TW201341579A - 成膜裝置 - Google Patents

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TW201341579A TW102105064A TW102105064A TW201341579A TW 201341579 A TW201341579 A TW 201341579A TW 102105064 A TW102105064 A TW 102105064A TW 102105064 A TW102105064 A TW 102105064A TW 201341579 A TW201341579 A TW 201341579A
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Hitoshi Kato
Shigehiro Miura
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Abstract

一種成膜裝置，實施複數次於真空容器內依序供給會相互反應之複數種類處理氣體的循環，層積反應產物藉以於基板處形成薄膜者，係包含：迴轉台；第1處理氣體供給部，係於第1處理區域供給第1處理氣體；第1電漿處理部，係於第2處理區域對基板進行電漿處理；以及分離氣體供給部，係在形成於該第1處理區域及第2處理區域之間的分離區域供給分離氣體，以分離該第1處理區域及第2處理區域之氛圍；其中，該第1電漿處理部包含有：劃分形成使電漿產生的電漿產生空間並於下部形成有電漿噴出口的第1圍體部份；於該電漿產生空間供給第2處理氣體的第2處理氣體供給部；將該電漿產生空間之該第2處理氣體活性化的活性化部；以及設置於該第1圍體部份下方的第2圍體部份。

Description

成膜裝置
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層積反應產物，且對於基板進行電漿處理的成膜裝置。
作為其中一種對於半導體晶圓等基板(以下稱為「晶圓」)形成例如矽氮化膜(Si-N)等薄膜的成膜方法，已知一種於晶圓表面依序供給會相互反應之複數種類處理氣體(反應氣體)而層積出反應產物的ALD(Atomic Layer Deposition)法。例如專利文獻1所記載，使用該ALD法進行成膜處理的成膜裝置係將迴轉台(使得複數個晶圓在圓周方向上排列而進行迴轉)設置於真空容器內，且對向該迴轉台般設置有複數個氣體供給噴嘴的結構。該裝置中，係於被分別供給處理氣體之處理區域彼此間設置有供給分離氣體的分離區域以避免處理氣體彼此相互混合。
另外，例如專利文獻2所記載，前述裝置中，已知可連同處理區域及分離區域，沿迴轉台圓周方向配置使用電漿進行例如反應產物之改質或處理氣體之活性化的電漿區域。然而，若欲構成小型裝置則難以設置前述電漿區域。換言之，於設置電漿區域的情況中，無法避免裝置之大型化。
專利文獻1：日本發明專利特開第2010-239102號。
專利文獻2：日本發明專利特開第2011-40574號。
本發明有鑑於上述事項，其目的為提供一種成膜裝置，在對真空容器內依序供給會相互反應之處理氣體而於基板表面處層積反應產物並對基板進行電漿處理之際，能阻止真空容器內處理氣體間相互混合，並 可構成小型真空容器。
根據本發明第1態樣，提供一種成膜裝置，實施複數次於真空容器內依序供給會相互反應之複數種類處理氣體的循環，層積反應產物藉以於基板處形成薄膜者，係包含：迴轉台，係設置於該真空容器內，於其一側面形成有載置基板之基板載置區域，並可讓該基板載置區域進行迴轉；第1處理氣體供給部，係於第1處理區域供給第1處理氣體；第1電漿處理部，係於第2處理區域對基板進行電漿處理；分離氣體供給部，係在形成於該第1處理區域及第2處理區域之間的分離區域供給分離氣體，以分離該第1處理區域及第2處理區域之氛圍；以及排氣口，係將該真空容器內氛圍進行真空排氣；其中，該第1電漿處理部包含有：第1圍體部份，係劃分形成使電漿產生的電漿產生空間並於下部形成有電漿噴出口；第2處理氣體供給部，係於該電漿產生空間供給第2處理氣體；活性化部，係將該電漿產生空間之該第2處理氣體活性化；以及第2圍體部份，係將該噴出口所噴出之電漿導引至該迴轉台之一側面，形成從該迴轉台中心部側延伸至外緣部側的導引空間般，設置於該第1圍體部份下方。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧迴轉台
4‧‧‧凸狀部
5‧‧‧突出部
5a‧‧‧切除部
7‧‧‧加熱單元
7a‧‧‧覆蓋組件
10‧‧‧搬送臂
10a‧‧‧攝影機單元
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧開口部
11c‧‧‧密封組件
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封組件
14‧‧‧底面部
15‧‧‧搬送口
20‧‧‧殼體
21‧‧‧芯部
22‧‧‧迴轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
31‧‧‧第1處理氣體噴嘴
32‧‧‧第2處理氣體噴嘴
33‧‧‧氣體噴出孔
34‧‧‧第3處理氣體噴嘴
41‧‧‧分離氣體噴嘴
42‧‧‧分離氣體噴嘴
43‧‧‧溝槽部
44‧‧‧第1頂面
45‧‧‧第2頂面
51‧‧‧分離氣體供給管
61‧‧‧第1排氣口
62‧‧‧第2排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整部
71a‧‧‧突出部
72‧‧‧沖洗氣體供給管
73‧‧‧沖洗氣體供給管
81‧‧‧第1電漿產生部
82‧‧‧第2電漿產生部
83a‧‧‧天線
83b‧‧‧天線
84a‧‧‧匹配器
84b‧‧‧匹配器
85a‧‧‧高頻電源
85b‧‧‧高頻電源
86a‧‧‧連接電極
86b‧‧‧連接電極
90‧‧‧基座
90a‧‧‧框部
91‧‧‧抵壓組件
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‧‧‧細縫
97a‧‧‧導電路徑
98‧‧‧開口部
99‧‧‧框狀體
100‧‧‧側環
101a‧‧‧氣體流動路徑
101b‧‧‧氣體流動路徑
110‧‧‧曲徑結構部
111‧‧‧第1壁部
112‧‧‧第2壁部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
194a‧‧‧絕緣組件
195‧‧‧法拉第屏蔽
197‧‧‧細縫
200‧‧‧電漿產生容器
201‧‧‧上方容器
202‧‧‧下方容器
203‧‧‧框部
204‧‧‧開口部
205‧‧‧台部
206‧‧‧密封組件
207‧‧‧抵壓組件
210‧‧‧分隔板
211‧‧‧噴出口
212‧‧‧吹出口
221‧‧‧鰭片
222‧‧‧開口部
223‧‧‧彎曲部
224‧‧‧支撐部
225‧‧‧水平面部
226‧‧‧支撐組件
230‧‧‧噴嘴蓋體
231‧‧‧覆蓋體
232‧‧‧整流板
233a‧‧‧支撐部
233b‧‧‧支撐部
240‧‧‧板狀電極
241‧‧‧板狀電極
245‧‧‧輔助分隔板
246‧‧‧氣體噴出孔
A‧‧‧迴轉台2之迴轉方向
C‧‧‧中心部區域
d1‧‧‧噴出口211之長度尺寸
d2‧‧‧噴出口211之寬度尺寸
D1‧‧‧第1分離區域
D2‧‧‧第2分離區域
f1‧‧‧迴轉台2上側面與鰭片221之間的間隙尺寸
f2‧‧‧迴轉台2外周端面與彎曲部223之間的尺寸
G‧‧‧閘閥
h‧‧‧吹出口212與迴轉台2上晶圓W之間的尺寸
k‧‧‧第2處理氣體噴嘴32下端面與分隔板210上側面之間的高度尺寸
S1‧‧‧電漿產生空間
S2‧‧‧導引空間
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
P3‧‧‧第3處理區域
u1‧‧‧迴轉台2迴轉方向A上游側的迴轉台2圓周方向之寬度尺寸
u2‧‧‧迴轉台2迴轉方向A下游側的迴轉台2圓周方向之寬度尺寸
