等离子体生成装置、基板处理装置、以及半导体器件的制造方法与流程

本发明涉及等离子体生成装置、基板处理装置、以及半导体器件的制造方法。

背景技术：

在半导体器件的一个制造工序中，有时进行以下的基板处理，即，将基板运入基板处理装置的处理室内，使用等离子体使供给到处理室内的原料气体、反应气体等处理气体活化，在基板上形成绝缘膜、半导体膜、导体膜等各种膜，或除去各种膜。为了促进堆积的薄膜的反应，或从薄膜除去杂质，或者辅助成膜原料的化学反应等，而使用等离子体(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-92637号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，在使用多个高频电源进行等离子体生成的处理装置中，各个高频电源的频率的差会相互干扰而成为噪声，因此有时无法进行稳定的等离子体生成。

本发明的目的在于：提供即使在使用多个高频电源进行等离子体生成的情况下也能够进行稳定的等离子体生成的技术。

解决问题的方案

根据本发明的一个实施例，提供以下的技术，即，一种使用多个等离子体产生部进行基板处理的技术，具备：

多个高频电源，其用于分别向多个等离子体产生部供电；

多个匹配器，其设置在上述多个高频电源与上述多个等离子体产生部之间，用于分别取得上述等离子体产生部的负载电阻与上述高频电源的输出电阻的匹配，

上述多个高频电源中的至少一个高频电源具备：

高频振荡器，其振荡产生高频；

指向性耦合器，其配置在上述高频振荡器的后级，分别取得来自上述高频振荡器的行波分量和来自上述匹配器的反射波分量的一部分；

滤波器，其去除添加到由上述指向性耦合器取得的上述反射波分量中的噪声信号；

电力监视器，其测定通过上述滤波器后的上述反射波分量、由上述指向性耦合器取得的上述行波分量，并对上述匹配器进行反馈控制使得反射波分量变少。

发明效果

根据本发明，可以提供一种即使在使用多个高频电源进行等离子体生成的情况下也能够进行稳定的等离子体生成的技术。

附图说明

图1是适合于在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的纵式处理炉的概要结构图，是用纵截面图表示处理炉部分的图。

图2是适合于在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的纵式处理炉的概要结构图，是用纵截面图表示处理炉部分的图。

图3是适合于在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的纵式处理炉的概要结构图，是用图1的a-a线截面图表示处理炉部分的图。

图4是适合于在本发明的实施方式中使用的基板处理装置的控制器的概要结构图，是用框图表示控制器的控制系统的图。

图5是本发明的实施方式的基板处理工序的流程图。

图6是表示本发明的实施方式的基板处理工序的气体供给的定时的图。

图7是表示本发明的实施方式的其他基板处理工序的气体供给的定时的图。

图8是用于说明高频电源273、373的结构的图。

图9是表示bpf514的具体电路结构例子的图。

图10是表示图9所示的bpf514的频率特性的图。

图11是表示高频电源的其他结构例子的图。

图12是表示高频电源的其他结构例子的图。

具体实施方式

<本发明的实施方式>

以下，参照图1～图10说明本发明的一个实施方式的基板处理装置。

(1)基板处理装置的结构(加热装置)

如图1所示，本发明的一个实施方式的基板处理装置具备处理炉202。该处理炉202是能够在垂直方向上多层地容纳基板的所谓的纵式炉，具备作为加热装置(加热机构)的加热器207。加热器207是圆筒形状，被作为保持板的加热器基座(未图示)所支持，由此被垂直地安装。加热器207如后述那样还作为通过热使气体活化(激励)的活化机构(激励部)来发挥作用。

(处理室)

在处理室207的内侧，成为与加热器207呈同心圆状地配设有反应管203。反应管203例如由石英(sio2)或碳化硅(sic)等耐热性材料构成，形成为上端封闭而下端开口的圆筒形状。在反应管203的下方，成为与反应管203呈同心圆状地配设有歧管(入口法兰)209。歧管209例如由不锈钢(sus)等金属构成，形成为上端和下端开口的圆筒形状。构成为歧管209的上端部与反应管203的下端部卡合并支持反应管203。在歧管209和反应管203之间，设置有作为密封构件的o型圈220a。歧管209被加热器基座支持，由此反应管203成为被垂直安装的状态。主要由反应管203和歧管209构成处理容器(反应容器)。在作为处理容器的内侧的筒中空部，形成有处理室201。处理室201构成为能够容纳多个作为基板的晶圆200。此外，处理容器并不限于上述结构，有时也只将反应管203称为处理容器。

在处理室201内，设置有喷嘴249a、249b、249c使得贯通歧管209的侧壁。此外，在图1中表示能够看到喷嘴249a的截面图，在图2中表示能够看到喷嘴249b、249c的面的截面图。

喷嘴249a、249b、249c分别连接有气体供给管232a、232b、232c。这样，反应管203设置有3个喷嘴249a、249b、249c、以及3个气体供给管232a、232b、232c，能够向处理室201内供给多种气体。此外，在不设置歧管209而只将反应管203作为处理容器的情况下，也可以将喷嘴249a、249b、249c设置为贯通反应管203的侧壁。

在气体供给管232a、232b、232c上，从气流的上游侧开始按顺序分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的质流控制器(mfc)241a、241b、241c、以及作为开闭阀的阀243a、243b、243c。在气体供给管232a、232b、232c的阀243a、243b、243c的更下游侧，分别连接有供给惰性气体的气体供给管232d、232e、232f。在气体供给管232d、232e、232f上，从气流的上游侧开始按顺序分别设置有mfc241d、241e、241f、以及阀243d、243e、243f。

