(57)【要約】  基板を処理する処理室と、処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、処理室の外周に巻き回すように設けられ、処理室内で処理ガスのプラズマを生成する第１プラズマユニットと、処理室の上部であって内部に突出するように設けられ、処理室内で処理ガスのプラズマを生成する第２プラズマユニットと、を有する技術が提供される。
2020059174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理室の外周に巻き回すように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第１プラズマユニットと、
前記処理室の上部であって内部に突出するように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第２プラズマユニットと、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記第２プラズマユニットは、前記処理室の上部の内部に突出するように設けられる絶縁部材と、前記絶縁部材に沿うように設けられるコイルと、を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２プラズマユニットは、導電性の金属板により構成される円筒体または直方体の形状の電磁波シールドによりシールドされる請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第２プラズマユニットに設けられる前記コイルは、前記絶縁部材で保護された導電性のＵ字形状である請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
高周波電源から前記第２プラズマユニットに供給される高周波電力は、コイルの一端と接続された整合器と、前記コイルの他端と前記電磁波シールドが接続された接地部を介して前記コイルに供給される請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第１プラズマユニットは、導電性のスパイラル形状のコイルと、導電性の円筒体形状の電磁波シールドで構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記導電性のスパイラス形状のコイルは、一端から他端までの間の所定位置の前記コイルの巻径が他の位置の前記コイルの巻径と異なるように形成されるコイルである請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
高周波電源から前記第１プラズマユニットに供給される高周波電力は、前記コイルの両端に接続される整合器と、前記コイルの中間付近と前記電磁波シールドが接続される接地部を介して前記コイルに供給される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第１プラズマユニットに永久磁石が設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記永久磁石は、前記第１プラズマユニットに設けられるコイルの上下に設けられる請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の外周に巻き回すように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第１プラズマユニットと、前記処理室の上部であって内部に突出するように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第２プラズマユニットと、を有する基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する工程と、
前記処理室内に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板上に前記第１プラズマユニットおよび前記第２プラズマユニットにより前記処理ガスのプラズマを生成する工程と、
前記処理室から前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の外周に巻き回すように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第１プラズマユニットと、前記処理室の上部であって内部に突出するように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第２プラズマユニットと、を有する基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する手順と、
前記処理室内に前記処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板上に前記第１プラズマユニットおよび前記第２プラズマユニットにより前記処理ガスのプラズマを生成する手順と、
前記処理室から前記基板を搬出する手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下ＬＳＩ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｆｌａｓｈ  Ｍｅｍｏｒｙなどに代表される半導体装置の高集積化に伴って、回路パターンの微細化が進められている。半導体装置の製造工程では、微細化を実現する処理として、プラズマを用いた処理が行われることがある。例えば、特許文献１に記載の技術が有る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０９２５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微細化に伴い、基板面内で均一に処理させることが求められているが、活性化されたガスが、基板面内に均一に供給されない場合が有る。この様な場合、基板面内に均一な膜を形成することが困難となる。【０００５】
本開示は、基板面内に均一な膜を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の外周に巻き回すように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第１プラズマユニットと、前記処理室の上部であって内部に突出するように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第２プラズマユニットと、を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係る技術によれば、基板面内に均一な膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の第一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】本開示の第一実施形態に係る基板処理装置のコントローラの概略構成図である。
【図３】本開示の第一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【図４】本開示の第一実施形態に係る基板処理工程のシーケンス例である。
【図５】本開示の第二実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本開示の実施の形態について説明する。
