TW201413048A - 成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法 - Google Patents

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Chishio Koshimizu
Mitsuhiro Tachibana
Hitoshi Kato
Takeshi Kobayashi
Shigehiro Miura
Takafumi Kimura
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Abstract

相對於各處理氣體噴嘴於旋轉台之旋轉方向離間地設置電漿處理部，並透過旋轉台於面臨電漿處理部之位置以不接觸該旋轉台之方式設置偏壓電極部。然後，藉由對此偏壓電極部從偏壓電壓施加部施加偏壓電壓，來對旋轉台上之晶圓W以非接觸式地施加偏壓電壓。

Description

成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法
本發明係關於一種對基板進行電漿處理之成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法。
對半導體等之基板(以下稱作「晶圓」)成膜出例如矽氧化膜(SiO2)等之薄膜的方法已知有使用例如日本特開2010-239102所記載之裝置的ALD(Atomic Layer Deposition)法。此裝置中，係在旋轉台上於周圍方向排列5片晶圓，並於此旋轉台上方側配置複數氣體噴嘴。然後，對公轉之各晶圓依序供給會相互反應之複數種類的反應氣體，來層積反應生成物。
此般ALD法中，為了對晶圓上所層積之各反應生成物進行電漿改質，已知有一種如日本特開2011-40574號所揭示般，在相對於氣體噴嘴而於周圍方向離間之位置設置進行電漿改質之構件的裝置。然而，在晶圓表面形成具有例如從數十而過百之大縱寬比的孔洞或溝槽(溝渠)等之凹部的情況，會有此凹部之深度方向中的改質程度有所差異之虞。亦即，如此般地形成縱寬比較大的凹部時，電漿(詳細而言係氬離子)將難以進入至凹部內。 又，真空容器中由於係進行電漿改質處理及成膜處理，故該真空容器內之處理壓力與可維持電漿良好活性之真空氛圍相比係較高壓。因此，電漿在接觸到凹部的內壁面時，該電漿會容易失去活性，故便因此容易使得凹部深度方向中之改質程度產生差異。又，即便為未形成有凹部之晶圓，為了在旋轉台進行1轉的期間進行改質處理，亦即為了在相鄰之氣體噴嘴彼此間的狹窄區域進行良好地改質，便需要在晶圓附近預先形成高密度電漿。
在日本特開平8-213378號中，雖記載了將偏壓電壓施加至下部電極之裝置，但卻未記載有藉由旋轉台來使得晶圓公轉之技術。
本發明有鑑於此，其目的在於提供一種在對藉由旋轉台來公轉之基板進行電漿處理時，可在基板表面之凹部的深度方向中進行均勻性高的電漿處理之成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法。
本發明一樣態相關之成膜裝置係於真空容器內對基板進行成膜處理。該成膜裝置具備有：旋轉台，係用以將載置基板之基板載置區域加以公轉；成膜區域，係包含將處理氣體供給至該基板載置區域之處理氣體供給部，用以隨該旋轉台之旋轉而於基板上依序層積分子層或原子層來形成薄膜；電漿處理部，係相對於該成膜區域而離間地設置於該旋轉台之旋轉方向，用以藉由將電漿產生用氣體電漿化所產生之電漿來將該分子層或原子層進行改質處理；偏壓電極部，係在該電漿處理部中介隔著間隙設於該旋轉台之下方側，用以藉由靜電感應將用以使電漿中之離子吸引至基板表面之偏壓電位產生於該基板；以及排氣機構，係用以將該真空容器內加以排氣。
本發明其他樣態相關之基板處理裝置，係具備有：旋轉台，係用以將載置基板之基板載置區域加以公轉；電漿處理部，係為了對基板進行電漿處理，用以將電漿產生用氣體電漿化所產生之電漿供給至該基板載置區域；偏壓電極部，係在該電漿處理部中介隔著間隙設於該旋轉台之下方側，用以藉由靜電感應將用以使電漿中之離子吸引至基板表面之偏壓電位產生於該基板；以及排氣機構，係用以將該真空容器內加以排氣。
本發明其他樣態相關之成膜方法，係用以於真空容器內對基板進行成膜處理之成膜方法，包含有：於旋轉台上之基板載置區域載置表面形成有凹部之基板，並將該基板載置區域加以公轉之工序；接著，對該基板載置區域之基板供給處理氣體，在該基板上成膜分子層或原子層之工序；接著，將電漿產生用氣體供給至該真空容器內，並將該電漿產生用氣體電漿化，而藉由電漿來進行該分子層或原子層之改質處理之工序；將偏壓電壓施加至基板，使得電漿吸引至該基板側之工序；以及將該真空容器內加以排氣之工序。
1‧‧‧真空容器
100‧‧‧側環
101‧‧‧流道
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧密封構件
110‧‧‧迂迴構造部
111‧‧‧第1壁部
112‧‧‧第2壁部
12‧‧‧容器本體
120‧‧‧偏壓電極部
121‧‧‧開口部
122‧‧‧絕緣構件
123‧‧‧密封構件
124‧‧‧氣體噴出孔
125‧‧‧密封構件
126‧‧‧貫穿口
127‧‧‧氣體供給道
128‧‧‧偏壓電壓施加部
129‧‧‧高頻電源
13‧‧‧O型環
130‧‧‧匹配器
131‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
2‧‧‧旋轉台
2a‧‧‧溝部
20‧‧‧殼體
200‧‧‧控制部
201‧‧‧記憶部
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
33‧‧‧氣體噴出孔
34‧‧‧噴嘴
5‧‧‧突出部
51‧‧‧分離氣體供給管
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整部
7‧‧‧加熱單元
7a‧‧‧覆蓋構件
71a(71)‧‧‧罩體構件
72‧‧‧吹淨氣體供給管
73‧‧‧吹淨氣體供給管
80‧‧‧電漿處理部
83‧‧‧天線
84‧‧‧匹配器
85‧‧‧高頻電源
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧框體
91‧‧‧按壓構件
94‧‧‧絕緣板
95‧‧‧法拉第遮罩
97‧‧‧缺槽
W‧‧‧晶圓
C‧‧‧中心部區域
圖1係顯示本發明成膜裝置一範例之縱剖視圖。
圖2係顯示該成膜裝置之立體圖。
圖3係顯示該成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖4係顯示該成膜裝置之橫剖俯視圖。
圖5係顯示該成膜裝置之旋轉台的立體圖。
圖6係顯示該成膜裝置之電漿處理部之立體分解圖。
圖7係顯示該成膜裝置之偏壓電極部之立體分解圖。
圖8係顯示從內面側觀看該成膜裝置之樣子的平面圖。
圖9係放大顯示電漿處理部及偏壓電極部之縱剖視圖。
圖10係概略顯示以該成膜裝置進行成膜處理之對象基板的縱剖視圖。
圖11係概略顯示對基板進行成膜樣子的縱剖視圖。
圖12係概略顯示對基板進行成膜樣子的縱剖視圖。
圖13係概略顯示對基板進行電漿改質處理樣子之縱剖視圖。
圖14係概略顯示對基板進行電漿改質處理樣子之縱剖視圖。
圖15係顯示該成膜裝置之其他範例的縱剖視圖。
圖16係顯示該其他範例之成膜裝置的旋轉台之俯視圖。
圖17係顯示該其他範例之成膜裝置的作用之概略圖。
圖18係放大顯示本發明之其他旋轉台的一部分之縱剖視圖。
圖19係顯示該成膜裝置之又一其他範例之縱剖視圖。
圖20係顯示該成膜裝置之再一其他範例之縱剖視圖。
圖21係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖22係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖23係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖24係顯示該成膜裝置之其他範例之立體圖。
圖25係顯示該成膜裝置之其他範例之俯視圖。
圖26係顯示該成膜裝置之其他範例一部分之立體圖。
圖27係顯示該成膜裝置之其他範例之橫剖俯視圖。
圖28係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖29係顯示該成膜裝置之其他範例之立體分解圖。
圖30係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖31係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖32係顯示該成膜裝置之其他範例之立體圖。
圖33係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖34係顯示該成膜裝置之其他範例之立體圖。
圖35係顯示該成膜裝置之其他範例之立體圖。
圖36係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖37係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖38係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖39係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖40係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖41係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖42係顯示該成膜裝置之其他範例之立體圖。
圖43係顯示該成膜裝置之其他範例之立體圖。
圖44係顯示該成膜裝置之其他範例之立體分解圖。
