JP2013165116A - 成膜装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】互いに反応する処理ガスを真空容器内に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、処理ガス同士が真空容器内で互いに混ざり合うことを阻止しながら、小型の真空容器を構成すること。
【解決手段】ウエハＷに対してプラズマ処理を行うにあたり、真空容器１の天板１１を上下方向に貫通するように、下方側が開口するプラズマ発生容器２００を配置する。そして、このプラズマ発生容器２００における天板１１よりも上方側の上方容器２０１の内部にアンモニアガスを吐出するための主プラズマ発生用ガスノズル３２を収納すると共に、当該上方容器２０１の周囲にアンテナ８３を巻解する。
【選択図】図４

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、基板に対してプラズマ処理を行う成膜装置に関する。
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窒化膜（Ｓｉ−Ｎ）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）法が知られている。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、複数枚のウエハを周方向に並べて公転させるための回転テーブルを真空容器内に設けると共に、この回転テーブルに対向するように複数のガス供給ノズルを設けた構成が挙げられる。この装置では、処理ガスが夫々供給される処理領域同士の間には、処理ガス同士が互いに混じり合わないように、分離ガスの供給される分離領域が設けられている。
そして、このような装置において、例えば特許文献２に記載されているように、処理領域及び分離領域と共に、プラズマを用いて例えば反応生成物の改質や処理ガスの活性化を行うプラズマ領域を回転テーブルの周方向に沿って配置する構成が知られている。しかしながら、小型の装置を構成しようとすると、このようなプラズマ領域を設けにくい。言い換えると、プラズマ領域を設ける場合には、装置の大型化が避けられない。
特開２０１０−２３９１０２ 特開２０１１−４０５７４
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真空容器内に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、処理ガス同士が真空容器内で互いに混ざり合うことを阻止しながら、小型の真空容器を構成できる成膜装置を提供することにある。
本発明の成膜装置は、
真空容器内にて互いに反応する複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、反応生成物を積層することにより基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成されると共に、この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離間した複数の処理領域に対して互いに異なる処理ガスを夫々供給するための複数の処理ガス供給部と、
各処理領域の雰囲気を分離するために、各処理領域の間に形成された分離領域に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、
前記真空容器内の雰囲気を真空排気するための排気口と、
基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマ処理部と、を備え、
このプラズマ処理部は、
プラズマを発生させるプラズマ発生空間を区画形成し、下部側にプラズマの吐出口が形成された第１の囲み部分と、
前記プラズマ発生空間に処理ガスを供給するプラズマ発生用ガス供給部と、
前記プラズマ発生空間の処理ガスを活性化するための活性化部と、
前記吐出口から吐出するプラズマを前記回転テーブルの一面側に案内し、前記回転テーブルの中心部側から外縁部側に亘って伸びる案内空間を形成するために、前記第１の囲み部分の下方側に設けられた第２の囲み部分と、を備えたことを特徴とする。
前記成膜装置について、具体的には以下の態様を採っても良い。
前記真空容器の天井部には、開口部が形成され、
前記第１の囲み部分と前記第２の囲み部分との結合体が前記開口部を介して真空容器内に嵌入され、前記第１の囲み部分が前記開口部よりも上方側に位置している。前記プラズマ発生用ガス供給部から供給される処理ガスは、基板に吸着する吸着用のガスと反応するガスである。
前記吐出口は、前記真空容器内に供給される分離ガスが前記第１の囲み部分の内部に入り込むことを阻止するために、前記回転テーブルの中心部側から外縁部側に向かってスリット状に伸びるように形成されている。前記第２の囲み部分における前記回転テーブルの周方向両側には、当該第２の囲み部分から吐出されたプラズマの希薄化を抑えるために分離ガスがその上面側を流れるように、この第２の囲み部分の長さ方向に沿って形成された整流板が設けられ、前記整流板の上方側には、分離ガスが通流する通流空間が形成され、前記整流板における回転テーブルの外周側の縁部は、前記整流板の下方側のプラズマが回転テーブルの外周側に排出されるのを抑えるために、当該回転テーブルの外周端面と隙間を開けて対向するように下方側に屈曲した屈曲部となっている。
前記第１の囲み部分は、縦向きの扁平な容器の上部分により構成され、
前記第２の囲み部分は、前記容器の下部分により構成されている。
前記活性化部は、平面で見た時に前記第１の囲み部分の周囲を巻回するように配置されたアンテナであり、
このアンテナと前記第１の囲み部分との間には、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が介在している。
前記プラズマ処理部に対して前記回転テーブルの周方向に離間して設けられ、基板上の反応生成物のプラズマ改質処理を行うための補助プラズマ処理部を備え、
この補助プラズマ処理部は、
反応生成物のプラズマ改質処理が行われる改質領域に対して補助プラズマ発生用ガスを供給するための補助プラズマ発生用ガス供給部と、
この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するように設けられた補助アンテナと、
この補助アンテナと改質領域との間に介在して設けられ、前記補助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、前記補助アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該補助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。
本発明は、真空容器内にて互いに反応する複数種類の処理ガスを順番に基板の表面に供給して薄膜を成膜するにあたり、処理ガスが夫々供給される処理領域同士の間に、分離ガスが供給される分離領域を各々設けている。そして、プラズマ処理部において基板に対してプラズマ処理を行うために、第１の囲み部分によりプラズマ発生空間を区画形成すると共に、この第１の囲み部分の下方側に、回転テーブル上の基板に対してプラズマを案内するための第２の囲み部分を設けている。そのため、プラズマ発生空間や活性化部などからなるプラズマ処理に要する区域や部材について、回転テーブル上の基板に対して上方側に離間させることができる。従って、処理領域や分離領域から回転テーブルの周方向を見た時に、これら領域に対する前記区域及び前記部材の占有の程度を抑えることができるので、平面で見た時に小型の真空容器を構成できる。
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平面図である。 前記成膜装置の横断平面図である。 前記成膜装置のプラズマ発生容器を拡大して示す縦断面図である。 前記プラズマ発生容器を示す斜視図である。 前記プラズマ発生容器の一部を示す斜視図である。 前記プラズマ発生容器の一部を示す斜視図である。 前記プラズマ発生容器を示す分解斜視図である。 前記プラズマ発生容器に設けられるフィンの一部を示す斜視図である。 前記フィンを示す縦断面図である。 前記フィンを示す縦断面である。 第１の処理ガスノズルに設けられるノズルカバーを示す斜視図である。 前記ノズルカバーを示す縦断面図である。 前記成膜装置における補助プラズマ発生部を示す縦断面図である。 前記補助プラズマ発生部を示す分解斜視図である。 前記補助プラズマ発生部に設けられる筐体を示す斜視図である。 前記補助プラズマ発生部を示す平面図である。 前記補助プラズマ発生部に設けられるファラデーシールドの一部を示す斜視である。 前記成膜装置に設けられるサイドリングを示す分解斜視図である。 前記成膜装置を周方向に切断した様子を模式的に示す縦断面図である。 前記成膜装置におけるガス流れを示した模式図である。 前記成膜装置の他の例を示す分解斜視図である。 前記他の例における成膜装置を示す縦断面図である。 