【００１０】
＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態を図面に即して説明する。
【００１１】
（１）基板処理装置の構成
まず、本開示の第一実施形態に係る基板処理装置について説明する。
【００１２】
本実施形態に係る基板処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、例えば、絶縁膜形成ユニットであり、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。
【００１３】
図１に示すとおり、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば水平断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料または、石英やアルミナなどの絶縁材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理室２０１、移載室２０３が形成されている。処理容器２０２は、主に、蓋２３１と上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂと、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間に設けられた仕切り板２０４とで構成されている。なお、蓋２３１と上部容器２０２ａと仕切り板２０４と後述の第２ガス分散板ユニット２３５ｂと後述の第２プラズマユニット２７０ｂに囲まれた空間を処理室２０１と呼び、下部容器２０２ｂに囲まれた空間を移載室２０３と呼ぶ。
【００１４】
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９０に隣接した基板搬入出口１４８０が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口１４８０を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
【００１５】
処理室２０１には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する基板載置面２１１と、基板載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２、基板載置台２１２に内包された加熱部としてのヒータ２１３、サセプタ電極２５６、を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。
【００１６】
サセプタ電極２５６には、バイアス調整器２５７が接続され、サセプタ電極２５６の電位を調整可能に構成されている。バイアス調整器２５７は、コントローラ２６０にてサセプタ電極２５６の電位を調整する様に構成される。
【００１７】
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、下部容器２０２ｂの底部を貫通しており、更には下部容器２０２ｂの外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７および基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理室２０１は気密が保持されている。
【００１８】
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、図１の破線で示すウエハ移載位置まで下降し、ウエハ２００の処理時には図１の示した処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。
【００１９】
具体的には、基板載置台２１２をウエハ移載位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が貫通孔２１４を通って基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナや炭化ケイ素などの材質で形成することが望ましい。
【００２０】
（排気系）
下部容器２０２ｂの側部には、処理室２０１および移載室２０３の雰囲気を排気する排気口２２１が設けられている。排気口２２１には排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２７と真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。
【００２１】
（ガス導入口）
仕切り板２０４の側部には、処理室２０１に各種ガスを供給するための第１ガス導入口２４１ａが設けられている。また、処理室２０１の上部に、処理室２０１に各種ガスを供給するための第２ガス導入口２４１ｂが設けられている。第１ガス供給部である第１ガス導入口２４１ａおよび第２ガス供給部である第２ガス導入口２４１ｂに接続される各ガス供給ユニットの構成については後述する。
【００２２】
（ガス分散ユニット）
ガスを分散させる機構としての第１ガス分散ユニット２３５ａは、第１バッファ室２３２ａと複数の第１分散孔２３４ａから成なるリング状の形状を有し、仕切り板２０４と隣接配置されている。同様に、第２ガス分散ユニット２３５ｂは、第２バッファ室２３２ｂと複数の第２分散孔２３４ｂから成るリング状の形状を有し、蓋２３１と後述の第２プラズマユニット２７０ｂの間に配置されている。第１ガス導入口２４１ａから導入される第１ガスは、第１ガス分散ユニット２３５ａの第１バッファ室２３２ａに供給され、複数の第１分散孔２３４ａを介して処理室２０１に供給される。第２ガス導入口２４１ｂから導入される第２ガスは、第２ガス分散ユニット２３５ｂの第２バッファ室２３２ｂに供給され、複数の第２分散孔２３４ｂを介して処理室２０１に供給される。
【００２３】
（第１プラズマユニット）
上部容器２０２ａの外周に巻き回すように配置された第１プラズマユニット２７０ａは、導電性の金属パイプから成る１巻から１０巻のスパイラル形状のコイル電極（コイル）２５３ａと、導電性の金属板により構成される円筒体形状の電磁波シールド２５４ａで構成されている。高周波電源２５２ａからの高周波電力は、コイル電極２５３ａの両端に並行接続された整合器２５１ａと、コイル電極２５３ａの中間付近と電磁波シールド２５４ａが接続された接地部を介して供給される。処理室２０１に反応ガスを供給すると、コイル電極２５３ａが作る交流磁場に誘導されて、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ、略称：ＩＣＰ）が生成される。永久磁石２５５は、プラズマ生成の補助として、必要に応じてコイル電極２５３ａの上下に導入することができる。この場合、永久磁石２５５が作る直流磁場Ｂは、コイル電極２５３ａが誘導して作るプラズマ電流Ｊと作用して生じるＪｘＢドリフトモードのプラズマや、コイル電極２５３ａから発生する交流電場Ｅと作用して生じるＥｘＢドリフトモードのプラズマが生成される。これらにより、プラズマ密度が高まり、反応ガスの活性種の生成量を大幅に向上させることができる。なお、コイル電極２５３ａの代わりに平板電極を用いた容量結合プラズマ（Ｃａｐａｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ、略称：ＣＣＰ）を採用することもできるが、永久磁石２５５の磁場と作用して生じるプラズマはＥｘＢドリフトモードのみとなる。第１プラズマユニット２７０ａに、プラズマ生成の補助として、永久磁石２５５が設けられることにより、プラズマ電子が永久磁石２５５の磁場に補足（トラップ）されるため、処理室２０１の側面でのプラズマ電子の失活（消滅）率が下がる。その結果、プラズマの生成効率が上がる。
