TWI809154B - 成膜裝置及成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本發明使藉由PEALD進行成膜時之生產性提昇。 本發明之藉由PEALD於基板成膜特定膜之成膜裝置具有：處理容器，其氣密地收容基板；及載置台，其於上述處理容器內載置基板；上述處理容器具有：排氣口，其用以將該處理容器內進行排氣；排氣通路，其將該處理容器內位於上述載置台之上方之處理區域與上述排氣口連接；及間隔壁部，其於上述排氣通路內將上述處理區域側與上述排氣口側隔開；上述間隔壁部具有使上述處理區域側與上述排氣口側連通之流路，上述間隔壁部以於上述排氣通路之延伸方向之俯視時，自上述處理區域側看不到上述排氣口側之方式形成。

Description

成膜裝置及成膜方法
本發明係關於一種成膜裝置及成膜方法。
於專利文獻1中，揭示有一種藉由電漿增強原子層沈積法(PEALD，Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)而於基板上形成氧化膜之成膜方法。該成膜方法係反覆進行包括以下之步驟(i)及步驟(ii)之循環，藉由PEALD生成矽氧化膜等氧化膜。上述步驟(i)例如包含如下步驟：為了使前驅物吸附於基板，而對供配置基板之反應空間供給上述前驅物，繼而進行沖洗以將未被吸附之前驅物自基板去除。上述步驟(ii)包含如下步驟：將所吸附之前驅物曝露於氧等電漿中，使該前驅物發生表面反應，繼而進行沖洗以將未反應之成分自基板去除。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-61075號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明之技術使藉由PEALD成膜時之生產性提昇。 [解決問題之技術手段]
本發明之一態樣係藉由PEALD於基板成膜特定膜之成膜裝置，具有：處理容器，其氣密地收容基板；及載置台，其於上述處理容器內載置基板；上述處理容器具有：排氣口，其用以將該處理容器內進行排氣；排氣通路，其將該處理容器內位於上述載置台之上方之處理區域與上述排氣口連接；及間隔壁部，其於上述排氣通路內，將上述處理區域側與上述排氣口側隔開；上述間隔壁部具有使上述處理區域側與上述排氣口側連通之流路，上述間隔壁部以於上述排氣通路之延伸方向之俯視時，自上述處理區域側看不到上述排氣口側之方式形成。 [發明之效果]
根據本發明，可使藉由PEALD成膜時之生產性提昇。
首先，對專利文獻1中記載之先前之成膜方法進行說明。
於半導體器件之製造步驟中，對半導體晶圓等被處理基板(以下稱作「基板」)進行成膜處理等處理。作為成膜方法，例如有ALD(atomic layer deposition，原子層沈積法)，於成膜裝置中藉由反覆進行特定循環而使原子層逐一沈積，於基板上形成所需之膜。 於專利文獻1之藉由PEALD於基板上生成氧化膜之方法中，如上所述反覆進行包括以下之步驟(i)及步驟(ii)之循環。上述步驟(i)係為了使前驅物吸附於基板而將上述前驅物供給至反應空間，繼而進行沖洗以將未被吸附之前驅物自基板去除。上述步驟(ii)係使所吸附之前驅物曝露於電漿中，而使該前驅物發生表面反應，繼而進行沖洗以將未反應之成分自基板去除。
此外，即便於成膜時對基板周邊過量供給使前驅物發生表面反應之電漿所含之自由基(氧自由基等)，對成膜亦無不良影響。超過特定量之自由基僅無助於由前驅物構成之吸附層之改質(反應)。因此，成膜時可藉由以基板表面整體之前驅物與自由基進行反應而改質之方式對該基板之周邊供給充分量之自由基來確保膜厚之均一性等成膜之穩定性。
無助於基板表面上之改質之自由基到達收容基板之處理容器之內壁等與基板不同之部位。其結果，若於到達之部分存在前驅物等，則與該前驅物進行反應而生成多餘之反應產物等(以下稱作「沈積物」)。可藉由使用電漿等之乾洗將生成之沈積物去除。但，氧(O)自由基等自由基壽命較長，存在不與基板反應之自由基於不易藉由乾洗去除之部位(例如，距基板數10 cm～數m之較處理容器更靠排氣方向下游側之部分)生成沈積物之情況。
將沈積物去除之方法包括使用三氟化氮(NF3 )氣體等之乾洗或使用遠距電漿之清洗。但，將較處理容器更靠排氣方向下游側之部分等遠離產生電漿之區域之部位中生成之沈積物去除需要長時間。又，亦存在於該等清洗於技術上較為困難之情形時，採用將附著有沈積物之部分卸除後利用藥液等進行洗淨之方法之情況。但，該方法亦需要長時間以將沈積物去除。如此，若沈積物之去除需要長時間，則生產性變差。
又，除如上述將沈積物去除之方法以外，亦有僅控制溫度，抑制沈積物附著之方法。例如，通常沈積物容易附著於低溫部，因此存在將抑制沈積物附著之部分設為溫度高於成膜對象之基板的方法。例如，若將基板設為20℃，將裝置內壁設為60℃，則可減少附著於裝置內壁之沈積物之量。但，ALD之成膜係基板之溫度越高則越進行反應。因此，於藉由ALD進行成膜時，難以將防止沈積物附著之部分設為溫度高於成膜對象之基板之情形較多。
