(57)【要約】【課題】成膜後の基板に実施されるエッチング工程においてエッチングレートの分布に不均一があっても膜の均一性を高めること。【解決手段】成膜方法は、基板に成膜を行う成膜方法であって、設定工程と、成膜工程とを有する。設定工程は、成膜後の基板に実施されるエッチング工程においてエッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する。成膜工程は、設定された成膜条件で基板に成膜を行う。【選択図】図６
2020053462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に成膜を行う成膜方法であって、
成膜後の前記基板に実施されるエッチング工程においてエッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する設定工程と、
設定された成膜条件で前記基板に成膜を行う成膜工程と、
を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記エッチング工程は、前記基板の中心領域と周辺領域でエッチングレートが異なり、
前記設定工程は、前記基板の中心領域と周辺領域のうち、エッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記設定工程は、前記基板が載置される載置面の中心領域と周辺領域で温度が個別に制御可能とされた載置部の前記中心領域と前記周辺領域の温度を設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記設定工程は、前記基板に対向して配置され、プラズマを生成に印加されるＲＦ電力が中心領域と周辺領域で個別に制御可能とされた電極板の前記中心領域と前記周辺領域のＲＦ電力を設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記成膜工程は、原料ガスを供給した後、反応ガスを供給すると共にプラズマを生成することを繰り返して前記基板に成膜を行う
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の成膜方法。
【請求項６】
成膜後の基板に実施されるエッチング工程においてエッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する設定部と、
設定された成膜条件で前記基板に成膜を行う成膜部と、
を有することを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、成膜方法、及び成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、ガス吐出部に同心円状に独立してガスを吐出できる複数の区画領域を形成し、各区画領域から供給量を制御して原料ガスと反応ガスを交互に吐出させて成膜することで、膜厚プロファイルを制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−９３１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、成膜後の基板に実施されるエッチング工程においてエッチングレートの分布に不均一があっても膜の均一性を高めることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による成膜方法は、基板に成膜を行う成膜方法であって、設定工程と、成膜工程とを有する。設定工程は、成膜後の基板に実施されるエッチング工程においてエッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する。成膜工程は、設定された成膜条件で基板に成膜を行う。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、成膜後の基板に実施されるエッチング工程においてエッチングレートの分布に不均一があっても膜の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る成膜装置の概略構成の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るヒータの配置の一例を示す図である。
【図３】図３は、マルチパターニングのプロセスの流れの一例を示す図である。
【図４】図４は、従来のマルチパターニングでの膜厚の変化の一例を示す図である。
