JP2013125762A - Film forming device and film forming method - Google Patents

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JP2013125762A JP2011272052A JP2011272052A JP2013125762A JP 2013125762 A JP2013125762 A JP 2013125762A JP 2011272052 A JP2011272052 A JP 2011272052A JP 2011272052 A JP2011272052 A JP 2011272052A JP 2013125762 A JP2013125762 A JP 2013125762A
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Takayuki KARAKAWA
孝行 辛川
Hiroichi Ueda
博一 上田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film forming device capable of improving throughput and forming a high-quality film when forming a film for a plurality of processed substrates.SOLUTION: A film forming device 11 includes: a processing container 12 comprising a bottom wall 16, an outer wall 17, and an inner wall 18; a support base 13 which can move in a vertical direction; a plasma generating mechanism 14; a gas supply mechanism 15; and a control unit which alternately controls first processing and second processing. The first processing moves the support base 13 to the lower side of the film forming device, forms a first space between a mounting part 37 and the inner wall 18, supplies a film forming gas to the first space by the gas supply mechanism 15, and performs film forming gas absorption treatment for a plurality of processed substrates W. The second processing moves the support base 13 to the upper side of the film forming device, forms a second space 71 different from the first space between the mounting part 37, the outer wall 17, and a dielectric window 46a, supplies a gas for plasma processing to the second space 71 by the gas supply mechanism 15, generates plasma by the plasma generation mechanism 14, and performs plasma processing for the plurality of processed substrates W.

Description

この発明は、成膜装置、および成膜方法に関するものであり、特に、半導体素子の製造に利用される成膜装置、および成膜方法に関するものである。   The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method, and more particularly to a film forming apparatus and a film forming method used for manufacturing a semiconductor element.

従来、LSI(Large Scale Integrated circuit)やCCD(Charge Coupled Device)、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ等の半導体素子における成膜、すなわち、例えば、シリコン酸化膜のような絶縁性を有する絶縁層の形成を行う場合、熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いることが一般的であった。しかし、上述した熱CVDによるシリコン酸化膜の成膜によると、シリコン基板を高温に暴露する必要がある。そうすると、比較的低融点の物質、例えば、低融点の金属や高分子化合物により既にシリコン基板上に導電層が形成されている場合、低融点金属の溶融の問題や成膜プロセスの順序の制約の問題があった。   Conventionally, a semiconductor element such as an LSI (Large Scale Integrated Circuit), a CCD (Charge Coupled Device), or a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, that is, an insulating layer having an insulating property such as a silicon oxide film, for example, is formed. In general, the thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method is generally used. However, when the silicon oxide film is formed by the above-described thermal CVD, it is necessary to expose the silicon substrate to a high temperature. Then, when a conductive layer is already formed on the silicon substrate with a relatively low melting point material, for example, a low melting point metal or a polymer compound, there is a problem of melting of the low melting point metal or a restriction on the order of the film forming process. There was a problem.

一方、近年のデバイスの高集積化の観点から、3次元構造への段差被覆性や処理の均一性、絶縁膜内や界面部分における不純物や物理欠陥の無い高品質な膜質が要求されている。これらを解決する手法として、基板表面に原子単位相当で反応ガスを周期的に供給することにより成膜し、高精度の膜厚制御を行うことができるALD(Atomic Layer Deposition)法が有効な手段の一つであることが知られている。   On the other hand, from the viewpoint of high integration of devices in recent years, high-quality film quality free from impurities and physical defects in the insulating film and at the interface part is required, and the step coverage to the three-dimensional structure and the uniformity of processing. As a technique for solving these problems, an effective method is an ALD (Atomic Layer Deposition) method capable of performing film formation by periodically supplying a reaction gas corresponding to an atomic unit to the substrate surface and performing highly accurate film thickness control. It is known to be one of

ここで、ALD法を用いて、シングルチャンバ、すなわち、一つのチャンバ(処理容器)内において、異なる堆積プロセスを実行する技術が、特開2007−138295号公報(特許文献1)に開示されている。   Here, a technique for executing different deposition processes in a single chamber, that is, one chamber (processing vessel) using the ALD method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-138295 (Patent Document 1). .

特開2007−138295号公報JP 2007-138295 A

特許文献1によると、基板ステージを上昇させて上部アセンブリに近づけた状態で原子層堆積プロセスやプラズマ増強化学的気相成長プロセス(PECVD)等を行い、基板ステージを下降させて上部アセンブリに遠ざけた状態でプラズマプロセスを行うこととしている。   According to Patent Document 1, an atomic layer deposition process, a plasma enhanced chemical vapor deposition process (PECVD), or the like is performed in a state where the substrate stage is raised and close to the upper assembly, and the substrate stage is lowered and moved away from the upper assembly. The plasma process is performed in the state.

特許文献1に開示のプロセスにおいては、原子層堆積プロセスにおいて、まず、基板ステージを上部アセンブリに近づける。そして、チャンバ内に成膜ガスとなるプリカーサガスを供給し、基板ステージ上に載置された基板の表面に原子層を堆積させ、加熱により層を形成する。その後、上部アセンブリから基板ステージを遠ざける。そして、プラズマ処理プロセスにおいて、チャンバ内にプラズマ処理用のガスを供給し、発生させたプラズマでプラズマCVD処理により層を形成する。このような一連の工程を、所望の膜厚に達するまで繰り返し行う。すなわち、この原子層堆積プロセスとプラズマ処理プロセスとからなるサイクルを数回行って、所望の膜厚の層を形成する。   In the process disclosed in Patent Document 1, in the atomic layer deposition process, first, the substrate stage is brought close to the upper assembly. Then, a precursor gas as a film forming gas is supplied into the chamber, an atomic layer is deposited on the surface of the substrate placed on the substrate stage, and a layer is formed by heating. Thereafter, the substrate stage is moved away from the upper assembly. In the plasma processing process, a plasma processing gas is supplied into the chamber, and a layer is formed by plasma CVD processing using the generated plasma. Such a series of steps is repeated until a desired film thickness is reached. In other words, a layer having a desired film thickness is formed by performing a cycle including the atomic layer deposition process and the plasma treatment process several times.

しかし、このようなプロセスによると、スループットの向上が図れないおそれがある。すなわち、特許文献1によれば、原子層堆積プロセスにおいても、プラズマ処理プロセスにおいても、それぞれのプロセスに必要なガスをチャンバ内に充満させる時間がかかってしまう。さらには、プロセス毎にチャンバ内を処理に要する最適な圧力とする時間や、次のプロセスのための充満させたガスの排気に要する時間もかかってしまう。   However, such a process may not improve the throughput. That is, according to Patent Document 1, it takes time to fill a chamber with a gas necessary for each process in both the atomic layer deposition process and the plasma processing process. Furthermore, it takes time to set the optimum pressure required for processing in the chamber for each process and time for exhausting the filled gas for the next process.

このようなガスの充満に要する時間や最適な圧力にするために要する時間等については、短縮するにも限界がある。各サイクルにおいて、このような時間が発生してしまうと、所望の膜厚の層を形成するのに結果として多大なる時間を要することとなってしまう。   There is a limit to shortening the time required to fill the gas and the time required to obtain the optimum pressure. If such a time occurs in each cycle, it takes much time as a result to form a layer having a desired film thickness.

この発明の一つの局面においては、成膜装置は、被処理基板に対して成膜を行う成膜装置である。成膜装置は、下方側に位置する底壁、底壁の外周縁から上方側に延びる外壁、および外壁と間隔を開けて外壁の内側に位置し、上下方向に延びる内壁を備え、その内部において、複数の被処理基板に対するプラズマ処理、および複数の被処理基板に対する成膜ガスの吸着処理を行う処理容器と、底壁側から上方側に延びる棒状部、および棒状部の上方端に取り付けられ、その上に複数の被処理基板を載置して支持可能な板状の載置部を備え、載置部が内壁の内側に配置されるよう構成され、上下方向に移動可能な支持台と、載置部と上下方向に対向する位置に備えられ、マイクロ波を伝播する板状の誘電体窓、および複数のスロットが設けられており、誘電体窓の上方側に備えられ、スロットから誘電体窓に対してマイクロ波を放射する薄板状のスロットアンテナ板を含み、マイクロ波をプラズマ源として処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、処理容器内にプラズマ処理用ガス、および成膜ガスを供給するガス供給機構と、複数の被処理基板に対して成膜ガスの吸着処理を行う第一の処理、および複数の被処理基板に対してプラズマ処理を行う第二の処理を、交互に行うよう制御する制御部とを含む。ここで、第一の処理は、支持台を下方側に移動させて載置部と内壁との間に第一の空間を形成し、ガス供給機構により第一の空間に成膜ガスを供給して複数の被処理基板に対して成膜ガスの吸着処理を行う処理である。また、第二の処理は、支持台を上方側に移動させて載置部と外壁と誘電体窓との間に第一の空間と異なる第二の空間を形成し、ガス供給機構により第二の空間にプラズマ処理用ガスを供給し、プラズマ発生機構によりプラズマを発生させて複数の被処理基板に対してプラズマ処理を行う処理である。   In one aspect of the present invention, the film forming apparatus is a film forming apparatus that forms a film on a substrate to be processed. The film forming apparatus includes a bottom wall positioned on the lower side, an outer wall extending upward from the outer peripheral edge of the bottom wall, and an inner wall extending in the vertical direction and positioned on the inner side of the outer wall at a distance from the outer wall. A processing vessel for performing plasma processing on a plurality of substrates to be processed and film-forming gas adsorption processing on a plurality of substrates to be processed; a rod-shaped portion extending upward from the bottom wall side; and an upper end of the rod-shaped portion; A plate-like placement portion that can be supported by placing a plurality of substrates to be processed thereon, the placement portion is configured to be disposed inside the inner wall, and a support base that is movable in the vertical direction; A plate-shaped dielectric window that propagates microwaves and a plurality of slots are provided at positions facing the mounting portion in the vertical direction, and are provided above the dielectric window. A thin plate that emits microwaves to a window A plasma generating mechanism for generating plasma in a processing vessel using a microwave as a plasma source, a gas supply mechanism for supplying a plasma processing gas and a film forming gas into the processing vessel, And a control unit that controls to alternately perform a first process for performing a film forming gas adsorption process on the processing substrate and a second process for performing plasma processing on the plurality of substrates to be processed. Here, in the first process, the support base is moved downward to form a first space between the mounting portion and the inner wall, and a film forming gas is supplied to the first space by the gas supply mechanism. The film forming gas adsorption process is performed on a plurality of substrates to be processed. In the second process, the support base is moved upward to form a second space different from the first space between the mounting portion, the outer wall, and the dielectric window, and the gas supply mechanism causes the second process to be performed. In this process, a plasma processing gas is supplied to the space and plasma is generated by a plasma generation mechanism to perform plasma processing on a plurality of substrates to be processed.

このような成膜装置によると、マイクロ波をプラズマ源とし、誘電体窓、およびスロットアンテナ板を含むプラズマ発生機構によりプラズマを発生させているため、プラズマ処理における被処理基板へのダメージを低減することができる。また、複数の被処理基板に対して同時に成膜を行うことができるため、一枚当たりの成膜処理に要する時間を短縮することができる。この場合、第二の処理であるプラズマ処理を行う際には、支持台を上方側に移動させて、載置部と外壁と誘電体窓との間にプラズマ処理を行う第二の空間を形成している。そうすると、プラズマ処理を行う空間を、処理容器全体の空間に比べて小さくすることができるので、第二の空間内におけるガスの置換や圧力の調整を効率よく短時間で行うことができる。さらに、支持台を上方側に移動させて被処理基板に対してプラズマ処理を行っているため、プラズマ密度の高い領域でプラズマ処理を行うことができ、プラズマ処理に要する時間を短縮することができる。また、第一の処理である成膜ガスの吸着処理を行う際には、支持台を下方側に移動させて、載置部と内壁との間に第一の空間を形成している。この場合も、成膜ガスの吸着処理を行う空間を、処理容器全体の空間に比べて小さくすることができる。そうすると、第一の空間内におけるガスの置換や圧力の調整を効率よく短時間で行うことができる。さらに、第一の空間は第二の空間と異なるよう構成されているため、第一の処理に要するガスと第二の処理に要するガスとが混ざり合うことが抑制される。そうすると、交互に行う各処理において、ガスの置換や排気を厳密に行う必要はなく、ガスの置換等に要する時間や圧力の調整に要する時間を大きく短縮することができる。その結果、スループットの向上を図ることができると共に、ガスの混ざり合いの抑制に基づく高品質な膜を成膜することができる。   According to such a film forming apparatus, microwaves are used as a plasma source, and plasma is generated by a plasma generation mechanism including a dielectric window and a slot antenna plate, so that damage to a substrate to be processed in plasma processing is reduced. be able to. In addition, since film formation can be performed on a plurality of substrates to be processed at the same time, the time required for film formation processing per sheet can be reduced. In this case, when performing plasma processing as the second processing, the support base is moved upward to form a second space for performing plasma processing between the mounting portion, the outer wall, and the dielectric window. doing. As a result, the space for performing the plasma treatment can be made smaller than the space for the entire processing container, so that gas replacement and pressure adjustment in the second space can be performed efficiently and in a short time. Further, since the support substrate is moved upward to perform the plasma processing on the substrate to be processed, the plasma processing can be performed in a high plasma density region, and the time required for the plasma processing can be shortened. . Moreover, when performing the film-forming gas adsorption process, which is the first process, the support base is moved downward to form a first space between the mounting portion and the inner wall. Also in this case, the space for performing the film forming gas adsorption process can be made smaller than the space of the entire processing container. As a result, gas replacement and pressure adjustment in the first space can be efficiently performed in a short time. Furthermore, since the first space is configured to be different from the second space, mixing of the gas required for the first process and the gas required for the second process is suppressed. Then, in each process performed alternately, it is not necessary to strictly perform gas replacement and exhaust, and the time required for gas replacement and the time required for pressure adjustment can be greatly reduced. As a result, the throughput can be improved and a high-quality film based on suppression of gas mixing can be formed.

