TW201532109A

TW201532109A - 電漿處理裝置及電漿處理方法

Info

Publication number: TW201532109A
Application number: TW103139159A
Authority: TW
Inventors: Hitoshi Kato; Shigehiro Miura; Chishio Koshimizu; Jun Yamawaku; Yohei Yamazawa
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2015-08-16
Also published as: JP6248562B2; CN104630748A; JP2015095628A; US20150132505A1; CN104630748B; KR20150056061A; TWI619139B; KR101802022B1; US9502215B2

Abstract

配置連接於高頻電源之主天線，及相對於該主天線而電性絕緣(浮接狀態)之輔助天線。又，俯視觀看主天線及輔助天現時之各自的投影區域係不會相互重疊。具體而言，係將輔助天線相對於主天線而配置於旋轉台之旋轉方向下游側。然後，透過流通於主天線之感應電流而在輔助天線產生電磁場，並讓輔助天線共振而不僅在主天線下方側之區域，亦在輔助天線下方側區域產生感應電漿。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法

本發明係關於一種對基板進行電漿處理之電漿處理裝置及電漿處理方法。

作為對半導體晶圓等之基板(以下稱為「晶圓))進行電漿處理之裝置已知有日本特開2013-45903所記載之半批次式裝置。具體而言，日本特開2013-45903中，係將5片晶圓於周圍方向並排於旋轉台上，並配置有用以對向於以旋轉台來移動(公轉)之晶圓的軌道之方式，來將氣體電漿化之天線。此般裝置中，由於晶圓會移動，故在進行使用例如氨(NH₃)自由基的電漿處理之情況，會有盡可能讓該自由基之產生區域長長地形成於晶圓移動方向，來讓自由基能長時間供給至晶圓的要求。

日本特開2011-119659、日本特開2003-22977中，記載有具備天線之枚葉式裝置及具電容之浮接迴圈。亦即，日本特開2011-119659中，係在繞鉛直軸捲繞之電漿產生用天線的上方側配置浮接迴圈，來調整此浮接迴圈所連接之可變電容的靜電容量。藉由調整此可變電容之靜電電容量值，便能由電漿產生用天線來調整傳遞至浮接迴圈之能量的量，如此一來，在專利文獻2中，便能在晶座的徑向控制晶座附近的電漿密度。但是，日本特開2011-119659、日本特開2003-22977中，並未有關於讓晶圓公轉方式之裝置或該裝置中之電漿分布之記載。

本發明有鑑於此般情事，其目的乃在於提供一種在對公轉之基板進行電漿處理時，能抑制裝置之成本提升，並可達成在俯視觀之時，電漿產生區域之高面積化的電漿處理裝置及電漿處理方法。

本發明一樣態相關之電漿處理裝置係對基板進行電漿處理。該電漿處理裝置係具備有：真空容器；旋轉台，係設置於該真空容器內，用以讓載置基板之基板載置區域公轉；處理氣體供給部，係用以將處理氣體供給至該基板；迴圈狀之主天線，係以對向於該基板之通過區域的方式來加以設置，用以供給高頻電力而激發處理氣體，來產生感應耦合電漿；迴圈狀之輔助天線，係以電浮接之狀態設置在相對於該主天線而可電磁感應之位置，並以俯視觀之，該主天線之投影區域的至少一部分與其投影區域不會重疊之方式來加以設置，用以激發該處理氣體而產生感應耦合電漿；以及電容，係設置於該輔助天線之迴圈內。

本發明另一樣態相關之電漿處理方法係對基板進行電漿處理。該電漿處理方法中，在真空容器內將基板載置於旋轉台上之基板載置區域，並藉由旋轉台將此基板公轉；將處理氣體供給至該基板表面；藉由對對向於該旋轉台所配置之迴圈狀主天線供給高頻電力，來激發處理氣體而產生感應耦合電漿；在以電浮接之狀態設置在相對於該主天線而可電磁感應之位置，並以俯視觀之時，該主天線之投影區域的至少一部分與其投影區域不會重疊之方式來加以設置，並設置為相對於該主天線為電浮接狀態之迴圈狀輔助天線，藉由與該主天線之電磁感應而產生感應電流，以激發該處理氣體而產生感應耦合電漿；以及藉由該輔助天線之迴圈內所設置之電容，讓該輔助天線中之感應電流共振。

