(57)【要約】      （修正有）【課題】所望の膜を形成可能な、回転テーブル式の基板処理装置を提供すること。【解決手段】天板１１が形成された真空容器１と、前記真空容器内に回転可能に設けられ前記天板と対向する面の表面に基板を載置する基板載置部が形成されている回転テーブル２と、前記天板と前記回転テーブルとの間に設けられ、前記基板の表面に吸着する第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給手段と、前記回転テーブルの周方向に離間した位置に設けられ前記基板の表面にプラズマ処理用ガスを供給するプラズマ処理用ガス供給手段と、前記第１の処理ガスと前記プラズマ処理用ガスとを分離する分離ガスを供給する分離ガス供給手段と、前記プラズマ処理用ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、前記プラズマ発生手段及び前記回転テーブルの少なくとも一方を昇降する昇降機構と、を有する基板処理装置。【選択図】図１
2015090916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板が形成された真空容器と、
前記真空容器内に回転可能に設けられ、前記天板と対向する面の表面に基板を載置する基板載置部が形成されている、回転テーブルと、
前記天板と前記回転テーブルとの間に設けられ、前記基板の表面に吸着する第１の処理ガスを供給する、第１の処理ガス供給手段と、
前記天板と前記回転テーブルとの間に設けられ、前記第１の処理ガス供給手段から、前記回転テーブルの周方向に離間した位置に設けられ、前記基板の表面にプラズマ処理用ガスを供給する、プラズマ処理用ガス供給手段と、
前記天板と前記回転テーブルとの間に設けられ、前記回転テーブルの回転方向における、前記第１の処理ガス供給手段と前記プラズマ処理用ガス供給手段との間、及び、前記プラズマ処理用ガス供給手段と前記第１の処理ガス供給手段との間に設けられ、前記第１の処理ガスと前記プラズマ処理用ガスとを分離する分離ガスを供給する、分離ガス供給手段と、
前記プラズマ処理用ガスをプラズマ化する、プラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生手段及び前記回転テーブルの少なくとも一方を昇降する、昇降機構と、
を有する、
基板処理装置。
【請求項２】
前記天板は、開口部を有し、
前記基板処理装置は更に、
前記開口部の開口縁部に沿って前記開口縁部に気密に設けられる環状部材と、
前記環状部材の内周面に沿って前記環状部材に気密に設けられ、前記プラズマ発生手段を収容する筐体と、
を有し、
前記昇降機構は、少なくとも前記プラズマ発生手段を昇降し、
前記環状部材は、ベローズ構造を有し、該ベローズ構造及び前記昇降機構を介して前記環状部材及び前記筐体の高さ位置を変更することにより、前記プラズマ発生手段と前記回転テーブルとの間の距離が変更可能に構成されている、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記回転テーブルは軸部材を有し、前記基板載置部は、前記軸部材の軸周りに回転可能に設けられ、
前記昇降機構は、少なくとも前記回転テーブルを昇降し、
前記軸部材は、ベローズ構造を有し、該ベローズ構造及び前記昇降機構を介して前記回転テーブルの高さ位置を変更することにより、前記プラズマ発生手段と前記回転テーブルとの間の距離が変更可能に構成されている、
請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記プラズマ発生手段は、
前記プラズマ処理用ガスを誘導結合によりプラズマ化するためのアンテナと、
前記アンテナに高周波電力を印加する、高周波電源と、
前記アンテナと前記筐体との間に設けられ、前記アンテナの周囲に発生した電磁界における電界成分の通過を阻止すると共に磁界を前記基板側に通過させるために、前記アンテナと直交する方向に伸びるスリットが、前記アンテナの伸長方向に複数配置された板状体から構成される、ファラデーシールドと、
を有する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記分離ガスが供給される分離領域における、前記天板の前記回転テーブルに対向する面の前記回転テーブルからの高さは、前記第１の処理ガスの供給される処理領域における、前記天板の前記回転テーブルに対向する面の前記回転テーブルからの高さよりも低い、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
真空容器と、
前記真空容器内に回転可能に設けられ、表面に基板を載置する基板載置部が形成されている、回転テーブルと、
前記基板の表面に吸着する第１の処理ガスを供給する、第１の処理ガス供給手段と、
前記第１の処理ガス供給手段から、前記回転テーブルの周方向に離間した位置に設けられ、前記基板の表面にプラズマ処理用ガスを供給する、プラズマ処理用ガス供給手段と、
前記回転テーブルの回転方向における、前記第１の処理ガス供給手段と前記プラズマ処理用ガス供給手段との間、及び、前記プラズマ処理用ガス供給手段と前記第１の処理ガス供給手段との間に設けられ、前記第１の処理ガスと前記プラズマ処理用ガスとを分離する分離ガスを供給する、分離ガス供給手段と、
前記回転テーブルとの間の距離が可変に構成され、前記プラズマ処理用ガスをプラズマ化する、プラズマ発生手段と、
を有する基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
基板に対して、前記プラズマ発生手段と前記回転テーブルとの間の距離を第１の距離にした状態で前記回転テーブルを回転させ、前記第１の処理ガス供給手段から前記第１の処理ガスを前記基板に供給し、前記第１の処理ガスと反応させて反応生成物を形成するための第２の処理ガスを前記プラズマ処理用ガス供給手段から供給し、前記第２の処理ガスを前記プラズマ発生手段によりプラズマ化することで、前記基板上に前記反応生成物を成膜する、第１成膜工程と、
前記第１成膜工程により前記基板上に所定の膜厚の前記反応生成物が形成された後に、前記プラズマ発生手段と前記回転テーブルとの間の距離を、前記第１の距離よりも長い第２の距離に変更する、第２成膜工程と、
を有する、基板処理方法。
【請求項７】
前記基板は、予めカーボンを含む膜が形成された基板であり、
前記第１成膜工程の前に、前記プラズマ発生手段と前記回転テーブルとの間の距離を第３の距離にした状態で、前記基板に対して、前記プラズマ処理用ガスのプラズマを利用して、前記膜をスリミングする、スリミング工程を有する、
請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記第１成膜工程、前記第２成膜工程及び前記スリミング工程の各々の工程は、
前記真空容器内を所定の圧力にし、前記回転テーブルを所定の回転速度にし、前記プラズマ発生手段の高周波電源の出力を所定の出力にした状態で実施される、
請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記第１の処理ガスは、ジイソプロピルアミノシラン、トリスジメチルアミノシラン、ビスターシャルブチルアミノシラン、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、四塩化チタン、チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト、トリメチルアルミニウム、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム、ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナトの群から選択される１つ以上のガスを含み、
前記第２の処理ガスは、Ａｒガスと、酸素含有ガス及び／又は水素含有ガスとを含む、
請求項６乃至８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ）に対して、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法等の方法によって、各種成膜処理が施される。
【０００３】
近年、ＡＬＤ法を実施する成膜装置として、所謂回転テーブル式の成膜装置の研究開発が進められている。この成膜装置は、真空容器内に回転可能に配置され、複数のウエハが各々載置される、ウエハよりも僅かに大きい径を有する凹部が形成された回転テーブルを有する。そして、この回転テーブルの上方に区画される反応ガスＡの供給領域と、反応ガスＢの供給領域と、これらの供給領域を分離する分離領域とを有している。
【０００４】
また、回転テーブル式の成膜装置では、例えば特許文献１に示すような、プラズマ発生部が搭載されることがある。プラズマ発生部により生成したプラズマを利用して、基板上への各種（機能）膜の成膜、基板上に形成された炭素を含む膜の改質、基板上に形成された膜のエッチング等が実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１等に記載のプラズマ発生部を有する回転テーブル式の成膜装置では、プラズマにより生成した活性種の強度制御等が困難であり、所望の膜質の膜を得ることが困難であった。