ここで、プラズマ発生機構は、誘電体窓、およびスロットアンテナ板を、それぞれ複数含むよう構成してもよい。このように構成することにより、複数の被処理基板に成膜を行う際に、各被処理基板に対して、誘電体窓、およびスロットアンテナ板を対応させることができるため、より効率的なプラズマ処理を行うことができる。   Here, the plasma generation mechanism may include a plurality of dielectric windows and a plurality of slot antenna plates. With this configuration, when a film is formed on a plurality of substrates to be processed, a dielectric window and a slot antenna plate can be associated with each substrate to be processed. Processing can be performed.

また、支持台は、長手方向に延びる棒状部の中心を回転中心軸として回転可能であるよう構成してもよい。こうすることにより、成膜ガスの吸着処理である第一の処理において、複数の被処理基板に対して成膜ガスを供給する際に、支持台を回転させて成膜ガスを供給することができる。そうすると、支持台に支持された複数の被処理基板において、ガス供給機構における各被処理基板に対する成膜ガスの供給のばらつきや成膜ガスの吸着のムラをなくすことができる。また、プラズマ処理を行う第二の処理において、生成したプラズマの各位置におけるばらつきやムラに起因する各被処理基板の間のプラズマ処理のばらつきやムラをなくすことができる。したがって、各被処理基板の間における処理の均一性を向上することができる。このような各被処理基板の間の処理の均一性の向上は、被処理基板上に形成される半導体素子の歩留まり向上に寄与し、生産性の向上を図ることができる。   Moreover, you may comprise a support stand so that it can rotate centering | focusing on the center of the rod-shaped part extended in a longitudinal direction. In this way, in the first process, which is the film forming gas adsorption process, when the film forming gas is supplied to the plurality of substrates to be processed, the film forming gas can be supplied by rotating the support base. it can. Then, in the plurality of substrates to be processed supported by the support base, it is possible to eliminate the variation in the supply of the film forming gas to each substrate to be processed in the gas supply mechanism and the unevenness in the adsorption of the film forming gas. In addition, in the second processing in which plasma processing is performed, it is possible to eliminate variations and unevenness in plasma processing between the substrates to be processed due to variations and unevenness in the generated plasma at each position. Therefore, it is possible to improve the uniformity of processing between the substrates to be processed. Such improvement in the uniformity of processing between the substrates to be processed contributes to an improvement in the yield of semiconductor elements formed on the substrate to be processed, thereby improving productivity.

ここで、支持台に支持される被処理基板の数をNとすると、プラズマ発生機構は、誘電体窓、およびスロットアンテナ板をそれぞれN枚ずつ含み、制御部は、各被処理基板を各誘電体窓の下に配置して第二の処理を行い、第二の処理が終了する毎に、支持台を360°/Nの角度で回転させるよう構成してもよい。こうすることにより、第二の処理、すなわち、プラズマ処理において、各被処理基板に対して、それぞれの誘電体窓、およびそれぞれのスロットアンテナ板を用いて生成されるプラズマでプラズマ処理を行うことができる。そうすると、各誘電体窓の下に生成されるプラズマ間のばらつきやムラに起因するプラズマ処理のばらつきやムラをなくし、各被処理基板に対するプラズマ処理の均一性を向上することができる。   Here, if the number of substrates to be processed supported by the support base is N, the plasma generation mechanism includes N dielectric windows and N slot antenna plates, and the control unit sets each substrate to be processed to each dielectric. You may comprise so that it may be arrange | positioned under a body window, a 2nd process may be performed, and a support stand may be rotated at an angle of 360 degrees / N each time a 2nd process is complete | finished. In this way, in the second process, that is, the plasma process, it is possible to perform the plasma process on each substrate to be processed with the plasma generated using the respective dielectric windows and the respective slot antenna plates. it can. As a result, it is possible to eliminate variations and unevenness in plasma processing caused by variations and unevenness between plasmas generated under each dielectric window, and improve the uniformity of plasma processing for each substrate to be processed.

ここで、スロットアンテナ板の直径は、300mm以下であるよう構成してもよい。こうすることにより、導入されるマイクロ波電力に対して、生成されたプラズマにおいて、プラズマ密度を相対的に高くすることができる。したがって、プラズマ処理を効率的に行うことができ、プラズマ処理に要する時間の短縮化等を図ることができ、よりスループットの向上を図ることができる。   Here, the slot antenna plate may have a diameter of 300 mm or less. By doing so, the plasma density can be relatively increased in the generated plasma with respect to the introduced microwave power. Therefore, the plasma processing can be performed efficiently, the time required for the plasma processing can be shortened, and the throughput can be further improved.

また、ガス供給機構は、被処理基板の上面に沿うようにして、被処理基板の一方端側から他方端側に向かって、成膜ガスを供給するよう構成してもよい。こうすることにより、第一の処理において、複数の被処理基板に成膜ガスを供給する際に、被処理基板に対して、供給される成膜ガスをいわゆる面接触させることができる。したがって、供給する成膜ガスの吸着の効率を向上させることができ、より効率的に成膜ガスの吸着処理を行うことができる。また、このような構成によれば、第一の空間内において、被処理基板側からの成膜ガスの散乱を低減することもできる。   Further, the gas supply mechanism may be configured to supply the film forming gas from the one end side to the other end side of the substrate to be processed along the upper surface of the substrate to be processed. Thus, in the first process, when the film forming gas is supplied to the plurality of substrates to be processed, the supplied film forming gas can be brought into so-called surface contact with the substrate to be processed. Accordingly, it is possible to improve the efficiency of adsorption of the supplied deposition gas, and to perform the deposition gas adsorption process more efficiently. In addition, according to such a configuration, scattering of the film forming gas from the substrate to be processed can be reduced in the first space.

また、ガス供給機構は、処理容器内のクリーニングを行うクリーニング用ガスを、支持台の中央側から外方側に向かって放射状に供給可能であり、制御部は、第一の処理を行う際に、ガス供給機構によるクリーニング用ガスの供給を行うよう構成してもよい。このように、クリーニング用ガスを支持台の中央側から外方側に向かって放射状に供給しているため、第二の処理後において、プラズマ処理用ガスの置換や第二の空間の排気を効率的に行うことができる。そうすると、ガスの置換に要する時間の短縮化等を図ることができ、さらなるスループットの向上を図ることができる。   Further, the gas supply mechanism can supply a cleaning gas for cleaning the inside of the processing container radially from the center side to the outside side of the support base, and the control unit can perform the first processing. The cleaning gas may be supplied by the gas supply mechanism. Thus, since the cleaning gas is supplied radially from the center side to the outer side of the support base, the replacement of the plasma processing gas and the exhaust of the second space are efficient after the second processing. Can be done automatically. Then, the time required for gas replacement can be shortened, and the throughput can be further improved.

この発明の他の局面においては、成膜方法は、被処理基板に対して成膜を行う成膜方法である。成膜方法は、下方側に位置する底壁、底壁の外周縁から上方側に延びる外壁、および外壁と間隔を開けて外壁の内側に位置し、上下方向に延びる内壁を備え、その内部において、複数の被処理基板に対するプラズマ処理、および複数の被処理基板に対する成膜ガスの吸着処理を行う処理容器と、底壁側から上方側に延びる棒状部、および棒状部の上方端に取り付けられ、その上に複数の被処理基板を載置して支持可能な板状の載置部を備え、載置部が内壁の内側に配置されるよう構成され、上下方向に移動可能な支持台と、載置部と上下方向に対向する位置に備えられ、マイクロ波を伝播する板状の誘電体窓、および複数のスロットが設けられており、誘電体窓の上方側に備えられ、スロットから誘電体窓に対してマイクロ波を放射する薄板状のスロットアンテナ板を含み、マイクロ波をプラズマ源として処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、処理容器内にプラズマ処理用ガス、および成膜ガスを供給するガス供給機構とを含む成膜装置を用いる。ここで、支持台を下方側に移動させて載置部と内壁との間に第一の空間を形成し、ガス供給機構により第一の空間に成膜ガスを供給して複数の被処理基板に対して成膜ガスの吸着処理を行う第一の処理、および支持台を上方側に移動させて載置部と外壁と誘電体窓との間に第一の空間と異なる第二の空間を形成し、ガス供給機構により第二の空間にプラズマ処理用ガスを供給し、プラズマ発生機構によりプラズマを発生させて複数の被処理基板に対してプラズマ処理を行う第二の処理を交互に行う。   In another aspect of the present invention, the film forming method is a film forming method for forming a film on a substrate to be processed. The film forming method includes a bottom wall located on the lower side, an outer wall extending upward from the outer peripheral edge of the bottom wall, and an inner wall extending in the vertical direction, spaced from the outer wall and positioned on the inner side of the outer wall. A processing vessel for performing plasma processing on a plurality of substrates to be processed and film-forming gas adsorption processing on a plurality of substrates to be processed; a rod-shaped portion extending upward from the bottom wall side; and an upper end of the rod-shaped portion; A plate-like placement portion that can be supported by placing a plurality of substrates to be processed thereon, the placement portion is configured to be disposed inside the inner wall, and a support base that is movable in the vertical direction; A plate-shaped dielectric window that propagates microwaves and a plurality of slots are provided at positions facing the mounting portion in the vertical direction, and are provided above the dielectric window. A thin plate that emits microwaves to a window Including a slot antenna plate and a plasma generation mechanism for generating plasma in a processing container using a microwave as a plasma source, and a gas supply mechanism for supplying a plasma processing gas and a film forming gas into the processing container Use the device. Here, the support base is moved downward to form a first space between the mounting portion and the inner wall, and a film supply gas is supplied to the first space by the gas supply mechanism to form a plurality of substrates to be processed. And a second space different from the first space between the mounting portion, the outer wall, and the dielectric window by moving the support base upward. The second process is performed alternately, in which a plasma processing gas is supplied to the second space by the gas supply mechanism, plasma is generated by the plasma generation mechanism, and plasma processing is performed on the plurality of substrates to be processed.

このような成膜方法によれば、スループットの向上を図ることができると共に、高品質な膜を成膜することができる。   According to such a film formation method, throughput can be improved and a high quality film can be formed.

また、支持台に支持される被処理基板の数をNとすると、プラズマ発生機構は、誘電体窓、およびスロットアンテナ板をそれぞれN枚含み、各被処理基板を各誘電体窓の下に配置して第二の処理を行い、第二の処理が終了する毎に、支持台を360°/Nの角度で回転させるよう制御するよう構成してもよい。   Further, if the number of substrates to be processed supported by the support base is N, the plasma generation mechanism includes N dielectric windows and N slot antenna plates, and each substrate to be processed is disposed under each dielectric window. Then, the second process may be performed, and the support base may be controlled to rotate at an angle of 360 ° / N each time the second process is completed.

また、ガス供給機構が、被処理基板の上面に沿うようにして、被処理基板の一方端側から他方端側に向かって、成膜ガスを供給するよう制御するよう構成してもよい。   In addition, the gas supply mechanism may be configured to control the film formation gas to be supplied from one end side to the other end side of the substrate to be processed along the upper surface of the substrate to be processed.

また、第一の処理を行う際に、ガス供給機構が、処理容器内のクリーニングを行うクリーニング用ガスを、支持台の中央側から外方側に向かって放射状に供給するよう制御するよう構成してもよい。   In addition, when performing the first processing, the gas supply mechanism is configured to control to supply the cleaning gas for cleaning the processing container radially from the center side to the outer side of the support base. May be.

また、成膜は、シリコン窒化膜を成膜し、ガス供給機構は、成膜ガスとしてDCS(Dichlorosilane:ジクロロシラン(SiHCl))ガスを供給するよう構成してもよい。 Alternatively, a silicon nitride film may be formed, and the gas supply mechanism may be configured to supply a DCS (Dichlorosilane: dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 )) gas as a film forming gas.

このような成膜装置、および成膜方法によれば、マイクロ波をプラズマ源とし、誘電体窓、およびスロットアンテナ板を含むプラズマ発生機構によりプラズマを発生させているため、プラズマ処理における被処理基板へのダメージを抑制することができる。また、複数の被処理基板に対して同時に成膜を行うことができるため、一枚当たりの成膜処理に要する時間を短縮することができる。この場合、第二の処理であるプラズマ処理を行う際には、支持台を上方側に移動させて、載置部と外壁と誘電体窓との間にプラズマ処理を行う第二の空間を形成している。そうすると、プラズマ処理を行う空間を、処理容器全体の空間に比べて小さくすることができるので、第二の空間内におけるガスの置換や圧力の調整を効率よく短時間で行うことができる。さらに、支持台を上方側に移動させて被処理基板に対してプラズマ処理を行っているため、プラズマ密度の高い領域でプラズマ処理を行うことができ、プラズマ処理に要する時間を短縮することができる。また、第一の処理である成膜ガスの吸着処理を行う際には、支持台を下方側に移動させて、載置部と内壁との間に第一の空間を形成している。この場合も、成膜ガスの吸着処理を行う空間を、処理容器全体の空間に比べて小さくすることができる。そうすると、第一の空間内におけるガスの置換や圧力の調整を効率よく短時間で行うことができる。さらに、第一の空間は第二の空間と異なるよう構成されているため、第一の処理に要するガスと第二の処理に要するガスとが混ざり合うことが抑制される。そうすると、交互に行う各処理において、ガスの置換や排気を厳密に行う必要はなく、ガスの置換等に要する時間や圧力の調整に要する時間を大きく短縮することができる。その結果、スループットの向上を図ることができると共に、ガスの混ざり合いの抑制に基づく高品質な膜を成膜することができる。   According to such a film forming apparatus and film forming method, a plasma is generated by a plasma generation mechanism including a microwave window as a plasma source, a dielectric window, and a slot antenna plate. Damage to the can be suppressed. In addition, since film formation can be performed on a plurality of substrates to be processed at the same time, the time required for film formation processing per sheet can be reduced. In this case, when performing plasma processing as the second processing, the support base is moved upward to form a second space for performing plasma processing between the mounting portion, the outer wall, and the dielectric window. doing. As a result, the space for performing the plasma treatment can be made smaller than the space for the entire processing container, so that gas replacement and pressure adjustment in the second space can be performed efficiently and in a short time. Further, since the support substrate is moved upward to perform the plasma processing on the substrate to be processed, the plasma processing can be performed in a high plasma density region, and the time required for the plasma processing can be shortened. . Moreover, when performing the film-forming gas adsorption process, which is the first process, the support base is moved downward to form a first space between the mounting portion and the inner wall. Also in this case, the space for performing the film forming gas adsorption process can be made smaller than the space of the entire processing container. As a result, gas replacement and pressure adjustment in the first space can be efficiently performed in a short time. Furthermore, since the first space is configured to be different from the second space, mixing of the gas required for the first process and the gas required for the second process is suppressed. Then, in each process performed alternately, it is not necessary to strictly perform gas replacement and exhaust, and the time required for gas replacement and the time required for pressure adjustment can be greatly reduced. As a result, the throughput can be improved and a high-quality film based on suppression of gas mixing can be formed.