前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。 前記成膜装置の他の例を示す横断平面図である。 前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。 前記成膜装置の他の例を示す斜視図である。 前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。 前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例にて得られた結果を示す特性図である。 本発明の実施例に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１９を参照して説明する。この成膜装置は、図１〜図３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と共にウエハＷを公転させるための回転テーブル２と、を備えている。そして、この成膜装置は、後で詳述するように、ウエハＷに対して、Ｓｉ含有ガスの吸着処理と、ウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスのプラズマ窒化処理と、ウエハＷ上に形成された窒化シリコン膜のプラズマ改質処理と、を回転テーブル２が１回転する度に行うように構成されている。この時、これら各処理を行うためのノズルなどの部材を設けるにあたって、吸着処理及び窒化処理に夫々用いられる各処理ガス同士が真空容器１内で互いに混ざり合うことを阻止しつつ、平面で見た時の真空容器１ができるだけ小型で済むように装置を構成している。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（天井部）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。平面で見た時の真空容器１の直径寸法（内径寸法）は、例えば１１００ｍｍ程度となっている。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、窒素（Ｎ2）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、鉛直軸周りこの例では時計周りに回転自在に構成されている。回転テーブル２の直径寸法は、例えば１０００ｍｍとなっている。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の下方領域に窒素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〜図４に示すように、直径寸法が例えば３００ｍｍのウエハ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形成されており、この凹部２４は、回転テーブル２の回転方向（周方向）に沿って複数箇所例えば５箇所に設けられている。凹部２４は、ウエハ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４本のノズル３１、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、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及び分離ガスノズル４２がこの順番で配列されている。
そして、搬送口１５から見て回転テーブル２の回転方向上流側（ガスノズル３４と分離ガスノズル４２との間）における天板１１の上方側には、図４に示すように、同様に石英などからなる主プラズマ発生用ガスノズル３２が設けられている。この主プラズマ発生用ガスノズル３２を天板１１上に配置している具体的な構成については、後で詳述する。尚、図２及び図３では、天板１１の描画を省略しており、図３では前記ノズル３２についても各ノズル３１、３４、４１、４２と共に示している。また、図３は後述のプラズマ発生部８１、８２やプラズマ発生容器２００及び筐体９０を取り外した状態、図２はプラズマ発生部８１、８２、プラズマ発生容器２００及び筐体９０を取り付けた状態を表している。
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はプラズマ発生用ガス供給部及び第２の処理ガス供給部をなしている。ガスノズル（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。
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、シリコン（Ｓｉ）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、例えばアンモニア（ＮＨ3）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスとの混合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、例えばアルゴンガスと水素（Ｈ2）ガスとの混合ガスからなる改質用ガス（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、分離ガスである窒素ガスの供給源に各々接続されている。主プラズマ発生用ガスノズル３２から供給されるガスは、第２の処理ガス及び主プラズマ発生用ガスであり、以降において説明を簡略化するためにアンモニアガスとして説明する。尚、アンモニアガスに代えて、窒素元素（Ｎ）を含むガス例えば窒素（Ｎ2）ガスを用いても良い。
これらノズル３１、３２、３４、４１、４２の下面側には、既述の各ガスを夫々吐出するためのガス吐出孔３３が回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所に例えば等間隔に形成されている。各ノズル３１、３４、４１、４２は、当該ノズル３１、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。尚、図５では、主プラズマ発生用ガスノズル３２のガス吐出孔３３については省略している。
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、真空容器１の内部における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含有ガスの成分とアンモニア（詳しくはアンモニアガスのプラズマ）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ための第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。
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における回転テーブル２の周方向両側には、後述の図２０（ａ）にも示すように、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。尚、図２０は、回転テーブル２の周方向に沿って真空容器１を切断した縦断面を示している。
続いて、主プラズマ発生用ガスノズル３２を天板１１よりも上方側に設けた具体的な構成について説明する。この主プラズマ発生用ガスノズル３２が配置される領域には、図１、図４〜図７に示すように、平面で見た時に回転テーブル２の中心部側と外縁部側との間で帯状に伸びるように、即ち縦向きの扁平な容器となるように、下面側が開口する概略箱状体からなるプラズマ発生容器２００が設けられている。このプラズマ発生容器２００は、石英やアルミナなどの高周波を透過する材質により構成されており、回転テーブル２の周方向における長さ寸法ｊは、図６に示すように、例えば３０〜６０ｍｍとなっている。そして、前記主プラズマ発生用ガスノズル３２は、このプラズマ発生容器２００の内部に収納されている。即ち、プラズマ発生容器２００は、主プラズマ発生用ガスノズル３２の収納される上方側の部位が天板１１よりも上方に位置すると共に、当該プラズマ発生容器２００の下端開口部が回転テーブル２に近接するように、天板１１の上方側から真空容器１内に気密に挿入されている。
具体的には、プラズマ発生容器２００における前記上方側の部位及び当該上方側の部位よりも下方側を夫々上方容器（第１の囲み部分）２０１及び下方容器（第２の囲み部分）２０２と呼ぶと、これら容器２０１、２０２の間における当該プラズマ発生容器２００の外周面には、水平方向に向かって周方向に亘ってフランジ状に伸び出すフランジ部２０３が形成されている。また、天板１１の上面側には、プラズマ発生容器２００（下方容器２０２）が挿入される開口部２０４と、この開口部２０４の周囲においてフランジ部２０３に対応するように天板１１の上面よりも僅かに低く形成された段部２０５とが設けられている。
