(57)【要約】【課題】膜の応力及び膜密度を設定することが可能な成膜方法を提供する。【解決手段】一実施形態の成膜方法は、基板が支持台上に載置された状態で実行される。この成膜方法は、ガス供給部からチャンバ本体の内部空間に、前駆体を含む前駆体ガスを供給する工程と、ガス供給部から内部空間に、反応性ガスを供給する工程と、前駆体と反応性ガスとの反応を強化するために、反応性ガスのプラズマを生成する工程と、を含む。反応性ガスのプラズマを生成する工程では、上部電極に供給される第１の高周波の電力に対する、下部電極に供給される第２の高周波の電力の比が調整され、且つ、位相調整回路によって下部電極の電圧の位相が上部電極の電圧の位相に対して相対的に調整される。【選択図】図１
2019070182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置を用いて実行される成膜方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に提供された内部空間にガスを供給するように構成されたガス供給部と、
下部電極を含み、前記内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成された支持台と、
前記支持台の上方に設けられた上部電極と、
前記上部電極に供給される第１の高周波、及び、前記第１の高周波と同一の周波数を有し前記下部電極に供給される第２の高周波を発生し、且つ、前記第１の高周波の電力に対する前記第２の高周波の電力の比を調整可能に構成された高周波供給部と、
前記上部電極の電圧の位相に対して相対的に前記下部電極の電圧の位相を調整するように構成された位相調整回路と、
を備え、
該成膜方法は、基板が前記支持台上に載置された状態で実行され、
前記ガス供給部から前記内部空間に、前駆体を含む前駆体ガスを供給する工程と、
前記ガス供給部から前記内部空間に、反応性ガスを供給する工程と、
前記前駆体と前記反応性ガスとの反応を強化するために、前記反応性ガスのプラズマを生成する工程と、
を含み、
前記反応性ガスのプラズマを生成する前記工程では、前記第１の高周波の電力に対する前記第２の高周波の電力の比が調整され、且つ、前記下部電極の自己バイアス電位がゼロであるか又は正値を有するように前記位相調整回路によって前記下部電極の電圧の位相が前記上部電極の電圧の位相に対して相対的に調整される、
成膜方法。
【請求項２】
プラズマ処理装置を用いて実行される成膜方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に提供された内部空間にガスを供給するように構成されたガス供給部と、
下部電極を含み、前記内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成された支持台と、
前記支持台の上方に設けられた上部電極と、
前記上部電極に供給される第１の高周波、及び、前記第１の高周波と同一の周波数を有し前記下部電極に供給される第２の高周波を発生し、且つ、前記第１の高周波の電力に対する前記第２の高周波の電力の比を調整可能に構成された高周波供給部と、
前記上部電極の電圧の位相に対して相対的に前記下部電極の電圧の位相を調整するように構成された位相調整回路と、
を備え、
該成膜方法は、基板が前記支持台上に載置された状態で実行され、
前記ガス供給部から前記内部空間に、前駆体を含む前駆体ガスを供給する工程と、
前記ガス供給部から前記内部空間に、反応性ガスを供給する工程と、
前記前駆体と前記反応性ガスとの反応を強化するために、前記反応性ガスのプラズマを生成する工程と、
を含み、
前記反応性ガスのプラズマを生成する前記工程では、前記第１の高周波の電力に対する前記第２の高周波の電力の比が調整され、且つ、前記下部電極の自己バイアス電位が負値を有するように前記位相調整回路によって前記下部電極の電圧の位相が前記上部電極の電圧の位相に対して相対的に調整される、
成膜方法。
【請求項３】
前記高周波供給部は、
高周波電源と、
前記高周波電源に電気的に接続された一次コイル、前記一次コイルに電磁結合され前記上部電極に電気的に接続された第１の二次コイル、及び、前記一次コイルに電磁結合され前記下部電極に電気的に接続された第２の二次コイルを有する変圧器であり、前記第１の二次コイルから出力される前記第１の高周波の電力に対して、前記第２の二次コイルから出力される前記第２の高周波の電力の比を調整可能に構成された、該変圧器と、
を更に備え、
前記反応性ガスのプラズマを生成する前記工程において、変圧器により、前記第１の高周波の電力に対する前記第２の高周波の電力の比が調整される、
請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前駆体ガスを供給する前記工程、反応性ガスを供給する前記工程、及び、前記反応性ガスのプラズマを生成する前記工程は、同時に実行される、請求項１〜３の何れか一項に記載の成膜方法。
【請求項５】
反応性ガスを供給する前記工程の実行中に、前駆体ガスを供給する前記工程と前記反応性ガスのプラズマを生成する前記工程とが交互に実行される、請求項１〜３の何れか一項に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記前駆体ガスは、チタン含有ガスであり、
前記反応性ガスは、酸素含有ガスである、
請求項１〜５の何れか一項に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記チタン含有ガスは、ハロゲン化チタンガスである、請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記ハロゲン化チタンガスは、四塩化チタンガスである、請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記酸素含有ガスは、酸素ガスである、請求項６〜８の何れか一項に記載の成膜方法。
【請求項１０】
プラズマ処理装置を用いて実行される成膜方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に提供された内部空間にガスを供給するように構成されたガス供給部と、
下部電極を含み、前記内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成された支持台と、
前記支持台の上方に設けられた上部電極と、
前記上部電極に供給される第１の高周波、及び、前記第１の高周波と同一の周波数を有し前記下部電極に供給される第２の高周波を発生し、且つ、前記第１の高周波の電力に対する前記第２の高周波の電力の比を調整可能に構成された高周波供給部と、
前記上部電極の電圧の位相に対して相対的に前記下部電極の電圧の位相を調整するように構成された位相調整回路と、
を備え、
該成膜方法は、
前記支持台上に載置された第１の基板上に第１の膜を形成するために、初期条件の下で成膜処理を実行する工程であり、該成膜処理は、
前記ガス供給部から前記内部空間に、前駆体を含む前駆体ガスを供給する工程と、
前記ガス供給部から前記内部空間に、反応性ガスを供給する工程と、
前記前駆体と前記反応性ガスとの反応を強化するために、前記反応性ガスのプラズマを生成する工程と、
を含み、前記初期条件は、前記反応性ガスのプラズマを生成する前記工程における、前記第１の高周波の電力に対する前記第２の高周波の電力の比の初期値、及び、前記上部電極の電圧に対する前記下部電極の電圧の位相差の初期値を含む、該工程と、
前記第１の膜を評価する工程であり、少なくとも前記第１の膜の応力を含む評価結果が生成される、該工程と、
前記評価結果に基づいて、前記成膜処理の処理条件を決定する工程と、
前記支持台上に載置された第２の基板上に第２の膜を形成するために、前記処理条件の下で前記成膜処理を実行する工程と、
を含み、
前記処理条件は、前記反応性ガスのプラズマを生成する前記工程における前記第１の高周波の電力に対する前記第２の高周波の電力の比、及び、前記上部電極の電圧に対する前記下部電極の電圧の位相差を含み、
処理条件を決定する前記工程では、前記評価結果に基づいて前記処理条件における前記比が設定される、
成膜方法。
【請求項１１】
前記処理条件の下での前記成膜処理の実行時の前記下部電極の自己バイアス電位の極性は、前記初期条件の下での前記成膜処理の実行時の前記下部電極の自己バイアス電位の極性と同一である、請求項１０に記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記第１の膜の前記応力に対して前記第２の膜の圧縮応力を減少させるか又は該第２の膜の引張り応力を増加させるために、前記初期条件に含まれる前記比の前記初期値に対して前記処理条件に含まれる前記比が増加され、
