基板処理装置、半導体装置の製造方法および電極
【課題】電極を縮みにくくし、処理される基板の品質を均一なものとする
【解決手段】 基板を収容する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、前記一対の電極のそれぞれを、少なくとも一箇所が曲がった状態で収納する収納管と、を備え、前記電極は、金属で構成される芯線と、該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、を有する。
【解決手段】 基板を収容する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、前記一対の電極のそれぞれを、少なくとも一箇所が曲がった状態で収納する収納管と、を備え、前記電極は、金属で構成される芯線と、該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバッチ式プラズマ処理装置等の半導体製造装置等として用いられる基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一つの基板を収容する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、前記処理ガスを活性な状態とするため、保護管内に挿抜可能に収容された、少なくとも一対の電極と、を有し、前記電極は、少なくとも一箇所が屈曲した状態で前記保護管内に収容され、さらに、前記電極は可撓性の部材で構成した基板処理装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】再公表特許 ＷＯ２００５／０８３７６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、可撓性部材で構成した電極が、例えば、熱や重力によって保護管内で縮むことがあり、電極が縮むことで、例えばプラズマの分布状況等の処理室内における状況が不均一となり、処理される基板の品質が不均一になることがあるのとの問題が生じることがあった。
【０００５】
本発明の目的は、電極を縮みにくくし、処理される基板の品質を均一なものとすることができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、を備え、前記電極は、金属で構成される芯線と、該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０００７】
他の態様によれば、
処理室に収容された基板に処理ガスを供給する工程と、前記処理室に配置された電極であって、金属で構成される芯線と該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材とを有する電極に、高周波電力を印加して前記処理ガスを活性化させる工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
他の態様によれば、
処理室に供給された処理ガスを活性な状態にするための高周波電力が印加される電極であって、金属で構成される芯線と、該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、を有する電極が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法および電極によれば、電極を縮みにくくし、処理される基板の品質を均一なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す側面透視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する処理炉を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する処理炉を示し、図３におけるＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する電極の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する電極の湾曲した状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する電極の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の比較例に係る電極を示し、図８（ａ）は比較例に係る電極の構成を示す側面図であり、図８（ｂ）は比較例に係る電極に縮みと歪みが生じた状態を説明する側面図である。
【図９】本発明の比較例に係る電極を示し、図９（ａ）は収納管に挿入された状態の電極を示す側面図であり、図９（ｂ）は収納管に挿入された状態で重力の作用を受けて縮んだ状態の電極を示す側面図であり、図９（ｃ）は収納管の内壁との間の摩擦で縮んだ状態の電極を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る基板処理装置で、処理温度を４７０℃として基板に形成された膜の測定データを示す第１の表である。
【図１１】本発明の実施形態に係る基板処理装置で、処理温度を４７０℃として基板に形成された膜の測定データを示す第２の表である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置で、処理温度を５４５℃として基板に形成された膜の測定データを示す第１の表である。
【図１３】本発明の実施形態に係る基板処理装置で、処理温度を５４５℃として基板に形成された膜の測定データを示す第２の表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る基板処理装置１が示されている。基板処理装置１は、半導体製造装置として構成されていて、筐体１０１を有する。
【００１２】
筐体１０１の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で、基板収納容器として用いられるカセット１００の授受を行う保持具授受部材として用いられるカセットステージ１０５が設けられている。カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、該カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り付けられている。また、カセットエレベータ１１５の後側には、カット１００の載置手段として用いられるカセット棚１０９が設けられるとともに、カセットステージ１０５の上方にも、予備カセット棚１１０が設けられている。予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられ、クリーンエアを前記筐体１０１の内部に流通させるように構成されている。
【００１３】
筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ、処理炉２０２の下方には基板として用いられるウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２１７を処理炉２０２に昇降させる昇降手段として用いられるボートエレベータ１２１が設けられている。ボートエレベータ１２１に取り付けられた昇降部材１２２の先端部には、蓋体としてのシールキャップ２１９が取り付けられ、ボート２１７を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には、昇降手段として用いられる移載エレベータ１１３が設けられ、移載エレベータ１１３には基板搬送手段として用いられるウエハ移載機１１２が取り付けられている。また、ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち前記処理炉２０２の下面を塞ぐ遮蔽部材として用いられる炉口シャッタ１１６が設けられている。
【００１４】
ウエハ２００が装填されたカセット１００は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５にウエハ２００が上向きの姿勢で搬入され、ウエハ２００が水平の姿勢になるようカセットステージ１０５で９０°回転させられる。さらに、カセット１００は、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及びカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ１０５からカセット棚１０９又は予備カセット棚１１０に搬送される。
【００１５】
カセット棚１０９にはウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３があり、ウエハ２００が移載に供されるカセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により移載棚１２３に移載される。
【００１６】
カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート２１７にウエハ２００を移載する。
【００１７】
ボート２１７に所定枚数のウエハ２００が移載されると、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が処理炉２０２に挿入され、シールキャップ２１９により処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内では、ウエハ２００が加熱されるとともに処理ガスが処理炉２０２に供給され、ウエハ２００に処理がなされる。
【００１８】
ウエハ２００への処理が完了すると、ウエハ２００は上述した動作と逆の手順により、ボート２１７から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００はカセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１０１の外部に搬出される。なお、炉口シャッタ１１６は、ボート２１７が降下状態の際に処理炉２０２の下面を塞ぎ、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。
【００１９】
カセット移載機１１４等の搬送動作は、制御手段として用いられるコントローラ２８０により制御される。
【００２０】
図３及び図４には、処理炉２０２が示されている。
処理炉２０２の周辺には、加熱装置（加熱手段）として用いられるヒータ２０７が設けられ、ヒータ２０７の内側に、ウエハ２００を処理する反応容器として用いられる反応管２０３が設けられ、反応管２０３の下端開口は蓋体として用いられるシールキャップ２９により、気密部材として用いられるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により、ウエハ２００を収納する処理室２０１を形成している。
【００２１】
シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して２１７が立設され、ボート支持台２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ここで、図４において、２００Ｔは、多段に積層されたウエハ２００であって、最も上方の位置に配置されたウエハ２００を示している。また、２００Ｂは、積層されたウエハ２００であって、最も下方に配置されたウエハ２００を示している。また、２００Ｃは、積層されたウエハ２００であってウエハ２００Ｔとウエハ２００Ｂとから、略等距離にある位置に配置されたウエハ２００を示している。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。
【００２２】
処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給経路として用いられる２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。第１のガス供給管２３２ａからは流量制御装置（流量制御手段）である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、さらに後述する反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７を介して処理室２０１に反応ガスが供給される。第２のガス供給管２３２ｂからは、流量制御装置（流量制御手段）である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介し、さらに後述するガス供給部２４９を介して処理室２０１に反応ガスが供給されている。
【００２３】
２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、第１のマスフローコントローラ２４１ａ、第１のバルブ２４３ａ、第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、第３のバルブ２４３ｃ、及びガス供給部２４９等は、処理室２０１に処理ガスを供給するガス供給ユニットとして用いられている。
【００２４】
処理室２０１は、ガスを排気するガス排気管２３１により第４のバルブ２４３ｄを介して真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。また、この第４のバルブ２４３ｄは、弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、さらに弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。ガス排気管２３１、第４のバルブ２４３ｄ、真空ポンプ２４６等が、処理室２０１内の雰囲気を排気するガス排気ユニットして用いられている。
【００２５】
処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられている。バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部には、ガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。第１のガス供給孔２４８ａは、反応管２０３の中心へ向けて開口している。第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。
【００２６】
バッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル２３３が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。ノズル２３３には、ガスを供給する複数の供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積は、バッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。
