专利名称：成膜装置和基板处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及依次向基板供给多个种类的处理气体来对基板进行成膜处理的成膜装置和基板处理装置。
背景技术：
作为一种对半导体晶圆(以下称为“晶圆”)等基板形成例如氧化硅膜(SiO2)等薄膜的方法，可列举出依次向基板的表面供给彼此反应的多个种类的处理气体来层叠反应生成物的ALD (Atomic Layer Deposition :原子层沉积)法。作为使用该ALD法来进行成膜处理的成膜装置，例如，如专利文献I所记载的那样，公知如下的装置在设在真空容器内的旋转台上沿周向排列多张基板，并且例如使旋转台相对于与旋转台相对地配置的多个气体供给部旋转，由此，依次向上述基板供给各处理气体。另外，在ALD法中，与通常的CVD (Chemical Vapor Deposition :化学气相沉积)法相比，晶圆的加热温度(成膜温度)较低，例如为300°C左右，因此，例如有时处理气体中所含的有机物等会作为杂质进入到薄膜中。因此，例如，如专利文献2所记载的那样，认为通过在进行薄膜的成膜的同时使用等离子体进行改性处理，能够将这样的杂质从薄膜中去除，或者能够使这样的杂质减少。然而，在旋转台上形成等离子体来进行上述改性处理的情况下，旋转台的中心部侧的速度与外周部侧的速度不同。即，在晶圆的面内，上述旋转台的中心部侧暴露在等离子体中的时间与旋转台的外周侧暴露在等离子体中的时间不同。其结果，存在有可能难以在晶圆的面内均匀地进行处理而膜厚的均匀性降低这种问题。虽然专利文献2的发明也对提高膜厚的均匀性的方法进行了 记载，但需要更高的均匀性。专利文献1:日本特开2010 - 239102专利文献2 :日本特开2011 — 4057
发明内容
本发明是在这样的情况下做成的，其目的在于提供一种在使多个处理部依次通过、依次供给多个种类的处理气体并且进行等离子体处理时、能够均匀地对基板进行处理的技术。本发明的一实施方式的成膜装置通过在真空容器内使在基板载置区域上载置有基板的旋转台旋转而使上述基板公转来使多个处理部依次通过，由此进行依次供给多个种类的处理气体的循环来对基板进行成膜处理，其中，该成膜装置包括气体供给部，其用于向上述旋转台的基板载置区域侧的表面供给等离子体生成用的气体；天线，其以从上述旋转台的中央部延伸到外周部的方式与该旋转台的基板载置区域侧的表面相对地设置，用于通过电感耦合来使上述等离子体生成用的气体等离子体化，
上述天线以其与上述基板载置区域的靠旋转台的中央部侧的部分之间的分开距离比其与上述基板载置区域的靠旋转台的外周部侧的部分之间的分开距离大3mm以上的方式配置。本发明的一实施方式的基板处理装置通过在真空容器内使在基板载置区域载置有基板的旋转台旋转而使上述基板公转来使多个处理部依次通过，由此进行依次供给多个种类的处理气体的循环来对基板进行气体处理，其中，该基板处理装置包括气体供给部，其用于向上述旋转台的基板载置区域侧的表面供给等离子体生成用的气体；天线，其以从上述旋转台的中央部延伸到外周部的方式与该旋转台的基板载置区域侧的表面相对地设置，用于通过电感耦合来使上述等离子体生成用的气体等离子体化，上述天线以其与上述基板载置区域的靠旋转台的中央部侧的部分之间的分开距离比其与上述基板载置区域的靠旋转台的外周部侧的部分之间的分开距离大3mm以上的方式配置。
图1是本发明的第I实施方式的成膜装置的纵剖侧视图。图2是上述成膜装置的概略剖视立体图。图3是上述成膜装置的横剖俯视图。图4是构成上述成膜装置的等离子体生成部的纵剖侧视图。图5是上述等离子体生成部的纵剖主视图。图6是上述等离子体生成部的分解立体图。图7是说明晶圆与天线之间的位置关系的说明图。图8是表示形成在上述成膜装置中的气流的说明图。图9是由上述等离子体生成部产生的等离子体的示意图。图10是表示构成等离子体生成部的天线的另一例的侧视图。图11是表示上述天线的又一例的侧视图。图12是第2实施方式的等离子体生成部的立体图。图13是上述第2实施方式的等离子体生成部的纵剖侧视图。图14是上述第2实施方式的等离子体生成部的纵剖侧视图。图15是第3实施方式的等离子体生成部的立体图。图16是上述第3实施方式的等离子体生成部的纵剖侧视图。图17是上述第3实施方式的等离子体生成部的纵剖侧视图。图18是第4实施方式的等离子体生成部的立体图。图19是构成上述第4实施方式的成膜装置的控制部的框图。图20是评价试验所使用的天线的侧视图。图21是评价试验所使用的天线的侧视图。图22是评价试验所使用的天线的侧视图。图23是评价试验所使用的天线的俯视图。
图24是评价试验所使用的天线的俯视图。图25是表示评价试验的结果的曲线图。图26是表示评价试验的结果的曲线图。图27是表示评价试验的结果的曲线图。