如图3所示，喷嘴249a被设置为在反应管203的内壁与晶圆200之间的空间中，沿着从反应管203的内壁的下部到上部，朝向晶圆200的装载方向的上方地竖立。即，在排列(装载)了晶圆200的晶圆排列区域(装载区域)的侧方的、水平围住晶圆排列区域的区域中，沿着晶圆排列区域地设置喷嘴249a。即，在与晶圆200的表面(平坦面)垂直的方向上，将喷嘴249a设置在搬入处理室201内的各晶圆200的端部(周缘部)的侧方。在喷嘴249a的侧面，设置有供给气体的气体供给孔250a。气体供给孔250a朝向反应管203的中心开口，能够向晶圆200供给气体。从反应管203的下部到上部地设置多个气体供给孔250a，分别具有相同的开口面积，进而以相同的开口间距地设置。

喷嘴249b、249c分别设置在作为气体分散空间的缓冲室237b、237c内。如图3所示，在反应管203的内壁和晶圆200之间的在平面视角下圆环状的空间中，或者在从反应管203的内壁的下部到上部的部分，沿着晶圆200的装载方向分别设置缓冲室237b、237c。即，在晶圆排列区域的侧方的水平围住晶圆排列区域的区域中，沿着晶圆排列区域由缓冲构造300、400形成缓冲室237b、237c。缓冲构造300、400由石英等绝缘物构成，在缓冲构造300的形成为圆弧状的壁面上，形成供给气体的气体供给口302、304，在缓冲构造400的形成为圆弧状的壁面上，形成供给气体的气体供给口402、404。

如图3所示，气体供给口302、304在与后述的棒状电极269、270之间、棒状电极270、271之间的等离子体生成区域224a、224b相对的位置，分别朝向反应管203的中心开口，并能够向晶圆200供给气体。从反应管203的下部到上部设置多个气体供给口302、304，分别具有相同的开口面积，而且以相同的开口间距进行设置。另外，同样地，气体供给口402、404在与棒状电极369、370之间、棒状电极370、371之间的等离子体生成区域324a、324b相对的位置，分别朝向反应管203的中心开口，并能够向晶圆200供给气体。从反应管203的下部到上部设置多个气体供给口402、404，分别具有相同的开口面积，而且以相同的开口间距进行设置。

沿着反应管203的内壁的下部到上部，以朝向晶圆200的装载方向的上方竖立的方式分别设置有喷嘴249b、249c。即，在缓冲构造300、400的内侧，且在排列晶圆200的晶圆排列区域的侧方的、水平围住晶圆排列区域的区域中，沿着晶圆排列区域分别设置喷嘴249b、249c。即，在搬入处理室201内的晶圆200的端部的侧方，在与晶圆200的表面垂直的方向上设置有喷嘴249b、249c。

在喷嘴249b的侧面，设置有供给气体的气体供给孔250b。相对于缓冲构造300的形成为圆弧状的壁面，气体供给孔250b朝向形成在直径方向上的壁面(即与气体供给口302、304的开口方向不同的圆周方向)开口，并能够向壁面供给气体。由此，反应气体在缓冲室237b内分散，而不直接吹向棒状电极269～271，抑制颗粒的产生。与气体供给孔250a同样地，从反应管203的下部到上部地设置有多个气体供给孔250b。此外，在喷嘴249c中，也具有与喷嘴249b相同的构造。

作为含有规定元素的原料，从气体供给管232a经由mfc241a、阀243a、喷嘴249a向处理室201内供给含有作为规定元素的硅(si)的原料气体。

作为硅烷原料气体，例如可以使用含有si和卤族元素的原料气体、即卤代硅烷原料气体。卤代硅烷原料是指具有卤基的硅烷原料。卤族元素包括从由氯(cl)、氟(f)、溴(br)、碘(i)组成的群中选择的至少一个。

作为卤代硅烷原料气体，例如可以使用含有si和cl的原料气体、即氯硅烷原料气体。作为氯硅烷原料气体，例如可以使用二氯二氢硅烷(sih2cl2，简称为dcs)。

构成为，从气体供给管232b经由mfc241b、阀243b、喷嘴249b向处理室201内供给例如作为反应气体的含有氮(n)的气体，作为含有与上述规定元素不同的元素的反应物(反应体)。作为含有n的气体，例如可以使用氮化氢系气体。氮化氢气体也可以说是只由n和h的2个元素构成的物质，作为氮化气体、即n源而发挥作用。作为氮化氢类气体，例如可以使用氨(nh3)气。

构成为从气体供给管232c经由mfc241c、阀243c、喷嘴249c向处理室201内例如供给氢(h2)气，作为改质气体。

构成为从气体供给管232d、232e、232f分别经由mfc241d、241e、241f、阀243d、243e、243f、气体供给管232a、232b、232c、喷嘴249a、249b、249c向处理室201内例如供给氮(n2)气，作为惰性气体。

主要由气体供给管232a、mfc241a、阀243a构成作为第一气体供给系统的原料供给系统。主要由气体供给管232b、mfc241b、阀243b构成作为第二气体供给系统的反应体供给系统(反应物供给系统)。主要由气体供给管232c、mfc241c、阀243c构成作为第三气体供给系统的改质气体供给系统。主要由气体供给管232d、232e、232f、mfc241d、241e、241f、阀243d、243e、243f构成惰性气体供给系统。也将原料供给系统、反应体供给系统、改质气体供给系统、以及惰性气体供给系统简单统称为气体供给系统(气体供给部)。也可以如后述那样，第二气体供给系统和第三气体供给系统供给同一气体。

(等离子体生成装置)