この発明の一実施形態に係る成膜装置の要部を示す概略断面図であり、支持台を上方側に移動させた場合を示す。It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and shows the case where a support stand is moved to the upper side. この発明の一実施形態に係る成膜装置の要部を示す概略断面図であり、支持台を下方側に移動させた場合を示す。It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and shows the case where a support stand is moved below. 図1、および図2に示す成膜装置に含まれる1枚のスロットアンテナ板を、図1中の矢印IIIの方向から見た概略図である。FIG. 3 is a schematic view of one slot antenna plate included in the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2 when viewed from the direction of arrow III in FIG. 1. 図1、および図2に示す成膜装置のうち、誘電体窓が取り付けられた状態を示す図であり、図1中の矢印IIIの方向から見た概略図である。FIG. 3 is a diagram showing a state in which a dielectric window is attached in the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2, and is a schematic view seen from the direction of arrow III in FIG. 1. 図1、および図2に示す成膜装置に含まれるプラズマ処理用ガス供給部によるプラズマ処理用ガスの供給状態を、図1中の矢印IIIの方向から見た概略図である。It is the schematic which looked at the supply state of the plasma processing gas by the plasma processing gas supply part contained in the film-forming apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2 from the direction of arrow III in FIG. 図1、および図2に示す成膜装置に含まれる成膜ガス供給部による成膜ガスの供給状態を、図1中の矢印IIIの方向から見た概略図である。It is the schematic which looked at the supply state of the film-forming gas by the film-forming gas supply part contained in the film-forming apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2 from the direction of arrow III in FIG. この発明の一実施形態に係る成膜装置を用いた成膜処理の流れを示す簡単なチャート図である。It is a simple chart figure which shows the flow of the film-forming process using the film-forming apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 誘電体窓の下面からの距離とプラズマの電子温度、およびプラズマの電子密度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance from the lower surface of a dielectric material window, the electron temperature of plasma, and the electron density of plasma. 投入されるマイクロ波電力と、単位面積当たりのマイクロ波電力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the microwave electric power input and the microwave electric power per unit area.

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。まず、この発明の一実施形態に係る成膜装置の構成について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

図1、および図2は、この発明の一実施形態に係る成膜装置の要部を示す概略断面図である。図1は、成膜装置に含まれる後述する支持台を上方側に移動させた場合を示す。図2は、成膜装置に含まれる後述する支持台を下方側に移動させた場合を示す。図3は、図1、および図2に示す成膜装置に含まれる後述のスロットアンテナ板を、板厚方向、この場合、上方側、すなわち図1中の矢印IIIの方向から見た図である。図4は、図1、および図2に示す成膜装置に含まれる後述の誘電体窓が取り付けられた状態を示す図であり、図1中の矢印IIIの方向から見た概略図である。なお、この実施形態においては、支持台によって支持される複数の被処理基板を、被処理基板W、被処理基板W、被処理基板W、および被処理基板Wの4枚としている。また、この実施形態においては、図1、および図2における紙面上下方向を、成膜装置における上下方向としている。 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing the main part of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a case where a support base (described later) included in the film forming apparatus is moved upward. FIG. 2 shows a case where a support base (described later) included in the film forming apparatus is moved downward. FIG. 3 is a view of a later-described slot antenna plate included in the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2, as viewed from the thickness direction, in this case, the upper side, that is, the direction of arrow III in FIG. . FIG. 4 is a view showing a state where a dielectric window (described later) included in the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is attached, and is a schematic view seen from the direction of arrow III in FIG. In this embodiment, the plurality of substrates to be processed supported by the support base are four substrates, that is, the substrate to be processed W 1 , the substrate to be processed W 2 , the substrate to be processed W 3 , and the substrate to be processed W 4 . . In this embodiment, the vertical direction in FIGS. 1 and 2 is the vertical direction in the film forming apparatus.

図1〜図4を参照して、成膜装置11は、被処理基板W〜Wに対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置としての機能を有すると共に、被処理基板W〜Wに成膜ガスを吸着させる成膜ガス吸着装置としての機能も有する。成膜装置11は、その内部において、例えば4枚の被処理基板W〜Wに対するプラズマ処理、および4枚の被処理基板W〜Wに対する成膜ガスの吸着処理を行う処理容器12と、その上に4枚の被処理基板W〜Wを載置するようにして支持可能な支持台13と、マイクロ波をプラズマ源として処理容器12内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構14と、処理容器12内にプラズマ処理用ガス、および成膜ガスを供給するガス供給機構15と、成膜装置11全体を制御する制御部(図示せず)とを含む。制御部は、プラズマ処理用ガス、および成膜ガスの供給時におけるガス流量、処理容器12内の圧力等、成膜装置11全体の制御を行う。 Referring to FIGS. 1-4, the film forming apparatus 11 has a function as a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed W 1 to W-4, the substrate to be processed W 1 to W-4 It also has a function as a film forming gas adsorption device for adsorbing a film forming gas. Film-forming apparatus 11 includes a processing chamber 12 for performing in its interior, for example plasma treatment of four with respect to the processed substrate W 1 to W-4, and the adsorption treatment of the film forming gas four with respect to the processed substrate W 1 to W-4 A support table 13 that can be supported by placing four substrates to be processed W 1 to W 4 thereon, and a plasma generation mechanism 14 that generates plasma in the processing chamber 12 using a microwave as a plasma source. And a gas supply mechanism 15 for supplying a plasma processing gas and a film forming gas into the processing container 12, and a controller (not shown) for controlling the entire film forming apparatus 11. The control unit controls the entire film forming apparatus 11 such as the gas flow rate when supplying the plasma processing gas and the film forming gas, and the pressure in the processing container 12.

処理容器12は、下方側に位置する底壁16、底壁16の外周縁から上方側に延びる外壁17、および外壁17と所定の間隔を開けて外壁17の内側に位置し、上下方向に延びる内壁18を備える。底壁16、外壁17、および内壁18はそれぞれ所定の肉厚を有する。処理容器12は、外壁17、および内壁18によるいわゆる二重構造の構成である。   The processing container 12 is positioned on the inner side of the outer wall 17 with a predetermined distance from the lower wall 16, the outer wall 17 extending upward from the outer peripheral edge of the bottom wall 16, and extends in the vertical direction. An inner wall 18 is provided. The bottom wall 16, the outer wall 17, and the inner wall 18 each have a predetermined thickness. The processing container 12 has a so-called double structure composed of an outer wall 17 and an inner wall 18.

底壁16には、その一部を厚み方向に貫通するようにして開口し、処理容器12内のガスの排気を行うための排気口19が設けられている。排気口19は、環状に設けられている。環状の排気口19の下方側には排気管(図示せず)を介して排気装置(図示せず)が接続されている。排気装置は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置による処理容器12内の排気、およびガス供給機構15により、処理容器12内を所定の圧力まで減圧することができる。   The bottom wall 16 is provided with an exhaust port 19 that is opened so as to penetrate a part of the bottom wall 16 in the thickness direction and exhausts the gas in the processing container 12. The exhaust port 19 is provided in an annular shape. An exhaust device (not shown) is connected to the lower side of the annular exhaust port 19 via an exhaust pipe (not shown). The exhaust device has a vacuum pump such as a turbo molecular pump. The inside of the processing container 12 can be depressurized to a predetermined pressure by the exhaust in the processing container 12 by the exhaust device and the gas supply mechanism 15.

外壁17は、上下方向に延びる第一の側壁21と、上下方向に垂直な方向に延びる第一の天壁22とから構成されている。第一の側壁21は、底壁16の外周縁から上方向に延びる形状である。第一の側壁21は、円筒状である。第一の天壁22は、第一の側壁21の上方端部から、内径側に向かって延びる形状である。第一の天壁22は、円板状である。第一の天壁22には、4つの丸孔状の開口23a、23b、23c、23dが設けられている。4つの開口23a〜23dは、周方向に360°/4となる90°間隔で所定の間隔を開けて設けられている。これら4つの開口23a〜23dは、各開口23a〜23dにおいて、後述する円板状の4枚の誘電体窓、および同じく円板状の4枚のスロットアンテナ板をそれぞれ受け入れる形状である。   The outer wall 17 includes a first side wall 21 extending in the vertical direction and a first top wall 22 extending in a direction perpendicular to the vertical direction. The first side wall 21 has a shape extending upward from the outer peripheral edge of the bottom wall 16. The first side wall 21 is cylindrical. The first top wall 22 has a shape extending from the upper end of the first side wall 21 toward the inner diameter side. The first top wall 22 has a disk shape. The first top wall 22 is provided with four round holes 23a, 23b, 23c, and 23d. The four openings 23a to 23d are provided at predetermined intervals at 90 ° intervals that are 360 ° / 4 in the circumferential direction. These four openings 23a to 23d are shaped to receive four disk-shaped dielectric windows (described later) and four disk-shaped slot antenna plates, respectively, in the openings 23a to 23d.

内壁18は、上下方向に延びる第二の側壁24と、上下方向に垂直な方向に延びる第二の天壁25とから構成されている。第二の側壁24は、第一の側壁21と径方向に所定の間隔を開けて、第一の側壁21の内径側に設けられている。第二の側壁24についても、円筒状である。第二の天壁25は、第二の側壁24の上方端部から、内径側に向かって延びる形状である。第二の天壁25は、円板状である。第二の天壁25は、第一の天壁22と上下方向に所定の間隔を開けて、第一の天壁22の下方側に設けられている。第二の天壁25の径方向の中央には、1つの丸孔状の大きな開口26が設けられている。この開口26の直径、すなわち、図2中で示される第二の天壁25の内径側端部27a、27b間の径方向の長さLは、図2中の長さLで示される後述する載置部37の直径よりも、若干小さく構成されている。 The inner wall 18 includes a second side wall 24 extending in the vertical direction and a second top wall 25 extending in a direction perpendicular to the vertical direction. The second side wall 24 is provided on the inner diameter side of the first side wall 21 with a predetermined distance from the first side wall 21 in the radial direction. The second side wall 24 is also cylindrical. The second top wall 25 has a shape extending from the upper end of the second side wall 24 toward the inner diameter side. The second top wall 25 has a disk shape. The second ceiling wall 25 is provided on the lower side of the first ceiling wall 22 with a predetermined distance from the first ceiling wall 22 in the vertical direction. At the center in the radial direction of the second top wall 25, a single large circular hole 26 is provided. The diameter of the opening 26, i.e., the inner diameter side end portion 27a, the radial length L 1 between 27b of the second top wall 25 shown in FIG. 2, represented by the length L 2 in FIG. 2 It is configured to be slightly smaller than the diameter of the mounting portion 37 described later.

外壁17と内壁18との間隔は、外壁17を構成する第一の側壁21の内径面28と内壁18を構成する第二の側壁24の外径面29との間の径方向の間隔であり、図1中の長さLで示される間隔である。底壁16と内壁18との間、具体的には、底壁16の上面30と内壁18を構成する第二の側壁24の下方側端部31との間には、隙間32が設けられている。この隙間32の上下方向の間隔は、図1中の長さLで示される間隔である。径方向において、第二の側壁24の内径面33は、環状の排気口19を構成する外径側の側壁34の内径面35よりも外径側に位置するよう構成されている。 The distance between the outer wall 17 and the inner wall 18 is a radial distance between the inner diameter surface 28 of the first side wall 21 constituting the outer wall 17 and the outer diameter surface 29 of the second side wall 24 constituting the inner wall 18. is the interval represented by the length L 3 in Fig. A gap 32 is provided between the bottom wall 16 and the inner wall 18, specifically, between the upper surface 30 of the bottom wall 16 and the lower side end portion 31 of the second side wall 24 constituting the inner wall 18. Yes. Vertical spacing of the gap 32 is the distance represented by the length L 4 in FIG. In the radial direction, the inner diameter surface 33 of the second side wall 24 is configured to be positioned on the outer diameter side of the inner diameter surface 35 of the outer diameter side wall 34 that constitutes the annular exhaust port 19.

なお、内壁18については、外壁17を構成する第一の側壁21の内径面28から第二の側壁24の外径面29まで延び、周方向に間隔を開けて複数設けられる棒状の支持部(図示せず)によって、上記した位置関係、すなわち、底壁16、および外壁17との位置関係を保つように支持されている。   The inner wall 18 extends from the inner diameter surface 28 of the first side wall 21 constituting the outer wall 17 to the outer diameter surface 29 of the second side wall 24, and is provided with a plurality of rod-like support portions (spaced in the circumferential direction). (Not shown) is supported so as to maintain the positional relationship described above, that is, the positional relationship with the bottom wall 16 and the outer wall 17.

