JP2018026513A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基板を棚状に保持した基板保持具を縦型の処理容器内に搬入してプラズマ処理を行うにあたり、各基板の面内に均一性高い処理を行うこと。【解決手段】処理容器１１の側周壁が外側に膨らむことで、基板保持具３を格納して処理を行う処理空間１３に連通する縦長の空間を形成する凸部４１と、縦長の空間に設けられ、処理空間１３へ処理ガスを吐出するガス吐出部６２と、前記凸部に縦方向に沿って設けられ、縦長の空間において処理ガスをプラズマ化するために高周波電力が供給されるアンテナ４２と、が設けるように装置を構成する。そして、当該装置において、凸部４１においてアンテナ４２よりも処理空間１３寄りの位置から左右に各々延出され、アンテナ４２により形成される電界を遮蔽して、処理空間１３におけるプラズマの形成を抑制するためのシールド７を設ける。【選択図】図６

Description

本発明は、複数の基板を棚状に保持した基板保持具を縦型の処理容器内に搬入してプラズマ処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。

半導体装置を製造するにあたり、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）を多数枚、ウエハボートと呼ばれる保持具に多段に保持させて縦型の処理容器に搬入し、各ウエハの側方から処理ガスを供給すると共にこの処理ガスをプラズマ化して、一括して処理を行う場合が有る。特許文献１、２にはこのようなプラズマ処理を行う装置について記載されている。このプラズマ処理としては、例えばＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)による成膜処理が有り、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）などの膜が成膜される。このＳｉＯ_２膜を形成するにあたっては、Ｓｉ（シリコン）を含む原料ガスをウエハに供給して吸着させる工程と、ウエハに吸着された原料ガスを酸化する酸化ガスをプラズマ化し、当該酸化ガスの活性種を供給する工程と、が繰り返し行われる。

上記のウエハボートには、半導体装置が製造される製品用のウエハの他に、製品用のウエハにどのように成膜が行われたかを監視するための監視用のウエハが搭載される。製品用のウエハの表面には半導体装置の配線を形成するために凹部が形成されているが、監視用のウエハの表面については、当該配線が形成されないので凹部が形成されていない。

製品用のウエハについては半導体装置の歩留りを高くするために、面内における各部の膜厚の均一性が高くなるように成膜されることが求められる。そのように製品用のウエハの面内の各部で膜厚の均一性が高い成膜がなされたときには、製品用のウエハの成膜状態を把握するという目的から、監視用のウエハについても面内の各部で膜厚の均一性が高くなるように成膜されることが要求される。

特開２０１５−１２２７５ 特開２０１４−９３２２６

上記の凹部の微細化が進むことで、製品用のウエハの表面積は増大する傾向にある。そのように表面積が増大すると、ウエハの面内に十分にプラズマ化した処理ガスの活性種が行き渡らないことにより、当該面内で不均一な処理が行われてしまうマイクロローディングと呼ばれる不具合が発生するおそれが有る。それを防ぐために、当該活性種を供給する時間を比較的長くすることが検討されている。即ち、上記のようにＳｉＯ_２膜を形成するにあたっては、Ｏ_２ガスの活性種の供給を比較的長い時間かけて行う。

しかし、そのようにＯ_２ガスの活性種の供給時間を長くすると、製品用のウエハの面内については、各部の膜厚の均一性が高いＳｉＯ_２膜を形成することができたが、監視用のウエハのＳｉＯ_２膜については、中心部の膜厚に比べて周縁部の膜厚が小さくなることが確認された。このように監視用のウエハの面内で膜厚が不均一となったのは、以下のような理由が考えられる。成膜処理を受ける各ウエハの表面が帯電した状態となっており、各ウエハの側方から供給されるＯ_２ガスの活性種のうち、帯電したウエハの周縁部と極性が反対のイオンが、当該ウエハの周縁部に吸引される。上記のように活性種の供給時間を長くしたことで、各ウエハの周縁部には多くのイオンが吸引されるが、監視用のウエハについては凹部が形成されていないので、製品用のウエハに比べて一定の表面積あたりに吸引されて供給されるイオンの量が多く、ＳｉＯ_２膜の改質が大きく進行する。その結果として、上記のように監視用のウエハの周縁部の膜厚が小さくなったと考えられる。以上のように、製品用のウエハの面内における膜厚の均一性と、監視用のウエハの面内における膜厚の均一性と、がトレードオフの関係となってしまっていた。

特許文献１の処理装置においては、処理容器の側周壁が外側に膨らむことで、基板保持具を格納して処理を行う処理空間に連通する縦長の空間を形成する凸部が形成され、この凸部の左右の外側の一方には、縦長の空間に誘導結合プラズマを形成するためのアンテナが設けられている。そして、このアンテナの前方側（処理空間寄りの位置）には電界を遮蔽するシールドが設けられている。しかし、このようにアンテナの前方側のみにシールドを配置しても、上記のイオンの作用を十分に抑制することができないおそれが有る。また、特許文献２の処理装置においては、特許文献１の装置と同様の凸部と、凸部を左右から挟み、凸部内に容量結合プラズマを形成する平行平板型の電極と、凸部を左右から挟み、前後にその位置が調整自在なシールドと、が設けられている。しかし、そのように容量結合プラズマを形成する場合、上記のように表面積が大きいウエハに十分に行き渡る量の活性種を生成することが難しいという懸念が有る。

本発明はこのような事情においてなされたものであり、その目的は、複数の基板を棚状に保持した基板保持具を縦型の処理容器内に搬入してプラズマ処理を行うにあたり、各基板の面内に均一性高い処理を行うことができる技術を提供することである。

本発明の基板処理装置は、複数の基板を棚状に保持した基板保持具を縦型の処理容器内に搬入し、処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
前記処理容器の側周壁が外側に膨らむことで、前記基板保持具を格納して処理を行う処理空間に連通する縦長の空間を形成する凸部と、
前記縦長の空間に設けられ、前記処理空間へ前記処理ガスを吐出するガス吐出部と、
前記凸部に縦方向に沿って設けられ、前記縦長の空間において前記処理ガスをプラズマ化するために高周波電力が供給されるアンテナと、
当該凸部において前記アンテナよりも前記処理空間寄りの位置から左右に各々延出され、前記アンテナにより形成される電界を遮蔽して、前記処理空間におけるプラズマの形成を抑制するためのシールドと、
を備えることを特徴とする。

本発明の基板処理方法は、複数の基板を棚状に保持した基板保持具を縦型の処理容器内に搬入し、処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置を用いた基板処理方法において、
前記処理容器の側周壁が外側に膨らむことで、前記基板保持具を格納して処理を行う処理空間に連通する縦長の空間を形成する凸部の前記縦長の空間に設けられるガス吐出部から前記処理空間へ前記処理ガスを吐出する工程と、
前記凸部に縦方向に沿って設けられるアンテナに高周波電力を供給し、前記縦長の空間において前記処理ガスをプラズマ化する工程と、
前記凸部において前記アンテナよりも前記処理空間寄りの位置から左右に各々延出されるシールドによって、前記アンテナにより形成される電界を遮蔽して、前記処理空間におけるプラズマの形成を抑制する工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明においては、処理容器の側周壁が外側に膨らむことで、基板保持具を格納して処理を行う処理空間に連通する縦長の空間を形成する凸部と、凸部に設けられるアンテナと、アンテナよりも処理空間寄りの位置において凸部から左右に延出されるシールドが設けられる。このように設けられたシールドによって、処理空間における処理ガスのプラズマ化が抑制され、プラズマを構成する活性種のうち、ライフタイムが比較的短いイオンについては処理空間への供給が抑制される。また、アンテナの配置を適切に調整することで、プラズマを構成する活性種のうち、ライフタイムが比較的長く、電気的に中性であるラジカルについては、基板に多く供給することができる。従って、各基板の面内に均一性高い処理を行うことができる。

