JP2017183379A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回転テーブルの周方向に沿って基板を配置して回転テーブルを回転させてプラズマ処理を行う場合において、回転テーブルの半径方向におけるプラズマ処理を調整可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】処理室１と、該処理室内に設けられ、周方向に沿って基板Ｗを上面に載置可能な回転テーブル２と、前記処理室の上面より上方に、前記回転テーブルの半径方向において移動可能に設けられたアンテナ１３１を有し、前記半径方向において前記回転テーブルにプラズマを局所的に照射可能なプラズマ発生器１８０と、を有する。【選択図】図９

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

従来から、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であって、基板を載置する基板載置領域がその一面側に形成され、前記真空容器内にて前記基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、この回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部及び第２の処理ガス供給部とを備えるとともに、基板に対してプラズマ処理を行うために、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、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、基板載置領域に対向するように設けられ、縦向きの軸の周りに巻回されたアンテナと、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、アンテナと基板との間に介在して設けられ、接地された導電性の板状体からなるファラデーシールドと、を有するプラズマ発生部を備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−４５９０３号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、アンテナは、回転テーブルの半径の一部を覆うように固定した状態で設けられるため、回転テーブルの中心側の位置と外周側の位置では、プラズマの照射時間に差が生じ、プラズマ処理に不均衡が生じてしまう。即ち、回転テーブルが一定の回転速度で回転すると、半径方向の中心側の領域は周方向において低速度で移動するのに対し、半径方向の外周側の領域は周方向において高速で移動する。よって、プラズマを半径方向に略均一に発生させると、外周側のプラズマ照射時間が中心側に比較して短くなり、外周側のプラズマ処理量が中心側に比較して不足してしまう場合があるという問題があった。

そこで、本発明は、回転テーブルの周方向に沿って基板を配置し、回転テーブルを回転させながらプラズマ照射を行うプラズマ処理において、回転テーブルの半径方向におけるプラズマ処理量を調整可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置は、処理室と、
該処理室内に設けられ、周方向に沿って基板を上面に載置可能な回転テーブルと、
前記処理室の上面より上方に、前記回転テーブルの半径方向において移動可能に設けられたアンテナを有し、前記半径方向において前記回転テーブルにプラズマを局所的に照射可能なプラズマ発生器と、を有する。

本発明の他の態様に係るプラズマ処理方法は、処理室内に設けられ、表面上に周方向に沿って少なくとも１枚の基板が載置された回転テーブルを回転させる工程と、
前記処理室の上面より上方に設けられたアンテナを、前記回転テーブルの半径方向において移動させながらプラズマを発生させ、前記基板に、前記回転テーブルの前記半径方向において局所的にプラズマを照射する工程と、を有する。

本発明によれば、プラズマ処理量を局所的に調整することができる。

本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生器の一例を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生器の一例を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１及び第２のプラズマ発生器に設けられる筐体の一例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生器の一例を示す平面図である。 プラズマ発生器に設けられるファラデーシールドの一部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器のアンテナを内周側に移動させた状態を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器の一例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器の一例のアンテナ部及びファラデーシールドを示した図である。図１３（ａ）は、第２のプラズマ発生器の一例のアンテナ部及びファラデーシールドの平面図である。図１３（ｂ）は、第２のプラズマ発生器の一例のアンテナ部及びファラデーシールドの側面図である。 本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示した図である。 本発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

〔プラズマ処理装置の構成〕
図１に、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略縦断面図を示す。また、図２に、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略平面図を示す。なお、図２では、説明の便宜上、天板１１の描画を省略している。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置は、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、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。なお、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置は、回転テーブル２の周方向に沿って基板を載置し、回転テーブル２を回転させてプラズマ処理を行う基板処理全体に適用することができ、成膜装置の他、アニール装置等にも適用が可能である。しかしながら、本実施形態においては、プラズマ処理装置を成膜装置に適用した例を挙げて以下説明する。

真空容器１は、内部で基板を処理するための処理室である。真空容器１は、回転テーブル２の後述する凹部２４に対向する位置に設けられた天板（天井部）１１と、容器本体１２とを備えている。また、容器本体１２の上面の周縁部には、リング状に設けられたシール部材１３が設けられている。そして、天板１１は、容器本体１２から着脱可能に構成されている。平面視における真空容器１の直径寸法（内径寸法）は、限定されないが、例えば１１００ｍｍ程度とすることができる。

真空容器１内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分離ガスを供給する、分離ガス供給管５１が接続されている。

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に対して、鉛直軸周り、図２に示す例では時計回りに、駆動部２３によって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、限定されないが、例えば１０００ｍｍ程度とすることができる。

回転軸２２及び駆動部２３は、ケース体２０に収納されており、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等をパージガス（分離ガス）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を為している。

回転テーブル２の表面部には、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いる。この凹部２４は、回転テーブル２の回転方向に沿って、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の直径よりも僅かに、具体的には１ｍｍ乃至４ｍｍ程度大きい内径を有する。また、凹部２４の深さは、ウエハＷの厚さにほぼ等しいか、又はウエハＷの厚さよりも大きく構成される。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面と、回転テーブル２のウエハＷが載置されない領域の表面とが同じ高さになるか、ウエハＷの表面が回転テーブル２の表面よりも低くなる。なお、凹部２４の深さは、ウエハＷの厚さよりも深い場合であっても、あまり深くすると成膜に影響が出ることがあるので、ウエハＷの厚さの３倍程度の深さまでとすることが好ましい。

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、図示しない貫通孔が形成されている。

図２に示すように、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と対向する位置には、例えば石英からなる複数本、例えば５本のノズル３１、３２、３３、４１、４２が真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。これら各々のノズル３１、３２、３３、４１、４２は、回転テーブル２と天板１１との間に配置される。また、これら各々のノズル３１、３２、３３、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取り付けられている。

図２に示す例では、原料ガスノズル３１から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４２、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３、分離ガスノズル４１がこの順番で配列されている。しかしながら、本実施形態に係る成膜装置は、この形態に限定されず、回転テーブル２の回転方向は反時計回りであっても良く、この場合、原料ガスノズル３１から反時計回りに、分離ガスノズル４２、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３、分離ガスノズル４１がこの順番で配列されている。