以下，一面參照圖式，一面對用以抑制於藉由PEALD進行成膜時因無助於基板表面上之反應之自由基所致之反應產物附著於不易藉由乾洗去除之部位的本實施形態之成膜裝置及成膜方法進行說明。再者，於本說明書及圖式中，對實質上具有相同功能構成之要素，藉由標註相同符號而省略重複說明。
圖1係模式性地表示作為本實施形態之成膜裝置之電漿處理裝置之構成之概略的縱剖視圖。圖2係圖1之局部放大剖視圖。圖3係下述間隔壁部之俯視圖。再者，於本實施形態中，電漿處理裝置1係以具有成膜功能及蝕刻功能之兩者之電容耦合型電漿處理裝置為例進行說明。又，電漿處理裝置1係設為使用O自由基成膜SiO2 膜者。
如圖1所示，電漿處理裝置1具有大致圓筒形狀之處理容器10。處理容器10於內部產生電漿，且氣密地收容作為基板之半導體晶圓(以下稱作「晶圓」)W。於本實施形態中，處理容器10係用以對直徑300 mm之晶圓W進行處理者。處理容器10包含例如鋁，且其內壁面經實施陽極氧化處理。該處理容器10安全接地。
於處理容器10內，收容有載置晶圓W之載置台11。 載置台11具有靜電吸盤12及靜電吸盤載置板13。靜電吸盤12於上方具有載置部12a，且於下方具有基體部12b。靜電吸盤載置板13設置於靜電吸盤12之基體部12b之下方。又，基體部12b及靜電吸盤載置板13包含導電性之材料、例如鋁(Al)等金屬，且作為下部電極發揮功能。
載置部12a具有於一對絕緣層之間設置有電極之構造。於上述電極，經由開關20連接有直流電源21。而且，利用藉由自直流電源21對上述電極施加直流電壓而產生之靜電力，將晶圓W吸附於載置部12a之載置面。
又，於基體部12b之內部，形成有冷媒流路14a。自設置於處理容器10之外部之冷卻器單元(未圖示)經由冷媒入口配管14b將冷媒供給至冷媒流路14a。供給至冷媒流路14a之冷媒經由冷媒出口配管14c而返回至冷卻器單元。如此，藉由使冷媒、例如冷卻水等於冷媒流路14a中循環，可將載置台11及載置於載置台11之晶圓W冷卻至特定溫度。
又，於基體部12b之冷媒流路14a之上方，設置有作為加熱元件之加熱器14d。加熱器14d係與加熱器電源22連接，藉由利用該加熱器電源22施加電壓，可使載置台11及載置於載置台11之晶圓W升溫至特定溫度。再者，加熱器14d亦可設置於載置部12a。
又，於載置台11，設置有用以將氦氣等冷熱傳遞用氣體(背側氣體)自氣體供給源(未圖示)供給至晶圓W之背面之氣體流路14e。藉由該冷熱傳遞用氣體，可將利用靜電吸盤12吸附保持於載置台11之載置面之晶圓W控制為特定溫度。
以上述方式構成之載置台11固定於大致圓筒形狀之支持構件15，上述支持構件15設置於處理容器10之底部。支持構件15包含例如陶瓷等絕緣體。
亦可於靜電吸盤12之基體部12b之周緣部上，以包圍載置部12a之側方之方式設置以圓環狀形成之聚焦環16。聚焦環16以與靜電吸盤12同軸之方式設置。該聚焦環16係為了提昇電漿處理之均一性而設置。再者，聚焦環16可包含根據蝕刻處理等電漿處理適當選擇之材料，例如可包含矽或石英。
於載置台11之上方，以與載置台11對向之方式設置有作為電漿源之簇射頭30。簇射頭30具有：電極板31，其具有作為上部電極之功能，以與載置台11上之晶圓W對向之方式配置；及電極支持體32，其設置於電極板31之上方。再者，簇射頭30介隔絕緣性遮蔽構件33支持於處理容器10之上部。
電極板31與靜電吸盤載置板13作為一對電極(上部電極及下部電極)發揮功能。於電極板31形成有複數個氣體噴出孔31a。氣體噴出孔31a係用以對處理容器10內位於載置台11之上方之區域即處理區域S供給處理氣體者。再者，電極板31包含例如矽(Si)。
電極支持體32係將電極板31裝卸自如地支持者，且包含例如表面經陽極氧化處理之鋁等導電性材料。於電極支持體32之內部，形成有氣體擴散室32a。自該氣體擴散室32a形成有與氣體噴出孔31a連通之複數個氣體流通孔32b。又，於電極支持體32，經由流量控制機器群41、閥群42、氣體供給管43、氣體導入口32c而連接有氣源群40，以對氣體擴散室32a供給處理氣體。
氣源群40具有電漿處理等所需之複數種氣體供給源。於電漿處理裝置1中，來自選自氣源群40中之一個以上之氣體供給源之處理氣體經由流量控制機器群41、閥群42、氣體供給管43、氣體導入口32c供給至氣體擴散室32a。而且，供給至氣體擴散室32a之處理氣體經由氣體流通孔32b、氣體噴出孔31a以簇射狀分散供給至處理區域S內。