圖45係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖46係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖47係顯示本發明中所進行之模擬結果的特性圖。
圖48係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖49係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖50係概略顯示該成膜裝置之其他範例之立體圖。
圖51係顯示該成膜裝置之其他範例之橫剖俯視圖。
圖52係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖53係顯示該成膜裝置之其他範例之縱剖視圖。
圖54係用以說明該成膜裝置之其他範例的概略圖。
圖55係將該概略圖適用於該成膜裝置時的概略圖。
圖56係顯示該其他範例中之成膜裝置之縱剖視圖。
圖57係概略顯示該成膜裝置之其他範例之立體圖。
就將本發明實施形態之基板處理裝置適用於成膜裝置之範例，參照圖1~圖9來加以說明。此成膜裝置如圖1~圖4所示，係具備有俯視形狀為概略圓形之真空容器1、設於該真空容器1內並於該真空容器1中心具有旋轉中心且藉由例如石英等之絕緣體所構成之旋轉台2。成膜裝置係構成為能對 晶圓W進行成膜處理及電漿改質處理。然後，此成膜裝置如後面所詳述般，係構成為即便於晶圓W表面形成具有例如數十而過百之縱寬比的凹部，藉由將電漿吸引至晶圓W側，仍能使得該凹部之深度方向中的電漿改質程度加以一致。接著，在詳述此成膜裝置之主要部的偏壓電極部120之前，就裝置之各部說明如下。
真空容器1係具備頂板11及容器本體12，頂板11係構成為可從容器本體12加以裝卸。頂板11上面側之中央部為了抑制真空容器1內之中央部區域C中相互不同之處理氣體彼此的混合，係連接有用以供給作為分離氣體之氮(N2)氣體的分離氣體供給管51。圖1中，係於容器本體12上面之周緣部環狀地設有密封構件，例如O型環13。
真空容器1之底面部14上方側如圖1所示，係設有為加熱機構之加熱單元7，會透過旋轉台2將旋轉台2上之晶圓W加熱至成膜溫度，例如300℃。圖1中，罩體構件71a係設置在加熱單元7之側邊，覆蓋構件7a係覆蓋此加熱單元7之上方側。又，底面部14在加熱單元7之下方側係橫跨周圍方向於複數位置處設有用以將加熱單元7之配置空間加以吹淨之吹淨氣體供給管73。
旋轉台2係以中心部而固定在概略圓筒形狀之核心部21，藉由連接於此核心部21下面並延伸於鉛直方向之旋轉軸22，而構成為可繞鉛直軸，本範例中係繞順時針自由旋轉。圖1中，驅動部(旋轉機構)23係為了將旋轉軸22繞鉛直軸旋轉而加以設置，殼體20係收納旋轉軸22及驅動部23。此殼體20係以上面側之凸緣部分氣密地組裝在真空容器1之底面部14下面。又，此殼體20係連接有用以將作為吹淨氣體之氮氣供給至旋轉台2下方區域之吹淨氣體供給管72。真空容器1之底面部14的核心部21外周側係以從下方側接近旋轉台2之方式而環狀地形成突出部12a。
旋轉台2表面部如圖3~圖4所示，為了將晶圓W落入保持，係設有作為基板載置區域之圓形凹部24。此凹部24係沿該旋轉台2之旋轉方向(周圍方向)設置於複數位置處，例如5處。旋轉台2下面如圖5及圖9所示，係以各凹部24底面與旋轉台2下面之間的尺寸(旋轉台2之板厚尺寸)h可盡量為小之方式，形成與旋轉台2為同心圓狀呈環狀凹陷而用以收納偏壓電極部120之凹部的溝部2a。該板厚尺寸h為例如6mm~20mm。後述偏壓電 極部120係以該偏壓電極部120上面於此溝部2a內之方式加以配置。另外，圖5係顯示從下側觀看旋轉台2之立體圖。
各自對向於凹部24之通過區域的位置係於真空容器1周圍方向相互隔有間隔而放射狀地配置有各自為例如石英所構成之6根噴嘴31,32,34,41,42,43。該等噴嘴31,32,34,41,42,43係例如從真空容器1外周壁朝中心部區域C而對向於晶圓W水平地延伸般地加以組裝。此範例中，從後述之搬送口15觀之繞順時針(旋轉台2旋轉方向)係依序配置有電漿產生用氣體噴嘴34、分離氣體噴嘴41、清潔氣體噴嘴43、第1處裡氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42及第2處理氣體噴嘴32。另外，清潔氣體噴嘴43在圖3以外則省略圖式。
處理氣體噴嘴31,32係分別成為第1處理氣體供給部及第2處理氣體供給部，電漿產生用氣體噴嘴34係成為電漿產生用氣體供給部。又，分離氣體噴嘴41,42係成為分離氣體供給部。另外，圖2及圖3係以可見到電漿產生用氣體噴嘴34之方式，呈現出取下電漿處理部80及框體90的狀態，圖4係呈現出組裝有該等電漿處理部80及框體90的狀態。又，圖2則是呈現出亦取下旋轉台2的狀態。
各噴嘴31,32,34,41,42係透過流量調整閥分別連接自以下之各氣體供給圓(未圖示)。亦即，第1處理氣體噴嘴31係連接至含Si(矽)之第1處理氣體，例如BTBAS(二(特丁胺基)矽烷，SiH2(NH-C(CH3)3)2)氣體等之供給源。第2處理氣體噴嘴32係連接至第2處理氣體，例如臭氧(O3)氣體與氧(O2)氣體之混合氣體的供給源(詳細而言係設有臭氧產生器之氧氣體供給源)。電漿產生用氣體噴嘴34係連接至例如氬(Ar)氣體與氧氣之混合氣體所構成之電漿產生用氣體之供給源。分離氣體噴嘴41,42係各自連接至為分離氣體之氮氣的氣體供給源。清潔氣體噴嘴34係連接至清潔氣體(例如氟(F2)氣體、氯(Cl2)氣體或包含氟及氯之氣體(ClF3)等)之供給源。該等氣體噴嘴31,32,34,41,42之例如下面側係各自形成有氣體噴出孔33，此氣體噴出孔33係沿旋轉台2半徑方向而例如等間隔地配置於複數位置處。清潔氣體噴嘴43係於較旋轉台2外緣要靠中心部區域C處開口。
第1處理氣體噴嘴31上方側係配置有用以將該噴嘴31所噴出之氣體沿晶圓W流通之噴嘴罩(鰭片)31a。此噴嘴罩31a係橫跨噴嘴31長度方向以沿 著該噴嘴31外壁面之方式加以形成，並以在俯視時呈概略扇形之方式，水平方向地延伸出有左右兩側之端部31b,31b。然後，此端部31b,31b中之外周側部位係以沿著旋轉台2外周端之方式朝下方側各自彎曲。此噴嘴罩31a係藉由真空容器1之頂板11及所述之覆蓋構件7a加以支撐。
處理氣體噴嘴31,32下方區域係分別成為用以將第1處理氣體吸附於晶圓W之第1處理區域(成膜區域)P1及用以使吸附於晶圓W之第1處理氣體成分與第2處理氣體反應之第2處理區域P2。電漿產生用氣體噴嘴34之下方側區域係如後述般，成為用以對晶圓W進行電漿改質處理之改質區域S1。分離氣體噴嘴41,42係用以形成各自將第1處理區域P1及第2處理區域P2加以分離之分離區域D者。此分離區域D中之真空容器1頂板11係如圖3及圖4所示，係設有概略扇形之凸狀部4，分離氣體噴嘴41,42係收納在此凸狀部4內。從而，分離氣體噴嘴41,42之旋轉台2周圍方向兩側係配置有用以阻止各處理氣體彼此之混合而為該凸狀部4之下面的較低頂面，此頂面之該周圍方向兩側係配置有較該頂面要高的頂面。凸狀部4之周緣部(真空容器1之外緣側部位)為了阻止各處理氣體彼此之混合，係以對向於旋轉台2之外端面並與容器本體12稍微離間之方式，朝下方側彎曲呈直角。
接著，就所述電漿處理部80加以說明。此電漿處理部80如圖1及圖6所示，係以俯視觀之從旋轉台2中央部側橫跨至外周部側而跨越晶圓W之通過區域的方式配置有由金屬線捲繞呈線圈狀所構成之天線83。此天線83如圖4所示，係以包圍沿旋轉台2徑向所延伸之帶狀區域的方式而成為概略8角形。又，此天線83係透過匹配器84連接至頻率數為例如13.56MHz及輸出電功率為例如5000W之高頻電源85，並從真空容器1之內部區域所氣密地被加以區隔來加以配置。亦即，所述電漿產生用氣體噴嘴34上方側之頂板11在俯視觀之時呈概略扇形開口，並藉由例如石英等所構成之框體90而氣密地加以封閉。此框體90係周緣部橫跨周圍方向而水平地延伸為凸緣狀，並且中央部朝真空容器1內部區域凹陷之方式而加以形成。圖1中，密封構件11a係設於框體90與頂板11之間，按壓構件91係用以將框體90之周緣部朝下方側按壓而加以設置。又，圖1中，連接電極86係用以將電漿處理部80與匹配器84及高頻電源85電連接而加以設置。
框體90下面為了阻止氮氣或臭氧氣體等侵入至該框體90下方區域，如圖1所示，外緣部係橫跨周圍方向朝下方側(旋轉台2側)垂直地延伸，而成為氣體限制用突起部92。然後，此突起部92內周面、框體90下面及旋轉台2上面所包圍之區域係收納有所述電漿產生用氣體噴嘴34。
框體90與天線83之間如圖1、圖4及圖6所示，係配置有上面呈開口之概略箱型的法拉第遮罩95。此法拉第遮罩95係由導電性板狀體之金屬板所構成並接地。此法拉第遮罩95底面會阻止天線83所產生之電場及磁場(電磁場)中的電場成分朝向下方之晶圓W，並使得磁場能到達晶圓W而形成有缺槽97。此缺槽97係以延伸於相對於天線83捲繞方向的正交方向之方式而加以形成，並沿著天線83橫跨周圍方向設置於該天線83之下方位置。法拉第遮罩95與天線83之間為了獲得該等法拉第遮罩95與天線83之絕緣，係介設有例如石英所構成之絕緣板94。
接著，就本發明之偏壓電極部120加以詳細說明。此偏壓電極部120係用以將電漿處理部80所產生之電漿吸引至晶圓W側，以在旋轉台2內面側不接觸該旋轉台2之方式，相對於真空容器1為絕緣並氣密地加以配置。亦即，如圖1及圖7所示，電漿處理部80下方側之真空容器1底面部14係形成有開口部121，此開口部121在俯視觀之時係開口為與天線83之配置區域相同或較該區域要大的橢圓形狀。然後，此開口部121內在俯視觀之時係配置有形成為與開口部121相同之橢圓形狀的絕緣構件122，此絕緣構件122下方側呈開口並形成為中空概略圓筒形。此絕緣構件122下端側外周端係朝外側而橫跨周圍方向凸緣狀地加以延伸而出，藉由沿周圍方向設置於此下端側外周端之上面側的O形環等之密封構件123，便能氣密地接觸至真空容器1之底面部14。此絕緣構件122與旋轉台2之間的區域稱為「電漿非激發區域」S2，絕緣構件122上面部之概略中央部為了將後述之電漿阻止用氣體噴出至該電漿非激發區域S2，係於上下方向貫穿該絕緣構件122而設有氣體噴出孔124。此範例中，絕緣構件122係例如由石英所構成。
