TW202336808A - 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及基板處理方法 - Google Patents

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TW202336808A
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大橋直史
竹田剛
吉野晃生
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日商國際電氣股份有限公司
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Abstract

本發明可使基板處理之面內均勻性提升。 本發明係具備有：處理容器，其供使處理氣體被電漿激發；氣體供給系統，其構成為，將處理氣體供給至處理容器內；及電漿生成構造，其具備有至少兩個線圈；該等線圈係被設置成，呈螺旋狀地捲繞於處理容器之外周，且分別被供給高頻電力；至少兩個線圈係構成為，具有大致相同之直徑且具有大致相同之長度，分別生成之駐波的振幅重疊之值係較駐波的振幅值之波峰更小。

Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及基板處理方法
本發明係關於基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及基板處理方法。
半導體裝置之製造步驟的一步驟，係藉由對線圈供給高頻電力而使處理氣體進行電漿激發以實施基板處理(例如參照專利文獻1~3)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2017/183401號手冊 專利文獻2：國際公開第2019/053806號手冊 專利文獻3：日本專利特開2020-53419號公報
(發明所欲解決之問題)
然而，在線圈上接地位置的附近電漿密度變高，其有基板處理之面內均勻性降低的情形。
本發明之目的在於提供一種技術，其可使基板處理之面內均勻性提升者。 (解決問題之技術手段)
根據本發明之一態樣，提供一種技術，其具備有： 處理容器，其供使處理氣體被電漿激發； 氣體供給系統，其被構成為，將上述處理氣體供給至上述處理容器內；及 電漿生成構造，其具備有至少兩個線圈，該等線圈係被設成，呈螺旋狀地捲繞於上述處理容器之外周，且分別被供給高頻電力； 至少兩個上述線圈係被構成為，具有大致相同之直徑且具有大致相同之長度，分別生成之駐波的振幅重疊之值係較上述駐波的振幅值之波峰更小。 (對照先前技術之功效)
根據本發明，其可使基板處理之面內均勻性提升。
＜本發明之一態樣＞ 以下，對於本發明之一態樣，一面參照圖1~圖6，一面進行說明。再者，於以下之說明中所使用的圖式均為示意性圖，圖中所示之各要素的尺寸關係、各要素的比率等未必與實物一致。此外，於複數個圖式相互之間，各要素的尺寸關係、各要素的比率等亦未必一致。
(1) 基板處理裝置之構成 以下對本發明之一態樣的基板處理裝置100，使用圖1進行說明。本發明之一態樣的基板處理裝置係被構成為，主要對形成在基板表面上的膜或基底使用電漿進行基板處理。
(處理室) 基板處理裝置100具備有對作為基板之晶圓200進行電漿處理的處理爐202。於處理爐202，設置有構成處理室201之處理容器203。處理容器203係形成供處理氣體使被電漿激發之電漿生成空間201a。處理容器203具備有第一容器即圓頂型的上側容器210、及第二容器即碗型的下側容器211。藉由將上側容器210覆蓋在下側容器211之上，而形成處理室201。上側容器210係由石英所形成。
此外，於下側容器211之下部側壁，設置有閘閥244。閘閥244係被構成為，於開啟時，使用搬送機構並經由搬入搬出口245可朝處理室201內搬入晶圓200，或朝處理室201外搬出晶圓200。閘閥244係構成為，於關閉時，成為保持處理室201內之氣密性的區隔閥。
處理室201係具有：電漿生成空間201a，其於周圍設置有作為電極之線圈即雙重線圈212；及基板處理空間201b，其連通於電漿生成空間201a，作為處理晶圓200之基板處理室。電漿生成空間201a係生成電漿之空間，且可被稱為，於處理室201內較雙重線圈212之下端更上方且較雙重線圈212之上端更下方的空間。另一方面，基板處理空間201b係使用電漿對晶圓200進行處理之空間，且可被稱為，較雙重線圈212之下端更下方的空間。在本發明之一態樣中，電漿生成空間201a與基板處理空間201b在水平方向之直徑係以成為大致相同之方式所構成。對於雙重線圈212，詳細內容如後所述。
(基座) 於處理室201之底側中央，配置有載置晶圓200作為基板載置台的基座217。基座217係被設置於處理室201內之雙重線圈212的下方。
於基座217之內部，一體地埋入有作為加熱機構的加熱器217b。加熱器217b係被構成為，當被供給電力時，可加熱晶圓200。
基座217係與下側容器211電性絕緣。阻抗調整電極217c係用以使被載置在基座217之晶圓200上所生成的電漿之密度的均勻性更加提升，而被設置在基座217內部，且經由作為阻抗調整部之阻抗可變機構275接地。
