TW201310526A - 成膜裝置、成膜方法及記憶媒體 - Google Patents

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Abstract

一種成膜裝置，係具備有：真空容器，第1處理氣體以及第2處理氣體可依序複數次地供給至其內部；旋轉台，係具有包含基板載置區域之一面，而使得該基板載置區域在該真空容器內進行旋轉；第1處理氣體供給部，係將該第1處理氣體供給至第1區域；第2處理氣體供給部，係將該第2處理氣體經由分離區域而供給至相對於該第1區域在該旋轉台之圓周方向上分離之第2區域；電漿產生氣體供給部，係對該真空容器內供給電漿產生用氣體；天線，係對向於該旋轉台之該一面，利用感應耦合而於電漿空間中從該電漿產生用氣體產生電漿；以及處於接地狀態之法拉第屏蔽，係設置於該天線與該電漿空間之間，具有在和該天線呈正交之方向上配置排列之複數狹縫。

Description

成膜裝置、成膜方法及記憶媒體
本發明係關於一種依序供給會相互反應之處理氣體而於基板表面積層反應產物、且對此反應產物進行電漿改質之成膜裝置、成膜方法以及記憶媒體。
對半導體晶圓等基板(以下稱為「晶圓」)進行例如矽氧化膜(SiO2)等薄膜成膜的手法之一，可舉出將會相互反應之複數種類之處理氣體(反應氣體)依序供給於晶圓表面來積層反應產物之ALD(Atomic Layer Deposition)法。使用此ALD法來進行成膜處理之成膜裝置，已知有例如專利文獻1所記載般，於設置在真空容器內之旋轉台上使得複數片晶圓排列於圓周方向上，並例如使得旋轉台相對於複數氣體供給部(以對向於旋轉台之方式配置)進行相對性旋轉，來對此等晶圓依序供給各處理氣體之裝置。
另一方面，ALD法相較於通常的CVD(Chemical Vapor Deposition)法由於晶圓之加熱溫度(成膜溫度)為例如300℃程度相對較低，故有時例如處理氣體中所含有機物等會以雜質的形式夾帶到薄膜中。是以，一般認為藉由例如專利文獻2所記載般在薄膜成膜之時也使用電漿進行改質處理，可將如此之雜質從薄膜中移除或是降低。
但是，若有別於前述成膜裝置而另外設置進行電漿處理之裝置來進行改質處理，則有時晶圓於此等裝置間進行搬送時會造成時間的損失而降低生產量。另一方面，當產生電漿之電漿源係和成膜裝置做組合性設置，而一邊進行成膜處理 或是於成膜處理結束後進行改質處理之情況，電漿恐怕會對於晶圓內部所形成之配線構造造成電氣性損傷。是以，若為了抑制對晶圓造成之電漿損傷而使得電漿源自晶圓分離，由於在進行成膜處理之壓力條件下，電漿中之離子、自由基等活性種容易失活，恐活性種將變得難以到達晶圓而無法進行良好的改質處理。
專利文獻3~5雖針對以ALD法來形成薄膜之裝置做了記載，但對於前述課題並無記載。
基於如此情事，本發明之一實施例係提供一種成膜裝置，當依序供給會相互反應之處理氣體而於基板表面積層反應產物且對此反應產物進行電漿改質之際，可抑制對基板造成的電漿損傷；另本發明係提供一種成膜方法以及記憶媒體。
本發明之一實施例係提供一種成膜裝置，係具備有：真空容器，第1處理氣體以及第2處理氣體可依序複數次地供給至其內部；旋轉台，係具有包含基板載置區域之一面，而使得該基板載置區域在該真空容器內進行旋轉；第1處理氣體供給部，係將該第1處理氣體供給至第1區域；第2處理氣體供給部，係將該第2處理氣體經由分離區域而供給至相對於該第1區域在該旋轉台之圓周方向上分離之第2區域；電漿產生氣體供給部，係對該真空容器內供給電漿產生用氣體；天線，係對向於該旋轉台之該一面，利用感應耦合而於電漿空間中從該電漿產生用氣體產生電漿；以及處於接地狀態之法拉第屏蔽，係設置於該天線與該電漿空間之間，具有在和該天線呈正交之方向上配置排列之複數狹縫。
關於本發明之實施形態之成膜裝置之一例，參見圖1~圖11來說明。此成膜裝置係如圖1以及圖2所示般具備有：平面形狀為大致圓形之真空容器1、以及旋轉台2，係設置於此真空容器1內，於該真空容器1之中心具有旋轉中心。此外，此成膜裝置如後面所詳述般，係藉由ALD法而於晶圓W表面積層反應產物來形成薄膜，並對此薄膜進行電漿改質。此時，於進行電漿改質之際，為了避免電漿對晶圓W造成電氣損傷、或是儘可能降低前述損傷，而構成了前述成膜裝置。接著，針對成膜裝置之各部詳述之。
真空容器1係具備有頂板11以及容器本體12，頂板11可從容器本體12進行裝卸。於頂板11上面側之中央部係連接著用以供給N2(氮)氣體做為分離氣體之分離氣體供給管51，來抑制互異之處理氣體彼此在真空容器1內之中心部區域C發生相混。圖1中之13係於容器本體12上面之周緣部以環狀設置之密封構件例如O型環。
旋轉台2係以中心部固定在大致圓筒形狀之核心部21，藉由連接於此核心部21下面且延伸於鉛直方向上之旋轉軸22而可繞鉛直軸(此例中係繞順時鐘)來旋轉自如地構成。圖1中23係使得旋轉軸22繞鉛直軸旋轉之驅動部，20為收納旋轉軸22以及驅動部23之盒體。此盒體20上面側之凸緣部分係氣密地安裝於真空容器1之底面部14下面。此外，此盒體20係連接著用以對旋轉台2之下方區域供給N2氣體做為沖洗氣體之沖洗氣體供給管72。真空容器1之底面部14在 核心部21之外周側係以從下方側接近旋轉台2的方式具有形成為環狀之突出部12a。
旋轉台2之表面部係如圖2以及圖3所示般，沿著旋轉方向(圓周方向)設置有用以載置複數片(例如5片)基板(晶圓W)之圓形狀凹部24做為基板載置區域。凹部24之直徑尺寸以及深度尺寸係設定為當放入(收納)直徑尺寸為例如300mm尺寸之晶圓W之情況下，晶圓W表面與旋轉台2表面(未載置晶圓W之區域)會成為對齊。於凹部24之底面係形成有貫通孔(未圖示)，當中可貫通用以自下方側上頂晶圓W而使其升降之例如後述的3支升降銷。
如圖2以及圖3所示般，在和旋轉台2之凹部24的通過區域分別對向之位置處，分別例如由石英所構成之5支噴嘴31、32、34、41、42係於真空容器1之圓周方向(旋轉台2之旋轉方向)上相互保有間隔而配置為放射狀。此等各噴嘴31、32、34、41、42係分別安裝為例如從真空容器1之外周壁朝向中心部區域C以對向於晶圓W而水平延伸著。於此例中，從後述搬送口15觀看繞順時鐘方向(旋轉台2之旋轉方向)依序配置有電漿產生用氣體噴嘴34、分離氣體噴嘴41、第1處理氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42、以及第2處理氣體噴嘴32。於電漿產生用氣體噴嘴34之上方側係如圖1所示般設有電漿產生部8，使得該電漿產生用氣體噴嘴34所釋出之氣體被電漿化。針對此電漿產生部80後面會詳述。
處理氣體噴嘴31、32係分別成為第1處理氣體供給部、第2處理氣體供給部，分離氣體噴嘴41、42係分別成為分離氣體供給部。此外，圖2係表示可見到電漿產生用氣體噴嘴 34而卸除了電漿產生部80以及後述框體90之狀態，圖3係表示安裝有此等電漿產生部80以及框體90之狀態。此外，圖1中針對電漿產生部80係以示意方式以一點鏈線來表示。
各噴嘴31、32、34、41、42係經由流量調整閥分別連接於以下之各氣體供給源(未圖示)。亦即，第1處理氣體噴嘴31係連接於含Si(矽)之第1處理氣體例如BTBAS(雙四丁基胺基矽烷，SiH2(NH-C(CH3)3)2)氣體等供給源。第2處理氣體噴嘴32係連接於第2處理氣體例如O3(臭氧)氣體與O2(氧)氣體之混合氣體的供給源。電漿產生用氣體噴嘴34係連接於例如Ar(氬)氣體與O2氣體之混合氣體(Ar：O2=100：0.5~100：20程度之體積比)之供給源。分離氣體噴嘴41、42係分別連接於分離氣體之N2(氮)氣體之氣體供給源。此外，以下方便起見第2處理氣體係舉出O3氣體來說明。此外，雖於第2處理氣體噴嘴32設置有用以生成O3氣體之臭氧產生器，但此處省略圖示。
於氣體噴嘴31、32、41、42之下面側係沿著旋轉台2之半徑方向於複數部位以例如等間隔來形成有氣體釋出孔33。於電漿產生用氣體噴嘴34之側面以朝向旋轉台2之旋轉方向上游側(第2處理氣體噴嘴32側)且下方側(斜下)的方式沿著該電漿產生用氣體噴嘴34之長度方向於複數部位以例如等間隔來形成例如開口直徑為0.3~0.5mm之氣體釋出孔33。以此方式設定電漿產生用氣體噴嘴34之氣體釋出孔33朝向之理由會於後面說明。此等各噴嘴31、32、34、41、42係以該噴嘴31、32、34、41、42之下端緣與旋轉台2上面之分離距離成為例如1~5mm程度的方式來配置。
處理氣體噴嘴31、32之下方區域分別成為用以將含Si氣體吸附於晶圓W之第1處理區域P1以及使得吸附於晶圓W之含Si氣體來和O3氣體進行反應之第2處理區域P2。分離氣體噴嘴41、42係分別用以形成將第1處理區域P1與第2處理區域P2加以分離之分離區域D。此分離區域D之真空容器1的頂板11係如圖2以及圖3所示般設有大致扇形之凸狀部4，分離氣體噴嘴41、42係收容在此凸狀部4所形成之溝槽部43內。從而，分離氣體噴嘴41、42於旋轉台2之圓周方向兩側係配置有前述凸狀部4之下面亦即低天花板面44(第1天花板面)來阻止各處理氣體彼此之混合，此天花板面44於前述圓周方向兩側係配置有比該天花板面44來得高之天花板面45(第2天花板面)。凸狀部4之周緣部(真空容器1之外緣側部位)係和旋轉台2之外端面呈對向並相對於容器本體12做些許分離地彎曲成為L字形以阻止各處理氣體彼此之混合。
其次，針對前述電漿產生部80詳述之。此電漿產生部80係例如將銅(Cu)等金屬線所構成之天線83捲繞為線圈狀而構成，以相對於真空容器1之內部區域做氣密區劃的方式設置於該真空容器1之頂板11上。於此例中，天線83係對銅表面依序施以鍍鎳以及鍍金之材質所構成。具體而言，如圖4所示般，於前述電漿產生用氣體噴嘴34之上方側(詳而言之係從相對於此噴嘴34略為靠近旋轉台2之旋轉方向上游側的位置到相對於此噴嘴34之前述旋轉方向下游側之分離區域D略為靠近噴嘴34側之位置為止)之頂板11係形成有俯視觀看時為大致扇形開口之開口部11a。
此開口部11a係從相對於旋轉台2之旋轉中心分離例如60mm程度之外周側的位置跨越相對於旋轉台2之外緣離開外側80mm程度的位置來形成。此外，開口部11a係以避免干涉到於真空容器1之中心部區域C所設置之後述曲徑構造部110的方式使得俯視觀看時位於旋轉台2之中心側端部沿著該曲徑構造部110之外緣凹陷為圓弧狀。此外，此開口部11a係如圖4以及圖5所示般，從頂板11之上端側朝向下端側以該開口部11a之開口直徑階梯式變小的方式使得例如3段之段部11b沿著圓周方向來形成。此等段部11b當中最下段之段部(緣邊部)11b的上面係如圖5所示般沿著圓周方向形成有溝槽11c，於此溝槽11c內配置有密封構件例如O型環11d。此外，關於溝槽11c以及O型環11d於圖4中係省略圖示。
