CN105097459A - 等离子体处理方法及等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体处理方法及等离子体处理装置。向预定的等离子体处理区域内供给处理气体，在等离子体产生区域使所述处理气体等离子体化而对已形成在基板(W)上的膜实施等离子体处理。获取已形成在基板上的膜的基于等离子体处理的面内处理量的分布。接着，根据获取的所述面内处理量的分布，以这样的方式调整所述处理气体的流速：使向欲增加所述等离子体处理的处理量的区域供给的所述处理气体的流速相对升高，或者，使向欲减少所述等离子体处理的处理量的区域供给的所述处理气体的流速相对降低。然后，向所述预定的等离子体处理区域内供给流速被调整了的所述处理气体，对已形成在所述基板上的膜实施所述等离子体处理。

Description

等离子体处理方法及等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及等离子体处理方法及等离子体处理装置。
背景技术
在半导体装置的制造中，针对作为被处理体的半导体晶圆(以下，称作晶圆)，利用原子层沉积(ALD：AtomicLayerDeposition)法等方法实施各种成膜处理。
近年来，作为实施ALD法的成膜装置，正在推进所谓的旋转台式的成膜装置的研究开发。该成膜装置具有旋转台，该旋转台以能够旋转的方式配置在真空容器内，并形成有供多个晶圆分别载置的、具有比晶圆的直径稍大的直径的凹部。而且，具有被划分于该旋转台的上方的反应气体A的供给区域、反应气体B的供给区域以及分离这些供给区域的分离区域。
另外，在旋转台式的成膜装置中，有时搭载有例如日本特开2013－161874号公报所示的等离子体产生部。利用由等离子体产生部生成的等离子体，实施各种(功能)膜在基板上的成膜、已形成在基板上的含碳膜的改性、已形成在基板上的膜的蚀刻等。
此外，即使在除ALD法以外的蚀刻装置、CVD(ChemicalVaporDeposition：化学气相沉积)装置等中，对于蚀刻、成膜、膜的改性等，也利用了等离子体处理。
但是，在以往的等离子体处理中，没有对进行等离子体处理时的面内的处理量的分布进行控制的直接且有效的参数，只存在以下这样的间接的调整方法：适当地调整与处理量分布之间的相关性很难说有多大的气体的种类的改变、气体的流量的改变、压力的改变等的参数，并观察其结果。
发明内容
因此，本发明的目的在于应用能够对进行等离子体处理的膜等的被处理面的面内处理量适当地进行调整的等离子体处理方法及等离子体处理装置。
为了达到上述目的，在本发明的一实施方式的等离子体处理方法中，向预定的等离子体处理区域内供给处理气体，在等离子体产生区域使所述处理气体等离子体化而对已形成在基板上的膜实施等离子体处理的等离子体处理方法。
获取已形成在所述基板上的膜的基于所述等离子体处理的面内处理量的分布。
接着，根据获取的所述面内处理量的分布，以这样的方式调整所述处理气体的流速：使向欲增加所述等离子体处理的处理量的区域供给的所述处理气体的流速相对升高，或者，使向欲减少所述等离子体处理的处理量的区域供给的所述处理气体的流速相对降低。
向所述预定的等离子体处理区域内供给流速被调整了的所述处理气体，对已形成在所述基板上的膜实施所述等离子体处理。
本发明的其他实施方式的等离子体处理装置包括：
处理容器，其用于收容基板并对该基板进行等离子体处理；以及
旋转台，其设于该处理容器内，并能够沿着旋转方向载置所述基板。
另外，所述等离子体处理装置包括：
等离子体处理区域，其设于沿着该旋转台的旋转方向的预定区域，在比所述旋转台靠上方的位置由顶面与侧面划分而成；以及
多个气体喷嘴，其能够向该等离子体处理区域内的不同区域供给处理气体。
而且，所述等离子体处理装置包括等离子体产生部件，该等离子体产生部件用于使所述处理气体等离子体化。
附图说明
图1是本发明的实施方式的等离子体处理装置的一例的概略纵剖视图。
图2是本发明的实施方式的等离子体处理装置的一例的概略俯视图。
图3是沿着本发明的实施方式的等离子体处理装置的旋转台的同心圆的剖视图。
图4是本发明的实施方式的等离子体处理装置的等离子体产生部的一例的纵剖视图。
图5是本发明的实施方式的等离子体处理装置的等离子体产生部的一例的分解立体图。
图6是设于本发明的实施方式的等离子体处理装置的等离子体产生部的框体的一例的立体图。
图7是表示沿着本发明的实施方式的等离子体处理装置的旋转台的旋转方向剖切真空容器而得到的纵剖视图的图。
图8是放大表示设于本发明的实施方式的等离子体处理装置的等离子体处理区域的等离子体处理用气体喷嘴的立体图。
图9是本发明的实施方式的等离子体处理装置的等离子体产生部的一例的俯视图。
图10是表示设于本发明的实施方式的等离子体处理装置的等离子体产生部的法拉第屏蔽件的一部分的立体图。
图11A和图11B是在X方向和Y方向上表示在本发明的实施方式的等离子体处理方法的薄化(slimming)处理后测量得到的薄化处理的面内处理量的分布一例的图。
图12A～图12D是表示使旋转台与等离子体处理区域的顶面之间的距离发生变化时的、等离子体处理区域内的半径方向截面上的等离子体处理用气体的流速分布的不同的模拟图。
图13是表示使旋转台与等离子体处理区域的顶面之间的距离发生变化时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的第1图～第4图。
图14是表示使旋转台与等离子体处理区域的顶面之间的距离发生变化时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的第5图～第8图。
图15是表示由设于等离子体处理区域内的多个等离子体处理气体喷嘴进行的气体流量调整的模拟结果的第1图～第3图。
图16是表示由设于等离子体处理区域内的多个等离子体处理气体喷嘴进行的气体流量调整的模拟结果的第4图～第6图。
具体实施方式
以下，参照附图，进行用于实施本发明的方式的说明。
(等离子体处理装置的结构)
图1中表示本发明的实施方式的等离子体处理装置的一例的概略纵剖视图。另外，图2中表示本实施方式的等离子体处理装置的一例的概略俯视图。另外，在图2中，为了便于说明，省略了顶板11的描画。
如图1所示，本实施方式的等离子体处理装置包括俯视形状呈大致圆形的真空容器1和设于该真空容器1内、且在真空容器1的中心具有旋转中心并且用于使晶圆W公转的旋转台2。
真空容器1是用于收容晶圆W并对形成在晶圆W的表面上的膜等进行等离子体处理的处理容器。真空容器1包括设于与旋转台2的后述的凹部24相对的位置的顶板(顶部)11和容器主体12。另外，在容器主体12的上表面的周缘部设有呈环状设置的密封构件13。而且，顶板11构成为能够相对于容器主体12装卸。俯视时的真空容器1的直径尺寸(内径尺寸)并不受到限定，能够设为例如1100mm左右。
在真空容器1内的上表面侧的中央部连接有分离气体供给管51，该分离气体供给管51为了抑制相互不同的处理气体彼此在真空容器1内的中心部区域C混合而供给分离气体。
旋转台2通过其中心部固定于大致圆筒状的芯部21，构成为：旋转台2利用驱动部23相对于旋转轴22绕铅垂轴线、在图2所示的例子中向顺时针方向自由旋转，该旋转轴22与该芯部21的下表面连接且在铅垂方向上延伸。旋转台2的直径尺寸并没有限定，例如能够为1000mm左右。
旋转轴22和驱动部23收纳于壳体20，该壳体20的上表面侧的凸缘部分气密地安装于真空容器1的底面部14的下表面。另外，该壳体20连接有吹扫气体供给管72，该吹扫气体供给管72用于向旋转台2的下方区域供给作为吹扫气体(分离气体)的氮气等。
真空容器1的底面部14中的靠芯部21的外周侧的部位以从下方侧接近旋转台2的方式形成为环状而构成突出部12a。。
