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TW201523703A - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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TW201523703A
TW201523703A TW103135573A TW103135573A TW201523703A TW 201523703 A TW201523703 A TW 201523703A TW 103135573 A TW103135573 A TW 103135573A TW 103135573 A TW103135573 A TW 103135573A TW 201523703 A TW201523703 A TW 201523703A
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TW
Taiwan
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processing
gas
gas supply
plasma
processing container
Prior art date
Application number
TW103135573A
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English (en)
Inventor
Takenao Nemoto
Toshihisa Nozawa
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
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Abstract

本發明之課題在於對電漿處理裝置內之處理氣體進行整流而適宜地進行電漿處理。 本發明之電漿處理裝置1包括：處理容器10，其收納晶圓W；載置台20，其設置於處理容器10之底面，並載置晶圓W；第1處理氣體供給管60，其設置於處理容器10之頂面中央部，並向該處理容器10之內部供給第1處理氣體T1；第2處理氣體供給管70，其設置於處理容器10之側面，並向該處理容器10之內部供給第2處理氣體T2；整流氣體供給管80，其設置於處理容器10之側面且第2處理氣體供給管70之上方，並向處理容器10之內部供給朝向下方之整流氣體R；及輻射線槽孔天線40，其向處理容器10之內部輻射微波。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明係關於一種使處理氣體電漿化並對被處理體進行處理之電漿處理裝置、及使用該電漿處理裝置之電漿處理方法。
自先前以來，作為對例如半導體晶圓等被處理體實施特定之電漿處理之電漿處理裝置，已知有將微波導入至處理容器內而產生電漿之電漿處理裝置。於使用微波之電漿處理裝置中，可於處理容器內於低壓下產生電子溫度較低之高密度之電漿，並藉由所產生之電漿而進行例如成膜處理或蝕刻處理等。
作為上述電漿處理裝置，例如提出有專利文獻1所記載之電漿處理裝置。如圖6所示，電漿處理裝置100包括處理容器110、載置台111、排氣部112、微波供給部113、第1處理氣體供給部114、及第2處理氣體供給部115。載置台111設置於處理容器110之底面，並載置晶圓W。排氣部112於處理容器110之底面設置於載置台111之外側，並對處理容器110內之環境進行排氣。微波供給部113設置於處理容器110之頂面開口部，並對處理容器110之內部供給微波。第1處理氣體供給部114設置於處理容器110之頂面中央部(微波供給部113之中央部)，並對處理容器110之內部供給處理氣體。第2處理氣體供給部115設置於處理容器110之側面，並對處理容器110之內部供給處理氣體。於包括以上之構成之電漿處理裝置中，自第1處理氣體供給部114與第2處理氣體供給部115之各者供給之處理氣體係藉由自微波供給部113 供給之微波而電漿化。而且，使用該經電漿化之處理氣體對載置於載置台111之晶圓W進行電漿處理。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-118549號公報