【０００７】
上記課題に対して、所望の膜を形成可能な、回転テーブル式の基板処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
天板が形成された真空容器と、
前記真空容器内に回転可能に設けられ、前記天板と対向する面の表面に基板を載置する基板載置部が形成されている、回転テーブルと、
前記天板と前記回転テーブルとの間に設けられ、前記基板の表面に吸着する第１の処理ガスを供給する、第１の処理ガス供給手段と、
前記天板と前記回転テーブルとの間に設けられ、前記第１の処理ガス供給手段から、前記回転テーブルの周方向に離間した位置に設けられ、前記基板の表面にプラズマ処理用ガスを供給する、プラズマ処理用ガス供給手段と、
前記天板と前記回転テーブルとの間に設けられ、前記回転テーブルの回転方向における、前記第１の処理ガス供給手段と前記プラズマ処理用ガス供給手段との間、及び、前記プラズマ処理用ガス供給手段と前記第１の処理ガス供給手段との間に設けられ、前記第１の処理ガスと前記プラズマ処理用ガスとを分離する分離ガスを供給する、分離ガス供給手段と、
前記プラズマ処理用ガスをプラズマ化する、プラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生手段及び前記回転テーブルの少なくとも一方を昇降する、昇降機構と、
を有する、
基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
所望の膜を形成可能な、回転テーブル式の基板処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略縦断面図である。
【図２】本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略平面図である。
【図３】本実施形態に係る基板処理装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図である
【図４】本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の縦断面図である。
【図５】本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の分解斜視図である。
【図６】本実施形態に係るプラズマ発生部に設けられる筐体の一例の斜視図である。
【図７】本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の平面図である。
【図８】本実施形態に係るプラズマ発生部に設けられるファラデーシールドの一部を示す斜視図である。
【図９】プラズマ生成空間の距離とエッチング特性との間の関係の一例を説明するための概略図である。
【図１０】プラズマ生成空間の距離とエッチング特性との間の関係の他の例を説明するための概略図である。
【図１１】真空容器内の圧力とエッチング特性との間の関係の一例を説明するための概略図である。
【図１２】真空容器内の圧力とエッチング特性との間の関係の他の例を説明するための概略図である。
【図１３】回転テーブルの回転速度とエッチング特性との間の関係の一例を説明するための概略図である。
【図１４】回転テーブルの回転速度とエッチング特性との間の関係の他の例を説明するための概略図である。
【図１５】高周波電源の出力とエッチング特性との間の関係の一例を説明するための概略図である。
【図１６】高周波電源の出力とエッチング特性との間の関係の他の例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本実施形態に係る基板処理方法を実施するのに好適な基板処理装置について説明する。
【００１２】
（基板処理装置の構成）
図１に、本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略縦断面図を示す。また、図２に、本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略平面図を示す。なお、図２では、説明の便宜上、天板１１の描画を省略している。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、平面形状が概ね円形である真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有すると共にウエハＷを公転させるための回転テーブル２と、を備えている。
【００１４】
真空容器１は、回転テーブル２の後述する凹部２４に対向する位置に設けられた天板（天井部）１１と、容器本体１２とを備えている。また、容器本体１２の上面の周縁部には、リング状に設けられたシール部材１３が設けられている。そして、天板１１は、容器本体１２から着脱可能に構成されている。平面視における真空容器１の直径寸法（内径寸法）は、限定されないが、例えば１１００ｍｍ程度とすることができる。
【００１５】
真空容器１内の上面側における中央部には、真空容器１内の中心部領域Ｃにおいて互いに異なる処理ガス同士が混ざり合うことを抑制するために分離ガスを供給する、分離ガス供給管５１が接続されている。
【００１６】
回転テーブル２は、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定されており、このコア部２１の下面に接続されると共に鉛直方向に伸びる回転軸２２に対して、鉛直軸周り、図２に示す例では時計回りに、駆動部２３によって回転自在に構成されている。回転テーブル２の直径寸法は、限定されないが、例えば１０００ｍｍ程度とすることができる。
【００１７】
回転軸２２及び駆動部２３は、ケース体２０に収納されており、このケース体２０は、上面側のフランジ部分が真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられている。また、このケース体２０には、回転テーブル２の下方領域に窒素ガス等をパージガス（分離ガス）として供給するためのパージガス供給管７２が接続されている。
【００１８】
真空容器１の底面部１４におけるコア部２１の外周側は、回転テーブル２に下方側から近接するようにリング状に形成されて突出部１２ａを為している。
【００１９】
回転テーブル２の表面部には、直径寸法が例えば３００ｍｍのウエハＷを載置するための円形状の凹部２４が基板載置領域として形成されている。この凹部２４は、回転テーブル２の回転方向に沿って、複数個所、例えば５箇所に設けられている。凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに、具体的には１ｍｍ乃至４ｍｍ程度大きい内径を有する。また、凹部２４の深さは、ウエハＷの厚さにほぼ等しいか、又はウエハＷの厚さよりも大きく構成される。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面と、回転テーブル２のウエハＷが載置されない領域の表面とが同じ高さになるか、ウエハＷの表面が回転テーブル２の表面よりも低くなる。なお、凹部２４の深さは、ウエハＷの厚さよりも深い場合であっても、あまり深くすると成膜に影響が出ることがあるので、ウエハＷの厚さの３倍程度の深さまでとすることが好ましい。また、凹部２４の底面には、ウエハＷを下方側から突き上げて昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する、図示しない貫通孔が形成されている。
【００２０】
図２に示すように、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と対向する位置には、例えば石英からなる複数本、例えば４本のノズル３１、３４、４１、４２が真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。これら各々のノズル３１、３４、４１、４２は、回転テーブル２と天板１１との間に配置される。また、これら各々のノズル３１、３４、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように取り付けられている。図２に示す例では、後述する搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、プラズマ処理用ガスノズル３４、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２がこの順番で配列されている。また、図２には、基板処理プロセスの種類等により必要に応じて使用される、第２の処理ガスノズル３２が配置されている構成を示している。
【００２１】
なお、本実施形態においては、各々の処理領域に１つのノズルを配置する例を示したが、各々の処理領域に複数のノズルを配置する構成であっても良い。例えば、プラズマ処理領域において、プラズマ処理用ガスノズル３４ａ、３４ｂを配置し、各々、アルゴンガス、酸素ガスを供給する構成であっても良いし、プラズマ処理用ガスノズル３４ａのみを配置し、アルゴンガス及び酸素ガスの混合ガスを供給する構成であっても良い。