在旋转台2的表面部形成有用于载置直径尺寸例如为300mm的晶圆W的圆形状的凹部24作为基板载置区域。该凹部24沿着旋转台2的旋转方向设于多个部位、例如5个部位。凹部24具有比晶圆W的直径稍微大的、具体来说大1mm～4mm左右的内径。另外，凹部24的深度构成得与晶圆W的厚度大致相等或者比晶圆W的厚度大。因而，若晶圆W收容于凹部24，则晶圆W的表面与旋转台2的未载置有晶圆W的区域的表面成为相同的高度，或者晶圆W的表面比旋转台2的表面低。另外，即使在凹部24的深度比晶圆W的厚度深的情况下，如果过深，则有时也会对成膜产生影响，因此优选的是设至晶圆W的厚度的3倍左右的深度。另外，在凹部24的底面上形成有供用于将晶圆W从下方侧顶起而使晶圆W升降的例如后述的3个升降销贯穿的、未图示的通孔。
如图2所示，沿着旋转台2的旋转方向，相互分开设有第1处理区域P1和第2处理区域P2。第2处理区域P2是等离子体处理区域，因此以后，也可以表示为等离子体处理区域P2。另外，在旋转台2的与凹部24的通过区域相对的位置，沿真空容器1的周向相互隔开间隔地呈放射状配置有例如包括石英的多个、例如7个气体喷嘴31、32、33、34、35、41、42。这些各个气体喷嘴31～气体喷嘴35、41、42配置在旋转台2与顶板11之间。另外，这些各个气体喷嘴31～气体喷嘴34、41、42以例如从真空容器1的外周壁朝向中心部区域C与晶圆W相对且水平延伸的方式进行安装。另一方面，气体喷嘴35在从真空容器1的外周壁朝向中心区域C延伸之后弯曲并以呈直线沿着中心部区域C的方式绕逆时针(与旋转台2的旋转方向相反的方向)延伸。在图2所示的例子中，从后述的输送口15绕顺时针(旋转台2的旋转方向)依次排列有等离子体处理用气体喷嘴33、34、等离子体处理用气体喷嘴35、分离气体喷嘴41、第1处理气体喷嘴31、分离气体喷嘴42、第2处理气体喷嘴32。另外，第2处理气体喷嘴32是因基板处理工艺的种类等而根据需要进行使用的气体喷嘴，可以根据需要设置。另外，关于等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35也是，在处理气体的供给中进行等离子体处理的面内处理量的调整时需要等离子体处理用气体喷嘴34、35，在使等离子体处理区域的顶板1的高度、旋转台2的高度发生变动并进行面内处理量的调整时不需要等离子体处理用气体喷嘴34、35。因此，等离子体处理用气体喷嘴34、35也可以根据需要设置。
这样，在本实施方式中，示出了在等离子体处理区域P2配置多个喷嘴的例子，但是也可以是在各个处理区域配置一个喷嘴的结构。例如，在等离子体处理区域P2中，如图2所示，既可以是配置等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35、并分别供给氩气、氧气的结构，也可以是仅配置等离子体处理用气体喷嘴33、并供给氩气和氧气的混合气体的结构。另外，也可以是设置全部的等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35、并从各个喷嘴供给氩气和氧气的混合气体的结构。
第1处理气体喷嘴31构成了第1处理气体供给部。另外，等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35分别构成了等离子体处理用气体供给部。而且，分离气体喷嘴41、42分别构成了分离气体供给部。
各个喷嘴31～喷嘴35、41、42借助流量调整阀连接于未图示的各个气体供给源。
在这些喷嘴31～喷嘴35、41、42的下表面侧(与旋转台2相对的一侧)，沿着旋转台2的半径方向在多个部位例如等间隔地形成有用于喷出上述各种气体的气体喷出孔36。配置为各个喷嘴31～喷嘴35、41、42各自的下端缘与旋转台2的上表面之间的分开距离例如成为1mm～5mm左右。
第1处理气体喷嘴31的下方区域是用于使第1处理气体吸附于晶圆W的第1处理区域P1，等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35的下方区域成为用于进行晶圆W上的膜的薄化(蚀刻)处理或改性处理的第2处理区域P2。分离气体喷嘴41、42是用于形成将第1处理区域P1与第2处理区域P2分离的分离区域D的构件。
图3中表示沿着本实施方式的等离子体处理装置的旋转台的同心圆的剖视图。另外，图3是从分离区域D经由第1处理区域P1直到分离区域D的剖视图。
在真空容器1的顶板11的位于分离区域D内的部分设有大致扇形的凸状部4。凸状部4安装于顶板11的背面，在真空容器1内形成有作为凸状部4的下表面的平坦的较低的顶面44(第1顶面)和位于该顶面44的周向两侧的、比顶面44高的顶面45(第2顶面)。
如图2所示，形成顶面44的凸状部4具有顶部被切断为圆弧状的扇型的俯视形状。另外，在凸状部4的周向中央形成有以沿半径方向延伸的方式形成的槽部43，分离气体喷嘴41、42收容于该槽部43内。另外，凸状部4的周缘部(真空容器1的外缘侧的部位)以与旋转台2的外端面相对并且与容器主体12稍微离开的方式弯曲成L字型，以阻止各种处理气体彼此的混合。
在第1处理气体喷嘴31的上方侧设有喷嘴罩230，以使第1处理气体沿着晶圆W流通且使分离气体避开晶圆W的附近而在真空容器1的顶板11侧流通。如图3所示，该喷嘴罩230包括：大致箱形的罩体231，其为了收纳第1处理气体喷嘴31而下表面侧开口；以及作为板状体的整流板232，其分别与该罩体231的下表面侧开口端的靠旋转台2的旋转方向上游侧和下游侧的部位相连接。此外，罩体231的靠旋转台2的旋转中心侧的侧壁面以与第1处理气体喷嘴31的顶端部相对的方式朝向旋转台2伸出。另外，罩体231的靠旋转台2的外缘侧的侧壁面为了不与第1处理气体喷嘴31发生干涉而形成有缺口。
在等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35的上方侧，为了使向真空容器1内喷出的等离子体处理用气体等离子体化而设有等离子体产生部81。
图4中表示本实施方式的等离子体产生部的一例的纵剖视图。另外，图5中表示本实施方式的等离子体产生部的一例的分解立体图。而且，图6中表示设于本实施方式的等离子体产生部的框体的一例的立体图。
等离子体产生部81是将由金属线等形成的天线83例如绕铅垂轴线卷绕3圈成线圈状而构成的。另外，等离子体产生部81以在俯视时包围沿旋转台2的径向延伸的带状体区域、且横跨旋转台2上的晶圆W的直径部分的方式进行配置。
天线83经由匹配器84连接于频率例如为13.56MHz及输出功率例如为5000W的高频电源85。而且，该天线83以被与真空容器1的内部区域气密地划分开的方式进行设置。另外，图1和图3等中的附图标记86是用于将天线83与匹配器84及高频电源85电连接的连接电极。
如图4和图5所示，在顶板11的位于等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35的上方侧的部位形成有在俯视时呈大致扇形开口的开口部11a。
如图4所示，开口部11a具有环状构件82，该环状构件82沿着开口部11a的开口缘部气密地设于该开口部11a。后述的框体90气密地设于该环状构件82的内周面侧。即，环状构件82气密地设于环状构件82的外周侧与顶板11的面对开口部11a的内周面11b相对且环状构件82的内周侧与后述的框体90的凸缘部90a相对的位置。并且，隔着该环状构件82在开口部11a设有由例如石英等感应体构成的框体90，以使天线83位于比顶板11靠下方侧的位置。框体90的底面构成等离子体产生区域P2的顶面46。
另外，如图4所示，环状构件82具有能够沿铅垂方向伸缩的波纹管82a。另外，等离子体产生部81形成为能够利用电动致动器等未图示的驱动机构(升降机构)进行升降。通过使波纹管82a与等离子体产生部81的升降相对应地伸缩，从而构成为能够改变等离子体处理时的等离子体产生部81(或等离子体产生区域P2的顶面46)与晶圆W(即，旋转台2)之间的距离、(即，以后，有时称作等离子体生成空间的距离)。另外，等离子体产生部81与旋转台2之间的距离构成为能够利用上述电动致动器和波纹管82a改变为例如20mm～120mm。