具体实施例方式第I实施方式参照图1 图3说明本发明的实施方式的成膜装置I。图1、图2及图3分别是成膜装置I的纵剖侧视图、概略剖视立体图及横剖俯视图。该成膜装置I利用ALD法在晶圆W的表面上层叠反应生成物来形成薄膜，并且对该薄膜进行等离子体改性。成膜装置I包括大致圆形的扁平的真空容器11和水平地设在真空容器11内的圆形的旋转台2。真空容器11的周围是大气气氛，在成膜处理过程中将真空容器11的内部空间形成为真空气氛。该真空容器11由顶板12和容器主体13构成，该容器主体13构成了真空容器11的侧壁及底部。图1中的附图标记Ila是用于将真空容器11内保持成气密的密封构件，附图标记13a是用于封堵容器主体13的中央部的罩。旋转台2连接于旋转驱动机构14,借助旋转驱动机构14绕其中心轴线沿周向旋转。如图2所示，在旋转台2的表面侧(一面侧)沿着上述旋转方向形成有5个作为基板载置区域的凹部21，将作为基板的晶圆W载置于该凹部21。并且，凹部21上的晶圆W由于旋转台2的旋转而绕上述中心轴线公转。如图2所示，设有晶圆W的输送口 15。另外，如图3所示，设有用于自由开闭输送口 15的开闭器16(在图2中省略)。在各凹部21的底面上沿着旋转台2的厚度方向形成有未图示的3个孔，经由该孔升降自由的未图示的升降销相对于旋转台2的 表面突出或没入，在晶圆W的输送机构与凹部21之间交接晶圆W。在旋转台2上按照以下的顺序沿顺时针方向配置有从该旋转台2的外周朝向中心延伸的棒状的第I处理气体喷嘴31、分离气体喷嘴32、第2处理气体喷嘴33、等离子体产生用气体喷嘴34及分离气体喷嘴35。在上述的气体喷嘴31 35的下方，沿着喷嘴长度方向形成有多个喷射口 30。第I处理气体喷嘴31用于喷射含Si (硅)的BTBAS (双叔丁基氨基硅烷、SiH2(NH- C (CH3)3)2)气体，第2处理气体喷嘴33用于喷射O3 (臭氧)气体。等离子体产生用气体喷嘴34用于喷射例如Ar (氩)气体和O2气体的混合气体(Ar 02 = 100 :0. 5 100 :20左右的体积比)。分离气体喷嘴32、35用于喷射队(氮)气体。如图1及图2所示，真空容器11的顶板12具有向下方突出的扇状的两个突状部36，突状部36在周向上隔开间隔地形成。上述分离气体喷嘴32、35以分别嵌入在突状部36中、并且将该突状部36在周向上分割开的方式设置。上述第I处理气体喷嘴31、第2处理气体喷嘴33与各突状部36分开地设置。在图2中，第I处理气体喷嘴31的下方区域构成用于使含Si气体吸附于晶圆W的第I处理区域P1，第2处理气体喷嘴33的下方区域构成用于使O3气体和吸附于晶圆W的含Si气体反应的第2处理区域P2。突状部36、36的下方构成为分离区域D、D。在进行成膜处理时，从分离气体喷嘴32、35向上述分离区域D供给的N2气体在该分离区域D中沿周向扩展，防止BTBAS气体和O3气体在旋转台2上混合，将上述的气体向下述的排气口 23、24冲走。如图1至3所示，在旋转台2的外周侧的下方设有环构件22，在使氟类的清洁气体在真空容器11内流通时，该环构件22保护真空容器11的内壁使其不接触该清洁气体。在环构件22的上表面开设有排气口 23、24，各排气口 23、24分别与真空泵等真空排气部件2A连接。排气口 23将来自第I处理气体喷嘴31的BTBAS气体排出，排气口 24将来自第2处理气体喷嘴33的O3气体及从等离子体产生用气体喷嘴34供给的上述混合气体排出。另夕卜，从各排气口 23、24将从分离气体喷嘴32、35供给的N2气体排出。如图2所示，在环构件22的上表面上设有槽部25，该槽部25对朝向排气口 24的上述的各气体进行引导。向旋转台2的中心部区域37供给N2气体，在顶板12中，经由在呈圆形向下方突出的突状部38上形成的流路39将该N2气体向旋转台2的径向外侧供给，防止各气体在上述中心部区域37混合。突状部38的外周与突状部36、36的内周连接起来。另外，虽省略了图示，但也向罩13a内及旋转台2的背面侧供给N2气体，以便吹扫处理气体。在真空容器11的底部、即旋转台2的下方，在与旋转台2分开的位置设有加热器17。加热器17向旋转台2辐射的辐射热使旋转台2升温，加热被载置于凹部21的晶圆W。如图1所示，在加热器17表面上设有用于防止在加热器17表面上成膜的屏蔽件17a。接着，也参照图4 图6说明被设于成膜装置I的等离子体生成部4。图4是沿着旋转台2的径向观察等离子体生成部4的纵剖侧视图，图5是从旋转台2的旋转中心侧向外周侧观察等离子体生成部4的纵剖主视图。图6是等离子体生成部4的各部分的分解立体图。等离子体生成部4设于沿上述顶板12的厚度方向贯穿上述顶板12的开口部41。开口部41形成在上述的等离子体产生用气体喷嘴34的上方侧(详细而言，从比该等离子体产生用气体喷嘴34略微靠旋转台2的旋转方向上游侧的位置起到比该等离子体产生用气体喷嘴34的上述旋转方向下 游侧的分离区域D略微靠等离子体产生用气体喷嘴34侧的位置为止)的区域中。该开口部41形成为俯视大致扇形，从比旋转台2的旋转中心稍微靠外侧的位置形成到比旋转台2的外缘靠外侧的位置。在该开口部41中，例如在整个周向上沿上下方向形成有台阶部42、43，使得该开口部41的开口口径从顶板12的上端缘朝向下端缘逐渐变小。等离子体生成部4包括天线44、法拉第屏蔽件51、绝缘构件59和构成放电部的壳体61。壳体61是由例如石英等电介体构成的透磁体(磁力可穿透的材质)，以封堵上述开口部41的方式形成为俯视大致扇状，图3所示的扇的外形线的夹角为例如68°。壳体61具有厚度为例如20mm的扇状的水平板62。该水平板62的周缘部向上方突出而形成侧壁63，由该侧壁63及水平板62形成了凹部64。侧壁63的上缘部在整个周向上水平地伸出而形成了凸缘部65。若将该壳体61嵌入到开口部41内，则凸缘部65与下层侧的台阶部43彼此卡定。如图4所示，设有用于将凸缘部65和台阶部43密封的0形环66。另外，在凸缘部65上设有环构件60，该环构件60卡定于上层侧的台阶部44，将凸缘部65压靠于0形环66而将真空容器11内保持成气密。在水平板62的下方沿着该水平板62的周缘部形成有突起部67。该突起部67阻止N2气体及O3气体向被该突起部67、水平板62及旋转台2包围的等离子体形成区域(放电空间)68内流入，防止上述的气体的等离子体彼此反应而生成NOx气体。另外,该突起部67使等离子体从等离子体形成区域68到达O形环66的距离变长，使得上述O形环66不会暴露在等离子体中而产生微粒，该突起部67还具有使等离子体易于在到达该密封构件66之前失活的作用。