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TW201326458A - 成膜裝置、成膜方法及記憶媒體 - Google Patents

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TW201326458A
TW201326458A TW101132097A TW101132097A TW201326458A TW 201326458 A TW201326458 A TW 201326458A TW 101132097 A TW101132097 A TW 101132097A TW 101132097 A TW101132097 A TW 101132097A TW 201326458 A TW201326458 A TW 201326458A
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Hitoshi Kato
Katsuyuki Hishiya
Shigehiro Ushikubo
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

使得2個電漿產生部在旋轉台之旋轉方向上相互分離設置，且於此等電漿產生部與晶圓之間分別配置法拉第屏蔽。此外，將在和個別電漿產生部之天線成為正交之方向上延伸之狹縫設置於個別之法拉第屏蔽，將個別天線所產生之電磁場當中的電場加以遮斷，而針對磁場則使其通過晶圓側。

Description

成膜裝置、成膜方法及記憶媒體
本發明係關於一種依序供給會相互反應之處理氣體來於基板表面積層反應產物且對基板進行電漿處理之成膜裝置、成膜方法以及記憶媒體。
作為對半導體晶圓等基板(以下稱為「晶圓」)進行例如矽氧化膜(SiO2)等薄膜成膜之作法之一，可舉出將相互反應之複數種類處理氣體(反應氣體)依序供給於晶圓表面來積層反應產物之ALD(Atomic Layer Deposition)法。使用此ALD法來進行成膜處理之成膜裝置，已知有例如日本專利申請公開2010-239102所記載般，在真空容器內所設旋轉台上使得複數片晶圓沿著圓周方向來排列，且使得旋轉台對於例如以對向於旋轉台的方式所配置之複數氣體供給部進行相對性旋轉，藉以對此等晶圓依序供給各處理氣體之裝置。
另一方面，ALD法相較於通常的CVD(Chemical Vapor Deposition)法，晶圓之加熱溫度(成膜溫度)係例如300℃程度而為低溫。是以，當前述處理氣體當中之一為例如NH3(氨)氣體等之情況，有時無法將此NH3氣體活性化至生成反應產物之程度。此外，有時例如處理氣體中所含有機物等會以雜質形式被夾帶至薄膜中。是以，已知有如日本專利申請公開2011-40574所揭示之技術，為了使得處理氣體活性化、或是從薄膜中降低雜質，而於進行薄膜之成膜的同時進行電漿處理。
此時，當晶圓內部形成有配線構造之情況，有時電漿會對該配線構造造成電氣性損傷。另一方面，若為了抑制對晶圓造成之電漿損傷而使得電漿源自晶圓分離，由於在進行成膜處理之壓力條件下，電漿中之離子、自由基等活性種容易失活，故恐活性種難以到達晶圓而無法進行良好的電漿處理。
另一方面，例如若打算對於下端側開口徑比上端側開口徑來得寬之倒錐面形狀的凹部填埋薄膜，則會於該凹部內產生空隙、或是雜質被夾帶至此薄膜中。
於美國專利公報7,153,542號、專利3,144,664號公報以及美國專利公報6,869,641號中記載了利用ALD法來進行薄膜成膜之裝置，但針對前述課題並無記載。
本發明係鑑於如此之情事所得者，其目的在於提供一種在依序供給會相互反應之處理氣體而於基板表面積層反應產物並對基板進行電漿處理之際，可抑制對基板造成之電漿損傷的成膜裝置、成膜方法以及記憶媒體。
本發明之一樣態之成膜裝置，係使得於真空容器內依序供給第1處理氣體以及第2處理氣體之循環進行複數次來對基板進行成膜處理；具備有：旋轉台，其一面側形成有載置基板之基板載置區域，使得該基板載置區域於該真空容器內進行公轉；第1處理氣體供給部以及第2處理氣體供給部，係對於在此旋轉台之圓周方向上相互經由分離區域而分離之區域來分別供給第1處理氣體以及第2處理氣體； 主電漿產生氣體供給部以及輔助電漿產生氣體供給部，係對該真空容器內分別供給主電漿產生用氣體以及輔助電漿產生用氣體；以及主電漿產生部以及輔助電漿產生部，係以在該旋轉台之圓周方向上相互分離的方式所設置，而分別使得主電漿產生用氣體以及輔助電漿產生用氣體產生電漿化；該主電漿產生部係具有：天線，係為了於該真空容器內使得主電漿產生用氣體藉由感應耦合來電漿化，而於該旋轉台之一面側對向設置者；以及法拉第屏蔽，係由導電性板狀體所構成並處於接地狀態，介設於該天線與進行電漿處理之區域之間，為了阻止於該天線周圍所產生之電磁場中之電場成分的通過、並使得磁場通過基板側，而使得在和該天線分別正交之方向上延伸之狹縫於該天線之延伸方向上配置排列多數個。
本發明之其他樣態之成膜方法，係使得於真空容器內依序供給第1處理氣體以及第2處理氣體之循環進行複數次來對基板進行成膜處理；具有以下製程：在真空容器內所設旋轉台之一面側的基板載置區域處載置基板，並使得此基板載置區域進行公轉之製程；其次，對於在該旋轉台之圓周方向上相互經由分離區域而分離之區域來分別供給第1處理氣體以及第2處理氣體之製程；對該真空容器內分別供給主電漿產生用氣體以及輔助電漿產生用氣體之製程； 為了將主電漿產生用氣體以感應耦合來電漿化，而對在該旋轉台之一面側對向設置之主電漿產生部之天線供給高頻電力之製程；藉由法拉第屏蔽來阻止於該天線周圍所產生之電磁場當中的電場成分通過、並使得磁場通過基板側之製程；該法拉第屏蔽係由導電性之板狀體所構成並處於接地狀態，其介設於該天線與進行電漿處理之區域之間，使得在和該天線分別正交之方向上延伸之狹縫於該天線之延伸方向上配置排列多數個；以及在相對於該主電漿產生部於旋轉台之圓周方向上分離位置處所設之輔助電漿產生部使得輔助電漿產生用氣體電漿化之製程。
本發明之其他樣態之記憶媒體，係在使得於真空容器內將複數種類之處理氣體依序供給至基板之循環反覆進行複數次來形成薄膜之成膜裝置中所使用，儲存有於該成膜裝置實行以下製程之電腦程式；在真空容器內所設旋轉台之一面側的基板載置區域處載置基板，並使得此基板載置區域進行公轉；其次，對於在該旋轉台之圓周方向上相互經由分離區域而分離之區域來分別供給第1處理氣體以及第2處理氣體；對該真空容器內分別供給主電漿產生用氣體以及輔助電漿產生用氣體；為了將主電漿產生用氣體以感應耦合來電漿化，而對在該旋轉台之一面側對向設置之主電漿產生部之天線供給高頻電力； 藉由法拉第屏蔽來阻止於該天線周圍所產生之電磁場當中的電場成分通過、並使得磁場通過基板側；該法拉第屏蔽係由導電性之板狀體所構成並處於接地狀態，其介設於該天線與進行電漿處理之區域之間，使得在和該天線分別正交之方向上延伸之狹縫於該天線之延伸方向上配置排列多數個；以及在相對於該主電漿產生部於旋轉台之圓周方向上分離位置處所設之輔助電漿產生部使得輔助電漿產生用氣體電漿化。
再者本發明之目的與優點之一部分記載於說明書、一部分可從說明書而自明。本發明之目的與優點可藉由所附申請專利範圍中特別指出之要素及其組合而實現達成。上述一般性記載與下述詳細說明係作為例示來說明，並非用以限定申請專利範圍。
關於本發明之實施形態之成膜裝置之一例，參見圖1~圖11來說明。此成膜裝置係如圖1以及圖2所示般具備有：平面形狀為大致圓形之真空容器1、以及旋轉台2，係設置於此真空容器1內，於該真空容器1之中心具有旋轉中心。此外，此成膜裝置如後面所詳述般，係藉由AID法而於晶圓W表面積層反應產物來形成薄膜，並於此薄膜之成膜途中對晶圓W進行電漿處理。此時，於進行電漿處理之際，為了避免電漿對晶圓W造成電氣損傷、或是儘可能降低前述損傷，而構成了前述成膜裝置。接著，針對成膜裝置之各部詳述之。
真空容器1係具備有頂板11以及容器本體12，頂板11可從容器本體12進行裝卸。於頂板11上面側之中央部係連接著用以供給N2(氮)氣體做為分離氣體之分離氣體供給管51，來抑制互異之處理氣體彼此在真空容器1內之中心部區域C發生相混。圖1中之13係於容器本體12上面之周緣部以環狀設置之密封構件例如O型環。