【図５】図５は、成膜レートと温度の関係の一例を概略的に示した図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る成膜方法を使用したマルチパターニングでの膜厚の変化の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る成膜方法の流れを示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２実施形態に係る成膜装置の要部構成を簡略化して示した図である。
【図９】図９は、成膜レートと高周波電力のパワーの関係の一例を模式的に示した図である。
【図１０】図１０は、プラズマ密度と成膜される膜の膜厚の関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本願の開示する成膜方法、及び成膜装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する成膜方法、及び成膜装置が限定されるものではない。
【０００９】
［成膜装置の構成］
実施形態に係る成膜装置１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る成膜装置の概略構成の一例を示す断面図である。成膜装置１は、半導体ウエハＷ（以下、ウエハＷと記載する）を格納して処理を行う真空容器である処理容器１１を備えている。成膜装置１は、シリコン（Ｓｉ）を含有する原料ガスと、反応ガスである酸化ガスとを交互に繰り返し複数回、処理容器１１内に供給して、プラズマＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）によりウエハＷにシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）膜を成膜する。原料ガスとしては、例えば、ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）、ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）等が用いられる。反応ガスである酸化ガスとしては、酸素（Ｏ２）ガス等を用いることができる。反応ガス例えばＯ２ガスは、プラズマ化されてウエハＷに供給される。成膜装置１は、プラズマＡＬＤ装置として構成されている。
【００１０】
処理容器１１は、概ね扁平な円形に構成されている。処理容器１１の側壁には、ウエハの搬入出口１２と、搬入出口１２を開閉するゲートバルブ１３とが設けられている。搬入出口１２よりも上部側には、処理容器１１の側壁の一部をなす排気ダクト１４が設けられている。排気ダクト１４は、縦断面の形状が角型のダクトを円環状に湾曲させて構成されている。排気ダクト１４の内周面には、周方向に沿って伸びるスリット状の開口部１５が形成されている。開口部１５は、処理容器１１の排気口として機能する。排気ダクト１４には、排気管１６の一端が接続されている。排気管１６の他端は、圧力調整機構１７１及びバルブ１７２を介して真空ポンプにより構成される排気機構１７に接続されている。
【００１１】
処理容器１１内にはウエハＷを水平に載置する円形の載置部３１が設けられている。載置部３１は、上面がウエハＷを載置する載置面３１ａとされている。載置部３１は、載置面３１ａの下方に複数のヒータ３２が設けられている。本実施形態では、載置面３１ａは、複数の領域に分割され、それぞれの領域にヒータ３２が設けられている。図２は、第１実施形態に係るヒータの配置の一例を示す図である。例えば、図２に示すように、載置面３１ａは、円形の中央領域、及び当該中央領域を囲む同心状の複数の周辺領域に分割され、それぞれにヒータ３２が設けられている。なお、図２に示す領域の分割手法は、一例であり、これに限定されるものではない。例えば、周辺領域は、外周に近いほど、径方向の幅が狭い領域に分割してもよい。また、円形の中央領域および同心円状の各周辺領域は、周方向にさらに分割されて扇型の領域を成してもよい。また、載置面３１ａの分割手法は、円状に限定されず、格子状に領域を分割してもよい。各ヒータ３２には、不図示の配線を介して不図示のヒータ電源が接続されている。各ヒータ３２は、ヒータ電源から給電される電力により発熱する。載置部３１の中央領域及び周辺領域には、不図示の熱電対が設けられている。各熱電対からの温度信号により、後述する制御部１０が、ヒータ電源を制御して各ヒータ３２に給電される電力を制御することで、中央領域及び周辺領域ごとに、ウエハＷが所定の温度に制御される。
