(57)【要約】      （修正有）【課題】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、膜質面内均一性を得ることができるプラズマ処理装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】処理室と、該処理室内に設けられ、上面に基板を載置可能な基板載置領域２４を有する回転テーブル２と、該基板載置領域内の所定領域に所定の第１のプラズマ処理を行うことが可能な第１のプラズマ発生手段８０と、該第１のプラズマ発生手段に接続され、該第１のプラズマ発生手段に第１の高周波電力を供給可能な第１の高周波電源８５と、前記基板載置領域内の任意の領域に第２のプラズマ処理を行うことが可能であり、該第２のプラズマ処理を行う前記任意の領域を変更可能である第２のプラズマ発生手段１８０と、該第２のプラズマ発生手段に接続され、該第２のプラズマ発生手段に第２の高周波電力を供給可能な第２の高周波電源１８９と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
該処理室内に設けられ、上面に基板を載置可能な基板載置領域を有するサセプタと、
該基板載置領域内の所定領域に所定の第１のプラズマ処理を行うことが可能な第１のプラズマ発生手段と、
該第１のプラズマ発生手段に接続され、該第１のプラズマ発生手段に第１の高周波電力を供給可能な第１の高周波電源と、
前記基板載置領域内の任意の領域に第２のプラズマ処理を行うことが可能であり、該第２のプラズマ処理を行う前記任意の領域を変更可能である第２のプラズマ発生手段と、
該第２のプラズマ発生手段に接続され、該第２のプラズマ発生手段に第２の高周波電力を供給可能な第２の高周波電源と、を有するプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１のプラズマ処理を行う前記所定領域は、前記基板載置領域の略全領域である請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第２のプラズマ発生手段は、前記第２の高周波電源に接続された主アンテナと、前記第２の高周波電源に接続されておらず、フローティング状態の補助アンテナとを有し、前記主アンテナと該補助アンテナとの電源誘導により該補助アンテナに誘導電流が流れるように構成された請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記主アンテナ及び前記補助アンテナは、前記基板載置領域内の異なる領域に対して前記第２のプラズマ処理を行うことが可能に配置された請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記主アンテナ及び前記補助アンテナは、両者で前記基板載置領域の略全領域に前記第２のプラズマ処理を行うことが可能に配置された請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記補助アンテナには、静電容量が変更可能な容量可変機構が接続され、両者で形成されるループのインピーダンスを調整することにより前記第２のプラズマ処理を行う前記任意の領域が変更可能である請求項３乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第２のプラズマ発生手段は、前記基板載置領域内の異なる複数の領域に個別に前記第２のプラズマ処理を行うことが可能な小型の複数の第３のプラズマ発生手段を含み、
前記第２の高周波電源は、該複数の第３のプラズマ発生手段に個別に第３の高周波電力を供給可能な複数の第３の高周波電源を含む請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記サセプタは、回転可能な回転テーブルである請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記基板載置領域は、前記回転テーブルの周方向に沿って複数個設けられ、
前記第１のプラズマ発生手段と前記第２のプラズマ発生手段は、前記周方向において互いに離間して設けられ、
前記第１のプラズマ発生手段は、前記回転テーブルの半径方向において前記基板載置領域内の前記所定領域をカバーし、
前記第２のプラズマ発生手段は、前記回転テーブルの前記半径方向において前記基板載置領域内の前記任意の領域をカバーする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記第２のプラズマ発生手段は、前記第１のプラズマ発生手段よりも前記回転テーブルの回転方向における下流側に設けられ、
前記第１のプラズマ発生手段の前記回転テーブルの前記回転方向における上流側には、前記基板載置領域に原料ガスを供給可能な原料ガス供給手段が設けられ、
前記第１のプラズマ発生手段の下方には、前記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載置領域に供給可能な反応ガス供給手段が設けられ、
前記第２のプラズマ発生手段の下方には、前記反応生成物を改質処理可能な改質ガス供給手段が設けられ、前記回転テーブルの回転により、前記基板への成膜処理及び改質処理が可能な請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記原料ガス供給手段と前記反応ガス供給手段との間、及び前記改質ガス供給手段と前記原料ガス供給手段との間には、パージガス供給手段が設けられた請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
基板の表面上に原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、
前記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プラズマ化して前記基板の表面に供給し、前記基板の表面上に前記反応生成物を堆積させる反応ガス供給工程と、
前記基板の表面上の前記原料ガスと前記反応ガスとの反応度合いの少ない領域に、前記反応ガスをプラズマ化して供給し、前記基板の表面上での反応度合いの不均衡を是正する反応度合い調整工程と、を有する成膜方法。
【請求項１３】
前記基板は、回転テーブルの表面上に載置され、該回転テーブルを回転させながら前記原料ガス供給工程、前記反応ガス供給工程及び前記反応度合い調整工程を行い、
前記調整工程における前記反応ガスをプラズマ化して供給する前記反応度合いの少ない領域は、前記回転テーブルの角速度が中央領域よりも速い外周領域である請求項１２に記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記基板は、前記回転テーブルの周方向に沿って複数個載置され、
前記原料ガス供給工程、前記反応ガス供給工程及び前記反応度合い調整工程は、前記回転テーブルの回転方向に沿って互いに離間して配置された原料ガス供給領域、反応ガス供給領域及び反応度合い調整領域を前記回転テーブルの回転により前記基板が順次周期的に通過することにより繰り返し周期的に行われる請求項１３に記載の成膜方法。
【請求項１５】
前記原料ガス供給領域と前記反応ガス供給領域との間、及び前記反応度合い調整領域と前記原料ガス供給領域との間に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、及び前記反応度合い調整工程と前記原料ガス供給領域との間に、前記基板の表面上にパージガスを供給するパージガス供給工程を更に有する請求項１４に記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記基板の表面には、窪みパターンが形成されており、
前記原料ガスは有機アミノシランガスであり、
前記反応ガスは酸化ガスであり、
前記反応ガス供給工程は、前記窪みパターンの底部に前記有機アミノシランガスに含まれる水素を残して水酸基を残すとともに、前記窪みパターンの上部及び前記基板の表面を水素が残らないように酸化してＳｉＯ２膜を成膜する工程であり、
前記反応度合い調整工程は、前記回転テーブルの外周領域に前記酸化ガスを供給して前記外周領域の酸化度合いを高める工程である請求項１５に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置及び成膜方法に関する。
【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装置及び成膜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】
【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装置は、処理室と、
該処理室内に設けられ、上面に基板を載置可能な基板載置領域を有するサセプタと、
