JP2023103851A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹部の深さ方向に亘り良好な膜質の膜を形成する成膜装置及び方法を提供する。【解決手段】成膜装置は、処理室と、処理室内に設けられ、基板載置領域（凹部２４）を有する回転テーブル２、その周方向に沿って設けられ、第１処理ガスを基板載置領域に供給する第１の処理領域Ｐ１、第１の処理領域よりも下流側に設けられ、第１処理ガスと反応する第２処理ガスを供給する第２の処理領域Ｐ２、第２の処理領域よりも下流側に設けられ、第３処理ガスを活性化させて基板載置領域に供給する第３の処理領域Ｐ３、第２の処理領域において基板を加熱する加熱装置１２０及び第３の処理領域において第３処理ガスを活性化させるプラズマ発生装置８０を備える。プラズマ発生装置は、処理室の上面の一部に、回転テーブルの半径に沿って延びた縦長の平面形状を有し、上方に突出した突出部及び突出部の側面に沿って巻回され、縦長の平面形状のコイル８３を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。

薄膜に対してプラズマ改質処理と共にアニール処理を施す技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－２２６５３号公報

本開示は、凹部の深さ方向に亘って良好な膜質の膜を形成できる技術を提供する。

本開示の一態様による成膜装置は、処理室と、前記処理室内に設けられ、基板を載置する基板載置領域を有する回転テーブルと、前記回転テーブルの周方向に沿って設けられ、第１の処理ガスを前記基板載置領域に供給する第１の処理領域と、前記回転テーブルの周方向において前記第１の処理領域よりも下流側に設けられ、前記第１の処理ガスと反応して反応生成物を生成する第２の処理ガスを前記基板載置領域に供給する第２の処理領域と、前記回転テーブルの周方向において前記第２の処理領域よりも下流側に設けられ、第３の処理ガスを活性化させて前記基板載置領域に供給する第３の処理領域と、前記第２の処理領域において前記回転テーブルの上方に設けられ、前記基板を加熱する第１の加熱装置と、前記第３の処理領域において前記第３の処理ガスを活性化させるプラズマ発生装置と、を備え、前記プラズマ発生装置は、前記処理室の上面の一部において、前記回転テーブルの半径に沿って延びた縦長の平面形状を有し、前記上面から上方に突出した突出部と、前記突出部の側面に沿って巻回され、縦長の平面形状を有して設けられたコイルと、を有する。

本開示によれば、凹部の深さ方向に亘って良好な膜質の膜を形成できる。

実施形態に係る成膜装置を示す概略縦断面図 実施形態に係る成膜装置を示す概略平面図 実施形態に係る成膜装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図 加熱装置の構成を示す分解斜視図 プラズマ発生装置の主要部分を示す図 プラズマ発生装置の構成を示す断面図 プラズマ発生装置の筐体の突出部の周囲の構成を示す詳細図 実施形態に係る成膜方法を示すフローチャート

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

〔成膜装置〕
（全体構成）
図１～図３を参照し、実施形態に係る成膜装置について説明する。図１は、実施形態に係る成膜装置を示す概略縦断面図である。図２は、実施形態に係る成膜装置を示す概略平面図である。図２では、説明の便宜上、天板１１の図示を省略している。図３は、実施形態に係るプラズマ処理装置の回転テーブル２の同心円に沿った断面図である。図３では、一方の分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１を経て他方の分離領域Ｄまでの断面を示す。

実施形態に係る成膜装置は、複数枚（例えば５枚）の基板Ｗに一括で成膜処理を行う装置として構成される。基板Ｗは、例えば半導体ウエハである。成膜装置は、真空容器１及び回転テーブル２を備える。

真空容器１は、平面視において略円形状を有する。真空容器１は、基板Ｗを収容し、該基板Ｗに成膜処理を行う処理室である。真空容器１は、天板１１及び容器本体１２を備える。天板１１は、回転テーブル２の上面と対向する位置に設けられる。天板１１は、容器本体１２から着脱可能に構成される。容器本体１２の上面の周縁部には、環状を有するシール部材１３が設けられる。シール部材１３は、例えばＯリングである。

真空容器１内の上面側における中央部には、分離ガス供給管５１が接続される。分離ガス供給管５１は、真空容器１内の中心部領域Ｃに分離ガスを供給する。分離ガスは、真空容器１内の中心部領域Ｃにおいて互いに異なる処理ガス同士が混ざり合うことを抑制する。分離ガスは、例えば不活性ガスである。不活性ガスは、例えばアルゴンガス、窒素ガスである。真空容器１の底面部１４におけるコア部２１の外周側は、回転テーブル２に下方側から近接するように環状に形成されて突出部１２ａをなしている。

