(57)【要約】  少なくとも１つの基板８を収容する反応管２と、反応管２の外部に設けられた少なくとも一対の電極３、７と、を備え、少なくとも、反応管２の内壁と基板８の外周縁との間の空間にプラズマ生成領域が形成され、基板８の主面と平行な水平面内で、基板８の直径方向と、基板の略全周方向に亘って拡がりを持つ主面を有する誘電体からなる部材１７を、基板８の外周領域に設け、プラズマ生成領域にて活性化されたガスは、部材１７の主面の表面領域を通過して基板８へ供給される基板処理装置が開示されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板を収容する反応管と、前記反応管の外部に設けられた少なくとも一対の電極と、を備え、
少なくとも、前記反応管の内壁と前記基板の外周縁との間の空間にプラズマ生成領域が形成され、
前記基板の主面と平行な水平面内で、前記基板の直径方向と、前記基板の略全周方向に亘って拡がりを持つ主面を有する誘電体からなる部材を、前記基板の外周領域に設け、
前記プラズマ生成領域にて活性化されたガスは、前記部材の主面の表面領域を通過して前記基板へ供給される基板処理装置。
【請求項２】
前記部材はリング状平板である請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記部材の主面と前記基板の主面とは、前記基板の主面と垂直な方向において、異なる水平面に設けられる請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
複数枚の基板が前記反応管内に収容され、それぞれの基板は、前記基板の主面が垂直方向で空間を介して重なるように積層され、前記部材はそれぞれ隣り合う前記基板の間に位置するように設けられる請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記部材の主面の少なくとも一部は、前記基板の外周縁よりも前記基板の中心側に延在し、前記垂直方向から見て前記基板の一部と重なるように設けられる請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】
少なくとも１つの基板を収容する反応管と、
前記反応管の外部に設けられた少なくとも一対の電極と、
前記基板の主面と平行な水平面内で、前記基板の直径方向と、前記基板の略全周方向に亘って拡がりを持つ主面を有する誘電体からなる部材であって、前記基板の外周領域に設けられた前記部材と、を備える基板処理装置を使用し、
少なくとも前記反応管の内壁と前記基板の外周縁との間の空間にプラズマを生成する工程と、前記プラズマにて処理ガスを活性化する工程と、前記活性化されたガスを前記部材の主面の表面領域を通過させて前記基板へ供給する工程と、前記通過後の処理ガスにより前記基板に所望の処理を行う工程と、を備える半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置および半導体デバイスの製造方法に関し、特に、高周波電力によって発生させたプラズマを利用して被処理体に所定の処理を行うプラズマ処理装置およびそれを使用した半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体集積回路の製造については、ＣＶＤ、エッチング、アッシング、スパッタリング工程で、処理ガスのイオン化や化学反応等を促進するためにプラズマが利用されている。従来より、半導体製造装置においてプラズマを発生させる方法には、平行平板方式、高周波誘導方式、ヘリコン波方式、ＥＣＲ方式等がある。平行平板方式は、一対の平行平板型電極の一方を接地し他方を高周波電源に容量結合して両電極間にプラズマを生成する方法である。高周波誘導方式は、螺旋状又は渦巻き状のアンテナに高周波を印加して高周波電磁場を作り、その電磁場空間内で流れる電子を気体中の中性粒子に衝突させてプラズマを生成する方法である。ヘリコン波方式は、コイルで作った一様な磁場内で特殊な形状のアンテナにより磁場に平行に進む特殊な電磁場（ヘリコン波）を発生させ、このヘリコン波に伴うランダウダンピング効果を利用して速度制御可能な電子流のサイクロトロン周波数に等しい周波数（２．４５ＧＨｚ）のマイクロ波を導波管を通じて導くことにより共鳴現象を起こさせ、電子にマイクロ波のパワーを吸収させてプラズマを生成する方法である。これらのプラズマ生成方法を利用して被処理体を処理する方法には、被処理体を一枚毎に処理をする枚葉方式と複数の被処理体をバッチ的に処理する方法がある。【０００３】
バッチ式のプラズマ処理装置の場合、反応管外周に電極が配置されるため、プラズマは主に反応管と被処理体との間の空間に生成され、被処理体エッジ部から中心部に向かって拡散する。このため、エネルギーが大きく且つ寿命の短い因子の影響を受け被処理体エッジ部の処理速度が極端に加速され、プロセス処理の面内均一性を著しく悪化させるという問題がある。この現象は高周波出力を上げ、エネルギーの大きい因子の密度が高くなる条件では、より顕著に現れる。【０００４】
