JP7411820B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プラズマ生成装置およびプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法、プラズマ生成装置およびプログラム Download PDF

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Description

本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法、プラズマ生成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）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ等に代表される半導体装置は、高集積化に伴って、回路パターン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１参照）。
特開２０１５－０９２５３３号公報
半導体装置の製造工程では、半導体基板（以下、単に「基板」ともいう。）に対して所定のガスを供給してプロセス処理を行うが、その基板の面内を均一に処理することが求められる。ところが、微細化に伴う基板表面積の増加により、活性化されたガスが基板面内に均一に供給されない場合がある。このような場合、基板面内に均一な膜の形成が困難となるおそれがある。
本開示は、基板面内に均一な膜の形成を施すことを可能にする技術を提供する。
本開示の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、
前記処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、
を備える構成が提供される。
本開示に係る技術によれば、基板面内に均一な膜の形成を施すことが可能となる。
本開示の第一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。 本開示の第一実施形態に係る基板処理装置の絶縁部材とコイルの組み合わせ態様の模式図である。 本開示の第一実施形態に係る基板処理装置における高周波電力の投入効率特性を示すグラフである。 本開示の第一実施形態に係る基板処理装置のコントローラの概略構成図である。 本開示の第一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。 本開示の第一実施形態に係る基板処理工程のシーケンス例である。 本開示の第二実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。 本開示の第三実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
以下に本開示の実施の形態について説明する。
＜第一実施形態＞
以下、本開示の第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、本開示の第一実施形態に係る基板処理装置１００の構成について説明する。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に示すように、枚葉式基板処理装置として構成されている。
（処理容器）
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）等の金属材料、または、石英やアルミナ等の絶縁部材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を処理する処理室２０１と、その下方に位置する移載室２０３と、が形成されている。処理容器２０２は、主に、蓋２３１と、上部容器２０２ａと、下部容器２０２ｂと、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間に設けられた仕切り板２０４と、で構成されている。なお、蓋２３１と上部容器２０２ａと仕切り板２０４と後述の第２ガス分散板ユニット２３５ｂと後述のプラズマユニット２７０ａに囲まれた空間を処理室２０１と呼び、下部容器２０２ｂに囲まれた空間を移載室２０３と呼ぶ。
処理容器２０２の外側には、後述するヒータ２１３からの輻射熱や後述するコイル２５３ａから放射される電磁波等を遮蔽するために、接地された円筒形状の遮蔽板２８０が配置されている。
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。さらに、下部容器２０２ｂは、接地されている。
処理室２０１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を載置する基板載置面２１１と、基板載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２と、基板載置台２１２に内包された加熱部としてのヒータ２１３と、同じく基板載置台２１２に内包されたサセプタ電極２５６と、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。
サセプタ電極２５６には、バイアス調整器２５７が接続され、サセプタ電極２５６の電位を調整可能に構成されている。バイアス調整器２５７は、後述するコントローラ２６０にてサセプタ電極２５６の電位を調整するように構成されている。
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、下部容器２０２ｂの底部を貫通しており、更には下部容器２０２ｂの外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７および基板載置台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は気密が保持されている。
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、図１中に破線で示すウエハ移載位置まで下降し、ウエハ２００の処理時には図１に示した処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。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ときには、リフトピン２０７の上端部が貫通孔２１４を通って基板載置面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、石英やアルミナや炭化ケイ素等の材質で形成することが望ましい。
（排気系）
下部容器２０２ｂの側部には、処理室２０１および移載室２０３の雰囲気を排気する排気口２２１が設けられている。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。
（ガス導入口）
仕切り板２０４の側部には、処理室２０１に各種ガスを供給するための第１ガス供給部である第１ガス導入口２４１ａが設けられている。また、処理室２０１の上部には、処理室２０１に各種ガスを供給するための第２ガス供給部である第２ガス導入口２４１ｂが設けられている。
（ガス供給系）
第１ガス導入口２４１ａには、第１ガス供給管１５０ａが接続されている。第１ガス供給管１５０ａには、第１処理ガス供給管１１３とパージガス供給管１３３ａとが接続され、後述の第１処理ガスとパージガスが供給されるようになっている。
第２ガス導入口２４１ｂには、第２ガス供給管１５０ｂが接続されている。第２ガス供給管１５０ｂには、第２処理ガス供給管１２３とパージガス供給管１３３ｂとが接続され、後述の第２処理ガスとパージガスが供給されるようになっている。
（第１処理ガス供給系）
第１処理ガス供給管１１３上にはマスフロ―コントローラ（ＭＦＣ）１１５およびバルブ１１６が設けられており、これらによって第１処理ガス供給系が構成される。なお、第１処理ガス源を第１処理ガス供給系に含めて構成しても良い。また、処理ガスの原料が液体、固体の場合には、気化器が設けられていても良い。
（第２処理ガス供給系）
第２処理ガス供給管１２３上にはＭＦＣ１２５およびバルブ１２６が設けられており、これらによって第２処理ガス供給系が構成される。なお、第２処理ガス源を第２処理ガス供給系に含めて構成しても良い。
（パージガス供給系）
パージガス供給管１３３ａ上にはＭＦＣ１３５ａおよびバルブ１３６ａが設けられており、これらによって一つのパージガス供給系が構成される。また、パージガス供給管１３３ｂ上にはＭＦＣ１３５ｂおよびバルブ１３６ｂが設けられており、これらによって他の一つのパージガス供給系が構成される。つまり、パージガス供給系としては、パージガス供給管１３３ａとＭＦＣ１３５ａとバルブ１３６ａからなる系統と、パージガス供給管１３３ｂとＭＦＣ１３５ｂとバルブ１３６ｂからなる系統と、の２系統が設けられている。なお、パージガス源をパージガス供給系に含めて構成しても良い。