【００１２】
載置部３１の下面側中央部には、処理容器１１の底部を貫通し、上下方向に伸びる支持部材３４の上端が接続されている。支持部材３４の下端は、昇降機構３５に接続されている。載置部３１は、昇降機構３５によって、図１に鎖線で示す下方側の位置と、図１に実線で示す上方側の位置との間を昇降することができる。下方側の位置は、上記の搬入出口１２から処理容器１１内に進入するウエハＷの搬送機構との間で当該ウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し位置である。上方側の位置は、ウエハＷに処理が行われる処理位置である。
【００１３】
図１中の符号３６はフランジ、符号３７は伸縮自在なベローズである。図１中の符号３８は３本（図では２本のみ表示している）の支持ピンであり、図１中の符号３９は支持ピン３８を昇降させる昇降機構である。載置部３１が受け渡し位置に位置したときに、載置部３１に設けられる貫通孔１９を介して支持ピン３８が昇降して、載置部３１の上面を突没し、載置部３１と上記の搬送機構との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
【００１４】
排気ダクト１４の上側には、載置部３１に載置されたウエハＷと対向するようにガス吐出部４が設けられている。この例におけるガス吐出部４は、処理容器１１内を上側から塞ぐように設けられた天板部材４１と、天板部材４１の下方に、載置部３１に対向するように設けられた、水平な円板状のシャワープレート４２と、を備えている。シャワープレート４２は、円板状に形成され、載置部３１と対向するように配置される。
【００１５】
天板部材４１とシャワープレート４２との間には、平らな円形のガス拡散空間４３が形成されている。シャワープレート４２には、ガス拡散空間４３に向けて開口する多数のガス吐出孔４５が分散して形成されている。
【００１６】
この例では、シャワープレート４２の周縁は、天板部材４１の下面から下方に突出する環状突起４４にて支持されている。環状突起４４の下端部は、処理位置に配置された載置部３１の周縁側の上面に近接する位置まで突出している。
【００１７】
ガス吐出部４の天板部材４１には、原料ガスを供給するための第１ガス供給路５と、パージガスと反応ガスを供給するための第２ガス供給路６とが形成される。原料ガスは、キャリアガスやパージガスなどの他のガスを混合した混合ガスとされてもよい。第１ガス供給路５及び第２ガス供給路６には、ガス供給部７が接続されている。
【００１８】
ガス供給部７は、成膜に用いる各種のガスのガス供給源にそれぞれ接続されたガス供給ラインを有している。各ガス供給ラインは、成膜のプロセスに対応して適宜分岐し、開閉バルブなどのバルブや、マスフローコントローラなどの流量制御器など、ガスの流量を制御する制御機器が設けられている。ガス供給部７は、各ガス供給ラインに設けられた開閉バルブや流量制御器などの制御機器を制御することにより、各種のガスの流量の制御が可能とされている。
【００１９】
ガス供給部７は、第１ガス供給路５及び第２ガス供給路６に、成膜に用いる各種のガスをそれぞれ供給する。例えば、ガス供給部７は、原料ガスを第１ガス供給路５に供給する。また、ガス供給部７は、パージガスとＯ２ガスを第２ガス供給路６に供給する。第１ガス供給路５及び第２ガス供給路６に供給されたガスは、ガス拡散空間４３で拡散されて各ガス吐出孔４５から吐出される。
【００２０】
シャワープレート４２の下面及び環状突起４４と、載置部３１の上面とによって囲まれた空間は、上記の成膜処理が行われる処理空間４０をなす。また、シャワープレート４２は、載置部３１の電極板(図示せず)と対になり、処理空間４０に容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を形成するための電極板として構成されている。シャワープレート４２には、図示しない整合器を介して高周波電源４７が接続されており、高周波電源４７からシャワープレート４２を介して処理空間４０に供給されたガスに高周波電力（ＲＦ電力）が供給されることで、上記のＣＣＰが形成される。なお、高周波電源４７は、シャワープレート４２に接続される代わりに載置部３１の電極板に接続され、シャワープレート４２が接地されるようにしてもよい。本実施形態では、成膜装置１の処理容器１１、ガス吐出部４、載置部３１、ガス供給部７、高周波電源４７などの成膜を実施する部分が成膜部を構成する。
【００２１】