【００２７】
本実施の形態においては、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。このように構成することで、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はあるが、流量は略同量であるガスをバッファ室２３７に噴出させている。そして、バッファ室２３７内において、それぞれの第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスの粒子速度差が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより処理室２０１に噴出させている。よって、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。
【００２８】
さらに、バッファ室２３７には、第１の電極２６９、及び第２の電極２７０が設けられている。第１の電極２６９と第２の電極２７０とは、処理室２０１内のガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される一対の電極として用いられ、ともに棒状であって、上部より下部にわたって、それぞれが収納管２７５、２７５内に収納されている。第１の電極２６９、及び第２の電極２７０のいずれか一方は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の電極２６９及び第２の電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。
【００２９】
２つの収納管２７５は、それぞれが第１の電極２６９、第２の電極２７０を保護する保護管として用いられるとともに、第１の電極２６９、第２の電極２７０のそれぞれを、少なくとも一箇所が屈曲した状態で収納する収納管として用いられ、第１の電極２６９及び第２の電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、収納管２７５の内部が外気（大気）と同一雰囲気であると、収納管２７５にそれぞれ挿入された第１の電極２６９及び第２の電極２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、収納管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の電極２６９又は第２の電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。
【００３０】
さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を、例えば１２０°程度回った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。ガス供給部２４９は、ＡＬＤ法による成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。
【００３１】
ガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供給管２３２ｂが接続されている。
【００３２】
第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積は、ガス供給部２４９内と処理室２０１内の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。
本実施の形態においては、第３のガス供給孔２４８ａの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。
【００３３】
反応管２０３内の中央部には、複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、ボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するための回転装置（回転手段）として用いられるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。
【００３４】
コントローラ２８０は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が、コントローラ２８０によって行われる。
【００３５】
基板処理装置１においては、例えば、ＡＬＤ法による成膜がなされ、例えば、半導体デバイスの製造工程の一つとして、ＤＣＳ及びＮＨ３ガスを用いてＳｉＮ膜の成膜がなされる。
【００３６】
ＤＣＳ及びＮＨ３ガスを用いてＳｉＮ膜の成膜をするにあたり採用されるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法は、ＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition）法の中の１つであって、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となる処理ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
【００３７】
利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合、ＡＬＤ法ではＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２、ジクロルシラン）とＮＨ３（アンモニア）を用いて３００〜６００℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御し、例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う。
【００３８】
すなわち、まず成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。そして、搬入後、次の３つのステップを順次実行する。
【００３９】
最初のステップであるステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを並行して流す。まず、第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄをともに開けて、第１のガス供給管２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＮＨ３ガスをノズル２３３の第２のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、第１の電極２６９及び第２の電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加してＮＨ３をプラズマ励起し、活性種として処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。
【００４０】
ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの範囲に維持する。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ３の供給流量は、例えば、１〜１０ｓｌｍの範囲で供給される。ＮＨ３をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時のヒータ２０７温度はウエハが３００〜６００℃の範囲になるように設定してある。ＮＨ３は反応温度が高いため、上述のウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。
【００４１】
ＮＨ３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第２のガス供給管２３２ｂの上流側の第２のバルブ２４３ｂを開け、下流側の第３のバルブ２４３ｃを閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより第２、第３のバルブ２４３ｂ、２４３ｃ間に設けたガス溜め２４７にＤＣＳを溜める。このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。したがって、ＮＨ３は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったＮＨ３は、ウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００４２】
次のステップであるステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ３の供給を止めるが、引き続きガス溜め２４７へ供給を継続する。ガス溜め２４７に所定圧、所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の第２のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め２４７にＤＣＳを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし、真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ３を処理室２０１から排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、さらに残留ＮＨ３を排除する効果が高まる。
【００４３】
ガス溜め２４７内には、圧力が２００００Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜め２４７と処理室２０１との間のコンダクタンスが１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、反応管２０３の容積とこれに対する必要なガス溜め２４７の容積との比として考えると、反応管２０３容積が１００ｌ（リットル）の場合においては、１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜め２４７は反応室容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。
【００４４】
最後のステップであるステップ３では、処理室２０１の排気が終わったらガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄを閉じて排気を止める。第２のガス供給管２３２ｂの下流側の第３のバルブ２４３ｃを開く。これによりガス溜め２４７に溜められたＤＣＳが処理室２０１に一気に供給される。この時、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理室２０１内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳを供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。
【００４５】
この時のウエハ温度はＮＨ３の供給時と同じく、３００〜６００℃の範囲内の所望の温度で維持される。ＤＣＳの供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＮＨ３とＤＣＳとが表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、第３のバルブ２４３ｃを閉じ、第４のバルブ２４３ｄを開けて処理室２０１を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、さらに残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。また第２のバルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。
【００４６】
以上で説明をしたステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。
【００４７】
ＡＬＤ装置では、ガスはウエハ２００の表面部分に化学吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第４のバルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、処理室２０１内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理室２０１の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理室２０１内を排気してＮＨ３ガスを除去しているからＤＣＳを流すので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着しているＮＨ３とのみ有効に反応させることができる。
【００４９】
図５及び図６には、第１の電極２６９が示されている。
以下、第１の電極２６９について説明をするが、第２電極２７０の構成は、第１の電極２６９と同一である。
【００５０】
図５に示されるように、第１の電極２６９は、複数の短管２９０と、芯線２９２と、網組部材２９４とを有する。短管２９０は、芯線２９２により折曲可能であるように複数個が連結され、芯線２９２よりも熱による変形が少ない管体として用いられているとともに、金属、又は絶縁材からなる内部材として用いられていて、芯線２９２と比較して熱変形しにくく、且つ一定の断熱性と剛性とを有する材料からなり、具体的な材料としては、例えば高純度のアルミナ、Ｎｉ（ニッケル）等が用いられる。しかし、アルミナ等を用いる場合、Ａｌ等による汚染が発生する可能性があり、半導体製造装置においては、より好適には、石英を用いることが望ましい。また、短管２９０は、略円筒形状を有し、長手方向に貫通するように貫通孔２９６が形成されている。
【００５１】
芯線２９２は、複数の短管２９０のそれぞれを互いに連結する金属からなる芯線として用いられていて、複数の短管２９０に形成された貫通孔２９６を貫通することにより複数の短管２９０を折曲可能であるように連結している。芯線２９２は、曲げの確保できる塑性変形可能であり、より具体的には、例えば、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした針金が用いられる。芯線２９２を用いて、複数の短管２９０を連結する際には、互いに隣り合う短管２９０と短管２９０との間に、一定の隙間ｄ１が設けられる。
【００５２】
網組部材２９４は、複数の短管２９０の外表面を覆うように設けられる金属からなる網状の外部材として用いられていて、例えばＮｉを主成分とする細線が編みこまれるようにして形成されている。網組部材２９４は細線からなり可撓性を有するため変形可能であり、変形することのより複数の短管２９０の外表面を覆うように配置されている。図５においては、網組部材２９４は、説明の便宜上、上から２番目に位置する短管２９０と、上から３番目に位置する短管２９０との外周面のみを覆うかのように示されているが、網組部材２９４は、一端部側に位置する短管２９０から他端部側に位置する短管２９０まで、すべての短管２９０の外周面を覆うように設けられている。
