(57)【要約】【課題】減圧下で行われる成膜処理において，処理ガスの消費量の低減し，処理の均一性を向上する。【解決手段】所定量の処理ガスを予めガス貯留容器２３ａ，２３ｂに貯留しておき，ウェハＷの処理時に，処理容器２からの排気を停止した状態で，前記所定量の処理ガスを処理容器２に充填する。その後，処理ガスの供給を停止し，処理容器２内を密閉して，処理ガスを用いたウェハＷのプラズマ成膜処理を行う。こうすることによって，従来のように処理ガスを流した状態で処理ガスによる処理が行われないので，ガス流の偏った分布ができず，ウェハ面内において均一な処理が行われる。また最小限の処理ガスで所望の膜が形成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に処理ガスを供給して，基板を処理する処理方法であって，
所定圧力に減圧された処理容器内に基板を収容する工程と，
その後，前記処理容器内に予め設定された所定量の処理ガスを充填する工程と，
前記所定量の処理ガスを充填した状態で前記処理容器内を密閉し，この状態で前記処理ガスによって基板の処理を行う工程と，
処理が終わった後に，処理容器内を排気する工程と，を有することを特徴とする，基板の処理方法。
【請求項２】
前記所定量の処理ガスの充填によって処理容器内が予め設定された処理圧力になるように，前記処理ガスの充填前における前記処理容器内の前記所定圧力は設定されていることを特徴とする，請求項１に記載の基板の処理方法，
【請求項３】
前記処理容器内に，複数種類の処理ガスを充填する場合には，
前記複数種類の処理ガスは混合容器において混合されてから前記処理容器内に充填されることを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項４】
前記処理容器内に，複数種類の処理ガスを充填する場合には，
前記複数種類の処理ガスを前記処理容器に充填した後に，当該処理ガスを処理容器内で混合する工程を有することを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項５】
前記処理容器と前記処理容器内に収容された基板との間に温度差をつけるように，少なくとも前記処理容器又は基板のいずれか一方を加熱又は冷却することを特徴とする，請求項１，２，３又は４のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項６】
前記処理容器で行われる基板の処理は，前記処理容器内に充填された処理ガスのプラズマを発生させて基板を処理するプラズマ処理であることを特徴とする，請求項１，２，３，４又は５のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項７】
前記処理容器で行われる基板の処理は，基板に膜を形成する成膜処理であることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５又は６のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項８】
密閉可能な処理容器内に処理ガスを供給して，処理容器内の基板を減圧状態で処理する処理装置であって，
処理容器内に処理ガスを供給するためのガス給気機構と，
処理容器内を減圧及び排気するための排気機構と，
前記排気機構による排気を停止した状態で，前記ガス給気機構によって前記処理容器内に予め設定された所定量の処理ガスを供給し，その後ガス給気機構による給気を停止させて前記処理容器内を密閉するように，前記排気機構と前記ガス給気機構を制御する制御部と，を備えたことを特徴とする，基板の処理装置。
【請求項９】
前記ガス給気機構は，
前記処理ガスのガス供給源と，
前記ガス供給源に連通し，前記ガス供給源から供給される前記所定量の処理ガスを貯留するガス貯留容器と，
当該ガス貯留容器の処理ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給管と，
前記ガス供給管に設けられた給気バルブと，を備え，
前記ガス供給機構は，前記給気バルブを開放することによって，前記ガス貯留容器に貯留された前記所定量の処理ガスが前記処理容器内に供給されるように構成されていることを特徴とする，請求項８に記載の基板の処理装置。