回転テーブル２は、真空容器１内に設けられる。回転テーブル２は、真空容器１の中心に回転中心を有する。回転テーブル２は、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定される。コア部２１には、鉛直方向に伸びる回転軸２２を介して駆動部２３が接続される。駆動部２３は、回転軸２２及びコア部２１を介して、回転テーブル２を鉛直軸周り、例えば時計回りに回転させる。

回転軸２２及び駆動部２３は、ケース体２０に収納される。ケース体２０は、上面側のフランジ部がベローズ１６を介して真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられる。ケース体２０には、パージガス供給管７２が接続される。パージガス供給管７２は、回転テーブル２の下方領域にパージガスを供給する。パージガスは、例えば不活性ガスである。不活性ガスは、例えばアルゴンガス、窒素ガスである。

回転テーブル２の表面部には、凹部２４が形成される。凹部２４は、平面視において円形状を有する。凹部２４には、基板Ｗが載置される。凹部２４は、基板載置領域として機能する。凹部２４は、回転テーブル２の回転方向に沿って、複数個所、例えば５箇所に設けられる。凹部２４は、基板Ｗの直径よりも僅かに大きい内径を有する。凹部２４は、基板Ｗの厚さにほぼ等しいか、又は基板Ｗの厚さよりも大きい深さを有する。これにより、基板Ｗが凹部２４に載置されると、基板Ｗの表面と、回転テーブル２の基板Ｗが載置されない領域の表面とが同じ高さになるか、基板Ｗの表面が回転テーブル２の表面よりも低くなる。凹部２４の底面には、複数（例えば３つ）の貫通孔が設けられる。各貫通孔には、昇降ピン（図示せず）が挿通される。昇降ピンは、基板Ｗを下方側から突き上げて昇降させる。

成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１、第２の処理領域Ｐ２及び第３の処理領域Ｐ３を有する（図２参照）。第１の処理領域Ｐ１、第２の処理領域Ｐ２及び第３の処理領域Ｐ３は、回転テーブル２の回転方向に沿って互いに離間して設けられる。回転テーブル２における凹部２４の通過領域と対向する位置には、複数本（例えば５本）のガスノズル３１、３２、３３、４１、４２が真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて放射状に配置される。各ガスノズル３１、３２、３３、４１、４２は、例えば石英により形成される。各ガスノズル３１、３２、３３、４１、４２は、回転テーブル２と天板１１との間に配置される。各ガスノズル３１、３２、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かって基板Ｗに対向して水平に伸びるように取り付けられる。一方、ガスノズル３３は、途中から上方に向かって曲がり、その後また水平に延びる。ガスノズル３３の詳細については後述する。図２に示される例では、後述する搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、ガスノズル３３、ガスノズル４１、ガスノズル３１、ガスノズル４２、ガスノズル３２がこの順番で配列される。

各ガスノズル３１、３２、３３、４１、４２は、流量調整バルブ（図示せず）を介して、各々のガス供給源（図示せず）に接続される。各ガスノズル３１、３２、３３、４１、４２の下面側（回転テーブル２に対向する側）には、各ガスを吐出するためのガス吐出孔３６が回転テーブル２の半径方向に沿って複数箇所に例えば等間隔に形成されている。各ガスノズル３１、３２、３３、４１、４２の各々の下端縁と回転テーブル２の上面との離間距離が例えば１ｍｍ～５ｍｍ程度となるように配置される。

ガスノズル３１は、第１の処理ガスを吐出する第１の処理ガスノズルである。ガスノズル３１の下方領域は、第１の処理ガスを基板Ｗに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。第１の処理ガスは、シリコン含有ガスを含む。シリコン含有ガスは、例えばＤＩＰＡＳ［ジイソプロピルアミノシラン］、３ＤＭＡＳ［トリスジメチルアミノシラン］ガス、ＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］、ＤＣＳ［ジクロロシラン］、ＨＣＤ［ヘキサクロロジシラン］である。

ガスノズル３２は、第２の処理ガスを吐出する第２の処理ガスノズルである。ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理ガスと反応して反応生成物を生成可能な第２の処理ガスを基板Ｗに供給する第２の処理領域Ｐ２となる。第２の処理ガスは、酸化ガスを含む。酸化ガスは、例えば酸素ガス、オゾンガスである。第２の処理ガスは、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスを含んでもよい。ガスノズル３２の上方側には、加熱装置１２０が設けられる。加熱装置１２０は、回転テーブル２の凹部２４に載置される基板Ｗの上面を加熱する。すなわち、第２の処理領域Ｐ２は、基板Ｗを加熱する加熱領域としても機能する。ガスノズル３２は、加熱装置１２０による基板Ｗの加熱を行う際に不活性ガスを供給する。加熱装置１２０の詳細については後述する。