【００５３】
以上ように、第１の電極２６９は、複数の短管２９０が間隔ｄを有するように芯線２９２で連結され、複数の短管２９０に外周面を覆う網組部材が、細線が編みこまれた変形可能なものであるため、図６に示されるように折曲した状態とすることが可能である。このため、収納管２７５（図３参照）が屈曲した形状であっても、折曲した収納管２７５の内壁に沿うように変形することが可能である。また、第１の電極２６９の一端部側を、収納管２７５に挿入し、第１の電極２６９の他端部側を押圧することで、第１の電極２６９を、折曲した収納管２７５に倣って、収納管２７５内に挿入することができる。
【００５４】
また、第１の電極２６９を構成する複数の短管２９０は、芯線２９２よりも熱による熱による変形が少なく、且つ一定の剛性を有するため、互いに隣り合う短管２９０の間に形成された隙間ｄが詰まることはあっても、それぞれの短管２９０の長さは変わらないため、例えば、収納管２７５に挿入する際等に、大きく長手方向の長さが縮むことがない。このため、収納管２７５の先端側等の本来は第１の電極２６９が配置される場所に、第１の電極２６９が縮むことにより第１の電極２６９が到達しなくなることがなく、該場所で発生するプラズマの濃度が本来よりも低くなるとの問題が生じにくい。
【００５５】
図７には、第１の電極２６９の変形例が示されている。
以下、第１の電極２６９について説明をするが、第２電極２７０としても、以下で説明をする変形例に係る電極を利用することができる。
【００５６】
先述の第１の電極２６９では、複数の短管２９０として略円筒形状のものを用いたが、この変形例では、略球状の短管２９０を用いる。この変形例に係る第１の電極２６９でも、短管２９０には管通孔が形成されていて、貫通孔２９６に芯線２９２が挿入され、複数の短管２９０が連結される。また、複数の短管２９０の外周を覆うように網組部材２９４が設けられている。
【００５７】
図８には、比較例に係る第１の電極２６９が示されている。
先述の本発明の第１の実施形態で用いられる第１の電極２６９、及び変形例に係る第１の電極は、複数の短管２９０と、芯線２９２と、網組部材２９４とを有していた。これに対して、この変形例に係る第１の電極は、図８（ａ）に示すように、短管２９０を有せず、芯線２９２が直接に網組部材２９４で覆われている。このため、加熱された際に、断熱効果を有する短管２９０を介せず、直接に芯線２９２が加熱されるため、図８（ｂ）の右側に示されるように、芯線２９２が熱の影響で縮んだり歪んだりしやすい。
図８（ｂ）は、芯線２９２が熱によって縮み歪むことによって、第１の電極が長さｄ２だけ短くなった状態を示している。
【００５８】
図９には、比較例に係る第１の電極２６９が、収納管２７５に収納された様子が示されている。本来であれば、図９（ａ）に示されるように、収納管２７５の上端部近傍まで第１の電極２６９が到達する。しかしながら、例えば、自重によって網組部材２９４を構成する細線の間隔が狭くなる等の理由で第１の電極２６９が縮むと、本来は、第１の電極２６９が配置されるべき場所に、第１の電極２６９が存在しない空間３１０が形成されてしまう。この場合、空間３１０で生成されるプラズマの濃度は、空間３１０に第１の電極２６９が存在する場合と比較して低くなる。
【００５９】
図９（ｂ）に示すように自重によって第１の電極２６９が縮む以外にも、例えば、収納管２７５内に第１の電極２６９を挿入する際に、位置Ｐ、Ｐ等で第１の電極２６９が収納管２７５の内壁に接触し、摩擦により網組部材２９４を構成する細線の間隔が詰まる等の理由で第１の電極２６９が縮むことがある。この場合も、収納管２７５の端部に、第１の電極が存在しない空間３１０が形成される。
【００６０】
第１の電極２６９は、芯線２９２と、芯線２９２により折曲可能であるように複数個が連結され、芯線２９２よりも熱による変形が少ない短管２９０とを有し、芯線２９２の熱の影響による形状変化を抑えるものであれば良い。よって、先述の実施形態に係る第１の電極２６９や、先述の変形例に係る第１の電極２６９のように、短管２９０に芯線２９２を通し、短管２９０に導電性のある網組部材２９４を巻きつける構成に替えて、短管２９０そのものを金属等の導電性材料から構成し、網組部材２９４を設けないようにしても良い。
【００６１】
図１０には、処理温度を４７０℃としてウエハ２００に形成された膜の測定データが、用いる電極の種類及びウエハ２００が処理室２０１内に配置される位置ごとに示されている。図１０に示される測定データは、ウエハ２００に形成された膜の厚さ、面内均一性及び面間均一性である。ここで、面内均一性とは、１つのウエハ２００内における位置ごとの膜厚の均一性をいう。また、面間均一性とは、例えば、処理室２０１内における上部中央部、及び下部等、処理室２０１内の異なる位置に配置された複数のウエハ２００にそれぞれ形成された膜の間での膜厚の均一性をいう。
【００６２】
また、図１０には、ウエハ２００が配置される位置として、上部、中央部、及び下部が示されている。ここで、上部とは、処理室２０１内において、最も上方のウエハ２００Ｔが配置される位置をいう（図４参照）。また、下部とは、処理室２０１内において、最も下方のウエハ２００Ｂが配置される位置をいう（図４参照）。また、中央部とは、処理室２０１内において、ウエハ２００Ｔとウエハ２００Ｂとから略距離にあるウエハ２００Ｃが配置される位置をいう（図４参照）。
【００６３】
図１０に示す測定結果から、処理室２０１内のいずれの位置にウエハ２００配置される場合であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管の材質が石英である電極を用いた場合に最も面内膜厚均一が良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管の材質がＮｉである電極を用いた場合に次に面内膜厚均一が良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合に最も面内均一性が悪いことがわかる。
【００６４】
具体的には、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英である短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、０．８８％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉである短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．０２％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．１９％である。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の上部に配置される場合、面内膜厚均一性は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も良く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も悪い。
【００６５】
次に、ウエハ２００を処理室２０１内における中央部に配置した場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、１．４１％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．５６％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．６１％である。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の中央部に配置される場合、面内膜厚均一性は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も良く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も悪い。
【００６６】
次に、ウエハ２００を処理室２０１内における下部に配置した場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、１．４７％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．６０％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．６３％である。このように、ウエハ２００が処理室２０１の下部に配置される場合、面内膜厚均一性は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も良く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も悪い。
【００６７】
また、図１０に示す測定結果から、図１０に示す測定結果から、処理室２０１内のいずれの位置にウエハ２００配置される場合であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、材質が石英からなる短管を有する電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の厚さが最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、材質がＮｉからなる短管を有する電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の膜厚が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、短管を有しない電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の膜厚が最も薄いことがわかる。
【００６８】
具体的には、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３９０．３７Åである。また、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、形成される膜の膜厚は３８５．５８Åである。また、また、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、形成される膜の膜厚は、３８２．０８Åである。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の上部に配置される場合、ウエハ２００に形成される膜の膜厚は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も薄い。
【００６９】
次に、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３９９．６９Åである。また、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、形成される膜の膜厚は３９５．５２Åである。また、また、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、形成される膜の膜厚は、３９３．５５Åである。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の中央部に配置される場合、ウエハ２００に形成される膜の膜厚は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も薄い。
【００７０】
次に、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は４０１．５７Åである。また、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、形成される膜の膜厚は３９６．１１Åである。また、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、形成される膜の膜厚は、３９３．８２Åである。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の下部に配置される場合、ウエハ２００に形成される膜の膜厚は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も薄い。
【００７１】
また、図１０に示す測定結果から、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合と比較して、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、Ｎｉ及び石英のいずれかを材質とする短管２９０を備えた電極を用いた場合に、面間均一性が向上していることがわかる。
【００７２】
具体には、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合は、面間均一性が１．５０６％である。また、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面間均一性が１．４０９％である。また、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面間均一性が１．３４１％である。
このように、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合と比較して、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、Ｎｉ及び石英のいずれかを材質とする短管２９０を備えた電極を用いた場合に、面間均一性が向上している。
【００７３】
図１１には、処理温度を４７０℃としてウエハ２００に形成された膜の測定データが、用いる電極の種類、ウエハ２００が処理室２０１内に配置される位置、及びウエハ２００内における位置ごとに示されている。
図１１に示される測定データは、ウエハ２００に形成された膜の周方向別変化率である。ここで、周方向別変化率とは、ウエハ２００の中心からの距離ごとの面間均一性をいう。また、図１１には、ウエハ２００内における周方向別変化率が測定される位置として、中心位置、位置１、位置２、及び位置３が示されている。ここで、位置１、位置２、位置３の順に、ウエハ２００の中心からの距離が大きく定められている。
【００７４】
図１１に示されるように、処理室２０１内におけるウエハ２００が配置される位置、及びウエハ２００における周方向の位置がいずれの位置であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合の方が、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を用いた場合と比較して、周方向別変化率が小さいことがわかる。