如图3所示，在缓冲室237b内，从反应管203的下部到上部沿着晶圆200的排列方向，配设有由导电体构成并具有细长的构造的3个棒状电极269、270、271。通过从上部到下部用电极保护管275分别覆盖棒状电极269、270、271来进行保护。棒状电极269、270、271中的配置在两端的棒状电极269、271经由匹配器272与高频电源273连接。棒状电极270与作为基准电位的地线连接而接地。即，交替地配置与高频电源273连接的棒状电极、接地的棒状电极，针对棒状电极269、271，将与高频电源273连接的配置在棒状电极269、271之间的棒状电极270共通地用作接地的棒状电极。换言之，构成为被相邻的与高频电源273连接的棒状电极269、271夹持配置接地的棒状电极270，棒状电极269与棒状电极270成对、同样地棒状电极271与棒状电极270成对，而生成等离子体。即，针对与棒状电极270相邻的2个与高频电源273连接的针对棒状电极269、271，共通地使用接地的棒状电极270。另外，通过从高频电源273向棒状电极269、271施加高频(rf)电力，从而在棒状电极269与270之间的等离子体生成区域224a、棒状电极270与271之间的等离子体生成区域224b生成等离子体。

同样地，如图3所示，在缓冲室237c内，从反应管203的下部到上部沿着晶圆200的排列方向，配设有由导电体构成并具有细长的构造的3个棒状电极369、370、371。该3个棒状电极369、370、371为与上述说明的3个棒状电极269、270、271成为相同的结构。

并且，由棒状电极269、270、271构成在等离子体生成区域224a、224b中生成等离子体的第一等离子体产生部。同样地，由棒状电极369、370、371构成在等离子体生成区域324a、324b中生成等离子体的第二等离子体产生部。而且，也可以考虑在等离子体产生部中包含电极保护管275。并且，由高频电源273、373、匹配器272、372、以及上述说明的第一和第二等离子体产生部构成等离子体生成装置。

如后述那样，等离子体生成装置作为对气体进行等离子体激励、即、使其激励(活化)为等离子体状态的等离子体激励部(活化机构)来发挥作用。并且，等离子体生成装置如上述那样具备多个等离子体产生部，为了使用由该多个等离子体产生部产生的等离子体进行基板处理由此进行成膜处理，从而使用等离子体生成装置。

并且，高频电源273、373分别向多个等离子体产生部供给电源。另外，匹配器272、372被设置在2台高频电源273、373与2个等离子体产生部之间，为了分别取得等离子体产生部的负载电阻与高频电源273、373的输出电阻的匹配，而设置匹配器272、372。

此外，以夹着排气管231并相对于穿过排气管231和反应管203的中心的线成为线对称的方式设置缓冲构造300和缓冲构造400。另外，将喷嘴249a设置在排气管231的夹着晶圆200并相对的位置。另外，将喷嘴249b和喷嘴249c分别设置在缓冲室237内的远离排气管231的位置。

电极保护管275是能够在与缓冲室237b、237c内的气氛隔离的状态下将棒状电极269、270、271、369、370、371分别插入缓冲室237b、237c内的构造。如果电极保护管275的内部的o2浓度为与外部气体(大气)的o2浓度相同的程度，则分别插入到电极保护管275内的棒状电极269、270、271、369、370、371通过加热器207的热被氧化。因此，向电极保护管275的内部填充n2气体等惰性气体、或使用惰性气体吹扫机构通过n2气体等惰性气体吹扫电极保护管275的内部，由此能够使电极保护管275的内部的o2浓度降低，防止棒状电极269、270、271、369、370、371的氧化。

(排气部)

在反应管203设置有对处理室201内的气氛进行排气的排气管231。排气管231经由作为检测处理室201内的压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245和作为排气阀(压力调整部)的apc(autopressurecontroller：自动压力控制器)阀244，连接有作为真空排气装置的真空泵246。apc阀244是以下这样的阀，其构成为在使真空泵246工作的状态下对阀进行开闭，由此能够进行处理室201内的真空排气和真空排气停止，进而在使真空泵246工作的状态下，根据由压力传感器245检测出的压力信息调节阀开度，由此能够调整处理室201内的压力。主要由排气管231、apc阀244、压力传感器245构成排气系统。也可以认为排气系统包含真空泵246。排气管231并不限于设置在反应管203的情况，也可以与喷嘴249a、249b、249c同样地设置在歧管209。

在歧管209的下方，设置有作为能够气密地闭塞歧管209的下端开口的炉口盖体的密封盖219。密封盖219构成为从垂直方向的下侧与歧管209的下端抵接。密封盖219例如由sus等金属构成，形成为圆盘状。在密封盖219的上表面，设置有作为与歧管209的下端抵接的密封构件的o型圈220b。在密封盖219的与处理室201相反侧，设置有使后述的舟皿217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封盖219并与舟皿217连接。旋转机构267构成为通过使舟皿217旋转从而使晶圆200旋转。密封盖219构成为通过作为垂直地设置在反应管203的外部的升降机构的舟皿升降机115在垂直方向上升降。舟皿升降机115构成为能够通过使密封盖219升降而向处理室201内外搬入和搬出舟皿217。舟皿升降机115构成为向处理室201内外搬送舟皿217即晶圆200的运送装置(运送机构)。另外，在歧管209的下方，设置有作为在通过舟皿升降机115使密封盖219下降的期间能够气密地闭塞歧管209的下端开口的炉口盖体的挡板219s。挡板219s例如由sus等金属构成，形成为圆盘状。在挡板219s的上面，设置有作为与歧管209的下端抵接的密封构件的o型圈220c。通过挡板开闭机构115s控制挡板219s的开闭动作(升降动作、转动动作等)。

(基板支持工具)