於此開口部11a係如圖6所示般配置有框體90，其上方側之周緣部係沿著圓周方向以凸緣狀方式水平伸出而成為凸緣部90a，中央部則朝向下方側真空容器1之內部區域來凹陷形成。此框體90係由例如石英等介電體所構成之導磁體(使得磁力穿透之材質)，如圖9所示般，前述凹陷部分之厚度尺寸t係成為例如20mm。此外，以此框體90而言，當晶圓W位於該框體90下方之時，中心部區域C側之框體90的內壁面與晶圓W外緣之間的距離係成為70mm，旋轉台2外周側之框體90的內壁面與晶圓W外緣之間的距離係成為70mm。從而，旋轉台2之旋轉方向上游側以及下游側之開口部11a的2個邊與該旋轉台2之旋轉中心所成的角度α係成為例如68°。
一旦此框體90陷入前述開口部11a內，凸緣部90a與段部11b當中最下段之段部11b會相互卡固。此外，該段部11b(頂板11)與框體90係藉由前述O型環11d而氣密地連接著。此外，藉由沿著開口部11a外緣形成為框狀之抵壓構件91來將前述凸緣部90a朝向下方側而沿著圓周方向做抵壓，並將此抵壓構件91以未圖示之螺栓等固定於頂板11，藉此，真空容器1之內部環境氣氛被氣密地設定。以此方式將框體90氣密固定於頂板11時之該框體90下面與旋轉台2上之晶圓W表面之間的分離尺寸h為4~60mm，於此例中係成為30mm。此外，圖6係從下方側觀看框體90之圖。
為了阻止N2氣體、O3氣體等侵入該框體90之下方區域，框體90之下面係如圖1以及圖5~圖7所示般使得外緣部沿著圓周方向朝下方側(旋轉台2側)垂直地伸出而成為氣體限制用突起部92。此外，由此突起部92之內周面、框體90下面以及旋轉台2上面所圍繞之區域於旋轉台2之旋轉方向上游側係收納有前述電漿產生用氣體噴嘴34。
亦即，由於框體90下方區域(電漿空間10)處從電漿產生用氣體噴嘴34所供給之氣體被電漿化，故一旦N2氣體侵入該下方區域，則N2氣體之電漿與O3氣體(O2氣體)之電漿會相互反應而生成NOx氣體。一旦產生此NOx氣體，則真空容器1內之構件會被腐蝕。是以，為了避免N2氣體侵入框體90之下方區域，於該框體90之下面側係形成有前述突起部92。
電漿產生用氣體噴嘴34之基端側(真空容器1之側壁側)之突起部92係對應於該電漿產生用氣體噴嘴34之外形而切 成大致圓弧狀。突起部92之下面與旋轉台2之上面之間的分離尺寸d為0.5~4mm，於此例中係成為2mm。此突起部92之寬度尺寸以及高度尺寸分別成為例如10mm以及28mm。此外，圖7係顯示沿著旋轉台2之旋轉方向來裁斷真空容器1之縱截面圖。
此外，於成膜處理中由於旋轉台2繞順時鐘旋轉，故N2氣體會受此旋轉台2之旋轉之牽引而傾向於從旋轉台2與突起部92之間的間隙侵入框體90下方側。是以，為了阻止N2氣體經由前述間隙而侵入到框體90下方側，係對於前述間隙從框體90下方側釋出氣體。具體而言，關於電漿產生用氣體噴嘴34之氣體釋出孔33，如圖5以及圖7所示般，以朝向此間隙的方式、亦即朝向旋轉台2之旋轉方向上游側且下方的方式來配置著。電漿產生用氣體噴嘴34之氣體釋出孔33相對於鉛直軸之迎向角度θ如圖7所示般係成為例如45°程度。
此處，若從框體90下方(電漿空間10)側來看將頂板11與框體90之間的區域加以密封之前述O型環11d，則如圖5所示般，突起部92係沿著圓周方向形成於該電漿空間10與O型環11d之間。是以，O型環11d可說是以避免直接暴露於電漿的方式從電漿空間10受到隔離。從而，電漿空間10中之電漿即使打算往例如O型環11d側擴散，由於必須經過突起部92之下方而前進，所以電漿在到達O型環11d之前會失活。
於框體90內部(框體90往下方側凹陷之區域)係收納有以大致沿著該框體90之內部形狀而形成之厚度尺寸k為例如 1mm程度之導電性板狀體亦即金屬板所構成之處於接地狀態的法拉第屏蔽95。於此例中，法拉第屏蔽95係由銅(Cu)板或是對銅板從下側鍍敷鎳(Ni)膜以及金(Au)膜而成之板材所構成。亦即，此法拉第屏蔽95係具備有：水平面95a，係沿著框體90底面而水平形成者；以及垂直面95b，係從該水平面95a之外周端沿著圓周方向往上方側延伸；從上方側觀看時，係沿著框體90內緣以成為大致扇狀的方式來構成。此法拉第屏蔽95係藉由例如金屬板之壓延加工、或是將對應於金屬板之水平面95a外側的區域朝上方側折曲所形成者。
此外，從旋轉台2之旋轉中心觀看法拉第屏蔽95時之右側以及左側之法拉第屏蔽95的上端緣係分別往右側以及左側做水平伸出而成為支撐部96。此外，一旦將法拉第屏蔽95收納於框體90內部，則法拉第屏蔽95下面與框體90上面會相互接觸，且前述支撐部96會由框體90之凸緣部90a所支撐。於此水平面95a上係積層有厚度尺寸為例如2mm程度之例如石英所構成之絕緣板94，以和載置於法拉第屏蔽95上方之電漿產生部80形成絕緣。於前述水平面95a係形成有多數狹縫97，關於此狹縫97之形狀、配置布局係併同電漿產生部80之天線83形狀來詳述。此外，關於絕緣板94，於後述圖8以及圖9等係省略描繪。
電漿產生部80係收納於法拉第屏蔽95內部，從而，如圖4以及圖5所示般，係經由框體90、法拉第屏蔽95以及絕緣板94而面臨真空容器1之內部(旋轉台2上之晶圓W)來配置著。此電漿產生部80係如前述般使得天線83繞鉛直軸做捲繞而構成者，於此例中設有2個電漿產生部80,80。個 別電漿產生部81,82係天線83分別做3重捲繞。若將此等2個電漿產生部80,80當中一者稱為第1電漿產生部81、另一者稱為第2電漿產生部82，則第1電漿產生部81係如圖4以及圖5所示般，於俯視觀看時沿著框體90內緣成為大致扇狀。此外，第1電漿產生部81係以中心部區域C側以及外周側之端部分別接近框體90內壁面的方式來配置，當晶圓W位於該第1電漿產生部81之下方時，可遍及此晶圓W之中心部區域C側之端部與旋轉台2之外緣側之端部之間來照射(供給)電漿。此外，於天線83內部形成有流通冷卻水之流路，但此處予以省略。
第2電漿產生部82係配置在相對於旋轉台2上之晶圓W的中心位置往外周側分離200mm程度之位置與相對於旋轉台2之外緣往外周側分離90mm程度之位置之間，而可於旋轉台2之半徑方向外周側對晶圓W供給電漿。亦即，一旦旋轉台2進行旋轉，則外周部側相較於中心部側之圓周速度來得快。是以，有時於外周部側對晶圓W所供給之電漿量會變得較內周部側來得少。是以，為了於旋轉台2之半徑方向上使得對晶圓W所供給之電漿量一致、也就是為了補償利用第1電漿產生部81來對晶圓W所供給之電漿量而設置了第2電漿產生部82。
第1電漿產生部81以及第2電漿產生部82之個別天線83係分別經由匹配器84而分別連接於頻率為例如13.56MHz且輸出電力為例如5000W之高頻電源85，可對於第1電漿產生部81以及第2電漿產生部82獨立地調整高頻電力。此外，於圖3等針對匹配器84以及高頻電源85係予以簡化了。 此外，圖1、圖3以及圖4等中之86係用以將個別之電漿產生部81,82與匹配器84以及高頻電源85做電氣連接之連接電極。
此處，針對前述法拉第屏蔽95之狹縫97詳述之。此狹縫97係用以阻止個別電漿產生部81,82所產生之電場以及磁場(電磁場)當中之電場成分朝下方之晶圓W並使得磁場到達晶圓W。亦即，一旦電場到達晶圓W，有時於該晶圓W內部所形成之電氣配線會遭受電氣損傷。另一方面，法拉第屏蔽95由於如前述般係由接地金屬板所構成，所以若不形成狹縫97，則不光是電場連磁場也會被遮斷。此外，若於天線83下方形成大的開口部，則不光是磁場連電場也會通過。是以，為了遮斷電場而使得磁場通過，乃形成有設定為以下尺寸以及配置布局之狹縫97。
具體而言，狹縫97係如圖8所示般，以相對於第1電漿產生部81以及第2電漿產生部82之個別天線83的捲繞方向朝正交方向上延伸的方式沿著圓周方向而分別形成於天線83之下方位置。從而，例如於沿著旋轉台2之半徑方向而配置有天線83之區域，狹縫97係沿著旋轉台2之切線方向或是圓圓周方向形成為直線狀或是圓弧狀。此外，在以沿著旋轉台2外緣的方式來圓弧狀配置著天線83之區域中，狹縫97係從旋轉台2之旋轉中心往朝向外緣之方向來直線狀地形成。此外，於前述2個區域間有天線83彎曲之部分，狹縫97係以相對於該彎曲部分之天線83的延伸方向呈正交的方式來對旋轉台2之圓周方向以及半徑方向形成於分別傾斜之 方向。從而，狹縫97係沿著天線83之延伸方向以多數來配置排列著。
此處，天線83係如前述般連接著頻率為13.56MHz之高頻電源85，對應於此頻率之波長為22m。是以，狹縫97係以成為此波長之1/10000以下程度的寬度尺寸之方式而如圖9所示般形成為寬度尺寸d1為1~5mm(於此例中為2mm)、狹縫97,97間之分離尺寸d2為1~5mm(於此例中為2mm)。此外，此狹縫97如前述圖8所示般，從天線83之延伸方向觀看時以長度尺寸例如分別成為60mm的方式從相對於該天線83右端往右側分離30mm程度之位置跨越到相對於天線83左端往左側分離30mm程度之位置來形成。此等狹縫97形成區域之外的區域、亦即捲繞有天線83之區域的中央側，係於旋轉台2之旋轉中心側以及外周側在法拉第屏蔽95形成有開口部98。此外，圖3中省略了狹縫97。此外，於圖4以及圖5等雖簡化了狹縫97，但狹縫97係例如形成150條程度。狹縫97係從接近於開口部98之區域愈往離開該開口部98之區域則寬度尺寸d1變得愈廣的方式來形成，此處則省略了圖示。
接著，回到真空容器1之各部的說明。於旋轉台2之外周側相對於該旋轉台2在略下方位置處，如圖2、圖5以及圖10所示般，配置有做為蓋體之側環100。此側環100係例如裝置之潔淨時，當取代各處理氣體改流通氟系潔淨氣體之時，保護真空容器1之內壁不受該潔淨氣體所影響。亦即，若未設置側環100，則於旋轉台2之外周部與真空容器1之 內壁之間，朝橫向形成氣流(排氣流)之凹部狀氣流通路可說是沿著圓周方向形成為環狀。是以，此側環100係以真空容器1之內壁面儘可能不露出於氣流通路的方式設置於該氣流通路。於此例中，各分離區域D以及框體90之外緣側區域係露出於此側環100之上方側。
