JP2024069058A - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】水素化珪素ガスを用いて形成される珪素含有膜の水素含有量を低減する。【解決手段】処理容器の内部の載置台に基板を載置し、前記処理容器の内部に水素化珪素ガス及び他のガスを供給し、前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガスを解離させて高密度プラズマを生成し、前記基板へ前記高密度プラズマを用いて珪素含有膜を形成し、前記高密度プラズマの電子密度は１×１０１１／ｃｍ３以上であり、前記珪素含有膜を形成する際の前記載置台の温度は１５０℃以上且つ４００℃以下に制御され、前記高密度プラズマを生成する際に前記処理容器が有するプラズマ生成手段に供給される高周波電力の電力密度は０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２である。【選択図】図４

Description

本開示は、成膜方法及び成膜装置に関する。
近年多用されている有機ＥＬ素子は電流駆動型の素子であり、有機ＥＬ素子に適用される半導体装置としてのＴＦＴ（thin film transistor）において高速のスイッチング動作を実現する必要がある。そこで、ＴＦＴのチャネルに高い電子移動度が得られる酸化物半導体、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）の酸化物からなるＩＧＺＯを用いる。そして、酸化物半導体からなるチャネルを外界の水分から確実に保護するために、チャネルを封止する保護膜を、例えば、窒化珪素（ＳｉＮ）膜や酸化珪素（ＳｉＯ）膜で構成する。
そして、窒化珪素膜や酸化珪素膜の形成に、水素原子を含まない珪素含有ガスとして塩化珪素（ＳｉＣｌ４）ガス又は弗化珪素（ＳｉＦ４）ガスを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５－０１２１３１号公報
本開示に係る技術は、水素化珪素ガスを用いて形成される珪素含有膜の水素含有量を低減する。
本開示に係る技術の一態様は、処理容器の内部において基板に成膜処理を施す成膜方法であって、前記処理容器の内部の載置台に基板を載置する工程と、前記処理容器の内部に水素化珪素ガス及び他のガスを供給する工程と、前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガスを解離させて高密度プラズマを生成する工程と、前記基板へ前記高密度プラズマを用いて珪素含有膜を形成する工程と、を有し、前記高密度プラズマの電子密度は１×１０１１／ｃｍ３以上であり、前記珪素含有膜を形成する工程における前記載置台の温度は１５０℃以上且つ４００℃以下に制御され、前記高密度プラズマを生成する工程において前記処理容器が有するプラズマ生成手段に供給される高周波電力の電力密度は０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２である。
本開示に係る技術によれば、水素化珪素ガスを用いて形成される珪素含有膜の水素含有量を低減することができる。
本開示に係る技術の一実施の形態としての成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１の成膜装置が備える金属窓を処理空間側から眺めた場合を示す図である。 本実施の形態としての成膜方法が適用されて形成される保護膜を有するボトムゲート型のＴＦＴの構成を示す断面図である。 本実施の形態に係る成膜方法としての保護膜形成方法を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る成膜方法としての保護膜形成方法の変形例を示すフローチャートである。 図４の保護膜形成方法の変形例を示すフローチャートである。 図５の保護膜形成方法の変形例を示すフローチャートである。 本開示に係る技術が適用される成膜装置の第１の変形例の構成を概略的に示す断面図である。 本開示に係る技術が適用される成膜装置の第２の変形例の構成を概略的に示す断面図である。 本開示に係る技術が適用される成膜装置の第３の変形例の構成を概略的に示す断面図である。
上述した特許文献１の技術では、保護膜としての窒化珪素膜や酸化珪素膜の形成に、塩化珪素ガスや弗化珪素ガスを用いる。しかしながら、保護膜が形成される素子の構成や 用途によっては水素化珪素ガスであるシラン（ＳｉＨ４）ガス を用いて形成された保護膜の特性が望まれる場合がある。
一方、シランガスを用いる保護膜の形成においてシランガスを解離させてプラズマを生じさせる場合、シランガスが十分に解離されていないと、プラズマに珪素（Ｓｉ）イオンだけでなく水素化珪素（ＳｉＨ）イオンが多量に含まれることがある。保護膜の形成に 珪素イオン以外の多量の水素化珪素イオンが寄与すると、保護膜に多くの水素原子が含まれることになり、保護膜中の水素原子は時間の経過とともに酸化物半導体から酸素原子を脱離させて保護膜の特性を変化させるという課題がある。
これに対応して、本開示に係る技術は、シランガスを十分に解離させてプラズマ中において生じる水素化珪素イオンの量を低減し、水素化珪素イオンが保護膜としての珪素含有膜の形成に寄与することを抑制して珪素含有膜の水素含有量を低減する。
以下、図面を参照して本開示に係る技術の一実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態としての成膜装置の構成を概略的に示す断面図であり、図２は、図１の成膜装置１０が備える金属窓を処理空間側から眺めた場合を示す図である。
図１の成膜装置１０は、誘導結合型のプラズマ処理装置である。成膜装置１０は、処理ガスから生成した高密度プラズマを用いて、矩形の基板、例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Display）用のガラス基板Ｇ（以下、「基板Ｇ」という）に保護膜を形成する成膜処理を施す。
成膜装置１０は、導電性材料、例えば、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金からなる角筒形状の処理容器１１を備え、処理容器１１は基板Ｇを収容し、電気的に接地される。処理容器１１の内壁面は、無垢のアルミニウム又はアルミニウム合金であってもよく、また、陽極酸化処理が施されてアルマイトで被覆されてもよい。処理容器１１の上部は窓部材１２（プラズマ生成手段を構成する一部）によって気密に塞がれる。処理容器１１の内部において、下部には基板Ｇを載置する載置台１３が配置され、載置台１３は窓部材１２と対向する。また、処理容器１１では、載置台１３と窓部材１２の間に処理空間Ｕが形成される。処理空間Ｕでは、後述するように、処理ガスから高密度プラズマが生成される。