【請求項１０】
密閉可能な処理容器内に処理ガスを供給して，処理容器内の基板を減圧状態で処理する処理装置であって，
前記処理ガスのガス供給源と，
前記ガス供給源に連通し，前記ガス供給源から供給される予め設定された所定量の処理ガスを貯留するガス貯留容器と，
当該ガス貯留容器の処理ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給管と，を備え，
前記ガス供給管には，給気バルブが設けられており，
前記給気バルブを開放することによって，前記ガス貯留容器に貯留された前記所定量の処理ガスが前記処理容器内に充填されるように構成されていることを特徴とする，基板の処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給源から前記ガス貯留容器に処理ガスを供給するためのガス配管と，
当該ガス配管に設けられた配管バルブと，
前記ガス貯留容器内の圧力を測定する圧力計と，
前記圧力計の測定結果が出力され，当該測定結果に基づいて前記配管バルブの開閉を制御するバルブ制御部と，を備えたことを特徴とする，請求項９又は１０のいずれかに記載の基板の処理装置。
【請求項１２】
前記処理ガスは複数種類あり，当該処理ガスの種類毎に前記ガス貯留容器が備えられており，
前記各ガス貯留容器からの処理ガスが前記処理容器に供給される前に，それらの処理ガスを混合する混合容器を備えたことを特徴とする，請求項９，１０又は１１のいずれかに記載の基板の処理装置。
【請求項１３】
前記処理容器と当該処理容器内の基板との間に温度差をつけるための温度調整部材をさらに備えたことを特徴とする，請求項８，９，１０，１１又は１２のいずれかに記載の基板の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の処理方法及び基板の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば，半導体デバイスの製造プロセスにおいては，半導体ウェハ（以下，「ウェハ」という）の表面に，減圧下で，導電性の膜や絶縁膜を形成する成膜処理や，ウェハ上に形成された膜を食刻するエッチング処理などが行われている。
【０００３】
例えば上記成膜処理は，密閉可能な処理容器を備えたプラズマ処理装置で行われている。成膜処理では，従来より減圧された処理容器内にウェハを収容した後，処理容器内に処理ガスを供給すると共に，処理容器内を排気し，処理容器内に処理ガスのガス流を形成していた。そして，ガス流を形成した状態で，処理容器内に処理ガスのプラズマを発生させて，当該プラズマによってウェハの表面に膜を堆積させて膜を形成していた（例えば，特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５６００４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記成膜処理によれば，常時処理容器内に処理ガスのガス流が形成されているので，処理容器の形状などに起因して，処理容器内には，処理ガスの偏った圧力分布や流速分布が形成される。この結果，ウェハの表面における膜の堆積は，ウェハ面内において均一に行われず，均一な成膜処理が行われていなかった。特に，近年ウェハが大口径化するに従い，ウェハ面内における処理の不均一性が顕著になっており，これを改善することが早急に望まれている。
【０００６】
また，上記成膜処理では，処理容器内に導入された処理ガスの多くは，処理容器内から直ちに排気されるので，実際に成膜処理に寄与する処理ガスは，総導入量の一部に過ぎなかった。このように無駄に導入される処理ガスが多く，処理ガスの消費量が増大していた。
【０００７】
上記成膜処理では，処理容器内に処理ガスを供給しながら処理容器内を所定の減圧度に維持する必要があるため，処理ガスの供給流量を厳密に制御する必要があった。このため，処理ガスの給気系には，複雑な流量制御機器が必要となり，プラズマ処理装置の全体の構造が複雑化，或いは大型化していた。
【０００８】