従って、本発明の主な目的は、被処理体のエッジ部に発生するエネルギーが高く短寿命のプラズマの影響によるプラズマの面内処理の不均一性を解決し、被処理体の均一な面内処理を行える基板処理装置および半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
少なくとも１つの基板を収容する反応管と、前記反応管の外部に設けられた少なくとも一対の電極と、を備え、
少なくとも、前記反応管の内壁と前記基板の外周縁との間の空間にプラズマ生成領域が形成され、
前記基板の主面と平行な水平面内で、前記基板の直径方向と、前記基板の略全周方向に亘って拡がりを持つ主面を有する誘電体からなる部材を、前記基板の外周領域に設け、
前記プラズマ生成領域にて活性化されたガスは、前記部材の主面の表面領域を通過して前記基板へ供給される基板処理装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、
少なくとも１つの基板を収容する反応管と、
前記反応管の外部に設けられた少なくとも一対の電極と、
前記基板の主面と平行な水平面内で、前記基板の直径方向と、前記基板の略全周方向に亘って拡がりを持つ主面を有する誘電体からなる部材であって、前記基板の外周領域に設けられた前記部材と、を備える基板処理装置を使用し、
少なくとも前記反応管の内壁と前記基板の外周縁との間の空間にプラズマを生成する工程と、前記プラズマにて処理ガスを活性化する工程と、前記活性化されたガスを前記部材の主面の表面領域を通過させて前記基板へ供給する工程と、前記通過後の処理ガスにより前記基板に所望の処理を行う工程と、を備える半導体デバイスの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１、２のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略図である。
【図２】本発明の実施例１のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。
【図３】本発明の実施例１、２のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略横断面図である。
【図４】本発明の実施例２のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。
【図５】本発明の実施例２において、半導体ウエハとリング状の誘電体１７とのオーバーラップ量が０ｍｍのときの酸化膜厚分布を示す図である。
【図６】本発明の実施例２において、半導体ウエハとリング状の誘電体１７とのオーバーラップ量が１０ｍｍのときの酸化膜厚分布を示す図である。
【図７】本発明の実施例２において、半導体ウエハとリング状の誘電体１７とのオーバーラップ量が２０ｍｍのときの酸化膜厚分布を示す図である。
【図８】本発明の実施例１、２のプラズマ処理装置を説明するための概略斜示図である。
【図９】リング状の誘電体１７を設けた場合のプラズマの分布状態を模式的に描いた模式的横断面図である。
【図１０】リング状の誘電体１７を設けた場合のプラズマの分布状態を模式的に描いた模式的縦断面図である。
【図１１】リング状の誘電体１７を設けない場合のプラズマの分布状態を模式的に描いた模式的横断面図である。
【図１２】リング状の誘電体１７を設けない場合のプラズマの分布状態を模式的に描いた模式的縦断面図である。
【図１３】リング状の誘電体１７を設けない場合のウエハエッジ部とウエハ中心部とのプラズマ密度を示す図である。
【図１４】リング状の誘電体１７を設けない場合のウエハ内膜厚分布を示す図である。
【図１５】リング状の誘電体１７を設けない場合のウエハ８の半径方向の膜厚を示す図である。
【図１６】リング状の誘電体１７の有無による膜厚分布に与える影響を調べるために、リングは半リングを使用し、半導体ウエハの半分に該当する部分のみに石英リングを設けた状態を示す図である。
【図１７】リングを使用しない場合と、半リングを使用した場合の膜厚分布をそれぞれ示したものである。
【図１８】石英リングによる膜厚分布の改善効果を示すものである。
【図１９】比較のためのプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略図である。
【図２０】比較のためのプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。
【図２１】比較のためのプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略横断面図である。
【発明を実施するための好ましい形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、
少なくとも１つの基板を収容する反応管と、前記反応管の外部に設けられた少なくとも一対の電極と、を備え、
少なくとも、前記反応管の内壁と前記基板の外周縁との間の空間にプラズマ生成領域が形成され、
