(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】
(24)【登録日】2023-02-07
(45)【発行日】2023-02-15
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20230208BHJP
H01L 21/316 20060101ALI20230208BHJP
C23C 16/56 20060101ALN20230208BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 C
H01L21/316 X
C23C16/56
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2020052414
(22)【出願日】2020-03-24
(65)【公開番号】P2021153086
(43)【公開日】2021-09-30
【審査請求日】2021-03-16
(73)【特許権者】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】110000039
【氏名又は名称】特許業務法人アイ・ピー・ウィン
(72)【発明者】
【氏名】上田 立志
(72)【発明者】
【氏名】寺崎 正
(72)【発明者】
【氏名】中山 雅則
(72)【発明者】
【氏名】坪田 康寿
(72)【発明者】
【氏名】山角 宥貴
(72)【発明者】
【氏名】岸本 宗樹
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２２－５０４０９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２２７３３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５２１８６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５４４０９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０６９９９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３１６
Ｃ２３Ｃ １６／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板上に形成された不純物、金属及び酸素を含む金属酸化膜に供給して、前記不純物と前記金属との結合、及び前記金属と前記酸素との結合とを前記希ガスが切断する工程と、（２）（１）工程の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記金属酸化膜に供給して、前記金属酸化膜の結晶構造を整わせる工程と、
を実行することにより前記金属酸化膜を改質する工程と、を有し、
前記酸素含有ガスは、酸素と水素とを含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、酸素及び水素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給する
半導体装置の製造方法。
【請求項2】
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板上に形成された不純物、金属及び酸素を含む金属酸化膜に供給して、前記不純物と前記金属との結合、及び前記金属と前記酸素との結合とを前記希ガスが切断する工程と、
（２）（１）工程の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記金属酸化膜に供給して、前記金属酸化膜の結晶構造を整わせる工程と、
を実行することにより前記金属酸化膜を改質する工程と、を有し、
前記酸素含有ガスは、前記希ガスと酸素と水素とを含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素及び水素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給する
半導体装置の製造方法。
【請求項3】
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給し、前記金属酸化膜中での前記酸素の失活を防ぐよう処理する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記希ガス含有ガスにおける前記希ガスの分圧比は、前記酸素含有ガスにおける前記希ガスの分圧比よりも大きい請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記酸素含有ガスにおける前記希ガスの分圧比は５０％以下である請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記酸素含有ガスは前記希ガスを非含有とするガスである請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記希ガス含有ガスは、前記希ガスのみで構成される請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記希ガスはヘリウムガスである請求項１～７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
（１）工程の後、前記希ガス含有ガスの供給を停止して、前記基板上から残留ガスを除去する工程を更に有する、請求項１～８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
（１）工程では、前記基板が収容された処理室内に前記希ガスを供給し、（２）工程では、（１）工程の終了後、前記希ガスの供給を継続したまま、更に酸素を含むガスを前記処理室内に供給し、
前記希ガスと前記酸素を含むガスの混合ガスをプラズマ励起することにより、前記金属酸化膜中での前記酸素の失活を防ぐよう前記希ガスの元素を含む反応種と酸素を含む反応種を生成する、請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記不純物は、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、塩素（Ｃｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、フッ素（Ｆ）の少なくともいずれかである請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項12】
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板上に形成された不純物、金属及び酸素を含む金属酸化膜に供給する工程と、（２）（１）工程の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスとをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記金属酸化膜に供給して、リーク電流を低減するよう前記金属酸化膜を改質する工程と、を有し、
前記酸素含有ガスは、酸素と水素とを含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、酸素及び水素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給する
半導体装置の製造方法。
【請求項13】
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板上に形成された不純物、金属及び酸素を含む金属酸化膜に供給する工程と、
（２）（１）工程の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスとをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記金属酸化膜に供給して、リーク電流を低減するよう前記金属酸化膜を改質する工程と、を有し、
前記酸素含有ガスは、前記希ガスと酸素と水素とを含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素及び水素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給する
半導体装置の製造方法。
【請求項14】
不純物、金属及び酸素を含む金属酸化膜が形成された基板を収容する処理室と、希ガスを含有する希ガス含有ガスを前記処理室内に供給する希ガス含有ガス供給系と、
前記希ガス含有ガスとは異なる酸素と水素とを含む酸素含有ガスを前記処理室内に供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内に供給された前記希ガス含有ガスと前記酸素含有ガスをプラズマ励起するプラズマ生成部と、
（１）前記希ガス含有ガス供給系及び前記プラズマ生成部を制御して、前記基板が収容された前記処理室内に前記希ガス含有ガスを供給するとともに、前記処理室内に供給された前記希ガス含有ガスをプラズマ励起して、前記不純物と前記金属との結合、及び前記金属と前記酸素との結合とを前記希ガスが切断する処理と、
（２）（１）処理の後、前記酸素含有ガス供給系及び前記プラズマ生成部を制御して、前記基板が収容された前記処理室内に前記酸素含有ガスを供給するとともに、前記処理室内に供給された前記酸素含有ガスをプラズマ励起して、前記金属酸化膜の結晶構造を整わせる処理と、
（２）処理では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、酸素及び水素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給する処理
を実行させることが可能なように構成された制御部と、
を備える基板処理装置。
【請求項15】
不純物、金属及び酸素を含む金属酸化膜が形成された基板を収容する処理室と、
希ガスを含有する希ガス含有ガスを前記処理室内に供給する希ガス含有ガス供給系と、
前記希ガス含有ガスとは異なる前記希ガスと酸素と水素とを含む酸素含有ガスを前記処理室内に供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内に供給された前記希ガス含有ガスと前記酸素含有ガスをプラズマ励起するプラズマ生成部と、
