[0086]首先，將晶圓W輸入處理容器10內(nèi)，載置于基座11上。然后，從第2氣體供給源141將作為等離子體產(chǎn)生用的氣體的氮氣、氬氣以及氫氣的混合氣體經(jīng)由噴淋板100的下部板120導(dǎo)入處理容器10內(nèi)。接下來，微波從微波輸出部40輸出，通過微波傳輸機構(gòu)30以及慢波板70、槽220而將微波導(dǎo)入處理容器10內(nèi)。由此，利用形成于天線20以及垂下構(gòu)件101的表面的金屬表面波生成表面波等離子體。此時，設(shè)有槽220的垂下構(gòu)件101的外側(cè)面附近的區(qū)域X成為高能量的狀態(tài)，因此，從設(shè)于垂下構(gòu)件101的外側(cè)面附近的第2氣體供給口 151供給的等離子體產(chǎn)生用的氣體在該區(qū)域X中被高能量激發(fā)，高效地生成氮自由基。與此同時，從第I氣體供給源131將作為原料氣體的甲硅烷氣體經(jīng)由第I氣體供給口 133、通孔150、160導(dǎo)入處理容器10內(nèi)。
[0087]導(dǎo)入到處理容器10內(nèi)的甲硅烷氣體被等離子體激發(fā)而分解成SiH3。此時，甲硅烷氣體被從垂下構(gòu)件101的底面導(dǎo)入處理容器10的等離子體空間U，因此，甲硅烷氣體不會通過電子溫度較高的區(qū)域X。其結(jié)果，抑制由過量的SiH3導(dǎo)致的反應(yīng)生成和氣相反應(yīng)。
[0088]然后，氮自由基以及SiH3隨著從噴淋板100朝向晶圓W的、鉛垂下方的氣體流動而到達晶圓W的表面，作為氮化硅堆積于晶圓W的上表面。由此，在晶圓W的上面形成氮化硅膜。
[0089]根據(jù)以上的實施方式，在比垂下構(gòu)件101的外側(cè)面靠內(nèi)側(cè)的位置設(shè)有第I氣體供給口 133，因此，第I氣體不會通過被形成于噴淋板100的槽220的附近的電子溫度較高的區(qū)域X。因而，能夠避免甲硅烷氣體被表面波等離子體過度地分解。其結(jié)果，在使用噴淋板100來對晶圓W實施等離子體處理時，能夠抑制由反應(yīng)生成和氣相反應(yīng)形成的堆積物、在本實施方式為硅膜成膜于噴淋板100的通孔160、第2氣體供給口 151這樣的氣孔。
[0090]另外，以垂下構(gòu)件101的外側(cè)面具有拋物線形狀且從槽220的中心朝向鉛垂下方引出的假想線和該拋物線相交的方式設(shè)定了垂下構(gòu)件101的形狀和槽220的配置，因此，微波被該垂下構(gòu)件1I的外側(cè)面向橫向、斜上方向反射。因此，垂下構(gòu)件1I的外側(cè)面附近的電場強度變高，在垂下構(gòu)件101的外側(cè)面形成高能量狀態(tài)的區(qū)域X。其結(jié)果，從第2氣體供給口供給的第2氣體在區(qū)域X中被高效率地激發(fā)，因此，能夠高效地產(chǎn)生等離子體。此外，槽220和垂下構(gòu)件101之間的位置關(guān)系未必限定于本實施方式的內(nèi)容，即使槽220位于垂下構(gòu)件101夕卜側(cè)面的拋物線形狀的外側(cè)，從槽220導(dǎo)入的微波也被垂下構(gòu)件101的外側(cè)面反射，因此，能夠在垂下構(gòu)件101的外側(cè)面附近形成電場強度較高的區(qū)域。