本発明の一実施形態である成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置の横断平面図である。 前記成膜装置にて処理されるウエハの平面図である。 前記成膜装置にて処理されるウエハの平面図である。 前記成膜装置の概略斜視図である。 前記成膜装置の概略横断平面図である 前記成膜装置に格納されるウエハボートの側面図である。 前記ウエハボートに保持されるウエハの縦断側面図である。 他の成膜装置の横断平面図である。 比較例の成膜装置の横断平面図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 前記成膜装置に設けられるシールドの構成を示す斜視図である。 前記成膜装置に設けられるシールドの構成を示す斜視図である。 前記成膜装置に設けられるシールドの構成を示す斜視図である。 前記成膜装置に設けられるシールドの構成を示す斜視図である。 前記成膜装置に設けられるシールドの構成を示す斜視図である。 前記成膜装置に設けられるシールドの構成を示す斜視図である。

本発明の基板処理装置の一実施形態である成膜装置１について、図１の縦断側面図及び図２の横断平面図を用いて説明する。成膜装置１は、基板保持具であるウエハボート３に多数枚保持された円形の基板であるウエハＷに、ＡＬＤによってＳｉＯ_２膜を成膜する。図中１１は石英製の処理容器である。この処理容器１１は、起立した縦長で有天井の円筒型に構成されている。

上記の縦型の処理容器１１の下端側には、円筒状に形成されたマニホールド２が連結されている。マニホールド２の下端は基板搬入出口２１として開口されており、図示しない昇降機構によって昇降する石英製の蓋体２２により、気密に閉じられる。蓋体２２の上部側には、ウエハボート３が載置されるステージ２３が設けられている。蓋体２２の下部側には、当該ステージ２３を鉛直軸周りに回転させる回転機構２４が設けられている。

ウエハボート３について説明すると、当該ウエハボート３は、水平な円形の天板３１と、水平な円形の底板３２と、垂直な支柱３３と、爪部３４と、水平な円形のリング板３５とにより構成されており、これらの各部は石英により構成されている。支柱３３は、天板３１の周縁部と底板３２の周縁部とに接続され、天板３１及び底板３２の周方向に、間隔を空けて例えば３本設けられている（図１では２本のみ表示している）。各支柱３３からは、これらの支柱３３に囲まれる領域の中心部へ向けて、上記の爪部３４が突出しており、ウエハＷは、各支柱３３から伸びる爪部３４にその周縁部が載置されることで、ウエハボート３に水平に保持される。爪部３４は、多数枚、例えば７５枚のウエハＷを棚状に保持することができるように、各支柱３３において上下方向に多数設けられている。上下に隣接して保持されるウエハＷとウエハＷとの間隔は、例えば１２．６ｍｍである。

また、支柱３３には板状部材である上記のリング板３５が多数設けられている。ウエハＷが保持される領域をスロットと呼ぶことにすると、リング板３５は、各スロットの上側、下側に当該スロットから離れて各々設けられており、ウエハボート３には上方から下方に向かって、リング板３５とスロットとが交互に配置される。なお、図２中３６は、リング板３５の開口部である。各リング板３５の中心軸は、各スロットにて保持されるウエハＷの中心軸に一致し、リング板３５の外径はウエハＷの径よりも大きい。従って、図２に示すように、平面で見るとウエハＷの全周に亘って当該ウエハＷの周縁の外側にリング板３５の周縁が位置している。

このリング板３５は、上記のように誘電体である石英によって構成されている。従って、その表面は分極して正または負に帯電することができる。この帯電は、処理容器１１内に供給される各ガスとの摩擦などによって起こる。発明が解決しようとする課題の項目で述べたように、成膜処理中のウエハＷの表面は帯電する場合が有る。これはリング板３５の帯電する原因と同様、処理容器１１内を流れるガスとの摩擦などの要因によって起こると考えられる。リング板３５は、上記のように帯電することで、帯電したウエハＷの代わりにプラズマを構成する正または負のイオンを吸引する吸引部として構成されている。上記のステージ２３が回転するときには、このリング板３５とウエハＷとは、各々中心軸周りに回転する。

ところでウエハボート３に保持されるウエハＷとしては、背景技術の項目で述べたように半導体装置が製造される製品用のウエハと、製品用のウエハの成膜状態を監視するために成膜が行われる監視用のウエハとがある。これ以降、ウエハＷについて、製品用のウエハをウエハＷ１、監視用のウエハをウエハＷ２として、互いに区別して記載する場合が有る。この例では、３枚のウエハＷ２をウエハボート３の上部、中央部、下部の互いに離れたスロットに１枚ずつ保持し、ウエハＷ２が保持されていないスロットにウエハＷ１を保持して処理を行う。

図３、図４は、ウエハＷ１、ウエハＷ２の表面を夫々示している。また、これら図３、図４において矢印の先に示す点線の枠内には、ウエハＷ１、ウエハＷ２の縦断側面を夫々示している。径の大きさ及び厚さについて、ウエハＷ１及びウエハＷ２は互いに同じである。第１の基板であるウエハＷ１の表面には多数の凹部３７が形成されている。第２の基板であるウエハＷ２の表面には、凹部３７が形成されておらず、当該表面は平坦面として構成されている。このようにウエハＷ１、ウエハＷ２が各々構成されることで、ウエハＷ１の表面側における表面積は、ウエハＷ２の表面側における表面積の例えば１０倍以上である。

図１及び図２に戻って、成膜装置１の説明を続ける。上記のように処理容器１１の蓋体２２が昇降することで、ウエハボート３は、処理容器１１内における処理位置と、処理容器１１の下方側の真空雰囲気のローディングエリア２５における搬入出位置との間で昇降自在に構成される。ウエハボート３が処理位置に位置するときには、蓋体２２により処理容器１１の基板搬入出口２１が塞がれる。また、搬入出位置とは、ローディングエリア２５内に設けられた図示しない移載機構により、ウエハボート３に対してウエハＷが移載される位置である。

処理容器１１の側壁には開口部１２が形成されており、この開口部１２の外側にはプラズマ形成部４が設けられている。プラズマ形成部４によって発生するプラズマの活性種をウエハボート３に保持される各ウエハＷに供給することができるように、開口部１２は垂直方向に細長のスリット状に形成されている。開口部１２は横断面が凹部状に形成された石英製のプラズマ形成ボックス４１により、外側から塞がれている。従って、プラズマ形成ボックス４１は処理容器１１の側壁を構成しており、当該処理容器１１の側壁は処理容器１１の外側へ向けて膨らみ、凸部を形成している。

処理容器１１内において、プラズマ形成ボックス４１内の外側で、上記のようにウエハボート３が格納される空間を、処理空間１３とする。また、プラズマ形成ボックス４１内において開口部１２から離れた奥側は、プラズマが形成されるプラズマ形成空間１４として構成されている。以降の説明では、処理空間１３側、プラズマ形成空間１４側を夫々前方側、後方側とする。このプラズマ形成部４については、後にさらに詳しく説明する。

