(57)【要約】【課題】被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分かつ容易に防止することのできるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の提供。【解決手段】プラズマ処理装置は、ウェハＷが収容されるチャンバ３と、プラズマを形成用のガスをチャンバ内に供給するガス供給部３０と、上面にウェハを支持するサセプタ５と、サセプタに対向して配置されたシャワーヘッド部４０と、プラズマを形成する高周波電源部６０と、サセプタからウェハを脱着させる際にウェハを支承するとともにサセプタの上面の法線方向とウェハの被処理面の法線方向とが略平行となるように、ウェハをサセプタに対して上下動させるリフト機構９０とを有している。リフト機構はサセプタを貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピン９１を有している。サセプタの上面とウェハとの間に、２．５４ｍｍ以下の厚さｔを有するスペーサＳが少なくとも１つ配置されている。【選択図】  図２
2004153166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基体を支持する支持部と、該支持部に対向して配置される対向電極と、前記支持部を貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピンを備えており前記被処理基体を前記支持部に対して上下動させるためのリフト機構とを有するチャンバを使用し、前記チャンバ内にプラズマを発生させ、前記被処理基体を該プラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、
前記チャンバ内に前記被処理基体を収容し、前記支持部上に該被処理基体を配置する基体配置工程と、
前記チャンバ内に所定のガスを供給し、高周波電力を印加して前記チャンバ内に前記プラズマを形成し、該プラズマにより前記被処理基体を処理するプラズマ処理工程と、を有しており、
前記プラズマ処理工程における前記チャンバ内の内圧Ｘ［Ｐａ］を下記式（１）で表される条件を満たすように調節することを特徴とするプラズマ処理方法。
１０９３＜Ｘ  ・・・（１）
【請求項２】
前記支持部の前記被処理基体が配置されている側の面と該面に対向する前記対向電極の面との間の距離Ｙ［ｍｍ］を、下記式（２）で表される条件を満たすように調節することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
６．３５＞Ｙ  ・・・（２）
【請求項３】
前記被処理基体が石英ウェハであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記リフトピンがセラミクス材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記プラズマ処理工程において、前記チャンバ内に供給する前記ガスの成分として酸素とテトラエトキシシランとを少なくとも含有させ、
前記酸素の流量Ｚ１［ｓｃｃｍ］と前記テトラエトキシシランの流量Ｚ２［ｍｇｍ］とを下記式（３）で表される条件を満たすように調節することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプラズマ処理方法。
（１／２）≧Ｚ１／Ｚ２  ・・・（３）
【請求項６】
被処理基体を支持する支持部と、該支持部に対向して配置される対向電極と、前記支持部を貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピンを備えており前記被処理基体を前記支持部に対して上下動させるためのリフト機構とを有するチャンバを使用し、前記チャンバ内にプラズマを発生させ、前記被処理基体を該プラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、
前記チャンバ内に前記被処理基体を収容し、前記支持部上に該被処理基体を配置する基体配置工程と、
前記チャンバ内に所定のガスを供給し、高周波電力を印加して前記チャンバ内に前記プラズマを形成し、該プラズマにより前記被処理基体を処理するプラズマ処理工程と、を有しており、
前記支持部の前記被処理基体が配置されている側の面と該面に対向する前記対向電極の面との間の距離Ｙ［ｍｍ］を、下記式（４）で表される条件を満たすように調節することを特徴とするプラズマ処理方法。
５．０８≧Ｙ  ・・・（４）
【請求項７】
前記被処理基体が石英ウェハであることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記リフトピンがセラミクス材料から構成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記プラズマ処理工程において、前記チャンバ内に供給する前記ガスの成分として酸素とテトラエトキシシランとを少なくとも含有させ、
前記酸素の流量Ｚ１［ｓｃｃｍ］と前記テトラエトキシシランの流量Ｚ２［ｍｇｍ］とを下記式（３）で表される条件を満たすように調節することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載のプラズマ処理方法。
（１／２）≧Ｚ１／Ｚ２  ・・・（３）
【請求項１０】
被処理基体を支持する支持部と、該支持部に対向して配置される対向電極と、前記支持部を貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピンを備えており前記被処理基体を前記支持部に対して上下動させるためのリフト機構とを有するチャンバを使用し、前記チャンバ内にプラズマを発生させ、前記被処理基体を該プラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、
前記チャンバ内に前記被処理基体を収容し、前記支持部上に該被処理基体を配置する基体配置工程と、
前記チャンバ内に所定のガスを供給し、高周波電力を印加して前記チャンバ内に前記プラズマを形成し、該プラズマにより前記被処理基体を処理するプラズマ処理工程と、を有しており、
前記プラズマ処理工程において、スペース形成手段を用いることにより、前記支持部と前記被処理基体との間に下記式（５）で表される条件を満たすように所定のスペースを設けることを特徴とするプラズマ処理方法。
２．５４＞ｄ  ・・・（５）
［式（５）中、ｄは前記支持部の前記上面と該上面に対向する前記被処理基体の面との間の距離［ｍｍ］を示す。］
【請求項１１】
被処理基体が石英ウェハであることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記リフトピンがセラミクス材料から構成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記プラズマ処理工程において、前記チャンバ内に供給する前記ガスの成分として酸素とテトラエトキシシランとを少なくとも含有させ、前記酸素の流量Ｚ１［ｓｃｃｍ］と前記テトラエトキシシランの流量Ｚ２［ｍｇｍ］とを下記式（３）で表される条件を満たすように調節することを特徴とする請求項１０〜１２の何れかに記載のプラズマ処理方法。
（１／２）≧Ｚ１／Ｚ２  ・・・（３）
【請求項１４】
前記スペース形成手段は、前記式（５）で表される条件を満たす距離ｄの値と等しい値の厚さを有しており、前記支持部と前記被処理基体との間に配置されるスペーサであることを特徴とする請求項１０〜１３の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】
前記スペーサが半導体材料又は絶縁体材料から形成されていることを特徴とする請求項１０〜１４の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１６】
前記プラズマ処理工程における前記チャンバ内の内圧Ｘ［Ｐａ］を下記式（１）で表される条件を満たすように調節することを特徴とする請求項１０〜１５の何れかに記載のプラズマ処理方法。
１０９３＜Ｘ  ・・・（１）
【請求項１７】
前記支持部の前記被処理基体が配置されている側の面と該面に対向する前記対向電極の面との間の距離Ｙ［ｍｍ］を、下記式（２）で表される条件を満たすように調節することを特徴とする請求項１０〜１６の何れかに記載のプラズマ処理方法。
