(57)【要約】【課題】ＡＬＤ法による基板処理工程を実施する際に、基板表面に供給される活性種やイオンの密度の面内均一性を向上させ、基板表面に供給される活性種やイオンの量を増加させる。【解決手段】多段に積載された複数の基板を収納する処理室と、処理室内と連通するプラズマ発生室と、処理室内に第１の処理ガスを供給する第１処理ガス供給ラインと、処理室内に第２の処理ガスを供給する第２処理ガス供給ラインと、プラズマ発生室内に第３の処理ガスを供給する第３処理ガス供給ラインと、第３の処理ガスが供給された前記プラズマ発生室内に電子源プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、プラズマ発生室内にて発生させた電子源プラズマから電子を抽出して処理室内の基板間の領域に照射する電子線供給装置と、処理室内を排気する排気ラインと、を備える。【選択図】図２
2009283794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段に積載された複数の基板を収納する処理室と、
前記処理室内と連通するプラズマ発生室と、
前記処理室内に第１の処理ガスを供給する第１処理ガス供給ラインと、
前記処理室内に第２の処理ガスを供給する第２処理ガス供給ラインと、
前記プラズマ発生室内に第３の処理ガスを供給する第３処理ガス供給ラインと、
第３の処理ガスが供給された前記プラズマ発生室内に電子源プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記プラズマ発生室内にて発生させた電子源プラズマから電子を抽出して前記処理室内の基板間の領域に照射する電子線供給装置と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を備え、
前記第１処理ガス供給ラインより前記処理室内に第１の処理ガスを供給して基板表面と反応させた後、前記排気ラインより前記処理室内を排気し、
前記第２処理ガス供給ラインより前記処理室内に第２の処理ガスを供給するとともに、前記第３ガス供給ラインより前記プラズマ発生室内に第３の処理ガスを供給し、前記プラズマ発生装置により電子源プラズマを発生させ、前記電子線供給装置により前記処理室内の基板間の領域に電子を照射して反応寄与プラズマを発生させ、前記反応寄与プラズマにより基板表面を処理する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第２の処理ガスはヘリウムガスである
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ等の半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、種類の異なる複数種の処理ガスを基板の表面に交互に供給するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による基板処理工程が実施される場合がある。かかる基板処理工程では、例えば、基板を収容した処理室内に第１の処理ガスを供給して基板表面と反応させた後に処理室内を排気する工程と、処理室内に第２の処理ガスを供給して基板表面と反応させた後に処理室内を排気する工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す。近年、基板への熱投入量を低減させるため、ＡＬＤ法による基板処理工程において、プラズマにより生成させた活性種（ラジカルとも呼ぶ）やイオンを基板表面に供給する場合がある。
【特許文献１】特開２００４−２８９１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＡＬＤ法を実施する従来の基板処理装置では、プラズマ発生位置と基板との距離が離れているため、基板表面に供給される活性種やイオンの密度を、基板面内に亘って均一にすることが困難であり、基板処理の均一性が低下してしまう場合があった。また、プラズマ発生位置にて発生させた活性種やイオンが、基板に到達する前に失活したり電気的に中性化したりしてしまう場合があり、基板表面に供給される活性種やイオンの量が減少し、基板処理速度が低下してしまう場合があった。
【０００４】
そこで本発明は、ＡＬＤ法による基板処理工程を実施する際に、基板表面に供給される活性種やイオンの密度の面内均一性を向上させ、基板表面に供給される活性種やイオンの量を増加させることが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
多段に積載された複数の基板を収納する処理室と、
前記処理室内と連通するプラズマ発生室と、
前記処理室内に第１の処理ガスを供給する第１処理ガス供給ラインと、
前記処理室内に第２の処理ガスを供給する第２処理ガス供給ラインと、
前記プラズマ発生室内に第３の処理ガスを供給する第３処理ガス供給ラインと、
