衬底处理装置及半导体器件的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种使用等离子体形成高品质的膜的衬底处理装置及半导体器件的制造方法。在具有内置有用于载置衬底的衬底载置台的处理室、和使供给到处理室内的气体成为等离子体状态的等离子体生成部的衬底处理装置中，等离子体生成部具有以包围成为供给到处理室内的气体的流路的等离子体生成室的方式配置的等离子体产生导体，等离子体产生导体具有沿着等离子体生成室内的气体的主流方向延伸的多个主导体部、和将主导体部彼此电连接的连接导体部。
【专利说明】
衬底处理装置及半导体器件的制造方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]通常，在半导体器件的制造工序中，使用了对晶圆等的衬底进行成膜处理等的工艺处理的衬底处理装置。作为衬底处理装置实施的工艺处理，例如有通过交替供给法进行的成膜处理。在通过交替供给法进行的成膜处理中，对于作为处理对象的衬底，将原料气体供给工序、吹扫工序、反应气体供给工序、吹扫工序作为I个周期，以规定次数(η周期)反复进行该周期，由此进行向衬底上的成膜。
[0003]作为进行这样的成膜处理的衬底处理装置，对于成为处理对象的衬底，从其上方侧向衬底的表面上依次供给各种气体(原料气体、反应气体或吹扫气体)，在衬底的表面上使原料气体和反应气体反应来进行向衬底上的成膜。而且，为了提高与原料气体之间的反应效率，构成为在供给反应气体时使该反应气体成为等离子体状态(例如，参照专利文献
Do
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-222960号公报
[0007]然而，在这样的装置形态中，有时要求进一步提高等离子体的使用效率，使膜质提尚O
【发明内容】
[0008]于是，本发明的目的在于，提供一种使用等离子体来形成高品质的膜的技术。
[0009]根据本发明的一个方式，提供一种技术，其具有:
[0010]衬底载置台，其载置衬底；
[0011 ]处理室，其内置所述衬底载置台；
[0012]气体供给部，其进行向所述处理室内的气体供给;和
[0013]等离子体生成部，其使由所述气体供给部供给到所述处理室内的气体成为等离子体状态，
[0014]所述等离子体生成部具有:
[0015]等离子体生成室，其成为由所述气体供给部供给到所述处理室内的气体的流路；和
[0016]等离子体产生导体，其由以包围所述等离子体生成室的方式配置的导体构成，
[0017]所述等离子体产生导体具有:
[0018]多个主导体部，其沿着所述等离子体生成室内的气体的主流方向延伸;和
[0019]连接导体部，其将所述主导体部彼此电连接。
[0020]发明效果[0021 ]根据本发明，能够使用等离子体形成高品质的膜。
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的ICP线圈及其比较例的概要结构的示意图，图1的(a)是表示本发明的第一实施方式的概要结构例的图，图1的(b)是表示比较例的概要结构例的图。
[0023]图2是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的主要部分的概要结构例的概念图。
[0024]图3是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置所使用的气体供给单元的结构例的图，图3的(a)是其立体图，图3的(b)是其侧剖视图。
[0025]图4是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的主要部分的详细结构例的图，是表示图2的A-A截面的侧剖视图。
[0026]图5是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的主要部分的详细结构例的图，是表示图2的B-B截面的侧剖视图。
[0027]图6是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的主要部分的详细结构例的图，是表示图4的C-C截面的平面图。
[0028]图7是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的主要部分的其他详细结构例的图，是表示图4的C-C截面的平面图。
[0029]图8是示意地表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置的气体配管的结构例的概念图。
[0030]图9是表示本发明的第一实施方式的衬底处理装置所使用的等离子体生成部(ICP线圈)的结构例的图，图9的(a)是其立体图，图9的的(b)是其侧剖视图。
[0031 ]图10是表示本发明的第一实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0032]图11是表示在图10中的成膜工序中进行的相对位置移动处理动作的详细情况的流程图。
[0033]图12是表示在图10中的成膜工序中进行的气体供给排气处理动作的详细情况的流程图。
[0034]图13是表示本发明的第二实施方式的衬底处理装置所使用的等离子体生成部(ICP线圈)的概要结构例的示意图。
[0035]图14是表示本发明的第三实施方式的等离子体生成部(ICP线圈)的概要结构例的示意图。
[0036]图15是表示本发明的第三实施方式的等离子体生成部的另一结构例的示意图。
[0037]图16是表示本发明的第三实施方式的等离子体生成部的又一结构例的示意图。
[0038]图17是表示本发明的第四实施方式的衬底处理装置所使用的等离子体生成部(ICP线圈)的结构例的不意图，图17的(a)是表不其一例的图，图17的(b)是表不又一例的图。
[0039]图18是表示本发明的第五实施方式的衬底处理装置所使用的等离子体生成部(ICP线圈)的概要结构例的侧剖视图。
[0040]附图标记说明
[0041 ] 10…衬底载置台，20…盒头，25，25a，25b，25c...气体供给单元，40…等离子体生成部，251…第一部件，252…第二部件，253…气体供给路径，254…气体排出孔，255…排气缓冲室，410…等离子体生成室，411…折流板，420，420a、420b、420c，420d，420e...等离子体产生导体，421…主导体部，422…连接导体部，425、426…区域部分，431…输入用导体，432…输出用导体，W…晶圆(衬底)
【具体实施方式】
[0042]〈本发明的第一实施方式>
[0043]以下，参照附图，对本发明的第一实施方式进行说明。
[0044](I)本发明的第一实施方式的概要
[0045]首先，关于本发明的第一实施方式的概要，与现有技术比较地进行说明。
[0046]在第一实施方式中，使用枚叶式的衬底处理装置进行对衬底的处理。
[0047]作为成为处理对象的衬底，例举有被嵌入有半导体器件(半导体设备)的半导体晶圆衬底(以下简称为“晶圆”)。
[0048]另外，作为对于衬底进行的处理，例举蚀刻、灰化、成膜处理等，但在第一实施方式中，特别进行基于交替供给法的成膜处理。
[0049]在基于交替供给法的成膜处理中，对于作为处理对象的衬底，从其上方侧向衬底的表面上按顺序供给原料气体、吹扫气体、反应气体、吹扫气体，在衬底的表面上使原料气体和反应气体反应而进行向衬底上的成膜，并且为提高与原料气体之间的反应效率，在供给反应气体时使该反应气体成为等离子体状态。
[0050]使反应气体成为等离子体状态能够考虑通过电感耦合方式实施。若采用电感耦合方式，则与电容耦合方式相比，能够易于实现高密度等离子体。
[0051 ] 这里，对比较例的电感親合等离子体(Inductively Coupled Plasma，以下简称为“ICP”)的产生方式进行说明。
[0052]图1的(b)是表示比较例中的ICP线圈的概要结构的示意图。
[0053]如图例所示，在比较例中，在供要成为等离子体状态的气体通过的流路410的周围以螺旋状卷绕有线圈451，在该线圈451中流过高频的大电流。通过流过大电流，使流路410产生磁场，由此产生ICP。
[0054]此外，在枚叶式的衬底处理装置中，对作为处理对象的晶圆W，从其上方侧向晶圆W的表面上供给各种气体(原料气体、反应气体或吹扫气体)。具体来说，以按顺序通过原料气体的供给区域和反应气体的供给区域的方式使晶圆W移动，并且为了防止原料气体和反应气体混合，在原料气体的供给区域和反应气体的供给区域之间配置有吹扫气体的供给区域。而且，在各个气体供给区域中，从上方侧对晶圆W供给各种气体。在这样的结构的衬底处理装置中，由于各种气体的供给区域相邻，所以为了避免与其他气体供给区域的干涉，从上方侧对于用于使反应气体成为等离子体状态的线圈451供电。
[0055]但是，在从上方侧对螺旋状的线圈451供电的情况下，需要从线圈451的下端朝向上方侧延伸设置的导体452，但必须在该导体452和线圈451之间确保充分的间隔S。这是因为，在无法确保充分的间隔S时，由导体452产生的磁场会与由线圈451产生的磁场相抵消，其结果会带来在流路410内产生的等离子体的不均匀化等之类的不良影响。由此，在比较例的ICP线圈中，维持高的等离子体密度并且省空间地实施使反应气体成为等离子体状态恐怕是困难的。
[0056]关于这点，本申请的发明人经过认真研究，想到与比较例的结构不同的新结构的ICP线圈。
[0057]图1的(a)是表示本发明的第一实施方式中的ICP线圈的概要结构的示意图。
[0058]图例的ICP线圈作为使对晶圆W供给的反应气体成为等离子体状态的等离子体生成部起作用，其具有:等离子体生成室410，其作为供要成为等离子体状态的反应气体通过的流路;和等离子体产生导体420，其由以围绕该等离子体生成室410的方式配置的导体构成。也就是说，在等离子体生成室410内流动的反应气体从由等离子体产生导体420形成的环状体的环内通过。
[0059]等离子体产生导体420具有:多个主导体部421，其沿着等离子体生成室410内的气体的主流方向延伸；和连接导体部422，其将主导体部421彼此电连接。也就是说，构成等离子体产生导体420的导体包含成为主导体部421的导体部分和成为连接导体部422的导体部分。
[0060]连接导体部422具有配置在将主导体部421的下端彼此连接的位置的部分、以及配置在将主导体部421的上端彼此连接的位置的部分。通过具有这样的主导体部421及连接导体部422，等离子体产生导体420的导体配置成沿等离子体生成室410内的气体的主流方向波动的波形状。
[0061 ] 在多个主导体部421中的位于等离子体产生导体420的导体端的一个主导体部421上，连接有用于对等离子体产生导体420供电的输入用导体431。另外，在位于等离子体产生导体420的导体端的另一个主导体部421上，连接有用于输出向等离子体产生导体420供电的输出用导体432。输入用导体431及输出用导体432与未图示的匹配器及高频电源连接。
[0062]在这样的结构的ICP线圈中，每当使在等离子体生成室410内流动的反应气体成为等离子体状态时，经由输入用导体431及输出用导体432对等离子体产生导体420施加高频的电流。当施加电流时，在等离子体产生导体420的周围产生磁场。
