基板処理装置及び半導体装置の製造方法
【課題】 面内均一な基板処理を再現性良く得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】
基板を処理する処理室と、処理室内にて基板を支持する基板支持部と、処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極と、インピーダンス電極毎に設けられた基板電位分布調整部と、処理室内を排気する排気部と、少なくともガス供給部、プラズマ生成部及び基板電位分布調整部を制御する制御部と、を備え、制御部は、少なくともガス供給部により供給した処理ガスをプラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、基板の処理面の電位分布を基板電位分布調整部によりそれぞれ調整する。
【解決手段】
基板を処理する処理室と、処理室内にて基板を支持する基板支持部と、処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極と、インピーダンス電極毎に設けられた基板電位分布調整部と、処理室内を排気する排気部と、少なくともガス供給部、プラズマ生成部及び基板電位分布調整部を制御する制御部と、を備え、制御部は、少なくともガス供給部により供給した処理ガスをプラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、基板の処理面の電位分布を基板電位分布調整部によりそれぞれ調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて基板を処理する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】
ＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程として、プラズマを用いて基板上に成膜等を行う基板処理工程が行われる場合がある。かかる基板処理工程は、基板を処理する処理室と、処理室内にて基板を支持する基板支持部と、基板支持部に設けられたインピーダンス電極と、インピーダンス電極に接続され、インピーダンスを変更可能なインピーダンス調整部と、処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、少なくともインピーダンス調整部を制御する制御部と、を有する基板処理装置により実施される。そして、基板処理は、処理室内に供給された処理ガスが、プラズマ生成部にて励起され、励起した処理ガスが基板に供給されて行われる。このとき、インピーダンス調整部で、インピーダンス電極のインピーダンス値を調整することで、励起した処理ガスの基板への引き込み量が調整される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、プラズマ生成部により印加される電力は高周波であるため、インピーダンス調整部で設定しようとするインピーダンス値によっては、インピーダンス電極のインピーダンスが面内不均一になってしまうことがあった。このため、基板の処理面の電位が面内不均一になり、励起した処理ガスの基板への引き込み量が面内不均一になってしまうことや、励起した処理ガスの基板への引き込み量の面内均一性が処理毎に異なることがあった。
【０００４】
本発明は、面内均一な基板処理を再現性良く得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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にて前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、
前記基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極と、
前記インピーダンス電極毎に設けられた基板電位分布調整部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
少なくとも前記ガス供給部、前記プラズマ生成部及び前記基板電位分布調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、前記基板の処理面の電位分布を前記基板電位分布調整部によりそれぞれ調整する基板処理装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に基板を搬入し、内部に複数のインピーダンス電極が設けられた基板支持部により前記基板を支持する工程と、
排気部により前記処理室内を排気しつつ、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ生成部で励起して前記基板を処理する工程と、
プラズマ処理した前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、複数の前記インピーダンス電極のインピーダンスに設けられた基板電位分布調整部で、前記基板の処理面の電位分布を制御する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、面内均一な基板処理を再現性良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る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の断面概略図である。
【図２】（ａ）は図１に示す基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図であり、（ｂ）は（ａ）に示すインピーダンス電極の平面概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る基板処理装置としてのＩＣＰ型プラズマ処理装置の断面概略図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る基板処理装置としてのＥＣＲ型プラズマ処理装置の断面概略図である。
【図７】従来の基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図であり、（ａ）はインピーダンス調整部で設定するインピーダンス値が小さい場合の基板処理面の電位分布を示す概略図であり、（ｂ）はインピーダンス調整部で設定するインピーダンス値が大きい場合の基板処理面の電位分布を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、本発明の実施形態の説明に先立ち、発明者等が得た知見について説明する。
【００１０】
図７は、従来の基板支持部の断面概略図であり、（ａ）はインピーダンス調整部で設定するインピーダンス値が小さい場合の基板処理面の電位分布を示す概略図であり、（ｂ）はインピーダンス調整部で設定するインピーダンス値が大きい場合の基板処理面の電位分布を示す概略図である。図７に示すように、従来の基板支持部のサセプタ２１７の内部には、ウエハ２００の電位を制御する１つのインピーダンス電極２１７ｃ’が設けられている。そして、インピーダンス調整部２７４ａ’によって、インピーダンス電極２１７ｃ’のインピーダンスが調整されている。しかしながら、プラズマ生成部により印加される電力は高周波であるため、インピーダンス調整部２７４ａ’で設定しようとするインピーダンス値によっては、インピーダンス電極２１７ｃ’のインピーダンスが面内不均一になってしまうことがあった。このため、ウエハ２００の処理面の電位が面内不均一になり、励起した処理ガスのウエハ２００への引き込み量（以下、単に引き込み量ともいう）が面内不均一になってしまうことがあった。
【００１１】
具体的には、図７（ａ）に白抜き矢印で示すように、インピーダンス調整部２７４ａ’で設定するインピーダンス値が小さい場合、インピーダンス電極２１７ｃ’の内周部の方
が、外周部よりもインピーダンスが小さくなってしまうことがあることが分かった。これにより、プラズマの電位とインピーダンス電極２１７ｃ’の電位との差であるバイアス電圧が面内不均一になり、引き込み量が面内不均一になってしまうことがあった。同様に、図７（ｂ）に黒塗り矢印で示すように、インピーダンス調整部２７４ａ’で設定するインピーダンス値が大きい場合、インピーダンス電極２１７ｃ’の内周部の方が、外周部よりもインピーダンスが大きくなってしまうことがあった。このように、従来は、インピーダンス電極２１７ｃ’のインピーダンスを面内均一にすることができるインピーダンス調整部２７４ａ’のインピーダンス値の範囲、すなわち、引き込み量を面内均一にすることができるインピーダンス値の範囲が狭かった。
【００１２】
そこで、発明者は、基板支持部の内部に複数のインピーダンス電極を設け、そして、インピーダンス電極毎にインピーダンス調整部を設けることにより、上述の課題を解決可能との知見を得た。すなわち、プラズマ生成部で励起した処理ガスを、基板に供給して処理する際に、複数のインピーダンス電極のインピーダンスを、インピーダンス調整部によりそれぞれ調整することで、基板の処理面の電位分布を制御することが可能となり、これにより、上述の課題を解決可能との知見を得た。
【００１３】
以下に、上述の知見が適用された本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
＜本発明の第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態にかかる基板処理装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、ＭＭＴ装置として構成された基板処理装置の断面概略図である。図２（ａ）は本実施形態に係る基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図であり、（ｂ）は（ａ）に示すインピーダンス電極の平面概略図である。
【００１６】
ＭＭＴ装置とは、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラズマ源（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｔｙｐｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ）を用い、例えばシリコン等からなる基板としてのウエハ２００をプラズマ処理する装置である。ＭＭＴ装置は、処理ガスを励起させて、例えば基板表面又は基板に形成された薄膜を酸化や窒化したり、基板上に薄膜を形成したり、基板表面をエッチングしたりする等、各種のプラズマ処理を施すことができる。
【００１７】
（処理室）
処理室２０１を構成する処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１と、を備えている。そして、上側容器２１０を下側容器２１１の上に被せることにより、処理室２０１が形成される。上側容器２１０は例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又は石英（ＳｉＯ２）等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は例えばアルミニウム（Ａｌ）等で形成されている。
【００１８】
下側容器２１１の側壁には、仕切弁としてのゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４が開いている時には、搬送機構（図中省略）を用いて処理室２０１内へウエハ２００を搬入し、または処理室２０１外へとウエハ２００を搬出することができるようになっている。そして、ゲートバルブ２４４を閉めることにより、処理室２０１内を気密に閉塞することができるようになっている。
【００１９】
（基板支持部）
処理室２０１内の底側中央には、ウエハ２００を支持する基板支持部としてのサセプタ
２１７が配置されている。サセプタ２１７は、ウエハ２００の金属汚染を低減することができるように、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。なお、サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。
【００２０】
サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｂが一体的に埋め込まれており、ウエハ２００を加熱できるようになっている。ヒータ２１７ｂに電力が供給されると、ウエハ２００表面が所定温度（例えば室温〜１０００℃程度）にまで加熱されるようになっている。なお、サセプタ２１７には、温度センサ（図中省略）が設けられている。ヒータ２１７ｂ及び温度センサには、後述するコントローラ２２１が電気的に接続されている。コントローラ２２１は、温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１７ｂへの供給電力を制御するように構成されている。
【００２１】
サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。サセプタ２１７には、貫通孔２１７ａが設けられている。上述の下側容器２１１底面には、ウエハ２００を突き上げるウエハ突き上げピン２６６が、少なくとも３箇所設けられている。そして、貫通孔２１７ａ及びウエハ突き上げピン２６６は、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時に、ウエハ突き上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるように、互いに配置されている。
【００２２】
（インピーダンス電極）
図２に示すように、サセプタ２１７の内部には、ウエハ２００の電位を制御する２つのインピーダンス電極が設けられている。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄが設けられている。第１のインピーダンス電極２１７ｃは円盤状に形成されている。第２のインピーダンス電極２１７ｄは、第１のインピーダンス電極２１７ｃの周囲を囲うことができるような環状に形成されている。そして、第２のインピーダンス電極２１７ｄが、第１のインピーダンス電極２１７ｃの周囲を囲うように設けられている。なお、第１のインピーダンス電極２１７ｃは、第２のインピーダンス電極２１７ｄと接触しないように設けられている。第１のインピーダンス電極２１７ｃと第２のインピーダンス電極２１７ｄとの間の距離は、できるだけ短い方が良い。
【００２３】
インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄには、基板電位分布調整部として、インピーダンス値を変更可能なインピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂがそれぞれ設けられている。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃには、第１のインピーダンス調整部２７４ａが接続され、第２のインピーダンス電極２１７ｄには、第２のインピーダンス調整部２７４ｂが接続されている。インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂはそれぞれ、直列に接続された可変コンデンサとコイルとを備えている。可変コンデンサの静電容量やコイルのインダクタンス等を調整することで、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値が変更可能なように構成されている。インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値が変更されることにより、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスがそれぞれ個別に調整される。これにより、ウエハ２００の処理面の電位分布が制御されるように構成されている。なお、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂはそれぞれ、後述するコントローラ２２１に電気的に接続されている。
【００２４】
（ガス供給部）
図１に示すように、処理室２０１の上部には、処理室２０１内へ処理ガスを供給するシャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３、ガス導入部２３４、バッファ室２３７、遮蔽プレート２４０及びガス吹出口２３９を備えている。
【００２５】
