CN111952219A - 基板处理装置、半导体装置的制造方法和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置、半导体装置的制造方法和存储介质，在采用感应耦合方式的基板处理装置中也能够对基板面内均匀地进行处理。该基板处理装置具有：处理室，其对基板进行处理；气体供给部，其向所述处理室供给气体；高频电力供给部，其供给预定频率的高频电力；等离子体生成部，其具有在所述处理室的侧方卷绕的谐振线圈，并在向所述谐振线圈供给所述高频电力时在所述处理室生成等离子体；以及基板载置部，其在所述处理室内以所述基板的水平方向的中心位置不与所述谐振线圈的水平方向的中心位置重叠的方式载置所述基板。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法和存储介质
技术领域
本公开涉及一种基板处理装置、半导体装置的制造方法和存储介质。
背景技术
作为对半导体基板进行处理的方法，有一种向基板供给等离子体状态的气体进行处理的方法。作为生成等离子体的方法，有使用平行平板电极的电容耦合方式、使用谐振线圈的感应耦合方式。谐振线圈在等离子体生成室的周围配置，通过向谐振线圈供电，从而在等离子体生成室中生成等离子体。例如在专利文献1中公开了采用感应耦合方式的基板处理装置。
专利文献1：日本特开2003－37101号公报
发明内容
发明所要解决的课题
就采用感应耦合方式的普通的基板处理装置而言，可能会由于感应线圈与等离子体生成室的位置关系而导致在等离子体生成室中等离子体密度不均匀。因此导致基板面内的处理不均匀。
本公开的目的是解决上述课题并提供一种即使在采用感应耦合方式的基板处理装置中也能够对基板面内均匀地进行处理的技术。
用于解决课题的方案
提供一种技术，其具有：处理室，其对基板进行处理；气体供给部，其向所述处理室供给气体；高频电力供给部，其供给预定频率的高频电力；等离子体生成部，其具有在所述处理室的侧方卷绕的谐振线圈，并在向所述谐振线圈供给所述高频电力时在所述处理室生成等离子体；以及基板载置部，其在所述处理室内以所述基板的水平方向的中心位置不与所述谐振线圈的水平方向的中心位置重叠的方式载置所述基板。
发明的效果
可提供一种即使在采用感应耦合方式的基板处理装置中，也能够对基板面内均匀地进行处理的技术。
附图说明
图1是基板处理装置的概略剖视图。
图2是对基板处理装置的气体供给部进行说明的说明图。
图3是对基板处理装置的等离子体生成原理进行说明的说明图。
图4是对在基板处理装置中生成的等离子体的影响进行说明的说明图。
图5是表示在基板处理装置中生成的等离子体与基板的关系的图。
图6是表示基板处理装置的控制部的结构的图。
图7是对基板处理工序进行说明的流程图。
图8是对基板处理工序中的动作进行说明的说明图。
图9是形成有通过基板处理工序进行处理的槽(沟槽)的基板的说明图。
具体实施方式
(1)基板处理装置的结构
以下参照图1至图6对基板处理装置进行说明。本实施方式的基板处理装置例如构成为对基板面上形成的膜进行氧化处理。
(处理室)
处理装置100具备对基板200进行等离子体处理的处理炉202。在处理炉202设置有构成处理室201的处理容器203。处理容器203具备：作为第一容器的圆顶型的上侧容器210、作为第二容器的碗型的下侧容器211。上侧容器210覆盖于下侧容器211之上而形成处理室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例如由铝材(Al)形成。
另外，在下侧容器211的下部侧壁设有闸阀244。并构成为，当闸阀244打开时，可利用输送机构(未图示)将基板200经由搬入搬出口245向处理室201内搬入，并且能够将基板200向处理室201外搬出。闸阀244构成为隔离阀，当关闭时能够保持处理室201内的气密性。
在处理室201的侧方卷绕有谐振线圈212。将处理室201中的与谐振线圈212相邻的空间称为等离子体生成空间201a。将与等离子体生成空间201a连通并对基板200进行处理的空间称为基板处理空间201b。等离子体生成空间201a是生成等离子体的空间，并且是在处理室201内相对于谐振线圈212的下端位于上方，并且相对于谐振线圈212的上端位于下方的空间。另一方面，基板处理空间201b是利用等离子体对基板进行处理的空间，并且是相对于谐振线圈212的下端位于下方的空间。在本实施方式中，等离子体生成空间201a与基板处理空间201b的水平方向的直径构成为大致相同。
(基板载置台)
在处理室201的底侧中央配置有载置基板200的作为基板载置部的基板载置台217。基板载置台217例如由氮化铝(AlN)、陶瓷、石英等非金属材料形成，能够降低对基板200上形成的膜等的金属汚染。基板载置台217也称为基板载置部。
在基板载置台217的内部设置有作为加热机构的加热器217b和阻抗调整电极217c。加热器217b构成为在通电后能够将基板200表面从例如25℃加热至850℃左右。基板载置台217与下侧容器211电绝缘。