上述等离子体产生用气体喷嘴34经由设于突起部67的缺口进入上述等离子体形成区域68中。等离子体产生用气体喷嘴34的喷射口 30朝向旋转台2的旋转方向上游侧的斜下方开口，使得能够防止从该旋转方向上游侧流动的O3气体、N2气体向等离子体形成区域68进入。另外，其他的气体喷嘴的喷射口 30朝向铅垂下方开口。上述等离子体产生用气体被上述排气口 24抽吸，从等离子体形成区域68的外周侧及旋转方向下游侧向该等离子体形成区域68的外部排出。从旋转台2的表面及晶圆W的表面到等离子体形成区域68的顶部(水平板62)的高度为例如4mm 60mm,在该例子中为30mm。突起部67的下端与旋转台2的上表面之间的分开尺寸为0. 5mm 4mm,在该例子中为2mm。该突起部67的宽度尺寸为例如IOmm,该突起部67的高度尺寸为例如28mm。在上述壳体61的凹部64内设有作为电场遮蔽构件的上述法拉第屏蔽件51。法拉第屏蔽件51由金属板(铜(Cu)板或从下侧向铜板镀镍(Ni)膜及金(Au)膜而成的板材)构成。法拉第屏蔽件51包括层叠在上述凹部64的水平板62上的底板52和从底板52的外周端在整个周向上向上方侧延伸的铅垂板53，形成为上侧开放的箱状。另外，在从旋转台2的旋转中心部向外周部侧观察法拉第屏蔽件51时，设有从法拉第屏蔽件51分别向右侧、左侧伸出的缘板54、54，各缘板54设在上述铅垂板53的上端。各缘板54与设在顶板12的开口部41的缘部的未图示的导电性构件连接，法拉第屏蔽件51经由该导电性构件接地。法拉第屏蔽件51的各部分的厚度尺寸为例如1mm。在法拉第屏蔽件51的底板52上设有多个狭缝55。各狭缝55以与构成下述的天线44的卷绕成线圈状的金属线的延伸方向正交的方式延伸，沿着该金属线的延伸方向隔开间隔地排列，其排列成被在旋转台2的径向上拉长的八边形状。虽在各图中简略地图示，但实际上狭缝形成有150个以上。狭缝55的宽度尺寸为Imm 5mm，例如为2mm左右，狭缝55、55之间的分开尺寸为Imm 5mm，例如为2mm左右。另外，在底板52上以被狭缝55包围的方式形成有上述八边形状的开口部56。开口部56与狭缝55之间的分开距离为例如2mm。法拉第屏蔽件51阻止在被施加高频电的天线44的周围产生的电场及磁场(电磁场)之中的电场成分向下方去往晶圆W，从而防止对形成在晶圆W的内部的电气布线造成电损伤，另一方面，使磁场成分经由狭缝55向下方通过而在上述等离子体形成区域68中形成等离子体。另外，上述开口部56的作用在于与狭缝55同样地使磁场成分通过。在法拉第屏蔽件51的底板52上以覆盖该底板52的方式层叠有板状的上述绝缘构件59。该绝缘构件59是为了使天线44与法拉第屏蔽件51绝缘而设置的，由例如石英构成，其厚度尺寸为例如2mm。另外，该绝缘构件59不限于形成为板状，也可以形成为上侧开口的箱状。 接着，说明天线44。该天线44由例如将铜的表面按照镀镍及镀金的顺序覆盖镀镍及镀金而成的中空的金属线构成。并且，天线44具有将该金属线卷绕3层并沿上下方向层叠而成的线圈型电极45，该线圈型电极45的两端部被朝向上侧拉起。将被拉起的该部分记载为被支承端部46、46。金属线的内部空间构成为利用未图示的流通机构使用于冷却该金属线的冷却水在该内部空间中流通，以便抑制印加高频电时的散热。上述被支承端部46、46分别借助矩形状的连接构件71、71固定于由例如铜构成的汇流条(bus bar)72、72的一端，从而被支承于该汇流条72、72的一端。各汇流条72、72的另一端在顶板12之上朝向顶板12的外侧延伸，经由匹配器73连接于频率为例如13. 56MHz的高频电源74。汇流条72及连接构件71构成导电路径，能够将来自高频电源74的高频电供给到线圈型电极45。由此，如上所述，在该线圈型电极45的周围形成感应电场及感应磁场，在等离子体形成区域68中形成电感耦合等离子体，成为放电状态。天线44的上述线圈型电极45设在上述绝缘构件59上，其周围被法拉第屏蔽件51的铅垂板53包围。进一步说明该线圈型电极45的结构。线圈型电极45俯视看来卷绕成在旋转台2的径向上被拉长的大致八边形状。该八边形状的角部将直线部分彼此连结起来，构成了折曲的节部40。并且，线圈型电极45隔着壳体61、法拉第屏蔽件51及绝缘构件59与旋转台2相对地设置，如图4所示，线圈型电极45从晶圆W上的靠旋转台2的旋转中心部侧的端部形成到晶圆W上的靠旋转台2的外周部侧的端部。由此，在该线圈型电极45的下方形成等离子体，从而能够对晶圆W整体进行等离子体处理。如上所述，若旋转台2旋转，则上述外周部侧的圆周速度比上述旋转中心部侧的圆周速度快，在晶圆W的面内，靠外周部侧的部分暴露在等离子体中的时间比靠旋转中心部侧的部分暴露在等离子体中的时间短。因此，如图4所示，从侧面看来，天线44的线圈型电极45形成为在上述节部40处折曲、且靠上述旋转中心部侧这一侧比靠外周部侧那一侧高的山型，天线44的线圈型电极45构成为与旋转台2之间的分开距离随着从外周部侧朝向旋转中心部侧去而变大。即，线圈型电极45的靠旋转中心部侧的部位与晶圆W之间的分开距离比线圈型电极45的靠外 周部侧的部位与晶圆W之间的分开距离大，在线圈型电极45的靠旋转中心部侧这一侧，磁场成分的到达晶圆W为止的衰减量较大。因而，在等离子体形成区域68中，上述旋转中心部侧的等离子体的强度比外周部侧的等离子体的强度弱。图4中的附图标记hi表示在绝缘构件59的表面中的、从与晶圆W的从上述旋转中心部朝向外周部的径向的中央部重叠的位置到线圈型电极45的高度，在该例子中为2mm 10mm。