TWI611041B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Takayuki KARAKAWA
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Abstract

本發明之課題在於以較低之成本對基板賦予利用電漿之改質效果。
本發明所揭示之基板處理裝置10具備：載置台14，其具有供載置基板W之基板載置區域14a，且基板載置區域14a能以軸線X為中心旋轉地設置；處理容器12，其界定包含第1區域R1及第2區域R2之處理室C；前驅物氣體供給部16，其對第1區域R1供給前驅物氣體；製程氣體供給部22b，其對第2區域R2供給第1或第2氣體；電漿產生部22，其於第2區域R2中產生第1或第2氣體之電漿；及控制部，其進行重複將第1氣體向第2區域R2供給第1時間之第1動作與將第2氣體向第2區域R2供給第2時間之第2動作的反覆控制。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明之各種態樣及實施形態係關於一種基板處理裝置及基板處理方法。
作為於基板上進行成膜之方法之一種，已知有電漿激發原子層沈積(PE-ALD：Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition，電漿加強原子層沈積)法。於PE-ALD法中，藉由將基板暴露於前驅物氣體中而使含有欲形成之薄膜之構成元素的前驅物氣體化學吸附於基板上。其次，藉由將基板暴露於沖洗氣體中，而去除過剩地化學吸附於該基板之前驅物氣體。繼而，藉由將基板暴露於含有欲形成之薄膜之構成元素之反應氣體的電漿中，而於基板上形成所需之薄膜。於PE-ALD法中，藉由重複此種步驟，而於基板上產生前驅物氣體中所包含之原子或分子經處理之膜。
作為實施該PE-ALD法之裝置，已知有半批次式之成膜裝置。於半批次式之成膜裝置中，供給前驅物氣體之區域與產生反應氣體之電漿之區域個別地設置於處理室內，且基板依序通過該等區域，藉此於基板上產生所需之膜。
又，已知於如上所述之PE-ALD法中，若於利用前驅物氣體之吸附步驟之後或利用反應氣體之電漿之反應步驟之後，追加利用氫氣等改質氣體之電漿之改質步驟，則膜質提高。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-278497號公報
[專利文獻2]國際公開第2013/137115號
且說，於半批次式之成膜裝置中，於在吸附步驟或反應步驟之後實施改質步驟之情形時，考慮除設置進行吸附步驟之區域及進行反應步驟之區域以外，還於處理容器內設置進行改質步驟之區域。然而，此情形時，有如下缺點：於產生反應氣體之電漿之區域與產生改質氣體之電漿之區域中，必須獨立地控制氣體，從而基板處理裝置之成本變高。又，有如下缺點：於產生反應氣體之電漿之區域與產生改質氣體之電漿之區域之間產生氣體之混合，從而處理均勻性或膜質變差。
本發明所揭示之基板處理裝置具備：載置台，其具有供載置被處理基板之基板載置區域，且能以上述基板載置區域於周向移動之方式以軸線為中心旋轉地設置；處理容器，其為收容上述載置台之處理室，且界定包含藉由上述載置台之旋轉而相對於上述軸線於周向移動之上述基板載置區域依序通過之第1區域及第2區域之該處理室；前驅物氣體供給部，其對上述第1區域供給前驅物氣體；製程氣體供給部，其對上述第2區域供給第1氣體或與上述第1氣體不同之第2氣體；電漿產生部，其於上述第2區域中產生上述第1氣體或上述第2氣體之電漿；及控制部，其進行重複第1動作與第2動作之反覆控制，該第1動作係將上述第1氣體向上述第2區域供給第1時間；該第2動作係將上述第2氣體向上述第2區域供給第2時間。
根據本發明所揭示之基板處理裝置及基板處理方法之一態樣，發揮如下效果：能以較低之成本對基板賦予利用電漿之改質效果。
10‧‧‧基板處理裝置
12‧‧‧處理容器
12a‧‧‧下部構件
12b‧‧‧上部構件
12p‧‧‧氣體供給路徑
12q‧‧‧排氣路徑
12r‧‧‧氣體供給路徑
12s‧‧‧階差面
14‧‧‧載置台
14a‧‧‧基板載置區域
16‧‧‧第1氣體供給部
16a‧‧‧噴射部
16c‧‧‧流量控制器
16d‧‧‧空間
16g‧‧‧氣體供給源
16h‧‧‧噴射口
16p‧‧‧氣體供給路徑
16v‧‧‧閥
18‧‧‧排氣部
18a‧‧‧排氣口
18d‧‧‧空間
18g‧‧‧間隙
18q‧‧‧排氣路徑
20‧‧‧第2氣體供給部
20a‧‧‧噴射口
20c‧‧‧流量控制器
20d‧‧‧空間
20g‧‧‧氣體供給源
20p‧‧‧間隙
20r‧‧‧氣體供給路徑
20v‧‧‧閥
22‧‧‧電漿產生部
22a‧‧‧天線
22b‧‧‧第3氣體供給部
22h‧‧‧排氣口
24‧‧‧驅動機構
24a‧‧‧驅動裝置
24b‧‧‧旋轉軸
26‧‧‧加熱器
34‧‧‧排氣裝置
40‧‧‧介電板
40s‧‧‧被支持部
40w‧‧‧介電窗
42‧‧‧波導管
42a‧‧‧槽板
42b‧‧‧上部構件
42c‧‧‧端構件
42i‧‧‧內部空間
42s‧‧‧槽孔
44‧‧‧天線
44a‧‧‧連接部
44b‧‧‧線
44c‧‧‧線
45‧‧‧三角形
45a‧‧‧邊
48‧‧‧微波產生器
50a‧‧‧氣體供給部
50b‧‧‧噴射部
50c‧‧‧流量控制部
50g‧‧‧氣體供給源
50v‧‧‧閥
51c‧‧‧流量控制部
51g‧‧‧氣體供給源
51v‧‧‧閥
52‧‧‧排氣裝置
60‧‧‧控制部
70a~70c‧‧‧計測值
70d~70f‧‧‧計測值
71a~71c‧‧‧計測值
71d~71f‧‧‧計測值
A1‧‧‧區域
A2‧‧‧區域
A3‧‧‧區域
Ad‧‧‧區域
AP‧‧‧區域
C‧‧‧處理室
G‧‧‧閘閥
M1‧‧‧第1構件
M2‧‧‧第2構件
M3‧‧‧第3構件
M4‧‧‧第4構件
R1‧‧‧第1區域
R2‧‧‧第2區域
U‧‧‧單元
W‧‧‧基板
W1‧‧‧凹部之直徑
X‧‧‧軸線
圖1係概略性地表示第1實施形態之基板處理裝置之俯視圖。
圖2係表示自圖1所示之基板處理裝置卸除處理容器之上部之狀態之俯視圖。
圖3係圖1中之基板處理裝置之I-I剖視圖。
圖4係面向圖3觀察時軸線X之左側之部分之放大剖視圖。
圖5係面向圖3觀察時軸線X之右側之部分之放大剖視圖。
圖6係表示將處理容器內分割成5個部分之情形時之各個區域之一例之圖。
圖7係表示以每一循環9秒之方式控制NH3氣體之供給及停止之情形時之NH3氣體之供給時序之一例的圖。
圖8係表示以每一循環9秒之方式控制NH3氣體之供給及停止之情形時之NH3氣體之供給時序之一例的圖。
圖9係表示NH3氣體之停止供給時間與膜質之關係之一例之圖。
圖10係表示NH3氣體之停止供給時間與膜厚及均勻性之關係之一例之圖。
圖11係表示沈積速率與膜質之關係之一例之圖。
圖12係概略性地表示第2實施形態之基板處理裝置之俯視圖。
圖13係表示以每一循環11秒之方式控制NH3氣體之供給及停止之情形時之NH3氣體之供給時序之一例的圖。
圖14係表示NH3氣體之停止供給時間與膜質之關係之一例之圖。
圖15係表示NH3氣體之停止供給時間與膜厚及均勻性之關係之一例之圖。
圖16係表示以每一循環55秒之方式控制NH3氣體之供給及停止之 情形時之NH3氣體之供給時序之一例的圖。
圖17係表示NH3氣體之停止供給時間與膜質之關係之一例之圖。
圖18係表示NH3氣體之停止供給時間與膜厚及均勻性之關係之一例之圖。
圖19係表示沈積速率與膜質之關係之一例之圖。