さらに，上記成膜処理では，ウェハ上に常時新しい処理ガスが供給され続けるので，時間が経過するにつれてウェハ上の膜の膜厚が厚くなっていく。したがって，上記成膜処理では，ウェハ上に所望の厚みの膜を形成するために，処理ガスの供給時間を制御していた。しかしながら，実際には，ガス流の状態は不安定で，所定時間内にウェハに供給されるガス量が毎回少しずつ異なるので，ウェハ上に形成される膜の膜厚を厳格に制御することは難しかった。また，厳格な制御を行おうとすると，それによって処理ガスの給気系が複雑化していた。
【０００９】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，より単純化した装置により，必要最小限の処理ガスを用いて，より均一な成膜処理などの処理を行うことができるウェハなどの基板の処理方法及びその処理装置を提供することをその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため，本発明の基板の処理方法は，処理容器内に処理ガスを供給して，基板を処理する処理方法であって，所定圧力に減圧された処理容器内に基板を収容する工程と，その後，前記処理容器内に予め設定された所定量の処理ガスを充填する工程と，前記所定量の処理ガスを充填した状態で，前記処理容器内を密閉し，この状態で前記処理ガスによって基板の処理を行う工程と，処理が終わった後に，処理容器内を排気する工程と，を有することを特徴とする。なお，処理ガスには，基板と直接反応して基板を処理するもの，エネルギを得て変化した後に基板と直接反応して基板を処理するもの，例えばキャリアガスのように基板と直接反応せずに反応性のガスを運搬するものも含まれる。
【００１１】
この発明によれば，処理容器内の処理ガスを用いた基板の処理が気流の無い状態で行われる。それ故，処理容器内に処理ガスの偏った分布ができず，基板面内に処理ガスが均等に供給されるので，基板面内において均一な処理が行われる。また，予め設定された必要十分のガス量で処理が行われるので，処理ガスの消費量を最小限に抑えることができる。また，予め定まっている量の処理ガスが処理容器内に供給されるので，例えばその量の処理ガスを貯留容器に貯留しておき，その貯留容器から適宜処理容器に処理ガスを移すことで，処理容器内に処理ガスを供給できる。したがって，従来のような複雑な流量制御機器が必要なく，基板処理の行われる装置の構成が単純化できる。さらに，処理容器内には，予め設定された適正な量の処理ガスが供給されるので，処理時間を厳密に制御しなくとも過度の処理が行われることがない。この点においても，複雑な時間制御機構が必要なく，装置の単純化が図られる。
【００１２】
本発明の基板の処理方法は，前記所定量の処理ガスの充填によって処理容器内が予め設定された処理圧力になるように，前記処理ガスの充填前における前記処理容器内の前記所定圧力は設定されていてもよい。かかる場合，処理ガスの充填しても，基板の処理に適した所望の処理圧力で基板の処理を行うことができる。
【００１３】
本発明の基板の処理方法において，前記処理容器内に，複数種類の処理ガスを充填する場合には，前記複数種類の処理ガスは混合容器において混合してから前記処理容器内に充填されるようにしてもよい。かかる場合，複数種類の処理ガスが均等に混合されてから，例えば処理ガスを用いた基板の処理を行うことができるので，基板面内において斑のない処理が行われる。
【００１４】
また，本発明の基板の処理方法において，前記処理容器内に，複数種類の処理ガスを充填する場合には，前記複数種類の処理ガスを前記処理容器に充填した後に，当該処理ガスを処理容器内で混合する工程を有していてもよい。かかる場合も，複数種類の処理ガスが十分混合された後に，処理ガスによる基板処理を行うことができるので，基板の処理が適正に行われる。
【００１５】
前記処理容器と前記処理容器内に収容された基板との間に温度差をつけるように，少なくとも処理容器又は基板のいずれか一方を加熱又は冷却するようにしてもよい。こうすることによって，処理容器内に僅かな対流が生じる。この対流によって，基板表面上の処理ガスが攪拌され，例えば基板表面上の反応前後のガスが入れ替えられて，処理ガスを用いた基板処理が好適に行われる。
