基板処理装置及び半導体装置の製造方法
【課題】高周波電力の印加に伴って発生するノイズを低減することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、ウエハが搬入される処理室と、この処理室内にガスを供給するガス供給部と、処理室内を排気する排気部と、処理室内に高周波電力を印加する高周波印加部と、高周波印加部から発生するノイズを検出するノイズ検出部と、ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記高周波印加部から発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力部と、を有する。
【解決手段】基板処理装置は、ウエハが搬入される処理室と、この処理室内にガスを供給するガス供給部と、処理室内を排気する排気部と、処理室内に高周波電力を印加する高周波印加部と、高周波印加部から発生するノイズを検出するノイズ検出部と、ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記高周波印加部から発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置として、高周波電力を印加して生じるプラズマ放電を利用するものがある。高周波電力の印加に伴って発生するノイズは、装置内に配設されたケーブル等を伝わって装置全体に伝達し、装置内の信号ラインに影響を及ぼす場合がある。また、近年の基板処理装置で用いられる高周波電力の増大により、発生するノイズが増大している。
これにより、装置内の信号ラインが正常に認識できなくなる事態が生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、高周波電力の印加に伴って発生するノイズを低減することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の特徴とするところは、基板が搬入される処理室と、前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波印加部と、前記高周波印加部から発生するノイズを検出するノイズ検出部と、前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記高周波印加部から発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力部と、を有する基板処理装置にある。
【０００５】
本発明の第２の特徴とするところは、処理室内に基板を搬入する搬入工程と、処理室内にガスを供給するガス供給工程と、処理室内を排気する排気工程と、処理室内に高周波電力を印加する高周波印加工程と、前記高周波印加工程において発生するノイズを検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記高周波印加工程において発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力工程と、を有する半導体装置の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高周波電力の印加に伴って発生するノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係るMMT装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る逆位相生成装置の機能構成及び動作を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るMMT装置による基板処理工程のフローである。
【図４】第二実施形態に係るICP装置の断面図である。
【図５】第三実施形態に係るECR装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第一実施形態］
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、基板処理装置としての変形マグネトロン型プラズマ処理装置（Modified Magnetron Typed Plasma；以下、「MMT装置１０」と称す）の断面図を示す。
【０００９】
第一実施形態における基板処理装置としてのMMT装置１０は、電界と磁界とにより高密度プラズマを生成する変形マグネトロン型プラズマ源を用いて、シリコン（Si）等で形成される基板（以下、「ウエハ２」と称す）をプラズマ処理する基板処理装置として構成される。
【００１０】
MMT装置１０は、ウエハ２が搬入される処理炉１２を備え、この処理炉１２に供給される処理ガスに、一定の圧力下で高周波電圧を印加してマグネトロン放電を発生させるように構成されている。MMT装置１０は、処理ガスを励起させ、例えば、ウエハ２を酸化処理、窒化処理等したり、ウエハ２に薄膜を形成したり、あるいはウエハ２の表面をエッチングしたり、各種プラズマ処理を施すようになっている。
【００１１】
処理炉１２は処理容器１４を備え、この処理容器１４は、ドーム型に形成された第一の容器１６と、椀型に形成された第二の容器１８とにより構成される。第一の容器１６は、第二の容器１８に被さるようにして配置されている。
第一の容器１６は、例えば酸化アルミニウム（Al2O3）あるいは石英（SiO2）等の非金属材料で形成されている。第二の容器１８は、例えばアルミニウム（Al）等で形成されている。
処理容器１４内に、ウエハ２を処理する処理室２０が形成される。
【００１２】
第二の容器１８の側壁には、ゲートバルブ２２が設けられており、このゲートバルブ２２は、ウエハ２を処理室２０内外に搬入出する際に開閉される。ゲートバルブ２２が閉じられると、処理室２０が気密に保持されるようになっている。
第二の容器１８は、接地部２４により接地されている。接地部２４と接続する第二の容器１８の接続部分は導電塗装されており、導電塗装されていない場合と比較して処理容器１４のアース状態が強化されている。
【００１３】
処理室２０の略中央には、ウエハ２を支持する基板支持部３０が設けられている。基板支持部３０は、第二の容器１８とは電気的に絶縁されている。基板支持部３０は、例えば石英（SiO2）等の非金属材料から形成されている。
【００１４】
基板支持部３０の内部には、ウエハ２を加熱する加熱部としてのヒータ３２と、調整電極３４とが配設されている。
【００１５】
ヒータ３２は、基板支持部３０に支持されたウエハ２を加熱（例えば25 ℃〜700 ℃程度）するようになっている。ヒータ３２は、温度制御部３６により加熱する温度を制御されるように構成されている。本実施形態において温度制御部３６は、後述するコントローラ４の一部として構成されている。
【００１６】
ヒータ３２と温度制御部３６とは、ヒータ３２の温度を検出しその情報を伝達する第一の接続線（温度モニタTCケーブルライン）３８と、ヒータ３２が所定の温度となるように調整された電力を供給する第二の接続線（ヒータ電力ケーブルライン）４０とにより接続されている。
第一の接続線３８及び第二の接続線４０には、これらを伝わるノイズを低減する逆位相生成装置４２が設けられている。そのようなノイズとしては、例えば、後述する高周波電源６２から発生する高周波ノイズが挙げられる。
【００１７】
調整電極３４は、インピーダンスを調整する調整機構４４を介して接地されている。
調整機構４４は、コイルや可変コンデンサ等から構成されており、コイルのインダクタンスや抵抗、可変コンデンサの容量値等を調整することにより、ウエハ２に印加する電圧を制御するように構成されている。
調整電極３４と調整機構４４との間には、電圧を測定する電圧測定部４６がケーブル等の測定接続線４８を介して設置されている。
【００１８】
基板支持部３０には、第二の容器１８の底面に設けられたピン５０に対向するように貫通孔５２が形成されている。ピン５０及び貫通孔５２はそれぞれ少なくとも、三か所に配置されている。貫通孔５２は、ウエハ２と基板支持部３０との間の気体を逃がす流路としても機能する。