旋轉台2係以中心部固定在大致圓筒形狀之核心部21，藉由連接於此核心部21下面且延伸於鉛直方向上之旋轉軸22而可繞鉛直軸(此例中係繞順時鐘)來旋轉自如地構成。圖1中23係使得旋轉軸22繞鉛直軸旋轉之驅動部，20為收納旋轉軸22以及驅動部23之盒體。此盒體20上面側之凸緣部分係氣密地安裝於真空容器1之底面部14下面。此外，此盒體20係連接著用以對旋轉台2之下方區域供給N2氣體做為沖洗氣體之沖洗氣體供給管72。真空容器1之底面部14在核心部21之外周側係以從下方側接近旋轉台2的方式具有形成為環狀之突出部12a。
旋轉台2之表面部係如圖2以及圖3所示般，沿著旋轉方向(圓周方向)設置有用以載置複數片(例如5片)基板(晶圓W)之圓形狀凹部24做為基板載置區域。凹部24之直徑尺寸以及深度尺寸係設定為當放入(收納)晶圓W之情況下，晶圓W表面與旋轉台2表面(未載置晶圓W之區域)會成為對齊。於凹部24之底面係形成有貫通孔(未圖示)，當中可貫通用以自下方側上頂晶圓W而使其升降之例如後述的3支升降銷。
如圖2以及圖3所示般，在和旋轉台2之凹部24的通過區域分別對向之位置處，分別例如由石英所構成之5支噴 嘴31、32、34、41、42係於真空容器1之圓周方向(旋轉台2之旋轉方向)上相互保有間隔而配置為放射狀。此等各噴嘴31、32、34、41、42係分別安裝為例如從真空容器1之外周壁朝向中心部區域C以對向於晶圓W而水平延伸著。於此例中，從後述搬送口15觀看繞順時鐘方向(旋轉台2之旋轉方向)依序配置有輔助電漿產生用氣體噴嘴34、分離氣體噴嘴41、第1處理氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42、以及兼作為第2處理氣體噴嘴之主電漿產生用氣體噴嘴32。於電漿產生用氣體噴嘴32,34之上方側係如圖3所示般，為了使得分別從電漿產生用氣體噴嘴32,34所噴出之氣體進行電漿化而分別設有電漿產生部81,82。關於此等電漿產生部81,82將於後詳述。此外，圖2係顯示可觀看到電漿產生用氣體噴嘴32,34的方式而卸除了電漿產生部81,82以及後述框體90之狀態，圖3係顯示卸除了此等電漿產生部81,82以及框體90之狀態。此外，圖1係顯示於圖2之A-A線切斷之縱截面。
圖2中，第1處理氣體噴嘴31係成為第1處理氣體供給部，主電漿產生用氣體噴嘴32係成為第2處理氣體供給部以及主電漿產生用氣體供給部。輔助電漿產生用氣體噴嘴34係成為輔助電漿產生用氣體供給部。此外，分離氣體噴嘴41,42分別成為分離氣體供給部。此外，圖1中，針對電漿產生部81係示意地以一點鏈線來表示。
各噴嘴31、32、34、41、42係經由流量調整閥而分別連接於以下之各氣體供給源(未圖示)。亦即，第1處理氣體噴嘴31係連接於含Si(矽)之第1處理氣體例如DCS(二氯矽烷)氣體等供給源。主電漿產生用氣體噴嘴32係連接於第2 處理氣體以及主電漿產生用氣體之例如NH3(氨)氣體之供給源。輔助電漿產生用氣體噴嘴34係連接於例如由Ar(氬)氣體與H2(氫)氣體之混合氣體所構成之輔助電漿產生用氣體之供給源。分離氣體噴嘴41,42係分別連接於分離氣體之N2(氮)氣體之供給源。此外，亦可連同NH3氣體來供給成為主電漿產生用氣體之一部分的Ar氣體。
於氣體噴嘴31、32、41、42之下面側係如圖5與圖7所示般，沿著旋轉台2之半徑方向於複數部位以例如等間隔來形成有氣體噴出孔33。於電漿產生用氣體噴嘴32,34之外周面分別以朝向旋轉台2之旋轉方向上游側且下方側(斜下)的方式沿著該電漿產生用氣體噴嘴32,34之長度方向於複數部位以例如等間隔來形成氣體噴出孔33。以此方式設定電漿產生用氣體噴嘴32,34之氣體噴出孔33朝向之理由會於後面說明。此等各噴嘴31、32、34、41、42係以該噴嘴31、32、34、41、42之下端緣與旋轉台2上面之分離距離成為例如1~5mm程度的方式來配置。
處理氣體噴嘴31之下方區域係成為用以將含Si氣體吸附於晶圓W之第1處理區域P1，主電漿產生用氣體噴嘴32之下方區域係成為使得吸附於晶圓W之含Si氣體與NH3氣體之電漿產生反應之第2處理區域P2。此外，輔助電漿產生用氣體噴嘴34之下方區域係成為對通過處理區域P1,P2而於晶圓W上所形成之反應產物進行改質處理之第3處理區域P3。分離氣體噴嘴41、42係分別用以形成將第1處理區域P1與第2處理區域P2加以分離之分離區域D。此分離區域D之真空容器1的頂板11係如圖2以及圖3所示般設有大致 扇形之凸狀部4，如圖7所示，分離氣體噴嘴41、42係收容在此凸狀部4所形成之溝槽部43內(僅顯示分離氣體噴嘴41)。從而，分離氣體噴嘴41、42於旋轉台2之圓周方向兩側係配置有前述凸狀部4之下面亦即低天花板面44(第1天花板面)來阻止各處理氣體彼此之混合，此天花板面44於前述圓周方向兩側係配置有比該天花板面44來得高之天花板面45(第2天花板面)。凸狀部4之周緣部(真空容器1之外緣側部位)係和旋轉台2之外端面呈對向並相對於容器本體12做些許分離地彎曲成為L字形以阻止各處理氣體彼此之混合。
其次，針對前述主電漿產生部81以及輔助電漿產生部82來詳述。首先，針對主電漿產生部81來說明，此主電漿產生部81如前述般從搬送口15觀看係設置於右側(旋轉台2之旋轉方向上游側)，係將金屬線所構成之天線83捲繞成為線圈狀來構成。於此例中，天線83係例如於銅(Cu)表面依序被施以鍍鎳以及鍍金之材質所構成。此外，天線83係以相對於真空容器1之內部區域受到氣密區劃的方式設置於該真空容器1之頂板11上。具體而言，如圖3以及圖4所示般，於前述主電漿產生用氣體噴嘴32之上方側(詳而言之係從相對於此噴嘴32略為靠近旋轉台2之旋轉方向上游側的位置到相對於搬送口15略為靠近噴嘴32側之位置為止)之頂板11係形成有俯視觀看時為大致扇形開口之開口部11a。此外，關於電漿產生部81、82，為了避免混淆分別賦予「主」以及「輔助」之字眼來說明，惟此等電漿產生部81,82彼此成為大致相同構成，又針對在個別電漿產生部81,82所分別進行之電漿處理也成為相互獨立之處理。
前述開口部11a係從相對於旋轉台2之旋轉中心分離例如60mm程度之外周側的位置跨越相對於旋轉台2之外緣離開外側80mm程度的位置來形成。此外，開口部11a係以避免干涉到於真空容器1之中心部區域C所設置之後述曲徑構造部110的方式使得俯視觀看時位於旋轉台2之中心側端部沿著該曲徑構造部110之外緣凹陷為圓弧狀。此外，此開口部11a係如圖4以及圖5所示般，從頂板11之上端側朝向下端側以該開口部11a之開口直徑階梯式變小的方式使得例如3段之段部11b沿著圓周方向來形成。此等段部11b當中最下段之段部(緣邊部)11b的上面係如圖5所示般沿著圓周方向形成有溝槽11c，於此溝槽11c內配置有密封構件例如O型環11d。此外，關於溝槽11c以及O型環11d於圖4中係省略圖示，且切開頂板11。
於此開口部11a係如圖6所示般配置有框體90，其上方側之周緣部係沿著圓周方向以凸緣狀方式水平伸出而成為凸緣部90a，中央部則朝向下方側真空容器1之內部區域來凹陷形成。此框體90係為了使得於主電漿產生部81所產生之磁場通過晶圓W側而由例如石英等介電體所構成之導磁體(使得磁力穿透之材質)，如圖9所示般，前述凹陷部分之厚度尺寸t係成為例如20mm。此外，以此框體90而言，當晶圓W位於該框體90下方之時，中心部區域C側之框體90的內壁面與晶圓W外緣之間的距離係成為70mm，旋轉台2外周側之框體90的內壁面與晶圓W外緣之間的距離係成為70mm。
一旦此框體90陷入前述開口部11a內，凸緣部90a與段 部11b當中最下段之段部11b會相互卡固。此外，該段部11b(頂板11)與框體90係藉由前述O型環11d而氣密地連接著。此外，藉由沿著開口部11a外緣形成為框狀之抵壓構件91來將前述凸緣部90a朝向下方側而沿著圓周方向做抵壓，並將此抵壓構件91以未圖示之螺栓等固定於頂板11，藉此，真空容器1之內部環境氣氛被氣密地設定。以此方式將框體90氣密固定於頂板11時之該框體90下面與旋轉台2上之晶圓W表面之間的分離尺寸h為4~60mm，於此例中係成為30mm。此外，圖6係從下方側觀看框體90之圖。