於基座217，設置有基座升降機構268，該基座升降機構268具備有使基座217升降之驅動機構。此外，於基座217設置有貫通孔217a，並且於下側容器211之底面設置有晶圓突起銷266。當藉由基座升降機構268而使基座217下降時，晶圓突起銷266係被構成為，在與基座217不接觸之狀態下穿過貫通孔217a。
(氣體供給部) 於處理室201之上方，亦即於上側容器210之上部，設置有氣體供給頭236。氣體供給頭236具備有蓋狀的蓋體233、氣體導入口234、緩衝室237、開口238、遮蔽板240、氣體吹出口239，且其被構成為，可朝處理室201內供給處理氣體。緩衝室237具有作為分散空間之功能，其使從氣體導入口234導入之處理氣體分散。
於氣體導入口234，以合流之方式連接有：供給作為處理氣體之含氧氣體的含氧氣體供給管232a之下游端、供給作為處理氣體之含氫氣體的含氫氣體供給管232b之下游端、及供給作為處理氣體之惰性氣體的惰性氣體供給管232c。於含氧氣體供給管232a，自上游側起依序設置有含氧氣體供給源250a、作為流量控制裝置的質量流量控制器(MFC)252a、作為開閉閥的閥253a。於含氫氣體供給管232b，自上游側起依序設置有含氫氣體供給源250b、MFC 252b、閥253b。於惰性氣體供給管232c，自上游側起依序設置有惰性氣體供給源250c、MFC 252c、閥253c。於含氧氣體供給管232a、含氫氣體供給管232b、惰性氣體供給管232c合流之下游側，設置有閥243a，而連接於氣體導入口234之上游端。其構成為，藉由使閥253a、253b、253c、243a開閉，而由MFC 252a、252b、252c調整各者的氣體流量，並經由氣體供給管232a、232b、232c，可朝處理室201內供給含氧氣體、含氫氣體、惰性氣體等處理氣體。
本發明之一態樣的氣體供給部(氣體供給系統)主要由氣體供給頭236、含氧氣體供給管232a、含氫氣體供給管232b、惰性氣體供給管232c、MFC 252a、252b、252c、閥253a、253b、253c、243a所構成。即，氣體供給部(氣體供給系統)係被構成為，對處理容器203內供給處理氣體。
此外，本發明之一態樣的含氧氣體供給系統由氣體供給頭236、含氧氣體供給管232a、MFC 252a、閥253a、243a所構成。進而，本發明之一態樣的含氫氣體供給系統由氣體供給頭236、含氫氣體供給管232b、MFC 252b、閥253b、243a所構成。進而，本發明之一態樣的惰性氣體供給系統由氣體供給頭236、惰性氣體供給管232c、MFC 252c、閥253c、243a所構成。
(排氣部) 於下側容器211之側壁，設置有自處理室201內將處理氣體排放的氣體排氣口235。於氣體排氣口235，連接有氣體排氣管231之上游端。於氣體排氣管231，自上游側起依序設置有作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥242、作為開閉閥的閥243b、作為真空排氣裝置的真空泵246。本發明之一態樣的排氣部主要由氣體排氣口235、氣體排氣管231、APC閥242、閥243b所構成。再者，亦可將真空泵246包含在排氣部中。
(電漿生成部) 於處理室201之外周部，即於上側容器210之側壁的外側，以沿著上側容器210外周呈螺旋狀捲繞複數次之方式，設置有雙重線圈212。雙重線圈212係由第一線圈212a與第二線圈212b所構成。
於第一線圈212a，連接有RF感測器272、高頻電源273、進行高頻電源273之阻抗或輸出頻率的匹配之匹配器274。於第二線圈212b，連接有RF感測器282、高頻電源283、進行高頻電源283之阻抗或輸出頻率的匹配之匹配器284。
高頻電源273、283分別對第一線圈212a、第二線圈212b供給高頻電力(RF電力)。RF感測器272、282分別設置於高頻電源273、283之輸出側，而對所供給之高頻電力的行進波或反射波之資訊進行監視。由RF感測器272、282所監視之反射波資訊係分別被輸入至匹配器274、284與高頻電源273、283，且根據各個反射波資訊，以使反射波之振幅成為最小之方式，控制匹配器274、284內之可變電容器、或高頻電源273、283的輸出頻率。亦即，藉由該控制，而將匹配器274的輸入阻抗及匹配器284的輸入阻抗分別與高頻電源273、283的輸出阻抗匹配。
高頻電源273、283具備有：電源控制手段(控制電路)，其包含有高頻振盪電路及前置放大器，其等係用以分別對振盪頻率及輸出進行規定；及放大器(輸出電路)，其用以放大至既定之輸出。電源控制手段係根據與通過操作面板而預先設定之頻率及電力相關的輸出條件，來控制放大器。放大器係經由傳送線路而分別將固定之高頻電力供給至第一線圈212a、第二線圈212b。
高頻電源273、匹配器274、RF感測器272被統稱為高頻電力供給部271。再者，亦可將高頻電源273、匹配器274、RF感測器272任一者之構成、或是其等之組合稱為高頻電力供給部271。高頻電力供給部271亦稱為第一高頻電力供給部。
此外，高頻電源283、匹配器284、RF感測器282被統稱為高頻電力供給部281。再者，亦可將高頻電源283、匹配器284、RF感測器282任一者之構成、或是其等之組合稱為高頻電力供給部281。高頻電力供給部281亦稱為第二高頻電力供給部。第一高頻電力供給部271與第二高頻電力供給部281被統稱為高頻電力供給部。
