(57)【要約】【課題】基板にダメージを与えること無く、低い成膜温度で、酸化膜、窒化膜もしくは酸窒化膜を半導体基板上に形成できる成膜装置を提供すること。【解決手段】チャンバ１１，３１にマイクロ波を導入する誘電体窓１４と、誘電体窓１４の他方の面側のチャンバ１１，３１に該誘電体窓１４と離間して設けられ、複数の流通孔２１ａが開口されたガス分散板２１と、反応ガスの供給源とを備え、反応ガスをマイクロ波の表面波に曝し、解離させて励起種を生成し、反応ガスの励起種を、流通孔２１ａを通過させて、流通孔２１ａの下流に設置された基板Ｗ上に酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜を成膜することを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
２つの主面のうちの一方の面側から前記チャンバにマイクロ波を導入する誘電体窓と、
前記誘電体窓の他方の面側のチャンバに該誘電体窓と離間して設けられ、複数の流通孔が開口されたガス分散板と、
反応ガスの供給源と、
前記誘電体窓の他方の面側と前記ガス分散板との間に設けられた、前記反応ガスの供給源と接続されて前記チャンバに前記反応ガスを導入するガス導入口と、
前記ガス分散板の下流に設けられた基板載置台とを備え、
前記表面波に前記反応ガスを曝して励起させ、前記励起した反応ガスを、前記流通孔を通過させて、該流通孔の下流に設置された基板表面に導き、前記励起した反応ガスによって前記基板表面を酸化、窒化もしくは酸窒化することにより前記基板表面に酸化膜、窒化膜もしくは酸窒化膜を形成することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記ガス分散板は前記誘電体窓の他方の面から下流方向に約５〜２０ｃｍ離れたところに設置されていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項３】
前記反応ガスの供給源は、酸素（Ｏ２）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、又は水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち少なくとも何れか一の供給源であることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記反応ガスの供給源は、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一の供給源であることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項５】
前記反応ガスの供給源は、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一の供給源と、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、又は三酸化窒素（ＮＯ３）のうち何れか一の供給源とであることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項６】
前記反応ガスの供給源の他に、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びクセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも何れか一の不活性ガスの供給源を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜装置に関し、より詳細には、本発明は、半導体基板等にダメージを与えることなく、低い成膜温度で、半導体基板等を酸化、窒化もしくは酸窒化するのに有用な成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の微細化はリニアースケーリング則に従って行われる。このため、微細化に伴ってゲート酸化膜は薄くなってきている。このゲート酸化膜にはホットエレクトロンと呼ばれる高速電子の衝突による信頼性低下を防ぐために窒素が添加されたゲート酸化膜を用いている。ゲート酸化膜は、特に、メモリーよりも論理回路で薄く、デザインルール１．３μｍ以降では、自然酸化膜厚の３ｎｍよりも薄くなろうとしている。ゲート酸化膜が薄くなると、トンネル電流が流れ易くなり、ゲート破壊等を生じ、半導体素子の歩留まりが大幅に低下することになる。
【０００３】
従来の方法では、ゲート酸化膜は、酸化炉と呼ばれる製造装置内において不活性ガスで希釈されたドライ酸素ガス雰囲気を用い、熱反応によって形成される。このため、成膜温度が８００〜１１００℃と高く、ゲート酸化膜とシリコン等の半導体基板との界面に熱応力を発生しやすい。
