成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
【課題】互いに反応する処理ガスを順番に供給して基板の表面に反応生成物を積層すると共に基板に対してプラズマ処理を行うにあたり、基板に対するプラズマダメージを抑えること。
【解決手段】２つのプラズマ発生部８１、８２を回転テーブル２の回転方向に互いに離間させて設けると共に、これらプラズマ発生部８１、８２とウエハＷとの間にファラデーシールド９５を各々配置する。そして、各々のプラズマ発生部８１、８２におけるアンテナ８３と直交する方向に伸びるスリット９７を各々のファラデーシールド９５に設けて、各々のアンテナ８３において発生する電磁界のうち電界については遮断し、一方磁界についてはウエハＷ側に通過させる。
【解決手段】２つのプラズマ発生部８１、８２を回転テーブル２の回転方向に互いに離間させて設けると共に、これらプラズマ発生部８１、８２とウエハＷとの間にファラデーシールド９５を各々配置する。そして、各々のプラズマ発生部８１、８２におけるアンテナ８３と直交する方向に伸びるスリット９７を各々のファラデーシールド９５に設けて、各々のアンテナ８３において発生する電磁界のうち電界については遮断し、一方磁界についてはウエハＷ側に通過させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに反応する処理ガスを順番に供給して基板の表面に反応生成物を積層すると共に基板に対してプラズマ処理を行う成膜装置、成膜方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）に対して例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの薄膜の成膜を行う手法の一つとして、互いに反応する複数種類の処理ガス（反応ガス）をウエハの表面に順番に供給して反応生成物を積層するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。このＡＬＤ法を用いて成膜処理を行う成膜装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、真空容器内に設けられた回転テーブル上に複数枚のウエハを周方向に並べると共に、例えば回転テーブルに対向するように配置された複数のガス供給部に対して回転テーブルを相対的に回転させることにより、これらウエハに対して各処理ガスを順番に供給する装置が知られている。
【０００３】
ところで、ＡＬＤ法では、通常のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と比べて、ウエハの加熱温度（成膜温度）が例えば３００℃程度と低い。そのため、前記処理ガスのうちの一つが例えばＮＨ3（アンモニア）ガスなどの場合には、反応生成物が生成する程度までこのＮＨ3ガスを活性化できない場合がある。また、例えば処理ガス中に含まれている有機物などが薄膜中に不純物として取り込まれてしまう場合がある。そこで、処理ガスを活性化させるために、あるいは薄膜中から不純物を低減させるために、薄膜の成膜と共にプラズマ処理を行う技術が知られている（特許文献２）。
【０００４】
この時、ウエハの内部に配線構造が形成されている場合には、プラズマによって当該配線構造に対して電気的にダメージを与えてしまうおそれがある。一方、ウエハに対するプラズマダメージを抑えるためにプラズマ源をウエハから離間させると、成膜処理を行う圧力条件ではプラズマ中のイオンやラジカルなどの活性種が失活しやすいので、活性種がウエハに到達しにくくなって良好なプラズマ処理が行われなくなってしまうおそれがある。
【０００５】
ところで、例えば上端側の開口径よりも下端側の開口径の方が広くなる逆テーパー形状の凹部に対して薄膜を埋め込もうとすると、当該凹部内に空隙が生じてしまったり、あるいはこの薄膜中に不純物が取り込まれたりしてしまう。
特許文献３〜５には、ＡＬＤ法により薄膜を成膜する装置について記載されているが、既述の課題については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１０２
【特許文献２】特開２０１１−４０５７４
【特許文献３】米国特許公報７，１５３，５４２号
【特許文献４】特許３１４４６６４号公報
【特許文献５】米国特許公報６，８６９，６４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、互いに反応する処理ガスを順番に供給して基板の表面に反応生成物を積層すると共に基板に対してプラズマ処理を行うにあたり、基板に対するプラズマダメージを抑えることのできる成膜装置、成膜方法及び記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の成膜装置は、
真空容器内にて第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って基板に成膜処理を行う成膜装置において、
基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成され、前記真空容器内にて前記基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
この回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部及び第２の処理ガス供給部と、
前記真空容器内に主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを夫々供給するための主プラズマ発生ガス供給部及び補助プラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを夫々プラズマ化するための主プラズマ発生部及び補助プラズマ発生部と、を備え、
前記主プラズマ発生部は、
前記真空容器内で主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナと、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させるために、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を有することを特徴とする。
【０００９】
前記成膜装置は、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は、処理種別の互いに異なるプラズマ処理を行うためのものである構成。
前記補助プラズマ発生部は、
前記真空容器内で補助プラズマ用発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナと、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させるために、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を有する構成。
【００１０】
前記主プラズマ発生部は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのうち基板上に吸着した一方の処理ガスと反応するように他方の処理ガスをプラズマ化するためのものであり、
前記補助プラズマ発生部は、基板上に吸着した前記一方の処理ガスの成分と、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物とのいずれか一方の改質を行うためのものである構成。
前記主プラズマ発生部は、基板上に生成した反応生成物をエッチングするプラズマ処理を行うためのものであり、
前記補助プラズマ発生部は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物の改質を行うためのものである構成。この場合において基板の表面には、上端側の開口寸法よりも下端側の開口寸法の方が広くなる逆テーパー状の凹部が形成されていても良い。
前記アンテナ及び前記ファラデーシールドは、プラズマ処理を行う領域から誘電体により気密に区画されている構成。
本発明の成膜方法は、
真空容器内にて第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って基板に成膜処理を行う成膜方法において、
真空容器内に設けられた回転テーブルの一面側の基板載置領域に基板を載置すると共に、この基板載置領域を公転させる工程と、
次いで、前記回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する工程と、
前記真空容器内に主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを各々供給する工程と、
主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられた主プラズマ発生部のアンテナに対して高周波電力を供給する工程と、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドにより、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させる工程と、
前記主プラズマ発生部に対して回転テーブルの周方向に離間した位置に設けられた補助プラズマ発生部において、補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、
補助プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナに対して高周波電力を供給する工程と、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドにより、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させる工程と、を含んでいても良い。
前記主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのうち基板上に吸着した一方の処理ガスと反応するように他方の処理ガスをプラズマ化する工程であり、
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、基板上に吸着した前記一方の処理ガスの成分と、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物とのいずれか一方の改質を行う工程であっても良い。
前記主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程は、基板上に生成した反応生成物をエッチングする工程を含み、
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物の改質を行う工程であっても良い。
【００１２】
本発明の記憶媒体は、
真空容器内にて複数種類の処理ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、前記成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、真空容器内において回転テーブルを回転させて基板に対して第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給すると共に、回転テーブルの周方向に互いに離間するように設けられた主プラズマ発生部及び補助プラズマ発生部により基板に対して各々プラズマ処理を行っている。そして、主プラズマ発生部について、主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するためのアンテナを設けると共に、アンテナと基板との間に、アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットの形成されたファラデーシールドを配置している。そのため、アンテナにおいて発生する電磁界における電界成分については前記真空容器の内部への到達を阻害し、一方磁界については基板側に通過させることができるので、基板へのプラズマによる電気的なダメージを抑えることができる。また、主プラズマ発生部及び補助プラズマ発生部において互いに異なる種別のプラズマ処理を行うことができるようにしていることから、基板に対する処理の自由度の高い成膜装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の成膜装置の一例を示す縦断面である。
【図２】前記成膜装置の横断断面図である。
【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を示す分解斜視図である。
【図５】前記成膜装置の内部の一部を示す縦断面図である。
【図６】前記成膜装置の内部の一部を示す斜視図である。
【図７】前記成膜装置の内部の一部を示す縦断面図である。
【図８】前記成膜装置の内部の一部を示す平面図である。
【図９】前記成膜装置のファラデーシールドの一部を示す斜視図である。
【図１０】前記成膜装置のサイドリングを示す分解斜視図である。
【図１１】前記成膜装置のラビリンス構造部の一部を示す縦断面図である。
【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】前記成膜装置におけるプラズマの発生の様子を示す模式図である。
【図１４】前記成膜装置において基板に薄膜が成膜される様子を示す模式図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す横断平面図である。
【図１６】前記他の例において基板に薄膜が成膜される様子を示す模式図である。
【図１７】前記成膜装置の更に他の例の一部を示す斜視図である。
【図１８】前記更に他の例の一部を示す平面図である。
【図１９】前記成膜装置の別の例の一部を示す平面図である。
【図２０】前記成膜装置の別の例の一部を示す平面図である。
【図２１】前記成膜装置の別の例の一部を示す縦断面図である。
【図２２】前記成膜装置の別の例の一部を示す縦断面図である。
【図２３】前記成膜装置の他の例の一部を示す斜視図である。
【図２４】前記成膜装置の更に別の例の一部を示す斜視図である。
【図２５】前記更に別の例の一部を示す斜視図である。
【図２６】前記更に別の例の一部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態の成膜装置の一例について、図１〜図１１を参照して説明する。この成膜装置は、図１及び図２に示すように、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、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。そして、この成膜装置では、後で詳述するように、ＡＬＤ法によりウエハＷの表面に反応生成物を積層して薄膜を成膜すると共に、この薄膜の成膜途中においてウエハＷに対してプラズマ処理を行うように構成されている。この時、プラズマ処理を行うにあたって、プラズマによって電気的なダメージがウエハＷに加わらないように、あるいは前記ダメージができるだけ小さくなるように、前記成膜装置が構成されている。続いて、成膜装置の各部について詳述する。
【００１６】
真空容器１は、天板１１及び容器本体１２を備えており、天板１１が容器本体１２から着脱できるように構成されている。天板１１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、Ｎ2（窒素）ガスを分離ガスとして供給するための分離ガス供給管５１が接続されている。図１中１３は、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばＯリングである。
【００１７】
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によって、鉛直軸周りこの例では時計周りに回転自在に構成されている。図１中２３は回転軸２２を鉛直軸周りに回転させる駆動部であり、２０は回転軸２２及び駆動部２３を収納するケース体である。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Ｎ2ガスをパージ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。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をなしている。
【００１８】
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枚の基板であるウエハ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設けられている。凹部２４は、ウエハＷを当該凹部２４に落とし込む（収納する）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）とが揃うように、直径寸法及び深さ寸法が設定されている。凹部２４の底面には、ウエハ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貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００１９】
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５本のノズル３１、３２、３４、４１、４２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。これら各ノズル３１、３２、３４、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように各々取り付けられている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計周り（回転テーブル２の回転方向）に補助プラズマ発生用ガスノズル３４、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の処理ガスノズルを兼用する主プラズマ発生用ガスノズル３２がこの順番で配列されている。プラズマ発生用ガスノズル３２、３４の上方側には、図３に示すように、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から夫々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８１、８２が夫々設けられている。これらプラズマ発生部８１、８２については後で詳述する。尚、図２はプラズマ発生用ガスノズル３２、３４が見えるようにプラズマ発生部８１、８２及び後述の筐体９０を取り外した状態、図３はこれらプラズマ発生部８１、８２及び筐体９０を取り付けた状態を表している。また、図１は、図２におけるＡ−Ａ線にて切断した縦断面を示している。
【００２０】
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、主プラズマ発生用ガスノズル３２は第２の処理ガス供給部及び主プラズマ発生用ガス供給部をなしている。補助プラズマ発生用ガスノズル３４は、補助プラズマ発生用ガス供給部をなしている。また、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。尚、図１では、プラズマ発生部８１について、模式的に一点鎖線で示している。
【００２１】
各ノズル３１、３２、３４、４１、４２は、流量調整バルブを介して夫々以下の各ガス供給源（図示せず）に夫々接続されている。即ち、第１の処理ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の処理ガス例えばＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスなどの供給源に接続されている。主プラズマ発生用ガスノズル３２は、第２の処理ガス及び主プラズマ発生用ガスである例えばＮＨ3（アンモニア）ガスの供給源に接続されている。補助プラズマ発生用ガスノズル３４は、例えばＡｒ（アルゴン）ガスＨ2（水素）ガスとの混合ガスからなる補助プラズマ発生用ガスの供給源に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、分離ガスであるＮ2（窒素）ガスの供給源に各々接続されている。尚、ＮＨ3ガスと共に、主プラズマ発生用ガスの一部となるＡｒガスを供給しても良い。
【００２２】
