TWI546407B - 成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法 - Google Patents

成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法 Download PDF

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TWI546407B
TWI546407B TW102146010A TW102146010A TWI546407B TW I546407 B TWI546407 B TW I546407B TW 102146010 A TW102146010 A TW 102146010A TW 102146010 A TW102146010 A TW 102146010A TW I546407 B TWI546407 B TW I546407B
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山澤陽平
立花光博
加藤壽
小林健
三浦繁博
木村隆文
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Description

成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法
本發明之一態樣係關於一種成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法。
於半導體晶圓等基板(以下稱為「晶圓」)形成例如矽氧化膜(SiO2)等薄膜之作法，已知有例如使用日本專利公開第2010-239102號所記載之裝置的原子層沉積(Atomic Layer Deposition，ALD)法。此裝置中，於旋轉台上沿圓周方向排列5片晶圓，並於此旋轉台之上方側配置複數氣體噴嘴。此外，對於公轉中之各晶圓依序供給會相互反應之複數種類之反應氣體，而積層反應產物。
於如此之ALD法中，為了對於積層在晶圓上之各個反應產物進行電漿改質，已知有例如日本專利公開第2011-040574號般，在相對於氣體噴嘴於圓周方向上分離之位置處設有進行電漿改質之構件的裝置。但是，當於晶圓表面形成有呈現例如超過數十甚至過百之大的高寬比之孔洞或溝槽(槽渠)等凹部之情況，此凹部於深度方向之改質程度恐會出現差異。
亦即，若以此方式形成高寬比大的凹部，則電漿(詳而言之為氬離子)將難以進入凹部內。此外，由於在真空容器內同時進行電漿改質處理與成膜處理，故該真空容器內之處理壓力相較於電漿可維持良好活性之真空雰圍成為高壓。是以，當電漿接觸於凹部內壁面之時該電漿容易失活，此事也造成凹部之深度方向的改質程度容易出現差異。此外，即便是未形成凹部之晶圓，為了使得旋轉台在進行1旋轉之間進行改質處理、亦即為了在 相互鄰接之氣體噴嘴彼此之間的狹窄區域進行良好的改質，必須於晶圓附近形成高密度電漿。
於日本專利公開第8-213378號中雖記載了對下部電極施加偏壓之裝置，但就利用旋轉台使晶圓進行公轉之技術則未記載。
依據本發明之一態樣，係提供一種成膜裝置，係以在真空容器內對基板進行成膜處理之方式所構成者，具備有：旋轉台，係以使得載置該基板所構成之基板載置區域進行公轉的方式所構成者；成膜區域，包含以對於該基板載置區域供給處理氣體之方式所構成之處理氣體供給部，用以伴隨該旋轉台之旋轉而於該基板上依序積層分子層或是原子層來形成薄膜；電漿處理部，係在相對於該成膜區域於該旋轉台之旋轉方向上分離設置之電漿產生區域，利用以電漿產生用氣體之電漿化所生成之電漿來對該分子層或是原子層進行改質處理；下側偏壓電極，為了將電漿中之離子拉引至該基板表面，而相對於該旋轉台上之該基板的高度位置設置於下方側；上側偏壓電極，配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側；高頻電源部，係連接於該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極中至少一者，用以使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極經由該電漿產生區域形成電容耦合而於該基板形成偏壓電位；以及排氣機構，用以對該真空容器內進行排氣。
依據本發明之其他態樣係提供一種基板處理裝置，具備有：旋轉台，為了使得載置基板之基板載置區域進行公轉而設置於真空容器內；電漿處理部，為了在電漿產生區域對基板進行電漿處理，而將電漿產生用氣體經電漿化所生成之電漿供給至該基板載置區域；下側偏壓電極，為了將電漿中之離子拉引至基板表面，而相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側；上側偏壓電極，配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側；高頻電源部，係連接於該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極中至少一者，用以使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極經 由該電漿產生區域形成電容耦合而於該基板形成偏壓電位；以及排氣機構，用以對該真空容器內進行排氣。
依據本發明之其他態樣，係提供一種成膜方法，係以在真空容器內對基板進行成膜處理的方式所構成者；包含下述製程：於旋轉台上之基板載置區域處載置上表面形成有凹部之該基板，並使得此基板載置區域進行公轉之製程；其次，對該基板載置區域之該基板供給處理氣體，於該基板上成膜出分子層或是原子層之製程；其次，對該真空容器內之電漿產生區域供給電漿產生用氣體，並使得該電漿產生用氣體電漿化，利用電漿來進行該分子層或是原子層之改質處理之製程；朝相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側之下側偏壓電極以及配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側之上側偏壓電極中至少一者進行供電，經由該電漿產生區域使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極產生電容耦合而於該基板形成偏壓電位，藉以將電漿中之離子拉引至該基板表面之製程；以及對該真空容器內進行排氣之製程。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
2a‧‧‧溝槽部
4‧‧‧凸狀部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧蓋構件
10‧‧‧凹部
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧密封構件
15‧‧‧搬送口
20‧‧‧盒體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部(旋轉機構)
31‧‧‧處理氣體噴嘴
31a‧‧‧噴嘴蓋(鰭片)
32‧‧‧處理氣體噴嘴
33‧‧‧氣體噴出孔
34‧‧‧電漿產生用氣體噴嘴
41,42‧‧‧分離氣體噴嘴
51‧‧‧分離氣體供給管
61,62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整部
72,73‧‧‧沖洗氣體供給管
80‧‧‧電漿處理部
83‧‧‧天線
84a‧‧‧開關
84b‧‧‧匹配器(匹配箱)