載置台１３は、導電性材料、例えば、表面に陽極酸化処理が施されたアルミニウム、アルミニウムを含む合金又はステンレスなどで構成される。また、載置台１３は、溶射によってセラミックスの被膜で覆われてもよい。載置台１３の上面には不図示の静電チャックが設けられ、載置台１３に載置された基板Ｇは、静電チャックによって載置台１３に吸着保持される。また、載置台１３の内部には、当該載置台１３の温度を制御することによって載置された基板Ｇの温度を制御するために、チラー等の温調機構や伝熱ガス供給機構（いずれも不図示）が設けられる。なお、載置台１３は絶縁体枠１４を介して処理容器１１の底面に設置される。
処理容器１１の側壁の上端には金属枠１５が設けられ、金属枠１５の上面には側壁部１６が設置される。側壁部１６は天板１７を支持するとともに電気的に接地され、天板１７は窓部材１２を上方から覆う。なお、処理容器１１の側壁と金属枠１５との間にはＯリング等のシール部材１８が設けられ、処理空間Ｕを気密に保つ。また、処理容器１１の側壁には、基板Ｇを処理空間Ｕへ搬入出するための搬入出口１９及び搬入出口１９を開閉するゲートバルブ２０が設けられる。
図２に示すように、窓部材１２は矩形状を呈し、複数の分割片２１に分割される。本実施の形態では、窓部材１２が２４個の分割片２１に分割されるが、分割片２１の数は２４個に限られず、窓部材１２の大きさやプラズマの分布の制御性等に応じて変更される。各分割片２１は、例えば、非磁性体且つ導電性の金属、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金によって構成される。窓部材１２では、互いに隣接する各分割片２１の間のそれぞれに絶縁体によって構成される仕切部材２２が配置される。仕切部材２２は、隣接する各分割片２１を仕切り、互いに電気的に絶縁する。なお、各仕切部材２２の高密度プラズマによる消耗を防ぐために、各仕切部材２２の処理空間Ｕに対向する面を絶縁体のカバー部材によって覆ってもよい。
図１に戻り、成膜装置１０において、窓部材１２、側壁部１６及び天板１７にて囲まれた空間はアンテナ室２３を構成する。アンテナ室２３には、窓部材１２を介して載置台１３の基板Ｇと対向するように、誘導結合アンテナ２４（プラズマ生成手段を構成する一部）が配置される。誘導結合アンテナ２４は、例えば、図示しない絶縁体からなるスペーサを介して窓部材１２から離間して配置される。また、誘導結合アンテナ２４は、各分割片２１に対向する領域に跨がって配置され、且つ窓部材１２の周方向に沿って周回するように、渦巻状に形成される。なお、誘導結合アンテナ２４は、一本又は複数のアンテナ線からなる環状アンテナであってもよい。また、誘導結合アンテナ２４は、同心状に複数設けられてもよい。さらに、誘導結合アンテナ２４は、窓部材１２の周方向に複数のアンテナユニットを配列して全体として環状のアンテナを構成するようにしてもよい。その際、各アンテナユニットは、処理内容に応じて、各分割片２１を跨いで配置してもよく、跨がずに配置してもよい。なお、一例として、窓部材１２と誘導結合アンテナ２４によってプラズマ生成手段が構成される。
図１に示すように、各分割片２１には、処理空間Ｕに向けて開口する多数のガス孔２５が形成される。各分割片２１にはガス供給管２６が接続され、ガス供給管２６はガス供給装置２７（ガス供給手段）に接続される。また、各分割片２１の内部にはガス拡散室２８が形成され、ガス供給装置２７はガス供給管２６を介してガス拡散室２８へ処理ガスを導入する。ガス拡散室２８へ導入された処理ガスは各ガス孔２５から処理空間Ｕへ供給される。したがって、各分割片２１は、各ガス孔２５及びガス拡散室２８からなるガスシャワー構造を有する。
ガス供給装置２７には、水素化珪素ガスとしてのシラン（ＳｉＨ４）ガスを供給するシランガス供給源２９と、窒素含有ガス（他のガスの一例）としての窒素（Ｎ２）ガスを供給する窒素ガス供給源３０とが接続される。さらに、ガス供給装置２７には、酸素含有ガス（他のガスの一例）としての酸素（Ｏ２）ガスを供給する酸素ガス供給源３１と、希釈ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを供給するアルゴンガス供給源３２とが接続される。ガス供給装置２７は、後述する制御部４０からの指示に基づいて、各ガス供給源２９～３２からガス供給装置２７へ流入する各ガスの流量を制御し、ガス供給装置２７において各ガスを混合して処理ガスを生成する。
また、成膜装置１０では、誘導結合アンテナ２４には整合器３３を介して高周波電源３４が接続される。高周波電源３４は、例えば、１３．５６ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力を誘導結合アンテナ２４に供給する。これにより、窓部材１２を構成する各分割片２１のそれぞれにおいて、上面（誘導結合アンテナ２４側）から下面（処理空間Ｕ側）に亘って周回する渦電流が誘起され、この渦電流によって処理空間Ｕに誘導電界が形成される。そして、この誘導電界が処理空間Ｕに供給された処理ガスを励起して高密度プラズマを生成する。
さらに、載置台１３には整合器３５を介して高周波電源３６が接続される。高周波電源３６は、例えば、３．２ＭＨｚのバイアス用の高周波電力を載置台１３に供給する。これにより、処理空間Ｕの高密度プラズマ中の各種イオンを基板Ｇに引き込み、基板Ｇに保護膜を形成する成膜処理を施すことができる。
成膜装置１０では、各分割片２１が、仕切部材２２によって他の分割片２１から電気的に絶縁されるため、窓部材１２の各分割片２１において個別に渦電流が誘起され、各分割片２１に対向する領域において個別に誘導電界が発生する。したがって、各分割片２１の大きさや配置を変更することにより、処理空間Ｕにおいて発生する誘導電界の分布を制御することができ、もって、基板Ｇに施す成膜処理の度合い（例えば、成膜速度や膜質等）を局所的に制御することができる。
また、成膜処理の度合いは温度にも左右されるため、成膜装置１０では、各分割片２１の内部に、温調流路３７が形成される。温調流路３７には冷却媒体又は加熱媒体が導入されて各分割片２１が所望の温度に調整されることにより、成膜処理の度合いが制御される。
