TW201606877A - 電漿處理方法及電漿處理裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電漿處理方法，係將處理氣體供給至既定電漿處理區域內，並在電漿產生區域將該處理氣體電漿化，而對基板上所形成之膜施予電漿處理。取得基板上所形成之膜因電漿處理之面內處理量分布。接著，基於所取得之該面內處理量分布，以讓供給至欲增加該電漿處理之處理量的區域之該處理氣體的流速相對性地提高，或是以讓供給至欲減少該電漿處理之處理量的區域之該處理氣體的流速相對性地降低的方式來調整該處理氣體的流速。然後，將經調整流速之該處理氣體供給至該既定電漿處理區域內，來對該基板上所形成之膜施予該電漿處理。

Description

電漿處理方法及電漿處理裝置
本發明係關於一種電漿處理方法及電漿處理裝置。
半導體裝置之製造中，係對為被處理體之半導體晶圓(以下，稱為晶圓)，藉由原子層沉積(ALD：Atomic Layer Deposition)法等的方法，來施予各種成膜處理。
近年來，作為實施ALD法的成膜裝置，所謂旋轉台式之成膜裝置的研究開發係有所進展。該成膜裝置係具有可旋轉地被配置於真空容器內，並分別載置複數晶圓，且形成有半徑稍微較晶圓要大之凹部的旋轉台。然後，具有於該旋轉台上方被區劃出之反應氣體A的供給區域、反應氣體B的供給區域以及分離該等之供給區域的分離區域。
又，旋轉台式之成膜裝置中，係搭載有例如日本特開2013-161874號公報所示般之電漿產生部。利用電漿產生部所生成之電漿，來實施對基板上之各種(機能)膜的成膜、基板上所形成的含碳膜之改質、基板上所形成之膜的蝕刻等。
即便在其他ALD法以外的蝕刻裝置、CVD(Chemical Vapor Deposition)裝置等之中，仍能利用電漿處理來進行蝕刻、成膜、膜之改質等。
然而，以往的電漿處理中，並沒有在進行電漿處理時控制面內處理量之分布的直接有效果之參數，而僅存在有所謂適當地進行無法說是與處理量分布一定有較多關連的氣體種類的改變、氣體流量的改變、壓力改變等 之參數調整，並觀察其結果之間接性的調整方法。
於是，本發明之目的為適用可適當地調整進行電漿處理之膜等的被處理面之面內處理量的電漿處理方法及電漿處理裝置。
為達上述目的，本發明一實施形態相關之電漿處理方法係將處理氣體供給至既定電漿處理區域內，並在電漿產生區域將該處理氣體電漿化，而對基板上所形成之膜施予電漿處理的電漿處理方法。
取得該基板上所形成之膜因該電漿處理的面內處理量分布。
接著，基於所取得之該面內處理量分布，以讓供給至欲增加該電漿處理之處理量的區域之該處理氣體的流速相對性地提高，或是以讓供給至欲減少該電漿處理之處理量的區域之該處理氣體的流速相對性地降低的方式來調整該處理氣體之流速。
將經調整流速之該處理氣體供給至該既定電漿處理區域內，來對該基板上所形成之膜施予該電漿處理。
本發明其他實施形態相關之電漿處理裝置係具有：處理容器，係用以收容基板並電漿處理，以及旋轉台，係被設置於該處理容器內，並可沿著旋轉方向來載置該基板。
又，該電漿處理裝置係具有：電漿處理區域，係設置於沿著該旋轉台之旋轉方向的既定區域，且在較該旋轉台要上方藉由頂面與側面來加以區劃，以及複數氣體噴嘴，係可將處理氣體供給至該電漿處理區域內之相異的區域。
進一步地，該電漿處理裝置係具有電漿產生機構，係將該處理氣體電漿化。
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‧‧‧搬送臂
10a‧‧‧照相機單元
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧開口部
11b‧‧‧內周面
11c‧‧‧密封構件
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
15‧‧‧搬送口
16‧‧‧伸縮管
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
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‧‧‧電漿處理用氣體噴嘴
34‧‧‧電漿處理用氣體噴嘴
35‧‧‧電漿處理用氣體噴嘴
36‧‧‧氣體噴出孔
41‧‧‧分離氣體噴嘴
42‧‧‧分離氣體噴嘴
43‧‧‧溝部
44‧‧‧第1頂面
45‧‧‧第2頂面
46‧‧‧頂面
51‧‧‧分離氣體供給管
61‧‧‧排氣口
62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整部
71a(71)‧‧‧覆蓋構件
72‧‧‧沖淨氣體供給管
73‧‧‧沖淨氣體供給管
81‧‧‧電漿產生部
82‧‧‧環狀構件
82a‧‧‧伸縮管
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‧‧‧按壓構件
92‧‧‧突起部
94‧‧‧絕緣板
95‧‧‧法拉第遮罩
95a‧‧‧水平面
95b‧‧‧垂直面
96‧‧‧支撐部
97‧‧‧狹縫
97a‧‧‧導電路徑
98‧‧‧開口部
99‧‧‧框狀體
100‧‧‧側環
101‧‧‧氣體流道
110‧‧‧曲徑構造部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
230‧‧‧噴嘴覆蓋體
231‧‧‧覆蓋體
232‧‧‧整流板
W‧‧‧晶圓
C‧‧‧中心部區域
D‧‧‧分離區域
G‧‧‧閘閥
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
圖1係本發明實施形態相關之電漿處理裝置的一範例之概略縱剖面圖。
圖2係本發明實施形態相關之電漿處理裝置的一範例之概略俯視圖。
圖3係本發明實施形態相關之電漿處理裝置沿著旋轉台之同心圓的剖面圖。
圖4係本發明實施形態相關之電漿處理裝置的電漿產生部之一範例的縱剖面圖。
圖5係本發明實施形態相關之電漿處理裝置的電漿產生部之一範例的立體分解圖。
圖6係本發明實施形態相關之電漿處理裝置的電漿產生部所設置之框體的一範例之立體圖。
圖7係顯示本發明實施形態相關之電漿處理裝置沿著旋轉台之旋轉方向來裁切真空容器之縱剖面圖的圖式。
圖8擴大顯示本發明實施形態相關之電漿處理裝置的電漿處理區域所設置之電漿處理用氣體噴嘴的立體圖。
圖9係本發明實施形態相關之電漿處理裝置的電漿產生部之一範例的俯視圖。
圖10係顯示本發明實施形態相關之電漿處理裝置的電漿產生部所設置之法拉第遮罩的一部分之立體圖。
圖11A及11B係在X方向及Y方向中顯示在本發明實施形態相關之電漿處理方法的瘦身(slimming)處理後測定而得到瘦身處理之面內處理量分布之一範例的圖式。
圖12A~12D係顯示在讓旋轉台與電漿處理區域之頂面之間的距離改變時，電漿處理區域內之半徑方向剖面中之電漿處理用氣體的流速分布之差異的模擬圖。
圖13係顯示在讓旋轉台與電漿處理區域之頂面之間的距離改變之情況的電漿處理用氣體之流動線的模擬結果之第1~第4的圖式。
圖14顯示在讓旋轉台與電漿處理區域之頂面之間的距離改變之情況的電漿處理用氣體之流動線的模擬結果之第5~第8的圖式。
圖15係顯示利用電漿處理區域內所設置之複數電漿處理氣體噴嘴來調整氣體流量的模擬結果之第1~第3的圖式。
圖16係顯示利用電漿處理區域內所設置之複數電漿處理氣體噴嘴來調整氣體流量的模擬結果之第4~第6的圖式。
以下，便參照圖式來進行用以實施本發明之形態的說明。
(電漿處理裝置之構成)
於圖1顯示本發明實施形態相關之電漿處理裝置的一範例之概略縱剖面圖。又，於圖2顯示本實施形態相關之電漿處理裝置的一範例之概略俯視圖。另外，圖2中係為了簡化說明，而省略頂板11之描繪。
如圖1所示，本實施形態相關之電漿處理裝置係具備有俯視形狀為略圓形之真空容器1以及設置於該真空容器1內，並在真空容器1中心具有旋轉中心且用以讓晶圓W公轉之旋轉台2。