絕緣構件122內部係配置有所述之偏壓電極部120，此偏壓電極部120係形成為較絕緣構件122要小上一圈。亦即，偏壓電極部120係以仿效絕緣構件122內周面之方式，於下端側開口並且該下端側外周端係凸緣狀地延伸出而成為概略圓筒形狀，並藉由鎳(Ni)或銅(Cu)等之導電構件所構成。然 後，此偏壓電極部120之下端側外周端係以不接觸真空容器1底面部14之方式，配置於較絕緣構件122之外端部要內側之位置，藉由該下端側外周端的上面側所設置之O型環等之密封構件125，而相對於絕緣構件122氣密地加以配置。從而，偏壓電極部120係以部接觸旋轉台2之方式(成為非接觸般)，並以相對於真空容器1為電性絕緣之方式加以配置。
此偏壓電極部120之概略中央部係以對應於所述絕緣構件122之氣體噴出口120的配置位置之方式，形成有上下貫穿該偏壓電極部120之貫穿口126。此貫穿口126下方側如圖1所示，為了對所述電漿非激發區域S2供給電漿阻止用氣體，係氣密地設有導電構件所構成之氣體供給道127。構成此氣體供給道127的流道構件係連接有用以將電漿吸引至晶圓W側之負的偏壓電壓施加部128。此偏壓電壓施加部128具體而言係由例如頻率數為50kHz~40MHz及輸出電功率為500~5000W之高頻電源129及匹配器130所構成。
此處，就將所述電漿阻止用氣體供給至電漿非激發區域S2之理由加以說明。偏壓電極部120係以未接觸旋轉台2之方式加以配置，且相對於晶圓W為電性絕緣。從而，對晶圓W之偏壓電壓如後所述，係透過絕緣構件122、電漿非激發區域S2及旋轉台2而藉由靜電感應從偏壓電極部120以非接觸式地加以施加。因此，當電漿非激發區域S2產生電漿時，會有透過該電漿非激發區域S2而無法引發靜電感應之虞。又，在電漿非激發區域S2產生電漿時，從高頻電源129供給至偏壓電極部120之電功率的一部分或大部分會被無謂地消耗。於是，為了阻止在電漿非激發區域S2產生電漿，便對該電漿非激發區域S2供給較旋轉台2下方側之其他區域的氛圍(氮氛圍)要更難以活性化之氣體。又，由於在高真空會容易產生電漿，故電漿非激發區域S2之氣體壓力係以較該其他區域或改質區域S1要高壓之氛圍的方式來設定電漿阻止用氣體的流量。再者，高頻電源129之頻率設定於較電漿處理部80之高頻電源85之頻率要低，亦可阻止電漿非激發區域S2產生電漿。電漿阻止用氣體為例如氧氣、氯(Cl2)氣或氟(F2)氣等，此範例中為氧氣。
偏壓電及部120下方側係配置有藉由例如石英等絕緣體所構成且形成為概略圓板狀之密封構件131。此密封構件131的外周端在真空容器1底面部14與偏壓電極部120外周端之間，係朝上方側之絕緣構件122而橫跨周 圍方向豎起。從而，由下方側依序將絕緣構件122、偏壓電極部120及密封構件131插入至真空容器1，並藉由例如未圖示之螺栓等將此密封構件131固定於底面部14，則絕緣構件122便會氣密地接觸於真空容器1。又，偏壓電極部120係氣密地接觸於絕緣構件122。再者，藉由密封構件131使得偏壓電極部120與真空容器1之間呈電性絕緣。然後，如圖9之下側所放大顯示，絕緣構件122上面係位於旋轉台2下面側之溝部2a內，且旋轉台2上之晶圓W與偏壓電極部120在面內係呈平行。該等旋轉台2下面與絕緣構件122上面之間的離間尺寸t係例如為0.5mm~3mm。圖8係顯示從下側觀看真空容器1之平面圖，密封構件131在對應於捲繞天線83之區域的位置，係形成為較該區域要大。另外，圖7係省略密封構件123,125之描繪。
旋轉台2外周側在較該旋轉台2要稍下方之位置係配置有環狀之側環100，此側環100之上面係相互於周圍方向離間之2處形成有排氣口61,62。換言之，真空容器1底面部14係形成有2個排氣口，該等排氣口對應位置之側環100係形成有排氣口61,62。該等2個排氣口61,62中之一者及另一者分別稱為第1排氣口61及第2排氣口62，第1排氣口61係形成於第1處理氣體噴嘴31與較該第1處理氣體噴嘴31要靠旋轉台之旋轉方向下游側之分離區域D之間，靠近該分離區域D之位置。第2排氣口62係形成於電漿產生用氣體噴嘴34與較該電漿產生用氣體噴嘴34要靠旋轉台之旋轉方向下游側之分離區域D之間，靠近該分離區域D之位置。
第1排氣口61係用以將第1處理氣體及分離氣體加以排氣者。第2排氣口係用以將第2處理氣體及分離氣體外，將電漿產生用氣體加以排氣者。然後，框體90外緣側之側環100上面係形成有避開該框體90而將氣體流通於第2排氣口用之溝狀氣體流道101。該等第1排氣口61及第2排氣口62如圖1所示，係藉由各自介設有為蝶閥等之壓力調整部65的排氣管63，來連接至為真空排氣機構之例如真空泵64。
頂板11下面之中央部如圖3等所示，係設有與凸狀部4之中心部區域C側之部位連接而橫跨周圍方向形成為概略環狀，且其下面形成為與凸狀部4下面同高度之突出部5。較此突出部5要靠旋轉台2旋轉中心側之核心部21的上方側係配置有用以抑制中心部區域C之第1處理氣體與第2處理氣體相互混合用之迂迴構造部110。此迂迴構造部110係採用於旋轉台2徑向 交互配置有從旋轉台2朝頂板11側橫跨周圍方向垂直地延伸之第1壁部111、從頂板11側朝旋轉台2橫跨周圍方向垂直地延伸之第2壁部112。
真空容器1側壁如圖2~圖4所示，係形成有在未圖示的外部搬送臂與旋轉台2之間進行晶圓W收授用之搬送口15。此搬送口15係構成為藉由閘閥G而氣密地開閉自如。又，面臨此搬送口15位置之旋轉台2下方側係設有透過旋轉台2之貫穿口來將晶圓W從內面側頂升用之升降銷(均未圖示)。
又，此成膜裝置設有用以進行裝置整體動作之控制的電腦所構成之控制部200，此控制部200之記憶體內收納有用以進行後述成膜處理及改質處理的程式。此程式係由實行後述裝置動作之步驟群所組成，可由硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體的記憶部201安裝至控制部200內。
接著，就上述實施形態之作用加以說明。首先，將閘閥G開啟，將旋轉台2間歇地加以旋轉，並藉由未圖示之搬送臂透過搬送口15將例如5片晶圓W載置於旋轉台2上。各晶圓W表面如圖10所示，係形成有溝槽或孔洞所構成之凹部10，此凹部10之縱寬比(凹部10深度÷凹部10之寬度尺寸)為例如數十而過百之尺寸。接著，關閉閘閥G，藉由真空泵64將真空容器1內成為抽氣狀態，並將旋轉台2以例如2rpm~240rpm繞順時針旋轉。然後，藉由加熱單元7將晶圓W加熱至例如300℃左右。
接著，從處理氣體噴嘴31,32將第1處理氣體及第2處理氣體噴出，並從電漿產生用氣體噴嘴34將電漿產生用氣體噴出。又，對電漿非激發區域S2以該區域S2之氣體壓力會較改質區域S1為正壓(高壓)之方式，噴出電漿阻止用氣體。亦即，旋轉台2與絕緣構件122之間的離間尺寸t極小，從而將氣體供給至電漿非激發區域S2時，此氣體便難以從該電漿非激發區域S2被排出。因此，此電漿非激發區域S2便會成為正壓。此電漿阻止用氣體係流通於旋轉台2下方側而由排氣口62加以排氣。
又，以既定流量從分離氣體噴嘴41,42噴出分離氣體，亦以既定流量從分離氣體供給管51及吹淨氣體供給管72,72噴出氮氣。然後，藉由壓力調整部65將真空容器1內調整至預設之處理壓力。又，對電漿處理部80及偏壓電極部120分別供給高頻電功率。
第1處理區域P1中，如圖11所示，於晶圓W表面會吸附第1處理氣 體成分而產生吸附層300。接著，第2處理區域P2中，如圖12所示，晶圓W上之吸附層300會被氧化，而形成1層或複數層之薄膜成分的矽氧化膜(SiO2)之分子層來形成為反應生成物之反應層301。此反應層301由於有例如第1處理氣體含有之殘留基，故會有殘留水分(OH基)或有機物等之雜質的情況。
電漿處理部80中，藉由從高頻電源85所供給之高頻電功率，如圖13概略所示，會產生電場及磁場。該等電場及磁場中的電場會因法拉第遮罩95所反射或吸收(衰減)，而被阻礙到達至真空容器1內。另一方面，由於法拉第遮罩95形成有缺槽97，故磁場會通過此缺槽97透過框體90底面而到達至真空容器1內之改質區域S1。
從而，從電漿產生用氣體噴嘴34所噴出之電漿產生用氣體會因磁場而被活性化，產生例如離子(氬離子：Ar+)或自由基等之電漿。如所述般，由於以包圍旋轉台2徑向延伸之帶體狀區域之方式配置天線83，故此電漿在天線83下方側會以延伸於旋轉台2徑向之方式而成為概略線狀。當晶圓W接觸此電漿時，會進行反應層301之改質處理。具體而言，電漿會衝撞晶圓W表面，從反應層301釋出水分或有機物等之雜質，誘發反應層301內之元素的再配列來達到該反應層301之緻密化(高密度化)。
此處，在從高頻電源129對偏壓電極部120供給高頻電功率之某瞬間觀之時，如圖13所示，可謂是對該偏壓電極部120施加負的直流電壓。亦即，對偏壓電極部120供給高頻電源129所產生之電漿的電子會使得該偏壓電極部120帶負電。然後，如所述般使得偏壓電極部120與晶圓W為非接觸，且電性絕緣。又，非激發區域S2中，如所述般阻止電漿的發生。因此，當晶圓W到達偏壓電極部120上方側時，會因偏壓電極部120之負的直流電壓，而在該晶圓W因靜電感應而產生厚度方向的電荷偏移。亦即，晶圓W內部之電子會因為該負的直流電壓的排斥力，而移動至晶圓W表面側。此電子的移動量(晶圓W表面側之帶電量)由於偏壓電極部120之上面係相對晶圓W而平行配置，故在晶圓W面內會加以一致。
另一方面，對偏壓電極部120從高頻電源129供給高頻電功率之其他瞬間觀之，可謂是對該偏壓電極部施加正的直流電壓。因此，來自高頻電源129的正電荷(陽子)便會欲移動至偏壓電極部120。但是，如所述般，高頻 電源129係使用13.56MHz之高頻，故正的直流電壓與負的直流電壓會高速地切換。從而，對偏壓電極部120施加正的直流電壓的時間(維持來自高頻電源129所施加之極性的時間)會極短為1÷(1356萬)秒左右。然後，與電子相比陽子的質量係大上3級左右，故陽子會較電子要難以移動。因此，再陽子從高頻電源129到達偏壓電極部120之前，便會因該高頻電源129之極性的切換，另一方面電子立刻到達了此偏壓電極部120，故結果便會使得偏壓電極部120帶負電。