84c‧‧‧濾波器
85‧‧‧高頻電源
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧架框
91‧‧‧法拉第屏蔽件
92‧‧‧氣體限制用突起部
94‧‧‧絕緣板
95‧‧‧法拉第屏蔽件
97‧‧‧狹縫
100‧‧‧側環
101‧‧‧溝槽狀氣體流路
120‧‧‧下側偏壓電極
121‧‧‧開口部
122‧‧‧絕緣構件
123‧‧‧密封構件
124‧‧‧氣體噴出口
125‧‧‧密封構件
126‧‧‧貫通口
127‧‧‧流路構件
128‧‧‧高頻電源
131‧‧‧開關
132‧‧‧匹配器
133‧‧‧濾波器
134‧‧‧電流檢測部
140‧‧‧密封構件
143‧‧‧高頻電源
151~154‧‧‧捲線(線圈)
160‧‧‧絕緣構件
161‧‧‧聚焦環
162‧‧‧環構件
170‧‧‧對向電極
200‧‧‧控制部
201‧‧‧記憶部
300‧‧‧對向電極
301‧‧‧反應層
400‧‧‧電容器
401‧‧‧電感
402‧‧‧偏壓拉引電路
403‧‧‧檢測部
D‧‧‧分離區域
G‧‧‧閘閥
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
S1‧‧‧改質區域
S2‧‧‧電漿非激發區域
S3‧‧‧偏壓空間
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示本發明之實施形態之成膜裝置一例之縱截面圖。
圖2係顯示前述成膜裝置之立體圖。
圖3係顯示前述成膜之橫剖俯視圖。
圖4係顯示前述成膜之橫剖俯視圖。
圖5係顯示前述成膜裝置之旋轉台之立體圖。
圖6係顯示前述成膜裝置之電漿處理部之分解立體圖。
圖7係顯示前述成膜裝置之下側偏壓電極之分解立體圖。
圖8係顯示從內面側觀看前述成膜裝置之模樣的俯視圖。
圖9係放大顯示電漿處理部以及下側偏壓電極之縱截面圖。
圖10係示意顯示前述成膜裝置所形成之偏壓空間之縱截面圖。
圖11係示意顯示於前述成膜裝置進行成膜處理之對象基板之縱截面圖。
圖12係示意顯示對基板所成膜之模樣之縱截面圖。
圖13係示意顯示對基板所成膜之模樣之縱截面圖。
圖14係示意顯示對基板進行電漿改質處理之模樣之縱截面圖。
圖15係示意顯示前述成膜裝置之其他例之縱截面圖。
圖16係示意顯示前述成膜裝置之其他例之縱截面圖。
圖17係示意顯示前述成膜裝置之其他例之縱截面圖。
圖18係示意顯示前述成膜裝置之其他例之縱截面圖。
圖19係示意顯示前述成膜裝置之其他例之縱截面圖。
圖20係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之縱截面圖。
圖21係顯示前述成膜裝置之其他例之縱截面圖。
圖22係顯示前述成膜裝置之其他例之一部分之立體圖。
圖23係顯示前述成膜裝置之其他例之橫剖俯視圖。
圖24係顯示前述成膜裝置之其他例之立體圖。
圖25係顯示前述成膜裝置之其他例之縱截面圖。
(成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法)
本發明之實施形態乃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。
本發明之實施形態之目的在於提供一種對於以旋轉台來公轉著之基板進行電漿處理之際可在基板表面之凹部的深度方向上進行均一性高之電漿處理的成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法。
本發明之實施形態之成膜裝置係用以於真空容器內對基板進行成膜處理者，具備有：旋轉台，係用以使得載置基板之基板載置區域進行公轉； 成膜區域，係包含對於該基板載置區域供給處理氣體之處理氣體供給部，用以伴隨該旋轉台之旋轉而於基板上依序積層分子層或是原子層來形成薄膜；電漿處理部，係在相對於此成膜區域於該旋轉台之旋轉方向上分離設置之電漿產生區域，利用以電漿產生用氣體之電漿化所生成之電漿來對該分子層或是原子層進行改質處理；下側偏壓電極，為了將電漿中之離子拉引至基板表面，而相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側；以及上側偏壓電極，係配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側；高頻電源部，係連接於此等偏壓電極之至少一者，用以使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極經由該電漿產生區域形成電容耦合而於基板形成偏壓電位；以及排氣機構，用以對該真空容器內進行排氣。
該成膜裝置也能採以下方式來構成：該電漿處理部為了於電漿產生區域產生感應耦合電漿，而具備有繞鉛直軸捲繞且連接於電漿產生用高頻電源之天線；該上側偏壓電極係導電板，該導電板設置於該天線與該電漿產生區域之間，且沿著天線之長度方向上複數排列有以和該天線之延伸方向成為交叉的方式所形成之狹縫，用以將該天線所形成之電磁場當中的電場遮斷而使得磁場通過。
該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極亦可相對於該旋轉台上之基板分別經由間隙區域而被配置。
該成膜裝置也能採以下方式來構成。亦即具備有：其他處理氣體供給部，相對於前述處理氣體供給部設置在旋轉台之旋轉方向上分離之位置處，供給可和從前述處理氣體供給部所供給之處理氣體進行反應之氣體；以及分離氣體供給部，為了將從前述處理氣體供給部以及前述其他處理氣體供給部被分別供給氣體之處理區域彼此相互分離，而對於在該處理區域彼此間所設之分離區域分別供給分離氣體。
該電漿處理部亦可具備有以使得電漿產生用氣體電漿化的方式所構成之電漿產生用高頻電源，且該電漿產生用高頻電源兼做為該高頻電源部。於此情況下，該電漿處理部為了於該電漿產生區域產生電容耦合電漿，亦可具備以相互對向方式所配置之一對的對向電極。
本發明之實施形態之基板處理裝置，具備有：旋轉台，為了使得載置基板之基板載置區域進行公轉而設置於真空容器內；電漿處理部，為了在電漿產生區域對基板進行電漿處理，而將電漿產生用氣體經電漿化所生成之電漿供給至該基板載置區域；下側偏壓電極，為了將電漿中之離子拉引至基板表面，而相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側；上側偏壓電極，配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側；高頻電源部，係連接於該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極中至少一者，用以使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極經由該電漿產生區域形成電容耦合而於該基板形成偏壓電位；以及排氣機構，用以對該真空容器內進行排氣。
本發明之實施形態之成膜方法，係用以在真空容器內對基板進行成膜處理者；包含下述製程：於旋轉台上之基板載置區域處載置上表面形成有凹部之該基板，並使得此基板載置區域進行公轉之製程；其次，對該基板載置區域之該基板供給處理氣體，於該基板上成膜出分子層或是原子層之製程；其次，對該真空容器內之電漿產生區域供給電漿產生用氣體，並使得該電漿產生用氣體電漿化，利用電漿來進行該分子層或是原子層之改質處理之製程；朝相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側之下側偏壓電極以及配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側之上側偏壓電極中至少一者進行供電，經由該電漿產生區域使得該下側 偏壓電極以及該上側偏壓電極產生電容耦合而於該基板形成偏壓電位，藉以將電漿中之離子拉引至該基板表面之製程；以及對該真空容器內進行排氣之製程。
