JP2018046098A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】大量の活性種を生成可能となる半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムを提供する。
【解決手段】基板を第１処理する第１処理室２０１ａと、基板を第２処理し、第１処理室と連通する第２処理室２０１ｂと、基板を支持する基板支持部２１０と、第１処理室に設けられ、基板支持部と対向する第１電極２４４と、第２処理室の側部に設けられた第２電極３４４と、基板支持部を第１処理室と第２処理室に移動させる昇降部２１８と、基板に第１ガスと第２ガスと第３ガスを供給可能なガス供給部２４１と、第１電極と第２電極に電力を供給する電源部２５２と、第１ガスと第１電極で活性化された第２ガスとを基板に供給して第１処理した後に、基板を第１処理室から第２処理室に移動し、基板に第２電極で活性化された第３ガスを供給して第２処理を行わせるように電源部とガス供給部と昇降部とを制御する制御部２６０と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】基板を第１処理する第１処理室２０１ａと、基板を第２処理し、第１処理室と連通する第２処理室２０１ｂと、基板を支持する基板支持部２１０と、第１処理室に設けられ、基板支持部と対向する第１電極２４４と、第２処理室の側部に設けられた第２電極３４４と、基板支持部を第１処理室と第２処理室に移動させる昇降部２１８と、基板に第１ガスと第２ガスと第３ガスを供給可能なガス供給部２４１と、第１電極と第２電極に電力を供給する電源部２５２と、第１ガスと第１電極で活性化された第２ガスとを基板に供給して第１処理した後に、基板を第１処理室から第２処理室に移動し、基板に第２電極で活性化された第３ガスを供給して第２処理を行わせるように電源部とガス供給部と昇降部とを制御する制御部２６０と、を有する。
【選択図】図１
Description
本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。
大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下ＬＳＩ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙなどに代表される半導体装置の高集積化に伴って、回路パターンや製造過程で形成される構造物の微細化が進められている。半導体装置の製造工程では、微細化を実現する処理として、プラズマを用いた処理が行われている。例えば、特許文献１に記載の技術が有る。
また、処理後に膜の特性を変化させるプラズマ処理が行われている。例えば、特許文献２に記載の技術が有る。
また、処理後に膜の特性を変化させるプラズマ処理が行われている。例えば、特許文献２に記載の技術が有る。
膜の特性を変化させる処理後の基板の特性を向上させる必要が有る。
そこで本開示では、膜の特性を変化させる処理後の基板の特性を向上させる技術を提供する。
一態様によれば、
基板を第１処理する第１処理室と、基板を第２処理し、第１処理室と連通する第２処理室と、基板を支持する基板支持部と、第１処理室に設けられ、基板支持部と対向する第１電極と、第２処理室の側部に設けられた第２電極と、基板支持部を第１処理室と第２処理室に移動させる昇降部と、基板に第１ガスと第２ガスと第３ガスを供給可能なガス供給部と、第１電極と第２電極に電力を供給する電源部と、第１ガスと第１電極で活性化された第２ガスとを基板に供給して第１処理した後に、基板を第１処理室から第２処理室に移動し、基板に第２電極で活性化された第３ガスを供給して第２処理を行わせるように電源部とガス供給部と昇降部とを制御する制御部と、を有する技術が提供される。
基板を第１処理する第１処理室と、基板を第２処理し、第１処理室と連通する第２処理室と、基板を支持する基板支持部と、第１処理室に設けられ、基板支持部と対向する第１電極と、第２処理室の側部に設けられた第２電極と、基板支持部を第１処理室と第２処理室に移動させる昇降部と、基板に第１ガスと第２ガスと第３ガスを供給可能なガス供給部と、第１電極と第２電極に電力を供給する電源部と、第１ガスと第１電極で活性化された第２ガスとを基板に供給して第１処理した後に、基板を第１処理室から第２処理室に移動し、基板に第２電極で活性化された第３ガスを供給して第２処理を行わせるように電源部とガス供給部と昇降部とを制御する制御部と、を有する技術が提供される。
本開示に係る技術によれば、処理後の膜の特性を変化させるプラズマ処理において、大量の活性種を生成可能となる。
以下に本開示の実施の形態について説明する。
＜一実施形態＞
以下、本開示の一実施形態を図面に即して説明する。
以下、本開示の一実施形態を図面に即して説明する。
（１）基板処理装置の構成
まず、一実施形態に係る基板処理装置について説明する。
まず、一実施形態に係る基板処理装置について説明する。
本実施形態に係る処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、例えば、絶縁膜形成ユニットであり、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。
図１に示すとおり、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば水平断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料または、石英により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する第１処理空間（第１処理室）２０１ａと第２処理空間（第２処理室）２０１ｂ、移載空間（移載室）２０３が形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切部２０４が設けられる。上部処理容器２０２ａに囲まれた空間であって、仕切部２０４よりも上方の空間を第１処理室２０１ａと呼ぶ。また、仕切部２０４よりも下方の空間であって、下部容器２０２ｂ内を排気する第２排気口１４８１よりも上方の空間を第２処理室２０１ｂと呼ぶ。また、好ましくは、第２処理室２０１ｂは、基板支持部２１０が、第２処理位置２０１ｃに位置した際に形成され、仕切部２０４よりも下方の空間であって、基板載置面２１１よりも上方の空間が第２処理室２０１ｂとなる。また、下部容器２０２ｂに囲まれた空間であって、ゲートバルブ１４９０付近を移載室２０３と呼ぶ。
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９０に隣接した基板搬入出口１４８０が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口１４８０を介して図示しない搬送室と移載室２０３との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ載置台２１２、加熱部としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。また、基板載置台２１２には、ウエハ２００や処理室２０１にバイアスを印加するバイアス電極２５６が設けられていても良い。バイアス電極２５６は、バイアス調整部２５７に接続され、バイアス調整部２５７によって、バイアスが調整可能に構成される。
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部で昇降部２１８に接続されている。昇降部２１８を作動させてシャフト２１７及び支持台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、ウエハ移載位置に移動し、ウエハ２００の第１処理時には図１の実線で示した第１処理位置（ウエハ処理位置）に移動する。また、第２処理時には、図１の破線で示した第２処理位置２０１ｃに移動する。なお、ウエハ移載位置は、リフトピン２０７の上端が、基板載置面２１１の上面から突出する位置である。