前記基板の主面と平行な水平面内で、前記基板の直径方向と、前記基板の略全周方向に亘って拡がりを持つ主面を有する誘電体からなる部材を、前記基板の外周領域に設け、
前記プラズマ生成領域にて活性化されたガスは、前記部材の主面の表面領域を通過して前記基板へ供給される基板処理装置が提供される。
【０００９】
好ましくは、前記部材はリング状平板である。
【００１０】
また、好ましくは、前記リング状平板は石英から成る。
【００１１】
また、好ましくは、前記部材の主面と前記基板の主面とは、前記基板の主面と垂直な方向において、異なる水平面に設けられる。
【００１２】
また、好ましくは、複数枚の基板が前記反応管内に収容され、それぞれの基板は、前記基板の主面が垂直方向で空間を介して重なるように積層され、前記部材はそれぞれ隣り合う前記基板の間に位置するように設けられる。
【００１３】
また、好ましくは、前記部材の主面の少なくとも一部は、前記基板の外周縁よりも前記基板の中心側に延在し、前記垂直方向から見て前記基板の一部と重なるように設けられる。
【００１４】
また、好ましくは、前記部材の主面と前記基板とが前記垂直方向にて重なる範囲は、基板の直径方向において、０〜５０ｍｍである。
【００１５】
また、好ましくは、それぞれ隣り合う基板は６〜１３ｍｍの間隔で積層され、前記部材の主面の基板直径方向の幅は１０〜４０ｍｍである。
【００１６】
また、本発明の好ましい形態によれば、
少なくとも１つの基板を収容する反応管と、
前記反応管の外部に設けられた少なくとも一対の電極と、
前記基板の主面と平行な水平面内で、前記基板の直径方向と、前記基板の略全周方向に亘って拡がりを持つ主面を有する誘電体からなる部材であって、前記基板の外周領域に設けられた前記部材と、を備える基板処理装置を使用して、
少なくとも前記反応管の内壁と前記基板の外周縁との間の空間にプラズマを生成する工程と、前記プラズマにて処理ガスを活性化する工程と、前記活性化されたガスを前記部材の主面の表面領域を通過させて前記基板へ供給する工程と、前記通過後の処理ガスにより前記基板に所望の処理を行う工程と、を備える半導体デバイスの製造方法が提供される。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１では、被処理体外周に幅1０〜４０ｍｍのリング状の誘電体で構成された障害物をつくることで被処理体エッジ部のエネルギーの大きいプラズマを弱め遠ざけることで、被処理体エッジにおける急勾配なプラズマ分布を緩和して、被処理体の処理の面内膜厚均一性向上を図った。【００１８】
なお、リング状の誘電体は被処理体が装填されるボートに固定され、また、被処理体の搬送時に搬送器具との干渉を防止するためリング状の誘電体の配置は被処理体と段違いにした。【００１９】
次に、図面を参照して、本発明の実施例１について、より詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略図であり、反応室１外面に載置された電極の構成を説明するためのものである。図２は、本発明の実施例１のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図であり、図３は、本発明の実施例１のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略横断面図である。【００２０】
反応室１は、反応管２及びシールキャップ３で気密に構成され、反応管２の周囲には、加熱ヒータ４が反応室１を取り囲むように設けてある。反応管２は石英などの誘電体で構成され、反応管２の外周には高周波電源５に接続される第１の電極６とアースに接続される第２の電極７が配置されている。電極６はストライプ状部６ａ〜６ｈを備え、電極７はストライプ状部７ａ〜７ｈを備え、ストライプ状部６ａ〜６ｈとストライプ状部７ａ〜７ｈは、半導体シリコンウエハ等の被処理体８に対し垂直になるように交互に配置されている。また、高周波（ＲＦ）電力は、高周波電源５の出力する交流電力を整合器９を介して電極６、７間に印加できるようになっている。【００２１】
反応室１は排気管１０、圧力調整バルブ１１を介してポンプ１２に接続され、反応室１内部のガスを排気できる構造となっている。また、反応室１にはガス導入ポート１３が設けてあり、ガス導入ポート１３は反応管２の側壁に沿って垂直に立ち上がっており、その垂直部分には、反応室１には処理ガスを高さ方向均等に供給するよう大きさが調整された複数のガス供給用細孔１４が設けられている。なお、図２には、ガス供給用細孔１４が４つしか示されていないが、ガス導入ポート１３の垂直部分には、複数のガス供給用細孔１４が設けられている。【００２２】
反応室１内部には、被処理体８である例えば、直径２００ｍｍの半導体ウエハをバッチ処理できるように、例えば１００〜１５０枚程度、それぞれ一枚ずつ水平に搭載置できるリングボート１６が設けられる。リングボート１６には、リング状の誘電体１７をリングボート１６と一体構造で設置する。誘電体１７は、被処理体８の外周空間に設置され、幅１０〜４０ｍｍのリング状である。リング状の誘電体１７としては、例えば、石英リングが好ましく使用される。【００２３】