真空容器1係收容晶圓W並用以對晶圓W表面上所形成之膜等進行電漿處理的處理容器。真空容器1係具備有在對向於旋轉台2之後述凹部24的位置所設置之頂板(頂部)11以及容器本體12。又，容器本體12上面之周緣部係設置有設為環狀之密封構件13。然後，頂板11係構成為可從容器本體12裝卸。俯視中之真空容器1的直徑尺寸(內徑尺寸)雖不被限定，但可為例如1100mm左右。
真空容器1內之上面側的中央部係為了在真空容器1內之中心部區域C中抑制彼此相異的處理氣體會混合而連接有供給分離氣體之分離氣體供給管51。
旋轉台2係在中心部被固定於略圓筒形狀之核心部21，且構成為會藉由驅動部23來相對於連接在該核心部21下面並且延伸於垂直方向之旋轉軸22而繞垂直軸旋轉，圖2所示之範例中為順時針旋轉地自由旋轉。旋轉台2之直徑尺寸雖不被限定，但可為例如1000mm左右。
旋轉軸22及驅動部23係被收納於殼體20，該殼體20係在真空容器1之底面部14下面氣密地安裝有上面側之凸緣部分。又，該殼體20係連接有用以將氮氣等作為沖淨氣體(分離氣體)而供給至旋轉台2下方區域之沖淨氣體供給管72。
真空容器1之底面部14中的核心部21外周側係以從下方側接近旋轉台2之方式來形成為環狀而成為突出部12a。
旋轉台2表面部係形成有用以載置直徑尺寸為例如300mm之晶圓W的圓形狀凹部24來作為基板載置區域。該凹部24會沿著旋轉台2之旋轉方向來設置於複數處，例如5處。凹部24係具有稍微較晶圓W之直徑要大，具體而言為大1mm至4mm左右之內徑。又，凹部24之深度係構成為幾乎等同於晶圓W之厚度，或是較晶圓W之厚度要大。從而，在晶圓W被收容於凹部24時，晶圓W之表面與旋轉台2未載置晶圓W的區域之表面便會成為相同高度，或是晶圓W之表面會較旋轉台2之表面要低。另外，即便在凹部24之深度會較晶圓W之厚度要深的情況，由於過深時會對成膜造成影響，故較佳地為至晶圓W之厚度的3倍左右的深度。又，凹部24底面係形成有讓用以從下方側將晶圓W頂出而加以升降之例如後述3根升降銷貫穿之未圖示的貫穿孔。
如圖2所示，第1處理區域P1與第2處理區域P2會沿著旋轉台2之旋轉方向而互相地分離設置。由於第2處理區域P2係電漿處理區域，故之後亦可表示為電漿處理區域P2。又，與旋轉台2中之凹部24通過區域對向之位置係在真空容器1之周圍方向而互相隔有間隔而放射狀地配置有例如由石英所構成之複數根，例如7根的氣體噴嘴31、32、33、34、35、41、42。該等各氣體噴嘴31~35、41、42係被配置於旋轉台2與頂板11之間。又，該等各氣體噴嘴31~34、41、42係被安裝為例如從真空容器1之外周壁朝向中心部區域C而對向於晶圓W來水平地延伸。另一方面，氣體噴嘴35係在從真空容器1之外周壁朝向中心區域C而延伸後，便彎曲而以沿著中心部區域C之方式來直線性地逆時針(旋轉台2之旋轉方向的相反方向)延伸。在圖2所示之範例中，係從後述搬送口15以順時針(旋轉台2之旋轉方向)來依序配列有電漿處理用氣體噴嘴33,34、電漿處理用氣體噴嘴35、分離氣體噴嘴41、第1處理氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42、第2處理氣體噴嘴32。另外，第2處理氣體噴嘴32係因基板處理程序之種類等來依需要而加以使用的氣體噴嘴，故可依需要來加以設置。又，關於電漿處理用氣體噴嘴33~35，電漿處理用氣體噴嘴34、35係在處理氣體供給中進行電漿 處理之面內處理量的調整時是必要的，而在電漿處理區域中改變頂板1之高度或旋轉台2之高度，以進行面內處理量的調整之情況則是非必要的。因此，電漿處理用氣體噴嘴34、35亦可依需要來加以設置。
如此般，本實施形態中，雖顯示了在電漿處理區域P2配置有複數噴嘴之範例，但亦可為在各處理區域配置有1根噴嘴之構成。例如，亦可為圖2所示般，在電漿處理區域P2中，配置有電漿處理用氣體噴嘴33~35，而分別供給氬氣、氧氣之構成，亦可為僅配置有電漿處理用氣體噴嘴33，而供給氬氣及氧氣之混合氣體的構成。又，亦可為將電漿處理用氣體噴嘴33~35總括設置，而分別供給氬氣及氧氣之混合氣體之構成。
第1處理氣體噴嘴31係成為第1處理氣體供給部。又，電漿處理用氣體噴嘴33~35係分別成為電漿處理用氣體供給部。進一步地，分離氣體噴嘴41、42係分別成為分離氣體供給部。
各噴嘴31~35、41、42係透過流量調整閥來連接於未圖示之各氣體供給源。
該等噴嘴31~35、41、42下面側(對向於旋轉台2之側)係沿著旋轉台2之半徑方向而在複數處例如等間隔地形成有用以噴出上述各氣體之氣體噴出孔36。各噴嘴31~35、41、42之各下端緣與旋轉台2上面的分離距離會配置為例如1~5mm左右。
第1處理氣體噴嘴31之下方區域係用以讓第1處理氣體吸附於晶圓W的第1處理區域P1，電漿處理用氣體噴嘴33~35之下方區域係成為用以進行晶圓W上之膜的瘦身(蝕刻)處理或是改質處理的第2處理區域P2。分離氣體噴嘴41、42係用以形成分離第1處理區域P1與第2處理區域P2之分離區域D者。
於圖3顯示本實施形態相關之電漿處理裝置沿著旋轉台之同心圓的剖面圖。另外，圖3係從分離區域D經過第1處理區域P1而到分離區域D為止的剖面圖。
分離區域D中之真空容器1的頂板11係設置有概略扇形之凸狀部4。凸狀部4係被安裝於頂板11之內面，真空容器1內係形成有為凸狀部4下面的低平坦之頂面44(第1頂面)以及位於該頂面44之周圍方向兩側的較頂 面44要高之頂面45(第2頂面)。
如圖2所示，形成頂面44之凸狀部4係具有頂部被裁切為圓弧狀之扇型平面形狀。又，凸狀部4係在周圍方向中央形成有以延伸於半徑方向的方式來加以形成之溝部43，而分離氣體噴嘴41，42會被收容於該溝部43內。另外，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混合，係以對向於旋轉台2之外端面並且相對於容器本體12稍微分離之方式來彎曲為L字型。
第1處理氣體噴嘴31上方側係為了讓第1處理氣體沿著晶圓W來流通，並且以讓分離氣體避開晶圓W之附近，而流通於真空容器1之頂板11側的方式來設置有噴嘴覆蓋體230。如圖3所示，噴嘴覆蓋體230係為了收納第1處理氣體噴嘴31而具備有下面側有開口之概略箱形的覆蓋體231以及分別連接於該覆蓋體231之下面側開口端中的旋轉台2之旋轉方向上游側及下游側的板狀體之整流板232。另外，旋轉台2之旋轉中心側中的覆蓋體231之側壁面係以對向於第1處理氣體噴嘴31之前端部的方式來朝向旋轉台2伸出。又，旋轉台2之外緣側中的覆蓋體231之側壁面係以不干擾第1處理氣體噴嘴31之方式來加以切凹。
電漿處理用氣體噴嘴33~35上方側係為了將噴出至真空容器1內的電漿處理用氣體電漿化，而設置有電漿產生部81。
於圖4顯示本實施形態相關之電漿產生部的一範例之縱剖面圖。又，於圖5顯示本實施形態相關之電漿產生部的一範例的立體分解圖。進一步地，於圖6顯示本實施形態相關之電漿產生部所設置的框體之一範例的立體圖。
電漿產生部81係構成為將由金屬線等所形成之天線83線圈狀地例如繞垂直軸繞3圈。又，電漿產生部81係以俯視中為圍繞延伸於旋轉台2之徑向的帶狀體區域之方式，並且以跨越旋轉台2上之晶圓W的直徑部分之方式來加以配置。
天線83係透過匹配器84來連接於頻率為例如13.56MHz及輸出電力為例如5000W之高頻電源85。然後，該天線83係設置為從真空容器1之內部區域被氣密地區劃。另外，圖1及圖3等中之參照符號86係用以電性連 接天線83與匹配器84及高頻電源85的連接電極。
如圖4及圖5所示，電漿處理用氣體噴嘴33~35上方側中之頂板11係形成有開口成俯視為概略扇形之開口部11a。
如圖4所示，開口部11a係具有沿著開口部11a之開口緣部而氣密地設置於該開口部11a之環狀構件82。後述框體90係被氣密地設置於該環狀構件82內周面側。亦即，環狀構件82係在外周側會對向於面對頂板11之開口部11a的內周面11b，並且內周側會對向於後述框體90之凸緣部90a的位置被氣密地加以設置。然後，開口部11a係為了讓天線83位於較頂板11要下方側，而透過該環狀構件82來設置有藉由例如石英等之感應體所構成之框體90。框體90底面係構成電漿產生區域P2之頂面46。
