JP4634155B2

JP4634155B2 - 基板処理装置及び成膜方法

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Description

本発明は、シリコンウエハなどの基板に対し、基板表面のエッチングや、薄膜の形成などを行う基板処理装置に関するものである。

図５は従来の基板処理装置における処理炉２０２Ｊを上方から見た図６におけるｄ−ｄ'断面での断面図、図６は同装置における処理炉２０２Ｊを横方向から見た図５におけるｃ−ｃ'断面での断面図である。

従来の基板処理装置では、図５および図６に示すように、反応管２０３内部の壁面近くに垂直方向に細長いバッファ室２３７が設けられており、当該バッファ室２３７の内部には２本の電極保護管２７５で覆った第１の棒状電極２６９および第２の棒状電極２７０とバッファ室２３７内で均等なガス流を得るためのガスノズル２３３が設置されている。

同装置では、高周波電源２７３で発生する高周波電力が、整合器２７２（整合器インダクタ２３、整合器キャパシタ２４ａおよび整合器キャパシタ２４ｂから構成される）を介して第２の棒状電極２７０の端部に印加されると、バッファ室２３７内の第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０の間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。そして、ガスノズル２３３から供給される反応性ガスを当該プラズマ生成領域２２４で生成されたプラズマにより励起させる。このようにして励起させた反応性ガスを、バッファ室２３７の壁面に形成されているガス供給孔２４８ａを介して、反応室内のウエハ２００に対して供給させる構成となっている。

上述のような構成の従来の基板処理装置においてプラズマ放電させる場合、高周波電源２７３からの電力を整合器キャパシタ２４ａおよび整合器インダクタ２３を介して第２の棒状電極２７０に供給する。

プラズマ放電開始時は、第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０の間の静電容量（Ｃ成分）、整合器キャパシタ２４ａおよび整合器インダクタ２３によって共振回路を構成し、第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０との間での電圧値を上げて、プラズマ放電を起こさせる。プラズマ放電後は、発生したプラズマ放電によって第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０との間のインピーダンスが大きく変動するため、整合器２７２が整合状態（共振状態）を維持するように動作する。このように整合器２７２は、一対の棒状電極の内いずれか一方と高周波電源２７３との間のインピーダンス整合を行う役割を有している。

上述のような従来の基板処理装置では、処理に用いるガスを短時間で切替え、その都度プラズマ放電とプラズマ放電の停止とを繰り返すような成膜方法を行う場合に、整合器２７２の第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０の間のインピーダンスに応じた追従動作が、プラズマ放電に応じて頻繁に行われるため、ウエハへの成膜処理の処理効率の低下（成膜レートの低下）の原因となる場合があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、整合器による整合動作を頻繁に行うことなく、安定したプラズマ放電を実現することのできる基板処理装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る基板処理装置は、基板を収容する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給手段と、高周波電圧を印加されることによりプラズマを発生させ、該発生させたプラズマによって前記ガス供給手段により供給された処理ガスをプラズマ励起させるための一対の電極と、前記一対の電極の内いずれか一方と高周波電源との間に接続されるとともに、前記一対の電極の内いずれか一方と高周波電源との間のインピーダンス整合を行う整合器と、前記一対の電極のうち一方の電極と他方の電極とを接続するキャパシタとを有することを特徴とするものである。

又、上述のような構成の基板処理装置は、前記プラズマが、ガス供給手段による前記処理ガスの供給タイミングに応じて、生成と非生成とが繰り返される処理において適用されることが更なる特徴とするものである。

以上に詳述したように本発明によれば、整合器による整合動作を頻繁に行うことなく、安定したプラズマ放電を実現することのできる基板処理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１および図２において、本発明が適用される基板処理装置の一例である半導体製造装置についての概略を説明する。

筐体１０１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ、該カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、該カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取りつけられている。又、前記カセットエレベータ１１５の後側には、前記カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられると共に前記カセットステージ１０５の上方にも予備カセット棚１１０が設けられている。前記予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられクリーンエアを前記筐体１０１の内部を流通させるように構成されている。