從而，因晶圓W表面之負電荷，使得改質區域S1之正離子，具體而言係氬離子會被吸引至晶圓W側，故會在晶圓W附近形成高密度電漿。如此一來，如圖14所示，即便所述凹部10之縱寬比較大，亦即凹部10深度尺寸較大，電漿仍會橫跨至該凹部10底面而進入。因此，所述改質處理會橫跨晶圓W面內且橫跨凹部10深度方向而均等地進行。之後，藉由持續旋轉台2之旋轉，會依序進行多數次之吸附層300的吸附、反應層30之生成及反應層301之改質處理，而層積反應層301來形成薄膜。此薄膜會橫跨面內且橫跨凹部10深度方向而成為緻密且均勻的膜質。另外，圖13及圖14中，係概略顯示電漿處理部80、偏壓電極部120及晶圓W。
在進行以上一連串程序期間，由於框體90外周側之側環100係形成有氣體流道101，故各氣體會避開框體90而通過該氣體流道101來被加以排氣。又，由於框體90下端側周緣部係設有突起部92，故會抑制氮氣或臭氧氣體侵入至該框體90內。
再者，由於第1處理區域P1及第2處理區域P2之間係供給有氮氣，故會以第1處理氣體與第2處理氣體及電漿產生用氣體不會相互混合之方式來將各氣體加以排氣。又，由於旋轉台2下方側供給有吹淨氣體，故欲朝旋轉台2下方側擴散之氣體會藉由該吹淨氣體而朝排氣口61,62側推回。
依上述實施形態，將各處理氣體噴嘴31,32離間於旋轉台2之旋轉方向而設置電漿處理部80，並於旋轉台2下方側面臨電漿處理部80之位置以不接觸該旋轉台之方式設置偏壓電極部120。然後，從偏壓電壓施加部128將偏壓電壓施加至該偏壓電極部120。因此，便可對晶圓W以非接觸地施加偏壓電壓，便可將電漿(氬離子)吸引至該晶圓W側。從而，由於可在晶圓W附近形成高密度電漿，故即便晶圓W表面形成有縱寬比較大的凹部10， 亦能橫跨該凹部10之深度方向來均勻地進行電漿改質處理，可形成膜質均勻性優異的薄膜。
又，藉由在旋轉台2下面側設置溝部2a，並將電漿非激發區域S2之離間尺寸t設為極小，便能將偏壓電極部120接近配置於旋轉台2上之晶圓W。因此，即便不從高頻電源129供給那麼大的電功率，亦可將電漿吸引至晶圓W側。再者，由於晶圓W附近可形成高密度電漿，故即便是於周圍方向配置有噴嘴31,32,41,42等之間的狹窄區域，亦可進行良好的電漿改質處理。換言之，可抑制平面觀之時之真空容器1的直徑尺寸，亦即抑制裝置大型化，並進行反應層301之成膜處理及該反應層301之電漿改質處理。從而，本發明不僅形成有所述之凹部10的晶圓W，亦可適用於未形成有此般凹部10之平坦晶圓W。
此處，就以上所說明之成膜的其他範例加以說明。圖15及圖16係顯示未在旋轉台2下面側設置溝部2a，而在各凹部24下方側之該旋轉台2內部配置板狀之輔助電極部140之範例。各輔助電極部140在俯視觀之時係形成為較凹部24要大上一圈，且配置為輔助電極部140之中心位置會與該凹部24之中心位置一致。具體而言，輔助電極部140在俯視觀之時係形成為較晶圓W直徑尺寸(300mm)要大上10mm~50mm左右程度的尺寸。由於旋轉台2係由絕緣體所構成，故輔助電極部140係各自與偏壓電極部120及該旋轉台2上之晶圓W為電性絕緣。輔助電極部140之厚度尺寸d為例如0.5mm~10mm。又，輔助電極部140係由碳©等之導電材所構成。旋轉台2下面與絕緣構件122上面之間的離間尺寸為例如0.5mm~5mm左右。
如此般地設置輔助電極部140時，如圖17概略所示，偏壓電極部120與輔助電極部140之間會產生靜電感應。具體而言，輔助電極部140下面側的正電荷會偏析，該輔助電極部140上面側的負電荷會偏析。從而，該輔助電極部140與晶圓W之間亦會同樣地產生靜電感應，使得晶圓W表面側之負電荷偏析。因此，由於與所述範例同樣地電漿(氬離子)可被吸引至晶圓W側，故可謂便可僅以輔助電極部140之厚度尺寸來讓偏壓電極部120與晶圓W接近。從而，與未設有輔助電極部140的情況相比，或與將偏壓電極部120與晶圓W大大地離間之情況相比，便不須從高頻電源129供給那麼大的電功率值至偏壓電極部120即可。又，由於旋轉台2不需設置溝部 2a，故與設置該溝部2a的情況相比，會提升旋轉台2的強度。
此般的輔助電極部140，可取代設於各凹部24之下方側，而與所述溝部2a同樣地，以橫跨該等凹部24之下方位置之方式沿旋轉台2之旋轉方向而形成為環狀。又，輔助電極部140亦可設於旋轉台2上之晶圓W與偏壓電極部120之間，亦可取代埋設於旋轉台2，而如圖18所示，配置在凹部24內。此情況，晶圓W係在凹部24內而層積於輔助電極部140之上方側。再者，輔助電極部140亦可貼設於旋轉台2之下面側。另外，亦可將此輔助電極部140設於旋轉台2，並於該旋轉台2之下面側形成溝部2a。
又，為了使得偏壓電極部120與真空容器1電性絕緣，而在該真空容器1與偏壓電極部120之間配置絕緣構件122，但亦可如圖19所示，不在旋轉台2與偏壓電極部120之間配置該絕緣構件122。具體而言，真空容器1底面部14與偏壓電極部120下端側周緣部之間，係以包圍該偏壓電極部120之方式配置形成為環狀之絕緣構件122。旋轉台2與偏壓電極部120之間的尺寸係設定為與所述離間尺寸t為相同尺寸。此情況，由於可僅以絕緣構件122之厚度尺寸使得偏壓電極部120接近旋轉台2，故可抑制從高頻電源129供給至電極部120之電功率值。
再者，就偏壓電極部120，亦可取代形成為概略圓筒狀，而形成為板狀。此情況如圖20所示，可沿周圍方向於複數位置處於例如絕緣構件122內部區域設有用以從下方側支撐偏壓電極部120之突起狀支撐部142，於該等支撐部142與絕緣構件122上面之間配置偏壓電極部120。藉由將偏壓電極部120形成為板狀，除了所述效果外尚能獲得以下效果。
亦即，從高頻電源129將高頻電功率供給至偏壓電極部120時，不僅該偏壓電極部120與晶圓W之間，在偏壓電極部120與例如真空容器1側壁部之間亦會引發靜電感應。從而，供給至偏壓電極部120之電功率的一部分會被浪費。於是，藉由將偏壓電極部120形成為板狀，換言之，藉由在偏壓電極部120周圍之導電構件(真空容器1側壁部或底面部14等之各構件或晶圓W)中僅針對晶圓W設置之對向面部，便可抑制能量損失。圖20中的500係用以密封偏壓電極部120與絕緣構件122之間的O型環等之密封構件。
又再者，如圖21所示，亦可將旋轉台2以導電構件，例如碳化矽(SiC) 來加以構成。此情況，係以旋轉台2相對於偏壓電極部120及真空容器1而電性絕緣之方式，來將偏壓電極部120離間配置於旋轉台2下方側，並藉由例如陶瓷或石英等絕緣體來構成核心部21。如此般藉由導電構件來構成旋轉台2時，偏壓電壓會被施加至旋轉台2整體，而傳達至晶圓W。
又，亦可取代設置對晶圓W以非接觸式施加偏壓電壓之偏壓電極部120，而如圖22所示，直接將偏壓電壓施加至旋轉台2。具體而言，各自藉由導電構件構成旋轉台2、核心部21及旋轉軸22，此旋轉軸22下方側係設有集電環(slip ring)機構150。亦即，旋轉軸22與驅動部23之間，係與旋轉軸22一同地配置繞鉛直軸旋轉之旋轉自如的導電軸151，此導電軸151外周面係構成被供電面。然後，為了相對此導電軸151外周面滑動並供電，係沿旋轉軸22鄰接配置有沿上下方向延伸之供電構件152，此供電構件152係藉由殼體20來支撐下端部。又，供電構件152上端部係由導電體所構成，並連接有偏壓電壓施加部128(高頻電源129)，導電軸151側同樣地設有由導電體所構成之電刷等地滑動供電部153。圖22中，絕緣體154係設在供電構件152及驅動部23與殼體20之間。
此構成之裝置中，對繞鉛質軸旋轉之導電軸151，由滑動供電部153的滑動及來自偏壓電壓施加部128之供電，會透過旋轉軸22、核心部21及旋轉台2對晶圓W施加偏壓電壓。另外，如圖21及圖22般，對旋轉台2整體施加偏壓電壓時，不僅電漿處理不80之下方區域，亦會對各區域P1、P2、D之下方側晶圓W施加偏壓電壓。因此，由於可謂是由高頻電源129供給了過多電功率，故較佳地係如所述般，以非接觸式來對晶圓W施加偏壓電壓。
又，對電漿非激發區域S2供給電漿阻止用氣體時，如圖23所示，偏壓電極部120上面側亦可設有連通至氣體供給道127且延伸於旋轉台2徑向之缺槽狀凹陷150。此情況，亦可以沿此凹陷150之方式於複數位置處形成所述所述氣體噴出口124。
再者，電漿阻止用氣體亦可取代從偏壓電極部120下方側透過氣體噴出口124來進行供給，而如圖24所示，設置從真空容器1側壁朝中心部區域C水平延伸之電漿阻止用氣體噴嘴510。此電漿阻止用氣體噴嘴510係在較偏壓電極部120要靠旋轉台2旋轉方向上游側之位置，配置在較旋轉台2 下面稍靠下面之位置。此情況，電漿阻止用氣體便會橫跨旋轉台2徑向來對所述電漿非激發區域S2進行供給。
在設有此電漿阻止用氣體510之情況，亦可為以從該電漿阻止用氣體噴嘴510所噴出之氣體會經由該電漿非激發區域S2而朝排氣口62之方式，亦即，抑制從噴嘴510直接朝排氣口62。具體而言，噴嘴510下方側係配置橫跨該噴嘴510長度方向延伸之板狀氣體限制構件(未圖示)。然後，此氣流限制構件係朝旋轉台2旋轉方向下游側延伸，於此延伸部分形成較絕緣構材122要大上一圈之開口部，將絕緣構件122配置(收納)於此開口部內。又，氣流限制構件中使得旋轉台2旋轉方向上游側部位、中心部區域C側部位及真空容器1側壁側部位要較噴嘴510朝旋轉台2分別朝上方側彎曲，而構成為從噴嘴510所噴出的氣體會沿著氣流限制構件而朝絕緣構件122朝下游側流通。再者，就該延伸部分上面，絕緣構件122中對向於噴嘴510部位以外之區域(旋轉台2旋轉方向下游側、中心部區域C及真空容器1側壁側)係接近旋轉台2下面來加以形成。如此一來，從噴嘴510噴出之氣體便會流通於該延伸部分與絕緣構件122之間的極小間隙區域、及非激發區域S2。從而，噴嘴510中之氣體噴出孔33便會形成為朝向旋轉台2旋轉方向上游側或下游側。
再者，亦可取代俯視觀之時，將偏壓電極部120形成為對應於天線83配置區域而為橢圓形狀，而如圖25所示，例如跨越該配置區域而成為圓狀。又，亦可將偏壓電極部120與天線83一同捲繞成圓狀，或將偏壓電極部120形成為圓狀，並將天線部83捲繞成與凸狀部4同樣之概略扇狀。另外，圖25係顯示從下方側觀看真空容器1之平面圖。