さらに、成膜装置１０では、処理容器１１の底面に排気口３８が形成される。この排気口３８にはターボ分子ポンプやドライポンプ等の排気装置３９が接続される。成膜処理を実行する際、排気装置３９は、処理空間Ｕを大気圧よりも低い所定の圧力に維持する。また、成膜装置１０には制御部４０が設けられる。制御部４０は、少なくともＣＰＵとメモリを有するコンピュータからなり、メモリには所定の成膜処理を実行するためのレシピ（プログラム）が記録される。
図３は、本実施の形態としての成膜方法が適用されて形成される保護膜を有するボトムゲート型のＴＦＴの構成を示す断面図である。
図３において、ＴＦＴ４１は、基板Ｇ上に形成されたアンダーコート層４２と、アンダーコート層４２の上に部分的に形成されたゲート電極４３とを有する。また、ＴＦＴ４１は、アンダーコート層４２及びゲート電極４３を覆うように形成された多層絶縁膜からなるゲート絶縁膜４４と、ゲート絶縁膜４４の上においてゲート電極４３の直上に配置されるように形成されたチャネル４５とを有する。さらに、ＴＦＴ４１は、ゲート絶縁膜４４の上においてチャネル４５の両脇にそれぞれ形成されたソース電極４６とドレイン電極４７を有する。また、ＴＦＴ４１は、チャネル４５、ソース電極４６及びドレイン電極４７を覆うように形成された多層絶縁膜からなるパッシベーション層４８を有する。パッシベーション層４８は、上方からチャネル４５へ向けて侵入する水分を抑制する保護膜の一例であり、ゲート絶縁膜４４は、下方からチャネル４５へ向けて侵入する水分を抑制する保護膜の一例である。なお、ゲート絶縁膜４４は、保護膜としての機能も兼ねるが、チャネル４５に及ぼす電界を制御してソース電極４６とドレイン電極４７の間の電気的導通をコントロールする機能を主として有するものである。
ＴＦＴ４１では、チャネル４５が、例えば、ＩＧＺＯ等の酸化物半導体によって構成され、ゲート絶縁膜４４が図中下方から積層された窒化珪素膜４４ａ（珪素含有膜の一例）と酸化珪素膜４４ｂ（珪素含有膜の一例）を有する。また、パッシベーション層４８は、図中下方から積層された酸化珪素膜４８ａ（珪素含有膜の一例）及び窒化珪素膜４８ｂ（珪素含有膜の一例）を有する。これにより、ゲート絶縁膜４４では酸化珪素膜４４ｂがチャネル４５に接触し、パッシベーション層４８では酸化珪素膜４８ａがチャネル４５に接触する。ここで、酸化珪素膜４４ｂ、酸化珪素膜４８ａ及びチャネル４５のいずれも酸化物からなり、互いに酸素供給源として作用する。したがって、ＴＦＴ４１では、酸化珪素膜４４ｂや酸化珪素膜４８ａをチャネル４５に接触させることにより、チャネル４５からの酸素脱離を防ぎ、チャネル４５の特性劣化を抑制することができる。
なお、ゲート絶縁膜４４において、窒化珪素膜４４ａと酸化珪素膜４４ｂの境界はやや曖昧であり、窒化珪素膜４４ａと酸化珪素膜４４ｂが混在する部分が存在する。また、パッシベーション層４８においても、酸化珪素膜４８ａと窒化珪素膜４８ｂの境界はやや曖昧であり、酸化珪素膜４８ａと窒化珪素膜４８ｂが混在する部分が存在する。
図４は、本実施の形態に係る成膜方法としての保護膜形成方法を示すフローチャートであり、例えば、図３のゲート絶縁膜４４の形成に適用される。図４の保護膜形成方法は、所定のレシピに従って制御部４０が成膜装置１０の各構成要素の動作を制御することによって実行される。
まず、アンダーコート層４２が形成され、且つゲート電極４３が形成された基板Ｇを、排気装置３９によって予め減圧された成膜装置１０の処理容器１１の内部へ、不図示の隣接する搬送室から搬入して載置台１３に載置する（ステップＳ４１）。搬送室は処理容器１１に接続されており、処理容器１１と同程度に減圧されている。なお、以降の処理において、載置台１３の温度は温調機構によって、例えば、１５０℃～４００℃、好ましくは、１５０℃～２５０℃に制御され続け、載置台１３の熱は、例えば、伝熱ガス供給機構によって基板Ｇの裏面と載置台１３との間に供給された伝熱ガスを介して基板Ｇへ伝熱される。その結果、基板Ｇの温度も、例えば、１５０℃～４００℃、好ましくは、１５０℃～２５０℃に制御され続ける。
次いで、ガス供給装置２７から処理容器１１の内部への処理ガスの導入が開始される（ステップＳ４２）。このとき、排気装置３９によって排気される処理容器１１の内部の圧力は、制御部４０により、例えば、１．３Ｐａ～２０Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ～１５０ｍＴｏｒｒ）に調整されている。導入される処理ガスは、シランガス、窒素ガス及びアルゴンガスの混合ガスであり、ガス供給装置２７が、各ガス供給源２９，３０，３２からガス供給装置２７へ流入するシランガス、窒素ガス及びアルゴンガスを混合することにより、生成される。したがって、ステップＳ４２では、結果的に、シランガスと窒素ガスの処理容器１１の内部への導入が開始される。
次いで、高周波電源３４がプラズマ生成用の高周波電力の誘導結合アンテナ２４への供給を開始し、高周波電源３６がバイアス用の高周波電力の載置台１３への供給を開始する（ステップＳ４３）。
このとき、処理空間Ｕに誘導電界が形成され、この誘導電界が処理空間Ｕに供給された処理ガスを励起して高密度プラズマを生成する。また、高周波電源３４が誘導結合アンテナ２４へ供給する高周波電力の電力密度は、例えば、０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２、好ましくは、０．４５Ｗ／ｃｍ２～２．６１Ｗ／ｃｍ２と非常に高い値である。その結果、強い誘導電界が発生し、処理ガスの解離が十分に進んで、電子密度が、例えば、１×１０１１／ｃｍ３～１×１０１２／ｃｍ３の高密度プラズマ（第１の高密度プラズマ）が生成される。そして、処理ガス中のシランガスの解離も十分に進み、水素化珪素イオンが殆ど生成されることなく、シランガスの殆どは珪素イオンと水素イオンへ解離される。
このとき、処理ガスから生成された高密度プラズマ中の珪素イオンや窒素イオンが載置台１３のバイアス電位によって基板Ｇへ引き込まれ、基板Ｇの表面上においてゲート電極４３を覆う窒化珪素膜４４ａが形成される。
窒化珪素膜４４ａが形成された後、ガス供給装置２７は処理容器１１の内部へ導入する処理ガスを変更する。変更後の処理ガスは、シランガス、酸素ガス及びアルゴンガスの混合ガスである。窒素ガス供給源３０が窒素ガスの供給を停止した後、酸素ガス供給源３１が酸素ガスの供給を開始し、ガス供給装置２７が、各ガス供給源２９，３１，３２からガス供給装置２７へ流入するシランガス、酸素ガス及びアルゴンガスを混合する。これにより、結果的に、処理容器１１の内部への窒素ガスの導入が停止され、酸素ガスの導入が開始される（ステップＳ４４）。なお、処理容器１１の内部への窒素ガスの導入が停止されてから酸素ガスの導入が開始されるまでの間、処理容器１１の内部の排気、並びに、高周波電源３４，３６からの高周波電力の供給は途絶えることなく、継続される。
