JP5324026B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は，被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の制御方法に関する。特に，本発明は，チャンバ内壁の被膜の形成に関する。

従来から，チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化させて，基板をプラズマ処理する種々のプラズマ処理装置が開発されている。このうち，マイクロ波プラズマＣＶＤ装置は，マイクロ波のパワーによって処理ガスを電離および解離させることにより処理ガスをプラズマ化させ，基板上に膜を形成する。

このプラズマ化の過程では，たとえばＳｉＯ₂等のＳｉＯ_x膜を形成する場合，一般に，ＳｉＨ₄ガスが処理ガスとして用いられる。成膜にＳｉＨ₄ガスを用いた場合，チャンバの内壁等にはＳｉＯ_x膜が付着する。このＳｉＯ_x膜は，基板の成膜時に加熱され，ロードロック室へ／から搬送される際に冷却される。このようにして加熱と冷却とが繰り返されると，チャンバ内壁の堆積物とチャンバを構成する部材との熱膨張率の差から堆積物とチャンバ壁部との間に歪みが生じる。この結果，堆積物は，ある程度の厚さになるとチャンバ壁部から剥離し，パーティクルとして基板上に落下し，成膜中の薄膜に混入して膜質を劣化させる。

このようなパーティクルの発生を抑制するために，その堆積物が所定の厚さになるとチャンバをクリーニングし，チャンバ内壁等に付着したＳｉＯ_x膜を除去する必要がある。このため，マイクロ波プラズマＣＶＤ装置は，クリーニング時，成膜時の処理ガスの代わりにクリーニングガスであるフッ素（Ｆ）系ガス（たとえばＣＦ_４）を供給してプラズマを生成する。生成されたプラズマ中のＦラジカルは，チャンバの内壁に付着したＳｉＯｘ膜にアタックする。この結果，ＳｉＯｘ膜のうちＳｉは，ＳｉＦｘ（ＳｉＦ_１，ＳｉＦ_２，ＳｉＦ_３，ＳｉＦ₄）ガスとなってチャンバ外に排出される。ＳｉＯｘ膜のうち残されたＯｘは，Ｃと反応してＣＯやＣＯ_２のガスとしてチャンバ外に排出される。

ところが，このように，プラズマＣＶＤ装置のクリーニングにはＦ系ガスのプラズマが用いられており，しかもチャンバ本体はＡｌ，天井部はＡｌ₂Ｏ₃にて形成されている。このような状況で，チャンバ内のＦイオンがＡｌ₂Ｏ₃にアタックすると，Ａｌ−Ｏ間の結合が切れて，部分的にＡｌ−Ｆ等の膜が生じる。ここで，Ａｌ−Ｆの結合エネルギーは１５９ｋｃａｌ／ｍｏｌであり，Ａｌ−Ｏの結合エネルギーが１２０ｋｃａｌ／ｍｏｌであるＡｌ₂Ｏ₃と同様に結合状態が安定している。この結果，クリーニングの際，チャンバ本体のＡｌおよび天井部のＡｌ₂Ｏ₃がフッ化され，チャンバ内壁や天井部が部分的にＡｌＦになる場合がある。また，クリーニング時に生成されたＳｉＦ_４やＦ_２は結合状態が安定しているので，その一部がチャンバ外に排出されず，チャンバ内壁に物理的に吸着する場合もある。

部分的にフッ化されたＡｌＦは，成膜時のイオンの作用によりＡｌ−Ｆ結合が切れることによってＦとなり，チャンバ内に放出される場合がある。また，チャンバ内壁に吸着したＳｉＦ_４やＦ_２は，吸着エネルギーが小さいので脱離しやすい。これにより，チャンバ内に存在することとなったＦ系残留物が脱離し，成膜中の薄膜に混入するという問題が生じる。

これに加え，通常，成膜時の製品の歩留まりを上げ，安定的に製品を製造するためには，処理室内へのラジカルの供給，処理室内での薄膜の生成および処理室外へのガスの排気という一連の循環を被処理体を成膜する前に定常状態にしておく必要がある。すなわち，成膜前からプロセス条件を成膜時と同じ条件に設定することにより，プロセス時に生じるラジカルがチャンバ内壁などで消耗されることなく，安定した成膜を行う必要がある。

以上に説明したように，チャンバ内壁に存在するＡｌ−Ｆ等からのＦの脱離やチャンバ内壁からのＳｉＦ_４やＦ_２の脱離が膜質低下の発生原因となるという問題を解消するとともに，成膜前からプロセス条件を成膜時と同じ条件に設定するという観点から，クリーニング後であって成膜前（すなわち，いわゆるプリコート膜形成時），成膜時に供給されるガスと同じガスをプラズマ化させて，そのプラズマによりチャンバ内壁表面を被膜する（すなわち，いわゆるプリコート膜を形成する）技術が従来から広く知られている（たとえば，特許文献１を参照。）。
特開平１１−３４０１４９

ところで，プラズマ処理装置には，一般的に，チャンバ内の成膜に寄与するラジカル（以下，デポラジカルと称呼する。）の流れを好ましい状態に整えるためにバッフル板が設けられている。このバッフル板のコンダクタンスは，成膜時に基板に良好なプラズマ処理を施すために小さく（すなわち，ガスが流れにくく）設定されている。よって，成膜時，処理室と排気室とは，バッフル板により仕切られており，各室の圧力差は大きい（図４の（Ａ：すき間なし）を参照）。これにより，上述したプリコート膜形成時においても，処理室と排気室との圧力差は大きいままとなる。

一方，チャンバの内壁に形成される膜の成膜速度ＤＲ（Deposition Rate）は，次の式（１）にて表される。
ＤＲ＝ｋ×Ｐ・・・（１）
ここで，ｋは比例定数，Ｐは圧力である。

図４（Ａ）によれば，処理室の圧力Ｐ１は排気室の圧力Ｐ２より高いため，処理室の成膜速度ＤＲ１は排気室の成膜速度ＤＲ２より速くなる。この結果，処理室の内壁表面に形成されるプリコート膜は排気室の内壁表面に形成されるプリコート膜より厚くなる。

さらに，実際には，ガスは処理室に供給され，プリコート膜を形成するために処理室にて優先的に使用されるため，排気室側に流れるガス（ラジカル）の残留量は少なくなる。これを考慮すると，処理室と排気室とのプリコート膜の差は式（１）から導かれる理論値よりさらに大きくなると考えられる。

この結果，プリコート膜が，処理室の内壁表面にて膜質低下の原因となるＦ系残留物の脱離が生じない程度の厚さまで形成された時点では，排気室の内壁表面に形成されたプリコート膜はまだ薄い状態であるため，排気室の内壁表面に存在するＦ系残留物の脱離を抑制できない。この結果，プロセス処理中に排気室で脱離したＦ系残留物が処理室まで上昇し，膜質を低下させるという問題が生じていた。

一方，プリコート膜が，排気室の内壁表面にてＦ系残留物が脱離しない程度の厚さまで形成された時点では，処理室の内壁表面のプリコート膜は必要以上に厚くなってしまう。この結果，プロセス時にチャンバ内壁に堆積する堆積物の厚さが，膜剥がれの厚さに早く到達するため，チャンバ内をクリーニングするサイクル（間隔）が短くなり，スループットが低下して生産性が下がるという問題が生じていた。

上記課題を解消するために，本発明では，チャンバの内壁をより均一な厚さに被膜するプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の制御方法が提供される。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，載置台とバッフル板とにより，被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置であって，上記載置台を制御する制御装置を備え、上記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際に上記処理室の圧力と上記排気室の圧力とが近づくように、上記制御装置で上記バッフル板に対する上記載置台の位置を変えることにより、上記載置台および上記チャンバ側壁間の開口率を変えるプラズマ処理装置が提供される。

これによれば，チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際に上記処理室の圧力と上記排気室の圧力とが近づくように上記載置台または上記バッフル板の少なくともいずれかが制御される。処理室と排気室との圧力差が小さくなると，式（１）から求められる処理室の成膜速度ＤＲ１と排気室の成膜速度ＤＲ２との差は小さくなる。これにより，処理室内のデポラジカルを排気室内のデポラジカルの状態とほぼ同じ状態にすることができる。この結果，処理室にて形成されるプリコート膜の膜厚と排気室にて形成されるプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。これにより，プリコート膜形成時間を大幅に短縮することができるだけでなく，チャンバ内をクリーニングするまでのサイクルを長くすることができる。この結果，スループットを向上させ生産性を上げることができる。