そして、プラズマ発生容器２００（上方容器２０１及び下方容器２０２からなる結合体）をこの開口部２０４に嵌入すると、段部２０５とフランジ部２０３とが互いに係止すると共に、開口部２０４を囲むように段部２０５に設けられたＯ−リングなどのシール部材２０６により、真空容器１に対してプラズマ発生容器２００が気密に接触する。こうして図８に示すように、フランジ部２０３に沿うように概略環状に形成された押さえ部材２０６により当該フランジ部２０３を真空容器１に向かって押圧すると共に、図示しないボルトなどによりこの押さえ部材２０７を真空容器１に固定すると、真空容器１の内部領域とプラズマ発生容器２００の内部領域とが気密に接続される。尚、図５〜図７は、プラズマ発生容器２００の一部を切り欠いて示しており、図６は上方容器２０１を上側から見た図であり、図７は下方容器２０２を下側から見た図である。
主プラズマ発生用ガスノズル３２は、プラズマ発生容器２００（上方容器２０１）に対して、回転テーブル２の中心部寄りの位置において上面側から挿入されると共に、先端部が回転テーブル２の外縁部に向かって当該プラズマ発生容器２００の長さ方向に沿って水平に伸び出すように、例えば溶接により当該上方容器２０１に固定されている。また、上方容器２０１と下方容器２０２との間におけるプラズマ発生容器２００の内部には、ガス（詳しくはプラズマ）の整流を行うと共に、既述の分離ガスが上方容器２０１内に侵入することを防止するための仕切り板２１０が設けられている。
この仕切り板２１０におけるノズル３２の下方側には、図４〜図７に示すように、回転テーブル２の回転方向に各々伸びるスリット状の吐出口２１１が当該ノズル３２に沿うように複数箇所に形成されている。従って、吐出口２１１を仕切り板２１０に形成したことにより、後述の実施例に示すように、上方容器２０１内の圧力は、真空容器１内の圧力に対していわば個別に（独立して）設定されることとなる。図６に示すように、吐出口２１１の長さ寸法ｄ１及び幅寸法ｄ２は、夫々１０ｍｍ〜６０ｍｍ及び２ｍｍ〜８ｍｍ程度となっている。また、図５に示すように、主プラズマ発生用ガスノズル３２の下端面と仕切り板２１０の上面との間の高さ寸法ｋは、後述するように、小さすぎるとウエハＷへの電気的ダメージが起こりやすくなり、一方大きすぎるとウエハＷにプラズマが到達しにくくなることから、例えば３０〜１００ｍｍ程度となっている。尚、回転テーブル２上のウエハＷと天板１１の下端面との間の離間寸法は、例えば７０ｍｍ〜３０ｍｍ程度となっている（図１や図５参照）。
ここで、上方容器２０１の周囲には、主プラズマ発生用ガスノズル３２から吐出されるアンモニアガスをプラズマ化するための主プラズマ発生部８１が活性化部として設けられている。即ち、この主プラズマ発生部８１は、銅（Ｃｕ）などの金属線からなるアンテナ８３により構成されており、平面で見た時に上方容器２０１を囲むように、コイル状に鉛直軸周りに例えば３周に巻回されている。このアンテナ８３は、整合器８４を介して周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ及び出力電力が例えば５０００Ｗの高周波電源８５に接続されている。尚、図１及び図３などおける８６は、アンテナ８３と整合器８４及び高周波電源８５とを電気的に接続するための接続電極である。以上の主プラズマ発生部８１、プラズマ発生容器２００及び主プラズマ発生用ガスノズル３２により、プラズマ処理部が構成されている。
この時、回転テーブル２上のウエハＷからプラズマ発生容器２００を見ると、吐出口２１１の周囲には、図７に示すように、回転テーブル２の半径方向（回転テーブル２の中心部側から外縁部側に向かう方向）に沿うように、真空容器１の天板１１側から当該回転テーブル２に向かって伸びる概略箱形の領域が既述の下方容器２０２により形成されている。従って、前記下方容器２０２の内部領域は、上方容器２０１の内部領域であるプラズマ発生空間Ｓ１から吐出口２１１を介して下方側に向かって下降するプラズマを回転テーブル２に向かって案内するための案内空間Ｓ２をなし、下方容器２０２の下面側開口端はプラズマの吹き出し口２１２をなしている。この吹き出し口２１２と回転テーブル２上のウエハＷとの間の寸法ｈは、後述の図２０に示すように、例えば０．５〜３ｍｍ程度となっている。
そして、前記吹き出し口２１２の側方側には、当該吹き出し口２１２から回転テーブル２に向かって吐出するプラズマを回転テーブル２に沿って通流させるために、且つ既述の分離ガスによりこのプラズマが拡散することを抑えるために、図１、図８〜図９に示すように、この回転テーブル２に沿うように板状に形成されたフィン２２１が整流板として設けられている。具体的には、このフィン２２１は、図９に示すように、回転テーブル２の中心部側から外縁部側に向かうにつれて拡径するように、平面で見た時に概略扇形となるように形成されている。またフィン２２１には、プラズマ発生容器２００における吹き出し口２１２に干渉しないように、当該領域を避けるように開口部２２２が形成されている。そして、回転テーブル２の外縁部側におけるフィン２２１の端部は、図１０及び図１１にも示すように、回転テーブル２の外周端面と隙間を開けて対向するように、下方側に向かって各々屈曲するように例えば５〜３０ｍｍ程度伸び出して、屈曲部２２３をなしている。尚、図１０は、回転テーブル２の外縁側からフィン２２１を見た時の図であり、図１１は、フィン２２１を側方側から見た図である。
回転テーブル２の上面とフィン２２１との間の隙間寸法ｆ１及び回転テーブル２の外周端面と屈曲部２２３との間の寸法ｆ２は、各々既述の寸法ｈと同程度に設定されている。従ってこの例では、フィン２２１の下面は、プラズマ発生容器２００の下面（吹き出し口２１２）と高さ位置が揃っている。また、図９に示すように、フィン２２１の外周端において、プラズマ発生容器２００よりも回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側における当該回転テーブル２の周方向の幅寸法ｕ１、ｕ２は、夫々例えば８０ｍｍ及び２００ｍｍとなっている。
このフィン２２１は、真空容器１から着脱自在に配置されている。即ち、フィン２２１における回転テーブル２の回転中心側の上端部は、図５及び図８に示すように、上方側に向かって伸び出すと共に中心部領域Ｃ側に向かって水平に屈曲して支持部２２４をなしている。そして、この支持部２２４は、後述の突出部５に形成された切り欠き部５ａに支持されるように構成されている。また、フィン２２１における真空容器１の内壁面側には、図１や図８に示すように、当該内壁面に向かって水平に伸び出す水平面部２２５が形成されており、この水平面部２２５の下面側には、概略柱状の支持部材２２６が夫々設けられている。そして、支持部材２２６の下端面は、後述の覆い部材７ａにより支持されている。従って、図８に示すように、フィン２２１を真空容器１内に配置した後、天板１１を介して既述のプラズマ発生容器２００を下降させると、当該プラズマ発生容器２００の下端部がフィン２２１における開口部２２２内に遊嵌される（隙間を介して貫挿される）。尚、図８では凸状部４の一部を切り欠いて示しており、また図９では水平面部２２５及び支持部材２２６については省略している。
このように構成されたフィン２２１を設けることにより、後述の実施例に示すように、アンモニアガスのプラズマが回転テーブル２上のウエハＷに沿うように通流し、従って当該プラズマとウエハＷとが接触する領域が回転テーブル２の周方向に沿って、且つ回転テーブル２の半径方向に亘って広く形成される。即ち、吹き出し口２１２の下方側において回転テーブル２の回転方向下流側に向かうプラズマは、後述の排気口６２からの吸引により、前記下流側に向かいつつも回転テーブル２の外縁部（真空容器１の内壁面）へと拡散しようとする。しかし、回転テーブル２に近接させてフィン２２１を配置しているので、フィン２２１の下方側のプラズマは、回転テーブル２の外縁部への流れが規制されて、いわば回転テーブル２の周方向に沿って流れていく。
また、吹き出し口２１２の下方側のプラズマは、回転テーブル２の回転方向上流側にも流れて行こうとする。しかし、後述の実施例から分かるように、フィン２２１を設けることにより、プラズマは、前記上流側に通流することが抑制される。この理由については、例えば以下のように考えられる。即ち、回転テーブル２の回転方向上流側へのプラズマの流れの向きと、回転テーブル２の回転方向とが互いに逆向きになっているので、フィン２２１を設けない場合には、当該プラズマは、回転テーブル２による回転によって例えば上方に巻き上げられてしまう。しかし、フィン２２１を設けているので、吹き出し口２１２から回転テーブル２の回転方向上流側に向かおうとするプラズマは、上方への巻き上げが抑制されて、当該フィン２２１によって回転テーブル２に沿って通流することになる。そのため、フィン２２１から回転テーブル２の回転方向上流側に向かうにつれて、回転テーブル２の回転によって当該上流側へのガス流れが抑制されて（相殺されて）次第に流速が遅くなり、結果として回転テーブル２の回転方向に沿って、即ち下流側に流れていくことになる。こうして巨視的に見ると、フィン２２１を設けることにより、吹き出し口２１２の下方側のプラズマは、回転テーブル２の回転方向上流側へは向かわずに、回転方向下流側に向かって、回転テーブル２の周方向に沿うように通流していく。