導入された変更後の処理ガスも、高い電力密度の高周波電力の誘導結合アンテナ２４の供給に起因する強い誘導電界によって十分に解離される。このときも、電子密度が、例えば、１×１０１１／ｃｍ３～１×１０１２／ｃｍ３の高密度プラズマ（第２の高密度プラズマ）が生成される。そして、変更後の処理ガス中のシランガスの解離は十分に進み、水素化珪素イオンが殆ど生成されることなく、シランガスの殆どは珪素イオンと水素イオンへ解離される。
また、変更後の処理ガスから生成された高密度プラズマ中の珪素イオンや酸素イオンは載置台１３のバイアス電位によって基板Ｇへ引き込まれ、基板Ｇの表面上において窒化珪素膜４４ａを覆う酸化珪素膜４４ｂが形成される。これにより、二層構造のゲート絶縁膜４４が形成される。
その後、ガス供給装置２７は処理容器１１の内部への処理ガスの導入を停止する。その結果、シランガスや酸素ガスの処理容器１１の内部への導入が停止される（ステップＳ４５）。次いで、高周波電源３４や高周波電源３６がプラズマ生成用の高周波電力やバイアス用の高周波電力の供給を停止する（ステップＳ４６）。その後、ゲート絶縁膜４４が形成された基板Ｇが処理容器１１の内部から搬送室へ搬出され（ステップＳ４７）、本処理が終了される。
上述した図４の処理では、先に窒化珪素膜が形成された後に酸化珪素膜が形成されたが、保護膜の形成順はこれに限られず、以下の図５で説明するように、先に酸化珪素膜が形成された後に窒化珪素膜が形成されてもよい。
図５は、本実施の形態に係る成膜方法としての保護膜形成方法の変形例を示すフローチャートであり、例えば、図３のパッシベーション層４８の形成に適用される。図５の保護膜形成方法も、所定のレシピに従って制御部４０が成膜装置１０の各構成要素の動作を制御することによって実行される。なお、図５において、図４の処理の各ステップと同じ処理を行うステップには、同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
まず、ゲート絶縁膜４４の上にチャネル４５、ソース電極４６やドレイン電極４７が形成された基板Ｇを、排気装置３９によって予め減圧された成膜装置１０の処理容器１１の内部へ、不図示の隣接する搬送室から搬入して載置台１３に載置する（ステップＳ４１）。なお、図５の処理においても、搬送室は処理容器１１と同程度に減圧されており、また、載置台１３の温度は温調機構によって、例えば、１５０℃～４００℃、好ましくは、１５０℃～２５０℃に制御され続け、基板Ｇの温度も同様の温度に制御され続ける。
次いで、ガス供給装置２７から処理容器１１の内部への処理ガスの導入が開始される（ステップＳ５１）。このとき、排気装置３９によって排気される処理容器１１の内部の圧力は、制御部４０により、例えば、１．３Ｐａ～２０Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ～１５０ｍＴｏｒｒ）に調整されている。導入される処理ガスは、シランガス、酸素ガス及びアルゴンガスの混合ガスであり、ガス供給装置２７が、各ガス供給源２９，３１，３２からガス供給装置２７へ流入するシランガス、酸素ガス及びアルゴンガスを混合することにより、生成される。したがって、ステップＳ５１では、結果的に、シランガスと酸素ガスの処理容器１１の内部への導入が開始される。
次いで、ステップＳ４３が実行される。このときも、高周波電源３４が誘導結合アンテナ２４へ供給する高周波電力の電力密度は、例えば、０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２、好ましくは、０．４５Ｗ／ｃｍ２～２．６１Ｗ／ｃｍ２と非常に高い値である。その結果、電子密度が、例えば、１×１０１１／ｃｍ３～１×１０１２／ｃｍ３の高密度プラズマが生成され、処理ガス中のシランガスの解離も十分に進み、水素化珪素イオンが殆ど生成されることなく、シランガスの殆どは珪素イオンと水素イオンへ解離される。そして、処理ガスから生成された高密度プラズマ中の珪素イオンや酸素イオンが載置台１３のバイアス電位によって基板Ｇへ引き込まれ、基板Ｇの表面上においてチャネル４５、ソース電極４６やドレイン電極４７を覆う酸化珪素膜４８ａが形成される。
酸化珪素膜４８ａが形成された後、ガス供給装置２７は処理容器１１の内部へ導入する処理ガスを変更する。変更後の処理ガスは、シランガス、窒素ガス及びアルゴンガスの混合ガスである。酸素ガス供給源３１が酸素ガスの供給を停止した後、窒素ガス供給源３０が窒素ガスの供給を開始し、ガス供給装置２７が、各ガス供給源２９，３０，３２からガス供給装置２７へ流入するシランガス、窒素ガス及びアルゴンガスを混合する。これにより、結果的に、処理容器１１の内部への酸素ガスの導入が停止され、窒素ガスの導入が開始される（ステップＳ５２）。なお、処理容器１１の内部への酸素ガスの導入が停止されてから窒素ガスの導入が開始されるまでの間も、処理容器１１の内部の排気、並びに、高周波電源３４，３６からの高周波電力の供給は途絶えることなく、継続される。
導入された変更後の処理ガスも、強い誘導電界によって十分に解離され、電子密度が、例えば、１×１０１１／ｃｍ３～１×１０１２／ｃｍ３の高密度プラズマが生成される。そして、変更後の処理ガス中のシランガスの解離も十分に進み、水素化珪素イオンが殆ど生成されることなく、シランガスの殆どは珪素イオンと水素イオンへ解離される。
このとき、変更後の処理ガスから生成された高密度プラズマ中の珪素イオンや窒素イオンが載置台１３のバイアス電位によって基板Ｇへ引き込まれ、基板Ｇの表面上において酸化珪素膜４８ａを覆う窒化珪素膜４８ｂが形成される。これにより、二層構造のパッシベーション層４８が形成される。
その後、ガス供給装置２７は処理容器１１の内部への処理ガスの導入を停止する。その結果、シランガスや窒素ガスの処理容器１１の内部への導入が停止される（ステップＳ５３）。次いで、ステップＳ４６からステップＳ４７が実行されて、本処理が終了される。