又再者，以上所述各範例中，雖係捲繞作為電漿處理部80之天線83來產生感應耦合型電漿(ICP：Inductively coupled plasma)，但亦可為產生電容耦合型電漿(CCP：Capacitively Coupled Plasma)。此情況如圖26所示，係相對電漿產生用氣體噴嘴34而於旋轉台2旋轉方向下游側配置一對作為平行電極之電極160,160。該等電極160,160係由真空容器1側壁氣密地插入，以在電極160,160之間將電漿產生用氣體電漿化。圖26中，支撐部161係設在該等電極160,160中之真空容器1側壁側之基端部。
以上各範例中，雖係舉出高頻電源129作為偏壓電極施加部128之範 例，但亦可取代此高頻電源129，設置施加負的直流電壓之直流電源部。再者，在用於電漿改質之電漿的電荷為負的情況，亦可對旋轉台2上之晶圓W施加正的偏壓電壓。
旋轉台2與絕緣構件122或偏壓電壓部122之間的離間尺寸t過大時，用以將電漿吸引至晶圓W側所必要之電功率值會過大，另一方面過小時，由於該等旋轉台2與絕緣構件122或偏壓電及部120會有衝撞之虞，故較佳係設定在所述之範圍。
以上所說明之成膜矽氧化膜時所使用之第1處理氣體可使用以下表1之化合物。另外，以下各表中，「原料A區域」係表示第1處理區域P1，「原料B區域」係表示第2處理區域P2。又，以下之各氣體為一範例，亦一併記載已經說明之氣體。
又，用以將表1之第1處理氣體氧化之第2處理氣體可使用表2之化合物。
另外，表2中，「電漿+O2」或「電漿+O3」係於例如第2處理氣體噴嘴32上方側設置所述電漿處理部80，將該等氧氣或臭氧電漿化來加以使用的意思。
又，亦可使用所述表1之化合物作為第1處理氣體，使用表3之化合物所構成之氣體作為第2處理氣體，來形成矽氮化膜(SiN膜)。
另外，表3中「電漿」亦係與表2同樣地使用「電漿」之用語而將各氣體電漿化來加以使用之意思。
再者，亦可使用表4之化合物所構成之氣體來各自作為第1處理氣體及第2處理氣體，來成膜碳化矽(SiC)膜。
又再者，亦可使用上述所舉表4之第1處理氣體，來成膜矽膜(Si膜)。亦即，如圖27所示，此情況，係不設置第2處理氣體噴嘴32，旋轉台2上之晶圓W係透過分離區域D交互通過第1處理區域(成膜區域)P1及改質區域S1。然後，當第1處理區域P1於晶圓W表面吸附第1處理氣體成分而形成吸附層300時，以旋轉台2旋轉期間，藉由加熱單元7之熱量使得晶圓W表面之吸附層300產生熱分解讓氫或氯等雜質脫離。從而，便會因吸附層300之熱分解反應而形成反應層301。
然而，由於旋轉台2係繞鉛直軸旋轉，故旋轉台2上之晶圓W在通過第1處理區域P1後，到達至改質區域S1之時間，亦即用以從吸附層300將雜質排出之時間極短。因此，在到達至改質區域S1前之晶圓W的反應層301依然會含有雜質。於是，在改質區域S1中藉由例如供給氬氣之電漿至晶圓W，便能從反應層301將雜質去除，得到良好膜質之反應層301。如此一來，藉由交互通過區域P1,P2，便會層積多層反應層301來成膜出矽膜。從而，本發明中之「電漿改質處理」除了從反應層301將雜質去除來進行該反應層301之改質外，亦包含用以將吸附層300進行反應(熱分解反應)之處理。
用於矽膜之電漿處理的電漿產生用氣體係使用對晶圓W會給予離子能量來產生電漿之氣體，具體而言，除了所述之氬氣外，可使用氦(He)氣等稀有氣體或氫氣等。
又，在形成矽膜的情況，亦可使用表5之摻雜材作為第2處理氣體，將硼(B)或磷(P)摻雜至該矽膜。
又，亦可使用以下表6所示之化合物所構成之氣體作為第1處理氣體，並使用所述第2處理氣體，來形成金屬氧化膜、金屬氮化膜、金屬碳化膜或High-k膜(高介電率膜)。
又，電漿改質用氣體或與該電漿改質用氣體一同使用之電漿離子植入氣體亦可使用以下表7之化合物所構成之氣體的電漿。
另外，此表7中，關於含氧元素(O)之電漿、含氮元素(N)之電漿及含碳元素(C)之電漿，亦可分別僅用於氧化膜、氮化膜及碳化膜之成膜程序。
又，以上所說明之電漿改質處理亦可在旋轉旋轉台時，即成膜反應層301時所進行，但亦可為例如層積10~100層之反應層301時所進行。此情況，成膜開始時會預先停止對高頻電源85,129之供電，在旋轉台2旋轉反應層301之層積數量之旋轉後，停止對噴嘴31,32之氣體供給，並對該等高頻電源85,129供電來進行電漿改質。此情況，係在成膜開始時預先停止對高頻電源85,129供電，之後，再度重複反應層301之層積及電漿改質。又再者，亦可對已形成薄膜之晶圓W進行電漿改質處理。此情況，真空容器1內係不設置各氣體噴嘴31,32,41,42，而配置電漿產生用氣體噴嘴34、旋轉台2及偏壓電極部120等。如此般即便在真空容器1內僅進行電漿改質處理的情況，亦可藉由偏壓電極部120將電漿(離子)吸引至凹部10內，故可橫跨該凹部10之深度方向進行均勻之電漿改質處理。
又再者，對晶圓W所進行之電漿處理亦可取代改質處理，而進行處理氣體之活性化。具體而言，係將電漿處理部80組合在所述第2處理氣體噴嘴32，並將偏壓電極部120配置在該噴嘴32下方側。此情況，從噴嘴32所噴出之處理氣體(氧氣)會因電漿處理部80而活性化產生電漿，該電漿會被吸引至晶圓W側。從而，便可橫跨凹部10深度方向將反應層301之膜厚或膜質加以一致。
即便如此般地將處理氣體電漿化的情況，亦可與處理氣體之電漿化一同地進行所述之電漿改質處理。又，將處理氣體電漿化之具體的程序，除了所述之Si-O系薄膜之成膜以外，亦可適用於例如Si-N(氮化矽)系薄膜。成膜此Si-N系薄膜之情況，系使用含氮(N)氣體，例如氨(NH3)氣體作為第2處理氣體。
此處，就所述輔助電極部140之配置樣式，與設置旋轉台2之氛圍及該旋轉台2之耐壓強度一併加以事先說明。如所述圖15般，在將輔助電極部140埋設於旋轉台2時，該旋轉台2(石英)及輔助電極部140(碳或銅等導電體)之熱膨脹收縮率會相互不同。從而，輔助電極部140如圖28所示，實際上係形成為較埋設有該輔助電極部140之旋轉台2的內部區域210要小上一圈。亦即，該等輔助電極部140與旋轉台2之間未設有間隙區域時，進行真空容器1之升降溫時，會因輔助電極部140或旋轉台2之熱膨脹收縮而有該等輔助電極部140及旋轉台2至少一者破損之虞。於是，輔助電極部140及旋轉台2之間便形成有間隙區域。
具體而言，就旋轉台的製造方法加以說明時，在圖28中，旋轉台2係由例如上面側形成有成為所述內部區域210之凹陷部分2b的圓板型下側構件2c，及同樣形成為圓板型之上側構件2d所構成。然後，凹陷部分2b之內部係配置有輔助電極部140，並藉由將該等構件2c,2d相互焊接來形成旋轉台2。
從而，例如在大氣氛圍下進行該焊接時，內部區域210會成為大氣氛圍。如此般將內部區域210設定在大氣氛圍之旋轉台2配置在真空容器1內，並將該真空容器1設定在所述成膜壓力(真空氛圍)時，旋轉台2外側(真空容器1內部)與該旋轉台2之內部區域210之間會產生較大的壓力差。因此，旋轉台2之厚度尺寸(板後尺寸)j需要以不會因此般壓力差而損壞該旋 轉台2之方式，亦即，旋轉台2可承受該壓力差所產生之應力的方式，來預先設定在某程度之厚度。
另一方面，在真空氛圍進行旋轉台2之焊接時，內部區域210會成為真空氛圍。此情況，雖成膜氛圍中，真空容器1內與內部區域210之間不會產生較大的壓力差，但在例如進行裝置之維修時，真空容器1內會回復至大氣氛圍。因此，真空容器1內設定在大氣氛圍時，旋轉台2之內部區域210與該旋轉台2之外側便會產生大的壓力差。
因此，若在旋轉台2埋設輔助電極部140的話，不管將內部區域210設定在大氣氛圍及真空氛圍之任一者，與將旋轉台2構成為實心的情況相比，便不得不將該旋轉台2之厚度尺寸j設定在某程度之厚度。從而，針對旋轉台2上之晶圓W，要與偏壓電極部120成為電性接近之輔助電極部140目的來說，形成圖28之旋轉台2可謂是並非良策。
於是，以下所述各範例中，係在旋轉台2上之晶圓W與偏壓電極部120之間設置輔助電極部140，並確保旋轉台2之耐壓強度，將該旋轉台2之厚度尺寸j抑制在例如5mm~20mm之小尺寸。具體而言，如圖29及圖30所示，於旋轉台2表面載置有各晶圓W之部位(所述凹部24形成區域)各自形成有較晶圓W或輔助電極部140之厚度尺寸要深尺寸之凹部600。然後，各凹部600之底面係於複數位置配置作為支柱之例如石英等所構成之銷狀的突起部601。此範例中，在俯視觀之時係於凹部600中央部配置一個突起部601，並以於周圍方向包圍該突起部601之方式於例如9位置處配置突起部601。各突起部601之高度尺寸係以較輔助電極部140之厚度尺寸d要大之方式，且設定為在該等突起部601之間會加以一致。
又，以各突起部601貫穿輔助電極部140之方式，對應於各突起部601之配置形式，在該輔助電極部140於複數位置處，本範例中為10處形成上下貫穿之貫穿口602。再者，此輔助電極部140上方側係配置有例如石英等所構成之圓板狀蓋體603，並於該蓋體603表面形成收納晶圓W之凹部24。如此一來，將輔助電極部140及蓋體603依序收納至凹部600內部，並將旋轉台2及蓋體603於例如真空氛圍或大氣氛圍下例如相互進行焊接，蓋體603下面部便會藉由各突起部601而被加以支撐。從而，如此般構成旋轉台2時，會確保旋轉台2之耐壓強度，並使得旋轉台2之厚度尺寸j變小，而 可將輔助電極部140埋設至該旋轉台2。另外，蓋體603與旋轉台2除了相互焊接外，亦可將蓋體603與突起部601各自互相焊接。又，亦可取代於輔助電極部140設置供突起部601貫穿之貫穿口602，而藉由導電體所構成之複數構件(例如金屬片或金屬粉末等)來構成該輔助電極部140，而在相鄰構件之間配置突起部601。
圖31係顯示取代將突起部601設置在旋轉台2，而在內部區域210與旋轉台2之外部，例如與旋轉台2之側面側區域形成相互連通之通氣道610之範例。亦即，如所述圖28所說明般，在將內部區域210構成為氣密，並在該內部區域210與旋轉台2外部區域之間產生壓力差的情況，會對應此應力而將應力施加在旋轉台2。
