成膜装置及び基板処理装置
【課題】複数の処理部を順番に通過させ、複数種類の処理ガスを順番に供給すると共にプラズマ処理を行うにあたり、基板に均一な成膜処理を行うこと。
【解決手段】回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備えるように装置を構成する。そして、前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置する。
【解決手段】回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備えるように装置を構成する。そして、前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に複数種類の処理ガスを順番に供給して成膜処理を行う成膜装置及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの基板に対して例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの薄膜の成膜を行う手法の一つとして、互いに反応する複数種類の処理ガスを基板の表面に順番に供給して反応生成物を積層するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。このＡＬＤ法を用いて成膜処理を行う成膜装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、真空容器内に設けられた回転テーブル上に複数枚の基板を周方向に並べると共に、例えば回転テーブルに対向するように配置された複数のガス供給部に対して回転テーブルを相対的に回転させることにより、これら基板に対して各処理ガスを順番に供給する装置が知られている。
【０００３】
ところで、ＡＬＤ法では、通常のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と比べて、ウエハの加熱温度（成膜温度）が例えば３００℃程度と低いので、例えば処理ガス中に含まれている有機物などが薄膜中に不純物として取り込まれてしまう場合がある。そこで、例えば特許文献２に記載されているように、薄膜の成膜と共にプラズマを用いた改質処理を行うことにより、このような不純物を薄膜から取り除くこと、あるいは低減させることができると考えられる。
【０００４】
しかし回転テーブル上でプラズマを形成して前記改質処理を行う場合、回転テーブルの中心部側と外周部側との間で速度が異なる。つまり、ウエハの面内で前記回転テーブルの中心部側と回転テーブルの外周側との間でプラズマに曝される時間が異なる。その結果としてウエハの面内で均一な処理を行うことが難しく、膜厚の均一性が低くなってしまうおそれがあるという問題がある。特許文献２の発明についても膜厚の均一性を高める手法について記載されているが、より高い均一性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１０２
【特許文献２】特開２０１１−４０５７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、複数の処理部を順番に通過させ、複数種類の処理ガスを順番に供給すると共にプラズマ処理を行うにあたり、基板に均一な処理を行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の成膜装置は、真空容器内にて、基板載置領域に基板を載置した回転テーブルを回転させることにより前記基板を公転させて複数の処理部を順番に通過させ、これにより複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを行って基板に成膜処理を行う成膜装置において、
前記回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の具体的な態様としては例えば下記の通りである。
（１）前記アンテナを回転テーブルの面に対して平行に見たときに、回転テーブルの中央部側が高くなるように折れ曲がった形状または湾曲した形状である。
（２）前記アンテナは、上下方向に伸びる軸の周りにコイル状に巻かれた構造であり、少なくとも最下部のアンテナ部分における回転テーブルとの離間距離が既述のように記載されたように設定されている。
（３）前記アンテナを支持する支持部と、この支持部を介してアンテナの上下方向の傾きを調整するための傾き調整機構を備えたことを特徴とする。
（４）前記傾き調整機構は、アンテナの傾きを調整するための駆動機構を備えている。
（５）入力された成膜処理の種別に応じてアンテナの傾きを決定し、決定された傾きになるように前記駆動機構を制御する制御部を備えている。
（６）前記アンテナは、複数の直線部分と、直線部分同士を連結する節部分と、からなり、前記節部分にて折り曲げることができるように構成されている。
【０００９】
本発明の基板処理装置は、真空容器内にて、基板載置領域に基板を載置した回転テーブルを回転させることにより前記基板を公転させて複数の処理部を順番に通過させ、これにより複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを行って基板にガス処理を行う基板処理装置において、
前記回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルの基板載置領域に対向するプラズマ形成用のアンテナが設けられ、前記アンテナの基板載置領域における回転テーブルの中央部側の離間距離が、回転テーブルの外周部側の離間距離よりも大きい。従って、回転テーブルに載置された基板の前記回転テーブルの中心部側は比較的弱い強度のプラズマに比較的長い時間曝され、前記回転テーブルの外周部側は比較的強い強度のプラズマに比較的短い時間曝される。その結果として基板の面内に均一性高く成膜などの処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の成膜装置の縦断側面図である。
【図２】前記成膜装置の概略断面斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置を構成するプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図５】前記プラズマ生成部の縦断正面図である。
【図６】前記プラズマ生成部の分解斜視図である。
【図７】ウエハとアンテナとの位置関係を説明する説明図である。
【図８】前記成膜装置に形成されるガス流を示す説明図である。
【図９】前記プラズマ生成部により発生するプラズマの模式図である。
【図１０】プラズマ生成部を構成するアンテナの他の例を示す側面図である。
【図１１】前記アンテナのさらに他の例を示す側面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るプラズマ生成部の斜視図である。
【図１３】前記第２の実施形態のプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図１４】前記第２の実施形態のプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図１５】第３の実施形態に係るプラズマ生成部の斜視図である。
【図１６】前記第３の実施形態のプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図１７】前記第３の実施形態のプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図１８】第４の実施形態に係るプラズマ生成部の斜視図である。
【図１９】前記第４の実施形態の成膜装置を構成する制御部のブロック図である。
【図２０】評価試験で用いたアンテナの側面図である。
【図２１】評価試験で用いたアンテナの側面図である。
【図２２】評価試験で用いたアンテナの側面図である。
【図２３】評価試験で用いたアンテナの上面図である。
【図２４】評価試験で用いたアンテナの上面図である。
【図２５】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【図２６】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【図２７】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の実施の形態の成膜装置１について、図１〜図３を参照して説明する。図１、図２、図３は夫々成膜装置１の縦断側面図、概略断面斜視図、横断平面図である。この成膜装置１は、ＡＬＤ法によりウエハＷの表面に反応生成物を積層して薄膜を成膜すると共に、この薄膜に対してプラズマ改質を行う。成膜装置１は概ね円形状の扁平な真空容器１１と、真空容器１１内に水平に設けられた円形の回転テーブル２と、を備えている。真空容器１１の周囲は大気雰囲気であり、成膜処理中にその内部空間は真空雰囲気とされる。天板１２と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１３とにより構成されている。図１中１１ａは、真空容器１１内を気密に保つためのシール部材であり、１３ａは容器本体１３の中央部を塞ぐカバーである。
【００１３】
回転テーブル２は、回転駆動機構１４に接続され、回転駆動機構１４によりその中心軸周りに周方向に回転する。回転テーブル２の表面側（一面側）には、前記回転方向に沿って５つの基板載置領域である凹部２１が形成されており、この凹部２１に基板であるウエハＷが載置される。そして、回転テーブル２の回転により凹部２１のウエハＷが前記中心軸周りに公転する。図中１５はウエハＷの搬送口である。図３中１６は搬送口１５を開閉自在なシャッタである（図２では省略している）。各凹部２１の底面には図示しない３つの孔が回転テーブル２の厚さ方向に形成されており、この孔を介して昇降自在な不図示の昇降ピンが回転テーブル２の表面にて突没し、ウエハＷの搬送機構と凹部２１との間でウエハＷの受け渡しを行う。
【００１４】
回転テーブル２上には、当該回転テーブル２の外周から中心へ向かって伸びる棒状の第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル３２、第２の処理ガスノズル３３、プラズマ発生用ガスノズル３４及び分離ガスノズル３５が、この順で時計回りに配設されている。これらのガスノズル３１〜３５の下方には、ノズル長さ方向に沿って多数の吐出口３０が形成されている。
【００１５】
第１の処理ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含むＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン、ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスを吐出し、第２の処理ガスノズル３３は、Ｏ3（オゾン）ガスを吐出する。プラズマ発生用ガスノズル３４は、例えばＡｒ（アルゴン）ガスとＯ2ガスとの混合ガス（Ａｒ：Ｏ2＝１００：０．５〜１００：２０程度の体積比）を吐出する。分離ガスノズル３２、３５は、Ｎ2（窒素）ガスを吐出する。
【００１６】
真空容器１１の天板１２は、下方に突出する扇状の２つの突状部３６を備え、突状部３６は周方向に間隔をおいて形成されている。前記分離ガスノズル３２、３５は、夫々突状部３６にめり込むと共に、当該突状部３６を周方向に分割するように設けられている。前記第１の処理ガスノズル３１、第２の処理ガスノズル３３は、各突状部３６から離れて設けられている。
【００１７】
第１の処理ガスノズル３１の下方領域は、Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１をなし、第２の処理ガスノズル３３の下方領域は、ウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスとＯ3ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２をなす。突状部３６、３６の下方は分離領域Ｄ、Ｄとして構成されている。成膜処理時に分離ガスノズル３２、３４から前記分離領域Ｄに供給されたＮ2ガスが、当該分離領域Ｄを周方向に広がり、回転テーブル２上でＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合されることを防ぎ、これらのガスを後述の排気口２３、２４へと押し流す。
【００１８】
図中２２は回転テーブル２の外周側の下方に設けられるリング部材であり、フッ素系のクリーニングガスを真空容器１１内に通流させた時に当該クリーニングガスから真空容器１１の内壁を保護する。リング部材２２の上面には排気口２３、２４が開口しており、各排気口２３、２４は、各々真空ポンプなどの真空排気手段２Ａに接続されている。排気口２３は第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスを排気し、排気口２４は第２の処理ガスノズル３３からのＯ3ガス及びプラズマ発生用ガスノズル３４から供給された前記混合ガスを排気する。また各排気口２３、２４から分離ガスノズル３２、３５から供給されたＮ2ガスが排気される。図２中２５はリング部材２２の上面に設けられた溝部であり、排気口２４に向かう上記の各ガスをガイドする。
【００１９】
回転テーブル２の中心部領域３７にＮ2ガスが供給され、天板１２において、円形に下方に突出した突状部３８に形成された流路３９を介して、このＮ2ガスが回転テーブル２の径方向外側に供給されて、前記中心部領域３７での各ガスの混合が防がれる。突状部３９の外周には突状部３６、３６の内周が接続されている。また、図示は省略しているが、カバー１３ａ内及び回転テーブル２の裏面側にもＮ2ガスが供給され、処理ガスがパージされるようになっている。