在阻抗调整电极217c连接有未图示的阻抗可变机构。阻抗可变机构由谐振线圈、可变电容器构成，并且构成为能够通过对谐振线圈的电感和电阻以及可变电容器的容量值进行控制，从而使阻抗在约从0Ω起在处理室201的寄生阻抗值的范围内变化。由此，能够经由阻抗调整电极217c和基板载置台217来控制基板200的电位(偏置电压)
此外，在本实施方式中，能够使如后述那样在基板200上生成的等离子体的密度的均匀性提高，在该等离子体的密度的均匀性收敛在所需范围内的情况下，不进行使用阻抗调整电极217c的偏置电压控制。另外，在不进行该偏置电压控制的情况下，也可以不在基板载置台217上设置电极217c。但是，也可以为了进一步提高该均匀性而进行该偏置电压控制。
在基板载置台217连接有主轴261，该主轴261支撑基板载置台217的水平方向中心。主轴261的下方经由圆形的贯通孔219向处理室201的外侧突出，该贯通孔219设置于下侧容器211的底部。在主轴261的下端具有使主轴261自转的自转机构262。通过使主轴261自转，从而使基板载置台217自转。
自转机构262被公转机构263支撑。公转机构263具有使主轴261公转的功能。通过使主轴261公转，从而使基板载置台217公转。这里，公转机构263被支撑部264支撑。将自转机构262和公转机构263统称为旋转部。
支撑部264经由升降机构265与轴266连接。轴266例如固定于下侧容器211。对升降机构265进行控制，使支撑部264升降，并使基板支撑台217升降。将升降机构265、轴266统称为升降部。
在基板载置台217的表面设置有圆周状的基板载置面217a。并构成为，基板载置面217a与主轴261的中心轴一致。基板载置面217a设定为比基板200的直径略大，当基板200载置于基板载置台217时，基板载置面217a的中心与基板200的中心重合。
贯通孔219的直径设定为在主轴261公转时不会与其接触的大小。此外，以包围主轴261等的方式设置未图示的波纹管并构成为能够保持处理室201的真空度。
(气体供给部)
在处理室201的上方、即上侧容器210的上部，以与气体导入口234连通的方式连接有气体供给管232。在气体导入口234的下方设置圆板状的屏蔽板240。从气体供给管232供给的气体经由气体导入口234向等离子体生成空间201a供给。此时，气体碰撞屏蔽板240并朝向线圈212扩散。
如图2所示，在气体供给管232连接有：供给作为含氧气体的氧气(O2)的含氧气体供给管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。
在含氧气体供给管232a，从上游侧起依次设置有：O2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。由氧气供给管232a、MFC252a、阀门253a构成了氧气供给部。氧气供给部也称为第一处理气体供给部。
在含氢气体供给管232b，从上游侧起依次设置有：H2气体供给源250b、MFC252b、阀门253b。由含氢气体供给管232b、MFC252b、阀门253b构成了含氢气体供给部。含氢气体供给部也称为第二处理气体供给部。
在惰性气体供给管232c，从上游侧起依次设置有：Ar气体供给源250c、MFC252c、阀门253c。由惰性气体供给管232c、MFC252c、阀门253c构成了惰性气体供给部。
在含氧气体供给管232a、含氢气体供给管232b、惰性气体供给管232c合流的下游侧设置阀门254，并构成为各气体供给管与气体导入口234连通。通过使阀门253a、253b、253c、254开闭，从而能够通过MFC252a、252b、252c来调整各气体的流量，并且构成为能够经由气体供给管232a、232b、232c将含氧气体、含氢气体、惰性气体等处理气体向处理室201内供给。
主要由第一处理气体供给部、第二处理气体供给部、惰性气体供给部构成了气体供给部(气体供给系统)。此外，这里由于使用了氧气、氢气、惰性气体而在气体供给部中包含第一处理气体供给部、第二处理气体供给部、惰性气体供给部，但只要是能够供给气体的结构则不限于此。将第一处理气体供给部、第二处理气体供给部、惰性气体供给部的任一个或者其组合统称为气体供给部255。
此外，本实施方式的基板处理装置构成为通过从含氧气体供给系统供给作为含氧气体的O2气体来进行氧化处理，但是也可以替换含氧气体供给系统而设置将含氮气体向处理室201内供给的含氮气体供给系统。根据这种结构的基板处理装置，能够取代氧化处理而对基板进行氮化处理。此时，可取代O2气体供给源250a而设置例如作为含氮气体供给源的N2气体供给源，且含氧气体供给管232a可构成为含氮气体供给管。
(排气部)