【００１６】
前記基板の処理方法における前記処理容器で行われる基板の処理は，前記処理容器内に充填された処理ガスのプラズマを発生させて基板を処理するプラズマ処理であってもよく，基板に膜を形成する成膜処理であってもよい。
【００１７】
本発明の基板の処理装置は，密閉可能な処理容器内に処理ガスを供給して，処理容器内の基板を減圧状態で処理する処理装置であって，処理容器内に処理ガスを供給するためのガス給気機構と，処理容器内を減圧及び排気するための排気機構と，前記排気機構による排気を停止した状態で，前記ガス給気機構によって前記処理容器内に予め設定された所定量の処理ガスを供給し，その後ガス給気機構による給気を停止させて前記処理容器内を密閉するように，前記排気機構と前記ガス給気機構を制御する制御部と，を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば，処理容器内に所定量の処理ガスが供給されて密閉されるので，処理容器内にガス流が無い状態で基板の処理を行うことができる。したがって，従来のように処理容器内に処理ガスの偏った分布ができず，基板の処理が基板面内において均一に行われる。処理ガスを垂れ流しにしないので，処理ガスの消費量を低減できる。予め用意した所定量の処理ガスを処理容器内に入れることができるので，流量制御機器が必要なく，装置を単純化できる。過不足のない適正な量の処理ガスが供給されるので，従来のように処理時間を厳密に制御しなくても，基板の所望の処理が実現できる。
【００１９】
前記ガス給気機構は，前記処理ガスのガス供給源と，前記ガス供給源に連通し，前記ガス供給源から供給される前記所定量の処理ガスを貯留するガス貯留容器と，当該ガス貯留容器の処理ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給管と，前記ガス供給管に設けられた給気バルブと，を備え，前記ガス供給機構は，前記給気バルブを開放することによって，前記ガス貯留容器に貯留された前記所定量の処理ガスが前記処理容器内に供給されるように構成されていてもよい。かかる場合，予め所定量の処理ガスをガス貯留容器に貯留しておき，基板の処理時に当該ガス貯留容器から処理容器内に処理ガスを供給できる。こうすることによって，処理容器内に所定量の処理ガスを充填し，処理ガスを充填した状態で基板の処理を行うことができる。
【００２０】
本発明の基板の処理装置は，密閉可能な処理容器内に処理ガスを供給して，処理容器内の基板を減圧状態で処理する処理装置であって，前記処理ガスのガス供給源と，前記ガス供給源に連通し，前記ガス供給源から供給される予め設定された所定量の処理ガスを貯留するガス貯留容器と，当該ガス貯留容器の処理ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給管と，を備え，前記ガス供給管には，給気バルブが設けられており，前記給気バルブを開放することによって，前記ガス貯留容器に貯留された前記所定量の処理ガスが前記処理容器内に充填されるように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば，ガス貯留容器に所定量の処理ガスを貯留し，その所定量の処理ガスを処理容器内に充填できる。したがって，処理容器内に処理ガスを供給するのに，従来のような流量制御機器が必要なく，装置の単純化が図られる。また，所定量の処理ガスが充填された処理容器内では，当該処理ガスを充填した状態で基板の処理を行うことができる。かかる場合，処理容器内に従来のようなガス流が無い状態で基板の処理が行われるので，処理ガスの偏った分布がなく，基板面内において均一な処理を行うことができる。また，所定量の処理ガスで基板の処理が行われるので，処理ガスを流し続けていた従来に比べて処理ガスの消費量を低減できる。さらに，処理容器内に適正量の処理ガスを供給することによって，所望の処理が実現される。
【００２２】
前記基板の処理装置は，前記ガス供給源から前記ガス貯留容器に処理ガスを供給するためのガス配管と，当該ガス配管に設けられた配管バルブと，前記ガス貯留容器内の圧力を測定する圧力計と，前記圧力計の測定結果が出力され，当該測定結果に基づいて前記配管バルブの開閉を制御するバルブ制御部と，を備えていてもよい。かかる場合，圧力計の計測値を見ながらバルブを制御することによって，ガス貯留容器に所定量の処理ガスを貯留できる。