本發明之實施形態，對於在旋轉台上進行公轉之基板來進行電漿處理之際，係以在電漿產生區域之下方側經由旋轉台上之基板所位處之區域而於該基板形成偏壓電位的方式來配置著下側偏壓電極以及上側偏壓電極。此外，對此等偏壓電極當中至少一者供給高頻電力，使得下側偏壓電極與上側偏壓電極形成電容耦合。是以，可將電漿中之離子拉引至基板側，而可於基板附近形成高密度電漿。從而，即便於基板表面形成前述般大的高寬比之凹部，也可使得該凹部之深度方向的電漿處理程度一致。
將本發明之實施形態之基板處理裝置適用於成膜裝置之例係參見圖1~圖9來說明。此裝置如圖1~圖4所示般，具備有：平面形狀為大致圓形之真空容器1、以及設置於此真空容器1內而於該真空容器1之中心處具有旋轉中心的旋轉台2，可對於晶圓W進行成膜處理以及電漿改質處理。此外，此成膜裝置如後所詳述，即便於晶圓W表面所形成之凹部呈現超過例如數十甚至過百之高寬比，藉由將電漿拉引至晶圓W側，可使得該凹部在深度方向的電漿改質程度成為一致。接著，針對本發明之第1實施形態之成膜裝置之主要部亦即法拉第屏蔽件95、下側偏壓電極120來詳述之前，針對裝置之全體概要做簡單說明。
於真空容器1之頂板11之中心部連接著藉由分離氣體(N2氣體)之通流而分隔各處理區域P1、P2之分離氣體供給管51。如圖1所示般，於旋轉台2之下側設有做為加熱機構之加熱器單元7，經由該旋轉台2將晶圓W加熱到成膜溫度例如300℃。圖1中7a為蓋構件，73為沖洗氣體供給管。
旋轉台2係由例如石英等介電質所構成，以中心部固定於大致圓筒形狀之核心部21處。此旋轉台2藉由從核心部21之下面往下方側延伸之旋轉軸22而可繞鉛直軸(此例中繞順時鐘方向)來自由旋轉。圖1中23為用以使得旋轉軸22繞鉛直軸來旋轉之驅動部(旋轉機構)，20為收納旋轉軸22以及驅動部23之盒體，72為沖洗氣體供給管。
如圖3~圖4所示般，於旋轉台2之表面部沿著該旋轉台2之旋轉方向(圓周方向)在複數部位例如5部位形成有成為晶圓W之載置區域的凹部24。旋轉台2之下面如圖5以及圖9所示般，以個別凹部24之底面與旋轉台2之下面間的尺寸(旋轉台2之板厚尺寸)h儘可能小的方式形成有和旋轉台2成為同心圓狀而環狀凹陷之用以收納下側偏壓電極120的凹部亦即溝槽部2a。前述板厚尺寸h為例如6mm~20mm。此外，圖5係從下側觀看旋轉台2之立體圖。
在和凹部24之通過區域分別對向之位置處，有個別以例如石英所構成之5根噴嘴31、32、34、41、42在真空容器1之圓周方向上相互保持間隔而呈放射狀配置。此等噴嘴31、32、34、41、42係以例如從真空容器1之外周壁朝中心部而對向於晶圓W做水平延伸的方式被個別安裝著。此例中，從後述搬送口15觀看繞時鐘方向(旋轉台2之旋轉方向)依序排列有電漿產生用氣體噴嘴34、分離氣體噴嘴41、第1處理氣體噴嘴31，分離氣體噴嘴42以及第2處理氣體噴嘴32。
處理氣體噴嘴31、32分別成為第1處理氣體供給部以及第2處理氣體供給部，電漿產生用氣體噴嘴34成為電漿產生用氣體供給部。此外，分離氣體噴嘴41、42分別成為分離氣體供給部。此外，圖2以及圖3表示可看到電漿產生用氣體噴嘴34而將後述電漿處理部80以及架框90卸除之狀態，圖4表示安裝著此等電漿處理部80以及架框90之狀態。此外，圖2中顯示卸除旋轉台2之狀態。
各噴嘴31、32、34、41、42經由流量調整閥分別連接於以下之各氣體供給源(未圖示)。亦即，第1處理氣體噴嘴31係連接於含Si(矽)之第1處理氣體例如BTBAS(雙特丁基胺基矽烷，SiH2(NH-C(CH3)3)2)氣體等供給源。第2處理氣體噴嘴32係連接於第2處理氣體例如臭氧(O3)氣體與氧(O2)氣體之混合氣體供給源(詳而言之為設有臭氧產生器之氧氣體供給源)。電漿產生用氣體噴嘴34係連接於例如氬(Ar)氣體與氧氣體的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分別連接於作為分離氣體之氮氣體的氣體供給源。此等氣體噴嘴31、32、34、41、42之例如下面側 分別形成有氣體噴出孔33，此氣體噴出孔33係沿著旋轉台2之半徑方向以例如等間隔配置於複數部位。圖2以及圖3中31a為噴嘴蓋(鰭片)。
處理氣體噴嘴31、32之下方區域分別成為用以將第1處理氣體吸附於晶圓W之第1處理區域(成膜區域)P1以及使得吸附於晶圓W之第1處理氣體成分與第2處理氣體產生反應之第2處理區域P2。電漿產生用氣體噴嘴34之下方側區域，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(電漿產生區域)S1。分離氣體噴嘴41、42乃分別用以形成將第1處理區域P1與第2處理區域P2加以分離之分離區域D。分離區域D中真空容器1之頂板11處，為了阻止各處理氣體彼此混合，而配置有凸狀部4之下面的低天花板面。
其次，針對前述電漿處理部80來說明。此電漿處理部80如圖1以及圖6所示般係使得金屬線所構成之天線83繞鉛直軸捲繞為線圈狀而構成者，於俯視觀看時從旋轉台2之中央部側沿著外周部側以橫跨晶圓W之通過區域的方式而配置著。此天線83如圖4所示般以將沿著旋轉台2之半徑向延伸之帶狀區域加以包圍的方式形成為大致8角形。關於此天線83之電氣電路將於後述。
天線83係以從真空容器1之內部區域氣密性區劃的方式受到配置。亦即，前述電漿產生用氣體噴嘴34之上方側的頂板11於俯視觀看時開口成為大致扇形，如圖6所示般，被例如石英等介電質所構成之架框90所氣密阻塞。此架框90係以周緣部沿圓周方向水平伸出成為凸緣狀、且中央部朝真空容器1之內部區域凹陷的方式所形成，於此架框90之內側收納著前述天線83。圖1中11a乃設置於架框90與頂板11之間的密封構件，91係將架框90之周緣部往下方側抵壓用的抵壓構件。此外圖1中86乃用以將天線83電性連接於後述電漿高頻電源85之連接電極。
如圖1所示般，架框90之下面的外緣部沿圓周方向朝下方側(旋轉台2側)垂直伸出而成為氣體限制用突起部92，以阻止氮氣體、臭氧氣體等侵入該架框90之下方區域。此外，由此突起部92之內周面、架框90之下面以及旋轉台2之上面所包圍之區域收納著前述電漿產生用氣體噴嘴34。
如圖1、圖4以及圖6所示般，於架框90與天線83之間有上面側呈開口之大致箱型法拉第屏蔽件95配置作為上側偏壓電極，此法拉第屏蔽件95係藉由導電性板狀體的金屬板所構成。法拉第屏蔽件95係以該法拉第屏蔽件95的水平面相對於旋轉台2上之晶圓W成為水平的方式來配置。關於此法拉第屏蔽件95之電氣電路將於後述。
於法拉第屏蔽件95之水平面形成有狹縫97，係阻止在天線83所產生之電場以及磁場(電磁場)當中的電場成分朝向下方之晶圓W並使得磁場到達晶圓W。此狹縫97係以相對於天線83之捲繞方向成正交(交叉)之方向延伸之方式所形成，沿著天線83在整個圓周方向上設置於該天線83之下方位置。於法拉第屏蔽件95與天線83之間介設有例如石英所構成之絕緣板94，以在此等法拉第屏蔽件95與天線83之間取得絕緣。