前記筐体１０１の後部上方には、処理炉（処理室）２０２が設けられ、該処理炉２０２の下方には基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２１７を該処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられ、該ボートエレベータ１２１に取りつけられた昇降部材１２２の先端部には蓋体としてのシールキャップ２１９が取りつけられ該ボート２１７を垂直に支持している。前記ボートエレベータ１２１と前記カセット棚１０９との間には昇降手段としての移載エレベータ１１３が設けられ、該移載エレベータ１１３には搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。又、前記ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち前記処理炉２０２の下面を塞ぐ遮蔽部材としての炉口シャッタ１１６が設けられている。

なお、処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７（後述の図３参照）が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。

前記ウエハ２００が装填された前記カセット１００は、図示しない外部搬送装置から前記カセットステージ１０５に該ウエハ２００が上向き姿勢で搬入され、該ウエハ２００が水平姿勢となるよう該カセットステージ１０５で９０°回転させられる。さらに、前記カセット１００は、前記カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及び前記カセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ１０５から前記カセット棚１０９又は前記予備カセット棚１１０に搬送される。

カセット棚１０９にはウエハ移載機１１２の搬送対象となる前記カセット１００が収納される移載棚１２３があり、ウエハ２００が移載に供される該カセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により該移載棚１２３に移載される。

カセット１００が移載棚１２３に移載されると、前記ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び前記移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により該移載棚１２３から降下状態の前記ボート２１７に前記ウエハ２００を移載する。

前記ボート２１７に所定枚数の前記ウエハ２００が移載されると前記ボートエレベータ１２１により該ボート２１７が前記処理炉２０２に挿入され、前記シールキャップ２１９により前記処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された前記処理炉２０２内では前記ウエハ２００が加熱されると共に処理ガスが該処理炉２０２内に供給され、前記ウエハ２００に処理がなされる。

前記ウエハ２００への処理が完了すると、該ウエハ２００は上記した動作の逆の手順により、前記ボート２１７から前記移載棚１２３の前記カセット１００に移載され、該カセット１００は前記カセット移載機１１４により該移載棚１２３から前記カセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により前記筐体１０１の外部に搬出される。

なお、前記炉口シャッタ１１６は、前記ボート２１７が降下状態の際に前記処理炉２０２の下面を塞ぎ（図２参照）、外気が該処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。

前記カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。

続いて、本実施の形態による基板処理装置における、ウエハ等の基板へのプロセス処理例としてＣＶＤ法の中の１つであるＡＬＤ法を用いた成膜処理について説明する。

ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となるガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。

ここで、利用する化学反応としては、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合には、ＡＬＤ法ではＤＣＳ（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ジクロルシラン）とＮＨ₃（アンモニア）を用いる。これにより、３００〜６００℃の低温で高品質の成膜が可能となる。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う。）。

図３は本実施の形態による基板処理装置における縦型の処理炉２０２の概略構成を示す処理炉部分の縦断面図、図４は本実施の形態による基板処理装置における処理炉２０２を上方から見た図３におけるｂ−ｂ'断面での断面図である。なお、図３は処理炉２０２を横方向から見た図４におけるｅ−ｅ'断面での断面図となっている。本実施の形態による基板処理装置における処理炉２０２を横方向から見た図４におけるａ−ａ'断面での断面図は、上述した従来の基板処理装置における構成（図６参照）と同様であるため、説明は割愛する。

加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、このヒータ２０７、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により処理炉２０２を形成している。シールキャップ２１９には石英キャップ２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が立設され、前記石英キャップ２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理炉２０２に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。前記ヒータ２０７は処理炉２０２に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。

そして、処理炉２０２へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給管としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。ここでは第１のガス供給管２３２ａからは流量制御手段である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、さらに後述する処理炉２０２内に形成されたバッファ室２３７を介して処理炉２０２に反応ガスが供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは流量制御手段である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介して処理炉２０２に反応ガスが供給されている。