【００２４】
（第２プラズマユニット）
上部容器２０２ａ上部に配置されかつ処理室２０１の内側に一部突き出した第２プラズマユニット２７０ｂは、台座２７２に固定された絶縁部材２７１で保護された導電性の金属パイプから成るＵ字形状のコイル電極（単にコイルとも呼ぶ。）２５３ｂと、導電性の金属板により構成される円筒体または直方体の形状の電磁波シールド２５４ｂで構成されている。絶縁部材２７１は絶縁材料で構成され、処理室２０１の上部の内部に吐出するように設けられている。コイル電極２５３ｂは絶縁部材２７１に沿うように設けられている。なお、絶縁部材２７１は突き出し部に丸みのある直方体形状、円筒体形状やパイプ形状を用い、その内外の雰囲気は真空シールで隔絶されている。高周波電源２５２ｂからの高周波電力は、コイル電極２５３ｂの一端と接続された整合器２５１ｂと、コイル電極２５３ｂのもう一端と電磁波シールド２５４ｂが接続された接地部を介して供給される。処理室２０１に反応ガスを供給すると、コイル電極２５３ｂが作る交流磁場に誘導されて、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ、略称：ＩＣＰ）が生成される。なお、第２プラズマユニット２７０ｂの代わりに、リモートプラズマユニットを採用しても良い。
【００２５】
第２プラズマユニット２７０ｂが処理室２０１の内側に一部突き出していることにより、コイル電極２５３ｂから発する電磁場と結合（交差）するプラズマの割合（領域）が増すため、プラズマのＲＦ電力の投入効率が上がる。その結果、プラズマの生成効率が上がる。
【００２６】
第２プラズマユニット２７０ｂは、絶縁部材で保護された導電性の金属パイプにより構成されるＵ字形状のコイル電極２５３ｂと、導電性の金属板により構成される円筒体または直方体の形状の電磁波シールド２５４ｂで構成させていることにより、コイル電極の絶縁保護材の面と平行しているコイル電極の表面積が大きければ大きいほど、プラズマの生成効率をさらに高められる。つまり、コイル電極の絶縁保護材の形状が曲面を有している場合は、コイル電極の形状もそれと平行する形で曲面・曲率を有することで、プラズマの生成効率がより上がる。
【００２７】
コイル電極２５３ｂはＵ字形状に限定されるものではなく、例えば、円盤状や渦巻状のコイルであっても良い。第２プラズマユニット２７０ｂは、例えば、ウエハ２００の中心に対応する位置に１つ設ける場合等に限定されるものではなく、プラズマ分布に基づき、複数設けても良い。
【００２８】
第１プラズマユニットのコイル電極２５３ａや第２プラズマユニットのコイル電極２５３ｂは、高周波電源２５２ａ,２５２ｂからの高周波電力が供給されると、ジュール熱の発生によりそれらの抵抗値が徐々に高くなり、インピーダンス整合を取ろうとする整合器２５１ａ,２５１ｂは不安定に成りやすくなる。従って、コイル電極２５３ａ, ２５３ｂは、それらの抵抗値が一定となるよう水や空気などで冷却してそれらの温度の安定化を図る必要がある。
【００２９】
（ガス供給系）
第１ガス導入口２４１ａには、第１ガス供給管１５０ａが接続されている。第１ガス供給管１５０ａには、第１処理ガス供給管１１３とパージガス供給管１３３ａが接続されており、第１ガス導入口２４１ａには、後述の第１処理ガスとパージガスが供給される。第２ガス導入口２４１ｂには、第２ガス供給管１５０ｂが接続されている。第２ガス供給管１５０ｂには、第２処理ガス供給管１２３とパージガス供給管１３３ｂが接続されており、第２ガス導入口２４１ｂには、後述の第２処理ガスとパージガスが供給される。
【００３０】
（第１処理ガス供給系）
第１処理ガス供給系には、第１処理ガス供給管１１３、マスフロ―コントローラ（ＭＦＣ）１１５、バルブ１１６が設けられている。なお、第１処理ガス源を第１処理ガス供給系に含めて構成しても良い。また、処理ガスの原料が液体、固体の場合には、気化器が設けられていても良い。
【００３１】
（第２処理ガス供給系）
第２処理ガス供給系には、第２処理ガス供給管１２３、ＭＦＣ１２５、バルブ１２６が設けられている。なお、第２処理ガス源を第２処理ガス供給系に含めて構成しても良い。
【００３２】
（パージガス供給系）
パージガス供給系には、パージガス供給管１３３ａとＭＦＣ１３５ａとバルブ１３６ａから成る系統と、パージガス供給管１３３ｂとＭＦＣ１３５ｂとバルブ１３６ｂから成る系統の２系統が設けられている。なお、パージガス源をパージガス供給系に含めて構成しても良い。
【００３３】
（制御部）
図１に示すように基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。
【００３４】
コントローラ２６０の概略を図２に示す。制御部（制御装置）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２６０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置２６１や、外部記憶装置２６２、受信部２８５などが接続可能に構成されている。
【００３５】
記憶装置２６０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２６０ｃ内には、基板処理装置１００の動作を制御する制御プログラムや、後述の基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ、ウエハ２００への処理に用いるプロセスレシピを設定するまでの過程で生じる演算データや処理データ等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述の基板処理工程における各手順をコントローラ２６０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａによって読み出されたプログラム、演算データ、処理データ等のデータが一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００３６】
Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、ゲートバルブ１４９０、昇降機構２１８、ヒータ２１３、圧力調整器２２７、真空ポンプ２２３、整合器２５１ａ,２５１ｂ、高周波電源２５２ａ,２５２ｂ、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５ａ，１３５ｂ、バルブ１１６，１２６，１３６ａ，１３６ｂ、バイアス調整器２５７等に接続されている。
【００３７】