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示本實施形態之成膜裝置一例的縱剖面。
圖2係本實施形態之成膜裝置的橫剖面圖。
圖3係本實施形態之成膜裝置的橫剖面圖。
圖4係顯示本實施形態中成膜裝置之電漿產生容器的放大縱剖面圖。
圖5係顯示本實施形態之電漿產生容器的立體圖。
圖6係顯示本實施形態之電漿產生容器一部分的立體圖。
圖7係顯示本實施形態之電漿產生容器一部分的立體圖。
圖8係顯示本實施形態之電漿產生容器的立體分解圖。
圖9係顯示本實施形態中設置於電漿產生容器之鰭片一部分的立體圖。
圖10係顯示本實施形態之鰭片的縱剖面圖。
圖11係顯示本實施形態之鰭片的縱剖面圖。
圖12係顯示設置於第1處理氣體噴嘴之噴嘴蓋體的立體圖。
圖13係顯示本實施形態之噴嘴蓋體的縱剖面圖。
圖14係顯示本實施形態中成膜裝置之第2電漿產生部的縱剖面圖。
圖15係顯示本實施形態之第2電漿產生部的立體分解圖。
圖16係顯示本實施形中設置於第2電漿產生部之基座的立體圖。
圖17係顯示本實施形態之第2電漿產生部的俯視圖。
圖18係顯示本實施形態中設置於第2電漿產生部之法拉第屏蔽一部分的立體圖。
圖19係顯示本實施形態中設置於成膜裝置之側環的立體分解圖。
圖20A、圖20B係顯示本實施形態中沿圓周方向將成膜裝置切斷展開的示意縱剖面圖。
圖21係顯示本實施形態中成膜裝置之氣體流的示意圖。
圖22係顯示本實施形態之成膜裝置其它例的立體分解圖。
圖23係顯示本實施形態之成膜裝置其它例的縱剖面圖。
圖24係顯示本實施形態之成膜裝置其它例的立體圖。
圖25係顯示本實施形態之成膜裝置其它例的橫剖俯視圖。
圖26係顯示本實施形態之成膜裝置其它例的立體圖。
圖27係顯示本實施形態之成膜裝置其它例的立體圖。
圖28係顯示本實施形態之成膜裝置其它例的縱剖面圖。
圖29係顯示本實施形態之成膜裝置其它例的縱剖面圖。
圖30係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖31係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖32係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖33係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖34係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖35係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖36係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖37係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖38係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
圖39係顯示實施例中所獲得之結果的特性圖。
以下，參考添附之圖式，說明本發明之非限定例示的實施形態。添附之所有圖式中，相同或對應之組件或部件將賦予相同或對應之參考元件符號，並省略重複說明。又，圖式並非用於顯示組件或部件間之相對比例，因此，實際尺寸應參考以下非限定之實施形態，由該業者所決定。
參考圖1~圖19說明本實施形態之成膜裝置一例。如圖1~圖3所示，該成膜裝置，係具備：俯視形狀略呈圓形的真空容器1；以及設置於該真空容器1內，具有以該真空容器1之中心為迴轉中心並使晶圓W迴轉用的迴轉台2。
如後詳述般，每當迴轉台2進行1次迴轉時進行時，該成膜裝置係對晶圓W進行含有Si之氣體的吸附處理、進行吸附於晶圓W上之含有Si之氣體的電漿氮化處理、及進行形成於晶圓W上之氮化矽膜的電漿改質處理。此時，設置進行前述各處理用的噴嘴等組件之時，裝置之構成係成為阻止吸附處理及氮化處理中各自使用之各處理氣體在真空容器1內相互混合，且可達成從俯視觀察時盡可能小型化的真空容器1。接著，詳述成膜裝置之各部位。
真空容器1具備容器本體12及可自該容器本體12拆卸/安裝的頂板(天花板部)11。從俯視觀察時真空容器1之直徑尺寸(內徑尺寸)約例如1100mm。於頂板11之上側面中央部處，為抑制真空容器1內之中心部區域C處相異之處理氣體彼此相互混合而連接有供給作為分離氣體之氮(N2)氣的分離氣體供給管51。又，容器本體12上側面周緣部設置有環狀之例如O型環等密封組件13。
真空容器1係包含：略呈圓筒狀的芯部21；連接至芯部21下側面且沿鉛直方向延伸的迴轉軸22；使迴轉軸22繞垂直軸迴轉的驅動部 23；及收納迴轉軸22及驅動部23的殼體20。
迴轉台2係以中心部固定於芯部21。迴轉台2係藉由迴轉軸22繞垂直軸(此例為順時針旋轉)自由迴轉之結構。迴轉台2之直徑尺寸例如為1000mm。殼體20係將上面側之法蘭部份氣密性地安裝至真空容器1之底面部14之下側面。殼體20中，於迴轉台2下方區域連接有供給作為沖洗氣體之氮氣用的沖洗氣體供給管72。真空容器1之底面部14的芯部21外周側形成有自下方側靠近迴轉台2而形成為環狀的突出部12a。
如圖2~圖4所示，於迴轉台2表面部處，形成有載置晶圓W用的圓形凹部24，以作為基板載置區域。凹部24沿迴轉台2之迴轉方向(圓周方向)上形成於複數個位置，例如5個位置。凹部24係設定好直徑尺寸及深度尺寸，使晶圓W置入(收納)於該凹部24時，晶圓W表面與迴轉台2表面(未載置晶圓W的區域)呈相同高度。晶圓W之直徑尺寸可例如為300mm。凹部24底面處形成有貫穿孔(圖中未顯示)，可被從下方側上頂晶圓W以進行昇降的例如後述之3個昇降銷所貫穿。
如圖2及圖3所示，在迴轉台2之凹部24之通過區域的各對向位置處，於真空容器1之圓周方向(迴轉台2之迴轉方向)上相互間隔般地呈放射狀配置有各別由例如石英所構成之4個氣體噴嘴(第1處理氣體噴嘴31、第3處理氣體噴嘴34、分離氣體噴嘴41、42。例如從真空容器1之外壁朝中心部區域C、並對向於晶圓W而水平延伸般地各自安裝有前述各氣體噴嘴31、34、41及42。此例中，從後述搬送口15觀察，於順時針旋轉(迴轉台2之迴轉方向A)上依第3處理氣體噴嘴34、分離氣體噴嘴41、第1處理氣體噴嘴31、及分離氣體噴嘴42的順序排列配置。
於本實施形態中，從搬送口15觀察時，於迴轉台2之迴轉方向上游側(分離氣體噴嘴42與第3處理氣體噴嘴34之間)處的頂板11上方側，設置有第2處理氣體噴嘴32。第2處理氣體噴嘴32亦與氣體噴嘴31、34、41及42相同般由石英等所構成。關於將第2處理氣體噴嘴32配置於頂板11上的具體結構如後詳述。
另外，圖2及圖3中，省略頂板11的描繪，圖3係第2處理氣體噴嘴32的示意圖。又，圖3中係後述第1電漿產生部81、電漿產生 容器200、第2電漿產生部82及框體90之移除狀態，圖2則顯示為後述第1電漿產生部81、電漿產生容器200、第2電漿產生部82及框體90的安裝狀態。
第1處理氣體噴嘴31係成為處理氣體供給部，第2處理氣體噴嘴32係成為第2處理氣體供給部(電漿產生用氣體供給部)。氣體噴嘴(第3處理氣體噴嘴)34係成為第3處理氣體供給部(輔助電漿產生用氣體供給部)。又，分離氣體噴嘴41及42係各自成為分離氣體供給部。
各氣體噴嘴31、32、34、41及42各自經由流量調整閥各自連接至以下各氣體供給源(圖中未顯示)。即，第1處理氣體噴嘴31連接至含有矽(Si)之第1處理氣體例如DCS(二氯矽烷)氣體等供給源。第2處理氣體噴嘴32連接至例如氨(NH3)氣與氬(Ar)氣之混合氣體供給源。第3處理氣體噴嘴34連接至例如由氬氣與氫(H2)氣之混合氣體所組成的改質用氣體(輔助電漿產生用氣體)供給源。分離氣體噴嘴41及42各自連接至具有分離氣體之氮氣供給源。以下為簡化說明，以氨氣代表第2處理氣體噴嘴32所供給之氣體。另外，亦可使用含有氮元素(N)之氣體例如氮(N2)氣來替代氨氣。