処理炉２０２は、ガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第４のバルブ２４３ｄを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。なお、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理炉２０２の真空排気・真空排気停止ができ、さらに弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。

処理炉２０２を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられており、バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ａが設けられている。このガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。このガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。

そしてバッファ室２３７のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ガスノズル（ガス供給手段）２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。このガスノズル２３３の供給孔の開口面積は、バッファ室２３７と処理炉２０２の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。

本実施の形態では、ガスノズル２３３の供給孔の開口面積や開口ピッチを上流側から下流にかけて調節することで、ガスノズル２３３の各供給孔から供給されるガスの流速に差がある場合でも、各供給孔から供給されるガスの流量がほぼ同量となるように設定されている。そしてこのガスノズル２３３の各供給孔から噴出するガスをバッファ室２３７に噴出させて一旦導入し、前記ガスの流速差の均一化を行う構成となっている。

すなわち、バッファ室２３７において、ガスノズル２３３の各供給孔より噴出したガスはバッファ室２３７で各ガスの粒子速度が緩和された後、ガス供給孔２４８ａより処理炉２０２に噴出する。この間に、ガスノズル２３３の各供給孔より噴出したガスは、各ガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。

また、バッファ室２３７には、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管２７５に保護されて配設されている。

この電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０（一対の電極）のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部が外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０がヒータ２０７の加熱で酸化されてしまうおそれがある。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０の酸化を防止する構成（不活性ガスパージ機構）としている。

第２の棒状電極２７０は整合器インダクタ２３および整合器キャパシタ２４ａを介して高周波電源２７３に接続されており、第１の棒状電極２６９は基準電位であるアースに接続されている。また、高周波電源２７３と整合器キャパシタ２４ａとの間で整合器キャパシタ２４ｂを介してグランドに接続されている。また、第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０とは、電極間キャパシタ２２を介して接続されている。ここで、整合器インダクタ２３、整合器キャパシタ２４ａおよび整合器キャパシタ２４ｂから整合器２７２が構成されている。

上述した従来の基板処理装置におけるプラズマ放電では、一旦第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０の間の電圧が上昇する位置（プラズマ未発生時の整合位置）に整合器を移動させ、プラズマが点火してから、整合器をプラズマ発生時の整合位置に移動させる。整合器にできるだけ整合動作を行わせないようにするためには、プラズマ点火時とプラズマ非点火時の第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０の間のインピーダンスの変動量を少なくする必要がある。

本実施の形態による基板処理装置では、高周波電源２７３により高周波電圧が印加された直後は、非放電状態で、電極間キャパシタ２２、整合器インダクタ２３および整合器キャパシタ２４ａによって共振回路が構成される。このとき、十分な電極間電圧が印加されることにより、第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０の間におけるプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。このプラズマは、ガス供給手段による前記処理ガスの供給タイミングに応じて、生成と非生成とが繰り返される。

プラズマ放電が起こると、第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０の間でのインピーダンスの変化が起こるが、このインピーダンスの変化量は、電極間キャパシタ２２のインピーダンスに比べて無視しうる差であるため、整合器２７２による追従動作は生じない。

また、高周波電圧の印加を一旦止めた後、高周波電圧の印加を再開する場合においても、前回のプラズマ放電時の整合器２７２における整合位置と今回のプラズマ放電時の整合器２７２における整合位置にほとんど差がないため、十分な端子間電圧が印加され、瞬時にプラズマ放電状態を得ることができる。

なお、電極間キャパシタ２２のインピーダンス値は、低すぎると放電開始に必要なだけの端子間電圧が得られないため、放電開始に必要な端子電圧を得られるような所定のインピーダンス値に設定されている。

制御手段であるコントローラ２２１は、第１のマスフローコントローラ２４１ａおよび第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、第１のバルブ２４３ａ〜第４のバルブ２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されている。コントローラ２２１により、第１のマスフローコントローラ２４１ａおよび第２のマスフローコントローラ２４１ｂの流量調整、第１のバルブ２４３ａ〜第３のバルブ２４３ｃの開閉動作、第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、真空ポンプ２４６の起動や停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。

