特許 6904150 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6904150

(24)【登録日】2021年6月28日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20210701BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20210701BHJP

   C23C 16/511 20060101ALI20210701BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 C

   H01L21/318 B

   C23C16/511

   H05H1/46 B

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-151835(P2017-151835)

(22)【出願日】2017年8月4日

(65)【公開番号】特開2019-33126(P2019-33126A)

(43)【公開日】2019年2月28日

【審査請求日】2020年2月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002756

【氏名又は名称】特許業務法人弥生特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100091513

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 俊夫

(74)【代理人】

【識別番号】100133776

【弁理士】

【氏名又は名称】三井田 友昭

(72)【発明者】

【氏名】高 鉉龍

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１１７９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５３３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９３２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６８４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／５１１

Ｈ０１Ｌ ２１／３１８

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面側に基板が載置され、真空容器内にて当該基板を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの一面側に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
回転テーブルに前記処理ガスに電磁波を放射してプラズマ化するために当該回転テーブルに対向して設けられるアンテナと、
前記処理ガスがプラズマ化される処理領域を、前記回転テーブルの回転方向において局所的で、公転する前記基板の移動領域の内縁から外縁に亘るように形成するために前記アンテナに複数設けられる前記電磁波の放射孔と、
を備え、
前記回転テーブルの中心側を内側、外周側を外側と定義すると、
前記アンテナにおいて、基板の通過領域の外縁部に対向する領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率は、前記外縁部に対向する領域から内寄りに外れた領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率よりも小さく設定されるか、あるいは基板の通過領域の内縁部に対向する領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率は、前記内縁部に対向する領域から外寄りに外れた領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率よりも小さく設定され、
前記アンテナにおいて単位面積あたりの放射孔の開口率が最大となる領域における当該開口率を１００％とすると、前記基板の通過領域の外縁部に対向する領域における単位面積あたりの放射孔の開口率は４０％以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記アンテナにおいて、基板の通過領域の外縁部に対向する領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率は、前記外縁部に対向する領域から内寄りに外れた領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率よりも小さく設定され、且つ、基板の通過領域の内縁部に対向する領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率は、前記内縁部に対向する領域から外寄りに外れた領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率よりも小さく設定されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記アンテナにおいて、外縁部に対向する領域から内寄りに外れた領域及び前記内縁部に対向する領域から外寄りに外れた領域は、前記基板の中央部が通過する領域に対向する領域であることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記アンテナは、前記回転テーブルの内側から外側に向かうにつれて当該回転テーブルの回転方向に広がるように設けられ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プラズマ処理装置。

【請求項5】

前記電磁波はマイクロ波であ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プラズマ処理装置。

【請求項6】

前記回転テーブルの一面側に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記回転テーブルの一面側に前記原料ガスと反応して反応生成物を生じて前記基板に成膜を行うための反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
が設けられ、
前記処理ガスは前記反応ガスであり、前記処理ガス供給部は前記反応ガス供給部であ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プラズマ処理装置。

【請求項7】

前記回転テーブルの一面側に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記回転テーブルの一面側に前記原料ガスと反応して反応生成物を生じて前記基板に成膜を行うための反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記回転テーブルの一面側に前記反応生成物を改質するための改質ガスを供給する改質ガス供給部が設けられ、
前記処理ガスは前記改質ガスであり、前記処理ガス供給部は前記改質ガス供給部であ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プラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板にプラズマ処理を行う技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程においては、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に対して例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）によって成膜が行われる場合が有る。このＡＬＤを行う成膜装置としては、真空容器内に設けられる回転テーブルにウエハが載置され、当該回転テーブルの回転によって公転するウエハが、原料ガスが供給される雰囲気と、当該原料ガスと反応する反応ガスが供給される雰囲気とを繰り返し通過することで、成膜が行われるように構成される場合が有る。上記の回転テーブルに供給される各ガスについては、当該回転テーブル上でプラズマ化され、当該プラズマを構成するラジカルやイオンの作用によりウエハに処理が行われる場合が有る。例えば特許文献１にはＡＬＤでＳｉＮ（窒化シリコン）膜を形成するために、反応ガスであるＮＨ_３（アンモニア）ガスがプラズマ化される成膜装置について記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１６８４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ウエハに成膜を行うにあたり、ウエハの面内の各部における膜厚の均一性を高くすることが求められる。しかし、上記のウエハを公転させてＡＬＤにより成膜を行うにあたり、後に発明の実施の形態の項目で詳しく述べるように、ウエハの面内各部においてプラズマに曝される時間が互いに異なり、供給されるプラズマのエネルギーが不均一となることに起因して、上記の回転テーブルの径方向に沿ってウエハを見たときに、両端部の膜厚が中央部の膜厚に比べて小さくなってしまう場合が有る。

【0005】

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、公転する基板に供給した処理ガスをプラズマ化して処理を行うにあたり、基板の面内に均一性高い処理を行う技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のプラズマ処理装置は、一面側に基板が載置され、真空容器内にて当該基板を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの一面側に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
回転テーブルに前記処理ガスに電磁波を放射してプラズマ化するために当該回転テーブルに対向して設けられるアンテナと、
前記処理ガスがプラズマ化される処理領域を、前記回転テーブルの回転方向において局所的で、公転する前記基板の移動領域の内縁から外縁に亘るように形成するために前記アンテナに複数設けられる前記電磁波の放射孔と、
を備え、
前記回転テーブルの中心側を内側、外周側を外側と定義すると、
前記アンテナにおいて、基板の通過領域の外縁部に対向する領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率は、前記外縁部に対向する領域から内寄りに外れた領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率よりも小さく設定されるか、あるいは基板の通過領域の内縁部に対向する領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率は、前記内縁部に対向する領域から外寄りに外れた領域における単位面積あたりの前記放射孔の開口率よりも小さく設定され、
前記アンテナにおいて単位面積あたりの放射孔の開口率が最大となる領域における当該開口率を１００％とすると、前記基板の通過領域の外縁部に対向する領域における単位面積あたりの放射孔の開口率は４０％以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、基板を公転させる回転テーブルの一面側に対向するアンテナにおいて、基板の通過領域の外縁部に対向する領域と当該領域から内寄りに外れた領域との間、あるいは基板の通過領域の内縁部に対向する領域と当該領域から外寄りに外れた領域との間において、単位面積あたりの電磁波を放射する放射孔の開口率が異なる。このような構成により、公転する基板の面内の各部に供給されるエネルギーの均一化を図ることができ、基板の面内の各部で均一性高い処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断側面図である。