於側環100上面之圓周方向上相互分離的2部位形成有排氣口61,62。換言之，於前述氣流通路之下方側形成2個排氣口，側環100對應於此等排氣口之位置係形成排氣口61,62。若將此等2個排氣口61,62當中一者以及另一者分別稱為第1排氣口61以及第2排氣口62，則第1排氣口61係於第1處理氣體噴嘴31與相對於該第1處理氣體噴嘴31位於旋轉台之旋轉方向下游側之分離區域D之間，在靠近於該分離區域D側之位置來形成。第2排氣口62係於電漿產生用氣體噴嘴34與相對於該電漿產生用氣體噴嘴34位於旋轉台之旋轉方向下游側之分離區域D之間，在靠近於該分離區域D側之位置來形成。第1排氣口61係用以進行第1處理氣體以及分離氣體之排氣者，第2排氣口62除了進行第2處理氣體以及分離氣體之排氣，也進行電漿產生用氣體之排氣。此等第1排氣口61以及第2排氣口62係如圖1所示般，分別藉由介設有蝶型閥等壓力調整部65之排氣管63來連接於做為真空排氣機構之例如真空泵64。
此處，如前述般，由於從中心部區域C側到外緣側形成有框體90，故往相對於此框體90位於旋轉台2之旋轉方向上游側所釋出之各氣體會因為該框體90而使得打算往第2排氣口62移動之氣體流受到限制。是以，於框體90外側之前 述側環100上面係形成有用以流通第2處理氣體以及分離氣體之溝槽狀的氣體流路101。具體而言，此氣體流路101係如圖3所示般，從相對於框體90在旋轉台2之旋轉方向上游側的端部往第2處理氣體噴嘴32側靠近例如60mm程度之位置跨越到前述第2排氣口62之間而以深度尺寸成為例如30mm的方式形成為圓弧狀。從而，此氣體流路101係沿著框體90外緣且從上方側觀看時跨越該框體90外緣部的方式來形成。雖圖示省略，但此側環100為了對氟系氣體具有耐腐蝕性，故表面係由例如氧化鋁等所塗佈、或是由石英蓋等所被覆著。
頂板11之下面之中央部如圖2所示般設有突出部5，係和凸狀部4之中心部區域C側部位連續地沿著圓周方向上形成為大致環狀，且其下面係形成為和凸狀部4下面(天花板面44)為相同高度。相對於此突出部5在旋轉台2之旋轉中心側之核心部21之上方側係配置有曲徑構造部110，用以抑制第1處理氣體與第2處理氣體在中心部區域C相互混合。亦即，從前述圖1可知，由於框體90係形成至靠近中心部區域C側之位置，故支撐旋轉台2之中央部的核心部21於旋轉台2之上方側的部位係以避開框體90的方式形成於靠近前述旋轉中心側之位置。從而，於中心部區域C側相較於外緣部側可說是成為例如處理氣體彼此容易相混之狀態。是以，藉由形成曲徑構造部110，可利用氣體流路之作用來防止處理氣體彼此相混。
具體而言，此曲徑構造部110如圖11中放大顯示該曲徑構造部110般，係使得第1壁部111(從旋轉台2側朝頂板 11側垂直延伸)與第2壁部112(從頂板11側朝旋轉台2垂直延伸)分別沿著圓周方向來形成，且此等壁部111,112於旋轉台2之半徑方向上係交互地配置。具體而言，從前述突出部5側往中心部區域C側依序配置有第2壁部112、第1壁部111以及第2壁部112。於此例中，突出部5側之第2壁部112相較於其他壁部111、112係往該突出部5側膨起之構造。如此之壁部111、112之各尺寸舉出一例，壁部111、112間之分離尺寸j為例如1mm，壁部111與頂板11之間的分離尺寸(壁部112與核心部21之間的間隙尺寸)m為例如1mm。
從而，於曲徑構造部110，由於例如從第1處理氣體噴嘴31釋出打算朝中心部區域C移動之第1處理氣體必須越過壁部111、112，故伴隨愈往中心部區域C則流速變得愈慢，變成難以擴散。是以，在處理氣體到達中心部區域C之前，會受到對該中心部區域C所供給之分離氣體的影響而被推回處理區域P1側。此外，關於打算前往中心部區域C之第2處理氣體也同樣地藉由曲徑構造部110而難以到達中心部區域C。是以，可防止此等處理氣體彼此於中心部區域C相互混合。
另一方面，從上方側對此中心部區域C所供給之N2氣體雖想要盛勢地往圓周方向擴展，但由於設有曲徑構造部110，所以在越過該曲徑構造部110之壁部111、112的過程中流速逐漸受到壓抑。此時，前述N2氣體雖亦想要侵入例如旋轉台2與突起部92之間的極狹窄區域，但由於流速受曲徑構造部110所壓抑，乃往相較於該狹窄區域來得寬廣之區域(例如處理區域P1、P2側)流去。是以，N2氣體朝框體90下 方側之流入受到抑制。此外，如後述般，因框體90下方側之空間(電漿空間10)相較於真空容器1內之其他區域係設定為正壓，而可抑制N2氣體流入該空間。
於旋轉台2與真空容器1之底面部14之間的空間如圖1所示般係設有做為加熱機構之加熱器單元7，經由旋轉台2而將旋轉台2上之晶圓W加熱至例如300℃。圖1中71a係於加熱器單元7之側方側所設之蓋構件，7a係覆蓋此加熱器單元7上方側的覆蓋構件。此外，於真空容器1之底面部14在加熱器單元7之下方側，係沿著圓周方向於複數部位設置用以沖洗加熱器單元7之配置空間的沖洗氣體供給管73。
於真空容器1之側壁係如圖2以及圖3所示般在未圖示之外部的搬送臂與旋轉台2之間形成有用以進行晶圓W之收授的搬送口15，此搬送口15係藉由閘閥G而氣密地開閉自如構成。此外，旋轉台2之凹部24由於在面臨此搬送口15之位置來和搬送臂之間進行晶圓W之收授，故旋轉台2下方側對應於該收授位置之部位係設有收授用升降銷以及升降機構(皆未圖示)而可貫通凹部24將晶圓W從內面上舉。
此外，此成膜裝置係設有用以進行裝置全體動作之控制的電腦所構成之控制部120，於此控制部120之記憶體內儲存有用以進行後述成膜處理以及改質處理之程式。此程式係以實行後述裝置動作的方式組入有步驟群，從硬碟、光碟、光磁碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體之記憶部121安裝於控制部120內。
其次，針對上述實施形態之作用來說明。首先，開放閘閥G，一邊間歇性旋轉旋轉台2、一邊以未圖示之搬送臂來 經由搬送口15而將例如5片晶圓W載置於旋轉台2上。此晶圓W已被施行採用，乾式蝕刻處理或CVD(Chemical Vapor Deposition)法等之配線埋入製程，從而於該晶圓W內部形成有電氣配線構造。其次，關閉閘閥G，藉由真空泵64將真空容器1內調整為抽盡氣體之狀態，並使得旋轉台2以例如120rpm繞順時鐘旋轉並一邊利用加熱器單元7將晶圓W加熱到例如300℃。
接著，從處理氣體噴嘴31、32分別釋出含Si氣體以及O3氣體，並從電漿產生用氣體噴嘴34以例如5slm來釋出Ar氣體以及O2氣體之混合氣體。此外，從分離氣體噴嘴41、42以既定流量釋出分離氣體，並從分離氣體供給管51以及沖洗氣體供給管72,72以既定流量釋出N2氣體。此外，藉由壓力調整部65來將真空容器1內調整為事先設定之處理壓力例如400~500Pa(於此例中為500Pa)。此外，對於分別的電漿產生部81,82以例如分別成為1500W以及1000W的方式來供給高頻電力。
此時，相對於框體90從旋轉台2之旋轉方向上游側被例如該旋轉台2之旋轉而帶向該框體90流通而來的O3氣體以及N2氣體可能會受此框體90影響而使得氣流紊亂。但是，由於在框體90外周側之側環100形成有氣體流路101，故前述O3氣體以及N2氣體係以避開框體90的方式通過該氣體流路101而被排氣。
另一方面，從前述框體90上游側朝該框體90流通而來之氣體當中一部分的氣體會想要侵入框體90下方。但是，於前述框體90之下方側區域，突起部92係以覆蓋該區域的方 式來形成，且電漿產生用氣體噴嘴34之氣體釋出孔33係朝向旋轉台2之旋轉方向的上游側斜下方。從而，從電漿產生用氣體噴嘴34所釋出之電漿產生用氣體係衝撞於突起部92之下方側，而將從前述上游側想要流入之O3氣體、N2氣體趕出此框體90之外側。此外，此電漿產生用氣體係藉由突起部92而被推回旋轉台2之旋轉方向下游側。此時，藉由設定為前述各氣體流量、並設置突起部92，則框體90下方之電漿空間10相較於真空容器1內之其他區域會成為例如10Pa程度正壓。此也阻止了O3氣體、N2氣體侵入框體90下方側。
此外，含Si氣體以及O3氣體雖想要侵入中心部區域C，但由於此中心部區域C設置有前述曲徑構造部110，而可利用此曲徑構造部110如前述般阻擋氣流，藉由從中心部區域C上方側所供給之分離氣體來推回到原來的處理區域P1、P2側。從而，可防止此等處理氣體於中心部區域C出現彼此的混合。此外，同樣地藉由曲徑構造部110可抑制從中心部區域C往外周側釋出之N2氣體侵入框體90下方側。
再者，由於在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間供給有N2氣體，故如圖12所示般，各氣體係在含Si氣體與O3氣體以及電漿產生用氣體不致相互混合的情況下受到排氣。此外，由於對旋轉台2之下方側供給沖洗氣體，故想要往旋轉台2之下方側擴散之氣體會藉由前述沖洗氣體而被推回排氣口61,62側。
此時，電漿產生部80藉由從高頻電源85所供給之高頻電力而如圖13示意顯示般產生電場以及磁場。此等電場以及磁場當中之電場，由於前述般設有法拉第屏蔽95，故藉由此 法拉第屏蔽95而被反射或是吸收(衰減)，阻礙(遮斷)其到達真空容器1內。另一方面，由於在法拉第屏蔽95形成有狹縫97，故磁場會通過此狹縫97而經由框體90底面到達真空容器1內。此外，於電漿產生部81,82之側方側之法拉第屏蔽95形成有沿著圓周方向所形成的狹縫97，故電場以及磁場不會經由該側方側而繞入下方側。
從而，從電漿產生用氣體噴嘴34所釋出之電漿產生用氣體會因為經由狹縫97而通過來之磁場所活性化，生成例如離子或自由基等電漿。此時，由於設置有2個電漿產生部81,82，故於真空容器1內所生成之電漿強度，旋轉台2外周部側會較中心部側來得大。此外，圖12係示意顯示電漿產生部81,82，此等電漿產生部81,82、法拉第屏蔽95、框體90以及晶圓W之間的各尺寸係示意地放大描繪。
另一方面，於晶圓W表面係藉由旋轉台2之旋轉而於第1處理區域P1吸附含Si氣體，其次於第2處理區域P2使得吸附於晶圓W上之含Si氣體受到氧化，而形成1層或是複數層做為薄膜成分之矽氧化膜(SiO2)之分子層來形成反應產物。此時，於矽氧化膜中受到例如含Si氣體中所含殘留基之影響有時會含有水分(OH基)、有機物等雜質。
此外，一旦晶圓W表面因旋轉台2之旋轉而接觸前述電漿(活性種)，乃開始進行矽氧化膜之改質處理。具體而言，例如使得電漿衝撞於晶圓W表面而例如從矽氧化膜釋放出前述雜質、或是使得矽氧化膜內之元素重新排列以謀求矽氧化膜之緻密化(高密度化)。
此時，受到旋轉台2旋轉的影響，外周部側相較於中心部側有較快的圓周速度，故該外周部側之改質程度可能會比中心部側之改質程度來得小。但是，由於旋轉台2外周部側之電漿強度比中心部側來得強，所以於旋轉台2之半徑方向的改質程度可一致化。以此方式持續旋轉台2之旋轉，而使得含Si氣體吸附於晶圓W表面、吸附於晶圓W表面之含Si氣體成分的氧化、以及反應產物之電漿改質依照此順序進行多數次來積層反應產物而形成薄膜。
