JP5870568B2

JP5870568B2 - 成膜装置、プラズマ処理装置、成膜方法及び記憶媒体

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Publication number: JP5870568B2
Application number: JP2011198396A
Authority: JP
Inventors: 寿加藤; 克幸菱谷; 宏之菊地; 繁博牛窪; 成則尾▲崎▼
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2031-09-12
Also published as: US9932674B2; KR20120127281A; TW201310526A; TWI509688B; KR101563773B1; JP2012253313A; US20130149467A1

Description

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この反応生成物に対してプラズマ改質を行う成膜装置、成膜方法及び記憶媒体に関する。また本発明は、真空容器内にて基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関する。

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（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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。

ところで、ＡＬＤ法では、通常のＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と比べて、ウエハの加熱温度（成膜温度）が例えば３００℃程度と低いので、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、例えば特許文献２に記載されているように、薄膜の成膜と共にプラズマを用いた改質処理を行うことにより、このような不純物を薄膜から取り除くこと、あるいは低減させることができると考えられる。

しかし、プラズマ処理を行う装置を既述の成膜装置とは別に設けて改質処理を行おうとすると、これら装置間でウエハの搬送を行う分だけ時間のロスが生じてスループットの低下に繋がってしまう場合がある。一方、プラズマを発生させるプラズマ源を成膜装置に組み合わせて設けて、成膜処理を行いながらあるいは成膜処理の終了後に改質処理を行う場合には、プラズマによりウエハの内部に形成されている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。そこで、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改質処理が行われなくなってしまうおそれがある。
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。

特開２０１０−２３９１０２特開２０１１−４０５７４米国特許公報７，１５３，５４２号特許３１４４６６４号公報米国特許公報６，８６９，６４１号

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この反応生成物に対してプラズマ改質を行うにあたり、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。また、本発明の別の発明の目的は、真空容器内にて基板のプラズマ処理を行うにあたって、基板に対するプラズマダメージを抑えることのできるプラズマ処理装置を提供することにある。

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、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備えたことを必要条件とする。

前記成膜装置は、以下のように構成しても良い。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。
前記回転テーブルに連通するように前記真空容器の天板に形成された開口部と、
前記アンテナが収納され、前記開口部に嵌合すると共に当該開口部の口縁部との間にシール部が形成された誘電体からなる筐体と、を備えた構成。
前記分離領域に分離ガスを供給するための分離ガス供給部を設け、
前記筐体の下面側の周縁部には、第１の処理ガス、第２の処理ガス及び分離ガスが前記筐体の下方領域へ侵入することを抑えるために、周方向に亘って下方側に伸び出すガス規制用の突起部が形成された構成。

前記回転テーブルの周囲には、横方向に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、
この気流通路に各々連通するように、前記回転テーブルの回転方向において第１の処理ガスの供給される第１の処理領域の下流側と、前記プラズマ発生用ガスの供給されるプラズマ領域の下流側と、には夫々第１の排気口及び第２の排気口が形成され、
前記気流通路には、当該気流通路に露出する前記真空容器の内壁部を保護するためのリング状のカバー体が設けられている構成。
前記アンテナは、鉛直軸回りに巻回されると共に、平面的に見た時に前記回転テーブルの回転中心側から外周側に向かって広がるように扇状に配置されている構成。

前記プラズマ発生ガス供給部は、前記回転テーブルの半径方向に伸びると共に側面に複数のガス吐出口の形成されたガスノズルであり、
前記プラズマ発生ガス供給部は、前記筐体の下方領域において前記回転テーブルの回転方向上流側に配置され、
前記ガス吐出口の各々は、前記回転テーブルの回転方向上流側からの前記下方領域への分離ガスの侵入を抑えるために、前記上流側を各々向いている構成。前記プラズマ発生用ガス供給部は、前記第２の処理ガス供給部を兼用している構成。前記回転テーブルの中心部側における前記スリットは、基板に対して行われるプラズマ処理の度合いを前記回転テーブルの半径方向において揃えるために、前記回転テーブルの外縁部側よりも開口面積が小さくなるように形成されている構成。
また、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処理を行うプラズマ処理装置において、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該回転テーブルの前記基板載置領域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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備えたことを必要条件とする。

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水平に載置すると共に、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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給する工程と、
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よって、プラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程と、
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、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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工程と、を含むことを必要条件とする。

前記プラズマ化する工程は、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た前記アンテナにより、前記真空容器内のプラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程であり、
前記阻止する工程は、プラズマ処理を行う領域から前記誘電体により気密に区画された前記ファラデーシールドにより、前記電界成分の通過を阻止する工程であっても良い。
前記プラズマ化する工程は、前記回転テーブルに連通するように前記真空容器の天板に形成された開口部内に、この開口部に嵌合すると共に当該開口部の口縁部との間にシール部が形成された誘電体からなる筐体を配置し、この筐体内に収納された前記アンテナによりプラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程であっても良い。前記電界成分の通過を阻止する工程は、基板に対して行われるプラズマ処理の度合いを前記回転テーブルの半径方向において揃えるために、前記回転テーブルの外縁部側よりも前記回転テーブルの中心部側において開口面積が小さくなるように形成された前記スリットを有する前記ファラデーシールドを用いて行われる工程であっても良い。

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。

本発明は、真空容器内において回転テーブルを回転させることにより、第１の処理ガス及び第２の処理ガスを順番に供給して反応生成物を基板上に形成した後、アンテナにより基板に対して誘導結合プラズマを供給し、薄膜の形成途中あるいは薄膜の形成後に薄膜の改質を行っている。この時、ファラデーシールドをアンテナの下方側に設けて、当該アンテナにおいて発生する電磁界における電界成分が前記真空容器の内部に到達することを阻止している。そのため、基板へのプラズマによる電気的なダメージを抑えつつ、膜質の良好な薄膜を形成できる。