【０００４】
また、酸素ガスの反応力が弱く、高品質で緻密な膜ができないという欠点があり、３ｎｍ以下のより薄いゲート酸化膜を形成することが困難であった。
【０００５】
さらに、近年、ゲート酸化膜の代わりに、高誘電率絶縁膜の導入が進められている。その場合、半導体基板表面に窒化膜を形成し、半導体基板と高誘電率絶縁膜との間の反応を抑えようという検討がなされている。この場合にも、酸化の場合と同じような理由で成膜温度の低温化が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記例で要求される成膜温度の低温化は、プラズマを用いた膜形成装置で解決し得る。
【０００７】
しかしながら、従来例で生成されるプラズマでは、エネルギー状態の高いイオン等が半導体基板の表面まで到達して、シリコン等の半導体基板表面がダメージを受けるという新たな問題が生じる。
【０００８】
特に、質量の大きな酸素や窒素イオンが高速されて、半導体基板の構成原子に衝突した場合、衝突を受けた原子が、結晶中の位置からズレてしまい、格子欠陥を生じ、その結果として界面準位を形成してしまう。
【０００９】
従来、プラズマを用いた成膜装置にＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）などを用いたリモートプラズマ装置がある。この装置においては、イオンが完全には取りきれない場合もあり、その上、解離された励起種の均一性も悪く、かつ、プラズマ密度が低いため十分に低温化できないという問題が発生する。
【００１０】
本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、シリコン等の半導体基板にダメージを与えること無く、低い成膜温度で、高品質で、緻密な酸化膜、酸窒化膜もしくは窒化膜を形成することができる成膜装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、チャンバと、２つの主面のうちの一方の面側から前記チャンバ内にマイクロ波を導入する誘電体窓と、前記誘電体窓の他方の面側のチャンバ内に該誘電体窓と離間して設けられ、複数の流通孔が開口されたガス分散板と、反応ガスの供給源と、前記誘電体窓の他方の面側と前記ガス分散板との間に設けられた、前記反応ガスの供給源と接続されて前記チャンバ内に前記反応ガスを導入するガス導入口と、前記ガス分散板の下流に設けられた基板載置台とを備え、前記表面波に前記反応ガスを曝して励起させ、前記励起した反応ガスを、前記流通孔を通過させて、該流通孔の下流に設置された基板表面に導き、前記励起した反応ガスによって前記基板表面を酸化、窒化もしくは酸窒化することにより前記基板表面に酸化膜、窒化膜もしくは酸窒化膜を形成する成膜装置によって解決する。
【００１２】
反応ガスの供給源として、酸素（Ｏ２）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、又は水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち少なくとも何れか一の供給源を用いることができる。或いは、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一の供給源を用いることができる。或いは、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一の供給源と、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、又は三酸化窒素（ＮＯ３）のうち何れか一の供給源との組み合わせを用いることができる。更に、上記各ガスの供給源の他に、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びクセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも何れか一の不活性ガスの供給源を備えてもよい。
【００１３】
この装置によれば、一方の面にマイクロ波を導入する誘電体窓を設けることで、誘電体窓の他方の面の表面近傍に好適に表面波を発生させることができる。マイクロ波の周波数の一例は、２．４５ＧＨｚである。この周波数を用いた場合、上記表面波近傍の励起した反応ガスから生成した電子密度が７．６×１０１６ｍ−３よりも大きいことが必要である。これより小さいと、マイクロ波が下流に侵入し、表面波が生成されない場合もある。
【００１４】
そのマイクロ波の表面波に反応ガスが曝されて励起し、該反応ガスの表面波プラズマが生成される。この表面波プラズマは、その電子密度が下流に行くにつれて急速に減衰するという特徴がある。表面波プラズマ中では反応ガス分子が解離し、原子状の反応ガスが生成され得るが、表面波プラズマの上記特徴により、下流においては原子状の反応ガスは生き残るものの、荷電粒子は殆ど残存しない。