支持台13は、底壁16側から上方側に延びる棒状部36、および棒状部36の上方端に取り付けられ、その上に4枚の被処理基板W〜Wを載置して支持可能な円板状の載置部37を備える。支持台13は、静電チャック(図示せず)により、4枚の被処理基板W〜Wを吸着する。上下方向に移動可能な支持台13は、棒状部36を上下方向に移動させることにより、支持台13全体を上下方向に移動可能としている。なお、載置部37の上面39上に載置される4枚の被処理基板W〜Wは、後述する図6に示すように、周方向に90°間隔で、所定の間隔を開けて載置されている。 The support base 13 is attached to the bar-shaped portion 36 extending upward from the bottom wall 16 side and the upper end of the bar-shaped portion 36, and can support four processed substrates W 1 to W 4 mounted thereon. A disc-shaped mounting portion 37 is provided. The support base 13 attracts the four substrates W 1 to W 4 by an electrostatic chuck (not shown). The support base 13 movable in the vertical direction allows the entire support base 13 to be moved in the vertical direction by moving the rod-shaped portion 36 in the vertical direction. Note that the four substrates W 1 to W 4 to be placed on the upper surface 39 of the placement portion 37 are spaced at predetermined intervals of 90 ° in the circumferential direction as shown in FIG. It is placed.

棒状部36は、底壁16の中央から垂直上方に向かって延びるように構成されている。なお、棒状部36は、円筒状であって、絶縁性の部材から構成されている。   The rod-shaped portion 36 is configured to extend vertically upward from the center of the bottom wall 16. In addition, the rod-shaped part 36 is cylindrical and is comprised from the insulating member.

載置部37は、円板状の径方向の中央において、その下面38が棒状部36の上方端部に接続するようにして設けられている。載置部37の上面39が、被処理基板W〜Wを載置する載置面となる。上面39の形状は、平らである。載置部37は、内壁18の内側に配置されるよう構成されている。長さLで示す載置部37の直径は、図2中の長さLで示す第二の側壁24の内径よりも小さく構成されている。すなわち、載置部37の外径側端部40a、40bと第二の側壁24の内径面33との間には、図2中の長さLで示す径方向の隙間41が設けられている。なお、載置部37は、載置部37の内部に設けられた温度調整機構(図示せず)により所望の温度に設定可能である。また、載置部37内には、被処理基板W〜Wの搬入および搬出の際に用いられる上下方向に移動可能なリフタピン(図示せず)が複数内蔵されている。リフタピンは、各被処理基板W〜Wを載置する載置領域に対応する部分に、3本ずつ設けられている。 The mounting portion 37 is provided so that the lower surface 38 is connected to the upper end portion of the rod-shaped portion 36 at the center of the disk-shaped radial direction. The upper surface 39 of the mounting portion 37 is a mounting surface on which the substrates to be processed W 1 to W 4 are mounted. The shape of the upper surface 39 is flat. The mounting portion 37 is configured to be disposed inside the inner wall 18. The diameter of the mounting portion 37 shown by the length L 2 is made smaller than the inner diameter of the second side wall 24 shown by the length L 5 in FIG. That is, a relation between the outer diameter side end portion 40a of the mounting portion 37, 40b and the inner diameter surface 33 of the second side wall 24, it is provided radial gap 41 shown by the length L 6 in FIG. 2 Yes. The placement unit 37 can be set to a desired temperature by a temperature adjustment mechanism (not shown) provided inside the placement unit 37. In addition, a plurality of lifter pins (not shown) that are movable in the vertical direction and are used when loading and unloading the substrates to be processed W 1 to W 4 are built in the mounting portion 37. Three lifter pins are provided in a portion corresponding to the placement region on which the substrates to be processed W 1 to W 4 are placed.

支持台13は、長手方向、すなわち、図1中の紙面上下方向に延びる棒状部36の中心を回転中心軸42として回転可能であるよう構成されている。回転中心軸42については、図1において、三点鎖線で示している。この支持台13の回転運動の制御については、上記した制御部で行われており、詳細については、後述する。   The support base 13 is configured to be rotatable about the center of the rod-shaped portion 36 extending in the longitudinal direction, that is, the vertical direction in FIG. The rotation center axis 42 is indicated by a three-dot chain line in FIG. The control of the rotational movement of the support base 13 is performed by the control unit described above, and details will be described later.

プラズマ発生機構14は、マイクロ波をプラズマ源として、処理容器12内にプラズマを発生させる。プラズマ発生機構14は、載置部37と上下方向に対向する位置に備えられ、マイクロ波を伝播する円板状の4枚の誘電体窓46a、46b、46c、46dを含む。   The plasma generation mechanism 14 generates plasma in the processing container 12 using microwaves as a plasma source. The plasma generation mechanism 14 includes four dielectric windows 46a, 46b, 46c, and 46d that are provided at positions facing the mounting portion 37 in the vertical direction and propagate microwaves.

ここで、誘電体窓46aの構成について説明する。誘電体窓46aは、具体的には、載置部37の上面39と誘電体窓46aの下側の面となる下面47とが対向するように設けられている。誘電体窓46aの下面47の形状は、平らである。誘電体窓46aは、誘電体で構成されている。誘電体窓46aの具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。なお、他の誘電体窓46b〜46dの構成については、誘電体窓46aの構成と同じであるため、それらの説明を省略する。   Here, the configuration of the dielectric window 46a will be described. Specifically, the dielectric window 46a is provided so that the upper surface 39 of the mounting portion 37 and the lower surface 47 serving as the lower surface of the dielectric window 46a face each other. The shape of the lower surface 47 of the dielectric window 46a is flat. The dielectric window 46a is made of a dielectric. Specific examples of the material of the dielectric window 46a include quartz and alumina. Since the configuration of the other dielectric windows 46b to 46d is the same as the configuration of the dielectric window 46a, the description thereof is omitted.

誘電体窓46a〜46dは、処理容器12の4つの開口23a〜23dを覆うようにそれぞれ取り付けられる。具体的には、第一の天壁22に設けられた4つの丸孔状の開口23a〜23dをそれぞれ円板状の誘電体窓46a〜46dが覆うようにして設けられる。誘電体窓46a〜46d、および図示しないシール部材等により、処理容器12は、密封可能に構成されている。   The dielectric windows 46a to 46d are attached so as to cover the four openings 23a to 23d of the processing container 12, respectively. Specifically, the disk-shaped dielectric windows 46a to 46d are provided so as to cover the four round hole-shaped openings 23a to 23d provided in the first top wall 22, respectively. The processing container 12 is configured to be hermetically sealed by the dielectric windows 46a to 46d and a seal member (not shown).

また、プラズマ発生機構14は、複数のスロット48が設けられており、それぞれの誘電体窓46a〜46dの上方側に備えられ、複数のスロット48から誘電体窓46a〜46dに対してマイクロ波を放射するスロットアンテナ板49a、49b、49c、49dを含む。   In addition, the plasma generation mechanism 14 is provided with a plurality of slots 48 and is provided above the respective dielectric windows 46a to 46d, and microwaves are transmitted from the plurality of slots 48 to the dielectric windows 46a to 46d. Radiating slot antenna plates 49a, 49b, 49c, and 49d are included.

ここで、スロットアンテナ板49aの構成について説明する。スロットアンテナ板49aは、薄板状であって、円板状である。図3に示すように、それぞれ所定の間隔を開けて直交するように2つのスロット48が設けられている。2つのスロット48によって一対をなした点線で示すスロット対50が、周方向に所定の間隔を開けて設けられている。また、径方向においても、複数のスロット対50が所定の間隔を開けて設けられている。なお、他のスロットアンテナ板49b〜49dの構成については、スロットアンテナ板49aの構成と同じであるため、それらの説明を省略する。   Here, the configuration of the slot antenna plate 49a will be described. The slot antenna plate 49a has a thin plate shape and a disc shape. As shown in FIG. 3, two slots 48 are provided so as to be orthogonal to each other with a predetermined interval. A slot pair 50 indicated by a dotted line paired by two slots 48 is provided at a predetermined interval in the circumferential direction. Also in the radial direction, a plurality of slot pairs 50 are provided at predetermined intervals. Note that the configuration of the other slot antenna plates 49b to 49d is the same as the configuration of the slot antenna plate 49a, and a description thereof will be omitted.

また、プラズマ発生機構14は、処理容器12外に設けられるプラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器51と、スロットアンテナ板49a〜49dのそれぞれ上方側に配置され、同軸導波管52により導入されたマイクロ波を径方向に伝播する誘電体部材53とを含む。   The plasma generation mechanism 14 is disposed on the upper side of each of the microwave generator 51 that generates a microwave for plasma excitation provided outside the processing container 12 and the slot antenna plates 49 a to 49 d, and the coaxial waveguide 52. And a dielectric member 53 that propagates the microwave introduced in the radial direction.

マッチング54を有するマイクロ波発生器51は、分岐する導波管56、およびモード変換器55を介して、マイクロ波を導入する同軸導波管52の上部に接続されている。モード変換器55、同軸導波管52、および誘電体部材53は、各スロットアンテナ板49a〜49dに対応して、それぞれ4つずつ設けられている。例えば、マイクロ波発生器51で発生させたTEモードのマイクロ波は、導波管56を通り、モード変換器55によりTEMモードへ変換され、同軸導波管52を伝播する。マイクロ波発生器51において発生させるマイクロ波の周波数としては、例えば、2.45GHzが選択される。   The microwave generator 51 having the matching 54 is connected to the upper part of the coaxial waveguide 52 into which the microwave is introduced, via the branching waveguide 56 and the mode converter 55. Four mode converters 55, coaxial waveguides 52, and dielectric members 53 are provided corresponding to the respective slot antenna plates 49a to 49d. For example, the TE mode microwave generated by the microwave generator 51 passes through the waveguide 56, is converted to the TEM mode by the mode converter 55, and propagates through the coaxial waveguide 52. For example, 2.45 GHz is selected as the frequency of the microwave generated by the microwave generator 51.

マイクロ波発生器51により発生させたマイクロ波は、同軸導波管52を通って、各誘電体部材53に伝播され、スロットアンテナ板49a〜49dに設けられた複数のスロット48から誘電体窓46a〜46dに放射される。誘電体窓46a〜46dを透過したマイクロ波は、それぞれの誘電体窓46a〜46dの直下に電界を生じさせ、プラズマを生成させる。すなわち、成膜装置11においてプラズマ処理に供されるマイクロ波プラズマは、上記した構成のスロットアンテナ板49a〜49d、および誘電体部材53を含むラジアルラインスロットアンテナ(Radial Line Slot Antenna)により生成されている。   Microwaves generated by the microwave generator 51 are propagated to the dielectric members 53 through the coaxial waveguides 52, and from the plurality of slots 48 provided in the slot antenna plates 49a to 49d, the dielectric window 46a. To ~ 46d. The microwaves transmitted through the dielectric windows 46a to 46d generate an electric field immediately below the respective dielectric windows 46a to 46d, thereby generating plasma. That is, microwave plasma to be subjected to plasma processing in the film forming apparatus 11 is generated by a radial line slot antenna (Radial Line Slot Antenna) including the slot antenna plates 49 a to 49 d configured as described above and the dielectric member 53. Yes.

ガス供給機構15は、処理容器12内にプラズマ処理用ガス、および成膜ガスを供給する。ガス供給機構15は、処理容器12内にプラズマ処理用ガスを供給するプラズマ処理用ガス供給部61と、処理容器12内に成膜ガスを供給する成膜ガス供給部62とを備える構成である。   The gas supply mechanism 15 supplies a plasma processing gas and a film forming gas into the processing container 12. The gas supply mechanism 15 includes a plasma processing gas supply unit 61 that supplies a plasma processing gas into the processing container 12 and a film forming gas supply unit 62 that supplies a film forming gas into the processing container 12. .

図5は、図1、および図2に示す成膜装置11に含まれるプラズマ処理用ガス供給部61によるプラズマ処理用ガスの供給状態を、図1中の矢印IIIの方向から見た概略図である。図1〜図5を参照して、プラズマ処理用ガス供給部61は、外壁17を構成する第一の側壁21の上部側において8個設けられている。8個のプラズマ処理用ガス供給部61を介して、処理容器12内にプラズマ処理用ガスを供給する。8個のプラズマ処理用ガス供給部61は、周方向に等配に設けられている。この場合、隣り合うプラズマ処理用ガス供給部61は、360°/8である45°間隔で周方向に同じ上下方向の高さで設けられている。プラズマ処理用ガス供給部61は、処理容器12外に設けられたプラズマ処理用ガス供給源(図示せず)からプラズマ処理用ガス供給孔63を介して、プラズマ処理用ガスを供給する。プラズマ処理用ガスについては、プラズマ励起用のガスや、主に処理容器12内の圧力を調整するための不活性ガス等が挙げられる。   FIG. 5 is a schematic view of the plasma processing gas supply state by the plasma processing gas supply unit 61 included in the film forming apparatus 11 shown in FIGS. 1 and 2, as viewed from the direction of arrow III in FIG. is there. With reference to FIGS. 1 to 5, eight plasma processing gas supply parts 61 are provided on the upper side of the first side wall 21 constituting the outer wall 17. A plasma processing gas is supplied into the processing container 12 through the eight plasma processing gas supply units 61. The eight plasma processing gas supply parts 61 are provided at equal intervals in the circumferential direction. In this case, the adjacent plasma processing gas supply units 61 are provided at the same vertical height in the circumferential direction at intervals of 45 ° which is 360 ° / 8. The plasma processing gas supply unit 61 supplies a plasma processing gas from a plasma processing gas supply source (not shown) provided outside the processing container 12 through the plasma processing gas supply hole 63. Examples of the plasma processing gas include plasma excitation gas and an inert gas mainly for adjusting the pressure in the processing container 12.

