TWI785317B - 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題，係提供於使用感應耦合方式的基板處理裝置中，也可對基板面內均勻地進行處理的技術。

解決手段是提供具有處理基板的處理室、對前述處理室供給氣體的氣體供給部、供給所定頻率的高頻電力的高頻電力供給部、具有捲繞於前述處理室的側方的共振線圈，在將前述高頻電力供給至前述共振線圈時，於前述處理室生成電漿的電漿生成部、及在前述處理室中，以前述基板的水平方向之中心位置，與前述共振線圈的水平方向之中心位置不會重疊之方式，載置前述基板的基板載置部的技術。

Description

基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式
本發明係關於基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式。
作為處理半導體基板的方法，有將電漿狀態的氣體供給至基板進行處理的方法。作為生成電漿的方法，活用平行板電極的電容耦合方式、使用共振線圈的感應耦合方式。共振線圈係配置於電漿生成室的周圍，利用對共振線圈供給電力，於電漿生成室中生成電漿。使用感應耦合方式的基板處理裝置係例如揭示於專利文獻1。
[專利文獻1]日本特開2003-37101號公報
[發明所欲解決之課題]
在感應耦合方式的一般基板處理裝置中，因為感應線圈與電漿生成室的位置關係的問題，在電漿生成室中有電漿密度不均勻的問題。因此，基板的面內處理不均勻。
本發明係解決前述課題者，其目的係提供於使用感應耦合方式的基板處理裝置中，也可對基板面內均勻地進行處理的技術。 [用以解決課題之手段]
提供具有處理基板的處理室、對前述處理室供給氣體的氣體供給部、供給所定頻率的高頻電力的高頻電力供給部、具有捲繞於前述處理室的側方的共振線圈，在將前述高頻電力供給至前述共振線圈時，於前述處理室生成電漿的電漿生成部、及在前述處理室中，以前述基板的水平方向之中心位置，與前述共振線圈的水平方向之中心位置不會重疊之方式，載置前述基板的基板載置部的技術。 [發明的效果]
可提供於使用感應耦合方式的基板處理裝置中，也可對基板面內均勻地進行處理的技術。
(1)基板處理裝置的構造 針對基板處理裝置，使用圖1至圖6在以下進行說明。本實施形態的基板處理裝置，係以對於例如形成於基板面上的膜進行氧化處理之方式構成。
(處理室) 處理裝置100係具備對基板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的處理容器203。處理容器203係具備第1容器即圓頂型的上側容器210，與第2容器即碗型的下側容器211。藉由上側容器210覆蓋於下側容器211上，形成處理室201。上側容器210係例如以氧化鋁(Al2 O3 )或石英(SiO2 )等的非金屬材料形成，下側容器211係例如以鋁(Al)形成。
又，於下側容器211的下部側壁，設置有閘閥244。閘閥244係在開啟時，以可使用搬送機構(未圖示)，透過搬出入口245，將基板200搬入至處理室201內，或將基板200搬出至處理室201外之方式構成。閘閥244係在關閉時，以成為保持處理室201內的氣密性的插板閥之方式構成。
於處理室201的側方，捲繞共振線圈212。處理室201中，將與共振線圈212鄰接的空間稱為電漿生成空間201a。連通於電漿生成空間201a，處理基板200的空間稱為基板處理空間201b。電漿生成空間201a係指生成電漿的空間，在處理室201內，比共振線圈212的下端更上方，且比共振線圈212的上端更下方的空間。另一方面，基板處理空間201b係指使用電漿以處理基板的空間，且比共振線圈212的下端更下方的空間。在本實施形態中，以電漿生成空間201a與基板處理空間201b的水平方向的直徑成為大略相同之方式構成。
(基板載置台) 於處理室201的底側中央，配置作為載置基板200之基板載置部的基板載置台217。基板載置台217係例如由氮化鋁(AlN)、陶瓷、石英等的非金屬材料所形成，以可減低對於形成於基板200上的膜等之金屬污染的方式構成。基板載置台217也稱為基板載置部。
於基板載置台217的內部，埋入作為加熱機構的加熱器217b與阻抗調整電極217c。加熱器217b係以被供給電力時，可將基板200的表面加熱至例如25℃到850℃程度之方式構成。基板載置台217係與下側容器211電性絕緣。
於阻抗調整電極217c，連接未圖示的阻抗可變機構。阻抗可變機構係由共振線圈及可變電容器所構成，以可藉由控制共振線圈的電感及電阻以及可變電容器的電阻值，使阻抗在大約0Ω至處理室201的寄生阻抗值的範圍內變化之方式構成。藉此，可透過阻抗調整電極217c及基板載置台217，控制基板200的電位(偏壓電壓)。
再者，於本實施形態中，如後述般，可提升生成於基板200上之電漿的密度的均勻性，所以，在該電漿的密度的均勻性收斂於所希望之範圍時，不會進行使用阻抗調整電極217c的偏壓電壓控制。又，在不進行該偏壓電壓控制時，於基板載置台217不設置電極217c亦可。但是，以更提升該均勻性作為目的，進行該偏壓電壓控制亦可。
於基板載置台217，連接支持基板載置台217之水平方向中心的軸桿261。軸桿261的下方係透過設置於下側容器211的底部之圓狀的貫通孔219，突出於處理室201的外側。於軸桿261的下端，具有使軸桿261自轉的自轉機構262。利用使軸桿261自轉，以使基板載置台217自轉。