圖20係概略性地表示第3實施形態之基板處理裝置之俯視圖。
圖21係表示天線之概略形狀之一例之圖。
本發明所揭示之基板處理裝置於一實施形態中具備：載置台，其具有供載置被處理基板之基板載置區域，且能以基板載置區域於周向移動之方式以軸線為中心旋轉地設置；處理容器，其為收容載置台之處理室，且界定包含藉由載置台之旋轉而相對於軸線於周向移動之基板載置區域依序通過之第1區域及第2區域之該處理室；前驅物氣體供給部，其對第1區域供給前驅物氣體；製程氣體供給部，其對第2區域供給第1氣體或與第1氣體不同之第2氣體；電漿產生部，其於第2區域中產生第1氣體或第2氣體之電漿；及控制部，其進行重複第1動作與第2動作之反覆控制，該第1動作係將第1氣體向第2區域供給第1時間；該第2動作係將第2氣體向第2區域供給第2時間。
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，亦可為電漿產生部設置有複數個，形成於複數個電漿產生部之各製程氣體供給部連接於共用之製程氣體供給源。
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，第1時間及第2時間之合計亦可為與載置台以軸線為中心旋轉1圈所需之時間不同之長度。
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，控制部亦能以反覆控制開始時之被處理基板與反覆控制結束時之被處理基板 於處理容器內成為相同位置之方式，控制第1時間之長度、第2時間之長度、載置台之旋轉速度、及製程時間之長度。
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，控制部亦可將成為載置台以軸線為中心旋轉1圈所需之時間之長度與第1時間及第2時間之合計長度的公倍數之時間之長度設為製程時間。
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，亦可為於載置台以軸線為中心以x秒旋轉1圈之情形時，製程氣體供給部係於將第1時間設為m秒，將第2時間設為n秒，且將任意之自然數設為k之情形時，基於以下之關係式(1)成立之第1時間及第2時間，重複第1動作與第2動作。
xk±1=m+n…(1)
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，亦可為電漿產生部具有：天線，其對第2區域輻射微波；及同軸波導管，其對天線供給微波；且於構成自沿著軸線之方向觀察天線之情形時之剖面形狀之線段中，包含隨著遠離軸線而相互遠離之2條線段，同軸波導管係自天線之重心對天線供給微波。
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，自沿著軸線之方向觀察天線之情形時之剖面形狀亦可為具有旋轉對稱性之形狀。
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，自沿著軸線之方向觀察天線之情形時之剖面形狀亦可為大致正三角形狀。
又，於本發明所揭示之基板處理裝置之一實施形態中，亦可為前驅物氣體至少含有矽烷，第1氣體至少含有氮，第2氣體至少含有氫。
又，本發明所揭示之基板處理方法係基板處理裝置之基板處理方法，該基板處理裝置具備：載置台，其具有供載置被處理基板之基 板載置區域，且能以基板載置區域於周向移動之方式以軸線為中心旋轉地設置；及處理容器，其為收容載置台之處理室，且界定包含供藉由載置台之旋轉而相對於軸線於周向移動之基板載置區域依序通過之第1區域及第2區域之該處理室；且該基板處理方法包含：吸附步驟，其係對第1區域供給前驅物氣體而於被處理基板之表面形成吸附層；反應步驟，其係對第2區域供給第1氣體而產生第1氣體之電漿，從而使被處理基板之表面反應；及改質步驟，其係對第2區域供給與第1氣體不同之第2氣體而產生第2氣體之電漿，從而將被處理基板之表面改質；且一面使載置台旋轉，一面重複將反應步驟進行第1時間之第1動作與將改質步驟進行第2時間之第2動作。
又，於本發明所揭示之基板處理方法之一實施形態中，亦可為基板處理裝置係於第2區域具備複數個電漿產生部，各電漿產生部共用使用第1氣體或第2氣體而產生電漿。
又，於本發明所揭示之基板處理方法之一實施形態中，第1時間及第2時間之合計亦可為與載置台以軸線為中心旋轉1圈所需之時間不同之長度。
又，於本發明所揭示之基板處理方法之一實施形態中，亦能以反覆控制開始時之被處理基板與反覆控制結束時之被處理基板於處理容器內成為相同位置之方式，控制第1時間之長度、第2時間之長度、載置台之旋轉速度、及製程時間。
又，於本發明所揭示之基板處理方法之一實施形態中，亦可將成為載置台以軸線為中心旋轉1圈所需之時間之長度與第1時間及第2時間之合計長度的公倍數之時間之長度設為製程時間。
又，於本發明所揭示之基板處理方法之一實施形態中，亦可為於載置台以軸線為中心以x秒旋轉1圈之情形時，於將第1時間設為m秒(m為自然數)，將第2時間設為n秒(n為自然數)，且將任意之自然數 設為k之情形時，基於以下之關係式(1)成立之第1時間及第2時間，重複第1動作與第2動作。
xk±1=m+n…(1)
又，於本發明所揭示之基板處理方法之一實施形態中，亦可為前驅物氣體至少含有矽烷，第1氣體至少含有氮，第2氣體至少含有氫。
以下，關於本發明所揭示之基板處理裝置及基板處理方法之實施形態，基於圖式進行詳細說明。再者，藉由本實施形態所揭示之發明並無限定。各實施形態亦可於不使處理內容矛盾之範圍內適當組合。
[第1實施形態]
圖1係概略性地表示第1實施形態之基板處理裝置10之俯視圖。圖2係表示自圖1所示之基板處理裝置10卸除處理容器12之上部之狀態之俯視圖。圖3係圖1中之基板處理裝置10之I-I剖視圖。圖4係面向圖3觀察時軸線X之左側之部分之放大剖視圖。圖5係面向圖3觀察時軸線X之右側之部分之放大剖視圖。圖1~圖5所示之基板處理裝置10主要具備處理容器12、載置台14、前驅物氣體供給部16、排氣部18、沖洗氣體供給部20及電漿產生部22。
處理容器12為以鉛垂軸X為中心軸之大致圓筒狀之容器。處理容器12於內部具備處理室C。處理室C包含具備噴射部16a之單元U。處理容器12例如由對內表面實施有耐酸鋁處理或Y2O3(氧化釔)之熔射處理等耐電漿處理之Al(鋁)等金屬形成。
又，基板處理裝置10於處理容器12之上方具備電漿產生部22。電漿產生部22分別設置於以軸線X為中心將處理容器12之上方之大致圓面分割成5個大致相等的扇形而得之區域中之連續之3個區域。電漿產生部22分別具備輸出微波之天線22a。天線22a於內部具備介電板 40。又，天線22a具備設置於介電板40上之波導管42。再者，分割處理容器12之上方之大致圓面之數量、設置電漿產生部22之數量、及單元U之位置並不限定於圖1及圖2所例示者，亦可適當變更。
如圖2所示，基板處理裝置10具備於上表面具有複數個基板載置區域14a之載置台14。載置台14為以軸線X為中心軸之大致圓板狀之板材。於載置台14之上表面形成有載置基板W之凹部即基板載置區域14a。凹部於平面上呈同心圓狀形成有複數個。於本實施形態中，凹部於載置台14之上表面呈以軸線X為中心之同心圓狀形成有例如5個。基板W配置於凹部內，且以於旋轉時無偏移之方式被支持。凹部為與大致圓狀之基板W大致相同形狀之大致圓狀。凹部之直徑W1與基板W之直徑相比大致相同。即，凹部之直徑W1只要為能使所載置之基板W嵌合於凹部，且以即便載置台14旋轉，基板W亦不會因離心力而自嵌合位置移動之方式將基板W固定之程度即可。