蓋体２３３は、上側容器２１０の上部に開設された開口に気密に設けられている。蓋体２３３の下部には、遮蔽プレート２４０が設けられている。蓋体２３３と遮蔽プレート２４０との間に形成される空間がバッファ室２３７である。バッファ室２３７は、ガス導入部２３４より導入される処理ガスを分散する分散空間として機能する。そして、バッファ室２３７を通過した処理ガスが、遮蔽プレート２４０の側部のガス噴出口２３９から処理室２０１内に供給される。また、蓋体２３３には、開口が設けられている。蓋体２３３の開口には、ガス導入部２３４の下流端が気密に設けられている。ガス導入部２３４の上流端には、封止部材としてのＯリング２０３ｂを介して、ガス供給管２３２の下流端が接続されている。
【００２６】
ガス供給管２３２の上流側には、処理ガスとしての酸素含有ガスであるＯ２ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２ａの下流端と、不活性ガスとしての希ガスである例えばＡｒガスを供給する希ガス供給管２３２ｂの下流端と、が合流するように接続されている。ガス供給管２３２、酸素含有ガス供給管２３２ａ、希ガス供給管２３２ｂは、例えば石英、酸化アルミニウム等の非金属材料、及びＳＵＳ等の金属材料等により構成されている。
【００２７】
酸素含有ガス供給管２３２ａには、酸素ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ａ、開閉弁であるバルブ２５３ａが上流から順に接続されている。希ガス供給管２３２ｂには、Ａｒガス供給源２５０ｂ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ｂ、開閉弁であるバルブ２５３ｂが上流から順に接続されている。
【００２８】
マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂ及びバルブ２５３ａ，２５３ｂには、後述するコントローラ２２１が電気的に接続されている。コントローラ２２１は、処理室２０１内に供給するガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂの開度、及びバルブ２５３ａ，２５３ｂの開閉を制御するように構成されている。このように、バルブ２５３ａ，２５３ｂを開閉させることにより、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂにより流量制御しながら、ガス供給管２３２、バッファ室２３７及びガス吹出口２３９を介して処理室２０１内に、Ｏ２ガス、Ａｒガスを自在に供給できるように構成されている。
【００２９】
主に、シャワーヘッド２３６、Ｏリング２０３ｂ、ガス供給管２３２、酸素含有ガス供給管２３２ａ、希ガス供給管２３２ｂ、酸素ガス供給源２５０ａ、Ａｒガス供給源２５０ｂ、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂ、及びバルブ２５３ａ，２５３ｂにより、本実施形態に係るガス供給部が構成されている。
【００３０】
（排気部）
下側容器２１１の側壁下方には、処理室２０１内から処理ガス等を排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガスを排気するガス排気管２３１の上流端が接続されている。ガス排気管２３１には、圧力調整器であるＡＰＣ２４２、開閉弁であるバルブ２４３、排気装置である真空ポンプ２４６が、上流から順に設けられている。主に、ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３、真空ポンプ２４６により、本実施形態に係る排気部が構成されている。ＡＰＣ２４２、バルブ２４３、真空ポンプ２４６には、後述するコントローラ２２１が電気的に接続されている。真空ポンプ２４６を作動させ、バルブ２４３を開けることにより、処理室２０１内を排気することが可能なように構成されている。また、ＡＰＣ２４２の開度を調整することにより、処理室２０１内の圧力値を調整できるように構成されている。
【００３１】
（プラズマ生成部）
処理容器２０３（上側容器２１０）の外周には、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲うように、筒状電極２１５が設けられている。筒状電極２１５は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極２１５は、インピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して、高周波電力を発生する高周波電源２７３に接続されている。筒状電極２１５は、処理室２０１内に供給される処理ガスを励起させる放電機構として機能する。
【００３２】
筒状電極２１５の外側表面の上下端部には、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂがそれぞれ取り付けられている。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂは、それぞれ筒状、例えばリング状に形成された永久磁石として構成されている。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂは、処理室２０１の半径方向に沿った両端（すなわち、各磁石の内周端及び外周端）にそれぞれ磁極を有している。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂの磁極の向きは、互いに逆向きになるよう配置されている。すなわち、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂの内周部の磁極同士は異極となっている。これにより、筒状電極２１５の内側表面に沿って、円筒軸方向の磁力線が形成されている。
【００３３】
処理室２０１内に少なくともＯ２ガスを供給した後、筒状電極２１５に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂを用いて磁界を形成することにより、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４にマグネトロン放電プラズマが生成される。この際、放出された電子を上述の電界及び磁界が周回運動させることにより、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命の高密度プラズマを生成させることができる。
【００３４】
主に、筒状電極２１５、整合器２７２、高周波電源２７３、上部磁石２１６ａ、下部磁石２１６ｂにより、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成されている。
【００３５】
なお、筒状電極２１５、上部磁石２１６ａ、及び下部磁石２１６ｂの周囲には、これらが形成する電界及び磁界が外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界及び磁界を有効に遮蔽する金属製の遮蔽板２２３が設けられている。
【００３６】
（制御部）
制御部としてのコントローラ２２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３及び真空ポンプ２４６の動作を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８の動作を、信号線Ｃを通じてヒータ２１７ｂへの供給電力量やインピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４の動作を、信号線Ｅを通じて整合器２７２及び高周波電源２７３の動作を、信号線Ｆを通じてマスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂ及びバルブ２５３ａ，２５３ｂの動作を、それぞれ制御するように構成されている。
【００３７】
（２）基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、図３を用いて説明する。かかる工程は、ＭＭＴ装置として構成された上述の基板処理装置１００により実施される。ここでは、例えば基板としてシリコン（Ｓｉ）からなるウエハ２００の表面を、プラズマを用いて酸化処理する例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作は、コントローラ２２１により制御される。
【００３８】
（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、ウエハ２００の搬送位置までサセプタ２１７を下降させ、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突き上げピン２６６を貫通させる。その結果、突き上げピン２６６が、サセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバル
ブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いて処理室２０１内にウエハ２００を搬入する。その結果、ウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突き上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。なお、ウエハ２００の処理面には、例えば、ＭＯＳトランジスタのゲート構造やＤＲＡＭのキャパシタ構造等、所定の形状の凹凸構造が予め形成されていてもよい。
【００３９】
処理室２０１内にウエハ２００を搬入したら、搬送機構を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。そして、サセプタ昇降機構２６８を用いてサセプタ２１７を上昇させる。その結果、ウエハ２００はサセプタ２１７の上面に配置される。その後、サセプタ２１７を所定の位置まで上昇させて、ウエハ２００を所定の処理位置まで上昇させる。
【００４０】
なお、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する際には、排気部により処理室２０１内を排気しつつ、ガス供給部から処理室２０１内にパージガスとしてのＡｒガスを供給することが好ましい。すなわち、真空ポンプ２４６を作動させ、バルブ２４３を開けることにより、処理室２０１内を排気しつつ、バルブ２５３ｂを開けることにより、バッファ室２３７を介して処理室２０１内にＡｒガスを供給することが好ましい。これにより、処理室２０１内へのパーティクルの侵入や、ウエハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、真空ポンプ２４６は、少なくとも基板搬入工程（Ｓ１０）から後述する基板搬出工程（Ｓ６０）が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
【００４１】
（昇温・圧力調整工程（Ｓ２０））
続いて、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ２１７ｂに電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度（例えば２００℃以上であって７５０℃未満、好ましくは３５０℃〜５５０℃）となるように加熱する。この際、ヒータ２１７ｂの温度は、図中省略の温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１７ｂへの供給電力を制御することによって調整される。
【００４２】
なお、シリコンから成るウエハ２００の加熱処理では、表面温度を７５０℃以上にまで加熱すると、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域等に拡散が生じ、回路特性が劣化し、半導体デバイスの性能が低下してしまう場合がある。ウエハ２００の温度を上述のように制限することにより、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域における不純物の拡散、回路特性の劣化、半導体デバイスの性能の低下を抑制できる。
【００４３】
また、処理室２０１内が所望の圧力（例えば０．１〜３００Ｐａ、好ましくは２０〜４０Ｐａ）となるように、処理室２０１内を真空ポンプ２４６によって真空排気する。この際、処理室２０１内の圧力は図中省略の圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣ２４２の開度をフィードバック制御する。
【００４４】
（プラズマ処理工程（Ｓ３０））
ここでは、処理ガスとしてＯ２ガスを用いる例を説明する。
【００４５】
まず、バルブ２５３ａを開け、処理ガスであるＯ２ガスを、酸素含有ガス供給管２３２ａからバッファ室２３７を介して処理室２０１内に供給する。このとき、Ｏ２ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２５２ａの開度を調整する。
【００４６】
また、処理ガスであるＯ２ガスを処理室２０１内に供給する際には、希ガス供給管２３２ｂからキャリアガスとしてのＡｒガスを処理室２０１内に供給することが好ましい。すなわち、バルブ２５３ｂを開け、マスフローコントローラ２５２ｂにより流量調整しつつ
、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へＡｒガスを供給することが好ましい。これにより、処理室２０１内へのＯ２ガスの供給を促進させることができる。
【００４７】
処理ガスの供給を開始した後、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂによる磁界が形成されている所に、筒状電極２１５に対して、高周波電源２７３から整合器２７２を介して所定の高周波電力（例えば１００Ｗ〜１０００Ｗ、好ましくは１００Ｗ〜５００Ｗ）を処理室２０１内に印加する。この結果、処理室２０１内にマグネトロン放電が発生し、ウエハ２００の上方のプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが発生する。このようにプラズマ状態とすることにより、処理室２０１内に供給されたＯ２ガスが励起されて活性化される。そして、励起したＯ２ガスに含まれる活性酸素や酸素イオン等の活性種が、ウエハ２００上に供給されて酸化処理が行われる。
【００４８】
このとき、活性種のウエハ２００への引き込み量は、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを調整することで制御できる。すなわち、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスが変化すると、ウエハ２００の処理面の電位が変化する。その結果、活性種のウエハ２００への引き込み量も変化する。
【００４９】
上述したように、従来は、インピーダンス調整部で設定しようとするインピーダンス値によっては、インピーダンス電極の内周部と外周部とで、インピーダンスが面内不均一になってしまうことがあった。このため、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、電位が異なり、引き込み量が面内不均一になってしまうことがあった。しかしながら、本実施形態では、上述したように、第１のインピーダンス電極２１７ｃには、インピーダンス調整部２７４ａが接続され、第２のインピーダンス電極２１７ｄには、インピーダンス調整部２７４ｂが接続される。従って、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを、それぞれ個別に制御することができる。これにより、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定しようとする広範囲のインピーダンス値で、ウエハの処理面の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００５０】
具体的には、例えば、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値である場合、ウエハ２００の処理面の内周部の方が、外周部よりも引き込み量が少なくなり易い。従って、本実施形態では、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスが大きくなるように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値を個別に制御する。
