プラズマ処理装置
【課題】複数の基板を載置した回転テーブルを回転させてプラズマ処理を行うにあたり、基板に対して面内均一性の高い処理を行うこと。
【解決手段】回転テーブル２の周方向に複数のプラズマ発生部８０を備えた活性化ガスインジェクター２２０からウエハＷ上のシリコン酸化膜に対して処理ガスのプラズマを供給して改質処理を行う。この時、夫々のプラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）の長さ寸法Ｒを変えることができるように構成し、回転テーブル２の中心部側から外周部側におけるウエハＷの改質の度合い（プラズマの量）を調整する。
【解決手段】回転テーブル２の周方向に複数のプラズマ発生部８０を備えた活性化ガスインジェクター２２０からウエハＷ上のシリコン酸化膜に対して処理ガスのプラズマを供給して改質処理を行う。この時、夫々のプラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）の長さ寸法Ｒを変えることができるように構成し、回転テーブル２の中心部側から外周部側におけるウエハＷの改質の度合い（プラズマの量）を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内にて基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスの一つである、真空雰囲気下で反応ガスにより基板に薄膜を成膜するための装置として、複数の半導体ウエハ等の基板を載置台に載置して、反応ガス供給手段に対して基板を相対的に公転させながら成膜処理を行う成膜装置が知られている。特許文献１〜３には、この種のいわばミニバッチ方式の成膜装置が記載されており、このような成膜装置は、例えば反応ガス供給手段から基板に対して複数種類の反応ガスを供給すると共に、これらの複数種類の反応ガスが夫々供給される処理領域同士の間に例えば物理的な隔壁を設けたり、あるいは不活性ガスをエアカーテンとして吹き出したりすることにより、これら複数の反応ガス同士が互いに混じり合わないようにして成膜処理を行うように構成されている。そして、この成膜装置を用いて、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを交互に基板に供給して原子層あるいは分子層を積層していく例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などを行っている。
【０００３】
一方、既述のＡＬＤ（ＭＬＤ）法により薄膜の成膜を行うと、成膜温度が低い場合には、例えば反応ガスに含まれている有機物や水分などの不純物が薄膜中に取り込まれてしまう場合がある。このような不純物を膜中から外部へと排出して緻密で不純物の少ない薄膜を形成するためには、ウエハに対して例えばプラズマなどを用いた改質処理を行う必要があるが、薄膜を積層した後にこの改質処理を行うと、工程が増えるためコストアップに繋がってしまう。そこで、真空容器内においてこのようなプラズマ処理を行う手法も考えられるが、その場合にはプラズマを発生させるプラズマ発生部を反応ガス供給手段と共に載置台に対して相対的に回転させることになるので、載置台の半径方向においてウエハがプラズマに接触する時間に差が生じて、例えば載置台の中央側と周縁側とにおいて改質の度合いの揃わなくなるおそれがある。その場合には、ウエハの面内において膜質や膜厚にばらつきが生じたり、あるいはウエハに部分的にダメージを与えてしまったりすることになる。また、プラズマ発生部に大きな電力が供給される場合には、当該プラズマ発生部がすぐに劣化してしまうおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図８（ａ）、図８（ｂ）
【特許文献２】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献３】米国特許公報６，６３４，３１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の基板を載置した回転テーブルを回転させてプラズマ処理を行うにあたり、基板に対して面内均一性の高い処理を行うことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプラズマ処理装置は、
真空容器内にて基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置するための複数の基板載置領域が形成された回転テーブルと、
この回転テーブルを回転させる回転機構と、
前記基板載置領域にプラズマ発生用のガスを供給するガス供給部と、
前記基板載置領域の通過領域に対向する位置において前記回転テーブルの中央部側と外周側との間に棒状に伸びるように設けられ、前記ガスにエネルギーを供給してプラズマ化するための主プラズマ発生部と、
この主プラズマ発生部に対して前記真空容器の周方向に離間して設けられ、当該主プラズマ発生部によるプラズマの不足分を補償するための補助プラズマ発生部と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
前記プラズマ処理装置は、以下のように構成しても良い。前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部に対して周方向に離間して設けられ、基板に対して成膜を行うための反応ガス供給手段を備えている構成。反応ガス供給手段は、回転テーブルの周方向に互に離間して形成された複数の処理領域に互に異なる反応ガスを夫々供給するために設けられ、
前記複数の処理領域の間には、互に異なる反応ガスが混合することを防止するための分離ガスが供給される分離領域が設けられ、
基板の表面には互に異なる反応ガスが順番に供給されることにより成膜されること。
前記主プラズマ発生部及、前記補助プラズマ発生部及びガス供給部は、回転テーブルの回転方向上流側から流れてくるガスが前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部とその上方の天井部との間を流れるように、共通のカバー体により覆われていること。
前記カバー体における前記回転方向上流側には、長さ方向に伸びる側面部の下縁を当該上流側に伸び出すようにフランジ状に屈曲させて形成したガス流の規制部が設けられていること。
前記主プラズマ発生部と前記補助プラズマ発生部とは、プラズマを発生させるための電力の供給源である高周波電源を共用し、
前記補助プラズマ発生部は、前記回転テーブルの中央側部位において基板載置領域へのプラズマの拡散を抑制するために、拡散抑制部を下方側に備えていること。
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部のうち少なくとも１つのプラズマ発生部は、前記回転テーブルの外周側における前記真空容器の側壁から当該真空容器内に気密に挿入され、
前記回転テーブル上の基板の表面に対して前記少なくとも１つのプラズマ発生部を当該少なくとも１つのプラズマ発生部の長さ方向に傾斜させるために、前記少なくとも１つのプラズマ発生部の基端部側に傾き調整機構が設けられていること。
前記補助プラズマ発生部は、前記主プラズマ発生部による基板載置領域の外縁側のプラズマの不足分を補償するために設けられたものであること。
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部は、互に長さ方向に平行に伸び、容量結合型プラズマを発生するための平行電極であっても良いし、誘導結合型プラズマを発生させるためのアンテナのうち、棒状のアンテナ部分に相当するものであっても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数の基板を載置した回転テーブルを回転させてプラズマ処理を行うにあたり、基板の載置領域の通過領域の対向する位置において前記回転テーブルの中央部と外周側との間に棒状に伸びると共に前記真空容器の周方向に互に離間して設けられた複数のプラズマ発生部によりプラズマ発生用のガスをプラズマ化しているので、基板に対して面内均一性の高い処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。
【図２】前記成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置の内部の一部の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】前記成膜装置の内部の一部の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の活性化ガスインジェクターの一例を示す拡大斜視図である。
【図７】前記成膜装置に設けられた活性化ガスインジェクターを示す縦断面図である。
【図８】前記活性化ガスインジェクターを示す成膜装置の縦断面図である。
【図９】前記活性化ガスインジェクターの各寸法を示す縦断面図である。
【図１０】前記活性化ガスインジェクターにおいて発生するプラズマの濃度を示す模式図である。
【図１１】前記成膜装置において改質により生成する薄膜の様子を示す模式図である。
【図１２】前記成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。
【図１３】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図１４】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１６】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１７】本発明の改質装置を概略的に示す平面図である。
【図１８】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１９】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図２０】前記他の例の成膜装置の断面図である。
【図２１】前記他の例の成膜装置の模式図である。
【図２２】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図２３】前記他の例成膜装置の斜視図である。
【図２４】前記他の例の成膜装置を示す側面図である。
【図２５】前記他の例の成膜装置を示す正面図である。
【図２６】前記他の例の成膜装置を示す概略図である。
【図２７】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図２８】前記成膜装置の他の例を示す断面図である。
【図２９】前記成膜装置の他の例を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３１】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３２】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３３】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３４】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３５】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３６】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３７】本発明の実施例を説明するための平面図である。
【図３８】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３９】本発明の実施例を説明するための平面図である。
【図４０】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図４１】本発明の実施例において得られた結果を説明するための模式図である。
【図４２】本発明の実施例を説明するための平面図である。
【図４３】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図４４】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図４５】本発明の実施例において得られた特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置を適用した実施の形態である成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により容器本体１２の上端面に設けられたシール部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
【００１１】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる回転機構である駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられた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おり、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
【００１２】
回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。この凹部２４は、直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。凹部２４は、ウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位である。
【００１３】
図２及び図３に示すように、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置には、各々例えば石英からなる第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２と、２本の分離ガスノズル４１、４２と、活性化ガスインジェクター２２０と、が真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に活性化ガスインジェクター２２０、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の反応ガスノズル３２がこの順番で配列されており、これらの活性化ガスインジェクター２２０及びノズル３１、３２、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、回転テーブル２の回転中心に向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように取り付けられている。各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは、真空容器１の外周壁を貫通している。反応ガスノズル３１、３２は、夫々第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段をなし、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給手段をなしている。前記活性化ガスインジェクター２２０については、後で詳述する。
【００１４】
第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２は、夫々図示しない流量調整バルブなどを介して、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の反応ガスであるジイソプロピルアミノシランガスのガス供給源及び第２の反応ガスであるＯ3（オゾン）ガスとＯ2（酸素）ガスとの混合ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に夫々接続されており、分離ガスノズル４１、４２はいずれも流量調整バルブなどを介して分離ガスであるＮ2ガス（窒素ガス）のガス供給源（図示せず）に接続されている。尚、以下においては、便宜上第２の反応ガスをＯ3ガスとして説明する。
【００１５】
第１の反応ガスノズル３１、３２には、ガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔をおいて等間隔に配列されている。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ3ガスをウエハＷに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。
【００１６】
既述の図１〜図３では省略しているが、反応ガスノズル３１、３２は、図４に示すように、処理領域Ｐ１、Ｐ２における天井面４５から離間してウエハＷの近傍に夫々設けられており、ノズル３１、３２の長さ方向に沿ってこれらのノズル３１、３２を上方側から覆うと共に、下方側が開口するノズルカバー１２０を備えている。分離ガスの大部分は、ノズルカバー１２０の下端側から長さ方向に沿って回転テーブル２の周方向両側に伸びる整流部材１２１と天井面４５との間を通流し、回転テーブル２と反応ガスノズル３１（３２）との間を通流するものはほとんどなく、そのため各処理領域Ｐ１、Ｐ２において反応ガスノズル３１（３２）からウエハＷへ供給される反応ガス濃度の低下が抑えられ、ウエハＷ表面に対する成膜が効率良く行われる。
【００１７】
分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２及び図３に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部４３内に収められている。
【００１８】
前記分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記周方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４の役割は、回転テーブル２との間への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。
即ち、分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側からＯ3ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側からＳｉ含有ガスが侵入することを阻止する。なお分離ガスとしては、窒素（Ｎ2）ガスに限られずアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスなどを用いても良い。
【００１９】
一方天板１１の下面には、図５に示すように、回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するように、かつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５が設けられている。この突出部５は、凸状部４における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、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ている。図２及び図３は、前記天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。
【００２０】
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図１では、高い天井面４５が設けられている領域についての縦断面を示しており、図５では、低い天井面４４が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図２及び図５に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。この屈曲部４６も凸状部４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の表面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００２１】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図５に示すように前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この窪んだ部分における既述の第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を夫々第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２と呼ぶことにすると、これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１及び図３に示すように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように各々排気管６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段である。
【００２２】
前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１及び図５に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷをプロセスレシピで決められた温度、例えば３００℃に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画するためにヒータユニット７を全周に亘って囲むようにカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成され、その屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１内に外方からガスが侵入することを抑えている。
【００２３】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底面部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近、コア部２１に接近してその間は狭い空間になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ2ガスを前記狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２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の下方側位置にて周方向の複数部位に、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が設けられている。
【００２４】
また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ2ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部５で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガス）が混合することを防止している。
【００２５】
更に真空容器１の側壁には図２、図３に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において当該受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２６】
