(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマによる基板の損傷が少ない基板処理装置、及び半導体製造方法を提供する。【解決手段】  基板を処理するための処理室と、処理室内に原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、少なくとも一組以上の対向するくし型電極により構成され、くし型電極に高周波電圧を加えることにより反応ガスをプラズマ化するためのプラズマ生成部と、を有し、プラズマ生成部は、基板と反応ガス供給口との間に配置されており、プラズマ生成部を構成するくし型電極は、先端が球形状に封止された絶縁管にそれぞれ覆われており、絶縁管は、Ｏリングを介してトランスとの接続側が片持ちに支持されており、絶縁管の支持部分の周辺は不活性ガスによりパージされている。【選択図】図１
2008050662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、
前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、
少なくとも一組以上の対向するくし型電極により構成され、前記くし型電極に高周波電圧を加えることにより前記反応ガスをプラズマ化するためのプラズマ生成部と、
を有し、
前記プラズマ生成部は、前記基板と前記反応ガス供給口との間に配置されており、
前記プラズマ生成部を構成するくし型電極は、先端が球形状に封止された絶縁管にそれぞれ覆われており、
前記絶縁管は、Ｏリングを介して前記トランスとの接続側が片持ちに支持されており、前記絶縁管の支持部分の周辺は不活性ガスによりパージされている
ことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて基板上に薄膜を形成するための基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に導電性金属膜等の薄膜を備えた半導体装置としては、例えばＤＲＡＭのキャパシタがある。キャパシタの電極形状は、高アスペクト比のシリンダ型が主流となっている。そのため、下部電極膜、上部電極膜、バリアメタル膜を含めた全ての膜が、段差被覆性に優れている必要がある。
【０００３】
このような事情から、基板上に薄膜を成膜する方法として、従来のスパッタリング法ではなく、段差被覆性に優れたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられるようになってきている。特に、有機金属液体原料と、酸素含有ガス、水素含有ガスまたは窒素含有ガスとの反応が利用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のＣＶＤ法において段差被覆性を向上させるためには、低温化は避けることはできない。しかし、低温化すると、有機液体原料中の炭素や酸素が不純物として薄膜中に多く残り、薄膜の電気特性を劣化させてしまうという問題があった。また、成膜後の熱処理により、不純物がガス脱離して膜はがれが生じるという問題があった。さらには、幾つかの有機液体原料においてインキュベーションタイムが増大し、生産性が劣るといった問題があった。
【０００５】
このような問題に対し、段差被覆性が向上するＣＶＤ条件の下で数〜数十Åの成膜を行う工程と、成膜後にプラズマによる膜質改善を行う工程と、を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより所望厚さの薄膜を形成するＣＶＤ法が検討されている。
【０００６】
また、いわゆるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法も検討されている。ＡＬＤ法では、有機液体原料を気化した原料ガスのみを基板に供給して吸着させた後、プラズマにより励起した水素又はアンモニアガス等の反応ガスを基板に供給して薄膜を生成する工程を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより所望厚さの薄膜を形成する。
【０００７】
上述の方法で用いられるプラズマガスは、基板に対して均一に供給する必要がある。  そのため、プラズマ源としては、いわゆる平行平板方式の容量結合型放電プラズマ（ＣＣＰ）源が用いられて来た。
【０００８】