（１）前記希ガス含有ガス供給系及び前記プラズマ生成部を制御して、前記基板が収容された前記処理室内に前記希ガス含有ガスを供給するとともに、前記処理室内に供給された前記希ガス含有ガスをプラズマ励起して、前記不純物と前記金属との結合、及び前記金属と前記酸素との結合とを前記希ガスが切断する処理と、
（２）（１）処理の後、前記酸素含有ガス供給系及び前記プラズマ生成部を制御して、前記基板が収容された前記処理室内に前記酸素含有ガスを供給するとともに、前記処理室内に供給された前記酸素含有ガスをプラズマ励起して、前記金属酸化膜の結晶構造を整わせる処理と、
（２）処理では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素及び水素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給する処理
を実行させることが可能なように構成された制御部と、
を備える基板処理装置。
【請求項16】
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板処理装置の処理室内に収容された基板上に形成された不純物、金属及び酸素を含む金属酸化膜に供給し、前記不純物と前記金属との結合、及び前記金属と前記酸素との結合とを前記希ガスが切断する手順と、（２）（１）手順の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記金属酸化膜に供給して、前記金属酸化膜の結晶構造を整わせる手順と、を有し、
前記酸素含有ガスは、酸素と水素とを含むガスであり、
（２）手順では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、酸素及び水素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給する手順
を実行することにより前記金属酸化膜を改質する手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項17】
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板処理装置の処理室内に収容された基板上に形成された不純物、金属及び酸素を含む金属酸化膜に供給し、前記不純物と前記金属との結合、及び前記金属と前記酸素との結合とを前記希ガスが切断する手順と、
（２）（１）手順の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記金属酸化膜に供給して、前記金属酸化膜の結晶構造を整わせる手順と、を有し、
前記酸素含有ガスは、前記希ガスと酸素と水素とを含むガスであり、
（２）手順では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素及び水素を含む反応種を前記金属酸化膜に供給する手順
を実行することにより前記金属酸化膜を改質する手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に形成されている膜をプラズマにより改質する処理が行われることがある（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－７５５７９号公報
【文献】国際公開第２０１８／１７９０３８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の課題は、基板上に形成されている酸化膜を改質する処理において、酸化膜の特性を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様によれば、
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板上に形成された酸化膜に供給する工程と、
（２）（１）工程の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記酸化膜に供給する工程と、
を実行することにより前記酸化膜を改質する工程を有する技術が提供される。
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板上に形成された酸化膜に供給する工程と、
（２）（１）工程の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記酸化膜に供給する工程と、
を実行することにより前記酸化膜を改質する工程を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、基板上に形成されている酸化膜を改質する処理において、酸化膜の特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置１００の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示す図である。
【図2】本開示の一態様におけるプラズマの発生原理を例示する図である。
【図3】本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置１００のコントローラ２２１の概略構成図であり、コントローラ２２１の制御系をブロック図で示す図である。
【図4】本開示の一態様における基板処理シーケンスを示す図である。
【図5】図５（Ａ）は、アズデポ（Ａｓ－ｄｅｐｏ）状態のＡｌＯ膜を説明するための図である。図５（Ｂ）は、第１プラズマ処理によるＡｌＯ膜における作用を説明するための図である。図５（Ｃ）は、第２プラズマ処理によるＡｌＯ膜における作用を説明するための図である。
【図6】本開示の一態様が適用され得る基板の断面の一部を示す図である。
【図7】本開示の一態様における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。
【図8】本開示の一態様における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
【0009】
（１）基板処理装置
図１に示すように、基板処理装置１００は、基板としてのウエハ２００を収容してプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２は、処理室２０１を構成する処理容器２０３を備えている。処理容器２０３は、ドーム型の上側容器２１０と碗型の下側容器２１１とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被さることにより、処理室２０１が形成される。
図１に示すように、基板処理装置１００は、基板としてのウエハ２００を収容してプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２は、処理室２０１を構成する処理容器２０３を備えている。処理容器２０３は、ドーム型の上側容器２１０と碗型の下側容器２１１とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被さることにより、処理室２０１が形成される。
【0010】
下側容器２１１の下部側壁には、搬入出口（仕切弁）としてのゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４を開くことにより、搬入出口２４５を介して処理室２０１内外へウエハ２００を搬入出することができる。ゲートバルブ２４４を閉じることにより、処理室２０１内の気密性を保持することができる。
【0011】
図２に示すように、処理室２０１は、プラズマ生成空間２０１ａと、プラズマ生成空間２０１ａに連通し、ウエハ２００が処理される基板処理空間２０１ｂと、を有している。プラズマ生成空間２０１ａの周囲であって処理容器２０３の外周側には、後述する共振コイル２１２が設けられている。プラズマ生成空間２０１ａは、プラズマが生成される空間であって、処理室２０１の内、例えば共振コイル２１２の下端（図１における一点鎖線）よりも上方側の空間をいう。一方、基板処理空間２０１ｂは、ウエハ２００がプラズマで処理される空間であって、共振コイル２１２の下端よりも下方側の空間をいう。
【0012】
処理室２０１内の底側中央には、基板載置部としてのサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７の上面には、ウエハ２００が載置される基板載置面２１７ｄが設けられている。サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｂが埋め込まれている。ヒータ電力調整機構２７６を介してヒータ２１７ｂに電力が供給されることにより、基板載置面２１７ｄ上に載置されたウエハ２００を、例えば２５～１０００℃の範囲内の所定の温度に加熱することができる。
【0013】
サセプタ２１７の内部にはインピーダンス調整電極２１７ｃが装備されている。インピーダンス調整電極２１７ｃは、インピーダンス調整部としてのインピーダンス可変機構２７５を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７５は、コイルや可変コンデンサ等を備えており、コイルのインダクタンス、抵抗、可変コンデンサの容量値等を制御することにより、インピーダンス調整電極２１７ｃのインピーダンスを所定の範囲内で変化させることが可能なように構成されている。これによって、インピーダンス調整電極２１７ｃおよびサセプタ２１７を介して、プラズマ処理中のウエハ２００の電位（バイアス電圧）を制御することが可能となる。
【0014】
サセプタ２１７の下方には、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。サセプタ２１７には、貫通孔２１７ａが３つ設けられている。下側容器２１１の底面には、ウエハ２００を支持する支持体としての支持ピン２６６が、３つの貫通孔２１７ａのそれぞれに対応するように３本設けられている。サセプタ２１７が下降させられた際、３本の支持ピン２６６の各先端が、対応する各貫通孔２１７ａを突き抜けて、サセプタ２１７の基板載置面２１７ｄよりも上面側へそれぞれ突出する。これにより、ウエハ２００を下方から保持することが可能となる。
【0015】