（ガス分散ユニット）
第１ガス導入口２４１ａには、ガスを分散させる機構としての第１ガス分散ユニット２３５ａが接続されている。第１ガス分散ユニット２３５ａは、第１バッファ室２３２ａと複数の第１分散孔２３４ａとからなるリング状の形状を有し、仕切り板２０４と隣接配置されている。第１ガス導入口２４１ａから導入される第１処理ガスとパージガスは、第１ガス分散ユニット２３５ａの第１バッファ室２３２ａに供給され、複数の第１分散孔２３４ａを介して処理室２０１に供給される。
同様に、第２ガス導入口２４１ｂには、ガスを分散させる機構としての第２ガス分散ユニット２３５ｂが接続されている。第２ガス分散ユニット２３５ｂは、第２バッファ室２３２ｂと複数の第２分散孔２３４ｂとからなるリング状の形状を有し、蓋２３１と後述のプラズマユニット２７０ａの間に配置されている。第２ガス導入口２４１ｂから導入される第２処理ガスとパージガスは、第２ガス分散ユニット２３５ｂの第２バッファ室２３２ｂに供給され、複数の第２分散孔２３４ｂを介して処理室２０１に供給される。
（プラズマユニット）
上部容器２０２ａの上部には、処理室２０１の内側に一部突き出したプラズマユニット（プラズマ生成部）２７０ａが配置されている。プラズマユニット２７０ａは、台座２７２に固定された絶縁部材２７１ａと、絶縁部材２７１ａの近傍に配置されるコイル２５３ａと、コイル２５３ａの上方側を覆うように配される第１電磁波シールド２５４ａおよび第２電磁波シールド２５５ａと、コイル２５３ａの両端を樹脂材料等の絶縁材料で固定して補強した補強部材（固定部材）２５８ａと、第１電磁波シールド２５４ａに固定され回転しながら上下する軸を有するマイクロメータ（コイル２５３ａを上下に移動させる移動機構（移動部））２５９ａと、を有して構成されている。
絶縁部材２７１ａは、石英やアルミナ等の絶縁材料によって形成され、処理室２０１の上部において、その処理室２０１の内部に向けて突出するように設けられている。処理室２０１の内側に突き出るように配置された絶縁部材２７１ａの部分は、半球形状または半長球形状を構成する曲面を有している。なお、絶縁部材２７１ａの内外の雰囲気は、真空シールで隔絶されている。なお、絶縁部材２７１ａの直径は、処理室２０１の直径よりも小さく構成される。好ましくは、基板載置台２１２の直径よりも小さく構成される。
コイル２５３ａは、導電性の金属パイプからなり、水平方向（図中奥行き方向）に延びるスパイラル形状の部分を有して構成されている。スパイラル形状は、例えば１．５巻の円状に形成されており、その側部と底部が絶縁部材２７１ａの曲面に沿うように設けられている。つまり、コイル２５３ａの形状は、絶縁部材２７１ａの曲面に沿った形の曲面および曲率を有するように形成されている。
なお、コイル２５３ａは、１．５巻のスパイラル形状に限定されるものではなく、例えば、０．５巻や２．５巻や３．５巻のスパイラル形状を有するものであっても良い。また、楕円状のスパイラル形状であっても、円状と楕円状が組み合わさった形状であっても良い。また、絶縁部材２７１ａの底部は、半円球形状に限定されるものではなく、例えば、半長球形状であってもよい。これらの組み合わせ例を図２に示す。図２(ａ)は１．５巻き円状のコイルと半球状の絶縁部材、図２(ｂ)は１．５巻き楕円状のコイルと半球状の絶縁部材、図２(ｃ)は１巻き楕円状＋０．５巻き円状のコイルと半球状の絶縁部材、図２(ｄ)は１．５巻き円状コイルの電極と半長球状の絶縁部材、図２(ｅ)は１．５巻き楕円状のコイルと半長球状の絶縁部材、図２(ｆ)は１巻き楕円状＋０．５巻き円状のコイルと半長球状の絶縁部材、図２(ｇ)は０．５巻き円状のコイルと半球状の絶縁部材、図２(ｈ)は０．５巻き楕円状のコイルと半球状の絶縁部材、図２(ｉ)は０．５巻き円状コイルの電極と半長球状の絶縁部材、図２(ｊ)は０．５巻き楕円状のコイルと半長球状の絶縁部材、との組み合わせをそれぞれ表している。つまり、コイル２５３ａは、少なくとも０．５巻き以上のスパイラル形状を有するものであれば良い。なお、図２(ｇ)～(ｊ)のコイル形状は、総じて、単にＵ字形状のコイルである。
コイル２５３ａには、その一端に整合器２５１および高周波電源２５２が接続されており、他端が接地部に接続されている。接地部には、第１電磁波シールド２５４ａおよび第２電磁波シールド２５５ａも接続されている。そして、高周波電源２５２からの高周波電力は、整合器２５１に接続されたコイル２５３ａの一端と、コイル２５３ａの他端、第１電磁波シールド２５４ａおよび第２電磁波シールド２５５ａが接続された接地部との間に供給されるようになっている。
第１電磁波シールド２５４ａおよび第２電磁波シールド２５５ａは、導電性の金属板からなり、円筒体または直方体の形状に形成されている。つまり、第１電磁波シールド２５４ａおよび第２電磁波シールド２５５ａを有することで、プラズマユニット２７０ａは、導電性の金属板により構成される円筒体または直方体によりシールドされることになる。
以上の構成のプラズマユニット２７０ａによれば、処理室２０１に処理ガス（特に、後述の第２処理ガスである反応ガス）を供給すると、コイル２５３ａが作る交流磁場に誘導されて、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、略称：ＩＣＰ）が生成される。つまり、プラズマユニット２７０ａは、処理室２０１内で処理ガスのプラズマを生成するように構成されている。プラズマの生成にあたり、プラズマユニット２７０ａは、処理室２０１の内側に一部が突き出すように設けられている。そのため、コイル２５３ａから発する電磁場と結合（交差）するプラズマの割合（領域）が増し、プラズマの高周波電力の投入効率が上がる。その結果として、プラズマユニット２７０ａによるプラズマの生成効率が向上することなる。
なお、プラズマユニット２７０ａのコイル２５３ａは、高周波電源２５２からの高周波電力が供給されると、ジュール熱の発生により抵抗値が徐々に高くなり、インピーダンス整合を取ろうとする整合器２５１が不安定になるおそれが生じる。そのため、コイル２５３ａは、それらの抵抗値が一定となるよう水や空気等で冷却して、それらの温度の安定化を図るようにしてもよい。
（調整機構）
プラズマユニット２７０ａが有するマイクロメータ２５９ａの軸は、図示せぬベアリングを介して、補強部材（固定部材）２５８ａに固定されている。そして、マイクロメータ２５９ａを回転させることで、補強部材２５８ａとコイル２５３ａは、これらが一体で上下方向に移動するように構成されている。これにより、コイル２５３ａは、絶縁部材２７１ａとの間隙距離２７３ａが調整されることになる。さらに詳しくは、マイクロメータ２５９ａの回転により、コイル２５３ａを絶縁部材２７１ａから遠ざけて間隙距離２７３ａを大きくしたり、またはコイル２５３ａを絶縁部材２７１ａに近づけて間隙距離２７３ａを小さくしたりすることができる。つまり、マイクロメータ２５９ａおよび補強部材２５８ａは、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａを調整することが可能な調整機構として機能するように構成されている。なお、調整機構は、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａを調整することが可能であれば、マイクロメータ２５９ａと補強部材２５８ａを有した構成ではなく、他の構成のものであってもよい。なお、プラズマユニット（プラズマ生成部）２７０ａと調整機構とにより、プラズマ生成装置が構成される。ここで、間隙距離２７３ａは、少なくともコイル２５３ａの先端と絶縁部材２７１ａの先端との距離を意味する。なお、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａとの間隙距離２７３ａの調整は、後述する成膜処理前、成膜処理中および成膜処理後のうち、少なくともいずれかで行うようにすればよい。
プラズマユニット２７０ａは、絶縁部材２７１ａに面しているコイル２５３ａの表面積が大きければ大きいほど、プラズマの生成効率が向上する。さらには、絶縁部材２７１ａが半球形状または半長球形状の曲面を有し、これと並行するようにコイル２５３ａも絶縁部材２７１ａの曲面に沿った形の曲面および曲率を有していれば、プラズマの生成効率をより一層高めることができる。このような場合において、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａによっては、プラズマユニット２７０ａによるプラズマの生成効率を可変させ得るようになる。