如图1、图2所示，构成为隔开规定的间隔来排列作为基板支持工具的舟皿217，使得在水平姿势下、并且在相互对其中心的状态下，多层地支持1个或多个、例如25～200个晶圆200而使其在垂直方向上排列。舟皿217例如由石英、sic等耐热性材料构成。在舟皿217的下部，多层地支持有例如由石英、sic等耐热性材料构成的隔热板218。

如图3所示，在反应管203的内部，设置有作为温度检测器的温度传感器263。根据由温度传感器263检测出的温度信息调整向加热器207的通电程度，由此使处理室201内的温度成为希望的温度分布。与喷嘴249a、249b、249c同样地，沿着反应管203的内壁设置温度传感器263。

(控制装置)

接着，使用图4说明控制装置。如图4所示，作为控制部(控制装置)的控制器121构成为具备cpu(中央处理单元)121a、ram(随机存取存储器)121b、存储装置121c、i/o端口121d的计算机。ram121b、存储装置121c、i/o端口121d构成为能够经由内部总线121e与cpu121a进行数据交换。控制器121例如连接有构成为触摸屏等的输入输出装置122。

存储装置121c例如由快闪存储器、hdd(硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内，可读出地存储有控制基板处理装置的动作的控制程序、记载了后述的成膜处理的工序、条件等的工艺制法等。工艺制法以能够使控制器121执行后述的各种处理(成膜处理)的各工序而得到规定的结果的方式来进行组合，并作为程序发挥作用。以下，也将工艺制法、控制程序等简单地统称为程序。另外，也将工艺制法简单地称为制法。在本说明书中使用程序这样的词语的情况有时只包含制法单体、有时只包含控制程序单体、或有时包含它们双方。ram121b构成为临时地保存由cpu121a读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。

i/o端口121d与上述的mfc241a～241f、阀243a～243f、压力传感器245、apc阀244、真空泵246、加热器207、温度传感器263、匹配器272、372、高频电源273、373、旋转机构267、舟皿升降机115、挡板开闭机构115s等连接。

cpu121a构成为在从存储装置121c读出控制程序并执行的同时，与从输入输出装置122的操作指令的输入等对应地，从存储装置121c读出制法。cpu121a构成为按照读出的制法的内容，控制旋转机构267的控制、mfc241a～241f对各种气体的流量调整动作、阀243a～43f的开闭动作、apc阀244的开闭动作和apc阀244基于压力传感器245进行的压力调整动作、真空泵246的启动和停止、加热器207基于温度传感器263进行的温度调整动作、旋转机构267对舟皿217的正反旋转、旋转角度和旋转速度的调节动作、舟皿升降机115对舟皿217的升降动作等。

可以通过将存储在外部存储装置(例如硬盘等磁盘、cd等光盘、mo等光磁盘、usb存储器等半导体存储器)123中的上述程序安装到计算机中，来构成控制器121。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读的记录介质。以下，将它们简单地统称为记录介质。在本说明书中使用记录介质这样的词语的情况有时只包含存储装置121c单体、有时只包含外部存储装置123单体、或者有时包含它们双方。此外，也可以不使用外部存储装置123，而使用因特网、专用线路等通信手段，向计算机提供程序。

(2)基板处理工序

接着，参照图5和图6，说明使用本实施方式的基板处理装置作为半导体器件的制造工序的一个工序在晶圆200上形成薄膜的工序。在以下的说明中，通过控制器121控制构成基板处理装置的各部的动作。

在此，说明通过非同步、即不同步地进行规定次数(1次以上)的如下步骤而在晶圆200上形成氮化硅膜(sin膜)作为包含si和n的膜的例子，即，供给dcs气体来作为原料气体的步骤；供给进行了等离子体激励的nh3气体来作为反应气体的步骤；供给进行了等离子体激励的h2气体来作为改质气体的步骤。另外，例如也可以在晶圆200上预先形成有规定的膜。另外，也可以在晶圆200或规定的膜上预先形成有规定的图案。

在本说明书中，为了方便，有时如以下这样表示图5所示的成膜处理的工艺流程。在以下的其他实施方式的说明中，也使用同样的标记。

在本说明书中使用“晶圆”这样的词语的情况有时表示晶圆自身、有时表示晶圆与形成在其表面的规定的层、膜的层叠体的情况。在本说明书中使用“晶圆的表面”这样的词语的情况有时表示晶圆自身的表面、有时表示形成在晶圆上的规定的层等的表面。在本说明书中记载为“在晶圆上形成规定的层”的情况有时表示在晶圆自身的表面上直接形成规定的层、有时表示在形成在晶圆上的层等上形成规定的层。在本说明书中使用“基板”这样的词语的情况与使用“晶圆”这样的词语的情况同义。

(运入步骤：s1)

如果将多个晶圆200装填(wafercharge)到舟皿217，则通过挡板开闭机构115s使挡板219s移动，开放歧管209的下端开口(挡板打开)。然后，如图1所示，通过舟皿升降机115抬升支持多个晶圆200的舟皿217，而搬入处理室201内(舟皿装载)。在该状态下，密封盖219成为经由o型圈220b密封歧管209的下端的状态。

(压力、温度调整步骤：s2)

通过真空泵246进行真空排气(减压排气)，使得处理室201的内部、即晶圆200存在的空间成为希望的压力(真空度)。这时，通过压力传感器245测定处理室201内的压力，根据该测定出的压力信息，对apc阀244进行反馈控制。另外，通过加热器207进行加热，使得处理室201内的晶圆200成为希望的温度。这时，根据温度传感器263检测出的温度信息，对向加热器207的通电程度进行反馈控制，使得处理室201内成为希望的温度分布。接着，开始旋转机构267对舟皿217和晶圆200的旋转。至少在到对晶圆200的处理结束为止的期间，持续进行处理室201内的排气、晶圆200的加热和旋转中的任意一个。