為了不經由簇射頭30地對該處理容器10內之處理區域S供給處理氣體，而於處理容器10之側壁形成有氣體導入孔10a。氣體導入孔10a之數量可為1個，亦可為兩個以上。於氣體導入孔10a，經由流量控制機器群44、閥群45、氣體供給管46而連接有氣源群40。 再者，於處理容器10之側壁進而形成晶圓W之搬入搬出口10b，該搬入搬出口10b可藉由閘閥10c打開及關閉。
又，於處理容器10之側壁，沿其內周面裝卸自如地設置有沈積物遮罩(以下稱作「遮罩」)50。遮罩50係防止成膜時之沈積物或蝕刻副產物附著於處理容器10之內壁者，例如藉由於鋁材被覆Y2 O3 等陶瓷而構成。又，於與遮罩50對向之面且支持構件15之外周面，裝卸自如地設置有與遮罩50相同之沈積物遮罩(以下稱作「遮罩」)51。
於處理容器10之底部，形成有用以將該處理容器內排氣之排氣口52。於排氣口52連接有例如真空泵等排氣裝置53，且構成為可利用該排氣裝置53將處理容器10內減壓。
進而，於處理容器10內具有將上述處理區域S與排氣口52連接之排氣通路54。排氣通路54由包含遮罩50之內周面之處理容器10之側壁之內周面及包含遮罩51之外周面之支持構件15之外周面劃分形成。處理區域S內之氣體經由排氣通路54及排氣口52排出至處理容器10外。
於排氣通路54之排氣口52側之端部即排氣方向下游側之端部，以將該排氣通路54阻塞之方式設置有平板狀之排氣板54a。但，因於排氣板54a設置有貫通孔，故經由排氣通路54及排氣口52之處理容器10內之排氣不受排氣板54a之阻礙。排氣板54a例如藉由於鋁材被覆Y2 O3 等陶瓷而構成。
又，於處理容器10內，設置有於排氣通路54內將處理區域S側與排氣口52側隔開之間隔壁部60。 如圖2所示，間隔壁部60具有使排氣通路54之處理區域S側與排氣口52側連通之流路60a。 間隔壁部60係用以抑制電漿處理時產生於處理區域S內之自由基未去活化而到達排氣口52者。於本實施形態中，處理區域S內之氣體通過間隔壁部60之流路60a。而且，間隔壁部60以於排氣通路54之延伸方向(圖2之上下方向)之俯視時自處理區域S側看不到排氣口52側之方式形成。因此，處理區域S內之自由基於自處理區域S排出時於通過流路60a時與形成流路60a之構造物之表面碰撞而去活化後到達排氣口52。
以下，對間隔壁部60進行詳細敍述。 如圖2所示，間隔壁部60具有第1構件61及第2構件62。第1構件61以自形成排氣通路54之處理容器10之側壁之內周面(具體而言，遮罩50之內周面)朝向內側突出之方式設置。又，第1構件61以與上述內周面之間具有間隙61a，並且將排氣通路54之靠外側之一部分覆蓋之方式設置。第2構件62以自形成排氣通路54之支持構件15之外周面(具體而言，遮罩51之外周面)朝向外側突出，並且與上述外周面之間具有間隙62a之方式設置，且將排氣通路54之靠內側之一部分覆蓋。進而，第1構件61及第2構件62分別如圖3所示形成為俯視圓環狀。第1構件61之前端部61b與第2構件62之前端部62b係俯視時遍及圓周方向整體地重疊。 於本例中，如圖2所示，流路60a由第1構件61及第2構件62以及間隙61a及間隙62a形成。
第1構件61由作為第1支持部之第1凸部50a支持，第2構件62由作為第2支持部之第2凸部51a支持。第1凸部50a以自遮罩50朝向內側突出之方式形成，第2凸部51a以自遮罩51朝向外側突出之方式形成。
間隔壁部60之材料、即第1構件61及第2構件62之材料中，使用對O自由基之再結合係數(recombination coefficient)較高之材料、例如金屬、氧化鋁或Si。
返回至圖1之說明。於電漿處理裝置1，經由第1整合器24a連接有第1高頻電源23a，經由第2整合器24b連接有第2高頻電源23b。
第1高頻電源23a係產生電漿產生用之高頻電力之電源。第1高頻電源23a對簇射頭30之電極支持體32供給27 MHz～100 MHz之頻率、於一例中為40 MHz之頻率之高頻電力。第1整合器24a具有用以使第1高頻電源23a之輸出阻抗與負載側(電極支持體32側)之輸入阻抗整合之電路。
第1高頻電源23a不僅可產生連續振盪之高頻電力，而且亦可產生成為接通位準之期間與成為斷開位準之期間週期性連續之脈衝狀電力。再者，脈衝狀電力中之斷開位準亦可不為零。即，第1高頻電源23a亦可產生成為高位準之期間與成為低位準之期間週期性連續之脈衝狀電力。 第1高頻電源23a於連續振盪之情形時供給50 W以上且未達500 W之高頻電力。又，第1高頻電源23a於進行脈衝調變之情形時，以占空比為75%以下且頻率為5 kHz以上之脈衝波狀，供給有效功率未達500 W之高頻電力。於進行脈衝調變之情形時，成為斷開位準之期間內之高頻電力若低於成為接通位準之期間內之高頻電力則亦可不為零。再者，進行脈衝調變之情形時之有效功率係指高頻電力之大小乘以占空比所得者。例如，於以脈衝波狀供給之高頻電力之大小為1000 W且占空比為30%之情形時，有效功率為300 W。