於氣體噴嘴31、32、34、41及42之下面側，在沿迴轉台2半徑方向上例如等間隔之複數個位置處，形成有各自噴出前述各氣體用的氣體噴出孔33。以該氣體噴嘴31、34、41及42下端緣與迴轉台2上側面之間隔距離成為例如1~5mm的方式來般配置各氣體噴嘴31、34、41及42。另外，圖5中，省略第2處理氣體噴嘴32之氣體噴出孔33。
第1處理氣體噴嘴31之下方區域為使含有Si之氣體吸附於晶圓W用的第1處理區域P1，真空容器1內部第2處理氣體噴嘴32之下方區域為使吸附於晶圓W處的含有Si之氣體成分與氨(詳細為氨氣電漿)產生反應用的第2處理區域P2。又，第3處理氣體噴嘴34之下方區域為用以對藉由通過處理區域P1、P2而形成於晶圓W上的反應產物進行改質處理的第3處理區域P3。分離氣體噴嘴41及42係用於形成分離第1處理區域P1與第2處理區域P2的第1分離區域D1及第2分離區域D2。
如圖2及圖3所示，於第1分離區域D1及第2分離區域D2之真空容器1之頂板11處，各自設置有略呈扇形之凸狀部4。又，分離氣體噴嘴41收納在形成於凸狀部4的溝槽部43內(參考圖20A、圖20B)。因此，如後述圖20A所示，為阻止各處理氣體間的混合，於分離氣體噴嘴41之迴轉台2圓周方向兩側配置有該凸狀部4之下側面的低天花板面44(第1天花板面)，該天花板面44之該圓周方向兩側則配置有較該天花板面44更高的天花板面45(第2天花板面)。為阻止各處理氣體間的混合，使得凸狀部4之周緣部(真空容器1外緣側之部位)對向迴轉台2外端面且相對容器本體12稍微隔開般彎曲成L字形。圖20A及圖20B係顯示沿迴轉台2圓周方向上切斷真空容器1的縱剖面圖。
接著，參考圖4~圖11，說明第1電漿產生部81及電漿產生容器200(合稱第1電漿處理部)的具體結構。
第2處理氣體噴嘴32係收納於電漿產生容器200內部。於本實施形態中，第2處理氣體噴嘴32係設置於頂板11之上方側。
如圖1~圖7所示，電漿產生容器200係從俯視觀察時在迴轉台2中心部側與外緣部側之間呈帶狀延伸般，即，成為縱向扁平容器般，由下面側具有開口的略呈箱形體所組成。電漿產生容器200由石英或氧化鋁等高頻可穿透的材質所構成。
使收納第2處理氣體噴嘴32之上方側部位(以下，稱為上方容器(第1圍體部份)201)位於較頂板11更上方處，且電漿產生容器200之下端開口部(以下，稱為下方容器(第2圍體部份)202)靠近迴轉台2般，將電漿產生容器200從頂板11上方側氣密性地被安插至真空容器1內。如圖4所示，上方容器201與下方容器202之間的電漿產生容器200外周表面處，形成朝水平方向沿圓周方向呈法蘭狀延伸而出的法蘭部203。
於頂板11上面側處，設置有安插電漿產生容器200的開口部204，及在該開口部204周圍處對應法蘭部203般形成為較頂板11上側面稍低的段部205(圖8)。
當電漿產生容器200(由上方容器201及下方容器202所組成的結合體)嵌入該開口部204時，段部205與法蘭部203係相互卡合， 且透過環繞開口部204般設置於段部205的O型環等密封組件206，電漿產生容器200對真空容器1作氣密性接觸。所以，如圖8所示，透過沿法蘭部203形成略呈環狀的抵壓組件207，朝真空容器1抵壓法蘭部203，且透過圖中未顯示之螺栓等將該抵壓組件207固定於真空容器1，而使真空容器1內部區域與電漿產生容器200內部區域有氣密性地連接。另外，圖5~圖7係切除電漿產生容器200之一部分而顯示者，圖6係從上側觀察上方容器201的圖式，圖7係從下側觀察下方容器202的圖式。
相對電漿產生容器200(上方容器201)，於靠近迴轉台2中心部之位置處從上面側安插第2處理氣體噴嘴32，且將先端部朝迴轉台2外緣部並沿該電漿產生容器200長度方向水平地延伸而出地例如藉由焊接固定於該上方容器201。又，在上方容器201與下方容器202之間的電漿產生容器200內部設置有用以進行氣體(詳細為電漿)整流、且防止前述分離氣體侵入上方容器201內的分隔板210。
如圖4~圖7所示，於分隔板210之噴嘴32下方側處，沿噴嘴32在複數個位置處，形成有各自沿迴轉台2半徑方向延伸的細縫狀之噴出口211。藉由設置具有噴出口211的分隔板210，如後述實施例所示，相對於真空容器1內部壓力，能個別地(獨立)設定上方容器201內部壓力。
如圖6所示，電漿產生容器200之迴轉台2圓周方向上的長度尺寸j例如為30~60mm。又，噴出口211之長度尺寸d1約為10mm~60mm，寬度尺寸d2約為2mm~8mm。又，如圖5所示，關於第2處理氣體噴嘴32下端面與分隔板210上側面之間的高度尺寸k，如後述般，過小則容易引起晶圓W的電性損傷，另一方面過大則電漿難以到達晶圓W。因此，尺寸k例如約30~100mm。另外，迴轉台2上晶圓W與頂板11下端面之間的間隔尺寸例如約70mm~30mm(參考圖1至圖5)。
第1電漿產生部81係作為使第2處理氣體噴嘴32所噴出之氨氣電漿化的活性化部，並設置於上方容器201周圍。
第1電漿產生部81係包含高頻電源85a、匹配器84a、連接電極86a、及天線83a。天線83a由銅(Cu)等金屬線所組成，從俯視觀察 時呈環繞上方容器201般、呈線圈狀繞垂直軸捲繞例如3圈。高頻電源85a可例如為頻率13.56MHz，且輸出功率5000W。天線83a係經由連接電極86a及匹配器84a連接至高頻電源85a。
上方容器201之內部區域係成為電漿產生空間S1。藉由第1電漿產生部81、電漿產生容器200及第2處理氣體噴嘴32以構成電漿處理部。
於本實施形態中，如圖7所示，於分隔板210之噴出口211下方區域周圍處，藉由下方容器202，沿迴轉台2半徑方向(從迴轉台2中心部側朝外緣部側之方向)上，形成從真空容器1之頂板11側朝該迴轉台2延伸的略呈箱形區域。下方容器202之內部區域係成為一導引空間S2，可將從上方容器201內部區域之電漿產生空間S1經由噴出口211而朝下方側下降之電漿朝向迴轉台2來加以導引。下方容器202之下面側的開口端係成為電漿之吹出口212。吹出口212與迴轉台2上晶圓W之間的尺寸h(參考圖20)例如約0.5~3mm。
本實施形態之成膜裝置更包含於下方容器202之吹出口212側邊、沿迴轉台2形成為板狀以作為整流板功能的鰭片221(圖1、圖2、圖8~圖11)。為了使從吹出口212朝迴轉台2噴出之電漿沿迴轉台2進行流通，且為了抑制因前述分離氣體而讓該電漿擴散，而設置有鰭片221。
如圖8所示，鰭片221係從迴轉台2中心部側朝外緣部側延擴徑，為俯視略呈扇形的板狀組件所構成。鰭片221處設置有與下方容器202之吹出口212開口略呈相同形狀的開口部222。又，鰭片221係包含：於迴轉台2外緣部側之端部朝下方側各自彎曲的彎曲部223；較彎曲部223更靠近迴轉台2外緣部側而朝真空容器1內壁面延伸的水平面部225；設置於水平面部225下面側的略呈柱狀之支撐組件226；及設置於迴轉台2迴轉中心側之上端部的支撐部224。
如圖11所示，彎曲部223係對向迴轉台2外周端面並間隔有間隙般，從迴轉台2外周端面延伸出例如約5~30mm後進行彎曲。迴轉台2上側面與鰭片221之間的間隙尺寸f1及迴轉台2外周端面與彎曲部223之間的尺寸f2係各別設定為與前述尺寸h約略相同。此例中，鰭片221之 下側面與電漿產生容器200之下側面(吹出口212)的高度位置呈相同。
又，如圖9所示，於鰭片221之外周端，在電漿產生容器200之迴轉台2迴轉方向A下游側的迴轉台2圓周方向之寬度尺寸u2係形成為較上游側的迴轉台2圓周方向之寬度尺寸u1更長。例如，寬度尺寸u1係80mm，寬度尺寸u2係200mm。
另外，圖10係從迴轉台2外緣側觀察鰭片221時的圖式，圖11係從側面側觀察鰭片221的圖式。
鰭片221可自由拆卸般安裝於真空容器1。支撐部224於迴轉台2迴轉中心側之上端部朝上方側延伸而出，且水平地朝中心部區域C側而進行彎曲。支撐部224係以被支撐在於後述突出部5處所形成的切除部5a的方式而構成者。又，支撐組件226下端面係藉由後述之覆蓋組件7a所支撐。
如圖8所示，藉由以上結構，將鰭片221配置於真空容器1內之後，經由頂板11使前述電漿產生容器200下降時，該電漿產生容器200之下端部會被活動式嵌合至鰭片221之開口部222內(經由間隙貫通插入)。另外，圖8中係顯示切除凸狀部4一部分，又，圖9中係省略水平面部225及支撐組件226。