図４の処理や図５の処理によれば、高周波電源３４が誘導結合アンテナ２４へ供給する電力密度の高い高周波電力に起因して処理ガスが十分に解離されて、電子密度が、例えば、１×１０１１／ｃｍ３～１×１０１２／ｃｍ３の高密度プラズマが生成される。これにより、処理ガス中のシランガスから水素化珪素イオンが殆ど生成されることなく、シランガスの殆どは珪素イオンと水素イオンへ解離されるため、窒化珪素膜４４ａ，４８ｂや酸化珪素膜４４ｂ，４８ａの形成に水素化珪素イオンが寄与することが殆ど無い。その結果、シランガスを用いて形成される窒化珪素膜４４ａ，４８ｂや酸化珪素膜４４ｂ，４８ａの水素含有量を低減することができる。
また、図４の処理や図５の処理では、同じ処理容器１１において、載置台１３の温度を変更することなく、窒化珪素膜４４ａと酸化珪素膜４４ｂ、若しくは、酸化珪素膜４８ａと窒化珪素膜４８ｂを連続的に形成する。また、処理ガスを変更する際にも、高周波電源３４，３６からの高周波電力の供給や処理容器１１の内部の排気を一旦停止することがない。さらに、図４の処理や図５の処理によって形成された窒化珪素膜４４ａ，４８ｂや酸化珪素膜４４ｂ，４８ａは水素含有量が低いため、膜中の水素原子を脱離させるための熱処理が不要となる。したがって、ゲート絶縁膜４４やパッシベーション層４８の形成のスループットを向上することができる。
さらに、図４の処理では、窒化珪素膜４４ａの形成と酸化珪素膜４４ｂの形成の間に、基板Ｇが成膜装置１０から他の成膜装置へ移動することがない。また、図５の処理では、酸化珪素膜４８ａと窒化珪素膜４８ｂの形成の間に、基板Ｇが成膜装置１０から他の成膜装置へ移動することがない。したがって、基板Ｇの移動に伴う基板Ｇへのパーティクル等の付着を抑制することができ、基板Ｇで形成される電子デバイス、例えば、ＴＦＴの品質を向上することができる。
また、図４の処理や図５の処理では、載置台１３の温度、すなわち、基板Ｇの温度が４００℃を上回ることが無いため、ＩＧＺＯで構成されるチャネル４５の構造が熱によって破壊されるのを防止することができる。
なお、図４の処理条件や図５の処理条件をまとめて以下の表１に示す。括弧内の数値は、更に好ましい条件を示す。
Figure 2024069058000002
また、図４の処理や図５の処理によって形成される窒化珪素膜や酸化珪素膜の諸元を以下の表２に示す。
Figure 2024069058000003
表２に示す窒化珪素膜や酸化珪素膜の水素濃度（水素含有量）の値は、後処理として
水素原子を脱離させるための熱処理が必要な条件で形成された窒化珪素膜や酸化珪素膜の膜中の水素濃度の一般的な値より低くなっている。
なお、図４の処理や図５の処理では、窒化珪素膜４４ａ，４８ｂを形成する際には窒素ガスを用いたが、窒素ガスの代わりにアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いてもよい。また、酸化珪素膜４４ｂ，４８ａを形成する際には酸素ガスを用いたが、酸素ガスの代わりに亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを用いてもよい。さらに、希釈ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたが、希釈ガスはこれに限らず、他の不活性ガスを用いてもよい。
さらに、成膜装置１０では、ガス供給装置２７が各ガスを混合して処理ガスを生成した後、処理ガスを処理容器１１の内部へ供給した。しかしながら、ガス供給装置２７において各ガスを混合せずに、各ガス供給源２９～３２に制御弁を設け、各ガス供給源２９～３２から処理容器１１の内部へ直接各種ガスを供給してもよい。この場合、各ガス供給源２９～３２の制御弁の動作は制御部４０が制御する。
また、図３に示す、ゲート絶縁膜４４やパッシベーション層４８における窒化珪素膜と酸化珪素膜の上下関係は逆転してもよい。この場合、図４の処理がパッシベーション層４８の形成に用いられ、図５の処理がゲート絶縁膜４４の形成に用いられる。
以上、本開示の好ましい実施の形態について説明したが、本開示は上述した実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
例えば、図４の処理や図５の処理では、上述したように、処理ガスを変更する際にも、高周波電源３４，３６からの高周波電力の供給を一旦停止することがない。しかしながら、処理ガスを変更する際に高周波電源３４，３６からの高周波電力の供給を一旦停止してもよい。
図６は、図４の保護膜形成方法の変形例を示すフローチャートであり、図６の処理では、図４の処理と異なり、処理ガスを変更する際に高周波電源３４，３６からの高周波電力の供給が一旦停止される。なお、図６において、図４の処理の各ステップと同じ処理を行うステップには、同じ符号を付し、その説明を省略する。
まず、ステップＳ４１からステップＳ４３が実行されて基板Ｇにおいてゲート電極４３を覆う窒化珪素膜４４ａが形成された後、ガス供給装置２７は一旦、処理容器１１の内部への処理ガスの供給を停止する。すなわち、シランガスや窒素ガスの処理容器１１の内部への処理ガスの供給を停止する（ステップＳ６１）。
次いで、高周波電源３４，３６が高周波電力の供給を停止する（ステップＳ６２）。このとき、処理空間Ｕにおいて高密度プラズマは消滅する。その後、処理容器１１の内部へ掃気ガスを導入し、排気装置３９が掃気ガスとともに、処理空間Ｕに残留する処理ガスを処理容器１１の内部から排気する（ステップＳ６３）。
次いで、ガス供給装置２７は変更後の処理ガスを処理容器１１の内部へ導入し、排気装置３９により排気される処理容器１１の内部の圧力を、制御部４０により、例えば、１．３Ｐａ～２０Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ～１５０ｍＴｏｒｒ）に調整する。変更後の処理ガスは、シランガス、酸素ガス及びアルゴンガスの混合ガスである。したがって、結果的に、シランガスや酸素ガスの処理容器１１の内部への導入が開始される（ステップＳ６４）。
次いで、高周波電源３４がプラズマ生成用の高周波電力の誘導結合アンテナ２４への供給を開始し、高周波電源３６がバイアス用の高周波電力の載置台１３への供給を開始する（ステップＳ６５）。供給されるプラズマ生成用の高周波電力の電力密度は、例えば、０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２、好ましくは、０．４５Ｗ／ｃｍ２～２．６１Ｗ／ｃｍ２である。このとき、変更後の処理ガスが解離されて生じた珪素イオンや酸素イオンによって酸化珪素膜４４ｂが形成される。その後、ステップＳ４５からステップＳ４７が実行され、本処理が終了される。