基板支持部３０の下方には、この基板支持部３０を昇降・回転させる昇降回転機構５４が設けられている。
【００１９】
昇降回転機構５４により基板支持部３０が下降されると、ピン５０は基板支持部３０と接触せずに貫通孔５２を通過し、ウエハ２を保持するようになっている。
昇降回転機構５４により基板支持部３０が上昇されると、ピン５０に支持されたウエハ２は基板支持部３０の上面に載置される。
【００２０】
昇降回転機構５４により基板支持部３０が回転されると、これに従って基板支持部３０に載置されたウエハ２が回転するようになっている。
ウエハ２の処理中において、昇降回転機構５４により基板支持部３０を介してウエハ２を回転させることで、回転させない場合と比較してウエハ２面内における処理の均一性を向上することができる。
【００２１】
第一の容器１６の外周には、処理室２０を囲うように例えば筒状に形成された電極６０が配置されている。電極６０は、高周波電力を印加する高周波電源６２とケーブル等の電源接続線６４により接続されている。電源接続線６４には、インピーダンスを整合する整合器６６が設けられている。
プラズマ生成に際して、電極６０が第一の電極、調整電極３４が第二の電極として機能する。
【００２２】
電極６０の外側には、第一の磁石６８と第二の磁石７０とが上下に配置されている。第一の磁石６８及び第二の磁石７０はそれぞれ、例えば筒状に形成された永久磁石により構成されている。
第一の磁石６８と第二の磁石７０とは、処理室２０に対向する側とその反対側とに磁極を有するように配置されており、これら第一の磁石６８と第二の磁石７０とは、磁極の向きが逆向きとなるようになっている。
すなわち、第一の磁石６８と第二の磁石７０との処理室２０に対向する側の磁極は互いに異なっており、これにより、電極６０の内側表面に沿って磁力線が形成される。
【００２３】
第一の磁石６８及び第二の磁石７０により磁界を発生させ、処理室２０内に処理ガスを供給した後、電極６０に高周波電力を供給して電界を形成することで、処理室２０内のプラズマ生成領域にマグネトロン放電プラズマが生成される。
放出された電子を電界と磁界が周回運動させることによって、プラズマの電離生成率が向上し、長寿命かつ高密度のプラズマが生成される。
【００２４】
電極６０、第一の磁石６８、及び第二の磁石７０の周囲には、これらによって形成される電界、磁界及び電磁波を遮断する遮断板７２が設けられており、この遮断板７２は、形成された電界、磁界及び電磁波が外部の装置や環境に影響を与えるのを防止する。
【００２５】
本実施形態においては、主に、電極６０、高周波電源６２、整合器６６、第一の磁石６８、及び第二の磁石７０によりプラズマ生成部が構成されている。
【００２６】
第一の容器１６の上部には光透過部７４が設けられ、この光透過部７４の上方にはランプ加熱装置７６が設けられている。
ランプ加熱装置７６は、基板支持部３０と対向するようにして設けられており、この基板支持部３０に載置されたウエハ２を上方から加熱するようになっている。ランプ加熱装置７６を用いた場合、これを用いない場合と比較して短時間でウエハ２が加熱される。ランプ加熱装置７６とヒータ３２とを併用する場合、ウエハ２表面の温度をより高温（例えば900 ℃程度）とすることができる。
【００２７】
また、第一の容器１６の上部には、シャワーヘッド部８０が設けられている。
シャワーヘッド部８０は、キャップ状の蓋体８２と、ガス導入口８４と、バッファ室８６と、開口８８と、遮蔽プレート９０と、ガス吹出口９２とを備え、処理ガス等の各種ガスを処理室２０内に供給するように構成されている。
バッファ室８６は、ガス導入口８４から導入される各種ガスを分散する分散空間として機能する。
【００２８】
ガス導入口８４には、ガス供給管１０２が接続されている。
ガス供給管１０２は、ガスケット１０４、バルブ１０６を介してその上流側で第一の供給管１０２ａ及び第二の供給管１０２ｂに分岐している。
【００２９】
第一の供給管１０２ａには上流側から順に、第一のガス（例えば水素（H2）ガス）の供給源である第一のガス供給源１１０ａ、流量を制御するマスフローコントローラ（MFC）１１２ａ、開閉弁としてのバルブ１１４ａが設けられている。
第二の供給管１０２ｂには上流側から順に、第二のガス（例えば窒素（N2）ガス）の供給源である第二の供給源１１０ｂ、流量を制御するMFC１１２ｂ、開閉弁としてのバルブ１１４ｂが設けられている。
【００３０】
バルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂこれらを開くことで、MFC１１２ａ、ＭＦＣ１１２ｂそれぞれにより流量を調整された第一のガス、第二のガスこれらが、ガス供給管１０２を通りシャワーヘッド部８０を介して処理室２０内に供給されるようになっている。
【００３１】
本実施形態においては、主にバルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂ、シャワーヘッド部８０、第一のガス供給管１０２ａ、第二のガス供給管１０２ｂ、第一のガス供給源１１０ａ、第二のガス供給源１１０ｂ、MFC１１２ａ、及びMFC１１２ｂにより、ガス供給部が構成されている。
【００３２】
第二の容器１８の側壁には、処理室２０内のガスを排気するガス排気口１２０が設けられており、このガス排気口１２０には、ガス排気管１２２が接続されている。
ガス排気管１２２には上流側から順に、圧力調整部としてのAPC（Auto Pressure Controller）１２４、開閉弁としてのバルブ１２６、真空排気する真空排気装置１２８が設けられている。
【００３３】
本実施形態においては、主に、ガス排気口１２０、ガス排気管１２２、APC１２４、バルブ１２６、及び真空排気装置１２８により、ガス排気部が構成されている。
【００３４】
MMT装置１０には、制御部としてのコントローラ４が設けられている。
コントローラ４は、信号線Ａを通じてゲートバルブ２２と、信号線Ｂを通じて調整機構４４と、信号線Ｃを通じて電圧測定部４６と、信号線Ｄを通じて昇降回転機構５４と、信号線Ｅを通じて高周波電源６２及び整合器６６と、信号線Ｆを通じてランプ加熱装置７６と、信号線Ｇを通じてバルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂ、MFC１１２ａ、及びMFC１１２ｂと、信号線Ｈを通じてAPC１２４、バルブ１２６、及び真空排気装置１２８と、それぞれ電気的に接続されており、コントローラ４はこれらの構成部を制御するようになっている。
【００３５】
次に、逆位相生成装置４２の詳細について説明する。
【００３６】
まず、逆位相生成装置４２の動作の概略について説明する。
高周波電源６２から発生する高周波ノイズは、この高周波電源６２から空間を介して、あるいは、電源接続線６４及び測定接続線４８から空間を介して、第一の接続線３８及び第二の接続線４０に伝達する。このように伝達された高周波ノイズは、さらに第一の接続線３８及び第二の接続線４０を伝わり、空間を介して信号線Ａ〜Ｈ等、他の構成部を制御する信号線に伝達する。
【００３７】
このように、高周波ノイズは、プラズマ生成に用いられる電極の一つの近傍に配置されたヒータ３２に接続された第一の接続線３８及び第二の接続線４０を伝わって、装置全体に伝達し、装置内の信号線に影響を与える場合がある。これに対し、逆位相生成装置４２は、第一の接続線３８及び第二の接続線４０を伝わる高周波ノイズを低減するように機能する。
ここで、第一の接続線３８及び第二の接続線４０を伝わる高周波ノイズの主成分の周波数は、高周波電源６２等から発生する高周波ノイズと同様の周波数である。
【００３８】
また、高周波ノイズは、空間を介して接地部２４へ伝達する。このため、高周波ノイズＮ０を接地部２４へ伝達し易くすることで、この高周波ノイズの伝達が分散し、第一の接続線３８及び第二の接続線４０への伝達が抑制される。
本実施形態においては、導電塗装により接地部２４のアース状態が強化されており、本構成を有さない場合と比較して、高周波ノイズの伝達が分散され易くなっている。
【００３９】