遮蔽板223係被設置為，用以遮蔽雙重線圈212外側之電場，並且於與第一線圈212a或第二線圈212b之間形成構成共振電路所需要之電容成分(C成分)。一般而言，遮蔽板223係使用鋁合金等導電性材料構成為圓筒狀。遮蔽板223係被配置為，自雙重線圈212之外周隔開5~150mm左右。
第一電漿生成部主要由第一線圈212a、高頻電力供給部271所構成。此外，第二電漿生成部由第二線圈212b、高頻電力供給部281所構成。第一電漿生成部與第二電漿生成部被合稱為電漿生成部。
接著，對於電漿生成原理及所生成之電漿的性質，使用圖2進行說明。由於第一線圈212a、第二線圈212b各者之電漿生成原理相同，因此以第一線圈212a為例進行說明。
由第一線圈212a與產生之電漿所構成之等價電路係可由RLC之並聯電路表示，於共振時電漿之生成效率成為最大。自高頻電源273供給之高頻波的波長與第一線圈212a的長度相同時，則上述並聯電路之共振條件由電感成分L與電容成分C所表示之電抗成分為零，亦即，上述並聯電路之阻抗成為純電阻。然而，上述電感成分L與電容成分C係因電漿之生成狀態而大幅變動，因此，控制機構有必要以滿足共振條件之方式進行調整。
因此，於本實施形態中，作為上述控制機構，其係具有如下功能：於產生電漿時RF感測器272對來自第一線圈212a之反射波進行檢測，根據所檢測之反射波資訊對匹配器274與高頻電源273進行控制。
具體而言，根據於RF感測器272中所檢測出之產生電漿時來自第一線圈212a的反射波資訊，藉由高頻電源273之頻率控制電路而使輸出頻率增加或減少，以使反射波之振幅成為最小。藉由匹配器274之可變電容控制電路而使電容增加或減少。再者，高頻電源273與RF感測器272、或是匹配器274與RF感測器272亦可構成為一體。
藉由該構成，如圖2所示，在本實施形態之第一線圈212a中，被供給由包含電漿之該線圈實際的共振頻率所產生之高頻電力(或是，以與包含電漿之該線圈實際的阻抗匹配之方式被供給高頻電力)，藉此，形成高頻電壓與高頻電流的相位差接近90°之狀態的駐波。於第一線圈212a的長度與高頻波的波長相同時，則在第一線圈212a之電性中點(高頻電壓為零之節點)產生最大之高頻電流。因此，於電性中點之附近，幾乎不會與電漿之電容耦合，而形成由電感耦合所產生之甜甜圈狀的電漿。
此外，藉由同樣之原理，於第一線圈212a之螺旋的結束位置且於接地位置的附近，亦形成由電感耦合所產生之甜甜圈狀的電漿。
於此，在由兩個線圈所構成之雙重線圈中，除了各個線圈之電性中點外，在接地位置的附近，亦形成由電感耦合所產生之甜甜圈狀的電漿，且電漿密度成為最高。因此，當兩個線圈之接地點相互鄰接時，因兩者的高頻電流之駐波重疊，造成最大振幅局部增大。其結果，由於電漿密度局部變高，在基板處理之均勻性變差的同時，石英構件等加速劣化，構件之維修頻率則增加，而使裝置之停機時間變長。
在本實施形態之雙重線圈212中，如後述般，其構成抑制兩者駐波重疊所致之最大振幅的局部增大，且其構成為，藉由對第一線圈212a、第二線圈212b各者供給高頻電力，而於第一線圈212a、第二線圈212b各者之電線上的電性中點、電線上的接地位置附近，形成由電感耦合所產生之甜甜圈狀的電漿，而使電漿分布平坦化。亦即，藉由在對電漿生成空間201a供給處理氣體之狀態下，分別對第一線圈212a與第二線圈212b供給高頻電力，而利用前述之原理，以高頻電壓與高頻電流之作用於電漿生成空間201a中生成電漿，並藉由因電漿而被活化之處理氣體即自由基狀態之處理氣體，以促進與晶圓200之反應。
此外，藉由使用雙重線圈212，相較於單一線圈，其可使電漿之生成量變多。即，可使由電漿所生成之自由基量增大。因此，例如其可充分地供給可到達被處理基板即晶圓200上所形成之深溝底部的自由基量，因此，其對於深溝底部，亦可充分地進行處理。
(雙重線圈之構造) 接著，對於至少具備有兩個線圈之電漿生成構造即雙重線圈212的構造，使用圖3、圖4(A)及圖4(B)詳細說明。
如上述般，雙重線圈212係由第一線圈212a與第二線圈212b所構成，且設置成沿著處理容器203之外周呈螺旋狀地捲繞複數次。此外，第一線圈212a與第二線圈212b之中心係分別配置在處理容器203之中心，第一線圈212a與第二線圈212b係於垂直方向上以等間隔交替配置。
於此，所謂「沿著處理容器203之外周」意指如下狀態：以到達由雙重線圈212所產生之高頻電磁場實質上對處理容器203內之處理氣體進行電漿激發的程度，使雙重線圈212與處理容器203之外周(外表面、外壁)接近。
第一線圈212a與第二線圈212b係具有大致相同之直徑且具有大致相同之長度，且為了形成既定波長之駐波，以在固定波長進行共振之方式設定捲繞直徑、捲繞間距、捲繞次數。即，第一線圈212a、第二線圈212b之長度係期望被設定為，分別與自高頻電源273、283供給之高頻電力的既定頻率之1/4波長的整數倍(1倍、2倍、…)相當之長度。
具體而言，考慮到施加之電力、產生之磁場強度或應用的裝置之外形等，第一線圈212a、第二線圈212b係分別例如50~300mm 2的有效截面積且被設為200~500mm的線圈直徑，且在形成電漿生成空間之隔間的外周側捲繞2~60次左右，以使藉由800kHz~50MHz、0.1~10kW之高頻電力可產生0.01~10高斯左右的磁場。