前記第１の膜の前記応力に対して前記第２の膜の引張り応力を減少させるか又は該第２の膜の圧縮応力を増加させるために、前記初期条件に含まれる前記比の前記初期値に対して前記処理条件に含まれる前記比が減少される、
請求項１０又は１１に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においては、基板上に膜を形成するために、成膜処理が実行される。成膜処理では、前駆体と反応性ガスとの反応により膜が形成される。一種の成膜処理では、反応を強化するために、反応性ガスのプラズマが利用される。
【０００３】
成膜処理には、膜の応力（ストレス）を制御することが求められる。膜の応力を制御可能な成膜処理は、特許文献１〜３に記載されている。特許文献１に記載された成膜処理では、容量結合型のプラズマ処理装置が用いられている。容量結合型のプラズマ処理装置は、平行平板電極、即ち、上部電極及び下部電極を有する。特許文献１に記載された成膜処理では、ＳｉＮ膜の応力を制御するために、上部電極に供給される高周波の電力に対して下部電極に供給される高周波の電力が調整される。
【０００４】
特許文献２に記載された成膜処理では、誘導結合型のプラズマ処理装置が用いられている。特許文献２に記載された成膜処理では、ＳｉＮ膜の圧縮応力を高めるために、高周波の電力が調整される。
【０００５】
特許文献３に記載された成膜処理では、容量結合型のプラズマ処理装置が用いられている。特許文献３に記載された成膜処理では、パッシベーション膜の応力を制御するために、上部電極に供給される高周波の電力に対して下部電極に供給される高周波の電力が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３７１８号公報
【特許文献２】特開２００８−４７６２０号公報
【特許文献３】特開平９−２９８１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜３に記載された成膜処理は、高周波のパワーを調整することで、形成される膜の応力を制御している。膜の応力は、膜質に関連する重要な要素であるが、膜の応力に加えて、膜密度を設定すること、即ち、高い膜密度を有する膜を形成すること又は低い膜密度を有する膜を形成することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様においては、プラズマ処理装置を用いて実行される成膜方法が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ガス供給部、支持台、上部電極、高周波供給部、及び、位相調整回路を備える。チャンバ本体内には、内部空間が提供されている。ガス供給部は、内部空間にガスを供給するように構成されている。支持台は、下部電極を含む。支持台は、内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成されている。上部電極は、支持台の上方に設けられている。高周波供給部は、上部電極に供給される第１の高周波、及び、第１の高周波と同一の周波数を有し下部電極に供給される第２の高周波を発生し、且つ、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比を調整可能に構成されている。位相調整回路は、上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相を調整するように構成されている。第１の態様に係る成膜方法は、基板が支持台上に載置された状態で実行される。この成膜方法は、ガス供給部から内部空間に、前駆体を含む前駆体ガスを供給する工程と、ガス供給部から内部空間に、反応性ガスを供給する工程と、前駆体と反応性ガスとの反応を強化するために、反応性ガスのプラズマを生成する工程と、を含む。反応性ガスのプラズマを生成する工程では、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比が調整され、且つ、下部電極の自己バイアス電位がゼロであるか又は正値を有するように位相調整回路によって下部電極の電圧の位相が上部電極の電圧の位相に対して相対的に調整される。
【０００９】
第１の態様に係る成膜方法では、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比が調整されるので、基板上に形成される膜の応力を調整することが可能となる。また、下部電極の自己バイアス電位がゼロであるか又は正値を有するように、位相調整回路によって上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相が調整される。下部電極の自己バイアス電位がゼロであるか又は正値を有する場合には、基板に衝突するイオンのエネルギーが小さくなる。したがって、基板上に形成される膜の膜密度が高くなる。
【００１０】
第２の態様においては、プラズマ処理装置を用いて実行される成膜方法が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ガス供給部、支持台、上部電極、高周波供給部、及び、位相調整回路を備える。チャンバ本体内には、内部空間が提供されている。ガス供給部は、内部空間にガスを供給するように構成されている。支持台は、下部電極を含む。支持台は、内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成されている。上部電極は、支持台の上方に設けられている。高周波供給部は、上部電極に供給される第１の高周波、及び、第１の高周波と同一の周波数を有し下部電極に供給される第２の高周波を発生し、且つ、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比を調整可能に構成されている。位相調整回路は、上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相を調整するように構成されている。第２の態様に係る成膜方法は、基板が支持台上に載置された状態で実行される。この成膜方法は、ガス供給部から内部空間に、前駆体を含む前駆体ガスを供給する工程と、ガス供給部から内部空間に、反応性ガスを供給する工程と、前駆体と反応性ガスとの反応を強化するために、反応性ガスのプラズマを生成する工程と、を含む。反応性ガスのプラズマを生成する工程では、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比が調整され、且つ、下部電極の自己バイアス電位が負値を有するように位相調整回路によって下部電極の電圧の位相が上部電極の電圧の位相に対して相対的に調整される。
【００１１】
第２の態様に係る成膜方法では、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比が調整されるので、基板上に形成される膜の応力を調整することが可能となる。また、下部電極の自己バイアス電位が負値を有するように、位相調整回路によって上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相が調整される。下部電極の自己バイアス電位が負値を有する場合には、基板に衝突するイオンのエネルギーが高くなる。したがって、基板上に形成される膜の膜密度が低くなる。
【００１２】
一実施形態において、高周波供給部は、高周波電源及び変圧器を備える。変圧器は、一次コイル、第１の二次コイル、及び、第２の二次コイルを有する。一次コイルは、高周波電源に電気的に接続されている。第１の二次コイルは、一次コイルに電磁結合され上部電極に電気的に接続されている。第２の二次コイルは、一次コイルに電磁結合され下部電極に電気的に接続されている。変圧器は、第１の二次コイルから出力される第１の高周波の電力に対して、第２の二次コイルから出力される第２の高周波の電力の比を調整可能に構成されている。反応性ガスのプラズマを生成する工程においては、変圧器により、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比が調整される。
【００１３】
