WO2023139925A1

WO2023139925A1 - プラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法

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Publication number: WO2023139925A1
Application number: PCT/JP2022/043672
Authority: WO
Inventors: 篤毅深澤; 大樹前原
Original assignee: 東京エレクトロン株式会社
Priority date: 2022-01-19
Filing date: 2022-11-28
Publication date: 2023-07-27
Also published as: TW202334496A

Abstract

プラズマによって基板上の所望の位置に局所的な成膜を行う技術を提供する。プラズマ成膜装置は、チャンバと、チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、基板支持部上の領域に、プラズマ化された第１のガスを供給する第１のノズルと、第１のガスと反応する第２のガスをチャンバ内に供給する第２のノズルであって、第１のガスが第２のガスとチャンバ内で反応して、前記基板支持部に支持された基板の所定位置に膜を形成する、第２のノズルと、第２のノズルを基板支持部に対し相対的に移動させる移動部であって、所定位置は、基板支持部に対する第２のノズルの相対的な位置に基づいて定まるように構成された、移動部と、を備える。

Description

プラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法

　本開示の例示的実施形態は、プラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法に関する。

　処理ガスをプラズマ化して成膜処理する際に、プラズマの脈動を防止する技術として、特許文献１に記載された技術がある。

特開２００４－１８３０７１号公報

　本開示は、プラズマによって基板上の所望の位置に局所的な成膜を行う技術を提供する。

　本開示の一つの例示的実施形態において、チャンバと、チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、基板支持部上の領域に、プラズマ化された第１のガスを供給する第１のノズルと、第１のガスと反応する第２のガスをチャンバ内に供給する第２のノズルであって、第１のガスが第２のガスとチャンバ内で反応して、前記基板支持部に支持された基板の所定位置に膜を形成する、第２のノズルと、第２のノズルを基板支持部に対し相対的に移動させる移動部であって、所定位置は、基板支持部に対する第２のノズルの相対的な位置に基づいて定まるように構成された、移動部と、を備える、プラズマ成膜装置が提供される。

　本開示の一つの例示的実施形態によれば、プラズマによって基板上に局所的な成膜を行う技術を提供することができる。

プラズマ成膜装置の構成の一例を概略的に示す図である。チャンバ内を平面視したプラズマ成膜装置の構成の一例を示す図である。本プラズマ成膜方法の主な工程の一例を示すフローチャートである。図４（Ａ）は、基板の中央に膜が形成された状態を示し、図４（Ｂ）は、基板の全面に膜が拡散された状態を示し、図４（Ｃ）は、基板上の膜が形成される位置が変更された状態を示す。基板上の膜が形成される位置が変更される際の動作の一例を平面視で示す図である。基板面内で膜厚が変動する一例を示す図である。基板面内で膜厚が変動する一例を示す図である。基板上に部分的に膜が形成されている一例を示す図である。基板上の溝内に膜が形成されている一例を示す図である。複数の噴出口を有する第１のノズルを備えたプラズマ成膜装置の構成の一例を概略的に示す図である。基板上の膜が形成される位置が変更される際の動作の一例を平面視で示す図である。基板上の膜が形成される位置が変更される際の動作の一例を示す図である。基板支持部が水平方向に移動可能なプラズマ成膜装置の構成の一例を概略的に示す図である。基板上の膜が形成される位置が変更される際の動作の一例を平面視で示す図である。第２のノズルが第１のノズルに接続されているプラズマ成膜装置の構成の一例を概略的に示す図である。基板上に複数種類の膜が形成されている一例を示す図である。

　以下、本開示の各実施形態について説明する。

　一つの例示的実施形態において、プラズマ成膜装置は、チャンバと、チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、基板支持部上の領域に、プラズマ化された第１のガスを供給する第１のノズルと、第１のガスと反応する第２のガスをチャンバ内に供給する第２のノズルであって、第１のガスが第２のガスとチャンバ内で反応して、基板支持部に支持された基板の所定位置に膜を形成する、第２のノズルと、第２のノズルを基板支持部に対し相対的に移動させる移動部であって、所定位置は、基板支持部に対する第２のノズルの相対的な位置に基づいて定まるように構成された、移動部と、を備える。

　一つの例示的実施形態において、移動部は、第２のノズルを基板支持部の上方で移動させる移動機構を有するようにしてよい。

　一つの例示的実施形態において、第１のノズルは、基板支持部上の領域に向けて第１のガスを噴出する複数の噴出口を有し、第２のノズルは、第２のガスを噴出する噴出口を有し、移動部は、第２のノズルを移動させることで、第１のノズルの各噴出口から基板支持部上の領域に向けて噴出される第１のガスに対し第２のガスを噴出できる位置に、第２のノズルの噴出口を移動させることができるように構成されて、もよい。

　一つの例示的実施形態において、プラズマ成膜装置は、チャンバと、チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、基板支持部上の領域に、プラズマ化された第１のガスを供給する第１のノズルと、第１のガスと反応する第２のガスを、第１のノズル内に供給する第２のノズルであって、第１のガスが第２のガスと反応して、基板支持部に支持された基板の所定位置に膜を形成する、第２のノズルと、第１のノズルと基板支持部とを相対的に移動させる移動部であって、所定位置は、基板支持部に対する第１のノズルの相対的な位置に基づいて定まるように構成された、移動部と、を備える。