６．３５＞Ｙ  ・・・（２）
【請求項１８】
被処理面を有する被処理基体をプラズマによって処理するプラズマ処理装置であって、
前記被処理基体が収容されるチャンバと、
前記プラズマを形成するための所定のガスを前記チャンバ内に供給するガス供給部と、
前記チャンバ内に設置され、上面側の基板保持エリア内に前記被処理基体を支持する支持部と、
前記チャンバ内に設置され、前記支持部に対向して配置された対向電極と、
所定の周波数を有する高周波電力を出力可能であり、前記チャンバ内に前記プラズマを形成する高周波電源部と、
前記支持部に対して前記被処理基体を脱着させる際に、前記被処理基体を支承するとともに、前記支持部の前記上面の法線方向と該支持部に支持される前記被処理基体の前記被処理面の法線方向とが略平行となるように、前記被処理基体を前記支持部に対して上下動させるリフト機構と、
を有しており、
前記リフト機構は、前記支持部を貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピンを有しており、
前記支持部の前記上面と該支持部に支持される前記被処理基体との間に、下記式（６）で表される条件を満たす厚さｔ［ｍｍ］を有するスペーサが少なくとも１つ配置されていること、を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
２．５４＞ｔ  ・・・（６）
【請求項１９】
前記スペーサは半導体材料又は絶縁体材料から形成されていることを特徴とする請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
被処理基体が石英ウェハであることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記リフトピンがセラミクス材料から構成されていることを特徴とする請求項１８〜２０の何れかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】
前記ガス供給部には、前記チャンバ内に供給する前記ガスを構成する成分ガス毎の流量を独立に制御する流量制御装置が設けられており、前記チャンバ内に供給する前記ガスには、前記構成成分ガスとして酸素とテトラエトキシシランとが少なくとも含有されており、
前記流量制御装置は、前記酸素の流量Ｚ１［ｓｃｃｍ］と前記テトラエトキシシランの流量Ｚ２［ｍｇｍ］とを下記式（３）で表される条件を満たすように調節することを特徴とする請求項１８〜２１の何れかに記載のプラズマ処理装置。
（１／２）≧Ｚ１／Ｚ２  ・・・（３）
【請求項２３】
前記流量制御装置は、前記チャンバ内の内圧Ｘ［Ｐａ］を下記式（１）で表される条件を満たすように調節することを特徴とする請求項１８〜２２の何れかに記載のプラズマ処理装置。
１０９３＜Ｘ  ・・・（１）
【請求項２４】
前記支持部の前記被処理基体が配置されている側の面と該面に対向する前記対向電極の面との間の距離Ｙ［ｍｍ］を、下記式（２）で表される条件を満たすように調節されていることを特徴とする請求項１８〜２３の何れかに記載のプラズマ処理装置。
６．３５＞Ｙ  ・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関し、特に半導体ウェハ等の被処理基体をプラズマ処理する際に用いるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チャンバ内に石英ウェハやシリコンウエハ等の被処理基体を収容し、次いでチャンバ内にプラズマを発生させ、このプラズマにより被処理基体を処理するプラズマ処理の機構を有する半導体製造装置等のプラズマ処理装置には、ウェハを１枚ずつ処理する枚葉式と称される方式のものがある。この方式のプラズマ処理装置においては、通常、ウェハを１枚だけ水平に支持する支持部を有するウェハ支持装置が処理チャンバ内に設けられている。
【０００３】
一般的なウェハ支持装置は、ウェハが載置される支持部（いわゆるサセプタ）から基本的に構成されている。また、ウェハ支持装置には、ウェハを支持部に対して上下動させるためのリフト機構が設けられている。
【０００４】
従来一般のリフト機構は、支持部を貫通して延びる複数本のリフトピンを有しており、これらのリフトピンの上端にウェハを載せ、リフトピンを上下動させることで、ウェハを昇降させることができるようになっている。このようなリフト機構により、搬送ロボットのブレードに載せて運ばれてきたウェハを支持部上に移載したり、或いはその逆に、ウェハを支持部から搬送ロボットに受け渡したりすることが可能となる。
【０００５】
上記のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置においては、支持部の上面にウェハを支持している時には、リフトピンを支持部内部に収容しておきその上端が支持部の上面から突出しないようにしておく。また、支持部からウェハを脱着させる時には、リフトピンを上昇させてその上端をウェハの裏面（被処理面とは反対側のウェハの面）に接触させて、ウェハを支持部から持ち上げる。このようなプラズマ処理方法を採用したプラズマ処理装置としては、例えば、下記特許文献１に記載された装置が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２２７８５９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置をはじめとする従来のプラズマ処理装置及びこれに採用されているプラズマ処理方法においては、プラズマ処理後に得られる被処理基体を観察すると、その被処理面のリフトピンの真上にあたる部分にリフトピンの断面形状と同様の形状を有する色斑が生じてしまうという問題があった。
【０００８】
即ち、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等のプラズマを利用する成膜方法により被処理基体の被処理面上に所定の化学組成を有する膜を形成する場合、上記の被処理面のリフトピンの真上にあたる部分に形成される膜の厚さが他の部分に形成される膜厚と異なってしまい、リフトピンの真上にあたる部分が色斑として残るため、被処理面の全面にわたって均一な膜厚を有する膜を形成することができなかった。
【０００９】
そして、このような問題は被処理基体として石英ウエハを用い、セラミック製のリフトピンを用いたときにより顕著に生じていた。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分かつ容易に防止することの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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、プラズマ処理中のチャンバ内の内圧と、支持部の被処理基体が配置されている側の面と該面に対向する対向電極の面との間の距離とが、被処理基体の被処理面上の色斑の発生にそれぞれ大きく影響していることを見出した。また、プラズマ処理中において、支持部と被処理基体との間に所定のスペースを設けることにより被処理基体の被処理面における色斑の発生を抑制することが可能となることことを見出し、本発明に到達した。
【００１２】
すなわち、本発明は、被処理基体を支持する支持部と、該支持部に対向して配置される対向電極と、支持部を貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピンを備えており被処理基体を支持部に対して上下動させるためのリフト機構とを有するチャンバを使用し、チャンバ内にプラズマを発生させ、被処理基体を該プラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、チャンバ内に被処理基体を収容し、支持部上に該被処理基体を配置する基体配置工程と、チャンバ内に所定のガスを供給し、高周波電力を印加してチャンバ内にプラズマを形成し、該プラズマにより被処理基体を処理するプラズマ処理工程と、を有しており、プラズマ処理工程におけるチャンバ内の内圧Ｘ［Ｐａ］を下記式（１）で表される条件を満たすように調節することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