本発明の成膜装置の一例を示す縦断面である。前記成膜装置の横断断面図である。前記成膜装置の横断平面図である。前記成膜装置の内部の一部を示す分解斜視図である。前記成膜装置の内部の一部を示す縦断面図である。前記成膜装置の内部の一部を示す斜視図である。前記成膜装置の内部の一部を示す縦断面図である。前記成膜装置の内部の一部を示す平面図である。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。前記成膜装置のサイドリングを示す分解斜視図である。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。前記成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。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。前記成膜装置の他の例の一部を示す斜視図である。前記他の例における成膜装置の一部を示す平面図である。前記成膜装置の更に別の例を示す平面図である。前記成膜装置の更に他の例を示す平面図である。前記成膜装置の別の例の一部を示す縦断面図である。前記成膜装置の別の例の一部を示す縦断面図である。前記成膜装置の別の例の一部を示す縦断面図である。前記成膜装置の別の例の一部を示す斜視図である。前記成膜装置の別の例の一部を示す平面図である。既述のファラデーシールドを示す平面図である。前記ファラデーシールドの他の例を示す平面図である。前記ファラデーシールドの更に他の例を示す平面図である。前記ファラデーシールドの別の例を示す平面図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。本発明の実施例において得られた結果を示す特性図である。

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、この薄膜に対してプラズマ改質を行うように構成されている。この時、プラズマ改質を行うにあたって、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。

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。

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、鉛直軸回りこの例では時計回りに回転自在に構成されている。図１中２３は回転軸２２を鉛直軸回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。

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、直径寸法が例えば３００ｍｍサイズのウエハ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。

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から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に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３４の上方側には、図１に示すように、当該プラズマ発生用ガスノズル３４から吐出されるガスをプラズマ化するために、プラズマ発生部８０が設けられている。このプラズマ発生部８０については後で詳述する。

処理ガスノズル３１、３２は、夫々第１の処理ガス供給部、第２の処理ガス供給部をなし、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２はプラズマ発生用ガスノズル３４が見えるようにプラズマ発生部８０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８０及び筐体９０を取り付けた状態を表している。また、図１では、プラズマ発生部８０について、模式的に一点鎖線で示している。

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）ガスなどの供給源に接続されている。第２の処理ガスノズル３２は、第２の処理ガス例えばＯ3（オゾン）ガスとＯ2（酸素）ガスとの混合ガスの供給源に接続されている。プラズマ発生用ガスノズル３４は、例えばＡｒ（アルゴン）ガスとＯ2ガスとの混合ガス（Ａｒ：Ｏ2＝１００：０．５〜１００：２０程度の体積比）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）ガスのガス供給源に各々接続されている。尚、以下においては、便宜上第２の処理ガスをＯ3ガスとして説明する。また、第２の処理ガスノズル３２にはＯ3ガスを生成させるためのオゾナイザーが設けられているが、ここでは図示を省略している。

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３４の側面には、回転テーブル２の回転方向上流側（第２の処理ガスノズル３２側）且つ下方側（斜め下）を向くように、当該プラズマ発生用ガスノズル３４の長さ方向に沿って例えば開口径が０．３〜０．５ｍｍのガス吐出孔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。

処理ガスノズル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及びウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスとＯ3ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２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。

次に、既述のプラズマ発生部８０について詳述する。このプラズマ発生部８０は、例えば銅（Ｃｕ）などの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おり、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。この例では、アンテナ８３は、銅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。具体的には、図４に示すように、既述のプラズマ発生用ガスノズル３４の上方側（詳しくはこのノズル３４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このノズル３４の前記回転方向下流側の分離領域Ｄよりも僅かにノズル３４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。

この開口部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の上端側から下端側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いる。

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、例えば石英などの誘電体により構成された透磁体（磁力を透過させる材質）であり、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。従って、回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側における開口部１１ａの２つの辺と当該回転テーブル２の回転中心とのなす角度αは、例えば６８°となっている。

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。

筐体９０の下面は、当該筐体９０の下方領域へのＮ2ガスやＯ3ガスなどの侵入を阻止するために、図１及び図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、既述のプラズマ発生用ガスノズル３４が収納されている。

即ち、筐体９０の下方領域（プラズマ空間１０）においてプラズマ発生用ガスノズル３４から供給されるガスがプラズマ化されるので、当該下方領域にＮ2ガスが侵入すると、Ｎ2ガスのプラズマとＯ3ガス（Ｏ2ガス）のプラズマとが互いに反応してＮＯｘガスが生成する。このＮＯｘガスが発生すると、真空容器１内の部材が腐食してしまう。そこで、筐体９０の下方領域にＮ2ガスが侵入しにくくなるように、当該筐体９０の下面側に既述の突起部９２を形成している。

プラズマ発生用ガスノズル３４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かかれている。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、０．５〜４ｍｍ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。

また、成膜処理中には回転テーブル２が時計回りに回転するので、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、プラズマ発生用ガスノズル３４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。鉛直軸に対するプラズマ発生用ガスノズル３４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。

ここで、筐体９０の下方（プラズマ空間１０）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、当該プラズマ空間１０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、プラズマ空間１０から隔離されていると言える。従って、プラズマ空間１０中のプラズマが例えば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。

筐体９０の内部（筐体９０において下方側に窪んだ領域）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、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。

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プラズマ発生部８０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、プラズマ発生部８０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。

プラズマ発生部８０は、ファラデーシールド９５の内部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。このプラズマ発生部８０は、既述のようにアンテナ８３を鉛直軸回りに巻回して構成されており、この例では２つのプラズマ発生部８０、８０が設けられている。各々のプラズマ発生部８１、８２は、アンテナ８３が各々３重に巻回されている。これら２つのプラズマ発生部８０、８０のうち一方を第１のプラズマ発生部８１、他方を第２のプラズマ発生部８２と呼ぶと、第１のプラズマ発生部８１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のプラズマ発生部８１は、当該第１のプラズマ発生部８１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８３内部には冷却水の通流する流路が形成されているが、ここでは省略している。