次に、既述の活性化ガスインジェクター２２０について詳述する。活性化ガスインジェクター２２０は、ウエハＷが載置される基板載置領域における回転テーブル２の中心側の内縁と回転テーブル２の外周側の外縁との間に亘ってプラズマを発生させ、このプラズマにより例えば成膜サイクルを行う（回転テーブル２が回転する）度に、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガスとの反応によってウエハＷ上に成膜された反応生成物であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を改質するためのものである。この活性化ガスインジェクター２２０は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、プラズマ発生用の処理ガスを真空容器１内に供給するための例えば石英からなるガス供給部をなすガス導入ノズル３４と、ガス導入ノズル３４から導入される処理ガスをプラズマ化するために当該ガス導入ノズル３４よりも回転テーブル２の回転方向下流側に配置され、互いに平行な１対の棒状のシース管３５ａ、３５ｂからなるプラズマ発生部８０と、これらのガス導入ノズル３４及びプラズマ発生部８０を上方側から覆う絶縁体例えば石英からなるカバー体２２１と、を備えている。プラズマ発生部８０は、複数組例えば６組設けられている。尚、図６（ａ）はカバー体２２１を取った状態、図６（ｂ）はカバー体２２１を配置した外観を示している。
【００２７】
ガス導入ノズル３４及び各々のプラズマ発生部８０は、回転テーブル２上のウエハＷと夫々平行になるように、また当該回転テーブル２の回転方向に対して直交するように、真空容器１の外周面に設けられた基端部８０ａから回転テーブル２の中心部側に向かって当該真空容器１内に夫々気密に挿入されている。また、これらのプラズマ発生部８０は、夫々のプラズマ発生部８０において回転テーブル２の半径方向で発生するプラズマの長さを変えるために、回転テーブル２の外周部側におけるウエハＷの端部の上方位置から中心部側に伸びる先端部までの間の長さ寸法Ｒが各々のプラズマ発生部８０毎に互いに異なっている。これらのプラズマ発生部８０の長さ寸法（詳しくは後述の電極３６ａ、３６ｂの長さ寸法）Ｒについてその一例を挙げると、回転テーブル２の回転方向上流側から、夫々例えば５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７ｍｍとなっている。これらのプラズマ発生部８０（後述の補助プラズマ発生部８２）の長さ寸法Ｒとしては、後述の実施例に示すように、例えばレシピや成膜する膜種に応じて種々変えても良い。
【００２８】
回転テーブル２の回転方向上流側から４組目のプラズマ発生部８０を主プラズマ発生部８１と呼ぶと、この主プラズマ発生部８１は、既述のように長さ寸法ＲがウエハＷの直径（３００ｍｍ）よりも長く設定されているので、ウエハＷが載置される基板載置領域における回転テーブル２の中心側の内縁と回転テーブル２の外周側の外縁との間に亘ってプラズマを発生させるように構成されている。一方、この主プラズマ発生部８１以外の５組のプラズマ発生部８０を各々補助プラズマ発生部８２と呼ぶと、既述のようにこれらの補助プラズマ発生部８２の長さ寸法Ｒが主プラズマ発生部８１よりも短く設定されているので、夫々の補助プラズマ発生部８２の先端部（回転テーブル２の中心部側）と中心部領域Ｃとの間では、プラズマが存在しないか、あるいはプラズマが外周部側から僅かに拡散してくるようになっている。そのため、各々の補助プラズマ発生部８２は、後述するように、主プラズマ発生部８１による回転テーブル２の外周部側におけるプラズマの不足分を補償して、活性化ガスインジェクター２２０の下方領域において、回転テーブル２の中心部側と外周部側とにおける改質の程度が揃うように、当該中心部側よりも外周部側の方がプラズマの濃度が濃く（量が多く）なるように設定されている。
【００２９】
各々のプラズマ発生部８０は、互いに近接配置された１組のシース管３５ａ、３５ｂを備えている。これらシース管３５ａ、３５ｂは、例えば石英、アルミナ（酸化アルミニウム）、あるいはイットリア（酸化イットリウム、Ｙ2Ｏ3）により構成されている。また、これらのシース管３５ａ、３５ｂ内には、図７に示すように、例えばニッケル合金やチタンなどからなる電極３６ａ、３６ｂが各々貫挿されて平行電極をなしており、これらの電極３６ａ、３６ｂには、図３に示すように、例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば５００Ｗ以下の高周波電力が真空容器１の外部の高周波電源２２４から整合器２２５を介して並列で供給されるように構成されている。これらのシース管３５ａ、３５ｂは、夫々の内部に貫挿された電極３６ａ、３６間の離間距離が１０ｍｍ以下例えば４．０ｍｍとなるように配置されている。尚、シース管３５ａ、３５ｂは、例えば石英の表面に例えば既述のイットリアなどがコーティングされたものでも良い。
【００３０】
また、これらのプラズマ発生部８０は、回転テーブル２上のウエハＷとの間の離間距離が調整できるように、既述の基端部８０ａにより真空容器１の側壁に各々気密に取り付けられている。図２中３７は、シース管３５ａ、３５ｂの基端側（真空容器１の内壁側）に接続された保護管であり、図６などでは描画を省略している。尚、図６以外では、シース管３５ａ、３５ｂを簡略化して示している。
【００３１】
既述の図３に示すように、ガス導入ノズル３４には、プラズマ発生用の処理ガスを供給するプラズマガス導入路２５１の一端側が接続されており、このプラズマガス導入路２５１の他端側は、２本に分岐して各々バルブ２５２及び流量調整部２５３を介してプラズマを発生させるためのプラズマ生成ガス（放電ガス）例えばＡｒ（アルゴン）ガスが貯留されたプラズマ生成ガス源２５４と、プラズマの発生（連鎖）を抑制するために放電ガスよりも電子親和力の大きい局所放電抑制用ガス（添加ガス）例えばＯ2ガスが貯留された添加ガス源２５５と、に夫々接続されている。そして、既述のガス導入ノズル３４に対してこれらの放電ガス及び添加ガスを処理ガスとして供給するように構成されている。図６（ａ）中３４１は、ガス導入ノズル３４の長さ方向に沿って複数箇所に設けられたガス孔である。この処理ガスとしては、ＡｒガスやＯ2ガス以外にも、例えばＨｅ（ヘリウム）ガス、Ｈ2ガス及びＯを含むガスのうちのいずれかを用いても良い。
【００３２】
図６（ｂ）中２２１は、既述のカバー体であり、ガス導入ノズル３４及びシース管３５ａ、３５ｂが配置された領域を上方側及び側面（長辺方向及び短辺方向における両側面）側から覆うように配置されている。また、図６（ｂ）中２２２は、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に沿ってカバー体２２１の両側面の下端部から外側に向かってフランジ状に水平に伸び出す気流規制面であり、回転テーブル２の上流側から通流するＯ3ガスやＮ2ガスのカバー体２２１の内部領域への侵入を抑えるために、当該気流規制面２２２の下端面と回転テーブル２の上面との間の隙間が小さくなるように、また回転テーブル２の中心部側からガス流の速くなる回転テーブル２の外周側に向かうほど、その幅寸法ｕが広くなるように形成されている。回転テーブル２の外周側におけるカバー体２２１の側壁面には、導入口２８０が形成されており、既述の各プラズマ発生部８０は、この導入口２８０内に基端側の保護管３７が挿入された状態で真空容器１の側壁面に取り付けられている。カバー体２２１の長さ方向における両側面の上端部には、例えば天板１１を利用してカバー体２２１を支持するために、互いに離間するように例えば２箇所に爪部３００が形成されている。図８中２２３は、爪部３００を用いてカバー体２２１を支持するために当該カバー体２２１と真空容器１の天板１１との間に複数箇所に設けられた支持部材２２３であり、その位置については模式的に示している。
【００３３】
図７に示すように、前記気流規制面２２２の下端面と回転テーブル２の上面との間の隙間寸法ｔは、例えば１ｍｍ程度に設定されている。また、気流規制面２２２の幅寸法ｕについて一例を挙げると、カバー体２２１の下方位置にウエハＷが位置した時に、回転テーブル２の回転中心側のウエハＷの外縁に対向する部位の幅寸法ｕは例えば８０ｍｍ、真空容器１の内周壁側のウエハＷの外縁に対向する部位の幅寸法ｕは例えば１３０ｍｍとなっている。一方、カバー体２２１の上端面と、真空容器１の天板１１の下面と、の間の寸法は前記隙間ｔよりも大きくなるように２０ｍｍ以上例えば３０ｍｍに設定されている。そのため、回転テーブル２の回転方向上流側から流れてくるガス、つまり反応ガスと分離ガスとの混合ガスは、カバー体２２１と天板１１との間を流れる。
【００３４】
また、既述の電極３６ａ（３６ｂ）、回転テーブル２上のウエハＷ及びカバー体２２１の間の位置関係について説明すると、この例では、図９に示すように、カバー体２２１の上面の厚み寸法ｈ１、回転テーブル２の外周側におけるカバー体２２１の側壁面の幅寸法ｈ２、カバー体２２１内の上面と電極３６ａ（３６ｂ）との間の離間距離ｈ３、電極３６ａ（３６ｂ）と回転テーブル２上のウエハＷとの間の離間距離ｈ４は、夫々例えば４ｍｍ、８ｍｍ、９．５ｍｍ、７ｍｍとなっている。また、保護管３７と回転テーブル２上のウエハＷとの間の距離は例えば２ｍｍとなっている。
【００３５】
また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には後述の成膜処理及び改質処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の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などの記憶部１０１から制御部１００内にインストールされる。
【００３６】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にした後、圧力調整手段６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整すると共に、回転テーブル２を時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば３００℃に加熱する。また、反応ガスノズル３１、３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを吐出すると共に、ガス導入ノズル３４からＡｒガス及びＯ2ガスを１００：２〜２００：２０程度の流量比となるように例えば夫々８ｓｌｍ、２ｓｌｍで吐出し、夫々のシース管３５ａ、３５ｂ間に１３．５６ＭＨｚ、電力が４００Ｗの高周波を並列に供給する。また、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ2ガスを所定の流量で吐出し、分離カス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２からもＮ2ガスを所定の流量で吐出する。
【００３７】
この時、活性化ガスインジェクター２２０においては、ガス導入ノズル３４から各ガス孔３４１を介して夫々のシース管３５ａ、３５ｂに向かって吐出されたＡｒガス及びＯ2ガスは、シース管３５ａ、３５ｂ間の領域に供給される高周波によって活性化されて、例えばＡｒイオンやＡｒラジカルなどのプラズマが生成する。このプラズマ（活性種）は、既述のように夫々のプラズマ発生部８０において基端部側（回転テーブル２の外周部側）からの電極３６ａ、３６ｂの長さ寸法Ｒを調整していることから、図１０に示すように、回転テーブル２の中心部側よりも外周部側の方において量が多く（濃度が濃く）なるように発生して、活性化ガスインジェクター２２０の下方を回転テーブル２と共に移動（回転）するウエハＷに向かって下降していく。この時、例えば回転テーブル２の回転によってプラズマが不安定化して局所的に発生しようとするが、処理ガスにＯ2ガスを混合しているので、Ａｒガスのプラズマ化の連鎖が抑制され、プラズマの状態が安定化する。尚、既述のように夫々のプラズマ発生部８０毎に発生するプラズマの長さ寸法が異なっているが、図１０では、これらのプラズマ発生部８０において発生するプラズマの量（密度）を纏めて概略的に示している。
【００３８】
一方、回転テーブル２の回転により、ウエハＷの表面には第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが酸化されてシリコン酸化膜の分子層が１層あるいは複数層形成される。このシリコン酸化膜中には、例えばＳｉ含有ガス中に含まれる残留基のため、水分（ＯＨ基）や有機物などの不純物が含まれている場合がある。そして、このウエハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域に到達すると、前記プラズマによりシリコン酸化膜の改質処理が行われることになる。具体的には、例えばＡｒイオンがウエハＷの表面に衝突し、シリコン酸化膜から前記不純物が放出されたり、シリコン酸化膜内の元素が再配列されてシリコン酸化膜の緻密化（高密度化）が図られたりすることになる。従って、改質処理後のシリコン酸化膜は、緻密化によりウェットエッチングに対する耐性が向上することになる。
【００３９】
この時、回転テーブル２が回転しているので、ウエハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域を通過する時の周速度は、当該回転テーブル２の中心部側よりも外周部側の方において速くなる。従って、回転テーブル２の外周部側では、中心部側よりもプラズマの供給される時間が短くなって改質処理の程度が例えば１／３程度にまで弱くなろうとするが、既述のように当該外周部において中心部側よりもプラズマの量が多くなるように各プラズマ発生部８０を配置しているので、改質処理は、後述の実施例に示すように、回転テーブル２の中心部側から外周部側に亘って均一に行われることになる。そのため、シリコン酸化膜の膜厚（収縮量）及び膜質がウエハＷの面内に亘って揃うことになる。こうして回転テーブル２の回転によりＳｉ含有ガスの吸着、Ｓｉ含有ガスの酸化及び改質処理が成膜サイクル毎に行われてシリコン酸化膜が順次積層されていくと、既述の元素の再配列が上下方向（Ｎ層目及び（Ｎ＋１）層目）に積層された反応生成物間においても起こるので、図１１に示すように、膜厚方向において膜厚及び膜質が面内及び面間に亘って均一な薄膜が形成されることになる。
【００４０】
また、この真空容器１内には、活性化ガスインジェクター２２０と第２の反応ガスノズル３２との間に分離領域Ｄを設けていないので、回転テーブル２の回転に引き連れられて、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側からＯ3ガスやＮ2ガスが通流してくる。しかし、既述のように各プラズマ発生部８０とガス導入ノズル３４とを覆うようにカバー体２２１を設けているので、カバー体２２１の下方側（気流規制面２２２と回転テーブル２との間の隙間ｔ）よりもカバー体２２１の上方側の領域が広くなっている。また、カバー体２２１の内部領域に対してガス導入ノズル３４から処理ガスを供給しているので、当該内部領域が外部（真空容器１内）よりも僅かに陽圧になっている。従って、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、カバー体２２１の下方側に入り込みにくくなっている。また、活性化ガスインジェクター２２０に向かって通流するガスは、回転テーブル２の回転によって上流側から引き連れられて来るので、回転テーブル２の半径方向内周側から外周側に向かうほど流速が速くなるが、回転テーブル２の内周側よりも外周側の気流規制面２２２の幅寸法ｕを大きく取っていることから、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に亘ってカバー体２２１の内部へのガスの侵入が抑えられる。従って、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側から流れてくるガスは、既述の図７に示すように、カバー体２２１の上方領域を介して下流側の排気口６２に通流していく。そのため、これらのＯ3ガスやＮ2ガスは、高周波によって活性化などの影響をほとんど受けないので、例えばＮＯｘなどの発生が抑えられ、真空容器１を構成する部材などの腐食が抑えられる。また、ウエハＷもこれらのガスの影響をほとんど受けない。尚、改質処理によりシリコン酸化膜から排出された不純物は、その後ガス化してＡｒガスやＮ2ガスなどと共に排気口６２に向かって排気されていく。
【００４１】
この時、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間においてＮ2ガスを供給し、また中心部領域Ｃにおいても分離ガスであるＮ2ガスを供給しているので、図１２に示すようにＳｉ含有ガスとＯ3ガスとが混合しないように各ガスが排気されることとなる。
【００４２】
また、この例では反応ガスノズル３１、３２及び活性化ガスインジェクター２２０が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切り欠かれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。
なお、回転テーブル２の下方側をＮ2ガスによりパージしているため、排気領域Ｅに流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばＳｉ含有ガスがＯ3ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
【００４３】
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ2ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ2ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハＷに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハＷが処理領域Ｐ１、Ｐ２の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、例えば１０００回である。
【００４４】
上述の実施の形態によれば、回転テーブル２を回転させてウエハＷ上にＳｉ含有ガスを吸着させ、次いでウエハＷの表面にＯ3ガスを供給してウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスを反応させてシリコン酸化膜を成膜するにあたって、シリコン酸化膜を成膜した後、回転テーブル２の周方向に複数のプラズマ発生部８０を備えた活性化ガスインジェクター２２０からウエハＷ上のシリコン酸化膜に対して処理ガスのプラズマを供給して、成膜サイクル毎に改質処理を行っているので、緻密で不純物の少ない薄膜を得ることができる。この時、夫々のプラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）の長さ寸法Ｒを変えることができるので、例えばプロセスの種類などに応じて回転テーブル２の中心部側から外周部側におけるウエハＷの改質の度合い（プラズマの量）を調整できる。
【００４５】
従って、既述の例で説明したように、活性化ガスインジェクター２２０の下方領域を通過する速度に応じて回転テーブル２の中心部側の方が外周部側よりもプラズマの供給時間が長くなって改質処理が強くなる場合には、回転テーブル２の中心部側ではプラズマを発生させないかプラズマの発生（拡散）量が少ない補助プラズマ発生部８２を主プラズマ発生部８１と共に配置することによって、当該外周部におけるプラズマの量を中心部側よりも多くすることができるので、面内において膜厚及び膜質が揃うように改質処理を行うことができる。そのため、後述の実施例に示すように、強すぎる改質処理が行われることによって生じるウエハＷへのダメージが形成されたり、あるいは改質処理の不十分な部位が生じたりすることを抑えることができる。即ち、回転テーブル２の中心部側から外周部側に向かって改質処理の度合いが弱くなる時には、回転テーブル２の外周部側において良好な改質処理を行うとすると、中心部側では改質処理が強くなりすぎてウエハＷにダメージを与えてしまう場合があるし、中心部側において良好な改質処理を行おうとすると、外周部側では不十分な改質処理となってしまうおそれがある。そのため、このような場合には、回転テーブル２の中心部側から外周部側にかけて良好な改質処理を行おうとすると、処理条件などのパラメータの設定範囲が狭いということになる。一方、本発明では、回転テーブル２の半径方向において改質処理の度合いを揃えているので、ウエハＷの面内に亘って良好な改質処理を行うことができる。そのため、本発明では、良好な改質処理を行うことのできるパラメータの設定範囲を広く確保できるので、自由度の高い成膜装置を得ることができる。
【００４６】
また、改質処理を行うにあたって、複数組のプラズマ発生部８０を配置することによって、シリコン酸化膜の改質に必要なエネルギーをこれら複数組のプラズマ発生部８０に分散させている。そのため、１組のプラズマ発生部８０によって改質処理を行う場合よりも、各々のプラズマ発生部８０において発生するプラズマの量を少なくすることができるので、いわば穏和な状態のプラズマを広く形成することによって時間をかけて緩やかに改質処理を行うことになり、従ってウエハＷに対するダメージを低減できる。これは別の見方をすると、例えば１組のプラズマ発生部８０を用いて穏和なプラズマ条件に設定すると共に、回転テーブル２を低速で回転させて穏やかな条件で時間をかけて行う改質処理を短時間で処理するために、プラズマの供給される領域を広く取ることによって回転テーブル２を高速で回転させていると言える。そのため、プラズマによるダメージを抑えて良好な改質処理を行いながら、薄膜の成膜処理及び改質処理を速やかに行うことができる。
【００４７】
また、複数のプラズマ発生部８０を配置することによって、１組のプラズマ発生部８０を用いた場合よりも各々のプラズマ発生部８０に供給されるエネルギーが少なくなるので、各々のプラズマ発生部８０において例えば発熱やプラズマによるスパッタリングによって生じる劣化を抑えることができる。そのため、例えばシース管３５ａ、３５ｂのスパッタリングによって生じる不純物（石英）のウエハＷへの混入を抑えることができる。
【００４８】
更に、真空容器１の内部において成膜サイクルを行う度に改質処理を行っており、いわば回転テーブル２の周方向においてウエハＷが各処理領域Ｐ１、Ｐ２を通過する経路の途中において成膜処理に干渉しないように改質処理を行っているので、例えば薄膜の成膜が完了した後で改質処理を行うよりも短時間で改質処理を行うことができる。
【００４９】
また、カバー体２２１により上流側から通流してくるガスの当該カバー体２２１の内部への侵入を抑えることができるので、これらのガスの影響を抑えて成膜サイクルの途中で改質処理を行うことができる。そのため、例えば第２の反応ガスノズル３２と活性化ガスインジェクター２２０との間に専用の分離領域Ｄを設けなくても良いので、成膜装置のコストを抑えて改質処理を行うことができるし、またＮＯｘなどの副生成ガスの発生を抑えて例えば装置を構成する部材の腐食を抑制できる。また、このカバー体２２１を絶縁体により構成しているので、カバー体２２１とプラズマ発生部８０との間においてプラズマが形成されないため、当該カバー体２２１をプラズマ発生部８０に近接配置することができ、そのため装置を小型化できる。
【００５０】
