TWI804058B - 基板處理裝置，電漿生成裝置，半導體裝置的製造方法，基板處理方法，及程式 - Google Patents

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Abstract

提供一種可減低對複數個基板的基板處理性能的不一致之技術。 提供一種技術，具備：第1電漿電極單元(377)，包含作為被賦予基準電位的第1基準電極之棒狀電極(370)、與作為被施加高頻電力的第1施加電極及第2施加電極之棒狀電極(369，371)的至少一方，係將氣體做電漿激發；及第2電漿電極單元(277)，包含作為被賦予基準電位的第2基準電極之棒狀電極(270)、與作為被施加高頻電力而和第1施加電極及第2施加電極的任一者長度皆相異的第3施加電極之棒狀電極(269，271)，係將氣體做電漿激發。

Description

基板處理裝置，電漿生成裝置，半導體裝置的製造方法，基板處理方法，及程式
本揭示有關基板處理裝置，電漿生成裝置，半導體裝置的製造方法，基板處理方法，及程式。
作為半導體裝置的製造工程的一工程，會對基板處理裝置的處理室內收容的基板，將原料氣體或反應氣體等藉由電漿使其活化而供給，而進行在基板上形成絕緣膜或半導體膜、導體膜等的各種膜，或除去各種膜之基板處理。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2015-92637號公報
[發明所欲解決之問題]
當運用電漿處理複數個基板的情形下，為了減低對複數個基板的處理量的不一致，理想是藉由電漿而生成的活性物種對各基板均等地供給。若處理室內有電漿的偏倚，則會發生活性物種的偏倚，在複數個基板間處理量可能會相異。
本揭示之目的，在於提供一種可減低對複數個基板的處理量的不一致之技術。 [解決問題之技術手段]
按照本揭示之一態樣，提供一種技術，具備： 處理室，處理基板；及 氣體供給部，對前述處理室內供給氣體；及 第1電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第1基準電極、與被施加高頻電力的第1施加電極及第2施加電極的至少一方，係將前述氣體做電漿激發；及 第2電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第2基準電極、與被施加高頻電力而和前述第1施加電極及前述第2施加電極的任一者長度皆相異的第3施加電極，係將前述氣體做電漿激發。 [發明之功效]
按照本揭示，可提供一種減低對複數個基板的處理量的不一致之技術。
以下參照圖1至圖8說明本揭示之實施形態。另，以下的說明中使用的圖面皆為模型化之物，圖面所示之各要素的尺寸的關係、各要素的比率等未必和現實之物一致。此外，在複數個圖面的相互間，各要素的尺寸的關係、各要素的比率等亦未必一致。 (1)基板處理裝置的構成 (加熱裝置) 如圖1所示，處理爐202具有作為加熱裝置(加熱機構)之加熱器207。加熱器207為圓筒形狀，藉由受到作為保持板的加熱器基座(未圖示)支撐而被垂直地架設。加熱器207，如後述般亦作用成為使氣體藉由熱而活化(激發)之活化機構(激發部)。
(處理室) 在加熱器207的內側，和加熱器207同心圓狀地配設有反應管203。反應管203例如藉由石英(SiO 2)或碳化矽(SiC)等的耐熱性材料所構成，形成為上端閉塞而下端開口的圓筒形狀。在反應管203的下方，和反應管203同心圓狀地配設有歧管209。歧管209例如藉由不鏽鋼(SUS)等的金屬所構成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。歧管209的上端部和反應管203的下端部卡合，構成為支撐反應管203。在歧管209與反應管203之間，設有作為密封構件的O型環220a。歧管209受到加熱器基座支撐，藉此反應管203成為被垂直地架設之狀態。主要藉由反應管203與歧管209而構成處理容器(反應容器)。
在處理容器的筒中空部形成有處理室201。處理室201構成為可收容複數片的作為基板之晶圓200。另，處理容器不限於上述的構成，亦有僅將反應管203稱為處理容器之情形。
(氣體供給部) 在處理室201內，噴嘴249a，249b以貫通歧管209的側壁之方式設置。在噴嘴249a，249b各自連接有氣體供給管232a，232b。像這樣，在處理容器設有2根的噴嘴249a，249b、2根的氣體供給管232a，232b，可往處理室201內供給複數種類的氣體。另，當僅將反應管203訂為處理容器的情形下，噴嘴249a，249b亦可以貫通反應管203的側壁之方式設置。
在氣體供給管232a，232b，從上游方向依序分別設有流量控制器(流量控制部)即質量流量控制器(MFC)241a，241b及開閉閥即閥243a，243b。在比氣體供給管232a，232b的閥243a，243b還下游側，各自連接有供給非活性氣體之氣體供給管232c，232d。在氣體供給管232c，232d，從上游方向依序各別設有MFC241c，241d及閥243c，243d。
噴嘴249a，如圖2所示，是在反應管203的內壁與晶圓200之間的空間，自反應管203的內壁的下部沿著上部，以朝向晶圓200的積載方向上方豎起之方式設置。亦即，噴嘴249a，在供晶圓200排列(載置)的晶圓排列區域(載置區域)的側方之水平地圍繞晶圓排列區域的區域，以沿著晶圓排列區域之方式設置。亦即，噴嘴249a，在被搬入到處理室201內的各晶圓200的端部(周緣部)的側方，朝和晶圓200的表面(平坦面)垂直之方向設置。
在噴嘴249a的側面，設有供給氣體之氣體供給孔250a。氣體供給孔250a以面向反應管203的中心之方式開口，可朝向晶圓200供給氣體。氣體供給孔250a從反應管203的下部橫跨上部設置複數個，各自具有同一開口面積，更以相同開口間距(pitch)設置。
在氣體供給管232b的先端部，連接有噴嘴249b。噴嘴249b，設於氣體分散空間即緩衝室237內。緩衝室237，如圖2所示，是在反應管203的內壁與晶圓200之間的俯視下圓環狀的空間，且在自反應管203的內壁的下部橫跨上部的部分，沿著晶圓200的積載方向設置。亦即，緩衝室237的一部分，是在晶圓排列區域的側方之水平地圍繞晶圓排列區域的區域，以沿著晶圓排列區域之方式藉由緩衝構造(隔間壁)300而形成。此處，將緩衝室237當中藉由緩衝構造300而被區隔出的反應管203內的空間稱為第2緩衝室。緩衝構造300，藉由石英或SiC等的耐熱材料即絕緣物所構成，在緩衝構造300的形成為圓弧狀的壁面，形成有供給氣體之氣體供給口302，304，306。氣體供給口302，304，306，如圖2及圖3所示，是於後述的棒狀電極269，270間的電漿生成區域224a、棒狀電極270，271間的電漿生成區域224b、棒狀電極271與噴嘴249b之間的區域，在相向的該壁面的位置各自朝向反應管203的中心開口，而可朝向晶圓200供給氣體。氣體供給口302，304，306，從反應管203的下部橫跨上部設置複數個，各自具有同一開口面積，更以相同開口間距設置。
噴嘴249b，是自反應管203的內壁的下部沿著上部，以朝向晶圓200的積載方向上方豎起之方式設置。亦即，噴嘴249b，是在緩衝構造300的內側，且供晶圓200排列的晶圓排列區域的側方之水平地圍繞晶圓排列區域的區域，以沿著晶圓排列區域之方式設置。亦即，噴嘴249b，在被搬入到處理室201內的晶圓200的端部的側方，朝和晶圓200的表面垂直之方向設置。在噴嘴249b的側面，設有供給氣體之氣體供給孔250b。氣體供給孔250b，是朝向相對於緩衝構造300的形成於圓弧狀的壁面而言形成於徑方向之壁面開口，可朝向壁面供給氣體。藉此，反應氣體會在緩衝室237內分散，而不會直接噴吹至棒狀電極269～271，會抑制微粒的產生。氣體供給孔250b，如同氣體供給孔250a般，從反應管203的下部橫跨上部設置複數個。
在反應管203的內壁，設有和緩衝構造300同樣的構成即緩衝構造400。亦即，緩衝室237的另一部分，是在晶圓排列區域的側方之水平地圍繞晶圓排列區域的區域，以沿著晶圓排列區域之方式藉由緩衝構造400而形成。此處，將緩衝室237當中藉由緩衝構造400而被區隔出的反應管203內的空間稱為第1緩衝室。如圖2所示，於俯視下，緩衝構造300和緩衝構造400，隔著後述的排氣管231，相對於通過排氣管231與反應管203的中心之直線以線對稱設置。此外，於俯視下，噴嘴249a設於排氣管231的隔著晶圓200而相向之位置。此外，噴嘴249b和噴嘴249c，設於緩衝構造300、400的各者的遠離緩衝室237內的排氣管231之位置。