　一つの例示的実施形態において、移動部は、基板支持部を移動させる移動機構を有する。

　一つの例示的実施形態において、基板に形成される膜が液体状である。

　一つの例示的実施形態において、プラズマ成膜方法は、プラズマ成膜装置において実行されるプラズマ成膜方法であって、プラズマ成膜装置は、チャンバと、チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、基板支持部上の領域にガスを供給する第１のノズルと、チャンバ内にガスを供給する第２のノズルと、を備え、プラズマ成膜方法は、（ａ）基板支持部に基板を準備する工程と、（ｂ）第２のノズルと基板支持部との相対的な位置を調整する工程と、（ｃ）第１のノズルによって、基板に、プラズマ化された第１のガスを供給する工程と、（ｄ）第２のノズルによって、第１のガスと反応する第２のガスをチャンバ内に供給する工程であって、第１のガスが第２のガスとチャンバ内で反応して基板の所定位置に膜を形成する、工程と、を備え、（ｂ）は、第２のノズルと基板支持部との相対的な位置を調整して、所定位置を定める工程を含む。

　一つの例示的実施形態において、プラズマ成膜方法は、第１のノズルは、基板支持部上の領域に向けて第１のガスを噴出する複数の噴出口を有し、第２のノズルは、第２のガスを噴出する噴出口を有しており、（ｂ）において、第２のノズルを移動させることにより、第１のノズルの複数の噴出口のうちのいずれか一つの噴出口において当該噴出口から基板支持部上の領域に向けて噴出される第１のガスに対し第２のガスを噴出できる位置に、第２のノズルの噴出口を移動させ、第１のガスは、基板の上方で第２のガスと反応し、第１のガスと第２のガスとの反応生成物が基板上に堆積して、基板上に膜が形成されるようにしてよい。

　一つの例示的実施形態において、プラズマ成膜方法は、プラズマ成膜装置において実行されるプラズマ成膜方法であって、プラズマ成膜装置は、チャンバと、チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、基板支持部上の領域にガスを供給する第１のノズルと、第１のノズル内にガスを供給する第２のノズルと、を備え、プラズマ成膜方法は、（ａ）基板支持部に基板を準備する工程と、（ｂ）第１のノズルと基板支持部との相対的な位置を調整する工程と、（ｃ）第１のノズルによって、基板に、プラズマ化された第１のガスを供給する工程と、（ｄ）第２のノズルによって、第１のガスと反応する第２のガスを第１のノズル内に供給する工程であって、第１のガスが第２のガスと反応して基板の所定位置に膜を形成する、工程と、を備え、（ｂ）は、第１のノズルと基板支持部との相対的な位置を調整して、所定位置を定める工程を含む。

　一つの例示的実施形態において、プラズマ成膜方法は、（ｄ）第１のノズルから基板支持部上の領域に第１のガスを供給して、基板に形成された膜を後処理する工程をさらに有するようにしてよい。

　一つの例示的実施形態において、プラズマ成膜方法は、（ｃ）において、基板に液体状の膜を形成してよい。

　以下、図面を参照して、本開示の各実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。

＜第１の例示的実施形態＞
＜プラズマ成膜装置の例示的実施形態＞
　以下に、プラズマ成膜装置１の構成例について説明する。図１は、リモートプラズマ方式のプラズマ成膜装置１の構成例を説明するための図である。一つの例示的実施形態に係るプラズマ成膜方法（以下「本プラズマ成膜方法」という）は、プラズマ成膜装置１を用いて実行される。

　一実施形態において、プラズマ成膜装置１は、プラズマ処理チャンバ（チャンバ）１０と、基板支持部（サセプタ）１１と、第１のガス供給部１２と、遠隔プラズマ発生装置１３と、第１のノズル１４と、第２のノズル１５と、第２のガス供給部１６と、移動部Ａ（第１の移動機構１７と、第２の移動機構１８）と、排気システム１９と、制御部２０を含む。

　一実施形態において、チャンバ１０は、気密に構成された略円筒形状を有している。

　一実施形態において、基板支持部１１は、基板Ｗを水平に保持する略円盤形状を有している。ウェハは、基板Ｗの一例である。基板支持部１１は、チャンバ１０の中央に位置する。基板支持部１１は、上面に、基板Ｗが載置される水平の載置面１１ａを有する。チャンバ１０内の基板支持部１１の上方には、基板Ｗの処理空間１０ｓが形成される。基板支持部１１は、基板Ｗを載置面１１ａに静電吸着する静電チャックを含む。

　一実施形態において、基板支持部１１は温度調整部３０を有する。一実施形態において、温度調整部３０は、基板支持部１１に内蔵されたヒータ４０と、ヒータ４０に給電するヒータ電源４１を有する。温度調整部３０は、ヒータ電源４１によってヒータ４０を発熱させることで基板支持部１１を加温することができる。一実施形態において、温度調整部３０は、図示しない冷媒流路と冷媒供給機を有し、冷媒供給機によって冷媒流路に冷媒を供給することで基板支持部１１を冷却することができる。温度調整部３０は、他の温度調整部材としてペルチェ素子などを有してよい。

　基板支持部１１には、図示しないリフター（リフトピン）が設けられている。一実施形態において、リフターは、基板支持部１１を上下方向に貫通する複数の貫通孔に配置され、図示しない駆動装置により貫通孔内を上下方向に移動する。一実施形態において、基板Ｗは、図示しない搬送アームによってチャンバ１０内に搬入出される。リフターは、基板支持部１１上で基板Ｗを支持し昇降させ、搬送アームとの間で基板Ｗをやり取りし、基板Ｗを基板支持部１１上に載置することができる。