於此，所謂「大致相同之直徑」意指，第一線圈212a與第二線圈212b之線徑相同但含有±10%左右的誤差之情形。此外，所謂「大致相同之長度」係意指，第一線圈212a與第二線圈212b各者自供電點至接地點為止的長度相同但含有±10%左右的誤差之情形。如此，藉由具有大致相同之直徑、大致相同之長度的第一線圈212a、第二線圈212b構成雙重線圈212，對異常放電之產生進行抑制則變得容易。於本態樣中，亦可將「大致相同之直徑」單純地表現為「相同之直徑」，或將「大致相同之長度」表現為「相同之長度」。
第一線圈212a、第二線圈212b之捲繞間距係分別被設成為等間隔。此外，第一線圈212a、第二線圈212b之捲繞直徑(直徑)係被設定為，較晶圓200之直徑、或處理容器203之外徑更大。此外，第一線圈212a與第二線圈212b之捲繞直徑，無論於任何位置均分別為固定且大致相同。即，自上側容器210之外側表面(外周之表面)起，至第一線圈212a與第二線圈212b之內徑側表面(面對上側容器210的側壁之側的表面，即內周之表面)為止之線圈離開距離d係成為固定且大致相同之捲繞直徑。於此，所謂「大致相同之捲繞直徑」意指，第一線圈212a與第二線圈212b之捲繞直徑相同但含有±10%左右的誤差之情形。
構成第一線圈212a與第二線圈212b之素材係使用銅管、銅之薄板、鋁管、鋁薄板、於聚合物帶上蒸鍍有銅或鋁的素材等。
第一線圈212a係具有：供電點303，其為螺旋之結束位置，且為螺旋自處理容器203起較線圈離開距離d更為離開之位置；及接地點304，其為螺旋之結束位置，且為螺旋自處理容器203起較線圈離開距離d更為離開之位置，並且被接地。於供電點303，連接有高頻電力供給部271。
第二線圈212b係具有：供電點305，其為螺旋之結束位置，且為螺旋自處理容器203起較線圈離開距離d更為離開之位置；及接地點306，其為螺旋之結束位置，且為螺旋自處理容器203起較線圈離開距離d更為離開之位置，並且被接地。於供電點305，連接有高頻電力供給部281。
在第一線圈212a中，如圖4(B)中以實線所示，於第一線圈212a傳輸之高頻波係在端部反射而返回供電點303。在本實施形態中，第一線圈212a之端部接地，因此反射係數大約為-1，行進波與反射波的相位差大約為180°。以該相位差重疊之波係於線圈的電線上產生，而成為駐波。此外，共振時之高頻電壓與高頻電流的相位差(功率因數)大約為90°。
第一線圈212a所產生之電漿分布與第二線圈212b所產生之電漿分布係被配置成，在本實施形態之雙重線圈212中，以雙重線圈212之中心為軸而分別自第一線圈212a之螺旋的結束位置即接地點304起、及自第二線圈212b之螺旋的結束位置即接地點306起，至少±30°之範圍不相互重疊，其較佳為，相互地配置於大致±90°或大致±180°的位置，藉此，於圓周方向上呈平坦化。即，於雙重線圈212中，以雙重線圈212之內徑中心為軸，使第二線圈212b之接地點306例如旋轉±90°或±180°，而使自第二線圈212b之接地點306起±30°之範圍不與自第一線圈212a之接地點304起±30°之範圍相重疊。前述之駐波的波形為正弦波，因此，藉由以前述範圍設置第一線圈212a與第二線圈212b，而使各個駐波重疊之振幅寬度成為一個駐波之振幅寬度以下。即，分別生成之駐波的振幅重疊之值係構成為，較駐波之振幅值的波峰更小。具體而言，以第一線圈212a生成之駐波的振幅寬度、與以第二線圈212b生成之駐波的振幅寬度所重疊之值係構成為，較以一者之線圈生成之駐波的振幅值之波峰更小。
藉此，可獲得將駐波的重疊所致之最大振幅局部增大進行減低的效果。即，連結第一線圈212a之接地點304與雙重線圈212之內徑中心的線、與連結第二線圈212b之接地點306與雙重線圈212之內徑中心的線係配置於，至少相互地在±30°之範圍內不重疊的位置，亦即，連結接地點304與雙重線圈212之內徑中心的線、與連結接地點306與雙重線圈212之內徑中心的線為30°~330°，其進而較佳為，配置成±90°或±180°。
再者，本發明中「±30°之範圍內」之記述意指，下限值及上限值不包含在該範圍中。因而，其係意指「較-30°大且較+30°小(未滿)」。此外，本發明中如「30°~330°」般之數值範圍的記述意指，下限值及上限值包含在該範圍中。因而，例如「30°~330°」係意指「30°(含)以上且330°(含)以下」。對於其他數值範圍亦相同。
接著，於第一線圈212a與第二線圈212b中，經由供電點303、供電點305而自高頻電源273、283分別供給高頻電力，至第一線圈212a與第二線圈212b各自之接地點304、306為止之間的區間(亦稱為至接地位置為止之區間)中，形成有高頻電流及高頻電壓之駐波。第一線圈212a之電性中點、與第二線圈212b之電性中點係於圓周方向上配置在不同之位置，藉此，如圖4(B)中以虛線所示，第一線圈212a中之駐波(圖4(B)中之實線)的最大振幅位置與第二線圈212b中之駐波(圖4(B)中之虛線)的最大振幅位置偏移，駐波的重疊所致之最大振幅局部增大被抑制。藉此，在處理容器203內生成之電漿係朝圓周方向平坦化，因此可減低因電漿對處理容器203等在內的石英構件等造成之損傷，使基板處理之面內均勻性提升。
換言之，第一線圈212a與第二線圈212b係配置成，駐波的波腹之位置不重疊。此外，第一線圈212a與第二線圈212b之間的距離係設定為，在雙重線圈212的各個導體間不產生電弧放電的距離。