処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上部には、ガス供給ヘッド２３６が設けられている。ガス供給ヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備え、処理室２０１内へガスを供給するように構成されている。
【0016】
ガス導入口２３４には、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等の希ガスを供給するガス供給管２３２ａの下流端と、酸素（Ｏ2）ガス等の酸素（Ｏ）含有ガスを供給するガス供給管２３２ｂの下流端と、水素（Ｈ2）ガス等の水素（Ｈ）含有ガスを供給するガス供給管２３２ｃの下流端と、が合流するように接続されている。ガス供給管２３２ａには、ガス流の上流側から順に、希ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５２ａ、開閉弁としてのバルブ２５３ａが設けられている。ガス供給管２３２ｂには、ガス流の上流側から順に、Ｏ含有ガス供給源２５０ｂ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５３ｂが設けられている。ガス供給管２３２ｃには、ガス流の上流側から順に、Ｈ含有ガス供給源２５０ｃ、ＭＦＣ２５２ｃ、バルブ２５３ｃが設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｃが合流した下流側には、バルブ２４３ａが設けられている。バルブ２５３ａ～２５３ｃ，２４３ａを開閉させることで、ＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃにより流量を調整しつつ、希ガス、Ｏ含有ガス、Ｈ含有ガスのそれぞれを処理容器２０３内へ供給することが可能となる。なお、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃからは、上述の各種ガスの他、不活性ガスとしてのＮ2ガスを供給することが可能なようにも構成されている。
【0017】
希ガスは、後述する基板処理工程の第１プラズマ処理において、プラズマ化されてウエハ２００に対して供給され、ウエハ２００の表面や膜中における弱い結合手をアタックして、未結合手を生成するように作用する。
【0018】
また、希ガス、Ｏ含有ガス、Ｈ含有ガスを含む混合ガスは、後述する基板処理工程の第２プラズマ処理において、プラズマ化されてウエハ２００に対して供給され、ウエハ２００の表面や膜中に生成された未結合手にＯを結合させ、Ａｌ－Ｏ結合を再形成し、ウエハ２００の表面に形成されているＡｌＯ膜を改質（酸化）するように作用する。Ｏ含有ガスは、後述する基板処理工程の第２プラズマ処理において酸化剤として作用する。Ｈ含有ガスは、それ単体では酸化作用は得られないが、後述する基板処理工程の第２プラズマ処理において、特定の条件下でＯ含有ガスと反応することでヒドロキシルラジカル（ＯＨラジカル）等の反応種（酸化種、活性種）を生成し、酸化処理の効率を向上させるように作用する。希ガスは、後述する基板処理工程の第２プラズマ処理において、生成された酸素を含む反応種の失活を抑制又はその活性度を増大させる等し、酸素を含む反応種による酸化の作用を促進させ、これを維持するように作用する。Ｎ2ガスは、後述する基板処理工程において、プラズマ化されることなく用いられ、パージガス等として作用する場合がある。
【0019】
主に、ガス供給ヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２５２ａ、バルブ２５３ａ，２４３ａにより、第１供給系（希ガス含有ガス供給系）が構成される。また、主に、ガス供給ヘッド２３６、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５３ｂ，２４３ａにより、第２供給系（Ｏ含有ガス供給系、酸化剤供給系）が構成される。また、主に、ガス供給ヘッド２３６、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２５２ｃ、バルブ２５３ｃ，２４３ａにより、第３供給系（Ｈ含有ガス供給系）が構成される。第３ガス供給系を第２ガス供給系に含めて考えてもよい。
【0020】
下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内を排気する排気口２３５が設けられている。排気口２３５には、排気管２３１の上流端が接続されている。排気管２３１には、上流側から順に、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２、バルブ２４３ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。主に、排気口２３５、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４２、バルブ２４３ｂにより、排気部が構成されている。真空ポンプ２４６を排気部に含めてもよい。
【0021】
処理室２０１の外周部、すなわち、上側容器２１０の側壁の外側には、処理容器２０３を囲うように螺旋状の共振コイル２１２が設けられている。共振コイル２１２には、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）センサ２７２、高周波電源２７３および周波数整合器（周波数制御部）２７４が接続されている。共振コイル２１２の外周側には、遮蔽板２２３が設けられている。
【0022】
高周波電源２７３は、共振コイル２１２に対して高周波電力を供給するよう構成されている。ＲＦセンサ２７２は、高周波電源２７３の出力側に設けられ、高周波電源２７３から供給される高周波電力の進行波や反射波の情報をモニタするよう構成されている。周波数整合器２７４は、ＲＦセンサ２７２でモニタされた反射波の情報に基づいて、反射波が最小となるように、高周波電源２７３から出力される高周波電力の周波数を整合させるよう構成されている。
【0023】
共振コイル２１２の両端は、電気的に接地されている。共振コイル２１２の一端は、可動タップ２１３を介して接地されている。共振コイル２１２の他端は、固定グランド２１４を介して接地されている。共振コイル２１２のこれら両端の間には、高周波電源２７３から給電を受ける位置を任意に設定できる可動タップ２１５が設けられている。
【0024】
遮蔽板２２３は、共振コイル２１２の外側への電磁波の漏れを遮蔽するとともに、共振回路を構成するのに必要な容量成分を共振コイル２１２との間に形成するよう構成されている。
【0025】
主に、共振コイル２１２、ＲＦセンサ２７２、周波数整合器２７４により、プラズマ生成部（プラズマ生成ユニット）が構成されている。高周波電源２７３や遮蔽板２２３をプラズマ生成部に含めてもよい。
【0026】
以下、プラズマ生成部の動作や生成されるプラズマの性質について、図２を用いて補足する。
【0027】
共振コイル２１２は、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）電極として機能するよう構成されている。共振コイル２１２は、所定の波長の定在波を形成し、全波長モードで共振するように、その巻径、巻回ピッチ、巻数等が設定される。共振コイル２１２の電気的長さ、すなわち、アース間の電極長は、高周波電源２７３から供給される高周波電力の波長の整数倍の長さとなるように調整される。一例として、共振コイル２１２の有効断面積は５０～３００ｍｍ2とされ、コイル直径は２００～５００ｍｍとされ、コイルの巻回数は２～６０回とされる。共振コイル２１２に供給される高周波電力の大きさは０．５～１０ｋＷ、好ましくは１．０～５．０ｋＷとされ、周波数は８００ｋＨｚ～５０ＭＨｚとされる。共振コイル２１２で発生させる磁場は０．０１～１０ガウスとされる。本実施形態では、好適な例として、高周波電力の周波数を２７．１２ＭＨｚ、共振コイル２１２の電気的長さを１波長の長さ（約１１メートル）に設定している。
【0028】
高周波電源２７３は、電源制御手段と増幅器とを備えている。電源制御手段は、所定の高周波信号（制御信号）を増幅器に対して出力するよう構成されている。増幅器は、電源制御手段から受信した制御信号を増幅することで得られた高周波電力を、伝送線路を介して共振コイル２１２に向けて出力するよう構成されている。
【0029】
周波数整合器２７４は、反射波電力に関する電圧信号をＲＦセンサ２７２から受信し、反射波電力が最小となるように、高周波電源２７３が出力する高周波電力の周波数（発振周波数）を増加または減少させるような補正制御を行う。
【0030】
以上の構成により、プラズマ生成空間２０１ａ内に励起される誘導プラズマは、処理室２０１の内壁やサセプタ２１７等との容量結合が殆どない良質なものとなる。プラズマ生成空間２０１ａ中には、電気的ポテンシャルの極めて低い、平面視がドーナツ状のプラズマが生成されることとなる。共振コイル２１２の電気的長さを高周波電力の１波長の長さとする本実施形態の例では、共振コイルの電気的中点に相当する高さ位置の近傍において、このようなドーナツ状のプラズマが生成される。
【0031】
図３に示すように、制御部としてのコントローラ２２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、内部バス２２１ｅを介して、ＣＰＵ２２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２２１には、入出力装置２２５として、例えばタッチパネル、マウス、キーボード、操作端末等が接続されていてもよい。コントローラ２２１には、表示部として、例えばディスプレイ等が接続されていてもよい。
【0032】
記憶装置２２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤ－ＲＯＭ等で構成されている。記憶装置２２１ｃ内には、基板処理装置１００の動作を制御する制御プログラム、基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。ＲＡＭ２２１ｂは、ＣＰＵ２２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【0033】
Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、上述のＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃ、バルブ２５３ａ～２５３ｃ，２４３ａ，２４３ｂ、ゲートバルブ２４４、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６、ヒータ２１７ｂ、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３、周波数整合器２７４、サセプタ昇降機構２６８、インピーダンス可変機構２７５等に接続されている。
【0034】
ＣＰＵ２２１ａは、記憶装置２２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２２５からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。図１に示すように、ＣＰＵ２２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、Ｉ／Ｏポート２２１ｄおよび信号線Ａを通じてＡＰＣバルブ２４２の開度調整動作、バルブ２４３ｂの開閉動作、および真空ポンプ２４６の起動および停止を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８の昇降動作を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６による温度センサに基づくヒータ２１７ｂへの供給電力量調整動作（温度調整動作）およびインピーダンス可変機構２７５によるインピーダンス値調整動作を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４の開閉動作を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、周波数整合器２７４および高周波電源２７３の動作を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃによる各種ガスの流量調整動作およびバルブ２５３ａ～２５３ｃ，２４３ａの開閉動作を、それぞれ制御するように構成されている。
【0035】
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置１００を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上に形成された酸化アルミニウム膜（Ａｌ2Ｏ3膜、以下、単にＡｌＯ膜と称する）を改質する基板処理シーケンス例について図４及び図５（Ａ）～図５（Ｃ）を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２２１により制御される。
上述の基板処理装置１００を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上に形成された酸化アルミニウム膜（Ａｌ2Ｏ3膜、以下、単にＡｌＯ膜と称する）を改質する基板処理シーケンス例について図４及び図５（Ａ）～図５（Ｃ）を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２２１により制御される。
【0036】
本態様の基板処理シーケンスでは、
（１）希ガスとしてのＨｅを含有する希ガス含有ガスとしてのＨｅ含有ガス（本態様では特にＨｅガス）をプラズマ化して生成されたＨｅを含む反応種を、ウエハ２００上に形成された酸化膜としてのＡｌＯ膜に供給するステップ１と、
（２）（１）工程の後、Ｈｅ含有ガス（Ｈｅガス）とは異なるＯ含有ガスとしてのＯ2ガスを含むガスをプラズマ化して生成されたＯを含む反応種（酸化種）を、ＡｌＯ膜に供給するステップ２と、
を実行することによりＡｌＯ膜を改質する工程を有する。
（１）希ガスとしてのＨｅを含有する希ガス含有ガスとしてのＨｅ含有ガス（本態様では特にＨｅガス）をプラズマ化して生成されたＨｅを含む反応種を、ウエハ２００上に形成された酸化膜としてのＡｌＯ膜に供給するステップ１と、
（２）（１）工程の後、Ｈｅ含有ガス（Ｈｅガス）とは異なるＯ含有ガスとしてのＯ2ガスを含むガスをプラズマ化して生成されたＯを含む反応種（酸化種）を、ＡｌＯ膜に供給するステップ２と、
を実行することによりＡｌＯ膜を改質する工程を有する。
【0037】
なお、本態様の基板処理シーケンスでは、ステップ２において、Ｏ含有ガスは、ＨｅとＯを含むガスであり、（２）工程では、ＨｅとＯを含むガスをプラズマ化して生成された、Ｈｅを含む反応種とＯを含む反応種（酸化種）をＡｌＯ膜に供給する。
【0038】
また、本態様の基板処理シーケンスでは、ステップ２において、Ｏ含有ガスは、ＨｅとＯとＨを含むガスであり、（２）工程では、ＨｅとＯとＨを含むガスをプラズマ化して生成された、Ｈｅを含む反応種と、ＯとＨを含む反応種（酸化種）をＡｌＯ膜に供給する。
【0039】
また、本態様の基板処理シーケンスでは、ステップ２において、Ｏ含有ガスは、ＯとＨを含むガスであり、（２）工程では、ＯとＨを含むガスをプラズマ化して生成された、ＯとＨを含む反応種（酸化種）をＡｌＯ膜に供給する。
【0040】
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【0041】
（ウエハ搬入）
サセプタ２１７を所定の搬送位置まで降下させた状態で、ゲートバルブ２４４を開き、処理対象のウエハ２００を、図示しない搬送ロボットにより処理容器２０３内へ搬入する。処理容器２０３内へ搬入されたウエハ２００は、サセプタ２１７の基板載置面２１７ｄから上方へ突出した３本の支持ピン２６６上に水平姿勢で支持される。処理容器２０３内へのウエハ２００の搬入が完了した後、処理容器２０３内から搬送ロボットのアーム部を退去させ、ゲートバルブ２４４を閉じる。その後、サセプタ２１７を所定の処理位置まで上昇させ、処理対象のウエハ２００を、支持ピン２６６上からサセプタ２１７上へと移載させる。
サセプタ２１７を所定の搬送位置まで降下させた状態で、ゲートバルブ２４４を開き、処理対象のウエハ２００を、図示しない搬送ロボットにより処理容器２０３内へ搬入する。処理容器２０３内へ搬入されたウエハ２００は、サセプタ２１７の基板載置面２１７ｄから上方へ突出した３本の支持ピン２６６上に水平姿勢で支持される。処理容器２０３内へのウエハ２００の搬入が完了した後、処理容器２０３内から搬送ロボットのアーム部を退去させ、ゲートバルブ２４４を閉じる。その後、サセプタ２１７を所定の処理位置まで上昇させ、処理対象のウエハ２００を、支持ピン２６６上からサセプタ２１７上へと移載させる。
【0042】
ここで、処理対象のウエハ２００上には、改質対象の膜である酸化膜であり、金属酸化膜であるＡｌＯ膜が予め形成されている。ＡｌＯ膜は、ウエハ２００上に原料ガスを供給することによりＡｌＯを堆積させて形成された堆積膜（デポ膜）である。このように形成されたＡｌＯ膜は、他の製法により形成されたＡｌＯ膜に比べ、アルミニウム（Ａｌ）と酸素（Ｏ）との結合が弱く、未結合手（ダングリングボンド）を多く含んでしまい、不純物を多く含む傾向がある。不純物として、例えば、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、塩素（Ｃｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、フッ素（Ｆ）等が含まれる。不純物を多く含み、ダングリングボンドを多く含むＡｌＯ膜は、一般的に、リーク電流が多く、電気特性の悪い膜となる。
【0043】
（圧力調整、温度調整）
続いて、処理容器２０３内が所望の処理圧力となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。処理容器２０３内の圧力は圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４２がフィードバック制御される。また、ウエハ２００が所望の処理温度となるように、ヒータ２１７ｂによって加熱される。処理容器２０３内が所望の処理圧力となり、また、ウエハ２００の温度が所望の処理温度に到達して安定したら、後述する第１プラズマ処理を開始する。なお、真空ポンプ２４６による真空排気は、第２プラズマ処理後におけるアフターパージ工程まで継続して行われ、処理容器２０３内が各工程における所望の圧力となるようにＡＰＣバルブ２４２が制御される。
続いて、処理容器２０３内が所望の処理圧力となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。処理容器２０３内の圧力は圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４２がフィードバック制御される。また、ウエハ２００が所望の処理温度となるように、ヒータ２１７ｂによって加熱される。処理容器２０３内が所望の処理圧力となり、また、ウエハ２００の温度が所望の処理温度に到達して安定したら、後述する第１プラズマ処理を開始する。なお、真空ポンプ２４６による真空排気は、第２プラズマ処理後におけるアフターパージ工程まで継続して行われ、処理容器２０３内が各工程における所望の圧力となるようにＡＰＣバルブ２４２が制御される。
【0044】
（第１プラズマ処理、ステップ１）
この処理では、希ガス含有ガスとしてＨｅガスを、ウエハ２００が収容された処理室２０１内へ供給してプラズマ化させ、プラズマ励起することにより、希ガスの元素を含む反応種であるＨｅの反応種を生成する。具体的には、バルブ２５３ａを開き、ＭＦＣ２５２ａにより流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へＨｅガスを供給する。Ｈｅガスの供給は、前述の圧力調整の段階から開始していてもよい。そして、Ｈｅガスを供給してから所定時間経過後であって例えば３０秒後に、共振コイル２１２に対して、高周波電源２７３から高周波電力を供給する。これにより、プラズマ生成空間２０１ａ内における共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置に、平面視がドーナツ状である誘導プラズマが励起される。