【００１５】
本発明では、さらに、この表面波プラズマの電子密度が減衰した下流になおも残存する荷電粒子を除去すべく、該下流に複数の流通孔を形成したガス分散板が設けられている。ガス分散板は、一例として、上記誘電体窓の他方の面から下流方向に約５〜２０ｃｍ離れて設けられる。
【００１６】
該下流において反応ガスをこの流通孔に通すことで、荷電粒子は略完全に除去されて、反応に必要な原子状の反応ガスが基板上に導かれることが明らかとなった。これに加え、ガス分散板の流通孔を通すことで、原子状の反応ガスのエネルギを基底状態近くまで下げられることが判明した。エネルギが下がるので、高エネルギの原子状の反応ガスが基板に到達する際に生成し得る２次電子が低減され、２次電子によるダメージも低減される。
【００１７】
なお、ガス分散板は、表面波プラズマの電子密度が減衰した下流に設けられるため、運動エネルギの大きな荷電粒子と衝突して材料が飛散したり、プラズマにより加熱されてダメージを受けることが無い。
【００１８】
以上のように、本発明では、ガス中の荷電粒子が略完全に除去されると共に、原子状の反応ガス等のエネルギが下げられるので、基板載置台上のシリコン等の基板が荷電粒子によるダメージを受けることが無い。その上、この装置では、原子状の反応ガス等をマイクロ波の表面波により生成しており、熱分解により生成していないので、熱分解する場合よりも低温で形成することができる。
【００１９】
ゲート酸化膜は、一例として、反応ガス雰囲気の上記下流における圧力を１３．３〜１３，３００パスカル（Ｐａ）にし、上記ガス分散板を上記誘電体窓の他方の面から下流方向に約５〜２０ｃｍ離して配置することで形成される。
【００２０】
また、窒素を添加することにより、微量の窒素がシリコン酸化膜に取り込まれ、ホットエレクトロン効果を大幅に抑制し、ゲート酸化膜の信頼性を高める効果があることも明らかになった。
【００２１】
基板としては、シリコンのみではなく、シリコン上にゲルマニウム（Ｇｅ）やその他を形成したシリコンよりも高速のデバイスの実現が可能な半導体基板を用いてもよいし、ガラス基板上に堆積された半導体薄膜を用いることも可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
（１）本発明の実施の形態に係る成膜装置についての説明
図１は、本実施形態に係る成膜装置の断面図である。
【００２４】
図示の如く、この成膜装置１０は、上流側から導波管１２、プラズマ生成室筐体１１、反応室筐体３１、及びベース１７を備える。これらの間にはＯリングやガスケット等の封止部材１９が挟入されて、装置１０内が気密にされる。プラズマ生成室筐体１１及び反応室筐体３１は概略円筒形であり、その直径φは約２８０ｃｍである。なお、プラズマ生成室筐体１１等の直径は、この値に限定されず、所望の値に設計して良い。プラズマ生成室筐体１１及び反応室筐体３１内部がチャンバを構成する。
【００２５】
図示の如く、導波管１２はテーパー形状を有し、その広径側の開口端近傍に誘電体窓１４が設置されている。この誘電体窓１４は、好適にはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、石英（ＳｉＯ２）等からなる材料が用いられる。
【００２６】
誘電体窓１４の下流にはリング状部材３５が設けられる。これら誘電体窓１４とリング状部材３５との間には、上記と同様の封止部材１９が挟入される。
【００２７】
リング状部材３５には、プラズマ生成室筐体１１の内部と反応ガス導入口１６とに連通するポケット３５ａが、リング状に一体化して刻設される。プラズマ生成室筐体１１の内面に表出するポケット３５ａの開口端がスリット２０である。反応ガスの供給源から反応ガス導入口１６に導入された反応ガスが、スリット２０からプラズマ生成室筐体１１内に供給される。図示の如く、ポケット３５ａは上向きに傾斜している。傾斜角を適宜選択することにより、表面波を強く生じせしめて反応ガスを効率良く励起したり、また、反応ガスの励起種の均一性を向上させることができる。
【００２８】
なお、チャンバ内への反応ガスの放出方法は上記に限定されない。反応ガスの放出口であるポケット３５ａはリング状に一体化して成るが、これに代えて、反応ガス導入口１６と連通する複数の開口部を列設しても良い。
【００２９】
更に下流に、シャワーヘッド（ガス分散板）２１が設けられている。このシャワーヘッド２１の平面図を図２に示す。シャワーヘッド２１は、図２に示すように、複数の流通孔２１ａがシャワーヘッド２１に開口される。なお、図では中央付近にのみ流通孔２１ａが形成されているが、これは図が煩雑になるからであり、実際には縁部付近にも形成されている。
【００３０】