氣體供給管232b被分歧為二，在一方側的先端連接前述的噴嘴249b，在另一方側的先端部連接噴嘴249c。噴嘴249c，設於氣體分散空間即緩衝構造400側的緩衝室237內。另，圖1中，緩衝構造400和緩衝構造300重疊而省略圖示。
在緩衝構造400的形成為圓弧狀的壁面，形成有供給氣體之氣體供給口402，404，406。氣體供給口402，404，406，如圖2及圖4所示，是於後述的棒狀電極369，370間的電漿生成區域324a、棒狀電極370，371間的電漿生成區域324b、棒狀電極371與噴嘴249c之間的區域，在相向的該壁面的位置各自朝向反應管203的中心開口，而可朝向晶圓200供給氣體。氣體供給口402，404，406，從反應管203的下部橫跨上部設置複數個，各自具有同一開口面積，更以相同開口間距設置。
噴嘴249c，是自反應管203的內壁的下部沿著上部，以朝向晶圓200的積載方向上方豎起之方式設置。亦即，噴嘴249c，是在緩衝構造400的內側，且供晶圓200排列的晶圓排列區域的側方之水平地圍繞晶圓排列區域的區域，以沿著晶圓排列區域之方式設置。亦即，噴嘴249c，在被搬入到處理室201內的晶圓200的端部的側方，朝和晶圓200的表面垂直之方向設置。在噴嘴249c的側面，設有供給氣體之氣體供給孔250c。氣體供給孔250c，是朝向相對於緩衝構造400的形成於圓弧狀的壁面而言形成於徑方向之壁面開口，可朝向壁面供給氣體。藉此，反應氣體會在緩衝室237內分散，而不會直接噴吹至棒狀電極369～371，會抑制微粒的產生。氣體供給孔250c，如同氣體供給孔250a般，從反應管203的下部橫跨上部設置複數個。
像這樣，本實施形態中，是經由噴嘴249a、249b、249c及2個緩衝室237而搬送氣體，它們配置於藉由反應管203的側壁的內壁與在反應管203內排列的複數片的晶圓200的端部而被定義之俯視下圓環狀的縱長的空間內亦即圓筒狀的空間內。又，從噴嘴249a，249b，249c及在2個緩衝室237各自開口的氣體供給孔250a，250b，250c、氣體供給口302，304，306，402，404，406，使氣體在反應管203內的配置有晶圓200的空間於晶圓200的鄰近才噴出。又，反應管203內的氣體的主要的流動，是設計成和晶圓200的表面平行的方向亦即水平方向。藉由設計成這樣的構成，便能對各晶圓200均一地供給氣體，能夠使形成於各晶圓200的膜的膜厚的均一性提升。流過晶圓200的表面上的氣體亦即反應後的殘餘氣體，會朝向排氣口亦即後述的排氣管231的方向流動。但，此殘餘氣體的流動的方向是藉由排氣口的位置而被適宜規範，不限於垂直方向。
從氣體供給管232a，例如含有作為規定元素的矽(Si)的原料氣體，會作為含有規定元素的原料而透過MFC241a、閥243a、噴嘴249a被供給往處理室201內。
所謂原料氣體，為氣體狀態的原料，例如藉由將在常溫常壓下為液體狀態的原料氣化而得到的氣體、或在常溫常壓下為氣體狀態的原料等。本說明書中當使用「原料」這一詞語的情形下，有意指「液體狀態的液體原料」之情形，意指「氣體狀態的原料氣體」之情形、或意指它們雙方之情形。
從氣體供給管232b，例如含氧(O)氣體會作為化學結構和原料相異的反應氣體(反應體、反應物)而透過MFC241b、閥243b、噴嘴249b，249c被供給往處理室201內。含O氣體，作用成為氧化劑(氧化氣體)亦即O來源。例如，會運用後述的電漿源將此氣體做電漿激發，作為激發氣體而供給。
從氣體供給管232c，232d，非活性氣體會各自透過MFC241c，241d、閥243c，243d、噴嘴249a，249b，249c而被供給往處理室201內。
主要藉由氣體供給管232a、MFC241a、閥243a而構成作為第1氣體供給系統之原料氣體供給系統。主要藉由氣體供給管232b、MFC241b、閥243b而構成作為第2氣體供給系統之反應氣體供給系統(反應物供給系統)。主要藉由氣體供給管232c，232d、MFC241c，241d、閥243c，243d而構成非活性氣體供給系統。亦將原料氣體供給系統、反應氣體供給系統及非活性氣體供給系統簡稱為氣體供給系統(氣體供給部)。另，本說明書中，有時將對晶圓200的基板處理中運用的原料氣體或反應氣體等的氣體統稱為處理氣體，將供給該些氣體的原料氣體供給系統或反應氣體供給系統等的構成統稱為處理氣體供給系統(處理氣體供給部)。
(基板支撐具) 如圖1所示，作為基板支撐具(基板支撐部)之晶舟217，構成為使複數片例如25～200片的晶圓200在水平姿勢且在將彼此中心對齊的狀態下於垂直方向排列整齊而多段地支撐亦即使其相距間隔而排列。晶舟217例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料所構成。在晶舟217的下部，多段地支撐有例如藉由石英或SiC等的耐熱性材料所構成的斷熱板218。藉由此構成，來自加熱器207的熱便不易傳至封帽219側。但，本實施形態不限定於這樣的形態。例如，亦可不在晶舟217的下部設置斷熱板218，而設置藉由石英或SiC等的耐熱性材料所構成之構成作為筒狀的構件之斷熱筒。
(電漿生成部) 接著運用圖1至圖6說明電漿生成部。
如圖2所示，電漿係運用電容耦合電漿( Capacitively Coupled Plasma、略稱：CCP)，於反應氣體供給時在藉由石英等而製作之真空隔間壁即緩衝室237的內部生成。
本實施形態之一例中，在緩衝構造300的緩衝室237內，如圖3所示，由導電體所構成而具有細長的構造之3根的棒狀電極269，270，271，自反應管203的下部橫跨上部沿著晶圓200的積載方向配設。棒狀電極269，270，271的各者，設置成和噴嘴249b平行。棒狀電極269，270，271的各者，自上部橫跨下部受到電極保護管275覆蓋藉此受到保護。電極保護管275，藉由各自保護棒狀電極269，271，270之石英管所構成。本實施形態中，3根的石英管呈各個分離的形態。另，電極保護管亦可為其他的形狀，例如不讓棒狀電極269，270，271接觸之隔間壁形狀。棒狀電極269，270其先端部以位於電極保護管275的上部之方式配置，棒狀電極271其先端部以位於電極保護管275的下部之方式配置。棒狀電極269，270為略相同長度，棒狀電極271和棒狀電極269，270長度相異，更詳細地說是相對於晶圓200的積載方向而言長度相異，棒狀電極269，270比棒狀電極271還長。
如圖2所示，棒狀電極269，270，271當中配置於兩端之作為施加電極的棒狀電極269，271(作為第4施加電極的棒狀電極269，作為第3施加電極的棒狀電極271)，透過匹配器272連接至高頻電源273而被施加高頻電力。作為第2基準電極的棒狀電極270，連接至基準電位即接地，被接地而被賦予基準電位。藉此，連接至高頻電源273的棒狀電極與被接地的棒狀電極係交互配置，配置於連接至高頻電源273的棒狀電極269，271之間的棒狀電極270，作為被接地的棒狀電極而對於棒狀電極269，271共通地運用。
換言之，被接地的棒狀電極270，以被相鄰的連接至高頻電源273的棒狀電極269，271包夾之方式配置，構成為使得棒狀電極269和棒狀電極270、以及棒狀電極271和棒狀電極270各自成對而生成電漿。也就是說，被接地的棒狀電極270，對於和棒狀電極270相鄰的2根連接至高頻電源273的棒狀電極269，271共通地運用。藉此，能夠削減基準電極的根數。又，從高頻電源273對棒狀電極269，271施加高頻(RF)電力，藉此在棒狀電極269，270間的電漿生成區域224a、棒狀電極270，271間的電漿生成區域224b生成電漿。
主要藉由棒狀電極269，270，271、電極保護管275而構成第2電漿電極單元277(參照圖6，電極保護管275省略圖示)。另，施加電極雖說明了棒狀電極269，271這2根的例子，但施加電極可為1根亦可為3根以上。
在緩衝構造400的緩衝室237內，如圖4所示，由導電體所構成而具有細長的構造之3根的棒狀電極369，370，371，自反應管203的下部橫跨上部沿著晶圓200的積載方向配設。棒狀電極369，370，371的各者，設置成和噴嘴249c平行。棒狀電極369，370，371的各者，自上部橫跨下部受到電極保護管375覆蓋藉此受到保護。電極保護管375，藉由各自保護棒狀電極369，371，370之石英管所構成。本實施形態中，3根的石英管呈各個分離的形態。另，電極保護管亦可為其他的形狀，例如不讓棒狀電極369，370，371接觸之隔間壁形狀。棒狀電極369，370，371其先端部以位於電極保護管371的上部之方式配置。