具体的には、基板載置台２１２をウエハ移載位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
（排気系）
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁側面には、処理室２０１の雰囲気を排気する第１排気部としての第１排気口２２１が設けられている。第１排気口２２１には排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２７と真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、第１排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２７により第一の排気系（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３も第一の排気系の構成としても良い。また、移載室２０３の内壁側面には、移載室２０３の雰囲気を排気する第２排気口１４８１が設けられている。また、第２排気口１４８１には排気管１４８２が設けられている。排気管１４８２には、圧力調整器２２８が設けられ、移載室２０３内の圧力を所定の圧力に排気可能に構成されている。また、移載室２０３を介して処理室２０１内の雰囲気を排気することもできる。
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁側面には、処理室２０１の雰囲気を排気する第１排気部としての第１排気口２２１が設けられている。第１排気口２２１には排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２７と真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、第１排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２７により第一の排気系（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３も第一の排気系の構成としても良い。また、移載室２０３の内壁側面には、移載室２０３の雰囲気を排気する第２排気口１４８１が設けられている。また、第２排気口１４８１には排気管１４８２が設けられている。排気管１４８２には、圧力調整器２２８が設けられ、移載室２０３内の圧力を所定の圧力に排気可能に構成されている。また、移載室２０３を介して処理室２０１内の雰囲気を排気することもできる。
（ガス導入口）
処理室２０１の上部に設けられるシャワーヘッド２３４の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス供給部であるガス導入口２４１に接続される各ガス供給ユニットの構成については後述する。
処理室２０１の上部に設けられるシャワーヘッド２３４の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス供給部であるガス導入口２４１に接続される各ガス供給ユニットの構成については後述する。
（ガス分散ユニット）
ガス分散ユニットとしてのシャワーヘッド２３４は、バッファ室２３２、第１活性化部としての第１電極２４４を有する。第１電極２４４には、ガスをウエハ２００に分散供給する孔２３４ａが複数設けられている。シャワーヘッド２３４は、ガス導入口２４１と処理室２０１との間に設けられている。ガス導入口２４１から導入されるガスは、シャワーヘッド２３４のバッファ室２３２（分散部）に供給され、孔２３４ａを介して処理室２０１に供給される。
ガス分散ユニットとしてのシャワーヘッド２３４は、バッファ室２３２、第１活性化部としての第１電極２４４を有する。第１電極２４４には、ガスをウエハ２００に分散供給する孔２３４ａが複数設けられている。シャワーヘッド２３４は、ガス導入口２４１と処理室２０１との間に設けられている。ガス導入口２４１から導入されるガスは、シャワーヘッド２３４のバッファ室２３２（分散部）に供給され、孔２３４ａを介して処理室２０１に供給される。
なお、第１電極２４４は、導電性の金属で構成され、ガスを励起するための活性化部（励起部）の一部として構成される。第１電極２４４には、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。なお、蓋２３１を導電性部材で構成する際には、蓋２３１と第１電極２４４との間に絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と第１電極部２４４の間を絶縁する構成となる。
なお、バッファ室２３２に、ガスガイド２３５が設けられていても良い。ガスガイド２３５は、ガス導入孔２４１を中心としてウエハ２００の径方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。ガスガイド２３５の下端の水平方向の径は孔２３４ａが設けられる領域の端部よりも更に外周にまで延びて形成される。ガスガイド２３５が設けられていることによって、複数の孔２３４ａそれぞれに均一にガスを供給することができ、ウエハ２００の面内に供給される活性種の量を均一化させることができる。
（第１活性化部（第１プラズマ生成部））
第１活性化部としての第１電極２４４には、スイッチ２７４を介して整合器２５１と高周波電源部２５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。これにより、第１処理室２０１ａ内に供給されたガスを活性化させることができる。また、第１電極２４４は、容量結合型のプラズマを生成可能に構成される。具体的には、第１電極２４４は、導電性の板状に形成され、上部容器２０２ａに支持されるように構成される。第１活性化部は、少なくとも電極部２４４、整合器２５１、高周波電源部２５２で構成される。なお、第１活性化部に、インピーダンス計２５４を含めるように構成しても良い。なお、第１電極２４４と高周波電源２５２との間に、インピーダンス計２５４を設けても良い。インピーダンス計２５４を設けることによって、測定されたインピーダンスに基づいて、整合器２５１、高周波電源２５２をフィードバック制御することができる。
第１活性化部としての第１電極２４４には、スイッチ２７４を介して整合器２５１と高周波電源部２５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。これにより、第１処理室２０１ａ内に供給されたガスを活性化させることができる。また、第１電極２４４は、容量結合型のプラズマを生成可能に構成される。具体的には、第１電極２４４は、導電性の板状に形成され、上部容器２０２ａに支持されるように構成される。第１活性化部は、少なくとも電極部２４４、整合器２５１、高周波電源部２５２で構成される。なお、第１活性化部に、インピーダンス計２５４を含めるように構成しても良い。なお、第１電極２４４と高周波電源２５２との間に、インピーダンス計２５４を設けても良い。インピーダンス計２５４を設けることによって、測定されたインピーダンスに基づいて、整合器２５１、高周波電源２５２をフィードバック制御することができる。
（第２活性化部（第２プラズマ生成部））
第２活性化部としての第２電極３４４には、スイッチ２７４を介して整合器２５１と高周波電源部２５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。これにより、処理室２０１ｂ内に供給されたガスを活性化させることができる。なお、第２電極３４４は、誘導結合型のプラズマを生成可能に構成されている。誘導結合型のプラズマを生成することにより、第２処理空間２０１ｂ内に大量の活性種を生成することができる。具体的には、第２電極３４４はコイル状に構成されている。更に、第２電極３４４は、石英部材３４５で囲まれ、第２電極３４４がガスに直接触れない様に構成される。また、石英部材３４５は、ガス導入口２４１から第２処理室２０１ｂに供給されるガスのガイドとしても作用し、第２処理室２０１ｂに設けられたウエハ２００に均一にガスを供給できる。また、石英部材３４５の下端は、基板載置台２１２の上端２１５よりも下側に位置する様に基板支持部２０１を第２処理位置２０１ｃに配置させることが好ましい。この様に配置させることにより、基板載置台２１２の周囲に、ガス排気路３５５を形成させることができ、ウエハ２００の外周から均一にガスを排気させることができる。なお、スイッチ２７４を設けずに、整合器３５１と高周波電源部３５２を設けて高周波電源部３５２から第２電極３４４に電力を供給可能に構成しても良い。