第３の処理ガスが供給された前記プラズマ発生室内に電子源プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記プラズマ発生室内にて発生させた電子源プラズマから電子を抽出して前記処理室内の基板間の領域に照射する電子線供給装置と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を備え、
前記第１処理ガス供給ラインより前記処理室内に第１の処理ガスを供給して基板表面と反応させた後、前記排気ラインより前記処理室内を排気し、前記第２処理ガス供給ラインより前記処理室内に第２の処理ガスを供給するとともに、前記第３ガス供給ラインより前記プラズマ発生室内に第３の処理ガスを供給し、前記プラズマ発生装置により電子源プラズマを発生させ、前記電子線供給装置により前記処理室内の基板間の領域に電子を照射して反応寄与プラズマを発生させ、前記反応寄与プラズマにより基板表面を処理する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にかかる基板処理装置によれば、ＡＬＤ法による基板処理工程を実施する際に、基板表面に供給される活性種やイオンの密度の面内均一性を向上させ、基板表面に供給される活性種やイオンの量を増加させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、参考までに、従来の基板処理装置（バッチ式プラズマ処理装置）の処理炉の構成を、図１０及び図１１を用いて説明する。
【０００８】
図１０及び図１１に示すように、従来の処理炉は、反応管としてのプロセスチューブ７’と、プロセスチューブ７’の内壁面に沿うように垂直に設けられた一対の保護管８’とを有している。プロセスチューブ７’内には、基板としてのウエハ６’を水平姿勢で多段に支持する基板支持具としてのボート３’が収納されている。保護管８’の下方端部は、プロセスチューブ７’の外側に向けてプロセスチューブ７’の側壁を貫通している。一対の保護管８’内には、高周波電源１３’に接続された一対の電極９’が保護管８’の下方端部からそれぞれ挿入されている。プロセスチューブ７’の内壁には、プラズマ発生室１０’を形成する桶型状の隔壁１１’が、一対の保護管８’を気密に取り囲むように設置されている。隔壁１１’には、プロセスチューブ７’内に収容されたウエハ６間の領域に向くように、複数の吹出口１２’が配列されている。
【０００９】
そして、プラズマ発生室１０’内に処理ガスが供給されるとともに、一対の電力９’に対して高周波電力が供給されると、プラズマ発生室１０’内にプラズマが形成され、プラズマ発生室１０’内に供給された処理ガスが活性化されて電気的に中性な活性種（ラジカル）やイオンが生成される。そして、生成された活性種やイオンが吹出口１２’から吹き出し、プロセスチューブ７’内に収容されたウエハ６間の領域に供給され、ウエハ６’の表面を処理するように構成されている。
【００１０】
しかしながら、上述した従来の基板処理装置では、プラズマ発生室１０’（プラズマ発生位置）とウエハ６’（基板）との距離が離れている。そのため、ウエハ６’表面に供給される活性種やイオンの密度をウエハ６’面内で均一にすることが困難であり、基板処理の均一性が低下してしまう場合があった。また、プラズマ発生室１０’にて発生させた活性種やイオンが、基板に到達する前に失活したり電気的に中性化したりしてしまう場合があり、ウエハ６’表面に供給される活性種やイオンの密度が低下し、基板処理速度が低下してしまう場合があった。
【００１１】
そこで発明者等は、ＡＬＤ法による基板処理工程を実施する際に、基板表面に供給される活性種やイオンの密度の面内均一性を向上させるとともに、基板表面に供給される活性種やイオンの量を増加させる方法について鋭意検討を行った。その結果、基板間の領域に電子線を供給して基板の近くでプラズマを発生させることにより、上述の課題を解決可能との知見を得るに至った。本発明は、発明者等が得たかかる知見を基になされた発明である。
【００１２】
（１）基板処理装置の構成
以下に、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図９，図２，図１，図７を用いて説明する。図９は、本実施形態にかかる基板処理装置の全体構成図である。図２は、本実施形態にかかる基板処理装置の備える処理炉の縦断面図であり、図１は、図２に示す本実施形態にかかる処理炉のＸ−Ｘ断面図である。図７は、本実施形態にかかるガス供給ラインの配置例を示す処理炉の断面構成図である。
【００１３】
図９に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は、ウエハ（基板）の搬送容器で
あるウエハカセットを搭載するカセットストッカ１と、基板保持具としてのボート３と、カセットストッカ１に搭載されたウエハカセットとボート３との間でウエハの移載を行うウエハ移載手段（移載機）２と、ボート３を処理炉５内外に搬送するボート昇降手段（ボートエレベータ）４と、加熱手段（ヒータ）を備えた処理炉５と、を備えている。