ガスノズル３３は、第３の処理ガスを吐出する第３の処理ガスノズルである。ガスノズル３３の下方領域は、基板Ｗ上の膜にプラズマ改質を行うための第３の処理領域Ｐ３となる。第３の処理ガスは、第２の処理ガスと同様に、酸化ガスを含む。第３の処理ガスは、不活性ガスを含んでもよい。ガスノズル３３の上方側には、プラズマ発生装置８０が設けられる。プラズマ発生装置８０は、ガスノズル３３が吐出する第３の処理ガスからプラズマを生成する。プラズマ発生装置８０の詳細については後述する。

ガスノズル４１、４２は、分離ガスを吐出する分離ガスノズルである。ガスノズル４１、４２の下方領域は、第３の処理領域Ｐ３と第１の処理領域Ｐ１、及び第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２を分離する分離領域Ｄとなる。分離ガスは、例えば不活性ガスである。不活性ガスは、例えばアルゴンガス、窒素ガスである。

分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、概略扇形の凸状部４が設けられる。凸状部４は、天板１１の裏面に取り付けられる。真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、天井面４４の周方向の両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが形成される。

天井面４４を形成する凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有する（図２参照）。凸状部４には、周方向の中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成される（図３参照）。溝部４３内には、分離ガスノズル４１、４２が収容される。凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は、各処理ガス同士の混合を阻止するために、回転テーブル２の外端面に対向すると共に容器本体１２に対して僅かに離間するように、Ｌ字型に屈曲する。

ガスノズル３１の上方側には、ノズルカバー２３０が設けられる。ノズルカバー２３０は、カバー体２３１及び整流板２３２を有する（図３参照）。カバー体２３１は、ガスノズル３１を収納するために下面側が開口する概略箱形を有する。整流板２３２は、カバー体２３１の下面側の開口端における回転テーブル２の回転方向の上流側及び下流側に各々接続された板状体を有する。ノズルカバー２３０は、基板Ｗに沿って第１の処理ガスを通流させる。ノズルカバー２３０は、基板Ｗの近傍を避けて真空容器１の天板１１側に分離ガスを通流させる。回転テーブル２の回転中心側におけるカバー体２３１の側壁面は、ガスノズル３１の先端部に対向するように回転テーブル２に向かって伸び出している。回転テーブル２の外縁側におけるカバー体２３１の側壁面は、ガスノズル３１に干渉しないように切り欠かれている。

回転テーブル２の外周側において、回転テーブル２よりも僅かに下位置には、カバー体であるサイドリング１００が配置されている。サイドリング１００の上面には、互いに周方向に離間するように例えば２箇所に排気口６１、６２が形成される。言い換えると、真空容器１の床面には、２つの排気口が形成され、これら排気口に対応する位置におけるサイドリング１００には、排気口６１、６２が形成される。本実施形態においては、排気口６１、６２のうち一方及び他方を、各々、第１の排気口６１、第２の排気口６２と呼ぶ。

第１の排気口６１は、ガスノズル３１と、このガスノズル３１に対して、回転テーブル２の回転方向の下流側に位置する分離領域Ｄとの間において、分離領域Ｄ側に寄った位置に形成される。第２の排気口６２は、プラズマ発生装置８０と、このプラズマ発生装置８０よりも回転テーブル２の回転方向の下流側の分離領域Ｄとの間において、分離領域Ｄ側に寄った位置に形成される。

第１の排気口６１は、第１の処理ガス、分離ガス等を排気する。第２の排気口６２は、第３の処理ガス、分離ガス等を排気する。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、各々、バタフライバルブ等の圧力調整部６５が介設された排気管６３により、真空ポンプ等の排気装置６４に接続される。

中心部領域Ｃ側から外縁側に亘って後述する筐体９１が配置されるため、第３の処理領域Ｐ３に対して回転テーブル２の回転方向の上流側から通流してくるガスは、筐体９１によって排気口６２に向かおうとするガス流が規制される場合がある。そのため、筐体９１よりも外周側におけるサイドリング１００の上面には、ガスが流れるための溝状のガス流路１０１が形成される。

天板１１の下面における中央部には、凸状部４における中心部領域Ｃ側の部位と連続して周方向に亘って概略環状に形成されると共に、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成された突出部５が設けられる。突出部５よりも回転テーブル２の回転中心側におけるコア部２１の上方側には、中心部領域Ｃにおいて各種ガスが互いに混ざり合うことを抑制するためのラビリンス構造部１１０が設けられる。