【図2】前記成膜装置の横断平面図である。

【図3】前記成膜装置に設けられるガスシャワーヘッドの縦断側面図である。

【図4】前記ガスシャワーヘッドの下面図である。

【図5】前記成膜装置に設けられる回転テーブルの概略平面図である。

【図6】仮想のウエハの平面図である。

【図7】前記成膜装置の処理容器内を模式的に示す平面図である。

【図8】前記成膜装置の処理容器内を模式的に示す平面図である。

【図9】前記ウエハの各位置における過剰となるプラズマエネルギーの分布を示すグラフ図である。

【図10】前記成膜装置でガスをプラズマ化するためのアンテナに設けられるスロット板の平面図である。

【図11】前記成膜装置における処理の概要を示す説明図である。

【図12】前記スロット板の他の構成例を示す平面図である。

【図13】評価試験の結果を示すグラフ図である。

【図14】評価試験で用いた成膜装置の概略平面図である。

【図15】評価試験の結果を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明のプラズマ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の横断平面図を参照しながら説明する。この成膜装置１は、原料ガスであるＤＣＳ（ジクロロシラン）ガス、反応ガスであるＮＨ_３ガスを、例えばシリコンからなる基板であるウエハＷに夫々供給し、ＡＬＤによってウエハＷにＳｉＮ膜を形成する。ウエハＷは直径が３００ｍｍの円形である。また、改質ガスであるＨ_２（水素）ガスを供給することで、ＳｉＮ膜の改質を行う。ＮＨ_３ガス及びＨ_２ガスについては、プラズマ化されてウエハＷに供給される。

【0010】

図１中１１は扁平な概ね円形の真空容器（処理容器）であり、側壁及び底部を構成する容器本体１１Ａと、天板１１Ｂとにより構成されている。図中１２は、真空容器１１内に水平に設けられる円形の回転テーブルである。図中１２Ａは、回転テーブル１２の裏面中央部を支持する支持部である。図中１３は回転機構であり、成膜処理中において支持部１２Ａを介して回転テーブル１２を、その周方向に平面視時計回りに回転させる。なお、図中のＸは回転テーブル１２の回転軸を表している。

【0011】

回転テーブル１２の上面（一面）側には、回転テーブル１２の周方向（回転方向）に沿って６つの円形の凹部１４が設けられており、各凹部１４にウエハＷが収納される。つまり、回転テーブル１２の回転によって公転するように、各ウエハＷは回転テーブル１２に載置される。ウエハＷが載置される位置についてさらに詳しく説明すると、ウエハＷは上記の回転方向に等間隔を空けるように回転テーブル１２に載置され、各ウエハＷの中心と上記の回転軸Ｘとの距離は各々等しい。また、図１中１５はヒーターであり、真空容器１１の底部において同心円状に複数設けられ、回転テーブル１２に載置されたウエハＷを加熱する。図２中１６は真空容器１１の側壁に開口したウエハＷの搬送口であり、ゲートバルブＧによって開閉自在に構成される。図示しない基板搬送機構により、ウエハＷは搬送口１６を介して、真空容器１１の外部と凹部１４内との間で受け渡される。

【0012】

回転テーブル１２上には、原料ガス供給部であるガス給排気ユニット２と、プラズマ形成ユニット３Ａと、プラズマ形成ユニット３Ｂと、プラズマ形成ユニット３Ｃとが、回転テーブル１２の回転方向下流側に向かい、当該回転方向に沿って互いに間隔を空けてこの順に設けられている。ガス給排気ユニット２は、ＤＣＳガスをウエハＷに供給するユニットである。プラズマ形成ユニット３Ａ〜３Ｃは、回転テーブル１２上に供給されたプラズマ形成用ガスをプラズマ化して、ウエハＷにプラズマ処理を行うユニットである。プラズマ形成ユニット３Ｃは、ウエハＷに吸着されたＤＣＳガスを窒化してＳｉＮ膜を形成するためのプラズマ処理を行う。プラズマ形成ユニット３Ａ、３Ｂは、ＳｉＮ膜を改質するためのプラズマ処理を行う。この改質について具体的に述べると、膜の表面に含まれるＤＣＳガスに由来するＣｌ（塩素）をＨ_２ガスのプラズマに曝すことで膜から脱離させる。この脱離した部位にプラズマ形成ユニット３ＣによりＮＨ_３が吸着され、膜を構成するＳｉが窒化されることで、より純粋な（緻密な）窒化膜が形成される。

【0013】

上記のガス給排気ユニット２の構成について、縦断側面図である図３及び下面図である図４も参照しながら説明する。ガス給排気ユニット２は、平面視、回転テーブル１２の中央側から周縁側に向かうにつれて回転テーブル１２の周方向（回転方向）に広がる扇状に形成されており、ガス給排気ユニット２の下面は、回転テーブル１２の上面に近接すると共に対向している。

【0014】

ガス給排気ユニット２の下面には、吐出部をなすガス吐出口２１、排気口２２及びパージガス吐出口２３が開口している。図中での識別を容易にするために、図４では、排気口２２及びパージガス吐出口２３に多数のドットを付して示している。ガス吐出口２１は、ガス給排気ユニット２の下面の周縁部よりも内側の扇状領域２４に多数配列されている。このガス吐出口２１は、成膜処理時における回転テーブル１２の回転中にＤＣＳガスを下方にシャワー状に吐出して、ウエハＷの表面全体に供給する。

【0015】

この扇状領域２４においては、回転テーブル１２の中央側から回転テーブル１２の周縁側に向けて、３つの区域２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが設定されている。夫々の区域２４Ａ、区域２４Ｂ、区域２４Ｃに設けられるガス吐出口２１の夫々に独立してＤＣＳガスを供給できるように、ガス給排気ユニット２には互いに区画されたガス流路２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃが設けられている。各ガス流路２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの下流端は、各々ガス吐出口２１として構成されている。

【0016】

そして、ガス流路２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの各上流側は、各々配管を介してＤＣＳガスの供給源２６に接続されており、各配管にはバルブ及びマスフローコントローラにより構成されるガス供給機器２７が介設されている。ガス供給機器２７によって、ＤＣＳガス供給源２６から供給されるＤＣＳガスの各ガス流路２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃにおける下流側への給断及び流量が制御される。なお、後述するガス供給機器２７以外の各ガス供給機器も、ガス供給機器２７と同様に構成され、下流側へのガスの給断及び流量を制御する。

【0017】

続いて、上記の排気口２２及びパージガス吐出口２３について説明する。排気口２２及びパージガス吐出口２３は、扇状領域２４を囲むと共に回転テーブル１２の上面に向かうように、ガス給排気ユニット２の下面の周縁部に環状に開口しており、パージガス吐出口２３が排気口２２の外側に位置している。回転テーブル１２上における排気口２２の内側の領域は、ウエハＷの表面へのＤＣＳの吸着が行われる吸着領域Ｒ０を構成する。パージガス吐出口２３は、回転テーブル１２上にパージガスとして例えばＡｒ（アルゴン）ガスを吐出する。