該基板載置領域内の所定領域に所定の第１のプラズマ処理を行うことが可能な第１のプラズマ発生手段と、
該第１のプラズマ発生手段に接続され、該第１のプラズマ発生手段に第１の高周波電力を供給可能な第１の高周波電源と、
前記基板載置領域内の任意の領域に第２のプラズマ処理を行うことが可能であり、該第２のプラズマ処理を行う前記任意の領域を変更可能である第２のプラズマ発生手段と、
該第２のプラズマ発生手段に接続され、該第２のプラズマ発生手段に第２の高周波電力を供給可能な第２の高周波電源と、を有する。
【００１２】
本発明の他の態様に係る成膜方法は、基板の表面上に原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、
前記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プラズマ化して前記基板の表面に供給し、前記基板の表面上に前記反応生成物を堆積させる反応ガス供給工程と、
前記基板の表面上の前記原料ガスと前記反応ガスとの反応度合いの少ない領域に、前記反応ガスをプラズマ化して供給し、前記基板の表面上での反応度合いの不均衡を是正する反応度合い調整工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プラズマ処理の不均衡を是正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１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】本実施形態に係る基板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】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生部の一例の縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生部の一例の分解斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１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】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生部の一例の平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１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９】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生部の概略構成図及び回路図である。図９（ａ）は、第２のプラズマ発生部の一例の概略構成図である。図９（ｂ）は、第２のプラズマ発生部の一例の回路図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生部の一例の縦断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生部の一例の分解斜視図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生部の一例の上面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生部におけるアンテナとウェハとの位置関係の一例を示す平面図である。
【図１４】実施例に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生部の回路図である。
【図１５】実施例１の結果を示した図である。
【図１６】実施例２の結果を示した図である。
【図１７】実施例３の結果を示した図である。
【図１８】実施例４の結果を示した図である。
【図１９】容量可変機構の容量値と、補助アンテナを流れる高周波電流の値との相関関係を模式的に示した曲線を表した図である。
【図２０】本発明の第１の実施形態に係る成膜方法による有機アミノシランガスを用いたＳｉＯ２埋め込みプロセスを説明するための図である。図２０（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示した図である。図２０（ｂ）は、プロセス開始前のウェハＷの状態を示した図である。図２０（ｃ）は、原料ガス供給工程の一例を示した図である図２０（ｄ）は、原料ガス供給工程終了後のウェハＷの表面の窪みパターンの状態を化学式で示した図である。図２０（ｅ）は、原料ガス供給工程終了後のウェハＷの表面の窪みパターンの状態を膜で示した図である。図２０（ｆ）は、酸化工程及び改質工程の一例を示した図である。図２０（ｇ）は、酸化工程及び改質工程後の窪みパターン１３０を含むウェハＷの表面の状態を化学式で示した図である。図２０（ｈ）は、酸化工程及び改質工程後の窪みパターンを含むウェハの表面の状態を膜で示した図である。図２０（ｉ）は、２回目の原料ガス供給工程の一例を示した図である。図２０（ｊ）は、２回目の原料ガス供給工程後の窪みパターンを含むウェハの表面の状態を化学式で示した図である。図２０（ｋ）は、２回目の原料ガス供給工程後の窪みパターンを含むウェハＷの表面の状態を膜で示した図である。
【図２１】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示した平面図である。
【図２２】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ処理器の斜視図である。
【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】
〔第１の実施形態〕
＜プラズマ処理装置の構成＞
図１に、本発明の第１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、本発明の第１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、本発明の第１の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を回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、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Ａｒ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、複数箇所、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。
【００２４】
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。
【００２５】
図２に示すように、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５本のノズル３１、３２、３３、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。これら各々のノズル３１、３２、３３、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、これら各々のノズル３１、３２、３３、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。
【００２６】
図２に示す例では、第１の処理ガスノズル３１から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４２、第２の処理ガスノズル３２、第３の処理ガスノズル３３、分離ガスノズル４１がこの順番で配列されている。しかしながら、本実施形態に係る基板処理装置は、この形態に限定されず、回転テーブル２の回転方向は反時計回りであっても良く、この場合、第１の処理ガスノズル３１から反時計回りに、分離ガスノズル４２、第２の処理ガスノズル３２、第３の処理ガスノズル３３、分離ガスノズル４１がこの順番で配列されることになる。
【００２７】
第２の処理ガスノズル３２、第３のプラズマ処理用ガスノズル３３の上方側には、図２に示すように、各々のプラズマ処理用ガスノズルから吐出されるガスをプラズマ化するために、プラズマ発生部８０、１８０が各々設けられている。これらプラズマ発生部８０、１８０については、後述する。
【００２８】
なお、本実施形態においては、各々の処理領域に１つのノズルを配置する例を示したが、各々の処理領域に複数のノズルを配置する構成であっても良い。例えば、第２の処理ガスノズル３２は、複数のプラズマ処理用ガスノズルから構成され、各々、後述するアルゴン（Ａｒ）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス、水素（Ｈ２）ガス等を供給する構成であっても良いし、１つのプラズマ処理用ガスノズルのみを配置し、アルゴンガス、アンモニアガス及び水素ガスの混合ガスを供給する構成であっても良い。