１０９３＜Ｘ  ・・・（１）
【００１３】
チャンバ内の内圧Ｘを上記の式（１）で表される条件を満たすように調節することにより、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができる。また、チャンバ内の内圧Ｘを上記のように調節することは、既存のプラズマ処理装置の作動条件のみ調節すればよく、その基本構成を変更することなく容易に行うことができる。そのため、本発明によれば、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生の防止を容易かつ低コストで行うことができる。
【００１４】
チャンバ内の内圧Ｘを上記の式（１）で表される条件を満たすように調節することにより被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができることのメカニズムは明確には解明されていないが、本発明者らは、以下のように推察している。すなわち、一般にＴＥＯＳの反応は、ウェハの表面での反応が主であると考えられている。圧力が高くなることでヒータからウェハへの熱伝導はよくなり、ウェハ表面に到達したＴＥＯＳの中間生成体の反応にその熱がより大きく寄与すると考えられる。そして、プラズマの効果（斑点）が相対的に小さくなるものと考えている。
【００１５】
ここで、チャンバ内の内圧Ｘが１０９３Ｐａ以下となると、斑点（色斑）の発生を防止する効果が得られないことを実際の実験の結果により本発明者らは確認した。以上の観点から、チャンバ内の内圧Ｘは、１４２６Ｐａ以上であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、被処理基体を支持する支持部と、該支持部に対向して配置される対向電極と、支持部を貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピンを備えており被処理基体を支持部に対して上下動させるためのリフト機構とを有するチャンバを使用し、チャンバ内にプラズマを発生させ、被処理基体を該プラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、チャンバ内に被処理基体を収容し、支持部上に該被処理基体を配置する基体配置工程と、チャンバ内に所定のガスを供給し、高周波電力を印加してチャンバ内にプラズマを形成し、該プラズマにより被処理基体を処理するプラズマ処理工程と、を有しており、支持部の被処理基体が配置されている側の面と該面に対向する対向電極の面との間の距離Ｙ［ｍｍ］を、下記式（４）で表される条件を満たすように調節することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
５．０８≧Ｙ  ・・・（４）
【００１７】
支持部の被処理基体が配置されている側の面と該面に対向する対向電極の面との間の距離Ｙ（以下、「支持部と対向電極との間のスペーシングＹ」という）を上記の式（４）で表される条件を満たすように調節することにより、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができる。また、支持部と対向電極との間のスペーシングＹを上記のように調節することは、既存のプラズマ処理装置の基本構成を変更することなく容易に行うことができる。そのため、本発明によれば、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生の防止を容易かつ低コストで行うことができる。
【００１８】
支持部と対向電極との間のスペーシングＹを上記の式（４）で表される条件を満たすように調節することにより被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができることのメカニズムは明確には解明されていないが、本発明者らは、以下のように推察している。すなわち、より小さな電極間距離で、プラズマによる材料ガスの反応が行われる場合、指向性を持たない材料ガス（ＴＥＯＳ）の中間生成体がウェハ表面に到達する割合が大きくなると考えられ、結果としてウェハ表面での熱反応性がより大きくなると考えている。
【００１９】
ここで、支持部と対向電極との間のスペーシングＹが５．０８ｍｍを超えると、主として上述の推察しているメカニズムより、斑点（色斑）の発生を防止する効果が得られないことを実際の実験の結果により本発明者らは確認した。
また、上記のスペーシングＹが過度に小さすぎると、アーキング（アーク放電）を起す傾向又はウェハと電極が接触してしまう傾向が大きくなることから、スペーシングＹは２．５４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２０】
更に、本発明は、被処理基体を支持する支持部と、該支持部に対向して配置される対向電極と、支持部を貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピンを備えており被処理基体を支持部に対して上下動させるためのリフト機構とを有するチャンバを使用し、チャンバ内にプラズマを発生させ、被処理基体を該プラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、チャンバ内に被処理基体を収容し、支持部上に該被処理基体を配置する基体配置工程と、チャンバ内に所定のガスを供給し、高周波電力を印加してチャンバ内にプラズマを形成し、該プラズマにより被処理基体を処理するプラズマ処理工程と、を有しており、プラズマ処理工程において、スペース形成手段を用いることにより、支持部と被処理基体との間に下記式（５）で表される条件を満たすように所定のスペースを設けることを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
２．５４＞ｄ  ・・・（５）
【００２１】
ただし、式（５）中、ｄは支持部の上面と該上面に対向する被処理基体の面との間の距離［ｍｍ］を示す。
【００２２】
支持部の上面と該上面に対向する被処理基体の面との間の距離ｄ（以下、「支持部と被処理基体との間の距離ｄ」という）を上記の式（５）で表される条件を満たすように調節することにより、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができる。また、支持部と被処理基体との間の距離ｄを上記のように調節することは、既存のプラズマ処理装置の基本構成を変更することなく容易に行うことができる。そのため、本発明によれば、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生の防止を容易かつ低コストで行うことができる。
【００２３】
支持部と被処理基体との間の距離ｄを上記の式（５）で表される条件を満たすように調節することにより被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができることのメカニズムは明確には解明されていないが、本発明者らは、以下のように推察している。すなわち、ウェハとヒータとの距離を大きくすることで、ヒータのグランドラインからの距離も大きくすることができる。そして、これによりグランドラインより影響を受けていたプラズマの効果も小さくなると考えている。
【００２４】
ここで、支持部と被処理基体との間の距離ｄが２．５４ｍｍ以上となると、上述の効果が得られなくなる。これはヒータからウェハへの熱の伝わりが不充分になるからであると考えられる。
【００２５】
また、本発明は、被処理面を有する被処理基体をプラズマによって処理するプラズマ処理装置であって、被処理基体が収容されるチャンバと、プラズマを形成するための所定のガスをチャンバ内に供給するガス供給部と、チャンバ内に設置され、上面側の基板保持エリア内に被処理基体を支持する支持部と、チャンバ内に設置され、支持部に対向して配置された対向電極と、所定の周波数を有する高周波電力を出力可能であり、チャンバ内にプラズマを形成する高周波電源部と、支持部に対して被処理基体を脱着させる際に、被処理基体を支承するとともに、支持部の上面の法線方向と該支持部に支持される被処理基体の被処理面の法線方向とが略平行となるように、被処理基体を支持部に対して上下動させるリフト機構と、を有しており、リフト機構は、支持部を貫通して伸びる上下動可能な少なくとも１本のリフトピンを有しており、支持部の上面と該支持部に支持される被処理基体との間に、下記式（６）で表される条件を満たす厚さｔ［ｍｍ］を有するスペーサが少なくとも１つ配置されていること、を有することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