【００２２】
第１の処理ガスノズル３１は、第１の処理ガス供給部をなしている。また、プラズマ処理用ガスノズル３４は、プラズマ処理用ガス供給部をなしている。さらに、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給部をなしている。
【００２３】
各ノズル３１、３４、４１、４２は、流量調整バルブを介して、図示しない各々のガス供給源に接続されている。
【００２４】
これらのノズル３１、３２、３４、４１、４２の下面側（回転テーブル２に対向する側）には、前述の各ガスを吐出するためのガス吐出孔３３が回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所に例えば等間隔に形成されている。各ノズル３１、３２、３４、４１、４２の各々の下端縁と回転テーブル２の上面との離間距離が例えば１〜５ｍｍ程度となるように配置されている。
【００２５】
第１の処理ガスノズル３１の下方領域は、第１の処理ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１であり、プラズマ処理用ガスノズル３４の下方領域は、ウエハＷ上の膜のスリミング（エッチング）処理又は改質処理を行うための第２の処理領域Ｐ２となる。分離ガスノズル４１、４２は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものである。
【００２６】
図３に、本実施形態に係る基板処理装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図を示す。なお、図３は、分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１を経て分離領域Ｄまでの断面図である。
【００２７】
分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、概略扇形の凸状部４が設けられている。凸状部４は、天板１１の裏面に取り付けられており、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが形成される。
【００２８】
天井面４４を形成する凸状部４は、図２に示すように、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、凸状部４には、周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４１、４２がこの溝部４３内に収容されている。なお、凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は、各処理ガス同士の混合を阻止するために、回転テーブル２の外端面に対向すると共に容器本体１２に対して僅かに離間するように、Ｌ字型に屈曲している。
【００２９】
第１の処理ガスノズル３１の上方側には、第１の処理ガスをウエハＷに沿って通流させるために、且つ分離ガスがウエハＷの近傍を避けて真空容器１の天板１１側を通流するように、ノズルカバー２３０が設けられている。ノズルカバー２３０は、図３に示すように、第１の処理ガスノズル３１を収納するために下面側が開口する概略箱形のカバー体２３１と、このカバー体２３１の下面側開口端における回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側に各々接続された板状体である整流板２３２とを備えている。なお、回転テーブル２の回転中心側におけるカバー体２３１の側壁面は、第１の処理ガスノズル３１の先端部に対向するように回転テーブル２に向かって伸び出している。また、回転テーブル２の外縁側におけるカバー体２３１の側壁面は、第１の処理ガスノズル３１に干渉しないように切り欠かれている。
【００３０】
プラズマ処理用ガスノズル３４の上方側には、真空容器１内に吐出されるプラズマ処理用ガスをプラズマ化するために、プラズマ発生部８１が設けられている。
【００３１】
図４に、本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の縦断面図を示す。また、図５に、本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の分解斜視図を示す。さらに、図６に、本実施形態に係るプラズマ発生部に設けられる筐体の一例の斜視図を示す。
【００３２】
プラズマ発生部８１は、金属線等から形成されるアンテナ８３をコイル状に例えば鉛直軸回りに３重に巻回して構成されている。また、プラズマ発生部８１は、平面視で回転テーブル２の径方向に伸びる帯状体領域を囲むように、且つ回転テーブル２上のウエハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。
【００３３】
アンテナ８３は、整合器８４を介して周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ及び出力電力が例えば５０００Ｗの高周波電源８５に接続されている。そして、このアンテナ８３は、真空容器１の内部領域から気密に区画されるように設けられている。なお、図１及び図３などおける参照符号８６は、アンテナ８３と整合器８４及び高周波電源８５とを電気的に接続するための接続電極である。
【００３４】
図４及び図５に示すように、プラズマ処理用ガスノズル３４の上方側における天板１１には、平面視で概略扇形に開口する開口部１１ａが形成されている。
【００３５】
開口部１１ａには、図４に示すように、開口部１１ａの開口縁部に沿って、この開口部１１ａに気密に設けられる環状部材８２を有する。後述する筐体９０は、この環状部材８２の内周面側に気密に設けられる。即ち、環状部材８２は、外周側が天板１１の開口部１１ａに臨む内周面１１ｂに対向すると共に、内周側が後述する筐体９０のフランジ部９０ａに対向する位置に、気密に設けられる。そして、この環状部材８２を介して、開口部１１ａには、アンテナ８３を天板１１よりも下方側に位置させるために、例えば石英等の誘導体により構成された筐体９０が設けられる。
【００３６】
また、環状部材８２は、図４に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ８２ａを有している。また、プラズマ発生部８１は、電動アクチュエータ等の図示しない駆動機構（昇降機構）により、昇降可能に形成されている。プラズマ発生部８１の昇降に対応して、ベローズ８２ａを伸縮させることで、プラズマ処理時における、プラズマ発生部８１とウエハＷ（即ち、回転テーブル２）との間の距離、即ち、（以後、プラズマ生成空間の距離と呼ぶことがある）を変更可能に構成されている。なお、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、前述した電動アクチュエータ及びベローズ８２ａにより、例えば２０〜１２０ｍｍに可変可能に構成されている。
【００３７】
上述の記載においては、プラズマ発生部８１とウエハＷとの間の距離を、ベローズ８２ａを介したプラズマ発生部８１側の昇降によって調整する構成について説明した。しかしながら、本発明はこの点において限定されず、ウエハＷを載置する載置台（回転テーブル２）側の昇降によって、プラズマ発生部８１とウエハＷとの間の距離を変更する構成であっても良い。この場合、回転テーブル２の回転軸を構成する構成要素の一部に、鉛直方向に伸縮可能なベローズを配置し、ウエハＷの載置面（即ち、回転テーブル２のウエハの載置面）を昇降可能に構成することが好ましい。具体例としては、図１に示すように、真空容器１の底面部１４とケース体２０との間に、鉛直方向に伸縮可能なベローズ１６を配置し、図示しない昇降機構により、ウエハＷが載置された回転テーブル２を昇降させる。回転テーブル２の昇降に対応して、ベローズ１６を伸縮させることで、プラズマ発生部８１とウエハＷとの間の距離を変更可能に構成される。回転テーブル２の回転軸を構成する構成要素の一部にベローズを設けることで、ウエハＷの処理面を平行に保ったまま、プラズマ発生部８１とウエハＷとの間の距離を変更することができる。
【００３８】
筐体９０は、図６に示すように、上方側の周縁部が周方向に亘ってフランジ状に水平に伸び出してフランジ部９０ａをなすと共に、平面視において、中央部が下方側の真空容器１の内部領域に向かって窪むように形成されている。
【００３９】
筐体９０は、この筐体９０の下方にウエハＷが位置した場合に、回転テーブル２の径方向におけるウエハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。なお、環状部材８２と天板１１との間には、Ｏ−リング等のシール部材１１ｃが設けられる。
【００４０】