2‧‧‧旋轉台

200‧‧‧容量調整部

83‧‧‧主天線

84‧‧‧輔助天線

88‧‧‧匹配器

89‧‧‧高頻電源

95‧‧‧法拉第遮罩

97‧‧‧狹縫

W‧‧‧晶圓

圖1A及1B係顯示本發明電漿處理裝置一範例之概略圖。

圖2係顯示本發明電漿處理裝置一範例之縱剖視圖。

圖3係顯示該電漿處理裝置之橫剖俯視圖。

圖4係顯示該電漿處理裝置之橫剖俯視圖。

圖5係顯示該電漿處理裝置之縱剖視圖。

圖6係顯示該電漿處理裝置之天線的立體分解圖。

圖7係顯示該天線之俯視圖。

圖8係顯示該天線與晶圓之位置關係的俯視圖。

圖9係顯示從下側觀看收納該天線之框體樣子的立體圖。

圖10係概略顯示電漿通過晶圓上之軌跡的俯視圖。

圖11係顯示該電漿處理裝置之其他範例的縱剖視圖。

圖12係顯示該電漿處理裝置之其他範例的縱剖視圖。

圖13係顯示該電漿處理裝置之其他範例的縱剖視圖。

圖14係顯示該電漿處理裝置之其他範例的縱剖視圖。

圖15係顯示該電漿處理裝置之其他範例的縱剖視圖。

圖16係顯示本發明實施例之天線配置樣式的俯視圖。

圖17係顯示拍攝本發明實施例所獲得之結果的照片之特性圖。

圖18係顯示拍攝本發明實施例所獲得之結果的照片之特性圖。

圖19係顯示拍攝本發明實施例所獲得之結果的照片之特性圖。

圖20係顯示拍攝本發明實施例所獲得之結果的照片之特性圖。

圖21係概略顯示以本發明輔助天線所獲得的電流值之特性圖。

本發明實施形態相關之電漿處理裝置一範例則參看圖1A~圖9來加以說明。此裝置如圖1A概略顯示該裝置之特徵部分所示，係具備有連接於高頻電源89之主天線83，以及相對於該主天線83而電性絕緣之輔助天線(迴圈)84。然後，如圖1B所示，藉由輔助天線84與主天線83之間的電磁感應，則不需要將高頻電源89連接於輔助天線84，便能在橫跨該等天線83,84之下方側區域產生電漿。接著，以下便就裝置之具體構成來加以說明。另外，圖1A中，係簡略化來描繪天線83,84。

如圖2~圖4所示，所述天線83,84之下方側係設有平面形狀為概略圓形之真空容器1。真空容器1係具備頂板11及容器本體12，而構成為透過頂板11上面側中央部所連接之分離氣體供給管51來供給作為分離氣體之氮(N₂)氣。如圖2所示，旋轉台2下方側為了將該旋轉台2上之晶圓W加熱至成膜溫度，例如300℃，係設置有為加熱機構之加熱器單元7。圖2中，容器本體周緣部係設有密封構件，例如O型環等密封構件13。又，圖2中，真空容器1係設有加熱器單元7之罩體構件71a、覆蓋加熱器單元7之覆蓋構件7a以及吹淨氣體供給管72,73。

真空容器1內部係收納有旋轉台2，此旋轉台2中心部係組裝有略圓筒狀之核心部21。旋轉台2係藉由連接於此核心部21下面之旋轉軸22，而構成為繞鉛直軸，在此範例中係繞順時針旋轉自如。如圖3~圖4所示，旋轉台2上為了讓晶圓W落入而保持，係設置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)而形成於複數處，例如5處。圖2中，係顯示讓旋轉軸22繞鉛直軸旋轉之驅動部(旋轉機構)23，及收納旋轉軸22及驅動部23之殼體20。

各自與凹部24通過區域對向之位置係於真空容器1之周圍方向相互隔有間隔而放射狀地配置有各由例如石英所構成之4根噴嘴31,32,41,42。該等各噴嘴31,32,41,42係各自以從例如真空容器1外周壁朝中心部區域10而對向於晶圓W水平地延伸之方式來加以組裝。此範例中，從後述搬送口15觀看繞順時針係依序配列有電漿產生用氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、處理氣體噴嘴31及分離氣體噴嘴42。電漿產生用氣體噴嘴32會成為處理氣體供給部。又，分離氣體噴嘴41,42各會成為分離氣體供給部。另外，圖3係表示以可見到電漿產生用氣體噴嘴32之方式而移除天線83,84及框體90之狀態，圖4係表示組裝了該等天線83,84及框體90之狀態。

各噴嘴31,32,41,42係各自透過流量調整罰而分別連接至以下之各氣體供給源(未圖示)。亦即，處理氣體噴嘴31係連接至含Si(矽)之處理氣體，例如DCS(二氯矽烷)氣體等之供給源。電漿產生用氣體噴嘴32係連接至例如氨氣及氮(N₂)氣之至少一者的氣體供給源，此範例中係氨氣的供給源。分離氣體噴嘴41,42係各自連接至為分離氣體之氮氣的供給源。該等噴嘴 31,32,41,42之外周面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之徑向例如等間隔地配置於複數處。氣體噴出孔33在氣體噴嘴31,41,42中係形成於下面，在電漿產生用氣體噴嘴32中係形成於旋轉台2之旋轉方向上游側的側面。圖3及圖4中，係顯示覆蓋處理氣體噴嘴31上方側之噴嘴罩體31a。

處理氣體噴嘴31下方區域會成為用以將處理氣體成分吸附於晶圓W之吸附區域P1。又，電漿產生用氣體噴嘴32下方側區域(後述框體90之下方區域)會成為用以讓吸附於晶圓W之處理氣體成分與電漿產生用氣體之電漿反應的反應區域(處理區域)P2。分離氣體噴嘴41,42係用以形成將各區域P1,P2加以分離之分離區域D。如圖3及圖4所示，分離區域D中之真空容器1的頂板11係設有略扇形之凸狀部4，分離氣體噴嘴41,42係被收納於此凸狀部4內。

接著，就用以從電漿產生用氣體產生感應電漿之構成來詳細說明。如圖1、圖4及圖5所示，電漿產生用氣體噴嘴32上方側係配置有所述主天線83及輔助天線84，該等天線83,84係構成為將各金屬線繞鉛直軸捲繞成迴圈狀，例如3圈。主天線83相對於輔助天線84而配置於旋轉台2之旋轉方向上游側。首先，就該等天線83,84中之主天線83來加以說明。