【００５１】
これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御して、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になる。
【００５２】
このように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００５３】
また、例えば、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的小さい範囲の値である場合、ウエハ２００の処理面の内周部の方が、外周部よりも引き込み量が多くなり易い。従って、本実施形態では、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスが小さくなるように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値を個別に制御する。
【００５４】
これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になる。
【００５５】
このように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的小さな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００５６】
上述したように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が、比較的大きな範囲の値であっても、小さな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になるような、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値の範囲が広くなる。
【００５７】
（パージ工程（Ｓ４０））
所定の処理時間が経過し、酸化処理が終了したら、筒状電極２１５に対する電力供給を停止する。そして、バルブ２５３ａを閉めて処理室２０１内へのＯ２ガスの供給を停止する。このとき、バルブ２４３を開けたままとし、ガス排気管２３１による排気を継続し、処理室２０１内の残留ガス等を排出する。このとき、バルブ２５３ｂを開き、処理室２０１内に不活性ガスとしてのＡｒガスを供給することで、処理室２０１内からの残留ガスの排出を促すことができる。
【００５８】
（降温・大気圧復帰工程（Ｓ５０））
パージ工程（Ｓ４０）が完了したら、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ２００を所定の温度（例えば室温〜１００℃）に降温させる。具体的には、バルブ２５３ｂを開けたままとして、処理室２０１内にＡｒガスを供給しつつ、図中省略の圧力センサにより検出された圧力情報に基づいて排気部のＡＰＣ２４２及びバルブ２４３の開度を制御し、処理室２０１内の圧力を大気圧に昇圧する。そして、ヒータ２１７ｂの供給電力量を制御して、ウエハ２００の温度を降温させる。
【００５９】
（基板搬出工程（Ｓ６０））
そして、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させ、サセプタ２１７の表面から突出させたウエハ突き上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いてウエハ２００を処理室２０１の外へ搬出し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。なお、上記において、ウエハ２００の温度、処理室２０１内の圧力、各ガスの流量、筒状電極２１５に印加する電力、処理時間等の条件等は、改質対象の膜の材料や膜厚等によって任意に調整する。
【００６０】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００６１】
本実施形態によれば、サセプタ２１７の内部に、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄの、２つのインピーダンス電極を設けている。そして、第１のインピーダンス電極２１７ｃには、基板電位分布調整部としての第１のインピーダンス調整部２７４ａが設けられている。そして、第２のインピーダンス電極２１７ｄには、基板電位分布調整部としての第２のインピーダンス調整部２７４ｂが設けられている。これにより、第１のインピーダンス調整部２７４ａ及び第２のインピーダンス調整部２７４ｂで、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄ
のインピーダンスを、それぞれ個別に調整することができる。このように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンス値をそれぞれ個別に調整することで、励起した処理ガスのウエハ２００への引き込み量を面内均一にすることができる。
【００６２】
すなわち、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が、比較的大きな範囲の値である場合、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスが大きくなるように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値を個別に制御する。これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。従って、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御して、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。この結果、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００６３】
また、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が、比較的小さな範囲の値である場合、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスが小さくなるように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値を個別に制御する。これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。従って、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。この結果、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的小さな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００６４】
また、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンス値を個別に調整することで、励起した処理ガスのウエハ２００への引き込み量の面内均一性をウエハ２００の処理毎で均一にすることができる。すなわち、ウエハ２００の処理毎で、ウエハ２００の処理面内における電位変化を低減することができ、処理の再現性を向上させることができる。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定される値が、比較的大きな範囲の値であっても、比較的小さな範囲の値であっても、励起した処理ガスのウエハ２００の処理面への引き込み量を面内均一にすることができる。従って、多様なプロセスニーズに応えることができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、プラズマ処理を行いながら、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを調整することができる。具体的には、例えば、プラズマ処理の途中で、ウエハ２００の処理面の電位、すなわちウエハ２００への活性種の引き込み量の面内分布を動的に調整することができる。
【００６７】
＜本発明の第２の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。以下に、本発明の第２の実施形態を、主に図４を用いて説明する。なお、本実施形態も、基板処理装置としてＭＭＴ装置を用い、処理ガスを励起させてウエハ２００を処理している。
【００６８】
上述した第１の実施形態では、基板支持部の内部に２つのインピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄを設け、各インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄ毎にそれぞれ基板電位分布
調整部としてのインピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂを設けた。そして、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを、それぞれ個別に調整した。これにより、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御することができ、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができた。この結果、ウエハ２００の処理面の引き込み量を面内均一にすることができた。
【００６９】
しかしながら、ウエハ２００の処理面の電位は、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスだけでなく、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離によっても影響を受ける。
【００７０】
そこで、本実施形態では、各インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスをそれぞれ個別に調整するのではなく、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離を個別に調整するようにしている。これにより、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御して、ウエハ２００の処理面の電位が面内均一になるようにしている。この結果、ウエハ２００の処理面の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００７１】
本実施形態に係る基板処理装置は、基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄと、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄにそれぞれ接続され、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部２７４ａと、複数のインピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのうち少なくとも１つ（例えば、インピーダンス電極２１７ｄ）に設けられる基板電位分布調整部としての高さを調整する高さ調整機構２７５と、を備え、高さ調整機構２７５により高さ位置が調整されたインピーダンス電極２１７ｄ、及び他のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスを、インピーダンス調整部２７４ａにより調整することで、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御するように構成されている。以下、このような構成を備えた実施形態について説明する。
【００７２】
図４は、本実施形態に係る基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図である。図４に示すように、本実施形態に係るサセプタ２１７は、１つのインピーダンス調整部２７４ａを備えている。そして、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄがそれぞれ、共通のインピーダンス調整部２７４ａに接続されている。そして、第２のインピーダンス電極２１７ｄには、高さ調整機構２７５が設けられている。その他は、第１の実施形態と同様である。
【００７３】
高さ調整機構２７５は、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整する。すなわち、第２インピーダンス電極２１７ｄとウエハ２００との間の距離を調整する。共通のインピーダンス調整部２７４ａは、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスを調整する。
【００７４】
本実施形態においては、まず、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置が調整される。そして、上述したプラズマ処理工程（Ｓ３０）では、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び高さ位置が調整された第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスが、インピーダンス調整部２７４ａで調整される。
【００７５】
すなわち、第２インピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を変えることにより、ウエハ２００の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離を変えることができる。この結果、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差を変えることができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御して、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。このように、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスは、それぞれ面内均
一とはならなくても、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離をそれぞれ変えることで、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００７６】
具体的には、例えば、上述したように、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値である場合、ウエハ２００の処理面の内周部の方が、外周部よりも引き込み量が少なくなり易い。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスの方が、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも小さくなり易い。従って、本実施形態では、第１のインピーダンス電極２１７ｃの高さ位置よりも、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置が低くなるように、すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃとウエハ２００との間の距離よりも、第２のインピーダンス電極２１７ｄとウエハ２００との間の距離が長くなるように、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整する。
【００７７】
これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になる。
【００７８】
このように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値であっても、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整することにより、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００７９】