【００２３】
前記処理ガスは複数種類あり，当該処理ガスの種類毎に前記ガス貯留容器が備えられており，前記各ガス貯留容器からの処理ガスが前記処理容器に供給される前に，それらの処理ガスを混合する混合容器を備えていてもよい。かかる場合，複数種類の処理ガスが均等に混合されてから処理容器に供給されるので，処理容器における処理ガスを用いた処理が適正に行われる。なお，前記基板の処理装置は，前記処理容器と当該処理容器内の基板との間に温度差をつけるための温度調整部材をさらに備えていてもよい。この場合，処理容器内に僅かな対流が生じさせ，処理容器内の処理ガスを攪拌することができる。この結果，例えば基板表面上において反応前後のガスが入れ替えられて，処理ガスを用いた基板処理が効率的に行われる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について説明する。図１は，本発明の基板の処理方法が実施される基板の処理装置としてのプラズマ処理装置１の縦断面の様子を模式的に示している。
【００２５】
プラズマ処理装置１は，例えばアルミニウム合金により形成されている。プラズマ処理装置１は，天井部に開口部を備えた略円筒状の処理容器２を備えている。この処理容器２は接地されている。処理容器２の底部には，例えばウェハＷを載置するためのサセプタ３が設けられている。このサセプタ３は，処理容器２の外部に設けられた交流電源４からの給電によってサセプタ３内のヒータ５が発熱し，サセプタ３上のウェハＷを所定の温度に加熱できる。
【００２６】
処理容器２の底部には，処理容器２内を排気するための排気口７が，例えば二箇所に設けられている。排気口７には，ターボ分子ポンプなどの排気装置８に通じる排気管９が接続されている。排気管９には，排気を一時的に動停止させるための排気バルブ１０が設けられている。この排気口７からの排気により，処理容器２内を所定の圧力に減圧できる。なお，本実施の形態においては，排気口７，排気装置８，排気管９，排気バルブ１０により排気機構が構成されている。
【００２７】
処理容器２の側壁の上部には，処理容器２内に処理ガスを供給するためのガス供給口２０が設けられている。ガス供給口２０は，図２に示すように処理容器２の外部に設置された，例えば２つのガス供給源２１ａ，２１ｂに連通している。本実施の形態においては，ガス供給源２１ａに酸素ガスが封入され，ガス供給源２１ｂには不活性ガスとしてのアルゴンガスが封入されている。したがって，処理容器２には，２種類の処理ガスとしての酸素ガスとアルゴンガスが供給される。
【００２８】
ガス供給源２１ａは，例えばガス配管２２ａを通じてガス貯留容器２３ａに接続されている。ガス配管２２ａには，配管バルブとしてのバルブ２４ａが設けられており，バルブ２４ａを開放することによってガス供給源２１ａの酸素ガスをガス貯留容器２３ａに供給できる。ガス供給源２１ｂもガス供給源２１ａと同様に，ガス配管２２ｂを通じてガス貯留容器２３ｂに接続されており，ガス配管２２ｂには，配管バルブとしてのバルブ２４ｂが設けられている。
【００２９】
各ガス貯留容器２３ａ，２３ｂには，例えば処理容器２のガス供給口２０に通じるガス供給管２５が接続されている。ガス供給管２５は，各ガス貯留容器２３ａ，２３ｂから処理容器２に向かう途中で合流しており，各ガス貯留容器２３ａ，２３ｂから流出した種類の異なる処理ガスが途中で混合されて処理容器２内に導入されるようになっている。ガス供給管２５の合流部の下流側には，給気バルブ２６が設けられており，この給気バルブ２６を開放することによってガス貯留容器２３ａ，２３ｂの処理ガスが処理容器２内に供給される。
【００３０】