２．５４＞ｔ  ・・・（６）
【００２６】
支持部の上面と該支持部に支持される被処理基体との間に式（６）で表される条件を満たす厚さｔ［ｍｍ］を有するスペーサを少なくとも１つ配置することにより、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができる。また、支持部の上面と該支持部に支持される被処理基体との間にスペーサを少なくとも１つ配置することは、既存のプラズマ処理装置の基本構成を変更することなく容易に行うことができるので、本発明によれば、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生の防止を容易かつ低コストで行うことができる。
【００２７】
本発明者らは、上述した支持部と被処理基体との間の距離ｄを上述した式（５）で表される条件を満たすように調節する場合と同様のメカニズムにより、式（６）で表される条件を満たす厚さｔ［ｍｍ］を有するスペーサを少なくとも１つ配置することにより被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができると考えている。
【００２８】
ここで、スペーサの厚さｔ［ｍｍ］が２．５４ｍｍ以上となると、上述の効果が得られなくなる。これはヒータからウェハへの熱の伝わりが不充分になるからであると考えられる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、全図中、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
【００３０】
図１は、本発明のプラズマ処理装置の好適な一実施形態の基本構成の一例を模式的に示す水平断面図である。また、図２は、図１に示すプラズマ処理装置１を構成するツインチャンバ３の基本構成の一例を模式的に示す断面図であり、断面図の部分は図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面を示すものである。更に、図３は、図２におけるツインチャンバ３のサセプタ５の部位を示す拡大断面図である。また、図４は、図３に示すサセプタ５の上面をシャワーヘッド部４０の側から見た場合の正面図である。
【００３１】
図１及び図２に示すプラズマ処理装置１は、主として、石英ウェハＷ（被処理基体）が２枚同時に収容されるツインチャンバ３と、プラズマを形成するための所定のガスをツインチャンバ３内に供給するガス供給部３０と、２枚の石英ウェハＷ毎にツインチャンバ３内に設置され、その上面側の基板保持エリア内に石英ウェハＷを支持するサセプタ（支持部）５と、ツインチャンバ３内に設置され、サセプタ５に対向して配置されたシャワーヘッド部（対向電極）４０と、所定の周波数を有する高周波電力を出力可能であり、ツインチャンバ３内にプラズマを形成する高周波電源部６０と、サセプタ５に対して石英ウェハＷを脱着させる際に、石英ウェハＷを支承するとともに、サセプタ５の上面の法線方向と該サセプタ５に支持される石英ウェハＷの被処理面の法線方向とが略平行となるように、石英ウェハＷをサセプタ５に対して上下動させるリフト機構９０とから構成されている。
【００３２】
以下、このプラズマ処理装置１の構成について更に詳細に説明する。図１に示すように、プラズマ処理装置１は、断面が略方形状を成すメインフレームを有するトランスファーチャンバ２の三方の側壁に、石英ウェハＷ（被処理基体）が二枚同時に収容されるツインチャンバ３が結合され、残る一方の側壁に、ロードロックチャンバ６ａ，６ｂが内部に設けられたロードロック部６が結合されたものである。トランスファーチャンバ２内には、伸縮可能な二つのアーム部２１を有するウェハ搬送ロボット２３が設置されており、それらのアーム部２１の先端部に石英ウェハＷが載置されて保持されるようになっている。
【００３３】
そして、図２に示すように、各ツインチャンバ３は、石英ウェハＷが載置されるサセプタ（支持部）５を２基づつ有している。このツインチャンバ３は、チャンバ筐体１１にチャンバ４が２基並設されたものである。各チャンバ４は、石英ウェハＷが載置される上述のサセプタ５をそれぞれ有しており、各サセプタ５の上方には、各サセプタ５に対向して配置された中空の円盤状を成すシャワーヘッド部４０がそれぞれ設けられている。なお、シャワーヘッド部４０は、対向電極としての機能を兼ねる。
【００３４】
また、サセプタ５は、Ｏリング、メタルシール等により、チャンバ４に気密に設けられると共に、後述するリフト機構９０により上下駆動可能に設けられている。このリフト機構９０により、石英ウェハＷとシャワーヘッド部４０との間隔が調整されるようになっている。さらに、サセプタ５にはヒーター５１が内設されており、これにより石英ウェハＷが所望の所定温度に加熱される。また、サセプタ５の内面にはモリブデン等の金属製のグランドメッシュが配置されている。このグランドメッシュ５２は所定の電位を有するニッケル等の金属製のシャフトに電気的に接続され、これによりによりサセプタ５は所定の電位（ゼロ）へ接地されている。
【００３５】
このリフト機構９０は、サセプタ５を貫通して伸びる上下動可能な４本のリフトピン９１を各チャンバ４毎に有している。そして、図４に示すように、サセプタ５の上面と該サセプタ５に支持される石英ウェハＷとの間に、下記式（６）で表される条件を満たす厚さｔ［ｍｍ］を有するスペーサＳが３つ配置されている。
２．５４＞ｔ  ・・・（６）
【００３６】
これにより、プラズマ処理後の石英ウェハＷの被処理面における色斑の発生を充分に防止することができる。また、サセプタ５の上面と該支持部に支持される石英ウェハＷとの間にスペーサＳを配置することは、既存のプラズマ処理装置の基本構成を変更することなく容易に行うことができるので、プラズマ処理後の石英ウェハＷの被処理面における色斑の発生の防止を容易かつ低コストで行うことができる。
【００３７】
なお、色斑の発生を充分に防止する観点から、スペーサＳの厚さｔ［ｍｍ］は、０．５〜３ｍｍであることがより好ましい。
【００３８】
ここで、サセプタ５の上面と該支持部に支持される石英ウェハＷとの間にスペーサＳを配置することは、先に述べたスペース形成手段としてスペーサＳを使用することにより、サセプタ５と石英ウェハＷとの間に下記式（５）で表される条件を満たすように所定のスペースを設けることと同義である。下記式（５）中、ｄはサセプタ５の上面と該上面に対向する石英ウェハＷの面との間の距離［ｍｍ］を示し、上記のスペーサＳの厚さｔ［ｍｍ］に一致する値である。
２．５４＞ｄ  ・・・（５）
【００３９】
図２及び図３に示すように、サセプタ５は、炭化シリコンで被覆されたグラファイト材料から成る円柱状の外枠部材と、この外枠部材の中央内部に埋設される円柱状のヒータ５１と、ヒータ５１の上面の中央部分に配置される円盤状のグランドメッシュ５２とから構成されている。なお、このサセプタ５の場合、外枠部材、ヒータ５１及びグランドメッシュ５２は、それぞれを円柱と仮定したときにそれぞれの中心軸が一致するようにして配置されている。また、サセプタ５は、各チャンバ４の下部に立設された支持シャフト９２（例えば、石英ガラス製）により、その裏面側から水平に支持されている。そして、グランドメッシュ５２の配置されたこのサセプタ５の上面の中央部分は石英ウェハＷを載置して支持する基板保持エリアとなっている。
【００４０】
更に、図２及び図３に示すように、サセプタ５には、外枠部材、ヒータ５１及びグランドメッシュ５２を連通する４つの断面が略円状のピン貫通孔が形成されており、各ピン貫通孔には先に述べた４本のリフトピン９１が挿入されている。また、図３及び図４に示すように、ヒータ５１の上面のピン貫通孔の外縁部は鍔状に突出しており、この外縁部がこれにあわせて形状と大きさを調節されたグランドメッシュ５２のピン貫通孔に嵌め込まれることによりヒータ５１にグランドメッシュ５２が固定されている。
【００４１】