このように処理室と排気室との圧力差が小さくなるように載置台を制御する一例としては，上記載置台を昇降させる昇降機構を備え、バッフル板を上記チャンバの内壁に固定し，プリコート膜形成時の載置台およびチャンバ側壁間の開口率が，プロセス時の上記開口率より大きくなるように上記制御装置で上記載置台を昇降させる方法が挙げられる。

これによれば，上記載置台と上記バッフル板との間隔は，プリコート膜形成時とプロセス時とで異なるように調節される。すなわち，プロセス時には，載置台とバッフル板との間隔が小さくなるように載置台を昇降させる。これにより，処理室は，プロセス条件に合致した圧力に保持される。この結果，デポラジカルが処理室内に閉じ込められるため，成膜速度が速く均一性の高い成膜を被処理体に施すことができる。一方，プリコート膜形成時には，載置台とバッフル板との間隔を空けるように載置台を昇降させる。これにより，ガスが処理室から排気室へ流れやすくなって，処理室と排気室との圧力差は小さくなる。この結果，処理室内のデポラジカルを排気室内のデポラジカルの状態とほぼ同じ状態にすることができる。この結果，処理室のプリコート膜および排気室のプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。

また，処理室と排気室との圧力差が小さくなるように載置台を制御する他の一例としては，上記載置台を昇降させる昇降機構を備え、バッフル板を上記チャンバまたは上記載置台のいずれかに着脱可能に固定し，被処理体をプラズマ処理する際には上記制御装置で上記載置台を昇降させる間に上記バッフル板を上記載置台に固定し，上記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際には上記制御装置で上記載置台を昇降させる間に上記バッフル板を上記チャンバに固定することにより，上記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際の上記開口率が被処理体をプラズマ処理する際の上記開口率より大きくなるように上記載置台と上記バッフル板との間隔を調節する方法が挙げられる。

これによれば，載置台とバッフル板との位置関係がプラズマ処理の精度に影響を及ぼすことを考慮して，プロセス時には，バッフル板を載置台側に固定させて載置台とともに上昇させることにより，バッフル板をプロセス処理に最適な位置まで移動させることができる。つまり，バッフル板によりラジカルを処理室内により有効に閉じ込めることにより，被処理体への成膜速度を速め，かつ，被処理体に均一な膜を形成することができる。一方，プリコート膜形成時には，バッフル板をチャンバ側に固定させて載置台とバッフル板との間隔を空けることにより，処理室内のデポラジカルを排気室内のデポラジカルの状態とほぼ同じ状態にすることにより，処理室と排気室との成膜速度差を小さくし，これにより，処理室および排気室のプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。

また，本発明の他の観点によれば、載置台とバッフル板とにより，被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置であって，上記バッフル板は，１または２以上の貫通孔とその貫通孔の開度を調節する開閉機構とを有し，上記開閉機構を制御する制御装置を備え、上記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際に上記処理室の圧力と上記排気室の圧力とが近づくように、上記制御装置で上記バッフル板の開閉機構を制御することにより，上記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際の上記貫通孔の開口率が被処理体をプラズマ処理する際の上記開口率より大きくなるように上記１または２以上の貫通孔の開度を調節するプラズマ処理装置が提供される。

これによれば，プロセス時には，バッフル板の貫通孔の開度が小さくなるように開閉機構が制御される。これにより，処理室をプロセス条件に合致した圧力に保持し，処理室内にデポラジカルを閉じ込め，これにより，成膜速度が速く，かつ，均一な膜を形成することができる。一方，プリコート膜形成時には，バッフル板に設けられた貫通孔の開度が大きくなるように開閉機構が制御される。これにより，処理室と排気室との圧力差が小さくなり，処理室内のデポラジカルを排気室内のデポラジカルの状態とほぼ同じ状態にすることができる。この結果，処理室と排気室との成膜速度差が小さくなり，処理室および排気室のプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。

また，本発明の他の観点によれば，載置台とバッフル板とにより、被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置であって、上記チャンバの外部に、上記チャンバの内壁表面へのプリコート膜の形成を促進するラジカルを生成するラジカル生成装置を備え、上記排気室と上記ラジカル生成装置を連結する搬送管を設け、上記チャンバをクリーニングした後、上記ラジカルを、上記搬送管を介して上記排気室に供給するように制御する制御装置を備えるプラズマ処理装置。

一般的に，プリコート膜を形成するためのガスは処理室に供給され，生成されたプラズマ中のデポラジカルは処理室にてプリコート膜を形成するために優先的に使用される。この結果，排気室に流れるガス（デポラジカル）残留量は少なくなる。しかし，本発明では，クリーニング後，別途，排気室にデポラジカルが供給される。これにより，排気室でのプリコート膜の形成が促進される。この結果，処理室および排気室のプリコート膜をほぼ同一な膜厚で，かつ，より均一な膜質に成膜することができる。

また、上記ラジカル生成装置は、誘電体により形成された処理容器を備えるリモートプラズマであり、上記制御装置によって、上記処理容器に供給されたガスをプラズマ化することにより上記ラジカルが生成されるように制御されてもよい。また，上記制御装置によって、被処理体にプラズマ処理を施す際に供給されるガスと同一のガスを上記リモートプラズマに供給することにより上記ラジカルが生成されるように制御されてもよい。

これによれば，たとえば，プロセスがＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学蒸着薄膜成膜法）処理の場合，プリコート膜形成時に供給されるガスは，プロセス時に供給されるガスと同一となる。これにより，プリコート膜は基板上に形成される膜と同一膜となる。これによると，成膜前からプロセス条件を成膜時と同じ条件に設定することができる。この結果，プロセス時に生じるラジカルがチャンバ内壁などで消耗されることがないため，より安定した良質な成膜が可能となる。

上記プラズマ処理装置は、上記制御装置が、スロットに通して誘電体を透過したマイクロ波により上記チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、被処理体にプラズマ処理を施すように制御するマイクロ波プラズマ処理装置であってもよい。

さらに，そのマイクロ波プラズマ処理装置の誘電体は，複数枚の誘電体パーツから構成され、各誘電体パーツには、１または２以上のスロットが設けられ、上記制御装置が、上記１または２以上のスロットに通して各誘電体パーツをそれぞれ透過したマイクロ波によりチャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、被処理体にプラズマ処理を施すように制御してもよい。

これによれば，各誘電体パーツにスロットがそれぞれ設けられており，しかも従来に比べ，各誘電体パーツの面積は著しく小さくなるため，マイクロ波を各誘電体パーツに透過させることにより各誘電体パーツの表面にて表面波を均一に伝播させることができる。この結果，プロセスウィンドウを広くすることができるとともにプラズマ処理を精度よく安定して行うことができる。また，誘電体窓を小型化，軽量化された各誘電体パーツにより構成することができるため，マイクロ波プラズマ処理装置を容易かつ低コストで製造することができるとともに被処理体の大面積化に対してフレキシブルに対応することができる。

また，本発明の他の観点によれば，載置台とバッフル板とにより，被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置の制御方法であって，被処理体をプラズマ処理する際，第１の位置まで上記載置台を昇降し，上記チャンバのクリーニング時および上記チャンバの内壁表面へのプリコート膜形成時に，プリコート膜を形成する際の上記載置台と上記バッフル板との間隔を、被処理体をプラズマ処理する際の上記載置台と上記バッフル板との間隔より大きくするための第２の位置まで上記載置台を昇降するプラズマ処理装置の制御方法が提供される。

これによれば，プロセス時には，載置台を所定の位置まで昇降させることにより，処理室をプロセス条件に合致した圧力に保持し，処理室内にデポラジカルを閉じ込め，これにより，成膜速度が速く，かつ，均一な膜を形成することができる。一方，チャンバのクリーニング時またはクリーニング後には，載置台を昇降することにより載置台とバッフル板とに間隔を空けることにより，処理室と排気室との圧力差を小さくすることができる。これにより，処理室内のデポラジカルを排気室内のデポラジカルの状態とほぼ同じ状態にして，処理室と排気室との成膜速度差を小さくすることによって，処理室および排気室のプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。この結果，プリコート膜形成時間を大幅に短縮することができるだけでなく，チャンバ内をクリーニングするまでのサイクルを長くすることができる。この結果，スループットを向上させ生産性を上げることができる。