【0018】

成膜処理中において、ガス吐出口２１からの原料ガスの吐出、排気口２２からの排気及びパージガス吐出口２３からのパージガスの吐出が共に行われる。それによって、図３中に矢印で示すように回転テーブル１２へ向けて吐出された原料ガス及びパージガスは、回転テーブル１２の上面を排気口２２へと向かい、当該排気口２２から排気される。このようにパージガスの吐出及び排気が行われることにより、吸着領域Ｒ０の雰囲気は外部の雰囲気から分離され、当該吸着領域Ｒ０に限定的に原料ガスを供給することができる。即ち、吸着領域Ｒ０に供給されるＤＣＳガスと、後述するガスインジェクター５１〜５３によって吸着領域Ｒ０の外部に供給される各ガスとが混合されることを抑えることができるので、後述するようにウエハＷにＡＬＤによる成膜処理を行うことができる。

【0019】

図３中２３Ａ、２３Ｂは、各々ガス給排気ユニット２に設けられる互いに区画されたガス流路であり、上記の原料ガスの流路２５Ａ〜２５Ｃに対しても各々区画されて設けられている。ガス流路２３Ａの上流端は排気口２２、ガス流路２３Ａの下流端は排気装置２８に夫々接続されており、この排気装置２８によって、排気口２２から排気を行うことができる。また、ガス流路２３Ｂの下流端はパージガス吐出口２３、ガス流路２３Ｂの上流端はＡｒガスの供給源２９に夫々接続されている。ガス流路２３ＢとＡｒガス供給源２９とを接続する配管には、ガス供給機器２０が介設されている。

【0020】

続いて、プラズマ形成ユニット３Ｂについて図１を参照して説明する。プラズマ形成ユニット３Ｂは、真空容器１１内へ向けてマイクロ波を放射するアンテナ３１と、アンテナ３１に向けてマイクロ波を供給する同軸導波管３２、及びマイクロ波発生器３３を備える。アンテナ３１は天板１１Ｂに設けられており、後述のガスインジェクター５２から反応ガスが供給される領域の上方に位置している。アンテナ３１は、誘電体窓３４、スロット板３５、誘電体プレート３６及び冷却ジャケット３７を有するラジアルラインスロットアンテナとして構成されている。

【0021】

誘電体窓３４はマイクロ波の波長を短縮させるものであり、例えばアルミナセラミックから構成され、真空容器１１の天板１１Ｂに形成された開口部を塞ぐように設けられている。誘電体窓３４上には金属板であるスロット板３５が水平に設けられている。このスロット板３５は多数の細長のスロット孔（スリット）３８が分散して配設されており、隣り合うスロット孔３８同士は組をなし、その長さ方向が互いに直交するように形成されている。そして、このスロット孔３８の組は、スロット板３５の重心を中心とする複数、例えば３つの同心円に沿って配置されている。

【0022】

さらにスロット板３５上には例えばアルミナセラミックからなる誘電体プレート３６が設けられている。誘電体プレート３６上には例えば導電性の冷却ジャケット３７が設けられている。冷却ジャケット３７には、アンテナ３１を冷却するための冷媒が流通する図示しない冷媒流路が形成されている。ところで、上記の誘電体窓３４、スロット板３５及び誘電体プレート３６は、平面視概略三角形状に構成されている。そして、回転テーブル１２の中心側、外周側を夫々内側、外側とすると、これらの誘電体窓３４、スロット板３５及び誘電体プレート３６は、内側から外側に向かうにつれて、平面視回転テーブル１２の回転方向にその幅が広がるように配置されており、回転テーブル１２に対向する。

【0023】

アンテナ３１は同軸導波管３２、モード変換器３９、導波管４１、整合器４２を、この順に介してマイクロ波発生器３３に接続されている。同軸導波管３２は、円柱形状の内側導体４３と、その内部に内側導体４３を収容した円筒形状の外側導体４４と、を備える。内側導体４３及び外側導体４４の上端部はモード変換器３９に接続されている。内側導体４３の下端部は、冷却ジャケット３７、誘電体プレート３６、スロット板３５を貫通して誘電体窓３４の上面に設けられた凹部に進入している。なお、図中４５は、スロット板３５において上記の内側導体４３が貫通する貫通孔である。外側導体４４の下端部は、冷却ジャケット３７に接続されている。上記のマイクロ波発生器３３は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生し、このマイクロ波は同軸導波管３２にて導波される伝搬モードにマイクロ波を変換するモード変換器３９を介して当該同軸導波管３２に導入される。そして、このマイクロ波は同軸導波管３２を通って、誘電体プレート３６に供給され、スロット板３５のスロット孔３８から誘電体窓３４に放射され、当該誘電体窓３４からその下方側の空間に供給される。

【0024】

プラズマ形成ユニット３Ｂによりプラズマが形成されて処理が行われる処理領域をプラズマ形成領域Ｒ２とすると、既述のように誘電体窓３４からマイクロ波が回転テーブル１２に供給されることで、プラズマ形成領域Ｒ２は、スロット板３５及び誘電体窓３４の下方に形成される。当該スロット板３５及び誘電体窓３４の平面形状に対応するように、プラズマ形成領域Ｒ２は回転テーブル１２の内側から外側に向かうにつれて回転方向に拡幅された、平面視概ね三角形状となり、平面で見て回転テーブル１２の周の概ね１／６がこのプラズマ形成領域Ｒ２に重なる。既述のようにアンテナ３１が設けられることにより、このプラズマ形成領域Ｒ２は、回転テーブル１２の回転方向に局所的に形成される。そして、プラズマ形成領域Ｒ２は、例えば平面で見て１枚のウエハＷ全体をカバーする大きさを有している。従って、プラズマ形成領域Ｒ２は、公転によるウエハＷの移動領域の内縁から外縁に亘るように形成される。

【0025】

上記のようにスロット孔３８から誘電体窓３４にマイクロ波が放射されるため、スロット孔３８によるスロット板３５の各部の開口率を調整することでプラズマ形成領域Ｒ２の各部におけるプラズマの強度を調整することができる。さらに詳しく述べると、プラズマ形成領域Ｒ２において、スロット板３５の単位面積あたりの開口率が高い領域の下方は、他の領域に比べてマイクロ波の放射量が大きいために供給されるエネルギーが大きいので、プラズマの強度が大きくなる。このスロット板３５の構成について、後にさらに詳しく説明する。

【0026】

また、プラズマ形成ユニット３Ａ、３Ｃはプラズマ形成ユニット３Ｂと同様に構成されており、図２においてプラズマ形成ユニット３Ａ、３Ｃにおけるプラズマ形成領域Ｒ３に相当する領域をプラズマ形成領域Ｒ１、Ｒ３として夫々示している。プラズマ形成領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は回転テーブル１２の回転方向における位置が異なるが、互いに同じ大きさになるように構成されている。回転テーブル１２の回転方向に見て、プラズマ形成領域Ｒ１の下流側の端部、プラズマ形成領域Ｒ２の上流側端部、プラズマ形成領域Ｒ３の下流側端部には、夫々ガスインジェクター５１、５２、５３が設けられている。処理ガス供給部をなすガスインジェクター５１、５２、５３は、例えば先端側が閉じられた細長い管状体として構成され、真空容器１１の側壁から中央部領域に向かって水平に伸び、回転テーブル１２上のウエハＷの通過領域と交差するように夫々設けられている。

