JP2015084403A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents
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- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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Abstract
【解決手段】基板を処理するための処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、前記処理室内に設けられ、前記基板が載置される基板載置台と、前記処理室内において前記基板載置台を駆動して前記基板を移動させる駆動部と、前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを第一の密度で生成する第一のプラズマ生成部と、前記基板の移動方向において前記第一のプラズマ生成部と隣り合うように設けられ、前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを前記第一の密度よりも低い第二の密度で生成する第二のプラズマ生成部と、を有するように基板処理装置を構成する。
【選択図】図3
Description
図9は、背景技術に係る基板処理室の概略横断面図である。詳しくは、サセプタ217の上に載置した複数(この例では8枚)の被処理基板200に対し、サセプタ217を図中の矢印A方向(時計回り)に水平回転させながら成膜処理する基板処理装置の反応容器203の蓋203aを取り去り、反応容器203の内部が見えるようにした平面図である。図10は、背景技術に係る基板処理室の概略縦断面図であり、図9のb−b´矢視図である。
プラズマ生成部33´が設けられている。プラズマ生成部33´は、プラズマ生成部33
´にガスを導入するガス導入ポートであるガス供給管233a´と、ガスを処理空間20
7に導入するガス導入口(不図示)を備えている。そして、ガス供給管233a´から処
理ガスとしての反応ガスを導入し、該導入した反応ガスに対し、図11に示す一対の電極
33a´により高周波電力を印加してプラズマ(プラズマ領域12)を生成し、該プラズマにより被処理基板200を処理する。
反応容器203内は、図示しないポンプで排気され常時減圧に保持されている。図示しないロードロック室から被処理基板200を、サセプタ217を順次回転しながら、サセプタ217の所定の位置に順次搬送する。
複数の被処理基板200のサセプタ217への搬送が終了したら、サセプタ217を回転軸269を中心に所定の速度で回転させ、同時にヒータ218で所定の温度に加熱する。
このことから、電極33a´に印加する高周波電力の電力密度が高い場合に、プラズマ12の中央部ではダメージは生じないが、プラズマ領域12の端部ではダメージが生じることが確認された。すなわち、アンテナTEG基板200tを載置したサセプタ217が回転してプラズマが生成されたプラズマ領域12を通過する際、プラズマ領域12に入るとき、及び抜けるときに帯電による電気的ダメージを受けることが判った。
基板を処理するための処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
前記処理室内に設けられ、前記基板が載置される基板載置台と、
前記処理室内において前記基板載置台を駆動して前記基板を移動させる駆動部と、
前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを第一の密度で生成する第一のプラズマ生成部と、
前記基板の移動方向において前記第一のプラズマ生成部と隣り合うように設けられ、前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを前記第一の密度よりも低い第二の密度で生成する第二のプラズマ生成部と、
を有する基板処理装置。
すなわち、
基板を処理するための処理室内に基板を搬入し、基板載置台に前記基板を載置する基板載置工程と、
前記処理室内において前記基板載置台を駆動して前記基板を移動させる駆動工程と、
前記処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入工程と、
前記処理室内において、前記処理ガスをプラズマ化して第一の密度のプラズマを生成するとともに、前記基板の移動方向において前記第一の密度のプラズマと隣り合う位置に、前記処理ガスをプラズマ化して前記第一の密度よりも低い第二の密度のプラズマを生成して、前記基板載置台に載置された前記基板を処理する基板処理工程と、を有する半導体装置の製造方法。
すなわち、
基板を処理するための処理室内に基板を搬入し、基板載置台に前記基板を載置する手順と、
前記処理室内において前記基板載置台を駆動して前記基板を移動させる手順と、
前記処理室内に処理ガスを導入する手順と、
前記処理室内において、前記処理ガスをプラズマ化して第一の密度のプラズマを生成するとともに、前記基板の移動方向において前記第一の密度のプラズマと隣り合う位置に、前記処理ガスをプラズマ化して前記第一の密度よりも低い第二の密度のプラズマを生成して、前記基板載置台に載置された前記基板を処理する手順と、をコンピュータに実行させるプログラム。
まずは、本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成について、図1と図2を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る多枚葉式の基板処理装置10の概略上面図である。図2は、本実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図である。
なお、本実施形態に係る基板処理装置においては、製品としての処理基板200などの基板を搬送するキャリヤとしては、FOUP(Front Opening Unified Pod 。以下、ポッドという。)が使用されている。また、以下の説明において、前後左右及び上下は図1を基準とする。すなわち、図1に示されているX1の方向を右、X2方向を左、Y1方向を前、Y2方向を後ろとする。また、図1のXY面に垂直な方向であるZ方向を上下方向とする。そして、図1の裏から表に向かう方向を上方向とし、その逆方向を下方向とする。
続いて、本実施形態に係る処理室202の構成について、主に図3〜図6を用いて説明
する。この処理室202は、例えば上述した第一の処理室202bである。図3は、本実
施形態に係る処理室の概略横断面図である。図4は、本実施形態に係る処理室の概略縦断
面図であり、図3に示す処理室のa−a’矢視図である。図5は、本実施形態に係る処理
室の概略縦断面図であり、図3に示す処理室のb−b’矢視図である。図6は、本実施形
態に係るプラズマ生成部の説明図(縦断面図)であり、図3に示す処理室のc−c’矢視
図である。
図3〜図5に示すように、処理室202は、筒状の気密容器である反応容器203を備
えている。反応容器203内には、基板200の処理空間207が形成されている。反応
容器203内の処理空間207の上部には、第一の処理ガス導入部211a、第一の不活
性ガス導入部212a、第二の処理ガス導入部213a、第二の不活性ガス導入部214
aが、この順に、時計回り方向(図3の矢印A方向)に設けられている。これらのガス導
入部は、反応容器天井203aに取り付けられている。ガス導入部の詳細については、後
述する。
わち、処理空間207内は、第一の処理ガス導入部211aから導入される第一の処理ガ
スが支配的な、つまり第一の処理ガスが圧倒的に多い第一の処理領域211と、第一の不
活性ガス導入部212aから導入される不活性ガスが支配的な第一のパージ領域212と
、第二の処理ガス導入部213aから導入される第二の処理ガスが支配的な第二の処理領
域213と、第二の不活性ガス導入部214aから導入される不活性ガスが支配的な第二
のパージ領域214とに分けられている。
領域であり、第一のパージ領域212は、第一の不活性ガス導入部212aの下方の領域
であり、第二の処理領域213は、プラズマ生成部33の下方の領域であり、第二のパー
ジ領域214は、第二の不活性ガス導入部214aの下方の領域である。
応容器203内の反応容器蓋203aに設けるように構成してもよい。このように構成す
ると、各領域内のガスが他の領域へ漏れ出ることを抑制することができる。仕切板は、処
理室202内を、処理ガスが導入される処理ガス導入領域と不活性ガスが導入される不活
性ガス導入領域とに分割する分割構造体である。仕切板は、例えばアルミニウムや石英等
の材料で形成される。
ており、第一の処理領域211、第一のパージ領域212、第二の処理領域213、第二
のパージ領域214は、後述するサセプタ(基板載置台)217の回転方向(図3の矢印
A方向)に沿って、この順番に配列するように構成されている。
一の処理領域211、第一のパージ領域212、第二の処理領域213、第二のパージ領
域214の順に移動することとなる。また、上述したように、第一の処理領域211内に