(成膜步骤：s3、s4、s5、s6、s7、s8)

然后，通过按顺序执行步骤s3、s4、s5、s6、s7、s8，进行成膜步骤。

(原料气体供给步骤：s3、s4)

在步骤s3中，向处理室201内的晶圆200供给dcs气体。

打开阀243a，使dcs气体向气体供给管232a内流动。通过mfc241a对dcs气体进行流量调整，经由喷嘴249a从气体供给孔250a向处理室201内供给，从排气管231排气。这时，也可以同时打开阀243d，使n2气体向气体供给管232d内流动。通过mfc241d对n2气体进行流量调整，与dcs气体一起向处理室201内供给，从排气管231排气。

另外，为了抑制dcs气体向喷嘴249b、249c内的侵入，也可以打开阀243e、243f，使n2气体向气体供给管232e、232f内流动。n2气体经由气体供给管232b、232c、喷嘴249b、249c向处理室201内供给，从排气管231排气。

通过mfc241a控制的dcs气体的供给流量例如为1sccm以上、6000sccm以下、理想的是2000sccm以上、3000sccm以下的范围内的流量。通过mfc241d、241e、241f控制的n2气体的供给流量分别例如为100sccm以上、10000sccm以下的范围内的流量。处理室201内的压力例如为1pa以上、2666pa以下、优选的是665pa以上、1333pa的范围内的压力。dcs气体的供给时间例如为1秒以上、10秒以下、理想的是1秒以上、3秒以下的范围内的时间。

将加热器207的温度设定为晶圆200的温度例如成为0℃以上700℃以下、优选的是室温(25℃)以上550℃以下、更优选的是40℃以上500℃以下的范围内的温度那样的温度。通过如本实施方式那样，使晶圆200的温度成为700℃以下、进而550℃以下、进而500℃以下，由此能够减少施加到晶圆200的热量，能够良好地进行晶圆200受到的热过程的控制。

通过在上述条件下向晶圆200供给dcs气体，从而在晶圆200(表面的基膜)上形成包含cl的si含有层。包含cl的si含有层既可以是包含cl的si层，也可以是dcs的吸附层，还可以包含它们双方。以下，也将包含cl的si含有层简单称为si含有层。

在形成了si含有层后，关闭阀243a，停止dcs气体向处理室201内的供给。这时，保持打开apc阀244，通过真空泵246对处理室201内进行真空排气，从处理室201内排除残留在处理室201内的未反应或对si含有层的形成起作用后的dcs气体、反应副生成物等(s4)。另外，阀243d、243e、243f保持打开，维持n2气体向处理室201内的供给。n2气体作为吹扫气体起作用。此外，也可以省略该步骤s4。

作为原料气体，除了dcs气体以外，还可以适当地使用四(二甲基氨基)硅烷气体，三(二甲基氨基)硅烷气体、双(二甲基氨基)硅烷气体、双二乙基氨基硅烷气体、双叔丁基氨基硅烷气体、二甲基氨基硅烷气体、二乙基氨基气体、二丙氨基硅烷气体、二异丙氨基硅烷气体、丁基氨基硅烷气体、六甲基二硅气体等各种氨基硅烷原料气体、单氯硅烷气体、三氯硅烷气体、四氯硅烷气体、六氯硅烷气体、八氯硅烷气体等无机系卤代硅烷原料气体、甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷等不含有卤基的无机系硅烷原料气体。

作为惰性气体，除了n2气体以外，还可以使用ar气体、he球体、ne气体、xe气体等的惰性气体。

(反应气体供给步骤：s5、s6)

在成膜处理结束后，向处理室201内的晶圆200供给作为反应气体的进行了等离子体激励的nh3气体(s5)。

在该步骤中，按照与步骤s3中的阀243a、243d～243f的开闭控制同样的次序，进行阀243b、243d～243f的开闭控制。通过mfc241b对nh3气体进行流量调整，经由喷嘴249b向缓冲室237b内供给。这时，向棒状电极269、270、271之间供给高频电力。向缓冲室237b内供给的nh3气体被激励为等离子体状态(等离子体化而活化)，作为活性种(nh3*)向处理室201内供给，从排气管231排气。

通过mfc241b控制的nh3气体的供给流量例如为100sccm以上、10000sccm以下、优选的是1000sccm以上、2000sccm以下的范围内的流量。施加到棒状电极269、270、271的高频电力例如为50w以上、600w以下的范围内的电力。处理室201内的压力例如为1pa以上、500pa以下的范围内的压力。通过使用等离子体，能够使nh3气体活化。向晶圆200供给通过对nh3气体进行等离子体激励而得到的活性种的时间、即气体供给时间(照射时间)例如为1秒以上、180秒以下、优选的是1秒以上、60秒以下的范围内的时间。其他处理条件为与上述的s3同样的处理条件。

在上述条件下向晶圆200供给nh3气体，由此形成在晶圆200上的si含有层被等离子体氮化。这时，通过进行了等离子体激励的nh3气体的能量，切断si含有层具有的si-cl键、si-h键。切断了与si的键的cl、h从si含有层脱离。然后，由于cl等的脱离而具有悬挂键(danglingbonds)的si含有层中的si与nh3气体含有的n键合，形成si-n键。通过进行该反应，使得si含有层变化为含有si和n的层、即氮化硅层(sin层)。此外，也有时将伴随该变化的处理称为改质处理。

此外，为了使si含有层改质为sin层，必须使nh3气体进行等离子体激励并进行供给。即使在非等离子体的气氛下供给nh3气体，在上述温度带中，使si含有层氮化所需要的能量也不足，这是因为难以使cl、h从si含有层充分脱离、或难以使si含有层充分氮化而增加si-n键。