上記のマニホールド２の側壁には、処理容器１１内を排気する排気口２６が開口している。排気口２６には排気管２７の一端が接続され、排気管２７の他端は真空ポンプなどにより構成される排気機構２８に接続されている。排気管２７には排気量を調整し、処理容器１１内を所定の真空圧力に調整する圧力調整部２９が設けられている。なお、図２に示すように平面で見て、排気口２６は開口部１２から周方向に若干ずれた位置に開口しているが、図１では図示の便宜上、開口部１２に対して反対側に位置するように示している。

また、マニホールド２の側壁には第１のガス供給管５１及び第２のガス供給管６１が挿入されており、第１のガス供給管５１の先端部、第２のガス供給管６１の先端部には、第１のガスノズル５２、第２のガスノズル６２が夫々設けられている。第１のガスノズル５２及び第２のガスノズル６２は石英管により構成されている。第１のガスノズル５２は、処理空間１３において開口部１２から外れた位置を処理容器１１の側壁に沿って上方へ伸びるように設けられており、その長さ方向に沿って複数のガス吐出孔５３が、所定の間隔を隔てて形成されている。第２のガスノズル６２は、縦長の空間であるプラズマ形成空間１４の後方側を上方へ伸びるように設けられており、その長さ方向に沿って複数のガス吐出孔６３が、所定の間隔を隔てて形成されている。

第１のガス供給管５１の上流側は２つに分岐して分岐路をなしており、一方の分岐路の上流側はバルブＶ１、流量調整部ＭＦ１をこの順に介して、ＳｉＯ_２膜を形成するためのＳｉを含む原料ガスであるジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガスの供給源５４に接続されている。他方の分岐路の上流側は、バルブＶ２、流量調整部ＭＦ２をこの順に介して、Ｎ_２（窒素）ガスの供給源５５に接続されている。このＮ_２ガスは、処理容器１１内の雰囲気をパージするパージガスである。

また、第２のガス供給管６１の上流側は２つに分岐して分岐路をなしており、一方の分岐路の上流側はバルブＶ３、流量調整部ＭＦ３をこの順に介して、酸素（Ｏ_２）ガスを供給するためのガス供給源６４に接続されている。他方の分岐路の上流側は、バルブＶ４、流量調整部ＭＦ４をこの順に介して、上記のＮ_２ガス供給源５５に接続されている。Ｏ_２ガスは、後述のようにプラズマ化されてウエハＷに供給され、ウエハＷに吸着された原料ガスを酸化する処理ガスである。なお、各バルブＶはガスの給断を、流量調整部ＭＦはガス供給量の調整を夫々行うものである。

続いて、上記のプラズマ形成部４を図５の概略斜視図も参照しながら、さらに詳しく説明する。後方から前方に向かって見て、プラズマ形成ボックス４１の右側の側壁において後方の外側に臨むように、プラズマ形成ボックス４１の上端部から下端部に亘って縦方向に伸びるアンテナ４２が設けられている。このアンテナ４２は、前後に繰り返し蛇行しながら上下に伸びるように設けられており、アンテナ４２の一端と他端とは整合器４３を介して接地された高周波電源４４に接続されている。なお、第２のガスノズル６２とアンテナ４２とは、例えば図２に示すように前後方向において同じ位置に設けられているが、図１では図示の便宜上、互いの位置を前後にずらして示している。

アンテナ４２に高周波電源４４から高周波電力が供給されると、アンテナ４２から当該アンテナ４２の周囲に電界が広がるように形成され、この電界によって、第２のガスノズル６２からプラズマ形成ボックス４１内に吐出されたガスがプラズマ化される。つまり、アンテナ４２により誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）が形成される。アンテナ４２の屈曲具合を調整することでアンテナ４２の周囲の電界の強度が変化し、プラズマの活性種の生成量を調整することができる。即ち、アンテナ４２は活性種の生成量が比較的多くなるように屈曲させることができ、後述するように多くの量の活性種を生成することで、ウエハＷに形成される膜厚の均一化を図る。なお、図２中４５は絶縁部材であり、アンテナ４２を囲んで周囲から絶縁している。

また、プラズマ形成部４はシールド７を備えている。シールド７は、上記の電界を遮蔽して、処理空間１３及びプラズマ形成ボックス４１内の前方側に当該電界が形成されることを抑制する役割を有しており、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属からなる導体によって構成されている。このシールド７は、プラズマ形成ボックス４１の左右の各側壁から横方向に延出された主板７１と、各主板７１の基端からプラズマ形成ボックス４１の側壁に沿って前方側に向かって延出された副板７２と、接続部７３と、を備えており、例えば副板７２の下端から伸び出した導電線によって接地されている。

主板７１及び副板７２は、アンテナ４２及び絶縁部材４５が設けられる位置よりも前方側にて、プラズマ形成ボックス４１の上端から下端に亘って設けられている。プラズマ形成ボックス４１の左側、右側に各々設けられる主板７１と副板７２とは、縦長の１枚の板が鉛直軸に沿って概ね９０°折り曲げられることによって構成されており、従って主板７１と副板７２とは、上下方向に見てＬ字型をなしている。図２に示す主板７１及び副板７２の厚さＬ１は、例えば２ｍｍ〜３ｍｍである。また、後方側から前方に向かって見て、右側の主板７１の左右方向における長さＬ２は例えば２５ｍｍであり、左側の主板７１の左右方向における長さＬ３は例えば８ｍｍ〜１７ｍｍである。このように、２つの主板７１について、アンテナ４２が設けられる右側の主板７１は、左側の主板７１よりも長く形成され、上記の電界の遮蔽が確実に行われるようにしている。

各主板７１については、アンテナ４２の近傍の電界強度が強い領域に配置し、電界を効果的に遮蔽するために、プラズマ形成ボックス４１に基端側が接するように設けられる。各副板７２を設けずに各主板７１のみを設けても、アンテナ４２から処理空間１３を見て比較的広い範囲にシールドが設けられ、電界が十分に遮蔽されることになるので、後述するウエハＷ１、Ｗ２に膜厚を均一性高く形成する効果を得ることができるが、副板７２を設けることによって、アンテナ４２から見て前方側に設けられるシールドの面積がさらに大きくなるため、当該電界の遮蔽をより確実に行うことができる。さらに副板７２は、主板７１と、処理容器１１を構成する側壁のうちの処理空間１３を形成する部位との間のスペースに設けられるため、装置の占有床面積の増大を抑えることができる。この副板７２は、図示しない留め具によってプラズマ形成ボックス４１の側壁に固定され、シールド７をプラズマ形成ボックス４１に固定する役割も有する。接続部７３は左右の副板７２の上端に接続されており、当該プラズマ形成ボックス４１の上部に支持される。

また、図１に示すように成膜装置１は、制御部１００を備えている。制御部１００はコンピュータにより構成されており、蓋体２２の昇降、各流量調整部ＭＦによるガスの供給量、各バルブＶの開閉、高周波電源４４のオンオフ、圧力調整部２９による排気量、回転機構２４によるステージ２３の回転などを制御し、後述する一連の処理のステップを実行することができるプログラムを備えている。このプログラムによって、制御部１００は成膜装置１の各部に制御信号を出力し、各部の動作を制御する。このプログラムは、例えばハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの記憶媒体に格納された状態で、制御部１００に格納される。