又，基板處理裝置10係於處理容器12之外緣具備閘閥G，該閘閥G係使基板W經由機械臂等搬送裝置搬入至處理室C，並使基板W自處理室C搬出。又，基板處理裝置10係於載置台14之外緣下方具備排氣口22h。基板處理裝置10係藉由自排氣口22h之排氣而將處理室C內之壓力維持為目標之壓力。
如圖3所示，處理容器12具有下部構件12a及上部構件12b。下部構件12a具有於上方開口之大致筒形狀，且形成包含形成處理室C之側壁及底壁之凹部。上部構件12b為具有大致筒形狀且藉由將下部構件12a之凹部之上部開口蓋住而形成處理室C的蓋體。於下部構件12a與上部構件12b之間之外周部，亦可設置用以將處理室C密閉之彈性密封構件、例如O形環。
又，載置台14係藉由驅動機構24而以軸線X為中心旋轉驅動。驅動機構24具有馬達等驅動裝置24a及旋轉軸24b，且安裝於處理容器12 之下部構件12a。
旋轉軸24b係以軸線X為中心軸線而延伸至處理室C之內部。旋轉軸24b係藉由自驅動裝置24a傳遞之驅動力而以軸線X為中心朝例如順時針方向旋轉。載置台14之中央部分由旋轉軸24b支持。由此，載置台14係以軸線X為中心，追隨旋轉軸24b之旋轉而旋轉。再者，亦可於處理容器12之下部構件12a與驅動機構24之間設置將處理室C密閉之O形環等彈性密封構件。
基板處理裝置10係於處理室C內部之載置台14之下方具備用以將載置於基板載置區域14a之基板W加熱之加熱器26。具體而言，藉由將載置台14加熱而將基板W加熱。處理室C係於以軸線X為中心之圓周上形成呈平面狀排列之第1區域R1(參照圖2)及第2區域R2。載置於基板載置區域14a之基板W係隨著載置台14之旋轉而通過第1區域R1及第2區域R2。
例如圖4所示，基板處理裝置10係於第1區域R1之上方以與載置台14之上表面對向之方式具備前驅物氣體供給部16。前驅物氣體供給部16具備噴射部16a。即，處理室C中所包含之區域中與噴射部16a對向之區域為第1區域R1。
又，噴射部16a具備複數個噴射口16h。前驅物氣體供給部16係經由複數個噴射口16h而對第1區域R1供給前驅物氣體。藉由對第1區域R1供給前驅物氣體，而於通過第1區域R1之基板W之表面，化學性地吸附前驅物氣體之原子或分子。前驅物氣體例如為至少含有矽烷之氣體。前驅物氣體例如為DCS(Dichlorosilane，二氯矽烷)或單氯矽烷、三氯矽烷等。例如於前驅物氣體為DCS之情形時，藉由基板W通過第1區域R1，將Si(矽)化學性地吸附於基板W之表面。
又，於第1區域R1之上方以與載置台14之上表面對向之方式設置有排氣部18之排氣口18a。排氣口18a設置於噴射部16a之周圍。排氣 部18係藉由真空泵等排氣裝置34之動作，而經由排氣口18a將處理室C內之氣體排出。
又，於第1區域R1之上方以與載置台14之上表面對向之方式設置有沖洗氣體供給部20之噴射口20a。噴射口20a設置於排氣口18a之周圍。沖洗氣體供給部20係經由噴射口20a而對第1區域R1供給沖洗氣體。藉由沖洗氣體供給部20供給之沖洗氣體例如為Ar(氬氣)等惰性氣體。藉由對基板W之表面噴射沖洗氣體，而將過剩地吸附於基板W之前驅物氣體之原子或分子(殘留氣體成分)自基板W去除。藉此，於基板W之表面形成吸附有特定量之前驅物氣體之原子或分子之層。
基板處理裝置10係自噴射口20a噴射沖洗氣體，且自排氣口18a沿著載置台14之表面排出沖洗氣體。藉此，排氣部18抑制對第1區域R1供給之前驅物氣體漏出至第1區域R1外。又，基板處理裝置10係自噴射口20a噴射沖洗氣體並自排氣口18a沿著載置台14之面排出沖洗氣體，故而抑制對第2區域R2供給之反應氣體或反應氣體之自由基等侵入至第1區域R1內。即，基板處理裝置10係藉由來自沖洗氣體供給部20之沖洗氣體之噴射及排氣部18之排氣作用，而形成將第1區域R1與第2區域R2分離之構成。
再者，基板處理裝置10具備包含噴射部16a、排氣口18a及噴射口20a之單元U。即，噴射部16a、排氣口18a及噴射口20a形成為構成單元U之部位。例如圖4所示，單元U係將第1構件M1、第2構件M2、第3構件M3及第4構件M4依序層疊而構成。單元U係以抵接於處理容器12之上部構件12b之下表面之方式安裝於處理容器12。
例如圖4所示，於單元U形成有自第2構件M2貫通第4構件M4之氣體供給路徑16p。氣體供給路徑16p之上端與設置於處理容器12之上部構件12b之氣體供給路徑12p連接。於氣體供給路徑12p，經由閥16v及質量流量控制器等流量控制器16c而連接有供給前驅物氣體之氣體供 給源16g。又，氣體供給路徑16p之下端連接於形成於第1構件M1與第2構件M2之間之空間16d。於空間16d連接有設置於第1構件M1之噴射部16a之噴射口16h。
又，於單元U形成有貫通第4構件M4之氣體供給路徑20r。氣體供給路徑20r之上端與設置於處理容器12之上部構件12b之氣體供給路徑12r連接。於氣體供給路徑12r經由閥20v及質量流量控制器等流量控制器20c而連接有沖洗氣體之氣體供給源20g。
又，單元U之氣體供給路徑20r之下端，連接於設置在第4構件M4之下表面與第3構件M3之上表面之間之空間20d。又，第4構件M4形成自第1構件M1收容第3構件M3之凹部。於形成凹部之第4構件M4之側面與第3構件M3之側面之間設置有間隙20p。間隙20p連接於空間20d。
又，於單元U形成有貫通第3構件M3及第4構件M4之排氣路徑18q。排氣路徑18q之上端與設置於處理容器12之上部構件12b之排氣路徑12q連接。排氣路徑12q連接於真空泵等排氣裝置34。又，排氣路徑18q之下端連接於設置在第3構件M3之下表面與第2構件M2之上表面之間之空間18d。
又，第3構件M3具備收容第1構件M1及第2構件M2之凹部。於構成第3構件M3所具備之凹部之第3構件M3之內側面與第1構件M1及第2構件M2之側端面之間設置有間隙18g。空間18d連接於間隙18g。間隙18g之下端作為排氣口18a發揮功能。基板處理裝置10係藉由自噴射口20a噴射沖洗氣體並自排氣口18a沿著載置台14之面排出沖洗氣體，而抑制對第1區域R1供給之前驅物氣體漏出至第1區域R1之外部。
例如圖5所示，基板處理裝置10係於作為上部構件12b之開口部之第2區域R2之上方，以與載置台14之上表面對向之方式具備電漿產生部22。例如圖2所示，電漿產生部22之開口部具有大致扇狀之形 狀。於本實施形態中，於上部構件12b形成有3個開口部，基板處理裝置10例如具備3個電漿產生部22。
於反應步驟中，電漿產生部22向第2區域R2供給反應氣體及微波，而於第2區域R2產生反應氣體之電漿。於將含氮氣體用於反應氣體之情形時，藉由電漿而產生之活性種與化學性地吸附於基板W之原子或分子之層反應，而使化學性地吸附於基板W之原子或分子之層氮化。作為反應氣體，例如可使用N2(氮氣)或NH3(氨氣)等含氮氣體、H2(氫氣)、或將該等氣體適當地混合而得之混合氣體。於本實施形態中，使用NH3及H2之混合氣體作為反應氣體，於反應步驟中，NH3之流量例如為1500sccm，H2之流量例如為150sccm。
又，於改質步驟中，電漿產生部22向第2區域R2供給改質氣體及微波，而於第2區域R2產生改質氣體之電漿。藉由利用改質氣體之電漿所產生之活性種，可使形成於基板W之表面之氮化膜改質。作為改質氣體，例如可使用N2、NH3、Ar(氬氣)、H2中之任一種氣體、或將該等氣體適當地混合而得之混合氣體。於本實施形態中，使用H2作為改質氣體，於改質步驟中，H2之流量例如為150sccm。