一実施形態において、前駆体ガスを供給する工程、反応性ガスを供給する工程、及び、反応性ガスのプラズマを生成する工程は、同時に実行される。この実施形態では、プラズマ強化ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)によって、膜が形成される。
【００１４】
一実施形態において、反応性ガスを供給する工程の実行中に、前駆体ガスを供給する工程と反応性ガスのプラズマを生成する工程とが交互に実行される。この実施形態では、プラズマ強化ＡＬＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)によって、膜が形成される。
【００１５】
一実施形態において、前駆体ガスは、チタン含有ガスであり、反応性ガスは、酸素含有ガスである。一実施形態において、チタン含有ガスは、ハロゲン化チタンガスである。一実施形態において、ハロゲン化チタンガスは、四塩化チタンガスである。一実施形態において、酸素含有ガスは、酸素ガスである。
【００１６】
第３の態様においては、プラズマ処理装置を用いて実行される成膜方法が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ガス供給部、支持台、上部電極、高周波供給部、及び、位相調整回路を備える。チャンバ本体内には、内部空間が提供されている。ガス供給部は、内部空間にガスを供給するように構成されている。支持台は、下部電極を含む。支持台は、内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成されている。上部電極は、支持台の上方に設けられている。高周波供給部は、上部電極に供給される第１の高周波、及び、第１の高周波と同一の周波数を有し下部電極に供給される第２の高周波を発生し、且つ、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比を調整可能に構成されている。位相調整回路は、上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相を調整するように構成されている。第３の態様に係る成膜方法は、（ｉ）支持台上に載置された第１の基板上に第１の膜を形成するために、初期条件の下で成膜処理を実行する工程であり、該成膜処理は、（ａ）ガス供給部から内部空間に、前駆体を含む前駆体ガスを供給する工程と、（ｂ）ガス供給部から内部空間に、反応性ガスを供給する工程と、（ｃ）前駆体と反応性ガスとの反応を強化するために、反応性ガスのプラズマを生成する工程と、を含み、初期条件は、反応性ガスのプラズマを生成する工程における、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比の初期値、及び、上部電極の電圧に対する下部電極の電圧の位相差の初期値を含む、該工程と、（ｉｉ）第１の膜を評価する工程であり、少なくとも第１の膜の応力を含む評価結果が生成される、該工程と、（ｉｉｉ）評価結果に基づいて、成膜処理の処理条件を決定する工程と、（ｉｖ）支持台上に載置された第２の基板上に第２の膜を形成するために、処理条件の下で成膜処理を実行する工程と、を含む。処理条件は、反応性ガスのプラズマを生成する工程における、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比、及び、上部電極の電圧に対する下部電極の電圧の位相差を含む。処理条件を決定する工程では、評価結果に基づいて処理条件における比が設定される。
【００１７】
第３の態様に係る成膜方法では、上部電極の電圧に対する下部電極の電圧の位相差の設定により、形成される膜の膜密度を設定することが可能である。また、初期条件の下での成膜処理により形成した第１の膜の応力に基づいて、第２の膜の形成時の第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比が調整されるので、第２の膜の応力を所望の応力に近づけることが可能である。
【００１８】
一実施形態において、処理条件の下での成膜処理の実行時の下部電極の自己バイアス電位の極性は、初期条件の下での成膜処理の実行時の下部電極の自己バイアス電位の極性と同一である。
【００１９】
一実施形態において、第１の膜の応力に対して第２の膜の圧縮応力を減少させるか又は第２の膜の引張り応力を増加させるために、初期条件に含まれる比の初期値に対して処理条件に含まれる比が増加される。第１の膜の応力に対して第２の膜の引張り応力を減少させるか又は第２の膜の圧縮応力を増加させるために、初期条件に含まれる比の初期値に対して処理条件に含まれる比が減少される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、膜の応力に加えて、膜密度を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。
【図２】種々の実施形態に係る成膜方法の実行において用いることが可能な一実施形態のプラズマ処理装置を示す図である。
【図３】図２に示すプラズマ処理装置の変圧器として用いることが可能な変圧器を一部破断して示す斜視図である。
【図４】図３に示す変圧器の三つのコイルを概略的に示す図である。
【図５】図５の（ａ）は、位相差Δφが略ゼロである場合の上部電極の電圧及び下部電極の電圧の時間変化を示す図であり、図５の（ｂ）は、位相差Δφが略ゼロである場合のプラズマの電位及び基板の電位の時間変化を示す図である。
【図６】図６の（ａ）は、位相差Δφがゼロでない場合の上部電極の電圧及び下部電極の電圧の時間変化を示す図であり、図６の（ｂ）は、位相差Δφがゼロでない場合のプラズマの電位及び基板の電位の時間変化を示す図である。
【図７】図２に示すプラズマ処理装置の変圧器として用いることが可能な別の変圧器を概略的に示す図である。
【図８】図１に示す成膜方法に関連するタイミングチャートである。
【図９】図９は、別の実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。
【図１０】更に別の実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。
【図１１】第１の実験の結果を示すグラフである。
【図１２】第２の実験の結果を示すグラフである。
【図１３】第３の実験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２３】
図１は、一実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。図１に示す成膜方法（以下、「方法ＭＴ１」という）は、基板上に膜を形成する方法である。方法ＭＴ１では、プラズマ処理装置が用いられる。
【００２４】
図２は、種々の実施形態に係る成膜方法の実行において用いることが可能な一実施形態のプラズマ処理装置を示す図である。図２に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略筒形状を有しており、鉛直方向に延在している。チャンバ本体１２は、略筒状の側壁部、及び、側壁部の下端に連続する底部を有している。チャンバ本体１２は、内部空間１２ｓを提供している。チャンバ本体１２は、アルミニウムといった金属から形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には耐プラズマ性を有する被覆が形成されている。耐プラズマ性を有する被覆は、アルマイト膜、酸化イットリウム膜といったセラミックス製の膜であり得る。チャンバ本体１２は、接地されている。
【００２５】
チャンバ本体１２の側壁部には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、チャンバ本体１２の外部から内部空間１２ｓに搬送されるとき、及び、内部空間１２ｓからチャンバ本体１２の外部に搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇによって開閉可能である。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁部に沿って設けられている。
【００２６】
チャンバ本体の内部空間１２ｓの中には、支持台１４が設けられている。支持台１４は、その上に載置される基板Ｗを支持するように構成されている。支持台１４は、支持体１５によって支持されている。支持体１５は、絶縁性を有しており、チャンバ本体１２の底部から上方に延びている。
【００２７】