【００７５】
図１２には、処理温度を５４５℃としてウエハ２００に形成された膜の測定データが、用いる電極の種類及びウエハ２００が処理室２０１内に配置される位置ごとに示されている。図１２に示される測定データは、ウエハ２００に形成された膜の厚さ、面内均一性、及び面間均一性である。また、図１２における上部、中央部、及び下部は、先述の図１０の場合と同じである。
【００７６】
図１２に示す測定結果から、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理温度が５４５℃である場合についても、処理室２０１内のいずれの位置にウエハ２００配置される場合であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管の材質が石英である電極を用いた場合に最も面内膜厚均一が良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管の材質がＮｉである電極を用いた場合に次に面内膜厚均一が良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合に最も面内均一性が悪いことがわかる。
【００７７】
具体的には、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、面内均一性は０．９５％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．１０％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．２４％である。
【００７８】
次に、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００を処理室２０１内における中央部に配置した場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、１．４５％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．６１％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合は、面内均一性が１．７０％である。
【００７９】
次に、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００を処理室２０１内における下部に配置した場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、１．６１％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いると、面内均一性が１．６９％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．７７％である。
【００８０】
以上のように、処理温度が５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理室２０１内においてウエハ２００が配置される位置にかかわらず、面内膜厚均一性は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も良く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も悪い。
【００８１】
また、図１２に示す測定結果から、処理温度が５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理室２０１内のいずれの位置にウエハ２００配置される場合であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、材質が石英からなる短管を有する電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の厚さが最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、材質がＮｉからなる短管を有する電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の膜厚が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、短管を有しない電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の膜厚が最も薄いことがわかる。
【００８２】
具体的には、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７７．１０Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７１，９８Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いると、形成される膜の膜厚は、３７０．３９Åである。
【００８３】
次に、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３８１．２８Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７７．５１Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いると形成される膜の膜厚は、３７７．１５Åである。
【００８４】
次に、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７９．７８Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７５．１３Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いると、形成される膜の膜厚は、３７４．９８Åである。
【００８５】
以上のように、処理温度が５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理室２０１内においてウエハ２００が配置される位置にかかわらず、ウエハ２００に形成される膜の膜厚は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も薄い。
【００８６】
また、図１２に示す測定結果から、処理温度が５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合と比較して、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、Ｎｉ及び石英のいずれかを材質とする短管２９０を備えた電極を用いた場合に、面間均一性が、向上していることがわかる。
【００８７】
具体的には、処理温度が５４５℃である場合、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いると面間均一性が０．９０３％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると面間均一性が０．５５１％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面間均一性が０．７３７％である。このように、処理温度が５４５℃である場合においても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合と比較して、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、Ｎｉ及び石英のいずれかを材質とする短管２９０を備えた電極を用いた場合に、面間均一性が向上している。
【００８８】
図１３には、処理温度を５４５℃としてウエハ２００に形成された膜の測定データが、用いる電極の種類、ウエハ２００が処理室２０１内に配置される位置、及びウエハ２００内における位置ごとに示されている。図１３に示される測定データは、ウエハ２００に形成された膜の周方向別変化率である。また、図１３には、ウエハ２００内における周方向変化率が測定される位置として、中心位置、位置１、位置２、及び位置３が示されている。ここで、位置１、位置２、位置３の順に、ウエハ２００の中心からの距離が大きく定められている。
【００８９】
図１３に示されるように、処理温度を５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理室２０１内におけるウエハ２００が配置される位置、及びウエハ２００における周方向の位置がいずれの位置であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合の方が、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を用いた場合と比較して、周方向別変化率が小さい。
【００９０】
本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに以下に付記した事項も含まれる。
【００９１】
［付記１］
基板を収容する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気ユニットと、
前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極のそれぞれを、少なくとも一箇所が曲がった状態で収納する収納管と、
を備え、
前記電極は、
金属からなる芯線と、
この芯線により折曲可能であるように複数個が連結され、前記芯線よりも熱による変形が少ない管体と、
から構成される基板処理装置。
【００９２】
［付記２］
前記管体は、金属又は絶縁材からなる付記１記載の基板処理装置。
【００９３】
［付記３］
前記管体は石英からなる付記２記載の基板処理装置。
【００９４】
［付記４］
前記管体の形状は、略円筒形状又は略球状である付記１記載の基板処理装置。
【００９５】
［付記５］
前記芯線は、塑性変形可能な金属からなる付記１記載の基板処理装置。
【００９６】
［付記６］
前記芯線は、ニッケルからなる請求項１記載の基板処理装置。
【００９７】
［付記７］
前記電極は、前記管体の複数個の外表面を覆うように設けられ、金属からなり可撓性を有する網状の網組部材をさらに有する付記１記載の基板処理装置。
【００９８】
［付記８］
前記管体は、導電性材料からなる付記１記載の基板処理装置。
【００９９】
［付記９］
複数の基板を積層して収容する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気ユニットと、
前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極のそれぞれを、少なくとも一箇所が曲がった状態で収納する収納管と、
前記処理室の外に設けられ、前記処理室内の雰囲気を加熱する加熱ユニットと、
を備え、
前記電極は、
金属又は絶縁材からなる複数の内部材と、
前記内部材のそれぞれを連結する金属からなる芯線と、
前記内部材の外表面を覆うように設けられた金属からなる網状の外部材と、
から構成される基板処理装置。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上のように、本発明は、例えば、半導体ウエハやガラス基板等の熱処理に用いられる基板処理装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 基板処理装置
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２２４ プラズマ生成領域
２３１ ガス排気管
２３２ ガス供給管
２６９ 第１の電極
２７０ 第２の電極
２７３ 高周波電源
２７５ 収納管
２９０ 短管
２９２ 芯線
２９４ 網組部材
２９６ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバッチ式プラズマ処理装置等の半導体製造装置等として用いられる基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一つの基板を収容する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給系と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、前記処理ガスを活性な状態とするため、保護管内に挿抜可能に収容された、少なくとも一対の電極と、を有し、前記電極は、少なくとも一箇所が屈曲した状態で前記保護管内に収容され、さらに、前記電極は可撓性の部材で構成した基板処理装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】再公表特許 ＷＯ２００５／０８３７６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、可撓性部材で構成した電極が、例えば、熱や重力によって保護管内で縮むことがあり、電極が縮むことで、例えばプラズマの分布状況等の処理室内における状況が不均一となり、処理される基板の品質が不均一になることがあるのとの問題が生じることがあった。
【０００５】
本発明の目的は、電極を縮みにくくし、処理される基板の品質を均一なものとすることができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、を備え、前記電極は、金属で構成される芯線と、該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０００７】
他の態様によれば、
処理室に収容された基板に処理ガスを供給する工程と、前記処理室に配置された電極であって、金属で構成される芯線と該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材とを有する電極に、高周波電力を印加して前記処理ガスを活性化させる工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
他の態様によれば、