為了阻止N2氣體侵入該框體90之下方區域，框體90之下面係如圖5~圖7所示般使得外緣部沿著圓周方向朝下方側(旋轉台2側)垂直地伸出而成為氣體限制用突起部92。此外，由此突起部92之內周面、框體90下面以及旋轉台2上面所圍繞之區域於旋轉台2之旋轉方向上游側係收納有前述主電漿產生用氣體噴嘴32。
亦即，由於框體90下方區域(電漿空間10)處從電漿產生用氣體噴嘴34所供給之氣體被電漿化，故一旦N2氣體侵入該下方區域，則N2氣體之電漿與O3氣體(O2氣體)之電漿會相互反應而生成NOx氣體。一旦產生此NOx氣體，則真空容器1內之構件會被腐蝕。是以，為了避免N2氣體侵入框體90之下方區域，於該框體90之下面側係形成有前述突起部92。
主電漿產生用氣體噴嘴32之基端側(真空容器1之側壁側)之突起部92係對應於該電漿產生用氣體噴嘴34之外形而切成大致圓弧狀。突起部92之下面與旋轉台2之上面之間的 分離尺寸d為0.5~5mm，於此例中係成為2mm。此突起部92之寬度尺寸以及高度尺寸分別成為例如10mm以及28mm。此外，圖7係顯示沿著旋轉台2之旋轉方向來裁斷真空容器1之縱截面圖。
此外，於成膜處理中由於旋轉台2繞順時鐘旋轉，故N2氣體會受此旋轉台2之旋轉之牽引而傾向於從旋轉台2與突起部92之間的間隙侵入框體90下方側。是以，為了阻止N2氣體經由前述間隙而侵入到框體90下方側，係對於前述間隙從框體90下方側噴出氣體。具體而言，關於主電漿產生用氣體噴嘴32之氣體噴出孔33，如圖5以及圖7所示般，以朝向此間隙的方式、亦即朝向旋轉台2之旋轉方向上游側且下方的方式來配置著。主電漿產生用氣體噴嘴32之氣體噴出孔33相對於鉛直軸之迎向角度θ如圖7所示般係成為例如45°程度。
此處，若從框體90下方(第2處理區域P2)側來看將頂板11與框體90之間的區域加以密封之前述O型環11d，則如圖5所示般，突起部92係沿著圓周方向形成於該第2處理區域P2與O型環11d之間。是以，O型環11d可說是以避免直接暴露於電漿的方式從第2處理區域P2受到隔離。從而，第2處理區域P2中之電漿即使打算往例如O型環11d側擴散，由於必須經過突起部92之下方而前進，所以電漿在到達O型環11d之前會失活。
於框體90內部係收納有以大致沿著該框體90之內部形狀而形成之厚度尺寸k為例如1mm程度之導電性板狀體亦即金屬板所構成之處於接地狀態的法拉第屏蔽95。於此例中， 法拉第屏蔽95係例如對銅(Cu)板從下側鍍敷鎳(Ni)膜以及金(Au)膜而成之板材所構成。亦即，此法拉第屏蔽95係具備有：水平面95a，係沿著框體90底面而水平形成者；以及垂直面95b，係從該水平面95a之外周端沿著圓周方向往上方側延伸；從上方側觀看時，係沿著框體90內緣以成為大致扇狀的方式來構成。此法拉第屏蔽95係藉由例如金屬板之壓延加工、或是將對應於金屬板之水平面95a外側的區域朝上方側折曲所形成者。
此外，如圖4所示般，從旋轉台2之旋轉中心觀看法拉第屏蔽95時之右側以及左側之法拉第屏蔽95的上端緣係分別往右側以及左側做水平伸出而成為支撐部96。此外，一旦將法拉第屏蔽95收納於框體90內部，則法拉第屏蔽95下面與框體90上面會相互接觸，且前述支撐部96會由框體90之凸緣部90a所支撐。於此水平面95a上係積層有厚度尺寸為例如2mm程度之例如石英所構成之絕緣板94，以和載置於法拉第屏蔽95上方之主電漿產生部81形成絕緣。於前述水平面95a係形成有多數狹縫97，關於此狹縫97之形狀、配置布局係併同主電漿產生部81之天線83形狀來詳述。此外，關於絕緣板94，於後述圖8以及圖9等係省略描繪。
主電漿產生部81係收納於法拉第屏蔽95內部，從而，如圖4以及圖5所示般，係經由框體90、法拉第屏蔽95以及絕緣板94而面臨真空容器1之內部(旋轉台2上之晶圓W)來配置著。此主電漿產生部81係如前述般使得天線83繞鉛直軸做例如3重捲繞而構成者，於此例中設有2個天線83a,83b。若將此等2個天線83a,83b當中一者稱為第1天線 83a、另一者稱為第2天線83b，則第1天線83a係如圖4以及圖5所示般，於俯視觀看時沿著框體90內緣成為大致扇狀。此外，第1天線83a係以中心部區域C側以及外周側之端部分別接近框體90內壁面的方式來配置，當晶圓W位於該第1天線83a之下方時，可遍及此晶圓W之中心部區域C側之端部與旋轉台2之外緣側之端部之間來照射(供給)電漿。此外，於天線83a,83b內部分別形成有流通冷卻水之流路，但此處予以省略。
如圖3所示般，第2天線83b係配置在相對於旋轉台2上之晶圓W的中心位置往外周側分離200mm程度之位置與相對於旋轉台2之外緣往外周側分離90mm程度之位置之間，而可於旋轉台2之半徑方向外周側對晶圓W供給電漿。亦即，一旦旋轉台2進行旋轉，則外周部側相較於中心部側之圓周速度來得快。是以，有時於外周部側對晶圓W所供給之電漿量會變得較內周部側來得少。是以，為了於旋轉台2之半徑方向上使得對晶圓W所供給之電漿量一致、也就是為了補償利用第1天線83a來對晶圓W所供給之電漿量而設置了第2天線83b。
第1天線83a以及第2天線83b係分別經由匹配器84而分別連接於頻率為例如13.56MHz且輸出電力為例如5000W之高頻電源85，可對於第1天線83a以及第2天線83b獨立地調整高頻電力。此外，圖1、圖3以及圖4等中之86係用以將個別之天線83a,83b與匹配器84以及高頻電源85做電氣連接之連接電極。
此處，針對前述法拉第屏蔽95之狹縫97詳述之。此狹 縫97係用以阻止個別天線83a，83b所產生之電場以及磁場(電磁場)當中之電場成分朝下方之晶圓W並使得磁場到達晶圓W。亦即，一旦電場到達晶圓W，有時於該晶圓W內部所形成之電氣配線會遭受電氣損傷。另一方面，法拉第屏蔽95由於如前述般係由接地金屬板所構成，所以若不形成狹縫97，則不光是電場連磁場也會被遮斷。此外，若於天線83下方形成大的開口部，則不光是磁場連電場也會通過。是以，為了遮斷電場而使得磁場通過，乃形成有設定為以下尺寸以及配置布局之狹縫97。
具體而言，狹縫97係如圖8所示般，以相對於第1天線83a以及第2天線83b的捲繞方向朝正交方向上延伸的方式沿著圓周方向而分別形成於天線83a,83b之下方位置。從而，例如於沿著旋轉台2之半徑方向而配置有天線83a,83b之區域，狹縫97係沿著旋轉台2之切線方向或是圓周方向形成為直線狀或是圓弧狀。此外，在以沿著旋轉台2外緣的方式來圓弧狀配置著天線83a,83b之區域中，狹縫97係從旋轉台2之旋轉中心往朝向外緣之方向來直線狀地形成。此外，於前述2個區域間有天線83a,83b彎曲之部分，狹縫97係以相對於該彎曲部分之天線83a,83b的延伸方向呈正交的方式來對旋轉台2之圓周方向以及半徑方向形成於分別傾斜之方向。從而，狹縫97係沿著天線83a,83b之延伸方向以多數來配置排列著。
此處，天線83a,83b係如前述般連接著頻率為13.56MHz之高頻電源85，對應於此頻率之波長為22m。是以，狹縫97係以成為此波長之1/10000以下程度的寬度尺寸之方式而如 圖9所示般形成為寬度尺寸d1為1~5mm(於此例中為2mm)、狹縫97,97間之分離尺寸d2為1~5mm(於此例中為2mm)。此外，此狹縫97如前述圖8所示般，從天線83a(83b)之延伸方向觀看時以長度尺寸例如分別成為60mm的方式從相對於該天線83a(83b)右端往右側分離30mm程度之位置跨越到相對於天線83a(83b)左端往左側分離30mm程度之位置來形成。從而，可說於個別狹縫97之長度方向之一端側以及另一端側係以阻塞此等狹縫97之開口端的方式使得處於接地狀態之導電體所構成之導電路97a,97a沿著圓周方向來分別配置著。
法拉第屏蔽95於此等狹縫97形成區域之外的區域、亦即於捲繞有天線83a,83b之區域的中央側，係經由該區域而分別形成用以確認電漿發光狀態之開口部98。此外，圖3中省略了狹縫97。此外，於圖4以及圖5等雖簡化了狹縫97，但狹縫97係例如形成150條程度。狹縫97係從接近於開口部98之區域愈往離開該開口部98之區域則寬度尺寸d1變得愈廣的方式來形成，此處則省略了圖示。