【００２０】
真空容器１１の底部、即ち回転テーブル２の下方には回転テーブル２から離れた位置にヒータ１７が設けられている。ヒータ１７の回転テーブル２への輻射熱により回転テーブル２が昇温し、凹部２１に載置されたウエハＷが加熱される。図中１７ａはヒータ１７表面に成膜されることを防ぐためのシールドである。
【００２１】
次に、成膜装置１に設けられたプラズマ生成部４について図４〜図６も参照しながら説明する。図４はプラズマ生成部４を回転テーブル２の径方向に沿って見た縦断側面図であり、図５はプラズマ生成部４を回転テーブル２の回転中心側から外周側に見た縦断正面図である。図６は、プラズマ生成部４の各部の分解斜視図である。
【００２２】
プラズマ生成部４は、前記天板１２の厚さ方向に貫通した開口部４１に設けられている。開口部４１は既述のプラズマ発生用ガスノズル３４の上方側（詳しくはこのプラズマ発生用ガスノズル３４よりも僅かに回転テーブル２の回転方向上流側の位置からこのノズル３４の前記回転方向下流側の分離領域Ｄよりも僅かにノズル３４側に寄った位置まで）における領域に形成されている。当該開口部４１は平面視概ね扇形に形成されており、回転テーブル２の回転中心よりも若干外側位置から回転テーブル２の外縁よりも外側位置に亘って形成されている。この開口部４１には、天板１２の上端縁から下端縁に向かって当該開口部４１の開口径が段階的に小さくなるように、例えば上下に段部４２、４３が周方向に亘って形成されている。
【００２３】
プラズマ生成部４は、アンテナ４４と、ファラデーシールド５１と、絶縁部材５９と、放電部をなす筐体６１とを備えている。筐体６１は、例えば石英などの誘電体により構成された透磁体（磁力を透過させる材質）であり、前記開口部４１を塞ぐように平面視概ね扇状に形成されており、図３に示す扇の外形線のなす角は例えば６８°である。筐体６１は、その厚さが例えば２０ｍｍである扇状の水平板６２を備えている。この水平板６２の周縁部が上方に突出して側壁６３を形成し、この側壁６３及び水平板６２により凹部６４が形成されている、側壁６３の上縁部は周方向に亘って水平に伸び出してフランジ部６５を形成している。この筐体６１を開口部４１内に落とし込むと、フランジ部６５と下段側の段部４３とが互いに係止する。図４中６６はフランジ部６５と段部４３をシールするＯリングである。６０はフランジ部６５上に設けられるリング部材であり、上段側の段部４４に係止され、フランジ部６５をＯリング６６に押圧して、真空容器１１内を気密に保つ。
【００２４】
水平板６２の下方には当該水平板６２の周縁部に沿って突起部６７が形成されている。この突起部６７は、当該突起部６７と水平板６２と回転テーブル２とに囲まれるプラズマ形成領域（放電空間）６８にＮ2ガス及びＯ3ガスが流入することを阻止し、これらのガスのプラズマが互いに反応してＮＯｘガスが生成することを防ぐ。また、この突起部６７は前記Ｏリング６６が、プラズマに曝されてパーティクルが発生しないように、プラズマがプラズマ形成領域６８からＯリング６６に至るまでの距離を長くし、当該シール部材６６に至るまでにプラズマが失活しやすくする役割も有している。
【００２５】
前記プラズマ発生用ガスノズル３４は、突起部６７に設けられた切り欠きを介して前記プラズマ形成領域６８に進入している。プラズマ発生用ガスノズル３４の吐出口３０は、当該回転方向上流側から流れるＯ3ガスやＮ2ガスのプラズマ形成領域６８への進入を防ぐことができるように、回転テーブル２の回転方向上流側の斜め下方に向かって開口している。なお、他のガスノズルの吐出口３０は鉛直下方に向けて開口している。前記プラズマ発生用ガスは、前記排気口２４に吸引され、プラズマ形成領域６８の外周側及び回転方向下流側から当該領域６８の外部へ排出される。
【００２６】
回転テーブル２の表面及びウエハＷの表面からプラズマ形成領域６８の天井部（水平板６２）までの高さは例えば４〜６０ｍｍこの例では３０ｍｍである。突起部６７の下端と回転テーブル２の上面との間の離間寸法は、０．５〜４ｍｍこの例では２ｍｍである。この突起部６７の幅寸法及び高さ寸法は、夫々例えば１０ｍｍ及び２８ｍｍである。
【００２７】
前記筐体６１の凹部６４内には、電界遮蔽部材である前記ファラデーシールド５１が設けられている。ファラデーシールド５１は金属板（銅（Ｃｕ）板または銅板にニッケル（Ｎｉ）膜及び金（Ａｕ）膜を下側からメッキした板材）により構成されている。ファラデーシールド５１は前記凹部６４の水平板６２に積層される底板５２と、底板５２の外周端から周方向に亘って上方側に伸びる垂直板５３と、を備えておりており、上側が開放された箱状に形成されている。また、回転テーブル２の回転中心部から外周部側へファラデーシールド５１を見たとき、ファラデーシールド５１から各々右側、左側へ伸び出す縁板５４、５４が設けられており、各縁板５４は前記垂直板５３の上端に設けられている。各縁板５４は天板１２の開口部４１の縁部に設けられる図示しない導電性部材に接続され、この導電性部材を介してファラデーシールド５１は接地されている。ファラデーシールド５１の各部の厚み寸法は例えば１ｍｍである。
【００２８】
ファラデーシールド５１の底板５２には多数のスリット５５が設けられている。各スリット５５は後述のアンテナ４４を構成するコイル状に巻回された金属線の伸長方向と直交するように伸び、当該金属線の伸長方向に沿って間隔をおいて配列されており、その配列方向は回転テーブル２の径方向に引き延ばされた八角形状をなしている。各図では簡略して示しているが、実際にはスリットは１５０個以上形成される。スリット５５の幅寸法は１〜５ｍｍ例えば２ｍｍ程度であり、スリット５５、５５間の離間寸法が１〜５ｍｍ例えば２ｍｍ程度である。また、スリット５５に囲まれるように底板５２には前記八角形状の開口部５６が形成されている。開口部５６とスリット５５との離間距離は例えば２ｍｍである。
【００２９】
ファラデーシールド５１は、高周波が印加されるアンテナ４４の周囲に発生する電界及び磁界（電磁界）のうち電界成分がウエハＷに下方に向かうことを阻止してウエハＷの内部に形成された電気配線の電気的なダメージを防ぐ一方で、スリット５５を介して磁界成分を下方に通過させて前記プラズマ形成領域６８にプラズマを形成する。また、前記開口部５６の役割は、スリット５５と同様に磁界成分を通過させることである。
【００３０】
ファラデーシールド５１の底板５２上には、当該底板５２を覆うように板状の前記絶縁部材５９が積層されている。この絶縁部材５９はアンテナ４４とファラデーシールド５１とを絶縁するために設けられ、例えば石英により構成され、その厚み寸法が例えば２ｍｍである。なお、この絶縁部材５９は板状に形成することに限られず、上側が開口した箱状に形成してもよい。
【００３１】
続いてアンテナ４４について説明する。このアンテナ４４は例えば銅の表面をニッケルメッキ及び金メッキの順で被覆した中空の金属線により構成されている。そして、アンテナ４４は、この金属線を３重に巻回して上下に積層したコイル型電極４５を備えるように構成されており、当該コイル型電極４５の両端部は、上側へ向かって引き上げられている。この引き上げられた部分を被支持端部４６、４６と記載する。金属線の内部空間は、図示しない流通機構により当該金属線を冷却するための冷却水が流通し、高周波印加時の放熱が抑制されるように構成されている。
【００３２】
前記被支持端部は４６、４６は各々矩形状の接続部材７１、７１を介して例えば銅からなるバスバー７２、７２の一端に固定されることにより支持されている。各バスバー７２、７２の他端は天板１２上を天板１２の外側へ向かって伸び、整合器７３を介して周波数が例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源７４に接続されている。バスバー７２及び接続部材７１は導電路をなし、高周波電源７４からの高周波電力をコイル型電極４５に供給することができる。それによって上記のように当該コイル型電極４５の周囲に誘導電界及び誘導磁界が形成され、プラズマ形成領域６８に誘導結合プラズマが形成されて放電状態となる。
【００３３】
アンテナ４４の前記コイル型電極４５は前記絶縁部材５９上に設けられ、その周囲はファラデーシールド５１の垂直板５３に囲まれている。このコイル型電極４５の構成について更に説明する。コイル型電極４５は平面で見て回転テーブル２の径方向に引き延ばされた概ね八角形状に巻回されている。この八角形状の角部は直線部分同士を連結し、屈曲した節部４０をなしている。そして、コイル型電極４５は、筐体６１、ファラデーシールド５１及び絶縁部材５９を介して回転テーブル２に対向して設けられ、コイル型電極４５は、図４に示すようにウエハＷ上において回転テーブル２の回転中心部側の端部から回転テーブル２の外周部側の端部に至るまで形成されている。それによって、その下方にプラズマを形成して、ウエハＷ全体がプラズマ処理されるようになっている。
【００３４】
既述のように回転テーブル２が回転すると、前記回転中心部側に比べて前記外周部側では周速度が速くなるため、ウエハＷの面内において外周部側では回転中心部側に比べてプラズマに曝される時間が短い。そこで、図４に示すように、側面から見てアンテナ４４のコイル型電極４５は前記節部４０にて屈曲され、前記回転中心部側の方が外周部側に比べて高い山型に形成されており、外周部側から回転中心部側に向かうに従って回転テーブル２からの離間距離が大きくなるように構成されている。つまり、コイル型電極４５の回転中心部側は外周部側に比べてウエハＷまでの離間距離が大きく、ウエハＷに到達するまでの磁界成分の減衰量が大きい。従ってプラズマ形成領域６８において、前記回転中心部側は外周部側に比べて、プラズマの強度が弱くなる。
【００３５】
図４中のｈ１は、絶縁部材５９の表面においてウエハＷの前記回転中心部から外周部に向かう径方向の中央部に重なる位置からコイル型電極４５までの高さを示しており、この例では２ｍｍ〜１０ｍｍである。また、図４中のｈ２は絶縁部材５９の表面から前記回転中心部側のコイル型電極４５の端部までの高さを示しており、この例では４ｍｍ〜１５ｍｍである。アンテナ４４の各部の高さ位置はこの例に限定されない。図７は、コイル型電極４５を側面から見たときの凹部２１に載置されたウエハＷとコイル型電極４５との位置関係を示している。図中ｈ３は、基板載置領域である凹部２１即ちウエハＷにおける回転テーブル２の回転中心部側の端部と、外周部側の端部との各々からコイル型電極４５に至るまでの離間距離の差を表している。このｈ３が３ｍｍ以上になるように、コイル型電極４５を形成することで上記のようにプラズマ強度の分布を制御し、ウエハＷの面内に均一性高く処理を行うことができる。
【００３６】
また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部７０が設けられており、この制御部７０のメモリ内には後述の成膜処理及び改質処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部７０内にインストールされる。
【００３７】
次に、上述実施の形態の作用について各ガスの流れを示す図８を参照しながら説明する。先ず、シャッタ１６を開いた状態で回転テーブル２を間欠的に回転させながら、図示しない搬送アームにより搬送口１５を介して回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを載置する。次いで、シャッタ１６を閉じ、真空排気手段２Ａにより真空容器１１内を引き切りの状態にすると共に、回転テーブル２を例えば１２０ｒｐｍで時計回りに回転させながらヒータ１７によりウエハＷを例えば３００℃に加熱する。
【００３８】
続いて、処理ガスノズル３１、３３から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを吐出すると共に、プラズマ発生用ガスノズル３４からＡｒガス及びＯ2ガスの混合ガスを例えば５ｓｌｍで吐出する。また、分離ガスノズル３２、３５及び突状部３９からＮ２ガスを各々所定の流量で吐出する。そして、真空排気手段２Ａにより真空容器１１内を予め設定した処理圧力例えば１３３Ｐａに調整する。また、アンテナ４４に対して、例えば１５００Ｗの高周波電力を供給する。
【００３９】
プラズマ発生用ガスノズル３４から吐出したプラズマ発生用ガスは、筐体６１の突起部６７の下方側に衝突し、前記上流側から筐体６１の下方のプラズマ形成領域６８に流入しようとする前記Ｏ3ガスやＮ2ガスをこの領域６８の外側へと追い出す。そして、このプラズマ発生用ガスは、突起部６７により回転テーブル２の回転方向下流側へと押し戻されて行く。この時、既述の各ガス流量に設定すること及び突起部６７を設けたことにより、プラズマ形成領域６８は、真空容器１１内の他の領域よりも例えば１０Ｐａ程度陽圧となり、これによってもプラズマ形成領域６８へのＯ3ガスやＮ2ガスの侵入が阻止される。また、突状部３８から供給されるＮ2ガスについても、このように陽圧になったプラズマ形成領域６８への進入が抑えられ、当該領域６８を避けるように回転テーブル２の周縁部へと流れる。更に、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間においてＮ2ガスを供給しているので、図８に示すように、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガス及びプラズマ発生用ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気されることとなる。
【００４０】