演算部としてのＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２６１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。また、受信部２８５から入力された設定値と、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピや制御データとを比較・演算して、演算データを算出可能に構成されている。また、演算データから対応する処理データ（プロセスレシピ）の決定処理等を実行可能に構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ１４９０の開閉動作、昇降機構２１８の昇降動作、ヒータ２１３への電力供給動作、圧力調整器２２７の圧力調整動作、真空ポンプ２２３のオンオフ動作、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５ａ，１３５ｂのガス流量制御動作、バルブ１１６，１２６，１３６ａ，１３６ｂでのガスのオンオフ動作、整合器２５１ａ, ２５１ｂの電力の整合制御、高周波電源２５２ａ,２５２ｂの電力制御、バイアス調整器２５７でのサセプタ電極２５６への電位制御を行えるように構成されている。
【００３８】
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、受信部２８５やネットワーク２６３（インターネットや専用回線）等の通信手段を用い、外部記憶装置２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合が有る。
【００３９】
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置１００を用いて半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜であって、例えば窒化膜としてのシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を形成するフローとシーケンス例について図３と図４を参照して説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２６０により制御される。
【００４０】
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された処理の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００４１】
以下に、基板処理工程について説明する。
【００４２】
（基板搬入工程Ｓ２０１）
成膜処理に際しては、先ず、ウエハ２００を処理室２０１に搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降機構２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１や移載室２０３を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、ツイーザなどの搬送機構（不図示）を用いて、基板搬入出口１４８０を通ってウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させる。ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた後、ゲートバルブ１４９０を閉じ、昇降機構２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。
【００４３】
（第１調圧・調温工程Ｓ２０２）
続いて、処理室２０１が所定の圧力となるように、バルブ１３６ａ, １３６ｂを開き、ＭＦＣ１３５ａ,１３５ｂを調節して所定の流量にてＮ２ガスを供給し、排気口２２1を介して処理室２０１の雰囲気を排気する。この際、圧力センサ（不図示）が計測した圧力値に基づき、圧力調整器２２７の弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、処理室２０１が所定の温度となるようにヒータ２１３への電力をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、ウエハ２００又は基板支持部２１０の温度が安定してから一定時間置く。この間、処理室２０１に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、Ｎ２ガスなどによるパージがそれらの除去に効果的である。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１を所定の圧力に設定する前に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。
【００４４】
このときのヒータ２１３の温度は、アイドル時の温度から、１００〜６００℃、好ましくは１５０〜５００℃、より好ましくは２５０〜４５０℃の範囲内で一定の温度となるように設定する。
【００４５】
また、ウエハ２００の電位が所定の電位となるように、バイアス調整器２５７によりサセプタ電極２５６に電圧が印加される。
【００４６】
（成膜工程Ｓ３０１）
続いて、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する例について説明する。成膜工程Ｓ３０１の詳細について、図３、図４を用いて説明する。
【００４７】
ウエハ２００が基板支持部２１０に載置され、処理室２０１の雰囲気が安定した後、図３、図４に示す、Ｓ２０３〜Ｓ２０７の工程が行われる。
【００４８】
（第１処理ガス供給工程Ｓ２０３）
第１処理ガス供給工程Ｓ２０３では、第１処理ガス供給系から処理室２０１に第１処理ガス（原料ガス）としてのジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２，ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ：ＤＣＳ）ガスを供給する。具体的には、バルブ１１６を開けて、処理ガス供給源から供給された第１処理ガスをＭＦＣ１１５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整された第１処理ガスは、第１ガス分散ユニット２３５ａの第１バッファ室２３２ａを通り、複数の第１分散孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１に供給される。また、排気系による処理室２０１の排気を継続し、処理室２０１の圧力を所定の圧力範囲（第１圧力）となるように圧力調整器２２７を制御する。このとき、所定の圧力（第１圧力：例えば１００Ｐａ以上１０ｋＰａ以下）で、処理室２０１に第１処理ガスを供給する。このようにして、第１処理ガスが供給されることにより、ウエハ２００上に、シリコン含有層が形成される。ここでのシリコン含有層とは、シリコン（Ｓｉ）または、シリコンと塩素（Ｃｌ）を含む層である。
【００４９】
（第１パージ工程Ｓ２０４）
第１パージ工程Ｓ２０４では、ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、第１処理ガス供給管１１３のバルブ１１６を閉じ、第１処理ガスの供給を停止する。真空ポンプ２２３の動作を継続し、第１処理ガスを停止することで、処理室２０１に存在する第１処理ガスや反応副生成物質などの残留ガス、第１バッファ室２３２ａに残留する処理ガスを真空ポンプ２２３から排気されることによりパージが行われる。
【００５０】
ここで、パージガス供給系のバルブ１３６ａを開き、ＭＦＣ１３５ａを調整し、パージガスとしてのＮ２ガスを供給することによって、第１バッファ室２３２ａの残留ガスを押し出すことができ、また、ウエハ２００上の第１処理ガスや反応副生成物質などの残留ガスの除去効率が高くなる。このとき、他のパージガス供給系を組み合わせても良いし、パージガスの供給と停止を交互に行うように構成しても良い。
