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JP6596602B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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JP6596602B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
近年、半導体装置の大面積化、高集積化にともない、成膜装置等のプラズマ処理装置では比較的蒸気圧の低い低蒸気圧の液体原料が反応材料として使用されている。例えば、シャワープレート内にヒータを設け、ヒータによってシャワープレートを加熱し、低蒸気圧の液体原料をシャワープレートから反応室に気化供給して、基板上に膜を形成する熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８８３９１８号公報
しかしながら、シャワープレートに高周波電力を投入するプラズマ処理装置では、シャワープレートにヒータが設けられていると、ヒータに高周波電力が重畳し、ヒータの加熱制御が難しくなる場合がある。また、シャワープレートを洗浄する際には、シャワープレートからヒータを取り外す作業を要する。これにより、プラズマ処理における生産性が低下する場合がある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、生産性を向上させたプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るプラズマ処理方法は、真空容器内に配置された基板支持台を第１温度に加熱することを含む。上記基板支持台と上記基板支持台に対向するシャワープレートとの間に第１放電条件による第１プラズマを発生させて、上記基板支持台が有する熱及び上記第１プラズマによって上記シャワープレートが加熱される。上記シャワープレートの温度は、非接触でモニタリングされる。上記シャワープレートの温度が上記基板支持台の上記熱によって加熱される温度よりも高い第２温度に達した後、上記シャワープレートから上記基板支持台に向けてプロセスガスを噴射し、上記基板支持台と上記シャワープレートとの間に第２放電条件による第２プラズマを発生させて、上記第２プラズマにより、上記基板支持台に支持された基板が処理される。
このようなプラズマ処理方法によれば、シャワープレートにヒータを設けることなく、シャワープレートの温度が精度よく加熱される。また、シャワープレートを洗浄する際には、シャワープレートからヒータを取り外す作業を要しない。これにより、プラズマ処理における生産性が向上する。
上記のプラズマ処理方法においては、上記基板を処理する工程において、上記第２温度は、上記基板を処理する工程において上記シャワープレートの温度が最大となる温度であってもよい。
このようなプラズマ処理方法によれば、基板にプロセスガスによるプラズマ処理をする前にシャワープレートの温度が既に最大温度になっているため、プロセスガスによるプラズマ処理時にシャワープレートの温度変化が抑制される。これにより、例えば、基板に形成される膜の厚みがばらつきにくくなる。
上記のプラズマ処理方法においては、上記プラズマ処理の工程において、上記第２放電条件は、放電電力、反応ガス流量及び処理時間を含む。上記基板を複数枚ごとに処理し、上記第２温度が上記基板を処理するごとに変化するときは、上記第２温度の値に応じて、上記放電電力、上記反応ガス流量及び上記処理時間の少なくとも１つを変化させて上記基板を処理してもよい。
このようなプラズマ処理方法によれば、基板を複数枚ごとに処理する際、第２温度が基板を処理するごとに変化しても、第２温度の値に応じて、放電電力、反応ガス流量及び処理時間の少なくとも１つを変化させてプラズマ処理がなされる。これにより、例えば、基板に形成される膜の膜質がばらつきにくくなる。
上記のプラズマ処理方法においては、さらに、上記プラズマ処理の工程において、上記基板を複数枚ごとに処理し、上記基板を複数枚ごとに処理した後に、上記真空容器に洗浄ガスを噴出させ、上記真空容器内を洗浄してもよい。
このようなプラズマ処理方法によれば、基板を複数枚ごとに処理した後に、洗浄ガスが噴出されて、真空容器内が洗浄される。
上記のプラズマ処理方法においては、上記シャワープレートの温度を上記シャワープレートの背面側の上記真空容器外に配置された放射温度計によってモニタリングしてもよい。
このようなプラズマ処理方法によれば、シャワープレートの温度がシャワープレートの背面側の真空容器外に配置された放射温度計によって測定される。これにより、シャワープレートの温度が非接触で測定され、放射温度計がシャワープレートの温度に影響を与えにくくなる。
上記のプラズマ処理方法においては、前記第２放電条件は、前記第１放電条件と異なってもよい。これにより、前記第１放電条件と異なる前記第２放電条件で上記基板にプラズマ処理がなされる。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るプラズマ処理装置は、真空容器と、基板支持台と、シャワープレートと、電力供給源と、温度測定装置と、制御装置とを具備する。上記真空容器は、減圧状態が維持される。上記基板支持台は、上記真空容器内に配置され、基板載置面と加熱機構とを有する。上記基板支持台は、上記加熱機構によって上記基板載置面を第１温度に設定することができ、基板を支持することができる。上記シャワープレートは、上記基板支持台に対向する。上記電力供給源は、上記基板支持台と上記シャワープレートとの間にプラズマを発生させる。上記シャワープレートの温度を非接触で測定する。上記制御装置は、上記温度測定装置によって上記シャワープレートの上記温度をモニタリングし、上記基板支持台と上記シャワープレートとの間に第１放電条件による第１プラズマを発生させる。上記制御装置は、上記基板支持台が有する熱及び上記第１プラズマによって、上記シャワープレートを加熱し、上記シャワープレートの温度が上記基板支持台の上記熱によって加熱される温度よりも高い第２温度に達した後、上記シャワープレートから上記基板支持台に向けてプロセスガスを噴射する。上記制御装置は、上記基板支持台と上記シャワープレートとの間に第２放電条件による第２プラズマを発生させて、上記第２プラズマにより上記基板を処理することができる。