ガスノズル３１、３２、４１、４２の下面側には、回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所にガス吐出孔３３が例えば等間隔に形成されている。プラズマ発生用ガスノズル３２、３４の外周面には、回転テーブル２の回転方向上流側且つ下方側（斜め下）を各々向くように、当該プラズマ発生用ガスノズル３２、３４の長さ方向に沿ってガス吐出孔３３が複数箇所に例えば等間隔で形成されている。このようにプラズマ発生用ガスノズル３２、３４のガス吐出孔３３の向きを設定した理由については、後で説明する。これら各ノズル３１、３２、３４、４１、４２は、当該ノズル３１、３２、３４、４１、４２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。
【００２３】
処理ガスノズル３１の下方領域は、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であり、主プラズマ発生用ガスノズル３２の下方領域は、ウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスとＮＨ3ガスのプラズマとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。また、補助プラズマ発生用ガスノズル３４の下方領域は、処理領域Ｐ１、Ｐ２を通過することによってウエハＷ上に形成された反応生成物の改質処理を行う第３の処理領域Ｐ３となる。分離ガスノズル４１、４２は、各々第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る。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、概略扇形の凸状部４が設けられており、分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４に形成された溝部４３内に収められている。従って、分離ガスノズル４１、４２における回転テーブル２の周方向両側には、各処理ガス同士の混合を阻止するために、前記凸状部４の下面である低い天井面４４（第１の天井面）が配置され、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）が配置されている。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。
【００２４】
次に、既述の主プラズマ発生部８１及び補助プラズマ発生部８２について詳述する。始めに、主プラズマ発生部８１について説明すると、この主プラズマ発生部８１は、既述のように搬送口１５から見て右側（回転テーブル２の回転方向上流側）に設けられており、金属線からなるアンテナ８３をコイル状に巻回して構成されている。この例では、アンテナ８３は、例えば銅（Ｃｕ）の表面にニッケルメッキ及び金メッキをこの順番で施した材質により構成されている。また、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、当該真空容器１の天板１１上に設けられている。具体的には、図４に示すように、既述の主プラズマ発生用ガスノズル３２の上方側（詳しくはこのノズル３２よりも僅かに回転テーブル２の回転方向上流側の位置から搬送口１５よりも僅かにノズル３２側に寄った位置まで）における天板１１には、平面的に見た時に概略扇形に開口する開口部１１ａが形成されている。尚、プラズマ発生部８１、８２について、混同を避けるために夫々「主」及び「補助」の用語を付して説明するが、これらプラズマ発生部８１、８２は互いにほぼ同じ構成となっており、また各々のプラズマ発生部８１、８２にて各々行われるプラズマ処理についても互いに独立した処理となっている。
【００２５】
前記開口部１１ａは、回転テーブル２の回転中心から例えば６０ｍｍ程度外周側に離間した位置から、回転テーブル２の外縁よりも８０ｍｍ程度外側に離れた位置までに亘って形成されている。また、開口部１１ａは、真空容器１の中心部領域Ｃに設けられた後述のラビリンス構造部１１０に干渉しない（避ける）ように、平面で見た時に回転テーブル２の中心側における端部が当該ラビリンス構造部１１０の外縁に沿うように円弧状に窪んでいる。そして、この開口部１１ａは、図４及び図５に示すように、天板１１の上端面から下端面に向かって当該開口部１１ａの開口径が段階的に小さくなるように、例えば３段の段部１１ｂが周方向に亘って形成されている。これら段部１１ｂのうち最下段の段部（口縁部）１１ｂの上面には、図５に示すように、周方向に亘って溝１１ｃが形成されており、この溝１１ｃ内にはシール部材例えばＯ−リング１１ｄが配置されている。尚、溝１１ｃ及びＯ−リング１１ｄについては、図４では図示を省略しており、また天板１１を切り欠いている。
【００２６】
この開口部１１ａには、図６にも示すように、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、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た筐体９０が配置されている。この筐体９０は、主プラズマ発生部８１において発生する磁界をウエハＷ側に通過させるために、例えば石英などの誘電体により透磁体（磁界を透過させる材質）として構成されており、図９に示すように、前記窪んだ部分の厚み寸法ｔが例えば２０ｍｍとなっている。また、この筐体９０は、当該筐体９０の下方にウエハＷが位置した時に、中心部領域Ｃ側における筐体９０の内壁面とウエハＷの外縁との間の距離が７０ｍｍとなり、回転テーブル２の外周側における筐体９０の内壁面とウエハＷの外縁との間の距離が７０ｍｍとなるように構成されている。
【００２７】
この筐体９０を既述の開口部１１ａ内に落とし込むと、フランジ部９０ａと段部１１ｂのうち最下段の段部１１ｂとが互いに係止する。そして、既述のＯ−リング１１ｄによって、当該段部１１ｂ（天板１１）と筐体９０とが気密に接続される。また、開口部１１ａの外縁に沿うように枠状に形成された押圧部材９１によって前記フランジ部９０ａを下方側に向かって周方向に亘って押圧すると共に、この押圧部材９１を図示しないボルトなどにより天板１１に固定することにより、真空容器１の内部雰囲気が気密に設定される。このように筐体９０を天板１１に気密に固定した時の当該筐体９０の下面と回転テーブル２上のウエハＷの表面との間の離間寸法ｈは、４〜６０ｍｍこの例では３０ｍｍとなっている。尚、図６は、筐体９０を下方側から見た図を示している。
【００２８】
筐体９０の下面は、当該筐体９０の下方領域へのＮ2ガスの侵入を阻止するために、図５〜図７に示すように、外縁部が周方向に亘って下方側（回転テーブル２側）に垂直に伸び出して、ガス規制用の突起部９２をなしている。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、回転テーブル２の回転方向上流側に、既述の主プラズマ発生用ガスノズル３２が収納されている。
【００２９】
主プラズマ発生用ガスノズル３２の基端側（真空容器１の側壁側）における突起部９２は、当該プラズマ発生用ガスノズル３４の外形に沿うように概略円弧状に切り欠かれている。突起部９２の下面と回転テーブル２の上面との間の離間寸法ｄは、０．５〜５ｍｍこの例では２ｍｍとなっている。この突起部９２の幅寸法及び高さ寸法は、夫々例えば１０ｍｍ及び２８ｍｍとなっている。尚、図７は、回転テーブル２の回転方向に沿って真空容器１を切断した縦断面図を示している。
【００３０】
また、成膜処理中には回転テーブル２が時計周りに回転するので、Ｎ2ガスがこの回転テーブル２の回転に連れられて回転テーブル２と突起部９２との間の隙間から筐体９０の下方側に侵入しようとする。そのため、前記隙間を介して筐体９０の下方側へのＮ2ガスの侵入を阻止するために、前記隙間に対して筐体９０の下方側からガスを吐出させている。具体的には、主プラズマ発生用ガスノズル３２のガス吐出孔３３について、図５及び図７に示すように、この隙間を向くように、即ち回転テーブル２の回転方向上流側且つ下方を向くように配置している。鉛直軸に対する主プラズマ発生用ガスノズル３２のガス吐出孔３３の向く角度θは、図７に示すように例えば４５°程度となっている。
【００３１】
ここで、筐体９０の下方（第２の処理領域Ｐ２）側から天板１１と筐体９０との間の領域をシールする既述のＯ−リング１１ｄを見ると、図５に示すように、当該第２の処理領域Ｐ２とＯ−リング１１ｄとの間には突起部９２が周方向に亘って形成されている。そのため、Ｏ−リング１１ｄは、プラズマに直接曝されないように、第２の処理領域Ｐ２から隔離されていると言える。従って、第２の処理領域Ｐ２からプラズマが例えばＯ−リング１１ｄ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、Ｏ−リング１１ｄに到達する前にプラズマが失活することになる。
【００３２】
筐体９０の内側には、当該筐体９０の内部形状に概略沿うように形成された厚み寸法ｋが例えば１ｍｍ程度の導電性の板状体である金属板からなる、接地されたファラデーシールド９５が収納されている。この例では、ファラデーシールド９５は、例えば銅（Ｃｕ）板または銅板にニッケル（Ｎｉ）膜及び金（Ａｕ）膜とを下側からメッキした板材により構成されている。即ち、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の外周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、上方側から見た時に筐体９０の内縁に沿って概略扇状となるように構成されている。このファラデーシールド９５は、例えば金属板の圧延加工により、あるいは金属板における水平面９５ａの外側に対応する領域を上方側に折り曲げることにより形成されている。
【００３３】
また、回転テーブル２の回転中心からファラデーシールド９５を見た時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、夫々右側及び左側に水平に伸び出して支持部９６をなしている。そして、ファラデーシールド９５を筐体９０の内部に収納すると、ファラデーシールド９５の下面と筐体９０の上面とが互いに接触すると共に、前記支持部９６が筐体９０のフランジ部９０ａにより支持される。この水平面９５ａ上には、ファラデーシールド９５の上方に載置される主プラズマ発生部８１との絶縁を取るために、厚み寸法が例えば２ｍｍ程度の例えば石英からなる絶縁板９４が積層されている。前記水平面９５ａには、多数のスリット９７が形成されているが、このスリット９７の形状や配置レイアウトについては、主プラズマ発生部８１のアンテナ８３の形状と併せて詳述する。尚、絶縁板９４については、後述の図８及び図９などでは描画を省略している。
【００３４】
主プラズマ発生部８１は、ファラデーシールド９５の内側に収納されるように構成されており、従って図４及び図５に示すように、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上のウエハＷ）を臨むように配置されている。この主プラズマ発生部８１は、既述のようにアンテナ８３を鉛直軸周りに例えば３重に巻回して構成されており、この例では２つのアンテナ８３、８３が設けられている。これら２つのアンテナ８３、８３のうち一方を第１のアンテナ８３ａ、他方を第２のアンテナ８３ｂと呼ぶと、第１のアンテナ８３ａは、図４及び図５に示すように、平面的に見た時に筐体９０の内縁に沿うように概略扇状となっている。また、第１のアンテナ８３ａは、当該第１のアンテナ８３ａの下方にウエハＷが位置した時に、このウエハＷにおける中心部領域Ｃ側の端部と回転テーブル２の外縁側の端部との間に亘ってプラズマを照射（供給）できるように、中心部領域Ｃ側及び外周側の端部が各々筐体９０の内壁面に近接するように配置されている。尚、アンテナ８３ａ、８３ｂの内部には冷却水の通流する流路が各々形成されているが、ここでは省略している。
【００３５】
第２のアンテナ８３ｂは、回転テーブル２の半径方向外周側においてウエハＷにプラズマを供給できるように、回転テーブル２上のウエハＷの中心位置から２００ｍｍ程度外周側に離間した位置と、回転テーブル２の外縁から９０ｍｍ程度外周側に離間した位置と、の間に配置されている。即ち、回転テーブル２が回転すると、中心部側に比べて外周部側では周速度が速くなる。そのため、外周部側では内周部側よりもウエハＷに供給されるプラズマの量が少なくなる場合がある。そこで、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷに供給されるプラズマの量を揃えるために、いわば第１のアンテナ８３ａによってウエハＷに供給されるプラズマの量を補償するために、第２のアンテナ８３ｂを設けている。
【００３６】
第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂは、各々整合器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に個別に接続されており、当該第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂに対して独立して高周波電力が調整されるように構成されている。尚、図１、図３及び図４などおける８６は、各々のアンテナ８３ａ、８３ｂ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。
【００３７】
ここで、既述のファラデーシールド９５のスリット９７について詳述する。このスリット９７は、各々のアンテナ８３ａ、８３ｂ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エハＷに向かうことを阻止すると共に、磁界をウエハＷに到達させるためのものである。即ち、電界がウエハＷに到達すると、当該ウエハＷの内部に形成されている電気配線が電気的にダメージを受けてしまう場合がある。一方、ファラデーシールド９５は、既述のように接地された金属板により構成されているので、スリット９７を形成しないと、電界に加えて磁界も遮断してしまう。また、アンテナ８３の下方に大きな開口部を形成すると、磁界だけでなく電界も通過してしまう。そこで、電界を遮断して磁界を通過させるために、以下のように寸法及び配置レイアウトを設定したスリット９７を形成している。
【００３８】
具体的には、スリット９７は、図８に示すように、第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂの各々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８３ａ、８３ｂの下方位置に各々形成されている。従って、例えば回転テーブル２の半径方向に沿ってアンテナ８３ａ、８３ｂが配置された領域においては、スリット９７は回転テーブル２の接線方向あるいは円周方向に沿うように直線状または円弧状に形成されている。また、回転テーブル２の外縁に沿うように円弧状にアンテナ８３ａ、８３ｂが配置された領域においては、スリット９７は回転テーブル２の回転中心から外縁に向かう方向に直線状に形成されている。そして、前記２つの領域間においてアンテナ８３ａ、８３ｂが屈曲する部分では、スリット９７は当該屈曲する部分におけるアンテナ８３ａ、８３ｂの伸びる方向に対して直交するように、回転テーブル２の周方向及び半径方向に対して各々傾斜する向きに形成されている。従って、スリット９７は、アンテナ８３ａ、８３ｂの各々の伸びる方向に沿って多数配列されている。
【００３９】
ここで、アンテナ８３ａ、８３ｂには、既述のように周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源８５が接続されており、この周波数に対応する波長は２２ｍである。そのため、スリット９７は、この波長の１／１００００以下程度の幅寸法となるように、図９に示すように、幅寸法ｄ１が１〜５ｍｍこの例では２ｍｍ、スリット９７、９７間の離間寸法ｄ２が１〜５ｍｍこの例では２ｍｍとなるように形成されている。また、このスリット９７は、既述の図８に示すように、アンテナ８３ａ（８３ｂ）の伸びる方向から見た時に、長さ寸法が例えば各々６０ｍｍとなるように、当該アンテナ８３ａ（８３ｂ）の右端よりも３０ｍｍ程度右側に離間した位置から、アンテナ８３ａ（８３ｂ）の左端よりも３０ｍｍ程度左側に離間した位置までに亘って形成されている。従って、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、接地された導電体からなる導電路９７ａ、９７ａが周方向に亘って各々配置されていると言える。
【００４０】
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８３ａ、８３ｂ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が各々形成されている。尚、図３ではスリット９７を省略している。また、図４及び図５などではスリット９７について簡略化しているが、スリット９７は例えば１５０本程度形成されている。スリット９７は、開口部９８に近接する領域から当該開口部９８から離れた領域に向かうにつれて、幅寸法ｄ１が広がるように形成されているが、ここでは図示を省略している。
【００４１】
以上説明した主プラズマ発生部８１に対して回転テーブル２の回転方向下流側に離間するように、補助プラズマ発生部８２が配置されており、この補助プラズマ発生部８２は、主プラズマ発生部８１とほぼ同じ構成となっている。即ち、補助プラズマ発生部８２は、第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂにより構成されており、筐体９０、ファラデーシールド９５及び絶縁板９４の上方側に配置されている。補助プラズマ発生部８２のアンテナ８３ａ、８３ｂについても、主プラズマ発生部８１と同様に、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に個別に接続されており、当該第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂに対して独立して高周波電力が供給されるように構成されている。
【００４２】
続いて、真空容器１の各部の説明に戻る。回転テーブル２の外周側において当該回転テーブル２よりも僅かに下位置には、図２、図５及び図１０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。このサイドリング１００は、例えば装置のクリーニング時において、各処理ガスに代えてフッ素系のクリーニングガスを通流させた時に、当該クリーニングガスから真空容器１の内壁を保護するためのものである。即ち、サイドリング１００を設けないと、回転テーブル２の外周部と真空容器１の内壁との間には、横方向に気流（排気流）が形成される凹部状の気流通路が周方向に亘ってリング状に形成されていると言える。そのため、このサイドリング１００は、気流通路に真空容器１の内壁面ができるだけ露出しないように、当該気流通路に設けられている。この例では、各分離領域Ｄ及び筐体９０における外縁側の領域は、このサイドリング１００の上方側に露出している。
【００４３】
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２箇所に排気口６１、６２が形成されている。言い換えると、前記気流通路の下方側に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、排気口６１、６２が形成されている。これら２つの排気口６１、６２のうち一方及び他方を夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２と呼ぶと、第１の排気口６１は、第１の処理ガスノズル３１と、当該第１の処理ガスノズル３１よりも回転テーブルの回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。第２の排気口６２は、補助プラズマ発生用ガスノズル３４と、当該ノズル３４よりも回転テーブルの回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。第１の排気口６１は、Ｓｉ含有ガス及び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、ＮＨ3ガス及び分離ガスに加えて、補助プラズマ発生用ガスノズル３４から供給されるプラズマ発生用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、図１に示すように、各々バタフライバルブなどの圧力調整部６５の介設された排気管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。
【００４４】