図４に示すように、基板保持エリアの外縁部分には、先に述べた３つのスペーサＳがほぼ均等の間隔をあけて配置されている。従って、石英ウェハＷをサセプタ５の基板保持エリア内の所定位置に配置する場合、石英ウェハＷはその裏面が３つのスペーサＳの上面に接した状態で支持される。この支持状態において、石英ウェハＷの上面とサセプタ５の上面の基板保持エリアとはほぼ平行となる。これにより、ガス供給口９から導入された処理ガスが層流状態を維持して流れるようになる。なお、各スペーサＳは所定の部材によりサセプタ５の上面に固定されている。
【００４２】
図２に示すように、リフト機構９０は、支持シャフト９２の主軸を囲むように配置された上下動可能なリフトチューブ９４と、このリフトチューブ９４を上下動させる駆動装置９５と、リフトチューブ９４から放射状に延びる４本のリフトアーム４４と、サセプタ５の貫通孔４６に挿入され吊支されているリフトピン４とから構成されている。そして、駆動装置９５を制御してリフトチューブ９４及びリフトアーム４４を上昇させると、リフトアーム４４の先端部でリフトピン４が押し上げられるようになっている。
【００４３】
また、スペーサＳは、アーク放電を防止する観点から、半導体材料又は絶縁体材料から形成されていることが好ましい。このような半導体材料としてはケイ素からなる材料が挙げられる。そして、このような半導体材料からなるスペーサＳとしては、例えば、シリコンウエハの断片等が挙げられる。また、絶縁体材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３等のセラミクス材料が挙げられる。
【００４４】
また、リフトピン９１はアーク放電を防止する観点から、セラミクス材料から構成されていることが好ましい。セラミクス製のリフトピン９１は、リフトピン９１とサセプタ５とがそれぞれ異なる導電率を有している場合に使用すると特に有効である。
【００４５】
シャワーヘッド部４０は、２基のチャンバ４に対して共通に設けられ且つ各チャンバ４に対してガス供給口９が設けられたベースプレートを上壁とする胴部４１と、複数の貫通孔が穿設された多孔板状を成すブロッカープレート４３及び同フェイスプレート４５とを有するものである。胴部４１は、ガス供給口９と連通する略円柱状の内部空間を形成する凹部を有しており、この凹部の下端側内周部にフェイスプレート４５の周縁部が結合されている。このフェイスプレート４５の上方には、ブロッカープレート４３がフェイスプレート４５と略平行に設置されており、胴部４１の上壁とブロッカープレート４３との間、及び、ブロッカープレート４３とフェイスプレート４５との間に、ガス供給口９と連通する空間が画成されている。
【００４６】
さらに、各チャンバ４のシャワーヘッド部４０には、インピーダンスの整合をとるためのインピーダンス整合器６１を介して、サセプタ５と同電位に接地された高周波電源Ｒが接続されている。高周波電源Ｒとしては、周波数固定型のものでもよいし、例えば周波数インバータを備える周波数可変型のものでもよい。
【００４７】
また、各チャンバ４の下部には、開口部７が設けられており、これらには、各チャンバ４の内部を減圧し、後述するガス供給部３０から各ガスの供給流量に応じて各チャンバ４内の圧力を一定の圧力に維持可能な真空ポンプを有する排気系７０がバルブ系Ｖを介して接続されている。
【００４８】
このバルブ系としては、例えば、上流側（ツインチャンバ３側）に配置された二枚ブレード式のターボスロットルバルブと、下流側（排気系７０側）に配置されたアイソレーションバルブとから構成することができ、さらに、ゲートバルブを付加してもよい。また、排気系７０に用いる真空ポンプの種類は特に限定されず、例えば、ドライポンプ付きターボ分子ポンプ等を例示できる。
【００４９】
また、ツインチャンバ３には、ガス供給部３０が接続されている。このガス供給部３０は、例えば、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ４）４，以下、「ＴＥＯＳ」という）ガス等のシラン系ガスを供給するガス供給源３１、例えば、Ｏ２等の分子中に酸素原子を含むガスを供給するガス供給源３２、例えば、Ｈｅ等のキャリアガス又は希釈ガスを供給するガス供給源３３、及び、例えばＮ２等のパージ用のガスを供給するガス供給源３４から構成されている。これらのガス供給源３１〜３４のそれぞれは、各ガスの供給流量を調節するマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣという）３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａが中途に設けられたガスライン１０を介して、各シャワーヘッド部４０のガス供給口９に接続されている。
【００５０】
そして、各ＭＦＣ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａには、それぞれ開度を調節して各ガス供給源３１〜３４からツインチャン３０内に供給される各ガス毎の流量を独立に制御するための流量制御装置（図示せず）が接続されている。ここで、このプラズマ処理装置１において、石英ウェハＷ上にＴＥＯＳと酸素を原料とする酸化膜を形成する場合には、流量制御装置により、酸素の流量Ｚ１［ｓｃｃｍ］とＴＥＯＳの流量Ｚ２［ｍｇｍ］とを下記式（３）で表される条件を満たすように調節することが好ましい。
０．５≧Ｚ１／Ｚ２  ・・・（３）
【００５１】
ここで、Ｚ１／Ｚ２が０．５を超えると、ＳｉＯ２膜中のカーボンの含有量がおおくなる傾向が大きくなる。また、Ｚ１／Ｚ２は０．８〜１．２であることがより好ましい。これらのガスの供給流量比を適宜調整することにより、石英ウェハ上に形成される酸化膜の屈折率及び消衰係数を任意の値に調節することができる。
【００５２】
また、流量制御装置は、各チャンバ４内の内圧Ｘ［Ｐａ］を下記式（１）で表される条件を満たすように調節することが好ましい。
１０９３＜Ｘ  ・・・（１）
【００５３】
スペーサＳを配置することに加えて各チャンバ４内の内圧Ｘを上記の条件を満たすように調節することにより、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生をより確実に防止することができる。更に色斑の発生をより確実に防止する観点から、各チャンバ４内の内圧Ｘは、１４２６Ｐａ以上であることがより好ましい。また、各チャンバ４内の内圧Ｘが過度に高すぎると、アーク放電を発生する傾向が大きくなるので、チャンバ内の内圧Ｘは２０００Ｐａ以下に調節することが好ましい。
【００５４】
このガス供給部３０により、成膜用原料ガスとしてのＴＥＯＳガス等のシラン系ガス及び酸素ガス等の分子中に酸素原子を含むガス、Ｈｅガス等のキャリアガス又は希釈ガス、並びに、必要に応じてＮ２ガス等のパージガスが、各チャンバ４のシャワーヘッド部４０内に導入され、それぞれのブロッカープレート４３及びフェイスプレート４５を介して各チャンバ４内に供給される。
【００５５】
ここで、本明細書において、シラン系ガスとは、未置換のモノシラン若しくは高次シラン、又は、分子中の少なくとも一つの水素原子が有機官能基若しくは有機未官能基で置換されたモノシラン若しくは高次シラン（有機シラン系ガス）を示す。また、上記の置換基は、特に限定されず、例えば、アルキル基、アルキニル基、アルケニル基、アルコキシル基（アルコキシ基）、芳香環を有する基（アリール基、アラルキル基、アルキルアリール基等）等が挙げられる。
【００５６】
なお、このようにプラズマ処理により酸化膜を得る場合には、アルコキシル基等の酸素を含む基を有する有機シラン系ガスつまり有機オキシシラン系ガスを用いても構わない。この場合、特に有用な有機オキシシランとしては、ＴＥＯＳのほかに、エチルトリエトキシシラン等のエトキシシラン類が挙げられる。また、これらのガスは、単独で或いは二種以上混合してシラン系ガスとして用いることができる。
【００５７】
また、分子中に酸素原子を含むガスとしては、酸素ガスのほかに、オゾン（Ｏ３）ガス、酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、三酸化二窒素（Ｎ２Ｏ３）、二酸化窒素（ＮＯ２）、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）、及び、三酸化窒素（ＮＯ３）のうちの少なくとも一つを含有して成るガス等が挙げられ、工業上の利用性、安定性、取扱性に優れる観点から、酸素ガス、Ｎ２Ｏガスを用いると好適である。
【００５８】