在上述记载中，说明了通过借助于波纹管82a的、等离子体产生部81侧的升降来调整等离子体产生部81与晶圆W之间的距离的结构。但是，本发明并不限定于这一点，也可以是利用用于载置晶圆W的载置台(旋转台2)侧的升降来改变等离子体产生部81与晶圆W之间的距离的结构。在该情况下，优选的是，构成为在构成旋转台2的旋转轴的构成元件的一部分上配置能够沿铅垂方向伸缩的波纹管，使晶圆W的载置面(即，旋转台2的载置晶圆的载置面)能够升降。作为具体例，如图1所示，在真空容器1的底面部14与框体20之间配置能够沿铅垂方向伸缩的波纹管16，利用未图示的升降机构使载置有晶圆W的旋转台2升降。通过与旋转台2的升降相对应地使波纹管16伸缩，从而构成为能够改变等离子体产生部81与晶圆W之间的距离。通过在构成旋转台2的旋转轴的构成元件的一部分上设置波纹管，从而能够在将晶圆W的处理面保持平行的状态下改变等离子体产生部81与晶圆W之间的距离。
如图6所示，框体90以其上方侧的周缘部在整个周向上呈凸缘状水平伸出而构成凸缘部90a、并且俯视时其中央部朝向下方侧的真空容器1的内部区域凹陷的方式形成。
框体90配置为：当晶圆W位于该框体90的下方时，框体90横跨晶圆W的在旋转台2的径向上的直径部分。此外，在环状构件82与顶板11之间设有O型密封圈等密封构件11c。
借助环状构件82和框体90气密地设定了真空容器1的内部气氛。具体而言，将环状构件82和框体90放入到开口部11a内，接着，利用按压构件91将框体90在整个周向上朝向下方侧按压，该按压构件91以沿着环状构件82和框体90的上表面的位于环状构件82与框体90之间相接触的接触部的方式形成为框状。并且，使用未图示的螺栓等将该按压构件91固定于顶板11。由此，气密地设定真空容器1的内部气氛。此外，在图5中，为了简化图示而省略了环状构件82。
如图6所示，在框体90的下表面形成有突起部92，该突起部92以沿着周向包围该框体90的下方侧的处理区域P2的方式朝向旋转台2垂直地伸出。并且，在由该突起部92的内周面、框体90的下表面以及旋转台2的上表面围成的区域内，收纳有所述等离子体处理用气体喷嘴33～35。此外，等离子体处理用气体喷嘴33～35的基端部(真空容器1的内壁侧)的突起部92以沿着等离子体处理用气体喷嘴33～35的外形的方式形成有大致圆弧状的缺口。
如图4所示，在框体90的下方(第2处理区域P2)侧，在整个周向上形成有突起部92。密封构件11c利用该突起部92而不会直接曝露于等离子体，即与第2处理区域P2隔离。因此，即使等离子体欲从第2处理区域P2例如向密封构件11c侧扩散，由于等离子体要经由突起部92的下方前进，因此在到达密封构件11c之前等离子体失去活性。
图7是表示沿着旋转台2的旋转方向剖切真空容器1而得到的纵剖视图的图。如图7所示，在等离子体处理中，由于旋转台2绕顺时针旋转，因此N2气体随着该旋转台2的旋转而欲从旋转台2与突起部92之间的间隙进入框体90的下方侧。因此，为了阻止N2气体经由间隙进入框体90的下方侧，使气体相对于间隙从框体90的下方侧喷出。具体地说，如图4和图7所示，以朝向该间隙的方式、即以朝向旋转台2的旋转方向上游侧且下方的方式配置等离子体产生用气体喷嘴33的气体喷出孔36。等离子体产生用气体喷嘴33的气体喷出孔36相对于铅垂轴线的朝向角度θ既可以如图7所示例如为45°左右，也可以以与突起部92的内侧面相对的方式为90°左右。即，气体喷出孔36的朝向角度θ能够在能够适当地防止N2气体进入的45°～90°左右的范围内根据用途进行设定。
图8是放大表示设于等离子体处理区域P2的等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35的立体图。如图8所示，等离子体处理用气体喷嘴33能够覆盖配置有晶圆W的凹部24的整体，是能够向晶圆W的整面供给等离子体处理用气体的喷嘴。另一方面，等离子体处理用气体喷嘴34是以与等离子体产生用气体喷嘴33大致重叠的方式设于比等离子体产生用气体喷嘴33稍微靠上方的位置的、具有等离子体处理用气体喷嘴33的长度的一半左右的长度的喷嘴。另外，等离子体处理用气体喷嘴35具有以下形状：以从真空容器1的外周壁沿着扇型的等离子体处理区域P2的靠旋转台2的旋转方向下游侧的半径的方式延伸，到达中心区域C附近之后以沿着中心区域C的方式弯曲成直线。以后，为了容易区别，也可以将覆盖整体的等离子体处理用气体喷嘴33称作基础喷嘴33，将仅覆盖外侧的等离子体处理用气体喷嘴34称作外侧喷嘴34，将延伸至内侧的等离子体处理用气体喷嘴35称作轴侧喷嘴35。
基础喷嘴33是用于将等离子体处理用气体向晶圆W的整面供给的喷嘴，如用图7所说明，朝向突起部92的方向喷出等离子体处理用气体，该突起部92构成用于划分等离子体处理区域P2的侧面。
另一方面，外侧喷嘴34是用于重点向晶圆W的外侧区域供给等离子体处理用气体的喷嘴。向等离子体处理区域P2内供给的等离子体处理用气体由于通过靠近等离子体产生部81的等离子体处理区域的最上部而被等离子体化。即，由于等离子体产生部81设于等离子体处理区域P2的上方，因此以沿着等离子体处理区域P2的顶面46的附近的方式流动的等离子体处理用气体进行等离子体化，有助于等离子体处理。换言之，等离子体处理区域P2的顶面46的附近形成等离子体产生区域，通过了该区域的等离子体处理用气体被适当地等离子体化。外侧喷嘴34进行这样的处理：在获取等离子体处理后的形成在晶圆W上的膜的等离子体处理的处理量、结果存在外侧的处理量较少的倾向时，使从外侧喷嘴34供给的等离子体处理用气体的流量增加，提高外侧的等离子体处理用气体的流速。如果等离子体处理用气体的流速提高，则每一时间的进行等离子体化的等离子体处理用气体的量增加，因此促进了等离子体处理。因此，基于该观点考虑，外侧喷嘴34的气体喷出孔36(未图示)设置为朝向上侧并与等离子体处理区域P2的顶面46相对，构成为所供给的等离子体处理用气体朝向等离子体处理区域P2的顶面46。
轴侧喷嘴35是用于重点向晶圆W的靠近旋转台2的轴侧的区域供给等离子体处理用气体的喷嘴。因此，仅轴侧喷嘴35的顶端的沿着中心区域C的部分形成有气体喷出孔36(未图示)，成为向晶圆W的中心侧的区域供给等离子体处理用气体的结构。在轴侧喷嘴35中，气体喷出孔36也朝向上侧，并设置在与等离子体处理区域P2的顶面46相对的位置。由此，从轴侧喷嘴35供给的等离子体处理用气体直接朝向等离子体产生区域，被高效地等离子体化。在获取等离子体处理后的晶圆W上的膜的面内处理分布、晶圆W的轴侧的区域的等离子体处理不足的情况下，使从轴侧喷嘴35供给的等离子体处理用气体的流量增加，提高等离子体处理用气体的流速，由此，能够促进晶圆W的轴侧的区域的等离子体处理。
这样，通过除基础喷嘴33以外还设置外侧喷嘴34和轴侧喷嘴35，能够按照每个区域调整等离子体处理用气体的流速，由此能够调整晶圆W上的膜的面内处理量。
另外，为了提高等离子体处理的面内均匀性而进行面内处理量的调整是一般做法，但是在欲按照每个区域使处理量存在差别的情况下，只要使想要增多处理量的区域的从喷嘴34、35供给的等离子体处理用气体的流量增加，并提高其流速即可，因此不仅能够提高面内均匀性，而且能够调整各种处理量。
另外，外侧喷嘴34和轴侧喷嘴35的流量是相对的，因此当然也能够进行使与想要降低处理量的区域对应的来自等离子体处理用喷嘴34、35的流量减少的调整。
这样，通过设置各个区域的流速调整用的等离子体处理用喷嘴34、35，能够容易且准确地进行等离子体处理的面内处理量的调整。另外，在图8中，示出了设置了3个等离子体处理用喷嘴33～等离子体处理用喷嘴35的例子，但是也可以设置更多的等离子体处理用喷嘴，更加精细且准确地进行面内处理量的调整。等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35的数量、形状、设置场所等能够根据用途进行各种改变。
而且，这样的等离子体处理气体的等离子体产生区域内的流速也能够通过改变等离子体处理区域P2的顶面46的高度来进行调整。以下，说明该调整方法。
