３００ｓｌｍの流量で、１ｓｌｍの流量で供給されるキャリアガスのＡｒガスとともに第１の処理ガスノズル３１から供給される。また、反応ガスは、酸素ガスが６ｓｌｍの流量で第２の処理ガスノズル３２から供給される。プラズマ処理領域Ｐ３については、ベースノズル３３からは、Ａｒ／Ｈｅ／Ｏ２の混合ガスが、５ｓｌｍ／５ｓｌｍ／５０ｓｃｃｍの流量で供給される。外側ノズル３４からはＨｅ／Ｏ２の混合ガスが、５ｓｌｍ／２５ｓｃｃｍの流量で供給される。軸側ノズル３５からは、Ａｒ／Ｏ２の混合ガスが、５ｓｌｍ／２５ｓｃｃｍの流量で供給される。
【０１３１】
第２のシミュレーション実験では、第１のシミュレーション実験よりもＨｅの流量を全体的に高く設定している。特に、外側ノズル３４では、Ａｒを含まず、ＨｅとＯ２のみの混合ガスとした。
【０１３２】
かかる条件下でシミュレーション実験を行い、回転テーブル２上のＨｅの濃度分布とＡｒの濃度分布を算出した。なお、濃度レベルが高い順に、レベルＪ、レベルＫ、レベルＬ、レベルＭ、レベルＮで各ガスの濃度レベルを示した。
【０１３３】
図１７（ｂ）は、回転テーブル２上のＨｅガスの濃度分布を示した図である。図１７（ｂ）に示される通り、Ｈｅはプラズマ処理領域Ｐ３の外側領域に高濃度のレベルＫが存在し、その周囲にレベルＬ、レベルＭが存在してレベルが低下してきている。そして、他の領域は濃度レベルが最も低いレベルＮを示している。
【０１３４】
図１７（ｃ）は、回転テーブル２上のＡｒガスの濃度分布を示した図である。図１７（ｃ）に示される通り、プラズマ処理領域Ｐ３の中心軸側の領域で濃度レベルが高いレベルＪ、Ｋがあるが、プラズマ処理領域Ｐ３内のその他の領域は濃度レベルが低いレベルＬ、Ｍとなっている。また、分離ガスが供給されている分離領域Ｄでは、濃度レベルが高いレベルＪを示しており、第１の処理領域Ｐ１では、それよりもややレベルが低いレベルＫを示している。
【０１３５】
図１７（ｂ）、（ｃ）に示される通り、プラズマ処理領域Ｐ３内において、Ｈｅガスを供給している外側ノズル３４が存在する領域ではＨｅ濃度が高くなり、Ａｒガスを供給している軸側ノズル３５が存在する領域ではＡｒ濃度が高くなっており、局所的なプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５により、領域毎にイオン化エネルギー、ラジカルエネルギーの異なる希ガスを意図的に区分して供給することが可能となっている。これにより、回転テーブル２の外周側の領域でプラズマ処理量を高め、中心軸側の領域でプラズマ処理量を弱めることが可能となり、角速度による影響を相殺して是正することができる。また、第１のシミュレーション結果よりも、Ｈｅ濃度が高くなっており、Ｈｅ、Ａｒの濃度は、流量比の調整により、微調整が可能であることが示されている。つまり、プロセスに応じて、最適な流量比を設定することが可能となる。
【０１３６】
図１８は、図１７とは異なる領域における本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の第２のシミュレーション結果を示した図である。
【０１３７】
図１８（ａ）は、プラズマ処理領域Ｐ３の開口部１１ａの下側のＨｅガスの濃度分布を示した図である。図１８（ａ）に示される通り、Ｈｅはプラズマ処理領域Ｐ３の外側領域に高濃度のレベルＫが存在し、その周囲にレベルＬ、レベルＭが存在してレベルが低下してきている。そして、他の領域は濃度レベルが最も低いレベルＮを示している。
【０１３８】
図１８（ｂ）は、プラズマ処理領域Ｐ３の開口部１１ａの下側のＡｒガスの濃度分布を示した図である。図１８（ｂ）に示される通り、プラズマ処理領域Ｐ３の中心軸側の領域に濃度レベルが高いレベルＪ、Ｋが存在するが、プラズマ処理領域Ｐ３内のその他の領域は濃度レベルが低いレベルＬ、Ｍとなっている。
【０１３９】
図１８（ａ）、（ｂ）に示される通り、プラズマ処理領域Ｐ３内において、Ｈｅガスを供給している外側ノズル３４が存在する領域ではＨｅ濃度が高くなり、Ａｒガスを供給している軸側ノズル３５が存在する領域ではＡｒ濃度が高くなっており、局所的なプラズマ処理用ガスノズル３３〜３５により、領域毎にイオン化エネルギー、ラジカルエネルギーの異なる希ガスを意図的に区分して供給することが可能となっている。これにより、回転テーブル２の外周側の領域でプラズマ処理量を高め、中心軸側の領域でプラズマ処理量を弱めることが可能となり、角速度による影響を相殺して是正することができる。
【０１４０】
図１８（ａ）、（ｂ）においても、第１のシミュレーション結果よりも、Ｈｅ濃度が高まっており、流量比の調整により、濃度調整が可能であることが示されている。
【０１４１】
このように、図１７（ｂ）、（ｃ）及び図１８（ａ）、（ｂ）より、回転テーブル２の上であっても、開口部１１ａの下であっても、回転テーブル２の外周側にＨｅガス、中心軸側にＡｒガスの濃度が高くなるようにプラズマ処理用ガスの供給ができており、外周側と中心軸側の角速度の相違を是正し、プラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【０１４２】
また、図１５〜１８に示した第１及び第２のシミュレーション結果から、Ｈｅ、Ａｒの濃度調整は、Ｈｅガス及びＡｒガスの流量比（混合比）の設定により微調整が可能であり、プロセスに応じた適切な流量設定を行うことが示された。
【０１４３】
このように、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理量を複数の領域について制御可能であり、種々のプロセスに対応して適切なプラズマ処理を行うことができるとともに、改質処理を含むプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【０１４４】
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】
【０１４５】
１  真空容器
２  回転テーブル
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
８１  プラズマ発生部
１２０〜１２２  ガス供給源
１３０〜１３２  流量制御器
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】
0006587514.tif 000002
【図２】
0006587514.tif 000003
【図３】
0006587514.tif 000004
【図４】
0006587514.tif 000005
【図５】
0006587514.tif 000006
【図６】
0006587514.tif 000007
【図７】
0006587514.tif 000008
【図８】
0006587514.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006587514.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0006587514.tif 000013
【図１３】
0006587514.tif 000014
【図１４】
0006587514.tif 000015
【図１５】
0006587514.tif 000016
【図１６】
0006587514.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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