また、ガスライン１０には、遠隔プラズマ（リモートプラズマ）処理を採用したクリーニング系８が接続されている。このクリーニング系８は、ガスライン１０側に配置されたリアクターキャビティ８１と、これにＭＦＣ８２ａを介して接続された、例えばＮＦ３ガス等のフッ素原子を含有するガスの供給源８２を有している。リアクターキャビティ８１には、プラズマを生成するためのマイクロ波ジェネレータ（図示せず）が装備されており、ガス供給源８２から供給されたクリーニングガスとしてのＮＦ３ガスが解離して活性種が生じ、条件にもよるが主として中性活性種がチャンバ４内に供給されるようになっている。
【００５９】
なお、図示を省略したが、石英ウェハＷの表面側のチャンバ４内空間と裏面側のチャンバ４内空間とは、互いにガス封止されるようになっている。つまり、表面側にはガス供給部３０からシャワーヘッド部４０を通して各ガスが供給され、裏面側には図示しないバックサイドパージ系からパージガスが供給されるようにされており、両ガスが互いに反対面側の空間領域へ流入しないようにされている。
【００６０】
次に、上述したプラズマ処理装置１を用いた本発明によるプラズマ処理方法の好適な一実施形態について説明する。
【００６１】
先ず、基体配置工程について説明する。排気系７０を作動させて各チャンバ４内を所定の圧力に減圧する。また、サセプタ５に内蔵されたヒータ５１を作動させてサセプタ５を、例えば、３００〜５００℃の温度まで加熱する。この減圧下において、ウェハ搬送ロボット２３により、ロードロックチャンバ６ａ，６ｂに予め保持させておいた石英ウェハＷを、トランスファーチャンバ２を介して所定のツインチャンバ３内に設けられたウェハ搬入口（図示せず）からツインチャンバ３内へ搬送する。
【００６２】
次いで、例えば、以下のようにして２枚の石英ウェハＷをツインチャンバ３内に設けられた２基のチャンバ４内の各サセプタ５上に載置して収容する。即ち、石英ウェハＷをウェハ搬送ロボットから各リフトピン９１の上面に移載し、次いで駆動装置９５により各リフトピン９１を下降させて所望の温度に加熱されたサセプタ５上に石英ウェハＷを置く。その後、図示しない駆動手段によりサセプタ５を図１に示すようなプロセス位置まで上昇させる。
【００６３】
このとき、サセプタ５に石英ウェハＷを支持させる場合、まず、搬送ロボットを操作し、搬送ロボットのアーム部２１に載置された石英ウェハＷをサセプタ５の基板保持エリアの直上位置に配置する。次いで、リフト機構９０の駆動装置９５を制御して各リフトピン４を上昇させる。各リフトピン４がサセプタ５の上面に配置された各スペーサＳの上面よりも高い位置まで上昇すると、石英ウェハＷはアーム部２１から各リフトピン４に載り移り、４点で石英ウェハＷは支持される。このとき各リフトピン４の上面は、石英ウェハＷの外周下縁において接触した状態となる。
【００６４】
石英ウェハＷが各リフトピン４により支持されたならば、搬送ロボットのアーム部２１をサセプタ５の上方から各チャンバ４の外部に移動させ、各リフトピン４を下降させる。各リフトピン４がサセプタ５内に完全に下降されると、図２及び図３に示すように、石英ウェハＷは各リフトピン４のかわりに各スペーサＳにて支持されることになる。このようにして基体配置工程が終了する。
【００６５】
そして、この後、上述したプラズマ処理による酸化膜プロセスが実行されることになる。なお、前述したように、石英ウェハＷの上面、及び、サセプタ５の上面は略平行となるので、石英ウェハＷ上を流れる処理ガスは層流状態を維持する。
【００６６】
次に、プラズマ処理工程について説明する。先ず、排気系７０を作動させると共にＨｅガスをガス供給源３３からガスライン１０を通して両チャンバ４内へ供給する。そして、これと同時にそれぞれのチャンバ４の内圧が所定の圧力となるように圧力調整を行う。各チャンバ４内圧が安定した後、ＴＥＯＳガス、酸素ガス、及びＨｅガスを、それぞれのガス供給源３１〜３３からガスライン１０を通して各シャワーヘッド部４０へ供給する。このとき、各チャンバ４の内圧は好ましくは先に述べた式（１）の条件を満たすように調節する。より好ましくは１０９３〜２０００Ｐａとなるように調整する。
【００６７】
また、このときの各ガスの供給流量は、最終的に形成すべき酸化膜の性状、チャンバ４の容積等によって異なり、適宜設定することができるが、先に述べた式（３）で表される条件を満たすように調節することが好ましい。
【００６８】
このとき、プラズマ処理後の石英ウェハの被処理面における色斑の発生をより確実に防止する観点から、図１に示したプラズマ処理装置１のようにスペーサＳを配置する場合であっても、図３に示すように、サセプタ（支持部）５の石英ウェハＷが配置されている側の面と該面に対向するシャワーヘッド部（対向電極）４０の面との間の距離Ｙ［ｍｍ］（以下、「サセプタ５とシャワーヘッド部４０との間のスペーシングＹ」という）を下記式（２）で表される条件を満たすように調節してもよい。
６．３５＞Ｙ  ・・・（２）
【００６９】
ここで、サセプタ５とシャワーヘッド部４０との間のスペーシングＹが６．３５ｍｍを超えると、ＲＦ出力の効果が小さくなり材料ガスの解離が十分におこらない。また、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生をより確実に防止する観点から、上記のスペーシングＹは、５．８４ｍｍ以下であることがより好ましく、５．０８ｍｍ以下であることが更に好ましい。また、上記のスペーシングＹが過度に小さすぎると、ウェハと電極（シャワーヘッド）が接触してしまう傾向又はアーク放電の原因となる傾向が大きくなる。
【００７０】
このようにしてガス供給口９から各シャワーヘッド部４０の内空間へ導入された各ガスは、ブロッカープレート４３により分散されて十分に混合され、複数の貫通孔を通してブロッカープレート４３とフェイスプレート４５との間の空間へ流出する。この混合ガスは、フェイスプレート４５の複数の貫通孔を通してシャワーヘッド部４０の下方に流出し、サセプタ５上に載置された石英ウェハＷ上に供給される。また、この時にプロセスガスがサセプタ５の下側に入り込まないように、例えば、希釈ガスとしてＮ２ガスをサセプタ５の下側よりシャワーヘッド１０とサセプタ５との間に導入する。
【００７１】
一方、これらのガスを各チャンバ４内へ供給すると共に、サセプタ５のヒーター５１に電力を供給し、サセプタ５を介して石英ウェハＷが所定温度となるように加熱する。この場合、石英ウェハＷの温度を、好ましくは１００℃以上、より好ましくは３５０〜５００℃の範囲内の温度とする。
【００７２】
チャンバ４内の圧力が安定した後、高周波電源Ｒから高周波電力を出力してシャワーヘッド部４０に印加する。これにより、チャンバ４内の石英ウェハＷ上方の空間にグロー放電によるプラズマを形成する。これにより、石英ウェハＷ上に達した成膜用原料ガスを反応させる。
【００７３】
この際、インピーダンス整合器６１により、高周波電源Ｒよりもプラズマ（厳密にはグロー放電部）側、すなわち負荷となるプラズマのインピーダンスとインピーダンス整合器６１のインピーダンスとの合成インピーダンスと、高周波電源Ｒの出力インピーダンスとの整合をとる。ここで、高周波電力の条件としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下の条件が挙げられる。即ち、周波数：１３．５６ＭＨｚ、出力：１００〜２０００Ｗ。
【００７４】
この出力が１００Ｗ未満であると、プラズマ処理効率を十分に高めることができない傾向にある。一方、この出力が２０００Ｗを超えると、チャンバ４内でアーキング放電が生じるおそれがある。
【００７５】
石英ウェハＷの直上方では、種々の素反応からなる化学反応が進行して、反応場の状態に応じた平衡及び律速条件に応じた化学種が生成され、これらの化学種の反応によって種々の中間生成物が形成され、石英ウェハＷ上に酸化膜（例えば、ＳｉＯ２などの膜）が堆積形成される。また、このときチャンバ４内に生じる排ガスは、排気系７０を介してチャンバ４の外部に排出される。
【００７６】
ここで、プラズマ処理工程でのプラズマ処理条件（上述した高周波電力の条件を含む）は、酸化膜の種類、性状、膜厚等に応じて適宜設定することができる。また、このプラズマ処理条件を適宜変化させることにより、酸化膜において所望の屈折率及び消衰係数を発現させることができる。特に、プラズマの形成時間、つまりプラズマ処理工程で石英ウェハＷをプラズマ処理する際のプロセスタイム、及び／又は、高周波電力の周波数を調整（調節）することにより、酸化膜の酸化・改質の程度、例えば、酸化・改質される深さ（膜厚）が変化すると想定され、酸化膜の屈折率及び消衰係数を鋭敏に且つ簡便に制御することが可能となる。
