以下、図面を参照しながら、本発明の好ま� ��い形態について説明する。
 図1は、本発明のプラズマ酸化処理方法の実 施に適したプラズマ処理装置の一例を模式的 に示す断面図である。このプラズマ処理装置 は、複数のスロットを有する平面アンテナ、 特にRLSA(Radial Line Slot Antenna;ラジアルライン スロットアンテナ)にて処理室内にマイクロ� �を導入してプラズマを発生させることによ� �、高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラ� �マを発生させ得るRLSAマイクロ波プラズマ処� ��装置として構成されており、半導体装置の� ��造過程で、例えばトランジスタにおけるゲ� ��ト絶縁膜としてのシリコン酸化膜の形成や� ��素子分離技術であるシャロートレンチアイ� ��レーション(Shallow Trench Isolation;STI)におけ� �トレンチ内壁面のシリコン酸化膜形成など� �目的で好適に用いられる。

 このプラズマ処理装置100は、気密に構成� ��れ、接地された略円筒状のチャンバー1を有 している。チャンバー1の底壁1aの略中央部に は円形の開口部10が形成されており、底壁1a� �はこの開口部10と連通し、下方に向けて突出 する排気室11が設けられている。

 チャンバー1内には被処理基板である半導 体ウエハ(以下、「ウエハ」と記す)Wを水平に 支持するためのAlN等のセラミックスからなる サセプタ2が設けられている。このサセプタ2� ��、排気室11の底部中央から上方に延びる円� �状のAlN等のセラミックスからなる支持部材3� ��より支持されている。サセプタ2の外縁部に はウエハWをガイドするためのガイドリング4� ��設けられている。また、サセプタ2には抵抗 加熱型のヒータ5が埋め込まれており、この� �ータ5はヒータ電源6から給電されることによ りサセプタ2を加熱して、その熱で被処理体� �あるウエハWを加熱する。このとき、例えば� ��温から800℃まで範囲で処理温度を制御でき� ��ようになっている。なお、チャンバー1の内 周には、石英からなる円筒状のライナー7が� �けられている。また、サセプタ2の外周側に� ��、チャンバー1内を均一排気するため、多数 の排気孔8aを有する石英製のバッフルプレー� ��8が環状に設けられ、このバッフルプレート 8は、複数の支柱9により支持されている。

 サセプタ2には、ウエハWを支持して昇降� �せるためのウエハ支持ピン(図示せず)がサセ プタ2の表面に対して突没可能に設けられて� �る。

 チャンバー1の側壁には環状をなすガス導入 部材15が設けられており、均等にガス放射孔� ��形成されている。このガス導入部材15には� �ス供給系16が接続されている。なお、ガス導 入部材15はシャワー状に配置してもよい。こ� ��ガス供給系16は、例えばArガス供給源17、O ₂ ガス供給源18、H ₂ ガス供給源19を有しており、これらのガスが� ��それぞれガスライン20を介してガス導入部� �15に至り、ガス導入部材15のガス放射孔から� ��ャンバー1内に均一に導入される。ガスライ ン20の各々には、マスフローコントローラ21� �よびその前後の開閉バルブ22が設けられてい る。なお、Arガスに代えて他の希ガス、例え� ��Kr、He、Ne、Xeなどのガスを用いてもよく、� �た、後述するように希ガスは含まなくても� �い。

 上記排気室11の側面には排気管23が接続さ れており、この排気管23には高速真空ポンプ� ��含む排気装置24が接続されている。そして� �の排気装置24を作動させることによりチャン バー1内のガスが、排気室11の空間11a内へ均一 に排出され、排気管23を介して排気される。� ��れによりチャンバー1内を所定の真空度、例 えば0.133Paまで高速に減圧することが可能と� �っている。

 チャンバー1の側壁には、プラズマ処理装 置100に隣接する搬送室(図示せず)との間でウ� ��ハWの搬入出を行うための搬入出口25と、こ� ��搬入出口25を開閉するゲートバルブ26とが設 けられている。

 チャンバー1の上部は開口部となっており、 この開口部の周縁部に沿ってリング状の支持 部27が設けられている。この支持部27に誘電� �、例えば石英やAl ₂ O ₃ 等のセラミックスからなり、マイクロ波を透 過するマイクロ波透過板28がシール部材29を� �して気密に設けられている。したがって、� �ャンバー1内は気密に保持される。

 マイクロ波透過板28の上方には、サセプ� �2と対向するように、円板状の平面アンテナ� ��材31が設けられている。この平面アンテナ� �材31はチャンバー1の側壁上端に係止されて� �る。平面アンテナ部材31は、例えば8インチ� �イズのウエハWに対応する場合には、直径が3 00~400mm、厚みが1~数mm(例えば5mm)の導電性材料� ��らなる円板である。具体的には、例えば表� ��が銀または金メッキされた銅板またはアル� ��ニウム板からなり、多数のマイクロ波放射� ��32(スロット)が所定のパターンで貫通して形 成された構成となっている。このマイクロ波 放射孔32は、例えば図2に示すように長溝状を なし、典型的には隣接するマイクロ波放射孔 32同士が「T」字状に配置され、これら複数の マイクロ波放射孔32が同心円状に配置されて� ��る。マイクロ波放射孔32の長さや配列間隔� �、マイクロ波の波長(λg)に応じて決定され、 例えばマイクロ波放射孔32の間隔は、λg/4、λ g/2またはλgとなるように配置される。なお、 図2においては、同心円状に形成された隣接� �るマイクロ波放射孔32同士の間隔をδrで示し ている。また、マイクロ波放射孔32は、円形� ��、円弧状等の他の形状であってもよい。さ� ��に、マイクロ波放射孔32の配置形態は特に� �定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋� �、放射状に配置することもできる。

 この平面アンテナ部材31の上面には、真� �よりも大きい誘電率を有する例えばポリテ� �ラフルオロエチレン、ポリイミドなどの樹� �からなる遅波材33が設けられている。この遅 波材33は、真空中ではマイクロ波の波長が長� ��なることから、マイクロ波の波長を短くし� ��プラズマを調整する機能を有している。な� ��、平面アンテナ部材31とマイクロ波透過板28 との間、また、遅波材33と平面アンテナ部材3 1との間は、それぞれ密着または離間させて� �置することができる。