此外，如圖1以及圖7所示般，於法拉第屏蔽件95之下方側的真空容器1之底面部形成有開口部121，此開口部121於俯視觀看時係以成為和配置天線83之區域相同或比該區域來得大之橢圓形狀的方式而開口著。此開口部121內有下方側呈現開口之中空大致圓筒形的絕緣構件122從下方側來氣密性被插入，此絕緣構件122於俯視觀看時和開口部121同樣地形成為橢圓形狀。絕緣構件122之下端側外周端係朝外側沿著圓周方向伸出成為凸緣狀，且藉由在此下端側外周端之上面側沿著圓周方向所設之O型環等密封構件123來和真空容器1之底面部作氣密性接觸。若將此絕緣構件122與旋轉台2之間的區域稱為電漿非激發區域S2，則絕緣構件122之上面部的大致中央部形成有將該絕緣構件122朝上下方向貫通之氣體噴出口124，以對該電漿非激發區域S2噴出後述的電漿阻止用氣體。此例中，絕緣構件122係由例如石英等介電質所構成。
接著，針對下側偏壓電極120詳述之。此下側偏壓電極120乃使得該下側偏壓電極120與法拉第屏蔽件95形成電容耦合，用以將電漿中離子拉引至旋轉台2上之晶圓W處，且經由間隙區域而位於該旋轉台2之下方側。亦即，下側偏壓電極120乃下端側呈開口且此下端側外周端以凸緣狀往外側伸出而成為大致圓筒形狀，被收納於前述絕緣構件122之內部。此例中，下側偏壓電極120係由例如鎳(Ni)、銅(Cu)等導電構件所構成。
此外，此下側偏壓電極120中之下端側外周端係以不會和真空容器1之底面部接觸的方式配置於較絕緣構件122之外端部更內側之處，藉由在該下端側外周端之上面側所設之O型環等密封構件125來相對於絕緣構件122作氣密性配置。從而，下側偏壓電極120以不至於接觸旋轉台2(成為非接觸)的方式、且對真空容器1成為電性絕緣的方式受到配置。
於下側偏壓電極120之大致中央部係以和絕緣構件122之氣體噴出口124之配置位置相對應的方式形成有將該下側偏壓電極120之上端面朝上下貫通之貫通口126。如圖1所示般，於此貫通口126之下方側氣密設置有由導電構件所構成的流路構件127，以對電漿非激發區域S2供給電漿阻止用氣體(例如氮(N2)氣體、氦(He)氣體等)。
如圖1所示般，在下側偏壓電極120之下方側配置有密封構件140，此密封構件140係由例如石英等絕緣體所構成且形成為大致圓板狀。密封構件140之外周端在真空容器1之底面部與下側偏壓電極120之外周端之間係朝向上方側的絕緣構件122橫跨圓周方向而直立。從而，若使得絕緣構件122、下側偏壓電極120以及密封構件140從下方側依此順序插入真空容器1之開口部121，並將此密封構件140以例如未圖示之螺釘等固定於真空容器1之底面部，則絕緣構件122相對於真空容器1作氣密性接觸。此外，下側偏壓電極120相對於絕緣構件122作氣密性接觸。此外，藉由密封構件140使得下側偏壓電極120與真空容器1之間成為電性絕緣。
此外，如圖9下側所放大顯示般，絕緣構件122之上面係位於旋轉台2之下面側的溝槽部2a內，且旋轉台2上之晶圓W與下側偏壓電極120在整個面內成為平行。此等旋轉台2之下面與絕緣構件122之上面之間的分離尺寸t成為例如0.5mm~3mm。圖8係從下側觀看真空容器1之俯視圖，密封構件140在對應於捲繞天線83之區域的位置處形成為較該區域來得大。此外，圖7中針對密封構件123、125則省略描繪。
於旋轉台2之外周側配置著環狀之側環100，於前述架框90之外緣側的側環100上面形成有避開該架框90而讓氣體通流之溝槽狀氣體流路101。於此側環100之上面以分別對應於第1處理區域P1以及第2處理區域P2的方式形成有排氣口61、62。此等第1排氣口61以及第2排氣口62 如圖1所示般係分別藉由介設著蝶型閥等壓力調整部65之排氣管63而連接於作為排氣機構之例如真空泵64。
如圖2~圖4所示般，於真空容器1之側壁形成有搬送口15，用以在未圖示之外部搬送臂與旋轉台2之間進行晶圓W的傳輸。此搬送口15係以可藉由閘閥G而氣密性開閉自如的方式所構成。此外，於面臨此搬送口15之位置的旋轉台2之下方側，設有用以經由旋轉台2之貫通口而將晶圓W從內面側上舉之升降銷(均未圖示)。
接著，針對以上說明之天線83、法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120之個別的電氣電路詳述之。如圖10所示般，天線83經由開關84a、匹配器(匹配箱)84b以及濾波器84c而連接於頻率為例如13.56MHz以及輸出電力為例如5000W之高頻電源85。此外，濾波器84c係用以阻止(截止)後述高頻電源128之頻帶訊號。
此外，法拉第屏蔽件95係經由包含例如可變電容之電容器400或電感401等之偏壓拉引電路402而接地。此偏壓拉引電路402之前段側(法拉第屏蔽件95側)設有用以檢測電流值之檢測部403，基於檢測部403之檢測值而利用致動器(未圖示)來調整例如可變電容之電容器400之電容值。具體而言，以前述電流值超過事前求出最大值附近之設定值的方式來調整法拉第屏蔽件95與下側偏壓電極120之間的阻抗，抑制高頻流經異常路徑，防止異常放電。
或是，也可藉由後述控制部200來自動調整法拉第屏蔽件95與下側偏壓電極120之間的阻抗。如此般自動調整前述阻抗的情況，關於檢測部403，也可取代檢測電流值、或是連同此電流值而測定在法拉第屏蔽件95與下側偏壓電極120之間的阻抗(主要是電抗成分)。此外，也可從前述阻抗的變化來事先決定如何調整可變電容之電容器400之電容值，具體而言可事先決定當阻抗增加時是否以增加前述電容值的方式進行調整、或是以減少電容值的方式進行調整。亦即，可一面監測控制參數(電流值、阻抗)、一面由控制部200自動調整阻抗，或是事前設定好阻抗。從而，當經由控制部200來自動調整前述阻抗之情況，可防止於電漿處理之間出現異常放電。
此外，於下側偏壓電極120(詳而言之為流路構件127)經由開關131、匹配器132、濾波器133而電性連接著頻率為50kHz~40MHz以及輸出電力為500~5000W之高頻電源128。此例中，此高頻電源128之頻率與前述電漿產生用電漿高頻電源85之頻率為互異之頻率(高頻電源128之頻率：13.56~100MHz)。此高頻電源128與前述偏壓拉引電路402之各接地側係藉由未圖示之導電線路而相互連接著。
濾波器133係用以將電漿產生用電漿高頻電源85之頻帶訊號加以截止者，例如連接於用以檢測流經該濾波器133之電流值的電流檢測部134處。此外，電流檢測部134構成上可取代前述電流值或是連同該電流值來感測濾波器133之電壓。
從而，由以上說明之下側偏壓電極120與法拉第屏蔽件95所成之構成係於圖10所示意表示般成為一對的對向電極，當晶圓W位於改質區域S1之下方側時，以俯視觀看係分別配置在和該晶圓W成為重疊之位置。此外，藉由從高頻電源128對下側偏壓電極120所供給之高頻電力而於此等對向電極間形成電容耦合，也就是產生偏壓空間S3。是以，藉由電漿處理部80在真空容器1內所形成之電漿中之離子如後述般於此偏壓空間S3在上下方向上振動(移動)。從而，若晶圓W藉由旋轉台2之旋轉而位於此偏壓空間S3，由於離子於上下移動過程中衝撞於該晶圓W，故離子被拉引至晶圓W中。此外，圖1中針對以上說明之電氣電路予以省略。
此外，此成膜裝置中，如圖1所示般，設置有用以進行裝置全體動作之控制用之由電腦所構成之控制部200，於此控制部200之記憶體內儲存有用以進行後述成膜處理以及電漿改質處理之程式。此外，在進行電漿改質處理之際，控制部200擁有對於在真空容器1內所產生之電漿密度進行調整之回饋機能。具體而言，控制部200係基於流經連接於下側偏壓電極120之濾波器133的電流值來調整該濾波器133之電抗、匹配器84b之電容值。此程式係以實行後述裝置之動作的方式組入有步驟群，而從硬碟、光碟、光磁碟、記憶卡、軟碟等記憶媒體之記憶部201被安裝到控制部200內。