　一実施形態において、第１のガス供給部１２は、一つ又は複数のガス導入部を有する。一実施形態において、第１のガス供給部１２は、２つのガス導入部５０ａ、５０ｂを有する。第１のガス導入部５０ａは、不活性ガスの第１の供給源６０と、第１の供給源６０から遠隔プラズマ発生装置１３に不活性ガスを導入する導入路６１を有する。一例としての導入路６１は、マスコントローラ６２と、マスコントローラ６２の上流側のバルブ６３と、マスコントローラ６２の下流側の６４等を含む。第２のガス導入部５０ｂは、反応ガスの第２の供給源７０と、第２の供給源７０から遠隔プラズマ発生装置１３に反応ガスを導入する導入路７１を有する。一例としての導入路７１は、マスコントローラ７２と、マスコントローラ７２の上流側のバルブ７３と、マスコントローラ７２の下流側のバルブ７４等を含む。

　不活性性ガス及び反応ガスは第１のガスの一例である。不活性ガスは、Ａｒガス、Ｈｅガスなどを含む。反応ガスは、Ｏ２等の酸化ガス、Ｈ２等の還元ガス、ＮＨ３やＮ２ガスなどの窒化ガスを含む。

　遠隔プラズマ発生装置１３は、導入されたガスをプラズマ化し、当該プラズマ化された第１のガスを生成する。プラズマ化された第１のガスは、ラジカルやイオンを含む。

　一実施形態において、第１のノズル１４は、遠隔プラズマ発生装置１３からチャンバ１０の天井壁１０ａを貫通しチャンバ１０内に挿通している。第１のノズル１４は、チャンバ１０の天井壁１０ａに対し固定されている。第１のノズル１４は、上下方向に延びる管であり、先端に、下方の基板支持部１１に向いた噴出口１４ａを有する。一実施形態において、第１のノズル１４の噴出口１４ａは、基板支持部１１に保持された基板Ｗの中心に向けられている。一実施形態において、第１のノズル１４の噴出口１４ａは、基板支持部１１の載置面１１ａ（基板Ｗ）に近接配置され、成膜処理時の第１のノズル１４の噴出口１４ａから基板支持部１１の載置面１１ａまでの距離は、２０以上５０ｍｍ以下程度に設定されてよい。

　一実施形態において、第２のノズル１５は、チャンバ１０の外側からチャンバ１０の側壁１０ｂを貫通しチャンバ１０内に挿通している。一実施形態において、第２のノズル１５は、水平方向に延びる管であり、先端に、チャンバ１０の中央側（チャンバ１０の反対側の側壁１０ｃ）に向いた噴出口１５ａを有する。第２のノズル１５の噴出口１５ａの高さは、第１のノズル１４の噴出口１４ａよりもわずかに低い。第２のノズル１５の噴出口１５ａの高さ（噴出口１５ａの上下方向の中心の位置の高さ）と第１のノズル１４の噴出口１４ａの高さとの差は、２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度に設定されているとよい。一実施形態において、図２に示すように第２のノズル１５及び噴出口１５ａは、基板支持部１１に保持された基板Ｗの直径の上方に位置している。

　図１に示す第２のガス供給部１６は、一つ又は複数のガス導入部を有する。一実施形態において、第２のガス供給部１６は、一つのガス導入部８０を有する。ガス導入部８０は、原料ガスの第３の供給源９０と、第３の供給源９０から第２のノズル１５に原料ガスを導入する導入路９１を有する。一例としての導入路９１は、マスコントローラと気化器を含む装置９２と、装置９２の上流側のバルブ９３と、装置９２の下流側のバルブ９４等を含む。原料ガスは、成膜の原料（プリカーサー）となるガスであり、第２のガスの一例である。原料ガスは、シリコン含有ガスを含む。シリコン含有ガスは、アミノシラン系、アルキルシラン系、シラザン・シリル系、シロキサン系等を含む。

　移動部Ａは、第２のノズル１５を基板支持部１１に対し相対的に移動させ、基板支持部１１の基板Ｗ上の膜を形成する所定位置を基板面内の任意の位置に変更できる機能を有する。一実施形態において、移動部Ａは、第２のノズル１５を基板面内のいずれの位置へも移動させることができる。一実施形態において、移動部Ａは、第１の移動機構１７と第２の移動機構１８を含む。第１の移動機構１７は、第２のノズル１５を基板支持部１１の基板Ｗ上で移動させる機能を含む。一実施形態において、第１の移動機構１７は、第２のノズル１５を保持するノズル保持部１００と、ノズル保持部１００を水平方向Ｘに進退させる駆動部１０１を有する。チャンバ１０の側壁１０ｂと第２のノズル１５との間には、チャンバ１０内の気密を維持しながら、チャンバ１０の側壁１０ｂに対する第２のノズル１５の移動を可能にする収縮シール部材１０２が設けられている。第１の移動機構１７は、第２のノズル１５の噴出口１５ａを、基板支持部１１の基板Ｗの直径上の少なくとも基板Ｗの中心の上方から外縁の上方まで移動させることができる。

　一実施形態において、第２の移動機構１８は、基板支持部１１を回転移動及び上下移動させる機能を含む。一実施形態において、第２の移動機構１８は、基板支持部１１の中心を下から支持する支持部１１０と、支持部１１０を垂直な中心軸周りに回転させる駆動部１１１を含む。また、第２の移動機構１８は、支持部１１０を昇降する駆動部１１２を含む。第２の移動機構１８は、基板支持部１１（基板Ｗ）を、第２のノズル１５に対して回転させることができる。第２の移動機構１８は、基板支持部１１（基板Ｗ）と、第２のノズル１５の噴出口１５ａ及び第１のノズル１４の噴出口１４ａとの距離を調整することができる。