此處，如前述般於晶圓W內部形成有電氣配線構造，但由於在電漿產生部80與晶圓W之間設有法拉第屏蔽95來遮斷電場，而可抑制對此電氣配線構造造成之電氣損傷。
依據上述實施形態，設置電漿產生部80來進行反應產物之改質處理之際，係將此電漿產生部80收納於框體90內部、並於於電漿產生部80與晶圓W之間設有法拉第屏蔽95。是以，可遮斷於電漿產生部80所產生之電場，另一方面磁場則可經由在法拉第屏蔽95所形成之狹縫97而到達真空容器1內。從而，可抑制電漿對晶圓W內部之電氣配線構造造成的電氣損傷來進行改質處理，而可得到擁有良好膜質以及電氣特性之薄膜。
此外，由於設置有法拉第屏蔽95，故如後述實施例所示般，可抑制電漿對框體90等石英構件造成損傷(蝕刻)。是以，可謀求前述石英構件之長壽化，且可抑制污染的發生，再者可抑制石英(SiO2)混入薄膜(SiO2)中造成膜厚不均化。
再者，由於設置有框體90，可使得電漿產生部81,82接近於旋轉台2上之晶圓W。是以，即便是進行成膜處理之高 程度的壓力環境氣氛(低真空度)，也可抑制電漿中之離子、自由基之失活而進行良好的改質處理。此外，由於在框體90設有突起部92，故O型環11d不會露出於電漿空間10。是以，可抑制O型環11d所含例如氟系成分混入晶圓W，並可謀求該O型環11d之長壽化。
接著，回到真空容器1之各部的說明。於旋轉台2之外周側相對於該旋轉台2在略下方位置處，如圖2、圖5以及圖10所示般，配置有做為蓋體之側環100。此側環100係例如裝置之潔淨時，當取代各處理氣體改流通氟系潔淨氣體之時，保護真空容器1之內壁不受該潔淨氣體所影響。亦即，若未設置側環100，則於旋轉台2之外周部與真空容器1之內壁之間，朝橫向形成氣流(排氣流)之凹部狀氣流通路可說是沿著圓周方向形成為環狀。是以，此側環100係以真空容器1之內壁面儘可能不露出於氣流通路的方式設置於該氣流通路。於此例中，各分離區域D以及框體90之外緣側區域係露出於此側環100之上方側。
於側環100上面之圓周方向上相互分離的2部位形成有排氣口61,62。換言之，於前述氣流通路之下方側形成2個排氣口，側環100對應於此等排氣口之位置係形成排氣口61,62。若將此等2個排氣口61,62當中一者以及另一者分別稱為第1排氣口61以及第2排氣口62，則第1排氣口61係於第1處理氣體噴嘴31與相對於該第1處理氣體噴嘴31位於旋轉台之旋轉方向下游側之分離區域D之間，在靠近於該分離區域D側之位置來形成。第2排氣口62係於電漿產生用氣體噴嘴34與相對於該電漿產生用氣體噴嘴34位於旋轉 台之旋轉方向下游側之分離區域D之間，在靠近於該分離區域D側之位置來形成。第1排氣口61係用以進行第1處理氣體以及分離氣體之排氣者，第2排氣口62除了進行第2處理氣體以及分離氣體之排氣，也進行電漿產生用氣體之排氣。此等第1排氣口61以及第2排氣口62係如圖1所示般，分別藉由介設有蝶型閥等壓力調整部65之排氣管63來連接於做為真空排氣機構之例如真空泵64。
此處，如前述般，由於從中心部區域C側到外緣側形成有框體90，故往相對於此框體90位於旋轉台2之旋轉方向上游側所釋出之各氣體會因為該框體90而使得打算往第2排氣口62移動之氣體流受到限制。是以，於框體90外側之前述側環100上面係形成有用以流通第2處理氣體以及分離氣體之溝槽狀的氣體流路101。具體而言，此氣體流路101係如圖3所示般，從相對於框體90在旋轉台2之旋轉方向上游側的端部往第2處理氣體噴嘴32側靠近例如60mm程度之位置跨越到前述第2排氣口62之間而以深度尺寸成為例如30mm的方式形成為圓弧狀。從而，此氣體流路101係沿著框體90外緣且從上方側觀看時跨越該框體90外緣部的方式來形成。雖圖示省略，但此側環100為了對氟系氣體具有耐腐蝕性，故表面係由例如氧化鋁等所塗佈、或是由石英蓋等所被覆著。
頂板11之下面之中央部如圖2所示般設有突出部5，係和凸狀部4之中心部區域C側部位連續地沿著圓周方向上形成為大致環狀，且其下面係形成為和凸狀部4下面(天花板面44)為相同高度。相對於此突出部5在旋轉台2之旋轉中心側 之核心部21之上方側係配置有曲徑構造部110，用以抑制第1處理氣體與第2處理氣體在中心部區域C相互混合。亦即，從前述圖1可知，由於框體90係形成至靠近中心部區域C側之位置，故支撐旋轉台2之中央部的核心部21於旋轉台2之上方側的部位係以避開框體90的方式形成於靠近前述旋轉中心側之位置。從而，於中心部區域C側相較於外緣部側可說是成為例如處理氣體彼此容易相混之狀態。是以，藉由形成曲徑構造部110，可利用氣體流路之作用來防止處理氣體彼此相混。
具體而言，此曲徑構造部110如圖11中放大顯示該曲徑構造部110般，係使得第1壁部111(從旋轉台2側朝頂板11側垂直延伸)與第2壁部112(從頂板11側朝旋轉台2垂直延伸)分別沿著圓周方向來形成，且此等壁部111,112於旋轉台2之半徑方向上係交互地配置。具體而言，從前述突出部5側往中心部區域C側依序配置有第2壁部112、第1壁部111以及第2壁部112。於此例中，突出部5側之第2壁部112相較於其他壁部111、112係往該突出部5側膨起之構造。如此之壁部111、112之各尺寸舉出一例，壁部111、112間之分離尺寸j為例如1mm，壁部111與頂板11之間的分離尺寸(壁部112與核心部21之間的間隙尺寸)m為例如1mm。
從而，於曲徑構造部110，由於例如從第1處理氣體噴嘴31釋出打算朝中心部區域C移動之第1處理氣體必須越過壁部111、112，故伴隨愈往中心部區域C則流速變得愈慢，變成難以擴散。是以，在處理氣體到達中心部區域C之前，會受到對該中心部區域C所供給之分離氣體的影響而被推回 處理區域P1側。此外，關於打算前往中心部區域C之第2處理氣體也同樣地藉由曲徑構造部110而難以到達中心部區域C。是以，可防止此等處理氣體彼此於中心部區域C相互混合。
另一方面，從上方側對此中心部區域C所供給之N2氣體雖想要盛勢地往圓周方向擴展，但由於設有曲徑構造部110，所以在越過該曲徑構造部110之壁部111、112的過程中流速逐漸受到壓抑。此時，前述N2氣體雖亦想要侵入例如旋轉台2與突起部92之間的極狹窄區域，但由於流速受曲徑構造部110所壓抑，乃往相較於該狹窄區域來得寬廣之區域(例如處理區域P1、P2側)流去。是以，N2氣體朝框體90下方側之流入受到抑制。此外，如後述般，因框體90下方側之空間(電漿空間10)相較於真空容器1內之其他區域係設定為正壓，而可抑制N2氣體流入該空間。
於旋轉台2與真空容器1之底面部14之間的空間如圖1所示般係設有做為加熱機構之加熱器單元7，經由旋轉台2而將旋轉台2上之晶圓W加熱至例如300℃。圖1中71a係於加熱器單元7之側方側所設之蓋構件，7a係覆蓋此加熱器單元7上方側的覆蓋構件。此外，於真空容器1之底面部14在加熱器單元7之下方側，係沿著圓周方向於複數部位設置用以沖洗加熱器單元7之配置空間的沖洗氣體供給管73。
於真空容器1之側壁係如圖2以及圖3所示般在未圖示之外部的搬送臂與旋轉台2之間形成有用以進行晶圓W之收授的搬送口15，此搬送口15係藉由閘閥G而氣密地開閉自如構成。此外，旋轉台2之凹部24由於在面臨此搬送口15 之位置來和搬送臂之間進行晶圓W之收授，故旋轉台2下方側對應於該收授位置之部位係設有收授用升降銷以及升降機構(皆未圖示)而可貫通凹部24將晶圓W從內面上舉。
此外，此成膜裝置係設有用以進行裝置全體動作之控制的電腦所構成之控制部120，於此控制部120之記憶體內儲存有用以進行後述成膜處理以及改質處理之程式。此程式係以實行後述裝置動作的方式組入有步驟群，從硬碟、光碟、光磁碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體之記憶部121安裝於控制部120內。
其次，針對上述實施形態之作用來說明。首先，開放閘閥G，一邊間歇性旋轉旋轉台2、一邊以未圖示之搬送臂來經由搬送口15而將例如5片晶圓W載置於旋轉台2上。此晶圓W已被施行採用，乾式蝕刻處理或CVD(Chemical Vapor Deposition)法等之配線埋入製程，從而於該晶圓W內部形成有電氣配線構造。其次，關閉閘閥G，藉由真空泵64將真空容器1內調整為抽盡氣體之狀態，並使得旋轉台2以例如120rpm繞順時鐘旋轉並一邊利用加熱器單元7將晶圓W加熱到例如300℃。
接著，從處理氣體噴嘴31、32分別釋出含Si氣體以及O3氣體，並從電漿產生用氣體噴嘴34以例如5slm來釋出Ar氣體以及O2氣體之混合氣體。此外，從分離氣體噴嘴41、42以既定流量釋出分離氣體，並從分離氣體供給管51以及沖洗氣體供給管72,72以既定流量釋出N2氣體。此外，藉由壓力調整部65來將真空容器1內調整為事先設定之處理壓力例如400~500Pa(於此例中為500Pa)。此外，對於分別的電漿 產生部81,82以例如分別成為1500W以及1000W的方式來供給高頻電力。
此時，相對於框體90從旋轉台2之旋轉方向上游側被例如該旋轉台2之旋轉而帶向該框體90流通而來的O3氣體以及N2氣體可能會受此框體90影響而使得氣流紊亂。但是，由於在框體90外周側之側環100形成有氣體流路101，故前述O3氣體以及N2氣體係以避開框體90的方式通過該氣體流路101而被排氣。
另一方面，從前述框體90上游側朝該框體90流通而來之氣體當中一部分的氣體會想要侵入框體90下方。但是，於前述框體90之下方側區域，突起部92係以覆蓋該區域的方式來形成，且電漿產生用氣體噴嘴34之氣體釋出孔33係朝向旋轉台2之旋轉方向的上游側斜下方。從而，從電漿產生用氣體噴嘴34所釋出之電漿產生用氣體係衝撞於突起部92之下方側，而將從前述上游側想要流入之O3氣體、N2氣體趕出此框體90之外側。此外，此電漿產生用氣體係藉由突起部92而被推回旋轉台2之旋轉方向下游側。此時，藉由設定為前述各氣體流量、並設置突起部92，則框體90下方之電漿空間10相較於真空容器1內之其他區域會成為例如10Pa程度正壓。此也阻止了O3氣體、N2氣體侵入框體90下方側。
此外，含Si氣體以及O3氣體雖想要侵入中心部區域C，但由於此中心部區域C設置有前述曲徑構造部110，而可利用此曲徑構造部110如前述般阻擋氣流，藉由從中心部區域C上方側所供給之分離氣體來推回到原來的處理區域P1、P2側。從而，可防止此等處理氣體於中心部區域C出現彼此的 混合。此外，同樣地藉由曲徑構造部110可抑制從中心部區域C往外周側釋出之N2氣體侵入框體90下方側。