然而，於使用專利文獻1所記載之電漿處理裝置100之情形時，如圖6所示，自第1處理氣體供給部114供給之處理氣體與來自第2處理氣體供給部115之處理氣體於載置於載置台111之晶圓W上碰撞，進而於處理容器110內朝向上方流動。即，電漿處理結束後之處理氣體未自排氣部112排氣，而是於處理容器110內向上方流動。
若如上所述般處理容器110內之處理氣體之流動打亂，則例如處理氣體被面內不均勻地供給至晶圓W、或處理氣體過度滯留於處理容器110內而該處理氣體被過度解離等，從而無法對晶圓W進行面內均勻之電漿處理。
又，例如氣體滯留於處理容器110內之上部外周部(圖6中之虛線區域)而可成為微粒產生之原因。
本發明係鑒於該情況而完成者，目的在於對電漿處理裝置內之處理氣體進行整流而適宜地進行電漿處理。
為了達成上述之目的，本發明之特徵在於：其係使處理氣體電漿化並對被處理體進行處理之電漿處理裝置，且包括：處理容器，其收納被處理體；載置部，其設置於上述處理容器之底面，並載置被處理體；第1處理氣體供給部，其設置於上述處理容器之頂面中央部，並向該處理容器之內部供給處理氣體；第2處理氣體供給部，其設置 於上述處理容器之側面，並向該處理容器之內部供給處理氣體；整流氣體供給部，其設置於上述第1處理氣體供給部之外側且上述第2處理氣體供給部之上方，並向上述處理容器之內部供給朝向下方之整流氣體；及電漿產生部，其將自上述第1處理氣體供給部與上述第2處理氣體供給部之各者供給之處理氣體電漿化。
於本發明之電漿處理裝置中，自第1處理氣體供給部供給處理氣體，並且自第2處理氣體供給部供給處理氣體，進而自整流氣體供給部向處理容器內供給朝向下方之整流氣體。如此，整流氣體於處理容器內朝向下方流動，因此可抑制如先前般處理氣體於處理容器內自載置部側上升之情況，從而可對處理容器內之處理氣體進行整流。若如此，則可將處理氣體適宜地供給至載置於載置部之被處理體上，因此可面內均勻地對該被處理體進行電漿處理。又，氣體不會滯留於處理容器內，從而亦可抑制微粒之產生。如上所述般，根據本發明，可適宜地進行電漿處理。
上述整流氣體供給部亦可設置於上述處理容器之側面，並向該處理容器之內部供給整流氣體。
自上述整流氣體供給部供給之整流氣體之流量亦可大於自上述第2處理氣體供給部供給之處理氣體之流量。
上述第2處理氣體供給部亦可朝向載置於上述載置部之被處理體供給處理氣體。
上述處理容器之頂面與上述載置部之上表面之間之距離亦可為100mm~200mm。
根據其他觀點之本發明之特徵在於：其係於處理容器內使處理氣體電漿化並對被處理體進行處理之電漿處理方法，且自設置於上述處理容器之頂面中央部之第1處理氣體供給部向該處理容器之內部供給處理氣體，並且自設置於上述處理容器之側面之第2處理氣體供給 部向該處理容器之內部供給處理氣體，進而自設置於上述第1處理氣體供給部之外側且上述第2處理氣體供給部之上方之整流氣體供給部向上述處理容器之內部供給朝向下方之整流氣體，於上述處理容器之內部使自上述第1處理氣體供給部與上述第2處理氣體供給部之各者供給之處理氣體電漿化，並對載置於上述處理容器內之載置部之被處理體進行處理。
上述整流氣體供給部亦可設置於上述處理容器之側面，並向該處理容器之內部供給整流氣體。
自上述整流氣體供給部供給之整流氣體之流量亦可大於自上述第2處理氣體供給部供給之處理氣體之流量。
上述第2處理氣體供給部亦可朝向載置於上述載置部之被處理體供給處理氣體。
根據本發明，可對電漿處理裝置內之處理氣體進行整流而適宜地進行電漿處理。
1‧‧‧電漿處理裝置
10‧‧‧處理容器
11‧‧‧搬入搬出口
12‧‧‧閘閥
20‧‧‧載置台
21‧‧‧靜電吸盤
22‧‧‧電極
23‧‧‧直流電源
24‧‧‧電容器
25‧‧‧高頻電源