【００１４】
（プロセスチューブ）
図１及び図２に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置の処理炉５は、反応管としてのプロセスチューブ７を有している。プロセスチューブ７は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱材料から構成され、上端部が閉塞し下端部が開口した円筒形状に構成されている。プロセスチューブ７内には、基板としてのウエハ６を処理する処理室４６が形成されている。処理室４６内には、基板支持具としてのボート３が、ボート昇降手段４により搬入されるように構成されている。ボート３は、複数枚のウエハ６を、それぞれ水平姿勢で、かつ互いに中心を揃えた状態で上下方向に多段に支持するように構成されている。ボート３が処理室４６内に搬入されると、プロセスチューブ７の下端部は気密に封止されるように構成されている。ボート３は、回転機構３６の回転軸により下方から支持されている。回転機構３６を作動させることにより、基板処理中に処理室４６内でウエハ６を回転させることが可能なように構成されている。回転機構３６の回転軸は、軸受けにより処理室４６内の気密を保持したまま支持される。また、プロセスチューブ７の外周を囲うように、処理室４６内のウエハ６表面を加熱するヒータ１６が設けられている。
【００１５】
（プラズマ発生室）
プロセスチューブ７の内壁には、上下方向に延びた隔壁１１が設けられている。プロセスチューブ７の内壁と隔壁１１とにより、処理室４６内と連通するプラズマ発生室１７が形成されている。隔壁１１は、プロセスチューブ７と同心円状であってボート３に支持された各ウエハ６の外周に沿うように形成された断面円弧状の中心壁１１ａと、中心壁１１ａの端部とプロセスチューブ７の内壁とを接続する接続壁１１ｂと、から構成されている。
【００１６】
隔壁１１の中心壁１１ａには、電子（電子線２４）を吹き出す複数の吹出口１２が設けられている。吹出口１２は、プロセスチューブ７内にて上下方向に多段に支持されたウエハ６間に電子線（電子ビーム）を噴出するように構成されている。吹出口１２は、ボート３に支持されたウエハ６の中心方向に向くように、また隣接するウエハ６間の領域の高さ位置に対応するように、上下方向に等間隔でそれぞれ配列されている。なお、吹出口１２は、ウエハ６の中心方向に向く場合に限らず、ウエハ６の中心から多少ずれた方向に向くように構成されていてもよい。処理室４６とプラズマ発生室１７とは、吹出口１２を介して連通している。隔壁１１は、吹出口１２を除いて、処理室４６とプラズマ発生室１７とを気密に区画している。
【００１７】
（ガス供給ライン）
本実施形態にかかる処理炉５は、処理室４６内に第１の処理ガスとしての例えばＳｉＨ２Ｃｌ２ガス（以下、原料ガスＡとも呼ぶ）を供給する第１処理ガス供給ラインと、処理室４６内に第２の処理ガスとしての例えばＮＨ３ガス（以下、反応ガスＢとも呼ぶ）を供給する第２処理ガス供給ラインと、プラズマ発生室１７内に第３の処理ガスとしてのＨｅガス（以下、電子源ガスＣとも呼ぶ）を供給する第３処理ガス供給ラインと、を備えている。
【００１８】
第１処理ガス供給ラインの下流側端部は、プロセスチューブ７の側壁を貫通するガス
導入ポート３７ａを介して、図７に示す第１供給ノズル３３に接続されている。また、第２処理ガス供給ラインの下流側端部は、プロセスチューブ７の側壁を貫通するガス導入ポ
ート３７ｂを介して、図７に示す第２供給ノズル３４に接続されている。また、第３処理ガス供給ラインの下流側端部は、プロセスチューブ７の側壁を貫通する図示しないガス導入ポートを介して、図７に示す第３供給ノズル３５に接続されている。従って、第１供給ノズル３３は、第１処理ガス供給ラインから供給される原料ガスＡ（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス）を、プラズマ発生室１７内ではなく処理室５内に直接供給するように構成されている。第２供給ノズル３４は、第２処理ガス供給ラインから供給される原料ガスＢ（ＮＨ３ガス）を、プラズマ発生室１７内ではなく処理室５内に直接供給するように構成されている。第３供給ノズル３５は、第３処理ガス供給ラインから供給される電子源ガスＣ（Ｈｅガス）を、処理室５内ではなくプラズマ発生室１７内に直接供給するように構成されている。
【００１９】
なお、第１供給ノズル３３、及び第２供給ノズル３４には、ウエハ６の中心方向に向くように、そして、隣接するウエハ６間の領域の高さ位置に対応するように、複数のガス供給口がそれぞれ設けられていることが好ましい。また、第３供給ノズル３５には、プロセスチューブ７の内壁と後述するグリッド電極１９との間の領域に向くように、そして、隣接するウエハ６間の領域の高さ位置に対応するように、複数のガス供給口が設けられていることが好ましい。
【００２０】