支持台１４は、下部電極１６を含んでいる。下部電極１６は、略円盤形状を有している。下部電極１６は、アルミニウムといった導電性材料から形成されている。一実施形態において、支持台１４は、静電チャック１８を更に含んでいる。静電チャック１８は、下部電極１６上に設けられている。基板Ｗは、静電チャック１８上に載置される。静電チャック１８は、誘電体膜、及び、当該誘電体膜内に内蔵された電極を含んでいる。静電チャック１８の電極は、導電性を有する膜であり得る。静電チャック１８の電極にはスイッチを介して電源が接続されている。電源から静電チャック１８の電極に電圧が印加されることにより、静電チャック１８と基板Ｗとの間に静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、静電チャック１８に引き付けられ、静電チャック１８によって保持される。
【００２８】
支持台１４の上方には上部電極２０が設けられている。上部電極２０と支持台１４の間には、内部空間１２ｓの一部が介在している。一実施形態では、チャンバ本体１２の上端部は、開口している。上部電極２０は、部材２１を介してチャンバ本体１２の上端部に支持されている。部材２１は、絶縁性を有している。上部電極２０は、部材２１と共に、チャンバ本体１２の上端部の開口を閉じている。
【００２９】
上部電極２０は、導電性を有する一以上の部品から形成されている。上部電極２０を構成する一以上の部品は、アルミニウム、シリコンといった材料から形成され得る。或いは、上部電極２０は、導電性を有する一以上の部品と絶縁性を有する一以上の部品から形成されていてもよい。上部電極２０の表面には、耐プラズマ性の被膜が形成されていてもよい。
【００３０】
上部電極２０には、複数のガス吐出孔２０ａ及びガス拡散室２０ｂが形成されている。複数のガス吐出孔２０ａは、ガス拡散室２０ｂから内部空間１２ｓ側の上部電極２０下面まで下方に延びている。ガス拡散室２０ｂには、ガス供給部２２が接続されている。ガス供給部２２は、内部空間１２ｓにガスを供給するように構成されている。ガス供給部２２は、例えば、複数のガスソース、マスフローコントローラといった複数の流量制御器、及び、複数のバルブを有する。複数のガスソースの各々は、複数の流量制御器のうち対応の流量制御器、及び、複数のバルブのうち対応のバルブを介して、ガス拡散室２０ｂに接続されている。ガス供給部２２は、複数のガスソースのうち選択されたガスソースからのガスの流量を調整し、当該ガスをガス拡散室２０ｂに供給する。ガス拡散室２０ｂに供給されたガスは、複数のガス吐出孔２０ａから内部空間１２ｓに供給される。
【００３１】
チャンバ本体１２の底部には、排気装置２４が接続されている。排気装置２４は、内部空間１２ｓに連通可能に設けられている。排気装置２４は、圧力調整弁といった圧力制御装置、及び、ターボ分子ポンプ、ドライポンプといった真空ポンプを有している。排気装置２４を作動させることにより、内部空間１２ｓの中に存在するガスは、支持台１４とチャンバ本体１２の側壁部との間の空間１２ｖを通って、排出される。また、排気装置２４によって、内部空間１２ｓの中の圧力が、指定された圧力に調整される。
【００３２】
プラズマ処理装置１０は、高周波供給部２６、位相調整回路２８１、位相調整回路２８２、及び、制御部３０を更に備えている。高周波供給部２６は、第１の高周波及び第２の高周波を発生する。第１の高周波は、上部電極２０に供給される高周波である。第２の高周波は、下部電極１６に供給される高周波であり、第１の高周波の周波数と同一の周波数を有する。高周波供給部２６は、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比Ｒ（即ち、Ｐ２／Ｐ１）を調整可能に構成されている。なお、Ｐ１は第１の高周波の電力であり、Ｐ２は第２の高周波の電力である。
【００３３】
制御部３０は、コンピュータ装置であることができ、プロセッサ、メモリといった記憶装置、キーボード、マウス、タッチパネルといった入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を有し得る。制御部３０の記憶装置には、制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。制御部３０のプロセッサは、制御プログラムを実行して、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御する。方法ＭＴ１、及び、後述する種々の実施形態に係る成膜方法は、制御部３０によるプラズマ処理装置１０の各部の制御によって実行される。
【００３４】
一実施形態において、高周波供給部２６は、高周波電源２６１及び変圧器１００を有している。高周波電源２６１は、高周波を発生するように構成されている。高周波電源２６１からの高周波は、変圧器１００の一次コイルに供給される。
【００３５】
図３は、図２に示すプラズマ処理装置の変圧器として用いることが可能な変圧器を一部破断して示す斜視図である。図４は、図３に示す変圧器の三つのコイルを概略的に示す図である。図３及び図４に示す変圧器１００Ａは、プラズマ処理装置１０の変圧器１００として用いられ得る。変圧器１００Ａは、回転軸１１２、一次コイル１０１Ａ、第１の二次コイル１０２Ａ、及び、第２の二次コイル１０３Ａを備えている。第１の二次コイル１０２Ａ、及び、第２の二次コイル１０３Ａは、二次側コイル対１０６を構成している。一実施形態において、変圧器１００Ａは、支持部材１２２、支持部材１２４、支柱１２６、支持部材１２８、支持部材１３０、支持部材１３２、支持部材１３４、端子１０１ａ、端子１０１ｂ、端子１０２ａ、端子１０２ｂ、端子１０３ａ、及び、端子１０３ｂを更に備えている。
【００３６】
回転軸１１２は、略円柱状をなしている。回転軸１１２は、その中心軸線ＲＸ周りに回転可能に設けられている。一実施形態では、回転軸１１２は、支持部材１２２と支持部材１２４によって回転可能に支持されている。支持部材１２２及び支持部材１２４は、板状の部材であり、略矩形の平面形状を有する。支持部材１２２及び支持部材１２４は、絶縁体から形成されている。支持部材１２２及び支持部材１２４は、中心軸線ＲＸに交差又は略直交するように設けられており、それらの板厚方向が中心軸線ＲＸが延びる方向ＲＤに略一致するよう、方向ＲＤに沿って配列されている。支持部材１２２の隅部には支柱１２６の一端が固定されており、支持部材１２４の隅部には支柱１２６の他端が固定されている。回転軸１１２の一端部は、支持部材１２２を貫通して、支持部材１２２から突出している。この回転軸１１２の一端部は、駆動機構（例えば、モータ）に接続されている。
【００３７】
支持部材１２８及び支持部材１３０は、略円盤状の部材であり、絶縁体から形成されている。支持部材１２８及び支持部材１３０は、支持部材１２２と支持部材１２４との間において中心軸線ＲＸに交差又は略直交するように設けられており、それらの板厚方向が方向ＲＤに略一致するように方向ＲＤに沿って配列されている。また、支持部材１３２及び支持部材１３４は、略円盤状の部材であり、絶縁体から形成されている。支持部材１３２及び支持部材１３４は、支持部材１２８と支持部材１３０との間において中心軸線ＲＸに交差又は略直交するように設けられており、それらの板厚方向が方向ＲＤに略一致するように方向ＲＤに沿って配列されている。回転軸１１２は、支持部材１２８、支持部材１３０、支持部材１３２、及び、支持部材１３４それぞれの中心を貫通している。支持部材１２８、支持部材１３０、支持部材１３２、及び、支持部材１３４は、回転軸１１２に固定されている。
【００３８】
一次コイル１０１Ａは、中心軸線ＲＸに直交する第１の軸線ＡＸ１周りに延在している。一実施形態では、第１の軸線ＡＸ１は、支持部材１２２と支持部材１２４との中間において中心軸線ＲＸに直交している。一次コイル１０１Ａは、支持部材１２２の外側と支持部材１２４の外側を交互に通るように、第１の軸線ＡＸ１中心に巻かれている。
【００３９】
一次コイル１０１Ａの一端は、端子１０１ａに接続されている。一実施形態では、端子１０１ａは、支持部材１２２の一面１２２ａ（変圧器１００Ａの外側に向いた面）に設けられている。また、一次コイル１０１Ａの他端は、端子１０１ｂに接続されている。一実施形態では、端子１０１ｂは、支持部材１２４の一面１２４ａ（変圧器１００Ａの外側に向いた面）に設けられている。
【００４０】