 チャンバー1の上面には、これら平面アン テナ部材31および遅波材33を覆うように、例� �ばアルミニウムやステンレス鋼、銅等の金� �材からなる導波管の機能を有するシールド� �体34が設けられている。チャンバー1の上面� �シールド蓋体34とはシール部材35によりシー� ��されている。シールド蓋体34には、冷却水� �路34aが形成されており、そこに冷却水を通� �させることにより、シールド蓋体34、遅波材 33、平面アンテナ部材31、マイクロ波透過板28 を冷却するようになっている。なお、シール ド蓋体34は接地されている。

 シールド蓋体34の上壁の中央には開口部36 が形成されており、この開口部36には導波管3 7が接続されている。この導波管37の端部には 、マッチング回路38を介してマイクロ波発生� ��置39が接続されている。これにより、マイ� �ロ波発生装置39で発生した例えば周波数2.45GH zのマイクロ波が導波管37を介して上記平面ア ンテナ部材31へ伝搬されるようになっている� ��なお、マイクロ波の周波数としては、8.35GHz 、1.98GHz等を用いることもできる。

 導波管37は、上記シールド蓋体34の開口部 36から上方へ延出する断面円形状の同軸導波� ��37aと、この同軸導波管37aの上端部にモード� ��換器40を介して接続された水平方向に延び� �矩形導波管37bとを有している。矩形導波管37 bと同軸導波管37aとの間のモード変換器40は、 矩形導波管37b内をTEモードで伝播するマイク� ��波をTEMモードに変換する機能を有している� ��同軸導波管37aの中心には内導体41が延在し� �おり、この内導体41の下端部は、平面アンテ ナ部材31の中心に接続固定されている。これ� ��より、マイクロ波は、同軸導波管37aの内導� ��41を介して平面アンテナ部材31へ均一に効率 よく伝播される。

 プラズマ処理装置100は、測定手段としての� ��測部60を備えている。この計測部60により、 例えば、波長可変真空紫外レーザーによる真 空紫外吸収分光法(Vacuum Ultra Violet Laser Absor ption Spectroscopy)を利用して、プラズマパラメ� ��タとして、ラジカルの一種であるO( ¹ D ₂ )の密度を光学的に計測することができる。� �の方法では、1台もしくは2台の色素レーザー と希ガスセルを用いることによって、測定対 象の酸素原子の共鳴ライン近傍の真空紫外レ ーザー光を波長可変で発振し、ここでは吸収 体であるプラズマ中を通過させたときの前記 レーザー光の吸収プロファイルと、前記レー ザー光の発光プロファイルを分光器によって 測定し、その比からO( ¹ D ₂ )などのラジカル密度を決定することができ� �。この方法は、光を用いた非接触の測定法� �あるため、測定対象であるプラズマに影響� �与えることなく、リアルタイムでインライ� �測定できる。

 計測部60は、図3に示すように、レーザー� ��源61と、このレーザー光源61に対しチャンバ ー1内のプラズマ形成空間を間に挟むように� �向してチャンバー1の反対側に外部配備され� ��受光部(検出部)としてのVUVモノクロメータ� �63と、を備えている。レーザー光源61から発� ��されたレーザー光は、チャンバー1の側壁に 設けられた透過窓65を介してチャンバー1内に 導入され、チャンバー1内のプラズマ形成空� �を通過してチャンバー1の側壁の対向する部� ��に設けられた透過窓67を介してチャンバー1� ��に導かれ、光電子増倍管(PMT)69を備えたVUVモ ノクロメーター63により受光できるように構� ��されている。

 また、レーザー光源61と透過窓65の間には、 レーザー光源61からのレーザー光を集光する� ��めの合成石英レンズ71と、2光子共鳴4光波混 合過程や第3高調波による所定波長の光を発� �させるための希ガスセル73と、が設けられて いる。希ガスセル73には、イオン検出器75が� �備されている。
 また、受光側の透過窓67とVUVモノクロメー� �ー63との間には、差動ポンプ77とMgF ₂ レンズ79とが設けられている。

 レーザー光源61は、例えば波長308nmのレー ザー光を発振するXeClエキシマレーザー81と、 このXeClエキシマレーザー81をポンプ光として 所定波長の光を発振する2台の色素レーザー83 a,83bを備えている。なお、図3における符号85� ��、レーザー光を反射させるミラーである。

 VUVモノクロメーター63は、コンピュータ� �備えたプロセスコントローラ50(後述)に接続� ��れており、そこで計測データの処理やプロ� ��ス条件の制御が行なわれる。計測部60によ� �てマイクロ波プラズマを測定する場合、レ� �ザー光源61からVUVモノクロメーター63へ向か� ��レーザー光が通過する光路Rは、マイクロ波 透過窓28の下面を基準にして、例えば所定の� ��離Lだけ下方に設定することができる。ここ で、距離Lは60~80mmとすることが好ましく、本� ��施形態では70mmとしている。この場合、サセ プタ2のウエハ載置面から光路Rまでの距離は2 0mmに設定できる。

 計測部60では、以下のようにしてプラズマ� �のラジカルの密度を測定することができる� �
 例えば、酸素ラジカルとしてO( ¹ D ₂ )を測定する場合には、希ガスセル73にXeとAr� �混合希ガスを導入し、この混合希ガスを非� �形媒質としてレーザー光源61より波長115.2nm� �近のO( ¹ D ₂ )検出用レーザー光を発振し、第3高調波の発� ��過程における波長をVUVモノクロメーター63� �検出することによって、O( ¹ D ₂ )の密度を測定することができる。

 すなわち、図4Aに示すように、XeClエキシマ� ��ーザー81をポンプ光とする1台の色素レーザ� ��を用い、ω _UV の波長の光を、希ガスセル内73に集光し、Xe� �Arの混合希ガス内おいて波長115.2nm付近の第3� ��調波(ω _VUV =3ω _UV )を発振させ、処理容器内のプラズマに照射� �て、O( ¹ D ₂ )の吸収に基づく真空紫外域光の波長をVUVモ� �クロメーター63により検出する。

 なお、O( ¹ D ₂ )の計測に際しても、十分な測定精度を得る� �めに、予めO( ¹ D ₂ )計測用VUVレーザー光のプロファイルを同定� �ておく必要がある。例えば室温(26.85℃;300K)� �おいて、波長114.938nm近傍に存在するCOの吸収 率プロファイルを計測することで第3光調波� �生過程におけるVUVレーザー光のプロファイ� �を同定することができる。この計測の条件� �しては、圧力0.13Pa(1×10 ^-3 Torr)、温度26.85℃(300K)、遷移波長114.938nm辺り� �ある。図5Aに、O( ¹ D ₂ )計測用VUVレーザー光プロファイルとして同� �された第3高調波発生過程におけるVUVレーザ� ��光プロファイルを示した。このプロファイ� ��は、半値全幅0.44cm ^-1 のガウス型分布である。