また、プラズマ発生室１７内にパージガスを供給する図示しないパージガス供給ラインをさらに備えることが好ましい。かかる場合、パージガス供給ラインの下流側端部は、プロセスチューブ７の側壁を貫通する図示しないガス導入ポートを介して、図示しないパージガス供給ノズルに接続される。パージガス供給ノズルは、パージガス供給ラインから供給されるパージガスを、処理室５内ではなくプラズマ発生室１７内に直接供給するように構成されることが好ましい。なお、パージガスは、Ｈｅガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス等の他の不活性ガスを用いることが可能である。また、パージガス供給ラインは、かかる実施形態に限定されず、第３処理ガス供給ラインと一体に設けられていてもよい。すなわち、上述の第３処理ガス供給ラインが、プラズマ発生室１７内にパージガスを供給するパージガス供給ラインとしても機能するように構成されていてもよい。
【００２１】
（プラズマ発生装置）
プロセスチューブ７の外周側であってプラズマ発生室１７に対応する位置には、金属や炭素等の通電性物質からなる一対の電極２２を備えた誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）源が配置されている。また、電極２２とプロセスチューブ７との間には、金属製のシールド２３が配設されている。一対の電極２２の両端には、高周波電源１３がそれぞれ接続されている。電極２２、シールド２３、及び高周波電源１３により、第３の処理ガスとしての電子源ガスＣ（Ｈｅガス）が供給されたプラズマ発生室１７内に電子源プラズマを発生させるプラズマ発生装置が構成されている。
【００２２】
（電子源供給装置）
プラズマ発生室１７の中には、上下に延びた平板状のグリッド電極（バイアス電極）１９と、同様に上下に延びた平板状のアノード電極（加速電極）２０とが設けられている。グリッド電極１９とアノード電極２０とは互いの主面が平行に対向するように設けられている。グリッド電極１９はプロセスチューブ７の内壁に対向するように設けられ、アノード電極２０は隔壁の中心壁１１ａと対向するようにそれぞれ設けられている。また、グリッド電極１９とアノード電極２０との間に、同様に上下に延びた平板状の中間電極（制御電極）２９が設けられている。
【００２３】
グリッド電極１９には直流電源２１の陰極側に接続されており、アノード電極２０には直流電源２１の陽極側が接続されている。また、中間電極２９には、直流電源３１の陽極側が接続されている。直流電源２１の陽極側及び直流電源３１の陰極側はそれぞれ接地さ
れている。すなわち、グリッド電極１９はマイナス電位、中間電極２９はプラス電位、アノード電極２０はゼロ電位となるように構成されている。
【００２４】
グリッド電極１９、中間電極２９、及びアノード電極２０には、図３に示すように、吹出口１２に対応する位置であって互いに同心円状になるように、電子通過孔１９ａ，２９ａ，２０ａがそれぞれ複数設けられている。
【００２５】
グリッド電極１９、アノード電極２０、中間電極２９、直流電源２１、及び直流電源３１により、プラズマ発生室１７内にて発生させた電子源プラズマから電子を集束させつつ抽出し、電子線２４を生成し、処理室４６内のウエハ６間の領域に照射する電子源供給装置が構成される。
【００２６】
（排気ライン）
プロセスチューブ７の側壁であってプラズマ発生室１７が設けられている側と反対側には、処理室４６内の雰囲気を排気する開口である排気口３２が設けられている。排気口３２には、真空ポンプ３８が設けられた図示しない排気ラインが接続されている。
【００２７】
（２）基板処理装置の動作
続いて、ＡＬＤ法により窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を成膜する本実施形態にかかる基板処理装置の動作について、前述の図の他に、特に、図３、図４〜図６、図８を用いて説明する。図３は、本実施形態にかかる反応寄与プラズマの発生メカニズムを説明する概略図である。図４〜図６は、図３の要部拡大図である。図８は、本実施形態にかかるガスの供給シーケンスを示す概略図である。尚、以下の動作における各構成の制御は、制御手段としてのコントローラ５０が行う。
【００２８】
まず、処理対象のウエハ６を収容したウエハカセットを、カセットストッカ１に格納する。そして、ウエハ移載手段２により、カセットストッカ１に搭載されたウエハカセットからボート３へと処理対象のウエハ６を移載する。そして、処理対象のウエハ６を支持するボート３をボート昇降手段４により処理炉５内に搬入し、処理室４６内を気密に封止する（ローディング工程）。
【００２９】
その後、真空ポンプ３８を作動させ、処理室４６内を所定の圧力まで減圧する。そして、回転機構３６を作動（回転）させてウエハ６を回転させつつ、ヒータ１６により処理室４６内のウエハ６の表面を加熱する（減圧及び昇温工程）。
【００３０】
（工程１）