上記構成の成膜装置１は、制御部１０によって動作が統括的に制御される。制御部１０には、ＣＰＵを備え成膜装置１の各部を制御するプロセスコントローラ９１と、ユーザインターフェース９２と、記憶部９３とが設けられている。
【００２２】
プロセスコントローラ９１は、成膜装置１の各種の動作を制御する。例えば、プロセスコントローラ９１は、ガス供給部７からの各種のガスの供給動作、ヒータ電源から各ヒータ３２へ供給する電力をそれぞれ制御する。
【００２３】
ユーザインターフェース９２は、工程管理者が成膜装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、成膜装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００２４】
記憶部９３には、成膜装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース９２からの指示等にて任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、成膜装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体などに格納された状態のものを利用したり、又は、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ンラインで使用したりすることも可能である。コンピュータ記憶媒体としては、例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等が挙げられる。
【００２５】
ところで、半導体の製造プロセスでは、ウエハＷに対して成膜を行なった後、ウエハＷ上の成膜された膜に対してエッチングが行われる。一例として、マルチパターニングのプロセスを説明する。図３は、マルチパターニングのプロセスの流れの一例を示す図である。マルチパターニングでは、ウエハＷに、パターニング対象の膜１００を形成し、膜１００上にマスク１０１を形成する（ａ）。なお、図３に示すマルチパターニングでは、パターニング対象の膜１００上にマスク１０１を形成する場合を例に説明するがこれに限定されるものではない。例えば、マルチパターニングでは、アモルファスカーボン、アモルファスシリコン、スピンコート膜などを形成してもよい。
【００２６】
次に、マルチパターニングでは、ウエハＷ上にＡＬＤによりスペーサ膜１０２を成膜する（ｂ）。例えば、実施形態に係る成膜装置１により、ウエハＷ上にスペーサ膜１０２としてＳｉＯ２膜を成膜する。
【００２７】
次に、マルチパターニングでは、エッチング装置によるエッチング工程により、スペーサ膜１０２のドライエッチングを行う（ｃ）。これにより、ウエハＷは、マスク１０１の側壁にエッチングできなかったスペーサ膜１０２が残る。次に、マルチパターニングでは、マスク１０１をウエットエッチングで除去する（ｄ）。これにより、ウエハＷは、マスク１０１の側壁であったスペーサ膜１０２だけが残る。次に、マルチパターニングでは、スペーサ膜１０２をマスクにして、ウエハＷのエッチングを行う（ｅ）。これにより、膜１００は、スペーサ膜１０２をマスクにして、パターニングされる。次に、マルチパターニングでは、スペーサ膜１０２を除去する（ｄ）。これにより、ウエハＷの膜１００には、微細なパターンが形成される。
【００２８】
ところで、成膜後のウエハＷに実施されるエッチング工程では、ウエハＷの面内でエッチレートに不均一がある場合がある。例えば、エッチング工程では、ウエハＷの中心領域と周辺領域でエッチングレートが異なる場合がある。このような場合、ウエハＷでは、エッチング工程後にウエハＷに残存するスペーサ膜１０２の厚さがウエハＷの中心領域と周辺領域で異なってしまう。
【００２９】
図４は、従来のマルチパターニングでの膜厚の変化の一例を示す図である。図４の上段には、図３の（ｂ）のように、ウエハＷ上にスペーサ膜１０２を均一に成膜した状態が示されている。また、図４の中段には、エッチング工程でのウエハＷの面内のエッチングレートの分布を示す曲線が示されている。図４の例では、エッチング工程のエッチングレートは、ウエハＷの中心領域で低く、ウエハＷの周辺領域で高いものとする。図４の下段には、図３の（ｃ）のように、ウエハＷ上のスペーサ膜１０２にエッチング工程のエッチングを実施した状態が示されている。エッチングの結果、ウエハＷ上のスペーサ膜１０２は、ウエハＷの中心領域で厚く、ウエハＷの周辺領域で薄くなる。マルチパターニングでは、微細なパターンを均一に形成する必要があるが、エッチング工程でのエッチングレートの不均一により、ウエハＷに形成されるパターンの幅が中心領域と周辺領域で異なってしまう。