以相對於以上說明過之主電漿產生部81而在旋轉台2旋轉方向下游側分離的方式配置有輔助電漿產生部82，此輔助電漿產生部82係和主電漿產生部81成為大致相同構成。亦即，輔助電漿產生部82係藉由第1天線83a以及第2天線83b所構成，配置於框體90、法拉第屏蔽95以及絕緣板94之上方側。關於輔助電漿產生部82之天線83a,83b係和主電漿產生部81同樣地經由匹配器84而個別地連接於頻率為例如13.56MHz以及輸出電力為例如5000W之高頻電源85，而對該第1天線83a以及第2天線83b獨立地供給高頻電力。
接著，回到真空容器1之各部的說明。於旋轉台2之外周側相對於該旋轉台2在略下方位置處，如圖2、圖5以及圖10所示般，配置有做為蓋體之側環100。此側環100係例如裝置之潔淨時，當取代各處理氣體改流通氟系潔淨氣體之時，保護真空容器1之內壁不受該潔淨氣體所影響。亦即，若未設置側環100，則於旋轉台2之外周部與真空容器1之內壁之間，朝橫向形成氣流(排氣流)之凹部狀氣流通路可說是沿著圓周方向形成為環狀。是以，此側環100係以真空容器1之內壁面儘可能不露出於氣流通路的方式設置於該氣流通路。於此例中，各分離區域D以及框體90之外緣側區域係露出於此側環100之上方側。
於側環100上面之圓周方向上相互分離的2部位形成有排氣口61,62。換言之，於前述氣流通路之下方側形成2個排氣口，側環100對應於此等排氣口之位置係形成排氣口61,62。若將此等2個排氣口61,62當中一者以及另一者分別稱為第1排氣口61以及第2排氣口62，則第1排氣口61係於第1處理氣體噴嘴31與相對於該第1處理氣體噴嘴31位於旋轉台之旋轉方向下游側之分離區域D之間，在靠近於該分離區域D側之位置來形成。第2排氣口62係於輔助電漿產生用氣體噴嘴34與相對於該電漿產生用氣體噴嘴34位於旋轉台之旋轉方向下游側之分離區域D之間，在靠近於該分離區域D側之位置來形成。第1排氣口61係用以排出含Si氣體以及分離氣體，第2排氣口62係用以排出不光是NH3氣體以及分離氣體並可排出從輔助電漿產生用氣體噴嘴34所供給之電漿產生用氣體。此等第1排氣口61以及第2排氣 口62係如圖1所示般，分別藉由介設有蝶型閥等壓力調整部65之排氣管63來連接於做為真空排氣機構之例如真空泵64。
此處，如前述般，由於從中心部區域C側到外緣側形成有框體90，故往相對於例如主電漿產生部81位於旋轉台2之旋轉方向上游側所噴出之各氣體會因為該框體90而使得打算往第2排氣口62移動之氣體流受到限制。此外，輔助電漿產生部82同樣地由於從中心部區域C側沿著外緣部側形成有框體90，故從相對於該框體90位於上游側打算往第2排氣口62流動之氣流受到限制。是以，於框體90外側之前述側環100上面係形成有用以流通分離氣體之溝槽狀的氣體流路101。具體而言，此氣體流路101係如圖3所示般，從相對於主電漿產生部81之框體90在旋轉台2之旋轉方向上游側的端部往第1排氣口61側靠近例如60mm程度之位置跨越到前述第2排氣口62之間而以深度尺寸成為例如30mm的方式形成為圓弧狀。從而，此氣體流路101係沿著框體90外緣且從上方側觀看時跨越主電漿產生部81以及輔助電漿產生部82之框體90,90之外緣部的方式來形成。雖圖示省略，但此側環100為了對氟系氣體具有耐腐蝕性，故表面係由例如氧化鋁等所塗佈、或是由石英蓋等所被覆著。
頂板11之下面之中央部如圖2所示般設有突出部5，係和凸狀部4之中心部區域C側部位連續地沿著圓周方向上形成為大致環狀，且其下面係形成為和凸狀部4下面(天花板面44)為相同高度。如圖1所示般，相對於此突出部5在旋轉台2之旋轉中心側之核心部21之上方側係配置有曲徑構造部110，用以抑制含Si氣體與NH3氣體等在中心部區域C相互 混合。亦即，從前述圖1可知，由於框體90係形成至靠近中心部區域C側之位置，故支撐旋轉台2之中央部的核心部21於旋轉台2之上方側的部位係以避開框體90的方式形成於靠近前述旋轉中心側之位置。從而，於中心部區域C側相較於外緣部側可說是成為例如處理氣體彼此容易相混之狀態。是以，藉由形成曲徑構造部110，可利用氣體流路之作用來防止處理氣體彼此相混。
具體而言，此曲徑構造部110如圖11中放大顯示該曲徑構造部110般，係使得第1壁部111(從旋轉台2側朝頂板11側垂直延伸)與第2壁部112(從頂板11側朝旋轉台2垂直延伸)分別沿著圓周方向來形成，且此等壁部111,112於旋轉台2之半徑方向上係交互地配置。具體而言，從前述突出部5側往中心部區域C側依序配置有第2壁部112、第1壁部111以及第2壁部112。於此例中，突出部5側之第2壁部112相較於其他壁部111、112係往該突出部5側膨起之構造。如此之壁部111、112之各尺寸舉出一例，壁部111、112間之分離尺寸j為例如1mm，壁部111與頂板11之間的分離尺寸(壁部112與核心部21之間的間隙尺寸)m為例如1mm。
從而，於曲徑構造部110，由於例如從第1處理氣體噴嘴31噴出打算朝中心部區域C移動之含Si氣體必須越過壁部111、112，故伴隨愈往中心部區域C則流速變得愈慢，變成難以擴散。是以，在處理氣體到達中心部區域C之前，會受到對該中心部區域C所供給之分離氣體的影響而被推回處理區域P1側。此外，關於打算前往中心部區域C之NH3等電漿產生用氣體也同樣地藉由曲徑構造部110而難以到達中 心部區域C。是以，可防止此等處理氣體彼此於中心部區域C相互混合。
另一方面，從上方側對此中心部區域C所供給之N2氣體雖想要盛勢地往圓周方向擴展，但由於設有曲徑構造部110，所以在越過該曲徑構造部110之壁部111、112的過程中流速逐漸受到壓抑。此時，前述N2氣體雖亦想要侵入例如旋轉台2與突起部92之間的極狹窄區域，但由於流速受曲徑構造部110所壓抑，乃往相較於該狹窄區域來得寬廣之區域(例如處理區域P1或框體90,90間之區域)流去。是以，N2氣體朝框體90下方側之流入受到抑制。此外，如後述般，因框體90下方側之空間相較於真空容器1內之其他區域係設定為正壓，而可抑制N2氣體流入該空間。
於旋轉台2與真空容器1之底面部14之間的空間如圖1所示般係設有做為加熱機構之加熱器單元7，經由旋轉台2而將旋轉台2上之晶圓W加熱至例如300℃。圖1中71a係於加熱器單元7之側方側所設之蓋構件，7a係覆蓋此加熱器單元7上方側的覆蓋構件。此外，於真空容器1之底面部14在加熱器單元7之下方側，係沿著圓周方向於複數部位設置用以沖洗加熱器單元7之配置空間的沖洗氣體供給管73。
於真空容器1之側壁係如圖2以及圖3所示般在未圖示之外部的搬送臂與旋轉台2之間形成有用以進行晶圓W之收授的搬送口15，此搬送口15係藉由閘閥G而氣密地開閉自如構成。此外，旋轉台2之凹部24由於在面臨此搬送口15之位置來和搬送臂之間進行晶圓W之收授，故旋轉台2下方側對應於該收授位置之部位係設有收授用升降銷以及升降機 構(皆未圖示)而可貫通凹部24將晶圓W從內面上舉。
此外，此成膜裝置係設有用以進行裝置全體動作之控制的電腦所構成之控制部120，於此控制部120之記憶體內儲存有用以進行後述成膜處理以及改質處理之程式。此程式係以實行後述裝置動作的方式組入有步驟群，從硬碟、光碟、光磁碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體之記憶部121安裝於控制部120內。
其次，針對上述實施形態之作用來說明。首先，開放閘閥G，一邊間歇性旋轉旋轉台2、一邊以未圖示之搬送臂來經由搬送口15而將例如5片晶圓W載置於旋轉台2上。此晶圓W已被施行採用乾式蝕刻處理或CVD(Chemical Vapor Deposition)法等之配線埋入製程，從而於該晶圓W內部形成有電氣配線構造。此外，於晶圓W表面係如圖14之左端所示般形成有孔或是溝槽等凹部130。其次，關閉閘閥G，藉由真空泵64將真空容器1內調整為抽盡氣體之狀態，並使得旋轉台2繞順時鐘旋轉並一邊利用加熱器單元7將晶圓W加熱到例如300℃。此外，圖14係示意描繪了晶圓W之一部分。