ここで、既述のように、中心部領域Ｃ側から外縁側に亘って筐体９０を形成しているので、例えば主プラズマ発生部８１よりも回転テーブル２の回転方向上流側に吐出された分離ガスは、当該筐体９０によって第２の排気口６２に向かおうとするガス流がいわば規制されてしまう。また、補助プラズマ発生部８２についても、中心部領域Ｃ側から外縁部側に亘って筐体９０を形成しているので、当該筐体９０よりも上流側から第２の排気口６２に向かおうとするガス流が規制されてしまう。そこで、筐体９０の外側における既述のサイドリング１００の上面に、分離ガスが流れるための溝状のガス流路１０１を形成している。具体的には、このガス流路１０１は、図３に示すように、主プラズマ発生部８１の筐体９０における回転テーブル２の回転方向上流側の端部よりも例えば６０ｍｍ程度第１の排気口６１側に寄った位置から、既述の第２の排気口６２までの間に亘って、深さ寸法が例えば３０ｍｍとなるように円弧状に形成されている。従って、このガス流路１０１は、筐体９０の外縁に沿うように、また上方側から見た時に主プラズマ発生部８１及び補助プラズマ発生部８２の筐体９０、９０の外縁部に跨がるように形成されている。このサイドリング１００は、図示を省略しているが、フッ素系ガスに対する耐腐食性を持たせるために、表面が例えばアルミナなどによりコーティングされているか、あるいは石英カバーなどにより覆われている。
【００４５】
天板１１の下面における中央部には、図２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Ｓｉ含有ガスとＮＨ3ガスなどと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。即ち、既述の図１から分かるように、筐体９０を中心部領域Ｃ側に寄った位置まで形成しているので、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を避けるように前記回転中心側に寄った位置に形成されている。従って、中心部領域Ｃ側では、外縁部側よりも例えば処理ガス同士が混ざりやすい状態となっていると言える。そこで、ラビリンス構造部１１０を形成することにより、ガスの流路を稼いで処理ガス同士が混ざり合うことを防止している。
【００４６】
具体的には、このラビリンス構造部１１０は、図１１に当該ラビリンス構造部１１０を拡大して示すように、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第１の壁部１１１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第２の壁部１１２と、が各々周方向に亘って形成されると共に、これら壁部１１１、１１２が回転テーブル２の半径方向において交互に配置された構造を採っている。具体的には、既述の突出部５側から中心部領域Ｃ側に向かって、第２の壁部１１２、第１の壁部１１１及び第２の壁部１１２がこの順番で配置されている。この例では、突出部５側の第２の壁部１１２は、他の壁部１１１、１１２よりも当該突出部５側に膨らんだ構造となっている。このような壁部１１１、１１２の各寸法について一例を挙げると、壁部１１１、１１２間の離間寸法ｊは例えば１ｍｍ、壁部１１１と天板１１との間の離間寸法（壁部１１２とコア部２１との間の隙間寸法）ｍは例えば１ｍｍとなっている。
【００４７】
従って、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Ｓｉ含有ガスは、壁部１１１、１１２を乗り越えていく必要があるので、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。そのため、処理ガスが中心部領域Ｃに到達する前に、当該中心部領域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ＮＨ3ガスなどのプラズマ発生用ガスについても、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。
【００４８】
一方、この中心部領域Ｃに上方側から供給されたＮ2ガスは、周方向に勢いよく広がって行こうとするが、ラビリンス構造部１１０を設けているので、当該ラビリンス構造部１１０における壁部１１１、１１２を乗り越えるうちに流速が抑えられていく。この時、前記Ｎ2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、当該狭い領域よりも広い領域（例えば処理領域Ｐ１や筐体９０、９０間の領域）に流れて行く。そのため、筐体９０の下方側へのＮ2ガスの流入が抑えられる。また、後述するように、筐体９０の下方側の空間は、真空容器１内の他の領域よりも陽圧に設定されていることからも、当該空間へのＮ2ガスの流入が抑えられている。
【００４９】
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、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷを例えば３００℃に加熱するようになっている。図１中７１ａはヒータユニット７の側方側に設けられたカバー部材、７ａはこのヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材である。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箇所に設けられている。
【００５０】
真空容器１の側壁には、図２及び図３に示すように図示しない外部の搬送アームと回転テーブル２との間においてウエハ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はゲートバルブＧより気密に開閉自在に構成されている。また、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は、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。
【００５１】
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１２０が設けられており、この制御部１２０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。
【００５２】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、ゲートバルブＧを開放して、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、図示しない搬送アームにより搬送口１５を介して回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを載置する。このウエハＷには、ドライエッチング処理やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いた配線埋め込み工程が既に施されており、従って当該ウエハＷの内部には電気配線構造が形成されている。また、ウエハＷの表面には、図１４の左端に示すように、ホールや溝などの凹部１３０が形成されている。次いで、ゲートバルブＧ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すると共に、回転テーブル２を時計周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。尚、図１４はウエハＷの一部を模式的に描画している。
【００５３】
続いて、処理ガスノズル３１からＳｉ含有ガスを吐出すると共に、主プラズマ発生用ガスノズル３２からＮＨ3ガスを吐出する。また、補助プラズマ発生用ガスノズル３４からＡｒガス及びＨ2ガスの混合ガスを吐出する。更に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管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。そして、圧力調整部６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力例えば４００〜５００Ｐａこの例では５００Ｐａに調整する。また、主プラズマ発生部８１では、各々のアンテナ８３ａ、８３ｂに対して、例えば夫々１５００Ｗ及び１０００Ｗとなるように高周波電力を供給すると共に、補助プラズマ発生部８２では、各々のアンテナ８３ａ、８３ｂに対して、例えば夫々１５００Ｗ及び１０００Ｗとなるように高周波電力を供給する。
【００５４】
この時、各々の筐体９０よりも回転テーブル２の回転方向上流側から例えば当該回転テーブル２の回転に連れられて当該筐体９０に向かって通流してくる例えばＮ2ガスは、筐体９０によってガス流が乱されようとする。しかし、筐体９０の外周側におけるサイドリング１００にガス流路１０１を形成しているので、前記ガスは、筐体９０を避けるように、当該ガス流路１０１を通って排気される。
【００５５】
一方、筐体９０の上流側から当該筐体９０に向かって通流してくるガスのうち一部のガスは、筐体９０の下方に侵入しようとする。しかし、既述の筐体９０の下方側の領域では、突起部９２が当該領域を覆うように形成されると共に、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４のガス吐出孔３３が各々回転テーブル２の回転テーブル２の回転方向上流側の斜め下を向いている。従って、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から吐出したプラズマ発生用ガスは、突起部９２の下方側に衝突し、前記上流側から流入しようとするＮ2ガスなどを筐体９０の外側へと追い出す。そして、各プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から吐出されたプラズマ発生用ガスは、突起部９２により回転テーブル２の回転方向下流側へと押し戻されて行く。この時、筐体９０の下方における処理領域Ｐ２、Ｐ３は、真空容器１内の他の領域よりも例えば１０Ｐａ程度陽圧となっている。このことからも、筐体９０の下方側へのＮ2ガスなどの侵入が阻止される。
【００５６】
そして、Ｓｉ含有ガスは、中心部領域Ｃに侵入しようとするが、この中心部領域Ｃには既述のラビリンス構造部１１０を設けているので、このラビリンス構造部１１０によって既述のようにガス流が阻害され、中心部領域Ｃに上方側から供給される分離ガスにより元の処理領域Ｐ１側に押し戻されることになる。また、中心部領域Ｃに侵入しようとする各ガスついても、同様に当該中心部領域Ｃへの侵入が阻害される。従って、中心部領域Ｃにおける処理ガス（プラズマ発生用ガス）同士の混合が防止される。また、同様にラビリンス構造部１１０によって、中心部領域Ｃから外周側に吐出されるＮ2ガスについての筐体９０の下方側への侵入が抑えられる。
【００５７】
更に、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ガスを供給しているので、図１２に示すように、Ｓｉ含有ガスとＮＨ3ガスなどのプラズマ発生用ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気されることとなる。また、回転テーブル２の下方側にパージガスを供給しているため、回転テーブル２の下方側に拡散しようとするガスは、前記パージガスにより排気口６１、６２側へと押し戻される。
【００５８】
この時、各々のプラズマ発生部８１、８２では、高周波電源８５から供給される高周波電力により、図１３に模式的に示すように、電界及び磁界が発生する。これら電界及び磁界のうち電界は、既述のようにファラデーシールド９５を設けていることから、このファラデーシールド９５により反射あるいは吸収（減衰）されて、真空容器１内への到達が阻害される（遮断される）。また、スリット９７の長さ方向における一端側及び他端側に導電路９７ａ、９７ａを各々配置していることから、当該一端側及び他端側を回り込んでウエハＷ側に向かおうとする電界についても遮断される。一方、磁界は、ファラデーシールド９５にスリット９７を形成しているので、このスリット９７を通過して、筐体９０の底面を介して真空容器１内に到達する。また、プラズマ発生部８１、８２の側方側におけるファラデーシールド９５には周方向に亘ってスリット９７が形成されていないので、電界及び磁界は、当該側方側を介して下方側に回り込まない。
【００５９】
従って、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から吐出されたプラズマ発生用ガスは、スリット９７を介して通過してきた磁界によって各々活性化されて、例えばイオンやラジカルなどのプラズマが生成する。具体的には、第２の処理領域Ｐ２ではＮＨ3ガスのプラズマが発生する。また、第３の処理領域Ｐ３では、Ａｒガス及びＨ2ガスのプラズマが発生する。この時、回転テーブル２の半径方向に第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂを設けていることから、真空容器１内に生成するプラズマの強度は、回転テーブル２の中心部側よりも外周部側の方が大きくなる。尚、図１２ではアンテナ８３ａ、８３ｂについて模式的に示しており、これらアンテナ８３ａ、８３ｂ、ファラデーシールド９５、筐体９０及びウエハＷの間の各寸法については模式的に大きく描画している。
【００６０】
一方、ウエハ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ＮＨ3ガスのプラズマにより窒化され、薄膜成分であるシリコン窒化膜（Ｓｉ−Ｎ）の分子層が１層あるいは複数層形成されて反応生成物が形成される。この時、シリコン窒化膜中には、例えばＳｉ含有ガス中に含まれる残留基のため、塩素（Ｃｌ）や有機物などの不純物が含まれている場合がある。
【００６１】
そして、回転テーブル２の回転によって、ウエハＷの表面に補助プラズマ発生用ガス（Ａｒ、Ｈ2）のプラズマが接触すると、シリコン窒化膜の改質処理が行われることになる。具体的には、例えばプラズマがウエハＷの表面に衝突することにより、図１４に示すように、例えばシリコン窒化膜から前記不純物がＨＣｌや有機ガスなどとして放出されたり、シリコン窒化膜内の元素が再配列されてシリコン窒化膜の緻密化（高密度化）が図られたりすることになる。
【００６２】
この時、回転テーブル２が回転することにより、中心部側よりも外周部側において周速度が速くなっているので、当該外周部側では中心部側よりもプラズマ処理の程度（窒化処理あるいは改質処理の度合い）が小さくなろうとする。しかし、回転テーブル２の中心部側よりも外周部側においてプラズマの強度が強くなっていることから、回転テーブル２の半径方向においてプラズマ処理の度合いが揃う。こうして回転テーブル２の回転を続けることにより、図１４に示すように、ウエハＷ表面へのＳｉ含有ガスの吸着、ウエハＷ表面に吸着したＳｉ含有ガスの成分の窒化及び反応生成物のプラズマ改質がこの順番で多数回に亘って行われて、反応生成物が積層されて既述の凹部１３０が埋め込まれるように薄膜が形成される。ここで、既述のようにウエハＷの内部には電気配線構造が形成されているが、プラズマ発生部８１、８２とウエハＷとの間にファラデーシールド９５を設けて電界を遮断しているので、この電気配線構造に対する電気的ダメージが抑えられる。
【００６３】
上述の実施の形態によれば、２つのプラズマ発生部８１、８２を回転テーブル２の回転方向に互いに離間させて設けると共に、これらプラズマ発生部８１、８２とウエハＷとの間にファラデーシールド９５を各々配置しているので、これらプラズマ発生部８１、８２において発生する電界については遮断することができる。一方、プラズマ発生部８１、８２において発生する磁界については、アンテナ８３と直交する方向に伸びるスリット９７をファラデーシールド９５に設けているので、このスリット９７を介して真空容器１内に到達させることができ、従ってプラズマによるウエハＷの内部の電気配線構造に対する電気的ダメージを抑えてプラズマ処理を行うことができる。そのため、良好な膜質及び電気的特性を持つ薄膜を速やかに得ることができる。更に、２つのプラズマ発生部８１、８２を設けているので、互いに異なる種別のプラズマ処理を組み合わせることができる。従って、既述のようにウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスのプラズマ窒化処理及び反応生成物のプラズマ改質処理といった互いに異なる種別のプラズマ処理を組み合わせることができるので、自由度の高い装置を得ることができる。
【００６４】
また、ファラデーシールド９５を設けていることから、プラズマによる筐体９０などの石英部材へのダメージ（エッチング）を抑えることができる。そのため、前記石英部材のロングライフ化を図ることができ、またコンタミの発生を抑えることができるし、更には石英（ＳｉＯ2）の薄膜（ＳｉＯ2）中への混入による膜厚の不均一化を抑えることができる。
【００６５】
更に、筐体９０を設けているので、プラズマ発生部８１、８２を回転テーブル２上のウエハＷに近接させることができる。そのため、成膜処理を行う程度の高い圧力雰囲気（低い真空度）であっても、プラズマ中のイオンやラジカルの失活を抑えて良好な改質処理を行うことができる。そして、筐体９０に突起部９２を設けているので、処理領域Ｐ２、Ｐ３にＯ−リング１１ｄが露出しない。そのため、Ｏ−リング１１ｄに含まれる例えばフッ素系成分のウエハＷへの混入を抑えることができ、また当該Ｏ−リング１１ｄのロングライフ化を図ることができる。
【００６６】
更にまた、筐体９０の下面に突起部９２を形成すると共に、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４のガス吐出孔３３が回転テーブル２の回転方向上流側を向くようにしている。そのため、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から吐出するガス流量が小流量であっても、筐体９０の下方領域へのＮＨ3ガスやＮ2ガスの侵入を抑えることができる。そのため、成膜処理と共にプラズマ処理を共通の成膜装置で行うにあたって、例えばプラズマ発生部８１、８２間の領域あるいは処理領域Ｐ１と主プラズマ発生部８１との間の領域に個別に排気口やポンプを設けなくて済むので、更には前記領域に分離領域Ｄを設けなくて済むので、装置構成を簡略化できる。
【００６７】
また、筐体９０を配置するにあたって、当該筐体９０の外周側におけるサイドリング１００にガス流路１０１を形成しているので、筐体９０を避けて各ガスを良好に排気することができる。
更にまた、筐体９０の内部にプラズマ発生部８１、８２を収納しているので、これらプラズマ発生部８１、８２を大気雰囲気の領域（真空容器１の外側領域）に配置することができ、従ってプラズマ発生部８１、８２のメンテナンスが容易となる。
【００６８】
ここで、筐体９０の内部にプラズマ発生部８１、８２を収納しているので、例えば中心部領域Ｃ側では、この筐体９０の側壁の厚み寸法の分、プラズマ発生部８１の端部が回転テーブル２の回転中心から離間することになる。そのため、中心部領域Ｃ側におけるウエハＷの端部にはプラズマが到達しにくくなる。一方、中心部領域Ｃ側におけるウエハＷの端部にプラズマが到達するように筐体９０（を中心部領域Ｃ側に寄った位置にまで形成しようとすると、既述のように中心部領域Ｃが狭くなる。この場合には、Ｓｉ含有ガスとＮＨ3ガスなどとが中心部領域Ｃにおいて混ざり合ってしまうおそれがある。しかし、本発明では、中心部領域Ｃにラビリンス構造部１１０を形成し、ガス流路を稼いでいるので、回転テーブル２の半径方向に亘って広いプラズマ空間を確保しながら、中心部領域ＣにおけるＳｉ含有ガスとＮＨ3ガスなどとの混合及び当該プラズマ空間内へのＮ2ガスの流入を抑えることができる。
更にまた、アンテナ８３ａ、８３ｂを設けて、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷの改質の度合いを揃えていることから、面内に亘って均質な膜質の薄膜を得ることができる。
【００６９】
既述の例では、反応生成物の成膜と当該反応生成物の改質処理とを交互に行ったが、反応生成物を例えば７０層（およそ１０ｎｍの膜厚）程度積層した後、これら反応生成物の積層体に対して改質処理を行っても良い。具体的には、Ｓｉ含有ガス及びＮＨ3ガスのプラズマを供給して反応生成物の成膜処理を行っている間はプラズマ発生部８２への高周波電力の供給を停止する。そして、積層体の形成後、これらＳｉ含有ガス及びＮＨ3ガスの供給を停止してプラズマ発生部８２へ高周波電力を供給する。このようないわば一括改質の場合にも、既述の例と同様の効果が得られる。
【００７０】
以上の例では、２つのプラズマ発生部８１、８２において、反応生成物（Ｓｉ−Ｎ）を生成させるプラズマ処理（窒化処理）及びプラズマ改質処理を夫々行う例を挙げたが、例えば主プラズマ発生部８１では、反応生成物を生成させるプラズマ処理と共にプラズマエッチング処理を行うようにしても良い。このようなプラズマエッチング処理を行う例について、成膜装置及びウエハＷの構成について以下に説明する。
【００７１】