[0063]这里，等离子体产生导体420以包围等离子体生成室410的方式配置，并且具有多个主导体部421。也就是说，在等离子体生成室410的周围，并排配置有多个主导体部421。
[0064]因此，当对等离子体产生导体420施加电流时，在等离子体生成室410内，在配置有多个主导体部421的区域的范围内，形成有将由各主导体部421产生的磁场合成的合成磁场。当反应气体从形成有合成磁场的等离子体生成室410内通过时，该反应气体通过合成磁场被激发成为等离子体状态。
[0065]像这样，第一实施方式中的ICP线圈使从等离子体生成室410内通过的反应气体成为等离子体状态。
[0066]此外，用于对等离子体产生导体420施加电流的输入用导体431及输出用导体432与位于等离子体产生导体420的导体端的主导体部421连接。也就是说，能够从主导体部421直接朝向上方侧配置输入用导体431及输出用导体432。
[0067]因此，在第一实施方式的ICP线圈中，与比较例(图1的(b)记载的ICP线圈)不同，不需要充分确保从线圈下端朝向上方侧延伸设置的导体452和线圈451之间的间隔S，与比较例的结构相比，能够与间隔S相应地实现省空间化。而且，只要以包围等离子体生成室410的方式均等地配置多个主导体部421，等离子体生成室410内产生的等离子体也不会变得不均匀。而且，通过利用形成在等离子体生成室410内的合成磁场这种电感耦合方式使反应气体成为等离子体状态，从而能够易于实现得到高密度等离子体。
[0068]也就是说，根据第一实施方式的ICP线圈，将等离子体产生导体420采用与比较例不同的新结构，由此，能够维持高的等离子体密度，并且能够省空间地实施使反应气体成为等离子体状态。
[0069](2)第一实施方式的衬底处理装置的结构
[0070]以下，参照图2?图9，对第一实施方式的衬底处理装置的具体结构进行说明。
[0071]图2是表示第一实施方式的衬底处理装置的主要部分的概要结构例的概念图。图3是表示第一实施方式的衬底处理装置所使用的气体供给单元的结构例的概念图。图4是表示图2的A-A截面的侧剖视图。图5是表示图2的B-B截面的侧剖视图。图6是表示图4的C-C截面的平面图。图7是表示图4的C-C截面的其他结构例的平面图。图8是示意地表示第一实施方式的衬底处理装置中的气体配管的结构例的概念图。图9是表示第一实施方式的衬底处理装置所使用的等离子体生成部(ICP线圈)的结构例的概念图。
[0072](处理容器)
[0073]在第一实施方式中说明的衬底处理装置具有未图示的处理容器。处理容器由例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等的金属材料作为密闭容器而构成。另外，在处理容器的侧面设置有未图示的衬底搬入搬出口，经由该衬底搬入搬出口输送晶圆。而且，在处理容器中，连接有未图示的真空栗或压力控制器等的气体排出系统，使用该气体排出系统将处理容器内调整成规定压力。
[0074](衬底载置台)
[0075]如图2所示，在处理容器的内部设置有载置晶圆W的衬底载置台10。衬底载置台10形成为例如圆板状，在其上表面(衬底载置面)沿圆周方向以均等的间隔载置有多张晶圆W。另外，衬底载置台10内置有作为加热源的加热器11，使用该加热器11能够将晶圆W的温度维持在规定温度。此外，在图例中，示出了构成为载置五张晶圆W的情况，但不限于此，只要适当设定载置张数即可。例如，若载置张数多，则能够期待处理吞吐量的提高，若载置张数少，则能够抑制衬底载置台10的大型化。由于衬底载置台10中的衬底载置面与晶圆W直接接触，所以优选由例如石英或巩土等的材质形成。
[0076]衬底载置台10构成为在载置有多张晶圆W的状态下能够旋转。具体来说，衬底载置台10与在以圆板中心附近为旋转轴的旋转驱动机构12连结，由该旋转驱动机构12旋转驱动。可以考虑旋转驱动机构12例如具有能够旋转地支承衬底载置台10的旋转轴承和以电动马达为代表的驱动源等。
[0077]此外，这里，作为例子举出衬底载置台10构成为能够旋转的情况，但只要能使衬底载置台10上的各晶圆W和后述的盒头(cartridge head)20之间的相对位置移动，使盒头20构成为旋转也可以。若将衬底载置台10构成为能够旋转，与使盒头20旋转的情况不同，能够抑制后述的气体配管等的结构复杂化。而若使盒头20旋转，则与使衬底载置台10旋转的情况相比，能够抑制作用于晶圆W的转动惯量，能够增大旋转速度。
[0078](盒头)
[0079]另外，在处理容器的内部，在衬底载置台10的上方侧设置有盒头20。盒头20从其上方侧对衬底载置台10上的晶圆W供给各种气体(原料气体、反应气体或吹扫气体)，并且将所供给的各种气体向上方侧排气。
[0080]为了进行各种气体的上方供给/上方排气，盒头20具有:形成为圆板状的顶棚部21、从顶棚部21的外周端缘部分朝向下方侧延伸的圆筒状的外筒部22;配置在外筒部22的内侧的圆筒状的内筒部23;与衬底载置台10的旋转轴对应地配置的圆筒状的中心筒部24;和设置在内筒部23和中心筒部24之间的顶棚部21下方侧的多个气体供给单元25。而且，在外筒部22上，设置有与形成在该外筒部22和内筒部23之间的空间连通的排气用端口 26。构成盒头20的顶棚部21、外筒部22、内筒部23、各气体供给单元25及排气用端口26都通过例如铝(Al)或不锈钢(SUS)等的金属材料形成。
[0081]此外，在图例中，作为例子列出在盒头20上设置有十二个气体供给单元25的情况，但气体供给单元25的设置数不限于此，只要考虑对晶圆W供给的气体种类的数量或处理吞吐量等而适当地设定即可。例如，对于成为处理对象的晶圆W，若是如后面详细说明那样地实施将原料气体供给工序、吹扫工序、反应气体供给工序、吹扫工序作为I个周期的成膜处理的情况，与各工序对应地设置与四的倍数相当的数量的气体供给单元25即可。但是，为了实现处理吞吐量的提高，设置总数优选越多越好。
[0082](气体供给单元)
[0083]这里，对盒头20中的各气体供给单元25进一步详细说明。
[0084]气体供给单元25用于形成在对晶圆W进行各种气体的上方供给/上方排气时的气体流路。由此，如图3的(a)所示，气体供给单元25具有形成为长方体状的第一部件251和形成为板状且固定设置在第一部件251的下侧的第二部件252。第二部件252具有与第一部件251的平面形状相比宽度更宽的平面形状。具体来说，例如，相对于平面形状为长方形状的第一部件251，第二部件252的平面形状形成为第一部件251的长度方向上的一端缘侧窄且朝向另一端缘侧扩大的扇形状或梯形状。通过具有这样的第一部件251及第二部件252，如图3的(b)所示，从第一部件251的长度方向上的一端缘侧观察时，气体供给单元25在第一部件251和第二部件252之间构成角部251a，侧面形状成为朝向上方突出的凸形状。
[0085]另外，如图3的(a)及(b)所示，气体供给单元25具有例如由平面长方形状的贯通孔构成的气体供给路径253。气体供给路径253以贯穿第一部件251及第二部件252的方式贯穿设置，成为在对晶圆W从上方侧供给气体时的气体流路。也就是说，气体供给单元25具有:成为气体流路的气体供给路径253;以包围该气体供给路径253的上方侧部分的方式配置的第一部件251;和以包围气体供给路径253的下方侧部分的方式配置的第二部件252。此外，第一部件251及气体供给路径253不必须是平面长方形状，也可以形成为其他平面形状(例如椭圆状或扇形状)。
[0086]如图4所示，像这样构成的气体供给单元25以隔开规定间隔地排列多个的方式吊设在盒头20的顶棚部21而被使用。多个气体供给单元25配置成，各自中的第二部件252的下表面与衬底载置台10上的晶圆W相对且与该衬底载置台10中的晶圆W的载置面平行。
[0087]通过像这样配置，相邻的各气体供给单元25中的第二部件252的端缘构成用于将对晶圆W供给的气体朝向上方侧排气的气体排出孔254的一部分。
[0088]另外，相邻的各气体供给单元25中各自的第一部件251的壁面及第二部件252的宽度更宽部分的上表面构成使通过了气体排出孔254的气体滞留的空间，即构成排气缓冲室255的一部分。更详细来说，排气缓冲室255的顶棚面由盒头20的顶棚部21构成。排气缓冲室255的底面由相邻的各气体供给单元25中的第二部件252的上表面构成。排气缓冲室255的侧壁面由相邻的各气体供给单元25中的第一部件251的壁面和盒头20的内筒部23及中心筒部24构成。
[0089]此外，如图5所示，在构成排气缓冲室255的侧壁面的内筒部23的部分与各个排气缓冲室255对应地设置有排气孔231，该排气孔231使排气缓冲室255与形成在外筒部22和内筒部23之间的空间连通。
[0090]此外，盒头20的顶棚部21如已经说明的那样形成为圆板状。因此，如图6所示，吊设在顶棚部21上的多个气体供给单元25从衬底载置台10的旋转中心侧朝向外周侧分别配置成放射状。通过采用这样的结构，分别沿着衬底载置台10的旋转周向排列。
[0091 ]若各气体供给单元25配置成放射状，则由于各自的第一部件251的平面形状是长方形状，所以通过该第一部件251限定了侧壁面的排气缓冲室255具有从衬底载置台10的旋转中心侧朝向外周侧扩大的平面形状。也就是说，排气缓冲室255形成为在衬底载置台10的旋转周向上的大小从内周侧朝向外周侧逐渐扩大。
[0092]另外，各气体供给单元25配置成，扇形状或梯形状的第二部件252从衬底载置台10的旋转中心侧朝向外周侧扩大。与之相伴，包含第二部件252的端缘地构成的气体排出孔254也具有从衬底载置台10的旋转中心侧朝向外周侧扩大的平面形状。
[0093]此外，气体排出孔254不必须是从旋转中心侧朝向外周侧扩大的平面形状，如图7所示，也可以形成为从旋转中心侧朝向外周侧在实质上为同一宽度的狭缝状。若采用这样的构造，则能够使从处理室的中心到外周的狭缝中的排气传导性恒定。因此，在以后述方式设定排气效率时，不用考虑排气孔254的传导性，仅调整排气缓冲室255的构造即可，因此，具有易于调整处理空间整体的排气效率这样的优点。
[0094](气体供给/排出系统)
[0095]在构成为具有上述气体供给单元25的盒头20中，为了对衬底载置台10上的晶圆W进行各种气体的上方供给/上方排气，如图8所示，连接有下述的气体供给/排出系统。
[0096](处理气体供给部)
[0097]在构成盒头20的多个气体供给单元25中的至少一个气体供给单元25a中，该气体供给单元25a中的气体供给路径253连接有原料气体供给管311。在原料气体供给管311上，从上游方向起按顺序设置有原料气体供给源312、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 313及作为开闭阀的阀314。通过这样的结构，连接有原料气体供给管311的气体供给单元25a的气体供给路径253从衬底载置台10的上方侧向晶圆W的表面上供给原料气体。将与该原料气体供给管311连接的气体供给单元25a称为“原料气体供给单元”。也就是说，原料气体供给单元25a配置在衬底载置台10的上方，从衬底载置台10的上方侧向衬底W的表面上供给原料气体。
[0098]原料气体是向晶圆W供给的处理气体之一，例如是使包含钛(Ti)元素的金属液体原料TiCl4(Titanium Tetrachloride:四氯化钛)气化而得到的原料气体(即TiCl4气体)。原料气体在常温常压下可以是固体、液体或气体的任一种。在原料气体在常温常压下是液体的情况下，只要在原料气体供给源312和MFC313之间设置未图示的气化器即可。这里，将其作为气体进行说明。