藉由設置有前述結構之鰭片221，如後述實施例所示，氨氣電漿將沿迴轉台2上的晶圓W進行流通，因此，沿迴轉台2之圓周方向、且沿迴轉台2之半徑方向上寬廣地形成該電漿與晶圓W接觸之區域。即，吹出口212下方側之朝迴轉台2迴轉方向下游側的電漿，即便因後述排氣口62的吸引而朝下游側但亦打算朝迴轉台2之外緣部(真空容器1之內壁面)進行擴散。但是，靠近迴轉台2處配置有鰭片221，所以，鰭片221下方側之電漿往迴轉台2外緣部之流動受限，也就是會沿迴轉台2圓周方向上往前流動。
又，於吹出口212下方處，吹出口212所流出之電漿亦打算流動至迴轉台2之迴轉方向上游側。但是，於本實施形態中，從後述實施例可知，藉由設置有鰭片221，可抑制電漿流往上游側。該理由例如以下所述。
朝迴轉台2之迴轉方向上游側的電漿流動方向，與迴轉台2之迴轉方向相互地呈逆向。因此，在不設置鰭片221的情況中，電漿會因迴轉台2之迴轉而例如被捲至上方。但是，於本實施形態中，由於設置有鰭片221，可抑制吹出口212所流出之電漿被捲至上方，且因鰭片221而沿迴轉台2進行流通。因此，從鰭片221愈朝迴轉台2之迴轉方向上游側，則朝上游側的氣體流會因為迴轉台2之迴轉而被抑制(抵銷)使得流速逐漸變慢，其結果將沿迴轉台2之迴轉方向而往下游側流動。所以宏觀來看，藉由設置有鰭片221，於吹出口212下方處，電漿不朝向迴轉台2之迴轉方向上游側，而是朝向迴轉方向下游側，沿迴轉台2之圓周方向進行流通。
又，因為靠近迴轉台2處設置有鰭片221，可抑制分離氣體從迴轉台2之迴轉方向上游側及下游側侵入鰭片221下方側之區域。具體而言，由於鰭片221與迴轉台2之間的尺寸f1極小，故分離氣體會以避開鰭片221與迴轉台2之間的區域的方式流通於鰭片221上方側之流通空間。另外，於迴轉台2外周側，鰭片221處配置有阻擋在迴轉台2與鰭片221之間的彎曲部223。因此，存在於鰭片221下方的電漿難以朝迴轉台2外周側進行流通。因此，存在於鰭片221下方的電漿難以藉由供給至中心部區域C的氮氣而被推至迴轉台2外周側，因此迴轉台2半徑方向上的濃度較均勻。所以，於鰭片221下方處，沿迴轉台2之迴轉方向、且沿迴轉台2之半徑方向上，寬廣地形成氨氣電漿為高濃度且分布均勻的區域。
又，如上述說明，相對鰭片221將電漿產生容器200從上方側進行安插。此處，電漿產生容器200與鰭片221之間以俯視觀察，沿圓周方向上形成有例如約1mm的間隙區域。因此，鰭片221之上方側的區域與下方側的區域係經由該間隙區域進行連通。但是，因為前述鰭片221之下方側形成有氨電漿之高濃度區域，亦可從後述實施例得知，可防止鰭片221上方側流動之氣體例如氮氣等從間隙區域朝晶圓W側進行之流通。
接著，參考圖12及圖13，簡單說明第1處理氣體噴嘴31。
第1處理氣體噴嘴31上方側處，設置有與前述鰭片221幾乎相同結構的噴嘴蓋體230，使第1處理氣體沿晶圓W進行流通，且使分離氣體避開晶圓W附近而流通於真空容器1之頂板11側。噴嘴蓋體230 係具備：為收納第1處理氣體噴嘴31而在下面側具有開口之略呈箱形的覆蓋體231；及在該覆蓋體231下面側開口端各自連接至迴轉台2迴轉方向上游側及下游側之板狀體的整流板232及232。迴轉台2之迴轉中心側處的覆蓋體231之側壁面係對向於第1處理氣體噴嘴31先端部般，朝迴轉台2延伸而出。又，在不會干涉到第1處理氣體噴嘴31之情況下將迴轉台2外緣側處的覆蓋體231之側壁面切除。較迴轉台2外周端更靠近真空容器1內壁面之區域處的整流板232係沿迴轉台2外周端朝下方側進行彎曲，用以抑制因供給至中心部區域C之分離氣體而使第1處理氣體噴嘴31先端部側之第1處理氣體被稀釋。另外，噴嘴蓋體230係藉由各自設置於第1處理氣體噴嘴31長度方向上之一側及另一側的支撐部233a及233b，而支撐於後述突出部5及覆蓋組件7a處。
其次，參考圖14至圖18，說明第2電漿產生部82及框體90(合稱第2電漿處理部)的具體結構。
第2電漿產生部82係設置於第3處理氣體噴嘴34之上方側，使得從第3處理氣體噴嘴34噴出至真空容器1內的改質用氣體電漿化。第2電漿產生部82與第1電漿產生部81相同般，係包含高頻電源85b、匹配器84b、連接電極86b、及天線83b。天線83b由金屬線所構成，為例如繞垂直軸捲繞3圈呈線圈狀的結構。從俯視觀察時，天線83b係環繞沿迴轉台2半徑方向上延伸之帶狀體區域，且跨過迴轉台2上晶圓W之直徑部份般進行配置。天線83b係位於頂板11之下方側。高頻電源85b可例如為頻率13.56MHz及輸出功率5000W。天線83b係經由連接電極86b及匹配器84b連接至高頻電源85b。自真空容器1內部區域氣密性地進行劃分而用以設置天線83b。
第3處理氣體噴嘴34係設置於頂板11之下方。從俯視觀察時，頂板11處形成有具有略呈扇形開口的開口部11a(圖15)。開口部11a處設置有例如石英等介電質所構成的框體90。
圖16係顯示從下方側觀察框體90之圖式。框體90係將上方側之周緣部沿圓周方向水平延伸而出呈法蘭狀並形成法蘭部90a，且從俯視觀察時使中央部朝下方側之真空容器1內部區域形成凹陷狀。框體90當 晶圓W位於其下方時，係於迴轉台2半徑方向上跨過晶圓W之直徑部份般進行配置。框體90與頂板11之間處設置有O型環等密封組件11c(圖14)。
如圖15所示，若將框體90置入頂板11之開口部11a內，接著，藉由沿開口部11a外緣形成框狀的抵壓組件91，使法蘭部90a朝下方側沿圓周方向上進行抵壓，且在抵壓組件91藉由圖中未顯示之螺栓等固定至頂板11，則真空容器1之內部氛圍會被氣密性設定。
框體90下側面形成有朝迴轉台2垂直延伸而出的突起部92，而沿圓周方向環繞該框體90下方側之第3處理區域P3。另外，由該突起部92之內周面、框體90之下側面及迴轉台2之上側面包圍的區域處，收納有前述第3處理氣體噴嘴34。第3處理氣體噴嘴34之基端側(真空容器1之內壁側)的突起部92係沿第3處理氣體噴嘴34之外形切除成略圓弧狀。
如圖14所示，從框體90下方(第3處理區域P3)側觀察密封頂板11與框體90間之區域的前述O型環11c，第3處理區域P3與O型環11c之間處沿圓周方向形成有突起部92。因此，O型環11c不直接曝露於電漿，而是與第3處理區域P3隔離。因此，即使電漿打算自第3處理區域P3擴散至例如O型環11c側，由於係行經突起部92下方，故電漿在到達O型環11c前即失去活性。
於框體90之上方側，收納有大略沿框體90內部形狀所形成之導電性板狀體之金屬板例如銅等所構成且接地的法拉第屏蔽(Faraday shield)95。法拉第屏蔽95係具備：沿框體90之底面水平地形成的水平面95a；從該水平面95a外周端沿圓周方向延伸至上方側的垂直面95b。從俯視觀察時，為略呈六角形之結構。
又，從迴轉台2之迴轉中心觀察法拉第屏蔽95時，右側及左側處的法拉第屏蔽95之上端緣係各自朝右側及左側水平地延伸而出形成支撐部96。另外，於法拉第屏蔽95與框體90之間處，設置有將支撐部96從下方側支撐、且被分別支撐於框體90之中心部區域C側及迴轉台2外緣部側之法蘭部90a處的框狀體99。
於法拉第屏蔽95之水平面95a處，為了阻止天線83b處所產生之電場及磁場(電磁場)中的電場分量朝向下方之晶圓W並為了使磁場到達晶圓W處而形成有眾多細縫97。即，當電場到達晶圓W處時，形成於該晶圓W內部之電子配線將受到電性損傷。是以，為了遮斷電場並使磁場通過，而形成有以下設定的細縫97。
具體而言，如圖17及圖18所示，細縫97係相對天線83之捲繞方向朝垂直方向進行延伸，沿圓周方向上形成於天線83的下方位置處。此處，對應供給至天線83的高頻波長為22m。因此，細縫97係約該波長之1/10000以下的寬度尺寸。又，各別細縫97之長度方向上的一端側及另一端側處，沿圓周方向上各自配置有接地之導電體所構成的導電路徑97a，以封閉該等細縫97之開口端。於法拉第屏蔽95處，在前述細縫97之形成區域以外的區域，即天線83之捲繞區域的中央側，形成有經由該區域以確認電漿之發光狀態用的開口部98。另外，圖2中省略細縫97，細縫97之形成區域則以一點鏈線表示。