第２活性化部としての第２電極３４４には、スイッチ２７４を介して整合器２５１と高周波電源部２５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。これにより、処理室２０１ｂ内に供給されたガスを活性化させることができる。なお、第２電極３４４は、誘導結合型のプラズマを生成可能に構成されている。誘導結合型のプラズマを生成することにより、第２処理空間２０１ｂ内に大量の活性種を生成することができる。具体的には、第２電極３４４はコイル状に構成されている。更に、第２電極３４４は、石英部材３４５で囲まれ、第２電極３４４がガスに直接触れない様に構成される。また、石英部材３４５は、ガス導入口２４１から第２処理室２０１ｂに供給されるガスのガイドとしても作用し、第２処理室２０１ｂに設けられたウエハ２００に均一にガスを供給できる。また、石英部材３４５の下端は、基板載置台２１２の上端２１５よりも下側に位置する様に基板支持部２０１を第２処理位置２０１ｃに配置させることが好ましい。この様に配置させることにより、基板載置台２１２の周囲に、ガス排気路３５５を形成させることができ、ウエハ２００の外周から均一にガスを排気させることができる。なお、スイッチ２７４を設けずに、整合器３５１と高周波電源部３５２を設けて高周波電源部３５２から第２電極３４４に電力を供給可能に構成しても良い。
（ガス供給系）
ガス導入口２４１には、ガス供給管１５０が接続されている。ガス供給管１５０からは、後述の第１ガス、第２ガス、第３ガス、第４ガス、パージガスが供給される。
ガス導入口２４１には、ガス供給管１５０が接続されている。ガス供給管１５０からは、後述の第１ガス、第２ガス、第３ガス、第４ガス、パージガスが供給される。
図２に、第１ガス供給部、第２ガス供給部、第３ガス供給部、第４ガス供給部、パージガス供給部等のガス供給系の概略構成図を示す。
図２に示す様に、ガス供給管１５０には、ガス供給管集合部１４０が接続されている。ガス供給管集合部１４０には、第１ガス（処理ガス）供給管１１３ａ、パージガス供給管１３３ａ、第２ガス（処理ガス）供給管１２３ａ、第３ガス（トリートメントガス）供給管１４３ａ、第４ガス（添加ガス）供給管１５３ａが接続される。
（第１ガス供給部）
第１ガス供給部には、第１ガス供給管１１３ａ、マスフロ―コントローラ（ＭＦＣ）１１５、バルブ１１６が設けられている。なお、第１ガス供給管１１３ａに接続される第１ガス供給源１１３を第１ガス供給部に含めて構成しても良い。また、処理ガスの原料が液体や固体の場合には、気化器１８０が設けられていても良い。
第１ガス供給部には、第１ガス供給管１１３ａ、マスフロ―コントローラ（ＭＦＣ）１１５、バルブ１１６が設けられている。なお、第１ガス供給管１１３ａに接続される第１ガス供給源１１３を第１ガス供給部に含めて構成しても良い。また、処理ガスの原料が液体や固体の場合には、気化器１８０が設けられていても良い。
（第２ガス供給部）
第２ガス供給部には、第２ガス供給管１２３ａ、ＭＦＣ１２５、バルブ１２６が設けられている。なお、第２ガス供給管１２３ａに接続される第２ガス供給源１２３を第２ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１２４を設けて、第２ガスを活性化させるように構成しても良い。
第２ガス供給部には、第２ガス供給管１２３ａ、ＭＦＣ１２５、バルブ１２６が設けられている。なお、第２ガス供給管１２３ａに接続される第２ガス供給源１２３を第２ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１２４を設けて、第２ガスを活性化させるように構成しても良い。
（パージガス供給部）
パージガス供給部には、パージガス供給管１３３ａ、ＭＦＣ１３５、バルブ１３６が設けられている。なお、パージガス供給管１３３ａに接続されるパージガス供給源１３３をパージガス供給部に含めて構成しても良い。
パージガス供給部には、パージガス供給管１３３ａ、ＭＦＣ１３５、バルブ１３６が設けられている。なお、パージガス供給管１３３ａに接続されるパージガス供給源１３３をパージガス供給部に含めて構成しても良い。
（第３ガス供給部）
第３ガス供給部（トリートメントガス供給部）には、第３ガス供給管１４３ａ、ＭＦＣ１４５、バルブ１４６が設けられている。なお、第３ガス供給管１４３ａに接続される第３ガス供給源１４３を第３ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１４４を設けて、第３ガスを活性化させるように構成しても良い。
第３ガス供給部（トリートメントガス供給部）には、第３ガス供給管１４３ａ、ＭＦＣ１４５、バルブ１４６が設けられている。なお、第３ガス供給管１４３ａに接続される第３ガス供給源１４３を第３ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１４４を設けて、第３ガスを活性化させるように構成しても良い。
（第４ガス供給部）
第４ガス供給部（添加ガス供給部）には、第４ガス供給管１５３ａ、ＭＦＣ１５５、バルブ１５６が設けられている。なお、第３ガス供給管１４３ａに接続される第４ガス供給源１５３を第４ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１５４を設けて、第４ガスを活性化させるように構成しても良い。
第４ガス供給部（添加ガス供給部）には、第４ガス供給管１５３ａ、ＭＦＣ１５５、バルブ１５６が設けられている。なお、第３ガス供給管１４３ａに接続される第４ガス供給源１５３を第４ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１５４を設けて、第４ガスを活性化させるように構成しても良い。
（制御部）
図１に示すように基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。
図１に示すように基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。
コントローラ２６０の概略を図３に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２６０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置２６１や、外部記憶装置２６２、受信部２８５などが接続可能に構成されている。
記憶装置２６０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２６０ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ、ウエハ２００への処理に用いるプロセスレシピを設定するまでの過程で生じる演算データや処理データ等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２６０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａによって読み出されたプログラム、演算データ、処理データ等のデータが一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、ゲートバルブ１４９０、昇降部２１８、ヒータ２１３、圧力調整器２２７、真空ポンプ２２３、整合器２５１（３５１）、高周波電源部２５２（３５２）、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５、１４５、１５５、バルブ１１６，１２６，１３６，１４６，１５６，２２８、（ＲＰＵ１２４，１４４，１５４、気化器１８０、）バイアス制御部２５７等に接続されている。また、インピーダンス計２５４（３５４）等にも接続されていても良い。また、後述の、直流電源部２５８、直流インピーダンス調整部２５３、スイッチ２７３（２７４）にも接続されていても良い。