処理室に供給された処理ガスを活性な状態にするための高周波電力が印加される電極であって、金属で構成される芯線と、該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、を有する電極が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法および電極によれば、電極を縮みにくくし、処理される基板の品質を均一なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す側面透視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する処理炉を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する処理炉を示し、図３におけるＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する電極の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する電極の湾曲した状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する電極の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の比較例に係る電極を示し、図８（ａ）は比較例に係る電極の構成を示す側面図であり、図８（ｂ）は比較例に係る電極に縮みと歪みが生じた状態を説明する側面図である。
【図９】本発明の比較例に係る電極を示し、図９（ａ）は収納管に挿入された状態の電極を示す側面図であり、図９（ｂ）は収納管に挿入された状態で重力の作用を受けて縮んだ状態の電極を示す側面図であり、図９（ｃ）は収納管の内壁との間の摩擦で縮んだ状態の電極を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る基板処理装置で、処理温度を４７０℃として基板に形成された膜の測定データを示す第１の表である。
【図１１】本発明の実施形態に係る基板処理装置で、処理温度を４７０℃として基板に形成された膜の測定データを示す第２の表である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置で、処理温度を５４５℃として基板に形成された膜の測定データを示す第１の表である。
【図１３】本発明の実施形態に係る基板処理装置で、処理温度を５４５℃として基板に形成された膜の測定データを示す第２の表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る基板処理装置１が示されている。基板処理装置１は、半導体製造装置として構成されていて、筐体１０１を有する。
【００１２】
筐体１０１の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で、基板収納容器として用いられるカセット１００の授受を行う保持具授受部材として用いられるカセットステージ１０５が設けられている。カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、該カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り付けられている。また、カセットエレベータ１１５の後側には、カット１００の載置手段として用いられるカセット棚１０９が設けられるとともに、カセットステージ１０５の上方にも、予備カセット棚１１０が設けられている。予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられ、クリーンエアを前記筐体１０１の内部に流通させるように構成されている。
【００１３】
筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ、処理炉２０２の下方には基板として用いられるウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２１７を処理炉２０２に昇降させる昇降手段として用いられるボートエレベータ１２１が設けられている。ボートエレベータ１２１に取り付けられた昇降部材１２２の先端部には、蓋体としてのシールキャップ２１９が取り付けられ、ボート２１７を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には、昇降手段として用いられる移載エレベータ１１３が設けられ、移載エレベータ１１３には基板搬送手段として用いられるウエハ移載機１１２が取り付けられている。また、ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち前記処理炉２０２の下面を塞ぐ遮蔽部材として用いられる炉口シャッタ１１６が設けられている。
【００１４】
ウエハ２００が装填されたカセット１００は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５にウエハ２００が上向きの姿勢で搬入され、ウエハ２００が水平の姿勢になるようカセットステージ１０５で９０°回転させられる。さらに、カセット１００は、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及びカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ１０５からカセット棚１０９又は予備カセット棚１１０に搬送される。
【００１５】
カセット棚１０９にはウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３があり、ウエハ２００が移載に供されるカセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により移載棚１２３に移載される。
【００１６】
カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート２１７にウエハ２００を移載する。
【００１７】
ボート２１７に所定枚数のウエハ２００が移載されると、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が処理炉２０２に挿入され、シールキャップ２１９により処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内では、ウエハ２００が加熱されるとともに処理ガスが処理炉２０２に供給され、ウエハ２００に処理がなされる。
【００１８】
ウエハ２００への処理が完了すると、ウエハ２００は上述した動作と逆の手順により、ボート２１７から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００はカセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１０１の外部に搬出される。なお、炉口シャッタ１１６は、ボート２１７が降下状態の際に処理炉２０２の下面を塞ぎ、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。
【００１９】
カセット移載機１１４等の搬送動作は、制御手段として用いられるコントローラ２８０により制御される。
【００２０】
図３及び図４には、処理炉２０２が示されている。
処理炉２０２の周辺には、加熱装置（加熱手段）として用いられるヒータ２０７が設けられ、ヒータ２０７の内側に、ウエハ２００を処理する反応容器として用いられる反応管２０３が設けられ、反応管２０３の下端開口は蓋体として用いられるシールキャップ２９により、気密部材として用いられるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により、ウエハ２００を収納する処理室２０１を形成している。
【００２１】
シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して２１７が立設され、ボート支持台２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ここで、図４において、２００Ｔは、多段に積層されたウエハ２００であって、最も上方の位置に配置されたウエハ２００を示している。また、２００Ｂは、積層されたウエハ２００であって、最も下方に配置されたウエハ２００を示している。また、２００Ｃは、積層されたウエハ２００であってウエハ２００Ｔとウエハ２００Ｂとから、略等距離にある位置に配置されたウエハ２００を示している。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。
【００２２】
処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給経路として用いられる２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。第１のガス供給管２３２ａからは流量制御装置（流量制御手段）である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、さらに後述する反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７を介して処理室２０１に反応ガスが供給される。第２のガス供給管２３２ｂからは、流量制御装置（流量制御手段）である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介し、さらに後述するガス供給部２４９を介して処理室２０１に反応ガスが供給されている。
【００２３】
２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、第１のマスフローコントローラ２４１ａ、第１のバルブ２４３ａ、第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、第３のバルブ２４３ｃ、及びガス供給部２４９等は、処理室２０１に処理ガスを供給するガス供給ユニットとして用いられている。
【００２４】
処理室２０１は、ガスを排気するガス排気管２３１により第４のバルブ２４３ｄを介して真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。また、この第４のバルブ２４３ｄは、弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、さらに弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。ガス排気管２３１、第４のバルブ２４３ｄ、真空ポンプ２４６等が、処理室２０１内の雰囲気を排気するガス排気ユニットして用いられている。
【００２５】
処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられている。バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部には、ガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。第１のガス供給孔２４８ａは、反応管２０３の中心へ向けて開口している。第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。
【００２６】
バッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル２３３が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。ノズル２３３には、ガスを供給する複数の供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積は、バッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。
【００２７】
本実施の形態においては、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。このように構成することで、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はあるが、流量は略同量であるガスをバッファ室２３７に噴出させている。そして、バッファ室２３７内において、それぞれの第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスの粒子速度差が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより処理室２０１に噴出させている。よって、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。
【００２８】
さらに、バッファ室２３７には、第１の電極２６９、及び第２の電極２７０が設けられている。第１の電極２６９と第２の電極２７０とは、処理室２０１内のガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される一対の電極として用いられ、ともに棒状であって、上部より下部にわたって、それぞれが収納管２７５、２７５内に収納されている。第１の電極２６９、及び第２の電極２７０のいずれか一方は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の電極２６９及び第２の電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。
【００２９】
２つの収納管２７５は、それぞれが第１の電極２６９、第２の電極２７０を保護する保護管として用いられるとともに、第１の電極２６９、第２の電極２７０のそれぞれを、少なくとも一箇所が屈曲した状態で収納する収納管として用いられ、第１の電極２６９及び第２の電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、収納管２７５の内部が外気（大気）と同一雰囲気であると、収納管２７５にそれぞれ挿入された第１の電極２６９及び第２の電極２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、収納管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の電極２６９又は第２の電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。
【００３０】
さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を、例えば１２０°程度回った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。ガス供給部２４９は、ＡＬＤ法による成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。
【００３１】
ガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供給管２３２ｂが接続されている。
【００３２】
第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積は、ガス供給部２４９内と処理室２０１内の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。
本実施の形態においては、第３のガス供給孔２４８ａの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。
【００３３】