【００３０】
ここで、ＡＬＤでは、先ず、処理容器１１内に原料ガスを供給してウエハＷに原料ガスを吸着させる。ウエハＷに吸着する原料ガスの吸着量は、供給時間と共に増加するが、ある飽和量で飽和する。ここで、「飽和量」とは、原料ガスがウエハＷ表面に吸着可能な最大量をいう。
【００３１】
ＡＬＤでは、次いで、処理容器１１内に反応ガスを供給すると共に、電極間に高周波電力を印加してプラズマを形成して反応ガスを活性化し、反応ガスの活性種とウエハＷに吸着した原料ガスとを反応させる。
【００３２】
ＡＬＤでは、原料ガス及び反応ガスを交互に供給するサイクルを複数繰り返すことにより、所望の膜厚の薄膜を形成する。ＡＬＤでは、ウエハＷに吸着する原料ガスの吸着量を飽和させているため、膜を均一に成膜できる。
【００３３】
ところで、ウエハＷに吸着する原料ガスの飽和量は、温度によって変化する。このため、ＡＬＤでの成膜レートは、温度によって変化する。図５は、成膜レートと温度の関係の一例を概略的に示した図である。図５には、プラズマＡＬＤによるＳｉＯ２膜の成膜レートの変化が示されている。図５に示すように、プラズマＡＬＤによるＳｉＯ２膜では、温度との成膜レートに負の相関がある。この場合、原料ガスがウエハＷ表面に吸着する飽和量が温度の上昇によって低下する。このため、ＳｉＯ２膜の成膜レートは、温度の上昇によって低下する。よって、成膜装置１は、載置部３１に設けられたヒータ３２の温度を変えて、ウエハＷの中心領域と周辺領域の温度を制御することで、ウエハＷの中心領域と周辺領域の成膜レートを変えることができる。すなわち、成膜装置１は、各ヒータ３２の温度を制御することで、成膜される膜の膜厚プロファイルを制御できる。なお、成膜する材料やＡＬＤの手法が異なれば、成膜レートと温度の関係は異なるものとなるが、それぞれの関係性に合わせて温度制御を行うことで同様にプロファイルを制御できる。
【００３４】
成膜装置１には、エッチング工程でのウエハＷに対するエッチング結果に基づく情報が入力される。エッチング結果に基づく情報は、ウエハＷの面内でのエッチングレートの分布に関する情報であってもよい。また、エッチング結果に基づく情報は、ウエハＷの面内でのエッチングレートの分布に応じて成膜レートの補正を指示する情報であってもよい。エッチング結果に基づく情報は、ユーザインターフェース９２から手入力されてもよく、不図示のネットワークを介してデータとして入力されてもよい。
【００３５】
例えば、半導体の生産では、実際に生産を開始する前に、テストとして、ウエハＷに対して実際と同様のエッチング工程が実施される。成膜装置１には、ウエハＷに対するエッチング結果に基づく情報が入力される。例えば、成膜装置１には、ウエハＷの面のエッチングレートの分布に対応して成膜レートを補正するため、各ヒータ３２の温度が入力される。
【００３６】
プロセスコントローラ９１は、エッチング工程においてエッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する。例えば、プロセスコントローラ９１は、ウエハＷの中心領域と周辺領域のうち、エッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する。例えば、図４の中段に示すような分布である場合、成膜装置１には、ウエハＷの中心領域の温度が高く、ウエハＷの周辺領域の温度が低くなるよう各ヒータ３２の温度が入力される。例えば、プロセスコントローラ９１は、入力された各ヒータ３２の温度を、成膜条件での各ヒータ３２の設定温度に設定する。
【００３７】
プロセスコントローラ９１は、成膜装置１を制御し、設定された成膜条件でウエハＷに成膜を行う。例えば、プロセスコントローラ９１は、各ヒータ３２が成膜条件の設定温度となるように、ヒータ電源から各ヒータ３２へ供給する電力を制御する。そして、プロセスコントローラ９１は、成膜装置１を制御して、ＡＬＤの成膜を実施する。例えば、成膜装置１は、処理容器１１内に原料ガスを供給してウエハＷに原料ガスを吸着させる。次いで、成膜装置１では、処理容器１１内に反応ガスを供給すると共に、電極間に高周波電力を印加してプラズマを形成して反応ガスを活性化し、反応ガスの活性種とウエハＷに吸着した原料ガスとを反応させる。成膜装置１は、原料ガス及び反応ガスを交互に供給するサイクルを複数繰り返すことにより、所望の膜厚の薄膜を形成する。
【００３８】
これにより、ウエハＷには、エッチングレートが低い中心領域で薄く、エッチングレートが高い周辺領域で厚く成膜される。