は第一のガスとしての第一の処理ガスが供給され、第二の処理領域213内には第二のガ
スとしての第二の処理ガスが供給され、第一のパージ領域212内及び第二のパージ領域
214内には不活性ガスが供給されるように構成されている。そのため、サセプタ217
を回転させることで、基板200上には、第一の処理ガス、不活性ガス、第二の処理ガス
、不活性ガスが、この順に供給されることとなる。サセプタ217及びガス供給部の構成
については後述する。
の流量を、第一の処理領域211内及び第二の処理領域213内に導入する処理ガスの流
量よりも多くして、第一のパージ領域212内及び第二のパージ領域214内から第一の
処理領域211内及び第二の処理領域213内に向けて不活性ガスを流出させるように構
成するのが好ましい。このようにすると、第一のパージ領域212内及び第二のパージ領
域214内への処理ガスの侵入をより抑制することができ、第一の処理ガスと第二の処理
ガスとの不要な反応をより抑制することができる。
を略等しく4分割したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、基板20
0への各種ガスの供給時間等を考慮して、例えば第二の処理領域213の大きさを大きく
したりする等、適宜変更してもよい。
図3〜図5に示すように、反応容器203内には、回転自在に構成された基板載置台と
してのサセプタ217が、ヒータ218の上部に設けられている。サセプタ217の基板
載置面は、第一の処理ガス導入部211a、第一の不活性ガス導入部212a、第二の処
理ガス導入部213a、第二の不活性ガス導入部214aの各ガス導入口と対向する向き
になっている。サセプタ217は、反応容器203の底部中心と、ヒータ218の中心と
を上下方向に貫通する回転軸269を有する。
サセプタ217は、基板200の金属汚染を低減することができるように、例えば、カ
ーボン(C)、窒化アルミニウム(AlN)、セラミックス、石英等の非金属材料で形成
されている。金属汚染を考慮しない基板処理である場合は、アルミニウム(Al)で形成
しても良い。なお、サセプタ217は、反応容器203とは電気的に絶縁されている。
板200を同一面上に、かつ同一円周上に並べて支持するように構成されている。ここで
、同一面上とは、完全な同一面に限られるものではなく、サセプタ217を上面から見た
ときに、図3〜図5に示すように、複数枚の基板200が互いに重ならないように並べら
れていればよい。このように、サセプタ217は、複数の基板200を同心円状に載置す
る載置面を有し、該載置面が反応容器203の天井である蓋203aと対向するように構
成されている。
)を、処理する基板200の枚数に対応して設けることが好ましい。基板載置部217b
は、例えば上面から見て円形状であり、側面から見て凹形状としてもよい。この場合、基
板載置部の直径は基板200の直径よりもわずかに大きくなるように構成することが好ま
しい。この基板載置部217b内に基板200を載置することにより、基板200の位置
決めを容易に行うことができる。更には、サセプタ217の回転に伴う遠心力により基板
200がサセプタ217から飛び出してしまう場合等で発生する位置ズレを防止できるよ
うになる。
8が設けられている。サセプタ217には、貫通孔217aが複数設けられている。上述
の反応容器203の底面には、反応容器203内への基板200の搬入・搬出時に、基板
200を突き上げて、基板200の裏面を支持する基板突き上げピン266が複数設けら
れている。貫通孔217a及び基板突き上げピン266は、基板突き上げピン266が上
昇した時、又は昇降駆動部268によりサセプタ217が下降した時に、基板突き上げピ
ン266がサセプタ217とは非接触な状態で貫通孔217aを突き抜けるように、互い
に配置されている。
る。回転駆動部267の回転軸269は、サセプタ217に接続されている。回転駆動部
267を作動させることで、サセプタ217は、サセプタ217の載置面と平行な方向に
回転するように構成されている。回転駆動部267には、後述する制御部300が、カッ
プリング部267aを介して接続されている。カップリング部267aは、回転側と固定
側との間を金属ブラシ等により電気的に接続するスリップリング機構として構成されてい
る。これにより、サセプタ217の回転が妨げられないようになっている。制御部300
は、サセプタ217を所定の速度で所定時間回転させるように、回転駆動部267への通
電具合を制御するように構成されている。上述したように、サセプタ217を回転させる
ことにより、サセプタ217上に載置された基板200は、第一の処理領域211、第一
のパージ領域212、第二の処理領域213及び第二のパージ領域214をこの順番に移
動することとなる。
サセプタ217の下方には、サセプタ217に近接するように、加熱部としてのヒータ
218が、回転しないように固定して配置されている。ヒータ218は、例えば、ニクロ
ム線等のヒータ線(不図示)をサセプタ217と同じ材料で包むことにより構成される。
なお、サセプタ217とヒータ218を一体に構成、つまり、サセプタ217の内部にヒ
ータ線を埋め込むように構成してもよい。ヒータ218に電力が供給されると、サセプタ
217に載置された基板200が加熱される。例えば、基板200の表面が所定温度(例
えば室温〜1000℃程度)にまで加熱されるようになっている。なお、ヒータ218は
、サセプタ217に載置されたそれぞれの基板200を個別に加熱するように、同一面上
に複数(例えば8つ)設けてもよい。
218aには、電力供給線222を介して、温度調整器223、電力調整器224及びヒ
ータ電源225が電気的に接続されている。温度センサ218aにより検出された温度情
報に基づいて、ヒータ218への通電具合が制御されるように構成されている。
上述したように、反応容器203内の上部には、第一の処理領域211に第一の処理ガ
スを導入する第一の処理ガス導入部211aと、第一のパージ領域212に不活性ガスを
導入する第一の不活性ガス導入部212aと、第二の処理領域213に第二の処理ガスを
導入する第二の処理ガス導入部213aと、第二のパージ領域214に不活性ガスを導入
する第二の不活性ガス導入部214aと、を備えるガス導入部が設けられている。
ス導入部が構成され、第一の不活性ガス導入部212aと第二の不活性ガス導入部214
aとを含むように不活性ガス導入部が構成されている。また、処理ガス導入部と不活性ガ
ス導入部とを含むようにガス導入部が構成されている。
図4に示すように、第一の処理ガス導入部211aは、第一のガス供給管231aに接
続されたバッファ部211fと、バッファ部211f内と反応容器203内とを連通する
複数のガス導入口211gとを備える。第一のガス供給管231aは、後述するガス供給
部から第一の処理ガスを第一の処理ガス導入部211aへ供給するもので、第一の処理ガ
ス導入部211aの上部に配置されている。ガス導入口211gは、第一の処理ガス導入
部211aの下部に配置、つまり、サセプタ217上の基板載置面に対向するように配置
されている。バッファ部211f内の単位長当たりの容積は、第一のガス供給管231a
内の単位長当たりの容積よりも大きい。これにより、複数のガス導入口211gから噴出
するガスの流量を略同じにすることができる。
プラズマ生成部33(2)と、プラズマ生成部33(3)とを含んで構成される。
プラズマ生成部33(1)には、第二のガス供給管233a(1)が接続され、プラズ
マ生成部33(2)には、第二のガス供給管233a(2)が接続され、プラズマ生成部
33(3)には、第二のガス供給管233a(3)が接続されている。
第二のガス供給管233a(1)〜(3)は、後述するガス供給部から第二の処理ガス
を、第二の処理ガス導入部213aを構成するプラズマ生成部33(1)〜(3)へ供給
する。
上述したように、第二の処理ガス導入部213aは、互いに隣接するプラズマ生成部3
3(1)とプラズマ生成部33(2)とプラズマ生成部33(3)とを備えており、プラ
ズマ生成部33(1)とプラズマ生成部33(2)とプラズマ生成部33(3)とを含む
ように、プラズマ生成部33が構成される。
生成部33(3)は、サセプタ217の回転方向(矢印A)に沿って、この順に設けられ
、プラズマ生成部33(1)とプラズマ生成部33(2)、プラズマ生成部33(2)と
プラズマ生成部33(3)が隣接している。つまり、プラズマ生成部33(2)にプラズ
マ生成部33(1)とプラズマ生成部33(3)が隣接している。そして、サセプタ21
7が回転すると、サセプタ217上の基板200が、プラズマ生成部33(1)、プラズ
マ生成部33(2)、プラズマ生成部33(3)の下方を、この順に通過するようになっ
ている。
めの印加電力の値以外は図4に示すプラズマ生成部33(2)の構成と同一なので、代表
してプラズマ生成部33(2)の構成を説明する。
接続されたバッファ部33f(2)と、バッファ部33f(2)内と反応容器203内と
を連通するガス導入口33g(2)(図6参照)とを備える。第二のガス供給管233a
(2)は、後述するガス供給部から第二の処理ガスを、第二の処理ガス導入部213aを
構成するプラズマ生成部33(2)へ供給するもので、プラズマ生成部33(2)の上部
