專(zhuān)利名稱(chēng)：成膜裝置和成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種依次供給互相進(jìn)行反應(yīng)的處理氣體而在基板的表面上層疊反應(yīng)生成物并對(duì)于基板進(jìn)行等離子體處理的成膜裝置和成膜方法。
背景技術(shù)：
作為對(duì)于半導(dǎo)體晶圓等基板(以下稱(chēng)作“晶圓”)成膜例如硅氧化膜(SiO2)等薄膜的技術(shù)的一種，能夠列舉出依次向晶圓的表面供給互相進(jìn)行反應(yīng)的多種處理氣體(反應(yīng)氣體)而層疊反應(yīng)生成物的ALD(Atomic Layer Deposition :原子層沉積)法。作為使用該ALD 法進(jìn)行成膜處理的成膜裝置公知有如下裝置，例如如日本國(guó)特許出愿公開(kāi)2010-239102中所記載的，在設(shè)置在真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上沿圓周方向排列多張晶圓，并且通過(guò)例如使旋轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)于以面對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的方式配置的多個(gè)氣體供給部相對(duì)地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)該晶圓依次供給各種處理氣體。
那么，與一般的CVD (Chemical Vapor Deposition :化學(xué)氣相沉積)法相比,在ALD 法中晶圓的加熱溫度(成膜溫度)例如低300°C左右。因此，在上述處理氣體之中的一種為例如NH3(氨)氣體等情況下，存在有不能夠使該NH3氣體活化至生成反應(yīng)生成物的程度的情況。另外，例如存在有處理氣體中所含有的有機(jī)物等作為雜質(zhì)混入到薄膜中的情況。在此， 如日本國(guó)特許出愿公開(kāi)2011-40574所公開(kāi)，公知有為了對(duì)處理氣體進(jìn)行活化，或?yàn)榱藦谋∧ぶ袦p少雜質(zhì)，與薄膜的成膜一同進(jìn)行等離子體處理的技術(shù)。
此時(shí)，在晶圓的內(nèi)部形成有布線結(jié)構(gòu)的情況下，有等離子體對(duì)該布線結(jié)構(gòu)造成電損傷的危險(xiǎn)。另一方面，若為了抑制對(duì)晶圓的等離子體損傷使等離子體源從晶圓離開(kāi)，則在進(jìn)行成膜處理的壓力條件下易于使等離子體中的離子、自由基等活性種失活，因而有活性種難以達(dá)到晶圓從而無(wú)法進(jìn)行良好的等離子體處理的危險(xiǎn)。
那么，例如若將薄膜嵌入下端側(cè)的開(kāi)口徑比上端側(cè)的開(kāi)口徑大的倒錐形狀的凹部中，則在該凹部?jī)?nèi)產(chǎn)生空隙，或在該薄膜中混入雜質(zhì)。
在美國(guó)專(zhuān)利公報(bào)7，153，542號(hào)、日本專(zhuān)利3，144，664號(hào)公報(bào)及美國(guó)專(zhuān)利公報(bào) 6，869，641號(hào)中，記載有利用ALD法形成薄膜的裝置，但是并未提及上述的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)這種情況做成的，其目的在于提供一種在依次供給互相進(jìn)行反應(yīng)的處理氣體而在基板的表面上層疊反應(yīng)生成物并對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理的過(guò)程中，能夠抑制對(duì)于基板的等離子體損傷的成膜裝置和成膜方法。
本發(fā)明的一技術(shù)方案的成膜裝置，其在真空容器內(nèi)多次進(jìn)行依次供給第I處理氣體及第2處理氣體的循環(huán)而在基板上進(jìn)行成膜處理，其中，該成膜裝置包括
旋轉(zhuǎn)臺(tái)，在其一面?zhèn)刃纬捎休d置基板的基板載置區(qū)域，該旋轉(zhuǎn)臺(tái)用于使上述基板載置區(qū)域在上述真空容器內(nèi)進(jìn)行公轉(zhuǎn)；
第I處理氣體供給部及第2處理氣體供給部，其向在該旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向上經(jīng)由隔離區(qū)域互相隔離開(kāi)的區(qū)域分別供給第I處理氣體及第2處理氣體；
主等離子體產(chǎn)生氣體供給部及輔助等離子體產(chǎn)生氣體供給部，其用于向上述真空容器內(nèi)分別供給主等離子體產(chǎn)生用氣體及輔助等離子體產(chǎn)生用氣體；以及
主等離子體產(chǎn)生部及輔助等離子體產(chǎn)生部，其以在上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向上互相隔離開(kāi)的方式設(shè)置，用于對(duì)主等離子體產(chǎn)生用氣體及輔助等離子體產(chǎn)生用氣體分別進(jìn)行等離子體化；
上述主等離子體產(chǎn)生部具有
天線，其以在上述真空容器內(nèi)利用電感耦合對(duì)主等離子體產(chǎn)生用氣體進(jìn)行等離子體化的方式，面對(duì)上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一面?zhèn)仍O(shè)置；以及
法拉第屏蔽，其夾設(shè)在上述天線與進(jìn)行等離子體處理的區(qū)域之間，為了阻止產(chǎn)生在上述天線的周?chē)碾姶艌?chǎng)中的電場(chǎng)成分的通過(guò)并使磁場(chǎng)通過(guò)基板側(cè)，在與上述天線正交的方向延伸的狹縫沿著該天線延伸的方向排列多個(gè)構(gòu)成導(dǎo)電性的板狀體并接地。
本發(fā)明的另一技術(shù)方案的成膜方法，其多次進(jìn)行在真空容器內(nèi)依次供給第I處理氣體及第2處理氣體的循環(huán)而在基板上進(jìn)行成膜處理，其中，該成膜方法包括
在設(shè)置在真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一面?zhèn)鹊幕遢d置區(qū)域上載置基板，并且使該基板載置區(qū)域進(jìn)行公轉(zhuǎn)的工序；
接著，向在上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向上經(jīng)由隔離區(qū)域互相隔離開(kāi)的區(qū)域分別供給第 I處理氣體及第2處理氣體的工序；
向上述真空容器內(nèi)分別供給主等離子體產(chǎn)生用氣體及輔助等離子體產(chǎn)生用氣體的工序；
為了利用電感耦合對(duì)主等離子體產(chǎn)生用氣體等離子體化，向面對(duì)上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一面?zhèn)仍O(shè)置的主等離子體產(chǎn)生部的天線供給高頻電力的工序；
利用夾設(shè)在上述天線與進(jìn)行等離子體處理的區(qū)域之間的、在與上述天線正交的方向延伸的狹縫沿著該天線延伸的方向排列多個(gè)構(gòu)成導(dǎo)電性的板狀體的、接地的法拉第屏蔽，阻止產(chǎn)生在上述天線的周?chē)碾姶艌?chǎng)中的電場(chǎng)成分的通過(guò)并使磁場(chǎng)通過(guò)基板側(cè)的工序；以及
在設(shè)置在相對(duì)于上述主等離子體產(chǎn)生部在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向上離開(kāi)的位置上的輔助等離子體產(chǎn)生部中，對(duì)輔助等離子體產(chǎn)生用氣體進(jìn)行等離子體化的工序。
而且，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)的一部分記載在說(shuō)明書(shū)上，一部分是根據(jù)說(shuō)明書(shū)顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)由所附的權(quán)利要求書(shū)中特別指出的要素及其其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 上述的一般的記載和下述的詳細(xì)的說(shuō)明是例示說(shuō)明，并不是限定權(quán)利要求。


圖I是表示本發(fā)明的成膜裝置的一個(gè)例子的縱向剖視圖。
圖2是上述成膜裝置的橫向剖視圖。
圖3是上述成膜裝置的橫向俯視圖。
圖4是表示上述成膜裝置的內(nèi)部的一部分的分解立體圖。
圖5是表示上述成膜裝置的內(nèi)部的一部分的縱向剖視圖。
圖6是表示上述成膜裝置的內(nèi)部的一部分的立體圖。
圖7是表示上述成膜裝置的內(nèi)部的一部分的縱向剖視圖。
圖8是表示上述成膜裝置的內(nèi)部的一部分的俯視圖。
圖9是表示上述成膜裝置的法拉第屏蔽的一部分的立體圖。
圖10是表示上述成膜裝置的邊環(huán)的分解立體圖。
圖11是表示上述成膜裝置的迷宮結(jié)構(gòu)部的一部分的縱向剖視圖。
圖12是表示在上述成膜裝置中的氣體的流向的模式圖。
圖13是表示在上述成膜裝置中的等離子體的產(chǎn)生的情況的模式圖。
圖14是表示在上述成膜裝置中在基板上形成薄膜的情況的模式圖。
圖15是表示上述成膜裝置的另一個(gè)例子的橫剖面俯視圖。
圖16是表示在上述另一個(gè)例子中在基板上形成薄膜的情況的模式圖。
圖17是表示上述成膜裝置的再另一個(gè)例子的一部分的立體圖。
圖18是表示上述再另一個(gè)例子的一部分的俯視圖。
圖19是表示上述成膜裝置的其他例子的一部分的俯視圖。
圖20是表示上述成膜裝置的其他例子的一部分的俯視圖。
圖21是表示上述成膜裝置的其他例子的一部分的縱向剖視圖。
圖22是表示上述成膜裝置的其他例子的一部分的縱向剖視圖。
圖23是表示上述成膜裝置的另一個(gè)例子的一部分的立體圖。
圖24是表示上述成膜裝置的再另一個(gè)例子的一部分的立體圖。
圖25是表示上述再另一個(gè)例子的一部分的立體圖。
圖26是表不上述再另一個(gè)例子的一部分的縱向剖視圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI 圖11說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的成膜裝置的一個(gè)例子。如圖I及圖2 所示，該成膜裝置包括平面形狀呈大致圓形的真空容器I和設(shè)置在該真空容器I內(nèi)、在該真空容器I的中心具有旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)臺(tái)2。而且，該成膜裝置的結(jié)構(gòu)為，如下文詳細(xì)說(shuō)明的， 利用ALD法在晶圓W的表面上層疊反應(yīng)生成物而形成薄膜，并且在該薄膜的成膜過(guò)程中對(duì)晶圓W進(jìn)行等離子體處理。此時(shí)，以在進(jìn)行等離子體處理過(guò)程中，晶圓W不被等離子體施加電損傷的方式、或以盡量使上述損傷變小的方式構(gòu)成上述成膜裝置。接著，詳細(xì)說(shuō)明成膜裝置的各個(gè)部分。
真空容器I包括頂板11和容器主體12，頂板11以能夠與容器主體12間進(jìn)行裝卸的方式構(gòu)成。在頂板11的上表面?zhèn)鹊闹醒氩?，為了抑制互不相同的處理氣體在真空容器I 內(nèi)的中心部區(qū)域C中相互混合，連接有用于供給將N2 (氮)氣體作為隔離氣體的隔離氣體供給管51。圖I中附圖標(biāo)記13是呈環(huán)狀地設(shè)置在容器主體12的上表面的周緣部的密封構(gòu)件例如O形密封圈。