再者，由於在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間供給有N2氣體，故如圖12所示般，各氣體係在含Si氣體與O3氣體以及電漿產生用氣體不致相互混合的情況下受到排氣。此外，由於對旋轉台2之下方側供給沖洗氣體，故想要往旋轉台2之下方側擴散之氣體會藉由前述沖洗氣體而被推回排氣口61,62側。
此時，電漿產生部80藉由從高頻電源85所供給之高頻電力而如圖13示意顯示般產生電場以及磁場。此等電場以及磁場當中之電場，由於前述般設有法拉第屏蔽95，故藉由此法拉第屏蔽95而被反射或是吸收(衰減)，阻礙(遮斷)其到達真空容器1內。另一方面，由於在法拉第屏蔽95形成有狹縫97，故磁場會通過此狹縫97而經由框體90底面到達真空容器1內。此外，於電漿產生部81,82之側方側之法拉第屏蔽95形成有沿著圓周方向所形成的狹縫97，故電場以及磁場不會經由該側方側而繞入下方側。
從而，從電漿產生用氣體噴嘴34所釋出之電漿產生用氣體會因為經由狹縫97而通過來之磁場所活性化，生成例如離子或自由基等電漿。此時，由於設置有2個電漿產生部81,82，故於真空容器1內所生成之電漿強度，旋轉台2外周部側會較中心部側來得大。此外，圖12係示意顯示電漿產生部81,82，此等電漿產生部81,82、法拉第屏蔽95、框體90以及晶圓W之間的各尺寸係示意地放大描繪。
另一方面，於晶圓W表面係藉由旋轉台2之旋轉而於第1處理區域P1吸附含Si氣體，其次於第2處理區域P2使得吸附於晶圓W上之含Si氣體受到氧化，而形成1層或是複數層做為薄膜成分之矽氧化膜(SiO2)之分子層來形成反應產物。此時，於矽氧化膜中受到例如含Si氣體中所含殘留基之影響有時會含有水分(OH基)、有機物等雜質。
此外，一旦晶圓W表面因旋轉台2之旋轉而接觸前述電漿(活性種)，乃開始進行矽氧化膜之改質處理。具體而言，例如使得電漿衝撞於晶圓W表面而例如從矽氧化膜釋放出前述雜質、或是使得矽氧化膜內之元素重新排列以謀求矽氧化膜之緻密化(高密度化)。
此時，受到旋轉台2旋轉的影響，外周部側相較於中心部側有較快的圓周速度，故該外周部側之改質程度可能會比中心部側之改質程度來得小。但是，由於旋轉台2外周部側之電漿強度比中心部側來得強，所以於旋轉台2之半徑方向的改質程度可一致化。以此方式持續旋轉台2之旋轉，而使得含Si氣體吸附於晶圓W表面、吸附於晶圓W表面之含Si氣體成分的氧化、以及反應產物之電漿改質依照此順序進行多數次來積層反應產物而形成薄膜。
此處，如前述般於晶圓W內部形成有電氣配線構造，但由於在電漿產生部80與晶圓W之間設有法拉第屏蔽95來遮斷電場，而可抑制對此電氣配線構造造成之電氣損傷。
依據上述實施形態，設置電漿產生部80來進行反應產物之改質處理之際，係將此電漿產生部80收納於框體90內部、並於於電漿產生部80與晶圓W之間設有法拉第屏蔽95。 是以，可遮斷於電漿產生部80所產生之電場，另一方面磁場則可經由在法拉第屏蔽95所形成之狹縫97而到達真空容器1內。從而，可抑制電漿對晶圓W內部之電氣配線構造造成的電氣損傷來進行改質處理，而可得到擁有良好膜質以及電氣特性之薄膜。
此外，由於設置有法拉第屏蔽95，故如後述實施例所示般，可抑制電漿對框體90等石英構件造成損傷(蝕刻)。是以，可謀求前述石英構件之長壽化，且可抑制污染的發生，再者可抑制石英(SiO2)混入薄膜(SiO2)中造成膜厚不均化。
再者，由於設置有框體90，可使得電漿產生部81,82接近於旋轉台2上之晶圓W。是以，即便是進行成膜處理之高程度的壓力環境氣氛(低真空度)，也可抑制電漿中之離子、自由基之失活而進行良好的改質處理。此外，由於在框體90設有突起部92，故O型環11d不會露出於電漿空間10。是以，可抑制O型環11d所含例如氟系成分混入晶圓W，並可謀求該O型環11d之長壽化。
此外，於框體90下面形成突起部92，且電漿產生用氣體噴嘴34之氣體釋出孔33係朝向旋轉台2之旋轉方向上游側。是以，從電漿產生用氣體噴嘴34所釋出之氣體流量即便如前述般為小流量，也可抑制O3氣體、N2氣體侵入框體90之下方區域。此外，配置有電漿產生用氣體噴嘴34之區域(電漿空間10)的壓力較其他區域(例如處理區域P1、P2)之壓力來得高。基於以上情況，由於可抑制電漿空間10之NOx氣體的生成，可抑制NOx氣體對真空容器1內構件之腐蝕，是以，可抑制晶圓W之金屬污染。此外，如以上所述，由於可抑制 O3氣體、N2氣體等侵入框體90下方側，故於成膜處理和改質處理為共通之成膜裝置來進行之際，無須例如於框體90與第2處理氣體噴嘴32之間個別設置排氣口、泵，進而無須於此等框體90與噴嘴32之間設置分離區域D，而可使得裝置構成簡化。
此外，於配置框體90之際，由於在該框體90外周側之側環100形成有氣體流路101，故各氣體可避開此框體90而進行良好的排氣。
此外，由於框體90內部收納有電漿產生部81,82，故可將此等電漿產生部81,82配置於大氣環境氣氛之區域(真空容器1之外側區域)，從而電漿產生部81,82之維修變得容易。
此處，由於框體90內部收納有電漿產生部81,82，故例如中心部區域C側，電漿產生部81之端部會從旋轉台2之旋轉中心分離相當於此框體90側壁之厚度尺寸的程度。是以，從後述模擬結果可知，電漿難以到達中心部區域C側之晶圓W的端部。另一方面，若欲使得框體90(電漿產生部81)形成至靠近中心部區域C側之位置，以讓電漿到達中心部區域C側之晶圓W端部，則如前述般中心部區域C會變窄。於此情況，處理氣體彼此恐會於中心部區域C相混。但是，本發明由於在中心部區域C形成曲徑構造部110而發揮氣體流路作用，故可一邊沿著旋轉台2之半徑方向確保寬廣的電漿空間10、一邊抑制中心部區域C之處理氣體彼此的混合以及N2氣體流入該電漿空間10內。
此外，由於設置電漿產生部81,82，使得晶圓W改質程度於旋轉台2之半徑方向上能一致，故可於整個面內得到均質膜質的薄膜。
於前述例中，雖使得反應產物之成膜與該反應產物之改質處理交互地進行，但亦可使得反應產物積層例如70層(大約10nm之膜厚)程度後，對此等反應產物之積層體進行改質處理。具體而言，於供給含Si氣體以及O3氣體來進行反應產物成膜處理之間停止對電漿產生部81,82供給高頻電力。此外，於積層體形成後，停止此等含Si氣體以及O3氣體之供給而對電漿產生部81,82供給高頻電力。如此所謂的一次性改質之情況也可得到和前述例同樣的效果。
此處，針對以上說明之成膜裝置之其他例列舉之。圖14以及圖15係顯示僅設置一個電漿產生部80、且該電漿產生部80以俯視觀看時成為大致方形(大致8角形)的方式配置天線83之例。於此例中，狹縫97伴隨從接近開口部98之區域往該開口部98離開之區域而寬度尺寸d1變寬來形成，但圖示省略之。
圖16係顯示使得2個電漿產生部81,82如圖14以及圖15所示般成為大致方形的方式來配置，而電漿產生部81係配置於旋轉台2之半徑方向內側、電漿產生部82係配置於前述半徑方向外側之例。於此例中，此等電漿產生部81,82係以相互成為相同面積的方式分別捲繞著天線83。此外，圖16係顯示從上方側觀看頂板11之模樣，示意地描繪此等電漿產生部81,82之天線83。關於以下之圖17也同樣。
圖17係如圖14以及圖15般使得2個電漿產生部81,82以成為大致方形的方式來配置，且關於電漿產生部81係和前述圖8同樣地沿著旋轉台2之半徑方向來配置天線83，且關於其中一電漿產生部82係配置於旋轉台2之外周部側。
圖18係針對前述法拉第屏蔽95顯示埋設於框體90內部之例。具體而言，電漿產生部80下方之框體90係以上端面裝卸自如的方式來構成，於卸除此上端面之部位係可收納法拉第屏蔽95。亦即，法拉第屏蔽95只要設置於電漿產生部80與晶圓W之間即可。
圖19係顯示電漿產生部80以及法拉第屏蔽95並非收納於框體90內部而是將此等電漿產生部80以及法拉第屏蔽95配置於頂板11上方之例。於此例中，電漿產生部80下方之頂板11和其他部位之頂板11係不同構件而藉由例如石英等介電體所構成，下面周緣部係如前述般沿著圓周方向以O型環11d來和前述其他部位之頂板11作氣密連接。
圖20係顯示未配置側環100之例。亦即，側環100係用以避免例如裝置之潔淨時所使用之潔淨氣體繞入旋轉台2下方區域者。從而，當不進行潔淨之情況亦可不設置側環100。
圖21係顯示取代鉛直軸向捲繞天線83改以水平軸向捲繞之例。具體而言，此天線83係沿著旋轉台2之旋轉方向以圓弧狀繞著延伸軸來捲繞。此外，圖21關於天線83以及法拉第屏蔽95以外構成予以省略了。
此外，於前述例中雖針對將含Si氣體與O3氣體依序供給於晶圓W來成膜出反應產物之後，利用電漿產生部80進行該反應產物改質之例做了說明，但亦可將反應產物進行成 膜時所使用之O3氣體加以電漿化。亦即，如圖22所示般，於此例中並未設置前述處理氣體噴嘴32，而是使得吸附於晶圓W上之含Si氣體成分在電漿空間10氧化來形成反應產物，進而於此電漿空間10進行該反應產物之改質。換言之，供給於電漿空間10之電漿產生用氣體兼做為第2處理氣體。從而，電漿產生用氣體噴嘴34兼做為處理氣體噴嘴32。如此般於電漿空間10使得吸附於晶圓W表面之含Si氣體成分氧化，藉此乃無需處理氣體噴嘴32之臭氧產生器，是以可降低裝置之成本。此外，藉由於晶圓W正上方位置生成O3氣體，則O3氣體之流路可縮短例如對應到處理氣體噴嘴32之長度尺寸的量，故可抑制O3氣體之失活而使得前述含Si成分良好地氧化。
於以上各例，構成法拉第屏蔽95之材質以儘可能穿透磁場的比導磁率儘量低的材質為佳，具體而言可使用銀(Ag)、鋁(Al)等。此外，法拉第屏蔽95之狹縫97數量若過少則到達真空容器1內之磁場會變小，另一方面，若過多則法拉第屏蔽95變得難以製造，是以相對於例如天線83長度1m以100~500條程度為佳。再者，關於電漿產生用氣體噴嘴34之氣體釋出孔33，雖以朝向旋轉台2之旋轉方向上游側的方式來形成，但此氣體釋出孔33亦可朝向下方側或是下游側來配置。
構成框體90之材質可取代石英改用氧化鋁(Al2O3)、氧化釔等耐電漿蝕刻材，亦可為例如於派熱克斯玻璃(康寧公司耐熱玻璃，註冊商標)等表面塗佈此等耐電漿蝕刻材。亦即， 框體90只要對電漿具高耐性、且由穿透磁場之材質(介電體)所構成即可。
此外，雖於法拉第屏蔽95上方配置絕緣板94，來取得該法拉第屏蔽95與天線83(電漿產生部80)之絕緣性，但亦可不配置此絕緣板94，而是將例如天線83以石英等絕緣材來被覆。