[0099]此外，在原料气体供给管311上也可以连接有用于供给作为原料气体的载气发挥作用的非活性气体的未图示的气体供给系统。作为载气发挥作用的非活性气体具体来说能够使用例如氮气(N2)气体。另外，除了他气体以外，也可以使用例如氦气(He)气体、氖气(Ne)气体、氩气(Ar)气体等的稀有气体。
[0100]另外，在与连接有原料气体供给管311的气体供给单元25a之间隔着一个气体供给单元25c而排列的另一个气体供给单元25b中，该气体供给单元25b中的气体供给路径253连接有反应气体供给管321。在反应气体供给管321上，从上游方向起按顺序设置有反应气体供给源322、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)323及作为开闭阀的阀324。通过这样的结构，连接有反应气体供给管321的气体供给单元25b的气体供给路径253从衬底载置台10的上方侧向晶圆W的表面供给反应气体。将与该反应气体供给管321连接的气体供给单元25b称为“反应气体供给单元”。也就是说，反应气体供给单元25b配置在衬底载置台10的上方，从衬底载置台10的上方侧向衬底W的表面供给反应气体。
[0101]此外，在本说明书中，也可以将“原料气体供给单元”和“反应气体供给单元”统称为“处理气体供给单元”。另外，也可以将“原料气体供给单元”和“反应气体供给单元”的任意一方称为“处理气体供给单元”。
[0102]反应气体是对晶圆W供给的处理气体之一，使用例如氨气(NH3)气体。
[0103]此外，在反应气体供给管321上也可以连接有用于供给作为反应气体的载气或稀释气体发挥作用的非活性气体的未图示的气体供给系统。作为载气或稀释气体发挥作用的非活性气体具体来说可以使用例如N2气体，但除了N2气体以外，也可以使用例如He气体、Ne气体、Ar气体等的稀有气体。
[0104]另外，在连接有反应气体供给管321的气体供给单元25b中，设置有在后面详细说明的等离子体生成部40。等离子体生成部40用于使从气体供给单元25b中的气体供给路径253通过的反应气体成为等离子体状态。
[0105]主要通过原料气体供给管311、原料气体供给源312、MFC313、阀314和连接有原料气体供给管311的气体供给单元25a的气体供给路径253、以及反应气体供给管321、反应气体供给源322、MFC323、阀324和连接有反应气体供给管321的气体供给单元25b的气体供给路径253，来构成处理气体供给部。
[0106](非活性气体供给部)
[0107]在连接有原料气体供给管311的气体供给单元25a与连接有反应气体供给管321的气体供给单元25b之间设置的气体供给单元25c中，该气体供给单元25c中的气体供给路径253连接有非活性气体供给管331。在非活性气体供给管331上，从上游方向起按顺序设置有非活性气体供给源332、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)333及作为开闭阀的阀334。通过这样的结构，连接有非活性气体供给管331的气体供给单元25c的气体供给路径253在连接有原料气体供给管311的气体供给单元25a及连接有反应气体供给管321的气体供给单元25b各自的侧方，从衬底载置台10的上方侧向晶圆W的表面上供给非活性气体。将与该非活性气体供给管331连接的气体供给单元25c称为“非活性气体供给单元”。也就是说，非活性气体供给单元25c配置在原料气体供给单元25a或反应气体供给单元25b的侧方，并从衬底载置台10的上方侧向衬底W的表面上供给非活性气体。
[0108]非活性气体作为将晶圆W的上表面和气体供给单元25c的下表面之间的空间密封的空气密封件发挥作用，以使得原料气体与反应气体在晶圆W的表面上不混合。具体来说，例如，能够使用N2气体。另外，除了N2气体以外，也可以使用例如He气体、Ne气体、Ar气体等的稀有气体。
[0109]主要通过非活性气体供给管331、非活性气体供给源332、MFC333、阀334和连接有非活性气体供给管331的气体供给单元25c的气体供给路径253，来构成非活性气体供给部。
[0110](气体排气部)
[0111]在设置在盒头20中的排气用端口26上连接有气体排气管341。在气体排气管341上设置有阀342。另外，在气体排气管341中，在阀342的下游侧，设置有将盒头20的外筒部22的内侧空间控制成规定压力的压力控制器343。而且，在气体排气管341中，在压力控制器343的下游侧设置有真空栗344。
[0112]通过这样的结构，从盒头20的排气用端口26进行对外筒部22的内侧空间的排气。此时，在盒头20的内筒部23设置有排气孔231，内筒部23的内侧(即排气缓冲室255)和外侧(即形成在外筒部22和内筒部23之间的空间)连通。由此，当从排气用端口 26进行排气时，在排气缓冲室2 5 5内，产生朝向设置有排气孔2 31的一侧(即衬底载置台1的外周侧)的气流，并且产生从气体排出孔254朝向排气缓冲室255内(即从气体排出孔254朝向上方侧)的气流。由此，由处理气体供给部或非活性气体供给部而供给到晶圆W的表面上的气体(即原料气体、反应气体或非活性气体)从形成在各气体供给单元25之间的气体排出孔254及排气缓冲室255通过而向晶圆W的上方侧排气，再从排气缓冲室255内通过排气孔231及排气用端口26而向盒头20的外侧排气。
[0113]主要通过形成在各气体供给单元25之间的气体排出孔254和排气缓冲室255、以及排气孔231、排气用端口 26、气体排气管341、阀342、压力控制器343、真空栗344，来构成气体排气部。
[0114](等离子体生成部)
[0115]等离子体生成部40作为用于使从气体供给单元25b中的气体供给路径253通过的反应气体成为等离子体状态的ICP线圈发挥功能。
[0116]为了使反应气体成为等离子体状态，如图9所示，等离子体生成部40在气体供给单元25b中的气体供给路径253内具有作为供应设为等离子体状态的反应气体通过的流路的等离子体生成室410，并且在气体供给单元25b中的第一部件251的外周具有由包围等离子体生成室410地配置的导体构成的等离子体产生导体420。也就是说，在等离子体生成室410内流动的反应气体从由等离子体产生导体420形成的环状体的环内通过。以等离子体产生导体420不暴露在环境气体的方式在周围设置有未图示的盖罩。这里，为便于说明而将其省略。
[0117]等离子体产生导体420通过例如铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)等的导电材料形成，并具有沿着等离子体生成室410内的反应气体的主流方向延伸的多个主导体部421、和将主导体部421彼此电连接的连接导体部422。也就是说，构成等离子体产生导体420的导体包含成为主导体部421的导体部分和成为连接导体部422的导体部分。
[0118]多个主导体部421分别沿着气体供给单元25b中的构成第一部件251和第二部件252之间的角部251a的边延伸的方向并排地配置。也就是说，多个主导体部421从衬底载置台10的旋转中心侧朝向外周侧分别并排地配置。此外，这些主导体部421分别形成为大致相同的长度。
[0119]另外，连接导体部422具有:配置在将主导体部421的下端彼此连接的位置的部分和配置在将主导体部421的上端彼此连接的位置的部分。
[0120]通过具有这样的主导体部421及连接导体部422，等离子体产生导体420以包围等离子体生成室410的方式配置成导体在等离子体生成室410内的气体的主流方向上波动的波形状。波形状的波长(周期)及波高(振幅)没有特别限定，只要考虑气体供给单元25b中的第一部件251的大小、该第一部件251的等离子体生成室410内要产生的磁场的强度等来适当地决定即可。
[0121]在多个主导体部421中的位于等离子体产生导体420的导体端的一个、具体来说例如配置在气体供给单元25b中的第一部件251的外周侧面的一个主导体部421上，连接有用于对等离子体产生导体420供电的输入用导体431。
[0122]另外，在多个主导体部421中的位于等离子体产生导体420的导体端的另一个、具体来说例如配置在气体供给单元25b中的第一部件251的外周侧面的另一个主导体部421上，连接有用于输出向等离子体产生导体420的供电的输出用导体432。
[0123]像这样，输入用导体431及输出用导体432与构成等离子体产生导体420的主导体部421直接连接。由此，能够从主导体部421直接朝向上方侧配置输入用导体431及输出用导体432，即能够不确保与第一部件251的外周侧面之间的间隔而沿着该外周侧面配置输入用导体431及输出用导体432。
[0124]在这样的输入用导体431及输出用导体432中的输入用导体431上，连接有RF(射频)传感器433、高频电源434及频率匹配器435。
[0125]高频电源434经由输入用导体431向等离子体产生导体420供给高频电。
[0126]RF传感器433设置在高频电源434的输出侧。RF传感器433监视所供给的高频的行波或反射波的信息。通过RF传感器433监视到的反射波电力被输入至频率匹配器435。
[0127]频率匹配器435基于通过RF传感器433监视到的反射波的信息，以反射波成为最小的方式，控制由高频电源434供给的高频电的频率。
[0128]也就是说，RF传感器433、高频电源434及频率匹配器435作为向等离子体产生导体420供电的供电部发挥功能。
[0129]另外，输入用导体431及输出用导体432各自的端缘与地电连接。因此，等离子体产生导体420的两端具有与地电连接的接地部，并且在各接地部之间具有进行供电的供电部。
[0130]等离子体生成部40主要具有等离子体生成室410、等离子体产生导体420、输入用导体431和输出用导体432、以及由RF传感器433、高频电源434和频率匹配器435构成的供电部。
[0131]在上述结构的等离子体生成部40中，如在后面详细说明的那样，通过经由输入用导体431及输出用导体432向等离子体产生导体420施加高频的电流，使等离子体生成室410内产生磁场，由此，使从等离子体生成室410内通过的反应气体成为等离子体状态。由此，将等离子体状态的反应气体供给到气体供给单元25b的下方侧空间。
[0132](控制器)
[0133]另外，如图2所示，第一实施方式的衬底处理装置具有控制该衬底处理装置的各部分的动作的控制器50。控制器50至少具有运算部501及存储部502。控制器50与上述各结构连接，根据上位控制器或使用者的指示从存储部502调出程序或配方(recipe)，根据其内容控制各结构的动作。具体来说，控制器50控制加热器11、旋转驱动机构12、RF传感器433、高频电源434、频率匹配器435、MFC313?333、阀314?334、342、压力控制器343、真空栗344等的动作。
[0134]此外，控制器50可以采用专用的计算机构成，也可以采用通用的计算机构成。准备例如存储上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘或硬盘等的磁盘、CD或DVD等的光盘、MO等的光磁盘、USB存储器或存储卡等的半导体存储器)41，使用该外部存储装置51将程序安装在通用的计算机中，由此能够构成本实施方式的控制器50。