このようなプラズマ処理装置によれば、シャワープレートにヒータを設けることなく、シャワープレートの温度が精度よく加熱される。また、シャワープレートを洗浄する際には、シャワープレートからヒータを取り外す作業を要しない。これにより、プラズマ処理における生産性が向上する。
以上述べたように、本発明によれば、プラズマ処理における生産性が向上する。
本実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図である。 本実施形態に係るプロセス時間とシャワープレートの温度との関係を示す概略グラフ図である。 比較例に係るプロセス時間とシャワープレートの温度との関係を示す概略グラフ図である。 図（ａ）は、本実施形態に係るプロセス時間と成膜速度との関係を示す概略グラフ図である。図（ｂ）は、比較例に係るプロセス時間と成膜速度との関係を示す概略グラフ図である。 シャワープレート温度と成膜速度との関係を示す概略グラフ図である。 図（ａ）は、本実施形態に係るプロセス時間と成膜速度との関係を示す概略グラフ図である。図（ｂ）は、本実施形態に係るプロセス時間と膜厚との関係を示す概略グラフ図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図である。
本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、例えば、基板８０を１枚ずつプラズマ処理する枚葉式のプラズマ処理装置である。例えば、１枚の基板８０が真空容器１０外から真空容器１０内に搬入されると、基板８０は、基板支持台３０上でプラズマ処理されて、プラズマ処理後に真空容器１０外に搬出される。この一連の動作は、複数の基板８０に対し繰り返されてもよい。
プラズマ処理装置１は、プラズマＣＶＤ法によって基板８０に膜を形成する成膜手段と、ドライエッチングによって基板８０に形成された膜を除去するエッチング手段とを兼ね備える。プラズマ処理装置１は、真空容器１０と、支持部１１と、蓋部１２と、シャワーヘッド２０と、基板支持台３０と、ガス供給源４０と、電力供給源５０と、温度測定装置６０と、制御装置７０とを具備する。
プラズマは容量結合方式によって、例えば、シャワーヘッド２０と基板支持台３０との間（プラズマ形成空間１０ｐ）に形成される。プラズマは、例えば、グロー放電によって形成される。プラズマ処理装置１がプラズマＣＶＤ装置として機能する場合、例えば、シャワーヘッド２０は、陰極として機能し、基板支持台３０は、陽極として機能する。また、プラズマ処理装置１がＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のエッチング装置として機能する場合、例えば、シャワーヘッド２０は、陽極として機能し、基板支持台３０は、陰極として機能する。
真空容器１０は、基板支持台３０を囲む。蓋部１２は、真空容器１０に対向する。支持部１１は、蓋部１２に付設されている。真空容器１０には、ガス排気口１０ｈを介して、例えば、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプ（不図示）が接続されている。これにより、真空容器１０内が減圧状態に維持される。例えば、図１の例では、シャワーヘッド２０と、真空容器１０と、支持部１１で囲まれた空間が真空ポンプにより減圧状態に維持される。
プラズマ処理装置１において、蓋部１２と、シャワーヘッド２０と、支持部１１とで囲まれた空間１５は、大気雰囲気であってもよく、減圧雰囲気であってもよい。蓋部１２の電位は、例えば、接地電位である。蓋部１２は、シャワーヘッド２０に投入される高周波をシールドするシールドボックスとして機能する。空間１５が減圧状態を維持する場合、真空容器１０と蓋部１２とを併せて真空容器とすることができる。この場合、真空容器内の少なくとも一部の空間が減圧状態に維持できる。真空容器１０には、真空容器１０内の圧力を計測する圧力計１３が設置されている。圧力計１３は、例えば、電離真空計である。
シャワーヘッド２０は、ヘッド本体２１と、シャワープレート２２と、絶縁部材２７とを有する。シャワーヘッド２０は、絶縁部材２７を介して真空容器１０の支持部１１により支持される。これにより、シャワーヘッド２０が真空容器１０から絶縁される。シャワーヘッド２０は、プラズマ処理装置１から脱着可能に構成されている。
ヘッド本体２１とシャワープレート２２とにより、シャワーヘッド２０の内部空間２８が形成される。内部空間２８には、ヘッド本体２１の内部に設けられたガス導入管４２を経由して、プロセスガスが導入される。ガス導入管４２の最終端（ガス導入口）は、例えば、内部空間２８の中心付近に位置する。これにより、内部空間２８に均等にプロセスガスが供給される。ガス導入口は、１つに限らず、ヘッド本体２１に複数設けられてもよい。また、ヘッド本体２１においては、熱媒体が流れる流路が設けられてもよい。これにより、ガス導入管４２のコンダクタンスが向上する。熱媒体は、真空容器１０外に設けられた温調機構（不図示）により、例えば、２５℃以上１５０℃以下（例えば、８０℃）に調整することができる。
シャワープレート２２は、ヘッド本体２１に密着するように接合されている。シャワープレート２２は、基板支持台３０に対向する。シャワープレート２２は、内部空間２８とは反対側のガス噴出面２２ｓと、複数のガス噴出孔２３と、内部空間２８側の背面２２ｒとを有する。複数のガス噴出孔２３のそれぞれは、シャワープレート２２を貫通する。すなわち、複数のガス噴出孔２３のそれぞれは、内部空間２８とプラズマ形成空間１０ｐとの間を連なる。プロセスガスは、内部空間２８から複数のガス噴出孔２３を経由してガス噴出面２２ｓから噴出される。
シャワープレート２２内には、ヒータ加熱機構が設けられていない。この理由は、シャワープレート２２にヒータが設けられていると、シャワープレート２２に高周波電力が供給された場合、ヒータに高周波電力が重畳して、ヒータの加熱制御が困難になることに基づく。さらに、シャワープレート２２には、複数のガス噴出孔２３が設けられているため、個々のガス噴出孔２３を避けるように、ヒータを設けること、加熱媒体の流路を設けることが困難であることに基づく。従って、シャワープレート２２は、基板支持台３０が有する熱によって基板支持台３０側から加熱されたり、または、プラズマ形成空間１０ｐに形成されるプラズマ等により加熱されたりする。