又，如圖4所示，環狀構件82係具有可於垂直方向伸縮的伸縮管82a。又，電漿產生部81係形成為可藉由電動制動器等之未圖示的驅動機構(升降機構)來加以升降。藉由對應於電漿產生部81之升降，而使得伸縮管82a伸縮，來構成為可在電漿處理時改變電漿產生部81(或是電漿產生區域P2之頂面46)與晶圓W(亦即，旋轉台2)之間的距離，亦即，(以後，稱為電漿生成空間距離)。另外，電漿產生部81與旋轉台2之間的距離係構成為可藉由上述電動制動器及伸縮管82a來改變為例如20~120mm。
上述記載中，係已就藉由透過伸縮管82a之電漿產生部81側的升降來調整電漿產生部81與晶圓W之間的距離之構成來加以說明。但是，本發明並不被限定於此點，而亦可為藉由載置晶圓W之載置台(旋轉台2)側的升降，來改變電漿產生部81與晶圓W之間的距離之構成。在該場合，較佳地係構成為在構成旋轉台2之旋轉軸的構成要素之一部分，配置可於垂直方向伸縮之伸縮管，而可升降晶圓W之載置面(亦即，旋轉台2之晶圓的載置面)。作為具體範例係如圖1所示，在真空容器1之底面部14與殼體20之間配置可於垂直方向伸縮的伸縮管16，並藉由未圖示之升降機構，來讓載置有晶圓W之旋轉台2升降。對應於旋轉台2之升降，而構成為可藉由讓伸縮管16伸縮，來改變電漿產生部81與晶圓W之間的距離。藉由在構成旋轉台2之旋轉軸的構成要素的一部分設置伸縮管，便可平行地保持住晶圓W之處理面，而改變電漿產生部81與晶圓W之間的距離。
如圖6所示，框體90係上方側之周緣部會橫跨周圍方向並水平地伸出為凸緣狀而成為凸緣部90a，並且在俯視中，形成為中央部會朝向下方側之真空容器1的內部區域而凹陷。
框體90係在晶圓W位於該框體90下方的情況，配置為會在旋轉台2之徑向中橫跨晶圓W之直徑部分。另外，環狀構件82與頂板11之間係設置有O型環等之密封構件11c。
真空容器1之內部氛圍係透過環狀構件82及框體90來被氣密地設定。具體而言，係讓環狀構件82及框體90落進開口部11a內，接著，藉由為環狀構件82及框體90之上面，且以沿著環狀構件82及框體90之接觸部的方式來形成為框狀的按壓構件91來將框體90朝向下方側而橫跨周圍方向來加以按壓。進一步地，藉由未圖示之螺絲等來將該按壓構件91固定於頂板11。藉此，便可將真空容器1之內部氛圍氣密地設定。另外，圖5中係因簡化，而省略顯示環狀構件82。
如圖6所示，框體90下面係以沿著周圍方向來圍繞該框體90下方側之處理區域P2的方式來形成有朝向旋轉台2而垂直地伸出之突起部92。然後，藉由該突起部92之內周面、框體90下面及旋轉台2上面所圍繞之區域係收納有上述電漿處理用氣體噴嘴33~35。另外，電漿處理用氣體噴嘴33~35之基端部(真空容器1之內壁側)中的突起部92係以沿著電漿處理用氣體噴嘴33~35之外形的方式來切凹為概略圓弧狀。
如圖4所示，框體90之下方(第2處理區域P2)側係橫跨周圍方向來形成有突起部92。密封構件11c係因該突起部92，而不直接暴露於電漿，亦即，從第2處理區域P2所隔離。因此，即便電漿欲從第2處理區域P2擴散至例如密封構件11c側，由於已成為經由突起部92下方而前進之狀態，故在到達密封構件11c前電漿便已失活。
圖7係顯示沿著旋轉台2之旋轉方向來裁切真空容器1之縱剖面圖的圖式。如圖7所示，由於在電漿處理中旋轉台2會順時針旋轉，故N2氣體會隨著該旋轉台2之旋轉而欲從旋轉台2與突起部92之間的間隙入侵至框體90下方側。因此，為了阻止N2氣體透過間隙來朝框體90下方側入侵，而對間隙從框體90下方側噴出氣體。具體而言，關於電漿產生用氣體噴嘴 33之氣體噴出孔36，係如圖4及圖7所示，以朝向該間隙之方式，亦即以朝向旋轉台2之旋轉方向上游側且下方之方式來加以配置。電漿產生用氣體噴嘴33之氣體噴出孔36相對於垂直軸的角度θ如圖7所示係可為例如45°左右，亦可以對向於突起部92內側面之方式來成為90°左右。亦即，氣體噴出孔36之角度θ係能在可適當地防止N2氣體入侵之45°~90°左右的範圍內對應於用途來加以設定。
圖8係擴大顯示電漿處理區域P2所設置之電漿處理用氣體噴嘴33~35的立體圖。如圖8所示，電漿處理用氣體噴嘴33係可覆蓋配置有晶圓W之凹部24的整體，而可將電漿處理用氣體供給至晶圓W之整面的噴嘴。另一方面，電漿處理用氣體噴嘴34係在稍微較電漿產生用氣體噴嘴33要上方，以與電漿產生用氣體噴嘴33略重疊之方式來加以設置的具有電漿處理用氣體噴嘴33一半左右之長度的噴嘴。又，電漿處理用氣體噴嘴35係以從真空容器1外周壁沿著扇型電漿處理區域P2的旋轉台2之旋轉方向下游側之半徑的方式來延伸，且具有在到達中心區域C附近後以沿著中心區域C之方式來直線性地彎折的形狀。之後，為了容易區別，亦可將覆蓋整體之電漿處理用氣體噴嘴33稱為基底噴嘴33，將僅覆蓋外側之電漿處理用氣體噴嘴34稱為外側噴嘴34，將延伸至內側之電漿處理用氣體噴嘴35稱為軸側噴嘴35。
基底噴嘴33係用以將電漿處理用氣體供給至晶圓W整面之氣體噴嘴，且如圖7中所說明般，會朝向構成區劃出電漿處理區域P2側面的突起部92之方向來噴出電漿處理用氣體。
另一方面，外側噴嘴34係用以將電漿處理用氣體重點性地供給至晶圓W外側區域之噴嘴。電漿處理區域P2內所供給之電漿處理用氣體係藉由通過靠近電漿產生部81之電漿處理區域的最上部來電漿化。亦即，由於電漿產生部81係被設置於電漿處理區域P2上方，故以沿著電漿處理區域P2之頂面46附近之方式來流通之電漿處理用氣體會被電漿化，而有助於電漿處理。換言之，電漿處理區域P2之頂面46附近會形成電漿產生區域，而使得通過該區域之電漿處理用氣體會被適當地電漿化。外側噴嘴34係在取得電漿處理後之晶圓W上所形成的膜之電漿處理的處理量，而為所謂有外側 處理量較少之傾向的結果時，便會讓從外側噴嘴34所供給之電漿處理用氣體的流量增加，以進行提高外側之電漿處理用氣體的流速般之處理。若是提高電漿處理用氣體的流速的話，由於單位時間電漿化的電漿處理用氣體之量便會增加，故可促進電漿處理。因此，從相關觀點看來，外側噴嘴34之氣體噴出孔36(未圖示)係朝向上側而以對向於電漿處理區域P2之頂面46的方式來加以設置，所供給之電漿處理用氣體係構成為朝向電漿處理區域P2之頂面46。
軸側噴嘴35係用以將電漿處理用氣體重點性地供給至晶圓W靠近旋轉台2之軸側的區域之噴嘴。因此，便僅會在軸側噴嘴35前端沿著中心區域C的部分形成有氣體噴出孔36(未圖示)，而成為將電漿處理用氣體供給至晶圓W之中心側區域。即便在軸側噴嘴35中，氣體噴出孔36仍會朝向上側，並設置於對向於電漿處理區域P2之頂面46的位置。藉此，從軸側噴嘴35所供給之電漿處理用氣體便會直接朝向電漿產生區域，而有效率地被電漿化。在取得電漿處理後之晶圓W上的膜之面內處理分布，而晶圓W之軸側區域的電漿處理不夠的情況，便讓從軸側噴嘴35所供給之電漿處理用氣體的流量增加，而藉由提高電漿處理用氣體的流速，便可促進晶圓W之軸側區域的電漿處理。
如此般，藉由設置有除了基底噴嘴33以外的外側噴嘴34及軸側噴嘴35，便可依各區域來調整電漿處理用氣體的流速，而藉此，便可調整晶圓W上之膜的面內處理量。
另外，面內處理量之調整一般而言係為了提高電漿處理之面內均勻性而加以進行，但在依各區域而欲讓處理量產生差異的情況，由於只要讓從欲提高處理量之區域的噴嘴34、35所供給之電漿處理用氣體的流量增加，而提高其流速的話即可，故不僅面內均勻性之提升，亦可調整各種處理量。
又，由於外側噴嘴34及軸側噴嘴35的流量為相反者，故當然可進行讓對應於欲降低處理量者之區域的來自電漿處理用噴嘴34、35的流量減少的調整。