更に、Ａｒガスと共にＯ2ガスを供給してＡｒガスのプラズマ化の連鎖を抑制することにより、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向において、また改質処理（成膜処理）を行う時間に亘って、プラズマの局所的な発生を抑えるようにしているので、改質処理をウエハＷの面内及び面間において均一に行うことができる。また、電極３６ａ、３６ｂの離間距離を既述のように狭く設定していることから、ガスのイオン化に最適ではない高い圧力範囲（成膜処理の圧力範囲）であっても、低出力で改質処理に必要な程度にＡｒガスを活性化（イオン化）することができる。
【００５１】
既述の例においては、成膜処理を行う度に改質処理を行ったが、複数回例えば２０回の成膜処理（サイクル）を行う度に改質処理を行っても良い。この場合において改質処理を行う時には、具体的にはＳｉ含有ガス、Ｏ3ガス及びＮ2ガスの供給を停止して、ガス導入ノズル３４から活性化ガスインジェクター２２０に処理ガスを供給すると共に、シース管３５ａ、３５ｂに高周波を供給する。そして、５枚のウエハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域を順番に通過するように回転テーブル２を例えば２００回回転させる。こうして改質処理を行った後、再度各ガスの供給を再開して成膜処理を行い、改質処理と成膜処理とを順番に繰り返す。この例においても、既述の例と同様に緻密で不純物濃度の低い薄膜が得られる。この場合には、改質処理を行うときにはＯ3ガスやＮ2ガスの供給を停止しているので、既述の図６（ａ）に示すように、カバー体２２１を設けなくても良い。
【００５２】
また、複数のプラズマ発生部８０を設けるにあたって、既述の例ではこれらのプラズマ発生部８０のうち１組を主プラズマ発生部８１として設けて、他のプラズマ発生部８０については当該主プラズマ発生部８１よりも長さ寸法Ｒが短い補助プラズマ発生部８２を配置したが、これらの長さ寸法Ｒについては後述の実施例に示すように種々変えても良く、例えば図１３に示すように、６組のプラズマ発生部８０の全てを同じ長さの主プラズマ発生部８１として設けて、補助プラズマ発生部８２を設けなくても良い。また、補助プラズマ発生部８２としては、回転テーブル２の外周部側よりも中心部側において強く改質処理を行うようにプラズマの量を調整する場合には、例えば中心部領域Ｃから補助プラズマ発生部８２の一端側を回転テーブル２に水平に外周部側に伸張させて、他端側をＬ字型に上方に向けて屈曲させて高周波電源２２４に接続しても良い。また、このような補助プラズマ発生部８２を既述の回転テーブル２の外周部側から伸びる補助プラズマ発生部８２と共に配置しても良いし、主プラズマ発生部８１についても中心部領域Ｃから伸張させても良い。更に、回転テーブル２の中心部側と外周部側との間において回転テーブル２の周方向に直交するように各プラズマ発生部８０を配置したが、例えば真空容器１の内壁から中心部領域Ｃに向けてプラズマ発生部８０の一端側を伸張させると共に、当該一端側を例えば回転テーブル２の半径方向中央部において回転テーブル２の周方向に沿って例えば上流側に向けて円弧状に屈曲させ、当該中央部においてプラズマの発生量が多くなるようにしても良い。従って、「棒状の」プラズマ発生部８０とは、直線状だけでなく、円弧状あるいは円状も含まれる。
【００５３】
更に、既述の例では平行電極（電極３６ａ、３６ｂ）を用いて容量結合型プラズマを発生させたが、コイル型の電極を用いて誘導結合型のプラズマを発生させても良い。この場合には、具体的には図１４に示すように、真空容器１の側面から回転テーブル２の中心部側に向かって平行に棒状に伸びると共に、当該中心部側においてＵ字型に接続される電極（アンテナ）４００を複数平行に配置して、これらの電極４００の長さ寸法Ｒが互いに異なるようにしても良い。この例では、電極４００を３組配置すると共に、これらの電極４００の長さ寸法Ｒが回転テーブル２の回転方向上流側から下流側に向かって順次短くなる（例えば夫々３１０ｍｍ、２２０ｍｍ、１７０ｍｍ）ようにしている。図１４中４０１は、これらの電極４００の両端部に夫々接続された誘導結合型のプラズマを発生させるための共通の電源である。この例においても、回転テーブル２の半径方向においてプラズマの量を調整できるので、ウエハＷの面内における改質の度合いを調整できる。この図１４においても、これらの電極４００及びガス導入ノズル３４を覆うカバー体２２１が設けられているが、図示を省略している。
【００５４】
更にまた、複数のプラズマ発生部８０を設けるにあたって、これらのプラズマ発生部８０を一つのカバー体２２１内に収納すると共に、ガス導入ノズル３４を共通化して用いたが、各々のプラズマ発生部８０毎に個別にガス導入ノズル３４を配置しても良いし、例えば図１５に示すように、更に各々のプラズマ発生部８０及びガス導入ノズル３４を覆うカバー体２２１を設けても良い。尚、この図１５では、複数例えば２組のプラズマ発生部８０を配置した例を示しており、１組については主プラズマ発生部８１を配置し、他方のプラズマ発生部８０としては補助プラズマ発生部８２を配置している。
【００５５】
また、既述の成膜装置を用いてＡＬＤ法やＭＬＤ法などの成膜方法により成膜する例について説明したが、例えば成膜温度や反応ガスを変更することにより、ＣＶＤ法により薄膜を成膜するようにしても良いし、この場合には図１６に示すように、２種類の混合ガス例えばＳｉＨ4ガス及びＯ2ガスを反応ガスとして用いてＳｉＯ2からなる薄膜を成膜しても良い。
【００５６】
更に、真空容器１内においてＣＶＤ法あるいはＡＬＤ法などによる薄膜の成膜と共に改質処理を行ったが、例えば外部の装置において薄膜を成膜したウエハＷに対して、既述の活性化ガスインジェクター２２０を用いて改質処理を行っても良い。この場合には、既述の成膜装置に代えて図１７に模式的に示すプラズマ処理装置である改質装置が用いられる。この改質装置において薄膜の改質処理を行う場合には、真空容器１内の回転テーブル２上に、薄膜の形成されたウエハＷを載置して回転テーブル２を回転させると共に、真空容器１内を真空排気する。そして、活性化ガスインジェクター２２０においてプラズマを発生させて薄膜の改質を行う。こうして回転テーブル２を例えば複数回回転させることにより、面内における膜厚及び膜質の均一な薄膜が得られる。尚、この図１７では、改質装置の各部を模式的に示しており、例えば既述の搬送口１５などについては記載を省略している。
【００５７】
更に、既述の例では複数のプラズマ発生部８０を配置するにあたって、これらのプラズマ発生部８０のうち少なくとも１組について、回転テーブル２の中心部側から外周部側に亘ってプラズマを発生させる主プラズマ発生部８１を設けたが、複数のプラズマ発生部８０のうち複数例えば２組により主プラズマ発生部８１を構成しても良い。具体的には、図１８に示すように、複数のプラズマ発生部８０のうち少なくとも１組を既述のように中心部領域Ｃから回転テーブル２の外周部側に向けて一端側を伸張させると共に、当該プラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）の他端側を例えばＬ字型に屈曲させて、整合器２２５を介して高周波電源２２４に接続する。また、この補助プラズマ発生部８２と先端部が回転テーブル２の回転方向において重なりあうように、即ち回転テーブル２の中心部側から外周部側に亘ってプラズマが発生するように、この補助プラズマ発生部８２よりも回転テーブル２の回転方向上流側あるいは下流側にずれた位置において、プラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）を真空容器１の外周側から回転テーブル２の中心部側に向けて伸張させる。こうしてこれら２組のプラズマ発生部８０、８０により主プラズマ発生部８１が構成される。この場合においても、回転テーブル２の中心部側と外周部側とおける改質の度合いを調整することができるし、また１組のプラズマ発生部８０により改質処理を行う場合よりもウエハＷに対するダメージを低減できる。また、各々のプラズマ発生部８０の劣化（ダメージ）についても低減できる。
【００５８】
既述のシリコン酸化膜を成膜するための処理ガスとしては、第１の反応ガスとしてＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、モノアミノシランなどを用いても良いし、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]、ＴＥＭＡＨ[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]、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]などを第１の反応ガスとして用いて、酸化アルミニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化ストロンチウム膜、酸化チタン膜などを成膜しても良い。これらの原料ガスを酸化する酸化ガスである第２の反応ガスとしては、水蒸気などを採用しても良い。また、第２の反応ガスとしてＯ3ガスを用いないプロセス例えばＴｉＮ（窒化チタン）膜などにおいて当該ＴｉＮ膜の改質を行う場合には、ガス導入ノズル３４から供給するプラズマ発生用の処理ガスとしては、ＮＨ3ガスやＮ（窒素）を含むガスを用いても良い。
【００５９】
既述の各々のプラズマ発生部８０の配置の順番としては、長さ寸法Ｒが長くなるにつれて回転テーブル２の回転方向上流側から下流側に並べるようにしても良いし、あるいは長さ寸法Ｒが短くなるにつれて回転テーブル２の回転方向上流側から並べても良い。このプラズマ発生部８０の数量としては、６組以外にも、２組以上であれば良い。更に、活性化ガスインジェクター２２０に処理ガスを供給するガス導入ノズル３４としては、既述のようにカバー体２２１内の領域が当該カバー体２２１の外側の領域よりも陽圧になっているので、複数のプラズマ発生部８０の下流側に配置しても良いし、あるいはカバー体２２１の天井面や回転テーブル２の外周部側の壁面にガス吐出孔を形成して、このガス吐出孔から処理ガスを供給しても良い。また、プラズマ発生部８０としては、棒状の電極３６ａ（４００）を用いてプラズマを発生させたが、例えばレーザーなどの光エネルギーあるいは熱エネルギーなどによりプラズマを発生させる手段であっても良い。
【００６０】
既述のプラズマ発生部８０としては、回転テーブル２の中心側と外周側との間において、当該プラズマ発生部８０の長さ方向に傾斜できるように構成しても良い。具体的には、各々のプラズマ発生部８０は、図１９及び図２０に示すように、真空容器１の側壁部から当該真空容器１内に挿入されている。このプラズマ発生部８０（保護管３７）の挿入部における真空容器１の側壁には、第１のスリーブ５５０が貫通されており、この第１のスリーブ５５０内に保護管３７が貫挿されている。第１のスリーブ５５０は、真空容器１の内部領域側の先端部の内周面が保護管３７の外周面に沿うように形成されており、真空容器１の外部側における基端部の内周面が拡径している。そして、この第１のスリーブ５５０の拡径部と保護管３７との間には、当該保護管３７を周方向に亘って囲むように、例えば樹脂などからなるシール部材（Ｏ−リング）５００が設けられている。これら第１のスリーブ５５０と保護管３７との間の領域には、真空容器１の外側からシール部材５００に対して進退自在に設けられたリング状の第２のスリーブ５５１が配置されている。この第２のスリーブ５５１によってシール部材５００を真空容器１側に押圧することによって、保護管３７がシール部材５００を介して真空容器１に対して気密に保持されるようになっている。従って、保護管３７（プラズマ発生部８０）は、このシール部材５００を基点として、真空容器１側の先端部が移動（昇降）自在に支持されていると言える。尚、図１９ではこれらスリーブ５５０、５５１を省略している。
【００６１】
プラズマ発生部８０には、真空容器１の外側において、第２のスリーブ５５１から当該外側に向かって伸び出す保護管３７の基端部を上下させる傾き調整機構５０１が設けられている。この傾き調整機構５０１は、保護管３７の上下２箇所において、当該保護管３７の長さ方向に沿うように各々設けられた本体部５０５、５０５を備えている。各々の本体部５０５は、基端側（真空容器１側）が既述の第１のスリーブ５５０または真空容器１の外壁面に固定されており、他端側には当該本体部５０５を上下方向に貫通するように、ネジ部５０２が螺合される螺合部５０３が形成されている。そして、本体部５０５の螺合部５０３にネジ部５０２を上側あるいは下側から螺合させることによって、真空容器１に対して保護管３７の基端部を上昇または下降させた状態でプラズマ発生部８０の姿勢を固定できるように構成されている。
【００６２】
そして、傾き調整機構５０１によって保護管３７の基端側を上下させると、シール部材５００によって真空容器１の内部領域が気密に保たれたまま、図２１に示すように、当該シール部材５００による保護管３７の支持部を支点として真空容器１内におけるプラズマ発生部８０の先端部側が上下することになる。この例では、回転テーブル２上のウエハＷの上面とプラズマ発生部８０の下端との間の寸法Ｈは、回転テーブル２の外周側では９ｍｍに設定され、回転テーブル２の中央側では８〜１２ｍｍの間で調整できるようになっている。尚、図２１ではプラズマ発生部８０を模式的に描画している。
【００６３】
このようにプラズマ発生部８０を長さ方向に傾斜させることによって、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷとプラズマ発生部８０との間の寸法Ｈを調整できるので、後述の実施例に示すように、回転テーブル２の半径方向における改質の度合い（プラズマの量）を調整できる。即ち、既述の真空容器１内の圧力範囲（６６．６６Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）以上）では、真空度が低い（圧力が高い）ため、プラズマ中のイオンやラジカルなどの活性種が不活性化（死活）しやすい。従って、回転テーブル２上のウエハＷに到達するプラズマの量（濃度）は、プラズマ発生部８０とウエハＷとの間の寸法Ｈが長くなる程少なくなる。そのため、プラズマ発生部８０を傾斜させることにより、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷに到達する活性種の量を調整していると言える。
【００６４】
そのため、例えば回転テーブル２の中心側において外周側よりも改質の度合いが大きくなる場合には、プラズマ発生部８０の先端部を持ち上げて当該先端部と回転テーブル２上のウエハＷとを離間させることによって、回転テーブル２の中心側と外周側とに亘って改質の度合いを揃えることができる。また、回転テーブル２の中心側において外周側よりも改質の度合いが小さくなる場合には、プラズマ発生部８０の先端部を下降させて、当該プラズマ発生部８０の先端部と回転テーブル２上のウエハＷとを近接させる。この時、傾き調整機構５０１によりプラズマ発生部８０の傾斜角度を調整すると共に複数のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを調整することによって、回転テーブル２の半径方向における改質の度合いを更に揃えることができる。
【００６５】
この傾き調整機構５０１としては、全てのプラズマ発生部８０に設けても良いし、これらプラズマ発生部８０のうちの一つまたは複数に設けても良い。また、真空容器１の外側に傾き調整機構５０１を設けたが、真空容器１の内部領域において、当該真空容器１の内周面から中心部領域Ｃに向かって伸びる保護管３７の下端部を昇降自在に支持するようにしても良い。尚、図１９では真空容器１の一部を拡大して切り欠いて示しており、６つのプラズマ発生部８０のうち一つのプラズマ発生部８０を例に挙げて示している。
【００６６】
また、既述の図７に示すように、互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０において回転テーブル２の回転方向に沿って相対向する電極３６ａ、３６ｂ同士の間の離間距離Ａは、これら互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０同士の間における放電を抑えるために長く取ることが好ましい。この離間距離Ａは、例えばプラズマ発生部８０に対して高周波電源２２４から供給する高周波電力値によって好ましい範囲の変動することもあるが、その一例を挙げると、例えばプラズマ発生部８０を２つ設けると共に、これらプラズマ発生部８０、８０に供給する高周波電源２２４の電力値が８００Ｗの場合には４５ｍｍ以上具体的にはおよそ８０ｍｍ以上である。
【００６７】
更に、活性化ガスインジェクター２２０において回転テーブル２の半径方向における改質の度合いを調整するにあたって、既述の図６（ａ）では６本のプラズマ発生部８０を設けると共に、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒをこれらプラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）毎に調整したが、図２２に示すように、これらプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを互いに等しくすると共に、当該補助プラズマ発生部８２から回転テーブル２上のウエハＷへのプラズマの拡散を抑制するための拡散抑制板（拡散抑制部）５１０を各々の補助プラズマ発生部８２毎に設けても良い。
【００６８】
拡散抑制板５１０は、図２３〜図２５に示すように、補助プラズマ発生部８２の長さ方向に沿って水平に伸びる例えば石英などの絶縁体からなる板状体であり、ウエハＷ側へのプラズマ（ラジカルやイオンなどの活性種）の拡散を抑制する役割を持っている。この拡散抑制板５１０は、各々の補助プラズマ発生部８２の先端部側（回転テーブル２の中心部側）において、プラズマの発生する領域（電極３６ａ、３６ｂ間の領域）を当該補助プラズマ発生部８２の下方側から臨むように各々設けられている。そして、拡散抑制板５１０は、補助プラズマ発生部８２の先端部よりも僅かに例えば５ｍｍ程度回転テーブル２の中心寄りの位置から、補助プラズマ発生部８２の基端部に向かって各々伸び出している。各々の拡散抑制板５１０の回転テーブル２の中心側からの長さ寸法Ｇは、回転テーブル２の回転方向上流側から下流側に向かって夫々例えば２２０、１２０、１２０、２２０、２７０ｍｍとなっている。従って、各々の補助プラズマ発生部８２について、回転テーブル２の外周側におけるウエハＷの端部の上方位置から拡散抑制板５１０の端部の上方位置までの長さである補助プラズマ発生部８２の有効長をＪ（図２２参照）と呼ぶと、この有効長Ｊは、既述の図６における各々の補助プラズマ発生部８２の寸法Ｒと同じ長さに各々設定されている。そのため、既述の例と同様に、各々の補助プラズマ発生部８２は、主プラズマ発生部８１による回転テーブル２の外周部側におけるプラズマの不足分を補償するために、回転テーブル２の中心部側よりも外周部側の方においてプラズマの濃度が濃く（量が多く）なるように設定されていると言える。
【００６９】
各々の拡散抑制板５１０は、図２３にも示すように、プラズマ発生部８０の長さ方向に沿って複数箇所例えば２箇所において、固定部５１１によってシース管３５ａ、３５ｂから吊り下げられている。各々の固定部５１１は、絶縁体例えば石英などにより構成されており、回転テーブル２の回転方向における拡散抑制板５１０の両端部の上面位置から各々上方側に伸び出すと共に、シース管３５ａ、３５ｂを上方側から覆うように水平に屈曲して互いに接続されている。この例では、回転テーブル２の回転方向における拡散抑制板５１０の幅寸法Ｂは、例えば７０ｍｍ程度に設定されている。図２５中Ｆは、各々のプラズマ発生部８０における電極３６ａ、３６ｂの各々の中心線同士の間の離間距離であり、この離間距離Ｆは１０ｍｍ以下例えば７ｍｍとなっている。尚、図２３〜図２５では、カバー体２２１を省略している。
【００７０】
この拡散抑制板５１０を設けることによって、各々の補助プラズマ発生部８２において、回転テーブル２の中央側の領域では、回転テーブル２の周縁部よりもウエハＷに供給されるプラズマの量が少なくなる。即ち、図２６に模式的に示すように、電極３６ａ、３６ｂ間において処理ガスのプラズマ（イオン及びラジカル）が発生すると、このプラズマは補助プラズマ発生部８２の下方側を移動（公転）するウエハＷに向かって下降しようとする。しかし、補助プラズマ発生部８２と回転テーブル２上のウエハＷとの間には拡散抑制板５１０が設けられているので、この拡散抑制板５１０によって回転テーブル２側へのプラズマの拡散が抑制されて、プラズマは拡散抑制板５１０の上面に沿って水平方向（回転テーブル２の回転方向上流側、下流側、回転テーブル２の中心側及び周縁側）に向かって拡散していく。既述のように、プラズマ中の活性種が不活性化しやすいので、拡散抑制板５１０により下方側への拡散の抑制されたプラズマは、水平方向に拡散するにつれて一部が不活性化（ガス化）する。そのため、この不活性化したプラズマ（ガス）がウエハＷに接触したとしても、活性な（拡散抑制板５１０により拡散が抑制されていない）プラズマよりも改質の度合いが小さくなる。従って、拡散抑制板５１０の下方側では、拡散抑制板５１０の設けられていない基端部側よりも、プラズマによる改質の度合いが小さく抑えられることになる。ここで、後述の実施例に示すように、プラズマのうちラジカルはイオンよりも寿命が長い（不活性化しにくい）ので、拡散抑制板５１０を側方側から回り込んで活性なままウエハＷに到達する場合もある。この場合であっても、拡散抑制板５１０を設けることによって、プラズマ中のイオンによる改質が抑制されることになる。
【００７１】
この拡散抑制板５１０により、既述の図６に示した活性化ガスインジェクター２２０と同様の効果が得られる。また、各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを互いに同じ長さにすることによって、各々のプラズマ発生部８０に供給する高周波電力を揃えることができる。即ち、各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒが互いに異なっている場合において、これらプラズマ発生部８０に共通の高周波電源２２４から各々等しい電力を供給しようとしても、各々のプラズマ発生部８０の静電容量値が異なっているため、長さ寸法Ｒの長いプラズマ発生部８０には長さ寸法Ｒの短いプラズマ発生部８０よりも多くの電力が供給されてしまう場合がある。そのため、ウエハＷの載置領域の通過領域の内縁（回転テーブル２の中心側の端部）から前記通過領域の外縁（回転テーブル２の外周側）に亘って伸びるように設けられた１本のプラズマ発生部８０を主プラズマ発生部８１とすると、この主プラズマ発生部８１よりも短く、主プラズマ発生部８１に対する長さの寸法差が大きい補助プラズマ発生部８２については、主プラズマ発生部８１よりもプラズマが弱くなる（プラズマの密度が薄い）。従って、主プラズマ発生部８１によるウエハＷの載置領域の外方寄りの領域におけるプラズマの不足分を適切に補償しようとすると、高周波電源２２４の電力値の大きさなどの調整作業が難しくなる。そこで、補助プラズマ発生部８２についても主プラズマ発生部８１と同じ長さに設定し、拡散抑制板５１０の配置領域を調整して、見かけ上補助プラズマ発生部８２の長さ寸法が短くなるように構成することが得策である。
【００７２】
即ち、図２２のように各々プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを互いに同じ長さに設定すると共に拡散抑制板５１０を用いることによって、各々の補助プラズマ発生部８２の有効長Ｊを調整すれば、補助プラズマ発生部８２毎に回転テーブル２の半径方向におけるプラズマの量を調整しながら、これらプラズマ発生部８０に供給される高周波電力値を揃えることができる。そのため、回転テーブル２の半径方向におけるプラズマの量を各々のプラズマ発生部８０毎に簡便に調整できる。更に、主プラズマ発生部８１及び補助プラズマ発生部８２として、共通の長さ寸法Ｒのプラズマ発生部８０を用いることができるので、拡散抑制板５１０を取り替えるだけで長さ寸法Ｒを簡単に調整できるし、またコスト的に有利である。