ヘッド本体２１及びシャワープレート２２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の導電体を含む。ヘッド本体２１及びシャワープレート２２には、耐食性を向上させるために、必要に応じて酸化皮膜処理が施されてもよい。シャワープレート２２の厚さは、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。ガス噴出孔２３の内径は、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下である。複数のガス噴出孔２３のそれぞれは、同じ内径である。複数のガス噴出孔２３のＸ軸方向及びＹ軸方向におけるピッチは、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
基板支持台３０は、基板載置面３０ｓと、基板載置面３０ｓを加熱する加熱機構３０ｈとを有する。加熱機構３０ｈは、例えば、ヒータである。基板８０は、基板載置面３０ｓによって支持される。基板載置面３０ｓは、シャワープレート２２のガス噴出面２２ｓに対して実質的に平行になっている。基板支持台３０は、例えば、導電体を含む。基板載置面３０ｓは、導電体でもよく、絶縁体でもよい。例えば、基板載置面３０ｓには、静電チャックが設置されてもよい。基板支持台３０が絶縁体や静電チャックを含む場合、基板支持台３０が接地されたときに、基板８０とグランドとの間には、寄生の容量３１が生じる。
基板支持台３０には、基板８０にバイアス電力を供給できるように、電力供給源５５が接続されてもよい。電力供給源５５は、例えば、直流電源でもよく、交流電源でもよい。例えば、プラズマ処理装置１をＲＩＥ等のエッチング装置として用いる場合、電力供給源５５によって基板８０に電力が投入され、基板８０にバイアス電位が印加される。基板支持台３０とシャワープレート２２との間の距離は、１５ｍｍ以上６０ｍｍ以下である。一例として、電極間距離は、２０ｍｍである。基板支持台３０とシャワープレート２２との間の距離は、制御装置７０によって、自動的に適宜調整可能である。
基板載置面３０ｓは、加熱機構３０ｈによって、例えば、６０℃以上５００℃以下の範囲の温度に加熱される。基板支持台３０には、基板載置面３０ｓを冷却する冷却機構が設けられてもよい。
プラズマ処理処置１において、基板載置面３０ｓ及びシャワープレート２２の平面形状は、基板８０の平面形状に対応している。例えば、基板８０がパネル等に適用される矩形状の基板であれば、基板載置面３０ｓ及びシャワープレート２２の平面形状は、矩形である。基板８０が半導体デバイス等に適用されるウェーハ基板であれば、基板載置面３０ｓ及びシャワープレート２２の平面形状は、円状になる。基板載置面３０ｓ及びシャワープレート２２の面積は、基板８０の面積よりも大きい。基板８０は、例えば、厚さが０．５ｍｍのガラス基板である。基板８０のサイズは、４００ｍｍ×３００ｍｍ以上であり、例えば、１８５０ｍｍ×１５００ｍｍである。
ガス供給源４０は、流量計４１と、ガス導入管４２とを有する。ガス供給源４０は、シャワーヘッド２０の内部空間２８にプロセスガス（成膜ガス、エッチングガス、不活性ガス等）を供給する。ガス導入管４２におけるプロセスガスの流量は、流量計４１によって制御される。
電力供給源５０は、電源５１と、整合回路部５２と、配線５３とを有する。配線５３は、シャワーヘッド２０の中心付近に接続されている。整合回路部５２は、シャワーヘッド２０と電源５１との間に設置される。電源５１は、例えば、ＲＦ電源である。電源５１は、ＶＨＦ電源でもよく、直流電源でもよい。電源５１が直流電源の場合、電力供給源５０からは、整合回路部５２が除かれる。
電力供給源５０は、基板支持台３０とシャワープレート２２との間にプラズマを発生させる。例えば、シャワーヘッド２０から、プラズマ形成空間１０ｐにプロセスガスが導入され、配線５３を経由して電源５１からシャワーヘッド２０に電力が投入されると、プラズマ形成空間１０ｐにプラズマが発生する。
例えば、プラズマ処理装置１が成膜装置の場合、プラズマ形成空間１０ｐに成膜ガスが導入され、プラズマ形成空間１０ｐに成膜プラズマが発生して基板８０に膜が形成される。一方、プラズマ処理装置１がエッチング装置の場合、プラズマ形成空間１０ｐにエッチングガスが導入され、プラズマ形成空間１０ｐにエッチングプラズマが発生して、基板８０から膜が除去される。
また、プラズマ処理装置１においては、シャワープレート２２の温度を非接触でモニタリングする温度測定装置６０が設けられている。温度測定装置６０は、第１放射温度計６１と、第２放射温度計６２とを有する。第１放射温度計６１及び第２放射温度計６２のそれぞれは、光ファイバ式放射温度計である。
第１放射温度計６１は、光ファイバ集光部６１ａと、本体部６１ｂとを有する。第２放射温度計６２は、光ファイバ集光部６２ａと、本体部６２ｂとを有する。第１放射温度計６１及び第２放射温度計６２のそれぞれは、シャワープレート２２の背面２２ｒ側の真空容器１０外に配置されている。
光ファイバ集光部６１ａ、６２ａのそれぞれは、固定冶具６５により蓋部１２に設置されている。例えば、光ファイバ集光部６１ａは、シャワープレート２２の中心に設置され、光ファイバ集光部６２ａは、シャワープレート２２の端部に設置されている。光ファイバ集光部６１ａ、６２ａのそれぞれは、シャワープレート２２に向かって垂直に設置されている。これにより、シャワープレート２２の温度の面内分布を測定することができる。
ここで、光ファイバ集光部６１ａが対向するヘッド本体２１には、透明窓材２５が設けられている。さらに、ヘッド本体２１には、透明窓材２５とシャワープレート２２との間に垂直方向に延在する孔部２１ｈが設けられている。これにより、第１放射温度計６１は、透明窓材２５及び孔部２１ｈを介して、光ファイバ集光部６１ａが対向するシャワープレート２２の背面２２ｒからの放射光を受光することができる。これにより、第１放射温度計６１は、シャワープレート２２の背面２２ｒの温度を検知できる。透明窓材２５は、反応性ガスによる耐食性が高いサファイアを含む。
さらに、光ファイバ集光部６２ａが対向するヘッド本体２１には、透明窓材２６が設けられている。透明窓材２６は、サファイアを含む。ヘッド本体２１には、透明窓材２６とシャワープレート２２との間に孔部２１ｈが設けられている。これにより、第２放射温度計６２は、透明窓材２６及び孔部２１ｈを介して、光ファイバ集光部６２ａが対向するシャワープレート２２の背面２２ｒの温度を検知できる。
プラズマ処理中における、ガス噴出面２２ｓの温度と背面２２ｒの温度との関係（温度検量線）は、予めシミュレーション、実験等により求められている。これにより、第１放射温度計６１及び第２放射温度計６２のそれぞれがシャワープレート２２の背面２２ｒの温度を検知することで、精度よくガス噴出面２２ｓの温度を測定することができる。温度検量線は、制御装置７０に格納されている。