另外，图4中的附图标记h2表示从绝缘构件59的表面到线圈型电极45的靠上述旋转中心部侧的端部的高度，在该例子中为4mm 15mm。天线44的各部的高度位置不限定于该例子。图7表不从侧面观察线圈型电极45时的载置于凹部21的晶圆W与线圈型电极45之间的位置关系。图7中h3表示从作为基板载置区域的凹部21、即晶圆W的靠旋转台2的旋转中心部侧的端部到达线圈型电极45为止的分开距离与从该晶圆W的靠旋转台2的外周部侧的端部到达线圈型电极45为止的分开距离之差。通过以使该h3为3mm以上的方式形成线圈型电极45，如上所述，能够控制等离子体强度的分布，能够在晶圆W的面内以较高的均匀性进行处理。另外，在该成膜装置中设有用于控制装置整体的动作的由计算机构成的控制部70，在该控制部70的存储器内存储有用于进行下述的成膜处理及改性处理的程序。该程序为了执行下述的装置的动作而编入有步骤组，并被从硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等存储介质安装到控制部70内。接着，参照用于表示各气体的流动的图8说明上述实施方式的作用。首先，一边在打开开闭器16的状态下使旋转台2间歇性地旋转，一边利用未图示的输送臂将例如5张晶圆W经由输送口 15载置到旋转台2上。接着，关闭开闭器16，利用真空排气部件2A使真空容器11内成为抽空的状态，并且一边使旋转台2以例如120rpm顺时针旋转，一边利用加热器17将晶圆W加热至例如300°C。接着，从第I处理气体喷嘴31、第2处理气体喷嘴33分别喷射含Si气体及O3气体，并且从等离子体产生用气体喷嘴34以例如5slm喷射Ar气体和O2气体的混合气体。另夕卜，从分离气体喷嘴32、35及流路39分别以规定的流量喷射N2气体。并且，利用真空排气部件2A将真空容器11内调整成预先设定的处理压力、例如133Pa。另外，向天线44供给例如1500W的高频电。从等离子体产生用气体喷嘴34喷射的等离子体产生用气体将碰撞到壳体61的突起部67的下方侧、并将要从上述上游侧向壳体61的下方的等离子体形成区域68流入的上述O3气体、N2气体向该等离子体形成区域68的外侧驱出。并且，该等离子体产生用气体被突起部67朝向旋转台2的旋转方向下游侧挡回。此时，通过设定为上述的各气体流量及设置突起部67，使等离子体形成区域68的压力比真空容器11内的其他区域的压力高例如IOPa左右，由此,也能够阻止O3气体、N2气体向等离子体形成区域68进入。另外，也抑制从流路39供给的N2气体向这样成为正压的等离子体形成区域68进入，使该N2气体以避开该等离子体形成区域68的方式向旋转台2的周缘部流动。而且，由于在第I处理区域Pl与第2处理区域P2之间供给N2气体，因此，如图8所示，以含Si气体、O3气体及等离子体产生用气体不会彼此混合的方式排出各气体。
通过旋转台2旋转，在第I处理区域Pl中，含Si气体吸附于晶圆W的表面，接着，在第2处理区域P2中，吸附在晶圆W上的含Si气体被氧化，形成I层或多层氧化硅膜(SiO2)的分子层。在此，也参照示意性地表示等离子体生成部4的图9进行说明。利用从高频电源74供给的高频电在天线44的线圈型电极45的周围产生电场及磁场。由于利用法拉第屏蔽件51反射或吸收如上述那样产生的电场，从而阻止该电场到达等离子体形成区域68。另一方面，磁场透过法拉第屏蔽件51的狭缝55及壳体61而向旋转台2上供给，使从等离子体产生用气体喷嘴34喷射的等离子体产生用气体活化，生成离子、自由基等等离子体P。如上所述，天线44的线圈型电极45构成为其与旋转台2的距离随着从旋转台2的外周部侧朝向旋转中心部侧去而变大，因此，越靠上述旋转中心部侧，磁场的到达旋转台2为止的衰减量越大。因而，形成在旋转台2的表面的等离子体P的强度随着从上述外周部侧朝向中心部侧去而变小。结果，在晶圆W中，越靠上述外周部侧，越在等离子体强度较大的气氛中以比较高的速度通过，越靠上述旋转中心部侧，越在等离子体强度较小的气氛中以比较低的速度通过。并且，利用这样形成的等离子体P将形成在晶圆W表面上的氧化硅膜改性。具体而言，例如使有机物等杂质从氧化硅膜中放出，使氧化硅膜内的元素重新排列，从而谋求氧化硅膜的致密化(高密度化)。并且，在氧化硅膜表面上以较高的均匀性形成作为含Si气体的吸附点(site)的OH基，并且利用晶圆W的表面的O3气体以较高的均匀性对构成晶圆W表面的Si (硅)进行氧化。旋转台2持续旋转，这样对各晶圆W依次重复进行含Si气体的吸附、利用O3气体对晶圆W表面进行的氧化、利用等离子体P对氧化硅进行的改性处理，在晶圆W上层叠SiO2分子。若形成了希望的膜厚的SiO2膜，则停止供给各气体，利用与输入晶圆W时相反的动作将晶圆W从装置输出。在上述的成膜装置I中，以天线44的靠旋转台2的旋转中心部侧的高度比天线44的靠旋转台2的外周部侧的高度高的方式设有由从侧面看来折曲的线圈型电极45构成的天线44。在旋转台2旋转时，外周部侧的圆周速度比旋转中心部侧的圆周速度大，因此，外周部侧暴露在等离子体形成区域68的等离子体P中的时间变短，但是，这样构成天线44来相对于外周部侧的等离子体强度抑制旋转中心部侧的等离子体强度，由此，能够在晶圆W的面内进行较高的均匀性等离子体处理，能够形成均匀性较高的SiO2膜。如图10所示，天线44的线圈型电极45也可以形成为从侧面看来呈弓状弯曲、且其靠上述旋转台2的旋转中心部侧的高度比其靠上述旋转台2的外周部侧的高度高。如图11所示，线圈型电极45也可以形成为从侧面看来金属线呈直线状延伸。在这样形成线圈型电极45的情况下，也如上述那样设定为线圈型电极45的靠旋转中心部侧的部位比其靠外周部侧的部位离晶圆W远。