26‧‧‧溫度調節機構
27‧‧‧液溫調節部
28‧‧‧聚焦環
30‧‧‧排氣空間
31‧‧‧折流板
32‧‧‧排氣管
33‧‧‧排氣裝置
40‧‧‧輻射線槽孔天線
41‧‧‧微波透過板
42‧‧‧槽板
43‧‧‧慢波板
44‧‧‧屏蔽蓋體
45‧‧‧流路
50‧‧‧同軸波導管
51‧‧‧內部導體
52‧‧‧外管
53‧‧‧模式轉換器
54‧‧‧矩形波導管
55‧‧‧微波產生裝置
60‧‧‧第1處理氣體供給管
61‧‧‧第1處理氣體供給源
62‧‧‧供給機器群
70‧‧‧第2處理氣體供給管
71‧‧‧緩衝部
72‧‧‧供給管
73‧‧‧第2處理氣體供給源
74‧‧‧供給機器群
80‧‧‧整流氣體供給管
81‧‧‧緩衝部
82‧‧‧供給管
83‧‧‧整流氣體供給源
84‧‧‧供給機器群
110‧‧‧處理容器
111‧‧‧載置台
112‧‧‧排氣部
113‧‧‧微波供給部
114‧‧‧第1處理氣體供給部
115‧‧‧第2處理氣體供給部
R‧‧‧整流氣體
T1‧‧‧第1處理氣體
T2‧‧‧第2處理氣體
W‧‧‧晶圓
圖1係表示本實施形態之電漿處理裝置之構成之概略之縱剖面圖。
圖2係表示電漿處理裝置中之處理氣體與整流氣體之流動之說明圖。
圖3係表示整流氣體供給管之配置之橫剖面圖。
圖4係表示使第2處理氣體之流量與整流氣體之流量變化後之情形時之形成於晶圓上之SiN膜之膜厚分佈之說明圖。
圖5係表示另一實施形態之電漿處理裝置之構成之概略之縱剖面圖。
圖6係表示先前之電漿處理裝置中之處理氣體與整流氣體之流動 之說明圖。
以下，對本發明之實施形態進行說明。圖1係表示本實施形態之電漿處理裝置1之構成之概略之縱剖面圖。再者，於本實施形態之電漿處理裝置1中，對作為被處理體之晶圓W之表面進行電漿CVD(Chemical Vapor Deposiotion，化學氣相沈積)處理，而於該晶圓W之表面形成SiN膜(氮化矽膜)。
如圖1所示，電漿處理裝置1具有處理容器10。處理容器10具有頂面開口之大致圓筒形狀，且於該頂面開口部配置有下述之輻射線槽孔天線40。又，於處理容器10之側面形成有晶圓W之搬入搬出口11，且於該搬入搬出口11設置有閘閥12。而且，處理容器10構成為可將其內部密閉。再者，處理容器10使用鋁或不鏽鋼等金屬，且處理容器10接地。
於處理容器10之底面設置有作為載置晶圓W之載置部之載置台20。載置台20具有圓筒形狀，且載置台20例如使用鋁。
於載置台20之上表面設置有靜電吸盤21。靜電吸盤21具有於絕緣材料之間夾入有電極22之構成。電極22連接於設置於處理容器10之外部之直流電源23。藉由該直流電源23可於載置台20之表面產生庫倫力而將晶圓W靜電吸附於載置台20上。
又，亦可於載置台20經由電容器24連接有RF(Radio Frequency，射頻)偏壓用之高頻電源25。高頻電源25以特定之功率輸出適於控制引入至晶圓W之離子之能量之固定之頻率、例如13.56MHz之高頻。
又，於載置台20之內部設置有例如使冷卻介質流通之溫度調節機構26。溫度調節機構26連接於調整冷卻介質之溫度之液溫調節部27。而且，可藉由液溫調節部27調節冷媒介質之溫度以控制載置台20之溫度，該結果，可將載置於載置台20上之晶圓W維持為特定之溫 度。再者，於載置台20形成有用以以特定壓力(背壓)向晶圓W之背面供給傳熱介質、例如He氣體等之氣體通路(未圖示)。
於載置台20之上表面以包圍靜電吸盤21上之晶圓W之方式設置有環狀之聚焦環28。聚焦環28使用例如陶瓷或者石英等絕緣性材料，聚焦環28係以提高電漿處理之均勻性之方式發揮作用。
再者，於載置台20之下方設置有用以自下方支持晶圓W並使其升降之升降銷(未圖示)。升降銷可插通形成於載置台20之貫通孔(未圖示)並自載置台20之上表面突出。
於載置台20之周圍，於該載置台20與處理容器10之側面之間形成有環狀之排氣空間30。為了均勻地對處理容器10內進行排氣，而於排氣空間30之上部設置有形成有複數個排氣孔之環狀之折流板31。於排氣空間30之底部且處理容器10之底面連接有排氣管32。排氣管32之數量可任意設定，亦可於圓周方向上形成有複數個。排氣管32連接於包括例如真空泵之排氣裝置33。排氣裝置33可將處理容器10內之環境減壓至特定之真空度為止。
