CN111868895A - 基板处理装置、半导体装置的制造方法及静电屏蔽罩 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基板处理装置、半导体装置的制造方法及静电屏蔽罩，当在处理容器的内部对处理气体进行等离子体激励时，能够抑制发生相对于处理容器的内周面的溅射。静电屏蔽罩形成于处理容器的外周面与线圈之间。该静电屏蔽罩形成有：分隔部，其在线圈的周向上延伸，并对线圈的一部分与处理容器的外周面之间进行分隔；以及开口部，其在线圈的周向上延伸，并在线圈的另一部分与处理容器的外周面之间开口。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法及静电屏蔽罩
技术领域
本发明涉及一种基板处理装置、半导体装置的制造方法及静电屏蔽罩。
背景技术
例如专利文献1公开了如下技术，在形成闪存、逻辑电路等半导体装置的图案时，作为制造工艺的一工序而实施如下工序，采用进行了等离子体激励的处理气体，对在基板上形成的图案的表面进行氮化等改性处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014－75579号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在通过对处理气体进行等离子体激励来处理基板时，在处理容器的内部产生自由基、离子等反应种、电子。这里会由于被施加高频电力的电极所形成的电场而使所生成的离子加速并与处理容器的内周面发生碰撞而引起溅射。当处理容器的内周面发生溅射时，则会发生构成内周面的物质的成分会释放到处理容器的内部，并进入到基板上的被处理对象膜的膜中等而对基板处理造成影响。
本发明的课题在于，当在处理容器的内部对处理气体进行等离子体激励时，抑制发生相对于处理容器的内周面的溅射。
用于解决课题的方案
根据本发明的一方案，其特征在于，具备：处理容器，其在内部形成有对处理气体进行等离子体激励的处理室；气体供给部，其向所述处理室供给处理气体；线圈，其与所述处理容器的外周面分离地沿着所述外周面卷绕，并供给高频电力；以及静电屏蔽罩，其形成于所述处理容器的外周面与所述线圈之间，且形成有分隔部和开口部，其中，该分隔部在所述线圈的周向上延伸，并对所述线圈的一部分与所述处理容器的外周面之间进行分隔，该开口部在所述线圈的周向上延伸，并在所述线圈的另一部分与所述处理容器的外周面之间开口。
附图说明
图1是本发明实施方式的基板处理装置的概要剖视图。
图2是表示本发明实施方式的基板处理装置的一部分的立体图。
图3是表示本发明实施方式的基板处理装置的屏蔽罩主体的立体图。
图4是表示本发明实施方式的谐振线圈、静电屏蔽罩、电场强度和电流/电压的关系等的说明图。
图5是表示本发明实施方式的基板处理装置的控制部的结构的框图。
图6是表示本发明实施方式的基板处理工序的流程图。
图7是表示通过本发明实施方式的基板处理工序进行处理的形成有槽(沟槽)的基板的说明图。
图8是表示与本发明实施方式对照的比较方式的谐振线圈、静电屏蔽罩、电场强度和电流/电压的关系等的说明图。
具体实施方式
(整体结构)
参照图1～图8对本发明实施方式的基板处理装置的一例进行说明。此外，图中所示的箭头H表示装置上下方向(铅垂方向)，箭头W表示装置宽度方向(水平方向)，箭头D表示装置进深方向(水平方向)。
本实施方式的基板处理装置构成为，主要对在基板面上形成的膜进行氮化处理。如图1所示，基板处理装置100具备：进行等离子体处理的处理炉202、载置晶圆200的基座217、供给气体的气体供给部228、生成等离子体的等离子体生成部260、以及对各部进行控制的控制部221。
(处理炉202)
如图1所示，处理炉202具备在内部形成有处理室201的处理容器203。该处理容器203具备圆顶型的上侧容器210和碗型的下侧容器211。
并且，在处理容器203形成有沿着水平方向切断的切断面呈圆形的处理室201。上侧容器210例如由氧化铝(Al2O3)或者石英(SiO2)等非金属材料形成，下侧容器211例如由铝(Al)形成。在本实施方式中，上侧容器210由石英形成。
此外，处理室201具有：在周围设有后述的谐振线圈212的等离子体生成空间、以及对晶圆200进行处理的基板处理空间。等离子体生成空间是生成等离子体的空间，也就是在处理室201中相对于谐振线圈212的下端而言位于上方并且相对于谐振线圈212的上端而言位于下方的空间。另一方面，基板处理空间是利用等离子体对晶圆200进行处理的空间，也就是在处理室201中相对于谐振线圈212的下端位于下方的空间。
另外，在下侧容器211的侧壁设有搬入搬出口245。此外，在搬入搬出口245设有闸阀244。当闸阀244打开时，可利用未图示的输送机构经由搬入搬出口245将晶圆200搬入处理室201、或者将晶圆200搬出到处理室201的外部。另一方面，当闸阀244关闭时，则闸阀244成为保持处理室201的气密性的分隔阀。