第2实施方式接着，以与第I实施方式的不同点为中心说明第2实施方式。图12是第2实施方式的等离子体生成部8的立体图，图13及图14是该等离子体生成部8的侧视图。在该等离子体生成部8中，在绝缘构件59上，在靠旋转台2的外周部侧的位置设有侧视L字型的角度调整用构件81，上述L字的铅垂部82固定于法拉第屏蔽件51的铅垂板53。在上述L字的水平部83的下侧形成有缺口 84，线圈型电极45的上述外周部侧的最下层的金属线在该缺口 84中通过，并被夹持在绝缘构件59与水平部83之间。并且，如图13、图14所示，天线44构成为以在该缺口 84中通过的金属线为轴转动自由，该转动轴是与旋转台2的径向正交的水平轴。在各汇流条72上形成有狭缝85，连接构件71具有与该狭缝85相对应的销86，能够将该销86固定在狭缝85的 任意的位置，由此，能够将上述线圈型电极45相对于水平面固定在任意的角度位置，从而能够使上述线圈型电极45的靠旋转台2的中心部侧的高度比上述线圈型电极45的靠旋转台2的外周部侧的高度高，并且，能够每次以例如1°变更上述角度。即，上述角度调整用构件81构成借助作为支承部的汇流条72对天线44在上下方向上的倾斜进行调整的倾斜调整机构。在此情况下，也设定为晶圆W的靠旋转中心部侧的部位与天线44之间的分开距离同晶圆W的靠外周部侧的部位与天线44之间的分开距离之差h3在上述的范围内。并且，在该范围内，用户根据对晶圆W进行的处理、例如在晶圆W上形成的膜厚、旋转台2的转速来变更该线圈型电极45的角度。于是，使沿着旋转台2的径向的晶圆W的径向上的等离子体分布适当，能够在晶圆W的面内进行均匀的处理。第3实施方式该第3实施方式的等离子体生成部9与第2实施方式同样地调整天线44沿上下方向的倾斜。图15是等离子体生成部9的立体图，图16及图17是该等离子体生成部9的侧视图。在该天线44上设有各自形成为块状的4个间隔调整构件91及提升构件92。在上述的间隔调整构件91及提升构件92上分别沿上下方向隔开间隔地设有3个孔，将构成天线44的金属线插入到上述的孔中并进行卷绕，从而形成上述线圈型电极45，能够防止各层的金属线在变更天线44的角度时彼此接触。该间隔调整构件91也可以用于其他的实施方式的天线44。与第2实施方式同样地在法拉第屏蔽件51上设有角度调整用构件81，天线44构成为其角度调整自由。上述提升构件92配置在线圈型电极45的靠旋转台2的中心部侧的位置，在提升构件92的上侧连接有向上方延伸的杆93。杆93构成为相对于提升构件92绕与上述天线44的转动轴平行的轴线转动自由，能够在改变了天线44的角度时抑制对天线44施加的压力。以从杆93的顶端开始沿着该杆93的长度方向延伸的方式设有长螺杆94。以在壳体61的凸缘部65的旋转方向上游侧与旋转方向下游侧之间架桥的方式设有桥状构件95，该桥状构件95固定于壳体61。在该桥状构件95的上侧设有支承台98，该支承台98具有铅垂地延伸的I对脚部96和将脚部96的上端彼此连接起来的水平部97。在桥状构件95及支承台98的上述水平部97上分别沿着上下方向设有通孔95a、98a，各通孔95a、98a以彼此重叠的方式设置。在通孔95a、98a中分别贯穿有杆93、长螺杆94。图中的附图标记99、99是用于将长螺杆94固定于水平部97的螺母。如图16、17所示，长螺杆94能够利用螺母99、99相对于水平部97安装在任意的高度位置，上述的线圈型电极45的靠上述旋转中心部侧的部位与该安装的位置相应地抬起，能够自由地调整上述高度之差h3、即天线44相对于水平面的角度。另外，为了那样任意地变更角度，汇流条72、72由具有挠性的薄板构成。在上述水平部97上利用支承构件100支承而设有线性测量仪(linear gauge)101。线性测量仪101包括测量主体部102、从测量主体部102朝向铅垂下方延伸的筒部103和从筒部103内向铅垂下方延伸的升降轴104。升降轴104构成为相对于上述筒部103升降自由，升降轴104的顶端与上述长螺杆94的顶端接触。另外，测量主体部102与未图示的显示部连接，能够对该升降轴104的顶端位置与筒部103的规定的高度位置、例如筒部103的顶端位置之间的分开距离h4进行测量，并显示于上述显示部。预先按照希望的SiO2膜的膜厚及旋转台2的转速求出适当的上述分开距离h4。并且，在开始上述的成膜处理之前根据上述的处理条件进行变更，以便使上述分开距离h4成为适当的值。由此，能够在晶圆W的面内进行更高的均匀性的成膜处理。第4实施方式参照图18以与第3实施方式的不同点为中心说明第4实施方式的等离子体生成部10的结构。在该等离子体生成部10的水平部97上设有驱动机构111。驱动机构111用于使向下方延伸的升降轴112升降。升降轴112的下端与杆93连接，天线44相对于水平面的角度与杆93的升降相应地自由变更。根据从控制部70发送的控制信号来控制升降轴112的下端的高度，由此，对例如在图中以0 I表示的天线44相对于水平面的倾斜进行控制。图19是表示上述控制部70的结构的框图。图中附图标记113是总线，附图标记114是CPU，附图标记115是程序存储部，用于存储程序116。附图标记117是存储有被形成在晶圆W上的SiO2膜的膜厚(nm)、为了形成上述SiO2膜而使旋转台旋转的每I分钟内的转速(rpm)及上述天线的倾斜0 I这三者之间的对应关系的表格。附图标记118是由例如键盘、触摸面板等构成的输入部，用户从该输入部118设定希望的膜厚及上述转速。程序116除了与第I实施方式同样地控制成膜装置I的各部分的动作之外，还基于从输入部118设定的设定来控制驱动机构111的动作。