に配置されている。ガス導入口33g(2)は、図6に示すように、プラズマ生成部33
(2)の下部に配置、つまり、サセプタ217上の基板載置面に対向するように配置され
ている。
また、図4と図6に示すように、バッファ部33f(2)内の単位長当たりの容積は、
第二のガス供給管233a(2)内の単位長当たりの容積よりも大きい。これにより、ス
リット状のガス導入口33g(2)から噴出するガスの流量を、スリットにおける位置に
拘わらず略同じにすることができる。
図3のc−c´矢視図である。
図6に示すように、プラズマ生成部33(2)は、反応容器203内に設けられた1対
の電極33a(2)と、該1対の電極33a(2)を覆い反応容器203内のガスから電
極33a(2)を隔離して保護する絶縁ブロック33b(2)と、絶縁トランス33c(
2)を介して電極33a(2)と接続される高周波電源33d(2)及び整合器33e(
2)とを含むように構成されている。絶縁ブロック33b(2)は、誘電体材料で構成さ
れる。こうして、一対の電極33a(2)には、高周波電源33d(2)の出力する高周
波電力が、整合器33e(2)、絶縁トランス33c(2)を介して供給される構造とな
っている。
また、絶縁ブロック33b(2)内には、上述したバッファ部33f(2)が設けられ
、バッファ部33f(2)は、第二のガス供給管233a(2)及びガス導入口33g(
2)と連通している。
造である。プラズマ生成部33(1)において、一対の電極33a(1)には、高周波電
源33d(1)の出力する高周波電力が、整合器33e(1)、絶縁トランス33c(1
)を介して供給される。また、絶縁ブロック33b(1)内には、バッファ部33f(1
)が設けられ、バッファ部33f(1)は、第二のガス供給管233a(1)及びガス導
入口33g(1)と連通している。
ラズマ生成部33(3)において、一対の電極33a(3)には、高周波電源33d(3
)の出力する高周波電力が、整合器33e(3)、絶縁トランス33c(3)を介して供
給される。また、絶縁ブロック33b(3)内には、バッファ部33f(3)が設けられ
、バッファ部33f(3)は、第二のガス供給管233a(3)及びガス導入口33g(
3)と連通している。プラズマ生成部33(1)〜(3)及びそれぞれの電極33a(1)〜(3)は、基板の移動する方向に対して垂直となる方向に沿って配置されている。
33g(2)を介して反応容器203内へ第二の処理ガスを導入するとともに、高周波電
源33d(2)から高周波電力を電極33a(2)へ印加することにより、プラズマ生成
部33(2)の下方にプラズマ領域12(2)を生成して被処理基板200を処理する。
(1)からプラズマ生成部33(1)のバッファ部33f(1)及びガス導入口33g(
1)を介して反応容器203内へ第二の処理ガスを導入するとともに、高周波電源33d
(1)から高周波電力を電極33a(1)へ印加することにより、プラズマ生成部33(
1)の下方にプラズマ(プラズマ領域12(1))を生成する。
また、プラズマ生成部33(3)に接続される第二のガス供給管233a(3)からプ
ラズマ生成部33(3)のバッファ部33f(3)及びガス導入口33g(3)を介して
反応容器203内へ第二の処理ガスを導入するとともに、高周波電源33d(3)から高
周波電力を電極33a(3)へ印加することにより、プラズマ生成部33(3)の下方に
プラズマ(プラズマ領域12(3))を生成する。なお、高周波電源33d(1)〜(3)から電極33a(1)〜(3)にそれぞれ印加される高周波電力の大きさや電力密度などのパラメータは、制御部300により設定、制御されてもよい。
図13(b)は、プラズマ領域12(1)〜(3)と基板200上の電位の関係を示した概念説明図である。図13(b)の破線は、基板200上の素子において、帯電によるチャージアップダメージが発生するマイナス電位の位置を示している。
図5に示すように、第一の不活性ガス導入部212aは、第一の処理ガス導入部211
aと同様の構造をしており、第一の不活性ガス供給管242aに接続されたバッファ部2
12fと、バッファ部212f内と反応容器203内とを連通する複数のガス導入口21
2gとを備える。第一の不活性ガス供給管242aは、後述するガス供給部から不活性ガ
スを第一の不活性ガス導入部212aへ供給するもので、第一の不活性ガス導入部212
aの上部に配置されている。ガス導入口211gは、第一の不活性ガス導入部212aの
下部に配置、つまり、サセプタ217上の基板載置面に対向するように配置されている。
バッファ部212f内の単位長当たりの容積は、第一の不活性ガス供給管242a内の単
位長当たりの容積よりも大きい。これにより、複数のガス導入口212gから噴出するガ
スの流量を略同じにすることができる。
造をしており、第二の不活性ガス供給管244aに接続されたバッファ部214fと、バ
ッファ部214f内と反応容器203内とを連通する複数のガス導入口214gとを備え
る。第二の不活性ガス供給管244aは、後述するガス供給部から不活性ガスを第二の不
活性ガス導入部214aへ供給するもので、第二の不活性ガス導入部214aの上部に配
置されている。ガス導入口214gは、第二の不活性ガス導入部214aの下部に配置、
つまり、サセプタ217上の基板載置面に対向するように配置されている。バッファ部2
14f内の単位長当たりの容積は、第二の不活性ガス供給管244a内の単位長当たりの
容積よりも大きい。これにより、複数のガス導入口214gから噴出するガスの流量を略
同じにすることができる。
に第一の処理ガスを導入し、第一の不活性ガス導入部212aから第一のパージ領域21
2内に不活性ガスを導入し、第二の処理ガス導入部213aから第二の処理領域213内
に第二の処理ガスを導入し、第二の不活性ガス導入部214aから第二のパージ領域21
4内に不活性ガスを導入するように構成されている。ガス導入部は、各処理ガスと第一の
不活性ガス導入部212a及び第二の不活性ガス導入部214aからの不活性ガスとを混
合させずに個別に各領域に導入することができ、更には、各処理ガス及び不活性ガスを併
行して各領域に導入することができるように構成されている。
図4に示すように、第一の処理ガス導入部211aには、第一のガス供給管231aが
接続されている。第一のガス供給管231aには、上流方向から順に、堆積ガス(第一の
処理ガス)供給源231b、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(
MFC)231c、及び開閉弁であるバルブ231dが設けられている。
コン含有ガスが、MFC231c、バルブ231d、第一の処理ガス導入部211aを介
して、第一の処理領域211内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばプリカ
ーサーとして、ジクロロシラン(SiH2Cl2、略称:DCS)ガスを用いることがで
きる。なお、第一の処理ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良
いが、ここでは気体として説明する。第一の処理ガスが常温常圧で液体の場合は、堆積ガ
ス供給源231bとMFC231cとの間に、図示しない気化器を設ければよい。
シリルアミン((SiH3)3N、略称:TSA)、ヘキサメチルジシラザン(C6H1
9NSi2、略称:HMDS)、トリスジメチルアミノシラン(Si[N(CH3)2]
3H、略称:3DMAS)、ビスターシャリブチルアミノシラン(SiH2(NH(C4
H9))2、略称:BTBAS)等を用いることができる。
これら、第一のガスは、後述する第二のガスより粘着度の高い材料が用いられる。
33(1)には第二のガス供給管233a(1)が接続され、プラズマ生成部33(2)
には第二のガス供給管233a(2)が接続され、プラズマ生成部33(3)には第二の
ガス供給管233a(3)が接続されている。図4では、プラズマ生成部33(2)と第
二のガス供給管233a(2)が示されている。
第二のガス供給管233a(2)には、上流方向から順に、反応ガス(第二の処理ガス
)供給源233b(2)、MFC233c(2)、及びバルブ233d(2)が設けられ
ている。
て、例えば窒素含有ガスであるアンモニア(NH3)ガスが、MFC233c(2)、バ
ルブ233d(2)、第二の処理ガス導入部213aを介して、第二の処理領域213内
に供給される。第二の処理ガスであるアンモニアガスは、プラズマ生成部33(2)によ
りプラズマ状態とされ、基板200上に晒される。なお、第二の処理ガスであるアンモニ
アガスは、ヒータ218の温度及び反応容器203内の圧力を所定の範囲に調整し、熱で
活性化させてもよい。
これら第二のガスは、第一のガスより粘着度の低い材料が用いられる。
二のガス供給管233a(1)が接続されている。図示は省略するが、第二のガス供給管
233a(1)には、上流方向から順に、反応ガス供給源233b(1)、MFC233
c(1)、及びバルブ233d(1)が設けられている。
反応ガス供給源233b(1)からは、反応ガス供給源233b(2)と同様に、第二
のガスとして、例えば窒素含有ガスであるアンモニア(NH3)ガスが、MFC233c