其次，針對上述實施形態之作用來說明。首先，開啟閘閥G，一邊間歇性使得旋轉台2旋轉、一邊藉由未圖示之搬送臂而經由搬送口15將例如 5片晶圓W載置於旋轉台2上。如圖11所示般，於個別晶圓W表面形成有由溝槽、孔洞等所構成之凹部10，此凹部10之高寬比(凹部10之深度尺寸÷凹部10之寬度尺寸)係高達例如從數十至過百。其次，關閉閘閥G，以真空泵64將真空容器1內調整為抽真空狀態，並使得旋轉台2以例如2rpm~240rpm繞順時鐘來旋轉。然後，以加熱器單元7將晶圓W加熱到例如300℃程度。
接著，從處理氣體噴嘴31、32分別噴出第1處理氣體以及第2處理氣體，並從電漿產生用氣體噴嘴34噴出電漿產生用氣體。此外，對於電漿非激發區域S2噴出電漿阻止用氣體，使得該區域S2之氣體壓力相對於改質區域S1成為正壓(高壓)，亦即阻止於區域S2產生電漿。此電漿阻止用氣體係流通於旋轉台2之下方側而從排氣口62被排氣。
此外，從分離氣體噴嘴41、42以既定流量噴出分離氣體，從分離氣體供給管51以及沖洗氣體供給管72、72也以既定流量噴出氮氣體。然後，以壓力調整部65將真空容器1內調整為預先設定之處理壓力。此外，分別對於天線83以及下側偏壓電極120供給高頻電力。
如圖12所示般，於第1處理區域P1處，在晶圓W表面吸附第1處理氣體之成分而生成吸附層300。其次，如圖13所示般，於第2處理區域P2處，晶圓W上之吸附層300受到氧化，而形成1層或是複數層之作為薄膜成分之矽氧化膜(SiO2)之分子層來形成作為反應產物之反應層301。此反應層301中會由於例如第1處理氣體所含殘留基而有殘留著水分(OH基)、有機物等雜質之情況。
電漿處理部80藉由電漿高頻電源85所供給之高頻電力而產生電場以及磁場。此等電場以及磁場當中的電場會因為法拉第屏蔽件95而被反射或是吸收(衰減)，而阻礙其到達真空容器1內。另一方面，由於在法拉第屏蔽件95形成有狹縫97，故磁場會通過此狹縫97而經由架框90之底面到達真空容器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被磁場所活性化，而生成例如離子(氬離子：Ar+)、自由基等電漿。如前述般，由於以包圍在旋轉台2之半徑方向上延伸之帶狀體區域的方式來配置天線83，故 此電漿在天線83之下方側係以朝旋轉台2之半徑方向延伸的方式大致成為直線狀。
此處，電漿係沿著天線83之捲繞方向意欲以所謂平面方式分布。但是，由於在法拉第屏蔽件95與下側偏壓電極120之間產生電容耦合而形成高頻電場，而對此電漿中之離子施加上下方向之電場，故如前述般離子被拉引至晶圓W側。從而，電漿中之離子如圖14所示般不僅會接觸晶圓W表面(相互鄰接之凹部10、10彼此之間的水平面)甚至會遍及接觸到凹部10之內壁面、該凹部10之底面。如此一來當氬離子衝撞於反應層301，則會從反應層301釋放水分、有機物等雜質，或是在反應層301內之元素產生重新排列而謀求該反應層301之緻密化(高密度化)，於是該反應層301受到改質。是以，改質處理於整個晶圓W面內、且遍及凹部10之深度方向來均等進行。
之後，持續旋轉台2之旋轉，以依序進行多數次之吸附層300之吸附、反應層301之生成、以及反應層301之改質處理，利用反應層301之積層來形成薄膜。此薄膜在整個面內且在整個凹部10之深度方向上成為緻密、均質的膜質。此外，圖14中針對法拉第屏蔽件95、下側偏壓電極120以及晶圓W係示意顯示。
於進行以上一連串之程序之間，由於在第1處理區域P1與第2處理區域P2之間供給有氮氣體，乃以第1處理氣體與第2處理氣體以及電漿產生用氣體不致相互混合的方式對各氣體進行排氣。此外，由於對旋轉台2之下方側供給沖洗氣體，故意欲朝旋轉台2之下方側擴散的氣體會被前述沖洗氣體壓回排氣口61、62側。
依據上述實施形態，在對晶圓W進行電漿處理之際，以於電漿處理部80之下方側經由旋轉台2上晶圓W所位處區域而形成偏壓空間S3的方式來透過該晶圓W而對向配置著法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120。此外，對於下側偏壓電極120供給高頻電力，使得此等下側偏壓電極120與法拉第屏蔽件95產生電容耦合而形成高頻電場。是以，可將電漿(氬離子)拉引至晶圓W側，故即便於該晶圓W表面形成高寬比大的凹部10，也可 於整個凹部10之深度方向上均等地進行電漿改質處理，從而可形成膜質均一性優異之薄膜。
此外，由於在電漿處理部80之正下方形成偏壓空間S3，也就是使得改質區域S1與偏壓空間S3相互重疊，而可抑制於該改質區域S1以外之區域產生不必要的電漿。亦即，如前述般，雖意欲於天線83之下方位置產生電漿，但會有例如於真空容器1內出現局部性低壓之部位、或是露出真空容器1之內壁面等金屬面之部位等會不預期地產生(擴散)電漿之情況。此外，若如此不預期的電漿干涉到例如Si系氣體，則會於吸附至晶圓W前即產生氣體分解，而導致膜質劣化。但是，如前面所詳述般，於天線83之下方側形成偏壓空間S3，將電漿(離子)拉引至晶圓W側。是以，可一邊進行電漿改質處理、一邊抑制不預期電漿之產生。
再者，由於在法拉第屏蔽件95與下側偏壓電極120之間形成電容耦合，而將離子拉引至晶圓W側，故當離子衝撞於晶圓W之時，此離子之衝撞能量會轉換為熱使得該晶圓W之溫度上升。此晶圓W之溫度變化(溫度上升)乃正比於供給於高頻電源128之電量。從而，在進行晶圓W上之反應產物的改質處理之際，不僅是對該晶圓W供給離子、並可使得晶圓W之溫度上升，故對應於晶圓W之溫度上升程度可形成更良好的膜質之薄膜。
偏壓用高頻不限於單頻，也可為雙頻(使用彼此頻率不同的兩個高頻電源)，也可為3頻以上。亦即，藉由對下側偏壓電極120連接頻率互異之高頻電源，可調整晶圓W中心部與外緣部之間的電漿處理程度，故可於整個晶圓W面內形成膜質一致之薄膜。
圖15針對使得法拉第屏蔽件95與下側偏壓電極120產生電容耦合之構成方面，就高頻電源128係取代連接於下側偏壓電極120而顯示改為連接於相當於上側偏壓電極之法拉第屏蔽件95處的例子。下側偏壓電極120係經由偏壓拉引電路402而接地。此外，圖16顯示了取代高頻電源128改為利用電漿產生用電漿高頻電源85做為高頻電源而形成電容耦合之例。亦即，圖16中，電漿高頻電源85相對於天線83以及法拉第屏蔽件95以並列方式連接著。藉由將電漿產生用電漿高頻電源85與偏壓電場形成用高頻電源128加以共通化，可廉價地構成裝置。此外，關於圖15以及圖16，針 對已經說明的構件係賦予和前述例相同符號而省略說明，且將裝置構成簡略描繪。關於以下的其他例也同樣。
如此般，即便是高頻電源128(85)連接於法拉第屏蔽件95側的情況，也如前述般可使用雙頻或是3頻以上之電源，或是亦可分別就法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120連接雙頻以上之電源。
圖17顯示高頻電源128連接於下側偏壓電極120、且法拉第屏蔽件95也連接著其他高頻電源143之例。此例中，高頻電源143之振盪頻率和高頻電源128為相同頻率。於此情況，由於可調整高頻電源128、143之個別相位，所以例如藉由使得高頻電源128、143彼此成為逆相位的方式進行調整，則相較於前述圖1之構成可將偏壓電場之強度加大到2倍程度。是以，可於整個凹部10之深度方向進行更均一之電漿處理。此外，也可針對供給於高頻電源128、143之高頻電力來個別調整。
圖17中，對法拉第屏蔽件95供給高頻電力之際，亦可取代高頻電源143而如圖16般改利用電漿產生用電漿高頻電源85。如此般對法拉第屏蔽件95連接電漿產生用電漿高頻電源85之情況，即便是供給於下側偏壓電極120之高頻電源128也可成為和電漿高頻電源85相同頻率。