【００７３】
また、この拡散抑制板５１０と共に既述の傾き調整機構５０１を設けても良い。その場合には、プラズマの有無をいわばデジタル的に調整できる拡散抑制板５１０に加えて、回転テーブル２の半径方向に沿ってプラズマの量を徐々にいわばアナログ的に調整できる傾き調整機構５０１を設けているので、回転テーブル２の半径方向におけるプラズマの量（改質の度合い）の調整幅をより一層大きく取ることができる。
【００７４】
既述の図２２〜図２６では、プラズマ発生部８０の下方側に拡散抑制板５１０を設けたが、図２７に示すように、プラズマ発生部８０の周囲（下面、両側面、上面及び先端側）を覆うように概略箱型の拡散抑制板５１０を設けても良い。また、真空容器１内に拡散抑制板５１０を設けるにあたって、真空容器１の天板１１から吊り下げても良いし、真空容器１の内壁側に固定するようにしても良い。拡散抑制板５１０の材質としては、石英以外にも例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの絶縁体を用いても良い。
【００７５】
また、既述のヒータユニット７の周囲に設けられたカバー部材７１として、図２８及び図２９のように構成しても良い。即ち、カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び当該外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。この外側部材７１ｂは、既述の排気口６１、６２の上方側においてはこれら排気口６１、６２と回転テーブル２の上方領域とを連通させるために例えば円弧状に切りかかれて排気領域Ｅ１、Ｅ２をなし、屈曲部４６の下方側においては上端面が当該屈曲部４６に近接するように配置されている。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、当該ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁から真空容器１の底面部１４の中央に形成された突出部１２ａの上端部の間を周方向に亘って接続する例えば石英からなる覆い部材７ａが設けられている。
【実施例】
【００７６】
続いて、本発明の効果を確認するために行った実施例について以下に説明する。
（実施例１）
まず、既述の成膜装置において、１組のプラズマ発生部８０を設けた場合と比較して、複数組この例では６組のプラズマ発生部８０を設けることによって、回転テーブル２の半径方向において改質の度合いがどのように変わるか実験を行った。プラズマ発生部８０を６組設ける場合には、全てのプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを同じ長さ（３００ｍｍ）に設定した場合（６対として記載）と、夫々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを例えば回転テーブル２の上流側から５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７ｍｍに夫々設定した場合とにおいて実験を行った。また、改質の度合いを評価するにあたり、活性化ガスインジェクター２２０を用いずに１５０ｎｍのシリコン酸化膜を予めウエハＷ上に形成しておき、その後このウエハＷに対して改質処理を行って処理の前後における膜厚差を計算して、収縮率（＝（改質処理前の膜厚−改質処理後の膜厚）÷改質処理前の膜厚×１００）を回転テーブル２の半径方向において複数箇所で求めた。改質処理は、以下の条件において行った。
（改質条件）
処理ガス：Ｈｅ（ヘリウム）ガス／Ｏ2ガス＝２．７／０．３ｌ／分
処理圧力：５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）
高周波電力：４００Ｗ
回転テーブル２の回転数：３０ｒｐｍ
処理時間：５分
【００７７】
（実験結果）
図３０に示すように、プラズマ発生部８０が１組の場合には、回転テーブル２の中心部側において強く改質処理が行われており、外周部側に向かうにつれて改質処理が弱くなっていた。従って、１組のプラズマ発生部８０を用いて回転テーブル２の外周部側において良好な改質処理を行おうとすると、既述のように中心部側では改質処理が強くなりすぎて、ウエハＷがダメージを受けているおそれがあると考えられる。
一方、６組のプラズマ発生部８０を用いた場合には、回転テーブル２の中心部側から外周部側に亘って改質処理が均一に行われていることが分かった。これは、既述のように６組のプラズマ発生部８０によりシリコン酸化膜の改質に必要なエネルギーを分散しているためだと考えられる。また、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを変更することにより、回転テーブル２の半径方向において改質の度合いを調整できることが分かった。
【００７８】
（実施例２）
次に、実施例１と同じ条件においてシリコン酸化膜の改質処理を行って同様に評価したところ、図３１に示すように、各プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを変更することによって、同様に回転テーブル２の半径方向において改質処理の度合いを調整できることが分かった。この例では、同じ長さ寸法Ｒのプラズマ発生部８０を設ける場合よりも、夫々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを調整した方が良好な均一性となっていた。
【００７９】
（実施例３）
続いて、夫々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを以下の表に示すように種々変えて同様の実験及び評価を行った。この実験において得られた結果についてもこの表に併せて示す。
（表）
【００８０】
その結果、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを夫々調整することにより、回転テーブル２の中心部側から外周部側にかけてのプラズマの量を調整することができ、その結果例えば膜厚のばらつきが小さくなるように改質できることが分かった。この表には、改質処理の前後において、回転テーブル２の半径方向で複数箇所において測定した膜厚差について纏めた結果を示している。また、プラズマ発生部８０（電極）の長さ寸法Ｒは、回転テーブル２の上流側から下流側に並べた順番で記載している。尚、この表におけるばらつきとは、標準偏差の３倍を母平均で割った数値を示している。
【００８１】
（実施例４）
次に、既述の実施例３のように各プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを種々変えた時において、膜厚の収縮率がウエハＷの面内においてどのような分布となるか測定した。この結果を図３２に示す。尚、この図３２において、ウエハＷ上における各プラズマ発生部８０の概略的な配置状態及び各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法についても記載している。
【００８２】
この図３２から、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを調整することにより、膜厚の収縮率が面内において変わることが分かった。そのため、各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを調整することにより、プラズマの量についても回転テーブル２の半径方向にて変化していると考えられる。また、各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７ｍｍに設定した場合と、９７、１９４、３１７、２４５、１５０、５０ｍｍに設定した場合とでは、即ちプラズマ発生部８０の並びの順番を変更した時には、均一性がほとんど変化していないことが分かった。尚、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを全て３００ｍｍとした場合と、６組のプラズマ発生部８０について回転テーブル２の回転方向下流側から夫々５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７ｍｍに設定した場合については、膜厚の収縮率の階調（色調）を変えて得られた結果について、図３３に併せて示しておく。
【００８３】
（実施例５）
次に、プラズマによりウエハＷが受けるダメージについて評価を行った。この実験は、表面にリンのドープされた多結晶シリコン膜からなるアンテナ部を含むテストチップが多数形成された実験用のウエハＷを用いて、このウエハＷに対して以下の条件においてプラズマを供給し、その後各々のテストチップが受けたダメージ（プラズマ照射前のアンテナ部の面積÷プラズマ照射後の有効アンテナ面積）を評価した。尚、実験用のウエハＷに形成されたダメージ層がシリコン酸化膜に覆われてしまわないように、成膜用のガスに代えてＮ2ガスを用いた。
（プラズマ供給条件）
処理ガス：Ａｒガス／Ｏ2ガス＝５／０．１ｓｌｍ
処理圧力：５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）
高周波電力：４００Ｗ（１３．５６Ｍｚ）
回転テーブル２の回転数：２４０ｒｐｍ
処理時間：１０分
成膜温度：３５０℃
成膜用のガス：Ｎ2ガス／Ｏ3ガス＝２００ｓｃｃｍ／６ｓｌｍ
プラズマ発生部８０の組数：６本（各長さ寸法Ｒ：５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７）、１本（３００ｍｍ）
プラズマの暴露幅：約２ｃｍ（回転テーブル２が回転する度に１組のプラズマ発生部８０毎に２ｃｍのプラズマ領域を通り過ぎる）
【００８４】
（実験結果）
その結果、図３４に示すように、プラズマ発生部８０が１組の場合には、回転テーブル２の外周部側から中心部側に向かう程、ダメージが大きくなっており、ウエハＷに与えるプラズマのエネルギーを強くする程この傾向が増大していた。一方、６本のプラズマ発生部８０を設けた場合には、回転テーブル２の半径方向においてダメージのばらつきはほとんど確認されなかった。また、プラズマのエネルギーを増やした場合においても、特に差異が現れなかった。
従って、既述のように、１組のプラズマ発生部８０を用いた場合には、回転テーブル２の半径方向で改質の度合いにばらつきが生じて、面内に亘って均一な改質処理を行おうとすると、パラメータ（例えばプラズマのエネルギー）の選択範囲が限られてしまうが、複数例えば６組のプラズマ発生部８０を配置すると、回転テーブル２の半径方向において改質のばらつきが小さくなり、パラメータの選択範囲が広くなることが分かった。尚、図３４においては、既述のテストチップを模式的に格子状に示している。
【００８５】
（実施例６）
既述のカバー体２２１によって当該カバー体２２１内へのガスの侵入がどの程度抑えられているか、以下の条件においてシミュレーションを行った。
（シミュレーション条件）
処理ガス：Ａｒガス＝２０ｓｌｍ
処理圧力：５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）
高周波電力：４００Ｗ（１３．５６Ｍｚ）
回転テーブル２の回転数：３０ｒｐｍ
処理時間：１０分
成膜温度：４５０℃
成膜用のガス：Ｓｉ含有ガス／Ｏ3ガス＝３００ｓｃｃｍ／１０ｓｌｍ（２００ｇ／Ｎｍ３）
各々の分離領域Ｄに供給する分離ガス：Ｎ2＝２０ｓｌｍ
中心部領域Ｃの上方から供給する分離ガス：３ｓｌｍ
中心部領域Ｃの下方及びパージガス供給管７３から供給する分離ガス：１０ｓｌｍ
【００８６】
（実験結果）
図３５（ａ）、（ｂ）に示すように、ガス導入ノズル３４から供給されるＡｒガスは、カバー体２２１内に均一に分散していることが分かった。また、同図（ｃ）、（ｄ）に示すように、回転テーブル２の上流側からカバー体２２１に向かって通流してくるＮ2ガスは、当該カバー体２２１内への侵入が防がれていることが分かった。従って、既述のように、カバー体２２１内では、ノズル３２、３４から吐出されるＯ3ガスと分離領域Ｄなどに供給されるＮ2ガスとの混合が防止され、ＮＯｘの生成が抑えられていると言える。
【００８７】
（実施例７）
このカバー体２２１内において、処理ガス（Ｈｅガス）の分布や流速がどのようになっているかシミュレーションを処理圧力が５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）、処理ガスの流量が３ｓｌｍの条件において行ったところ、図３６に示すように、処理ガスはこのカバー体２２１内において均一に分布しており、局所的な乱れが見られないことが分かった。
【００８８】
（実施例８）
続いて、既述の傾き調整機構５０１を設けて、プラズマ発生部８０の先端部の高さ位置を調整した場合に得られる薄膜の特性を評価した。この実験では、図３７に示すように、既述の６本のプラズマ発生部８０が設置される部位のうち回転テーブル２の上流側から１箇所目、３箇所目及び５箇所目にプラズマ発生部８０を設けて、これら３本のプラズマ発生部８０を用いて薄膜の改質を行った。そして、回転テーブル２の上流側から３箇所目のプラズマ発生部８０の先端部の高さ位置（寸法Ｈ）を夫々８ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍに設定すると共に、夫々の条件において得られる膜厚を測定した。
【００８９】
この時、回転テーブル２の上流側から１箇所目及び５箇所目のプラズマ発生部８０の先端部の寸法Ｈについては、夫々１７．５ｍｍ及び１６．５ｍｍに設定した。これらのプラズマ発生部８０の基端側（真空容器１の側壁側）のウエハＷとの間の寸法は、いずれも９ｍｍに設定した。尚、回転テーブル２の上流側から２箇所目、４箇所目及び６箇所目においてプラズマ発生部８０を配置しない部位における真空容器１の側壁は、説明を省略するが気密に塞いでいる。また、成膜条件及び改質条件は以下の通りである。
【００９０】
（成膜条件及び改質条件）
成膜温度（℃）：４５０
処理圧力（Ｐａ（Ｔｏｒｒ））：５３３．２９（４）
回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）：２０
高周波電力値（Ｗ）：１２００
【００９１】
その結果、図３８に示すように、プラズマ発生部８０の先端部の高さ位置を調整することにより、回転テーブル２の半径方向における薄膜の膜厚を調整できることが分かった。また、この例では、寸法Ｈが１１ｍｍの場合に、回転テーブル２の半径方向において膜厚の最も均一な薄膜が得られた。尚、この図３８において、膜厚が薄くなる程、改質が強く行われていると言える。
【００９２】
（実施例９）
次に、図３９のように回転テーブル２の上流側から１箇所目及び２箇所目にプラズマ発生部８０、８０を配置して、これら２本のプラズマ発生部８０、８０を用いて薄膜の改質を行った。この時のプラズマ発生部８０、８０において互いに近接する電極３６同士の間の離間距離Ｆは、４５ｍｍに設定した。また、これらプラズマ発生部８０、８０の寸法Ｈについては、先端部では回転テーブル２の上流側から夫々１４ｍｍ及び１２ｍｍに設定すると共に、基端側では夫々１０．５ｍｍ及び１０ｍｍに設定した。実験条件は以下の通りであり、一度実験を行った後、プラズマ発生部８０を取り外して再度取り付け直し、再び同じ内容の実験を行った。
【００９３】
（実験条件）
成膜温度（℃）：３５０
処理圧力（Ｐａ（Ｔｏｒｒ））：５３３．２９（４）
第１の反応ガス流量（ｓｃｃｍ）：６００
第２の反応ガス（Ｏ3）流量：３００ｇ／Ｎｍ3（Ｏ2：６ｓｌｍ）
改質用のガス（Ｏ2）流量（ｓｌｍ）：１０
回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）：２０
高周波電力値（Ｗ）：８００
【００９４】
その結果、図４０に示すように、成膜量（回転テーブル２の一回転あたりに成膜される成膜量）について、同じ実験条件にも拘わらずに互いに異なる結果となり、再現性が得られなかった。この理由は、別途行った実験を目視で確認したところ、図４１に示すように、互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０間において放電が起こり、ウエハＷ側に供給されるプラズマの量が不足しているためだということが分かった。図４０の回転テーブル２の中心側から１００ｍｍ程度の領域において膜厚の厚くなっている部分については、この目視による実験から、互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０間で放電が起こっている領域に対応していた。従って、互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０間の距離（離間距離Ａ）を長く取ることが好ましいと言える。
【００９５】
（実施例１０）
この実験では、拡散抑制板５１０の有無によって得られる薄膜の膜質がどのようになるか確認した。プラズマ発生部８０としては、図４２（ａ）に示すように、回転テーブル２の上流側から１箇所目及び２箇所目に設けた。また、回転テーブル２の上流側から１箇所目に寸法Ｇが２００ｍｍの拡散抑制板５１０を設けた場合（図４２（ｂ））と、回転テーブル２の上流側から１箇所目及び２箇所目に寸法Ｇが２００ｍｍ及び１００ｍｍの拡散抑制板５１０を夫々設けた場合（同図（ｃ））とについて実験を行った。実験条件は以下の通りである。
【００９６】
（実験条件）
成膜温度（℃）：３５０（高周波を供給しない例では４５０）
処理圧力（Ｐａ（Ｔｏｒｒ））：５３３．２９（４）
第１の反応ガス流量（ｓｃｃｍ）：６００
第２の反応ガス（Ｏ3）流量：３００ｇ／Ｎｍ3（Ｏ2：６ｓｌｍ）
改質用のガス（Ｏ2）流量（ｓｌｍ）：１０
回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）：２０
高周波電力値（Ｗ）：１２００
【００９７】
その結果、図４３に示すように、プラズマ発生部８０によって改質を行うことにより、高周波を供給しない場合（改質を行わない場合）と比較して、膜厚が薄くなって緻密な薄膜が得られていた。また、２本のプラズマ発生部８０、８０の両方に拡散抑制板５１０を設けた場合（図４２（ｃ））には、プラズマ発生部８０の先端側（回転テーブルの中央側）では、基端側（回転テーブルの周縁側）よりも膜厚が厚くなっていた。そのため、図４２（ｃ）の構成では、プラズマ発生部８０の先端側では基端側よりも改質効果が弱くなっており、拡散抑制板５１０によってウエハＷへのプラズマの拡散が抑制されていることが分かった。
この時、回転テーブルの中央側の改質効果の弱くなる領域であっても、高周波を供給しないで実験を行った場合よりも膜厚が薄くなっている理由は、既述のようにプラズマ中のラジカルが拡散抑制板５１０の側方側を回り込んでウエハＷに到達するか、あるいは回転テーブル２の周縁部側から中央部側にプラズマが拡散してきたためだと考えられる。
また、回転テーブル２の半径方向において拡散抑制板５１０よりも外周側では、拡散抑制板５１０を設けない場合に比べて、膜厚が薄くなって改質が強く行われていることが分かった。この理由は、拡散抑制板５１０を設けた領域のプラズマが回転テーブル２の外周側に回り込んでいるためではないかと考えられる。
【００９８】
また、２本のプラズマ発生部８０、８０のうち回転テーブル２の上流側だけに拡散抑制板５１０を設けた場合（図４２（ｂ））には、回転テーブル２の半径方向において、拡散抑制板５１０を設けない場合（同図（ａ））とほぼ同程度の膜厚となっていた。この理由は、回転テーブル２の上流側から２箇所目のプラズマ発生部８０には拡散抑制板５１０を設けなかったので、当該プラズマ発生部８０によって改質が十分に行われてしまったためだと考えられる。
【００９９】
この時の回転テーブル２の半径方向における膜厚分布及び膜厚については、図４４に示す結果となった。従って、拡散抑制板５１０を設けることにより、回転テーブル２の半径方向における膜厚分布（改質の度合い）を調整できることが分かった。また、回転テーブル２の接線方向における膜厚は、図４５に示すように、いずれの例においても均一になっていた。
【符号の説明】
【０１００】
１ 真空容器
２ 回転テーブル
Ｗ ウエハ
３１、３２、３４ ノズル
３５ａ、３５ｂ シース管
３６ａ、３６ｂ 電極
８０ プラズマ発生部
８１ 主プラズマ発生部
８２ 補助プラズマ発生部
２２０ ガスインジェクター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内にて基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスの一つである、真空雰囲気下で反応ガスにより基板に薄膜を成膜するための装置として、複数の半導体ウエハ等の基板を載置台に載置して、反応ガス供給手段に対して基板を相対的に公転させながら成膜処理を行う成膜装置が知られている。特許文献１〜３には、この種のいわばミニバッチ方式の成膜装置が記載されており、このような成膜装置は、例えば反応ガス供給手段から基板に対して複数種類の反応ガスを供給すると共に、これらの複数種類の反応ガスが夫々供給される処理領域同士の間に例えば物理的な隔壁を設けたり、あるいは不活性ガスをエアカーテンとして吹き出したりすることにより、これら複数の反応ガス同士が互いに混じり合わないようにして成膜処理を行うように構成されている。そして、この成膜装置を用いて、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを交互に基板に供給して原子層あるいは分子層を積層していく例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などを行っている。
【０００３】
一方、既述のＡＬＤ（ＭＬＤ）法により薄膜の成膜を行うと、成膜温度が低い場合には、例えば反応ガスに含まれている有機物や水分などの不純物が薄膜中に取り込まれてしまう場合がある。このような不純物を膜中から外部へと排出して緻密で不純物の少ない薄膜を形成するためには、ウエハに対して例えばプラズマなどを用いた改質処理を行う必要があるが、薄膜を積層した後にこの改質処理を行うと、工程が増えるためコストアップに繋がってしまう。そこで、真空容器内においてこのようなプラズマ処理を行う手法も考えられるが、その場合にはプラズマを発生させるプラズマ発生部を反応ガス供給手段と共に載置台に対して相対的に回転させることになるので、載置台の半径方向においてウエハがプラズマに接触する時間に差が生じて、例えば載置台の中央側と周縁側とにおいて改質の度合いの揃わなくなるおそれがある。その場合には、ウエハの面内において膜質や膜厚にばらつきが生じたり、あるいはウエハに部分的にダメージを与えてしまったりすることになる。また、プラズマ発生部に大きな電力が供給される場合には、当該プラズマ発生部がすぐに劣化してしまうおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図８（ａ）、図８（ｂ）
【特許文献２】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献３】米国特許公報６，６３４，３１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の基板を載置した回転テーブルを回転させてプラズマ処理を行うにあたり、基板に対して面内均一性の高い処理を行うことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプラズマ処理装置は、
真空容器内にて基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置するための複数の基板載置領域が形成された回転テーブルと、