第2高頻電源23b產生用以將離子吸入至晶圓W之高頻電力(高頻偏壓電力)，並將該高頻偏壓電力供給至靜電吸盤載置板13。高頻偏壓電力之頻率係400 kHz～13.56 MHz之範圍內之頻率，於一例中為3 MHz。第2整合器24b具有用以使第2高頻電源23b之輸出阻抗與負載側(靜電吸盤載置板13側)之輸入阻抗整合之電路。
於以上之電漿處理裝置1，具有控制部100。控制部100例如為電腦，且具有程式儲存部(未圖示)。於程式儲存部，儲存有控制電漿處理裝置1中之晶圓W之處理之程式。又，於程式儲存部，儲存有用以利用處理器控制各種處理之控制程式或用以根據處理條件使電漿處理裝置1之各構成部執行處理之程式、即處理配方。再者，上述程式係記錄於電腦可讀取之記憶媒體中者，亦可為自該記憶媒體安裝於控制部100者。
其次，使用圖4對以上述方式構成之電漿處理裝置1中之晶圓W之處理進行說明。
(步驟S1) 首先，如圖4所示，將晶圓W搬送至處理容器10內。具體而言，將處理容器10內進行排氣，於成為特定壓力之真空氣氛之狀態下將閘閥10c打開，自與處理容器10相鄰之真空氣氛之搬送室，利用搬送機構將晶圓W搬送至載置台11上。進行晶圓W向載置台11之交接、及搬送機構自處理容器10之退出後，將閘閥10c封閉。
(步驟S2) 繼而，於晶圓W形成包含Si之反應前驅物。具體而言，自選自氣源群40之複數個氣源中之氣源，經由氣體導入孔10a將Si原料氣體供給至處理容器10內。藉此，於晶圓W形成由包含Si之反應前驅物構成之吸附層。再者，此時，藉由使排氣裝置53動作，而將處理容器10內之壓力調整為特定壓力。Si原料氣體例如為胺基矽烷系氣體。
(步驟S3) 其次，對處理容器10內之空間進行沖洗。具體而言，自處理容器10內排出以氣相狀態存在之Si原料氣體。排氣時，亦可對處理容器10供給Ar等稀有氣體或氮氣等惰性氣體作為沖洗氣體。再者，該步驟S3亦可省略。
(步驟S4) 其次，藉由電漿處理於晶圓W上形成SiO2 。具體而言，自選自氣源群40之複數個氣源中之氣源，經由簇射頭30將含O氣體供給至處理容器10內。又，自第1高頻電源23a供給高頻電力。進而，藉由使排氣裝置53動作，而將處理容器10內之空間之壓力調整為特定壓力。藉此，自含O氣體產生電漿。繼而，所產生之電漿中含有之O自由基將晶圓W上形成之Si前驅物改質。具體而言，上述前驅物包含Si與氫之鍵，利用O自由基將上述前驅物之氫取代為氧，於晶圓W上形成SiO2 。含O氣體例如為二氧化碳(CO2 )氣體或氧氣(O2 )氣體。又，於該步驟S4中，第1高頻電源23a供給例如50 W以上且未達500 W之連續振盪之高頻電力。又，於步驟S4中，第1高頻電源23a亦可以占空比為75%以下且頻率為5 kHz以上之脈衝波狀，供給有效功率未達500 W之高頻電力。 利用O自由基進行之晶圓W(前驅物)之改質係進行特定時間以上。上述特定時間根據高頻電力之大小預先確定。
(步驟S5) 繼而，將處理容器10內之空間進行沖洗。具體而言，自處理容器10內排出含O氣體。排氣時，亦可對處理容器10供給Ar等稀有氣體或氮氣等惰性氣體作為沖洗氣體。再者，該步驟S5亦可省略。
藉由將上述步驟S2～S5之循環進行一次以上，而於晶圓W之表面積層SiO2 之原子層，形成SiO2 膜。再者，上述循環之執行次數根據SiO2 膜所需之膜厚而設定。
於本實施形態中，於執行步驟S4時，處理容器10內不與晶圓W反應之O自由基於通過間隔壁部60之流路60a時，與第1構件61或第2構件62之表面碰撞進行反應而去活化後，排出至處理容器10外。換言之，於步驟S4時，間隔壁部60防止處理區域內之O自由基僅以沿排氣通路54之直線運動便到達排氣口52。於步驟S5中於處理容器10內存在O自由基之情形亦情況相同。因此，可抑制O自由基所致之沈積物附著於較處理容器10更靠排氣方向下游側之部分之類不易藉由乾洗去除之部分。
(步驟S6) 上述步驟S2～S5之循環之執行結束後，判定是否滿足該循環之停止條件，具體而言，例如判定循環是否已進行特定次數。 於不滿足上述停止條件之情形時(否之情形時)，再次執行步驟S2～S5之循環。
(步驟S7) 於滿足上述停止條件之情形時(是之情形時)、即成膜已結束之情形時，於相同處理容器10內進行以所獲得之SiO2 膜為遮罩之蝕刻對象層之蝕刻等所需之處理。再者，該步驟S7亦可省略。 於本例中，雖於處理容器10內於成膜後繼續進行蝕刻，但亦可於蝕刻後進行成膜，亦可於蝕刻與蝕刻之間進行成膜。
(步驟S8) 此後，以與向處理容器10中搬入時相反之順序，將晶圓W自處理容器10搬出，電漿處理裝置1中之處理結束。
