CN112309820A - 基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质 - 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以及存储介质，实现利用在等离子生成空间生成的等离子进行的基板处理的优化。基板处理装置具有：处理室，其具有等离子生成空间和处理空间；线圈电极，其配设于等离子生成空间的周围；基板载置部，其载置在处理空间处理的基板；移动机构部，其使基板载置部在处理室内移动；以及控制部，其根据关于基板的处理分布信息控制移动机构部，以使基板与线圈电极的端部之间的距离变化。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质
技术领域
本公开涉及基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质。
背景技术
近年来，半导体装置有高集成化的倾向，随之图案尺寸也显著微细化。微细化的图案经过硬掩膜、抗蚀层等的形成工序、光刻工序、蚀刻工序等各种工序而形成。例如，在专利文献1中，作为具有微细图案的半导体装置的制造工序的一工序，公开了利用在等离子生成空间生成的等离子对形成于基板上的图案表面进行预定处理(例如，氧化处理)。
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
本公开提供一种技术，实现利用在等离子生成空间生成的等离子进行的基板处理的优化。
用于解决课题的方案
根据一方案，提供一种技术，其具有：
处理室，其具有等离子生成空间和处理空间；
线圈电极，其配设于上述等离子生成空间的周围；
基板载置部，其载置在上述处理空间处理的基板；
移动机构部，其使上述基板载置部在上述处理室内移动；以及
控制部，其根据关于上述基板的处理分布信息控制上述移动机构部，以使上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离变化。
发明效果
根据本公开的技术，可以实现利用在等离子生成空间生成的等离子进行的基板处理的优化。
附图说明
图1是一实施方式的基板处理装置的概略结构图。
图2是说明一实施方式的基板处理装置的等离子生成原理的说明图。
图3是表示一实施方式的基板处理装置的控制器的结构例的框图。
图4是一实施方式的基板处理工序的步骤的概要的流程图。
图5是表示通过一实施方式的基板处理工序处理的且形成有槽(沟)的基板的例的说明图。
图6是表示在一实施方式的基板处理工序中成为处理对象的基板表面的面内偏差的例的说明图。
图中：
100—基板处理装置，200—晶圆(基板)，201—处理室，201a—等离子生成空间，201b—基板处理空间(处理空间)，212—线圈电极(线圈，共振线圈)，217—基座(基板载置部)，221—控制器(控制部)，263—接收部，268—基座升降机构(移动机构部)。
具体实施方式
＜一实施方式＞
以下，对于本公开的一实施方式，一边参照附图一边进行说明。
在以下的实施方式中举例的基板处理装置用于半导体装置的制造工序，且构成为对成为处理对象的基板进行预定的处理。
作为成为处理对象的基板，例如，可举出制作半导体集成电路装置(半导体设备)的半导体晶圆基板(以下，简称为“晶圆”。)。此外，在本说明书中使用“晶圆”这一词语的情况包括意指“晶圆本身”的情况、意指“晶圆与形成于其表面的预定的层、膜等的层叠体(集合体)”的情况(即，包含形成于表面的预定的层、膜等在内称为晶圆的情况)。另外，在本说明书中使用“晶圆的表面”这一词语的情况包括意指“晶圆本身的表面(露出面)”的情况、意指“形成于晶圆上的预定的层、膜等的表面、即作为层叠体的晶圆的最外表面”的情况。在本说明书中使用“基板”这一词语的情况也与使用“晶圆”这一词语的情况同义。
另外，作为对晶圆进行的处理，例如具有氧化处理、扩散处理、用于离子注入后的载流子活性化、平坦化的回流焊、退火、成膜处理等。在本实施方式中，特别举例进行晶圆面上的膜的改性处理(氧化处理)的情况。
(1)基板处理装置的结构
首先，使用图1对本实施方式的基板处理装置的概略结构例进行说明。
图1是本实施方式的基板处理装置的概略结构图。
(处理室)
本实施方式的基板处理装置(以下，简称为“处理装置”)100具备对晶圆200进行等离子处理的处理炉202。在处理炉202设有构成处理室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和作为第二容器的碗型的下侧容器211。上侧容器210覆盖在下侧容器211之上，从而形成处理室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(Al)形成。
另外，在下侧容器211的下部侧壁设有闸门阀244。闸门阀244构成为：在打开时，能够通过搬送机构(未图示)经由搬入搬出口245向处理室201内搬入晶圆200、向处理室201外搬出晶圆200。闸门阀244构成为：在关闭时，成为保持处理室201内的气密性的闸阀。
处理室201具有在周围设有线圈电极(以下简称为“线圈”)212的等离子生成空间201a和连通于等离子生成空间201a的基板处理空间201b。等离子生成空间201a是生成等离子的空间，且是指处理室内的空间中的比线圈212的下端靠上方且比线圈212的上端靠下方的空间。另一方面，基板处理空间201b是使用等离子对基板进行处理的空间，且是指比线圈212的下端靠下方的空间。在本实施方式中，构成为，等离子生成空间201a和基板处理空间201b的水平方向的直径大致相同。
(基座)
在处理室201的底侧中央配置有作为载置晶圆200的基板载置部的基座217。基座217例如由氮化铝(AlN)、陶瓷、石英等非金属材料形成，且构成为能够降低对形成于晶圆200上的膜等的金属污染。
在基座217的内部一体地埋入有作为加热机构的加热器217b。加热器217b构成为：当被供给电力时，能够将晶圆200表面例如从25℃加热至750℃左右。