光ファイバ集光部６１ａ、６２ａは、接地電位の蓋部１２に取り付けられ、シャワーヘッド２０から絶縁される。これにより、シャワーヘッド２０に高周波電力が投入されても、光ファイバ集光部６１ａ、６２ａには、高周波電力が印加されにくくなっている。また、ヘッド本体２１が８０℃以上の高温になったとしても、光ファイバ集光部６１ａ、６２ａは、ヘッド本体２１とは離れ、ヘッド本体２１とは熱的に絶縁されている。これにより、光ファイバ集光部６１ａ、６２ａは、ヘッド本体２１から熱的な影響を受けにくくなっている。
制御装置７０は、加熱機構３０ｈ、電源５１、整合回路部５２、流量計４１及び基板支持台３０とシャワープレート２２との間の距離等を制御する。また、基板載置面３０ｓの温度、温度測定装置６０によって測定されたシャワープレート２２の温度及び圧力計１３によって測定された真空容器１０内の圧力は、制御装置７０に送られる。基板載置面３０ｓの温度は、０．１秒周期でサンプリングされる。
制御装置７０は、基板支持台３０とシャワープレート２２との間にプラズマを発生させる。例えば、制御装置７０は、流量計４１を制御して、シャワープレート２２から基板支持台３０に向けてプロセスガスを噴射させる。制御装置７０は、電源５１及び整合回路部５２を制御して基板支持台３０とシャワープレート２２との間にプラズマを発生させる。
プラズマは、予備放電条件（第１放電条件）による予備放電プラズマ（第１プラズマ）と、プラズマ処理条件（第２放電条件）による処理プラズマ（第２プラズマ）とを含む。予備放電プラズマは、プラズマ処理条件と異なってもよく、同じでもよい。本実施形態では、予備放電プラズマとプラズマ処理条件とが異なる場合を例示する。加熱機構を持たないシャワープレート２２は、予備放電プラズマまたは処理プラズマによって加熱される。さらに、シャワープレート２２は、基板支持台３０が発する輻射熱によって間接的に加熱されたり、または、シャワープレート２２と基板支持台３０との間に存在するガスが熱媒体となって加熱されたりする。
プラズマ処理装置１を用いたプラズマ処理方法では、予め、基板支持台３０の基板載置面３０ｓが第１温度に設定される。次に、シャワープレート２２の温度は、基板支持台３０が有する熱及び予備放電プラズマによって、シャワープレート２２が基板支持台３０の熱によって加熱される温度よりも高い温度（第２温度）に設定される。この後、基板支持台３０が有する熱及び処理プラズマによりシャワープレート２２が加熱されつつ、基板８０がプラズマ処理される。なお、制御装置７０は、シャワープレート２２の温度が所望の処理温度を超えた場合には、警告を発報し、プラズマ処理を中断または中止してもよい。
以下に、プラズマ処理装置１を用いたプラズマ処理方法について、プラズマＣＶＤを例に説明する。成膜用の原料ガスとしては、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエチレンオルトシリケート）が用いられる。基板８０に形成される膜は、例えば、酸化シリコン膜である。原料ガスとしては、ＴＥＯＳ以外の有機系シリコンガス、シラン、ジシラン等が用いられてもよい。基板８０に形成される膜は、窒化シリコン膜、非晶質シリコン膜等であってもよい。
プラズマＣＶＤは、基板８０上での化学反応を利用して基板８０上に膜を形成する。このため、成膜時の基板温度が成膜速度に大きく影響を与える。
成膜時には、基板８０に前駆体分子が吸着しながら基板表面での反応が進行する。このため、成膜時に基板８０の温度が変化すると、成膜速度が変動する場合がある。基板温度による成膜速度の変動を抑制するため、プラズマ処理装置１では、基板温度が加熱機構３０ｈにより高精度に加熱されている。
しかし、プラズマＣＶＤでは、基板温度のほか、シャワープレート２２の温度も成膜速度に影響を与える。
例えば、プロセスガスとして、ＴＥＯＳガスを用いる場合、ＴＥＯＳは、常温で液体であるため、流量計４１に到達させる前に予め気化器（不図示）で気化してから、真空容器１０内に導入される。ＴＥＯＳガスは、例えば、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を形成する際の原料ガスとして用いられる。
ＴＥＯＳガスのような、分子量が無機シリコン系ガス（例えば、ＳｉＨ４）よりも大きく、液体を気化させた原料ガスを用いる場合、成膜速度は、基板温度のほか、シャワープレート２２の温度にも影響を受ける。例えば、シャワープレート２２の温度が低くなるほど、ＴＥＯＳは、シャワーヘッド２０の内壁またはガス噴出孔２３内に吸着しやすくなり、シャワーヘッド２０から基板８０に向かうＴＥＯＳの量が低くなる。
すなわち、基板８０の温度が一定に保たれたとしても、成膜時にシャワープレート２２の温度が変化すると、シャワープレート２２から噴出されるＴＥＯＳの量が変わる。例えば、シャワープレート２２の温度が低くなり、シャワープレート２２から噴出されるＴＥＯＳの量が減ると、基板８０に到達するＴＥＯＳの濃度が低くなる。これにより、成膜速度が遅くなってしまう。このため、安定した成膜速度を維持するためには、基板温度だけでなく、シャワープレート２２の温度をいかに一定に制御するかが重要になる。
本実施形態では、シャワープレート２２の温度を温度測定装置６０によってモニタリングしつつ、シャワープレート２２を基板支持台３０が有する熱と、真空容器１０に発生させるプラズマとによって加熱している。
また、プラズマＣＶＤでは、基板８０を真空容器１０内に搬入する前に、所謂"プリ成膜"と呼ばれる処理をする場合がある。プリ成膜では、成膜時の処理プラズマと同じまたは異なるプラズマを用いて、真空容器１０の内壁、真空容器１０内の部材表面、及びシャワープレート２２の表面等に基板８０に形成する膜を形成する。プリ成膜を行うことにより、成膜開始直後から真空容器１０の内壁、真空容器１０内の部材表面、シャワープレート２２の表面等の状態が成膜中の真空容器１０の内壁、真空容器１０内の部材表面、シャワープレート２２の表面等の状態と同じになり、成膜開始直後から処理プラズマが安定する。