另外，在下侧容器211的侧壁设有从处理室201排放反应气体的气体排放口235。此外，在气体排放口235连接有气体排放管231的上游端。在气体排放管231设有作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)阀门242、作为开闭阀的阀门243b、以及作为真空排气装置的真空泵246。
(基座217)
基座217是载置晶圆200的基板载置部，且如图1所示那样配置于处理室201的底侧。基座217具备作为加热机构的加热器217b。该加热器217b被供电时，能够将载置于基座217的晶圆200的表面加热至例如25℃到750℃的程度。另外，基座217与下侧容器211电绝缘。
此外，基座217具备：阻抗可变机构275，其用于使在基座217所载置的晶圆200上生成的等离子体的密度均匀性进一步提高；以及加热器功率调整机构276，其用于调整向加热器217b供给的电力。
此外，在基座217形成有多个贯通孔217a，并且在下侧容器211的底面配置有晶圆顶起销266。另外，在基座217的下侧配置有使基座217升降的基座升降机构268。通过利用基座升降机构268使基座217下降，从而晶圆顶起销266将载置于基座217的晶圆200从基座217顶起。由此，使得晶圆200与基座217成为非接触状态。
(气体供给部228)
如图1所示，气体供给部228具备：气体供给头236、含氮气体供给管232a、含氢气体供给管232b、惰性气体供给管232c、MFC252a、252b、252c和阀门253a、253b、253c、243a。
气体供给头236配置于处理室201的上方即上侧容器210的上部。气体供给头236具备：盖帽状的盖体233、气体导入口234、缓冲室237、开口238、屏蔽板240和气体吹出口239。
供给作为含氮气体的氮气(N2)的含氮气体供给管232a的下游端、供给作为含氢气体的氢气(H2)的含氢气体供给管232b的下游端、以及供给作为惰性气体的氩气(Ar)的惰性气体供给管232c的下端以在气体导入口234合流的方式连接。
在含氮气体供给管232a设有：N2气体供给源250a、作为流量控制装置的质量流量控制器(MFC)252a、作为开闭阀的阀门253a。在含氢气体供给管232b设有：H2气体供给源250b、MFC252b、阀门253b。在惰性气体供给管232c设有：Ar气体供给源250c、MFC252c、阀门253c。
另外，在含氮气体供给管232a、含氢气体供给管232b、以及惰性气体供给管232c合流的下游侧设有阀门243a。
通过使阀门253a、253b、253c、243a开闭，从而能够通过MFC252a、252b、252c调整各气体的流量，并将含氮气体、含氢气体和惰性气体等处理气体向处理室201供给。
(等离子体生成部260)
如图1所示，等离子体生成部260具备：高频电源273、RF传感器272、匹配器274、谐振线圈212、屏蔽板223和静电屏蔽罩400。
〔高频电源273〕
高频电源273用于向谐振线圈212供给高频电力(RF电力)。高频电源273具备：用于规定振荡频率和输出的高频振荡电路和包含前置放大器的电源控制单元(控制电路)；以及用于放大至预定的输出的放大器(输出电路)。电源控制单元基于与通过操作面板预先设定的频率和电力相关的输出条件来控制放大器。放大器经由传输线路向谐振线圈212供给恒定的高频电力。
〔RF传感器272、匹配器274〕
RF传感器272设置于高频电源273的输出侧，对所供给的高频电力的前进波、反射波的信息进行监测。通过RF传感器272监测的反射波电力被输入至匹配器274，匹配器274基于从RF传感器272输入的反射波的信息来控制高频电源273的阻抗、输出的高频电力的频率以使得反射波为最小。
〔谐振线圈212、屏蔽板223〕
谐振线圈212与处理容器203的上侧容器210的外周面203a分离地以围绕外周面203a的方式沿着外周面203a卷绕。在该谐振线圈212连接有：RF传感器272、高频电源273和匹配器274，该匹配器274进行高频电源273的阻抗、输出频率的匹配。
谐振线圈212以使得能够在一定波长下进行谐振的方式来设定卷绕直径、卷绕节距、卷绕周数，并可在被供给高频电力的谐振线圈212形成驻波。谐振线圈212的电气长度可设定为与从高频电源273供给的高频电力的预定频率的一个波长的整数倍(1倍、2倍、…)相当的长度。
具体而言，是考虑到施加的电力、产生的磁场强度等来设定谐振线圈212。例如，为了利用800kHz～50MHz、0.1～5kW的高频电力来产生0.01～10高斯程度的磁场，可将谐振线圈212的有效截面设为50～300mm2并且将谐振线圈212的线圈直径设为200～500mm。另外，该谐振线圈212以围绕上侧容器210的外周面203a的方式卷绕2～60周的程度。
在本实施方式中，高频电力的频率为27.12MHz，谐振线圈212的电气长度为一个波长的长度(约11米)。此外，谐振线圈212以卷绕节距(图4的P1)为24.5mm的间隔等间隔设置。
另外，谐振线圈212的卷绕直径(直径)设定为比晶圆200的直径大。在本实施方式中，晶圆200的直径为φ300mm，谐振线圈212的卷绕直径为比晶圆200的直径大的φ500mm以上。