また、例えば、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が比較的小さな範囲の値である場合、ウエハ２００の処理面の内周部の方が、外周部よりも引き込み量が少なくなり易い。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃの方が、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも大きくなり易い。従って、本実施形態では、第１のインピーダンス電極２１７ｃの高さ位置よりも、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置が高くなるように、すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃとウエハ２００との間の距離よりも、第２のインピーダンス電極２１７ｄとウエハ２００との間の距離が短くなるように、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整する。
【００８０】
これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になる。
【００８１】
このように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が比較的小さな範囲の値であっても、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整することにより、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００８２】
上述したように、本実施形態では、インピーダンス電極２１７ｄ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離をそれぞれ変えることで、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が、比較的大きな範囲の値であっても、小さな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になるようなインピーダンス調整部２７４ａのインピーダンス値の範囲が広くなる。この結果、上述の第１の実施形態と同様
の効果を奏する。
【００８３】
さらに、本実施形態によれば、１つのインピーダンス調整部２７４ａであるので、コストを削減することができる。
【００８４】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の第１の実施形態及び第２の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８５】
例えば、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態を組み合わせた実施形態であってもよい。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃ、及び高さ調整機構２７５が設けられた第２のインピーダンス電極２１７ｄのそれぞれに、基板電位分布調整部としての第１のインピーダンス調整部２７４ａ及び第２のインピーダンス調整部２７４ｂを設ける構成としてもよい。これにより、ウエハ２００の処理面の電位分布をより高精度で制御して、ウエハ２００の処理面の電位をより面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の引き込み量がより面内均一にすることができる。そして、ウエハ２００の処理面の引き込み量が面内均一となるような、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値の範囲を、より広くすることができる。
【００８６】
また、例えば、上述の第２の実施形態の高さ調整機構２７５は、例えばモータやピエゾ素子等を用いて電気的に昇降動作するように構成してもよい。そして、高さ調整機構２７５は、例えばコントローラ２２１に電気的に接続してもよい。これにより、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を、サセプタ２１７を処理室２０１内に搬入したままの状態で動的に調整することができる。
【００８７】
また、上述の第２の実施形態では、第２のインピーダンス電極２１７ｄに高さ調整機構２７５が設けられている。本発明は、これに限定されるものではなく、第１のインピーダンス電極２１７ｃに、基板電位分布調整部としての高さ調整機構２７５を設けてもよい。また、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄに、基板電位分布調整部としての高さ調整機構２７５を設けてもよい。これによっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【００８８】
上述の実施形態では、サセプタ２１７内部に、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄを設ける構成について説明したが、本発明は、インピーダンス電極は２つに限らず、例えば３つ以上であってもよい。また、３つ以上の全てのインピーダンス電極にインピーダンス調整部を設けたり、高さ調整機構を設けたりしてもよい。
【００８９】
上述の実施形態では、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄの下方に、ヒータ２１７ｂを設ける構成について説明したが、本発明では、ウエハ２００とインピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとの間に、ヒータ２１７ｂを設ける構成であってもよい。
【００９０】
また、例えば、上述の実施形態では、ウエハ２００上の酸化処理を施してＳｉＯ膜を形成する場合について説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、ベアウエハや各種の膜が形成されたウエハに対する窒化、酸化と窒化とを一緒に行う酸窒化、拡散、エッチング、アニール等の処理にも適用可能である。なお、窒化処理を行う場合、本実施形態に、窒素ガス供給管を追加してもよいし、酸素ガス供給源２５０ａまたはＡｒガス供給源２５０ｂを窒素ガス供給源に変更してもよい。
【００９１】
また、表面に凹凸構造が形成されたウエハ２００を処理する場合、ウエハ２００に形成された凹凸構造の表面を均一に処理できない場合がある。例えば、ウエハ２００の表面の凹部の底部より凹部の側壁部の方が処理の進行が遅くなる場合がある。本発明によれば、上述の基板電位分布調整部により、凹部の底部及び側壁部への処理を均一にすることができる。例えば、上述の第１のインピーダンス電極２１７ｃの電位を第２のインピーダンス電極２１７ｄの電位よりも高くすることにより、ウエハ２００に対して、垂直方向の電界よりも水平方向の電界を高めることができ、凹部の側壁部の処理速度を向上させることができる。従って、凹部表面に均一な処理を施すことが可能となり、凹凸構造の表面へのカバレッジ特性の良い処理を施すことができる。
【００９２】
また、上述した実施形態では、基板処理装置としてＭＭＴ装置１００を用いて実施する場合を説明したが、本発明は、それに限らずその他の装置、例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）装置を用いても実施可能である。
【００９３】
図５は、本発明の他の実施形態に係る基板処理装置であるＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００を示している。本実施形態にかかる構成の詳細な説明は、前記実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。本実施形態に係るＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００は、電力を供給してプラズマを生成するプラズマ生成部としての誘電コイル３１５ａ，３１５ｂを備えている。誘電コイル３１５ａは、処理容器２０３の天井側の外側に敷設されている。誘電コイル３１５ｂは、処理容器２０３の外周壁の外側に敷設されている。本実施形態においても、少なくともＯ２ガスをガス供給管２３２から、ガス導入部２３４を経由して処理室２０１内へ供給する。また、ガス供給と前後して、プラズマ生成部である誘電コイル３１５ａ，３１５ｂへ高周波電力を流すと、電磁誘導により電界が生じる。この電界をエネルギーとして、供給された処理ガスを励起させて、活性種を生成することができる。
【００９４】
図６は、本発明の更に他の実施形態に係る基板処理装置であるＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００を示している。本実施形態にかかる構成の詳細な説明は、前記実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。本実施形態に係るＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００は、マイクロ波を供給してプラズマを生成するプラズマ生成部としてのマイクロ波導入管４１５ａ及び誘電コイル４１５ｂを備えている。マイクロ波導入管４１５ａは、処理容器２０３の天井壁の外側に敷設されている。誘電コイル４１５ｂは、処理容器２０３の外周壁の外側に敷設されている。本実施形態においても、少なくともＯ２ガスをガス供給管２３２から、ガス導入部２３４を経由して処理室２０１内へ供給する。また、ガス供給と前後して、プラズマ生成部であるマイクロ波導入管４１５ａへマイクロ波４１８ａを導入し、その後、マイクロ波４１８ａを処理室２０１へ放射させる。このマイクロ波４１８ａと、誘電コイル４１５ｂからの高周波電力とにより、供給された処理ガスを励起させ、活性種を生成することができる。
【００９５】
そして、図５及び図６に示すように、サセプタ２１７の内部に第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄが設けられている。そして、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄには、インピーダンス値を変更可能なインピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂがそれぞれ設けられている。これにより、上述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００９６】
また、ＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００、ＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００において、第１のインピーダンス電極２１７ｃまたは第２のインピーダンス電極２１７ｄの少なくとも一方に、図示しない高さ調整機構２７５を設けてもよい。この場合において、第１
のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄがそれぞれ、インピーダンス調整部２７４ａに接続される構成であってもよい。また、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄに、第１インピーダンス調整部２７４ａ及び第２のインピーダンス電極２７４ｂがそれぞれ接続されて、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスが、それぞれ個別に調整される構成であってもよい。これにより、上述の第２の実施形態と同様の効果を奏する。
【００９７】
＜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。
【００９８】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にて前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、
前記基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極と、
前記インピーダンス電極毎に設けられた基板電位分布調整部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
少なくとも前記ガス供給部、前記プラズマ生成部及び前記基板電位分布調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、前記基板の処理面の電位分布を前記基板電位分布調整部によりそれぞれ調整する基板処理装置が提供される。
【００９９】
好ましくは、
前記基板電位分布調整部は、前記インピーダンス電極のインピーダンスをそれぞれ調整するインピーダンス調整部、又は複数の前記インピーダンス電極のうち少なくとも１つのインピーダンス電極の高さ位置を調整する高さ調整機構の少なくともいずれかを備える。
【０１００】
好ましくは、
前記インピーダンス電極の１つは、円盤状に形成され、
前記インピーダンス電極の他は、環状に形成され、
前記環状のインピーダンス電極が、少なくとも前記円盤状のインピーダンス電極の周囲を囲うように設けられている。
【０１０１】
また好ましくは、
前記基板の処理面には、所定の形状の凹凸構造が予め形成されている。
【０１０２】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に基板を搬入し、内部に複数のインピーダンス電極が設けられた基板支持部により前記基板を支持する工程と、
排気部により前記処理室内を排気しつつ、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ生成部で励起して前記基板を処理する工程と、
プラズマ処理した前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した
処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、複数の前記インピーダンス電極のインピーダンスに設けられた基板電位分布調整部で、前記基板の処理面の電位分布を制御する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１０３】
好ましくは、
前記基板電位分布調整部は、前記インピーダンス電極のインピーダンスをそれぞれ調整するインピーダンス調整部、又は複数の前記インピーダンス電極のうち少なくとも１つのインピーダンス電極の高さ位置を調整する高さ調整機構の少なくともいずれかを有する。
【符号の説明】
【０１０４】
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２１７ サセプタ
２１７ｃ 第１のインピーダンス電極
２１７ｄ 第２のインピーダンス電極
２７４ａ，２７４ｂ インピーダンス調整部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて基板を処理する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】
ＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程として、プラズマを用いて基板上に成膜等を行う基板処理工程が行われる場合がある。かかる基板処理工程は、基板を処理する処理室と、処理室内にて基板を支持する基板支持部と、基板支持部に設けられたインピーダンス電極と、インピーダンス電極に接続され、インピーダンスを変更可能なインピーダンス調整部と、処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、少なくともインピーダンス調整部を制御する制御部と、を有する基板処理装置により実施される。そして、基板処理は、処理室内に供給された処理ガスが、プラズマ生成部にて励起され、励起した処理ガスが基板に供給されて行われる。このとき、インピーダンス調整部で、インピーダンス電極のインピーダンス値を調整することで、励起した処理ガスの基板への引き込み量が調整される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、プラズマ生成部により印加される電力は高周波であるため、インピーダンス調整部で設定しようとするインピーダンス値によっては、インピーダンス電極のインピーダンスが面内不均一になってしまうことがあった。このため、基板の処理面の電位が面内不均一になり、励起した処理ガスの基板への引き込み量が面内不均一になってしまうことや、励起した処理ガスの基板への引き込み量の面内均一性が処理毎に異なることがあった。