始めに、成膜装置について説明すると、この成膜装置の第１の処理ガスノズル３１には、図１５に示すように、第１の処理ガスとして例えばＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン：ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスの貯留源が接続されている。主プラズマ発生用ガスノズル３２には、Ｃ（炭素）とＦ（フッ素）とを含むエッチングガス例えばＣＨＦ3ガスと、第２の処理ガスであるＯ2ガスと、主プラズマ発生用ガスであるＡｒガスとの貯留源が接続されている。具体的には、主プラズマ発生用ガスノズル３２の上流側は、図示を省略するが、例えば３本の分岐管に分岐して、各々の分岐管がバルブ及び流量調整部を介して前記各ガスの貯留源に個別に接続されている。補助プラズマ発生用ガスノズル３４には、補助プラズマ発生用ガスとして、Ｏ2ガス、Ａｒガス及びＨ2ガスの貯留源が接続されている。
続いてウエハＷの構成について説明すると、ウエハＷには既述の例と同様に凹部１３０が形成されており、この凹部１３０は、図１６の左側に示すように、下端側の開口寸法よりも上端側の開口寸法の方が小さくなる逆テーパー形状となっている。尚、図１６は、ウエハＷの一部を模式的に描画しており、凹部１３０の逆テーパー形状については誇張している。
【００７２】
このウエハＷに対して、図１５の成膜装置において既述の例と同様に成膜処理を行うと、図１６の左側から２番目に示すように、第１の処理領域Ｐ１において、凹部１３０の内部を含むウエハＷの表面に、ＢＴＢＡＳガスの成分が吸着する。そして、第２の処理領域Ｐ２では、アンテナ８３の磁界によりＡｒガスがプラズマ化され、このＡｒガスのプラズマにより既述のエッチングガス及びＯ2ガスが各々プラズマ化される。これらエッチングガスのプラズマ及びＯ2ガスのプラズマのうち例えばＯ2ガスのプラズマ（ラジカルやイオン）は、ウエハＷの上面側の領域から凹部１３０内の下端部の領域までに亘って拡散して、これら領域におけるＢＴＢＡＳガスの成分を酸化して反応生成物（シリコン酸化物）を生成させる。
【００７３】
一方、エッチングガスのプラズマは、Ｏ2ガスのプラズマ（ラジカル）よりも寿命が短いので、活性を保ったまま凹部１３０内の下端部までは拡散できず、従ってウエハＷの上面側及び凹部１３０内の上端部付近に接触する。このエッチングガスのプラズマにウエハＷが接触すると、図１６の中央部に示すように、ウエハＷ上の反応生成物がエッチングされて、例えばガスとして未反応の処理ガスや副生成物などのガスなどと共に排気される。従って、凹部１３０の内部に成膜される反応生成物は、下端側よりも上端側の方が薄くなるので、いわば当該凹部１３０の逆テーパーの程度が僅かに緩和されて、凹部１３０の内壁のテーパー角度が垂直に近くなる。この時、ウエハＷ上の反応生成物には、第１の処理ガスやエッチングガスに含まれる不純物（水分やＦ）が含まれている場合がある。
【００７４】
続いて、第３の処理領域Ｐ３では、図１６の右側から２番目に示すように、ウエハＷに形成された反応生成物から不純物がＨＦガスなどのガスとして除去されて改質処理が行われる。そして、回転テーブル２の回転により、このようなＢＴＢＡＳガスの吸着と、ＢＴＢＡＳガスの酸化及びエッチングと、反応生成物の改質処理と、を多数回に亘って繰り返すと、凹部１３０の逆テーパー形状がより一層直角に近くなりながら、あるいは更にテーパー形状（上端部の開口寸法が下端部の開口寸法よりも広い形状）になりながら、不純物が除去（低減）されつつ凹部１３０内に反応生成物が順次埋め込まれていく。従って、凹部１３０への薄膜の埋め込みが完了すると、図１６の右側に示すように、当該凹部１３０内にはボイドなどの空隙が生成せず、またＢＴＢＡＳガス中の不純物に加えてエッチングガス中の不純物についても濃度が極めて低い薄膜が得られる。
【００７５】
ここで、このような逆テーパー形状の凹部１３０に対して例えば通常のＣＶＤ法により薄膜を埋め込もうとすると、当該凹部１３０の形状に倣って反応生成物が積層される時には、凹部１３０の内部に薄膜が充填される前に、当該凹部１３０の上端部が塞がってしまう場合がある。この場合には、凹部１３０内に空隙が形成されるので、例えばデバイスの電気的抵抗が設計値よりも大きくなってしまう。一方、このようなＣＶＤ法にプラズマエッチングを組み合わせると、具体的にはＣＶＤ法による成膜工程と、凹部１３０内の上端部側のプラズマエッチング工程と、を繰り返して凹部１３０に薄膜を埋め込むと、プラズマエッチング工程では例えばＦが不純物として薄膜に混入してしまうおそれがある。そのため、凹部１３０に薄膜を埋め込んだ後にアニール工程などを行っても、この凹部１３０の内部に入り込んだ不純物については除去することが極めて困難であり、従って例えば設計通りの電気的特性が得られなくなってしまう。
【００７６】
そこで、本発明では、反応生成物の形成工程と、プラズマエッチング工程と、改質工程と、をこの順番で多数回に亘って行うことにより、反応生成物を形成する度にエッチング処理を行うと共にこれら反応生成物の形成工程及びエッチング工程において反応生成物に取り込まれた不純物を除去している。そのため、膜厚方向に亘って不純物濃度の極めて低い薄膜を形成でき、また凹部１３０の逆テーパー形状が徐々に緩和されるように（垂直に近づくように）エッチングを行っていることから、凹部１３０内にボイドなどの空隙が生じることを抑制できる。
【００７７】
ここで、補助プラズマ発生用ガスノズル３２から供給されるガスにはＯ2ガスが含まれていることから、主プラズマ発生用ガスノズル３２からはＯ2ガスを供給せずに、第３の処理領域Ｐ３において反応生成物の生成（ウエハＷ上のＢＴＢＡＳガスの酸化）と改質とを行うようにしても良い。この場合には、第２の処理領域Ｐ２では、既述のＣＨＦ3ガスからなるエッチングガスに代えて、あるいはこのエッチングガスと共にＳｉをエッチングするエッチングガス例えばＢｒ（臭素）系のガスが用いられて、プラズマエッチング処理が行われる。また、第２の処理領域Ｐ２及び第３の処理領域Ｐ３において夫々プラズマエッチング処理だけ及びプラズマ改質処理だけを行う場合には、当該第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３との間に第３のプラズマ発生部（図示せず）を設けて、この第３のプラズマ発生部においてＢＴＢＡＳガスの酸化処理を行っても良い。
【００７８】
更に、以上述べた成膜装置では、各々のプラズマ発生部８１、８２において互いに異なる種別のプラズマ処理を行うようにしたが、互いに同じ種別のプラズマ処理を行っても良い。具体的には、シリコン酸化膜を成膜する時に、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から各々Ｏ2ガス及びＡｒガスを供給し、処理領域Ｐ２、Ｐ３において各々ＢＴＢＡＳガスを酸化すると共に反応生成物中に含まれる不純物を除去するようにしても良い。
【００７９】
続いて、以上説明した成膜装置におけるプラズマ発生部８１、８２の他の例について列挙する。以下の他の例については、これらプラズマ発生部８１、８２の一方だけあるいは双方について適用しても良い。図１７及び図１８は、アンテナ８３を一つだけ設けると共に、当該アンテナ８３について、平面で見た時に概略方形（概略８角形）となるように配置した例を示している。この例においても、スリット９７は、開口部９８に近接する領域から当該開口部９８から離れた領域に向かうにつれて、幅寸法ｄ１が広がるように形成されているが図示を省略している。
【００８０】
図１９は、図１７及び図１８のように２つのアンテナ８３ａ、８３ｂを概略方形となるように配置すると共に、第１のアンテナ８３ａについては既述の図８と同様に回転テーブル２の半径方向に亘って形成し、一方第２のアンテナ８３ｂについては回転テーブル２の外周部側に配置している。尚、図１９は、天板１１を上方側から見た様子を示しており、アンテナ８３ａ、８３ｂを模式的に描画している。以下の図２０についても同様である。
【００８１】
図２０は、２つのアンテナ８３ａ、８３ｂを図１７及び図１８のように概略方形となるように配置すると共に、第１のアンテナ８３ａについては回転テーブル２の半径方向内側に配置し、第２のアンテナ８３ｂについては前記半径方向外側に配置した例を示している。この例では、これらアンテナ８３ａ、８３ｂは、互いに同じ面積となるように各々巻回されている。
図２１は、既述のファラデーシールド９５について、筐体９０の内部に埋設した例を示している。具体的には、プラズマ発生部８１（８２）の下方における筐体９０は、上端面が着脱自在に構成されており、この上端面を取り外した部位にファラデーシールド９５を収納できるように構成されている。即ち、ファラデーシールド９５は、プラズマ発生部８１（８２）とウエハＷとの間に設けられていれば良い。
【００８２】
図２２は、プラズマ発生部８１（８２）及びファラデーシールド９５を筐体９０の内部に収納することに代えて、これらプラズマ発生部８１（８２）及びファラデーシールド９５を天板１１の上方に配置した例を示している。この例では、プラズマ発生部８１（８２）の下方における天板１１は、他の部位における天板１１とは別部材として例えば石英などの誘電体により構成されており、下面周縁部が既述のように周方向に亘ってＯ−リング１１ｄにより前記他の部位における天板１１と気密に接続されている。
【００８３】
図２３は、アンテナ８３を鉛直軸方向に巻回することに代えて、水平軸方向に巻回した例を示している。具体的には、このアンテナ８３は、回転テーブル２の回転方向に沿って円弧状に伸びる軸の周りに巻回されている。尚、図２３はアンテナ８３及びファラデーシールド９５以外については省略している。
【００８４】
ここで、アンテナ８３としては、真空容器１の内部領域から気密に区画された領域（筐体９０の内部あるいは天板１１上）に配置したが、真空容器１の内部領域に配置しても良い。具体的には、例えば天板１１の下面よりも僅かに下方側にアンテナ８３を配置しても良い。この場合には、プラズマによりアンテナ８３がエッチングされないように、当該アンテナ８３は、例えば石英などの誘電体により表面がコーティングされる。また、この場合においてファラデーシールド９５は、同様にプラズマによりエッチングされないように、アンテナ８３とウエハＷとの間において石英などの誘電体により表面がコーティングされる。更に、アンテナ８３としては、コイル状に巻回した構成以外にも、基端側が例えば真空容器１の外側から当該真空容器１内に気密に挿入されると共に、他端側が中心部領域Ｃに向かって直線状に伸びる構成であっても良い。
【００８５】
また、以上の各例では、プラズマ発生部８１（８２）として、アンテナ８３を巻回して誘導結合型のプラズマ（ＩＣＰ：Inductively coupled plasma）を発生させたが、プラズマ発生部８１、８２の一方において、容量結合型のプラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を発生させるようにしても良い。具体的には、図２４〜図２６に示すように、プラズマ発生用ガスノズル３２（３４）に対して回転テーブル２の回転方向下流側に、一対の電極１４１、１４２が平行電極として設けられており、これら電極１４１、１４２は、支持部１４３を介して真空容器１の側壁から気密に挿入されている。また、電極１４１、１４２には、支持部１４３を介して整合器８４及び高周波電源８５が接続されている。尚、これら電極１４１、１４２の表面には、プラズマから当該電極１４１、１４２を保護するために、例えば石英などの保護被膜が形成されている。
【００８６】
これら電極１４１、１４２及びプラズマ発生用ガスノズル３２（３４）の上方側には、プラズマの発生する領域（処理領域Ｐ２（Ｐ３））へのＮ2ガスなどの流入を抑えるために、概略ハット型のカバー部材１４４が設けられている。このカバー部材１４４は、電極１４１、１４２及びノズル３２（３４）を覆うように箱型に形成されると共に下面側が開口するカバー本体１４５と、このカバー本体１４５における回転テーブル２の回転方向上流側、下流側及び中心部領域Ｃの下端面から水平方向に向かって各々伸び出す気流規制面１４６とを備えている。図２４は、カバー部材１４４を取り外した状態、図２５はカバー部材１４４を取り付けた状態を示している。
このようなプラズマ発生部８１（８２）においても、気流規制面１４６により処理領域Ｐ２（Ｐ３）へのガスの進入を抑えながら、電極１４１、１４２間においてプラズマ発生用ガスがプラズマ化されてプラズマ処理が行われる。
【００８７】
以上の各例において、ファラデーシールド９５を構成する材質としては、磁界をできるだけ透過するように、比透磁率のなるべく低い材質が好ましく、具体的には、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などを用いても良い。また、ファラデーシールド９５のスリット９７の数量としては、少なすぎると真空容器１内に到達する磁界が小さくなり、一方多すぎるとファラデーシールド９５を製造しにくくなることから、例えばアンテナ８３の長さ１ｍに対して１００〜５００本程度であることが好ましい。更に、プラズマ発生用ガスノズル３４のガス吐出孔３３について、回転テーブル２の回転方向上流側を向くように形成したが、このガス吐出孔３３を下方側あるいは下流側を向くように配置しても良い。
【００８８】
筐体９０を構成する材質としては、石英に代えて、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イットリアなどの耐プラズマエッチング材を用いても良いし、例えばパイレックスガラス（コーニング社の耐熱ガラス、商標）などの表面にこれら耐プラズマエッチング材をコーティングしても良い。即ち、筐体９０はプラズマに対する耐性が高く、且つ磁界を透過する材質（誘電体）により構成すれば良い。
また、ファラデーシールド９５の上方に絶縁板９４を配置して、当該ファラデーシールド９５とアンテナ８３との絶縁を取るようにしたが、この絶縁板９４を配置せずに、例えばアンテナ８３を石英などの絶縁材により被覆するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８９】
Ｗ ウエハ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 処理領域
１ 真空容器
２ 回転テーブル
３１ 処理ガスノズル
３２、３４ プラズマ発生用ガスノズル
８１、８２ プラズマ発生部
８３，８３ａ、８３ｂ アンテナ
９５ ファラデーシールド
９７ スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに反応する処理ガスを順番に供給して基板の表面に反応生成物を積層すると共に基板に対してプラズマ処理を行う成膜装置、成膜方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）に対して例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの薄膜の成膜を行う手法の一つとして、互いに反応する複数種類の処理ガス（反応ガス）をウエハの表面に順番に供給して反応生成物を積層するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。このＡＬＤ法を用いて成膜処理を行う成膜装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、真空容器内に設けられた回転テーブル上に複数枚のウエハを周方向に並べると共に、例えば回転テーブルに対向するように配置された複数のガス供給部に対して回転テーブルを相対的に回転させることにより、これらウエハに対して各処理ガスを順番に供給する装置が知られている。
【０００３】
ところで、ＡＬＤ法では、通常のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と比べて、ウエハの加熱温度（成膜温度）が例えば３００℃程度と低い。そのため、前記処理ガスのうちの一つが例えばＮＨ3（アンモニア）ガスなどの場合には、反応生成物が生成する程度までこのＮＨ3ガスを活性化できない場合がある。また、例えば処理ガス中に含まれている有機物などが薄膜中に不純物として取り込まれてしまう場合がある。そこで、処理ガスを活性化させるために、あるいは薄膜中から不純物を低減させるために、薄膜の成膜と共にプラズマ処理を行う技術が知られている（特許文献２）。
【０００４】
この時、ウエハの内部に配線構造が形成されている場合には、プラズマによって当該配線構造に対して電気的にダメージを与えてしまうおそれがある。一方、ウエハに対するプラズマダメージを抑えるためにプラズマ源をウエハから離間させると、成膜処理を行う圧力条件ではプラズマ中のイオンやラジカルなどの活性種が失活しやすいので、活性種がウエハに到達しにくくなって良好なプラズマ処理が行われなくなってしまうおそれがある。
【０００５】
ところで、例えば上端側の開口径よりも下端側の開口径の方が広くなる逆テーパー形状の凹部に対して薄膜を埋め込もうとすると、当該凹部内に空隙が生じてしまったり、あるいはこの薄膜中に不純物が取り込まれたりしてしまう。
特許文献３〜５には、ＡＬＤ法により薄膜を成膜する装置について記載されているが、既述の課題については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１０２
【特許文献２】特開２０１１−４０５７４
【特許文献３】米国特許公報７，１５３，５４２号
【特許文献４】特許３１４４６６４号公報
【特許文献５】米国特許公報６，８６９，６４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、互いに反応する処理ガスを順番に供給して基板の表面に反応生成物を積層すると共に基板に対してプラズマ処理を行うにあたり、基板に対するプラズマダメージを抑えることのできる成膜装置、成膜方法及び記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の成膜装置は、
真空容器内にて第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って基板に成膜処理を行う成膜装置において、
基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成され、前記真空容器内にて前記基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
この回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部及び第２の処理ガス供給部と、
前記真空容器内に主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを夫々供給するための主プラズマ発生ガス供給部及び補助プラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを夫々プラズマ化するための主プラズマ発生部及び補助プラズマ発生部と、を備え、
前記主プラズマ発生部は、
前記真空容器内で主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナと、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させるために、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を有することを特徴とする。
【０００９】
前記成膜装置は、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は、処理種別の互いに異なるプラズマ処理を行うためのものである構成。
前記補助プラズマ発生部は、
前記真空容器内で補助プラズマ用発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナと、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させるために、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を有する構成。
【００１０】
前記主プラズマ発生部は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのうち基板上に吸着した一方の処理ガスと反応するように他方の処理ガスをプラズマ化するためのものであり、
前記補助プラズマ発生部は、基板上に吸着した前記一方の処理ガスの成分と、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物とのいずれか一方の改質を行うためのものである構成。
前記主プラズマ発生部は、基板上に生成した反応生成物をエッチングするプラズマ処理を行うためのものであり、
前記補助プラズマ発生部は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物の改質を行うためのものである構成。この場合において基板の表面には、上端側の開口寸法よりも下端側の開口寸法の方が広くなる逆テーパー状の凹部が形成されていても良い。
前記アンテナ及び前記ファラデーシールドは、プラズマ処理を行う領域から誘電体により気密に区画されている構成。
本発明の成膜方法は、
真空容器内にて第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って基板に成膜処理を行う成膜方法において、