しかしながら、平行平板方式の容量結合型放電プラズマ（ＣＣＰ）源を用いた場合には、基板とプラズマ源との間に電界が加わってしまう。そのため、プラズマガス中に存在するイオンや電子が基板に衝突し、薄膜を形成する際の下地を損傷させてしまうという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、プラズマによる基板の損傷が少ない基板処理装置、及び半導体製造方法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】
【００１０】
本発明の一態様によれば、基板を処理するための処理室と、前記処理室内に原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、少なくとも一組以上の対向するくし型電極により構成され、前記くし型電極に高周波電圧を加えることにより前記反応ガスをプラズマ化するためのプラズマ生成部と、を有し、前記プラズマ生成部は、前記基板と前記反応ガス供給口との間に配置されており、  前記プラズマ生成部を構成するくし型電極は、先端が球形状に封止された絶縁管にそれぞれ覆われており、前記絶縁管は、Ｏリングを介して前記トランスとの接続側が片持ちに支持されており、前記絶縁管の支持部分の周辺は不活性ガスによりパージされている基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プラズマによる基板の損傷が少ない基板処理装置、及び半導体製造方法を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
参照する図面において、図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図（正面）であり、図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図（側面）であり、図３は、本発明の一実施形態にかかるプラズマ生成部としての対向電極の概要構成図であり、（ａ）はトランスが接続された一対のくし型電極の概要構成図であり、（ｂ）はくし型電極が備える棒状電極、及び棒状電極を覆う絶縁体の断面拡大図である。
また、図４は、本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の一工程としての、ＡＬＤ法に基づく基板処理工程図であり、図５は、本発明の一実施の形態における対向電極から基板までの距離と、基板上でのプラズマ密度との関係を例示するグラフ図である。
【００１４】
（１）基板処理装置の構成
以下に、図１〜３を用いて、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面構成図について説明する。
【００１５】
（ａ）処理室
図１に示すとおり、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置は、基板を処理するための処理室１を備えている。処理室１は、その内部を気密に保持することが出来る密閉容器として構成されている。
【００１６】
（ｂ）基板搬入搬出口
処理室１の側面部には、処理対象であるシリコンウェハやガラス基板などの基板２を、処理室１内に搬入し、または基板２を処理室１内から搬出するための基板搬入搬出口５９が設けられている。
【００１７】
基板搬入搬出口５９は、ゲートバルブ６０を介して真空基板移載室５８と接続されている。ゲートバルブ６０は、処理室１と真空基板移載室５８との仕切り弁として機能する。ゲートバルブ６０を開放させている間は、真空基板移載室５８から処理室１へ基板２を搬入することが出来、また、処理室１から真空基板移載室５８へ基板２を搬出することが出来る。
【００１８】
（ｃ）処理台
処理室１の内部には、基板２を保持するための処理台２０が設けられている。処理台２０の上部には、基板２を支持するためのサセプタ２１が設けられている。処理台２０の内部には、基板２を加熱する加熱手段としてのヒータ２２が設けられる。ヒータ２２は、サセプタ２１上に支持される基板２が所定温度となるように、温度コントローラ２３を用いて制御される。
【００１９】
処理室１の底部には、処理台２０を下面側から保持する昇降手段２４が設けられる。処理台２０は、昇降手段２４により処理室１内を昇降自在となっている。
基板２の搬送時には、処理台２０は、図１にて実線で示す搬送位置まで下降する。この際、処理室１の底部に設けられた突き上げピン６２が、処理台２０とサセプタ２１とを貫通するように設けられた貫通孔６３を突き抜け、サセプタ２１の表面から突出する。サセプタ２１の表面から突出した突き上げピン６２は、処理室１に搬入され、または処理室１から搬出される基板２を支持する。
また、基板２の基板処理時には、処理台２０は、図１にて点線で示す基板処理位置まで上昇する。この際、突き上げピン６２がサセプタ２１の表面より没入するため、サセプタ２１が基板２を支持する。