如圖7所示，主天線83以俯視觀之時，係配置成從旋轉台2中央部側橫跨外周部側而橫跨旋轉台2上之晶圓W的通過區域。此範例中，主天線83以俯視觀之時係捲繞成略矩形(長方形)。亦即，主天線83中旋轉台2之旋轉方向上游側及下游側之部位，以及旋轉台2之中心側及外緣側之部位係各自形成為直線狀。

具體而言，係將主天線83中該旋轉方向上游側及下游側之部位各自稱為「直線部分85」，該等直線部分85係以沿著旋轉台2半徑方向之方式，換言之，以沿著電漿產生用氣體噴嘴32的長度方向之方式來各自加以形成。又，將主天線83中該中心側及外緣側之部位各自稱為「接續部分86」，該等接續部分86係以沿著旋轉台2的切線方向之方式來各自加以形成。然後，該等直線部分85及接續部分86彼此係在各端部位置透過彎曲成略直角之部位而相互串聯地連接，並透過匹配器88連接至高頻電源89。此範例中，高頻電源89之輸出頻率及輸出電力分別為例如13.56MHz及5000W。

所述兩個直線部分85中在旋轉台2之旋轉方向上游側的直線部分85如圖7所示，在俯視觀之時，係相對於電漿產生用氣體噴嘴32而配置在稍遠離旋轉台2之旋轉方向下游側的位置。另外，圖7及圖8中，係以虛線來描繪天線83,84，而在圖8中以實現來描繪晶圓W。

輔助天線84由主天線83觀之，係以在旋轉台2之旋轉方向下游側接近該主天線83之方式來加以配置，並相對主天線83電性絕緣。從而，該等天線83,84在俯視觀之時之投影區域彼此係以相互不會重疊之方式來加以配置。又，輔助天線84在俯視觀之時，係配置成會包圍較主天線83要小上一圈的矩形區域，並設置於至旋轉台2之旋轉中心的距離與至旋轉台2之外緣的距離會略一致之位置。

又，關於補助天線84，亦係各沿著電漿產生用氣體噴嘴32而直線狀地配置有旋轉台2之旋轉方向上游側及下游側的直線部分85。輔助天線84之旋轉台2旋轉中心側及外緣側的接續部分86則係分別以沿著旋轉台2之切線方向的方式來加以形成。從而，主天線83之直線部分85與輔助天線84之直線部分85係相互平行。

輔助天線84之旋轉台2旋轉方向上游側之直線部分85與所述主天線83之旋轉台2旋轉方向下游側之直線部分85的分離距離h如圖8所示，係設定為主天線83之高頻電場會到達輔助天線84之尺寸。該分離尺寸h具體而言係2mm~30mm。

亦即，將高頻電力供給至主天線83時，會藉由流通於該主天線83之高頻電流而繞主天線83延伸方向之軸來產生高頻電場。然後，如所述般，輔助天線84因未連接有高頻電源，而會成為相對於主天線83為電性絕緣之浮動狀態(浮接狀態)。從而，會因主天線83周圍所形成之高頻電場，透過主天線83與輔助天線84間之電磁感應，在輔助天線84產生感應電動勢而流通有感應電流。

於是，便就流通於輔助天線84之感應電流的大小來加以討論。亦即，共振頻率f(Hz)係以下式來加以表示。

其中f係供給至主天線83(輔助天線84)之高頻電力的頻率，L係輔助天線84的電感(H)，C係輔助天線84之容量值(F)。此式中，改為以容量值C 表示的式子便得到下式。

C=1/(4π²×f²×L)

然後，將頻率f及電感L以例如分別13.56MHz及2.62μH來代入上式時，則在輔助天線84串聯共振所引起之容量值C便為52.6pF。亦即，輔助天線84之容量值C為52.6pF的情況，會因從主天線83傳達至輔助天線84之高頻電場而在該輔助天線84產生串聯共振，除了主天線83下方側區域外，亦會在輔助天線84下方側區域產生電漿。於是，本發明中，便以會在輔助天線84引起共振，進一步以可調整此共振狀態之方式來構成該輔助天線84。

具體而言，如圖1及圖4~圖6所示，輔助天線84係設置有由用以調整該輔助天線84之容量值C的阻隔電容(可變容量電容)等所構成之容量調整部200來作為阻抗調整部。亦即，輔助天線84之長度方向一端側及另端側係以配置於該輔助天線84之迴圈內的方式，連接有容量調整部200兩端子之一者及另一者。然後，如圖2所示，容量調整部200係連接有由馬達等所構成之驅動部201，藉由驅動該驅動部201，便構成為可調整容量調整部200(補助天線84)之容量值。

說明此般容量調整部200及驅動部201之構成例時，在容量調整部200係設有例如一對之對向電極(未圖示)，該等對向電極中一邊的電極係連接有從所述驅動部201所延伸之未圖示的升降軸(驅動軸)。如此一來，藉由透過驅動部201來改變該一邊電極中相對於另邊電極之分離距離，便能調整容量調整部200之容量值，換言之為輔助天線84之容量值C。然後，俯視觀之時，因輔助天線84之阻抗使得主天線86與輔助天線84所流通之電流流向為相互反向時，如所述圖1(b)所示，便會以流通於該等天線83,84之電流彼此相互重疊(不相消)之方式來決定該電流之流向。此容量值C的調整(驅動部201之驅動)係藉由來自後述控制部120之控制訊號而加以進行。容量調整部200之容量值的可變範圍例如為50pF以下，輔助天線84整體之容量值C的可變範圍為50~500pF。