【００２９】
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１のプラズマ処理用ガス供給部をなしており、第３の処理ガスノズル３３は、第２のプラズマ処理用ガス供給部をなしている。さらに、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。
【００３０】
各ノズル３１、３２、３３、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。
【００３１】
第１の処理ガスノズル３１は、用途に応じて種々の処理ガスを供給してよいが、例えば、膜をなす反応生成物の主成分となる元素を含む原料ガスを供給してもよい。例えば、ＳｉＯ、ＳｉＮ等の成膜を行う場合には、有機アミノシランガス等のＳｉ含有ガスを供給する。また、ＴｉＮ膜の成膜を行う場合には、ＴｉＣｌ４等のＴｉ含有ガスを供給する。
【００３２】
第１の処理ガスノズル３１から供給される第１の処理ガスの例としては、ＤＣＳ［ジクロロシラン］、ＨＣＤ［ヘキサクロロジシラン］、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］等のシリコン含有ガスや、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］等の金属含有ガスが挙げられる。
【００３３】
第２の処理ガスノズル３２及び第３の処理ガスノズル３３から供給されるプラズマ処理用ガスとしては、プラズマの利用用途等に応じて適宜選択することができるが、例えば主にプラズマ発生のためのアルゴンガス又はヘリウム（Ｈｅ）ガスと、ウェハＷ上に吸着した第１の処理ガスを酸化すると共に、得られた酸化膜を改質するための酸化ガス（例えば、Ｏ２ガス、Ｏ３ガス等）、第１の処理ガスを窒化するとともに、得られた窒化膜を改質するための窒化ガス（例えば、ＮＨ３ガス）等が挙げられる。なお、第２の処理ガスノズル３２及び第３の処理ガスノズル３３から吐出される第１及び第２のプラズマ処理用ガスは、同じガス種であっても良いし、第３の処理ガスノズル３３から供給される第２のプラズマ処理用ガスが第２の処理ガスノズルから供給される第１のプラズマ処理用ガスノズルの改質を目的としているガスであれば、Ｏ２ガスとＯ３ガスのように異なるガス種であっても良い。所望のプラズマ処理に応じて、各々のプラズマ処理用ガスを選択することができる。
【００３４】
分離ガスノズル４１、４２から供給される分離ガスとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス等が挙げられる。
【００３５】
上述したように、図２に示す例では、第１の処理ガスノズル３１から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４２、第２の処理ガスノズル３２、第３の処理ガスノズル３３、分離ガスノズル４１がこの順番で配列されている。即ち、ウェハＷの実際の処理においては、第１の処理ガスノズル３１から供給された第１の処理ガスが供給されたウェハＷは、分離ガスノズル４２からの分離ガス、第２の処理ガスノズル３２からのプラズマ処理用ガス、第３の処理ガスノズル３３からのプラズマ処理用ガス、分離ガスノズル４１からの分離ガスの順番で、ガスに曝される。
【００３６】
これらのノズル３１、３２、３３、４１、４２の下面側（回転テーブル２に対向する側）には、上述の各ガスを吐出するためのガス吐出孔３４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、３２、３３、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。
【００３７】
第１の処理ガスノズル３１の下方領域は、第１の処理ガス（原料ガス）をウェハＷに供給し、ウェハＷの表面上に吸着させるための第１の処理領域Ｐ１である。また、第２の処理ガスノズル３２の下方領域は、ウェハＷの表面上に吸着した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プラズマ化してウェハＷの表面上に供給し、ウェハＷの表面上に反応生成物を堆積させるための第２の処理領域Ｐ２である。第３の処理ガスノズル３３の下方領域は、ウェハＷの表面上において原料ガスと反応ガスとの反応度合いの低い領域に、反応度合いを高めるべく反応ガスをプラズマ化して供給するための第３の処理領域Ｐ３となる。つまり、第３の処理領域Ｐ３では、第２の処理領域Ｐ２を通過して生成した反応生成物の反応度合いの不均衡を是正するための処理を行う。このため、第２の処理領域Ｐ２、即ち第１のプラズマ発生部８０では、一定のプラズマを発生させるように構成されているのに対し、第３の処理領域Ｐ３、即ち第２のプラズマ発生部１８０では、プラズマを発生させる領域を変更できるように構成されている。つまり、第１のプラズマ発生部８０では、１つのアンテナ８３が設けられているのに対し、第２のプラズマ発生部１８０では、高周波電源１８９に接続された主アンテナ８３と、高周波電源１８９に接続されていないフローティング状態の補助アンテナ８４とが設けられており、主アンテナ８３と補助アンテナ８４との電磁誘導作用により、主アンテナ８３及び補助アンテナ８４を流れる電流を種々調整できる構成となっており、任意又は所望の領域でプラズマを発生させることができる構成となっている。なお、第１及び第２のプラズマ発生部８０、１８０の構成の詳細は後述するものとし、まず、装置の全体の説明を先に行う。
【００３８】
図３に、本実施形態に係る基板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、より詳細には、分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１を経た分離領域Ｄまでの断面図である。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
次に、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２、３４の上方側に各々配置される、第１のプラズマ発生部８０及び第２のプラズマ発生部１８０について、詳細に説明する。なお、本実施形態においては、第１のプラズマ発生部８０及び第２のプラズマ発生部１８０は、各々独立したプラズマ処理を実行することができ、各々の具体的構成も異なるので、各々説明することとする。以下、「第１の」、「第２の」という文言は付さず、単に「プラズマ発生部８０」、「プラズマ発生部１８０」と表現しても良いこととする。この点は、高周波電源８５、１８９、整合器８４、１８８等のプラズマ発生部８０、１８０に関連する他の構成要素についても同様とする。
【００４３】
図４に、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生部の一例の縦断面図を示す。また、図５に、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１の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、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１の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。
【００４４】
第１のプラズマ発生部８０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８０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。
【００４５】
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、このアンテナ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、参照符号８６は、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である。
【００４６】
図４及び図５に示すように、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２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。
【００４７】
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。