また，本発明の他の観点によれば，１または２以上の貫通孔およびその貫通孔を開閉する開閉機構を有するバッフル板と載置台とにより被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置の制御方法であって，被処理体をプラズマ処理する際，第１の位置まで上記開閉機構を摺動し，上記チャンバのクリーニング時および上記チャンバの内壁表面へのプリコート膜形成時に，プリコート膜を形成する際の上記貫通孔の開度を、被処理体をプラズマ処理する際の上記貫通孔の開度より大きくするための第２の位置まで上記開閉機構を摺動するプラズマ処理装置の制御方法が提供される。

これによれば，プロセス時には，バッフル板の貫通孔の開度が小さくなるように開閉機構を制御することにより，処理室をプロセス条件に合致した圧力に保持し，処理室内にデポラジカルを閉じ込め，これにより，成膜速度が速く，かつ，均一な膜を形成することができる。一方，プリコート膜形成時には，バッフル板に設けられた貫通孔の開度が大きくなるように開閉機構を制御することにより，処理室と排気室との圧力差を小さくして処理室内のデポラジカルを排気室内のデポラジカルの状態とほぼ同じ状態にし，各室の成膜速度差を小さくすることによって，処理室および排気室のプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。

また，本発明の他の観点によれば，載置台とバッフル板とにより，被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置の制御方法であって，上記チャンバをクリーニングした後，上記チャンバの内壁表面へのプリコート膜の形成を促進するラジカルを上記排気室に供給するプラズマ処理装置の制御方法が提供される。

これによれば，クリーニング後に排気室に供給されたラジカルにより，排気室でのプリコート膜の形成が促進される。これにより，処理室および排気室のプリコート膜をより均一な膜質でほぼ同一な厚さに形成することができる。

以上説明したように，本発明によれば，チャンバの内壁表面をより均一な厚さに被膜するプラズマ処理装置およびそのプラズマ処理装置の制御方法を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また，本明細書中１ｍＴｏｒｒは（１０^−３×１０１３２５／７６０）Ｐａ，１ｓｃｃｍは（１０^−６／６０）ｍ^３／ｓｅｃとする。

（第１実施形態）
（マイクロ波プラズマ処理装置の構成）
まず，本発明の第１実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の構成について，本装置を縦方向（ｙ軸に垂直な方向）に切断した断面図である図１，および，この装置の処理室の天井面を示した図２を参照しながら説明する。また，以下の説明では，本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置を用いたゲート酸化膜形成プロセスを例に挙げて説明する。

マイクロ波プラズマ処理装置１００は，チャンバ１０と蓋体２０とからなる筐体を有している。チャンバ１０は，その上部が開口された有底立方体直方体形状を有していて，接地されている。チャンバ１０は，たとえば，アルミニウム（Ａｌ）などの金属から形成されている。

チャンバ１０の内部には，略中央にて，基板Ｇなどの被処理体を載置するサセプタ１１（載置台）が設けられている。サセプタ１１は，たとえば，窒化アルミニウムから形成されている。

サセプタ１１の内部には，給電部１１ａおよびヒータ１１ｂが設けられている。給電部１１ａには，整合器１２ａ（たとえば，コンデンサ）を介して高周波電源１２ｂが接続されている。また，給電部１１ａには，コイル１３ａを介して高圧直流電源１３ｂが接続されている。整合器１２ａ，高周波電源１２ｂ，コイル１３ａおよび高圧直流電源１３ｂは，チャンバ１０の外部に設けられていて，高周波電源１２ｂおよび高圧直流電源１３ｂは，接地されている。

給電部１１ａは，高周波電源１２ｂから出力された高周波電力によりチャンバ１０の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また，給電部１１ａは，高圧直流電源１３ｂから出力された直流電圧により基板Ｇを静電吸着するようになっている。

ヒータ１１ｂには，チャンバ１０の外部に設けられた交流電源１４が接続されていて，交流電源１４から出力された交流電圧により基板Ｇを所定の温度に保持するようになっている。

チャンバ１０の底面は筒状に開口され，開口された外周近傍にてベローズ１５の一端がチャンバ１０の外部壁面に装着されている。ベローズ１５の他端には，昇降プレート１６が固着されている。このようにして，チャンバ１０底面の開口部分は，ベローズ１５および昇降プレート１６により密閉されている。

また，サセプタ１１は，昇降プレート１６上に配置された筒体１７に支持されていて，電動モータ１６ａから出力される駆動力により昇降プレート１６上および筒体１７とともに一体的に昇降する。このようにして，電動モータ１６ａは，サセプタ１１を所望の高さに調整するようになっている。

サセプタ１１の周囲には，チャンバ１０内のガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板１８が設けられている。チャンバ１０の内部は，サセプタ１１およびバッフル板１８により，基板Ｇをプラズマ処理する処理室１０ｕとガスを排気する排気室１０ｄとに仕切られている。また，チャンバ１０の内壁側部には，略中央にてサセプタ１１側に突出した受け具１８ａが設けられている。バッフル板１８は，その下面外周縁にて受け具１８ａに支持されることにより，チャンバ１０の内壁側部に固定されている。

チャンバ１０には，排気機構１９として，ドライポンプ１９ａ，ＡＰＣ（自動圧力調整器：Automatic Pressure Control）１９ｂおよびＴＭＰ（ターボモレキュラポンプ：Turbo Molecular Pump）１９ｃが設けられている。

ドライポンプ１９ａは，所定のバルブを開閉させて，チャンバ１０内が所定の減圧状態になるまでガスを粗引きした後，バルブの開閉を切り替えて，ＴＭＰ１９ｃの背圧を減少させている。ＡＰＣ１９ｂには，排気室１０ｄとＴＭＰ１９ｃとの連通状態を制御する弁体が設けられていて，処理室１０ｕ内の圧力Ｐ１の変化に応じてＡＰＣ１９ｂの弁体をスライドさせることにより，排気室１０ｄとＴＭＰ１９ｃとの連通部分を所望の開度にするようになっている。これにより，ＡＰＣ１９ｂの弁体の開度に応じて，チャンバ１０内の雰囲気が所定の真空度まで減圧される。

蓋体２０は，チャンバ１０の上方を密閉するように配設されている。蓋体２０は，チャンバ１０と同様に，たとえば，アルミニウム（Ａｌ）などの非磁性体である金属から形成されている。蓋体２０には，蓋本体２１，導波管２２ａ〜導波管２２ｆ，スロットアンテナ２３ａ〜スロットアンテナ２３ｆ，誘電体パーツ２４ａ〜誘電体パーツ２４ｆから構成される誘電体，および，梁２５が設けられている。

チャンバ１０と蓋体２０とは，蓋本体２１の下面外周部とチャンバ１０の上面外周部との間に配置されたＯリング２６により固定され，これにより，チャンバ内の気密性が保持されている。

蓋本体２１の下面に形成されている導波管２２ａ〜導波管２２ｆは，図２に示したように，ｙ軸方向に互いに平行に並列して配置されている。導波管２２ａおよび導波管２２ｂ，導波管２２ｃおよび導波管２２ｄ，導波管２２ｅおよび導波管２２ｆには，その端部にて平面視でＶ字状の分岐導波管２７ａ，分岐導波管２７ｂ，分岐導波管２７ｃがそれぞれ接続されている。各分岐導波管２７にはマイクロ波発生器２８が接続されている。

各導波管２２は，それぞれの軸方向に垂直な断面が矩形状である矩形導波管により形成されている。たとえば，ＴＥ１０モード（ＴＥ波：transverse electric wave：磁界がマイクロ波の進行方向成分を持つ波）の場合，各導波管２２の軸方向に垂直な断面の長辺方向の管壁は磁界に平行なＨ面となり，短辺方向の管壁は電界に平行なＥ面となる。各導波管の長辺方向と短辺方向とをどのように配置するかは，モード（導波管内の電磁界分布）によって変化する。各導波管２２および各分岐導波管２７の内部は，たとえば，アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ_２Ｏ_３），石英，フッ素樹脂などの誘電部材によって充填されている。その誘電部材により，λｇ_１＝λｃ／（εε_１）^１／２の式に従って各導波管２２の管内波長λｇ_１が制御される。ここで，λｃは自由空間の波長，ε_１は誘電部材の誘電率である。