自轉機構262被公轉機構263支持。公轉機構263係具有使軸桿261公轉的功能。利用使軸桿261公轉，以使基板載置台217公轉。在此，公轉機構263被支持部264支持。將自轉機構262與公轉機構263合稱為旋轉部。
支持部264係透過升降機構265連接於軸266。軸266係例如固定於下側容器211。控制升降機構265，使支持部264升降，以升降基板支持台217。將升降機構265、軸266合稱為升降部。
於基板載置台217的表面，設置有圓周狀的基板載置面217a。基板載置面217a與軸桿261的中心軸以一致之方式構成。基板載置面217a係設定為比基板200的直徑稍大，將基板200載置於基板載置台217時，讓基板載置面217a的中心與基板200的中心重疊。
貫通孔219的直徑係設定為軸桿261公轉時不會接觸的大小。再者，以包圍軸桿261等之方式設置未圖示的波紋管，構成為可維持處理室201的真空度。
(氣體供給部) 於處理室201的上方，亦即上側容器210的上部，以與氣體導入口234連通之方式，連接氣體供給管232。於氣體導入口234的下方，設置有圓板狀的遮蔽板240。從氣體供給管232供給的氣體，係透過氣體導入口234，供給至電漿生成空間201a。此時，氣體與遮蔽板240衝突，朝向線圈212擴散。
如圖2所記載般，於氣體供給管232，連接供給作為含氧氣體之氧(O2 )氣的含氧氣體供給管232a的下游端、供給作為含氫氣體之氫(H2 )氣的含氫氣體供給管232b的下游端、供給作為惰性氣體之氬(Ar)氣的惰性氣體供給管232c。
於含氧氣體供給管232a，從上游側依序設置有O2 氣體供給源250a、作為流量控制裝置的流量控制器(MFC)252a、作為開閉閥的閥253a。藉由氧氣供給管232a、MFC252a、閥253a，構成氧氣供給部。氧氣供給部也稱為第1處理氣體供給部。
於含氫氣體供給管232b，從上游側依序設置有H2 氣體供給源250b、MFC252b、作為開閉閥的閥253b。藉由含氫氣體供給管232b、MFC252b、閥253b，構成含氫氣體供給部。含氫氣體供給部也稱為第2處理氣體供給部。
於惰性氣體供給管232c，從上游側依序設置有Ar氣體供給源250c、MFC252c、作為開閉閥的閥253c。藉由惰性氣體供給管232c、MFC252c、閥253c，構成惰性氣體供給部。
於含氧氣體供給管232a與含氫氣體供給管232b與惰性氣體供給管232c匯流的下游側，設置閥254，各氣體供給管以連通於氣體導入口234之方式構成。以藉由使閥253a、253b、253c、254開閉，可一邊利用MFC252a、252b、252c，調整各氣體的流量，一邊透過氣體供給管232a、232b、232c，將含氧氣體、含氫氣體、惰性氣體等的處理氣體，供給至處理室201內之方式構成。
主要，藉由第1處理氣體供給部、第2處理氣體供給部、惰性氣體供給部，構成氣體供給部(氣體供給系)。再者，在此為了使用氧氣、氫氣、惰性氣體，將第1處理氣體供給部、第2處理氣體供給部、惰性氣體供給部包含於氣體供給部，但是，只要是可供給氣體的構造即可，並不限於此。將第1處理氣體供給部、第2處理氣體供給部、惰性氣體供給部的任一或該等組合，總稱為氣體供給部255。
再者，本實施形態的基板處理裝置，係以藉由從含氧氣體供給系，供給作為含氧氣體之O2 氣體來進行氧化處理之方式構成，但是，也可代替含氧氣體供給系，設置將含氮氣體供給至處理室201內的含氮氣體供給系。依據如此構成的基板處理裝置，可進行氮化處理來代替基板的氧化處理。此時，代替O2 氣體供給源250a，例如設置作為含氮氣體供給源的N2 氣體供給源，含氧氣體供給管232a構成為含氮氣體供給管。
(排氣部) 於下側容器211的側壁，設置有從處理室201內排出反應氣體的氣體排氣口235。以與氣體排氣口235連通之方式，於下側容器211連接氣體排氣管231的上游端。於氣體排氣管231，從上游側依序設置作為壓力調整器(壓力調整部)的APC(Auto Pressure Controller)242、作為開閉閥的閥243、作為真空排氣裝置的真空泵246。
主要藉由氣體排氣管231、APC242、閥243，構成本實施形態的排氣部。再者，將真空泵246包含於排氣部亦可
(電漿生成部) 於處理室201的外周部，亦即上側容器210之側壁的外側，以包圍處理室201之方式，設置複數個螺旋狀的共振線圈212。共振線圈212係以第1電極即共振線圈212a，與第2電極即共振線圈212b構成。構成共振線圈212a的導體，與構成共振線圈212b的導體，係交互配置於垂直方向。再者，共振線圈212a也稱為第一共振線圈，共振線圈212b也稱為第二共振線圈。又，共振線圈212a的導體也稱為第一導體，共振線圈212b的導體也稱為第二導體。
共振線圈212a與共振線圈212b係以共振線圈212a之直徑方向的中心軸α與共振線圈212b的中心軸β不會重疊之方式配置。如此一來，以共振線圈212a生成之甜甜圈狀的感應電漿293(後述)，與以共振線圈212b生成之甜甜圈狀的感應電漿296(後述)會偏離於直徑方向，故可擴大電漿的生成區域。關於此於後詳述。