【００５１】
所定の時間経過後、バルブ１３６ａを閉じて、パージガスの供給を停止する。なお、バルブ１３６ａを開けたままパージガスの供給を継続しても良い。第１バッファ室２３２ａへのパージガスの供給を継続することによって、他の工程で、他の工程の処理ガスが第１バッファ室２３２ａに入り込むことを抑制することができる。
【００５２】
また、このとき処理室２０１や第１バッファ室２３２ａに供給するパージガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、次の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、製造スループットを向上させることができる。また、パージガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００５３】
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第１処理ガス供給時と同様の温度となるように設定する。パージガス供給系から供給するパージガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他に、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良く、また、これらを組み合わせても良い。
【００５４】
（第２処理ガス供給工程Ｓ２０５）
第２処理ガス供給工程Ｓ２０５では、第２処理ガス供給系のバルブ１２６を開け、第２ガス分散ユニット２３５ｂの第２バッファ室２３２ｂと複数の第２分散孔２３４ｂを介して、減圧下の処理室２０１に第２処理ガス（第１の処理ガスとは化学構造（分子構造）が異なる第２の処理ガスとしての反応ガス）としてアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給する。このとき、排気系による処理室２０１の排気を継続して第２処理ガスが所定流量となるようにＭＦＣ１２５を（例えば、１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下に）調整し、処理室２０１が所定圧力になるように圧力調整器２２７を（第２圧力：例えば、１Ｐａ以上２００Ｐａ以下に）制御する。
【００５５】
さらに、高周波電源２５２ａ, ２５２ｂから、整合器２５１ａ,２５１ｂを介して、第１プラズマユニット２７０ａのコイル電極２５３ａおよび第２プラズマユニット２７０ｂのコイル電極２５３ｂに高周波電力を供給する。このときの高周波電力は、処理室２０１のプラズマ分布がウエハ２００上の水平方向で一様になるように、高周波電源２５２ａと高周波電源２５２ｂで最適に配分する。図４では、第２処理ガスの供給と同時に高周波電力の供給を開始しているが、第２処理ガスの供給開始前から供給されるように構成しても良いし、その後も継続しても良い。高周波電力を供給することによって、ウエハ２００上に第２処理ガスのプラズマを生成することができる。これにより、活性化（励起）された第２処理ガスの活性種をシリコン含有層に供給することができ、シリコン含有層に対して低温で窒化処理を施すことができる。
【００５６】
ここで、高周波電源２５２ａから第１プラズマユニット２７０ａへの供給電力は１０００〜５０００Ｗ、好ましくは３０００〜５０００Ｗ、より好ましくは３５００〜４５００Ｗにする。１０００Ｗ未満であると、ＣＣＰモードのプラズマが支配的となるため、活性種の生成量が非常に低くなる。そのため、ウエハの処理速度が非常に低下する。また、５０００Ｗを超えると、プラズマが石英材料で構成される反応室の内壁を強くスパッタし始めるため、ウエハ２００上の膜（ＳｉＯ膜以外の膜）にとって望ましくないＳｉやＯなどの材料が供給される。
【００５７】
また、高周波電源２５２ｂから第２プラズマユニット２７０ｂへの供給電力は１００〜２０００Ｗ、好ましくは５００〜１０００Ｗにする。１００Ｗ未満であると、ＣＣＰモードのプラズマが支配的となるため、活性種の生成量が非常に低くなる。そのため、ウエハの処理速度が非常に低下する。また、１０００Ｗを超えると、プラズマが石英保護部材の外壁（反応室側）を強くスパッタし始めるため、基板上の膜（ＳｉＯ膜以外の膜）にとって望ましくないＳｉやＯなどの材料が供給される。
【００５８】
また、プラズマ処理時間は６０〜６００秒、好ましくは１２０〜３００秒にする。６０秒未満であると、十分な膜厚を達成できない。また、６００秒を超えると、ウエハ２００面内やウエハ２００上の段差で膜の均一性に悪影響を与えてしまい、更にはウエハ２００へダメージを与えてしまう。
【００５９】
なお、基板載置台２１２内に設けられたサセプタ電極２５６の電位をバイアス調整器２５７で調整することによって、ウエハ２００へのプラズマ荷電粒子の供給量を制御することができる。例えば、ウエハ２００表面に段差加工がされている場合、プラズマ荷電粒子の供給量を抑制することで、成膜の被覆率の向上に有効である。
【００６０】
活性化された第２処理ガスの活性種が、ウエハ２００上に形成されているシリコン含有層に供給されると、分子結合欠損の回復や不純物の脱離などシリコン含有層の改質処理も施される。例えば、処理室２０１の圧力、ＭＦＣ１２５による第２処理ガスの流量、ヒータ２１３によるウエハ２００の温度、高周波電源２５２ａ,２５２ｂの電力、バイアス調整器２５７によるサセプタ電極２５６の電位等に応じて、所定の分布、所定の深さ、所定の窒素組成比にて、シリコン含有層に対して窒化処理や改質処理が施される。
【００６１】
所定の時間経過後、第２処理ガス供給系のバルブ１２６を閉じ、第２処理ガスの供給を停止する。
【００６２】
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第１処理ガス供給時と同様の温度となるように設定される。
【００６３】
（第２パージ工程Ｓ２０６）
第２パージ工程Ｓ２０６では、ウエハ２００上に窒素含有層が形成された後、第２処理ガス供給管１２３のバルブ１２６を閉じ、第２処理ガスの供給を停止する。真空ポンプ２２３の動作を継続し、第２処理ガスを停止することで、処理室２０１に存在する第２処理ガスや反応副生成物質などの残留ガス、第２バッファ室２３２ｂに残留する処理ガスを真空ポンプ２２３から排気されることによりパージが行われる。
【００６４】
ここで、パージガス供給系のバルブ１３６ｂを開き、ＭＦＣ１３５ｂを調整し、パージガスとしてのＮ２ガスを供給することによって、第２バッファ室２３２ｂの残留ガスを押し出すことができ、また、ウエハ２００上の第２処理ガスや反応副生成物質などの残留ガスの除去効率が高くなる。このとき、他のパージガス供給系を組み合わせても良いし、パージガスの供給と停止を交互に行うように構成しても良い。
【００６５】
所定の時間経過後、バルブ１３６ｂを閉じて、パージガスの供給を停止する。なお、バルブ１３６ｂを開けたままパージガスの供給を継続しても良い。第２バッファ室２３２ｂへのパージガスの供給を継続することによって、他の工程で、他の工程の処理ガスが第２バッファ室２３２ｂに入り込むことを抑制することができる。
【００６６】
また、このとき処理室２０１や第２バッファ室２３２ｂに供給するパージガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、次の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、製造スループットを向上させることができる。また、パージガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００６７】