如图1和图2所示，在等离子体处理区域P2设有排气口62。该排气口62当然也用于排出等离子体处理区域P2内的等离子体处理用气体，但是若排气口62与等离子体处理区域P2的顶面46未充分分开，则产生这样的现象：沿着等离子体处理区域P2的顶面46流动的等离子体处理用气体被抽吸到排气口62，不通过等离子体产生区域而被排出。如图1和图2所示，由于排气口62设于旋转台2和真空容器1的外周侧，因此若等离子体处理区域P2的顶面46较低，则对在等离子体处理区域P2的外周侧流动的等离子体处理用气体进行抽吸。在该情况下，等离子体处理区域P2的外侧的区域的等离子体处理用气体的流量减少，因此外侧的流速降低。
因此，在这种情况下，使用上述等离子体产生部81的驱动机构，使等离子体产生部81上升，使等离子体处理区域P2的顶面46上升而增加与排气口62之间的距离。这样的话，以沿着等离子体处理区域P2的顶面46的方式流动的外侧的等离子体处理用气体未受到来自排气口62的抽吸力的影响，能够实现与沿着顶面46的位于等离子体处理区域P2的内侧的区域的部分流动的等离子体处理用气体相同程度的流速，能够提高等离子体处理的面内均匀性。
这样，等离子体处理用气体的流速的调整不仅能够通过多个等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35的调整来实现，也能够通过调整等离子体处理区域P2的顶面46的高度来实现。
另外，如上所述，旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离的调整也能够通过调整旋转台2的高度来实现，因此也可以对旋转台2侧进行调整。
另外，使在顶面46的位于等离子体处理区域P2的外侧区域的部分附近流动的等离子体处理用气体不向排气口62抽吸那样的高度的设定也能够在制造等离子体处理装置制造时预先进行设定。因此，等离子体处理气体的流速的调整不仅在实际的工艺实施时进行，而且也可以在设计阶段进行，而构成面内均匀性较高的等离子体处理装置。
而且，基于等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35的调整与基于等离子体处理区域P2的高度的调整或设定能够相互组合，因此也可以构成为搭载两者的功能、并能够灵活地调整面内处理量的等离子体处理装置。
接着，进一步详细地说明等离子体产生部81的法拉第屏蔽件95。如图4和图5所示，在框体90的上方侧收纳有接地的法拉第屏蔽件95，该法拉第屏蔽件95由作为以大致沿着该框体90的内部形状的方式形成的导电性的板状体的金属板例如铜等构成。该法拉第屏蔽件95包括：水平面95a，其以沿着框体90的底面的方式水平地卡合于框体90的底面；和铅垂面95b，其从该水平面95a的外周端在整个周向上向上方侧延伸，该法拉第屏蔽件95也可以构成为在俯视时呈例如大致六边形。
图9是表示本实施方式的等离子体产生部的一个例子的俯视图，图10是表示设于本实施方式的等离子体产生部的法拉第屏蔽件的一部分的立体图。
从旋转台2的旋转中心看法拉第屏蔽件95时，法拉第屏蔽件95的右侧和左侧的上端缘分别向右侧和左侧水平地伸出而构成支承部96。并且，在法拉第屏蔽件95与框体90之间设有框状体99，该框状体99从下方侧支承支承部96且分别被凸缘部90a的靠框体90的中心部区域C侧的部分和凸缘部90a的靠旋转台2的外缘部侧的部分支承。
在电场到达晶圆W的情况下，有时形成在晶圆W的内部的电气布线等会受到电损伤。因此，如图10所示，在水平面95a上形成有许多狭缝97，以阻止在天线83中产生的电场和磁场(电磁场)中的电场成分朝向下方的晶圆W去并使磁场到达晶圆W。
如图9和图10所示，狭缝97以在与天线83的卷绕方向正交的方向上延伸的方式在法拉第屏蔽件95的整个周向上形成在天线83的下方位置。在此，狭缝97形成为与向天线83供给的高频对应的波长的1/10000以下程度的宽度尺寸。另外，在各个狭缝97的长度方向上的一端侧和另一端侧，沿整个周向分别配置有由接地的导电体等形成的导电路径97a，以封堵这些狭缝97的开口端。在法拉第屏蔽件95中，在这些狭缝97的形成区域以外的区域、即卷绕有天线83的区域的中央侧，形成有用于经由该区域确认等离子体的发光状态的开口部98。此外，在图2中，为了简化而省略了狭缝97，用单点划线表示狭缝97的形成区域。
如图5所示，在法拉第屏蔽件95的水平面95a上层叠有由厚度尺寸例如为2mm左右的石英等形成的绝缘板94，以确保法拉第屏蔽件95与载置于法拉第屏蔽件95的上方的等离子体产生部81之间的绝缘性。即，等离子体产生部81a配置为隔着框体90、法拉第屏蔽件95以及绝缘板94覆盖真空容器1的内部(旋转台2上的晶圆W)。
接着，说明本实施方式的等离子体处理装置的其他构成要件。
在旋转台2的外周侧，在比旋转台2略微靠下的位置如图2所示那样配置有作为罩体的侧环100。在侧环100的上表面以相互在周向上分开的方式形成有例如两处排气口61、62。换言之，在真空容器1的底板面形成有两个排气口，在侧环100的与这些排气口对应的位置处形成有排气口61、62。
在本说明书中，将排气口61、62中的一个称为第1排气口61、将另一个称为第2排气口62。在此，在第1处理气体喷嘴31与相对于该第1处理气体喷嘴31位于旋转台2的旋转方向下游侧的分离区域D之间，第1排气口61形成在靠近分离区域D侧的位置。另外，在等离子体产生部81与比该等离子体产生部81靠旋转台2的旋转方向下游侧的分离区域D之间，第2排气口62形成在靠近分离区域D侧的位置。
第1排气口61用于排出第1处理气体、分离气体，第2排气口62用于排出等离子体处理用气体、分离气体。这些第1排气口61和第2排气口62分别利用夹设有蝶阀等压力调整部65的排气管63与作为真空排气机构的例如真空泵64相连接。
如上所述，由于从中心部区域C侧到外缘侧地配置有框体90，因而，从旋转台2的旋转方向上游侧向等离子体处理区域P2流通过来的气体中的欲朝向排气口62行进的气流有时被该框体90限制。因此，在侧环100的比框体90靠外周侧的部分的上表面上形成有用于供气体流动的槽状的气体流路101。
如图1所示，在顶板11的下表面的中央部设有突出部5，该突出部5与凸状部4的在中心部区域C侧的部位连续且在整个周向上形成为大致环状，并且，突出部5的下表面与凸状部4的下表面(顶面44)形成为相同的高度。在比该突出部5靠旋转台2的旋转中心侧的芯部21的上方侧，配置有用于抑制各种气体在中心部区域C中发生互相混合的迷宫式结构部110。
如上所述，由于框体90形成至靠近中心部区域C侧的位置，因此，用于支承旋转台2的中央部的芯部21为了使旋转台2的上方侧的部位避开框体90而形成在旋转中心侧。因而，与外缘部侧相比，在中心部区域C侧呈各种气体彼此容易混合的状态。因此，通过在芯部21的上方侧形成迷宫式结构，能够发挥气体的流路的作用来防止气体彼此发生混合。
如图1所示，在旋转台2与真空容器1的底面部14之间的空间内设有作为加热机构的加热单元7。加热单元7成为能够隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热到例如室温～300℃左右的结构。另外，图1中的附图标记71a是设于加热单元7的侧方侧的罩构件，附图标记7a是覆盖该加热单元7的上方侧的覆盖构件。另外，在真空容器1的底面部14，在整个周向上在多个部位设有用于在加热单元7的下方侧对加热单元7的配置空间进行吹扫的吹扫气体供给管73。
如图2所示，在真空容器1的侧壁上形成有输送口15，该输送口15用于在输送臂10与旋转台2之间进行晶圆W的交接，该输送口15构成为利用闸阀G气密地开闭自由。并且，在顶板11的、输送臂10相对于真空容器1进退的区域处的上方设有用于检测晶圆W的周缘部的摄像单元10a。该摄像单元10a用于通过拍摄晶圆W的周缘部来检测例如在输送臂10上有无晶圆W、载置于旋转台2上的晶圆W的位置偏移、输送臂10上的晶圆W的位置偏移。摄像单元10a构成为具有与晶圆W的直径尺寸对应的程度的广阔的视场。
在面对该输送口15的位置，在旋转台2的凹部24与输送臂10之间交接晶圆W。因此，在旋转台2的下方侧的与交接位置对应的部位设有未图示的升降销和升降机构，该升降销用于贯穿凹部24而从背面举起晶圆W。