此處，圖31中，係使得不會產生該壓力差之方式，或是該壓力差不會變得那麼大。具體而言，通氣道610一端側係在內側區域210內面中未接觸輔助電極部140之部位，例如側周面之上端側位置處形成開口。然後，通氣道610之另端側為了抑制氣體朝內部區域210回流，係如所述般於旋轉台2之側壁面開口。此通氣道610之開口徑為例如質徑尺寸1.5mm以下。另外，通氣道610亦可於旋轉台2之下面側開口。
從而，在使用此般構成之旋轉台來進行晶圓W之成膜處理的情況，將真空容器1內設定為真空氛圍時，係透過通氣道610來將內部區域210內之氛圍加以排氣。另一方面，在進行維修時，真空容器1內會回復至大氣氛圍，會透過通氣道610將真空容器1外部之氛圍流入至內部區域210。如此一來，便能抑制內部區域210內外之壓力差產生，可確保旋轉台2之耐壓強度，並使得該旋轉台2之厚度尺寸j較小，來將輔助電極部140埋設至旋轉台2。關於通氣道610之另端側，亦可於旋轉台2之側周面開口。如此般設置通氣道610時，亦可與該通氣道610一同地配置所述突起部601。
又，圖32係顯示取代將輔助電極部140埋設於旋轉台2，而是於該旋轉台2下面側配置為熱膨脹收縮自如之範例。具體而言，旋轉台2中各凹部24下方側之部位係朝上方側成為例如凹陷呈圓形狀之收納部615，將輔助電極部140從下方側收納至該收納部615。此輔助電極部140上面側周緣部係橫跨周圍方向朝外側水平地延伸而成為凸緣部617。又，輔助電極部140外側係配置有例如由石英所構成之概略環狀之抑制構件616，輔助電極部 140外周側之旋轉台2下面部係以置入此抑制構件616之方式，言該輔助電極部140之周圍方向而凹陷呈環狀。然後，如圖33所示，藉由將輔助電極部140收納於收納部615，並將抑制構件616及凸緣部617及旋轉台2例如相互焊接，來將輔助電極部140一體地配置於旋轉台2。
再者，圖34係顯示如所述般將輔助電極部140配置在旋轉台2下面側時，輔助電極部140係由例如石英等之介電體或絕緣體等所構成之本體構件621、及沿著該本體構件621外面所形成之電極膜622所構成之範例。亦即，本體構件621係藉由電極膜622加以披覆。此情況，由於係透過電極膜622將偏壓電壓施加至晶圓W，故仍可獲得與所述各範例同樣之效果。
如此般地將電極膜622形成於本體構件621表面的情況，亦可僅形成在該本体構件621上面側(晶圓W側之本体構件621表面)。又，如以上之圖32~圖34般，亦可以輔助電極部140或電極膜622不露出於真空容器1內之方式，如圖35所示，於該等輔助電極部140或電極膜622下方側配置石英等所構成之絕緣板623。
此處，圖36~圖38係顯示在所述圖32~圖34般於旋轉台2下面側配置輔助電極部140的情況，將旋轉台2之厚度尺寸j設定在所說明數值時，模擬施加在旋轉台2之負荷(應力)之結果。此模擬中，係將旋轉台2之轉速設定在300rpm，並將晶圓W加熱溫度設定在600℃。
其結果，不管旋轉台2上面側(圖36、圖37)及內面側(圖38)，施加在旋轉台2之應力最大乃為2.8MPa，大幅低於石英耐壓強度之50MPa。另外，圖37係將圖36中應力最大之部位(旋轉台2外周側)加以放大。
又，圖32~圖34之輔助電極部140至少表面係由導電體所構成，在該旋轉台2上方側透過旋轉台2下方側區域與供給有各氣體之區域接觸。從而，例如進行裝置之清潔時，當噴嘴43所供給之清潔氣體(例如氟(F2)氣體、氯(Cl2)氣體或含氟及氯的氣體(ClF3)等)繞進至旋轉台2側周面而接觸至輔助電極部140時，會有該輔助電極部140遭侵蝕之虞。於是，如以下般，就清潔氣體是否繞進輔助電極部140側進行了模擬。
具體而言，係就層積於加熱單元7之覆蓋構件7a及絕緣構件122之上方側1mm處之清潔氣體濃度進行了模擬。此模擬中，係從分離氣體噴嘴41將清潔氣體以1slm供給至真空容器1內，並就其他氣體使用設定為各種流 量之氮氣。又，旋轉台2之轉速係設定在5rpm(圖39A)、20rpm(圖39B)、60rpm(圖39C)及120rpm(圖39D)，且各例中均是繞逆時針來旋轉旋轉台2。又，覆蓋構件7a或絕緣構件122與旋轉台2之間的區域之間隙尺寸係設定在3mm以下，並對該區域從氣體噴出口124供給13slm左右之氣體(例如氮氣)。此外之模擬條件則是各例中均使用相同條件。
其結果，如圖39A~39D所示，即使將旋轉台2之轉速設定為任一例，均未確認到清潔氣體朝輔助電極部140繞進。
再者，圖40A~40D係與圖39A~39D同樣地，顯示將旋轉台2之轉速設定在5rpm(圖40A)、20rpm(圖40B)、60rpm(圖40C)及120rpm(圖40D)，且模擬旋轉台2上方側1mm位置之清潔氣體濃度分布之結果。又再者，圖41A~41D係顯示將旋轉台2之轉速設定在5rpm(圖41A)、20rpm(圖41B)、60rpm(圖41C)及120rpm(圖41D)，且模擬噴嘴罩31a上方側1mm(旋轉台2上方側7mm)位置之清潔氣體濃度分布之結果。該等圖40A~40D及圖41A~41D之任一例中，清潔氣體均擴散至分離氣體噴嘴41附近位置。從而，清潔氣體應不會朝向輔助電極部140而會朝向排氣口61,62快速地被加以排氣。
如上述般，在旋轉台2上之晶圓W及偏壓電極部120之間設置輔助電極部140時，亦可取代埋設於該旋轉台2，而如圖42所示，於旋轉台2下面側藉由例如濺射等來成膜金屬膜625。
又，於旋轉台2下面側形成輔助電極部140時，亦可從旋轉台2上面側置入。具體而言，如圖43及圖44所示，旋轉台2中載置有晶圓W之區域係各自形成有俯視觀之時較晶圓W直徑尺寸要大尺寸之貫穿口631。然後，將輔助電極部140置入此貫穿口631，將該輔助電極部140之外周緣與貫穿口631內周緣相互卡固。又，例如就石英所構成之圓板型板狀體632，該板狀體632之表面係形成有在俯視觀之時較輔助電極部140大上一圈，且用以載置晶圓W之凹部24。接著，將板狀體321層積於輔助電極部140上方側，且將板狀體621外周緣與輔助電極部140上方側之貫穿口631內周端相互卡固。如此一來，如圖43下側放大所示，板狀體632上面與旋轉台2上面之高度位置會相互一致。此般範例亦可獲得與所述各例同樣的效果。
圖44中之銷633係為了對旋轉台2進行輔助電極部140或板狀體632 之定位及止滑而加以設置。銷633係構成為會與形成在輔助電極部140或板狀體633之周緣部的銷633對應位置的切口部644相互卡固。亦即，對晶圓W進形成膜處理時，旋轉台2會繞鉛直軸旋轉，而旋轉台2上之晶圓W會因升降銷透過旋轉台2所形成之未圖示的貫穿口而升降。因此，若不使得輔助電極部140或板狀體632所構成之構件不會相對旋轉台2產生位移，便會有旋轉台2與該構件會滑動，或無法使晶圓W升降動作進行之虞。於是，以輔助電極部140及板狀體632不會相對旋轉台2滑動或位移之方式，形成該等銷633及切口部644來作為定位機構。另外，此般定位機構亦可設於所述之圖15、圖28及圖31~圖35之輔助電極部140。又，圖44中，係將旋轉台2之一部分裁除來加以描繪。
圖45~圖47係顯示如圖43~圖44班配置輔助電極部140的情況，與所述範例同樣地模擬施加在旋轉台2之應力的結果。旋轉台2表面側(圖45及圖46)及內面側(圖47)任一者均係將旋轉台2之厚度尺寸j設定如所述般，可知該旋轉台2未施家有超過石英耐壓強度之應力。具體而言，此模擬中，施加於旋轉台2之應力最大值為7.8MPa。另外，圖46係將圖45中旋轉台2之外周緣附近加以放大。
此處，係就構成偏壓電極部120之配置場所及旋轉台2之材料較佳範例加以說明。偏壓電極部120與真空容器1內之電漿之間由以上說明可知係形成有靜電電容。具體而言，該等偏壓電極部120與電漿之間係存在有電漿鞘區電容Cp、旋轉台2電容Ct及旋轉台2與偏壓電極部120之間的間隙區域所產生之電容Cs。從而，對偏壓電極部120供給某任意值之高頻電功率時，為了將電漿吸引至晶圓W側之力盡可能地加強，較佳地係盡可能使得電容Ct與電容Cs之合成電容較大。亦即，構成該電容Ct、Cs部位較佳地係構成為不會施加有較大電壓。靜電電容一般係以下式(1)加以表示。
C1=ε×S÷k．．．．(1)
C1：電容之電容值、ε：介電率、S：電容之表面積、k：構成電容之一對對向電極間之距離
從而，欲獲得較大電容值C1的情況，可知要將距離k變小，介電率ε變大較佳。對應於各電容值Ct、Cs來具體說明，較佳地，旋轉台2係將板厚尺寸盡可能較薄，並由介電率較高之材料(例如水晶、氧化鋁(Al2O3)，或 氮化鋁(AlN))來加以構成。旋轉台2與偏壓電極部120之間的區域較佳地係盡可能使得該區域之離間尺寸較小，亦即使得偏壓電極部120盡可能接近旋轉台2。從而，較佳地，所述絕緣構件122係使得板厚尺寸較薄。又，亦可對旋轉台2與偏壓電極部120之間的區域(非激發區域S2)供給介電率較大的氣體，或藉由調整該區域之壓力使得介電率變大。具體而言，在對旋轉台2下面側供給介電率較大的氣體的情況，較佳地，該區域之壓力係較高。另一方面，在對旋轉台2下面側供給介電率較小的氣體的情況，較佳地，該區域之壓力係較低。
於是，使得旋轉台2之板厚尺變薄，而將實際板厚尺寸變薄時，該旋轉台2之強度會變弱。於是，如所詳述般，較佳地，係在旋轉台2內部配置輔助電極部140，來將電性觀之時的板厚尺寸變薄。構成此輔助電極部140之材質舉出有例如銅(Cu)、鐵(Fe)、鋁(Al)、碳(C)、矽(Si)等所構成之導電材(金屬所構成之導電體或半導體)的至少1種。
輔助電極部140之形狀為了抑制旋轉台2與偏壓電極部120之間的異常放電發生，較佳地係在該輔助電極部140側周面沿周圍方向形成階段狀之段部700，並於複數位置處於上下方向設置此段部700。亦即，輔助電極部140側周面於上下方向連續長長地形成垂直面時，會容易發生異常放電。於是，較佳地，便以該垂直面以所謂間斷地形成之方式，來如圖48所示，在相互上下相鄰之垂直面彼此之間形成段部700。