演算部としてのＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２６１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。また、受信部２８５から入力された設定値と、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピや制御データとを比較・演算して、演算データを算出可能に構成されている。また、演算データから対応する処理データ（プロセスレシピ）の決定処理等を実行可能に構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ１４９０の開閉動作、昇降部２１８の昇降動作、ヒータ２１３への電力供給動作、圧力調整器２２７の圧力調整動作、真空ポンプ２２３のオンオフ制御、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５、１４５、１５５でのガス流量制御動作、ＲＰＵ１２４，１４４，１５４のガスの活性化動作、バルブ１１６，１２６，１３６，２３７，１４６，１５６，２２８でのガスのオンオフ制御、整合器２５１の電力の整合動作、高周波電源部２５２の電力制御、バイアス制御部２５７の制御動作、インピーダンス計２５４（３５４）が測定した測定データに基づいた整合器２５１（３５１）の整合動作や、高周波電源２５２（３５２）の電力制御動作、直流電源部２５８の電力制御動作、直流インピーダンス調整部２５３のインピーダンス調整動作、スイッチ２７３（２７４）のＯＮ／ＯＦＦ動作等を制御するように構成されている。各構成の制御を行う際は、ＣＰＵ２６０ａ内の送受信部が、プロセスレシピの内容に沿った制御情報を送信/受信することで制御する。
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、受信部２８５やネットワーク２６３（インターネットや専用回線）等の通信手段を用い、外部記憶装置２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合が有る。
（２）基板処理工程
次に、半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜を成膜するフローとシーケンス例について図４と図５を参照して説明する。なお、ここで絶縁膜としては、例えば窒化膜としてのシリコン窒化（ＳｉＮ）膜が成膜される。また、この製造工程の一工程は、上述の基板処理装置で行われる。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２６０により制御される。
次に、半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜を成膜するフローとシーケンス例について図４と図５を参照して説明する。なお、ここで絶縁膜としては、例えば窒化膜としてのシリコン窒化（ＳｉＮ）膜が成膜される。また、この製造工程の一工程は、上述の基板処理装置で行われる。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２６０により制御される。
なお、本明細書において、「ウエハ」という言葉を用いた場合には、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等とその積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハに形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハに形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合が有る。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハに形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハ最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合が有る。
なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
以下に、基板処理工程について説明する。
（基板搬入工程Ｓ２０１）
成膜処理に際しては、先ず、ウエハ２００を第１処理室２０１ａに搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降部２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１（２０１ａ，２０１ｂ）内や移載室２０３を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、ゲートバルブ１４９０からリフトピン２０７上にウエハ２００を載置させる。ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた後、ゲートバルブ１４９０を閉じ、昇降部２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。
成膜処理に際しては、先ず、ウエハ２００を第１処理室２０１ａに搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降部２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１（２０１ａ，２０１ｂ）内や移載室２０３を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、ゲートバルブ１４９０からリフトピン２０７上にウエハ２００を載置させる。ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた後、ゲートバルブ１４９０を閉じ、昇降部２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。
（減圧・昇温工程Ｓ２０２）
続いて、第１処理室２０１ａ内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して第１処理室２０１ａ内を排気する。この際、圧力センサ（不図示）が計測した圧力値に基づき、圧力調整器２２７としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、第１処理室２０１ａ内が所定の温度となるようにヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、ウエハ２００又は基板支持部２１０の温度変化が無くなってから一定時間置く。この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、真空排気やＮ２ガスの供給によるパージによって除去しても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。
続いて、第１処理室２０１ａ内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して第１処理室２０１ａ内を排気する。この際、圧力センサ（不図示）が計測した圧力値に基づき、圧力調整器２２７としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、第１処理室２０１ａ内が所定の温度となるようにヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、ウエハ２００又は基板支持部２１０の温度変化が無くなってから一定時間置く。この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、真空排気やＮ２ガスの供給によるパージによって除去しても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。