【００２０】
（ｄ）排気ライン
基板搬入搬出口５９とは反対側の処理室１の側面下部には、処理室１内の残留ガスを排気するための排気口１０が設けられている。排気口１０には、圧力コントローラ５５と、真空ポンプ５４と、原料回収トラップ５７と、除外装置（図示せず）とが、排気管５６により順に直列に接続されている。
【００２１】
圧力コントローラ５５は、処理室１の圧力を調整するよう機能する。真空ポンプ５４は、処理室１内の残留ガスを排出するよう機能する。また、原料回収トラップ５７は、真空ポンプ５４により排気される残留ガスから原料ガス成分を回収するよう機能する。
【００２２】
なお、圧力コントローラ５５と真空ポンプ５４との間の排気管５６には、後述する原料ガスバイパス管４０、及び反応ガスバイパス管４９とがそれぞれ接続されている。
【００２３】
（ｅ）原料ガス供給ライン
処理室１の外部には、原料ガスを供給するための原料ガス供給ラインが設けられる。原料ガス供給ラインは、処理室１の上部にて接続されており、接続部は原料ガス供給口３を形成する。以下に、原料ガス供給ラインの構成について述べる。
【００２４】
原料ガス供給ラインは、液体原料を供給するための原料供給ユニット２５を備えている。原料供給ユニット２５は、その内部に、液体原料２８をためることが出来るように構成されている。
【００２５】
原料供給ユニット２５には、液体原料を気化するための気化器３０が、液体原料供給管２６を介して接続されている。なお、原料供給ユニット２５と気化器３０との間には、液体原料流量制御装置２９が設けられる。
また、原料供給ユニット２５には、圧送ライン２７が接続されている。圧送ライン２７は、加圧されたＨｅガスあるいはＡｒガス等の不活性ガスを原料供給ユニット２５に供給する。
【００２６】
圧送ライン２７から供給される不活性ガスの圧力により、原料供給ユニット２５内の液体原料２８は気化器３０へと供給される。この際、液体原料流量制御装置２９は、原料供給ユニット２５へ供給される液体原料２８の供給量を制御する。
【００２７】
気化器３０に供給された液体原料２８は、気化器３０にて気化され、原料ガスを生成する。原料ガスとしては、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｒ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｉ，Ｂａ，Ｌａ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕのうちいずれか１つ以上の元素を含む、少なくとも一種類以上の気体を使用することが出来る。
【００２８】
なお、気化器３０には、不活性ガス供給ユニット３３が不活性ガス供給管３４を介して接続されており、不活性ガスを供給することが可能となっている。
気化器３０に、前述の液体原料２８と不活性ガスとを同時に供給することにより、液体原料２８の気化効率を高めることが出来る。液体原料２８としては、例えば、常温で数十℃程度に加熱すれば液体になるような原料を使用することが可能である。この際、原料供給ユニット２５、液体原料供給管２６、及び液体原料流量制御装置２９を数十℃程度に加熱するヒータを設けることが好ましい。また、不活性ガスとしては、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等を使用することが可能である。
【００２９】
不活性ガス供給ユニット３３と気化器３０との間にはガス流量制御装置３５が設けられる。ガス流量制御装置３５は、気化器３０へ供給する不活性ガスの供給量を制御する。
【００３０】
気化器３０は、原料ガス供給管３１を介して、処理室１の上部と接続されている。原料ガス供給管３１と処理室１との接続部は、原料ガス供給口３を構成する。
【００３１】
気化器３０と処理室１とを接続する原料ガス供給管３１には、バルブ３２が設けられる。そして、原料ガス供給管３１のバルブ３２の上流（すなわち、気化器３０とバルブ３２との間）には、バルブ３９を介して原料ガスバイパス管４０が接続されている。原料ガスバイパス管４０は、前述のとおり排気管５６に接続されている。
【００３２】
従って、バルブ３９を閉じてバルブ３２を開けることにより、気化器３０にて発生した原料ガスを処理室１に供給することが出来る。一方、バルブ３２を閉じてバルブ３９を開けることにより、気化器３０にて発生した原料ガスを、処理室１に供給せずに排気管５６へと直接排出することが出来る。
【００３３】
一方、原料ガス供給管３１のバルブ３２の下流（バルブ３２と処理室１との間）には、バルブ３８と、ガス流量制御装置３７と、不活性ガス供給ユニット３３とが、パージガス供給管３６を介して順次直列に接続されている。