図３に、高周波電力の投入効率特性を示す。間隙距離２７３ａが０～５ｍｍの場合（具体的には、間隙距離であるギャップが０ｍｍ、２．５ｍｍ、５ｍｍのそれぞれの場合）において、同じ高周波電力での比較から、その投入効率の差が大きいことがわかる。例えば、間隙距離２７３ａが短くなるほど（０ｍｍに近づくほど）高周波電力の投入効率は向上し、０ｍｍの場合に最大の投入効率が得られる。このような高周波電力の投入効率の向上は、高密度のプラズマを実現することに繋がる。一方、高周波電力の投入効率を低下させれば、低密度のプラズマを実現することが可能となる。
したがって、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａをマイクロメータ２５９ａで調整することで、プラズマユニット２７０ａによるプラズマの生成効率を制御し、これによりプラズマの密度や広がり等を制御することができる。つまり、調整機構としてのマイクロメータ２５９ａおよび補強部材２５８ａは、プラズマの分布を制御するために、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａを調整することが可能なように構成されている。
（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。
コントローラ２６０の概略構成を図４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１００の動作を制御する制御プログラムや、後述の基板処理の手順や条件等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、後述の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でき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、このプログラム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、プログラム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、昇降機構２１８、ヒータ２１３、圧力調整器２２７、真空ポンプ２２３、整合器２５１、高周波電源２５２、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５ａ，１３５ｂ、バルブ１１６，１２６，１３６ａ，１３６ｂ、バイアス調整器２５７等に接続されている。
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ともに、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、昇降機構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のオンオフ動作、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５ａ，１３５ｂのガス流量制御動作、バルブ１１６，１２６，１３６ａ，１３６ｂでのガスのオンオフ動作、整合器２５１の電力の整合制御、高周波電源２５２の電力制御、バイアス調整器２５７でのサセプタ電極２５６への電位制御を行えるように構成されている。
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、上述の基板処理装置１００を用いて、半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜であって、例えば窒化膜としてのシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を成膜する場合について、その手順を図５および図６を参照して説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００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。
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、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処理の層や膜との積層体を意味する場合がある。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を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。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義である。
以下に、基板上に成膜処理を行う基板処理工程の手順を説明する。
（基板搬入工程：Ｓ２０１）
成膜処理に際しては、先ず、ウエハ２００を処理室２０１に搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降機構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および移載室２０３を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、ツイーザ等の搬送機構（不図示）を用いて、基板搬入出口１４８０を通ってウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させる。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、昇降機構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。
（第１調圧・調温工程：Ｓ２０２）
続いて、処理室２０１が所定の圧力となるように、バルブ１３６ａ,１３６ｂを開き、ＭＦＣ１３５ａ,１３５ｂを調節して所定の流量にてＮ２ガスを供給し、排気口２２１を介して処理室２０１の雰囲気を排気する。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、処理室２０１が所定の温度となるようにヒータ２１３への電力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または基板支持部２１０の温度が安定してから一定時間置く。この間、処理室２０１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、Ｎ２ガス等のパージがそれらの除去に効果的である。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を所定の圧力に設定する前に、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、アイドル時の温度から、１００～６００℃、好ましくは１５０～５００℃、より好ましくは２５０～４５０℃の範囲内で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、バイアス調整器２５７によりサセプタ電極２５６に電圧が印加される。
（成膜工程：Ｓ３０１）
ウエハ２００が基板支持部２１０に載置され、処理室２０１の雰囲気が安定した後は、続いて、成膜工程Ｓ３０１が行われる。ここでは、ウエハ２００にＳｉＮ膜を成膜する場合を例に挙げつつ、成膜工程Ｓ３０１の詳細について、図５、図６を用いて説明する。成膜工程Ｓ３０１では、以下に説明する各工程Ｓ２０３～Ｓ２０７が行われる。
（第１処理ガス供給工程：Ｓ２０３）
第１処理ガス供給工程Ｓ２０３では、第１処理ガス供給系から処理室２０１に第１処理ガス（原料ガス）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、バルブ１１６を開けて、処理ガス供給源から供給された第１処理ガスをＭＦＣ１１５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整された第１処理ガスは、第１ガス分散ユニット２３５ａの第１バッファ室２３２ａを通り、複数の第１分散孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１に供給される。また、排気系による処理室２０１の排気を継続し、処理室２０１の圧力を所定の圧力範囲（第１圧力）となるように圧力調整器２２７を制御する。このとき、所定の圧力（第１圧力：例えば１００Ｐａ以上１０ｋＰａ以下）で、処理室２０１に第１処理ガスを供給する。このようにして、第１処理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。ここでの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）