 また、酸素ラジカルとしてO( ³ P _J )を測定する場合には、Krの2光子共鳴ライン� �用い、Krの非線形特性を利用することによっ て、130nm付近のVUVレーザー光を発振し、2光子 共鳴4光波混合過程における波長をVUVモノク� �メーターで検出することにより、O( ³ P _J )の密度を測定することができる。
 すなわち、図4Bに示すように、XeClエキシマ� ��ーザー81をポンプ光とする2台の色素レーザ� ��により発振される、ω ₁ とω ₂ の2波長の光を用い、これら2波長の光を、Kr� �充填した希ガスセル内で集光し、Kr原子の2� �子吸収を利用した4光波混合差周波技術を用� ��て波長130nm付近(ω _VUV =2ω ₁ -ω ₂ )の真空紫外域の光を発振させて処理容器内� �プラズマに照射し、O( ³ P _J )の吸収に基づく真空紫外域の光の波長をVUV� �ノクロメーター63により検出する。

 なお、O( ³ P _J )の測定に際しては、十分な測定精度を得る� �めに、予めO( ³ P _J )計測用VUVレーザー光のプロファイルを同定� �ておく必要がある。例えば室温(26.85℃;300K)� �おいて、波長129.559nm辺りに存在するXeの吸収 率プロファイルを計測することで2光子共鳴4� ��波混合過程におけるVUVレーザー光のプロフ� ��イルを同定することができる。この計測の� ��件は、例えば圧力0.04Pa(3×10 ^-4 Torr)、温度26.85℃(300K)、遷移波長129.559nm( ¹ S ₀ - ¹ P ₁ )とすることができる。図5Bに、O( ³ P _J )計測用VUVレーザー光プロファイルとして同� �された2光子共鳴4光波混合過程におけるVUVレ ーザー光プロファイルを示した。このプロフ ァイルは、半値全幅0.40cm ^-1 のガウス型分布である。

 以上のような手法で生成されるレーザー光� ��、計測対象ラジカルの吸収波長範囲にわた� ��波長をスキャンし、計測することで各波長� ��の吸収率を把握することができる。この吸� ��率の波長依存性とレーザー光の発光プロフ� ��イルと下記の数式(1)から、計測対象ラジカ� ��の吸収プロファイルf ₂ (ν)と、中心周波数における吸収係数kを求め� ��ことができる。これらと数式(2)から、計測� ��象ラジカルの絶対密度が算出される。

(式中、I ₀ はレーザー光の出力、Iはプラズマ通過後の� �ーザー光の出力、f ₁ (ν)はレーザー光の発光プロファイル、f ₂ (ν)は吸収体(ここではプラズマ)の吸収プロフ ァイル、kは吸収体の中心周波数における吸� �係数、Lは吸収体の長さ、kLは吸収体の光学� �み、をそれぞれ意味する。)

 そして、計測対象ラジカルの絶対密度Nは、 下式(2)に基づき算出することができる。
(式中、f ₂ (ν)は吸収体の吸収プロファイル、v ₀ は吸収体の中心周波数、g _u 、g ₁ は統計重率、AはアインシュタインA係数、cは 光速、をそれぞれ意味する。)

 以上のように、波長可変真空紫外レーザー� ��を利用した真空紫外吸収分光法による吸収� ��ロファイルの計測では、プラズマ処理装置1 00のマイクロ波プラズマ源により生成された� ��素含有プラズマ中の各種ラジカル(O( ¹ D ₂ )、O( ³ P _J )など)に該ラジカルの共鳴線の波長に同期さ� ��た真空紫外レーザー光を照射し、ラジカル� ��吸収した真空紫外域の光の波長をVUVモノク� ��メーター63で検出し、光電子増倍管(PMT)69に� ��り電気信号に変換することによって、リア� ��タイムで各種ラジカルの絶対密度を検出す� ��ことができる。

 また、上記計測方法では、背景吸収が存� ��する条件下においても、正確な計測が可能� ��あるとともに、計測結果により、吸収体の� ��進温度を求めることができるので、温度の� ��定を必要とせずに、正確に絶対密度を計測� ��ることができる。

 なお、レーザー光源61ではなく、例えば� �イクロホロカソードランプなどのインコヒ� �レント光源を用いる場合は、計測対象ラジ� �ルの吸収プロファイルを仮定(一般的にはラ� ��カルの温度)する必要があるため、正確なラ ジカル密度を把握することができない。

 また、130nm近傍のO( ³ P _J )のエネルギー準位を考えた場合に、O( ³ P ₀ )が波長130.604nm、O( ³ P ₁ )が波長130.487nm、O( ³ P ₂ )が波長130.217nmに遷移線を持つ一方で、VUVモ� �クロメーターの分解能は0.4nm程度に過ぎない ことから、これら3本の遷移線を分解するこ� �ができず、仮定を必要とする。そこで、計� �においては、基底状態の密度分布をボルツ� �ン分布(400K)と仮定し、密度比O( ³ P ₀ ):O( ³ P ₁ ):O( ³ P ₂ )=0.09:0.34:1として計測を行なうことが必要で� �る。

 プラズマ処理装置100の各構成部は、CPUを� ��えたプロセスコントローラ50に接続されて� �御される構成となっている。プロセスコン� �ローラ50には、工程管理者がプラズマ処理装 置100を管理するためにコマンドの入力操作等 を行うキーボードや、プラズマ処理装置100の 稼働状況を可視化して表示するディスプレイ 等からなるユーザーインターフェース51が接� ��されている。

 また、プロセスコントローラ50には、プ� �ズマ処理装置100で実行される各種処理をプ� �セスコントローラ50の制御にて実現するため の制御プログラム(ソフトウエア)や処理条件� ��ータ等が記録されたレシピが格納された記� ��部52が接続されている。