於處理容器10之頂面開口部設置有供給電漿產生用之微波之輻射線槽孔天線40(radial line slot antenna)。輻射線槽孔天線40包括微波透過板41、槽板42、慢波板43、及屏蔽蓋體44。
微波透過板41經由例如O型環等密封材料(未圖示)緊密地設置於處理容器10之頂面開口部。因此，處理容器10之內部被保持為氣密。微波透過板41使用介電體，例如石英、Al2O3、AlN等，且微波透過板41使微波透過。
槽板42以與載置台20對向之方式設置於微波透過板41之上表面。於槽板42形成有複數個槽，且槽板42係作為天線而發揮功能。槽板42使用具有導電性之材料，例如銅、鋁、鎳等。
慢波板43設置於槽板42之上表面。慢波板43使用低損耗介電體 材料，例如石英、Al2O3、AlN等，且慢波板43縮短微波之波長。
屏蔽蓋體44以覆蓋慢波板43與槽板42之方式設置於慢波板43之上表面。於屏蔽蓋體44之內部設置有複數個例如使冷卻介質流通之圓環狀之流路45。藉由流經流路45之冷卻介質而將微波透過板41、槽板42、慢波板43、屏蔽蓋體44調節為特定之溫度。
於屏蔽蓋體44之中央部連接有同軸波導管50。同軸波導管50包括內部導體51與外管52。內部導體51與槽板42連接。內部導體51之槽板42側形成為圓錐形，高效率地對槽板42傳遞微波。
於同軸波導管50自同軸波導管50側依序連接有將微波轉換成特定之振動模式之模式轉換器53、矩形波導管54、產生微波之微波產生裝置55。微波產生裝置55產生特定頻率、例如2.45GHz之微波。
根據該構成，由微波產生裝置55產生之微波依序傳播過矩形波導管54、模式轉換器53、同軸波導管50，並供給至輻射線槽孔天線40內，且由慢波板43壓縮而被短波長化，並於槽板42產生圓偏波後，自槽板42透過微波透過板41而輻射至處理容器10內。藉由該微波而於處理容器10內將處理氣體電漿化，並藉由該電漿而進行晶圓W之電漿處理。
再者，於本實施形態中，輻射線槽孔天線40、同軸波導管50、模式轉換器53、矩形波導管54、及微波產生裝置55構成本發明中之電漿產生部。
於處理容器10之頂面、即輻射線槽孔天線40之中央部，設置有作為第1處理氣體供給部之第1處理氣體供給管60。第1處理氣體供給管60貫通輻射線槽孔天線40，且該第1處理氣體供給管60之一端部於微波透過板41之下表面開口。又，第1處理氣體供給管60貫通同軸波導管50之內部導體51之內部，進而插通模式轉換器53內，該第1處理氣體供給管60之另一端部連接於第1處理氣體供給源61。於第1處理氣 體供給源61之內部分別個別地儲存有例如TSA(Trisilylamine，三矽烷基胺)、N2氣體、H2氣體、Ar氣體作為處理氣體。其中，TSA、N2氣體、H2氣體為SiN膜之成膜用之原料氣體，Ar氣體為電漿激發用氣體。再者，以下有將該處理氣體稱為「第1處理氣體」之情況。又，於第1處理氣體供給管60設置有包含控制第1處理氣體之流動之閥及流量調節部等之供給機器群62。而且，如圖2所示，自第1處理氣體供給源61供給之第1處理氣體T1自第1處理氣體供給管60供給至處理容器10內。該第1處理氣體T1於處理容器10內朝向載置於載置台20之晶圓W並向鉛垂下方流動。
如圖1所示，於處理容器10之側面設置有作為第2處理氣體供給部之第2處理氣體供給管70。第2處理氣體供給管70於處理容器10之側面之圓周上以等間隔設置有複數根、例如24根。第2處理氣體供給管70之一端部於處理容器10之側面開口，且另一端部連接於緩衝部71。第2處理氣體供給管70係以其一端部位於較另一端部更下方之方式傾斜地配置。