【００３４】
このように構成されることにより、バルブ３２を閉じ、排気口１０により排気しながら、バルブ３８を開けることにより、原料ガス供給管３１のバルブ３２の下流部分、及び処理室１内の残留ガスを不活性ガスに置換することが出来る。なお、ガス流量制御装置３７は、不活性ガスの供給流量を制御するための流量コントローラとして機能する。
【００３５】
（ｆ）反応ガス供給ライン
処理室１の外部には、反応ガスを供給するための反応ガス供給ラインが設けられる。反応ガス供給ラインは、処理室１の上部に接続されており、接続部は反応ガス供給口４を形成する。以下に、反応ガス供給ラインの構成について述べる。
【００３６】
反応ガス供給ラインは、反応ガスを供給するための反応ガス供給ユニット４１を備えている。反応ガス供給ユニット４１は、反応ガス供給管４２を介して処理室１の上部と接続されている。反応ガスとしては、Ｈ，Ｈｅ，Ｎ，Ｏ，Ｆ，Ｎｅ，Ｃｌ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅのうち、いずれか１つ以上の元素を含む、少なくとも一種類以上の気体を使用することが出来る。
【００３７】
反応ガス供給ユニット４１と処理室１とを接続する反応ガス供給管４２には、バルブ４４が設けられる。そして、反応ガス供給管４２のバルブ４４の上流（すなわち、バルブ４４とガス流量制御装置４３との間）には、バルブ４８を介して反応ガスバイパス管４９が接続されている。反応ガスバイパス管４９は、前述のとおり排気管５６に接続されている。
【００３８】
従って、バルブ４８を閉じてバルブ４４を開けることにより、反応ガスを処理室１に供給することが出来る。一方、バルブ４４を閉じてバルブ４８を開けることにより、反応ガスを処理室１に供給せずに排気管５６へと直接排出することが出来る。
【００３９】
一方、反応ガス供給管４２のバルブ４４の下流（バルブ４４と処理室１との間）には、バルブ４７と、ガス流量制御装置４６と、不活性ガス供給ユニット３３とが、パージガス供給管４５を介して順次直列に接続されている。
【００４０】
このように構成されることにより、バルブ４４を閉じ、排気口１０により排気しながら、バルブ４７を開けることにより、反応ガス供給管４２のバルブ４４の下流部分、及び処理室１内の残留ガスを不活性ガスに置換することが出来る。なお、ガス流量制御装置４６は、不活性ガスの供給流量を制御するための流量コントローラとして機能する。
【００４１】
反応ガス供給管４２のさらに下流（すなわち、パージガス供給管４５との接続部よりもさらに下流）には、クリーニングガス供給ユニット５０が、クリーニングガス供給管５１を介して接続されている。クリーニングガス供給管５１には、バルブ５３が設けられており、バルブ５３を開けることにより処理室１内にクリーニングガスを供給することが出来る。なお、バルブ５３の上流には、ガス流量制御装置５２が設けられ、ガス流量制御装置５２は、クリーニングガスの供給流量を制御するための流量コントローラとして機能する。
【００４２】
（ｇ）シャワーヘッド
原料ガス供給口３、及び反応ガス供給口４の下方であって、処理台２０の上方には、処理室１内にガスを供給するためのシャワーヘッド６が設けられる。シャワーヘッド６は、原料ガス供給口３または反応ガス供給口４から供給されるガスを拡散させるための拡散板７と、拡散板７によって拡散されたガスを分散するためのバッファ空間８と、分散されたガスを処理室１内へシャワー状に噴射するためのシャワー板９と、から構成されている。
【００４３】
（ｈ）プラズマ生成部
シャワーヘッド６の下方であって、処理台２０の上方には、プラズマ生成部としての対向電極５が設けられる。対向電極５は、シャワーヘッド６から供給された反応ガスをプラズマ励起するように機能する。
【００４４】
図２（ａ）に示すとおり、対向電極５は、少なくとも一対の対向するくし型電極５ａ，５ｂより構成されている。
【００４５】
各くし型電極５ａ，５ｂは、複数の棒状電極１４が、所定の間隔を開けながら一列に配列した構成となっている。ここで、各棒状電極１４の一方の端点は、電気的に導通するように順次連結されており、他方の端点は開放されているため、くし型電極５ａ，５ｂは、それぞれが、くし型形状をなしている。
【００４６】
各棒状電極１４は、導電性の高い金属、例えばＡｌやＮｉなどの棒状、あるいは２本以上の細線をより合わせて形成されたより対線によって構成される。
【００４７】