作为构成谐振线圈212的材料可采用铜管、铜的薄板、铝管等。另外，谐振线圈212被由绝缘性材料形成为平板状的多个支撑件(未图示)支撑。此外，为了对谐振线圈212的电气长度进行微调整，谐振线圈212的一端经由可动接头213接地，谐振线圈212的另一端经由固定接地214接地。可动接头213的位置可进行调整，以使得谐振线圈212的谐振特性与高频电源273大致相同。
另外，为了在对装置进行最初的设置时或者变更处理条件时对谐振线圈212的阻抗进行微调整，向谐振线圈212供给电力的供电部由与谐振线圈212以可移动的方式连接的可动接头215构成。
这样，谐振线圈212具备可变式接地部和可变式供电部，从而能够如后述那样容易地对处理室201的谐振频率和负载阻抗进行调整。
此外，可在谐振线圈212的至少一端插入由线圈和屏蔽罩形成的波形调整电路(未图示)，以使得相位和反相电流关于谐振线圈212的电气中点对称地流动。该波形调整电路通过将谐振线圈212的端部设定为电气意义上的非连接状态或者电气意义上的等价状态而使电路构成为开路。
屏蔽板223配置为从侧方和上方将谐振线圈212包围。屏蔽板223将谐振线圈212的外侧的电场屏蔽，并且设置为用于在其与谐振线圈212之间形成构成谐振电路所需的电容成分(C成分)。屏蔽板223通常使用铝合金等导电性材料构成为圆筒状。具体而言，屏蔽板223配置为从谐振线圈212的外周起隔开5～150mm的程度。
〔静电屏蔽罩400〕
静电屏蔽罩400配置在处理容器203的外周面203a与谐振线圈212之间。此外，对于该静电屏蔽罩400的详情将在后面叙述。
(控制部221)
如图1所示，控制部221构成为：通过信号线A对APC阀门242、阀门243b和真空泵246进行控制；通过信号线B对基座升降机构268进行控制；通过信号线C对加热器功率调整机构276和阻抗可变机构275进行控制；通过信号线D对闸阀244进行控制；通过信号线E对RF传感器272、高频电源273和匹配器274进行控制；通过信号线F对MFC252a～252c和阀门253a～253c、243a进行控制。
如图5所示，控制部221由计算机构成，该计算机具备：CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)221a、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)221b、存储装置221c、I/O端口221d。RAM221b、存储装置221c、I/O端口221d构成为能够经由内部总线221e与CPU221a进行数据交换。控制部221例如与构成为触控面板、显示器等的输入输出装置222连接。
存储装置221c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置221c内以可读取的方式存储有：对基板处理装置100的动作进行控制的控制程序、记载有后述的基板处理工序的步骤、条件等的程序处方等。
I/O端口221d与上述的MFC252a～252c、阀门253a～253c、243a、243b、闸阀244、APC阀门242、真空泵246、RF传感器272、高频电源273、匹配器274、基座升降机构268、阻抗可变机构275和加热器功率调整机构276等连接。
CPU221a构成为从存储装置221c读取控制程序并执行，并且按照从输入输出装置222输入的操作命令等而从存储装置221c读取制程处方。
并且，CPU221a构成为能够按照读取的制程处方的内容并通过I/O端口221d和各信号线来控制各部件。
控制部221可以通过将外部存储装置(例如磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD或DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器或存储卡等半导体存储器)220中所存储的上述程序安装于计算机而构成。
存储装置221c、外部存储装置220构成为计算机可读取的存储介质。
〔基板处理工序〕
接下来，参照图6所示的流程图对通过控制部221控制各部来执行的基板处理工序进行说明。此外，如图7所示，在通过本实施方式的基板处理工序进行处理的晶圆200的表面，预先形成有至少表面由硅层构成且具有纵横比较高的凹凸部的沟槽301。在本实施方式中，使用等离子体对沟槽301的内壁露出的硅层进行氮化处理。
－基板搬入工序S100－
首先，将晶圆200搬入处理室201(参照图1)。具体而言，是基座升降机构268使基座217下降到晶圆200的输送位置，且晶圆顶起销266成为比基座217的表面突出预定高度的状态。
接下来，打开闸阀244，使用晶圆输送机构(未图示)将晶圆200从与处理室201相邻的真空输送室搬入处理室201。搬入的晶圆200被从基座217的表面突出的晶圆顶起销266以水平姿态支撑。在将晶圆200搬入处理室201之后，关闭闸阀244而使处理室201密闭。然后，基座升降机构268使基座217上升，从而将晶圆200支撑于基座217的上表面。
－升温/真空排气工序S200－
接下来，进行搬入处理室201的晶圆200的升温。通过在设有加热器217b的基座217上保持晶圆200，从而将晶圆200加热为例如150～750℃的范围内的预定值。