筐体９１は、中心部領域Ｃ側に寄った位置まで形成されている。このため、回転テーブル２の中央部を支持するコア部２１は、回転テーブル２の上方側の部位が筐体９１を避けるように回転中心側に形成されている。そのため、中心部領域Ｃ側では、外縁部側よりも、各種ガス同士が混ざりやすい状態となっている。そのため、コア部２１の上方側にラビリンス構造を形成することにより、ガスの流路を稼ぎ、ガス同士が混ざり合うことを防止できる。

回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、ヒータユニット７が設けられる。ヒータユニット７は、回転テーブル２を介して回転テーブル２上の基板Ｗを例えば室温～８５０℃程度に加熱することができる構成となっている。ヒータユニット７の側方側にはカバー部材７１ａが設けられると共に、ヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材７ａが設けられる。真空容器１の底面部１４には、パージガス供給管７３が設けられる。パージガス供給管７３は、周方向に亘って複数箇所に設けられる。パージガス供給管７３は、ヒータユニット７の下方側において、ヒータユニット７の配置空間にパージガスガスを供給し、該配置空間をパージする。

真空容器１の側壁には、搬送アーム１０と回転テーブル２との間において基板Ｗの受け渡しを行うための搬送口１５が形成される（図２参照）。搬送口１５は、ゲートバルブＧにより気密に開閉自在に構成される。回転テーブル２の凹部２４に載置される基板Ｗは、搬送口１５に対向する位置において搬送アーム１０との間で受け渡される。

成膜装置は、制御部１５０を備える。制御部１５０は、例えばコンピュータであり、装置全体の動作を制御する。制御部１５０のメモリ内には、後述の成膜方法を行うためのプログラムが格納される。プログラムは、装置の各種動作を実行するようにステップ群が組まれており、フラッシュメモリ、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の記憶媒体である記憶部１５１から制御部１５０内にインストールされる。

（加熱装置）
図４を参照し、実施形態に係る成膜装置が備える加熱装置１２０の一例について説明する。図４に、加熱装置１２０の構成を示す分解斜視図を示す。

図４に示されるように、加熱装置１２０は、透過部材１２１及び複数の加熱ランプ１２２を有する。

透過部材１２１は、フランジ部１２１ａ及び窓部１２１ｂを有する。フランジ部１２１ａは、天板１１の段部１１ｂに配置される。フランジ部１２１ａを天板１１の段部１１ｂに差し込むことにより、フランジ部１２１ａと段部１１ｂとが互いに係止される。段部１１ｂには、シール部材が配置される。シール部材によって、段部１１ｂと透過部材１２１とが気密に接続される。シール部材は、例えばＯリングである。透過部材１２１は、ボルト等の締結部材（図示せず）により天板１１に固定される。これにより、真空容器１の内部の気密性が確保される。窓部１２１ｂには、光（例えば、赤外線光）を透過する材質（例えば石英）により形成される部材が嵌合される。

複数の加熱ランプ１２２は、透過部材１２１の上方に略扇型形状で配置される。複数の加熱ランプ１２２は、基板Ｗの吸収波長領域の光、例えば赤外線光を照射することにより、凹部２４に載置され、第２の処理領域Ｐ２に位置する基板Ｗの上面を加熱する。複数の加熱ランプ１２２は、制御部１５０によって基板Ｗに面内温度差を発生させないように制御される。複数の加熱ランプ１２２の個数及び配置は、特に限定されない。加熱ランプ１２２は、基板Ｗのみを選択的に加熱できるものが好ましい。これにより、基板Ｗの周辺の装置部材を加熱することがない。

（プラズマ発生装置）
図５～図７を参照し、実施形態に係る成膜装置が備えるプラズマ発生装置８０の一例について説明する。図５は、プラズマ発生装置８０の主要部分を示す図である。

図５に示されるように、プラズマ発生装置８０は、コイル８３及び筐体９０を有する。

筐体９０は、真空容器１の天板１１の段部１１ａに嵌め込まれるように設けられ、真空容器１の上面の一部を構成する（図１参照）。

筐体９０は、窪み９１、突出部９２、フランジ部９３及び下方突起部９４を有する。突出部９２は、窪み９１の底面９１ａから突出する。突出部９２の中は空洞となっており、後述するプラズマ発生室９２ｂを構成する。突出部９２は、一方向に延びる縦長の形状を有する。突出部９２は、例えば縦長の多角形として構成されてもよい。図５においては、突出部９２は、十二角形として構成されているが、四角形以上であれば、種々の形状に構成できる。また、多角形の他、両端部を半円のような円弧形状に構成することも可能である。フランジ部９３と下方突起部９４との段差は、筐体９０を真空容器１の天板１１の段部１１ａに嵌め込む際、係合部として機能する。