又，中心軸α係以不會與基板載置面217a的水平方向的中心位置重疊之方式配置。同樣地，中心軸β係以不會與基板載置面217a的水平方向的中心位置重疊之方式配置。
於共振線圈212a，連接RF感測器272、高頻電源273、進行高頻電源273的阻抗及輸出頻率的整合的整合器274。
高頻電源273係對共振線圈212a供給高頻電力(RF電力)者。RF感測器272係設置於高頻電源273的輸出側，監視所供給至之高頻的行進波及反射波的資訊。藉由RF感測器272監視之反射波電力係被輸入至整合器274，整合器274係依據從RF感測器272輸入之反射波的資訊，以反射波成為最小之方式，控制高頻電源273的阻抗及輸出之高頻電力的頻率。
高頻電源273係具備包含用以規定振盪頻率及輸出的高頻振盪電路及前置放大器的電源控制手段(電路)，與用以放大成所定輸出的放大器(輸出電路)。電源控制手段係依據透過操作面板預先設定之頻率及電力相關的輸出條件，控制放大器。放大器係透過傳送線路對共振線圈212a供給一定的高頻電力。
將高頻電源273、整合器274、RF感測器272總稱為高頻電力供給部271。再者，將高頻電源273、整合器274、RF感測器272的任一構造，或該組合稱為高頻電力供給部271亦可。高頻電力供給部271也稱為第1高頻電力供給部。
於共振線圈212b，連接RF感測器282、高頻電源283、進行高頻電源283的阻抗及輸出頻率的整合的整合器284。
高頻電源283係對共振線圈212供給高頻電力(RF電力)者。RF感測器282係設置於高頻電源283的輸出側，監視所供給至之高頻的行進波及反射波的資訊。藉由RF感測器282監視之反射波電力係被輸入至整合器284，整合器284係依據從RF感測器282輸入之反射波的資訊，以反射波成為最小之方式，控制高頻電源283的阻抗及輸出之高頻電力的頻率。
高頻電源283係具備包含用以規定振盪頻率及輸出的高頻振盪電路及前置放大器的電源控制手段(控制電路)，與用以放大成所定輸出的放大器(輸出電路)。電源控制手段係依據透過操作面板預先設定之頻率及電力相關的輸出條件，控制放大器。放大器係透過傳送線路對共振線圈212b供給一定的高頻電力。
將高頻電源283、整合器284、RF感測器282總稱為高頻電力供給部281。再者，將高頻電源283、整合器284、RF感測器282的任一構造，或該組合稱為高頻電力供給部281亦可。高頻電力供給部281也稱為第2高頻電力供給部。第1高頻電力供給部與第2高頻電力供給部總稱為高頻電力供給部。
共振線圈212a、共振線圈212b係形成所定波長的駐波，故以一定波長共振之方式設定捲徑、捲繞間距、捲繞數。亦即，共振線圈212a的電性長度，係設定為相當於從高頻電力供給部271供給之高頻電力的所定頻率之1波長的整數倍(1倍、2倍、...)的長度。共振線圈212b的電性長度，係設定為相當於從高頻電力供給部281供給之高頻電力的所定頻率之1波長的整數倍(1倍、2倍、...)的長度。
具體來說，考慮施加的電力及產生的磁場強度或適用之裝置的外形等，各共振線圈212a、212b係以可藉由例如800kHz～50MHz、0.5～5KW的高頻電力，產生0.01～10高斯程度的磁場之方式，設為50～300mm2 的有效剖面積(effective sectional area)，且200～500mm的共振線圈直徑，2～60次程度捲繞於形成電漿生成空間201a的空間的外周側。
例如頻率為13.56MHz時，1波長的長度為大約22公尺，頻率為27.12MHz時，1波長的長度為大約11公尺，作為理想的實施例，各共振線圈212a、共振線圈212b的電性長度以成為該等1波長的長度(1倍)之方式設置。在本實施形態中，將高頻電力的頻率設定為27.12MHz，將共振線圈212的電性長度設定為1波長的長度(大約11公尺)。
共振線圈212a的捲繞間距係例如以利用24.5mm間隔成為等間隔之方式設置。又，共振線圈212a的捲徑(直徑)係以比基板200的直徑還大之方式設定。在本實施形態中，將基板200的直徑設為300mm，共振線圈212a的捲徑以成為比基板200的直徑還大的500mm之方式設置。
共振線圈212b的捲繞間距係例如以利用24.5mm間隔成為等間隔之方式設置。又，共振線圈212b的捲徑(直徑)係以比基板200的直徑還大之方式設定。在本實施形態中，將基板200的直徑設為300mm，共振線圈212b的捲徑以成為比基板200的直徑還大的500mm之方式設置。
作為構成共振線圈212a與共振線圈212b的素材，使用銅管、銅的薄板、鋁管、鋁薄板、於聚合物帶蒸鍍銅或鋁的素材等。共振線圈212係以絕緣性材料形成為平板狀。
共振線圈212a與共振線圈212b的個別兩端係電性接地，其中至少一端係在裝置的初始設置時或處理條件的變更時微調整該共振線圈的電性長度，故透過可動接點213(213a、213b)接地。圖1中的符號214(214a、214b)揭示另一方的可動接點(固定接地)。在共振線圈212的接地之兩端之間，設置後述的可動接點215(215a、215b)所致之供電部。
可動接點213a係以讓共振線圈212a的共振特性成為與高頻電源273大略相等之方式調整位置。進而，在裝置的初始設置時或處理條件的變更時微調整共振線圈212a的阻抗，故在共振線圈212a的接地之兩端之間，藉由可動接點215a構成供電部。