各棒状電極１４は、それぞれが絶縁管１５により覆われている。そして、図３（ｂ）に示すとおり、各棒状電極１４の先端部（すなわち、電気的に連結されていない側であって、くし型形状の山側を構成する棒状電極１４の端点）を覆う絶縁管１５は、先端が球形状になるように棒状電極１４を封止している。なお、絶縁管１５は、石英やアルミナ等の絶縁物により形成される。
【００４８】
対向電極５を構成する一対のくし型電極５ａ，５ｂは、一方のくし型電極の各棒状電極１４が、他方のくし型電極における各棒状電極１４の配列する隙間に互いに挿入されるように配置される。そして、棒状電極１４の重複部分は、基板２の上面全体を覆うように同一平面上に形成される。例えば、基板２としてシリコンウェハを処理する場合には、棒状電極１４の重複部分は、図２に示すように円形とすることが好ましい。
【００４９】
上記において、各絶縁管１５は、その根元部分（すなわち電気的に連結されいる側）が例えばＯリング５ｃ等の絶縁物を介して片持ち支持されるように構成される。Ｏリング５ｃは、処理室１の側壁を貫通する貫通孔５ｄに取り付けられている。処理室１内の気密を確保するためにはＯリング５ｃは多重に取り付けることが好ましい。
【００５０】
また、上述の各絶縁管１５の根元部分には、パージポート５ｅから、加圧されたＨｅガスあるいはＡｒガス等の不活性ガスがパージされる。これにより、反応ガスや原料ガスが棒状電極１４の根元部（すなわち電気的に連結されている側）に入り込まないように構成されている。
【００５１】
くし型電極５ａ，５ｂには、絶縁トランス７０の二次側出力７１が電気的に接続される。  そして、くし型電極５ａ，５ｂには、高周波電圧が印加される。これにより、くし型電極５ａ，５ｂの間には高周波の電界が加わり、対向電極５の上面領域及び下面領域に存在する反応ガスをプラズマ励起することが出来る。
【００５２】
（２）半導体装置の製造方法
続いて、図４及び図５を用いて、本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の一工程としての基板処理工程を説明する。なお、本基板処理工程は、上述した基板処理装置により実施される。
【００５３】
（ａ）基板の搬入（Ｓ１）
まず、処理台２０を、図１にて実線で示す位置まで下降させて、突き上げピン６２をサセプタ２１の表面から突出させる。その後、ゲートバルブ６０を開放させ、基板２を処理室１へ搬入し、突き上げピン６２に基板２を支持させる。その後、昇降手段２４を作動させ、処理台２０を、図１にて点線で示す基板処理位置まで上昇させる。
【００５４】
（ｂ）処理室の排気（Ｓ２）
バルブ３２、４４、５３、３９、４８、及びゲートバルブ６０を閉め、バルブ３８、４４を開ける。そして、真空ポンプ５４を作動させて、処理室１内の残留ガスを不活性ガスに置換する。なお、処理室１の内圧は、圧力コントローラ５５により調整する。
その後、ヒータ２２に通電することにより、基板２を所定温度に加熱する。
【００５５】
（ｃ）原料ガスの供給（Ｓ３）
続いて、圧送ライン２７に不活性ガスを供給することにより、原料供給ユニット２５内の液体原料２８を気化器３０へと供給し、気化器３０にて原料ガスを生成させる。この際、不活性ガス供給管３４から不活性ガスを気化器３０に供給して、液体原料２８の気化を促す。
【００５６】
その後、バルブ３８、４７を閉め、バルブ３２を開けて、原料ガス供給口３から処理室１内へと原料ガスを供給する。処理室１内に供給された原料ガスは、シャワーヘッド６により拡散され、処理台２０上に支持されている基板２の表面に均一に供給され、基板２の表面に吸着する。
【００５７】
（ｄ）処理室の排気（Ｓ４）  
その後、バルブ３２を閉め、バルブ３８を開け、処理室１内の残留ガスを不活性ガスに置換する。また、その際、バルブ３９を開けて、気化器３０にて発生した原料ガスを、処理室１に供給せずに排気管５６へと直接排出する。なお、真空ポンプ５４により排気される残留ガスからは、原料回収トラップ５７を用いて原料ガス成分を回収する。
【００５８】
（ｅ）反応ガスの供給（Ｓ５）
続いて、バルブ３８を閉め、バルブ４４を開けて、反応ガス供給口４から処理室１内へと反応ガスを供給する。処理室１内に供給された反応ガスは、シャワーヘッド６により拡散され、処理台２０上に支持されている基板２の表面に均一に供給される。
【００５９】
（ｆ）反応ガスのプラズマ化（Ｓ６）
続いて、絶縁トランス７０を用いて、対向電極５を構成するくし型電極５ａ，５ｂに、高周波電圧を印加する。これにより、対向電極５の上面領域、及び下面領域に存在する反応ガスをプラズマ励起する。
【００６０】
なお、基板２の表面に供給されるプラズマ励起された反応ガスの密度は、対向電極５と基板２との距離に依存する。図５は、対向電極から基板までの距離と、基板上でのプラズマ密度との関係を例示するグラフ図である。すなわち、処理台２０の高さを調整することにより、基板２上におけるプラズマ密度を調整することが可能である。