接著，從處理氣體噴嘴31噴出含Si氣體，並從主電漿產生用氣體噴嘴32噴出NH3氣體。此外，從輔助電漿產生用氣體噴嘴34噴出Ar氣體以及H2氣體之混合氣體。再者，從分離氣體噴嘴41,42以既定流量噴出分離氣體，並從分離氣體供給管51以及沖洗氣體供給管72,72以既定流量噴出N2氣體。此外，藉由壓力調整部65來將真空容器1內調整為事先設定之處理壓力例如400~500Pa(於此例中為500Pa)。 此外，於主電漿產生部81係對個別天線83a,83b以例如分別成為1500W以及1000W的方式來供給高頻電力，且於輔助電漿產生部82係對個別天線83a,83b以例如分別成為1500W以及1000W的方式來供給高頻電力。
此時，相對於各框體90從旋轉台2之旋轉方向上游側被例如該旋轉台2之旋轉而帶向該框體90流通而來的例如N2氣體可能會受此框體90影響而使得氣流紊亂。但是，由於在框體90外周側之側環100形成有氣體流路101，故前述氣體係以避開框體90的方式通過該氣體流路101而被排氣。
另一方面，從前述框體90上游側朝該框體90流通而來之氣體當中一部分的氣體會想要侵入框體90下方。但是，於前述框體90之下方側區域，突起部92係以覆蓋該區域的方式來形成，且電漿產生用氣體噴嘴32,34之氣體噴出孔33係分別朝向旋轉台2之旋轉方向的上游側斜下方。從而，從電漿產生用氣體噴嘴32,34所噴出之電漿產生用氣體係衝撞於突起部92之下方側，而將從前述上游側想要流入之N2氣體趕出此框體90之外側。此外，從各電漿產生用氣體噴嘴32,34所噴出之電漿產生用氣體係藉由突起部92而被壓回到旋轉台2之旋轉方向下游側。此時，框體90下方之處理區域P2,P3相對於真空容器1內之其他區域係成為例如10Pa程度正壓。此同樣可阻止N2氣體等朝框體90下方側侵入。
此外，含Si氣體雖想要侵入中心部區域C，但由於此中心部區域C設置有前述曲徑構造部110，而可利用此曲徑構造部110如前述般阻擋氣流，藉由從中心部區域C上方側所供給之分離氣體來推回到原來的處理區域P1側。此外，想要 侵入中心部區域C之各氣體也同樣地被阻礙侵入該中心部區域C。從而，可防止於中心部區域C之處理氣體(電漿產生用氣體)彼此之混合。此外，同樣地藉由曲徑構造部110來抑制從中心部區域C往外周側噴出之N2氣體侵入框體90下方側。
再者，由於在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間供給有N2氣體，故如圖12所示般，各氣體係在含Si氣體與NH3氣體等電漿產生用氣體不致相互混合的情況下受到排氣。此外，由於對旋轉台2之下方側供給沖洗氣體，故想要往旋轉台2之下方側擴散之氣體會藉由前述沖洗氣體而被推回排氣口61,62側。
此時，各電漿產生部81,82藉由從高頻電源85所供給之高頻電力而如圖13示意顯示般產生電場以及磁場。此等電場以及磁場當中之電場，由於前述般設有法拉第屏蔽95，故藉由此法拉第屏蔽95而被反射或是吸收(衰減)，阻礙(遮斷)其到達真空容器1內。此外，由於在狹縫97之長度方向之一端側以及另一端側分別配置有導電路97a,97a，故也可將想要繞入該一端側以及另一端側而朝向晶圓W側之電場予以遮斷。另一方面，由於在法拉第屏蔽95形成有狹縫97，故磁場會通過此狹縫97而經由框體90底面到達真空容器1內。此外，於電漿產生部81,82之側方側之法拉第屏蔽95形成有沿著圓周方向所形成的狹縫97，故電場以及磁場不會經由該側方側而繞入下方側。
從而，從電漿產生用氣體噴嘴32,34所噴出之電漿產生用氣體會因為經由狹縫97而通過來之磁場所個別活性化，生成例如離子或自由基等電漿。具體而言，於第2處理區域P2 產生NH3氣體之電漿。此外，於第3處理區域P3產生Ar氣體以及H2氣體之電漿。此時，由於在旋轉台2之半徑方向設有第1天線83a以及第2天線83b，故於真空容器1內所生成之電漿強度，旋轉台2外周部側會較中心部側來得大。此外，圖12係示意顯示天線83a,83b，此等天線83a,83b、法拉第屏蔽95、框體90以及晶圓W之間的各尺寸係示意地放大描繪。
另一方面，於晶圓W表面係藉由旋轉台2之旋轉而於第1處理區域P1吸附含Si氣體，其次於第2處理區域P2使得吸附於晶圓W上之含Si氣體受NH3氣體之電漿而氮化，而形成1層或是複數層做為薄膜成分之矽氮化膜(Si-N)之分子層來形成反應產物。此時，於矽氮化膜中受到例如含Si氣體中所含殘留基之影響有時會含有氯(Cl)、有機物等雜質。
此外，一旦晶圓W表面因旋轉台2之旋轉而接觸輔助電漿產生用氣體(Ar、H2)之電漿，乃開始進行矽氮化膜之改質處理。具體而言，例如使得電漿衝撞於晶圓W表面而例如圖14所示般以HCl、有機氣體等形式從例如矽氮化膜釋放出前述雜質、或是使得矽氮化膜內之元素重新排列以謀求矽氮化膜之緻密化(高密度化)。
此時，受到旋轉台2旋轉的影響，外周部側相較於中心部側有較快的圓周速度，故該外周部側之電漿處理程度(氮化處理或是改質處理之程度)可能會比中心部側來得小。但是，由於旋轉台2外周部側之電漿強度比中心部側來得強，所以於旋轉台2之半徑方向的電漿處理程度可一致化。以此方式持續旋轉台2之旋轉，而如圖14所示般，使得含Si氣體吸 附於晶圓W表面、吸附於晶圓W表面之含Si氣體成分的氮化、以及反應產物之電漿改質依照此順序進行多數次來積層反應產物而以填埋前述凹部130的方式來形成薄膜。此處，如前述般於晶圓W內部形成有電氣配線構造，但由於在電漿產生部81,82與晶圓W之間設有法拉第屏蔽95來遮斷電場，而可抑制對此電氣配線構造造成之電氣損傷。
依據上述實施形態，係使得2個電漿產生部81,82於旋轉台2之旋轉方向上相互分離設置，且於此等電漿產生部81,82與晶圓W之間分別配置法拉第屏蔽95，而可將於此等電漿產生部81,82所產生之電場加以遮斷。另一方面，關於電漿產生部81,82所產生之磁場，由於將在和天線83呈正交方向上延伸之狹縫97設置於法拉第屏蔽95，而可經由此狹縫97到達真空容器1內，從而可抑制電漿對晶圓W內部之電氣配線構造造成之電氣損傷來進行電漿處理。是以，可迅速地得到擁有良好膜質以及電氣特性之薄膜。進而，由於設置有2個電漿產生部81,82，而可將互異種類之電漿處理加以組合。從而，由於如前述般可將對於吸附在晶圓W表面之含Si氣體的電漿氮化處理以及反應產物之電漿改質處理此等互異種類之電漿處理加以組合，而可得到自由度高的裝置。
此外，由於設置有法拉第屏蔽95，故如後述實施例所示般，可抑制電漿對框體90等石英構件造成損傷(蝕刻)。是以，可謀求前述石英構件之長壽化，且可抑制污染的發生，再者可抑制石英(SiO2)混入薄膜(SiO2)中造成膜厚不均化。
再者，由於設置有框體90，可使得電漿產生部81,82接近於旋轉台2上之晶圓W。是以，即便是進行成膜處理之高 程度的壓力環境氣氛(低真空度)，也可抑制電漿中之離子、自由基之失活而進行良好的改質處理。此外，由於在框體90設有突起部92，故O型環11d不會露出於處理區域P2,P3。是以，可抑制O型環11d所含例如氟系成分混入晶圓W，並可謀求該O型環11d之長壽化。
此外，於框體90下面形成突起部92，並使得電漿產生用氣體噴嘴32,34之氣體噴出孔33朝向旋轉台2之旋轉方向上游側。是以，即便從電漿產生用氣體噴嘴32,34所噴出之氣體流量為小流量，仍可抑制NH3氣體、N2氣體侵入到框體90之下方區域。是以，連同成膜處理而使得電漿處理在共通的成膜裝置進行之際，無須例如在電漿產生部81,82間之區域或是處理區域P1與主電漿產生部81之間的區域個別地設置排氣口或泵即可達成目的，進而無須於前述區域設置分離區域D即可達成目的，而可簡化裝置構成。
此外，於配置框體90之際，由於在該框體90外周側之側環100形成有氣體流路101，而可避開框體90來將各氣體加以良好地排氣。
此外，由於在框體90內部收納有電漿產生部81,82，而可將此等電漿產生部81,82配置於大氣環境氣氛區域(真空容器1之外側區域)，從而電漿產生部81,82之維修變得容易。