ウエハＷの表面では、回転テーブル２の回転によって第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）の分子層が１層あるいは複数層形成される。ここでプラズマ生成部４を模式的に示した図９も参照しながら説明する。高周波電源７４から供給される高周波電力により、アンテナ４４のコイル型電極４５の周囲に電界及び磁界が発生する。既述のように発生した電界は、ファラデーシールド５１により反射あるいは吸収されることにより、プラズマ形成領域６８への到達が阻害される。一方、磁界はファラデーシールド５１のスリット５５及び筐体６１を透過し、回転テーブル２上へ供給されてプラズマ発生用ガスノズル３４から吐出されたプラズマ発生用ガスを活性化し、イオンやラジカルなどのプラズマＰが生成する。
【００４１】
既述のように、アンテナ４４のコイル型電極４５は回転テーブル２の外周部側から回転中心部側に向かうに従って回転テーブル２からの距離が大きくなるように構成されているので、前記回転中心部側ほど回転テーブル２に到達するまでの磁界の減衰量が大きい。従って回転テーブル２の表面に形成されるプラズマＰは前記外周部側から中心部側に向かうに従ってその強度が小さくなる。その結果として、ウエハＷにおいて前記外周部側ほど、プラズマ強度が大きい雰囲気を比較的高い速度で通過し、前記回転中心部側ほどプラズマ強度が小さい雰囲気を比較的低い速度で通過する。
【００４２】
そして、このように形成されたプラズマＰにより、ウエハＷ表面に形成されたシリコン酸化膜が改質される。具体的には例えばシリコン酸化膜から有機物などの不純物が放出されたり、シリコン酸化膜内の元素が再配列されてシリコン酸化膜の緻密化（高密度化）が図られる。そして、シリコン酸化膜表面にはＳｉ含有ガスの吸着サイトとなるＯＨ基が均一性高く形成されると共に、ウエハＷ表面のＯ3ガスによりウエハＷ表面を構成するＳｉ（シリコン）の酸化が均一性高く進行する。
【００４３】
回転テーブル２の回転が続けられ、このように各ウエハＷにおいてＳｉ含有ガスの吸着、Ｏ3ガスによるウエハＷ表面の酸化、プラズマＰによる酸化シリコンの改質処理が順次繰り返され、ＳｉＯ2分子がウエハＷに積層される。所望の膜厚のＳｉＯ2膜が形成されると、各ガスの供給が停止し、ウエハＷは搬入時とは逆の動作で装置から搬出される。
【００４４】
上述の成膜装置１では、回転テーブル２の外周部側よりも回転中心部側の高さが高くなるように、側面視折り曲げられたコイル型電極４５からなるアンテナ４４が設けられている。回転テーブル２が回転するときに外周部側が回転中心部側に比べて周速度が大きいため、プラズマ形成領域６８のプラズマＰに曝される時間が短くなるが、このようにアンテナ４４を構成して回転中心部側のプラズマ強度を外周部側に比べて抑えることで、ウエハＷの面内に均一性高いプラズマ処理を行うことができ、均一性高いＳｉＯ2膜を成膜することができる。
【００４５】
アンテナ４４のコイル型電極４５は、図１０に示すように側面から見て弓状に湾曲し、前記回転テーブル２の外周部側よりも回転中心部側が高くなるように形成してもよく、図１１に示すように側面から見て直線状に金属線が伸びるようにコイル型電極４５が形成されていてもよい。これらのようにコイル型電極４５を形成した場合も、既述のように回転中心部側が外周部側よりもウエハＷから離れるように設定される。
【００４６】
（第２の実施形態）
続いて第２の実施形態について、第１の実施形態との差異点を中心に説明する。図１２は第２の実施形態のプラズマ生成部８の斜視図であり、図１３及び図１４はこのプラズマ生成部８の側面図である。このプラズマ生成部８では、回転テーブル２の外周部側の絶縁部材５９上に側面視Ｌ字型の角度調整用部材８１が設けられており、前記Ｌ字の垂直部８２はファラデーシールド５１の垂直板５３に固定されている。前記Ｌ字の水平部８３の下側には切り欠き８４が形成されており、コイル型電極４５の前記外周部側の最下段の金属線がこの切り欠き８４を通過し、絶縁部材５９と水平部８３との間に挟み込まれている。そして、図１３、図１４に示すようにこの切り欠き８４を通過する金属線を軸としてアンテナ４４が回動自在に構成され、この回動軸は回転テーブル２の径方向に直交する水平軸である。
【００４７】
各バスバー７２にはスリット８５が形成され、接続部材７１はこのスリット８５に対応したピン８６を備えており、スリット８５の任意の位置で当該ピン８６を固定することができ、それによって、前記コイル型電極４５を、回転テーブル２の中心部側の高さが外周部側の高さよりも高くなるように水平面に対して任意の角度位置で固定することができると共に、例えば１°刻みで前記角度を変更することができる。つまり、前記角度調整用部材８１は、支持部であるバスバー７２を介してアンテナ４４の上下方向の傾きを調整する傾き調整機構をなす。
【００４８】
この場合にもウエハＷにおける回転中心部側、外周部側のアンテナ４４に対する離間距離の差ｈ３が既述の範囲内に収まるように設定される。そして当該範囲内において、ユーザはウエハＷに対して行う処理、例えばウエハＷに形成する膜厚や回転テーブル２の回転速度に応じてこのコイル型電極４５の角度を変更する。そして、回転テーブル２の径方向に沿ったウエハＷの径方向のプラズマ分布を適切にして、ウエハＷの面内に均一な処理を行うことができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
この第３の実施形態のプラズマ生成部９は、第２の実施形態と同様にアンテナ４４の上下方向の傾きを調整する。図１５はプラズマ生成部９の斜視図であり、図１６及び図１７は当該プラズマ生成部９の側面図である。このアンテナ４４には各々ブロック状に形成された４つの間隔調整部材９１及び引き上げ部材９２が設けられている。これらの間隔調整部材９１及び引き上げ部材９２には上下方向に各々間隔をおいて３つの孔が設けられており、アンテナ４４を構成する金属線は、これらの孔に差し込まれて巻回されることにより、前記コイル型電極４５を形成しており、アンテナ４４の角度を変更するにあたり各段の金属線が互いに接触することが防がれるようになっている。この間隔調整部材９１は他の実施形態のアンテナ４４に使用してもよい。
【００５０】
第２の実施形態と同様にファラデーシールド５１には角度調整用部材８１が設けられ、アンテナ４４はその角度が調整自在に構成される。前記引き上げ部材９２は、コイル型電極４５の回転テーブル２の中心部側に配置されており、引き上げ部材９２の上側には上方へ伸びるロッド９３が接続されている。ロッド９３は引き上げ部材９２に対して前記アンテナ４４の回動軸に並行する軸回りに回動自在に構成され、アンテナ４４の角度を変えたときにアンテナ４４に加わる圧力を抑えることができる。ロッド９３の先端から当該ロッド９３の長さ方向に伸びるように長ネジ９４が設けられている。
【００５１】
筐体６１のフランジ部６５の回転方向上流側と回転方向下流側との間を橋渡しするように橋状部材９５が設けられており、この橋状部材９５は筐体６１に対して固定されている。この橋状部材９５の上側には垂直に伸びる１対の脚部９６と脚部９６の上端同士を接続する水平部９７とを備えた支持台９８が設けられている。橋状部材９５及び支持台９８の前記水平部９７には各々上下方向に貫通孔９５ａ、９８ａが設けられており、各貫通孔９５ａ、９８ａは互いに重なるように設けられている。貫通孔９５ａ、９８ａには各々ロッド９３、長ネジ９４が貫通している。図中９９、９９は水平部９７に対して長ネジ９４を固定するためのナットである。
【００５２】
図１６、１７に示すように、長ネジ９４は、ナット９９、９９により水平部９７に対して任意の高さ位置に取り付けることができ、この取り付ける位置に応じて上記のコイル型電極４５の前記回転中心部側が持ち上がり、前記高さの差ｈ３、即ちアンテナ４４の水平面に対する角度を自在に調整できるようになっている。また、バスバー７２、７２はそのように角度を任意に変更するために可撓性を有する薄板により構成されている。
【００５３】
前記水平部９７上にはリニアゲージ１０１が、支持部材１００により支持されて設けられている。リニアゲージ１０１は、測定本体部１０２と測定本体部１０２から鉛直下方に向かって伸びる筒部１０３と筒部１０３内から鉛直下方に伸びる昇降軸１０４とを備えている。前記筒部１０３に対して昇降軸１０４は昇降自在に構成され、昇降軸１０４の先端は、前記長ネジ９４の先端に接触している。また、測定本体部１０２は不図示の表示部に接続されており、この昇降軸１０４の先端位置と、筒部１０３の所定の高さ位置例えば筒部１０３の先端位置との間の離間距離ｈ４を測定し、前記表示部に表示できるように構成されている。
【００５４】
予め所望のＳｉＯ2膜の膜厚及び回転テーブル２の回転速度ごとに適切な前記離間距離ｈ４を求めておく。そして、上記の成膜処理を開始する前にこれら処理条件に応じて前記高さｈ４が適切な値になるように変更する。これによってウエハＷの面内に、より均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
第３の実施形態との差異点を中心に図１８を参照しながら第４の実施形態のプラズマ生成部１０の構成を説明する。このプラズマ生成部１０の水平部９７上には駆動機構１１１が設けられている。駆動機構１１１は下方に伸びる昇降軸１１２を昇降させる。昇降軸１１２の下端は、ロッド９３に接続されており、ロッド９３の昇降に応じてアンテナ４４の水平面に対する角度が自在に変更できる。昇降軸１１２の下端の高さは制御部７０から送信される制御信号によって制御され、それによって例えば図中にθ１で示す水平面に対するアンテナ４４の傾きが制御される。
【００５６】
図１９は、前記制御部７０の構成を示すブロック図である。図中１１３はバス、１１４はＣＰＵ、１１５はプログラム格納部でありプログラム１１６を格納する。１１７はウエハＷに形成するＳｉＯ2膜の膜厚（ｎｍ）と、前記ＳｉＯ2膜を形成するために回転テーブルが回転する１分間あたりの回転数（ｒｐｍ）と、前記アンテナ傾きθ１との対応関係が格納されたテーブルである。１１８は例えばキーボードやタッチパネル等により構成される入力部であり、ユーザは所望の膜厚及び前記回転数をこの入力部１１８から設定する。
【００５７】
プログラム１１６は、第１の実施形態と同様に成膜装置１の各部の動作を制御する他に入力部１１８から設定された設定に基づいて駆動機構１１１の動作を制御する。具体的に入力部１１８から、前記膜厚及び回転数を入力すると、テーブルからこれらの入力値に対応するアンテナ傾きθ１が読み出され、この読み出された傾きθ１になるように駆動機構１１１が動作してアンテナ４４が傾けられる。そして、第１の実施形態で説明したように成膜処理が開始され、設定した回転数で回転テーブル２が回転し、アンテナ４４の傾きに応じた分布でプラズマが形成され、設定した膜厚のＳｉＯ2膜が得られる。これら一連の工程はプログラム１１６により制御される。このように装置を構成しても上記の各実施形態と同様にウエハＷの面内に均一性高い処理を行うことができる。膜厚と回転数と傾きθ１との関係は予め測定することにより求めておく。
【００５８】
また、既述の例では、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガスとを用いてシリコン酸化膜を成膜する例について説明したが、例えば第１の処理ガス及び第２の処理ガスとして夫々Ｓｉ含有ガスとアンモニア（ＮＨ3）ガスとを用いて窒化シリコン膜を成膜しても良い。この場合には、プラズマを発生させるための処理ガスとしては、アルゴンガス及び窒素ガスまたはアンモニアガスなどが用いられる。
更に、例えば第１の処理ガス及び第２の処理ガスとして夫々ＴｉＣｌ2（塩化チタン）ガスとＮＨ3（アンモニア）ガスとを用いて窒化チタン（ＴｉＮ）膜を成膜しても良い。この場合には、ウエハＷとしてはチタンからなる基板が用いられ、プラズマを発生させるためのプラズマ生成ガスとしては、アルゴンガス及び窒素ガスなどが用いられる。
【００５９】
また、３種類以上の処理ガスを順番に供給して反応生成物を積層するようにしても良い。具体的には、例えばＳｒ（ＴＨＤ）２（ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト）やＳｒ（Ｍｅ５Ｃｐ）２（ビスペンタメチルシクロペンタジエニエルストロンチウム）等のＳｒ原料と、例えばＴｉ（ＯｉＰｒ）２（ＴＨＤ）２（チタニウムビスイソプロポキサイドビステトラメチルヘプタンジオナト）やＴｉ（ＯｉＰｒ）（チタニウムテトライソプロポキサイド）等のＴｉ原料と、をウエハＷに供給した後、ウエハＷにＯ3ガスを供給して、ＳｒとＴｉとを含む酸化膜であるＳＴＯ膜からなる薄膜を積層しても良い。
【００６０】
上記の装置では、分離領域Ｄにガスノズル３２、３５からＮ2ガスを供給したが、この分離領域Ｄとしては、各処理領域Ｐ１、Ｐ２間を区画する壁部を設けて、ガスノズル３２、３５を配置しなくてもよい。また、上記のようにファラデーシールド５１を設けて電界を遮蔽することが好ましいが、このファラデーシールド５１を設けずに処理を行ってもよい。
【００６１】
筐体６１を構成する材質としては、石英に代えて、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イットリアなどの耐プラズマエッチング材を用いても良いし、例えばパイレックスガラス（登録商標）などの耐熱ガラスの表面にこれら耐プラズマエッチング材をコーティングしても良い。即ち、筐体６１はプラズマに対する耐性が高く、且つ磁界を透過する材質（誘電体）により構成すれば良い。また、ファラデーシールド５１の上方に板状の絶縁部材５９を配置して、当該ファラデーシールド５１とアンテナ４４とを絶縁しているが、この絶縁部材５９を配置する代わりに、例えばアンテナ４４を石英などの絶縁材により被覆するようにしても良い。
【００６２】
既述の実施形態ではＳｉを含むガスとＯ3ガスとをウエハＷにこの順番で供給して反応生成物を成膜した後、プラズマ生成部４により当該反応生成物の改質を行う例について説明したが、反応生成物を成膜する時に用いられるＯ3ガスをプラズマ化しても良い。即ち、ガスノズル３３を設けずに上記のガスノズル３４からＯ3ガスを供給し、プラズマ形成領域６８で、Ｓｉの酸化とＳｉＯ2の改質とを行ってもよい。
【００６３】