在下侧容器211的侧壁设有气体排出口235，该气体排出口235使反应气体从处理室201内排出。气体排气管231的上游端以与气体排出口235连通的方式连接于下侧容器211。在气体排气管231上从上游侧起依次设置有：作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)242、作为开闭阀的阀门243、作为真空排气装置的真空泵246。
主要由气体排气管231、APC242、阀门243构成了本实施方式的排气部。此外，也可以在排气部中包含真空泵246。
(等离子体生成部)
在处理室201的外周部、即上侧容器210的侧壁的外侧，以围绕处理室201的方式设有多个螺旋状的谐振线圈212。谐振线圈212由作为第一电极的谐振线圈212a、和作为第二电极的谐振线圈212b构成。构成谐振线圈212a的导体、和构成谐振线圈212b的导体在垂直方向上交替地配置。此外，谐振线圈212a也称为第一谐振线圈，谐振线圈212b也称为第二谐振线圈。另外，也将谐振线圈212a的导体称为第一导体，并将谐振线圈212b的导体称为第二导体。
谐振线圈212a和谐振线圈212b配置为，使得谐振线圈212a的径向的中心轴α不与谐振线圈212b的中心轴β重叠。于是，由谐振线圈212a生成的圆环状的感应等离子体293(后述)、和由谐振线圈212b生成的圆环状的感应等离子体296(后述)在径向上错开，因此能够扩大等离子体的生成区域。对此在后面进行详细说明。
另外，中心轴α配置在不与基板载置面217a的水平方向的中心位置重叠的位置。同样地，中心轴β配置在不与基板载置面217a的水平方向的中心位置重叠的位置。
谐振线圈212a与RF传感器272、高频电源273、对高频电源273的阻抗、输出频率进行匹配的匹配器274连接。
高频电源273向谐振线圈212a供给高频电力(RF电力)。RF传感器272设置于高频电源273的输出侧，并对所供给的高频的前进波、反射波的信息进行检测。通过RF传感器272检出的反射波电力被输入匹配器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、所输出的高频电力的频率而使得反射波最小。
高频电源273具备：包含用于规定振荡频率和输出的高频振荡电路和前置放大器的电源控制单元(控制电路)；以及用于放大为预定的输出的放大器(输出电路)。电源控制单元通过操作面板并按照预先设定的频率和电力的相关输出条件来控制放大器。放大器经由传输线路向谐振线圈212a供给恒定的高频电力。
将高频电源273、匹配器274、RF传感器272统称为高频电力供给部271。此外，也可以将高频电源273、匹配器274、RF传感器272任一个的结构、或者其组合称为高频电力供给部271。高频电力供给部271也称为第一高频电力供给部。
谐振线圈212b与RF传感器282、高频电源283、对高频电源283的阻抗、输出频率进行匹配的匹配器284连接。
高频电源283向谐振线圈212b供给高频电力(RF电力)。RF传感器282设置于高频电源283的输出侧，并对所供给的高频的前进波、反射波的信息进行检测。通过RF传感器282检出的反射波电力被输入匹配器284，匹配器284基于从RF传感器282输入的反射波的信息来控制高频电源283的阻抗、所输出的高频电力的频率而使得反射波最小。
高频电源283具备：包含用于规定振荡频率和输出的高频振荡电路和前置放大器的电源控制单元(控制电路)；用于放大为预定的输出的放大器(输出电路)。电源控制单元通过操作面板并按照预先设定的频率和电力的相关输出条件来控制放大器。放大器经由传输线路向谐振线圈212b供给恒定的高频电力。
将高频电源283、匹配器284、RF传感器282统称为高频电力供给部281。此外，也可以将高频电源283、匹配器284、RF传感器282任一个的结构、或者其组合称为高频电力供给部281。高频电力供给部281也称为第二高频电力供给部。将第一高频电力供给部和第二高频电力供给部统称为高频电力供给部。
谐振线圈212a、谐振线圈212b为了形成预定的波长的驻波，将巻径、卷绕节距、巻数设定为能够以恒定的波长进行谐振。即，谐振线圈212a的电气长度设定为与从高频电力供给部271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。谐振线圈212b的电气长度设定为与从高频电力供给部281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，考虑到所施加的电力、产生的磁场强度或者适用装置的外形等，各谐振线圈212a、212b例如为了使用800kHz～50MHz、0.5～5KW的高频电力而产生0.01～10高斯左右的磁场，设定为50～300mm2的有效截面积并且为200～500mm的谐振线圈直径，并在形成等离子体生成空间201a的空间的外周侧卷绕2～60次左右。
例如，当频率为13.56MHz时，一个波长的长度约为22米，当频率为27.12MHz时，一个波长的长度约为11米，作为优选的实施例，各谐振线圈212a、谐振线圈212b的电气长度设定为其一个波长的长度(1倍)。在本实施方式中，将高频电力的频率设定为27.12MHz，谐振线圈212的电气长度为一个波长的长度(约11米)。