【００４８】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生部の筐体の一例を示した図である。図６に示すように、筐体９０は、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、筐体９０を開口部１１ａ内に嵌め込み、次いで筐体９０の上面であって、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。
【００５１】
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、Ｐ３の各々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、前述した第１のプラズマ処理用ガスノズル３２及び第２のプラズマ処理用ガスノズル３４が収納されている。なお、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２及び第２のプラズマ処理用ガスノズル３４の基端部（真空容器１の内壁側）における突起部９２は、第２のプラズマ処理用ガスノズル３４の外形に沿うように概略円弧状に切り欠かれている。
【００５２】
図４に示すように、筐体９０の下方側には、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、プラズマ生成領域から隔離されている。そのため、プラズマ生成領域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。
【００５３】
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形成された水平面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。
【００５４】
図７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８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。
【００５５】
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。
【００５６】
アンテナ８３によって生成した電界がウェハＷに到達する場合、ウェハＷの内部に形成されているパターン（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８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。
【００５７】
スリット９７は、図７及び図８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、前述した図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。
【００５８】
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８１ａ、８１ｂ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８１ａ、８１ｂは、各々、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）を臨むように配置されている。
【００５９】
次に、プラズマ処理用ガスから誘導プラズマを発生させるための構成について詳述する。
【００６０】
図９は、第２のプラズマ発生部１８０の一例の概略構成図及び回路図である。図９（ａ）は、第２のプラズマ発生部１８０の一例の概略構成図であり、図９（ｂ）が第２のプラズマ発生部１８０の一例の回路図である。図９（ａ）に当該装置の特徴部分を模式的に示すように、第２のプラズマ発生部１８０は、高周波電源１８９に接続された主アンテナ１８３と、主アンテナ１８３に対して電気的に絶縁された補助アンテナ（フローティングコイル）１８４とを備えている。そして、図９（ｂ）に示すように、補助アンテナ１８４と主アンテナ１８３との間の電磁誘導により、補助アンテナ１８４に高周波電源１８９を接続することなく、これらアンテナ１８３、１８４の下方側の領域に亘ってプラズマを発生させている。また、図９（ｂ）に示されるように、補助アンテナ１８４には、可変コンデンサ等の容量可変機構２００が接続されており、補助アンテナ１８４のインピーダンスを変更できるように構成されている。
【００６１】
図１０は、第２のプラズマ発生部１８０の一例の縦断面図であり、図１１は、第２のプラズマ発生部１８０の分解斜視図である。第３の処理ガスノズル３３の上方側には、図２、図９及び図１０に示すように、主アンテナ１８３及び補助アンテナ１８４が配置されており、これらアンテナ１８３、１８４は、各々金属線を鉛直軸周りにコイル状に例えば３周巻回して構成されている。主アンテナ１８３は、補助アンテナ１８４に対して、回転テーブル２の回転方向上流側に配置されている。初めに、これらアンテナ１８３、１８４のうち、主アンテナ１８３について説明する。
【００６２】
図１２は、第２のプラズマ発生部１８０の上面図であり、図１３は、第２のプラズマ発生部１８０におけるアンテナ８３、８４とウェハＷとの位置関係の一例を示す平面図である。主アンテナ１８３は、図１２に示すように、平面で見た時に回転テーブル２の中央部側から外周部側に亘って回転テーブル２上のウェハＷの通過領域を跨ぐように配置されている。この例では、主アンテナ１８３は、平面で見た時に概略矩形（長方形）となるように巻回されている。即ち、主アンテナ１８３における回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側の部位と、回転テーブル２の中心側及び外縁側の部位とは、各々直線状に形成されている。
【００６３】
具体的には、主アンテナ１８３における前記回転方向上流側及び下流側の部位を各々「直線部分１８５」と呼ぶと、これら直線部分１８５は、回転テーブル２の半径方向に沿うように、言い換えると第３の処理ガスノズル３３の長さ方向に沿うように各々形成されている。また、主アンテナ１８３における前記中心側及び外縁側の部位を各々「接続部分１８６」と呼ぶと、これら接続部分１８６は、回転テーブル２の接線方向に沿うように各々形成されている。そして、これら直線部分１８５及び接続部分１８６同士は、各々の端部位置にて概略直角に屈曲する部位を介して互いに直列に接続されると共に、高周波電源１８９に整合器１８８を介して接続されている。本実施形態では、高周波電源１８９の周波数及び出力電力は、夫々１３．５６ＭＨｚ及び５０００Ｗとなっている。
【００６４】
２つの直線部分１８５のうち回転テーブル２の回転方向上流側における直線部分１８５は、図１２に示すように、平面で見た時に、第３の処理ガスノズル３３に対して、回転テーブル２の回転方向下流側に僅かに離間した位置に配置されている。なお、図１２及び図１３では、アンテナ１８３、１８４を破線にて描画しており、図１３ではウェハＷを実線で描画している。
【００６５】
補助アンテナ１８４は、主アンテナ１８３から見て回転テーブル２の回転方向下流側にて当該主アンテナ１８３に近接するように配置されており、主アンテナ１８３に対して電気的に絶縁されている。従って、これらアンテナ１８３、１８４を平面で見た時の投影領域同士は、互いに重なり合わないように配置されている。また、補助アンテナ１８４は、平面で見た時に、主アンテナ１８３よりも一回り小さな矩形領域を囲むように配置されており、回転テーブル２の回転中心までの距離と、回転テーブル２の外縁までの距離とが概略揃う位置に設けられている。
【００６６】
また、補助アンテナ１８４についても、回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側における直線部分１８５が第３の処理ガスノズル３３に各々沿うように直線状に配置されている。補助アンテナ１８４の回転テーブル２の回転中心側及び外縁側における接続部分１８６は、回転テーブル２の接線方向に沿うように各々形成されている。従って、主アンテナ１８３における直線部分１８５と、補助アンテナ１８４における直線部分１８５とは、互いに平行になっている。
【００６７】
補助アンテナ１８４における回転テーブル２の回転方向上流側の直線部分１８５と、主アンテナ１８３における回転テーブル２の回転方向下流側の直線部分１８５との離間距離ｈは、図１３に示すように、主アンテナ１８３における高周波電界が補助アンテナ１８４に到達する寸法に設定されている。前記離間寸法ｈは、具体的には２ｍｍ〜３０ｍｍである。
【００６８】