[0135]另外，用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置51供给的情况。也可以例如使用互联网或专用线路等的通信手段而不经由外部存储装置51地供给程序。此夕卜，存储部502或外部存储装置51采用计算机能够读取的记录介质构成。以下，还将它们总称为记录介质。此外，在本说明书中使用记录介质这样的术语的情况下，有时仅包含存储部502单体、有时仅包含外部存储装置51单体，或有时包含这双方。
[0136](3)衬底处理工序
[0137]接着，作为半导体器件的制造方法的一个工序，说明使用第一实施方式的衬底处理装置，在晶圆W上形成薄膜的工序。此外，在以下的说明中，构成衬底处理装置的各部分的动作由控制器50控制。
[0138]这里，说明如下的例子:作为原料气体(第一处理气体)使用使TiCl4气化得到的TiCl4气体，作为反应气体(第二处理气体)使用NH3气体，通过交替地供给这些气体，来在晶圆W上形成作为金属薄膜的TiN(氮化钛)膜。
[0139](衬底处理工序中的基本的处理动作)
[0140]首先，对在晶圆W上形成薄膜的衬底处理工序中的基本的处理动作进行说明。
[0141]图10是表示本发明的第一实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0142](衬底搬入工序:SlOl)
[0143]在第一实施方式的衬底处理装置中，首先，作为衬底搬入工序(SlOl)，打开处理容器的衬底搬入搬出口，使用未图示的晶圆移载机向处理容器内搬入多张(例如五张)晶圆W，将它们排列载置在衬底载置台10上。然后，使晶圆移载机向处理容器外退让，关闭衬底搬入搬出口并密闭处理容器内。
[0144](压力温度调整工序:S102)
[0145]在衬底搬入工序(SlOl)之后，接着进行压力温度调整工序(S102)。在压力温度调整工序(S102)中，在衬底搬入工序(SlOl)中密闭了处理容器内之后，使与处理容器连接的未图示的气体排出系统动作，以使处理容器内成为规定压力的方式进行控制。规定压力是在后述的成膜工序(S103)中能够形成TiN膜的处理压力，是使例如对晶圆W供给的原料气体自身不分解的程度的处理压力。具体来说，处理压力考虑采用50?5000Pa。在后述的成膜工序(S103)中也维持该处理压力。
[0146]另外，在压力温度调整工序(S102)中，向埋设在衬底载置台10的内部的加热器11供电，以使晶圆W的表面成为规定温度的方式进行控制。此时，基于通过未图示的温度传感器检测到的温度信息来控制对加热器11的通电情况，由此调整加热器11的温度。规定温度是在后述的成膜工序(S103)中能够形成TiN膜的处理温度，是使例如对晶圆W供给的原料气体自身不分解的程度的处理温度。具体来说，处理温度考虑采用室温以上500°C以下，优选采用室温以上400°C以下。在后述的成膜工序(S103)中也维持该处理温度。
[0147](成膜工序:S103)
[0148]在压力温度调整工序(S102)之后，接着进行成膜工序(S103)。作为成膜工序
(5103)中进行的处理动作，大致分为相对位置移动处理动作和气体供给排气处理动作。此夕卜，在后面，针对相对位置移动处理动作及气体供给排气处理动作进行详细说明。
[0149](衬底搬出工序:S104)
[0150]在以上的成膜工序(S103)之后，进行衬底搬出工序(S104)。在衬底搬出工序
(5104)中，按与已经说明的衬底搬入工序(SlOl)的情况相反的顺序，使用晶圆移载机将已处理的晶圆W向处理容器外搬出。
[0151](处理次数判定工序:S105)
[0152]在搬出晶圆W后，控制器50判定衬底搬入工序(SlOl)、压力温度调整工序(S102)、成膜工序(S103)及衬底搬出工序(S104)的一系列的各工序的实施次数是否达到规定次数
(5105)。若判定为未达到规定次数，则开始对下一个正在待机的晶圆W进行的处理，从而向衬底搬入工序(SlOl)过渡。另外，若判定为达到了规定次数，则在根据需要进行了对处理容器内等的清洁工序之后，结束一系列的各工序。此外，清洁工序能够利用公知技术实施，从而这里省略其说明。
[0153](相对位置移动处理动作)
[0154]接着，对成膜工序(S103)中进行的相对位置移动处理动作进行说明。相对位置移动处理动作是使衬底载置台10旋转而使载置在该衬底载置台10上的各晶圆W与盒头20的相对位置移动的处理动作。
[0155]图11是表示在图10中的成膜工序中进行的相对位置移动处理动作的详细情况的流程图。
[0156]在成膜工序(S103)中进行的相对位置移动处理动作中，首先，通过旋转驱动机构12旋转驱动衬底载置台10，由此，开始衬底载置台10与盒头20的相对位置移动(S201)。由此，载置在衬底载置台10上的各晶圆W按顺序通过构成盒头20的各气体供给单元25的下方侧。
[0157]此时，在盒头20中，开始进行在后面说明详细内容的气体供给排气处理动作。由此，从某气体供给单元25a中的气体供给路径253供给原料气体(TiCl4气体)，从与该气体供给单元25a隔着一个气体供给单元25c排列的另一个气体供给单元25b中的气体供给路径253供给等离子体状态的反应气体(NH3气体)。以下，将包含供给原料气体的气体供给路径253而构成的处理气体供给部称为“原料气体供给部”，将包含供给反应气体的气体供给路径253而构成的处理气体供给部称为“反应气体供给部”。
[0158]这里，若着眼于某一个晶圆W，则当衬底载置台10开始旋转时，该晶圆W从原料气体供给部中的气体供给路径253的下方通过(S202)。此时，从该气体供给路径253对晶圆W的表面上供给原料气体(TiCl4气体)。被供给的原料气体附着在晶圆W上，形成原料气体含有层。此外，晶圆W从原料气体供给部的气体供给路径253的下方通过时的通过时间即原料气体的供给时间被调整成例如0.1?20秒。
[0159]当从原料气体供给部的气体供给路径253的下方通过时，晶圆W在从供给非活性气体(N2气体)的气体供给单元25c的下方通过之后，接着，从反应气体供给部中的气体供给路径253的下方通过(S203)。此时，从该气体供给路径253对晶圆W的表面上供给等离子体状态的反应气体(NH3气体)。等离子体状态的反应气体被均匀地供给到晶圆W的表面上，与吸附在晶圆W上的原料气体含有层发生反应，在晶圆W上生成TiN膜。此外，晶圆W从反应气体供给部的气体供给路径253的下方通过时的通过时间即反应气体的供给时间被调整成例如0.1?20秒。
[0160]将从以上的原料气体供给部的气体供给路径253的下方的通过动作及从反应气体供给部的气体供给路径253的下方的通过动作作为I个周期，控制器50判定是否实施了规定次数(η周期)的该周期(S204)。当实施规定次数该周期时，在晶圆W上，形成期望膜厚的氮化钛(TiN)膜。也就是说，在成膜工序(S103)中，通过进行相对位置移动处理动作，实施反复将不同的处理气体交替地供给到晶圆W的工序的周期性处理动作。另外，在成膜工序(S103)中，分别对载置在衬底载置台10上的各晶圆W进行周期性处理动作，由此对各晶圆W同时并行地形成TiN膜。
[0161]然后，当结束规定次数的周期性处理动作时，控制器50结束基于旋转驱动机构12的衬底载置台10的旋转驱动，并停止衬底载置台1和盒头20的相对位置移动(S205)。由此，相对位置移动处理动作结束。此外，若结束规定次数的周期性处理动作，则气体供给排气处理动作也结束。
[0162](气体供给排气处理动作)
[0163]以下，对成膜工序(S103)中进行的气体供给排气处理动作进行说明。气体供给排气处理动作是对于衬底载置台10上的晶圆W进行各种气体的上方供给/上方排气的处理动作。
[0164]图12是表示在图10中的成膜工序中进行的气体供给排气处理动作的详细情况的流程图。
[0165]在成膜工序(S103)中进行的气体供给排气处理动作中，首先，开始气体排气工序(S301)。在气体排气工序(S301)中，使真空栗344动作并且使阀342成为打开状态。然后，通过压力控制器343，以使形成在各气体供给单元25之间的气体排出孔254的下方空间的压力成为规定压力的方式进行控制。规定压力是比各气体供给单元25的下方空间的压力低的压力。由此，在气体排气工序(S301)中，使各气体供给单元25的下方空间的气体通过气体排出孔254、排气缓冲室255、排气孔231、内筒部23与外筒部22之间的空间及排气用端口 26，并向盒头20的外侧排气。
[0166]在气体排气工序(S301)开始后，接着开始非活性气体供给工序(S302)。在非活性气体供给工序(S302)中，使非活性气体供给管331中的阀334成为打开状态，并且以使流量成为规定流量的方式调整MFC333，由此，经由连接有该非活性气体供给管331的气体供给单元25c的气体供给路径253，从衬底载置台10的上方侧向晶圆W的表面上供给非活性气体(N2气体)。非活性气体的供给流量为例如100?lOOOOsccm(标准毫升/分钟)。
[0167]当进行这样的非活性气体供给工序(S302)时，由于气体供给单元25c中的第二部件252的下表面与衬底载置台10上的晶圆W平行，所以从气体供给单元25c的气体供给路径253喷出的非活性气体(N2气体)在第二部件252的下表面和晶圆W的上表面之间的空间内均等地扩散。而且，由于已经开始气体排气工序(S301)，所以向第二部件252的下表面和晶圆W的上表面之间的空间扩散的非活性气体(N2气体)从位于该第二部件252的端缘的气体排出孔254朝向晶圆W的上方排气。由此，在连接有非活性气体供给管331的气体供给单元25c的下方空间中，形成有由非活性气体产生的气帘。
[0168]在非活性气体供给工序(S302)开始后，接着开始原料气体供给工序(S303)及反应气体供给工序(S304)。
[0169]在实施原料气体供给工序(S303)时，预先使原料(TiCl4)气化来生成原料气体(SPTiCl4气体)(预备气化)。原料气体的预备气化也可以与已经说明的衬底搬入工序(SlOl)或压力温度调整工序(S102)等并行地进行。这是因为，为了稳定地生成原料气体，需要规定时间。
[0170]然后，若生成原料气体，则在原料气体供给工序(S303)中，使原料气体供给管311中的阀314成为打开状态，并且以使流量成为规定流量的方式调整MFC313，由此，经由连接有该原料气体供给管311的气体供给单元25a的气体供给路径253，将原料气体(TiCl4气体)从衬底载置台10的上方侧供给到晶圆W的表面上。原料气体的供给流量为例如10?3000sccmo
[0171]此时，作为原料气体的载气也可以供给非活性气体(N2气体)。该情况下的非活性气体的供给流量为例如10?5000sccmo
[0172]当进行这样的原料气体供给工序(S303)时，由于气体供给单元25a中的第二部件252的下表面与衬底载置台10上的晶圆W平行，所以从气体供给单元25a的气体供给路径253喷出的原料气体(TiCl4气体)在第二部件252的下表面与晶圆W的上表面之间的空间内均等地扩散。而且，由于已经开始气体排气工序(S301)，所以扩散到第二部件252的下表面与晶圆W的上表面之间的空间的原料气体(TiCl4气体)从位于该第二部件252的端缘的气体排出孔254朝向晶圆W的上方侧排气。而且，此时，在相邻的气体供给单元25c的下方空间中，通过开始非活性气体供给工序(S302)而形成有非活性气体的气帘。由此，扩散到气体供给单元25a的下方空间的原料气体不会向相邻的气体供给单元25c的下方空间漏出。