そして、図８に示すように、第１処理ガス供給ライン（第１供給ノズル３３）より、ウエハ６を収容した処理室４６内に第１の処理ガスとしての原料ガスＡ（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス）を供給して、ウエハ６表面と反応させる（工程１）。その結果、ウエハ６の表面に原料ガスＡ（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス）のガス分子が吸着する。
【００３１】
この際、パージガス供給ライン（パージガス供給ノズル）より、プラズマ発生室１７内にパージガスを供給することが好ましい。これにより、第１処理ガス供給ラインより処理室４６内に供給した原料ガスＡがプラズマ発生室１７内に進入してしまうことが抑制できる。なお、パージガスが処理室５内ではなくプラズマ発生室１７内に直接供給されることで、吹出口１２を介してプラズマ発生室１７内から処理室４６内へと向かうパージガスの流れが生成され、あるいはプラズマ発生室１７内の圧力が高まり、プラズマ発生室１７内への原料ガスＡの侵入を抑制できる。
【００３２】
（工程２）
所定時間経過後、第１処理ガス供給ラインからの原料ガスＡの供給を停止して、上述の排気ラインにより処理室４６内を排気して、処理室４６内を所定の圧力まで減圧する（工程２）。この際、プラズマ発生室１７内にＨｅガス等のパージガスを供給するとともに、処理室４６内へＮ２ガス等の不活性ガスを供給するようにすれば、プラズマ発生室１７内及び処理室４６内の残留雰囲気を排気する速度が更に高まる。
【００３３】
（工程３）
そして、図８に示すように、第２処理ガス供給ライン（第２供給ノズル３４）より処理室４６内に第２の処理ガスとしての反応ガスＢ（ＮＨ３ガス）を供給するとともに、第３ガス供給ライン（第３供給ノズル３５）よりプラズマ発生室１７内に（第３の処理ガス）としての電子源ガスＣ（Ｈｅガス）を供給する。そして、以下に示すようにプラズマ発生装置により電子源プラズマを発生させ、電子線供給装置により処理室４６内のウエハ６間の領域に電子を照射して電子ビーム励起プラズマ（ＥＢＥＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｂｅａｍ−Ｅｘｉｔｅｄ−Ｐｌａｓｍａ）である反応寄与プラズマを発生させ、反応寄与プラズマによりウエハ６表面を処理する（工程３）。
【００３４】
以下に、反応寄与プラズマの発生メカニズムを具体的に説明する。
【００３５】
プラズマ発生室１７内に電子源ガスＣ（Ｈｅガス）を供給した状態で、高周波電源１３により電極２２へ高周波電力を印加することにより、プラズマ発生室１７内に電子源プラズマが発生した状態となる。図３に示すように、プラズマ発生室１７内に発生した電子源プラズマ中には、電子源ガスＣ（Ｈｅガス）のガス分子の正イオン（図中Ｃ＋と表す）２５と電子（図中ｅと表す）２６とが混在しており、全体として中性を保っている。
【００３６】
そこで、直流電源２１、及び直流電源３１を作動させて、グリッド電極１９、中間電極２９、アノード電極２０間にそれぞれ所定の電界を発生させる。その結果、電子源プラズマ中の電子２６は、縦方向に多段に電子通過孔１９ａが形成されたグリッド電極１９によって軌道修正を受けて集束され、さらに、グリッド電極１９と同様に縦方向に多段に電子通過孔２０ａが形成されたアノード電極２０に向かって加速されることで抽出される。加速された（抽出された）電子２６は、電子線（電子ビーム）２４となって隔壁１１に多段に形成された吹出口１２より射出され、ボート３に支持されるウエハ６の間の領域に供給されている反応ガスＢ（ＮＨ３ガス）のガス分子（図中Ｂと表す）２８に照射される。その結果、ボート３に支持されるウエハ６の間の領域に反応寄与プラズマ（ＥＢＥＰ）が発生し、反応ガスＢ（ＮＨ３ガス）のガス分子２８が励起されて活性種が生成されたり、イオン（図中Ｂ＋と表す）２７が生成されたりする。
【００３７】
そして、ウエハ６表面に吸着している原料ガスＡのガス分子と活性種が反応したり、該ガス分子とイオン（Ｂ＋）２７とが反応したりして、ウエハ６表面に窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が成膜される。
【００３８】
なお、図３に示すように、ウエハ６の間の領域にて生成されたイオン（Ｂ＋）２７は、電気的に中性ではないため、電子線２４とは逆方向３０へ流れ、隔壁１１に多段に形成された吹出口１２を介してプラズマ発生室１７内へと流れ込もうとする。しかしながら、グリッド電極１９とアノード電極２０との間に設置された中間電極２９に対して直流電源３１により正の電圧を印加することにより、イオン（Ｂ＋）２７は軌道修正を受け、ゼロ電位に設置されたアノード電極２０へと吸収されることとなる。これにより、イオン（Ｂ＋）２７がプラズマ発生室１７内へ流れ込んでグリッド電極１９へ衝突してしまうことを抑制でき、グリッド電極１９がスパッタリングされてしまうことを抑制でき、プラズマ発生室１７内に電子源プラズマを安定して発生させることが可能となる。