次いで、逆位相生成装置４２の機能構成及び動作について説明する。
図２は、逆位相生成装置４２の機能構成及び動作を説明する説明図を示す。なお、第一の接続線３８及び第二の接続線４０に対する逆位相生成装置４２の動作は同様となっているため、以下、第一の接続線３８に対する動作を例に説明する。
【００４０】
逆位相生成装置４２は、周波数選別部１５０と、逆位相生成部１５２と、電圧検出部１５４と、電圧調整部１５６とを備える。
【００４１】
周波数選別部１５０は、第一の接続線３８を伝わる高周波ノイズＮ０を検出し、この高周波ノイズＮ０から、高周波電源６２が印加する高周波電力の周波数（例えば、13 MHz）を有する高周波Ｗ０を選別する。
逆位相生成部１５２は、周波数選別部１５０が選別した高周波Ｗ０を逆位相に変換し、高周波Ｗ０と逆位相の高周波Ｗ１を生成する。
電圧検出部１５４は、周波数選別部１５０が選別した高周波Ｗ０の電圧値を検出する。
電圧調整部１５６は、電圧検出部１５４の検出した電圧値に基づいて、逆位相生成部１５２の生成した高周波Ｗ１を高周波Ｗ０と同一の電圧となるように調整して高周波Ｗ２を生成する。そして、電圧を調整した高周波Ｗ２を第一の接続線３８に出力する。
【００４２】
電圧調整部１５６から出力される高周波Ｗ２は、第一の接続線３８を伝わる高周波ノイズＮ０と相互に打ち消し合う。これにより、高周波ノイズＮ０よりもノイズの強度が弱められた高周波ノイズＮ１が生成される。
【００４３】
このようにして、逆位相生成装置４２は、第一の接続線３８を伝わる高周波ノイズＮ０のノイズの強度を低減する。高周波ノイズＮ０は、高周波ノイズＮ１と比較して装置内の信号線に与える影響が小さい。
【００４４】
次に、基板処理工程について説明する。
図３は、MMT装置１０による基板処理工程のフローを示す。
【００４５】
本実施形態に係る基板処理工程は、例えば半導体製造装置の製造工程の一工程として行われる。以下、第一のガスとしてH2ガス、第二のガスとしてN2ガスを用い、ウエハ２を窒化処理する場合を例に説明する。
MMT装置１０を構成する各部は、コントローラ４によって制御される。
【００４６】
ステップ１０（Ｓ１０）において、基板搬入工程を行う。
まず、昇降回転機構５４により基板支持部３０を下降させ、貫通孔５２にピン５０を貫通させる。これにより、ピン５０は、基板支持部３０上面から所定の高さ突出した状態となる。
続いて、ゲートバルブ２２を開き、搬送機構（非図示）により処理室２０内にウエハ２を搬入し、ピン５０に支持されるように載置する。搬送機構を処理室２０から退避した後、ゲートバルブ２２を閉じ処理室２０内を密閉する。
【００４７】
この際、バルブ１２６を開き、真空排気装置１２８により処理室２０内を排気しつつ、バルブ１０６、バルブ１１４ａを開き、不活性ガスとしてのN2ガスを処理室２０内に供給するようにしてもよい。このように処理室２０内をN2ガス雰囲気で置換することで、この処理室２０内の酸素濃度が低減される。
【００４８】
ステップ１２（Ｓ１２）において、加熱工程を行う。
ヒータ３２によって予め加熱された基板支持部３０とランプ加熱装置７６とにより、ウエハ２を所定の温度（例えば25 ℃〜900 ℃程度）となるように加熱する。この際、ウエハ２を基板支持部３０から所定の距離離した状態で保持し、ヒータ３２からの熱輻射によりウエハ２を予備加熱する。
なお、処理室２０内にN2等の不活性ガスを昇圧ガスとして供給し、この処理室２０内の圧力を高めることで、ヒータ３２からウエハ２への熱の伝導性が向上し、ウエハ２の昇温速度が速くなる。
【００４９】
ステップ１４（Ｓ１４）において、載置工程を行う。
ウエハ２を所定温度まで昇温させた後、昇降回転機構５４により基板支持部３０を上昇させる。これにより、ウエハ２は基板支持部３０の上面に載置される。ウエハ２が基板支持部３０に載置された後、ウエハ２を所定の温度（例えば25 ℃〜900 ℃程度）となるように加熱する。
基板支持部３０を所定の位置まで上昇させた後、基板支持部３０を回転させ、ウエハ２を回転させた状態としてもよい。後述するウエハ搬出工程（Ｓ２２）まで、ウエハ２を継続して回転させることで、ウエハ２面内における処理の均一性が向上する。
【００５０】
ステップ１６（Ｓ１６）において、反応ガス供給工程を行う。
バルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂを開き、第一の供給源１１０ａからH2ガスを、第二の供給源１１０ｂからN2ガスを、反応ガスとして処理室２０内に供給する。この際、H2ガス、N2ガスそれぞれの流量は、MFC１１２ａ、MFC１１２ｂによって所定の値となるように調整される。
【００５１】
H2ガスの流量は、例えば0 sccmより多く600 sccmよりも少ない範囲とする。また、N2ガスの流量は、例えば0 sccmより多く600 sccmよりも少ない範囲とする。
処理室２０内にH2ガス、N2ガスの供給に際し、真空排気装置１２８及びAPC１２４により、処理室２０内の圧力を調整する。処理室２０内の圧力は、例えば0.1〜300 Paの範囲とする。
【００５２】
ステップ１８（Ｓ１８）において、プラズマ生成工程を行う。
H2ガス及びN2ガスを供給後、高周波電源６２により整合器６６を介して電極６０に高周波電力を印加する。高周波電源６２により印加する高周波電力は、例えば150 W〜200 Wの範囲とする。この際、調整機構４４は、予め定められた値となるように設定する。
これにより、処理室２０内でプラズマ放電が発生しN2ガスが励起する。N2ガスは励起されると、窒素（N）を含む活性種を生成し、この活性種がウエハ２を窒化処理する。ウエハ２をN2ガスに晒す時間は、例えば10〜300秒間の範囲とする。
所定の所持離間の経過後、高周波電源６２からの高周波電力の印加を停止する。これにより、処理室２０内のプラズマ放電が停止される。
【００５３】
この際、高周波電源６２から発生して第一の接続線３８及び第二の接続線４０に伝達する高周波ノイズＮ０は、逆位相生成装置４２によりそのノイズの強度を低減された高周波ノイズＮ１に変換される。
【００５４】
ステップ２０（Ｓ２０）において、排気工程を行う。
プラズマ放電の停止後、バルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂを閉じ、H2ガス及びN2ガスの供給を停止し、処理室２０内を排気する。
この際、不活性ガスとしてのN2ガスを処理室２０内に供給し、処理室２０内に残留する反応ガスや反応生成物の排出を促すようにしてもよい。
【００５５】
ステップ２２（Ｓ２２）において、ウエハ排出工程を行う。
処理室２０内の圧力が大気圧に復帰した後、昇降回転機構５４により基板支持部３０を下降させ、ピン５０にウエハ２が支持される状態とする。
続いて、ゲートバルブ２２を開き、搬送機構により処理室２０内にあるウエハ２を処理室２０外に搬出する。
このようにして、本実施形態に係る基板処理工程が終了する。
【００５６】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
第二実施形態においては、基板処理装置としてICP方式プラズマ装置（Inductive Coupled Plasma；以下、「ICP装置２００」と称す）が用いられている。ICP装置２００は、主にプラズマ生成部の構成が第一実施形態のMMT装置１０と異なっている。
図４は、ICP装置２００の断面図を示す。
【００５７】
ICP装置２００において、第一の容器１６の上方には第一の誘電コイル２０２ａが設けられており、第一の容器１６の側壁の外側には第二の誘電コイル２０２ｂが設けられている。
【００５８】
第一の誘電コイル２０２ａは、高周波電力を印加する高周波電源２０４ａとケーブル等の電源接続線２０６ａにより接続されている。電源接続線２０６ａには、インピーダンスを整合する整合器２０８ａが設けられている。
第二の誘電コイル２０２ｂは、高周波電力を印加する高周波電源２０４ｂとケーブル等の電源接続線２０６ｂにより接続されている。電源接続線２０６ｂには、インピーダンスを整合する整合器２０８ｂが設けられている。
【００５９】