【００７７】
所定の膜厚の酸化膜が形成されるまで、成膜速度に応じた時間、成膜工程を実施した後、高周波電源Ｒからシャワーヘッド部４０への高周波電力の印加を停止し、各ガスの供給を停止してプラズマ処理工程を終了する。
【００７８】
その後、必要に応じて各チャンバ４内に残存するガスをＨｅガス又はＮ２ガスでパージする。なお、必要に応じて、上述の操作の後、酸素ガスをガス供給源３２からガスライン１０を通して各シャワーヘッド部４０へ供給し、酸化膜を更に改質してもよい。
【００７９】
次いで、酸化膜が形成された石英ウェハＷを各チャンバ４から外部へ搬出する。その後し、例えば、石英ウェハＷの酸化膜上に、フォトレジスト用のレジスト膜を形成し、次いで、マスクを用いた露光を行い、さらに現像を実施してマスクパターンを石英ウェハＷ上に転写する等の処理を施す。このとき、石英ウェハＷをサセプタ５から持ち上げ、搬送ロボットのアーム部２１に移載させる場合は、先に述べた手順とは逆の手順でリフト機構９０及び搬送ロボットを操作すればよい。
【００８０】
次に、上述したプラズマ処理方法とは別の本発明のプラズマ処理方法の実施形態について説明する。図５は、本発明のプラズマ処理方法の好適な一実施形態を実施することができるプラズマ処理装置の基本構成の一例を模式的に示す断面図である。図６は、図５におけるツインチャンバ３のサセプタ５の部位を示す拡大断面図である。
【００８１】
図５に示すプラズマ処理装置２は、石英ウェハＷの被処理面上にスペーサＳを配置していないこと以外は図１〜図４に示したプラズマ処理装置１と同様の構成を有している。このプラズマ処理装置２を使用するプラズマ処理方法も、以下に示す条件及び手順以外は、図１〜図４に示したプラズマ処理装置１を使用したプラズマ処理方法と同様の条件及び手順に従うものである。
【００８２】
即ち、プラズマ処理装置２を使用する場合、プラズマ処理工程においては、プラズマ処理工程における各チャンバ４内の内圧Ｘ［Ｐａ］を先に述べた式（１）で表される条件を満たすように調節する。
【００８３】
図１〜図４に示したプラズマ処理装置１を使用したプラズマ処理方法のようにスペーサＳを配置しない場合であっても、各チャンバ４内の内圧Ｘを上記の式（１）で表される条件を満たすように調節することにより、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分に防止することができる。なお、この場合にも先に述べたように、プラズマ処理後の被処理基体の被処理面における色斑の発生をより確実に防止する観点から、チャンバ内の内圧Ｘは、１０９３〜２０００Ｐａであることが好ましい。
【００８４】
更に、このようにスペーサＳを配置しない場合、図６に示すように、サセプタ（支持部）５とシャワーヘッド部（対向電極）４０との間のスペーシングＹ［ｍｍ］を、先に述べた式（２）で表される条件を満たすように調節することが好ましい。
【００８５】
更にこのようにスペーサＳを配置しない場合においても、先に述べた観点と同様の観点から、上記のスペーシングＹは、５．８４ｍｍ以下であることがより好ましく、５．０８ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００８６】
更に、酸素とＴＥＯＳを原料として酸化膜を形成する場合には、流量制御装置により、酸素の流量Ｚ１［ｓｃｃｍ］とＴＥＯＳの流量Ｚ２［ｍｇｍ］とを先に述べた式（３）で表される条件を満たすように調節することが好ましい。更に、Ｚ１／Ｚ２は０．８〜１．２であることがより好ましい。
【００８７】
次に、図５に示すプラズマ処理装置２を使用するプラズマ処理方法の他の実施形態について説明する。このプラズマ処理方法も、以下に示す条件及び手順以外は、図１〜図４に示したプラズマ処理装置１を使用したプラズマ処理方法と同様の条件及び手順に従うものである。
【００８８】
即ち、図６に示すサセプタ（支持部）５とシャワーヘッド部（対向電極）４０との間のスペーシングＹ［ｍｍ］を、下記式（４）で表される条件を満たすように調節する。
５．０８≧Ｙ  ・・・（４）
【００８９】
このようにスペーサＳを配置せず、各チャンバ４の内圧を特に限定しない場合においても、スペーシングＹを上記の式（４）で表される条件を満たすように調節することにより、プラズマ処理後における色斑の発生を充分に防止することができる。。
【００９０】
更に、この場合にも、酸素とＴＥＯＳを原料として酸化膜を形成する場合には、流量制御装置により、酸素の流量Ｚ１［ｓｃｃｍ］とＴＥＯＳの流量Ｚ２［ｍｇｍ］とを先に述べた式（３）で表される条件を満たすように調節することが好ましい。更に、Ｚ１／Ｚ２は０．８〜１．２であることがより好ましい。
【００９１】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００９２】
例えば、以上説明した実施形態においては、被処理基体として石英ウェハを用いた場合のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置について説明したが、本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に用いる被処理基体はこれに限定されない。但し、シリコンよりも導電性の低い材料からなるウェハの場合、プラズマ処理後における色斑の発生の度合いがシリコンウェハよりも大きいので本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置は、このようなシリコンよりも導電性の低い材料からなるウェハに適用することが好ましい。
【００９３】
以上説明した実施形態においては、石英ウェハ上に酸化膜を形成する場合のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置について説明したが、本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置におけるプラズマ処理はプラズマを利用する処理であれば特に限定されるものではない。本発明は、例えば、プラズマエッチング、スパッタエッチング、反応性イオンエッチングなどのプラズマを利用するエッチング処理を行うプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置にも適用できる。
【００９４】
更に、以上説明した実施形態においては、石英ウェハ上に酸化膜を形成する場合のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置について説明したが、本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置はこれに限定されず、石英ウェハ上に形成する膜はプラズマ処理により形成できる膜であれば特に限定されない。例えば、ＳｉＮ膜等の酸素原子を含まない膜であってもよい。
【００９５】
例えば、酸素原子を含まない膜を形成する場合には、分子中に酸素原子を含まないシラン系ガスが有用であり、工業上の利用性及び取扱性に優れる観点から、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス及びジシランガスを用いると特に好ましい。
【００９６】
また、成膜用のガスもプラズマ処理により形成できる膜の原料となるガスであれば、特に限定されず、例えば、上記のガスほかに、窒素（Ｎ２）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の分子中に窒素原子を含むガスを必要に応じて使用してもよい。
【００９７】
【実施例】
以下、本発明に係る具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９８】
（実施例１）