緩衝部71環狀地設置於處理容器10之側面內部，且共用地設置於複數個第2處理氣體供給管70。於緩衝部71經由供給管72連接有第2處理氣體供給源73。於第2處理氣體供給源63之內部分別個別地儲存有例如TSA(三矽烷基胺)、N2氣體、H2氣體、Ar氣體作為處理氣體。再者，以下有將該處理氣體稱為「第2處理氣體」之情況。又，於供給管72設置有包含控制第2處理氣體之流動之閥及流量調節部等之供給機器群74。而且，如圖2所示，自第2處理氣體供給源73供給之第2處理氣體T2通過供給管72導入至緩衝部71，並於緩衝部71內使圓周方向之壓力均勻化後經由第2處理氣體供給管70供給至處理容器10內。該第2處理氣體T2於處理容器10內，朝向載置於載置台20之晶圓W之外周部並向斜下方流動。
如此，來自第1處理氣體供給管60之第1處理氣體T1朝向晶圓W之中心部供給，且來自第2處理氣體供給管70之第2處理氣體T2朝向晶圓W之外周部供給。
再者，自第1處理氣體供給管60與第2處理氣體供給管70分別供給至處理容器10內之處理氣體T1、T2可為同種氣體，亦可為不同種類之氣體，且可以各自獨立之流量或以任意之流量比供給。
如圖1所示，於處理容器10之側面且第2處理氣體供給管70之上方，設置有作為整流氣體供給部之整流氣體供給管80。整流氣體供給管80係其軸方向沿水平方向延伸而設置。
如圖3所示，整流氣體供給管80於處理容器10之側面之圓周上以等間隔設置有複數根、例如32根。整流氣體供給管80之一端部於處理容器10之側面開口，另一端部連接於緩衝部81。緩衝部81環狀地設置於處理容器10之側面內部，且共用地設置於複數個整流氣體供給管80。
如圖1所示，於緩衝部81經由供給管82連接有整流氣體供給源83。於整流氣體供給源83之內部儲存有例如作為惰性氣體之Ar氣體作為整流氣體。又，於供給管82設置有包含控制整流氣體之流動之閥或流量調節部等之供給機器群84。自該整流氣體供給管80供給之整流氣體(Ar氣體)之流量至少大於自第2處理氣體供給管70供給之Ar氣體之流量，更佳為大於自第1處理氣體供給管60與第2處理氣體供給管70供給之Ar氣體之合計流量。再者，於處理氣體中，Ar氣體之流量占主導地位。
而且，如圖2所示，自整流氣體供給源83供給之整流氣體R通過供給管82導入至緩衝部81，於緩衝部81內使圓周方向之壓力均勻化後經由整流氣體供給管80供給至處理容器10內。來自該整流氣體供給管80之整流氣體R於處理容器10內沿水平方向流動。
繼而，對利用如上所述般構成之電漿處理裝置1進行之晶圓W之電漿處理進行說明。於本實施形態中，如上所述般對晶圓W進行電漿成膜處理而於該晶圓W之表面形成SiN膜。
首先，打開閘閥13並將晶圓W搬入至處理容器10內。晶圓W係藉由升降銷而載置於載置台20上。此時，打開直流電源23對靜電吸盤21之電極22施加直流電壓，藉由靜電吸盤21之庫倫力而將晶圓W靜電吸附於靜電吸盤21上。接著，關閉閘閥13，於將處理容器10內密閉之後使排氣裝置33作動，而將處理容器10內減壓至特定之壓力、例如400mTorr(=53Pa)。
其後，自第1處理氣體供給管60向處理容器10內供給第1處理氣體T1，自第2處理氣體供給管70向處理容器10內供給第2處理氣體T2，並且自整流氣體供給管80向處理容器10內供給整流氣體R。此時，自第1處理氣體供給管60供給之Ar氣體之流量例如為100sccm(mL/min)，自第2處理氣體供給管70供給之Ar氣體之流量例如為750sccm(mL/min)，自整流氣體供給管80供給之Ar氣體之流量例如為1000sccm(mL/min)。即，於本實施形態中，自整流氣體供給管80供給之Ar氣體之流量大於自第1處理氣體供給管60與第2處理氣體供給管70供給之Ar氣體之合計流量。
如圖2所示，自整流氣體供給管80向處理容器10內供給之整流氣體R沿水平方向流動後向鉛垂下方流動。如此整流氣體R向鉛垂下方流動之原因在於係沿著來自第1處理氣體供給管60之第1處理氣體T1之鉛垂下方之流動。向鉛垂下方流動之整流氣體R於到達載置於載置台20之晶圓W上方附近之後，藉由排氣裝置33沿晶圓W之徑向外側朝向排氣空間30流動。
自第1處理氣體供給管60向處理容器10內供給之第1處理氣體T1朝向載置於載置台20之晶圓W之中心部向鉛垂下方流動。第1處理氣 體T1於到達載置於載置台20之晶圓W之中心部上方之後，若為先前，則碰撞晶圓W而於處理容器10內朝向上方流動(圖中之虛線)。關於該情況，於本實施形態中，藉由由上述整流氣體R產生之下降流而抑制該第1處理氣體T1之上升流。而且，第1處理氣體T1藉由整流氣體R沿晶圓W之徑向外側朝向排氣空間30流動。