基座217与下侧容器211电绝缘。为了使生成于载置在基座217的晶圆200上的等离子的密度的均匀性提高，阻抗调整电极217c设于基座217内部，且经由作为阻抗调整部的阻抗可变机构275接地。阻抗可变机构275由线圈、可变电容器构成，且构成为，通过控制线圈的电感及电阻以及可变电容器的电容值，能够使阻抗在从约0Ω至处理室201的寄生阻抗值的范围内变化。由此，经由阻抗调整电极217c及基座217，能够控制晶圆200的电位(偏压)。此外，在本实施方式中，能够如后述那样提高生成于晶圆200之上的等离子的密度的均匀性，因此，在该等离子的密度的均匀性在所期望的范围内的情况下，不进行使用了阻抗调整电极217c的偏压控制。另外，在不进行该偏压控制的情况下，也可以在基座217不设置电极217c。但是，也可以以进一步提高该均匀性为目的而进行该偏压控制。
主要由基座217、加热器217b、阻抗调整电极217c构成本实施方式的基板载置部。
另外，基座217由轴269从下方侧支撑。轴269一边保持处理室201内的气密性一边贯通下侧容器211的底面，且在处理室201的外方连结于基座升降机构268。基座升降机构268具有根据来自后述的控制器221的指示动作的电动马达等驱动源(但是未图示)，且构成为：通过该驱动源动作，使轴269及被其支撑的基座217在上下方向上移动。也就是说，基座升降机构268作为使基座217在处理室201内在上下方向上移动(升降)的移动机构部或升降部发挥功能。
另外，在基座217设有贯通孔217a，并且在下侧容器211的底面设有晶圆顶起销266。贯通孔217a和晶圆顶起销266在彼此对置的位置至少各设置三处。构成为，在通过基座升降机构268使基座217下降时，晶圆顶起销266以与基座217非接触的状态穿通贯通孔217a。
(气体供给部)
在处理室201的上方、也就是上侧容器210的上部设有气体供给头236。气体供给头236具备帽状的盖体233、气体导入口234、缓冲室237、开口238、遮蔽片材240、以及气体吹出口239，且构成为能够向处理室201内供给反应气体。缓冲室237具有作为分散空间的功能，该分散空间分散从气体导入口234导入的反应气体。
供给作为含氧气体的氧(O2)气体的含氧气体供给管232a的下游端、供给作为含氢气体的氢(H2)气体的含氢气体供给管232b的下游端、以及供给作为非活性气体的氩(Ar)气体的非活性气体供给管232c的下游端以汇合的方式连接于气体导入口234。在含氧气体供给管232a，从上游侧起依次设有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253a。在含氢气体供给管232b，从上游侧起依次设有H2气体供给源250b、MFC252b、阀253b。在非活性气体供给管232c，从上游侧起依次设有Ar气体供给源250c、MFC252c、阀253c。在含氧气体供给管232a、含氢气体供给管232b以及非活性气体供给管232c汇合的下游侧设有阀243a，连接于气体导入口234的上游端。构成为：通过使阀253a、253b、253c、243a开闭，能够一边利用MFC252a、252b、252c调整各自的气体的流量，一边经由气体供给管232a、232b、232c将含氧气体、含氢气体、非活性气体等处理气体向处理室201内供给。
主要由气体供给头236(盖体233、气体导入口234、缓冲室237、开口238、遮蔽片材240、气体吹出口239)、含氧气体供给管232a、含氢气体供给管232b、非活性气体供给管232c、MFC252a、252b、252c、阀253a、253b、253c、243a构成本实施方式的气体供给部(气体供给系统)。
另外，由气体供给头236、含氧气体供给管232a、MFC252a、阀253a、243a构成了本实施方式的含氧气体供给系统。进一步地，由气体供给头236、含氢气体供给管232b、MFC252b、阀253b、243a构成了本实施方式的氢气体供给系统。进一步地，由气体供给头236、非活性气体供给管232c、MFC252c、阀253c、243a构成了本实施方式的非活性气体供给系统。
此外，本实施方式的处理装置100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，但也能够代替含氧气体供给系统，而设置将含氮气体供给至处理室201内的含氮气体供给系统。根据这样构成的处理装置，能够代替基板的氧化处理而进行氮化处理。在该情况下，代替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，含氧气体供给管232a构成为含氮气体供给管。
(排气部)
在下侧容器211的侧壁设有从处理室201内排出反应气体的气体排出口235。在气体排出口235连接有气体排出管231的上游端。在气体排出管231从上游侧起依次设有作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller)242、作为开闭阀的阀243b、作为抽真空装置的真空泵246。
主要由气体排出口235、气体排出管231、APC242、阀243b构成了本实施方式的排气部。此外，也可以将真空泵246包含于排气部。
(等离子生成部)
在处理室201的外周部、即上侧容器210的侧壁的外侧以包围处理室201的方式设有螺旋状的线圈电极(以下称为“共振线圈”)212。在共振线圈212连接有RF传感器272、高频电源273、进行高频电源273的阻抗、输出频率的匹配的匹配器274。
高频电源273向共振线圈212供给高频电力(RF电力)。RF传感器272设于高频电源273的输出侧，对供给的高频的行波、反射波的信息进行监视。被RF传感器272监视的反射波电力输入匹配器274。匹配器274基于从RF传感器272输入的反射波的信息，以使反射波成为最小的方式对高频电源273的阻抗、输出的高频电力的频率进行控制。
高频电源273具备：电源控制装置(控制电路)，其包括用于规定振荡频率及输出的高频振荡电路以及前置放大器；以及放大器(输出电路)，其用于放大至预定的输出。电源控制装置基于输出条件控制放大器，该输出条件涉及通过操作面板预先设定的频率及电力。放大器经由传输线路向共振线圈212供给恒定的高频电力。