真空容器１の内部雰囲気は、環状部材８２及び筐体９０を介して気密に設定されている。具体的には、環状部材８２及び筐体９０を開口部１１ａ内に落とし込み、次いで環状部材８２及び筐体９０の上面であって、環状部材８２及び筐体９０の接触部に沿うように枠状に形成された押圧部材９１によって筐体９０を下方側に向かって周方向に亘って押圧する。さらに、この押圧部材９１を図示しないボルト等により天板１１に固定する。これにより、真空容器１の内部雰囲気は気密に設定される。なお、図５においては、簡単のため、環状部材８２を省略して示している。
【００４１】
図６に示すように、筐体９０の下面には、当該筐体９０の下方側の処理領域Ｐ２を周方向に沿って囲むように、回転テーブル２に向かって垂直に伸び出す突起部９２が形成されている。そして、この突起部９２の内周面、筐体９０の下面及び回転テーブル２の上面により囲まれた領域には、前述したプラズマ処理用ガスノズル３４が収納されている。なお、プラズマ処理用ガスノズル３４の基端部（真空容器１の内壁側）における突起部９２は、プラズマ処理用ガスノズル３４の外形に沿うように概略円弧状に切り欠かれている。
【００４２】
筐体９０の下方（第２の処理領域Ｐ２）側には、図４に示すように、突起部９２が周方向に亘って形成されている。シール部材１１ｃは、この突起部９２によって、プラズマに直接曝されず、即ち、第２の処理領域Ｐ２から隔離されている。そのため、第２の処理領域Ｐ２からプラズマが例えばシール部材１１ｃ側に拡散しようとしても、突起部９２の下方を経由して行くことになるので、シール部材１１ｃに到達する前にプラズマが失活することとなる。
【００４３】
筐体９０の上方側には、当該筐体９０の内部形状に概略沿うように形成された導電性の板状体である金属板例えば銅などからなる、接地されたファラデーシールド９５が収納されている。このファラデーシールド９５は、筐体９０の底面に沿うように水平に刑しえされた水平面９５ａと、この水平面９５ａの外終端から周方向に亘って上方側に伸びる垂直面９５ｂと、を備えており、平面視で例えば概略六角形となるように構成されていても良い。
【００４４】
図７に本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の平面図を示し、図８に本実施形態に係るプラズマ発生部に設けられるファラデーシールドの一部を示す斜視図を示す。
【００４５】
回転テーブル２の回転中心からファラデーシールド９５を見た場合の右側及び左側におけるファラデーシールド９５の上端縁は、各々、右側及び左側に水平に伸び出して支持部９６を為している。そして、ファラデーシールド９５と筐体９０との間には、支持部９６を下方側から支持すると共に筐体９０の中心部領域Ｃ側及び回転テーブル２の外縁部側のフランジ部９０ａに各々支持される枠状体９９が設けられている。
【００４６】
電界がウエハＷに到達する場合、ウエハＷの内部に形成されている電気配線等が電気的にダメージを受けてしまう場合がある。そのため、図８に示すように、水平面９５ａには、アンテナ８３において発生する電界及び磁界（電磁界）のうち電界成分が下方のウエハＷに向かうことを阻止すると共に、磁界をウエハＷに到達させるために、多数のスリット９７が形成されている。
【００４７】
スリット９７は、図７及び図８に示すように、アンテナ８３の巻回方向に対して直交する方向に伸びるように、周方向に亘ってアンテナ８３の下方位置に形成されている。ここで、スリット９７は、アンテナ８３に供給される高周波に対応する波長の１／１００００以下程度の幅寸法となるように形成されている。また、各々のスリット９７の長さ方向における一端側及び他端側には、これらスリット９７の開口端を塞ぐように、接地された導電体等から形成される導電路９７ａが周方向に亘って配置されている。ファラデーシールド９５においてこれらスリット９７の形成領域から外れた領域、即ち、アンテナ８３の巻回された領域の中央側には、当該領域を介してプラズマの発光状態を確認するための開口部９８が形成されている。なお、図２においては、簡単のために、スリット９７を省略しており、スリット９７の形成領域例を、一点鎖線で示している。
【００４８】
図５に示すように、ファラデーシールド９５の水平面９５ａ上には、ファラデーシールド９５の上方に載置されるプラズマ発生部８１との間の絶縁性を確保するために、厚み寸法が例えば２ｍｍ程度の石英等から形成される絶縁板９４が積層されている。即ち、プラズマ発生部８１は、筐体９０、ファラデーシールド９５及び絶縁板９４を介して真空容器１の内部（回転テーブル２上のウエハＷ）を臨むように配置されている。
【００４９】
再び、本実施形態に係る基板処理装置の他の構成要素について、説明する。
【００５０】
回転テーブル２の外周側において、回転テーブル２よりも僅かに下位置には、図２に示すように、カバー体であるサイドリング１００が配置されている。サイドリング１００の上面には、互いに周方向に離間するように例えば２箇所に排気口６１、６２が形成されている。別の言い方をすると、真空容器１の床面には、２つの排気口が形成され、これら排気口に対応する位置におけるサイドリング１００には、排気口６１、６２が形成されている。
【００５１】
本明細書においては、排気口６１、６２のうち一方及び他方を、各々、第１の排気口６１、第２の排気口６２と呼ぶ。ここでは、第１の排気口６１は、第１の処理ガスノズル３１と、この第１の処理ガスノズル３１に対して、回転テーブル２の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄとの間において、分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。また、第２の排気口６２は、プラズマ発生部８１と、このプラズマ発生部８１よりも回転テーブル２の回転方向下流側の分離領域Ｄとの間において、分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。
【００５２】
第１の排気口６１は、第１の処理ガスや分離ガスを排気するためのものであり、第２の排気口６２は、プラズマ処理用ガスや分離ガスを排気するためのものである。これら第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、各々、バタフライバルブ等の圧力調整部６５が介設された排気管６３により、真空廃棄機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
【００５３】
前述したように、中心部領域Ｃ側から外縁側に亘って筐体９０を配置しているため、処理領域Ｐ２に対して回転テーブル２の回転方向上流側から通流してくるガスは、この筐体９０によって排気口６２に向かおうとするガス流が規制されてしまうことがある。そのため、筐体９０よりも外周側におけるサイドリング１００の上面には、ガスが流れるための溝状のガス流路１０１が形成されている。
【００５４】
天板１１の下面における中央部には、図１に示すように、凸状部４における中心部領域Ｃ側の部位と連続して周方向に亘って概略リング状に形成されると共に、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成された突出部５が設けられている。この突出部５よりも回転テーブル２の回転中心側におけるコア部２１の上方側には、中心部領域Ｃにおいて各種ガスが互いに混ざり合うことを抑制するためのラビリンス構造部１１０が配置されている。
【００５５】
前述したように筐体９０は中心部領域Ｃ側に寄った位置まで形成されているので、回転テーブル２の中央部を支持するコア部２１は、回転テーブル２の上方側の部位が筐体９０を避けるように回転中心側に形成されている。そのため、中心部領域Ｃ側では、外縁部側よりも、各種ガス同士が混ざりやすい状態となっている。そのため、コア部２１の上方側にラビリンス構造を形成することにより、ガスの流路を稼ぎ、ガス同士が混ざり合うことを防止することができる。
【００５６】
より具体的には、ラビリンス構造部１１０は、回転テーブル２側から天板１１側に向かって垂直に伸びる壁部と、天板１１側から回転テーブル２に向かって垂直に伸びる壁部とが、各々周方向に亘って形成されると共に、回転テーブル２の半径方向において交互に配置された構造を有する。ラビリンス構造部１１０では、例えば第１の処理ガスノズル３１から吐出されて中心部領域Ｃに向かおうとする第１の処理ガスは、ラビリンス構造部１１０を乗り越えていく必要がある。そのため、中心部領域Ｃに向かうにつれて流速が遅くなり、拡散しにくくなる。結果として、処理ガスが中心部領域Ｃに到達する前に、中心部領域Ｃに供給される分離ガスにより、処理領域Ｐ１側に押し戻されることになる。また、中心部領域Ｃに向かおうとする他のガスについても、同様にラビリンス構造部１１０によって中心部領域Ｃに到達しにくくなる。そのため、処理ガス同士が中心部領域Ｃにおいて互いに混ざり合うことが防止される。
【００５７】
一方、分離ガス供給管５１からこの中心部領域Ｃに供給された窒素ガスは、周方向に勢いよく拡散しようとするが、ラビリンス構造部１１０を設けているため、ラビリンス構造部１１０を乗り越えるうちに流速が抑えられていく。この場合、窒素ガスは、例えば回転テーブル２と突起部９２との間の極めて狭い領域へも侵入しようとするが、ラビリンス構造部１１０により流速が抑えられているので、例えば搬送アーム１０の進退領域等の比較的広い領域へと流れていく。そのため、筐体９０の下方側への窒素ガスの流入が抑えられる。