プリ成膜により、シャワープレート２２の温度は、基板支持台３０が有する熱と、プリ成膜時のプラズマとによって、成膜開始前から所定の温度に加熱される。しかし、プリ成膜は、成膜開始前の予備処理であるために、処理時間が限られている。例えば、プリ成膜が長時間になるほど真空容器１０の内壁、真空容器１０内の部材表面、シャワープレート２２の表面等に過剰な厚みの酸化シリコンが堆積して、発塵の要因になる。さらに、シャワープレート２２の温度が飽和するまでプリ成膜を行うと、プリ成膜に要される時間が長時間になり、生産性が低くなってしまう。従って、プリ成膜の時間は限られ、シャワープレート２２は、基板支持台３０が有する熱及びプリ成膜時のプラズマだけでは充分に加熱されない場合がある。
シャワープレート２２の温度が充分に加熱されないまま成膜が開始されると、基板８０が成膜処理されるごとに、基板支持台３０が有する熱と成膜時の処理プラズマとによって真空容器１０の内壁、真空容器１０内の部材、シャワープレート２２の表面温度が上昇していく。従って、シャワープレート温度以外の成膜条件を同じにしても、成膜処理を繰り返すごとに成膜速度が変化する。このような場合、基板８０に形成される膜の厚みは、成膜処理ごとにばらついてしまう。
また、プラズマＣＶＤでは、成膜処理後に、真空容器１０内にフッ素系ガス（ＮＦ３等）を分解させたフッ素イオン、フッ素ラジカル等を導入し、真空容器１０内を洗浄する場合がある。
洗浄処理では、真空容器１０内にプラズマを発生させないため、シャワープレート２２が洗浄ガスに晒されることになる。これにより、シャワープレート２２の温度が急激に冷却される。この後、プリ成膜によって再びシャワープレート２２が加熱されても、洗浄ガスで急激に冷やされたシャワープレート２２は充分に加熱されず、このまま、成膜処理が開始されることになる。結果として、基板８０に形成される膜の厚みは、成膜処理ごとにばらついてしまう。
これに対し、本実施形態では、プリ成膜時の加熱不足を補うために、成膜開始前に、不活性ガス、窒素ガス等を放電させた加熱用プラズマを利用する。さらに、本実施形態では、シャワープレート２２の温度を非接触でモニタリングする。例えば、プリ成膜時、加熱用プラズマ発生時、成膜時、及び洗浄時に、シャワープレート２２の温度が温度測定装置６０でモニタリングされる。
本実施形態に係るプラズマ処理方法の具体例を以下に説明する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本実施形態に係るプロセス時間とシャワープレートの温度との関係を示す概略グラフ図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＰ１区間を拡大させたグラフ図である。
例えば、区間Ａでは、プラズマ処理装置１が成膜開始前の状態にある。区間Ａは、プラズマ処理装置１のアイドル状態である。例えば、基板支持台３０上に基板８０が支持されてない状態で、基板支持台３０が加熱機構３０ｈによって６０℃以上５００℃以下の範囲の温度（第１温度）に設定される。第１温度は、一例として、３８０℃である。シャワープレート２２は、基板支持台３０が有する熱によって加熱され、例えば、３３０℃に設定される。区間Ａ後においても、基板支持台３０の温度は、第１温度に維持される。
次に、区間Ｂ１では、基板支持台３０上に基板８０が支持されてない状態で、基板支持台３０とシャワープレート２２との間に予備放電条件による予備放電プラズマを発生させる。ここで、予備放電プラズマは、プリ成膜時のプラズマと、加熱用プラズマとを含む。なお、区間Ａ−区間Ｂでは、基板支持台３０上に基板を支持させてもよい。この場合の基板とは、例えば、ダミー基板等である。
例えば、区間Ｂ１では、予めプリ成膜を２００秒間行う。プリ成膜の条件は、一例として、成膜時間及びシャワープレート２２の温度以外は、成膜条件と同じとしている。プリ成膜では、真空容器１０の内壁、シャワープレート２２のガス噴射面２２ｓ、及び基板支持台３０の表面等に酸化シリコン膜が付着する。例えば、基板載置面３０ｓには、膜厚が３００ｎｍ相当の酸化シリコン膜が付着する。プリ成膜によって、例えば、シャワープレート２２の温度が５℃上昇し、シャワープレート２２の温度は、３３５℃に設定される。
次に、窒素プラズマによる加熱プラズマを発生させ、加熱プラズマによってシャワープレート２２を加熱する。窒素プラズマの条件の一例は、Ｎ２流量：５ｓｌｍ、圧力：３００Ｐａ、基板支持台３０とシャワープレート２２との間の距離：２０ｍｍ、放電電力：１０ＫＷである。
これにより、区間Ｂ１では、シャワープレート２２が基板支持台３０が有する熱と、プリ成膜時のプラズマと、加熱用プラズマとによって加熱されて、シャワープレート２２の温度が３３５℃よりもさらに高い温度に設定される。ここで、第１実施形態における第２温度（Ｔ２）とは、１枚の基板８０に成膜処理をした場合に、シャワープレート２２が基板支持台３０が有する熱と、成膜時の処理プラズマによって加熱されて、シャワープレート２２の温度が飽和する温度である。換言すれば、１枚の基板８０が成膜処理される期間においてシャワープレート２２の温度が最大となる温度である。図２（ａ）、（ｂ）の例では、第２温度（Ｔ２）は、３５８℃としている。実施形態では、この温度を飽和温度と呼ぶ。
さらに、区間Ｂ１では、温度測定装置６０によってシャワープレート２２の温度がモニタリングされる。シャワープレート２２の温度が第２温度（Ｔ２）に達したら、加熱プラズマを自動的に消滅させる。つまり、区間Ｂ１での処理は、シャワープレート２２の温度を第２温度（Ｔ２）に設定する処理であり、シャワープレート温度を基準に、予備放電条件が調整される。加熱プラズマを消滅させた後には、シャワープレート２２の温度が自然冷却して第２温度（Ｔ２）よりも低い第３温度（Ｔ３）にまで降下する。
次に、区間Ｃでは、基板支持台３０上の基板８０を設置させて、シャワープレート２２から基板支持台３０に向けてプロセスガス（例えば、ＴＥＯＳ）が噴射される。さらに、基板支持台３０とシャワープレート２２との間に成膜時の処理プラズマを発生させて、基板支持台３０上の基板８０に成膜処理する。
区間Ｃでは、複数枚の基板８０に対して１枚ずつ成膜処理が行われる。本実施形態では、これを"成膜サイクル"とする。例えば、図２（ａ）、（ｂ）の例では、１つの成膜サイクルとして計７枚の基板８０に対して成膜処理がなされる。１つの成膜サイクルでは、７枚の基板８０に対して、１枚ずつ同じ成膜条件で成膜処理がなされる。
区間Ｃでは、１枚の基板８０に成膜処理をするごとに、基板支持台３０が有する熱と成膜時の処理プラズマとによってシャワープレート２２の温度が第３温度（Ｔ３）から第２温度（Ｔ２）まで上昇する。ここで、成膜時におけるシャワープレート２２の温度は、第２温度（Ｔ２）を超えない。これは、第２温度（Ｔ２）は、成膜時にシャワープレート２２の温度が最大となる温度だからである。