また、フィン２２１を回転テーブル２に近接させて設けていることから、回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側からのフィン２２１の下方側の領域への分離ガスの侵入が抑制される。具体的には、フィン２２１と回転テーブル２との間の寸法ｆ１が極めて小さくなっているので、前記分離ガスは、フィン２２１と回転テーブル２との間の領域を避けるように、当該フィン２２１の上方側の通流空間を通流する。更に、フィン２２１の下方側のプラズマから回転テーブル２の外周側を見ると、当該回転テーブル２とフィン２２１との間を塞ぐように屈曲部２２３が配置されている。従って、フィン２２１の下方側のプラズマは、回転テーブル２の外周側に向かって通流しにくくなる。そのため、フィン２２１の下方側のプラズマは、中心部領域Ｃに供給される窒素ガスにより回転テーブル２の外周側に押し出されにくくなるので、回転テーブル２の半径方向における濃度が均一となる。こうしてフィン２２１の下方側には、回転テーブル２の回転方向に沿って、且つ回転テーブル２の半径方向に沿って、アンモニアガスのプラズマが高い濃度で且つ均一に分布する領域が広く形成される。
また、既に説明したように、プラズマ発生容器２００がフィン２２１に対して上方側から挿入されるため、プラズマ発生容器２００とフィン２２１との間には、平面で見た時に例えば１ｍｍ程度の隙間領域が周方向に亘って形成される。従って、フィン２２１における上方側の領域と下方側の領域とは、この隙間領域を介して連通している。しかし、既述のようにフィン２２１の下方側にはアンモニアプラズマの高濃度領域が形成されていることから、後述の実施例からも分かるように、フィン２２１の上方側を流れるガス例えば窒素ガスなどは、前記隙間領域からのウエハＷ側への通流が防止される。
続いて、第１の処理ガスノズル３１について簡単に説明する。この第１の処理ガスノズル３１の上方側には、第１の処理ガスをウエハＷに沿って通流させるために、且つ分離ガスがウエハＷの近傍を避けて真空容器１の天板１１側を通流するように、図１２及び図１３に示すように、既述のフィン２２１とほぼ同様に構成されたノズルカバー２３０が設けられている。即ち、このノズルカバー２３０は、第１の処理ガスノズル３１を収納するために下面側が開口する概略箱形のカバー体２３１と、このカバー体２３１の下面側開口端における回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側に夫々接続された板状体である整流板２３２、２３２とを備えている。回転テーブル２の回転中心側におけるカバー体２３１の側壁面は、第１の処理ガスノズル３１の先端部に対向するように回転テーブル２に向かって伸び出している。また、回転テーブル２の外縁側におけるカバー体２３１の側壁面は、第１の処理ガスノズル３１に干渉しないように切り欠かれている。回転テーブル２の外周端よりも真空容器１の内壁面に近接した領域における整流板５４、５４は、第１の処理ガスノズル３１の先端部側における第１の処理ガスが中心部領域Ｃに供給される分離ガスによって希釈されることを抑えるために、回転テーブル２の外周端に沿うように下方側に向かって屈曲している。そして、このノズルカバー２３０は、第１の処理ガスノズル３１の長さ方向における一方側及び他方側に各々設けられた支持部２３３、２３３により、後述の突出部５及び覆い部材７ａに支持されている。
次に、補助プラズマ発生部８２について説明する。この補助プラズマ発生部８２は、既述の補助プラズマ発生用ガスノズル３４から真空容器１内に吐出される改質用ガスをプラズマ化するために、当該ノズル３４の上方側に設けられている。この補助プラズマ発生部８２は、主プラズマ発生部８１と同様に、金属線からなるアンテナ８３をコイル状に例えば鉛直軸周りに３重に巻回して構成されており、平面で見た時に回転テーブル２の半径方向に伸びる帯状体領域を囲むように、且つ回転テーブル２上のウエハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。このアンテナ８３は、整合器８４を介して周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ及び出力電力が例えば５０００Ｗの高周波電源８５に接続されている。そして、このアンテナ８３は、真空容器１の内部領域から気密に区画されるように設けられている。
具体的には、図１４及び図１５に示すように、補助プラズマ発生用ガスノズル３４の上方側における天板１１には、平面的に見た時に概略扇形に開口する開口部１１ａが形成されており、この開口部１１ａには、アンテナ８３を天板１１よりも下方側に位置させるために、例えば石英などの誘電体により構成された筐体９０が設けられている。即ち、この筐体９０は、図１６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、平面で見た時の中央部が下方側の真空容器１の内部領域に向かって窪むように形成されている。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、回転テーブル２の半径方向におけるウエハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。図１４中１１ｃは、筐体９０と天板１１との間に設けられたＯ−リングなどのシール部材である。
そして、筐体９０を開口部１１ａ内に落とし込み、次いで開口部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に固定すると、真空容器１の内部雰囲気が気密に設定される。尚、図１６は、筐体９０を下方側から見た図を示している。
筐体９０の下面には、当該筐体９０の下方側の処理領域Ｐ３を周方向に沿って囲むように、回転テーブル２に向かって垂直に伸び出す突起部９２が形成されている。そして、この突起部９２の内周面、筐体９０の下面及び回転テーブル２の上面により囲まれた領域には、既述の補助プラズマ発生用ガスノズル３４が収納されている。補助プラズマ発生用ガスノズル３４の基端側（真空容器１の内壁側）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。
ここで、筐体９０の下方（第３の処理領域Ｐ３）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１１ｃを見ると、図１４に示すように、当該第３の処理領域Ｐ３とＯ−リング１１ｃ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１１ｃは、プラズマに直接曝されないように、第３の処理領域Ｐ３から隔離されていると言える。従って、第３の処理領域Ｐ３からプラズマが例えばＯ−リング１１ｃ側に拡散しようとしても、突起部９２の下方を経由して行くことになるので、Ｏ−リング１１ｃに到達する前にプラズマが失活することになる。
筐体９０の上方側には、当該筐体９０の内部形状に概略沿うように形成された導電性の板状体である金属板例えば銅などからなる、接地されたファラデーシールド９５が収納されている。このファラデーシールド９５は、筐体９０の底面に沿うように水平に形成された水平面９５ａと、この水平面９５ａの外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、平面で見た時に概略六角形となるように構成されている。
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と筐体９０との間には、前記支持部９６を下方側から支持すると共に筐体９０の中心部領域Ｃ側及び回転テーブル２の外縁部側のフランジ部９０ａに各々支持される枠状体９９が設けられている。
前記水平面９５ａには、アンテナ８３において発生する電界及び磁界（電磁界）のうち電界成分が下方のウエハＷに向かうことを阻止すると共に、磁界をウエハＷに到達させるために、多数のスリット９７が形成されている。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。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１７及び図１８に示すように、アンテナ８３の巻回方向に対して直交する方向に伸びるように、周方向に亘ってアンテナ８３の下方位置に形成されている。ここで、アンテナ８３に供給される高周波に対応する波長は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形成されている。また、各々のスリット９７の長さ方向における一端側及び他端側には、これらスリット９７の開口端を塞ぐように、接地された導電体からなる導電路９７ａ、９７ａが周方向に亘って各々配置されている。ファラデーシールド９５においてこれらスリット９７の形成領域から外れた領域、即ちアンテナ８３の巻回された領域の中央側には、当該領域を介してプラズマの発光状態を確認するための開口部９８が形成されている。尚、図２ではスリット９７を省略しており、スリット９７の形成領域を一点鎖線で示している。