ここで、プラズマ処理用ガス供給部61によるプラズマ処理用ガスは、それぞれ径方向の中心64に向かう方向に対して斜め方向で供給される。図5においては、各プラズマ処理用ガス供給部61からの供給の方向を、それぞれ矢印Fで示している。この場合、例えば、上記したプラズマ処理用ガス供給孔63を、それぞれ同じ方向で斜め方向に開口するようにして設けるようにする。図5においては、それぞれのプラズマ処理用ガス供給孔63の開口の角度を、径方向の中心に向かう一点鎖線65に対して、角度θだけ斜め方向に傾けている。こうすることにより、処理容器12内、具体的には、後述する第二の空間内において、均一にプラズマ処理用ガスを供給することができる。 Here, the plasma processing gas supplied from the plasma processing gas supply unit 61 is supplied obliquely with respect to the direction toward the radial center 64. In FIG. 5 indicates the direction of supply from the plasma processing gas supply unit 61, respectively arrow F 1. In this case, for example, the plasma processing gas supply holes 63 are provided so as to open obliquely in the same direction. In FIG. 5, the opening angle of each plasma processing gas supply hole 63 is inclined by an angle θ 1 with respect to the alternate long and short dash line 65 toward the center in the radial direction. By doing so, the plasma processing gas can be supplied uniformly in the processing container 12, specifically, in the second space described later.

図6は、図1、および図2に示す成膜装置11に含まれる成膜ガス供給部62による成膜ガスの供給状態を、図1中の矢印IIIの方向から見た概略図である。図1〜図6を参照して、成膜ガス供給部62は、内壁18を構成する第二の側壁24の下部側において7個設けられている。7個の成膜ガス供給部62を介して、処理容器12内に成膜ガスを供給する。7個の成膜ガス供給部62は、第二の側壁24の半円状の一方側において、周方向に等しい間隔で設けられている。   FIG. 6 is a schematic view of a state in which a film forming gas is supplied by the film forming gas supply unit 62 included in the film forming apparatus 11 shown in FIGS. 1 and 2, as viewed from the direction of arrow III in FIG. With reference to FIGS. 1 to 6, seven film forming gas supply units 62 are provided on the lower side of the second side wall 24 constituting the inner wall 18. A film forming gas is supplied into the processing container 12 via the seven film forming gas supply units 62. The seven deposition gas supply units 62 are provided at equal intervals in the circumferential direction on one side of the semicircular shape of the second side wall 24.

ここで、成膜ガス供給部62は、被処理基板W〜Wの上面に沿うようにして、被処理基板W〜Wの一方端側から他方端側に向かって、成膜ガスを供給するよう構成される。図6において、各成膜ガス供給部62からの供給の方向を、それぞれ矢印Fで示している。この場合、例えば、第二の側壁24の半円状の一方側に設けられる7個の成膜ガス供給孔66の開口形状を、被処理基板Wの一方端67a側から他方端67b側に向かって真直ぐ延びるように設けるようにしてもよい。 Here, the film forming gas supply unit 62 so as to be along the upper surface of the substrate to be processed W 1 to W-4, toward the other end side from one end side of the substrate W 1 to W-4, the film forming gas Configured to supply. 6 shows the direction of the supply from the film-forming gas supply unit 62, respectively arrow F 2. In this case, for example, the opening shape of the second side wall 24 of the semicircular one seven provided on the side film-forming gas supply holes 66, the other end 67b side from the one end 67a side of the substrate W 1 You may make it provide so that it may extend straight toward.

また、ガス供給機構15は、処理容器12内のクリーニングを行うクリーニング用ガスを供給するクリーニング用ガス供給部68を備える。クリーニング用ガス供給部68は、第一の天壁22の径方向の中央において、第一の天壁22の下面43から支持台13側に突出するように備えられている。突出して備えられたクリーニング用ガス供給部68に、放射状の複数のクリーニング用ガス供給孔69を設ける。そして、クリーニング用ガス供給部68は、このクリーニング用ガス供給孔69から処理容器12内にクリーニング用ガスを供給する。このように、クリーニング用ガスを支持台13の中央側から外方側に向かって放射状に供給すると、第二の処理後において、プラズマ処理用ガスの置換や後述する第二の空間の排気を効率的に行うことができる。そうすると、ガスの置換に要する時間の短縮化等を図ることができ、さらなるスループットの向上を図ることができる。なお、クリーニング用ガスとしては、例えば、NF(三フッ化窒素)ガスが用いられる。 In addition, the gas supply mechanism 15 includes a cleaning gas supply unit 68 that supplies a cleaning gas for cleaning the inside of the processing container 12. The cleaning gas supply unit 68 is provided so as to protrude from the lower surface 43 of the first ceiling wall 22 toward the support base 13 at the radial center of the first ceiling wall 22. A plurality of radial cleaning gas supply holes 69 are provided in the cleaning gas supply portion 68 provided so as to protrude. The cleaning gas supply unit 68 supplies the cleaning gas into the processing container 12 through the cleaning gas supply hole 69. In this way, when the cleaning gas is supplied radially from the center side to the outer side of the support base 13, the replacement of the plasma processing gas and the exhaust of the second space described later are efficient after the second processing. Can be done automatically. Then, the time required for gas replacement can be shortened, and the throughput can be further improved. For example, NF 3 (nitrogen trifluoride) gas is used as the cleaning gas.

ここで、支持台13を上方向に移動させると、載置部37と外壁17と誘電体窓46a〜46dとの間に、第二の空間71が形成されるよう構成されている。具体的には、第二の空間71は、図1中の一点鎖線内のドットで示す領域である。この第二の空間71は、処理容器12全体の容積よりも小さい。第二の空間71には、プラズマ処理用ガス供給部61からプラズマ処理用ガスが供給される。第二の空間71内に供給されたプラズマ処理用ガスは、主に、第一の側壁21と第二の側壁24との間に形成される空間72、および隙間32を介して、排気口19から排気される。プラズマ処理用ガスの主な排気方向は、図1中の矢印Aで示される。 Here, when the support base 13 is moved upward, a second space 71 is formed between the mounting portion 37, the outer wall 17, and the dielectric windows 46a to 46d. Specifically, the second space 71 is a region indicated by a dot within a one-dot chain line in FIG. The second space 71 is smaller than the entire volume of the processing container 12. Plasma processing gas is supplied from the plasma processing gas supply unit 61 to the second space 71. The plasma processing gas supplied into the second space 71 mainly passes through the space 72 formed between the first side wall 21 and the second side wall 24, and the gap 32, and the exhaust port 19. Exhausted from. The main exhaust direction of the plasma processing gas is indicated by arrow A 1 in FIG.

また、支持台13を下方向に移動させると、載置部37と内壁18との間に、第一の空間73が形成されるよう構成されている。具体的には、第一の空間73は、図2中の二点鎖線内のドットで示す領域である。この第一の空間73は、第二の空間71と異なる位置に設けられる。具体的には、第一の空間73は、第二の空間71と離隔して、第二の空間71の下側に設けられるものである。この第一の空間73についても、処理容器12全体の容積よりも小さいものである。第一の空間73には、成膜ガス供給部62から成膜ガスが供給される。第一の空間73内に供給された成膜ガスは、主に、載置部37と第二の側壁24との間の径方向の隙間41を介して、排気口19から排気される。成膜ガスの主な排気方向は、図2中の矢印Aで示される。 Further, when the support base 13 is moved downward, a first space 73 is formed between the placement portion 37 and the inner wall 18. Specifically, the first space 73 is a region indicated by dots within a two-dot chain line in FIG. The first space 73 is provided at a position different from the second space 71. Specifically, the first space 73 is provided on the lower side of the second space 71 so as to be separated from the second space 71. The first space 73 is also smaller than the entire volume of the processing container 12. A film forming gas is supplied from the film forming gas supply unit 62 to the first space 73. The film forming gas supplied into the first space 73 is mainly exhausted from the exhaust port 19 through the radial gap 41 between the mounting portion 37 and the second side wall 24. The main direction of exhaust of the deposition gas, indicated by arrow A 2 in Fig.

次に、この発明の一実施形態に係る成膜装置11を用いた成膜方法について説明する。図7は、この発明の一実施形態に係る成膜装置を用いて成膜を行う場合の代表的な工程を示すフローチャートである。この実施形態においては、シリコン窒化(SiN)膜を成膜する場合について説明する。   Next, a film forming method using the film forming apparatus 11 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a typical process when film formation is performed using the film formation apparatus according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, a case where a silicon nitride (SiN) film is formed will be described.

図1〜図7を参照して、まず、処理容器12内への被処理基板W〜Wの搬入を行う(図7(A))。処理容器12に設けられる図示しないゲートバルブを開け、処理容器12外に設けられるトランスファアーム(図示せず)によって、処理容器12の外部から搬送される1枚目の被処理基板Wを処理容器12内の載置部37の上に搬送する。その後、載置部37の内部に設けられるリフタピンを上昇させて、搬入された被処理基板Wを受け取る。その後、トランスファアームを退避させ、リフタピンを降下させて被処理基板Wを載置部37の所定の箇所に載置する。次に、支持台13を90°回転させる。そして、同様に、リフタピンの上昇および降下により、載置部37の所定の箇所に2枚目の被処理基板Wを載置する。このようにして、被処理基板W〜Wを載置部37の所定の箇所に順次載置する。その後、ゲートバルブを閉じる。このようにして、処理容器12内に被処理基板W〜Wを搬入する。 Referring to FIGS. 1 to 7, first, substrates to be processed W 1 to W 4 are carried into the processing container 12 (FIG. 7A). A gate valve (not shown) provided in the processing container 12 is opened, and a first substrate W 1 transported from the outside of the processing container 12 is transferred to the processing container by a transfer arm (not shown) provided outside the processing container 12. Then, it is transported onto the mounting portion 37 in the body 12. Thereafter, the mounting is raised the lifter pins provided inside the portion 37, receives the processed substrate W 1 which has been carried. Thereafter, the transfer arm is retracted, the lifter pin is lowered, and the substrate W 1 to be processed is placed at a predetermined location on the placement portion 37. Next, the support base 13 is rotated by 90 °. Then, similarly, the rise and fall of the lifter pins, placing the second sheet of the substrate to be processed W 2 at a predetermined position of the mounting portion 37. In this way, the substrates to be processed W 1 to W 4 are sequentially placed at predetermined positions on the placement portion 37. Thereafter, the gate valve is closed. In this way, the substrates to be processed W 1 to W 4 are carried into the processing container 12.

次に、搬入された被処理基板W〜Wに対しプラズマ処理を行う。ここで、この場合のプラズマ処理については、初期のプラズマ窒化処理である。すなわち、初期プラズマ処理工程を行う(図7(B))。なお、この初期プラズマ処理工程については、必要に応じて、省略することにしてもよい。すなわち、例えば、被処理基板W〜Wの洗浄等により、この初期プラズマ処理工程の代替ができるのであれば、この初期プラズマ工程を省略することができる。この初期プラズマ処理工程は、任意の工程である。 Next, plasma processing is performed on the loaded substrates W 1 to W 4 . Here, the plasma treatment in this case is an initial plasma nitriding treatment. That is, an initial plasma treatment process is performed (FIG. 7B). This initial plasma processing step may be omitted as necessary. That is, for example, if the initial plasma processing step can be replaced by cleaning the substrates to be processed W 1 to W 4 , the initial plasma step can be omitted. This initial plasma processing step is an optional step.

まず、プラズマ処理用ガス供給部61から、プラズマ処理用ガスを第二の空間71に供給し、マイクロ波電力を投入して、プラズマを生成する。プラズマ処理用ガスとしては、アルゴン(Ar)ガス、窒素(N)ガス、およびアンモニア(NH)ガスが用いられる。次に、支持台13を上方側に移動させる。そして、載置部37と外壁17と誘電体窓46a〜46dとの間に第二の空間71を形成する。すなわち、成膜装置11を図1に示す状態とする。なお、プラズマを生成させながら、支持台13を上方側に移動させることもできる。 First, plasma processing gas is supplied from the plasma processing gas supply unit 61 to the second space 71, and microwave power is input to generate plasma. As the plasma processing gas, argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and ammonia (NH 3 ) gas are used. Next, the support base 13 is moved upward. And the 2nd space 71 is formed between the mounting part 37, the outer wall 17, and the dielectric material windows 46a-46d. That is, the film forming apparatus 11 is set to the state shown in FIG. The support base 13 can be moved upward while generating plasma.

ここで、第二の空間71は、誘電体窓46a〜46dの直下において形成されるプラズマ生成領域、およびプラズマ生成領域の下方側に形成され、プラズマ生成領域で生成されたプラズマが拡散して形成されるプラズマ拡散領域の双方で占められる。支持台13を上方側に移動させた場合における載置部37上に支持される被処理基板W〜Wが位置する空間は、プラズマ拡散領域となる。このような状態で、プラズマ窒化処理を行う。 Here, the second space 71 is formed in the plasma generation region formed immediately below the dielectric windows 46a to 46d and on the lower side of the plasma generation region, and is formed by diffusing the plasma generated in the plasma generation region. Occupied by both of the plasma diffusion regions to be performed. A space where the substrates to be processed W 1 to W 4 supported on the placement unit 37 when the support base 13 is moved upward is a plasma diffusion region. In such a state, plasma nitriding is performed.