【００６１】
以上の結果、基板２の表面に吸着している原料ガスと、プラズマ励起された反応ガスとが反応し、基板２の表面に薄膜が形成される。
（ｇ）処理室の排気（Ｓ７）
その後、対向電極５を構成するくし型電極５ａ，５ｂに対する高周波電圧の印加を停止し、反応ガスのプラズマ励起を中断する。そして、バルブ４４を閉め、バルブ４７を開け、処理室１内の残留ガスを不活性ガスに置換する。その際、バルブ４８を開け、反応ガスを処理室１に供給せずに排気管５６へと直接排出する。
【００６２】
（ｈ）サイクルの繰り返し（Ｓ８）
続いて、上述の（ｃ）から（ｇ）までの工程を複数回繰り返し、基板２の表面上に所望の膜圧の薄膜を形成する。
【００６３】
（ｉ）基板の搬出（Ｓ９）
基板２の表面上に所望の膜圧の薄膜が形成されたら、処理台２０を図１にて実線で示す位置まで下降させて、突き上げピン６２に基板２を支持させる。そして、バルブ４７を閉じた後、ゲートバルブ６０を開けて、処理室１から基板２を搬出して、半導体製造装置の一工程としての基板処理工程を完了する。
【００６４】
上記において、薄膜形成工程をＣＶＤ法により行う場合には、基板２の温度を原料ガスが自己分解する程度の温度帯域となるように制御する。この場合、原料ガスが熱分解し、基板２上に数〜数十Å（２、３〜数原子層）程度の薄膜が形成される。その後、供給した反応ガスをプラズマ化すると、プラズマ化した反応ガスの活性種により、基板２上に形成された数〜数十Åの薄膜から炭素原子（Ｃ）や水素原子（Ｈ）などの不純物が除去される。
【００６５】
また、薄膜形成工程をＡＬＤ法により行う場合には、基板２の温度を原料ガスが自己分解しない程度の温度帯域となるように制御する。この場合、原料ガスは熱分解することなく基板２上に吸着する。その後、供給した反応ガスをプラズマ化すると、反応ガスをプラズマ化すると、基板２上に吸着した原料と、プラズマ化した反応ガスの活性種とが反応し、基板２上に１Å以下の（１原子層以下）程度の薄膜が形成される。なお、このとき、反応ガスの活性種により、薄膜中に混入する炭素原子（Ｃ）及び水素原子（Ｈ）等の不純物を脱離することが出来る。
【００６６】
なお、本発明の一実施形態において、薄膜形成工程をＣＶＤ法により行う場合の具体的条件としては、例えばＨｆＯ２膜を成膜する場合には、処理温度が３５０〜５００℃、処理圧力５０〜２００Ｐａ、液体原料２８としてＨｆ（ＭＭＰ）４（Ｈｆ（ＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＨ３）４：テトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）−ハーフニウム）、供給流量０．０１〜０．１ｓｃｃｍを、反応ガスとしてＯ２、供給流量５００〜１５００ｓｃｃｍとすることが出来る。
【００６７】
また、本発明の一実施形態において、薄膜形成工程をＡＬＤ法により行う場合の具体的条件としては、例えばＲｕ膜を成膜する場合には、処理温度が１５０〜３００℃、処理圧力１０〜２００Ｐａ、液体原料２８としての有機金属液体原料として、Ｒｕ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）（（ＣＨ３）Ｃ５Ｈ５）：ＤＥＲ（２，４ジメチルペンタジエニルエチルシクロペンタジエニルルテニウム）、供給流量０．０１〜０．１ｓｃｃｍを、反応性ガスとしては、水素、酸素、あるいはアンモニア等を供給流量５００〜１５００ｓｃｃｍとすることが出来る。
【００６８】
（３）本発明の一実施形態による効果
本発明の一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００６９】
（ａ）プラズマ源として、従来の平行平板方式の容量結合型放電プラズマ（ＣＣＰ）源を用いる場合には、基板２と対向電極５との間に電界が加わってしまう。そのため、プラズマガス中に存在するイオンや電子が基板に衝突し、薄膜を形成する際の下地を損傷させてしまうという問題があった。
これに対し、本発明の一実施形態によれば、基板２と対向電極５との間に電界が加わらないため、プラズマ化された反応ガス中に存在するイオンや電子が、電界に加速されて基板２に衝突することがない。従って、プラズマによる基板２の損傷が少ない基板処理装置、及び半導体製造方法を提供することが出来る。
【００７０】
（ｂ）プラズマを用いて基板２上に金属膜を成膜する際に、対向電極５の表面にも金属膜が成膜される場合がある。その場合、くし型電極５ａ，５ｂ間の電界が、対向電極５の表面に成膜された金属膜により遮蔽されてしまい、プラズマを生成できなくなる恐れがある。