即，於雙重線圈212中，於第一線圈212a與第二線圈212b分別設置有供電點，而自高頻電源273、283供給高頻電力，於第一線圈212a之電性中點與接地點304附近、及第二線圈212b之電性中點與接地點306附近，高頻電流之駐波的振幅成為最大。即，於雙重線圈212之各個線圈的電性中點、雙重線圈212中之接地點304、306，高頻電壓之駐波的振幅成為最小(理想為零)，而高頻電流之駐波的振幅成為最大。
在高頻電流的振幅成為最大之第一線圈212a的電性中點與第二線圈212b的電性中點附近，被形成強大之高頻磁場，而使被供給至上側容器210內之電漿生成空間201a內的處理氣體電漿化。以下，藉由此一高頻電流之振幅較大的位置(區域)附近形成之高頻磁場，使處理氣體成為所謂電感耦合電漿(ICP(Inductively Coupled Plasma))之電漿狀態。ICP係於沿著上側容器210內之內壁面的空間中，在第一線圈212a與第二線圈212b各者之電性中點附近的區域，呈甜甜圈狀地生成，而形成有朝晶圓200方向擴散且於面內方向均勻之電漿。
(控制部) 作為控制部之控制器221係被構成為，通過信號線A而控制APC閥242、閥243b及真空泵246；通過信號線B而控制基座升降機構268；通過信號線C而控制加熱器電力調整機構276及阻抗可變機構275；通過信號線D而控制閘閥244；通過信號線E而控制RF感測器272、282、高頻電源273、283及匹配器274、284；通過信號線F而控制MFC 252a~252c及閥253a~253c、243a。
如圖5所示，控制部(控制手段)即控制器221係由電腦構成，其具備有CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)221a、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)221b、記憶裝置221c、I/O埠221d。RAM 221b、記憶裝置221c、I/O埠221d係構成為，經由內部匯流排221e而可與CPU 221a進行資料交換。於控制器221，例如連接有構成為觸控面板或顯示器等之輸入輸出裝置225。
記憶裝置221c係例如由快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive，硬碟驅動機)等所構成。於記憶裝置221c內，可讀出地儲存有控制基板處理裝置之動作的控制程式、記載有後述之基板處理的程序或條件等的程式配方等。製程配方係組合為，使控制器221執行後述之基板處理步驟中之各程序，而可獲得既定之結果，其作為程式而發揮功能。以下，將該程式配方或控制程式等加以統合，亦簡稱為程式。再者，於本說明書中當使用稱為程式之用語時，其有僅單獨包含程式配方之情況、僅單獨包含控制程式之情況、或包含該兩者之情況。此外，RAM 221b係構成為，暫時地保持由CPU 221a所讀出之程式或資料等的記憶體區域(工作區)。
I/O埠221d係連接於，上述之MFC 252a~252c、閥253a~253c、243a、243b、閘閥244、APC閥242、真空泵246、加熱器217b、RF感測器272、282、高頻電源273、283、匹配器274、284、基座升降機構268、阻抗可變機構275、加熱器電力調整機構276等。
CPU 221a係構成為，對來自記憶裝置221c之控制程式進行讀出而加以執行，並且對應於來自輸入輸出裝置225之操作指令的輸入等而自記憶裝置221c讀出製程配方。接著，CPU 221a係構成為，依照所讀出之製程配方的內容，通過I/O埠221d及信號線A而控制APC閥242的開度調整動作、閥243b的開閉動作、及真空泵246的啟動・停止；通過信號線B而控制基座升降機構268的升降動作；通過信號線C而控制加熱器電力調整機構276對加熱器217b的供給電力量調整動作(溫度調整動作)、阻抗可變機構275的阻抗值調整動作；通過信號線D而控制閘閥244的開閉動作；通過信號線E而控制RF感測器272、282、匹配器274、284及高頻電源273、283的動作；通過信號線F而控制MFC 252a~252c對各種處理氣體的流量調整動作、及閥253a~253c、243a的開閉動作等。
控制器221可藉由如下所構成：將儲存在外部記憶裝置(例如，磁帶、軟碟或硬碟等磁碟、CD或DVD等光碟、MO(magneto-optical disc)等光磁碟、USB記憶體或記憶卡等半導體記憶體)226的上述程式安裝於電腦。記憶裝置221c或外部記憶裝置226係構成為電腦可讀取之記錄媒體。以下，將該等統合，亦簡稱為記錄媒體。於本說明書中，使用稱為記錄媒體之用語時，有僅單獨包含記憶裝置221c之情況、僅單獨包含外部記憶裝置226之情況、或包含該兩者之情況。再者，對電腦之程式提供亦可不使用外部記憶裝置226，而使用網際網路或專用線路等之通信手段來進行。
(2) 基板處理步驟 接著，對於本發明一態樣之基板處理步驟，主要使用圖6進行說明。圖6係表示本發明一態樣之基板處理步驟的流程圖。本發明一態樣之基板處理步驟例如為快閃記憶體等半導體裝置(器件)的製造步驟之一步驟，其係由上述之基板處理裝置100來實施。於以下說明中，構成基板處理裝置100之各部的動作係由控制器221所控制。