上記ガス貯留容器２３ａ，２３ｂは，密閉可能に構成された所定容積の貯留室を有している。ガス貯留容器２３ａ，２３ｂには，それぞれ貯留室内の圧力を計測する圧力計２７ａ，２７ｂが設けられている。圧力計２７ａ，２７ｂの測定結果は，例えばバルブ２４ａ，２４ｂの開閉を制御するバルブ制御部としての制御部２８に出力できる。制御部２８は，結果結果に基づいてバルブ２４ａ，２４ｂの開閉を制御して，各ガス貯留容器２３ａ，２３ｂ内に所定圧の処理ガスを貯留できる。つまり，所定容積を有するガス貯留容器２３ａ，２３ｂに所定圧の処理ガスが貯留されるので，ガス貯留容器２３ａ，２３ｂには，所定量の処理ガスが貯留できる。なお，本実施の形態においては，ガス供給源２１ａ，２１ｂ，ガス配管２２ａ，２２ｂ，ガス貯留容器２３ａ，２３ｂ，バルブ２４ａ，２４ｂ，ガス供給管２５，給気バルブ２６によりガス給気機構が構成されている。
【００３１】
例えば制御部２８は，給気バルブ２６や排気バルブ１０の開閉も制御できる。したがって，制御部２８によって処理容器２内への処理ガスの供給，処理容器２からの排気のＯＮ・ＯＦＦを制御できる。
【００３２】
ところで，図１に示すように処理容器２の上部の開口部には，処理容器２内の気密性を確保するためのシール材３０を介して，たとえば石英ガラスからなる誘電体窓３１が設けられている。この誘電体窓３１によって処理容器２が閉鎖され，処理容器２内に密閉可能な処理室Ｓが形成される。
【００３３】
誘電体窓３１の上方には，アンテナ部材３２が設けられている。アンテナ部材３２は，例えば最下面に位置するラジアルスロットアンテナ３３と，その上部に位置する遅波板３４と，遅波板３４を覆って遅波板３４を保護するとともにこれを冷却するアンテナカバー３５によって構成されている。
【００３４】
ラジアルスロットアンテナ３３は，導電性を有する材質，例えば銅からなる薄い円板状に形成されている。ラジアルスロットアンテナ３３には，おりなす角度が略直角の一対のスリットが，同心円状に整列して形成されている。
【００３５】
遅波板３４の中心には，導電性を有する材質，例えば金属からなる円錐形のバンプ３６が配置されている。このバンプ３６は，同軸導波管３７と電気的に導通している。同軸導波管３７は，マイクロ波供給装置３８で発生させた，例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を，前記アンテナ部材３２に伝搬させるように構成されている。
【００３６】
プラズマ処理装置１は，以上のように構成されており，次にこのプラズマ処理装置１で実施される本発明のウェハＷの処理方法を，ウェハＷ上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成する場合を例にとって説明する。図３は，当該ウェハ処理のプロセスの概略を示すフロー図である。
【００３７】
先ず，ウェハＷが処理容器２内に搬入される前に，排気バルブ１０が開放された状態で排気装置８が作動し，処理容器２内が排気されて，処理容器２内が所定圧力，例えば約６６Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）に減圧される（図３中の工程Ｓ１）。この時の処理容器２内の圧力は，例えば後にウェハＷが搬入され，その後所定量の処理ガスが供給された後に，処理容器２内が成膜のためのプラズマ処理に適した圧力になるように，逆算されて設定される。サセプタ３は，ヒータ５により例えば４００℃に昇温される。
【００３８】
また，処理容器２の外部では，給気バルブ２６が閉じられた状態で，各ガス供給源２１ａ，２１ｂから各ガス貯留容器２３ａ，２３ｂに酸素ガスとアルゴンガスがそれぞれ供給される。この際，圧力計２７ａ，２７ｂにより，ガスの貯留量が制御され，ガス貯留容器２３ａに，所定量，例えばＭ１ｍｏｌの酸素ガスが供給され，ガス貯留容器２３ｂにＭ２ｍｏｌのアルゴンガスが供給される。なお，これらの酸素ガスとアルゴンガスの物質量Ｍ１，Ｍ２は，例えばウェハＷ上に形成されるべきシリコン酸化膜の膜厚から，ウェハＷ上のシリコン膜と反応すべき処理ガスの分子総数を逆算し，当該分子総数から求めることができる。また，ガス貯留容器２３ａ，２３ｂに前記物質量Ｍ１，Ｍ２を貯留するための圧力は，気体の状態方程式により，ガス貯留容器２３ａ，２３ｂ内の容積，温度，処理ガスの分子量などから算出できる。
【００３９】