從而，輔助電極部140就上側朝下側直徑縮小的概略圓錐狀之導電構件而言，係在高度方向之某位置於水平方向裁斷，並成為較該位置要靠上側之部位(直徑尺寸較大的部位)。然後，埋設有此輔助電極部140之旋轉台2的內部區域120內壁面係透過間隙區域對向於此輔助電極部140，並以沿著該輔助電極部140外周面之方式，同樣地從上側朝下側直徑縮小成階段狀。藉由如此般將段部700形成在輔助電極部140，就旋轉台2及偏壓電極部120之間形成有電場之區域而言，由於俯視觀之時之面積變小，故這點也會使得異常放電難以發生。
所述偏壓電極部120在俯視觀之時，在與輔助電極部140下面部重疊之位置，係形成為與該下面部之大小一致。圖48中之701係用以封閉收納輔助電極部140之內部區域210上端面並形成晶圓W之載置區域(凹部24)之 蓋體。
如此般將輔助電極部140外周面構成為從上側朝下側直徑縮小時，亦可取代將複數段部700形成在該外周面，而以外周面係從上側朝下側而直線地直經縮小之方式來形成為錐狀。
再者，圖49係顯示輔助電極部140係藉由內部區域210之上方側所配置之上側電極板705與相對於該上側電極板705而離間於下方側所配置之下側電極板706所構成之範例。該等電極板705,706係各自形成為例如與晶圓W之外緣為同心圓狀。又，從旋轉台2之旋轉方向觀之時，上側電極板705之水平方向長度尺寸L1係設定在晶圓W之長度尺寸(300mm)為相同或以上。然後，從旋轉台2之旋轉方向觀之時，下側電極板706之長度尺寸L2係形成為較該長度尺寸L1要短。偏壓電極部120在俯視觀之時，係以和該下側電極板706重疊之方式，且該偏壓電極部120之大小係與下側電極板706之大小一致之方式加以形成。
又，該等電極板705,706之間為了將電極板705,706彼此相互電連接，係於例如複數位置處配置有由導電體所構成之棒狀支撐柱707。再者，該等電極板705,706之間的支撐柱707周圍區域係配置有與構成旋轉台2之材質(例如石英)的熱膨脹收縮率為幾乎相同的化合物所構成之補強構件708。亦即，補強構件708係成為概略圓板狀，配置有支撐柱707之區域係形成有供該補強構件708上下貫穿之貫穿口。此範例中，補強構件708係由石英所構成。
如此般配置補強構件708之理由，於以下進行說明。於旋轉台2內部區域210配置輔助電極部140時，該等旋轉台2與輔助電極部14的熱膨脹收縮率會相互不同。從而，該等旋轉台2內壁面與輔助電極部140之間便不得不如所述般設置間隙區域。從而，旋轉台2內部會形成多餘的(不必要的)空洞，故與未形成此般空洞的情況相比，旋轉台2之強度會變弱。
於是，便將電極板705,706彼此於上下加以離間，並於該等電極板705,706之間配置補強構件708，來將此補強構件708之熱膨脹收縮率與旋轉台2之熱膨脹收縮率加以一致。從而，旋轉台2之內壁面與補強構件708側周面之間便不需設置間隙區域，或旋轉台2之內面與輔助電極部140(電極板705,706)之間的間隙區域可為較小的容積。因此，與未設有補強構件708 的情況相比，可提升旋轉台2之強度。
再者，以輔助電極部140(上側電極板75)橫跨晶圓W面內形成靜電耦合，使得輔助電極部140下面部(下側電極板706)較上側電極板75要小。從而，可如所述般抑制旋轉台2與偏壓電極部120之間的異常放電。又，由於可在旋轉台2旋轉方向獲得相互鄰接之輔助電極部140,140彼此間的離間距離，故亦可抑制該等輔助電極部140,140間之異常放電。
此處，以上所說明之各例中，雖輔助電極部140與偏壓電極部120之間係形成靜電耦合，該偏壓電極部120係配置在旋轉台2之下方側，但亦可配置在旋轉台2的側邊側。圖50係概略表示此般構造，偏壓電極部120係以沿著旋轉台2側周面之方式而形成為圓弧狀，且接近配置於該側周面。然後，旋轉台2內部係以對向於該偏壓電極部120之方式，沿旋轉台2外周面埋設有形成為圓弧狀之對向電極部710。此對向電極部710係電連接於輔助電極部140。圖50中之712係電感(inductor)。另外，圖50中，旋轉台2係以虛線表示。
就如此般將偏壓電極部120配置於旋轉台2之側邊側情況之具體裝置加以說明，如圖51及圖52所示，該偏壓電極部120俯視觀之時係透過間隙區域配置於較改質區域S1要靠旋轉台2外周緣之該旋轉台2的側面部。然後，偏壓電極部120係埋設於例如石英等之絕緣體所構成之保持構件711內部，以接近配置旋轉台2側周面之方式，透過該保持構件711而支撐於真空容器1之內壁面。另外，圖51係顯示將旋轉台2於水平方向裁切之樣子。
將偏壓電極部120配置在旋轉台2側面側的情況，在偏壓電極部120與對向電極部710之間會形成靜電耦合，且透過該對向電極部710在輔助電極部140與晶圓W之間亦會同樣地形成靜電耦合，而會如各例所說明般將離子吸引至晶圓W。
此處，就將偏壓電極部120以非接觸式配置在旋轉台2下方側之情況，該偏壓電極部120之較佳高度位置加以說明。對旋轉台2離間地配置偏壓電極部120時，旋轉台2與偏壓電極部120之離間過多時，會有在該非激發區域S2產生電漿(異常放電)之虞。從而，為了抑制該異常放電，當然是將偏壓電極部120盡可能地接近旋轉台2較佳。但是，由於對應於真空容器1內之加熱溫度，旋轉台2的熱膨脹量會改變，故偏壓電極部120之最佳高度 位置可謂是因處理配方而有差異。又，例如對應於真空容器1內之真空度，該異常放電產生容易度會改變。再者，亦會因旋轉台2之轉速(旋轉台之搖晃容易度)、旋轉台2下面之加工精度等，而有偏壓電極部120之最佳高度位置有所差異的情況。
於是，就偏壓電極部120，較佳地係構成為能升降自如。圖53係顯示此般範例，構成氣體供給到127之流道構件係連接至真空容器1下方式之升降機構720。圖53中，伸縮管721係用以氣密地密閉氣體供給道127與真空容器1底面之間而加以設置。另外，偏壓電極部120上方側係設有所述之絕緣構件122，可構成為與該偏壓電極部120一同地升降自如，或在偏壓電極部120表面使用例如石英等之絕緣材來形成披覆膜。
以下表8係顯示改變旋轉台2下面與偏壓電極部120上面之間的離間距離及供給至偏壓電極部120之高頻電功率值，確認該等旋轉台2與偏壓電極部120之間區域中的電漿發生狀態(電壓)之結果。表8中，淡灰色部位係顯示因條件而在非激發區域S2產生電漿之結果，濃灰色部位係顯示該區域S2產生電漿之結果。又，白色(灰色以外之場所)係顯示區域S2未產生電漿之結果。
另外，此表8之實驗中，係將供給制憲83的高頻電功率設定在1500W，並將頻率40MHz之高頻電源129連接至偏壓電極部120。又，供給至旋轉 台2下方側之氣體係使用Ar氣體與O2氣體之混合氣體(Ar：700sccm、O2：70sccm)。
此結果，可知旋轉台2與偏壓電極部120之間的離間尺寸越小，則非激發區域S2越難發生電漿。又，可知偏壓用高頻電功率值越小，越能抑制異常放電。
又，連接至偏壓電極部120之高頻電源129之頻率設定在3.2MHz時，如下表9所示，會得到同樣的結果。
又，如此般將偏壓電極部120構成為升降自如時，藉由將非活性氣體導入至旋轉台2與偏壓電極部120之間的區域(非激發區域S2)，則亦可將該區域S2設為較真空容器1內之內部氛圍要為高壓。又，在該區域S2使得從未圖示之真空泵所延伸之排氣道加以開口，亦可將該區域S2設定為較真空容器1之內部區域要為低壓。
以上所說明之偏壓電極部120或輔助電極部140亦可取代在俯視觀之時係形成為圓形，而形成為四角形、扇形或梳型形狀。然後，就此般形狀之偏壓電極部120或輔助電極部140亦可為例如從旋轉台2中央部朝外周部變低或變高般地傾斜。亦即，以相對於晶圓W之電漿處理程度在面內一致之方式，來適當地設定偏壓電極部120或輔助電極部140之形狀即可。
再者，針對旋轉台2上之晶圓W以非接觸式來供給偏壓用高頻電功率之方法，在圖1等之範例中係利用偏壓電極部120與晶圓W之間的靜電感 應。然而，亦可取代此般靜電感應，而利用感應電磁場共振(磁性共振)。利用感應電磁場共振來供電至晶圓W之機構係概略顯示於圖54，係將會以共通之共振頻率所共振之一對線圈731,732彼此相互接近，並使得捲繞該等線圈731,732之軸向相互一致(並排於一列)。然後，對一邊(供電側)的線圈731供給高頻電功率時，該等線圈731,732彼此會相互共振，而以非接觸式對另邊(受電側)之線圈732供給高頻電功率。
將該感應電磁場共振適用於碩盛摩裝置之結構，概略顯示於圖55，供電側之線圈731係配置在例如天線83下方位置面臨旋轉軸22之位置(殼體20內部)。此供電側線圈731所捲繞之軸向係以朝向旋轉軸22側且朝水平方向之方式加以配置。另一方面，受電側線圈732係在與供電側線圈731同高之位置，沿著旋轉軸22之旋轉方向配置於該旋轉軸22側周面之5處。然後，該等5個受電側線圈732所捲繞之軸向各自以從旋轉軸22之旋轉中心觀之係朝向外周側且朝水平方向之方式加以配置。
又，該等5個受電側線圈732在各線圈732朝供電側線圈731側時，係以該線圈732分別連接至位於天線83下方側之晶圓W之方式，來個別地連接至各晶圓W。如此一來，便構成為供電至位在天線83下方側區域(供電側晶圓732所對向之區域)之受電側線圈732，另一方面卻未供電至其他4個受電側線圈732。從而，便會隨著旋轉台2之旋轉，對5個晶圓W沿周圍方向依序個別地施加偏壓電壓。另外，圖55中，係僅描繪出5個受電側線圈732中之2個。後述之圖56亦相同。
將各受電側線圈732配線於各晶圓W之方法的一範例，於以下進行列舉。具體而言，可於旋轉台2與晶圓W內面之接觸面露出從受電側線圈732兩端中之一邊端部所延伸出之導電路徑733的前端部。或者，亦可在凹部24內配置連接至該導電路徑733之前端部的導電板(未圖示)，來將各晶圓W載置於該導電板上。圖56係顯示將受電側線圈732個別地配線在各晶圓W之結構，而利用所述輔助電極部140之範例。亦即，各受電側線圈732係透過迴繞於旋轉軸22內部及旋轉台2內部之導電路徑733而各自連接至輔助電極部140。然後，輔助電極部140與晶圓W之間如所詳述般，係透過靜電感應進行供電。
圖55及圖56中，軸承部734係為了將受電側線圈732接地而設置於旋 轉軸22之下端部。此軸承部734為彈簧、旋轉連接器或導通軸承等，而構成即使旋轉軸22的旋轉中，各受電側線圈732之兩端部中的晶圓W側亦會與其他端部接地連接。又，圖55中，係顯示可變電容或電容量固定電容735，圖56中則省略描繪此電容735。另外，圖56中，旋轉軸22、核心部21及旋轉台2係各自由石英等之絕緣體所構成。