[0091]另外，根據(jù)本實施方式，通過在噴淋板100的下表面設(shè)置垂下構(gòu)件101，例如，如圖8所示，橫向的電場強度在垂下構(gòu)件101的外側(cè)面附近變高。在此，在沒有設(shè)置垂下構(gòu)件101的以往的噴淋板中，例如，如圖7所示，存在如下傾向:從該噴淋板向橫向的電場的擴展不大，與同軸管60的下方相對應(yīng)的區(qū)域的電場強度比除此之外的區(qū)域的電場強度相對變高。其結(jié)果，處理容器內(nèi)的電場強度變得不均勻，等離子體處理的均勻性存在極限。在這點上，通過如本實施方式那樣設(shè)置垂下構(gòu)件101，能夠提高橫向的電場強度，相比以往使電場強度分布更均勻化。因而，根據(jù)本實施方式的等離子體處理裝置I，能夠進行均勻性比以往的均勻性高的等離子體處理。
[0092]此外，下部板120的下表面附近由于表面波等離子體而成為高溫，因此，在氣體流路140內(nèi)流通的氣體也由于該等離子體的熱量而溫度上升。其結(jié)果，氣體流路140內(nèi)的氣體的內(nèi)部能量增加，成為容易被表面波等離子體分解的狀態(tài)。因而，只要使難以分解的氣體、即在該情況下為等離子體產(chǎn)生用的氣體向氣體流路140內(nèi)流通，就能夠促進由表面波等離子體進行的分解。因而，優(yōu)選的是，供給等離子體產(chǎn)生用的氣體的第2氣體供給源141與下部板120的氣體流路140連接。
[0093]此外，在以上的實施方式中，第I氣體供給口133僅設(shè)置于與垂下構(gòu)件101相對應(yīng)的位置，但第I氣體供給口 133也可以設(shè)置于與垂下構(gòu)件101相對應(yīng)的位置以外，例如，也可以如圖11所示，第2氣體供給口 151和第I氣體供給口 133以成為大致等間隔的方式配置于噴淋板100的下表面。此外，在下部板120的與第I氣體供給口 133相對應(yīng)的位置形成有通孔150。在該情況下，為了防止由于作為原料氣體的第I氣體通過下部板120下表面的電子溫度較高的區(qū)域而因反應(yīng)生成和氣相反應(yīng)形成的堆積物堵塞第2氣體供給口 151、通孔150這樣的氣孔，也可以在通孔150的下端設(shè)置預(yù)定的長度的供給噴嘴200。此外，在圖11中描繪出供給噴嘴200的長度和垂下構(gòu)件101的長度L相等的狀態(tài)，但供給噴嘴200的長度并不限定于本實施方式的內(nèi)容，例如，只要如上所述那樣是通過距噴淋板100的下表面大致5mm以內(nèi)的、電子溫度比較高的區(qū)域的長度，就能夠任意地設(shè)定。另外，由于設(shè)置作為突起物的供給噴嘴200，表面波也在該供給噴嘴200傳播而引起共振，有可能阻礙等離子體空間U中的均勻的等離子體的生成。因此，優(yōu)選的是，供給噴嘴200的長度為向處理容器10內(nèi)導(dǎo)入的微波的波長的1/16?3/16左右，更優(yōu)選設(shè)為1/8左右。
[0094]另外，在以上的實施方式中，垂下構(gòu)件101的外側(cè)面具有拋物線形狀，但垂下構(gòu)件101的形狀并不限定于本實施方式的內(nèi)容，外側(cè)面只要是從上端部朝向下端部向外側(cè)擴展的形狀，可以任意地設(shè)定。例如，如圖12所示，也可以使用外側(cè)面形成為直線狀的、大致圓錐臺形狀的垂下構(gòu)件300，例如，如圖13所示，也可以使用外側(cè)面的切線方向逐漸從斜方向向鉛垂方向變化的大致2次曲線形狀的垂下構(gòu)件310。根據(jù)本發(fā)明人等，垂下構(gòu)件101的外側(cè)面只要具有從上端部朝向下端部向外側(cè)擴展的形狀，微波就被垂下構(gòu)件101的外側(cè)面向橫向、斜上方向反射，因此，就能夠在垂下構(gòu)件101的外側(cè)面附近形成高能量的狀態(tài)。