例如圖5所示，電漿產生部22係以將開口AP蓋住之方式氣密地配置介電板40。於介電板40上配置有波導管42，於波導管42之內部形成有供微波傳輸之波導路徑之內部空間42i。於波導管42與介電板40之間之上表面，設置有用以對第2區域R2供給微波之天線22a。介電板40為由SiO2(石英)等介電材料所形成之大致板狀之構件。介電板40係以與第2區域R2對向之方式設置。介電板40係由處理容器12之上部構件12b支持。
又，例如圖5所示，於處理容器12之上部構件12b，以介電板40相對於第2區域R2露出之方式形成有開口AP。開口AP之上側部分之平面尺寸大於開口AP之下側部分之平面尺寸。再者，所謂平面尺寸 係指與軸線X正交之平面之剖面積。於形成開口AP之上部構件12b之部分設置有大致L字狀之階差面12s。介電板40之緣部作為被支持部40s發揮功能，藉由O形環等而氣密地抵接於階差面12s。藉由被支持部40s抵接於階差面12s，而將介電板40支持於上部構件12b。
由上部構件12b支持之介電板40之介隔第2區域R2而與載置台14對向、即與第2區域R2對向之部分作為介電窗40w而發揮功能。波導管42係以內部空間42i相對於軸線X朝大致輻射方向延伸之方式設置於介電板40上。
槽板42a為金屬製之板狀構件。槽板42a形成內部空間42i之下表面。槽板42a與介電板40之上表面接觸，且被覆介電板40之上表面。槽板42a係於形成內部空間42i之部分具備複數個槽孔42s。
於槽板42a上以被覆槽板42a之方式設置有金屬製之上部構件42b。上部構件42b形成波導管42之內部空間42i之上表面。上部構件42b係以於上部構件42b與處理容器12之上部構件12b之間夾持槽板42a及介電板40之方式螺固於上部構件12b。
端構件42c為金屬製之構件。端構件42c設置於波導管42之長度方向之一端。即，端構件42c係以將內部空間42i之一端封閉之方式安裝於槽板42a及上部構件42b之一端部。於波導管42之另一端連接有微波產生器48。
微波產生器48例如產生約2.45GHz之微波，並供給至波導管42。微波產生器48所產生之微波於波導管42之內部空間42i內傳輸，並經由槽板42a之槽孔42s而傳輸至介電板40。傳輸至介電板40之微波係透過介電板40而供給至第2區域R2。
改質氣體為N2、NH3、Ar、H2中之任一氣體、或將該等氣體適當地混合而得之混合氣體。製程氣體供給部22b形成於上部構件12b之開口部之內周側。製程氣體供給部22b具備氣體供給部50a及噴射部 50b。
氣體供給部50a例如以於開口AP之周圍延伸之方式形成於處理容器12之上部構件12b內部。用以朝向介電窗40w之下方噴射反應氣體或改質氣體之噴射部50b係與氣體供給部50a連通而形成。於氣體供給部50a經由閥50v及質量流量控制器等流量控制部50c而連接有氣體供給源50g。又，於氣體供給部50a經由閥51v及質量流量控制器等流量控制部51c而連接有氣體供給源51g。於本實施形態中，氣體供給源50g例如供給NH3氣體，氣體供給源51g例如供給H2氣體。
於向第2區域R2供給反應氣體之情形時，閥50v及閥51v被控制為打開狀態，利用流量控制部50c而將來自氣體供給源50g之NH3氣體以特定流量供給至第2區域R2，利用流量控制部51c而將來自氣體供給源51g之H2氣體以特定流量供給至第2區域R2。藉此，將特定流量之NH3氣體與特定流量之H2氣體之混合氣體即反應氣體供給至第2區域R2。
又，於向第2區域R2供給改質氣體之情形時，閥50v被控制為關閉狀態，閥51v被控制為打開狀態，利用流量控制部51c而將來自氣體供給源51g之H2氣體以特定流量供給至第2區域R2。藉此，將特定流量之H2氣體即改質氣體供給至第2區域R2。
而且，電漿產生部22係於藉由製程氣體供給部22b向第2區域R2供給反應氣體或改質氣體之狀態下，利用天線22a對第2區域R2供給微波，藉此，於第2區域R2中產生反應氣體或改質氣體之電漿。
又，於存在複數個電漿產生部22之情形時，必須對各電漿產生部22供給氣體。此情形時，藉由將製程氣體進行分配並供給至複數個電漿產生部22，與於每一電漿產生部22設置氣體供給源或流量控制部之情形比較，可降低基板處理裝置10之成本。進而，由於自各電漿產生部22供給之氣體相同，故而不存在由不同製程氣體之混合所致之處理性能劣化之虞。
例如圖3所示，第2區域R2於軸線X之圓周方向延伸之角度範圍形成為大於第1區域R1於圓周方向延伸之角度範圍。藉此，藉由於第2區域R2中產生之反應氣體或改質氣體之電漿，而使得吸附於基板W上之原子或分子之層較長地暴露於該電漿，從而有效率地進行處理。例如吸附於基板W上之Si之層被N2之游離基(自由基)有效率地氮化。
再者，於處理容器12之下部構件12a，例如圖2所示，於載置台14之外緣下方形成有排氣口22h。於排氣口22h連接有排氣裝置52。基板處理裝置10係藉由利用排氣裝置52之動作所進行之自排氣口22h之排氣，而將第2區域R2內之壓力維持為目標之壓力。
又，例如圖3所示，基板處理裝置10具備用以控制基板處理裝置10之各構成要素之控制部60。控制部60亦可為具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)等控制裝置、記憶體等記憶裝置、輸入輸出裝置等之電腦。控制部60係藉由按照記憶於記憶體之控制程式使CPU動作，而控制基板處理裝置10之各構成要素。
控制部60將控制載置台14之旋轉速度之控制信號發送至驅動裝置24a。又，控制部60將控制基板W之溫度之控制信號送出至連接於加熱器26之電源。又，控制部60將控制前驅物氣體之流量之控制信號送出至閥16v及流量控制器16c。又，控制部60將控制連接於排氣口18a之排氣裝置34之排氣量之控制信號發送至排氣裝置34。
又，控制部60將控制沖洗氣體之流量之控制信號發送至閥20v及流量控制器20c。又，控制部60將控制微波之功率之控制信號發送至微波產生器48。又，控制部60將控制反應氣體中所包含之例如NH3氣體之流量之控制信號發送至閥50v及流量控制部50c，且將控制反應氣體中所包含之例如H2氣體之流量之控制信號發送至閥51v及流量控制部51c。又，控制部60將控制改質氣體之流量之控制信號發送至閥51v及流量控制部51c。又，控制部60將控制排氣量之控制信號發送至排 氣裝置34及排氣裝置52。
圖6係表示將處理容器12內分割成5個部分之情形時之各個區域之一例的圖。如圖6所示，將配置有單元U之區域定義為區域Ad。又，將相對於區域Ad在圖6中之順時針方向位於鄰接之位置之配置有閘閥G之區域定義為區域G。又，將相對於區域G在圖6中之順時針方向位於鄰接之位置之電漿產生部22之區域定義為區域A1。又，將相對於區域A1在圖6中之順時針方向位於鄰接之位置之電漿產生部22之區域定義為區域A2。又，將相對於區域A2在圖6中之順時針方向位於鄰接之位置之電漿產生部22之區域定義為區域A3。
於本實施形態中，控制部60將載置台14成為以特定之秒數旋轉1圈之旋轉速度的控制信號發送至驅動裝置24a。驅動裝置24a使載置台14以按特定秒數旋轉1圈之旋轉速度進行旋轉。於本實施形態中，控制部60將使載置台14在自上方觀察之情形時順時針地旋轉之控制信號發送至驅動裝置24a。
於圖6所示之例中，控制部60將載置台14成為例如以5秒旋轉1圈之旋轉速度之控制信號發送至驅動裝置24a，驅動裝置24a使載置台14以5秒旋轉1圈之旋轉速度、即12rpm使載置台14進行旋轉。