第１パージ工程Ｓ２０４では、ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、第１処理ガス供給管１１３のバルブ１１６を閉じ、第１処理ガスの供給を停止する。真空ポンプ２２３の動作を継続し、第１処理ガスを停止することで、処理室２０１に存在する第１処理ガスや反応副生成物質等の残留ガス、第１バッファ室２３２ａに残留する処理ガスを、真空ポンプ２２３から排気することによりパージが行われる。
ここで、パージガス供給系のバルブ１３６ａを開き、ＭＦＣ１３５ａを調整し、パージガスとしてのＮ２ガスを供給することによって、第１バッファ室２３２ａの残留ガスを押し出すことができ、また、基板上の第１処理ガスや反応副生成物質等の残留ガスの除去効率が高くなる。このとき、他のパージガス供給系を組み合わせても良いし、パージガスの供給と停止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１３６ａを閉じて、パージガスの供給量を停止する。なお、バルブ１３６ａを開けたままパージガスの供給を継続しても良い。第１バッファ室２３２ａへのパージガスの供給を継続することによって、他の工程で、他の工程の処理ガスが第１バッファ室２３２ａに入り込むことを抑制することができる。
また、このとき、処理室２０１や第１バッファ室２３２ａに供給するパージガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、次の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、製造スループットを向上させることができる。また、パージガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第１処理ガス供給時と同様の温度となるように設定する。パージガス供給系から供給するパージガスの供給流量は、例えば１００～１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他に、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良く、また、これらを組み合わせても良い。
（第２処理ガス供給工程：Ｓ２０５）
第２処理ガス供給工程Ｓ２０５では、第２処理ガス供給系のバルブ１２６を開け、第２ガス分散ユニット２３５ｂの第２バッファ室２３２ｂと複数の第２分散孔２３４ｂを介して、減圧下の処理室２０１に第２処理ガス（反応ガス）としてアンモニア（ＮＨ３）ガスを供給する。このとき、排気系による処理室２０１の排気を継続して第２処理ガスが所定流量となるようにＭＦＣ１２５を（例えば、１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下に）調整し、処理室２０１が所定圧力になるように圧力調整器２２７を（第２圧力：例えば、１Ｐａ以上２００Ｐａ以下に）制御する。
また、第２処理ガス供給工程Ｓ２０５では、高周波電源２５２から、整合器２５１を介して、プラズマユニット２７０ａのコイル２５３ａに高周波電力を供給する。図６では、第２処理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処理ガスの供給開始前から供給されるように構成しても良いし、その後も継続しても良い。高周波電力を供給することによって、ウエハ２００上に第２処理ガスのプラズマを生成することができる。
第２処理ガス（反応ガス）としてのＮＨ３ガスをプラズマ化することによって、活性化されたＮＨ３ガス（ＮＨ３ガスのプラズマやラジカル）を発生させ、活性化されたＮＨ３ガスの活性種をウエハ２００上のシリコン含有層に供給することができる。供給されたＮＨ３ガスの活性種は、シリコン含有層と反応して、ＳｉＮ膜を形成することになる。つまり、活性化されたＮＨ３ガスの活性種をシリコン含有層に供給することで、シリコン含有層に低温で窒化処理を施すことができる。また、活性化されたＮＨ３ガスの活性種がシリコン含有層に供給されると、分子結合欠損の回復や不純物の脱離などシリコン含有層の改質処理も施される。
このとき、処理室２０１のプラズマ分布が所望の状態となるように、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａが、マイクロメータ２５９ａによって調整されているものとする。具体的には、マイクロメータ２５９ａの回転により、例えば、処理室２０１のプラズマ分布がウエハ２００上の水平方向で一様になるように、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａが最適距離に調整される。最適距離は、装置仕様や各種処理条件等に応じて適宜設定されたものであればよく、特定の値に限定されるものではない。
このように、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａが調整されていれば、処理室２０１のプラズマ分布の一様化が図れるので、活性化されたＮＨ３ガスの活性種がウエハ２００の面内に均一に供給されることになる。したがって、ウエハ２００の面内に均一なＳｉＮ膜の形成を施すことが実現可能となる。
また、処理室２０１のプラズマ分布は、コイル２５３ａに供給される高周波電力にも影響され得る。そのため、コイル２５３ａに供給される高周波電力についても、例えば、処理室２０１のプラズマ分布がウエハ２００上の水平方向で一様になるように、最適値に調整されて供給されることが好ましい。
ここで、高周波電源２５２からプラズマユニット２７０ａへの供給電力は１００～１０００Ｗ、好ましくは３００～６００Ｗにする。１００Ｗ未満であると、ＣＣＰモードのプラズマが支配的となるため、活性種の生成量が非常に低くなる。そのため、ウエハの処理速度が非常に低下する。また、６００Ｗを超えると、プラズマが石英材料で構成される反応室の内壁を強くスパッタし始めるため、基板上の膜（ＳｉＯ膜以外の膜）にとって望ましくないＳｉやＯなどの材料が供給される。
また、プラズマ処理時間は６０～６００秒、好ましくは１２０～３００秒にする。６０秒未満であると、十分な膜厚を達成できない。また、６００秒を超えると、基板面内や基板上の段差で膜の均一性に悪影響を与えてしまい、更には基板へダメージを与えてしまう。
なお、基板載置台２１２内に設けられたサセプタ電極２５６の電位をバイアス調整器２５７で調整することによって、ウエハ２００へのプラズマ荷電粒子の供給量を制御することができる。例えば、ウエハ２００表面に段差加工がされている場合、プラズマ荷電粒子の供給量を抑制することで、成膜の被覆率の向上に有効である。
また、例えば、処理室２０１の圧力、ＭＦＣ１２５による第２処理ガスの流量、ヒータ２１３によるウエハ２００の温度等を調整することによっても、その調整結果に応じて所定の分布、所定の深さ、所定の窒素組成比にて、シリコン含有層に対して窒化処理や改質処理が施されることになる。
第２処理ガス供給工程Ｓ２０５の開始から所定の時間経過後、第２処理ガス供給系のバルブ１２６を閉じ、第２処理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処理ガス供給時と同様の温度となるように設定される。
（第２パージ工程：Ｓ２０６）
第２パージ工程Ｓ２０６では、ウエハ２００上に窒素含有層が形成された後、第２処理ガス供給管１２３のバルブ１２６を閉じ、第２処理ガスの供給を停止する。真空ポンプ２２３の動作を継続し、第２処理ガスを停止することで、処理室２０１に存在する第２処理ガスや反応副生成物質等の残留ガス、第２バッファ室２３２ｂに残留する処理ガスを真空ポンプ２２３から排気されることによりパージが行われる。
ここで、パージガス供給系のバルブ１３６ｂを開き、ＭＦＣ１３５ｂを調整し、パージガスとしてのＮ２ガスを供給することによって、第２バッファ室２３２ｂの残留ガスを押し出すことができ、また、基板上の第２処理ガスや反応副生成物質等の残留ガスの除去効率が高くなる。このとき、他のパージガス供給系を組み合わせても良いし、パージガスの供給と停止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１３６ｂを閉じて、パージガスの供給量を停止する。なお、バルブ１３６ｂを開けたままパージガスの供給を継続しても良い。第２バッファ室２３２ｂへのパージガスの供給を継続することによって、他の工程で、他の工程の処理ガスが第２バッファ室２３２ｂに入り込むことを抑制することができる。