筐体９０は、種々の材料で構成することができるが、例えば石英で構成してもよい。真空容器１の天板１１も石英で構成されているため、天板１１の一部を構成する筐体９０も石英で構成されることが好ましい。

コイル８３は、交流電力を与えることにより、電磁界を発生させるための電磁界発生部として機能する。コイル８３は、突出部９２の側面９２ａに沿って巻回される。コイル８３は、突出部９２の周囲に必要に応じて何回でも巻回されてよいが、例えば図５に示されるように、３回巻回してもよい。コイル８３の長手方向における端部８３ａ、８３ｂは、上方に引き上げられる。

コイル８３は、整合器８４を介して高周波電源８５に接続される（図１及び図２参照）。高周波電源８５は、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚ、出力電力が５０００ＷのＲＦ電源である。コイル８３は、真空容器１の内部領域から気密に区画されるように設けられる。コイル８３と整合器８４及び高周波電源８５とは、接続電極８６によって電気的に接続される。

図５において、筐体９０の扇形の頂点があるコイル８３の端部８３ａが回転テーブル２の中心側にあり、反対側の端部８３ｂが回転テーブル２の外周側にある。そして、コイル８３の突出部９２の側面に巻回した部分の長手方向に延びた部分は、凹部２４の直径を完全にカバーするように設けられる。

詳細は後述するが、コイル８３の端部８３ａ、８３ｂは、昇降機構に接続されており、各々単独で上下動が可能なように構成される。これにより、コイル８３を回転テーブル２の半径方向において傾斜させることができ、コイル８３を水平に設置した場合に、回転テーブル２の内輪差の影響により、中心側のプラズマ処理量が外周側のプラズマ処理量より多くなる不均衡を是正できる。すなわち、中心側の端部８３ａを引き上げて回転テーブル２との距離を外周側の端部８３ｂと回転テーブル２との距離よりも大きくし、中心側のプラズマ処理量を弱めて中心側と外周側のプラズマ処理量の不均衡を是正できる。

図６は、プラズマ発生装置８０の構成を示す断面図である。図６（ａ）はプラズマ発生装置８０の上面図であり、図６（ｂ）はプラズマ発生装置８０の側断面図である。

図６（ａ）に示されるように、コイル８３は、基板Ｗの直径をカバーできる長さを有する。そのため、筐体９０の突出部９２の長手方向における側面９２ａが基板Ｗの直径よりも長くなるように設けられる。

図６（ｂ）に示されるように、突出部９２の内側は、プラズマ発生室９２ｂを構成する。プラズマ発生室９２ｂには、天井面付近に設けられるガスノズル３３から下方に向けて第３の処理ガスが供給され、コイル８３により第３の処理ガスが活性化する。プラズマ発生室９２ｂは、コイル８３の近くに位置する。これにより、プラズマ発生室９２ｂでは、ガスノズル３３が吐出する第３の処理ガスから効率よくプラズマが生成される。言い換えると、プラズマ発生室９２ｂにおいて、効率よくラジカル等の活性種が生成される。

コイル８３の端部８３ａ、８３ｂは、接続電極８６を介して独立した昇降機構８７ａ、８７ｂにそれぞれ接続される。昇降機構８７ａ、８７ｂは、例えばモータ等を有し、コイル８３の端部８３ａ、８３ｂを上下動させ、コイル８３を傾斜させることができる。昇降機構８７ａ、８７ｂは、例えば支持部材８８に支持される。昇降機構８７ａ、８７ｂは、一体的に構成されてもよい。昇降機構８７ａ、８７ｂは、独立してコイル８３の端部８３ａ、８３ｂを上下動できる限り、種々の構成を有してよい。

真空容器１内では、プラズマ発生室９２ｂで発生するイオンの量を抑制するため、必要に応じて、イオントラッププレート１４０を設けてもよい。イオントラッププレート１４０も、回転テーブル２の中心側と外周側でプラズマ処理量が異なることを是正するために設けられており、中心側を多く覆うことにより、イオンの基板Ｗへの到達量を調整する。イオントラッププレート１４０は必須ではなく、必要に応じて設けるようにしてよい。