 そして、必要に応じて、ユーザーインタ� ��フェース51からの指示等にて任意のレシピ� �記憶部52から呼び出してプロセスコントロー ラ50に実行させることで、プロセスコントロ� ��ラ50の制御下で、プラズマ処理装置100での� �望の処理が行われる。また、前記制御プロ� �ラムや処理条件データ等のレシピは、コン� �ュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばCD-RO M、ハードディスク、フレキシブルディスク� �フラッシュメモリなどに格納された状態の� �のを利用したり、あるいは、他の装置から� �例えば専用回線を介して随時伝送させてオ� �ラインで利用したりすることも可能である� �

 このように構成されたプラズマ処理装置1 00は、800℃以下の低い温度でもダメージフリ� ��なプラズマ処理により、良質な膜を形成で� ��るとともに、プラズマ均一性に優れており� ��プロセスの均一性を実現できる。

 このプラズマ処理装置100は、上述したよう� ��、トランジスタのゲート絶縁膜の形成や、S TIにおけるトレンチの内壁の酸化処理などの� ��的で好適に利用可能なものである。プラズ� ��処理装置100によりプラズマ酸化処理を行う� ��には、酸素を含む処理ガスを用い、以下の� ��順でO( ¹ D ₂ )ラジカルの密度が1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上、好ましくは1×10 ¹² ~1×10 ¹³ [cm ^-3 ]、さらに好ましくは1×10 ¹² ~5×10 ¹² [cm ^-3 ]のプラズマを用いて被処理体を酸化処理す� �。
 まず、ゲートバルブ26を開にして搬入出口25 から例えばトレンチが形成されたウエハWを� �ャンバー1内に搬入し、サセプタ2上に載置す る。

 そして、ガス供給系16のArガス供給源17およ� ��O ₂ ガス供給源18から、ArガスおよびO ₂ ガスを所定の流量でガス導入部材15を介して� ��ャンバー1内に導入し、所定の処理圧力に維 持する。この際、O( ¹ D ₂ )ラジカルの密度が1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上のプラズマを形成する上で、処理ガス� �の酸素の割合は例えば1%以下が好ましく、0.2 ~1%がより好ましい。ガス流量は、例えばArガ� ��:500~10000mL/min(sccm)、O ₂ ガス:5~100mL/min(sccm)の範囲から、全ガス流量に 対する酸素の割合が上記値となるように選択 することができる。

 また、Arガス供給源17およびO ₂ ガス供給源18からのArガスおよびO ₂ ガスに加え、H ₂ ガス供給源19からH ₂ ガスを所定比率で導入することもできる。こ の場合、H ₂ ガスの割合は、例えば処理ガス全体の量に対 して1%以下となるようにすることが好ましく� ��0.01~1%がより好ましい。

 また、チャンバー内処理圧力は、O( ¹ D ₂ )ラジカルの密度が1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上のプラズマを形成する上で334Pa以下が好 ましく、267Pa以下がより好ましく、90~133.3Paの 範囲が望ましい。また、処理温度は室温~500� �から選択可能であり、400~500℃が好ましい。

 次いで、マイクロ波発生装置39からのマイ� �ロ波を、マッチング回路38を経て導波管37に� ��く。マイクロ波は、矩形導波管37b、モード� ��換器40、および同軸導波管37aを順次通って� �面アンテナ部材31に供給され、平面アンテナ 部材31からマイクロ波透過板28を経てチャン� �ー1内におけるウエハWの上方空間に放射され る。マイクロ波は、矩形導波管37b内ではTEモ� ��ドで伝搬し、このTEモードのマイクロ波は� �ード変換器40でTEMモードに変換されて、同軸 導波管37a内を平面アンテナ部材31に向けて伝� ��されていく。この際、マイクロ波発生装置3 9のパワーは、1W/cm ² 以上例えば1~3W/cm ² とすることが好ましく、1.4~2.8W/cm ² がより好ましい。

 平面アンテナ部材31からマイクロ波透過板28 を経てチャンバー1に放射されたマイクロ波� �よりチャンバー1内で電磁界が形成され、Ar� �スおよびO ₂ ガスがプラズマ化し、このプラズマによりウ エハWに形成された凹部内に露出したシリコ� �表面を酸化する。このマイクロ波プラズマ� �、マイクロ波が平面アンテナ部材31の多数の マイクロ波放射孔32から放射されることによ� ��、略1×10 ¹⁰ ~5×10 ¹² /cm ³ あるいはそれ以上の高密度のプラズマとなり 、その電子温度は、0.5~2eV程度、プラズマ密� �の均一性は±5%以下である。従って、低温か� ��短時間で酸化処理を行って薄い酸化膜を形� ��することができ、しかも酸化膜へのプラズ� ��中のイオン等によるダメージが小さく、良� ��な酸化膜を形成できる。

 次に、図6A~6Iを参照しながら、本発明の� �ラズマ酸化処理方法をSTIにおけるトレンチ� �部の酸化処理へ適用した例について説明を� �なう。図6A~6Iは、STIにおけるトレンチの形成 とその後で行なわれる酸化膜形成までの工程 を示す工程断面図である。

 まず、図6Aおよび図6Bにおいて、シリコン基 板101に例えば熱酸化などの方法によりSiO ₂ などのシリコン酸化膜102を形成する。次に、 図6Cでは、シリコン酸化膜102上に、例えばCVD( Chemical Vapor Deposition)によりSi ₃ N ₄ などのシリコン窒化膜103を形成する。さらに 、図6Dでは、シリコン窒化膜103の上に、フォ� ��レジストを塗布した後、フォトリソグラフ� ��ー技術によりパターニングしてレジスト層1 04を形成する。

 次に、レジスト層104をエッチングマスク� ��し、例えばハロゲン系のエッチングガスを� ��いてシリコン窒化膜103とシリコン酸化膜102� ��選択的にエッチングすることにより、レジ� ��ト層104のパターンに対応してシリコン基板1 01を露出させる(図6E)。つまり、シリコン窒化 膜103により、トレンチのためのマスクパター ンが形成される。図6Fは、例えば酸素などを� ��む処理ガスを用いた酸素含有プラズマによ� ��、いわゆるアッシング処理を実施し、レジ� ��ト層104を除去した状態を示す。

 図6Gでは、シリコン窒化膜103およびシリコ� �酸化膜102をマスクとして、シリコン基板101� �対し選択的にエッチングを実施することに� �り、トレンチ110を形成することができる。� �のエッチングは、例えばCl ₂ 、HBr、SF ₆ 、CF ₄ などのハロゲンまたはハロゲン化合物や、O ₂ などを含むエッチングガスを使用して行なう ことができる。