这里，对晶圆200进行加热而使得晶圆200的温度达到700℃。另外，在进行晶圆200的升温的期间，真空泵246经由气体排放管231对处理室201的内部进行真空排气，使处理室201的内部的压力成为预定的值。真空泵246至少在后述的基板搬出工序S600结束之前持续动作。
－反应气体供给工序S300－
接下来，作为反应气体而开始供给：作为含氮气体的N2气体、和作为含氢气体的H2气体。具体而言，是打开阀门253a、253b并通过MFC252a、252b进行流量控制，同时开始向处理室201供给N2气体和H2气体。此时，使N2气体的流量成为例如20～5000sccm的范围内的预定值。另外，使H2气体的流量成为例如20～1000sccm的范围内的预定值。
另外，以使得处理室201内部的压力成为1～250Pa的范围内的预定压力、并优选为1～5Pa的方式来调整APC阀门242的开度并控制处理室201内部的排气。这样，在后述的等离子体处理工序S400结束之前持续供给N2气体和H2气体。
－等离子体处理工序S400－
接下来，开始从高频电源273经由RF传感器272向谐振线圈212供给高频电力。在本实施方式中，从高频电源273向谐振线圈212供给27.12MHz的高频电力。向谐振线圈212供给的高频电力例如是100～5000W的范围内的预定的电力，优选为100～3500W，更优选为约3500W。
由此，在被供给了N2气体和H2气体的处理室201的等离子体生成空间对感应等离子体进行激励。等离子体状的N2气体和H2气体发生电离，生成含氮的氮自由基(氮活性种)、氮离子、含氢的氢自由基(氢活性种)、氢离子等反应种。将通过感应等离子体生成的自由基和未加速状态的离子向晶圆200的表面均匀地供给，与在晶圆200的表面形成的硅层均匀地反应，使Si层改性为台阶覆盖性良好的SiN层。
之后，当经过预定的处理时间、例如10～300秒时，则停止从高频电源273输出电力，停止处理室201的等离子体放电。另外，关闭阀门253a和253b，停止向处理室201供给N2气体和H2气体。从而结束等离子体处理工序S400。
－真空排气工序S500－
接下来，经由气体排放管231对处理室201的内部进行真空排气。之后，对APC阀门242的开度进行调整，将处理室201的压力调整为和与处理室201相邻的真空输送室(未图示)相同的压力。
－基板搬出工序S600－
接下来，使基座217下降到晶圆200的输送位置，并使晶圆200支撑于晶圆顶起销266。并且，打开闸阀244，使用晶圆输送机构将晶圆200搬出到处理室201的外部。从而结束本实施方式的基板处理工序。
(主要部分)
接下来，对于等离子体处理工序的等离子体生成原理、生成的等离子体的性质和在处理容器203的外周面203a与谐振线圈212之间形成的静电屏蔽罩400进行说明。
〔等离子体生成原理、等离子体的性质〕
由图1所示的谐振线圈212构成的等离子体发生电路由RLC的并联谐振电路构成。在从高频电源273供给的高频电力的波长与谐振线圈212的电气长度相同的情况下，由谐振线圈212的电容成分、电感成分产生的电抗成分抵消而成为纯电阻。但是，当在上述的等离子体发生电路中产生等离子体时，会由于谐振线圈212的电压部与等离子体之间的电容耦合的变动等而使得实际的谐振频率多少发生一些变动。
因此，为了通过电源侧对产生等离子体时的谐振线圈212的谐振偏移进行补偿，匹配器274根据通过RF传感器272检出的反射波电力，对高频电源273的输出进行修正。具体而言，匹配器274使高频电源273的阻抗、或者输出频率增大、减小，以使得反射波电力为最小。
在对阻抗进行控制的情况下，匹配器274构成为包含对预先设定的阻抗进行修正的可变电容控制电路。另一方面，在对输出频率进行控制的情况下，匹配器274构成为包含对预先设定的高频电源273的振荡频率进行修正的频率控制电路。
在该结构中，向谐振线圈212供给基于谐振线圈212的实际谐振频率的高频电力，因此可形成相位电压与反相电压始终抵消的状态的驻波。或者，以与谐振线圈212的实际的阻抗匹配的方式，向本实施方式的谐振线圈212供给高频电力，因此可形成相位电压与反相电压始终抵消的状态的驻波。
具体而言，在谐振线圈212的电气长度与从高频电源273供给的高频电力的一个波长相当的情况下，可在谐振线圈212的线路上形成具有所供给的高频电力的一个波长程度的长度的电流和电压的驻波。图4右侧的波形以虚线表示电流并以实线表示电压。如图4右侧的波形所示，电流的驻波振幅在谐振线圈212的两端(下端、上端)和中点达到最大并在其间的位置达到最小。换言之，电压的驻波振幅在谐振线圈212的两端(下端、上端)和中点达到最小并在其间的位置达到最大。
这样，在谐振线圈212的电气长度与高频电力的波长相同的情况下，可在线圈的电气中点(电压为零的结点)和其两端产生最大的相位电流。因此，在线圈的电气中点和其两端附近几乎不存在与处理室壁或基座217的电容耦合，可形成电势极低的环状的感应等离子体(后述的ICP成分的等离子体)。尤其是在线圈的电气中点附近可形成最高密度的感应等离子体。
〔静电屏蔽罩400〕
如图1、图2所示，静电屏蔽罩400配置在处理容器203的外周面203a与谐振线圈212之间。该静电屏蔽罩400形成于屏蔽罩主体406、446的一部分。