此處，如圖17般對法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120供給相同頻率之高頻電力的情況，使得高頻電源128、143共通化為佳。亦即，關於高頻電源128，對於法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120以例如並列來連接為佳。此外，如此般一邊使用共通之高頻電源128、一邊將供給於法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120之高頻的相位調整為逆相位之情況，亦可例如圖18般來構成。亦即，圖18中，使用2個變壓器耦合，使得從共通之高頻電源128供給於法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120之高頻相互成為逆相位。
具體而言，形成從一側(左側)往另一側(右側)延伸而繞軸個別捲繞的3個捲線(線圈)151~153，針對此等捲線151~153，以個別捲線151~153之前述軸以一列並列的方式從該一側往另一側依序配置。此外，針對此等3個捲線151~153當中左側之捲線151，使其左側端子接地並於右側端子連接法拉第屏蔽件95。此外，針對3個捲線151~153當中中央之捲線152，使左 側端子以及右側端子分別連接於高頻電源128以及接地。再者，針對右側捲線153，使左側端子連接於下側偏壓電極120並使右側端子接地。如此一來可從共通之高頻電源128對法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120以逆相位供給高頻電力。
此外，圖19顯示以此方式使用共通之高頻電源128並對於法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120以逆相位供給高頻電力之際，利用一個變壓器耦合之例。具體而言，於法拉第屏蔽件95與下側偏壓電極120之間配置和前述圖18為同樣構成之捲線154，並以鄰接於該捲線154的方式來配置連接於高頻電源128之捲線152。從而，此例中捲線154之捲繞軸與捲線152之捲繞軸成為相互鄰接並成為相互平行。此外，對此等法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120相互以逆相位被供給高頻電力。
如以上圖18以及圖19所示，當從共通之高頻電源128對法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120進行供電之情況，亦可將分別供給於此等法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120之電量加以調整。具體而言，亦可於高頻電源128與法拉第屏蔽件95之間以及高頻電源128與下側偏壓電極120之間分別配置感應耦合用線圈以及阻抗調整用可變電容器。此外，如以上所示對於法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120設置共通之高頻電源128之情況，亦可使得該高頻電源128與電漿產生用高頻電源85共通化。亦即，關於共通之高頻電源85，可於天線83、法拉第屏蔽件95以及下側偏壓電極120個別以並列來連接。
此外，如圖20所示般，作為對向於下側偏壓電極120之電極也可利用真空容器1之內壁面與法拉第屏蔽件95。亦即，真空容器1為例如鋁等導電材所構成，真空容器1之內壁面近接於旋轉台2之外周面。從而，作為對向於下側偏壓電極120之上側偏壓電極，可利用法拉第屏蔽件95連同前述內壁面。偏壓拉引電路402分別連接於真空容器1之內壁面以及法拉第屏蔽件95。圖20中160乃為了於前述內壁面與真空容器1之其他內壁面之間取得絕緣而將鄰接於偏壓空間S3之內壁面以環狀包圍的方式所形成之絕緣構件。亦即，以真空容器1之內壁面當中特別是面臨偏壓空間S3之內壁面成為上側偏壓電極的方式來設置絕緣構件160。
再者，關於上側偏壓電極，亦可取代設置於較旋轉台2上之晶圓W的高度位置更上方側(法拉第屏蔽件95、真空容器1之內壁面)，改以設置於和旋轉台2上之晶圓W為相同高度位置。具體而言，如圖21所示般，亦可於旋轉台2上配置將晶圓W沿圓周方向以環狀包圍之導電材所構成之聚焦環161，而將該聚焦環161當作前述電極利用。聚焦環161經由例如盤繞於旋轉軸22之內部的未圖示之導電線路而連接於偏壓拉引電路402。圖21中162為用以在晶圓W與聚焦環161之間取得絕緣之絕緣體所構成之環構件或是空間間距，如圖22所示般，聚焦環161以及晶圓W均配置於旋轉台2。
關於設置聚焦環161之情況，同樣地形成從聚焦環161之上面經由晶圓W之配置區域往下側偏壓電極120之電場，同樣使得電漿中離子被拉引至晶圓W。此外，除了前述電場，也形成從聚焦環161之下面直接朝向下側偏壓電極120之電場。
即便是設置有如此之聚焦環161的情況，亦可如前述圖15~圖19所示般來構成，或是將法拉第屏蔽件95、真空容器1之內壁面連同聚焦環161當作上側偏壓電極來利用。此外，亦可不設置環構件162，而使得晶圓W與聚焦環161相互直接接觸。
此外，雖於天線83之下方側配置了下側偏壓電極120，但例如對於旋轉台2之旋轉方向上的電漿分布狀態進行調整之情況等，亦可如圖23所示般，相對於天線83讓下側偏壓電極120例如朝前述旋轉方向上游側錯開。
總結以上所述，關於下側偏壓電極120係設置於較旋轉台2上之晶圓W的高度位置更下方側。另一方面，對向於該下側偏壓電極120之電極係設置於和旋轉台2上之晶圓W之高度位置為相同(聚焦環161)或是較該高度位置更上方側(法拉第屏蔽件95、真空容器1之內壁面)。此外，下側偏壓電極120與對向於該下側偏壓電極120之電極亦可不分別配置於俯視觀看時和改質區域S1重疊之位置。此外，關於下側偏壓電極120，亦可將下部偏壓電極120插入旋轉台2內部，並以導電材來構成例如旋轉台2、旋轉軸22等，而對該旋轉軸22經由例如未圖示之滑環機構來供電。進而，關於天線83，雖使得一端側之端子連接於高頻電源85，並使得另一端側之端子接 地，但此等一端側以及另一端側也可分別連接於高頻電源85。此外，也可將天線83之一端側之端子連接於高頻電源85，而另一端側之端子則處於浮接狀態(以相對於周圍之導電部上浮之狀態來支持)。
此外，以上所述各例中，作為電漿處理部80係捲繞天線83而產生感應耦合型電漿(ICP)，但亦可產生電容耦合型電漿(CCP)。於此情況，如圖24所示般，也可對電漿產生用氣體噴嘴34在旋轉台2之旋轉方向下游側配置一對的對向電極170、170。此外，如圖25所示般，此等對向電極170、170當中之一者的對向電極170係連接於前述高頻電源85，另一對向電極170則接地。圖25中，偏壓用高頻電源係利用此高頻電源85，亦即和電漿產生用高頻電源成為共通化，而連接於上側偏壓電極。此外，此上側偏壓電極亦可取代法拉第屏蔽件95改用例如圓板狀之電極板171。
如此般以電容耦合型電漿來進行電漿產生用氣體之電漿化的情況，亦可於下側偏壓電極120與上側偏壓電極(法拉第屏蔽件95、電極板171)之間施加高頻電力。或是，也可分別鄰接於此等下側偏壓電極120以及上側偏壓電極，專門設置電漿產生用之一對的對向電極。
此外，下側偏壓電極120也可配置於真空容器1之外側(真空容器1之底面部之下側)。
形成以上所說明之矽氧化膜之際所使用的第1處理氣體也可使用以下之表1之化合物。此外，於以下之各表中，所謂「原料A區」表示第1處理區域P1，「原料B區」表示第2處理區域P2。此外，以下之各氣體為一例，針對已說明過之氣體也一併記載。
此外，用以使得表1之第1處理氣體產生氧化之第2處理氣體也可使用表2之化合物。