この流通孔２１ａの孔径は約３ｍｍ程度である。但し、これは本発明がこの孔径に限定されるというのではない。孔径は、諸般の事情を鑑みて適切に設定して良い。シャワーヘッド２１の厚みは特に限定されないが、流通孔２１ａの孔径の約１．５倍程度が好適である。
【００３１】
また、流通孔２１ａの面内分布の仕方も限定されない。面内分布は、シャワーヘッド２１を通った反応ガスの流れが、シリコン基板（半導体基板）Ｗ上で一様になるように設定すればよい。図２の例では流通孔２１ａが面内に不均一に分布しているが、反応ガスの流れが一様になるのであれば、面内に均一に分布させても良い。
【００３２】
そして、図１に示すように、シャワーヘッド２１の更に下流には、シリコン等の半導体基板Ｗが載置されるステージ（基板載置台）３２が設けられる。このステージ３２内には電熱ヒータ３３が内蔵され、それによりシリコン基板Ｗが所望の温度に加熱される。また、ステージ３２は上下に移動可能なように設置されており、シリコン基板Ｗの高さ位置を調節することにより、最適なプロセス条件を見つけることができる。
【００３３】
反応室筐体３１の下側には排気配管１８が設けられ、更にこの排気配管１８は排気ポンプ１５に接続されている。排気ポンプ１５を動作させた状態で、排気配管１８の中途部にある開閉バルブ１３を開けることにより、プラズマ生成室筐体１１並びに反応室筐体３１の内部が所望の圧力に減圧される。
【００３４】
以下では、反応ガスとして酸素（Ｏ２）を用い、希釈ガスとして不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）を用いる場合を例にして説明する。この場合はシリコンゲート酸化膜が形成される。反応ガス及び希釈ガスはともに、成膜装置１０の反応ガス導入口１６からプラズマ生成室に導入される。
【００３５】
使用に際しては、上記のガスが導入された状態で、マイクロ波を導入する。マイクロ波やガスの条件の一例を表１にまとめる。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
なお、表１における圧力とは、プラズマ生成室筐体３１内の雰囲気の圧力である。
【００３８】
表１に示す如く、本実施形態ではＴＭ０１モードの周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が用いられる。係るマイクロ波は、導波管１２を伝搬し、誘電体窓１４の上流側の面１４ｂに略垂直に導入される。このマイクロ波は、誘電体窓１４を介して更に誘電体窓１４の下流側の面１４ａまで伝搬し、該面１４ａの近傍にある酸素とアルゴンを励起する。酸素とアルゴンは励起されてプラズマとなるが、このプラズマは高密度であり、その電子密度はマイクロ波の周波数（２．４５ＧＨｚ）により定まるカットオフ密度（７．６×１０１６ｍ−３）よりも大きい。従って、マイクロ波は、誘電体窓１４の面１４ａより下流には侵入せず、該面１４ａの近傍を横方向に伝搬する。かくして、誘電体窓の面１４ａの近傍に、マイクロ波の表面波が生成される。上述の酸素プラズマは、この表面波に曝されて励起されたものと言える。このプラズマは、一般に表面波プラズマとも称される。
【００３９】
次に、本願発明者が行った実験結果に基づき、上記を例証する。この実験では、酸素とアルゴンを供給している。装置１０内の酸素とアルゴンの合計圧力は１３３Ｐａであり、マイクロ波の電力は１ｋＷである。
【００４０】
実験により得られた酸素とアルゴンの混合ガスのプラズマの電子密度分布を図３に示す。図３の横軸は、誘電体窓の面１４ａからの下流方向距離（ｃｍ）であり、縦軸はプラズマの電子密度（×１０１７ｃｍ−３）である。
【００４１】
図３において、黒丸印（●）で示されるデータは、石英製の誘電体窓１４を用い、且つ表面波が立っていない状態（バルクモード）におけるプラズマの電子密度を示す。この場合、誘電体窓１４の近傍において電子密度がカットオフ密度よりも小さいので、マイクロ波が下流深くに侵入し、２０ｃｍの下流でもプラズマが生成されている。
【００４２】
一方、黒四角印（■）で示されるデータは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の誘電体窓１４を用い、かつ表面波が立っている状態におけるプラズマの電子密度を示す。これより分かるように、誘電体窓１４の近傍（１ｃｍ付近）において、１．３８×１０１７ｍ−３という高密度の電子密度が得られる。
この電子密度はカットオフ密度よりも大きいので、マイクロ波が下流に侵入しなくなり、下流でプラズマが発生しなくなる。このことは、図３で電子密度が下流に行くにつれて急激に減衰していることから理解される。この例では、下流１０ｃｍ付近で電子密度がラングミューア・プローブ（不図示）の検出限界以下となり、解離した酸素イオンやアルゴンイオン（合計は電子数と等しい）が効率良く中性の原子状酸素に変換しているのが理解される。このように、表面波プラズマは、荷電粒子減衰特性が良く、原子状酸素等の生成に好適である。