【０００４】
本発明は、面内均一な基板処理を再現性良く得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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にて前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、
前記基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極と、
前記インピーダンス電極毎に設けられた基板電位分布調整部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
少なくとも前記ガス供給部、前記プラズマ生成部及び前記基板電位分布調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、前記基板の処理面の電位分布を前記基板電位分布調整部によりそれぞれ調整する基板処理装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に基板を搬入し、内部に複数のインピーダンス電極が設けられた基板支持部により前記基板を支持する工程と、
排気部により前記処理室内を排気しつつ、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ生成部で励起して前記基板を処理する工程と、
プラズマ処理した前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、複数の前記インピーダンス電極のインピーダンスに設けられた基板電位分布調整部で、前記基板の処理面の電位分布を制御する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、面内均一な基板処理を再現性良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る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の断面概略図である。
【図２】（ａ）は図１に示す基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図であり、（ｂ）は（ａ）に示すインピーダンス電極の平面概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る基板処理装置としてのＩＣＰ型プラズマ処理装置の断面概略図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る基板処理装置としてのＥＣＲ型プラズマ処理装置の断面概略図である。
【図７】従来の基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図であり、（ａ）はインピーダンス調整部で設定するインピーダンス値が小さい場合の基板処理面の電位分布を示す概略図であり、（ｂ）はインピーダンス調整部で設定するインピーダンス値が大きい場合の基板処理面の電位分布を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、本発明の実施形態の説明に先立ち、発明者等が得た知見について説明する。
【００１０】
図７は、従来の基板支持部の断面概略図であり、（ａ）はインピーダンス調整部で設定するインピーダンス値が小さい場合の基板処理面の電位分布を示す概略図であり、（ｂ）はインピーダンス調整部で設定するインピーダンス値が大きい場合の基板処理面の電位分布を示す概略図である。図７に示すように、従来の基板支持部のサセプタ２１７の内部には、ウエハ２００の電位を制御する１つのインピーダンス電極２１７ｃ’が設けられている。そして、インピーダンス調整部２７４ａ’によって、インピーダンス電極２１７ｃ’のインピーダンスが調整されている。しかしながら、プラズマ生成部により印加される電力は高周波であるため、インピーダンス調整部２７４ａ’で設定しようとするインピーダンス値によっては、インピーダンス電極２１７ｃ’のインピーダンスが面内不均一になってしまうことがあった。このため、ウエハ２００の処理面の電位が面内不均一になり、励起した処理ガスのウエハ２００への引き込み量（以下、単に引き込み量ともいう）が面内不均一になってしまうことがあった。
【００１１】
具体的には、図７（ａ）に白抜き矢印で示すように、インピーダンス調整部２７４ａ’で設定するインピーダンス値が小さい場合、インピーダンス電極２１７ｃ’の内周部の方
が、外周部よりもインピーダンスが小さくなってしまうことがあることが分かった。これにより、プラズマの電位とインピーダンス電極２１７ｃ’の電位との差であるバイアス電圧が面内不均一になり、引き込み量が面内不均一になってしまうことがあった。同様に、図７（ｂ）に黒塗り矢印で示すように、インピーダンス調整部２７４ａ’で設定するインピーダンス値が大きい場合、インピーダンス電極２１７ｃ’の内周部の方が、外周部よりもインピーダンスが大きくなってしまうことがあった。このように、従来は、インピーダンス電極２１７ｃ’のインピーダンスを面内均一にすることができるインピーダンス調整部２７４ａ’のインピーダンス値の範囲、すなわち、引き込み量を面内均一にすることができるインピーダンス値の範囲が狭かった。
【００１２】
そこで、発明者は、基板支持部の内部に複数のインピーダンス電極を設け、そして、インピーダンス電極毎にインピーダンス調整部を設けることにより、上述の課題を解決可能との知見を得た。すなわち、プラズマ生成部で励起した処理ガスを、基板に供給して処理する際に、複数のインピーダンス電極のインピーダンスを、インピーダンス調整部によりそれぞれ調整することで、基板の処理面の電位分布を制御することが可能となり、これにより、上述の課題を解決可能との知見を得た。
【００１３】
以下に、上述の知見が適用された本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
＜本発明の第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態にかかる基板処理装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、ＭＭＴ装置として構成された基板処理装置の断面概略図である。図２（ａ）は本実施形態に係る基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図であり、（ｂ）は（ａ）に示すインピーダンス電極の平面概略図である。
【００１６】
ＭＭＴ装置とは、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラズマ源（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｔｙｐｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ）を用い、例えばシリコン等からなる基板としてのウエハ２００をプラズマ処理する装置である。ＭＭＴ装置は、処理ガスを励起させて、例えば基板表面又は基板に形成された薄膜を酸化や窒化したり、基板上に薄膜を形成したり、基板表面をエッチングしたりする等、各種のプラズマ処理を施すことができる。
【００１７】
（処理室）
処理室２０１を構成する処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１と、を備えている。そして、上側容器２１０を下側容器２１１の上に被せることにより、処理室２０１が形成される。上側容器２１０は例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又は石英（ＳｉＯ２）等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は例えばアルミニウム（Ａｌ）等で形成されている。
【００１８】
下側容器２１１の側壁には、仕切弁としてのゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４が開いている時には、搬送機構（図中省略）を用いて処理室２０１内へウエハ２００を搬入し、または処理室２０１外へとウエハ２００を搬出することができるようになっている。そして、ゲートバルブ２４４を閉めることにより、処理室２０１内を気密に閉塞することができるようになっている。
【００１９】
（基板支持部）
処理室２０１内の底側中央には、ウエハ２００を支持する基板支持部としてのサセプタ
２１７が配置されている。サセプタ２１７は、ウエハ２００の金属汚染を低減することができるように、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。なお、サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。
【００２０】
サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｂが一体的に埋め込まれており、ウエハ２００を加熱できるようになっている。ヒータ２１７ｂに電力が供給されると、ウエハ２００表面が所定温度（例えば室温〜１０００℃程度）にまで加熱されるようになっている。なお、サセプタ２１７には、温度センサ（図中省略）が設けられている。ヒータ２１７ｂ及び温度センサには、後述するコントローラ２２１が電気的に接続されている。コントローラ２２１は、温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１７ｂへの供給電力を制御するように構成されている。
【００２１】
サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。サセプタ２１７には、貫通孔２１７ａが設けられている。上述の下側容器２１１底面には、ウエハ２００を突き上げるウエハ突き上げピン２６６が、少なくとも３箇所設けられている。そして、貫通孔２１７ａ及びウエハ突き上げピン２６６は、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時に、ウエハ突き上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるように、互いに配置されている。
【００２２】
（インピーダンス電極）
図２に示すように、サセプタ２１７の内部には、ウエハ２００の電位を制御する２つのインピーダンス電極が設けられている。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄが設けられている。第１のインピーダンス電極２１７ｃは円盤状に形成されている。第２のインピーダンス電極２１７ｄは、第１のインピーダンス電極２１７ｃの周囲を囲うことができるような環状に形成されている。そして、第２のインピーダンス電極２１７ｄが、第１のインピーダンス電極２１７ｃの周囲を囲うように設けられている。なお、第１のインピーダンス電極２１７ｃは、第２のインピーダンス電極２１７ｄと接触しないように設けられている。第１のインピーダンス電極２１７ｃと第２のインピーダンス電極２１７ｄとの間の距離は、できるだけ短い方が良い。
【００２３】
インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄには、基板電位分布調整部として、インピーダンス値を変更可能なインピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂがそれぞれ設けられている。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃには、第１のインピーダンス調整部２７４ａが接続され、第２のインピーダンス電極２１７ｄには、第２のインピーダンス調整部２７４ｂが接続されている。インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂはそれぞれ、直列に接続された可変コンデンサとコイルとを備えている。可変コンデンサの静電容量やコイルのインダクタンス等を調整することで、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値が変更可能なように構成されている。インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値が変更されることにより、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスがそれぞれ個別に調整される。これにより、ウエハ２００の処理面の電位分布が制御されるように構成されている。なお、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂはそれぞれ、後述するコントローラ２２１に電気的に接続されている。
【００２４】
（ガス供給部）
図１に示すように、処理室２０１の上部には、処理室２０１内へ処理ガスを供給するシャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３、ガス導入部２３４、バッファ室２３７、遮蔽プレート２４０及びガス吹出口２３９を備えている。
【００２５】
蓋体２３３は、上側容器２１０の上部に開設された開口に気密に設けられている。蓋体２３３の下部には、遮蔽プレート２４０が設けられている。蓋体２３３と遮蔽プレート２４０との間に形成される空間がバッファ室２３７である。バッファ室２３７は、ガス導入部２３４より導入される処理ガスを分散する分散空間として機能する。そして、バッファ室２３７を通過した処理ガスが、遮蔽プレート２４０の側部のガス噴出口２３９から処理室２０１内に供給される。また、蓋体２３３には、開口が設けられている。蓋体２３３の開口には、ガス導入部２３４の下流端が気密に設けられている。ガス導入部２３４の上流端には、封止部材としてのＯリング２０３ｂを介して、ガス供給管２３２の下流端が接続されている。
【００２６】
ガス供給管２３２の上流側には、処理ガスとしての酸素含有ガスであるＯ２ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２ａの下流端と、不活性ガスとしての希ガスである例えばＡｒガスを供給する希ガス供給管２３２ｂの下流端と、が合流するように接続されている。ガス供給管２３２、酸素含有ガス供給管２３２ａ、希ガス供給管２３２ｂは、例えば石英、酸化アルミニウム等の非金属材料、及びＳＵＳ等の金属材料等により構成されている。
【００２７】
酸素含有ガス供給管２３２ａには、酸素ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ａ、開閉弁であるバルブ２５３ａが上流から順に接続されている。希ガス供給管２３２ｂには、Ａｒガス供給源２５０ｂ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２ｂ、開閉弁であるバルブ２５３ｂが上流から順に接続されている。
【００２８】
マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂ及びバルブ２５３ａ，２５３ｂには、後述するコントローラ２２１が電気的に接続されている。コントローラ２２１は、処理室２０１内に供給するガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂの開度、及びバルブ２５３ａ，２５３ｂの開閉を制御するように構成されている。このように、バルブ２５３ａ，２５３ｂを開閉させることにより、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂにより流量制御しながら、ガス供給管２３２、バッファ室２３７及びガス吹出口２３９を介して処理室２０１内に、Ｏ２ガス、Ａｒガスを自在に供給できるように構成されている。
【００２９】
主に、シャワーヘッド２３６、Ｏリング２０３ｂ、ガス供給管２３２、酸素含有ガス供給管２３２ａ、希ガス供給管２３２ｂ、酸素ガス供給源２５０ａ、Ａｒガス供給源２５０ｂ、マスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂ、及びバルブ２５３ａ，２５３ｂにより、本実施形態に係るガス供給部が構成されている。
【００３０】
（排気部）