上記の実施形態では、反応生成物の成膜と当該反応生成物の改質処理とを交互に行ったが、反応生成物を例えば７０層（およそ１０ｎｍの膜厚）程度積層した後、これら反応生成物の積層体に対して改質処理を行っても上記と同様の効果が得られる。具体的には、Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを供給して反応生成物の成膜処理を行っている間はアンテナ４４への高周波電力の供給を停止する。そして、積層体の形成後、これらＳｉ含有ガス及びＯ3ガスの供給を停止してアンテナ４４へ高周波電力を供給して、ウエハＷにプラズマ処理を行うことができる。
【００６４】
また、上記の例では基板処理装置の一実施形態として成膜装置１について示したが、このような成膜装置として構成することには限られず例えばエッチング装置として基板処理装置を構成してもよい。具体的には、上記のプラズマ生成部４を回転テーブル２の周方向に２箇所設けて各箇所で上記のプラズマ処理が行えるように装置を構成する。各プラズマ生成部４により形成されるプラズマ形成領域６８を第１のプラズマ形成領域、第２のプラズマ形成領域とする。第１のプラズマ形成領域に設けられるガスノズル３４からは、例えばポリシリコン膜をエッチングするためのＢｒ（臭素）系のエッチングガスを供給し、第２のプラズマ形成領域に設けられるガスノズル３４からは、シリコン酸化膜をエッチングするための例えばＣＦ系のエッチングガスを供給する。
【００６５】
ウエハＷ上には、例えばポリシリコン膜とシリコン酸化膜とが交互に複数層に亘って積層されると共に、この積層膜の上層側に、ホールや溝についてパターニングされたレジスト膜が形成されている。このウエハＷに対して前記基板処理装置を用いてプラズマエッチング処理を行うと、例えば第１のプラズマ形成領域において、レジスト膜を介して積層膜の上層側のポリシリコン膜がエッチングされる。次いで、第２のプラズマ形成領域において、このポリシリコン膜の下層側のシリコン酸化膜がレジスト膜を介してエッチングされ、こうして回転テーブル２の回転により、共通のレジスト膜を介して積層膜が上層側から下層側に向かって順番にエッチングされていく。このエッチング装置においても成膜装置１と同様にプラズマによる処理量をウエハＷの面内で揃えることができるので、ウエハＷの面内で均一性高い処理を行うことができる。また、そのように第１のプラズマ形成領域及び第２のプラズマ形成領域を形成した場合、各領域のガスノズル３４から異なるガスを回転テーブル２に供給して、各領域でウエハＷの表面の改質処理を行ってもよい。
【００６６】
（評価試験１）
アンテナ４４のコイル型電極４５の形状を各々変更した成膜装置１を用いて上記した手順でウエハＷにＳｉＯ2膜を成膜し、前記ウエハＷにおいて回転テーブル２の外周部から回転中心部に向かう直径上の複数の位置でＳｉＯ2膜の膜厚の測定を行った。成膜処理に用いたウエハＷの表面には膜が形成されておらず、ウエハＷ全体がシリコンにより構成されている。前記コイル型電極４５は各実施形態と同様に３重に金属線を巻回し、平面形状が八角形になるように５種類作成しているが、各々上下方向への屈曲度合いを変更している。各アンテナ４４を４４Ａ〜４４Ｅとして表記する。
【００６７】
図２０はアンテナ４４Ａの概略側面、図２１はアンテナ４４Ｂの概略側面、図２２はアンテナ４４Ｃ〜４４Ｅの概略側面を夫々示しており、これら図２０〜２２では左側が回転テーブル２の中心部側、右側が外周部側である。また、図２３はアンテナ４４Ａのコイル型電極４５の概略上面を示し、図２４はアンテナ４４Ｂ〜４４Ｅのコイル型電極４５の上面を示している。各図２３、２４では上側が前記回転中心部側、下側が外周部側である。
【００６８】
アンテナ４４Ａは、側面から見て前記回転中心部側から外周部側に至るまで、最下段の金属線が絶縁部材５９に接している。図２３にはＴ１〜Ｔ４でコイルの上段側の金属線の表面のポイントを各々示しており、これらのポイントＴ１〜Ｔ４の絶縁部材５９からの高さはいずれも３０ｍｍである。アンテナ４４Ｂは、アンテナ４４Ａのコイル型電極４５の回転中心部側、外周部側を夫々上方、下方に向けて折り曲げたように構成されている。これらの折り曲げ位置としては夫々コイル型電極４５の回転中心部側の端部（アンテナ先端部とする）、外周部側の端部（アンテナ根本部とする）から夫々５０ｍｍである。前記絶縁部材５９からアンテナ先端部の下端までの高さｈ５は６ｍｍであり、コイルの下端の金属線において、アンテナ根本部側の折り曲げ位置からアンテナ根本部の下端までの高さｈ６は２ｍｍである。また、図２３に示すポイントＴ１〜Ｔ８の絶縁部材５９からの高さは順に３４ｍ、３４ｍｍ、３０ｍｍ、３０ｍｍ、３０ｍｍ、３２ｍｍ、３５ｍｍ、３６ｍｍである。図中５９Ａ、５９Ｂは台座であり、回転中心部側、外周部側に夫々配置され、コイル型電極４５の下部を支持している。各台座５９Ａ、５９Ｂは石英により構成されており、その高さは２ｍｍである。
【００６９】
アンテナ４４Ｃ〜４４Ｅはアンテナ４４Ｂと略同様に構成されているが、コイル型電極４５の回転中心部側がより高く引き上げられるように屈曲されている。また、台座５９Ａの高さを４ｍｍとしている。以下にアンテナ４４Ｂとのその他の差異点を説明する。アンテナ４４Ｃでは前記高さｈ５は１０ｍｍであり、ポイントＴ１〜Ｔ８の絶縁部材５９からの高さは順に３７ｍ、３７ｍｍ、３０ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、３４ｍｍ、３４ｍｍ、３５ｍｍである。アンテナ４４Ｄでは前記ｈ５は８ｍｍ、ポイントＴ１〜Ｔ８の前記各高さはアンテナ４４Ｃと同じである。アンテナ４４Ｅの前記ｈ５は９．５ｍｍであり、ポイントＴ１〜Ｔ８の前記各高さはアンテナ４４Ｃと同じである。
【００７０】
図２５はこの評価試験１の結果を使用したアンテナ毎に示したグラフである。縦軸はウエハＷの各測定位置におけるＳｉＯ２の膜厚（ｎｍ）、横軸は測定位置を示している。この測定位置については、上記のウエハＷの直径において、回転テーブル２の回転中心部側の端部からの距離（ｍｍ）を示している。すなわち、測定位置が０ｍｍ、１５０ｍｍ、３００ｍｍとして表すポイントは、夫々ウエハＷの前記回転中心部側の端部、ウエハＷの中心、回転テーブル２の外周部側の端部である。このグラフよりアンテナ４４Ａを用いた処理では、前記回転中心部側の膜厚が、前記外周部側の膜厚に比べて小さく、これらの膜厚の差が比較的大きい。しかし、アンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いた処理では、これらの膜厚の差が低減されており、均一性高い処理が行われていることが分かる。これは、アンテナ４４Ａを用いた場合、前記回転中心部側ではプラズマの強度が強すぎて吸着サイトの形成が大きく抑えられてしまったが、アンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いることで、当該回転中心部側のプラズマの強度が弱められ、吸着サイトがウエハＷの面内に均一性高く分布したためであると考えられる。
【００７１】
この評価試験１で、アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを夫々用いた処理の各測定位置の膜厚の平均値は、順に９．２４ｎｍ、９．２９ｎｍ、９．２８ｎｍ、９．３４ｎｍ、９．３５ｎｍであり、各処理で大きな差は見られなかった。ただし、これらの処理について均一性（＝（測定値の最大値−測定値の最小値）／（平均値×２）×１００）を算出したところ、アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを夫々用いた処理で、順に０．４０、０．２５、０．２１、０．２２、０．２０であった。つまり、アンテナ４４Ａを用いた処理が最も膜厚の均一性が低く、アンテナ４４Ｅを用いた処理が最も膜厚の均一性が高かった。
【００７２】
（評価試験２）
ウエハＷとして、表面に酸化膜が用いられていることを除いて評価試験１と同様の実験を行った。図２６はこの評価試験２の結果を示したグラフである。評価試験１の結果と同様にアンテナ４４Ａによる処理では回転中心部側の膜厚が、外周部側の膜厚に比べて小さくなっており、これらの膜厚の差が比較的大きい。しかしアンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いた処理では、これら回転中心部側の膜厚と外周部側の膜厚との差が低減されている。また、アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを用いた処理の各測定位置における膜厚の平均値は、順に７．５２ｎｍ、７．６７ｎｍ、７．７３ｎｍ、７．６０ｎｍ、７．６８ｎｍであり、各処理で大きな差は見られなかったが前記均一性については、０．８０、０．４２、０．５８、０．３９、０．２０となった。つまり、アンテナ４４Ａを用いた処理が最も膜厚の均一性が低く、アンテナ４４Ｅを用いた処理が最も膜厚の均一性が高かった。
【００７３】
（評価試験３）
処理ガスノズル３１からＳｉ含有ガスの供給を行わないことを除いて評価試験１と同様に処理を行い、ウエハＷ表面のＳｉが酸化されることによって形成されるＳｉＯ2膜の膜厚の測定を行った。図２７はこの評価試験３の結果を示したグラフである。このグラフより、アンテナ４４Ａによる処理では回転中心部側の膜厚が外周部側の膜厚に比べて大きい。即ち外周部側よりも中心部側の方がプラズマの強度が強く酸化が大きく進行している。アンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いた処理においても回転中心部側の膜厚が外周部側の膜厚に比べて大きいが、アンテナ４４Ａの結果に比べて回転中心部側の膜厚が小さく、当該回転中心部側の膜厚と外周部側の膜厚との差が小さくなっている。つまりアンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いた場合、アンテナ４４Ａを用いる場合に比べて中心部側のプラズマの強度が弱まり、ウエハＷに均一性高い酸化処理が行われていることが分かる。
【００７４】
アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを用いた処理の各測定位置における膜厚の平均値は、順に３．４６ｎｍ、３.３２ｎｍ、３．２５ｎｍ、３．３２ｎｍ、３．３１ｎｍであり、各処理で大きな差は見られなかった。しかし、算出した均一性は、アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを用いた場合、夫々６．４０、４．３９、３．２２、４．０７、３．５６であった。つまり、アンテナ４４Ａを用いた処理が最も膜厚の均一性が低く、アンテナ４４Ｃを用いた処理が最も膜厚の均一性が高かった。
【００７５】
この評価試験１〜３の結果から、アンテナ４４の回転中心部側を外周部側よりも回転テーブル２から離れるように折り曲げることで、プラズマの分布を制御し、ウエハＷに均一性高い処理を行うことができることが分かる。従って、本発明の効果が示された。
【符号の説明】
【００７６】
１ 成膜装置
１１ 真空容器
１２ 天板
３１、３３ 処理ガスノズル
３４ プラズマ発生用ガスノズル
４４ アンテナ
４５ コイル型電極
５１ ファラデーシールド
５９ 絶縁部材
６１ 筐体
７０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に複数種類の処理ガスを順番に供給して成膜処理を行う成膜装置及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの基板に対して例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）などの薄膜の成膜を行う手法の一つとして、互いに反応する複数種類の処理ガスを基板の表面に順番に供給して反応生成物を積層するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。このＡＬＤ法を用いて成膜処理を行う成膜装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、真空容器内に設けられた回転テーブル上に複数枚の基板を周方向に並べると共に、例えば回転テーブルに対向するように配置された複数のガス供給部に対して回転テーブルを相対的に回転させることにより、これら基板に対して各処理ガスを順番に供給する装置が知られている。
【０００３】
ところで、ＡＬＤ法では、通常のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と比べて、ウエハの加熱温度（成膜温度）が例えば３００℃程度と低いので、例えば処理ガス中に含まれている有機物などが薄膜中に不純物として取り込まれてしまう場合がある。そこで、例えば特許文献２に記載されているように、薄膜の成膜と共にプラズマを用いた改質処理を行うことにより、このような不純物を薄膜から取り除くこと、あるいは低減させることができると考えられる。
【０００４】
しかし回転テーブル上でプラズマを形成して前記改質処理を行う場合、回転テーブルの中心部側と外周部側との間で速度が異なる。つまり、ウエハの面内で前記回転テーブルの中心部側と回転テーブルの外周側との間でプラズマに曝される時間が異なる。その結果としてウエハの面内で均一な処理を行うことが難しく、膜厚の均一性が低くなってしまうおそれがあるという問題がある。特許文献２の発明についても膜厚の均一性を高める手法について記載されているが、より高い均一性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１０２