反応管２０３内の中央部には、複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、ボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するための回転装置（回転手段）として用いられるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。
【００３４】
コントローラ２８０は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が、コントローラ２８０によって行われる。
【００３５】
基板処理装置１においては、例えば、ＡＬＤ法による成膜がなされ、例えば、半導体デバイスの製造工程の一つとして、ＤＣＳ及びＮＨ３ガスを用いてＳｉＮ膜の成膜がなされる。
【００３６】
ＤＣＳ及びＮＨ３ガスを用いてＳｉＮ膜の成膜をするにあたり採用されるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法は、ＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition）法の中の１つであって、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となる処理ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
【００３７】
利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合、ＡＬＤ法ではＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２、ジクロルシラン）とＮＨ３（アンモニア）を用いて３００〜６００℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御し、例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う。
【００３８】
すなわち、まず成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。そして、搬入後、次の３つのステップを順次実行する。
【００３９】
最初のステップであるステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを並行して流す。まず、第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄをともに開けて、第１のガス供給管２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＮＨ３ガスをノズル２３３の第２のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、第１の電極２６９及び第２の電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加してＮＨ３をプラズマ励起し、活性種として処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。
【００４０】
ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの範囲に維持する。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ３の供給流量は、例えば、１〜１０ｓｌｍの範囲で供給される。ＮＨ３をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時のヒータ２０７温度はウエハが３００〜６００℃の範囲になるように設定してある。ＮＨ３は反応温度が高いため、上述のウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。
【００４１】
ＮＨ３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第２のガス供給管２３２ｂの上流側の第２のバルブ２４３ｂを開け、下流側の第３のバルブ２４３ｃを閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより第２、第３のバルブ２４３ｂ、２４３ｃ間に設けたガス溜め２４７にＤＣＳを溜める。このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。したがって、ＮＨ３は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったＮＨ３は、ウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００４２】
次のステップであるステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ３の供給を止めるが、引き続きガス溜め２４７へ供給を継続する。ガス溜め２４７に所定圧、所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の第２のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め２４７にＤＣＳを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし、真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ３を処理室２０１から排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、さらに残留ＮＨ３を排除する効果が高まる。
【００４３】
ガス溜め２４７内には、圧力が２００００Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜め２４７と処理室２０１との間のコンダクタンスが１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、反応管２０３の容積とこれに対する必要なガス溜め２４７の容積との比として考えると、反応管２０３容積が１００ｌ（リットル）の場合においては、１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜め２４７は反応室容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。
【００４４】
最後のステップであるステップ３では、処理室２０１の排気が終わったらガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄを閉じて排気を止める。第２のガス供給管２３２ｂの下流側の第３のバルブ２４３ｃを開く。これによりガス溜め２４７に溜められたＤＣＳが処理室２０１に一気に供給される。この時、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理室２０１内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳを供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。
【００４５】
この時のウエハ温度はＮＨ３の供給時と同じく、３００〜６００℃の範囲内の所望の温度で維持される。ＤＣＳの供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＮＨ３とＤＣＳとが表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、第３のバルブ２４３ｃを閉じ、第４のバルブ２４３ｄを開けて処理室２０１を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはＮ２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、さらに残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。また第２のバルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。
【００４６】
以上で説明をしたステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。
【００４７】
ＡＬＤ装置では、ガスはウエハ２００の表面部分に化学吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第４のバルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、処理室２０１内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理室２０１の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理室２０１内を排気してＮＨ３ガスを除去しているからＤＣＳを流すので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着しているＮＨ３とのみ有効に反応させることができる。
【００４９】
図５及び図６には、第１の電極２６９が示されている。
以下、第１の電極２６９について説明をするが、第２電極２７０の構成は、第１の電極２６９と同一である。
【００５０】
図５に示されるように、第１の電極２６９は、複数の短管２９０と、芯線２９２と、網組部材２９４とを有する。短管２９０は、芯線２９２により折曲可能であるように複数個が連結され、芯線２９２よりも熱による変形が少ない管体として用いられているとともに、金属、又は絶縁材からなる内部材として用いられていて、芯線２９２と比較して熱変形しにくく、且つ一定の断熱性と剛性とを有する材料からなり、具体的な材料としては、例えば高純度のアルミナ、Ｎｉ（ニッケル）等が用いられる。しかし、アルミナ等を用いる場合、Ａｌ等による汚染が発生する可能性があり、半導体製造装置においては、より好適には、石英を用いることが望ましい。また、短管２９０は、略円筒形状を有し、長手方向に貫通するように貫通孔２９６が形成されている。
【００５１】
芯線２９２は、複数の短管２９０のそれぞれを互いに連結する金属からなる芯線として用いられていて、複数の短管２９０に形成された貫通孔２９６を貫通することにより複数の短管２９０を折曲可能であるように連結している。芯線２９２は、曲げの確保できる塑性変形可能であり、より具体的には、例えば、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした針金が用いられる。芯線２９２を用いて、複数の短管２９０を連結する際には、互いに隣り合う短管２９０と短管２９０との間に、一定の隙間ｄ１が設けられる。
【００５２】
網組部材２９４は、複数の短管２９０の外表面を覆うように設けられる金属からなる網状の外部材として用いられていて、例えばＮｉを主成分とする細線が編みこまれるようにして形成されている。網組部材２９４は細線からなり可撓性を有するため変形可能であり、変形することのより複数の短管２９０の外表面を覆うように配置されている。図５においては、網組部材２９４は、説明の便宜上、上から２番目に位置する短管２９０と、上から３番目に位置する短管２９０との外周面のみを覆うかのように示されているが、網組部材２９４は、一端部側に位置する短管２９０から他端部側に位置する短管２９０まで、すべての短管２９０の外周面を覆うように設けられている。
【００５３】
以上ように、第１の電極２６９は、複数の短管２９０が間隔ｄを有するように芯線２９２で連結され、複数の短管２９０に外周面を覆う網組部材が、細線が編みこまれた変形可能なものであるため、図６に示されるように折曲した状態とすることが可能である。このため、収納管２７５（図３参照）が屈曲した形状であっても、折曲した収納管２７５の内壁に沿うように変形することが可能である。また、第１の電極２６９の一端部側を、収納管２７５に挿入し、第１の電極２６９の他端部側を押圧することで、第１の電極２６９を、折曲した収納管２７５に倣って、収納管２７５内に挿入することができる。
【００５４】
また、第１の電極２６９を構成する複数の短管２９０は、芯線２９２よりも熱による熱による変形が少なく、且つ一定の剛性を有するため、互いに隣り合う短管２９０の間に形成された隙間ｄが詰まることはあっても、それぞれの短管２９０の長さは変わらないため、例えば、収納管２７５に挿入する際等に、大きく長手方向の長さが縮むことがない。このため、収納管２７５の先端側等の本来は第１の電極２６９が配置される場所に、第１の電極２６９が縮むことにより第１の電極２６９が到達しなくなることがなく、該場所で発生するプラズマの濃度が本来よりも低くなるとの問題が生じにくい。
【００５５】
図７には、第１の電極２６９の変形例が示されている。
以下、第１の電極２６９について説明をするが、第２電極２７０としても、以下で説明をする変形例に係る電極を利用することができる。
【００５６】
先述の第１の電極２６９では、複数の短管２９０として略円筒形状のものを用いたが、この変形例では、略球状の短管２９０を用いる。この変形例に係る第１の電極２６９でも、短管２９０には管通孔が形成されていて、貫通孔２９６に芯線２９２が挿入され、複数の短管２９０が連結される。また、複数の短管２９０の外周を覆うように網組部材２９４が設けられている。
【００５７】
図８には、比較例に係る第１の電極２６９が示されている。
先述の本発明の第１の実施形態で用いられる第１の電極２６９、及び変形例に係る第１の電極は、複数の短管２９０と、芯線２９２と、網組部材２９４とを有していた。これに対して、この変形例に係る第１の電極は、図８（ａ）に示すように、短管２９０を有せず、芯線２９２が直接に網組部材２９４で覆われている。このため、加熱された際に、断熱効果を有する短管２９０を介せず、直接に芯線２９２が加熱されるため、図８（ｂ）の右側に示されるように、芯線２９２が熱の影響で縮んだり歪んだりしやすい。
図８（ｂ）は、芯線２９２が熱によって縮み歪むことによって、第１の電極が長さｄ２だけ短くなった状態を示している。
【００５８】
図９には、比較例に係る第１の電極２６９が、収納管２７５に収納された様子が示されている。本来であれば、図９（ａ）に示されるように、収納管２７５の上端部近傍まで第１の電極２６９が到達する。しかしながら、例えば、自重によって網組部材２９４を構成する細線の間隔が狭くなる等の理由で第１の電極２６９が縮むと、本来は、第１の電極２６９が配置されるべき場所に、第１の電極２６９が存在しない空間３１０が形成されてしまう。この場合、空間３１０で生成されるプラズマの濃度は、空間３１０に第１の電極２６９が存在する場合と比較して低くなる。
【００５９】