第２のプラズマ発生部８２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のプラズマ発生部８１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のプラズマ発生部８２を設けている。

第１のプラズマ発生部８１及び第２のプラズマ発生部８２における夫々のアンテナ８３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、第１のプラズマ発生部８１及び第２のプラズマ発生部８２に対して独立して高周波電力を調整できるように構成されている。尚、図３などにおいては整合器８４及び高周波電源８５について簡略化している。また、図１、図３及び図４などおける８６は、各々のプラズマ発生部８１、８２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。

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、各々のプラズマ発生部８１、８２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。

具体的には、スリット９７は、図８に示すように、第１のプラズマ発生部８１及び第２のプラズマ発生部８２の各々のアンテナ８３の巻回方向に対して直交する方向に伸びるように、周方向に亘ってアンテナ８３の下方位置に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８３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８３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８３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８３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８３の伸びる方向に沿って多数配列されている。

ここで、アンテナ８３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８３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８３の右端よりも３０ｍｍ程度右側に離間した位置から、アンテナ８３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。これらスリット９７の形成領域から外れた領域、即ちアンテナ８３の巻回された領域の中央側には、回転テーブル２の回転中心側及び外周側においてファラデーシールド９５に開口部９８が形成されている。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。

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。

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、プラズマ発生用ガスノズル３４と、当該プラズマ発生用ガスノズル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、第１の処理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、第２の処理ガス及び分離ガスに加えて、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。

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、この筐体９０よりも回転テーブル２の回転方向上流側に吐出された各ガスは、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。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、第２の処理ガス及び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、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２の処理ガスノズル３２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当該筐体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。

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において第１の処理ガスと第２の処理ガス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。

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。

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に向かおうとする第１の処理ガスは、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に向かおうとする第２の処理ガスについても、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、これら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。

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、Ｐ２側）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（プラズマ空間１０）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。

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。

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。

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。

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（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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。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を例えば１２０ｒｐｍで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。

続いて、処理ガスノズル３１、３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを吐出すると共に、プラズマ発生用ガスノズル３４からＡｒガス及びＯ2ガスの混合ガスを例えば５ｓｌｍで吐出する。また、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。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、各々のプラズマ発生部８１、８２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。

この時、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Ｏ3ガス及びＮ2ガスは、この筐体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Ｏ3ガス及びＮ2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。

一方、前記筐体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３４のガス吐出孔３３が回転テーブル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Ｏ3ガスやＮ2ガスをこの筐体９０の外側へと追い出す。そして、この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、既述の各ガス流量に設定することによって、また突起部９２を設けていることによって、筐体９０の下方におけるプラズマ空間１０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Ｏ3ガスやＮ2ガスの侵入が阻止される。

そして、Ｓｉ含有ガス及びＯ3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、Ｐ２側に押し戻されることになる。従って、中心部領域Ｃにおけるこれら処理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。

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Ｏ3ガス及び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。

この時、プラズマ発生部８０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）。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。

従って、プラズマ発生用ガスノズル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。この時、２つのプラズマ発生部８１、８２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ではプラズマ発生部８１、８２について模式的に示しており、これらプラズマ発生部８１、８２、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。

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含有ガスが酸化され、薄膜成分であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）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、回転テーブル２の回転によって、ウエハＷの表面に既述のプラズマ（活性種）が接触すると、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、例えばプラズマがウエハＷの表面に衝突することにより、例えば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。

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改質の程度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改質の度合いが揃う。こうして回転テーブル２の回転を続けることにより、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含有ガスの成分の酸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８０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。

上述の実施の形態によれば、プラズマ発生部８０を設けて反応生成物の改質処理を行うにあたり、このプラズマ発生部８０を筐体９０の内部に収納すると共に、プラズマ発生部８０とウエハＷとの間にファラデーシールド９５を設けている。そのため、プラズマ発生部８０において発生する電界については遮断することができ、一方磁界についてはファラデーシールド９５に形成されたスリット９７を介して真空容器１内に到達させることができる。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改質処理を行うことができるので、良好な膜質及び電気的特性を持つ薄膜を得ることができる。

また、ファラデーシールド９５を設けていることから、後述の実施例に示すように、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。

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、プラズマ空間１０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。

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３４から吐出するガス流量が既述のように小流量であっても、筐体９０の下方領域へのＯ3ガスやＮ2ガスの侵入を抑えることができる。そして、プラズマ発生用ガスノズル３４の配置された領域（プラズマ空間１０）の圧力が他の領域（例えば処理領域Ｐ１、Ｐ２）の圧力よりも高くなるようにしている。以上のことから、プラズマ空間１０におけるＮＯｘガスの生成を抑えることができるので、ＮＯｘガスによる真空容器１内の部材の腐食を抑えることができ、そのためウエハＷのメタルコンタミを抑制できる。そして、以上のようにＯ3ガスやＮ2ガスなどの筐体９０の下方側への侵入を抑えることができるので、成膜処理と共に改質処理を共通の成膜装置で行うにあたって、例えば筐体９０と第２の処理ガスノズル３２との間に個別に排気口やポンプを設けなくて済むので、更にはこれら筐体９０とノズル３２との間に分離領域Ｄを設けなくて済むので、装置構成を簡略化できる。

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、この筐体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。

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、後述のシミュレーションの結果から分かるように、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（プラズマ発生部８１）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、処理ガス同士が中心部領域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１０を確保しながら、中心部領域Ｃにおける処理ガス同士の混合及び当該プラズマ空間１０内へのＮ2ガスの流入を抑えることができる。
更にまた、プラズマ発生部８１、８２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。