具体而言，若从输入部118输入上述膜厚及转速，则从表格读出与上述的输入值相对应的天线的倾斜9 1，驱动机构111动作而使天线44倾斜成该读出的倾斜0 1。然后，如在第I实施方式中说明的那样开始成膜处理，旋转台2以所设定的转速旋转，以与天线44的倾斜相应的分布形成等离子体，得到所设定的膜厚的SiO2膜。上述一系列的工序由程序116控制。这样构成装置，也能够与上述的各实施方式同样地在晶圆W的面内进行较高的均匀性的处理。预先通过测量来求出膜厚、转速及倾斜9 I这三者之间的关系。另外，在上述的例子中，说明了使用含Si气体和O3气体来形成氧化硅膜的例子，但例如也可以将含Si气体和氨(NH3)气分别用作第I处理气体和第2处理气体来形成氮化硅膜。在此情况下，作为用于产生等离子体的处理气体，使用氩气及氮气或者氨气等。而且，例如也可以将TiC12 (氯化钛)气体和NH3 (氨)气分别用作第I处理气体和第2处理气体来形成氮化钛(TiN)膜。在此情况下，作为晶圆W，使用由钛构成的基板，作为用于产生等离子体的等离子体生成气体，使用氩气及氮气等。另外，也可以依次供给3个种类以上的处理气体来层叠反应生成物。具体而言，也可以在向晶圆W供给例如Sr (THD)2 (双(四甲基庚二酮酸)锶)、Sr (Me5Cp)2 (双(五甲基环戊二烯基)锶)等Sr原料、例如Ti (OiPr)2 (THD)2 (双异丙氧基(双四甲基庚二酮酸)钛)、Ti (OiPr)(四异丙氧基钛)等Ti原料之后，向晶圆W供给O3气体，层叠由含有Sr和Ti的作为氧化膜的STO膜构成的薄膜。在上述的装置中，从分离气体喷嘴32、35向分离区域D供给了 N2气体，但作为该分离区域D，也可以设置用于将各处理区域PU P2之间划分开的壁部，而不配置气体喷嘴32、35。另外，如上所述，优选设置法拉第屏蔽件51来遮蔽电场，但也可以不设置该法拉第屏蔽件51就进行处理。作为构成壳体61的材质，也可以取代石英，而使用氧化铝(A1203)、氧化钇等耐等离子体蚀刻材料，也可以在例如硼`硅酸玻璃A V” W 3卞、(注册商标)等耐热玻璃的表面涂敷上述耐等离子体蚀刻材料。即、只要壳体61由耐等离子体性较高、且磁场可透过的材质(电介体)构成即可。另外，在法拉第屏蔽件51的上方配置有板状的绝缘构件59而使该法拉第屏蔽件51与天线44绝缘，但也可以取代配置该绝缘构件59，而例如利用石英等绝缘材料覆盖天线44。在上述的实施方式中，说明了在将含Si气体和O3气体按含Si气体和O3气体的顺序向晶圆W供给而形成反应生成物的膜之后、利用等离子体生成部4进行该反应生成物的改性的例子，但也可以使在形成反应生成物的膜时所使用的O3气体等离子体化。S卩、也可以不设置第2处理气体喷嘴33，而从上述的等离子体产生用气体喷嘴34供给O3气体，在等离子体形成区域68中进行Si的氧化和SiO2的改性。在上述的实施方式中，交替地进行了反应生成物的成膜和该反应生成物的改性处理，但即使在将反应生成物层叠了例如70层(大约IOnm的膜厚)左右之后对上述的反应生成物的层叠体进行改性处理，也能够获得与上述同样的效果。具体而言，能够如下这样进行在供给含Si气体及O3气体来进行反应生成物的成膜处理的期间内停止向天线44供给高频电。并且，在形成层叠体之后，停止供给上述含Si气体及O3气体，向天线44供给高频电，对晶圆W进行等离子体处理。另外，在上述的例子中，作为基板处理装置的一实施方式，显示了成膜装置1，但不限于构成为这样的成膜装置，也可以将基板处理装置构成为例如蚀刻装置。具体而言，以在旋转台2的周向上的两处设置上述的等离子体生成部4并能够在各处进行上述的等离子体处理的方式构成装置。将由各等离子体生成部4形成的等离子体形成区域68设为第I等离子体形成区域、第2等离子体形成区域。从设在第I等离子体形成区域中的等离子体产生用气体喷嘴34供给例如用于蚀刻多晶硅膜的Br (溴)类的蚀刻气体，从设在第2等离子体形成区域中的等离子体产生用气体喷嘴34供给用于蚀刻氧化硅膜的例如CF类的蚀刻气体。在晶圆W上，将例如多晶硅膜和氧化硅膜交替地层叠多层，并且在该层叠膜的上层侧形成有使孔、槽图案化而成的抗蚀剂膜。若使用上述基板处理装置对该晶圆W进行等离子体蚀刻处理，则例如在第I等离子体形成区域中隔着抗蚀剂膜对层叠膜的上层侧的多晶硅膜进行蚀刻。接着，在第2等离子体形成区域中，隔着抗蚀剂膜对该多晶硅膜的下层侧的氧化硅膜进行蚀刻，这样，通过旋转台2的旋转，隔着共用的抗蚀剂膜对层叠膜从上层侧朝向下层侧依次进行蚀刻。在该蚀刻装置中，也与成膜装置I同样地能够使利用等离子体进行的处理量在晶圆W的面内一致，因此，能够在晶圆W的面内进行较高的均匀性的处理。另外，在那样形成有第I等离子体形成区域及第2等离子体形成区域的情况下，也可以从各区域的等离子体产生用气体喷嘴34向旋转台2供给不同的气体而在各区域中进行晶圆W的表面的改性处理。评价试骀I·