【００３９】
但し、上述のように中間電極２９に電圧を印加することにより、プラズマ発生室１７内の電子の軌道や加速度が影響を受けてしまう場合がある。そのため、中間電極２９に印加する電圧値を所定の範囲内に制限する必要がある。なお、かかる範囲は実験的に求めることが可能である。
【００４０】
（工程４）
その後、第２処理ガス供給ラインからの原料ガスＡの供給を停止するとともに、第３処理ガス供給ラインからの電子源ガスＣ（Ｈｅガス）の供給を停止する。そして、上述の排気ラインにより処理室４６内を排気して、処理室４６内を所定の圧力まで減圧する（工程４）。この際、プラズマ発生室１７内にＨｅガス等のパージガスを供給するとともに、処理室４６内へＮ２ガス等の不活性ガスを供給するようにすれば、プラズマ発生室１７内及び処理室４６内を排気する速度が更に高まる。
【００４１】
そして、上述の工程１〜工程４を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウエハ６表面に所定の膜厚のＳｉＮ膜を形成し、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。その後、処理済みのウエハ６を支持するボート３を処理室４６内から搬出し、上述の手順とは逆の手順により、処理済みのウエハ６をボート３からカセットストッカ１内に移載して、次の処理工程へ搬送する。
【００４２】
（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたはそれ以上の効果を奏する。
【００４３】
本実施形態によれば、水平姿勢で支持されたウエハ６の正面（真上）から電子を照射するのではなく、ウエハ６の表面に沿う方向、例えば表面と平行から電子ビームを照射している。ウエハ６の正面（真上）から電子線２４を照射しようとすれば、電子線２４のビーム径を広げる必要があるため、レンズや電極等の部品が必要になり基板処理装置の構造が複雑になるばかりか、電子線２４内の電子密度を均一にすることが困難になる。これに対し、本実施形態では、ウエハ６表面と平行に電子線２４を照射しているので、そのような問題が少なく、ウエハ６の表面近傍の広い範囲で反応寄与プラズマ（ＥＢＥＰ）を発生させることができ、ウエハ６表面に供給される活性種やイオン２７の密度の面内均一性を向上させ、ウエハ６面内における基板処理の均一性を向上させることが可能となる。
【００４４】
本実施形態によれば、基板処理中にウエハ６を回転させているので、ウエハ６の面内で均一に反応寄与プラズマ（ＥＢＥＰ）を発生させることができ、ウエハ６表面に供給される活性種やイオン２７の密度の面内均一性を向上させ、ウエハ６面内における基板処理の均一性を向上させることが可能となる。
【００４５】
本実施形態によれば、ボート３に支持されるウエハ６の間の領域にて反応寄与プラズマ（ＥＢＥＰ）を発生させ、ウエハ６の直近で活性種やイオン２７を生成させている。すなわち、活性種やイオン２７の寿命が短い場合であっても、活性種やイオン２７を生成領域とウエハ６との距離が近いことから、ウエハ６の表面に供給される活性種やイオンの量を増加させることが可能となり、基板処理の効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
本実施形態によれば、容量性結合型プラズマ（ＣＣＰ）などで発生させた高エネルギープラズマにウエハ６が直接に晒されるわけではないので、ウエハ６自体がプラズマからダメージを受けることを抑制できる。
【００４７】
本実施形態によれば、プラズマ発生室１７では、電子２６を取り出すためにだけプラズマ（電子源プラズマ）を発生させればよいので、高出力の高周波を印加する必要がなく、プロセスチューブ７を構成する石英壁などのスパッタリング量を低減できる。
【００４８】
本実施形態によれば、プラズマ発生装置としてＩＣＰ源を用いており、また、ＩＣＰ源がプロセスチューブ７の外に設けられている。そのため、フィラメント（超高温の金属）を使用する場合と比べて、ＩＣＰ源が処理室４６内の汚染源には成り得ず、非常にクリーンである。
【００４９】
本実施形態によれば、電子源ガスＣとして原子量が小さいＨｅ（原子量：４．０００６）ガスを用いている。そのため、グリッド電極１９のスパッタリング量を抑制でき、プラズマ発生室１７内に安定してプラズマを発生させることができる。グリッド電極１９がスパッタリングされるメカニズムを図４に示す。グリッド電極１９はマイナス電位とされるため、工程３においてプラズマ発生室１７内で発生した正イオン（Ｃ＋）２５は、グリッド電極１９に向けて加速され、グリッド電極１９表面に衝突し、グリッド電極１９表面がスパッタリングされる場合がある。かかるスパッタリング量は、正イオン（Ｃ＋）２５の運動エネルギーに関係する。Ａｒガスを電子源ガスＣとして用いることとすれば、Ａｒは原子量が３９．９５と比較的大きいため、グリッド電極１９のスパッタリング量が増大してしまうことになる。本実施形態によれば、Ｈｅは原子量が４．０００６と小さいため、かかる課題を回避することが可能となる。