【0027】

ガスインジェクター５１、５２、５３には、その長さ方向に沿ってガスの吐出口５０が多数、横方向に開口している。例えば、回転テーブル１２の回転方向に見て、ガスインジェクター５１はプラズマ形成領域Ｒ１の上流側に向かうように当該プラズマ形成領域Ｒ１にガスを吐出し、ガスインジェクター５２はプラズマ形成領域Ｒ２の下流側に向かうように当該プラズマ形成領域Ｒ２にガスを吐出し、ガスインジェクター５３はプラズマ形成領域Ｒ３の上流側に向かうように当該プラズマ形成領域Ｒ３にガスを吐出する。改質ガス供給部をなすガスインジェクター５１、ガスインジェクター５２は、処理ガスであるＨ_２ガスの供給源５４に接続されており、反応ガス供給部をなすガスインジェクター５３は処理ガスであるＮＨ_３ガスの供給源５５に接続されている。

【0028】

プラズマ形成領域Ｒ２とプラズマ形成領域Ｒ３との間には、分離領域５７が設けられている。この分離領域５７の天井面は、プラズマ形成領域Ｒ２及びプラズマ形成領域Ｒ３の各々の天井面よりも低い。分離領域５７は図２に示すように平面的に見て、回転テーブル１２の中央側から周縁側に向かうにつれて回転テーブル１２の周方向に広がる扇状に形成されており、その下面は回転テーブル１２の上面に対向すると共に近接し、分離領域５７と回転テーブル１２との間のコンダクタンスが抑えられている。

【0029】

また、図２に示すように回転テーブル１２の外側であって、プラズマ形成領域Ｒ１の上流側端部、プラズマ形成領域Ｒ２の下流側端部及びプラズマ形成領域Ｒ３の上流側端部の各々に臨む位置には、第１の排気口４７、第２の排気口４８及び第３の排気口４９が夫々開口している。第１の排気口４７は、第１のガスインジェクター５１からプラズマ形成領域Ｒ１に吐出されたガスを排気する。第２の排気口４８は、ガスインジェクター５２から吐出されたプラズマ形成領域Ｒ２のガスを排気し、分離領域５７の回転方向上流側近傍に設けられている。第３の排気口４９は、ガスインジェクター５３から吐出されたプラズマ形成領域Ｒ３のガスを排気し、分離領域５７の回転方向下流側近傍に設けられている。

【0030】

上記のように分離領域５７と回転テーブル１２との間の隙間のコンダクタンスが小さいため、ガスインジェクター５２から吐出されたＨ_２ガスは、当該隙間を回転テーブル１２の回転方向下流へ流れることが抑制され、第２の排気口４８から排気される。そして、そのようにコンダクタンスが小さいことから、ガスインジェクター５３から吐出されたＮＨ_３ガスについても当該隙間を回転テーブル１２の回転方向下流へ流れることが抑制されて、第３の排気口４９から排気される。図中４０は排気装置であり、真空ポンプなどにより構成され、排気管を介して第１の排気口４７、第２の排気口４８及び第３の排気口４９に接続されている。排気管に設けられる図示しない圧力調整部により各排気口４７〜４９による排気量が調整されることによって、真空容器１１内の真空度が調整される。

【0031】

図１に示すように成膜装置１には、コンピュータからなる制御部１０が設けられており、制御部１０にはプログラムが格納されている。このプログラムについては、成膜装置１の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御し、後述の処理が実行されるようにステップ群が組まれている。具体的には、回転機構１３による回転テーブル１２の回転数、各ガス供給機器による各ガスの流量及び給断、各排気装置２８、４０による排気量、マイクロ波発生器３３からのアンテナ３１へのマイクロ波の給断、ヒーター１５への給電などが、プログラムによって制御される。ヒーター１５への給電の制御は、即ちウエハＷの温度の制御であり、排気装置４０による排気量の制御は、即ち真空容器１１内の圧力の制御である。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、制御部１０にインストールされる。

【0032】

この成膜装置１における処理の概略を述べると、回転テーブル１２が回転することで、当該回転テーブル１２に載置されたウエハＷが公転する。この公転中にプラズマ形成ユニット３Ａ〜３Ｃにより、プラズマ形成領域Ｒ１〜Ｒ３にプラズマが形成されると共に吸着領域Ｒ０にＤＣＳガスが供給されることで、ウエハＷに対してＡＬＤによる成膜と膜の改質とが行われる。ところで、上記のようにプラズマ形成領域Ｒ１〜Ｒ３を構成するアンテナ３１を構成するスロット板３５の各部の開口率によってプラズマ形成領域Ｒ１〜Ｒ３のプラズマの強度の分布が調整されるが、スロット板３５の各部において単位面積あたりの開口率は均一とされていない。そのようにスロット板３５が構成される理由を以下に説明する。

【0033】

以下の説明では特に記載無い限り、同じ形状の多数のスロット孔３８が、等間隔でスロット板３５に分散して形成されることでスロット孔３８の各部の単位面積あたりの開口率は均一ないしは概ね均一であり、スロット板３５の下方の各部に均一ないしは概ね均一な強度でプラズマが形成されるものとする。先ず、回転テーブル１２の概略図である図５を参照して説明する。既述したようにプラズマ形成領域Ｒ１〜Ｒ３については回転テーブル１２の内側から外側に広がる領域であるため、回転テーブル１２の中心を通る回転テーブル１２の直径に沿った２つの直線と回転テーブル１２の周端に沿った円弧とに囲まれる扇状領域として概略的に示すことができる。図５では代表して、プラズマ形成領域Ｒ１、Ｒ３について斜線を付して示しているが、これらのうち、プラズマ形成領域Ｒ３を取り上げて説明する。

【0034】

回転テーブル１２の角速度をωとする。なお、処理中においてこのωは一定、即ち回転数が一定となるように回転テーブル１２は回転する。そして、図５に示すように、回転テーブル１２の内側から外側に至る各部において、線速度は互いに異なるがこの角速度ωについては各々等しい。このように角速度ωが等しいとは、単位時間あたりの回転角度（θ／ｔ）が等しいということである。上記のようにプラズマ形成領域Ｒ３は概略的に扇状であることから、当該プラズマ形成領域Ｒ３において回転テーブル１２の径方向に互いに離れ、回転テーブル１２の回転方向の一端から他端に亘る当該回転方向に沿った複数の円弧状の線を引いたものとすると、これらの線は上記の角速度ωが互いに等しい領域であるため、当該各円弧状の線は、同じ時間だけウエハＷにプラズマエネルギーを与える領域である。具体的に、図５中、回転テーブル１２の内側から外側に向かって互いに異なる位置に引いた、この円弧状の３本の線を６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃとして表示しており、これらの円弧状の線６１Ａ〜６１Ｃは、同じ時間だけウエハＷにプラズマエネルギーを与える領域である。