如此般，藉由設置依區域的流速調整用之電漿處理用噴嘴34、35，便可容易且正確地進行電漿處理之面內處理量的調整。又，圖8中，雖顯示 設置3根電漿處理用噴嘴33~35的範例，但亦可設置更多的電漿處理用噴嘴，而讓面內處理量之調整更加精細，且正確地進行。電漿處理用氣體噴嘴33~35之個數、形狀、設置場所等係可對應於用途來做各種變更。
然後，此般電漿處理氣體之電漿產生區域中的流速亦可藉由改變電漿處理區域P2之頂面46的高度來加以調整。以下，便就該調整方法來加以說明。
如圖1及圖2所示，電漿處理區域P2係設置有排氣口62。該排氣口62當然會將電漿處理區域P2內之電漿處理用氣體加以排氣，但在排氣口62與電漿處理區域P2之頂面46並未充分地分離時，便會產生所謂沿著電漿處理區域P2之頂面46所流通之電漿處理用氣體會被排氣口62所吸引，不通過電漿產生區域而被排氣之現象。如圖1及圖2所示，由於排氣口62係被設置於旋轉台2及真空容器1之外周側，故在電漿處理區域P2之頂面46較低時，便會吸引流通在電漿處理區域P2外周側的電漿處理用氣體。在該情況，由於會使得電漿處理區域P2的外側區域之電漿處理用氣體的流量減少，故會使得外側的流速下降。
因此，在此般情況，便使用上述電漿產生部81之驅動機構，來讓電漿產生部81上昇，以讓電漿處理區域P2之頂面46上昇而讓與排氣口62的距離增加。如此一來，以沿著電漿處理區域P2之頂面46的方式來流通之外側的電漿處理用氣體便不會受到來自排氣口62之吸引力影響，並可實現與沿著電漿處理區域P2的內側區域之頂面46所流通之電漿處理用氣體相同程度的流速，而可提升電漿處理之面內均勻性。
如此般，電漿處理用氣體之流速的調整便不只有複數電漿處理用氣體噴嘴33~35的調整，亦可藉由調整電漿處理區域P2之頂面46的高度來加以進行。
另外，如上述般，由於旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離之調整亦可藉由調整旋轉台2之高度來加以進行，故亦可調整旋轉台2側。
又，不讓流通在電漿處理區域P2之外側區域的頂面46附近的電漿處理用氣體被吸引至排氣口62般之高度的設定亦可在製造電漿處理裝置時預 設。因此，電漿處理氣體的流速之調整並不只在實際實施程序時，亦可在設計段階進行，而構成高面內均勻性之電漿處理裝置。
進一步地，由於在調整電漿處理用氣體噴嘴33~35時，電漿處理區域P2之高度的調整或是設定係可互相地組合，故亦可構成搭載兩者之機能，而可彈性地調整面內處理量之電漿處理裝置。
接著，便就電漿產生部81之法拉第遮罩95來更詳細地說明。如圖4及圖5所示，框體90上方側係收納有由以概略地沿著該框體90之內部形狀之方式來形成而為導電性板狀體之金屬板，例如銅等所構成之接地的法拉第遮罩95。該法拉第遮罩95係具備有以沿著框體90之底面的方式來水平地卡固之水平面95a以及從該水平面95a外終端橫跨周圍方向而延伸於上方側的垂直面95b，且亦可在俯視中構成為例如概略六角形。
於圖9顯示本實施形態相關之電漿產生部的一範例的俯視圖，於圖10顯示本實施形態相關之電漿產生部所設置的法拉第遮罩之一部分的立體圖。
從旋轉台2之旋轉中心來看法拉第遮罩95的場合之右側及左側中的法拉第遮罩95之上端緣會分別朝右側及左側水平地伸出而成為支撐部96。然後，法拉第遮罩95與框體90之間係設置有從下方側支撐支撐部96並且分別被框體90之中心部區域C側及旋轉台2之外緣部側的凸緣部90a所支撐的框狀體99。
在電場到達晶圓W的情況，便會有晶圓W內部所形成電氣配線等會受到電性損傷的情況。因此，如圖10所示，水平面95a係形成有為了阻止在天線83中所產生之電場及磁場(電磁場)中的電場成分會朝向下方晶圓W，並且讓磁場到達至晶圓W，而形成有多數狹縫97。
如圖9及圖10所示，狹縫97係以延伸於相對天線83之捲繞方向而正交之方向的方式來橫跨周圍方向而形成於天線83之下方位置。在此，狹縫97係形成為對應於天線83所供給之高頻的波長之1/10000以下左右之寬度尺寸。又，各狹縫97長度方向中之一端側及另端側係以堵塞該等狹縫97之開口端的方式來橫跨周圍方向而配置有由接地之導電體等所形成的導電路徑97a。法拉第遮罩95中除了該等狹縫97之形成區域以外的區域，亦即， 天線83之捲繞區域的中央側係形成有用以透過該區域來確認電漿發光狀態之開口部98。另外，圖2中係為了簡化，而省略狹縫97，並以一點鏈線來顯示狹縫97之形成區域範例。
如圖5所示，法拉第遮罩95之水平面95a上係為了確保與法拉第遮罩95上方所載置之電漿產生部81之間的絕緣性，而層積有由厚度尺寸為例如2mm左右之石英等所形成的絕緣板94。亦即，電漿產生部81係透過框體90、法拉第遮罩95及絕緣板94而配置為覆蓋真空容器1內部(旋轉台2上之晶圓W)。
再次就本實施形態相關之電漿處理裝置的其他構成要素來加以說明。
如圖2所示，於旋轉台2之外周側中，在稍微較旋轉台2要下之位置係配置有為覆蓋體之側環100。側環100上面係以互相在周圍方向分離之方式來在例如2處形成有排氣口61、62。換言之，真空容器1之底面係形成有2個排氣口，而對應於該等排氣口之位置中的側環100係形成有排氣口61、62。
本說明書中，係將排氣口61、62中一者及另者分別稱為第1排氣口61、第2排氣口62。在此，第1排氣口61係形成在第1處理氣體噴嘴31，以及相對於該第1處理氣體噴嘴31而位於旋轉台2之旋轉方向下游側的分離區域D之間中，靠近分離區域D側的位置。又，第2排氣口62係形成於電漿產生部81，以及較該電漿產生部81要靠旋轉台2之旋轉方向下游側的分離區域D之間中，靠近分離區域D側的位置。
第1排氣口61係用以將第1處理氣體或分離氣體排氣者，第2排氣口62係用以將電漿處理用氣體或分離氣體排氣者。該等第1排氣口61及第2排氣口62係分別藉由介設有蝶閥等之壓力調整部65的排氣管63，來連接於為真空排氣機構之例如真空泵64。
如上述，由於將框體90從中心部區域C側橫跨外緣側來加以配置，故相對於處理區域P2而從旋轉台2之旋轉方向上游側流通的氣體係因該框體90而欲朝向排氣口62之氣流便會被限制。因此，較框體90要外周側中之側環100上面係形成有用以讓氣體流通之溝狀氣體流道101。
如圖1所示，頂板11下面之中央部係設置有連續於凸狀部4之中心部區域C側部位而橫跨周圍方向來形成為概略環狀，並且其下面會形成為與凸狀部4下面(頂面44)相同高度之突出部5。較該突出部5要靠旋轉台2之旋轉中心側中之核心部21上方側係配置有用以抑制各種氣體會在中心部區域C互相地混合之曲徑構造部110。
如上述，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中央部的核心部21便會以旋轉台25之上方側部位會避開框體90之方式來形成於旋轉中心側。因此，中心部區域C側便會成為各種氣體彼此會較外緣部側要容易混合的狀態。因此，藉由於核心部21上方側形成曲徑構造，便可增加氣體流道，而防止氣體彼此混合。
如圖1所示，旋轉台2與真空容器1之底面部14之間的空間係設置有為加熱機構之加熱器單元7。加熱器單元7係構成為可透過旋轉台2來將旋轉台2上之晶圓W加熱至例如室溫~300℃左右。另外，圖1中之參照符號71a係設置於加熱器單元7之側邊側的覆蓋構件，參照符號7a係覆蓋該加熱器單元7上方側之覆蓋構件。又，真空容器1之底面部14係橫跨周圍方向而在加熱器單元7下方側的複數處設置有用以沖淨加熱器單元7之配置空間的沖淨氣體供給管73。
如圖2所示，真空容器1側壁係形成有用以在搬送臂10與旋轉台2之間進行晶圓W之收授的搬送口15。該搬送口15係藉由閘閥G來構成為氣密地開閉自如。然後，在搬送臂10會相對於真空容器1而加以進退之區域中的頂板11上方係設置有用以檢測晶圓W周緣部之照相機單元10a。該照相機單元10a係為了藉由拍攝晶圓W周緣部，來檢測例如在搬送臂10上晶圓W之有無、旋轉台2所載置之晶圓W的位置偏移或搬送臂10上之晶圓W的位置偏移而被加以使用。照相機單元10a係構成為具有對應於晶圓W之直徑尺寸程度的寬廣視野。