此外，此表2中所說「電漿+O2」、「電漿+O3」意指例如於第2處理氣體噴嘴32之上方側設置前述電漿處理部80，將此等氧氣體、臭氧氣體電漿化來使用。
此外，亦可將前述表1之化合物當作第1處理氣體來使用，並將表3之化合物所構成之氣體當作第2處理氣體來使用，而形成矽氮化膜(SiN膜)。
此外，此表3中「電漿」和表2同樣地意指接續於「電漿」之用語而將各氣體電漿化來使用。
再者，第1處理氣體以及第2處理氣體也可分別使用表4之化合物所構成之氣體來形成碳化矽(SiC)膜。
此外，也可使用上面提到之表4之第1處理氣體來形成矽膜(Si膜)。亦即，於此情況並未設置第2處理氣體噴嘴32，旋轉台2上之晶圓W係經由分離區域D而交互通過第1處理區域(成膜區域)P1與改質區域S1。此外，若於第1處理區域P1在晶圓W表面吸附第1處理氣體成分而形成吸附層300，則利用旋轉台2來旋轉之際，晶圓W表面會因為加熱器單元7之熱而使得吸附層300產生熱分解而逐漸脫離氫、氯等雜質。從而，藉由吸附層300之熱分解反應來逐漸形成反應層301。
但是，因旋轉台2繞鉛直軸旋轉，故旋轉台2上之晶圓W通過第1處理區域P1後到達改質區域S1之時間、亦即用以從吸附層300排出雜質之時間極短。是以，快要到達改質區域S1之晶圓W之反應層301中仍然含有雜質。是以，於改質區域S1將例如氬氣體電漿供給於晶圓W，藉此從反應層301去除雜質，得到良好膜質之反應層301。如此般交互通過區域P1、S1，則反應層301會多層積層而形成矽膜。從而，於本發明之實施形態中所說「電漿改質處理」除了指從反應層301去除雜質而進行該反應層301之改質的處理以外，也包含使得吸附層300反應(熱分解反應)之處理。
作為矽膜電漿處理所使用之電漿產生用氣體係使用所產生之電漿能對晶圓W賦予離子能量之氣體，具體而言除了前述氬氣體以外尚可使用氦(He)氣體等稀有氣體或是氫氣體等。
此外，於形成矽膜之情況，第2處理氣體也可使用表5之摻雜材，將硼(B)、磷(P)摻雜至該矽膜。
此外，亦可將以下之表6所示化合物所構成之氣體當作第1處理氣體來使用，並使用前述第2處理氣體，藉此形成金屬氧化膜、金屬氮化膜、金屬碳化膜或是High-k膜(高介電係數膜)。
此外，電漿改質用氣體或是和該電漿改質用氣體一同使用之電漿離子注入氣體亦可使用以下之表7之化合物所構成之氣體之電漿。
此外，此表7中，關於含氧元素(O)之電漿、含氮元素(N)之電漿以及含碳元素(C)之電漿可分別僅適用於氧化膜、氮化膜以及碳化膜之成膜程序中。
此外，以上說明之電漿改質處理係於每次旋轉台2進行旋轉之時、亦即形成反應層301之時進行，當亦可每積層例如10~100層之反應層301後再進行。於此情況，係於成膜開始時停止對電漿高頻電源85、128之供電，使得旋轉台2旋轉達對應於反應層301之積層數之後，停止對噴嘴31、32供給氣體，並對於此等電漿高頻電源85、128進行供電來進行電漿改質。之後，再次反覆進行反應層301之積層與電漿改質。
此外，也可對於已經形成有薄膜之晶圓W進行電漿改質處理。於此情況，真空容器1內並不設置各氣體噴嘴31、32、41、42，而是配置電漿產生用氣體噴嘴34、旋轉台2以及下側偏壓電極120等。即便如此般在真空容器1內僅進行電漿改質處理之情況，也可藉由偏壓空間S3將電漿(離子)拉引至凹部10內，故可於整個該凹部10之深度方向上進行均一之電漿改質處理。
此外，對晶圓W所進行之電漿處理亦可取代改質處理改為進行處理氣體之活性化。具體而言，亦可於前述第2處理氣體噴嘴32組合電漿處理部80，並於該噴嘴32之下方側配置下側偏壓電極120。於此情況，從噴嘴32所噴出之處理氣體(氧氣體)在電漿處理部80受到活性化而生成電漿，此電漿被拉引至晶圓W側。從而，可在整個凹部10之深度方向上使得反應層301之膜厚、膜質成為一致。
即便是如此般使得處理氣體電漿化之情況，亦可隨同處理氣體之電漿化來進行前述電漿改質處理。此外，作為使得處理氣體電漿化之具體程序，除了前述Si-O系薄膜之成膜以外，也可適用於例如Si-N(氮化矽)系之薄膜。形成此Si-N系之薄膜之情況，在第2處理氣體方面係使用含氮(N)之氣體例如氨(NH3)氣體。
〔附註〕
附註(1)：一種用以於真空容器內對基板進行成膜處理之成膜裝置，具備有：旋轉台，係用以使得載置基板之基板載置區域進行公轉；成膜區域，包含對於該基板載置區域供給處理氣體之處理氣體供給部，用以伴隨該旋轉台之旋轉而於基板上依序積層分子層或是原子層來形成薄膜；電漿處理部，係在相對於此成膜區域於該旋轉台之旋轉方向上分離設置之電漿產生區域，利用以電漿產生用氣體之電漿化所生成之電漿來對該分子層或是原子層進行改質處理；下側偏壓電極，為了將電漿中之離子拉引至基板表面，而相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側；上側偏壓電極，配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側；高頻電源部，係連接於此等偏壓電極之至少一者，用以使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極經由該電漿產生區域形成電容耦合而於基板形成偏壓電位；以及排氣機構，用以對該真空容器內進行排氣。
附註(2)：如附註(1)記載之成膜裝置，其中該電漿處理部為了於電漿產生區域產生感應耦合電漿而具備有繞鉛直軸捲繞且連接於電漿產生用高頻電源之天線；該上側偏壓電極係導電板，該導電板設置於該天線與該電漿產生區域之間，且沿著天線之長度方向上複數排列有以和該天線之延伸方向成為交叉的方式所形成之狹縫，用以將該天線所形成之電磁場當中的電場遮斷而使得磁場通過。
附註(3)：如附註(1)或(2)記載之成膜裝置，其中該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極相對於該旋轉台上之基板分別經由間隙區域而被配置。
附註(4)：如附註(1)至(3)中任一記載之成膜裝置，係具備有：其他處理氣體供給部，相對於前述處理氣體供給部設置在旋轉台之旋轉方向上分離之位置處，供給可和從前述處理氣體供給部所供給之處理氣體進行反應之氣體；以及分離氣體供給部，為了將從前述處理氣體供給部以及前述其他處理氣體供給部被分別供給氣體之處理區域彼此相互分離，而對於在此等處理區域彼此間所設之分離區域分別供給分離氣體。
附註(5)：如附註(1)記載之成膜裝置，其中該電漿處理部具備有用以使得電漿產生用氣體電漿化之電漿產生用高頻電源，此電漿產生用高頻電源兼做為該高頻電源部。
附註(6)：如附註(5)記載之成膜裝置，其中該電漿處理部為了於該電漿產生區域產生電容耦合電漿而具備有以相互對向的方式所配置之一對的對向電極。
附註(7)：一種基板處理裝置，具備有：旋轉台，為了使得載置基板之基板載置區域進行公轉而設置於真空容器內；電漿處理部，為了在電漿產生區域對基板進行電漿處理，而將電漿產生用氣體經電漿化所生成之電漿供給至該基板載置區域；下側偏壓電極，為了將電漿中之離子拉引至基板表面，而相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側；上側偏壓電極，配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側；高頻電源部，係連接於該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極中至少一者，用以使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極經由該電漿產生區域形成電容耦合而於該基板形成偏壓電位；以及排氣機構，用以對該真空容器內進行排氣。