図１に示したように，スロットアンテナ２３ａ〜スロットアンテナ２３ｆは，導波管２２ａ〜導波管２２ｆの底面にそれぞれ設けられている。各スロットアンテナ２３には，図２に示したように，１３個のスロット２３ａが透孔としてそれぞれ設けられている。

各スロットアンテナ２３のスロット２３ａは，たとえば，λｇ／２の等間隔に配置されている。このようにして，７８個（＝１３×６）のスロット２３ａが，チャンバ１０の天井部に配置される。

スロットアンテナ２３の下面には，長方形の平板状をなす３９枚の誘電体パーツ２４が配設されている。各誘電体パーツ２４は，マイクロ波を透過するように，たとえば，石英ガラス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ），アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ_２Ｏ_３），サファイア，ＳｉＮ，セラミックスなどから形成されている。

図２に示したように，梁２５は格子状に形成され，スロットアンテナ２３の下面にて３９枚の誘電体パーツ２４を支持する。梁２５は，アルミニウムなどの非磁性体である金属からなる導体であり，図１に示したスロットアンテナ２３，蓋本体２１およびチャンバ１０を介して接地されている。各梁２５の内部には，複数のガス導入管２９が貫通していて，ガス導入管２９先端の噴射孔３０（図２参照）から処理ガスが噴射される。

図１の処理ガス供給源３１は，バルブ（バルブ３１ａ１，バルブ３１ａ３，バルブ３１ｂ１，バルブ３１ｂ３，バルブ３１ｂ５，バルブ３１ｂ７，バルブ３１ｃ１，バルブ３１ｃ３），マスフローコントローラ（マスフローコントローラ３１ａ２，マスフローコントローラ３１ｂ２，マスフローコントローラ３１ｂ６，マスフローコントローラ３１ｃ２）およびガス供給源（Ｏ_２ガス供給源３１ａ４，ＳｉＨ_４およびガス供給源３１ｂ４，Ａｒガス供給源３１ｂ８，ＣＦ_４ガス供給源３１ｃ４）から構成されている。

処理ガス供給源３１は，各バルブの開閉を制御することにより，各処理ガスを選択的にチャンバ１０内に供給するようになっている。また，各マスフローコントローラは，それぞれが供給する処理ガスの流量を制御することにより処理ガスを所望の濃度に調整するようになっている。

たとえば，プロセス時には，Ｏ_２ガスが，Ｏ_２ガス供給源３１ａ４から供給され，ガス流路３２ａを通って処理室１０ｕに噴射される。また，ＳｉＨ_４ガスおよびＡｒガスが，ＳｉＨ_４ガス供給源３１ｂ４およびＡｒガス供給源３１ｂ８からそれぞれ供給され，ガス流路３２ｂを通って処理室１０ｕに噴射される。

また，たとえば，クリーニング時には，Ｏ_２ガスおよびＣＦ_４ガスが，Ｏ_２ガス供給源３１ａ４およびＣＦ_４ガス供給源３１ｃ４からそれぞれ供給され，ガス流路３２ａを通って処理室１０ｕに噴射される。

マイクロ波プラズマ処理装置１００の外部には，リモートプラズマ３５が設置されている。リモートプラズマ３５は，処理容器３５ａ，コイル３５ｂ，高周波電源３５ｃ，容量Ｃおよび搬送管３５ｄを有していて，チャンバ１０内をクリーニングするときに用いられる。

処理容器３５ａは，中空の管状部材から構成され，誘電体により形成されている。処理容器３５ａの外周には，コイル３５ｂが螺旋状に巻きつけられている。コイル３５ｂには，その一端にて高周波電源３５ｃが接続されていて，その他端は接地されている。高周波電源３５ｃには，直流成分を絶縁するための容量Ｃが接続されている。

処理容器３５ａには，クリーニングガスとして，たとえば，ＣＦ_４ガス，Ｏ_２ガスおよびＡｒガスが処理ガス供給源３１から供給される。クリーニングガスの他の例として，ＮＦ_３ガスおよびＡｒガスが供給されてもよい。高周波電源３５ｃから出力された高周波電力がコイル３５ｂに印加されると，コイル３５ｂの周りに高周波磁界が生じる。この磁界の時間的変化により誘導された誘導電界によって処理容器３５ａ内にてクリーニングガスがプラズマ化される。このようにして生成された誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively coupled plasma）中，ラジカルのライフタイムは長い。この結果，活性なＦラジカルのみが搬送管３５ｄを介して処理室１０ｕに供給される。

また，マイクロ波プラズマ処理装置１００の外部には，冷却水供給源３３が配設されている。冷却水供給源３３は，蓋本体２１の内部に設けられた水路３４に冷却水を循環供給することにより，蓋本体２１の内部を冷却するようになっている。

さらに，マイクロ波プラズマ処理装置１００の外部には，コントローラ４０が設けられている。コントローラ４０は，所定のタイミングに電動モータ１６ａおよびＡＰＣ１９ｂにそれぞれ駆動信号を出力するようになっている。コントローラ４０に接続された第１の圧力センサ４１は，処理室１０ｕに設けられ，処理室１０ｕの圧力Ｐ１を検出する。同様に，コントローラ４０に接続された第２の圧力センサ４２は，排気室１０ｄに設けられ，排気室１０ｄの圧力Ｐ２を検出するようになっている。

このような構成により，図２に示したマイクロ波発生器２８から出力されたマイクロ波は，各導波管２２を伝播し，各スロットを通って各誘電体パーツ２４を透過して処理室１０ｕ内に入射される。このようにして処理室１０ｕ内に入射されたマイクロ波の電界エネルギーにより，処理ガス供給源３１から供給された成膜ガスがプラズマ化され，基板Ｇにゲート酸化膜が形成される。また，複数枚の基板Ｇに成膜処理が施されることにより，チャンバ内壁面に堆積した反応生成物が予め定められた厚さになると，処理ガス供給源３１およびリモートプラズマ３５は，Ｆ系ガスをクリーニングガスとして供給し，クリーニングガスから生成されたプラズマ中のＦラジカルの作用によってチャンバ内壁がクリーニングされる。クリーニング後，再び処理ガス供給源３１から成膜ガスが供給され，ゲート酸化膜と同一のプリコート膜が成膜時と同じプロセス条件にてチャンバ内壁に形成される。プリコート膜がある程度の厚さになると，再び基板Ｇを搬入し，成膜処理が再開される。

（サセプタ１１の昇降動作）
つぎに，以上に説明した（１）成膜（ゲート酸化膜形成），（２）クリーニング，（３）Ｆ系ガス低減膜形成（プリコート膜形成）時の各工程における，図３に示したサセプタ１１の昇降動作について，発明者らが実際に実験した結果を示しながら説明する。

発明者らが実験時に各工程にて設定したプロセス条件はつぎのとおりである。
（１）成膜（ゲート酸化膜形成）時のプロセス条件
このときのプロセス条件は，処理室１０ｕの圧力が２００ｍＴｏｒｒ，マイクロ波のパワーが２．５５ｋＷ×３（３つのマイクロ波発生器２８を使用）であった。また，ガス種は，Ａｒガス，ＳｉＨ_４ガスおよびＯ_２ガスを用い，そのガス量はＡｒガス１５００ｓｃｃｍ，ＳｉＨ_４ガス１５０ｓｃｃｍ，Ｏ_２ガス９５０ｓｃｃｍであった。また，基板Ｇの温度を３００℃とした。また，基板Ｇと誘電体パーツ２４との距離は１６６ｍｍであった。

（２）クリーニング時のプロセス条件
上記説明では，クリーニングガスとしてＣＦ_４ガス，Ｏ_２ガスおよびＡｒガスを例に挙げたが，実験時には，Ｆ系ガスとしてＮＦ_３ガスおよびＡｒガスを用いた。そのガス量はＡｒガス１０００ｓｃｃｍ，ＮＦ_３ガス１０００ｓｃｃｍであった。また，処理室１０ｕの圧力が２Ｔｏｒｒ，高周波電源３５ｃからの出力が１０．８ｋＷであった。また，基板Ｇと誘電体パーツ２４との距離は１９４ｍｍであった。

（３）プリコート膜形成時のプロセス条件は，成膜時と同一の条件とした。

（１）成膜
ゲート酸化膜を形成するプロセスが開始される前に，コントローラ４０は，サセプタ１１をプロセス条件に定められた所定の高さに昇降させるための駆動信号を電動モータ１６ａに送信する。その駆動信号に対応して電動モータ１６ａから出力された動力により，サセプタ１１は所定の高さまで上昇する（図３上）。