此處，由於框體90內部收容著電漿產生部81,82，故例如中心部區域C側，電漿產生部81之端部會相對於旋轉台2之旋轉中心分離相當於此框體90側壁厚度尺寸的量。是以，電漿不易到達中心部區域C側之晶圓W的端部。另一方面，若為了使得電漿到達中心部區域C側之晶圓W的端部而打算 讓框體90形成至靠近中心部區域C側之位置，如前述般中心部區域C會變窄。於此情況下，含Si氣體與NH3氣體等恐會於中心部區域C發生相混。但是，於本發明，由於在中心部區域C形成曲徑構造部110來產生氣體流路機制，故一方面可沿著旋轉台2之半徑方向確保寬廣的電漿空間、一方面抑制中心部區域C之含Si氣體與NH3氣體等出現混合以及N2氣體流入該電漿空間內。
此外，由於設置天線83a,83b，使得晶圓W之改質程度在旋轉台2之半徑方向上成為一致，故可在整個面內得到均質膜質之薄膜。
於前述例中，雖交互地進行反應產物之成膜與該反應產物之改質處理，但也可使得反應產物積層例如70層(大約10nm之膜厚)程度後，再對此等反應產物之積層體進行改質處理。具體而言，在供給含Si氣體以及NH3氣體之電漿來進行反應產物之成膜處理的過程中停止對電漿產生部82供給高頻電力。然後，於積層體之形成後，停止此等含Si氣體以及NH3氣體之供給並對電漿產生部82供給高頻電力。即便於如此所謂的一次性改質之情況，也可得到和前述例同樣的效果。
於以上之例，舉出了於2個電漿產生部81,82分別進行生成反應產物(Si-N)之電漿處理(氮化處理)以及電漿改質處理之例子，但例如於主電漿產生部81，也可連同生成反應產物之電漿處理來進行電漿蝕刻處理。針對如此之電漿蝕刻處理之例子，係就成膜裝置以及晶圓W之構成說明如下。
首先，針對成膜裝置來說明，於此成膜裝置之第1處理 氣體噴嘴31係如圖15所示般連接著作為第1處理氣體之例如BTBAS(雙四丁基胺基矽烷：SiH2(NH-C(CH3)3)2)氣體之儲留源。於主電漿產生用氣體噴嘴32係連接著含C(碳)與F(氟)之蝕刻氣體例如CHF3氣體、作為第2處理氣體之O2氣體、以及作為主電漿產生用氣體之Ar氣體的儲留源。具體而言，主電漿產生用氣體噴嘴32之上游側係例如分歧為3根分歧管，個別分歧管係經由閥以及流量調整部來個別地連接於前述各氣體之儲留源(圖示省略)。於輔助電漿產生用氣體噴嘴34係連接著作為輔助電漿產生用氣體之O2氣體、Ar氣體以及H2氣體之儲留源。
接著針對晶圓W之構成來說明，於晶圓W係和前述例同樣地形成有凹部130，此凹部130係如圖16之左側所示般成為一種倒錐面形狀，其上端側之開口尺寸小於下端側之開口尺寸。此外，圖16係示意描繪了晶圓W之一部分，針對凹部130之倒錐面形狀加以誇大表示。
對此晶圓W，若於圖15之成膜裝置中和前述例同樣地進行成膜處理，則如圖16左側第2圖所示般，於第1處理區域P1，包含凹部130內部之晶圓W表面會吸附BTBAS氣體成分。然後，於第2處理區域P2，Ar氣體因天線83之磁場而電漿化，藉由此Ar氣體之電漿來使得前述蝕刻氣體以及O2氣體分別被電漿化。此等蝕刻氣體之電漿以及O2氣體之電漿當中例如O2氣體之電漿(自由基、離子)係從晶圓W上面側之區域擴散及於凹部130內下端部之區域，使得此等區域之BTBAS氣體成分氧化而生成反應產物(矽氧化物)。
另一方面，由於蝕刻氣體電漿之壽命短於O2氣體電漿 (自由基)，而無法保持著活性來擴散至凹部130內之下端部，從而係接觸於晶圓W上面側以及凹部130內之上端部附近。一旦晶圓W接觸到此蝕刻氣體電漿，則如圖16之中央部所示般，晶圓W上之反應產物受到蝕刻，而以例如氣體的形式連同未反應之處理氣體以及副產物等氣體等被排氣。從而，於凹部130內部所成膜之反應產物，上端側會比下端側來得薄，也就是該凹部130之倒錐面的程度被略為緩和，凹部130內壁之錐面角度接近於垂直。此時，於晶圓W上之反應產物中有時會含有於第1處理氣體或蝕刻氣體中所含雜質(水分、氟)。
接著，於第3處理區域P3，如圖16從右側起算第2圖所示般，從形成於晶圓W之反應產物將雜質以HF氣體等氣體形式來去除而進行改質處理。然後，藉由旋轉台2之旋轉，來多數次地反覆進行如此之BTBAS氣體之吸附、BTBAS氣體之氧化以及蝕刻、以及反應產物之改質處理，則一方面凹部130之倒錐面形狀可更為接近於直角、或是更成為錐面形狀(上端部之開口尺寸較下端部之開口尺寸來得寬之形狀)、一方面去除(降低)雜質而對凹部130內依序埋入反應產物。從而，一旦薄膜對凹部130之埋入結束，則如圖16右側所示般，於該凹部130內得到不會生成孔洞等空隙、且不僅是BTBAS氣體中之雜質的濃度極低進而蝕刻氣體中之雜質的濃度也極低之薄膜。
此處，若打算對於如此之倒錐面形狀之凹部130以例如通常的CVD法來埋入薄膜，則當反應產物仿照該凹部130形狀來積層之時，有時在凹部130內部填充薄膜之前，該凹 部130之上端部會受到阻塞。於此情況下，由於在凹部130內形成空隙，故例如元件之電阻會變得比設計值來得大。另一方面，若於如此之CVD法中組合電漿蝕刻，具體而言若反覆進行利用CVD法之成膜製程與凹部130內之上端部側的電漿蝕刻製程來於凹部130埋入薄膜，則於電漿蝕刻製程中，例如氟(F)恐會以雜質形式混入薄膜中。是以，即便於凹部130埋入薄膜後進行退火製程等，但針對進入此凹部130內部之雜質要加以去除乃極為困難，從而無法例如按照設計般得到電氣特性。
是以，本發明中藉由依照反應產物之形成製程、電漿蝕刻製程、改質製程此一順序反覆進行多數次，則可於每次形成反應產物之際進行蝕刻處理，並於此等反應產物之形成製程以及蝕刻製程中將夾帶於反應產物中之雜質去除。是以，可於整個膜厚方向上形成雜質濃度極低的薄膜，且能以凹部130之倒錐面形狀逐漸緩和的方式(接近垂直的方式)來進行蝕刻，是以可抑制於凹部130內產生孔洞等空隙。
此處，從輔助電漿產生用氣體噴嘴32所供給之氣體中含有O2氣體，故主電漿產生用氣體噴嘴32也可不供給O2氣體，而是於第3處理區域P3進行反應產物之生成(晶圓W上之BTBAS氣體的氧化)與改質。於此情況，在第2處理區域P2係取代前述CHF3氣體所構成之蝕刻氣體、或是連同此蝕刻氣體來使用蝕刻Si之蝕刻氣體例如Br(溴)系氣體，來進行電漿蝕刻處理。此外，當於第2處理區域P2以及第3處理區域P3分別僅進行電漿蝕刻處理以及電漿改質處理之情況，也可於該第2處理區域P2與第3處理區域P3之間設置 第3電漿產生部(未圖示)，於此第3電漿產生部進行BTBAS氣體之氧化處理。
再者，於以上所述成膜裝置中，雖於個別之電漿產生部81,82進行互異種類之電漿處理，但也可進行彼此相同種類之電漿處理。具體而言，也可於形成矽氧化膜之時，從電漿產生用氣體噴嘴32、34分別供給O2氣體以及Ar氣體，於處理區域P2、P3分別使得BTBAS氣體氧化並去除反應產物中所含雜質。
接著，針對以上說明之成膜裝置之電漿產生部81,82之其他例列舉之。於以下之其他例中也可針對此等電漿產生部81,82之一者或是雙方來適用。圖17以及圖18係顯示僅設置一個天線83、且該天線83以俯視觀看時成為大致方形(大致8角形)的方式來配置之例。此例中同樣地，狹縫97伴隨從接近開口部98之區域往該開口部98離開之區域而寬度尺寸d1變寬來形成，但圖示省略之。
圖19係如圖17以及圖18般將2個天線83a,83b以成為大致方形的方式來配置，且針對第1天線83a係和前述圖8同樣地沿著旋轉台2之半徑方向來形成，針對第2天線83b係配置於旋轉台2之外周部側。此外，圖19顯示自上方側觀看頂板11之模樣，以示意模式描繪了天線83a,83b。關於以下之圖20也同樣。
圖20係顯示將2個天線83a,83b如圖17以及圖18般配置成為大致方形，且關於第1天線83a係配置於旋轉台2之半徑方向內側，第2天線83b係配至於前述半徑方向外側之例。於此例中，此等天線83a,83b係以相互成為相同面積的 方式來分別捲繞著。
圖21係針對前述法拉第屏蔽95顯示埋設於框體90內部之例。具體而言，電漿產生部81(82)下方之框體90係以上端面裝卸自如的方式來構成，於卸除此上端面之部位係可收納法拉第屏蔽95。亦即，法拉第屏蔽95只要設置於電漿產生部81(82)與晶圓W之間即可。
圖22係顯示電漿產生部81(82)以及法拉第屏蔽95並非收納於框體90內部而是將此等電漿產生部81(82)以及法拉第屏蔽95配置於頂板11上方之例。於此例中，電漿產生部81(82)下方之頂板11和其他部位之頂板11係不同構件而藉由例如石英等介電體所構成，下面周緣部係如前述般沿著圓周方向以O型環11d來和前述其他部位之頂板11作氣密連接。