続いて、成膜装置１によって行われる成膜処理について説明する。先ず、図示しない搬送機構により、搬入出位置におけるウエハボート３の各スロットにウエハＷ１及びウエハＷ２が既述のように搭載されて保持される。その後、ウエハボート３が、処理容器１１内の処理空間１３にその下方より搬入（ロード）され、蓋体２２によって基板搬入出口２１が閉じられて、処理容器１１が密閉される。そして圧力調整部２９によって処理容器１１内が所定の圧力の真空雰囲気とされる。また、回転機構２４によって、ウエハボート３が回転する。

続いて、第１のガスノズル５２及び第２のガスノズル６２からパージガスであるＮ_２ガスが供給され（時刻ｔ１）、処理容器１１内の雰囲気がパージされる（ステップＳ１）。時刻ｔ１から例えば５秒後、第１のガスノズル５２及び第２のガスノズル６２からパージガスの吐出が停止すると共に、第１のガスノズル５２からＤＰＡＳガスが吐出される（時刻ｔ２）。吐出されたＤＰＡＳガスは、各ウエハＷの表面に吸着される（ステップＳ２）。時刻ｔ２から例えば６秒後、第１のガスノズル５２からのＤＰＡＳガスの吐出が停止し、第１のガスノズル５２及び第２のガスノズル６２からはパージガスが吐出される（時刻ｔ３）。このパージガスにより、処理容器１１内に残留するＤＰＡＳガスがパージされ、当該処理容器１１内がＮ_２ガス雰囲気に置換される（ステップＳ３）。

例えば時刻ｔ３から３秒経過すると、第１のガスノズル５２及び第２のガスノズル６２からパージガスの吐出が停止すると共に、第２のガスノズル６２からＯ_２ガスの吐出が開始される（時刻ｔ４）。吐出されるＯ_２ガスの流量が次第に上昇し、例えば時刻ｔ４から１秒後に所定の設定値となり（時刻ｔ５）、さらに当該設定値でＯ_２ガスの供給が続けて行われる。なお、ガスノズルへ比較的大きな流量のガスを急激に供給すると、ガスノズルが共振してパーティクルが発生する原因となるおそれがあることから、そのパーティクルの発生を防ぐために、上記のようにＯ_２ガスの流量を次第に上昇させている。

時刻ｔ５から例えば３秒後、Ｏ_２ガスが吐出された状態のまま高周波電源４４がオンになり（時刻ｔ６）、高周波電力が供給されることでアンテナ６２の周囲に電界が形成され、第２のガスノズル６２から吐出されるＯ_２ガスがプラズマ化し、Ｏ_２ガスの活性種である酸素ラジカル及び酸素イオンが、プラズマ形成ボックス４１内のプラズマ形成空間１４で発生して、処理空間１３に向けて供給される。なお、酸素イオンとしては、O_２ ^＋、O^２−が含まれる。つまり極性が正のものと負のものとが含まれる。

上記のようにＩＣＰを形成するアンテナ６２により、プラズマ形成空間１４では比較的強い電界を形成することができるので、多くの量の活性種を生成させることができる。図５は、点線の矢印でこのように形成される電界を模式的に示している。この電界は、既述のように形成されたシールド７によって遮蔽されるため、プラズマ形成空間１４よりも前方側では、Ｏ_２ガスのプラズマ化が起り難い。そして、イオンのライフタイムはラジカルのライフタイムに比べて短いので、プラズマ形成空間１４から処理空間１３へ向かった活性種のうち、酸素イオンはウエハＷに到達する前に失活しやすい。そして、上記のように電界が遮蔽されていることから、失活した酸素イオンは電界の作用を受けて再度イオンになることが抑制される。従って、ウエハＷには主に酸素ラジカルが供給される。

この酸素ラジカルは電気的に中性であるため、ウエハＷの帯電状態には影響されずに、図５中に実線の矢印で示すように、回転するウエハＷの直径に沿って流れる。そして、上記のように酸素ラジカルは、酸素イオンと共にプラズマ形成空間１４で比較的多く発生しているため、この直径方向に沿った各部に十分に供給される。つまり、ウエハＷ１は表面積が大きいが、ウエハＷ１の面内において、プラズマ形成ボックス４１側の周縁部で酸素ラジカルが消費され尽くしてしまうことは無く、中心部及びプラズマ形成ボックス４１とは反対側の周縁部にも当該酸素ラジカルが供給される。即ち、ウエハＷ１の直径方向に均一性高く酸素ラジカルが供給される。ウエハＷ２にもウエハＷ１と同様に、直径方向に均一性高く酸素ラジカルが供給される。ウエハＷ１、ウエハＷ２は回転しているので、これらのウエハＷ１、Ｗ２の表面全体に均一性高くラジカルが供給され、吸着されたＤＰＡＳガスが酸化して、ＳｉＯ_２の薄層が形成する（ステップＳ４）。

また、リング板３５が分極し、その表面には正または負の電荷が存在した状態となっている。ウエハＷの周縁部よりもリング板３５の周縁部がプラズマ形成空間１４近くに位置することで、プラズマ形成空間１４から失活することなく処理空間１３へ供給された酸素イオンのうち、このリング板３５の表面の電荷と逆の極性を持つイオンは、当該リング板３５に吸引されて衝突し、電荷が中和されて不活性となる。図６の模式図では、リング板３５が正の電荷を持ち、負の極性を持つ酸素イオン（Ｏ^２−）を吸引する例を示している。リング板３５が負の電荷を持っている場合には、正の極性を持つ酸素イオン（O_２ ^＋）が吸引されることになる。このようにリング板３５に吸引されることで、酸素イオンがウエハＷ１、Ｗ２の周縁部に供給されることが、より確実に抑制される。

上記のプラズマ処理が開始された時刻ｔ６から所定の時間、例えば５０秒〜１００秒が経過すると、高周波電源４４がオフになり、第２のガスノズル６２からＯ_２ガスの吐出が停止すると共に第１のガスノズル５２及び第２のガスノズル６２からパージガスが吐出され、処理容器１１内に残留するＯ_２ガス及びその活性種がパージされ、当該処理容器１１内がＮ_２ガス雰囲気に置換される。つまり、再度のステップＳ１が行われる。

以降は、ステップＳ２〜Ｓ４が行われ、ステップＳ４終了後は、ステップＳ１〜Ｓ４がさらに行われる。このようにステップＳ１〜Ｓ４が繰り返し行われることで、ＳｉＯ_２の薄層が堆積し、ＳｉＯ_２膜３８が形成されると共に膜厚が上昇する。このように繰り返し行われるステップＳ４においても、上記のようにウエハＷ１、ウエハＷ２の周縁部への酸素イオンの供給が抑制される。その一方で、ウエハＷ１、ウエハＷ２の面内全体には酸素ラジカルが十分に供給される。従って、ウエハＷの周縁部においてプラズマの活性種が過剰に供給されることが抑制され、特に一定の面積あたりの表面積が小さいウエハＷ１の周縁部で、ＳｉＯ_２膜３８の改質による膜厚の低下が進行してしまうことが抑制される。また、ウエハＷの表面全体において吸着された原料ガスの酸化に必要な活性種の量が不足することが抑制される。その結果、図８に示すようにウエハＷ１、Ｗ２の両方において中央部と周縁部との間で膜厚が揃うようにＳｉＯ２膜３８が成長する。所定の回数ステップＳ１〜Ｓ４が繰り返し行われた後、処理容器１１内がパージされると、処理容器１１内への各ガスの供給及びウエハボート３の回転が停止し、蓋体２２が下降してウエハボート３が処理容器１１内から搬出される。