在區域Ad中，自單元U之噴射部16a供給前驅物氣體，自噴射部16a周圍之排氣口18a進行排氣，且自排氣口18a周圍之噴射口20a供給沖洗氣體。藉由載置台14之旋轉，而使基板W通過區域Ad內之單元U之噴射部16a之下方，藉此，實施使前驅物氣體化學吸附於基板W之吸附步驟。繼而，藉由載置台14之旋轉，而使基板W通過區域Ad內之單元U之排氣口18a之下方，藉此，實施將過剩地吸附於基板W之前驅物氣體之原子或分子自基板W去除之沖洗步驟。
於區域A1~A3中，自製程氣體供給部22b供給反應氣體或改質氣體，且藉由天線22a供給微波。藉此，於區域A1~A3中產生反應氣體 或改質氣體之電漿。於自製程氣體供給部22b對區域A1~A3供給反應氣體之情形時，藉由載置台14之旋轉，而使基板W通過產生有反應氣體之電漿之區域A1~A3，藉此實施使化學性地吸附於基板W之原子或分子之層氮化之反應步驟。又，於停止來自製程氣體供給部22b之反應氣體之供給，並自製程氣體供給部22b對區域A1~A3供給改質氣體之情形時，藉由載置台14之旋轉，而使基板W通過產生有改質氣體之電漿之區域A1~A3，藉此，實施使基板W之氮化膜改質之改質步驟。
再者，於區域G設置有用以檢測基板W之位置之機構等。因此，無法設置簇射頭(單元U)或電漿產生部22等。又，區域G係於載置台14之旋轉方向上鄰接於設有簇射頭之區域Ad之後方而設置。藉此，於在區域Ad中所實施之沖洗不充分之情形時，區域G作為自對基板W實施沖洗步驟之區域Ad至對基板W實施反應步驟或改質步驟之區域A1之間之緩衝區域而發揮功能。藉此，可減少於沖洗步驟後至基板W到達區域A1為止之期間，殘存於基板W之附近之Cl等雜質，而可提高形成於基板W之膜之品質。
基板W係藉由載置台14之旋轉而於區域Ad中被實施吸附步驟及沖洗步驟。而且，於通過區域G之後，若於區域A1~A3中產生有反應氣體之電漿，則於基板W通過區域A1~A3之期間，對基板W實施反應步驟。另一方面，於在區域A1~A3中產生有改質氣體之電漿之情形時，於藉由載置台14之旋轉而使基板W通過區域A1~A3之期間，對基板W實施改質步驟。
於本實施形態中，製程氣體供給部22b係藉由來自控制部60之控制而進行重複將反應氣體對區域A1~A3供給第1時間之第1動作與將改質氣體對區域A1~A3供給第2時間之第2動作之反覆控制。於對區域A1~A3供給反應氣體之期間，於區域A1~A3中產生反應氣體之電 漿，於對區域A1~A3供給改質氣體之期間，於區域A1~A3中產生改質氣體之電漿。
此處，於將載置台14旋轉1圈所需之時間設為x秒，將對區域A1~A3供給反應氣體之時間設為m秒(m為自然數)，將對區域A1~A3供給改質氣體之時間設為n秒(n為自然數)，且將任意之自然數設為k之情形時，控制部60例如基於以下之關係式(1)成立之m及n之值，以使第1動作與第2動作重複之方式對閥50v及51v以及流量控制部50c及51c發送控制信號。
xk±1=m+n…(1)
藉此，製程氣體供給部22b重複將反應氣體對區域A1~A3供給m秒之動作與停止供給反應氣體而將改質氣體對區域A1~A3供給n秒之動作。再者，上述關係式(1)意指可為xk+1=m+n、或xk-1=m+n中之任一者。
於上述關係式(1)中，m+n意指反應氣體之供給及停止之1循環所需之時間。又，由於載置台14旋轉1圈所需之時間為x秒，故而xk意指載置台14旋轉k圈所需之時間。因此，上述關係式(1)意指當載置台14旋轉k圈時，載置台14旋轉k圈所需之時間與反應氣體之供給及停止之1循環所需之時間偏差1秒。
此處，將處理容器12之分割數設為y。於本實施形態中，使載置台14旋轉1圈所需之時間之秒數x與處理容器12之分割數y一致。即x=y。藉此，基板W通過於處理容器12內分割之各個區間之時間成為1秒。因此，上述關係式(1)係指當載置台14旋轉k圈時，載置台14旋轉k圈所需之時間與反應氣體之供給及停止之1循環所需之時間偏差1秒，即偏差基板W通過處理容器12內之1區間之時間量。
而且，若使反應氣體之供給及停止之循環重複x次，則載置台14旋轉k圈所需之時間與反應氣體之供給及停止之1循環所需之時間之偏 差的累積值，成為基板W通過處理容器12內之y個區間之時間、即1圈之時間。再者，作為另一形態，載置台14旋轉1圈所需之時間之秒數與處理容器12之分割數亦可不一致。
此處，於本實施形態中，於對區域A1~A3供給反應氣體之情形時，控制部60係以供給例如流量為1500sccm之NH3氣體與例如流量為150sccm之H2氣體之混合氣體作為反應氣體之方式控制流量控制部50c及流量控制部51c。又，於對區域A1~A3供給改質氣體之情形時，控制部60係以供給例如流量為150sccm之H2氣體作為改質氣體之方式控制流量控制部51c。
且說，於在基板W通過區域A1~A3內之期間停止反應氣體中所包含之NH3氣體之供給或重新進行已停止之NH3氣體之供給之情形時，產生NH3氣體之流量成為例如0至1500sccm之間之狀態之期間。有於在該期間暴露於反應氣體之電漿之基板W未形成所需之氮化膜之情形。而且，若載置台14旋轉1圈所需之時間與反應氣體之供給及停止之1循環所需之時間一致，則於載置於載置台14上之複數個基板W中，在NH3氣體之流量成為例如0至1500sccm之間之期間通過區域A1~A3內之基板W被固定為特定之基板W。藉此，於載置於載置台14上之複數個基板W中，特定之基板W之膜質變差。
針對該情況，於本實施形態之基板處理裝置10中，藉由使載置台14旋轉k圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間有偏差，可使NH3氣體之供給及停止之影響分散至載置於載置台14之複數個基板W。藉此，可避免製造品質極差之基板W之風險，且可製造品質之不均較少之基板W。
為了獲得該效果，只要將成為載置台14旋轉1圈所需之時間x與反應氣體之供給及停止之1循環所需之時間(m+n)之公倍數之時間設為製程時間即可。由此，藉由任意地設定x與(m+n)，可算出符合條 件之製程時間而進行處理。又，亦可任意地設定x與製程時間而算出(m+n)，或任意地設定(m+n)與製程時間而算出x。
例如於上述關係式(1)中，若選擇2作為k之值，則載置台14每旋轉2圈，載置台14旋轉2圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間之偏差成為基板W通過處理容器12內之1區間之時間量的偏差。此情形時，於本實施形態中，處理容器12內之分割數y為5，載置台14旋轉1圈所需之時間x為5秒，故而當載置台14旋轉10圈時，載置台14旋轉2圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間之偏差之累積值成為基板通過處理容器12內之5個區間之時間、即1圈之時間即5秒。藉此，當載置台14旋轉10圈時，可使因NH3氣體之切換所致之影響分散至載置台14上之各個基板W。因此，藉由將載置台14之轉數設為10之倍數，可減少載置台14上之各個基板W之膜質之不均。
又，於上述關係式(1)中，m及n之值可於m和n之合計與xk±1相等之範圍內任意地選擇。於處理容器12之分割數y為5、載置台14旋轉1圈所需之時間之秒數x為5、k之值為2之情形時，xk-1=9，故而於NH3氣體之供給及停止之1循環之時間即m+n成為9之範圍內，例如可選擇m=7、n=2。選擇7秒作為NH3氣體之供給時間m且選擇2秒作為NH3氣體之停止供給時間n之情形時之NH3氣體之供給時序例如圖7所示般。