ICP装置２００においては、第一の誘導コイル２０２ａ及び第二の誘導コイル２０２ｂに高周波電力を印加すると、電磁誘導によりウエハ２の表面に対して略水平方向の電界が発生するようになっている。処理室２０内に供給された各種ガスは、このようにして発生した電界によって生じるプラズマ放電により励起され、反応種を生成する。
【００６０】
第二実施形態においては、主に、第一の誘導コイル２０２ａ、第二の誘導コイル２０２ｂ、高周波電源２０４ａ、高周波電源２０４ｂ、整合器２０８ａ、及び整合器２０８ｂによりプラズマ生成部が構成されている。
【００６１】
逆位相生成装置４２は、高周波電源２０４ａ、高周波電源２０４ｂ等から発生する高周波ノイズの強度を低減するように機能する。
【００６２】
ICP装置２００においてコントローラ４は、信号線Ｅを通じて高周波電源２０４ａ、高周波電源２０４ｂ、整合器２０８ａ、及び整合器２０８ｂそれぞれと電気的に接続されており、コントローラ４はこれらの構成部を制御するようになっている。
【００６３】
第二実施形態においては、第一の誘導コイル２０２ａ及び第二の誘導コイル２０２ｂに印加する高周波電力と、調整機構４４のインピーダンスとを制御することによって、処理室２０内に発生する電界の垂直方向成分及び水平方向成分の強度が調整されるようになっている。
第二の誘導コイル２０２ｂが設けられた構成の場合、本構成を有さない場合と比較して、水平方向成分の電界の調整が容易となる。
第二の誘電コイル２０２ｂに替えて、円筒形状の電極や、平行平板型の電極等を用いるようにしてもよい。
【００６４】
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
第三実施形態においては、基板処理装置としてECR方式プラズマ装置（Electron Cyclotron Resonance；以下、「ECR装置３００」と称す）が用いられている。ECR装置３００は、主にプラズマ生成部の構成が第一実施形態のMMT装置１０と異なっている。
図５は、ECR装置３００の断面図を示す。
【００６５】
ECR装置３００において、第一の容器１６の上方には永久磁石により構成される磁石３０２が設けられており、第一の容器１６の側壁の外側には誘導コイル３０４が設けられている。
また、第一の容器１６の上部には、マイクロ波導入管３０６が設けられており、このマイクロ波導入管３０６から処理室２０内にマイクロ波３０６ａが導入されるようになっている。
【００６６】
誘導コイル３０４は、高周波電力を印加する高周波電源３１４とケーブル等の電源接続線３１６により接続されている。電源接続線３１６には、インピーダンスを整合する整合器３１８が設けられている。
【００６７】
ECR装置３００においては、誘導コイル３０４に高周波電力を印加すると、電磁誘導によりウエハ２の表面に対して略水平方向の電界が発生するようになっている。
また、マイクロ波導入管３０６からマイクロ波３０６ａを導入すると、マイクロ波３０６ａの進行方向に対して略垂直方向（すなわちウエハ２表面に対して略水平方向）の電界が発生するようになっている。
処理室２０内に供給された各種ガスは、このようにして発生した電界によって生じるプラズマ放電により励起され、反応種を生成する。
【００６８】
第三実施形態においては、主に、磁石３０２、誘導コイル３０４、マイクロ波導入管３０６、高周波電源３１４、整合器３１８によりプラズマ生成部が構成されている。
【００６９】
逆位相生成装置４２は、高周波電源３１４等から発生する高周波ノイズの強度を低減するように機能する。
【００７０】
ICP装置２００においてコントローラ４は、信号線Ｅを通じて高周波電源３１４及び整合器３１８それぞれと電気的に接続されており、コントローラ４はこれらの構成部を制御するようになっている。
【００７１】
第三実施形態においては、誘導コイル３０４に印加する高周波電力と、導入するマイクロ波３０６ａの強度と、調整機構４４のインピーダンスとを制御することによって、処理室２０内に発生する電界の垂直方向成分及び水平方向成分の強度が調整されるようになっている。
誘導コイル３０４が設けられた構成の場合、本構成を有さない場合と比較して、水平方向成分の電界の調整が容易となる。
誘導コイル３０４に替えて、円筒形状の電極や、平行平板型の電極等を用いるようにしてもよい。
【００７２】
なお、マイクロ波導入管３０６を第一の容器１６の側壁に設け、マイクロ波３０６をウエハ２に対して略水平方向から導入するようにしてもよい。このような構成の場合、本構成を有さない場合と比較して、電界のウエハ２に対して垂直方向成分の強度の調整が容易となる。
【００７３】
［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００７４】
本発明の一態様によれば、基板が搬入される処理室と、前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波印加部と、前記高周波印加部から発生するノイズを検出するノイズ検出部と、前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記高周波印加部から発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力部と、を有する基板処理装置が提供される。
【００７５】
本発明の他の態様によれば、処理室内に基板を搬入する搬入工程と、処理室内にガスを供給するガス供給工程と、処理室内を排気する排気工程と、処理室内に高周波電力を印加する高周波印加工程と、前記高周波印加工程において発生するノイズを検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記高周波印加工程において発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００７６】
本発明の他の態様によれば、プラズマ放電により装置ケーブルラインを伝わる高周波ノイズに対して同周波数で同電圧の値で逆位相の高周波を印加することにより高周波ノイズを打ち消す方法が提供される。
【００７７】
好ましくは、プラズマ放電している処理室内部から出ているヒータ電源ケーブルライン及び温度測定用TC信号ケーブルラインの両ラインを伝わる高周波用ノイズに対して同周波数で同電圧値で逆位相の高周波を印加することにより高周波ノイズを打ち消す。
温度測定用TC信号ケーブルラインは、微小な信号を扱うケーブルラインである。
【符号の説明】
【００７８】
２ ウエハ
４ コントローラ
１０ MMT装置
１２ 処理炉
１４ 処理容器
２０ 処理室
２４ 接地部
３０ 基板支持部
３２ ヒータ
３４ 調整電極
３６ 温度制御部
３８ 第一の接続線
４０ 第二の接続線
４２ 逆位相生成装置
４４ 調整機構
４６ 電圧測定部
４８ 測定接続線
５４ 昇降回転機構
６０ 電極
６２ 高周波電源
６４ 電源接続線
６６ 整合器
８０ シャワーヘッド部
１０２ ガス供給管
１２２ ガス排気管
１２４ APC
１２８ 真空排気装置
１５０ 周波数選別部
１５２ 逆位相生成部
１５４ 電圧検出部
１５６ 電圧調整部
２００ ICP装置
３００ ECR装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置として、高周波電力を印加して生じるプラズマ放電を利用するものがある。高周波電力の印加に伴って発生するノイズは、装置内に配設されたケーブル等を伝わって装置全体に伝達し、装置内の信号ラインに影響を及ぼす場合がある。また、近年の基板処理装置で用いられる高周波電力の増大により、発生するノイズが増大している。
これにより、装置内の信号ラインが正常に認識できなくなる事態が生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、高周波電力の印加に伴って発生するノイズを低減することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の特徴とするところは、基板が搬入される処理室と、前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波印加部と、前記高周波印加部から発生するノイズを検出するノイズ検出部と、前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記高周波印加部から発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力部と、を有する基板処理装置にある。