【００５８】
回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１に示すように、加熱機構であるヒータユニット７が設けられている。ヒータユニット７は、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷを例えば室温〜３００℃程度に加熱することができる構成となっている。なお、図１における参照符号７１ａは、ヒータユニット７の側方側に設けられたカバー部材であり、参照符号７ａは、このヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材である。また、真空容器１の底面部１４には、ヒータユニット７の下方側において、ヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が、周方向に亘って複数個所に設けられている。
【００５９】
真空容器１の側壁には、図２に示すように、搬送アーム１０と回転テーブル２との間においてウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は、ゲートバルブＧより気密に開閉自在に構成されている。そして、搬送アーム１０が真空容器１に対して進退する領域における天板１１の上方には、ウエハＷの周縁部を検知するためのカメラユニット１０ａが設けられている。このカメラユニット１０ａは、ウエハＷの周縁部を撮像することにより、例えば搬送アーム１０上にウエハＷの有無や、回転テーブル２に載置されたウエハＷの位置ずれや、搬送アーム１０上のウエハＷの位置ずれを検知するために使用される。カメラユニット１０ａは、ウエハＷの直径寸法に対応する程度の幅広い視野を有するように構成されている。
【００６０】
回転テーブル２の凹部２４は、この搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。そのため、回転テーブル２の下方側の受け渡し位置に対応する箇所には、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための図示しない昇降ピン及び昇降機構が設けられている。
【００６１】
また、本実施形態に係る基板処理装置には、装置全体の動作を制御するためのコンピュータからなる制御部１２０が設けられている。この制御部１２０のメモリ内には、後述の基板処理を行うためのプログラが格納されている。このプログラムは、装置の各種動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の記憶媒体である記憶部１２１から制御部１２０内にインストールされる。
【００６２】
（基板処理方法）
次に、本実施形態に係る基板処理装置を使用した基板処理方法について、説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、
プロセス１．ウエハＷ上に形成されたカーボンを含む膜にスリミング処理を施すプロセス（スリミング工程）、
プロセス２．ウエハＷ上にＡＬＤ法により成膜処理及び得られた膜の改質処理を施すプロセス（成膜工程及び改質工程）、
等に適用可能である。しかしながら、プロセス条件（ガス種、ガス流量、回転テーブルの回転速度、プラズマ発生部と回転テーブルとの間の距離、圧力、高周波出力、温度）を変更することで、他の基板処理プロセスに適用しても良い。
【００６３】
本実施形態においては、炭素（カーボン）パターンを含む膜（例えばレジストパターン）が予め形成されたウエハＷに対して、プロセス１のスリミング工程、続いてプロセス２の成膜工程及び改質工程を連続的に実施する基板処理方法について、説明する。なお、このウエハＷには、成膜処理やスリミング処理を用いて形成された他の電気配線構造が形成されていても良い。
【００６４】
近年の半導体デバイスの高集積化に伴って、製造プロセスに要求される配線や分離幅は微細化されてきている。一般的に、微細パターンは、カーボンを含むフォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングのマスクに用いて下地の各種薄膜をエッチングすることで形成される。したがって、微細パターンを形成するためにはフォトリソグラフィ技術が重要であるが、近年の半導体デバイスの微細化は、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下を要求するまでに至っている。そのため、プロセス１では、リソグラフィ技術後の寸法補正技術として、レジストパターンのスリミングを実施する。
【００６５】
また、レジストパターン上へのシリコン酸化膜等の成膜プロセスを、ＳＷＴ（サイドウォールトランスファープロセス）、ＬＬＥ（リソグラフィーリソグラフィーエッチング）等のプロセスと組み合わせる微細パターンの形成方法が、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下の微細パターンを形成する技術として注目されている。そこで本実施形態においては、プロセス２において、プロセス１のスリミング処理後のレジストパターン上に、例えばシリコン酸化膜等を、同一チャンバ内での連続処理（Ｉｎ  ｓｉｔｕ処理）によって成膜する。
【００６６】
なお、上記においては、本実施形態に係る基板処理装置を、上記のスリミング処理、及び成膜処理（及び改質処理）に適用する例について説明するが、前述した通り、本発明はこの点において限定されず、他の基板処理方法に適用する構成であっても良い。
【００６７】
次に、プロセス１及びプロセス２を実施する際の、具体的な工程例について、基板の搬送から説明する。
【００６８】
ウエハＷ等の基板の搬入に際しては、先ず、ゲートバルブＧを開放する。そして、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、搬送アーム１０により搬送口１５を介して回転テーブル２上に載置する。
【００６９】
［プロセス１：スリミング（エッチング）工程］
次いで、ゲートバルブＧを閉じて、真空ポンプ６４及び圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力にした状態で、回転テーブル２を回転させながら、ヒータユニット７によりウエハＷを所定の温度へと加熱する。
【００７０】
続いて、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を所定の距離に設定する。そして、第１の処理ガスノズル３１からの処理ガスの供給を遮断した状態で、プラズマ処理用ガスノズル３４ａ、３４ｂから、所定の流量でプラズマ処理用ガス（例えば、アルゴンガス及び酸素ガス）を供給する。
【００７１】
そして、圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力に調整する。また、プラズマ発生部８１では、アンテナ８３に対して、所定の出力の高周波電力を印加する。
【００７２】
筐体９０では、アンテナ８３により発生する電界及び磁界のうち電界は、ファラデーシールド９５により反射、吸収又は減衰されて、真空容器１内への到達が阻害される。
【００７３】
また、本実施形態に係る基板処理装置は、スリット９７の長さ方向における一端側及び他端側に導電路９７ａが設けられると共に、アンテナ８３の側方側に垂直面９５ｂを有する。そのため、スリット９７の長さ方向における一端側及び他端側から回り込んでウエハＷ側に向かおうとする電界についても遮断される。
【００７４】
一方、磁界は、ファラデーシールド９５にスリット９７を形成しているので、このスリット９７を通過して、筐体９０の底面を介して真空容器１内に到達する。こうして筐体９０の下方側において、磁界によりプラズマ処理用ガスがプラズマ化される。これにより、ウエハＷに対して電気的ダメージを引き起こしにくい活性種を多く含むプラズマを形成することができる。
【００７５】
一方、ウエハＷの表面には、カーボンを含む下地膜が予め形成されている。そのため、プラズマ内の活性種（イオン、ラジカル）によって、このカーボンを含む下地膜が、所定量プラズマエッチングされる。
【００７６】
本実施形態に係るスリミング処理時のスリミング特性は、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離、プラズマ処理用ガスの種類、プラズマ処理用ガスの流量、真空容器１内の圧力、高周波電源の出力、ウエハＷの温度、回転テーブル２の回転速度等に依存する。
【００７７】
しかしながら、本実施形態に係る基板処理装置は、上述したように、天板１１の開口部１１ａと筐体９０のフランジ部９０ａとの間に、鉛直方向に伸縮可能なベローズ８２ａを有する環状部材８２を有する。そのため、プラズマ処理領域Ｐ２内を気密に制御した状態で、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を所望の距離に制御することができる。別の言い方をすると、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離の変更に伴う、周辺ガスの処理領域Ｐ２への侵入を、環状部材８２と筐体９０とによって防止することができる。