【0035】

上記のようにプラズマ形成領域Ｒ３内の各部でプラズマエネルギーの強度は互いに等しいものとしているので、プラズマエネルギーが与えられる時間が等しいということは、同等の量のプラズマエネルギーが与えられるということである。従ってプラズマ形成領域Ｒ３において、回転テーブル１２の径方向において互いに離れた位置に、回転テーブル１２の回転方向の一端から他端に亘る当該回転方向に沿った円弧状の線を各々引くとすると、それらの円弧状の線は同等のプラズマエネルギーを与える領域である。つまり、上記の円弧状の線６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃは、互いに同等のプラズマエネルギーを与える領域である。

【0036】

また、既述のようにウエハＷは公転することによってプラズマ形成領域Ｒ３を通過して処理されることから、回転テーブル１２の中心からの距離が異なる位置毎に、当該回転テーブル１２の回転方向に沿ってエネルギーを受ける円弧状の線が存在するものとして見ることができる。ここで、仮にウエハＷが図６に示すように、プラズマ形成領域Ｒ３と同じ扇状に形成されており、扇頂部が中心に向かうように回転テーブル１２に載置されるものとする。このウエハＷにおいて上記の円弧状のエネルギーを受ける３本の線を代表して６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃとして示しており、これらのエネルギーを受ける線６２Ａ〜６２Ｃの回転テーブル１２の中心からの距離は、図５で述べたエネルギーを与える円弧状の線６１Ａ〜６１Ｃの回転テーブル１２の中心からの距離と夫々等しい。従って、このウエハＷにおけるエネルギーを受ける線６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃの各長さは、プラズマ形成領域Ｒ３におけるエネルギーを与える線６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの各長さと夫々等しい。

【0037】

これはウエハＷが扇状であるとした場合、当該ウエハＷにおける回転テーブル１２の回転方向に沿った円弧状の線６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃはその長さに対応したエネルギーを線６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃから受けることができ、ウエハＷにおける各線６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ間で均一性高くプラズマ処理が行われるということである。つまり、回転テーブル１２の内側から外側に向かう径方向に沿って見たときに、ウエハＷには均一性高くプラズマのエネルギーが供給されることを意味している。しかし、ウエハＷは図６に示すような扇状では無く円形である。つまり、実際にはエネルギーを与える円弧状の線６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの長さは、エネルギーを受ける円弧状の線６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃの長さと対応していない。即ち、回転テーブル１２を上記の径方向に沿って見たときに、エネルギーを与える円弧状の領域の大きさと、ウエハＷにおいてエネルギーを受ける円弧状の領域の大きさとの対応が一様では無い。

【0038】

図７を用いて、このプラズマのエネルギーを与える領域とプラズマのエネルギーを受ける領域との関係をさらに詳しく説明する。図７では、平面で見て回転テーブル１２の公転によってウエハＷが移動する領域を、当該回転テーブル１２の径方向に６つに等分割し、回転テーブル１２の内側から外側に向かって環状分割領域６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄ、６３Ｅ、６３Ｆとして示したものである。また、環状分割領域６３Ａ〜６３Ｆを互いに区画する仮想線を、回転テーブル１２の内側から外側に向けて６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ、６４Ｅ、６４Ｆ、６４Ｇとして示している。

【0039】

また図７においては、回転テーブル１２の中心から周端に向かって径方向に２本の直線を互いに３０°の角度をなすように引き、これらの直線に挟まれ、且つ環状分割領域６３Ｃ、環状分割領域６３Ｆに夫々含まれる領域に斜線を付し、夫々弧状領域６５Ｃ、６５Ｆとしている。既述のようにプラズマ形成領域において、角速度が等しい領域は同等の量のプラズマエネルギーを与えることになるので、弧状領域６５Ｃ、６５Ｆがプラズマ形成領域Ｒ３に含まれるとすると、弧状領域６５Ｃ、６５Ｆはそのように同等の量のプラズマエネルギーをウエハＷに与える領域である。しかし図７に示すように、ウエハＷにおいて環状分割領域６３Ｃを通過する部位の面積は、弧状領域６５Ｃの面積の概ね２倍である。それに対してウエハＷにおいて環状分割領域６３Ｆを通過する部位の面積は、弧状領域６５Ｆの面積よりも小さい。つまり、ウエハＷの形状とプラズマ形成領域Ｒ３との形状とのずれに起因して、回転テーブル１２の外側では回転テーブル１２の内側から外側に至る中央部に比べると、過剰な量のプラズマエネルギーがウエハＷに供給される。

【0040】

図８を参照し、上記のウエハＷの形状とプラズマ形成領域Ｒ３の形状とのずれの影響についてさらに説明する。この図８でもプラズマ形成領域Ｒ３に斜線を付して示しており、プラズマ形成領域Ｒ３内にウエハＷが収まった状態を示している。そして、上記の仮想線６４Ａ〜６４Ｇについて、プラズマ形成領域Ｒ３に含まれるがウエハＷに重ならない箇所を、実線による比較的太い線で示している。この太線の長さの合計値が大きいほど、その仮想線が引かれた回転テーブル１２の径方向における位置において、回転テーブル１２の径方向におけるエネルギーを受ける領域、即ちウエハＷの面積に対してエネルギーを与える領域の面積が過剰になっている。またこれ以降、ウエハＷにおいて回転テーブル１２の内側の端部から外側の端部に至り、当該ウエハＷの直径に沿う直線を軸Ａとし、図８では当該軸Ａを実線で示している。

【0041】

図９のグラフは、上記の各仮想線における太線の長さの合計値に相当するデータを示している。グラフの縦軸は、仮想線毎の太線の長さの合計値に対応する値を示す。より詳しく述べると、この合計値に対応する値とは、当該長さの合計値が大きいほど値が小さくなるものとし、且つ仮想線６４Ｃの太線の長さの合計値を１０としたときの相対値である。既述のように太線を設定していることから、この縦軸の値は、ウエハＷに対して過剰に供給されているプラズマのエネルギーの量に対応すると言える。またグラフの横軸は、ウエハＷの軸Ａにおける位置について、ウエハＷの中心を０ｍｍとしたときの当該中心から離れた距離として示しており（単位：ｍｍ）、回転テーブル１２の内側寄りの位置については＋の符号を、回転テーブル１２の外側寄りの位置については−の符号を夫々付している。仮想線が軸Ａと重なる位置を、グラフの横軸について当該仮想線についての太線の合計値を表す位置としている。