真空容器内に設けられた回転テーブルの一面側の基板載置領域に基板を載置すると共に、この基板載置領域を公転させる工程と、
次いで、前記回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する工程と、
前記真空容器内に主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを各々供給する工程と、
主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられた主プラズマ発生部のアンテナに対して高周波電力を供給する工程と、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドにより、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させる工程と、
前記主プラズマ発生部に対して回転テーブルの周方向に離間した位置に設けられた補助プラズマ発生部において、補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、
補助プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナに対して高周波電力を供給する工程と、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドにより、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させる工程と、を含んでいても良い。
前記主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのうち基板上に吸着した一方の処理ガスと反応するように他方の処理ガスをプラズマ化する工程であり、
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、基板上に吸着した前記一方の処理ガスの成分と、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物とのいずれか一方の改質を行う工程であっても良い。
前記主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程は、基板上に生成した反応生成物をエッチングする工程を含み、
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物の改質を行う工程であっても良い。
【００１２】
本発明の記憶媒体は、
真空容器内にて複数種類の処理ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、前記成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、真空容器内において回転テーブルを回転させて基板に対して第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給すると共に、回転テーブルの周方向に互いに離間するように設けられた主プラズマ発生部及び補助プラズマ発生部により基板に対して各々プラズマ処理を行っている。そして、主プラズマ発生部について、主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するためのアンテナを設けると共に、アンテナと基板との間に、アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットの形成されたファラデーシールドを配置している。そのため、アンテナにおいて発生する電磁界における電界成分については前記真空容器の内部への到達を阻害し、一方磁界については基板側に通過させることができるので、基板へのプラズマによる電気的なダメージを抑えることができる。また、主プラズマ発生部及び補助プラズマ発生部において互いに異なる種別のプラズマ処理を行うことができるようにしていることから、基板に対する処理の自由度の高い成膜装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の成膜装置の一例を示す縦断面である。
【図２】前記成膜装置の横断断面図である。
【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を示す分解斜視図である。
【図５】前記成膜装置の内部の一部を示す縦断面図である。
【図６】前記成膜装置の内部の一部を示す斜視図である。
【図７】前記成膜装置の内部の一部を示す縦断面図である。
【図８】前記成膜装置の内部の一部を示す平面図である。
【図９】前記成膜装置のファラデーシールドの一部を示す斜視図である。
【図１０】前記成膜装置のサイドリングを示す分解斜視図である。
【図１１】前記成膜装置のラビリンス構造部の一部を示す縦断面図である。
【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】前記成膜装置におけるプラズマの発生の様子を示す模式図である。
【図１４】前記成膜装置において基板に薄膜が成膜される様子を示す模式図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す横断平面図である。
【図１６】前記他の例において基板に薄膜が成膜される様子を示す模式図である。
【図１７】前記成膜装置の更に他の例の一部を示す斜視図である。
【図１８】前記更に他の例の一部を示す平面図である。
【図１９】前記成膜装置の別の例の一部を示す平面図である。
【図２０】前記成膜装置の別の例の一部を示す平面図である。
【図２１】前記成膜装置の別の例の一部を示す縦断面図である。
【図２２】前記成膜装置の別の例の一部を示す縦断面図である。
【図２３】前記成膜装置の他の例の一部を示す斜視図である。
【図２４】前記成膜装置の更に別の例の一部を示す斜視図である。
【図２５】前記更に別の例の一部を示す斜視図である。
【図２６】前記更に別の例の一部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態の成膜装置の一例について、図１〜図１１を参照して説明する。この成膜装置は、図１及び図２に示すように、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、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。そして、この成膜装置では、後で詳述するように、ＡＬＤ法によりウエハＷの表面に反応生成物を積層して薄膜を成膜すると共に、この薄膜の成膜途中においてウエハＷに対してプラズマ処理を行うように構成されている。この時、プラズマ処理を行うにあたって、プラズマによって電気的なダメージがウエハＷに加わらないように、あるいは前記ダメージができるだけ小さくなるように、前記成膜装置が構成されている。続いて、成膜装置の各部について詳述する。
【００１６】
真空容器１は、天板１１及び容器本体１２を備えており、天板１１が容器本体１２から着脱できるように構成されている。天板１１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、Ｎ2（窒素）ガスを分離ガスとして供給するための分離ガス供給管５１が接続されている。図１中１３は、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばＯリングである。
【００１７】
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によって、鉛直軸周りこの例では時計周りに回転自在に構成されている。図１中２３は回転軸２２を鉛直軸周りに回転させる駆動部であり、２０は回転軸２２及び駆動部２３を収納するケース体である。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Ｎ2ガスをパージ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。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をなしている。
【００１８】
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枚の基板であるウエハ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設けられている。凹部２４は、ウエハＷを当該凹部２４に落とし込む（収納する）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）とが揃うように、直径寸法及び深さ寸法が設定されている。凹部２４の底面には、ウエハ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貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００１９】
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５本のノズル３１、３２、３４、４１、４２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。これら各ノズル３１、３２、３４、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように各々取り付けられている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計周り（回転テーブル２の回転方向）に補助プラズマ発生用ガスノズル３４、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の処理ガスノズルを兼用する主プラズマ発生用ガスノズル３２がこの順番で配列されている。プラズマ発生用ガスノズル３２、３４の上方側には、図３に示すように、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から夫々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８１、８２が夫々設けられている。これらプラズマ発生部８１、８２については後で詳述する。尚、図２はプラズマ発生用ガスノズル３２、３４が見えるようにプラズマ発生部８１、８２及び後述の筐体９０を取り外した状態、図３はこれらプラズマ発生部８１、８２及び筐体９０を取り付けた状態を表している。また、図１は、図２におけるＡ−Ａ線にて切断した縦断面を示している。
【００２０】
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、主プラズマ発生用ガスノズル３２は第２の処理ガス供給部及び主プラズマ発生用ガス供給部をなしている。補助プラズマ発生用ガスノズル３４は、補助プラズマ発生用ガス供給部をなしている。また、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。尚、図１では、プラズマ発生部８１について、模式的に一点鎖線で示している。
【００２１】
各ノズル３１、３２、３４、４１、４２は、流量調整バルブを介して夫々以下の各ガス供給源（図示せず）に夫々接続されている。即ち、第１の処理ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の処理ガス例えばＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスなどの供給源に接続されている。主プラズマ発生用ガスノズル３２は、第２の処理ガス及び主プラズマ発生用ガスである例えばＮＨ3（アンモニア）ガスの供給源に接続されている。補助プラズマ発生用ガスノズル３４は、例えばＡｒ（アルゴン）ガスＨ2（水素）ガスとの混合ガスからなる補助プラズマ発生用ガスの供給源に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、分離ガスであるＮ2（窒素）ガスの供給源に各々接続されている。尚、ＮＨ3ガスと共に、主プラズマ発生用ガスの一部となるＡｒガスを供給しても良い。
【００２２】
ガスノズル３１、３２、４１、４２の下面側には、回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所にガス吐出孔３３が例えば等間隔に形成されている。プラズマ発生用ガスノズル３２、３４の外周面には、回転テーブル２の回転方向上流側且つ下方側（斜め下）を各々向くように、当該プラズマ発生用ガスノズル３２、３４の長さ方向に沿ってガス吐出孔３３が複数箇所に例えば等間隔で形成されている。このようにプラズマ発生用ガスノズル３２、３４のガス吐出孔３３の向きを設定した理由については、後で説明する。これら各ノズル３１、３２、３４、４１、４２は、当該ノズル３１、３２、３４、４１、４２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。
【００２３】
処理ガスノズル３１の下方領域は、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であり、主プラズマ発生用ガスノズル３２の下方領域は、ウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスとＮＨ3ガスのプラズマとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。また、補助プラズマ発生用ガスノズル３４の下方領域は、処理領域Ｐ１、Ｐ２を通過することによってウエハＷ上に形成された反応生成物の改質処理を行う第３の処理領域Ｐ３となる。分離ガスノズル４１、４２は、各々第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る。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、概略扇形の凸状部４が設けられており、分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４に形成された溝部４３内に収められている。従って、分離ガスノズル４１、４２における回転テーブル２の周方向両側には、各処理ガス同士の混合を阻止するために、前記凸状部４の下面である低い天井面４４（第１の天井面）が配置され、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）が配置されている。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。
【００２４】
次に、既述の主プラズマ発生部８１及び補助プラズマ発生部８２について詳述する。始めに、主プラズマ発生部８１について説明すると、この主プラズマ発生部８１は、既述のように搬送口１５から見て右側（回転テーブル２の回転方向上流側）に設けられており、金属線からなるアンテナ８３をコイル状に巻回して構成されている。この例では、アンテナ８３は、例えば銅（Ｃｕ）の表面にニッケルメッキ及び金メッキをこの順番で施した材質により構成されている。また、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、当該真空容器１の天板１１上に設けられている。具体的には、図４に示すように、既述の主プラズマ発生用ガスノズル３２の上方側（詳しくはこのノズル３２よりも僅かに回転テーブル２の回転方向上流側の位置から搬送口１５よりも僅かにノズル３２側に寄った位置まで）における天板１１には、平面的に見た時に概略扇形に開口する開口部１１ａが形成されている。尚、プラズマ発生部８１、８２について、混同を避けるために夫々「主」及び「補助」の用語を付して説明するが、これらプラズマ発生部８１、８２は互いにほぼ同じ構成となっており、また各々のプラズマ発生部８１、８２にて各々行われるプラズマ処理についても互いに独立した処理となっている。
【００２５】
前記開口部１１ａは、回転テーブル２の回転中心から例えば６０ｍｍ程度外周側に離間した位置から、回転テーブル２の外縁よりも８０ｍｍ程度外側に離れた位置までに亘って形成されている。また、開口部１１ａは、真空容器１の中心部領域Ｃに設けられた後述のラビリンス構造部１１０に干渉しない（避ける）ように、平面で見た時に回転テーブル２の中心側における端部が当該ラビリンス構造部１１０の外縁に沿うように円弧状に窪んでいる。そして、この開口部１１ａは、図４及び図５に示すように、天板１１の上端面から下端面に向かって当該開口部１１ａの開口径が段階的に小さくなるように、例えば３段の段部１１ｂが周方向に亘って形成されている。これら段部１１ｂのうち最下段の段部（口縁部）１１ｂの上面には、図５に示すように、周方向に亘って溝１１ｃが形成されており、この溝１１ｃ内にはシール部材例えばＯ−リング１１ｄが配置されている。尚、溝１１ｃ及びＯ−リング１１ｄについては、図４では図示を省略しており、また天板１１を切り欠いている。
【００２６】
この開口部１１ａには、図６にも示すように、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、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た筐体９０が配置されている。この筐体９０は、主プラズマ発生部８１において発生する磁界をウエハＷ側に通過させるために、例えば石英などの誘電体により透磁体（磁界を透過させる材質）として構成されており、図９に示すように、前記窪んだ部分の厚み寸法ｔが例えば２０ｍｍとなっている。また、この筐体９０は、当該筐体９０の下方にウエハＷが位置した時に、中心部領域Ｃ側における筐体９０の内壁面とウエハＷの外縁との間の距離が７０ｍｍとなり、回転テーブル２の外周側における筐体９０の内壁面とウエハＷの外縁との間の距離が７０ｍｍとなるように構成されている。
【００２７】
この筐体９０を既述の開口部１１ａ内に落とし込むと、フランジ部９０ａと段部１１ｂのうち最下段の段部１１ｂとが互いに係止する。そして、既述のＯ−リング１１ｄによって、当該段部１１ｂ（天板１１）と筐体９０とが気密に接続される。また、開口部１１ａの外縁に沿うように枠状に形成された押圧部材９１によって前記フランジ部９０ａを下方側に向かって周方向に亘って押圧すると共に、この押圧部材９１を図示しないボルトなどにより天板１１に固定することにより、真空容器１の内部雰囲気が気密に設定される。このように筐体９０を天板１１に気密に固定した時の当該筐体９０の下面と回転テーブル２上のウエハＷの表面との間の離間寸法ｈは、４〜６０ｍｍこの例では３０ｍｍとなっている。尚、図６は、筐体９０を下方側から見た図を示している。
【００２８】
筐体９０の下面は、当該筐体９０の下方領域へのＮ2ガスの侵入を阻止するために、図５〜図７に示すように、外縁部が周方向に亘って下方側（回転テーブル２側）に垂直に伸び出して、ガス規制用の突起部９２をなしている。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、回転テーブル２の回転方向上流側に、既述の主プラズマ発生用ガスノズル３２が収納されている。
【００２９】
主プラズマ発生用ガスノズル３２の基端側（真空容器１の側壁側）における突起部９２は、当該プラズマ発生用ガスノズル３４の外形に沿うように概略円弧状に切り欠かれている。突起部９２の下面と回転テーブル２の上面との間の離間寸法ｄは、０．５〜５ｍｍこの例では２ｍｍとなっている。この突起部９２の幅寸法及び高さ寸法は、夫々例えば１０ｍｍ及び２８ｍｍとなっている。尚、図７は、回転テーブル２の回転方向に沿って真空容器１を切断した縦断面図を示している。
【００３０】
また、成膜処理中には回転テーブル２が時計周りに回転するので、Ｎ2ガスがこの回転テーブル２の回転に連れられて回転テーブル２と突起部９２との間の隙間から筐体９０の下方側に侵入しようとする。そのため、前記隙間を介して筐体９０の下方側へのＮ2ガスの侵入を阻止するために、前記隙間に対して筐体９０の下方側からガスを吐出させている。具体的には、主プラズマ発生用ガスノズル３２のガス吐出孔３３について、図５及び図７に示すように、この隙間を向くように、即ち回転テーブル２の回転方向上流側且つ下方を向くように配置している。鉛直軸に対する主プラズマ発生用ガスノズル３２のガス吐出孔３３の向く角度θは、図７に示すように例えば４５°程度となっている。
【００３１】
ここで、筐体９０の下方（第２の処理領域Ｐ２）側から天板１１と筐体９０との間の領域をシールする既述のＯ−リング１１ｄを見ると、図５に示すように、当該第２の処理領域Ｐ２とＯ−リング１１ｄとの間には突起部９２が周方向に亘って形成されている。そのため、Ｏ−リング１１ｄは、プラズマに直接曝されないように、第２の処理領域Ｐ２から隔離されていると言える。従って、第２の処理領域Ｐ２からプラズマが例えばＯ−リング１１ｄ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、Ｏ−リング１１ｄに到達する前にプラズマが失活することになる。