【００７８】
プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、限定されないが、例えば２０〜１２０ｍｍとすることができる。しかしながら、スリミング工程においては、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、長くすることが好ましい。プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を長くした場合、ウエハＷに供給される活性種のうちイオン成分のほとんどは、ウエハＷに到達する前に消滅するため、ラジカル成分が主体となってウエハＷが処理される。カーボンを含む膜は、ラジカル成分によってエッチングされ易い膜であるため、高周波電源の出力を、制御容易な低出力にした場合であっても、十分なエッチングレートを確保することができる。即ち、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を長くすることにより、エッチング均一性、等方向エッチングの確保、エッチング量の制御といったプラズマエッチング制御性を向上させることができる。
【００７９】
なお、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、レシピ中で変更する構成であっても良い。
【００８０】
プラズマ処理用ガスの種類としては、限定されないが、例えばＡｒガス等の希ガスと、Ｏ２ガス、Ｏ３ガス、Ｈ２Ｏガス、Ｈ２ガス、ＮＨ３ガス等の酸素又は水素含有ガスと、の混合ガス等を使用することができる。この際、プラズマ処理用ガスの流量としては、限定されないが、例えば希ガスの流量を１０００ｓｃｃｍ〜２００００ｓｃｃｍ（一例として１５０００ｓｃｃｍ）程度、酸素含有ガスの流量を１００ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍ（一例として５００ｓｃｃｍ）程度とすることができる。真空容器１内の圧力としては、限定されないが、例えば０．５Ｔｏｒｒ〜４Ｔｏｒｒ（一例として１．８Ｔｏｒｒ）程度とすることができる。高周波電源の出力としては、限定されないが、例えば５００Ｗ〜５０００Ｗ（一例として１０００Ｗ〜１６００Ｗ）程度とすることができる。ウエハＷの温度としては、限定されないが、例えば４０℃〜１２０℃（一例として８５℃）程度とすることができる。回転テーブル２の回転速度としては、限定されないが、例えば１０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ（一例として１８０ｒｐｍ）程度とすることができる。
【００８１】
［プロセス２：成膜工程及び改質工程］
本実施形態の基板処理装置では、所定の量エッチングしたカーボンパターンを有するウエハＷに対して、ＡＬＤ法による成膜処理を実施することができる。
【００８２】
このＡＬＤ法による成膜特性についても、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離、プラズマ処理用ガスの種類、プラズマ処理用ガスの流量、真空容器１内の圧力、高周波電源の出力、ウエハＷの温度、回転テーブル２の回転速度等を変更することにより、所望の特性を得ることができる。本実施形態の基板処理装置を用いたＡＬＤ法による成膜方法の一例について、説明する。
【００８３】
先ず、ヒータユニット７により、ウエハＷを所定の温度に加熱する。
【００８４】
続いて、第１の処理ガスノズル３１から後述するＳｉ含有ガス又は金属含有ガス等の第１の処理ガスを、所定の流量で吐出すると共に、プラズマ処理用ガスノズル３４から、所定の流量で後述する酸化ガス又は窒化ガスを含むプラズマ処理用ガスを供給する。
【００８５】
そして、圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力に調整する。また、プラズマ発生部８１では、アンテナ８３に対して、所定の出力の高周波電力を印加する。
【００８６】
ウエハＷの表面では、回転テーブル２の回転によって第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガス又は金属含有ガスが吸着し、次いで、第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガス又は金属含有ガスが、プラズマ処理用ガスのプラズマによって酸化又は窒化される。これにより、薄膜成分である酸化膜又は窒化膜の分子層が１層又は複数層形成されて反応生成物が形成される。
【００８７】
プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、限定されないが、例えば２０〜１２０ｍｍとすることができる。しかしながら、成膜工程の初期においては、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離は、長く、例えば１２０ｍｍとすることが好ましい。また、この際、高周波電源の出力を比較的低出力、例えば１０００Ｗとすることが好ましい。成膜工程の初期においては、活性種のウエハへの影響が大きいため、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を長くすることが好ましい。なお、この「成膜工程の初期」とは、処理するウエハＷに形成されている電気配線構造や、成膜ガスの種類等に依存するが、例えば成膜する膜が２ｍｍ程度の膜厚となるまでとすることができる。
【００８８】
一方、ウエハＷ上に一定量、例えば２ｍｍ程度の膜が成膜された後は、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を短く、例えば３０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、この際、高周波電源の出力を比較的高出力、例えば３０００Ｗとすることが好ましい。
【００８９】
ウエハＷ上に一定量の膜厚の膜が成膜した後に、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を短くすることが好ましい理由について、説明する。一般的に、ＡＬＤ法によって形成される薄膜中には、例えば第１の処理ガス中に含まれる残留基などによって、塩素や有機物等の不純物が含まれている場合がある。しかしながら、本実施形態に係る成膜方法においては、所定の膜厚の成膜後に、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を短くする。これにより、プラズマ内のイオン効果によって得られる膜が改質処理される。具体的には、例えばプラズマがウエハＷの表面にイオンが衝突することにより、例えば薄膜から不純物がＨＣｌや有機ガス等として放出される。また、薄膜内の元素が再配列されることにより、薄膜の緻密化（高密度化）される。
【００９０】
本実施形態においては、回転テーブル２の回転を続けることにより、ウエハＷ表面への処理ガスの吸着、ウエハＷ表面に吸着した処理ガス成分の酸化又は窒化、及び反応生成物のプラズマ改質この順番で多数回に亘って行われる。即ち、ＡＬＤ法による成膜処理と、形成された膜の改質処理とが、回転テーブル２の回転よって、多数回に亘って行われる。
【００９１】
なお、本実施形態に係る基板処理装置における処理領域Ｐ１、Ｐ２の間には、回転テーブル２の周方向両側に分離領域Ｄを配置している。そのため、分離領域Ｄにおいて、処理ガスとプラズマ処理用ガスとの混合が阻止されながら、各ガスが排気口６１、６２に向かって排気されていく。
【００９２】
本実施形態における第１の処理ガスの一例としては、ＤＩＰＡＳ［ジイソプロピルアミノシラン］、３ＤＭＡＳ［トリスジメチルアミノシラン］ガス、ＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］、ＤＣＳ［ジクロロシラン］、ＨＣＤ［ヘキサクロロジシラン］等のシリコン含有ガスや、ＴｉＣｌ４［四塩化チタン］、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、ＴＭＡ［トリメチルアルミニウム］、ＴＥＭＡＺ［テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム］、ＴＥＭＨＦ［テトラキスエチルメチルアミノハフニウム］、Ｓｒ(ＴＨＤ)２［ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト］等の金属含有ガスを使用しても良い。
【００９３】
プラズマ処理用ガスとしては、プラズマの利用用途等に応じて適宜選択することができるが、例えば主にプラズマ発生のためのＡｒガスと、得られる膜に対する処理内容（例えば、プラズマエッチング（スリミング）、プラズマによる膜質改善）に応じた、酸素含有ガス（例えばＯ２ガス、Ｏ３ガス、Ｈ２Ｏガス）及び／又は水素含有ガス（Ｈ２ガス、ＮＨ３ガス）との混合ガス等が挙げられる。