共振线圈212遍及处理室201的上下方向以沿着该上下方向(即基座217的移动方向)延伸的方式呈螺旋状卷绕地配设于处理室201的周围。呈螺旋状卷绕的共振线圈212形成预定的波长的驻波，因此以在恒定的波长共振的方式设定卷径、螺距、匝数。即，共振线圈212的电气长度设定为相当于从高频电源273供给的高频电力的预定频率下的1波长的整数倍(1倍、2倍、…)的长度。
具体而言，考虑到施加的电力、产生的磁场强度或者应用的装置的外形等，共振线圈212例如以能够通过800kHz～50MHz、0.5～5KW的高频电力产生0.01～10高斯左右的磁场的方式设为50～300mm2的有效截面积且200～500mm的线圈直径，并在形成等离子生成空间201a的腔室的外周侧卷绕2～60圈左右。
作为优选的实施例，例如，在频率为13.56MHz的情况下，1波长的长度为约22米，在频率为27.12MHz的情况下，1波长的长度为约11米，共振线圈212的电气长度设为这些1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，将共振线圈212的电气长度设定为1波长的长度(约11米)。共振线圈212的螺距例如以24.5mm间隔设为等间隔。另外，共振线圈212的卷径(直径)设定为比晶圆200的直径大。在本实施方式中，将晶圆200的直径设为300mm，共振线圈212的卷径设为比晶圆200的直径大的500mm。
作为构成共振线圈212的原料，使用铜管、铜的薄板、铝管、铝薄板、在聚合物带蒸镀铜或铝而成的原料等。共振线圈212由多个支撑件(未图示)支撑，该支撑件由绝缘性材料形成为平板状，且铅垂地竖立设置于底板248的上端面。
共振线圈212的两端电接地，其中的至少一端为了在装置的最初的设置时或处理条件的变更时对该共振线圈的电气长度进行微调整而经由可动抽头213接地。图1中的符号214表示另一方的固定大地。可动抽头213以使共振线圈212的共振特性与高频电源273大致相等的方式调整位置。进一步地，为了在装置的最初的设置时或处理条件的变更时对共振线圈212的阻抗进行微调整，在共振线圈212的接地的两端之间，由可动抽头215构成供电部。这样，共振线圈212具备可变式接地部及可变式供电部，从而能够如后述那样，在调整处理室201的共振频率及负载阻抗时更简便地调整。
进一步地，以相位及逆相位电流关于共振线圈212的电气中点对称地流动的方式，向共振线圈212的一端(或另一端或者两端)插入由线圈及屏蔽件构成的波形调整电路(未图示)。波形调整电路将共振线圈212的端部设为非电接触状态、或者设定为电等效的状态，从而构成为开路。此外，共振线圈212的端部也可以通过扼流串联电阻设为不接地，并直流连接于固定基准电位。
遮蔽板216是为了遮蔽共振线圈212的外侧的电场，并且在与共振线圈212之间形成构成共振电路所需要的电容成分(C成分)而设置的。遮蔽板216一般使用铝合金等导电性材料构成为圆筒状。遮蔽板216从共振线圈212的外周隔开5～150mm左右配置。通常，遮蔽板216以电位与共振线圈212的两端相等的方式接地，但为了准确地设定共振线圈212的共振数，遮蔽板216的一端或两端构成为能够调整抽头位置。或者，为了准确地设定共振数，也可以在共振线圈212与遮蔽板216之间插入微调电容。
主要由共振线圈212、RF传感器272、匹配器274构成本实施方式的等离子生成部。此外，作为等离子生成部，也可以包含高频电源273。
在此，关于本实施方式的装置的等离子生成原理以及生成的等离子的性质，使用图2进行说明。图2是说明本实施方式的基板处理装置的等离子生成原理的说明图。
由共振线圈212构成的等离子产生电路由RLC的并联共振电路构成。在从高频电源273供给的高频电力的波长和共振线圈212的电气长度相同的情况下，共振线圈212的共振条件是由共振线圈212的电容成分、感应成分产生的电抗成分抵消，成为纯电阻。但是，在上述等离子产生电路中，在产生等离子的情况下，由于共振线圈212的电压部与等离子之间的电容耦合的变动、等离子生成空间201a与等离子之间的感应耦合的变动、等离子的激励状态等，实际的共振频率轻微变动。
因此，在本实施方式中，为了在电源侧对等离子产生时的共振线圈212的共振的偏差进行补偿而具有以下功能：RF传感器272检测等离子产生时的来自共振线圈212的反射波电力，匹配器274基于检测到的反射波电力修正高频电源273的输出。
具体而言，匹配器274基于RF传感器272检测出的等离子发生时的来自共振线圈212的反射波电力，以使反射波电力成为最小的方式增加或减少高频电源273的阻抗或输出频率。在控制阻抗的情况下，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，在控制频率的情况下，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和匹配器274也可以构成为一体。
通过该结构，在本实施方式的共振线圈212中，如图2所示，供给基于包括等离子的该共振线圈的实际的共振频率的高频电力(或者，以与包含等离子的该共振线圈的实际的阻抗匹配的方式供给高频电力)，因此形成相位电压和逆相位电压始终抵消的状态的驻波。在共振线圈212的电气长度与高频电力的波长相同的情况下，在线圈的电气中点(电压为零的节点)产生最高的相位电流。因此，在电气中点的附近，几乎没有与处理室壁、基座217的电容耦合，并且形成电势极低的环形的感应等离子。
(控制部)
如图1所示，本实施方式的处理装置100具备作为控制部(控制单元)的控制器221。
控制器221通过信号线A控制APC242、阀243b以及真空泵246，通过信号线B控制基座升降机构268，通过信号线C控制加热器电力调整机构276及阻抗可变机构275，通过信号线D控制闸门阀244，通过信号线E控制RF传感器272、高频电源273以及匹配器274，通过信号线F控制MFC252a～252c及阀253a～253c、243a。
在此，对控制器221的结构更详细地进行说明。图3是表示本实施方式的基板处理装置的控制器的结构例的框图。
如图3所示，控制器221构成为具备CPU(Central Processing Unit)221a、RAM(Random Access Memory)221b、存储装置221c、I/O端口221d的计算机。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进行数据交換。