可動接點213b係以讓共振線圈212b的共振特性成為與高頻電源283大略相等之方式調整位置。進而，在裝置的初始設置時或處理條件的變更時微調整共振線圈 212b的阻抗，故在共振線圈212b的接地之兩端之間，藉由可動接點215b構成供電部。
藉由共振線圈212a與共振線圈212b具備可變式接地部及可變式供電部，在調整處理室201的共振頻率及負載阻抗之際，可更進一步簡單便利進行調整。
進而，以相位電流及反相位電流針對共振線圈212a、共振線圈212b個別的電性中間點對稱地流動之方式，於各共振線圈212a、共振線圈212b的一端(或者另一端又或兩端)，插入由共振線圈及屏蔽所成的波形調整電路(未圖示)。波形調整電路係藉由將各共振線圈212a、共振線圈212b設定為電性非連接狀態，或電性等價的狀態，構成為開電路。再者，各共振線圈212a、共振線圈212b的端部，係藉由抗流串聯電阻設為非接地，直流連接於固定基準電位。
遮蔽板223係為了將遮蔽共振線圈212之外側的電場，並且構成共振電路所需之電容成分(C成分)，形成於共振線圈212a或共振線圈212b之間所設置。遮蔽板223係一般來說，使用鋁合金等的導電性材料，構成為圓筒狀。遮蔽板223係從共振線圈212a、共振線圈212b個別的外周以5~150mm程度間隔配置。通常，遮蔽板223係以電位成為與共振線圈212a、共振線圈212b的兩端相等之方式接地，但是，為了正確地設定共振線圈212a、共振線圈212b的共振數，遮蔽板223的一端或兩端係構成可調整接頭位置。或者，為了正確設定共振數，在各共振線圈212a、共振線圈212b與遮蔽板223之間插入調整電容亦 可。
主要藉由共振線圈212a、高頻電力供給部271構成第1電漿生成部。又，藉由共振線圈212b、高頻電力供給部281構成第2電漿生成部。將第1電漿生成部與第2電漿生成部合稱為電漿生成部。
接著，針對電漿生成原理及所生成之電漿的性質，使用圖3進行說明。各共振線圈212a、212b的電漿生成原理相同，所以，在此以一個共振線圈212a為例進行說明。共振線圈212b的狀況中，RF感測器272置換成RF感測器282，高頻電源273置換成高頻電源283，整合器274置換成整合器284。
藉由共振線圈212a所構成的電漿產生電路係以RLC的並聯共振電路構成。從高頻電源273供給的高頻電力的波長與共振線圈212a的電性長度相同時，共振線圈212a的共振條件，係藉由共振線圈212a的電容成分及感應成分所作出的電抗成分被抵消，成為純電阻。但是，於前述電漿產生電路中，產生電漿時，會因為共振線圈212a的電壓部與電漿之間的電容耦合的變動、及電漿生成空間201a與電漿之間的感應耦合的變動、電漿的激發狀態等，實際的共振頻率稍微變動。
因此，於本實施形態中，在電源側補償電漿產生時的共振線圈212a之共振的偏離，故具有於RF感測器272中檢測出來自電漿產生時的共振線圈212a的反射波電力，依據所檢測出的反射波電力，整合器274修正高頻電 源273的輸出的功能。
具體來說，整合器274係依據於RF感測器272中檢測出之來自電漿產生時的共振線圈212a的反射波電力，以反射波電力成為最小之方式，增加或減少高頻電源273的阻抗或輸出頻率。在控制阻抗時，整合器274係藉由修正預先設定之阻抗的可變電容器控制電路所構成，在控制頻率時，整合器274係藉由修正預先設定之高頻電源273的振盪頻率的頻率控制電路所構成。再者，高頻電源273與整合器274一體構成亦可。
藉由相關的構造，在本實施形態之共振線圈212a中，如圖3所示般，供給包含電漿之該共振線圈的實際的共振頻率所致之高頻電力(或者，以整合於包含電漿之該共振線圈的實際的阻抗之方式供給高頻電力)，所以，形成相位相電壓與反相位相電壓經常相互抵消之狀態的駐波。共振線圈212a的電性長度與高頻電力的波長相同時，於共振線圈的電性中間點(電壓為0的節點)發生最高的相位電流。所以，於電性中間點的附近，幾乎沒有與處理室壁部及基板載置台217的電容耦合，形成電位勢極低之甜甜圈狀的感應電漿224。又，藉由同樣的原理，於共振線圈的兩端部分中，也生成電漿226、電漿225。
然而，發明者們銳意檢討的結果，發現以下的課題。其一為電漿受到接地的影響的狀況。關於此狀況，使用圖4進行說明。如上所述，共振線圈212係透過可動接點213、214接地。可動接點213、214的周圍中發生高 相位電流。將其如圖4般以俯視視點觀察時，在可動接點213、214的附近發生高相位電流，故在接近其的部分中電漿密度變高。如此一來，在基板200上，接近可動接點213、214的部分200a的電漿密度變高，基板200面內的處理變得不均勻。
又，生成的電漿為甜甜圈狀也是一個課題。因為於甜甜圈狀的感應電漿下方配置基板200時，供給至基板的電漿密度的分布在基板中央與外周不同之問題點。於甜甜圈狀的感應電漿正下方即基板200的外周部分，供給能量強的電漿。另一方面，甜甜圈的中心因為電漿密度低，所以，於基板200的中央部分，供給能量低的電漿。所以，在基板200中外周部分與中央部分中處理分布會不同。
因此，在本發明中，為了對基板面內進行均勻處理，讓基板200的外周部分不會配置於甜甜圈狀感應電漿的下方，或讓基板200的外周部分不會成為常接近接地之狀態。如此一來，可提升基板200面內的均勻性。
以下，具體進行說明。如上所述，有於共振線圈212中接近接地的部分中電漿密度變高的傾向。因此，在本發明中，設為使基板載置台217自轉。在基板200的外周部的特定點與接地部分中，相對位置經常變化，所以，可分散電漿密度高的部分的影響。