ここで、プラズマ窒化処理について説明する。図8は、成膜装置11においてプラズマを発生させた際の処理容器12内における誘電体窓46aの下面47からの距離とプラズマの電子温度、およびプラズマの電子密度との関係を示すグラフである。図8において、横軸は、誘電体窓46aの下面47からの距離(mm)を示し、左側の縦軸は、プラズマの電子密度(cm−3)を示し、右側の縦軸は、プラズマの電子温度(eV)を示す。図8中の菱形はプラズマの電子密度を示し、図8中の丸形はプラズマの電子温度を示す。なお、図8において、距離が0(mm)とは、いわゆる誘電体窓46aの下面47の位置を指す。 Here, the plasma nitriding process will be described. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the distance from the lower surface 47 of the dielectric window 46a, the plasma electron temperature, and the plasma electron density in the processing container 12 when plasma is generated in the film forming apparatus 11. . In FIG. 8, the horizontal axis indicates the distance (mm) from the lower surface 47 of the dielectric window 46a, the left vertical axis indicates the plasma electron density (cm −3 ), and the right vertical axis indicates the plasma. Indicates electron temperature (eV). The diamonds in FIG. 8 indicate the electron density of the plasma, and the circles in FIG. 8 indicate the electron temperature of the plasma. In FIG. 8, the distance of 0 (mm) refers to the position of the lower surface 47 of the so-called dielectric window 46a.

図8を参照して、誘電体窓46aの直下の領域、具体的には、ハッチングで示すおおよそ距離が10mm程度までの領域74は、いわゆるプラズマ生成領域である。この領域74においては、プラズマの電子温度が約2.0eVよりも高い。また、距離が10mm程度まで、プラズマの電子密度が急激に上昇し、その後、緩やかに下降する。10mmを越える領域は、プラズマ拡散領域である。この領域においては、プラズマの電子温度が、2.0eV程度から距離が離れるにつれ、徐々に低くなっていく。また、プラズマの電子密度も、7.0E+11(cm−3)程度から距離が離れるにつれ、徐々に低くなっていく。ここで、プラズマの電子温度およびプラズマの電子密度が比較的高いプラズマ拡散領域に被処理基板を位置させることにより、効率的なプラズマ処理を行うことができる。すなわち、図1中の長さLで示す誘電体窓46aの下面47から被処理基板Wの上面44までの距離を、プラズマ拡散領域においてできるだけ誘電体窓46aの下面47側に近づけることにより、プラズマの電子密度の高い領域で、効率的にプラズマ処理を行うことができる。 Referring to FIG. 8, a region immediately below dielectric window 46a, specifically, a region 74 having a distance up to about 10 mm indicated by hatching is a so-called plasma generation region. In this region 74, the electron temperature of the plasma is higher than about 2.0 eV. In addition, the electron density of plasma rapidly increases until the distance is about 10 mm, and then gradually decreases. A region exceeding 10 mm is a plasma diffusion region. In this region, the plasma electron temperature gradually decreases as the distance increases from about 2.0 eV. Also, the electron density of the plasma gradually decreases as the distance increases from about 7.0E +11 (cm −3 ). Here, efficient plasma processing can be performed by positioning the substrate to be processed in a plasma diffusion region where the electron temperature of plasma and the electron density of plasma are relatively high. That is, by approximating the distance from the lower surface 47 of the dielectric window 46a shown by the length L 7 of FIG. 1 to the upper surface 44 of the substrate W 1, the lower surface 47 side of the possible dielectric window 46a in the plasma diffusion region The plasma treatment can be efficiently performed in a region where the electron density of plasma is high.

なお、この実施形態におけるプロセス条件において、プラズマ生成領域とプラズマ拡散領域との境は、誘電体窓46aの下面47からおおよそ10mmの位置となる。しかし、他の実施形態におけるプロセス条件下では、おおよそ10mmの位置が多少前後する場合もある。具体的には、例えば、プラズマ生成領域とプラズマ拡散領域との境が、誘電体窓46aの下面47からおおよそ15mm程度になる場合もある。   In the process conditions in this embodiment, the boundary between the plasma generation region and the plasma diffusion region is approximately 10 mm from the lower surface 47 of the dielectric window 46a. However, under the process conditions in other embodiments, the position of approximately 10 mm may be slightly back and forth. Specifically, for example, the boundary between the plasma generation region and the plasma diffusion region may be about 15 mm from the lower surface 47 of the dielectric window 46a.

また、上記したスロットアンテナ板の構成については、図3中の長さLで示されるスロットアンテナ板49aの直径は、300mm程度としてもよい。これについて説明する。図9は、投入されるマイクロ波電力と、単位面積当たりのマイクロ波電力との関係を示すグラフである。図9において、横軸は、投入されるマイクロ波電力(W)を示し、縦軸は、単位面積当たりのマイクロ波電力(W/cm)を示す。図9中の菱形はスロットアンテナ板の直径が440(mm)のものを示し、図9中の丸形はスロットアンテナ板の直径が300(mm)のものを示す。 Further, the configuration of the slot antenna plate as described above, the diameter of the slot antenna plate 49a indicated by the length L 8 in FIG. 3, it may be about 300 mm. This will be described. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the input microwave power and the microwave power per unit area. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the input microwave power (W), and the vertical axis indicates the microwave power per unit area (W / cm 2 ). The rhombus in FIG. 9 indicates that the slot antenna plate has a diameter of 440 (mm), and the round shape in FIG. 9 indicates that the slot antenna plate has a diameter of 300 (mm).

図9を参照して、440(mm)のスロットアンテナ板を用いた場合、7(W/cm)の単位面積当たりのマイクロ波電力を得るためには、10000(W)のマイクロ波電力を投入する必要がある。これに対し、300(mm)のスロットアンテナ板を用いた場合、同じ7(W/cm)の単位面積当たりのマイクロ波電力を得るためには、6000(W)のマイクロ波電力の投入でよい。すなわち、440(mm)のスロットアンテナ板と比較して、300(mm)のスロットアンテナ板を用いた場合、相対的にプラズマ密度を高くすることができ、効率よくプラズマ処理を行うことができる。 Referring to FIG. 9, when a slot antenna plate of 440 (mm) is used, in order to obtain a microwave power per unit area of 7 (W / cm 2 ), a microwave power of 10,000 (W) is used. It is necessary to input. On the other hand, when a slot antenna plate of 300 (mm) is used, in order to obtain the same microwave power per unit area of 7 (W / cm 2 ), it is necessary to input microwave power of 6000 (W). Good. That is, when a 300 mm slot antenna plate is used as compared with a 440 mm slot antenna plate, the plasma density can be relatively increased and plasma processing can be performed efficiently.

次に、初期プラズマ窒化処理を終了すると、第一のパージ工程を行う(図7(C))。第一のパージ工程は、処理容器12内のガスの置換を行いながら処理容器12内の圧力を調整する工程である。具体的には、まず、マイクロ波電力の投入を停止すると共に、アンモニアガスの供給を停止する。すなわち、アルゴンガス、および窒素ガスはそのまま供給しながら、アンモニアガスのみの供給を停止する。ここで、成膜装置11においては、常に排気が行われているため、処理容器12内、具体的には主に第二の空間71内に残留するアンモニアガスは、数秒程度で排気することができる。この第一のパージ工程を行っている際に、支持台13の下降を始める。   Next, when the initial plasma nitriding process is completed, a first purge process is performed (FIG. 7C). The first purge step is a step of adjusting the pressure in the processing container 12 while replacing the gas in the processing container 12. Specifically, first, the supply of the microwave power is stopped and the supply of the ammonia gas is stopped. That is, the supply of only the ammonia gas is stopped while the argon gas and the nitrogen gas are supplied as they are. Here, since the film forming apparatus 11 is always exhausted, the ammonia gas remaining in the processing container 12, specifically, mainly in the second space 71, can be exhausted in about several seconds. it can. During the first purge step, the support 13 starts to descend.

第一のパージ工程を行った後に、成膜ガスの吸着処理を行う。すなわち、成膜ガス吸着工程を行う(図7(D))。この場合、支持台13を下方側に移動させる。そして、載置部37と内壁18との間に第一の空間73を形成する。すなわち、成膜装置11を図2に示す状態とする。次に、成膜ガス供給部62から、成膜ガスを第一の空間73に供給し、成膜ガスを吸着させる。ここで、成膜ガスとしては、DCS(ジクロロシラン)ガスが用いられる。この場合、シリコン原子を含む分子層が化学吸着層としておおよそ1層程度形成される。ここで、化学吸着層の上には、過剰に供給された物理的な成膜ガス分子の吸着層が形成される。   After performing the first purge process, a film forming gas adsorption process is performed. That is, a film forming gas adsorption process is performed (FIG. 7D). In this case, the support base 13 is moved downward. A first space 73 is formed between the placement portion 37 and the inner wall 18. That is, the film forming apparatus 11 is set in the state shown in FIG. Next, the film forming gas is supplied from the film forming gas supply unit 62 to the first space 73 to adsorb the film forming gas. Here, DCS (dichlorosilane) gas is used as the film forming gas. In this case, approximately one molecular layer containing silicon atoms is formed as the chemical adsorption layer. Here, an adsorption layer of physical film forming gas molecules supplied in excess is formed on the chemical adsorption layer.

成膜ガス吸着工程を終了すると、支持台13の回転工程を行う(図7(E))。ここでは、支持台13を90°回転させる。   When the film forming gas adsorption process is completed, the support table 13 is rotated (FIG. 7E). Here, the support base 13 is rotated by 90 °.

支持台13を90°回転させた後、第二のパージ工程を行う(図7(F))。第二のパージ工程も、処理容器12内のガスの置換を行いながら、処理容器12内の圧力を調整する工程である。物理的に吸着した過吸着の成膜ガス分子を除去する工程でもある。具体的には、成膜ガスの供給を停止する。ここで、成膜装置11においては、常に排気が行われているため、処理容器12内、具体的には、主に第一の空間73内に残留するDCSガスは、数秒程度で排気することができる。この第二のパージ工程を行っている際に、支持台13の上昇を始める。   After the support base 13 is rotated by 90 °, a second purge step is performed (FIG. 7F). The second purge step is also a step of adjusting the pressure in the processing container 12 while replacing the gas in the processing container 12. It is also a step of removing the physically adsorbed film forming gas molecules that have been physically adsorbed. Specifically, the supply of the deposition gas is stopped. Here, since the film forming apparatus 11 is always evacuated, the DCS gas remaining in the processing container 12, specifically, mainly in the first space 73 is evacuated in about several seconds. Can do. During the second purge step, the support 13 starts to rise.

第二のパージ工程を行った後に、再びプラズマ処理工程を行う。すなわち、プラズマ窒化処理工程を行う(図7(G))。具体的には、まず、マイクロ波電力を投入してプラズマを生成する。次に、アンモニアガスを供給し、再び支持台13を上方側に移動させて第二の空間71を再び形成して、第二の空間71におけるプラズマ窒化処理を行う。この場合、マイクロ波電力を投入してプラズマを生成させる段階で、支持台13の上方側への移動を開始することにしてもよい。   After performing the second purge process, the plasma treatment process is performed again. That is, a plasma nitriding process is performed (FIG. 7G). Specifically, first, microwave power is input to generate plasma. Next, ammonia gas is supplied, the support base 13 is moved upward again, the second space 71 is formed again, and plasma nitriding treatment in the second space 71 is performed. In this case, the upward movement of the support 13 may be started at the stage of generating the plasma by applying the microwave power.

その後、図7(C)で示す第一のパージ工程、図7(D)で示す成膜ガス吸着工程、図7(E)で示す第二のパージ工程、図7(F)で示す支持台回転工程、および図7(G)で示すプラズマ窒化処理工程を1サイクルとして、これらの処理を複数回繰り返し、所望の膜厚となるまで成膜処理を続ける。   Thereafter, a first purge step shown in FIG. 7C, a film forming gas adsorption step shown in FIG. 7D, a second purge step shown in FIG. 7E, and a support base shown in FIG. The rotation process and the plasma nitridation process shown in FIG. 7G are set as one cycle, and these processes are repeated a plurality of times, and the film formation process is continued until a desired film thickness is obtained.

所望の膜厚に達すると、処理容器12内から処理容器12外への被処理基板W〜Wの搬出を行う。(被処理基板搬出工程(図7(H)))。この被処理基板搬出工程は、いわゆる図7(A)で示す被処理基板搬入工程の逆の工程をたどる。すなわち、処理容器12に設けられる図示しないゲートバルブを開け、リフタピンの上昇により1枚目の被処理基板Wを持ち上げ、処理容器12外に設けられるトランスファアーム(図示せず)によって、処理容器12内から搬送される1枚目の被処理基板Wを処理容器12外に搬送する。次に、支持台13を90°回転させる。その後、同様にして、被処理基板W〜Wを順次搬出する。 When the desired film thickness is reached, the substrates W 1 to W 4 to be processed are carried out from the processing container 12 to the outside of the processing container 12. (Processed substrate carry-out step (FIG. 7H)). This process substrate carrying-out process follows the reverse process of the process substrate carrying-in process shown in FIG. That opens the gate valve (not shown) provided in the processing chamber 12, lift the substrate to be processed W 1 of the first sheet by an increase in lifter pins by a transfer arm provided in the outer processing vessel 12 (not shown), the processing container 12 The first substrate to be processed W 1 transported from the inside is transported outside the processing container 12. Next, the support base 13 is rotated by 90 °. Thereafter, similarly, sequentially unloading a substrate to be processed W 2 to W-4.