　排気システム１９は、例えばチャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１３０に接続され得る。排気システム１９は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでよい。圧力調整弁によって、処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでよい。

　制御部２０は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ成膜装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２０は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ成膜装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２０は、ガス導入部５０ａ、５０ｂ、８０、遠隔プラズマ発生装置１３、温度調整部３０、第１の移動機構１７、第２の移動機構１８、排気システム１９などの動作を制御する。一実施形態において、制御部２０の一部又は全てがプラズマ成膜装置１に含まれてもよい。制御部２０は、例えばコンピュータ２０ａを含んでもよい。コンピュータ２０ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２０ａ１、記憶部２０ａ２、及び通信インターフェース２０ａ３を含んでもよい。処理部２０ａ１は、記憶部２０ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２０ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２０ａ２に格納され、処理部２０ａ１によって記憶部２０ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２０ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２０ａ３に接続されている通信回線であってもよい。記憶部２０ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２０ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ成膜装置１との間で通信してもよい。

＜本プラズマ成膜方法の例示的実施形態＞
　図３は、プラズマ成膜装置１で行われる本プラズマ成膜方法の主な工程を示すフローチャートである。

　先ず、一実施形態において、基板Ｗは、搬送アームにより、チャンバ１０内に搬入され、リフターにより基板支持部１１に載置され、基板支持部１１に吸着保持される。これにより、図１に示すように、基板Ｗは、基板支持部１１に支持（準備）される（図３の工程Ｓ１）。

　次に、第２のノズル１５と基板支持部１１との相対的な位置が調整され、基板支持部１１の基板Ｗ上における膜の形成位置が調整される（図３の工程Ｓ２）。一例として、図１に示すように、第１の移動機構１７によって、第２のノズル１５は、噴出口１５ａが基板Ｗの中心付近の上方に位置するように移動する。これにより、第２のノズル１５の噴出口１５ａは、第１のノズル１４の噴出口１４ａの直下近傍に位置する。

　次に、成膜プロセスが行われる（図３の工程Ｓ３）。一実施形態において、不活性ガスと反応ガスからなる第１のガスが、第１のガス供給部１２から遠隔プラズマ発生装置１３に供給される。第１のガスは、遠隔プラズマ発生装置１３においてプラズマ化される。プラズマ化された第１のガスは、第１のノズル１４を通じてチャンバ１０内に導入され、噴出口１４ａから噴出する（図４の（Ａ））。第１のガスは、基板支持部１１の基板Ｗに向けて下方に噴出する。一例として、第１のガスは、基板Ｗの中心位置に向けて供給される。排気システム１９が稼働し、ガス排出口１３０からチャンバ１０内の雰囲気が排気される。

　原料ガスからなる第２のガスは、第２のガス供給部１６から第２のノズル１５に供給され、第２のノズル１５を通じてチャンバ１０内に導入され、噴出口１５ａから噴出する。第２のガスは、基板Ｗの中心位置に向けて流れる第１のガスに対し供給される（図４の（Ａ））。第２のガスは、基板Ｗの中心位置の直上において第１のガスと合流して反応し、その直下の基板Ｗの中心部分に膜Ｍが形成される。一例として、温度調整部３０により基板支持部１１の温度が０℃以下程度の低温に制御されることで、基板Ｗに液体の膜Ｍが形成される。一例として、温度調整部３０により基板支持部１１の温度が１００℃以上程度の高温に制御されることで、基板Ｗにバルク（固体）の膜Ｍが形成される。所定時間、第１のノズル１４からの第１のガスと第２のノズル１５からの第２のガスが供給され、その後、それらのガスの供給が停止される。基板Ｗの膜Ｍの形成量は、第２のノズル１５の第２のガスの供給量や第１のノズル１４の第１のガスの供給量で調整することができる。

　次に、一実施形態において、第２の移動機構１８により、基板支持部１１が回転し、基板Ｗが中心軸周りに回転する。基板Ｗの中心部分の液体の膜Ｍが基板Ｗの表面の全体に広げられる（図４の（Ｂ））。基板支持部１１による基板Ｗの回転が停止され、成膜プロセスが終了する。また、膜が液体又は固体の場合において、基板支持部１１の回転が行われず、基板Ｗの中心部分にのみ膜Ｍが形成されてよい。

　次に、第２のノズル１５と基板支持部１１との相対的な位置が変更され、基板Ｗ上の膜の形成位置が変更される（図３の工程Ｓ４）。一例として、第１の移動機構１７により、図５に示すように第２のノズル１５の噴出口１５ａが、基板Ｗの中心の上方の位置から外周側に移動し、基板Ｗの水平方向Ｘの目標の位置（ｘ１）の上方に移動する。また、第２の移動機構１８により、基板支持部１１が回転し、基板Ｗの周方向θの目標の位置（θ１）が、第２のノズル１５の噴出口１５ａの下方に移動する。この結果、第２のノズル１５の噴出口１５ａが、基板Ｗ上の目標の位置（ｘ１、θ１）の上方に移動する。そして、一例として、第１のガスが、第１のノズル１４の噴出口１４ａから基板Ｗに供給され、基板Ｗの直上で基板Ｗの全面に拡散し、第２のガスが第２のノズル１５の噴出口１５ａから基板Ｗの直上の第１のガスに供給される（図４の（Ｃ））。この結果、第２のガスが第１のガスと反応し、直下の基板Ｗの目標位置（ｘ１、θ１）の部分に液体又はバルクの膜Ｍが形成される。その後、第１のガスと第２のガスの供給が停止される。こうして、膜Ｍが基板Ｗ上の所定位置に部分的に補充され、基板Ｗ上に形成される膜の面内分布が調整される。その後、必要に応じて成膜プロセス（工程Ｓ３）に戻って、１回以上の所定回数、成膜プロセス（工程Ｓ３）と、第２のノズル１５と基板支持部１１との相対的な位置の変更プロセス（工程Ｓ４）とが繰り返されてよい。