谐振线圈212a的卷绕节距例如设定为间隔24.5mm的等间隔。另外，谐振线圈212a的巻径(直径)设定为比基板200的直径大。在本实施方式中，将基板200的直径设定为300mm，谐振线圈212a的巻径为比基板200的直径大的500mm。
谐振线圈212b的卷绕节距例如设定为间隔24.5mm的等间隔。另外，谐振线圈212b的巻径(直径)设定为比基板200的直径大。在本实施方式中，将基板200的直径设定为300mm，谐振线圈212b的巻径为比基板200的直径大的500mm。
作为构成谐振线圈212a和谐振线圈212b的原材料可以采用铜管、铜薄板、铝管、铝薄板、在聚合材料带上蒸镀铜或铝而成的原材料等。谐振线圈212由绝缘性材料形成为平板状。
谐振线圈212a和谐振线圈212b各自的两端电接地，且其中的至少一端经由可动接头213(213a、213b)接地，从而能够在最初设置装置时或者变更处理条件时对该谐振线圈的电气长度进行微调整。图1中的符号214(214a、214b)表示另一端的固定接地。在谐振线圈212的接地的两端之间设置后述的基于可动接头215(215a、215b)的供电部。
将可动接头213a的位置调整为，使得谐振线圈212a的谐振特性与高频电源273大致相同。此外，为了在最初设置装置时或者变更处理条件时对谐振线圈212a的阻抗进行微调整，在谐振线圈212a的接地的两端之间由可动接头215a构成供电部。
将可动接头213b的位置调整为，使得谐振线圈212b的谐振特性与高频电源283大致相同。此外，为了在最初设置装置时或者变更处理条件时对谐振线圈212b的阻抗进行微调整，在谐振线圈212b的接地的两端之间由可动接头215b构成供电部。
谐振线圈212a和谐振线圈212b具备可变式接地部和可变式供电部，从而能够在对处理室201的谐振频率和负荷阻抗进行调整时更加简便地进行调整。
此外，以使得相电流和反相电流关于谐振线圈212a、谐振线圈212b各自的电气中点对称地流动的方式，向各谐振线圈212a、谐振线圈212b的一端(或者是另一端或两端)插入由谐振线圈和屏蔽部构成的波形调整电路(未图示)。波形调整电路通过将各谐振线圈212a、谐振线圈212b设定为非连接状态或者电气等价的状态而构成为开路。此外，各谐振线圈212a、谐振线圈212b的端部可以通过扼流串联电阻而成为非接地状态，并与固定基准电位直流连接。
屏蔽板223对谐振线圈212的外侧的电场进行屏蔽，并且设置为可在其与谐振线圈212a或者谐振线圈212b之间形成：构成谐振电路所需的电容成分(C成分)。屏蔽板223通常采用铝合金等导电性材料而构成为圆筒状。屏蔽板223配置为与谐振线圈212a、谐振线圈212b各自的外周隔开5～150mm左右。通常，屏蔽板223以电位与谐振线圈212a、谐振线圈212b的两端相等的方式接地，并且为了准确地设定谐振线圈212a、谐振线圈212b的谐振数，构成为屏蔽板223的一端或者两端能够调整接头位置。或者为了准确地设定谐振数，也可以在各谐振线圈212a、谐振线圈212b与屏蔽板223之间插入补偿电容。
主要由谐振线圈212a、高频电力供给部271构成第一等离子体生成部。另外，由谐振线圈212b、高频电力供给部281构成第二等离子体生成部。将第一等离子体生成部和第二等离子体生成部统称为等离子体生成部。
接下来，参照图3对等离子体生成原理和所生成的等离子体的性质进行说明。由于各谐振线圈212a、212b的等离子体生成原理相同，因此这里以一个谐振线圈212a为例进行说明。就谐振线圈212b而言，RF传感器272置换为RF传感器282，高频电源273置换为高频电源283，匹配器274置换为匹配器284。
由谐振线圈212a构成的等离子体发生电路可由RLC的并联谐振电路构成。当从高频电源273供给的高频电力的波长与谐振线圈212a的电气长度相同时，谐振线圈212a的谐振条件是：由谐振线圈212a的电容成分、感应成分形成的电抗成分抵消而成为纯电阻。但是，在上述等离子体发生电路中，当产生等离子体时，会由于谐振线圈212a的电压部与等离子体之间的电容耦合的变动、等离子体生成空间201a与等离子体之间的感应耦合的变动、等离子体的激励状态等而使实际的共振频率略微地发生变动。
因此，在本实施方式中，是在电源侧对产生等离子体时的谐振线圈212a的谐振偏移进行补偿，因此具有如下功能：在RF传感器272检出产生等离子体时的来自谐振线圈212a的反射波电力，匹配器274基于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基于在RF传感器272中检出的产生等离子体时的来自谐振线圈212a的反射波电力，以使得反射波电力最小的方式使高频电源273的阻抗或者输出频率増大或者减小。在对阻抗进行控制的情况下，匹配器274由对预先设定的阻抗进行修正的可变电容器控制电路构成，在对频率进行控制的情况下，匹配器274由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构成。此外，高频电源273与匹配器274可以构成为一体。