この回転テーブルを回転させる回転機構と、
前記基板載置領域にプラズマ発生用のガスを供給するガス供給部と、
前記基板載置領域の通過領域に対向する位置において前記回転テーブルの中央部側と外周側との間に棒状に伸びるように設けられ、前記ガスにエネルギーを供給してプラズマ化するための主プラズマ発生部と、
この主プラズマ発生部に対して前記真空容器の周方向に離間して設けられ、当該主プラズマ発生部によるプラズマの不足分を補償するための補助プラズマ発生部と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
前記プラズマ処理装置は、以下のように構成しても良い。前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部に対して周方向に離間して設けられ、基板に対して成膜を行うための反応ガス供給手段を備えている構成。反応ガス供給手段は、回転テーブルの周方向に互に離間して形成された複数の処理領域に互に異なる反応ガスを夫々供給するために設けられ、
前記複数の処理領域の間には、互に異なる反応ガスが混合することを防止するための分離ガスが供給される分離領域が設けられ、
基板の表面には互に異なる反応ガスが順番に供給されることにより成膜されること。
前記主プラズマ発生部及、前記補助プラズマ発生部及びガス供給部は、回転テーブルの回転方向上流側から流れてくるガスが前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部とその上方の天井部との間を流れるように、共通のカバー体により覆われていること。
前記カバー体における前記回転方向上流側には、長さ方向に伸びる側面部の下縁を当該上流側に伸び出すようにフランジ状に屈曲させて形成したガス流の規制部が設けられていること。
前記主プラズマ発生部と前記補助プラズマ発生部とは、プラズマを発生させるための電力の供給源である高周波電源を共用し、
前記補助プラズマ発生部は、前記回転テーブルの中央側部位において基板載置領域へのプラズマの拡散を抑制するために、拡散抑制部を下方側に備えていること。
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部のうち少なくとも１つのプラズマ発生部は、前記回転テーブルの外周側における前記真空容器の側壁から当該真空容器内に気密に挿入され、
前記回転テーブル上の基板の表面に対して前記少なくとも１つのプラズマ発生部を当該少なくとも１つのプラズマ発生部の長さ方向に傾斜させるために、前記少なくとも１つのプラズマ発生部の基端部側に傾き調整機構が設けられていること。
前記補助プラズマ発生部は、前記主プラズマ発生部による基板載置領域の外縁側のプラズマの不足分を補償するために設けられたものであること。
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部は、互に長さ方向に平行に伸び、容量結合型プラズマを発生するための平行電極であっても良いし、誘導結合型プラズマを発生させるためのアンテナのうち、棒状のアンテナ部分に相当するものであっても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数の基板を載置した回転テーブルを回転させてプラズマ処理を行うにあたり、基板の載置領域の通過領域の対向する位置において前記回転テーブルの中央部と外周側との間に棒状に伸びると共に前記真空容器の周方向に互に離間して設けられた複数のプラズマ発生部によりプラズマ発生用のガスをプラズマ化しているので、基板に対して面内均一性の高い処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。
【図２】前記成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置の内部の一部の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】前記成膜装置の内部の一部の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の活性化ガスインジェクターの一例を示す拡大斜視図である。
【図７】前記成膜装置に設けられた活性化ガスインジェクターを示す縦断面図である。
【図８】前記活性化ガスインジェクターを示す成膜装置の縦断面図である。
【図９】前記活性化ガスインジェクターの各寸法を示す縦断面図である。
【図１０】前記活性化ガスインジェクターにおいて発生するプラズマの濃度を示す模式図である。
【図１１】前記成膜装置において改質により生成する薄膜の様子を示す模式図である。
【図１２】前記成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。
【図１３】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図１４】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１６】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１７】本発明の改質装置を概略的に示す平面図である。
【図１８】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１９】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図２０】前記他の例の成膜装置の断面図である。
【図２１】前記他の例の成膜装置の模式図である。
【図２２】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図２３】前記他の例成膜装置の斜視図である。
【図２４】前記他の例の成膜装置を示す側面図である。
【図２５】前記他の例の成膜装置を示す正面図である。
【図２６】前記他の例の成膜装置を示す概略図である。
【図２７】前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。
【図２８】前記成膜装置の他の例を示す断面図である。
【図２９】前記成膜装置の他の例を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３１】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３２】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３３】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３４】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３５】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３６】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３７】本発明の実施例を説明するための平面図である。
【図３８】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図３９】本発明の実施例を説明するための平面図である。
【図４０】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図４１】本発明の実施例において得られた結果を説明するための模式図である。
【図４２】本発明の実施例を説明するための平面図である。
【図４３】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図４４】本発明の実施例において得られた特性図である。
【図４５】本発明の実施例において得られた特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置を適用した実施の形態である成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により容器本体１２の上端面に設けられたシール部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
【００１１】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる回転機構である駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられた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おり、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
【００１２】
回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。この凹部２４は、直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。凹部２４は、ウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位である。
【００１３】
図２及び図３に示すように、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置には、各々例えば石英からなる第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２と、２本の分離ガスノズル４１、４２と、活性化ガスインジェクター２２０と、が真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に活性化ガスインジェクター２２０、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の反応ガスノズル３２がこの順番で配列されており、これらの活性化ガスインジェクター２２０及びノズル３１、３２、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、回転テーブル２の回転中心に向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように取り付けられている。各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは、真空容器１の外周壁を貫通している。反応ガスノズル３１、３２は、夫々第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段をなし、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給手段をなしている。前記活性化ガスインジェクター２２０については、後で詳述する。
【００１４】
第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２は、夫々図示しない流量調整バルブなどを介して、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の反応ガスであるジイソプロピルアミノシランガスのガス供給源及び第２の反応ガスであるＯ3（オゾン）ガスとＯ2（酸素）ガスとの混合ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に夫々接続されており、分離ガスノズル４１、４２はいずれも流量調整バルブなどを介して分離ガスであるＮ2ガス（窒素ガス）のガス供給源（図示せず）に接続されている。尚、以下においては、便宜上第２の反応ガスをＯ3ガスとして説明する。
【００１５】
第１の反応ガスノズル３１、３２には、ガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔をおいて等間隔に配列されている。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ3ガスをウエハＷに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。
【００１６】
既述の図１〜図３では省略しているが、反応ガスノズル３１、３２は、図４に示すように、処理領域Ｐ１、Ｐ２における天井面４５から離間してウエハＷの近傍に夫々設けられており、ノズル３１、３２の長さ方向に沿ってこれらのノズル３１、３２を上方側から覆うと共に、下方側が開口するノズルカバー１２０を備えている。分離ガスの大部分は、ノズルカバー１２０の下端側から長さ方向に沿って回転テーブル２の周方向両側に伸びる整流部材１２１と天井面４５との間を通流し、回転テーブル２と反応ガスノズル３１（３２）との間を通流するものはほとんどなく、そのため各処理領域Ｐ１、Ｐ２において反応ガスノズル３１（３２）からウエハＷへ供給される反応ガス濃度の低下が抑えられ、ウエハＷ表面に対する成膜が効率良く行われる。
【００１７】
分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２及び図３に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部４３内に収められている。
【００１８】
前記分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記周方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４の役割は、回転テーブル２との間への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。
即ち、分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側からＯ3ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側からＳｉ含有ガスが侵入することを阻止する。なお分離ガスとしては、窒素（Ｎ2）ガスに限られずアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスなどを用いても良い。
【００１９】
一方天板１１の下面には、図５に示すように、回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するように、かつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５が設けられている。この突出部５は、凸状部４における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、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ている。図２及び図３は、前記天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。
【００２０】
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図１では、高い天井面４５が設けられている領域についての縦断面を示しており、図５では、低い天井面４４が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図２及び図５に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。この屈曲部４６も凸状部４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の表面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００２１】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図５に示すように前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この窪んだ部分における既述の第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を夫々第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２と呼ぶことにすると、これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１及び図３に示すように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように各々排気管６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段である。
【００２２】
前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１及び図５に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷをプロセスレシピで決められた温度、例えば３００℃に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画するためにヒータユニット７を全周に亘って囲むようにカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成され、その屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１内に外方からガスが侵入することを抑えている。
【００２３】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底面部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近、コア部２１に接近してその間は狭い空間になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ2ガスを前記狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２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の下方側位置にて周方向の複数部位に、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が設けられている。
【００２４】
また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ2ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部５で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガス）が混合することを防止している。
【００２５】
更に真空容器１の側壁には図２、図３に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において当該受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２６】
次に、既述の活性化ガスインジェクター２２０について詳述する。活性化ガスインジェクター２２０は、ウエハＷが載置される基板載置領域における回転テーブル２の中心側の内縁と回転テーブル２の外周側の外縁との間に亘ってプラズマを発生させ、このプラズマにより例えば成膜サイクルを行う（回転テーブル２が回転する）度に、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガスとの反応によってウエハＷ上に成膜された反応生成物であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を改質するためのものである。この活性化ガスインジェクター２２０は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、プラズマ発生用の処理ガスを真空容器１内に供給するための例えば石英からなるガス供給部をなすガス導入ノズル３４と、ガス導入ノズル３４から導入される処理ガスをプラズマ化するために当該ガス導入ノズル３４よりも回転テーブル２の回転方向下流側に配置され、互いに平行な１対の棒状のシース管３５ａ、３５ｂからなるプラズマ発生部８０と、これらのガス導入ノズル３４及びプラズマ発生部８０を上方側から覆う絶縁体例えば石英からなるカバー体２２１と、を備えている。プラズマ発生部８０は、複数組例えば６組設けられている。尚、図６（ａ）はカバー体２２１を取った状態、図６（ｂ）はカバー体２２１を配置した外観を示している。
【００２７】
ガス導入ノズル３４及び各々のプラズマ発生部８０は、回転テーブル２上のウエハＷと夫々平行になるように、また当該回転テーブル２の回転方向に対して直交するように、真空容器１の外周面に設けられた基端部８０ａから回転テーブル２の中心部側に向かって当該真空容器１内に夫々気密に挿入されている。また、これらのプラズマ発生部８０は、夫々のプラズマ発生部８０において回転テーブル２の半径方向で発生するプラズマの長さを変えるために、回転テーブル２の外周部側におけるウエハＷの端部の上方位置から中心部側に伸びる先端部までの間の長さ寸法Ｒが各々のプラズマ発生部８０毎に互いに異なっている。これらのプラズマ発生部８０の長さ寸法（詳しくは後述の電極３６ａ、３６ｂの長さ寸法）Ｒについてその一例を挙げると、回転テーブル２の回転方向上流側から、夫々例えば５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７ｍｍとなっている。これらのプラズマ発生部８０（後述の補助プラズマ発生部８２）の長さ寸法Ｒとしては、後述の実施例に示すように、例えばレシピや成膜する膜種に応じて種々変えても良い。
【００２８】
回転テーブル２の回転方向上流側から４組目のプラズマ発生部８０を主プラズマ発生部８１と呼ぶと、この主プラズマ発生部８１は、既述のように長さ寸法ＲがウエハＷの直径（３００ｍｍ）よりも長く設定されているので、ウエハＷが載置される基板載置領域における回転テーブル２の中心側の内縁と回転テーブル２の外周側の外縁との間に亘ってプラズマを発生させるように構成されている。一方、この主プラズマ発生部８１以外の５組のプラズマ発生部８０を各々補助プラズマ発生部８２と呼ぶと、既述のようにこれらの補助プラズマ発生部８２の長さ寸法Ｒが主プラズマ発生部８１よりも短く設定されているので、夫々の補助プラズマ発生部８２の先端部（回転テーブル２の中心部側）と中心部領域Ｃとの間では、プラズマが存在しないか、あるいはプラズマが外周部側から僅かに拡散してくるようになっている。そのため、各々の補助プラズマ発生部８２は、後述するように、主プラズマ発生部８１による回転テーブル２の外周部側におけるプラズマの不足分を補償して、活性化ガスインジェクター２２０の下方領域において、回転テーブル２の中心部側と外周部側とにおける改質の程度が揃うように、当該中心部側よりも外周部側の方がプラズマの濃度が濃く（量が多く）なるように設定されている。
【００２９】
各々のプラズマ発生部８０は、互いに近接配置された１組のシース管３５ａ、３５ｂを備えている。これらシース管３５ａ、３５ｂは、例えば石英、アルミナ（酸化アルミニウム）、あるいはイットリア（酸化イットリウム、Ｙ2Ｏ3）により構成されている。また、これらのシース管３５ａ、３５ｂ内には、図７に示すように、例えばニッケル合金やチタンなどからなる電極３６ａ、３６ｂが各々貫挿されて平行電極をなしており、これらの電極３６ａ、３６ｂには、図３に示すように、例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば５００Ｗ以下の高周波電力が真空容器１の外部の高周波電源２２４から整合器２２５を介して並列で供給されるように構成されている。これらのシース管３５ａ、３５ｂは、夫々の内部に貫挿された電極３６ａ、３６間の離間距離が１０ｍｍ以下例えば４．０ｍｍとなるように配置されている。尚、シース管３５ａ、３５ｂは、例えば石英の表面に例えば既述のイットリアなどがコーティングされたものでも良い。