使用将天线44的线圈型电极45的形状分别变更了的成膜装置I按照上述的顺序在晶圆W上形成SiO2膜，在上述晶圆W中，在从旋转台2的外周部朝向旋转中心部的直径上的多个位置测量了 SiO2膜的膜厚。在成膜处理所使用的晶圆W的表面上未形成膜，晶圆W整体由硅构成。上述线圈型电极45与各实施方式同样地将金属线卷绕3层，并以成为俯视形状为八边形的方式制做了 5个种类，但对各自在上下方向上的折曲程度进行了变更。将各天线44记载为44A 44E。图20表示天线44A的概略侧面，图21表示天线44B的概略侧面，图22表示天线44C 44E的概略侧面，在上述图20 22中，左侧是旋转台2的中心部侧，右侧是外周部侦U。另外，图23表示天线44A的线圈型电极45的概略上表面，图24表示天线44B 44E的线圈型电极45的上表面。在各图23、24中，上侧是上述旋转中心部侧，下侧是外周部侧。从侧面看来，天线44A的最下层的金属线从上述旋转中心部侧到达外周部侧为止与绝缘构件59接触。在图23中以附图标记Tl T4分别表示线圈的上层侧的金属线的表面的点，上述的点Tl T4距绝缘构件59的高度均为30mm。天线44B构成为将天线44A的线圈型电极45的靠旋转中心部侧的部位朝向上方折曲，并将天线44A的线圈型电极45的靠外周部侧的部位向下方折曲。作为上述的折曲位置，分别距线圈型电极45的靠旋转中心部侧的端部(设为天线顶端部)50mm、距线圈型电极45的靠外周部侧的端部(设为天线基部)50mm。从上述绝缘构件59到天线顶端部的下端的高度h5为6mm,在线圈的下端的金属线中，从天线基部侧的折曲位置到天线基部的下端的高度h6为2mm。另外，从图24所示的点Tl T8 到绝缘构件 59 的高度依次为 34mm、34mm、30mm、30mm、30mm、32mm、35mm、36mm。图中的附图标记59A、59B是底座，分别配置在旋转中心部侧、外周部侧，支承线圈型电极45的下部。各底座59A、59B由石英构成，其高度为2mm。
天线44C 44E与天线44B大致同样地构成,但线圈型电极45的靠旋转中心部侧的部位以被提升得更高的方式折曲。另外，将底座59A的高度设为4_。以下，说明天线44C 44E与天线44B的其他的不同点。在天线44C中，上述高度h5为10mm，从点Tl T8到绝缘构件 59 的高度依次为 37mm、37mm、30mm、30mm、35mm、34mm、34mm、35mm。在天线 44D中，上述h5为8mm，点Tl T8的上述各高度与天线44C的点Tl T8的上述各高度相同。天线44E的上述h5为9. 5mm,点Tl T8的上述各高度与天线44C的点Tl T8的上述各高度相同。图25是表示将该评价试验I的结果按照所使用的天线逐一表示的曲线图。纵轴表示晶圆W的各测量位置的SiO2的膜厚(nm)，横轴表示测量位置。该测量位置表示上述的晶圆W的直径上的、距晶圆W的靠旋转台2的旋转中心部侧的端部的距离(mm)。S卩，测量位置表示为0mm、150mm、300mm的点分别是晶圆W的靠上述旋转中心部侧的端部、晶圆W的中心、晶圆W的靠旋转台2的外周部侧的端部。根据该曲线图可知在使用了天线44A的处理中，上述旋转中心部侧的膜厚比上述外周部侧的膜厚小，上述的膜厚之差比较大。但是，在使用了天线44B 44E的处理中，上述的膜厚之差减小，进行了较高的均匀性的处理。认为其原因在于，在使用了天线44A的情况下，在上述旋转中心部侧，等离子体的强度过强而较大程度地抑制了吸附点的形成，但通过使用天线44B 44E，该旋转中心部侧的等离子体的强度减弱，吸附点以较高的均匀性分布在晶圆W的面内。在该评价试验I中，分别使用了天线44A 44E的处理的各测量位置的膜厚的平均值依次为9. 24nm、9. 29nm、9. 28nm、9. 34nm、9. 35nm,在各处理之间未发现较大的差另IJ。但是，在对上述的处理计算均匀性(=(测量值的最大值一测量值的最小值)/ (平均值X 2) X 100)时，在分别使用了天线44A 44E的处理中，依次为0. 40、0. 25、0. 21、0. 22、0. 20。即，使用了天线44A的处理的膜厚的均匀性最低，使用了天线44E的处理的膜厚的均勻性最闻。评价试验2除了使用了在表面具有氧化膜的晶圆W之外，与评价试验I同样地进行了实验。图26是表示该评价试验2的结果的曲线图。与评价试验I的结果同样，在利用天线44A进行的处理中，旋转中心部侧的膜厚比外周部侧的膜厚小，上述的膜厚之差比较大。但是，在使用了天线44B 44E的处理中，上述旋转中心部侧的膜厚与外周部侧的膜厚之差减小。另外，使用了天线44A 44E的处理的各测量位置的膜厚的平均值依次为7. 52nm、7. 67nm、7. 73nm、7. 60nm、7. 68nm，在各处理之间未发现较大的差别，但上述均匀性成为0. 80,0. 42、0. 58,0. 39,0. 20。即，使用了天线44A的处理的膜厚的均匀性最低，使用了天线44E的处理的膜厚的均匀性最高。评价试验3除了不从第1处理气体喷嘴31供给含Si气体之外，与评价试验I同样地进行了处理，并对通过使晶圆W表面的Si氧化而形成的SiO2膜的膜厚进行了测量。图27是表示该评价试验3的结果的曲线图。由该曲线图可知在利用天线44A进行的处理中，旋转中心部侧的膜厚比外周部侧的膜厚大。即，中心部侧这一侧的等离子体的强度比外周部侧的等离子体的强度强而进行了更大程度的氧化。在使用了天线44B 44E的处理中，虽然旋转中心部侧的膜厚也比外周部侧的膜厚大，但是与天线44A的结果相比，旋转中心部侧的膜厚较小，该旋转中心部侧的膜厚与外周部侧的膜厚之差变小。即，在使用了天线44B 44E的情况下，与使用天线44A的情况相比，中心部侧的等离子体的强度减弱，对晶圆W进行了较高的均匀性的氧化处理。使用了天线44A 44E的处理的各测量位置的膜厚的平均值依次为3. 46nm、