又，於對特定片數之晶圓W進行如上所述之處理後，進行電漿處理裝置1之清洗。具體而言，自選自氣源群40之複數個氣源中之氣源，將含F氣體供給至處理容器10內。又，自第1高頻電源23a供給高頻電力。進而，藉由使排氣裝置53動作，而將處理容器10內之空間之壓力設定為特定壓力。藉此，自含F氣體產生電漿。所產生之電漿中之F自由基將處理容器10內附著之因O自由基所致之沈積物分解去除。又，於清洗時，即便於較處理容器10更靠排氣方向下游側之部分附著有沈積物，該沈積物若為少量，則亦利用上述F自由基分解去除。沈積物分解後利用排氣裝置53排出。 再者，上述含F氣體例如為CF4 氣體、SF6 氣體、NF3 氣體等。清洗氣體包含該等含F氣體，且視需要添加O2 氣體等含氧氣體或Ar氣體。又，清洗時之處理容器10內之壓力為百～數百mTorr。
以上，根據本實施形態，間隔壁部60之流路60a以俯視時通過該流路60a，自處理區域S側看不到排氣口52側之方式形成，又，以處理容器10內之氣體通過上述流路60a排出之方式構成。因此，成膜時於處理容器10內未與晶圓W反應之O自由基於通過流路60a時，與間隔壁部60碰撞而去活化後排出。因此，於以晶圓W之表面整面之反應前驅物進行反應之方式大量生成O自由基之情形時，亦可減少O自由基所致之沈積物附著於不易藉由乾洗去除之部位、具體而言較處理容器10更靠排氣方向下游側之部分。藉此，可提昇生產性。
又，本實施形態之方法中，可於較間隔壁部60更靠排氣方向下游側之部分整體之較寬廣之區域防止沈積物附著。
又，根據本實施形態，間隔壁部60由對O自由基之再結合係數較高之材料、例如金屬、氧化鋁或Si形成。藉此，於使用O自由基成膜SiO2 膜時，可抑制O自由基所致之沈積物附著於多餘之部分。
間隔壁部60之材料亦可使用對F自由基之再結合係數較低之材料。上述再結合係數較低之材料例如為氧化鋁或石英。藉此，即便O自由基所致之沈積物附著於較間隔壁部60更靠下游側之部分，亦因使用F自由基之步驟中F自由基通過流路60a時未去活化而到達該下游側之部分而可將上述沈積物分解去除。再者，使用F自由基之步驟係指使用F自由基進行蝕刻之步驟或上述使用F自由基之乾洗步驟。
又，藉由利用氧化鋁形成間隔壁部60，可更確實地抑制O自由基所致之沈積物之附著，並且即便上述沈積物附著亦可藉由使用F自由基之步驟去除。
再者，間隔壁部60之材料於第1構件61與第2構件62中亦可不同。例如，亦可第1構件61中使用對F自由基之再結合係數較低之材料，第2構件62中使用對O自由基之再結合係數較高之材料。更具體而言，亦可將第1構件61之材料設為石英，將第2構件62設為矽。又，亦可第1構件61中使用對O自由基之再結合係數較高之材料，第2構件62中使用對F自由基之再結合係數較低之材料。第1構件61之材料與第2構件62之材料於對O自由基之再結合係數較高之材料中亦可不同。又，第1構件61之材料與第2構件62之材料於對F自由基之再結合係數較低之材料中亦可不同。
又，考慮金屬對晶圓W之影響，亦可於第1構件61之材料及第2構件62之材料、尤其接近晶圓W之第1構件61之材料中使用不含金屬之材料。
進而，於本實施形態中，對簇射頭30供給50 W以上且未達500 W之連續振盪之高頻電力作為電漿產生用之電力。藉此，於處理容器10內生成足夠晶圓W之表面整面之反應前驅物進行反應且少量之O自由基。因此，可進而減少O自由基所致之沈積物附著於較處理容器10更靠排氣方向下游側之部分之量。
於本實施形態中，亦存在對簇射頭30以占空比為75%以下且頻率為5 kHz以上之脈衝波狀供給有效功率未達500 W之高頻電力作為電漿產生用之電力之情況。亦於該情形時，於處理容器10內生成足夠晶圓W之表面整面之反應前驅物進行反應且少量之O自由基。因此，可進而減少O自由基所致之沈積物附著於較處理容器10更靠排氣方向下游側之部分之量。
(確認試驗) 本發明人等對於電漿處理裝置1內之複數個部分貼附試件，將上述步驟S2～S5之循環反覆進行600次時，對於附著於試件之沈積物之量進行試驗。
該試驗之條件如下所述。
O自由基之電漿產生用之電力：150 W之連續振盪之高頻電力 第1構件61之材料：石英 第2構件62之材料：矽 步驟S4中使用之氣體及其流量：290 sccm之含O氣體及40 sccm之Ar氣體 步驟S4中之處理容器10內之壓力：200 mTorr
又，於該試驗中，貼附有試件之位置、及附著於該試件之沈積物之量如下所述。再者，以下之貼附有試件之部分全部位於形成電漿之處理區域S之外側。
形成排氣口52之歧管之底壁：4.9 nm 上述歧管之內周壁：11.2 nm 處理容器10之側壁與遮罩50之間之部分且高度與載置台11上之晶圓W大致相同之部分：4.1 nm
再者，電漿處理裝置1於在間隔壁部60未設置第1構件61及第2構件62之情形時，若於相同之條件下將步驟S2～S5之循環反覆進行600次，則於貼附於與上述相同之位置之試件，附著80 nm以上之沈積物。 因此，根據確認試驗，附著於處理區域S之外側之沈積物之量減少。