[0173]另外，在原料气体供给工序(S303)中，将对晶圆W供给的原料气体从气体排出孔254朝向上方侧排气。此时，通过了气体排出孔254的原料气体流入排气缓冲室255，并在该排气缓冲室255内扩散。也就是说，供给到晶圆W上的原料气体经由气体排出孔254及排气缓冲室255，并经过在该排气缓冲室255内滞留之后被排气。因此，即使在因气体排出孔254的平面形状而引起原料气体在通过气体排出孔254时的流动阻力在内外周产生差异的情况下，通过使应排气的原料气体暂时滞留在排气缓冲室255内，仍能够缓和在气体供给单元25c的下方空间中因流动阻力的差异而引起的内外周的压力差。也就是说，能够抑制因内外周的压力差引起的向晶圆W的气体暴露量在内外周的偏差，其结果，能够在晶圆W的面内均匀地处理。
[0174]另一方面，在与原料气体供给工序(S303)并行的反应气体供给工序(S304)中，使反应气体供给管321中的阀324成为打开状态，并且以使流量成为规定流量的方式调整MFC323。像这样，经由连接有该反应气体供给管321的气体供给单元25b的气体供给路径253，从衬底载置台10的上方侧向晶圆W的表面上供给反应气体(NH3气体)。反应气体(NH3气体)的供给流量为例如10?lOOOOsccm。
[0175]此时，作为反应气体的载气或稀释气体，也可以供给非活性气体(N2气体)。在该情况下的非活性气体的供给流量为例如10?5000sccm。
[0176]而且，在反应气体供给工序(S304)中，使通过气体供给路径253供给到晶圆W的表面上的反应气体(NH3气体)成为等离子体状态。
[0177]具体来说，针对等离子体产生导体420，经由输入用导体431及输出用导体432利用RF传感器433监视并且从高频电源434及频率匹配器435施加高频的电流。当施加电流时，在等离子体产生导体420的周围产生磁场。
[0178]此时，等离子体产生导体420配置成包围等离子体生成室410，并且具有多个主导体部421。也就是说，在等离子体生成室410的周围，多个主导体部421以均等地排列的方式配置。因此，当对等离子体产生导体420施加电流而使其周围产生磁场时，在等离子体生成室410内，在配置有多个主导体部421的区域的范围内，形成由各主导体部421产生的磁场合成的合成磁场。
[0179]当反应气体在形成有合成磁场的等离子体生成室410内通过时，该反应气体被合成磁场激发成为等离子体状态。
[0180]像这样，在反应气体供给工序(S304)中，使从形成在气体供给单元25b的气体供给路径253内的等离子体生成室410通过的反应气体(NH3气体)成为等离子体状态。由此，将等离子体状态的反应气体(NH3气体)供给到气体供给单元25b的下方侧空间。
[0181]此外，在反应气体供给工序(S304)中，使用以包围等离子体生成室410的方式均等地排列的多个主导体部421使反应气体成为等离子体状态，从而在等离子体生成室410内产生的等离子体不会变得不均匀。而且，由于通过利用形成在等离子体生成室410内的合成磁场这样的电感耦合方式来成为等离子体状态，所以能够易于实现得到高密度等离子体。
[0182]当进行这样的反应气体供给工序(S304)时，由于气体供给单元25b中的第二部件252的下表面与衬底载置台10上的晶圆W平行，所以从气体供给单元25b的气体供给路径253喷出的等离子体状态的反应气体(NH3气体)在第二部件252的下表面和晶圆W的上表面之间的空间内均等地扩散。而且，由于已经开始气体排气工序(S301)，所以扩散到第二部件252的下表面和晶圆W的上表面之间的空间的等离子体状态的反应气体(NH3气体)从位于该第二部件252的端缘的气体排出孔254朝向晶圆W的上方侧排气。而且，此时，在相邻的气体供给单元25c的下方空间，通过开始非活性气体供给工序(S302)而形成有非活性气体的气帘。因此，扩散到气体供给单元25b的下方空间的等离子体状态的反应气体不会向相邻的气体供给单元25c的下方空间漏出。
[0183]另外，在反应气体供给工序(S304)中，将对晶圆W供给的等离子体状态的反应气体从气体排出孔254朝向上方侧排气。此时，通过了气体排出孔254的等离子体状态的反应气体流入排气缓冲室255，并在该排气缓冲室255内扩散。也就是说，供给到晶圆W上的反应气体经由气体排出孔254及排气缓冲室255，并经过在该排气缓冲室255内滞留之后被排气。由此，即使在因气体排出孔254的平面形状而引起反应气体在通过气体排出孔254时的流动阻力在内外周产生差异的情况下，通过使应排气的反应气体暂时滞留在排气缓冲室255内，仍能够缓和在气体供给单元25c的下方空间中因流动阻力的差异引起的在内外周的压力差。也就是说，能够抑制由内外周的压力差引起的向晶圆W的气体暴露量在内外周的偏差，其结果为，能够在晶圆W的面内均匀地处理。
[0184]而且，若设有排气缓冲室255，则与没有该排气缓冲室255的情况相比，能够提高从气体排出孔254排气的效率。因此，能够有效率地排出气体供给单元25的下方的空间256中生成的反应障碍物(例如氯化铵)等的副生成物。也就是说，若为设置有排气缓冲室255的情况，则由于反应障碍物等被有效率地排出，所以能够抑制其向晶圆W上的再附着等，由此，实现形成在晶圆W上的膜的膜质改善。
[0185]上述各工序(S301?S304)是在成膜工序(S103)期间并行地进行的。但是，其开始时机是为了提高基于非活性气体的密封性而考虑按上述顺序实施，但不必须仅限于此，也可以同时开始各工序(S301?S304)。
[0186]通过并行地进行上述各工序(S301?S304)，在成膜工序(S103)中，载置在衬底载置台10上的各晶圆W分别按顺序从供给原料气体(TiCl4气体)的气体供给单元25a的下方空间和供给等离子体状态的反应气体(NH3气体)的气体供给单元25b的下方空间通过。而且，在供给原料气体的气体供给单元25a和供给反应气体的气体供给单元25b之间隔设有供给非活性气体(N2气体)的气体供给单元25c，从而对各晶圆W供给的原料气体和反应气体也不会混合。
[0187]在结束气体供给排气处理动作时，首先，结束原料气体供给工序(S305)，并且结束反应气体供给工序(S306)。然后，结束非活性气体供给工序(S307)之后，结束气体排气工序(S308) ο但是，这些各工序(S305?S308)的结束时机也与上述开始时机同样地，也可以以各不相同的时机结束，也可以同时结束。
[0188](4)第一实施方式的效果
[0189]根据第一实施方式，发挥以下示出的一个或多个效果。
[0190](a)根据第一实施方式，由于在气体供给单元25b中设置有等离子体生成部40，所以在反应气体供给工序(S304)中，能够将等离子体状态的反应气体供给到晶圆W的表面上。因此，在实施成膜工序(S103)时，与不使反应气体成为等离子体状态的情况相比，能够提高针对吸附在晶圆W上的原料气体含有层的反应气体的反应效率，能够高效率地进行向该晶圆W的表面上的成膜。
[0191](b)另外，根据第一实施方式，用于使反应气体成为等离子体状态的等离子体生成部40具有以包围成为反应气体的流路的等离子体生成室410的方式配置的等离子体产生导体420。而且，等离子体产生导体420具有:沿着等离子体生成室410内的气体主流方向延伸的多个主导体部421;和将主导体部421彼此电连接的连接导体部422。也就是说，等离子体产生导体420以包围等离子体生成室410的方式配置，并且在该等离子体生成室410的周围并排配置有多个主导体部421。
[0192]若采用这种结构的等离子体生成部40，则从位于等离子体产生导体420的导体端的主导体部421直接朝向上方侧配置输入用导体431及输出用导体432，使用这些输入用导体431及输出用导体432对等离子体产生导体420提供高频电，由此能够使反应气体成为等离子体状态。由此，根据第一实施方式，在配置输入用导体431及输出用导体432时，不需要确保与第一部件251的外周侧面之间的间隔。即，与使用比较例的ICP线圈(参照图1的(b))的情况相比，能够易于实现省空间化。这尤其在按顺序相邻地配置有原料气体供给单元25a、非活性气体供给单元25c、反应气体供给单元25b及非活性气体供给单元25c的枚叶式的衬底处理装置中，对于能够以省空间的方式配置等离子体生成部40是非常有用的。
[0193]而且，根据第一实施方式，因在等离子体产生导体420中的配置有主导体部421的区域的范围内形成的合成磁场的影响，使得在等离子体生成室410内流动的反应气体成为等离子体状态。也就是说，在与主导体部421的长度相当的区域范围内，合成磁场对在等离子体生成室410内流动的反应气体造成影响。因此，与例如以包围等离子体生成室410的方式配置了导体但不具有主导体部421而仅是配置成简单的环状的结构的情况相比，能够使反应气体可靠地成为等离子体状态。
[0194]而且，关于形成合成磁场的等离子体产生导体420，若以包围等离子体生成室410的方式均等地配置多个主导体部421，则等离子体生成室410内产生的等离子体不会变得不均匀。
[0195]在此基础上，在第一实施方式中，通过利用形成在等离子体生成室410内的合成磁场这样的电感耦合方式使反应气体成为等离子体状态，从而能够易于实现得到高密度等离子体。
[0196]以上，根据第一实施方式，等离子体产生导体420采用与比较例的结构不同的新结构，由此，能够维持高的等离子体密度，并且能够以省空间的方式使反应气体成为等离子体状态。
[0197](c)另外，根据第一实施方式，包围等离子体生成室410的等离子体产生导体420配置成沿等离子体生成室410内的气体的主流方向波动的波形状。也就是说，等离子体产生导体420以波形状连续的方式配置在等离子体生成室410的全周范围内，并且利用第一部件251的外周侧面分别与输入用导体431及输出用导体432连接。因此，即使在以包围等离子体生成室410的方式配置等离子体产生导体420的情况下，输入用导体431及输出用导体432也只要在第一部件251的外周侧面上分别设置一个即可，能够抑制等离子体生成部40的结构变得复杂化。
[0198]〈本发明的第二实施方式>
[0199]以下，参照附图，对本发明的第二实施方式进行说明。但是，这里，主要对与上述第一实施方式的不同点进行说明，省略关于其他方面的说明。
[0200](第二实施方式的衬底处理装置的结构)
[0201 ]第二实施方式的衬底处理装置的等离子体生成部40的结构与第一实施方式的情况不同。
[0202]图13是表示第二实施方式的等离子体生成部(ICP线圈)的概要结构例的示意图。图例与图1同样地示意地示出了在第二实施方式中作为ICP线圈发挥功能的等离子体生成部40的概要结构的概要。此外，这里为了简化说明，使用示意性的附图，但在第二实施方式中，在构成衬底处理装置的情况下，等离子体生成部40也设置在气体供给单元25b来使用(参照图9)。