第１のプラズマ処理用ガスノズル３２、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３の上方側には、図２に示すように、各々のプラズマ処理用ガスノズルから吐出されるガスを活性化するために、プラズマ発生器８０、１８０が各々設けられている。第１のプラズマ発生器８０と第２のプラズマ発生器１８０とは構成が異なっており、第１のプラズマ発生器８０のアンテナ８３は固定式であるが、第２のプラズマ発生器１８０のアンテナ１３１は、移動可能に構成されている。なお、これらプラズマ発生器８０、１８０の詳細については後述する。

なお、本実施形態においては、各々の処理領域に１つのノズルを配置する例を示したが、各々の処理領域に複数のノズルを配置する構成であっても良い。例えば、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２は、複数のプラズマ処理用ガスノズルから構成され、各々、アルゴン（Ａｒ）ガス、酸化ガス又は窒化ガス、水素（Ｈ_２）ガス等を供給する構成であっても良いし、１つのプラズマ処理用ガスノズルのみを配置し、アルゴンガス、酸化又は窒化ガス及び水素ガスの混合ガスを供給する構成であっても良い。

処理ガスノズル３１は、原料ガス供給部をなしている。また、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２は、第１のプラズマ処理用ガス供給部をなしており、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３は、第２のプラズマ処理用ガス供給部をなしている。さらに、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。なお、分離ガスは、上述のように、パージガスと呼んでもよい。

各ノズル３１、３２、３３、４１、４２は、流量調整バルブを介して、図示しない各々のガス供給源に接続されている。

原料ガスノズル３１から供給される原料ガスは、用途に応じて種々の処理ガスが選択される。例えば、原料ガスの一例として、シリコン含有ガスが挙げられる。更にシリコン含有ガスの例としては、ＤＣＳ［ジクロロシラン］、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）、ＨＣＤ［ヘキサクロロジシラン］、ＤＩＰＡＳ［ジイソプロピルアミノシラン］、３ＤＭＡＳ［トリスジメチルアミノシラン］、ＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］等のガスが挙げられる。

原料ガスノズル３１から供給される原料ガスとして、シリコン含有ガスの他、ＴｉＣｌ_４［四塩化チタン］、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、ＴＭＡ［トリメチルアルミニウム］、ＴＥＭＡＺ［テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム］、ＴＥＭＨＦ［テトラキスエチルメチルアミノハフニウム］、Ｓｒ(ＴＨＤ)_２［ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト］等の金属含有ガスを使用しても良い。

第１のプラズマ処理用ガスノズル３２から供給される第１のプラズマ処理用ガスは、原料ガスノズル３１から供給された原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスが選択される。一般的には、酸化膜を成膜するために用いられる酸化ガスか、窒化膜を成膜するために用いられる窒化ガスが選択される。酸化ガスの例としては、オゾン、酸素、水等の酸素含有ガスが挙げられる。また、窒化ガスの例としては、アンモニア（ＮＨ_３）等の窒素含有ガスが挙げられる。なお、第１のプラズマ処理用ガスは、酸化ガス又は窒化ガス等の原料ガスと反応して反応生成物を生成する反応ガス以外に、Ｈ_２ガス、Ａｒ等を必要に応じて含んでよく、その場合には、これらの混合ガスが第１のプラズマ処理用ガスノズル３２から供給され、第１のプラズマ発生器８０によりプラズマ化される。

第２のプラズマ処理用ガスノズル３３から供給される第２のプラズマ処理用ガスは、生成した反応生成物の改質を目的とした処理を行うため、第１のプラズマ処理用ガスと同様の反応ガスを含むガスが選択される。よって、例えば、第１のプラズマ処理用ガスが酸化ガスであった場合には、第２のプラズマ処理用ガスも酸化ガスとなり、第１のプラズマ処理用ガスが窒化ガスであった場合には、第２のプラズマ処理用ガスも窒化ガスが選択される。原料ガスと第１のプラズマ処理用ガスとの反応により、反応生成物が生成しても、酸化又は窒化が不十分であると、高密度な高品質の膜を得ることができない。よって、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３からは、反応ガスと類似した改質ガスが供給される。

分離ガスノズル４１、４２から供給される分離ガスとしては、例えば窒素（Ｎ_２）ガス等が挙げられる。

前述したように、図２に示す例では、原料ガスノズル３１から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４２、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３、分離ガスノズル４１がこの順番で配列されている。即ち、ウエハＷの実際の処理においては、原料ガスノズル３１から供給された原料ガスが表面に吸着したウエハＷは、分離ガスノズル４２からの分離ガス、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２からの反応ガス、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３からの改質ガス、分離ガスノズル４１からの分離ガスの順番で、ガスに曝される。

これらのノズル３１、３２、３３、４１、４２の下面側（回転テーブル２に対向する側）には、前述の各ガスを吐出するためのガス吐出孔３５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（図３参照）。各ノズル３１、３２、３３、４１、４２の各々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。

原料ガスノズル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である。また、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２の下方領域は、ウエハＷ上の薄膜の第１のプラズマ処理を行うための第２の処理領域Ｐ２となり、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３の下方領域は、ウエハＷ上の薄膜の第２のプラズマ処理を行うための第３の処理領域Ｐ３となる。

図３に、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図を示す。なお、図３は、分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１を経て分離領域Ｄまでの断面図である。

分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、概略扇形の凸状部４が設けられている。凸状部４は、天板１１の裏面に取り付けられており、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが形成される。

天井面４４を形成する凸状部４は、図２に示すように、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、凸状部４には、周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４１、４２がこの溝部４３内に収容されている。なお、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。

原料ガスノズル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、ノズルカバー２３０が設けられている。ノズルカバー２３０は、図３に示すように、原料ガスノズル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各々接続された板状体である整流板２３２とを備えている。なお、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、原料ガスノズル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、原料ガスノズル３１に干渉しないように切り欠かれている。

次に、プラズマ処理用ガスノズル３２、３３の上方側に各々配置される、第１のプラズマ発生器８０及び第２のプラズマ発生器１８０について、詳細に説明する。なお、本実施形態においては、第１のプラズマ発生器８０及び第２のプラズマ発生器１８０は、互いに異なる構成を有し、各々独立したプラズマ処理を実行することができる。