旋轉(zhuǎn)臺(tái)2構(gòu)成為，中心部固定在呈大致圓筒形狀的芯部21，利用連接在該芯部21 的下表面并在垂直方向上延伸的旋轉(zhuǎn)軸22，繞垂直軸線在本例子中向順時(shí)針?lè)较蜃杂尚D(zhuǎn)。圖I中附圖標(biāo)記23是使旋轉(zhuǎn)軸22繞垂直軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)部，附圖標(biāo)記20是容納旋轉(zhuǎn)軸22及驅(qū)動(dòng)部23的外殼。該外殼20其上表面?zhèn)鹊耐咕壊糠謿饷艿匕惭b在真空容器I 的底面部14的下表面。另外，在該外殼20上連接有用于向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的下方區(qū)域供給將N2氣體作為吹掃氣體的吹掃氣體供給管72。在真空容器I的底面部14的位于芯部21的外周側(cè)的部分以從下方側(cè)靠近旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的方式呈環(huán)狀地形成突出部12a。
如圖2及圖3所示，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的表面部上設(shè)有用于沿著旋轉(zhuǎn)方向(圓周方向)載置多張例如5張基板即晶圓W的呈圓形狀的凹部24，作為基板載置區(qū)域。以將晶圓W投進(jìn) (容納)該凹部24時(shí)，晶圓W的表面和旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的表面(并不載置晶圓W的區(qū)域)對(duì)齊的方式設(shè)定凹部24的直徑尺寸及深度尺寸。在凹部24的底面上形成有供例如后述的3個(gè)升降銷(xiāo)貫通的貫通孔(未圖示)，該升降銷(xiāo)用于從下方側(cè)推晶圓W而使晶圓W升降。
如圖2及圖3所示，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2中的與凹部24的通過(guò)區(qū)域分別面對(duì)的位置上，以在真空容器I的圓周方向(旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向)上互相隔開(kāi)間隔的方式，呈放射狀地配置有各個(gè)例如由石英構(gòu)成的5個(gè)噴嘴31、32、34、41、42。該各個(gè)噴嘴31、32、34、41、42分別以面對(duì)晶圓W例如從真空容器I的外周壁向中心部區(qū)域C水平地延伸的方式安裝。在本例子中，從后述的輸送口 15看，沿順時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向)依次排列有輔助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34、隔離氣體噴嘴41、第I處理氣體噴嘴31、隔離氣體噴嘴42及兼用第2 處理氣體噴嘴的主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32。如圖3所示，在等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴 32、34的上方側(cè)，為了使分別從等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34噴出的氣體等離子體化，分別設(shè)有等離子體產(chǎn)生部81、82。下文詳細(xì)說(shuō)明該等離子體產(chǎn)生部81、82。另外，圖2是表示以能看見(jiàn)等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34的方式拆卸了等離子體產(chǎn)生部81、82及后述的殼體90的狀態(tài)，圖3示出了安裝了該等離子體產(chǎn)生部81、82及殼體90的狀態(tài)。另外，圖I示出了以在圖2中的A-A線剖切的縱向截面。
在圖2中，第I處理氣體噴嘴31構(gòu)成第I處理氣體供給部，主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32構(gòu)成第2處理氣體供給部及主等離子體產(chǎn)生用氣體供給部。輔助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34構(gòu)成輔助等離子體產(chǎn)生用氣體供給部。另外，隔離氣體噴嘴41、42分別構(gòu)成隔離氣體供給部。另外，在圖I中，用單點(diǎn)劃線示意性地表示等離子體產(chǎn)生部81。
各個(gè)噴嘴31、32、34、41、42經(jīng)由流量調(diào)整閥分別與以下的各個(gè)氣體供給源(未圖示)相連接。即，第I處理氣體噴嘴31與含有Si (硅)的第I處理氣體例如DCS (二氯硅烷) 氣體等的供給源相連接。主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32與第2處理氣體及作為主等離子體產(chǎn)生用氣體的例如NH3 (氨)氣體的供給源相連接。輔助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34與例如由Ar (氬)氣體和H2 (氫)氣體的混合氣體構(gòu)成的輔助等離子體產(chǎn)生用氣體的供給源相連接。隔離氣體噴嘴41、42分別與作為隔離氣體的凡(氮)氣體的供給源相連接。另外， 可以與NH3氣體一并供給構(gòu)成主等離子體產(chǎn)生用氣體的一部分的Ar氣體。
如圖5及圖7所示，在氣體噴嘴31、32、34、41、42的下表面?zhèn)妊刂D(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向例如等間隔地形成有多處氣體噴出孔33。在等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34的外周面以分別朝向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)和下方側(cè)(斜下)的方式沿著該等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34的長(zhǎng)度方向例如等間隔地形成有多處氣體噴出孔33。下文說(shuō)明如此設(shè)定等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34的氣體噴出孔33的朝向的理由。該各個(gè)噴嘴31、32、34、41、 42以該噴嘴31、32、34、41、42的下端緣與旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的上表面之間的間隔距離為例如Imm 5mm左右的方式配置。
處理氣體噴嘴31的下方區(qū)域是用于將含Si氣體吸附在晶圓W上的第I處理區(qū)域 P1，主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32的下方區(qū)域構(gòu)成用于使吸附在晶圓W上的含Si氣體和NH3氣體的等離子體進(jìn)行反應(yīng)的第2處理區(qū)域P2。另外，輔助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34 的下方區(qū)域成為對(duì)經(jīng)過(guò)了處理區(qū)域P1、P2而形成在晶圓W上的反應(yīng)生成物進(jìn)行改性處理的第3處理區(qū)域P3。隔離氣體噴嘴41、42用于形成隔離各個(gè)第I處理區(qū)域Pl與第2處理區(qū)域P2的隔離區(qū)域D。如圖2及圖3所示，在真空容器I的頂板11位于該隔離區(qū)域D中的部分設(shè)有呈大致扇形的凸?fàn)畈?，如圖7所示，隔離氣體噴嘴41、42容納在形成于該凸?fàn)畈?的槽部43內(nèi)(僅圖示了隔離氣體噴嘴41)。因而，在隔離氣體噴嘴41、42的處于旋轉(zhuǎn)臺(tái) 2圓周方向的兩側(cè)，為了阻止各個(gè)處理氣體之間的混合，配置有作為上述凸?fàn)畈?的下表面的較低的頂面44 (第I頂面)，在該頂面44的上述圓周方向兩側(cè)配置有比該頂面44高的頂面45 (第2頂面)。為了阻止各個(gè)處理氣體之間的混合，凸?fàn)畈?的周緣部(真空容器I的靠外緣側(cè)的部位)以與旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外端面相面對(duì)并與容器主體12略微分開(kāi)的方式呈L字型地彎曲。
接著，詳細(xì)說(shuō)明上述的主等離子體產(chǎn)生部81及輔助等離子體產(chǎn)生部82。起初，說(shuō)明主等離子體產(chǎn)生部81，如上所述地從輸送口 15看，該主等離子體產(chǎn)生部81設(shè)置在右側(cè) (旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè))，是將由金屬線構(gòu)成的天線83卷繞成呈線圈狀而構(gòu)成的。在本例子中，天線83由例如在銅(Cu)的表面依次實(shí)施鍍鎳和鍍金的材料構(gòu)成。另外,天線83 以從真空容器I的內(nèi)部區(qū)域氣密地劃分出來(lái)的方式設(shè)置在該真空容器I的頂板11上。具體來(lái)說(shuō)，如圖3及圖4所示，在上述的頂板11的位于主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32的上方側(cè)(詳細(xì)來(lái)說(shuō)從比該噴嘴32略微靠旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的位置至比輸送口 15略微靠噴嘴32側(cè)的位置)的部分，形成有俯視時(shí)呈大致扇形地開(kāi)口的開(kāi)口部11a。另外，為了避免混淆，對(duì)于等離子體產(chǎn)生部81、82分別標(biāo)注“主”及“輔助”的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行說(shuō)明，但是該等離子體產(chǎn)生部81、82互相構(gòu)成大致相同的結(jié)構(gòu)，另外對(duì)在各個(gè)等離子體產(chǎn)生部81、82中各自進(jìn)行的等離子體處理也成為互相獨(dú)立的處理。
上述開(kāi)口部Ila形成在從向外周側(cè)距離開(kāi)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)中心例如60mm左右的位置橫跨至向外側(cè)離開(kāi)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外緣80_左右的位置。另外，開(kāi)口部Ila以并不與設(shè)置在真空容器I的中心部區(qū)域C上的后述的迷宮結(jié)構(gòu)部110相干擾(避開(kāi))的方式，以俯視時(shí)其靠旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的中心側(cè)上的端部沿著該迷宮結(jié)構(gòu)部110的外緣地呈圓弧狀凹陷。而且，如圖4及圖5所示，該開(kāi)口部Ila以該開(kāi)口部Ila的開(kāi)口徑從頂板11的上端面到下端面分級(jí)變小的方式，例如3級(jí)臺(tái)階部Ilb在圓周方向整周形成。如圖5所示,在該臺(tái)階部Ilb之中最下級(jí)的臺(tái)階部(口緣部)llb的上表面在圓周方向整周形成有槽lie,在該槽Ilc內(nèi)配置有密封構(gòu)件例如O形密封圈lid。另外，對(duì)槽Ilc及O形密封圈Ild在圖4中省略了圖示，另外圖4中欠缺頂板11。