図７は、プラズマ発生装置８０の筐体９０の突出部９２の周囲の構成を示す詳細図である。図７に示されるように、筐体９０のフランジ部９３は、真空容器１の天板１１の開口部と係合して天板１１に嵌め込まれている。下方突起部９４において、プラズマ処理を行う第３の処理領域Ｐ３が区画されている。筐体９０の突出部９２の内部のプラズマ発生室９２ｂの底面は開放されており、ガスノズル３３から供給された第３の処理ガスが基板Ｗに供給されるようになっている。その際、突出部９２の側面９２ａの下方にはコイル８３が巻かれており、交流電力の供給により電磁波が発生し、電磁波エネルギーにより第３の処理ガスはプラズマ化（イオン化）又はラジカル化される。プラズマ化した第３の処理ガスは基板Ｗに供給され、基板Ｗ上の膜が改質される。

コイル８３の中心側の端部８３ａ及び外周側の端部８３ｂは、接続電極８６を介して上下動可能に構成されている。コイル８３を傾斜させることにより、プラズマ処理量の調整が可能となる。例えば、中心側のコイル８３の端部８３ａを高くし、中心側のプラズマの処理量を低下させ、外周側とのバランスを均一化する。端部８３ａ、８３ｂの上下動の距離は、用途に応じて種々の距離に設定できるが、例えば１５０～２００ｍｍの上下移動が可能な設定としてもよい。

図７に示されるように、プラズマ発生装置８０には、ファラデーシールドが存在しない。従来、コイル８３と筐体９０の底面９１ａとの間には、ファラデーシールドが設けられ、電界成分をカットし、磁界成分のみを基板Ｗに供給するようにしていた。しかしながら、ファラデーシールドは金属で形成されていたため、６５０℃以上の高温プロセスになると使用できないという問題が発生していた。

実施形態に係るプラズマ発生装置８０では、金属製のファラデーシールドを無くし、耐熱性の高い石英の部品のみでプラズマ発生装置８０の主要部分を構成している。これにより、プロセスの高温化（例えば６５０℃以上８５０℃以下）に対応できる。このように、実施形態に係るプラズマ発生装置８０によれば、高温プロセスに対応しつつ、半径方向におけるプラズマ処理量を調整し、均一化を図ることができる。

〔成膜方法〕
図８を参照し、実施形態に係る成膜装置の動作、すなわち成膜方法の一例について説明する。以下では、基板Ｗにシリコン酸化膜を成膜する場合を説明する。実施形態に係る成膜方法は、制御部１５０が成膜装置の各部を制御することにより実施される。

まず、プロセスに応じて、コイル８３を所定の傾きに設定する。コイル８３の傾斜角度は、例えばレシピによりコイル８３の形状が指定されていてもよいし、レシピ内容から、制御部１５０が判定を行い、コイル８３を所定の傾斜角度に設定するように構成してもよい。コイル８３の傾斜角度の設定は、昇降機構８７ａ、８７ｂにより、自動的に行われるようにしてもよいし、作業者が運転して設定してもよい。

次に、基板Ｗを真空容器１内に搬入する。具体的には、まず、ゲートバルブＧを開放する。次に、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、搬送アーム１０により搬送口１５を介して回転テーブル２上に基板Ｗを載置する。

次に、ゲートバルブＧを閉じて、排気装置６４及び圧力調整部６５により真空容器１内を所定の圧力にした状態で、回転テーブル２を回転させながら、ヒータユニット７により基板Ｗを所定の温度（例えば６５０℃以上８５０℃以下）に加熱する。このとき、分離ガスノズル４１、４２からは、分離ガス、例えばＡｒガスが供給される。

次に、ガスノズル３１、ガスノズル３２及びガスノズル３３から、それぞれ第１の処理ガス、第２の処理ガス及び第３の処理ガスを供給する。第１の処理ガス、第２の処理ガス及び第３の処理ガスは、用途に応じて種々のガスを用いてよいが、例えば第１の処理ガスはシリコン含有ガスであり、ガスノズル３２は酸素ガスであり、第３の処理ガスは酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガスである。

基板Ｗの表面では、回転テーブル２の回転によって第１の処理領域Ｐ１においてシリコン含有ガスが吸着する（図８のステップＳ１）。次いで、第２の処理領域Ｐ２において基板Ｗ上に吸着したシリコン含有ガスが、酸素ガスによって酸化される（図８のステップＳ２）。これにより、薄膜成分であるシリコン酸化膜の分子層が１層又は複数層形成されて反応生成物が形成される。

更に回転テーブル２が回転すると、基板Ｗは第３の処理領域Ｐ３に到達し、プラズマ処理によるシリコン酸化膜の改質処理が行われる（図８のステップＳ３）。改質処理においては、プラズマ発生装置８０のコイル８３が面内均一性の高いプラズマ処理を行うように傾斜設定されているので、面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。なお、第３の処理領域Ｐ３にてプラズマ処理を行う際には、プラズマ発生装置８０では、コイル８３に対して、所定の出力の高周波電力を供給する。