リング状の誘電体１７には、支持部を設け、支持部によって被処理体８がそれぞれ支持される。リング状の誘電体１７と被処理体８の位置関係は段違いである。【００２４】
次に本装置の動作を説明する。【００２５】
反応室１が大気圧の状態でエレベータ機構（図８の昇降部材１２２参照）で被処理体８をリングボート１６に装填するため、シールキャップ３を下げて被処理体搬送用ロボット（図８のウエハ移載機１１２参照）により所用の数の被処理体８をリングボート１６に載置した後、シールキャップ３を上昇させて反応室１内部に挿入する。【００２６】
加熱ヒータ４に電力を投入し、被処理体８等の反応室１内部の部材を所定の温度に加熱する。被処理体搬送時、ヒータ温度を下げ過ぎてしまうと、被処理体８の搬送終了後、反応室内部で温度を所定の値まで上昇させて安定させるのに相当の時間がかかってしまうため、通常は被処理体の搬送に支障がない温度まで下げて、その値で保持した状態で搬送を行う。【００２７】
同時に反応管１内部の気体を図示しない排気口から排気管１０を通じてポンプ１２で排気する。被処理体８が所定の温度になった時点で反応室１にガス導入ポート１３から反応性ガスを導入し、圧力調整バルブ１１によって反応室１内の圧力を一定の値に保持する。反応室１内部が所定の圧力になったら高周波電源５の出力する交流電力を整合器９を介入して第１の電極６に供給し、第２の電極７をアースに接地させ電極６、７間にプラズマを生成する。【００２８】
被処理体８の周辺にリング状の誘電体１７が配置してあるため、被処理体８のエッジ部のエネルギーの大きいプラズマは被処理体８から遠ざけられる。エネルギーの小さく且つ寿命の長いプラズマだけほぼ均等に被処理体８の間に存在するため、被処理体８に均一な成膜等の処理を行える。また、リング状の誘電体１７と被処理体８は段違いのため、搬送器具（図４のウエハ移載機１１２参照）を、リング状の誘電体１７を設けない場合の搬送器具から大幅に改造することなく被処理体８の搬送が実現できる。
【実施例２】
【００２９】
図１は、本発明の実施例２のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略図であり、反応室１外面に載置された電極の構成を説明するためのものである。図４は、本発明の実施例２のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図であり、図３は、本発明の実施例２のプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略横断面図である。【００３０】
上述した実施例１では、被処理体８として直径２００ｍｍの半導体ウエハを使用しているのに対して、本実施例では、直径３００ｍｍの半導体ウエハを使用している点、および上述した実施例１では、被処理体８としての半導体ウエハの外周端と、リング状の誘電体１７の内周端とが重なる範囲（オーバーラップ量）を垂直方向からみて０ｍｍとしているのに対して、本実施例では、０ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍの３つの値としている点が異なるが、他の点は同じである。【００３１】
本実施例２では、被処理体８としての半導体ウエハの内側にリング状の誘電体１７を延長（０ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ）してプロセス処理（酸化処理）した場合の効果について説明する。【００３２】
誘電体１７として、オーバーラップ量が０ｍｍのときは、幅１７ｍｍのリングを使用し、オーバーラップ量が１０ｍｍのときは、幅２７ｍｍのリングを使用し、オーバーラップ量が２０ｍｍのときは、幅３７ｍｍのリングを使用した。【００３３】
被処理体８の直径は３００ｍｍであり、図５乃至７に示す酸化膜厚分布の例は、被処理体８の直径断面を示したもので、プロセス処理条件は、処理ガス：酸素と水素、圧力：３５Ｐａ、温度：９００℃、ＲＦ電力：１ＫＷ、時間：８．５分である。図５、図６、図７は、それぞれ、被処理体８としての半導体ウエハとリング状の誘電体１７とのオーバーラップ量が０ｍｍのとき、１０ｍｍのとき、２０ｍｍのときの酸化膜厚分布を示す図である。【００３４】
これらの図５乃至７によると、オーバーラップ量が１０ｍｍより２０ｍｍの方が膜厚差（最大−最小）は小さく又、被処理体８周辺に最大、最小が存在することより、上記プロセス条件においては、リング状の誘電体１７と被処理体８としての半導体ウエハを２０ｍｍオーバラップさせることで最適なプロセス処理均一性が得られると考えられる。このように、プロセス処理条件に応じて内側にオーバラップさせる量を求め最適なハードを提供することが可能となる。【００３５】
次に、図８を参照して本発明の実施例１、２のプラズマ処理装置の概略を説明する。図８は、本発明の実施例１、２のプラズマ処理装置を説明するための概略斜示図である。【００３６】