自第2處理氣體供給管70向處理容器10內供給之第2處理氣體T2朝向載置於載置台20之晶圓W之外周部向斜下方流動。第2處理氣體T2於到達載置於載置台20之晶圓W之外周部上方之後，若為先前，則碰撞晶圓W而於處理容器10內朝向上方流動(圖中之虛線)。關於該情況，於本實施形態中，藉由由上述整流氣體R產生之下降流而抑制該第2處理氣體T2之上升流。而且，第2處理氣體T2藉由整流氣體R沿晶圓W之徑向外側朝向排氣空間30流動。
如上所述般第1處理氣體T1與第2處理氣體T2藉由整流氣體R而適宜地整流，並於被供給至載置台20上之晶圓W之後，不在處理容器10內上升而是自排氣管32排出。因此，氣體不會滯留於處理容器10中而微粒之產生得以抑制。
如此，於向處理容器10內供給第1處理氣體T1、第2處理氣體T2、整流氣體R時，使微波產生裝置55作動，於該微波產生裝置55中，以例如2.45GHz之頻率產生特定之功率之微波。微波經由矩形波導管54、模式轉換器53、同軸波導管50、輻射線槽孔天線40被輻射至處理容器10內。藉由該微波而於處理容器10內將處理氣體T1、T2電漿化，於電漿中進行處理氣體T1、T2之解離，並藉由於此時產生之活性種於晶圓W上完成成膜處理。此時，處理氣體T1、T2藉由整流氣體R而整流，並於晶圓W上朝向徑向外側一致流動，因此可對晶圓W面內均勻地進行藉由處理氣體T1、T2而進行之電漿處理。如此，於晶圓W之表面形成SiN膜。
亦可於對晶圓W進行電漿成膜處理之期間打開高頻電源25，並以例如13.56MHz之頻率輸出特定之功率之高頻。該高頻經由電容器24而被施加於載置台20，且RF偏壓被施加於晶圓W。於電漿處理裝置1中，由於可將電漿之電子溫度維持為較低，故而不會對膜產生損害，而且，藉由高密度電漿容易解離處理氣體之分子，故而促進反應。又，適當之範圍內之RF偏壓之施加係以將電漿中之離子引入至晶圓W之方式發揮作用，故而係以提高SiN膜之細密性並且增加膜中之阱之方式發揮作用。
其後，當SiN膜成長並於晶圓W形成特定之膜厚之SiN膜時，停止第1處理氣體T1、第2處理氣體T2、整流氣體R之供給與微波之照射。其後，自處理容器10將晶圓W搬出而一系列之電漿成膜處理結束。
根據以上之實施形態，自第1處理氣體供給管60供給第1處理氣體T1，自第2處理氣體供給管70供給第2處理氣體T2，進而自整流氣體供給管80供給整流氣體R。該整流氣體R係於處理容器10內沿水平方向流動後向鉛垂下方流動，因此可抑制如先前般處理氣體於處理容器10內自載置台20側上升，從而可對處理容器10內之處理氣體T1、T2進行整流。若如此，則可適宜地將處理氣體T1、T2供給至載置於載置台20之晶圓W上，因此可對該晶圓W面內均勻地進行電漿處理。又，氣體不會滯留於處理容器10內，從而亦可抑制微粒之產生。因此，於本實施形態之電漿處理裝置1中可適宜地進行電漿處理。
於本實施形態之電漿處理裝置1中，微波透過板41之下表面(處理容器10之頂面)與靜電吸盤21之上表面(載置台20之上表面)之間之距離為100mm~200mm。即，處理容器10之內部之電漿處理空間較大。若如此電漿處理空間較大，則處理氣體之流動變得複雜，例如容易如先前般產生處理氣體之上升流。因此，藉由整流氣體R對處理氣體T1、T2進行整流之本發明對電漿處理空間較大之電漿處理裝置、例 如如本實施形態般使用了輻射線槽孔天線40之電漿處理裝置1尤其有用。
又，根據本實施形態，來自第1處理氣體供給管60之第1處理氣體T1朝向晶圓W之中心部供給，來自第2處理氣體供給管70之第2處理氣體T2朝向晶圓W之外周部供給。即，晶圓W之中心部藉由清潔之第1處理氣體T1進行成膜處理，且晶圓W之外周部藉由清潔之第2處理氣體T2進行成膜處理。若如此，則清潔之處理氣體被供給至晶圓W面內之所有部位，因此可更加提高對晶圓W之電漿處理之面內均勻性。