【0042】

図９では、グラフ中に各太線の合計値に対応する値をプロットし、各プロット（点）を線で結んで示している。またこのグラフ中において、当該グラフの横軸に沿った細い補助線を示している。そして、この補助線からグラフの縦軸に沿って各プロットに向かうように太い補助線を付しているが、上記のように６４Ａ〜６４Ｇの太線の合計値に対応するようにプロットを行っているため、この縦軸に沿った太い補助線の長さは、図８で示した６４Ａ〜６４Ｇの各太線の長さの合計値に対応する。そして、上記のように各プロットを結んで取得されるグラフの波形は、後述の評価試験で示す、各部の開口率が概ね均一なスロット板３５を用いたときのウエハＷに成膜される膜の膜厚分布に概ね等しい。具体的に述べると、図９では回転テーブル１２の径方向に沿って見たときに、ウエハＷの両端部は中央部に比べてプラズマにより過剰にエネルギーが供給されており、回転テーブル１２の外側寄りの端部の方が、回転テーブル１２の内側寄りの端部よりも過剰にプラズマエネルギーが供給されていることを示している。一方、評価試験では、軸Ａに沿って膜厚を見たときに、軸Ａにおける両端部の膜厚は中央部の膜厚に比べて小さく、回転テーブル１２の外側寄りの端部の膜厚の方が、回転テーブル１２の内側寄りの端部の膜厚よりも小さい膜厚分布となっていた。つまり、ウエハＷに対して過剰に供給されるプラズマのエネルギーとウエハＷの膜厚とは互いに関連しており、過剰にプラズマエネルギーが供給されるほど、膜厚が小さくなる。

【0043】

そこで、回転テーブル１２の内側から外側に至る各領域で、ウエハＷの面積の大きさに対して供給されるプラズマエネルギーが適切にするために、上記のスロット板３５においては回転テーブル１２の径方向に沿った領域毎に単位面積あたりの開口率が異なるようにスロット孔３８が形成されている。図１０にそのように構成されたスロット板３５の一例の平面図を示している。スロット板３５において、上記の環状分割領域６３Ａ〜６３Ｆに重なる領域をスロット板分割領域６６Ａ〜６６Ｆとしている。つまり、図１０に示すように公転するウエハＷはスロット板分割領域６６Ａ〜６６Ｆの下方を通過する。そして、既述のようにスロット板３５においてはスロット孔３８の組が同心円に沿って配置されるが、スロット板分割領域６６毎に形成されるスロット孔３８の大きさが互いに異なっている。

【0044】

そのようにスロット孔３８が構成されていることにより、単位面積あたりの開口率としては、スロット板分割領域６６Ｃ＞スロット板分割領域６６Ｂ＞スロット板分割領域６６Ａであり、スロット板分割領域６６Ｃ＞スロット板分割領域６６Ｄ＞スロット板分割領域６６Ｅ＞スロット板分割領域６６Ｆであり、スロット板分割領域６６Ｆが最も小さくなるようにしている。つまり、各スロット板分割領域６６Ａ〜６６Ｆ内の任意の位置について、例えば単位面積として回転テーブル１２の回転方向に沿った円弧状で、同じ形状且つ同じ大きさの領域Ａ１を設定した場合に、領域Ａ１内のスロット孔３８の面積の合計／領域Ａ１の面積が、スロット板分割領域６６Ａ〜６６Ｆ間において既述の関係になるということである。より具体的な一例を挙げると、ウエハＷの中央部が通過する領域に対向するスロット板分割領域６６Ｃにおける単位面積あたりの開口率を１００％としたときに、スロット板分割領域６６Ｄ及びスロット板分割領域６６Ｂについては９０％、スロット板分割領域６６Ａ、６６Ｅについては７０％、スロット板分割領域６６Ｆについては４０％となるように、当該単位面積あたりの開口率を設定する。なお、図１０は各領域のスロット孔３８の大きさの概要を示すものであり、正確にこのような記載の開口率を有するようには描かれていない。

【0045】

つまりアンテナ３１において、ウエハＷの通過領域の外縁部に対向する領域であるスロット板分割領域６６Ｆにおける単位面積あたりのスロット孔３８の開口率は、このスロット板分割領域６６Ｆから回転テーブル１２の内寄りに外れた領域であるスロット板分割領域６６Ｅ〜６６Ｃにおける単位面積あたりのスロット孔３８の開口率よりも小さく設定されている。そして、アンテナ３１において、ウエハＷの通過領域の内縁部に対向する領域であるスロット板分割領域６６Ａにおける単位面積あたりのスロット孔３８の開口率は、このスロット板分割領域６６Ａから回転テーブル１２の内寄りに外れた領域であるスロット板分割領域６６Ｂ、６６Ｃにおける単位面積あたりのスロット孔３８の開口率よりも小さく設定されている。

【0046】

このように図９のグラフで示した過剰なエネルギーの分布に対応するように、スロット板分割領域６６Ａ〜６６Ｆの単位面積あたりの開口率を設定する。図９のグラフより、スロット分割領域６６Ａ〜６６Ｆで均一なプラズマエネルギーが放射されるとした場合には、特に環状分割領域６３Ｆにおいて当該環状分割領域６３Ｆを通過するウエハＷの面積に対して供給されるプラズマエネルギーが過剰になり、当該グラフに示すように、ウエハＷの外周側の端部ではグラフの縦軸の値が４以下となる。そこで、スロット板分割領域６６Ｆについては、上記のようにウエハＷの中央部が通過する領域に対応するスロット板分割領域６６Ｃにおける単位面積あたりの開口率を１００％としたときに、例えば４０％以下にすることが好ましい。プラズマ形成ユニット３Ｃのスロット板３５について説明したが、プラズマ形成ユニット３Ａ、３Ｂの各スロット板３５についても、このプラズマ形成ユニット３Ｃのスロット板３５と同様に構成されている。

【0047】

以下、成膜装置１による処理について詳しく説明する。先ず、基板搬送機構によって６枚のウエハＷを、回転テーブル１２の各凹部１４に搬送する。そして、真空容器１１の搬送口１６に設けられるゲートバルブＧを閉鎖して、当該真空容器１１内を気密にする。凹部１４に載置されたウエハＷは、ヒーター１５によって所定の温度に加熱される。そして、第１〜第３の排気口４７、４８、４９からの排気によって、真空容器１１内を所定の圧力の真空雰囲気にすると共に、回転テーブル１２が所定の回転数で回転する。