再者，雖省略圖示，但在以本發明一態樣之基板處理步驟所處理之晶圓200的表面，預先形成有溝槽，該溝槽係具有縱橫比高之凹凸部。於本發明之一態樣中，對露出於溝槽內壁之例如矽(Si)層，進行氧化處理作為使用電漿之處理。
(基板搬入步驟S110) 首先，將上述之晶圓200搬入至處理室201內。具體而言，基座升降機構268使基座217下降至晶圓200之搬送位置，使晶圓突起銷266貫通於基座217之貫通孔217a。其結果，晶圓突起銷266成為較基座217表面更突出既定高度之狀態。
接著，開啟閘閥244，自鄰接於處理室201之真空搬送室，使用晶圓搬送機構(未圖示)而將晶圓200搬入至處理室201內。被搬入之晶圓200係以水平姿勢被支撐在自基座217表面突出之晶圓突起銷266上。將晶圓200搬入至處理室201內之後，使晶圓搬送機構朝處理室201外退避，關閉閘閥244而將處理室201內加以密閉。接著，藉由基座升降機構268使基座217上升，晶圓200被支撐在基座217之上表面。
(升溫・真空排氣步驟S120) 接著，使被搬入至處理室201內之晶圓200升溫。加熱器217b被預先加熱，藉由將晶圓200保持在埋入有加熱器217b之基座217上，將晶圓200加熱至例如25~800℃範圍內的既定值。此外，於進行晶圓200之升溫的期間，由真空泵246經由氣體排氣管231對處理室201內進行真空排氣，使處理室201內之壓力成為既定之值。真空泵246係至少運作至後述之基板搬出步驟S160結束為止。
(反應氣體供給步驟S130) 接著，開始供給含氧氣體與含氫氣體，作為反應氣體。具體而言，開啟閥253a及閥253b，以MFC 252a及MFC 252b來進行流量控制，並且開始朝處理室201內供給含氧氣體及含氫氣體。此時，將含氧氣體之流量設為例如20~2000sccm範圍內的既定值。此外，將含氫氣體之流量設為例如20~1000sccm範圍內的既定值。
此外，調整APC閥242之開度而控制處理室201內之排氣，以使處理室201內之壓力成為例如1~250Pa範圍內的既定壓力。如此，將處理室201內進行適度地排氣，並持續供給含氧氣體及含氫氣體直至後述之電漿處理步驟S140結束為止。
含氧氣體例如可使用氧氣(O 2)、氧化亞氮(N 2O)氣體、一氧化氮(NO)氣體、二氧化氮(NO 2)氣體、臭氧(O 3)氣體、水蒸氣(H 2O氣體)、一氧化碳(CO)氣體、二氧化碳(CO 2)氣體等。含氧氣體可使用該等中一者以上。
此外，含氫氣體例如可使用氫氣(H 2)、氘(D 2)氣體、H 2O氣體、氨(NH 3)氣體等。含氫氣體可使用該等中一者以上。再者，於使用H 2O氣體作為含氧氣體時，較佳為使用H 2O氣體以外之氣體作為含氫氣體，當使用H 2O氣體作為含氫氣體時，較佳為使用H 2O氣體以外之氣體作為含氧氣體。
惰性氣體例如可使用氮氣(N 2)，另外，可使用氬氣(Ar)、氦氣(He)、氖氣(Ne)、氙氣(Xe)等稀有氣體。惰性氣體可使用該等中一者以上。
(電漿處理步驟S140) 處理室201內之壓力穩定後，自高頻電源273、283經由RF感測器272、282與匹配器274、284而對第一線圈212a、第二線圈212b分別同時地開始施加高頻電力。
藉此，在被供給有含氧氣體及含氫氣體之電漿生成空間201a內形成高頻電磁場，藉由該電磁場，於電漿生成空間201a之與第一線圈212a、第二線圈212b的電性中點相當之高度位置，分別激發出具有最高電漿密度之甜甜圈狀的ICP。此外，於第一線圈212a與第二線圈212b各者之兩端接地時，於各者之下端與上端的高度位置亦激發出ICP。電漿狀之含氧氣體及含氫氣體解離，生成含氧之氧自由基(氧活性種)或氧離子、含氫之氫自由基(氫活性種)或氫離子等反應種。
於基板處理空間201b中被保持在基座217上之晶圓200，由感應電漿所生成之自由基被均勻地供給至溝槽內。所供給之自由基係與側壁均勻地反應，而將表面之層(例如Si層)改質為階梯覆蓋良好之氧化層(例如Si氧化層)。
其後，當經過既定之處理時間例如經過10~300秒後，則停止來自高頻電源273、283之電力輸出，以停止處理室201內之電漿放電。此外，關閉閥253a及閥253b，停止含氧氣體及含氫氣體朝處理室201內供給。以上，結束電漿處理步驟S140。
(真空排氣步驟S150) 當停止含氧氣體及含氫氣體之供給後，則經由氣體排氣管231而將處理室201內進行真空排氣。藉此，將處理室201內之含氧氣體或含氫氣體、因該等氣體之反應而產生的廢氣等朝處理室201外排氣。其後，調整APC閥242之開度，將處理室201內之壓力調整至與鄰接於處理室201之真空搬送室(晶圓200之搬送目的地，未圖示)相同的壓力。
(基板搬出步驟S160) 當處理室201內成為既定之壓力，則使基座217下降至晶圓200之搬送位置，使晶圓200被支撐在晶圓突起銷266上。接著，開啟閘閥244，使用晶圓搬送機構將晶圓200朝處理室201外搬出。
以上，結束本發明一態樣之基板處理步驟。
(3) 變形例 上述實施形態中之雙重線圈212可變形為以下所示之變形例。只要未特別說明，則各變形例中之構成係與上述實施形態中之構成相同，而省略其說明。
(變形例1) 對於變形例1，使用圖7(A)及圖7(B)進行說明。 在本變形例中，構成上述雙重線圈212的第一線圈212a與第二線圈212b中，於至少任一線圈之螺旋的結束位置連接具有任意阻抗之元件400並接地。具體而言，於第二線圈212b之接地點306連接具有任意阻抗之元件400並接地。