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Ｏ3ガス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８１、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Ｏ3ガスの供給を停止してプラズマ発生部８１、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。

ここで、以上説明した成膜装置の他の例について列挙する。図１４及び図１５は、プラズマ発生部８０を一つだけ設けると共に、当該プラズマ発生部８０について、平面で見た時に概略方形（概略８角形）となるようにアンテナ８３を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。

図１６は、２つのプラズマ発生部８１、８２を図１４及び図１５のように概略方形となるように配置すると共に、プラズマ発生部８１については回転テーブル２の半径方向内側に配置し、プラズマ発生部８２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、これらプラズマ発生部８１、８２は、互いに同じ面積となるようにアンテナ８３が各々巻回されている。尚、図１６は、天板１１を上方側から見た様子を示しており、これらプラズマ発生部８１、８２におけるアンテナ８３を模式的に描画している。以下の図１７についても同様である。

図１７は、図１４及び図１５のように２つのプラズマ発生部８１、８２を概略方形となるように配置すると共に、プラズマ発生部８１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アンテナ８３を配置し、一方プラズマ発生部８２については回転テーブル２の外周部側に配置している。
図１８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８０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８０とウエハＷとの間に設けられていれば良い。

図１９は、プラズマ発生部８０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８０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８０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。

図２０は、サイドリング１００を配置していない例を示している。即ち、サイドリング１００は、例えば装置のクリーニング時に用いられるクリーニングガスが回転テーブル２の下方領域に回り込まないようにするためのものである。従って、クリーニングを行わない場合には、サイドリング１００を設けなくても良い。

図２１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回りに巻回されている。尚、図２１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。

また、既述の例ではＳｉを含むガスとＯ3ガスとをウエハＷにこの順番で供給して反応生成物を成膜した後、プラズマ発生部８０により当該反応生成物の改質を行う例について説明したが、反応生成物を成膜する時に用いられるＯ3ガスをプラズマ化しても良い。即ち、図２２に示すように、この例では既述の処理ガスノズル３２が設けられておらず、ウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスの成分をプラズマ空間１０において酸化して反応生成物を形成し、更にこのプラズマ空間１０において当該反応生成物の改質を行うように構成されている。言い換えると、プラズマ空間１０に供給されるプラズマ発生用のガスは、第２の処理ガスを兼用している。従って、プラズマ発生用ガスノズル３４は、処理ガスノズル３２を兼用している。このようにプラズマ空間１０においてウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスの成分を酸化することにより、処理ガスノズル３２のオゾナイザーが不要になるので、装置のコストを低減できる。また、ウエハＷの直上位置においてＯ3ガスを生成させることにより、例えば処理ガスノズル３２の長さ寸法の分だけＯ3ガスの流路を短くできるので、Ｏ3ガスの失活を抑えて前記Ｓｉ含有の成分を良好に酸化できる。

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。

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（プラズマ発生部８０）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。

また、既述の例では、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガスとを用いてシリコン酸化膜を成膜する例について説明したが、例えば第１の処理ガス及び第２の処理ガスとして夫々Ｓｉ含有ガスとアンモニア（ＮＨ3）ガスとを用いて窒化シリコン膜を成膜しても良い。この場合には、プラズマを発生させるための処理ガスとしては、アルゴンガス及び窒素ガスまたはアンモニアガスなどが用いられる。

更に、例えば第１の処理ガス及び第２の処理ガスとして夫々ＴｉＣｌ2（塩化チタン）ガスとＮＨ3（アンモニア）ガスとを用いて窒化チタン（ＴｉＮ）膜を成膜しても良い。この場合には、ウエハＷとしてはチタンからなる基板が用いられ、プラズマを発生させるためのプラズマ生成ガスとしては、アルゴンガス及び窒素ガスなどが用いられる。また、３種類以上の処理ガスを順番に供給して反応生成物を積層するようにしても良い。具体的には、例えば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）やＳｒ（Ｍｅ_５Ｃｐ）_２（ビスペンタメチルシクロペンタジエニエルストロンチウム）等のＳｒ原料と、例えばＴｉ（ＯｉＰｒ）_２（ＴＨＤ）_２（チタニウムビスイソプロポキサイドビステトラメチルヘプタンジオナト）やＴｉ（ＯｉＰｒ）（チタニウムテトライソプロポキサイド）等のＴｉ原料と、をウエハＷに供給した後、ウエハＷにＯ3ガスを供給して、ＳｒとＴｉとを含む酸化膜であるＳＴＯ膜からなる薄膜を積層しても良い。
また、分離領域Ｄにガスノズル４１、４２からＮ2ガスを供給したが、この分離領域Ｄとしては、各処理領域Ｐ１、Ｐ２間を区画する壁部を設けて、ガスノズル４１、４２を配置しなくても良い。

更に、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。

以上の例において、各処理ガス（具体的には装置のメンテナンス時にノズル３１、３２から供給されるクリーニングガス）から真空容器１の内壁面及び天板１１を保護するために、これら内壁面及び天板１１よりも処理雰囲気側には、僅かな隙間を介して図示しない保護カバーが設けられている。そして、前記隙間の圧力が処理雰囲気よりも僅かに陽圧となるように、当該隙間に図示しないガス供給部からパージガスが供給されるように構成されているが、説明を省略している。

ここで、回転テーブル２の中心部側と外周部側とにおいてプラズマ改質の度合いを揃えるにあたり、既述の図８では、回転テーブル２の半径方向に亘ってプラズマを発生させる第１のプラズマ発生部８１に加えて前記外周部側においてプラズマを発生させる第２のプラズマ発生部８２を設ける例について説明したが、２つのプラズマ発生部８１、８２を設けることに代えて、ファラデーシールド９５のスリット９７の配置レイアウトを調整しても良い。