図９（ｂ）に示すように自重によって第１の電極２６９が縮む以外にも、例えば、収納管２７５内に第１の電極２６９を挿入する際に、位置Ｐ、Ｐ等で第１の電極２６９が収納管２７５の内壁に接触し、摩擦により網組部材２９４を構成する細線の間隔が詰まる等の理由で第１の電極２６９が縮むことがある。この場合も、収納管２７５の端部に、第１の電極が存在しない空間３１０が形成される。
【００６０】
第１の電極２６９は、芯線２９２と、芯線２９２により折曲可能であるように複数個が連結され、芯線２９２よりも熱による変形が少ない短管２９０とを有し、芯線２９２の熱の影響による形状変化を抑えるものであれば良い。よって、先述の実施形態に係る第１の電極２６９や、先述の変形例に係る第１の電極２６９のように、短管２９０に芯線２９２を通し、短管２９０に導電性のある網組部材２９４を巻きつける構成に替えて、短管２９０そのものを金属等の導電性材料から構成し、網組部材２９４を設けないようにしても良い。
【００６１】
図１０には、処理温度を４７０℃としてウエハ２００に形成された膜の測定データが、用いる電極の種類及びウエハ２００が処理室２０１内に配置される位置ごとに示されている。図１０に示される測定データは、ウエハ２００に形成された膜の厚さ、面内均一性及び面間均一性である。ここで、面内均一性とは、１つのウエハ２００内における位置ごとの膜厚の均一性をいう。また、面間均一性とは、例えば、処理室２０１内における上部中央部、及び下部等、処理室２０１内の異なる位置に配置された複数のウエハ２００にそれぞれ形成された膜の間での膜厚の均一性をいう。
【００６２】
また、図１０には、ウエハ２００が配置される位置として、上部、中央部、及び下部が示されている。ここで、上部とは、処理室２０１内において、最も上方のウエハ２００Ｔが配置される位置をいう（図４参照）。また、下部とは、処理室２０１内において、最も下方のウエハ２００Ｂが配置される位置をいう（図４参照）。また、中央部とは、処理室２０１内において、ウエハ２００Ｔとウエハ２００Ｂとから略距離にあるウエハ２００Ｃが配置される位置をいう（図４参照）。
【００６３】
図１０に示す測定結果から、処理室２０１内のいずれの位置にウエハ２００配置される場合であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管の材質が石英である電極を用いた場合に最も面内膜厚均一が良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管の材質がＮｉである電極を用いた場合に次に面内膜厚均一が良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合に最も面内均一性が悪いことがわかる。
【００６４】
具体的には、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英である短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、０．８８％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉである短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．０２％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．１９％である。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の上部に配置される場合、面内膜厚均一性は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も良く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も悪い。
【００６５】
次に、ウエハ２００を処理室２０１内における中央部に配置した場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、１．４１％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．５６％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．６１％である。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の中央部に配置される場合、面内膜厚均一性は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も良く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も悪い。
【００６６】
次に、ウエハ２００を処理室２０１内における下部に配置した場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、１．４７％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．６０％である。また、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．６３％である。このように、ウエハ２００が処理室２０１の下部に配置される場合、面内膜厚均一性は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も良く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も悪い。
【００６７】
また、図１０に示す測定結果から、図１０に示す測定結果から、処理室２０１内のいずれの位置にウエハ２００配置される場合であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、材質が石英からなる短管を有する電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の厚さが最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、材質がＮｉからなる短管を有する電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の膜厚が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、短管を有しない電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の膜厚が最も薄いことがわかる。
【００６８】
具体的には、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３９０．３７Åである。また、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、形成される膜の膜厚は３８５．５８Åである。また、また、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、形成される膜の膜厚は、３８２．０８Åである。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の上部に配置される場合、ウエハ２００に形成される膜の膜厚は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も薄い。
【００６９】
次に、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３９９．６９Åである。また、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、形成される膜の膜厚は３９５．５２Åである。また、また、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、形成される膜の膜厚は、３９３．５５Åである。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の中央部に配置される場合、ウエハ２００に形成される膜の膜厚は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も薄い。
【００７０】
次に、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は４０１．５７Åである。また、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合は、形成される膜の膜厚は３９６．１１Åである。また、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合であって、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、形成される膜の膜厚は、３９３．８２Åである。
このように、ウエハ２００が処理室２０１の下部に配置される場合、ウエハ２００に形成される膜の膜厚は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も薄い。
【００７１】
また、図１０に示す測定結果から、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合と比較して、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、Ｎｉ及び石英のいずれかを材質とする短管２９０を備えた電極を用いた場合に、面間均一性が向上していることがわかる。
【００７２】
具体には、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合は、面間均一性が１．５０６％である。また、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面間均一性が１．４０９％である。また、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面間均一性が１．３４１％である。
このように、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合と比較して、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、Ｎｉ及び石英のいずれかを材質とする短管２９０を備えた電極を用いた場合に、面間均一性が向上している。
【００７３】
図１１には、処理温度を４７０℃としてウエハ２００に形成された膜の測定データが、用いる電極の種類、ウエハ２００が処理室２０１内に配置される位置、及びウエハ２００内における位置ごとに示されている。
図１１に示される測定データは、ウエハ２００に形成された膜の周方向別変化率である。ここで、周方向別変化率とは、ウエハ２００の中心からの距離ごとの面間均一性をいう。また、図１１には、ウエハ２００内における周方向別変化率が測定される位置として、中心位置、位置１、位置２、及び位置３が示されている。ここで、位置１、位置２、位置３の順に、ウエハ２００の中心からの距離が大きく定められている。
【００７４】
図１１に示されるように、処理室２０１内におけるウエハ２００が配置される位置、及びウエハ２００における周方向の位置がいずれの位置であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合の方が、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を用いた場合と比較して、周方向別変化率が小さいことがわかる。
【００７５】
図１２には、処理温度を５４５℃としてウエハ２００に形成された膜の測定データが、用いる電極の種類及びウエハ２００が処理室２０１内に配置される位置ごとに示されている。図１２に示される測定データは、ウエハ２００に形成された膜の厚さ、面内均一性、及び面間均一性である。また、図１２における上部、中央部、及び下部は、先述の図１０の場合と同じである。
【００７６】
図１２に示す測定結果から、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理温度が５４５℃である場合についても、処理室２０１内のいずれの位置にウエハ２００配置される場合であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管の材質が石英である電極を用いた場合に最も面内膜厚均一が良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管の材質がＮｉである電極を用いた場合に次に面内膜厚均一が良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合に最も面内均一性が悪いことがわかる。
【００７７】
具体的には、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、面内均一性は０．９５％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．１０％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．２４％である。
【００７８】
次に、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００を処理室２０１内における中央部に配置した場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、１．４５％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面内均一性が１．６１％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合は、面内均一性が１．７０％である。
【００７９】
次に、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００を処理室２０１内における下部に配置した場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、面内均一性は、１．６１％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いると、面内均一性が１．６９％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いた場合、面内均一性が１．７７％である。
【００８０】
以上のように、処理温度が５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理室２０１内においてウエハ２００が配置される位置にかかわらず、面内膜厚均一性は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も良く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に良く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も悪い。