如圖6所示，在該開(kāi)口部Ila配置有殼體90，該殼體90的上方側(cè)的周緣部在圓周方向整周呈凸緣狀地水平地伸出而形成凸緣部90a，并且該殼體90的中央部向下方側(cè)的真空容器I的內(nèi)部區(qū)域凹陷。為了將在主等離子體產(chǎn)生部81中產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)到晶圓W偵牝該殼體90例如由石英等電介質(zhì)構(gòu)成為透磁體(透過(guò)磁場(chǎng)的材料)，如圖9所示，上述凹陷的部分的在厚度方向上的尺寸t為例如20mm。另外，該殼體90構(gòu)成為，在晶圓W位于該殼體 90的下方時(shí)，在中心部區(qū)域C側(cè)處殼體90的內(nèi)壁面與晶圓W的外緣之間的距離為70mm，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外周側(cè)處殼體90的內(nèi)壁面與晶圓W的外緣之間的距離為70mm。
若將該殼體90投進(jìn)上述的開(kāi)口部Ila內(nèi)，則凸緣部90a和臺(tái)階部Ilb之中最下級(jí)的臺(tái)階部Ilb互相卡定。而且，借助于上述的O形密封圈lld，該臺(tái)階部Ilb (頂板11)與殼體90氣密地相連接。另外，通過(guò)利用沿著開(kāi)口部Ila的外緣呈框狀地形成的按壓構(gòu)件 91向下方側(cè)在圓周方向整周按壓上述凸緣部90a，并且利用未圖示的螺栓等將該按壓構(gòu)件 91固定在頂板11上，從而氣密地設(shè)定真空容器I的內(nèi)部氣氛。如此將殼體90氣密地固定在頂板11上時(shí)，該殼體90的下表面與旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上的晶圓W的表面之間的分離尺寸h成為 4mm 60mm,在本例子中為30mm。另外，圖6表示從下方側(cè)看殼體90的圖。
如圖5 圖7所不，為了阻止N2氣體向該殼體90的下方區(qū)域進(jìn)入,殼體90的下表面的外緣部在圓周方向整周向下方側(cè)(旋轉(zhuǎn)臺(tái)2側(cè))垂直伸出而形成限制氣體用的突起部92。而且，在由該突起部92的內(nèi)周面、殼體90的下表面及旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的上表面圍成的區(qū)域中，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)容納有上述的主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32。
在突起部92的靠主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32的基端側(cè)(真空容器I的側(cè)壁側(cè)) 的部分以沿著該等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34的外形的方式呈大致圓弧狀地開(kāi)有槽口。突起部92的下表面與旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的上表面之間的離開(kāi)尺寸d成為O. 5mm 5mm,在本例子中為 2mm。該突起部92的寬度尺寸及高度尺寸分別為例如IOmm及28mm。另外，圖7表示沿著旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向剖開(kāi)真空容器I的縱向剖視圖。
另外，在成膜處理中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)2向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，因而N2氣體追隨于該旋轉(zhuǎn)臺(tái)2 的旋轉(zhuǎn)要從旋轉(zhuǎn)臺(tái)2與突起部92之間的間隙進(jìn)入到殼體90的下方側(cè)。因此，為了阻止N2 氣體經(jīng)由上述間隙進(jìn)入殼體90的下方側(cè)，從殼體90的下方側(cè)向上述間隙噴出氣體。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32的氣體噴出孔33，如圖5及圖7所示，其以朝向該間隙的方式，即以朝向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)和朝向下方的方式配置。如圖7所示，主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32的氣體噴出孔33相對(duì)于垂直軸線的朝向角度Θ為例如45° 左右。
在此，若從殼體90的下方(第2處理區(qū)域P2)側(cè)看密封頂板11與殼體90之間區(qū)域的上述的O形密封圈11d，則如圖5所示，在該第2處理區(qū)域P2與O形密封圈11d之間在圓周方向整周形成有突起部92。因此，O形密封圈Ild并不直接暴露于等離子體的方式，可以說(shuō)從第2處理區(qū)域P2被隔離。因而，即使等離子體從第2處理區(qū)域P2例如向O形密封圈Ild側(cè)擴(kuò)散，也要經(jīng)由突起部92的下方前行，因而達(dá)到O形密封圈Ild之前等離子體將會(huì)失活。
在殼體90的內(nèi)側(cè)容納有接地的法拉第屏蔽95，該法拉第屏蔽95由以大致沿著該殼體90的內(nèi)部形狀的方式形成的厚度尺寸k例如1_左右的作為導(dǎo)電性板狀體的金屬板構(gòu)成。在本例子中，法拉第屏蔽95由例如在銅(Cu)板上從下側(cè)開(kāi)始鍍敷鎳(Ni)膜及金 (Au)膜的板材構(gòu)成。即，該法拉第屏蔽95包括以沿著殼體90的底面的方式水平地形成的水平面95a和從該水平面95a的外周端在圓周方向整周向上方側(cè)延伸的垂直面95b，從上方側(cè)看時(shí)，該法拉第屏蔽95以沿著殼體90的內(nèi)緣呈大致扇狀的方式構(gòu)成。該法拉第屏蔽95 通過(guò)例如金屬板的軋制加工，或者通過(guò)將在金屬板上的與水平面95a的外側(cè)對(duì)應(yīng)的區(qū)域向上方側(cè)彎曲而形成。
另外，如圖4所示，從旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)中心看法拉第屏蔽95時(shí)，在法拉第屏蔽95 的上端緣的靠右側(cè)及左側(cè)的部分分別向右側(cè)及左側(cè)水平地伸出構(gòu)成支承部96。而且，若將法拉第屏蔽95容納到殼體90的內(nèi)部，則法拉第屏蔽95的下表面與殼體90的上表面互相9接觸，并且上述支承部96受殼體90的凸緣部90a支承。在該水平面95a上，為了獲得與載置在法拉第屏蔽95的上方的主等離子體產(chǎn)生部81間的絕緣，層疊有由厚度尺寸例如2mm 左右的例如石英構(gòu)成的絕緣板94。在上述水平面95a上形成有多個(gè)狹縫97，但是對(duì)該狹縫 97的形狀、配置布局，與主等離子體產(chǎn)生部81的天線83的形狀一并進(jìn)行詳述。另外，在后述的圖8及圖9等中省略畫(huà)出絕緣板94。
主等離子體產(chǎn)生部81以容納在法拉第屏蔽95的內(nèi)側(cè)的方式構(gòu)成，因而如圖4及圖5所示，經(jīng)由殼體90、法拉第屏蔽95及絕緣板94以面向真空容器I的內(nèi)部(旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上的晶圓W)的方式配置。該主等離子體產(chǎn)生部81如上所述地將天線83例如3繞垂直軸線卷3圈構(gòu)成,在本例子中設(shè)有兩個(gè)天線83a、83b。若該兩個(gè)天線83a、83b之中的一個(gè)天線稱(chēng)作第I天線83a,將另一個(gè)天線稱(chēng)作第2天線83b,則第I天線83a如圖4及圖5所示俯視時(shí)以沿著殼體90的內(nèi)緣的方式呈大致扇狀。另外，第I天線83a配置方式為，中心部區(qū)域C側(cè)及外周側(cè)的端部靠近各個(gè)殼體90的內(nèi)壁面，以在晶圓W位于該第I天線83a的下方時(shí)，第I天線83a能夠在該晶圓W的靠中心部區(qū)域C側(cè)的端部與旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的靠外緣側(cè)的端部之間整個(gè)區(qū)域放射(供給)等離子體。另外，在天線83a、83b的內(nèi)部分別形成有冷卻水所流通的流路，但是在此省略。
如圖3所示，第2天線83b以能夠在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向外周側(cè)向晶圓W供給等離子體的方式配置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上的從晶圓W的中心位置向外軸側(cè)偏離200mm左右的位置與從旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外緣向外軸側(cè)偏離90_左右的位置之間。即，若旋轉(zhuǎn)臺(tái)2旋轉(zhuǎn)，則與中心部側(cè)相比在外周部側(cè)周向速度變快。因此，與內(nèi)周部側(cè)相比，在外周部側(cè)存在有向晶圓W供給的等離子體的量變少的情況。在此，為了在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向上使向晶圓W供給的等離子體的量一致，所謂為了補(bǔ)償利用第I天線83a向晶圓W供給的等離子體的量，設(shè)置了第2 天線83b。
第I天線83a及第2天線83b經(jīng)由各個(gè)匹配器84各自與頻率為例如13. 56MHz及輸出電力為例如5000W的高頻電源85相連接，以對(duì)該第I天線83a及第2天線83b單獨(dú)調(diào)整高頻電力的方式構(gòu)成。另外，在圖I、圖3及圖4等中的附圖標(biāo)記86是用于電連接各個(gè)天線83a、83b和匹配器84及高頻電源85的連接電極。
在此，詳細(xì)說(shuō)明上述的法拉第屏蔽95的狹縫97。該狹縫97阻止在各個(gè)天線83a、 83b上產(chǎn)生的電場(chǎng)及磁場(chǎng)(電磁場(chǎng))之中電場(chǎng)成分朝向下方的晶圓W的情況,并且用于使磁場(chǎng)達(dá)到晶圓W。即，若電場(chǎng)達(dá)到晶圓W，則存在有形成在該晶圓W的內(nèi)部的電配線受到電損傷的情況。另一方面，法拉第屏蔽95如上所述地由接地的金屬板構(gòu)成，因而若不形成狹縫 97，則磁場(chǎng)也將與電場(chǎng)一并被屏蔽。另外，若在天線83的下方形成較大的開(kāi)口部，則不僅是磁場(chǎng)也使電場(chǎng)通過(guò)。在此，為了屏蔽電場(chǎng)通過(guò)磁場(chǎng)，如以下形成了設(shè)定了尺寸及配置布局的狹縫97。