首先，对形成有静电屏蔽罩400的屏蔽罩主体406、446进行说明。
如图2、图3所示，屏蔽罩主体406和屏蔽罩主体446沿着上下方向排列并从上方到下方依次配置。
屏蔽罩主体406由厚度为2mm的铝板材通过弯曲加工而形成。并且，屏蔽罩主体406在谐振线圈212的径向(以下称为“线圈径向”)上具备：在处理容器203的外周面203a(参照图1)的外侧配置的圆筒状的侧壁部408；从侧壁部408的上端向线圈径向的外侧延伸的凸缘部410。该凸缘部410的前端使用未图示的安装部件安装于屏蔽板223的上端侧的部分(参照图2)。
另外，在侧壁部408形成有多个沿着周向排列的在谐振线圈212的周向(以下称为“线圈周向”)上延伸的矩形状的开口部412，并且在谐振线圈212与处理容器203的外周面203a之间开口。在该侧壁部408上相对于开口部412而言位于上方侧的部分是与大地电接地的接地部414。与此相对，在侧壁部408上位于开口部412下方侧的部分是在谐振线圈212的一部分与处理容器203的外周面203a之间进行分隔的分隔部416。该分隔部416沿着线圈周向的整个区域在谐振线圈212的一部分与处理容器203的外周面203a之间进行分隔。这样，在谐振线圈212的轴向(以下称为“线圈轴向”)上，接地部414在分隔部416的外侧(与屏蔽罩主体446侧为相反侧)配置为沿着线圈周向延伸。此外，虽然为了使分隔部416在谐振线圈212的一部分与处理容器203的外周面203a之间充分地进行屏蔽而优选沿着线圈周向的整个区域设置，但是只要能够获得所需的屏蔽效果则也可以在线圈周向的一部分设置开口。
此外，在线圈周向上相邻的开口部412之间形成的部分是将接地部414与分隔部416连结的连结部420。并且，连结部420在线圈周向上分离地形成有多个。由此，分隔部416经由导电性的连结部420与接地部414接地。
另一方面，在屏蔽罩主体406下方配置的屏蔽罩主体446具备：在线圈径向上配置于处理容器203的外周面203a外侧的圆筒状的侧壁部448；以及从侧壁部408的下端向线圈径向的外侧延伸的凸缘部450。该凸缘部450的前端使用未图示的安装部件安装于屏蔽板223的下端侧的部分(参照图2)。
另外，在侧壁部448上沿着周向排列形成有多个在线圈周向上延伸的矩形状的开口部452，并且在谐振线圈212与处理容器203的外周面203a之间开口。在该侧壁部448上相对于开口部452而言位于下方侧的部分是与大地电接地的接地部454。与此相对，在侧壁部448上位于开口部452上方侧的部分是在谐振线圈212的一部分与处理容器203的外周面203a之间进行分隔的分隔部456。并且，该分隔部456沿着线圈周向的整个区域在谐振线圈212的一部分与处理容器203的外周面203a之间进行分隔。这样，在线圈轴向上，接地部454在分隔部456的外侧(与屏蔽罩主体406侧为相反侧)配置为在线圈周向上延伸。此外，与分隔部416同样地，在分隔部456上也可以在线圈周向的一部分设置开口。
此外，在线圈周向上形成于相邻开口部452之间的部分是将接地部454与分隔部456连结的连结部460。并且，连结部460在线圈周向上分离地形成有多个。由此，分隔部456经由导电性的连结部460与接地部454接地。即，分隔部416、456独立地与接地部414、454分别接地。这里，所谓独立是指各分隔部416、456通过不同的部件进行接地。
另外，屏蔽罩主体446的分隔部456的上端缘、与屏蔽罩主体406的分隔部416的下端缘在线圈轴向(上下方向)上对置。另外，在线圈轴向上形成于分隔部456与分隔部416之间的空间成为开口部422。该开口部422沿着线圈周向的整个区域在谐振线圈212的一部分与处理容器203的外周面203a之间开口。
另外，开口部412、分隔部416、开口部422、分隔部456和开口部452在线圈轴向上依次交替地形成并构成静电屏蔽罩400。
接下来，对静电屏蔽罩400与谐振线圈212的相对位置关系进行说明。
如图4所示，在线圈径向上，在被供给高频电力的谐振线圈212的电压的驻波振幅为最小的部分的谐振线圈212、与处理容器203的外周面203a之间形成有静电屏蔽罩400的开口部412、422、452。并且，开口部412、422、452的开口宽度(上下方向的开口长度)为30mm并且比谐振线圈212的一个节距(24.5mm)大。
与此相对，在线圈径向上，在被供给高频电力的谐振线圈212的电压的驻波振幅为最大的部分的谐振线圈212、与处理容器203的外周面203a之间形成有静电屏蔽罩400的分隔部416、456。
(作用)
接下来，将本实施方式的等离子体生成部260的作用与比较方式的等离子体生成部760进行对比说明。首先，对于比较方式的等离子体生成部760的结构和作用进行说明。对于等离子体生成部760的结构主要是针对与等离子体生成部260不同的部分进行说明。
〔等离子体生成部760〕
如图8左侧的图所示，等离子体生成部760不具备静电屏蔽罩400。