筐体１０１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ、カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取りつけられている。又、カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられると共にカセットステージ１０５の上方にも予備カセット棚１１０が設けられている。予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられクリーンエアを筐体１０１の内部を流通させるように構成されている。【００３７】
筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ、処理炉２０２の下方には基板としてのウエハ５を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのリングボート１６を処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられ、ボートエレベータ１２１に取りつけられた昇降部材１２２の先端部には蓋体としてのシールキャップ３が取りつけられリングボート１６を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には昇降手段としての移載エレベータ１１３が設けられ、移載エレベータ１１３には搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。又、ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち処理炉２０２の下側のウエハ搬入出口１３１を気密に閉塞する閉塞手段としての炉口シャッタ１１６が設けられている。【００３８】
ウエハ５が装填されたカセット１００は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５にウエハ５が上向き姿勢で搬入され、ウエハ５が水平姿勢となるようカセットステージ１０５で９０°回転させられる。更に、カセット１００は、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及びカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働によりカセットステージ１０５からカセット棚１０９又は予備カセット棚１１０に搬送される。【００３９】
カセット棚１０９にはウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３があり、ウエハ５が移載に供されるカセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により移載棚１２３に移載される。【００４０】
カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート２２にウエハ５を移載する。【００４１】
ボート２２に所定枚数のウエハ５が移載されるとボートエレベータ１２１によりリングボート１６が処理炉２０２に挿入され、シールキャップ３により処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内ではウエハ５が加熱されると共に処理ガスが処理炉２０２内に供給され、ウエハ５に処理がなされる。【００４２】
ウエハ５への処理が完了すると、ウエハ５は上記した作動の逆の手順により、リングボート１６から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００はカセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１０１の外部に搬出される。【００４３】
炉口シャッタ１１６は、リングボート１６が降下状態の際に処理炉２０２のウエハ搬入出口１３１を気密に閉塞し、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。【００４４】
カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。
【実施例３】
【００４５】
図９、図１０は、それぞれ、リング状の誘電体１７を設けた場合のプラズマの分布状態を、理解の容易のために、模式的に描いた模式的横断面図および模式的縦断面図である。リング状の誘電体１７を設けることによって、ウエハ密度の高いウエハ周辺部に障害物が作られ、その部分のプラズマが弱められ、ウエハエッジ部に急勾配な膜厚分布が生じるのを抑制できる。【００４６】
図１１、図１２は、それぞれ、リング状の誘電体１７を設けない場合のプラズマの分布状態を、理解の容易のために、模式的に描いた模式的横断面図および模式的縦断面図である。プラズマは主にウエハ８と反応管２との間に生成され、ウエハエッジ部から拡散するので、ウエハ面内においてプラズマ分布は不均一となる。それにより、図１３に示すように、ウエハエッジ部とウエハ中心部とのプラズマ密度の差が大きくなってしまう。【００４７】