第１の二次コイル１０２Ａは、第２の軸線ＡＸ２周りに延在している。第２の軸線ＡＸ２は、一次コイル１０１Ａによって囲まれた領域内で中心軸線ＲＸに直交している。一実施形態では、第２の軸線ＡＸ２は、支持部材１２８と支持部材１３０との中間において中心軸線ＲＸに直交している。第１の二次コイル１０２Ａは、支持部材１２８の外側と支持部材１３０の外側を交互に通るように、第２の軸線ＡＸ２中心に巻かれている。第１の二次コイル１０２Ａは、支持部材１２８及び支持部材１３０を介して回転軸１１２によって支持されている。
【００４１】
第１の二次コイル１０２Ａの一端は、端子１０２ａに接続されている。また、第１の二次コイル１０２Ａの他端は、端子１０２ｂに接続されている。一実施形態では、端子１０２ａ及び端子１０２ｂは、支持部材１２２の一面１２２ａに設けられている。回転軸１１２は、同軸状に設けられた第１の導体と第２の導体を含んでおり、第１の二次コイル１０２Ａの一端は第１の導体に接続されており、第１の二次コイル１０２Ａの他端は第２の導体に接続されている。第１の導体は、ロータリーコネクタ１４０内のスリップリングを介して端子１０２ａに接続されている。また、第２の導体は、ロータリーコネクタ１４０内の別のスリップリングを介して端子１０２ｂに接続されている。
【００４２】
第２の二次コイル１０３Ａは、第３の軸線ＡＸ３周りに延在している。第３の軸線ＡＸ３は、一次コイル１０１Ａによって囲まれた領域内で中心軸線ＲＸに直交している。また、第３の軸線ＡＸ３は、第２の軸線ＡＸ２に交差している。第３の軸線ＡＸ３と第２の軸線ＡＸ２は、互いの間に所定の角度θｐをなしている。角度θｐは、限定されるものではないが、例えば、９０度である。一実施形態では、第３の軸線ＡＸ３は、支持部材１３２と支持部材１３４との中間において中心軸線ＲＸに直交している。第２の二次コイル１０３Ａは、支持部材１３２の外側と支持部材１３４の外側を交互に通るように、第３の軸線ＡＸ３中心に巻かれている。第２の二次コイル１０３Ａは、支持部材１３２及び支持部材１３４を介して回転軸１１２によって支持されている。この第２の二次コイル１０３Ａと第１の二次コイル１０２Ａとの間には、絶縁距離が確保されている。
【００４３】
第２の二次コイル１０３Ａの一端は、端子１０３ａに接続されている。また、第２の二次コイル１０３Ａの他端は、端子１０３ｂに接続されている。一実施形態では、端子１０３ａ及び端子１０３ｂは、支持部材１２４の一面１２４ａに設けられている。回転軸１１２は、同軸状に設けられた第３の導体と第４の導体を含んでおり、第２の二次コイル１０３Ａの一端は第３の導体に接続されており、第２の二次コイル１０３Ａの他端は第４の導体に接続されている。第３の導体は、支持部材１２４の近傍に設けられた別のロータリーコネクタのスリップリングを介して端子１０３ａに接続されている。また、第４の導体は、当該別のロータリーコネクタ内の別のスリップリングを介して端子１０３ｂに接続されている。
【００４４】
変圧器１００Ａがプラズマ処理装置１０の変圧器１００として用いられる場合には、図２に示すように、端子１０１ａ及び端子１０１ｂは、高周波電源２６１に電気的に接続される。また、端子１０１ｂは電気的に接地される。端子１０２ａは、位相調整回路２８１を介して上部電極２０に電気的に接続される。端子１０３ａは、位相調整回路２８２を介して下部電極１６に電気的に接続される。端子１０２ｂ及び端子１０３ｂは電気的に接地される。
【００４５】
位相調整回路２８１及び位相調整回路２８２は、上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相を調整するように構成されている。位相調整回路２８１は、上部電極２０に電気的に接続されている。一実施形態において、位相調整回路２８１は、コンデンサ２８１ａ及び可変インダクタ２８１ｂを含んでいる。コンデンサ２８１ａ及び可変インダクタ２８１ｂは、上部電極２０と端子１０２ａとの間で直列接続されている。一実施形態では、コンデンサ２８１ａの一端は、端子１０２ａに接続されている。コンデンサ２８１ａの他端は、可変インダクタ２８１ｂの一端に接続されている。可変インダクタ２８１ｂの他端は、上部電極２０に電気的に接続されている。
【００４６】
位相調整回路２８２は、下部電極１６に電気的に接続されている。一実施形態において、位相調整回路２８２は、コンデンサ２８２ａ及び可変インダクタ２８２ｂを含んでいる。コンデンサ２８２ａ及び可変インダクタ２８２ｂは、下部電極１６と端子１０３ａとの間で直列接続されている。一実施形態では、コンデンサ２８２ａの一端は、端子１０３ａに接続されている。コンデンサ２８２ａの他端は、可変インダクタ２８２ｂの一端に接続されている。可変インダクタ２８２ｂの他端は、下部電極１６に電気的に接続されている。
【００４７】
変圧器１００Ａがプラズマ処理装置１０の変圧器１００として用いられる場合に、一次コイル１０１Ａに高周波電源２６１からの高周波が供給されると、一次コイル１０１Ａが第１の軸線ＡＸ１が延びる方向に略平行な方向に磁束を発生する。また、二次側コイル対１０６の回転角度を調整することにより、第１の二次コイル１０２Ａを貫く磁束の量、及び、第２の二次コイル１０３Ａを貫く磁束の量が調整される。第１の二次コイル１０２Ａには、それを貫く磁束の量に応じた誘導起電力が生じ、当該第１の二次コイル１０２Ａから第１の高周波が出力される。また、第２の二次コイル１０３Ａには、それを貫く磁束の量に応じた誘導起電力が生じ、当該第２の二次コイル１０３Ａから第２の高周波が出力される。したがって、変圧器１００Ａによれば、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比が調整され得る。
【００４８】
また、位相調整回路２８１及び位相調整回路２８２のうち少なくとも一方の位相調整回路の可変インダクタのインダクタンスを調整することにより、上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相が調整される。即ち、上部電極２０の電圧に対する下部電極１６の電圧の位相差Δφは、少なくとも一方の位相調整回路の可変インダクタのインダクタンスによって決定される。
【００４９】
図５の（ａ）は、位相差Δφが略ゼロである場合の上部電極の電圧及び下部電極の電圧の時間変化を示す図であり、図５の（ｂ）は、位相差Δφが略ゼロである場合のプラズマの電位及び基板の電位の時間変化を示す図である。図６の（ａ）は、位相差Δφがゼロでない場合の上部電極の電圧及び下部電極の電圧の時間変化を示す図であり、図６の（ｂ）は、位相差Δφがゼロでない場合のプラズマの電位及び基板の電位の時間変化を示す図である。なお、位相差Δφが略ゼロである場合には、下部電極１６の自己バイアス電位Ｖｄｃ（直流自己バイアス電位）がゼロ又は正値となる。一方、位相差Δφがゼロでない場合には、下部電極１６の自己バイアス電位Ｖｄｃが負値となる。
【００５０】
図５の（ａ）に示すように位相差Δφが略ゼロである場合、即ち、上部電極２０の電圧の位相と下部電極１６の電圧の位相が実質的に揃っている場合には、図５の（ｂ）に示すように、プラズマの電位と基板Ｗの電位との間には差が少なく、自己バイアス電位Ｖｄｃがゼロ又は正値となる。プラズマの電位と基板Ｗの電位との間の差が少なく、且つ、自己バイアス電位Ｖｄｃがゼロ又は正値である場合には、プラズマ中のイオンは、比較的小さなエネルギーをもって基板に衝突する。
【００５１】
図６の（ａ）に示すように位相差Δφがゼロでない場合、即ち、上部電極２０の電圧の位相と下部電極１６の電圧の位相が揃っていない場合には、図６の（ｂ）に示すように、プラズマの電位と基板Ｗの電位との間に大きな差が発生し、また、自己バイアス電位Ｖｄｃが負値となる。プラズマの電位と基板Ｗの電位との間の差が大きく、且つ、自己バイアス電位Ｖｄｃが負値である場合には、プラズマ中のイオンが大きなエネルギーをもって基板に衝突する。
【００５２】
上述したように、位相調整回路２８１及び位相調整回路２８２のうち少なくとも一方により、上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相が調整されることにより、プラズマの電位と基板Ｗの電位との間の電位差、及び、自己バイアス電位Ｖｄｃを調整することができ、ひいては、基板Ｗに衝突するイオンのエネルギーを調整することができる。
【００５３】
図７は、図２に示すプラズマ処理装置の変圧器として用いることが可能な別の変圧器を概略的に示す図である。図７に示す変圧器１００Ｂは、図２に示すプラズマ処理装置１０の変圧器１００として用いられ得る。
【００５４】