棒狀電極369，370，371為略相同長度，和棒狀電極269，270亦為略相同長度。棒狀電極369，370，371和棒狀電極271長度相異，更詳細地說是相對於晶圓200的積載方向而言長度相異。棒狀電極369，370，371比棒狀電極271還長。
如圖2所示，棒狀電極369，370，371當中配置於兩端之作為施加電極的棒狀電極369，371(作為第1施加電極的棒狀電極369，作為第2施加電極的棒狀電極371)，透過匹配器372連接至高頻電源373而被施加高頻電力。作為第1基準電極的棒狀電極370，連接至基準電位即接地，被接地而被賦予基準電位。藉此，連接至高頻電源373的棒狀電極與被接地的棒狀電極係交互配置，配置於連接至高頻電源373的棒狀電極369，371之間的棒狀電極370，作為被接地的棒狀電極而對於棒狀電極369，371共通地運用。
換言之，被接地的棒狀電極370，以被相鄰的連接至高頻電源373的棒狀電極369，371包夾之方式配置，構成為使得棒狀電極369和棒狀電極370、以及棒狀電極371和棒狀電極370各自成對而生成電漿。也就是說，被接地的棒狀電極370，對於和棒狀電極370相鄰的2根連接至高頻電源373的棒狀電極369，371共通地運用。藉此，能夠削減基準電極的根數。又，從高頻電源373對棒狀電極369，371施加高頻(RF)電力，藉此在棒狀電極369，370間的電漿生成區域324a、棒狀電極370，371間的電漿生成區域324b生成電漿。
主要藉由棒狀電極369，370，371、電極保護管375而構成第1電漿電極單元377(參照圖6，電極保護管375省略圖示)。另，施加電極雖說明了棒狀電極369，371這2根的例子，但施加電極可為1根亦可為3根以上。
藉由第1電漿電極單元377與第2電漿電極單元277而構成作為電漿源之電漿生成裝置。亦可將匹配器272，372、高頻電源273，373想成包括於電漿生成裝置。電漿生成裝置如後述般，作用成為將氣體做電漿激發，亦即使其激發(活化)至電漿狀態之電漿激發部(活化機構)。
電極保護管275，呈能夠將棒狀電極269，270，271的各者在和緩衝室237內的環境隔離的狀態下插入到緩衝室237內之構造。此外，電極保護管375，呈能夠將棒狀電極369，370，371的各者在和緩衝室237內的環境隔離的狀態下插入到緩衝室237內之構造。若電極保護管275，375的內部的O 2濃度和外氣(大氣)的O 2濃度為同程度，則會導致分別被插入到電極保護管275內的棒狀電極269，270，271、分別被插入到電極保護管375內的棒狀電極369，370，371因加熱器207所造成的熱而被氧化。因此，藉由預先在電極保護管275，375的內部充填N 2氣體等的非活性氣體，或運用非活性氣體排淨機構將電極保護管275，375的內部藉由N 2氣體等的非活性氣體予以排淨，便能使電極保護管275，375的內部的O 2濃度減低，防止棒狀電極269，270，271，369，370，371的氧化。
此處，說明反應管203內的電漿產生的偏倚。圖5中，作為比較例，為在反應管203內配置有棒狀電極269，270，271L，369，370，371之簡略說明圖，及以斜線示意反應管203內(爐內)位置(基板層積方向)的電力比率。圖5的圖表的上下方向，和右側圖示的反應管203的上下方向(棒狀電極的延伸方向)相對應。另，圖5中省略電極保護管275，375等其他的反應管203內的構成。棒狀電極271L，和本實施形態之棒狀電極271長度相異，為和棒狀電極269，270，369，370，371同一長度的施加電極。
如圖5所示，由揭示者們的見解得出，比起棒狀電極的一端側(供電側/Bottom側)，先端側(Top側)的電力比率有變大的傾向。作為一例，當從高頻電源273、373施加同一電壓的情形下，圖5中上側與下側的電力比率呈2.0:1.6。是故，當如圖5般配置了同一長度的棒狀電極的情形下，反應管203內的下側(棒狀電極的供電側)產生的電漿的密度比上側(棒狀電極的先端側)還小，藉由電漿激發而生成的活性物種亦變少。
鑑此，如圖6所示，將反應管203內的棒狀電極269，270，369，370，371的長度做成略相等，而將棒狀電極271的長度比它們還縮短。藉此，在反應管203內的上側產生的電漿的密度會變得比圖5所示情形還小，在反應管203內的上側與下側各自產生的電漿的密度的差(亦即電漿密度的分布的偏倚)會變小。藉此，於反應管203內藉由電漿激發而生成的活性物種量的上下方向的位置所造成的偏倚亦能夠變少。
此外，本實施形態中，具備電漿生成部的緩衝構造設有2個(緩衝構造300、400)，各緩衝構造300，400各自具備高頻電源273，373及匹配器272，372。各者的高頻電源273，373各自連接至控制器121，可達成緩衝構造300，400的緩衝室237每一者的電漿控制。亦即，控制器121，監視各者的電漿生成部的阻抗而獨立地控制各者的高頻電源273，373以免在各緩衝室237每一者發生活性物種量的偏倚，根據阻抗的大小而控制高頻電源的輸出。
藉此，相較於電漿生成部為1個的情形，即使減小各電漿生成部的高頻電力仍能對晶圓供給充分量的活性物種，能夠使晶圓的面內均一性提升。此外，相對於藉由1個高頻電源對2個電漿生成部進行電漿控制，藉由對電漿生成部每一者設置高頻電源，會變得容易掌握各電漿生成部發生斷線等異常的情形。又，高頻電源與各電極間的距離變得容易調整，因此藉由各電極與高頻電源之距離相異而產生的交流能夠容易抑制電力的施加的差異。
此外，如前述般，本實施形態中，第1電漿電極單元377與第2電漿電極單元277從相異的高頻電源273，373受到電力供給。鑑此，將棒狀電極271的長度做成比其他的棒狀電極269，270，369，370，371的長度還短，進一步減小反應管203內的上下方向的電漿密度差(或活性物種量的位置所造成的偏倚)，因此亦可使從作為第2高頻電源的高頻電源273供給的電力的大小和從作為第1高頻電源的高頻電源373供給的電力的大小相異。
例如，當由於棒狀電極271的長度短，而反應管203內的下側(棒狀電極的供電側)的電力比率變得比上側(棒狀電極的先端側)的電力比率還大的情形下，能夠將從高頻電源273供給的電力調整成比從高頻電源373供給的電力還小。此外，當即使縮短棒狀電極271的長度，而反應管203內的下側(棒狀電極的供電側)的電力比率仍比上側(棒狀電極的先端側)的電力比率還小的情形下，能夠將從高頻電源273供給的電力調整成比從高頻電源373供給的電力還大。藉由像這樣控制高頻電源373及高頻電源273，能夠調整使得在第1電漿電極單元377及前述第2電漿電極單元277的延伸方向之將對第1電漿電極單元377施加的電力的分布與對第2電漿電極單元277施加的電力的分布結合而成之分布成為均等。此外換言之，藉由這樣的控制高頻電源373及高頻電源273，能夠調整使得由於藉由第1電漿電極單元377及第2電漿電極單元277將氣體做電漿激發而生成的活性物種的量的分布，於第1電漿電極單元377及第2電漿電極單元277的延伸方向成為均等。
(排氣部) 在反應管203，如圖1所示設有將處理室201內的環境排氣之排氣管231。在排氣管231，透過作為檢測處理室201內的壓力的壓力檢測器(壓力檢測部)之壓力感測器245及作為排氣閥(壓力調整部)之APC(Auto Pressure Controller；自動壓力控制)閥244，而連接有作為真空排氣裝置之真空泵浦246。APC閥244，係一構成為在使真空泵浦246作動的狀態下藉由將閥開閉而能夠進行處理室201內的真空排氣及真空排氣停止，又，在使真空泵浦246作動的狀態下藉由基於以壓力感測器245檢測出的壓力資訊來調節閥開度而能夠調整處理室201內的壓力之閥。主要藉由排氣管231、APC閥244、壓力感測器245而構成排氣系統。亦可將真空泵浦246想成包含在排氣系統。排氣管231不限於設置於反應管203之情形，亦可和噴嘴249a，249b，249c同樣設置於歧管209。
(周邊裝置) 在歧管209的下方，設有可將歧管209的下端開口氣密地閉塞的作為爐口蓋體之封帽219。封帽219，構成為從垂直方向下側抵接歧管209的下端。封帽219例如藉由SUS等的金屬所構成，形成為圓盤狀。在封帽219的上面，設有和歧管209的下端抵接的作為密封構件之O型環220b。
在封帽219的和處理室201相反側，設置有使晶舟217旋轉之旋轉機構267。旋轉機構267的旋轉軸255，貫通封帽219而連接至晶舟217。旋轉機構267，構成為藉由使晶舟217旋轉而使晶圓200旋轉。封帽219，構成為藉由垂直地設置於反應管203的外部之作為升降機構的晶舟升降機115而於垂直方向升降。晶舟升降機115，構成為藉由使封帽219升降，而可將晶舟217在處理室201內外搬入及搬出。