具體來(lái)說(shuō)，如圖8所示，狹縫97以在與第I天線83a及第2天線83b的各自卷繞方向正交的方向上延伸的方式，沿圓周方向整周地分別形成在天線83a、83b的下方位置。因而，例如在天線83a、83b沿著旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向配置的區(qū)域中，狹縫97以沿著旋轉(zhuǎn)臺(tái)2 的切線方向或圓周方向的方式呈直線狀或呈圓弧狀形成。另外，在天線83a、83b以沿著旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外緣的方式呈圓弧狀配置的區(qū)域中，狹縫97在從旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)中心到外緣的方向上呈直線狀地形成。而且，在上述兩個(gè)區(qū)域之間天線83a、83b彎曲的部分中，狹縫97以與天線83a、83b在該彎曲的部分上的延伸的方向正交的方式，在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的圓周方向及半徑方向都傾斜的朝向上形成。因而，狹縫97沿著天線83a、83b的各自延伸的方向排列有多個(gè)。
在此，如上所述，在天線83a、83b上連接有頻率為13. 56MHz的高頻電源85，對(duì)應(yīng)該頻率的波長(zhǎng)為22m。因此，狹縫97以成為該波長(zhǎng)的1/10000以下程度的寬度尺寸的方式， 如圖9所示以寬度尺寸dl成為Imm 5mm在本例子中2mm、狹縫97、97之間的隔離尺寸d2 成為Imm 5mm在本例子中2mm的方式形成。另外，如上述的圖8所示,從天線83a (83b) 延伸的方向看時(shí)，該狹縫97以長(zhǎng)度尺寸分別成為例如60mm的方式,從比該天線83a (83b) 的右端靠右側(cè)30mm左右的位置一直形成到至比天線83a (83b)的左端靠左側(cè)30mm左右的位置形成。因而，可以說(shuō)在各個(gè)狹縫97的長(zhǎng)度方向上的一端側(cè)及另一端側(cè)以堵塞該狹縫97 的開(kāi)口端的方式在整個(gè)圓周方向分別配置有由接地的導(dǎo)電體構(gòu)成的導(dǎo)電路97a、97a。
在法拉第屏蔽95中在該狹縫97的形成區(qū)域之外的區(qū)域，即在天線83a、83b繞線區(qū)域的中央側(cè)分別形成有用于經(jīng)由該區(qū)域確認(rèn)等離子體的發(fā)光狀態(tài)的開(kāi)口部98。另外，在圖3中省略了狹縫97。另外，在圖4及圖5等中對(duì)狹縫97進(jìn)行了簡(jiǎn)化，狹縫97形成有例如 150個(gè)左右。狹縫97從靠近開(kāi)口部98的區(qū)域到遠(yuǎn)離該開(kāi)口部98的區(qū)域以寬度尺寸dl變寬的方式形成，但是在此省略圖示。
以在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)與以上說(shuō)明的主等離子體產(chǎn)生部81向遠(yuǎn)離的方式配置有輔助等離子體產(chǎn)生部82，該輔助等離子體產(chǎn)生部82結(jié)構(gòu)與主等離子體產(chǎn)生部81 大致相同。即，輔助等離子體產(chǎn)生部82由第I天線83a及第2天線83b構(gòu)成，配置在殼體 90、法拉第屏蔽95及絕緣板94的上方側(cè)。與主等離子體產(chǎn)生部81相同，對(duì)于輔助等離子體產(chǎn)生部82的天線83a、83b，其也經(jīng)由匹配器84各自連接在頻率為例如13. 56MHz及輸出電力為例如5000W的高頻電源85上，以對(duì)該第I天線83a及第2天線83b單獨(dú)供給高頻電力。
接著，返回到真空容器I的各個(gè)部分的說(shuō)明。在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外周側(cè)上比該旋轉(zhuǎn)臺(tái)2 略微靠下位置上，如圖2、圖5及圖10所示，配置有作為蓋體的邊環(huán)100。例如在裝置的清潔時(shí)，在取代各個(gè)處理氣體流通有氟類(lèi)的清潔氣體時(shí)，該邊環(huán)100保護(hù)真空容器I的內(nèi)壁的構(gòu)件免受該清潔氣體影響。即，若不設(shè)置邊環(huán)100，則可以說(shuō)要在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外周部與真空容器I的內(nèi)壁之間在圓周方向整周呈環(huán)狀形成用于形成橫向氣流(排氣流)的呈凹部狀的氣流通路。因此，該邊環(huán)100以使真空容器I的內(nèi)壁面盡量不暴露于氣流通路的方式設(shè)置在該氣流通路上。在本例子中，在各個(gè)隔離區(qū)域D及殼體90中的外緣側(cè)的區(qū)域向該邊環(huán)100 的上方側(cè)暴露。
在邊環(huán)100的上表面上，以在圓周方向互相隔離開(kāi)的方式形成有兩處排氣口 61、 62。換句話說(shuō)，在上述氣流通路的下方側(cè)形成兩個(gè)排氣口，在邊環(huán)100上與該排氣口對(duì)應(yīng)的位置上形成排氣口 61、62。若將該兩個(gè)排氣口 61、62之中將一個(gè)和另一個(gè)分別稱(chēng)作第I排氣口 61及第2排氣口 62，則第I排氣口 61配置在第I處理氣體噴嘴31與在比該第I處理氣體噴嘴31靠旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)的隔離區(qū)域D之間的靠該隔離區(qū)域D側(cè)的位置。 第2排氣口 62配置在輔助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34與在比該噴嘴34靠旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)的隔離區(qū)域D之間的靠該隔離區(qū)域D側(cè)的位置。第I排氣口 61是用于排出Si含有氣體及隔離氣體的排氣口，第2排氣口 62是不僅用于排出NH3氣體及隔離氣體，還用于排出從輔助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34供給的等離子體產(chǎn)生用氣體的排氣口。該第I排氣口 61及第2排氣口 62如圖I所示借助于各自設(shè)有蝶閥等壓力調(diào)整部65的排氣管63與真空排氣機(jī)構(gòu)的例如真空泵64相連接。
在此，如上所述，從中心部區(qū)域C側(cè)到外緣側(cè)整個(gè)范圍形成殼體90，因而例如在從比主等離子體產(chǎn)生部81靠旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向向上游側(cè)噴出的隔離氣體被該殼體90限制為所謂流向第2排氣口 62的氣流。另外，對(duì)于輔助等離子體產(chǎn)生部82，也從中心部區(qū)域C 側(cè)到外緣部側(cè)整個(gè)范圍形成殼體90，因而在從比該殼體90靠上游側(cè)流向第2排氣口 62的氣流將受到限制。在此，在上述邊環(huán)100的上表面的位于殼體90的外側(cè)的部分形成有用于供隔離氣體流動(dòng)的槽狀的氣體流路101。具體來(lái)說(shuō)，如圖3所示，從在主等離子體產(chǎn)生部81 的殼體90中的比旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的端部靠第I排氣口 61側(cè)例如60mm左右的位置直至上述的第2排氣口 62之間，以深度尺寸為例如30mm的方式呈圓弧狀地形成該氣體流路101。因而，該氣體流路101以沿著殼體90的外緣的方式形成，并且從上方側(cè)去看時(shí)該氣體流路101以在主等離子體產(chǎn)生部81及輔助等離子體產(chǎn)生部82的殼體90、90的外緣部整個(gè)范圍內(nèi)的方式形成。該邊環(huán)100雖然省略了圖示，但是為了使之對(duì)于氟類(lèi)氣體具有耐腐蝕性，其表面利用例如氧化鋁等進(jìn)行了涂層，或被石英蓋等所覆蓋。
如圖2所示，在頂板11的下表面的中央部設(shè)有突出部5，該突出部5與在凸?fàn)畈? 的靠中心部區(qū)域C側(cè)的部位相連續(xù)并在圓周方向整周呈大致環(huán)狀，并且其下表面與凸?fàn)畈?4的下表面(頂面44)具有相同高度。如圖I所示，在芯部21的上方側(cè)的比該突出部5靠在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)中心側(cè)的部位，配置有用于抑制含Si氣體與NH3氣體等在中心部區(qū)域C互相混合的迷宮結(jié)構(gòu)部110。即，如從上述的圖I可見(jiàn)，將殼體90形成至靠中心部區(qū)域C側(cè)的位置，因而對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的中央部進(jìn)行支承的芯部21的位于旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上方側(cè)的部位以避開(kāi)殼體90的方式形成在靠上述旋轉(zhuǎn)中心側(cè)的位置上。因而，在中心部區(qū)域C側(cè)，可以說(shuō)形成了比外緣部側(cè)更容易出現(xiàn)例如處理氣體之間混合的狀態(tài)。在此，通過(guò)形成迷宮結(jié)構(gòu)部110，確保氣體的流路來(lái)防止處理氣體之間混合的情況。
具體來(lái)說(shuō)，如在圖11中放大該迷宮結(jié)構(gòu)部110所示，該迷宮結(jié)構(gòu)部110由從旋轉(zhuǎn)臺(tái)2側(cè)向頂板11側(cè)垂直延伸的第I壁部111和從頂板11側(cè)向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2垂直延伸的第2壁部112形成，且第I壁部111和第2壁部112分別在圓周方向整周形成，并且采用在旋轉(zhuǎn)臺(tái) 2的半徑方向上交替配置該壁部111、112的結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，從上述的突出部5側(cè)到中心部區(qū)域C側(cè)，依次配置有第2壁部112、第I壁部111及第2壁部112。在本例子中，突出部 5側(cè)的第2壁部112構(gòu)成為比另一壁部111、112向該突出部5側(cè)鼓起的結(jié)構(gòu)。若對(duì)這樣的壁部111、112的各個(gè)尺寸列舉出一個(gè)例子，則壁部111、112之間的間隔尺寸j設(shè)定為例如 1mm，壁部111與頂板11之間的間隔尺寸(壁部112與芯部21之間的間隙尺寸)m設(shè)定為例如 Imm0
因而，在迷宮結(jié)構(gòu)部110處，例如從第I處理氣體噴嘴31噴出要流向中心部區(qū)域C 的含Si氣體需要翻越壁部111、112，因而越靠中心部區(qū)域C流速越慢，從而變得不易擴(kuò)散。 因此，在處理氣體達(dá)到中心部區(qū)域C之前被向該中心部區(qū)域C供給的隔離氣體壓回到處理區(qū)域Pl側(cè)。另外，對(duì)流向中心部區(qū)域C的NH3氣體等等離子體產(chǎn)生用氣體也相同由于迷宮結(jié)構(gòu)部110難以達(dá)到中心部區(qū)域C。因此，防止處理氣體之間在中心部區(qū)域C中互相混合的情況。
另一方面，從上方側(cè)向該中心部區(qū)域C供給的N2氣體要在圓周方向上迅速地?cái)U(kuò)散，但是因?yàn)樵O(shè)有迷宮結(jié)構(gòu)部110，因而在翻越該迷宮結(jié)構(gòu)部110中的壁部111、112時(shí)隊(duì)氣體的流速受到抑制。此時(shí)，上述N2氣體本來(lái)還要進(jìn)入到例如旋轉(zhuǎn)臺(tái)2與突起部92之間的極其狹窄的區(qū)域，但是因?yàn)楸幻詫m結(jié)構(gòu)部110抑制了流速，因而流向比該狹窄的區(qū)域?qū)掗煹膮^(qū)域(例如處理區(qū)域P1、或殼體90、90之間的區(qū)域)。因此，向殼體90的下方側(cè)的N2氣體的流入被抑制。另外，如后述，還從殼體90的下方側(cè)的空間設(shè)定為相比于真空容器I內(nèi)的其他區(qū)域?yàn)檎龎旱那闆r來(lái)看，這也抑制了向該空間的N2氣體的流入。