【００３９】
図６は、第１実施形態に係る成膜方法を使用したマルチパターニングでの膜厚の変化の一例を示す図である。図６の上段には、実施形態に係る成膜方法によりウエハＷ上にスペーサ膜１０２を成膜した状態が示されている。スペーサ膜１０２は、中心領域で薄く、周辺領域で厚く成膜されている。また、図６の中段には、エッチング工程でのウエハＷの面内のエッチングレートの分布を示す曲線が示されている。図６の下段には、図３の（ｃ）のように、ウエハＷ上のスペーサ膜１０２にエッチング工程のエッチングを実施した状態が示されている。エッチングの結果、ウエハＷ上のスペーサ膜１０２は、中心領域と周辺領域で略均等となる。
【００４０】
次に、実施形態に係る成膜装置１において実施される成膜方法の流れを簡単に説明する。図７は、第１実施形態に係る成膜方法の流れを示すフローチャートである。
【００４１】
プロセスコントローラ９１は、エッチング工程においてエッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する（Ｓ１０）。例えば、エッチング工程でのエッチングレートが、図４の中段に示すような分布である場合、成膜装置１には、ウエハＷの中心領域の温度が高くなり、ウエハＷの周辺領域の温度が低くなるように、各ヒータ３２の温度が入力される。プロセスコントローラ９１は、入力された各ヒータ３２の温度を、成膜条件での各ヒータ３２の設定温度に設定する。
【００４２】
次に、プロセスコントローラ９１は、成膜装置１を制御し、設定された成膜条件でウエハＷに成膜を行う（Ｓ１１）。
【００４３】
このように、本実施形態に係る成膜装置１は、成膜後の基板（ウエハＷ）に実施されるエッチング工程においてエッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する。成膜装置１は、設定された成膜条件で基板に成膜を行う。これにより、本実施形態に係る成膜装置１は、成膜後の基板に実施されるエッチング工程においてエッチングレートの分布に不均一があっても膜の均一性を高めることができる。
【００４４】
また、成膜後の基板に実施されるエッチング工程は、基板の中心領域と周辺領域でエッチングレートが異なる。成膜装置１は、基板の中心領域と周辺領域のうち、エッチングレートが高い領域に対して厚く、エッチングレートが低い領域に対して薄く成膜されるように成膜条件を設定する。これにより、本実施形態に係る成膜装置１は、エッチング工程において基板の中心領域と周辺領域でエッチングレートが異なる場合であっても膜の均一性を高めることができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る成膜装置１は、基板が載置される載置面の中心領域と周辺領域で温度が個別に制御可能とされた載置部３１の中心領域と周辺領域の温度を設定する。これにより、本実施形態に係る成膜装置１は、基板の中心領域と周辺領域で成膜される膜厚を制御できる。
【００４６】
また、本実施形態に係る成膜装置１は、原料ガスを供給した後、反応ガスを供給すると共にプラズマを生成することを繰り返すＡＬＤの成膜を実施する。ＡＬＤの成膜は一般的に均一性のよい成膜手法であるが、本実施形態に係る成膜装置１は、ＡＬＤの成膜であっても、膜厚を制御できる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る成膜装置１は、ウエハＷに対向して配置され、電極板として機能するシャワープレート４２を中心領域と周辺領域に分割し、中心領域と周辺領域で異なるＲＦ電力の印加を可能としている。その他の構成は、第１の実施形態の成膜装置１と同様であるため、簡略化して説明する。
【００４８】
図８は、第２実施形態に係る成膜装置の要部構成を簡略化して示した図である。第１の実施形態の成膜装置１と同じ構成部材には同符号を付している。
【００４９】
第２実施形態に係る成膜装置１では、シャワープレート４２が絶縁部４２ｃにより中心領域４２ａと周辺領域４２ｂに分割されている。中心領域４２ａと周辺領域４２ｂは、電力配線を介してパワースプリッタ４８及び高周波電源４７と接続されている。高周波電源４７は、プラズマを生成する際に所定のパワーの高周波電力を供給する。パワースプリッタ４８は、高周波電源４７から供給される高周波電力を中心領域４２ａと周辺領域４２ｂに分配し、さらに中心領域４２ａと周辺領域４２ｂに供給する高周波電力のパワーをそれぞれ制御する。制御部１０は、高周波電源４７及びパワースプリッタ４８を制御することで、シャワープレート４２の中心領域４２ａと周辺領域４２ｂに印加される高周波電力のパワーを制御することが可能とされている。