実施形態では、第１の回数に到達するまで回転テーブル２を連続的に回転させる（図８のステップＳ４）。これにより、基板Ｗ表面へのシリコン含有ガスの吸着と、基板Ｗ表面に吸着したシリコン含有ガスの酸化と、シリコン酸化膜のプラズマ改質とがこの順に繰り返される。すなわち、原子層堆積（Atomic Layer Deposition；ＡＬＤ）法による成膜処理と、形成された膜のプラズマ改質とが、回転テーブル２の回転によって、第１の回数繰り返される。

なお、実施形態に係る成膜装置における第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間には、回転テーブル２の周方向に沿って分離領域Ｄが設けられている。このため、分離領域Ｄにおいて、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの混合が阻止されながら、各ガスが排気口６１、６２に向かって排気される。また、実施形態に係る成膜装置における第３の処理領域Ｐ３と第１の処理領域Ｐ１との間には、回転テーブル２の周方向に沿って分離領域Ｄが設けられている。このため、分離領域Ｄにおいて、第３の処理ガスと第１の処理ガスとの混合が阻止されながら、各ガスが排気口６１、６２に向かって排気される。

次に、ガスノズル３１からの第１の処理ガスの供給を停止し、ガスノズル３２からの第２の処理ガスの供給を停止し、ガスノズル３３からの第３の処理ガスの供給を停止する。一方、ガスノズル３２からから不活性ガスを供給する。不活性ガスは、例えばアルゴンガス、窒素ガスであってよい。なお、ガスノズル３１及びガスノズル３３から不活性ガスを供給してもよい。

この状態で、制御部１５０は、回転テーブル２に載置された複数枚の基板Ｗのうちの１枚が複数の加熱ランプ１２２の下方に位置するまで回転テーブル２を回転させる。また、制御部１５０は、複数の加熱ランプ１２２を動作させることにより、複数の加熱ランプ１２２の下方に位置する基板Ｗを所定の温度（例えば７５０℃以上９００℃以下）に加熱する。制御部１５０は、基板Ｗを複数の加熱ランプ１２２の下方に位置させ、かつ複数の加熱ランプ１２２を動作させた状態で、回転テーブル２を所定の時間（例えば６０秒～１８０秒）停止させる。これにより、複数の加熱ランプ１２２の下方に位置する基板Ｗに成膜されたシリコン酸化膜が熱改質される（図８のステップＳ５）。

次に、制御部１５０は、複数の加熱ランプ１２２の下方に位置する基板Ｗと隣接する基板Ｗが複数の加熱ランプ１２２の下方に位置するまで回転テーブル２を回転させる。また、制御部１５０は、複数の加熱ランプ１２２を動作させることにより、複数の加熱ランプ１２２の下方に位置する基板Ｗを所定の温度（例えば７５０℃以上９００℃以下）に加熱する。制御部１５０は、基板Ｗを複数の加熱ランプ１２２の下方に位置させ、かつ複数の加熱ランプ１２２を動作させた状態で、回転テーブル２を所定の時間（例えば６０秒～１８０秒）停止させる。これにより、複数の加熱ランプ１２２の下方に位置する基板Ｗに成膜されたシリコン酸化膜が熱改質される。

制御部１５０は、回転テーブル２を間欠的に回転させることにより、複数枚の基板Ｗを順番に複数の加熱ランプ１２２の下方の位置に移動させる。これにより、複数枚の基板Ｗの全てについて、基板Ｗに成膜されたシリコン酸化膜が熱改質される。

実施形態では、第２の回数（例えば５回～６回）に到達するまで回転テーブル２を間欠的に回転させることにより（図８のステップＳ６）、基板Ｗに成膜されたシリコン酸化膜の熱改質が繰り返される。

ところで、基板Ｗの表面に形成されたトレンチ、ホール等の凹部にシリコン酸化膜を形成する場合、シリコン酸化膜に対するプラズマ改質では、プラズマに含まれるイオン、ラジカル等の活性種が凹部の深い位置に到達しにくい。このため、凹部の深い位置に成膜されたシリコン酸化膜は、凹部の浅い位置に成膜されたシリコン酸化膜に比べて改質が進みにくい。その結果、凹部の深さ方向においてシリコン酸化膜の膜質にばらつきが生じる。