如圖I所示，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2與真空容器I的底面部14之間的空間中設(shè)有作為加熱機(jī)構(gòu)的加熱單元7，借助旋轉(zhuǎn)臺(tái)2將旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上的晶圓W加熱至例如300°C。圖I中附圖標(biāo)記 71a是設(shè)置在加熱單元7的側(cè)方側(cè)的蓋構(gòu)件，附圖標(biāo)記7a是覆蓋該加熱單元7的上方側(cè)的覆蓋構(gòu)件。另外，在真空容器I的底面部14，在加熱單元7的下方側(cè)在整個(gè)圓周方向上設(shè)有多處用于吹掃加熱單元7的配置空間的吹掃氣體供給管73。
如圖2及圖3所示，在真空容器I的側(cè)壁上，形成有用于在未圖示的外部的輸送臂與旋轉(zhuǎn)臺(tái)2之間進(jìn)行傳遞晶圓W的輸送口 15，該輸送口 15由閘門(mén)G氣密地自由開(kāi)閉地構(gòu)成。另外，從在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的凹部24面對(duì)該輸送口 15的位置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的凹部24與輸送臂之間進(jìn)行晶圓W的傳遞的情況來(lái)看，旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的凹部24在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的下方側(cè)，在與該傳遞位置相對(duì)應(yīng)的部位設(shè)有貫通凹部24而用于從背面頂起晶圓W的傳遞用的升降銷(xiāo)及其升降機(jī)構(gòu)(都未圖示)。
另外，在該成膜裝置上設(shè)有用于進(jìn)行裝置整體的動(dòng)作的由控制的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制部120，在該控制部120的存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)有用于進(jìn)行后述的成膜處理及改性處理的程序。 該程序組合有步驟組，用以執(zhí)行后述的裝置的動(dòng)作，并從硬盤(pán)、微型光盤(pán)、磁光盤(pán)、存儲(chǔ)卡、 軟磁盤(pán)等作為存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)部121安裝到控制部120內(nèi)。
接著，說(shuō)明上述實(shí)施方式的作用。首先，開(kāi)放閘閥G，使旋轉(zhuǎn)臺(tái)2間歇性地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且利用未圖示輸送臂經(jīng)由輸送口 15將例如5張晶圓W載置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上。在該晶圓 W上已經(jīng)實(shí)施有使用了干蝕刻處理、CVD (Chemical Vapor Deposition :化學(xué)氣相沉積)法等的配線嵌入工序，因而在該晶圓W的內(nèi)部形成有電氣布線結(jié)構(gòu)。另外，如圖14的左端所示，在晶圓W的表面形成有孔、槽等凹部130。接著，關(guān)閉閘閥G，利用真空泵64使真空容器 I內(nèi)成為抽盡的狀態(tài)，并且使旋轉(zhuǎn)臺(tái)2向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并利用加熱單元7將晶圓W加熱至例如300°C。另外，圖14示意性地描繪了晶圓W的一部分。
接著，從處理氣體噴嘴31噴出含Si氣體并從主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32噴出 NH3氣體。另外，從輔助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34噴出Ar氣體及H2氣體的混合氣體。而且，從隔離氣體噴嘴41、42以規(guī)定的流量噴出隔離氣體，還從隔離氣體供給管51及吹掃氣體供給管72，72以規(guī)定的流量噴出N2氣體。而且，利用壓力調(diào)整部65將真空容器I內(nèi)調(diào)整為預(yù)先設(shè)定的處理壓力，例如400Pa 500Pa，在本例子中調(diào)整為500Pa。另外，在主等離子體產(chǎn)生部81中，對(duì)各個(gè)天線83a、83b以例如分別為1500W及1000W的方式供給高頻電力， 并且在輔助等離子體產(chǎn)生部82中，對(duì)各個(gè)天線83a、83b以例如分別為1500W及1000W的方式供給高頻電力。
此時(shí)，追隨于例如該旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)，從比各個(gè)殼體90靠旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的部位向該殼體90流通過(guò)來(lái)的例如N2氣體將被殼體90擾亂氣流。但是，在邊環(huán)100的位于殼體90的外周側(cè)的部分形成了氣體流路101，因而上述氣體以避開(kāi)殼體90的方式經(jīng)由該氣體流路101排出。
另一方面，從殼體90的上游側(cè)向該殼體90流通過(guò)來(lái)的氣體中的一部分氣體進(jìn)入到殼體90的下方。但是，在上述的殼體90的下方側(cè)的區(qū)域中，以覆蓋該區(qū)域的方式形成突起部92，并且等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34的氣體噴出孔33分別朝向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)的斜下方向。因而，從等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34噴出的等離子體產(chǎn)生用氣體吹到突起部92的下方側(cè)，向殼體90的外側(cè)擠出將要從上述上游側(cè)流入的N2氣體等。 而且，從各個(gè)等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34噴出的等離子體產(chǎn)生用氣體被突起部92壓回旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)。此時(shí)，相比于真空容器I內(nèi)的其它區(qū)域，在處理區(qū)域P2、P3的位于殼體90下方的部分例如成為氣壓高IOPa左右的正壓。從該情況來(lái)看，也阻止了 N2氣體等進(jìn)入殼體90的下方側(cè)。
而且，含Si氣體將向中心部區(qū)域C進(jìn)入，但是由于在該中心部區(qū)域C設(shè)有上述的迷宮結(jié)構(gòu)部110，因而被該迷宮結(jié)構(gòu)部110如上所述地阻礙氣流，將被從上方側(cè)供給到中心部區(qū)域C中的隔離氣體壓回到原來(lái)的處理區(qū)域Pl側(cè)。另外，還對(duì)將向中心部區(qū)域C進(jìn)入的各個(gè)氣體同樣地阻礙其向該中心部區(qū)域C的進(jìn)入。因而，防止了在中心部區(qū)域C中處理氣體(等離子體產(chǎn)生用氣體)之間的混合。另外，同樣地，利用迷宮結(jié)構(gòu)部110抑制從中心部區(qū)域C向外周側(cè)噴出的N2氣體進(jìn)入殼體90的下方側(cè)。
而且，在第I處理區(qū)域Pl與第2處理區(qū)域P2之間供給N2氣體，因而如圖12所示， 以含Si氣體與NH3氣體等等離子體產(chǎn)生用氣體不互相混合的方式排出各個(gè)氣體。另外，由于向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的下方側(cè)供給吹掃氣體，因此向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的下方側(cè)擴(kuò)散的氣體被上述吹掃氣體壓回到排氣口 61、62側(cè)。
此時(shí)，在圖13中所示意性地所示，利用從高頻電源85供給來(lái)的高頻電力，在各個(gè)等離子體產(chǎn)生部81、82中產(chǎn)生電場(chǎng)及磁場(chǎng)。從如上所述地設(shè)有法拉第屏蔽95的情況來(lái)看， 該電場(chǎng)及磁場(chǎng)之中電場(chǎng)被該法拉第屏蔽95反射或吸收(衰減)，阻礙(屏蔽)其到達(dá)真空容器 I內(nèi)。另外，從在狹縫97的長(zhǎng)度方向上的一端側(cè)及另一端側(cè)分別配置有導(dǎo)電電路97a、97a 的情況來(lái)看，對(duì)要繞過(guò)該一端側(cè)及另一端側(cè)向晶圓W側(cè)的電場(chǎng)也進(jìn)行屏蔽。另一方面，因?yàn)榉ɡ谄帘?5形成有狹縫97，因而磁場(chǎng)通過(guò)該狹縫97，經(jīng)由殼體90的底面達(dá)到真空容器 I內(nèi)。另外，在法拉第屏蔽95的位于等離子體產(chǎn)生部81、82的側(cè)方側(cè)的部分在整個(gè)圓周方向上形成有狹縫97，因而電場(chǎng)及磁場(chǎng)并不經(jīng)由該側(cè)方側(cè)繞向下方側(cè)。
因而，從等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34噴出的等離子體產(chǎn)生用氣體被經(jīng)由狹縫 97通過(guò)的磁場(chǎng)分別活化，生成例如離子、自由基等等離子體。具體來(lái)說(shuō)，在第2處理區(qū)域P2 中產(chǎn)生NH3氣體的等離子體。另外，在第3處理區(qū)域P3中產(chǎn)生Ar氣體及H2氣體的等離子體。此時(shí),從在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向上設(shè)有第I天線83a及第2天線83b的情況來(lái)看,就生成在真空容器I內(nèi)的等離子體的強(qiáng)度而言，與旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的中心部側(cè)相比，在外周部側(cè)的等離子體的強(qiáng)度大。另外，在圖12中也示意性地示出了天線83a、83b，示意性地放大描繪了該天線83a、83b、法拉第屏蔽95、殼體90及晶圓W之間的各個(gè)尺寸。
另一方面，通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)，在晶圓W的表面上在第I處理區(qū)域Pl中吸附含 Si氣體，接著在第2處理區(qū)域P2中使吸附在晶圓W上的含Si氣體被NH3氣體的等離子體氮化，作為薄膜成分的氮化硅膜(Si-N)的分子層形成為I層或多層而形成反應(yīng)生成物。此時(shí)，由于例如含Si氣體中所含有的殘基，因此有時(shí)在氮化硅膜中會(huì)存在含有氯(Cl)、有機(jī)物等雜質(zhì)的情況。
而且，若根據(jù)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)，輔助等離子體產(chǎn)生用氣體(Ar、H2)的等離子體與晶圓W的表面接觸，則將進(jìn)行氮化硅膜的改性處理。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)例如等離子體撞擊晶圓W 的表面，從而如圖14所示，例如上述雜質(zhì)作為HCL、有機(jī)氣體等從氮化硅膜中釋放出來(lái)，或氮化硅膜內(nèi)的元素被重新排列而謀求氮化硅膜的致密化(高密度化)。