【００５０】
ところで、ＡＬＤでは、プラズマにより反応ガスを活性化し、反応ガスの活性種とウエハＷに吸着した原料ガスとを反応させる。反応ガスの活性種の密度は、プラズマの密度により変化する。プラズマの密度は、高周波電力のパワーによって変化する。このため、ＡＬＤでの成膜レートは、プラズマを生成するために印加される高周波電力のパワーによって変化する。図９は、成膜レートと高周波電力のパワーの関係の一例を模式的に示した図である。図９には、ＡＬＤによるＳｉＯ２膜の成膜レート（GPC）の変化が示されている。ＳｉＯ２膜の成膜では、高周波電力のパワー（RF  Power）が４００Ｗ以下の範囲では、高周波電力のパワーの上昇によって成膜レートが上昇する。よって、成膜装置１は、中心領域４２ａと周辺領域４２ｂに印加される高周波電力のパワーを制御することで、中心領域４２ａ、周辺領域４２ｂ付近のプラズマの密度を変えることができ、ウエハＷの中心領域と周辺領域の成膜レートを変えることができる。すなわち、成膜装置１は、中心領域４２ａと周辺領域４２ｂに印加される高周波電力のパワーを制御することで、成膜される膜の膜厚プロファイルを制御できる。
【００５１】
図１０は、プラズマ密度と成膜される膜の膜厚の関係を示した図である。例えば、図１０の左側に示すように、シャワープレート４２の中心領域４２ａに印加する高周波電力のパワーを低くしてウエハＷの中心領域（Inner  zone）上部のプラズマ密度を低くする。また、シャワープレート４２の周辺領域４２ｂに印加する高周波電力のパワーを高くしてウエハＷの周辺領域４２ｂ（Outer  zone）上部のプラズマ密度を高くする。この場合、図１０の右側に示すように、ウエハＷは、中心領域には薄く、周辺領域には厚く成膜される。
【００５２】
成膜装置１には、ウエハＷに対するエッチング結果に基づく情報が入力される。例えば、成膜装置１には、ウエハＷの面のエッチングレートの分布に対応して成膜レートを補正するため、シャワープレート４２の中心領域４２ａと周辺領域４２ｂの高周波電力のパワーが入力される。例えば、成膜装置１には、中心領域４２ａと周辺領域４２ｂのうち、エッチング工程でエッチングレートが低い領域に対して高周波電力のパワーが低く、エッチングレートが高い領域に対して高周波電力のパワーが高く入力される。
【００５３】
プロセスコントローラ９１は、成膜装置１を制御し、設定された成膜条件でウエハＷに成膜を行う。例えば、プロセスコントローラ９１は、ＡＬＤの成膜において、プラズマを生成する際、高周波電源４７及びパワースプリッタ４８を制御して、入力されたパワーでシャワープレート４２の中心領域４２ａと周辺領域４２ｂに高周波電力を印加する。これにより、ウエハＷには、エッチングレートが低い領域で薄く、エッチングレートが高い領域で厚く成膜される。
【００５４】
このように、本実施形態に係る成膜装置１は、基板に対向して配置され、プラズマを生成に印加されるＲＦ電力が中心領域と周辺領域で個別に制御可能とされた電極板（シャワープレート４２）の中心領域と周辺領域のＲＦ電力を設定する。これにより、本実施形態に係る成膜装置１は、基板の中心領域と周辺領域で成膜される膜厚を制御できる。
【００５５】
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【００５６】
例えば、第１実施形態では、各ヒータ３２の温度が入力される場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、成膜装置１は、エッチング工程でのウエハＷの面内でのエッチングレートの分布に関する情報の入力を受け付け、受け付けたエッチングレートの分布に関する情報から、各ヒータ３２の設定温度に設定してもよい。例えば、成膜装置１は、ウエハＷの中心領域と周辺領域でエッチングレートの組み合わせごとに、エッチング工程後に膜厚の均一性がよい状態となる各ヒータ３２の温度を温度情報として記憶部９３に記憶する。成膜装置１は、エッチング工程でのウエハＷの中心領域と周辺領域でエッチングレートの入力を受け付ける。成膜装置１は、記憶部９３に記憶された温度情報から、入力された中心領域と周辺領域でエッチングレートに対応する各ヒータ３２の温度を読み出す。成膜装置１は、読み出した各ヒータ３２の温度を、各ヒータ３２の設定温度に設定してもよい。
【００５７】