旋轉台2之凹部24會在面對該搬送口15之位置而於與搬送臂10之間進行晶圓W之收授。因此，在旋轉台2下方側對應於收授位置處係設置有貫穿凹部24並用以將晶圓W從內面抬升之未圖示的升降銷及升降機構。
又，本實施形態相關之電漿處理裝置係設置有由用以控制裝置整體動作之電腦所構成的控制部120。該控制部120之記憶體內係儲存有用以進行下述基板處理之程式。該程式係以實行裝置之各種動作的方式來組織步驟群，且從為硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等之記憶媒體的記憶部121來安裝於控制部120內。
(電漿處理方法)
接著，便就本發明實施形態相關之電漿處理方法來加以說明。本實施形態相關之電漿處理方法不只上述利用ALD法之電漿處理裝置，亦可適用於蝕刻裝置或其他種類的成膜裝置，但為了容易說明，便使用上述電漿處理裝置來就實施本實施形態相關之電漿處理方法的範例加以說明。
本實施形態相關之電漿處理方法係可適用於程序1.：對晶圓W上所形成之含碳膜施予瘦身處理之程序(瘦身工序)，以及程序2.：藉由ALD法來在晶圓W上施予成膜處理及所得到之膜的改質處理之程序(成膜工序及改質工序)等。然而，亦可藉由改變程序條件(氣體種類、氣體流量、旋轉台之旋轉速度、電漿產生部與旋轉台之間的距離、壓力、高頻輸出、溫度)，來適用於其他基板處理程序。
本實施形態中係就對預先形成含碳(碳)圖案之膜(例如阻劑圖案)之晶圓W，連續地實施程序1之瘦身工序、接著的程序2之成膜工序及改質工序的電漿處理方法來加以說明。另外，該晶圓W亦可形成有使用成膜處理或瘦身處理所形成之其他電氣配線構造。
伴隨著近年來的半導體元件之高積集化，製造程序所要求之配線及分離寬度係微細化。一般而言，微細圖案係藉由使用含碳之光微影技術來形成阻劑圖案，而使用阻劑圖案作為蝕刻遮罩來蝕刻基底之各種薄膜來加以形成。從而，為了形成微細圖案，光微影技術會是重要的，但近年來的半導體元件之微細化卻要求到光微影技術之解析極限以下。因此，程序1中，便實施阻劑圖案之瘦身來作為光微影技術後之尺寸修正技術。
又，將朝阻劑圖案上之矽氧化膜等之成膜程序與SWT(Sidewall transfer process)、LLE(litho-litho-etch)等之程序組合的微細圖案形成方法則作為能形成光微影技術之解析極限以下的微細圖案之技術而受到矚目。於是，本實 施形態中，係在程序2中，藉由於同一腔室內之連續處理(In situ處理)來將例如矽氧化膜等成膜在程序1之瘦身處理後的阻劑圖案上。
另外，上述中，雖就適用於上述瘦身處理及成膜處理(及改質處理)的範例來說明本實施形態相關之電漿處理方法，如上述，本發明並不限定於此點，亦可為適用於其他電漿處理方法之構成。
接著，便就在實施程序1及程序2時的具體工序範例，從基板搬送開始說明。
在搬入晶圓W等之基板時，首先，開啟閘閥G。然後，讓旋轉台2間歇性地旋轉，並且藉由搬送臂10透過搬送口15來載置於旋轉台2上。
[程序1：瘦身(蝕刻)工序]
接著，關閉閘閥G，並在藉由真空泵64及壓力調整部65來讓真空容器1內成為既定壓力的狀態下，讓旋轉台2旋轉，並且藉由加熱器單元7來將晶圓W加熱至既定溫度。
接著，將電漿產生部81與旋轉台2之間的距離設定為既定距離。然後，在遮斷來自第1處理氣體噴嘴31之處理氣體的供給之狀態下，從電漿處理用氣體噴嘴33~35以既定流量來供給電漿處理用氣體(例如，氬氣及氧氣)。
然後，藉由壓力調整部65來將真空容器1內調整為既定壓力。又，電漿產生部81中，係對天線83供給既定輸出之高頻電力。
框體90中，藉由天線83所產生之電場及磁場中的電場會因法拉第遮罩95而被反射、吸収或是衰減，而被阻礙到達至真空容器1內。
又，本實施形態相關之電漿處理裝置係在狹縫97長度方向中的一端側及另端側設有導電路徑97a，且於天線83之側邊側具有垂直面95b。因此，即便是從狹縫97長度方向中的一端側及另端側繞回而欲朝向晶圓W側的電場亦會被遮斷。
另一方面，由於於法拉第遮罩95形成有狹縫97，故磁場會通過該狹縫97，而透過框體90底面到達至真空容器1內。如此一來，電漿處理用氣體便會在框體90下方側，藉由磁場來被電漿化。藉此，便可形成難以對晶圓W引起電性損傷之含有較多活性基的電漿。
另一方面，晶圓W表面係預先形成有含碳之基底膜。因此，便可藉由電漿內之活性基(離子、自由基)，來既定量地電漿蝕刻該含碳之基底膜。
本實施形態相關瘦身處理時之瘦身特性會依存於電漿產生部81與旋轉台2之間的距離、電漿處理用氣體之種類、電漿處理用氣體之流量、真空容器1內之壓力、高頻電源之輸出、晶圓W之溫度、旋轉台2之旋轉速度等。
如此般，首先，實施通常的瘦身處理，而取得處理後之晶圓W的面內處理量分布。
圖11A~11B係顯示瘦身處理後測定而得到之瘦身處理的面內處理量分布之一範例的圖式。圖11A係顯示X方向中之面內處理量分布，圖11B係顯示Y方向中之面內處理量分布的圖式。另外，所謂X方向係沿著旋轉台2之旋轉方向的方向(周圍方向)，所謂Y方向係略垂直於旋轉台2之旋轉方向的方向(徑向)。圖11A及11B中，橫軸係晶圓W面內之座標，縱軸係顯示蝕刻量。
如圖11B所示，得知Y方向的100~300mm之間的蝕刻量會較0~100mm之間要低。這是代表晶圓W外周側的瘦身量較少的意思。
在此般情況，係如上述，藉由在電漿處理用氣體噴嘴33~35中，讓外側噴嘴35的流量增加，或是讓電漿產生部81上昇，而使得電漿處理區域P2之頂面變高，便可提高外側之電漿處理用氣體的流速。藉由進行此般之調整，便可讓電漿處理之面內處理量變得均勻，而可使得蝕刻量變得均勻。
圖12A~12D係顯示在改變旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離時，電漿處理區域P2內之半徑方向剖面中的電漿處理用氣體之流速分布的差異之模擬圖。
圖12A係顯示旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為90mm之情況的電漿處理用氣體之流速分布的圖式。圖12A中，電漿處理用氣體之流速分布係在0~20slm的範圍中，以4slm為單位來加以表示。圖12A中，右側為外側區域，左側為中心(軸)側區域。另外，該等之特點在圖12B~D中亦為相同。
圖12A中，在著眼於為電漿產生區域的電漿處理區域P2之頂面46附近時，中心側區域中之流速(流量)會成為4~8slm(standard liter/min)，但在從正中央到外周側區域中，則會成為0~4slm，故外周側之流速會較低。
圖12B係顯示旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為105mm之情況的電漿處理用氣體之流速分布的圖式。如圖12B所示，中心側區域之流速為4~8slm，較其要靠外側之區域為0~4slm，故外側區域之流速仍然會較中心側區域要低。
圖12C係顯示旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為120mm之情況的電漿處理用氣體之流速分布的圖式。如圖12C所示，外周部之流速會增大，並在中心側成為8~12slm，在外周側成為4~8slm左右之流速，而在整體中流速會均勻化。另外，流速之差異係相較於以絕對值之差，以流量比之差來判斷會較適當。因此，在為電漿處理之對象的面內，產生流速為0~4slm之區域可說是較不佳之狀態。從而，相較於圖12B，圖12C者才可說是流速被均勻化。若是為圖12C般之流速分布的話，便可對晶圓W上之膜，橫跨全區域來施予幾乎均勻的電漿處理。
圖12D係顯示旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為135mm之情況的電漿處理用氣體之流速分布的圖式。圖12D中，中心側區域之流速為8~12slm，外側區域亦會收斂至4~8slm之範圍，而整體顯示較圖12C要更均勻的流速。因此，若是為圖12D般之流速分布的話，便可與圖12C之情況相同，進行面內處理量均勻的電漿處理。