此時(shí)，因?yàn)樾D(zhuǎn)臺(tái)2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以相比于中心部，側(cè)靠外周部側(cè)上周向速度變快，因而，與中心部側(cè)相比，在該外周部側(cè)的等離子體處理的程度(氮化處理或改性處理的程度)將變小。但是，本發(fā)明中，由于從在側(cè)靠外周部側(cè)處等離子體的強(qiáng)度比旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的中心部處強(qiáng)，所以在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向上等離子體處理的程度一致。通過(guò)這樣旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的持續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而如圖14所示，依次進(jìn)行多次向晶圓W表面吸附含Si氣體、對(duì)吸附在晶圓W 表面的含Si氣體的成分進(jìn)行氮化及對(duì)反應(yīng)生成物的等離子體進(jìn)行改性，層疊反應(yīng)生成物而以嵌入上述的凹部130的方式形成薄膜。在此，如上所述地在晶圓W的內(nèi)部形成有電氣布線結(jié)構(gòu)，但是在等離子體產(chǎn)生部81、82與晶圓W之間設(shè)置法拉第屏蔽95而對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行屏蔽，因而抑制了對(duì)該電氣布線結(jié)構(gòu)的電損傷。
根據(jù)上述的實(shí)施方式，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上將兩個(gè)等離子體產(chǎn)生部81、82互相分開(kāi)設(shè)置，并且在該等離子體產(chǎn)生部81、82與晶圓W之間分別配置法拉第屏蔽95，因而能夠?qū)υ谠摰入x子體產(chǎn)生部81、82中產(chǎn)生的電場(chǎng)進(jìn)行屏蔽。另一方面，對(duì)于在等離子體產(chǎn)生部81、82中產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在法拉第屏蔽95設(shè)有在沿與天線83正交的方向延伸的狹縫97，因而磁場(chǎng)能夠經(jīng)由該狹縫97達(dá)到真空容器I內(nèi)，因而能夠在抑制等離子體對(duì)晶圓W的內(nèi)部的電氣布線結(jié)構(gòu)的電損傷的情況下進(jìn)行等離子體處理。因此，能夠快速獲得具有良好的膜質(zhì)及電特性的薄膜。而且，設(shè)有兩個(gè)等離子體產(chǎn)生部81、82，因而能夠組合互不相同種類(lèi)的等離子體處理。因而，如上所述地能夠組合對(duì)吸附在晶圓W的表面的含Si氣體進(jìn)行的等離子體氮化處理和對(duì)反應(yīng)生成物進(jìn)行的等離子體改性處理這樣的互不相同種類(lèi)的等離子體處理，因而能夠獲得自由度較高的裝置。
另外,從設(shè)有法拉第屏蔽95的情況來(lái)看,能夠抑制等離子體對(duì)殼體90等石英構(gòu)件的損傷(蝕刻)。因此，能夠謀求上述石英構(gòu)件的長(zhǎng)壽命化，另外能夠抑制污染的產(chǎn)生，而且還能夠抑制石英(SiO2)混入薄膜(SiO2)中導(dǎo)致的膜厚的不均勻。
而且，設(shè)有殼體90，因而能夠使等離子體產(chǎn)生部81、82靠近旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上的晶圓W。 因此，即使是進(jìn)行成膜處理的程度較高的壓力氣氛(較低的真空度)，也能夠抑制等離子體中的離子、自由基的失活從而進(jìn)行良好的改性處理。而且，在殼體90上設(shè)有突起部92，因而O形密封圈Ild并不向處理區(qū)域P2、P3暴露。因此，能夠抑制O形密封圈Ild所含有的例如氟類(lèi)成分向晶圓W混入，另外能夠謀求該O形密封圈Ild的長(zhǎng)壽命化。
另外，在殼體90的下表面形成突起部92，并且使等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34 的氣體噴出孔33朝向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)。因此，即使從等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴 32、34噴出的氣流量為小流量，也能夠抑制NH3氣體、N2氣體向殼體90的下方區(qū)域進(jìn)入。因此，連同成膜處理，在相同的成膜裝置中進(jìn)行等離子體處理，例如等離子體產(chǎn)生部81、82之間的區(qū)域或處理區(qū)域Pl與主等離子體產(chǎn)生部81之間的區(qū)域不需要各自設(shè)置排氣口、泵，而且也不需要在上述區(qū)域設(shè)置隔離區(qū)域D，因而能夠簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)。15
另外，在配置殼體90時(shí)，在邊環(huán)100的位于該殼體90外周側(cè)的部分形成氣體流路 101，因而能夠避開(kāi)殼體90，良好地排出各個(gè)氣體。
另外，在殼體90的內(nèi)部容納等離子體產(chǎn)生部81、82，因而能夠?qū)⒃摰入x子體產(chǎn)生部81、82配置在大氣氛圍氣氛的區(qū)域(真空容器I的外側(cè)區(qū)域)中，因而等離子體產(chǎn)生部81、 82的維護(hù)變得容易。
在此，在殼體90的內(nèi)部容納等離子體產(chǎn)生部81、82，因而例如在中心部區(qū)域則， 等離子體產(chǎn)生部81的端部從旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)中心離開(kāi)與該殼體90的側(cè)壁的厚度尺寸相應(yīng)的量。因此，等離子體變得難以達(dá)到晶圓W的靠中心部區(qū)域C側(cè)的端部。另一方面，若為了使等離子體達(dá)到在中心部區(qū)域C側(cè)上的晶圓W的端部而將殼體90形成至靠進(jìn)中心部區(qū)域 C側(cè)的位置，則如上所述地中心部區(qū)域C將變小。在該情況下，有可能會(huì)使含Si氣體與NH3 氣體等在中心部區(qū)域C混合。但是，在本發(fā)明中，在中心部區(qū)域C形成迷宮結(jié)構(gòu)部110，確保了氣體流路，因而在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向上整體確保較大的等離子體空間，并且能夠抑制在中心部區(qū)域C處的含Si氣體與NH3氣體等混合及N2氣體流入該等離子體空間內(nèi)。
另外，從設(shè)置天線83a、83b，使在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向上的晶圓W的改性的程度一致的情況來(lái)看，能夠獲得整個(gè)面內(nèi)膜質(zhì)均勻的薄膜。
在上述的例子中，交替地進(jìn)行了反應(yīng)生成物的成膜與針對(duì)該反應(yīng)生成物的改性處理，但是也可以將反應(yīng)生成物層疊了例如70層(大致IOnm的膜厚)左右之后，對(duì)該反應(yīng)生成物的層疊體進(jìn)行改性處理。具體來(lái)說(shuō)，在供給含Si氣體及NH3氣體的等離子體而進(jìn)行反應(yīng)生成物的成膜處理期間停止向等離子體產(chǎn)生部82供給高頻電力。而且，層疊體的形成后， 停止供給該含Si氣體及NH3氣體而向等離子體產(chǎn)生部82供給高頻電力。在這樣的所謂批量改性的情況下，也能夠獲得與上述的例子相同的效果。
在以上的例子中列舉出了在兩個(gè)等離子體產(chǎn)生部81、82處分別進(jìn)行生成反應(yīng)生成物(Si-N)的等離子體處理(氮化處理)及等離子體改性處理的例子，但是也可以例如用主等離子體產(chǎn)生部81，既進(jìn)行生成反應(yīng)生成物的等離子體處理，也進(jìn)行等離子體蝕刻處理。以下關(guān)于進(jìn)行這樣的等離子體蝕刻處理例子，還有關(guān)于成膜裝置及晶圓W的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)成膜裝置進(jìn)行說(shuō)明，如圖15所示，在該成膜裝置的第I處理氣體噴嘴31 上連接有作為第I處理氣體例如BTBAS (雙三丁基氨基硅烷=SiH2 (NH-C (CH3)3)2)氣體的存儲(chǔ)源。在主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32上連接有含有C (碳)和F (氟)的蝕刻氣體例如 CHF3氣體、作為第2處理氣體的O2氣體、以及作為主等離子體產(chǎn)生用氣體的Ar氣體的存儲(chǔ)源。具體來(lái)說(shuō)，主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32的上游側(cè)分支為例如3個(gè)分支管，各個(gè)分支管借助閥及流量調(diào)整部各自與上述各個(gè)氣體的存儲(chǔ)源相連接，這部分省略圖示。在輔助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34上作為輔助等離子體產(chǎn)生用氣體連接有O2氣體、Ar氣體及H2氣體的存儲(chǔ)源。
接著說(shuō)明晶圓W的結(jié)構(gòu)，在晶圓W上與上述的例子相同形成有凹部130，如在圖 16的左側(cè)附圖所示，該凹部130形成為上端側(cè)的開(kāi)口尺寸小于下端側(cè)的開(kāi)口尺寸的倒錐形狀。另外，圖16示意性地描繪了晶圓W的一部分，對(duì)凹部130的倒錐形狀進(jìn)行了夸張。
若在圖15的成膜裝置中，對(duì)該晶圓W進(jìn)行與上述的例子相同的成膜處理，則如從圖16的左側(cè)第2幅圖所示，在第I處理區(qū)域Pl處，在晶圓W的包括凹部130的內(nèi)部的表面上吸附BTBAS氣體的成分。而且，在第2處理區(qū)域P2處，Ar氣體被天線83的磁場(chǎng)進(jìn)行等離子體化，上述的蝕刻氣體及O2氣體被該Ar氣體的等離子體分別進(jìn)行等離子體化。該蝕刻氣體的等離子體及O2氣體的等離子體之中的例如O2氣體的等離子體(自由基、離子)擴(kuò)散到從晶圓W的上表面?zhèn)鹊膮^(qū)域至凹部130內(nèi)的下端部的區(qū)域整體范圍內(nèi)，氧化在該區(qū)域中的BTBAS氣體的成分而生成反應(yīng)生成物(硅的氧化物)。
另一方面，蝕刻氣體的等離子體的壽命比O2氣體的等離子體(自由基)短，因而不能在保持活性的前提下擴(kuò)散至凹部130內(nèi)的下端部，因而與晶圓W的上表面?zhèn)燃鞍疾?30 內(nèi)的上端部附近相接觸。若晶圓W與該蝕刻氣體的等離子體相接觸，則如圖16的正中央的圖所示，晶圓W上的反應(yīng)生成物被蝕刻，然后例如作為氣體與未反應(yīng)的處理氣體、副產(chǎn)物等氣體等一同排出。因而，在凹部130的內(nèi)部成膜的反應(yīng)生成物，上端側(cè)比下端側(cè)薄，因而所謂該凹部130的倒錐的程度略微緩解，使凹部130的內(nèi)壁的錐角度變得近似于垂直。此時(shí)， 存在有在晶圓W上的反應(yīng)生成物中包含有第I處理氣體、蝕刻氣體中的雜質(zhì)(水分、F)的情況。