[0203]这里说明的等离子体生成部40为了控制在等离子体生成室410内流动的反应气体的流动方向，在该等离子体生成室410内设置有多个折流板411。各折流板411都由俯视时的形状为例如半圆状的板状部件形成。而且，各折流板411中的圆弧部分朝向相互不同的方向，并且各折流板411以规定间隔沿着等离子体生成室410内的气体主流方向排列的方式配置在该等尚子体生成室410内。
[0204]在这样的结构的等离子体生成部40中，等离子体生成室410内的反应气体的流动被折流板411遮挡而曲折(蛇行)。由此，反应气体一边接近等离子体生成室410的内壁面，一边在该等离子体生成室410内流动。此时，在等离子体生成室410内，通过等离子体产生导体420形成磁场。由于等离子体产生导体420以包围等离子体生成室410的方式配置，所以该磁场越接近等离子体生成室410的内壁面则越强。因此，被折流板411控制流动方向的反应气体一边在等离子体生成室410内在磁场较强的区域流动一边成为等离子体状态，其结果为，与没有折流板411的情况相比，等离子体密度变高。
[0205]此外，也可以将折流板411称为蛇行构造。另外，也可以将多个折流板411总称为蛇行部。
[0206]这里，作为例子列举了折流板411形成为半圆状的情况，但只要是能够控制等离子体生成室410内的反应气体的流动方向即可，其形状没有特别限定。也可以采用例如与气体流相对的面朝向下游侧倾斜的构造。若采用这样的构造，则能够减少等离子体和蛇行构造之间的碰撞次数，因此，能够更可靠地维持密度高的等离子体。另外，关于等离子体生成室410内的折流板411的数量也同样，没有特别限定。
[0207](第二实施方式的效果)
[0208]根据第二实施方式，发挥以下说明的效果。
[0209](d)根据第二实施方式，通过在等离子体生成室410内具有折流板411，来控制在等离子体生成室410内流动的反应气体的流动方向，能够使反应气体一边接近等离子体产生导体420—边流动。因此，与没有折流板411的情况相比，能够实现提高反应气体的等离子体
FtFt也/又。
[0210]〈本发明的第三实施方式>
[0211]以下，参照附图对本发明的第三实施方式进行说明。但是，这里，也主要对与上述第一实施方式的不同点进行说明，省略关于其他方面的说明。
[0212](第三实施方式的衬底处理装置的结构)
[0213]第三实施方式的衬底处理装置的等离子体生成部40中的等离子体产生导体420a的结构与第一实施方式的情况不同。
[0214](结构的概要)
[0215]图14是表示第三实施方式的等离子体生成部(ICP线圈)的概要结构例的示意图。图例与图1同样地示意地示出了在第三实施方式中作为ICP线圈发挥功能的等离子体生成部40的概要结构的概要。此外，这里为了简化说明，使用示意性的附图，但在第三实施方式中，在构成衬底处理装置的情况下，等离子体生成部40也设置在气体供给单元25b来使用(参照图9)。
[0216]这里说明的等离子体产生导体420a与第一实施方式的情况同样地配置成沿等离子体生成室410内的气体主流方向波动的波形状，但与第一实施方式的情况不同，各主导体部421的长度因位置而异。也就是说，在第一实施方式的情况下，各主导体部421形成为大致同一长度，但第三实施方式中的等离子体产生导体420a如图14的(a)所示地具有:主导体部421长且波形状的波高(振幅)为大小A的区域部分425;和主导体部421短且波形状的波高(振幅)为大小B的区域部分426。
[0217]在这样的结构的等离子体生成部40中，在反应气体从等离子体生成室410内通过时对该反应气体的磁场暴露量(通过时间或通过距离等)在主导体部421长的区域部分425的附近和主导体部421短的区域部分426附近不同。因此，在等离子体生成室410内成为等离子体状态的反应气体的等离子体密度8也产生如下不同:若通过主导体部421长的区域部分425附近，则等离子体密度高，若通过主导体部421短的区域部分426附近，则等离子体密度低。换言之，这意味着通过使各主导体部421的长度不统一而是因位置而异，能够根据不同位置来控制反应气体的等离子体密度的高低。
[0218]此外，在图14的(a)所示的例子中，列举了等离子体产生导体420a的区域部分425和区域部分426以波形状的下侧为基准来配置的情况，即以波形状的下端侧对齐的方式配置各区域部分425、426的情况。若以这种方式构成等离子体产生导体420a，则区域部分426也在接近晶圆W的一侧产生磁场，因此，在使供给到晶圆W的反应气体成为等离子体状态这一点上为优选。但是，等离子体产生导体420a不限于这样的结构，如图14的(b)所示，各区域部分425、426也可以以波形状的上侧为基准来配置。
[0219](结构的具体例)
[0220]这里，对第三实施方式中的等离子体产生导体420a的结构进一步进行具体说明。
[0221]在第三实施方式中，多个气体供给单元25也从衬底载置台10的旋转中心侧朝向外周侧而配置成放射状。在其中的气体供给单元25b中的第一部件251中，构成等离子体产生导体420a的多个主导体部421沿着构成气体供给单元25b的角部251a的边从衬底载置台10的旋转中心侧朝向外周侧并排地配置。
[0222]此外，气体供给单元25b的气体供给路径253的平面形状没有特别限定，另外，针对反应气体供给管321与气体供给路径253的连接处也没有特别限定。因此，在气体供给单元25b中，有时根据气体供给路径253的平面形状或反应气体供给管321的连接处的位置等，而在等离子体生成室410内产生反应气体容易集中的位置和难以集中的位置。这样的反应气体的分布偏差能够基于气体供给路径253的平面形状和/或反应气体供给管321的连接处的位置等来预测其产生情况。
[0223]具体来说，若例如气体供给路径253的平面形状为朝向衬底载置台10的外周侧扩散的扇型状，则因气体传导性的影响可能引起如下的状况:在衬底载置台10的旋转中心侧反应气体难以集中，而在衬底载置台10的外周侧反应气体容易集中。另外，例如气体供给路径253的平面形状为长方形状也可能引起如下的状况:在气体供给路径253的平面形状的中央附近反应气体容易集中，在该平面形状的端缘附近(壁面附近)反应气体难以集中。
[0224]而若采用第三实施方式中的等离子体产生导体420a，则即使在等离子体生成室410内产生反应气体的分布偏差，也能够根据预测的偏差的产生情况来实现:以与反应气体容易集中的位置对应的方式配置主导体部421长且波形状的波高(振幅)为大小A的区域部分425，以与反应气体难以集中的位置(例如等离子体生成室410的外周端缘侧)对应的方式配置主导体部421短且波形状的波高(振幅)为大小B的区域部分426。
[0225]具体来说，若为例如在衬底载置台10的旋转中心侧反应气体难以集中而在其外周侧反应气体容易集中的情况，在该旋转中心侧配置主导体部421长且波形状的波高(振幅)为大小A的区域部分425，在该外周侧配置主导体部421短且波形状的波高(振幅)为大小B的区域部分426。也就是说，构成为主导体部421的长度在衬底载置台10的旋转中心侧比外周侧短。若以这种方式配置各区域部分425、426，则以使衬底载置台10的旋转中心侧的等离子体密度比外周侧的等离子体密度低的方式来构成离子体生成部40。
[0226]另外，若为例如在气体供给路径253的平面形状的中央附近反应气体容易集中，而在该平面形状的端缘附近(壁面附近)反应气体难以集中的情况，则在包含构成气体供给单元25b的角部251a的边的中点在内的区域范围(即等离子体生成室410的中央附近)配置主导体部421长且波形状的波高(振幅)为大小A的区域部分425，在包含该边的端缘在内的区域范围(即等离子体生成室410的端缘附近)配置主导体部421短且波形状的波高(振幅)为大小B的区域部分426。也就是说，主导体部421的长度构成为在等离子体生成室410的中央附近比端缘侧长。若以这种方式配置各区域部分425、426，则以使等离子体生成室410的中央附近的等离子体密度比端缘侧的等离子体密度高的方式构成等离子体生成部40。
[0227]因此，根据第三实施方式的等离子体生成部40，即使是在等离子体生成室410内产生反应气体的分布偏差的情况，也能够提高反应气体容易集中的位置的等离子体密度，并降低反应气体难以集中的位置的等离子体密度，从而能够抑制等离子体生成室410内产生的等离子体变得不均匀。
[0228](另一结构例)
[0229]在以上的说明中，作为例子举出了根据在等离子体生成室410内反应气体是否容易集中来配置等离子体产生导体420a的各区域部分425、426的情况，但各区域部分425、426的配置不限于此。
[0230]图15是示出第三实施方式的等离子体生成部的另一结构例的示意图。图例是针对第三实施方式的另一结构例中的等离子体产生导体420b及衬底载置台10而示意地示出了其平面形状。
[0231]图例的等离子体产生导体420b以包围气体供给单元25b中的第一部件251的外周的方式具有沿衬底载置台10的径向延伸的椭圆状的平面形状。
[0232]在这样的结构的等离子体产生导体420b中，若椭圆状的宽度方向上的宽度变窄，则等离子体集中在位于椭圆状的长度方向上的两端附近的圆弧部分(图中的C部分)。这是因为在两端附近的圆弧部分，等离子体产生导体420b急剧地折回。
[0233]由此，在平面形状为椭圆状的情况下，针对等离子体产生导体420b，在两端附近的圆弧部分配置主导体部421短且波形状的波高(振幅)为大小B的区域部分426，在除此以外的部分(即构成椭圆的直线边的部分)配置主导体部421长且波形状的波高(振幅)为大小A的区域部分425。像这样，通过降低两端附近的圆弧部分中的等离子体密度，能够抑制等离子体向该两端附近集中，由此，能够确保衬底载置台10的径向上的等离子体的均匀性。
[0234]此外，在等离子体产生导体420b的平面形状为沿衬底载置台10的径向延伸的椭圆状的情况下，优选以使衬底载置台10上的晶圆W不通过该椭圆状的圆弧部分(图中的C部分)的下方的方式，构建等离子体产生导体420b与衬底载置台10的关系。这是因为，即使在圆弧部分(图中的C部分)发生等离子体集中，也不会影响衬底载置台10上的晶圆W。
[0235](又一结构例)
[0236]另外，在以上的说明中，作为例子举出了将等离子体产生导体420a、420b区分成主导体部421长的区域部分425和主导体部421短的区域部分426这两部分的情况，但为了按不同位置控制反应气体的等离子体密度的高低，也可以区分成三个以上的区域部分。
[0237]图16是示出第三实施方式的等离子体生成部的又一结构例的示意图。在图例中针对第三实施方式的又一结构例中的等离子体产生导体420c及衬底载置台10而示意地示出了其平面形状。
[0238]图例的等离子体产生导体420c以包围气体供给单元25b中的第一部件251的外周的方式具有圆形的平面形状。
[0239]在这样的结构的等离子体产生导体420c中，在衬底载置台10上的晶圆W从其下方通过时，在圆形状的等离子体产生导体420c中的内周侧、外周侧和它们的中间，晶圆W的通过距离不同。这种通过距离的不同会导致针对晶圆W的成膜处理不均匀。
[0240]由此，在平面形状是圆形的情况下，针对等离子体产生导体420c，区分成三个以上的区域部分，将各区域部分分别分配到内周侧、外周侧和它们的中间，在这些各区域部分中，主导体部421的长度不同。像这样，能够实现等离子体密度成为内周侧〈中间〈外周侧，由此，就算晶圆W的通过距离的不同，也能够确保针对晶圆W的等离子体的均匀性。
[0241](第三实施方式的效果)