次にＡＬＤ法による成膜例について、ＤＣＳ及びＮＨ₃ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜する例で説明する。成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理炉２０２に搬入する。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。

（ステップ１）
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ₃ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを平行して流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第１のガス供給管２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されたＮＨ₃ガスをガスノズル２３３の供給孔からバッファ室２３７へ噴出し、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加してＮＨ₃をプラズマ励起し、活性種として処理炉２０２に供給しつつガス排気管２３１から排気する。ＮＨ₃ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理炉２０２内の圧力を１０〜１００Ｐａとする。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ₃の供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。ＮＨ₃をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。このときのヒータ２０７の温度はウエハが３００〜６００℃になるよう設定してある。ＮＨ₃は反応温度が高いため、上記ウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。

このＮＨ₃をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第２のガス供給管２３２ｂの上流側の第２のバルブ２４３ｂを開け、下流側の第３のバルブ２４３ｃを閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより第２バルブ２４３ｂと第３のバルブ２４３ｃとの間に設けられているガス溜め２４７にＤＣＳを溜める。このとき、処理炉２０２内に流しているガスはＮＨ₃をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。したがって、ＮＨ₃は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったＮＨ₃はウエハ２００上の下地膜と表面反応する。

（ステップ２）
ステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ₃の供給を止めるが、引続きガス溜め２４７へ供給を継続する。ガス溜め２４７に所定圧力かつ所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の第２のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め２４７にＤＣＳを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし真空ポンプ２４６により、処理炉２０２を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ₃を処理炉２０２から排除する。また、この時にはＮ₂等の不活性ガスを処理炉２０２に供給すると、さらに残留ＮＨ₃を排除する効果が高まる。ガス溜め２４７内には、圧力が２００００Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜め２４７と処理炉２０２との間のコンダクタンスが１．５×１０^-3ｍ³／ｓ以上になるように装置を構成する。また、反応管２０３容積とこれに対する必要なガス溜め２４７の容積との比として考えると、反応管２０３容積１００ｌ（リットル）の場合においては、１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜め２４７は反応室容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。

（ステップ３）
ステップ３では、処理炉２０２の排気が終わったらガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄを閉じて排気を止める。第２のガス供給管２３２ｂの下流側の第３のバルブ２４３ｃを開く。これによりガス溜め２４７に溜められたＤＣＳが処理炉２０２に一気に供給される。このときガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理炉２０２内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳを供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。このときのウエハ温度はＮＨ₃の供給時と同じく、３００〜６００℃である。ＤＣＳの供給により、下地膜上のＮＨ₃とＤＣＳとが表面反応して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、第３のバルブ２４３ｃを閉じ、第４のバルブ２４３ｄを開けて処理炉２０２を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはＮ₂等の不活性ガスを処理炉２０２に供給すると、さらに残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを処理炉２０２から排除する効果が高まる。また第２のバルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。

上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。

ＡＬＤ装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第４のバルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、処理炉２０２内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。

また、本実施の形態では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ₃ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理炉２０２の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理炉２０２内を排気してＮＨ₃ガスを除去してからＤＣＳを流すので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着しているＮＨ₃とのみ有効に反応させることができる。

上述のように、本実施の形態では、第１の棒状電極２６９と第２の棒状電極２７０との間に電極間キャパシタ２２を接続し、放電状態であるか非放電状態であるかに拘わらず、整合器２７２に対しては電極間キャパシタ２２のインピーダンスが支配的となるような構成となっている。

以上述べたように、本実施の形態によれば、積載された基板を処理する縦型の処理室と、処理用のガスを基板に供給するためのガス供給系と、前記ガス供給系から基板に供給されるガスを一旦蓄えて、前記積載された基板にガスを均一に供給するバッファ室と、前記バッファ室の中にプラズマを生成するための電極を設けた装置において、一対の放電電極の端部にキャパシタを接続することにより、プラズマの着火性の向上を図った基板処理装置を提供することができる。