図４は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生器の一例を示す縦断面図である。また、図５は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１のプラズマ発生器の一例を示す分解斜視図である。さらに、図６は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第１及び第２のプラズマ発生器に設けられる筐体の一例を示す斜視図である。なお、以下の総ての実施形態において、「第１のプラズマ発生器８０」を単に「プラズマ発生器８０」と呼び、「第２のプラズマ発生器１８０」を単に「プラズマ発生器１８０」と呼んでもよいこととする。

プラズマ発生器８０は、金属線等から形成されるアンテナ８３をコイル状に例えば鉛直軸回りに３重に巻回して構成されている。また、プラズマ発生器８０は、平面視で回転テーブル２の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。

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。なお、図４において、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８６が設けられている。

図４及び図５に示すように、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２の上方側における天板１１には、平面視で概略扇形に開口する開口部１１ａが形成されている。

図４に示すように、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の筐体９０が設けられている。

図６に示すように、筐体９０は、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、平面視において、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。

筐体９０は、この筐体９０の下方にウエハＷが位置した場合に、回転テーブル２の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。なお、筐体９０と天板１１との間には、Ｏ−リング等のシール部材１１ｃが設けられる。

真空容器１の内部雰囲気は、筐体９０を介して気密に設定されている。具体的には、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。

図６に示すように、筐体９０の下面には、当該筐体９０の下方側の処理領域Ｐ２、Ｐ３の各々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、前述した第１のプラズマ処理用ガスノズル３２及び第２のプラズマ処理用ガスノズル３３が収納されている。なお、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２及び第２のプラズマ処理用ガスノズル３３の基端部（真空容器１の内壁側）における突起部９２は、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３の外形に沿うように概略円弧状に切り欠かれている。

筐体９０の下方側には、図４に示すように、突起部９２が周方向に亘って形成されている。シール部材１１ｃは、この突起部９２によって、プラズマに直接曝されず、即ち、プラズマ生成領域から隔離されている。そのため、プラズマ生成領域からプラズマが例えばシール部材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、シール部材１１ｃに到達する前にプラズマが失活することとなる。

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の外終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、平面視で例えば概略六角形となるように構成されていても良い。

図７は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生器の一例を示す平面図である。図８は、プラズマ発生器に設けられるファラデーシールドの一部を示す斜視図である。

回転テーブル２の回転中心からファラデーシールド９５を見た場合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、各々、右側及び左側に水平に伸び出して支持部９６を為している。そして、ファラデーシールド９５と筐体９０との間には、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。

アンテナ８３によって生成した電界がウエハＷに到達する場合、ウエハＷの内部に形成されているパターン（電気配線等）が電気的にダメージを受けてしまう場合がある。そのため、図８に示すように、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。

スリット９７は、図７及び図８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、スリット９７は、アンテナ８３に供給される高周波に対応する波長の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、接地された導電体等から形成される導電路９７ａが周方向に亘って配置されている。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。なお、前述した図２においては、簡単のために、スリット９７を省略しており、スリット９７の形成領域例を、一点鎖線で示している。

図５に示すように、ファラデーシールド９５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器８０、１８０との間の絶縁性を確保するために、厚み寸法が例えば２ｍｍ程度の石英等から形成される絶縁板９４が積層されている。即ち、プラズマ発生器８０、１８０は、各々、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）に対向するように配置されている。

このように、第１のプラズマ発生器８０は、真空容器１の天板１１に設けられた筐体９０上の固定したアンテナ８３を有する。一方、第２のプラズマ発生器１８０は、移動可能なアンテナを備える点で、第１のプラズマ発生器８０と異なっている。以下、第２のプラズマ発生器１８０について詳細に説明する。

図９は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器の一例を示した図である。第２のプラズマ発生器１８０は、アンテナ部１３０と、移動機構部１４０と、整合器１５０と、電源１６０とを備える。第２のプラズマ発生器１８０は、移動機構部１４０を備えており、アンテナ１３１と整合器１５０が移動可能に構成されている点で、第１のプラズマ発生器８０と大きく異なっている。なお、第２のプラズマ発生器１８０は、真空容器１の天板１１の開口部１１ａに設けられた筐体９０の上に設けられている点は、第１のプラズマ発生器８０と同様である。また、筐体９０の構成は、図５乃至７で説明した構成と同様であるので、その説明は省略する。

アンテナ部１３０は、アンテナ１３１とアンテナ支持部１３２とを有する。アンテナ１３１は、プラズマを発生させるための電極である。本実施形態では、アンテナ１３１は、誘導結合プラズマを発生させるためのＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）アンテナとして構成される。アンテナ１３１は、形状は問わないが、回転テーブル２の半径方向における局所的なプラズマ照射を行うため、回転テーブル２の半径方向において、回転テーブル２の半径よりは短い長さを有する。また、アンテナ１３１の半径方向における長さが回転テーブル２の半径の１／２よりも大きいと、アンテナ１３１を移動させても常にプラズマ照射される重なり部分が生じてしまうので、好ましくは回転テーブルの半径の１／２以下の大きさに設定される。また、局所的なプラズマ照射をより高精度に行うためには、アンテナ１３１の回転テーブル２の半径方向における長さは、１／５〜１／２の範囲に設定されてもよく、より好ましくは１／４〜１／２の範囲又は１／３〜１／２の範囲に設定されてもよい。最適には、アンテナ１３１の半径方向における長さは、１／３前後に設定されることが好ましい。

アンテナ１３１の平面形状は問わないが、例えば、円形、楕円形、正方形を含む長方形といった形状に構成されてもよい。図２及び図９に示されるように、本実施形態においては、アンテナ１３１が円形の平面形状を有する場合を例に挙げて説明する。また、アンテナ１３１は、アンテナ８３と同様に、金属配線をコイル状に複数回巻回して構成すればよく、図９に示されるように、コイル状（螺旋状又は略円筒状）の形状を有する。