 図6Hは、STIにおけるエッチング後のウエハW� ��トレンチ110に対しプラズマ酸化処理を施す� ��化処理工程を示している。この酸化処理工� ��を、プラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度が1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上の条件で実施することによって、トレ� �チ110の肩部110aに丸みを持たせ、かつ、シリ� ��ンの面方位に依存することなく、トレンチ1 10の内面(側壁部、底部)に均一な膜厚で酸化� �111a,111bを形成できる。

 酸化処理工程における処理ガスとしては、� ��えばO ₂ と希ガスとの混合ガスを用いることができる 。この場合、全処理ガスに対する酸素の割合 (百分率)を1%以下にすることが好ましい。ま� �、酸化処理工程の圧力は、334Pa以下とするこ とが好ましい。このように、処理ガス中のO ₂ の割合と処理圧力を調節することによって、 プラズマ中のO( ¹ D ₂ )ラジカルの量を制御することができる。な� �、処理ガス中には、O ₂ ガスに加え、H ₂ ガスを所定比率で添加することもできる。

 そして、O( ¹ D ₂ )ラジカルの密度が1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上のプラズマを用いてプラズマ酸化処理� �行なうことにより、酸化膜111の膜質を緻密� �することができるとともに、面方位依存性� �抑制し、トレンチ110の部位による膜厚差を� �消し、例えばトレンチ110の側壁部と底部と� �均一な膜厚で良質な酸化膜111a,111bを形成で� �る。

 また、プラズマ中のO( ¹ D ₂ )ラジカルの量を制御することによって、図6I に示すように、トレンチ110の肩部110aにおい� �、内部のシリコン101に丸み(曲面)を形成する ことができる。このように、トレンチ110の肩 部110aや底部コーナー部110bのシリコン101に丸� ��形状を導入することによって、鋭角に形成� ��れている場合と比較して、リーク電流の発� ��を抑制することができる。

 なお、本発明のプラズマ酸化処理方法によ� ��て酸化膜111を形成した後は、STIによる素子� ��離領域形成の手順に従い、例えばCVD法によ� ��トレンチ110内にSiO ₂ などの絶縁膜を埋込んだ後、シリコン窒化膜 103をストッパー層としてCMPによって研磨を行 ない平坦化する。平坦化した後は、エッチン グによってシリコン窒化膜103および埋込み絶 縁膜の上部を除去することにより、素子分離 構造を形成できる。

 図7は、本発明のプラズマ酸化処理方法の手 順の一例を示すフロー図である。この例では 、計測部60によりプラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度をモニターしながらプラズマ酸化処理� �行なう。
 まず、ステップS1では、プラズマ処理装置10 0のチャンバー1内に図示しない搬送装置によ� ��てウエハWを搬入し、サセプタ2上に載置す� �。次に、ステップS2では、チャンバー1内に� �ス供給系16からArガスおよびO ₂ ガスを所定の流量で導入する。ステップS3で� ��、排気装置24を作動させ、チャンバー1内を� ��定の圧力に減圧し、安定化させる。

 次に、ステップS4では、マイクロ波発生� �置39で所定の周波数のマイクロ波を発生させ 、マッチング回路38、導波管37および平面ア� �テナ部材31を介してチャンバー1内空間に導� �し、酸素含有プラズマを生成させる。この� �素含有プラズマによって、ウエハW表面のシ� ��コンをプラズマ酸化処理してシリコン酸化� ��を形成する。

 プラズマ酸化処理の間は、計測部60により� �ラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度を計測し、モニタリングする(ステップS 5)。このステップS5で計測されたO( ¹ D ₂ )密度は、プロセスコントローラ50へ送出され る。そして、ステップS6では、計測されたO( ¹ D ₂ )密度が、予め設定された基準値(例えば1×10 ¹² [cm ^-3 ])以上であるか否かをプロセスコントローラ5 0が判断する。この基準値は、工程管理者が� �ーザーインターフェース51を介して入力した り、あるいは、プラズマ酸化処理のレシピの 一部として、記憶部52に保存しておいたもの� ��利用できる。

 このステップS6でO( ¹ D ₂ )密度が基準値(例えば1×10 ¹² [cm ^-3 ])以上である(Yes)と判断された場合には、プ� �ズマ処理条件は良好な状態であることから� �ステップS7でプラズマ処理が継続される。そ して、レシピによって規定された処理時間が 経過した後は、ステップS8でマイクロ波を「� ��フ」にし、プラズマ酸化処理を終了させる� ��引き続き、ステップS9では、チャンバー内� �昇圧し、さらにステップS10でウエハWをチャ� ��バー1内から搬出し、1枚のウエハWに対する� ��理が終了する。

 一方、ステップS6で、O( ¹ D ₂ )密度が基準値(例えば1×10 ¹² [cm ^-3 ])以上ではない(No)と判断された場合には、ス テップS11でプラズマ処理条件を補正する。こ のステップS11において補正されるプラズマ処 理条件としては、例えば、処理ガス中のO ₂ の流量比率、処理圧力、マイクロ波パワーな どを挙げることができる。このステップS11で は、計測されたO( ¹ D ₂ )密度に応じて、どの条件をどの程度補正す� �ばよいかを、予め規定しておいたテーブル� �を利用することができる。そして、ステッ� �S11でプラズマ処理条件を補正した後は、ス� �ップS5に戻り再び計測部60によりプラズマ中� ��O( ¹ D ₂ )密度をモニタリングしながら、所定時間経� �するまでプラズマ酸化処理が継続される。

 このように、プラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度を計測してモニターし、その結果に応� �てその値が基準値以上となるようにプラズ� �生成条件を制御することによって安定的に� �望の処理結果(膜厚、膜質など)が得られる。 従って、高い信頼性の下で、プラズマ酸化処 理を行なうことができるようになり、半導体 デバイスの信頼性と歩留りを向上させること ができる。

 なお、図7では、1枚のウエハWを処理する過� ��でプラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度をモニターし、その結果に基づき直ち� �同じウエハWに対する処理条件を補正するよ� ��にしたが、ある1枚のウエハWに対する処理� �おいてプラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度を計測し、その結果に基づき次に処理� �れるウエハWのプラズマ処理条件を補正する� ��うにしてもよい。この場合、プラズマ中のO ( ¹ D ₂ )密度の計測は任意の間隔例えば1ロットのウ� ��ハWを処理する中で1枚だけについて実施す� �ようにすることもできる。