圖7係表示以每一循環9秒之方式控制NH3氣體之供給及停止之情形時之NH3氣體之供給時序之一例的圖。圖7所示之「A1」、「A2」、「A3」、「Ad」及「G」分別表示處理容器12內之區域A1、區域A2、區域A3、區域Ad、及區域G。
如圖7所示，亦被用作本實施形態中之改質氣體之一例之H2氣體係不論NH3氣體之供給或停止，均被供給至區域A1~A3。另一方 面，就NH3氣體而言，重複對區域A1~A3之7秒之供給與2秒之停止供給。載置台14係5秒旋轉1圈，故而旋轉2圈所需之時間為10秒。而NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間為7+2=9秒，故而載置台14旋轉2圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間於載置台14每旋轉2圈偏差1秒、即相當於基板W通過處理容器12內之1區間之時間。而且，當載置台14旋轉10圈時，載置台14旋轉2圈所需之時間之10秒與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間之9秒的偏差之累積值，成為通過處理容器12內之5個區間之時間、即1圈之時間即5秒。
又，於在NH3氣體之供給及停止之1循環之時間即m+n成為9之範圍內，例如選擇5秒作為NH3氣體之供給時間m，且例如選擇4秒作為NH3氣體之停止供給時間n之情形時，NH3氣體之供給時序例如圖8所示般。圖8係表示以每一循環9秒之方式控制NH3氣體之供給及停止之情形時之NH3氣體之供給時序之一例的圖。
於圖8中，NH3重複向區域A1~A3供給5秒與停止供給4秒。於圖8所示之例中，載置台14旋轉2圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間亦為每當載置台14旋轉2圈時偏差1秒，即偏差基板W通過處理容器12內之1區間之時間量。而且，當載置台14旋轉10圈時，載置台14旋轉2圈所需之時間之10秒與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間之9秒的偏差之累積值，成為通過處理容器12內之5個區間之時間、即1圈之時間即5秒。
圖9係表示NH3氣體之停止供給時間與膜質之關係之一例的圖。圖9之橫軸係表示NH3氣體之供給及停止之1循環(9秒)中之NH3氣體之停止供給時間。圖9之縱軸表示WERR(Wet Etching Rate Ratio，濕式蝕刻速率比)。
此處，所謂WERR係將實驗樣品於DHF(0.5%氫氟酸)中浸漬特定 時間，算出利用DHF之實驗樣品之蝕刻速率，且將於與實驗樣品相同之基板上成膜有熱氧化膜之指標樣品浸漬於DHF，算出利用DHF之指標樣品之蝕刻速率，並將實驗樣品之蝕刻速率除以指標樣品之蝕刻速率而得之值。再者，WERR之值越小，表示耐蝕刻性越高且膜質越良好。
若參照圖9，則可知越使NH3氣體之供給及停止之1循環(9秒)中之NH3氣體之停止供給時間變長，WERR之值越降低，膜質越提高。
圖10係表示NH3氣體之停止供給時間與膜厚及均勻性之關係之一例之圖。圖10之橫軸表示NH3氣體之供給及停止之1循環(9秒)中之NH3氣體之停止供給時間。圖10之縱軸表示膜厚或均勻性(1 σ)。
若參照圖10，則即便於NH3氣體之供給及停止之1循環(9秒)中NH3氣體之停止供給時間之長度變化，亦未發現基板W之面內均勻性產生較大之變化。再者，於圖9及圖10中，NH3氣體之停止供給時間為0之計測值表示未使NH3氣體停止之製程、即未設置改質步驟之製程。
若參照圖9及圖10，則可知若使NH3氣體之供給及停止之1循環中之NH3氣體之停止供給時間變長，即，使反應氣體之供給及停止之1循環中之反應氣體之停止供給時間變長，則可維持基板W之膜厚之均勻性並且可提高膜質。
圖11係表示沈積速率與膜質之關係之一例的圖。於圖11中，符號70a~70c表示於未停止NH3氣體之供給之製程、即未設置改質步驟之製程中，改變載置台14之旋轉速度之情形時之計測值。符號70a表示載置台14之旋轉速度為20rpm之情形時之計測值，符號70b表示載置台14之旋轉速度為10rpm之情形時之計測值，符號70c表示載置台14之旋轉速度為5rpm之情形時之計測值。
又，符號71a~71c表示於以每一循環9秒之方式控制NH3氣體之 供給及停止之情形時，改變NH3氣體之停止供給時間之情形時之計測值。於符號71a~71c之計測值中，載置台14之旋轉速度均為12rpm。符號71a表示未使NH3氣體停止之製程、即未設置改質步驟之製程中之計測值。符號71b表示將每一循環之NH3氣體之停止供給時間設為2秒之情形時之計測值。符號71c表示將每一循環之NH3氣體之停止供給時間設為4秒之情形時之計測值。
根據符號70a~70c之計測值可知，即便於未設置NH3氣體之停止供給時間之情形、即未設置反應氣體之停止供給時間之情形時，若使載置台14之旋轉速度降低，則WERR變小，膜質提高。又，根據符號71a~71c之計測值可知，於使NH3氣體之停止供給時間變長之情形，即，使反應氣體之停止供給時間變長之情形時，WERR變小，膜質提高。而且，於使NH3氣體之停止供給時間變長之情形、即、使反應氣體之停止供給時間變長之情形時，與使載置台14之旋轉速度降低之情形比較，可一面抑制沈積速率降低，一面提高膜質。
又，於圖11中，若將符號70c之計測值與符號71c之計測值比較，則WERR之值為相同程度，但符號71c之計測值相比符號70c之計測值，沈積速率更高。具體而言，相對於符號70c之計測值之沈積速率為3.5(A/min)，符號71c之計測值之沈積速率為5.2(A/min)。即，符號71c之計測值之沈積速率為符號70c之計測值之沈積速率之1.5倍。因此，符號71c之計測值，即於NH3氣體之供給及停止之每一循環中設NH3氣體之供給時間為5秒且設NH3氣體之停止供給時間為4秒之製程之情形，與符號70c之計測值，即設載置台14之旋轉速度為5rpm之製程之情形比較，可一面保持相同程度之膜質，一面使產出量提高至1.5倍。
[第2實施形態]
圖12係概略性地表示第2實施形態之基板處理裝置10之俯視圖。 再者，除以下所說明之方面以外，於圖12中，標註有與圖6相同之符號之構成具有與圖6中之構成相同或同樣之功能，故而省略說明。
於本實施形態中，例如圖12所示，電漿產生部22分別設置於以軸線X為中心將處理容器12之上方之大致圓面分割成6個大致相等之扇形而得之區域中之連續之4個區域。又，將於處理容器12內分割之區域中之配置有單元U之區域定義為區域Ad，將配置有閘閥G之區域定義為區域G。又，將設置有天線22a之電漿產生部22內之各個區域依照朝圖12中之順時針方向之順序，定義為區域A1、區域A2、區域A3、及區域A4。
如圖12所示，於本實施形態中，處理容器12之分割數y為6，故而控制部60被設定為將載置台14成為例如以6秒順時針旋轉1圈之旋轉速度(10rpm)之控制信號發送至驅動裝置24a。驅動裝置24a使載置台14以6秒旋轉1圈之旋轉速度進行旋轉。載置台14旋轉1圈所需之時間x為6秒。
基板W係藉由載置台14之旋轉而於區域Ad中被實施吸附步驟及沖洗步驟。而且，於通過區域G之後，若於區域A1~A4中產生有反應氣體之電漿，則於基板W通過區域A1~A4之期間，對基板W實施反應步驟。另一方面，於在區域A1~A4中產生有改質氣體之電漿之情形時，於基板W藉由載置台14之旋轉而通過區域A1~A4之期間，對基板W實施改質步驟。