即ち、主アンテナ１８３に高周波電力を供給すると、主アンテナ１８３を流れる高周波電流によって、主アンテナ１８３の伸びる方向の軸周りに高周波電界が発生する。そして、補助アンテナ１８４は、高周波電源１８９が接続されておらず、主アンテナ１８３に対して電気的に絶縁されていて浮いた状態（フローティング状態）となっている。従って、主アンテナ１８３の周りに形成される高周波電界によって、主アンテナ１８３と補助アンテナ１８４との間における電磁誘導を介して、補助アンテナ１８４には誘導起電力が発生して誘導電流が流れる。
【００６９】
ここで、補助アンテナ１８４を流れる誘導電流の大きさについて検討する。即ち、共振周波数ｆ（Ｈｚ）は、以下の式で表される。
【００７０】
ｆ＝１／（２π√（Ｌ×Ｃ））
ただし、ｆは主アンテナ８３（補助アンテナ８４）に供給される高周波電力の周波数、Ｌは補助アンテナ８４のインダクタンス（Ｈ）、Ｃは補助アンテナ８４の容量値（Ｆ）である。この式について、容量値Ｃを表す式に変形すると、以下の式が得られる。
【００７１】
Ｃ＝１／（４π２×ｆ２×Ｌ）
そして、周波数ｆ及びインダクタンスＬを例えば夫々１３．５６ＭＨｚ及び２．６２μＨとして上の式に代入すると、補助アンテナ１８４にて直列共振が起こる容量値Ｃは、およそ５２．６ｐＦとなる。即ち、補助アンテナ１８４の容量値Ｃが５２．６ｐＦの場合には、主アンテナ１８３から補助アンテナ１８４に伝達される高周波電界によって補助アンテナ１８４にて直列共振が起こり、主アンテナ１８３の下方側の領域に加えて、補助アンテナ１８４の下方側の領域でもプラズマが発生する。そこで、本発明では、補助アンテナ１８４にて共振が起こるように、更にはこの共振の状態を調整できるように、補助アンテナ１８４を構成している。
【００７２】
具体的には、補助アンテナ１８４には、図９〜図１１に示すように、補助アンテナ８４の容量値Ｃを調整するためのバリアブルコンデンサ（可変容量コンデンサ）などからなる容量可変機構２００がインピーダンス調整部として設けられている。即ち、補助アンテナ１８４の長さ方向における一端側及び他端側には、補助アンテナ１８４のループ内に配置されるように、容量可変機構２００の両端子の一方及び他方が接続されている。そして、容量可変機構２００にはモーターなどからなる駆動機構（図示せず）が接続されており、駆動機構を駆動させることによって、容量可変機構２００（補助アンテナ１８４）の容量値を調整できるように構成されている。
【００７３】
このような容量可変機構２００や駆動部の構成例を説明すると、容量可変機構２００には、例えば一対の対向電極（図示せず）が設けられており、これら対向電極のうち一方の電極には駆動機構が接続されている。駆動機構により一方の電極における他方の電極に対する離間距離を変化させることにより、容量可変機構２００の容量値、言い換えると補助アンテナ１８４の容量値Ｃが調整される。そして、平面で見た時に、補助アンテナ１８４のインピーダンスにより主アンテナ１８３と補助アンテナ１８４とを流れる電流の向きが互いに逆向きとなる時、図９（ｂ）に示すように、アンテナ１８３、１８４を流れる電流同士が互いに重ね合わされる（相殺されない）ように電流の向きが決まる。この容量値Ｃの調整（駆動機構の駆動）は、後述の制御部１２０からの制御信号により行われる。容量可変機構２００の容量値の可変範囲は、例えば５０ｐＦ以下であり、補助アンテナ１８４全体の容量値Ｃの可変範囲は５０〜５００ｐＦである。
【００７４】
以上説明したアンテナ１８３、１８４は、第１のプラズマ発生部８０におけるアンテナ８３と同様に、真空容器１の内部領域から気密に区画されるように配置されている。第３の処理ガスノズル３２の上方側における天板１１は、平面的に見た時に概略扇形に開口しており、例えば石英などからなる筐体１９０によって気密に塞がれている。筐体１９０の構成及び天板１１への取り付け方法は、第１のプラズマ発生部８０で説明した筐体９０と同様であるので、その説明を省略する。
【００７５】
次に、第２のプラズマ発生部１８０が担う、第１のプラズマ発生部８０の通過後に反応度が低い領域への補完的プラズマ処理について説明する。ウェハＷは、回転テーブル２によって公転して、各処理ガスノズル３１、３２、３３の下方側の領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を通過する。そのため、回転テーブル２上のウェハＷでは、回転中心側の端部と、回転テーブル２の外周部側の端部とにおいて、各領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を通過する時の速度（角速度）が異なる。具体的には、ウェハＷの直径寸法が３００ｍｍ（１２インチサイズ）の場合には、回転中心側の端部では、外周部側の端部と比べて、速度が１／３になる。
【００７６】
即ち、回転テーブル２の回転中心から回転中心側のウェハＷの端部までの距離をｓとすると、回転中心側のウェハＷの端部が通る円周の長さ寸法ＤＩは、（２×π×ｓ）となる。一方、外周部側の端部が通る円周の長さ寸法ＤＯは、（２×π×（ｓ＋３００））となる。そして、回転テーブル２の回転により、ウェハＷは、長さ寸法ＤＩ、ＤＯを同じ時間内で移動する。そのため、回転テーブル２上のウェハＷにおける回転中心側の端部及び外周部側の端部の夫々の速度をＶＩ及びＶＯとすると、これら速度ＶＩ、ＶＯの比Ｒ（ＶＩ÷ＶＯ）は、（ｓ÷（ｓ＋３００））となる。そして、距離ｓが１５０ｍｍの場合には、比Ｒは、１／３となる。
【００７７】
よって、ウェハＷ上に吸着した原料ガスの成分との反応性がそれ程高くないプラズマを使用する場合には、単に第２の処理ガスノズル３２の近傍にて反応ガスをプラズマ化しただけだと、ウェハＷの外周部側では中心部側よりも原料ガスと反応ガスの反応度合いが低下するおそれがある。
【００７８】
そこで、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置では、そのような反応度合いの不均衡を是正すべく、回転テーブル２の半径方向における任意の領域で局所的にプラズマを発生できる構成とし、反応度合いの不均衡を是正し、膜厚及び膜質の面内均一性を向上させる。上述のように、プラズマの局所的な発生は、補助アンテナ２００に接続された容量可変機構２００によりリアクタンスを変化させ、補助アンテナ２００のインピーダンスを変化させることにより、そのようなプラズマの発生領域の制御が可能となる。
【００７９】
また、それ以外にも、ウェハＷに対して均一なプラズマ処理を行うために、壁部９２の形状を調整している。具体的には、図１３に示すように、回転テーブル２上のウェハＷにおける回転中心側の端部が通過する反応領域Ｐ２の長さ寸法と、前記ウェハＷにおける回転テーブル２の外周部側の端部が通過する反応領域Ｐ２の長さ寸法とを夫々ＬＩ、ＬＯとすると、これら長さ寸法ＬＩ、ＬＯの比（ＬＩ÷ＬＯ）は、１／３となっている。即ち、回転テーブル２上のウェハＷが反応領域Ｐ２を通過する速度に応じて、壁部９２の形状（反応領域Ｐ２の寸法）を設定している。そして、後述するように、反応領域Ｐ２においてアンモニアガスのプラズマを充満させていることからも、ウェハＷ上ではプラズマ処理が面内に亘って均一に行われる。
【００８０】
筐体１９０とアンテナ１８３、１８４との間には、図４及び図９〜１３に示すように、アンテナ１８３、１８４において発生する電磁界のうち電界成分が下方に向かうことを阻止すると共に、電磁界のうち磁界を下方に通過させるためのファラデーシールド１９５が配置されている。即ち、ファラデーシールド１９５は、上面側が開口する概略箱型となるように形成されており、電界を遮断するために、導電性の板状体である金属板（導電板）により構成されると共に接地されている。このファラデーシールド１９５の底面には、前記金属板に矩形の開口部を形成してなるスリット１９７が磁界を通過させるために設けられている。
【００８１】
各々のスリット１９７は、隣接する他のスリット１９７と連通しておらず、言い換えると各々のスリット１９７の周囲にはファラデーシールド１９５を構成する金属板が周方向に亘って位置している。スリット１９７は、アンテナ１８３、１８４の伸びる方向に対して直交する方向に形成されており、アンテナ１８３、１８４の下方位置にてアンテナ１８３、１８４の長さ方向に沿って複数箇所に等間隔で配置されている。そして、スリット１９７は、第３の処理ガスノズル３３の上方側に対応する位置には形成されておらず、従って処理ガスノズル３３の内部におけるプラズマ処理用ガスのプラズマ化を阻止している。
【００８２】
ここで、スリット１９７は、図１１及び図１２に示すように、アンテナ１８３、１８４の各々の直線部分１８５の下方位置に形成されている一方、直線部分１８５の両端部にて屈曲する部分の下方位置及び接続部分１８６の下方位置には形成されていない。即ち、アンテナ１８３、１８４の周方向に亘ってスリット１９７を形成しようとすると、アンテナ１８３、１８４が屈曲する部分（Ｒ部分）では、スリット１９７についてもアンテナ１８３、１８４に沿って屈曲して配置される。しかしながら、屈曲する部分においてアンテナ１８３、１８４の内側に対応する領域では、互いに隣接するスリット１９７同士が連通してしまうおそれがあり、その場合には電界を遮断する効果が小さくなってしまう。一方、屈曲する部分において、互いに隣接するスリット１９７が連通しないようにスリット１９７の幅寸法を狭くすると、ウェハＷ側に到達する磁界成分の量が直線部分１８５よりも減少する。更に、アンテナ１８３、１８４の外側に対応する領域にて互いに隣接するスリット１９７同士の間の離間寸法を広げると、磁界成分と共に電界成分についてもウェハＷ側に到達して、ウェハＷにチャージングダメージを与えてしまうおそれもある。