以上所說明之天線83,84係以從真空容器1之內部區域加以氣密地區劃的方式來加以配置。亦即，所述電漿產生用氣體噴嘴32上方側之頂板11在俯視觀之時係開口呈略扇形，並以例如石英等所構成之框體90來氣密地填塞。如圖5及圖6所示，此框體90的上方側周緣部係橫跨周圍方向而水平地延伸成凸緣狀，並且中央部係形成為朝真空容器1內部區域而凹陷，在此框體90內側係收納有該天線83,84。此框體90係藉由固定構件91而被固定在頂板11。另外，關於固定構件91，除了圖2外則加以省略描繪。

如圖2及圖9所示，框體90下面為了阻止氮氣等朝該框體90下方區域入侵，外緣部係橫跨周圍方向而形成為朝下方側(旋轉台2側)垂直伸出之壁部92。從圖4及圖9可知，此壁部92中的旋轉台2旋轉方向上游側的部位及旋轉方向下游側的部位會以從該旋轉台2中央放射狀地且相互遠離於旋轉台2之周圍方向的方式來加以伸出。又，壁部92之旋轉台2外周側的部位如圖5所示，係位於較該旋轉台2外周側要外側之位置。然後，將該壁部92之內周面、框體90下面及旋轉台2上面所包圍之區域稱為「反應區域P2」時，則此反應區域P2在俯視觀之時，係以壁部92而被區劃呈扇形。所述電漿產生用氣體噴嘴32係在此反應區域P2內部於旋轉台2旋轉方向上游側之端部而配置在該壁部92附近。

亦即，如圖9所示，壁部92下端部就插入有電漿產生用氣體噴嘴32之部位係沿著該電漿產生用氣體噴嘴32之外周面而朝上方側彎曲，另一方面，就剩下之部位係橫跨周圍方向而以成為接近旋轉台2之高度位置的方式來加以配置。所述電漿產生用氣體噴嘴32之氣體噴出孔33如圖5所示，係朝向包圍反應區域P2周圍之壁部92中，旋轉台2旋轉方向上游側之壁部而橫向地加以形成。

於是，如所述般，晶圓W便會因旋轉台2而公轉，並通過各噴嘴31,32之下方側區域P1,P2。因此，旋轉台2上之晶圓W在旋轉中心側之端部及旋轉台2外周側部之端部中，通過各區域P1,P2時的速度(角速度)便會有所差異。具體而言，在晶圓W直徑尺寸為300mm(12英寸)的情況，該旋轉中心側之端部與該外周側之端部相比，速度會成為1/3。

亦即，當旋轉台2之旋轉中心至該旋轉中心側之晶圓W端部的距離為s時，該旋轉中心側之晶圓W端部所通過之圓周長度尺寸DI便會是(2×π×s)。另一方面，該外周部側端部所通過之圓周長度尺寸DO會是(2×π×(s+300))。然後，因旋轉台2的旋轉，晶圓W會在同時間內移動該長度尺寸DI,DO。因此，當旋轉台2上之晶圓W的旋轉中心側端部及外周部側端部的各自速度為VI及VO時，則該等速度VI,VO的比R(VI÷VO)便會是(s÷(s+300))。然後，該距離s為150mm的情況，則該比R便會是1/3。

從而，在使用如氨氣之電漿般，與晶圓W上所吸附之DCS氣體成分的反應性不那麼高之電漿的情況，僅在電漿產生用氣體噴嘴32附近將氨氣電漿化，則在晶圓W外周部側中便會有薄膜(反應生成物)較中心部側要薄之虞。

於是，本發明中，為了對晶圓W進行均勻的電漿處理，便調整壁部92的形狀。具體而言，如圖8所示，在將旋轉台2上之晶圓W的旋轉中心側端部所通過之反應區域P2的長度尺寸，以及該晶圓W的旋轉台2外周部側端部所通過反應區域P2的長度尺寸分別為LI、LO時，則讓該等長度尺寸LI,LO的比(LI÷LO)為1/3。亦即，係對應旋轉台2上之晶圓W通過反應區域P2的速度來設定壁部92的形狀(反應區域P2的尺寸)。然後，如後述般，讓反應區域P2中充滿氨氣之電漿亦能讓晶圓W上橫跨面內而進行均勻的電漿處理。

如圖4~圖7所示，框體90與天線83,84之間係配置有用以阻止天線83,84所產生之電磁場中的電場成分朝向下方，並讓電磁場中之磁場通過至下方的法拉第遮罩95。亦即，法拉第遮罩95係形成為上面側開口之略箱型，為了阻擋電場，係由為導電性板狀體之金屬板(導電板)所構成並接地。此法拉第遮罩95底面為了讓磁場通過係在該金屬板設置有形成為矩形開口部所構成之狹縫97。

各狹縫97並不與鄰接該狹縫97之其他狹縫97連通，換言之，各狹縫97周圍係橫跨周圍方向而有構成法拉第遮罩95之金屬板。狹縫97係形成在相對於天線83,84延伸方向而正交之方向，並在天線83,84下方位置沿著天線83,84長度方向等間隔地配置在複數處。然後，狹縫97並不形成在對應於電漿產生用氣體噴嘴32上方側之位置，從而，會阻止該電漿產生用氣體噴嘴32內部之氨氣的電漿化。