【０００５】
本発明の第２の特徴とするところは、処理室内に基板を搬入する搬入工程と、処理室内にガスを供給するガス供給工程と、処理室内を排気する排気工程と、処理室内に高周波電力を印加する高周波印加工程と、前記高周波印加工程において発生するノイズを検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記高周波印加工程において発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力工程と、を有する半導体装置の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高周波電力の印加に伴って発生するノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係るMMT装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る逆位相生成装置の機能構成及び動作を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るMMT装置による基板処理工程のフローである。
【図４】第二実施形態に係るICP装置の断面図である。
【図５】第三実施形態に係るECR装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第一実施形態］
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、基板処理装置としての変形マグネトロン型プラズマ処理装置（Modified Magnetron Typed Plasma；以下、「MMT装置１０」と称す）の断面図を示す。
【０００９】
第一実施形態における基板処理装置としてのMMT装置１０は、電界と磁界とにより高密度プラズマを生成する変形マグネトロン型プラズマ源を用いて、シリコン（Si）等で形成される基板（以下、「ウエハ２」と称す）をプラズマ処理する基板処理装置として構成される。
【００１０】
MMT装置１０は、ウエハ２が搬入される処理炉１２を備え、この処理炉１２に供給される処理ガスに、一定の圧力下で高周波電圧を印加してマグネトロン放電を発生させるように構成されている。MMT装置１０は、処理ガスを励起させ、例えば、ウエハ２を酸化処理、窒化処理等したり、ウエハ２に薄膜を形成したり、あるいはウエハ２の表面をエッチングしたり、各種プラズマ処理を施すようになっている。
【００１１】
処理炉１２は処理容器１４を備え、この処理容器１４は、ドーム型に形成された第一の容器１６と、椀型に形成された第二の容器１８とにより構成される。第一の容器１６は、第二の容器１８に被さるようにして配置されている。
第一の容器１６は、例えば酸化アルミニウム（Al2O3）あるいは石英（SiO2）等の非金属材料で形成されている。第二の容器１８は、例えばアルミニウム（Al）等で形成されている。
処理容器１４内に、ウエハ２を処理する処理室２０が形成される。
【００１２】
第二の容器１８の側壁には、ゲートバルブ２２が設けられており、このゲートバルブ２２は、ウエハ２を処理室２０内外に搬入出する際に開閉される。ゲートバルブ２２が閉じられると、処理室２０が気密に保持されるようになっている。
第二の容器１８は、接地部２４により接地されている。接地部２４と接続する第二の容器１８の接続部分は導電塗装されており、導電塗装されていない場合と比較して処理容器１４のアース状態が強化されている。
【００１３】
処理室２０の略中央には、ウエハ２を支持する基板支持部３０が設けられている。基板支持部３０は、第二の容器１８とは電気的に絶縁されている。基板支持部３０は、例えば石英（SiO2）等の非金属材料から形成されている。
【００１４】
基板支持部３０の内部には、ウエハ２を加熱する加熱部としてのヒータ３２と、調整電極３４とが配設されている。
【００１５】
ヒータ３２は、基板支持部３０に支持されたウエハ２を加熱（例えば25 ℃〜700 ℃程度）するようになっている。ヒータ３２は、温度制御部３６により加熱する温度を制御されるように構成されている。本実施形態において温度制御部３６は、後述するコントローラ４の一部として構成されている。
【００１６】
ヒータ３２と温度制御部３６とは、ヒータ３２の温度を検出しその情報を伝達する第一の接続線（温度モニタTCケーブルライン）３８と、ヒータ３２が所定の温度となるように調整された電力を供給する第二の接続線（ヒータ電力ケーブルライン）４０とにより接続されている。
第一の接続線３８及び第二の接続線４０には、これらを伝わるノイズを低減する逆位相生成装置４２が設けられている。そのようなノイズとしては、例えば、後述する高周波電源６２から発生する高周波ノイズが挙げられる。
【００１７】
調整電極３４は、インピーダンスを調整する調整機構４４を介して接地されている。
調整機構４４は、コイルや可変コンデンサ等から構成されており、コイルのインダクタンスや抵抗、可変コンデンサの容量値等を調整することにより、ウエハ２に印加する電圧を制御するように構成されている。
調整電極３４と調整機構４４との間には、電圧を測定する電圧測定部４６がケーブル等の測定接続線４８を介して設置されている。
【００１８】
基板支持部３０には、第二の容器１８の底面に設けられたピン５０に対向するように貫通孔５２が形成されている。ピン５０及び貫通孔５２はそれぞれ少なくとも、三か所に配置されている。貫通孔５２は、ウエハ２と基板支持部３０との間の気体を逃がす流路としても機能する。
基板支持部３０の下方には、この基板支持部３０を昇降・回転させる昇降回転機構５４が設けられている。
【００１９】
昇降回転機構５４により基板支持部３０が下降されると、ピン５０は基板支持部３０と接触せずに貫通孔５２を通過し、ウエハ２を保持するようになっている。
昇降回転機構５４により基板支持部３０が上昇されると、ピン５０に支持されたウエハ２は基板支持部３０の上面に載置される。
【００２０】
昇降回転機構５４により基板支持部３０が回転されると、これに従って基板支持部３０に載置されたウエハ２が回転するようになっている。
ウエハ２の処理中において、昇降回転機構５４により基板支持部３０を介してウエハ２を回転させることで、回転させない場合と比較してウエハ２面内における処理の均一性を向上することができる。
【００２１】
第一の容器１６の外周には、処理室２０を囲うように例えば筒状に形成された電極６０が配置されている。電極６０は、高周波電力を印加する高周波電源６２とケーブル等の電源接続線６４により接続されている。電源接続線６４には、インピーダンスを整合する整合器６６が設けられている。
プラズマ生成に際して、電極６０が第一の電極、調整電極３４が第二の電極として機能する。
【００２２】
電極６０の外側には、第一の磁石６８と第二の磁石７０とが上下に配置されている。第一の磁石６８及び第二の磁石７０はそれぞれ、例えば筒状に形成された永久磁石により構成されている。
第一の磁石６８と第二の磁石７０とは、処理室２０に対向する側とその反対側とに磁極を有するように配置されており、これら第一の磁石６８と第二の磁石７０とは、磁極の向きが逆向きとなるようになっている。
すなわち、第一の磁石６８と第二の磁石７０との処理室２０に対向する側の磁極は互いに異なっており、これにより、電極６０の内側表面に沿って磁力線が形成される。
【００２３】
第一の磁石６８及び第二の磁石７０により磁界を発生させ、処理室２０内に処理ガスを供給した後、電極６０に高周波電力を供給して電界を形成することで、処理室２０内のプラズマ生成領域にマグネトロン放電プラズマが生成される。