アンテナ支持部１３２は、アンテナ１３１を支持するための手段であり、アンテナ１３１に接続されるとともに、アンテナ１３１を移動可能に支持する。図９においては、アンテナ支持部１３２は、アンテナ１３１の上端部でアンテナ１３１に接続され、アンテナ１３１を吊り下げ支持している。アンテナ支持部１３２は、アンテナ１３１に物理的に接続されるとともに、電気的にも接続される。つまり、アンテナ支持部１３２は、高周波電流を通電可能なように導体で構成され、一般的には、金属材料で構成される。アンテナ支持部１３２は、アンテナ１３１と同じ金属材料から構成されてもよいし、異なる金属材料から構成されてもよいが、アンテナ１３１を支持すべく、アンテナ１３１よりも強い強度を有するように、アンテナ１３１に用いられている金属配線よりも太く、かつ、高い剛性を有して構成される。

移動機構部１４０は、アンテナ１３１を回転テーブル２の半径方向において移動させるための駆動機構である。移動機構部１４０は、フレーム１４１と、スライダー１４２と、ボールネジ１４３と、モータ１４４とを備える。

フレーム１４１は、移動機構部１４０を真空容器１の上面を構成する天板１１上に設置するための基台の役割を果たす。図９に示されるように、アンテナ１３１は、筐体９０の窪み部分内を移動可能とするため、筐体９０の上方に移動機構を搭載できるように、回転テーブル２の半径をカバーするフレーム１４１を筐体９０の上方に設ける。よって、フレーム１４１上に移動機構部１４０の他の部品が搭載される。フレーム１４１は、移動機構部１４０を支持できれば、種々の形状を有することができるとともに、種々の材料から構成されることができる。例えば、フレーム１４１は、金属材料から構成される。

スライダー１４２は、アンテナ１３１をスライド移動可能に支持するための部材である。よって、スライダー１４２にはアンテナ支持部１３２が固定され、アンテナ支持部１３２を介してアンテナ１３１を吊り下げ支持するとともに、フレーム１４１上をスライド移動可能に構成される。

なお、アンテナ１３１は、スライダー１４２及びアンテナ支持部１３２に筐体９０の上面とは非接触な状態で支持され、筐体９０と非接触な状態で移動可能に構成されている。

また、スライダー１４２の移動方向、即ちフレーム１４１の設置方向は、回転テーブル２の半径方向における略全域を移動可能であれば、必ずしも回転テーブル２の半径方向に沿って配置される必要は無く、例えば、半径に対して斜めに交わるように設定されてもよい。しかしながら、最短距離でアンテナ１３１を半径方向において移動させるためには、フレーム１４１は回転テーブル２の半径方向に沿って設けられ、スライダー１４２は回転テーブル２の半径方向に沿ってスライド移動可能に構成されることが好ましい。図２に示されるように、本実施形態においては、フレーム１４１及びスライダー１４２は半径方向に沿って設けられた例を挙げて説明する。

ボールネジ１４３は、スライダー１４２のスライド移動の移動方向をガイドするためのガイド部材である。よって、ボールネジ１４３は、スライダー１４２の移動方向を規定するように、フレーム１４１の両端に取り付けられ、回転テーブル２の半径方向に沿って延在する。また、ボールネジ１４３は、スライダー１４２を移動させる駆動力をスライダー１４２に伝達して移動させるための駆動力伝達手段としての役割も果たす。

より詳細には、ボールネジ１４３の表面にはネジ山が形成されており、スライダー１４２には貫通穴（図示せず）が形成され、貫通穴の表面には、ボールネジ１４３と螺合するネジ山が形成されている。そして、ボールネジ１４３の回転により、スライダー１４２は、延在するボールネジ１４３に沿って移動する。

モータ１４３は、スライダー１４２を移動させるための駆動力を発生させる駆動手段である。モータ１４４の回転軸にはボールネジ１４３が接続されており、モータ１４３の回転によりボールネジ１４３が回転し、この回転に伴ってスライダー１４２がボールネジ１４３に沿ってスライド移動し、スライダー１４２とともにアンテナ支持部１３２及びアンテナ１３１がスライド移動する。

また、モータ１４３は、真空容器１の天板１１の外周側に配置してもよいし、内周側（中心側）に配置してもよい。用途に応じて、モータ１４３は適切な箇所に配置することができる。

なお、図９においては、ボールネジ１４３とモータ１４４でスライダー１４２を移動させる構成としているが、ボールネジ１４３の代わりにスラーダー１４２と係合するレールを配置し、スラーダー１４２がレール上をスライド移動するような機構を採用することも可能である。即ち、スライド移動可能なスライダー１４２と、この移動方向をガイドするガイド手段と、スライダー１４２を移動させるための駆動力を付与する手駆動手段が存在すれば、移動機構部１４０は種々の構成を採用することができる。

整合器１５０は、高周波電源１６０とアンテナ１３１との間に設けられるが、本実施形態においては、スライダー１４２と一体的に設けられる。整合器１５０を固定すると、アンテナ１３１のスライド移動により、整合器１５０とアンテナ１３１との間の距離が変化し、プラズマの強度が変化してしまう。よって、プラズマの強度を一定に保つべく、整合器１５０は、アンテナ１３１とともに移動するように構成されることが好ましい。本実施形態においては、アンテナ１３１を支持するスライダー１４２上に整合器１５０を搭載しているが、アンテナ１３１との距離を一定に保って移動可能であれば、種々の構成とされてよい。

高周波電源１６０は、アンテナ１３１に高周波電力を供給するための電源である。高周波電源１６０は、所定のプラズマ発生に必要な高週波電力をアンテナ１３１に供給できれば種々の構成とされてよく、例えば、高周波電源８５と同様に、５０００Ｗの出力を有する高周波電源が用いられてもよく、また、１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力を出力してもよい。

図１０は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器のアンテナを内周側に移動させた状態を示した図である。

図９及び１０に示されるように、かかる移動機構部１４０を具備するプラズマ発生器１８０は、モータ１４３回転を駆動することにより、アンテナ１３１を回転テーブル２の半径方向において移動させることができる。よって、モータ１４３の回転速度を変化させることにより、アンテナ１３１の移動速度を変化させることができる。３００ｍｍのウエハＷを載置可能な回転テーブル２の場合、回転テーブル２の外周部の周方向における移動距離は、内周部（中心部）の周方向における移動距離の約３倍となる。つまり、周方向に沿って１箇所に固定されたプラズマ発生器８０によりウエハＷ（又は回転テーブル２）にプラズマが照射される時間については、外周部は内周部の約１／３となる。プラズマの照射時間が短いと、当然にプラズマ処理量は少なくなる。よって、回転テーブル２の外周側と内周側とでプラズマの照射時間が均一となるような制御を行えば、プラズマ処理量は均一になると考えられる。