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第２処理ガス供給時と同様の温度となるように設定する。パージガス供給系から供給するパージガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他に、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良く、また、これらを組み合わせても良い。
【００６８】
（判定工程Ｓ２０７）
パージ工程Ｓ２０６の終了後、コントローラ２６０は、上記の成膜工程Ｓ３０１（Ｓ２０３〜Ｓ２０６）が所定のサイクル数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、ウエハ２００上に所望の厚さの膜が形成されたか否かを判定する。上述した成膜工程Ｓ３０１（Ｓ２０３〜Ｓ２０６）を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜が形成される。
【００６９】
判定工程Ｓ２０７で、成膜工程Ｓ３０１が所定回数実施されていないとき（Ｎｏ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１のサイクルを繰り返し、所定回数実施されたとき（Ｙｅｓ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１を終了する。
【００７０】
（第２調圧・調温工程Ｓ２０８）
処理室２０１が所定の圧力となるように、バルブ１３６ａ,１３６ｂを開き、ＭＦＣ１３５ａ,１３５ｂを調節して所定の流量にてＮ２ガスを供給し、所定の圧力センサ（不図示）が計測した圧力値に基づき、圧力調整器２２７を制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、処理室２０１が所定の温度となるようにヒータ２１３への電力を制御する。例えば、処理室２０１の圧力は、第１調圧・調温工程Ｓ２０２のゲートバルブ１４９０の開放時と同じ圧力に設定し、ヒータ２１３の温度は、アイドル時の温度になるように設定する。なお、同温度条件にて次のウエハ２００を連続処理する場合は、ヒータ２１３の温度を維持してもよい。
【００７１】
（基板搬出工程Ｓ２０９）
続いて、基板支持部２１０を昇降機構２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させ、ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた状態にする。ゲートバルブ１４９０を開放し、ツイーザなどの搬送機構（不図示）を用いて、基板搬入出口１４８０を通って移載室２０３外へ搬送し、ゲートバルブ１４９０を閉じる。
【００７２】
＜第二実施形態＞
以下、本開示の第二実施形態を図面に即して説明する。
【００７３】
本開示の第二実施形態の基板処理装置１００Ａは第一実施形態の基板処理装置１００とは第１プラズマユニットの構成が異なるが他は同様である。以下、第１プラズマユニットを中心に説明する。
【００７４】
図５に示すように、上部容器２０２ａの外側に配置された第１プラズマユニット２７０ｃは、導電性の金属パイプから成る７〜８巻のスパイラル形状に旋回したコイル電極２５３ａと、導電性の金属板により構成される円筒体形状の電磁波シールド２５４ａで構成されている。高周波電源２５２ａからの高周波電力は、コイル電極２５３ａの下から１／８から１／２巻目に接続された整合器２５１ａと、コイル電極２５３ａの両端付近と電磁波シールド２５４ａが接続された接地部を介して供給される。高周波電源２５２ａが供給する高周波は、それがつくる波長をコイル電極２５３ａの全長とほぼ同じになるよう設定することで、定在波共振モードにて発生する強い交流電流と弱い交流電圧の箇所を、コイル電極２５３ａの下から１巻目付近、４巻目付近と７巻目付近に同時につくることができる。従って、コイル電極２５３ａの下から２巻目付近、３巻目付近、５巻目付近と６巻目付近を上部容器２０２ａから遠ざけることで、強い交流電圧の発生箇所をプラズマからも遠ざけることができ、上部容器２０２ａの内壁に向かって進むプラズマイオンの加速を抑制することができる。処理室２０１に反応ガスを供給すると、コイル電極２５３ａが作る交流磁場に誘導されて、コイル電極２５３ａの下から１巻目付近、４巻目付近と７巻目付近に誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ、略称：ＩＣＰ）が支配的に生成される。これらにより、上部容器２０２ａの内壁のスパッタリングあるいはエッチングを抑制しながらプラズマ密度を高めることができ、反応ガスの活性種の生成量を大幅に向上させることができる。
【００７５】
以上、本開示の実施形態を具体的に説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００７６】
上述では、原料ガスを供給した後に反応ガスを供給し、それらを交互に供給して成膜する方法について記したが、例えば、原料ガスと反応ガスの供給順序は逆でもよく、また、原料ガスと反応ガスの供給タイミングが重なる様な方法も適用可能である。このように供給方法を変えることで、形成される膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。
【００７７】
また、上述では、原料ガスとしてシリコン含有ガスであるＤＣＳガスを、反応ガスとして窒素含有ガスであるＮＨ３ガスを用いて、シリコン窒化膜を形成する例を示したが、他のガスを用いて酸素含有や炭素含有の成膜にも適用可能である。具体的には、ウエハ２００上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜やＳｉ系炭化膜を形成する場合にも、好適に適用可能である。
【００７８】
原料ガスとしては、ＤＣＳガスのほかに、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等の無機系ハロシラン原料ガスや、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス、ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）ガス等の各種アミノシラン原料ガスや、モノメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）Ｈ３、略称：ＭＭＳ）ガス、ジメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ２、略称：ＤＭＳ）ガス、トリメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）３Ｈ、略称：３ＭＳ）ガス、テトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）４、略称：４ＭＳ）ガス、１，４ジシラブタン（略称：１，４ＤＳＢ）ガス等の各種有機系シラン原料ガスや、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを好適に用いることができる。
【００７９】