この処理では、希ガス含有ガスとしてＨｅガスを、ウエハ２００が収容された処理室２０１内へ供給してプラズマ化させ、プラズマ励起することにより、希ガスの元素を含む反応種であるＨｅの反応種を生成する。具体的には、バルブ２５３ａを開き、ＭＦＣ２５２ａにより流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へＨｅガスを供給する。Ｈｅガスの供給は、前述の圧力調整の段階から開始していてもよい。そして、Ｈｅガスを供給してから所定時間経過後であって例えば３０秒後に、共振コイル２１２に対して、高周波電源２７３から高周波電力を供給する。これにより、プラズマ生成空間２０１ａ内における共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置に、平面視がドーナツ状である誘導プラズマが励起される。
【0045】
Ｈｅガスは、誘導プラズマの励起等により活性化され、処理容器２０３内においてＨｅの反応種が生成される。Ｈｅの反応種には、励起状態のＨｅ原子（Ｈｅ*）、および、イオン化されたＨｅ原子であるＨｅラジカルのうち、少なくともいずれかが含まれる。
【0046】
ステップ１を行うことにより、生成されたＨｅの反応種がウエハ２００上に形成されたＡｌＯ膜に対して供給される。Ｈｅの反応種は、ウエハ２００上に形成されたＡｌＯ膜の表面や膜中における弱いＡｌ－Ｏ結合をアタックして、未結合手を生成する。
【0047】
具体的には、図５（Ａ）に示すように、第１プラズマ処理前の成膜された時点のアズデポ状態のＡｌＯ膜は、Ａｌ－Ｏ結合が弱い箇所を多く含み、Ｈ等の不純物を多く含む。そして、図５（Ｂ）に示すように、Ｈｅの反応種をウエハ２００に供給することにより、Ａｌ－Ｏ結合の弱い箇所が切断される。そして、Ｈｅの反応種により弱いＡｌ－Ｏ結合が切断されることで、Ａｌの未結合手が生成される。また、Ｈｅの反応種は、改質対象のＡｌＯ膜中に含まれるＨ、Ｃ、Ｎ、Ｃｌ、Ｓｉ、Ｆ等の不純物との結合を切断するようにも作用し、Ａｌの未結合手を生成する。
【0048】
ここで、Ｈｅは、非常に小さな原子半径を有する元素であることから、Ｈｅの反応種は、改質対象のＡｌＯ膜の内部へ深く侵入（浸透）し、ＡｌＯ膜の厚さ方向全体にわたって隅々まで行きわたる。ＡｌＯ膜の内部へ侵入したＨｅの反応種は、膜中の弱いＡｌ－Ｏ結合やＡｌと不純物との結合を切断し、Ａｌの未結合手を生成する。本態様の第１プラズマ処理の作用は、ＡｌＯ膜の表面だけでなく、例えば、ＡｌＯ膜の厚さ方向においても及ぶこととなる。
【0049】
ステップ１における処理条件としては、
Ｈｅガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．５～５ｓｌｍ
反応種の供給時間：３０～３００秒、好ましくは６０～１８０秒
高周波電力：０．５～１０ｋＷ、好ましくは１．０～５．０ｋＷ
処理温度：２００～９００℃、好ましくは３００～８００℃、より好ましくは５００～８００℃
処理圧力：１～３００Ｐａ、より好ましくは２０～２５０Ｐａ
が例示される。
なお、本明細書における「０．１～１０ｓｌｍ」のような数値範囲の表記は、「０．１ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
Ｈｅガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．５～５ｓｌｍ
反応種の供給時間：３０～３００秒、好ましくは６０～１８０秒
高周波電力：０．５～１０ｋＷ、好ましくは１．０～５．０ｋＷ
処理温度：２００～９００℃、好ましくは３００～８００℃、より好ましくは５００～８００℃
処理圧力：１～３００Ｐａ、より好ましくは２０～２５０Ｐａ
が例示される。
なお、本明細書における「０．１～１０ｓｌｍ」のような数値範囲の表記は、「０．１ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
【0050】
希ガスとしては、Ｈｅガスの他、例えば、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等を用いることができる。
【0051】
（残留ガス除去）
バルブ２５３ａを閉じ、Ｈｅガスの供給を停止するとともに、共振コイル２１２への高周波電力の供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する反応副生成物等の不純物を含むガスを処理室２０１内から排除する（パージする）。これにより、ウエハ２００上から残留するガスが除去され、ＡｌＯ膜の改質効率を向上させることができる。また、第１プラズマ処理（ステップ１）において供給されたガスが処理室２０１内に残留しなくなるため、次の第２プラズマ処理（ステップ２）において、処理室２０１内におけるＯ含有ガス中のそれぞれのガスの分圧（濃度）を安定させて処理を行うことが可能となる。このとき、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃから不活性ガスとしてのＮ2ガスを供給してもよい。Ｎ2ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
バルブ２５３ａを閉じ、Ｈｅガスの供給を停止するとともに、共振コイル２１２への高周波電力の供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する反応副生成物等の不純物を含むガスを処理室２０１内から排除する（パージする）。これにより、ウエハ２００上から残留するガスが除去され、ＡｌＯ膜の改質効率を向上させることができる。また、第１プラズマ処理（ステップ１）において供給されたガスが処理室２０１内に残留しなくなるため、次の第２プラズマ処理（ステップ２）において、処理室２０１内におけるＯ含有ガス中のそれぞれのガスの分圧（濃度）を安定させて処理を行うことが可能となる。このとき、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃから不活性ガスとしてのＮ2ガスを供給してもよい。Ｎ2ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
【0052】
（圧力調整、温度調整）
続いて、処理容器２０３内が所望の処理圧力となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。処理容器２０３内の圧力は圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４２がフィードバック制御される。また、ウエハ２００が所望の処理温度となるように、ヒータ２１７ｂによって加熱される。処理容器２０３内が所望の処理圧力となり、また、ウエハ２００の温度が所望の処理温度に到達して安定したら、後述する第２プラズマ処理（酸化処理ともいう。）を開始する。すなわち、ウエハ２００上のＡｌＯ膜に対して、第１プラズマ処理（ステップ１）を行った後、後述する第２プラズマ処理（ステップ２）を行う。
続いて、処理容器２０３内が所望の処理圧力となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。処理容器２０３内の圧力は圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４２がフィードバック制御される。また、ウエハ２００が所望の処理温度となるように、ヒータ２１７ｂによって加熱される。処理容器２０３内が所望の処理圧力となり、また、ウエハ２００の温度が所望の処理温度に到達して安定したら、後述する第２プラズマ処理（酸化処理ともいう。）を開始する。すなわち、ウエハ２００上のＡｌＯ膜に対して、第１プラズマ処理（ステップ１）を行った後、後述する第２プラズマ処理（ステップ２）を行う。
【0053】
（第２プラズマ処理、ステップ２）
この処理では、Ｏ含有ガスであって、ＨｅとＯを含むガスであり、ＨｅとＯとＨを含むガスであり、ＯとＨを含むガスであるＨｅガス、Ｏ2ガス、Ｈ2ガスを含む混合ガスを、ウエハ２００が収容された処理室２０１内へ供給してプラズマ化させ、プラズマ励起することにより、Ｈｅを含む反応種とＯとＨを含む反応種（酸化種）を生成する。具体的には、バルブ２５３ａ～２５３ｃを開き、ＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃにより流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へＯ2ガス、Ｈ2ガス、Ｈｅガスを混合させつつ供給する。そして、Ｏ2ガス、Ｈ2ガス、Ｈｅガスの混合ガスの供給を開始してから所定時間経過後であって例えば１０秒後に、共振コイル２１２に対して、高周波電源２７３から高周波電力を供給する。これにより、プラズマ生成空間２０１ａ内における共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置に、平面視がドーナツ状である誘導プラズマが励起される。
この処理では、Ｏ含有ガスであって、ＨｅとＯを含むガスであり、ＨｅとＯとＨを含むガスであり、ＯとＨを含むガスであるＨｅガス、Ｏ2ガス、Ｈ2ガスを含む混合ガスを、ウエハ２００が収容された処理室２０１内へ供給してプラズマ化させ、プラズマ励起することにより、Ｈｅを含む反応種とＯとＨを含む反応種（酸化種）を生成する。具体的には、バルブ２５３ａ～２５３ｃを開き、ＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃにより流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へＯ2ガス、Ｈ2ガス、Ｈｅガスを混合させつつ供給する。そして、Ｏ2ガス、Ｈ2ガス、Ｈｅガスの混合ガスの供給を開始してから所定時間経過後であって例えば１０秒後に、共振コイル２１２に対して、高周波電源２７３から高周波電力を供給する。これにより、プラズマ生成空間２０１ａ内における共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置に、平面視がドーナツ状である誘導プラズマが励起される。
【0054】
混合ガスに含まれるＯ2ガスおよびＨ2ガスが、誘導プラズマの励起等により活性化（励起）されることにより、処理容器２０３内においてＯとＨを含む反応種が生成される。ＯとＨを含む反応種には、励起状態のＯ原子（Ｏ*）、イオン化されたＯラジカル、励起状態のＨ原子（Ｈ*）、イオン化されたＨラジカル、励起状態のＯＨ原子（ＯＨ*）、および、イオン化されたＯＨラジカルのうち、少なくともいずれかが含まれる。また、混合ガスに含まれるＨｅガスも、誘導プラズマの励起等により活性化されることにより、処理容器２０３内においてＨｅの反応種が生成される。Ｈｅの反応種には、励起状態のＨｅ原子（Ｈｅ*）、および、イオン化されたＨｅラジカルのうち、少なくともいずれかが含まれる。