【００４３】
本発明では、表面波プラズマのこの特性を利用して、プラズマが検出限界となった下流位置にシャワーヘッド２１（図１参照）を設ける。この位置では運動エネルギの大きなイオンが無いので、イオンとの衝突によりシャワーヘッド２１の表面から材料が飛散しない。しかも、この位置ではプラズマが殆ど発生していないので、シャワーヘッド２１がプラズマにより、衝撃を受け、或いは加熱されてダメージを受けるのが防がれる。
【００４４】
このシャワーヘッド２１は、誘電体窓１４の表面１４ａから下流約５〜２０ｃｍのところに配置される。但し、本発明がこの距離に限定されるというのではない。肝要なのは、表面波プラズマを使用することで下流域でのプラズマの発生を抑え、プラズマが殆ど発生しない下流位置にシャワーヘッド２１を設けるということである。
【００４５】
シャワーヘッド２１は反応ガスの流れを一様にするだけではない。反応ガスがシャワーヘッド２１を通過することで、反応ガス中の荷電粒子（イオンや電子等）が中性化されて除去されることが明らかとなった。荷電粒子が除去されるので、荷電粒子がシリコン等の半導体基板Ｗ上に到達した場合に起こり得るダメージを防ぐことができる。
【００４６】
シャワーヘッド２１の材料は特に限定されない。導体、半導体、及び絶縁体のいずれをシャワーヘッド２１に採用しても上記の利点が得られる。導体の一例は、アルミニウムである。
【００４７】
また、シャワーヘッド２１は接地しても良いし、電気的にフローティングの状態であってもよい。いずれの場合でも上記の利点を得ることができる。
【００４８】
ところで、上流で表面波プラズマが生成されている状態で、観測用ポート３４からシャワーヘッド２１の下流域を観測したところ、酸素原子の状態遷移に伴う発光は測定限界以下であった。このことは、シャワーヘッド２１の下流では原子状酸素が殆ど基底状態にあることを意味する。
【００４９】
しかも、シャワーヘッド２１により原子状酸素やアルゴンのエネルギが下げられるので、高エネルギの原子状酸素やアルゴンがシリコン基板Ｗに到達する際に運動エネルギー低減され、シリコン基板がダメージ等の発生を抑えることができる。
【００５０】
これらの効果を表２にまとめる。
【００５１】
【表２】
2004047580.tif 000004
【００５２】
表２の「本発明」では、表１の条件に従って、１．８ｎｍ厚のゲート酸化膜が形成された。さらに表２では、８５０℃電気炉内で形成された１．８ｎｍと４．０ｎｍ膜厚のゲート酸化膜が比較してある。
【００５３】
表２の「ゲート絶縁破壊電圧」と「界面準位密度」の評価では、４枚の評価ウエハを用いた。各評価ウエハには、一対のＭＯＳダイオードから成る５０個のサンプルが形成されている。従って、サンプルの全数は２００個（＝４×５０）である。
【００５４】
その結果、電気炉内で形成された１．８ｎｍのゲート酸化膜においては、リーク電流が大きく、正確な絶縁破壊耐圧の測定が不可能であった。一方、本発明では、ゲート絶縁破壊耐圧の平均が４×１０９ｋＶ／ｍであり、電気炉内で形成された４．０ｎｍのゲート酸化膜の平均２×１０９ｋＶ／ｍより高い。
【００５５】
同様に、電気炉内で形成された１．８ｎｍのゲート酸化膜においては界面準位密度（ＱＳＳ）はリーク電流のために評価できなかった。一方、本発明における界面準位密度の平均は５×１０１４／ｍ２で、電気炉での４．０ｎｍ膜厚の界面準位密度の平均４×１０１５／ｍ２より大幅に小さい。
【００５６】
【表３】
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【００５７】
反応ガスも酸素に限定しない。酸素以外にも、表３に挙げる酸化用ガスとして水蒸気（Ｈ２Ｏ）や過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）も使用できるし、二つ以上を任意に混合した混合した酸化用ガスを用いることでも、酸化膜（シリコン含有膜）が形成される。なお、本発明で言う酸化膜とは、少なくとも酸素とシリコンとを含む膜を指し、該酸素とシリコンとの組成比は限定されない。
【００５８】
この例では、不活性ガスとして、アルゴン（Ａｒ）を用いているが、代わりにヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びクセンノン（Ｘｅ）のいずれか一の単体、或いはアルゴンを含む上記不活性ガスの単体のうち少なくとも何れか２以上の単体を含む混合ガスを用いてもよい。
【００５９】
この例では、反応ガスとして酸化用ガスを用い、または酸化用ガスに不活性ガスを添加したものを用いているが、それらのガスに窒素を含むガスを添加したもの、例えば表３に挙げる酸窒化用ガスを用い、又は酸窒化用ガスに不活性ガスを添加したものを用いてもよい。成膜装置はそれらのガスの供給源を備えることになる。