このときのヒータ２１３の温度は、１００〜６００℃、好ましくは１００〜５００℃、より好ましくは２５０〜４５０℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。
また、ウエハ２００の電位が所定の電位となるように、バイアス調整部２５７とバイアス電極２５６によって、調整されても良い。
（成膜工程Ｓ３０１）
続いて、第１処理として、ウエハ２００にＳｉＮ膜を成膜する例について説明する。成膜工程Ｓ３０１の詳細について、図４、図５を用いて説明する。
続いて、第１処理として、ウエハ２００にＳｉＮ膜を成膜する例について説明する。成膜工程Ｓ３０１の詳細について、図４、図５を用いて説明する。
ウエハ２００が基板支持部２１０に載置され、処理室２０１内の雰囲気が安定した後、Ｓ２０３〜Ｓ２０７のステップが行われる。
（第１ガス供給工程Ｓ２０３）
第１ガス供給工程Ｓ２０３では、第１ガス供給系から第１処理室２０１ａ内に第１ガス（処理ガス）としてのジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２，ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ：ＤＣＳ）ガスを供給する。具体的には、第１ガス供給源１１３から供給されたＤＣＳガスをＭＦＣ１１５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整されたＤＣＳガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の第１処理室２０１ａ内に供給される。また、排気系による処理室２０１内の排気を継続し第１処理室２０１ａ内の圧力を所定の圧力範囲（第１圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してＤＣＳガスが供給されることとなる。ＤＣＳガスは、所定の圧力（第１圧力：例えば１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）で第１処理室２０１ａ内に供給する。このようにして、ウエハ２００にＤＣＳガスを供給する。ＤＣＳガスが供給されることにより、ウエハ２００上に、シリコン含有層が形成される。ここで、シリコン含有層とは、シリコン（Ｓｉ）または、シリコンと塩素（Ｃｌ）を含む層である。
第１ガス供給工程Ｓ２０３では、第１ガス供給系から第１処理室２０１ａ内に第１ガス（処理ガス）としてのジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２，ｄｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ：ＤＣＳ）ガスを供給する。具体的には、第１ガス供給源１１３から供給されたＤＣＳガスをＭＦＣ１１５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整されたＤＣＳガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の第１処理室２０１ａ内に供給される。また、排気系による処理室２０１内の排気を継続し第１処理室２０１ａ内の圧力を所定の圧力範囲（第１圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してＤＣＳガスが供給されることとなる。ＤＣＳガスは、所定の圧力（第１圧力：例えば１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）で第１処理室２０１ａ内に供給する。このようにして、ウエハ２００にＤＣＳガスを供給する。ＤＣＳガスが供給されることにより、ウエハ２００上に、シリコン含有層が形成される。ここで、シリコン含有層とは、シリコン（Ｓｉ）または、シリコンと塩素（Ｃｌ）を含む層である。
（第１パージ工程Ｓ２０４）
ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、第1ガス供給管１１３ａのガスバルブ１１６を閉じ、ＤＣＳガスの供給を停止する。第１ガスを停止することで、処理室２０１中に存在する第１ガスや、バッファ室２３２の中に存在する処理ガスを第１の排気部から排気されることにより第１パージ工程Ｓ２０４が行われる。
ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、第1ガス供給管１１３ａのガスバルブ１１６を閉じ、ＤＣＳガスの供給を停止する。第１ガスを停止することで、処理室２０１中に存在する第１ガスや、バッファ室２３２の中に存在する処理ガスを第１の排気部から排気されることにより第１パージ工程Ｓ２０４が行われる。
また、第１パージ工程Ｓ２０４では、単にガスを排気（真空引き）してガスを排出すること以外に、パージガス供給源１３３より不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出処理を行うように構成しても良い。この場合、バルブ１３６を開け、ＭＦＣ１３５で不活性ガスの流量調整を行う。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。
所定の時間経過後、バルブ１３６を閉じて、不活性ガスの供給を停止する。なお、バルブ１３６を開けたまま不活性ガスの供給を継続しても良い。
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第１ガス供給時と同様の温度となるように設定する。不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良い。
（第２ガス供給工程Ｓ２０５）
第１パージ工程Ｓ２０４の後、バルブ１２６を開け、ガス導入口２４１、バッファ室２３２、複数の孔２３４ａを介して、第１処理室２０１ａ内に第２ガス（処理ガス）としての、アンモニアガス（ＮＨ３）を供給する。なお、第２ガスは、ウエハ２００を処理する処理ガスや、第１ガス，シリコン含有層，ウエハ２００と反応する反応ガスとも呼ばれる。
第１パージ工程Ｓ２０４の後、バルブ１２６を開け、ガス導入口２４１、バッファ室２３２、複数の孔２３４ａを介して、第１処理室２０１ａ内に第２ガス（処理ガス）としての、アンモニアガス（ＮＨ３）を供給する。なお、第２ガスは、ウエハ２００を処理する処理ガスや、第１ガス，シリコン含有層，ウエハ２００と反応する反応ガスとも呼ばれる。
このとき、ＮＨ３ガスの流量が所定の流量となるようにＭＦＣ１２５を調整する。なお、ＮＨ３ガスの供給流量は、例えば、１００ｓｃｃｍ以上１００００ｓｃｃｍ以下である。
ここで、高周波電源部２５２から、整合器２５１を介して第１電極２４４に高周波電力を供給する。第１電極２４４に高周波電力が供給されることによって、孔２３４ａ内や、第１処理室２０１ａ内に第２ガスのプラズマ（第２ガスの活性種）が生成される。活性化されたＮＨ３が、ウエハ２００上に形成されているシリコン含有層に供給されると、シリコン含有層が改質され、シリコン元素を含有する改質層が形成される。
なお、図５では、第２ガスの供給と同時に高周波電力の供給を開始しているが、第２ガスの供給開始前から高周波電力を供給されるように構成しても良い。また、第１ガス供給工程Ｓ２０３から判定工程Ｓ２０７が終了するまで高周波電力の供給を継続して、第２ガスの供給の有無によってプラズマを形成する様に制御しても良い。
なお、基板載置台２１２内に設けられたバイアス電極２５６の電位をバイアス調整部２５７によって調整させることによって、ウエハ２００への荷電粒子の供給量を調整させることもできる。
改質層は、例えば、第１処理室２０１ａ内の圧力、ＮＨ３ガスの流量、ウエハ２００の温度、高周波電源部２５２の電力等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、シリコン含有層に対する所定の窒素成分等の侵入深さで形成される。