於是，如圖6及圖7所示，狹縫97除了形成在天線83,84之各直線部分85下方位置外，並不形成在該直線部分85兩端部彎曲的部分之下方位置及接續部分86之下方位置。亦即，當欲橫跨天線83,84周圍方向而形成狹縫97時，天線83,84所彎曲之部分(R部分)中，關於狹縫97亦是沿天線83,84而彎曲配置。然而，該彎曲部分中對應於天線83,84內側之區域中，相鄰之狹縫97彼此會有連通之虞，此情況會使得阻擋電場的效果變小。另一方面，在該彎曲部分中，以不讓相鄰之狹縫97連通之方式使得狹縫97寬度變窄時，則到達晶圓W側之磁場成分的量會較直線部分85要為減少。再者，在對應於天線83,84外側之區域將相鄰之狹縫97彼此間的分離尺寸變廣時，電場成分亦會與磁場成分一同地到達晶圓W側，而亦有對該晶圓W造成充電損傷之虞。

於是，本發明中，為了使得透過各狹縫97來從主天線83到達晶圓W側之磁場成分的量加以一致，係以橫跨晶圓W所通過位置之方式來配置主天線83之直線部分85，並在該直線部分85下方側形成狹縫97。然後，在從直線部分85兩端伸出之彎曲部分的下方側則不形成狹縫97，即配置構成法拉第遮罩95之導電板，來不僅電場成分，亦阻擋掉磁場成分。因此，如後述般，便會橫跨旋轉台2之半徑方向而使得電漿的產生量均勻化。

從而，在觀看某任意位置之狹縫97時，該狹縫97之開口寬度會橫跨該狹縫97之長度方向而尺寸一致。然後，狹縫97之該開口寬度係以法拉第遮罩95中其他所有的狹縫97會一致之方式來加以調整。

以上所說明之法拉第遮罩95與天線83,84之間為了取得該等法拉第遮罩95與天線83,84之絕緣，係介設有例如石英所構成之絕緣構件94，該絕緣構件94係上面側呈開口之略箱型。另外，圖8中，為了顯示天線83,84與晶圓W之位置關係，係省略了法拉第遮罩95。又，圖5以外則省略絕緣構件94的描繪。

如圖3、4所示，旋轉台2外周側較該旋轉台2稍微下方位置係配置有環狀之側環100，此側環100上面係以相互分離於周圍方向之方式於兩處形成有排氣口61,62。將該等兩排氣口61,62中之一邊與另邊分別稱為第1排氣口61及第2排氣口62時，則第1排氣口61係形成在處理氣體噴嘴31與較該處理氣體噴嘴31要靠旋轉台旋轉方向下游側之分離區域之間，靠近該分離區域D側之位置。第2排氣口62則係形成在電漿產生用氣體噴嘴32與較該電漿產生用氣體噴嘴32要靠旋轉台旋轉方向下游側之分離區域D之間，靠近該分離區域D側之位置。從而，第2排氣口係位在旋轉台2旋轉中心、與壁部92中反應區域P2側之緣部與旋轉台2外周緣所交叉之兩個點所連結之略三角形的頂點附近。

第1排氣口61係用以將處理氣體及分離氣體加以排氣者，第2排氣口62係用以將電漿產生用氣體及分離氣體加以排氣者。然後，框體90外緣側之側環100上面係形成有用以避開該框體90而讓氣體流通於第2排氣口62之溝狀氣體流道101。如圖2所示，該等第1排氣口61及第2排氣口62係藉由各介設有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。

如圖2所示，頂板11下面的中央部係配置有從頂板突出至下方側之突出部5，藉由該突出部5，便能防止中心部區域10中處理氣體與電漿產生用氣體互相混合。除了突出部5外，為了抑制處理氣體與電漿產生用氣體互相混合，旋轉台2中心附近係設有迂迴構造110。迂迴構造110係採用於旋轉台2半徑方向交互地配置有從旋轉台2側朝頂板11側橫跨周圍方向垂直地延伸之壁部，以及從頂板11側朝旋轉台2側橫跨周圍方向垂直地延伸之壁部的構造。

如圖3~圖4所示，真空容器1側壁在未圖示之外部搬送臂與旋轉台2之間係形成有用以進行晶圓W收授之搬送口15，此搬送口15係藉由閘閥G而構成為氣密地開閉自如。又，在對向於此搬送口15位置之旋轉台2下方側係設有用以透過旋轉台2之貫通口而將晶圓W從內面側提升之升降銷(均未圖示)。

又，如圖2所示，此成膜裝置係設有用以進行裝置整體動作控制而由電腦所構成之控制部120，此控制部120之記憶體內係儲存有用以進行後述成膜處理之程式。此記憶體係儲存有依對晶圓W所進行處理之配方的容量調整部200之容量值。亦即，係對應於真空容器1內之壓力或所使用之氣體種類、供給至主天線83之高頻電力量等配方，藉由實驗等來預先求得容量調整部200之最佳容量值，並對應於各配方將該最佳容量值記憶於記憶體。該程式係以實行後述裝置動作之步驟群所組成，能由硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體之記憶部121來安裝至控制部120內。

接著，就上述實施形態之作用來加以說明。首先，將閘閥G開啟，讓旋轉台2間歇地旋轉，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。接著，關閉閘閥G，藉由真空泵64將真空容器1內為抽真空狀態，並以例如2rpm~240rpm讓旋轉台2繞順時針旋轉。然後，藉由加熱器單元7將晶圓W加熱至例如300℃左右。