圖5係表示間隔壁部之另一例之圖。 圖5之間隔壁部70與圖2等之例不同，包含1個構件，且具有於與排氣通路54之延伸方向交叉之方向上延伸之貫通孔70a。具體而言，間隔壁部70包含具有自表面向背面以直線狀貫通之貫通孔70a之平板，且以貫通孔70a之延伸方向與排氣通路54之延伸方向交叉之方式，對於排氣通路54傾斜地設置。而且，貫通孔70a構成使排氣通路54之處理區域S側與排氣口52側連通且以俯視時通過該流路自處理區域S側看不到排氣口52側之方式形成之流路。該間隔壁部70亦可防止O自由基所致之沈積物附著。又，間隔壁部70係使具有上述貫通孔70a之平板傾斜而成，因此可一面提高該間隔壁部70之排氣流導一面促進該間隔壁部70所致之自由基去活化。
再者，於圖之例中，支持間隔壁部70之支持部具有：外側凸部71a，其自遮罩50朝向內側突出地支持間隔壁部70之外側端；及內側凸部71b，其自遮罩51朝向外側突出地支持間隔壁部70之內側端。
圖6係表示間隔壁部之另一例之圖。 圖6之間隔壁部80包含沿著自處理區域S側向排氣口52側之氣流分割為兩個之分割體81、82。又，分割體81、82分別具有沿上述氣流延伸之貫通孔81a、82a，且分割體81之貫通孔81a以於排氣通路54之延伸方向之俯視時不與分割體82之貫通孔82a重疊之方式形成。而且，貫通孔81a、82a構成使排氣通路54之處理區域S側與排氣口52側連通且以俯視時通過該流路自處理區域S側看不到排氣口52側之方式形成之流路。該間隔壁部80亦可防止O自由基所致之沈積物附著。
再者，貫通孔81a、82a沿排氣通路54之延伸方向而形成，但亦可以沿與排氣通路54之延伸方向交叉之方向延伸之方式形成。藉此，可提昇間隔壁部80之排氣流導。 沿著自處理區域S側向排氣口52側之氣流之間隔壁部80之分割數量於圖之例中為兩個，但亦可為3個以上。 再者，於圖之例中，支持分割體81之支持部具有：外側凸部83a，其自遮罩50朝向內側突出地支持分割體81之外側端；及內側凸部83b，其自遮罩51朝向外側突出地支持分割體81之內側端。又，支持分割體82之支持部具有：外側凸部84a，其自遮罩50朝向內側突出地支持分割體82之外側端；及內側凸部84b，其自遮罩51朝向外側突出地支持分割體82之內側端。
於以上之例中，於電漿處理裝置1中可進行成膜及該成膜後之蝕刻，亦可於成膜前進行蝕刻後進行成膜。又，於電漿處理裝置1中，亦可於成膜之前後之兩者進行蝕刻，亦可僅進行成膜而不進行蝕刻。
於以上之例中，電漿處理裝置1係成膜或蝕刻中使用電容耦合型電漿。但，成膜或蝕刻中亦可使用感應耦合型電漿，亦可使用微波之類表面波電漿。
又，於以上之例中，使用O自由基進行SiO2 膜之成膜，但亦可使用其他自由基進行成膜。
再者，於以上之例中，遮罩50或遮罩51設為藉由於鋁材被覆Y2 O3 等陶瓷而構成者。但，遮罩50或遮罩51亦可與第1構件61或第2構件62同樣地由對O自由基之再結合係數較高之材料或對F自由基之再結合係數較低之材料形成。
應該認為本次揭示之實施形態於全部方面均為例示而非限制性者。上述實施形態亦可於不脫離隨附申請專利範圍及其主旨之情況下以各種形態進行省略、置換、變更。
再者，如下所述之構成亦屬於本發明之技術範圍。 (1)一種成膜裝置，其係藉由PEALD而於基板成膜特定膜者，且具有： 處理容器，其氣密地收容基板；及 載置台，其於上述處理容器內載置基板； 上述處理容器具有： 排氣口，其用以將該處理容器內進行排氣； 排氣通路，其將該處理容器內位於上述載置台之上方之處理區域與上述排氣口連接；及 間隔壁部，其於上述排氣通路內將上述處理區域側與上述排氣口側隔開； 上述間隔壁部具有使上述處理區域側與上述排氣口側連通之流路， 上述間隔壁部以於上述排氣通路之延伸方向之俯視時，自上述處理區域側看不到上述排氣口側之方式形成。 於上述(1)中，將排氣通路之處理區域側與排氣口側隔開之間隔壁部具有使處理區域側與排氣口側連通之流路，且以於排氣通路之延伸方向之俯視時，自處理區域側看不到排氣口側之方式形成。因此，處理容器內產生之自由基中之未與晶圓W進行反應者於通過流路時，與間隔壁碰撞而去活化後排出。由此，於以基板成為飽和狀態之方式大量供給自由基之情形時，亦可防止自由基所致之沈積物附著於多餘之部分。藉此可提昇生產性。
(2)如上述(1)中記載之成膜裝置，其中上述間隔壁部具有：第1構件，其自形成上述排氣通路之一側壁朝向相反側之側壁延伸，將該排氣通路之一部分覆蓋；及第2構件，其自上述相反側之側壁朝向上述一側壁延伸，將該排氣通路之一部分覆蓋； 上述第1構件之前端部與上述第2構件之前端部於上述俯視時重疊， 上述流路包含上述第1構件與上述相反側之側壁之間之間隙、及上述第2構件與上述一側壁之間之間隙。 (3)如上述(1)中記載之成膜裝置，其具有於與上述排氣通路之延伸方向交叉之方向上延伸之貫通孔，且 上述流路包含上述貫通孔。 (4)如上述(1)中記載之成膜裝置，其中上述間隔壁部包含沿著自上述處理區域側向上述排氣口側之氣流分割為複數個之分割體，且 上述分割體分別具有貫通孔， 上述分割體中之至少1個所具有之上述貫通孔與其他上述分割體所具有之上述貫通孔於上述俯視時不重疊， 上述流路包含上述分割體之上述貫通孔。