【００３０】
また、これらのプラズマ発生部８０は、回転テーブル２上のウエハＷとの間の離間距離が調整できるように、既述の基端部８０ａにより真空容器１の側壁に各々気密に取り付けられている。図２中３７は、シース管３５ａ、３５ｂの基端側（真空容器１の内壁側）に接続された保護管であり、図６などでは描画を省略している。尚、図６以外では、シース管３５ａ、３５ｂを簡略化して示している。
【００３１】
既述の図３に示すように、ガス導入ノズル３４には、プラズマ発生用の処理ガスを供給するプラズマガス導入路２５１の一端側が接続されており、このプラズマガス導入路２５１の他端側は、２本に分岐して各々バルブ２５２及び流量調整部２５３を介してプラズマを発生させるためのプラズマ生成ガス（放電ガス）例えばＡｒ（アルゴン）ガスが貯留されたプラズマ生成ガス源２５４と、プラズマの発生（連鎖）を抑制するために放電ガスよりも電子親和力の大きい局所放電抑制用ガス（添加ガス）例えばＯ2ガスが貯留された添加ガス源２５５と、に夫々接続されている。そして、既述のガス導入ノズル３４に対してこれらの放電ガス及び添加ガスを処理ガスとして供給するように構成されている。図６（ａ）中３４１は、ガス導入ノズル３４の長さ方向に沿って複数箇所に設けられたガス孔である。この処理ガスとしては、ＡｒガスやＯ2ガス以外にも、例えばＨｅ（ヘリウム）ガス、Ｈ2ガス及びＯを含むガスのうちのいずれかを用いても良い。
【００３２】
図６（ｂ）中２２１は、既述のカバー体であり、ガス導入ノズル３４及びシース管３５ａ、３５ｂが配置された領域を上方側及び側面（長辺方向及び短辺方向における両側面）側から覆うように配置されている。また、図６（ｂ）中２２２は、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に沿ってカバー体２２１の両側面の下端部から外側に向かってフランジ状に水平に伸び出す気流規制面であり、回転テーブル２の上流側から通流するＯ3ガスやＮ2ガスのカバー体２２１の内部領域への侵入を抑えるために、当該気流規制面２２２の下端面と回転テーブル２の上面との間の隙間が小さくなるように、また回転テーブル２の中心部側からガス流の速くなる回転テーブル２の外周側に向かうほど、その幅寸法ｕが広くなるように形成されている。回転テーブル２の外周側におけるカバー体２２１の側壁面には、導入口２８０が形成されており、既述の各プラズマ発生部８０は、この導入口２８０内に基端側の保護管３７が挿入された状態で真空容器１の側壁面に取り付けられている。カバー体２２１の長さ方向における両側面の上端部には、例えば天板１１を利用してカバー体２２１を支持するために、互いに離間するように例えば２箇所に爪部３００が形成されている。図８中２２３は、爪部３００を用いてカバー体２２１を支持するために当該カバー体２２１と真空容器１の天板１１との間に複数箇所に設けられた支持部材２２３であり、その位置については模式的に示している。
【００３３】
図７に示すように、前記気流規制面２２２の下端面と回転テーブル２の上面との間の隙間寸法ｔは、例えば１ｍｍ程度に設定されている。また、気流規制面２２２の幅寸法ｕについて一例を挙げると、カバー体２２１の下方位置にウエハＷが位置した時に、回転テーブル２の回転中心側のウエハＷの外縁に対向する部位の幅寸法ｕは例えば８０ｍｍ、真空容器１の内周壁側のウエハＷの外縁に対向する部位の幅寸法ｕは例えば１３０ｍｍとなっている。一方、カバー体２２１の上端面と、真空容器１の天板１１の下面と、の間の寸法は前記隙間ｔよりも大きくなるように２０ｍｍ以上例えば３０ｍｍに設定されている。そのため、回転テーブル２の回転方向上流側から流れてくるガス、つまり反応ガスと分離ガスとの混合ガスは、カバー体２２１と天板１１との間を流れる。
【００３４】
また、既述の電極３６ａ（３６ｂ）、回転テーブル２上のウエハＷ及びカバー体２２１の間の位置関係について説明すると、この例では、図９に示すように、カバー体２２１の上面の厚み寸法ｈ１、回転テーブル２の外周側におけるカバー体２２１の側壁面の幅寸法ｈ２、カバー体２２１内の上面と電極３６ａ（３６ｂ）との間の離間距離ｈ３、電極３６ａ（３６ｂ）と回転テーブル２上のウエハＷとの間の離間距離ｈ４は、夫々例えば４ｍｍ、８ｍｍ、９．５ｍｍ、７ｍｍとなっている。また、保護管３７と回転テーブル２上のウエハＷとの間の距離は例えば２ｍｍとなっている。
【００３５】
また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には後述の成膜処理及び改質処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の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などの記憶部１０１から制御部１００内にインストールされる。
【００３６】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にした後、圧力調整手段６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整すると共に、回転テーブル２を時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば３００℃に加熱する。また、反応ガスノズル３１、３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを吐出すると共に、ガス導入ノズル３４からＡｒガス及びＯ2ガスを１００：２〜２００：２０程度の流量比となるように例えば夫々８ｓｌｍ、２ｓｌｍで吐出し、夫々のシース管３５ａ、３５ｂ間に１３．５６ＭＨｚ、電力が４００Ｗの高周波を並列に供給する。また、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ2ガスを所定の流量で吐出し、分離カス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２からもＮ2ガスを所定の流量で吐出する。
【００３７】
この時、活性化ガスインジェクター２２０においては、ガス導入ノズル３４から各ガス孔３４１を介して夫々のシース管３５ａ、３５ｂに向かって吐出されたＡｒガス及びＯ2ガスは、シース管３５ａ、３５ｂ間の領域に供給される高周波によって活性化されて、例えばＡｒイオンやＡｒラジカルなどのプラズマが生成する。このプラズマ（活性種）は、既述のように夫々のプラズマ発生部８０において基端部側（回転テーブル２の外周部側）からの電極３６ａ、３６ｂの長さ寸法Ｒを調整していることから、図１０に示すように、回転テーブル２の中心部側よりも外周部側の方において量が多く（濃度が濃く）なるように発生して、活性化ガスインジェクター２２０の下方を回転テーブル２と共に移動（回転）するウエハＷに向かって下降していく。この時、例えば回転テーブル２の回転によってプラズマが不安定化して局所的に発生しようとするが、処理ガスにＯ2ガスを混合しているので、Ａｒガスのプラズマ化の連鎖が抑制され、プラズマの状態が安定化する。尚、既述のように夫々のプラズマ発生部８０毎に発生するプラズマの長さ寸法が異なっているが、図１０では、これらのプラズマ発生部８０において発生するプラズマの量（密度）を纏めて概略的に示している。
【００３８】
一方、回転テーブル２の回転により、ウエハＷの表面には第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが酸化されてシリコン酸化膜の分子層が１層あるいは複数層形成される。このシリコン酸化膜中には、例えばＳｉ含有ガス中に含まれる残留基のため、水分（ＯＨ基）や有機物などの不純物が含まれている場合がある。そして、このウエハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域に到達すると、前記プラズマによりシリコン酸化膜の改質処理が行われることになる。具体的には、例えばＡｒイオンがウエハＷの表面に衝突し、シリコン酸化膜から前記不純物が放出されたり、シリコン酸化膜内の元素が再配列されてシリコン酸化膜の緻密化（高密度化）が図られたりすることになる。従って、改質処理後のシリコン酸化膜は、緻密化によりウェットエッチングに対する耐性が向上することになる。
【００３９】
この時、回転テーブル２が回転しているので、ウエハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域を通過する時の周速度は、当該回転テーブル２の中心部側よりも外周部側の方において速くなる。従って、回転テーブル２の外周部側では、中心部側よりもプラズマの供給される時間が短くなって改質処理の程度が例えば１／３程度にまで弱くなろうとするが、既述のように当該外周部において中心部側よりもプラズマの量が多くなるように各プラズマ発生部８０を配置しているので、改質処理は、後述の実施例に示すように、回転テーブル２の中心部側から外周部側に亘って均一に行われることになる。そのため、シリコン酸化膜の膜厚（収縮量）及び膜質がウエハＷの面内に亘って揃うことになる。こうして回転テーブル２の回転によりＳｉ含有ガスの吸着、Ｓｉ含有ガスの酸化及び改質処理が成膜サイクル毎に行われてシリコン酸化膜が順次積層されていくと、既述の元素の再配列が上下方向（Ｎ層目及び（Ｎ＋１）層目）に積層された反応生成物間においても起こるので、図１１に示すように、膜厚方向において膜厚及び膜質が面内及び面間に亘って均一な薄膜が形成されることになる。
【００４０】
また、この真空容器１内には、活性化ガスインジェクター２２０と第２の反応ガスノズル３２との間に分離領域Ｄを設けていないので、回転テーブル２の回転に引き連れられて、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側からＯ3ガスやＮ2ガスが通流してくる。しかし、既述のように各プラズマ発生部８０とガス導入ノズル３４とを覆うようにカバー体２２１を設けているので、カバー体２２１の下方側（気流規制面２２２と回転テーブル２との間の隙間ｔ）よりもカバー体２２１の上方側の領域が広くなっている。また、カバー体２２１の内部領域に対してガス導入ノズル３４から処理ガスを供給しているので、当該内部領域が外部（真空容器１内）よりも僅かに陽圧になっている。従って、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、カバー体２２１の下方側に入り込みにくくなっている。また、活性化ガスインジェクター２２０に向かって通流するガスは、回転テーブル２の回転によって上流側から引き連れられて来るので、回転テーブル２の半径方向内周側から外周側に向かうほど流速が速くなるが、回転テーブル２の内周側よりも外周側の気流規制面２２２の幅寸法ｕを大きく取っていることから、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に亘ってカバー体２２１の内部へのガスの侵入が抑えられる。従って、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側から流れてくるガスは、既述の図７に示すように、カバー体２２１の上方領域を介して下流側の排気口６２に通流していく。そのため、これらのＯ3ガスやＮ2ガスは、高周波によって活性化などの影響をほとんど受けないので、例えばＮＯｘなどの発生が抑えられ、真空容器１を構成する部材などの腐食が抑えられる。また、ウエハＷもこれらのガスの影響をほとんど受けない。尚、改質処理によりシリコン酸化膜から排出された不純物は、その後ガス化してＡｒガスやＮ2ガスなどと共に排気口６２に向かって排気されていく。
【００４１】
この時、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間においてＮ2ガスを供給し、また中心部領域Ｃにおいても分離ガスであるＮ2ガスを供給しているので、図１２に示すようにＳｉ含有ガスとＯ3ガスとが混合しないように各ガスが排気されることとなる。
【００４２】
また、この例では反応ガスノズル３１、３２及び活性化ガスインジェクター２２０が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切り欠かれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。
なお、回転テーブル２の下方側をＮ2ガスによりパージしているため、排気領域Ｅに流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばＳｉ含有ガスがＯ3ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
【００４３】
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ2ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ2ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハＷに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハＷが処理領域Ｐ１、Ｐ２の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、例えば１０００回である。
【００４４】
上述の実施の形態によれば、回転テーブル２を回転させてウエハＷ上にＳｉ含有ガスを吸着させ、次いでウエハＷの表面にＯ3ガスを供給してウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスを反応させてシリコン酸化膜を成膜するにあたって、シリコン酸化膜を成膜した後、回転テーブル２の周方向に複数のプラズマ発生部８０を備えた活性化ガスインジェクター２２０からウエハＷ上のシリコン酸化膜に対して処理ガスのプラズマを供給して、成膜サイクル毎に改質処理を行っているので、緻密で不純物の少ない薄膜を得ることができる。この時、夫々のプラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）の長さ寸法Ｒを変えることができるので、例えばプロセスの種類などに応じて回転テーブル２の中心部側から外周部側におけるウエハＷの改質の度合い（プラズマの量）を調整できる。
【００４５】
従って、既述の例で説明したように、活性化ガスインジェクター２２０の下方領域を通過する速度に応じて回転テーブル２の中心部側の方が外周部側よりもプラズマの供給時間が長くなって改質処理が強くなる場合には、回転テーブル２の中心部側ではプラズマを発生させないかプラズマの発生（拡散）量が少ない補助プラズマ発生部８２を主プラズマ発生部８１と共に配置することによって、当該外周部におけるプラズマの量を中心部側よりも多くすることができるので、面内において膜厚及び膜質が揃うように改質処理を行うことができる。そのため、後述の実施例に示すように、強すぎる改質処理が行われることによって生じるウエハＷへのダメージが形成されたり、あるいは改質処理の不十分な部位が生じたりすることを抑えることができる。即ち、回転テーブル２の中心部側から外周部側に向かって改質処理の度合いが弱くなる時には、回転テーブル２の外周部側において良好な改質処理を行うとすると、中心部側では改質処理が強くなりすぎてウエハＷにダメージを与えてしまう場合があるし、中心部側において良好な改質処理を行おうとすると、外周部側では不十分な改質処理となってしまうおそれがある。そのため、このような場合には、回転テーブル２の中心部側から外周部側にかけて良好な改質処理を行おうとすると、処理条件などのパラメータの設定範囲が狭いということになる。一方、本発明では、回転テーブル２の半径方向において改質処理の度合いを揃えているので、ウエハＷの面内に亘って良好な改質処理を行うことができる。そのため、本発明では、良好な改質処理を行うことのできるパラメータの設定範囲を広く確保できるので、自由度の高い成膜装置を得ることができる。
【００４６】
また、改質処理を行うにあたって、複数組のプラズマ発生部８０を配置することによって、シリコン酸化膜の改質に必要なエネルギーをこれら複数組のプラズマ発生部８０に分散させている。そのため、１組のプラズマ発生部８０によって改質処理を行う場合よりも、各々のプラズマ発生部８０において発生するプラズマの量を少なくすることができるので、いわば穏和な状態のプラズマを広く形成することによって時間をかけて緩やかに改質処理を行うことになり、従ってウエハＷに対するダメージを低減できる。これは別の見方をすると、例えば１組のプラズマ発生部８０を用いて穏和なプラズマ条件に設定すると共に、回転テーブル２を低速で回転させて穏やかな条件で時間をかけて行う改質処理を短時間で処理するために、プラズマの供給される領域を広く取ることによって回転テーブル２を高速で回転させていると言える。そのため、プラズマによるダメージを抑えて良好な改質処理を行いながら、薄膜の成膜処理及び改質処理を速やかに行うことができる。
【００４７】
また、複数のプラズマ発生部８０を配置することによって、１組のプラズマ発生部８０を用いた場合よりも各々のプラズマ発生部８０に供給されるエネルギーが少なくなるので、各々のプラズマ発生部８０において例えば発熱やプラズマによるスパッタリングによって生じる劣化を抑えることができる。そのため、例えばシース管３５ａ、３５ｂのスパッタリングによって生じる不純物（石英）のウエハＷへの混入を抑えることができる。
【００４８】
更に、真空容器１の内部において成膜サイクルを行う度に改質処理を行っており、いわば回転テーブル２の周方向においてウエハＷが各処理領域Ｐ１、Ｐ２を通過する経路の途中において成膜処理に干渉しないように改質処理を行っているので、例えば薄膜の成膜が完了した後で改質処理を行うよりも短時間で改質処理を行うことができる。
【００４９】
また、カバー体２２１により上流側から通流してくるガスの当該カバー体２２１の内部への侵入を抑えることができるので、これらのガスの影響を抑えて成膜サイクルの途中で改質処理を行うことができる。そのため、例えば第２の反応ガスノズル３２と活性化ガスインジェクター２２０との間に専用の分離領域Ｄを設けなくても良いので、成膜装置のコストを抑えて改質処理を行うことができるし、またＮＯｘなどの副生成ガスの発生を抑えて例えば装置を構成する部材の腐食を抑制できる。また、このカバー体２２１を絶縁体により構成しているので、カバー体２２１とプラズマ発生部８０との間においてプラズマが形成されないため、当該カバー体２２１をプラズマ発生部８０に近接配置することができ、そのため装置を小型化できる。
【００５０】
更に、Ａｒガスと共にＯ2ガスを供給してＡｒガスのプラズマ化の連鎖を抑制することにより、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向において、また改質処理（成膜処理）を行う時間に亘って、プラズマの局所的な発生を抑えるようにしているので、改質処理をウエハＷの面内及び面間において均一に行うことができる。また、電極３６ａ、３６ｂの離間距離を既述のように狭く設定していることから、ガスのイオン化に最適ではない高い圧力範囲（成膜処理の圧力範囲）であっても、低出力で改質処理に必要な程度にＡｒガスを活性化（イオン化）することができる。
【００５１】
既述の例においては、成膜処理を行う度に改質処理を行ったが、複数回例えば２０回の成膜処理（サイクル）を行う度に改質処理を行っても良い。この場合において改質処理を行う時には、具体的にはＳｉ含有ガス、Ｏ3ガス及びＮ2ガスの供給を停止して、ガス導入ノズル３４から活性化ガスインジェクター２２０に処理ガスを供給すると共に、シース管３５ａ、３５ｂに高周波を供給する。そして、５枚のウエハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域を順番に通過するように回転テーブル２を例えば２００回回転させる。こうして改質処理を行った後、再度各ガスの供給を再開して成膜処理を行い、改質処理と成膜処理とを順番に繰り返す。この例においても、既述の例と同様に緻密で不純物濃度の低い薄膜が得られる。この場合には、改質処理を行うときにはＯ3ガスやＮ2ガスの供給を停止しているので、既述の図６（ａ）に示すように、カバー体２２１を設けなくても良い。
【００５２】
また、複数のプラズマ発生部８０を設けるにあたって、既述の例ではこれらのプラズマ発生部８０のうち１組を主プラズマ発生部８１として設けて、他のプラズマ発生部８０については当該主プラズマ発生部８１よりも長さ寸法Ｒが短い補助プラズマ発生部８２を配置したが、これらの長さ寸法Ｒについては後述の実施例に示すように種々変えても良く、例えば図１３に示すように、６組のプラズマ発生部８０の全てを同じ長さの主プラズマ発生部８１として設けて、補助プラズマ発生部８２を設けなくても良い。また、補助プラズマ発生部８２としては、回転テーブル２の外周部側よりも中心部側において強く改質処理を行うようにプラズマの量を調整する場合には、例えば中心部領域Ｃから補助プラズマ発生部８２の一端側を回転テーブル２に水平に外周部側に伸張させて、他端側をＬ字型に上方に向けて屈曲させて高周波電源２２４に接続しても良い。また、このような補助プラズマ発生部８２を既述の回転テーブル２の外周部側から伸びる補助プラズマ発生部８２と共に配置しても良いし、主プラズマ発生部８１についても中心部領域Ｃから伸張させても良い。更に、回転テーブル２の中心部側と外周部側との間において回転テーブル２の周方向に直交するように各プラズマ発生部８０を配置したが、例えば真空容器１の内壁から中心部領域Ｃに向けてプラズマ発生部８０の一端側を伸張させると共に、当該一端側を例えば回転テーブル２の半径方向中央部において回転テーブル２の周方向に沿って例えば上流側に向けて円弧状に屈曲させ、当該中央部においてプラズマの発生量が多くなるようにしても良い。従って、「棒状の」プラズマ発生部８０とは、直線状だけでなく、円弧状あるいは円状も含まれる。
【００５３】
更に、既述の例では平行電極（電極３６ａ、３６ｂ）を用いて容量結合型プラズマを発生させたが、コイル型の電極を用いて誘導結合型のプラズマを発生させても良い。この場合には、具体的には図１４に示すように、真空容器１の側面から回転テーブル２の中心部側に向かって平行に棒状に伸びると共に、当該中心部側においてＵ字型に接続される電極（アンテナ）４００を複数平行に配置して、これらの電極４００の長さ寸法Ｒが互いに異なるようにしても良い。この例では、電極４００を３組配置すると共に、これらの電極４００の長さ寸法Ｒが回転テーブル２の回転方向上流側から下流側に向かって順次短くなる（例えば夫々３１０ｍｍ、２２０ｍｍ、１７０ｍｍ）ようにしている。図１４中４０１は、これらの電極４００の両端部に夫々接続された誘導結合型のプラズマを発生させるための共通の電源である。この例においても、回転テーブル２の半径方向においてプラズマの量を調整できるので、ウエハＷの面内における改質の度合いを調整できる。この図１４においても、これらの電極４００及びガス導入ノズル３４を覆うカバー体２２１が設けられているが、図示を省略している。
【００５４】
更にまた、複数のプラズマ発生部８０を設けるにあたって、これらのプラズマ発生部８０を一つのカバー体２２１内に収納すると共に、ガス導入ノズル３４を共通化して用いたが、各々のプラズマ発生部８０毎に個別にガス導入ノズル３４を配置しても良いし、例えば図１５に示すように、更に各々のプラズマ発生部８０及びガス導入ノズル３４を覆うカバー体２２１を設けても良い。尚、この図１５では、複数例えば２組のプラズマ発生部８０を配置した例を示しており、１組については主プラズマ発生部８１を配置し、他方のプラズマ発生部８０としては補助プラズマ発生部８２を配置している。