另外，在本实施方式的基板处理装置中，设有用于控制整个装置的动作的由计算机构成的控制部120。在该控制部120的存储器内存储有用于进行后述的基板处理的程序。该程序为了执行装置的各种动作而编入有步骤组，该程序自硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等作为存储介质的存储部121安装到控制部120内。
(等离子体处理方法)
接着，说明本发明的实施方式的等离子体处理方法。本实施方式的等离子体处理用法不仅适用于上述ALD法的等离子体处理装置，也能够适用于蚀刻装置、其他种类的成膜装置，为了容易说明，说明使用上述等离子体处理装置实施本实施方式的等离子体处理方法的例子。
本实施方式的等离子体处理方法能够适用于
工艺1.对形成在晶圆W上的含碳膜实施薄化处理的工艺(薄化工序)、
工艺2.在晶圆W上利用ALD法实施成膜处理及所获得的膜的改性处理的工艺(成膜工序及改性工序)等。但是，通过改变工艺条件(气体种类、气体流量、旋转台的旋转速度、等离子体产生部与旋转台之间的距离、压力、高频功率、温度)，也可以适用于其他基板处理工艺。
在本实施方式中，说明针对预先形成有含有碳(carbon)图案的膜(例如抗蚀图案)的晶圆W连续地实施工艺1的薄化工序、接下来的工艺2的成膜工序及改性工序的等离子体处理方法。另外，在该晶圆W上，也可以形成有使用成膜处理、薄化处理形成的其他电布线结构。
伴随着近年来的半导体器件的高集成化，制造工艺所要求的布线、分离宽度不断细微化。一般来说，细微图案是通过使用含碳的光刻技术形成抗蚀图案、蚀刻的掩模使用抗蚀图案并对基底的各种薄膜进行蚀刻而形成的。因而，为了形成细微图案，光刻技术是很重要的，但是近年来的半导体器件的细微化达到了要求光刻技术的分辨率极限以下的程度。因此，在工艺1中，作为光刻技术后的尺寸校正技术，实施抗蚀图案的薄化。
另外，将在抗蚀图案上形成氧化硅膜等的成膜工艺与SWT(SideWallTransferprocess,侧壁传输工艺)、LLE(光刻-光刻-蚀刻)等工艺相组合的细微图案的形成方法作为形成光刻技术的分辨率极限以下的细微图案的技术而受到关注。在此，在本实施方式中，在工艺2中，在工艺1的薄化处理后的抗蚀图案上，例如通过同一腔室内的连续处理(原位(Insitu)处理)而形成氧化硅膜等。
另外，在上述中，说明了将本实施方式的等离子体处理方法适用于上述薄化处理和成膜处理(及改性处理)的例子，但是如上所述，本发明并不限定于这一点，也可以是适用于其他等离子体处理方法的结构。
接着，从基板的输送开始，说明实施工艺1和工艺2时的具体的工序例。
在输入晶圆W等基板时，首先，打开闸阀G。然后，一边使旋转台2间歇地旋转，一边利用输送臂10经由输送口15将晶圆W载置在旋转台2上。
[工艺1：薄化(蚀刻)工序]
接着，关闭闸阀G，在利用真空泵64和压力调整部65将真空容器1内设为了预定的压力的状态下，一边使旋转台2旋转，一边利用加热单元7将晶圆W加热到预定的温度。
接下来，将等离子体产生部81与旋转台2之间的距离设定为预定的距离。然后，在切断来自第1处理气体喷嘴31的处理气体的供给的状态下，从等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35以预定的流量供给等离子体处理用气体(例如，氩气和氧气)。
然后，利用压力调整部65将真空容器1内调整为预定的压力。另外，在等离子体产生部81中，对天线83供给预定的功率的高频电力。
在框体90中，由天线83产生的电场和磁场中的电场被法拉第屏蔽件95反射、吸收或衰减，阻碍了到达真空容器1内。
另外，本实施方式的等离子体处理装置在狭缝97的长度方向上的一端侧和另一端侧设有导电路径97a，并且在天线83的侧方侧具有垂直面95b。因此，欲从狭缝97的长度方向上的一端侧和另一端侧绕向晶圆W侧的电场也被阻断。
另一方面，由于在法拉第屏蔽件95上形成了狭缝97，因此磁场通过该狭缝97，并经由框体90的底面到达真空容器1内。这样，在框体90的下方侧，利用磁场使等离子体处理用气体等离子体化。由此，能够形成难以对晶圆W引起电损伤的、包括许多活性种的等离子体。
另一方面，在晶圆W的表面上预先形成有含碳的基底膜。因此，利用等离子体内的活性种(离子、自由基)对该含碳的基底膜进行预定量的等离子体蚀刻。
本实施方式的薄化处理时的薄化特性依赖于等离子体产生部81与旋转台2之间的距离、等离子体处理用气体的种类、等离子体处理用气体的流量、真空容器1内的压力、高频电源的功率、晶圆W的温度、旋转台2的旋转速度等。
这样，首先，实施普通的薄化处理，获取处理后的晶圆W的面内处理量的分布。
图11A～图11B是表示在薄化处理后测量得到的薄化处理的面内处理量的分布的一例的图。图11A是表示X方向上的面内处理量的分布的图，图11B是表示Y方向上的面内处理量的分布的图。另外，X方向是指沿着旋转台2的旋转方向的方向(周向)，Y方向是指与旋转台2的旋转方向大致垂直的方向(径向)。在图11A和图11B中，横轴表示晶圆W面内的坐标，纵轴表示蚀刻量。
如图11B所示可知，在Y方向的100mm～300mm之间，与0mm～100mm之间相比较，蚀刻量降低。这表示晶圆W的外周侧的薄化量较少。
在这种情况下，如上所述，通过使等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35中的、外侧喷嘴34的流量增加，或者使等离子体产生部81上升，提高等离子体处理区域P2的顶面，从而能够提高外侧的等离子体处理用气体的流速。通过进行这样的调整，能够使等离子体处理的面内处理量均匀，能够使蚀刻量均匀。
图12A～图12D是表示使旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离发生变化时的、等离子体处理区域P2内的半径方向截面上的等离子体处理用气体的流速分布的不同的模拟图。
图12A是表示旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离为90mm时的等离子体处理用气体的流速分布的图。在图12A中，等离子体处理用气体的流速分布在0slm～20slm的范围用4slm单位表示。在图12A中，右侧是外侧区域，左侧是中心(轴)侧区域。另外，这些方面在图12B～图12D中也是相同的。
在图12A中，若着眼于作为等离子体产生区域的等离子体处理区域P2的顶面46的附近，则在中心侧的区域成为4slm～8slm(标准升/分钟)的流速(流量)，但是在从正中间到外周侧的区域中成为0slm～4slm，外周侧的流速降低。
图12B是表示旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离为105mm时的等离子体处理用气体的流速分布的图。如图12B所示，中心侧的区域的流速为4slm～8slm，比其靠外侧的区域为0slm～4slm，外侧区域的流速还是比中心侧的区域的流速低。
图12C是表示旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离为120mm时的等离子体处理用气体的流速分布的图。如图12C所示，外周部的流速增大，在中心侧为8slm～12slm，在外周侧成为4slm～8slm左右的流速，整体上流速均匀化。另外，相比用绝对值之差，用流量比之差来判断流速之差来判断流速之差更合适。因此，可以说，在成为等离子体处理的对象的面内，产生流速为0slm～4slm的区域是不理想的状态。因而，与图12B相比，可以说图12C的流速更均匀化。只要是像图12C那样的流速分布，就能够对晶圆W上的膜在整个区域大致均匀地实施等离子体处理。
图12D是表示旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离为135mm时的等离子体处理用气体的流速分布的图。在图12D中，中心侧的区域的流速为8slm～12slm，外侧的区域也控制在4slm～8slm的范围内，示出了比图12C整体更均匀的流速。因此，只要是像图12D那样的流速分布，就能够与图12C的情况相同地进行面内处理量均匀的等离子体处理。