成膜サイクル内では、１枚の基板８０に対する成膜処理が終了した後、処理プラズマを停止させ、成膜処理を終了させる。これにより、シャワープレート２２の温度が第３温度（Ｔ３）まで降下する。続いて、次の基板８０を基板載置面３０ｓに支持させ、次の基板８０に対しても、成膜処理を行う。これにより、シャワープレート２２の温度は、第３温度（Ｔ３）から再び第２温度（Ｔ２）になる。この繰り返しを計７枚の基板８０に対して行う。換言すれば、成膜サイクルでは、シャワープレート２２の温度が第３温度（Ｔ３）と第２温度（Ｔ２）との間で昇降する温度変動が７回繰り返される。この後、処理プラズマを消滅させる。
次に、区間Ｄでは、真空容器１０内にフッ素イオン、フッ素ラジカル等の洗浄ガスが導入される。これにより、真空容器１０の内壁、シャワープレート２２のガス噴射面２２ｓ、及び基板支持台３０の表面等のクリーニングが行われる。例えば、真空容器１０の内壁、シャワープレート２２のガス噴射面２２ｓ、及び基板支持台３０の表面等に堆積した酸化シリコン膜が除去される。この際、洗浄ガスに晒されたシャワープレート２２は、急激に冷え、第３温度よりも低い温度になる。
次に、区間Ｂ２では、基板支持台３０上に基板８０が支持されてない状態で、基板支持台３０が有する熱と予備放電プラズマによってシャワープレート２２の温度が第２温度（Ｔ２）になるまで再びシャワープレート２２が加熱される。この後、再び区間Ｃの成膜サイクルが行われる。
以上のプラズマ処理方法により、１つの成膜サイクルが複数回繰り返されても、各成膜サイクルにおける基板８０ごとの成膜条件は、同じになり、各基板８０に成膜するときの成膜速度及び各基板８０に形成される膜の厚みは、ばらつきにくくなる。
次に、比較例に係るプラズマ処理について説明する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、比較例に係るプロセス時間とシャワープレートの温度との関係を示す概略グラフ図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＰ１区間を拡大させたグラフ図である。
比較例においても、区間Ａでは、基板支持台３０が第１温度（Ｔ１）に設定される。区間Ａ後、基板支持台３０の温度は、第１温度に維持される。
次に、区間Ｂ１では、予備放電プラズマを発生させる。比較例の予備放電プラズマは、プリ成膜のみのプラズマ、または、プリ成膜時のプラズマ及び加熱用プラズマである。但し、比較例における加熱用プラズマの発生時間は、本実施形態よりも短い時間であるとする。従って、比較例では、シャワープレート２２の温度が第２温度（Ｔ２）に達しない状態で、成膜が開始されることになる。
これにより、比較例では、区間Ｃで、シャワープレート２２が基板支持台３０が有する熱と、成膜時の処理プラズマとによって加熱されても、シャワープレート２２の温度が成膜サイクルで第２温度（Ｔ２）に到達しにくくなる。例えば、図３（ａ）、（ｂ）の例では、成膜サイクルにおける成膜処理ごとにシャワープレート２２の温度が段階的に上昇し、さらに成膜サイクルが繰り返されるごとに、シャワープレート２２の温度が相対的に上昇していく。比較例では、シャワープレート２２の温度が第２温度（Ｔ２）となるのは、４回目の成膜サイクル時の最後の基板８０に成膜処理を施したときである。
従って、比較例では、各成膜サイクルにおける基板８０ごとの成膜条件が異なり、各基板８０に成膜するときの成膜速度及び各基板８０に形成される膜の厚みがばらついてしまう。
図４（ａ）は、本実施形態に係るプロセス時間と成膜速度との関係を示す概略グラフ図である。図４（ｂ）は、比較例に係るプロセス時間と成膜速度との関係を示す概略グラフ図である。
図４（ａ）に示すように、本実施形態では、各成膜サイクルにおいて、各基板８０に成膜するときの成膜速度が安定している。一方、図４（ｂ）に示す比較例では、各成膜サイクルにおいて、各基板８０に成膜するときの成膜速度が徐々に上昇している。さらに、比較例では、成膜サイクルが繰り返されるごとに、各基板８０に成膜するときの成膜速度が相対的に上昇している。
このように、本実施形態では、各基板８０に成膜処理するときの成膜速度のばらつきを抑制するために、成膜サイクルが開始される前に、予備放電プラズマにより、シャワープレート２２の温度を第２温度（Ｔ２）まで上昇させている。
これにより、成膜サイクル直後からシャワープレート２２の温度が最大温度である第２温度（Ｔ２）になっているため、各成膜サイクルにおいてシャワープレート２２の温度がばらつきにくくなる。これにより、各基板８０に成膜するときの成膜速度及び各基板８０に形成される膜の厚みは、ばらつきにくくなる。
さらに、本実施形態では、シャワープレート２２にヒータ機構が設けられていない。これにより、シャワープレート２２を洗浄する際には、シャワープレート２２からヒータを取り外す作業を要しない。仮に、シャワープレート２２内にヒータが設けられた場合、ヒータ付近とヒータ遠方とによってシャワープレート２２内に温度斑ができる可能性があるが、このような虞も生じない。
また、本実施形態では、シャワープレート２２の温度が非接触で測定される。例えば、シャワープレート２２の温度は、シャワープレート２２の背面側の真空容器１０外に配置された温度測定装置６０によって測定される。これにより、温度測定装置６０は、シャワープレート２２と接触しない構成となり、温度測定装置６０の設置がシャワープレート２２の温度斑の要因とならない。
また、温度測定装置６０により、シャワープレート２２の温度が直接測定されるので、シャワープレート２２の温度と放電条件との関係を試行錯誤により調査する必要もなく、事前の実験、シミュレーション等を要しない。
なお、プリ成膜のみによって、シャワープレート２２の温度が第２温度（Ｔ２）に達する場合は、加熱用プラズマを発生させる必要はなく、プリ成膜後に成膜サイクルを開始してもよい。
（第２実施形態）
第２実施形態では、第２温度（Ｔ２）をシャワープレート２２の飽和温度とせず、第１温度（Ｔ１）よりも高く、飽和温度以下の温度とする。第２実施形態では、シャワープレート２２の温度が飽和温度よりも低い状態から成膜サイクルを開始する。この場合、成膜処理ごとに、シャワープレート２２の温度がばらついて、成膜速度がばらつく場合がある。しかし、シャワープレート２２の温度と成膜速度との関係を成膜処理前に把握することで、膜厚のばらつきを抑えることができる。
図５は、シャワープレート温度と成膜速度との関係を示す概略グラフ図である。