該等之模擬結果係以使用上述本實施形態相關之電漿處理裝置的情況為對象來加以進行。因此，便可直接適用該模擬結果，而得知在僅以旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離來調整電漿處理用氣體之流速的情況，若是其距離為120mm以上的話便可進行均勻的面內處理。
亦即，在取得如圖11A及11B所示般之面內處理量分布的情況，若是進行讓旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46的間隔為120mm的變更調整的話，便可使得外周側之蝕刻量增加，而可提升電漿處理之面內均勻性。
圖13A~13D係顯示在改變旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離之情況，電漿處理用氣體之流動線的模擬結果之第1的圖式。
另外，該模擬係真空容器1內之壓力為2Torr，利用加熱器單元7之加熱溫度為85℃，旋轉台2之旋轉速度為120rpm，供給至電漿處理區域P2之Ar氣體的流量為15slm，O2氣體的流量為0.5slm。
圖13A係顯示在旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為90mm的情況，電漿處理用氣體的流動線之模擬結果的俯視圖。圖13B係顯示旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為90mm之情況，電漿處理用氣體之流動線的模擬結果之概略沿著周圍方向的剖面圖。
圖13A中，係顯示俯視方向中從電漿處理用氣體噴嘴33所供給之電漿處理用氣體的流動線。得知排氣口62係被設置於電漿處理區域P2下游側，而電漿處理用氣體噴嘴33所供給之電漿處理用氣體係被排氣口62所吸引。
圖13B中，係顯示垂直方向中從電漿處理用氣體噴嘴33所供給之電漿處理用氣體的流動線。從電漿處理用氣體噴嘴33所供給之電漿處理用氣體係顯示為一開始會以沿著電漿處理區域P2之頂面46的方式來流動，但會在正中央附近被吸引至排氣口62，而朝向下方來流通。
圖13C係顯示旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為105mm之情況，電漿處理用氣體之流動線的模擬結果之俯視圖。圖13D係顯示在旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為105mm的情況，電漿處理用氣體的流動線之模擬結果的概略沿著周圍方向之剖面圖。
圖13C所示之俯視的電漿處理用氣體之流動線與圖13A並無太大的差異。另一方面，圖13D所示之垂直方向中電漿處理用氣體之流動線係顯示沿著電漿處理區域P2之頂面46來流通之範圍會較圖13B之情況要擴大，並在正中央要稍微靠左的地點被吸引至排氣口62之結果。
圖14A~14D係顯示改變旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離之情況，電漿處理用氣體之流動線的模擬結果之第2的圖式。圖14中之模擬條件係與圖13相同。
圖14A係顯示在旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為120mm之情況，電漿處理用氣體之流動線的模擬結果之俯視圖。圖14B係顯示在旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為120mm的情況， 電漿處理用氣體的流動線之模擬結果的概略沿著周圍方向之剖面圖。
圖14A所示之俯視的電漿處理用氣體之流動線與圖13A、13C並無太大的差異。另一方面，圖14B所示之垂直方向中的電漿處理用氣體之流動線係沿著電漿處理區域P2之頂面46來流通之範圍會進一步地較圖13D之情況要擴大，而從右端覆蓋約60%左右以上的範圍。
圖14C係顯示在旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為135mm的情況，電漿處理用氣體的流動線之模擬結果的俯視圖。圖14D係顯示在旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為135mm的情況，電漿處理用氣體的流動線之模擬結果的概略沿著周圍方向之剖面圖。
圖14D所示之俯視的電漿處理用氣體之流動線與圖13A、13C、圖14A並無太大的差異。另一方面，圖14D所示之垂直方向中電漿處理用氣體之流動線係沿著電漿處理區域P2之頂面46來流動之範圍會較圖14B的情況要稍微擴大，而從右端覆蓋約65%左右以上的範圍。
如此般，如圖13A~13D及圖14A~14D所示，得知藉由讓旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46的間隔變寬，便會使得來自排氣口62之吸引力對電漿處理用氣體之流向的影響減弱，讓通過電漿產生區域之電漿處理氣體的範圍擴大，而可促進電漿處理。
圖15A~15C係顯示利用電漿處理區域P2內所設置之複數電漿處理氣體噴嘴33~35來調整氣體流量之模擬結果的第1的圖式。
圖15A係顯示從基底噴嘴33供給100%之電漿處理用氣體的情況，電漿處理氣體的流動線之模擬結果的圖式。圖15A中，在基底噴嘴33附近而顏色較濃之區域為電漿處理用氣體的流速及流量較大之區域。此點在圖15B、15C中亦為相同。如圖15A所示，從基底噴嘴33之整體來供給電漿處理用氣體，而朝向排氣口62流動。
圖15B係顯示從基底噴嘴33供給60%之電漿處理用氣體，從外側噴嘴34供給40%之電漿處理用氣體的情況，電漿處理氣體的流動線之模擬結果的圖式。如圖15B所示，藉由從外側噴嘴34供給電漿處理用氣體，便會在外側存在有顏色較濃之區域，而得知外側區域的流速及流量會較圖15A要增大。
圖15C係顯示從基底噴嘴33供給60%之電漿處理用氣體，從軸側噴嘴35供給40%之電漿處理用氣體的情況，電漿處理氣體的流動線之模擬結果的圖式。如圖15C所示，藉由從軸側噴嘴35供給電漿處理用氣體，便會在中心(軸)側存在有顏色較濃之區域，而得知中心(軸)側區域的流速及流量會較圖15A要增大。
從圖15A~15C，得知於基底噴嘴33追加設置有外側噴嘴34及軸側噴嘴35，便可進行讓外側與軸側之流量增大的調整。
圖16A~16C係顯示利用電漿處理區域P2內所設置之複數電漿處理氣體噴嘴33~35來調整氣體流量之模擬結果的第2的圖式。
圖16A係顯示從基底噴嘴33供給100%之電漿處理用氣體的情況，電漿處理氣體的流速分布之模擬結果的圖式。如圖16A所示，係會橫跨旋轉台2之半徑的全區域，而成為相同之流速。
圖16B係顯示從基底噴嘴33供給60%之電漿處理用氣體，從外側噴嘴34供給40%之電漿處理用氣體的情況，電漿處理氣體的流速分布之模擬結果的圖式。如圖16B所示，得知藉由從外側噴嘴34供給電漿處理用氣體，便會使得外側區域的流速相對性地變高。
圖16C係顯示從基底噴嘴33供給60%之電漿處理用氣體，從軸側噴嘴35供給40%之電漿處理用氣體的情況，電漿處理氣體的流速分布之模擬結果的圖式。如圖16C所示，得知藉由從軸側噴嘴35供給電漿處理用氣體，便會使得中心(軸)側區域之流速相對性提高。
從圖16A~16C，得知藉由於基底噴嘴33追加設置外側噴嘴34及軸側噴嘴35，便可進行讓外側與軸側的流速相對性地提高之調整。