 次に、本発明の基礎となった試験結果につ� ��て説明する。
 まず、図8は、プラズマ処理装置100内で生成 するプラズマ中のラジカルであるO( ¹ D ₂ )およびO( ³ P ₂ )の原子密度と処理圧力との関係について示� �ており、図9は、ウエハWを30秒間プラズマ酸� ��処理した場合のシリコン酸化膜の膜厚と処� ��圧力との関係について示している。プラズ� ��形成条件は、Ar流量500mL/min(sccm)、O ₂ 流量5mL/min(sccm)[O ₂ ガス混合比率1%]、処理温度400℃、マイクロ波 パワー1500W(1.46W/cm ² )で処理圧力を90~666.7Paの間で変化させた。

 図8より、O( ³ P ₂ )密度に比べてO( ¹ D ₂ )密度は、処理圧力が高くなるに従い速やか� �減少する傾向が見られ、300Paを超えると、O( ¹ D ₂ )の密度は1×10 ¹² [cm ^-3 ]を下回ることがわかる。
 また、図9より、シリコンの酸化レートは、 処理圧力が高くなるに伴い低下しており、図 8に示すプラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度の挙動と相関があることが示された。

 図10は、プラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度およびO( ³ P ₂ )密度と処理ガスの流量比率との関係につい� �示しており、図11は、ウエハWを30秒間プラズ マ酸化処理した場合のシリコン酸化膜の膜厚 と処理ガスの流量比との関係について示して いる。プラズマ形成条件は、処理圧力133.3Pa(1 Torr)、処理温度400℃、マイクロ波パワー1500W(1 .46W/cm ² )とし、Ar流量300~500mL/min(sccm)、O ₂ 流量1~200mL/min(sccm)[O ₂ ガス流量比率;ここでは、(O ₂ /Ar)×100として0.2~66.7%]の間で変化させた。

 図10より、O( ³ P ₂ )密度は、処理ガス中のO ₂ 流量比率[(O ₂ /Ar)×100]が増加してもほとんど変化しないが� �O( ¹ D ₂ )密度は、処理ガス中のO ₂ 流量比率が1%を超えると急激に減少している� ��とがわかる。また、図11より、シリコンの� �化レートは、処理ガス中のO ₂ 流量比率が1%で最大になった後は処理圧力が� ��くなるに伴い減少しており、図10に示すプ� �ズマ中のO( ¹ D ₂ )密度の挙動と相関があることが示された。

 また、図12は、プラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度およびO( ³ P ₂ )密度とマイクロ波パワーとの関係について� �しており、図13は、ウエハWを30秒間プラズマ 酸化処理した場合のシリコン酸化膜の膜厚と マイクロ波パワーとの関係について示してい る。プラズマ形成条件は、処理圧力133.3Pa(1Tor r)、Ar流量500mL/min(sccm)、O ₂ 流量5mL/min(sccm)[O ₂ ガス混合比率1%]、処理温度400℃、処理時間30� ��とし、マイクロ波パワーを1000~2750W(0.97~2.67W/ cm ² )の間で変化させた。

 図12より、O( ³ P ₂ )密度は、マイクロ波パワーの増加に伴い直� �的に増加する傾向を示したが、O( ¹ D ₂ )密度は、マイクロ波パワーが1.5kWに達するま での間に急激に増加している。また、図13よ� ��、シリコンの酸化レートは、マイクロ波パ� ��ーが1.5kW[1.46(W/cm ² )]以上で約0.09[nm/s]となっており、実用上充分 な値に達していることがわかる。

 次に、図14は、プラズマ中のO( ¹ D ₂ )密度と酸化レートとの関係を示している。� �こでは、プラズマ処理の際の処理圧力、O ₂ 流量比率[ここでは、(O ₂ /Ar)×100]およびマイクロ波パワーを変化させ� �ことにより、種々のO( ¹ D ₂ )密度のプラズマを形成し、シリコンに対す� �酸化レートを測定した。この図14より、O( ¹ D ₂ )密度が、1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上であれば、約0.08[nm/s]という実用上充分� ��酸化レートが得られることが確認された。

 次に、本発明のプラズマ酸化処理のメカニ� ��ムについて説明する。上述のように、本発� ��のプラズマ酸化処理では、O( ¹ D ₂ )ラジカルの密度が1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上のプラズマを利用することにより、高� �酸化レートで安定してプラズマ酸化処理を� �うことが可能である。図15は、本発明のプラ ズマ酸化処理を行った場合と、熱酸化処理を 行った場合とで、酸化レートを比較した結果 を示す図である。酸化処理条件は以下のとお りである。

<プラズマ酸化処理の条件(本発明条件A)>
 処理圧力:133.3Pa(1Torr)
 処理温度:400℃
 マイクロ波パワー:1500W(マイクロ波透過板28� ��面積1cm ² 当り、1.46W/cm ² )
 Ar流量:500mL/min(sccm)、
 O ₂ 流量:5mL/min(sccm)
 O ₂ ガス比率:約1%
 ウエハ径:200mm
 マイクロ波透過板28の面積:1027mm ²

<熱酸化処理の条件(比較条件)>
 処理温度:900℃
 処理ガス:H ₂ ガス/O ₂ ガス
 流量:H ₂ ガス0.45mL/min(sccm)
    O ₂ ガス0.9mL/min(sccm)

 図15から読み取ることができるように、O( ¹ D ₂ )ラジカルを主な酸化活性種とする本発明の� �ラズマ酸化処理では、酸化開始当初の初期� �階(初期酸化、第1の酸化)で、熱酸化処理よ� �も大きな酸化レートを示している。その一� �で、ある程度酸化膜の形成が進んだ段階(定� ��酸化、第2の酸化)では、熱酸化処理に比べ� �酸化レートが低下している。

 そこで、本発明のプラズマ酸化処理におい� ��、酸化初期段階と酸化後半段階での酸化レ� ��トが変化する原因について検討を行った。� ��こでは、様々なプロセス条件でプラズマを� ��成して酸化膜を形成する試験を行い、その� ��の処理時間30秒での酸化膜厚と活性種のフ� �ックスとの関係を求めた。その結果を図16に 示す。図16は、横軸に処理時間30秒での酸化� �厚をとり、縦軸に各活性種のフラックスを� �って、これらの関係を示す図である。ここ� �「活性種のフラックス」とは、1cm ² の面積を1秒間あたりに通過する活性種の粒� �数を意味する。本試験では、活性種として� �O( ¹ D ₂ )ラジカル、O( ³ P ₂ )ラジカルおよびO ₂ ⁺ イオンを計測した。この図16から、O( ¹ D ₂ )ラジカルおよびO ₂ ⁺ イオンのフラックスが大きくなるに伴い、30� ��間に形成される酸化膜厚も増加する傾向が� ��出される。一方、O( ³ P ₂ )ラジカルのフラックスは、試験をしたどの� �件においてもほぼ一定の値で推移しており� �酸化膜厚との関係は見出せない。