図５に示すように、シャワープレート２２の温度が上昇するほど、成膜速度が速くなる。この理由は、上述した通りである。ここで、シャワープレート温度以外の成膜条件は、同じである。この結果は、成膜処理ごとに、シャワープレート２２の温度が異なっても、シャワープレート２２の温度に応じて成膜時間を制御することにより、基板８０に形成される膜の厚みを制御できることを意味する。
図６（ａ）は、本実施形態に係るプロセス時間と成膜速度との関係を示す概略グラフ図である。図６（ｂ）は、本実施形態に係るプロセス時間と膜厚との関係を示す概略グラフ図である。
図６（ａ）の例では、成膜サイクルにおいて、成膜処理ごとに成膜速度が上昇している。これは、シャワープレート２２の温度が成膜処理ごとに上昇するからである。
しかし、このような場合でも、各成膜サイクルにおいて、成膜処理ごとの成膜速度を検量線（図５）から割り出し、割り出した成膜速度から成膜時間を算出することにより、各基板８０に同じ厚みの膜を形成することができる。
例えば、各成膜サイクルにおいて、成膜処理ごとにシャワープレート２２の温度上昇し、成膜速度が上昇する場合は、各成膜サイクルにおいて成膜処理の回数が増すごとに、成膜時間をより短くする。これにより、各成膜サイクルにおける基板８０ごとの膜厚が均一になる（図６（ｂ））。
さらに、各成膜サイクルでは、予期せぬ事由により、シャワープレート２２の温度が変動する可能性がある。例えば、基板８０ごとの処理時間が変わったり、基板が搬送室に搬送される間隔が長くなったり、加熱機構３０ｈの出力が不安定になったりして、シャワープレート２２の温度が変動する可能性がある。このような場合でも、検量線（図５）から成膜処理ごとの成膜速度を割り出し、割り出した成膜速度から成膜時間を算出することにより、各基板８０に同じ厚みの膜を形成することができる。
また、成膜時間以外にも、シャワープレート２２の温度に応じて、放電電力、反応ガス流量、シャワープレート２２と基板支持台３０との間の距離、成膜圧力等の成膜条件パラメータの少なくとも１つを変化させて、各基板８０に同じ厚みの膜を形成することができる。
成膜条件パラメータの一例を以下に示す。なお、以下の成膜条件は、第１実施形態の成膜条件（区間Ｃ）の一例でもある。
膜：ＴＥＯＳ酸化シリコン膜
原料ガス（ガス流量）：ＴＥＯＳ（０．１ｓｌｍ以上２ｓｌｍ以下）、Ｏ２（２ｓｌｍ以上６０ｓｌｍ以下）
放電電力：０．５ｋＷ以上１７ｋＷ以下
シャワープレートと基板支持台との距離：１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下
成膜時圧力：５０Ｐａ以上４００Ｐａ以下
膜：酸化シリコン膜
原料ガス（ガス流量）：ＳｉＨ４（０．１ｓｌｍ以上５ｓｌｍ以下）、Ｎ２Ｏ（２ｓｌｍ以上６０ｓｌｍ以下）、Ａｒ（２ｓｌｍ以上６０ｓｌｍ以下）
放電電力：０．５ｋＷ以上１７ｋＷ以下
シャワープレートと基板支持台との距離：１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下
成膜時圧力：５０Ｐａ以上４００Ｐａ以下
膜：非晶質シリコン膜
原料ガス（ガス流量）：ＳｉＨ４（０．１ｓｌｍ以上３ｓｌｍ以下）、Ａｒ（２ｓｌｍ以上６０ｓｌｍ以下）
放電電力：０．１ｋＷ以上５ｋＷ以下
シャワープレートと基板支持台との距離：１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下
成膜時圧力：５０Ｐａ以上４００Ｐａ以下
膜：窒化シリコン膜
原料ガス（ガス流量）：ＳｉＨ４（０．１ｓｌｍ以上５ｓｌｍ以下）、ＮＨ３（２ｓｌｍ以上６０ｓｌｍ以下）、Ｎ２（２ｓｌｍ以上６０ｓｌｍ以下）、
放電電力：０．５ｋＷ以上１７ｋＷ以下
シャワープレートと基板支持台との距離：１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下
成膜時圧力：５０Ｐａ以上４００Ｐａ以下
例えば、成膜処理時に、シャワープレート２２の温度が飽和温度（例えば、３５８℃）よりも１０℃低い温度（例えば、３４８℃）を基準に±１０℃の範囲に収まっている場合、放電電力の調整で膜厚の制御が可能である。例えば、シャワープレート２２の温度が上記の範囲で比較的低い場合は、放電電力を大きくすることで成膜速度を速くすることができる。逆に、シャワープレート２２の温度が上記の範囲で比較的高い場合は、放電電力を小さくすることで成膜速度を遅くすることができる。これにより、各基板８０に同じ厚みの膜を形成することができる。
また、成膜処理時に、シャワープレート２２の温度が飽和温度よりも１０℃低い温度（例えば、３４８℃）を基準に±１０℃の範囲に収まっている場合、ガス流量の調整で膜厚の制御が可能である。例えば、シャワープレート２２の温度が上記の範囲で比較的低い場合は、ガス流量を大きくすることで成膜速度を速くすることができる。逆に、シャワープレート２２の温度が上記の範囲で比較的高い場合は、ガス流量を小さくすることで成膜速度を遅くすることができる。これにより、各基板８０に同じ厚みの膜を形成することができる。
さらに、膜厚の制御のほかに、膜質の制御も可能である。例えば、成膜処理時に、シャワープレート２２の温度が飽和温度よりも１０℃低い温度（例えば、３４８℃）を基準に±１０℃の範囲に収まっている場合、放電電力の調整で膜質の調整が可能である。
例えば、窒化シリコン膜を基板８０上に形成する場合には、シャワープレート２２の温度が上記の範囲で比較的低い場合は、この状態で成膜を行うと、膜密度が低くなってしまう。この場合、放電電力を大きくすることで、膜密度を所定の範囲に戻すことができる。逆に、シャワープレート２２の温度が上記の範囲で比較的高い状態で成膜を行うと膜密度は高くなってしまう。その場合は放電電力を小さくすることで膜密度を所定の範囲に戻すことができる。
一方、酸化シリコン膜を基板８０上に形成する場合には、シャワープレート２２の温度が上記の範囲で比較的低い場合は、この状態で成膜を行うと、膜密度が高くなってしまう。この場合、放電電力を小さくすることで、膜密度を所定の範囲に戻すことができる。
これにより、各基板８０に同じ膜質の膜を形成することができる。