このようにして、4枚の被処理基板W〜Wに対して、成膜処理を行う。このような成膜方法によれば、マイクロ波をプラズマ源とし、誘電体窓46a〜46d、およびスロットアンテナ板49a〜49dを含むプラズマ発生機構14によりプラズマを発生させているため、プラズマ処理における被処理基板W〜Wへのダメージを抑制することができる。また、4枚の被処理基板W〜Wに対して同時に成膜を行うことができるため、一枚当たりの成膜処理に要する時間を短縮することができる。この場合、第二の処理であるプラズマ処理を行う際には、支持台13を上方側に移動させて、載置部37と外壁17と誘電体窓46a〜46dとの間にプラズマ処理を行う第二の空間71を形成している。そうすると、プラズマ処理を行う空間を、処理容器12全体の空間に比べて小さくすることができるので、第二の空間71内におけるガスの置換や圧力の調整を効率よく短時間で行うことができる。さらに、支持台13を上方側に移動させて被処理基板W〜Wに対してプラズマ処理を行っているため、プラズマ密度の高い領域でプラズマ処理を行うことができ、プラズマ処理に要する時間を短縮することができる。また、第一の処理である成膜ガスの吸着処理を行う際には、支持台13を下方側に移動させて、載置部37と内壁18との間に第一の空間73を形成している。この場合も、成膜ガスの吸着処理を行う空間を、処理容器12全体の空間に比べて小さくすることができる。そうすると、第一の空間73内におけるガスの置換や圧力の調整を効率よく短時間で行うことができる。さらに、第一の空間73は第二の空間71と異なるよう構成されているため、第一の処理に要するガスと第二の処理に要するガスとが混ざり合うことが抑制される。そうすると、交互に行う各処理において、ガスの置換や排気を厳密に行う必要はなく、ガスの置換等に要する時間や圧力の調整に要する時間を短縮することができる。その結果、スループットの向上を図ることができると共に、ガスの混ざり合いの抑制に基づく高品質な膜を成膜することができる。 In this manner, the film forming process is performed on the four substrates to be processed W 1 to W 4 . According to such a film forming method, the plasma is generated by the plasma generating mechanism 14 including the dielectric windows 46a to 46d and the slot antenna plates 49a to 49d using microwaves as a plasma source. Damage to the processing substrates W 1 to W 4 can be suppressed. In addition, since film formation can be performed simultaneously on the four substrates to be processed W 1 to W 4 , it is possible to reduce the time required for the film formation process per substrate. In this case, when performing the plasma processing as the second processing, the support base 13 is moved upward, and the plasma processing is performed between the mounting portion 37, the outer wall 17, and the dielectric windows 46a to 46d. A second space 71 is formed. As a result, the space for performing the plasma treatment can be made smaller than the space for the entire processing container 12, so that the gas replacement and the pressure adjustment in the second space 71 can be performed efficiently and in a short time. Furthermore, since the support base 13 is moved upward to perform the plasma processing on the substrates W 1 to W 4 to be processed, the plasma processing can be performed in a region having a high plasma density, and the time required for the plasma processing is increased. Can be shortened. Further, when performing the film forming gas adsorption process, which is the first process, the support base 13 is moved downward to form a first space 73 between the mounting portion 37 and the inner wall 18. ing. Also in this case, the space for performing the film forming gas adsorption process can be made smaller than the space of the entire processing container 12. Then, gas replacement and pressure adjustment in the first space 73 can be performed efficiently and in a short time. Furthermore, since the first space 73 is configured to be different from the second space 71, the gas required for the first process and the gas required for the second process are prevented from being mixed. Then, in each process performed alternately, it is not necessary to strictly perform gas replacement and exhaust, and the time required for gas replacement and the time required for pressure adjustment can be shortened. As a result, the throughput can be improved and a high-quality film based on suppression of gas mixing can be formed.

また、この場合、ガス供給機構15に含まれる成膜ガス供給部62は、被処理基板W〜Wの上面に沿うようにして、被処理基板W〜Wの一方端側から他方端側に向かって、成膜ガスを供給するよう構成している。そうすると、第一の処理において、複数の被処理基板W〜Wに成膜ガスを供給する際に、被処理基板W〜Wに対して、供給される成膜ガスをいわゆる面接触させることができる。したがって、供給する成膜ガスの吸着の効率を向上させることができ、より効率的に成膜ガスの吸着処理を行うことができる。また、このような構成によれば、第一の空間73内において、被処理基板W〜W側からの成膜ガスの散乱を低減することもできる。 The other in this case, the film forming gas supplying portion 62 included in the gas supply mechanism 15, as along the upper surface of the substrate to be processed W 1 to W-4, from one end of the substrate W 1 to W-4 A film forming gas is supplied toward the end side. Then, in the first process, when the film forming gas is supplied to the plurality of substrates to be processed W 1 to W 4 , the film forming gas supplied to the substrates to be processed W 1 to W 4 is so-called surface contact. Can be made. Accordingly, it is possible to improve the efficiency of adsorption of the supplied deposition gas, and to perform the deposition gas adsorption process more efficiently. Further, according to this configuration, in the first space 73, it is also possible to reduce the scattering of the film forming gas from the target substrate W 1 to W-4 side.

また、この場合、プラズマ発生機構14は、誘電体窓46a〜46d、およびスロットアンテナ板49a〜49dを、それぞれ4枚ずつ含むよう構成しているため、4枚の被処理基板W〜Wに成膜を行う際に、各被処理基板W〜Wに対して、誘電体窓46a〜46d、およびスロットアンテナ板49a〜49dを対応させることができるため、より効率的なプラズマ処理を行うことができる。 In this case, the plasma generating mechanism 14, since the dielectric window 46 a to 46 d, and a slot antenna plate 49a-49d, and configured to include four copies each, four target substrate W 1 to W-4 when forming a film on, for each target substrate W 1 to W-4, since the dielectric window 46 a to 46 d, and a slot antenna plate 49a~49d can correspond, for more efficient plasma treatment It can be carried out.

ここで、支持台に支持される被処理基板の数を4とし、プラズマ発生機構14は、誘電体窓46a〜46d、およびスロットアンテナ板49a〜49dをそれぞれ4枚ずつ含むこととしている。そして、制御部は、各被処理基板W〜Wを各誘電体窓46a〜46dの下に配置して第二の処理を行い、第二の処理が終了する毎に、支持台13を360°/4となる90°の角度で回転させている。そうすると、第二の処理、すなわち、プラズマ処理において、各被処理基板W〜Wに対して、それぞれの誘電体窓46a〜46d、およびそれぞれのスロットアンテナ板49a〜49dを用いて生成されるプラズマでプラズマ処理を行うことができる。したがって、各誘電体窓46a〜46dの下に生成されるプラズマ間のばらつきやムラに起因するプラズマ処理のばらつきやムラをなくし、各被処理基板W〜Wに対するプラズマ処理の均一性を向上することができる。 Here, the number of substrates to be processed supported by the support base is four, and the plasma generation mechanism 14 includes four dielectric windows 46a to 46d and four slot antenna plates 49a to 49d. Then, the control unit performs second processing for each target substrate W 1 to W-4 were placed beneath each dielectric window 46 a to 46 d, each of the second process is completed, the support base 13 It is rotated at an angle of 90 °, which is 360 ° / 4. Then, in the second process, that is, the plasma process, each of the substrates to be processed W 1 to W 4 is generated using the dielectric windows 46a to 46d and the slot antenna plates 49a to 49d. Plasma treatment can be performed with plasma. Therefore, eliminating the variation or unevenness of the plasma processing due to variations or nonuniformity between plasma generated under each dielectric window 46 a to 46 d, improve the uniformity of the plasma processing for each target substrate W 1 to W-4 can do.

なお、この実施形態においては、例えば、第一のパージ工程に要する時間は、約4秒、成膜ガス吸着工程に要する時間は、約2秒、第二のパージ工程に要する時間は、約4秒、プラズマ窒化処理工程に要する時間は、約5秒であり、支持台回転工程は、第二のパージ工程中に行うことができるため、合計して1サイクルの時間が、約17秒となる。ここで、1.0Å(オングストローム)/1サイクルの成膜を行った場合、100Åの膜厚の成膜をするには、約28分要する。そして、この約28分で、4枚の被処理基板W〜Wの成膜が行えるため、被処理基板8.5枚/1時間の成膜を行うことができ、スループットの向上を図ることができる。 In this embodiment, for example, the time required for the first purge process is approximately 4 seconds, the time required for the film forming gas adsorption process is approximately 2 seconds, and the time required for the second purge process is approximately 4 seconds. Second, the time required for the plasma nitriding process is approximately 5 seconds, and the support rotation process can be performed during the second purge process, so that the total time for one cycle is approximately 17 seconds. . Here, in the case where film formation of 1.0 Å (angstrom) / 1 cycle is performed, it takes about 28 minutes to form a film of 100 Å. In about 28 minutes, since the four substrates W 1 to W 4 can be formed, it is possible to form 8.5 substrates / hour on the substrate to be processed, thereby improving the throughput. be able to.

なお、上記の実施の形態においては、90°ずつ回転させるようにしたが、これに限らず、単に、支持台13は、長手方向に延びる棒状部36の中心を回転中心軸42として回転可能であるよう構成してもよい。こうすることにより、成膜ガスの吸着処理である第一の処理において、複数の被処理基板W〜Wに対して成膜ガスを供給する際に、支持台13を回転させて成膜ガスを供給することができる。そうすると、支持台13に支持された複数の被処理基板W〜Wにおいて、ガス供給機構15における各被処理基板W〜Wに対する成膜ガスの供給のばらつきや成膜ガスの吸着のムラをなくすことができる。また、プラズマ処理を行う第二の処理において、生成したプラズマの各位置におけるばらつきやムラに起因する各被処理基板W〜Wの間のプラズマ処理のばらつきやムラをなくすことができる。したがって、各被処理基板W〜Wの間における処理の均一性を向上することができる。このような各被処理基板W〜Wの間の処理の均一性の向上は、被処理基板W〜W上に形成される半導体素子の歩留まり向上に寄与し、生産性の向上を図ることができる。 In the above-described embodiment, the rotation is performed by 90 °. However, the present invention is not limited to this, and the support base 13 is simply rotatable with the center of the rod-shaped portion 36 extending in the longitudinal direction as the rotation center axis 42. You may comprise. In this way, in the first process, which is the film forming gas adsorption process, when the film forming gas is supplied to the plurality of substrates W 1 to W 4 , the film is formed by rotating the support base 13. Gas can be supplied. Then, the support base a plurality of which are supported by the 13 target substrate W 1 to W-4, the supply of the deposition gas to each of the processed substrate W 1 to W-4 in the gas supply mechanism 15 variations or the deposition gas adsorption Unevenness can be eliminated. In addition, in the second process in which the plasma process is performed, it is possible to eliminate variations and unevenness in plasma processing between the substrates to be processed W 1 to W 4 due to variations and unevenness in the generated plasma at each position. Therefore, it is possible to improve the uniformity of processing between the substrates to be processed W 1 to W 4 . Such improved uniformity of processing between the target substrate W 1 to W-4 contributes to improved yield of the semiconductor devices formed on the substrate to be processed W 1 to W-4, to improve the productivity Can be planned.

なお、上記の実施の形態においては、支持台13を回転可能な構成としたが、これに限らず、支持台13は回転しなくともよい。この場合、例えば、成膜ガスを供給する成膜ガス供給部62が回転することにしてもよいし、成膜ガス供給部62による成膜ガスの供給が、各被処理基板W〜Wにおいて厳密に均等であれば、支持台13および成膜ガス供給部62を双方とも回転させなくてもよい。 In the above-described embodiment, the support base 13 is configured to be rotatable. However, the present invention is not limited to this, and the support base 13 may not rotate. In this case, for example, the film forming gas supply unit 62 that supplies the film forming gas may rotate, or the film forming gas supplied by the film forming gas supply unit 62 may be supplied to each of the substrates to be processed W 1 to W 4. However, if it is strictly equal, both the support 13 and the film forming gas supply unit 62 need not be rotated.

なお、上記の実施の形態においては、プラズマ処理装置は、支持台を一つ備えることとしたが、これに限らず、複数の支持台を備える構成としてもよい。すなわち、例えば、支持する被処理基板毎に複数の支持台を備える構成としてもよい。   In the above embodiment, the plasma processing apparatus includes one support base. However, the present invention is not limited to this, and may be configured to include a plurality of support bases. In other words, for example, a plurality of support bases may be provided for each substrate to be supported.

また、上記の実施の形態においては、プラズマ処理装置は、4枚の被処理基板毎に誘電体窓およびスロットアンテナ板を4枚ずつ備えることとしたが、これに限らず、備えられる誘電体窓やスロットアンテナ板を一つとし、一つの誘電体窓およびスロットアンテナ板で、支持台に支持される複数の被処理基板のプラズマ処理を行う構成としてもよい。さらに、3枚でもよいし、5枚でもよいし、8枚の被処理基板を一度に処理してもよい。   In the above embodiment, the plasma processing apparatus is provided with four dielectric windows and four slot antenna plates for each of the four substrates to be processed. Alternatively, a single slot antenna plate may be used, and plasma processing may be performed on a plurality of substrates to be processed supported by a support base with a single dielectric window and a slot antenna plate. Further, three, five, or eight substrates may be processed at a time.

なお、上記の実施の形態においては、スロットアンテナ板の直径を300mmとしたが、これに限らず、300mm以下としてもよい。この場合、小型化したトランスファアームを含むトランスファモジュールで被処理基板の搬入等を行うとよい。   In the above embodiment, the diameter of the slot antenna plate is 300 mm. However, the diameter is not limited to this, and may be 300 mm or less. In this case, the substrate to be processed may be carried in by a transfer module including a downsized transfer arm.

また、上記の実施の形態においては、シリコン窒化膜を成膜する場合について説明したが、これに限らず、例えば、酸窒化膜を成膜する場合や酸化膜を成膜する場合についても適用される。   In the above embodiment, the case where the silicon nitride film is formed has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention is also applicable to the case where an oxynitride film is formed or an oxide film is formed. The

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.