在谐振线圈212的电气长度相当于从高频电源273(参照图1)供给的高频电力的一个波长的情况下，可在谐振线圈212的线路上形成具有所供给的高频电力的一个波长程度的长度的电流和电压的驻波。图8右侧的波形以虚线表示电流并以实线表示电压。如图8右侧的波形所示，电流的驻波振幅在谐振线圈212的两端(下端、上端)和中点达到最大并且在其间的位置达到最小。电压的驻波振幅在谐振线圈212的两端(下端、上端)和中点达到最小并且在其间的位置达到最大。
在电流的振幅为最大的位置附近可形成高频磁场，由该高频磁场引起的高频电场可使向处理室201供给的处理气体发生放电。通过伴随着该放电而对处理气体进行激励，从而生成处理气体的等离子体。以下将这样通过在电流的振幅大的位置(区域)附近形成的高频磁场而生成的处理气体的等离子体称为ICP(Inductively Coupled Plasma：电感耦合等离子体)成分的等离子体。如图8左侧的图所示，ICP成分的等离子体在沿着处理容器203的内壁面203b的空间中，在谐振线圈212的两端和中点附近的区域(虚线所示的区域)呈环状地集中生成。
与此相对，如图8右侧的波形所示，电压的驻波振幅在谐振线圈212的两端(下端、上端)和中点达到最小并且在其间的位置达到最大。
另外，图8中央侧的波形示出了与谐振线圈212的电压振幅对应地形成的高频电场的强度。在电压振幅最大的位置附近可形成具有特别大的电场强度的高频电场，该高频电场使向处理室201供给的处理气体发生放电。通过伴随着该放电对处理气体进行激励，从而生成处理气体的等离子体。以下将这样通过在电压振幅大的位置(区域)附近形成的高频电场而生成的处理气体的等离子体称为CCP(Capacitively Coupled Plasma：电容耦合等离子体)成分的等离子体。如图8左侧的图所示，CCP成分的等离子体在沿着处理容器203的内壁面203b的空间中，在谐振线圈212的上端与中点之间区域、和下端与中点之间的区域(虚线所示区域)呈环状地集中生成。
这里，从CCP成分的等离子体生成自由基、离子等反应种、电子(电荷)。此时生成的电子因生成CCP成分的等离子体的电场而被拉向处理容器203的内壁面203b，处理容器203的内壁面203b通过电子(电荷)进行充电。于是，通过对CCP成分的等离子体进行激励而生成的离子朝向通过电子(电荷)进行充电的内壁面203b加速并碰撞。由此，对处理容器203的内壁面203b进行溅射，构成处理容器203的材料的成分向处理室201释放/扩散。在本实施方式的情况下，由于构成内壁面203b的石英部件发生溅射，从而使构成石英的硅(Si)、氧(O)等成分向处理室201释放/扩散。
释放的Si、O等成分作为杂质进入到在晶圆200上通过等离子体处理而形成的氮化膜等的膜中，有可能导致膜的特性降低。另外，由于对处理容器203的内壁面203b进行溅射，从而也会在处理室201中产生颗粒。该颗粒有可能附着于晶圆200上的膜表面而产生使设备的性能、成品率降低等影响。
〔等离子体生成部260〕
在本实施方式的等离子体生成部260中，也如图4右侧的波形所示那样，电流和电压的驻波振幅的分布与比较方式的等离子体生成部760的情况是同样的。
这里就等离子体生成部260而言，在线圈径向上，在电压的驻波振幅为最小的部分(电流的驻波振幅为最大的部分)、与处理容器203的外周面203a之间形成有静电屏蔽罩400的开口部412、422、452。即，静电屏蔽罩400容许在电压的驻波振幅为最小的位置作用于处理容器203的外周面203a和谐振线圈212之间的电场的影响。
因此，与等离子体生成部760同样地，在等离子体生成部260中，也可生成ICP成分的等离子体。具体而言，是如图4左侧的图所示那样，ICP成分的等离子体在沿着处理容器203的内壁面203b的空间中，在谐振线圈212的两端和中点附近的区域(虚线所示区域)呈环状地集中生成。
与此相对，在等离子体生成部260中，在线圈径向上，在电压的驻波振幅为最大的部分、与处理容器203的外周面203a之间形成有静电屏蔽罩400的分隔部416、456。即，静电屏蔽罩40限制了在电压的驻波振幅为最大的位置作用于处理容器203的外周面203a和谐振线圈212之间的电场的影响。
由此，如图4中央侧的波形所示，与使用等离子体生成部760时相比，可使与谐振线圈212的电压振幅对应地形成的高频电场的强度降低。
(小结)
这样，在等离子体生成部260中，使在电压振幅大的位置形成的高频电场的强度降低，因此可抑制通过该高频电场而生成的处理气体的CCP成分的等离子体的发生(图8左侧图中的虚线所示区域)。由此，能够抑制因通过等离子体放电而生成的离子朝向通过电子(电荷)进行充电的内壁面203b加速并碰撞而发生的溅射。
这样，在等离子体生成部260中，通过设置静电屏蔽罩400的分隔部416、456，从而能够选择性地仅将不需要的电场屏蔽。此外，利用开口部412、422、452而不会将在沿着线圈周向的空间形成的所需的磁场屏蔽，能够在沿着处理容器203的内壁面203b的空间形成该磁场。
即，在能够仅将不需要的电场选择性地屏蔽的等离子体生成部260中，与使用等离子体生成部760时相比，能够抑制构成内壁面203b的材料的成分向处理室201释放/扩散。
另外，由于向处理室201释放/扩散的Si、O的量降低，因此可抑制Si、O作为杂质进入到通过等离子体处理而形成的氮化膜等的膜中。由此能够提高膜的特性。