【００３２】
筐体９０の内側には、当該筐体９０の内部形状に概略沿うように形成された厚み寸法ｋが例えば１ｍｍ程度の導電性の板状体である金属板からなる、接地されたファラデーシールド９５が収納されている。この例では、ファラデーシールド９５は、例えば銅（Ｃｕ）板または銅板にニッケル（Ｎｉ）膜及び金（Ａｕ）膜とを下側からメッキした板材により構成されている。即ち、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の外周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、上方側から見た時に筐体９０の内縁に沿って概略扇状となるように構成されている。このファラデーシールド９５は、例えば金属板の圧延加工により、あるいは金属板における水平面９５ａの外側に対応する領域を上方側に折り曲げることにより形成されている。
【００３３】
また、回転テーブル２の回転中心からファラデーシールド９５を見た時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、夫々右側及び左側に水平に伸び出して支持部９６をなしている。そして、ファラデーシールド９５を筐体９０の内部に収納すると、ファラデーシールド９５の下面と筐体９０の上面とが互いに接触すると共に、前記支持部９６が筐体９０のフランジ部９０ａにより支持される。この水平面９５ａ上には、ファラデーシールド９５の上方に載置される主プラズマ発生部８１との絶縁を取るために、厚み寸法が例えば２ｍｍ程度の例えば石英からなる絶縁板９４が積層されている。前記水平面９５ａには、多数のスリット９７が形成されているが、このスリット９７の形状や配置レイアウトについては、主プラズマ発生部８１のアンテナ８３の形状と併せて詳述する。尚、絶縁板９４については、後述の図８及び図９などでは描画を省略している。
【００３４】
主プラズマ発生部８１は、ファラデーシールド９５の内側に収納されるように構成されており、従って図４及び図５に示すように、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上のウエハＷ）を臨むように配置されている。この主プラズマ発生部８１は、既述のようにアンテナ８３を鉛直軸周りに例えば３重に巻回して構成されており、この例では２つのアンテナ８３、８３が設けられている。これら２つのアンテナ８３、８３のうち一方を第１のアンテナ８３ａ、他方を第２のアンテナ８３ｂと呼ぶと、第１のアンテナ８３ａは、図４及び図５に示すように、平面的に見た時に筐体９０の内縁に沿うように概略扇状となっている。また、第１のアンテナ８３ａは、当該第１のアンテナ８３ａの下方にウエハＷが位置した時に、このウエハＷにおける中心部領域Ｃ側の端部と回転テーブル２の外縁側の端部との間に亘ってプラズマを照射（供給）できるように、中心部領域Ｃ側及び外周側の端部が各々筐体９０の内壁面に近接するように配置されている。尚、アンテナ８３ａ、８３ｂの内部には冷却水の通流する流路が各々形成されているが、ここでは省略している。
【００３５】
第２のアンテナ８３ｂは、回転テーブル２の半径方向外周側においてウエハＷにプラズマを供給できるように、回転テーブル２上のウエハＷの中心位置から２００ｍｍ程度外周側に離間した位置と、回転テーブル２の外縁から９０ｍｍ程度外周側に離間した位置と、の間に配置されている。即ち、回転テーブル２が回転すると、中心部側に比べて外周部側では周速度が速くなる。そのため、外周部側では内周部側よりもウエハＷに供給されるプラズマの量が少なくなる場合がある。そこで、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷに供給されるプラズマの量を揃えるために、いわば第１のアンテナ８３ａによってウエハＷに供給されるプラズマの量を補償するために、第２のアンテナ８３ｂを設けている。
【００３６】
第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂは、各々整合器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に個別に接続されており、当該第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂに対して独立して高周波電力が調整されるように構成されている。尚、図１、図３及び図４などおける８６は、各々のアンテナ８３ａ、８３ｂ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。
【００３７】
ここで、既述のファラデーシールド９５のスリット９７について詳述する。このスリット９７は、各々のアンテナ８３ａ、８３ｂ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エハＷに向かうことを阻止すると共に、磁界をウエハＷに到達させるためのものである。即ち、電界がウエハＷに到達すると、当該ウエハＷの内部に形成されている電気配線が電気的にダメージを受けてしまう場合がある。一方、ファラデーシールド９５は、既述のように接地された金属板により構成されているので、スリット９７を形成しないと、電界に加えて磁界も遮断してしまう。また、アンテナ８３の下方に大きな開口部を形成すると、磁界だけでなく電界も通過してしまう。そこで、電界を遮断して磁界を通過させるために、以下のように寸法及び配置レイアウトを設定したスリット９７を形成している。
【００３８】
具体的には、スリット９７は、図８に示すように、第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂの各々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８３ａ、８３ｂの下方位置に各々形成されている。従って、例えば回転テーブル２の半径方向に沿ってアンテナ８３ａ、８３ｂが配置された領域においては、スリット９７は回転テーブル２の接線方向あるいは円周方向に沿うように直線状または円弧状に形成されている。また、回転テーブル２の外縁に沿うように円弧状にアンテナ８３ａ、８３ｂが配置された領域においては、スリット９７は回転テーブル２の回転中心から外縁に向かう方向に直線状に形成されている。そして、前記２つの領域間においてアンテナ８３ａ、８３ｂが屈曲する部分では、スリット９７は当該屈曲する部分におけるアンテナ８３ａ、８３ｂの伸びる方向に対して直交するように、回転テーブル２の周方向及び半径方向に対して各々傾斜する向きに形成されている。従って、スリット９７は、アンテナ８３ａ、８３ｂの各々の伸びる方向に沿って多数配列されている。
【００３９】
ここで、アンテナ８３ａ、８３ｂには、既述のように周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源８５が接続されており、この周波数に対応する波長は２２ｍである。そのため、スリット９７は、この波長の１／１００００以下程度の幅寸法となるように、図９に示すように、幅寸法ｄ１が１〜５ｍｍこの例では２ｍｍ、スリット９７、９７間の離間寸法ｄ２が１〜５ｍｍこの例では２ｍｍとなるように形成されている。また、このスリット９７は、既述の図８に示すように、アンテナ８３ａ（８３ｂ）の伸びる方向から見た時に、長さ寸法が例えば各々６０ｍｍとなるように、当該アンテナ８３ａ（８３ｂ）の右端よりも３０ｍｍ程度右側に離間した位置から、アンテナ８３ａ（８３ｂ）の左端よりも３０ｍｍ程度左側に離間した位置までに亘って形成されている。従って、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、接地された導電体からなる導電路９７ａ、９７ａが周方向に亘って各々配置されていると言える。
【００４０】
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８３ａ、８３ｂ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が各々形成されている。尚、図３ではスリット９７を省略している。また、図４及び図５などではスリット９７について簡略化しているが、スリット９７は例えば１５０本程度形成されている。スリット９７は、開口部９８に近接する領域から当該開口部９８から離れた領域に向かうにつれて、幅寸法ｄ１が広がるように形成されているが、ここでは図示を省略している。
【００４１】
以上説明した主プラズマ発生部８１に対して回転テーブル２の回転方向下流側に離間するように、補助プラズマ発生部８２が配置されており、この補助プラズマ発生部８２は、主プラズマ発生部８１とほぼ同じ構成となっている。即ち、補助プラズマ発生部８２は、第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂにより構成されており、筐体９０、ファラデーシールド９５及び絶縁板９４の上方側に配置されている。補助プラズマ発生部８２のアンテナ８３ａ、８３ｂについても、主プラズマ発生部８１と同様に、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に個別に接続されており、当該第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂに対して独立して高周波電力が供給されるように構成されている。
【００４２】
続いて、真空容器１の各部の説明に戻る。回転テーブル２の外周側において当該回転テーブル２よりも僅かに下位置には、図２、図５及び図１０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。このサイドリング１００は、例えば装置のクリーニング時において、各処理ガスに代えてフッ素系のクリーニングガスを通流させた時に、当該クリーニングガスから真空容器１の内壁を保護するためのものである。即ち、サイドリング１００を設けないと、回転テーブル２の外周部と真空容器１の内壁との間には、横方向に気流（排気流）が形成される凹部状の気流通路が周方向に亘ってリング状に形成されていると言える。そのため、このサイドリング１００は、気流通路に真空容器１の内壁面ができるだけ露出しないように、当該気流通路に設けられている。この例では、各分離領域Ｄ及び筐体９０における外縁側の領域は、このサイドリング１００の上方側に露出している。
【００４３】
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２箇所に排気口６１、６２が形成されている。言い換えると、前記気流通路の下方側に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、排気口６１、６２が形成されている。これら２つの排気口６１、６２のうち一方及び他方を夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２と呼ぶと、第１の排気口６１は、第１の処理ガスノズル３１と、当該第１の処理ガスノズル３１よりも回転テーブルの回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。第２の排気口６２は、補助プラズマ発生用ガスノズル３４と、当該ノズル３４よりも回転テーブルの回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。第１の排気口６１は、Ｓｉ含有ガス及び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、ＮＨ3ガス及び分離ガスに加えて、補助プラズマ発生用ガスノズル３４から供給されるプラズマ発生用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、図１に示すように、各々バタフライバルブなどの圧力調整部６５の介設された排気管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。
【００４４】
ここで、既述のように、中心部領域Ｃ側から外縁側に亘って筐体９０を形成しているので、例えば主プラズマ発生部８１よりも回転テーブル２の回転方向上流側に吐出された分離ガスは、当該筐体９０によって第２の排気口６２に向かおうとするガス流がいわば規制されてしまう。また、補助プラズマ発生部８２についても、中心部領域Ｃ側から外縁部側に亘って筐体９０を形成しているので、当該筐体９０よりも上流側から第２の排気口６２に向かおうとするガス流が規制されてしまう。そこで、筐体９０の外側における既述のサイドリング１００の上面に、分離ガスが流れるための溝状のガス流路１０１を形成している。具体的には、このガス流路１０１は、図３に示すように、主プラズマ発生部８１の筐体９０における回転テーブル２の回転方向上流側の端部よりも例えば６０ｍｍ程度第１の排気口６１側に寄った位置から、既述の第２の排気口６２までの間に亘って、深さ寸法が例えば３０ｍｍとなるように円弧状に形成されている。従って、このガス流路１０１は、筐体９０の外縁に沿うように、また上方側から見た時に主プラズマ発生部８１及び補助プラズマ発生部８２の筐体９０、９０の外縁部に跨がるように形成されている。このサイドリング１００は、図示を省略しているが、フッ素系ガスに対する耐腐食性を持たせるために、表面が例えばアルミナなどによりコーティングされているか、あるいは石英カバーなどにより覆われている。
【００４５】
天板１１の下面における中央部には、図２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Ｓｉ含有ガスとＮＨ3ガスなどと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。即ち、既述の図１から分かるように、筐体９０を中心部領域Ｃ側に寄った位置まで形成しているので、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を避けるように前記回転中心側に寄った位置に形成されている。従って、中心部領域Ｃ側では、外縁部側よりも例えば処理ガス同士が混ざりやすい状態となっていると言える。そこで、ラビリンス構造部１１０を形成することにより、ガスの流路を稼いで処理ガス同士が混ざり合うことを防止している。
【００４６】
具体的には、このラビリンス構造部１１０は、図１１に当該ラビリンス構造部１１０を拡大して示すように、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第１の壁部１１１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第２の壁部１１２と、が各々周方向に亘って形成されると共に、これら壁部１１１、１１２が回転テーブル２の半径方向において交互に配置された構造を採っている。具体的には、既述の突出部５側から中心部領域Ｃ側に向かって、第２の壁部１１２、第１の壁部１１１及び第２の壁部１１２がこの順番で配置されている。この例では、突出部５側の第２の壁部１１２は、他の壁部１１１、１１２よりも当該突出部５側に膨らんだ構造となっている。このような壁部１１１、１１２の各寸法について一例を挙げると、壁部１１１、１１２間の離間寸法ｊは例えば１ｍｍ、壁部１１１と天板１１との間の離間寸法（壁部１１２とコア部２１との間の隙間寸法）ｍは例えば１ｍｍとなっている。
【００４７】
従って、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Ｓｉ含有ガスは、壁部１１１、１１２を乗り越えていく必要があるので、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。そのため、処理ガスが中心部領域Ｃに到達する前に、当該中心部領域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ＮＨ3ガスなどのプラズマ発生用ガスについても、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。
【００４８】
一方、この中心部領域Ｃに上方側から供給されたＮ2ガスは、周方向に勢いよく広がって行こうとするが、ラビリンス構造部１１０を設けているので、当該ラビリンス構造部１１０における壁部１１１、１１２を乗り越えるうちに流速が抑えられていく。この時、前記Ｎ2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、当該狭い領域よりも広い領域（例えば処理領域Ｐ１や筐体９０、９０間の領域）に流れて行く。そのため、筐体９０の下方側へのＮ2ガスの流入が抑えられる。また、後述するように、筐体９０の下方側の空間は、真空容器１内の他の領域よりも陽圧に設定されていることからも、当該空間へのＮ2ガスの流入が抑えられている。
【００４９】
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、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷを例えば３００℃に加熱するようになっている。図１中７１ａはヒータユニット７の側方側に設けられたカバー部材、７ａはこのヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材である。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箇所に設けられている。
【００５０】
真空容器１の側壁には、図２及び図３に示すように図示しない外部の搬送アームと回転テーブル２との間においてウエハ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はゲートバルブＧより気密に開閉自在に構成されている。また、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は、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。
【００５１】
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１２０が設けられており、この制御部１２０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。
【００５２】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、ゲートバルブＧを開放して、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、図示しない搬送アームにより搬送口１５を介して回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを載置する。このウエハＷには、ドライエッチング処理やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いた配線埋め込み工程が既に施されており、従って当該ウエハＷの内部には電気配線構造が形成されている。また、ウエハＷの表面には、図１４の左端に示すように、ホールや溝などの凹部１３０が形成されている。次いで、ゲートバルブＧ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すると共に、回転テーブル２を時計周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。尚、図１４はウエハＷの一部を模式的に描画している。
【００５３】
続いて、処理ガスノズル３１からＳｉ含有ガスを吐出すると共に、主プラズマ発生用ガスノズル３２からＮＨ3ガスを吐出する。また、補助プラズマ発生用ガスノズル３４からＡｒガス及びＨ2ガスの混合ガスを吐出する。更に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管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。そして、圧力調整部６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力例えば４００〜５００Ｐａこの例では５００Ｐａに調整する。また、主プラズマ発生部８１では、各々のアンテナ８３ａ、８３ｂに対して、例えば夫々１５００Ｗ及び１０００Ｗとなるように高周波電力を供給すると共に、補助プラズマ発生部８２では、各々のアンテナ８３ａ、８３ｂに対して、例えば夫々１５００Ｗ及び１０００Ｗとなるように高周波電力を供給する。
【００５４】
この時、各々の筐体９０よりも回転テーブル２の回転方向上流側から例えば当該回転テーブル２の回転に連れられて当該筐体９０に向かって通流してくる例えばＮ2ガスは、筐体９０によってガス流が乱されようとする。しかし、筐体９０の外周側におけるサイドリング１００にガス流路１０１を形成しているので、前記ガスは、筐体９０を避けるように、当該ガス流路１０１を通って排気される。