圖23係顯示取代鉛直軸向捲繞天線83改以水平軸向捲繞之例。具體而言，此天線83係沿著旋轉台2之旋轉方向以圓弧狀繞著延伸軸來捲繞。此外，圖21關於天線83以及法拉第屏蔽95以外構成予以省略了。
此處，在天線83方面係配置於相對於真空容器1之內部區域為被氣密區劃之區域(框體90內部或是頂板11上)，但也可配置於真空容器1之內部區域。具體而言，也可於例如相對於頂板11下面略為下方側處配置天線83。於此情況，為了避免天線83受電漿所蝕刻，該天線83之表面係以例如石英等介電質所塗布。此外，於此情況，法拉第屏蔽95同樣地為了避免受電漿所蝕刻而於天線83與晶圓W之間利用石英等介電質來塗布表面。進而，在天線83方面除了捲繞成線圈狀之構成以外，也可採用基端側係例如從真空容器1外側 氣密地插入至該真空容器1內、另一端側則朝向中心部區域C來直線狀延伸之構成。
此外，於以上各例中，電漿產生部81(82)係纏繞天線83來產生感應耦合型電漿(ICP：Inductively coupled plasma)，但亦可於電漿產生部81,82之一者產生電容耦合型電漿(CCP：Capacitively Coupled Plasma)。具體而言，如圖24~圖26所示般，相對於電漿產生用氣體噴嘴32(34)在旋轉台2之旋轉方向下游側設置一對電極141,142作為平行電極，而此等電極141,142係經由支撐部143從真空容器1側壁氣密地插入。此外，於電極141,142係經由支撐部143來連接著匹配器84以及高頻電源85。此外，於此等電極141、142之表面形成有例如石英等保護被膜以保護該電極141、142不受電漿影響。
於此等電極141,142以及電漿產生用氣體噴嘴32(34)之上方側，為了抑制N2氣體等流入電漿產生區域(處理區域P2(P3))而設有大致帽型之蓋構件144。此蓋構件144係具備有：蓋本體145，係以包覆電極141、142以及噴嘴32(34)的方式形成為箱型，下面側呈現開口；以及，氣流控制面146，係從此蓋本體145在旋轉台2的旋轉方向上游側、下游側以及中心部區域C的下端面往水平方向分別伸出。圖24顯示了卸除蓋構件144之狀態，圖25顯示裝設了蓋構件144之狀態。
即便於如此之電漿產生部81(82)，可一邊藉由氣流控制面146來抑制氣體進入處理區域P2(P3)、一邊於電極141,142間使得電漿產生用氣體電漿化來進行電漿處理。
於以上各例，構成法拉第屏蔽95之材質以儘可能穿透磁場的比導磁率儘量低的材質為佳，具體而言可使用銀(Ag)、鋁(Al)等。此外，法拉第屏蔽95之狹縫97數量若過少則到達真空容器1內之磁場會變小，另一方面，若過多則法拉第屏蔽95變得難以製造，是以相對於例如天線83長度1m以100~500條程度為佳。再者，關於電漿產生用氣體噴嘴34之氣體噴出孔33，雖以朝向旋轉台2之旋轉方向上游側的方式來形成，但此氣體噴出孔33亦可朝向下方側或是下游側來配置。
構成框體90之材質可取代石英改用氧化鋁(Al2O3)、氧化釔等耐電漿蝕刻材，亦可為例如於派熱克斯玻璃(康寧公司耐熱玻璃，註冊商標)等表面塗佈此等耐電漿蝕刻材。亦即，框體90只要對電漿具高耐性、且由穿透磁場之材質(介電體)所構成即可。
此外，雖於法拉第屏蔽95上方配置絕緣板94，來取得該法拉第屏蔽95與天線83(電漿產生部80)之絕緣性，但亦可不配置此絕緣板94，而是將例如天線83以石英等絕緣材來被覆。
如此般，本發明之實施形態係於真空容器內使得旋轉台進行旋轉並對基板依序供給第1處理氣體以及第2處理氣體，且利用在旋轉台之圓周方向上相互分離設置之主電漿產生部以及輔助電漿產生部來對基板進行個別的電漿處理。此外，針對主電漿產生部係設置利用感應耦合來使得主電漿產生用氣體電漿化之天線，並於天線與基板之間配置法拉第屏蔽(形成有在和天線分別正交之方向上延伸之狹縫)。是以， 針對於天線所產生之電磁場之電場成分可阻止到達前述真空容器之內部，而針對磁場則可通過基板側，是以，可抑制電漿對基板造成之電氣性損傷。此外，由於可在主電漿產生部以及輔助電漿產生部進行互異種類之電漿處理，而可構成對基板之處理自由度高的成膜裝置。
本申請係基於2011年9月5日向日本特許廳提出申請之日本專利申請第2011-193046號主張優先權，將日本專利申請第2011-1193046號之全部內容援用於此。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
4‧‧‧凸狀部
5‧‧‧突出部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧覆蓋構件
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧開口部
11b‧‧‧段部
11c‧‧‧溝槽
11d‧‧‧O型環
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
15‧‧‧搬送口
20‧‧‧盒體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
31‧‧‧第1處理氣體噴嘴
32‧‧‧主電漿產生用氣體噴嘴
33‧‧‧氣體噴出孔
34‧‧‧電漿產生用氣體噴嘴
41,42‧‧‧分離氣體噴嘴
43‧‧‧溝槽部
44,45‧‧‧天花板面
51‧‧‧分離氣體供給管
61‧‧‧排氣口
62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整部
71(71a)‧‧‧蓋構件
72‧‧‧沖洗氣體供給管
73‧‧‧沖洗氣體供給管
81,82‧‧‧主電漿產生部
83,83a,83b‧‧‧天線
84‧‧‧匹配器
85‧‧‧高頻電源
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧框體
90a‧‧‧凸緣部
91‧‧‧抵壓構件
92‧‧‧氣體限制用突起部
94‧‧‧絕緣板
95‧‧‧法拉第屏蔽
95a‧‧‧水平面
95b‧‧‧垂直面
96‧‧‧支撐部
97‧‧‧狹縫
97a‧‧‧導電路
98‧‧‧開口部
100‧‧‧側環
101‧‧‧氣體流路
110‧‧‧曲徑構造部
111‧‧‧第1壁部
112‧‧‧第2壁部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
141,142‧‧‧電極
143‧‧‧支撐部
144‧‧‧蓋構件
145‧‧‧蓋本體
146‧‧‧氣流控制面
C‧‧‧中心部區域
D‧‧‧分離區域
G‧‧‧閘閥
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
P3‧‧‧第3處理區域
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示本發明之成膜裝置之一例之縱截面圖。
圖2係顯示前述成膜裝置之橫剖截面圖。
圖3係顯示前述成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖4係顯示前述成膜裝置之內部一部分之分解立體圖。
圖5係顯示前述成膜裝置之內部一部分之縱截面圖。
圖6係顯示前述成膜裝置之內部一部分之立體圖。
圖7係顯示前述成膜裝置之內部一部分之縱截面圖。
圖8係顯示前述成膜裝置之內部一部分之俯視圖。
圖9係顯示前述成膜裝置之法拉第屏蔽之一部分之立體圖。
圖10係顯示前述成膜裝置之側環之分解立體圖。
圖11係顯示前述成膜裝置之曲徑構造部之一部分的縱截面圖。
圖12係顯示前述成膜裝置之氣流之示意圖。
圖13係顯示前述成膜裝置之電漿產生模樣之示意圖。
圖14係顯示前述成膜裝置中於基板形成薄膜之模樣的 示意圖。
圖15係顯示前述成膜裝置之其他例之橫剖俯視圖。
圖16係顯示於前述其他例中於基板形成薄膜之模樣之示意圖。
圖17係顯示前述成膜裝置之又一其他例之一部分之立體圖。
圖18係顯示前述又一其他例之一部分之俯視圖。