又，使基板200公轉亦可。利用進行公轉，與自轉時相同，在基板200的外周部的特定點與接地部分 中，相對位置經常變化，所以，可分散電漿密度高的部分的影響。進而，在甜甜圈狀的感應電漿的下方，基板200以經常橫跨構成甜甜圈形狀的圓弧之方式移動，所以，可分散甜甜圈形狀的影響。所以，可分散電漿密度的影響。
又，如圖1、圖5所示，使用中心軸偏離錯開之兩個共振線圈212a、共振線圈212b亦可。例如即使基板200配置於圖5的200(1)之處，亦即基板處理空間201b的水平方向中心位置，也會受到藉由共振線圈212a所生成之甜甜圈狀的感應電漿293，與藉由共振線圈212b所生成之甜甜圈狀的感應電漿296的兩個電漿的影響，所以，可分散高電漿密度的影響。此時，使基板200自轉更佳。
又，如圖1、圖5所示，使用中心軸偏離錯開之兩個共振線圈212a、共振線圈212b，進而使基板200公轉亦可。例如如圖5所記載般，基板200以移動至200(1)、200(2)、200(3)的位置之方式公轉的狀況。基板200係通過藉由共振線圈212a所生成之甜甜圈狀的感應電漿293及其中心部分、藉由共振線圈212b所生成之甜甜圈狀的感應電漿296及其中心部分個別的下方，所以，可分散高電漿密度的影響。此時，使基板200自轉更佳。
(控制部)
作為控制部的控制器221係以分別控制上述的MFC252a~252c、閥253a~253c、243、254、閘閥244、APC閥242、真空泵246、高頻電源273、283、整合器274、284、自轉機構262、公轉機構263、升降機構265等之方式構成。
如圖6所示，控制部(控制手段)即控制器221係構成為具備CPU(Central Processing Unit)221a、RAM (Random Access Memory)221b、記憶裝置221c、I/O埠221d的電腦。RAM221b、記憶裝置221c、I/O埠221d係以可透過內部匯流排221e，與CPU221a進行資料交換之方式構成。於控制器221，連接有例如構成為觸控面板或顯示器等的輸出入裝置222。
記憶裝置221c係以例如快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive)等構成。於記憶裝置221c內，可讀取地儲存控制基板處理裝置的動作的控制程式、及記載後述之基板處理的步驟及條件等的程式處方等。製程處方係以使控制器221執行後述的基板處理工程之各步驟，可獲得所定結果之方式組合者，具有作為程式的功能。以下，也將該程式處方及控制程式等單總稱為程式。再者，於本說明書中使用程式的用語時，有僅包含程式處方單體的狀況、僅包含控制程式單體的狀況、或包含該雙方的狀況。又，RAM221b係構成為暫時保持藉由CPU221a所讀取出之程式及資料等的記憶體區域(工作區域)。
I/O埠221d係連接於上述的MFC252a～252c、閥253a～253c、243、254、閘閥244、APC閥242、真空泵246、高頻電源273、283、整合器274、284、自轉機構262、公轉機構263、升降機構265等。
CPU221a係以從記憶裝置221c讀取出並執行控制程式，並且因應來自輸出入裝置222的操作指令的輸入等，從記憶裝置221c讀取出製程處方之方式構成。然後，CPU221a係構成為以遵照讀取出之製程處方的內容之方式，控制各零件。
控制器221係可藉由將外部記憶裝置(例如磁帶、可撓性碟及硬碟等的磁碟、CD及DVD等的光碟、MO等的光磁碟、USB記憶體及記憶卡等的半導體記憶體)227所儲存之上述的程式，安裝於電腦來構成。記憶裝置221c及外部記憶裝置227係構成電腦可讀取的記錄媒體。以下，也將該等單總稱為記錄媒體。於本說明書中使用記錄媒體的用語時，有僅包含記憶裝置221c單體的狀況、僅包含外部記憶裝置227單體的狀況、或包含該雙方的狀況。再者，對電腦的程式的提供，係不使用外部記憶裝置227，使用網際網路或專用線路等的通訊手段來進行亦可。
(2)基板處理工程 接著，針對本實施形態的基板處理工程，使用圖7、圖8來進行說明。圖7係揭示本實施形態的基板處理工程的流程圖。圖8係詳細說明電漿處理工程S250的圖。本實施形態的基板處理工程，係例如作為快閃記憶體等的半導體裝置之製造工程的一工程，藉由上述的處理裝置100實施。於以下的說明中，構成處理裝置100之各部的動作係藉由控制器221控制。
再者，於本實施形態的基板處理工程中所處理之基板200的表面，例如圖9所示般，至少表面以矽層構成，預先形成具有長寬比高之凹凸部的溝槽301。於本實施形態中，對於露出於溝槽301的內壁部的矽層，作為使用電漿的處理進行氧化處理。溝槽301係利用例如於基板200上形成施加所定圖案之遮罩層302，並對基板200表面進行蝕刻到所定深度來形成。
(基板搬入工程S210) 說明基板搬入工程S210。首先，將前述的基板200搬入至處理室201內。具體來說，升降機構265使基板載置台217下降至基板200的搬送位置。
接下來，開啟閘閥244，從鄰接於處理室201的真空搬送室，使用基板搬送機構(未圖示)，將基板200搬入至處理室201內。被搬入的基板200係載置於基板載置面217a。之後，使基板搬送機構退避至處理室201外，關閉閘閥244以密閉處理室201內。然後，升降機構265使基板載置台217上升至處理基板200的位置。