(5)如上述(1)至(4)中任一項中記載之成膜裝置，其中上述間隔壁部由金屬、氧化鋁或矽形成。 藉此，可更確實地防止使用O自由基進行成膜時因O自由基所致之沈積物附著於多餘之部分。
(6)如上述(1)至(4)中任一項中記載之成膜裝置，其中上述間隔壁部由氧化鋁或石英形成。 藉此，因於使用F自由基之步驟中F自由基通過流路60a時未去活化而到達該下游側之部分而可將沈積物分解去除。
(7)如上述(1)至(4)中任一項中記載之成膜裝置，其中上述間隔壁部由氧化鋁形成。 藉此，可更確實地防止O自由基所致之沈積物之附著，並且上述沈積物即便附著亦可藉由使用F自由基之步驟去除。
(8)如上述(1)至(7)中任一項中記載之成膜裝置，其具有： 電漿源，其於上述處理容器內產生成膜用之氣體之電漿； 高頻電力源，其對上述電漿源供給電漿產生用之高頻電力；及 控制部，其控制上述高頻電力源，對上述電漿源供給50 W以上且未達500 W之連續振盪之高頻電力。 藉此，可進而減少因自由基所致之沈積物附著於較間隔壁部更靠排氣方向下游側之部分之量。
(9)如上述(1)至(7)中任一項中記載之成膜裝置，其具有： 電漿源，其於上述處理容器內產生成膜用之氣體之電漿； 高頻電力源，其對上述電漿源供給電漿產生用之高頻電力；及 控制部，其控制上述高頻電力源，對上述電漿源以占空比為75%以下且頻率為5 kHz以上之脈衝波狀供給有效功率未達500 W之高頻電力作為電漿產生用之電力。 藉此，可進而減少因自由基所致之沈積物附著於較間隔壁部更靠排氣方向下游側之部分之量。
(10)一種成膜方法，其係使用成膜裝置藉由PEALD而於基板成膜特定膜者，且 上述成膜裝置具有：處理容器，其氣密地收容基板；及 載置台，其於上述處理容器內載置基板； 上述處理容器具有： 排氣口，其用以將該處理容器內進行排氣； 排氣通路，其將該處理容器內位於上述載置台之上方之處理區域與上述排氣口連接；及 間隔壁部，其於上述排氣通路內將上述處理區域側與上述排氣口側隔開； 上述間隔壁部具有使氣體自上述處理區域側向上述排氣口側通過之流路， 上述間隔壁部以於上述排氣通路之延伸方向之俯視時，自上述處理區域側看不到上述排氣口側之方式形成， 該成膜方法具有： 電漿處理步驟，其係於上述處理容器內產生成膜用之氣體之電漿，且利用上述電漿中含有之自由基對基板之表面進行處理；及 排出步驟，其係於上述電漿處理步驟以後，經由上述間隔壁部之上述流路將經電漿化之上述氣體排出。 藉此，即便於以基板成為飽和狀態之方式大量供給自由基之情形時，亦可防止自由基所致之沈積物附著於多餘之部分。
1:電漿處理裝置 1a:電漿處理裝置 10:處理容器 10a:氣體導入孔 10b:搬入搬出口 10c:閘閥 11:載置台 12:靜電吸盤 12a:載置部 12b:基體部 13:靜電吸盤載置板 14a:冷媒流路 14b:冷媒入口配管 14c:冷媒出口配管 14d:加熱器 14e:氣體流路 15:支持構件 16:聚焦環 20:開關 21:直流電源 22:加熱器電源 23a:第1高頻電源 23b:第2高頻電源 24a:第1整合器 24b:第2整合器 30:簇射頭 31:電極板 31a:氣體噴出孔 32:電極支持體 32a:氣體擴散室 32b:氣體流通孔 32c:氣體導入口 33:絕緣性遮蔽構件 40:氣源群 41:流量控制機器群 42:閥群 43:氣體供給管 44:流量控制機器群 45:閥群 46:氣體供給管 50:沈積物遮罩 50a:第1凸部 51:沈積物遮罩 51a:第2凸部 52:排氣口 53:排氣裝置 54:排氣通路 54a:排氣板 60:間隔壁部 60a:流路 61:第1構件 61a:間隙 61b:前端部 62:第2構件 62a:間隙 62b:前端部 70:間隔壁部 70a:貫通孔 71a:外側凸部 71b:內側凸部 80:間隔壁部 81:分割體 81a:貫通孔 82:分割體 82a:貫通孔 83a:外側凸部 83b:內側凸部 84a:外側凸部 84b:內側凸部 100:控制部 P1:部分 P2:部分 P3:部分 P4:部分 S:處理區域 W:晶圓
圖1係模式性地表示作為本實施形態之成膜裝置之電漿處理裝置之構成之概略的縱剖視圖。 圖2係圖1之局部放大圖。 圖3係圖1之間隔壁之俯視圖。 圖4係用以說明圖1之電漿處理裝置中之晶圓W之處理的流程圖。 圖5係表示間隔壁之另一例之圖。 圖6係表示間隔壁之另一例之圖。
1:電漿處理裝置
1a:電漿處理裝置
10:處理容器
10a:氣體導入孔
10b:搬入搬出口
10c:閘閥
11:載置台
12:靜電吸盤
12a:載置部