接著，從處理氣體噴嘴31噴出DCS氣體，並以使得反應區域P2之壓力會較真空容器1內之其他區域要為正壓的方式，從電漿產生用氣體噴嘴32噴出氨氣。又，從分離氣體噴嘴41,42噴出分離氣體，亦從分離氣體供給管51及吹淨氣體供給管72,73噴出氮氣。然後，藉由壓力調整部65將真空容器1內調整至預定的處理壓力。又，對主天線83供給電力量為例如500W之高頻電力，並讓輔助天線84之容量調整部200設定為主天線83與輔助天線84會共振之容量值C。

主天線83中，會藉由從高頻電源89所供給之高頻電力而產生電磁場，此電磁場中會因法拉第遮罩95阻擋掉電場成分，而僅有磁場成分會到達真空容器1。另一方面，關於輔助天線84，由於係相對於主天線83而接近配置，故如所述圖1所示，該主天線83之電磁場會到達輔助天線84。然後，輔助天線84中，會因來自主天線83所傳遞之電磁場而流通有感應電流，並同樣地產生電磁場。輔助天線84中，由於係將容量調整部200之容量值設定為所述般，故會引起感應電流之串聯共振，與不會引起此般串聯共振之情況相比，電流值會增大。然後，在輔助天線84所產生之電磁場會因法拉第遮罩95而阻擋掉電場成分，並讓磁場成分到達真空容器1內。

吸附區域P1中，DCS氣體成分會吸附於晶圓W表面而生成吸附層。此時，晶圓W通過吸附區域P1時，旋轉台2外周部側會較中央部側之移動速度要快。因此，該外周部側的吸附層膜厚應會較該中央部側要薄。然而，由於DCS氣體成分之吸附會快速發生，故晶圓W通過吸附區域P1時，吸附層便會橫跨晶圓W面內而均勻地形成。

反應區域P2中，由於係如所述般設定第2排氣口62的位置，故從電漿產生用氣體噴嘴32所噴出之氨氣在衝撞至旋轉台2之旋轉方向上游側的壁部92後，會如圖10所示，朝該第2排氣口62直線地流通。然後，氨氣在朝向第2排氣口62之中途路徑上會如圖10所示，在主天線83下方側因磁場而快速地電漿化並成為氨自由基(電漿)。此電漿如所述般，由於狹縫97之開口寬度係橫跨旋轉台2半徑方向而加以一致，故產生量(濃度)會沿該半徑方向而加以一致。如此一來，電漿便會朝第2排氣口62而流動。

然後，氨自由基因與晶圓W之衝撞等而非活性化並回到氨氣時，便會在輔助天線84下方側而再度電漿化。從而，在反應區域P2中，由於該反應區域P2係設定為較真空容器1內之其他區域要為正壓，故會充滿氨氣之電漿。

又，由於反應區域P2之尺寸係如所述般設定，故從旋轉台2上之晶圓W觀之時，供給有電漿的時間便會橫跨旋轉台2之半徑方向上而加以一致。從而，當晶圓W通過反應區域P2時，該晶圓W上之吸附層便會橫跨面內而均勻地氮化，並形成有反應層(氮化矽層)。藉由如此地以旋轉台2之旋轉使得各晶圓W交互通過吸附區域P1及反應區域P2，便會橫跨多層地層積反應層來形成薄膜。

在進行以上一連串程序的期間，由於框體90外周側之側環100形成有氣體流道101，故各氣體會以避開框體90之方式通過該氣體流道101而加以排氣。又，在框體90下端側周緣部設置壁部92，則能抑制氮氣朝該框體90內入侵。

再者，由於將氮氣供給至吸附區域P1與反應區域P2之間，故會以處理氣體與電漿產生用氣體(電漿)不會相互混合之方式來使得各氣體加以排氣。又，由於供給吹淨氣體至旋轉台2下方側，故欲擴散至旋轉台2下方側之氣體便會因該吹淨氣體而朝排氣口61,62推回。再者，由於供給分離氣體至中心部區域10，故該中心部區域10中會抑制處理氣體與電漿產生用氣體或電漿的混合。

依上述實施形態，在對於旋轉台2上公轉之晶圓W進行電漿處理時，會配置高頻電源89所連接之主天線83，以及電性絕緣於該主天線83之輔助天線84。又，關於俯視觀之時，主天線83與輔助天線84各自之投影區域，係不會相互重疊。然後，透過流通於主天線83之高頻電流，則輔助天線84亦會產生電磁場，則不僅在主天線83下方側區域，在輔助天線84下方側區域亦會產生感應電漿。因此，由於不需要相對於輔助天線84來設置用以供給高頻電力之電源，故能抑制裝置成本提升，並可達成在俯視觀之時之電漿產生區域(反應區域P2)的高面積化。亦即，本發明中，與由共通的高頻電源89供電至主天線83與輔助天線84之構成相比，因不需要將輔助天線84與主天線83加以配線的量，便可簡略化配線的纏繞，從而可使得裝置構成素簡化(低成本化)。

然後，由後述實施例亦可知，可對應於容量調整部200之容量值，來調整主天線83下方區域與輔助天線84下方區域所產生之電漿濃度。從而，因為只要於主天線83設置一個高頻電源89，便可調整該等天線83,84之電漿產生量，故可構成電漿處理自由度高的裝置。換言之，不需要將高頻電源89依該等天線來個別地設置，便能調整旋轉台2周圍方向之電漿濃度。