例えば、アンテナ１３１の移動速度を、アンテナ１３１が回転テーブル２の外周側に位置するときは遅くし、アンテナ１３１が回転テーブル２の内周側に位置するときには速くし、プラズマの照射量が回転テーブル２の外周側と内周側で略均一になるような移動を行えば、そのようなプラズマ処理量の均一化が可能となる。例えば、アンテナ１３１が外周側に位置するときには、内周側に位置するときの移動速度の略１／３となるような制御を行なえば、プラズマ処理量の不均衡は是正される。そのような移動速度の変化は、アンテナ１３１の位置に応じて段階的に変化してもよいし、連続的に変化してもよい。また、速度ゼロ、即ち停止している場合も含めて、停止時間も含めた制御を行うようにしてもよい。

例えば、回転テーブル２の外周側が内周側よりも約３倍の時間プラズマに照射されるように、アンテナ１３１の位置、各位置における速度を調整することにより、半径方向の各位置において、周速度でプラズマに照射される時間を一定とすることができる。

このように、回転テーブル２及びウエハＷへの半径方向における局所的なプラズマ照射が可能な小さなアンテナ１３１を、半径方向において移動可能とすることにより、プラズマ照射時間を調整することができ、ウエハＷの均一なプラズマ処理が可能となる。

その際、アンテナ１３１は水平移動し、アンテナ１３１が傾斜するようなことは無いので、電位は常に一定に保たれ、ウエハＷに電気的なダメージを与えることも無い。

また、上述の高周波電源１６０の出力（パワー）及び整合器１５０の調整により、アンテナ１３１により発生するプラズマの強度を変化させることも可能である。これにより、成膜時の面内の膜質を調整することができる。

よって、プラズマ発生器１８０は、アンテナ１３１の位置、各位置における速度、及びプラズマの強度を制御することが可能であり、これらのパラメータを適切に設定することにより、プラズマ処理量を調整し、均一なプラズマ処理を行うことができる。

なお、このようなパラメータの設定を含めた制御は、図１に示した制御部１２０で行うことが可能である。即ち、本実施形態に係るプラズマ処理装置には、装置全体の動作を制御するためのコンピュータからなる制御部１２０が設けられている。この制御部１２０のメモリ内には、後述の基板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、装置の各種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等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。

そして、制御部１２０は、駆動機構であるモータ１４４の回転速度を、停止を含めて調整可能であり、同様に、高周波電源１６０の出力の調整も可能である。よって、レシピの条件等も考慮しつつ、プラズマ処理の均一化が図られるように、第２のプラズマ発生器１８０におけるアンテナ１３１の位置、各位置における速度、及びプラズマの強度を制御し、最適なプラズマ処理を行う。

なお、一旦プラズマが生成されれば、アンテナ１３１を移動させても、プラズマが生成し続けることは、発明者等が確認している。よって、最初のプラズマを発生させる段階のみアンテナ１３１を静止させていれば、このようなアンテナ１３１を移動させてプラズマの照射位置を移動させることは十分に可能である。

次に、本実施形態に係るプラズマ処置装置の他の構成要素について、説明する。

回転テーブル２の外周側において、回転テーブル２よりも僅かに下位置には、図２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例えば２箇所に排気口６１、６２が形成されている。別の言い方をすると、真空容器１の床面には、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には、排気口６１、６２が形成されている。

本明細書においては、排気口６１、６２のうち一方及び他方を、各々、第１の排気口６１、第２の排気口６２と呼ぶ。ここでは、第１の排気口６１は、分離ガスノズル４２と、この分離ガスノズル４２に対して、回転テーブルの回転方向下流側に位置する第１のプラズマ発生器８０との間に形成されている。また、第２の排気口６２は、第２のプラズマ発生器１８０と、このプラズマ発生器１８０よりも回転テーブル２の回転方向下流側の分離領域Ｄとの間に形成されている。

第１の排気口６１は、第１の処理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、プラズマ処理用ガスや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、各々、バタフライバルブ等の圧力調整部６５が介設された排気管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。

前述したように、中心部領域Ｃ側から外縁側に亘って筐体９０を配置しているため、プラズマ処理領域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、この筐体９０によって排気口６２に向かおうとするガス流が規制されてしまうことがある。そのため、筐体９０よりも外周側におけるサイドリング１００の上面には、ガスが流れるための溝状のガス流路１０１（図１及び図２参照）が形成されている。

天板１１の下面における中央部には、図１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において各種ガス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。

前述したように筐体９０は中心部領域Ｃ側に寄った位置まで形成されているので、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を避けるように回転中心側に形成されている。そのため、中心部領域Ｃ側では、外縁部側よりも、各種ガス同士が混ざりやすい状態となっている。そのため、コア部２１の上方側にラビリンス構造を形成することにより、ガスの流路を稼ぎ、ガス同士が混ざり合うことを防止することができる。

より具体的には、ラビリンス構造部１１０は、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壁部と、天板１１側から回転テーブル２に向かって垂直に伸びる壁部とが、各々周方向に亘って形成されると共に、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有する。ラビリンス構造部１１０では、例えば原料ガスノズル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、ラビリンス構造部１１０を乗り越えていく必要がある。そのため、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。結果として、処理ガスが中心部領域Ｃに到達する前に、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に向かおうとする他のガスについても、同様にラビリンス構造部１１０によって中心部領域Ｃに到達しにくくなる。そのため、処理ガス同士が中心部領域Ｃにおいて互いに混ざり合うことが防止される。

一方、分離ガス供給管５１からこの中心部領域Ｃに供給された分離ガスは、周方向に勢いよく拡散しようとするが、ラビリンス構造部１１０を設けているため、ラビリンス構造部１１０を乗り越えるうちに流速が抑えられていく。この場合、窒素ガスは、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、例えば搬送口１５付近等の比較的広い領域へと流れていく。そのため、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が設けられている。ヒータユニット７は、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷを例えば室温〜７６０℃程度に加熱することができる構成となっている。なお、図１における参照符号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であり、参照符号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個所に設けられている。