接著，藉由調整元件400之阻抗，成為可調整第二線圈212b中駐波的產生位置，而構成為可變更高頻電流之波峰位置。即，如圖7(B)所示，其構成為，將第二線圈212b之駐波(圖7(B)中之虛線)的高頻電流之波峰位置調整為自第一線圈212a之駐波(圖7(B)中之實線)的高頻電流之波峰位置錯開，而抑制駐波的重疊所致之最大振幅的局部增大。
藉由如此於雙重線圈212中一線圈的接地點連接具有任意阻抗的元件400，亦可與上述實施形態同樣地，抑制駐波的重疊所致之最大振幅的局部增大，可減低因電漿對構成處理室201之由石英等所構成的處理容器203等在內的石英構件等造成之損傷，而使基板處理之面內均勻性提升。
(變形例2) 使用圖8對變形例2進行說明。 在本變形例，於雙重線圈212中，以雙重線圈212之內徑中心為軸，使第二線圈212b之接地點306自第一線圈212a之接地點304例如旋轉90°。接著，使第一線圈212a之供電點303與接地點304之位置在圓周方向上成為大致相同，於垂直方向上配置在不同之位置。此外，使第二線圈212b之供電點305與接地點306的位置於圓周方向上成為大致相同，於垂直方向上配置在不同之位置。於此，所謂「大致相同」係意指，各線圈之供電點與接地點之圓周方向上的位置含有±10%左右的誤差而相同之情形。亦即，將第一線圈212a之供電點303與接地點304配置在雙重線圈212之圓周方向上相同側，將第二線圈212b之供電點305與接地點306配置在雙重線圈212之圓周方向上相同側。
此外，第一線圈212a與第二線圈212b係被構成為，具有大致相同之直徑且具有大致相同之長度，並將第一線圈212a與第二線圈212b以相同之奇數次捲繞於處理容器203之外周。藉此，於第一線圈212a與第二線圈212b各者中，可將電性中點之高頻電流的峰值配置於供電點與接地點之相反側(對向之側)，而可使駐波之高頻電流的峰值分散。因此，其構成為，駐波之高頻電流的波峰位置係在第一線圈212a與第二線圈212b不相重疊。即，與上述實施形態同樣地，可抑制駐波的重疊所致之最大振幅的局部增大，可減低因電漿對構成處理室201之由石英等所構成的處理容器203在內所造成之損傷，而使基板處理之面內均勻性提升。此外，對異常放電之產生其抑制之控制則變得容易。
＜其他態樣＞ 以上，已對本發明之各種典型的實施形態及變形例進行說明，但本發明並不限定於該等實施形態，其亦可適當地被組合使用。
再者，於上述態樣中，雖以使用第一線圈212a與第二線圈212b所構成之雙重線圈212的情況為例進行說明，但其不受限於此，即便為使用由三個以上的線圈所構成之線圈之情況，仍可適用。於此情況下，將三個以上的線圈統稱為電漿生成構造。
此外，於上述態樣中，雖對於使用電漿而對基板表面進行氧化處理之例進行說明，但其亦可適用於其他使用含氮氣體作為處理氣體的氮化處理。此外，可被適用於使用含氟氣體或含氯氣體等蝕刻氣體作為處理氣體之蝕刻處理。此外，不受限於此，其可適用於如下技術：對於由含氧氣體、含氮氣體、含氫氣體、含氟氣體及含氯氣體所組成之群組，可使用從該群組中選擇的至少一氣體，作為處理氣體，利用電漿而對基板實施處理的所有技術。例如，其可適用於：使用電漿所進行之對形成在基板表面的膜之改質處理或摻雜處理、氧化膜之還原處理、對該膜之蝕刻處理、抗蝕劑之灰化處理等。藉由本構成，可提高電漿密度，可使製程處理速度更快，可形成更被施行改質處理之膜。
再者，雖然已對本發明以特定之實施形態及變形例進行詳細說明，但本發明不受該實施形態及變形例之限定，對本發明相關領域中具有通常知識者而言，於本發明之範圍內其可採用其他各種之實施形態係顯而易見者。
100:基板處理裝置 200:晶圓(基板) 201:處理室 201a:電漿生成空間 201b:基板處理空間 202:處理爐 203:處理容器 210:上側容器 211:下側容器 212:雙重線圈 212a:第一線圈 212b:第二線圈 217:基座 217a:貫通孔 217b:加熱器 217c:阻抗調整電極 221:控制器 221a:CPU 221b:RAM 221c:記憶裝置 221d:I/O埠 221e:內部匯流排 223:遮蔽板 225:輸入輸出裝置 226:外部記憶裝置 231:氣體排氣管 232a:含氧氣體供給管 232b:含氫氣體供給管 232c:惰性氣體供給管 233:蓋體 234:氣體導入口 235:氣體排氣口 236:氣體供給頭 237:緩衝室 238:開口 239:氣體吹出口 240:遮蔽板 242:APC閥 243a、243b、253a、253b、253c:閥 244:閘閥 245:搬入搬出口 246:真空泵 250a:含氧氣體供給源 250b:含氫氣體供給源 250c:惰性氣體供給源 252a、252b、252c:MFC 266:晶圓突起銷 268:基座升降機構 271、281:高頻電力供給部 272、282:RF感測器 273、283:高頻電源 274、284:匹配器 275:阻抗可變機構 276:加熱器電力調整機構 303、305:供電點 304、306:接地點 400:元件 A~F:信號線 d:線圈離開距離