另外，可抑制由于内壁面203b被溅射而在处理室201内产生颗粒，从而也能够提高对在晶圆200上形成的膜进行处理的成品率。
另外，可抑制对内壁面203b的溅射，从而能够抑制上侧容器210的损伤。
另外，在所有的使得施加于谐振线圈212的电压的驻波振幅为最小的位置形成有开口部412、422、452。例如在没有形成开口部412、452时(分隔该部分时)，生成ICP成分的等离子体的效率会降低。进而，会对向谐振线圈212供给的电力波形产生影响而无法产生理想的驻波。但是，如上所述，在使得施加于谐振线圈212的电压的驻波振幅为最小的所有位置形成开口部412、422、452。因此，能够使谐振线圈212所产生的电压和电流的波形接近理想的驻波。
另外，开口部412、422、452的开口宽度(上下方向的开口长度)为30mm，并且比谐振线圈212的一个节距(24.5mm)大。因此，与开口部的开口宽度小于谐振线圈212的一个节距的情况相比，能够在线圈周向的整个区域中产生相同强度的高频磁场。换言之，能够减小线圈周向上的ICP成分的等离子体分布的偏差。
另外，在所有的使得因被供给高频电力而施加于谐振线圈212的电压的驻波振幅为最大的位置形成有分隔部416、452。另外，分隔部416、456独立地分别与接地部414、454接地。由此，与分隔部并非独立地接地时相比，分隔部416、456的相对于屏蔽罩面积的接地电阻减小，并且分隔部416、456与接地点的距离缩短。因此，能够提高对电场进行屏蔽的屏蔽性能。
另外，利用在线圈轴向上延伸的连结部420、470使分隔部416、456与相对于分隔部416、456而言在线圈轴向的外侧配置的接地部414、454分别连结。因此，即使在谐振线圈212的节距较窄的情况下，也能够通过使分隔部416、456与接地部414、454连结而使分隔部416、456接地。
另外，分隔部416、456沿着线圈周向的整个区域在谐振线圈212与处理容器203的外周面203a之间进行分隔。因此，与并非沿着线圈周向的整个区域连续地存在分隔部时相比，能够抑制用于生成CCP成分的等离子体的电场的发生。
另外，屏蔽罩主体406、446由厚度为2mm的铝板材通过弯曲加工而形成。通过这样使用电阻率小的材料，从而提高了分隔部416、456的接地性能。由此，能够提高分隔部416、456的对电场进行屏蔽的屏蔽性能。
此外，虽然以特定的实施方式对本发明具体地进行了说明，但是本发明不限于该实施方式，在本发明的范围内采用其它实施方式对于本领域人员而言是显而易见的。例如，虽然在上述实施方式中，谐振线圈212的电气长度相当于从高频电源273供给的高频电力的预定频率的一个波长，但是也可以相当于1/2波长。即，施加于谐振线圈的高频电力的波长也可以与谐振线圈的电气长度的2倍大致相等。
此时，例如对高频电力供给部进行控制，以使得在谐振线圈的中点，电压的驻波振幅为最小，在谐振线圈的两端(下端、上端)分别地，电压的驻波振幅为最小。并且，在电压的驻波振幅为最大的谐振线圈的两端位置分别形成分隔部，并且在两个分隔部之间，在电流的驻波振幅为最大的谐振线圈的中点位置形成开口部。
或者，对高频电力供给部进行控制，以使得在谐振线圈的两端分别地，电压的驻波振幅为最小，在谐振线圈的中点，电压的驻波振幅为最大。并且，在电压的驻波振幅为最大的谐振线圈的中点位置形成分隔部，并在分隔部的上方和下方，在电流的驻波振幅为最小的谐振线圈的两端位置分别形成开口部。
此外，谐振线圈212的电气长度也可以相当于高频电力的波长的2倍以上的整数倍。即，施加于谐振线圈的高频电力的波长可以与谐振线圈的电气长度的1/2倍、1/3倍等大致相等。此时也可以与上述实施方式的情况同样地，在谐振线圈的电压的驻波振幅为最大的位置分别配置分隔部，并在谐振线圈的电压振幅为最小的位置分别配置开口部。
符号说明
100—基板处理装置；201—处理室；203—处理容器；212—谐振线圈(线圈的一例)；400—静电屏蔽罩。

Claims (14)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具备：
处理容器，其在内部形成有对处理气体进行等离子体激励的处理室；
气体供给部，其向所述处理室供给处理气体；
线圈，其与所述处理容器的外周面分离地沿着所述外周面卷绕，并供给高频电力；以及
静电屏蔽罩，其形成于所述处理容器的外周面与所述线圈之间，且形成有分隔部和开口部，其中，该分隔部在所述线圈的周向上延伸，并对所述线圈的一部分与所述处理容器的外周面之间进行分隔，该开口部在所述线圈的周向上延伸，并在所述线圈的另一部分与所述处理容器的外周面之间开口。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在通过供给高频电力而施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最大的位置形成有所述分隔部，在通过供给高频电力而施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最小的位置形成有所述开口部。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述线圈的轴向上，在一对所述分隔部之间形成有所述开口部。