図２に示すように、真空容器１の側壁には、ウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。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。真空容器１の外部には、図示しない搬送アームが設けられ、搬送アームを用いて真空容器１内にウエハＷを搬送する。

回転テーブル２の凹部２４は、この搬送口１５に対向する位置にて図示しない搬送アームによりウエハＷの受け渡しが行われる。そのため、回転テーブル２の下方側の受け渡し位置に対応する箇所には、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図示しない昇降ピン及び昇降機構が設けられている。

図１１は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の分解斜視図である。図１１に示されるように、第１のプラズマ発生器８０で酸化処理又は窒化処理を行い、第２のプラズマ発生器１８０で酸化処理又は窒化処理の調整を行いつつ改質を行なえる構成となっている。

〔第２の実施形態〕
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器の一例を示した図である。第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器１８１は、アンテナ１３１の周囲を囲むファラデーシールド１７０が新たに設けられている点で、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器１８０と異なっている。その他の構成要素については、第１の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器１８０と同様であるので、対応する構成要素に同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図１２に示されるように、ファラデーシールド１７０は、アンテナ１３１の周囲を覆うように設けられ、アンテナ１３１とともに移動可能に構成されている。このように、ファラデーシールド１７０をアンテナ１３１とともに移動可能に構成することにより、アンテナ１３１が移動しても、アンテナ１３１とファラデーシールド１７０との距離及び位置関係を一定に保つことができ、回転テーブル２（又はウエハＷ）に照射されるプラズマの強度を一定とすることができる。即ち、ファラデーシールド１７０は、アンテナ１３１の形状に合わせて構成されるものであるため、アンテナ１３１が移動すると、電界のカット量及び磁界の透過量等が変化するおそれがある。よって、ファラデーシールド１７０も、マ整合器１５０と同様に、アンテナ１３１とともに移動可能に構成されていることが好ましい。これにより、アンテナ１３１が移動しても、プラズマの強度、上下方向におけるプラズマ密度を変化させること無く、プラズマを移動させることができる。

図１３は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の第２のプラズマ発生器の一例のアンテナ部及びファラデーシールドを示した図である。図１３（ａ）は、第２のプラズマ発生器の一例のアンテナ部及びファラデーシールドの平面図であり、図１３（ｂ）は、第２のプラズマ発生器の一例のアンテナ部及びファラデーシールドの側面図である。

図１３（ａ）、（ｂ）に示されるように、ファラデーシールド１７０は、略円柱状の形状を有し、アンテナ１３１の周囲を取り囲んでいる。図１３（ｂ）に示すように、ファラデーシールド１７０の底面１７０ａ上には、上方に載置されるアンテナ１３１との間の絶縁性を確保するために、厚み寸法が例えば２ｍｍ程度の石英等から形成される絶縁板１７１が積層されている。そして、ファラデーシールド１７０の底面１７０ａには、放射状のスリット１７２が形成されている。アンテナ１３１とファラデーシールド１７０がともにスライド移動することにより、アンテナ１３１の位置と放射状のスリットの位置関係は常に一定に保たれ、移動した各領域において一定のプラズマ照射を行うことができる。なお、図１３（ｂ）に示されるように、ファラデーシールド１７０は接地される。

第１の実施形態で説明したのと同様、アンテナ１３１もファラデーシールド１７０も水平移動であり、移動により傾斜が生じないので、電位は一定に保たれ、ウエハＷに電気的なダメージを与えることも無い。

このように、第２の実施形態に係るプラズマ発生装置によれば、アンテナ１３１をスライド移動させてもプラズマ強度を一定に保つことができ、設計通りの所望のプラズマ処理を行うことができる。

〔第３の実施形態〕
図１４は、本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示した図である。第３の実施形態に係るプラズマ処理装置では、第２のプラズマ発生器１８０のみならず、第１のプラズマ発生器２８０も移動式のアンテナ２３０を備えて構成されている。即ち、改質用の第２のプラズマ発生器１８０のみならず、酸化処理又は窒化処理用の第１のプラズマ発生器２８０も半径方向において局所的なプラズマ処理を行うことが可能に構成されている。

このような構成とすることにより、第１のプラズマ発生器２８０においても回転テーブル２の内周側と外周側におけるプラズマ処理を均一化することができ、より面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。

なお、第１のプラズマ発生器２８０は、第１及び第２の実施形態に係るプラズマ発生装置のプラズマ発生器１８０、１８１のいずれの構成を採用してもよい。また、構成自体は第１及び第２の実施形態で説明した第２のプラズマ発生器１８０、１８１と同様であるので、その説明を省略する。また、その他の構成要素についても、第１の実施形態に係るプラズマ発生装置と同様であるので、その説明を省略する。

第３の実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、面内均一性を更に向上させるプラズマ処理を行うことができる。

〔第４の実施形態〕
図１５は、本発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示した図である。第４の実施形態に係るプラズマ処理装置は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置から、第１のプラズマ発生器８０を取り除き、第２のプラズマ発生器１８０のみを設置した構成を有する。なお、厳密には、第４の実施形態に係るプラズマ処理装置は、第１の処理領域Ｐ１及び分離領域Ｄの広さが第１の実施形態に係るプラズマ処理装置と異なっているが、構成要素的には、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置から、第１のプラズマ発生器８０を取り除いた構成である。このように、プラズマ発生器１８０を１台のみとして改質処理を行うようにしてもよい。

この場合、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２は、そのまま第１のプラズマ発生器８０が設置されていた箇所に配置されて開口部１１ａ及び筐体９０を含めて第１のプラズマ発生器８０のみが除去され、第２のプラズマ発生器１８０は、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３も含めてそのまま設けられる。

かかる構成であっても、酸化ガス又は窒化ガス等の反応ガスは第２のプラズマ処理用ガスノズル３２から供給され、プラズマを用いない形で反応生成物を生成する反応は行われ、その後にプラズマ発生器１８０で改質が行われるので、プラズマ照射量を調整しつつ改質を行うことができ、基板処理の面内均一性を高めることができる。

このように、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、移動式のアンテナ１３１を有するプラズマ発生器１８０、１８１、２８０を用途に応じて種々の配置で設けることができ、プラズマ処理量の調整が可能なプラズマ処理装置を種々の形態で構成することができる。