即ち、既に詳述したように、回転テーブル２上のウエハＷから見ると、回転テーブル２の中心部側では外縁部側よりもプラズマの照射される時間が長い。そのため、中心部側では外縁部側よりもプラズマ改質の度合いが大きくなろうとする。そこで、回転テーブル２の半径方向に亘ってプラズマ改質の度合いを揃えるために、ファラデーシールド９５のスリット９７の配置レイアウトを調整しても良い。具体的には、真空容器１内のプラズマは、プラズマ発生部８０において発生した電磁界のうち、ファラデーシールド９５のスリット９７を通過した磁界により発生する。そこで、以下の例では、プラズマ改質の度合いの大きな中心部側では、プラズマ改質の度合いの小さい外縁部側と比べて、真空容器１内に到達する磁界が小さくなるように、スリット９７の開口面積を小さくしている。

このような例について、既述の図１５のように、アンテナ８３を概略細長い八角形に形成すると共に、プラズマ発生部８０を一つだけ（第１のプラズマ発生部８１だけ）設けた場合について説明する。始めに、図１５のスリット９７の配置レイアウトについて、図２３を参照して改めて説明する。各々のスリット９７は、アンテナ８３の長手方向（回転テーブル２の半径方向）においては、概略長方形となるように形成されており、アンテナ８３が屈曲する部分（回転テーブル２の中心部側及び外縁部側）では、アンテナ８３の巻回領域の外側から内側に向かう程、幅寸法ｄ１が小さくなっていわばくさび形状をなしている。そして、この図２３（図１５）では、各スリット９７は、回転テーブル２の中心部側及び外周部側において前記幅寸法ｄ１が揃っている。尚、図２３ではアンテナ８３を破線で示しており、ファラデーシールド９５以外の部位については記載を省略している。以下の図２４〜図２６についても同様である。

続いて、回転テーブル２の半径方向においてプラズマ改質の度合いが揃うようにスリット９７の配置レイアウトを調整した例について、以下に説明する。図２４は、回転テーブル２の中心部側については、外縁部側の他のスリット９７よりも長さ寸法の短い補助スリット９７ａを形成した例を示している。即ち、この補助スリット９７ａは、他のスリット９７よりも長さ寸法が例えば２０ｍｍ程度短くなっており、既述の開口部９８に近接する位置からアンテナ８３の下方位置よりも僅かにファラデーシールド９５の外縁側に寄った位置までに亘って形成されている。そして、回転テーブル２の中心部側では、この補助スリット９７ａとスリット９７とが交互に配置されており、補助スリット９７ａは９箇所に形成されている。

従って、回転テーブル２の中心部側におけるアンテナ８３の巻回領域よりも外側では、補助スリット９７ａの分だけスリット９７、９７間の離間寸法ｄ２が他の部位よりも広くなっている。即ち、図２４では、回転テーブル２の中心部側において外縁部側よりもスリット９７の開口面積を小さくするにあたり、スリット９７の長さ寸法を短く調整していると言える。

このようにスリット９７の配置レイアウトを調整することにより、後述の実施例にも示すように、回転テーブル２の半径方向においてプラズマ改質の度合いが揃う。そのため、例えばウエハＷの面内においてプラズマ改質の度合いを揃えたい場合には図２４のファラデーシールド９５を用いることができるし、一方回転テーブル２の中心部側において外縁部側よりもプラズマ改質の度合いを強めたい場合には既述の図２３のファラデーシールド９５を用いることができ、従ってレシピやプロセスに応じてファラデーシールド９５を選択できる。
この時、回転テーブル２の中心部側においては、補助スリット９７ａと共にスリット９７を配置したが、スリット９７に代えて補助スリット９７ａを設けて複数の補助スリット９７ａを並べても良いし、補助スリット９７ａの数量としては、１０〜５０箇所としても良い。

また、アンテナ８３を概略細長い八角形とすることにより、装置のコストを抑えることができる。即ち、筐体９０は、既述のように、プラズマ発生部８０において発生する磁界を真空容器１内に到達させるために、高純度の石英により構成されると共に、平面で見た時にアンテナ８３よりも大きな寸法となるように（アンテナ８３の下方側に亘って石英部材が位置するように）形成されている。従って、平面で見た時のアンテナ８３の寸法が大きければ大きい程、当該アンテナ８３の下方側の筐体９０についても大きくする必要があり、装置（筐体９０）のコストが嵩むことになる。そこで、本発明では、平面で見た時に筐体９０の寸法ができるだけ小さくなるように、アンテナ８３における回転テーブル２の回転方向上流側の部位及び下流側の部位同士を互いに近接させている。

図２５は、既述の図２４において補助スリット９７ａを設けずに、回転テーブル２の中心部側ではスリット９７、９７間の離間寸法ｄ２を図２４と同様に設定した例を示している。従って、図２３のファラデーシールド９５と比べると、図２５のファラデーシールド９５は、回転テーブル２の中心部側ではスリット９７がいわば１本飛ばしで配置されている。このように回転テーブル２の中心部側において外縁部側よりもスリット９７、９７間の離間寸法ｄ２を大きく取ることにより、いわばスリット９７のピッチを広げることにより、更にプラズマの改質の度合いを回転テーブル２の半径方向において揃えることができる。
回転テーブル２の中心部側におけるスリット９７のピッチとしては、４〜１２ｍｍ程度であっても良いし、回転テーブル２の中心部側から外縁部側に向かってスリットが小さくなるようにしても良い。

図２６は、回転テーブル２の中心部側では、外縁部側よりもスリット９７の幅寸法ｄ１を小さくした例を示している。具体的には、幅寸法ｄ１は、前記中心部側では例えば２〜３ｍｍとなっており、この幅寸法ｄ１のスリット９７が例えば９本配置されている。このような例においても、既述の各例と同様の効果が得られる。