此外，於前述例中，雖針對使用含Si氣體與O3氣體來形成矽氧化膜之例做了說明，但亦可例如在第1處理氣體以及第2處理氣體方面分別使用含Si氣體與氨(NH3)氣體來形成氮化矽膜。於此情況，用以產生電漿之處理氣體係使用氬氣體以及氮氣體或是氨氣體等。
再者，亦可例如在第1處理氣體以及第2處理氣體方面分別使用TiCl2(氯化鈦)氣體與NH3(氨)氣體來形成氮化鈦(TiN)膜。
於此情況，晶圓W係使用由鈦所構成之基板，用以產生電漿之電漿生成氣體係使用氬氣體以及氮氣體等。此外，亦可依序供給3種類以上之處理氣體來積層反應產物。具體而言，例如可將Sr(THD)2(鍶雙四甲基庚二酮酸)或Sr(Me5Cp)2(雙五甲基環戊二烯鍶)等Sr原料與例如Ti(OiPr)2(THD)2(鈦雙異丙氧基雙四甲基庚二酮酸)或Ti(OiPr)(鈦四異丙氧基)等Ti原料供給於晶圓W後，對晶圓W供給O3氣體，來積層由含Sr與Ti之氧化膜的STO膜所構成之薄膜。此外，雖對分離區域D從氣體噴嘴41、42供給N2氣體，但此分離區域D亦可設置用以區劃各處理區域P1,P2間之壁部而不配置氣體噴嘴41、42。
再者，天線83雖配置於從真空容器1之內部區域氣密區劃出之區域(框體90內部或是頂板11上)，但亦可配置於真空容器1之內部區域。具體而言，亦可於例如相對於頂板11之下面略位於下方側處配置天線83。於此情況，該天線83係藉由例如石英等介電體來塗佈表面以避免天線83受電漿所蝕刻。此外，於此情況，法拉第屏蔽95同樣地於天線83與晶圓W之間以石英等介電體來塗佈表面以避免受到電漿蝕刻。再者，天線83除了捲繞成為線圈狀之構成以外，亦可成為基端側從例如真空容器1之外側氣密地插入該真空容器1內、且另一端側朝中心部區域C以直線狀延伸的方式來構成。
以上例子，為了避免真空容器1之內壁面以及頂板11受各處理氣體(具體而言於裝置維修時從噴嘴31、32所供給之潔淨氣體)影響，係相對於此等內壁面以及頂板11於處理環境氣氛側經由些許間隙而設置未圖示之保護蓋。此外，雖以前述間隙之壓力相較於處理環境氣氛略成為正壓的方式從未圖示之氣體供給部對該間隙供給沖洗氣體，但省略了說明。
此處，於旋轉台2之中心部側與外周部側使得電漿改質程度一致化之際，於前述圖8中係針對沿著旋轉台2之半徑方向設置用以產生電漿之第1電漿產生部81並於前述外周部側設置用以產生電漿之第2電漿產生部82之例做了說明，但亦可取代設置2個電漿產生部81,82而改為調整法拉第屏蔽95之狹縫97的配置布局。
亦即，如前面詳述般，若從旋轉台2上之晶圓W觀看，則旋轉台2之中心部側相較於外緣部側之電漿照射時間較 長。是以，中心部側之電漿改質程度傾向於較外緣部側來得明顯。是以，為了沿著旋轉台2之半徑方向使得電漿改質程度成為一致，也可調整法拉第屏蔽95之狹縫97的配置布局。具體而言，真空容器1內之電漿乃於電漿產生部80所產生之電磁場當中通過法拉第屏蔽95之狹縫97的磁場所產生者。是以，於以下之例，在電漿改質程度大的中心部側相較於電漿改質程度小的外緣部側，係以到達真空容器1內之磁場變小的方式來縮小狹縫97之開口面積。
針對如此之例，如前述圖15般針對天線83以大致細長八角形來形成、且僅設置一個電漿產生部80(僅設置第1電漿產生部81)之情況來說明。首先，針對圖15之狹縫97的配置布局，參見圖23來重新說明。個別的狹縫97於天線83之長邊方向(旋轉台2之半徑方向)上係以成為大致長方形的方式來形成，於天線83彎曲部分(旋轉台2之中心部側以及外緣部側)，係從天線83捲繞區域之外側愈往內側則寬度尺寸d1變得愈小而成為所謂的楔形狀。此外，此圖23(圖15)中，各狹縫97在旋轉台2之中心部側以及外周部側的前述寬度尺寸d1係一致。此外，圖23中雖以虛線顯示天線83，但針對法拉第屏蔽95以外之部位係省略記載。以下之圖24~圖26也同樣。
接著，針對於旋轉台2之半徑方向上使得電漿改質程度成為一致的方式調整狹縫97之配置布局之例說明如下。圖24係顯示針對旋轉台2之中心部側形成了較外緣部側之其他狹縫97為短長度尺寸之輔助狹縫97a的例子。亦即，此輔助狹縫97a相較於其他狹縫97在長度尺寸上係縮短例如20mm 程度，而從接近於前述開口部98之位置延伸形成到相較於天線83下方位置略靠近法拉第屏蔽95之外緣側之位置。此外，於旋轉台2之中心部側係交互配置此輔助狹縫97a與狹縫97，輔助狹縫97a係形成於9部位。
從而，相較於旋轉台2之中心部側之天線83的捲繞區域於外側處，狹縫97,97間的分離尺寸d2相較於其他部位係寬了對應於輔助狹縫97a之量。亦即，圖24中，於旋轉台2之中心部側使得狹縫97之開口面積相對於外緣部側縮小，可說是調短了狹縫97之長度尺寸。
藉由此種方式調整狹縫97之配置布局，則如後述實施例所示般，可於旋轉台2之半徑方向上使得電漿改質程度成為一致。是以，例如當於晶圓W面內想使得電漿改質程度成為一致之情況，可使用圖24之法拉第屏蔽95，當想使得旋轉台2之中心部側之電漿改質程度強於外緣部側的情況，可使用前述圖23之法拉第屏蔽95，從而可因應於配方、程序來選擇法拉第屏蔽95。
此時，於旋轉台2之中心部側雖連同輔助狹縫97a配置了狹縫97，但亦可取代狹縫97改為設置輔助狹縫97a而並列複數輔助狹縫97a，此外輔助狹縫97a之數量可為10~50部位。
此外，藉由使得天線83成為大致細長八角形，可抑制裝置之成本。亦即，框體90如前述般為了使得於電漿產生部80所產生之磁場到達真空容器1內而藉由高純度石英所構成，且俯視觀看時係以成為較天線83來得大尺寸的方式(石英構件位於整個天線83下方側)來形成。從而，若俯視觀看 時天線83之尺寸愈大，則該天線83下方側之框體90也必須愈大，從而裝置(框體90)之成本會增加。是以，於本發明中，係以俯視觀看時框體90之尺寸儘可能變小的方式讓天線83在旋轉台2之旋轉方向上游側的部位以及下游側的部位彼此相互接近。
圖25係顯示於前述圖24不設置輔助狹縫97a而是在旋轉台2之中心部側將狹縫97,97間之分離尺寸d2設定為和圖24同樣之例。從而，相較於圖23之法拉第屏蔽95，圖25之法拉第屏蔽95在旋轉台2中心部側的狹縫97係以每空1條狹縫97的方式來配置。如此般旋轉台2之中心部側相較於外緣部側將狹縫97,97間之分離尺寸d2設定為較大、亦即擴大狹縫97之間距，則電漿之改質程度於旋轉台2之半徑方向上可更為一致。旋轉台2之中心部側之狹縫97的間距可為4~12mm程度，也可從旋轉台2之中心部側往外緣部側使得狹縫變小。
圖26係顯示狹縫97之寬度尺寸d1在旋轉台2之中心部側較外緣部側來得小之例。具體而言，寬度尺寸d1在前述中心部側係成為例如2~3mm，此寬度尺寸d1之狹縫97係配置例如9條。即便於如此之例也能得到和前述各例同樣的效果。
於以上說明之圖24~圖26，狹縫97之開口面積在旋轉台2之中心部側設定為小於外緣部側之際，亦可分別調整狹縫97之長度尺寸、間距以及寬度尺寸d1，而將此等加以組合。亦即，也可例如於旋轉台2之中心部側將狹縫97之長度 尺寸設定為較外緣部側來得短，且擴大狹縫97之間距、或是縮窄寬度尺寸d1。
再者，雖針對於旋轉台2之中心部側縮小狹縫97之開口面積的例子做了說明，但亦可於外緣部側擴大狹縫97之開口面積。具體而言，於旋轉台2之外緣部側亦可相較於中心部側取較大的狹縫97之長度尺寸、或是縮窄狹縫97之間距、甚至是放大狹縫97之寬度尺寸d1。此外，亦可於旋轉台2之中心部側與外周部側分別調整狹縫97之配置布局。但是，於前述例由於旋轉台2之外緣部側的狹縫97之長度尺寸以及寬度尺寸d1係分別設定為儘量大，且前述間距也設定為儘量小，故調整旋轉台2之中心部側之狹縫97的配置布局為佳。
此外，如前述圖8般配置2個電漿產生部81,82之情況或是使得天線83以成為大致扇形狀的方式來形成之情況，也可和圖24~圖26同樣地調整法拉第屏蔽95之狹縫97的配置布局。
【實施例】
以下針對使用前述成膜裝置所進行之各實驗例來說明。
(實驗例1)
首先，針對未設置曲徑構造部110、以各處理氣體彼此不會於中心部區域C相互混合的方式拉長該中心部區域C之長度尺寸的裝置進行評價。從而，頂板11之開口部11a以及框體90係以避開此中心部區域C的方式使得旋轉台2之旋轉中心側的端部相較於前述圖1等所示各例成為往外周側靠近15mm程度之位置。於此例中，僅設置一個電漿產生部80，且如前述圖14以及圖15所示般來配置。使用此裝置來進行 前述成膜處理以及改質處理。此外，關於此等成膜處理以及改質處理之詳細實驗條件予以省略。
其結果，如圖27所示般，藉由進行電漿改質，相較於未進行電漿改質之情況，循環速率係減少了。因此，可知藉由進行電漿改質，可促進薄膜之緻密化而形成強固的薄膜。從而，即便法拉第屏蔽95設置於電漿產生部80與晶圓W之間，電漿仍會到達該晶圓W。
此時，如圖28所示薄膜之膜厚分布，於旋轉台2之旋轉中心側以及外周側之部位，相較於比此等部位略為靠近晶圓W之中央的區域在膜厚上變厚了。從而，暗示了於此等中心側以及外周側之電漿強度相較於其他部位顯得不足。是以，可知關於前述中心側讓框體90接近於該中心側(設置曲徑構造部110)為佳。此外，可知針對外周側將電漿量設定為較高(設置2個電漿產生部81,82來提高外周側相對於中心側之高頻電力、或是使得電漿產生部80以扇狀配置)為佳。此外，於圖27中所謂的「循環速率」係表示旋轉台2每旋轉1次之成膜量(膜厚)。
(實驗例2)
由以上實驗例1可知，藉由於中心部區域C側近接配置框體90，可使得該中心部區域C側之改質程度成為一致。於此情況，針對支撐旋轉台2之核心部21，旋轉台2之上方側係比下方側來得小。此外，針對頂板11由於形成有開口部11a，故恐有強度不足之虞。是以，於此實驗，針對該頂板11或凸狀部4與突出部5之連接部等是否承受得住頂板11之重量以及真空容器1內抽真空時之壓差荷重等負荷進行了 強度解析。此解析係將用以保護前述真空容器1之內壁面以及頂板11之保護蓋與此等內壁面以及頂板11之間的壓力以及處理環境氣氛之壓力分別定為Pm以及Pn之時，針對此等差壓△P(△P=Pm-Pn)為1Torr以及4Torr之情況進行了計算。
其結果，如圖29以及圖30所示般，可知在任何情況下凸狀部4與突出部5之連接部均未發生強度不足。此外，側環100也同樣地成為充分的強度。
此外，如圖31所示般，頂板11也成為充分的強度。
(實驗例3)
接著，針對有無法拉第屏蔽95之情況下晶圓W(具體而言於晶圓W所形成之元件的閘極氧化膜)會受到何種程度電氣損傷進行評價。實驗係準備了電氣損傷容許量互異之複數種類(6種類)之仿真晶圓，對此晶圓照射電漿。