根据该结构，就本实施方式的谐振线圈212a而言，如图3所示，供给包含等离子体的该谐振线圈的实际的共振频率的高频电力(或者以匹配为包含等离子体的该谐振线圈的实际的阻抗的方式供给高频电力)，因此形成相电压和反相电压始终抵消的状态的驻波。当谐振线圈212a的电气长度与高频电力的波长相同时，会在谐振线圈的电气中点(电压为零的结点)产生最高相电流。因此，在电气中点的附近基本上没有与处理室壁、基板载置台217的电容耦合，可形成电势极低的圆环状的感应等离子体224。另外，基于同样的原理，在谐振线圈的两端部分也会生成等离子体226、等离子体225。
另外，发明人经过深入研究发现如下课题。其中之一是等离子体受到大地的影响。对此参照图4进行说明。如上所述，谐振线圈212经由可动接头213、214与大地连接。在可动接头213、214的周围产生高相电流。对此如图4那样俯视来看，在可动接头213、214的附近产生高相电流，因此导致在与其接近的部分等离子体密度升高。于是，在基板200上，接近可动接头213、214的部分200a的等离子体密度升高，使得基板200面内的处理不均匀。
另外，所生成的等离子体为圆环状也是一个课题。将基板200配置于圆环状的感应等离子体下方时，向基板供给的等离子体的密度分布在基板中央和外周有所不同。向圆环状的感应等离子体正下方的基板200的外周部分供给能量较强的等离子体。另一方面，圆环的中心则是等离子体密度较低，因此向其正下方的基板200的中央部分供给能量较低的等离子体。因此，会导致基板200在外周部分和中央部分处理分布不同。
这里就本案而言，为了对基板面内均匀地进行处理，不是将基板200的外周部分始终配置于圆环状感应等离子体的下方，或者不是基板200的外周部分始终接近大地的状态。通过这样而使基板200面内的均匀性提高。
以下具体地进行说明。
如上所述，在谐振线圈212的接近大地的部分具有等离子体密度升高的倾向。这里就本案而言，使基板载置台217进行自转。由于基板200的外周部的特定的点与大地部分的相对位置持续地变化，因此能够使等离子体密度高的部分的影响分散。
另外，也可以使基板200进行公转。通过进行公转，从而能够与自转时同样地使基板200的外周部的特定的点与大地部分的相对位置持续地变化，因此能够使等离子体密度高的部分的影响分散。此外，在圆环状的感应等离子体的下方，基板200以始终横贯构成圆环形状的圆弧的方式移动，从而能够使圆环形状的影响分散。因此，能够使等离子体密度的影响分散。
另外，如图1、图5所示，也可以使用中心轴偏移的两个的谐振线圈212a、谐振线圈212b。例如即使基板200配置于图5的200(1)的位置、即基板处理空间201b的水平方向中心位置，也会由于受到由谐振线圈212a生成的圆环状的感应等离子体293、和由谐振线圈212b生成的圆环状的感应等离子体296这两个等离子体的影响，从而能够使高等离子体密度的影响分散。此时进一步优选使基板200进行自转。
另外，如图1、图5所示，也可以利用中心轴偏移的两个谐振线圈即谐振线圈212a、谐振线圈212b，并进一步使基板200进行公转。例如是如图5所示那样，基板200以向200(1)、200(2)、200(3)的位置移动的方式进行公转。基板200分别在由谐振线圈212a生成的圆环状的感应等离子体293及其中心部分、由谐振线圈212b生成的圆环状的感应等离子体296及其中心部分的下方通过，因此能够使高等离子体密度的影响分散。此时进一步优选使基板200进行自转。
(控制部)
作为控制部的控制器221构成为分别对以下各部进行控制，即：上述的MFC252a～252c、阀门253a～253c、243、254、闸阀244、APC阀门242、真空泵246、高频电源273、283、匹配器274、284、自转机构262、公转机构263、升降机构265等。
如图6所示，控制部(控制单元)即控制器221构成为计算机，该计算机具备：CPU(Central Processing Unit：中央处理器)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交换数据。控制器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：对基板处理装置的动作进行控制的控制程序、记载了后述的基板处理的步骤、条件等的程序处方等。制程处方为了获得预定的结果而组合构成并作为程序发挥功能，使控制器221执行后述的基板处理工序中的各步骤。以下也将该程序处方、控制程序等简单地统称为程序。此外，在本说明书中，程序这一用语的含义包括：仅指程序处方自身；仅指控制程序自身；或者是指该两者。另外，RAM221b构成为存储区域(工作区域)，其将通过CPU221a读出的程序、数据等暂时保持。