ファラデーシールド９５の水平面９５ａ上には、当該ファラデーシールド９５の上方に載置される補助プラズマ発生部８２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。こうして補助プラズマ発生部８２は、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。
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１９に示すように、カバー体であるサイドリング１００が配置されている。サイドリング１００の上面には、互いに周方向に離間するように２箇所に排気口６１、６２が形成されている。言い換えると、真空容器１の床面に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、この第１の処理ガスノズル３１に回転テーブル２の回転方向下流側に位置する分離領域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、補助プラズマ発生部８２とこの補助プラズマ発生部８２よりも回転テーブル２の回転方向下流側の分離領域Ｄとの間において、この分離領域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含有ガスや分離ガスを排気するためのものであり、第２の排気口６２は、アンモニアガス、改質用ガス及び分離ガスを排気するためのものである。これら第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、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やプラズマ発生容器２００を配置しているので、処理領域Ｐ２、Ｐ３に対して回転テーブル２の回転方向上流側から通流してくるガスは、これら筐体９０及びプラズマ発生容器２００によって排気口６１、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、これら筐体９０やプラズマ発生容器２００よりも外周側におけるサイドリング１００の上面に、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１９に示すように、プラズマ発生容器２００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、プラズマ発生容器２００における回転テーブル２の回転方向下流側の端部よりも２４０ｍｍ搬送口１５側に寄った位置なでの間に亘って、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。また、ガス流路１０１は、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搬送口１５側に１２０ｍｍ寄った位置から、排気口６２までの間に亘って形成されている。
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Ｓｉ含有ガスとアンモニア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、プラズマ発生容器２００や筐体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１に示すように、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。この例では、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。突出部５側の第２の壁部１１２は、当該突出部５の一部をなしている。
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に向かおうとするアンモニアガスやアルゴンガスなどについても、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。
一方、この中心部領域Ｃに上方側から供給された窒素ガスは、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、前記窒素ガスは、例えば回転テーブル２とフィン２２１や突起部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（例えば搬送アーム１０の進退領域）に流れて行く。そのため、吹き出し口２１２や筐体９０の下方側への窒素ガスの流入が抑えられる。
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１０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。そして、搬送アーム１０が真空容器１に対して進退する領域における天板１１の上方には、ウエハＷの周縁部を検知するためのカメラユニット１０ａが設けられている。即ち、このカメラユニット１０ａは、ウエハＷの周縁部を撮像することにより、例えば搬送アーム１０上のウエハＷの有無や、回転テーブル２に載置されたウエハＷあるいは当該搬送アーム１０上のウエハＷの位置ずれを検知するためのものである。従って、カメラユニット１０ａは、ウエハＷの直径寸法に対応する程度の幅広い視野を持つように、プラズマ発生容器２００と筐体９０との間の領域に跨るように配置されている。
回転テーブル２の凹部２４は、この搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハ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、搬送アーム１０により搬送口１５を介して回転テーブル２上に例えば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。次いで、ゲートバルブＧを閉じ、真空ポンプ６４及び圧力調整部６５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。
続いて、処理ガスノズル３１からＳｉ含有ガスを例えば３００ｓｃｃｍで吐出すると共に、主プラズマ発生用ガスノズル３２からアンモニアガスを例えば１００ｓｃｃｍで吐出する。また、補助プラズマ発生用ガスノズル３４からアルゴンガス及び水素ガスの混合ガスを例えば１００００ｓｃｃｍで吐出する。更に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスを例えば５０００ｓｃｃｍで各々吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からも窒素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、プラズマ発生部８１、８２では、各々のアンテナ８３に対して、例えば１５００Ｗとなるように高周波電力を供給する。
プラズマ発生容器２００では、主プラズマ発生用ガスノズル３２から上方容器２０１に対してアンモニアガスが供給されると、アンテナ８３において形成される電界及び磁界によってアンモニアガスがプラズマ化する。そして、このプラズマが下方容器２０２に向かって下降しようとするが、これら容器２０１、２０２間には仕切り板２１０が介在しているので、この仕切り板２１０により下降しようとするガス流れがいわば規制される。そのため、上方容器２０１では、真空容器１内の他の領域よりもプラズマの圧力が僅かに高くなり、この高圧のプラズマが仕切り板２１０に形成された吐出口２１１からウエハＷに向かって下降していく。この時、上方容器２０１の圧力を真空容器１内の他の領域よりも高圧に設定していることから、窒素ガスなどの他のガスは、この上方容器２０１には侵入しない。そして、吹き出し口２１２から吐出したプラズマは、既述のようにフィン２２１により回転テーブル２の回転方向下流側に向かって、当該回転テーブル２の半径部分に亘ってウエハＷに沿って通流していく。
ここで、上方容器２０１の内部で発生するプラズマには、既述のようにアルゴンガスのプラズマと、例えばこのアルゴンガスのプラズマにより活性化されて発生したアンモニアガスのプラズマ（ＮＨラジカル）とが混在している。そして、これらプラズマに含まれる活性種のうち例えばアルゴンイオンは、ウエハＷに対してイオンダメージを引き起こしやすいが、イオンダメージを起こしにくい活性種例えばアンモニアガスのプラズマに比べて、寿命が短い（死活しやすい）。一方、イオンダメージを起こしにくい活性種は、例えばアルゴンガスのプラズマなどよりも寿命が長く、従ってプラズマ発生容器２００を下降する間も活性を失いにくい。そのため、アンモニアガスのプラズマは、プラズマ発生容器２００内を下降するにつれて、前記イオンダメージを引き起こしにくい活性種の割合が増大していく。
筐体９０では、アンテナ８３により発生する電界及び磁界のうち電界は、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）。更に、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、またアンテナ８３の側方側に垂直面９５ｂを設けていることから、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。こうして筐体９０の下方側において、磁界により改質用ガスがプラズマ化される。従って、アルゴンガスのプラズマについても、ウエハＷに対して電気的ダメージを引き起こしにくい活性種により構成される。