(升溫‧真空排氣工程S220) 說明升溫‧真空排氣工程S220。在此，進行被搬入至處理室201內之基板200的升溫。加熱器217b係預先被加熱，利用於埋入加熱器217b的基板載置台217上，保持基板200，將基板200加熱至例如150～850℃的範圍內的所定值。在此，以基板200的溫度成為600℃之方式進行加熱。又，進行基板200的升溫之間，藉由真空泵246透過氣體排氣管231對處理室201內進行真空排氣，將處理室201內的壓力設為所定值。真空泵246係至少到後述的基板搬出工程S270結束為止進行動作。
(旋轉開始工程S230) 說明旋轉開始工程S230。在此，以開始基板載置台273的旋轉之方式進行控制。使基板載置台273自轉時，控制自轉機構262。使基板載置台273公轉時，控制公轉機構263。使基板載置台273自轉及公轉時，則一起控制自轉機構262、公轉機構263。
(反應氣體供給工程S240) 說明反應氣體供給工程S240。基板載置台273的旋轉穩定的話，作為反應氣體，開始含氧氣體即O2 氣體與含氫氣體即H2 氣體的供給。具體來說，開啟閥253a及253b，一邊利用MFC252a及252b控制流量，一邊對處理室201內開始O2 氣體及H2 氣體的供給。此時，將O2 氣體的流量，設為例如20～2000sccm，理想為20～1000sccm的範圍內的所定值。又，將H2 氣體的流量，設為例如20～1000sccm，理想為20～500sccm的範圍內的所定值。作為更理想的範例，將O2 氣體與H2 氣體的合計流量設為1000sccm，流量比設為O2 /H2 ≧950/50為佳。
又，以處理室201內的壓力成為例如1～250Pa，理想為50～200Pa的範圍內的所定壓力，更理想為大約150Pa之方式，調整APC242的開度，控制處理室201內的排氣。如此，一邊適度地對處理室201內進行排氣，一邊到後述的電漿處理工程S250的結束時持續O2 氣體及H2 氣體的供給。
(電漿處理工程S250) 說明電漿處理工程S250。電漿處理工程S250係使用圖8詳細說明。電漿處理工程S250的動作係圖8之S1至S4。　在工程S1中，氣體的供給穩定的話，持續氣體的供給，並且從高頻電力供給部271對共振線圈212a供給高頻電力，不會從高頻電力供給部281對共振線圈212b供給高頻電力。
具體來說，處理室201內的壓力穩定的話，對於共振線圈212a從高頻電源273透過RF感測器272，開始高頻電力的施加。在本實施形態中，從高頻電源273對共振線圈212供給27.12MHz的高頻電力。供給至共振線圈212a的高頻電力，係例如100～5000W的範圍內的所定電力，理想為100～3500W，更理想為大約3500W。電力低於100W時，難以穩定產生電漿放電。
藉此，於供給O2 氣體及H2 氣體的電漿生成空間201a內，形成高頻電場，藉由相關的電場，激發具有高電漿密度之甜甜圈狀的感應電漿293。電漿狀的O2 氣體及H2 氣體會解離，生成包含氧的氧自由基(活性氧物種)及氧離子、包含氫的氫自由基(活性氫物種)及氫離子等的反應物種。
於基板處理空間201b中保持於基板載置台217上的基板200，藉由感應電漿所生成的自由基與未加速之狀態的離子均勻地供給至溝301內。
此時，基板200係自轉或公轉，或者進行雙方，所以，使接地部分及甜甜圈狀之高密度電漿與基板的特定位置經常相對地變化。所以，分散高密度電漿的影響，基板200被均勻地處理。
被供給的自由基及離子係於基板200整面中與底壁301a及側壁301b均勻地反應，將表面的矽層改質成有良好階梯覆蓋的矽氧化層303。具體來說，底壁301a改質成氧化層303a，側壁301b改質成氧化層303b。經過所定處理時間，例如10～300秒時，則轉移至工程S3。
接下來，說明工程S2。在工程S2中，從氣體供給部供給氣體，並且從高頻電力供給部281對共振線圈212b供給高頻電力，停止從高頻電力供給部271對共振線圈212a的高頻電力的供給。
具體來說，與工程S1同樣地，處理室201內的壓力穩定的話，對於共振線圈212b從高頻電源283透過RF感測器282，開始高頻電力的施加。在本實施形態中，從高頻電源283對共振線圈212b供給27.12MHz的高頻電力。供給至共振線圈212的高頻電力，係例如100～5000W的範圍內的所定電力，理想為100～3500W，更理想為大約3500W。電力低於100W時，難以穩定產生電漿放電。
藉此，於供給O2 氣體及H2 氣體的電漿生成空間201a內，形成高頻電場，藉由相關的電場，激發具有高電漿密度之甜甜圈狀的感應電漿296。又，藉由該電場，對工程S2中生成的自由基施加能量，長壽命化。電漿狀的O2 氣體及H2 氣體會解離，生成包含氧的氧自由基(活性氧物種)及氧離子、包含氫的氫自由基(活性氫物種)及氫離子等的反應物種。
於基板處理空間201b中保持於基板載置台217上的基板200，藉由感應電漿所生成的自由基，與工程S1中所生成，之後在本工程中長壽命化的自由基均勻地供給至溝301內。被供給的自由基係不會去活化，均勻地供給至底壁301a及側壁301b並反應，將表面的矽層改質成有良好階梯覆蓋的矽氧化層。