〔成膜方法〕
次に、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法について説明する。本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法は、移動式のアンテナ１３１を用いたプラズマ発生器１８０、１８１、２８０を搭載した種々のプラズマ処理装置で実施可能であるが、そのようなプラズマ発生器１８０を１台と、アンテナ固定式のプラズマ発生器８０を１台備えた第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行う例について説明する。

また、プラズマ処理の内容としては、ＡＬＤ法（Atomic Layer Deposition、原子層堆積方法）又はＭＬＤ法（Molecular Layer Deposition、分子層堆積方法）による成膜を実施する例について説明する。但し、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法は、成膜方法に限定されず、回転テーブル上に周方向に沿って基板を配置し、回転テーブルを回転させながらプラズマ処理を行う方法であれば、アニール等を含めて種々のプラズマ処理に適用可能である。

プラズマ処理方法の実施に先立ち、ウエハＷを真空容器１内に搬入する。具体的には、先ず、ゲートバルブＧを開放する。そして、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、搬送アーム（図示せず）により搬送口１５を介して回転テーブル２上に載置する。

次いで、ゲートバルブＧを閉じて、ヒータユニット７により、ウエハＷを所定の温度に加熱する。なお、ウエハＷの温度は、例えば、３００℃以上８００℃以下に設定される。続いて、原料ガスノズル３１から原料ガスを、所定の流量で吐出すると共に、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２及び第２のプラズマ処理用ガスノズル３３から、所定の流量で第１及び第２のプラズマ処理用ガスを各々供給する。

そして、圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力に調整する。また、プラズマ発生器８０、１８０では、各々、アンテナ８３に対して、所定の出力の高周波電力を印加する。高周波電力は、例えば、５ｋＷに設定してもよい。

回転テーブル２の回転により、ウエハＷが第１の処理領域Ｐ１に到達すると、原料吸着工程が行われる。原料吸着工程では、ウエハＷに原料ガスが原料ガスノズル３１から供給され、原料ガスがウエハＷの表面上に吸着する。なお、原料ガスは、例えば、シリコン含有ガス等が供給される。

次いで、回転テーブル２の回転により、ウエハＷは分離領域Ｄの下方を通過し、分離ガスが供給されてパージされる。その後、ウエハＷは、第２の処理領域Ｐ２に到達する。

ウエハＷが第２の処理領域Ｐ２に到達すると、反応工程が行われる。反応工程では、第１のプラズマ処理用ガスノズル３２から反応ガスが供給され、原料ガスと反応して反応生成物が生成されてその分子層がウエハＷの表面上に堆積する。反応ガスは、例えば、オゾン、酸素等の酸化ガス、又はアンモニア等の窒化ガスである。原料ガスがシリコン含有ガスの場合、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜が生成してその分子層がウエハＷの表面に堆積する。その際、反応ガスは第１のプラズマ発生器８０により活性化して供給されるので、効果的に酸化又は窒化が行われる。

次に、回転テーブルの回転により、ウエハＷは第３の処理領域Ｐ３に到達し、改質工程が行われる。改質工程では、プラズマ処理により、ウエハＷの表面上に堆積した反応生成物の改質が行われる。この場合、第２のプラズマ発生器１８０によりプラズマ処理が行われるので、アンテナ１３１が半径方向のいずれかの位置にある状態で改質処理が行われる。改質処理は、第２のプラズマ処理用ガスノズル３３から、第１のプラズマ処理用ガスと類似した処理ガスを供給し、酸化処理又は窒化処理等の改質処理を行う。酸化膜の成膜には酸化ガスがプラズマ化して供給され、窒化膜の成膜には窒化ガスがプラズマ化して供給される。

第３の処理領域Ｐ３では、アンテナ１３１が移動しているため、回転テーブル２が連続的に複数回回転する場合には、前回と異なる領域にプラズマ照射が行われる場合が多い。上述のように、基本的には、回転テーブル２の外周側にプラズマが照射される場合には、内周側にプラズマが照射される場合よりも遅い移動速度となるように制御される。

制御は、制御部１２０が、モータ１４４の回転速度、高周波電源１６０の出力等を制御することにより、アンテナ１３１の位置、移動速度、プラズマ強度が、全体のプラズマ処理を通して半径方向において均一となるように制御される。

次に、回転テーブル２の回転により、ウエハＷは分離領域Ｄの下方を通過し、分離ガスが供給されてパージされる。なお、分離ガス（パージガス）は、Ｎ_２、Ａｒ等が用いられる。ウエハＷは、分離領域Ｄを通過後、第１の処理領域Ｐ１に到達する。そして、再び原料吸着工程が行われる。

以下、回転テーブル２の回転に伴い、ウエハＷは原料吸着工程、反応工程及び改質工程を繰り返し、プラズマ処理による成膜処理が行われる。その際、上述のように、プラズマ発生器１８０においてアンテナ１３１はスライド移動し、全体に亘り均一にプラズマによる改質処理が行われる。そして、膜が所定の膜厚に到達すると、成膜処理が終了する。これにより、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法が終了する。

なお、プラズマ発生器１８０内のアンテナ１３１の移動は、上述のように、アンテナ１３１が回転テーブル２の外周側に位置するときは遅くし、アンテナ１３１が回転テーブル２の内周側に位置するときには速くし、プラズマの照射量が回転テーブル２の外周側と内周側で略均一になるような移動を行うことが好ましい。これにより、プラズマ処理量の均一化が可能となる。例えば、アンテナ１３１が外周側に位置するときには、内周側に位置するときの移動速度の略１／３となるような制御を行なえば、プラズマ処理量の不均衡は是正される。そのような移動速度の変化は、アンテナ１３１の位置に応じて段階的に変化してもよいし、連続的に変化してもよい。また、速度ゼロ、即ち停止している場合も含めて、停止時間も含めた制御を行うようにしてもよい。

即ち、例えば、回転テーブル２の外周側が内周側よりも約３倍の時間プラズマに照射されるように、アンテナ１３１の位置、各位置における速度を調整することにより、半径方向の各位置において、周速度でプラズマに照射される時間を一定とすることができる。

また、その際、上述の高周波電源１６０の出力（パワー）及び整合器１５０の調整により、アンテナ１３１により発生するプラズマの強度を変化させることも可能である。これにより、成膜時の面内の膜質を調整することができる。