この時、アルゴンガスのプラズマは、既述のアンモニアガスのプラズマよりも寿命が短いので、直ぐに不活性化して元のアルゴンガスに戻ろうとする。しかし、補助プラズマ発生部８２では、回転テーブル２上のウエハＷの近傍位置にアンテナ８３を設けていることから、即ちプラズマの発生する領域がウエハＷの直ぐ上方に配置されていることから、アルゴンガスのプラズマは、活性を保ったままウエハＷに向かって通流していく。そして、筐体９０の下面側に突起部９２を周方向に沿って設けているので、筐体９０の下方側のガスやプラズマは、当該筐体９０の外側に漏出しにくくなる。そのため、筐体９０の下方側の雰囲気は、真空容器１内の他の領域（例えば搬送アーム１０の進退する領域など）の雰囲気よりも僅かに高圧となる。従って、筐体９０の内部に対する当該筐体９０の外側からのガスの侵入が阻止される。
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含有ガスの成分がアンモニア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。
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部８２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、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。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、主プラズマ発生部８１ではプラズマが発生する場所とウエハＷとの間を大きく離間させており、また補助プラズマ発生部８２では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。
そして、処理領域Ｐ１、Ｐ２の間には、回転テーブル２の周方向両側に分離領域Ｄを配置しているので、図２０（ｂ）及び図２１に示すように、分離領域Ｄにおいて各々Ｓｉ含有ガスとアンモニアガスとの混合が阻止されながら、各ガスが排気口６１、６２に向かって排気されていく。
上述の実施の形態によれば、ウエハＷに対してプラズマ窒化処理を行うための
プラズマ処理部として、プラズマ発生空間Ｓ１を形成するための上方容器２０１を天板１１の上方側に配置すると共に、この上方容器２０１の下方側に、回転テーブル２上のウエハＷに対してプラズマを案内するための下方容器２０２を配置している。従って、アンテナ８３及び主プラズマ発生用ガスノズル３２などのプラズマ処理に要する区域や部材について、回転テーブル２に対して上方側に離間させることができる。そのため、各処理領域Ｐ１、Ｐ３及び分離領域Ｄから回転テーブル２の周方向を見た時に、前記区域及び前記部材が各領域Ｐ１、Ｐ３、Ｄに占める程度（回転テーブル２の周方向における前記区域及び前記部材の占有面積）を抑えることができるので、平面で見た時に小型の真空容器１を構成できる。
また、上方容器２０１及び下方容器２０２をプラズマ発生容器２００として一体的に構成すると共に、上方容器２０１を天板１１の上方側に設けているので、真空容器１内には、アンテナ８３及びノズル３２を配置する領域を設けなくて済む。即ち、真空容器１内には各ノズル３１、３４、４１、４２や凸状部４など、様々な部材が設けられているので、主プラズマ発生用ガスノズル３２やプラズマ発生空間Ｓ１を設けにくい。一方、真空容器１の天板１１上には、真空容器１の内部と比較して広い空間が広がっているので、主プラズマ発生用ガスノズル３２や前記プラズマ発生空間Ｓ１を容易に設けることができる。従って、小型の装置（真空容器１）であっても、ウエハＷの搬入出領域を確保できるし、またカメラユニット１０ａを設けるスペースを配置できる。
更に、天板１１よりも上方側にプラズマ発生空間Ｓ１を設けるにあたり、当該プラズマ発生空間Ｓ１にてプラズマ化するガスとしては、ウエハＷ上に吸着するＳｉ含有ガスと反応するアンモニアガスを用いており、既に述べたように、アンモニアガスのプラズマは、アルゴンガスのプラズマなどよりも寿命（活性を保っている時間）が長い。そのため、プラズマ発生空間Ｓ１とウエハＷとを大きく離間させても、ウエハＷに対して良好にプラズマ処理を行うことができる。
また、プラズマ発生容器２００に吐出口２１１を形成しているので、上方容器２０１内の圧力を真空容器１内の他の領域（例えば搬送アーム１０の進退領域）の圧力よりも高く設定できる。そのため、上方容器２０１内の圧力を真空容器１内の圧力とはいわば別個に独立して設定できることから、例えば処理レシピに応じて、あるいはウエハＷの種別に応じて、当該上方容器２０１内の圧力を調整できる。具体的には、ウエハＷの表面にアスペクト比の大きな（深さ寸法の深い）ホールや溝などが形成されている場合には、反応生成物がウエハＷ上に被覆性（カバレッジ性）高く形成されるように、上方容器２０１内の圧力は前記他の領域よりも例えば２００Ｐａ程度高圧に設定される。また、上方容器２０１には窒素ガスが侵入しないので、窒素ガスのプラズマ化による悪影響を防止できる。
更にまた、回転テーブル２上のウエハＷに近接するように、プラズマ発生容器２００（下方容器２０２）における回転テーブル２の周方向両側にフィン２２１を配置すると共に、このフィン２２１における外縁部を下方側に向かって屈曲させている。そのため、アンモニアガスのプラズマとウエハＷとの接触時間を長く取ることができる。
更にまた、プラズマ発生容器２００について、縦向きの扁平な形状となるように、即ち回転テーブル２の半径方向に沿うように帯状に形成している。そのため、回転テーブル２の周方向におけるプラズマ発生容器２００の長さ寸法ｊを極めて短く抑えることができる。
また、プラズマ発生空間Ｓ１（上方容器２０１）をウエハＷに対して大きく離間させていることから、主プラズマ発生部８１にはファラデーシールド９５を設けなくて済む。そのため、主プラズマ発生部８１では、ファラデーシールド９５を配置した場合よりも出力の小さい安価な高周波電源８５で済む。即ち、ファラデーシールド９５を設けた場合には、高周波電源８５の出力電力のうち電界として消費される電力が当該ファラデーシールド９５により失われてしまうが、ファラデーシールド９５を配置しない場合には、電界についてもアンモニアガスのプラズマ化に寄与する。従って、上方容器２０１を天板１１の上方側に設けることにより、主プラズマ発生部８１の簡素化及び低出力化によるコストの低減化を図ることができる。
この時、補助プラズマ発生部８２とウエハＷとの間にファラデーシールド９５を配置しているので、プラズマ発生部８２において発生する電界については遮断できる。従って、補助プラズマ発生部８２においても、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制できる。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。
更にまた、主プラズマ発生部８１及び補助プラズマ発生部８２において、真空容器１の外部にアンテナ８３を配置しているので、プラズマ発生部８１、８２のメンテナンスが容易となる。
続いて、以上説明した成膜装置の他の例について列挙する。図２２及び図２３は、主プラズマ発生部８１において、補助プラズマ発生部８２と同様にファラデーシールド９５を配置した例を示している。具体的には、ファラデーシールド９５は、上方容器２０１を収納するように、下方側が開口する概略箱形をなすと共に下端開口端がフランジ状に外側に向かって周方向に亘って伸び出す構成を採っている。このファラデーシールド９５には、アンテナ８３の巻回方向に直交するように、スリット９７が複数箇所に形成されている。即ち、スリット９７は、ファラデーシールド９５の側面では上下方向に伸びるように形成されている。また、ファラデーシールド９５の上面側には、回転テーブル２の周方向に沿うようにスリット９７が形成されている。
そして、このファラデーシールド９５とアンテナ８３との間には、これらファラデーシールド９５とアンテナ８３とを互いに絶縁するために、ファラデーシールド９５を周方向に沿って囲むように構成された概略角筒形状の絶縁部材９４ａが配置されている。尚、図２２では、ファラデーシールド９５の一部及び絶縁部材９４ａの一部を各々切り欠いて描画している。
このような主プラズマ発生部８１を用いた場合には、高周波電源８５から高出力の電力をアンテナ８３に供給した場合であっても、ウエハＷに対する電気的ダメージを抑えることができる。