【0048】

そして、ガスインジェクター５１、５２からＨ_２ガスがプラズマ形成領域Ｒ１、Ｒ２に夫々供給され、ガスインジェクター５３からＮＨ_３ガスがプラズマ形成領域Ｒ３に供給される。このように各ガスが供給される一方で、マイクロ波発生器３３からマイクロ波が供給され、このマイクロ波によってプラズマ形成領域Ｒ１、Ｒ２にＨ_２ガスのプラズマが、プラズマ形成領域Ｒ３にＮＨ_３ガスのプラズマが夫々形成される。また、ガス給排気ユニット２においてはガス吐出口２１からＤＣＳガス、パージガス吐出口２３からＡｒガスが夫々吐出されると共に、排気口２２から排気が行われる。図１１は真空容器１１内において、このように各部からガスが供給された状態を示しており、各ガスの流れを矢印で表示している。

【0049】

回転テーブル１２の回転によってウエハＷが吸着領域Ｒ０に位置すると、ＤＣＳガスが当該ウエハＷの表面に供給されて吸着される。引き続き回転テーブル１２が回転して、ウエハＷがプラズマ形成領域Ｒ１へ移動する。このとき、既述のようにプラズマ形成ユニット３Ａのスロット板３５が形成されているため、プラズマ形成領域Ｒ１における回転テーブル１２の径方向に沿って見たときのＨ２ガスのプラズマの強度は、図９で説明したグラフに対応した強度となっている。具体的に述べると、プラズマ形成領域Ｒ１を回転テーブル１２の径方向に見て、回転テーブル１２の内側寄りの端部のプラズマ強度、回転テーブル１２の外側寄りの端部のプラズマ強度は、当該径方向の中央部のプラズマ強度よりも小さい。特に、回転テーブル１２の外側寄りの端部のプラズマ強度は最も小さくなっている。このようにプラズマの強度の分布が形成されることで、ウエハＷの軸Ａに沿って見たときに、供給されるプラズマエネルギーの積分値が揃い、プラズマ形成領域Ｒ１を通過するまでにウエハＷはその面内で均一性高くプラズマ処理されて、付着したＤＣＳによる層の改質が行われる。

【0050】

続いて、ウエハＷがプラズマ形成領域Ｒ２へ移動し、プラズマ形成領域Ｒ１に位置するときと同様に面内で均一性高くプラズマ処理され、引き続き改質が行われる。その後、ウエハＷがプラズマ形成領域Ｒ３へ移動し、ＮＨ３ガスによるプラズマ処理される。このプラズマ形成領域Ｒ３においても、プラズマ形成領域Ｒ１に位置するときと同様に面内で均一性高くプラズマ処理されることにより、ＮＨ３がウエハＷの面内で均一性高く、ウエハＷに吸着されたＤＣＳガスと反応して反応生成物であるＳｉＮの薄膜が形成される。回転テーブル１２の回転が続けられ、ウエハＷが吸着領域Ｒ０、プラズマ形成領域Ｒ１、プラズマ形成領域Ｒ２、プラズマ形成領域Ｒ３を順に繰り返し移動し、ＳｉＮの薄層が堆積することでＳｉＮ膜の膜厚が上昇すると共に改質が進行する。各プラズマ形成領域Ｒ１〜Ｒ３にて既述のように均一性高くプラズマ処理が行われることで、ウエハＷの面内各部で膜厚が互いに揃った状態で、当該膜厚が上昇する。そしてＳｉＮ膜の膜厚が所望の大きさとなると、ガス給排気ユニット２における各ガスの吐出及び排気が停止し、プラズマ形成領域Ｒ１〜Ｒ３へのガスの供給及びマイクロ波の供給が各々停止する。然る後、ウエハＷは、基板搬送機構によって成膜装置１から搬出される。

【0051】

この成膜装置１によれば、プラズマ形成ユニット３Ａ〜３Ｃにおけるマイクロ波を放射するアンテナ３１について、回転テーブル１２の径方向に沿って見たときにスロット孔３８による単位面積あたりの開口率が異なっている。そのように開口率が異なることで、回転テーブル１２の中心部側の端部の単位面積あたりのプラズマ強度及び回転テーブル１２の周縁部側の端部の単位面積あたりのプラズマ強度は、回転テーブル１２の中心部における単位面積あたりのプラズマ強度よりも小さくなるようにしている。それによって、ウエハＷの面内に均一性高いプラズマ処理を行うことができ、ウエハＷの面内で形成される膜厚の均一性を高くすることができる。

【0052】

ところで、図１０に示すスロット板３５ではスロット孔３８の大きさを調整することで、既述のようにスロット板分割領域６６Ａ〜６６Ｆの単位面積あたりの開口率を調整しているが、スロット孔３８の数を調整することで当該単位面積あたりの開口率を調整してもよい。例えば図１２では、互いに同じ大きさのスロット孔３８が形成されたスロット板３５を示している。スロット板分割領域６６Ａ、６６Ｅについてはスロット孔３８の数が比較的少ないことにより、単位面積あたりの開口率は、これらスロット板分割領域６６Ａ、６６Ｅに比べてスロット板分割領域６６Ｂ〜６６Ｅが大きい。そのようにスロット孔３８が形成されることで、ウエハＷに供給されるプラズマのエネルギーの均一性が高くなるようにしている。

【0053】

なお、スロット板分割領域６６Ｂ〜６６Ｆの単位面積あたりの開口率が均一で、スロット板分割領域６６Ａの単位面積あたりの開口率のみが当該スロット板分割領域６６Ｂ〜６６Ｆの単位面積あたりの開口率よりも小さくなるようにスロット板３５を形成してもよい。また、スロット板分割領域６６Ａ〜６６Ｅの単位面積あたりの開口率が均一で、スロット板分割領域６６Ｆの単位面積あたりの開口率のみが当該スロット板分割領域６６Ａ〜６６Ｅの単位面積あたりの開口率よりも小さくなるようにスロット板３５を形成してもよい。つまり、ウエハＷにおいて回転テーブル１２の径方向に見た内側の端部、外側の端部のいずれか一方に供給されるプラズマエネルギーが抑制されるようにスロット板３５を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。なお、スロット孔３８の大きさを調整するにあたり、既述の例では各スロット孔３８は相似形としているがそのように相似形とはせず、スロット孔３８の開口幅を互いに変えたり、スロット孔３８の長さを互いに変えたりしてもよい。また、同じ組をなすスロット孔３８同士が、互いに異なる大きさとされてもよい。

【0054】

ところで、プラズマ形成領域Ｒ１〜Ｒ３のうち１つのみを、既述したスロット板３５を用いて処理を行うようにしてもよい。その場合においても、Ｈ_２ガスによる改質またはＮＨ_３ガスによる窒化が均一性高く行われることで、膜厚の均一性を高くすることができる。また、既述のスロット板３５が適用されるプラズマ形成ユニットとしては改質ガス、成膜用の反応ガスをプラズマ化するものには限られず、例えばウエハＷの表面に形成された膜をエッチングするために回転テーブル１２上に供給されたエッチングガスをプラズマ化するものであってもよい。また、ＡＬＤによって成膜を行う装置に適用されることには限られず、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって成膜を行う装置に適用してもよい。なお本発明は、既述した各実施の形態には限られず、各実施の形態は適宜変更したり、組み合わせたりすることができる。