(1)、バルブ233d(1)、第二の処理ガス導入部213aを介して、第二の処理領
域213内に供給される。第二の処理ガスであるアンモニアガスは、プラズマ生成部33
(1)によりプラズマ状態とされ、基板200上に晒される。
二のガス供給管233a(3)が接続されている。図示は省略するが、第二のガス供給管
233a(3)には、上流方向から順に、反応ガス供給源233b(3)、MFC233
c(3)、及びバルブ233d(3)が設けられている。
反応ガス供給源233b(3)からは、反応ガス供給源233b(1)と同様に、第二
のガスとして、例えばアンモニアガスが、MFC233c(3)、バルブ233d(3)
、第二の処理ガス導入部213aを介して、第二の処理領域213内に供給される。第二
の処理ガスであるアンモニアガスは、プラズマ生成部33(3)によりプラズマ状態とさ
れ、基板200上に晒される。
ス供給管233a(3)を、それぞれ、バルブ233d(1)、バルブ233d(2)、
バルブ233d(3)の下流側で互いに接続し、MFC233c(1),233c(3)
、反応ガス供給源233b(1),233b(3)を省略する構成とすることも可能であ
る。
処理ガス供給部(シリコン含有ガス供給系ともいう)231が構成される。なお、堆積ガ
ス供給源231b、第一の処理ガス導入部211aを、第一の処理ガス供給部に含めて考
えてもよい。
また、主に、第二のガス供給管233a(1)とMFC233c(1)とバルブ233
d(1)、第二のガス供給管233a(2)とMFC233c(2)とバルブ233d(
2)、第二のガス供給管233a(3)とMFC233c(3)とバルブ233d(3)
により、第二の処理ガス供給部(窒素含有ガス供給系ともいう)233が構成される。な
お、反応ガス供給源233b(1)と233b(2)と233b(3)、第二の処理ガス
導入部213aを、第二の処理ガス供給部に含めて考えてもよい。そして、主に、第一の
処理ガス供給部及び第二の処理ガス供給部により、処理ガス供給部が構成される。
図5に示すように、第一の不活性ガス導入部212aの上流側には、第一の不活性ガス
供給管242aが接続されている。第一の不活性ガス供給管242aには、上流方向から
順に、不活性ガス供給源242b、MFC242c、及びバルブ242dが設けられてい
る。
不活性ガス供給源242bからは、例えば窒素(N2)ガスで構成される不活性ガスが
、MFC242c、バルブ242d、第一の不活性ガス導入部212aを介して、第一の
パージ領域212内に供給される。
続されている。第二の不活性ガス供給管244aには、上流方向から順に、不活性ガス供
給源244b、MFC244c、及びバルブ244dが設けられている。
不活性ガス供給源244bからは、例えば窒素(N2)ガスで構成される不活性ガスが
、MFC244c、バルブ244d、第二の不活性ガス導入部214aを介して、第二の
パージ領域214内にそれぞれ供給される。
後述する成膜工程(S106)ではパージガスとして作用する。
三の不活性ガス供給管241aの下流端が接続されている。第三の不活性ガス供給管24
1aには、上流方向から順に、不活性ガス供給源241b、MFC241c、及びバルブ
241dが設けられている。
1c、バルブ241d、第一のガス供給管231a、第一の処理ガス導入部211aを介
して、第一の処理領域211内に供給される。第一の処理領域211内に供給される不活
性ガスは、後述する成膜工程(S106)ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用す
る。
四の不活性ガス供給管243a(2)の下流端が接続されている。第四の不活性ガス供給
管243a(2)には、上流方向から順に、不活性ガス供給源243b(2)、MFC2
43c(2)、及びバルブ243d(2)が設けられている。
不活性ガス供給源243b(2)からは、不活性ガスとして、例えばN2ガスが、MF
C243c(2)、バルブ243d(2)、第二のガス供給管233a(2)、第二の処
理ガス導入部213aを介して、第二の処理領域213内に供給される。
よりも下流側には、第四の不活性ガス供給管243a(1)の下流端が接続されている。
第四の不活性ガス供給管243a(1)には、上流方向から順に、不活性ガス供給源24
3b(1)、MFC243c(1)、及びバルブ243d(1)が設けられている。
不活性ガス供給源243b(1)からは、不活性ガスとして、例えばN2ガスが、MF
C243c(1)、バルブ243d(1)、第二のガス供給管233a(1)、第二の処
理ガス導入部213aを介して、第二の処理領域213内に供給される。
よりも下流側には、第四の不活性ガス供給管243a(3)の下流端が接続されている。
第四の不活性ガス供給管243a(3)には、上流方向から順に、不活性ガス供給源24
3b(3)、MFC243c(3)、及びバルブ243d(3)が設けられている。
不活性ガス供給源243b(3)からは、不活性ガスとして、例えばN2ガスが、MF
C243c(3)、バルブ243d(3)、第二のガス供給管233a(3)、第二の処
理ガス導入部213aを介して、第二の処理領域213内に供給される。
れる不活性ガスと同様に、後述する成膜工程(S106)ではキャリアガス或いは希釈ガ
スとして作用する。
一の不活性ガス供給部242が構成される。なお、不活性ガス供給源242b、第一の不
活性ガス導入部212aを、第一の不活性ガス供給部242に含めて考えてもよい。
より第二の不活性ガス供給部244が構成される。なお、不活性ガス供給源244b、第
二の不活性ガス導入部214aを、第二の不活性ガス供給部244に含めて考えてもよい
。
より第三の不活性ガス供給部241が構成される。なお、不活性ガス供給源241b、第
一のガス供給管231a、第一の処理ガス導入部211aを、第三の不活性ガス供給部に
含めて考えてもよい。
243d(1)、第四の不活性ガス供給管243a(2)とMFC243c(2)とバル
ブ243d(2)、第四の不活性ガス供給管243a(3)とMFC243c(3)とバ
ルブ243d(3)により第四の不活性ガス供給部243が構成される。なお、不活性ガ
ス供給源243b(1)、不活性ガス供給源243b(2)、不活性ガス供給源243b
(3)、第二のガス供給管233a(1)、第二のガス供給管233a(2)、第二のガ
ス供給管233a(3)、第二の処理ガス導入部213aを、第四の不活性ガス供給部に
含めて考えてもよい。
る。なお、不活性ガス供給部から供給する不活性ガスとしては、N2ガスのほか、例えば
ヘリウム(He)ガス、ネオン(Ne)ガス、アルゴン(Ar)ガス等の希ガスを用いる
ことができる。
処理ガス供給部と不活性ガス供給部により、ガス供給部が構成される。
図4に示すように、反応容器203の底には、反応容器203内を排気、つまり、処理
領域211,213内及びパージ領域212,214内の雰囲気を排気する排気管271
が設けられている。排気管271には、ガス流量を制御する流量制御器(流量制御部)と
しての流量制御バルブ275、及び圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto
Pressure Controller)バルブ273を介して、真空排気装置とし
ての真空ポンプ276が接続されており、反応容器203内の圧力が所定の圧力(真空度
)となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、APCバルブ273は、弁を
開閉して反応容器203内の真空排気や真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力
調整可能となっている開閉弁である。主に、排気管271、APCバルブ273及び流量
制御バルブ275により排気部が構成される。なお、排気部には、真空ポンプ276を含
めても良い。
、各領域の下方にそれぞれ排気管271を設けることが好ましい。すなわち、第一の処理
領域211内を排気する排気管271(1)、第一のパージ領域212内を排気する排気
管271(2)、第二の処理領域213内を排気する排気管271(3)、第二のパージ
領域214内を排気する排気管271(4)を、それぞれの領域の下方に設けることが好
ましい。このようにすると、第一の処理領域211内、第一のパージ領域212内、第二
の処理領域213内、第二のパージ領域214内を、それぞれ、排気管271(1)、排
気管271(2)、排気管271(3)、排気管271(4)から排気するので、各領域
に他の領域からのガスが混入することを抑制できる。
211a、第一の不活性ガス導入部212a、第二の処理ガス導入部213a、第二の不
活性ガス導入部214aから反応容器203内へ導入されるガスの流量を略同量とするこ
とが好ましい。このようにすると、各領域に他の領域からのガスが混入することを、さら
に抑制できる。
制御手段である制御部(コントローラ)300は、以上説明した各構成の制御を行うものである。すなわち、制御部300は、ゲートバルブの開閉、基板移載機による基板搬送、サセプタ上への基板載置、サセプタの回転動作、サセプタ上の基板加熱、処理室内のガス導入及び排出制御、プラズマ生成の開始及び停止等を制御する。
続いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として、上述した反応容器203
を備える処理室202bを用いて実施される基板処理工程について、図7及び図8を用い
て説明する。図7は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図であり、図8は、本
実施形態に係る基板処理工程における成膜工程での基板への処理を示すフロー図である。
なお、以下の説明において、基板処理装置10の構成各部の動作は、制御部300により
制御される。
ガスを用い、第二の処理ガスとして、窒素含有ガスであるアンモニアガスを用い、基板2
00上に絶縁膜として窒化シリコン膜(以下、SiN膜ともいう)を形成する例について
説明する。
基板200を反応容器203内へ搬入し、サセプタ217上に載置する基板搬入・載置
工程について説明する。
まず、基板200の搬送位置まで基板突き上げピン266を上昇させ、サセプタ217
の貫通孔217aに基板突き上げピン266を貫通させる。その結果、基板突き上げピン
266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲ
ートバルブ151を開き、第一の基板移載機112を用いて、反応容器203内に所定枚
数(例えば8枚)の基板200(処理基板)を搬入する。そして、サセプタ217の回転
軸269を中心として、各基板200が重ならないように、サセプタ217の同一面上に
載置する。これにより、基板200は、サセプタ217の表面から突出した基板突き上げ
ピン266上に水平姿勢で支持される。
3外へ退避させ、ゲートバルブ151を閉じて反応容器203内を密閉する。その後、基
板突き上げピン266を下降させて、第一の処理領域211、第一のパージ領域212、
第二の処理領域213、第二のパージ領域214の各底面のサセプタ217上に基板20
0を載置する。
内を排気しつつ、不活性ガス供給部から反応容器203内にパージガスとしてのN2ガス
を供給することが好ましい。すなわち、真空ポンプ276を作動させ、APCバルブ27
3を開けることにより、反応容器203内を排気しつつ、少なくとも第一の不活性ガス供
給部242のバルブ242dと第二の不活性ガス供給部244のバルブ244dとを開け
ることにより、反応容器203内にN2ガスを供給することが好ましい。これにより、処
理領域211,213内へのパーティクルの侵入や、基板200上へのパーティクルの付
着を抑制することが可能となる。ここで、さらに第三の不活性ガス供給部241及び第四
の不活性ガス供給部243から不活性ガスを供給してもよい。なお、真空ポンプ276は
、少なくとも基板搬入・載置工程(S101)から後述する基板搬出工程(S110)が
終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
所定枚数(例えば8枚)の基板200をサセプタ217上に載置した後、回転駆動部2
67を作動して、サセプタ217の回転を開始させる。この際、サセプタ217の回転速
度は制御部300によって、所定の速度に制御される。所定の速度は、例えば1回転/秒
である。サセプタ217を回転させることにより、基板200は、第一の処理領域211
、第一のパージ領域212、第二の処理領域213、第二のパージ領域214の順に移動
を開始し、各領域を基板200が通過する。
処理ガス及び不活性ガスを供給し、反応容器203内を所望の圧力に調整するガス供給
・圧力調整工程について説明する。
サセプタ217が所定の回転速度に到達した後、少なくともバルブ231d,233d
(1),233d(2),233d(3),242d及び244dを開け、処理ガス及び
不活性ガスの処理領域211,213及びパージ領域212,214への供給を開始する
。すなわち、バルブ231dを開けて第一の処理領域211内にDCSガスを供給し、バ
ルブ233d(1),233d(2),233d(3)を開けて第二の処理領域213内
にアンモニアガスを供給することで、処理ガス供給部から処理ガスを供給する。さらにバ
ルブ242d及び244dを開けて第一のパージ領域212及び第二のパージ領域214
内に不活性ガスであるN2ガスを供給することで、不活性ガス供給部から不活性ガスを供
給する。このとき、DCSガス、アンモニアガス、不活性ガスは、併行して、それぞれの
領域に供給される。
入部211aを介して第一の処理領域211にDCSガスを供給しつつ、排気管271か
ら排気する。このとき、DCSガスの流量が所定の流量となるように、MFC231cを
調整する。なお、MFC231cで制御するDCSガスの供給流量は、例えば100sc
cm〜5000sccmの範囲内の流量とする。
の不活性ガス供給管241aからキャリアガス或いは希釈ガスとしてのN2ガスを第一の
処理領域211内に供給することが好ましい。これにより、第一の処理領域211内への
DCSガスの供給を促進させることができる。
、第二のガス供給管233a(1)と第二のガス供給管233a(2)と第二のガス供給
管233a(3)とから、それぞれ略同流量のアンモニアガスを第二の処理領域213に
供給しつつ、第二の処理領域213内を排気管271から排気する。このとき、アンモニ
アガスの流量が所定の流量となるように、MFC233c(1)とMFC233c(2)
とMFC233c(3)を調整する。なお、MFC233c(1)とMFC233c(2
)とMFC233c(3)で制御するアンモニアガスの供給流量の合計は、例えば100
sccm〜5000sccmの範囲内の流量とする。
バルブ243d(2)とバルブ243d(3)とを開け、第四の不活性ガス供給管243
a(1)と第四の不活性ガス供給管243a(2)と第四の不活性ガス供給管243a(
3)とから、キャリアガス或いは希釈ガスとしてのN2ガスを第二の処理領域213内に
供給することが好ましい。これにより、第二の処理領域213内へのアンモニアガスの供
給を促進することができる。
N2ガスを、第一の不活性ガス供給管242aと第二の不活性ガス供給管244aとから
、第一の不活性ガス導入部212aと第二の不活性ガス導入部214aを介して、第一の
パージ領域212及び第二のパージ領域214にそれぞれ供給しつつ、排気管271から
排気する。このとき、N2ガスの流量が所定の流量となるように、MFC242cとMF
C244cを調整する。なお、第一のパージ領域212内及び第二のパージ領域214内
から第一の処理領域211内及び第二の処理領域213内に向けて不活性ガスを流出させ
ることで、第一のパージ領域212内及び第二のパージ領域214内への処理ガスの侵入
を抑制することができる。
ように、反応容器203内を真空ポンプ276によって真空排気する。この際、反応容器
203内の圧力は図中省略の圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきA
PCバルブ273の開度をフィードバック制御する。
次に、サセプタ217が回転中に、プラズマ生成部33でプラズマ生成を開始する。つ
まり、プラズマ生成部33(1)〜(3)を構成する電極33a(1)〜(3)に、それ
ぞれ、高周波電源33d(1)〜(3)から電力の供給を開始する。例えば、電極33a
(2)には3.46(W/cm2)、電極33a(1)及び電極33a(3)には0.4
3(W/cm2)の高周波電力を印加する。
こうして、プラズマ生成部33へ電力を供給すると、第二の処理領域213にプラズマ
が生成される。詳しくは、プラズマ生成部33(2)の下方には、基板200をプラズマ
処理するための主プラズマが生成され、プラズマ生成部33(1)とプラズマ生成部33
(3)の下方には、基板200の電気的ダメージを抑制するための副プラズマが生成され
る。
第二の処理領域213内に供給され、プラズマ生成部33(1)〜(3)の下方を通過
したアンモニアガスは、第二の処理領域213内でプラズマ状態となり、これに含まれる
活性種により、第二の処理領域213内に回転して運ばれてくる基板200をプラズマ処
理する。
、本実施形態のようにアンモニアガスをプラズマ状態とし、これに含まれる活性種を基板
に供給するようにすると、例えば400℃以下の温度帯でも成膜処理を行うことができる
。このようにプラズマを利用することにより基板200を低温で処理することができ、例
えばアルミニウム等の熱に弱い配線等を有する基板200に対する熱ダメージを抑制する
ことが可能となる。また、処理ガスの不完全反応による生成物等の異物の発生を抑制する
ことができ、基板200上に形成する薄膜の均質性や耐電圧特性等を向上させることがで
きる。また、プラズマ状態としたアンモニアガスの高い窒化力によって、窒化処理時間を
短縮することができる等、基板処理の生産性を向上させることができる。
領域211、第一のパージ領域212、第二の処理領域213、第二のパージ領域214
の順に移動を繰り返す。そのため、図8に示すように、基板200には、DCSガスの供
給、N2ガスの供給(パージ)、プラズマ状態とされたアンモニアガスの供給、N2ガス
の供給(パージ)が交互に所定回数実施されることになる。ここで、成膜処理シーケンス