【００９４】
分離ガスとしては、例えばＮ２ガス等が挙げられる。
【００９５】
成膜工程における第１の処理ガスの流量は、限定されないが、例えば５０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍとすることができる。
【００９６】
プラズマ処理用ガスに含まれる酸素含有ガスの流量は、限定されないが、例えば５００ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍ（一例として５００ｓｃｃｍ）程度とすることができる
真空容器１内の圧力は、限定されないが、例えば０．５Ｔｏｒｒ〜４Ｔｏｒｒ（一例として１．８Ｔｏｒｒ）程度とすることができる。
【００９７】
ウエハＷの温度は、限定されないが、例えば４０℃〜２００℃程度とすることができる。
【００９８】
回転テーブル２の回転速度は、限定されないが、例えば６０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ程度とすることができる。
【００９９】
次に、具体的な実施形態を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【０１００】
（第１の実施形態）
本実施形態に係る成膜工程の初期段階において、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離（プラズマ生成空間の距離）を比較的長く調整することにより、成膜時の下地膜のエッチングが抑制されることを確認した実施形態について、説明する。
【０１０１】
下地膜として、予めフォトレジスト膜（カーボンを含む膜）のトレンチパターンが形成されたシリコンウエハＷに対して、下記の条件で成膜処理を実施し、レジストパターン上にＳｉＯ２膜を成膜した。
【０１０２】
成膜条件としては、
第１の処理ガス：ＤＩＰＡＳ（ＬＴＯ５２０）
プラズマ処理用ガス：Ａｒガス及びＯ２ガス
プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離：３０ｍｍ又は９０ｍｍ
とし、その他の条件については、プラズマ生成空間の距離が３０ｍｍ及び９０ｍｍの実施形態において、同じ条件とした。
【０１０３】
得られたＳｉＯ２膜を、ジヒドロフラン（ＤＨＦ）を用いたウェットエッチングにより除去し、フォトレジストパターンを露出させた。
【０１０４】
そして、各々の実施形態について、基板からレジストパターンの頂部及び底部までの高さ、レジストパターンの幅を測定することにより、成膜時における、プラズマが下地膜へと及ぼす影響について、解析した。
【０１０５】
測定結果の一例を表１に示す。なお、表１には、成膜前の各値についても示す。
【０１０６】
【表１】
2015090916.tif 000003
表１より明らかであるように、プラズマ生成空間の距離が３０ｍｍの実施形態においては、プラズマ生成空間の距離が９０ｍｍの実施形態と比較して、成膜時に下地膜（レジストパターン）のエッチングが進行していることがわかる。これは、プラズマ生成空間の距離が３０ｍｍの実施形態においては、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離が比較的近いために、活性種のイオンが失活することなくウエハＷに到達し、レジストパターンをエッチングしたと考えられる。一方、プラズマ生成空間の距離が９０ｍｍの実施形態においては、成膜前（初期条件）と比較して、成膜時の下地膜のエッチングが抑制されている。これは、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離が比較的長いために、ウエハＷへのダメージが少ない（下地膜のエッチングレートが小さい）ラジカル成分が主体となってウエハＷが処理されたためである。
【０１０７】
この結果から、第１の実施形態に係る成膜工程の初期段階においては、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を比較的長く調整することが好ましいことがわかった。これにより、成膜処理時の下地膜のエッチングが抑制される。なお、ウエハＷ上に一定量、例えば２ｍｍ程度の膜が成膜された後は、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離を短く、例えば３０ｍｍ程度とし、高周波電源の出力を比較的高出力、例えば３０００Ｗとし、得られる膜を高効率で改質処理することが好ましい。
【０１０８】
（第２の実施形態）
プラズマ生成空間の距離を変更することにより、エッチング量及びエッチングの均一性を調整できることを確認した実施形態について、説明する。
【０１０９】
下地膜として、予めフォトレジスト膜（カーボンを含む膜）のトレンチパターンが形成されたΦ３００ｍｍのシリコンウエハＷに対して、下記の条件でスリミング（エッチング）処理を実施した。
【０１１０】
スリミング条件としては、
プラズマ処理用ガス：Ａｒガス、Ｏ２ガス及びＮＨ３ガス
プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離：３０ｍｍ又は９０ｍｍ
とし、その他の条件については、全ての実施形態において、同じ条件とした。
【０１１１】
図９に、プラズマ生成空間の距離とエッチング特性との間の関係の一例を説明するための概略図を示す。図９の横軸は、エッチング時間であり、左縦軸は、エッチング量であり、右縦軸はＷＩＷ均一性である。また、図９において、菱形印は、エッチング量に関するデータ点であり、三角印は、均一性に関するデータ点である。なお、ＷＩＷ均一性とは、ウエハＷの表面上の複数の点におけるエッチング量の均一性を意味する。また、以後の図におけるＧＡＰとは、プラズマ発生部８１と回転テーブル２との間の距離（プラズマ生成空間の距離）を意味する。
【０１１２】
エッチング量に関して、図９に示されるように、プラズマ生成空間の距離が３０ｍｍ、９０ｍｍのいずれの実施形態においても、エッチング時間が長くなるにつれ、エッチング量が大きくなる。プラズマ生成空間の距離が３０ｍｍの実施形態は、９０ｍｍの実施形態と比較して、高いエッチングレートを有するが、９０ｍｍの実施形態においても十分なエッチングレートを有している。
【０１１３】
一方、均一性に関して、プラズマ生成空間の距離が９０ｍｍの実施形態は、３０ｍｍの実施形態と比較して、均一性に優れていることがわかる。
【０１１４】
また、図１０に、プラズマ生成空間の距離とエッチング特性との間の関係の他の例を説明するための概略図を示す。図１０（ａ）の横軸は、ウエハＷのＸ軸方向での面内位置であり、縦軸は、エッチング量である。また、図１０（ｂ）の横軸は、ウエハＷのＹ軸方向での面内位置であり、縦軸は、エッチング量である。なお、上記において、Ｙ軸とは、ウエハＷの面内において、回転テーブルの、回転中心からウエハＷの中心へと向かう向きを意味し、Ｘ軸とは、ウエハＷの面内において、ウエハＷの中心を通り、Ｙ軸とは垂直な方向を意味する。また、図１０において、菱形印は、プラズマ生成空間の距離が３０ｍｍである場合のデータ点であり、三角印は、プラズマ生成空間の距離が９０ｍｍである場合のデータ点である。
【０１１５】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、プラズマ生成空間の距離が９０ｍｍの実施形態は、３０ｍｍの実施形態と比較して、ウエハの面内でのエッチング量が均一であることがわかる。
【０１１６】
以上の結果から、本実施形態の範囲内においては、プラズマ生成空間の距離を９０ｍｍと長くすることにより、十分なエッチングレートを有すると共に、均一性に優れたスリミング処理を実施できることがわかった。また、プラズマ生成空間の距離が、エッチング特性の制御ノブとして使用可能であることがわかった。
【０１１７】
（第３の実施形態）
真空容器１内の距離を変更することにより、エッチング量及びエッチングの均一性を調整できることを確認した実施形態について、説明する。
【０１１８】
下地膜として、予めフォトレジスト膜（カーボンを含む膜）のトレンチパターンが形成されたΦ３００ｍｍのシリコンウエハＷに対して、下記の条件でスリミング（エッチング）処理を実施した。
【０１１９】
スリミング条件としては、
プラズマ処理用ガス：Ａｒガス、Ｏ２ガス及びＮＨ３ガス
真空容器１内の圧力：１．５Ｔｏｒｒ、１．８Ｔｏｒｒ又は２．０Ｔｏｒｒ
とし、その他の条件については、全ての実施形態において、同じ条件とした。
【０１２０】
図１１に、真空容器１内の圧力とエッチング特性との間の関係の一例を説明するための概略図を示す。図１１の横軸は、真空容器１内の圧力であり、左縦軸は、エッチング量であり、右縦軸はＷＩＷ均一性である。また、図１１において、菱形印は、エッチング量に関するデータ点であり、三角印は、均一性に関するデータ点である。
【０１２１】
エッチング量に関して、図１１に示されるように、真空容器１内の圧力を低圧にすることにより、エッチング量が大きくなることがわかった。
【０１２２】