以上説明した図２４〜図２６では、回転テーブル２の中心部側において外縁部側よりもスリット９７の開口面積を小さくするにあたり、スリット９７の長さ寸法、ピッチ及び幅寸法ｄ１を夫々調整したが、これらを組み合わせても良い。即ち、回転テーブル２の中心部側では、例えば外縁部側よりもスリット９７の長さ寸法を短くすると共に、スリット９７のピッチを広げたり、あるいは幅寸法ｄ１を狭くしたりしても良い。

更に、回転テーブル２の中心部側においてスリット９７の開口面積を小さくする例について説明したが、外縁部側においてスリット９７の開口面積を大きくしても良い。具体的には、回転テーブル２の外縁部側では、中心部側よりもスリット９７の長さ寸法を大きく取ったり、スリット９７のピッチを狭くしたり、更にはスリット９７の幅寸法ｄ１を大きくしたりしても良い。また、回転テーブル２の中心部側と外周部側とにおいて夫々スリット９７の配置レイアウトを調整しても良い。しかしながら、既述の例では回転テーブル２の外縁部側ではスリット９７の長さ寸法及び幅寸法ｄ１が夫々できるだけ大きくなるように設定されると共に前記ピッチについてもできるだけ小さくなるように設定されていることから、回転テーブル２の中心部側におけるスリット９７の配置レイアウトを調整することが好ましい。
また、既述の図８のように、２つのプラズマ発生部８１、８２を配置した場合やアンテナ８３を概略扇形状となるように形成した場合についても、図２４〜図２６と同様にファラデーシールド９５のスリット９７の配置レイアウトを調整しても良い。

以下に、既述の成膜装置を用いて行った各実験例について説明する。
（実験例１）
始めに、ラビリンス構造部１１０を設けずに、中心部領域Ｃにおいて各処理ガス同士が互いに混ざり合わないように当該中心部領域Ｃの長さ寸法を長く取った装置について評価した。従って、天板１１における開口部１１ａ及び筐体９０は、この中心部領域Ｃを避けるように、回転テーブル２の回転中心側の端部が既述の図１などに示した各例と比べて１５ｍｍ程度外周側に寄った位置となっている。この例では、プラズマ発生部８０を一つだけ設けると共に、既述の図１４及び図１５のように配置した。この装置を用いて、既述のように成膜処理及び改質処理を行った。尚、これら成膜処理及び改質処理の詳細な実験条件については省略する。

その結果、図２７に示すように、プラズマ改質を行うことにより、プラズマ改質を行わない場合と比べて、サイクルレートが減少していた。このことから、プラズマ改質を行うことにより、薄膜の緻密化が促進されて強固な薄膜が形成されていることが分かった。従って、ファラデーシールド９５をプラズマ発生部８０とウエハＷとの間に設けても、当該ウエハＷにプラズマの到達することが分かった。

この時、図２８に薄膜の膜厚分布を示すように、回転テーブル２の回転中心側及び外周側の部位において、各々の部位よりも僅かにウエハＷの中央寄りの領域と比べて膜厚が厚くなっていた。従って、これら中心側及び外周側では、プラズマの強度が他の部位に比べて不足していることが示唆された。そのため、前記中心側については筐体９０を当該中心側に近接させること（ラビリンス構造部１１０を設けること）が好ましいことが分かった。また、外周側についてはプラズマの量を多く設定すること（２つのプラズマ発生部８１、８２を設けて、中心側よりも外周側の高周波電力を大きくするか、あるいはプラズマ発生部８０を扇状に配置する）が好ましいことが分かった。尚、図２７において「サイクルレート」とは、回転テーブル２の１回転あたりの成膜量（膜厚）を示している。

（実験例２）
以上の実験例１により、中心部領域Ｃ側に筐体９０を近接配置することによって、当該中心部領域Ｃ側において改質の度合いが揃うことが分かった。この場合には、回転テーブル２を支持するコア部２１について、回転テーブル２の下方側よりも上方側が小さくなる。また、天板１１については開口部１１ａを形成しているので、強度的に不足するおそれもある。そのため、この実験では、天板１１の重量や真空容器１内を真空引きした時の差圧荷重などの負荷に、当該天板１１や凸状部４と突出部５との接続部などが耐えられるか否かについて強度解析を行った。この解析は、既述の真空容器１の内壁面及び天板１１を保護するための保護カバーとこれら内壁面及び天板１１との間の圧力及び処理雰囲気の圧力を夫々Ｐｍ及びＰｎとした時に、これらの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐｍ−Ｐｎ）が１Ｔｏｒｒ及び４Ｔｏｒｒの場合について計算を行った。
その結果、図２９及び図３０に示すように、いずれの場合についても凸状部４と突出部５との接続部について強度は不足していないことが分かった。また、サイドリング１００についても同様に十分な強度となっていた。
そして、図３１に示すように、天板１１についても十分な強度となっていた。

（実験例３）
続いて、ファラデーシールド９５の有無によってウエハＷ（具体的にはウエハＷに形成されたデバイスのゲート酸化膜）の受ける電気的ダメージがどうなるか評価した。実験には、電気的ダメージの許容量の互いに異なるダミーウエハを複数種類（６種類）用意して、このウエハに対してプラズマを照射した。

ファラデーシールド９５を設けない場合には、図３２の上段に示すように、いずれのウエハ（右端のウエハは最も前記許容量の大きいウエハについての結果を示しており、当該ウエハから左側に向かって次第に前記許容量の小さいウエハについての結果を並べている）についても、電気的ダメージを受けていることが分かった。一方、図３２の中段に示すように、ファラデーシールド９５を設けることにより、いずれのウエハについても電気的ダメージが格段に小さくなっていた。従って、ファラデーシールド９５を設けることにより、ゲート酸化膜の絶縁破壊が抑えられる。