【0055】
ステップ２を行うことにより、生成されたＯとＨを含む反応種（酸化種）が、Ｈｅの反応種とともにウエハ２００上のＡｌＯ膜に供給される。その結果、図５（Ｃ）に示すように、図５（Ｂ）において生成されたＡｌの未結合手にＯラジカルやＯＨラジカルが反応してＯが再結合され、酸化が促進される。そして、Ａｌ－Ｏ結合の再形成によりＡｌＯの結晶構造が再構成され、緻密化される。また、これにより、改質対象のＡｌＯ膜の膜中に含まれるＨ、Ｃ、Ｎ、Ｃｌ、Ｓｉ、Ｆ等の不純物が除去される。このようにして、改質対象のＡｌＯ膜は、改質前のＡｌＯ膜に比べて、不純物の含有量が少なく結晶構造の整った（即ち、ＡｌＯの化学量論組成に近づいた）、高純度で緻密なＡｌＯ膜へと改質（変化）される。改質後のＡｌＯ膜は、改質前のＡｌＯ膜に比べて、リーク電流が小さい膜となる。
【0056】
ステップ２における処理条件としては、
Ｈｅガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．１～５ｓｌｍ
Ｏ2ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．１～５ｓｌｍ
Ｈ2ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．１～５ｓｌｍ
反応種の供給時間：３０～３００秒、好ましくは６０～１８０秒
高周波電力：０．５～１０ｋＷ、好ましくは１．０～５．０ｋＷ
処理温度：２００～９００℃、好ましくは３００～８００℃、より好ましくは５００～８００℃
処理圧力：１～３００Ｐａ、より好ましくは２０～２５０Ｐａ
が例示される。
また、Ｈｅガス、Ｏ2ガス、Ｈ2ガスの供給流量比、すなわちこれらの混合ガスの分圧比は、例えば１：１：１とする。但し、Ｈｅガスの分圧比が、例えば５０％を超えると、Ｏを含む反応種の量が少なくなり、十分な改質効果が得られない可能性がある。そのため、ステップ２におけるＨｅガスの分圧比は５０％以下であることが望ましい。
Ｈｅガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．１～５ｓｌｍ
Ｏ2ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．１～５ｓｌｍ
Ｈ2ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．１～５ｓｌｍ
反応種の供給時間：３０～３００秒、好ましくは６０～１８０秒
高周波電力：０．５～１０ｋＷ、好ましくは１．０～５．０ｋＷ
処理温度：２００～９００℃、好ましくは３００～８００℃、より好ましくは５００～８００℃
処理圧力：１～３００Ｐａ、より好ましくは２０～２５０Ｐａ
が例示される。
また、Ｈｅガス、Ｏ2ガス、Ｈ2ガスの供給流量比、すなわちこれらの混合ガスの分圧比は、例えば１：１：１とする。但し、Ｈｅガスの分圧比が、例えば５０％を超えると、Ｏを含む反応種の量が少なくなり、十分な改質効果が得られない可能性がある。そのため、ステップ２におけるＨｅガスの分圧比は５０％以下であることが望ましい。
【0057】
Ｏを含む反応種とともにウエハ２００に対して供給されるＨｅは、プラズマ生成空間２０１ａ（特に、誘導プラズマが生成される共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置）からウエハ２００の表面に到達するまでの間、Ｏ含有ガスを活性化させてＯを含む反応種を更に生成したり、Ｏを含む反応種を活性化させて失活を防いだりするよう作用する。すなわち、ウエハ２００に対して供給されるＨｅは、Ｏを含む反応種がウエハ２００の表面に到達するまでの間、Ｏを含む反応種の密度を維持、又は増大させることに貢献する。
【0058】
また、Ｏを含む反応種とともにウエハ２００に対して供給されるＨｅは、非常に小さな原子半径を有する元素であることから、Ｈｅの反応種は、改質対象のＡｌＯ膜の内部へ深く侵入（浸透）し、ＡｌＯ膜の厚さ方向全体にわたって隅々まで行きわたる。ＡｌＯ膜の内部へ侵入したＨｅの反応種は、膜中でのＯを含む反応種の失活を防ぎ、また、Ｏを含む反応種による膜中での上述の改質効果を高めるよう作用する。また、ＡｌＯ膜に対するダメージを他のガスよりも抑制しながら改質処理を行うことが可能となる。そのため、Ｈｅの反応種をＯを含む反応種とともに供給すると、上述したＯを含む反応種によるＡｌＯ膜の酸化処理を効果的にアシストすることができ、ＡｌＯ膜のより深い部分まで確実に酸化させることが可能となる。本態様の酸化処理の作用は、ＡｌＯ膜の表面だけでなく、例えば、ＡｌＯ膜の厚さ方向においてもなされることとなる。
【0059】
ここで、ステップ１における希ガス含有ガスに含まれるＨｅガスの分圧比を、ステップ２におけるＯ含有ガスである混合ガス（Ｈｅガス、Ｏ2ガス、Ｈ2ガス）に含まれるＨｅガスの分圧比よりも大きくする。すなわち、ステップ１における希ガス含有ガスに含まれるＨｅガス以外のガスの分圧比を、ステップ２におけるＯ含有ガスである混合ガス（Ｈｅガス、Ｏ2ガス、Ｈ2ガス）に含まれるＨｅガス以外のガスの分圧比よりも小さくする。
【0060】
ステップ１において酸化膜に供給される希ガスの反応種の比率が大きいほど、すなわち、プラズマ化される希ガス含有ガスにおける希ガスの分圧比が大きいほど、酸化膜の特性が向上される。よって、上述した態様のように、ステップ１において希ガス含有ガスは実質的に希ガスのみであるＨｅガスのみ（１００％Ｈｅ元素であるガス）で構成するのが好ましい。ここで、「実質的に」とは、不純物程度に希ガス以外の元素が含まれる場合を含むことを意味する。すなわち、ステップ１において希ガス含有ガスとして希ガス以外の元素であるＨｅ以外の元素（ＯやＨ等）を含んでもよいが、含まないようにするのが好ましい。分圧比は、処理室２０１内のガスの濃度比や処理室２０１内への供給流量比によって決定される。
【0061】
希ガスとしては、Ｈｅガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等を用いることができる。
【0062】
Ｏ含有ガスとしては、Ｏ2ガスの他、例えば、オゾン（Ｏ3）ガス、水蒸気（Ｈ2Ｏガス）、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）ガス等の水素非含有のＯ含有ガスを用いることができる。
【0063】
Ｈ含有ガスとしては、Ｈ2ガスの他、例えば、重水素（Ｄ2）ガス等を用いることができる。
【0064】
（アフターパージおよび大気圧復帰）
上述の改質処理が完了した後、処理容器２０３内へのＨｅガス、Ｏ2ガス、Ｈ2ガスの供給をそれぞれ停止するとともに、共振コイル２１２への高周波電力の供給を停止する。そして、排気管２３１より処理容器２０３内の排気を行い、処理容器２０３内に残留するガスや反応副生成物を処理容器２０３内から除去する。その際、パージガスとしてのＮ2ガスを処理容器２０３内へ供給してもよい。その後、処理容器２０３内の雰囲気がＮ2ガスに置換され、処理容器２０３内の圧力が常圧に復帰される。
上述の改質処理が完了した後、処理容器２０３内へのＨｅガス、Ｏ2ガス、Ｈ2ガスの供給をそれぞれ停止するとともに、共振コイル２１２への高周波電力の供給を停止する。そして、排気管２３１より処理容器２０３内の排気を行い、処理容器２０３内に残留するガスや反応副生成物を処理容器２０３内から除去する。その際、パージガスとしてのＮ2ガスを処理容器２０３内へ供給してもよい。その後、処理容器２０３内の雰囲気がＮ2ガスに置換され、処理容器２０３内の圧力が常圧に復帰される。
【0065】
（ウエハ搬出）
続いて、サセプタ２１７を所定の搬送位置まで下降させ、ウエハ２００を、サセプタ２１７上から支持ピン２６６上へと移載させる。その後、ゲートバルブ２４４を開き、図示しない搬送ロボットを用い、処理後のウエハ２００を処理容器２０３外へ搬出する。以上により、本態様に係る基板処理工程を終了する。
続いて、サセプタ２１７を所定の搬送位置まで下降させ、ウエハ２００を、サセプタ２１７上から支持ピン２６６上へと移載させる。その後、ゲートバルブ２４４を開き、図示しない搬送ロボットを用い、処理後のウエハ２００を処理容器２０３外へ搬出する。以上により、本態様に係る基板処理工程を終了する。
【0066】
（３）本態様による効果
本態様によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
本態様によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
【0067】
（ａ）ステップ１，２をこの順に実行することにより、ステップ１のみ、又はステップ２のみを行う場合と比較して、ＡｌＯ膜の特性を向上させることが可能となる。例えば図６に一例として示すように、３ＤＮＡＮＤのブロック層として用いられるＡｌＯ膜は、絶縁層へのリーク電流を抑制することが要求される。本態様によれば、ステップ１のみ、又はステップ２のみを行う場合と比較して、ＡｌＯ膜のリーク電流を低減できる。すなわち、ＡｌＯ膜の電気特性を向上させることが可能となる。
【0068】
（ｂ）ステップ１において、希ガス含有ガスとして、原子半径が小さく、膜中への浸透性が極めて高いＨｅガスを用いて、Ｈｅの反応種を供給することにより、Ａｌ－Ｏ結合の弱い箇所をアタックして未結合手とすることができる。さらに、ステップ１の後にステップ２においてＯを含む反応種を供給することにより、未結合手が生成された箇所にＯを結合させて、Ａｌ－Ｏ結合を再形成することができる。これにより、結晶構造が再構成され、緻密化されて、ＡｌＯ膜の膜質が改善される。また、結晶構造が再構成され、緻密化されることにより、改質対象のＡｌＯ膜の膜中に含まれるＨ、Ｃ、Ｎ、Ｃｌ、Ｓｉ、Ｆ等の不純物が除去される。このようにして、改質対象のＡｌＯ膜は、改質前のＡｌＯ膜に比べて、不純物の含有量が少なく、結晶構造の整った（即ち、ＡｌＯの化学量論組成に近づいた）高純度で緻密なＡｌＯ膜へと改質（変化）される。改質後のＡｌＯ膜は、改質前のＡｌＯ膜に比べて、リーク電流を低減できる。すなわち、改質後のＡｌＯ膜の電気特性を向上させることが可能となる。
【0069】
（ｃ）ステップ１において供給される希ガス含有ガスに含まれる希ガスの分圧比が、ステップ２において供給される酸素含有ガスに含まれる希ガスの分圧比よりも大きいほど、改質後のＡｌＯ膜の特性を向上させることができる。
【0070】