また、このとき、処理室２０１や第２バッファ室２３２ｂに供給するパージガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、次の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、製造スループットを向上させることができる。また、パージガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第２処理ガス供給時と同様の温度となるように設定する。パージガス供給系から供給するパージガスの供給流量は、例えば１００～１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他に、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良く、また、これらを組み合わせても良い。
（判定工程：Ｓ２０７）
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における各工程Ｓ２０３～Ｓ２０６について、所定のサイクル数ｎが実行されたか否かを判定する。すなわち、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。上述した成膜工程Ｓ３０１の各工程Ｓ２０３～Ｓ２０６を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、ウエハ２００上に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判定されたとき（Ｎｏ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１のサイクルを繰り返す。また、所定回数実施されたと判定されたとき（Ｙｅｓ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１を終了する。
（第２調圧・調温工程：Ｓ２０８）
成膜工程Ｓ３０１を終了後、処理室２０１が所定の圧力となるように、バルブ１３６ａ，１３６ｂを開き、ＭＦＣ１３５ａ，１３５ｂを調節して所定の流量にてＮ２ガスを供給し、所定の圧力センサ（不図示）が計測した圧力値に基づき、圧力調整器２２７を制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、処理室２０１が所定の温度となるようにヒータ２１３への電力を制御する。例えば、処理室２０１の圧力は、第１調圧・調温工程Ｓ２０２のゲートバルブ１４９０の開放時と同じ圧力に設定し、ヒータ２１３の温度は、アイドル時の温度になるように設定する。なお、同温度条件にて次のウエハ２００を連続処理する場合は、ヒータ２１３の温度を維持してもよい。
（基板搬出工程：Ｓ２０９）
続いて、基板支持部２１０を昇降機構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、ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた状態にする。ゲートバルブ１４９０を開放し、ツイーザ等の搬送機構（不図示）を用いて、基板搬入出口１４８０を通って移載室２０３外へウエハ２００を搬送し、ゲートバルブ１４９０を閉じる。
以上の手順を経る基板処理工程を行うことで、面上に所定膜厚のＳｉＮ膜が形成されたウエハ２００が得られる。
（３）本実施形態の効果
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、コイル２５３ａと絶縁部材２７１ａの間隙距離２７３ａを調整することで、プラズマユニット２７０ａが処理室２０１内で生成する第２処理ガスのプラズマの分布を制御することができる。そのため、例えば、処理室２０１のプラズマ分布の一様化が図れるように制御することで、第２処理ガスの活性種がウエハ２００の面内に均一に供給され、これによりウエハ２００の面内に均一な膜の形成を施すことが可能となる。
（ｂ）本実施形態によれば、コイル２５３ａが０．５巻き以上のスパイラル形状を有しており、絶縁部材２７１ａが処理室２０１の内部に向けて突出するように設けられる半球形状または半長球形状を有している。そのため、絶縁部材２７１ａに面するコイル２５３ａの表面積の確保によりプラズマの生成効率を向上させつつ、間隙距離２７３ａの調整によるプラズマの分布制御を確実なものとすることが可能となる。つまり、プラズマの分布を制御する上で非常に有用なものとなる。
（ｃ）本実施形態によれば、コイル２５３ａの形状が、絶縁部材２７１ａの曲面に沿った形の曲面および曲率を有している。この点によっても、絶縁部材２７１ａに面するコイル２５３ａの表面積の確保によりプラズマの生成効率を向上させつつ、間隙距離２７３ａの調整によるプラズマの分布制御を確実なものとすることが可能となる。つまり、プラズマの分布を制御する上で非常に有用なものとなる。
（ｄ）本実施形態によれば、プラズマユニット２７０ａが、導電性の金属板により構成される円筒体または直方体によりシールドされている。そのため、プラズマユニット２７０ａに高周波電力を供給してプラズマ生成を行う場合であっても、シールド内外の間で影響が及んでしまうのを抑制することができる。
（ｅ）本実施形態によれば、調整機構としてマイクロメータ２５９ａを用いることにより、間隙距離２７３ａをマイクロメートル単位での微調整が可能となる。これにより、プラズマの分布の微調整が可能となる。
（ｆ）本実施形態によれば、絶縁部材２７１ａの位置を固定したまま、コイル２５３ａの位置を調整することができる。すなわち、処理容器２０２内の雰囲気を変化させること無く間隙距離２７３ａを調整できる。ここで、処理容器２０２内の雰囲気とは、圧力や、ガス濃度等を意味する。すなわち、処理容器２０２内の圧力を維持したまま間隙距離２７３ａを調整できる。
（ｇ）本実施形態によれば、絶縁部材２７１ａの位置を固定したまま、コイル２５３ａの位置を調整することができる。これにより、絶縁部材２７１ａの移動による処理室２０１内のガスの流れや、ガス分子の移動が無くなり、プラズマ分布が処理均一性に与える影響のみを調整可能となり、基板処理の均一性向上を達成する処理条件の特定が容易となる。
＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態を図面に即して説明する。
本開示の第二実施形態の基板処理装置１００Ａは、第一実施形態の基板処理装置１００とはプラズマユニットの構成が異なる。他の構成は第一実施形態の基板処理装置１００と同様であるため、以下、プラズマユニットを中心に説明を行う。
図７に示すとおり、基板処理装置１００Ａは、上部容器２０２ａの上部に配置され、かつ、処理室２０１の内側に一部が突き出した、２台のプラズマユニット２７０ａ，２７０ｂを備えている。各プラズマユニット２７０ａ，２７０ｂは、それぞれが、蓋２３１に固定された絶縁部材２７１ａ，２７１ｂと、絶縁部材２７１ａ，２７１ｂの近傍に配置されるコイル２５３ａ，２５３ｂと、コイル２５３ａ，２５３ｂの上方側を覆うように配される第１電磁波シールド２５４ａ，２５４ｂおよび第２電磁波シールド２５５ａ，２５５ｂと、それぞれのコイル２５３ａ，２５３ｂの両端を樹脂材料等の絶縁材料で固定して補強した補強部材（固定部材）２５８ａ，２５８ｂと、第１電磁波シールド２５４ａ，２５４ｂに固定され回転しながら上下する軸を有するマイクロメータ２５９ａ，２５９ｂと、を有して構成されている。
絶縁部材２７１ａ，２７１ｂは、いずれも、石英やアルミナ等の絶縁材料によって形成され、処理室２０１の上部において、その処理室２０１の内部に向けて突出するように設けられている。処理室２０１の内側に突き出るように配置された各絶縁部材２７１ａ，２７１ｂの部分は、半球形状または半長球形状を構成する曲面を有している。なお、絶縁部材２７１ａ，２７１ｂの内外の雰囲気は、真空シールで隔絶されている。
コイル２５３ａ，２５３ｂは、いずれも、導電性の金属パイプからなり、水平方向（図中奥行き方向）に延びるスパイラル形状の部分を有して構成されている。スパイラル形状は、例えば１．５巻の円状に形成されており、その側部と底部が絶縁部材２７１ａ，２７１ｂの曲面に沿うように設けられている。つまり、コイル２５３ａ，２５３ｂの形状は、絶縁部材２７１ａ，２７１ｂの曲面に沿った形の曲面および曲率を有するように形成されている。なお、コイル２５３ａ，２５３ｂが１．５巻のスパイラル形状に限定されず、少なくとも０．５巻き以上のスパイラル形状を有するものであれば良いことは、第一実施形態の場合と同様である。
各コイル２５３ａ，２５３ｂには、その一端に整合器２５１および高周波電源２５２が接続されており、他端が接地部に接続されている。接地部には、第１電磁波シールド２５４ａ，２５４ｂおよび第２電磁波シールド２５５ａ，２５５ｂも接続されている。そして、高周波電源２５２からの高周波電力は、整合器２５１に接続されたコイル２５３ａ，２５３ｂの一端と、コイル２５３ａ，２５３ｂの他端、第１電磁波シールド２５４ａ，２５４ｂおよび第２電磁波シールド２５５ａ，２５５ｂが接続された接地部との間に供給されるようになっている。