図７は、図５の保護膜形成方法の変形例を示すフローチャートであり、図７の処理では、図５の処理と異なり、処理ガスを変更する際に高周波電源３４，３６からの高周波電力の供給が一旦停止される。なお、図７において、図５の処理の各ステップと同じ処理を行うステップには、同じ符号を付し、その説明を省略する。
まず、ステップＳ４１、ステップＳ５１及びステップＳ４３が順に実行されて基板Ｇにおいてチャネル４５、ソース電極４６やドレイン電極４７を覆う酸化珪素膜４８ａが形成される。その後、ガス供給装置２７は一旦、処理容器１１の内部への処理ガスの供給を停止する。すなわち、シランガスや酸素ガスの処理容器１１の内部への処理ガスの供給を停止する（ステップＳ７１）。
次いで、高周波電源３４，３６が高周波電力の供給を停止する（ステップＳ７２）。このとき、処理空間Ｕにおいて高密度プラズマは消滅する。その後、処理容器１１の内部へ掃気ガスを導入し、排気装置３９が掃気ガスとともに、処理空間Ｕに残留する処理ガスを処理容器１１の内部から排気する（ステップＳ７３）。
次いで、ガス供給装置２７は変更後の処理ガスを処理容器１１の内部へ導入し、排気装置３９によって排気される処理容器１１の内部の圧力を、制御部４０により、例えば、１．３Ｐａ～２０Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ～１５０ｍＴｏｒｒ）に調整する。変更後の処理ガスは、シランガス、窒素ガス及びアルゴンガスの混合ガスである。したがって、結果的に、シランガスや窒素ガスの処理容器１１の内部への導入が開始される（ステップＳ７４）。
次いで、高周波電源３４がプラズマ生成用の高周波電力の誘導結合アンテナ２４への供給を開始し、高周波電源３６がバイアス用の高周波電力の載置台１３への供給を開始する（ステップＳ７５）。供給されるプラズマ生成用の高周波電力の電力密度は、例えば、０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２、好ましくは、０．４５Ｗ／ｃｍ２～２．６１Ｗ／ｃｍ２である。このとき、変更後の処理ガスが解離されて生じた珪素イオンや窒素イオンによって窒化珪素膜４８ｂが形成される。その後、ステップＳ５３、ステップＳ４６及びステップＳ４７が順に実行され、本処理が終了される。
図６の処理や図７の処理では、処理ガスを変更する際に、高周波電源３４，３６からの高周波電力の供給が一旦停止されるため、一旦、高密度プラズマが消滅する。さらに、処理空間Ｕに残留する処理ガスが処理容器１１の内部から排気される。したがって、処理空間Ｕにおいて、高密度プラズマ中に窒素イオンと酸素イオンが混在することがない。その結果、ゲート絶縁膜４４において、窒化珪素膜４４ａと酸化珪素膜４４ｂの境界は明確となり、窒化珪素膜４４ａと酸化珪素膜４４ｂが混在する部分が発生しない。また、パッシベーション層４８においても、酸化珪素膜４８ａと窒化珪素膜４８ｂの境界は明確となり、酸化珪素膜４８ａと窒化珪素膜４８ｂが混在する部分が発生しない。
なお、本実施の形態としての成膜方法によって形成されるゲート絶縁膜４４やパッシベーション層４８は、窒化珪素膜と酸化珪素膜が積層された二層構造を有する。しかしながら、ゲート絶縁膜やパッシベーション層は、窒化珪素膜と酸化珪素膜が２回以上繰り返して積層された多層構造を有してもよい。この場合、図４の処理や図５の処理が繰り返されてゲート絶縁膜やパッシベーション層が形成される。
また、ゲート絶縁膜やパッシベーション層は、例えば、窒化珪素膜のみからなる単層構造や酸化珪素膜のみからなる単層構造を有してもよい。この場合、図４の処理では、窒化珪素膜４４ａが形成された後、ステップＳ４４やステップＳ４５がスキップされ、ガス供給装置２７が処理ガスの処理容器１１の内部への導入を停止し、その後、ステップＳ４６以降の処理が実行される。図５の処理では、酸化珪素膜４８ａが形成された後、ステップＳ５２やステップＳ５３がスキップされ、ガス供給装置２７が処理ガスの処理容器１１の内部への導入を停止し、その後、ステップＳ４６以降の処理が実行される。
上述した実施の形態では、本開示に係る技術が適用されるプラズマ処理装置として、誘導結合アンテナ２４と共に、複数の分割片２１に分割された金属製の窓部材１２を備える誘導結合型の成膜装置１０が用いられる事例について説明した。
しかしながら、本開示に係る技術が適用されるプラズマ処理装置は、図１の成膜装置１０に限られない。例えば、図８に示すような、誘導結合アンテナ２４を備えるものの、複数の分割片に分割された金属製の窓部材の代わりに、誘電体壁４９を備える誘導結合型の成膜装置５０に本開示に係る技術が適用されてもよい。成膜装置５０の構成は、基本的に成膜装置１０の構成と同じであり、誘電体壁４９に関連する構成のみが異なるため、図８では、図１における構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付し、以下、その説明を省略する。
図８の成膜装置５０において、誘電体壁４９の処理空間Ｕに面する側には、処理ガス供給用のシャワー筐体５１が嵌め込まれている。シャワー筐体５１は、長尺状で、誘電体壁４９を支持する支持部材を兼ね、例えば、導電性の金属、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金によって構成される。シャワー筐体５１の内部には、水平に伸びるガス拡散室５２が形成され、ガス拡散室５２は、多数のガス孔５３を介して処理空間Ｕと連通する。シャワー筐体５１にはガス供給管２６が接続され、ガス供給装置２７はガス供給管２６を介してガス拡散室５２へ処理ガスを導入する。ガス拡散室５２へ導入された処理ガスは各ガス孔５３から処理空間Ｕへ供給される。
また、本開示に係る技術が適用されるプラズマ処理装置は、図９に示すようなヘリコン波を用いる成膜装置５４であってもよい。図９の成膜装置５４は、プラズマ生成部５５と処理部５６を備える。プラズマ生成部５５は、プラズマ生成室を構成するベルジャー５７と、該ベルジャー５７の外周に配置された誘導結合コイル状のアンテナ５８と、アンテナ５８の外側に配置される内部コイル５９と、外部コイル６０とを有する。また、ベルジャー５７にはガス導入口６１が設けられる。処理部５６は、内部にステージ６２を有し、該ステージ６２上に基板Ｇが載置される。この成膜装置５４では、アンテナ５８、内部コイル５９及び外部コイル６０によって生じる直流磁場がヘリコン波を発生させ、ガス導入口６１より導入された処理ガスはヘリコン波によってベルジャー５７の内部で解離され、高密度プラズマが生じる。この高密度プラズマはステージ６２上に載置された基板Ｇに成膜処理を施す。