下側容器２１１の側壁下方には、処理室２０１内から処理ガス等を排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガスを排気するガス排気管２３１の上流端が接続されている。ガス排気管２３１には、圧力調整器であるＡＰＣ２４２、開閉弁であるバルブ２４３、排気装置である真空ポンプ２４６が、上流から順に設けられている。主に、ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３、真空ポンプ２４６により、本実施形態に係る排気部が構成されている。ＡＰＣ２４２、バルブ２４３、真空ポンプ２４６には、後述するコントローラ２２１が電気的に接続されている。真空ポンプ２４６を作動させ、バルブ２４３を開けることにより、処理室２０１内を排気することが可能なように構成されている。また、ＡＰＣ２４２の開度を調整することにより、処理室２０１内の圧力値を調整できるように構成されている。
【００３１】
（プラズマ生成部）
処理容器２０３（上側容器２１０）の外周には、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲うように、筒状電極２１５が設けられている。筒状電極２１５は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極２１５は、インピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して、高周波電力を発生する高周波電源２７３に接続されている。筒状電極２１５は、処理室２０１内に供給される処理ガスを励起させる放電機構として機能する。
【００３２】
筒状電極２１５の外側表面の上下端部には、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂがそれぞれ取り付けられている。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂは、それぞれ筒状、例えばリング状に形成された永久磁石として構成されている。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂは、処理室２０１の半径方向に沿った両端（すなわち、各磁石の内周端及び外周端）にそれぞれ磁極を有している。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂの磁極の向きは、互いに逆向きになるよう配置されている。すなわち、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂの内周部の磁極同士は異極となっている。これにより、筒状電極２１５の内側表面に沿って、円筒軸方向の磁力線が形成されている。
【００３３】
処理室２０１内に少なくともＯ２ガスを供給した後、筒状電極２１５に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂを用いて磁界を形成することにより、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４にマグネトロン放電プラズマが生成される。この際、放出された電子を上述の電界及び磁界が周回運動させることにより、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命の高密度プラズマを生成させることができる。
【００３４】
主に、筒状電極２１５、整合器２７２、高周波電源２７３、上部磁石２１６ａ、下部磁石２１６ｂにより、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成されている。
【００３５】
なお、筒状電極２１５、上部磁石２１６ａ、及び下部磁石２１６ｂの周囲には、これらが形成する電界及び磁界が外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界及び磁界を有効に遮蔽する金属製の遮蔽板２２３が設けられている。
【００３６】
（制御部）
制御部としてのコントローラ２２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３及び真空ポンプ２４６の動作を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８の動作を、信号線Ｃを通じてヒータ２１７ｂへの供給電力量やインピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４の動作を、信号線Ｅを通じて整合器２７２及び高周波電源２７３の動作を、信号線Ｆを通じてマスフローコントローラ２５２ａ，２５２ｂ及びバルブ２５３ａ，２５３ｂの動作を、それぞれ制御するように構成されている。
【００３７】
（２）基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、図３を用いて説明する。かかる工程は、ＭＭＴ装置として構成された上述の基板処理装置１００により実施される。ここでは、例えば基板としてシリコン（Ｓｉ）からなるウエハ２００の表面を、プラズマを用いて酸化処理する例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作は、コントローラ２２１により制御される。
【００３８】
（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、ウエハ２００の搬送位置までサセプタ２１７を下降させ、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突き上げピン２６６を貫通させる。その結果、突き上げピン２６６が、サセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバル
ブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いて処理室２０１内にウエハ２００を搬入する。その結果、ウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突き上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。なお、ウエハ２００の処理面には、例えば、ＭＯＳトランジスタのゲート構造やＤＲＡＭのキャパシタ構造等、所定の形状の凹凸構造が予め形成されていてもよい。
【００３９】
処理室２０１内にウエハ２００を搬入したら、搬送機構を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。そして、サセプタ昇降機構２６８を用いてサセプタ２１７を上昇させる。その結果、ウエハ２００はサセプタ２１７の上面に配置される。その後、サセプタ２１７を所定の位置まで上昇させて、ウエハ２００を所定の処理位置まで上昇させる。
【００４０】
なお、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する際には、排気部により処理室２０１内を排気しつつ、ガス供給部から処理室２０１内にパージガスとしてのＡｒガスを供給することが好ましい。すなわち、真空ポンプ２４６を作動させ、バルブ２４３を開けることにより、処理室２０１内を排気しつつ、バルブ２５３ｂを開けることにより、バッファ室２３７を介して処理室２０１内にＡｒガスを供給することが好ましい。これにより、処理室２０１内へのパーティクルの侵入や、ウエハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、真空ポンプ２４６は、少なくとも基板搬入工程（Ｓ１０）から後述する基板搬出工程（Ｓ６０）が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
【００４１】
（昇温・圧力調整工程（Ｓ２０））
続いて、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ２１７ｂに電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度（例えば２００℃以上であって７５０℃未満、好ましくは３５０℃〜５５０℃）となるように加熱する。この際、ヒータ２１７ｂの温度は、図中省略の温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１７ｂへの供給電力を制御することによって調整される。
【００４２】
なお、シリコンから成るウエハ２００の加熱処理では、表面温度を７５０℃以上にまで加熱すると、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域等に拡散が生じ、回路特性が劣化し、半導体デバイスの性能が低下してしまう場合がある。ウエハ２００の温度を上述のように制限することにより、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域における不純物の拡散、回路特性の劣化、半導体デバイスの性能の低下を抑制できる。
【００４３】
また、処理室２０１内が所望の圧力（例えば０．１〜３００Ｐａ、好ましくは２０〜４０Ｐａ）となるように、処理室２０１内を真空ポンプ２４６によって真空排気する。この際、処理室２０１内の圧力は図中省略の圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣ２４２の開度をフィードバック制御する。
【００４４】
（プラズマ処理工程（Ｓ３０））
ここでは、処理ガスとしてＯ２ガスを用いる例を説明する。
【００４５】
まず、バルブ２５３ａを開け、処理ガスであるＯ２ガスを、酸素含有ガス供給管２３２ａからバッファ室２３７を介して処理室２０１内に供給する。このとき、Ｏ２ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２５２ａの開度を調整する。
【００４６】
また、処理ガスであるＯ２ガスを処理室２０１内に供給する際には、希ガス供給管２３２ｂからキャリアガスとしてのＡｒガスを処理室２０１内に供給することが好ましい。すなわち、バルブ２５３ｂを開け、マスフローコントローラ２５２ｂにより流量調整しつつ
、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へＡｒガスを供給することが好ましい。これにより、処理室２０１内へのＯ２ガスの供給を促進させることができる。
【００４７】
処理ガスの供給を開始した後、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂによる磁界が形成されている所に、筒状電極２１５に対して、高周波電源２７３から整合器２７２を介して所定の高周波電力（例えば１００Ｗ〜１０００Ｗ、好ましくは１００Ｗ〜５００Ｗ）を処理室２０１内に印加する。この結果、処理室２０１内にマグネトロン放電が発生し、ウエハ２００の上方のプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが発生する。このようにプラズマ状態とすることにより、処理室２０１内に供給されたＯ２ガスが励起されて活性化される。そして、励起したＯ２ガスに含まれる活性酸素や酸素イオン等の活性種が、ウエハ２００上に供給されて酸化処理が行われる。
【００４８】
このとき、活性種のウエハ２００への引き込み量は、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを調整することで制御できる。すなわち、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスが変化すると、ウエハ２００の処理面の電位が変化する。その結果、活性種のウエハ２００への引き込み量も変化する。
【００４９】
上述したように、従来は、インピーダンス調整部で設定しようとするインピーダンス値によっては、インピーダンス電極の内周部と外周部とで、インピーダンスが面内不均一になってしまうことがあった。このため、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、電位が異なり、引き込み量が面内不均一になってしまうことがあった。しかしながら、本実施形態では、上述したように、第１のインピーダンス電極２１７ｃには、インピーダンス調整部２７４ａが接続され、第２のインピーダンス電極２１７ｄには、インピーダンス調整部２７４ｂが接続される。従って、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを、それぞれ個別に制御することができる。これにより、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定しようとする広範囲のインピーダンス値で、ウエハの処理面の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００５０】
具体的には、例えば、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値である場合、ウエハ２００の処理面の内周部の方が、外周部よりも引き込み量が少なくなり易い。従って、本実施形態では、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスが大きくなるように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値を個別に制御する。
【００５１】
これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御して、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になる。
【００５２】
このように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００５３】
また、例えば、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的小さい範囲の値である場合、ウエハ２００の処理面の内周部の方が、外周部よりも引き込み量が多くなり易い。従って、本実施形態では、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスが小さくなるように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値を個別に制御する。
【００５４】
これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になる。
【００５５】
このように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的小さな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００５６】
上述したように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が、比較的大きな範囲の値であっても、小さな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になるような、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値の範囲が広くなる。
【００５７】
（パージ工程（Ｓ４０））
所定の処理時間が経過し、酸化処理が終了したら、筒状電極２１５に対する電力供給を停止する。そして、バルブ２５３ａを閉めて処理室２０１内へのＯ２ガスの供給を停止する。このとき、バルブ２４３を開けたままとし、ガス排気管２３１による排気を継続し、処理室２０１内の残留ガス等を排出する。このとき、バルブ２５３ｂを開き、処理室２０１内に不活性ガスとしてのＡｒガスを供給することで、処理室２０１内からの残留ガスの排出を促すことができる。
【００５８】
（降温・大気圧復帰工程（Ｓ５０））
パージ工程（Ｓ４０）が完了したら、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ２００を所定の温度（例えば室温〜１００℃）に降温させる。具体的には、バルブ２５３ｂを開けたままとして、処理室２０１内にＡｒガスを供給しつつ、図中省略の圧力センサにより検出された圧力情報に基づいて排気部のＡＰＣ２４２及びバルブ２４３の開度を制御し、処理室２０１内の圧力を大気圧に昇圧する。そして、ヒータ２１７ｂの供給電力量を制御して、ウエハ２００の温度を降温させる。
【００５９】
（基板搬出工程（Ｓ６０））