[0242 ]根据第三实施方式，发挥以下说明的效果。
[0243](e)根据第三实施方式，关于配置成沿等离子体生成室410内的气体主流方向波动的波形状的等离子体产生导体42(^、42013、420(3，各主导体部421的长度因不同位置而异。因此，能够实现例如在反应气体容易集中的位置配置主导体部421长且波形状的波高(振幅)大的区域部分425，在反应气体难以集中的位置配置主导体部421短且波形状的波高(振幅)小的区域部分426。由此，按不同位置控制反应气体的等离子体密度的高低，能够抑制在等离子体生成室410内产生的等离子体变得不均匀。
[0244](f)尤其是，第三实施方式在应用于将气体供给单元25从衬底载置台10的旋转中心侧朝向外周侧配置成放射状的多个枚叶式的衬底处理装置的情况下非常有用。这是因为，在向晶圆W供给反应气体的气体供给单元25b中，例如即使在衬底载置台10的旋转中心侧反应气体难以集中，在外周侧反应气体容易集中的情况下，也能够使旋转中心侧的等离子体密度比外周侧的等离子体密度低。由此，能够抑制在等离子体生成室410内产生的等离子体变得不均匀，能够提高针对晶圆W的成膜处理在面内的均匀性。
[0245]〈本发明的第四实施方式>
[0246]以下，参照附图对本发明的第四实施方式进行说明。但在这里，主要针对与上述第一实施方式?第三实施方式的不同点进行说明，并省略关于其他方面的说明。
[0247](第四实施方式的衬底处理装置的结构)
[0248]第四实施方式的衬底处理装置的等离子体生成部40中的等离子体产生导体420d的结构与第一?第三实施方式的情况不同。
[0249]图17是示出第四实施方式的衬底处理装置所使用的等离子体生成部(ICP线圈)的结构例的示意图。图例与图1同样地示意地表示在第四实施方式中作为ICP线圈发挥功能的等离子体生成部40的概要结构的概要。此外，这里为了简化说明，使用了示意性的附图，但在第四实施方式中，在构成衬底处理装置的情况下，等离子体生成部40也设置在气体供给单元25b来使用(参照图9)。
[0250]如图17的(a)所示，这里说明的等离子体产生导体420d与第一实施方式的情况同样地，以并排配置多个主导体部421的方式构成了等离子体产生导体420，但与第一实施方式的情况不同，连接导体部422仅配置在将主导体部421的下端彼此连接的位置。也就是说，第四实施方式中的等离子体产生导体420d在将主导体部421的上端彼此连接的位置不具有连接导体部422，成为将第一实施方式的情况下的波形状分割成多个U字型形状部分的构造，即具有多对通过连接导体部422连接的主导体部421对的构造。此外，各U字型形状部分的高度、宽度及配置节距没有特别限定，只要考虑气体供给单元25b中的第一部件251的大小、该第一部件251的等离子体生成室410内要产生的磁场的强度等来适当决定即可。
[0251]在构成U字型形状部分的一对主导体部421中的一个主导体部421上连接有用于供电的输入用导体431。
[0252]另外，在另一个主导体部421上，连接有用于输出所提供的电力的输出用导体432。也就是说，在各U字型形状部分中，分别连接有输入用导体431和输出用导体432。
[0253]在这样的结构的等离子体产生导体420d中，若经由输入用导体431及输出用导体432分别对各U字型形状部分供电，则在等离子体生成室410内产生磁场，从该等离子体生成室410内通过的反应气体也成为等离子体状态。
[0254]此时，等离子体产生导体420d是被分割成多个U字型形状部分的构造，各U字型形状部分被独立地配置，因此，能够易于针对各U字型形状部分别控制到衬底载置台10为止的距离。另外，在等离子体产生导体420d发生故障等的问题的情况下，仅更换存在问题的U字型形状部分就能够应对，从而还能够易于实现维护。
[0255]而且，若采用等离子体产生导体420d被分割成多个U字型形状部分的构造，则通过在各U字型形状部分上分别连接不同的供电系统或控电系统，能够分别对各U字型形状部分独立地进行供电。也就是说，通过对提供给各U字型形状部分独立地进行控电，即使在等离子体产生导体420d中的多个主导体部421的长度一致的情况下，也能够使各U字型形状部分附近的等离子体密度可变。而且，与例如第三实施方式那样地使主导体部421的长度不同的情况相比，能够易于实现精细且灵活地控制等离子体密度。
[0256]但是，关于构成等离子体产生导体420d的各主导体部421的长度，也可以如图17的(b)所示地使各U字型形状部分别不同。据此，与第三实施方式的情况同样地，能够通过主导体部421的长度来控制等离子体密度。而且，由于通过主导体部421的长度来调整等离子体密度，所以不必须分别对各U字型形状部分独立地进行供电，也可以分别供给一致的电力。由此，与对各U字型形状部分独立地进行供电的情况相比，能够抑制供电系统或控电系统的结构复杂化。
[0257](第四实施方式的效果)
[0258]根据第四实施方式，发挥以下所述的效果。
[0259](g)根据第四实施方式，等离子体产生导体420d构成为:连接导体部422仅配置在将主导体部421的下端彼此连接的位置，具有多对通过连接导体部422连接的主导体部421对的构造。也就是说，构成为等离子体产生导体420d被分割成多个U字型形状部分的构造。由此，能够独立地配置各U字型形状部分，与第一实施方式?第三实施方式的情况相比，能够提高等离子体产生导体420d的配置的自由度，还能够易于实现维护。而且，还能够易于实现根据不同位置来控制反应气体的等离子体密度的高低，由此，能够抑制等离子体生成室410内产生的等离子体变得不均匀，能够提高针对晶圆W的成膜处理在面内的均匀性。
[0260]〈本发明的第五实施方式>
[0261]以下，参照附图对本发明的第五实施方式进行说明。但在这里，主要针对与上述第一实施方式?第四实施方式的不同点进行说明，省略关于其他方面的说明。
[0262](第五实施方式的衬底处理装置的结构)
[0263]第五实施方式的衬底处理装置的等离子体生成部40的结构与第一实施方式?第四实施方式的情况不同。
[0264]图18是示出第五实施方式的衬底处理装置所使用的等离子体生成部(ICP线圈)的概要结构例的侧剖视图。此外，这里为了简化说明，使用示出等离子体生成部40的侧截面的示意性的图，但在第五实施方式中，在构成衬底处理装置的情况下，等离子体生成部40也设置在气体供给单元25b来使用(参照图9)。
[0265]图例的等离子体生成部40具有以包围供反应气体流动的等离子体生成室410的方式配置的等离子体产生导体420e。等离子体产生导体420e具有:沿等离子体生成室410内的反应气体的主流方向延伸的多个主导体部421;和将主导体部421彼此电连接的连接导体部422。这点与上述第一实施方式?第四实施方式的情况同样。
[0266]但是，这里说明的等离子体产生导体420e与第一实施方式?第四实施方式的情况不同，其通过例如铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)等的导电材料形成为管状，冷却水在管内流动。当冷却水在等离子体产生导体420e的管内流过时，由此来调整该等离子体产生导体420e的温度。也就是说，第五实施方式中的等离子体产生导体420e具有作为调整该等离子体产生导体420e的温度的温度调整部的功能。
[0267]另外，等离子体产生导体420e配置在密封空间441内。而且，构成为将非活性气体供给到密封空间441内。作为非活性气体，考虑使用N2气体，但也可以使用He气体、Ne气体、Ar气体等。在来自密封空间441内的非活性气体的排气路径上设置有测量非活性气体的温度的温度传感器442。
[0268]在这样的结构的等离子体生成部40中，在等离子体生成室410内流动的反应气体成为等离子体状态时，通过温度传感器442测量从密封空间441内排出的非活性气体的温度，并监视密封空间441内的等离子体产生导体420e的温度。而且，基于监视的结果，使冷却水在等离子体产生导体420e的管内流动来调整温度，以便于使等离子体产生导体420e的温度成为规定的温度范围内。也就是说，在第五实施方式的等离子体生成部40中，基于等离子体产生导体420e的温度监视的结果进行反馈控制，将该等离子体产生导体420e的温度保持在规定的温度范围内。
[0269]若进行反馈控制将等离子体产生导体420e的温度保持在规定的温度范围内，则能够抑制该等离子体产生导体420e中的电阻的变动。因此，还能够抑制等离子体密度的变动，由此，能够抑制等离子体生成室410内产生的等离子体变得不均匀，并能够提高针对晶圆W的成膜处理在面内的均匀性。
[0270]另外，还能够实现如下的判断:虽然进行反馈控制，但却在例如针对晶圆W上的成膜处理的膜厚发生变动的情况下，视为等离子体产生导体420e发生了某种不良情况，判断为到了维护的时期。
[0271]此外，在以上的说明中，作为例子举出了使冷却水在等离子体产生导体420e的管内流动来调整该等离子体产生导体420e的温度的情况，但温度调整部不限于此，也可以采用其他结构。作为其他结构，可以举出例如利用在等离子体产生导体420e的周围流动的气体来进行温度调整。
[0272]关于在等离子体产生导体420e的周围流动的气体，若如上所述地使用非活性气体，则在能够抑制等离子体产生导体420e的表面状态的变化(例如氧化)这一点来看为优选，但不仅限于非活性气体，也可以使用其他气体。
[0273]另外，在以上的说明中，作为例子举出了构成为将等离子体生成室410内成为等离子体状态的反应气体供给到衬底载置台10上的衬底W的情况，但也可以例如在等离子体生成室410的出口部分443设置等离子体遮蔽板(但是未图示)，以所谓的远程等离子体的方式构成。若像这样构成，则能够供给中性的自由基。
[0274](第五实施方式的效果)
[0275]根据第五实施方式，发挥以下示出的效果。
[0276](h)根据第五实施方式，具有作为调整等离子体产生导体420e的温度的温度调整部的功能，从而能够将该等离子体产生导体420e的温度保持在规定的温度范围内。因此，能够抑制由等离子体产生导体420e的温度变动引起的电阻的变动，由此，还能够抑制等离子体密度的变动。也就是说，通过抑制等离子体产生导体420e的温度变动，能够抑制在等离子体生成室410内产生的等离子体变得不均匀，并能够提高针对晶圆W的成膜处理在面内的均匀性。
[0277]〈本发明的其他实施方式>
[0278]以上，具体地说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述各实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
[0279]例如，在上述各实施方式中，作为例子举出了在气体供给单元25b中设置有等离子体生成部40，等离子体生成部40使由气体供给单元25b向晶圆W供给的反应气体成为等离子体状态的情况，但本发明不限于此。即，本发明不限于使用反应气体，使用其他气体，也能够适用于使该气体成为等离子体状态的情况。
[0280]另外，例如，在上述各实施方式中，作为例子举出了通过使衬底载置台10或盒头20旋转，而使衬底载置台10上的各晶圆W与盒头20的相对位置移动的情况，但本发明不限于此。即，只要是使衬底载置台10上的各晶圆W与盒头20的相对位置移动的结构即可，本发明不必须采用在各实施方式中说明了的旋转驱动式的结构。能够例如利用了传送带等的直线移动式的结构也同样能够完全适用。