【００６０】
窒素を添加することによって、窒素含有ゲート酸化膜（酸窒化膜の一種）になりホットエレクトロンによる酸化膜ゲートの劣化を押さえることも可能になる。
【００６１】
更に、高誘電体絶縁膜の形成時に、半導体基板との間の反応を抑える目的から、半導体基板を窒化することも行われようとしている。この場合、表３に挙げる窒化用ガス、即ち、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一、又はこれらの窒素含有ガスに不活性ガスを添加したものが使用可能になる。成膜装置はそれらのガスの供給源を備えることになる。
【００６２】
更に、マイクロ波の導入方法も上記に限定されない。図４に示す如く、スリット３６ａが複数設けられた導波管３６を用い、マイクロ波を横方向に導入し、スリット３６ａを介してマイクロ波を誘電体窓１４に導入しても良い。
【００６３】
以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は本実施形態に限られない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００６４】
例えば、上記ではシリコンなどの半導体基板を用いているが、これに代えてガラス基板上に堆積された半導体薄膜基板を用いても良い。ガラス基板は、耐熱性が悪く低温での形成プロセスが要求されているので、低温で成膜可能な本発明が好適に適用される。
【００６５】
（付記１）誘電体窓の一方の面にマイクロ波を導入することにより前記誘電体窓の他方の面の近傍に表面波を発生させ、反応ガスを前記表面波に曝して励起させ、前記励起した反応ガスを、流通孔を通過させて、該流通孔の下流に設置された基板に導き、前記励起した反応ガスによって前記基板表面を酸化、窒化もしくは酸窒化することにより前記基板表面に酸化膜、窒化膜もしくは酸窒化膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【００６６】
（付記２）前記流通孔は、ガス分散板に形成された複数の開口であり、前記ガス分散板は前記誘電体窓の他方の面から下流方向に約５〜２０ｃｍ離れたところに設置されていることを特徴とする付記１記載の成膜方法。
【００６７】
（付記３）前記反応ガスの圧力が約１３．３〜１３，３００パスカル（Ｐａ）（１００Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする付記１又は２記載の成膜方法。
【００６８】
（付記４）前記酸化膜を形成する際に用いる反応ガスは、酸素（Ｏ２）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、又は水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち少なくとも何れか一を含むものであることを特徴とする付記１乃至３の何れか一項に記載の成膜方法。
【００６９】
（付記５）前記窒化膜を形成する際に用いる反応ガスは、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一を含むものであることを特徴とする付記１乃至３の何れか一項に記載の成膜方法。
【００７０】
（付記６）前記酸窒化膜を形成する際に用いる反応ガスは、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一と、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、又は三酸化窒素（ＮＯ３）のうち何れか一とを含むものであることを特徴とする付記１乃至３の何れか一項に記載の成膜方法。
【００７１】
（付記７）前記反応ガスに、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びクセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも何れか一を添加することを特徴とする付記１乃至６の何れか一項に記載の成膜方法。
【００７２】
（付記８）前記基板は、半導体基板、又はガラス基板上に堆積された半導体薄膜であることを特徴とする付記１乃至請求項７の何れか一項に記載の成膜方法。
【００７３】
（付記９）チャンバと、２つの主面のうちの一方の面側から前記チャンバにマイクロ波を導入する誘電体窓と、前記誘電体窓の他方の面側のチャンバに該誘電体窓と離間して設けられ、複数の流通孔が開口されたガス分散板と、反応ガスの供給源と、前記誘電体窓の他方の面側と前記ガス分散板との間に設けられた、前記反応ガスの供給源と接続されて前記チャンバに前記反応ガスを導入するガス導入口と、前記ガス分散板の下流に設けられた基板載置台とを備え、前記表面波に前記反応ガスを曝して励起させ、前記励起した反応ガスを、前記流通孔を通過させて、該流通孔の下流に設置された基板表面に導き、前記励起した反応ガスによって前記基板表面を酸化、窒化もしくは酸窒化することにより前記基板表面に酸化膜、窒化膜もしくは酸窒化膜を形成することを特徴とする成膜装置。