另外，在控制器221连接有构成为例如触控面板、显示器等的输入输出装置222、外部存储装置223。进一步地，控制器221构成为能够经由接收部263连接作为处理装置100的上位装置的主机装置(主计算机)270。此外，本公开中的连接也包括各部由物理的电缆(信号线)连接的意思，也包括各部的信号(电子数据)能够直接或间接地发送/接收的意思。
存储装置221c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置221c内可读取地存储有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载了后述的基板处理的步骤、条件等的程序处方等。程序处方是将后述的基板处理工序中的各步骤以能够使控制器221执行而得到预定的结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将该程序处方、控制程序等总称地简称为程序。此外，在本说明书中使用程序这一词语的情况具有仅包括程序处方单体的情况、仅包括控制程序单体的情况、或者包括其双方的情况。另外，RAM221b构成为临时保存由CPU221a读取出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
I/O端口221d与上述的MFC252a～252c、阀253a～253c、243a、243b、闸门阀244、APC阀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、加热器电力调整机构276等连接。
CPU221a构成为从存储装置221c读取控制程序并执行，并且根据来自输入输出装置222的操作指令的输入等从存储装置221c读取程序处方。然后，CPU221a构成为，按照读取出的程序处方的内容，通过I/O端口221d及信号线A控制APC阀242的开度调整动作、阀243b的开闭动作、以及真空泵246的启动、停止，通过信号线B控制基座升降机构268的升降动作，通过信号线C控制基于加热器电力调整机构276的对加热器217b的供给电力量的调整动作(温度调整动作)、基于阻抗可变机构275的阻抗值调整动作，通过信号线D控制闸门阀244的开闭动作，通过信号线E控制RF传感器272、匹配器274以及高频电源273的动作，通过信号线F控制基于MFC252a～252c的各种气体的流量调整动作、以及阀253a～253c、243a的开闭动作等。
另外，CPU221a通过执行从存储装置221c读取出的控制程序而作为处理分布信息判断部221f发挥功能。处理分布信息判断部221f构成为：根据后面详细叙述的处理分布信息，设定成为处理对象的晶圆200的高度位置，并将该设定结果指示给基座升降机构268。处理分布信息判断部221f利用存储装置221c中的表格221g进行这样的高度位置的设定。也就是说，在存储装置221c中注册有存储了处理分布信息与基座升降机构268的控制值的关系的表格221g。
控制器221能够通过将存储于外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等磁光盘、USB存储器、存储器卡等半导体存储器)223的上述的程序安装于计算机而构成。存储装置221c、外部存储装置223构成为计算机可读的存储介质。以下，也将它们总称地简称为存储介质。在本说明书中，使用存储介质这一词语的情况具有仅包括存储装置221c单体的情况、仅包括外部存储装置223单体的情况、或者包括该双方的情况。此外，向计算机提供程序也可以不使用外部存储装置223，而使用互联网、专线等通信单元。
(2)基板处理工序
接着，主要使用图4对本实施方式的基板处理工序进行说明。
图4是表示本实施方式的基板处理工序的步骤的概要的流程图。图5是表示由本实施方式的基板处理工序处理的且形成有槽(沟)的基板的例的说明图。
本实施方式的基板处理工序作为例如闪存等半导体装置(半导体设备)的制造工序的一工序由上述的处理装置100实施。在以下的说明中，构成处理装置100的各部的动作由控制器221控制。
此外，例如如图5所示，在由本实施方式的基板处理工序处理的晶圆200的表面预先形成有沟301，该沟301至少表面由硅的层构成，且具有长宽比高的凹凸部。在本实施方式中，对于在沟301的内壁露出的硅层，进行作为使用了等离子的处理的氧化处理。通过例如在晶圆200上形成实施了预定的图案的掩膜层302，将晶圆200表面蚀刻至预定深度，从而形成了沟301。
(基板搬入工序：S110)
首先，将上述的晶圆200搬入处理室201内。具体而言，基座升降机构268使基座217下降至晶圆200的搬送位置，使晶圆顶起销266贯通基座217的贯通孔217a。其结果，晶圆顶起销266成为比基座217表面突出预定的高度的状态。
接着，打开闸门阀244，使用晶圆搬送机构(未图示)将晶圆200从与处理室201相邻的真空搬送室搬入处理室201内。搬入的晶圆200以水平姿势支撑于从基座217的表面突出的晶圆顶起销266上。将晶圆200搬入处理室201内后，使晶圆搬送机构向处理室201外退避，关闭闸门阀244而将处理室201内密闭。然后，通过基座升降机构268使基座217上升，从而晶圆200支撑于基座217的上表面。
(升温、抽真空工序：S120)
接着，进行搬入到处理室201内的晶圆200的升温。加热器217b预先加热，通过将晶圆200保持在埋入有加热器217b的基座217上，将晶圆200加热至例如150～750℃的范围内的预定值。在此，以使晶圆200的温度成为600℃的方式加热。另外，在进行晶圆200的升温期间，通过真空泵246经由气体排出管231对处理室201内进行抽真空，将处理室201内的压力设为预定的值。真空泵246至少工作至后述的基板搬出工序(S160)结束。
(反应气体供给工序：S130)