晶舟升降機115，構成為將晶舟217亦即晶圓200在處理室201內外搬送之搬送裝置(搬送機構)。此外，在歧管209的下方，設有在藉由晶舟升降機115使封帽219下降的期間可將歧管209的下端開口氣密地閉塞之作為爐口蓋體的閘門219s。閘門219s例如藉由SUS等的金屬所構成，形成為圓盤狀。在閘門219s的上面，設有和歧管209的下端抵接的作為密封構件之O型環220c。閘門219s的開閉動作(升降動作或旋動動作等)藉由閘門開閉機構115s而受到控制。
在反應管203的內部，設置有作為溫度檢測器之溫度感測器263。基於藉由溫度感測器263檢測出的溫度資訊來調整給加熱器207的通電情況，藉此讓處理室201內的溫度成為期望的溫度分布。溫度感測器263，如同噴嘴249a，249b般，沿著反應管203的內壁設置。
(控制裝置) 接著運用圖7說明控制裝置。如圖7所示，控制部(控制裝置)亦即控制器121，構成為具備CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)121a、RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)121b、記憶裝置121c、I/O埠121d之電腦。RAM121b、記憶裝置121c、I/O埠121d，構成為可透過內部匯流排121e而和CPU121a做資料交換。在控制器121連接有例如構成作為觸控面板等之輸出入裝置122。
記憶裝置121c例如藉由快閃記憶體、HDD (Hard Disk Drive；硬碟機)、SSD(Solid State Drive；固態硬碟機)等所構成。在記憶裝置121c內，可讀出地存儲有控制基板處理裝置的動作之控制程式、或記載著後述的成膜處理的手續或條件等之製程配方等。製程配方，為被組合成使控制器121執行後述的各種處理(成膜處理)中的各手續，以便能夠得到規定的結果之物，其作用成為程式。以下，亦將製程配方或控制程式等統稱而簡稱為程式。此外，亦將製程配方簡稱為配方。本說明書中當使用程式這一用語的情形下，有僅包含配方單一者的情形、僅包含控制程式單一者的情形、或包含它們兩者的情形。RAM121b，構成作為供藉由CPU121a而被讀出的程式或資料等暫時性地保持之記憶體區域(工作區域)。
I/O埠121d，連接至上述的MFC241a～241d、閥243a～243d、壓力感測器245、APC閥244、真空泵浦246、加熱器207、溫度感測器263、旋轉機構267、晶舟升降機115、閘門開閉機構115s、高頻電源273、373等。
CPU121a，構成為可從記憶裝置121c讀出控制程式而執行，並且根據來自輸出入裝置122的操作指令的輸入等而從記憶裝置121c讀出配方。CPU121a，構成為可依循讀出的配方的內容，而做旋轉機構267之控制、控制MFC241a～241d所致之各種氣體的流量調整動作、閥243a～243d的開閉動作、APC閥244的開閉動作及基於壓力感測器245的APC閥244所致之壓力調整動作、真空泵浦246的起動及停止、基於溫度感測器263的加熱器207的溫度調整動作、旋轉機構267所致之晶舟217的正反旋轉、旋轉角度及旋轉速度調節動作、晶舟升降機115所致之晶舟217的升降動作、閘門開閉機構115s所致之閘門219s的開閉動作、高頻電源273，373的電力供給等。
控制器121，能夠藉由將存儲於外部記憶裝置(例如硬碟等的磁碟、CD等的光碟、MO等的磁光碟、USB記憶體、SSD等的半導體記憶體)123的上述的程式安裝至電腦而構成。記憶裝置121c或外部記憶裝置123，構成作為電腦可讀取的記錄媒體。以下亦將它們統稱而簡稱為記錄媒體。本說明書中當使用記錄媒體這一用語的情形下，有僅包含記憶裝置121c單一者的情形、僅包含外部記憶裝置123單一者的情形、或包含它們兩者的情形。另，對於電腦的程式的提供，亦可不使用外部記憶裝置123而是使用網際網路或專用線路等的通訊手段來進行。
(2)基板處理工程 運用圖8說明運用上述的基板處理裝置，在基板上形成膜作為半導體裝置(元件)的製造工程的一工程之製程例。以下說明中，構成基板處理裝置的各部的動作是受到控制器121控制。
本說明書中，為求簡便有時亦將圖8所示成膜處理的順序如以下般示意。以下的變形例或其他實施形態的說明中亦使用同樣的表記。
(原料氣體→反應氣體)×n
本說明書中當使用「晶圓」這一用語的情形下，有意指「晶圓本身」的情形、或意指「晶圓與形成於其表面的規定的層或膜之層積體」的情形。本說明書中當使用「晶圓的表面」這一用語的情形下，有意指「晶圓本身的表面」的情形、或意指「形成於晶圓上的規定的層等的表面」的情形。本說明書中當記載「在晶圓上形成規定的層」的情形下，有意指「在晶圓本身的表面直接形成規定的層」的情形、或意指「在形成於晶圓上的層等之上形成規定的層」的情形。
此外，本說明書中使用「基板」這一詞之情形，和使用「晶圓」這一詞之情形為同義。
(搬入步驟：S1) 一旦複數片的晶圓200被裝填(晶圓進料)至晶舟217，則藉由閘門開閉機構115s使得閘門219s移動，歧管209的下端開口被開放(閘門開啟)。其後，如圖1所示，支撐著複數片的晶圓200的晶舟217藉由晶舟升降機115被抬起而被搬入(晶舟載入)往處理室201內。在此狀態下，封帽219成為透過O型環220b將歧管209的下端密封的狀態。
(壓力、溫度調整步驟：S2) 處理室201內亦即晶圓200存在的空間藉由真空泵浦246被真空排氣(減壓排氣)以便成為期望的壓力(真空度)。此時，處理室201內的壓力藉由壓力感測器245而被測定，基於此測定出的壓力資訊而APC閥244受到反饋控制。真空泵浦246，至少於後述的成膜步驟結束為止的期間會維持令其常時作動的狀態。
此外，處理室201內的晶圓200藉由加熱器207受到加熱以便成為期望的溫度。此時，基於溫度感測器263檢測出的溫度資訊而對於加熱器207的通電情況受到反饋控制，以便處理室201內成為期望的溫度分布。加熱器207所做的處理室201內之加熱，至少於後述的成膜步驟結束為止的期間會持續進行。
接下來，開始旋轉機構267所之晶舟217及晶圓200的旋轉。旋轉機構267所致之晶舟217及晶圓200的旋轉，至少於後述的成膜步驟結束為止的期間會持續進行。
(成膜步驟：S3，S4，S5，S6) 其後，依序執行步驟S3，S4，S5，S6，藉此進行成膜步驟。
(原料氣體供給步驟：S3，S4) 步驟S3中，對處理室201內的晶圓200供給原料氣體。 打開閥243a，往氣體供給管232a內流通原料氣體。原料氣體，藉由MFC241a受到流量調整，透過噴嘴249a從氣體供給孔250a被供給往處理室201內，從排氣管231被排氣。此時，會對晶圓200供給原料氣體。此時，同時打開閥243c，往氣體供給管232c內流通非活性氣體。非活性氣體，藉由MFC241c受到流量調整，和原料氣體一起被供給往處理室201內，從排氣管231被排氣。
此外，為了防止原料氣體往噴嘴249b內侵入，打開閥243d，往氣體供給管232d內流通非活性氣體。非活性氣體，透過氣體供給管232d、噴嘴249b被供給往處理室201內，從排氣管231被排氣。
作為本步驟中的處理條件， 處理溫度：室溫(25℃)～550℃，較佳為400～500℃ 處理壓力：1～4000Pa，較佳為100～1000Pa 原料氣體供給流量：0.1～3slm 原枓氣體供給時間：1～100秒，較佳為1～50秒 非活性氣體供給流量(每一氣體供給管)：0～10slm 示例。
另，本說明書中的「25～550℃」這樣的數值範圍的表記，意指下限值及上限值被包含於該範圍。故，例如所謂「25～550℃」意指「25℃以上550℃以下」。針對其他的數值範圍亦同。此外，本說明書中所謂處理溫度意指晶圓200的溫度或處理室201內的溫度，所謂處理壓力意指處理室201內的壓力。此外，所謂氣體供給流量：0slm，意指不供給該氣體之情況。它們於以下的說明中亦同。
在上述的條件下對晶圓200供給原料氣體，藉此在晶圓200(表面的基底膜)上形成第1層。例如，當運用後述的含矽(Si)氣體作為原料氣體的情形下，會形成含Si層作為第1層。
形成了第1層後，關閉閥243a，停止往處理室201內的原料氣體的供給。此時，APC閥244設為保持打開，藉由真空泵浦246將處理室201內真空排氣，將處理室201內殘留的未反應或是參與含Si層的形成後的原料氣體或反應副生成物等從處理室201內排除(S4)。此外，閥243c，243d設為保持打開，往處理室201內供給非活性氣體。非活性氣體作用成為排淨氣體。