又，與例如對晶圓W之一部分供給處理氣體而使該處理氣體於晶圓W上擴散之情形相比，藉由如本實施形態般將第1處理氣體T1與第2處理氣體T2分別直接供給至晶圓W之中心部與外周部，可更加確切地控制形成於晶圓W上之SiN膜之細密度。
進而，藉由調節該第2處理氣體T2之流量，可適宜地控制形成於晶圓W之外周部之SiN膜之膜厚，且可自如地控制晶圓W整個面中之SiN膜之膜厚。
又，根據本實施形態，自整流氣體供給管80供給之Ar氣體之流量大於自第1處理氣體供給管60與第2處理氣體供給管70供給之Ar氣體之合計流量，因此可藉由整流氣體R更加確實地控制處理氣體T1、T2之上升。再者，發明者等人經過努力研究，結果明白只要自整流氣體供給管80供給之Ar氣體之流量至少大於自第2處理氣體供給管70供給之Ar氣體之流量，便可藉由整流氣體R抑制處理氣體T1、T2之上升。
此處，對自整流氣體供給管80供給之整流氣體R之流量進行說明。圖4係表示於在圖1所示之電漿處理裝置1中使自第2處理氣體供給管70供給之第2處理氣體T2之Ar氣體之流量與自整流氣體供給管80供給之整流氣體R(Ar氣體)之流量分別變化後之情形時進行電漿處理之結果。圖4中之圖式係表示形成於晶圓W之表面之SiN膜之膜厚之面內 分佈，圖4中之數字%係表示相對於所需之膜厚之晶圓W面內之最大膜厚與最小膜厚之膜厚差之比率。使第2處理氣體T2之Ar氣體之流量變化為250sccm、500sccm、750sccm、1000sccm、1250sccm。使整流氣體R之Ar氣體之流量變化為500sccm、1000sccm、1500sccm。再者，由於其他電漿處理條件共用，故而省略說明。
參照圖4，膜厚差之比率成為最小、即SiN膜之面內均勻性最高之情況係第2處理氣體T2之Ar氣體之流量為750sccm且整流氣體R之流量為1000scccm之情況。因此，本製程處理條件中之整流氣體R之最佳流量成為1000sccm。
再者，上述之整流氣體R之最佳流量為一例，且該整流氣體R之最佳流量係根據電漿處理條件而決定。
以上，一面參照隨附圖式一面對本發明之較佳之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於該例。業者明白於申請專利範圍所記載之思想之範疇內可想到各種變更例或修正例，且瞭解該等當然亦屬於本發明之技術範圍。
於以上之實施形態之電漿處理裝置1中，整流氣體供給管80係設置於處理容器10之側面，但整流氣體供給管80之位置只要為第1處理氣體供給管60之外側且第2處理氣體供給管70之上方，則並無特別限定。
例如，如圖5所示，整流氣體供給管80亦可設置於處理容器10之頂面、即微波透過板41之下表面。整流氣體供給管80之一端部於微波透過板41之下表面開口，且另一端部連接於緩衝部81。又，整流氣體供給管80於第1處理氣體供給管60之周圍設置有複數根、例如32根。再者，該等複數個整流氣體供給管80與隨附於該等之緩衝部81、供給管82、整流氣體供給源83、供給機器群84之構成與上述實施形態相同，因此省略說明。
即便於該情形時，亦可享受與上述實施形態相同之效果。即，來自整流氣體供給管80之整流氣體R於處理容器10內向鉛垂下方流動，因此可抑制如先前般處理氣體於處理容器10內自載置台20側上升，從而可對處理容器10內之處理氣體T1、T2進行整流。因此，於本實施形態之電漿處理裝置1中可適宜地進行電漿處理。
又，於以上之實施形態中，自整流氣體供給管80供給之整流氣體R為Ar氣體，除此之外，亦可包含與處理氣體T1、T2相同之TSA、N2氣體、H2氣體。於該情形時，整流氣體R不僅有助於處理氣體T1、T2之整流，亦有助於對晶圓W之電漿成膜處理。因此，可更加提高形成於晶圓W上之SiN膜之膜厚之面內均勻性。
再者，於以上之實施形態中，以使用微波之電漿處理為例進行了說明，但並不限定於此，當然對於使用高頻電壓之電漿處理亦可應用本發明。又，於以上之實施形態中，將本發明應用於進行成膜處理之電漿處理，但本發明亦可應用於成膜處理以外之基板處理、例如蝕刻處理或進行濺鍍環之電漿處理。進而，利用本發明之電漿處理而處理之被處理體亦可為玻璃基板、有機EL(Electroluminescence，電致發光)基板、FPD(Flat Panel Display，平板顯示器)用基板等任一者。