接著，在第3處理區(qū)域P3處，如從圖16的右數(shù)第2幅圖所示，雜質(zhì)從形成在晶圓W 上的反應(yīng)生成物中被作為HF氣體等氣體去除而進(jìn)行改性處理。而且，若利用旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)，多次重復(fù)這樣的BTBAS氣體的吸附、BTBAS氣體的氧化及蝕刻、以及反應(yīng)生成物的改性處理，則凹部130的倒錐形狀進(jìn)一步近似于直角，或者進(jìn)一步成為錐形狀(上端部的開(kāi)口尺寸比下端部的開(kāi)口尺寸大的形狀)，雜質(zhì)被去除(減少)并且反應(yīng)生成物依次嵌入到凹部130 內(nèi)。因而，如圖16的右側(cè)附圖所示，向凹部130嵌入薄膜結(jié)束時(shí)，能夠獲得在該凹部130內(nèi)并不生成中空等空隙，另外可以得到不僅BTBAS氣體中的雜質(zhì)低而且蝕刻氣體中的雜質(zhì)濃度也極低的薄膜。
在此，在這樣要利用例如一般的CVD法在倒錐形狀的凹部130中嵌入薄膜的情況下，在遵循該凹部130的形狀層疊反應(yīng)生成物時(shí)，存在有在向凹部130的內(nèi)部充填薄膜之前該凹部130的上端部被堵住的情況。在該情況下，在凹部130內(nèi)形成空隙，因而例如設(shè)備的電阻將變得比設(shè)定值變大。另一方面，若在這樣的CVD法中組合等離子體蝕刻，具體來(lái)說(shuō)若重復(fù)利用CVD法的成膜工序和對(duì)凹部130內(nèi)的上端部側(cè)的等離子體蝕刻工序而將薄膜嵌入到凹部130，則有可能在等離子體蝕刻工序中例如將F作為雜質(zhì)混入到薄膜內(nèi)。因此，即使在凹部130嵌入薄膜之后進(jìn)行退火工序等，也極難去除混入到該凹部130的內(nèi)部的雜質(zhì)，因而將不能夠獲得例如正如所設(shè)計(jì)的電特性。
在此，在本發(fā)明中，通過(guò)以依次進(jìn)行多次反應(yīng)生成物的形成工序、等離子體蝕刻工序、以及改性工序，從而每次形成反應(yīng)生成物都進(jìn)行蝕刻處理，并去除在該反應(yīng)生成物的形成工序及蝕刻工序中混進(jìn)反應(yīng)生成物中的雜質(zhì)。因此，能夠形成在整個(gè)膜厚方向雜質(zhì)濃度極其低的薄膜，另外從以凹部130的倒錐形狀漸漸緩解的方式(以近似于垂直的方式)進(jìn)行蝕刻的情況來(lái)看，能夠抑制在凹部130內(nèi)產(chǎn)生中空等空隙的情況。
在此，因?yàn)閺妮o助等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32供給的氣體中含有O2氣體，所以也可以是不從主等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32供給O2氣體，在第3處理區(qū)域P3處進(jìn)行反應(yīng)生成物的生成(晶圓W上的BTBAS氣體的氧化)和改性的。在該情況下，在第2處理區(qū)域P2 處，取代由上述的CHF3氣體構(gòu)成的蝕刻氣體，或與該蝕刻氣體一同使用對(duì)Si進(jìn)行蝕刻的蝕刻氣體例如Br (溴)類(lèi)的氣體進(jìn)行等離子體蝕刻處理。另外，在第2處理區(qū)域P2及第3處理區(qū)域P3中分別只進(jìn)行等離子體蝕刻處理及只進(jìn)行等離子體改性處理的情況下，也可以在該第2處理區(qū)域P2與第3處理區(qū)域P3之間設(shè)置第3等離子體產(chǎn)生部(未圖示)，在該第 3等離子體產(chǎn)生部中進(jìn)行BTBAS氣體的氧化處理。
而且，采用以上所述的成膜裝置，以在各個(gè)等離子體產(chǎn)生部81、82中進(jìn)行互不相同種類(lèi)的等離子體處理，但是也可以進(jìn)行彼此相同種類(lèi)的等離子體處理。具體來(lái)說(shuō)，在形成硅氧化膜時(shí)，也可以從等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32、34分別供給O2氣體及Ar氣體，在處理區(qū)域P2、P3處分別氧化BTBAS氣體并去除反應(yīng)生成物中所含有的雜質(zhì)。
接著，列舉出在以上說(shuō)明的成膜裝置中的等離子體產(chǎn)生部81、82的另一例子。在以下的另一例子中，也可以?xún)H采用該等離子體產(chǎn)生部81、82的一方或雙方。圖17及圖18 示出了僅設(shè)置一個(gè)天線83，并且使該天線83配置為俯視時(shí)呈大致方形(大致8邊形)的例子。在本例子中，以從靠近開(kāi)口部98的區(qū)域到離開(kāi)該開(kāi)口部98的區(qū)域，狹縫97寬度尺寸 dl變寬，此處省略了圖示。
圖19表示的例子為，如圖17及圖18所示，使兩個(gè)天線83a、83b呈大致方形的方式配置，并且與上述的圖8相同地在整個(gè)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向上形成第I天線83a，另一方面將第2天線83b配置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外周部側(cè)。另外，圖19示出了從上方側(cè)看頂板11的情況，示意性地描繪了天線83a、83b。以下的圖20也相同。
圖20示出了以使兩個(gè)天線83a、83b如圖17及圖18呈大致方形的方式配置，并且示出了將第I天線83a配置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的半徑方向內(nèi)側(cè)，將第2天線83b配置在上述半徑方向外側(cè)的例子。在本例子中，該天線83a、83b以互相成為相同面積的方式被分別繞線。
圖21示出了將上述的法拉第屏蔽95埋設(shè)在殼體90的內(nèi)部的例子。具體來(lái)說(shuō)，在殼體90的位于等離子體產(chǎn)生部81 (82)的下方的部分構(gòu)成為上端面可自由裝卸，并在拆下該上端面的部位容納法拉第屏蔽95。S卩，只要法拉第屏蔽95設(shè)置在等離子體產(chǎn)生部81(82)與晶圓W之間即可。
圖22示出了取代將等離子體產(chǎn)生部81 (82)及法拉第屏蔽95容納在殼體90的內(nèi)部的情況，而將該等離子體產(chǎn)生部81 (82)及法拉第屏蔽95配置在頂板11的上方的例子。在本例子中，在頂板11的位于等離子體產(chǎn)生部81(82)下方的部位，利用例如石英等電介質(zhì)使其與頂板11其它部位的不同，其下表面周緣部如上所述地在整個(gè)圓周方向借助于O 形密封圈Ild與頂板11的上述其它部分氣密連接。
圖23示出了取代天線83繞垂直軸線卷繞的情況，而使天線83繞水平軸線卷繞的例子。具體來(lái)說(shuō)，該天線83繞沿著旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向呈圓弧狀延伸的軸線卷繞。另外， 圖23對(duì)于天線83及法拉第屏蔽95之外的部分進(jìn)行了省略。
在此，作為天線83，配置在從真空容器I的內(nèi)部區(qū)域氣密地劃分出來(lái)的區(qū)域(殼體 90的內(nèi)部或頂板11上)，但是也可以配置在真空容器I的內(nèi)部區(qū)域。具體來(lái)說(shuō)，也可以例如比頂板11的下表面略微靠下方側(cè)配置天線83。在該情況下，為了不使天線83被等離子體蝕刻，使該天線83由例如石英等電介質(zhì)涂敷表面。另外，在該情況下，相同地，為了不使法拉第屏蔽95被等離子體蝕刻，使法拉第屏蔽95在天線83與晶圓W之間由石英等電介質(zhì)涂敷表面。而且，作為天線83，除了呈線圈狀地卷繞的結(jié)構(gòu)之外，還可以有基端側(cè)例如從真空容器I的外側(cè)氣密地插入到該真空容器I內(nèi)，并且另一端側(cè)向中心部區(qū)域C呈直線狀地延伸的結(jié)構(gòu)。
另外，在以上的各個(gè)例子中，作為等離子體產(chǎn)生部81 (82)，卷繞天線83來(lái)產(chǎn)生電感率禹合型的等離子體(ICP :Inductively coupled plasma),但是也可以使等離子體產(chǎn)生部 81、82的一方為產(chǎn)生電容稱(chēng)合型的等離子體(CCP :Capacitively Coupled Plasma)。具體來(lái)說(shuō)，如圖24 圖26所示，在比等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32 (34)靠旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)，作為平行電極設(shè)有一對(duì)電極141、142，該電極141、142經(jīng)由支承部143從真空容器 I的側(cè)壁氣密地插入。另外，在電極141、142上經(jīng)由支承部143連接有匹配器84及高頻電源85。另外，在該電極141、142的表面上，為了保護(hù)該電極141、142免受等離子體影響，形成有例如石英等保護(hù)覆膜。
在該電極141、142及等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴32 (34)的上方側(cè)，為了抑制N2氣體等向等離子體產(chǎn)生的區(qū)域(處理區(qū)域P2 (P3))流入，設(shè)有呈大致帽形的蓋構(gòu)件144。該蓋構(gòu)件144以覆蓋電極141、142及噴嘴32 (34)的方式呈箱形地形成，并具有下表面?zhèn)乳_(kāi)口的蓋主體145、以及從在該蓋主體145的下端面的靠旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)、下游側(cè)及中心部區(qū)域C的部分向水平方向分別伸出的氣流限制面146。圖24示出了拆卸了蓋構(gòu)件 144的狀態(tài)，圖25示出了拆卸了蓋構(gòu)件144的狀態(tài)。
在這樣的等離子體產(chǎn)生部81 (82)中，利用氣流限制面146抑制氣體向處理區(qū)域 P2 (P3)進(jìn)入，等離子體產(chǎn)生用氣體在電極141、142之間等離子體化而進(jìn)行等離子體處理。
在以上的各個(gè)例子中，作為構(gòu)成法拉第屏蔽95的材料，以盡量透過(guò)磁場(chǎng)的方式， 優(yōu)選是比磁導(dǎo)率較低的材料，具體來(lái)說(shuō)，可以使用銀(Ag)、鋁(Al)等。另外，作為法拉第屏蔽95的狹縫97的數(shù)量，若數(shù)量過(guò)少則達(dá)到真空容器I內(nèi)的磁場(chǎng)變小，另一方面，若過(guò)多則難以制造法拉第屏蔽95，例如優(yōu)選相對(duì)于長(zhǎng)度Im天線83，狹縫97的數(shù)量為100個(gè) 500 個(gè)左右。而且，以朝向旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的方式形成等離子體產(chǎn)生用氣體噴嘴34 的氣體噴出孔33，但是也可以以朝向下方側(cè)或下游側(cè)的方式配置該氣體噴出孔33。
作為構(gòu)成殼體90的材料，可以取代石英使用氧化鋁(A1203)、氧化釔等耐等離子體蝕刻材料，也可以例如在Pyrex Glass (康寧公司的耐熱玻璃，注冊(cè)商標(biāo))等表面涂敷該耐等離子體蝕刻材料。即，只要?dú)んw90是由對(duì)等離子體的抗性較高并透過(guò)磁場(chǎng)的材料(電介質(zhì)) 構(gòu)成即可。
另外，在法拉第屏蔽95的上方配置絕緣板94而獲得了該法拉第屏蔽95與天線83 的絕緣，但是也可以不配置該絕緣板94，例如以利用石英等絕緣材料覆蓋天線83的方式構(gòu)成。