I/O端口221d与上述的MFC252a～252c、阀门253a～253c、243、254、闸阀244、APC阀门242、真空泵246、高频电源273、283、匹配器274、284、自转机构262、公转机构263、升降机构265等连接。
CPU221a构成为从存储装置221c读取控制程序并执行，并且能够根据从输入输出装置222输入的操作指令而从存储装置221c读取制程处方。并且，CPU221a构成为能够按照所读取的制程处方的内容来控制各部件。
控制器221可以通过将上述的程序安装于计算机而构成，上述的程序存储于外部存储装置(例如是磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、存储卡等半导体存储器)227。存储装置221c、外部存储装置227构成为计算机可读取的存储介质。以下也将这些简单统称为存储介质。在本说明书中，存储介质这一用语的含义包括：仅指存储装置221c自身；仅指外部存储装置227自身；或者是指该两者。此外，也可以不使用外部存储装置227而是采用互联网、专用线路等通信方式向计算机提供程序。
(2)基板处理工序
接下来，参照图7、图8对本实施方式的基板处理工序进行说明。图7是表示本实施方式的基板处理工序的流程图。图8是说明等离子体处理工序S250的详情图。就本实施方式的基板处理工序而言，例如是闪存等半导体器件的制造工序中的一个工序，可通过上述的处理装置100来实施。在以下的说明中，构成处理装置100的各部的动作通过控制器221进行控制。
此外，在本实施方式的经过基板处理工序处理的基板200的表面，例如是如图9所示那样，至少表面由硅层构成且预先形成有沟槽301，该沟槽301具有纵横比较高的凹凸部。在本实施方式中，针对沟槽301内壁所露出的硅层，作为采用等离子体的处理进行氧化处理。沟槽301例如通过在基板200上形成施加了预定的图案的掩模层302，并将基板200表面蚀刻至预定深度而形成。
(基板搬入工序S210)
对基板搬入工序S210进行说明。首先，将上述的基板200搬入处理室201内。具体而言，升降机构265使基板载置台217下降至基板200的输送位置。
然后，打开闸阀244，使用基板输送机构(未图示)，将基板200从与处理室201相邻的真空输送室搬入处理室201内。搬入的基板200被载置于基板载置面217a。之后，使基板输送机构退避至处理室201外，并关闭闸阀244而使处理室201内密闭。然后，升降机构265使基板载置台217上升至对基板200进行处理的位置。
(升温/真空排气工序S220)
对升温/真空排气工序S220进行说明。在此使搬入处理室201内的基板200升温。预先使加热器217b进行加热，在内置有加热器217b的基板载置台217上保持基板200，从而将基板200加热为例如150～850℃的范围内的预定值。在此进行加热而使基板200的温度达到600℃。另外，在使基板200升温的期间，利用真空泵246并经由气体排气管231对处理室201内进行真空排气，使处理室201内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S270结束之前持续工作。
(旋转开始工序S230)
对旋转开始工序S230进行说明。在此进行控制而使基板载置台273开始旋转。在使基板载置台273进行自转时控制自转机构262。在使基板载置台273进行公转时控制公转机构263。在使基板载置台273进行自转和公转时，一并对自转机构262和公转机构263进行控制。
(反应气体供给工序S240)
对反应气体供给工序S240进行说明。当基板载置台273的旋转稳定后，作为反应气体而开始供给含氧气体即O2气体和含氢气体即H2气体。具体而言，打开阀门253a和253b，利用MFC252a和252b进行流量控制，并开始向处理室201内供给O2气体和H2气体。此时，O2气体的流量例如为20～2000sccm、优选为20～1000sccm的范围内的预定值。另外，H2气体的流量例如为20～1000sccm、优选为20～500sccm的范围内的预定值。作为进一步优选的例子，O2气体和H2气体的总流量为1000sccm、流量比为O2/H2≥950/50。
另外，调整APC242的开度来控制处理室201内的排气，以使得处理室201内的压力例如为1～250Pa、优选为50～200Pa的范围内的预定压力、更优选为约150Pa。这样，适度地对处理室201内进行排气，并在后述的等离子体处理工序S250的结束之前持续地供给O2气体和H2气体。
(等离子体处理工序S250)
对等离子体处理工序S250进行说明。参照图8对等离子体处理工序S250的详情进行说明。等离子体处理工序S250的动作是图8中的S1至S4。在工序S1中，当气体的供给稳定后，持续地进行气体的供给，并且从高频电力供给部271向谐振线圈212a供给高频电力，而不从高频电力供给部281向谐振线圈212b供给高频电力。