於本工程中，基板200係自轉或公轉，或者進行雙方，所以，使接地部分及甜甜圈狀之高密度電漿與基板的特定位置經常相對地變化。所以，分散高密度電漿的影響，基板200被均勻地處理。
之後，經過所定處理時間，例如10～300秒的話，停止從高頻電力供給部281對共振線圈212b的高頻電力的供給。進而，關閉閥253a及253b，停止O2 氣體及H2 氣體之對處理室201的供給。藉由以上內容，結束電漿處理工程S250。
再者，因應溝的寬度及深度、上部容器210a的高度等，進而實施工程3、工程4，或重複實施工程S1至S4亦可。
(真空排氣工程S260) 停止O2 氣體及H2 氣體之的供給時，透過氣體排氣管231對處理室201內進行真空排氣。藉此，將處理室201內的O2 氣體及H2 氣體、因為該等氣體的反應所發生之排氣等，排氣至處理室201外。之後，調整APC242的開度，將處理室201內的壓力，調整成與鄰接於處理室201的真空搬送室(基板200的搬出目的地，未圖示)相同的壓力(例如100Pa)。
(基板搬出工程S270) 處理室201內成為所定壓力時，使基板載置台217下降至基板200的搬送位置。然後，開啟閘閥244，使用基板搬送機構，將基板200搬出至處理室201外。藉由以上內容，結束本實施形態的基板處理工程。
再者，在本實施形態中已揭示對O2 氣體與H2 氣體進行電漿激發來進行基板的電漿處理的範例，但是，並不限於此，例如代替O2 氣體，將N2 氣體供給至處理室201內，對N2 氣體與H2 氣體進行電漿激發，對於基板執行氮化處理亦可。此時，可使用代替上述的含氧氣體供給系，具備上述的含氮氣體供給系的處理裝置100。
又，在此使用兩個高頻電力供給部271、高頻電力供給部281，但是，只要對各共振線圈的高頻電力供給不重疊即可，例如將一個高頻電力供給部透過開關連接於共振線圈212a、212b亦可。此時，在工程S1中連接於共振線圈212a與高頻電力供給部，在工程S2中切換開關，連接共振線圈212b與高頻電力供給部。
又，在此使用兩個共振線圈進行說明，但並不限定於此，作為三個以上亦可。
<其他實施形態>
在上述的實施形態中，已針對使用電漿對於基板表面進行氧化處理及氮化處理的範例進行說明，但是，並不限定於該等處理，可適用使用電漿，對於基板施加處理的各種技術。例如，可適用於使用電漿所進行之對於形成於基板表面的膜之改質處理及摻雜處理、氧化膜的還原處理、對於該膜的蝕刻處理、光阻劑的灰化處理、成膜處理等。
100:處理裝置
200:基板
200a:部分
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
210a:上部容器
211:下側容器
212:共振線圈
212a:共振線圈
212b:共振線圈
213:可動接點
213a:可動接點
213b:可動接點
214:可動接點
214a:可動接點
214b:可動接點
215:可動接點
215a:可動接點
215b:可動接點
217:基板載置台
217a:基板載置面
217b:加熱器
217c:阻抗調整電極
219:貫通孔
221:控制器 221a:CPU 221b:RAM 221c:記憶裝置 221d:I/O埠 221e:內部匯流排 222:輸出入裝置 223:遮蔽板 224:感應電漿 225:電漿 226:電漿 227:外部記憶裝置 232:氣體供給管 232a:含氧氣體供給管 232b:含氫氣體供給管 232c:惰性氣體供給管 234:氣體導入口 235:氣體排氣口 240:遮蔽板 242:APC 243:閥 244:閘閥 245:搬出入口 246:真空泵 250a:O2氣體供給源 250b:H2氣體供給源 250c:Ar氣體供給源 252a:流量控制器(MFC) 252b:流量控制器(MFC) 252c:流量控制器(MFC) 253a:閥 253b:閥 253c:閥 254:閥 255:氣體供給部 261:軸桿 262:自轉機構 263:公轉機構 264:支持部 265:升降機構 266:軸 271:高頻電力供給部(第1高頻電力供給部) 272:RF感測器 273:高頻電源 274:整合器 281:高頻電力供給部(第2高頻電力供給部) 282:RF感測器 283:高頻電源 284:整合器 293:感應電漿 296:感應電漿 301:溝槽 301a:底壁 301b:側壁 302:遮罩層 303:矽氧化層 303a:氧化層 303b:氧化層
[圖1]基板處理裝置的概略剖面圖。 [圖2]說明基板處理裝置的氣體供給部的說明圖。 [圖3]說明基板處理裝置的電漿生成原理的說明圖。 [圖4]說明以基板處理裝置所生成之電漿的影響的說明圖。 [圖5]揭示以基板處理裝置所生成之電漿與基板的關係的圖。 [圖6]揭示基板處理裝置的控制部之構造的圖。 [圖7]說明基板處理工程的流程圖。 [圖8]說明基板處理工程之動作的說明圖。 [圖9]形成基板處理工程中所處理之溝(溝槽)的基板的說明圖。
100:處理裝置
200: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:共振線圈
212a:共振線圈
212b:共振線圈
213:可動接點
213a:可動接點
213b:可動接點
214:可動接點
214a:可動接點
214b:可動接點
215:可動接點
215a:可動接點
215b:可動接點
217:基板載置台