【特許文献２】特開２０１１−４０５７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、複数の処理部を順番に通過させ、複数種類の処理ガスを順番に供給すると共にプラズマ処理を行うにあたり、基板に均一な処理を行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の成膜装置は、真空容器内にて、基板載置領域に基板を載置した回転テーブルを回転させることにより前記基板を公転させて複数の処理部を順番に通過させ、これにより複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを行って基板に成膜処理を行う成膜装置において、
前記回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の具体的な態様としては例えば下記の通りである。
（１）前記アンテナを回転テーブルの面に対して平行に見たときに、回転テーブルの中央部側が高くなるように折れ曲がった形状または湾曲した形状である。
（２）前記アンテナは、上下方向に伸びる軸の周りにコイル状に巻かれた構造であり、少なくとも最下部のアンテナ部分における回転テーブルとの離間距離が既述のように記載されたように設定されている。
（３）前記アンテナを支持する支持部と、この支持部を介してアンテナの上下方向の傾きを調整するための傾き調整機構を備えたことを特徴とする。
（４）前記傾き調整機構は、アンテナの傾きを調整するための駆動機構を備えている。
（５）入力された成膜処理の種別に応じてアンテナの傾きを決定し、決定された傾きになるように前記駆動機構を制御する制御部を備えている。
（６）前記アンテナは、複数の直線部分と、直線部分同士を連結する節部分と、からなり、前記節部分にて折り曲げることができるように構成されている。
【０００９】
本発明の基板処理装置は、真空容器内にて、基板載置領域に基板を載置した回転テーブルを回転させることにより前記基板を公転させて複数の処理部を順番に通過させ、これにより複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを行って基板にガス処理を行う基板処理装置において、
前記回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルの基板載置領域に対向するプラズマ形成用のアンテナが設けられ、前記アンテナの基板載置領域における回転テーブルの中央部側の離間距離が、回転テーブルの外周部側の離間距離よりも大きい。従って、回転テーブルに載置された基板の前記回転テーブルの中心部側は比較的弱い強度のプラズマに比較的長い時間曝され、前記回転テーブルの外周部側は比較的強い強度のプラズマに比較的短い時間曝される。その結果として基板の面内に均一性高く成膜などの処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の成膜装置の縦断側面図である。
【図２】前記成膜装置の概略断面斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置を構成するプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図５】前記プラズマ生成部の縦断正面図である。
【図６】前記プラズマ生成部の分解斜視図である。
【図７】ウエハとアンテナとの位置関係を説明する説明図である。
【図８】前記成膜装置に形成されるガス流を示す説明図である。
【図９】前記プラズマ生成部により発生するプラズマの模式図である。
【図１０】プラズマ生成部を構成するアンテナの他の例を示す側面図である。
【図１１】前記アンテナのさらに他の例を示す側面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るプラズマ生成部の斜視図である。
【図１３】前記第２の実施形態のプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図１４】前記第２の実施形態のプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図１５】第３の実施形態に係るプラズマ生成部の斜視図である。
【図１６】前記第３の実施形態のプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図１７】前記第３の実施形態のプラズマ生成部の縦断側面図である。
【図１８】第４の実施形態に係るプラズマ生成部の斜視図である。
【図１９】前記第４の実施形態の成膜装置を構成する制御部のブロック図である。
【図２０】評価試験で用いたアンテナの側面図である。
【図２１】評価試験で用いたアンテナの側面図である。
【図２２】評価試験で用いたアンテナの側面図である。
【図２３】評価試験で用いたアンテナの上面図である。
【図２４】評価試験で用いたアンテナの上面図である。
【図２５】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【図２６】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【図２７】評価試験の結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の実施の形態の成膜装置１について、図１〜図３を参照して説明する。図１、図２、図３は夫々成膜装置１の縦断側面図、概略断面斜視図、横断平面図である。この成膜装置１は、ＡＬＤ法によりウエハＷの表面に反応生成物を積層して薄膜を成膜すると共に、この薄膜に対してプラズマ改質を行う。成膜装置１は概ね円形状の扁平な真空容器１１と、真空容器１１内に水平に設けられた円形の回転テーブル２と、を備えている。真空容器１１の周囲は大気雰囲気であり、成膜処理中にその内部空間は真空雰囲気とされる。天板１２と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１３とにより構成されている。図１中１１ａは、真空容器１１内を気密に保つためのシール部材であり、１３ａは容器本体１３の中央部を塞ぐカバーである。
【００１３】
回転テーブル２は、回転駆動機構１４に接続され、回転駆動機構１４によりその中心軸周りに周方向に回転する。回転テーブル２の表面側（一面側）には、前記回転方向に沿って５つの基板載置領域である凹部２１が形成されており、この凹部２１に基板であるウエハＷが載置される。そして、回転テーブル２の回転により凹部２１のウエハＷが前記中心軸周りに公転する。図中１５はウエハＷの搬送口である。図３中１６は搬送口１５を開閉自在なシャッタである（図２では省略している）。各凹部２１の底面には図示しない３つの孔が回転テーブル２の厚さ方向に形成されており、この孔を介して昇降自在な不図示の昇降ピンが回転テーブル２の表面にて突没し、ウエハＷの搬送機構と凹部２１との間でウエハＷの受け渡しを行う。
【００１４】
回転テーブル２上には、当該回転テーブル２の外周から中心へ向かって伸びる棒状の第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル３２、第２の処理ガスノズル３３、プラズマ発生用ガスノズル３４及び分離ガスノズル３５が、この順で時計回りに配設されている。これらのガスノズル３１〜３５の下方には、ノズル長さ方向に沿って多数の吐出口３０が形成されている。
【００１５】
第１の処理ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含むＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン、ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスを吐出し、第２の処理ガスノズル３３は、Ｏ3（オゾン）ガスを吐出する。プラズマ発生用ガスノズル３４は、例えばＡｒ（アルゴン）ガスとＯ2ガスとの混合ガス（Ａｒ：Ｏ2＝１００：０．５〜１００：２０程度の体積比）を吐出する。分離ガスノズル３２、３５は、Ｎ2（窒素）ガスを吐出する。
【００１６】
真空容器１１の天板１２は、下方に突出する扇状の２つの突状部３６を備え、突状部３６は周方向に間隔をおいて形成されている。前記分離ガスノズル３２、３５は、夫々突状部３６にめり込むと共に、当該突状部３６を周方向に分割するように設けられている。前記第１の処理ガスノズル３１、第２の処理ガスノズル３３は、各突状部３６から離れて設けられている。
【００１７】
第１の処理ガスノズル３１の下方領域は、Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１をなし、第２の処理ガスノズル３３の下方領域は、ウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスとＯ3ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２をなす。突状部３６、３６の下方は分離領域Ｄ、Ｄとして構成されている。成膜処理時に分離ガスノズル３２、３４から前記分離領域Ｄに供給されたＮ2ガスが、当該分離領域Ｄを周方向に広がり、回転テーブル２上でＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合されることを防ぎ、これらのガスを後述の排気口２３、２４へと押し流す。
【００１８】
図中２２は回転テーブル２の外周側の下方に設けられるリング部材であり、フッ素系のクリーニングガスを真空容器１１内に通流させた時に当該クリーニングガスから真空容器１１の内壁を保護する。リング部材２２の上面には排気口２３、２４が開口しており、各排気口２３、２４は、各々真空ポンプなどの真空排気手段２Ａに接続されている。排気口２３は第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスを排気し、排気口２４は第２の処理ガスノズル３３からのＯ3ガス及びプラズマ発生用ガスノズル３４から供給された前記混合ガスを排気する。また各排気口２３、２４から分離ガスノズル３２、３５から供給されたＮ2ガスが排気される。図２中２５はリング部材２２の上面に設けられた溝部であり、排気口２４に向かう上記の各ガスをガイドする。
【００１９】
回転テーブル２の中心部領域３７にＮ2ガスが供給され、天板１２において、円形に下方に突出した突状部３８に形成された流路３９を介して、このＮ2ガスが回転テーブル２の径方向外側に供給されて、前記中心部領域３７での各ガスの混合が防がれる。突状部３９の外周には突状部３６、３６の内周が接続されている。また、図示は省略しているが、カバー１３ａ内及び回転テーブル２の裏面側にもＮ2ガスが供給され、処理ガスがパージされるようになっている。
【００２０】
真空容器１１の底部、即ち回転テーブル２の下方には回転テーブル２から離れた位置にヒータ１７が設けられている。ヒータ１７の回転テーブル２への輻射熱により回転テーブル２が昇温し、凹部２１に載置されたウエハＷが加熱される。図中１７ａはヒータ１７表面に成膜されることを防ぐためのシールドである。
【００２１】
次に、成膜装置１に設けられたプラズマ生成部４について図４〜図６も参照しながら説明する。図４はプラズマ生成部４を回転テーブル２の径方向に沿って見た縦断側面図であり、図５はプラズマ生成部４を回転テーブル２の回転中心側から外周側に見た縦断正面図である。図６は、プラズマ生成部４の各部の分解斜視図である。
【００２２】
プラズマ生成部４は、前記天板１２の厚さ方向に貫通した開口部４１に設けられている。開口部４１は既述のプラズマ発生用ガスノズル３４の上方側（詳しくはこのプラズマ発生用ガスノズル３４よりも僅かに回転テーブル２の回転方向上流側の位置からこのノズル３４の前記回転方向下流側の分離領域Ｄよりも僅かにノズル３４側に寄った位置まで）における領域に形成されている。当該開口部４１は平面視概ね扇形に形成されており、回転テーブル２の回転中心よりも若干外側位置から回転テーブル２の外縁よりも外側位置に亘って形成されている。この開口部４１には、天板１２の上端縁から下端縁に向かって当該開口部４１の開口径が段階的に小さくなるように、例えば上下に段部４２、４３が周方向に亘って形成されている。
【００２３】
プラズマ生成部４は、アンテナ４４と、ファラデーシールド５１と、絶縁部材５９と、放電部をなす筐体６１とを備えている。筐体６１は、例えば石英などの誘電体により構成された透磁体（磁力を透過させる材質）であり、前記開口部４１を塞ぐように平面視概ね扇状に形成されており、図３に示す扇の外形線のなす角は例えば６８°である。筐体６１は、その厚さが例えば２０ｍｍである扇状の水平板６２を備えている。この水平板６２の周縁部が上方に突出して側壁６３を形成し、この側壁６３及び水平板６２により凹部６４が形成されている、側壁６３の上縁部は周方向に亘って水平に伸び出してフランジ部６５を形成している。この筐体６１を開口部４１内に落とし込むと、フランジ部６５と下段側の段部４３とが互いに係止する。図４中６６はフランジ部６５と段部４３をシールするＯリングである。６０はフランジ部６５上に設けられるリング部材であり、上段側の段部４４に係止され、フランジ部６５をＯリング６６に押圧して、真空容器１１内を気密に保つ。
【００２４】
水平板６２の下方には当該水平板６２の周縁部に沿って突起部６７が形成されている。この突起部６７は、当該突起部６７と水平板６２と回転テーブル２とに囲まれるプラズマ形成領域（放電空間）６８にＮ2ガス及びＯ3ガスが流入することを阻止し、これらのガスのプラズマが互いに反応してＮＯｘガスが生成することを防ぐ。また、この突起部６７は前記Ｏリング６６が、プラズマに曝されてパーティクルが発生しないように、プラズマがプラズマ形成領域６８からＯリング６６に至るまでの距離を長くし、当該シール部材６６に至るまでにプラズマが失活しやすくする役割も有している。
【００２５】