放出された電子を電界と磁界が周回運動させることによって、プラズマの電離生成率が向上し、長寿命かつ高密度のプラズマが生成される。
【００２４】
電極６０、第一の磁石６８、及び第二の磁石７０の周囲には、これらによって形成される電界、磁界及び電磁波を遮断する遮断板７２が設けられており、この遮断板７２は、形成された電界、磁界及び電磁波が外部の装置や環境に影響を与えるのを防止する。
【００２５】
本実施形態においては、主に、電極６０、高周波電源６２、整合器６６、第一の磁石６８、及び第二の磁石７０によりプラズマ生成部が構成されている。
【００２６】
第一の容器１６の上部には光透過部７４が設けられ、この光透過部７４の上方にはランプ加熱装置７６が設けられている。
ランプ加熱装置７６は、基板支持部３０と対向するようにして設けられており、この基板支持部３０に載置されたウエハ２を上方から加熱するようになっている。ランプ加熱装置７６を用いた場合、これを用いない場合と比較して短時間でウエハ２が加熱される。ランプ加熱装置７６とヒータ３２とを併用する場合、ウエハ２表面の温度をより高温（例えば900 ℃程度）とすることができる。
【００２７】
また、第一の容器１６の上部には、シャワーヘッド部８０が設けられている。
シャワーヘッド部８０は、キャップ状の蓋体８２と、ガス導入口８４と、バッファ室８６と、開口８８と、遮蔽プレート９０と、ガス吹出口９２とを備え、処理ガス等の各種ガスを処理室２０内に供給するように構成されている。
バッファ室８６は、ガス導入口８４から導入される各種ガスを分散する分散空間として機能する。
【００２８】
ガス導入口８４には、ガス供給管１０２が接続されている。
ガス供給管１０２は、ガスケット１０４、バルブ１０６を介してその上流側で第一の供給管１０２ａ及び第二の供給管１０２ｂに分岐している。
【００２９】
第一の供給管１０２ａには上流側から順に、第一のガス（例えば水素（H2）ガス）の供給源である第一のガス供給源１１０ａ、流量を制御するマスフローコントローラ（MFC）１１２ａ、開閉弁としてのバルブ１１４ａが設けられている。
第二の供給管１０２ｂには上流側から順に、第二のガス（例えば窒素（N2）ガス）の供給源である第二の供給源１１０ｂ、流量を制御するMFC１１２ｂ、開閉弁としてのバルブ１１４ｂが設けられている。
【００３０】
バルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂこれらを開くことで、MFC１１２ａ、ＭＦＣ１１２ｂそれぞれにより流量を調整された第一のガス、第二のガスこれらが、ガス供給管１０２を通りシャワーヘッド部８０を介して処理室２０内に供給されるようになっている。
【００３１】
本実施形態においては、主にバルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂ、シャワーヘッド部８０、第一のガス供給管１０２ａ、第二のガス供給管１０２ｂ、第一のガス供給源１１０ａ、第二のガス供給源１１０ｂ、MFC１１２ａ、及びMFC１１２ｂにより、ガス供給部が構成されている。
【００３２】
第二の容器１８の側壁には、処理室２０内のガスを排気するガス排気口１２０が設けられており、このガス排気口１２０には、ガス排気管１２２が接続されている。
ガス排気管１２２には上流側から順に、圧力調整部としてのAPC（Auto Pressure Controller）１２４、開閉弁としてのバルブ１２６、真空排気する真空排気装置１２８が設けられている。
【００３３】
本実施形態においては、主に、ガス排気口１２０、ガス排気管１２２、APC１２４、バルブ１２６、及び真空排気装置１２８により、ガス排気部が構成されている。
【００３４】
MMT装置１０には、制御部としてのコントローラ４が設けられている。
コントローラ４は、信号線Ａを通じてゲートバルブ２２と、信号線Ｂを通じて調整機構４４と、信号線Ｃを通じて電圧測定部４６と、信号線Ｄを通じて昇降回転機構５４と、信号線Ｅを通じて高周波電源６２及び整合器６６と、信号線Ｆを通じてランプ加熱装置７６と、信号線Ｇを通じてバルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂ、MFC１１２ａ、及びMFC１１２ｂと、信号線Ｈを通じてAPC１２４、バルブ１２６、及び真空排気装置１２８と、それぞれ電気的に接続されており、コントローラ４はこれらの構成部を制御するようになっている。
【００３５】
次に、逆位相生成装置４２の詳細について説明する。
【００３６】
まず、逆位相生成装置４２の動作の概略について説明する。
高周波電源６２から発生する高周波ノイズは、この高周波電源６２から空間を介して、あるいは、電源接続線６４及び測定接続線４８から空間を介して、第一の接続線３８及び第二の接続線４０に伝達する。このように伝達された高周波ノイズは、さらに第一の接続線３８及び第二の接続線４０を伝わり、空間を介して信号線Ａ〜Ｈ等、他の構成部を制御する信号線に伝達する。
【００３７】
このように、高周波ノイズは、プラズマ生成に用いられる電極の一つの近傍に配置されたヒータ３２に接続された第一の接続線３８及び第二の接続線４０を伝わって、装置全体に伝達し、装置内の信号線に影響を与える場合がある。これに対し、逆位相生成装置４２は、第一の接続線３８及び第二の接続線４０を伝わる高周波ノイズを低減するように機能する。
ここで、第一の接続線３８及び第二の接続線４０を伝わる高周波ノイズの主成分の周波数は、高周波電源６２等から発生する高周波ノイズと同様の周波数である。
【００３８】
また、高周波ノイズは、空間を介して接地部２４へ伝達する。このため、高周波ノイズＮ０を接地部２４へ伝達し易くすることで、この高周波ノイズの伝達が分散し、第一の接続線３８及び第二の接続線４０への伝達が抑制される。
本実施形態においては、導電塗装により接地部２４のアース状態が強化されており、本構成を有さない場合と比較して、高周波ノイズの伝達が分散され易くなっている。
【００３９】
次いで、逆位相生成装置４２の機能構成及び動作について説明する。
図２は、逆位相生成装置４２の機能構成及び動作を説明する説明図を示す。なお、第一の接続線３８及び第二の接続線４０に対する逆位相生成装置４２の動作は同様となっているため、以下、第一の接続線３８に対する動作を例に説明する。
【００４０】
逆位相生成装置４２は、周波数選別部１５０と、逆位相生成部１５２と、電圧検出部１５４と、電圧調整部１５６とを備える。
【００４１】
周波数選別部１５０は、第一の接続線３８を伝わる高周波ノイズＮ０を検出し、この高周波ノイズＮ０から、高周波電源６２が印加する高周波電力の周波数（例えば、13 MHz）を有する高周波Ｗ０を選別する。
逆位相生成部１５２は、周波数選別部１５０が選別した高周波Ｗ０を逆位相に変換し、高周波Ｗ０と逆位相の高周波Ｗ１を生成する。
電圧検出部１５４は、周波数選別部１５０が選別した高周波Ｗ０の電圧値を検出する。
電圧調整部１５６は、電圧検出部１５４の検出した電圧値に基づいて、逆位相生成部１５２の生成した高周波Ｗ１を高周波Ｗ０と同一の電圧となるように調整して高周波Ｗ２を生成する。そして、電圧を調整した高周波Ｗ２を第一の接続線３８に出力する。
【００４２】
電圧調整部１５６から出力される高周波Ｗ２は、第一の接続線３８を伝わる高周波ノイズＮ０と相互に打ち消し合う。これにより、高周波ノイズＮ０よりもノイズの強度が弱められた高周波ノイズＮ１が生成される。
【００４３】
このようにして、逆位相生成装置４２は、第一の接続線３８を伝わる高周波ノイズＮ０のノイズの強度を低減する。高周波ノイズＮ０は、高周波ノイズＮ１と比較して装置内の信号線に与える影響が小さい。
【００４４】
次に、基板処理工程について説明する。
図３は、MMT装置１０による基板処理工程のフローを示す。
【００４５】
本実施形態に係る基板処理工程は、例えば半導体製造装置の製造工程の一工程として行われる。以下、第一のガスとしてH2ガス、第二のガスとしてN2ガスを用い、ウエハ２を窒化処理する場合を例に説明する。
MMT装置１０を構成する各部は、コントローラ４によって制御される。