そして，ウェハＷの搬入準備が整うと，例えば排気バルブ１０が閉鎖され，処理容器２内の排気が停止された状態で，処理容器２内にウェハＷが搬入される（図３中の工程Ｓ２）。搬入されたウェハＷは，サセプタ３上に載置され，４００℃に加熱される。ウェハＷがサセプタ３上に載置されると，給気バルブ２６が開放され，ガス貯留容器２３ａ，２３ｂに貯留されている所定量の酸素ガスとアルゴンガスが処理容器２内に供給される。こうして，処理容器２内には，図４に示すように所定量の酸素ガスとアルゴンガスが充填される（図３中の工程Ｓ３）。この酸素ガスとアルゴンガスとの充填により，処理容器２内の圧力が上昇し，処理容器２内は，次に行われるプラズマ処理に適した，例えば１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）の圧力になる。
【００４０】
ガス貯留容器２３ａ，２３ｂ内の総ての酸素ガスとアルゴンガスが処理容器２内に充填されると，給気バルブ２６が閉じられ，処理容器２内が密閉される（図３中の工程Ｓ４）。
【００４１】
その後，例えば酸素ガスとアルゴンガスが均等に混ざるまで，この状態が所定時間維持される。そして酸素ガスとアルゴンガスが均等に混ぜられると，マイクロ波供給装置３８で発生されたマイクロ波がアンテナ部材３２を通じて処理容器２内に伝搬される。このマイクロ波により，例えば処理容器２内の酸素ガスがプラズマ化される（図３中の工程Ｓ５）。プラズマ化した酸素イオン（反応種）はウェハＷの表面に供給され，ウェハＷ上のシリコン膜が酸化されて，ウェハＷ上にシリコン酸化膜が堆積される。
【００４２】
そして，処理容器２内の総ての酸素ガスがプラズマ化され，ウェハＷ上に堆積されると，ウェハＷ上には，所望の膜厚のシリコン酸化膜が形成される。ウェハＷ上に所望のシリコン酸化膜が形成されると，例えば排気装置８が作動し，排気バルブ１０が開放されて，処理容器２内が排気される（図３の工程Ｓ６）。このとき，プラズマ処理装置１に隣接しウェハＷが次に搬入される装置内の圧力に合わせて，処理容器２内は，例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）に減圧される。
【００４３】
処理容器２内が搬出先の領域と同じ圧力に減圧されると，ウェハＷが処理容器２から搬出されて（図３中の工程Ｓ７），プラズマ処理装置１による一連の成膜処理が終了する。なお，処理容器２内は，次に搬入されるウェハに備えて，上述したように約６６Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）の圧力に減圧される。
【００４４】
以上の実施の形態によれば，予め設定された所定量の酸素ガス及びアルゴンガスを処理容器２内に導入し，その後処理容器２内を密閉するようにしたので，成膜中に処理容器２内にガス流が形成されない。この結果，処理容器２内に処理ガスの偏った分布ができず，ウェハ面内において処理ガスが均等に供給されて，ウェハＷ上に斑のない均一な膜が形成できる。また，処理容器２内に導入された処理ガスが効率よく成膜に寄与するので，処理ガスを垂れ流しにしていた従来に比べて処理ガスの消費量を著しく低減することができる。さらに，ガス貯留容器２３ａ，２３ｂに所定量の処理ガスを一旦溜めておいて，そこから処理容器２に流入させるようにしたので，流量を制御する複雑な機器が必要なく，装置の単純化が図られる。さらに，処理容器２内に供給された処理ガスの大部分が成膜処理に関与することから，ガス貯留容器２３ａ，２３ｂに貯留する処理ガス量を変えることによって，ウェハＷ上に形成される膜の膜厚の制御を容易に行うことができる。
【００４５】
処理ガス導入前の処理容器２内の圧力を，処理ガスの導入による圧力上昇を見越して設定したので，その後行われるプラズマ処理を所望の圧力下で行うことができる。また，２種類の処理ガスが処理容器２内に導入されてからプラズマ処理が行われるまでに，処理ガスである酸素ガスとアルゴンガスが均等に混合し，安定する時間を設けたので，処理容器２内の酸素ガスとアルゴンガスの分布も偏りがなくなり，ウェハＷの処理をさらに均一に行うことができる。
【００４６】