この成膜装置１によれば、処理容器１１の側周壁が外側に膨らむこと形成された凸部をなすプラズマ形成ボックス４１の外側にて、当該プラズマ形成ボックス４１に沿うように、当該プラズマ形成ボックス４１内にＩＣＰを形成するためのアンテナ４２が設けられている。そして、プラズマ形成ボックス４１の左右の側壁において、このアンテナ４２よりも前方側から左右に各々延出される主板７１を備えたシールド７が設けられる。このシールド７によって、処理空間１３及びプラズマ形成ボックス４１の前方側においてＯ_２ガスのプラズマ化が抑制され、活性種である酸素イオンのウエハＷへの供給量を抑制することができる。さらに上記のアンテナ４２によって、プラズマ形成ボックス４１内には比較的強い強度のプラズマを形成することができるので、酸素のラジカルについては、多くの量を産生し、ウエハＷ１、ウエハＷ２の表面全体に行き渡るように供給することができる。従って、ウエハＷ１、Ｗ２共にウエハＷの面内で均一性高い膜厚を有するようにＳｉＯ_２膜を形成することができる。

ところで、吸引部であるリング板３５は、表面に電荷を有することができる誘電体であればよいので、石英であることには限られず、例えばセラミックスであってもよい。なお、半導体も表面に電荷を持つことができるため、リング板３５はシリコンなどの半導体によって構成されていてもよい。また、吸引部の形状としてもリングであることには限られず、例えばリング板３５の代わりに、開口部３６が設けられていない円板をウエハボート３に設けてもよい。さらに、この吸引部としては、プラズマ形成空間１４とウエハＷとの間に位置していればよく、ウエハボート３に設けることには限られない。例えば図９に示すように、処理空間１３において、プラズマ形成空間１４とウエハボート３との間の領域に、蓋体２２上から垂直に伸びる石英の柱３９を設け、当該柱３９によりイオンを吸引してもよい。また、上記のリング板３５についても、スロットと交互に設けることには限られず、リング板３５を上下に連続して複数枚設けたり、複数のスロットおきに１枚ずつリング板３５を設けるようにしてもよいが、各ウエハＷ間での処理の均一性の向上を図るために、上記の構成例のようにスロットと交互に設けることが好ましい。

また、上記の例ではアンテナ４２は、後方から前方に向かって見てプラズマ形成ボックス４１の右側に設けられているが、ＩＣＰが形成できるように当該プラズマ形成ボックス４１に設けられていればよい。従って、アンテナ４２はプラズマ形成ボックス４１の左側または後方側に設けられていてもよい。また、ＩＣＰを形成することができれば、プラズマ形成ボックス４１から若干離れて設けられていてもよい。さらに、主板７１と副板７２は上記の例では一体に成形されているが、そのように一体に成形されていなくてもよい。また、副板７２は、プラズマ形成ボックス４１の側壁から離れて設けてもよいし、主板７１から離れて設けてもよい。

上記の成膜装置１は、常温にてウエハＷに成膜処理を行う。即ち成膜処理中にウエハＷは加熱処理されないが、例えば処理容器１１の外側にヒーターを設けて、ウエハＷを所定の温度に加熱して成膜処理を行ってもよい。なお、成膜処理としてＳｉＯ_２膜を成膜することには限られず、例えば上記の例で処理ガスとしてＯ_２の代わりにＮＨ_３（アンモニアガス）を用い、当該ＮＨ_３ガスをプラズマ化して、ウエハＷに供給することでＡＬＤを行い、ＳｉＮ（窒化シリコン）をウエハＷに成膜してもよい。このような場合も、イオンのウエハＷの周縁部への供給を抑え、電気的に中性なラジカルをウエハＷ全体に供給して処理を行うことができる。このように、処理ガスとしては酸素であることには限られない。また、プラズマ処理としてプラズマＡＬＤ処理を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)処理、プラズマ改質処理、後述の評価試験で行うプラズマエッチング処理などのプラズマを用いる各処理に適用することができる。また、既述した実施例は適宜変更したり組み合わせたりすることが可能である。

（評価試験）
本発明に関連して行われた評価試験について説明する。
・評価試験１
評価試験１として、成膜装置１を用いて既述の手順に沿ってウエハＷにＳｉＯ２膜を成膜し、ウエハボート３の上部、中央部、下部に各々配置されたウエハＷ２について、複数箇所の膜厚を測定した。そして、ウエハＷ２の面内における膜厚の平均値と、ウエハＷ２の面内における膜厚の均一性（以下、面内均一性と記載する）と、ウエハＷ２の面間における膜厚の均一性（以下、面間均一性と記載する）とを算出した。面内均一性及び面間均一性は、±（膜厚の最大値−膜厚の最小値）／（膜厚の平均値）×１００／２（単位：％）として算出した。従って、膜厚の面内均一性については絶対値が小さいほどウエハＷの面内で膜厚のばらつきが小さく、膜厚の面間均一性については絶対値が小さいほど、膜厚の測定を行ったウエハＷ間で膜厚のばらつきが小さいことを意味する。なお、これ以降、ウエハボートの上部、中央部、下部に保持されるウエハＷについて、夫々Ｔ、Ｃ、Ｂとして表す場合が有る。

この評価試験１におけるＳｉＯ_２膜の成膜は、プラズマ処理時間（即ち、上記の処理の時刻ｔ６から時刻ｔ７に至るまでの時間）を変更して、複数回行った。具体的に、このプラズマ処理時間は、５０秒、６５秒、１００秒に夫々設定した。この評価試験１のうち、そのようにプラズマ処理時間を５０秒、６５秒、１００秒に設定したものを、夫々評価試験１−１、１−２、１−３とする。

また、成膜装置１とはプラズマ形成部４の構成が異なる成膜装置８と、ウエハボート３とは構成が異なるウエハボートとを用いて、比較試験１を行った。成膜装置８のプラズマ形成部４は、図１０に示すようにプラズマ形成ボックス４１の左右に互いに対向する電極８１を備え、各電極８１に高周波電源４４から高周波が供給されるように構成されている。そのように高周波が供給されると、プラズマ形成ボックス４１内にて各電極８１に挟まれるプラズマ形成空間１４に、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）が形成される。また、この成膜装置８のプラズマ形成部４には、シールド７が設けられていない。

比較試験１で用いたリングボートは、上記のリングボートとの差異点として、リング板３５が設けられていないこと、及びスロットの数がウエハボート３よりも多いことが挙げられ、ウエハＷを１００枚搭載して処理を行った。この比較試験１でも、成膜処理を行うたびにプラズマ処理時間を変更しており、プラズマ処理時間を５０秒、１００秒に設定したものを、夫々比較試験１−１、１−２とする。