圖1係本發明一態樣中適用之基板處理裝置的概略構成圖。 圖2係例示本發明一態樣之電漿產生原理的圖。 圖3係用以對本發明一態樣中適用之雙重線圈進行說明的圖。 圖4(A)係表示，構成圖3所示之雙重線圈的兩個線圈之各者在圓周方向上供電位置與接地位置的圖。圖4(B)係表示，構成圖3所示之雙重線圈的兩個線圈各者之高頻電流之駐波的圖。 圖5係本發明一態樣中適用之基板處理裝置的控制器的概略構成圖，且為以方塊圖表示控制器之控制系統的圖。 圖6係表示本發明一態樣中適用之基板處理步驟的流程圖。 圖7(A)係表示，構成變形例之雙重線圈的兩個線圈各者在圓周方向上供電位置與接地位置的圖。圖7(B)係表示，構成圖7(A)所示之雙重線圈的兩個線圈各者之高頻電流之駐波的圖。 圖8係表示，構成變形例之雙重線圈的兩個線圈各者在圓周方向上供電位置與接地位置的圖。
203:處理容器
212:雙重線圈
212a:第一線圈
212b:第二線圈
271、281:高頻電力供給部
303、305:供電點
304、306:接地點
d:線圈離開距離

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，其具備有： 處理容器，其供使處理氣體被電漿激發； 氣體供給系統，其被構成為，將上述處理氣體供給至上述處理容器內；及 電漿生成構造，其具備有至少兩個線圈，該等線圈係被設成，呈螺旋狀地捲繞於上述處理容器之外周，且分別被供給高頻電力； 至少兩個上述線圈係被構成為，具有大致相同之直徑且具有大致相同之長度，分別生成之駐波的振幅重疊之值係較上述駐波的振幅值之波峰更小。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中， 各個上述線圈之螺旋的結束位置係被配置成，自各個上述結束位置起±30°之範圍且不相互重疊。
  3. 如請求項1或2之基板處理裝置，其中， 上述線圈中，於至少任一線圈之螺旋的結束位置連接具有任意阻抗之元件。
  4. 如請求項1之基板處理裝置，其中， 上述線圈係被構成為，以相同之奇數次捲繞於上述處理容器之外周。
  5. 如請求項1之基板處理裝置，其中， 使用由含氧氣體、含氮氣體、含氫氣體、含氟氣體及含氯氣體所組成之群組之群組中選擇的至少一氣體，作為上述處理氣體。
  6. 如請求項3之基板處理裝置，其中， 其被構成為，藉由調整上述元件之阻抗，以調整高頻電流之波峰位置。
  7. 一種半導體裝置之製造方法，其係使用基板處理裝置者；上述基板處理裝置係具有：電漿生成構造，其具備有至少兩個線圈，其被設成，呈螺旋狀地捲繞於處理容器之外周，且分別被供給有高頻電力；至少兩個上述線圈係被構成為，具有大致相同之直徑且具有大致相同之長度，分別生成之駐波的振幅重疊之值係較上述駐波的振幅值之波峰更小； 上述半導體裝置之製造方法係具有如下步驟： 將處理氣體供給至上述處理容器內的步驟； 對至少兩個上述線圈各者供給高頻電力而對被供給至上述處理容器內之上述處理氣體進行電漿激發的步驟；及 將被電漿激發之上述處理氣體供給至基板而對上述基板進行處理的步驟。
  8. 一種基板處理方法，其係使用基板處理裝置者；上述基板處理裝置係具有：電漿生成構造，其具備有至少兩個線圈，其被設成，呈螺旋狀地捲繞於處理容器之外周，且分別被供給有高頻電力；至少兩個上述線圈係被構成為，具有大致相同之直徑且具有大致相同之長度，分別生成之駐波的振幅重疊之值係較上述駐波的振幅值之波峰更小； 上述半導體裝置之製造方法係具有如下步驟： 將處理氣體供給至上述處理容器內的步驟； 對至少兩個上述線圈各者供給高頻電力而對被供給至上述處理容器內之上述處理氣體進行電漿激發的步驟；及 將被電漿激發之上述處理氣體供給至基板而對上述基板進行處理的步驟。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5241245A (en) * 1992-05-06 1993-08-31 International Business Machines Corporation Optimized helical resonator for plasma processing
JPH0982495A (ja) * 1995-09-18 1997-03-28 Toshiba Corp プラズマ生成装置およびプラズマ生成方法
JP2000012287A (ja) * 1998-06-26 2000-01-14 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd プラズマ処理装置
KR102454251B1 (ko) 2016-04-20 2022-10-14 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
TWI714906B (zh) 2017-11-10 2021-01-01 南韓商Ｌｇ化學股份有限公司 光學層疊物及顯示裝置
US11114306B2 (en) * 2018-09-17 2021-09-07 Applied Materials, Inc. Methods for depositing dielectric material
JP6903040B2 (ja) 2018-09-21 2021-07-14 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

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