【００７４】
（付記１０）前記ガス分散板は前記誘電体窓の他方の面から下流方向に約５〜２０ｃｍ離れたところに設置されていることを特徴とする付記９記載の成膜装置。
【００７５】
（付記１１）前記反応ガスの供給源は、酸素（Ｏ２）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、又は水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち少なくとも何れか一の供給源であることを特徴とする付記９又は１０記載の成膜装置。
【００７６】
（付記１２）前記反応ガスの供給源は、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一の供給源であることを特徴とする付記９又は１０記載の成膜装置。
【００７７】
（付記１３）前記反応ガスの供給源は、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、又はヒドラジン（Ｎ２Ｈ３）のうち少なくとも何れか一の供給源と、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、又は三酸化窒素（ＮＯ３）のうち何れか一の供給源とであることを特徴とする付記９又は１０記載の成膜装置。
【００７８】
（付記１４）前記反応ガスの供給源の他に、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びクセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも何れか一の不活性ガスの供給源を有することを特徴とする付記９乃至１３の何れか一項に記載の成膜装置。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る成膜装置では、一方の主面からチャンバにマイクロ波を導入する誘電体窓と、誘電体窓から離間して、複数の流通孔を形成したガス分散板が設けられている。
【００８０】
これにより、好適に表面波プラズマを生成することができるとともに、表面波プラズマガス中から荷電粒子が略完全に除去され、かつそれにより生成した原子状の反応ガス等のエネルギが下げられるので、基板載置台上のシリコン等の基板が荷電粒子によるダメージを受けることが無い。その上、この装置では、原子状の反応ガス等をマイクロ波の表面波により生成しており、熱分解により生成していないので、熱分解する場合よりも低温で形成することができる。
【００８１】
さらに、誘電体窓近傍に生成する表面波プラズマの影響を受けないようにするため、ガス分散板を誘電体窓から離間して設けているので、ガス分散板がプラズマによりダメージを受けるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る形成装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る形成装置に使用されるシャワーヘッドの平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る形成装置で生成された表面波プラズマの電子密度の下流方向への減衰特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る成膜装置に適用可能なマイクロ波の別の導入方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０・・・成膜装置、
１１・・・プラズマ生成室筐体、
１２・・・導波管、
１３・・・開閉バルブ、
１４・・・誘電体窓、
１４ａ・・・誘電体窓の下流側の面、
１４ｂ・・・誘電体窓の上流側の面、
１５・・・排気ポンプ、
１６・・・反応ガス導入口、
１７・・・ベース、
１８・・・排気配管、
１９・・・封止部材、
２０・・・スリット、
２１・・・シャワーヘッド、
２１ａ・・・流通孔、
３１・・・反応室筐体、
３２・・・ステージ、
３３・・・電熱ヒータ、
３４・・・観測用ポート、
３５・・・リング状部材、
３５ａ・・・ポケット、
３６・・・水平導波管
３６ａ・・・スロット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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