第１電磁波シールド２５４ａ，２５４ｂおよび第２電磁波シールド２５５ａ，２５５ｂは、いずれも、導電性の金属板からなり、円筒体または直方体の形状に形成されている。つまり、第１電磁波シールド２５４ａ，２５４ｂおよび第２電磁波シールド２５５ａ，２５５ｂを有することで、各プラズマユニット２７０ａ，２７０ｂは、導電性の金属板により構成される円筒体または直方体によりシールドされることになる。
以上の構成のプラズマユニット２７０ａ，２７０ｂによれば、処理室２０１に処理ガス（特に、第２処理ガスである反応ガス）を供給すると、コイル２５３ａ，２５３ｂが作る交流磁場に誘導されて、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）が生成される。つまり、プラズマユニット２７０ａ，２７０ｂは、それぞれが、処理室２０１内で処理ガスのプラズマを生成するように構成されている。このように、各プラズマユニット２７０ａ，２７０ｂがプラズマ生成を行えば、単一のプラズマユニット２７０ａのみの場合に比べて、第２処理ガス（反応ガス）の活性種の生成量を大幅に向上させることができる。
プラズマユニット２７０ａ，２７０ｂが有する各マイクロメータ２５９ａ，２５９ｂの軸は、それぞれが、図示せぬベアリングを介して、補強部材（固定部材）２５８ａ，２５８ｂに固定されている。そして、マイクロメータ２５９ａ，２５９ｂを回転させることで、補強部材２５８ａ，２５８ｂとコイル２５３ａ，２５３ｂは、これらが一体で上下方向に移動するように構成されている。これにより、各コイル２５３ａ，２５３ｂは、絶縁部材２７１ａ，２１ｂとの間隙距離２７３ａ，２７３ｂが個別に調整されることになる。つまり、マイクロメータ２５９ａ，２５９ｂおよび補強部材２５８ａ，２５８ｂは、コイル２５３ａ，２５３ｂと絶縁部材２７１ａ，２７１ｂの間隙距離２７３ａ，２７３ｂを調整する調整機構として機能するように構成されている。間隙距離２７３ａ，２７３ｂをマイクロメータ２５９ａ，２５９ｂで調整可能であれば、プラズマユニット２７０ａ，２７０ｂによるプラズマの生成効率を制御し、これによりプラズマの密度や広がり等を制御することができる。なお、マイクロメータ２５９ａ，２５９ｂおよび補強部材２５８ａ，２５８ｂは、必ずしも各プラズマユニット２７０ａ，２７０ｂのそれぞれに対応して設けられている必要はなく、一方のプラズマユニット２７０ａ，２７０ｂのみに設けられていてもよい。
このように、マイクロメータ２５９ａ，２５９ｂの回転により間隙距離２７３ａ，２７３ｂの調整が可能であれば、処理室２０１のプラズマ分布の一様化が図れるので、活性化された第２処理ガス（反応ガス）の活性種がウエハ２００の面内に均一に供給されることになる。したがって、ウエハ２００の面内に均一な膜形成を施すことが実現可能となる。
しかも、各プラズマユニット２７０ａ，２７０ｂのそれぞれにおいて、マイクロメータ２５９ａ，２５９ｂの回転による間隙距離２７３ａ，２７３ｂの調整が可能であれば、処理室２０１内におけるプラズマ分布の制御について、いずれか一方のみで調整を行う場合に比べて、その制御をより一層精緻に行うことができる。したがって、ウエハ２００の面内に均一な膜形成を施す上で、非常に有効なものとなる。
なお、プラズマユニットの導入は、本実施形態に限定されるものではなく、処理室２０１のプラズマ分布に基づき、３台以上を設けたり、偏在させて配置したり、これらを含む複数タイプを組み合わせるようにしても良い。
＜第三実施形態＞
次に、本開示の第三実施形態を図面に即して説明する。
本開示の第三実施形態の基板処理装置１００Ｂは、第一実施形態の基板処理装置１００とは装置全体のハード構成が異なり、プラズマユニットを枚葉式基板処理装置ではなく、いわゆる縦型基板処理装置に導入したものである。
図８に示すとおり、基板処理装置１００Ｂは、ウエハ２００を垂直方向に複数枚積載が可能なボート（基板保持部、基板保持具）３１７と、反応室２０１の下方部への熱逃げを抑制する断熱板３１８が追加導入され、さらに、第一ガス供給管１５０ａと接続されているガスノズル３４９ａと、第二ガス供給管１５０ｂと接続されているガス管３４９ｂが、ガス分散ユニットの置き換えとして導入されている。しかしながら、ガス導入やガス排気の制御方法は、第一実施形態と同様であるため、以下ではプラズマユニットを中心に説明する。
基板処理装置１００Ｂでは、処理室２０１の内側に突き出すように、上部容器２０２ａの側面に上下方向（垂直方向）に等間隔で溶接された半球形状の絶縁部材２７１ａ，２７１ｂ，２７１ｃ，２７１ｄが配されており、各絶縁部材２７１ａ，２７１ｂ，２７１ｃ，２７１ｄのそれぞれに対して導電性の金属パイプから成る０．５巻の半円状のコイル２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄが挿入されている。高周波電源２５２からの高周波電力は、整合器２５１に並列接続されたコイル２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄの一端と、コイル２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄのもう一端が接続された接地部との間で供給される。
このような構成の基板処理装置１００Ｂにおいて、処理室２０１に反応ガスを供給すると、コイル２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄが作る交流磁場に誘導されて、ＩＣＰが生成される。このときのコイル２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄの少なくとも１つ以上は、絶縁部材２７１ａ，２７１ｂ，２７１ｃ，２７１ｄからの距離を上述した調整機構としてのマイクロメータおよび補強部材（固定部材）で微調整することで、反応室２０１内の上下方向のプラズマ分布を制御することができる。
なお、絶縁部材２７１やコイル２５３の形状や個数は、上述の形態に限定されるものではなく、プラズマ分布に基づき、様々な組み合わせを行ってもよい。これらにより、反応ガスの活性種の生成量を大幅に向上させることができる。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の第一実施形態、第二実施形態および第三実施形態について具体的に説明したが、本開示は上述の各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。
上述の各実施形態では、原料ガスを供給した後に反応ガスを供給し、それらを交互に供給して成膜する方法について説明したが、例えば、原料ガスと反応ガスの供給順序は逆でもよく、また、原料ガスと反応ガスの供給タイミングが重なるような方法も適用可能である。このように処理ガスの供給方法を変えることで、形成される膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。
また、上述の各実施形態では、原料ガスとしてシリコン含有ガスであるＤＣＳガスを、反応ガスとして窒素含有ガスであるＮＨ３ガスを用いて、ＳｉＮ膜を形成する例を示したが、他のガスを用いて酸素含有や炭素含有の成膜にも適用可能である。具体的には、ウエハ２００上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜やＳｉ系炭化膜を形成する場合にも、好適に適用可能である。
原料ガスとしては、ＤＣＳガスのほかに、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等の無機系ハロシラン原料ガスや、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス、ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）ガス等の各種アミノシラン原料ガスや、モノメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）Ｈ３、略称：ＭＭＳ）ガス、ジメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ２、略称：ＤＭＳ）ガス、トリメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）３Ｈ、略称：３ＭＳ）ガス、テトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）４、略称：４ＭＳ）ガス、１，４ジシラブタン（略称：１，４ＤＳＢ）ガス等の各種有機系シラン原料ガスや、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを好適に用いることができる。