これに対し、実施形態に係る成膜方法では、シリコン酸化膜に対してプラズマ改質を行い、その後プラズマ改質されたシリコン酸化膜に対して加熱装置１２０による熱改質を行う。これにより、プラズマ改質で活性になっている原子同士を移動させながら熱エネルギーによって原子同士の新たな結合が生成されるため、シリコン酸化膜が高品質な膜に改質される。また、加熱装置１２０による基板Ｗの加熱では基板Ｗの全体が加熱されるため、プラズマ改質では改質されにくい凹部の深い位置に成膜されたシリコン酸化膜を改質できる。このため、凹部の深い位置に成膜されたシリコン酸化膜の膜質を、凹部の浅い位置に成膜されたシリコン酸化膜の膜質に近づけることができる。このため、凹部の深さ方向におけるシリコン酸化膜の膜質の均一性を高めることができる。すなわち、凹部の深さ方向に亘って良好な膜質のシリコン酸化膜を形成できる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ 真空容器
２ 回転テーブル
２４ 凹部
８０ プラズマ発生装置
８３ コイル
８７ａ，８７ｂ 昇降機構
９２ 突出部
１２０ 加熱装置
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｐ３ 第３の処理領域
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 処理室と、
   前記処理室内に設けられ、基板を載置する基板載置領域を有する回転テーブルと、
   前記回転テーブルの周方向に沿って設けられ、第１の処理ガスを前記基板載置領域に供給する第１の処理領域と、
   前記回転テーブルの周方向において前記第１の処理領域よりも下流側に設けられ、前記第１の処理ガスと反応して反応生成物を生成する第２の処理ガスを前記基板載置領域に供給する第２の処理領域と、
   前記回転テーブルの周方向において前記第２の処理領域よりも下流側に設けられ、第３の処理ガスを活性化させて前記基板載置領域に供給する第３の処理領域と、
   前記第２の処理領域において前記回転テーブルの上方に設けられ、前記基板を加熱する第１の加熱装置と、
   前記第３の処理領域において前記第３の処理ガスを活性化させるプラズマ発生装置と、
   を備え、
   前記プラズマ発生装置は、
   前記処理室の上面の一部において、前記回転テーブルの半径に沿って延びた縦長の平面形状を有し、前記上面から上方に突出した突出部と、
   前記突出部の側面に沿って巻回され、縦長の平面形状を有して設けられたコイルと、
   を有する、
   成膜装置。
2. 前記回転テーブルの下方に設けられ、前記基板を加熱する第２の加熱装置を備え、
   前記第２の加熱装置は、前記基板を６５０℃以上８５０℃以下の温度に加熱するように構成される、
   請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記プラズマ発生装置は、前記コイルの長手方向における両端を独立に上下動でき、前記コイルの前記長手方向における傾きを変更可能な傾き調整機構を有する、
   請求項１又は２に記載の成膜装置。
4. 処理室内に設けられた回転テーブル上に載置された基板の表面に、前記回転テーブルの周方向に沿って設けられた第１の処理領域において第１の処理ガスを吸着させる工程と、
   前記回転テーブルを回転させ、前記回転テーブルの周方向において前記第１の処理領域よりも下流側にある第２の処理領域において、前記第１の処理ガスが吸着した前記基板の表面に前記第１の処理ガスと反応して反応生成物を生成する第２の処理ガスを供給し、前記基板の表面上に前記反応生成物を堆積させる工程と、
   前記回転テーブルを回転させ、前記回転テーブルの周方向において前記第２の処理領域よりも下流側に設けられ、プラズマ発生装置により第３の処理ガスを活性化させて前記基板に供給する工程と、
   前記回転テーブルを回転させ、前記第２の処理領域において、前記回転テーブルよりも上方に設けられる第１の加熱装置を用いて前記基板を加熱する工程と、
   を有し、
   前記プラズマ発生装置は、
   前記処理室の上面の一部において、前記回転テーブルの半径に沿って延びた縦長の平面形状を有し、前記上面から上方に突出した突出部と、
   前記突出部の側面に沿って巻回され、縦長の平面形状を有して設けられたコイルと、
   を有する、
   成膜方法。
5. 前記基板を加熱する工程は、前記第１の処理ガスを吸着させる工程と、前記反応生成物を堆積させる工程と、前記反応生成物を改質する工程とを含む第１のサイクルを複数回繰り返した後に行われる、
   請求項４に記載の成膜方法。
6. 前記第１のサイクルは、前記基板を６５０℃以上８５０℃以下の温度に加熱して行われる、
   請求項５に記載の成膜方法。
7. 前記第１のサイクルと、前記基板を加熱する工程とを含む第２のサイクルを複数回繰り返す、
   請求項５又は６に記載の成膜方法。
8. 前記第１のサイクルは、前記回転テーブルを連続的に回転させながら行われ、
   前記基板を加熱する工程は、前記回転テーブルを間欠的に回転させながら行われる、
   請求項５乃至７のいずれか一項に記載の成膜方法。

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