この時、実験に用いたアンテナ８３の形状は、ある一部がスリット９７の向きに対して直交する方向からずれていることが分かった。そこで、周方向に亘ってスリット９７の向きに対して直交する方向となるようにアンテナ８３を調整し、再度実験を行った。その結果、図３２の下段に示すように、電気的ダメージは、いずれのウエハについてもほとんど見受けられなかった。

（実験例４）
次に、薄膜を形成した後、プラズマ改質を行うか否かによって、更にはファラデーシールド９５の有無によって電気的特性（酸化膜の耐電圧特性）がどのように変化するか実験を行った。即ち、ウエハＷの表面の酸化膜に水銀プローブを接触させ、電気的ストレス（電流）をこの酸化膜に加えた時の電圧を測定した。従って、電圧が小さい方がリーク電流が少なく、酸化膜に含まれる不純物濃度が小さいと言える。

その結果、図３３及び図３４に示すように、プラズマ改質を行うことによって、プラズマ改質を行わない例よりも電気的特性が向上しており、熱酸化膜の電気的特性とほぼ同程度となっていた。具体的には、プラズマ改質を行わない場合には、１×１０^−８Ａ／ｃｍ^２の電流密度を加えた時の電界が０．４ＭＶ／ｃｍであり、プラズマ改質を行った場合に同じ電流密度を加えた時の電界が８ＭＶ／ｃｍとなっていた。従って、プラズマ改質を行うことにより、不純物濃度及びリーク電流の小さい酸化膜が得られることが分かった。

この時、ファラデーシールド９５の有無によっては、電気的特性には変化がなかった。従って、ファラデーシールド９５は、プラズマ改質に悪影響を及ぼしていないことが分かる。図３３は、薄膜の成膜後に一括してプラズマ改質した例、図３４は回転テーブル２の回転の度にプラズマ改質した例を示している。この実験では、ファラデーシールド９５を設けない場合にはアンテナ８３の巻回回数を１巻に設定すると共に、ファラデーシールド９５を設けた場合にはアンテナ８３の巻回回数を３巻程度としている。

（実験例５）
この実験例では、薄膜のウエットエッチングレートを調べた。即ち、薄膜が緻密であればある程、ウエットエッチングレートが低くなり、一方薄膜中に例えば不純物などが含まれている程、ウエットエッチングレートが高くなるので、ウエットエッチングレートを介して薄膜の緻密さを測定した。この実験は、フッ酸水溶液にウエハを浸漬し、フッ酸水溶液によりエッチングされた薄膜の膜厚を計算した。

その結果、図３５に示すように、薄膜を形成した後プラズマ改質を行わなかった場合（各参考例）と比べて、薄膜の形成と共にプラズマ改質を行うことにより、薄膜が緻密化していた。そして、比較例（ファラデーシールド９５なし）の結果に対して、ファラデーシールド９５を設けた例（実施例３１、３２）の薄膜は、ほぼ同程度の膜質となっていた。そのため、この実験からも、ファラデーシールド９５は、プラズマ改質に悪影響を及ぼしていないことが分かった。図３５において、実施例３１は回転テーブル２が回転する度にプラズマ改質を行った例、実施例３２はプラズマ改質を行わずに回転テーブル２を９回回転させて反応生成物を積層した後、各処理ガスの供給を停止してプラズマ改質した例を示している。尚、この実験においても、ファラデーシールド９５を設けない場合にはアンテナ８３の巻回回数を１巻に設定すると共に、ファラデーシールド９５を設けた場合にはアンテナ８３の巻回回数を３巻程度にしている。
図３６は、ウエットエッチングを行った後の薄膜の膜厚の分布を示している。薄膜の膜厚についても、ファラデーシールド９５の有無によってほとんど変化していないことが分かった。

（実験例６）
図３７は、ファラデーシールド９５の有無によって膜厚の均一性がどのようになるか評価した結果を示している。図３７の上段に示した結果は、左側から右側に向かって順番に「改質なし」、「一括改質（ファラデーシールド９５なし）」及び「一括改質（ファラデーシールド９５あり）」を示している。この結果から、ほぼ薄膜成膜後の膜厚分布通りの膜厚分布となるようにプラズマ改質が行われていることが分かる。即ち、プラズマ改質によって膜厚分布がほとんど変化していない。また、図３７の下段には、左側に「毎サイクル改質（ファラデーシールド９５なし）」及び「毎サイクル改質（ファラデーシールド９５あり）」を示している。

（実験例７）
続いて、ファラデーシールド９５の有無によって石英のスパッタ量がどのように変わるか実験を行った。この実験は、各処理ガスを供給せずに、即ち薄膜を形成せずに、ウエハを載置した回転テーブル２を回転させてプラズマ空間１０を通過させた。その結果、図３８に示すように、ファラデーシールド９５を設けることにより、石英のスパッタ量が大幅に減少していた。

尚、ＣＣＰタイプ（一対の電極間でプラズマを発生させるタイプ）のプラズマ発生部を用いて同様の実験を行ったところ、図３９の結果が得られた。従って、既述のようにアンテナ８３をコイル状に巻回したＩＣＰタイプのプラズマ発生部を用いることにより、石英のスパッタ量が約１００倍オーダー程度少なくなることが分かる。

（実験例８）
図４０は、既述の図２４（他のスリット９７よりも長さ寸法の短い補助スリット９７ａを設けた例）及び図２５（スリット９７のピッチを広げた例）のファラデーシールド９５を用いた時に、図２３（スリット９７の配置レイアウトの調整なし）のファラデーシールド９５を用いた場合と比べてプラズマ改質の度合いがどのようになるか実験した結果を示している。この実験では、各処理ガスを供給せずに、プラズマ発生用ガス（Ａｒガス、Ｏ2ガス及びＮＨ3ガス）を供給すると共にこのガスをプラズマ化した。そして、ウエハＷが曝されたプラズマの量を確認するために、ウエハＷの表面（シリコン層）がプラズマにより酸化されて形成される酸化膜の膜厚について、回転テーブル２の半径方向において夫々複数箇所で測定した。