接下来，作为反应气体，开始供给作为含氧气体的O2气体和作为含氢气体的H2气体。具体而言，打开阀253a以及253b，一边利用MFC252a及252b控制流量，一边开始向处理室201内供给O2气体及H2气体。此时，将O2气体的流量设为例如20～2000sccm、优选20～1000sccm的范围内的预定值。另外，将H2气体的流量设为例如20～1000sccm、优选20～500sccm的范围内的预定值。作为更优选的例子，优选将O2气体和H2气体的合计流量设为1000sccm，流量比优选为O2/H2≥950/50。
另外，调整APC242的开度，控制处理室201内的排气，以使处理室201内的压力成为例如1～250Pa、优选50～200Pa的范围内的预定压力、更优选为约150Pa。这样，一边适当地对处理室201内进行排气，一边直至后述的等离子处理工序(S140)结束时为止继续供给O2气体及H2气体。
(等离子处理工序：S140)
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对共振线圈212施加高频电力。在本实施方式中，从高频电源273向共振线圈212供给27.12MHz的高频电力。向共振线圈212供给的高频电力为例如100～5000W的范围内的预定的电力，优选为100～3500W，更优选设为约3500W。在电力低于100W的情况下，难以稳定地产生等离子放电。
由此，在供给有O2气体及H2气体的等离子生成空间201a内形成高频电场，通过该电场，在等离子生成空间的与共振线圈212的电气中点相当的高度位置激励具有最高的等离子密度的环形的感应等离子。等离子状的O2气体及H2气体分解，生成包含氧的氧自由基(氧活性种)、氧离子、包含氢的氢自由基(氢活性种)、氢离子等的反应种。
如上所述，在共振线圈212的电气长度与高频电力的波长相同的情况下，在等离子生成空间201a内，在共振线圈212的电气中点的附近几乎没有与处理室壁、基板载置台的电容耦合，激励电势极低的环形的感应等离子。由于生成了电势极低的等离子，因此，能够防止在等离子生成空间201a的壁、基座217上产生鞘流。因此，在本实施方式中，等离子中的离子不被加速。
对于在基板处理空间201b中保持于基座217上的晶圆200，向槽301内均匀地供给通过感应等离子生成的自由基和不被加速的状态的离子。供给的自由基及离子与侧壁301a、301b均匀地反应，将表面的硅层改性为台阶覆盖性良好的硅氧化层。
另外，由于防止了离子的加速，因此，能够抑制晶圆200由于加速的离子而受到损伤，另外，抑制对等离子生成空间的周壁的溅射作用，也不会对等离子生成空间201a的周壁造成损伤。
另外，附属设置于高频电源273的匹配器274在高频电源273侧补偿因在共振线圈212产生的阻抗的不匹配而引起的反射波电力，弥补有效负载电力的降低，因此，能够可靠地对共振线圈212始终供给初始的水平的高频电力，能够使等离子稳定。因此，能够以恒定的速率且均匀地处理保持在基板处理空间201b的晶圆200。
然后，经过预定的处理时间、例如10～300秒后，停止来自高频电源273的电力的输出，停止处理室201内的等离子放电。另外，关闭阀253a、253b，停止O2气体及H2气体向处理室201内的供给。通过以上，等离子处理工序(S140)结束。
(抽真空工序：S150)
停止O2气体及H2气体的供给后，经由气体排出管231对处理室201内进行抽真空。由此，将处理室201内的O2气体、H2气体、通过这些气体的反应而产生的废气等向处理室201外排出。然后，调整APC242的开度，将处理室201内的压力调整为与相邻于处理室201的真空搬送室(晶圆200的搬出目的地。未图示)相同的压力(例如100Pa)。
(基板搬出工序：S160)
处理室201内成为预定的压力后，使基座217下降至晶圆200的搬送位置，使晶圆200支撑于晶圆顶起销266上。然后，打开闸门阀244，使用晶圆搬送机构将晶圆200向处理室201外搬出。通过以上，结束本实施方式的基板处理工序。
此外，在本实施方式中示出了对O2气体和H2气体进行等离子激励来进行基板的等离子处理的例子，但并不限定于此，例如，也可以代替O2气体而向处理室201内供给N2气体，对N2气体和H2气体进行等离子激励来对基板执行氮化处理。在该情况下，能够使用代替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。
(3)控制处理步骤
接下来，举出具体例对在上述的基板处理工序中控制器221进行的控制处理的步骤进行说明。在此，尤其是将在等离子处理工序(S140)中利用在等离子生成空间201a内生成的等离子进行对晶圆200的基板处理时的控制处理作为具体例而举出。
(处理对象晶圆)
在由上述的基板处理工序处理的晶圆200以预先形成有沟301的方式(图5参照)在其表面实施了预定处理。在该情况下，在晶圆200中，可能预定处理的处理分布产生面内偏差。具体而言，在晶圆200的内周侧和外周侧，预定处理后的处理状态(例如表面状态)可能不同。
例如，作为容易说明处理分布的面内偏差的例，考虑对形成于晶圆200上的硅层的表面实施化学机械研磨(chemical mechanical polishing，以下简称为“CMP”。)的情况。
图6是表示在本实施方式的基板处理工序中成为处理对象的基板表面的面内偏差的例的说明图。
例如，在对晶圆200上的硅层进行了CMP的情况下，如图6所示，CMP后的膜厚分布可能产生面内偏差。具体而言，例如，如图中所示的分布A那样，以晶圆200的内周侧厚且外周侧薄的方式产生截面凸状的膜厚分布，或者如图中所示的分布B那样，以晶圆200的内周侧薄且外周侧厚的方式产生截面凹状的膜厚分布。
若产生这样的面内偏差，则例如在内周侧和外周侧，沟301的宽度不同，这样，有可能对之后的处理结果产生不利影响，可能成为导致半导体装置制造的成品率降低的原因。
基于此，在本实施方式中，在进行基板处理工序时，控制器221进行以下叙述的控制处理。
(处理分布信息的获得)
在进行基板处理工序中，在此之前将成为处理对象的晶圆200移载至未图示的测量装置，利用该测量装置测量表面的处理分布的状态。由此，对于成为处理对象的晶圆200，可特定将其表面的处理分布的状态的测量结束数据化的处理分布信息。此外，测量装置只要能够特定处理分布信息，就没有特别限定，可以使用利用公知技术构成的装置。