又，關於在框體90下面側周緣部橫跨周圍方向形成壁部92，並藉由該壁部92所包圍之區域的反應區域P2，係較真空容器1之其他區域要為正壓的方式來調整氨氣的噴出量。再者，關於將電漿產生用氣體噴嘴32配置於反應區域P2之旋轉台2旋轉方向上游側的此電將產生用氣體噴嘴之噴出孔33，係以對向於該旋轉方向上游側之壁部92的方式來加以形成。因此，由於可阻止氮氣朝反應區域P2之入侵，故可較廣地確保橫跨該反應區域P2之晶圓W與電漿的接觸區域。

然後，以消除因旋轉台2之轉速而在內周側與外周側之間所產生的速度差之方式，來調整反應區域P2之樣式。從而，能如所述般橫跨旋轉台2半徑方向來將電漿量均勻化，進一步地能將電漿與晶圓W的接觸時間加以均勻化，故可橫跨晶圓W面內來進行均勻的電漿處理。亦即，如所詳述般，由於DCS氣體會快速地吸附於晶圓W，故即便不那麼廣地形成吸附區域P1，吸附層仍能橫跨晶圓W面內來均勻地加以形成。另一方面，要讓此吸附層加以反應時，氨氣的電漿反應性並不那麼地高。因此，藉由將電漿濃度及電漿與晶圓W接觸時間加以均勻化，便可橫跨晶圓W面內來將反應生成物之膜厚加以均勻化。

又，由於係使用天線83,84來沿著旋轉台2旋轉方向而產生電漿，故如所述般，可橫跨該旋轉方向來較廣地讓電漿滯留。從而，便可抑制裝置成本提升，並進行如上述般均勻性高的處理。

再者，由於電漿產生用氣體噴嘴32上方側未形成有狹縫97，故可抑制該電漿產生用氣體噴嘴32內部或外壁附著有反應生成物等附著物。

圖11係顯示在主天線83與輔助天線84之間產生電磁感應時，輔助天線84之旋轉台2旋轉方向上游側之直線部分85在俯視關之時，係配置在與主天線83之旋轉台2旋轉方向下游側的直線部分85重疊之位置的範例。亦即，在輔助天線84之旋轉台2旋轉方向上游側層積於上下方向之各3根直線部分85，以及在主天線83之旋轉台2旋轉方向下游側層積於上下方向之各3根直線部分85係於上下方向相互不同地交互配置。

從而，將主天線83與輔助天線84在俯視觀之時的投影區域分別稱為主投影區域及輔助投影區域時，則圖11中，主投影區域便會相對於輔助投影區域而一部分重疊，並露出旋轉台2旋轉方向上游側的部位。又，輔助投影區域會相對於主投影區域而一部分重疊，並露出旋轉台2旋轉方向下游側的部位。在輔助天線84從主天線83分離於旋轉台2旋轉方向下游側之部位會朝下側彎曲，而接近絕緣構件84。主天線83與輔助天線84之間的分離尺寸h在此範例中亦係設定於所述範圍。另外，圖11中係省略了絕緣構件94的描繪。

圖12係顯示輔助天線84較圖11之範例係位於更靠旋轉台2旋轉方向上游側之位置的範例。亦即，輔助天線84之旋轉台2旋轉方向上游側之直線部分85係位於主天線83之兩個直線部分85、85之間。然後，關於該分離尺寸h，係設定於與所述範例相同之範圍內。此範例中，主投影區域及輔助投影區域亦係相對於輔助投影區域及主投影區域而分別露出至少一部分。亦即，本發明中，關於各主投影區域與輔助投影區域，係藉由以不被包含於其他投影區域之方式來加以配置，便可與僅設置主天線83之情況相比，而達成電漿產生區域之高面積化。

圖13係顯示關於輔助天線84，係配置在靠近旋轉台2外緣之位置的範例。藉由採用此般樣式，則與旋轉台2中心側區域相比，可提高靠近該外緣區域之電漿濃度，從而，便可調整旋轉台2半徑方向之電漿濃度。圖14係顯示將主天線83與輔助天線84並列於旋轉台2半徑方向之範例。此範例中，主天線83與輔助天線84係分別配置在旋轉台2之旋轉中心側及外緣側。藉由如圖14般來配置各天線83,84，則與僅使用主天線83之情況相比，可使得旋轉台2半徑方向之電漿產生區域較廣。又，圖15係顯示俯視觀之時，將天線83,84各自形成為橢圓狀之範例。圖15中，該分離尺寸h亦係設定在所述範圍內。另外，圖13~圖15中，係將天線83,84等簡略化來加以描繪。

使用上述所說明之裝置來成膜之成膜種類，亦可取代氮化矽膜，而成膜氧化矽(SiO₂)膜或氮化鈦(TiN)膜等。在氧化矽膜的情況，電漿產生用氣體係使用例如氧(O₂)氣及臭氧(O₃)氣體之至少一者。在氮化鈦膜的情況，吸附氣體及電漿產生用氣體係分別使用含鈦之有機系氣體及氨氣。又，除了氧化矽膜或氮化鈦膜以外，本發明亦可適用於氮化物、氧化物或氫化物所構成之反應生成物的成膜。分別成膜氮化物、氧化物及氫化物之情況所使用的電漿產生用氣體分別舉出有氨氣、氧氣及氫(H₂)氣等。