217a:基板載置面
217b:加熱器
217c:阻抗調整電極
219:貫通孔
221:控制器
223:遮蔽板
231:連接氣體排氣管
232:氣體供給管
234:氣體導入口
235:氣體排氣口
240:遮蔽板
242:APC
243:閥
244:閘閥
245:搬出入口
246:真空泵
261:軸桿
262:自轉機構
263:公轉機構
264:支持部
265:升降機構
266:軸
271:高頻電力供給部(第1高頻電力供給部)
272:RF感測器
273:高頻電源
274:整合器
281:高頻電力供給部(第2高頻電力供給部)
282:RF感測器
283:高頻電源
284:整合器

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵為具有：處理室，係處理基板；氣體供給部，係對前述處理室供給氣體；高頻電力供給部，係供給所定頻率的高頻電力；電漿生成部，係具備捲繞於前述處理室的側方之具有第一共振線圈與第二共振線圈的共振線圈，與設置於前述第一共振線圈與前述第二共振線圈的至少一端，且為接地狀態的可動接點，且在將前述高頻電力供給至前述共振線圈時，於前述處理室生成電漿；及基板載置部，係在前述處理室中，以前述基板的水平方向之中心位置，與前述共振線圈的水平方向之中心位置不會重疊之方式，載置前述基板；以在前述電漿生成部生成電漿之間，使前述基板的外周部的特定點與前述可動接點的相對位置變化，並且在前述處理室內使前述基板公轉之方式構成。
  2. 如請求項1所記載之基板處理裝置，其中，以前述第一共振線圈的水平方向之中心位置，與前述第二共振線圈的水平方向之中心位置不會重疊之方式，載置前述第一共振線圈與前述第二共振線圈。
  3. 一種基板處理裝置，其特徵為具有：處理室，係處理基板；氣體供給部，係對前述處理室供給氣體； 高頻電力供給部，係供給所定頻率的高頻電力；電漿生成部，係具備捲繞於前述處理室的側方之具有第一共振線圈與第二共振線圈的共振線圈，與設置於前述第一共振線圈與前述第二共振線圈的至少一端，且為接地狀態的可動接點，且在將前述高頻電力供給至前述共振線圈時，於前述處理室生成電漿；及基板載置部，係在前述處理室中，以前述基板的水平方向之中心位置，與前述共振線圈的水平方向之中心位置不會重疊之方式，載置前述基板；以在前述電漿生成部生成電漿之間，使前述基板的外周部的特定點與前述可動接點的相對位置變化，並且在前述處理室內使前述基板自轉之方式構成。
  4. 如請求項3所記載之基板處理裝置，其中，以前述第一共振線圈的水平方向之中心位置，與前述第二共振線圈的水平方向之中心位置不會重疊之方式，載置前述第一共振線圈與前述第二共振線圈。
  5. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵為具有：在具有於至少一端具備接地狀態的可動接點之第一共振線圈與第二共振線圈的共振線圈被捲繞於側方的共振線圈的處理室中，以前述共振線圈的水平方向之中心位置，與基板的中心位置不會重疊之方式，於基板載置部載置基板的工程；及 與高頻電力供給部對前述共振線圈供給高頻電力同步，氣體供給部對前述處理室供給氣體，於前述處理室生成電漿，以處理基板的工程；在處理前述基板的工程中，以前述基板的外周部的特定點與前述可動接點的相對位置可變之方式，在前述處理室內使前述基板公轉。
  6. 一種程式，其特徵為藉由電腦使基板處理裝置執行以下步驟：在具有於至少一端具備接地狀態的可動接點之第一共振線圈與第二共振線圈的共振線圈被捲繞於側方的共振線圈的處理室中，以前述共振線圈的水平方向之中心位置，與基板的中心位置不會重疊之方式，於基板載置部載置基板的步驟；及與高頻電力供給部對前述共振線圈供給高頻電力同步，氣體供給部對前述處理室供給氣體，於前述處理室生成電漿，以處理基板的步驟；在處理前述基板的步驟中，以前述基板的外周部的特定點與前述可動接點的相對位置可變之方式，在前述處理室內使前述基板公轉。
  7. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵為具有：在具有於至少一端具備接地狀態的可動接點之第一共振線圈與第二共振線圈的共振線圈被捲繞於側方的處理室中，以前述共振線圈的水平方向之中心位置，與基板的水 平方向之中心位置不會重疊之方式，於基板載置部載置基板的工程；及與高頻電力供給部對前述共振線圈供給高頻電力同步，氣體供給部對前述處理室供給氣體，於前述處理室生成電漿，以處理基板的工程；在處理前述基板的工程中，以前述基板的外周部的特定點與前述可動接點的相對位置可變之方式，在前述處理室內使前述基板自轉。
  8. 一種程式，其特徵為藉由電腦使基板處理裝置執行以下步驟：在具有於至少一端具備接地狀態的可動接點之第一共振線圈與第二共振線圈的共振線圈被捲繞於側方的處理室中，以前述共振線圈的水平方向之中心位置，與基板的水平方向之中心位置不會重疊之方式，於基板載置部載置基板的步驟；及與高頻電力供給部對前述共振線圈供給高頻電力同步，氣體供給部對前述處理室供給氣體，於前述處理室生成電漿，以處理基板的步驟；在處理前述基板的步驟中，以前述基板的外周部的特定點與前述可動接點的相對位置可變之方式，在前述處理室內使前述基板自轉。
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