这些模拟结果以使用了上述本实施方式的等离子体处理装置的情况为对象来进行。因此，能够直接应用该模拟结果，可知，在仅利用旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离进行等离子体处理用气体的流速的调整的情况下，只要将该距离设为120mm以上就能够进行均匀的面内处理。
即，在获取了如图11A和图11B所示那样的面内处理量分布的情况下，只要进行将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的间隔设为120mm的改变调整，就能够增加外周侧的蚀刻量，能够提高等离子体处理的面内均匀性。
图13A～图13D是表示使旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离发生变化时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的第1图。
另外，该模拟的条件为：真空容器1内的压力为2Torr，加热单元7的加热温度为85℃，旋转台2的旋转速度为120rpm，向等离子体处理区域P2供给的Ar气体的流量为15slm，O2气体的流量为0.5slm。
图13A是表示将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为90mm时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的俯视图。图13B是表示将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为90mm时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的大致沿着周向的剖视图。
在图13A中，示出了俯视方向上的从等离子体处理用气体喷嘴33供给来的等离子体处理用气体的流动轨迹线。可知在等离子体处理区域P2的下游侧设有排气口62，从等离子体处理用气体喷嘴33供给来的等离子体处理用气体被抽吸到排气口62。
在图13B中，示出了铅垂方向上的从等离子体处理用气体喷嘴33供给来的等离子体处理用气体的流动轨迹线。示出了如下内容：从等离子体处理用气体喷嘴33供给来的等离子体处理用气体最初以沿着等离子体处理区域P2的顶面46的方式流动，但是在正中间附近被向排气口62拉拽，而朝向下方流动。
图13C是表示将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为105mm时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的俯视图。图13D是表示将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为105mm时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的大致沿着周向的剖视图。
图13C所示的俯视的等离子体处理用气体的流动轨迹线与图13A没有太大的差别。另一方面，示出了这样的结果：图13D所示的铅垂方向上的等离子体处理用气体的流动轨迹线与图13B时相比沿着等离子体处理区域P2的顶面46流动的范围扩大，在比正中间稍靠左侧的地点被向排气口62拉拽。
图14A～图14D是表示使旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离发生变化时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的第2图。图14中的模拟条件与图13相同。
图14A是表示将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为120mm时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的俯视图。图14B是表示将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为120mm时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的大致沿着周向的剖视图
图14A所示的俯视的等离子体处理用气体的流动轨迹线与图13A、图13C没有太大的差别。另一方面，图14B所示的铅垂方向上的等离子体处理用气体的流动轨迹线与图13D时相比沿着等离子体处理区域P2的顶面46流动的范围进一步扩大，覆盖了距右端约60％左右以上的范围。
图14C是表示将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为135mm时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的俯视图。图14D是表示将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为135mm时的等离子体处理用气体的流动轨迹线的模拟结果的大致沿着周向的剖视图
图14D所示的俯视的等离子体处理用气体的流动轨迹线与图13A、图13C、图14A没有太大的差别。另一方面，图14D所示的铅垂方向上的等离子体处理用气体的流动轨迹线与图14B时相比沿着等离子体处理区域P2的顶面46流动的范围稍微扩大，覆盖了距右端约65％左右以上的范围。
这样，如图13A～图13D和图14A～图14D所示可知，通过扩大旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的间隔，能够减弱来自排气口62的抽吸力对等离子体处理用气体的流动的影响，能够扩大通过等离子体产生区域的等离子体处理气体的范围，能够促进等离子体处理。
图15A～图15C是表示由设于等离子体处理区域P2内的多个等离子体处理气体喷嘴33～等离子体处理气体喷嘴35进行的气体流量调整的模拟结果的第1图。
图15A是表示从基础喷嘴33供给100％的等离子体处理用气体时的等离子体处理气体的流动轨迹线的模拟结果的图。在图15A中，在基础喷嘴33的附近颜色变深的区域是等离子体处理用气体的流速和流量变大的区域。这一点在图15B、图15C中也是相同的。如图15A所示，等离子体处理用气体从基础喷嘴33的整体进行供给，并朝向排气口62流动。
图15B是表示从基础喷嘴33供给60％的等离子体处理用气体、从外侧喷嘴34供给40％的等离子体处理用气体时的等离子体处理气体的流动轨迹线的模拟结果的图。如图15B所示可知，通过从外侧喷嘴34供给等离子体处理用气体，从而在外侧存在有颜色较深的区域，与图15A相比较，外侧的区域的流速和流量增大。
图15C是表示从基础喷嘴33供给60％的等离子体处理用气体、从轴侧喷嘴35供给40％的等离子体处理用气体时的等离子体处理气体的流动轨迹线的模拟结果的图。如图15C所示可知，通过从轴侧喷嘴35供给等离子体处理用气体，从而在中心(轴)侧存在有颜色较深的区域，与图15A相比较，中心(轴)侧的区域的流速和流量增大。
根据图15A～图15C可知，通过对基础喷嘴33追加设置外侧喷嘴34和轴侧喷嘴35，能够进行使外侧与轴侧的流量增大的调整。
图16A～图16C是表示由设于等离子体处理区域P2内的多个等离子体处理气体喷嘴33～等离子体处理气体喷嘴35进行的气体流量调整的模拟结果的第2图。
图16A是表示从基础喷嘴33供给100％的等离子体处理用气体时的等离子体处理气体的流速分布的模拟结果的图。如图16A所示，在旋转台2的半径的整个区域，成为相同的流速。
图16B是表示从基础喷嘴33供给60％的等离子体处理用气体、从外侧喷嘴34供给40％的等离子体处理用气体时的等离子体处理气体的流速分布的模拟结果的图。如图16B所示可知，通过从外侧喷嘴34供给等离子体处理用气体，从而外侧的区域的流速相对提高。
图16C是表示从基础喷嘴33供给60％的等离子体处理用气体、从轴侧喷嘴35供给40％的等离子体处理用气体时的等离子体处理气体的流速分布的模拟结果的图。如图16C所示可知，通过从轴侧喷嘴35供给等离子体处理用气体，从而中心(轴)侧的区域的流速相对提高。