上述のような構成により、処理に用いるガスを短時間で切替え、その都度プラズマ放電とプラズマ放電の停止とを繰り返すような成膜方法を行う場合でも、整合器における整合動作を頻繁に行ことなく、安定したプラズマ放電状態を実現することが可能となる。また、プラズマ放電時の整合器における整合動作がなくなり、成膜レートの向上が図れるという効果を奏する。また、整合器における整合動作の回数が低減することにより、整合器の機械的な寿命の延長を図ることができる。

本発明の実施の形態による基板処理装置を示す斜視図である。本実施の形態による基板処理装置を示す断面図である。本実施の形態による基板処理装置における縦型の処理炉２０２の概略構成を示す処理炉部分の縦断面図である。本実施の形態による基板処理装置における処理炉２０２を上方から見た図３におけるｂ−ｂ'断面での断面図である。従来の基板処理装置における反応室部分を上方から見た図６におけるｄ−ｄ'断面での断面図である。同装置を横方向から見た図５におけるｃ−ｃ'断面での断面図である。

符号の説明

１００カセット、１０１筐体、１０５カセットステージ、１０９カセット棚、１１０予備カセット棚、１１２ウエハ移載機、１１３移載エレベータ、１１４カセット移載機、１１５カセットエレベータ、１１６炉口シャッタ、１１８クリーンユニット、１２１ボートエレベータ、１２２昇降部材、１２３移載棚、１２４搬送制御手段、２００ウエハ、２０２処理炉、２０３反応管、２０７ヒータ、２１７ボート、２１８石英キャップ、２１９シールキャップ、２２０Ｏリング、２２１コントローラ、２２４プラズマ生成領域、２３１ガス排気管、２３２ａ第１のガス供給管、２３２ｂ第２のガス供給管、２３３ノズル、２３７バッファ室、２４１ａ第１のマスフローコントローラ、２４１ｂ第２のマスフローコントローラ、２４３ａ第１のバルブ、２４３ｂ第２のバルブ、２４３ｃ第３のバルブ、２４３ｄ第４のバルブ、２４６真空ポンプ、２４７ガス溜め、２４８ａガス供給孔、２６７ボート回転機構、２６９第１の棒状電極、２７０第２の棒状電極、２７２整合器、２７３高周波電源、２７５電極保護管。

Claims

基板を収容する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
高周波電源によって高周波電圧が印加されることによりプラズマを発生させ、該発生させたプラズマによって前記ガス供給手段により供給された処理ガスをプラズマ励起させるための一対の電極と、
前記一対の電極の夫々を前記処理室内の雰囲気と隔離するために前記一対の電極の夫々を覆うように設けられた電極保護部材と、
前記一対の電極の内いずれか一方と前記高周波電源との間に接続されるとともに、前記一対の電極の内いずれか一方と前記高周波電源との間のインピーダンス整合を行う整合器と、
前記一対の電極のうち一方の電極と他方の電極とを接続するキャパシタと
を有し、
前記一対の電極の一端側は、前記処理室内に位置し、前記一対の電極の他端側は、前記処理室外に位置し、
前記整合器、及び、前記キャパシタは、前記一対の電極の他端側に接続されることを特徴とする基板処理装置。
成膜対象となるウエハを処理室に搬入する搬入工程と、
その一端が前記処理室内に位置し、その他端が前記処理室外に位置すると共に、その電極間にキャパシタが接続された一対の電極の一方に、インピーダンス整合を行う整合器を介して高周波電力を供給することにより第１の処理ガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起された第１の処理ガスを前記ウエハに供給する第１ガス供給工程と、
前記第１の処理ガスとは異なる第２の処理ガスをプラズマ励起せずに前記ウエハに供給する第２ガス供給工程とを有し、
前記第１ガス供給工程において、前記高周波電力を前記一対の電極の一方に供給する際に、前記整合器によるインピーダンス整合動作を行わずに前記高周波電力の供給を開始する成膜方法。