変圧器１００Ｂは、一次コイル１０１Ｂ、第１の二次コイル１０２Ｂ、及び、第２の二次コイル１０３Ｂを有している。一次コイル１０１Ｂの一端は端子１０１ａであり、他端は端子１０１ｂである。端子１０１ａ及び端子１０１ｂは、高周波電源２６１に接続される。端子１０１ｂは、電気的に接地される。
【００５５】
第１の二次コイル１０２Ｂ及び第２の二次コイル１０３Ｂは、一次コイル１０１Ｂに電磁結合されている。第１の二次コイル１０２Ｂの一端は、端子１０２ａである。端子１０２ａは、位相調整回路２８１を介して上部電極２０に電気的に接続される。また、第２の二次コイル１０３Ｂの一端は、端子１０３ａである。端子１０３ａは、位相調整回路２８２を介して下部電極１６に電気的に接続される。
【００５６】
変圧器１００Ｂでは、第１の二次コイル１０２Ｂ及び第２の二次コイル１０３Ｂは単一のコイルから形成される。具体的に、変圧器１００Ｂの二次側は単一のコイルを有しており、当該単一のコイルは複数のタップ１００ｔを有している。複数のタップ１００ｔは、選択的にグランドに接続されるように構成されている。変圧器１００Ｂでは、グランドに接続するよう選択されたタップに対して当該単一のコイルの一方側が第１の二次コイル１０２Ｂになり、他方側が第２の二次コイル１０３Ｂになる。この変圧器１００Ｂによれば、第１の二次コイル１０２Ｂから出力される第１の高周波の電力に対して、第２の二次コイル１０３Ｂから出力される第２の高周波の電力の比が調整され得る。
【００５７】
再び図１を参照し、方法ＭＴ１について説明する。以下では、プラズマ処理装置１０が用いられる場合を例として、方法ＭＴ１の説明を行う。しかしながら、方法ＭＴ１の実行においては、他のプラズマ処理装置が用いられてもよい。また、以下の説明では、図１と共に、図８を参照する。図８は、図１に示す成膜方法に関連するタイミングチャートである。図８において、横軸は時間を示している。図８において、縦軸は、キャリアガスの流量、反応性ガスの流量、前駆体ガスの流量、及び、高周波（第１の高周波及び第２の高周波）の電力を示している。なお、工程ＳＴ３では、比Ｒがゼロである場合には、第２の高周波の電力はゼロであることに留意されたい。
【００５８】
方法ＭＴ１は、基板Ｗがプラズマ処理装置１０の支持台１４上に載置された状態で実行される。方法ＭＴ１では、成膜処理ＤＰ１が実行される。成膜処理ＤＰ１では、プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ。Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による成膜が行われる。成膜処理ＤＰ１は、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、及び、工程ＳＴ３を含む。成膜処理ＤＰ１の実行中には、排気装置２４により内部空間１２ｓの中の圧力が指定された圧力に減圧される。
【００５９】
工程ＳＴ１では、内部空間１２ｓに反応性ガスが供給される。一実施形態の成膜処理ＤＰ１では、図８に示すように、その開始時から終了時までの間、内部空間１２ｓに反応性ガスが供給される。したがって、工程ＳＴ１は、成膜処理ＤＰ１の実行期間にわたって継続される。反応性ガスは、後述する前駆体と反応するガスである。基板Ｗ上に形成すべき膜が酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）である場合には、反応性ガスは酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、酸素ガス（Ｏ２ガス）、ＣＯガス、ＣＯ２ガス等のうち一以上を含み得る。
【００６０】
方法ＭＴ１では、図８に示すように、成膜処理ＤＰ１の実行期間にわたって、キャリアガスが内部空間１２ｓに供給されてもよい。キャリアガスは、不活性ガスである。キャリアガスは、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスといった一以上の希ガスを含み得る。
【００６１】
図１及び図８に示すように、成膜処理ＤＰ１では、工程ＳＴ２と工程ＳＴ３が交互に実行される。工程ＳＴ２では、内部空間１２ｓに前駆体ガスが供給される。前駆体ガスは、前駆体を含むガスであり、前駆体は基板Ｗ上に形成すべき膜を構成する元素を含む。基板Ｗ上に形成すべき膜が酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）である場合には、前駆体ガスは、チタン含有ガスである。チタン含有ガスは、ハロゲン化チタンガスであり得る。ハロゲン化チタンガスは、例えば四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ４ガス）である。工程ＳＴ２では、第１の高周波及び第２の高周波の供給は停止されている。即ち、工程ＳＴ２では、内部空間１２ｓの中でプラズマは生成されない。工程ＳＴ２が実行されることにより、基板Ｗに前駆体が吸着される。
【００６２】
図８に示すように、工程ＳＴ２の実行期間と工程ＳＴ３の実行期間の間の期間ＰＡでは、内部空間１２ｓへの前駆体ガスの供給が停止される。この期間ＰＡでは、前駆体ガスを内部空間１２ｓから排出するためのパージが実行される。また、期間ＰＡでは、第１の高周波及び第２の高周波の供給は停止されている。即ち、期間ＰＡでは、内部空間１２ｓの中でプラズマは生成されない。
【００６３】
図１及び図８に示すように、工程ＳＴ３では、前駆体と反応性ガスとの反応を強化するために、反応性ガスのプラズマが生成される。具体的に、工程ＳＴ３では、第１の高周波が上部電極２０に供給され、第２の高周波が下部電極１６に供給される。なお、工程ＳＴ３では、比Ｒがゼロである場合には、第２の高周波の電力はゼロであり、第２の高周波は下部電極１６に供給されない。工程ＳＴ３が実行されると、内部空間１２ｓの中で反応性ガスのプラズマが生成される。反応性ガスのプラズマ中のイオン及び／又はラジカルが基板上の前駆体と反応することにより、基板上で膜が形成される。
【００６４】
一実施形態の工程ＳＴ３では、比Ｒが調整され、自己バイアス電位Ｖｄｃがゼロであるか又は正値を有するように位相調整回路２８１及び／又は位相調整回路２８２によって下部電極１６の電圧の位相が上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に調整される。比Ｒは、基板Ｗ上に形成される膜の応力が所望の圧力になるように調整される。比Ｒが大きいほど、膜の圧縮応力が小さくなるか、膜の引張り応力が大きくなる。一方、比Ｒが小さいほど、膜の引張り応力が小さくなるか、膜の圧縮応力が大きくなる。自己バイアス電位Ｖｄｃは、所望の膜密度を有する膜が基板Ｗ上に形成されるように調整される。自己バイアス電位Ｖｄｃがゼロであるか又は正値を有する場合には、基板Ｗ（又は基板Ｗ上の前駆体）に衝突するイオンのエネルギーが小さくなる。したがって、基板Ｗ上に形成される膜の膜密度が高くなる。即ち、膜の膜密度は、正極性の自己バイアス電位Ｖｄｃが大きいほど、高くなる。
【００６５】
別の実施形態の工程ＳＴ３では、比Ｒが調整され、自己バイアス電位Ｖｄｃが負値を有するように位相調整回路２８１及び／又は位相調整回路２８２によって下部電極１６の電圧の位相が上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に調整される。比Ｒは、基板Ｗ上に形成される膜の応力が所望の圧力になるように調整される。比Ｒが大きいほど、膜の圧縮応力が小さくなるか、膜の引張り応力が大きくなる。一方、比Ｒが小さいほど、膜の引張り応力が小さくなるか、膜の圧縮応力が大きくなる。自己バイアス電位Ｖｄｃは、所望の膜密度を有する膜が基板Ｗ上に形成されるように調整される。自己バイアス電位Ｖｄｃが負値を有する場合には、基板Ｗ（又は基板Ｗ上の前駆体）に衝突するイオンのエネルギーが大きくなる。したがって、基板Ｗ上に形成される膜の膜密度が低くなる。即ち、膜の膜密度は、自己バイアス電位Ｖｄｃが低いほど、低くなる。換言すると、膜の膜密度は、負極性の自己バイアス電位Ｖｄｃの絶対値が大きいほど、低くなる。
【００６６】
図８に示すように、工程ＳＴ３の実行期間と工程ＳＴ２の実行期間の間の期間ＰＢでは、第１の高周波及び第２の高周波の供給が停止される。即ち、この期間ＰＢでは、プラズマを生成せずに、パージが実行される。
【００６７】