又，例如於上述之關係式(1)中，若選擇2作為k之值，則載置台14每旋轉2圈，載置台14旋轉2圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間的偏差成為基板W通過處理容器12內之1區間之時間量之偏差。此情形時，於本實施形態中，處理容器12內之分割數y為6，載置台14旋轉1圈所需之時間x為6秒，故而若載置台14旋轉12圈，則載置台14旋轉2圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環 所需之時間的偏差之累積值，成為通過處理容器12內之6個區間之時間、即1圈之時間即6秒。
又，於上述之關係式(1)中，於處理容器12之分割數y為6，載置台14旋轉1圈所需之秒數x為6，且k之值為2之情形時，xk-1=11，故而可於在NH3氣體之供給及停止之1循環之時間即m+n成為11之範圍內，選擇例如m=6、n=5。選擇6秒作為NH3氣體之供給時間m且選擇5秒作為NH3氣體之停止供給時間n之情形時之NH3氣體之供給時序例如圖13所示般。
圖13係表示以每一循環11秒之方式控制NH3氣體之供給及停止之情形時之NH3氣體之供給時序之一例的圖。圖13所示之「A1」、「A2」、「A3」、「A4」、「Ad」及「G」分別表示處理容器12內之區域A1、區域A2、區域A3、區域A4、區域Ad及區域G。
如圖13所示，亦被用作改質氣體之一例之H2氣體係不論NH3氣體之供給或停止，均被供給至區域A1~A4。另一方面，NH3氣體係重複向區域A1~A4供給6秒與停止供給5秒。載置台14係6秒旋轉1圈，故而旋轉2圈所需之時間為12秒。而且，NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間為6+5=11秒，故而載置台14旋轉2圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間係每當載置台14旋轉2圈時偏差1秒，即偏差基板W通過處理容器12內之1區間之時間量。而且，當載置台14旋轉12圈時，載置台14旋轉2圈所需之時間之12秒與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間之11秒的偏差之累積值，成為基板W通過處理容器12內之6個區間之時間，即1圈之時間即6秒。
圖14係表示NH3氣體之停止供給時間與膜質之關係之一例的圖。圖14之橫軸表示NH3氣體之供給及停止之1循環(11秒)中之NH3氣體之停止供給時間。圖14之縱軸表示WERR。自圖14可知，若使NH3氣體之供給及停止之1循環(11秒)中之NH3氣體之停止供給時間變長，則 WERR之值降低，膜質提高。
圖15係表示NH3氣體之停止供給時間與膜厚及均勻性之關係之一例的圖。圖15之橫軸表示NH3氣體之供給及停止之1循環(11秒)中之NH3氣體之停止供給時間。圖15之縱軸表示膜厚或均勻性(1 σ)。若參照圖15，當NH3氣體之供給及停止之1循環(11秒)中之NH3氣體之停止供給時間變長時，基板W之面內均勻性稍許變差，但並非為大幅度地變差之程度。
圖16係表示以每一循環55秒控制NH3氣體之供給及停止之情形時之NH3氣體之供給時序之一例的圖。圖16所示之「A1」、「A2」、「A3」、「A4」、「Ad」及「G」分別表示處理容器12內之區域A1、區域A2、區域A3、區域A4、區域Ad及區域G。
於圖16中表示處理容器12之分割數y為6、載置台14旋轉1圈所需之時間x為6秒、k之值為9之情形時之例。此情形時，由於xk+1=55，故而可於表示NH3氣體之供給及停止之每一循環之時間之m+n成為55之範圍內，選擇例如m=30、n=25。於圖16中，例示選擇30秒作為NH3氣體之供給時間m，且選擇25秒作為NH3氣體之停止供給時間n之情形時之NH3氣體之供給時序。
於圖16之例中，載置台14每旋轉9圈，載置台14旋轉9圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間偏差相當於通過處理容器12內之1區間之時間。於圖16之例中，處理容器12內之分割數y為6，載置台14旋轉1圈所需之時間之秒數x為6，故而當載置台14旋轉54圈時，載置台14旋轉2圈所需之時間與NH3氣體之供給及停止之1循環所需之時間之偏差之累積值，成為通過處理容器12內之6個區間之時間，即1圈之時間即6秒。
圖17係表示NH3氣體之停止供給時間與膜質之關係之一例之圖。圖17之橫軸表示NH3氣體之供給及停止之1循環(55秒)中之NH3氣體之 停止供給時間。圖17之縱軸表示WERR。自圖17可知，若使NH3氣體之供給及停止之1循環(55秒)中之NH3氣體之停止供給時間變長，則WERR之值降低，膜質提高。
圖18係表示NH3氣體之停止供給時間與膜厚及均勻性之關係之一例之圖。圖18之橫軸表示NH3氣體之供給及停止之1循環(55秒)中之NH3氣體之停止供給時間。圖18之縱軸表示膜厚或均勻性(1 σ)。若參照圖18，當NH3氣體之供給及停止之1循環(55秒)中之NH3氣體之停止供給時間變長，則基板W之面內均勻性稍許變差，但並非為大幅度地變差之程度。
圖19係表示沈積速率與膜質之關係之一例的圖。於圖19中，符號70d~70f表示於未停止NH3氣體之供給之處理、即未設置改質步驟之處理中，改變載置台14之旋轉速度之情形時之計測值。符號70d表示載置台14之旋轉速度為5rpm之情形時之計測值，符號70e表示載置台14之旋轉速度為3rpm之情形時之計測值，符號70f表示載置台14之旋轉速度為2rpm之情形時之計測值。
又，符號71d表示未使NH3氣體停止之處理、即未設置改質步驟之處理中之計測值。符號71e表示NH3氣體之供給及停止之每一循環(11秒)，進行5秒NH3氣體之停止供給之情形時之計測值。符號71f表示NH3氣體之供給及停止之每一循環(55秒)，進行25秒NH3氣體之停止供給之情形時之計測值。符號71d~71f所示之計測值中，載置台14之旋轉速度均為10rpm。
自符號70d~70f之計測值可知，即便於未設置NH3氣體之停止供給時間之情形、即未設置反應氣體之停止供給時間之情形時，若使載置台14之旋轉速度降低，則WERR變小，膜質提高。又，根據符號71d~71f之計測值可知，若設置NH3氣體之停止供給時間、即設置NH3氣體之停止供給時間，則WERR變小，膜質提高。而且，可知只 要NH3氣體之停止供給時間之長度相對於NH3氣體之供給及停止之1循環之長度之比率相同，則膜質及沈積速率之值幾乎不變化。
又，若將符號70d之計測值與符號71e或71f之計測值比較，則WERR之值為相同程度，但符號71e或71f之計測值與符號70d之計測值比較，沈積速率較高。因此，符號71e之計測值、即NH3氣體之供給及停止之每一循環(11秒)，將NH3氣體之供給時間設為6秒且將NH3氣體之停止供給時間設為5秒之處理之情形，或符號71f之計測值、即NH3氣體之供給及停止之每一循環(55秒)，將NH3氣體之供給時間設為30秒且將NH3氣體之停止供給時間設為25秒之處理之情形，與符號70d之計測值、即、將載置台14之旋轉速度設為5rpm之處理之情形相比，可提高產出量。
[第3實施形態]
圖20係概略性地表示第3實施形態之基板處理裝置10之俯視圖。再者，除以下所說明之方面以外，於圖20中，標註有與圖6相同之符號之構成具有與圖6中之構成相同或同樣之功能，故而省略說明。
於本實施形態中，例如圖20所示，電漿產生部22分別設置於以軸線X為中心將處理容器12之上方之大致圓面分割成5個大致相等之扇形而得之區域中之連續之3個區域。各個電漿產生部22具備輸出微波之天線44。於各個天線44之重心設置有連接有對天線44供給微波之同軸波導管之連接部44a。