また、シャワープレート２２の温度が異常放電等により飽和温度よりもオーバーシュートした場合には、冷却ガスをシャワープレート２２内に導入することにより、シャワープレート２２の温度を下げることも可能である。例えば、シャワープレート２２の温度が飽和温度より１０℃以上高くなった場合は、冷却ガスをシャワープレート２２内に導入し、シャワープレート２２を飽和温度まで冷却させる。ここで、冷却ガスとは、Ｎ２、Ａｒ、Ｈ２、Ｈｅ等の少なくとも１つのガスである。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、区間Ｂ１、Ｂ２では、加熱用プラズマを発生させた後に、プリ成膜をしてもよい。これにより、真空容器１０の内壁、シャワープレート２２のガス噴射面２２ｓ、及び基板支持台３０の表面等に酸化シリコン膜が付着した後に、これらの表面等が加熱されるのではなく、これらの表面が加熱された後、酸化シリコン膜がこれらの表面等に付着する。これにより、これらの表面等からの酸化シリコン膜の剥離（発塵）が抑制される。
また、プラズマ処理装置１をドライエッチングに適用した場合、エッチングサイクルを開始する前に、シャワープレート２２の温度をエッチング処理時にシャワープレート２２の温度が最大となる温度に調整する。この後、エッチングサイクルを開始すれば、各エッチングサイクルにおいて、エッチング処理ごとに、同じエッチング速度が得られることは言うまでもない。
１…プラズマ処理装置
１０…真空容器
１０ｈ…ガス排気口
１０ｐ…プラズマ形成空間
１１…支持部
１２…蓋部
１３…圧力計
１５…空間
２０…シャワーヘッド
２１…ヘッド本体
２１ｈ…孔部
２２…シャワープレート
２２ｓ…ガス噴出面
２２ｒ…背面
２３…ガス噴出孔
２５、２６…透明窓材
２７…絶縁部材
２８…内部空間
３０…基板支持台
３０ｓ…基板載置面
３０ｈ…加熱機構
３１…容量
４０…ガス供給源
４１…流量計
４２…ガス導入管
５０、５５…電力供給源
５１…電源
５２…整合回路部
５３…配線
６０…温度測定装置
６１…第１放射温度計
６１ａ…光ファイバ集光部
６１ｂ…本体部
６２…第２放射温度計
６２ａ…光ファイバ集光部
６２ｂ…本体部
６５…固定冶具
７０…制御装置
８０…基板

Claims (7)

  1. 真空容器内に配置された基板支持台を第１温度に加熱し、
    前記基板支持台と前記基板支持台に対向する導電体のシャワープレートとの間に第１放電条件による第１プラズマを発生させて、前記基板支持台が有する熱及び前記第１プラズマによって前記シャワープレートを加熱し、
    前記シャワープレートの温度を前記シャワープレートの背面側の前記真空容器外に配置された放射温度計によって、前記シャワープレートの前記背面から放射される放射光を直接的に受光することによって非接触でモニタリングし、
    前記シャワープレートの温度が前記基板支持台の前記熱によって加熱される温度よりも高い第２温度に達した後、前記シャワープレートに設けられた複数のガス噴出孔から前記基板支持台に向けて成膜ガスの前記シャワープレートの内壁及び前記複数のガス噴出孔内への吸着を抑制しながら前記成膜ガスを噴射し、前記基板支持台と前記シャワープレートとの間に第２放電条件による第２プラズマを発生させて、前記第２プラズマにより、前記基板支持台に支持された基板を成膜処理する
    プラズマ処理方法。
  2. 請求項１に記載のプラズマ処理方法であって、
    前記基板を処理する工程において、前記第２温度は、前記基板を処理する工程において前記シャワープレートの温度が最大となる温度である
    プラズマ処理方法。
  3. 請求項１に記載のプラズマ処理方法であって、
    前記プラズマ処理の工程において、前記第２放電条件は、放電電力、反応ガス流量及び処理時間を含み、前記基板を複数枚ごとに処理し、前記第２温度が前記基板を処理するごとに変化するときは、前記第２温度の値に応じて、前記放電電力、前記反応ガス流量及び前記処理時間の少なくとも１つを変化させて前記基板を処理する
    プラズマ処理方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法であって、さらに、
    前記プラズマ処理の工程において、前記基板を複数枚ごとに処理し、前記基板を複数枚ごとに処理した後に、前記真空容器に洗浄ガスを噴出させ、前記真空容器内を洗浄する
    プラズマ処理方法。
  5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法であって、
    前記第１放電条件は、
    前記真空容器の内壁及び前記シャワープレートに前記基板に形成する膜と同じ膜を形成しつつ前記シャワープレートを加熱する工程と、
    不活性ガスまたは窒素ガスを放電させた加熱用プラズマにより前記シャワープレートを加熱する工程とを含む
    プラズマ処理方法。
  6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法であって、
    前記放射温度計として、
    前記シャワープレートの中央部の背面側に配置された第１放射温度計と、前記シャワープレートの端部の背面側に配置された第２放射温度計とを用いる
    プラズマ処理方法。
  7. 減圧状態が維持される真空容器と、
    前記真空容器内に配置され、基板載置面と加熱機構とを有し、前記加熱機構によって前記基板載置面を第１温度に設定することが可能であり、基板を支持することが可能な基板支持台と、
    前記基板支持台に対向する導電体のシャワープレートと、
    前記基板支持台と前記シャワープレートとの間にプラズマを発生させる電力供給源と、
    前記シャワープレートの温度を前記シャワープレートの背面側の前記真空容器外に配置された放射温度計によって、前記シャワープレートの前記背面から放射される放射光を直接的に受光することによって非接触で測定する温度測定装置と、
    前記温度測定装置によって前記シャワープレートの前記温度をモニタリングし、前記基板支持台と前記シャワープレートとの間に第１放電条件による第１プラズマを発生させ、前記基板支持台が有する熱及び前記第１プラズマによって、前記シャワープレートを加熱し、前記シャワープレートの温度が前記基板支持台の前記熱によって加熱される温度よりも高い第２温度に達した後、前記シャワープレートに設けられた複数のガス噴出孔から成膜ガスの前記シャワープレートの内壁及び前記複数のガス噴出孔内への吸着を抑制しながら前記成膜ガスを前記基板支持台に向けて噴射し、前記基板支持台と前記シャワープレートとの間に第２放電条件による第２プラズマを発生させて、前記第２プラズマにより前記基板を成膜処理することが可能な制御装置と
    を具備するプラズマ処理装置。
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