さらに、本開示に係る技術が適用されるプラズマ処理装置は、図１０に示すような電子サイクロトロン共鳴現象（Electron Cyclotron Resonance）を利用する成膜装置６３であってもよい。
図１０の成膜装置６３は、バッファ室７９と、下部容器８０と、マグネトロン６４と、導波管６５と、円筒空洞部６７と、天板６８と、ソレノイドコイル６９と、マイクロ波透過窓７０と、真空容器７１と、試料台７２と、を有する。また、成膜装置６３は、高周波電源７４と、バリアブルバルブ７６と、排気ポンプ７７と、を有する。
バッファ室７９の下部には下部容器８０が取り付けられ、下部容器８０にはバッファ室７９の開口に対応して試料台７２が設けられる。下部容器８０は途中にバリアブルバルブ７６を有し、下部容器８０の端部には排気ポンプ７７が設けられる。試料台７２には高周波電源７４が接続され、試料台７２に高周波バイアス電圧が印加される。
バッファ室７９の上部には、円筒状の真空容器７１が取り付けられ、真空容器７１の上部開口部には平板状のマイクロ波透過窓７０が気密に取り付けられ、真空容器７１とマイクロ波透過窓７０とによってプラズマ発生室が形成される。マイクロ波透過窓７０の上部には、中央に円形の開口部を有する天板６８が設けられ、マイクロ波透過窓７０と天板６８とで囲まれた円筒空洞部６７が設けられる。天板６８の円形開口部には導波管６５及びマグネトロン６４が順次電気的に接続される。円筒空洞部６７及び真空容器７１の外周部にはソレノイドコイル６９が設けられる。
成膜装置６３では、マグネトロン６４が、例えば、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振し、このマイクロ波は矩形の導波管６５を経由して円筒空洞部６７の内部に導入される。このとき、円筒空洞部６７の内部に導入されたマイクロ波は、マイクロ波透過窓７０を経て真空容器７１内に導入される。一方、ソレノイドコイル６９によって真空容器７１の内部に磁界が形成される。そして、真空容器７１内に導入されたマイクロ波及びソレノイドコイル６９による磁界の作用により、電子は磁界からローレンツ力を受けて旋回運動を行う。旋回運動の周期とマイクロ波の周波数がほぼ一致したとき、電子はマイクロ波から効率良くエネルギーを受け取り、電子サイクロトロン共鳴現象によって真空容器７１内に導入された処理ガスから高密度プラズマ８１が生成される。この高密度プラズマ８１は試料台７２に載置された基板Ｇに成膜処理を施す。
なお、成膜装置１０，５０，５４，６３で成膜処理が施される基板Ｇは、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence）ディスプレイやプラズマディスプレイパネル等である。しかしながら、これらの成膜装置において成膜処理が施される基板は、ＦＰＤ用のガラス基板に限られない。例えば、当該基板は、太陽電池パネル用の基板や半導体デバイス用のシリコンウエハであってもよい。
また、上述の各実施の形態においては、載置台１３や試料台７２にバイアス用の高周波電力を供給して積極的に基板Ｇにイオンを引き込む場合を説明したが、必ずしも載置台１３等にバイアス用の高周波電力を供給しなくてもよい。この場合、主として、電気的に中性なラジカル種による成膜が行われるが、高周波電力を供給しなくても基板Ｇ上にはシースが形成されるため、幾分かのイオンも基板Ｇ上に引き込まれ成膜に寄与する。
Ｇ 基板
Ｕ 処理空間
１０，５０，５４，６３ 成膜装置
１１ 処理容器
１２ 窓部材
１３ 載置台
２１ 分割片
２２ 仕切部材
２４ 誘導結合アンテナ
２７ ガス供給装置
３４ 高周波電源
４４ ゲート絶縁膜
４４ａ，４８ｂ 窒化珪素膜
４４ｂ，４８ａ 酸化珪素膜
４８ パッシベーション層

Claims (19)

  1. 処理容器の内部において基板に成膜処理を施す成膜方法であって、
    前記処理容器の内部の載置台に基板を載置する工程と、
    前記処理容器の内部に水素化珪素ガス及び他のガスを供給する工程と、
    前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガスを解離させて高密度プラズマを生成する工程と、
    前記基板へ前記高密度プラズマを用いて珪素含有膜を形成する工程と、を有し、
    前記高密度プラズマの電子密度は１×１０１１／ｃｍ３以上であり、
    前記珪素含有膜を形成する工程における前記載置台の温度は１５０℃以上且つ４００℃以下に制御され、
    前記高密度プラズマを生成する工程において前記処理容器が有するプラズマ生成手段に供給される高周波電力の電力密度は０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２である成膜方法。
  2. 前記珪素含有膜を形成する工程における前記載置台の温度は１５０℃以上且つ２５０℃以下に制御される、請求項１に記載の成膜方法。
  3. 前記高密度プラズマを生成する工程において前記プラズマ生成手段に供給される高周波電力の電力密度は０．４５Ｗ／ｃｍ２～２．６１Ｗ／ｃｍ２である、請求項１に記載の成膜方法。
  4. 前記他のガスは水素原子を含まない、請求項１に記載の成膜方法。
  5. 前記形成された珪素含有膜の水素濃度は、２．０×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である、請求項１に記載の成膜方法。
  6. 処理容器の内部において基板に成膜処理を施す成膜方法であって、
    前記処理容器の内部の載置台に基板を載置する工程と、
    前記処理容器の内部に水素化珪素ガス及び窒素含有ガスを供給する工程と、
    前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガス及び前記窒素含有ガスを解離させて第１の高密度プラズマを生成する工程と、
    前記基板へ前記第１の高密度プラズマを用いて窒化珪素膜を形成する工程と、
    前記処理容器の内部に水素化珪素ガスと酸素含有ガスを供給する工程と、
    前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガス及び前記酸素含有ガスを解離させて第２の高密度プラズマを生成する工程と、
    前記基板へ前記第２の高密度プラズマを用いて酸化珪素膜を形成する工程と、を有し、