圖21係表示天線44之概略形狀之一例之圖。自軸線X之方向觀察之情形時之天線44之剖面形狀為包含隨著遠離軸線X而相互遠離之2條線段之形狀。又，自軸線X之方向觀察之情形時之天線44之剖面形狀具有圓角之大致正三角形之形狀，其外形中包含3條線44b、及3條線44c。各條線44b分別包含於構成大致正三角形之三角形45之各條邊45a。各條線44c將相鄰之線44b之端部彼此利用朝天線44之外側凸出 之曲線連結。線44c例如為具有特定之半徑之圓之一部分。藉此，可抑制應力集中於天線44內之特定之位置。
自軸線X之方向觀察之情形時之天線44之剖面形狀較佳為具有旋轉對稱性(例如三次對稱性)之形狀。又，連接部44a較佳為設置於天線44之中心(例如重心)。藉此，於同軸波導管傳輸之微波自連接部44a之上端更均勻地傳輸至天線44內。藉此，於天線44內傳輸之微波可更均勻地傳輸至處理容器12內，產生均勻性較高之電漿。
以上，使用實施形態對本發明進行了說明，但本發明之技術性範圍並不限定於上述實施形態所記載之範圍。業者明白可對上述實施形態施加多種變更或改良。又，自申請專利範圍之記載可知施加此種變更或改良而得之形態亦可包含於本發明之技術性範圍。
A1‧‧‧區域
A2‧‧‧區域
A3‧‧‧區域
Ad‧‧‧區域
G‧‧‧閘閥

Claims (17)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵在於具備：載置台，其具有供載置被處理基板之基板載置區域，且能以上述基板載置區域於周向移動之方式以軸線為中心旋轉地設置；處理容器，其界定處理室，該處理室收容上述載置台，且包含藉由上述載置台之旋轉而相對於上述軸線於周向移動之上述基板載置區域依序通過之第1區域及第2區域；前驅物氣體供給部，其對上述第1區域供給前驅物氣體；製程氣體供給部，其對上述第2區域供給反應氣體或改質氣體；電漿產生部，其於上述第2區域中產生上述反應氣體或上述改質氣體之電漿；及控制部，其進行重複第1動作與第2動作之反覆控制，該第1動作係將上述反應氣體向上述第2區域供給第1時間；該第2動作係將上述改質氣體向上述第2區域供給第2時間；上述反應氣體及上述改質氣體係由一個種類之氣體或複數個種類之氣體構成；於上述改質氣體係由一個種類之氣體構成之情形下，上述改質氣體係由與上述反應氣體所包含之任一氣體相同種類之氣體、或與上述反應氣體所包含之所有氣體均不同種類之氣體構成。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述電漿產生部設置有複數個，且形成於複數個電漿產生部之各製程氣體供給部連接於共用之 製程氣體供給源。
  3. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述第1時間及上述第2時間之合計係與上述載置台以上述軸線為中心旋轉1圈所需之時間不同之長度。
  4. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述控制部：以上述反覆控制開始時之上述被處理基板與上述反覆控制結束時之上述被處理基板於上述處理容器內成為相同位置之方式，控制上述第1時間之長度、上述第2時間之長度、上述載置台之旋轉速度、及製程時間之長度。
  5. 如請求項4之基板處理裝置，其中上述控制部：將成為上述載置台以上述軸線為中心旋轉1圈所需之時間之長度與上述第1時間及上述第2時間之合計長度的公倍數之時間之長度設為上述製程時間。
  6. 如請求項4之基板處理裝置，其中於上述載置台以上述軸線為中心以x秒旋轉1圈之情形時，上述製程氣體供給部：於將上述第1時間設為m秒(m為自然數)，將上述第2時間設為n秒(n為自然數)，且將任意之自然數設為k之情形時，基於以下關係式(1)成立之上述第1時間及上述第2時間，重複上述第1動作與上述第2動作：xk±1=m+n…(1)。
  7. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述電漿產生部具有：天線，其對上述第2區域輻射微波；及同軸波導管，其對上述天線供給微波；且於構成自沿著上述軸線之方向觀察上述天線之情形時之剖面形狀之線段中， 包含隨著遠離上述軸線而相互遠離之2條線段，上述同軸波導管：自上述天線之重心對上述天線供給微波。
  8. 如請求項7之基板處理裝置，其中自沿著上述軸線之方向觀察上述天線之情形時之剖面形狀為具有旋轉對稱性的形狀。
  9. 如請求項7之基板處理裝置，其中自沿著上述軸線之方向觀察上述天線之情形時之剖面形狀為大致正三角形狀。
  10. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述前驅物氣體至少含有矽烷，且上述反應氣體至少含有氮，上述改質氣體至少含有氫。
  11. 一種基板處理方法，其特徵在於：其係基板處理裝置之基板處理方法，該基板處理裝置具備：載置台，其具有供載置被處理基板之基板載置區域，且能以上述基板載置區域於周向移動之方式以軸線為中心旋轉地設置；及處理容器，其界定處理室，該處理室收容上述載置台，且包含藉由上述載置台之旋轉而相對於上述軸線於周向移動之上述基板載置區域依序通過之第1區域及第2區域；且該基板處理方法包含：吸附步驟，其對上述第1區域供給前驅物氣體，而於上述被處理基板之表面形成吸附層；反應步驟，其對上述第2區域供給反應氣體，產生上述反應氣體之電漿而使上述被處理基板之表面反應；及改質步驟，其對上述第2區域供給與上述改質氣體，產生上述改質氣體之電漿而使上述被處理基板之表面改質；且 一面使上述載置台旋轉，一面重複將上述反應步驟進行第1時間之第1動作與將上述改質步驟進行第2時間之第2動作；上述反應氣體及上述改質氣體係由一個種類之氣體或複數個種類之氣體構成；於上述改質氣體係由一個種類之氣體構成之情形下，上述改質氣體係由與上述反應氣體所包含之任一氣體相同種類之氣體、或與上述反應氣體所包含之所有氣體均不同種類之氣體構成。
  12. 如請求項11之基板處理方法，其中上述基板處理裝置於上述第2區域具備複數個電漿產生部，且各電漿產生部共用使用上述反應氣體或上述改質氣體而產生電漿。
  13. 如請求項11之基板處理方法，其中上述第1時間及上述第2時間之合計係與上述載置台以上述軸線為中心旋轉1圈所需之時間不同之長度。
  14. 如請求項11之基板處理方法，其中以反覆控制開始時之上述被處理基板與上述反覆控制結束時之上述被處理基板於上述處理容器內成為相同位置之方式，控制上述第1時間之長度、上述第2時間之長度、上述載置台之旋轉速度、及製程時間。
  15. 如請求項14之基板處理方法，其中將成為上述載置台以上述軸線為中心旋轉1圈所需之時間之長度與上述第1時間及上述第2時間之合計長度的公倍數之時間之長度設為上述製程時間。
  16. 如請求項14之基板處理方法，其中於上述載置台以上述軸線為中心以x秒旋轉1圈之情形時，於將上述第1時間設為m秒(m為自然數)，將上述第2時間設為n秒(n為自然數)，且將任意之自然數設為k之情形時，基於以下之 關係式(1)成立之上述第1時間及上述第2時間，重複上述第1動作與上述第2動作：xk±1=m+n…(1)。
  17. 如請求項11之基板處理方法，其中上述前驅物氣體至少含有矽烷，且上述反應氣體至少含有氮，上述改質氣體至少含有氫。
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