作為原料氣體例如能夠使用含Si及鹵素的氣體，亦即鹵矽烷氣體。鹵素包含氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。作為鹵矽烷氣體例如能夠使用含有Si及Cl的氯矽烷氣體。 更具體而言，作為矽烷原料氣體例如能夠使用單氯矽烷(SiH 3Cl，略稱：MCS)氣體、三氯矽烷(SiHCl 3，略稱：TCS)氣體、四氯矽烷(SiCl 4，略稱：STC)氣體、六氯二矽烷氣體(Si 2Cl 6，略稱：HCDS)氣體、八氯三矽烷(Si 3Cl 8、略稱：OCTS)氣體等的氯矽烷系氣體。此外，作為矽烷原料氣體能夠使用四氟矽烷(SiF 4)氣體、四溴矽烷(SiBr 4)氣體、四碘矽烷(SiI 4)氣體等。亦即，作為矽烷原料氣體能夠使用氯矽烷系氣體、氟矽烷系氣體、溴矽烷系氣體、碘矽烷系氣體等的各種鹵矽烷系氣體。
此外，作為矽烷原料氣體例如亦能夠使用肆(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH 3) 2] 4，略稱：4DMAS)氣體、三(二甲胺基)矽烷(Si[N(CH 3) 2] 3H，略稱：3DMAS)氣體、雙(二乙胺基)矽烷(Si[N(C 2H 5) 2] 2H 2，略稱：BDEAS)氣體、雙(第三丁基(tertiary butyl)胺基)矽烷(SiH 2[NH(C 4H 9)] 2，略稱：BTBAS)氣體等的胺基矽烷系氣體。
作為非活性氣體例如能夠使用氮(N 2)氣體，除此外能夠使用氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體等的稀有氣體。作為非活性氣體，能夠使用它們當中的1個以上。這點在後述的各步驟中亦同。
(反應氣體供給步驟：S5，S6) 原料氣體供給步驟結束後，對處理室201內的晶圓200供給受到電漿激發而成的反應氣體(S5)。
此步驟中，將閥243b～243d的開閉控制，以和步驟S3中的閥243a，243c，243d的開閉控制同樣的手續進行。反應氣體，藉由MFC241b受到流量調整，透過噴嘴249b，249c被供給往緩衝室237內。此時，從高頻電源273往棒狀電極269，270，271供給(施加)高頻電力。此外，從高頻電源373往棒狀電極369，370，371供給(施加)高頻電力。被供給往各個緩衝室237內的反應氣體在處理室201的內部被激發至電漿狀態，作為活性物種而對晶圓200供給，從排氣管231被排氣。
作為本步驟中的處理條件， 處理溫度：室溫(25℃)～550℃，較佳為400～500℃ 處理壓力：10～300Pa 反應氣體供給流量：0.1～10slm 反應氣體供給時間：10～100秒，較佳為1～50秒 非活性氣體供給流量(每一氣體供給管)：0～10slm RF電力：50～1000W RF頻率：13.56MHz或27MHz 示例。
在上述的條件下使反應氣體激發至電漿狀態而對晶圓200供給，藉此，藉由電漿中生成的離子與電性中性的活性物種的作用，對形成於晶圓200的表面的第1層進行改質處理，第1層被改質成第2層。
當例如運用含氧(O)氣體等的氧化氣體(氧化劑)作為反應氣體的情形下，藉由使含O氣體激發至電漿狀態，含O活性物種會產生，此含O活性物種會對晶圓200供給。在此情形下，藉由含O活性物種的作用，對形成於晶圓200的表面的第1層進行氧化處理作為改質處理。在此情形下，當第1層例如為含Si層的情形下，身為第1層的含Si層，會被改質成身為第2層的氧化矽層(SiO層)。
此外，當例如運用含氮(N)及氫(H)氣體等的氮化氣體(氮化劑)作為反應氣體的情形下，藉由使含N及H氣體激發至電漿狀態，含N及H活性物種會產生，此含N及H活性物種會對晶圓200供給。在此情形下，藉由含N及H活性物種的作用，對形成於晶圓200的表面的第1層進行氮化處理作為改質處理。在此情形下，當第1層例如為含Si層的情形下，身為第1層的含Si層，會被改質成身為第2層的氮化矽層(SiN層)。
使第1層改質成第2層後，關閉閥243b，停止反應氣體的供給。此外，停止往棒狀電極269，271，369，371的高頻電力的供給。然後，藉由和步驟S4同樣的處理手續、處理條件，將處理室201內殘留的反應氣體或反應副生成物從處理室201內排除(S6)。另，亦可將反應氣體供給步驟訂為省略此步驟S6。
作為反應氣體，如上述般例如能夠運用含O氣體、或含N及H氣體。作為含O氣體，例如能夠運用氧(O 2)氣體、一氧化二氮(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、過氧化氫(H 2O 2)氣體、水蒸氣(H 2O)、氫氧化銨(NH 4(OH))氣體、一氧化碳(CO)氣體、二氧化碳(CO 2)氣體等。作為含N及H氣體，能夠運用氨(NH 3)氣體、二亞胺(N 2H 2)氣體、聯氨(N 2H 4)氣體、N 3H 8氣體等的氮化氫系氣體。作為反應氣體，能夠運用它們當中的1個以上。
作為非活性氣體，例如能夠運用步驟S4中示例的各種非活性氣體。
(實施規定次數：S7) 將令上述的步驟S3，S4，S5，S6依其順序非同時地亦即非同步地進行訂為1循環，將此循環進行規定次數(n次，n為1以上的整數)亦即1次以上，藉此便能在晶圓200上形成規定組成及規定膜厚的膜。上述的循環較佳為反覆複數次。亦即，較佳為將每1循環中形成的第2層的厚度設為比期望的膜厚還小，而將上述的循環反覆複數次直到藉由層積第2層而形成的膜的膜厚成為期望的膜厚。另，當例如形成含Si層作為第1層，例如形成SiO層作為第2層的情形下，會形成氧化矽膜(SiO膜)作為膜。此外，當例如形成含Si層作為第1層，例如形成SiN層作為第2層的情形下，會形成氮化矽膜(SiN膜)作為膜。
(大氣壓恢復步驟：S8) 一旦上述的成膜處理完成，從氣體供給管232c，232d的各者將非活性氣體往處理室201內供給，從排氣管231排氣。藉此，處理室201內藉由非活性氣體被排淨，處理室201內殘留的反應氣體等會從處理室201內被除去(非活性氣體排淨)。其後，處理室201內的環境被置換成非活性氣體(非活性氣體置換)，處理室201內的壓力被恢復成常壓(大氣壓恢復：S8)。
(搬出步驟：S9) 其後，藉由晶舟升降機115而封帽219被下降，歧管209的下端開口，並且處理完畢的晶圓200在被支撐於晶舟217的狀態下從歧管209的下端被搬出至反應管203的外部(晶舟卸載)。晶舟卸載之後，閘門219s被移動，歧管209的下端開口透過O型環220c而藉由閘門219s被密封(閘門關閉)。處理完畢的晶圓200，被搬出至反應管203的外部後，自晶舟217被取出(晶圓出料)。另，晶圓出料後，亦可設計成往處理室201內搬入空的晶舟217。
此處，基板處理時的爐內壓力，較佳是被控制在10Pa以上，300Pa以下的範圍。這是因為當爐內的壓力比10Pa還低的情形下，會導致氣體分子的平均自由行程變得比電漿的德拜長度(Debye length)還長，直接撞擊爐壁的電漿會變明顯，因此會導致難以抑制微粒的產生。此外，當爐內的壓力比300Pa還高的情形下，會導致電漿的生成效率飽和，因此即使供給反應氣體，電漿的生成量也不會變化，導致無謂地消費反應氣體，同時由於氣體分子的平均自由行程變短，會導致到達晶圓的電漿活性物種的輸送效率變差。
(3)按照本實施形態之效果 按照本實施形態，可得到以下所示一或複數個效果。
(a)藉由棒狀電極269、369、371與棒狀電極271之長度相異，可使得在緩衝室內237生成而被供給往處理室201內的活性物種的供給量在複數個基板間均等。
(b)藉由調整棒狀電極269、271、369、371的長度，可調整使得在緩衝室內237生成而被供給往處理室201內的活性物種的供給量在複數個基板間均等。
(c)藉由調整棒狀電極269、271、369、371的長度，可調整使得在緩衝室內237生成而被供給往處理室201內的活性物種的供給量上下對稱。
(d)藉由調整往第1電漿電極單元377與第2電漿電極單元277供給的電力，可調整使得被供給往處理室201內的活性物種的供給量上下對稱。
(變形例1) 接著，基於圖9說明本實施形態之變形例1。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是將第1電漿電極單元377的棒狀電極369，370，371、與第2電漿電極單元277的棒狀電極269，270的長度訂為略同一。本變形例中，如圖9所示，是使棒狀電極371的長度相異。更詳細地說，是將棒狀電極371的長度訂為比棒狀電極369，370，269，270還短，而比棒狀電極271還長之棒狀電極371-1。本變形例之第1電漿電極單元，以符號377-1示意。