【００８３】
そこで、本実施形態では、各々のスリット１７を介して主アンテナ１８３からウェハＷ側に到達する磁界成分の量を揃えるために、ウェハＷが通過する位置を跨ぐように主アンテナ１８３における直線部分１８５を配置すると共に、直線部分１８５の下方側にスリット１９７を形成している。そして、直線部分１８５の両端から伸び出す屈曲部分の下方側には、スリット１９７を形成せずに、いわばファラデーシールド１９５を構成する導電板を配置して、電界成分のみならず磁界成分も遮断している。そのため、回転テーブル２の半径方向に亘ってプラズマの発生量が均一化する。
【００８４】
従って、ある任意の位置におけるスリット１９７を見た時、スリット１９７の開口幅は、このスリット１９７の長さ方向に亘って寸法が揃っている。そして、スリット１９７の前記開口幅は、ファラデーシールド１９５における他の全てのスリット１９７において揃うように調整されている。
【００８５】
以上説明したファラデーシールド１９５とアンテナ１８３、１８４との間には、これらファラデーシールド１９５とアンテナ１８３、１８４との絶縁を取るために、例えば石英からなる絶縁部材１９４が介在しており、この絶縁部材１９４は、上面側が開口する概略箱型形状をなしている。なお、図１３では、アンテナ１８３、１８４とウェハＷとの位置関係を示すために、ファラデーシールド１９５を省略している。また、図１０以外については、絶縁部材１９４の描画を省略している。
【００８６】
再び、本実施形態に係る基板処理装置の他の構成要素について、説明する。
【００８７】
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。
【００８８】
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、分離ガスノズル４２と、この分離ガスノズル４２に対して、回転テーブルの回転方向下流側に位置する第１のプラズマ発生部８１ａとの間に形成されている。また、第２の排気口６２は、第２のプラズマ発生部８１ｂと、このプラズマ発生部８１ｂよりも回転テーブル２の回転方向下流側の分離領域Ｄとの間に形成されている。
【００８９】
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、真空排気機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
【００９０】
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、プラズマ処理領域Ｐ２、Ｐ３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（図１及び図２参照）が形成されている。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
より具体的には、ラビリンス構造部１１０は、回転テーブル２側から天板１１側に向かって垂直に伸びる壁部と、天板１１側から回転テーブル２に向かって垂直に伸びる壁部とが、各々周方向に亘って形成されると共に、回転テーブル２の半径方向において交互に配置された構造を有する。ラビリンス構造部１１０では、例えば第１の処理ガスノズル３１から吐出されて中心部領域Ｃに向かおうとする第１の処理ガスは、ラビリンス構造部１１０を乗り越えていく必要がある。そのため、中心部領域Ｃに向かうにつれて流速が遅くなり、拡散しにくくなる。結果として、処理ガスが中心部領域Ｃに到達する前に、中心部領域Ｃに供給される分離ガスにより、処理領域Ｐ１側に押し戻されることになる。また、中心部領域Ｃに向かおうとする他のガスについても、同様にラビリンス構造部１１０によって中心部領域Ｃに到達しにくくなる。そのため、処理ガス同士が中心部領域Ｃにおいて互いに混ざり合うことが防止される。
【００９４】
一方、分離ガス供給管５１からこの中心部領域Ｃに供給された分離ガスは、周方向に勢いよく拡散しようとするが、ラビリンス構造部１１０を設けているため、ラビリンス構造部１１０を乗り越えるうちに流速が抑えられていく。この場合、窒素ガスは、例えば回転テーブル２と突起部９２との間の極めて狭い領域へも侵入しようとするが、ラビリンス構造部１１０により流速が抑えられているので、例えば搬送アーム１０の進退領域等の比較的広い領域へと流れていく。そのため、筐体９０の下方側への窒素ガスの流入が抑えられる。
【００９５】
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〜７６０℃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において、ヒータユニット７の側方側にカバー部材７１ａ設けられており、ヒータユニット７の上方には、ヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材７ａが設けられている。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。
【００９６】
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。
【００９７】
回転テーブル２の凹部２４は、この搬送口１５に臨む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。
【００９８】
また、本実施形態に係る基板処理装置には、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ムが格納されている。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。
【００９９】
＜実施例＞
次に、第２のプラズマ発生部１８０において、任意の領域でプラズマを発生させることができることを確認するために行った実施例について説明する。
【０１００】
この実施例は、図１４に示すように、実験用のチャンバーの内部に、平面で見た時に概略長方形状となるように形成した主アンテナ１８３と、主アンテナ１８３に近接した位置にて概略四角形状に形成した補助アンテナ１８４とを配置して行った。この例では、主アンテナ１８３の容量値についても調整可能に構成するために、主アンテナ１８３の長さ方向における一端側と高周波電源１８９との間にも容量可変機構２０１を配置すると共に、主アンテナ１８３の他端側とアースとの間にも容量可変機構２０２を配置した。また、補助アンテナ１８４には、既述のように容量可変機構２００を配置した。
【０１０１】
そして、補助アンテナ１８４側における容量可変機構２００の容量値を以下の表の実施例１〜４のように種々変更すると共に、各アンテナ８３、８４を流れる電流値を測定した。そして、各々の実施例１〜４の条件にてチャンバー内にプラズマを発生させて、プラズマの発光状態を撮影した。なお、この実施例については、プラズマ発生用のガスとしてアルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ２）ガスとの混合ガスを用いた。
【０１０２】
【表１】
2017107963.tif 000003
【０１０３】
その結果、図１５〜図１８に示すように、容量可変機構２００の容量値に応じてプラズマの発光分布が変化しており、図１５、図１６、図１７、図１８に向かうにつれて、プラズマの発生領域（各図１５〜図１８において白色に見えている部分）が主アンテナ１８３の下方側から補助アンテナ１８４の下方側に移動していた。具体的には、図１５では、プラズマは、主に主アンテナ１８３の下方位置にて発生している。図１６では、プラズマは、主アンテナ１８３及び補助アンテナ１８４の外縁に沿うように、これらアンテナ１８３、１８４に跨るように形成されていた。図１７では、プラズマは、アンテナ１８３、１８４の対向する位置にて強く発生しており、当該位置から主アンテナ１８３側及び補助アンテナ１８４側に向かうにつれて弱くなっていた。また、図１８では、プラズマは主に補助アンテナ１８４の下方位置にて発生している。
【０１０４】