なお，以上の実施の形態では，酸素ガスとアルゴンガスを処理容器２内において均等に混合させていたが，図５に示すようにガス貯留容器２３ａ，２３ｂより下流であって，処理容器２の上流側に混合容器５０を設け，その混合容器５０において酸素ガスとアルゴンガスを混合してもよい。かかる場合，例えば混合容器５０と処理容器２を連通するガス供給管５１には，給気バルブ５２が設けられる。また，混合容器５０と各ガス貯留容器２３ａ，２３ｂに連通するガス供給管５３には，バルブ５４が設けられる。そして，先ずバルブ５４が開放され，各ガス貯留容器２３ａ，２３ｂの所定量の処理ガスが混合容器５０に供給されて，当該混合容器５０にて酸素ガスとアルゴンガスが混合される。その後，給気バルブ５２が開放され，酸素ガスとアルゴンガスの混合ガスが処理容器２内に供給される。この場合，混合容器５０において２種類の処理ガスが十分混ぜられるので，処理容器２における成膜処理が適正に行われる。また，２種類の処理ガスが処理容器２に供給された時には，既に処理ガスが十分に混合されているので，例えば処理ガス供給後直ちに成膜処理を行うこともできる。
【００４７】
以上の実施の形態で記載したウェハ処理において，処理容器２内に充填された処理ガスを攪拌するために，ウェハＷと処理容器２との間に温度差を設けるようにしてもよい。かかる場合，例えば図６に示すように処理容器２の側壁内に，給電によって発熱又は吸熱する温度調整部材としてのペルチェ素子６０を内蔵するようにしてもよい。そして，ウェハ処理の際には，密閉された処理容器２内に弱い対流が形成されるよう，処理容器２とウェハＷとの温度差を可能な限り大きく取るようにする。本実施の形態では，処理容器２の温度を２０℃，ウェハＷの温度を４００℃に調整した。こうすることによって，密閉された処理容器２内に弱い対流が形成され，この対流によって処理ガスのプラズマ（反応種）が攪拌される。この結果，例えば処理容器２内の処理ガスのプラズマが効率よくウェハＷに供給され，成膜が短時間で行われる。ウェハＷの処理が常温で行われる場合には，処理容器２とウェハＷとの温度差が無くなるため，この方法はかかる場合に特に有効である。なお，前記温度調整部材は，ペルチェ素子に限られず，例えば冷却水等の冷媒を流す流路を処理容器２に内蔵するようにしてもよい。
【００４８】
以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば処理ガスは，生成される膜の種類に応じて適宜選択され，必ずしも２種類でなくてもよい。また，プラズマ処理による成膜処理以外にも，スパッタリング処理，単なる減圧ＣＶＤ処理などにおいて，本発明を適用できる。また，成膜処理以外の処理，例えばエッチング処理などにも本発明は適用できる。また，本発明に適用される基板は，ウェハに限られず，ＬＣＤ基板，フォトマスク用のガラス基板等の他の基板であってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば，基板面内における均一な処理が行われるので，基板の歩留まりが向上される。処理ガスの消費量が低減できるので，処理ガスにかかるコストを下げることができる。複雑な流量制御機器が必要ないので，より単純な装置を用いて減圧処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるプラズマ処理装置の処理容器部分の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】本実施の形態にかかるウェハ処理のプロセスの概略を示すフロー図である。
【図４】処理ガスが充填されたプラズマ処理装置の様子を示す説明図である。
【図５】混合容器を備えたプラズマ処理装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図６】処理容器にペルチェ素子を設けた場合のプラズマ処理装置の処理容器部分の構成を示す縦断面の説明図である。
【符号の説明】
１  プラズマ処理装置
２  処理容器
２３ａ，２３ｂ  ガス貯留容器
２６  給気バルブ
Ｗ  ウェハ
【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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【図６】
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