この状態で，コントローラ４０が，成膜ガスを供給させるために駆動信号を処理ガス供給源３１に送信することにより，処理ガス供給源３１は，Ａｒガス，ＳｉＨ_４ガスおよびＯ_２ガスを処理室１０ｕ内に供給する。これらの成膜ガスは，マイクロ波によりプラズマ化される。

サセプタ１１が所定の高さまで上昇した状態では，サセプタ１１とバッフル板１８との間隔はほとんどない。また，ＡＰＣ１９ｂは，その弁体を開くように制御されている。これにより，処理室１０ｕをプロセス条件に合致した圧力（５０ｍＴｏｒｒ〜５００ｍＴｏｒｒ程度）に保つことができる。この結果，成膜ガスから生成されたプラズマ中のデポラジカルが処理室１０ｕ内に閉じ込められることにより，成膜速度が速く，均一性の高い成膜を基板Ｇに施すことができる。

（２）クリーニング
多数の基板Ｇ上にゲート酸化膜をそれぞれ形成する処理を繰り返すことによりチャンバ内壁に堆積した反応生成物が所定の厚さになると，チャンバ内はクリーニングされる。その際，コントローラ４０は，サセプタ１１とバッフル板１８との間隔を空けるための駆動信号を電動モータ１６ａに送信する。その駆動信号に対応して電動モータ１６ａから出力される動力により，サセプタ１１は所定の高さまで下降する（図３下）。この状態では，サセプタ１１とバッフル板１８との間に所定の間隔（隙間Ｓ）が生じる。このため，ガスは，処理室１０ｕから排気室１０ｄへ流れやすくなり，処理室１０ｕの圧力Ｐ１と排気室１０ｄの圧力Ｐ２との差は小さくなる。

たとえば，成膜時，図４の（Ａ）線にて示したように，処理室１０ｕの圧力Ｐ１が５００ｍＴｏｒｒのとき，排気室１０ｄの圧力Ｐ２は２５０ｍＴｏｒｒであり，処理室１０ｕの圧力Ｐ１が，排気室１０ｄの圧力Ｐ２より高いことがわかる。

一方，クリーニング時，隙間Ｓが１ｃｍになるようにサセプタ１１を降下させたとき，図４の（Ｂ）線にて示したように，処理室１０ｕの圧力Ｐ１が５００ｍＴｏｒｒのとき，排気室１０ｄの圧力Ｐ２は４８０ｍＴｏｒｒであり，処理室１０ｕの圧力Ｐ１と排気室１０ｄの圧力Ｐ２とは非常に小さくなったことがわかる。

この状態で，コントローラ４０が，クリーニングガスを供給させるために駆動信号を処理ガス供給源３１に送信することにより，処理ガス供給源３１は，ＮＦ_３ガスおよびＡｒガスを処理室１０ｕ内に供給する。これらのクリーニングガスは，マイクロ波によりプラズマ化される。

また，上記駆動信号により，処理ガス供給源３１は，ＮＦ_３ガスおよびＡｒガスをリモートプラズマ３５に供給する。リモートプラズマ３５は，これらのクリーニングガスをプラズマ化し，排気室１０ｄ内にＦラジカルを供給させる。具体的には，クリーニングガス（ＮＦ_３，Ａｒ）が処理容器３５ａに供給され，高周波電源３５ｃの高周波電力がコイル３５ｂに印加される。これにより，ガスは，コイル３５ｂの周りに生じた高周波の磁界から誘導される高周波の電界によりプラズマ化され，プラズマ中のＦラジカルのみが，そのライフタイムの長さから搬送管３５ｄを最後まで伝わってチャンバ内に供給される。供給されたＦラジカルは，チャンバの内壁に付着したＳｉＯｘ膜にアタックし，ＳｉＦｘ（ＳｉＦ_１，ＳｉＦ_２，ＳｉＦ_３，ＳｉＦ₄）ガスとなってチャンバ外に排出される。また，残されたＯｘは，処理室１０ｕに供給されたＮＦ_３ガスのうちのＮと反応して，ＮＯやＮＯ_２などのガスとなってチャンバ外に排出される。

上述したように，クリーニング時には，サセプタ１１が下方に位置することにより，ガスが処理室１０ｕから排気室１０ｄへ流れやすくなり，処理室１０ｕの圧力Ｐ１と排気室１０ｄの圧力Ｐ２との差は小さくなっている。上記式（１）によれば，各室の圧力差を小さくし，処理室１０ｕのＦラジカルを排気室１０ｄのＦラジカルとほぼ同一状態にすることにより，各室のクリーニング速度の差をなくすことができる。これにより，ＳｉＦｘガスやＮＯ，ＮＯ_２などのガスの生成速度は，処理室１０ｕと排気室１０ｄとでほぼ等しくなる。この結果，処理室１０ｕおよび排気室１０ｄの内壁は，より均等にクリーニングされるとともに，そのクリーニング時間を大幅に短縮することができる。

ところが，このように，マイクロ波プラズマ処理装置１００のクリーニングにはＦ系ガスのプラズマが用いられており，しかもチャンバ本体はＡｌ，天井部はＡｌ₂Ｏ₃にて形成されている。このような状況で，ＦイオンがＡｌ₂Ｏ₃にアタックすると，Ａｌ−Ｏ間の結合が切れて，部分的にＡｌ−Ｆ等の膜が生じる。また，Ａｌ−Ｆの結合エネルギーは１５９ｋｃａｌ／ｍｏｌであり，Ａｌ−Ｏの結合エネルギーは１２０ｋｃａｌ／ｍｏｌであるＡｌ₂Ｏ₃と同様に結合状態が安定している。この結果，クリーニングの際，チャンバ本体のＡｌおよび天井部のＡｌ₂Ｏ₃がフッ化され，チャンバ内壁や天井部が部分的にＡｌＦになる場合がある。

また，クリーニング時に生成されたＳｉＦ_４やＦ_２は結合状態が安定しているので，その一部がチャンバの外に排出されず，チャンバ内壁に物理的に吸着する場合もある。このようにして吸着したＳｉＦ_４やＦ_２は，吸着エネルギーが小さいので脱離しやすい。また，上述したようにチャンバ内壁にて部分的にフッ化されたＡｌＦは，成膜時のイオンによりＡｌ−Ｆ結合が切れることによってＦとなり，チャンバ内に放出される。このようにしてチャンバ内に存在することとなったＦ系残留物が脱離し，成膜中の薄膜に混入するという問題が生じる。

これに加え，通常，成膜時の製品の歩留まりを上げ，安定的に製品を製造するために，被処理体を成膜する前に，チャンバ１０内へのラジカルの供給，チャンバ１０内での薄膜の生成およびチャンバ１０外へのガスの排気という一連の循環を定常状態にする必要がある。すなわち，成膜前からチャンバ内のプロセス条件を成膜時と同じ条件に設定することにより，プロセス時に生じるラジカルがチャンバ内壁などで消耗されることなく，安定した成膜を行う必要がある。

以上に説明したように，チャンバ内壁に存在するＡｌ−Ｆ等からのＦの脱離やチャンバ内壁からのＳｉＦ_４やＦ_２の脱離が膜質低下の発生原因となるという問題を解消するとともに，成膜前からプロセス条件を成膜時と同じ条件に設定するという観点から，クリーニング後であって成膜前（プリコート膜形成時）に，成膜時に供給されるガスと同じガスをプラズマ化させて，そのプラズマによりチャンバ内壁表面を被膜する（すなわち，いわゆるプリコート膜を形成する）。このプリコート膜形成時におけるサセプタ１１の昇降動作についてつぎに説明する。

（３）プリコート膜形成
プリコート膜形成時，チャンバの内壁表面をプロセス処理時と同じＳｉＯ_２膜（ゲート酸化膜）で被膜する。このとき，サセプタ１１とバッフル板１８との間には所定の間隔（隙間Ｓ）が生じたままである。このため，チャンバ内では，ガスが処理室１０ｕから排気室１０ｄへ流れやすくなっている状態が保たれており，処理室１０ｕの圧力Ｐ１と排気室１０ｄの圧力Ｐ２との差は小さいままである。