前記プラズマ発生用ガスノズル３４は、突起部６７に設けられた切り欠きを介して前記プラズマ形成領域６８に進入している。プラズマ発生用ガスノズル３４の吐出口３０は、当該回転方向上流側から流れるＯ3ガスやＮ2ガスのプラズマ形成領域６８への進入を防ぐことができるように、回転テーブル２の回転方向上流側の斜め下方に向かって開口している。なお、他のガスノズルの吐出口３０は鉛直下方に向けて開口している。前記プラズマ発生用ガスは、前記排気口２４に吸引され、プラズマ形成領域６８の外周側及び回転方向下流側から当該領域６８の外部へ排出される。
【００２６】
回転テーブル２の表面及びウエハＷの表面からプラズマ形成領域６８の天井部（水平板６２）までの高さは例えば４〜６０ｍｍこの例では３０ｍｍである。突起部６７の下端と回転テーブル２の上面との間の離間寸法は、０．５〜４ｍｍこの例では２ｍｍである。この突起部６７の幅寸法及び高さ寸法は、夫々例えば１０ｍｍ及び２８ｍｍである。
【００２７】
前記筐体６１の凹部６４内には、電界遮蔽部材である前記ファラデーシールド５１が設けられている。ファラデーシールド５１は金属板（銅（Ｃｕ）板または銅板にニッケル（Ｎｉ）膜及び金（Ａｕ）膜を下側からメッキした板材）により構成されている。ファラデーシールド５１は前記凹部６４の水平板６２に積層される底板５２と、底板５２の外周端から周方向に亘って上方側に伸びる垂直板５３と、を備えておりており、上側が開放された箱状に形成されている。また、回転テーブル２の回転中心部から外周部側へファラデーシールド５１を見たとき、ファラデーシールド５１から各々右側、左側へ伸び出す縁板５４、５４が設けられており、各縁板５４は前記垂直板５３の上端に設けられている。各縁板５４は天板１２の開口部４１の縁部に設けられる図示しない導電性部材に接続され、この導電性部材を介してファラデーシールド５１は接地されている。ファラデーシールド５１の各部の厚み寸法は例えば１ｍｍである。
【００２８】
ファラデーシールド５１の底板５２には多数のスリット５５が設けられている。各スリット５５は後述のアンテナ４４を構成するコイル状に巻回された金属線の伸長方向と直交するように伸び、当該金属線の伸長方向に沿って間隔をおいて配列されており、その配列方向は回転テーブル２の径方向に引き延ばされた八角形状をなしている。各図では簡略して示しているが、実際にはスリットは１５０個以上形成される。スリット５５の幅寸法は１〜５ｍｍ例えば２ｍｍ程度であり、スリット５５、５５間の離間寸法が１〜５ｍｍ例えば２ｍｍ程度である。また、スリット５５に囲まれるように底板５２には前記八角形状の開口部５６が形成されている。開口部５６とスリット５５との離間距離は例えば２ｍｍである。
【００２９】
ファラデーシールド５１は、高周波が印加されるアンテナ４４の周囲に発生する電界及び磁界（電磁界）のうち電界成分がウエハＷに下方に向かうことを阻止してウエハＷの内部に形成された電気配線の電気的なダメージを防ぐ一方で、スリット５５を介して磁界成分を下方に通過させて前記プラズマ形成領域６８にプラズマを形成する。また、前記開口部５６の役割は、スリット５５と同様に磁界成分を通過させることである。
【００３０】
ファラデーシールド５１の底板５２上には、当該底板５２を覆うように板状の前記絶縁部材５９が積層されている。この絶縁部材５９はアンテナ４４とファラデーシールド５１とを絶縁するために設けられ、例えば石英により構成され、その厚み寸法が例えば２ｍｍである。なお、この絶縁部材５９は板状に形成することに限られず、上側が開口した箱状に形成してもよい。
【００３１】
続いてアンテナ４４について説明する。このアンテナ４４は例えば銅の表面をニッケルメッキ及び金メッキの順で被覆した中空の金属線により構成されている。そして、アンテナ４４は、この金属線を３重に巻回して上下に積層したコイル型電極４５を備えるように構成されており、当該コイル型電極４５の両端部は、上側へ向かって引き上げられている。この引き上げられた部分を被支持端部４６、４６と記載する。金属線の内部空間は、図示しない流通機構により当該金属線を冷却するための冷却水が流通し、高周波印加時の放熱が抑制されるように構成されている。
【００３２】
前記被支持端部は４６、４６は各々矩形状の接続部材７１、７１を介して例えば銅からなるバスバー７２、７２の一端に固定されることにより支持されている。各バスバー７２、７２の他端は天板１２上を天板１２の外側へ向かって伸び、整合器７３を介して周波数が例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源７４に接続されている。バスバー７２及び接続部材７１は導電路をなし、高周波電源７４からの高周波電力をコイル型電極４５に供給することができる。それによって上記のように当該コイル型電極４５の周囲に誘導電界及び誘導磁界が形成され、プラズマ形成領域６８に誘導結合プラズマが形成されて放電状態となる。
【００３３】
アンテナ４４の前記コイル型電極４５は前記絶縁部材５９上に設けられ、その周囲はファラデーシールド５１の垂直板５３に囲まれている。このコイル型電極４５の構成について更に説明する。コイル型電極４５は平面で見て回転テーブル２の径方向に引き延ばされた概ね八角形状に巻回されている。この八角形状の角部は直線部分同士を連結し、屈曲した節部４０をなしている。そして、コイル型電極４５は、筐体６１、ファラデーシールド５１及び絶縁部材５９を介して回転テーブル２に対向して設けられ、コイル型電極４５は、図４に示すようにウエハＷ上において回転テーブル２の回転中心部側の端部から回転テーブル２の外周部側の端部に至るまで形成されている。それによって、その下方にプラズマを形成して、ウエハＷ全体がプラズマ処理されるようになっている。
【００３４】
既述のように回転テーブル２が回転すると、前記回転中心部側に比べて前記外周部側では周速度が速くなるため、ウエハＷの面内において外周部側では回転中心部側に比べてプラズマに曝される時間が短い。そこで、図４に示すように、側面から見てアンテナ４４のコイル型電極４５は前記節部４０にて屈曲され、前記回転中心部側の方が外周部側に比べて高い山型に形成されており、外周部側から回転中心部側に向かうに従って回転テーブル２からの離間距離が大きくなるように構成されている。つまり、コイル型電極４５の回転中心部側は外周部側に比べてウエハＷまでの離間距離が大きく、ウエハＷに到達するまでの磁界成分の減衰量が大きい。従ってプラズマ形成領域６８において、前記回転中心部側は外周部側に比べて、プラズマの強度が弱くなる。
【００３５】
図４中のｈ１は、絶縁部材５９の表面においてウエハＷの前記回転中心部から外周部に向かう径方向の中央部に重なる位置からコイル型電極４５までの高さを示しており、この例では２ｍｍ〜１０ｍｍである。また、図４中のｈ２は絶縁部材５９の表面から前記回転中心部側のコイル型電極４５の端部までの高さを示しており、この例では４ｍｍ〜１５ｍｍである。アンテナ４４の各部の高さ位置はこの例に限定されない。図７は、コイル型電極４５を側面から見たときの凹部２１に載置されたウエハＷとコイル型電極４５との位置関係を示している。図中ｈ３は、基板載置領域である凹部２１即ちウエハＷにおける回転テーブル２の回転中心部側の端部と、外周部側の端部との各々からコイル型電極４５に至るまでの離間距離の差を表している。このｈ３が３ｍｍ以上になるように、コイル型電極４５を形成することで上記のようにプラズマ強度の分布を制御し、ウエハＷの面内に均一性高く処理を行うことができる。
【００３６】
また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部７０が設けられており、この制御部７０のメモリ内には後述の成膜処理及び改質処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部７０内にインストールされる。
【００３７】
次に、上述実施の形態の作用について各ガスの流れを示す図８を参照しながら説明する。先ず、シャッタ１６を開いた状態で回転テーブル２を間欠的に回転させながら、図示しない搬送アームにより搬送口１５を介して回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを載置する。次いで、シャッタ１６を閉じ、真空排気手段２Ａにより真空容器１１内を引き切りの状態にすると共に、回転テーブル２を例えば１２０ｒｐｍで時計回りに回転させながらヒータ１７によりウエハＷを例えば３００℃に加熱する。
【００３８】
続いて、処理ガスノズル３１、３３から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを吐出すると共に、プラズマ発生用ガスノズル３４からＡｒガス及びＯ2ガスの混合ガスを例えば５ｓｌｍで吐出する。また、分離ガスノズル３２、３５及び突状部３９からＮ２ガスを各々所定の流量で吐出する。そして、真空排気手段２Ａにより真空容器１１内を予め設定した処理圧力例えば１３３Ｐａに調整する。また、アンテナ４４に対して、例えば１５００Ｗの高周波電力を供給する。
【００３９】
プラズマ発生用ガスノズル３４から吐出したプラズマ発生用ガスは、筐体６１の突起部６７の下方側に衝突し、前記上流側から筐体６１の下方のプラズマ形成領域６８に流入しようとする前記Ｏ3ガスやＮ2ガスをこの領域６８の外側へと追い出す。そして、このプラズマ発生用ガスは、突起部６７により回転テーブル２の回転方向下流側へと押し戻されて行く。この時、既述の各ガス流量に設定すること及び突起部６７を設けたことにより、プラズマ形成領域６８は、真空容器１１内の他の領域よりも例えば１０Ｐａ程度陽圧となり、これによってもプラズマ形成領域６８へのＯ3ガスやＮ2ガスの侵入が阻止される。また、突状部３８から供給されるＮ2ガスについても、このように陽圧になったプラズマ形成領域６８への進入が抑えられ、当該領域６８を避けるように回転テーブル２の周縁部へと流れる。更に、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間においてＮ2ガスを供給しているので、図８に示すように、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガス及びプラズマ発生用ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気されることとなる。
【００４０】
ウエハＷの表面では、回転テーブル２の回転によって第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが酸化され、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）の分子層が１層あるいは複数層形成される。ここでプラズマ生成部４を模式的に示した図９も参照しながら説明する。高周波電源７４から供給される高周波電力により、アンテナ４４のコイル型電極４５の周囲に電界及び磁界が発生する。既述のように発生した電界は、ファラデーシールド５１により反射あるいは吸収されることにより、プラズマ形成領域６８への到達が阻害される。一方、磁界はファラデーシールド５１のスリット５５及び筐体６１を透過し、回転テーブル２上へ供給されてプラズマ発生用ガスノズル３４から吐出されたプラズマ発生用ガスを活性化し、イオンやラジカルなどのプラズマＰが生成する。
【００４１】
既述のように、アンテナ４４のコイル型電極４５は回転テーブル２の外周部側から回転中心部側に向かうに従って回転テーブル２からの距離が大きくなるように構成されているので、前記回転中心部側ほど回転テーブル２に到達するまでの磁界の減衰量が大きい。従って回転テーブル２の表面に形成されるプラズマＰは前記外周部側から中心部側に向かうに従ってその強度が小さくなる。その結果として、ウエハＷにおいて前記外周部側ほど、プラズマ強度が大きい雰囲気を比較的高い速度で通過し、前記回転中心部側ほどプラズマ強度が小さい雰囲気を比較的低い速度で通過する。
【００４２】
そして、このように形成されたプラズマＰにより、ウエハＷ表面に形成されたシリコン酸化膜が改質される。具体的には例えばシリコン酸化膜から有機物などの不純物が放出されたり、シリコン酸化膜内の元素が再配列されてシリコン酸化膜の緻密化（高密度化）が図られる。そして、シリコン酸化膜表面にはＳｉ含有ガスの吸着サイトとなるＯＨ基が均一性高く形成されると共に、ウエハＷ表面のＯ3ガスによりウエハＷ表面を構成するＳｉ（シリコン）の酸化が均一性高く進行する。
【００４３】
回転テーブル２の回転が続けられ、このように各ウエハＷにおいてＳｉ含有ガスの吸着、Ｏ3ガスによるウエハＷ表面の酸化、プラズマＰによる酸化シリコンの改質処理が順次繰り返され、ＳｉＯ2分子がウエハＷに積層される。所望の膜厚のＳｉＯ2膜が形成されると、各ガスの供給が停止し、ウエハＷは搬入時とは逆の動作で装置から搬出される。
【００４４】
上述の成膜装置１では、回転テーブル２の外周部側よりも回転中心部側の高さが高くなるように、側面視折り曲げられたコイル型電極４５からなるアンテナ４４が設けられている。回転テーブル２が回転するときに外周部側が回転中心部側に比べて周速度が大きいため、プラズマ形成領域６８のプラズマＰに曝される時間が短くなるが、このようにアンテナ４４を構成して回転中心部側のプラズマ強度を外周部側に比べて抑えることで、ウエハＷの面内に均一性高いプラズマ処理を行うことができ、均一性高いＳｉＯ2膜を成膜することができる。
【００４５】
アンテナ４４のコイル型電極４５は、図１０に示すように側面から見て弓状に湾曲し、前記回転テーブル２の外周部側よりも回転中心部側が高くなるように形成してもよく、図１１に示すように側面から見て直線状に金属線が伸びるようにコイル型電極４５が形成されていてもよい。これらのようにコイル型電極４５を形成した場合も、既述のように回転中心部側が外周部側よりもウエハＷから離れるように設定される。
【００４６】
（第２の実施形態）