【００４６】
ステップ１０（Ｓ１０）において、基板搬入工程を行う。
まず、昇降回転機構５４により基板支持部３０を下降させ、貫通孔５２にピン５０を貫通させる。これにより、ピン５０は、基板支持部３０上面から所定の高さ突出した状態となる。
続いて、ゲートバルブ２２を開き、搬送機構（非図示）により処理室２０内にウエハ２を搬入し、ピン５０に支持されるように載置する。搬送機構を処理室２０から退避した後、ゲートバルブ２２を閉じ処理室２０内を密閉する。
【００４７】
この際、バルブ１２６を開き、真空排気装置１２８により処理室２０内を排気しつつ、バルブ１０６、バルブ１１４ａを開き、不活性ガスとしてのN2ガスを処理室２０内に供給するようにしてもよい。このように処理室２０内をN2ガス雰囲気で置換することで、この処理室２０内の酸素濃度が低減される。
【００４８】
ステップ１２（Ｓ１２）において、加熱工程を行う。
ヒータ３２によって予め加熱された基板支持部３０とランプ加熱装置７６とにより、ウエハ２を所定の温度（例えば25 ℃〜900 ℃程度）となるように加熱する。この際、ウエハ２を基板支持部３０から所定の距離離した状態で保持し、ヒータ３２からの熱輻射によりウエハ２を予備加熱する。
なお、処理室２０内にN2等の不活性ガスを昇圧ガスとして供給し、この処理室２０内の圧力を高めることで、ヒータ３２からウエハ２への熱の伝導性が向上し、ウエハ２の昇温速度が速くなる。
【００４９】
ステップ１４（Ｓ１４）において、載置工程を行う。
ウエハ２を所定温度まで昇温させた後、昇降回転機構５４により基板支持部３０を上昇させる。これにより、ウエハ２は基板支持部３０の上面に載置される。ウエハ２が基板支持部３０に載置された後、ウエハ２を所定の温度（例えば25 ℃〜900 ℃程度）となるように加熱する。
基板支持部３０を所定の位置まで上昇させた後、基板支持部３０を回転させ、ウエハ２を回転させた状態としてもよい。後述するウエハ搬出工程（Ｓ２２）まで、ウエハ２を継続して回転させることで、ウエハ２面内における処理の均一性が向上する。
【００５０】
ステップ１６（Ｓ１６）において、反応ガス供給工程を行う。
バルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂを開き、第一の供給源１１０ａからH2ガスを、第二の供給源１１０ｂからN2ガスを、反応ガスとして処理室２０内に供給する。この際、H2ガス、N2ガスそれぞれの流量は、MFC１１２ａ、MFC１１２ｂによって所定の値となるように調整される。
【００５１】
H2ガスの流量は、例えば0 sccmより多く600 sccmよりも少ない範囲とする。また、N2ガスの流量は、例えば0 sccmより多く600 sccmよりも少ない範囲とする。
処理室２０内にH2ガス、N2ガスの供給に際し、真空排気装置１２８及びAPC１２４により、処理室２０内の圧力を調整する。処理室２０内の圧力は、例えば0.1〜300 Paの範囲とする。
【００５２】
ステップ１８（Ｓ１８）において、プラズマ生成工程を行う。
H2ガス及びN2ガスを供給後、高周波電源６２により整合器６６を介して電極６０に高周波電力を印加する。高周波電源６２により印加する高周波電力は、例えば150 W〜200 Wの範囲とする。この際、調整機構４４は、予め定められた値となるように設定する。
これにより、処理室２０内でプラズマ放電が発生しN2ガスが励起する。N2ガスは励起されると、窒素（N）を含む活性種を生成し、この活性種がウエハ２を窒化処理する。ウエハ２をN2ガスに晒す時間は、例えば10〜300秒間の範囲とする。
所定の所持離間の経過後、高周波電源６２からの高周波電力の印加を停止する。これにより、処理室２０内のプラズマ放電が停止される。
【００５３】
この際、高周波電源６２から発生して第一の接続線３８及び第二の接続線４０に伝達する高周波ノイズＮ０は、逆位相生成装置４２によりそのノイズの強度を低減された高周波ノイズＮ１に変換される。
【００５４】
ステップ２０（Ｓ２０）において、排気工程を行う。
プラズマ放電の停止後、バルブ１０６、バルブ１１４ａ、バルブ１１４ｂを閉じ、H2ガス及びN2ガスの供給を停止し、処理室２０内を排気する。
この際、不活性ガスとしてのN2ガスを処理室２０内に供給し、処理室２０内に残留する反応ガスや反応生成物の排出を促すようにしてもよい。
【００５５】
ステップ２２（Ｓ２２）において、ウエハ排出工程を行う。
処理室２０内の圧力が大気圧に復帰した後、昇降回転機構５４により基板支持部３０を下降させ、ピン５０にウエハ２が支持される状態とする。
続いて、ゲートバルブ２２を開き、搬送機構により処理室２０内にあるウエハ２を処理室２０外に搬出する。
このようにして、本実施形態に係る基板処理工程が終了する。
【００５６】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
第二実施形態においては、基板処理装置としてICP方式プラズマ装置（Inductive Coupled Plasma；以下、「ICP装置２００」と称す）が用いられている。ICP装置２００は、主にプラズマ生成部の構成が第一実施形態のMMT装置１０と異なっている。
図４は、ICP装置２００の断面図を示す。
【００５７】
ICP装置２００において、第一の容器１６の上方には第一の誘電コイル２０２ａが設けられており、第一の容器１６の側壁の外側には第二の誘電コイル２０２ｂが設けられている。
【００５８】
第一の誘電コイル２０２ａは、高周波電力を印加する高周波電源２０４ａとケーブル等の電源接続線２０６ａにより接続されている。電源接続線２０６ａには、インピーダンスを整合する整合器２０８ａが設けられている。
第二の誘電コイル２０２ｂは、高周波電力を印加する高周波電源２０４ｂとケーブル等の電源接続線２０６ｂにより接続されている。電源接続線２０６ｂには、インピーダンスを整合する整合器２０８ｂが設けられている。
【００５９】
ICP装置２００においては、第一の誘導コイル２０２ａ及び第二の誘導コイル２０２ｂに高周波電力を印加すると、電磁誘導によりウエハ２の表面に対して略水平方向の電界が発生するようになっている。処理室２０内に供給された各種ガスは、このようにして発生した電界によって生じるプラズマ放電により励起され、反応種を生成する。
【００６０】
第二実施形態においては、主に、第一の誘導コイル２０２ａ、第二の誘導コイル２０２ｂ、高周波電源２０４ａ、高周波電源２０４ｂ、整合器２０８ａ、及び整合器２０８ｂによりプラズマ生成部が構成されている。
【００６１】
逆位相生成装置４２は、高周波電源２０４ａ、高周波電源２０４ｂ等から発生する高周波ノイズの強度を低減するように機能する。
【００６２】
ICP装置２００においてコントローラ４は、信号線Ｅを通じて高周波電源２０４ａ、高周波電源２０４ｂ、整合器２０８ａ、及び整合器２０８ｂそれぞれと電気的に接続されており、コントローラ４はこれらの構成部を制御するようになっている。
【００６３】
第二実施形態においては、第一の誘導コイル２０２ａ及び第二の誘導コイル２０２ｂに印加する高周波電力と、調整機構４４のインピーダンスとを制御することによって、処理室２０内に発生する電界の垂直方向成分及び水平方向成分の強度が調整されるようになっている。
第二の誘導コイル２０２ｂが設けられた構成の場合、本構成を有さない場合と比較して、水平方向成分の電界の調整が容易となる。
第二の誘電コイル２０２ｂに替えて、円筒形状の電極や、平行平板型の電極等を用いるようにしてもよい。
【００６４】
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
第三実施形態においては、基板処理装置としてECR方式プラズマ装置（Electron Cyclotron Resonance；以下、「ECR装置３００」と称す）が用いられている。ECR装置３００は、主にプラズマ生成部の構成が第一実施形態のMMT装置１０と異なっている。
図５は、ECR装置３００の断面図を示す。
【００６５】
ECR装置３００において、第一の容器１６の上方には永久磁石により構成される磁石３０２が設けられており、第一の容器１６の側壁の外側には誘導コイル３０４が設けられている。