この状態で，コントローラ４０が，プリコート膜形成のためのガスを供給させるために駆動信号を処理ガス供給源３１に送信することにより，処理ガス供給源３１は，再び，成膜ガスと同じガスであるＡｒガス，ＳｉＨ_４ガスおよびＯ_２ガスを処理室１０ｕ内に供給する。これらの成膜ガスは，マイクロ波によりプラズマ化される。

上述したように，上記式（１）によれば，各室の圧力差を小さくし，処理室１０ｕのデポラジカルを排気室１０ｄのデポラジカルとほぼ同じ状態にすることにより，各室の成膜速度の差をなくすことができる。この結果，処理室１０ｕおよび排気室１０ｄのプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができるとともに，そのプリコート膜を所定の厚さまで形成する時間を大幅に短縮することができる。

このように，本実施形態では，クリーニング時およびプリコート膜形成時には，サセプタ１１とバッフル板１８との間に隙間Ｓが設けられる。これにより，チャンバ内壁を，より均等にクリーニングすることができるとともに，プリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に形成することができる。この結果，クリーニング時間およびプリコート膜形成時間を大幅に短縮して，スループットを向上させ生産性を上げることができる。

また，成膜時には，バッフル板１８とサセプタ１１との間に隙間がほとんど生じないようにバッフル板１８を上昇させる。この結果，処理室１０ｕのデポラジカルの分布を均一にすることができるので，基板Ｇに良質なゲート酸化膜を形成することができる。

（第１実施形態の変形例１）
つぎに，第１実施形態の変形例１にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１００の構成および動作について，図５を参照しながら説明する。この装置では，バッフル板１８を支持する受け具がサセプタ１１の側壁部にも配設されていて，バッフル板１８がチャンバ１０の内壁側部またはサセプタの側壁部のいずれかに着脱可能に固定される点で，バッフル板１８がチャンバ１０の内壁側部に固定される第１実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置と相異する。よって，この相違点を中心に説明する。

チャンバ１０の内壁側部には，略中央にてサセプタ１１側に突出した受け具１８ａが取り付けられている。また，サセプタ１１の側面略中央にもチャンバ１０の側壁側に突出した受け具１８ｂが取り付けられている。バッフル板１８は，サセプタ１１の高さによってチャンバ１０またはサセプタ１１のいずれかに着脱可能に固定されるようになっている。

つぎに，本変形例の場合におけるサセプタ１１の昇降動作を説明する。
（１）成膜
成膜の際，コントローラ４０は，電動モータ１６ａに駆動信号を送信し，この駆動信号に応じて電動モータ１６ａが動作することによりサセプタ１１は所定の高さまで上昇する。上昇している間に，バッフル板１８は，その下面内周縁にて受け具１８ｂに支持されることによりサセプタ１１の側壁に固定され，サセプタ１１とともに所定の高さまで上昇する（図５上）。

この状態では，サセプタ１１とバッフル板１８との間隔はほとんどない。よって，処理室１０ｕの圧力Ｐ１は，プロセス条件に合致した状態に保持される。この結果，デポラジカルが処理室内に閉じ込められるため，成膜速度が速く，かつ，均一性の高いＳｉＯ_２膜が基板Ｇに形成される。

（２）クリーニング
チャンバ内壁に堆積した反応生成物が所定の厚さになると，コントローラ４０は，電動モータ１６ａに駆動信号を送信し，電動モータ１６ａがこの駆動信号に応じて動作することによりサセプタ１１は所定の高さまで下降する（図５下）。下降している間に，サセプタ１１に固定されていたバッフル板１８がチャンバ１０側の受け具１８ａが設けられた高さまで下降すると，バッフル板１８は，その下面外周縁にて受け具１８ａに係合する。その後，サセプタ１１がさらに下降すると，バッフル板１８は，サセプタ１１側の受け具１８ｂを離れ，チャンバ１０の内壁側部の受け具１８ａに固定され，サセプタ１１のみが所定の高さまで下降する。

この状態で，クリーニングガスが供給されると，サセプタ１１とバッフル板１８との間に所定の間隔（隙間Ｓ）が生じているため，処理室１０ｕの圧力Ｐ１と排気室１０ｄの圧力Ｐ２との差は小さくなり，処理室１０ｕのデポラジカルを排気室１０ｄのデポラジカルとほぼ同一状態にすることにより，各室のクリーニング速度の差をなくすことができる。これにより，ＳｉＦｘガスやＮＯ，ＮＯ_２などのガスの生成速度は，処理室１０ｕと排気室１０ｄとでほぼ等しくなる。この結果，第１実施形態の場合と同様に処理室１０ｕおよび排気室１０ｄの内壁は，より均等にクリーニングされるとともに，そのクリーニング時間を大幅に短縮することができる。

（３）プリコート膜形成
プリコート膜形成の際，サセプタ１１の高さはそのままの状態なので，処理室１０ｕの圧力Ｐ１と排気室１０ｄの圧力Ｐ２との差は小さいままである。この状態で，第１実施形態の場合と同様にプリコート膜形成のためのガスが供給されると，生成されたデポラジカルは処理室１０ｕと排気室１０ｄとでほぼ同じ状態となり，各室の成膜速度の差はほとんどなくなる。この結果，処理室１０ｕおよび排気室１０ｄのプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができるとともに，そのプリコート膜を所定の厚さまで形成する時間を大幅に短縮することができる。

このように，本変形例では，クリーニング時およびプリコート膜形成時には，バッフル板１８をチャンバ壁面側に固定する。このようにして，サセプタ１１とバッフル板１８との間に隙間Ｓを設け，デポラジカルの状態をほぼ同じにすることにより，チャンバ内壁をより均等にクリーニングすることができるとともに，プリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に形成することができる。この結果，クリーニング時間およびプリコート膜形成時間を大幅に短縮することができる。この結果，スループットを向上させ生産性を上げることができる。

一方，本変形例では，成膜時には，バッフル板１８をサセプタ１１側に固定する。これにより，バッフル板１８をサセプタ１１と一緒に上昇させることができる。基板Ｇが載置されたステージとバッフル板１８との位置関係は，ＳｉＯ_２膜の膜質に大きく影響を及ぼす。したがって，本変形例のように，バッフル板１８をサセプタ１１とともに最適な位置まで移動させることにより，基板Ｇにより良質なゲート酸化膜を形成することができる。

（第１実施形態の変形例２）
つぎに，第１実施形態の変形例２にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１００の構成および動作について図６を参照しながら説明する。本変形例にかかるバッフル板１８には，１または２以上の貫通孔とその貫通孔を開閉する開閉機構とが設けられていて，この開閉機構により貫通孔の開度を調節する点で，サセプタ１１を昇降させることによりサセプタ１１とバッフル板１８との隙間Ｓを調節する第１実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１００と相異する。よって，この相違点を中心に説明する。

図６にＸＰにて示した部分の拡大図である図７に示したように，バッフル板１８は，１または２以上の貫通孔（図では貫通孔１８ｃ１のみ表示）を有するバッフル板本体１８ｃとその貫通孔１８ｃ１を開閉する開閉機構１８ｄとを有している。

バッフル板本体１８ｃは，サセプタ１１の側面略中央に取り付けられた受け具１８ｂに支持されることにより，その下面内周縁にてサセプタ１１の側壁略中央に固定されている。開閉機構１８ｄは，バッフル板本体１８ｃと同一形状を有し，バッフル板本体１８ｃの貫通孔と同一位置に同一形状の貫通孔を有していて，バッフル板本体１８ｃの上面に密着して設けられている。開閉機構１８ｄは，その外周部側壁にて動力伝達部材５０にねじ切り加工されている。動力伝達部材５０はチャンバ１０の側壁を貫通して電動モータ５１と連結している。チャンバ１０の外壁であって動力伝達部材５０との境界はＯリング５２にてシールされ，これによりチャンバ１０内の気密性が保たれている。

電動モータ５１の動力は，動力伝達部材５０を介して開閉機構１８ｄに伝達され，これにより開閉機構１８ｄは左右方向にスライドする。開閉機構１８ｄがこのようにスライドすると，バッフル板本体１８ｃの貫通孔１８ｃ１と開閉機構１８ｄの貫通孔１８ｄ１との位置がずれる。このようにして，隙間（貫通孔１８ｃ１と貫通孔１８ｄ１との開口面積Ｓ）を調節することにより，サセプタ１１およびチャンバ１０の側壁間の開口率が制御される。