続いて第２の実施形態について、第１の実施形態との差異点を中心に説明する。図１２は第２の実施形態のプラズマ生成部８の斜視図であり、図１３及び図１４はこのプラズマ生成部８の側面図である。このプラズマ生成部８では、回転テーブル２の外周部側の絶縁部材５９上に側面視Ｌ字型の角度調整用部材８１が設けられており、前記Ｌ字の垂直部８２はファラデーシールド５１の垂直板５３に固定されている。前記Ｌ字の水平部８３の下側には切り欠き８４が形成されており、コイル型電極４５の前記外周部側の最下段の金属線がこの切り欠き８４を通過し、絶縁部材５９と水平部８３との間に挟み込まれている。そして、図１３、図１４に示すようにこの切り欠き８４を通過する金属線を軸としてアンテナ４４が回動自在に構成され、この回動軸は回転テーブル２の径方向に直交する水平軸である。
【００４７】
各バスバー７２にはスリット８５が形成され、接続部材７１はこのスリット８５に対応したピン８６を備えており、スリット８５の任意の位置で当該ピン８６を固定することができ、それによって、前記コイル型電極４５を、回転テーブル２の中心部側の高さが外周部側の高さよりも高くなるように水平面に対して任意の角度位置で固定することができると共に、例えば１°刻みで前記角度を変更することができる。つまり、前記角度調整用部材８１は、支持部であるバスバー７２を介してアンテナ４４の上下方向の傾きを調整する傾き調整機構をなす。
【００４８】
この場合にもウエハＷにおける回転中心部側、外周部側のアンテナ４４に対する離間距離の差ｈ３が既述の範囲内に収まるように設定される。そして当該範囲内において、ユーザはウエハＷに対して行う処理、例えばウエハＷに形成する膜厚や回転テーブル２の回転速度に応じてこのコイル型電極４５の角度を変更する。そして、回転テーブル２の径方向に沿ったウエハＷの径方向のプラズマ分布を適切にして、ウエハＷの面内に均一な処理を行うことができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
この第３の実施形態のプラズマ生成部９は、第２の実施形態と同様にアンテナ４４の上下方向の傾きを調整する。図１５はプラズマ生成部９の斜視図であり、図１６及び図１７は当該プラズマ生成部９の側面図である。このアンテナ４４には各々ブロック状に形成された４つの間隔調整部材９１及び引き上げ部材９２が設けられている。これらの間隔調整部材９１及び引き上げ部材９２には上下方向に各々間隔をおいて３つの孔が設けられており、アンテナ４４を構成する金属線は、これらの孔に差し込まれて巻回されることにより、前記コイル型電極４５を形成しており、アンテナ４４の角度を変更するにあたり各段の金属線が互いに接触することが防がれるようになっている。この間隔調整部材９１は他の実施形態のアンテナ４４に使用してもよい。
【００５０】
第２の実施形態と同様にファラデーシールド５１には角度調整用部材８１が設けられ、アンテナ４４はその角度が調整自在に構成される。前記引き上げ部材９２は、コイル型電極４５の回転テーブル２の中心部側に配置されており、引き上げ部材９２の上側には上方へ伸びるロッド９３が接続されている。ロッド９３は引き上げ部材９２に対して前記アンテナ４４の回動軸に並行する軸回りに回動自在に構成され、アンテナ４４の角度を変えたときにアンテナ４４に加わる圧力を抑えることができる。ロッド９３の先端から当該ロッド９３の長さ方向に伸びるように長ネジ９４が設けられている。
【００５１】
筐体６１のフランジ部６５の回転方向上流側と回転方向下流側との間を橋渡しするように橋状部材９５が設けられており、この橋状部材９５は筐体６１に対して固定されている。この橋状部材９５の上側には垂直に伸びる１対の脚部９６と脚部９６の上端同士を接続する水平部９７とを備えた支持台９８が設けられている。橋状部材９５及び支持台９８の前記水平部９７には各々上下方向に貫通孔９５ａ、９８ａが設けられており、各貫通孔９５ａ、９８ａは互いに重なるように設けられている。貫通孔９５ａ、９８ａには各々ロッド９３、長ネジ９４が貫通している。図中９９、９９は水平部９７に対して長ネジ９４を固定するためのナットである。
【００５２】
図１６、１７に示すように、長ネジ９４は、ナット９９、９９により水平部９７に対して任意の高さ位置に取り付けることができ、この取り付ける位置に応じて上記のコイル型電極４５の前記回転中心部側が持ち上がり、前記高さの差ｈ３、即ちアンテナ４４の水平面に対する角度を自在に調整できるようになっている。また、バスバー７２、７２はそのように角度を任意に変更するために可撓性を有する薄板により構成されている。
【００５３】
前記水平部９７上にはリニアゲージ１０１が、支持部材１００により支持されて設けられている。リニアゲージ１０１は、測定本体部１０２と測定本体部１０２から鉛直下方に向かって伸びる筒部１０３と筒部１０３内から鉛直下方に伸びる昇降軸１０４とを備えている。前記筒部１０３に対して昇降軸１０４は昇降自在に構成され、昇降軸１０４の先端は、前記長ネジ９４の先端に接触している。また、測定本体部１０２は不図示の表示部に接続されており、この昇降軸１０４の先端位置と、筒部１０３の所定の高さ位置例えば筒部１０３の先端位置との間の離間距離ｈ４を測定し、前記表示部に表示できるように構成されている。
【００５４】
予め所望のＳｉＯ2膜の膜厚及び回転テーブル２の回転速度ごとに適切な前記離間距離ｈ４を求めておく。そして、上記の成膜処理を開始する前にこれら処理条件に応じて前記高さｈ４が適切な値になるように変更する。これによってウエハＷの面内に、より均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
第３の実施形態との差異点を中心に図１８を参照しながら第４の実施形態のプラズマ生成部１０の構成を説明する。このプラズマ生成部１０の水平部９７上には駆動機構１１１が設けられている。駆動機構１１１は下方に伸びる昇降軸１１２を昇降させる。昇降軸１１２の下端は、ロッド９３に接続されており、ロッド９３の昇降に応じてアンテナ４４の水平面に対する角度が自在に変更できる。昇降軸１１２の下端の高さは制御部７０から送信される制御信号によって制御され、それによって例えば図中にθ１で示す水平面に対するアンテナ４４の傾きが制御される。
【００５６】
図１９は、前記制御部７０の構成を示すブロック図である。図中１１３はバス、１１４はＣＰＵ、１１５はプログラム格納部でありプログラム１１６を格納する。１１７はウエハＷに形成するＳｉＯ2膜の膜厚（ｎｍ）と、前記ＳｉＯ2膜を形成するために回転テーブルが回転する１分間あたりの回転数（ｒｐｍ）と、前記アンテナ傾きθ１との対応関係が格納されたテーブルである。１１８は例えばキーボードやタッチパネル等により構成される入力部であり、ユーザは所望の膜厚及び前記回転数をこの入力部１１８から設定する。
【００５７】
プログラム１１６は、第１の実施形態と同様に成膜装置１の各部の動作を制御する他に入力部１１８から設定された設定に基づいて駆動機構１１１の動作を制御する。具体的に入力部１１８から、前記膜厚及び回転数を入力すると、テーブルからこれらの入力値に対応するアンテナ傾きθ１が読み出され、この読み出された傾きθ１になるように駆動機構１１１が動作してアンテナ４４が傾けられる。そして、第１の実施形態で説明したように成膜処理が開始され、設定した回転数で回転テーブル２が回転し、アンテナ４４の傾きに応じた分布でプラズマが形成され、設定した膜厚のＳｉＯ2膜が得られる。これら一連の工程はプログラム１１６により制御される。このように装置を構成しても上記の各実施形態と同様にウエハＷの面内に均一性高い処理を行うことができる。膜厚と回転数と傾きθ１との関係は予め測定することにより求めておく。
【００５８】
また、既述の例では、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガスとを用いてシリコン酸化膜を成膜する例について説明したが、例えば第１の処理ガス及び第２の処理ガスとして夫々Ｓｉ含有ガスとアンモニア（ＮＨ3）ガスとを用いて窒化シリコン膜を成膜しても良い。この場合には、プラズマを発生させるための処理ガスとしては、アルゴンガス及び窒素ガスまたはアンモニアガスなどが用いられる。
更に、例えば第１の処理ガス及び第２の処理ガスとして夫々ＴｉＣｌ2（塩化チタン）ガスとＮＨ3（アンモニア）ガスとを用いて窒化チタン（ＴｉＮ）膜を成膜しても良い。この場合には、ウエハＷとしてはチタンからなる基板が用いられ、プラズマを発生させるためのプラズマ生成ガスとしては、アルゴンガス及び窒素ガスなどが用いられる。
【００５９】
また、３種類以上の処理ガスを順番に供給して反応生成物を積層するようにしても良い。具体的には、例えばＳｒ（ＴＨＤ）２（ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト）やＳｒ（Ｍｅ５Ｃｐ）２（ビスペンタメチルシクロペンタジエニエルストロンチウム）等のＳｒ原料と、例えばＴｉ（ＯｉＰｒ）２（ＴＨＤ）２（チタニウムビスイソプロポキサイドビステトラメチルヘプタンジオナト）やＴｉ（ＯｉＰｒ）（チタニウムテトライソプロポキサイド）等のＴｉ原料と、をウエハＷに供給した後、ウエハＷにＯ3ガスを供給して、ＳｒとＴｉとを含む酸化膜であるＳＴＯ膜からなる薄膜を積層しても良い。
【００６０】
上記の装置では、分離領域Ｄにガスノズル３２、３５からＮ2ガスを供給したが、この分離領域Ｄとしては、各処理領域Ｐ１、Ｐ２間を区画する壁部を設けて、ガスノズル３２、３５を配置しなくてもよい。また、上記のようにファラデーシールド５１を設けて電界を遮蔽することが好ましいが、このファラデーシールド５１を設けずに処理を行ってもよい。
【００６１】
筐体６１を構成する材質としては、石英に代えて、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イットリアなどの耐プラズマエッチング材を用いても良いし、例えばパイレックスガラス（登録商標）などの耐熱ガラスの表面にこれら耐プラズマエッチング材をコーティングしても良い。即ち、筐体６１はプラズマに対する耐性が高く、且つ磁界を透過する材質（誘電体）により構成すれば良い。また、ファラデーシールド５１の上方に板状の絶縁部材５９を配置して、当該ファラデーシールド５１とアンテナ４４とを絶縁しているが、この絶縁部材５９を配置する代わりに、例えばアンテナ４４を石英などの絶縁材により被覆するようにしても良い。
【００６２】
既述の実施形態ではＳｉを含むガスとＯ3ガスとをウエハＷにこの順番で供給して反応生成物を成膜した後、プラズマ生成部４により当該反応生成物の改質を行う例について説明したが、反応生成物を成膜する時に用いられるＯ3ガスをプラズマ化しても良い。即ち、ガスノズル３３を設けずに上記のガスノズル３４からＯ3ガスを供給し、プラズマ形成領域６８で、Ｓｉの酸化とＳｉＯ2の改質とを行ってもよい。
【００６３】
上記の実施形態では、反応生成物の成膜と当該反応生成物の改質処理とを交互に行ったが、反応生成物を例えば７０層（およそ１０ｎｍの膜厚）程度積層した後、これら反応生成物の積層体に対して改質処理を行っても上記と同様の効果が得られる。具体的には、Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを供給して反応生成物の成膜処理を行っている間はアンテナ４４への高周波電力の供給を停止する。そして、積層体の形成後、これらＳｉ含有ガス及びＯ3ガスの供給を停止してアンテナ４４へ高周波電力を供給して、ウエハＷにプラズマ処理を行うことができる。
【００６４】
また、上記の例では基板処理装置の一実施形態として成膜装置１について示したが、このような成膜装置として構成することには限られず例えばエッチング装置として基板処理装置を構成してもよい。具体的には、上記のプラズマ生成部４を回転テーブル２の周方向に２箇所設けて各箇所で上記のプラズマ処理が行えるように装置を構成する。各プラズマ生成部４により形成されるプラズマ形成領域６８を第１のプラズマ形成領域、第２のプラズマ形成領域とする。第１のプラズマ形成領域に設けられるガスノズル３４からは、例えばポリシリコン膜をエッチングするためのＢｒ（臭素）系のエッチングガスを供給し、第２のプラズマ形成領域に設けられるガスノズル３４からは、シリコン酸化膜をエッチングするための例えばＣＦ系のエッチングガスを供給する。
【００６５】
ウエハＷ上には、例えばポリシリコン膜とシリコン酸化膜とが交互に複数層に亘って積層されると共に、この積層膜の上層側に、ホールや溝についてパターニングされたレジスト膜が形成されている。このウエハＷに対して前記基板処理装置を用いてプラズマエッチング処理を行うと、例えば第１のプラズマ形成領域において、レジスト膜を介して積層膜の上層側のポリシリコン膜がエッチングされる。次いで、第２のプラズマ形成領域において、このポリシリコン膜の下層側のシリコン酸化膜がレジスト膜を介してエッチングされ、こうして回転テーブル２の回転により、共通のレジスト膜を介して積層膜が上層側から下層側に向かって順番にエッチングされていく。このエッチング装置においても成膜装置１と同様にプラズマによる処理量をウエハＷの面内で揃えることができるので、ウエハＷの面内で均一性高い処理を行うことができる。また、そのように第１のプラズマ形成領域及び第２のプラズマ形成領域を形成した場合、各領域のガスノズル３４から異なるガスを回転テーブル２に供給して、各領域でウエハＷの表面の改質処理を行ってもよい。
【００６６】
（評価試験１）
アンテナ４４のコイル型電極４５の形状を各々変更した成膜装置１を用いて上記した手順でウエハＷにＳｉＯ2膜を成膜し、前記ウエハＷにおいて回転テーブル２の外周部から回転中心部に向かう直径上の複数の位置でＳｉＯ2膜の膜厚の測定を行った。成膜処理に用いたウエハＷの表面には膜が形成されておらず、ウエハＷ全体がシリコンにより構成されている。前記コイル型電極４５は各実施形態と同様に３重に金属線を巻回し、平面形状が八角形になるように５種類作成しているが、各々上下方向への屈曲度合いを変更している。各アンテナ４４を４４Ａ〜４４Ｅとして表記する。