の詳細について、図8を用いて説明する。
まず、第一の処理領域211を通過した基板200表面に、第一の処理ガス導入部21
1aからDCSガスが供給され、基板200上にシリコン含有層が形成される。本実施形
態では、第一の処理ガスは、成膜原料を基板200表面に堆積する堆積ガスである。
次に、シリコン含有層が形成された基板200が第一のパージ領域212を通過する。
このとき、第一のパージ領域212を通過する基板200に対して、第一の不活性ガス導
入部212aから、不活性ガスであるN2ガスが供給される。
次に、第二の処理領域213を通過する基板200に、第二の処理ガス導入部213a
から導入され、プラズマ生成部33によりプラズマ状態となったアンモニアガスが供給さ
れる。こうして、基板200上にはシリコン窒化層(SiN層)が形成される。すなわち
、プラズマ状態となったアンモニアガスは、第一の処理領域211で基板200上に形成
されたシリコン含有層の少なくとも一部と反応する。これにより、シリコン含有層は窒化
されて、シリコン及び窒素を含むSiN層へと改質される。本実施形態では、第二の処理
ガスは、第一の処理領域において基板200表面に堆積した原料と、反応することにより
膜を形成する反応ガスである。
そして、第二の処理領域213でSiN層が形成された基板200が第二のパージ領域
214を通過する。このとき、第二のパージ領域214を通過する基板200に対して、
第二の不活性ガス導入部214aから、不活性ガスであるN2ガスが供給される。
このように、サセプタ217の1回転を1サイクルとし、すなわち第一の処理領域21
1、第一のパージ領域212、第二の処理領域213及び第二のパージ領域214の基板
200の通過を1サイクルとし、このサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、基
板200上に所定膜厚のSiN膜を成膜することができる。
ここでは、前述のサイクルを所定回数実施したか否かを確認する。
サイクルを所定の回数実施した場合、所望の膜厚に到達できたと判断し、成膜処理を終
了する。サイクルを所定の回数実施しなかった場合、即ち所望の膜厚に到達できなかった
と判断し、S202に戻りサイクル処理を継続する。
S210にて、前述のサイクルを所定回数実施し、基板200上に所望の膜厚のSiN
膜が形成されたと判断した後、プラズマ生成部33におけるプラズマ生成を停止する(S
107)。つまり、プラズマ生成部33(1)〜(3)を構成する電極33a(1)〜(
3)に対する、高周波電源33d(1)〜(3)からの電力供給を停止する。このとき、
DCSガス及びアンモニアガスの第一の処理領域211及び第二の処理領域213への供
給も停止する(S108)さらに、サセプタ217の回転を停止する(S109)。
上記プラズマ生成等の停止(S107〜S109)が終了した後、次のように基板を搬
出する。
まず、基板突き上げピン266を上昇させ、サセプタ217の表面から突出させた基板
突き上げピン266上に基板200を支持させる。そして、ゲートバルブ151を開き、
第一の基板移載機112を用いて、反応容器203内の8枚の基板200を、反応容器2
03の外へ搬出する。
なお、上記において、基板200の温度、反応容器203内の圧力、各ガスの流量、プ
ラズマ生成部33(1)〜(3)に印加する電力、処理時間等の条件等は、改質対象の膜
の材料や膜厚等によって任意に調整する。
本実施形態によれば、少なくとも以下に示す効果を奏する。
(a)被処理基板をプラズマ処理する主プラズマ生成領域の、少なくとも一方の隣の領域に、副プラズマ生成領域を設けるように構成した。これにより、主プラズマ生成領域のプラズマ密度を高くしても、主プラズマ生成領域の端部(外縁付近)に位置する被処理基板の表面に形成された集積回路に対する負の帯電が、副プラズマ生成領域のプラズマによって中和される。従って、主プラズマ生成領域の端部(外縁付近)に位置する集積回路に対する負の帯電によるダメージ(電気的ダメージ)を抑制することができる。また、主プラズマ生成領域のプラズマ密度を高くすることができるので、被処理基板をプラズマ処理する際のスループットを向上させることができる。
(b)被処理基板をプラズマ処理する主プラズマ生成領域の隣の領域に、被処理基板に蓄積する単位面積当たりの電荷量が主プラズマ生成領域よりも少ない副プラズマ生成領域を設けるように構成したので、副プラズマ生成領域の端部(外縁付近)に位置する被処理基板の表面に形成された集積回路に対する帯電によるダメージ(電気的ダメージ)を抑制することができる。
(c)副プラズマ生成領域を、主プラズマ生成領域の両隣の領域に設けるように構成したので、電気的ダメージをさらに抑制することができる。
(d)副プラズマ生成領域を、サセプタの回転方向において、主プラズマ生成領域の少なくとも一方の隣の領域に設けるように構成したので、電気的ダメージを効果的に抑制することができる。
(e)被処理基板をプラズマ処理する主プラズマを生成する主プラズマ生成部と、主プラズマ生成部による電気的ダメージを抑制するための副プラズマを生成する副プラズマ生成部とを互いに同じ構造としたので、副プラズマ生成部へ供給する高周波電力の密度を、主プラズマ生成部へ供給する高周波電力の密度よりも小さくするだけで、副プラズマ生成部を容易に構成することができる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
い、基板200上にSiN膜を形成しているが、これに限られるものではない。プラズマ
化する処理ガスとして、窒素(N)含有ガスのほかに、酸素ガス等の酸素含有ガスを用い
てもよい。例えば、処理ガスとして、シリコン含有ガス及び酸素含有ガス、ハフニウム(
Hf)含有ガス及び酸素含有ガス、ジルコニウム(Zr)含有ガス及び酸素含有ガス、チ
タン(Ti)含有ガス及び酸素含有ガスを用いて、それぞれ、酸化シリコン膜(SiO膜
)、酸化ハフニウム膜(HfO膜)、酸化ジルコニウム(ZrO膜)、酸化チタン膜(T
iO膜)等のHigh−k膜等を基板200上に形成してもよい。
プラズマを生成していたが、それに限るものではなく、処理室の外でプラズマを生成する
リモートプラズマ方法や、エネルギーレベルの高いオゾンを用いても良い。
ガスの供給方法はこれに限られるものではなく、例えば、反応容器203の中央部から各
処理領域の外周部に向けてガスを供給、あるいは、各処理領域の外周部から反応容器20
3の中央部に向けてガスを供給するよう構成することも可能である。
理位置や搬送位置に移動させたが、昇降駆動部268を用い、サセプタ217を昇降させ
ることで、基板200を処理位置や搬送位置に移動させてもよい。
に沿って主プラズマ生成部と副プラズマ生成部を配置したが、本発明は、回転するサセプ
タに限られない。例えば、直線上を移動する基板の移動経路に沿って、主プラズマ生成部
と副プラズマ生成部を配置するよう構成することも可能である。より具体的には、基板処理装置は、基板が載置された載置台を駆動して、基板を直線上の移動経路に沿って移動させる駆動部と、その移動経路に沿って、主プラズマ生成部と、その少なくとも一方の隣に副プラズマ生成部を配置するように構成することができる。また、静止状態の基板に対して、主プラズマ生成部と副プラズマ生成部を配置するよう構成することも可能である。このような場合においても、主プラズマ生成部による基板の帯電を、副プラズマ生成部により緩和することができる。
<付記1>
基板を処理するための処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを第一の密度で生成する第一のプラズマ生成部と、
前記第一のプラズマ生成部と隣り合う位置に設けられ、前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを前記第一の密度よりも低い第二の密度で生成する第二のプラズマ生成部と、
を有する基板処理装置。
前記第二のプラズマ生成部は、前記第一のプラズマ生成部を挟んで両隣にそれぞれ設けられる、付記1記載の基板処理装置。
前記第一のプラズマ生成部及び前記第二のプラズマ生成部の少なくともいずれかは、一対の平行電極により構成される、付記1記載の基板処理装置。
前記第一のプラズマ生成部及び前記第二のプラズマ生成部は、容量結合プラズマ方式によりプラズマ生成をおこなうものである、付記1乃至3のいずれか記載の基板処理装置。
前記第一のプラズマ生成部は、誘導結合プラズマ方式によりプラズマ生成を行うものである、付記1乃至3のいずれかに記載の基板処理装置。
前記第一のプラズマ生成部と前記第二のプラズマ生成部は同じ構造を有しており、
前記第二のプラズマ生成部に供給される高周波電力の密度は、前記第一のプラズマ生成部に供給される高周波電力の密度よりも小さい、付記1乃至4のいずれかに記載の基板処理装置。
基板を処理するための処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
前記処理室内に設けられ、前記基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台を駆動して、前記基板載置台に載置された基板を前記処理室内において移動させる駆動部と、