なお、アミノシラン原料とは、アミノ基を有するシラン原料のことであり、また、メチル基やエチル基やブチル基等のアルキル基を有するシラン原料でもあり、少なくともＳｉ、窒素（Ｎ）および炭素（Ｃ）を含む原料のことである。すなわち、ここでいうアミノシラン原料は、有機系の原料ともいえ、有機アミノシラン原料ともいえる。
反応ガスとしては、ＮＨ３ガスのほかに、例えば、窒素ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒素含有ガスを好適に用いることができる。
また、その他の窒素含有ガスとしては、アミン系ガスを用いることもできる。なお、アミン系ガスとは、アミン基を含むガスのことであり、少なくとも炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および水素（Ｈ）を含むガスである。アミン系ガスは、エチルアミン、メチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン等のアミンを含む。ここで、アミンとは、アンモニア（ＮＨ３）の水素原子をアルキル基等の炭化水素基で置換した形の化合物の総称である。つまり、アミンは、アルキル基等の炭化水素基を含む。アミン系ガスは、シリコン（Ｓｉ）を含んでいないことからシリコン非含有のガスとも言え、更には、シリコンおよび金属を含んでいないことからシリコンおよび金属非含有のガスとも言える。アミン系ガスとしては、例えば、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）等のエチルアミン系ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）等のメチルアミン系ガス、トリプロピルアミン（（Ｃ３Ｈ７）３Ｎ、略称：ＴＰＡ）、ジプロピルアミン（（Ｃ３Ｈ７）２ＮＨ、略称：ＤＰＡ）、モノプロピルアミン（Ｃ３Ｈ７ＮＨ２、略称：ＭＰＡ）等のプロピルアミン系ガス、トリイソプロピルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨ］３Ｎ、略称：ＴＩＰＡ）、ジイソプロピルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨ］２ＮＨ、略称：ＤＩＰＡ）、モノイソプロピルアミン（（ＣＨ３）２ＣＨＮＨ２、略称：ＭＩＰＡ）等のイソプロピルアミン系ガス、トリブチルアミン（（Ｃ４Ｈ９）３Ｎ、略称：ＴＢＡ）、ジブチルアミン（（Ｃ４Ｈ９）２ＮＨ、略称：ＤＢＡ）、モノブチルアミン（Ｃ４Ｈ９ＮＨ２、略称：ＭＢＡ）等のブチルアミン系ガス、または、トリイソブチルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］３Ｎ、略称：ＴＩＢＡ）、ジイソブチルアミン（［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］２ＮＨ、略称：ＤＩＢＡ）、モノイソブチルアミン（（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２ＮＨ２、略称：ＭＩＢＡ）等のイソブチルアミン系ガスを好ましく用いることができる。すなわち、アミン系ガスとしては、例えば、（Ｃ２Ｈ５）ｘＮＨ３－ｘ、（ＣＨ３）ｘＮＨ３－ｘ、（Ｃ３Ｈ７）ｘＮＨ３－ｘ、［（ＣＨ３）２ＣＨ］ｘＮＨ３－ｘ、（Ｃ４Ｈ９）ｘＮＨ３－ｘ、［（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２］ｘＮＨ３－ｘ（式中、ｘは１～３の整数）のうち少なくとも１種類のガスを好ましく用いることができる。アミン系ガスは、ＳｉＮ膜やＳｉＣＮ膜やＳｉＯＣＮ膜等を形成する際の窒素源（窒素ソース）として作用すると共に炭素源（カーボンソース）としても作用する。窒素含有ガスとしてアミン系ガスを用いることで、膜中の炭素成分を増加させる方向に制御することが可能となる。
その他の反応ガスとしては、例えば、酸化剤（酸化ガス）、すなわち、酸素ソースとして作用する酸素含有ガスを適用することができる。例えば、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等の酸素含有ガスを好適に用いることができる。
本開示は、半金属元素を含む半金属系膜や金属元素を含む金属系膜を形成する場合に、好適に適用することができる。これらの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例に示す成膜処理と同様な処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
また、本開示は、ウエハ２００上に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む金属系酸化膜や金属系窒化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本開示は、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＺｒＯ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＮ膜、ＺｒＣＮ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＮ膜、ＨｆＣＮ膜、ＴａＯ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＮ膜、ＴａＣＮ膜、ＮｂＯ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＮ膜、ＮｂＣＮ膜、ＡｌＯ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＣＮ膜、ＭｏＯ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＮ膜、ＭｏＣＮ膜、ＷＯ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＮ膜、ＷＮ膜、ＷＣＮ膜等を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。
これらの場合、例えば、原料ガスとして、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＴ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＨ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＺ）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）ガス、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス等を用いることができる。
また、上述の各実施形態では、成膜処理について説明したが、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。さらに、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、プラズマ窒化処理や、プラズマ改質処理を行う際にも本開示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。
また、上述の各実施形態では、半導体装置の製造工程について説明したが、本開示は、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、等の基板処理が有る。
また、上述の各実施形態では、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または垂直方向に並べた装置であっても良い。
成膜処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置２６２を介して記憶装置２６０ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各種処理を開始する際、ＣＰＵ２６０ａが、記憶装置２６０ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各種処理を迅速に開始できるようになる。
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置２６１を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
１１３ 第１処理ガス供給管
１２３ 第２処理ガス供給管
２７０ａ，２７０ｂ プラズマユニット（プラズマ生成部）
２７１ａ，２７１ｂ，２７１ｃ，２７１ｄ 絶縁部材
２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２５３ｄ コイル