11 成膜装置、12 処理容器、13 支持台、14 プラズマ発生機構、15 ガス供給機構、16 底壁、17 外壁、18 内壁、19 排気口、21 第一の側壁、22 第一の天壁、23a,23b,23c,23d,26 開口、24 第二の側壁、25 第二の天壁、27a,27b,31,40a,40b 端部、28,33,35 内径面、29 外径面、30,39,44 上面、32,41 隙間、34 側壁、36 棒状部、37 載置部、38,43,47 下面、42 回転中心軸、46a,46b,46c,46d 誘電体窓、48 スロット、49a,49b,49c,49d スロットアンテナ板、50 スロット対、51 マイクロ波発生器、52 同軸導波管、53 誘電体部材、54 マッチング、55 モード変換器、56 導波管、61 プラズマ処理用ガス供給部、62 成膜ガス供給部、63 プラズマ処理用ガス供給孔、64 中心、65 一点鎖線、66 成膜ガス供給孔、67a 一方端、67b 他方端、68 クリーニング用ガス供給部、69 クリーニング用ガス供給孔、71 第二の空間、72 空間、73 第一の空間、74 領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Film-forming apparatus, 12 Processing container, 13 Support stand, 14 Plasma generation mechanism, 15 Gas supply mechanism, 16 Bottom wall, 17 Outer wall, 18 Inner wall, 19 Exhaust port, 21 1st side wall, 22 1st top wall, 23a, 23b, 23c, 23d, 26 opening, 24 second side wall, 25 second top wall, 27a, 27b, 31, 40a, 40b end, 28, 33, 35 inner diameter surface, 29 outer diameter surface, 30 , 39, 44 Upper surface, 32, 41 Clearance, 34 Side wall, 36 Bar-shaped portion, 37 Placement portion, 38, 43, 47 Lower surface, 42 Rotation center axis, 46a, 46b, 46c, 46d Dielectric window, 48 slots, 49a 49b, 49c, 49d Slot antenna plate, 50 slot pair, 51 microwave generator, 52 coaxial waveguide, 53 dielectric member, 54 matching, 55 mode converter 56 Waveguide, 61 Plasma processing gas supply unit, 62 Deposition gas supply unit, 63 Plasma processing gas supply hole, 64 Center, 65 Dotted line, 66 Deposition gas supply hole, 67a One end, 67b The other end, 68 cleaning gas supply unit, 69 cleaning gas supply hole, 71 second space, 72 space, 73 first space, 74 region.

Claims (12)

被処理基板に対して成膜を行う成膜装置であって、
下方側に位置する底壁、前記底壁の外周縁から上方側に延びる外壁、および前記外壁と間隔を開けて前記外壁の内側に位置し、上下方向に延びる内壁を備え、その内部において、複数の被処理基板に対するプラズマ処理、および複数の被処理基板に対する成膜ガスの吸着処理を行う処理容器と、
前記底壁側から上方側に延びる棒状部、および前記棒状部の上方端に取り付けられ、その上に複数の前記被処理基板を載置して支持可能な板状の載置部を備え、前記載置部が前記内壁の内側に配置されるよう構成され、上下方向に移動可能な支持台と、
前記載置部と上下方向に対向する位置に備えられ、マイクロ波を伝播する板状の誘電体窓、および複数のスロットが設けられており、前記誘電体窓の上方側に備えられ、前記スロットから前記誘電体窓に対してマイクロ波を放射する薄板状のスロットアンテナ板を含み、マイクロ波をプラズマ源として前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理容器内にプラズマ処理用ガスおよび成膜ガスを供給するガス供給機構と、
複数の前記被処理基板に対して成膜ガスの吸着処理を行う第一の処理、および複数の前記被処理基板に対してプラズマ処理を行う第二の処理を、交互に行うよう制御する制御部とを含み、
前記第一の処理は、前記支持台を下方側に移動させて前記載置部と前記内壁との間に前記第一の空間を形成し、前記ガス供給機構により前記第一の空間に前記成膜ガスを供給して複数の前記被処理基板に対して前記成膜ガスの吸着処理を行う処理であり、
前記第二の処理は、前記支持台を上方側に移動させて前記載置部と前記外壁と前記誘電体窓との間に前記第一の空間と異なる第二の空間を形成し、前記ガス供給機構により前記第二の空間に前記プラズマ処理用ガスを供給し、前記プラズマ発生機構によりプラズマを発生させて複数の前記被処理基板に対してプラズマ処理を行う処理である、成膜装置。
A film forming apparatus for forming a film on a substrate to be processed,
A bottom wall located on the lower side, an outer wall extending upward from an outer peripheral edge of the bottom wall, and an inner wall located on the inner side of the outer wall at a distance from the outer wall and extending in the vertical direction. A processing vessel for performing plasma processing on the substrate to be processed and film forming gas adsorption processing on the plurality of substrates to be processed;
A rod-like portion extending upward from the bottom wall side, and a plate-like placement portion which is attached to the upper end of the rod-like portion and on which a plurality of the substrates to be processed can be placed and supported; The mounting portion is configured to be arranged inside the inner wall, and a support base that is movable in the vertical direction;
A plate-like dielectric window that is provided in a position facing the mounting portion in the vertical direction and that propagates microwaves, and a plurality of slots are provided, and the slot is provided on the upper side of the dielectric window. A plasma generating mechanism for generating plasma in the processing vessel using a microwave as a plasma source, including a thin slot antenna plate that radiates microwaves to the dielectric window from
A gas supply mechanism for supplying a plasma processing gas and a film forming gas into the processing container;
A control unit that controls to alternately perform a first process for performing a film forming gas adsorption process on a plurality of the substrates to be processed and a second process for performing a plasma process on the plurality of substrates to be processed. Including
In the first treatment, the support base is moved downward to form the first space between the mounting portion and the inner wall, and the gas supply mechanism forms the first space in the first space. A process of supplying a film gas and performing an adsorption process of the film forming gas on the plurality of substrates to be processed;
In the second treatment, the support base is moved upward to form a second space different from the first space between the mounting portion, the outer wall, and the dielectric window, and the gas A film forming apparatus, wherein the plasma processing gas is supplied to the second space by a supply mechanism and plasma is generated by the plasma generation mechanism to perform plasma processing on the plurality of substrates to be processed.
前記プラズマ発生機構は、前記誘電体窓、および前記スロットアンテナ板をそれぞれ複数含む、請求項1に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1, wherein the plasma generation mechanism includes a plurality of the dielectric windows and the slot antenna plates. 前記支持台は、長手方向に延びる前記棒状部の中心を回転中心軸として回転可能である、請求項1または2に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1, wherein the support base is rotatable with a center of the rod-shaped portion extending in a longitudinal direction as a rotation center axis. 前記支持台に支持される被処理基板の数をNとすると、
前記プラズマ発生機構は、前記誘電体窓、および前記スロットアンテナ板をそれぞれN枚含み、
前記制御部は、前記各被処理基板を前記各誘電体窓の下に配置して前記第二の処理を行い、前記第二の処理が終了する毎に、前記支持台を360°/Nの角度で回転させる、請求項3に記載の成膜装置。
When the number of substrates to be processed supported by the support base is N,
The plasma generation mechanism includes N dielectric windows and N slot antenna plates,
The controller performs the second process by placing the substrates to be processed under the dielectric windows, and each time the second process is completed, the control base is moved to 360 ° / N. The film forming apparatus according to claim 3, wherein the film forming apparatus is rotated at an angle.
前記スロットアンテナ板の直径は、300mm以下である、請求項4に記載の成膜装置。 The film deposition apparatus according to claim 4, wherein the slot antenna plate has a diameter of 300 mm or less. 前記ガス供給機構は、前記被処理基板の上面に沿うようにして、前記被処理基板の一方端側から他方端側に向かって、前記成膜ガスを供給する、請求項1〜5のいずれかに記載の成膜装置。 The said gas supply mechanism supplies the said film-forming gas from the one end side of the said to-be-processed substrate toward the other end side so that it may follow the upper surface of the to-be-processed substrate. 2. The film forming apparatus according to 1. 前記ガス供給機構は、前記処理容器内のクリーニングを行うクリーニング用ガスを、前記支持台の中央側から外方側に向かって放射状に供給可能であり、
前記制御部は、前記第一の処理を行う際に、前記ガス供給機構による前記クリーニング用ガスの供給を行う、請求項1〜6のいずれかに記載の成膜装置。
The gas supply mechanism can supply a cleaning gas for cleaning the inside of the processing container radially from the center side to the outer side of the support base,
The film forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit supplies the cleaning gas by the gas supply mechanism when performing the first processing.
被処理基板に対して成膜を行う成膜方法であって、
下方側に位置する底壁、前記底壁の外周縁から上方側に延びる外壁、および前記外壁と間隔を開けて前記外壁の内側に位置し、上下方向に延びる内壁を備え、その内部において、複数の被処理基板に対するプラズマ処理、および複数の被処理基板に対する成膜ガスの吸着処理を行う処理容器と、前記底壁側から上方側に延びる棒状部、および前記棒状部の上方端に取り付けられ、その上に複数の前記被処理基板を載置して支持可能な板状の載置部を備え、前記載置部が前記内壁の内側に配置されるよう構成され、上下方向に移動可能な支持台と、前記載置部と上下方向に対向する位置に備えられ、マイクロ波を伝播する板状の誘電体窓、および複数のスロットが設けられており、前記誘電体窓の上方側に備えられ、前記スロットから前記誘電体窓に対してマイクロ波を放射する薄板状のスロットアンテナ板を含み、マイクロ波をプラズマ源として前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、前記処理容器内にプラズマ処理用ガスおよび成膜ガスを供給するガス供給機構とを含む成膜装置を用い、
前記支持台を下方側に移動させて前記載置部と前記内壁との間に前記第一の空間を形成し、前記ガス供給機構により前記第一の空間に前記成膜ガスを供給して複数の前記被処理基板に対して前記成膜ガスの吸着処理を行う第一の処理、および前記支持台を上方側に移動させて前記載置部と前記外壁と前記誘電体窓との間に前記第一の空間と異なる第二の空間を形成し、前記ガス供給機構により前記第二の空間に前記プラズマ処理用ガスを供給し、前記プラズマ発生機構によりプラズマを発生させて複数の前記被処理基板に対してプラズマ処理を行う第二の処理を交互に行う、成膜方法。
A film forming method for forming a film on a substrate to be processed,
A bottom wall located on the lower side, an outer wall extending upward from an outer peripheral edge of the bottom wall, and an inner wall located on the inner side of the outer wall at a distance from the outer wall and extending in the vertical direction. A processing vessel for performing a plasma treatment on the substrate to be processed and a film forming gas adsorption treatment on a plurality of substrates to be processed, a rod-shaped portion extending upward from the bottom wall side, and an upper end of the rod-shaped portion, There is provided a plate-like placement portion on which a plurality of the substrates to be processed can be placed and supported, and the placement portion is configured to be disposed inside the inner wall, and is supported in a vertically movable manner. A plate, a plate-like dielectric window that propagates microwaves, and a plurality of slots are provided at a position facing the mounting portion in the vertical direction, and are provided above the dielectric window. The dielectric from the slot A plasma generating mechanism including a thin plate-like slot antenna plate that radiates microwaves to a window and generating plasma in the processing vessel using microwaves as a plasma source; and a plasma processing gas and a film in the processing vessel A film forming apparatus including a gas supply mechanism for supplying a gas;
The support base is moved downward to form the first space between the mounting portion and the inner wall, and the film supply gas is supplied to the first space by the gas supply mechanism to A first process for performing an adsorption process of the film forming gas on the substrate to be processed, and moving the support base upward to move the support unit between the mounting portion, the outer wall, and the dielectric window. A plurality of substrates to be processed are formed by forming a second space different from the first space, supplying the plasma processing gas to the second space by the gas supply mechanism, and generating plasma by the plasma generation mechanism. The film-forming method which performs the 2nd process which performs a plasma process with respect to alternately.
前記支持台に支持される被処理基板の数をNとすると、
前記プラズマ発生機構は、前記誘電体窓、および前記スロットアンテナ板をそれぞれN枚含み、
前記各被処理基板を前記各誘電体窓の下に配置して前記第一の処理を行い、前記第二の処理が終了する毎に、前記支持台を360°/Nの角度で回転させるよう制御する、請求項8に記載の成膜方法。
When the number of substrates to be processed supported by the support base is N,
The plasma generation mechanism includes N dielectric windows and N slot antenna plates,
Each of the substrates to be processed is placed under each of the dielectric windows to perform the first process, and each time the second process is completed, the support base is rotated at an angle of 360 ° / N. The film-forming method of Claim 8 controlled.
前記ガス供給機構が、前記被処理基板の上面に沿うようにして、前記被処理基板の一方端側から他方端側に向かって、前記成膜ガスを供給するよう制御する、請求項8または9に記載の成膜方法。 The gas supply mechanism controls the film formation gas to be supplied from one end side to the other end side of the substrate to be processed along the upper surface of the substrate to be processed. 2. The film forming method described in 1. 前記第一の処理を行う際に、前記ガス供給機構が、前記処理容器内のクリーニングを行うクリーニング用ガスを、前記支持台の中央側から外方側に向かって放射状に供給するよう制御する、請求項8〜10のいずれかに記載の成膜方法。 When performing the first treatment, the gas supply mechanism controls the cleaning gas for cleaning the inside of the processing container to be supplied radially from the center side to the outer side of the support base. The film forming method according to claim 8. 前記成膜は、シリコン窒化膜を成膜し、
前記ガス供給機構は、前記成膜ガスとしてDCS(ジクロロシラン)ガスを供給する、請求項8〜11のいずれかに記載の成膜方法。
The film formation is performed by forming a silicon nitride film,
The film forming method according to claim 8, wherein the gas supply mechanism supplies a DCS (dichlorosilane) gas as the film forming gas.
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