【００８１】
また、図１２に示す測定結果から、処理温度が５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理室２０１内のいずれの位置にウエハ２００配置される場合であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、材質が石英からなる短管を有する電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の厚さが最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、材質がＮｉからなる短管を有する電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の膜厚が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、短管を有しない電極を用いた場合に、ウエハ２００に形成される膜の膜厚が最も薄いことがわかる。
【００８２】
具体的には、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００が処理室２０１内における上部に配置される場合、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７７．１０Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７１，９８Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いると、形成される膜の膜厚は、３７０．３９Åである。
【００８３】
次に、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００が処理室２０１内における中央部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３８１．２８Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７７．５１Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いると形成される膜の膜厚は、３７７．１５Åである。
【００８４】
次に、処理温度が５４５℃であって、ウエハ２００が処理室２０１内における下部に配置される場合は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７９．７８Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いると、形成される膜の膜厚は３７５．１３Åであり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を備えない電極を用いると、形成される膜の膜厚は、３７４．９８Åである。
【００８５】
以上のように、処理温度が５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理室２０１内においてウエハ２００が配置される位置にかかわらず、ウエハ２００に形成される膜の膜厚は、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材質とする短管を供えた電極を用いた場合が最も厚く、第１の電極２６９及び第２の電極としてＮｉを材質とする短管を備えた電極を用いた場合が次に厚く、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管を有しない電極を用いた場合が最も薄い。
【００８６】
また、図１２に示す測定結果から、処理温度が５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合と比較して、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、Ｎｉ及び石英のいずれかを材質とする短管２９０を備えた電極を用いた場合に、面間均一性が、向上していることがわかる。
【００８７】
具体的には、処理温度が５４５℃である場合、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いると面間均一性が０．９０３％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として石英を材料とした短管を備えた電極を用いると面間均一性が０．５５１％であり、第１の電極２６９及び第２の電極２７０としてＮｉを材料とした短管を備えた電極を用いた場合は、面間均一性が０．７３７％である。このように、処理温度が５４５℃である場合においても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として短管２９０を有しない電極を用いた場合と比較して、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として、Ｎｉ及び石英のいずれかを材質とする短管２９０を備えた電極を用いた場合に、面間均一性が向上している。
【００８８】
図１３には、処理温度を５４５℃としてウエハ２００に形成された膜の測定データが、用いる電極の種類、ウエハ２００が処理室２０１内に配置される位置、及びウエハ２００内における位置ごとに示されている。図１３に示される測定データは、ウエハ２００に形成された膜の周方向別変化率である。また、図１３には、ウエハ２００内における周方向変化率が測定される位置として、中心位置、位置１、位置２、及び位置３が示されている。ここで、位置１、位置２、位置３の順に、ウエハ２００の中心からの距離が大きく定められている。
【００８９】
図１３に示されるように、処理温度を５４５℃である場合も、処理温度が４７０℃である場合と同様に、処理室２０１内におけるウエハ２００が配置される位置、及びウエハ２００における周方向の位置がいずれの位置であっても、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質がＮｉからなる短管を備えた電極を用いた場合の方が、第１の電極２６９及び第２の電極２７０として材質が石英からなる短管を用いた場合と比較して、周方向別変化率が小さい。
【００９０】
本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに以下に付記した事項も含まれる。
【００９１】
［付記１］
基板を収容する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気ユニットと、
前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極のそれぞれを、少なくとも一箇所が曲がった状態で収納する収納管と、
を備え、
前記電極は、
金属からなる芯線と、
この芯線により折曲可能であるように複数個が連結され、前記芯線よりも熱による変形が少ない管体と、
から構成される基板処理装置。
【００９２】
［付記２］
前記管体は、金属又は絶縁材からなる付記１記載の基板処理装置。
【００９３】
［付記３］
前記管体は石英からなる付記２記載の基板処理装置。
【００９４】
［付記４］
前記管体の形状は、略円筒形状又は略球状である付記１記載の基板処理装置。
【００９５】
［付記５］
前記芯線は、塑性変形可能な金属からなる付記１記載の基板処理装置。
【００９６】
［付記６］
前記芯線は、ニッケルからなる請求項１記載の基板処理装置。
【００９７】
［付記７］
前記電極は、前記管体の複数個の外表面を覆うように設けられ、金属からなり可撓性を有する網状の網組部材をさらに有する付記１記載の基板処理装置。
【００９８】
［付記８］
前記管体は、導電性材料からなる付記１記載の基板処理装置。
【００９９】
［付記９］
複数の基板を積層して収容する処理室と、
前記処理室に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気ユニットと、
前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極のそれぞれを、少なくとも一箇所が曲がった状態で収納する収納管と、
前記処理室の外に設けられ、前記処理室内の雰囲気を加熱する加熱ユニットと、
を備え、
前記電極は、
金属又は絶縁材からなる複数の内部材と、
前記内部材のそれぞれを連結する金属からなる芯線と、
前記内部材の外表面を覆うように設けられた金属からなる網状の外部材と、
から構成される基板処理装置。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上のように、本発明は、例えば、半導体ウエハやガラス基板等の熱処理に用いられる基板処理装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 基板処理装置
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２２４ プラズマ生成領域
２３１ ガス排気管
２３２ ガス供給管
２６９ 第１の電極
２７０ 第２の電極
２７３ 高周波電源
２７５ 収納管
２９０ 短管
２９２ 芯線
２９４ 網組部材
２９６ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、
を備え、
前記電極は、金属で構成される芯線と、
該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、
前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記管体の形状は、円筒形状又は球状である請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記芯線は、塑性変形可能な金属で構成される請求項１と２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記網組部材は、細線で構成され可撓性を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記管体は、石英で構成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記管体は、前記芯線により折曲可能であるように複数個が連続して連結されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
処理室に収容された基板に処理ガスを供給する工程と、
前記処理室に配置された電極であって、金属で構成される芯線と該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材とを有する電極に、高周波電力を印加して前記処理ガスを活性化させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記処理室に処理ガスを供給する工程中に、前記電極に高周波電力を印加して当該処理ガスを活性化させる工程を行う請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
処理室に供給された処理ガスを活性な状態にするための高周波電力が印加される電極であって、
金属で構成される芯線と、
該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、
前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、
を有する電極。
【請求項１】
基板を収容する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理ガスを活性な状態とするため、高周波電力が印加される少なくとも一対の電極と、
を備え、
前記電極は、金属で構成される芯線と、
該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、
前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記管体の形状は、円筒形状又は球状である請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記芯線は、塑性変形可能な金属で構成される請求項１と２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記網組部材は、細線で構成され可撓性を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記管体は、石英で構成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記管体は、前記芯線により折曲可能であるように複数個が連続して連結されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
処理室に収容された基板に処理ガスを供給する工程と、
前記処理室に配置された電極であって、金属で構成される芯線と該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材とを有する電極に、高周波電力を印加して前記処理ガスを活性化させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記処理室に処理ガスを供給する工程中に、前記電極に高周波電力を印加して当該処理ガスを活性化させる工程を行う請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
処理室に供給された処理ガスを活性な状態にするための高周波電力が印加される電極であって、
金属で構成される芯線と、
該芯線により折曲可能であるように複数個が連結された管体と、
前記複数個の管体を覆うように設けられ金属で構成される網組部材と、
を有する電極。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−９３６１８（Ｐ２０１３−９３６１８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−２０６７３（Ｐ２０１３−２０６７３）
【出願日】平成２５年２月５日（２０１３．２．５）
【分割の表示】特願２００９−１１７６９（Ｐ２００９−１１７６９）の分割
【原出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月５日（２０１３．２．５）
【分割の表示】特願２００９−１１７６９（Ｐ２００９−１１７６９）の分割
【原出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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