像這樣，藉由設定棒狀電極371-1的長度，即使單靠第1電漿電極單元377-1也能調整處理室201的在上下方向的電力分布。其結果，能夠調整往處理室201內供給的活性物種的供給量的偏倚。
(變形例2) 接著，基於圖10說明本實施形態之變形例2。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是在第1電漿電極單元377設置2根的施加電極(棒狀電極369，371)，但本變形例中，如圖10所示，未設置作為第2電極之棒狀電極371。本變形例之第1電漿電極單元，以符號377-2示意。
像這樣，藉由將第1電漿電極單元377-2的施加電極訂為1根，能夠將第1電漿電極單元377-2做成簡易的構成。又，能夠調整往處理室201內供給的活性物種的供給量的偏倚。
(變形例3) 接著，基於圖11說明本實施形態之變形例3。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是將第1電漿電極單元377的棒狀電極369，370，371、與第2電漿電極單元277的棒狀電極269，270的長度訂為略同一。本變形例中，如圖11所示，是使棒狀電極269，270的長度和棒狀電極369，370，371相異。更詳細地說，是將棒狀電極269，270的長度訂為略同一長度，而將該些棒狀電極269，270的長度訂為比棒狀電極369，370，371還短，比棒狀電極271還長。本變形例中，實施形態之棒狀電極269，270，以符號269-3，270-3示意。此外，本變形例之第2電漿電極單元，以符號277-3示意。
像這樣，藉由設定棒狀電極269-3，270-3的長度，能夠增大處理室201的下側的電力分布。藉此，能夠調整往處理室201內供給的活性物種的供給量的偏倚。
(變形例4) 接著，基於圖12說明本實施形態之變形例4。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是將第1電漿電極單元377的棒狀電極369，370，371、與第2電漿電極單元277的棒狀電極269，270的長度訂為略同一。本變形例中，如圖12所示，是使棒狀電極269，270的長度和棒狀電極271略同一。亦即，是將棒狀電極269，270，271的長度訂為略同一長度，而將該些棒狀電極269，270，271的長度訂為比棒狀電極369，370，371還短。本變形例中，實施形態之棒狀電極269，270，以符號269-4，270-4示意。此外，本變形例之第2電漿電極單元，以符號277-4示意。
像這樣，藉由設定棒狀電極269-4，270-4的長度，能夠調整往處理室201內供給的活性物種的供給量的偏倚。
(變形例5) 接著，基於圖13說明本實施形態之變形例5。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是在第2電漿電極單元277設置2根的施加電極(棒狀電極269，271)，但本變形例中，如圖13所示，未設置棒狀電極269。此外，將棒狀電極270的長度訂為和棒狀電極271略同一。本變形例之棒狀電極270以符號270-5示意，第2電漿電極單元以符號277-5示意。
像這樣，藉由將第2電漿電極單元277-5的施加電極訂為1根，能夠將第2電漿電極單元277-5的構成做成簡易。又，能夠調整往處理室201內供給的活性物種的供給量的偏倚。
(變形例6) 接著，基於圖14說明本實施形態之變形例6。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是在第1電漿電極單元377設置2根的施加電極(棒狀電極369，371)，在第2電漿電極單元277設置2根的施加電極(棒狀電極269，271)。本變形例中，如圖14所示，未設置棒狀電極269，369。本變形例之第1電漿電極單元以符號377-6示意，第2電漿電極單元以符號277-6示意。
像這樣，藉由將第1電漿電極單元377-6、第2電漿電極單元277-6的施加電極各自訂為1根，能夠將第1電漿電極單元377-6、第2電漿電極單元277-6做成簡易的構成。又，能夠調整往處理室201內供給的活性物種的供給量的偏倚。
(變形例7) 接著，基於圖15說明本實施形態之變形例7。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是在緩衝構造300，400的各者形成有個別地區劃而成之緩衝室237。本變形例中，如圖15所示，隔著排氣管231而相互相向之緩衝構造300，400的徑方向的壁被除去，該被除去的部分的周方向的壁彼此延伸出而一體化，緩衝室237構成為1個。
像這樣，亦能將第1電漿電極單元377與第2電漿電極單元277收納在同一緩衝構造內。
(變形例8) 接著，基於圖16說明本實施形態之變形例8。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是在反應管203內構成之緩衝構造300，400的各者的內側的緩衝室237，設有第1電漿電極單元377、第2電漿電極單元277。本變形例中，如圖16所示，是在反應管203的外側設有第1電漿電極單元377、第2電漿電極單元277。
在反應管203的構成緩衝構造300的部分的壁面，以等間隔設有3道讓反應管203的外面呈凹狀而朝上下方向延伸之凹部81、82、83。在反應管203的構成緩衝構造400的部分的壁面，亦同樣地以等間隔設有3道凹部84、85、86。
棒狀電極269與圍繞其之電極保護管275係沿著凹部81配置，棒狀電極270與圍繞其之電極保護管275係沿著凹部82配置，棒狀電極271與圍繞其之電極保護管275係沿著凹部83配置。此外，棒狀電極369與圍繞其之電極保護管375係沿著凹部84配置，棒狀電極370與圍繞其之電極保護管375係沿著凹部85配置，棒狀電極371與圍繞其之電極保護管375係沿著凹部86配置。
供給反應氣體的噴嘴249b、噴嘴249c，各自被分歧為二，在緩衝室237的外部且沿著構成形成於反應管203的徑方向的緩衝構造300，400的壁面分別配置。噴嘴249b、噴嘴249c的氣體供給孔250b、250c，各自以朝向形成於緩衝構造300，400的鄰接的壁面的孔H之方式開口。
(變形例9) 接著，基於圖17說明本實施形態之變形例9。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是在反應管203內構成之緩衝構造300，400的各者的內側的緩衝室237，設有第1電漿電極單元377、第2電漿電極單元277。本變形例中，如圖17所示，不具備構成緩衝構造300，400的壁，第1電漿電極單元377、第2電漿電極單元277未被區隔地設置於處理室201內。
(變形例10) 接著，基於圖18說明本實施形態之變形例10。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的變形例8中，是在反應管203的外側的和緩衝構造300，400相對應的位置設置第1電漿電極單元377、第2電漿電極單元277，但本變形例中，如圖18所示，未設置緩衝構造300，400。亦即，為從變形例8除去緩衝構造300，400而成之構成。
(變形例11) 接著，基於圖19說明本實施形態之變形例11。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，緩衝構造300和緩衝構造400，是隔著排氣管231而相對於通過排氣管231與反應管203的中心之直線以線對稱設置。本變形例中，緩衝構造300和緩衝構造400，是隔著排氣管231而相對於通過排氣管231與反應管203的中心之直線以非對稱配置。更詳細地說，在和排氣管231相向的位置配置緩衝構造400，在於周方向包夾緩衝構造400的兩外側，配置有被分歧為二的氣體供給管232a。此外，緩衝構造300，於周方向配置於氣體供給管232a與排氣管231之間。又，在該緩衝構造300配置第2電漿電極單元277，在緩衝構造400配置第1電漿電極單元377。
本變形例中，是將活性物種的生成量大的第1電漿電極單元377配置於和排氣管231相向的位置，將活性物種的生成量小的第2電漿電極單元277設置於排氣管231的側方，而能夠調整往處理室201內供給的活性物種的供給量的偏倚。