 以上の結果から、プラズマ中のO( ¹ D ₂ )ラジカルとO ₂ ⁺ イオンは、シリコン酸化膜の形成に何らかの 形で関与しているが、O( ³ P ₂ )ラジカルは、ほとんど関与していないもの� �推測される。この推測の妥当性は、ラジカ� �およびイオンのポテンシャルエネルギーお� �び電子状態からも説明できる。

 シリコンを酸化してシリコン酸化膜を形成� ��るには、シリコンのSi-Si結合を切断してSi-O� ��合を形成する必要がある。Si-Siの結合エネ� �ギーは2.3[eV]であるのに対し、O( ¹ D ₂ )ラジカルのポテンシャルエネルギーは4.6[eV]� ��あり、O( ³ P ₂ )ラジカルのポテンシャルエネルギーは2.6[eV]� ��ある。従って、O( ¹ D ₂ )ラジカルはSi-Si結合を切断するために必要な エネルギーレベルを十分に超える高いポテン シャルエネルギーを有しているが、O( ³ P ₂ )ラジカルの場合は、かろうじてSi-Si結合を切 断できる程度のポテンシャルエネルギーしか 有していないことがわかる。

 また、ラジカルの電子状態から、O( ¹ D ₂ )ラジカルの場合にはSi-O結合の形成にスピン� ��転はなく、O( ³ P ₂ )ラジカルの場合はスピン反転を有するため� �O( ³ P ₂ )ラジカルはO( ¹ D ₂ )ラジカルに比べてSi-O結合を形成し難い。こ� ��ように、O( ¹ D ₂ )ラジカルとO( ³ P ₂ )ラジカルとを比較すると、シリコンを酸化� �る場合に、O( ¹ D ₂ )ラジカルは反応障壁が低く、O( ³ P ₂ )ラジカルは反応障壁が高いことがわかる。� �上のことから、本発明のプラズマ酸化処理� �おいて、酸化反応に寄与するラジカルの主� �は、O( ¹ D ₂ )ラジカルであり、O( ³ P ₂ )ラジカルはほとんど酸化に寄与していない� �とが理解される。

 一方、図16から何らかの形でO( ¹ D ₂ )ラジカルと同様に酸化反応に寄与している� �考えられるO ₂ ⁺ イオンのポテンシャルエネルギーは、12.1[eV]� ��非常に大きいものの、O ₂ ⁺ イオンはシリコン表面に到達すると、該シリ コン表面に付着している電子と結合して内部 エネルギーが0の分子状酸素になる(O ₂ ⁺ +e ^- →O ₂ )ため、この状態では直接シリコン酸化反応� �寄与することは考えられない。しかし、O ₂ ⁺ イオンはシリコン表面に到達する直前に、プ ラズマシースを通過する際に加速されること から、大きな並進エネルギー(運動エネルギ� �)を持つようになる。この並進エネルギーの� ��きさは、例えば上記の本発明条件Aで形成さ れたプラズマの場合で8~10[eV]程度であり、シ� ��コン表面のSi-Si結合を十分に活性化(切断)で きる大きさである。

 以上を総合すると、図17のフローチャート� �示す次のようなモデルが考えられる。
 プラズマ酸化の初期段階(酸化開始段階)で� �、図18のモデル図に示すように、まず、大き な並進エネルギーを有するO ₂ ⁺ イオンが、シリコン最表面に衝突し、シリコ ンのSi-Si結合を切断し活性化し、シリコン表� ��が酸化されやすい状態になる(第1ステップ)� ��次いで、そこにO( ¹ D ₂ )ラジカルが供給されることによりSi-O結合が� ��速で形成される(第2ステップ)。この第1ステ ップおよび第2ステップにより上述した初期� �化である第1の酸化が進行する。つまり、O ₂ ⁺ イオンによるアシスト効果によって、O( ¹ D ₂ )ラジカルによる酸化反応が促進され、高い� �化レートでシリコン酸化膜の形成が進行す� �。

 プラズマ酸化が進行してある程度酸化膜の� ��成が進んだ段階(上述した定常酸化である第 2の酸化)では、O ₂ ⁺ イオンのほとんどは、酸化反応が起こるSi-SiO ₂ 界面まで到達できないため、O ₂ ⁺ イオンによるアシスト効果は生じないが、O ₂ ⁺ イオンアシストがなくても、O( ¹ D ₂ )ラジカルの拡散により酸化反応が進行する(� ��3ステップ)。しかし、この段階では、ラジ� �ルの失活確率も高くなるため、初期段階(酸� ��開始段階)に比べて酸化レートが大幅に低下 する(図15参照)。

 このように、本発明のプラズマ酸化処理方� ��においては、酸化活性種の主役はあくまで� ��O( ¹ D ₂ )ラジカルであり、O ₂ ⁺ イオンは、O( ¹ D ₂ )ラジカルによる酸化反応をアシストしてい� �ものと推察される。以上のような酸化反応� �メカニズムを考慮すると、本発明のプラズ� �酸化処理では、O( ¹ D ₂ )ラジカルの密度が1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上(好ましくは、1×10 ¹² ~1×10 ¹³ [cm ^-3 ]、より好ましくは、1×10 ¹² ~5×10 ¹² [cm ^-3 ])であることに加え、さらにO ₂ ⁺ イオンの密度が1×10 ¹¹ [cm ^-3 ]以上(好ましくは、1×10 ¹¹ ~1×10 ¹² [cm ^-3 ])のプラズマを利用してプラズマ酸化処理を� ��うことにより、O ₂ ⁺ イオンによるアシスト効果が十分に得られ、 高い酸化レートでのプラズマ酸化処理が可能 になるものと考えられる。なお、1×10 ¹¹ [cm ^-3 ]以上のO ₂ ⁺ イオン密度を持つプラズマを生成させるため の条件は、1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上のO( ¹ D ₂ )ラジカル密度を有するプラズマを生成させ� �る条件と同様であり、例えば以下に示す条� �を挙げることができる。