【００５５】
また、既述の成膜装置を用いてＡＬＤ法やＭＬＤ法などの成膜方法により成膜する例について説明したが、例えば成膜温度や反応ガスを変更することにより、ＣＶＤ法により薄膜を成膜するようにしても良いし、この場合には図１６に示すように、２種類の混合ガス例えばＳｉＨ4ガス及びＯ2ガスを反応ガスとして用いてＳｉＯ2からなる薄膜を成膜しても良い。
【００５６】
更に、真空容器１内においてＣＶＤ法あるいはＡＬＤ法などによる薄膜の成膜と共に改質処理を行ったが、例えば外部の装置において薄膜を成膜したウエハＷに対して、既述の活性化ガスインジェクター２２０を用いて改質処理を行っても良い。この場合には、既述の成膜装置に代えて図１７に模式的に示すプラズマ処理装置である改質装置が用いられる。この改質装置において薄膜の改質処理を行う場合には、真空容器１内の回転テーブル２上に、薄膜の形成されたウエハＷを載置して回転テーブル２を回転させると共に、真空容器１内を真空排気する。そして、活性化ガスインジェクター２２０においてプラズマを発生させて薄膜の改質を行う。こうして回転テーブル２を例えば複数回回転させることにより、面内における膜厚及び膜質の均一な薄膜が得られる。尚、この図１７では、改質装置の各部を模式的に示しており、例えば既述の搬送口１５などについては記載を省略している。
【００５７】
更に、既述の例では複数のプラズマ発生部８０を配置するにあたって、これらのプラズマ発生部８０のうち少なくとも１組について、回転テーブル２の中心部側から外周部側に亘ってプラズマを発生させる主プラズマ発生部８１を設けたが、複数のプラズマ発生部８０のうち複数例えば２組により主プラズマ発生部８１を構成しても良い。具体的には、図１８に示すように、複数のプラズマ発生部８０のうち少なくとも１組を既述のように中心部領域Ｃから回転テーブル２の外周部側に向けて一端側を伸張させると共に、当該プラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）の他端側を例えばＬ字型に屈曲させて、整合器２２５を介して高周波電源２２４に接続する。また、この補助プラズマ発生部８２と先端部が回転テーブル２の回転方向において重なりあうように、即ち回転テーブル２の中心部側から外周部側に亘ってプラズマが発生するように、この補助プラズマ発生部８２よりも回転テーブル２の回転方向上流側あるいは下流側にずれた位置において、プラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）を真空容器１の外周側から回転テーブル２の中心部側に向けて伸張させる。こうしてこれら２組のプラズマ発生部８０、８０により主プラズマ発生部８１が構成される。この場合においても、回転テーブル２の中心部側と外周部側とおける改質の度合いを調整することができるし、また１組のプラズマ発生部８０により改質処理を行う場合よりもウエハＷに対するダメージを低減できる。また、各々のプラズマ発生部８０の劣化（ダメージ）についても低減できる。
【００５８】
既述のシリコン酸化膜を成膜するための処理ガスとしては、第１の反応ガスとしてＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、モノアミノシランなどを用いても良いし、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]、ＴＥＭＡＨ[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]、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]などを第１の反応ガスとして用いて、酸化アルミニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化ストロンチウム膜、酸化チタン膜などを成膜しても良い。これらの原料ガスを酸化する酸化ガスである第２の反応ガスとしては、水蒸気などを採用しても良い。また、第２の反応ガスとしてＯ3ガスを用いないプロセス例えばＴｉＮ（窒化チタン）膜などにおいて当該ＴｉＮ膜の改質を行う場合には、ガス導入ノズル３４から供給するプラズマ発生用の処理ガスとしては、ＮＨ3ガスやＮ（窒素）を含むガスを用いても良い。
【００５９】
既述の各々のプラズマ発生部８０の配置の順番としては、長さ寸法Ｒが長くなるにつれて回転テーブル２の回転方向上流側から下流側に並べるようにしても良いし、あるいは長さ寸法Ｒが短くなるにつれて回転テーブル２の回転方向上流側から並べても良い。このプラズマ発生部８０の数量としては、６組以外にも、２組以上であれば良い。更に、活性化ガスインジェクター２２０に処理ガスを供給するガス導入ノズル３４としては、既述のようにカバー体２２１内の領域が当該カバー体２２１の外側の領域よりも陽圧になっているので、複数のプラズマ発生部８０の下流側に配置しても良いし、あるいはカバー体２２１の天井面や回転テーブル２の外周部側の壁面にガス吐出孔を形成して、このガス吐出孔から処理ガスを供給しても良い。また、プラズマ発生部８０としては、棒状の電極３６ａ（４００）を用いてプラズマを発生させたが、例えばレーザーなどの光エネルギーあるいは熱エネルギーなどによりプラズマを発生させる手段であっても良い。
【００６０】
既述のプラズマ発生部８０としては、回転テーブル２の中心側と外周側との間において、当該プラズマ発生部８０の長さ方向に傾斜できるように構成しても良い。具体的には、各々のプラズマ発生部８０は、図１９及び図２０に示すように、真空容器１の側壁部から当該真空容器１内に挿入されている。このプラズマ発生部８０（保護管３７）の挿入部における真空容器１の側壁には、第１のスリーブ５５０が貫通されており、この第１のスリーブ５５０内に保護管３７が貫挿されている。第１のスリーブ５５０は、真空容器１の内部領域側の先端部の内周面が保護管３７の外周面に沿うように形成されており、真空容器１の外部側における基端部の内周面が拡径している。そして、この第１のスリーブ５５０の拡径部と保護管３７との間には、当該保護管３７を周方向に亘って囲むように、例えば樹脂などからなるシール部材（Ｏ−リング）５００が設けられている。これら第１のスリーブ５５０と保護管３７との間の領域には、真空容器１の外側からシール部材５００に対して進退自在に設けられたリング状の第２のスリーブ５５１が配置されている。この第２のスリーブ５５１によってシール部材５００を真空容器１側に押圧することによって、保護管３７がシール部材５００を介して真空容器１に対して気密に保持されるようになっている。従って、保護管３７（プラズマ発生部８０）は、このシール部材５００を基点として、真空容器１側の先端部が移動（昇降）自在に支持されていると言える。尚、図１９ではこれらスリーブ５５０、５５１を省略している。
【００６１】
プラズマ発生部８０には、真空容器１の外側において、第２のスリーブ５５１から当該外側に向かって伸び出す保護管３７の基端部を上下させる傾き調整機構５０１が設けられている。この傾き調整機構５０１は、保護管３７の上下２箇所において、当該保護管３７の長さ方向に沿うように各々設けられた本体部５０５、５０５を備えている。各々の本体部５０５は、基端側（真空容器１側）が既述の第１のスリーブ５５０または真空容器１の外壁面に固定されており、他端側には当該本体部５０５を上下方向に貫通するように、ネジ部５０２が螺合される螺合部５０３が形成されている。そして、本体部５０５の螺合部５０３にネジ部５０２を上側あるいは下側から螺合させることによって、真空容器１に対して保護管３７の基端部を上昇または下降させた状態でプラズマ発生部８０の姿勢を固定できるように構成されている。
【００６２】
そして、傾き調整機構５０１によって保護管３７の基端側を上下させると、シール部材５００によって真空容器１の内部領域が気密に保たれたまま、図２１に示すように、当該シール部材５００による保護管３７の支持部を支点として真空容器１内におけるプラズマ発生部８０の先端部側が上下することになる。この例では、回転テーブル２上のウエハＷの上面とプラズマ発生部８０の下端との間の寸法Ｈは、回転テーブル２の外周側では９ｍｍに設定され、回転テーブル２の中央側では８〜１２ｍｍの間で調整できるようになっている。尚、図２１ではプラズマ発生部８０を模式的に描画している。
【００６３】
このようにプラズマ発生部８０を長さ方向に傾斜させることによって、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷとプラズマ発生部８０との間の寸法Ｈを調整できるので、後述の実施例に示すように、回転テーブル２の半径方向における改質の度合い（プラズマの量）を調整できる。即ち、既述の真空容器１内の圧力範囲（６６．６６Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）以上）では、真空度が低い（圧力が高い）ため、プラズマ中のイオンやラジカルなどの活性種が不活性化（死活）しやすい。従って、回転テーブル２上のウエハＷに到達するプラズマの量（濃度）は、プラズマ発生部８０とウエハＷとの間の寸法Ｈが長くなる程少なくなる。そのため、プラズマ発生部８０を傾斜させることにより、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷに到達する活性種の量を調整していると言える。
【００６４】
そのため、例えば回転テーブル２の中心側において外周側よりも改質の度合いが大きくなる場合には、プラズマ発生部８０の先端部を持ち上げて当該先端部と回転テーブル２上のウエハＷとを離間させることによって、回転テーブル２の中心側と外周側とに亘って改質の度合いを揃えることができる。また、回転テーブル２の中心側において外周側よりも改質の度合いが小さくなる場合には、プラズマ発生部８０の先端部を下降させて、当該プラズマ発生部８０の先端部と回転テーブル２上のウエハＷとを近接させる。この時、傾き調整機構５０１によりプラズマ発生部８０の傾斜角度を調整すると共に複数のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを調整することによって、回転テーブル２の半径方向における改質の度合いを更に揃えることができる。
【００６５】
この傾き調整機構５０１としては、全てのプラズマ発生部８０に設けても良いし、これらプラズマ発生部８０のうちの一つまたは複数に設けても良い。また、真空容器１の外側に傾き調整機構５０１を設けたが、真空容器１の内部領域において、当該真空容器１の内周面から中心部領域Ｃに向かって伸びる保護管３７の下端部を昇降自在に支持するようにしても良い。尚、図１９では真空容器１の一部を拡大して切り欠いて示しており、６つのプラズマ発生部８０のうち一つのプラズマ発生部８０を例に挙げて示している。
【００６６】
また、既述の図７に示すように、互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０において回転テーブル２の回転方向に沿って相対向する電極３６ａ、３６ｂ同士の間の離間距離Ａは、これら互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０同士の間における放電を抑えるために長く取ることが好ましい。この離間距離Ａは、例えばプラズマ発生部８０に対して高周波電源２２４から供給する高周波電力値によって好ましい範囲の変動することもあるが、その一例を挙げると、例えばプラズマ発生部８０を２つ設けると共に、これらプラズマ発生部８０、８０に供給する高周波電源２２４の電力値が８００Ｗの場合には４５ｍｍ以上具体的にはおよそ８０ｍｍ以上である。
【００６７】
更に、活性化ガスインジェクター２２０において回転テーブル２の半径方向における改質の度合いを調整するにあたって、既述の図６（ａ）では６本のプラズマ発生部８０を設けると共に、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒをこれらプラズマ発生部８０（補助プラズマ発生部８２）毎に調整したが、図２２に示すように、これらプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを互いに等しくすると共に、当該補助プラズマ発生部８２から回転テーブル２上のウエハＷへのプラズマの拡散を抑制するための拡散抑制板（拡散抑制部）５１０を各々の補助プラズマ発生部８２毎に設けても良い。
【００６８】
拡散抑制板５１０は、図２３〜図２５に示すように、補助プラズマ発生部８２の長さ方向に沿って水平に伸びる例えば石英などの絶縁体からなる板状体であり、ウエハＷ側へのプラズマ（ラジカルやイオンなどの活性種）の拡散を抑制する役割を持っている。この拡散抑制板５１０は、各々の補助プラズマ発生部８２の先端部側（回転テーブル２の中心部側）において、プラズマの発生する領域（電極３６ａ、３６ｂ間の領域）を当該補助プラズマ発生部８２の下方側から臨むように各々設けられている。そして、拡散抑制板５１０は、補助プラズマ発生部８２の先端部よりも僅かに例えば５ｍｍ程度回転テーブル２の中心寄りの位置から、補助プラズマ発生部８２の基端部に向かって各々伸び出している。各々の拡散抑制板５１０の回転テーブル２の中心側からの長さ寸法Ｇは、回転テーブル２の回転方向上流側から下流側に向かって夫々例えば２２０、１２０、１２０、２２０、２７０ｍｍとなっている。従って、各々の補助プラズマ発生部８２について、回転テーブル２の外周側におけるウエハＷの端部の上方位置から拡散抑制板５１０の端部の上方位置までの長さである補助プラズマ発生部８２の有効長をＪ（図２２参照）と呼ぶと、この有効長Ｊは、既述の図６における各々の補助プラズマ発生部８２の寸法Ｒと同じ長さに各々設定されている。そのため、既述の例と同様に、各々の補助プラズマ発生部８２は、主プラズマ発生部８１による回転テーブル２の外周部側におけるプラズマの不足分を補償するために、回転テーブル２の中心部側よりも外周部側の方においてプラズマの濃度が濃く（量が多く）なるように設定されていると言える。
【００６９】
各々の拡散抑制板５１０は、図２３にも示すように、プラズマ発生部８０の長さ方向に沿って複数箇所例えば２箇所において、固定部５１１によってシース管３５ａ、３５ｂから吊り下げられている。各々の固定部５１１は、絶縁体例えば石英などにより構成されており、回転テーブル２の回転方向における拡散抑制板５１０の両端部の上面位置から各々上方側に伸び出すと共に、シース管３５ａ、３５ｂを上方側から覆うように水平に屈曲して互いに接続されている。この例では、回転テーブル２の回転方向における拡散抑制板５１０の幅寸法Ｂは、例えば７０ｍｍ程度に設定されている。図２５中Ｆは、各々のプラズマ発生部８０における電極３６ａ、３６ｂの各々の中心線同士の間の離間距離であり、この離間距離Ｆは１０ｍｍ以下例えば７ｍｍとなっている。尚、図２３〜図２５では、カバー体２２１を省略している。
【００７０】
この拡散抑制板５１０を設けることによって、各々の補助プラズマ発生部８２において、回転テーブル２の中央側の領域では、回転テーブル２の周縁部よりもウエハＷに供給されるプラズマの量が少なくなる。即ち、図２６に模式的に示すように、電極３６ａ、３６ｂ間において処理ガスのプラズマ（イオン及びラジカル）が発生すると、このプラズマは補助プラズマ発生部８２の下方側を移動（公転）するウエハＷに向かって下降しようとする。しかし、補助プラズマ発生部８２と回転テーブル２上のウエハＷとの間には拡散抑制板５１０が設けられているので、この拡散抑制板５１０によって回転テーブル２側へのプラズマの拡散が抑制されて、プラズマは拡散抑制板５１０の上面に沿って水平方向（回転テーブル２の回転方向上流側、下流側、回転テーブル２の中心側及び周縁側）に向かって拡散していく。既述のように、プラズマ中の活性種が不活性化しやすいので、拡散抑制板５１０により下方側への拡散の抑制されたプラズマは、水平方向に拡散するにつれて一部が不活性化（ガス化）する。そのため、この不活性化したプラズマ（ガス）がウエハＷに接触したとしても、活性な（拡散抑制板５１０により拡散が抑制されていない）プラズマよりも改質の度合いが小さくなる。従って、拡散抑制板５１０の下方側では、拡散抑制板５１０の設けられていない基端部側よりも、プラズマによる改質の度合いが小さく抑えられることになる。ここで、後述の実施例に示すように、プラズマのうちラジカルはイオンよりも寿命が長い（不活性化しにくい）ので、拡散抑制板５１０を側方側から回り込んで活性なままウエハＷに到達する場合もある。この場合であっても、拡散抑制板５１０を設けることによって、プラズマ中のイオンによる改質が抑制されることになる。
【００７１】
この拡散抑制板５１０により、既述の図６に示した活性化ガスインジェクター２２０と同様の効果が得られる。また、各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを互いに同じ長さにすることによって、各々のプラズマ発生部８０に供給する高周波電力を揃えることができる。即ち、各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒが互いに異なっている場合において、これらプラズマ発生部８０に共通の高周波電源２２４から各々等しい電力を供給しようとしても、各々のプラズマ発生部８０の静電容量値が異なっているため、長さ寸法Ｒの長いプラズマ発生部８０には長さ寸法Ｒの短いプラズマ発生部８０よりも多くの電力が供給されてしまう場合がある。そのため、ウエハＷの載置領域の通過領域の内縁（回転テーブル２の中心側の端部）から前記通過領域の外縁（回転テーブル２の外周側）に亘って伸びるように設けられた１本のプラズマ発生部８０を主プラズマ発生部８１とすると、この主プラズマ発生部８１よりも短く、主プラズマ発生部８１に対する長さの寸法差が大きい補助プラズマ発生部８２については、主プラズマ発生部８１よりもプラズマが弱くなる（プラズマの密度が薄い）。従って、主プラズマ発生部８１によるウエハＷの載置領域の外方寄りの領域におけるプラズマの不足分を適切に補償しようとすると、高周波電源２２４の電力値の大きさなどの調整作業が難しくなる。そこで、補助プラズマ発生部８２についても主プラズマ発生部８１と同じ長さに設定し、拡散抑制板５１０の配置領域を調整して、見かけ上補助プラズマ発生部８２の長さ寸法が短くなるように構成することが得策である。
【００７２】
即ち、図２２のように各々プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを互いに同じ長さに設定すると共に拡散抑制板５１０を用いることによって、各々の補助プラズマ発生部８２の有効長Ｊを調整すれば、補助プラズマ発生部８２毎に回転テーブル２の半径方向におけるプラズマの量を調整しながら、これらプラズマ発生部８０に供給される高周波電力値を揃えることができる。そのため、回転テーブル２の半径方向におけるプラズマの量を各々のプラズマ発生部８０毎に簡便に調整できる。更に、主プラズマ発生部８１及び補助プラズマ発生部８２として、共通の長さ寸法Ｒのプラズマ発生部８０を用いることができるので、拡散抑制板５１０を取り替えるだけで長さ寸法Ｒを簡単に調整できるし、またコスト的に有利である。
【００７３】
また、この拡散抑制板５１０と共に既述の傾き調整機構５０１を設けても良い。その場合には、プラズマの有無をいわばデジタル的に調整できる拡散抑制板５１０に加えて、回転テーブル２の半径方向に沿ってプラズマの量を徐々にいわばアナログ的に調整できる傾き調整機構５０１を設けているので、回転テーブル２の半径方向におけるプラズマの量（改質の度合い）の調整幅をより一層大きく取ることができる。
【００７４】
既述の図２２〜図２６では、プラズマ発生部８０の下方側に拡散抑制板５１０を設けたが、図２７に示すように、プラズマ発生部８０の周囲（下面、両側面、上面及び先端側）を覆うように概略箱型の拡散抑制板５１０を設けても良い。また、真空容器１内に拡散抑制板５１０を設けるにあたって、真空容器１の天板１１から吊り下げても良いし、真空容器１の内壁側に固定するようにしても良い。拡散抑制板５１０の材質としては、石英以外にも例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの絶縁体を用いても良い。
【００７５】
また、既述のヒータユニット７の周囲に設けられたカバー部材７１として、図２８及び図２９のように構成しても良い。即ち、カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び当該外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。この外側部材７１ｂは、既述の排気口６１、６２の上方側においてはこれら排気口６１、６２と回転テーブル２の上方領域とを連通させるために例えば円弧状に切りかかれて排気領域Ｅ１、Ｅ２をなし、屈曲部４６の下方側においては上端面が当該屈曲部４６に近接するように配置されている。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、当該ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁から真空容器１の底面部１４の中央に形成された突出部１２ａの上端部の間を周方向に亘って接続する例えば石英からなる覆い部材７ａが設けられている。
【実施例】
【００７６】
続いて、本発明の効果を確認するために行った実施例について以下に説明する。
（実施例１）
まず、既述の成膜装置において、１組のプラズマ発生部８０を設けた場合と比較して、複数組この例では６組のプラズマ発生部８０を設けることによって、回転テーブル２の半径方向において改質の度合いがどのように変わるか実験を行った。プラズマ発生部８０を６組設ける場合には、全てのプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを同じ長さ（３００ｍｍ）に設定した場合（６対として記載）と、夫々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを例えば回転テーブル２の上流側から５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７ｍｍに夫々設定した場合とにおいて実験を行った。また、改質の度合いを評価するにあたり、活性化ガスインジェクター２２０を用いずに１５０ｎｍのシリコン酸化膜を予めウエハＷ上に形成しておき、その後このウエハＷに対して改質処理を行って処理の前後における膜厚差を計算して、収縮率（＝（改質処理前の膜厚−改質処理後の膜厚）÷改質処理前の膜厚×１００）を回転テーブル２の半径方向において複数箇所で求めた。改質処理は、以下の条件において行った。
（改質条件）
処理ガス：Ｈｅ（ヘリウム）ガス／Ｏ2ガス＝２．７／０．３ｌ／分
処理圧力：５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）
高周波電力：４００Ｗ
回転テーブル２の回転数：３０ｒｐｍ
処理時間：５分
【００７７】
（実験結果）
図３０に示すように、プラズマ発生部８０が１組の場合には、回転テーブル２の中心部側において強く改質処理が行われており、外周部側に向かうにつれて改質処理が弱くなっていた。従って、１組のプラズマ発生部８０を用いて回転テーブル２の外周部側において良好な改質処理を行おうとすると、既述のように中心部側では改質処理が強くなりすぎて、ウエハＷがダメージを受けているおそれがあると考えられる。