4.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述线圈的轴向上交替地形成有所述分隔部和所述开口部，
在所有的通过供给高频电力而施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最小的位置形成有所述开口部。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
多个所述开口部中的在所述线圈的轴向上形成于中央侧的所述开口部在所述线圈的周向的整个区域上在所述线圈与所述处理容器的外周面之间开口。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述线圈的轴向上的所述开口部的开口宽度为所述线圈的一个节距以上。
7.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述线圈的轴向上交替地形成有所述分隔部和所述开口部，
在所有的通过供给高频电力而施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最大的位置形成有所述分隔部，并且所有的所述分隔部独立地接地。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述线圈的轴向上分离地形成有一对所述分隔部，
相对于各所述分隔部在所述轴向的外侧，以在所述线圈的周向上延伸的方式分别形成有电接地的接地部，
一个所述分隔部经由导电性的一个连结部与一个所述接地部连结，
另一所述分隔部经由导电性的另一连结部与另一所述接地部连结。
9.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述分隔部在所述线圈的周向的整个区域上对所述线圈与所述处理容器的外周面之间进行分隔。
10.一种基板处理装置，其特征在于，具备：
处理容器，其在内部形成有对处理气体进行等离子体激励的处理室；
气体供给部，其向所述处理室供给处理气体；
线圈，其与所述处理容器的外周面分离地沿着所述外周面卷绕，并供给高频电力；以及
静电屏蔽罩，其限制在施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最大的位置作用于所述处理容器的外周面与所述线圈之间的电场的影响，并容许在施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最小的位置作用于所述处理容器的外周面与所述线圈之间的电场的影响。
11.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：
向形成在处理容器的内部的处理室搬入基板的工序；
向所述处理室供给处理气体的工序；
向与所述处理容器的外周面分离地沿着所述外周面卷绕的线圈供给高频电力，从而对供给至所述处理室的所述处理气体进行等离子体激励的工序；以及
利用所激励的等离子体对所述基板进行处理的工序，
在对所述处理气体进行等离子体激励的工序中使用静电屏蔽罩，该静电屏蔽罩形成于所述处理容器的外周面与所述线圈之间，且形成有分隔部和开口部，其中，该分隔部在所述线圈的周向上延伸，并对所述线圈的一部分与所述处理容器的外周面之间进行分隔，该开口部在所述线圈的周向上延伸，并在所述线圈的另一部分与所述处理容器的外周面之间开口。
12.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在对所述处理气体进行等离子体激励的工序中使用的所述静电屏蔽罩的所述分隔部形成于通过供给高频电力而施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最大的位置，
所述静电屏蔽罩的所述开口部形成于通过供给高频电力而施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最小的位置。
13.一种静电屏蔽罩，其形成于处理容器的外周面与线圈之间，该处理容器在内部形成有对处理气体进行等离子体激励的处理室，该线圈与所述处理容器的外周面分离地沿着所述外周面卷绕并供给高频电力，
所述静电屏蔽罩的特征在于，形成有：
分隔部，其在所述线圈的周向上延伸，并对所述线圈的一部分与所述处理容器的外周面之间进行分隔；以及
开口部，其在所述线圈的周向上延伸，并在所述线圈的另一部分与所述处理容器的外周面之间开口。
14.根据权利要求13所述的静电屏蔽罩，其特征在于，
在通过供给高频电力而施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最大的位置形成有所述分隔部，在通过供给高频电力而施加于所述线圈的电压的驻波的振幅为最小的位置形成有所述开口部。
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