<イオンアシスト効果が得られるプラズマ� �化処理条件>
 処理ガスとしてArガスとO ₂ ガスを用い、例えばArガス:500~10000mL/min(sccm)、 O ₂ ガス:5~100mL/min(sccm)の流量範囲の中で、全ガス 流量に対する酸素の割合が例えば1%以下、好� ��しくは0.2~1%となるようにする。O ₂ /Arの流量比は0.0005~0.2が好ましい。さらに、H ₂ ガスを処理ガス全体に対して1%以下、好まし� ��は0.01~1%の範囲で混合してもよい。また、処 理圧力は、90~334Paが好ましく、90~267Paがより� �ましく、90~133.3Paの範囲が一層好ましい。ま� ��、処理温度は室温~600℃から選択可能であり 、400~500℃が好ましい。マイクロ波パワーは� �1W/cm ² 以上例えば1~3W/cm ² とすることが好ましく、1.4~2.8W/cm ² がより好ましい。

 次に、本発明の効果を確認した試験結果に� ��いて説明する。
 図19は、図1のプラズマ処理装置100を用いて� ��面方位が異なるシリコン表面をプラズマ酸� ��処理した結果を示している。図19のグラフ� �横軸は時間であり、縦軸はシリコンの(110)面 に形成された酸化膜厚[Tox(110)]と、シリコン� �(100)面に形成された酸化膜厚[Tox(100)]との比[T ox(110)/Tox(100)]を示している。

 この試験におけるプラズマ形成条件は、以� ��のとおりである。
<条件A;図19中の符号A>
 処理圧力:133.3Pa(1Torr)
 処理温度:400℃
 マイクロ波パワー:1500W(マイクロ波透過板28� ��面積1cm ² 当り、1.46W/cm ² )
 Ar流量:500mL/min(sccm)、
 O ₂ 流量:5mL/min(sccm)
 O ₂ ガス比率:約1%
 ウエハ径:200mm
 マイクロ波透過板28の面積:1027mm ²

<条件B;図19中の符号B>
 処理圧力:666.7Pa(5Torr)
 処理温度:400℃
 マイクロ波パワー:1500W(マイクロ波透過板28� ��面積1cm ² 当り、1.46W/cm ² )
 Ar流量:120mL/min(sccm)
 O ₂ 流量:37mL/min(sccm)
 H ₂ 流量:3ml/min(sccm)
 O ₂ ガス比率:約25%
 ウエハ径:200mm
 マイクロ波透過板28の面積:1027mm ²

 図19より、O( ¹ D ₂ )密度が高い条件A(低圧・低酸素濃度条件)で� �、O( ¹ D ₂ )密度が低い条件B(高圧・高酸素濃度条件)に� �べ、明らかに等速酸化ラインに近く、面方� �依存性が少ないことがわかる。

 次に、上記条件Aおよび条件Bにより、図6G に示すものと同様のシリコンの凹部110内をプ ラズマ酸化処理した。その結果、条件Aでシ� �コン酸化膜を形成した凹部110の肩部110aには� ��みが導入されたのに対し、条件Bでシリコン 酸化膜を形成した凹部110の肩部110aには丸み� �形成されず、シリコンの肩部が鋭角となり� �リーク電流の発生などが懸念された。

 次に、上記条件Aおよび条件Bにより形成し� �シリコン酸化膜を用いてMOSキャパシタ(図示� ��略)を作成し、TDDB(経時絶縁破壊試験;Time
Dependent Dielectric Breakdown)測定を行なった。TDD B測定対象のシリコン酸化膜の膜厚(Tox)は8nm、 面積(S)は1×10 ^-4 cm ² 、定電流値(CCS)は-0.1A/cm ² 、測定箇所(N)は28ポイント(pts)とした。

 また、比較のため、O ₂ ガスとH ₂ ガスからH ₂ O(水蒸気)を作るWVG(Water
Vapor Generation)法によって950℃で熱酸化処理す ることにより得られた熱酸化膜についても、 同様にTDDB測定を実施した。

 図20はTDDB測定の結果を示しており、縦軸はQ bd(酸化膜破壊電荷)の平均値を意味している� �図20より、本発明のO( ¹ D ₂ )密度が1×10 ¹² [cm ^-3 ]以上のプラズマを用いたプラズマ酸化処理� �よって形成されたシリコン酸化膜の場合に� �、熱酸化膜に比べ、Qbdが有意に大きく、耐� �性能に優れていることが確認された。

 なお、本発明は上記実施形態に限定され� ��ことはなく、種々の変形が可能である。例� ��ば図1では、RLSA方式のプラズマ処理装置100� �例に挙げたが、例えばリモートプラズマ方� �、ICPプラズマ方式、ECRプラズマ方式、表面� �射波プラズマ方式、マグネトロンプラズマ� �式等のプラズマ処理装置であってもよい。

 また、上記実施形態では、本発明をSTIに� ��けるトレンチ内の酸化膜形成を適用した場� ��を例に挙げたが、これに限らず、例えばト� ��ンジスタにおけるゲート絶縁膜としてのシ� ��コン酸化膜の形成にも適用することができ� ��。

 さらに、凹凸が形成されて部位により面� ��位が相違するシリコン表面例えばフィン構� ��や溝ゲート構造の3次元トランジスタの製造 過程でゲート絶縁膜等としてのシリコン酸化 膜を形成する場合にも、本発明を適用するこ とが可能である。

 また、上記実施形態では、チャンバー1に 設けられた互いに対向する1対のポート(透過� ��65,67)を介してレーザー光を照射・受光しプ� ��ズマ中のラジカル密度を計測したが、複数� ��対向ポートを介してラジカル密度の計測を� ��なうことも可能である。例えば、図21に示� �ように、複数のレーザー光源(例えばレーザ� ��光源61a,61b,61c)から、それぞれ複数のポート( 透過窓65,67)を介して複数の受光部(例えば、VU Vモノクロメーター63a,63b,63c)へ向けてレーザ� �光を照射し、その結果を例えばアーベル変� �等の手法で解析することによって、チャン� �ー1内におけるプラズマ中のラジカル密度の� ��間分布を把握することができる。この場合� ��ラジカル密度の空間分布の計測結果に基づ� ��フィードバックを行なってプラズマ処理条� ��を補正することにより、プラズマ中のラジ� ��ル密度を均一化することが可能である。