具体而言，当处理室201内的压力稳定后，开始从高频电源273经由RF传感器272向谐振线圈212a施加高频电力。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212a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。当电力低于100W时，则难以稳定地发生等离子体放电。
由此，可在供给了O2气体和H2气体的等离子体生成空间201a内形成高频电场，利用该电场可激励具有高等离子体密度的圆环状的感应等离子体293。等离子体状的O2气体和H2气体发生解离，生成含氧的氧自由基(氧活性种)、氧离子、含氢的氢自由基(氢活性种)、氢离子等反应种。
向在基板处理空间201b内保持于基板载置台217上的基板200的槽301内均匀地供给：由感应等离子体生成的基团；未加速状态的离子。
此时，基板200进行自转或公转、或者同时进行自转和公转，从而使得大地部分、圆环状的高密度等离子体与基板的特定的位置持续相对地变化。因此，能够使高密度等离子体的影响分散，对基板200均匀地进行处理。
所供给的基团和离子在基板200的整个表面，与底壁301a和侧壁301b均匀地反应，使表面的硅层改性为阶梯覆盖率良好的硅氧化层303。具体而言，底壁301a改性为氧化层303a，侧壁301b改性为氧化层303b。当经过了预定的处理时间、例如10～300秒之后，则转入工序S3。
接下来对工序S2进行说明。在工序S2中从气体供给部供给气体，并且从高频电力供给部281向谐振线圈212b供给高频电力，并停止从高频电力供给部271向谐振线圈212a供给高频电力。
具体而言，与工序S1同样地，当处理室201内的压力稳定后，开始从高频电源283经由RF传感器282向谐振线圈212b施加高频电力。在本实施方式中，从高频电源283向谐振线圈212b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。当电力低于100W时，则难以稳定地发生等离子体放电。
由此，可在供给了O2气体和H2气体的等离子体生成空间201a内形成高频电场，利用该电场可激励具有高等离子体密度的圆环状的感应等离子体296。另外，利用该电场可向在工序S2中生成的基团提供能量而实现长寿命化。等离子体状的O2气体和H2气体发生解离，生成含氧的氧自由基(氧活性种)、氧离子、含氢的氢自由基(氢活性种)、氢离子等反应种。
向在基板处理空间201b内保持于基板载置台217上的基板200的槽301内均匀地供给：由感应等离子体生成的基团；以及在工序S1中生成并且随后在正式工序实施了长寿命化的基团。所供给的基团不会失活，而是向底壁301a和侧壁301b均匀供给并发生反应，使表面的硅层改性为阶梯覆盖率良好的硅氧化层。
在本工序中，也由于基板200进行自转或公转、或者同时进行自转和公转，从而使得大地部分、圆环状的高密度等离子体与基板的特定的位置持续相对地变化。因此，能够使高密度等离子体的影响分散，对基板200均匀地进行处理。
然后，当经过了预定的处理时间、例如10～300秒之后，停止从高频电力供给部281向谐振线圈212b供给高频电力。进而，关闭阀门253a和253b，停止向处理室201内供给O2气体和H2气体。通过以上这样，结束等离子体处理工序S250。
此外，也可以根据槽的宽度、深度、上部容器210a的高度等进一步地实施工序3、工序4，或者重复实施工序S1至工序S4。
(真空排气工序S260)
当停止供给O2气体和H2气体时，则经由气体排气管231对处理室201内进行真空排气。由此，将处理室201内的O2气体、H2气体、这些气体反应产生的废气等排放至处理室201外。然后，调整APC242的开度，将处理室201内的压力调整为与真空输送室(基板200的输送目的地、未图示)相同的压力(例如100Pa)，该真空输送室与处理室201相邻。
(基板搬出工序S270)
当处理室201内达到预定的压力时，则使基板载置台217下降至基板200的输送位置。然后，打开闸阀244，利用基板输送机构将基板200搬出至处理室201外。通过以上这样，结束本实施方式的基板处理工序。
此外，虽然在本实施方式中示出了对O2气体和H2气体进行等离子体激励来进行基板的等离子体处理的例子，但是不限于此，例如也可以替代O2气体而将N2气体向处理室201内供给，对N2气体和H2气体进行等离子体激励，从而对基板执行氮化处理。此时，可以采用取代上述的含氧气体供给系统而具备上述的含氮气体供给系统的处理装置100。
另外，虽然这里使用了高频电力供给部271、高频电力供给部281这两个高频电力供给部，但是只要避免向各谐振线圈的高频电力供给叠加即可，例如也可以将一个高频电力供给部经由开关与谐振线圈212a、212b连接。此时，在工序S1中将谐振线圈212a与高频电力供给部连接，在工序S2中切换开关，将谐振线圈212b与高频电力供给部连接。
另外，虽然这里利用两个谐振线圈进行了说明，但是不限于此，也可以为三个以上。