これに対し、本発明の一実施形態によれば、くし型電極５ａ，５ｂを構成する各棒状電極１４は、絶縁管１５で覆われている。そのため、仮に、棒状電極１４を覆う絶縁管１５の表面に金属膜が成膜されたとしても、くし型電極５ａ，５ｂの間の空間容量を保つことができ、安定してプラズマを生成させ続けることが出来る。
【００７１】
（ｃ）本発明の一実施形態によれば、くし型電極５ａ，５ｂを覆う絶縁管１５の先端部は球状に封止されている。このように球状に封止することにより、プラズマの集中を防ぎ、絶縁管１５の耐久性を高めることが出来る。
【００７２】
（ｄ）本発明の一実施形態によれば、成膜初期段階においては、基板２の表面に原料ガスが予め吸着した状態で反応が開始される。従って、インキュベーションタイムが発生せず、基板処理工程の生産性を向上させることが可能となる。
【００７３】
（ｅ）本発明の一実施形態によれば、原料ガスとプラズマ活性化した反応ガスを交互に供給するため、段差被覆性、密着性に優れ、生産性が高い半導体装置の製造方法の一工程としての基板処理工程を提供することが出来る。
【００７４】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に本発明の望ましい態様について付記する。
【００７５】
第１の態様は、基板を処理するための処理室と、前記処理室内に原料ガスを供給するための原料ガス供給口と、前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、少なくとも一組以上の対向するくし型電極により構成され、前記くし型電極に高周波電圧を加えることにより前記反応ガスをプラズマ化するためのプラズマ生成部と、を有し、前記プラズマ生成部は、前記基板と前記反応ガス供給口との間に配置されており、前記プラズマ生成部を構成するくし型電極は、先端が球形状に封止された絶縁管にそれぞれ覆われており、前記絶縁管は、Ｏリングを介して前記トランスとの接続側が片持ちに支持されており、前記絶縁管の支持部分の周辺は不活性ガスによりパージされている基板処理装置である。
【００７６】
第２の態様は、第１の態様において、前記プラズマ生成部のくし型電極は、トランスの二次側出力に接続されており、接地されていない基板処理装置である。
【００７７】
第３の態様は、第１または第２のいずれかの態様による基板処理装置により実施される半導体装置の製造方法であって、前記基板を前記処理室内へ搬入する工程と、前記基板上に供給されるプラズマ密度を最適化するように、前記基板と前記プラズマ生成部との距離を調整する工程と、前記処理室内に原料ガスを供給して前記基板に吸着させる工程と、前記処理室内に反応ガスを供給する工程と、前記プラズマ生成部のくし型電極に高周波電圧を加えることにより前記反応ガスをプラズマ化させる工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、前記基板上に所望膜厚の薄膜を形成する工程と、前記薄膜形成後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図（正面）である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の断面概略図（側面）である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるプラズマ生成部としての対向電極の概要構成図であり、（ａ）はトランスが接続された一対のくし型電極の概要構成図であり、（ｂ）はくし型電極が備える棒状電極、及び棒状電極を覆う絶縁体の断面拡大図である。
【図４】本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法の一工程としての、ＡＬＤ法に基づく基板処理工程図である。
【図５】本発明の一実施の形態における対向電極から基板までの距離と、基板上でのプラズマ密度との関係を例示するグラフ図である。
【符号の説明】
【００７９】
１        処理室
２        基板
３        原料ガス供給口
４        反応ガス供給口
５        対向電極（プラズマ生成部）
５ａ，ｂ  くし型電極
５ｃ      Ｏリング
１５      絶縁管
７０      絶縁トランス
７１      二次側出力
【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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