つぎに，本変形例にかかるサセプタ１１の昇降動作を図６を参照しながら説明する。
（１）成膜
成膜の際，コントローラ４０は，電動モータ１６ａに駆動信号を送信する。電動モータ１６ａは，この駆動信号に対応して電動モータ１６ａから出力される動力により，開閉機構１８ｄは所定量だけスライドする（図６上）。これにより，バッフル板１８を貫通する貫通孔１８ｃ１と貫通孔１８ｄ１との開口面積Ｓは小さくなる。これにより，処理室１０ｕの圧力Ｐ１は，プロセス条件に合致した値に保たれる。この結果，デポラジカルが処理室内に閉じ込められるため，基板Ｇに成膜速度が速く，均一性の高い成膜を施すことができる。

（２）クリーニング
チャンバ内壁に堆積した反応生成物が所定の厚さになると，コントローラ４０は，電動モータ１６ａに駆動信号を送信する。電動モータ１６ａは，この駆動信号に対応して電動モータ１６ａから出力される動力により，開閉機構１８ｄは所定量だけ成膜時と反対の方向へスライドする（図６下）。これにより，バッフル板１８を貫通する貫通孔１８ｃ１と貫通孔１８ｄ１との開口面積Ｓは大きくなる。このようにして，クリーニング時にはサセプタ１１およびバッフル板１８の間の開口率を大きくすることにより，処理室１０ｕの圧力Ｐ１と排気室１０ｄの圧力Ｐ２との差を小さくすることができる。この状態で，クリーニングガスがチャンバ内に供給され，チャンバ内壁がクリーニングされる。この結果，処理室１０ｕおよび排気室１０ｄの内壁は，より均等にクリーニングされるとともに，そのクリーニング時間を大幅に短縮することができる。

（３）プリコート膜形成
プリコート膜形成の際，開閉機構１８ｄの位置はそのままの状態で成膜ガスが供給される。これにより，処理室１０ｕおよび排気室１０ｄでデポラジカルの状態をほぼ同じにすることができる。この結果，処理室１０ｕおよび排気室１０ｄのプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。この結果，そのプリコート膜を所定の厚さまで形成する時間を大幅に短縮することができる。

以上に説明したように，本変形例では，バッフル板１８の開閉機構１８ｄを制御することにより，クリーニング時およびプリコート膜形成時の開口率が成膜時の開口率より大きくなるように１または２以上の貫通孔の開度を調節する。これにより，処理室１０ｕの圧力Ｐ１と排気室１０ｄの圧力Ｐ２との差を小さくすることができる。この結果，処理室１０ｕと排気室１０ｄにてデポラジカルの状態をほぼ同じにすることにより，各室の成膜速度の差をなくすことができる。これにより，処理室１０ｕおよび排気室１０ｄのプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。一方，成膜時には，バッフル板１８を貫通する貫通孔１８ｃ１と貫通孔１８ｄ１との開口面積Ｓを小さくすることにより，デポラジカルを処理室内に閉じ込めることにより，成膜速度が速く，かつ，均一な成膜を基板Ｇに施すことができる。

（第２実施形態）
つぎに，第２実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１００の構成および動作について，図８を参照しながら説明する。この装置では，成膜用の処理ガスを供給する処理ガス供給源３１およびクリーニングガスを供給するリモートプラズマ３５（いずれも図８では省略，図１参照）に加え，排気室１０ｄ側にプリコート膜形成用のガスを供給するリモートプラズマ６０を有している点で，排気室１０ｄ側にリモートプラズマ６０を有さない第１実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置と相異する。また，本実施形態ではサセプタ１１が昇降しない点も，サセプタ１１が昇降する第１実施形態と相異する。よって，この相違点を中心に説明する。

マイクロ波プラズマ処理装置１００の外部に設けられたリモートプラズマ６０は，処理容器６０ａ，コイル６０ｂ，高周波電源６０ｃ，容量Ｃおよび搬送管６０ｄを有していて，チャンバ１０内にプリコート膜を形成する際に用いられる。

処理容器６０ａには，ガス供給源からプリコート膜形成用のガスとして，基板Ｇをプラズマ処理する際の処理ガスと同じガス（ここでは，ＳｉＨ_４ガス，Ｏ_２ガス，Ａｒガス）が処理ガス供給源３１から供給される。高周波電源６０ｃから出力された高周波電力がコイル６０ｂに印加されると，コイル６０ｂの周りに高周波磁界が生じる。この磁界の時間的変化により誘導された誘導電界によって処理容器６０ａ内にてガスがプラズマ化される。このようにして生成された誘導結合プラズマ中，ラジカルのライフタイムは長い。この結果，活性なデポラジカルのみが搬送管６０ｄを介して排気室１０ｄに供給される。

つぎに，本実施形態にかかるリモートプラズマ６０の動作を図８を参照しながら説明する。
（１）成膜時およびクリーニング時
成膜時およびクリーニング時には，コントローラ４０は，リモートプラズマ６０に駆動信号を送信しない。よって，リモートプラズマ６０は，成膜時およびクリーニング時には動作しない（図８上）。したがって，成膜時には，図１に示した処理ガス供給源３１から成膜ガスが処理室１０ｕに供給され，基板Ｇに成膜処理が施される。また，クリーニング時には，クリーニングガスが処理ガス供給源３１およびリモートプラズマ３５から処理室１０ｕへ供給され，チャンバ１０内がクリーニングされる。

（２）プリコート膜形成時
プリコート膜形成の際，処理室１０ｕには，処理ガス供給源３１からＳｉＨ_４ガス，Ｏ_２ガス，Ａｒガスが供給される。供給されたガスは，誘電体パーツ２４を透過したマイクロ波の電界エネルギーによりプラズマ化し，これにより，チャンバ１０内部にプリコート膜としてのゲート酸化膜が形成される。

通常では，処理室１０ｕに供給されたガスは処理室１０ｕの成膜に優先的に使用されるため，排気室１０ｄに流れるガス（デポラジカル）残留量は少なくなる。また，バッフル板１８とサセプタ１１との間の隙間Ｓはほとんどない。そうすると，バッフル板１８により仕切られた処理室１０ｕと排気室１０ｄとの圧力差は大きくなって，デポラジカルが処理室１０ｕ内に閉じ込められるため，処理室１０ｕから排気室１０ｄへ流れ込むデポラジカルが非常に少なくなる。この結果，排気室１０ｄのプリコート膜は，処理室１０ｕのプリコート膜に比べて非常に薄くなってしまう。

しかし，本実施形態では，リモートプラズマ６０がデポラジカルを排気室１０ｄに供給する。具体的には，まず，コントローラ４０が，高周波電源６０ｃに駆動信号を送信する。高周波電源６０ｃは，この駆動信号に応じて高周波電力をコイル６０ｂに供給する（図８下）。

高周波電力がコイル６０ｂに印加されると，コイル６０ｂの周りに高周波磁界が生じ，この磁界により誘導された高周波電界のエネルギーによって，処理容器６０ａ内のガスがプラズマ化される。このようにして生成された誘導結合プラズマ中，ラジカルのライフタイムは長い。この結果，活性なデポラジカルのみが搬送管６０ｄを介して排気室１０ｄに供給される。

これによれば，処理室１０ｕから排気室１０ｄに流れるデポラジカルの残留量が少なくても，リモートプラズマ６０から供給されたデポラジカルにより，排気室１０ｄ内壁表面でのプリコート膜の形成が促進される。この結果，サセプタ１１を昇降させなくても，処理室１０ｕのプリコート膜と排気室１０ｄのプリコート膜の膜厚をより等しく，かつ，その膜質を均一に成膜することができる。

以上に説明したように，各実施形態によれば，処理室１０ｕ内壁および排気室１０ｄ内壁により均一な膜質であって，かつ，ほぼ等しい膜厚のプリコート膜をより短時間で形成することができる。これにより，プロセス時にチャンバ内壁に堆積する堆積物の厚さが，膜剥がれの厚さに到達するまでの時間が長くなるため，チャンバ内をクリーニングするサイクルを長くすることができる。この結果，スループットを向上させ生産性を上げることができる。

なお，各実施形態において，サセプタ１１およびチャンバ１０内部側壁間の開口率は，１．４％が好ましい。

また，第１実施形態および第１実施形態の変形例１では，サセプタ１１を所定位置まで降下させるための駆動信号は，クリーニング時に出力された。しかし，クリーニング時に代えてプリコート膜形成時にコントローラ４０が駆動信号を出力するようにしてもよい。これによれば，プリコート膜形成時にサセプタ１１が所定位置まで下降する。