法拉第屏蔽95之水平面95a上層積有厚度尺寸約為例如2mm之由例如石英所構成的絕緣板94，用以使得載置於法拉第屏蔽95上方之第2電漿產生部82呈絕緣。所以第2電漿產生部82係經由框體90、法拉第屏蔽95及絕緣板94面向真空容器1內部(迴轉台2上之晶圓W)般進行配置。
接著，回到真空容器1之各部位的說明。
如圖19所示，於迴轉台2外周側之較迴轉台2稍微下方的位置處，配置作為覆蓋體的側環100。於側環100之上側面處，在相互於圓周方向上間隔之2個位置處形成有第1排氣口61及第2排氣口62。換言之，於真空容器1之底面處形成有2個排氣口，於對應前述排氣口之位置的側環100處，形成有第1排氣口61及第2排氣口62。在第1處理氣體噴嘴31與位於第1處理氣體噴嘴31之迴轉台2迴轉方向下游側的第2分離區域D2之間，第1排氣口61係形成於靠近第2分離區域D2側的位置處。在第2電漿產生部82與該第2電漿產生部82之迴轉台2迴轉方向下游側之第1分離區域D1之間處，第2排氣口62係形成於靠近該第1分離區域D1側 的位置處。第1排氣口61係用於排出含有Si之氣體或分離氣體，第2排氣口62係用於排出氨氣、改質用氣體及分離氣體。如圖1所示，藉由安插有各別之蝶形閥等壓力調整部65的排氣管63，使前述第1排氣口61及第2排氣口62連接至真空排氣機構之例如真空幫浦64。
此處，如前述般，由於從中心部區域C側沿外緣側配置有框體90或電漿產生容器200，故相對第2處理區域P2及第3處理區域P3從迴轉台2之迴轉方向A上游側流通而來的氣體，將藉由前述框體90及電漿產生容器200而限制成為朝向第1排氣口61及第2排氣口62的氣流。是以，於前述框體90或電漿產生容器200更外周側的側環100上側面處，形成有氣體流動用的溝槽狀之氣體流動路徑101a及氣體流動路徑101b。具體而言，如圖19所示，從電漿產生容器200之迴轉台2迴轉方向A上游側端部更靠近第1排氣口61側約例如60mm之位置，到電漿產生容器200之迴轉台2迴轉方向下游側端部更靠近搬送口15側約240mm之位置為止，氣體流動路徑101a係形成深度尺寸例如30mm的圓弧狀。又，從框體90處迴轉台2之迴轉方向上游側端部較搬送口15側更靠近120mm之位置到排氣口62為止係形成有氣體流動路徑101b。
如圖1及圖3所示，於頂板11下側面之中央部處，係與凸狀部4之中心部區域C側的部位相連接並沿圓周方向形成略環狀，且其下側面設置有與凸狀部4之下側面(頂面44)形成相同高度的突出部5。相對於突出部5在迴轉台2迴轉中心側的芯部21上方側處，配置有抑制含有Si之氣體與氨氣等於中心部區域C相互混合的曲徑結構部110。即，從前述圖1得知，由於電漿產生容器200或框體90形成達靠近中心部區域C側的位置，故支撐迴轉台2之中央部的芯部21係以迴轉台2上方側之部位避開框體90的方式形成於靠近迴轉中心側的位置。因此，中心部區域C側可說是較外緣部側更容易使例如處理氣體彼此進行混合的狀態。是以，藉由形成有曲徑結構部110，以增加氣體之流動路徑防止處理氣體彼此進行混合。
具體而言，如圖1所示，曲徑結構部110係採用使得從迴轉台2側朝頂板11側垂直延伸的第1壁部111以及從頂板11側朝迴轉台2 垂直延伸的第2壁部112各自沿圓周方向形成，且於迴轉台2半徑方向上交互般配置前述壁部111、112的結構。此例中，從前述突出部5側朝中心部區域C側，依第2壁部112、第1壁部111、及第2壁部112的順序進行配置。突出部5側之第2壁部112係形成為該突出部5的一部分。
因此，曲徑結構部110中，例如從第1處理氣體噴嘴31噴出並朝中心部區域C流動的含有Si之氣體必須越過壁部111、112，所以愈朝中心部區域C則流速愈慢，而難以進行擴散。因此，在處理氣體到達中心部區域C之前即藉由供給至該中心部區域C之分離氣體被推回處理區域P1側。又，即使是打算朝中心部區域C流動的氨氣或氬氣，相同地亦可藉由曲徑結構部110而難以到達中心部區域C。因此，可防止處理氣體彼此於中心部區域C處相互混合。
另一方面，從上方側供給至該中心部區域C之氮氣打算盛勢擴展至圓周方向，但因設置有曲徑結構部110，故在跨越該曲徑結構部110之第1壁部111及第2壁部112的過程當中流速受到抑制。此時，氮氣會試圖朝例如迴轉台2與鰭片221或突起部92之間極為狹窄之區域侵入，但曲徑結構部110會抑制流速，而往較該狹窄之區域更寬之區域(例如搬送臂10之進退區域)流動。因此，可抑制朝吹出口212或框體90之下方側流入氮氣。
如圖1所示，於迴轉台2與真空容器1之底面部14之間的空間處，設置有加熱機構之加熱單元7，透過迴轉台2將迴轉台2上之晶圓W加熱至例如300℃。
真空容器1係包含：設置於加熱單元7之側面側的突出部71a；及覆蓋加熱單元7上方側的覆蓋組件7a。又，於真空容器1之底面部14處，在加熱單元7下方側，沿圓周方向上的複數個位置處設置有沖洗加熱單元7之配置空間用的沖洗氣體供給管73。
如圖2及圖3所示，於真空容器1側壁處，形成有在外部搬送臂10與迴轉台2之間進行晶圓W傳遞用的搬送口15，該搬送口15係透過閘閥G可氣密性地自由開關。另外，於搬送臂10相對於真空容器1進行進退之區域處的頂板11上方，設置有檢測晶圓W周緣部用的攝影機單元 10a。即，攝影機單元10a藉由拍攝晶圓W周緣部，用以檢測例如搬送臂10上是否有晶圓W，或者檢測載置於迴轉台2之晶圓W或搬送臂10上之晶圓W的位置偏差。因此，攝影機單元10a係以擁有相當於電漿產生容器200與框體90之間的區域程度之寬廣視野之方式配置於對應晶圓W之直徑尺寸的位置處。
迴轉台2之凹部24係於面向該搬送口15之位置處與搬送臂10之間進行晶圓W之傳遞，因此於迴轉台2下方側對應該傳遞位置之部位處，設置有貫穿凹部24而自內面將晶圓W抬起以傳遞用的昇降銷及其昇降機構(兩者圖中均未顯示)。
本實施形態之成膜裝置中，設置有由控制裝置全體動作用之電腦所組成的控制部120，該控制部120之記憶體內儲存進行後述成膜處理及改質處理用的程式。該程式由可執行後述之裝置動作的步驟群組所組成，並從硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體之記憶部121安裝到控制部120內。
其次，說明本實施形態的動作。
首先，開啟閘閥G，使迴轉台2間歇性地進行迴轉，藉由搬送臂10並經由搬送口15，將例如5個晶圓W載置於迴轉台2上。於該晶圓W處，已實施使用乾蝕刻處理或Chemical Vapor Deposition(CVD)法等的配線埋入製程，因此於晶圓W內部形成有電子配線結構。接著，關閉閘閥G，藉由真空幫浦64及壓力調整部65使真空容器1內呈真空狀態，讓迴轉台2進行順時針迴轉並藉由加熱單元7將晶圓W加熱至例如300℃。
接著，以例如300sccm從處理氣體噴嘴31噴出含有Si之氣體，並以例如100sccm從第2處理氣體噴嘴32噴出氨氣。又，以例如10000sccm從第3處理氣體噴嘴34噴出氬氣及氫氣的混合氣體。另外，以例如5000sccm從分離氣體噴嘴41及42各自噴出分離氣體，以指定流量從分離氣體供給管51及沖洗氣體供給管72及73噴出氮氣。另外，經由壓力調整部65將真空容器1內調整至預先設定的處理壓力，例如400~500Pa，此例中為500Pa。又，第1電漿產生部81及第2電漿產生部82中係對各別天線83a及83b供給例如1500W的高頻功率。
在電漿產生容器200中，從第2處理氣體噴嘴32對上方容器201供給氨氣時，藉由於天線83a處所形成之電場及磁場使得氨氣電漿化。另外，該電漿雖打算朝下方容器202下降，但由於上方容器201及下方容器202之間夾有分隔板210，也就是藉由該分隔板210限制打算下降的氣流。因此，上方容器201相較於真空容器1內之其它區域電漿壓力會變得稍高，該高壓電漿係從形成於分隔板210之噴出口211朝晶圓W之方向下降。此時，因為上方容器201壓力設定為較真空容器1內其它區域更高，氮氣等其它氣體不會侵入該上方容器201。另外，從下方容器202之吹出口212所噴出的電漿係藉由前述鰭片221朝向迴轉台2之迴轉方向下游側而經過迴轉台2之半徑部份沿晶圓W進行流通。