【００６７】
図２０はアンテナ４４Ａの概略側面、図２１はアンテナ４４Ｂの概略側面、図２２はアンテナ４４Ｃ〜４４Ｅの概略側面を夫々示しており、これら図２０〜２２では左側が回転テーブル２の中心部側、右側が外周部側である。また、図２３はアンテナ４４Ａのコイル型電極４５の概略上面を示し、図２４はアンテナ４４Ｂ〜４４Ｅのコイル型電極４５の上面を示している。各図２３、２４では上側が前記回転中心部側、下側が外周部側である。
【００６８】
アンテナ４４Ａは、側面から見て前記回転中心部側から外周部側に至るまで、最下段の金属線が絶縁部材５９に接している。図２３にはＴ１〜Ｔ４でコイルの上段側の金属線の表面のポイントを各々示しており、これらのポイントＴ１〜Ｔ４の絶縁部材５９からの高さはいずれも３０ｍｍである。アンテナ４４Ｂは、アンテナ４４Ａのコイル型電極４５の回転中心部側、外周部側を夫々上方、下方に向けて折り曲げたように構成されている。これらの折り曲げ位置としては夫々コイル型電極４５の回転中心部側の端部（アンテナ先端部とする）、外周部側の端部（アンテナ根本部とする）から夫々５０ｍｍである。前記絶縁部材５９からアンテナ先端部の下端までの高さｈ５は６ｍｍであり、コイルの下端の金属線において、アンテナ根本部側の折り曲げ位置からアンテナ根本部の下端までの高さｈ６は２ｍｍである。また、図２３に示すポイントＴ１〜Ｔ８の絶縁部材５９からの高さは順に３４ｍ、３４ｍｍ、３０ｍｍ、３０ｍｍ、３０ｍｍ、３２ｍｍ、３５ｍｍ、３６ｍｍである。図中５９Ａ、５９Ｂは台座であり、回転中心部側、外周部側に夫々配置され、コイル型電極４５の下部を支持している。各台座５９Ａ、５９Ｂは石英により構成されており、その高さは２ｍｍである。
【００６９】
アンテナ４４Ｃ〜４４Ｅはアンテナ４４Ｂと略同様に構成されているが、コイル型電極４５の回転中心部側がより高く引き上げられるように屈曲されている。また、台座５９Ａの高さを４ｍｍとしている。以下にアンテナ４４Ｂとのその他の差異点を説明する。アンテナ４４Ｃでは前記高さｈ５は１０ｍｍであり、ポイントＴ１〜Ｔ８の絶縁部材５９からの高さは順に３７ｍ、３７ｍｍ、３０ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、３４ｍｍ、３４ｍｍ、３５ｍｍである。アンテナ４４Ｄでは前記ｈ５は８ｍｍ、ポイントＴ１〜Ｔ８の前記各高さはアンテナ４４Ｃと同じである。アンテナ４４Ｅの前記ｈ５は９．５ｍｍであり、ポイントＴ１〜Ｔ８の前記各高さはアンテナ４４Ｃと同じである。
【００７０】
図２５はこの評価試験１の結果を使用したアンテナ毎に示したグラフである。縦軸はウエハＷの各測定位置におけるＳｉＯ２の膜厚（ｎｍ）、横軸は測定位置を示している。この測定位置については、上記のウエハＷの直径において、回転テーブル２の回転中心部側の端部からの距離（ｍｍ）を示している。すなわち、測定位置が０ｍｍ、１５０ｍｍ、３００ｍｍとして表すポイントは、夫々ウエハＷの前記回転中心部側の端部、ウエハＷの中心、回転テーブル２の外周部側の端部である。このグラフよりアンテナ４４Ａを用いた処理では、前記回転中心部側の膜厚が、前記外周部側の膜厚に比べて小さく、これらの膜厚の差が比較的大きい。しかし、アンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いた処理では、これらの膜厚の差が低減されており、均一性高い処理が行われていることが分かる。これは、アンテナ４４Ａを用いた場合、前記回転中心部側ではプラズマの強度が強すぎて吸着サイトの形成が大きく抑えられてしまったが、アンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いることで、当該回転中心部側のプラズマの強度が弱められ、吸着サイトがウエハＷの面内に均一性高く分布したためであると考えられる。
【００７１】
この評価試験１で、アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを夫々用いた処理の各測定位置の膜厚の平均値は、順に９．２４ｎｍ、９．２９ｎｍ、９．２８ｎｍ、９．３４ｎｍ、９．３５ｎｍであり、各処理で大きな差は見られなかった。ただし、これらの処理について均一性（＝（測定値の最大値−測定値の最小値）／（平均値×２）×１００）を算出したところ、アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを夫々用いた処理で、順に０．４０、０．２５、０．２１、０．２２、０．２０であった。つまり、アンテナ４４Ａを用いた処理が最も膜厚の均一性が低く、アンテナ４４Ｅを用いた処理が最も膜厚の均一性が高かった。
【００７２】
（評価試験２）
ウエハＷとして、表面に酸化膜が用いられていることを除いて評価試験１と同様の実験を行った。図２６はこの評価試験２の結果を示したグラフである。評価試験１の結果と同様にアンテナ４４Ａによる処理では回転中心部側の膜厚が、外周部側の膜厚に比べて小さくなっており、これらの膜厚の差が比較的大きい。しかしアンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いた処理では、これら回転中心部側の膜厚と外周部側の膜厚との差が低減されている。また、アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを用いた処理の各測定位置における膜厚の平均値は、順に７．５２ｎｍ、７．６７ｎｍ、７．７３ｎｍ、７．６０ｎｍ、７．６８ｎｍであり、各処理で大きな差は見られなかったが前記均一性については、０．８０、０．４２、０．５８、０．３９、０．２０となった。つまり、アンテナ４４Ａを用いた処理が最も膜厚の均一性が低く、アンテナ４４Ｅを用いた処理が最も膜厚の均一性が高かった。
【００７３】
（評価試験３）
処理ガスノズル３１からＳｉ含有ガスの供給を行わないことを除いて評価試験１と同様に処理を行い、ウエハＷ表面のＳｉが酸化されることによって形成されるＳｉＯ2膜の膜厚の測定を行った。図２７はこの評価試験３の結果を示したグラフである。このグラフより、アンテナ４４Ａによる処理では回転中心部側の膜厚が外周部側の膜厚に比べて大きい。即ち外周部側よりも中心部側の方がプラズマの強度が強く酸化が大きく進行している。アンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いた処理においても回転中心部側の膜厚が外周部側の膜厚に比べて大きいが、アンテナ４４Ａの結果に比べて回転中心部側の膜厚が小さく、当該回転中心部側の膜厚と外周部側の膜厚との差が小さくなっている。つまりアンテナ４４Ｂ〜４４Ｅを用いた場合、アンテナ４４Ａを用いる場合に比べて中心部側のプラズマの強度が弱まり、ウエハＷに均一性高い酸化処理が行われていることが分かる。
【００７４】
アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを用いた処理の各測定位置における膜厚の平均値は、順に３．４６ｎｍ、３.３２ｎｍ、３．２５ｎｍ、３．３２ｎｍ、３．３１ｎｍであり、各処理で大きな差は見られなかった。しかし、算出した均一性は、アンテナ４４Ａ〜４４Ｅを用いた場合、夫々６．４０、４．３９、３．２２、４．０７、３．５６であった。つまり、アンテナ４４Ａを用いた処理が最も膜厚の均一性が低く、アンテナ４４Ｃを用いた処理が最も膜厚の均一性が高かった。
【００７５】
この評価試験１〜３の結果から、アンテナ４４の回転中心部側を外周部側よりも回転テーブル２から離れるように折り曲げることで、プラズマの分布を制御し、ウエハＷに均一性高い処理を行うことができることが分かる。従って、本発明の効果が示された。
【符号の説明】
【００７６】
１ 成膜装置
１１ 真空容器
１２ 天板
３１、３３ 処理ガスノズル
３４ プラズマ発生用ガスノズル
４４ アンテナ
４５ コイル型電極
５１ ファラデーシールド
５９ 絶縁部材
６１ 筐体
７０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にて、基板載置領域に基板を載置した回転テーブルを回転させることにより前記基板を公転させて複数の処理部を順番に通過させ、これにより複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを行って基板に成膜処理を行う成膜装置において、
前記回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記アンテナを回転テーブルの面に対して平行に見たときに、回転テーブルの中央部側が高くなるように折れ曲がった形状または湾曲した形状であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記アンテナは、上下方向に伸びる軸の周りにコイル状に巻かれた構造であり、少なくとも最下部のアンテナ部分における回転テーブルとの離間距離が請求項１に記載されたように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記アンテナを支持する支持部と、この支持部を介してアンテナの上下方向の傾きを調整するための傾き調整機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記傾き調整機構は、アンテナの傾きを調整するための駆動機構を備えていることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
【請求項６】
入力された成膜処理の種別に応じてアンテナの傾きを決定し、決定された傾きになるように前記駆動機構を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
前記アンテナは、複数の直線部分と、直線部分同士を連結する節部分と、からなり、前記節部分にて折り曲げることができるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
真空容器内にて、基板載置領域に基板を載置した回転テーブルを回転させることにより前記基板を公転させて複数の処理部を順番に通過させ、これにより複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを行って基板にガス処理を行う基板処理装置において、
前記回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
真空容器内にて、基板載置領域に基板を載置した回転テーブルを回転させることにより前記基板を公転させて複数の処理部を順番に通過させ、これにより複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを行って基板に成膜処理を行う成膜装置において、
前記回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記アンテナを回転テーブルの面に対して平行に見たときに、回転テーブルの中央部側が高くなるように折れ曲がった形状または湾曲した形状であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記アンテナは、上下方向に伸びる軸の周りにコイル状に巻かれた構造であり、少なくとも最下部のアンテナ部分における回転テーブルとの離間距離が請求項１に記載されたように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記アンテナを支持する支持部と、この支持部を介してアンテナの上下方向の傾きを調整するための傾き調整機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記傾き調整機構は、アンテナの傾きを調整するための駆動機構を備えていることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
【請求項６】
入力された成膜処理の種別に応じてアンテナの傾きを決定し、決定された傾きになるように前記駆動機構を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
前記アンテナは、複数の直線部分と、直線部分同士を連結する節部分と、からなり、前記節部分にて折り曲げることができるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
真空容器内にて、基板載置領域に基板を載置した回転テーブルを回転させることにより前記基板を公転させて複数の処理部を順番に通過させ、これにより複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを行って基板にガス処理を行う基板処理装置において、
前記回転テーブルにおける基板載置領域側の面にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ生成用のガスを誘導結合によりプラズマ化するために、前記回転テーブルの中央部から外周部に亘って伸びるように当該回転テーブルにおける基板載置領域側の面に対向して設けられたアンテナと、を備え、
前記アンテナは、前記基板載置領域における回転テーブルの中央部側との離間距離が、前記基板載置領域における回転テーブルの外周部側との離間距離よりも３ｍｍ以上大きくなるように配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１３−８４７３０（Ｐ２０１３−８４７３０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３０６７（Ｐ２０１１−２２３０６７）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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