【００５０】
本実施形態によれば、電子源ガスＣとして非反応性の希ガスであるＨｅガスを用いている。そのため、グリッド電極１９等がケミカルエッチングされたり、表面改質されたりしてしまうことを抑制できる。これに対して、電子源ガスＣとして例えばＨ２ガス等の反応性ガスを用いることとすれば、グリッド電極１９等がケミカルエッチングされたり、表面改質されたりしてしまう場合がある。
【００５１】
本実施形態によれば、電子源ガスＣとして、成膜に寄与する処理ガスではなく非反応性の希ガスであるＨｅガスを用いている。そのため、プラズマ発生室１７内に膜が成膜されてしまうことを抑制でき、プラズマ発生室１７内に安定的にプラズマを発生させることが可能となる。すなわち、工程１において処理室４６内に第１の処理ガスとしての原料ガスＡ（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス）を供給すると、図５に示すように、プラズマ発生室１７内には原料ガスＡのガス分子（図中Ａと表す）が進入してしまう場合がある。その状態で、電子源ガスＣとして例えば反応ガスＢに用いるＮＨ３ガスを用い、これをプラズマ発生室１７内に供給すると、図６に示すように、プラズマ発生室１７内に侵入した原料ガスＡのガス分子と、電子源ガスＣとしてのＮＨ３ガスのガス分子の正イオン（図中でＣ＋と表す）とが反応し、ＳｉＮ等の反応生成物Ｅがプラズマ発生室１７内に堆積して成膜が生じてしまう場合がある。かかる場合、電子源プラズマの状態が変化してしまい、それにより反応寄与プラズマ（ＥＢＥＰ）の均一性や再現性が低下してしまう場合がある。本実施形態によれば、電子源ガスＣとして、成膜に寄与する処理ガスではなく非反応性の希ガスであるＨｅガスを用いているため、反応生成物Ｅが堆積せず、かかる課題を回避できる。
【００５２】
本実施形態によれば、電子源ガスＣとして、成膜する膜種によらず、非反応性の希ガスであるＨｅガスを常に用いることとしている。仮に、電子源ガスＣのガス種として成膜に寄与する処理ガスを用いることとすると、成膜する膜種を変更するたびに電子源ガスＣのガス種が変更されることとなり、電子源プラズマや反応寄与プラズマ（ＥＢＥＰ）の状態が大きく変化し、基板処理の条件を都度調整してやる必要が生じてしまう。本実施形態によれば、成膜する膜種を変更したとしても、電子源ガスＣとして常にＨｅガスを用いることから、電子源プラズマや反応寄与プラズマ（ＥＢＥＰ）の状態は変化しにくく、基板処理の条件を安定させることが可能となる。
【００５３】
本実施形態によれば、工程１において、パージガス供給ライン（パージガス供給ノズル）より、プラズマ発生室１７内にパージガスを供給することが出来る。これにより、第１
処理ガス供給ラインより処理室４６内に供給した原料ガスＡがプラズマ発生室１７内に進入してしまうことが抑制され、プラズマ発生室１７内に安定的にプラズマを発生させることが可能となる。例えば、パージガスが処理室５内ではなくプラズマ発生室１７内に直接供給されることで、吹出口１２を介してプラズマ発生室１７内から処理室４６内へと向かうパージガスの流れが生成され、あるいはプラズマ発生室１７内の圧力が高まり、プラズマ発生室１７内への原料ガスＡの侵入を抑制できる。
【００５４】
＜本発明の他の実施形態＞
以上に本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく適宜変更して実施することが可能である。
【００５５】
上述の実施形態ではＳｉＮ膜を成膜する場合について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されない。例えば、ＳｉＯ膜、ナノハライド、メタル膜の成膜にも適用可能であり、プラズマを用いる基板処理である限り膜種を限定することなく適用可能である。また、プラズマを用いてＨ２活性種によりウエハ６上の自然酸化膜を除去する場合にも適用可能である。
【００５６】
また、上述の実施形態では、プラズマ発生室１７におけるプラズマ発生装置として、一例として高周波を印加することによるＩＣＰ源を採用しているが、これに限定されない。例えば、電子サイクロトロン共鳴プラズマや、表面波プラズマなど、スパッタ作用を極力抑えたプラズマ発生方式であれば他の方式を用いたプラズマ発生装置を採用することも可能である。
【００５７】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に本発明の好ましい態様を付記する。
【００５８】
第１の態様は、
多段に積載された複数の基板を収納する処理室と、
前記処理室内と連通するプラズマ発生室と、
前記処理室内に第１の処理ガスを供給する第１処理ガス供給ラインと、
前記処理室内に第２の処理ガスを供給する第２処理ガス供給ラインと、