＜其它实施方式＞
虽然在上述实施方式中，是对利用等离子体对基板表面进行氧化处理、氮化处理的例子进行了说明，但是不限于这些处理，可以应用于各种利用等离子体对基板实施处理的技术。例如可以应用于利用等离子体对形成于基板表面的膜进行的改性处理、掺杂处理、氧化膜的还原处理以及对该膜进行的蚀刻处理、抗蚀剂的灰化处理、成膜处理等。

Claims (16)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
处理室，其对基板进行处理；
气体供给部，其向所述处理室供给气体；
高频电力供给部，其供给预定频率的高频电力；
等离子体生成部，其具有在所述处理室的侧方卷绕的谐振线圈，并在向所述谐振线圈供给所述高频电力时在所述处理室生成等离子体；以及
基板载置部，其在所述处理室内以所述基板的水平方向的中心位置不与所述谐振线圈的水平方向的中心位置重叠的方式载置所述基板。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述等离子体生成部具有第一谐振线圈和第二谐振线圈，
以所述第一谐振线圈的水平方向的中心位置不与所述第二谐振线圈的水平方向的中心位置重叠方式配置所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述等离子体生成部生成等离子体的期间，所述基板在所述处理室内进行公转。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述等离子体生成部生成等离子体的期间，所述基板在所述处理室内进行自转。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈的至少一端设置可动接头，以使所述基板的外周部的特定点与所述可动接头的相对位置可变的方式进行所述自转。
6.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈的至少一端设置可动接头，以使所述基板的外周部的特定点与所述可动接头的相对位置可变的方式进行所述公转。
7.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述等离子体生成部生成等离子体的期间，所述基板在所述处理室内进行自转。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈的至少一端设置可动接头，以使所述基板的外周部的特定点与所述可动接头的相对位置可变的方式进行所述自转。
9.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述等离子体生成部生成等离子体的期间，所述基板在所述处理室内进行公转。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述等离子体生成部生成等离子体的期间，所述基板在所述处理室内进行自转。
11.根据权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈的至少一端设置可动接头，以使所述基板的外周部的特定点与所述可动接头的相对位置可变的方式进行所述自转。
12.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈的至少一端设置可动接头，以使所述基板的外周部的特定点与所述可动接头的相对位置可变的方式进行所述自转或者所述公转。
13.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述等离子体生成部生成等离子体的期间，所述基板在所述处理室内进行自转。
14.根据权利要求13所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述第一谐振线圈和所述第二谐振线圈的至少一端设置可动接头，以使所述基板的外周部的特定点与所述可动接头的相对位置可变的方式进行所述自转。
15.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：
在侧方卷绕有谐振线圈的处理室内，以所述谐振线圈的水平方向的中心位置不与所述基板的中心位置重叠的方式将基板载置于基板载置部的工序；以及
高频电力供给部向所述谐振线圈供给高频电力，与此同时气体供给部向所述处理室供给气体，并对基板进行处理的工序。
16.一种存储介质，其特征在于，存储有通过计算机使基板处理装置执行以下步骤的程序，即：
在侧方卷绕有谐振线圈的处理室内，以所述谐振线圈的水平方向的中心位置不与所述基板的中心位置重叠的方式将基板载置于基板载置部的步骤；以及
高频电力供给部向所述谐振线圈供给高频电力，与此同时气体供给部向所述处理室供给气体，并对基板进行处理的步骤。
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