図１１のグラフは、評価試験１及び比較試験１の結果を示している。グラフの縦軸は、膜厚の平均値（単位：Å）及び均一性（単位：％）を示している。この均一性は、上記の面内均一性及び面間均一性である。棒グラフは膜厚の平均値、四角のプロットは面内均一性、三角のプロットは面間均一性を夫々示している。評価試験１−１のＴ、Ｃ、Ｂについて、膜厚の平均値が夫々３２３．０Å、３２２.０Å、３２０.４Å、面内均一性が夫々１．３％、１．６％、１．８％であった。また、評価試験１−１の面間均一性は０．４％であった。評価試験１−２のＴ、Ｃ、Ｂについて、膜厚の平均値が夫々３２０．４Å、３１７.８Å、３１７.９Å、面内均一性が夫々１．２％、１．９％、２．０％であった。評価試験１−２の面間均一性は０．４％であった。評価試験１−３のＴ、Ｃ、Ｂについて、膜厚の平均値が夫々３１９．５Å、３１６.７Å、３１６.１Å、面内均一性が夫々１．４％、２．８％、３．４％であった。評価試験１−３の面間均一性は０．５％であった。

比較試験１−１のＴ、Ｃ、Ｂについて、膜厚の平均値が夫々３０２．１Å、３１３.６Å、３１５.５Å、面内均一性が夫々６．８％、３．６％、２．２％であった。比較試験１−１の面間均一性は２．２％であった。比較試験１−２のＴ、Ｃ、Ｂについて、膜厚の平均値が夫々２９６．９Å、３０５.８Å、３１２.１Å、面内均一性が夫々９．７％、５．７％、３．３％であった。比較試験１−２の面間均一性は２．５％であった。

このように評価試験１及び比較試験１において、プラズマ処理時間が長くなると、面内均一性及び面間均一性が低下する。しかし、プラズマ処理時間が同じ１００秒である評価試験１−３と比較試験１−２とを比較すると、評価試験１−３の方が面内均一性及び面間均一性が良好である。これは発明の実施の形態で説明したように、リング板３５によって、酸素イオンのウエハＷの周縁部への供給が抑制されたためであると考えられる。

・評価試験２
評価試験２として、上記の評価試験１と同様にウエハＷに成膜処理を行い、成膜処理後のウエハＷ１、ウエハＷ２から、ウエハＷ１及びウエハＷ２の成膜状態の指標となるローディング効果（単位：％）を算出した。この評価試験２ではローディング効果（％）＝（ウエハＷ２のＳｉＯ_２膜の膜厚−ウエハＷ１のＳｉＯ_２膜の膜厚）／ウエハＷ２のＳｉＯ_２膜の膜厚）×１００とする。従って、ローディング効果の値が小さい程、ウエハＷ１、ウエハＷ２間で均一性高くＳｉＯ_２膜が成膜されていることを示す。この評価試験２において、ウエハボート３に搭載するウエハＷ１としては、その表面側における表面積が、ウエハＷ２の表面側における表面積の３０倍であるものを用いており、成膜処理を行う度にプラズマ処理時間を変更した。なお、この評価試験２で用いた成膜装置１のシールド７における主板７１及び副板７２の厚さＬ１は２ｍｍである。

比較試験２−１として、上記のＣＣＰによるプラズマ処理を行う成膜装置８を用いたことを除いては、評価試験２と同様の試験を行った。また、比較試験２−２として、上記の成膜装置１と略同様に構成されたＩＣＰによるプラズマ処理を行う成膜装置を用いて、評価試験２と同様に試験を行った。ただし、この比較試験２−２で用いた成膜装置のシールド７は、後方から前方に向けて見たときの右側にのみ主板７１及び副板７２が設けられており、左側には主板７１及び副板７２が設けられていない。また、この比較試験２−２の主板７１及び副板７２の厚さＬ１は、３ｍｍである。

図１２のグラフは、評価試験２、比較試験２−１、２−２の結果を示している。グラフの縦軸はローディング効果（単位：秒）、グラフの横軸はプラズマ処理時間（単位：秒）を夫々示している。プラズマ処理時間が５０秒以上であると、評価試験２、比較試験２−１、比較試験２−２の間ではローディング効果について大きな差が無いが、プラズマ処理時間が５０秒より小さいと、比較試験２−１に比べて評価試験２、比較試験２−２のローディング効果の方が小さい。つまり、評価試験２、比較試験２−２では、より多くの活性種がウエハＷに供給されて反応が行われていることが分かる。従って、発明の実施の形態で説明したようにアンテナ４２を設けてＩＣＰを形成して処理を行うことがローディング効果を抑え、ウエハＷ１に確実に成膜を行うために有利であることが分かる。なお、このローディング効果について、比較試験２−２の方が評価試験２よりも改善しているが、評価試験２のように主板７１及び副板７２をプラズマ形成ボックス４１の左右に各々設けることで電界をより確実に遮蔽し、発明の実施の形態で述べたようにウエハＷの周縁部へのイオンの供給をより確実に抑えることができるので、高い膜厚の均一性を得る観点からは、当該評価試験２のように装置を構成することが好ましい。

・評価試験３
評価試験３として、評価試験１と同様に成膜処理を行い、ウエハＷ２についての膜厚の平均値、面内均一性、面間均一性について取得した。また、比較試験３−１として、比較試験１で用いたものと同様のリング板３５を備えていないウエハボートにウエハＷを搭載して成膜処理を行ったことを除いて、評価試験３と同様の試験を行った。さらに比較試験３−２として、成膜装置８を用いて成膜処理を行ったことを除いて、比較試験３−１と同様の試験を行った。

図１３のグラフは、図１１のグラフと同様に評価試験３、比較試験３−１、３−２の結果を示している。評価試験３のＴ、Ｃ、Ｂについて、膜厚の平均値は夫々２１４．５Å、２１３．９Å、２１２．１Å、面内均一性は夫々１．８％、２．０％、３．１％であった。評価試験３の面間均一性は０．６％であった。比較試験３−１のＴ、Ｃ、Ｂについて、膜厚の平均値は夫々２１１．０Å、２０６．９Å、２０４．１Å、面内均一性は夫々２．６％、５．８％、７．１％であった。比較試験３−１の面間均一性は１．７％であった。比較試験３−２のＴ、Ｃ、Ｂについて、膜厚の平均値は夫々２０１．９Å、２１１.１Å、２１２．０Å、面内均一性は夫々９．１％、２．９％、２．８％であった。比較試験３−２の面間均一性は２．４％であった。

ところで図１４のグラフは、評価試験３及び評価試験３−１のＴの位置のウエハＷ２における周縁部の膜厚分布を示し、図１５のグラフは、評価試験３及び評価試験３−１のＣの位置のウエハＷにおける周縁部の膜厚分布を示し、図１６のグラフは、評価試験３及び評価試験３−１のＢの位置のウエハＷ２における周縁部の膜厚分布を示している。各グラフの横軸はウエハＷの中心からの距離（単位：ｍｍ）を示しており、各グラフの縦軸は膜厚（Å）を示している。また、各グラフ中、評価試験３の膜厚分布は実線で、比較試験３−１の膜厚分布は点線で夫々示している。

これらの図１４〜図１６のグラフに示されるように、評価試験３の方が比較試験３−１に比べてウエハの周縁側の膜厚の低下が抑制されている。また、図１３のグラフに示したように、面内均一性及び面間均一性について、評価試験３は比較試験３−１よりも低い値となっており、比較試験３−１は比較試験３−２よりも低い値となっている。従って、ＣＣＰプラズマを形成するよりもＩＣＰプラズマを形成した方が、面内均一性及び面間均一性を向上させることができ、ＩＣＰプラズマを形成する場合はリング板３５を設けることにより、ウエハＷ２の周縁部の膜厚低下を抑制し、面内均一性及び面間均一性を向上させることができることが、示された。