次いで、工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４では、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を含むサイクルの実行回数が所定回数に達している場合に満たされるものと判定される。所定回数は、１回以上の回数である。工程ＳＴ４において、停止条件が満たされないと判定されると、工程ＳＴ２が再び実行される。一方、工程ＳＴ４において、停止条件が満たされていると判定されると、成膜処理ＤＰ１が終了し、方法ＭＴ１の実行が終了する。
【００６８】
以下、図９を参照する。図９は、別の実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。以下では、プラズマ処理装置１０が用いられる場合を例として、図９に示す成膜方法（以下、「方法ＭＴ２」という）の説明を行う。しかしながら、方法ＭＴ２の実行においては、他のプラズマ処理装置が用いられてもよい。
【００６９】
方法ＭＴ２は、基板Ｗがプラズマ処理装置１０の支持台１４上に載置された状態で実行される。方法ＭＴ２では、成膜処理ＤＰ２が実行される。成膜処理ＤＰ２は、工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、及び、工程ＳＴ２３を含む。成膜処理ＤＰ２の実行中には、排気装置２４により内部空間１２ｓの中の圧力が指定された圧力に減圧される。また、成膜処理ＤＰ２の実行期間にわたって、キャリアガスが内部空間１２ｓに供給されてもよい。キャリアガスは、不活性ガスである。キャリアガスは、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスといった一以上の希ガスを含み得る。
【００７０】
工程ＳＴ２１では、内部空間１２ｓに前駆体ガスが供給される。工程ＳＴ２１で用いられる前駆体ガスは、工程ＳＴ２で用いられる前駆体ガスと同じガスあり得る。工程ＳＴ２２では、内部空間１２ｓに反応性ガスが供給される。工程ＳＴ２２で用いられる反応性ガスは工程ＳＴ１で用いられる反応性ガスと同じガスであり得る。工程ＳＴ２３では、前駆体と反応性ガスとの反応を強化するために、反応性ガスのプラズマが生成される。具体的に、工程ＳＴ２３では、第１の高周波が上部電極２０に供給され、第２の高周波が下部電極１６に供給される。
【００７１】
工程ＳＴ２３では、比Ｒが調整され、位相調整回路２８１及び／又は位相調整回路２８２によって自己バイアス電位Ｖｄｃが調整される。工程ＳＴ２３における比Ｒ及び自己バイアス電位Ｖｄｃの調整は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ３と同様に行われる。なお、工程ＳＴ２３では、比Ｒがゼロである場合には、第２の高周波の電力はゼロであり、第２の高周波は下部電極１６に供給されない。
【００７２】
成膜処理ＤＰ２では、工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、及び、工程ＳＴ２３は、同時に実行される。したがって、成膜処理ＤＰ２では、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ。Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による成膜が行われる。
【００７３】
以下、図１０を参照する。図１０は、更に別の実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。以下では、プラズマ処理装置１０が用いられる場合を例として、図１０に示す成膜方法（以下、「方法ＭＴ３」という）の説明を行う。しかしながら、方法ＭＴ３の実行においては、他のプラズマ処理装置が用いられてもよい。
【００７４】
方法ＭＴ３では、まず、工程ＳＴ３１が実行される。工程ＳＴ３１は、支持台１４上に第１の基板が載置された状態で実行される。工程ＳＴ３１では、初期条件の下で成膜処理が実行される。成膜処理は、上述した成膜処理ＤＰ１又は成膜処理ＤＰ２である。初期条件は、反応性ガスのプラズマを生成する工程（工程ＳＴ３又は工程ＳＴ２３）における、比Ｒの初期値Ｒｉ、及び、上部電極２０の電圧に対する下部電極１６の電圧の位相差Δφの初期値Δφｉを含む。工程ＳＴ３１において成膜処理ＤＰ１が実行される場合には、工程ＳＴ３において、比Ｒは初期値Ｒｉに設定され、位相差Δφは初期値Δφｉに設定される。工程ＳＴ３１において成膜処理ＤＰ２が実行される場合には、工程ＳＴ２３において、比Ｒは初期値Ｒｉに設定され、位相差Δφは初期値Δφｉに設定される。この工程ＳＴ３１の実行の結果、第１の基板上には第１の膜が形成される。
【００７５】
続く工程ＳＴ３２では、第１の膜が評価される。工程ＳＴ３２で得られる評価結果は、少なくとも第１の膜の応力を含む。第１の膜の応力は、応力測定装置を用いることにより測定され得る。応力測定装置は、例えば、第１の膜の形成前後の基板の曲率半径から求められ得る。一実施形態では、工程ＳＴ３２で得られる評価結果は、第１の膜の密度を反映するパラメータを含んでいてもよい。第１の膜の密度を反映するパラメータは、例えば、第１の膜のウェットエッチングレートであり得る。第１の膜のウェットエッチングレートは、例えば希フッ酸を用いて第１の膜をエッチングすることにより、求められる。第１の膜のウェットエッチングレートが高ければ、第１の膜の膜密度は低い。第１の膜のウェットエッチングレートが低ければ、第１の膜の膜密度は高い。
【００７６】
続く工程ＳＴ３３では、工程ＳＴ３２で得られた評価結果に基づいて、成膜処理の処理条件が決定される。続く工程ＳＴ３４は、第２の基板が支持台１４上に載置された状態で実行される。工程ＳＴ３４では、第２の基板上に第２の膜を形成するために、成膜処理が実行される。工程ＳＴ３４において実行される成膜処理は、成膜処理ＤＰ１又は成膜処理ＤＰ２であり、工程ＳＴ３１において実行される成膜処理と同じ成膜処理である。但し、工程ＳＴ３１では初期条件の下で成膜処理が実行されるが、工程ＳＴ３４では、工程ＳＴ３３において決定された処理条件の下で成膜処理が実行される。処理条件は、反応性ガスのプラズマを生成する工程（工程ＳＴ３又は工程ＳＴ２３）における、比Ｒを少なくとも含む。処理条件は、上部電極２０の電圧に対する下部電極１６の電圧の位相差Δφを更に含んでいてもよい。
【００７７】
一実施形態では、工程ＳＴ３４における成膜処理に含まれる工程ＳＴ３又は工程ＳＴ２３の実行時の自己バイアス電位Ｖｄｃの極性は、工程ＳＴ３１における成膜処理に含まれる工程ＳＴ３又は工程ＳＴ２３の実行時の自己バイアス電位Ｖｄｃの極性と同一である。かかる自己バイアス電位Ｖｄｃの極性を設定するために、例えば、処理条件における位相差Δφは初期条件における位相差の初期値Δφｉと同一の位相差に設定される。この実施形態では、工程ＳＴ３３において、第１の膜の応力と所望の応力との差を減少させるように、処理条件における比Ｒが設定される。工程ＳＴ３３では、第１の膜の応力に対して第２の膜の圧縮応力を減少させるか、又は、第２の膜の引張り応力を増加させるために、初期条件に含まれる比の初期値Ｒｉに対して処理条件に含まれる比Ｒが増加される。或いは、第１の膜の応力に対して第２の膜の引張り応力を減少させるか、又は、第２の膜の圧縮応力を増加させるために、初期条件に含まれる比の初期値Ｒｉに対して処理条件に含まれる比Ｒが減少される。工程ＳＴ３４において実行される工程ＳＴ３又は工程ＳＴ２３では、処理条件に含まれる比Ｒに基づき、第１の高周波の電力及び第２の高周波の電力が設定される。
【００７８】
別の実施形態では、工程ＳＴ３３において、工程ＳＴ３２の評価結果に基づいて、処理条件の比Ｒに加えて、処理条件の位相差Δφも設定される。処理条件の位相差Δφは、第１の膜の密度を反映するパラメータに基づいて決定される。このパラメータから第２の膜の膜密度を増加させるべきと判断される場合には、Δφが減少される。一方、このパラメータから第２の膜の膜密度を低下させるべきと判断される場合には、Δφが増加される。
【００７９】
方法ＭＴ３では、位相差Δφを設定することにより、第２の膜の膜密度を設定することが可能である。また、第１の膜の応力に基づいて第２の膜の形成時の比Ｒを調整することにより、第２の膜の応力を所望の応力に近づけることが可能である。
【００８０】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、プラズマ処理装置１０は、位相調整回路２８１及び位相調整回路２８２のうち一方を有していなくてもよい。また、方法ＭＴ１及び方法ＭＴ２で形成される膜、並びに、方法ＭＴ３で形成される第１の膜及び第２の膜は、任意の膜であり得る。そのような膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、タングステン含有膜等であり得る。前駆体ガス及び反応性ガスは、形成する膜の種類に応じて適宜選択可能である。