第1電漿電極單元377、第2電漿電極單元277的處理室201內的周方向位置，能夠考量藉由各電漿電極單元而生成的活性物種的量、或在電極的延伸方向的活性物種的量的分布等而任意地設定，以使得運用活性物種之處理的在基板面內的處理量的分布(例如膜厚分布等)及／或在基板間的處理量的分布成為期望的分布(例如均等的分布)。 (變形例12) 接著，基於圖20說明本實施形態之變形例12。本變形例中，以下僅說明和上述的實施形態相異的部分，相同的部分省略說明。
上述的實施形態中，是在反應管203內構成之緩衝構造300，400的各者的內側的緩衝室237，設有第1電漿電極單元377、第2電漿電極單元277。本變形例中，如圖20所示，是在反應管203的外側設有第1電漿電極單元377、第2電漿電極單元277。
在反應管203的隔著排氣管231而相向的兩側壁，形成有在反應管203的徑方向外側呈凸狀而朝上下方向延伸之凸部87、88。在凸部87、88的各者的內側構成有空間87A、88A，在空間87A配置噴嘴249b，在空間88A配置噴嘴249c。噴嘴249b、噴嘴249c的氣體供給孔250b、250c，各自以朝向反應管203的徑方向內側之方式開口。
本變形例中，如同變形例6般，未設置棒狀電極269，369。本變形例之第1電漿電極單元377構成為包括棒狀電極370，371、電極保護管275，第2電漿電極單元277構成為包括棒狀電極270，271、電極保護管275。棒狀電極370，371配置成於周方向包夾凸部88，棒狀電極270，271配置成於周方向包夾凸部87。本變形例中，棒狀電極270，271，370，371的截面形狀呈長方形。
棒狀電極270，271，370，371，配置成其截面形狀的長方形的長邊沿著凸部87，88，短邊沿著反應管203的外周面。電極保護管275，構成為覆蓋棒狀電極270，271，370，371的未被反應管203的壁圍繞之部分。
以上已具體地說明了本揭示的實施形態。然而，本揭示不限定於上述的實施形態，在不脫離其宗旨的範圍內可做種種變更。
此外，例如上述的實施形態中，說明了供給原料之後再供給反應體的例子。本揭示不限定於這樣的態樣，原料、反應體的供給順序亦可顛倒。亦即，亦可設計成供給反應體之後再供給原料。藉由改變供給順序，可使得形成的膜的膜質或組成比變化。
本揭示不僅可適用於在晶圓200上形成SiO膜或SiN膜之情形，亦可良好地適用於在晶圓200上形成碳氧化矽膜(SiOC膜)、氮碳氧化矽膜(SiOCN膜)、氮氧化矽膜(SiON膜)等的Si系氧化膜之情形。
例如，除上述的氣體外或加上該些氣體，還能夠運用氨(NH 3)氣體、二亞胺(N 2H 2)氣體、聯氨(N 2H 4)氣體、N 3H 8氣體等的含氮(N)氣體，丙烯(C 3H 6)氣體等的含碳(C)氣體、三氯化硼(BCl 3)氣體等的含硼(B)氣體等，而例如形成SiN膜、SiON膜、SiOCN膜、SiOC膜、SiCN膜、SiBN膜、SiBCN膜、BCN膜等。另，流通各氣體的順序能夠適宜變更。於進行該些的成膜的情形下，亦能夠以和上述的實施形態同樣的處理條件進行成膜，得到和上述的實施形態同樣的效果。在該些情形下，作為反應氣體的氧化劑，能夠運用上述的反應氣體。
此外，本揭示亦可良好地適用於在晶圓200上形成含鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鋁(Al)、鉬(Mo)，鎢(W)等的金屬元素之金屬系氧化膜或金屬系氮化膜之情形。亦即，本揭示亦可良好地適用於在晶圓200上形成TiO膜、TiOC膜、TiOCN膜、TiON膜、TiN膜、TiSiN膜、TiBN膜、TiBCN膜、ZrO膜、ZrOC膜、ZrOCN膜、ZrON膜、ZrN膜、ZrSiN膜、ZrBN膜、ZrBCN膜、HfO膜、HfOC膜、HfOCN膜、HfON膜、HfN膜、HfSiN膜、HfBN膜、HfBCN膜、TaO膜、TaOC膜、TaOCN膜、TaON膜、TaN膜、TaSiN膜、TaBN膜、TaBCN膜、NbO膜、NbOC膜、NbOCN膜、NbON膜、NbN膜、NbSiN膜、NbBN膜、NbBCN膜、AlO膜、AlOC膜、AlOCN膜、AlON膜、AlN膜、AlSiN膜、AlBN膜、AlBCN膜、MoO膜、MoOC膜、MoOCN膜、MoON膜、MoN膜、MoSiN膜、MoBN膜、MoBCN膜、WO膜、WOC膜、WOCN膜、WON膜、WN膜、WSiN膜、WBN膜、WBCN膜等之情形。
在該些情形下，例如作為原料氣體，能夠運用四(二甲胺基)鈦(Ti[N(CH 3) 2] 4、略稱：TDMAT)氣體、四(乙基甲基胺)鉿(Hf[N(C 2H 5)(CH 3)] 4、略稱：TEMAH)氣體、四(乙基甲基胺)鋯(Zr[N(C 2H 5)(CH 3)] 4、略稱：TEMAZ)氣體、三甲基鋁(Al(CH 3) 3、略稱：TMA)氣體、四氯化鈦(TiCl 4)氣體、四氯化鉿(HfCl 4)氣體等。
亦即，本揭示能夠良好地適用於形成包半金屬元素的半金屬系膜或含金屬元素的金屬系膜之情形。該些成膜處理的處理手續、處理條件，能夠訂為和上述的實施形態或變形例所示成膜處理同樣的處理手續、處理條件。在該些情形下，亦可得到和上述的實施形態同樣的效果。
成膜處理中運用的配方，較佳為根據處理內容個別地備妥，透過電氣通訊線路或外部記憶裝置123預先存儲於記憶裝置121c內。然後，開始各種處理時，較佳為CPU121a從存儲於記憶裝置121c內的複數個配方當中根據處理內容適宜選擇適當的配方。藉此，便能夠藉由1台的基板處理裝置而汎用性且重現性良好地形成各式各樣的膜種類、組成比、膜質、膜厚的薄膜。此外，能夠減低操作者的負擔，避免操作失誤，同時能夠迅速地開始各種處理。
上述的配方不限於新作成的情形，例如亦可藉由變更基板處理裝置中已安裝的既有的配方來備妥。當變更配方的情形下，亦可將變更後的配方透過電氣通訊線路或記錄著該配方的記錄媒體而安裝至基板處理裝置。此外，亦可設計成操作既有的基板處理裝置所具備的輸出入裝置122，而直接變更基板處理裝置中已安裝的既有的配方。
200:晶圓(基板) 201:處理室 202:處理爐(基板處理裝置) 232b:氣體供給管(氣體供給部) 249b,249c:噴嘴(氣體供給部) 270:棒狀電極(第2基準電極) 269:棒狀電極(第4施加電極) 271:棒狀電極(第3施加電極) 277:第2電漿電極單元 370:棒狀電極(第1基準電極) 369:棒狀電極(第1施加電極) 371:棒狀電極(第2施加電極) 377:第1電漿電極單元 S1:搬入步驟(基板搬入工程、基板搬入手續) S5,S6:反應氣體供給步驟(基板處理工程、基板處理手續)
[圖1]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的概略構成圖，為將處理爐部分以縱截面示意之圖。 [圖2]圖1所示基板處理裝置中的A-A截面圖。 [圖3]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的緩衝構造說明用橫截面放大圖。 [圖4]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的緩衝構造說明用模型圖。 [圖5]有關比較例之反應管與棒狀電極的簡略說明圖，及反應管203內(爐內)位置(基板層積方向)的電力比率的圖表。 [圖6]反應管203、及各棒狀電極的長度示意簡略說明圖。 [圖7]圖1所示基板處理裝置中的控制器的概略構成圖，為控制器的控制系統的一例示意方塊圖。 [圖8]運用圖1所示基板處理裝置之基板處理製程的一例示意流程圖。 [圖9]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例1的反應管203、及各棒狀電極的長度示意簡略說明圖。 [圖10]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例2的反應管203、及各棒狀電極的長度示意簡略說明圖。 [圖11]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例3的反應管203、及各棒狀電極的長度示意簡略說明圖。 [圖12]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例4的反應管203、及各棒狀電極的長度示意簡略說明圖。 [圖13]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例5的反應管203、及各棒狀電極的長度示意簡略說明圖。 [圖14]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例6的反應管203、及各棒狀電極的長度示意簡略說明圖。 [圖15]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例7說明用概略橫截面圖。 [圖16]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例8說明用概略橫截面圖。 [圖17]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例9說明用概略橫截面圖。 [圖18]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例10說明用概略橫截面圖。 [圖19]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例11說明用概略橫截面圖。 [圖20]本揭示的實施形態中優選運用之基板處理裝置的縱型處理爐的變形例12說明用概略橫截面圖。