図１４は、リング状の誘電体１７を設けない場合のウエハ内膜厚分布を示す図であり、図１５は、リング状の誘電体１７を設けない場合のウエハ８の半径方向（１）の膜厚を示す図である。ウエハエッジ部の約２０ｍｍの範囲において、急勾配で膜厚が厚くなっていることがわかる。なお、成膜条件は、処理ガスはＨ２とＯ２を使用し、Ｈ２濃度８５％、Ｏ２濃度１５％、圧力６０Ｐａ、温度８００℃、ＲＦ電力１ｋＷ、時間８．５分である。【００４８】
図１６乃至図１８は、リング状の誘電体１７の有無による膜厚分布に与える影響を説明するためのものである。直径２００ｍｍの半導体ウエハを使用した。図１６に示すように、リングは半リングを使用し、半導体ウエハの半分に該当する部分のみに石英リングを設けた。リングの幅は１０ｍｍのものを使用した。半導体ウエハと石英リングのオーバーラップ量は０ｍｍとした。成膜条件は、処理ガスはＨ２とＯ２を使用し、Ｈ２濃度８５％、Ｏ２濃度１５％、圧力６０Ｐａ、温度８００℃、ＲＦ電力１ｋＷ、時間８．５分である。【００４９】
図１７は膜厚分布を示したものであり、図１８は石英リングによる膜厚分布の改善効果を示すものである。図１７、図１８によれば、石英リングを設けることによって、ウエハ面内の膜厚分布が改善されていることがわかる。【００５０】
次に、図１９、２０、２１を参照して、比較例について説明する。【００５１】
図１９は、比較のためのプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略図でり、反応室１外面に載置された電極の構成を説明するためののである。図２０、図２１、それぞれ比較のためのプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図および概略横断面図である。【００５２】
反応室１は、反応管２及びシールキャップ３で気密に構成され、反応管２の周囲には、加熱ヒータ４が反応室１を取り囲むように設けてある。反応管２は石英などの誘導体で構成され、反応管２の外周には高周波電源５に接続される第１の電極６とアースに接続される第２の電極７が被処理電極体８に対し垂直なストライプ状に交互になるよう配置されている。又、高周波電力の供給は、高周波電源５の出力する交流電力を整合器９を介して印加できるようになっている。反応室１は排気管１０、圧力調整バルブ１１を介してポンプ１２に接続され、反応室１内部のガスを排気できる構造となっている。又、反応室１にはガス導入ポート１３が設けてあり、反応室１内部の側面には処理ガスを高さ方向均等に反応ガスを供給するよう大きさが調整された複数のガス供給用細孔１４により均等に導入することが可能となっている。【００５３】
また、反応室１内部には、被処理体８でもある半導体ウエハをバッチ処理できるように、例えば１００〜１５０枚程度、それぞれ一枚ずつ水平に搭載置できるボート１５が設けられる。ボート１５の柱に存在する多数の溝によって被処理体８を支持している。【００５４】
反応室１内部が所定の圧力になったら高周波電源５の出力する交流電力を整合器９を介入して第１の電極６に供給し、第２の電極７をアースに設置させ電極間にプラズマを生成する。生成されるプラズマによって処理体８をプラズマ処理する。【００５５】
反応管１外周に電極６、７が配置されるため、プラズマは主に反応管２と被処理体８との間の空間に生成される。このため、エネルギーが高く且つ寿命の短い因子の影響を受け被処理体エッジ部の処理速度が極端に加速されプロセスにおける面内膜厚均一性を著しく悪化させてしまう。この現象は高周波出力を上げて密度が高くなることでより顕著に現れる。【００５６】
明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含む２００５年４月２８日提出の日本国特許出願２００５−１３２７０６号および２００５年９月２７日提出の日本国特許出願２００５−２８０１６４号の開示内容全体は、本国際出願で指定した指定国、又は選択した選択国の国内法令の許す限り、そのまま引用してここに組み込まれる。【００５７】
種々の典型的な実施の形態を示しかつ説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明の好ましい形態によれば、被処理体のエッジ部に発生する強いプラズマの影響によるプラズマの面内処理の不均一性を解決し、被処理体の均一な面内処理を行うことができる。【００５９】
その結果、本発明は、高周波電力によって発生させたプラズマを使用して半導体ウエハ等の基板の処理を行う基板処理装置および半導体デバイスの製造方法に特に好適に利用できる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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