    前記第１の高密度プラズマ及び前記第２の高密度プラズマの電子密度は１×１０１１／ｃｍ３以上であり、
    前記形成された窒化珪素膜の水素濃度は、２．０×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、
    前記形成された酸化珪素膜の水素濃度は、３．９×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である成膜方法。
  7. 前記窒化珪素膜を形成する工程及び前記酸化珪素膜を形成する工程における前記載置台の温度は同じである、請求項６に記載の成膜方法。
  8. 前記窒化珪素膜を形成する工程及び前記酸化珪素膜を形成する工程における前記載置台の温度は１５０℃以上且つ４００℃以下に制御される、請求項７に記載の成膜方法。
  9. 前記窒化珪素膜を形成する工程及び前記酸化珪素膜を形成する工程における前記載置台の温度は１５０℃以上且つ２５０℃以下に制御される、請求項８に記載の成膜方法。
  10. 前記第１の高密度プラズマを生成する工程及び前記第２の高密度プラズマを生成する工程において前記処理容器が有するプラズマ生成手段に供給される高周波電力の電力密度は０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２である、請求項６に記載の成膜方法。
  11. 前記第１の高密度プラズマを生成する工程及び前記第２の高密度プラズマを生成する工程において前記プラズマ生成手段に供給される高周波電力の電力密度は０．４５Ｗ／ｃｍ２～２．６１Ｗ／ｃｍ２である、請求項１０に記載の成膜方法。
  12. 前記酸化珪素膜を形成する工程は前記窒化珪素膜を形成する工程の後に実行される、請求項６に記載の成膜方法。
  13. 前記窒化珪素膜を形成する工程及び前記酸化珪素膜を形成する工程の間において、前記処理容器が有するプラズマ生成手段への高周波電力の供給は途絶えず、前記処理容器の内部への前記前記水素化珪素ガスの供給も途絶えず、前記窒素含有ガスが前記酸素含有ガスに変更されることによって前記第１の高密度プラズマが前記第２の高密度プラズマへ移行する、請求項１２に記載の成膜方法。
  14. 前記窒化珪素膜を形成する工程は前記酸化珪素膜を形成する工程の後に実行される、請求項６に記載の成膜方法。
  15. 前記酸化珪素膜を形成する工程及び前記窒化珪素膜を形成する工程の間において、前記処理容器が有するプラズマ生成手段への高周波電力の供給は途絶えず、前記処理容器の内部への前記前記水素化珪素ガスの供給も途絶えず、前記酸素含有ガスが前記窒素含有ガスに変更されることによって前記第２の高密度プラズマが前記第１の高密度プラズマへ移行する、請求項１４に記載の成膜方法。
  16. 前記水素化珪素ガス及び前記窒素含有ガスは混合されてから前記処理容器の内部へ供給され、前記水素化珪素ガス及び前記酸素含有ガスも混合されてから前記処理容器の内部へ供給される、請求項６に記載の成膜方法。
  17. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器の内部に配置されて前記基板を載置する載置台と、
    前記処理容器の内部に水素化珪素ガス及び他のガスを供給するガス供給手段と、
    前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガスを解離させて高密度プラズマを生成し、前記基板へ前記生成された高密度プラズマを用いて珪素含有膜を形成するプラズマ生成手段と、を備え、
    前記高密度プラズマの電子密度は１×１０１１／ｃｍ３以上であり、
    前記載置台は、前記基板へ前記珪素含有膜が形成される際、当該載置台の温度を１５０℃以上且つ４００℃以下に維持し、
    前記高密度プラズマを生成する際、前記処理容器が有するプラズマ生成手段には、電力密度が０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２である高周波電力が供給される成膜装置。
  18. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器の内部に配置されて前記基板を載置する載置台と、
    前記処理容器の内部に水素化珪素ガス及び他のガスを供給するガス供給手段と、
    前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガスを解離させて高密度プラズマを生成し、前記基板へ前記生成された高密度プラズマを用いて珪素含有膜を形成するプラズマ生成手段と、を備え、
    前記プラズマ生成手段は、前記ガス供給手段が前記水素化珪素ガス及び窒素含有ガスを供給する際、前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガス及び前記窒素含有ガスを解離させて第１の高密度プラズマを生成し、前記基板へ前記生成された第１の高密度プラズマを用いて窒化珪素膜を形成し、
    さらに、前記プラズマ生成手段は、前記ガス供給手段が前記水素化珪素ガス及び酸素含有ガスを供給する際、前記処理容器の内部において前記水素化珪素ガス及び前記酸素含有ガスを解離させて第２の高密度プラズマを生成し、前記基板へ前記生成された第２の高密度プラズマを用いて酸化珪素膜を形成し、
    前記第１の高密度プラズマ及び前記第２の高密度プラズマの電子密度は１×１０１１／ｃｍ３以上であり、
    前記形成された窒化珪素膜の水素濃度は、２．０×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、
    前記形成された酸化珪素膜の水素濃度は、３．９×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である成膜装置。
  19. 前記プラズマ生成手段は、誘導結合アンテナと、前記誘導結合アンテナ及び前記基板の間に介在する窓部材と、を有し、
    前記窓部材は、金属からなる複数の分割片と、各前記分割片を仕切る絶縁体からなる仕切部材とを有し、
    前記誘導結合アンテナに、電力密度が０．１４Ｗ／ｃｍ２～２．９８Ｗ／ｃｍ２である高周波電力を供給することにより、前記第１の高密度プラズマ及び前記第２の高密度プラズマを生成する、請求項１８に記載の成膜装置。
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