根据图16A～图16C可知，通过对基础喷嘴33追加设置外侧喷嘴34和轴侧喷嘴35，能够进行相对提高外侧与轴侧的流速的调整。
这样，通过对基础喷嘴33追加设置外侧喷嘴34和轴侧喷嘴35，能够相对提高外侧或轴侧的流速。因此，不仅能够利用旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离，而且能够利用多个等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35调整面内的等离子体处理量的分布。在图12A～图14D中，示出了在旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离为90mm、105mm时面内均匀性不充分的模拟结果，但是即使在旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离为90mm、105mm的情况下，只要增大来自外侧喷嘴34的流量，而相对提高外周侧的等离子体处理气体的流速，就也能够获得充分的面内均匀性。因此，在设计阶段，也能这样应对：将旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离设为90mm，使用多个等离子体处理气体喷嘴33～等离子体处理气体喷嘴35进行与实际的工艺相应的调整。
因而，本实施方式的等离子体处理装置只要是旋转台2与等离子体处理区域P2的顶面46之间的距离为90mm以上即可。
另外，当然也能够进行由等离子体产生部81的上下移动或旋转台2的上下移动实现的等离子体处理用气体的流速的调整，能够根据用途等任意选择采用这些中的任一个机构。在具有等离子体产生部81的上下移动的驱动机构的情况下，如上所述，在顶板11的开口部11a与框体90的凸缘部90a之间具有环状构件82，该环状构件82具有能够沿铅垂方向伸缩的波纹管82a。因此，在将等离子体处理区域P2内控制为气密的状态下，能够将等离子体产生部81与旋转台2之间的距离控制为期望的距离。换一种说法，能够利用环状构件82与框体90防止伴随着等离子体产生部81与旋转台2之间的距离的改变的、周边气体向处理区域P2的进入。
等离子体产生部81与旋转台2之间的距离并不受到限定，例如能够设为20mm～120mm。但是，在薄化工序中，优选的是，增长等离子体产生部81与旋转台2之间的距离。在增长了等离子体产生部81与旋转台2之间的距离的情况下，向晶圆W供给的活性种中的离子成分的大部分在到达晶圆W之前消灭，因此自由基成分成为主体来对晶圆W进行处理。由于含碳膜是易于被自由基成分蚀刻的膜，因此即使在将高频电源的功率设为容易控制的低功率的情况下，也能够确保充分的蚀刻速率。即，通过增长等离子体产生部81与旋转台2之间的距离，能够提高蚀刻均匀性、各向同性蚀刻(日文：等方向エッチング)的确保、蚀刻量的控制这样的等离子体蚀刻控制性。
优选的是，根据进行实际的等离子体处理后的晶圆W的面内处理分布来改变等离子体产生部81与旋转台2之间的距离，但是在预先确立了这些数据的情况下，也可以是在制程中进行改变的结构。
作为等离子体处理用气体的种类，并不受到限定，例如能够使用Ar气体等稀有气体与O2气体、O3气体、H2O气体、H2气体、NH3气体等含氧或含氢气体的混合气体等。此时，作为等离子体处理用气体的流量，并不受到限定，例如能够将稀有气体的流量设为1000sccm～20000sccm(作为一例，15000sccm)左右，将含氧气体的流量设为100sccm～2000sccm(作为一例，500sccm)左右。作为真空容器1内的压力，并不受到限定，例如能够设为0.5Torr～4Torr(作为一例，1.8Torr)左右。作为高频电源的功率，并不受到限定，例如能够设为500W～5000W(作为一例，1000W～1600W)左右。作为晶圆W的温度，并不受到限定，例如能够设为40℃～120℃(作为一例，85℃)左右。作为旋转台2的旋转速度，并不受到限定，例如能够设为10rpm～300rpm(作为一例，180rpm)左右。
在调整了等离子体处理气体的流速之后，通过再次开始薄化工序，能够实施面内均匀性优异的薄化工序。
[工艺2：成膜工序和改性工序]
本实施方式的等离子体处理方法也能够适用于针对具有蚀刻了预定的量的碳图案的晶圆W实施由ALD法进行的成膜处理的情况。
关于由该ALD法形成的成膜特性，也通过改变等离子体产生部81与旋转台2之间的距离、等离子体处理用气体的种类、等离子体处理用气体的流量、真空容器1内的压力、高频电源的功率、晶圆W的温度、旋转台2的旋转速度等而能够获得期望的特性。说明使用了本实施方式的等离子体处理方法的基于ALD法的成膜方法的一例。
首先，利用加热单元7，将晶圆W加热到预定的温度。
接下来，从第1处理气体喷嘴31以预定的流量喷出后述的含Si气体或含金属气体等第1处理气体，并且从等离子体处理用气体喷嘴33～等离子体处理用气体喷嘴35以预定的流量供给后述的含有氧化气体或氮化气体的等离子体处理用气体。
然后，利用压力调整部65将真空容器1内调整为预定的压力。而且，在等离子体产生部81中，对天线83施加预定的功率的高频电力。
通过旋转台2的旋转使含Si气体或含金属气体在第1处理区域P1吸附在晶圆W的表面上，接着，吸附在晶圆W上的含Si气体或含金属气体在第2处理区域P2中被等离子体处理用气体的等离子体氧化或氮化。由此，作为薄膜成分的氧化膜或氮化膜的分子层形成为一层或多层并形成了反应生成物。
等离子体产生部81与旋转台2之间的距离并不受到限定，例如能够设为20mm～120mm。但是，在成膜工序的初始，优选的是等离子体产生部81与旋转台2之间的距离较长，例如设为120mm。另外，此时，优选的是将高频电源的功率设为比较低的功率、例如1000W。在成膜工序的初始，活性种对晶圆的影响较大，因此优选的是增长等离子体产生部81与旋转台2之间的距离。另外，该“成膜工序的初始”依赖于形成于要处理的晶圆W的电布线结构、成膜气体的种类等，但是例如能够设为直到形成的膜成为2mm左右的膜厚。
另一方面，在晶圆W上形成恒定量、例如2mm左右的膜之后，优选的是缩短等离子体产生部81与旋转台2之间的距离，例如设为30mm左右。另外，此时，优选的是将高频电源的功率设为比较高的功率、例如3000W。
说明在晶圆W上形成了恒定量的膜厚的膜之后、优选缩短等离子体产生部81与旋转台2之间的距离的理由。一般来说，在利用ALD法形成的薄膜中，有时由于例如第1处理气体中所含有的残留基等而含有氯、有机物等杂质。但是，在本实施方式的成膜方法中，在形成预定的膜厚的膜之后，缩短等离子体产生部81与旋转台2之间的距离。由此，通过等离子体内的离子效果对获得的膜进行改性处理。具体地说，例如等离子体通过使离子撞击晶圆W的表面，从而杂质作为HCl、有机气体等例如从薄膜中放出。另外，通过薄膜内的元素进行再排列，从而使薄膜致密化(高密度化)。
在本实施方式中，通过继续旋转台2的旋转，从而多次依次进行处理气体向晶圆W表面的吸附、吸附于晶圆W表面的处理气体成分的氧化或氮化以及反应生成物的等离子体改性。即，通过旋转台2的旋转多次进行基于ALD法的成膜处理和所形成的膜的改性处理。
另外，在本实施方式的等离子体处理装置的处理区域P1、P2之间，在旋转台2的周向两侧配置了分离区域D。因此，在分离区域D中，一边阻止处理气体与等离子体处理用气体的混合，一边朝向各个排气口61、62排出各种气体。
作为本实施方式中的第1处理气体的一个例子，也可以使用DIPAS[二异丙基氨基硅烷]、3DMAS[三(二甲基氨基)硅烷]气体、BTBAS[双叔丁基氨基硅烷]、DCS[二氯硅烷]、HCD[六氯乙硅烷]等含硅气体、TiCl4[四氯化钛]、Ti(MPD)(THD)[(甲基戊二酮酸)双(四甲基庚二酮酸)钛]、TMA[三甲基铝]、TEMAZ[四(乙基甲基氨基)锆)]、TEMHF[四(乙基甲基氨基)铪]、Sr(THD)2[双(四甲基庚二酮酸)锶]含金属气体。
作为等离子体处理用气体，能够根据等离子体的利用用途等适当地进行选择，例如可列举主要用于产生等离子体的Ar气体和与针对所获得的膜的处理内容(例如，等离子体蚀刻(薄化)、由等离子体进行的膜质改善)相应的、含氧气体(例如O2气体、O3气体、H2O气体)和/或含氢气体(H2气体、NH3气体)的混合气体等。