同様に，第１実施形態の変形例２では，開閉機構１８ｄを所定位置までスライドさせるための駆動信号は，クリーニング時に出力された。しかし，プリコート膜形成時にコントローラ４０が駆動信号を出力するようにしてもよい。これによれば，プリコート膜形成時に，開口率が大きくなるように制御される。

また，上記各実施形態において，クリーニングガスとしては，ＮＦ_３，ＳＦ_６，ＣＦ_４などのＦ系クリーニングガスのみならず，たとえば，ＣｌやＣｌ_２などの塩素系クリーニングガスを用いてもよい。

また，上記各実施形態において，クリーニング時のＦラジカルの生成およびプリコート膜形成時のデポラジカルの生成には，リモートプラズマによりプラズマを生成する方法が用いられた。しかし，各ラジカルの生成方法は，これに限られず，たとえば，熱や光，放射線などのエネルギーを供給することにより生成することもできる。

さらに，クリーニング時，処理ガス供給源３１およびリモートプラズマ３５は，併用して用いられてもよいし，リモートプラズマ３５のみが用いられてもよく，処理ガス供給源３１のみが用いられてもよい。

上記実施形態において，各部の動作はお互いに関連しており，互いの関連を考慮しながら，一連の動作として置き換えることができる。そして，このように置き換えることにより，マイクロ波プラズマ処理装置１００の実施形態を，マイクロ波プラズマ処理装置１００を制御する方法の実施形態とすることができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

たとえば，本発明にかかるプラズマ処理装置は，マイクロ波プラズマ処理装置に限られず，誘導結合型プラズマ処理装置であってもよく，容量結合型プラズマ処理装置であってもよい。

また，本発明にかかるプラズマ処理装置は，タイル状の複数の誘電体を有するマイクロ波プラズマ処理装置であってもよく，タイル状に分断されていない大面積の誘電体を有するマイクロ波プラズマ処理装置であってもよい。

また，本発明にかかるプラズマ処理装置では，ＣＶＤ処理に限られず，アッシング処理，エッチング処理など，生成されたプラズマにより実行可能なあらゆる処理を行うことができる。

本発明は，チャンバの内壁をより均一な厚さに被膜するプラズマ処理装置およびそのプラズマ処理装置を制御する方法に適用可能である。

一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。一実施形態にかかるチャンバ天井部を示した図である。第１実施形態における各工程とサセプタの位置との関係を説明するための図である。処理室の圧力Ｐ１と排気室の圧力Ｐ２との関係をサセプタおよびバッフル板間の隙間に応じて示したグラフである。給電用導波管とマイクロ波の位相を半周期ずらすために必要な誘電体の厚さとの関係を第１実施形態の変形例１における各工程とサセプタの位置との関係を説明するための図である。第１実施形態の変形例２における各工程とサセプタの位置との関係を説明するための図である。第１実施形態の変形例２におけるバッフル板近傍の拡大図である。第２実施形態における各工程とサセプタの位置との関係を説明するための図である。

符号の説明

１０ チャンバ
１１ サセプタ
１８ バッフル板
１８ａ，１８ｂ 受け具
３１ 処理ガス供給源
３５，６０ リモートプラズマ
４０ コントローラ
１００ マイクロ波プラズマ処理装置
１０ｕ 処理室
１０ｄ 排気室

Claims (12)

1. 載置台とバッフル板とにより、被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置であって、
   前記載置台を制御する制御装置を備え、
   前記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際に前記処理室の圧力と前記排気室の圧力とが近づくように、前記制御装置で前記バッフル板に対する前記載置台の位置を変えることにより、前記載置台および前記チャンバ側壁間の開口率を変えるプラズマ処理装置。
2. 前記載置台を昇降させる昇降機構を備え、
   前記バッフル板は、前記チャンバの内壁に固定され、
   前記制御装置で前記載置台を昇降させることにより、前記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際の前記開口率が被処理体をプラズマ処理する際の前記開口率より大きくなるように前記載置台と前記バッフル板との間隔を調節する請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
3. 前記載置台を昇降させる昇降機構を備え、
   前記バッフル板は、前記チャンバまたは前記載置台のいずれかに着脱可能に固定され、
   被処理体をプラズマ処理する際には前記制御装置で前記載置台を昇降させる間に前記バッフル板を前記載置台に固定し、前記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際には前記制御装置で前記載置台を昇降させる間に前記バッフル板を前記チャンバに固定することにより、前記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際の前記開口率が被処理体をプラズマ処理する際の前記開口率より大きくなるように前記載置台と前記バッフル板との間隔を調節する請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
4. 載置台とバッフル板とにより、被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置であって、
   前記バッフル板は、１または２以上の貫通孔とその貫通孔の開度を調節する開閉機構とを有し、
   前記開閉機構を制御する制御装置を備え、
   前記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際に前記処理室の圧力と前記排気室の圧力とが近づくように、前記制御装置で前記バッフル板の開閉機構を制御することにより、前記チャンバの内壁表面にプリコート膜を形成する際の前記貫通孔の開口率が被処理体をプラズマ処理する際の前記開口率より大きくなるように前記１または２以上の貫通孔の開度を調節するプラズマ処理装置。
5. 載置台とバッフル板とにより、被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置であって、
   前記チャンバの外部に、前記チャンバの内壁表面へのプリコート膜の形成を促進するラジカルを生成するラジカル生成装置を備え、
   前記排気室と前記ラジカル生成装置を連結する搬送管を設け、
   前記チャンバをクリーニングした後、前記ラジカルを、前記搬送管を介して前記排気室に供給するように制御する制御装置を備えるプラズマ処理装置。
6. 前記ラジカル生成装置は、リモートプラズマであり、
   前記リモートプラズマは、誘電体により形成された処理容器を備え、
   前記制御装置によって、前記処理容器に供給されたガスをプラズマ化することにより前記ラジカルが生成されるように制御される請求項５に記載されたプラズマ処理装置。
7. 前記制御装置によって、被処理体にプラズマ処理を施す際に供給されるガスと同一のガスを前記リモートプラズマに供給することにより前記ラジカルが生成されるように制御される請求項６に記載されたプラズマ処理装置。
8. 前記制御装置が、スロットに通して誘電体を透過したマイクロ波により前記チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、被処理体にプラズマ処理を施すように制御するマイクロ波プラズマ処理装置である請求項１〜７のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
9. 前記誘電体は、複数枚の誘電体パーツから構成され、
   各誘電体パーツには、１または２以上のスロットが設けられ、
   前記制御装置が、前記１または２以上のスロットに通して各誘電体パーツをそれぞれ透過したマイクロ波によりチャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、被処理体にプラズマ処理を施すように制御する請求項８に記載されたプラズマ処理装置。
10. 載置台とバッフル板とにより、被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置の制御方法であって、
    被処理体をプラズマ処理する際、第１の位置まで前記載置台を昇降し、
    前記チャンバのクリーニング時および前記チャンバの内壁表面へのプリコート膜形成時に、プリコート膜を形成する際の前記載置台と前記バッフル板との間隔を、被処理体をプラズマ処理する際の前記載置台と前記バッフル板との間隔より大きくするための第２の位置まで前記載置台を昇降するプラズマ処理装置の制御方法。
11. １または２以上の貫通孔およびその貫通孔を開閉する開閉機構を有するバッフル板と載置台とにより被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置の制御方法であって、
    被処理体をプラズマ処理する際、第１の位置まで前記開閉機構を摺動し、
    前記チャンバのクリーニング時および前記チャンバの内壁表面へのプリコート膜形成時に、プリコート膜を形成する際の前記貫通孔の開度を、被処理体をプラズマ処理する際の前記貫通孔の開度より大きくするための第２の位置まで前記開閉機構を摺動するプラズマ処理装置の制御方法。
12. 載置台とバッフル板とにより、被処理体に対してプラズマ処理を施す処理室とガスを排気する排気室とに仕切られたチャンバを有するプラズマ処理装置の制御方法であって、
    前記チャンバをクリーニングした後、前記チャンバの内壁表面へのプリコート膜の形成を促進するラジカルを前記排気室に供給するプラズマ処理装置の制御方法。

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