如此，本發(fā)明的實(shí)施方式在真空容器內(nèi)使旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)并對(duì)基板依次供給第I處理氣體及第2處理氣體，并且利用在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向上互相分開(kāi)的主等離子體產(chǎn)生部和輔助等離子體產(chǎn)生部對(duì)基板分別進(jìn)行等離子體處理。而且，在主等離子體產(chǎn)生部，設(shè)置有利用電感耦合使主等離子體產(chǎn)生用氣體等離子體化的天線，并且在天線與基板之間配置有法拉第屏蔽，該法拉第屏蔽形成有分別與天線正交的方向上延伸的狹縫。因此，阻礙在天線上產(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)中的電場(chǎng)成分到達(dá)上述真空容器的內(nèi)部，但能夠使磁場(chǎng)向基板側(cè)通過(guò)，因而能夠抑制等離子體對(duì)基板的電損傷。另外，由于能夠在主等離子體產(chǎn)生部及輔助等離子體產(chǎn)生部處進(jìn)行互不相同種類(lèi)的等離子體處理，因而能夠構(gòu)成對(duì)基板的處理的自由度較高的成膜裝置。
相關(guān)申請(qǐng)的參考
本申請(qǐng)要求2011年9月5日在日本國(guó)特許廳提出申請(qǐng)的日本特許出愿2011-193046的優(yōu)先權(quán)，引用日本特許出愿2011—1193046號(hào)的全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.ー種在真空容器內(nèi)多次進(jìn)行依次供給第I處理氣體和第2處理氣體的循環(huán)而在基板上進(jìn)行成膜處理的成膜裝置，其中，該成膜裝置包括 旋轉(zhuǎn)臺(tái)，在其一面?zhèn)刃纬捎杏糜谳d置基板的基板載置區(qū)域，該旋轉(zhuǎn)臺(tái)用于使上述基板載置區(qū)域在上述真空容器內(nèi)進(jìn)行公轉(zhuǎn)； 第I處理氣體供給部和第2處理氣體供給部，其用于向在該旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向上被隔離區(qū)域互相隔離開(kāi)的區(qū)域分別供給第I處理氣體及第2處理氣體； 主等離子體產(chǎn)生氣體供給部及輔助等離子體產(chǎn)生氣體供給部，其用于向上述真空容器內(nèi)分別供給主等離子體產(chǎn)生用氣體及輔助等離子體產(chǎn)生用氣體；以及 主等離子體產(chǎn)生部及輔助等離子體產(chǎn)生部，其在上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向上互相分開(kāi)設(shè)置，用于分別使主等離子體產(chǎn)生用氣體及輔助等離子體產(chǎn)生用氣體等離子體化； 上述主等離子體產(chǎn)生部具有 天線，其面對(duì)上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一面?zhèn)仍O(shè)置，以在上述真空容器內(nèi)利用電感耦合使主等離子體產(chǎn)生用氣體等離子體化；以及 法拉第屏蔽，其介于上述天線與進(jìn)行等離子體處理的區(qū)域之間，導(dǎo)電性的板狀體并接地，其在該天線延伸的方向上排列有多個(gè)沿與上述天線正交的方向延伸的狹縫，以阻止在上述天線的周?chē)a(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)中的電場(chǎng)成分的通過(guò)并使磁場(chǎng)向基板側(cè)通過(guò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜裝置，其中， 上述主等離子體產(chǎn)生部及上述輔助等離子體產(chǎn)生部是用于處理種類(lèi)互不相同的等離子體處理的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜裝置，其中， 上述輔助等離子體產(chǎn)生部具有 天線，其面對(duì)上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一面?zhèn)仍O(shè)置，以在上述真空容器內(nèi)利用電感耦合使主等離子體產(chǎn)生用氣體等離子體化；以及 法拉第屏蔽，其介于上述天線與進(jìn)行等離子體處理的區(qū)域之間，導(dǎo)電性的板狀體并接地，其在該天線延伸的方向上排列有多個(gè)沿與上述天線正交的方向延伸的狹縫，以阻止在上述天線的周?chē)a(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)中的電場(chǎng)成分的通過(guò)并使磁場(chǎng)向基板側(cè)通過(guò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜裝置，其中， 上述主等離子體產(chǎn)生部是用于使第I處理氣體及第2處理氣體中的ー種處理氣體等離子化，以使等離子化了的處理氣體與吸附在基板上的第I處理氣體及第2處理氣體中的另ー種的處理氣體反應(yīng)，而且 上述輔助等離子體產(chǎn)生部是用于對(duì)吸附在基板上的上述一種處理氣體的成分和由第I處理氣體及第2處理氣體反應(yīng)生成在基板上的反應(yīng)生成物中的任一方進(jìn)行改性。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜裝置，其中， 上述主等離子體產(chǎn)生部用于進(jìn)行對(duì)生成在基板上的反應(yīng)生成物進(jìn)行蝕刻的等離子體處理， 上述輔助等離子體產(chǎn)生部用于進(jìn)行由第I處理氣體及第2處理氣體的反應(yīng)生成在基板上的反應(yīng)生成物的改性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成膜裝置，其中， 在基板的表面形成有下端側(cè)的開(kāi)ロ尺寸比上端側(cè)的開(kāi)ロ尺寸大的呈倒錐狀的凹部。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成膜裝置，其中， 上述天線及上述法拉第屏蔽被電介質(zhì)從進(jìn)行等離子體處理的區(qū)域氣密地劃分出來(lái)。
8.ー種在真空容器內(nèi)多次進(jìn)行依次供給第I處理氣體和第2處理氣體的循環(huán)而在基板上進(jìn)行成膜處理的成膜方法，其中，該成膜方法具有以下的エ序 (A)針對(duì)在真空容器內(nèi)設(shè)置的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，在該旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一面?zhèn)鹊幕遢d置區(qū)域上載置基板，并且使該基板載置區(qū)域進(jìn)行公轉(zhuǎn)； (B)接著，向在上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向上被隔離區(qū)域互相隔開(kāi)的區(qū)域分別供給第I處理氣體及第2處理氣體； (C)向上述真空容器內(nèi)分別供給主等離子體產(chǎn)生用氣體及輔助等離子體產(chǎn)生用氣體； (D)為了利用電感耦合對(duì)主等離子體產(chǎn)生用氣體進(jìn)行等離子體化，向面對(duì)上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一面?zhèn)仍O(shè)置的主等離子體產(chǎn)生部的天線供給高頻電カ； (E)利用設(shè)在上述天線與進(jìn)行等離子體處理的區(qū)域之間的、由在該天線延伸的方向上排列多個(gè)沿與上述天線正交的方向延伸的狹縫的具有導(dǎo)電性的板狀體構(gòu)成并接地的法拉第屏蔽，阻止在上述天線的周?chē)a(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)中的電場(chǎng)成分的通過(guò)并使磁場(chǎng)向基板側(cè)通過(guò)；以及 (F)在沿旋轉(zhuǎn)臺(tái)的圓周方向與上述主等離子體產(chǎn)生部分開(kāi)設(shè)置的輔助等離子體產(chǎn)生部處，對(duì)輔助等離子體產(chǎn)生用氣體進(jìn)行等離子體化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜方法，其中， 上述エ序(F)包括 為了利用電感耦合使輔助等離子體產(chǎn)生用氣體等離子體化，向面對(duì)上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一面?zhèn)仍O(shè)置的天線供給高頻電カ的エ序；以及 利用設(shè)在上述天線與進(jìn)行等離子體處理的區(qū)域之間的、由在該天線延伸的方向上排列多個(gè)沿與上述天線正交的方向延伸的狹縫的具有導(dǎo)電性的板狀體構(gòu)成并接地的法拉第屏蔽，阻止在上述天線的周?chē)a(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)中的電場(chǎng)成分的通過(guò)并使磁場(chǎng)向基板側(cè)通過(guò)的ェ序。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜方法，其中， 在上述エ序(D)中，使第I處理氣體及第2處理氣體中的ー種處理氣體等離子化，以使等離子化了的處理氣體與吸附在基板上的第I處理氣體及第2處理氣體中的另ー種的處理氣體反應(yīng)， 在上述エ序(F)中，對(duì)吸附在基板上的上述一種處理氣體的成分和由第I處理氣體及第2處理氣體反應(yīng)生成在基板上的反應(yīng)生成物中的任一方進(jìn)行改性。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的成膜方法，其中， 在上述エ序(D)中，對(duì)在基板上生成的反應(yīng)生成物進(jìn)行蝕刻， 在上述エ序(F)中，對(duì)由第I處理氣體及第2處理氣體的反應(yīng)生成在基板上的反應(yīng)生成物進(jìn)行改性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種成膜裝置和成膜方法。該成膜裝置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向上將兩個(gè)等離子體產(chǎn)生部互相分開(kāi)設(shè)置，并且在該等離子體產(chǎn)生部與晶圓之間分別配置法拉第屏蔽。而且，在各個(gè)法拉第屏蔽上設(shè)有沿與各個(gè)等離子體產(chǎn)生部中的天線正交方向上延伸的狹縫，對(duì)于在各個(gè)天線中產(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)中的電界進(jìn)行屏蔽，另一方面使磁場(chǎng)向晶圓側(cè)通過(guò)。
文檔編號(hào)C23C16/50GK102978586SQ20121032669
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者加藤壽, 菱谷克幸, 牛窪繁博 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社