在使si含有层变化为sin层后，关闭阀243b，停止nh3气体的供给。另外，停止向棒状电极269、270、271供给高频电力。另外，通过与步骤s4同样的处理次序、处理条件，从处理室201内排除残留在处理室201内的nh3气体、反应副生成物(s6)。此外，也可以省略该步骤s6。

作为氮化剂、即、进行等离子体激励的nh3含有气体，除了nh3气体以外，也可以使用二氮烯(n2h2)气体、肼(n2h4)气体、n3h8气体等。

作为惰性气体，除了n2气体以外，例如还可以使用在步骤s4中示例的各种惰性气体。

(改质气体供给步骤：s7、s8)

在使si含有层变化为sin层的改质处理结束后，向处理室201内的晶圆200供给作为改质气体的进行了等离子体激励的h2气体(s7)。

在该步骤中，按照与步骤s3中的阀243a、243d～243f的开闭控制同样的次序，进行阀243c、243d～243f的开闭控制。通过mfc241c对h2气体进行流量控制，经由喷嘴249c供给到缓冲室237c内。这时，向棒状电极369、370、371之间供给高频电力。向缓冲室237c内供给的h2气体被激励为等离子体状态(等离子体化而活化)，作为活性种(h2*)被供给到处理室201内，从排气管231排气。

向通过上述步骤形成的sin层供给等离子体激励后的h2气体、即氢的活性种(h2*)，由此能够去除存在于形成在晶圆200上的sin层的氯原子，能够得到高质量的sin层(能够进行改质)。

然后，关闭阀243c，停止h2气体的供给。另外，停止高频电力向棒状电极369、370、371之间的供给。然后，通过与步骤s4、s6同样的处理次序、处理条件，从处理室201内排除残留在处理室201内的h2气体、反应副生成物(s8)。也可以省略该步骤s8。

作为惰性气体，除了n2气体以外，例如还可以使用在步骤s4中示例的各种惰性气体。

(实施规定次数：s9)

将按照该顺序非同时地、即不同步地进行上述s3、s4、s5、s6、s7、s8作为1个循环，规定次数(n次)、即一次以上地进行该循环(s9)，由此能够在晶圆200上形成规定组成和规定膜厚度的sin膜。优选的是重复多次地进行上述循环。即，优选的是直至使在每个循环中形成的sin层的厚度小于希望的膜厚度并通过层叠sin层所形成的sin膜的膜厚度成为希望的膜厚度为止，重复多次地进行上述循环。

(大气压复原步骤：s10)

如果上述成膜处理完成，则从气体供给管232d、232e、232f分别向处理室201内供给作为惰性气体的n2气体，并从排气管231排气。由此，通过惰性气体吹扫处理室201内，从处理室201内去除残留在处理室201内的气体等(惰性气体吹扫)。然后，将处理室201内的气氛置换为惰性气体(惰性气体置换)，使处理室201内的压力复原为常压(s10)。

(运出步骤：s11)

然后，通过舟皿升降机115使密封盖219下降，歧管209的下端开口，并且在被舟皿217支持的状态下将处理后的晶圆200从歧管209的下端搬运到反应管203的外部(舟皿卸载)(s11)。在舟皿卸载后，使挡板219s移动，通过挡板219s隔着o型圈220c密封歧管209的下端开口(挡板关闭)。处理后的晶圆200在搬运到反应管203的外部后，从舟皿217中取出(waferdischarge)。此外，也可以在晶圆取出后，将空的舟皿217搬入处理室201内。

这样，在本实施方式中，通过上述说明的那样的基板处理方法，执行对晶圆200的基板处理，制造半导体器件。即，通过进行将晶圆200搬入本实施方式的基板处理装置的处理室201内的工序、向处理室201内供给通过等离子体生成装置进行了等离子体激励的处理气体而处理搬入的晶圆200的工序、从处理室201内搬出处理后的晶圆200的工序，来实现制造半导体器件的制造方法。另外，控制器12作为控制上述说明的等离子体生成处理的等离子体控制装置而发挥作用。

此外，也可以由第二气体供给系统和第三气体供给系统供给同一气体。即，例如也可以构成为将第二气体供给系统作为第一反应体供给系统，将第三气体供给系统作为第二反应体供给系统而供给与第二气体供给系统相同的反应体。

例如也可以如图7所示，供给dcs气体作为原料气体，从第二气体供给系统和第三气体供给系统供给nh3气体作为同一反应体。这时，既可以设为与nh3气体的气体源相同的气体源，也可以个别地配置。

在该情况下，非同时地、即不同步地以规定次数(1次以上)进行供给dcs气体来作为原料气体的步骤、和供给进行了等离子体激励的nh3气体来作为反应气体的步骤，由此在晶圆200上形成氮化硅膜(sin膜)作为含有si和n的膜，反应处理如下。

(3)匹配器272、372的调整

接着，说明进行以下的电阻匹配时的处理，即、进行匹配器272、372的调整，而使等离子体产生部的负载电阻与高频电源273、373的输出电阻一致。

首先，参照图8说明高频电源273、373的结构。

如图8所示，高频电源273由振荡器511、放大器512、指向性耦合器(耦合器)513、带通滤波器(此后简称为bpf)514、电力监视器515构成。

如图8所示，高频电源273和高频电源373为同样的结构，振荡器(高频振荡器)511、放大器512、指向性耦合器513、bpf514、电力监视器515分别为与振荡器521、放大器522、指向性耦合器523、bpf524、电力监视器525对应的结构。因此，在此后的说明中，主要说明高频电源273的结构。

在本实施方式中，说明为振荡器511振荡产生28mhz(频率f1)的高频，高频电源373的振荡器521振荡产生30mhz(频率f2)的高频。此外，振荡器511、521各自的振荡频率并不限于此，例如也可以利用13.56mhz等的频带。