作为测量装置的测量结果的处理分布信息从测量装置发送至作为处理装置100的上位装置的主机装置270。之后，处理分布信息在处理装置100开始等离子处理工序(S140)前从主机装置270经由接收部263发送至控制器221。也就是说，控制器221在等离子处理工序(S140)开始之前通过接收部263得到关于成为处理对象的晶圆200的处理分布信息。
此外，在此，以接收部263经由主机装置270接收处理分布信息的情况为例进行了列举，但未必限定于此。例如，也可以是，装置管理者收到存储有处理分布信息的存储介质，装置管理者使控制器221读取该处理分布信息。另外，也可以是，装置管理者视觉确认处理分布信息，并且装置管理者将该处理分布信息输入控制器221。也就是说，关于处理分布信息，只要可以通过控制器221利用，其获得路径就没有特别限定。
(等离子处理时的控制步骤)
得到处理分布信息后，开始等离子处理工序(S140)。在等离子处理工序(S140)中，根据处理分布信息对基于基座升降机构268的基座217的升降动作进行控制，以使成为处理对象的晶圆200(即，保持于基座217上的晶圆200)与进行等离子生成的共振线圈212的端部(具体而言，下端)之间的距离可变。
在使用了共振线圈212的等离子生成的情况下，如图2所示，在接近共振线圈212的部分生成密度高的等离子(环状的等离子)(参照图中的灰色部分)。另外，若共振线圈212的下端(即，等离子生成空间201a的下端)与位于其下方的基座217上的晶圆200之间的距离近，则具有高能量的等离子对晶圆200进行处理。反之，若共振线圈212的下端与基座217上的晶圆200之间的距离远，则等离子失活，较低能量的等离子对晶圆200进行处理。等离子处理工序(S140)中的基座217的升降控制利用了这样的性质。
(凸状的处理分布的情况)
在此，例如，如图6所示，关于成为处理对象的晶圆200，考虑接收的处理分布信息为凸状的处理分布(参照图中的分布A)的信息的情况。在该情况下，首先，将凸状的处理分布的梯度(即、内周侧与外周侧的差的比例)与预定阈值进行比较。预定阈值预先存储于存储装置221c的表格221g。
存储于表格221g的预定阈值例如可以设定为特定的数值，也可以设定为与某个数值范围相当。
另外，在此，以设定一个阈值作为预定阈值，且处理分布信息判断部221f判断与该阈值的大小关系的情况为例进行列举，但并不一定限定于此。即，也可以在表格221g中设定多个阈值作为预定阈值。在设定了多个阈值的情况下，例如，能够实现根据各个阈值对基于基座升降机构268的基座217的升降动作进行控制，以使晶圆200位于多个不同的高度(距离)的方式。
与预定阈值比较的结果、如果处理分布的梯度与预定阈值匹配，则对基于基座升降机构268的基座217的升降动作进行控制，以使共振线圈212的下端与基座217上的晶圆200之间成为预先设定的预定距离。
另外，若处理分布的梯度大于预定阈值，则对基于基座升降机构268的基座217的升降动作进行控制，以使晶圆200与共振线圈212的下端之间比预定距离更接近。由此，尤其是对晶圆200的外周侧由高能量的等离子进行处理，梯度被矫正的倾向变得较强。
另外，若处理分布的梯度小于预定阈值，则对基于基座升降机构268的基座217的升降动作进行控制，以使晶圆200与共振线圈212的下端之间比预定距离更远离。由此，等离子失活，较低能量的等离子对晶圆200进行处理，因此，梯度被矫正的倾向变得较弱。
也就是说，在处理分布信息为凸状的处理分布的信息的情况下，原则上将晶圆200与共振线圈212的下端之间与预定距离一致，并根据该处理分布的梯度，使晶圆200接近共振线圈212的下端，或者使晶圆200远离共振线圈212的下端。这样，通过控制晶圆200与共振线圈212的下端之间的距离，即使成为处理对象的晶圆200产生了凸状的处理分布，也能够以均匀地修正该处理分布的方式进行对该晶圆200的等离子处理。
(凹状的处理分布的情况)
关于成为处理对象的晶圆200接收的处理分布信息除了上述的凸状的处理分布的情况之外，也可能存在凹状的处理分布(参照图6中的分布B)的情况。也就是说，不一定限定为搬入凸状的处理分布的晶圆200。
因此，例如，如图6所示，关于成为处理对象的晶圆200，考虑接收到的处理分布信息为凹状的处理分布(参照图中的分布B)的信息的情况。如果处理分布信息为凸状的处理分布，则如上所述地原则上将晶圆200与共振线圈212的下端之间设定为预定距离。与之相对，在处理分布信息为凹状的处理分布的情况下，将晶圆200与共振线圈212的下端之间的距离设定为比凸状的处理分布的情况下的预定距离长的距离，并以成为该设定的距离的方式对基于基座升降机构268的基座217的升降动作进行控制。
这样，在处理分布信息为凹状的处理分布的情况下，与凸状的处理分布的情况相比，使晶圆200远离共振线圈212。因此，若晶圆200与共振线圈212的距离近，则基于该共振线圈212的环状等离子的影响变强，但通过使晶圆200远离该环状等离子，能够降低环状等离子的影响，并且使扩散的影响站主导。
因此，通过控制晶圆200与共振线圈212的下端之间的距离，即使成为处理对象的晶圆200产生了凹状的处理分布，也能够以均匀地修正该处理分布的方式进行对该晶圆200的等离子处理。
(等离子处理中的可变控制)
基座217的升降控制也可以在对晶圆200的等离子处理的过程中进行，而不管处理分布信息是凸状的处理分布还是凹状的处理分布。也就是说，可以在共振线圈212在等离子生成空间201a生成等离子的期间中使晶圆200与共振线圈212的下端之间的距离可变。
具体而言，例如，考虑处理分布信息为凸状的处理分布且其梯度大于预定阈值的情况。在该情况下，在等离子处理开始之初，如上所述地使晶圆200接近共振线圈212的下端。而且，在之后的等离子处理的过程中也可以进行如下控制，在经过了假设梯度变小了的处理时间后，使晶圆200远离共振线圈212的下端。
这样，如果在等离子处理的过程中进行基座217的升降控制，则可以根据等离子处理的进展状况使晶圆200与共振线圈212的下端之间的距离可变。因此，能够实现可对应于广泛的工艺的控制处理，在更适当且迅速地进行晶圆200的处理分布的修正这方面是非常优选的。
(等离子的稳定化)