作为分离气体，例如可列举N2气体等。
成膜工序中的第1处理气体的流量并不受到限定，例如能够设为50sccm～1000sccm。
等离子体处理用气体所含有的含氧气体的流量并不受到限定，例如能够设为500sccm～5000sccm(作为一例，500sccm)左右。
真空容器1内的压力并不受到限定，例如能够设为0.5Torr～4Torr(作为一例，1.8Torr)左右。
晶圆W的温度并不受到限定，例如能够设为40℃～200℃左右。
旋转台2的旋转速度并不受到限定，例如能够设为60rpm～300rpm左右。
在进行这样的处理并进行成膜之后，获取晶圆W上的膜的密度分布。晶圆W上的膜的密度分布例如能够通过进行湿蚀刻、并测量面内的蚀刻量的分布来获取。即，当膜密度较高时，蚀刻速率较小，当膜密度较低时，蚀刻速率较高。通过进行膜质提高的等离子体处理，从而膜应该致密化，且密度升高，因此通过获取膜的密度分布，能够获取等离子体处理的面内处理量。
在获取了面内处理量之后，利用与至此说明的方法相同的方法调整等离子体处理用气体的流速而获得期望的面内处理量。在调整后，通过实施成膜工序和膜质改善工序，能够提高膜的等离子体处理的面内均匀性。
根据本发明的实施方式，能够适当地调整等离子体处理的面内处理量。
以上，详细说明了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限定于上述实施方式，能够不脱离本发明的范围地对上述实施方式施加各种变形和替换。
本申请主张基于2014年5月15日向日本国特许厅提出申请的日本特许出愿2014－101683号的优先权，并将日本特许出愿2014－101683号的全部内容引用于此。

Claims (20)

1.一种等离子体处理方法，在该等离子体处理方法中，向预定的等离子体处理区域内供给处理气体，在等离子体产生区域使所述处理气体等离子体化而对已形成在基板上的膜实施等离子体处理，其中，
该等离子体处理方法包括以下工序：
获取已形成在基板上的膜的基于等离子体处理的面内处理量的分布；
根据获取的所述面内处理量的分布，以这样的方式调整所述处理气体的流速：使向欲增加所述处理气体的流速而增加所述等离子体处理的处理量的区域供给的所述处理气体的流速相对升高，或者，使向欲减小所述处理气体的流速而减少所述等离子体处理的处理量的区域供给的所述处理气体的流速相对降低；以及
向所述预定的等离子体处理区域内供给流速被调整了的所述处理气体，对已形成在所述基板上的膜实施所述等离子体处理。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其中，
调整所述处理气体的流速的工序是以使所述等离子体产生区域内的所述处理气体的流速大致均匀的方式进行调整的工序。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理方法，其中，
所述等离子体产生区域是所述预定的等离子体处理区域的最上部附近的区域。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理方法，其中，
所述基板载置在设于处理容器内的旋转台上，
所述预定的等离子体处理区域设于沿着所述旋转台的旋转方向的预定区域，并且具有在比所述旋转台靠上方的位置对所述预定的等离子体处理区域进行划分的顶面和侧面，
在所述基板利用所述旋转台的连续旋转而每次通过所述预定的等离子体处理区域时，进行所述等离子体处理。
5.根据权利要求4所述的等离子体处理方法，其中，
从与所述基板的不同区域对应设置的多个气体喷嘴供给所述处理气体，
调整所述处理气体的流速的工序通过以下方式进行：针对每个与所述基板的不同区域对应的所述多个气体喷嘴，调整从所述多个气体喷嘴供给的所述处理气体的流速。
6.根据权利要求5所述的等离子体处理方法，其中，
所述多个气体喷嘴包括用于向所述基板的整体区域供给所述处理气体的第1气体喷嘴、用于向所述基板的靠所述旋转台的中心侧的区域供给所述处理气体的第2气体喷嘴以及用于向所述基板的靠所述旋转台的外周侧的区域供给所述处理气体的第3气体喷嘴。
7.根据权利要求5所述的等离子体处理方法，其中，
所述处理气体的流速利用所述处理气体的流量来进行调整。
8.根据权利要求5所述的等离子体处理方法，其中，
调整所述处理气体的流速的工序通过改变所述旋转台与所述顶面之间的距离来进行。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理方法，其中，
所述旋转台与所述顶面之间的距离的改变通过使所述旋转台和所述顶面中的至少一者上下移动来进行。
10.根据权利要求8所述的等离子体处理方法，其中，
在所述处理容器的比所述旋转台靠下方的位置设有排气口，
所述顶面的高度被调整为沿着所述顶面流动的所述处理气体能够克服来自所述排气口的抽吸力而沿着所述顶面以大致均匀的流速流动的高度。
11.根据权利要求4所述的等离子体处理方法，其中，
在所述处理容器内的除比所述旋转台靠上方的所述预定的等离子体处理区域以外的区域内，进行除所述等离子体处理以外的基板处理。
12.根据权利要求11所述的等离子体处理方法，其中，
所述基板处理是在所述基板上进行成膜的成膜处理。
13.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其中，
已形成在所述基板上的膜的基于所述等离子体处理的所述面内处理量通过膜厚分布来获取。
14.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其中，
已形成在所述基板上的膜的基于所述等离子体处理的所述面内处理量通过膜密度分布来获取。
15.一种等离子体处理装置，其中，
该等离子体处理装置包括：
处理容器，其用于收容基板并对该基板进行等离子体处理；
旋转台，其设于该处理容器内，并能够沿着旋转方向载置所述基板；
等离子体处理区域，其设于沿着该旋转台的旋转方向的预定区域，在比所述旋转台靠上方的位置由顶面与侧面划分而成；
多个气体喷嘴，其能够向该等离子体处理区域内的不同区域供给处理气体；以及
等离子体产生部件，其用于使所述处理气体等离子体化。
16.根据权利要求15所述的等离子体处理装置，其中，
所述多个气体喷嘴包括能够向所述基板的整体区域供给所述处理气体的第1气体喷嘴、能够向所述基板的靠所述旋转台的中心侧的区域供给所述处理气体的第2气体喷嘴以及能够向所述基板的靠所述旋转台的外周侧的区域供给所述处理气体的第3气体喷嘴。
17.根据权利要求16所述的等离子体处理装置，其中，
所述第1气体喷嘴的气体喷出孔与所述等离子体处理区域的所述侧面相对，
所述第2气体喷嘴及所述第3气体喷嘴的气体喷出孔与所述等离子体处理区域的所述顶面相对。
18.一种等离子体处理装置，其中，
该等离子体处理装置包括：
处理容器，其用于收容基板并对该基板进行等离子体处理；
旋转台，其设于该处理容器内，并能够沿着旋转方向载置所述基板；
等离子体处理区域，其设于沿着该旋转台的旋转方向的预定区域，在比所述旋转台靠上方的位置由顶面与侧面划分而成；
气体喷嘴，其能够向该等离子体处理区域内供给处理气体；
等离子体产生部件，其设于比所述等离子体处理区域靠上方的位置，用于在所述等离子体处理区域的所述顶面的附近使所述处理气体等离子体化；以及
排气口，其设于比所述旋转台靠下方的位置，用于对所述处理容器内进行排气；
所述顶面被设定为从所述气体喷嘴供给来的所述处理气体能够克服来自所述排气口的抽吸力而沿着所述顶面以大致均匀的流速流动的高度。
19.根据权利要求18所述的等离子体处理装置，其中，
所述等离子体处理区域的所述顶面的高度为90mm以上。
20.根据权利要求19所述的等离子体处理装置，其中，
所述气体喷嘴包括能够向所述等离子体处理区域内的不同区域供给处理气体的多个气体喷嘴。
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