3.32nm、3. 25nm、3. 32nm、3. 31nm,在各处理之间未发现较大的差别。但是，在使用了天线44A 44E的情况下，所算出的均匀性分别为6. 40、4. 39、3. 22、4. 07、3. 56。即，使用了天线44A的处理的膜厚的均匀性最低，使用了天线44C的处理的膜厚的均匀性最高。由该评价试验I 3的结果可知通过使天线44折曲成其旋转中心部侧比外周部侧距旋转台2远，能够控制等离子体的分布，从而能够对晶圆W进行较高的均匀性的处理。因而，显示了本发明的效果。 采用本发明的实施方式，以从旋转台的中央部延伸到外周部的方式设有与该旋转台的基板载置区域相对的等离子体形成用的天线，上述天线与基板载置区域的靠旋转台的中央部侧的部分之间的分开距离比上述天线与基板载置区域的靠旋转台的外周部侧的部分之间的分开距离大。因而，载置于旋转台的基板的靠上述旋转台的中心部侧的部位在比较弱的强度的等离子体中暴露比较长的时间，载置于旋转台的基板的靠上述旋转台的外周部侧的部位在比较强的强度的等离子体中暴露比较短的时间。结果，能够在基板的面内以较高的均匀性进行成膜等处理。本申请基于2011年10月7日向日本国专利厅提出申请的日本专利申请2011 -223067号要求优先权，将日本专利申请2011 — 223067号的全部内容援引于此。
权利要求
1.一种成膜装置，其通过在真空容器内使在基板载置区域上载置有基板的旋转台旋转而使上述基板公转来使多个处理部依次通过，由此进行依次供给多个种类的处理气体的循环来对基板进行成膜处理，其中， 该成膜装置包括 气体供给部，其用于向上述旋转台的基板载置区域侧的表面供给等离子体生成用的气体； 天线，其以从上述旋转台的中央部延伸到外周部的方式与该旋转台的基板载置区域侧的表面相对地设置，用于通过电感耦合来使上述等离子体生成用的气体等离子体化， 上述天线以其与上述基板载置区域的靠旋转台的中央部侧的部分之间的分开距离比其与上述基板载置区域的靠旋转台的外周部侧的部分之间的分开距离大3mm以上的方式配置。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中， 在与旋转台的表面平行地观察上述天线时，上述天线是以其靠旋转台的中央部侧的部位变高的方式折曲的形状或者弯曲的形状。
3.根据权利要求1所述的成膜装置，其中， 上述天线是绕沿着上下方向延伸的轴线卷绕成线圈状而成的结构，至少最下部的天线部分与旋转台之间的分开距离以权利要求1所述的方式设定。
4.根据权利要求1所述的成膜装置，其中， 该成膜装置包括用于支承上述天线的支承部和用于借助该支承部对天线的上下方向上的倾斜进行调整的倾斜调整机构。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于， 上述倾斜调整机构包括用于对天线的倾斜进行调整的驱动机构。
6.根据权利要求5所述的成膜装置，其中， 该成膜装置包括控制部，该控制部根据所输入的成膜处理的种别来确定天线的倾斜，并控制上述驱动机构，以便使天线变成所确定的倾斜。
7.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于， 上述天线包括多个直线部分和将直线部分彼此连结起来的节部分，并能够在上述节部分处折曲。
8.一种基板处理装置，其通过在真空容器内使在基板载置区域载置有基板的旋转台旋转而使上述基板公转来使多个处理部依次通过，由此进行依次供给多个种类的处理气体的循环来对基板进行气体处理，其中， 该基板处理装置包括 气体供给部，其用于向上述旋转台的基板载置区域侧的表面供给等离子体生成用的气体； 天线，其以从上述旋转台的中央部延伸到外周部的方式与该旋转台的基板载置区域侧的表面相对地设置，用于通过电感耦合来使上述等离子体生成用的气体等离子体化， 上述天线以其与上述基板载置区域的靠旋转台的中央部侧的部分之间的分开距离比其与上述基板载置区域的靠旋转台的外周部侧的部分之间的分开距离大3mm以上的方式配置。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其中， 在与旋转台的表面平行地观察上述天线时，上述天线是以其靠旋转台的中央部侧的部位变高的方式折曲的形状或者弯曲的形状。
10.根据权利要求8所述的基板处理装置，其中， 上述天线是绕沿着上下方向延伸的轴线卷绕成线圈状而成的结构，至少最下部的天线部分与旋转台之间的分开距离以权利要求1所述的方式设定。
11.根据权利要求8所述基板处理装置，其中， 该成膜装置包括用于支承上述天线的支承部和用于借助该支承部对天线的上下方向上的倾斜进行调整的倾斜调整机构。
12.根据权利要求11所述的基板处理装置，其特征在于， 上述倾斜调整机构包括用于对天线的倾斜进行调整的驱动机构。
13.根据权利要求12所述的基板处理装置，其中， 该成膜装置包括控制部，该控制部根据所输入的成膜处理的种别来确定天线的倾斜，并控制上述驱动机构，以便使天线变成所确定的倾斜。
14.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于， 上述天线包括多个直线部分和将直线部分彼此连结起来的节部分，并能够在上述节部分处折曲。
全文摘要
本发明提供成膜装置和基板处理装置。以包括气体供给部和天线的方式构成装置，该气体供给部用于向旋转台的基板载置区域侧的表面供给等离子体生成用的气体；该天线以从上述旋转台的中央部延伸到外周部的方式与该旋转台的基板载置区域侧的表面相对地设置，用于通过电感耦合使等离子体生成用的气体等离子体化。并且，上述天线以其与上述基板载置区域的靠旋转台的中央部侧的部分之间的分开距离比其与上述基板载置区域的靠旋转台的外周部侧的部分之间的分开距离大3mm以上的方式配置。
文档编号C23C16/50GK103031537SQ20121036592
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月27日 优先权日2011年10月7日
发明者加藤寿, 小林健, 菊地宏之, 三浦繁博 申请人:东京毅力科创株式会社