圖19係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之俯視圖。
圖20係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之俯視圖。
圖21係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之縱截面圖。
圖22係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之縱截面圖。
圖23係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之立體圖。
圖24係顯示前述成膜裝置之又一其他例之一部分之立體圖。
圖25係顯示前述又一其他例之一部分之立體圖。
圖26係顯示前述又一其他例之一部分之縱截面圖。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
7‧‧‧加熱器單元
11‧‧‧頂板
11c‧‧‧溝槽
11d‧‧‧O型環
12‧‧‧容器本體
21‧‧‧核心部
33‧‧‧氣體噴出孔
34‧‧‧電漿產生用氣體噴嘴
62‧‧‧排氣口
81‧‧‧主電漿產生部
83,83a,83b‧‧‧天線
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧框體
90a‧‧‧凸緣部
91‧‧‧抵壓構件
92‧‧‧氣體限制用突起部
94‧‧‧絕緣板
95‧‧‧法拉第屏蔽
95a‧‧‧水平面
95b‧‧‧垂直面
97‧‧‧狹縫
100‧‧‧側環
101‧‧‧氣體流路
P3‧‧‧處理區域
W‧‧‧晶圓

Claims (12)

  1. 一種成膜裝置，係使得於真空容器內依序供給第1處理氣體以及第2處理氣體之循環進行複數次來對基板進行成膜處理；具備有：旋轉台，其一面側形成有載置基板之基板載置區域，使得該基板載置區域於該真空容器內進行公轉；第1處理氣體供給部以及第2處理氣體供給部，係對於在此旋轉台之圓周方向上相互經由分離區域而分離之區域來分別供給第1處理氣體以及第2處理氣體；主電漿產生氣體供給部以及輔助電漿產生氣體供給部，係對該真空容器內分別供給主電漿產生用氣體以及輔助電漿產生用氣體；以及主電漿產生部以及輔助電漿產生部，係以在該旋轉台之圓周方向上相互分離的方式所設置，而分別使得主電漿產生用氣體以及輔助電漿產生用氣體產生電漿化；該主電漿產生部係具有：天線，係為了於該真空容器內使得主電漿產生用氣體藉由感應耦合來電漿化，而於該旋轉台之一面側對向設置者；以及法拉第屏蔽，係由導電性板狀體所構成並處於接地狀態，介設於該天線與進行電漿處理之區域之間，為了阻止於該天線周圍所產生之電磁場中之電場成分的通過、並使得磁場通過基板側，而使得在和該天線分別正交之方向上延伸之狹縫於該天線之延伸方向上配置排列多數個。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該主電漿產生部以及該輔助電漿產生部係用以進行處理種類互異之電漿處理。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該輔助電漿產生部係具有：天線，係為了於該真空容器內使得輔助電漿產生用氣體藉由感應耦合來電漿化，而於該旋轉台之一面側對向設置者；以及法拉第屏蔽，係由導電性板狀體所構成並處於接地狀態，介設於該天線與進行電漿處理之區域之間，為了阻止於該天線周圍所產生之電磁場中之電場成分的通過、並使得磁場通過基板側，而使得在和該天線分別正交之方向上延伸之狹縫於該天線之延伸方向上配置排列多數個。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該主電漿產生部係用以將第1處理氣體以及第2處理氣體當中之一處理氣體電漿化來和吸附於基板上之另一處理氣體進行反應；該輔助電漿產生部係用以進行吸附於基板上之該另一處理氣體的成分以及藉由第1處理氣體與第2處理氣體之反應而生成於基板上之反應產物的其中一者之改質。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該主電漿產生部係用以進行將生成於基板上之反應產物加以蝕刻之電漿處理；該輔助電漿產生部係用以進行藉由第1處理氣體與第2處理氣體之反應而生成於基板上之反應產物的改質。
  6. 如申請專利範圍第5項之成膜裝置，係於基板表面形成有下端側之開口尺寸較上端側之開口尺寸來得廣之倒錐面狀的凹部。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該天線以及該法拉第屏蔽係藉由介電質而被氣密地區劃於進行電漿處理之區域之外。
  8. 一種成膜方法，係使得於真空容器內依序供給第1處理氣體以及第2處理氣體之循環進行複數次來對基板進行成膜處理；具有以下製程：(A)在真空容器內所設旋轉台之一面側的基板載置區域處載置基板，並使得此基板載置區域進行公轉；(B)其次，對於在該旋轉台之圓周方向上相互經由分離區域而分離之區域來分別供給第1處理氣體以及第2處理氣體；(C)對該真空容器內分別供給主電漿產生用氣體以及輔助電漿產生用氣體；(D)為了將主電漿產生用氣體以感應耦合來電漿化，而對在該旋轉台之一面側對向設置之主電漿產生部之天線供給高頻電力；(E)藉由法拉第屏蔽來阻止於該天線周圍所產生之電磁場當中的電場成分通過、並使得磁場通過基板側；該法拉第屏蔽係由導電性之板狀體所構成並處於接地狀態，其介設於該天線與進行電漿處理之區域之間，使得在和該天線分別正交之方向上延伸之狹縫於該天線之延伸方向上配置排列多數個；以及(F)在相對於該主電漿產生部於旋轉台之圓周方向上分 離位置處所設之輔助電漿產生部使得輔助電漿產生用氣體電漿化。
  9. 如申請專利範圍第8項之成膜方法，其中該製程(F)係包含有下述製程：為了將輔助電漿產生用氣體以感應耦合來電漿化，而對在該旋轉台之一面側對向設置之天線供給高頻電力之製程；以及藉由法拉第屏蔽來阻止於該天線周圍所產生之電磁場當中的電場成分通過、並使得磁場通過基板側之製程；該法拉第屏蔽係由導電性之板狀體所構成並處於接地狀態，其介設於該天線與進行電漿處理之區域之間，使得在和該天線分別正交之方向上延伸之狹縫於該天線之延伸方向上配置排列多數個。
  10. 如申請專利範圍第8項之成膜方法，其中於該製程(D)中，係將第1處理氣體以及第2處理氣體當中之一處理氣體電漿化來和吸附於基板上之另一處理氣體進行反應；該製程(F)中，係進行吸附於基板上之該另一處理氣體的成分以及藉由第1處理氣體與第2處理氣體之反應而生成於基板上之反應產物的其中一者之改質。
  11. 如申請專利範圍第8項之成膜方法，其中於該製程(D)中，係將生成於基板上之反應產物加以蝕刻；該製程(F)中，係進行藉由第1處理氣體與第2處理氣體之反應而生成於基板上之反應產物之改質。
  12. 一種記憶媒體，係在使得於真空容器內將複數種類之處理氣體依序供給至基板之循環反覆進行複數次來形成薄膜 之成膜裝置中所使用，儲存有於該成膜裝置實行以下製程之電腦程式；在真空容器內所設旋轉台之一面側的基板載置區域處載置基板，並使得此基板載置區域進行公轉；其次，對於在該旋轉台之圓周方向上相互經由分離區域而分離之區域來分別供給第1處理氣體以及第2處理氣體；對該真空容器內分別供給主電漿產生用氣體以及輔助電漿產生用氣體；為了將主電漿產生用氣體以感應耦合來電漿化，而對在該旋轉台之一面側對向設置之主電漿產生部之天線供給高頻電力；藉由法拉第屏蔽來阻止於該天線周圍所產生之電磁場當中的電場成分通過、並使得磁場通過基板側；該法拉第屏蔽係由導電性之板狀體所構成並處於接地狀態，其介設於該天線與進行電漿處理之區域之間，使得在和該天線分別正交之方向上延伸之狹縫於該天線之延伸方向上配置排列多數個；以及在相對於該主電漿產生部於旋轉台之圓周方向上分離位置處所設之輔助電漿產生部使得輔助電漿產生用氣體電漿化。
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