　その後、基板Ｗの膜Ｍの後処理が行われる（図３の工程Ｓ５）。後処理の一例として、温度調整部３０により、基板支持部１１の温度が２００℃程度の高温に調整され、プラズマ化された第１のガスが第１のノズル１４から基板Ｗに供給される。このとき、第２のノズル１５は、基板Ｗの上方から退避しており、第２のガスの供給は停止している。こうして、基板Ｗの膜Ｍの組成が調整されたり、膜Ｍが硬化される。その後、第１のガスの供給が停止され、基板Ｗがチャンバ１０から搬出されて、本プラズマ成膜方法が終了する。

　本例示的実施形態によれば、プラズマ成膜装置１が、第２のノズル１５を基板支持部１１に対し相対的に移動させ、基板支持部１１の基板Ｗ上の膜Ｍを形成する所定位置を、基板支持部１１に対する第２のノズル１５の相対的な位置に基づいて定める移動部Ａを備える。第１の移動機構１７と第２の移動機構１８は、移動部Ａの一例である。これより、プラズマによって基板Ｗ上の所望の位置に局所的な成膜を行うことができる。また、基板Ｗ上に形成される膜の厚みの部分的な制御や面内制御を行うことができる。

　本例示的実施形態によれば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように基板Ｗの面内において膜Ｍの厚みを変動させて膜厚の面内制御を行うことができる。図７に示すように基板Ｗの面内の所定位置に部分的に膜Ｍを形成することができる。さらに、図８に示すように溝のある基板Ｗの膜Ｍの面内の埋め込み量を調整して、溝内のボイドやシームを抑制することができる。

　本例示的実施形態において、プラズマ成膜装置１は、第２のノズル１５を基板支持部１１の基板Ｗ上で移動させる第１の移動機構１７と、基板支持部１１を移動させる第２の移動機構１８を有するので、比較的に簡易な機構で第２のノズル１５と基板支持部１１を相対的に移動させることができる。

＜第２の例示的実施形態＞
　一実施形態において、プラズマ成膜装置１は、第１のノズル１４が複数の噴出口１４ａを有するように構成されてよい。

　図９に示すように一実施形態において、第１のノズル１４は、チャンバ１０内において分岐した複数の分岐部１６０を有する。各分岐部１６０は、先端にそれぞれ噴出口１６０ａを有する。一実施形態において、複数の噴出口１６０ａは、基板支持部１１の基板Ｗの面内において偏りなく配置される。一例として、図１０に示すように、複数の噴出口１６０ａは、基板Ｗの直径上の複数個所に水平方向Ｘに並べて配置される。複数の噴出口１６０ａは、例えば基板Ｗの中央部の上方と、中央部を挟んだ両側であって中央部と外周部との間の中間部の上方に配置される。なお、複数の噴出口１６０ａの配置や数は、これに限られず、任意に選択することができる。その他の構成は、上記第１の例示的実施形態のプラズマ成膜装置１と同様であってよい。

　一実施形態として、第２のノズル１５と基板支持部１１との相対的な位置が調整される際（工程Ｓ２）、または変更される際（工程Ｓ４）に、第１の移動機構１７により、第２のノズル１５の噴出口１５ａが、第１のノズル１４のいずれか一つの分岐部１６０の噴出口１６０ａの直下近傍に移動する。第２のノズル１５の噴出口１５ａは、基板Ｗの水平方向Ｘの目標の位置（ｘ１）に近い分岐部１６０の噴出口１６０ａ付近に移動する。また、第２の移動機構１８により、基板支持部１１が回転し、基板Ｗの周方向θの目標の位置（θ１）が、分岐部１６０の噴出口１６０ａと第２のノズル１５の噴出口１５ａの下方に移動する。この結果、分岐部１６０の噴出口１６０ａと第２のノズル１５の噴出口１５ａが、基板Ｗ上の目標の位置（ｘ１、θ１）の上方に位置する。そして、図１１に示すように、第１のガスが第１のノズル１４の噴出口１４ａから基板Ｗに供給され、第２のガスが第２のノズル１５の噴出口１５ａから第１のガスに供給される。これにより基板Ｗの直上で第２のガスが第１のガスと反応し、直下の基板Ｗの目標位置（ｘ１、θ１）の部分に膜Ｍが形成される。その後、第１のガスと第２のガスの供給が停止される。

　本例示的実施形態によれば、第２のノズル１５の噴出口１５ａを分岐部１６０の噴出口１６０ａに近づけた状態で、第２のガスを噴出し、第１のガスと反応させることができる。この結果、第１のガスと第２のガスの反応が効率的に行われ、基板Ｗ上の所望の位置に適切に膜を形成することができる。この結果、基板Ｗ上の膜の厚みの面内分布を精度よく制御することができる。