所定の時間経過後、バルブ１２６を閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第１ガス供給時と同様の温度となるように設定される。
なお、第２の処理ガスを供給する際に、ＲＰＵ１２４を用いて、活性化したＮＨ３ガスをバッファ室２３２に供給することによって、処理均一性を向上させても良い。
（第２パージ工程Ｓ２０６）
第１パージ工程Ｓ２０４と同様の動作によって、第２パージ工程Ｓ２０６が行われる。例えば、処理室２０１中に存在するＮＨ３ガスや、バッファ室２３２の中に存在するＮＨ３ガスは、ＮＨ３ガスの供給を停止することで、第１の排気部から排気されることにより第２パージ工程Ｓ２０６が行われる。また、バッファ室２３２と処理室２０１にパージガスを供給することによって、パージしても良い。
第１パージ工程Ｓ２０４と同様の動作によって、第２パージ工程Ｓ２０６が行われる。例えば、処理室２０１中に存在するＮＨ３ガスや、バッファ室２３２の中に存在するＮＨ３ガスは、ＮＨ３ガスの供給を停止することで、第１の排気部から排気されることにより第２パージ工程Ｓ２０６が行われる。また、バッファ室２３２と処理室２０１にパージガスを供給することによって、パージしても良い。
（判定工程Ｓ２０７）
第２パージ工程Ｓ２０６の終了後、コントローラ２６０は、上記の成膜工程Ｓ３０１（Ｓ２０３〜Ｓ２０６）が所定のサイクル数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、ウエハ２００上に所望の厚さの膜が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ２０３〜Ｓ２０６を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行う（ステップＳ２０７）ことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜が形成される。
第２パージ工程Ｓ２０６の終了後、コントローラ２６０は、上記の成膜工程Ｓ３０１（Ｓ２０３〜Ｓ２０６）が所定のサイクル数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、ウエハ２００上に所望の厚さの膜が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ２０３〜Ｓ２０６を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行う（ステップＳ２０７）ことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜が形成される。
判定工程Ｓ２０７で、成膜工程Ｓ３０１が所定回数実施されていないとき（Ｎｏ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１のサイクルを繰り返し、所定回数実施されたとき（Ｙｅｓ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１を終了し、第２処理工程Ｓ３０２を実行させる。
（第２処理（トリートメント処理）工程Ｓ３０２）
続いて、第２処理として、ウエハ２００に成膜されたＳｉＮ膜を改質処理（トリートメント処理とも呼ぶ）する例について説明する。第２処理工程Ｓ３０２の詳細について、図４を用いて説明する。
続いて、第２処理として、ウエハ２００に成膜されたＳｉＮ膜を改質処理（トリートメント処理とも呼ぶ）する例について説明する。第２処理工程Ｓ３０２の詳細について、図４を用いて説明する。
（基板位置調整工程Ｓ３０３）
第２処理に際しては、先ず、ウエハ２００を図１における点線で示す第２処理位置２０１ｃまで下降させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降部２１８によって下降する。この時、ウエハ２００は、第１処理室２０１ａの下部空間であり、第１処理室２０１ａと連通する第２処理室２０１ｂ内に位置される。また、第２処理室２０１ｂ内を所定の圧力に調圧する。この調圧では、第１排気口２２１からの排気を止め、第２排気口１４８１から排気する。また、ヒータ２１３の温度や、バイアス電極２５６の電位を調整しても良い。これらの調整後、第３ガス供給工程Ｓ３０４を行う。
第２処理に際しては、先ず、ウエハ２００を図１における点線で示す第２処理位置２０１ｃまで下降させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降部２１８によって下降する。この時、ウエハ２００は、第１処理室２０１ａの下部空間であり、第１処理室２０１ａと連通する第２処理室２０１ｂ内に位置される。また、第２処理室２０１ｂ内を所定の圧力に調圧する。この調圧では、第１排気口２２１からの排気を止め、第２排気口１４８１から排気する。また、ヒータ２１３の温度や、バイアス電極２５６の電位を調整しても良い。これらの調整後、第３ガス供給工程Ｓ３０４を行う。
（第３ガス供給工程Ｓ３０４）
第３ガス供給工程Ｓ３０４では、第３ガス供給系から第２処理室２０１ｂ内に第３ガス（トリートメントガス）としてアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給する。具体的には、第３ガス供給源１４３から供給されたＮＨ３ガスをＭＦＣ１４５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整されたＮＨ３ガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の第１処理室２０１ａを介して、第２処理室２０１ｂ内に供給される。また、第２排気口１４８１から第２処理室２０１ｂ内の雰囲気の排気を継続し第２処理室２０１ｂ内の圧力を所定の圧力範囲（第２圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。ＮＨ３ガスは、所定の圧力（第２圧力：例えば１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）で第２処理室２０１ｂ内に供給する。
第３ガス供給工程Ｓ３０４では、第３ガス供給系から第２処理室２０１ｂ内に第３ガス（トリートメントガス）としてアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給する。具体的には、第３ガス供給源１４３から供給されたＮＨ３ガスをＭＦＣ１４５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整されたＮＨ３ガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の第１処理室２０１ａを介して、第２処理室２０１ｂ内に供給される。また、第２排気口１４８１から第２処理室２０１ｂ内の雰囲気の排気を継続し第２処理室２０１ｂ内の圧力を所定の圧力範囲（第２圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。ＮＨ３ガスは、所定の圧力（第２圧力：例えば１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）で第２処理室２０１ｂ内に供給する。
（プラズマ生成工程Ｓ３０５）
ここで、スイッチ２７４を切り替え、高周波電源２５２から第２電極３４４に電力を供給可能にする。スイッチ２７４の切り替え後、石英部材３４５内に設けられた第２電極３４４に高周波電力を供給する。第２電極３４４に高周波電力が供給されることによって、第２処理室２０１ｂ（第２電極３４４間）内に第３ガスのプラズマ（第３ガスの活性種）が生成される。活性化されたＮＨ３が、ウエハ２００上に形成されているＳｉＮ膜に供給されると、トリートメント処理が行われる。具体的には、活性化されたＮＨ３中の水素成分が、ＳｉＮ膜中に残留するＣｌを除去させ、活性化されたＮＨ３中の窒素成分が、除去されたＣｌサイトや、他のサイトに入りこみＳｉＮ膜の特性が改善（改質）される。所定時間プラズマを生成し、処理した後、第２電極３４４への電力供給および第３ガスの供給を停止させて、第２処理室２０１ｂ内の雰囲気を排気させる。なお、第２処理室２０１ｂを排気させる際には、上述の第１パージ工程Ｓ２０４と同様のパージを行っても良い。なお、ここでの排気は、第１排気口２２１からの排気を併用するようにしても良い。第１排気口２２１からも排気することで、排気時間を短縮することができる。