なお、アミノシラン原料とは、アミノ基を有するシラン原料のことであり、また、メチル基やエチル基やブチル基等のアルキル基を有するシラン原料でもあり、少なくともＳｉ、窒素（Ｎ）および炭素（Ｃ）を含む原料のことである。すなわち、ここでいうアミノシラン原料は、有機系の原料ともいえ、有機アミノシラン原料ともいえる。
【００８０】
反応ガスとしては、ＮＨ３ガスのほかに、例えば、窒素ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒素含有ガスを好適に用いることができる。
【００８１】
また、その他の窒素含有ガスとしては、アミン系ガスを用いることもできる。なお、アミン系ガスとは、アミン基を含むガスのことであり、少なくとも炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および水素（Ｈ）を含むガスである。アミン系ガスは、エチルアミン、メチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン等のアミンを含む。ここで、アミンとは、アンモニア（ＮＨ３）の水素原子をアルキル基等の炭化水素基で置換した形の化合物の総称である。つまり、アミンは、アルキル基等の炭化水素基を含む。アミン系ガスは、シリコン（Ｓｉ）を含んでいないことからシリコン非含有のガスとも言え、更には、シリコンおよび金属を含んでいないことからシリコンおよび金属非含有のガスとも言える。アミン系ガスとしては、例えば、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）等のエチルアミン系ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）等のメチルアミン系ガス、トリプロピルアミン（（Ｃ３Ｈ７）３Ｎ、略称：ＴＰＡ）、ジプロピルアミン（（Ｃ３Ｈ７）２ＮＨ、略称：ＤＰＡ）、モノプロピルアミン（Ｃ３Ｈ７ＮＨ２、略称：ＭＰＡ）等のプロピルアミン系ガス、トリイソプロピルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨ］３Ｎ、略称：ＴＩＰＡ）、ジイソプロピルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨ］２ＮＨ、略称：ＤＩＰＡ）、モノイソプロピルアミン（（ＣＨ３）２ＣＨＮＨ２、略称：ＭＩＰＡ）等のイソプロピルアミン系ガス、トリブチルアミン（（Ｃ４Ｈ９）３Ｎ、略称：ＴＢＡ）、ジブチルアミン（（Ｃ４Ｈ９）２ＮＨ、略称：ＤＢＡ）、モノブチルアミン（Ｃ４Ｈ９ＮＨ２、略称：ＭＢＡ）等のブチルアミン系ガス、または、トリイソブチルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］３Ｎ、略称：ＴＩＢＡ）、ジイソブチルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］２ＮＨ、略称：ＤＩＢＡ）、モノイソブチルアミン（（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２ＮＨ２、略称：ＭＩＢＡ）等のイソブチルアミン系ガスを好ましく用いることができる。すなわち、アミン系ガスとしては、例えば、（Ｃ２Ｈ５）ｘＮＨ３−ｘ、（ＣＨ３）ｘＮＨ３−ｘ、（Ｃ３Ｈ７）ｘＮＨ３−ｘ、［（ＣＨ３）２ＣＨ］ｘＮＨ３−ｘ、（Ｃ４Ｈ９）ｘＮＨ３−ｘ、［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］ｘＮＨ３−ｘ（式中、ｘは１〜３の整数）のうち少なくとも１種類のガスを好ましく用いることができる。アミン系ガスは、ＳｉＮ膜やＳｉＣＮ膜やＳｉＯＣＮ膜等を形成する際の窒素源（窒素ソース）として作用すると共に炭素源（カーボンソース）としても作用する。窒素含有ガスとしてアミン系ガスを用いることで、膜中の炭素成分を増加させる方向に制御することが可能となる。
【００８２】
その他の反応ガスとしては、例えば、酸化剤（酸化ガス）、すなわち、酸素ソースとして作用する酸素含有ガスを適用することができる。例えば、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等の酸素含有ガスを好適に用いることができる。
【００８３】
本開示は、半金属元素を含む半金属系膜や金属元素を含む金属系膜を形成する場合に、好適に適用することができる。これらの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例に示す成膜処理と同様な処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
また、本開示は、ウエハ２００上に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む金属系酸化膜や金属系窒化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本開示は、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＺｒＯ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＮ膜、ＺｒＣＮ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＮ膜、ＨｆＣＮ膜、ＴａＯ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＮ膜、ＴａＣＮ膜、ＮｂＯ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＮ膜、ＮｂＣＮ膜、ＡｌＯ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＣＮ膜、ＭｏＯ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＮ膜、ＭｏＣＮ膜、ＷＯ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＮ膜、ＷＮ膜、ＷＣＮ膜等を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。
【００８５】
これらの場合、例えば、原料ガスとして、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＴ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＨ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＺ）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）ガス、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス等を用いることができる。
【００８６】
また、上述では、成膜処理について記したが、他の処理にも適用可能である。例えば、プラズマを用いた拡散処理、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、還元処理、酸化還元処理、エッチング処理、加熱処理などが有る。さらに、反応ガスのみを用いて、基板表面や基板に形成された膜をプラズマ酸化処理や、プラズマ窒化処理や、プラズマ改質処理を行う際にも本開示を適用することができる。また、反応ガスのみを用いたプラズマアニール処理にも適用することができる。