＜第３の例示的実施形態＞
　一実施形態として、第２の移動機構１８が、基板支持部１１を第２のノズル１５に対し、互いに直交する水平方向の２方向（Ｘ－Ｙ方向）に移動させる機能を含むようにしてよい。一実施形態において、図１２に示すように、第２の移動機構１８は、基板支持部１１をＸ方向とＹ方向に移動させる駆動部１５０を含む。駆動部１５０は、特に限定されるものではないが、Ｘ方向への駆動とＹ方向への駆動が一体となったＸ－Ｙステージを含む。その他の構成は、上記第１の例示的実施形態のプラズマ成膜装置１と同様であってよい。

　一実施形態として、第２のノズル１５と基板支持部１１との相対的な位置が調整される際（工程Ｓ２）、または変更される際（工程Ｓ４）に、第２のノズル１５の噴出口１５ａが、第１のノズル１４の直下近傍の位置に維持される。そして、図１３に示すように、第２の移動機構１８により、基板支持部１１がＸ方向及びＹ方向に移動し、基板Ｗ上の目標位置（ｘ１、ｙ１）が、第２のノズル１５の噴出口１５ａと第１のノズル１４の噴出口１４ａの下方に移動する。そして、第１のガスが第１のノズル１４の噴出口１４ａから基板Ｗに供給され、第２のガスが第２のノズル１５の噴出口１５ａから第１のガスに供給される。これにより第２のガスが基板Ｗの直上で第１のガスと反応し、直下の基板Ｗの目標位置（ｘ１、ｙ１）の部分に膜が形成される。その後、第１のガスと第２のガスの供給が停止される。

　本例示的実施形態によれば、第２のノズル１５の噴出口１５ａを第１のノズル１４の噴出口１４ａに近づけた状態を維持しながら、基板Ｗに膜を形成することができる。この結果、第１のガスと第２のガスの反応が効率的に行われ、基板Ｗ上の所望の位置に適切に膜を形成することができる。この結果、基板Ｗ上の膜の厚みの面内分布を精度よく制御することができる。

　移動部Ａは、以上の第１～第３の例示的実施形態のものに限られない。移動部Ａは、第２のノズル１５を基板支持部１１に対し相対的に移動させ、基板支持部１１の基板Ｗ上の膜Ｍが形成される位置を基板面内の任意の位置に変更できるものであればよく、第２のノズル１５のみを移動させるものであっても、基板支持部１１のみを移動させるものであっても、その両方を移動させるものであってもよい。第２のノズル１５のみを移動させる場合には、第１の移動機構１７が、第２のノズル１５をＸ方向及びＹ方向に移動させるものであってもよい。

＜第４の例示的実施形態＞
　一実施形態において、図１４に示すように、プラズマ成膜装置１は、第１のノズル１４の先端付近に第２のノズル１５が接続されている構成を有してよい。

　第２のノズル１５は、第１のノズル１４の噴出口１４ａの直前の先端部に接続され、第２のガスを第１のノズル１４内で第１のガスと合流させるように構成されている。

　一実施形態において、第２の移動機構１８は、基板支持部１１をＸ方向とＹ方向に移動させる駆動部１５０を含む。駆動部１５０は、特に限定されるものではないが、Ｘ方向への駆動とＹ方向への駆動が一体となったＸ－Ｙステージを含む。

　一実施形態において、第１の移動機構１７は必要なく、第２のノズル１５は、チャンバ１０の側壁１０ｂに対し固定されていてよい。その他の構成は、上記第１の例示的実施形態のプラズマ成膜装置１と同様であってよい。

　一実施形態として、第２のノズル１５と基板支持部１１との相対的な位置が調整される際（工程Ｓ２）、または変更される際（工程Ｓ４）に、第２の移動機構１８により、基板支持部１１がＸ方向及びＹ方向に移動し、基板Ｗ上の目標位置（ｘ１、ｙ１）が、第１のノズル１４の噴出口１４ａの下方に移動する。そして、第１のガスが第１のノズル１４の噴出口１４ａから基板Ｗに供給されるとともに、第２のガスが第２のノズル１５から第１のノズル１４内に供給される。第１のガスと第２のガスが、第１のノズル１４内若しくは基板Ｗの直上で互いに反応し、直下の基板Ｗの目標位置（ｘ１、ｙ１）の部分に膜が形成される。その後、第１のガスと第２のガスの供給が停止される。

　本例示的実施形態によれば、第２のガスが第１のノズル１４内で第１のガスと反応するので、第１のガスと第２のガスの反応が効率的に行われ、基板Ｗ上の所望の位置に適切に膜を形成することができる。この結果、基板Ｗ上の膜の厚みの面内分布を精度よく制御することができる。

　上記第１乃至第４の例示的実施形態では、基板面内で同じ膜質、膜種の成膜を行っていたが、基板面内で異なる膜質、膜種を成膜してもよい。一実施形態において、第２のガス供給部１６が、複数種類の第２のガスを選択的に供給可能に構成され、また第１のガス供給部１２が、複数種類の第１のガスを選択的に供給可能に構成さてよい。そして、一例として、第２のノズル１５と基板支持部１１との相対的な位置が変更され、基板Ｗ上の形成位置が変更される際（工程Ｓ４）に、第２のノズル１５から供給される第２のガスや第１のノズル１４から供給される第１のガスの種類が変更される。これにより、基板Ｗ上の異なる形成位置に異なる膜質、膜種の膜が形成される。一例として、図１５に示すように基板Ｗ上に異なる種類の膜Ｍ１、Ｍ２が形成される。