ここで、スイッチ２７４を切り替え、高周波電源２５２から第２電極３４４に電力を供給可能にする。スイッチ２７４の切り替え後、石英部材３４５内に設けられた第２電極３４４に高周波電力を供給する。第２電極３４４に高周波電力が供給されることによって、第２処理室２０１ｂ（第２電極３４４間）内に第３ガスのプラズマ（第３ガスの活性種）が生成される。活性化されたＮＨ３が、ウエハ２００上に形成されているＳｉＮ膜に供給されると、トリートメント処理が行われる。具体的には、活性化されたＮＨ３中の水素成分が、ＳｉＮ膜中に残留するＣｌを除去させ、活性化されたＮＨ３中の窒素成分が、除去されたＣｌサイトや、他のサイトに入りこみＳｉＮ膜の特性が改善（改質）される。所定時間プラズマを生成し、処理した後、第２電極３４４への電力供給および第３ガスの供給を停止させて、第２処理室２０１ｂ内の雰囲気を排気させる。なお、第２処理室２０１ｂを排気させる際には、上述の第１パージ工程Ｓ２０４と同様のパージを行っても良い。なお、ここでの排気は、第１排気口２２１からの排気を併用するようにしても良い。第１排気口２２１からも排気することで、排気時間を短縮することができる。
（搬送圧力調整工程Ｓ２０８）
プラズマ生成工程Ｓ３０５の後、搬送圧力調整工程Ｓ２０８では、第２処理室２０１ｂ内や移載室２０３が所定の圧力（真空度）となるように、第２排気口１４８１を介して排気する。なお、この搬送圧力調整工程Ｓ２０８の間や前や後で、ウエハ２００の温度が所定の温度まで冷却するようにリフタピン２０７で保持するように構成しても良い。なお、ここでの排気は、第１排気口２２１からの排気を併用するようにしても良い。第１排気口２２１からも排気することで、排気時間を短縮することができる。
プラズマ生成工程Ｓ３０５の後、搬送圧力調整工程Ｓ２０８では、第２処理室２０１ｂ内や移載室２０３が所定の圧力（真空度）となるように、第２排気口１４８１を介して排気する。なお、この搬送圧力調整工程Ｓ２０８の間や前や後で、ウエハ２００の温度が所定の温度まで冷却するようにリフタピン２０７で保持するように構成しても良い。なお、ここでの排気は、第１排気口２２１からの排気を併用するようにしても良い。第１排気口２２１からも排気することで、排気時間を短縮することができる。
（基板搬出工程Ｓ２０９）
搬送圧力調整工程Ｓ２０８で第２処理室２０１ｂ内が所定圧力になった後、ゲートバルブ１４９０を開き、移載室２０３から図示しない真空搬送室にウエハ２００を搬出する。
搬送圧力調整工程Ｓ２０８で第２処理室２０１ｂ内が所定圧力になった後、ゲートバルブ１４９０を開き、移載室２０３から図示しない真空搬送室にウエハ２００を搬出する。
本実施例においては、第１処理時に第１ガスとしてＤＣＳ、第２ガスとしてＮＨ３を使用してＳｉＮ膜を成膜し、第２処理時に第３ガスとしてＮＨ３を用いてＳｉＮ膜をトリートメントしたが、これに限るものでは無い。例えば、ＴｉＮ膜を成膜する場合には、第１ガスとしてＴｉＣｌ４、第２ガスとしてＮＨ３、第３ガスとしてＮＨ３を用いても良い。また、ＳｉＯ膜を成膜する場合には、第１ガスとしてＳｉＨ４、第２ガスとしてＯ２、第３ガスとしてＯ２を用いても良い。また、ＨｆＯ膜を成膜する場合には、第１ガスとしてＨｆＣｌ４又はＴＥＭＡＨ、第２ガスとしてＯ２、第３ガスとしてＯ２を用いても良い。
また、これらの様に、第２ガスと第３ガスは、同じガスを用いても良い。なお、上述では、第２ガスと第３ガスを異なるガス供給部を用いる様に構成したが、同じガス供給部を用いる様に構成しても良い。
また、第２ガスと第３ガスは、異なる種類のガスを用いても良い。例えば、第２ガスにＮＨ３ガスを用いる場合に、第３ガスでは水素含有ガスとしてのＨ２ガスを用いる。
また、トリートメント処理する際、第３ガスに加えて第４ガスを供給しても良い。例えば、第３ガスに酸素含有ガスとしてのＯ２ガスを用い、第４ガスに水素含有ガスとしてのＨ２ガスを用いる。このように、水素含有ガスを添加することにより、所定の膜中に存在する不純物（Ｃｌ、Ｃ、Ｏ）等を除去しながら、膜を構成する元素を補給することが可能となる。この場合は、例えば、Ｃｌを除去しながら酸素元素を補給できる。また、第３ガスにＮＨ３ガスを用い、第４ガスにＨ２ガスを用いても良い。
また、第１処理時に生成される活性種密度と第２処理時に生成される活性種密度は、第１処理＜第２処理とすると良い。すなわち、第２処理時に生成される活性種密度を前記第１処理時に生成される活性種密度よりも高くすると良い。
また、第１処理時は、サイクリック処理であるため、第１処理室２０１ａの容積を小さくする必要が有る。
また、第１処理時は、サイクリック処理であるため、第１処理室２０１ａの容積を小さくする必要が有る。
第１処理（成膜処理）時のガス排気部は、第１排気口２２１を用い、第２処理（トリートメント処理）時のガス排気経部は、第２排気口１４８１を用いる。
第１処理室２０１ａは第１処理（成膜処理）時に用いられ、第２処理室２０１ｂは、第１処理室の下側空間に設けられ、第２処理（トリートメント処理）時に用いられる。
また、第２処理時には、ウエハ２００の上面が第２電極３４４よりも下側、かつ、ウエハ２００の側面が第２電極３４４の石英部材３４５と対向する位置に下げられて処理される。ウエハ２００の上面を第２電極３４４よりも下側に位置させることにより、第２電極３４４で生成される活性種の内、イオン成分がウエハ２００に到達する量を低減することが可能となる。また、ウエハ２００の側面が第２電極３４４の石英部材３４５と対向する位置にすることにより、基板載置台２１２と石英部材３４５との間に、ガス排気路３５５を形成することができ、基板載置台２１２の周囲からトリートメントガスを排出することができ、トリートメントの処理均一性を向上させることが可能となる。
以上、本開示の一実施形態を具体的に説明したが、本開示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。以下に、本開示の他の形態について、図６を用いて説明する。
＜他の実施形態＞
仕切部２０４、上部容器２０２ａ、下部容器２０２ｂは、石英で構成されており、処理容器２０２の外部に、磁界生成部としての矩形状の第１コイル３０１と第２コイル３０２が設けられ、ウエハ２００と水平方向に磁界Ｂを形成可能に構成されている。
仕切部２０４、上部容器２０２ａ、下部容器２０２ｂは、石英で構成されており、処理容器２０２の外部に、磁界生成部としての矩形状の第１コイル３０１と第２コイル３０２が設けられ、ウエハ２００と水平方向に磁界Ｂを形成可能に構成されている。
ウエハ２００と水平方向に磁界Ｂを発生させることによって、第２電極３４４で生成されるプラズマ中のイオンや電子を磁界でトラップすることができ、ウエハ２００に到達するイオンと電子の量を減少させることができ、ウエハ２００への処理のステップカバレッジを向上させることが可能となる。また、イオンの到達量が減ることから、ウエハ２００に形成された膜へのダメージを減らすことが可能となる。
また、好ましくは、第１コイル３０１の中心と第２コイル３０２の中心と、第２活性化部（第２電極３４４）の中心とが、図６の破線で示す軸４０１上に設けられる。この様に構成することによって、第１コイル３０１と第２コイル３０２で生成される磁界Ｂでトラップされる活性種の内、イオン成分や電子成分の量を増やすことができ、ウエハ２００に到達するイオン成分や電子成分の量を減少させることができる。これにより、ウエハ２００に形成された膜へのダメージを抑制させることができる。