[產業上之可利用性]
本發明對例如半導體晶圓等之電漿處理有用，尤其對使用輻射線槽孔天線之電漿處理有用。
1‧‧‧電漿處理裝置
10‧‧‧處理容器
11‧‧‧搬入搬出口
12‧‧‧閘閥
20‧‧‧載置台
21‧‧‧靜電吸盤
22‧‧‧電極
23‧‧‧直流電源
24‧‧‧電容器
25‧‧‧高頻電源
26‧‧‧溫度調節機構
27‧‧‧液溫調節部
28‧‧‧聚焦環
30‧‧‧排氣空間
31‧‧‧折流板
32‧‧‧排氣管
33‧‧‧排氣裝置
40‧‧‧輻射線槽孔天線
41‧‧‧微波透過板
42‧‧‧槽板
43‧‧‧慢波板
44‧‧‧屏蔽蓋體
45‧‧‧流路
50‧‧‧同軸波導管
51‧‧‧內部導體
52‧‧‧外管
53‧‧‧模式轉換器
54‧‧‧矩形波導管
55‧‧‧微波產生裝置
60‧‧‧第1處理氣體供給管
61‧‧‧第1處理氣體供給源
62‧‧‧供給機器群
70‧‧‧第2處理氣體供給管
71‧‧‧緩衝部
72‧‧‧供給管
73‧‧‧第2處理氣體供給源
74‧‧‧供給機器群
80‧‧‧整流氣體供給管
81‧‧‧緩衝部
82‧‧‧供給管
83‧‧‧整流氣體供給源
84‧‧‧供給機器群
R‧‧‧整流氣體
T1‧‧‧第1處理氣體
T2‧‧‧第2處理氣體
W‧‧‧晶圓

Claims (9)

  1. 一種電漿處理裝置，其特徵在於：其係使處理氣體電漿化並對被處理體進行處理者，且包括：處理容器，其收納被處理體；載置部，其設置於上述處理容器之底面，並載置被處理體；第1處理氣體供給部，其設置於上述處理容器之頂面中央部，並向該處理容器之內部供給處理氣體；第2處理氣體供給部，其設置於上述處理容器之側面，並向該處理容器之內部供給處理氣體；整流氣體供給部，其設置於上述第1處理氣體供給部之外側且上述第2處理氣體供給部之上方，並向上述處理容器之內部供給朝向下方之整流氣體；及電漿產生部，其將自上述第1處理氣體供給部與上述第2處理氣體供給部之各者供給之處理氣體電漿化。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述整流氣體供給部設置於上述處理容器之側面，並向該處理容器之內部供給整流氣體。
  3. 如請求項1之電漿處理裝置，其中自上述整流氣體供給部供給之整流氣體之流量大於自上述第2處理氣體供給部供給之處理氣體之流量。
  4. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述第2處理氣體供給部朝向載置於上述載置部之被處理體供給處理氣體。
  5. 如請求項1至4中任一項之電漿處理裝置，其中上述處理容器之頂面與上述載置部之上表面之間之距離為100mm~200mm。
  6. 一種電漿處理方法，其特徵在於：其係於處理容器內使處理氣體電漿化並對被處理體進行處理者，且 自設置於上述處理容器之頂面中央部之第1處理氣體供給部向該處理容器之內部供給處理氣體，並且自設置於上述處理容器之側面之第2處理氣體供給部向該處理容器之內部供給處理氣體，進而自設置於上述第1處理氣體供給部之外側且上述第2處理氣體供給部之上方之整流氣體供給部向上述處理容器之內部供給朝向下方之整流氣體，於上述處理容器之內部，使自上述第1處理氣體供給部與上述第2處理氣體供給部之各者供給之處理氣體電漿化，並對載置於上述處理容器內之載置部之被處理體進行處理。
  7. 如請求項6之電漿處理方法，其中上述整流氣體供給部設置於上述處理容器之側面，且向該處理容器之內部供給整流氣體。
  8. 如請求項6之電漿處理方法，其中自上述整流氣體供給部供給之整流氣體之流量大於自上述第2處理氣體供給部供給之處理氣體之流量。
  9. 如請求項6至8中任一項之電漿處理方法，其中上述第2處理氣體供給部朝向載置於上述載置部之被處理體供給處理氣體。
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