【００８１】
以下、上述した実施形態の方法を評価するために行った幾つかの実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示の範囲を限定するものではない。
【００８２】
（第１の実験）
【００８３】
第１の実験では、変圧器１００として変圧器１００Ａを有するプラズマ処理装置１０を用いて、支持台１４上に載置された基板に入射するイオンのエネルギーを測定した。第１の実験では、第１〜第６の条件のそれぞれでプラズマを生成して、イオンのエネルギー（平均イオンエネルギー）を測定した。以下に、第１の実験の条件を示す。
【００８４】
＜第１の実験の条件＞
内部空間１２ｓの圧力：６６．５Ｐａ
内部空間１２ｓに供給した混合ガスに含まれるアルゴンガスの流量：１０００ｓｃｃｍ
内部空間１２ｓに供給した混合ガスに含まれる酸素ガスの流量：５００ｓｃｃｍ
第１の条件
高周波電源２６１の高周波：４５０ｋＨｚ、３００Ｗ
比Ｒ：０．２５
位相差Δφ：１６６°
第２の条件
高周波電源２６１の高周波：４５０ｋＨｚ、３００Ｗ
比Ｒ：０．００
位相差Δφ：１５°
第３の条件
高周波電源２６１の高周波：４５０ｋＨｚ、３００Ｗ
比Ｒ：０．６７
位相差Δφ：１１°
第４の条件
高周波電源２６１の高周波：４５０ｋＨｚ、１０００Ｗ
比Ｒ：０．２５
位相差Δφ：１６６°
第５の条件
高周波電源２６１の高周波：４５０ｋＨｚ、１０００Ｗ
比Ｒ：０．００
位相差Δφ：１５°
第６の条件
高周波電源２６１の高周波：４５０ｋＨｚ、１０００Ｗ
比Ｒ：０．６７
位相差Δφ：１１°
【００８５】
図１１に第１の実験の結果を示す。図１１のグラフにおいて、横軸は自己バイアス電位Ｖｄｃを示しており、縦軸は平均イオンエネルギーを示している。図１１及び上述の第１〜第６の条件から分かるように、比Ｒが小さくても、即ち、下部電極１６に供給される第２の高周波の電力が低くても、位相差Δφを大きな値に設定することにより、自己バイアス電位Ｖｄｃを低く設定すること、即ち、自己バイアス電位Ｖｄｃが負極性を有する場合には、その絶対値を大きく設定することができた。また、下部電極１６に供給される第２の高周波の電力が低くても、位相差Δφを大きな値に設定することにより、高いエネルギーを有するイオンを基板に照射可能であることが確認された。
【００８６】
（第２の実験）
【００８７】
第２の実験では、変圧器１００として変圧器１００Ａを有するプラズマ処理装置１０を用いて、六つの基板のそれぞれの上に成膜処理ＤＰ１によりＴｉＯ２膜を形成した。成膜処理ＤＰ１の工程ＳＴ３では、上述の第１〜第６の条件をそれぞれ用いた。第２の実験では、成膜処理ＤＰ１におけるサイクルの実行回数を、形成されるＴｉＯ２膜の膜厚が１５ｎｍになるように、１６４回〜２１８回の間の回数に調整した。以下に、第２の実験における成膜処理ＤＰ１の条件を示す。
【００８８】
＜第２の実験における成膜処理ＤＰ１の条件＞
内部空間１２ｓの圧力：６６．５Ｐａ
キャリアガス（アルゴンガス）の流量：１０００ｓｃｃｍ
反応性ガス（酸素ガス）の流量：５００ｓｃｃｍ
工程ＳＴ１における前駆体ガス（ＴｉＣｌ４ガス）の流量：２４ｓｃｃｍ
各サイクルにおける工程ＳＴ２の処理時間：０．０５秒
各サイクルにおける工程ＳＴ３の処理時間：０．４秒
【００８９】
第２の実験では、複数の基板上に形成したＴｉＯ２膜に対して希フッ酸を用いたウェットエッチングを適用し、それぞれのＴｉＯ２膜のウェットエッチングレートを求めた。第２の実験の結果を図１２に示す。図１２のグラフにおいて、横軸は工程ＳＴ３における自己バイアス電位Ｖｄｃを示しており、縦軸はウェットエッチングレートを示している。図１２に示すように、ウェットエッチングレートは工程ＳＴ３における自己バイアス電位Ｖｄｃに対して負の相関を有していた。即ち、ウェットエッチングレートは位相差Δφが小さいほど低くなることが確認された。したがって、膜密度は、位相差Δφが小さいほど高くなることが確認された。
【００９０】
（第３の実験）
【００９１】
第３の実験では、変圧器１００として変圧器１００Ａを有するプラズマ処理装置１０を用いて、八つの基板のそれぞれの上に成膜処理ＤＰ１によりＴｉＯ２膜を形成した。八つの基板のうち四つの基板に対して実行した成膜処理ＤＰ１の工程ＳＴ３では、正極性の自己バイアス電位Ｖｄｃが発生するように位相差Δφを略ゼロに設定し、異なる比Ｒを設定した。一方、他の四つの基板に対して実行した成膜処理ＤＰ１の工程ＳＴ３では、負極性を有する自己バイアス電位Ｖｄｃが発生するように位相差Δφを設定し、異なる比Ｒを設定した。第３の実験では、成膜処理ＤＰ１におけるサイクルの実行回数を、形成されるＴｉＯ２膜の膜厚が１５ｎｍになるように、１６４回〜２１８回の間の回数に調整した。以下に、第３の実験における成膜処理ＤＰ１の条件を示す。
【００９２】
＜第３の実験における成膜処理ＤＰ１の条件＞
内部空間１２ｓの圧力：６６．５Ｐａ
キャリアガス（アルゴンガス）の流量：１０００ｓｃｃｍ
反応性ガス（酸素ガス）の流量：５００ｓｃｃｍ
工程ＳＴ１における前駆体ガス（ＴｉＣｌ４ガス）の流量：２４ｓｃｃｍ
各サイクルにおける工程ＳＴ２の処理時間：０．０５秒
各サイクルにおける工程ＳＴ３の処理時間：０．４秒
【００９３】
第３の実験では、八つの基板の上に形成した膜の応力を測定した。第３の実験の結果を図１３に示す。図１３のグラフにおいて、横軸は工程ＳＴ３における自己バイアス電位Ｖｄｃを示しており、縦軸は膜の応力を示している。図１３において、自己バイアス電位Ｖｄｃがゼロ以上である範囲に含まれるデータは、工程ＳＴ３において、正極性の自己バイアス電位Ｖｄｃが発生するように位相差Δφを設定することにより取得されたデータである。一方、図１３において、自己バイアス電位Ｖｄｃがゼロより小さい（即ち、負極性を有する）範囲に含まれるデータは、工程ＳＴ３において、負極性の自己バイアス電位Ｖｄｃが発生するように位相差Δφを設定することにより取得されたデータである。自己バイアス電位Ｖｄｃがゼロ以上である範囲では、比Ｒと自己バイアス電位Ｖｄｃは正の相関を有する。即ち、比Ｒの増加に伴い、自己バイアス電位Ｖｄｃが増加する。また、自己バイアス電位Ｖｄｃがゼロより小さい範囲では、比Ｒと自己バイアス電位Ｖｄｃの絶対値は正の相関を有する。即ち、比Ｒの増加に伴い、負極性を有する自己バイアス電位Ｖｄｃの絶対値が増加する。図１３に示すように、正極性の自己バイアス電位Ｖｄｃが発生するように位相差Δφが設定された場合には、比Ｒの増加に伴い膜の応力が正側に増加することが確認された。また、負極性の自己バイアス電位Ｖｄｃが発生するように位相差Δφが設定された場合には、比Ｒの増加に伴い膜の応力が正側に増加することが確認された。なお、膜が正の応力（引張り応力）を有するか又は負の応力（圧縮応力）を有するかは、膜種に依存する。第３の実験で形成されたＴｉＯ２膜は、負の応力を有する。したがって、ＴｉＯ２膜を形成する場合には、比Ｒの増加により、膜の圧縮応力を減少させることが可能であることが確認された。換言すると、比Ｒの低下により、膜の圧縮応力を増加させることが可能であることが確認された。この結果から、形成される膜が正の応力を有する膜である場合には、比Ｒの増加により、膜の引張り応力を増加させることが可能であるものと推測される。
【符号の説明】
【００９４】
１０…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｓ…内部空間、１４…支持台、１６…下部電極、２０…上部電極、２２…ガス供給部、２４…排気装置、２６…高周波供給部、２８１，２８２…位相調整回路。
【図１】
2019070182.tif 000003
【図２】
2019070182.tif 000004
【図３】
2019070182.tif 000005
【図４】
2019070182.tif 000006
【図５】
2019070182.tif 000007
【図６】
2019070182.tif 000008
【図７】
2019070182.tif 000009
【図８】
2019070182.tif 000010
【図９】
2019070182.tif 000011
【図１０】
2019070182.tif 000012
【図１１】
2019070182.tif 000013
【図１２】
2019070182.tif 000014
【図１３】
2019070182.tif 000015