在未設置法拉第屏蔽95之情況，如圖32之上段所示般，所有的晶圓(右端之晶圓顯示了針對前述容許量最大之晶圓的結果，從該晶圓往左側之前述容許量依序變小)都受到電氣損傷。另一方面，如圖32之中段所示般，藉由設置法拉第屏蔽95，所有的晶圓所受電氣損傷都變得格外地小。從而，藉由設置法拉第屏蔽95，可抑制閘極氧化膜之絕緣破壞。
此時，可知實驗所用之天線83的形狀的某一部分係從相對於狹縫97朝向呈正交之方向錯開了。是以，以沿著圓周方向相對於狹縫97朝向成為正交方向的方式來調整天線83，再次進行了實驗。其結果，如圖32之下段所示般，在所有的晶圓都幾乎未見到電氣損傷。
(實驗例4)
其次，針對形成薄膜後是否進行電漿改質、甚至是有無法拉第屏蔽95會對於電氣特性(氧化膜之耐電壓特性)產生何種變化進行了實驗。亦即，使得水銀探針接觸於晶圓W表面之氧化膜，測定對此氧化膜施加電應力(電流)時之電壓。從而，電壓小者漏電流少，可說氧化膜所含雜質濃度小。
其結果，如圖33以及圖34所示般，藉由進行電漿改質，相較於未進行電漿改質之例，電氣特性獲得提升，和熱氧化膜之電氣特性成為大致同程度。具體而言，在未進行電漿改質之情況，施加1×10-8A/cm2之電流密度時的電場為0.4MV/cm，在進行了電漿改質之情況下當施加相同電流密度時之電場則成為8MV/cm。從而，可知藉由進行電漿改質，可得到雜質濃度以及漏電流小的氧化膜。
此時，有無法拉第屏蔽95在電氣特性上並無變化。從而，可知法拉第屏蔽95不會對電漿改質造成不良影響。圖33係於薄膜成膜後一次性地進行電漿改質之例，圖34係顯示每當進行旋轉台2之旋轉時做電漿改質之例。於此實驗，當未設置法拉第屏蔽95之情況，天線83之捲繞次數設定為1圈，而當設置有法拉第屏蔽95之情況，天線83之捲繞次數設定為3圈程度。
(實驗例5)
此實驗例中，調查了薄膜之濕式蝕刻速率。亦即，若薄膜愈為緻密則濕式蝕刻速率愈慢，另一方面，若薄膜中愈含有例如雜質等則濕式蝕刻速率愈快，故經由濕式蝕刻速率來測定薄膜之緻密度。此實驗係將晶圓浸漬於氫氟酸水溶液，計算受氫氟酸水溶液所蝕刻後之薄膜膜厚。
其結果，如圖35所示般，相較於形成薄膜後未進行電漿改質之情況(各參考例)，若於薄膜之形成的同時進行電漿改質，則薄膜成為緻密化。此外，相對於比較例(無法拉第屏蔽95)之結果，設有法拉第屏蔽95之例(實施例31、32)之薄膜成為大致同等程度之膜質。
是以，即便從此實驗也可知道法拉第屏蔽95不會對電漿改質造成不良影響。圖35中，實施例31係顯示每當旋轉台2進行旋轉之時進行電漿改質之例，實施例32係顯示不進行電漿改質而使得旋轉台2旋轉9次來積層反應產物之後，停止各處理氣體之供給而進行電漿改質之例。此外，即便於此實驗中，當未設置法拉第屏蔽95之情況係將天線83之捲繞圈數設定為1圈，且當設置有法拉第屏蔽95之情況係將天線83之捲繞圈數設定為3圈程度。
圖36係顯示進行了濕式蝕刻後之薄膜膜厚分布。關於薄膜之膜厚，可知不論有無法拉第屏蔽95都幾乎不會變化。
(實驗例6)
圖37係顯示有無法拉第屏蔽95對膜厚均勻性會造成何種影響所作評價之結果。圖37上段所示結果從左側到右側依序為「無改質」、「一次性改質(無法拉第屏蔽95)」以及「一次性改質(有法拉第屏蔽95)」。從此結果可知，係以大致成為如同薄膜成膜後之厚度分布的膜厚分布來進行了電漿改質。亦即，藉由電漿改質則膜厚分布幾乎沒有變化。此外，圖37之下段的左側係顯示「每當循環改質(無法拉第屏蔽95)」以及「每當循環改質(有法拉第屏蔽95)」。
(實驗例7)
接著，針對有無法拉第屏蔽95對於石英之濺蝕量會造成何種變化進行了實驗。此實驗係不供給各處理氣體、亦即不形成薄膜，而是使得載置有晶圓之旋轉台2旋轉來通過電漿空間10。其結果，如圖38所示般，可知藉由設置法拉第屏蔽95，石英之濺蝕量大幅地減少了。
此外，使用CCP類型(於一對電極間產生電漿之類型)的電漿產生部進行同樣的實驗結果，得到圖39之結果。從而，可知藉由使用如前述般使得天線83捲繞為線圈狀之ICP類型的電漿產生部，則石英之濺蝕量變少約100倍級數之程度。
(實驗例8)
圖40係顯示使用前述圖24(設置長度尺寸較其他狹縫97來得短之輔助狹縫97a之例)以及圖25(增大狹縫97之間距之例)的法拉第屏蔽95之時，相較於使用圖23(狹縫97之配置布局無調整)之法拉第屏蔽95之情況下，電漿改質程度變成如何所做實驗之結果。於此實驗，不供給各處理氣體，而是供給電漿產生用氣體(Ar氣體、O2氣體以及NH3氣體)且使得此氣體電漿化。然後，為了確認晶圓W被曝露之電漿量，乃針對晶圓W表面(矽層)因電漿氧化而形成之氧化膜的膜厚，於旋轉台2之半徑方向上在複數部位做了測定。
其結果，藉由調整狹縫97之配置布局，改善了旋轉台2之半徑方向之膜厚均勻性。具體而言，若於旋轉台2之中心部側縮小狹縫97之開口面積，則該中心部側之氧化膜膜厚會減少。此外，當旋轉台2之中心部側的狹縫97之開口面積愈小，則前述均勻性愈為良好。亦即，膜厚均勻性之良好程度依序為圖23<圖24<圖25。從而，可知即便和反應產物之 成膜處理一同進行此反應產物之電漿改質處理的情況，同樣地電漿改質之程度會於旋轉台2之半徑方向上成為一致。
以上，雖針對本發明之較佳實施形態做了記述，但本發明不限定於特定實施形態，可於申請專利範圍內所記載之本發明之主旨範圍內進行各種的變形、變更。
本申請案係基於2011年5月12日以及2011年9月12日提出申請之優先權主張亦即日本專利申請第2011-107350號以及第2011-198396號，將其全部內容援引於此。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
4‧‧‧凸狀部
5‧‧‧突出部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧覆蓋構件
10‧‧‧電漿空間
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧開口部
11b‧‧‧段部
11c‧‧‧溝槽
11d‧‧‧O型環
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
15‧‧‧搬送口
20‧‧‧盒體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
31‧‧‧處理氣體噴嘴
32‧‧‧處理氣體噴嘴
33‧‧‧氣體釋出孔
34‧‧‧電漿產生用氣體噴嘴
41‧‧‧分離氣體噴嘴
42‧‧‧分離氣體噴嘴
43‧‧‧溝槽部
44‧‧‧天花板面
45‧‧‧天花板面
51‧‧‧分離氣體供給管
61‧‧‧排氣口
62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空排氣機構
65‧‧‧壓力調整部
71a‧‧‧蓋構件
72‧‧‧沖洗氣體供給管
73‧‧‧沖洗氣體供給管
80‧‧‧電漿產生部
81‧‧‧電漿產生部
82‧‧‧電漿產生部
83‧‧‧天線
84‧‧‧匹配器
85‧‧‧高頻電源
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧框體
90a‧‧‧凸緣部
91‧‧‧抵壓構件
92‧‧‧突起部
94‧‧‧絕緣板
95‧‧‧法拉第屏蔽
95a‧‧‧水平面
95b‧‧‧垂直面
96‧‧‧支撐部
97‧‧‧狹縫
97a‧‧‧輔助狹縫
98‧‧‧開口部
100‧‧‧側環
101‧‧‧氣體流路
110‧‧‧曲徑構造部
111‧‧‧第1壁部
112‧‧‧第2壁部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
C‧‧‧中心部區域
D‧‧‧分離區域
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示本發明之成膜裝置之一例之縱截面。
圖2係前述成膜裝置之橫剖截面圖。
圖3係前述成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖4係顯示前述成膜裝置之內部之一部分之分解立體圖。
圖5係顯示前述成膜裝置之內部之一部分之縱截面圖。
圖6係顯示前述成膜裝置之內部之一部分之立體圖。
圖7係顯示前述成膜裝置之內部之一部分之縱截面圖。
圖8係顯示前述成膜裝置之內部之一部分之俯視圖。
圖9係顯示前述成膜裝置之法拉第屏蔽之一部分之立體圖。
圖10係顯示前述成膜裝置之側環之分解立體圖。
圖11係顯示前述成膜裝置之曲徑(labyrinth)構造部之一部分之縱截面圖。
圖12係顯示前述成膜裝置之氣流之示意圖。
圖13係顯示前述成膜裝置之電漿產生模樣之示意圖。
圖14係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之立體圖。
圖15係顯示前述其他例之成膜裝置之一部分之俯視圖。
圖16係顯示前述成膜裝置之又一其他例之俯視圖。
圖17係顯示前述成膜裝置之又一其他例之俯視圖。
圖18係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之縱截面圖。
圖19係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之縱截面圖。
圖20係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之縱截面圖。
圖21係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之立體圖。
圖22係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之俯視圖。
圖23係顯示前述法拉第屏蔽之俯視圖。
圖24係顯示前述法拉第屏蔽之其他例之俯視圖。
圖25係顯示前述法拉第屏蔽之又一其他例之俯視圖。
圖26係顯示前述法拉第屏蔽之其他例之俯視圖。