【0055】

・評価試験
以下、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
この評価試験１は、図９で説明した評価試験である。ガス給排気ユニット２において、回転テーブル１２の外周側の区域２４Ｃにおけるガス吐出口２１の数を変更して成膜処理を行い、ウエハＷの軸Ａ上における膜厚を測定した。既述したように、この評価試験で用いる各プラズマ形成ユニット３Ａ〜３Ｃのスロット板３５における面内各部の単位面積あたりの開口率は概ね均一である。評価試験１−１としてはガス吐出口２１の数を２１個、評価試験１−２としてはガス吐出口２１の数を２５６個、評価試験１−３としてはガス吐出口２１の数を４５個とした。

【0056】

図１３のグラフは、上記の評価試験１の結果を示したものである。図１３のグラフについて、横軸は図９のグラフの横軸と同じくウエハＷの軸Ａ上の位置（単位：ｍｍ）を示し、グラフの縦軸は膜厚（単位：Å）を示している。評価試験１−１の結果については三角のプロットで、評価試験１−２の結果については四角のプロットで、評価試験１−３の結果については丸のプロットで夫々示している。このグラフに示すように、評価試験１−１、１−２、１−３ともに、回転テーブル１２の内側の端部、外側の端部における膜厚は比較的小さくなっている。そして内側の端部の膜厚と外側の端部の膜厚とでは、外側の端部における膜厚の方が小さい。このように評価試験１−１〜１−３の膜厚の分布は、図９のグラフで説明した過剰なプラズマエネルギーの分布と対応している。

【0057】

・評価試験２
先ず、当該評価試験２で用いたＡＬＤによりウエハＷにＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を形成する成膜装置７について、成膜装置１との差異点を中心に説明する。図１４はその成膜装置７の概略平面図を示したものである。この成膜装置７について成膜装置１との差異点を中心に説明すると、回転テーブル１２の回転方向に互いに異なる位置にガスインジェクター７１、７２からシリコンを含む原料ガスと、酸化ガスとが夫々供給される。ガスインジェクター７１、７２はガスインジェクター５１〜５３と同様の構成であるが、下方にガスを吐出するように吐出口５０は下方に向けられている。これらの原料ガスが供給される原料ガス供給領域と酸化ガスが供給される酸化領域との間には、互いに雰囲気を分離する分離ガスが供給される図示しない分離領域が設けられている。また、この回転テーブル１２上には図示しないガスインジェクターにより、膜の改質を行うための例えばアルゴンと酸素とからなる混合ガスである改質用ガスが供給され、且つ当該改質用ガスがプラズマ化されるプラズマ形成領域Ｒ４が設けられる。従って、公転によりウエハＷは原料ガス供給領域、酸化領域、プラズマ形成領域Ｒ４を順番に通過することで成膜処理及び改質処理が行われる。

【0058】

成膜装置７の天板には、この改質領域の上方に石英からなる窓７３が設けられ、この窓７３上には接地された金属板７４が設けられる。金属板７４の上方には図示しない絶縁体を介して水平軸回りに巻回されたコイル７５が設けられ、高周波電源７６から当該コイル７５に例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波が供給される。上記の金属板７４には、コイル７５の巻回方向に沿って間隔をおいて、平面視コイル７５と交差する細長のスリット７７が多数設けられている。また、金属板７４にはスリット７７により囲まれ、コイル７５の中心部の開口領域と重なるように開口部７８を備えている。当該金属板７４はファラデーシールドとして構成されており、高周波が供給されたコイル７５の周囲に発生する電磁波のうちの電界成分を減衰させて、磁界成分と共にスリット７７を介して窓７３を介して回転テーブル１２上に放射する役割を有する。そのように供給された高周波により、改質ガスの誘導結合によるプラズマが形成される。つまり、スリット７７は電磁波を回転テーブル１２に放射する放射孔をなす。

【0059】

上記の成膜装置７でＳｉＯ_２膜を形成し、既述のウエハＷの軸Ａにおける膜厚を測定した。これを評価試験２−１とする。また、金属板７４のスリット７７の一部を金属からなるテープを貼付して塞いだことを除いては、評価試験２−１と同様の条件でＳｉＯ_２膜を成膜し、ウエハＷの軸Ａにおける膜厚を測定した。これを評価試験２−２とする。なお、図１４では金属板７４において、そのようにテープを貼付した箇所を鎖線で囲って示している。

【0060】

図１５は、評価試験２の結果を示すグラフである。グラフの横軸はウエハＷの軸Ａにおける位置（単位：ｍｍ）を示しているが、図９のグラフとは異なり、回転テーブル１２の内側の端部を０ｍｍとして示している。グラフの縦軸は膜厚（単位：Å）を示している。評価試験２−１では、５０ｍｍ及び２５０ｍｍにおける位置の膜厚が他の位置の膜厚に比べて小さい。しかし、評価試験２−２では２５０ｍｍの位置における膜厚は、１００ｍｍ〜２００ｍｍにおける膜厚よりも大きい。また５０ｍｍの位置における膜厚の差と、他の位置における膜厚の差とが、試験２−１に比べて評価試験２−２では小さい。ウエハＷにおけるこれら５０ｍｍの位置、２５０ｍｍの位置は、上記のテープで塞がれた位置に対応する。

【0061】

つまり、この評価試験２からは、ガスをプラズマ化するための電磁波を放射する放射孔を塞ぐことによって、対応する位置の膜厚が小さくなることを抑制することができることが確認された。この結果から、マイクロ波をスロット孔３８から放射する上記の成膜装置１のアンテナ３１においても、スロット孔３８の大きさを調整することで、対応する位置に成膜される膜厚を調整することができることが分かる。つまり、この評価試験２からは本発明の効果が確認された。なお、発明の実施の形態で説明したアンテナ３１の代りに、この評価試験２で説明した窓７３、コイル７５、金属板７４をアンテナとして成膜装置に設け、金属板７４の面内におけるスリット７７の開口率を調整してウエハＷの面内に供給されるプラズマ強度を調整する場合も本発明の権利範囲に含まれる。従って、処理容器に供給される電磁波としてはマイクロ波には限られない。

【符号の説明】

【0062】

Ｒ１〜Ｒ３ プラズマ形成領域
Ｗ ウエハ
１ 成膜装置
１１ 真空容器
１２ 回転テーブル
２ ガス給排気ユニット
３Ａ〜３Ｃ プラズマ形成ユニット
３１ アンテナ
３２ スロット板
３３ スロット孔
５１〜５３ ガスインジェクター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】