此外，为了确保通过晶圆200与共振线圈212的下端之间的距离可变得到的作用效果，需要在等离子生成空间201a生成稳定的等离子。
因此，在本实施方式中，共振线圈212以沿着基座217的移动方向(即处理室201的上下方向)延伸的方式卷绕配设。而且，共振线圈212的电气长度(即线圈长度)与从高频电源273供给的高频电力的波长相同，或者是高频电力的一波长的整数倍。
由此，能够在等离子生成空间201a中使生成的等离子稳定，能够以恒定的速率且均匀地处理保持在基座217的晶圆200。这样，如果能够生成稳定的等离子，则能够确保通过晶圆200与共振线圈212的下端之间的距离可变得到的作用效果，作为其结果，在实现利用等离子进行的基板处理的优化方面非常优选。
(4)本实施方式的效果
根据本实施方式，可起到以下所示的一个或多个效果。
(a)在本实施方式中，在进行等离子处理工序(S140)时，根据处理分布信息对基于基座升降机构268的基座217的升降动作进行控制，以使晶圆200与共振线圈212的端部之间的距离可变。因此，能够根据成为处理对象的晶圆200的处理分布的状态(例如，晶圆面上的膜分布的状态)以例如均匀地修正该处理分布的方式进行对该晶圆200的等离子处理。也就是说，关于利用在等离子生成空间201a生成的等离子进行的基板处理，能够根据晶圆200的处理分布的状态实现该基板处理的优化。由此，能够排除导致半导体装置制造的成品率降低的原因之一。
(b)在本实施方式中，例如，在处理分布信息为凸状的处理分布的情况下，若处理分布的梯度大于预定阈值，则使晶圆200与共振线圈212的端部之间比预定距离更接近，若处理分布的梯度小于预定阈值，则使晶圆200与共振线圈212的端部之间比预定距离更远。因此，即使在成为处理对象的晶圆200产生了凸状的处理分布，也能够以对该处理分布的梯度进行矫正将其均匀地修正的方式进行对该晶圆200的等离子处理。
(c)在本实施方式中，例如，如果处理分布信息为凸状的处理分布，则将晶圆200与共振线圈212的端部之间设定为预定距离，如果处理分布信息为凹状的处理分布，则将晶圆200与共振线圈212的端部之间设定为比预定距离长的距离。因此，即使在成为处理对象的晶圆200产生了凹状的处理分布，也能够以对该处理分布进行均匀地修正的方式进行对该晶圆200的等离子处理。
(d)在本实施方式中，例如，在共振线圈212在等离子生成空间201a生成等离子的期间中对基于基座升降机构268的基座217的升降动作进行控制，以使晶圆200与共振线圈212的端部之间的距离可变。因此，能够根据等离子处理的进展状况，使晶圆200与共振线圈212的端部之间的距离可变。由此，能够实现可对应广泛的工艺的控制处理，因此，在更适当且迅速地进行晶圆200的处理分布的修正这方面是非常优选的。
(f)在本实施方式中，共振线圈212以沿着基座217的移动方向延伸的方式卷绕配设，共振线圈212的线圈长度与高频电力的波长相同，或者是高频电力的一波长的整数倍。因此，能够使在等离子生成空间201a生成的等离子稳定，能够以恒定的速率且均匀地处理晶圆200。这样，如果能够生成稳定的等离子，则能够确保通过晶圆200与共振线圈212的端部之间的距离可变得到的作用效果，作为其结果，在实现利用等离子进行的基板处理的优化方面非常优选。
＜其它实施方式＞
以上对本公开的一实施方式具体地进行了说明，但本公开不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
在上述的实施方式中说明了使用等离子对基板表面进行氧化处理、氮化处理的例，但不限定于这些处理，能够应用于使用等离子对基板实施处理的所有技术。例如，能够应用于使用等离子进行的在基板表面形成预定的膜的成膜处理、对形成的膜的改性处理、掺杂处理、氧化膜的还原处理、对该膜的蚀刻处理、抗蚀剂的灰化处理等。
另外，在上述的实施方式中示出了在一个处理室处理一张基板的装置结构，但并不限定于此，也可以是在水平方向或者垂直方向上排列有多张基板的装置。进一步地，关于处理室内的基板的移动方向，也不限定于上下方向(升降方向)，也可以是左右方向(水平方向)。
另外，例如，在上述的实施方式中对半导体装置的制造工序进行了说明，但本公开也能够应用于半导体装置的制造工序以外的工序。例如，具有液晶装置的制造工序、太阳能电池的制造工序、发光设备的制造工序、玻璃基板的处理工序、陶瓷基板的处理工序、导电性基板的处理工序等基板处理。
＜本公开的优选方式＞
以下，附注本公开的优选方案。
[附注1]
根据本公开的一方案，提供一种基板处理装置，其具有：
处理室，其具有等离子生成空间和处理空间；
线圈电极，其配设于上述等离子生成空间的周围；
基板载置部，其载置在上述处理空间处理的基板；
移动机构部，其使上述基板载置部在上述处理室内移动；以及
控制部，其根据关于上述基板的处理分布信息控制上述移动机构部，以使上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离变化。
[附注2]
提供附注1记载的基板处理装置，优选的是，
关于上述控制部，
在上述处理分布信息为凸状的处理分布的情况下，若上述处理分布的梯度大于预定阈值，则使上述基板与上述线圈电极的端部之间比预定距离更接近，若上述处理分布的梯度小于上述预定阈值，则使上述基板与上述线圈电极的端部之间比预定距离更远离。
[附注3]
提供附注1或2记载的基板处理装置，优选的是，
关于上述控制部，
如果上述处理分布信息为凸状的处理分布，则将上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离设定为预定距离，如果上述处理分布信息为凹状的处理分布，则将上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离设定为比上述预定距离长的距离。
[附注4]
提供附注1至3中任一方案记载的基板处理装置，优选的是，
上述控制部控制上述移动机构部，以在上述线圈电极在上述等离子生成空间生成等离子的期间使上述距离变化。
[附注5]
提供附注1至4中任一方案记载的基板处理装置，优选的是，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
[附注6]