又，由吸附區域P1觀之在旋轉台2旋轉方向下游側且由反應區域P2觀之在旋轉台2旋轉方向上游側之位置係配置有由上述所說明之電漿產生用氣體噴嘴32或框體90及天線83,84所構成之構成，而亦可在該位置進行其他電漿處理。此情況，該其他電漿處理可藉由使用氬(Ar)氣作為電漿產生用氣體，來進行晶圓W上所生成之反應生成物的電漿改質處理。又，在進行此般電漿改質處理的情況，亦可在每層積複數層反應生成物時，進行該電漿改質處理。亦即，亦可在旋轉台2每旋轉複數次時，進行電漿改質處理。

於是，由所述關於共振頻率之式子亦可得知，在輔助天線84引起串聯共振時，亦可取代輔助天線84之容量值C(容量調整部200之容量值)，或與該容量值C一同地調整輔助天線84之電感L或高頻電源89之頻率f。具體而言，將輔助天線84長度方向之一端側連接至另端側來構成迴圈狀線圈時，亦可預先在該另端側之附近位置的複數處預先形成將該一端側連接於該另端側之連接點，透過此連接點的選擇來調整電感L(輔助天線84的長度尺寸)。亦可使用能改變輸出頻率f之構成來做為高頻電源89。從而，本發明中所謂「阻抗調整部」係可改變容量值之可變容量電容、可改變阻抗值之可變阻抗及可改變頻率之起振裝置之至少一者。又，亦可不設置容量調整部200，而預先相對於主天線83將輔助天線84之容量值C調整為會共振的數值。此情況，輔助天線84迴圈內所設置之電容會成為該輔助天線84之電容成分。

【實施例】

接著，就為了確認在天線83,84下方側產生電漿所進行之實驗加以說明。如圖16所示，此實驗係在實驗用腔室內部配置俯視觀之時會形成為略長方型之主天線83、以及在接近該主天線83之位置形成略四角形之輔助天線84來加以進行。此範例中，為了將主天線83之容量值亦構成為可加以調整，係在主天線83長度方向之一端側與高頻電源89之間亦配置容量調整部201，並在主天線83之另端側與接地之間亦配置容量調整部202。又，輔助天線84係如所述般配置容量調整部200。

然後，將輔助天線84側之容量調整部200的容量值以下表之實驗例1~4般進行各種改變，並測量流過各天線83,84之電流值。然後，以各實驗例1~4的條件在腔室內產生電漿，並拍攝電漿的發光狀態。另外，關於此實驗，係使用氬(Ar)氣與氧(O₂)氣之混合氣體來做為電漿產生用氣體。

其結果如圖17~圖20所示，對應於容量調整部200的容量值而電漿的發光分布會有變化，隨著圖17→圖18→圖19→圖20之方向，電漿產生區域(各圖17~圖20中可見到白色的部分)會從主天線83下方側移動至輔助天線84下方側。具體而言，圖17中，電漿主要係在主天線83下方位置產生。圖18中，電漿係沿著主天線83及輔助天線84之外緣，橫跨該等天線83,84般地加以形成。圖19中，電漿會在對向於天線83,84之位置強烈地產生，隨著從該位置朝主天線83側及輔助天線84側而減弱。又，圖20中，電漿主要係在輔助天線84下方位置產生。

然後，如所述表一併記載般，關於流通於主天線83及輔助天線84之電流值亦會對應於圖17~圖20之電漿發光狀態而改變。亦即，隨著圖17→圖18→圖19→圖20之方向，主天線83之電流值會變小，另一方面，輔助天線84之電流值會增大。由以上實驗結果，如所詳述般，主天線83下方側之電漿可橫跨輔助天線84下方側來加以擴展(圖18、圖19)。又，在例如成膜處理開始時，將電漿快速地產生的情況，在主天線83下方側亦可能會局部性地產生較強的電漿(圖17)。

圖21係顯示概略表示上述說明之容量調整部200之容量值，與流通於輔助天線84之高頻電流值之相對關係的曲線，橫軸係該容量值，縱軸係該高頻電流值。此曲線係向上凸起的2次曲線，在成為輔助天線84會相對於主天線83引起串聯共振之容量值時，流通於輔助天線84之電流值會成為最大。為了如所述般橫跨天線83,84而產生較廣的電漿，關於容量調整部200之容量值，較佳地係設定為能讓流通於輔助天線84之電流值盡可能較大。具體而言，關於該容量值，較佳地係設定為可獲得在天線83,84間引起串聯共振之電流值的85%以上的電流值。

本發明在旋轉台上對公轉之基板進行電漿處理時，係配置供給高頻電力之主天線，及相對於該主天線而電性絕緣之輔助天線。又，關於俯視觀看該等主天線及輔助天線時的各自投影區域，係以相對於另邊的投影區域會至少一部分不重疊之方式來配置主天線及輔助線。然後，透過主天線及輔助天線之間的電磁感應，除了主天線外，亦在輔助天線產生感應電漿。從而，由於不需要就輔助天線來設置有別於主天線之其他高頻電源，故能抑制裝置成本提升，並在俯視觀之時可達成電漿產生區域之高面積化。

本申請案係主張基於2013年11月14日在日本特許廳所申請之日本特願2013-236013號之優先權，而將日本特願2013-236013號之所有內容援用於此。