２５４ａ，２５４ｂ 第１電磁波シールド
２５５ａ，２５５ｂ 第２電磁波シールド
２５８ａ，２５８ｂ 補強部材（固定部材）
２５９ａ，２５９ｂ マイクロメータ（移動機構）

Claims (22)

  1. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、
    前記処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
    前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、を備え、
    前記コイルは、一端に整合器及び高周波電源が接続されており、他端が接地部に接続される基板処理装置。
  2. 前記コイルは、０．５巻き以上のスパイラル形状を有する
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記絶縁部材は、前記処理室の内部に突出するように設けられる半球形状または半長球形状を有する
    請求項１または２に記載の基板処置装置。
  4. 前記コイルの形状が、前記絶縁部材の曲面に沿った形の曲面および曲率を有する
    請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 前記プラズマ生成部は、導電性の金属板により構成される円筒体または直方体によりシールドされる
    請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 前記調整機構は、前記コイルを上下に移動させる移動機構を備える
    請求項１から５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  7. 前記移動機構は、マイクロメータであって、当該マイクロメータの回転により前記コイルを上下に移動する
    請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記コイルは、固定部材に固定され、
    前記移動機構は、前記固定部材を上下に移動する
    請求項６に記載の基板処理装置。
  9. 前記プラズマ生成部は、前記処理室の上部に設けられる
    請求項１から８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  10. 前記プラズマ生成部が複数設けられる
    請求項１から９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  11. 前記基板を複数枚積載可能な基板保持部を有し、
    前記処理室の側面に、前記プラズマ生成部を複数備える
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  12. 前記コイル上方側は、シールドにより覆われている
    請求項１に記載の基板処理装置。
  13. 前記シールドは、接地部に接続される
    請求項１２に記載の基板処理装置。
  14. 前記調整機構により、前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することでプラズマの生成効率を可変させる
    請求項１に記載の基板処理装置。
  15. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、
    前記処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
    前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、を備え、
    前記プラズマ生成部は、前記処理室に向けて突出するように曲面を有する前記絶縁部材と、前記絶縁部材の曲面に沿った形状の前記コイルで構成される基板処理装置。
  16. 基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、を備え、前記コイルは、一端に整合器及び高周波電源が接続されており、他端が接地部に接続される基板処理装置の前記処理室に基板を搬入する工程と、
    前記プラズマ生成部により前記処理室内に前記処理ガスのプラズマを生成する工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  17. 前記調整機構により、前記コイルと前記絶縁部材との間隙距離を調整する工程と、を備える
    請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、を備え、前記プラズマ生成部は、前記処理室に向けて突出するように曲面を有する前記絶縁部材と、前記絶縁部材の曲面に沿った形状の前記コイルと、で構成される基板処理装置の前記処理室に基板を搬入する工程と、
    前記プラズマ生成部により前記処理室内に前記処理ガスのプラズマを生成する工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  19. 基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、を備え、前記コイルは、一端に整合器及び高周波電源が接続されており、他端が接地部に接続される基板処理装置の前記処理室に基板を搬入する手順と、
    前記プラズマ生成部により前記処理室内に前記処理ガスのプラズマを生成する手順と、
    をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
  20. 基板を処理する処理室と、前記処理室内に対して処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、を備え、前記プラズマ生成部は、前記処理室に向けて突出するように曲面を有する前記絶縁部材と、前記絶縁部材の曲面に沿った形状の前記コイルと、で構成される基板処理装置の前記処理室に基板を搬入する手順と、
    前記プラズマ生成部により前記処理室内に前記処理ガスのプラズマを生成する手順と、
    をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
  21. 基板を処理する処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、を備え、
    前記プラズマ生成部は、前記処理室に向けて突出するように曲面を有する前記絶縁部材と、前記絶縁部材の曲面に沿った形状の前記コイルで構成されるプラズマ生成装置。
  22. 基板を処理する処理室の内部に突出するように設けられ、コイルと絶縁部材を有して構成され、前記処理室内で処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記コイルと前記絶縁部材の間隙距離を調整することが可能な調整機構と、を備え、
    前記プラズマ生成部は、前記処理室に向けて突出するように曲面を有する前記絶縁部材と、前記絶縁部材の曲面に沿った形状の前記コイルと、で構成されるプラズマ生成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258324A (ja) 2009-04-28 2010-11-11 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3138899B2 (ja) * 1994-03-04 2001-02-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JPH1050496A (ja) * 1996-07-31 1998-02-20 Kokusai Electric Co Ltd プラズマ処理装置
GB2317265A (en) * 1996-09-13 1998-03-18 Aea Technology Plc Radio frequency plasma generator
JP5807084B2 (ja) 2013-09-30 2015-11-10 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258324A (ja) 2009-04-28 2010-11-11 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
WO2011013458A1 (ja) 2009-07-28 2011-02-03 シャープ株式会社 プラズマ処理装置、その使用方法およびプラズマ処理装置のクリーニング方法

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