また、均一性に関して、図１１に示されるように、本実施形態の実施範囲内においては、圧力が１．８Ｔｏｒｒの実施形態の場合に、均一性が良好であった。
【０１２３】
図１２に、真空容器１内の圧力とエッチング特性との間の関係の他の例を説明するための概略を示す。図１２（ａ）の横軸は、ウエハＷのＸ軸方向での面内位置であり、縦軸は、エッチング量である。また、図１２（ｂ）の横軸は、ウエハＷのＹ軸方向での面内位置であり、縦軸は、エッチング量である。また、図１２において、菱形印は、圧力が１．５Ｔｏｒｒである場合のデータ点であり、正方形印は、圧力が１．８Ｔｏｒｒである場合のデータ点であり、三角印は、圧力が２．０Ｔｏｒｒである場合のデータ点である。
【０１２４】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、本実施形態の範囲内においては、Ｘ軸方向のエッチングの均一性は、低圧にするほど向上することがわかった。
【０１２５】
以上の結果から、本実施形態の範囲内においては、真空容器１内の圧力を変更することにより、エッチング量及び均一性を制御できることがわかった。即ち、真空容器１内の圧力制御が、エッチング特性の制御ノブとして使用可能であることがわかった。
【０１２６】
（第４の実施形態）
回転テーブル２の回転速度を変更することにより、エッチング量及びエッチングの均一性を調整できることを確認した実施形態について、説明する。
【０１２７】
下地膜として、予めフォトレジスト膜（カーボンを含む膜）のトレンチパターンが形成されたΦ３００ｍｍのシリコンウエハＷに対して、下記の条件でスリミング（エッチング）処理を実施した。
【０１２８】
スリミング条件としては、
プラズマ処理用ガス：Ａｒガス、Ｏ２ガス及びＮＨ３ガス
回転テーブル２の回転速度：２０ｒｐｍ、６０ｒｐｍ、１２０ｒｐｍ、１８０ｒｐｍ、２４０ｒｐｍ
とし、その他の条件については、全ての実施形態において、同じ条件とした。
【０１２９】
図１３に、回転テーブル２の回転速度とエッチング特性との間の関係の一例を説明するための概略図を示す。図１３の横軸は、回転テーブル２の回転速度であり、左縦軸は、エッチング量であり、右縦軸はＷＩＷ均一性である。また、図１３において、菱形印は、エッチング量に関するデータ点であり、三角印は、均一性に関するデータ点である。
【０１３０】
エッチング量に関して、図１３に示されるように、回転テーブル２の回転速度を変更した場合においても、エッチング量の大きな変化は見受けられなかった。
【０１３１】
また、均一性に関して、図１３に示されるように、本実施形態の範囲内においては、回転速度が１８０ｒｐｍの実施形態において、均一性が最も良好であったが、全体としては、回転速度が小さいほど、面内分布が良好になる傾向があった。
【０１３２】
図１４に、回転テーブル２の回転速度とエッチング特性との間の関係の他の例を説明するための概略図を示す。図１４（ａ）の横軸は、ウエハＷのＸ軸方向での面内位置であり、縦軸は、エッチング量である。また、図１４（ｂ）の横軸は、ウエハＷのＹ軸方向での面内位置であり、縦軸は、エッチング量である。また、図１４において、菱形印は、回転速度が２０ｒｍｐである場合のデータ点であり、正方形印は、回転速度が６０ｒｐｍである場合のデータ点であり、三角印は、回転速度が１２０ｒｐｍである場合のデータ点であり、バツ印は、回転速度が１８０ｒｐｍである場合のデータ点であり、米印は、回転速度が２４０ｒｐｍである場合のデータ点である。
【０１３３】
図１４（ａ）に示されるように、本実施形態の範囲内においては、回転速度を小さくするほど、Ｘ軸方向のエッチングの均一性が向上することがわかった。また、回転速度を大きくするほど、Ｙ軸方向のエッチングの均一性が向上する傾向にあった。
【０１３４】
以上の結果から、本実施形態の範囲内においては、回転テーブル２の回転速度を変更することにより、エッチング量及び均一性を制御できることがわかった。即ち、回転テーブル２の回転速度の制御が、エッチング特性の制御ノブとして使用可能であることがわかった。
【０１３５】
（第５の実施形態）
高周波電源の出力を変更することにより、エッチング量及びエッチングの均一性を調整できることを確認した実施形態について、説明する。
【０１３６】
下地膜として、予めフォトレジスト膜（カーボンを含む膜）のトレンチパターンが形成されたΦ３００ｍｍのシリコンウエハＷに対して、下記の条件でスリミング（エッチング）処理を実施した。
【０１３７】
スリミング条件としては、
プラズマ処理用ガス：Ａｒガス、Ｏ２ガス及びＮＨ３ガス
高周波電源の出力：１２００Ｗ、２４００Ｗ、３６００Ｗ
とし、その他の条件については、全ての実施形態において、同じ条件とした。
【０１３８】
図１５に、高周波電源の出力とエッチング特性との間の関係の一例を説明するための概略図を示す。図１５の横軸は、高周波電源の出力であり、左縦軸は、エッチング量であり、右縦軸はＷＩＷ均一性である。また、図１５において、菱形印は、エッチング量に関するデータ点であり、三角印は、均一性に関するデータ点である。
【０１３９】
エッチング量に関して、図１５に示されるように、高周波電源の出力を大きくすることにより、エッチングレートが高くなることがわかった。
【０１４０】
また、均一性に関して、図１５に示されるように、本実施形態の範囲内においては、回転速度が２４００Ｗの実施形態において、均一性が最も良好であった。
【０１４１】
図１６に、高周波電源の出力とエッチング特性との間の関係の他の例を説明するための概略図を示す。図１６（ａ）の横軸は、ウエハＷのＸ軸方向での面内位置であり、縦軸は、エッチング量である。また、図１６（ｂ）の横軸は、ウエハＷのＹ軸方向での面内位置であり、縦軸は、エッチング量である。また、図１６において、菱形印は、高周波電源の出力が１２００Ｗである場合のデータ点であり、正方形印は、高周波電源の出力が２４００Ｗである場合のデータ点であり、三角印は、高周波電源の出力が３６００Ｗである場合のデータ点である。
【０１４２】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示されるように、本実施形態の範囲内においては、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における均一性の、高周波電源の出力依存性は見受けられなかった。
【０１４３】
以上の結果から、本実施形態の範囲内においては、高周波電源の出力を変更することにより、エッチング量及び均一性を制御できることがわかった。即ち、高周波電源の出力の制御が、エッチング特性の制御ノブとして使用可能であることがわかった。
【０１４４】
以上、本実施形態に係る基板処理方法は、プラズマ生成空間の距離が、エッチング特性の制御ノブとして使用可能であることがわかった。また、真空容器内の圧力、回転テーブルの回転速度高周波電源の出力が、エッチング特性の制御ノブとして使用可能であることがわかった。しかしながら、本実施形態に係る基板処理方法は、これらのパラメータに限定されず、処理ガスの種類、処理ガスの流量、処理温度等の他のパラメータを、エッチング特性の制御ノブとして使用しても良い。
【符号の説明】
【０１４５】
１  真空容器
２  回転テーブル
１１  天板
１２  容器本体
１５  搬送口
２０  ケース体
２１  コア部
２２  回転軸
２３  駆動部
２４  凹部
３１  第１の処理ガスノズル
３２  第２の処理ガスノズル
３３  ガス吐出孔
３４  プラズマ処理用ガスノズル
４１  分離ガスノズル
４２  分離ガスノズル
４３  溝部
４４  天井面
４５  天井面
５１  分離ガス供給管
６４  真空ポンプ
６５  圧力調整部
７２  パージガス供給管
７３  パージガス供給管
８１  プラズマ発生部
８２  環状部材
８２ａ  ベローズ
８３  アンテナ
８４  整合器
８５  高周波電源
９０  筐体
９１  押圧部材
９２  突起部
９４  絶縁板
９５  ファラデーシールド
９６  支持部
９７  スリット
９８  開口部
９９  枠状体
１１０  ラビリンス構造
１２０  制御部
１２１  記憶部
【図１】
2015090916.tif 000004
【図２】
2015090916.tif 000005
【図３】
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【図４】
2015090916.tif 000007
【図５】
2015090916.tif 000008
【図６】
2015090916.tif 000009
【図７】
2015090916.tif 000010
【図８】
2015090916.tif 000011
【図９】
2015090916.tif 000012
【図１０】
2015090916.tif 000013
【図１１】
2015090916.tif 000014
【図１２】
2015090916.tif 000015
【図１３】
2015090916.tif 000016
【図１４】
2015090916.tif 000017
【図１５】
2015090916.tif 000018
【図１６】
2015090916.tif 000019