前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを第一の密度で生成する第一のプラズマ生成部と、
前記基板の移動方向において前記第一のプラズマ生成部と隣り合うように設けられ、前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを前記第一の密度よりも低い第二の密度で生成する第二のプラズマ生成部と、
を有する基板処理装置。
前記基板載置台は、複数の前記基板が同心円状に載置される載置面を有する基板載置台であり、
前記駆動部は、前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させて前記基板を移動させる駆動部である、付記7記載の基板処理装置。
前記処理室は、前記処理ガスとは異なる処理ガスが導入される第一の処理領域と、前記処理ガスが導入される第二の処理領域とを含み、
前記駆動部は、前記基板載置台を駆動して前記基板を前記第一の処理領域と第二の処理領域の間で移動させ、
前記第一のプラズマ生成部と前記第二のプラズマ生成部は前記第二の処理領域に設けられる、付記7又は8記載の基板処理装置。
前記第二のプラズマ生成部は、前記第一のプラズマ生成部を挟んで両隣にそれぞれ設けられる、付記7乃至9のいずれかに記載の基板処理装置。
前記第一のプラズマ生成部及び前記第二のプラズマ生成部の少なくともいずれかは、平行に配置された一又は複数の対の、棒状若しくは平板状の電極により構成される、付記7乃至10のいずれかに記載の基板処理装置。
前記第一のプラズマ生成部及び前記第二のプラズマ生成部は、容量結合プラズマ方式によりプラズマ生成をおこなうものである、付記7乃至11のいずれか記載の基板処理装置。
前記第一のプラズマ生成部は、誘導結合プラズマ方式によりプラズマ生成を行うものである、付記7乃至11のいずれかに記載の基板処理装置。
前記第一のプラズマ生成部と前記第二のプラズマ生成部は同じ構造を有しており、
前記第二のプラズマ生成部に供給される高周波電力の密度は、前記第一のプラズマ生成部に供給される高周波電力の密度よりも小さい、付記7乃至12のいずれかに記載の基板処理装置。
基板を処理するための処理室であって、第一の処理ガスが導入される第一の処理領域と、第二の処理ガスが導入される第二の処理領域を含む処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、複数の基板が同心円状に載置される載置面を有する基板載置台と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転駆動部と、
前記第一の処理領域に前記第一の処理ガスを導入する第一の処理ガス導入部と、
前記第二の処理領域に前記第二の処理ガスを導入する第二の処理ガス導入部と、
前記第二の処理領域に導入された前記第二の処理ガスのプラズマを第一の密度で生成する第一のプラズマ生成部と、
前記基板載置台の回転方向において前記第一のプラズマ生成部と隣り合うように設けられ、前記第二の処理領域に導入された前記第二の処理ガスのプラズマを前記第一の密度よりも低い第二の密度で生成する第二のプラズマ生成部と、
を有する基板処理装置。
前記第二のプラズマ生成部は、前記基板載置台の回転方向において、前記第一のプラズマ生成部の下流に設けられる付記15記載の基板処理装置。
前記第二のプラズマ生成部は、前記基板載置台の回転方向において、前記第一のプラズマ生成部の上流に設けられる付記15記載の基板処理装置。
前記第二のプラズマ生成部は、前記基板載置台の回転方向において、前記第一のプラズマ生成部を挟んで両隣にそれぞれ設けられる、付記7乃至9のいずれかに記載の基板処理装置。
基板を処理するための処理室と、
前記処理室内を移動するように設けられた基板載置台であって、前記基板が載置される載置面を有する基板載置台と、
基板を処理するための処理ガスを前記処理室内に導入する処理ガス導入部と、
前記処理ガス導入部において、前記処理ガスのプラズマを第一の密度で生成する第一のプラズマ生成部と、前記第二の処理ガスのプラズマを前記第一の密度よりも低い第二の密度で生成する第二のプラズマ生成部とが、前記基板載置台の移動方向において互いに隣接するように設けられるプラズマ生成部と、
を有する基板処理装置。
基板を処理するための処理室内に基板を搬入し、基板載置台に前記基板を載置する基板載置工程と、
前記基板載置台を駆動して、前記基板載置台に載置された基板を前記処理室内において移動させる駆動工程と、
前記処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入工程と、
前記処理室内において、前記処理ガスをプラズマ化して第一の密度のプラズマを生成するとともに、前記基板の移動方向において前記第一の密度のプラズマと隣り合う位置に、前記処理ガスをプラズマ化して前記第一の密度よりも低い第二の密度のプラズマを生成して、前記基板載置台に載置された前記基板を処理する基板処理工程と、を有する半導体装置の製造方法。
前記基板載置台は、複数の前記基板が同心円状に載置される載置面を有する基板載置台であり、
前記駆動工程では、前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させて前記基板を移動させる、付記20記載の半導体装置の製造方法。
前記処理室は、前記処理ガスとは異なる処理ガスが導入される第一の処理領域と、前記処理ガスが導入される第二の処理領域とを含み、
前記駆動工程では、前記基板載置台を駆動して前記基板を前記第一の処理領域と第二の処理領域の間を移動させ、
前記第一の密度のプラズマと前記第二の密度のプラズマは、前記第二の処理領域で生成される、付記20又は21記載の半導体装置の製造方法。
前記第二の密度のプラズマは、前記第一の密度のプラズマを挟んで両隣にそれぞれ生成される、付記20乃至22のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記第一の密度のプラズマ及び前記第二の密度のプラズマの少なくともいずれかは、平行に配置された一又は複数の対の、棒状若しくは平板状の電極により生成される、付記20乃至24のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
第一の処理ガスが導入される第一の処理領域と、第二の処理ガスが導入される第二の処理領域とを含む処理室へ基板を搬入し、複数の基板を同心円状に載置する載置面を有する基板載置台に基板を載置する基板載置工程と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転工程と、
前記基板載置台が回転中に、前記第一の処理領域に前記第一の処理ガスを導入するとともに、前記第二の処理領域に前記第二の処理ガスを導入し、前記第二の処理領域に導入された前記第二の処理ガスをプラズマ化して第一の密度の第一のプラズマを生成するとともに、前記第二の処理領域に導入された前記第二の処理ガスをプラズマ化して前記第一の密度よりも低い第二の密度の第二のプラズマを、前記基板載置台の回転方向において前記第一のプラズマに隣接するように生成し、前記基板載置台に載置された基板を処理する基板処理工程と、
前記基板処理工程の後、前記処理室から基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
基板を処理するための処理室であって、第一の処理ガスが導入される第一の処理領域と、第二の処理ガスが導入される第二の処理領域とを含む処理室と、
前記処理室内に設けられた基板載置台であって、複数の基板が同心円状に載置される載
置面を有する基板載置台と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転駆動部と、
前記第一の処理領域に前記第一の処理ガスを導入する第一の処理ガス導入部と、
前記第二の処理領域に前記第二の処理ガスを導入する第二の処理ガス導入部と、
前記第二の処理ガスのプラズマを第一の密度で生成する第一のプラズマ生成部と、
前記基板載置台の回転方向において前記第一のプラズマ生成部に隣接するように設けられ、前記第二の処理ガスのプラズマを前記第一の密度よりも低い第二の密度で生成する第二のプラズマ生成部と、
を有する基板処理装置における半導体装置の製造方法であって、
前記処理室へ基板を搬入し、前記基板載置台に基板を載置する基板載置工程と、
前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させる回転工程と、
前記基板載置台が回転中に、前記第一の処理ガス導入部から前記第一の処理領域に前記第一の処理ガスを導入し、前記第二の処理ガス導入部から前記第二の処理領域に前記第二の処理ガスを導入するとともに、前記第一のプラズマ生成部により前記第一の密度でプラズマを生成し、前記第二のプラズマ生成部により前記第二の密度でプラズマを生成して、前記基板載置台に載置された基板を処理する基板処理工程と、
前記基板処理工程の後、前記処理室から基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