此處，上方容器201內部所產生之電漿係混合有前述氬氣電漿與例如藉由該氬氣電漿而活性化所發生的氨氣電漿(NH自由基)。另外，包含於前述電漿內之活性物種中的例如氬離子，容易對晶圓W造成離子損傷，但與難以造成離子損傷的活性物種例如氨氣電漿相比，其壽命較短(較易失活)。另一方面，不易造成離子損傷之活性物種的壽命較例如氬氣電漿等的壽命更長，因此沿電漿產生容器200下降期間也不易失去活性。因此，伴隨著氨氣電漿沿電漿產生容器200內部下降，不易造成離子損傷之活性物種的比例會增多。
在框體90中，天線83b所產生之電場及磁場中的電場係藉由法拉第屏蔽95進行反射或吸收(衰減)，阻礙(遮斷)其到達真空容器1內。另外，細縫97在長度方向上的一端側及另一端側各自配置有導電路徑97a，又，天線83b之側面側設置有垂直面95b，因此可遮斷繞該一端側及另一端側而朝向晶圓W側的電場。另一方面，由於法拉第屏蔽95處形成有細縫97，因此磁場通過該細縫97並經由框體90底面到達真空容器1內。所以，於框體90下方側，以磁場使改質用氣體電漿化。因此，氬氣電漿亦由對晶圓W不易造成電性損傷之活性物種所形成。
此時，由於氬氣電漿的壽命較前述氨氣電漿更短，會快速去活性化回復成原本的氬氣。但是，第2電漿產生部82中，因為靠近迴轉台2上之晶圓W的位置處設置有天線83，即，使電漿產生區域配置於晶圓W 的正上方，因此氬氣電漿可保持活性直接朝晶圓W進行流通。另外，由於在框體90下面側沿圓周方向設置有突起部92，框體90之下方側的氣體或電漿難以露出至該框體90外側。因此，框體90之下方側的氣氛壓力會較真空容器1內其它區域(例如搬送臂10之進退區域等)的氣氛壓力稍高壓。因此，可對框體90內部阻止從該框體90外側的氣體侵入。
另一方面，於晶圓W表面處，透過迴轉台2之迴轉使含有Si之氣體吸附於第1處理區域P1，接著，於第2處理區域P2藉由氨氣電漿將已吸附於晶圓W上的含有Si之氣體成分進行氮化，形成1層或複數層的薄膜成分之矽氮化膜(Si-N)分子層並形成反應產物。此時，矽氮化膜中，由於例如含有Si之氣體中包含有殘留基，而有含有氯(Cl)或有機物等雜質的情況。
另外，藉由迴轉台2之迴轉，使得第2電漿產生部82之電漿接觸晶圓W表面，以進行矽氮化膜之改質處理。具體而言，例如藉由電漿於晶圓W表面產生衝突，例如從矽氮化膜釋出HCl或有機氣體等雜質、或是使得矽氮化膜內元素再排列配置以謀求矽氮化膜緻密化(高密度化)。如此般藉由持續使迴轉台2迴轉，依序實施複數次：朝晶圓W表面進行含有Si之氣體的吸附、對已吸附於晶圓W表面的含有Si之氣體成分進行氮化及反應產物之電漿改質，可層積反應產物並形成薄膜。此處，雖如前述般於晶圓W內部形成有電子配線結構，但第1電漿產生部81中產生電漿之處與晶圓W之間間隔較遠，又，第2電漿產生部82係遮斷電場，因此可抑制對該電子配線結構的電性損傷。
另外，於第1處理區域P1及第2處理區域P2之間處，由於在迴轉台2圓周方向兩側配置有第2分離區域D2及第1分離區域D1，如圖20B及圖21所示，可各自於第2分離區域D2及第1分離區域D1阻止含有Si之氣體與氨氣的混合，使各氣體朝第1排氣口61及第2排氣口62進行排氣。
根據上述實施形態，作為對晶圓W進行電漿氮化處理用的電漿處理部，係於頂板11上方側配置有形成電漿產生空間S1用的上方容器201，且於該上方容器201下方側配置有相對迴轉台2上晶圓W來導引 電漿用的下方容器202。因此，關於天線83a及第2處理氣體噴嘴32等需要電漿處理的區域或組件，可相對迴轉台2而朝上方側遠離。因此，可抑制第2處理區域P2於俯視中的占有比例(迴轉台2圓周方向上第2處理區域P2的占有面積)，為可將真空容器1於俯視中達成小型化之結構。
又，上方容器201及下方容器202係形成為一體，用以作為電漿產生容器200，且由於頂板11上方側設置有上方容器201，故真空容器1內無需設置配置天線83a及第2處理氣體噴嘴32的區域亦足夠。即，真空容器1內設置有各氣體噴嘴31、34、41及42或凸狀部4等各種組件，所以難以設置第2處理氣體噴嘴32或電漿產生空間S1。另一方面，由於真空容器1之頂板11上係與真空容器1內部相比為較廣闊的空間延展著，可易於設置第2處理氣體噴嘴32或電漿產生空間S1。因此，即使是小型裝置(真空容器1)，亦可確保晶圓W的搬入/搬出區域，亦可配置有設置攝影機單元10a的空間。
另外，於頂板11之上方側設置有電漿產生空間S1，係使用吸附於晶圓W上的含有Si之氣體與氨氣進行反應，作為於電漿產生空間S1電漿化的氣體，如上所述，氨氣電漿的壽命(保持活性的時間)較氬氣電漿等要長。因此，電漿產生空間S1與晶圓W間即使保持較遠間隔，亦可對晶圓W進行良好的電漿處理。
又，由於在電漿產生容器200設置有形成噴出口211的分隔板210，所以上方容器201內部壓力可設定為較真空容器1內其它區域(例如搬送臂10之進退區域)壓力更高。因此，真空容器1內部壓力與上方容器201內部壓力可說是可個別地獨立設定，可對應例如處理配方、或對應晶圓W種類，來調整上方容器201內部壓力。具體而言，於晶圓W表面形成有長寬比較大的(深度尺寸較深)之孔或溝槽等之情況中，上方容器201內部壓力係設定為較其它區域高約例如200Pa的壓力，使反應產物於晶圓W上形成較高的被覆性(覆蓋性)。又，由於上方容器201不會有氮氣侵入，可防止氮氣電漿化造成的不良影響。
此外，靠近迴轉台2上晶圓W般，在電漿產生容器200(下方容器202)處將鰭片221配置於迴轉台2之圓周方向兩側，且使得鰭片 221之外緣部朝下方側進行彎曲。因此，氨氣電漿與晶圓W之接觸時間可較長。
此外，電漿產生容器200係縱向上呈扁平狀，即，沿迴轉台2之半徑方向上形成帶狀。因此，可將迴轉台2圓周方向之電漿產生容器200的長度尺寸j控制在極短程度。
又，因為電漿產生空間S1(上方容器201)相對於晶圓W間隔較遠，所以在第1電漿產生部81中不需設置如在第2電漿產生部82所設置的法拉第屏蔽95。因此，於第1電漿產生部81相較於配置有法拉第屏蔽95之情況，僅需使用輸出小的便宜高頻電源85a即可。即，在設置有法拉第屏蔽95的情況中，於高頻電源85之輸出功率中形成電場而消耗掉的功率會因法拉第屏蔽95而消失，但在沒有配置法拉第屏蔽95的情況中，電場亦可促進氨氣電漿化。因此，藉由在頂板11上方側設置上方容器201，可使得第1電漿產生部81簡單化及低輸出化以達到成本降低之目的。
此時，由於第2電漿產生部82與晶圓W之間配置有法拉第屏蔽95，因此可遮斷於第2電漿產生部82所產生之電場。因此，於第2電漿產生部82處，亦可抑制因電漿導致對於晶圓W內部之電氣配線結構的電性損傷。另外，由於設置有2個電漿產生部：第1電漿產生部81及第2電漿產生部82，因此可組合相異種類之電漿處理。因此，可組合前述已吸附於晶圓W表面之含有Si之氣體的電漿氮化處理及反應產物的電漿改質處理等相異種類的電漿處理，因此可獲得高自由度之裝置。
此外，於第1電漿產生部81及第2電漿產生部82處，由於在真空容器1外部各自配置有天線83a及天線83b，因此易於維修第1電漿產生部81及第2電漿產生部82。
接著，列舉以上說明之成膜裝置的其它例。
圖22及圖23係顯示在第1電漿產生部81處配置有與第2電漿產生部82相同的法拉第屏蔽195之例。具體而言，法拉第屏蔽195採用在下方側開口而呈現大致箱形、且下端開口端朝外側形成法蘭狀並沿圓周方向延伸而出的結構，以收納上方容器201。在法拉第屏蔽195中於複數個位置處形成與天線83a之捲繞方向垂直的細縫197。即，細縫197係於法 拉第屏蔽195側面上沿上下方向延伸所形成。又，法拉第屏蔽195之上面側處沿迴轉台2圓周方向上形成有細縫197。
另外，在法拉第屏蔽195與天線83a之間處，為使前述法拉第屏蔽195與天線83a相互絕緣，因此配置有以將法拉第屏蔽195沿圓周方向加以包圍的方式所構成的略方筒形狀之絕緣組件194a。另外，圖22中係將法拉第屏蔽195之一部分及絕緣組件194a之一部分分別切除而描繪。