放大器512对通过振荡器511振荡产生的高频进行放大，输出到指向性耦合器513。

指向性耦合器513被配置在振荡器511的后级，分别提取来自振荡器511的行波分量和来自匹配器272的反射波分量的一部分。

bpf514是用于去除添加到由指向性耦合器513提取的反射波分量中的噪声信号的滤波器。此外，bpf514构成为由同一特性的2个滤波器构成，为了抵消反射波分量和行波分量之间的相位偏差，而使由指向性耦合器513提取到的行波分量也通过bpf514。

并且，电力监视器515测定通过bpf514后的反射波分量与由指向性耦合器513提取到的通过bpf514后的行波分量的比(反射系数)，对匹配器272进行反馈控制使得该比的值变小，并进行控制使得反射波分量与行波分量的相位差变小。

此外，bpf514、524是用于去除噪声的带通滤波器，该噪声起因于2台高频电源273、373各自的振荡器511、521之间的振荡频率的差。具体地说，bpf514被设定成为去除2个振荡器511、521之间的振荡频率的差即2mhz(＝|f1-f2|)的分量、和其高次谐波分量的噪声的通过频带。并且，bpf514、524的通过频带被设定成为使2台高频电源273、373各自的振荡器511、521的振荡频率28mhz、30mhz通过的频率范围。即，就bpf514的通过频带而言，将中心频率设为28mhz，将±2mhz的26mhz～30mhz设为通过频带，就bpf524的通过频带而言，将中心频率设为30mhz，将±2mhz的28mhz～32mhz设为通过频带。

在此，在图9中示出bpf514的具体电路结构例子，在图10中示出其频率特性。此外，在图9中，只表示用于去除输入到bpf514的反射波分量的噪声的滤波器结构，但对于由指向性耦合器513提取到的行波分量，也通过同样的滤波器结构。

bpf514的电路结构构成为利用了宽频带运算放大器(operationalamplifier)81的非反转型放大器，来自指向性耦合器513的反射波作为输入信号vin被输入到非反转输入端子。并且，宽频带运算放大器81连接有电容器c1、c2、电阻r1、r2等电路元件，成为向电力监视器515输出输出信号vout的电路结构。

此外，在图9所示的电路结构中，c1为245pf，c2为212pf，r1、r2分别为25ω。因此，如图10所示，bpf514的低频侧的切断频率(截止频率)fl(1/(2π×c1×r1))为约26mhz，高频侧的切断频率fh(1/(2π×c2×r2))为约30mhz。另外，在bpf524的情况下，将c1设为227pf，将c2设为200pf，fl为约28mhz，fh为约32mhz。

即，bpf514(524)被设定成为能够使振荡器511(521)的振荡频率即28mhz(30mhz)的频率分量通过并去除这2者的差分频率即2mhz的噪声信号的频率特性。

因此，在bpf514、524中，通过指向性耦合器513、523分离的行波分量、反射分量的信号没有大损失地通过，而只去除了噪声分量。

其结果是在电力监视器515、525中进行的匹配器272、372的反馈控制不会受到噪声分量的很大影响而被准确运行，谋求第一等离子体产生部和第二等离子体产生部的成膜特性和蚀刻特性的稳定，提高对晶圆处理的生产性和稳定性。

即，根据本实施方式，在使用多个高频电源273、373进行等离子体生成的情况下，也可以得到能够进行稳定的等离子体生成的效果。

此外，在想要尽量不产生第一等离子体产生部的等离子体特性与第二等离子体产生部的等离子体特性的差异的条件下实现均匀的基板处理特性、成膜特性的情况下，优选高频电源273、373的振荡频率尽量相同。

但是，即使要使振荡器511、521的振荡频率相同，由于振荡器的个体差、温度、湿度等环境条件的不同，也难以构成振荡频率完全相同的多个振荡器。因此，在想要使多个高频电源的振荡频率相同的情况下，反而有可能会产生数hz～数百hz这样的频率不稳定的相互干扰噪声。

并且，如果产生的噪声分量的频率有很大的离散，则即使为了去除噪声分量而使用滤波器，也可能有时无法高效地去除。并且，也无法否定在无法去除噪声分量时在装置内部发生误动作的可能性。特别在如上述说明的那样无法高效地去除从指向性耦合器513、523取出的反射波分量的噪声分量的情况下，对匹配器272、372的反馈控制产生影响而可能使等离子体生成特性恶化。并且，由于等离子体生成特性恶化，生成的等离子体的生成量会显著减少，成膜特性有可能会大幅恶化。

因此，在本实施方式中，构成bpf514、524，以便有意使2个高频电源273、373的振荡频率错开2mhz，使得能够确定相互干扰噪声的频率，并可以高效去除所产生的相互干扰噪声。

此外，也可以将bpf设置在高频电源273与匹配器272之间、高频电源373与匹配器372之间，来去除噪声分量。但是，在将bpf设置在这样的位置的情况下，非常大的高频电力通过bpf，由此需要使用耐电压特性、耐电流特性大的电容器、线圈等电路元件构成bpf，bpf的形状变得大型。因此，在这样的bpf的配置方法中，难以确保设置空间，有可能产生成本提高等的问题。

与此相对，在本实施方式的基板处理装置中，通过设置指向性耦合器513、523，提取由振荡器511、521进行振荡并通过放大器512、522放大后的高频电力的一部分，将从大的高频电力衰减了数十db后的信号输入到bpf514、524。

因此，根据本实施方式的配置方法，通过使bpf514、524的形状小型，能够将设置空间抑制得小还将成本抑制得低。另外，根据本实施方式的配置方法，能够准确地只取得反射波信号分量。