藉由利用以上所說明之感應電磁場共振，便會在各晶圓形成個別供電迴路。因此，可抑制跨越相互相鄰之晶圓W彼此來施加偏壓電壓，故如圖50等所說明般，可抑制異常放電。又，在使用MHz區域(例如13.5MHz)之高頻來作為高頻電源129的情況，與利用數十Hz左右之頻率區域的情況相比，線圈731,732之捲繞面積可較小。具體而言，從各線圈731,732之捲繞軸方向觀之時，該等線圈731,732之面積只要數十mm見方左右即可。從而，在使用MHz區域之高頻電源129以感應電磁場共振來供電的情況，便可使供電至各晶圓的機構(線圈731,732)加以小型化。
因此，線圈731,732可以小型化，故該等線圈731,732便可取代設置在旋轉軸22側，而如以下般配置。亦即，如圖57所示，供電側線圈731在俯視觀之時係相對於天線83而在旋轉台2外周側之離間位置，配置於面臨旋轉台2之側周面之位置。另一方面，受電側線圈732係配置在旋轉台2內部對向於該旋轉台2側周面之位置。亦即，可謂是利用圖50所示之樣式來配置線圈731,732。即便為此般構成，仍能獲得同樣效果。受電側線圈732之接地側端子係如所述般，鈄過旋轉軸22下端側所設置之軸承部734而加以接地。
以上之利用感應電磁場共振之範例中，雖係個別地供給高頻電功率至旋轉台2上之5片晶圓W，但亦可如所述圖22所示，藉由各導電體來構成旋轉軸22、核心部21及旋轉台2，來對該等5片晶圓W總括性地進行供電。
又，將電漿中之離子吸引至晶圓W側之構成，亦可取代於偏壓電極部120與晶圓W之間產生靜電感應，而將例如偏壓電極部120與法拉第遮罩95電容耦合，利用該等偏壓電極部120與法拉第遮罩95之間的電位差。
再者，感應電磁場共振中，由於不那麼地使得線圈731,732彼此接近仍可供電，故供電側線圈731亦可配置在殼體20外側。
如以上所說明，本發明一實施形態中，在對旋轉台上公轉之基板進行 電漿處理時，係對該旋轉台上之基板施加偏壓電壓。因此，可將電漿吸引至基板側，故可在基板附近形成高密度電漿。從而，即便基板表面形成有如所述般大縱寬比之凹部，亦可於該凹部之深度方向將電漿處理的程度加以一致。
本申請案係基於2012年6月15日於日本國特許廳所申請之日本特願2012-136176號、2012年12月13日所申請之日本特願2012-272300號、以及2013年3月27日所申請之日本特願2013-66665號而主張優先權，並將日本特願2012-136176號、日本特願2012-272300號、日本特願2013-66665號之所有內容援用於此。
1‧‧‧真空容器
100‧‧‧側環
101‧‧‧流道
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧密封構件
110‧‧‧迂迴構造部
111‧‧‧第1壁部
112‧‧‧第2壁部
12‧‧‧容器本體
120‧‧‧偏壓電極部
121‧‧‧開口部
122‧‧‧絕緣構件
123‧‧‧密封構件
124‧‧‧氣體噴出孔
125‧‧‧密封構件
126‧‧‧貫穿口
127‧‧‧氣體供給道
128‧‧‧偏壓電壓施加部
129‧‧‧高頻電源
13‧‧‧O型環
130‧‧‧匹配器
131‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
2‧‧‧旋轉台
2a‧‧‧溝部
20‧‧‧殼體
200‧‧‧控制部
201‧‧‧記憶部
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
33‧‧‧氣體噴出孔
34‧‧‧噴嘴
5‧‧‧突出部
51‧‧‧分離氣體供給管
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整部
7‧‧‧加熱單元
7a‧‧‧覆蓋構件
71a(71)‧‧‧罩體構件
72‧‧‧吹淨氣體供給管
73‧‧‧吹淨氣體供給管
80‧‧‧電漿處理部
83‧‧‧天線
84‧‧‧匹配器
85‧‧‧高頻電源
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧框體
91‧‧‧按壓構件
94‧‧‧絕緣板
95‧‧‧法拉第遮罩
97‧‧‧缺槽
W‧‧‧晶圓
C‧‧‧中心部區域

Claims (16)

  1. 一種成膜裝置，係用以於真空容器內對基板進行成膜處理之成膜裝置，其具備有：旋轉台，係用以將載置基板之基板載置區域加以公轉；成膜區域，係包含將處理氣體供給至該基板載置區域之處理氣體供給部，用以隨該旋轉台之旋轉而於基板上依序層積分子層或原子層來形成薄膜；電漿處理部，係相對於該成膜區域而離間地設置於該旋轉台之旋轉方向，用以藉由將電漿產生用氣體電漿化所產生之電漿來將該分子層或原子層進行改質處理；偏壓電極部，係在該電漿處理部中介隔著間隙設於該旋轉台之下方側，用以藉由靜電感應將用以使電漿中之離子吸引至基板表面之偏壓電位產生於該基板；以及排氣機構，係用以將該真空容器內加以排氣。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其具備有：複數之處理氣體供給部，係相互離間地設置於該旋轉台之旋轉方向，用以對該基板載置區域各自供給會相互反應之複數處理氣體；以及分離氣體供給部，係為了將各自供給有處理氣體的處理區域彼此相互地加以分離，而用以將分離氣體各自供給至設於該等處理區域彼此之間的分離區域。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中為了阻止該旋轉台與該偏壓電極部之間的間隙中的電漿產生，係設有用以將電漿阻止用氣體供給至該間隙之電漿阻止用氣體供給部。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該旋轉台下面係沿著該旋轉台之周圍方向環狀地形成有用以將該偏壓電極部埋入之凹部。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該旋轉台係藉由絕緣體所構成；該基板載置區域之下方側中的該旋轉台內部係埋設有用以輔助該偏壓電極部與該基板載置區域上之基板之間所產生的靜電感應之輔助電極部。
  6. 如申請專利範圍第5項之成膜裝置，其中該輔助電極部為了相對於該旋轉台而獨立地進行熱膨脹收縮，係以相對於其內壁面及頂面各自形成有間隙之方式而配置於該旋轉台的內部空間；該內部空間為了提升該旋轉台之耐壓性，係設置有將該內部空間之頂面及底面之間相互地連接之支柱。
  7. 如申請專利範圍第5項之成膜裝置，其中該輔助電極部為了相對於該旋轉台而獨立地進行熱膨脹收縮，係以相對於其內壁面及頂面各自形成有間隙之方式而配置於該旋轉台的內部空間；該旋轉台為了提升該旋轉台之耐壓性，係形成有將該內部空間與該旋轉台之外部之間的氛圍加以連通之通氣道。
  8. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該旋轉台係藉由絕緣體所構成；該基板載置區域下方側中之該旋轉台表面或下面為了輔助該偏壓電極部與該基板載置區域上之基板之間所產生的靜電感應，係配置有包含導電體及半導體之至少一者的輔助電極部。
  9. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該旋轉台之板厚尺寸為5mm~20mm。
  10. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該電漿處理部係具備供給高頻電功率並繞鉛直軸捲繞之天線； 該偏壓電極部之面積在俯視觀之時，係與配置有該天線之面積相同或較該面積要大。
  11. 一種基板處理裝置，係具備有：旋轉台，係用以將載置基板之基板載置區域加以公轉；電漿處理部，係為了對基板進行電漿處理，用以將電漿產生用氣體電漿化所產生之電漿供給至該基板載置區域；偏壓電極部，係在該電漿處理部中介隔著間隙設於該旋轉台之下方側，用以藉由靜電感應將用以使電漿中之離子吸引至基板表面之偏壓電位產生於該基板；以及排氣機構，係用以將該真空容器內加以排氣。
  12. 一種成膜方法，係使用如申請專利範圍第1項之成膜裝置用以對基板進行成膜處理之成膜方法，係包含有：於該旋轉台上之基板載置區域載置表面形成有凹部之基板，並將該基板載置區域加以公轉之工序；接著，對該基板載置區域之基板供給處理氣體，在該基板上成膜分子層或原子層之工序；接著，將電漿產生用氣體供給至該真空容器內，並將該電漿產生用氣體電漿化，而藉由電漿來進行該分子層或原子層之改質處理之工序；使用該偏壓電極部，藉由靜電感應在該旋轉台上之基板產生偏壓電壓，將電漿中之離子吸引至該基板側之工序；以及將該真空容器內加以排氣之工序。
  13. 如申請專利範圍第12項之成膜方法，其中該成膜之工序係從在該旋轉台之旋轉方向相互離間地設置之複數處理氣體供給部將會相互反應之處理氣體各自供給之工序；為了將各自供給有處理氣體之處理區域彼此相互分離，係進行對該等處理區域彼此之間所設置之分離區域各自供給分離氣體之工序。
  14. 如申請專利範圍第12項之成膜方法，其中為了阻止該旋轉台與該偏壓電極部之間的間隙中之電漿產生，係進行用以將電漿阻止用氣體供給至該間隙之工序。
  15. 如申請專利範圍第12項之成膜方法，其中該凹部的縱寬比係從數十而過百。
  16. 一種成膜方法，係用以於真空容器內對基板進行成膜處理之成膜方法，包含有：於旋轉台上之基板載置區域載置表面形成有凹部之基板，並將該基板載置區域加以公轉之工序；接著，對該基板載置區域之基板供給處理氣體，在該基板上成膜分子層或原子層之工序；接著，將電漿產生用氣體供給至該真空容器內，並將該電漿產生用氣體電漿化，而藉由電漿來進行該分子層或原子層之改質處理之工序；將偏壓電壓施加至基板，使得電漿吸引至該基板側之工序；以及將該真空容器內加以排氣之工序。
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