また、第２実施形態では、シャワープレート４２の中心領域４２ａと周辺領域４２ｂの高周波電力のパワーが入力される場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、成膜装置１は、エッチング工程でのウエハＷの面内でのエッチングレートの分布に関する情報の入力を受け付け、受け付けたエッチングレートの分布に関する情報から、中心領域４２ａと周辺領域４２ｂの高周波電力のパワーを設定してもよい。例えば、成膜装置１は、ウエハＷの中心領域と周辺領域でエッチングレートの組み合わせごとに、エッチング工程後に膜厚の均一性がよい状態となる中心領域４２ａと周辺領域４２ｂの高周波電力のパワーを電力情報として記憶部９３に記憶する。成膜装置１は、エッチング工程でのウエハＷの中心領域と周辺領域でエッチングレートの入力を受け付ける。成膜装置１は、記憶部９３に記憶された電力情報から、入力された中心領域と周辺領域でエッチングレートに対応する中心領域４２ａと周辺領域４２ｂの高周波電力のパワーを読み出す。成膜装置１は、読み出した中心領域４２ａと周辺領域４２ｂの高周波電力のパワーを、中心領域４２ａと周辺領域４２ｂの高周波電力のパワーに設定してもよい。
【００５８】
また、実施形態では、原料ガスをシリコンを含有するガスとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。また、実施形態では、反応ガスを酸化ガスとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、原料ガスは、シリコン、チタン、アルミニウム、ハフニウムなど、半導体装置に用いられる金属、非金属のあらゆる元素を含むガスを用いることができる。反応ガスは、基板に吸着した原料ガスとの間で酸化、還元、窒化、炭化、硫化などの反応を起こし得るあらゆるガス及びそれらのガスの混合ガスを用いることができる。酸化ガスとしては、Ｏ２、Ｏ３、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、還元ガスとしては水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒化ガスとしては、Ｎ２、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、炭化ガスとしては二酸化炭素（ＣＯ２）、ＣＯ、硫化ガスとしては硫化水素（Ｈ２Ｓ）、二酸化硫黄（ＳＯ２）などを用いることができる。
【００５９】
また、実施形態では、成膜装置１をプラズマＡＬＤ装置とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。成膜装置１は、熱ＡＬＤ装置であってもよい。熱ＡＬＤの場合は、ＲＦ電力を印可せず、原料ガス及び反応ガスを交互に供給するサイクルを複数繰り返すことにより、所望の膜厚の薄膜を形成する。熱ＡＬＤによりウエハＷにＳｉＯ２膜を成膜する場合、原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ２Ｃｌ６、Ｓｉ２Ｈ６等を用いることができる。また、反応ガスである酸化ガスとしては、オゾン（Ｏ３）ガス、Ｈ2Ｏガス等を用いることができる。また、図５に示した、温度との成膜レートの関係も一例であり、成膜する材料やＡＬＤの手法が異なれば、成膜レートと温度の関係は異なるものとなる。例えば、温度との成膜レートに正の相関がある場合、成膜装置１は、ウエハＷの中心領域の温度を低く、ウエハＷの周辺領域の温度を高くしてＡＬＤで成膜を行うことにより、ウエハＷの中心領域で薄く、ウエハＷの周辺領域で厚く成膜できる。
【００６０】
また、実施形態では、基板を半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板は、シリコンであっても、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体でもあってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  成膜装置
４  ガス吐出部
７  ガス供給部
１０  制御部
３１  載置部
３１ａ  載置面
３２  ヒータ
４２  シャワープレート
４２ａ  中心領域
４２ｂ  周辺領域
４２ｃ  絶縁部
９１  プロセスコントローラ
９２  ユーザインターフェース
９３  記憶部
Ｗ  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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