JP2013125762A - Film forming device and film forming method - Google Patents
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Abstract
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
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
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
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(SiH2Cl2))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.
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W1、被処理基板W2、被処理基板W3、および被処理基板W4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W1〜W4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W1〜W4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W1〜W4に対するプラズマ処理、および4枚の被処理基板W1〜W4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W1〜W4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
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
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
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
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L1は、図2中の長さL2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
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L3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L4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
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
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W1〜W4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W1〜W4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W1〜W4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
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
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W1〜W4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L2で示す載置部37の直径は、図2中の長さL5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L6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W1〜W4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W1〜W4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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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F1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θ1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
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
ここで、成膜ガス供給部62は、被処理基板W1〜W4の上面に沿うようにして、被処理基板W1〜W4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F2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W1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
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、NF3(三フッ化窒素)ガスが用いられる。
In addition, the
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A1で示される。
Here, when the
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A2で示される。
Further, when the
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
図1〜図7を参照して、まず、処理容器12内への被処理基板W1〜W4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W1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W1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W1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W2を載置する。このようにして、被処理基板W1〜W4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W1〜W4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
次に、搬入された被処理基板W1〜W4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W1〜W4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(N2)ガス、およびアンモニア(NH3)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
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W1〜W4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
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
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L7で示す誘電体窓46aの下面47から被処理基板W1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
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
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L8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/cm2)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
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/cm2)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/cm2)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
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
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
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
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
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W1〜W4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W1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W1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W2〜W4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
このようにして、4枚の被処理基板W1〜W4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W1〜W4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W1〜W4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W1〜W4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
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W1〜W4の上面に沿うようにして、被処理基板W1〜W4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W1〜W4に成膜ガスを供給する際に、被処理基板W1〜W4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W1〜W4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
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W1〜W4に成膜を行う際に、各被処理基板W1〜W4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
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W1〜W4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W1〜W4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W1〜W4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
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W1〜W4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W1〜W4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W1〜W4において、ガス供給機構15における各被処理基板W1〜W4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W1〜W4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W1〜W4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W1〜W4の間の処理の均一性の向上は、被処理基板W1〜W4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
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W1〜W4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
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)
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.
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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