[0095]在以上的實施方式中，在垂下構(gòu)件101的內(nèi)部形成有沿著上下方向貫通的通孔160，但通孔160例如也可以沿著斜方向延伸，例如，只要以甲硅烷氣體這樣的原料氣體不會被過度地分解的方式形成于不面對區(qū)域X的位置，能夠任意地設(shè)定其形狀。另外，也可以是，例如，如圖14所示，在垂下構(gòu)件101的內(nèi)部形成與下部板120的通孔150連通的氣體室101a，在該氣體室1la的下方形成通孔160。
[0096]此外，在以上的實施方式中，在垂下構(gòu)件101的中央部附近形成有多個通孔160，第I氣體供給口 133也形成于與該通孔160相對應(yīng)的位置，但第I氣體供給口 133以及通孔160并不限定于本實施方式的內(nèi)容。出于抑制作為原料氣體的甲硅烷氣體的過度的分解這樣的觀點考慮，若在垂下構(gòu)件101下表面的面內(nèi)存在電場強度較弱、或電子溫度變低的區(qū)域，則也可以僅在該成為低電場強度、低電子溫度的區(qū)域設(shè)置通孔160。
[0097]針對這點，本發(fā)明人等進行了深入調(diào)查，結(jié)果確認到:例如在垂下構(gòu)件101下表面的預(yù)定的位置呈同心圓狀地存在電場強度變?nèi)醯膮^(qū)域。根據(jù)本發(fā)明人等，該電場強度變?nèi)醯膮^(qū)域如后述那樣存在于與作為表示垂下構(gòu)件101的下表面的電場強度分布的Bessel方程式的解所獲得的Bessel函數(shù)的極小值相對應(yīng)的位置。以下，對該電場強度變?nèi)醯膮^(qū)域進行說明。
[0098]本發(fā)明人等首先利用朗繆爾探針以及頻譜分析儀對垂下構(gòu)件101的下表面的電場強度分布進行了測定。具體而言，從處理容器10的外部插入與頻譜分析儀(未圖示)連接的朗繆爾探針(未圖示)，沿著垂下構(gòu)件101下表面的直徑方向?qū)啻瓜聵?gòu)件101的下端面大致1mm的下方位置進行了掃描。此時，從微波振蕩器42供給了860MHz的微波。此外，垂下構(gòu)件101的半徑是大致45mm。將其結(jié)果表示在圖15中。圖15的橫軸表示垂下構(gòu)件101的半徑方向上的位置，縱軸表示電場強度。
[0099]根據(jù)圖15所示的電場強度分布，能夠確認在距垂下構(gòu)件101下表面的中心大致20_的位置存在電場強度成為極小的點。另外，在頻譜分析儀的測定結(jié)果中，在860MHz時觀測到峰值。由此可知:在向處理容器10內(nèi)導(dǎo)入了微波的情況下，在垂下構(gòu)件101下表面，在以該垂下構(gòu)件101的中心為圓心的半徑為20mm的圓的圓周上的位置形成電場強度比其他區(qū)域的電場強度低的區(qū)域。
[0100]并且，本發(fā)明人等進一步對在垂下構(gòu)件101的下表面產(chǎn)生這樣的電場強度分布的理由進行研究，得到了如下見解:該電場強度分布與作為表示垂下構(gòu)件101的下表面的電場強度分布的Bessel方程式的解所獲得的Bessel函數(shù)相對應(yīng)。以下，對求出表示電場強度分布的Bessel方程式的解的方法進行說明。
[0101]本發(fā)明人等認為:對于在垂下構(gòu)件101的下表面?zhèn)鞑サ谋砻娌ǎ鐖D16所示那樣的圓柱坐標系的模型成立。具體而言，為這樣的狀態(tài):以金屬的垂下構(gòu)件101的底面(下表面)250為基準，在鉛垂下方設(shè)置預(yù)定的厚度d的圓盤