【００５５】
一方、筐体９０の上流側から当該筐体９０に向かって通流してくるガスのうち一部のガスは、筐体９０の下方に侵入しようとする。しかし、既述の筐体９０の下方側の領域では、突起部９２が当該領域を覆うように形成されると共に、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４のガス吐出孔３３が各々回転テーブル２の回転テーブル２の回転方向上流側の斜め下を向いている。従って、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から吐出したプラズマ発生用ガスは、突起部９２の下方側に衝突し、前記上流側から流入しようとするＮ2ガスなどを筐体９０の外側へと追い出す。そして、各プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から吐出されたプラズマ発生用ガスは、突起部９２により回転テーブル２の回転方向下流側へと押し戻されて行く。この時、筐体９０の下方における処理領域Ｐ２、Ｐ３は、真空容器１内の他の領域よりも例えば１０Ｐａ程度陽圧となっている。このことからも、筐体９０の下方側へのＮ2ガスなどの侵入が阻止される。
【００５６】
そして、Ｓｉ含有ガスは、中心部領域Ｃに侵入しようとするが、この中心部領域Ｃには既述のラビリンス構造部１１０を設けているので、このラビリンス構造部１１０によって既述のようにガス流が阻害され、中心部領域Ｃに上方側から供給される分離ガスにより元の処理領域Ｐ１側に押し戻されることになる。また、中心部領域Ｃに侵入しようとする各ガスついても、同様に当該中心部領域Ｃへの侵入が阻害される。従って、中心部領域Ｃにおける処理ガス（プラズマ発生用ガス）同士の混合が防止される。また、同様にラビリンス構造部１１０によって、中心部領域Ｃから外周側に吐出されるＮ2ガスについての筐体９０の下方側への侵入が抑えられる。
【００５７】
更に、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ガスを供給しているので、図１２に示すように、Ｓｉ含有ガスとＮＨ3ガスなどのプラズマ発生用ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気されることとなる。また、回転テーブル２の下方側にパージガスを供給しているため、回転テーブル２の下方側に拡散しようとするガスは、前記パージガスにより排気口６１、６２側へと押し戻される。
【００５８】
この時、各々のプラズマ発生部８１、８２では、高周波電源８５から供給される高周波電力により、図１３に模式的に示すように、電界及び磁界が発生する。これら電界及び磁界のうち電界は、既述のようにファラデーシールド９５を設けていることから、このファラデーシールド９５により反射あるいは吸収（減衰）されて、真空容器１内への到達が阻害される（遮断される）。また、スリット９７の長さ方向における一端側及び他端側に導電路９７ａ、９７ａを各々配置していることから、当該一端側及び他端側を回り込んでウエハＷ側に向かおうとする電界についても遮断される。一方、磁界は、ファラデーシールド９５にスリット９７を形成しているので、このスリット９７を通過して、筐体９０の底面を介して真空容器１内に到達する。また、プラズマ発生部８１、８２の側方側におけるファラデーシールド９５には周方向に亘ってスリット９７が形成されていないので、電界及び磁界は、当該側方側を介して下方側に回り込まない。
【００５９】
従って、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から吐出されたプラズマ発生用ガスは、スリット９７を介して通過してきた磁界によって各々活性化されて、例えばイオンやラジカルなどのプラズマが生成する。具体的には、第２の処理領域Ｐ２ではＮＨ3ガスのプラズマが発生する。また、第３の処理領域Ｐ３では、Ａｒガス及びＨ2ガスのプラズマが発生する。この時、回転テーブル２の半径方向に第１のアンテナ８３ａ及び第２のアンテナ８３ｂを設けていることから、真空容器１内に生成するプラズマの強度は、回転テーブル２の中心部側よりも外周部側の方が大きくなる。尚、図１２ではアンテナ８３ａ、８３ｂについて模式的に示しており、これらアンテナ８３ａ、８３ｂ、ファラデーシールド９５、筐体９０及びウエハＷの間の各寸法については模式的に大きく描画している。
【００６０】
一方、ウエハ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ＮＨ3ガスのプラズマにより窒化され、薄膜成分であるシリコン窒化膜（Ｓｉ−Ｎ）の分子層が１層あるいは複数層形成されて反応生成物が形成される。この時、シリコン窒化膜中には、例えばＳｉ含有ガス中に含まれる残留基のため、塩素（Ｃｌ）や有機物などの不純物が含まれている場合がある。
【００６１】
そして、回転テーブル２の回転によって、ウエハＷの表面に補助プラズマ発生用ガス（Ａｒ、Ｈ2）のプラズマが接触すると、シリコン窒化膜の改質処理が行われることになる。具体的には、例えばプラズマがウエハＷの表面に衝突することにより、図１４に示すように、例えばシリコン窒化膜から前記不純物がＨＣｌや有機ガスなどとして放出されたり、シリコン窒化膜内の元素が再配列されてシリコン窒化膜の緻密化（高密度化）が図られたりすることになる。
【００６２】
この時、回転テーブル２が回転することにより、中心部側よりも外周部側において周速度が速くなっているので、当該外周部側では中心部側よりもプラズマ処理の程度（窒化処理あるいは改質処理の度合い）が小さくなろうとする。しかし、回転テーブル２の中心部側よりも外周部側においてプラズマの強度が強くなっていることから、回転テーブル２の半径方向においてプラズマ処理の度合いが揃う。こうして回転テーブル２の回転を続けることにより、図１４に示すように、ウエハＷ表面へのＳｉ含有ガスの吸着、ウエハＷ表面に吸着したＳｉ含有ガスの成分の窒化及び反応生成物のプラズマ改質がこの順番で多数回に亘って行われて、反応生成物が積層されて既述の凹部１３０が埋め込まれるように薄膜が形成される。ここで、既述のようにウエハＷの内部には電気配線構造が形成されているが、プラズマ発生部８１、８２とウエハＷとの間にファラデーシールド９５を設けて電界を遮断しているので、この電気配線構造に対する電気的ダメージが抑えられる。
【００６３】
上述の実施の形態によれば、２つのプラズマ発生部８１、８２を回転テーブル２の回転方向に互いに離間させて設けると共に、これらプラズマ発生部８１、８２とウエハＷとの間にファラデーシールド９５を各々配置しているので、これらプラズマ発生部８１、８２において発生する電界については遮断することができる。一方、プラズマ発生部８１、８２において発生する磁界については、アンテナ８３と直交する方向に伸びるスリット９７をファラデーシールド９５に設けているので、このスリット９７を介して真空容器１内に到達させることができ、従ってプラズマによるウエハＷの内部の電気配線構造に対する電気的ダメージを抑えてプラズマ処理を行うことができる。そのため、良好な膜質及び電気的特性を持つ薄膜を速やかに得ることができる。更に、２つのプラズマ発生部８１、８２を設けているので、互いに異なる種別のプラズマ処理を組み合わせることができる。従って、既述のようにウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスのプラズマ窒化処理及び反応生成物のプラズマ改質処理といった互いに異なる種別のプラズマ処理を組み合わせることができるので、自由度の高い装置を得ることができる。
【００６４】
また、ファラデーシールド９５を設けていることから、プラズマによる筐体９０などの石英部材へのダメージ（エッチング）を抑えることができる。そのため、前記石英部材のロングライフ化を図ることができ、またコンタミの発生を抑えることができるし、更には石英（ＳｉＯ2）の薄膜（ＳｉＯ2）中への混入による膜厚の不均一化を抑えることができる。
【００６５】
更に、筐体９０を設けているので、プラズマ発生部８１、８２を回転テーブル２上のウエハＷに近接させることができる。そのため、成膜処理を行う程度の高い圧力雰囲気（低い真空度）であっても、プラズマ中のイオンやラジカルの失活を抑えて良好な改質処理を行うことができる。そして、筐体９０に突起部９２を設けているので、処理領域Ｐ２、Ｐ３にＯ−リング１１ｄが露出しない。そのため、Ｏ−リング１１ｄに含まれる例えばフッ素系成分のウエハＷへの混入を抑えることができ、また当該Ｏ−リング１１ｄのロングライフ化を図ることができる。
【００６６】
更にまた、筐体９０の下面に突起部９２を形成すると共に、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４のガス吐出孔３３が回転テーブル２の回転方向上流側を向くようにしている。そのため、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から吐出するガス流量が小流量であっても、筐体９０の下方領域へのＮＨ3ガスやＮ2ガスの侵入を抑えることができる。そのため、成膜処理と共にプラズマ処理を共通の成膜装置で行うにあたって、例えばプラズマ発生部８１、８２間の領域あるいは処理領域Ｐ１と主プラズマ発生部８１との間の領域に個別に排気口やポンプを設けなくて済むので、更には前記領域に分離領域Ｄを設けなくて済むので、装置構成を簡略化できる。
【００６７】
また、筐体９０を配置するにあたって、当該筐体９０の外周側におけるサイドリング１００にガス流路１０１を形成しているので、筐体９０を避けて各ガスを良好に排気することができる。
更にまた、筐体９０の内部にプラズマ発生部８１、８２を収納しているので、これらプラズマ発生部８１、８２を大気雰囲気の領域（真空容器１の外側領域）に配置することができ、従ってプラズマ発生部８１、８２のメンテナンスが容易となる。
【００６８】
ここで、筐体９０の内部にプラズマ発生部８１、８２を収納しているので、例えば中心部領域Ｃ側では、この筐体９０の側壁の厚み寸法の分、プラズマ発生部８１の端部が回転テーブル２の回転中心から離間することになる。そのため、中心部領域Ｃ側におけるウエハＷの端部にはプラズマが到達しにくくなる。一方、中心部領域Ｃ側におけるウエハＷの端部にプラズマが到達するように筐体９０（を中心部領域Ｃ側に寄った位置にまで形成しようとすると、既述のように中心部領域Ｃが狭くなる。この場合には、Ｓｉ含有ガスとＮＨ3ガスなどとが中心部領域Ｃにおいて混ざり合ってしまうおそれがある。しかし、本発明では、中心部領域Ｃにラビリンス構造部１１０を形成し、ガス流路を稼いでいるので、回転テーブル２の半径方向に亘って広いプラズマ空間を確保しながら、中心部領域ＣにおけるＳｉ含有ガスとＮＨ3ガスなどとの混合及び当該プラズマ空間内へのＮ2ガスの流入を抑えることができる。
更にまた、アンテナ８３ａ、８３ｂを設けて、回転テーブル２の半径方向においてウエハＷの改質の度合いを揃えていることから、面内に亘って均質な膜質の薄膜を得ることができる。
【００６９】
既述の例では、反応生成物の成膜と当該反応生成物の改質処理とを交互に行ったが、反応生成物を例えば７０層（およそ１０ｎｍの膜厚）程度積層した後、これら反応生成物の積層体に対して改質処理を行っても良い。具体的には、Ｓｉ含有ガス及びＮＨ3ガスのプラズマを供給して反応生成物の成膜処理を行っている間はプラズマ発生部８２への高周波電力の供給を停止する。そして、積層体の形成後、これらＳｉ含有ガス及びＮＨ3ガスの供給を停止してプラズマ発生部８２へ高周波電力を供給する。このようないわば一括改質の場合にも、既述の例と同様の効果が得られる。
【００７０】
以上の例では、２つのプラズマ発生部８１、８２において、反応生成物（Ｓｉ−Ｎ）を生成させるプラズマ処理（窒化処理）及びプラズマ改質処理を夫々行う例を挙げたが、例えば主プラズマ発生部８１では、反応生成物を生成させるプラズマ処理と共にプラズマエッチング処理を行うようにしても良い。このようなプラズマエッチング処理を行う例について、成膜装置及びウエハＷの構成について以下に説明する。
【００７１】
始めに、成膜装置について説明すると、この成膜装置の第１の処理ガスノズル３１には、図１５に示すように、第１の処理ガスとして例えばＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン：ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスの貯留源が接続されている。主プラズマ発生用ガスノズル３２には、Ｃ（炭素）とＦ（フッ素）とを含むエッチングガス例えばＣＨＦ3ガスと、第２の処理ガスであるＯ2ガスと、主プラズマ発生用ガスであるＡｒガスとの貯留源が接続されている。具体的には、主プラズマ発生用ガスノズル３２の上流側は、図示を省略するが、例えば３本の分岐管に分岐して、各々の分岐管がバルブ及び流量調整部を介して前記各ガスの貯留源に個別に接続されている。補助プラズマ発生用ガスノズル３４には、補助プラズマ発生用ガスとして、Ｏ2ガス、Ａｒガス及びＨ2ガスの貯留源が接続されている。
続いてウエハＷの構成について説明すると、ウエハＷには既述の例と同様に凹部１３０が形成されており、この凹部１３０は、図１６の左側に示すように、下端側の開口寸法よりも上端側の開口寸法の方が小さくなる逆テーパー形状となっている。尚、図１６は、ウエハＷの一部を模式的に描画しており、凹部１３０の逆テーパー形状については誇張している。
【００７２】
このウエハＷに対して、図１５の成膜装置において既述の例と同様に成膜処理を行うと、図１６の左側から２番目に示すように、第１の処理領域Ｐ１において、凹部１３０の内部を含むウエハＷの表面に、ＢＴＢＡＳガスの成分が吸着する。そして、第２の処理領域Ｐ２では、アンテナ８３の磁界によりＡｒガスがプラズマ化され、このＡｒガスのプラズマにより既述のエッチングガス及びＯ2ガスが各々プラズマ化される。これらエッチングガスのプラズマ及びＯ2ガスのプラズマのうち例えばＯ2ガスのプラズマ（ラジカルやイオン）は、ウエハＷの上面側の領域から凹部１３０内の下端部の領域までに亘って拡散して、これら領域におけるＢＴＢＡＳガスの成分を酸化して反応生成物（シリコン酸化物）を生成させる。
【００７３】
一方、エッチングガスのプラズマは、Ｏ2ガスのプラズマ（ラジカル）よりも寿命が短いので、活性を保ったまま凹部１３０内の下端部までは拡散できず、従ってウエハＷの上面側及び凹部１３０内の上端部付近に接触する。このエッチングガスのプラズマにウエハＷが接触すると、図１６の中央部に示すように、ウエハＷ上の反応生成物がエッチングされて、例えばガスとして未反応の処理ガスや副生成物などのガスなどと共に排気される。従って、凹部１３０の内部に成膜される反応生成物は、下端側よりも上端側の方が薄くなるので、いわば当該凹部１３０の逆テーパーの程度が僅かに緩和されて、凹部１３０の内壁のテーパー角度が垂直に近くなる。この時、ウエハＷ上の反応生成物には、第１の処理ガスやエッチングガスに含まれる不純物（水分やＦ）が含まれている場合がある。
【００７４】
続いて、第３の処理領域Ｐ３では、図１６の右側から２番目に示すように、ウエハＷに形成された反応生成物から不純物がＨＦガスなどのガスとして除去されて改質処理が行われる。そして、回転テーブル２の回転により、このようなＢＴＢＡＳガスの吸着と、ＢＴＢＡＳガスの酸化及びエッチングと、反応生成物の改質処理と、を多数回に亘って繰り返すと、凹部１３０の逆テーパー形状がより一層直角に近くなりながら、あるいは更にテーパー形状（上端部の開口寸法が下端部の開口寸法よりも広い形状）になりながら、不純物が除去（低減）されつつ凹部１３０内に反応生成物が順次埋め込まれていく。従って、凹部１３０への薄膜の埋め込みが完了すると、図１６の右側に示すように、当該凹部１３０内にはボイドなどの空隙が生成せず、またＢＴＢＡＳガス中の不純物に加えてエッチングガス中の不純物についても濃度が極めて低い薄膜が得られる。
【００７５】
ここで、このような逆テーパー形状の凹部１３０に対して例えば通常のＣＶＤ法により薄膜を埋め込もうとすると、当該凹部１３０の形状に倣って反応生成物が積層される時には、凹部１３０の内部に薄膜が充填される前に、当該凹部１３０の上端部が塞がってしまう場合がある。この場合には、凹部１３０内に空隙が形成されるので、例えばデバイスの電気的抵抗が設計値よりも大きくなってしまう。一方、このようなＣＶＤ法にプラズマエッチングを組み合わせると、具体的にはＣＶＤ法による成膜工程と、凹部１３０内の上端部側のプラズマエッチング工程と、を繰り返して凹部１３０に薄膜を埋め込むと、プラズマエッチング工程では例えばＦが不純物として薄膜に混入してしまうおそれがある。そのため、凹部１３０に薄膜を埋め込んだ後にアニール工程などを行っても、この凹部１３０の内部に入り込んだ不純物については除去することが極めて困難であり、従って例えば設計通りの電気的特性が得られなくなってしまう。
【００７６】
そこで、本発明では、反応生成物の形成工程と、プラズマエッチング工程と、改質工程と、をこの順番で多数回に亘って行うことにより、反応生成物を形成する度にエッチング処理を行うと共にこれら反応生成物の形成工程及びエッチング工程において反応生成物に取り込まれた不純物を除去している。そのため、膜厚方向に亘って不純物濃度の極めて低い薄膜を形成でき、また凹部１３０の逆テーパー形状が徐々に緩和されるように（垂直に近づくように）エッチングを行っていることから、凹部１３０内にボイドなどの空隙が生じることを抑制できる。
【００７７】
ここで、補助プラズマ発生用ガスノズル３２から供給されるガスにはＯ2ガスが含まれていることから、主プラズマ発生用ガスノズル３２からはＯ2ガスを供給せずに、第３の処理領域Ｐ３において反応生成物の生成（ウエハＷ上のＢＴＢＡＳガスの酸化）と改質とを行うようにしても良い。この場合には、第２の処理領域Ｐ２では、既述のＣＨＦ3ガスからなるエッチングガスに代えて、あるいはこのエッチングガスと共にＳｉをエッチングするエッチングガス例えばＢｒ（臭素）系のガスが用いられて、プラズマエッチング処理が行われる。また、第２の処理領域Ｐ２及び第３の処理領域Ｐ３において夫々プラズマエッチング処理だけ及びプラズマ改質処理だけを行う場合には、当該第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３との間に第３のプラズマ発生部（図示せず）を設けて、この第３のプラズマ発生部においてＢＴＢＡＳガスの酸化処理を行っても良い。
【００７８】
更に、以上述べた成膜装置では、各々のプラズマ発生部８１、８２において互いに異なる種別のプラズマ処理を行うようにしたが、互いに同じ種別のプラズマ処理を行っても良い。具体的には、シリコン酸化膜を成膜する時に、プラズマ発生用ガスノズル３２、３４から各々Ｏ2ガス及びＡｒガスを供給し、処理領域Ｐ２、Ｐ３において各々ＢＴＢＡＳガスを酸化すると共に反応生成物中に含まれる不純物を除去するようにしても良い。
【００７９】
続いて、以上説明した成膜装置におけるプラズマ発生部８１、８２の他の例について列挙する。以下の他の例については、これらプラズマ発生部８１、８２の一方だけあるいは双方について適用しても良い。図１７及び図１８は、アンテナ８３を一つだけ設けると共に、当該アンテナ８３について、平面で見た時に概略方形（概略８角形）となるように配置した例を示している。この例においても、スリット９７は、開口部９８に近接する領域から当該開口部９８から離れた領域に向かうにつれて、幅寸法ｄ１が広がるように形成されているが図示を省略している。
【００８０】
図１９は、図１７及び図１８のように２つのアンテナ８３ａ、８３ｂを概略方形となるように配置すると共に、第１のアンテナ８３ａについては既述の図８と同様に回転テーブル２の半径方向に亘って形成し、一方第２のアンテナ８３ｂについては回転テーブル２の外周部側に配置している。尚、図１９は、天板１１を上方側から見た様子を示しており、アンテナ８３ａ、８３ｂを模式的に描画している。以下の図２０についても同様である。
【００８１】
図２０は、２つのアンテナ８３ａ、８３ｂを図１７及び図１８のように概略方形となるように配置すると共に、第１のアンテナ８３ａについては回転テーブル２の半径方向内側に配置し、第２のアンテナ８３ｂについては前記半径方向外側に配置した例を示している。この例では、これらアンテナ８３ａ、８３ｂは、互いに同じ面積となるように各々巻回されている。
図２１は、既述のファラデーシールド９５について、筐体９０の内部に埋設した例を示している。具体的には、プラズマ発生部８１（８２）の下方における筐体９０は、上端面が着脱自在に構成されており、この上端面を取り外した部位にファラデーシールド９５を収納できるように構成されている。即ち、ファラデーシールド９５は、プラズマ発生部８１（８２）とウエハＷとの間に設けられていれば良い。
【００８２】