一方、６組のプラズマ発生部８０を用いた場合には、回転テーブル２の中心部側から外周部側に亘って改質処理が均一に行われていることが分かった。これは、既述のように６組のプラズマ発生部８０によりシリコン酸化膜の改質に必要なエネルギーを分散しているためだと考えられる。また、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを変更することにより、回転テーブル２の半径方向において改質の度合いを調整できることが分かった。
【００７８】
（実施例２）
次に、実施例１と同じ条件においてシリコン酸化膜の改質処理を行って同様に評価したところ、図３１に示すように、各プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを変更することによって、同様に回転テーブル２の半径方向において改質処理の度合いを調整できることが分かった。この例では、同じ長さ寸法Ｒのプラズマ発生部８０を設ける場合よりも、夫々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを調整した方が良好な均一性となっていた。
【００７９】
（実施例３）
続いて、夫々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを以下の表に示すように種々変えて同様の実験及び評価を行った。この実験において得られた結果についてもこの表に併せて示す。
（表）
【００８０】
その結果、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを夫々調整することにより、回転テーブル２の中心部側から外周部側にかけてのプラズマの量を調整することができ、その結果例えば膜厚のばらつきが小さくなるように改質できることが分かった。この表には、改質処理の前後において、回転テーブル２の半径方向で複数箇所において測定した膜厚差について纏めた結果を示している。また、プラズマ発生部８０（電極）の長さ寸法Ｒは、回転テーブル２の上流側から下流側に並べた順番で記載している。尚、この表におけるばらつきとは、標準偏差の３倍を母平均で割った数値を示している。
【００８１】
（実施例４）
次に、既述の実施例３のように各プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを種々変えた時において、膜厚の収縮率がウエハＷの面内においてどのような分布となるか測定した。この結果を図３２に示す。尚、この図３２において、ウエハＷ上における各プラズマ発生部８０の概略的な配置状態及び各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法についても記載している。
【００８２】
この図３２から、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを調整することにより、膜厚の収縮率が面内において変わることが分かった。そのため、各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを調整することにより、プラズマの量についても回転テーブル２の半径方向にて変化していると考えられる。また、各々のプラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７ｍｍに設定した場合と、９７、１９４、３１７、２４５、１５０、５０ｍｍに設定した場合とでは、即ちプラズマ発生部８０の並びの順番を変更した時には、均一性がほとんど変化していないことが分かった。尚、プラズマ発生部８０の長さ寸法Ｒを全て３００ｍｍとした場合と、６組のプラズマ発生部８０について回転テーブル２の回転方向下流側から夫々５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７ｍｍに設定した場合については、膜厚の収縮率の階調（色調）を変えて得られた結果について、図３３に併せて示しておく。
【００８３】
（実施例５）
次に、プラズマによりウエハＷが受けるダメージについて評価を行った。この実験は、表面にリンのドープされた多結晶シリコン膜からなるアンテナ部を含むテストチップが多数形成された実験用のウエハＷを用いて、このウエハＷに対して以下の条件においてプラズマを供給し、その後各々のテストチップが受けたダメージ（プラズマ照射前のアンテナ部の面積÷プラズマ照射後の有効アンテナ面積）を評価した。尚、実験用のウエハＷに形成されたダメージ層がシリコン酸化膜に覆われてしまわないように、成膜用のガスに代えてＮ2ガスを用いた。
（プラズマ供給条件）
処理ガス：Ａｒガス／Ｏ2ガス＝５／０．１ｓｌｍ
処理圧力：５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）
高周波電力：４００Ｗ（１３．５６Ｍｚ）
回転テーブル２の回転数：２４０ｒｐｍ
処理時間：１０分
成膜温度：３５０℃
成膜用のガス：Ｎ2ガス／Ｏ3ガス＝２００ｓｃｃｍ／６ｓｌｍ
プラズマ発生部８０の組数：６本（各長さ寸法Ｒ：５０、１５０、２４５、３１７、１９４、９７）、１本（３００ｍｍ）
プラズマの暴露幅：約２ｃｍ（回転テーブル２が回転する度に１組のプラズマ発生部８０毎に２ｃｍのプラズマ領域を通り過ぎる）
【００８４】
（実験結果）
その結果、図３４に示すように、プラズマ発生部８０が１組の場合には、回転テーブル２の外周部側から中心部側に向かう程、ダメージが大きくなっており、ウエハＷに与えるプラズマのエネルギーを強くする程この傾向が増大していた。一方、６本のプラズマ発生部８０を設けた場合には、回転テーブル２の半径方向においてダメージのばらつきはほとんど確認されなかった。また、プラズマのエネルギーを増やした場合においても、特に差異が現れなかった。
従って、既述のように、１組のプラズマ発生部８０を用いた場合には、回転テーブル２の半径方向で改質の度合いにばらつきが生じて、面内に亘って均一な改質処理を行おうとすると、パラメータ（例えばプラズマのエネルギー）の選択範囲が限られてしまうが、複数例えば６組のプラズマ発生部８０を配置すると、回転テーブル２の半径方向において改質のばらつきが小さくなり、パラメータの選択範囲が広くなることが分かった。尚、図３４においては、既述のテストチップを模式的に格子状に示している。
【００８５】
（実施例６）
既述のカバー体２２１によって当該カバー体２２１内へのガスの侵入がどの程度抑えられているか、以下の条件においてシミュレーションを行った。
（シミュレーション条件）
処理ガス：Ａｒガス＝２０ｓｌｍ
処理圧力：５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）
高周波電力：４００Ｗ（１３．５６Ｍｚ）
回転テーブル２の回転数：３０ｒｐｍ
処理時間：１０分
成膜温度：４５０℃
成膜用のガス：Ｓｉ含有ガス／Ｏ3ガス＝３００ｓｃｃｍ／１０ｓｌｍ（２００ｇ／Ｎｍ３）
各々の分離領域Ｄに供給する分離ガス：Ｎ2＝２０ｓｌｍ
中心部領域Ｃの上方から供給する分離ガス：３ｓｌｍ
中心部領域Ｃの下方及びパージガス供給管７３から供給する分離ガス：１０ｓｌｍ
【００８６】
（実験結果）
図３５（ａ）、（ｂ）に示すように、ガス導入ノズル３４から供給されるＡｒガスは、カバー体２２１内に均一に分散していることが分かった。また、同図（ｃ）、（ｄ）に示すように、回転テーブル２の上流側からカバー体２２１に向かって通流してくるＮ2ガスは、当該カバー体２２１内への侵入が防がれていることが分かった。従って、既述のように、カバー体２２１内では、ノズル３２、３４から吐出されるＯ3ガスと分離領域Ｄなどに供給されるＮ2ガスとの混合が防止され、ＮＯｘの生成が抑えられていると言える。
【００８７】
（実施例７）
このカバー体２２１内において、処理ガス（Ｈｅガス）の分布や流速がどのようになっているかシミュレーションを処理圧力が５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）、処理ガスの流量が３ｓｌｍの条件において行ったところ、図３６に示すように、処理ガスはこのカバー体２２１内において均一に分布しており、局所的な乱れが見られないことが分かった。
【００８８】
（実施例８）
続いて、既述の傾き調整機構５０１を設けて、プラズマ発生部８０の先端部の高さ位置を調整した場合に得られる薄膜の特性を評価した。この実験では、図３７に示すように、既述の６本のプラズマ発生部８０が設置される部位のうち回転テーブル２の上流側から１箇所目、３箇所目及び５箇所目にプラズマ発生部８０を設けて、これら３本のプラズマ発生部８０を用いて薄膜の改質を行った。そして、回転テーブル２の上流側から３箇所目のプラズマ発生部８０の先端部の高さ位置（寸法Ｈ）を夫々８ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍに設定すると共に、夫々の条件において得られる膜厚を測定した。
【００８９】
この時、回転テーブル２の上流側から１箇所目及び５箇所目のプラズマ発生部８０の先端部の寸法Ｈについては、夫々１７．５ｍｍ及び１６．５ｍｍに設定した。これらのプラズマ発生部８０の基端側（真空容器１の側壁側）のウエハＷとの間の寸法は、いずれも９ｍｍに設定した。尚、回転テーブル２の上流側から２箇所目、４箇所目及び６箇所目においてプラズマ発生部８０を配置しない部位における真空容器１の側壁は、説明を省略するが気密に塞いでいる。また、成膜条件及び改質条件は以下の通りである。
【００９０】
（成膜条件及び改質条件）
成膜温度（℃）：４５０
処理圧力（Ｐａ（Ｔｏｒｒ））：５３３．２９（４）
回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）：２０
高周波電力値（Ｗ）：１２００
【００９１】
その結果、図３８に示すように、プラズマ発生部８０の先端部の高さ位置を調整することにより、回転テーブル２の半径方向における薄膜の膜厚を調整できることが分かった。また、この例では、寸法Ｈが１１ｍｍの場合に、回転テーブル２の半径方向において膜厚の最も均一な薄膜が得られた。尚、この図３８において、膜厚が薄くなる程、改質が強く行われていると言える。
【００９２】
（実施例９）
次に、図３９のように回転テーブル２の上流側から１箇所目及び２箇所目にプラズマ発生部８０、８０を配置して、これら２本のプラズマ発生部８０、８０を用いて薄膜の改質を行った。この時のプラズマ発生部８０、８０において互いに近接する電極３６同士の間の離間距離Ｆは、４５ｍｍに設定した。また、これらプラズマ発生部８０、８０の寸法Ｈについては、先端部では回転テーブル２の上流側から夫々１４ｍｍ及び１２ｍｍに設定すると共に、基端側では夫々１０．５ｍｍ及び１０ｍｍに設定した。実験条件は以下の通りであり、一度実験を行った後、プラズマ発生部８０を取り外して再度取り付け直し、再び同じ内容の実験を行った。
【００９３】
（実験条件）
成膜温度（℃）：３５０
処理圧力（Ｐａ（Ｔｏｒｒ））：５３３．２９（４）
第１の反応ガス流量（ｓｃｃｍ）：６００
第２の反応ガス（Ｏ3）流量：３００ｇ／Ｎｍ3（Ｏ2：６ｓｌｍ）
改質用のガス（Ｏ2）流量（ｓｌｍ）：１０
回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）：２０
高周波電力値（Ｗ）：８００
【００９４】
その結果、図４０に示すように、成膜量（回転テーブル２の一回転あたりに成膜される成膜量）について、同じ実験条件にも拘わらずに互いに異なる結果となり、再現性が得られなかった。この理由は、別途行った実験を目視で確認したところ、図４１に示すように、互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０間において放電が起こり、ウエハＷ側に供給されるプラズマの量が不足しているためだということが分かった。図４０の回転テーブル２の中心側から１００ｍｍ程度の領域において膜厚の厚くなっている部分については、この目視による実験から、互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０間で放電が起こっている領域に対応していた。従って、互いに隣接するプラズマ発生部８０、８０間の距離（離間距離Ａ）を長く取ることが好ましいと言える。
【００９５】
（実施例１０）
この実験では、拡散抑制板５１０の有無によって得られる薄膜の膜質がどのようになるか確認した。プラズマ発生部８０としては、図４２（ａ）に示すように、回転テーブル２の上流側から１箇所目及び２箇所目に設けた。また、回転テーブル２の上流側から１箇所目に寸法Ｇが２００ｍｍの拡散抑制板５１０を設けた場合（図４２（ｂ））と、回転テーブル２の上流側から１箇所目及び２箇所目に寸法Ｇが２００ｍｍ及び１００ｍｍの拡散抑制板５１０を夫々設けた場合（同図（ｃ））とについて実験を行った。実験条件は以下の通りである。
【００９６】
（実験条件）
成膜温度（℃）：３５０（高周波を供給しない例では４５０）
処理圧力（Ｐａ（Ｔｏｒｒ））：５３３．２９（４）
第１の反応ガス流量（ｓｃｃｍ）：６００
第２の反応ガス（Ｏ3）流量：３００ｇ／Ｎｍ3（Ｏ2：６ｓｌｍ）
改質用のガス（Ｏ2）流量（ｓｌｍ）：１０
回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）：２０
高周波電力値（Ｗ）：１２００
【００９７】
その結果、図４３に示すように、プラズマ発生部８０によって改質を行うことにより、高周波を供給しない場合（改質を行わない場合）と比較して、膜厚が薄くなって緻密な薄膜が得られていた。また、２本のプラズマ発生部８０、８０の両方に拡散抑制板５１０を設けた場合（図４２（ｃ））には、プラズマ発生部８０の先端側（回転テーブルの中央側）では、基端側（回転テーブルの周縁側）よりも膜厚が厚くなっていた。そのため、図４２（ｃ）の構成では、プラズマ発生部８０の先端側では基端側よりも改質効果が弱くなっており、拡散抑制板５１０によってウエハＷへのプラズマの拡散が抑制されていることが分かった。
この時、回転テーブルの中央側の改質効果の弱くなる領域であっても、高周波を供給しないで実験を行った場合よりも膜厚が薄くなっている理由は、既述のようにプラズマ中のラジカルが拡散抑制板５１０の側方側を回り込んでウエハＷに到達するか、あるいは回転テーブル２の周縁部側から中央部側にプラズマが拡散してきたためだと考えられる。
また、回転テーブル２の半径方向において拡散抑制板５１０よりも外周側では、拡散抑制板５１０を設けない場合に比べて、膜厚が薄くなって改質が強く行われていることが分かった。この理由は、拡散抑制板５１０を設けた領域のプラズマが回転テーブル２の外周側に回り込んでいるためではないかと考えられる。
【００９８】
また、２本のプラズマ発生部８０、８０のうち回転テーブル２の上流側だけに拡散抑制板５１０を設けた場合（図４２（ｂ））には、回転テーブル２の半径方向において、拡散抑制板５１０を設けない場合（同図（ａ））とほぼ同程度の膜厚となっていた。この理由は、回転テーブル２の上流側から２箇所目のプラズマ発生部８０には拡散抑制板５１０を設けなかったので、当該プラズマ発生部８０によって改質が十分に行われてしまったためだと考えられる。
【００９９】
この時の回転テーブル２の半径方向における膜厚分布及び膜厚については、図４４に示す結果となった。従って、拡散抑制板５１０を設けることにより、回転テーブル２の半径方向における膜厚分布（改質の度合い）を調整できることが分かった。また、回転テーブル２の接線方向における膜厚は、図４５に示すように、いずれの例においても均一になっていた。
【符号の説明】
【０１００】
１ 真空容器
２ 回転テーブル
Ｗ ウエハ
３１、３２、３４ ノズル
３５ａ、３５ｂ シース管
３６ａ、３６ｂ 電極
８０ プラズマ発生部
８１ 主プラズマ発生部
８２ 補助プラズマ発生部
２２０ ガスインジェクター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にて基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置するための複数の基板載置領域が形成された回転テーブルと、
この回転テーブルを回転させる回転機構と、
前記基板載置領域にプラズマ発生用のガスを供給するガス供給部と、
前記基板載置領域の通過領域に対向する位置において前記回転テーブルの中央部側と外周側との間に棒状に伸びるように設けられ、前記ガスにエネルギーを供給してプラズマ化するための主プラズマ発生部と、
この主プラズマ発生部に対して前記真空容器の周方向に離間して設けられ、当該主プラズマ発生部によるプラズマの不足分を補償するための補助プラズマ発生部と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部に対して周方向に離間して設けられ、基板に対して成膜を行うための反応ガス供給手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記反応ガス供給手段は、回転テーブルの周方向に互に離間して形成された複数の処理領域に互に異なる反応ガスを夫々供給するために設けられ、
前記複数の処理領域の間には、互に異なる反応ガスが混合することを防止するための分離ガスが供給される分離領域が設けられ、
基板の表面には互に異なる反応ガスが順番に供給されることにより成膜されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記主プラズマ発生部、前記補助プラズマ発生部及びガス供給部は、回転テーブルの回転方向上流側から流れてくるガスが前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部とその上方の天井部との間を流れるように、共通のカバー体により覆われていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記カバー体における前記回転方向上流側には、長さ方向に伸びる側面部の下縁を当該上流側に伸び出すようにフランジ状に屈曲させて形成したガス流の規制部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記補助プラズマ発生部は、前記主プラズマ発生部による基板載置領域の外縁側のプラズマの不足分を補償するために設けられたものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記主プラズマ発生部と前記補助プラズマ発生部とは、プラズマを発生させるための電力の供給源である高周波電源を共用し、
前記補助プラズマ発生部は、前記回転テーブルの中央側部位において基板載置領域へのプラズマの拡散を抑制するために、拡散抑制部を下方側に備えていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部のうち少なくとも１つのプラズマ発生部は、前記回転テーブルの外周側における前記真空容器の側壁から当該真空容器内に気密に挿入され、
前記回転テーブル上の基板の表面に対して前記少なくとも１つのプラズマ発生部を当該少なくとも一つのプラズマ発生部の長さ方向に傾斜させるために、前記少なくとも一つのプラズマ発生部の基端部側に傾き調整機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部は、互に長さ方向に平行に伸び、容量結合型プラズマを発生するための平行電極であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部は、誘導結合型プラズマを発生させるためのアンテナのうち、棒状のアンテナ部分に相当することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
真空容器内にて基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置するための複数の基板載置領域が形成された回転テーブルと、
この回転テーブルを回転させる回転機構と、
前記基板載置領域にプラズマ発生用のガスを供給するガス供給部と、
前記基板載置領域の通過領域に対向する位置において前記回転テーブルの中央部側と外周側との間に棒状に伸びるように設けられ、前記ガスにエネルギーを供給してプラズマ化するための主プラズマ発生部と、
この主プラズマ発生部に対して前記真空容器の周方向に離間して設けられ、当該主プラズマ発生部によるプラズマの不足分を補償するための補助プラズマ発生部と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部に対して周方向に離間して設けられ、基板に対して成膜を行うための反応ガス供給手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記反応ガス供給手段は、回転テーブルの周方向に互に離間して形成された複数の処理領域に互に異なる反応ガスを夫々供給するために設けられ、
前記複数の処理領域の間には、互に異なる反応ガスが混合することを防止するための分離ガスが供給される分離領域が設けられ、
基板の表面には互に異なる反応ガスが順番に供給されることにより成膜されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記主プラズマ発生部、前記補助プラズマ発生部及びガス供給部は、回転テーブルの回転方向上流側から流れてくるガスが前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部とその上方の天井部との間を流れるように、共通のカバー体により覆われていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記カバー体における前記回転方向上流側には、長さ方向に伸びる側面部の下縁を当該上流側に伸び出すようにフランジ状に屈曲させて形成したガス流の規制部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記補助プラズマ発生部は、前記主プラズマ発生部による基板載置領域の外縁側のプラズマの不足分を補償するために設けられたものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記主プラズマ発生部と前記補助プラズマ発生部とは、プラズマを発生させるための電力の供給源である高周波電源を共用し、
前記補助プラズマ発生部は、前記回転テーブルの中央側部位において基板載置領域へのプラズマの拡散を抑制するために、拡散抑制部を下方側に備えていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部のうち少なくとも１つのプラズマ発生部は、前記回転テーブルの外周側における前記真空容器の側壁から当該真空容器内に気密に挿入され、
前記回転テーブル上の基板の表面に対して前記少なくとも１つのプラズマ発生部を当該少なくとも一つのプラズマ発生部の長さ方向に傾斜させるために、前記少なくとも一つのプラズマ発生部の基端部側に傾き調整機構が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部は、互に長さ方向に平行に伸び、容量結合型プラズマを発生するための平行電極であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記主プラズマ発生部及び前記補助プラズマ発生部は、誘導結合型プラズマを発生させるためのアンテナのうち、棒状のアンテナ部分に相当することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【公開番号】特開２０１１−１５１３４３（Ｐ２０１１−１５１３４３Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８６６９（Ｐ２０１０−１３８６６９）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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