　本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。

（付記１）
　プラズマ成膜装置であって、
　チャンバと、
　前記チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、
　前記基板支持部上の領域に、プラズマ化された第１のガスを供給する第１のノズルと、
　前記第１のガスと反応する第２のガスを前記チャンバ内に供給する第２のノズルであって、前記第１のガスが前記第２のガスと前記チャンバ内で反応して、前記基板支持部に支持された基板の所定位置に膜を形成する、第２のノズルと、
　前記第２のノズルを前記基板支持部に対し相対的に移動させる移動部であって、前記所定位置は、前記基板支持部に対する前記第２のノズルの相対的な位置に基づいて定まるように構成された、移動部と、を備える、
プラズマ成膜装置。

（付記２）
　前記移動部は、前記第２のノズルを前記基板支持部の上方で移動させる移動機構を有する、
付記１に記載のプラズマ成膜装置。

（付記３）
　前記第１のノズルは、前記基板支持部上の領域に向けて前記第１のガスを噴出する複数の噴出口を有し、
　前記移動部は、前記第２のノズルを移動させることで、前記第１のノズルの各噴出口から基板支持部上の領域に向けて噴出される前記第１のガスに対し前記第２のガスを噴出できる位置に、前記第２のノズルの噴出口を移動させることができるように構成されている、
付記２に記載のプラズマ成膜装置。

（付記４）
　プラズマ成膜装置であって、
　チャンバと、
　前記チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、
　前記基板支持部上の領域に、プラズマ化された第１のガスを供給する第１のノズルと、
　前記第１のガスと反応する第２のガスを、前記第１のノズル内に供給する第２のノズルであって、前記第１のガスが前記第２のガスと反応して、前記基板支持部に支持された基板の所定位置に膜を形成する、第２のノズルと、
　前記第１のノズルと前記基板支持部とを相対的に移動させる移動部であって、前記所定位置は、前記基板支持部に対する前記第１のノズルの相対的な位置に基づいて定まるように構成された、移動部と、を備える、
プラズマ成膜装置。

（付記５）
　前記移動部は、前記基板支持部を移動させる移動機構を有する、
付記１から４のいずれか一項に記載のプラズマ成膜装置。

（付記６）
　前記基板に形成される膜が液体状である、
請求項１から５のいずれか一項に記載のプラズマ成膜装置。

（付記７）
　プラズマ成膜装置において実行されるプラズマ成膜方法であって、
　前記プラズマ成膜装置は、
　チャンバと、
　前記チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、
　前記基板支持部上の領域にガスを供給する第１のノズルと、
　前記チャンバ内にガスを供給する第２のノズルと、を備え、
　前記プラズマ成膜方法は、
　（ａ）前記基板支持部に基板を準備する工程と、
　（ｂ）前記第２のノズルと前記基板支持部との相対的な位置を調整する工程と、
　（ｃ）前記第１のノズルによって、前記基板に、プラズマ化された第１のガスを供給する工程と、
　（ｄ）前記第２のノズルによって、前記第１のガスと反応する第２のガスを前記チャンバ内に供給する工程であって、前記第１のガスが前記第２のガスと前記チャンバ内で反応して前記基板の所定位置に膜を形成する、工程と、を備え、
　前記（ｂ）は、前記第２のノズルと前記基板支持部との相対的な位置を調整して、前記所定位置を定める工程を含む、
プラズマ成膜方法。

（付記８）
　前記第１のノズルは、前記基板支持部上の領域に向けて前記第１のガスを噴出する複数の噴出口を有し、
　前記第２のノズルは、前記第２のガスを噴出する噴出口を有しており、
　前記（ｂ）において、前記第２のノズルを移動させることにより、前記第１のノズルの複数の噴出口のうちのいずれか一つの噴出口において当該噴出口から基板支持部上の領域に向けて噴出される前記第１のガスに対し前記第２のガスを噴出できる位置に、前記第２のノズルの噴出口を移動させ、前記第１のガスは、前記基板の上方で前記第２のガスと反応し、前記第１のガスと前記第２のガスとの反応生成物が前記基板上に堆積して、前記基板上に前記膜が形成される、
付記７に記載のプラズマ成膜方法。

（付記９）
　プラズマ成膜装置において実行されるプラズマ成膜方法であって、
　前記プラズマ成膜装置は、
　チャンバと、
　前記チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、
　前記基板支持部上の領域にガスを供給する第１のノズルと、
　前記第１のノズル内にガスを供給する第２のノズルと、を備え、
　前記プラズマ成膜方法は、
　（ａ）前記基板支持部に基板を準備する工程と、
　（ｂ）前記第１のノズルと前記基板支持部との相対的な位置を調整する工程と、
　（ｃ）前記第１のノズルによって、前記基板に、プラズマ化された第１のガスを供給する工程と、
　（ｄ）前記第２のノズルによって、前記第１のガスと反応する第２のガスを前記第１のノズル内に供給する工程であって、前記第１のガスが前記第２のガスと反応して前記基板の所定位置に膜を形成する、工程と、を備え、
　前記（ｂ）は、前記第１のノズルと前記基板支持部との相対的な位置を調整して、前記所定位置を定める工程を含む、
プラズマ成膜方法。

（付記１０）
　（e）前記第１のノズルから前記基板支持部上の領域に前記第１のガスを供給して、前記基板に形成された膜を後処理する工程をさらに有する、
付記７から９のいずれか一項に記載のプラズマ成膜方法。

（付記１１）
　前記（ｄ）において、前記基板に液体状の膜を形成する、
付記７から１０のいずれか一項に記載のプラズマ成膜方法。

　以上の各実施形態は、説明の目的で記載されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。以上の各実施形態は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。例えば、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。