図２２は、プラズマ発生部８１（８２）及びファラデーシールド９５を筐体９０の内部に収納することに代えて、これらプラズマ発生部８１（８２）及びファラデーシールド９５を天板１１の上方に配置した例を示している。この例では、プラズマ発生部８１（８２）の下方における天板１１は、他の部位における天板１１とは別部材として例えば石英などの誘電体により構成されており、下面周縁部が既述のように周方向に亘ってＯ−リング１１ｄにより前記他の部位における天板１１と気密に接続されている。
【００８３】
図２３は、アンテナ８３を鉛直軸方向に巻回することに代えて、水平軸方向に巻回した例を示している。具体的には、このアンテナ８３は、回転テーブル２の回転方向に沿って円弧状に伸びる軸の周りに巻回されている。尚、図２３はアンテナ８３及びファラデーシールド９５以外については省略している。
【００８４】
ここで、アンテナ８３としては、真空容器１の内部領域から気密に区画された領域（筐体９０の内部あるいは天板１１上）に配置したが、真空容器１の内部領域に配置しても良い。具体的には、例えば天板１１の下面よりも僅かに下方側にアンテナ８３を配置しても良い。この場合には、プラズマによりアンテナ８３がエッチングされないように、当該アンテナ８３は、例えば石英などの誘電体により表面がコーティングされる。また、この場合においてファラデーシールド９５は、同様にプラズマによりエッチングされないように、アンテナ８３とウエハＷとの間において石英などの誘電体により表面がコーティングされる。更に、アンテナ８３としては、コイル状に巻回した構成以外にも、基端側が例えば真空容器１の外側から当該真空容器１内に気密に挿入されると共に、他端側が中心部領域Ｃに向かって直線状に伸びる構成であっても良い。
【００８５】
また、以上の各例では、プラズマ発生部８１（８２）として、アンテナ８３を巻回して誘導結合型のプラズマ（ＩＣＰ：Inductively coupled plasma）を発生させたが、プラズマ発生部８１、８２の一方において、容量結合型のプラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を発生させるようにしても良い。具体的には、図２４〜図２６に示すように、プラズマ発生用ガスノズル３２（３４）に対して回転テーブル２の回転方向下流側に、一対の電極１４１、１４２が平行電極として設けられており、これら電極１４１、１４２は、支持部１４３を介して真空容器１の側壁から気密に挿入されている。また、電極１４１、１４２には、支持部１４３を介して整合器８４及び高周波電源８５が接続されている。尚、これら電極１４１、１４２の表面には、プラズマから当該電極１４１、１４２を保護するために、例えば石英などの保護被膜が形成されている。
【００８６】
これら電極１４１、１４２及びプラズマ発生用ガスノズル３２（３４）の上方側には、プラズマの発生する領域（処理領域Ｐ２（Ｐ３））へのＮ2ガスなどの流入を抑えるために、概略ハット型のカバー部材１４４が設けられている。このカバー部材１４４は、電極１４１、１４２及びノズル３２（３４）を覆うように箱型に形成されると共に下面側が開口するカバー本体１４５と、このカバー本体１４５における回転テーブル２の回転方向上流側、下流側及び中心部領域Ｃの下端面から水平方向に向かって各々伸び出す気流規制面１４６とを備えている。図２４は、カバー部材１４４を取り外した状態、図２５はカバー部材１４４を取り付けた状態を示している。
このようなプラズマ発生部８１（８２）においても、気流規制面１４６により処理領域Ｐ２（Ｐ３）へのガスの進入を抑えながら、電極１４１、１４２間においてプラズマ発生用ガスがプラズマ化されてプラズマ処理が行われる。
【００８７】
以上の各例において、ファラデーシールド９５を構成する材質としては、磁界をできるだけ透過するように、比透磁率のなるべく低い材質が好ましく、具体的には、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などを用いても良い。また、ファラデーシールド９５のスリット９７の数量としては、少なすぎると真空容器１内に到達する磁界が小さくなり、一方多すぎるとファラデーシールド９５を製造しにくくなることから、例えばアンテナ８３の長さ１ｍに対して１００〜５００本程度であることが好ましい。更に、プラズマ発生用ガスノズル３４のガス吐出孔３３について、回転テーブル２の回転方向上流側を向くように形成したが、このガス吐出孔３３を下方側あるいは下流側を向くように配置しても良い。
【００８８】
筐体９０を構成する材質としては、石英に代えて、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イットリアなどの耐プラズマエッチング材を用いても良いし、例えばパイレックスガラス（コーニング社の耐熱ガラス、商標）などの表面にこれら耐プラズマエッチング材をコーティングしても良い。即ち、筐体９０はプラズマに対する耐性が高く、且つ磁界を透過する材質（誘電体）により構成すれば良い。
また、ファラデーシールド９５の上方に絶縁板９４を配置して、当該ファラデーシールド９５とアンテナ８３との絶縁を取るようにしたが、この絶縁板９４を配置せずに、例えばアンテナ８３を石英などの絶縁材により被覆するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８９】
Ｗ ウエハ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 処理領域
１ 真空容器
２ 回転テーブル
３１ 処理ガスノズル
３２、３４ プラズマ発生用ガスノズル
８１、８２ プラズマ発生部
８３，８３ａ、８３ｂ アンテナ
９５ ファラデーシールド
９７ スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にて第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って基板に成膜処理を行う成膜装置において、
基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成され、前記真空容器内にて前記基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
この回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部及び第２の処理ガス供給部と、
前記真空容器内に主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを夫々供給するための主プラズマ発生ガス供給部及び補助プラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを夫々プラズマ化するための主プラズマ発生部及び補助プラズマ発生部と、を備え、
前記主プラズマ発生部は、
前記真空容器内で主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナと、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させるために、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を有することを特徴とする成膜装置。
【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は、処理種別の互いに異なるプラズマ処理を行うためのものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記補助プラズマ発生部は、
前記真空容器内で補助プラズマ用発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナと、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させるために、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記主プラズマ発生部は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのうち基板上に吸着した一方の処理ガスと反応するように他方の処理ガスをプラズマ化するためのものであり、
前記補助プラズマ発生部は、基板上に吸着した前記一方の処理ガスの成分と、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物とのいずれか一方の改質を行うためのものであ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成膜装置。
【請求項５】
前記主プラズマ発生部は、基板上に生成した反応生成物をエッチングするプラズマ処理を行うためのものであり、
前記補助プラズマ発生部は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物の改質を行うためのものであ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成膜装置。
【請求項６】
基板の表面には、上端側の開口寸法よりも下端側の開口寸法の方が広くなる逆テーパー状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記アンテナ及び前記ファラデーシールドは、プラズマ処理を行う領域から誘電体により気密に区画されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項８】
真空容器内にて第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って基板に成膜処理を行う成膜方法において、
真空容器内に設けられた回転テーブルの一面側の基板載置領域に基板を載置すると共に、この基板載置領域を公転させる工程と、
次いで、前記回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する工程と、
前記真空容器内に主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを各々供給する工程と、
主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられた主プラズマ発生部のアンテナに対して高周波電力を供給する工程と、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドにより、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させる工程と、
前記主プラズマ発生部に対して回転テーブルの周方向に離間した位置に設けられた補助プラズマ発生部において、補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、
補助プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナに対して高周波電力を供給する工程と、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドにより、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させる工程と、を含むことを特徴とする請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのうち基板上に吸着した一方の処理ガスと反応するように他方の処理ガスをプラズマ化する工程であり、
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、基板上に吸着した前記一方の処理ガスの成分と、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物とのいずれか一方の改質を行う工程であることを特徴とする請求項８または９に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程は、基板上に生成した反応生成物をエッチングする工程を含み、
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物の改質を行う工程であることを特徴とする請求項８または９に記載の成膜方法。
【請求項１２】
真空容器内にて複数種類の処理ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項８ないし１１のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
真空容器内にて第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って基板に成膜処理を行う成膜装置において、
基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成され、前記真空容器内にて前記基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
この回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部及び第２の処理ガス供給部と、
前記真空容器内に主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを夫々供給するための主プラズマ発生ガス供給部及び補助プラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを夫々プラズマ化するための主プラズマ発生部及び補助プラズマ発生部と、を備え、
前記主プラズマ発生部は、
前記真空容器内で主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナと、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させるために、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を有することを特徴とする成膜装置。
【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は、処理種別の互いに異なるプラズマ処理を行うためのものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記補助プラズマ発生部は、
前記真空容器内で補助プラズマ用発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナと、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させるために、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記主プラズマ発生部は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのうち基板上に吸着した一方の処理ガスと反応するように他方の処理ガスをプラズマ化するためのものであり、
前記補助プラズマ発生部は、基板上に吸着した前記一方の処理ガスの成分と、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物とのいずれか一方の改質を行うためのものであ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成膜装置。
【請求項５】
前記主プラズマ発生部は、基板上に生成した反応生成物をエッチングするプラズマ処理を行うためのものであり、
前記補助プラズマ発生部は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物の改質を行うためのものであ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成膜装置。
【請求項６】
基板の表面には、上端側の開口寸法よりも下端側の開口寸法の方が広くなる逆テーパー状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記アンテナ及び前記ファラデーシールドは、プラズマ処理を行う領域から誘電体により気密に区画されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項８】
真空容器内にて第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って基板に成膜処理を行う成膜方法において、
真空容器内に設けられた回転テーブルの一面側の基板載置領域に基板を載置すると共に、この基板載置領域を公転させる工程と、
次いで、前記回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する工程と、
前記真空容器内に主プラズマ発生用ガス及び補助プラズマ発生用ガスを各々供給する工程と、
主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられた主プラズマ発生部のアンテナに対して高周波電力を供給する工程と、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドにより、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させる工程と、
前記主プラズマ発生部に対して回転テーブルの周方向に離間した位置に設けられた補助プラズマ発生部において、補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項９】
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、
補助プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの一面側に対向して設けられたアンテナに対して高周波電力を供給する工程と、
前記アンテナとプラズマ処理を行う領域との間に介在して設けられ、前記アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該アンテナの伸びる方向に多数配列された導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドにより、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を基板側に通過させる工程と、を含むことを特徴とする請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスのうち基板上に吸着した一方の処理ガスと反応するように他方の処理ガスをプラズマ化する工程であり、
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、基板上に吸着した前記一方の処理ガスの成分と、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物とのいずれか一方の改質を行う工程であることを特徴とする請求項８または９に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記主プラズマ発生用ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程は、基板上に生成した反応生成物をエッチングする工程を含み、
前記補助プラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程は、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの反応により基板上に生成した反応生成物の改質を行う工程であることを特徴とする請求項８または９に記載の成膜方法。
【請求項１２】
真空容器内にて複数種類の処理ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項８ないし１１のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【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】
【公開番号】特開２０１３−５５２４３（Ｐ２０１３−５５２４３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３０４６（Ｐ２０１１−１９３０４６）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【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２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【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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