附註(8)：一種成膜方法，係用以在真空容器內對基板進行成膜處理者；包含下述製程：於旋轉台上之基板載置區域處載置上表面形成有凹部之基板，並使得此基板載置區域進行公轉之製程；其次，對該基板載置區域之該基板供給處理氣體，於該基板上成膜出分子層或是原子層之製程；其次，對該真空容器內之電漿產生區域供給電漿產生用氣體，並使得該電漿產生用氣體電漿化，利用電漿來進行該分子層或是原子層之改質處理之製程；朝相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側之下側偏壓電極以及配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側之上側偏壓電極中至少一者進行供電，經由該電漿產生區域使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極產生電容耦合而於該基板形成偏壓電位，藉以將電漿中之離子拉引至該基板表面之製程；以及對該真空容器內進行排氣之製程。
雖參見所附圖式記載了本發明之例示之實施形態以及具體例，但本發明不受限於例示之實施形態以及具體例任一者，且所例示之實施形態以及具體例可在不超脫本發明之範圍的前提下進行變形、變更或是加以組合。
本申請係基於2012年12月14日提出申請之日本專利申請第2012-273581號主張優先權，並將日本專利申請第2012-273581號之全部內容援用於此。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
2a‧‧‧溝槽部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧蓋構件
11‧‧‧頂板
11a‧‧‧密封構件
20‧‧‧盒體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部(旋轉機構)
33‧‧‧氣體噴出孔
34‧‧‧電漿產生用氣體噴嘴
51‧‧‧分離氣體供給管
62‧‧‧排氣口
63‧‧‧排氣管
64‧‧‧真空泵
65‧‧‧壓力調整部
72,73‧‧‧沖洗氣體供給管
80‧‧‧電漿處理部
83‧‧‧天線
85‧‧‧高頻電源
86‧‧‧連接電極
90‧‧‧架框
91‧‧‧法拉第屏蔽件
94‧‧‧絕緣板
95‧‧‧法拉第屏蔽件
97‧‧‧狹縫
100‧‧‧側環
101‧‧‧溝槽狀氣體流路
120‧‧‧下側偏壓電極
121‧‧‧開口部
122‧‧‧絕緣構件
123‧‧‧密封構件
124‧‧‧氣體噴出口
125‧‧‧密封構件
126‧‧‧貫通口
127‧‧‧流路構件
128‧‧‧高頻電源
140‧‧‧密封構件
200‧‧‧控制部
201‧‧‧記憶部
W‧‧‧晶圓

Claims (8)

  1. 一種成膜裝置，係以在真空容器內對基板進行成膜處理之方式所構成者，具備有：旋轉台，係以使得載置該基板所構成之基板載置區域進行公轉的方式所構成者；成膜區域，包含以對於該基板載置區域供給處理氣體之方式所構成之處理氣體供給部，用以伴隨該旋轉台之旋轉而於該基板上依序積層分子層或是原子層來形成薄膜；電漿處理部，係在相對於該成膜區域於該旋轉台之旋轉方向上分離設置之電漿產生區域，利用以電漿產生用氣體之電漿化所生成之電漿來對該分子層或是原子層進行改質處理；下側偏壓電極，為了將電漿中之離子拉引至該基板表面，而相對於該旋轉台上之該基板的高度位置設置於下方側；上側偏壓電極，配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側；高頻電源部，係連接於該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極中至少一者，用以使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極經由該電漿產生區域形成電容耦合而於該基板形成偏壓電位；以及排氣機構，用以對該真空容器內進行排氣。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該電漿處理部為了於電漿產生區域產生感應耦合電漿而具備有繞鉛直軸捲繞且連接於電漿產生用高頻電源之天線；該上側偏壓電極係導電板，該導電板設置於該天線與該電漿產生區域之間，且沿著天線之長度方向上複數排列有以和該天線之延伸方向成為交叉的方式所形成之狹縫，用以將該天線所形成之電磁場當中的電場遮斷而使得磁場通過。
  3. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極相對於該旋轉台上之基板分別經由間隙區域而被配置。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，係具備有： 其他處理氣體供給部，相對於前述處理氣體供給部設置在旋轉台之旋轉方向上分離之位置處，供給可和從前述處理氣體供給部所供給之處理氣體進行反應之氣體；以及分離氣體供給部，為了將從前述處理氣體供給部以及前述其他處理氣體供給部被分別供給氣體之處理區域彼此相互分離，而對於在該處理區域彼此間所設之分離區域分別供給分離氣體。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該電漿處理部具備有以使得電漿產生用氣體電漿化的方式所構成之電漿產生用高頻電源，該電漿產生用高頻電源兼做為該高頻電源部。
  6. 如申請專利範圍第5項之成膜裝置，其中該電漿處理部為了於該電漿產生區域產生電容耦合電漿而具備有以相互對向的方式所配置之一對的對向電極。
  7. 一種基板處理裝置，具備有：旋轉台，為了使得載置基板之基板載置區域進行公轉而設置於真空容器內；電漿處理部，為了在電漿產生區域對基板進行電漿處理，而將電漿產生用氣體經電漿化所生成之電漿供給至該基板載置區域；下側偏壓電極，為了將電漿中之離子拉引至基板表面，而相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側；上側偏壓電極，配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側；高頻電源部，係連接於該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極中至少一者，用以使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極經由該電漿產生區域形成電容耦合而於該基板形成偏壓電位；以及排氣機構，用以對該真空容器內進行排氣。
  8. 一種成膜方法，係以在真空容器內對基板進行成膜處理的方式所構成者；包含下述製程：於旋轉台上之基板載置區域處載置上表面形成有凹部之該基板，並使得此基板載置區域進行公轉之製程； 其次，對該基板載置區域之該基板供給處理氣體，於該基板上成膜出分子層或是原子層之製程；其次，對該真空容器內之電漿產生區域供給電漿產生用氣體，並使得該電漿產生用氣體電漿化，利用電漿來進行該分子層或是原子層之改質處理之製程；朝相對於該旋轉台上之基板的高度位置設置於下方側之下側偏壓電極以及配置於和該高度位置相同之高度位置或是相對於該高度位置位於上方側之上側偏壓電極中至少一者進行供電，經由該電漿產生區域使得該下側偏壓電極以及該上側偏壓電極產生電容耦合而於該基板形成偏壓電位，藉以將電漿中之離子拉引至該基板表面之製程；以及對該真空容器內進行排氣之製程。
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