前記プラズマ発生室内に第３の処理ガスを供給する第３処理ガス供給ラインと、
第３の処理ガスが供給された前記プラズマ発生室内に電子源プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記プラズマ発生室内にて発生させた電子源プラズマから電子を抽出して前記処理室内の基板間の領域に照射する電子線供給装置と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を備え、
前記第１処理ガス供給ラインより前記処理室内に第１の処理ガスを供給して基板表面と反応させた後、前記排気ラインより前記処理室内を排気し、前記第２処理ガス供給ラインより前記処理室内に第２の処理ガスを供給するとともに、前記第３ガス供給ラインより前記プラズマ発生室内に第３の処理ガスを供給し、前記プラズマ発生装置により電子源プラズマを発生させ、前記電子線供給装置により前記処理室内の基板間の領域に電子を照射して反応寄与プラズマを発生させ、前記反応寄与プラズマにより基板表面を処理する基板処理装置が提供される。
【００５９】
好ましくは、前記第２の処理ガスはヘリウムガスである。
【００６０】
好ましくは、前記第１処理ガス供給ラインから供給される前記第１の処理ガスを前記処理室内に供給する第１供給ノズルと、前記第２処理ガス供給ラインから供給される前記第２の処理ガスを前記処理室内に供給する第２供給ノズルと、前記第３処理ガス供給ライン
から供給される前記第３の処理ガスを前記プラズマ発生室内に供給する第３供給ノズルと、を備える。
【００６１】
好ましくは、前記プラズマ発生室内にパージガスを供給するパージガス供給ラインを備える。さらに好ましくは、前記パージガス供給ラインから供給される前記パージガスを前記プラズマ発生室内に供給するパージガスノズルを備える。
【００６２】
好ましくは、記第１処理ガス供給ラインより前記処理室内に第１の処理ガスを供給して基板表面と反応させる工程と、
前記排気ラインより前記処理室内を排気する工程と、
前記第２処理ガス供給ラインより前記処理室内に第２の処理ガスを供給するとともに、前記第３ガス供給ラインより前記プラズマ発生室内に第３の処理ガスを供給し、前記プラズマ発生装置により電子源プラズマを発生させ、前記電子線供給装置により前記処理室内の基板間の領域に電子を照射して反応寄与プラズマを発生させ、前記反応寄与プラズマにより基板表面を処理する工程と、
前記排気ラインより前記処理室内を排気する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図２に示す本発明の一実施形態にかかる処理炉のＸ−Ｘ断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の備える処理炉の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる反応寄与プラズマの発生メカニズムを説明する概略図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】図３の要部拡大図である。
【図６】図３の要部拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかるガス供給ラインの配置例を示す処理炉の断面構成図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかるガス供給シーケンスを示す概略図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の全体構成図である。
【図１０】従来の基板処理装置の処理炉の縦断面図である。
【図１１】図１０に示す従来の処理炉のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
２      ウエハ移載手段
３      ボート（基板支持具）
５      処理炉
６      ウエハ（基板）
７      プロセスチューブ
１７    プラズマ発生室
１９    グリッド電極
２０    アノード電極
２４    電子線
３２    排気口
３３    第１供給ノズル
３４    第２供給ノズル
３５    第３供給ノズル
４６    処理室
５０    コントローラ
【図１】
2009283794.tif 000003
【図２】
2009283794.tif 000004
【図３】
2009283794.tif 000005
【図４】
2009283794.tif 000006
【図５】
2009283794.tif 000007
【図６】
2009283794.tif 000008
【図７】
2009283794.tif 000009
【図８】
2009283794.tif 000010
【図９】
2009283794.tif 000011
【図１０】
2009283794.tif 000012
【図１１】
2009283794.tif 000013