そして、表１に併記したように、主アンテナ１８３及び補助アンテナ１８４を流れる電流値についても、図１５〜図１８におけるプラズマの発光状態に対応して変化していた。即ち、図１５、図１６、図１７、図１８に向かうにつれて、主アンテナ１８３における電流値は小さくなり、一方補助アンテナ１８４における電流値は増加していた。以上の実施結果から示されるように、主アンテナ１８３の下方側におけるプラズマをいわば補助アンテナ１８４の下方側を跨ぐように広げることが可能である（図１６、図１７）。また、例えば成膜処理を開始する時、プラズマを速やかに発生させたい場合には、主アンテナ８３の下方側にて局所的に強いプラズマを発生させることも可能である（図１５）。
【０１０５】
図１９は、以上説明した容量可変機構２００の容量値と、補助アンテナ１８４を流れる高周波電流の値との相関関係を模式的に示した曲線を表しており、横軸が前記容量値、縦軸が前記高周波電流の値となっている。この曲線は、上に凸の２次曲線となっており、主アンテナ１８３に対して補助アンテナ１８４の直列共振が起こる容量値となる時、補助アンテナ１８４を流れる電流値が最大となっている。上述のようにアンテナ１８３、１８４間に亘って広いプラズマを発生させるためには、容量可変機構２００の容量値について、補助アンテナ１８４を流れる電流値ができるだけ大きくなるように設定することが好ましい。具体的には、容量値について、アンテナ１８３、１８４間にて直列共振が起こる電流値の８５％以上が得られる電流値となるように設定することが好ましい。
【０１０６】
かかる性質を利用して、ウェハＷが載置されている凹部２４の所望の領域にプラズマを発生させることが可能である。即ち、第１のプラズマ発生部８０で反応度合いの不均衡及びこれに起因する膜厚の不均衡が生じた場合、第２のプラズマ発生部１８０で、反応度合いの低い箇所にプラズマを発生させ、反応度合いの不均衡を是正するための改質処理を行う。これにより、膜厚、膜質及びカバレッジ性の面内均一性を高めることができる。
【０１０７】
＜成膜方法＞
次に、本発明の第１の実施形態に係る成膜方法について、説明する。
【０１０８】
先ず、上述した基板処理装置へのウェハＷ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。
【０１０９】
次いで、ゲートバルブＧを閉じて、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。続いて、第１の処理ガスノズル３１から第１の処理ガス（原料ガス）を、所定の流量で吐出すると共に、第２の処理ガスノズル３２及び第３の処理ガスノズル３３から、所定の流量でプラズマ処理用ガスを供給する。
【０１１０】
そして、圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力に調整する。また、第１及び第２のプラズマ発生部８０、１８０では、各々、アンテナ８３、１８３に対して、所定の出力の高周波電力を印加する。
【０１１１】
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において第１の処理ガス（原料ガス）が吸着する。第１の処理ガスが吸着したウェハＷは、回転テーブル２の回転により、分離領域Ｄを通過する。分離領域Ｄでは、ウェハＷの表面に分離ガスが供給され、第１の処理ガスに関する、不要な物理吸着分が除去される。
【０１１２】
ウェハＷは次に、回転テーブル２の回転により、第２の処理領域Ｐ２を通過する。第２の処理領域Ｐ２では、第２の処理ガスノズル３２から供給された反応ガスがプラズマ化してウェハＷの表面に供給され、表面に吸着した原料ガスと反応して反応生成物が生成され、反応生成物の分子層がウェハＷの表面上に堆積する。
【０１１３】
次に、第２の処理領域Ｐ２を通過したウェハＷは、回転テーブル２の回転により、第３の処理領域Ｐ３を通過する。第３の処理領域Ｐ３では、第３の処理ガスノズル３３から供給された反応ガスを所望の領域でプラズマ化し、第２の処理領域Ｐ２での反応度合いの不均衡を是正する。一般的には、回転テーブル２の中心側と外周側とで角速度が異なり、外周側への反応ガスの供給及び原料ガスとの反応が不十分となり難いことから、外周側において反応ガスがプラズマ化されるように主アンテナ１８３及び補助アンテナ１８４に流れる電流及び誘導電流を調整する。これにより、第２の処理領域Ｐ２で不十分だったプラズマ処理を補完し、不均衡を是正することができる。
【０１１４】
第３の処理領域Ｐ３でプラズマ処理されたウェハＷは、回転テーブル２の回転により、分離領域Ｄを通過する。分離領域Ｄは、不要なパージガス、改質ガスが、第１の処理領域Ｐ１へと侵入しないように、第１の処理領域Ｐ１と第３の処理領域Ｐ３とを分離する領域である。
【０１１５】
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表面への第１の処理ガスの吸着、ウェハＷ表面に吸着した処理ガス成分と反応ガスとの反応、及び反応が不十分な領域へのプラズマ改質が、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。
【０１１６】
なお、本実施形態に係る基板処理装置における処理領域Ｐ１、Ｐ２の間には、回転テーブル２の周方向両側に分離領域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。
【０１１７】
次に、本発明の第１の実施形態に係る成膜方法において、有機アミノシランガスを原料ガスとして用いて、ウェハＷに形成された窪みパターン内にＳｉＯ２膜を埋め込むプロセスについて説明する。
【０１１８】
図２０は、本発明の第１の実施形態に係る成膜方法による有機アミノシランガスを用いたＳｉＯ２埋め込みプロセスを説明するための図である。
【０１１９】
図２０（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示した図である。図２０（ａ）に示すプラズマ装置は、今まで説明したプラズマ装置と同様であり、第１〜第３の処理領域Ｐ１〜Ｐ３を有し、第１及び第２のプラズマ発生部８０、１８０を有する。
【０１２０】
図２０（ｂ）は、プロセス開始前のウェハＷの状態を示した図である。ウェハＷの表面には、窪みパターン１３０が形成されている。窪みパターン１３０は、スルーホールのような孔であってもよいし、トレンチのような溝パターンであってもよい。また、原料ガスが供給される前のウェハＷの表面には、ＯＨ基が形成されている。
【０１２１】
図２０（ｃ）は、原料ガス供給工程の一例を示した図である。原料ガス供給工程では、原料ガスである有機アミノシランガスが、第１の処理領域Ｐ１において第１の処理ガスノズル３１から供給され、ウェハＷの表面に形成された窪みパターン１３０の表面に吸着する。なお、図２０（ｂ）に示すように、また、図２０（ｂ）においては、Ｃ６Ｈ１７ＮＳｉが有機アミノシランガスとして用いられた例が挙げられている。
【０１２２】
図２０（ｄ）は、原料ガス供給工程終了後のウェハＷの表面の窪みパターン１３０の状態を化学式で示した図である。図２０（ｄ）に示されるように、有機アミノシランガスのＯが窪みパターン１３０を含むウェハＷの表面に吸着する。
【０１２３】
図２０（ｅ）は、原料ガス供給工程終了後のウェハＷの表面の窪みパターン１３０の状態を膜１４０で示した図である。原料ガス供給工程終了後は、原料ガスの吸着層が窪みパターン１３０の表面に形成される。
【０１２４】
図２０（ｆ）は、酸化工程及び改質工程の一例を示した図である。酸化工程では、有機アミノシランガスが吸着したウェハＷの窪みパターン１３０を含む表面に、酸化ガスがプラズマ化して供給され、プラズマ処理が行われる。なお、図２０（ｆ）に示されるように、酸化ガスには、例えば、オゾンガスを用いてもよい。酸化工程により、図２０（ｄ）で示された先端のＨ基が抜けてゆき、Ｈ基の数が減少する。そして、改質工程で、更にＨ基の数が減少する。先端にＯＨ基が存在する場合には、原料ガスである有機アミノシランが吸着し易くなり、吸着サイトとして機能する。一方、先端がＯ基になると、有機アミノシランガスは吸着し難くなる。
【０１２５】
図２０（ｇ）は、酸化工程及び改質工程後の窪みパターン１３０を含むウェハＷの表面の状態を化学式で示した図である。図２０（ｇ）に示されるように、窪みパターン１３０の底面付近は、先端がＯＨ基となる程度の酸化であり、窪みパターン１３０の上端付近及びウェハＷの表面付近は、先端がＯ基となるレベルまでの完全酸化である。このような状態を作り出せれば、窪みパターン１３０の底面にのみ原料ガスが吸着し、窪みパターン１３０の上端部及びウェハＷの表面付近は原料ガスが吸着しないため、窪みパターン１３０の底面から成膜が行われる、いわゆるボトムアップの成膜が可能となる。
【０１２６】
このプロセスの場合、プラズマが強いとＯ基となり、プラズマが適度な強さであるとＯＨ基となるので、プラズマが弱くなる傾向がある回転テーブル２の外周部では、ＯＨ基が多くなり、外周部の膜厚が中心部に比較して厚くなる傾向にある。よって、第３の処理領域Ｐ３で、回転テーブル２及び凹部２４の外周領域にプラズマを発生させるようにすれば、図２０（ｇ）で示すような状態とすることができる。