如此般，藉由於基底噴嘴33追加設置外側噴嘴34及軸側噴嘴35，便可讓外側或是軸側的流速相對性地提高。因此，不僅旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離，亦可藉由複數電漿處理用氣體噴嘴33~35，來調整面內之電漿處理量分布。圖12A~圖14D中，雖在旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為90mm、105mm的情況，顯示面內均勻性不夠的模擬結果，但即便在旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為90mm、105mm的情況，若是讓來自外側噴嘴35之流量增大，而 使得外周側之電漿處理氣體的流速相對性地提高的話，仍可得到充分的面內均勻性。因此，在設計階段中，亦可有所謂讓旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為90mm，而對應於實際程序之調整便使用複數電漿處理氣體噴嘴33~35來加以進行之應對。
從而，本實施形態相關之電漿處理裝置係只要旋轉台2與電漿處理區域P2之頂面46之間的距離為90mm以上即可。
又，當然亦可藉由電漿產生部81之上下移動或是旋轉台2之上下移動動來調整電漿處理用氣體的流速，而如何採用該等之任一者的機構則可對應於用途等來任意選擇。在電漿產生部81具備有上下移動的驅動機構的情況係如上述在頂板11的開口部11a與框體90的凸緣部90a之間具備有可伸縮於垂直方向的伸縮管82a之環狀構件82。因此，便可在將電漿處理區域P2內氣密地控制的狀態下，將電漿產生部81與旋轉台2之間的距離控制為所欲距離。換言之，可藉由環狀構件82與框體90來防止伴隨著電漿產生部81與旋轉台2之間的距離之改變，而周邊氣體朝處理區域P2之入侵。
電漿產生部81與旋轉台2之間的距離雖不被限定，但可為例如20~120mm。然而，在瘦身工序中，電漿產生部81與旋轉台2之間的距離係越長越好。在電漿產生部81與旋轉台2之間的距離較長的情況，由於供給至晶圓W的活性基中大部分的離子成分會在到達晶圓W前便被消滅，故會以自由基成分為主體來處理晶圓W。由於含碳膜係容易藉由自由基成分來蝕刻之膜，故即便在讓高頻電源之輸出成為容易控制之低輸出的情況，仍可確保充分的蝕刻速率。亦即，藉由讓電漿產生部81與旋轉台2之間的距離變長，便可提升所謂蝕刻均勻性、等向蝕刻之確保、蝕刻量控制的電漿蝕刻控制性。
電漿產生部81與旋轉台2之間的距離雖較佳地係基於實際進行電漿處理之晶圓W的面內處理分布來加以進行，但在預先確立有該等資料的情況，亦可為在配方中來加以改變之構成。
電漿處理用氣體之種類雖不被限定，但可使用例如Ar氣體等之稀有氣體以及O2氣體、O3氣體、H2O氣體、H2氣體、NH3氣體等的含氧或含氫氣體的混合氣體等。此時，電漿處理用氣體之流量雖不被限定，但可例如使 得稀有氣體之流量為1000sccm~20000sccm(作為一範例為15000sccm)左右，含氧氣體之流量為100sccm~2000sccm(作為一範例為500sccm)左右。真空容器1內之壓力雖不被限定，但可為例如0.5Torr~4Torr(作為一範例係1.8Torr)左右。高頻電源之輸出雖不被限定，但可為例如500W~5000W(作為一範例係1000W~1600W)左右。晶圓W之溫度雖不被限定，但可為例如40℃~120℃(作為一範例係85℃)左右。旋轉台2之旋轉速度係不被限定，但可為例如10rpm~300rpm(作為一範例係180rpm)左右。
在調整電漿處理氣體之流速後，藉由再度開始瘦身工序，便可實施面內均勻性優良的瘦身工序。
[程序2：成膜工序及改質工序]
本實施形態之電漿處理方法亦可適用於對具有經蝕刻既定量之碳圖案之晶圓W，實施ALD法之成膜處理情況。
關於此ALD法之成膜特性，係藉由改變電漿產生部81與旋轉台2之間的距離、電漿處理用氣體之種類、電漿處理用氣體之流量、真空容器1內之壓力、高頻電源之輸出、晶圓W溫度、旋轉台2之旋轉速度等，便可得到所欲特性。就使用本實施形態之電漿處理方法的ALD法之成膜方法的一範例來加以說明。
首先，藉由加熱器單元7來將晶圓W加熱至既定溫度。
接著，從第1處理氣體噴嘴31以既定流量來噴出後述含Si氣體或是含金屬氣體等之第1處理氣體，並且從電漿處理用氣體噴嘴33~35以既定流量來供給後述包含氧化氣體或是氮化氣體之電漿處理用氣體。
然後，藉由壓力調整部65來將真空容器1內調整為既定壓力。又，電漿產生部81中，係對天線83施加既定輸出之高頻電力。
晶圓W表面中，係藉由旋轉台2之旋轉來在第1處理區域P1中讓含Si氣體或是含金屬氣體吸附，接著，在第2處理區域P2中藉由電漿處理用氣體電漿來將吸附於晶圓W上之含Si含氣體或是含金屬氣體氧化或氮化。藉此，為薄膜成分之氧化膜或氮化膜的分子層便會被形成為1層或是複數層而形成反應生成物。
電漿產生部81與旋轉台2之間的距離雖不被限定，但可為例如20~120mm。然而，在成膜工序初期，較佳地係讓電漿產生部81與旋轉台2之間的距離較長，例如為120mm。又，此時，較佳地係讓高頻電源之輸出成為較低之輸出，例如為1000W。由於在成膜工序初期，活性基對晶圓之影響會較大，故較佳地係讓電漿產生部81與旋轉台2之間的距離較長。另外，所謂該「成膜工序初期」雖會依存於所處理之晶圓W所形成的電氣配線構造或成膜氣體種類等，但例如所成膜之膜可為至2mm左右的膜厚。
另一方面，在晶圓W上成膜出固定量，例如2mm左右之膜後，較佳地係讓電漿產生部81與旋轉台2之間的距離較短，例如為30mm程度。又，此時，較佳地係讓高頻電源之輸出為較高之輸出，例如為3000W。
就在晶圓W上成膜出固定量之膜厚的膜後，較佳地係讓電漿產生部81與旋轉台2之間的距離較短之理由來加以說明。一般而言，藉由ALD法來形成之薄膜中，係有因例如第1處理氣體中所包含之殘留基等，而含有氯或有機物等的雜質之情況。然而，本實施形態相關之成膜方法中，係在成膜出既定膜厚後，讓電漿產生部81與旋轉台2之間的距離較短。藉此，便會將因電漿內之離子效果使得所得到的膜被改質處理。具體而言，係藉由例如電漿會讓離子衝撞於晶圓W表面，來從例如薄膜釋出HCl或有機氣體等的雜質。又，藉由將薄膜內元素再配列，來將薄膜緻密化(高密度化)。
本實施形態中，係藉由持續旋轉旋轉台2，來依序多數次地進行讓處理氣體朝晶圓W表面吸附、將吸附於晶圓W表面之處理氣體成分氧化或氮化、及反應生成物之電漿改質。亦即，ALD法之成膜處理以及所形成之膜的改質處理會藉由旋轉台2之旋轉來多數次地加以進行。
另外，本實施形態相關之電漿處理裝置中的處理區域P1、P2之間係在旋轉台2之周圍方向兩側配置有分離區域D。因此，分離區域D中，會阻止處理氣體與電漿處理用氣體的混合，並且讓各氣體朝向排氣口61、62來加以排氣。
本實施形態中之第1處理氣體的一範例亦可使用DIPAS[二異丙基胺基矽烷]、3DMAS[三(二甲胺基)矽烷]氣體、BTBAS[二(特丁胺基)矽烷]、DCS[二氯矽烷]、HCD[六氯二矽甲烷]等的含矽氣體以及TiCl4[四氯化鈦]、 Ti(MPD)(THD)[(甲基戊二酮酸)(雙四甲基庚二酮酸)-鈦]、TMA[三甲基鋁]、TEMAZ[四(乙基甲基胺基酸)-鋯]、TEMHF[四(乙基甲基胺基酸)-鉿]、Sr(THD)2[二(四甲基庚二酮酸)-鍶]等的含金屬氣體。
電漿處理用氣體雖可對應於電漿之利用用途等來適當選擇，但可舉例有例如主要為用以產生電漿之Ar氣體以及對應於相對於所得到之膜的處理內容(例如，電漿蝕刻(瘦身)、利用電漿之膜質改善)的含氧氣體(例如O2氣體、O3氣體、H2O氣體)及/或含氫氣體(H2氣體、NH3氣體)的混合氣體等。
分離氣體係可舉例有例如N2氣體等。
成膜工序中之第1處理氣體的流量雖不被限定，但可為例如50sccm~1000sccm。
電漿處理用氣體所包含之含氧氣體的流量雖不被限定，但可為例如500sccm~5000sccm(作為一範例係500sccm)左右。
真空容器1內之壓力雖不被限定，但可為例如0.5Torr~4Torr(作為一範例係1.8Torr)左右。
晶圓W之溫度雖不被限定，但可為例如40℃~200℃左右。
旋轉台2之旋轉速度雖不被限定，但可為例如60rpm~300rpm左右。