また、第一の容器１６の上部には、マイクロ波導入管３０６が設けられており、このマイクロ波導入管３０６から処理室２０内にマイクロ波３０６ａが導入されるようになっている。
【００６６】
誘導コイル３０４は、高周波電力を印加する高周波電源３１４とケーブル等の電源接続線３１６により接続されている。電源接続線３１６には、インピーダンスを整合する整合器３１８が設けられている。
【００６７】
ECR装置３００においては、誘導コイル３０４に高周波電力を印加すると、電磁誘導によりウエハ２の表面に対して略水平方向の電界が発生するようになっている。
また、マイクロ波導入管３０６からマイクロ波３０６ａを導入すると、マイクロ波３０６ａの進行方向に対して略垂直方向（すなわちウエハ２表面に対して略水平方向）の電界が発生するようになっている。
処理室２０内に供給された各種ガスは、このようにして発生した電界によって生じるプラズマ放電により励起され、反応種を生成する。
【００６８】
第三実施形態においては、主に、磁石３０２、誘導コイル３０４、マイクロ波導入管３０６、高周波電源３１４、整合器３１８によりプラズマ生成部が構成されている。
【００６９】
逆位相生成装置４２は、高周波電源３１４等から発生する高周波ノイズの強度を低減するように機能する。
【００７０】
ICP装置２００においてコントローラ４は、信号線Ｅを通じて高周波電源３１４及び整合器３１８それぞれと電気的に接続されており、コントローラ４はこれらの構成部を制御するようになっている。
【００７１】
第三実施形態においては、誘導コイル３０４に印加する高周波電力と、導入するマイクロ波３０６ａの強度と、調整機構４４のインピーダンスとを制御することによって、処理室２０内に発生する電界の垂直方向成分及び水平方向成分の強度が調整されるようになっている。
誘導コイル３０４が設けられた構成の場合、本構成を有さない場合と比較して、水平方向成分の電界の調整が容易となる。
誘導コイル３０４に替えて、円筒形状の電極や、平行平板型の電極等を用いるようにしてもよい。
【００７２】
なお、マイクロ波導入管３０６を第一の容器１６の側壁に設け、マイクロ波３０６をウエハ２に対して略水平方向から導入するようにしてもよい。このような構成の場合、本構成を有さない場合と比較して、電界のウエハ２に対して垂直方向成分の強度の調整が容易となる。
【００７３】
［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００７４】
本発明の一態様によれば、基板が搬入される処理室と、前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波印加部と、前記高周波印加部から発生するノイズを検出するノイズ検出部と、前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記高周波印加部から発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力部と、を有する基板処理装置が提供される。
【００７５】
本発明の他の態様によれば、処理室内に基板を搬入する搬入工程と、処理室内にガスを供給するガス供給工程と、処理室内を排気する排気工程と、処理室内に高周波電力を印加する高周波印加工程と、前記高周波印加工程において発生するノイズを検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に基づいて、前記高周波印加工程において発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００７６】
本発明の他の態様によれば、プラズマ放電により装置ケーブルラインを伝わる高周波ノイズに対して同周波数で同電圧の値で逆位相の高周波を印加することにより高周波ノイズを打ち消す方法が提供される。
【００７７】
好ましくは、プラズマ放電している処理室内部から出ているヒータ電源ケーブルライン及び温度測定用TC信号ケーブルラインの両ラインを伝わる高周波用ノイズに対して同周波数で同電圧値で逆位相の高周波を印加することにより高周波ノイズを打ち消す。
温度測定用TC信号ケーブルラインは、微小な信号を扱うケーブルラインである。
【符号の説明】
【００７８】
２ ウエハ
４ コントローラ
１０ MMT装置
１２ 処理炉
１４ 処理容器
２０ 処理室
２４ 接地部
３０ 基板支持部
３２ ヒータ
３４ 調整電極
３６ 温度制御部
３８ 第一の接続線
４０ 第二の接続線
４２ 逆位相生成装置
４４ 調整機構
４６ 電圧測定部
４８ 測定接続線
５４ 昇降回転機構
６０ 電極
６２ 高周波電源
６４ 電源接続線
６６ 整合器
８０ シャワーヘッド部
１０２ ガス供給管
１２２ ガス排気管
１２４ APC
１２８ 真空排気装置
１５０ 周波数選別部
１５２ 逆位相生成部
１５４ 電圧検出部
１５６ 電圧調整部
２００ ICP装置
３００ ECR装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が搬入される処理室と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室内に高周波電力を印加する高周波印加部と、
前記高周波印加部から発生するノイズを検出するノイズ検出部と、
前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記高周波印加部から発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
処理室内に基板を搬入する搬入工程と、
処理室内にガスを供給するガス供給工程と、
処理室内を排気する排気工程と、
処理室内に高周波電力を印加する高周波印加工程と、
前記高周波印加工程において発生するノイズを検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて、前記高周波印加工程において発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板が搬入される処理室と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室内に高周波電力を印加する高周波印加部と、
前記高周波印加部から発生するノイズを検出するノイズ検出部と、
前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記高周波印加部から発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
処理室内に基板を搬入する搬入工程と、
処理室内にガスを供給するガス供給工程と、
処理室内を排気する排気工程と、
処理室内に高周波電力を印加する高周波印加工程と、
前記高周波印加工程において発生するノイズを検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果に基づいて、前記高周波印加工程において発生するノイズの逆位相の高周波を出力する逆位相出力工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４２０６１（Ｐ２０１３−４２０６１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９４２４（Ｐ２０１１−１７９４２４）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【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２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【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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