圖27係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖28係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖29係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖30係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖31係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖32係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖33係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖34係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖35係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖36係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖37係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖38係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖39係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
圖40係顯示本發明之實施例所得結果之特性圖。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
5‧‧‧突出部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧覆蓋構件
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
20‧‧‧盒體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
34‧‧‧電漿產生用氣體噴嘴
51‧‧‧分離氣體供給管
62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空排氣機構
65‧‧‧壓力調整部
71a‧‧‧蓋構件
72‧‧‧沖洗氣體供給管
73‧‧‧沖洗氣體供給管
80‧‧‧電漿產生部
84‧‧‧匹配器
85‧‧‧高頻電源
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧框體
91‧‧‧抵壓構件
100‧‧‧側環
101‧‧‧氣體流路
110‧‧‧曲徑構造部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
C‧‧‧中心部區域
W‧‧‧晶圓

Claims (23)

  1. 一種成膜裝置，係具備有：真空容器，第1處理氣體以及第2處理氣體可依序複數次地供給至其內部；旋轉台，係具有包含基板載置區域之一面，而使得該基板載置區域在該真空容器內進行旋轉；第1處理氣體供給部，係將該第1處理氣體供給至第1區域；第2處理氣體供給部，係將該第2處理氣體經由分離區域而供給至相對於該第1區域在該旋轉台之圓周方向上分離之第2區域；電漿產生氣體供給部，係對該真空容器內供給電漿產生用氣體；天線，係對向於該旋轉台之該一面，利用感應耦合而於電漿空間中從該電漿產生用氣體產生電漿；以及處於接地狀態之法拉第屏蔽，係設置於該天線與該電漿空間之間，具有在和該天線呈正交之方向上配置排列之複數狹縫。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該法拉第屏蔽係由導電性板狀體所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，係進一步具備有使得該天線以及該法拉第屏蔽相對於該電漿空間受到氣密區劃之介電體。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，係進一步具備有：由介電體所構成之框體；頂板，係具有連通於該 旋轉台之開口部；以及，密封構件，係將該框體與該頂板加以連接；該框體係收容該天線；該開口部係具有緣邊部；於該緣邊部形成有該密封構件。
  5. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，係進一步具備有：分離氣體供給部，係將分離氣體供給於該分離區域；以及，突起部，係於該框體之下面側周緣部朝下方側延伸而出者；該突起部係使得該第1處理氣體、該第2處理氣體、以及該分離氣體難以侵入該框體之下方區域。
  6. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，係進一步具備有：凹部狀之氣流通路，係設置於該旋轉台周圍與該真空容器之內壁之間；以及環狀蓋體，係設置於該氣流通路，具有分別連通於該氣流通路之第1排氣口以及第2排氣口；該第1排氣口係在該旋轉台之旋轉方向上位於被供給該第1處理氣體之第1處理區域的下游側；該第2排氣口係位於被供給該電漿產生用氣體之電漿區域的下游側。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該天線係具有捲繞構造，於俯視觀看時係以從該旋轉台之旋轉中心側朝向外周側擴展的方式配置為扇狀。
  8. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其中該電漿產生氣體供給部係往該旋轉台之半徑方向上延伸、且側面形成有複數氣體釋出口之氣體噴嘴；該電漿產生氣體供給部係於該框體之下方區域配置在該旋轉台之旋轉方向上游側；該氣體釋出口分別面向該上游側。
  9. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該狹縫係以從該旋轉台之外緣部側起開口面積逐漸變小的方式來形成。
  10. 一種成膜裝置，係具備有：真空容器，第1處理氣體以及第2處理氣體可依序複數次地供給至其內部；旋轉台，係具有包含基板載置區域之一面，而使得該基板載置區域在該真空容器內進行旋轉；第1處理氣體供給部，係將該第1處理氣體供給至第1區域；電漿產生氣體供給部，係將該第2處理氣體經由分離區域而供給至相對於該第1區域在該旋轉台之圓周方向上分離之第2區域，來將電漿產生用氣體供給至該真空容器內；天線，係對向於該旋轉台之該一面，利用感應耦合而於電漿空間中從該電漿產生用氣體產生電漿；以及 處於接地狀態之法拉第屏蔽，係設置於該天線與該電漿空間之間，具有在和該天線呈正交之方向上配置排列之複數狹縫。
  11. 如申請專利範圍第10項之成膜裝置，其中該法拉第屏蔽係由導電性板狀體所構成。
  12. 如申請專利範圍第10項之成膜裝置，係進一步具備有使得該天線以及該法拉第屏蔽相對於該電漿空間受到氣密區劃之介電體。
  13. 如申請專利範圍第10項之成膜裝置，係進一步具備有：由介電體所構成之框體；頂板，係具有連通於該旋轉台之開口部；以及，密封構件，係將該框體與該頂板加以連接；該框體係收容該天線；該開口部係具有緣邊部；於該緣邊部形成有該密封構件。
  14. 如申請專利範圍第13項之成膜裝置，係進一步具備有：分離氣體供給部，係將分離氣體供給於該分離區域；以及，突起部，係於該框體之下面側周緣部朝下方側延伸而出者；該突起部係使得該第1處理氣體、該第2處理氣體、以及該分離氣體被限制侵入該框體之下方區域。
  15. 如申請專利範圍第13項之成膜裝置，係進一步具備有： 凹部狀之氣流通路，係設置於該旋轉台周圍與該真空容器之內壁之間；以及環狀蓋體，係設置於該氣流通路，具有分別連通於該氣流通路之第1排氣口以及第2排氣口；該第1排氣口係在該旋轉台之旋轉方向上位於被供給該第1處理氣體之第1處理區域的下游側；該第2排氣口係位於被供給該電漿產生用氣體之電漿區域的下游側。
  16. 如申請專利範圍第10項之成膜裝置，其中該天線係具有捲繞構造，於俯視觀看時係以從該旋轉台之旋轉中心側朝向外周側擴展的方式配置為扇狀。
  17. 如申請專利範圍第13項之成膜裝置，其中該電漿產生氣體供給部係往該旋轉台之半徑方向上延伸、且側面形成有複數氣體釋出口之氣體噴嘴；該電漿產生氣體供給部係於該框體之下方區域配置在該旋轉台之旋轉方向上游側；該氣體釋出口分別面向該上游側。
  18. 如申請專利範圍第10項之成膜裝置，其中該狹縫係以從該旋轉台之外緣部側起開口面積逐漸變小的方式來形成。
  19. 一種成膜方法，係將第1處理氣體以及第2處理氣體依序以複數次供給至真空容器之內部；係具備有下述製程：使得設置於真空容器內之旋轉台一面側的基板載置區域進行旋轉之製程； 將該第1處理氣體供給至第1區域之製程；將該第2處理氣體經由分離區域供給至相對於該第1區域在該旋轉台之圓周方向上分離之第2區域之製程；對該真空容器內供給電漿產生用氣體之製程；以對向於該旋轉台之該一面的天線藉由感應耦合而從該電漿產生用氣體產生電漿之製程；以及以處於接地狀態之法拉第屏蔽來阻止於該天線周圍所產生之電磁場中之電場成分通過之製程，其中該法拉第屏蔽係設置於該天線與該電漿空間之間，具有在和該天線呈正交之方向上配置排列之複數狹縫。
  20. 如申請專利範圍第19項之成膜方法，其中產生該電漿之製程係藉由介電體使得該天線相對於該電漿空間受到氣密區劃下而進行者；該阻止製程係藉由該介電體使得該法拉第屏蔽相對於該電漿空間受到氣密區劃下而進行者。
  21. 如申請專利範圍第19項之成膜方法，其中該產生電漿之製程係於下述狀態下進行：將該天線收容於由介電體所構成之框體；使得具有和該旋轉台連通之開口部的頂板與該框體經由在該開口部之緣邊部所形成之密封構件做連接。
  22. 如申請專利範圍第19項之成膜方法，其中該阻止電場成分通過之製程係使用法拉第屏蔽來進行，該法拉第屏蔽係設有以從該旋轉台之外緣部側起開口面積逐漸變小的方式來形成之狹縫。
  23. 一種電子計算機可讀取式記錄媒體，係記錄有用以於成膜裝置之電子計算機實行成膜方法之程式；其中該成膜方法係將第1處理氣體以及第2處理氣體依序以複數次供給至真空容器之內部；係具備有下述製程：使得設置於真空容器內之旋轉台一面側的基板載置區域進行旋轉之製程；將該第1處理氣體供給至第1區域之製程；將該第2處理氣體經由分離區域供給至相對於該第1區域在該旋轉台之圓周方向上分離之第2區域之製程；對該真空容器內供給電漿產生用氣體之製程；以對向於該旋轉台之該一面的天線藉由感應耦合而從該電漿產生用氣體產生電漿之製程；以及以處於接地狀態之法拉第屏蔽來阻止於該天線周圍所產生之電磁場中之電場成分通過之製程，其中該法拉第屏蔽係設置於該天線與該電漿空間之間，具有在和該天線呈正交之方向上配置排列之複數狹縫。
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