於前述般使用第1電漿產生部81的情況中，即使是從高頻電源85a將高輸出功率供給至天線83a的情況，亦可抑制對晶圓W的電性損傷。
圖24係顯示，取代將天線83a捲繞於電漿產生容器200周圍並產生感應耦合電漿(ICP：Inductively coupled plasma)的結構，改以產生電容耦合電漿(CCP：Capacitively Coupled Plasma)的結構作為第1電漿產生部81之例。即，於迴轉台2圓周方向處的上方容器201之一側及另一側處，各自設置有沿迴轉台2半徑方向延伸的板狀電極240及241，前述電極240及241連接至前述匹配器84a及高頻電源85a。
在該結構中，藉由供給至電極240及241間的高頻功率，於上方容器201使氨氣電漿化。即使是前述CCP型之電漿，因為上方容器201遠離晶圓W，因此可抑制對晶圓W的離子損傷。
又，圖25係顯示圖24中電極240及241各自形成為棒狀，且前述電極240及241於上方容器201內沿第2處理氣體噴嘴32進行配置之例。在該情況中，前述電極240及241藉由石英等耐電漿性優良之塗層材料來被覆表面。
另外，圖26係顯示取代於上方容器201內部收納有第2處理氣體噴嘴32，而是於上方容器201天花板面與分隔板210之間配置有將上方容器201之內部區域沿水平方向進行劃分用的輔助分隔板245之例。該輔助分隔板245處，於沿迴轉台2迴轉方向上之複數個位置處配置有氣體噴出孔246。第2處理氣體噴嘴32之先端部則固定至上方容器201上端面。
該上方容器201中，第2處理氣體噴嘴32所供給之氨氣於輔助分隔板245上方側之區域沿上方容器201長度方向上擴展，並經由氣體噴出孔246及噴出口211供給至晶圓W。在該情況中，ICP型電漿源及CCP型電漿源中任一者均可使用。
另外，圖27係顯示，於圖26之結構中，沒有配置輔助分隔板245，而使供給至上方容器201之氨氣直接從噴出口211朝向下方之結構。此外，前述各例中雖於電漿產生容器200下方側配置有鰭片221，但亦可不配置該鰭片221而僅設置該電漿產生容器200。
又，噴出口211雖如前述各例中沿上下方向貫穿分隔板210所形成，但亦可沿左右方向進行貫穿所形成。即，如圖28所示，形成噴出口211之區域處的分隔板210係沿上下方向延伸般所形成，且於該區域處各自沿迴轉台2圓周方向兩側之部位水平般所形成。所以噴出口211形成於上方容器201下部側。
另外，如上述各例中，於需要使氨氣電漿化之區域或組件的 占有面積於俯視上儘可能縮小的方式來構成裝置之際，上方容器201雖配置於頂板11之上方位置，但上方容器201亦可配置於真空容器1內。即，如圖29所示，例如頂板11係相對迴轉台2而朝上方側大幅地遠離，即便上方容器201收納於真空容器1內也不易干涉到第1處理區域P1、第3處理區域P3、第1分離區域D1、及第2分離區域D2之情況，亦可將上方容器201配置於真空容器1內部。即使是該情況中，從第1處理區域P1、第3處理區域P3、第1分離區域D1、及第2分離區域D2觀察圓周方向時，由於抑制了第2處理區域P2的占有比例，從俯視觀察時，可構成小型之真空容器1。該情況，可使用例如懸掛組件300將電漿產生容器200懸掛於頂板11處。
又，作為第2電漿產生部82亦可取代設置天線83b與框體90，而如前述圖25所示，將沿第3處理氣體噴嘴34延伸的一對電極240及241從真空容器1側壁氣密性地進行安插來構成CCP型電漿源之結構。又，第2電漿產生部82亦可使用上述說明之第1電漿產生部81的其中一者。
又，第1處理氣體亦可使用例如BTBAS(雙四丁基胺基矽烷)：SiH2(NH-C(CH3)3)2)氣體來取代DCS氣體，第2處理氣體亦可使用氧(O2)氣來替代氨氣。該情況中，係於第1電漿產生部81使氧氣電漿化，以形成氧化矽薄膜(Si-O)作為反應產物。
另外，形成氧化矽薄膜的情況中，為產生氧氣之活性物種，亦可於真空容器1外側設置用以從氧氣產生臭氧(活性物種)的圖中未顯示之臭氧產生器，來取代第1電漿產生部81，而從該臭氧產生器將活性物種供給至真空容器1內。前述使用臭氧產生器的情況中，前述電漿產生容器200係可替代用作進行反應產物之電漿改質處理的前述框體90。
此外，上述電漿改質處理中，雖然是每次使迴轉台2進行1次迴轉時，即每次使反應產物進行一層成膜，但亦可在層積有複數層的反應產物之後，來一次性地進行處理。具體而言，在相對使改質用氣體電漿化用的天線83b或電極240及241，停止自高頻電源85b供電的狀態中，如前述般使迴轉台2進行複數次迴轉，並層積多層的反應產物。接著，停止第1處理氣體及第2處理氣體的供給，一邊使迴轉台2進行迴轉、一邊進行自高頻電源85b之供電，以對反應產物之層積體進行電漿改質處理。如此交互地重覆實施藉由反應產物之層積與電漿改質處理，以形成薄膜。在進行一次性改質的情況中，第3處理區域P3亦可配置於迴轉台2迴轉方向上的第1處理區域P1與第2處理區域P2之間等。
又，關於第2電漿產生部82處用於反應產物之改質處理的改質用氣體，亦可取代氬氣及氫氣的混合氣體，或者配合前述氬氣及氫氣一併使用氦(He)氣或氮氣。
(實施例1)
其次，參考圖1說明本實施形態之成膜裝置，說明以下列模擬條件進行的模擬。
該模擬係各自改變下列參數：真空容器1內部壓力、氨氣流量、鰭片221有無、及分隔板210之噴出口211的寬度尺寸d2。此時，確認真空容器1內部壓力分布、各氣體(氮氣、氬氣、氨氣、及DCS氣體)的流動軌跡、及各氣體的質量濃度分布出現何種變化。另外，壓力分布、 流動軌跡或質量濃度分布可使用距迴轉台2上方1mm上方處的數值。
圖30~圖33、圖35及圖36係真空容器1的俯視圖，圖34及圖37~圖39係於迴轉台2半徑方向上將電漿產生容器200沿上下方向剖開的剖面圖。又，雖然真空容器1內的氨氣已電漿化，但以下說明簡單地以「氨氣」進行說明。
實施例1-1(圖30~圖34)中沒有設置鰭片221。雖然圖中未顯示，但各氣體噴嘴31、34、41、及42附近位置處的真空容器1內部壓力變得較該附近位置之周圍區域更高。
圖31~圖35係顯示實施例1-1中各氣體的流動軌跡線。從前述圖中得知，藉由氮氣(圖30)，使得氨氣(圖32)及DCS氣體(圖33)分離而不相互混合。雖然圖中未顯示，但可從質量濃度分布確認了同樣之事。
電漿產生容器200內部中，如圖34所示，氨氣沿電漿產生容器200長度方向流通於下方側。此時，因為沒有配置鰭片221，如圖33所示，氨氣不只相對電漿產生容器200流通於迴轉台2下游側，亦流通至上游側。氬氣(圖31)廣泛地擴散至框體90下方側之區域，因而阻止其它氣體侵入框體90內。
實施例1-2(圖35~圖37)中，設置有鰭片221。與沒有設置鰭片221的實施例1-1、實施例1-2進行檢討。雖然圖中未顯示，與沒有設置鰭片221之例(圖30)相比，得知藉由設置有鰭片221，使得真空容器1內部壓力於電漿產生容器200下方處之壓力變高。
圖35~圖37係顯示實施例1-2中各氣體之流動軌跡線。如圖36所示，與圖32相較，藉由設置有鰭片221，可抑制相對電漿產生容器200朝迴轉台2迴轉方向上游側的氣流。又，得知氨氣於電漿產生容器200之迴轉台2迴轉方向下游側沿迴轉台2半徑方向上分布，又，沿晶圓W附近進行流通。再者，從氨氣之濃度分布可知，藉由設置有鰭片221，氨氣亦有微量流通於鰭片221上方側。即，鰭片221下方側壓力較上方側更高。因此，可認為氨氣係於鰭片221下方側沿迴轉台2半徑方向上廣泛地分布。又，因設置有前述鰭片221，使得氮氣可良好地分離處理氣體(圖35)。
實施例1-5(圖38)及實施例1-6(圖39)中，係改變噴出口211的寬度尺寸d2。圖38及圖39係各自顯示實施例1-5及實施例1-6中各氣體之流動軌跡線。其結果，無論是真空容器1內部壓力、氮氣及氨氣之質量濃度分布，皆無觀察到大幅變化。此時，關於電漿產生容器200內上下方向的氨氣分布，係於後述實施例2中進行說明。
與實施例1-1相比，實施例1-3係改變真空容器1內部壓力。但是，結果係與真空容器1內部壓力之傾向幾乎相同。
與實施例1-3相比，實施例1-4係改變氨氣流量。其結果，在減少氨氣流量的情況(實施例1-4)中，真空容器1內部壓力大致在全圓周方向上變低了。另外，從實施例1-4中氮氣之質量濃度分布來看，藉由減少氨氣流量，可使氨氣分布區域較小，但仍然形成有該區域。