（ｄ）ステップ２では、Ｏ2ガスにＨ2ガスを添加して、Ｏ及びＨを含む反応種をウエハ２００に対して供給することにより、Ｏ含有ガスとしてＯ2ガスを単独供給する場合に比べ、酸化力向上効果が得られるようになる。これにより、改質後のＡｌＯ膜の特性を向上させることが可能となる。
【0071】
（ｅ）ステップ２では、希ガスとして、原子半径が小さく、膜中への浸透性が極めて高いＨｅガスを用いることにより、上述した酸化アシストの効果が、例えば、ＡｌＯ膜の厚さ方向においても得られるようになる。これにより、改質後のＡｌＯ膜のリーク電流を低減するなど、改質後のＡｌＯ膜の電気特性を向上させることが可能となる。
【0072】
（ｆ）上述の効果は、Ｈｅガス以外の希ガスを用いる場合や、Ｏ2ガス以外のＯ含有ガスを用いる場合や、Ｈ2ガス以外のＨ含有ガスを用いる場合にも、同様に得られる。ただし、希ガスとしてＨｅガスを用いる方が、Ｈｅ以外の希ガスを用いるよりも、元素の原子半径が小さく、上述の効果をより確実に得ることが可能となる点で好ましい。希ガスとしてＨｅ以外の希ガスを用いる場合は、このガスと、Ｈｅガスと、を組み合わせて用いるようにするのが好ましい。すなわち、希ガスには、少なくともＨｅガスを含ませるのが好ましい。
【0073】
（４）変形例
本態様における基板処理シーケンスは、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスにおける各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
本態様における基板処理シーケンスは、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスにおける各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【0074】
（変形例１）
上述した態様における第２プラズマ処理（ステップ２）において、Ｏ含有ガスとしてＯ2ガスとＨ2ガスとＨｅガスの混合ガスを供給する場合に限らず、図７に示すように、第２プラズマ処理（ステップ２）において、Ｏ含有ガスとしてＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスを供給し、Ｏ2ガスとＨ2ガスの混合ガスをプラズマ化して生成されたＯとＨを含む反応種を供給するようにしてもよい。この場合であっても、上述の基板処理シーケンスと同様の効果が得られる。また、Ｏ含有ガスとしてＯ2ガスにＨ2ガスを添加することにより酸化力を向上させることができる。
上述した態様における第２プラズマ処理（ステップ２）において、Ｏ含有ガスとしてＯ2ガスとＨ2ガスとＨｅガスの混合ガスを供給する場合に限らず、図７に示すように、第２プラズマ処理（ステップ２）において、Ｏ含有ガスとしてＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスを供給し、Ｏ2ガスとＨ2ガスの混合ガスをプラズマ化して生成されたＯとＨを含む反応種を供給するようにしてもよい。この場合であっても、上述の基板処理シーケンスと同様の効果が得られる。また、Ｏ含有ガスとしてＯ2ガスにＨ2ガスを添加することにより酸化力を向上させることができる。
【0075】
（変形例２）
また、上述した態様では、第１プラズマ処理（ステップ１）において、Ｈｅガスを供給することでＨｅの反応種を供給し、その後所定の期間、Ｈｅガスの供給を停止した後に、第２プラズマ処理（ステップ２）において、ＨｅガスとＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスを供給する。しかし、第１プラズマ処理（ステップ１）の後にＨｅガスの供給を停止する場合に限らず、図８に示すように、第１プラズマ処理（ステップ１）において、Ｈｅガスを供給してプラズマ化して生成されたＨｅの反応種を供給した後、Ｈｅガスの供給を継続したまま、第２プラズマ処理（ステップ２）において、Ｏを含むガスであるＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスを処理室２０１内に供給し、ＨｅガスとＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスをプラズマ励起することにより、Ｈｅの反応種とＯとＨを含む反応種（酸化種）を生成して処理室２０１内に供給するようにしてもよい。この場合であっても、上述の基板処理シーケンスと同様の効果が得られる。
また、上述した態様では、第１プラズマ処理（ステップ１）において、Ｈｅガスを供給することでＨｅの反応種を供給し、その後所定の期間、Ｈｅガスの供給を停止した後に、第２プラズマ処理（ステップ２）において、ＨｅガスとＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスを供給する。しかし、第１プラズマ処理（ステップ１）の後にＨｅガスの供給を停止する場合に限らず、図８に示すように、第１プラズマ処理（ステップ１）において、Ｈｅガスを供給してプラズマ化して生成されたＨｅの反応種を供給した後、Ｈｅガスの供給を継続したまま、第２プラズマ処理（ステップ２）において、Ｏを含むガスであるＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスを処理室２０１内に供給し、ＨｅガスとＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスをプラズマ励起することにより、Ｈｅの反応種とＯとＨを含む反応種（酸化種）を生成して処理室２０１内に供給するようにしてもよい。この場合であっても、上述の基板処理シーケンスと同様の効果が得られる。
【0076】
（変形例３）
ウエハ２００上に予め形成された改質対象の酸化膜は、ＡｌＯ膜に限らず、酸化モリブデン膜（ＭｏＯ膜）、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ膜）、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ膜）、酸化ジルコニウムハフニウム膜（ＺｒＨｆＯ膜）等の金属酸化膜、特にＨｉｇｈ－ｋ酸化膜であってもよい。また、改質対象の酸化膜はシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）であってもよい。これらの場合においても、上述の基板処理シーケンスと同様の効果が得られる。
ウエハ２００上に予め形成された改質対象の酸化膜は、ＡｌＯ膜に限らず、酸化モリブデン膜（ＭｏＯ膜）、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ膜）、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ膜）、酸化ジルコニウムハフニウム膜（ＺｒＨｆＯ膜）等の金属酸化膜、特にＨｉｇｈ－ｋ酸化膜であってもよい。また、改質対象の酸化膜はシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）であってもよい。これらの場合においても、上述の基板処理シーケンスと同様の効果が得られる。
【0077】
＜他の態様＞
以上、本開示の態様を具体的に説明した。但し、本開示は上述の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以上、本開示の態様を具体的に説明した。但し、本開示は上述の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【0078】
例えば、上述の態様では、第１プラズマ処理（ステップ１）における希ガス含有ガスのプラズマ化と、第２プラズマ処理（ステップ２）におけるＯ含有ガスのプラズマ化を処理容器２０３内で行う例について説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。すなわち、希ガス含有ガスのプラズマ化と、Ｏ含有ガスのプラズマ化をそれぞれ処理容器２０３の外部で行い、処理容器２０３の外部で生成した希ガスを含む反応種やＯを含む反応種を、それぞれ処理容器２０３内へ供給するようにしてもよい。ただし、上述の酸化アシスト効果を十分に得るためには、上述の態様とする方が好ましい。
【0079】
上述の態様や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【実施例1】
【0080】
ウエハの表面に１００Åの厚さのＡｌＯ膜が形成されたサンプル１～６を用意し、サンプル２～６に対して、それぞれ下記に示すプラズマ処理を行った。すなわち、サンプル１に対しては、プラズマ処理を行っていない。言い換えれば、サンプル１のウエハ上に形成されたＡｌＯ膜は、アズデポ状態の膜である。
【0081】
サンプル２は、図１に示す基板処理装置を用い、図４に示す基板処理シーケンス（Ｈｅの反応種を供給した後に、Ｈｅ、Ｏ、Ｈの反応種を供給）により、ウエハの表面に形成されているＡｌＯ膜を改質したものである。すなわち、２段階でプラズマ処理を実行したものである。処理条件は、上述の態様に記載した処理条件範囲内の所定の条件とした。
【0082】
サンプル３は、図１に示す基板処理装置を用い、図７に示す基板処理シーケンス（Ｈｅの反応種を供給した後に、Ｏ、Ｈの反応種を供給）により、ウエハの表面に形成されているＡｌＯ膜を改質させたものである。すなわち、２段階でプラズマ処理を実行したものである。処理条件は、上述の態様に記載した処理条件範囲内の所定の条件であって、サンプル１における処理条件と共通の条件とした。
【0083】
サンプル４として、図１に示す基板処理装置を用い、図４に示す基板処理シーケンスの第１プラズマ処理（Ｈｅの反応種を供給）のみを行って、ウエハの表面に形成されているＡｌＯ膜を改質させたものである。すなわち、１段階でプラズマ処理を実行したものである。処理条件は、上述の態様に記載した処理条件範囲内の所定の条件とした。
【0084】
サンプル５として、図１に示す基板処理装置を用い、図４に示す基板処理シーケンスの第２プラズマ処理（Ｈｅ、Ｏ、Ｈの反応種を供給）のみを行って、ウエハの表面に形成されているＡｌＯ膜を改質させたものである。すなわち、１段階でプラズマ処理を実行したものである。処理条件は、上述の態様に記載した処理条件範囲内の所定の条件とした。
【0085】