そして、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させ、サセプタ２１７の表面から突出させたウエハ突き上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いてウエハ２００を処理室２０１の外へ搬出し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。なお、上記において、ウエハ２００の温度、処理室２０１内の圧力、各ガスの流量、筒状電極２１５に印加する電力、処理時間等の条件等は、改質対象の膜の材料や膜厚等によって任意に調整する。
【００６０】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００６１】
本実施形態によれば、サセプタ２１７の内部に、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄの、２つのインピーダンス電極を設けている。そして、第１のインピーダンス電極２１７ｃには、基板電位分布調整部としての第１のインピーダンス調整部２７４ａが設けられている。そして、第２のインピーダンス電極２１７ｄには、基板電位分布調整部としての第２のインピーダンス調整部２７４ｂが設けられている。これにより、第１のインピーダンス調整部２７４ａ及び第２のインピーダンス調整部２７４ｂで、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄ
のインピーダンスを、それぞれ個別に調整することができる。このように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンス値をそれぞれ個別に調整することで、励起した処理ガスのウエハ２００への引き込み量を面内均一にすることができる。
【００６２】
すなわち、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が、比較的大きな範囲の値である場合、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスが大きくなるように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値を個別に制御する。これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。従って、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御して、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。この結果、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００６３】
また、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が、比較的小さな範囲の値である場合、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスが小さくなるように、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値を個別に制御する。これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。従って、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。この結果、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定されるインピーダンス値が比較的小さな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００６４】
また、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンス値を個別に調整することで、励起した処理ガスのウエハ２００への引き込み量の面内均一性をウエハ２００の処理毎で均一にすることができる。すなわち、ウエハ２００の処理毎で、ウエハ２００の処理面内における電位変化を低減することができ、処理の再現性を向上させることができる。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂで設定される値が、比較的大きな範囲の値であっても、比較的小さな範囲の値であっても、励起した処理ガスのウエハ２００の処理面への引き込み量を面内均一にすることができる。従って、多様なプロセスニーズに応えることができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、プラズマ処理を行いながら、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを調整することができる。具体的には、例えば、プラズマ処理の途中で、ウエハ２００の処理面の電位、すなわちウエハ２００への活性種の引き込み量の面内分布を動的に調整することができる。
【００６７】
＜本発明の第２の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。以下に、本発明の第２の実施形態を、主に図４を用いて説明する。なお、本実施形態も、基板処理装置としてＭＭＴ装置を用い、処理ガスを励起させてウエハ２００を処理している。
【００６８】
上述した第１の実施形態では、基板支持部の内部に２つのインピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄを設け、各インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄ毎にそれぞれ基板電位分布
調整部としてのインピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂを設けた。そして、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを、それぞれ個別に調整した。これにより、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御することができ、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができた。この結果、ウエハ２００の処理面の引き込み量を面内均一にすることができた。
【００６９】
しかしながら、ウエハ２００の処理面の電位は、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスだけでなく、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離によっても影響を受ける。
【００７０】
そこで、本実施形態では、各インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスをそれぞれ個別に調整するのではなく、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離を個別に調整するようにしている。これにより、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御して、ウエハ２００の処理面の電位が面内均一になるようにしている。この結果、ウエハ２００の処理面の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００７１】
本実施形態に係る基板処理装置は、基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄと、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄにそれぞれ接続され、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部２７４ａと、複数のインピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのうち少なくとも１つ（例えば、インピーダンス電極２１７ｄ）に設けられる基板電位分布調整部としての高さを調整する高さ調整機構２７５と、を備え、高さ調整機構２７５により高さ位置が調整されたインピーダンス電極２１７ｄ、及び他のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスを、インピーダンス調整部２７４ａにより調整することで、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御するように構成されている。以下、このような構成を備えた実施形態について説明する。
【００７２】
図４は、本実施形態に係る基板処理装置が備える基板支持部の断面概略図である。図４に示すように、本実施形態に係るサセプタ２１７は、１つのインピーダンス調整部２７４ａを備えている。そして、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄがそれぞれ、共通のインピーダンス調整部２７４ａに接続されている。そして、第２のインピーダンス電極２１７ｄには、高さ調整機構２７５が設けられている。その他は、第１の実施形態と同様である。
【００７３】
高さ調整機構２７５は、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整する。すなわち、第２インピーダンス電極２１７ｄとウエハ２００との間の距離を調整する。共通のインピーダンス調整部２７４ａは、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスを調整する。
【００７４】
本実施形態においては、まず、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置が調整される。そして、上述したプラズマ処理工程（Ｓ３０）では、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び高さ位置が調整された第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスが、インピーダンス調整部２７４ａで調整される。
【００７５】
すなわち、第２インピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を変えることにより、ウエハ２００の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離を変えることができる。この結果、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差を変えることができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位分布を制御して、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。このように、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスは、それぞれ面内均
一とはならなくても、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離をそれぞれ変えることで、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００７６】
具体的には、例えば、上述したように、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値である場合、ウエハ２００の処理面の内周部の方が、外周部よりも引き込み量が少なくなり易い。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃのインピーダンスの方が、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも小さくなり易い。従って、本実施形態では、第１のインピーダンス電極２１７ｃの高さ位置よりも、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置が低くなるように、すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃとウエハ２００との間の距離よりも、第２のインピーダンス電極２１７ｄとウエハ２００との間の距離が長くなるように、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整する。
【００７７】
これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になる。
【００７８】
このように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が比較的大きな範囲の値であっても、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整することにより、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００７９】
また、例えば、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が比較的小さな範囲の値である場合、ウエハ２００の処理面の内周部の方が、外周部よりも引き込み量が少なくなり易い。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃの方が、第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスよりも大きくなり易い。従って、本実施形態では、第１のインピーダンス電極２１７ｃの高さ位置よりも、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置が高くなるように、すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃとウエハ２００との間の距離よりも、第２のインピーダンス電極２１７ｄとウエハ２００との間の距離が短くなるように、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整する。
【００８０】
これにより、ウエハ２００の処理面の内周部と外周部とで、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄのインピーダンスに起因する電位差をなくすことができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の電位を面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になる。
【００８１】
このように、本実施形態では、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が比較的小さな範囲の値であっても、高さ調整機構２７５で、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を調整することにより、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。
【００８２】
上述したように、本実施形態では、インピーダンス電極２１７ｄ，２１７ｄとウエハ２００との間の距離をそれぞれ変えることで、インピーダンス調整部２７４ａで設定されるインピーダンス値が、比較的大きな範囲の値であっても、小さな範囲の値であっても、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量を面内均一にすることができる。すなわち、ウエハ２００の処理面の活性種の引き込み量が面内均一になるようなインピーダンス調整部２７４ａのインピーダンス値の範囲が広くなる。この結果、上述の第１の実施形態と同様
の効果を奏する。
【００８３】
さらに、本実施形態によれば、１つのインピーダンス調整部２７４ａであるので、コストを削減することができる。
【００８４】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の第１の実施形態及び第２の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８５】