201:處理室
203:反應管
269:棒狀電極(第4施加電極)
270:棒狀電極(第2基準電極)
271:棒狀電極(第3施加電極)
273:高頻電源
277:第2電漿電極單元
369:棒狀電極(第1施加電極)
370:棒狀電極(第1基準電極)
371:棒狀電極(第2施加電極)
373:高頻電源
377:第1電漿電極單元

Claims (23)

  1. 一種基板處理裝置，具備：處理室，處理基板；及氣體供給部，對前述處理室內供給氣體；及第1電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第1基準電極、與被施加高頻電力的第1施加電極及第2施加電極的至少一方，係將前述氣體做電漿激發；及第2電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第2基準電極、與被施加高頻電力而和前述第1施加電極及前述第2施加電極的任一者長度皆相異的第3施加電極，係將前述氣體做電漿激發。
  2. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，前述第2電漿電極單元，更包含被施加高頻電力而和前述第3施加電極長度相異的第4施加電極。
  3. 如請求項2記載之基板處理裝置，其中，前述第4施加電極和前述第2基準電極長度相等。
  4. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，前述第3施加電極，比前述第1施加電極及前述第2施加電極的任一者皆短。
  5. 如請求項2記載之基板處理裝置，其中，前述第3施加電極比前述第4施加電極還短。
  6. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，前述第3施加電極比前述第2基準電極還短。
  7. 如請求項2記載之基板處理裝置，其中， 前述第4施加電極和前述第1施加電極及前述第2施加電極的至少其中一者長度相等。
  8. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，前述第1施加電極和前述第1基準電極長度相等。
  9. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，前述第1電漿電極單元，包含前述第1施加電極及前述第2施加電極。
  10. 如請求項9記載之基板處理裝置，其中，前述第2施加電極和前述第1施加電極長度相等。
  11. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，前述第2施加電極比前述第1施加電極還短。
  12. 如請求項2記載之基板處理裝置，其中，前述第4施加電極和前述第1施加電極及前述第2施加電極的任一者長度皆相異。
  13. 如請求項12記載之基板處理裝置，其中，前述第4施加電極，比前述第1施加電極及前述第2施加電極的任一者皆短。
  14. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，前述第2電漿電極單元，更包含被施加高頻電力而和前述第3施加電極長度相等的第4施加電極。
  15. 如請求項1記載之基板處理裝置，其 中，具有：第1高頻電源，對前述第1施加電極及前述第2施加電極的至少其中一者供給高頻電力；及和前述第1高頻電源相異之第2高頻電源，對前述第3施加電極供給高頻電力。
  16. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，具有：第1高頻電源，對前述第1電漿電極單元供給高頻電力；及和前述第1高頻電源相異之第2高頻電源，對前述第2電漿電極單元供給高頻電力。
  17. 如請求項16記載之基板處理裝置，其中，具備：控制部，構成為可控制前述第1高頻電源及前述第2高頻電源，使得在前述第1電漿電極單元及前述第2電漿電極單元的延伸方向之將施加於前述第1電漿電極單元的電力的分布與施加於前述第2電漿電極單元的電力的分布結合而成之分布成為均等。
  18. 如請求項16記載之基板處理裝置，其中，具備：控制部，構成為可控制前述第1高頻電源及前述第2高頻電源，使得藉由前述第1電漿電極單元及前述第2電漿電極單元將前述氣體做電漿激發而生成的活性物種的量的分布，於前述第1電漿電極單元及前述第2電漿電極 單元的延伸方向成為均等。
  19. 如請求項1記載之基板處理裝置，其中，前述第1電漿電極單元及前述第2電漿電極單元，設於反應管的外側，該反應管將前述處理室包括於內側。
  20. 一種電漿生成裝置，具備：第1電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第1基準電極、與被施加高頻電力的第1施加電極及第2施加電極的至少任一者，係將氣體做電漿激發；及第2電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第2基準電極、與被施加高頻電力而和前述第1施加電極及前述第2施加電極的任一者長度皆相異的第3施加電極，係將前述氣體做電漿激發。
  21. 一種半導體裝置的製造方法，具有：基板搬入工程，將基板搬入基板處理裝置的處理室內，該基板處理裝置具備：前述處理室，處理前述基板；及第1電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第1基準電極、與被施加高頻電力的第1施加電極及第2施加電極的至少一方；及第2電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第2基準電極、與被施加高頻電力而和前述第1施加電極及前述第2施加電極的任一者長度皆相異的第3施加電極；基板處理工程，將前述氣體藉由前述第1電漿電極單元及前述第2電漿電極單元做電漿激發而生成活性物種， 將前述活性物種供給至前述基板而處理前述基板。
  22. 一種基板處理方法，具有：基板搬入工程，將基板搬入基板處理裝置的處理室內，該基板處理裝置具備：前述處理室，處理前述基板；及第1電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第1基準電極、與被施加高頻電力的第1施加電極及第2施加電極的至少一方；及第2電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第2基準電極、與被施加高頻電力而和前述第1施加電極及前述第2施加電極的任一者長度皆相異的第3施加電極；基板處理工程，將前述氣體藉由前述第1電漿電極單元及前述第2電漿電極單元做電漿激發而生成活性物種，將前述活性物種供給至前述基板而處理前述基板。
  23. 一種基板處理程式，藉由電腦令基板處理裝置執行：基板搬入手續，將基板搬入前述基板處理裝置的處理室內，該基板處理裝置具備：前述處理室，被供給氣體而處理前述基板；及第1電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第1基準電極、與被施加高頻電力的第1施加電極及第2施加電極的至少一方；及第2電漿電極單元，包含被賦予基準電位的第2基準電極、與被施加高頻電力而和前述第1施加電極及前述 第2施加電極的任一者長度皆相異的第3施加電極；基板處理手續，將前述氣體藉由前述第1電漿電極單元及前述第2電漿電極單元做電漿激發而生成活性物種，將前述活性物種供給至前述基板而處理前述基板。
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