・評価試験４
評価試験４として、成膜装置１と略同様に構成されたエッチング装置を用いて、ウエハボート３に搭載されたウエハに形成されたＳｉＯ_２膜をエッチング処理した。このエッチング装置としては、第２のガスノズル６２からＯ_２ガスの代わりに、水により０．１２５体積％に希釈されたフッ酸を気化させたエッチングガスを供給することができるように構成した。そして、このエッチングガスをプラズマ化して、ウエハＷに対して６０秒間供給して処理を行った。処理後はＴ、Ｃ、Ｂの各ウエハＷ２について、中心部、周縁部における夫々のエッチングレート比を測定した。この中心部のエッチングレート比は、上記のフッ酸の代わりに酸素を含むガスをウエハＷに供給してプラズマ処理したときのウエハＷの中心部のエッチングレートを１とした場合の比率として算出し、周縁部のエッチングレート比は、上記の酸素を含むガスをウエハＷに供給してプラズマ処理したときのウエハＷの周縁部のエッチングレートを１とした場合の比率として算出した。また、比較試験４−１として、比較試験１で用いたものと同様のリング板３５が設けられていないウエハボートにウエハＷを搭載したことを除いては、評価試験４と同様の試験を行った。さらに比較試験４−２として、上記の成膜装置８と同様にＣＣＰを形成してプラズマ化を行うことを除いては、比較試験４−１と同様の試験を行った。

図１７のグラフは、評価試験４、比較試験４−１、４−２の結果を示しており、グラフの縦軸はエッチングレート比を示している。評価試験４−１、４−２に比べて、評価試験４ではウエハＷの中心部のエッチングレート比と、ウエハＷの周縁部のエッチングレート比との差が小さい。これは、上記のようにリング板３５によって、ウエハＷへのイオンの供給が抑制されていると考えられる。従って、評価試験４、比較試験４−１、４−２からも、リング板３５の効果が確認された。また、評価試験４−１と、評価試験４−２とを比較すると、ウエハＷの中心部、周縁部共に、評価試験４−１の方がエッチングレート比について大きい値となっている。従って、ＩＣＰを形成した評価試験４−１の方が、ＣＣＰを形成した評価試験４−２よりも多くの活性種が生成したと考えられる。従って、既述のウエハＷ１のように表面積が大きいウエハＷを処理するには、ＩＣＰを形成して処理を行うことが有利であることが示された。

・評価試験５
評価試験５−１として、成膜装置１を用いて３回成膜を行った。そして、各回で成膜されたウエハボート３の各スロットに配置されたウエハＷ２から、評価試験１と同様に膜厚の平均値、面内均一性、面間均一性を算出した。この評価試験５−１では、ウエハボート３の上部（Ｔ）、中央部（Ｃ）、下部（Ｂ）の各スロットに配置したウエハＷ２の他に、上部と中央部との間（ＴＣとする）のスロットに配置したウエハＷ２及び中央部と下部との間（ＣＢとする）のスロットに配置したウエハＷ２についても、膜厚の平均値、面内均一性、面間均一性を算出している。また、この評価試験５−１では、図２で説明したＬ１、Ｌ２、Ｌ３が夫々３ｍｍ、２５ｍｍ、８ｍｍであるシールド７を用いて成膜処理を行った。

評価試験５−２として、評価試験５−１と同様に試験を行い、ウエハＷ２の膜厚の平均値、面内均一性、面間均一性を算出した。ただし、この評価試験５−２では、Ｌ１が２ｍｍ、Ｌ２が２５ｍｍ、Ｌ３が１７ｍｍであるシールド７を用いて成膜処理を行った。また、比較試験５として、比較試験２−１と同様に、後方から前方に向かって見たときに接続部７３の左側には主板７１及び副板７２が設けられていないシールド７を備えた成膜装置１を用いて成膜処理を１回行い、ウエハＷ２の膜厚の平均値、面内均一性、面間均一性を算出した。このシールド７において、Ｌ１は２ｍｍ、Ｌ２は２５ｍｍである。

図１８のグラフは、図１１のグラフと同様に評価試験５−１、評価試験５−２、比較試験５の結果を示している。評価試験５−１の１回目の成膜処理で得られた各値を示すと、Ｔ、ＴＣ、Ｃ、ＣＢ、Ｂについて、膜厚の平均値は夫々２８２．６Å、２８２．７Å、２８３．３Å、２８３．８Å、２８３．４Å、面内均一性は夫々１．９６％、１．９４％、１．８４％、１．８３％、１．９９％であった。また、この評価試験５−１の１回目の成膜処理における面間均一性は０．２１％であった。評価試験５−２の１回目の成膜処理で得られた各値を示すと、Ｔ、ＴＣ、Ｃ、ＣＢ、Ｂについて、膜厚の平均値は夫々２８４．６Å、２８４．７Å、２８４．８Å、２８５．１Å、２８４．３Å、面内均一性は夫々１．７３％、１．７９％、１．７６％、１．８５％、２．０４％であった。また、この評価試験５−２の１回目の成膜処理における面間均一性は０．１４％であった。グラフに示されるように、評価試験５−１、５−２共に、２回目、３回目の成膜で得られた膜厚の平均値、面内均一性、面間均一性については、１回目の成膜で得られたこれらの各値に対して、大きな差は見られなかった。

比較試験５の成膜処理で得られた各値を示すと、Ｔ、ＴＣ、Ｃ、ＣＢ、Ｂについて、膜厚の平均値は夫々２８２．１Å、２８０．８Å、２７９．８Å、２８０．０Å、２７９．９Å、面内均一性は夫々１．９８％、３．１７％、２．９９％、３．４８％、３．２３％であった。また、面間均一性は０．４１％であった。

このように評価試験５−１、５−２、比較試験５では、略同じ膜厚で成膜がなされているが、面内均一性及び面間均一性については比較試験５に比べて、評価試験５−１、５−２の方が良好な結果となった。これは、発明の実施の形態で説明したように、評価試験５−１、５−２では比較試験５よりも電界が大きく遮蔽され、イオンの作用を抑制することができたためであると考えられる。このような評価試験５の結果から、本発明の効果が示された。

また、評価試験５−１の結果と評価試験５−２の結果とを比較すると、評価試験５−２の方が良好な面内均一性及び面間均一性となっている。この結果から、図２で示したＬ３については比較的長く構成することで電界を大きく遮蔽し、より高い膜厚の均一性を得るために有効であると考えられる。なお、この評価試験５ではＬ３がＬ２よりも短いシールド７を使用したが、上記のようにＬ３を長くするほど電界を大きく遮蔽できると考えられるので、Ｌ３はＬ２と同じか、あるいはＬ２より長くても良好な面内均一性及び面間均一性が得られると考えられる。

ところで図１、図５などで説明したシールド７は、プラズマ形成ボックス４１の左右の各側壁において、上下方向の全体に亘る領域に主板７１及び副板７２が設けられるように構成されているが、そのようにシールドが構成されることには限られない。具体的には、プラズマ形成ボックス４１の左右の各側壁において、上下方向の一部のみの局所的な領域から主板７１及び副板７２が延出されるように、シールドを形成してもよい。そのようなシールドを設けることによって、プラズマ形成ボックス４１内の上下方向におけるプラズマの強度を調整し、ウエハボート３にて上下方向に各々載置されるウエハＷ間における処理の均一性の向上を図ることができる。