図２４は、主プラズマ発生部８１として、アンテナ８３をプラズマ発生容器２００の周囲に巻回して誘導結合型のプラズマ（ＩＣＰ：Inductively coupled plasma）を発生させる構成に代えて、容量結合型のプラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を発生させるように構成した例を示している。即ち、回転テーブル２の周方向における上方容器２０１の一方側及び他方側には、回転テーブル２の回転方向に沿って伸びる板状の電極２４０、２４１が夫々設けられており、これら電極２４０、２４１には、既述の整合器８４及び高周波電源８５に接続されている。
この構成においても、電極２４０、２４１間に供給する高周波電力により、上方容器２０１にてアンモニアガスがプラズマ化される。このようなＣＣＰタイプのプラズマであっても、上方容器２０１をウエハＷから大きく離間させていることから、ウエハＷへのイオンダメージが抑えられる。
また、図２５は、図２４における電極２４０、２４１を各々棒状に構成すると共に、これら電極２４０、２４１を上方容器２０１内において主プラズマ発生用ガスノズル３２に沿うように配置した例を示している。この場合には、これら電極２４０、２４１は、石英などの耐プラズマ性に優れたコーティング材により表面が被覆される。
更に、図２６は、上方容器２０１の内部に主プラズマ発生用ガスノズル３２を収納することに代えて、当該上方容器２０１の天井面と仕切り板２１０との間に、上方容器２０１の内部領域を水平方向に亘って区画するための補助仕切り板２４５を配置した例を示している。この補助仕切り板２４５には、回転テーブル２の回転方向に沿ってガス吐出孔２４６が複数箇所に配置されている。主プラズマ発生用ガスノズル３２の先端部は、上方容器２０１の上端面に固定されている。
この上方容器２０１では、主プラズマ発生用ガスノズル３２から供給されるアンモニアガスは、補助仕切り板２４５の上方側の領域において当該上方容器２０１の長さ方向に沿って広がり、ガス吐出孔２４６及び吐出口２１１を介してウエハＷに供給される。この場合においても、ＩＣＰタイプのプラズマ源及びＣＣＰタイプのプラズマ源のどちらを用いても良い。
更に、図２７は、図２６の構成において、補助仕切り板２４５を配置せずに、上方容器２０１に供給されるアンモニアガスが直接吐出口２１１から下方に向かう構成を示している。更にまた、既述の各例ではプラズマ発生容器２００の下方側にフィン２２１を配置したが、このフィン２２１を配置せずに当該プラズマ発生容器２００だけを設けても良い。
また、吐出口２１１については、既述の各例では仕切り板２１０を上下方向に貫通するように形成したが、左右方向に貫通するように形成しても良い。即ち、図２８に示すように、吐出口２１１の形成される領域における仕切り板２１０について、上下方向に伸びるように形成すると共に、当該領域における回転テーブル２の周方向両側の部位を各々水平となるように形成する。こうして吐出口２１１は、上方容器２０１の下部側に形成される。
更に、以上述べた各例では、処理領域Ｐ１、Ｐ３及び分離領域Ｄから周方向を見た時に、アンモニアガスをプラズマ化するために要する区域や部材の占める面積ができるだけ小さくなるように装置を構成するにあたり、上方容器２０１を天板１１の上方位置に配置したが、上方容器２０１を真空容器１内に配置しても良い。即ち、図２９に示すように、例えば天板１１が回転テーブル２よりも上方側に大きく離間していて、上方容器２０１を真空容器１内に収納しても処理領域Ｐ１、Ｐ３及び分離領域Ｄに干渉しにくい場合には、当該上方容器２０１を真空容器１の内部に配置しても良い。この場合であっても、処理領域Ｐ１、Ｐ３及び分離領域Ｄから周方向を見た時に、前記区域や前記部材の占有の程度が抑えられるので、平面で見た時に小型の真空容器１を構成できる。尚、図２９中３００は、プラズマ発生容器２００を天板１１に吊り下げるための吊り下げ部材である。
また、補助プラズマ発生部８２としては、アンテナ８３や筐体９０を設けることに代えて、既述の図２５のように、補助プラズマ発生用ガスノズル３４に沿って伸びるように一対の電極２４０、２４１を真空容器１の側壁から気密に挿入し、ＣＣＰタイプのプラズマ源を構成しても良い。また、補助プラズマ発生部８２として、以上説明した主プラズマ発生部８１のいずれか一つを用いても良い。
また、第１の処理ガスとして、ＤＣＳガスに代えて例えばＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン：ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスを用いると共に、第２の処理ガスとしてアンモニアガスに代えて酸素（Ｏ2）ガスを用いても良い。この場合では、主プラズマ発生部８１において酸素ガスがプラズマ化されて、反応生成物としてシリコン酸化膜（Ｓｉ−Ｏ）が形成される。
更に、シリコン酸化膜を形成する場合には、酸素ガスの活性種を生成するために、主プラズマ発生部８１に代えて、酸素ガスからオゾン（活性種）を発生させるための図示しないオゾナイザーを真空容器１の外側に設けて、このオゾナイザーから活性種を真空容器１内に供給しても良い。このようにオゾナイザーを用いる場合には、既述のプラズマ発生容器２００は、反応生成物のプラズマ改質処理を行うための既述の筐体９０の代わりに用いられる。
更にまた、以上述べたプラズマ改質処理としては、回転テーブル２が１回転する度に、即ち反応生成物を一層成膜する度に行うようにしたが、複数層の反応生成物を積層した後、一括して行うようにしても良い。具体的には、改質用ガスをプラズマ化するためのアンテナ８３や電極２４０、２４１に対して高周波電源８５からの給電を停止した状態で、既述のように回転テーブル２を多数回に亘って回転させ、反応生成物を多層に亘って積層する。次いで、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの供給を停止して、回転テーブル２を回転させながら、前記高周波電源８５からの給電を行って、前記反応生成物の積層体に対してプラズマ改質処理を行う。こうして反応生成物の積層とプラズマ改質処理とを交互に繰り返すことにより、薄膜が形成される。このように一括改質を行う場合には、第３の処理領域Ｐ３は、回転テーブル２の回転方向における第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間などに配置しても良い。
また、補助プラズマ発生部８２にて反応生成物の改質処理に用いる改質用ガスとしては、アルゴンガス及び水素ガスの混合ガスに代えて、あるいはこれらアルゴンガスや水素ガスと共に、ヘリウム（Ｈｅ）ガスや窒素ガスを用いても良い。
（実施例１）
次に、既述の図１の装置において、以下のシミュレーション条件で行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションは、真空容器１内の圧力、アンモニアガスの流量、フィン２２１の有無及び吐出口２１１の幅寸法ｄ２を夫々パラメータとして変化させた時、真空容器１内の圧力分布、各ガス（窒素ガス、アルゴンガス、アンモニアガス及びＤＣＳガス）の流跡及び各ガスの質量濃度分布がどのように変わるかを確認するために行った。尚、圧力分布や質量濃度分布については、回転テーブル２から１ｍｍ上方における値を用いた。また、以下のシミュレーション条件を示す表には、シミュレーション結果を示す図番を右欄に記載している。以下の図３５、図４６、図５９及び図６４は、回転テーブル２の半径方向でプラズマ発生容器２００を上下方向に切断した様子を示している。また、真空容器１内ではアンモニアガスはプラズマ化しているが、以下の説明では「アンモニアガス」として説明する。
（シミュレーション条件）
始めに、実施例１−１について説明する。真空容器１内の圧力（図３０）は、各ガスノズル３１、３４、４１、４２の近傍位置において、当該近傍位置の周囲の領域よりも高くなっていた。また、流跡線及び質量濃度分布のいずれにおいても、窒素ガス（図３１、図３６、図４０）によって、アンモニアガス（図３３、図３７、図４１）及びＤＣＳガス（図３４、図３９）が互いに混ざり合わないように分離されていた。プラズマ発生容器２００の内部では、アンモニアガスは、図３５に示すように、当該プラズマ発生容器２００の長さ方向に亘って下方側に通流していた。この時、アンモニアガスは、既述のようにフィン２２１を配置していないことから、図３３に示すように、回転テーブル２の下流側に加えて上流側にも通流していた。アルゴンガス（図３２、図３８、図４２）は、筐体９０の下方側の領域を広く拡散し、従って他のガスが筐体９０内に侵入することを阻止していた。尚、質量濃度分布を示す図３６〜図４２のうち図４０〜図４２は、図３６〜図３８の各ガスの質量濃度が０％〜１０％の領域を拡大した結果を示しており、即ちこれら図３６〜図３８においてガスが僅かでも拡散している領域を表している。以下の実施例では、前記０％〜１０％の領域を拡大した質量濃度分布の結果について、「低濃度側」の分布として説明する。