また、第１電極２４４には、スイッチ２７３を介して、直流電源部２５８及び直流インピーダンス調整部２５３より直流電圧を印加可能に構成しても良い。この様に構成することで、第１処理である成膜処理時は、第１電極２４４に高周波電力を供給し、第２処理であるトリートメント処理時に、直流を供給可能となる。好ましくは、トリートメント処理時に、第１電極２４４がマイナスとなるように直流電圧を印加することによって、第２電極３４４で形成するプラズマ中のイオン成分を、第１電極２４４側に引き寄せることができ、ウエハ２００へのイオンの到達量を減少させることができる。これにより、ウエハ２００への処理のステップカバレッジを向上させることができます。また、イオンの到達量が減ることから、ウエハ２００に形成された膜へのダメージを減らすことができる。
また、上述では、高周波電源２５２から第１電極２４４と第２電極３４４のそれぞれに、電力を供給する様に構成したが、第２電極３４４に別の第２の整合器３５１と第２高周波電源３５２を設けて、第１電極２４４と第２電極３４４のそれぞれに異なる周波数の電力や、異なる大きさの電力を供給可能に構成しても良い。
また、上述では、第１ガスと第２ガスを交互に供給して成膜する方法について記したが、他の方法にも適用可能である。例えば、第１ガスと第２ガスの供給タイミングが重なる様な方法である。
また、上述では、２種類のガスを供給して処理する方法について記したが、１種類のガスを用いた処理であっても良い。
また、上述では、成膜処理について記したが、他の処理にも適用可能である。例えば、プラズマを用いた拡散処理、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、還元処理、酸化還元処理、エッチング処理、加熱処理などが有る。例えば、反応ガスのみを用いて、基板表面や基板に形成された膜をプラズマ酸化処理や、プラズマ窒化処理する際にも本発明を適用することができる。また、反応ガスのみを用いたプラズマアニール処理にも適用することができる。これらの処理を第１処理として、その後、上述の第２処理を行わせても良い。
また、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、実施形態に係る発明は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程、太陽電池の製造工程、発光デバイスの製造工程、ガラス基板の処理工程、セラミック基板の処理工程、導電性基板の処理工程、などの基板処理が有る。
また、上述では、原料ガスとしてシリコン含有ガス、反応ガスとして窒素含有ガスを用いて、シリコン窒化膜を形成する例を示したが、他のガスを用いた成膜にも適用可能である。例えば、酸素含有膜、窒素含有膜、炭素含有膜、ホウ素含有膜、金属含有膜とこれらの元素が複数含有した膜等が有る。なお、これらの膜としては、例えば、ＡｌＯ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＡｌＯ膜、ＺｒＡｌＯ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＣ膜、ＴｉＡｌＣ膜などが有る。
また、上述では、一つの処理室で一枚の基板を処理する装置構成を示したが、これに限らず、複数枚の基板を水平方向又は垂直方向に並べた装置であっても良い。
１００ 処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ａ 第１処理室
２０１ｂ 第２処理室
２０２ 処理容器
２１２ 基板載置台
２１３ ヒータ
２２１ 第１排気口
２３４ シャワーヘッド
２４４ 第１電極
２６０ コントローラ
２００ ウエハ（基板）
２０１ａ 第１処理室
２０１ｂ 第２処理室
２０２ 処理容器
２１２ 基板載置台
２１３ ヒータ
２２１ 第１排気口
２３４ シャワーヘッド
２４４ 第１電極
２６０ コントローラ
Claims (9)
- 基板を第１処理する第１処理室と、
前記基板を第２処理し、第１処理室と連通する第２処理室と、
前記基板を支持する基板支持部と、
前記第１処理室に設けられ、前記基板支持部と対向する第１電極と、
前記第２処理室の側部に設けられた第２電極と、
前記基板支持部を前記第１処理室と前記第２処理室に移動させる昇降部と、
前記基板に第１ガスと第２ガスと第３ガスを供給可能なガス供給部と、
前記第１電極と前記第２電極に電力を供給する電源部と、
前記第１ガスと前記第１電極で活性化された前記第２ガスとを前記基板に供給して前記第１処理した後に、
前記基板を第１処理室から第２処理室に移動し、当該基板に前記第２電極で活性化された第３ガスを供給して第２処理を行わせるように前記電源部と前記ガス供給部と前記昇降部とを制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 - 前記第１電極は、容量結合による電極で構成され、
前記第２電極は、誘導結合による電極で構成される
請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記第２電極は、前記第２処理室を周回するコイル状に形成され、当該コイルは石英部材で囲まれる様に構成され、
前記制御部は、
前記第３ガスを供給する前に、前記基板の上面が前記コイルの下端よりも下側、かつ、前記基板の側面が前記石英部材と対向する様な位置となるように前記昇降部を制御する。
請求項１または２に記載の基板処理装置。 - 前記第２電極の側方に、磁界生成部が設けられ、
前記制御部は、前記第３ガスを活性化させる前に、前記磁界生成部から前記基板と水平方向に磁界を生成する様に前記電源部と前記ガス供給部と前記磁界生成部を制御する
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記電源部は、前記第１電極に直流電圧を印加可能に構成され、
前記制御部は、
前記第３ガスを活性化させる前に、前記第１電極に負の電圧を印加するように前記電源部と前記ガス供給部とを制御する
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、
前記第２処理時に生成される活性種密度を前記第１処理時に生成される活性種密度よりも高くするように、前記電源部と前記ガス供給部とを制御する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 基板を基板支持部で支持させる工程と、
前記基板を第１処理室に収容する工程と、
前記第１処理室内で前記基板に第１ガスと、前記基板支持部と対向する第１電極で活性化された第２ガスと、を供給して第１処理する工程と、
前記第１処理後に前記基板を前記第１処理室から第２処理室に移動する工程と、
前記第２処理室内で、前記第２処理室の側部に設けられた第２電極で活性化された第３ガスを前記基板に供給して第２処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 基板を基板支持部で支持させる手順と、
前記基板を第１処理室に収容させる手順と、
前記第１処理室内で前記基板に第１ガスと、前記基板支持部と対向する第１電極で活性化された第２ガスと、を供給して第１処理させる手順と、
前記第１処理後に前記基板を前記第１処理室から第２処理室に移動させる手順と、
前記第２処理室内で、前記第２処理室の側部に設けられた第２電極で活性化された第３ガスを前記基板に供給して第２処理させる手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。 - 基板を基板支持部で支持させる手順と、
前記基板を第１処理室に収容させる手順と、
前記第１処理室内で前記基板に第１ガスと、前記基板支持部と対向する第１電極で活性化された第２ガスと、を供給して第１処理させる手順と、
前記第１処理後に前記基板を前記第１処理室から第２処理室に移動させる手順と、
前記第２処理室内で、前記第２処理室の側部に設けられた第２電極で活性化された第３ガスを前記基板に供給して第２処理させる手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが記録された記録媒体。
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