このように、プラズマ発生器１８０は、アンテナ１３１の位置、各位置における速度、及びプラズマの強度を制御することが可能であり、これらのパラメータを適切に設定することにより、プラズマ処理量を調整し、均一なプラズマ処理を行うことができる。

プラズマ処理（成膜処置）が終了したら、ガスノズル３１〜３３、４１、４２からのガスの供給を停止するとともに、回転テーブル２の回転も停止する。そして、ゲートバルブＧを開放し、成膜（プラズマ）処理後のウエハＷを、搬送アーム（図示せず）を用いて搬送口１５から搬出する。総てのウエハＷの搬出を終えたら、成膜（プラズマ）処理の総てが終了する。必要に応じて、次に処理すべきウエハＷを搬入し、また同様に成膜（プラズマ）処理を実施する。

本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法によれば、回転テーブル２の半径方向におけるプラズマ処理量を局所的に補正及び調整し、ウエハＷのプラズマ処理量を回転テーブル２の中心からの距離に関わらず略均一にすることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ 真空容器
２ 回転テーブル
１５ 搬送口
２４ 凹部
３１ 原料ガスノズル
３２ 第１のプラズマ処理用ガスノズル
３３ 第２のプラズマ処理用ガスノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
８０、１８０ プラズマ発生器
８３、１３０ アンテナ
８４、１５０ 整合器
８５、１６０ 高周波電源
９０ 筐体
９５、１７０ ファラデーシールド
１２０ 制御部
１４０ 移動機構部
１４１ フレーム
１４２ スライダー
１４３ ボールネジ
１４４ モータ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 処理領域
Ｗ ウエハ

Claims (20)

1. 処理室と、
   該処理室内に設けられ、周方向に沿って基板を上面に載置可能な回転テーブルと、
   前記処理室の上面より上方に、前記回転テーブルの半径方向において移動可能に設けられたアンテナを有し、前記半径方向において前記回転テーブルにプラズマを局所的に照射可能なプラズマ発生器と、を有するプラズマ処理装置。
2. 前記アンテナは、前記半径方向において、前記回転テーブルの半径の１／２以下の長さを有する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記アンテナは、前記半径方向に沿って移動可能である請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記処理室の上面上には、前記アンテナを前記半径方向に沿って移動させるスライド機構が設けられ、前記アンテナをスライド移動させる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記スライド機構は、前記アンテナを支持するスライダーと、
   前記スライド機構の移動方向に沿って延在し、前記スライダーを前記移動方向に沿ってスライド移動可能に支持するガイド手段と、
   前記スライダー又は前記ガイド手段を駆動し、前記スライダーを所望の位置にスライド移動させる駆動手段と、を有する請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記ガイド手段はボールネジであり、
   前記駆動手段はモータである請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記アンテナは、前記処理室の上面に設けられた窪み領域に設けられ、
   前記スライダーに吊り下げ支持されている請求項５又は６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記スライダーには整合器が一体的に設けられ、
   前記アンテナは前記整合器とともにスライド移動するように構成された請求項５乃至７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記アンテナは、ファラデーシールドに囲まれているとともに、該ファラデーシールドは前記スライダーに固定されており、
   前記アンテナは、前記ファラデーシールドとともにスライド移動するように構成されている請求項５乃至８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記駆動手段は、前記スライダーの移動速度を変更可能である請求項５乃至９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記駆動手段により駆動される前記スライダーの位置及び該位置における移動速度を制御する制御手段を更に有する請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記制御手段は、前記スライダーが前記回転テーブルの第１の位置にあるときの第１の移動速度が、前記スライダーが前記第１の位置よりも内周側の第２の位置にあるときの第２の移動速度以下となるように前記スライダーの前記移動速度を制御する請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
13. 前記制御手段は、前記プラズマ発生器の出力を制御可能である請求項１１又は１２に記載のプラズマ処理装置。
14. 前記回転テーブルは、前記周方向に沿って複数の前記基板を上面に載置可能であり、
    前記処理室内の前記回転テーブルより上方には、前記回転テーブルの前記周方向において前記プラズマ発生器と離間して配置され、第１の処理ガスを前記回転テーブル上に供給可能な第１の処理ガス供給手段と、
    前記回転テーブルの前記周方向において該第１の処理ガス供給手段と前記プラズマ発生器との間に配置され、前記回転テーブル上に前記第１の処理ガスと反応して反応生成物を生成可能な第２の処理ガスを供給可能な第２の処理ガス供給手段とが設けられ、
    前記プラズマ発生器は、前記反応生成物への前記プラズマの照射により前記反応生成物を改質処理可能である請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
15. 前記処理室の上面上であって、前記第２の処理ガス供給手段の上方の位置に、第２のプラズマ発生器が更に設けられた請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
16. 前記第２のプラズマ発生器は、前記半径方向において前記回転テーブルの半径の略総てを覆う前記処理室の上面上に固定された第２のアンテナを有する請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
17. 前記第２のプラズマ発生器は、前記処理室の上面より上方に、前記半径方向において移動可能に設けられた第２のアンテナを有し、前記半径方向において前記回転テーブルにプラズマを局所的に照射可能に構成された請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
18. 処理室内に設けられ、表面上に周方向に沿って少なくとも１枚の基板が載置された回転テーブルを回転させる工程と、
    前記処理室の上面より上方に設けられたアンテナを、前記回転テーブルの半径方向において移動させながらプラズマを発生させ、前記基板に、前記回転テーブルの前記半径方向において局所的にプラズマを照射する工程と、を有するプラズマ処理方法。
19. 前記アンテナが前記回転テーブルの第１の位置にあるときの第１の移動速度が、前記アンテナが前記第１の位置よりも内周側の第２の位置にあるときの第２の移動速度以下となるように前記アンテナを移動させる請求項１８に記載のプラズマ処理方法。
20. 前記回転テーブルの中心からの前記半径方向における距離の相違に起因する周方向の移動速度の相違を補償し、前記半径方向における総ての位置において前記プラズマの照射時間が一定となるように前記アンテナの位置及び該位置における移動速度を制御する請求項１８又は１９に記載のプラズマ処理方法。

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