基板を処理するための処理室内に基板を搬入し、基板載置台に前記基板を載置する手順と、
前記基板載置台を駆動して、前記基板載置台に載置された基板を前記処理室内において移動させる手順と、
前記処理室内に処理ガスを導入する手順と、
前記処理室内において、前記処理ガスをプラズマ化して第一の密度のプラズマを生成するとともに、前記基板の移動方向において前記第一の密度のプラズマと隣り合う位置に、前記処理ガスをプラズマ化して前記第一の密度よりも低い第二の密度のプラズマを生成して、前記基板載置台に載置された前記基板を処理する手順と、をコンピュータに実行させるプログラム。
付記27記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
16・・酸化膜、17・・シリコン基板、18・・ゲート、19・・テストエレメント、
33・・プラズマ生成部、33a・・電極、33b・・絶縁ブロック、33c・・絶縁ト
ランス、33d・・高周波電源、33e・・整合器、33f・・バッファ部、33g・・
ガス導入口、100・・ポッド、100a・・キャップ、101・・第一の搬送室筐体、
103・・第一の搬送室、105・・ロードポート(I/Oステージ)、106・・ノッ
チ合わせ装置、108・・ポッドオープナ、112・・第一の基板移載機、115・・第
一の基板移載機エレベータ、118・・クリーンユニット、121・・第二の搬送室、1
22,123・・予備室、124・・第二の基板移載機、125・・第二の搬送室筐体、
126,127・・ゲートバルブ、128,129・・ゲートバルブ、131・・第二の
基板移載機エレベータ、132・・リニアアクチュエータ、134・・基板搬入搬出口、
136・・駆動機構、140・・基板支持台、141・・隔壁板、142・・クロージャ
、150,151,152,153・・ゲートバルブ、200・・基板、200d・・ダ
メージ領域、200t・・TEG基板、202a・・第一の処理室、202b・・第二の
処理室、202c・・第三の処理室、202d・・第四の処理室、203・・反応容器、
203a・・反応容器蓋、207・・処理空間、211・・第一の処理領域、211a・
・第一の処理ガス導入部、211f・・バッファ部、211g・・ガス導入口、212・
・第一のパージ領域、212a・・第一の不活性ガス導入部、212f・・バッファ部、
212g・・ガス導入口、213・・第二の処理領域、213a・・第二の処理ガス導入
部、214・・第二のパージ領域、214a・・第二の不活性ガス導入部、214f・・
バッファ部、214g・・ガス導入口、217・・サセプタ(基板載置台)、217a・
・貫通孔、218・・ヒータ、218a・・温度センサ、222・・電力供給線、223
・・温度調整器、224・・電力調整器、225・・ヒータ電源、231・・第一の処理
ガス供給部、231a・・第一のガス供給管、231b・・堆積ガス(第一の処理ガス)
供給源、231c・・MFC、231d・・バルブ、233・・第二の処理ガス供給部、
233a・・第二のガス供給管、233b・・反応ガス(第二の処理ガス)供給源、23
3c・・MFC、233d・・バルブ、241・・第三の不活性ガス供給部、241a・
・第三の不活性ガス供給管、241b・・第三の不活性ガス供給源、241c・・MFC
、241d・・バルブ、242・・第一の不活性ガス供給部、242a・・第一の不活性
ガス供給管、242b・・不活性ガス供給源、242c・・MFC、242d・・バルブ
、243・・第四の不活性ガス供給部、243a・・第四の不活性ガス供給管、243b
・・第四の不活性ガス供給源、243c・・MFC、243d・・バルブ、244・・第
二の不活性ガス供給部、244a・・第二の不活性ガス供給管、244b・・不活性ガス
供給源、244c・・MFC、244d・・バルブ、266・・基板突き上げピン、26
7・・回転駆動部、267a・・カップリング部、268・・昇降駆動部、269・・回
転軸、271・・排気管、273・・APCバルブ、275・・流量制御バルブ、276
・・真空ポンプ、300・・制御部(コントローラ)。
Claims (12)
- 基板を処理するための処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
前記処理室内に設けられ、前記基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台を駆動して、前記基板載置台に載置された前記基板を前記処理室内において移動させる駆動部と、
前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを第一の密度で生成する第一のプラズマ生成部と、
前記基板の移動方向において前記第一のプラズマ生成部と隣り合うように設けられ、前記処理室内に導入された前記処理ガスのプラズマを前記第一の密度よりも低い第二の密度で生成する第二のプラズマ生成部と、
を有する基板処理装置。 - 前記基板載置台は、複数の前記基板が同心円状に載置される載置面を有する基板載置台であり、
前記駆動部は、前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させて前記基板を移動させる駆動部である、請求項1記載の基板処理装置。 - 前記処理室は、前記処理ガスとは異なる処理ガスが導入される第一の処理領域と、前記処理ガスが導入される第二の処理領域とを含み、
前記第一のプラズマ生成部と前記第二のプラズマ生成部は前記第二の処理領域に設けられ、
前記駆動部は、前記基板載置台を駆動して前記基板を前記第一の処理領域と第二の処理領域の間を移動させる駆動部である、請求項1又は請求項2記載の基板処理装置。 - 前記第二のプラズマ生成部は、前記第一のプラズマ生成部を挟んで両隣にそれぞれ設けられる、請求項1乃至3のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記第一のプラズマ生成部と前記第二のプラズマ生成部は同じ構造を有しており、
前記第二のプラズマ生成部に供給される高周波電力の密度は、前記第一のプラズマ生成部に供給される高周波電力の密度よりも小さい、請求項1乃至4のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記第一のプラズマ生成部及び前記第二のプラズマ生成部の少なくともいずれかは、平行に配置された一又は複数の対の、棒状若しくは平板状の電極により構成される、請求項1乃至5のいずれかに記載の基板処理装置。
- 基板を処理するための処理室内に基板を搬入し、基板載置台に前記基板を載置する基板載置工程と、
前記基板載置台を駆動して、前記基板載置台に載置された前記基板を前記処理室内において移動させる駆動工程と、
前記処理室内に処理ガスを導入する処理ガス導入工程と、
前記処理室内において、前記処理ガスをプラズマ化して第一の密度のプラズマを生成するとともに、前記基板の移動方向において前記第一の密度のプラズマと隣り合う位置に、前記処理ガスをプラズマ化して前記第一の密度よりも低い第二の密度のプラズマを生成して、前記基板載置台に載置された前記基板を処理する基板処理工程と、を有する半導体装置の製造方法。 - 前記基板載置台は、複数の前記基板が同心円状に載置される載置面を有する基板載置台であり、
前記駆動工程では、前記基板載置台を前記載置面と平行な方向に回転させて前記基板を移動させる、請求項7記載の半導体装置の製造方法。 - 前記処理室は、前記処理ガスとは異なる処理ガスが導入される第一の処理領域と、前記処理ガスが導入される第二の処理領域とを含み、
前記第一の密度のプラズマと前記第二の密度のプラズマは、前記第二の処理領域で生成され、
前記駆動工程では、前記基板載置台を駆動して前記基板を前記第一の処理領域と第二の処理領域の間で移動させる、
請求項7又は8記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第二の密度のプラズマは、前記第一の密度のプラズマを挟んで両隣にそれぞれ生成される、請求項7乃至9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第一の密度のプラズマ及び前記第二の密度のプラズマの少なくともいずれかは、平行に配置された一又は複数の対の、棒状若しくは平板状の電極により生成される、請求項7乃至10のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 基板を処理するための処理室内に基板を搬入し、基板載置台に前記基板を載置する手順と、
前記基板載置台を駆動して、前記基板載置台に載置された前記基板を前記処理室内において移動させる手順と、
前記処理室内に処理ガスを導入する手順と、
前記処理室内において、前記処理ガスをプラズマ化して第一の密度のプラズマを生成するとともに、前記基板の移動方向において前記第一の密度のプラズマと隣り合う位置に、前記処理ガスをプラズマ化して前記第一の密度よりも低い第二の密度のプラズマを生成して、前記基板載置台に載置された前記基板を処理する手順と、をコンピュータに実行させるプログラム。
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