サンプル６として、図１に示す基板処理装置を用い、図７に示す基板処理シーケンスの第２プラズマ処理（Ｏ、Ｈの反応種を供給）のみを行って、ウエハの表面に形成されているＡｌＯ膜を改質させたものである。すなわち、１段階でプラズマ処理を実行したものである。処理条件は、上述の態様に記載した処理条件範囲内の所定の条件とした。
【0086】
そして、サンプル１～６のＡｌＯ膜にプローブを当ててそれぞれの電流値と電圧を測定し、リーク電流を評価した。図９（Ｂ）に示すように、プラズマ処理が１段階のサンプル４～サンプル６では、アズデポ状態のＡｌＯ膜であるサンプル１と比較して、リーク電流は同等、若しくは悪化していた。これに対して、図９（Ａ）に示すように、プラズマ処理が２段階のサンプル２、３では、アズデポ状態のＡｌＯ膜であるサンプル１と比較してリーク電流が低減され、電気的特性が向上していることが確認された。
【0087】
＜本開示の好ましい態様＞
以下、好ましい態様について付記する。
以下、好ましい態様について付記する。
【0088】
（付記１）
本開示の一態様によれば、
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板上に形成された酸化膜に供給する工程と、
（２）（１）工程の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記酸化膜に供給する工程と、
を実行することにより前記酸化膜を改質する工程を有する
半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の一態様によれば、
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板上に形成された酸化膜に供給する工程と、
（２）（１）工程の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記酸化膜に供給する工程と、
を実行することにより前記酸化膜を改質する工程を有する
半導体装置の製造方法が提供される。
【0089】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸素含有ガスは、前記希ガスと酸素を含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素を含む反応種を前記酸化膜に供給する。
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸素含有ガスは、前記希ガスと酸素を含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素を含む反応種を前記酸化膜に供給する。
【0090】
（付記３）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸素含有ガスは、前記希ガスと酸素と水素を含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素及び水素を含む反応種を前記酸化膜に供給する。
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸素含有ガスは、前記希ガスと酸素と水素を含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素及び水素を含む反応種を前記酸化膜に供給する。
【0091】
（付記４）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸素含有ガスは、酸素と水素を含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、酸素及び水素を含む反応種を前記酸化膜に供給する。
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸素含有ガスは、酸素と水素を含むガスであり、
（２）工程では、前記酸素含有ガスをプラズマ化して生成された、酸素及び水素を含む反応種を前記酸化膜に供給する。
【0092】
（付記５）
付記１～付記３のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記希ガス含有ガスにおける前記希ガスの分圧比は、前記酸素含有ガスにおける前記希ガスの分圧比よりも大きい。
付記１～付記３のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記希ガス含有ガスにおける前記希ガスの分圧比は、前記酸素含有ガスにおける前記希ガスの分圧比よりも大きい。
【0093】
（付記６）
付記５に記載の方法であって、好ましくは、
前記希ガス含有ガスは、前記希ガスのみで構成される。
付記５に記載の方法であって、好ましくは、
前記希ガス含有ガスは、前記希ガスのみで構成される。
【0094】
（付記７）
付記１～付記６のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
（１）工程の後、前記希ガス含有ガスの供給を停止して、前記基板上から残留ガスを除去する工程を更に有する。
付記１～付記６のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
（１）工程の後、前記希ガス含有ガスの供給を停止して、前記基板上から残留ガスを除去する工程を更に有する。
【0095】
（付記８）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
（１）工程では、前記基板が収容された処理室内に前記希ガスを供給し、
（２）工程では、（１）工程の終了後、前記希ガスの供給を継続したまま、更に酸素を含むガスを前記処理室内に供給し、
前記希ガスと前記酸素を含むガスの混合ガスをプラズマ励起することにより、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素を含む反応種を生成する。
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
（１）工程では、前記基板が収容された処理室内に前記希ガスを供給し、
（２）工程では、（１）工程の終了後、前記希ガスの供給を継続したまま、更に酸素を含むガスを前記処理室内に供給し、
前記希ガスと前記酸素を含むガスの混合ガスをプラズマ励起することにより、前記希ガスの元素を含む反応種と酸素を含む反応種を生成する。
【0096】
（付記９）
本開示の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
希ガスを含有する希ガス含有ガスを前記処理室内に供給する希ガス含有ガス供給系と、
前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスを前記処理室内に供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内に供給された前記希ガス含有ガスと前記酸素含有ガスをプラズマ励起するプラズマ生成部と、
（１）前記希ガス含有ガス供給系及び前記プラズマ生成部を制御して、前記基板が収容された前記処理室内に前記希ガス含有ガスを供給するとともに、前記処理室内に供給された前記希ガス含有ガスをプラズマ励起する処理と、
（２）（１）処理の後、前記酸素含有ガス供給系及び前記プラズマ生成部を制御して、前記基板が収容された前記処理室内に前記酸素含有ガスを供給するとともに、前記処理室内に供給された前記酸素含有ガスをプラズマ励起する処理と、
を実行させるように構成された制御部と、
を備える基板処理装置が提供される。
本開示の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
希ガスを含有する希ガス含有ガスを前記処理室内に供給する希ガス含有ガス供給系と、
前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスを前記処理室内に供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内に供給された前記希ガス含有ガスと前記酸素含有ガスをプラズマ励起するプラズマ生成部と、
（１）前記希ガス含有ガス供給系及び前記プラズマ生成部を制御して、前記基板が収容された前記処理室内に前記希ガス含有ガスを供給するとともに、前記処理室内に供給された前記希ガス含有ガスをプラズマ励起する処理と、
（２）（１）処理の後、前記酸素含有ガス供給系及び前記プラズマ生成部を制御して、前記基板が収容された前記処理室内に前記酸素含有ガスを供給するとともに、前記処理室内に供給された前記酸素含有ガスをプラズマ励起する処理と、
を実行させるように構成された制御部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【0097】
（付記１０）
本開示のさらに他の態様によれば、
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板処理装置の処理室内に収容された基板上に形成された酸化膜に供給する手順と、
（２）（１）手順の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記酸化膜に供給する手順と、
を実行することにより前記酸化膜を改質する手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム、又は当該プログラムが記録されたコンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
（１）希ガスを含有する希ガス含有ガスをプラズマ化して生成された前記希ガスの元素を含む反応種を、基板処理装置の処理室内に収容された基板上に形成された酸化膜に供給する手順と、
（２）（１）手順の後、前記希ガス含有ガスとは異なる酸素含有ガスをプラズマ化して生成された酸素を含む反応種を、前記酸化膜に供給する手順と、
を実行することにより前記酸化膜を改質する手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム、又は当該プログラムが記録されたコンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【0098】
２００ ウエハ（基板）
２０３ 処理容器
２０３ 処理容器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】