(實施例2)
接著，於電漿產生容器200內部，如以下模擬條件所示來改變各參數。此時，使用在迴轉台2半徑方向上將電漿產生容器200沿上下方向剖開之剖面圖(圖中未顯示)，來確認氨氣於上下方向上如何分布。
得知藉由於電漿產生容器200內部設置有分隔板210，可使上方容器201內部壓力較下方容器202內部壓力稍高壓。此時，對於鰭片221之有無(實施例2-1及2-2)，各容器201、202內部壓力並無大幅變化。又，無論是真空容器1內部壓力增高(例2-3及2-4)，或氨氣流量減少(例2-5及2-6)，均獲得同樣結果。
另一方面，當噴出口211之寬度尺寸d2較窄時，從實施例2-2與實施例2-7(分別對應上述實施例1-5與實施例1-6)來看，上方容器201中壓力較下方容器202壓力變得極高。又，從實施例2-7與實施例2-8來看，得知氨氣流量較多者(實施例2-7)，在上方容器201與下方容器202之間的壓力差異相當顯著。因此，得知藉由調整噴出口211之寬度尺寸d2，此外，藉由調整氨氣流量，可於電漿產生容器200中形成對應處理配方或晶圓W種類的壓力電漿。
本發明在真空容器內依序供給基板表面會相互反應之複數種類處理氣體而形成薄膜之際，係於各自供給處理氣體的各處理區域之間各別設置供給分離氣體的分離區域。另外，為了於電漿處理部對基板進行電漿處理，藉由第1圍體部份劃分形成出電漿產生空間，且在第1圍體部 份之下方側設置有對迴轉台上之基板導引電漿用的第2圍體部份。因此，關於由電漿產生空間或活性化部等所組成的需要電漿處理之區域或組件，可相對迴轉台上之基板而遠離於上方側。因此，從處理區域或分離區域觀察迴轉台之圓周方向時，由於可抑制該區域及該組件相對於此等區域的占有比例，故從俯視觀察時，可構成小型之真空容器。
本發明係根據2012年2月9日提出申請之日本發明專利申請第2012-026330號而主張優先權，在此引用其整體內容作為參考。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧迴轉台
5‧‧‧突出部
7‧‧‧加熱單元
7a‧‧‧覆蓋組件
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封組件
14‧‧‧底面部
20‧‧‧殼體
21‧‧‧芯部
22‧‧‧迴轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
32‧‧‧第2處理氣體噴嘴
51‧‧‧分離氣體供給管
62‧‧‧第2排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空幫浦
65‧‧‧壓力調整部
71a‧‧‧突出部
72‧‧‧沖洗氣體供給管
73‧‧‧沖洗氣體供給管
83a‧‧‧天線
84a‧‧‧匹配器
85a‧‧‧高頻電源
86a‧‧‧連接電極
100‧‧‧側環
110‧‧‧曲徑結構部
111‧‧‧第1壁部
112‧‧‧第2壁部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
200‧‧‧電漿產生容器
201‧‧‧上方容器
202‧‧‧下方容器
207‧‧‧抵壓組件
221‧‧‧鰭片
223‧‧‧彎曲部
224‧‧‧支撐部
225‧‧‧水平面部
226‧‧‧支撐組件
C‧‧‧中心部區域
W‧‧‧晶圓

Claims (13)

  1. 一種成膜裝置，係實施複數次於真空容器內依序供給會相互反應之複數種類處理氣體的循環，層積反應產物藉以於基板處形成薄膜者，係包含：迴轉台，係設置於該真空容器內，於其一側面形成有載置基板之基板載置區域，並可讓該基板載置區域進行迴轉；第1處理氣體供給部，係於第1處理區域供給第1處理氣體；第1電漿處理部，係於第2處理區域對基板進行電漿處理；分離氣體供給部，係在形成於該第1處理區域及第2處理區域之間的分離區域供給分離氣體，以分離該第1處理區域及第2處理區域之氛圍；以及排氣口，係將該真空容器內氛圍進行真空排氣；其中，該第1電漿處理部包含有：第1圍體部份，係劃分形成使電漿產生的電漿產生空間，並於下部形成有電漿噴出口；第2處理氣體供給部，係於該電漿產生空間供給第2處理氣體；活性化部，係將該電漿產生空間之該第2處理氣體予以活性化；以及第2圍體部份，係為了將該噴出口所噴出之電漿導引至該迴轉台之一側面以形成從該迴轉台中心部側延伸至外緣部側的導引空間，而設置於該第1圍體部份之下方。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，該真空容器之天花板部形成有開口部；該第1圍體部份與該第2圍體部份之結合體係經由該開口部嵌入至真空容器內，且該第1圍體部份位在較該天花板部更上方位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，該第2處理氣體供給部係沿該迴轉台之圓周方向離開該第1處理氣體供給部而設置；該第2處理氣體供給部所供給之該第2處理氣體係包含會與吸附於基板之該第1處理氣體進行反應的氣體。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，該第1電漿處理部更包含設置於該第1圍體部份與該第2圍體部份之間的分隔板； 該噴出口係由在該分隔板所設置之細縫所構成。
  5. 如申請專利範圍第4項之成膜裝置，其中，該細縫係從該迴轉台中心部側延伸至外緣部側而設置。
  6. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，更包含有整流板，該整流板係於該第2圍體部份下部之該迴轉台圓周方向兩側處，沿該第2圍體部份之長度方向而形成，於該第2圍體部份下方區域處，規定其與配置在該迴轉台上之基板間之空間距離。
  7. 如申請專利範圍第6項之成膜裝置，其中，該整流板係包含彎曲部，係以將該第2圍體部份下方區域與該迴轉台外周緣之間加以分隔的方式形成，其與該迴轉台外周端面間隔一間隙且對向般朝下方側彎曲。
  8. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，該第1圍體部份係由縱向呈扁平之容器的上部份所構成；該第2圍體部份係由該容器的下部份所構成。
  9. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，該活性化部係捲繞於該第1圍體部份周圍般配置的天線。
  10. 如申請專利範圍第9項之成膜裝置，其中，該第1電漿處理部包含有由導電性板狀體所構成且接地的法拉第屏蔽，係介設於該天線與該第1圍體部份之間，為了阻止該天線周圍所產生之電磁場中的電場分量之通過並讓磁場通過至基板側，而使得在與該天線分別成為垂直之方向上延伸的細縫沿該天線延伸方向上來多數排列設置。
  11. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，更包含有第2電漿處理部，係於該迴轉台圓周方向上離開該第1電漿處理部而設置，於改質區域進行基板上反應產物之電漿改質處理；該第2電漿處理部係包含：第3處理氣體供給部，係於該改質區域供給第3處理氣體；第2天線，係將該第3處理氣體電漿化；以及由導電性板狀體所構成且接地的法拉第屏蔽，係介設於該第2天線與該改質區域之間，為了阻止該第2天線周圍所產生之電磁場中的電場分量之通過並讓磁場通過至基板側，而使得在與該第2天線分別成為垂直之方向上延伸的細縫沿該第2天線延伸方向上來多數排列設置。
  12. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，該第2處理氣體供給部係配置於較該第1處理氣體供給部更上方處。
  13. 如申請專利範圍第12項之成膜裝置，其中，該第2處理氣體供給部供給至該電漿產生空間的該第2處理氣體係包含有氨氣。
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