１……プラズマ成膜装置、１０……チャンバ、１１……基板支持部、１２……第１のガス供給部、１３……遠隔プラズマ発生装置、１４……第１のノズル、１５……第２のノズル、１６……第２のガス供給部、１７……第１の移動機構、１８……第２の移動機構、２０……制御部、Ｗ…基板

Claims

　プラズマ成膜装置であって、
　チャンバと、
　前記チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、
　前記基板支持部上の領域に、プラズマ化された第１のガスを供給する第１のノズルと、
　前記第１のガスと反応する第２のガスを前記チャンバ内に供給する第２のノズルであって、前記第１のガスが前記第２のガスと前記チャンバ内で反応して、前記基板支持部に支持された基板の所定位置に膜を形成する、第２のノズルと、
　前記第２のノズルを前記基板支持部に対し相対的に移動させる移動部であって、前記所定位置は、前記基板支持部に対する前記第２のノズルの相対的な位置に基づいて定まるように構成された、移動部と、を備える、
プラズマ成膜装置。
　前記移動部は、前記第２のノズルを前記基板支持部の上方で移動させる移動機構を有する、
請求項１に記載のプラズマ成膜装置。
　前記第１のノズルは、前記基板支持部上の領域に向けて前記第１のガスを噴出する複数の噴出口を有し、
　前記移動部は、前記第２のノズルを移動させることで、前記第１のノズルの各噴出口から基板支持部上の領域に向けて噴出される前記第１のガスに対し前記第２のガスを噴出できる位置に、前記第２のノズルの噴出口を移動させることができるように構成されている、
請求項２に記載のプラズマ成膜装置。
　プラズマ成膜装置であって、
　チャンバと、
　前記チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、
　前記基板支持部上の領域に、プラズマ化された第１のガスを供給する第１のノズルと、
　前記第１のガスと反応する第２のガスを、前記第１のノズル内に供給する第２のノズルであって、前記第１のガスが前記第２のガスと反応して、前記基板支持部に支持された基板の所定位置に膜を形成する、第２のノズルと、
　前記第１のノズルと前記基板支持部とを相対的に移動させる移動部であって、前記所定位置は、前記基板支持部に対する前記第１のノズルの相対的な位置に基づいて定まるように構成された、移動部と、を備える、
プラズマ成膜装置。
　前記移動部は、前記基板支持部を移動させる移動機構を有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ成膜装置。
　前記基板に形成される膜が液体状である、
請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ成膜装置。
　プラズマ成膜装置において実行されるプラズマ成膜方法であって、
　前記プラズマ成膜装置は、
　チャンバと、
　前記チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、
　前記基板支持部上の領域にガスを供給する第１のノズルと、
　前記チャンバ内にガスを供給する第２のノズルと、を備え、
　前記プラズマ成膜方法は、
　（ａ）前記基板支持部に基板を準備する工程と、
　（ｂ）前記第２のノズルと前記基板支持部との相対的な位置を調整する工程と、
　（ｃ）前記第１のノズルによって、前記基板に、プラズマ化された第１のガスを供給する工程と、
　（ｄ）前記第２のノズルによって、前記第１のガスと反応する第２のガスを前記チャンバ内に供給する工程であって、前記第１のガスが前記第２のガスと前記チャンバ内で反応して前記基板の所定位置に膜を形成する、工程と、を備え、
　前記（ｂ）は、前記第２のノズルと前記基板支持部との相対的な位置を調整して、前記所定位置を定める工程を含む、
プラズマ成膜方法。
　前記第１のノズルは、前記基板支持部上の領域に向けて前記第１のガスを噴出する複数の噴出口を有し、
　前記第２のノズルは、前記第２のガスを噴出する噴出口を有しており、
　前記（ｂ）において、前記第２のノズルを移動させることにより、前記第１のノズルの複数の噴出口のうちのいずれか一つの噴出口において当該噴出口から基板支持部上の領域に向けて噴出される前記第１のガスに対し前記第２のガスを噴出できる位置に、前記第２のノズルの噴出口を移動させ、前記第１のガスは、前記基板の上方で前記第２のガスと反応し、前記第１のガスと前記第２のガスとの反応生成物が前記基板上に堆積して、前記基板上に前記膜が形成される、
請求項７に記載のプラズマ成膜方法。
　プラズマ成膜装置において実行されるプラズマ成膜方法であって、
　前記プラズマ成膜装置は、
　チャンバと、
　前記チャンバ内で基板を支持する基板支持部と、
　前記基板支持部上の領域にガスを供給する第１のノズルと、
　前記第１のノズル内にガスを供給する第２のノズルと、を備え、
　前記プラズマ成膜方法は、
　（ａ）前記基板支持部に基板を準備する工程と、
　（ｂ）前記第１のノズルと前記基板支持部との相対的な位置を調整する工程と、
　（ｃ）前記第１のノズルによって、前記基板に、プラズマ化された第１のガスを供給する工程と、
　（ｄ）前記第２のノズルによって、前記第１のガスと反応する第２のガスを前記第１のノズル内に供給する工程であって、前記第１のガスが前記第２のガスと反応して前記基板の所定位置に膜を形成する、工程と、を備え、
　前記（ｂ）は、前記第１のノズルと前記基板支持部との相対的な位置を調整して、前記所定位置を定める工程を含む、
プラズマ成膜方法。
　（e）前記第１のノズルから前記基板支持部上の領域に前記第１のガスを供給して、前記基板に形成された膜を後処理する工程をさらに有する、
請求項７から９のいずれか一項に記載のプラズマ成膜方法。
　前記（ｄ）において、前記基板に液体状の膜を形成する、
請求項７から９のいずれか一項に記載のプラズマ成膜方法。