根据本公开的另一方案，提供一种半导体装置的制造方法，其具有：
将基板载置于能够在处理室内移动的基板载置部的工序；
由线圈电极在上述处理室内形成等离子生成空间，并且在上述处理室内的处理空间处理上述基板的工序；以及
根据关于上述基板的处理分布信息使上述基板载置部移动，以使上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离变化的工序。
[附注7]
根据本公开的又一方案，提供一种存储介质，其存储有通过计算机使基板处理装置执行以下步骤的程序：
将基板载置于能够在处理室内移动的基板载置部的步骤；
由线圈电极在上述处理室内形成等离子生成空间，并且在上述处理室内的处理空间处理上述基板的步骤；以及
根据关于上述基板的处理分布信息使上述基板载置部移动，以使上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离变化的步骤。

Claims (18)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
处理室，其具有等离子生成空间和处理空间；
线圈电极，其配设于上述等离子生成空间的周围；
基板载置部，其载置在上述处理空间处理的基板；
移动机构部，其使上述基板载置部在上述处理室内移动；以及
控制部，其根据关于上述基板的处理分布信息控制上述移动机构部，以使上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离变化。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
关于上述控制部，在上述处理分布信息为凸状的处理分布的情况下，若上述处理分布的梯度大于预定阈值，则使上述基板与上述线圈电极的端部之间比预定距离更接近，若上述处理分布的梯度小于上述预定阈值，则使上述基板与上述线圈电极的端部之间比预定距离更远离。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
关于上述控制部，如果上述处理分布信息为凸状的处理分布，则将上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离设定为预定距离，如果上述处理分布信息为凹状的处理分布，则将上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离设定为比上述预定距离长的距离。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
上述控制部控制上述移动机构部，以在上述线圈电极于上述等离子生成空间生成等离子的期间中使上述距离变化。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
6.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
7.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述控制部控制上述移动机构部，以在上述线圈电极于上述等离子生成空间生成等离子的期间中使上述距离变化。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
9.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
关于上述控制部，如果上述处理分布信息为凸状的处理分布，则将上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离设定为预定距离，如果上述处理分布信息为凹状的处理分布，则将上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离设定为比上述预定距离长的距离。
11.根据权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，
上述控制部控制上述移动机构部，以在上述线圈电极于上述等离子生成空间生成等离子的期间中使上述距离变化。
12.根据权利要求11所述的基板处理装置，其特征在于，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
13.根据权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
14.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述控制部控制上述移动机构部，以在上述线圈电极于上述等离子生成空间生成等离子的期间中使上述距离可变。
15.根据权利要求14所述的基板处理装置，其特征在于，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
16.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述线圈电极以沿着上述基板载置部的移动方向延伸的方式卷绕配设。
17.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：
将基板载置于能够在处理室内移动的基板载置部的工序；
由线圈电极在上述处理室内形成等离子生成空间，并且在上述处理室内的处理空间处理上述基板的工序；以及
根据关于上述基板的处理分布信息使上述基板载置部移动，以使上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离变化的工序。
18.一种存储介质，其存储通过计算机使基板处理装置执行以下步骤的程序：
将基板载置于能够在处理室内移动的基板载置部的步骤；
由线圈电极在上述处理室内形成等离子生成空间，并且在上述处理室内的处理空间处理上述基板的步骤；以及
根据关于上述基板的处理分布信息使上述基板载置部移动，以使上述基板与上述线圈电极的端部之间的距离变化的步骤。
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