例えば、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態を組み合わせた実施形態であってもよい。すなわち、第１のインピーダンス電極２１７ｃ、及び高さ調整機構２７５が設けられた第２のインピーダンス電極２１７ｄのそれぞれに、基板電位分布調整部としての第１のインピーダンス調整部２７４ａ及び第２のインピーダンス調整部２７４ｂを設ける構成としてもよい。これにより、ウエハ２００の処理面の電位分布をより高精度で制御して、ウエハ２００の処理面の電位をより面内均一にすることができる。従って、ウエハ２００の処理面の引き込み量がより面内均一にすることができる。そして、ウエハ２００の処理面の引き込み量が面内均一となるような、インピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂのインピーダンス値の範囲を、より広くすることができる。
【００８６】
また、例えば、上述の第２の実施形態の高さ調整機構２７５は、例えばモータやピエゾ素子等を用いて電気的に昇降動作するように構成してもよい。そして、高さ調整機構２７５は、例えばコントローラ２２１に電気的に接続してもよい。これにより、第２のインピーダンス電極２１７ｄの高さ位置を、サセプタ２１７を処理室２０１内に搬入したままの状態で動的に調整することができる。
【００８７】
また、上述の第２の実施形態では、第２のインピーダンス電極２１７ｄに高さ調整機構２７５が設けられている。本発明は、これに限定されるものではなく、第１のインピーダンス電極２１７ｃに、基板電位分布調整部としての高さ調整機構２７５を設けてもよい。また、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄに、基板電位分布調整部としての高さ調整機構２７５を設けてもよい。これによっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【００８８】
上述の実施形態では、サセプタ２１７内部に、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄを設ける構成について説明したが、本発明は、インピーダンス電極は２つに限らず、例えば３つ以上であってもよい。また、３つ以上の全てのインピーダンス電極にインピーダンス調整部を設けたり、高さ調整機構を設けたりしてもよい。
【００８９】
上述の実施形態では、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄの下方に、ヒータ２１７ｂを設ける構成について説明したが、本発明では、ウエハ２００とインピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄとの間に、ヒータ２１７ｂを設ける構成であってもよい。
【００９０】
また、例えば、上述の実施形態では、ウエハ２００上の酸化処理を施してＳｉＯ膜を形成する場合について説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、ベアウエハや各種の膜が形成されたウエハに対する窒化、酸化と窒化とを一緒に行う酸窒化、拡散、エッチング、アニール等の処理にも適用可能である。なお、窒化処理を行う場合、本実施形態に、窒素ガス供給管を追加してもよいし、酸素ガス供給源２５０ａまたはＡｒガス供給源２５０ｂを窒素ガス供給源に変更してもよい。
【００９１】
また、表面に凹凸構造が形成されたウエハ２００を処理する場合、ウエハ２００に形成された凹凸構造の表面を均一に処理できない場合がある。例えば、ウエハ２００の表面の凹部の底部より凹部の側壁部の方が処理の進行が遅くなる場合がある。本発明によれば、上述の基板電位分布調整部により、凹部の底部及び側壁部への処理を均一にすることができる。例えば、上述の第１のインピーダンス電極２１７ｃの電位を第２のインピーダンス電極２１７ｄの電位よりも高くすることにより、ウエハ２００に対して、垂直方向の電界よりも水平方向の電界を高めることができ、凹部の側壁部の処理速度を向上させることができる。従って、凹部表面に均一な処理を施すことが可能となり、凹凸構造の表面へのカバレッジ特性の良い処理を施すことができる。
【００９２】
また、上述した実施形態では、基板処理装置としてＭＭＴ装置１００を用いて実施する場合を説明したが、本発明は、それに限らずその他の装置、例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）装置を用いても実施可能である。
【００９３】
図５は、本発明の他の実施形態に係る基板処理装置であるＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００を示している。本実施形態にかかる構成の詳細な説明は、前記実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。本実施形態に係るＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００は、電力を供給してプラズマを生成するプラズマ生成部としての誘電コイル３１５ａ，３１５ｂを備えている。誘電コイル３１５ａは、処理容器２０３の天井側の外側に敷設されている。誘電コイル３１５ｂは、処理容器２０３の外周壁の外側に敷設されている。本実施形態においても、少なくともＯ２ガスをガス供給管２３２から、ガス導入部２３４を経由して処理室２０１内へ供給する。また、ガス供給と前後して、プラズマ生成部である誘電コイル３１５ａ，３１５ｂへ高周波電力を流すと、電磁誘導により電界が生じる。この電界をエネルギーとして、供給された処理ガスを励起させて、活性種を生成することができる。
【００９４】
図６は、本発明の更に他の実施形態に係る基板処理装置であるＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００を示している。本実施形態にかかる構成の詳細な説明は、前記実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。また、ガス供給部についても図示を省略している。本実施形態に係るＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００は、マイクロ波を供給してプラズマを生成するプラズマ生成部としてのマイクロ波導入管４１５ａ及び誘電コイル４１５ｂを備えている。マイクロ波導入管４１５ａは、処理容器２０３の天井壁の外側に敷設されている。誘電コイル４１５ｂは、処理容器２０３の外周壁の外側に敷設されている。本実施形態においても、少なくともＯ２ガスをガス供給管２３２から、ガス導入部２３４を経由して処理室２０１内へ供給する。また、ガス供給と前後して、プラズマ生成部であるマイクロ波導入管４１５ａへマイクロ波４１８ａを導入し、その後、マイクロ波４１８ａを処理室２０１へ放射させる。このマイクロ波４１８ａと、誘電コイル４１５ｂからの高周波電力とにより、供給された処理ガスを励起させ、活性種を生成することができる。
【００９５】
そして、図５及び図６に示すように、サセプタ２１７の内部に第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄが設けられている。そして、インピーダンス電極２１７ｃ，２１７ｄには、インピーダンス値を変更可能なインピーダンス調整部２７４ａ，２７４ｂがそれぞれ設けられている。これにより、上述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００９６】
また、ＩＣＰ方式プラズマ処理装置３００、ＥＣＲ方式プラズマ処理装置４００において、第１のインピーダンス電極２１７ｃまたは第２のインピーダンス電極２１７ｄの少なくとも一方に、図示しない高さ調整機構２７５を設けてもよい。この場合において、第１
のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄがそれぞれ、インピーダンス調整部２７４ａに接続される構成であってもよい。また、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄに、第１インピーダンス調整部２７４ａ及び第２のインピーダンス電極２７４ｂがそれぞれ接続されて、第１のインピーダンス電極２１７ｃ及び第２のインピーダンス電極２１７ｄのインピーダンスが、それぞれ個別に調整される構成であってもよい。これにより、上述の第２の実施形態と同様の効果を奏する。
【００９７】
＜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。
【００９８】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にて前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、
前記基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極と、
前記インピーダンス電極毎に設けられた基板電位分布調整部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
少なくとも前記ガス供給部、前記プラズマ生成部及び前記基板電位分布調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、前記基板の処理面の電位分布を前記基板電位分布調整部によりそれぞれ調整する基板処理装置が提供される。
【００９９】
好ましくは、
前記基板電位分布調整部は、前記インピーダンス電極のインピーダンスをそれぞれ調整するインピーダンス調整部、又は複数の前記インピーダンス電極のうち少なくとも１つのインピーダンス電極の高さ位置を調整する高さ調整機構の少なくともいずれかを備える。
【０１００】
好ましくは、
前記インピーダンス電極の１つは、円盤状に形成され、
前記インピーダンス電極の他は、環状に形成され、
前記環状のインピーダンス電極が、少なくとも前記円盤状のインピーダンス電極の周囲を囲うように設けられている。
【０１０１】
また好ましくは、
前記基板の処理面には、所定の形状の凹凸構造が予め形成されている。
【０１０２】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に基板を搬入し、内部に複数のインピーダンス電極が設けられた基板支持部により前記基板を支持する工程と、
排気部により前記処理室内を排気しつつ、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ生成部で励起して前記基板を処理する工程と、
プラズマ処理した前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した
処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、複数の前記インピーダンス電極のインピーダンスに設けられた基板電位分布調整部で、前記基板の処理面の電位分布を制御する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１０３】
好ましくは、
前記基板電位分布調整部は、前記インピーダンス電極のインピーダンスをそれぞれ調整するインピーダンス調整部、又は複数の前記インピーダンス電極のうち少なくとも１つのインピーダンス電極の高さ位置を調整する高さ調整機構の少なくともいずれかを有する。
【符号の説明】
【０１０４】
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２１７ サセプタ
２１７ｃ 第１のインピーダンス電極
２１７ｄ 第２のインピーダンス電極
２７４ａ，２７４ｂ インピーダンス調整部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にて前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、
前記基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極と、
前記インピーダンス電極毎に設けられた基板電位分布調整部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
少なくとも前記ガス供給部、前記プラズマ生成部及び前記基板電位分布調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、前記基板の処理面の電位分布を前記基板電位分布調整部によりそれぞれ調整する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板電位分布調整部は、前記インピーダンス電極のインピーダンスをそれぞれ調整するインピーダンス調整部、又は複数の前記インピーダンス電極のうち少なくとも１つのインピーダンス電極の高さ位置を調整する高さ調整機構の少なくともいずれかを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
処理室内に基板を搬入し、内部に複数のインピーダンス電極が設けられた基板支持部により前記基板を支持する工程と、
排気部により前記処理室内を排気しつつ、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ生成部で励起して前記基板を処理する工程と、
プラズマ処理した前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、複数の前記インピーダンス電極のインピーダンスに設けられた基板電位分布調整部で、前記基板の処理面の電位分布を制御する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にて前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスを励起するプラズマ生成部と、
前記基板支持部の内部に設けられる複数のインピーダンス電極と、
前記インピーダンス電極毎に設けられた基板電位分布調整部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
少なくとも前記ガス供給部、前記プラズマ生成部及び前記基板電位分布調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、前記基板の処理面の電位分布を前記基板電位分布調整部によりそれぞれ調整する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板電位分布調整部は、前記インピーダンス電極のインピーダンスをそれぞれ調整するインピーダンス調整部、又は複数の前記インピーダンス電極のうち少なくとも１つのインピーダンス電極の高さ位置を調整する高さ調整機構の少なくともいずれかを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
処理室内に基板を搬入し、内部に複数のインピーダンス電極が設けられた基板支持部により前記基板を支持する工程と、
排気部により前記処理室内を排気しつつ、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ生成部で励起して前記基板を処理する工程と、
プラズマ処理した前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記ガス供給部により供給した処理ガスを前記プラズマ生成部により励起し、励起した処理ガスを前記基板に供給して処理する際に、複数の前記インピーダンス電極のインピーダンスに設けられた基板電位分布調整部で、前記基板の処理面の電位分布を制御する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５５１６５（Ｐ２０１３−５５１６５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１１２１（Ｐ２０１１−１９１１２１）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【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３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【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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