【０１２７】
図２０（ｈ）は、酸化工程及び改質工程後の窪みパターン１３０を含むウェハＷの表面の状態を膜１４１で示した図である。この段階では、窪みパターン１３０に沿ったコンフォーマルな膜１４１が形成される。
【０１２８】
図２０（ｉ）は、２回目の原料ガス供給工程の一例を示した図である。原料ガス供給工程では、再び第１の処理領域Ｐ１にで、処理ガスノズル３１から有機アミノシランガスがウェハＷに供給される。
【０１２９】
図２０（ｊ）は、２回目の原料ガス供給工程後の窪みパターン１３０を含むウェハＷの表面の状態を化学式で示した図である。図２０（ｊ）に示されるように、窪みパターン１３０の底部には、有機アミノシランガスが吸着してＳｉ層が増加している。一方、窪みパターン１３０の上端部及びウェハＷの表面では、Ｓｉ層は増加していない。
【０１３０】
図２０（ｋ）は、２回目の原料ガス供給工程後の窪みパターン１３０を含むウェハＷの表面の状態を膜１４０、１４１で示した図である。図２０（ｋ）に示されるように、窪みパターン１３０の底部で膜厚が厚くなり、窪みパターン１３０の上端部及びウェハＷの表面付近で膜厚が薄くなる。これにより、Ｖ字型に成膜が行われ、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成膜を行うことができる。
【０１３１】
上述の図２０（ｆ）における改質工程において、反応度合い、プラズマ処理の度合いが弱い外周部にのみプラズマ処理を追加的に行うことにより、ウェハＷの表面に全域に亘り、図２０（ｊ）、（ｋ）に示すような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でき、高アスペクト比の窪みパターン１３０にも対応できる成膜処理が可能となる。
【０１３２】
なお、ＳｉＮ膜等の成膜では、逆に、プラズマ処理が不足すると窒化が不足し、膜質が低下するとともに、膜厚も不十分となる傾向がある、このような場合でも、プラズマ処理が不足する傾向のある領域、例えば回転テーブル２の外周部付近に追加的、補完的なプラズマ処理を行うことにより、プラズマ処理の不均衡を是正し、膜厚、膜質及びカバレッジ性の面内均一性を高めることができる。
【０１３３】
このように、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置及び成膜方法によれば、ウェハＷの表面全体にプラズマ処理を行う第１のプラズマ発生部８０に加えて、所望の領域にのみ選択的にプラズマ処理が可能な第２のプラズマ発生部１８０を設けることにより、面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。
【０１３４】
〔第２の実施形態〕
図２１は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示した平面図である。第２の実施形態に係るプラズマ処理装置は、第１のプラズマ発生部８０及び第２のプラズマ発生部２８０を備えている点では、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置と同様であるが、第２のプラズマ発生部２８０が、個々に独立したアンテナ２８３、整合器２８４及び高周波電源２８５を複数個備えている点で、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置と異なっている。なお、その他の構成要素は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置と同様であるので、その説明を省略する。
【０１３５】
図２１に示される通り、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置は、第３の処理領域Ｐ３内の回転テーブル２の半径方向のほぼ全域に亘り、６個のアンテナ２８３が配列された構成を有する。そして、６個のアンテナ２８３に各々に独立した整合器２８４及び高周波電源２８５が接続されている。かかる構成により、６個のアンテナ２８３は各々独立して制御することが可能であり、所望の領域にあるアンテナ２８３にのみ高周波電力を供給し、プラズマを発生させることが可能である。例えば、このように、小型で小領域をカバーする小型プラズマ発生器２８７を複数配置し、領域制御可能なプラズマ発生部２８０を構成してもよい。
【０１３６】
図２２は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ処理器２８３の斜視図である。図２２に示されるように、制御用の小型ＩＣＰ（Inductively-Coupled Plasma）からなる小型プラズマ発生器２８７が６個配列され、全体としてプラズマ処理器２８０を構成している。これらの小型プラズマ発生器は、個別に整合器２８４及び高周波電源２８５を有することから、個々にプラズマ強度の調整が可能である。また、小型プラズマ発生器２８７の各アンテナ２８３は、第１の実施形態と同様に、筐体２９０内に配置されている。
【０１３７】
よって、第２の処理領域Ｐ２におけるプラズマ処理の反応度が不十分な領域について、個別にプラズマ処理を行うことが可能であり、プラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
【０１３８】
このように、第２のプラズマ発生部２８０は、独立した小型プラズマ発生器２８７を複数個配置し、任意の領域のみでプラズマ処理を行えるような構成としてもよい。局所的なプラズマの発生手段が第１の実施形態と異なるだけであり、成膜方法においても、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１３９】
なお、第１及び第２の実施形態では、回転テーブル２を用いた実施形態について説明しが、回転しないサセプタを基板載置領域として用いた場合でも、固定したプラズマ発生部８０と、処理領域が変更可能なプラズマ発生部１８０、２８０を設けることにより、プラズマ処理量の調整を行うことができ、本発明を適用することが可能である。
【０１４０】
また、１枚だけウェハＷを載置する枚様式の回転テーブル２を用いた場合であっても、局所的なプラズマ処理で面内均一性を高めることは可能であるので、本発明を適用することができる。また、枚様式の場合であっても、角速度の相違により、回転テーブル２の外周側のプラズマ処理が不足する傾向がある点は、第１及び第２の実施形態と同様であるので、枚様式のプラズマ処理装置にも、本発明を好適に適用することができる。
【０１４１】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例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、上述した実施形態及び実施例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】
【０１４２】
１  真空容器
２  回転テーブル
１１  天板
１２  容器本体
３１、３２、３３  処理ガスノズル
３４  ガス吐出孔    
４１、４２  分離ガスノズル
８０  第１のプラズマ発生部
８３、１８３、１８４  アンテナ
８４、１８８、２８４  整合器
８５、１８９、２８５  高周波電源
９０  筐体
９５、１９５  ファラデーシールド
９７、１９７  スリット
９８、１９８  開口部
１２０  制御部
１２１  記憶部
１８０、２８０  第２のプラズマ発生部
２８７    小型プラズマ発生器
【図１】
2017107963.tif 000004
【図２】
2017107963.tif 000005
【図３】
2017107963.tif 000006
【図４】
2017107963.tif 000007
【図５】
2017107963.tif 000008
【図６】
2017107963.tif 000009
【図７】
2017107963.tif 000010
【図８】
2017107963.tif 000011
【図９】
2017107963.tif 000012
【図１０】
2017107963.tif 000013
【図１１】
2017107963.tif 000014
【図１２】
2017107963.tif 000015
【図１３】
2017107963.tif 000016
【図１４】
2017107963.tif 000017
【図１５】
2017107963.tif 000018
【図１６】
2017107963.tif 000019
【図１７】
2017107963.tif 000020
【図１８】
2017107963.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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