図５及び６に示すプラズマ処理装置２と同様の構成を有する処理装置（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  社製；Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）をベースとした装置）を準備した。この装置を使用し、石英ウェハＷ（直径：２００ｍｍ，厚さ：１．３ｍｍ）上に表１に示す条件に基づいて酸化膜を成膜した。即ち、ツインチャンバ３の各チャンバ４の内圧Ｘを１０９３Ｐａに調節し、スペーシングＹを２．５４ｍｍとし、酸素ガスの流量Ｚ１、ＴＥＯＳガスの流量Ｚ２及びＨｅガスの流量を、それぞれ１９００ｓｃｃｍ、２０００ｍｇｍ及び２０００ｓｃｃｍの流量で５５秒間供給した後、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力７２０Ｗでシャワーヘッド部４０に印加してプラズマを形成して６０秒間成膜を行った。
【００９９】
ここで、表１に記載の「安定化時間」とは、表１に記載のヒータ温度に保持されたヒータ５１を備えるサセプタ５の上面に石英ウェハＷを配置してから成膜を開始するまでの経過時間を示す。また、「平均膜厚」とは各実施例及び各比較例の石英ウェハＷ上に形成された酸化膜の表面に設けられた４９箇所の膜厚測定点において測定された測定値の相加平均値を示す。なお、４９箇所の膜厚測定点は、各石英ウェハＷのそれぞれについて幾何学的に同一とみなせる位置に規定した。
【０１００】
（実施例２）〜（実施例６）
図１〜図４に示すプラズマ処理装置１と同様の構成を有する処理装置（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  社製；Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）をベースとした装置）を準備して使用し、表１に示す条件に従ったこと以外は実施例１と同様にして石英ウェハＷ上に酸化膜を形成した。
【０１０１】
（実施例７）及び（実施例８）
表１に示す条件に従ったこと以外は実施例１と同様にして石英ウェハＷ上に酸化膜を形成した。
【０１０２】
（比較例１）〜（比較例１１）
表１に示す条件に従ったこと以外は実施例１と同様にして石英ウェハＷ上に酸化膜を形成した。
【０１０３】
（比較例１２）
図１〜図４に示すプラズマ処理装置１と同様の構成を有する処理装置（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  社製；Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）をベースとした装置）を準備して使用し、表１に示す条件に従ったこと以外は実施例１と同様にして石英ウェハＷ上に酸化膜を形成した。
【０１０４】
［色斑発生防止効果の評価試験］
実施例１〜実施例８及び比較例１〜１２でそれぞれ石英ウェハＷ上に形成した酸化膜に対して以下に示す膜厚の測定を行い、各実施例及び各比較例のプラズマ処理方法又はプラズマ処理装置の色斑発生防止効果について、酸化膜の膜厚の測定に基づく評価（表２に「評価１」と記載）と、酸化膜の表面の目視により得られる視覚的な美観に基づく評価（表２に「評価２」と記載）とを得た。
【０１０５】
膜厚の測定は、各酸化膜に対して規定された５つの測定点Ｐ１〜Ｐ５において行った。ここで、５つの測定点Ｐ１〜Ｐ５は、図７に示すように、各石英ウェハＷの各酸化膜について幾何学的に同一とみなせる位置に規定した。
【０１０６】
すなわち、測定点Ｐ１は、円盤状のヒータ５１の幾何学的重心を通過するヒータ５１の上面の法線と酸化膜の上面との交点を示す。また、測定点Ｐ２〜Ｐ４は、４つのリフトピン９１のそれぞれの長手方向の中心軸と酸化膜の上面との交点を示す。より具体的には、酸化膜の上面を測定点Ｐ１を中心とする平面座標（ｘ，ｙ−平面座標）と仮定した場合、各測定点の座標を、測定点Ｐ１の座標（ｘ，ｙ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）、測定点Ｐ２の座標（ｘ，ｙ）＝（２６ｍｍ，６３ｍｍ）、測定点Ｐ３の座標（ｘ，ｙ）＝（６５ｍｍ，−５ｍｍ）、測定点Ｐ４の座標（ｘ，ｙ）＝（−７２ｍｍ，５ｍｍ）、測定点Ｐ５の座標（ｘ，ｙ）＝（−３２ｍｍ，−６３ｍｍ）、とそれぞれ規定した。
【０１０７】
そして、測定点Ｐ１での膜厚Ｔ１、測定点Ｐ２での膜厚Ｔ２、測定点Ｐ３での膜厚Ｔ３、測定点Ｐ４での膜厚Ｔ４、測定点Ｐ４での膜厚Ｔ５を用いて、下記式（７）で表される値ＲＴ［％］を算出した。
ＲＴ＝１００×［［Ｔ１−（Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５）／４］／Ｔ１］・・・（７）
【０１０８】
酸化膜上に色斑が発生する場合、色斑の発生した領域とそれ以外の領域とでは、それぞれの領域における膜厚が異なる。このＲＴの値は酸化膜の膜厚の均一性が比較できるので、色斑発生防止効果を定量的に評価することができる。
【０１０９】
なお、図７は、石英ウェハの上面の外縁部に３つのスペーサＳを配置した場合を示しており、実施例３〜実施例６及び比較例１２の場合を示しているが、実施例１及び実施例２、実施例７及び実施例８、並びに比較例１〜比較例１１における各測定点についても、スペーサＳを配置しないこと以外の幾何学的条件はスペーサＳを配置した場合と同一である。
【０１１０】
また、酸化膜の表面を目視により観察し、得られる視覚的な美観に基づく評価もあわせて行った。この目視観察は５人の試験者により行い、評価基準としては、１：「Ｐ２〜Ｐ４の少なくとも１箇所に色斑の発生が確認された」と５人中５人人が判断した，２：「Ｐ２〜Ｐ４の全ての箇所において色斑の発生が確認されなかった」と５人中５人が判断した，という評価基準に基づいておこなった。結果を表２に示す。なお、比較例１２の場合、酸化膜の外縁部に析出物の突起が顕著にみられ、膜厚を測定することが不可能であった。
【０１１１】
【表１】
2004153166.tif 000003
【０１１２】
【表２】
2004153166.tif 000004
【０１１３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、被処理基体の被処理面における色斑の発生を充分かつ容易に防止することの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ができる。そのため、プラズマ処理により被処理基体の被処理面の全面にわたって均一な膜厚を有する膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の好適な一実施形態の基本構成の一例を模式的に示す水平断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置１を構成するツインチャンバ３の基本構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図２におけるツインチャンバ３のサセプタ５の部位を示す拡大断面図である。
【図４】図３に示すサセプタ５の上面をシャワーヘッド部４０の側から見た場合の正面図である。
【図５】本発明のプラズマ処理方法の好適な一実施形態を実施することができるプラズマ処理装置の基本構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図５におけるツインチャンバ３のサセプタ５の部位を示す拡大断面図である。
【図７】色斑発生防止効果の評価試験での石英ウェハの被処理面の測定点の位置を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・プラズマ処理装置（半導体製造装置）、４・・・チャンバ、５・・・サセプタ（支持部）、８・・・クリーニング系、１０・・・ガスライン、３０・・・ガス供給部、３１・・・ガス供給源（第１のガス供給部）、３２・・・ガス供給源（第２のガス供給部）、４０・・・シャワーヘッド部（対向電極）、５１・・・ヒーター、６０・・・高周波電源部、６１・・・インピーダンス整合器、７０・・・排気系、９０・・・リフト機構、９１・・・リフトピン、９２・・・支持シャフト、９３・・・リフトアーム、９４・・・リフトチューブ、９５・・・駆動装置、Ｒ・・・高周波電源、Ｓ・・・スペーサ、Ｗ・・・石英ウェハ（被処理基体）。
【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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【図７】
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