そのように上下のプラズマの強度を調整するためのシールドについて、シールド７との差異点を中心に、具体的に例を挙げて説明する。図１９に示すシールド７４においては、主板７１及び副板７２の上下方向の長さが、上記のシールド７の主板７１及び副板７２の上下方向の長さよりも小さく構成されており、シールド７４の各主板７１は、プラズマ形成ボックス４１の左右の側壁において上下方向の中央部に限定的に設けられている。また、各副板７２についてもプラズマ形成ボックス４１の左右の側壁において、上下方向の中央部を限定的に覆うように設けられている。このようにシールド７４が構成されることで、プラズマ形成ボックス４１内の上下方向における中央部のプラズマ強度が、上部及び下部のプラズマ強度に比べて小さくなるようにしている。なお、シールド７と同様に、シールド７４の主板７１及び副板７２も、接続部７３によってプラズマ形成ボックス４１に支持されているが、当該主板７１及び副板７２が上記のようにプラズマ形成ボックス４１の上下方向の中央部に設けられるように、接続部７３の左右の両端は下方へ向けて比較的長く延出されて、各副板７２に接続されている。

図２０には、シールド７５を示している。プラズマ形成ボックス４１内の上下方向における中央部のプラズマ強度が、上部及び下部のプラズマ強度に比べて大きくなるように、このシールド７５においては、主板７１及び副板７２が上下に分割されて互いに離れるように構成されている。このような構成により、主板７１及び副板７２は、プラズマ形成ボックス４１の上下方向の中央部には設けられず、上部及び下部のみに設けられる。そして、プラズマ形成ボックス４１の左側、右側において各々、下側の副板７２は上側の副板７２に対して棒状部材７６により支持されている。当該棒状部材７６は導電性を有し、上側の副板７２における下端の前方側と、下側の副板７２における上端の前方側とを接続するように垂直に設けられている。

また、図２１にはシールド７７を示している。このシールド７７の主板７１及び副板７２の上下の長さは、シールド７の主板７１及び副板７２の上下の長さよりも短く、プラズマ形成ボックス４１を上下に均等ないしは概ね均等に２分割して見たときの上側のみに当該主板７１及び副板７２が設けられるように構成されている。このようにシールド７７が構成されることで、プラズマ形成ボックス４１の上部側のプラズマ強度を下部側のプラズマ強度より小さくすることができる。

また、図２２にはシールド７０を示している。このシールド７０は、図２１で説明したシールド７７と略同様に構成されているが、プラズマ形成ボックス４１を上下に均等ないしは概ね均等に２分割して見たときの下側のみに当該主板７１及び副板７２が設けられるように構成されている。つまり、シールド７０は、プラズマ形成ボックス４１の下部側のプラズマ強度が上部側のプラズマ強度より小さくなるように構成されている。

プラズマ形成ボックス４１の上下方向の一部について、プラズマの強度を大きくするために主板７１及び副板７２のうち、主板７２のみを設けないようにしてもよい。図２３に示すシールド７８は、図１などで説明したシールド７と異なり、プラズマ形成ボックス４１を、上部、中央部、下部と上下に３分割して見たときに、中央部には主板７１が設けられておらず、それによって当該中央部のプラズマ強度が比較的大きくなるように構成されている。シールド７８の副板７２は、シールド７の副板７２と同様に、プラズマ形成ボックス４１の上端から下端に亘って設けられている。

上記の各例では、プラズマ形成ボックス４１の左側、右側で主板７１及び副板７２が互いに同じ高さに位置するように構成されているが、図２４に示すシールド７９のように、左側の主板７１及び副板７２の高さと、右側の主板７１及び副板７２の高さとが互いにずれるように構成されることで、各高さのプラズマ強度を調整してもよい。プラズマ形成ボックス４１の各高さ領域において、主板７１及び副板７２が左右共に配置される領域では、主板７１及び副板７２が左右の一方のみに配置される領域よりもプラズマの強度を抑えることができる。シールド７９では、プラズマ形成ボックス４１の上下の中央部のみ、左右に主板７１及び副板７２が設けられている。ところで、既述のように、プラズマ形成ボックス４１の左側及び右側において、夫々主板７１と副板７２とが上下方向に見てＬ字になるように形成されているが、このＬ字とは主板７１と副板７２とのなす角が９０°になることには限られず、９０°より大きくてもよいし、小さくてもよい。例えば上下方向に見て主板７１と副板７２のなす角が６０°〜１２０°である場合にはＬ字である。

Ｗ、Ｗ１、Ｗ２ ウエハ
１ 成膜装置
１１ 処理容器
３ ウエハボート
３５ リング板
４１ プラズマ形成ボックス
４２ アンテナ
４４ 高周波電源
６２ 第２のガスノズル
７ シールド
７１ 主板
７２ 副板

Claims (7)

1. 複数の基板を棚状に保持した基板保持具を縦型の処理容器内に搬入し、処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
   前記処理容器の側周壁が外側に膨らむことで、前記基板保持具を格納して処理を行う処理空間に連通する縦長の空間を形成する凸部と、
   前記縦長の空間に設けられ、前記処理空間へ前記処理ガスを吐出するガス吐出部と、
   前記凸部に縦方向に沿って設けられ、前記縦長の空間において前記処理ガスをプラズマ化するために高周波電力が供給されるアンテナと、
   前記凸部において前記アンテナよりも前記処理空間寄りの位置から左右に各々延出され、前記アンテナにより形成される電界を遮蔽して、前記処理空間におけるプラズマの形成を抑制するためのシールドと、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板保持具には、前記複数の基板として第１の基板と、第２の基板とが保持され、
   前記第１の基板の表面側における表面積は、前記第２の基板の表面側における表面積の１０倍以上であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記シールドは、前記凸部において左右に各々延出される各位置から前記処理空間側へ向けて延出されることで、上下方向に見てＬ字に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 前記シールドは、前記凸部の上下方向における一部の局所的な領域から、左右の一方且つ前記処理空間側へ延出されることで、前記上下方向に見てＬ字に形成されることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記縦長の空間と、前記基板保持具に保持される前記基板との間に前記プラズマを構成するイオンを吸引するための誘電体からなる吸引部が設けられ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基板処理装置。
6. 前記基板保持具に保持された各基板が当該各基板の中心軸まわりに回転するように、当該基板保持具を回転させる回転機構を備え、
   前記吸引部は、前記基板間に設けられた複数の板状部材であり、
   各基板の全周にわたり、前記板状部材の周縁が当該各基板の周縁の外側に位置していることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
7. 複数の基板を棚状に保持した基板保持具を縦型の処理容器内に搬入し、処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置を用いた基板処理方法において、
   前記処理容器の側周壁が外側に膨らむことで、前記基板保持具を格納して処理を行う処理空間に連通する縦長の空間を形成する凸部の前記縦長の空間に設けられるガス吐出部から前記処理空間へ前記処理ガスを吐出する工程と、
   前記凸部に縦方向に沿って設けられるアンテナに高周波電力を供給し、前記縦長の空間において前記処理ガスをプラズマ化する工程と、
   前記凸部において前記アンテナよりも前記処理空間寄りの位置から左右に各々延出されるシールドによって、前記アンテナにより形成される電界を遮蔽して、前記処理空間におけるプラズマの形成を抑制する工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。

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