在進行此般處理，而加以成膜後，取得晶圓W上之膜的密度分布。晶圓W上之膜的密度分布係可藉由例如，進行濕蝕刻，而測量面內的蝕刻量分布來加以取得。亦即，在膜密度較高的情況則蝕刻率便會變小，而在膜密度較低的情況則蝕刻率會變高。由於藉由進行膜質提升之電漿處理，應可讓膜被緻密化，而使得密度變高，故可藉由取得膜之密度分布，來取得電漿處理之面內處理量。
在取得面內處理量後，便以目前為止所說明相同的方法，來調整電漿處理用氣體的流速而得到所欲面內處理量。在調整後，藉由實施成膜工序及膜質改善工序，便可使得膜之電漿處理的面內均勻性提升。
根據本發明之實施形態，便可適當地調整電漿處理之面內處理量。
以上，雖已就本發明較佳之實施形態來詳細地說明，但本發明並不限制於上述實施形態，而可在不超出本發明之範圍內，對上述實施形態追加各種變形及置換。
本申請案係主張基於2014年5月15日在日本專利局所提出之日本特許出願2014-101683號的優先權，並將日本特許出願2014-101683號之所有內容援用於此。
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
11a‧‧‧開口部
11b‧‧‧內周面
11c‧‧‧密封構件
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底面部
16‧‧‧伸縮管
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
34‧‧‧電漿處理用氣體噴嘴
51‧‧‧分離氣體供給管
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整部
71a(71)‧‧‧覆蓋構件
72‧‧‧沖淨氣體供給管
73‧‧‧沖淨氣體供給管
81‧‧‧電漿產生部
82‧‧‧環狀構件
82a‧‧‧伸縮管
84‧‧‧匹配器
85‧‧‧高頻電源
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧框體
91‧‧‧按壓構件
100‧‧‧側環
101‧‧‧氣體流道
110‧‧‧曲徑構造部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧記憶部
W‧‧‧晶圓
C‧‧‧中心部區域

Claims (20)

  1. 一種電漿處理方法，係將處理氣體供給至既定電漿處理區域內，並在電漿產生區域內將該處理氣體電漿化，而對基板上所形成之膜施予電漿處理的電漿處理方法，係具有：取得基板上所形成之膜因電漿處理之面內處理量分布之工序；基於所取得之該面內處理量分布，以增加該處理氣體之流速，而讓供給至欲增加該電漿處理之處理量的區域之該處理氣體的流速相對性地提高，或是以減少該處理氣體之流速，並讓供給至欲減少該電漿處理之處理量的區域之該處理氣體的流速相對性地降低的方式，來調整該電漿處理之處理量的工序；以及將經調整流速之該處理氣體供給至該既定電漿處理區域內，來對該基板上所形成之膜施予該電漿處理的工序。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中調整該處理氣體的流速之工序係以在該電漿產生區域內的該處理氣體的流速會成為略均勻的方式來加以調整之工序。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理方法，其中該電漿產生區域係該既定電漿處理區域的最上部附近之區域。
  4. 如申請專利範圍第3項之電漿處理方法，其中該基板係被載置於處理容器內所設置之旋轉台上；該既定電漿處理區域係設置於沿著該旋轉台之旋轉方向的既定區域，並且在較該旋轉台要靠上方具有區劃該既定電漿處理區域之頂面及側面；該基板係在藉由該旋轉台之連續旋轉來通過該既定電漿處理區域時，進行電漿處理。
  5. 如申請專利範圍第4項之電漿處理方法，其中該處理氣體係從對應於該基板之相異區域而設置的複數氣體噴嘴所供給；調整該處理氣體的流速之工序係藉由依對應於該基板之相異區域的該氣體噴嘴而調整從該複數氣體噴嘴所供給之該處理氣體的流速來加以進行。
  6. 如申請專利範圍第5項之電漿處理方法，其中該複數氣體噴嘴係包含有：第1氣體噴嘴，係將該處理氣體供給至該基板之整體區域；第2氣體噴嘴，係將該處理氣體供給至該基板之該旋轉台的中心側區域；以及第3氣體噴嘴，係將該處理氣體供給至該基板之該旋轉台的外周側區域。
  7. 如申請專利範圍第5項之電漿處理方法，其中該處理氣體的流速係藉由該處理氣體的流量來加以調整。
  8. 如申請專利範圍第5項之電漿處理方法，其中調整該處理氣體的流速之工序係藉由改變該旋轉台與該頂面之間的距離來加以進行。
  9. 如申請專利範圍第8項之電漿處理方法，其中該旋轉台與該頂面之間的距離係藉由讓該旋轉台與該頂面之至少一者上下移動來加以進行。
  10. 如申請專利範圍第8項之電漿處理方法，其中該處理容器在較該旋轉台要下方處設置有排氣口；該頂面之高度係調整為沿著該頂面流通之該處理氣體會抵抗來自該排氣口之吸引力而可沿著該頂面以略均勻之流速來流通的高度。
  11. 如申請專利範圍第4項之電漿處理方法，其中在較該旋轉台要上方的該既定電漿處理區域以外的該處理容器內之區域中，會進行該電漿處理以外的基板處理。
  12. 如申請專利範圍第11項之電漿處理方法，其中該基板處理係在該基板上進行成膜之成膜處理。
  13. 如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中該基板上所形成之膜因該電漿處理的該面內處理量係藉由膜厚分布來取得。
  14. 如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中該基板上所形成之膜因該電漿處理的該面內處理量係藉由膜密度分布來取得。
  15. 一種電漿處理裝置，係具有：處理容器，係用以收容基板並電漿處理；旋轉台，係設置於該處理容器內，並可沿著旋轉方向來載置該基板；電漿處理區域，係設置於沿著該旋轉台之旋轉方向的既定區域，且在 較該旋轉台要上方藉由頂面與側面來加以區劃；複數氣體噴嘴，係可將處理氣體供給至該電漿處理區域內之相異的區域；以及電漿產生機構，係將該處理氣體電漿化。
  16. 如申請專利範圍第15項之電漿處理裝置，其中該複數氣體噴嘴係包含有：第1氣體噴嘴，係將該處理氣體供給至該基板之整體區域；第2氣體噴嘴，係將該處理氣體供給至該基板之該旋轉台的中心側區域；以及第3氣體噴嘴，係將該處理氣體供給至該基板之該旋轉台的外周側區域。
  17. 如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置，其中該第1氣體噴嘴之氣體噴出孔係對向於該電漿處理區域之該側面；該第2及第3氣體噴嘴之氣體噴出孔係對向於該電漿處理區域之該頂面。
  18. 一種電漿處理裝置，係具有：處理容器，係用以收容基板並電漿處理；旋轉台，係設置於該處理容器內，並可沿著旋轉方向來載置該基板；電漿處理區域，係設置於沿著該旋轉台之旋轉方向的既定區域，且在較該旋轉台要上方藉由頂面與側面來加以區劃；氣體噴嘴，係可將處理氣體供給至該電漿處理區域內；電漿產生機構，係設置於較該電漿處理區域要上方，並在該電漿處理區域之該頂面附近將該處理氣體電漿化；以及排氣口，係設置於較該旋轉台要下方，且用以將該處理容器內排氣；該頂面係設定在從該氣體噴嘴所供給之該處理氣體會抵抗來自該排氣口之吸引力，而可沿著該頂面以略均勻的流速來流通之高度。
  19. 如申請專利範圍第18項之電漿處理裝置，其中該電漿處理區域之該頂面的高度係90mm以上。
  20. 如申請專利範圍第19項之電漿處理裝置，其中該氣體噴嘴係含有可將處理氣體供給至該電漿處理區域內之相異的區域之複數氣體噴嘴。
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