次に、既述の各パラメータを変化させた時の結果について比較する。先ず、フィン２２１を設けない場合（実施例１−１）とフィン２２１を設けた場合（実施例１−２）とについて検討すると、真空容器１内の圧力（図３０及び図４３）は、フィン２２１を設けることにより、プラズマ発生容器２００の下方側における圧力が高くなっていることが分かった。そして、アンモニアガス（図３３、図３５、図３７、図４５、図４６、図４７）は、フィン２２１を設けることによって、既述のように回転テーブル２の回転方向上流側に向かうガス流れが阻害されると共に、回転テーブル２の半径方向に亘って分布し、またウエハＷの近傍に沿って通流することが分かった。窒素ガスの低濃度側（図４０、図４９）からも分かるように、フィン２２１を設けることにより、アンモニアガスは、回転テーブル２の近傍だけでなくフィン２２１の上方側についても流れている（図４８）ことから、フィン２２１の下方側では上方側よりも圧力が高くなり、従ってフィン２２１の下方側において回転テーブル２の半径方向に亘って広く分布していることが分かる。また、このようにフィン２２１を設けても、窒素ガス（図３１、図４４）は、処理ガスを良好に分離している。
また、吐出口２１１の幅寸法ｄ２を変えた場合には、実施例１−５と実施例１−６とから分かるように、真空容器１内の圧力（図５５、図６０）、窒素ガス（図５６、図５８、図６１、図６３）、アンモニアガス（図５７、図５９、図６２、図６４）のいずれについても、大きな変化は見られなかった。この時、プラズマ発生容器２００内の上下方向におけるアンモニアガスの分布については、後述の実施例２において説明する。尚、図５８及び図６３は、窒素ガスの低濃度側の分布を各々示している。
次に、真空容器１内の圧力を変えた場合には、実施例１−１及び実施例１−３から分かるように、真空容器１内の圧力（図３０、図５０）の傾向はほぼ同じ結果となっていた。
続いて、アンモニアガスの流量を変えた場合には、実施例１−３及び実施例１−４から分かるように、真空容器１内の圧力（図５０、図５１）は、アンモニアガスの流量を減らした場合には、ほぼ周方向に亘って低くなっていた。そして、実施例１−４における窒素ガス（図５２、図５４（低濃度側の分布））及びアンモニアガス（図５３）と既述の各例の結果とを比べると、アンモニアガスの流量を減らすことにより、アンモニアガスの分布する領域がこれら各例よりも小さくなるが、依然として当該領域が形成されていることが分かる。
（実施例２）
続いて、プラズマ発生容器２００の内部において、以下のシミュレーション条件に示すように、各パラメータを変えた時に、アンモニアガスが上下方向にどのように分布するのか確認した結果について説明する。以下のシミュレーション条件の右欄にも、各実施例の結果を示す図番を併せて記載しておく。尚、これら図６５〜図７２についても、回転テーブル２の半径方向でプラズマ発生容器２００を上下方向に切断した様子を示している。
（シミュレーション条件）
図６５から分かるように、プラズマ発生容器２００の内部に仕切り板２１０を設けることにより、下方容器２０２の内部よりも上方容器２０１の内部の方が僅かに高圧になることが分かった。この時、フィン２２１の有無によっては、各容器２０１、２０２内の圧力は大きく変化していなかった（図６５、図６６）。また、真空容器１内の圧力が図６５、図６６よりも高い場合（図６７、図６８）にも、あるいはアンモニアガスの流量を減らした場合（図６９、図７０）にも、同様の結果が得られた。
一方、吐出口２１１の幅寸法ｄ２を狭くすると、図６６と図７１との比較及び図７０と図７２との比較から分かるように、上方容器２０１では、下方容器２０２よりも圧力が極めて高くなっていた。また、これら図７１及び図７２から分かるように、これら容器２０１、２０２間の圧力差は、アンモニアガスの流量が多い方が顕著になることが分かった。従って、既に述べたように、プラズマ発生容器２００では、吐出口２１１の幅寸法ｄ２を調整することにより、更にアンモニアガスの流量を調整することにより、処理レシピやウエハＷの種別に応じた圧力のプラズマを形成できることが分かる。
１ 真空容器
２ 回転テーブル
Ｗ ウエハ
３２ プラズマ発生用ガスノズル
８１ プラズマ発生部
８３ アンテナ
２００ プラズマ発生容器
２０１ 上方容器
２０２ 下方容器
２１１ 吐出口
２２１ フィン

Claims (8)

  1. 真空容器内にて互いに反応する複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って、反応生成物を積層することにより基板に薄膜を成膜する成膜装置において、
    前記真空容器内に設けられ、基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成されると共に、この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離間した複数の処理領域に対して互いに異なる処理ガスを夫々供給するための複数の処理ガス供給部と、
    各処理領域の雰囲気を分離するために、各処理領域の間に形成された分離領域に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、
    前記真空容器内の雰囲気を真空排気するための排気口と、
    基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマ処理部と、を備え、
    このプラズマ処理部は、
    プラズマを発生させるプラズマ発生空間を区画形成し、下部側にプラズマの吐出口が形成された第１の囲み部分と、
    前記プラズマ発生空間に処理ガスを供給するプラズマ発生用ガス供給部と、
    前記プラズマ発生空間の処理ガスを活性化するための活性化部と、
    前記吐出口から吐出するプラズマを前記回転テーブルの一面側に案内し、前記回転テーブルの中心部側から外縁部側に亘って伸びる案内空間を形成するために、前記第１の囲み部分の下方側に設けられた第２の囲み部分と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
  2. 前記真空容器の天井部には、開口部が形成され、
    前記第１の囲み部分と前記第２の囲み部分との結合体が前記開口部を介して真空容器内に嵌入され、前記第１の囲み部分が前記開口部よりも上方側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記プラズマ発生用ガス供給部から供給される処理ガスは、基板に吸着する吸着用のガスと反応するガスであ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。
  4. 前記吐出口は、前記真空容器内に供給される分離ガスが前記第１の囲み部分の内部に入り込むことを阻止するために、前記回転テーブルの中心部側から外縁部側に向かってスリット状に伸びるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
  5. 前記第２の囲み部分における前記回転テーブルの周方向両側には、当該第２の囲み部分から吐出されたプラズマの希薄化を抑えるために分離ガスがその上面側を流れるように、この第２の囲み部分の長さ方向に沿って形成された整流板が設けられ、
    前記整流板の上方側には、分離ガスが通流する通流空間が形成され、
    前記整流板における回転テーブルの外周側の縁部は、前記整流板の下方側のプラズマが回転テーブルの外周側に排出されるのを抑えるために、当該回転テーブルの外周端面と隙間を開けて対向するように下方側に屈曲した屈曲部として構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
  6. 前記第１の囲み部分は、縦向きの扁平な容器の上部分により構成され、
    前記第２の囲み部分は、前記容器の下部分により構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
  7. 前記活性化部は、平面で見た時に前記第１の囲み部分の周囲を巻回するように配置されたアンテナであり、
    このアンテナと前記第１の囲み部分との間には、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が介在し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。
  8. 前記プラズマ処理部に対して前記回転テーブルの周方向に離間して設けられ、基板上の反応生成物のプラズマ改質処理を行うための補助プラズマ処理部を備え、
    この補助プラズマ処理部は、
    反応生成物のプラズマ改質処理が行われる改質領域に対して補助プラズマ発生用ガスを供給するための補助プラズマ発生用ガス供給部と、
    この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するように設けられた補助アンテナと、
    この補助アンテナと改質領域との間に介在して設けられ、前記補助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、前記補助アンテナと各々直交する方向に伸びるスリットが当該補助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ないし７のいずれか一つに記載の成膜装置。
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