【００８７】
また、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、実施形態に係る開示は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程、太陽電池の製造工程、発光デバイスの製造工程、ガラス基板の処理工程、セラミック基板の処理工程、導電性基板の処理工程、などの基板処理が有る。
【００８８】
また、上述では、一つの処理室で一枚の基板を処理する装置構成を示したが、これに限らず、複数枚の基板を水平方向又は垂直方向に並べた装置であっても良い。
【００８９】
成膜処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置２６２を介して記憶装置２６０ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各種処理を開始する際、ＣＰＵ２６０ａが、記憶装置２６０ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各種処理を迅速に開始できるようになる。
【００９０】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置２６１を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
２００…ウエハ（基板）、２０１…処理室、１１３…第１処理ガス供給管、１２３…第２処理ガス供給管、２７０ａ…第１プラズマユニット、２７０ｂ…第２プラズマユニット
【図１】
2020059174.tif 000003
【図２】
2020059174.tif 000004
【図３】
2020059174.tif 000005
【図４】
2020059174.tif 000006
【図５】
2020059174.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月1日(2021.3.1)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよびプラズマユニットに関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理室の外周に巻き回すように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第１プラズマユニットと、
前記処理室の上部であって内部に突出するように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第２プラズマユニットと、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記第２プラズマユニットは、前記処理室の上部の内部に突出するように設けられる絶縁部材と、前記絶縁部材に沿うように設けられるコイルと、を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２プラズマユニットは、導電性の金属板により構成される円筒体または直方体の形状の電磁波シールドによりシールドされる請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第２プラズマユニットに設けられる前記コイルは、前記絶縁部材で保護された導電性のＵ字形状である請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
高周波電源から前記第２プラズマユニットに供給される高周波電力は、前記コイルの一端と接続された整合器と、前記コイルの他端と前記電磁波シールドが接続された接地部を介して前記コイルに供給される請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第１プラズマユニットは、導電性のスパイラル形状のコイルと、導電性の円筒体形状の電磁波シールドで構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記導電性のスパイラス形状のコイルは、一端から他端までの間の所定位置の前記コイルの巻径が他の位置の前記コイルの巻径と異なるように形成されるコイルである請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
高周波電源から前記第１プラズマユニットに供給される高周波電力は、前記コイルの両端に接続される整合器と、前記コイルの中間付近と前記電磁波シールドが接続される接地部を介して前記コイルに供給される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第１プラズマユニットに永久磁石が設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記永久磁石は、前記第１プラズマユニットに設けられるコイルの上下に設けられる請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の外周に巻き回すように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第１プラズマユニットと、前記処理室の上部であって内部に突出するように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第２プラズマユニットと、を有する基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する工程と、
前記処理室内に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板上に前記第１プラズマユニットおよび前記第２プラズマユニットにより前記処理ガスのプラズマを生成する工程と、
前記処理室から前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の外周に巻き回すように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第１プラズマユニットと、前記処理室の上部であって内部に突出するように設けられ、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成する第２プラズマユニットと、を有する基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する手順と、
前記処理室内に前記処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板上に前記第１プラズマユニットおよび前記第２プラズマユニットにより前記処理ガスのプラズマを生成する手順と、
前記処理室から前記基板を搬出する手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項１３】
処理室の上部の内部に突出するように設けられる絶縁部材と、
前記絶縁部材に沿うように設けられるコイルと、を有し、
前記処理室内で処理ガスのプラズマを生成するプラズマユニット。
【国際調査報告】
2020059174.tif 000008
2020059174.tif 000009
2020059174.tif 000010
2020059174.tif 000011