[0281]另外，例如，在上述各实施方式中，在原料气体供给单元25a和反应气体供给单元25b之间设置有非活性气体供给单元25c，但本发明不限于此。例如，也可以在两个反应气体供给单元25b之间设置非活性气体供给单元25c。在该情况下，可以代替原料气体供给单元25a，设置从晶圆上方以外的位置供给气体的供给构造来将原料气体供给到处理室。例如，可以在处理室中央设置原料气体供给孔，从处理室中央供给原料气体。
[0282]另外，例如，在上述各实施方式中，在原料气体供给单元25a和反应气体供给单元25b之间设置非活性气体供给单元25c，但本发明不限于此。例如，也可以在两个原料气体供给单元25a之间设置非活性气体供给单元25c。在该情况下，可以代替反应气体供给单元25b，设置从晶圆上方以外的位置供给气体的供给构造来将反应气体供给到处理室。例如，可以在处理室中央设置反应气体供给孔，从处理室中央供给反应气体。
[0283]另外，例如，在上述各实施方式中，作为衬底处理装置进行的成膜处理，例举如下的情况的例子，即，作为原料气体(第一处理气体)使用TiCl4气体，作为反应气体(第二处理气体)使用NH3气体，通过交替供给这两种气体，而在晶圆W上形成TiN膜的情况，但本发明不限于此。即，成膜处理所使用的处理气体不限于TiCl4气体或NH3气体等，也可以使用其他种类的气体形成其他种类的薄膜。而且，在使用3种以上的处理气体的情况下，若交替地供给这些气体来进行成膜处理，则仍能够适用本发明。
[0284]另外，例如，在上述各实施方式中，作为衬底处理装置进行的处理，例举了成膜处理，但本发明不限于此。即，除了成膜处理以外，也可以进行形成氧化膜、氮化膜的处理、以及形成包含金属的膜的处理。另外，无论衬底处理的具体内容如何，不仅适用于成膜处理，还能够良好地适用于退火处理、氧化处理、氮化处理、扩散处理、光刻处理等的其他衬底处理。而且，本发明还能够良好地适用于其他衬底处理装置，例如退火处理装置、氧化处理装置、氮化处理装置、曝光装置、涂布装置、干燥装置、加热装置、利用了等离子体的处理装置等的其他衬底处理装置。另外，本发明也可以混合使用这些装置。另外，能够将某实施方式的结构的一部分置换成其他实施方式的结构，另外，还能够向某实施方式的结构加入其他实施方式的结构。另外，还能够针对各实施方式的结构的一部分，进行其他的结构的追加、删除、置换。
[0285]〈本发明的优选方式>
[0286]以下，针对本发明的优选方式进行备注。
[0287][备注I]
[0288]根据本发明的一个方式，提供一种衬底处理装置，其具有:
[0289]衬底载置台，其载置衬底；
[0290]处理室，其内置所述衬底载置台；
[0291 ]气体供给部，其进行向所述处理室内的气体供给;和
[0292]等离子体生成部，其使由所述气体供给部供给到所述处理室内的气体成为等离子体状态，
[0293]所述等离子体生成部具有:
[0294]等离子体生成室，其成为由所述气体供给部供给到所述处理室内的气体的流路；和
[0295]等离子体产生导体，其由以包围所述等离子体生成室的方式配置的导体构成，
[0296]所述等离子体产生导体具有:
[0297]多个主导体部，其沿着所述等离子体生成室内的气体的主流方向延伸;和
[0298]连接导体部，其将所述主导体部彼此电连接。
[0299][备注2]
[0300]优选的是，提供一种备注I记载的衬底处理装置，其中，
[0301 ]所述连接导体部至少配置在将所述主导体部的下端彼此连接的位置。
[0302][备注3]
[0303]优选的是，提供一种备注I或2记载的衬底处理装置，其中，
[0304]所述等离子体产生导体具有所述主导体部及所述连接导体部，由此，所述导体配置成沿所述等离子体生成室内的气体的主流方向波动的波形状。
[0305][备注4]
[0306]优选的是，提供一种备注3记载的衬底处理装置，其中，
[0307]在所述主导体部中的一个上连接有用于向所述等离子体产生导体供电的输入用导体，
[0308]在所述主导体部中的另一个上连接有用于输出提供给所述等离子体产生导体的电力的输出用导体。
[0309][备注5]
[0310]优选的是，提供一种备注I或2记载的衬底处理装置，其中，
[0311]所述等离子体产生导体具有多对由所述连接导体部连接的所述主导体部的对。
[0312][备注6]
[0313]优选的是，提供一种备注5记载的衬底处理装置，其中，
[0314]在构成所述对的一个所述主导体部上连接有用于向所述等离子体产生导体供电的输入用导体，
[0315]在构成所述对的另一个所述主导体部上连接有用于输出提供给所述等离子体产生导体的电力的输出用导体。
[0316][备注7]
[0317]优选的是，提供一种备注5记载的衬底处理装置，其中，
[0318]分别与所述多对连接的所述输入用导体经由输入共用线而与电源连接，
[0319]分别与所述多对连接的所述输出用导体经由输出共用线而与所述电源连接。
[0320][备注8]
[0321]优选的是，提供一种备注I?7中任一项记载的衬底处理装置，其中，
[0322]所述等离子体生成室具有对在该等离子体生成室内流动的气体的流动方向进行控制的蛇行构造。
[0323][备注9]
[0324]优选的是，提供一种备注I?8中任一项记载的衬底处理装置，其中，
[0325]所述衬底载置台构成为在以排列成圆周状的方式载置有多个衬底的状态下能够旋转，
[0326]所述处理室及所述气体供给部构成为，向旋转的所述衬底载置台上的各衬底按顺序分别供给在所述等离子体生成部中成为等离子体状态的气体，
[0327]所述等离子体生成部中的所述等离子体产生导体构成为，多个所述主导体部以从所述衬底载置台的旋转中心侧朝向外周侧排列的方式来配置。
[0328][备注10]
[0329]优选的是，提供一种备注9记载的衬底处理装置，其中，
[0330]关于以从所述衬底载置台的旋转中心侧朝向外周侧排列的方式配置的各主导体部，其沿着所述等离子体生成室内的气体主流方向的长度根据配置位置而不同。
[0331][备注11]
[0332]优选的是，提供一种备注9或10记载的衬底处理装置，其中，
[0333]所述等离子体生成部构成为使所述旋转中心侧的等离子体密度比所述外周侧的等离子体密度低。
[0334][备注12]
[0335]优选的是，提供一种备注10或11记载的衬底处理装置，其中，
[0336]所述主导体部的长度构成为所述旋转中心侧比所述外周侧短。
[0337][备注13]
[0338]优选的是，提供一种备注I?12中任一项记载的衬底处理装置，其具有对所述等离子体产生导体的温度进行调整的温度调整部。
[0339][备注14]
[0340]根据本发明的又一个方式，提供一种半导体器件的制造方法，其具有:
[0341]衬底载置工序，将衬底载置在内置于处理室的衬底载置台上；
[0342]等离子体生成工序，利用等离子体产生导体，使在等离子体生成室内流动的气体成为等离子体状态，所述等离子体产生导体由以包围成为供给到所述处理室内的气体的流路的所述等离子体生成室的方式配置的导体构成，并且作为该导体，具有沿着所述等离子体生成室内的气体的主流方向延伸的多个主导体部、和将所述主导体部彼此电连接的连接导体部;和
[0343]气体供给工序，向所述衬底载置台上的所述衬底，供给使用所述等离子体产生导体而成为等离子体状态的气体。
[0344][备注15]
[0345]根据本发明的又一个方式，提供一种程序，使计算机执行如下工序:
[0346]衬底载置工序，将衬底载置在内置于处理室的衬底载置台上；
[0347]等离子体生成工序，利用等离子体产生导体，使在等离子体生成室内流动的气体成为等离子体状态，所述等离子体产生导体由以包围成为供给到所述处理室内的气体的流路的所述等离子体生成室的方式配置的导体构成，并且作为该导体，具有沿着所述等离子体生成室内的气体的主流方向延伸的多个主导体部、和将所述主导体部彼此电连接的连接导体部;和
[0348]气体供给工序，向所述衬底载置台上的所述衬底，供给使用所述等离子体产生导体而成为等离子体状态的气体。
[0349][备注16]
[0350]根据本发明的又一个方式，提供一种存储程序的记录介质，该程序优选使计算机执行如下工序:
[0351]衬底载置工序，将衬底载置在内置于处理室的衬底载置台上；
[0352]等离子体生成工序，利用等离子体产生导体，使在等离子体生成室内流动的气体成为等离子体状态，所述等离子体产生导体由以包围成为供给到所述处理室内的气体的流路的所述等离子体生成室的方式配置的导体构成，并且作为该导体，具有沿着所述等离子体生成室内的气体的主流方向延伸的多个主导体部、和将所述主导体部彼此电连接的连接导体部;和
[0353]气体供给工序，向所述衬底载置台上的所述衬底，供给使用所述等离子体产生导体而成为等离子体状态的气体。
【主权项】
1.一种衬底处理装置，其特征在于，具有: 衬底载置台，其载置衬底； 处理室，其内置所述衬底载置台； 气体供给部，其进行向所述处理室内的气体供给;和 等离子体生成部，其使由所述气体供给部供给到所述处理室内的气体成为等离子体状态， 所述等离子体生成部具有: 等离子体生成室，其成为由所述气体供给部供给到所述处理室内的气体的流路;和 等离子体产生导体，其由以包围所述等离子体生成室的方式配置的导体构成， 所述等离子体产生导体具有: 多个主导体部，其沿着所述等离子体生成室内的气体的主流方向延伸;和 连接导体部，其将所述主导体部彼此电连接。2.如权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述连接导体部配置在将所述主导体部的下端彼此连接的位置。3.如权利要求1或2所述的衬底处理装置，其特征在于， 所述衬底载置台构成为在以排列成圆周状的方式载置有多个衬底的状态下能够旋转，所述处理室及所述气体供给部构成为，向旋转的所述衬底载置台上的各衬底按顺序分别供给在所述等离子体生成部中成为等离子体状态的气体， 所述等离子体生成部中的所述等离子体产生导体构成为，多个所述主导体部以从所述衬底载置台的旋转中心侧朝向外周侧排列的方式来配置。4.如权利要求1?3中任一项所述的衬底处理装置，其特征在于， 关于以从所述衬底载置台的旋转中心侧朝向外周侧排列的方式配置的各主导体部，沿着所述等离子体生成室内的气体主流方向的长度根据配置位置而不同。5.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有: 衬底载置工序，将衬底载置在内置于处理室的衬底载置台上； 等离子体生成工序，利用等离子体产生导体，使在等离子体生成室内流动的气体成为等离子体状态，所述等离子体产生导体由以包围成为供给到所述处理室内的气体的流路的所述等离子体生成室的方式配置的导体构成，并且作为该导体，具有沿着所述等离子体生成室内的气体的主流方向延伸的多个主导体部、和将所述主导体部彼此电连接的连接导体部;和 气体供给工序，向所述衬底载置台上的所述衬底，供给使用所述等离子体产生导体而成为等离子体状态的气体。
【文档编号】C23C16/503GK105986250SQ201510849955
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年11月27日
【发明人】山本哲夫, 丰田行, 丰田一行, 松井俊
【申请人】株式会社日立国际电气