その結果、スリット９７の配置レイアウト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膜厚の均一性が改善されていた。具体的には、回転テーブル２の中心部側においてスリット９７の開口面積を小さくすると、当該中心部側における酸化膜の膜厚が減少していた。また、回転テーブル２の中心部側のスリット９７の開口面積が小さい程、前記均一性が良好になっていた。即ち、膜厚の均一性は、図２３＜図２４＜図２５の順番で良好になっていた。従って、反応生成物の成膜処理と共にこの反応生成物のプラズマ改質処理を行う場合においても、同様にプラズマの改質の度合いが回転テーブル２の半径方向において揃うことが分かる。

Ｗウエハ
１真空容器
２回転テーブル
１０プラズマ空間
８０、８１、８２プラズマ発生部
８３アンテナ
９０筐体
９２ガス規制面
９５ファラデーシールド
９７スリット
１００サイドリング
１０１ガス流路

Claims

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、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該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、
前記回転テーブルに連通するように前記真空容器の天板に形成された開口部と、
前記アンテナが収納され、前記開口部に嵌合すると共に当該開口部の口縁部との間にシール部が形成された誘電体からなる筐体と、
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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備えたことを特徴とする成膜装置。
前記分離領域に分離ガスを供給するための分離ガス供給部を設け、
前記筐体の下面側の周縁部には、第１の処理ガス、第２の処理ガス及び分離ガスが前記筐体の下方領域へ侵入することを抑えるために、周方向に亘って下方側に伸び出すガス規制用の突起部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記回転テーブルの周囲には、横方向に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、
この気流通路に各々連通するように、前記回転テーブルの回転方向において第１の処理ガスの供給される第１の処理領域の下流側と、前記プラズマ発生用ガスの供給されるプラズマ領域の下流側と、には夫々第１の排気口及び第２の排気口が形成され、
前記気流通路には、当該気流通路に露出する前記真空容器の内壁部を保護するためのリング状のカバー体が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
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、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備え、
前記アンテナは、鉛直軸回りに巻回されると共に、平面的に見た時に前記回転テーブルの回転中心側から外周側に向かって広がるように扇状に配置されていることを特徴とする成膜装置。
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、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該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、
前記回転テーブルに連通するように前記真空容器の天板に形成された開口部と、
前記アンテナが収納され、前記開口部に嵌合すると共に当該開口部の口縁部との間にシール部が形成された誘電体からなる筐体と、
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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備え、
前記プラズマ発生ガス供給部は、前記回転テーブルの半径方向に伸びると共に側面に複数のガス吐出口の形成されたガスノズルであり、
前記プラズマ発生ガス供給部は、前記筐体の下方領域において前記回転テーブルの回転方向上流側に配置され、
前記ガス吐出口の各々は、前記回転テーブルの回転方向上流側からの前記下方領域への分離ガスの侵入を抑えるために、前記上流側を各々向いていることを特徴とする成膜装置。
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、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備え、
前記プラズマ発生ガス供給部は、前記第２の処理ガス供給部を兼用していることを特徴とする成膜装置。
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、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備え、
前記回転テーブルの中心部側における前記スリットは、基板に対して行われるプラズマ処理の度合いを前記回転テーブルの半径方向において揃えるために、前記回転テーブルの外縁部側よりも開口面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする成膜装置。
真空容器内にて基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該回転テーブルの前記基板載置領域に対向して設けられたアンテナと、
前記回転テーブルに連通するように前記真空容器の天板に形成された開口部と、
前記アンテナが収納され、前記開口部に嵌合すると共に当該開口部の口縁部との間にシール部が形成された誘電体からなる筐体と、
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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
真空容器内にて基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該回転テーブルの前記基板載置領域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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備え、
前記アンテナは、鉛直軸回りに巻回されると共に、平面的に見た時に前記回転テーブルの回転中心側から外周側に向かって広がるように扇状に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
真空容器内にて基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
基板を水平に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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給するプラズマ発生ガス供給部と、
前記回転テーブル上にてプラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化するように、当該回転テーブルの前記基板載置領域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ために、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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ファラデーシールドと、を備え、
前記回転テーブルの中心部側における前記スリットは、基板に対して行われるプラズマ処理の度合いを前記回転テーブルの半径方向において揃えるために、前記回転テーブルの外縁部側よりも開口面積が小さくなるように形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
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水平に載置すると共に、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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給する工程と、
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よって、プラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程と、
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、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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工程と、を含み、
前記プラズマ化する工程は、前記回転テーブルに連通するように前記真空容器の天板に形成された開口部内に、この開口部に嵌合すると共に当該開口部の口縁部との間にシール部が形成された誘電体からなる筐体を配置し、この筐体内に収納された前記アンテナによりプラズマ発生用ガスをプラズマ化する工程であることを特徴とする成膜方法。
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水平に載置すると共に、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、
基板に対してプラズマ処理を行うために、前記真空容器内にプラズマ発生用ガスを供給する工程と、
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よって、プラズマ発生ガスを誘導結合によりプラズマ化する工程と、
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、各々アンテナと交差する方向に伸びるスリットが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工程と、を含み、
前記電界成分の通過を阻止する工程は、基板に対して行われるプラズマ処理の度合いを前記回転テーブルの半径方向において揃えるために、前記回転テーブルの外縁部側よりも前記回転テーブルの中心部側において開口面積が小さくなるように形成された前記スリットを有する前記ファラデーシールドを用いて行われる工程であることを特徴とする成膜方法。
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１１または１２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。