此外，在本实施方式中，说明了将2个高频电源273、373设为相同的结构的情况，但也可以只将2个高频电源273、373中的任意一个设为图8所示那样的结构。另外，在本实施方式中，说明了使用2个高频电源273、373向2个等离子体产生部供给高频电源的情况下的结构，但即使在利用向3个以上的多个等离子体产生部供给高频电源那样的结构的情况下，也同样能够应用本发明。

(4)高频电源的其他结构

参照图11、图12说明与图8所示的高频电源273、373不同的其他结构。

图11是将高频电源373置换为高频电源373a的结构。如图11所示，高频电源373a构成为从高频电源373删除振荡器521，而输入高频电源273的振荡器511的振荡频率，在该点上不同。

在该图11所示那样的结构中，高频电源273、373a的振荡频率是28mhz为相同的，因此相互干扰噪声大致为零，因此容易进行bpf514、524的滤波器设计。但是，在希望使频率变化而提取匹配的情况下，需要注意多个等离子体产生部之间的电阻不产生差。

另外，在通过信号线向放大器512和放大器522分配来自高频电源273的振荡器511的信号时，优选的是使分配的信号线的距离相同，使得高频电源273、373各自的输出不产生相位差。

因此，优选的是如图12所示，采用将2个高频电源的电气电路容纳在1个框体内而构成为一个高频电源473的构造，构成为能够通过开关90切换振荡器511和521，使得从振荡器511到放大器512的距离与从振荡器511到放大器522的距离大致相同。通过这样构成，控制高频电源473使得在通常使用时，分别使用振荡器511、521来进行基板处理，在由于常年劣化等问题而无法完全去除相互干扰噪声的情况下，只使用振荡器511进行基板处理，由此能够分别在第一和第二等离子体产生部中生成均匀的等离子体。此外，也可以与上述相反地，最初只使用振荡器511，在第一等离子体产生部和第二等离子体产生部的等离子体生成产生了差的情况下，使用第二振荡器521。

以上具体说明了本发明的实施方式。但是，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离其主要内容的范围内能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，说明了在设置了2个缓冲构造的情况下，在每个缓冲构造中对不同的反应气体进行等离子体激励并供给到晶圆的结构。本发明并不限于这样的实施例，也可以对相同的反应气体进行等离子体激励并供给到晶圆。

另外，在上述实施方式中，说明了在供给原料后供给反应气体的例子。本发明并不限于这样的实施例，原料、反应气体的供给顺序也可以是相反的。即，也可以在供给反应气体后供给原料。通过改变供给顺序，可以使形成的膜的膜质、组分比变化。

另外，在上述实施方式中，说明了在晶圆200上形成sin膜的例子。本发明并不限于这样的实施例，也能够适合应用于在晶圆200上形成氧化硅膜(sio膜)、碳氧化硅膜(sioc膜)、碳氮氧化硅膜(siocn膜)、氮氧化硅膜(sion膜)等si系氧化膜的情况、在晶圆200上形成碳氮化硅膜(sicn膜)、硼氮化硅膜(sibn膜)、硼碳氮化硅膜(sibcn膜)、硼氮化碳膜(bcn膜)等si系氮化膜的情况。在这些情况下，作为反应气体，除了含有o的气体以外，还可以使用c3h6等含有c的气体、nh3等含有n的气体、bcl3等含有b的气体。

另外，在晶圆200上形成含有钛(ti)、锆(zr)、铪(hf)、钽(ta)、铌(nb)、铝(al)、钼(mo)、钨(w)等金属元素的氧化膜、淡化膜、即金属系氧化膜、金属系氮化膜的情况下，也能够适合应用本发明。即，在晶圆200上形成tin膜、tio膜、tioc膜、tiocn膜、tion膜等金属系薄膜的情况下，也能够适合应用本发明。

在这些情况下，作为原料气体，例如可以使用四(二甲基氨)钛气体、四(乙基甲基氨)铪气体、四(乙基甲基氨)锆气体，三甲基铝气体、四氯化钛气体、四氯化铪气体等。作为反应气体，可以使用上述反应气体。

即，本发明能够适合应用于形成含有半金属元素的半金属系膜、含有金属元素的金属系膜的情况。它们的成膜处理的处理次序、处理条件可以为与上述实施方式、变形例子所示的成膜处理相同的处理次序、处理条件。在这些情况下，也能够得到与上述实施方式、变形例子相同的效果。

优选的是与处理内容对应地个别地准备用于成膜处理的制法，并经由电气通信线路、外部存储装置123存储到存储装置121c内。并且，优选的是在开始各种处理时，cpu121a从存储在存储装置121c内的多个制法中，与处理内容对应地适当选择恰当的制法。由此，能够通过一台基板处理装置通用且再现性好地形成各种膜种、组分比、膜质、膜厚度的薄膜。另外，能够降低操作者的负担，能够在避免操作错误的同时迅速开始各种处理。

上述制法并不限于新进行制作的情况，例如也可以通过变更已经安装在基板处理装置中的现有的制法来准备上述制法。在变更制法的情况下，也可以经由电气通信线路、记录了该制法的记录介质，将变更后的制法安装到基板处理装置。另外，也可以操作现有的基板处理装置具备的输入输出装置122，直接变更已经安装在基板处理装置中的现有的制法。

附图标记说明

272、372：匹配器；273、373、373a、473：高频电源；511、521：振荡器；513、523：指向性耦合器；514、524：bpf(带通滤波器)；515、525：电力监视器

工业实用性

如以上所述那样，本发明能够提供一种即使在使用多个高频电源进行等离子体生成的情况下也能够进行稳定的等离子体生成的技术。