12b:基體部
13:靜電吸盤載置板
14a:冷媒流路
14b:冷媒入口配管
14c:冷媒出口配管
14d:加熱器
14e:氣體流路
15:支持構件
16:聚焦環
20:開關
21:直流電源
22:加熱器電源
23a:第1高頻電源
23b:第2高頻電源
24a:第1整合器
24b:第2整合器
30:簇射頭
31:電極板
31a:氣體噴出孔
32:電極支持體
32a:氣體擴散室
32b:氣體流通孔
32c:氣體導入口
33:絕緣性遮蔽構件
40:氣源群
41:流量控制機器群
42:閥群
43:氣體供給管
44:流量控制機器群
45:閥群
46:氣體供給管
50:沈積物遮罩
51:沈積物遮罩
52:排氣口
53:排氣裝置
54:排氣通路
54a:排氣板
60:間隔壁部
100:控制部
S:處理區域
W:晶圓

Claims (11)

  1. 一種成膜裝置，其係藉由PEALD而於基板成膜特定膜者，且具有：處理容器，其氣密地收容基板；及載置台，其於上述處理容器內載置基板；上述處理容器具有：排氣口，其用以將該處理容器內進行排氣；排氣通路，其將該處理容器內位於上述載置台之上方之處理區域與上述排氣口連接；及間隔壁部，其於上述排氣通路內將上述處理區域側與上述排氣口側隔開；上述間隔壁部具有使上述處理區域側與上述排氣口側連通之流路，上述間隔壁部以於上述排氣通路之延伸方向之俯視時，自上述處理區域側看不到上述排氣口側之方式形成，上述間隔壁部具有：第1構件，其自形成上述排氣通路之一側壁朝向相反側之側壁延伸，將該排氣通路之一部分覆蓋；及第2構件，其自上述相反側之側壁朝向上述一側壁延伸，將該排氣通路之一部分覆蓋；上述第1構件之前端部與上述第2構件之前端部於上述俯視時重疊，上述流路包含上述第1構件與上述相反側之側壁之間之間隙、及上述第2構件與上述一側壁之間之間隙。
  2. 一種成膜裝置，其係藉由PEALD而於基板成膜特定膜者，且具有：處理容器，其氣密地收容基板；及 載置台，其於上述處理容器內載置基板；上述處理容器具有：排氣口，其用以將該處理容器內進行排氣；排氣通路，其將該處理容器內位於上述載置台之上方之處理區域與上述排氣口連接；及間隔壁部，其於上述排氣通路內將上述處理區域側與上述排氣口側隔開；上述間隔壁部具有使上述處理區域側與上述排氣口側連通之流路，上述間隔壁部以於上述排氣通路之延伸方向之俯視時，自上述處理區域側看不到上述排氣口側之方式形成，上述間隔壁部包含沿著自上述處理區域側向上述排氣口側之氣流分割為複數個之分割體，且上述分割體分別具有貫通孔，上述分割體中之至少1個所具有之上述貫通孔與其他上述分割體所具有之上述貫通孔於上述俯視時不重疊，上述流路包含上述分割體之上述貫通孔。
  3. 如請求項1之成膜裝置，其中上述間隔壁部由金屬、氧化鋁或矽形成。
  4. 如請求項2之成膜裝置，其中上述間隔壁部由金屬、氧化鋁或矽形成。
  5. 如請求項1之成膜裝置，其中上述間隔壁部由氧化鋁或石英形成。
  6. 如請求項2之成膜裝置，其中上述間隔壁部由氧化鋁或石英形成。
  7. 如請求項1之成膜裝置，其中上述間隔壁部由氧化鋁形成。
  8. 如請求項2之成膜裝置，其中上述間隔壁部由氧化鋁形成。
  9. 如請求項1至8中任一項之成膜裝置，其具有：電漿源，其於上述處理容器內產生成膜用之氣體之電漿；高頻電力源，其對上述電漿源供給電漿產生用之高頻電力；及控制部，其控制上述高頻電力源，對上述電漿源供給50W以上且未達500W之連續振盪之高頻電力。
  10. 如請求項1至8中任一項之成膜裝置，其具有：電漿源，其於上述處理容器內產生成膜用之氣體之電漿；高頻電力源，其對上述電漿源供給電漿產生用之高頻電力；及控制部，其控制上述高頻電力源，對上述電漿源以占空比為75%以下且頻率為5kHz以上之脈衝波狀供給有效功率未達500W之高頻電力作為電漿產生用之電力。
  11. 一種成膜方法，其係使用成膜裝置藉由PEALD而於基板成膜特定膜者，且 上述成膜裝置具有：處理容器，其氣密地收容基板；及載置台，其於上述處理容器內載置基板；上述處理容器具有：排氣口，其用以將該處理容器內進行排氣；排氣通路，其將該處理容器內位於上述載置台之上方之處理區域與上述排氣口連接；及間隔壁部，其於上述排氣通路內將上述處理區域側與上述排氣口側隔開；上述間隔壁部具有使氣體自上述處理區域側向上述排氣口側通過之流路，上述間隔壁部以於上述排氣通路之延伸方向之俯視時，自上述處理區域側看不到上述排氣口側之方式形成，該成膜方法具有：電漿處理步驟，其係於上述處理容器內產生成膜用之氣體之電漿，且利用上述電漿中含有之自由基對基板之表面進行處理；及排出步驟，其係於上述電漿處理步驟以後，經由上述間隔壁部之上述流路將經電漿化之上述氣體排出。
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