本發明涉及在基(ji)板基(ji)板表面進行成膜處(chu)理(li)的基(ji)板處(chu)理(li)裝(zhuang)置。

背景技術：

在(zai)半導體(ti)器件等的(de)(de)制造工(gong)藝中(zhong)(zhong)，對作(zuo)為(wei)基板的(de)(de)半導體(ti)晶片(以下僅記(ji)載為(wei)“晶片”)進(jin)(jin)行(xing)(xing)離子注入(ru)處(chu)理(li)/蝕刻處(chu)理(li)/成(cheng)(cheng)膜(mo)(mo)處(chu)理(li)等各種(zhong)處(chu)理(li)。作(zuo)為(wei)對晶片進(jin)(jin)行(xing)(xing)成(cheng)(cheng)膜(mo)(mo)的(de)(de)方法，有時(shi)使(shi)(shi)用(yong)被稱(cheng)為(wei)ald(atomiclayerdeposition：原子層(ceng)沉積)的(de)(de)處(chu)理(li)(以下僅記(ji)載為(wei)ald)。在(zai)ald處(chu)理(li)中(zhong)(zhong)，向例(li)如(ru)(ru)被排氣(qi)為(wei)真(zhen)空的(de)(de)處(chu)理(li)容(rong)器內(nei)供給原料(liao)氣(qi)體(ti)，使(shi)(shi)原料(liao)氣(qi)體(ti)吸附在(zai)晶片表面(mian)上。然后，利用(yong)還原反應等使(shi)(shi)原料(liao)氣(qi)體(ti)的(de)(de)一部分(fen)固定在(zai)晶片表面(mian)來進(jin)(jin)行(xing)(xing)成(cheng)(cheng)膜(mo)(mo)。因此，例(li)如(ru)(ru)即使(shi)(shi)是具有凹凸圖案的(de)(de)晶片，也可以在(zai)其整個(ge)表面(mian)以均勻的(de)(de)膜(mo)(mo)厚(hou)進(jin)(jin)行(xing)(xing)成(cheng)(cheng)膜(mo)(mo)。

然而，在通過ald處理進(jin)行成(cheng)膜時，需要在例(li)如(ru)600℃的(de)(de)高(gao)溫下對(dui)晶(jing)片進(jin)行熱處理。然后(hou)，晶(jing)片的(de)(de)熱預算(熱經歷)變大，然而，伴隨(sui)著半(ban)導體的(de)(de)小型(xing)化，淺結化得以發展(zhan)，因而要求熱預算變小。所以近年來代替熱處理，采用了通過對(dui)表(biao)面(mian)吸(xi)附有原料(liao)(liao)氣(qi)體的(de)(de)晶(jing)片照射等離(li)子(zi)體而在晶(jing)片表(biao)面(mian)固定(ding)原料(liao)(liao)氣(qi)體進(jin)行成(cheng)膜的(de)(de)所謂等離(li)子(zi)體增強ald(以下也(ye)記載為peald)。

例如，現有的cvd處理是在氬氣充沛的空氣中實施的，與此相對地，進行peald處理的處理容器內提供較多的氫氣，也可在氫氣充沛的空氣中進行處理。在peald裝置中，交替地重復原料氣體吸附在晶片表面以及等離子體照射，通過在每個原子層進行成膜控制而精確地控制膜厚，此時，h3⁺離子入射到晶片上的沉積膜表面。如果入射的離子能量相同，則越輕的離子越深地注入沉積膜內部。即，h3⁺離子比ar⁺離子輕，因而以相同能量進行比較時，現有的cvd處理中被注入的h3⁺離子比ar⁺離子被更深地注入。

h3⁺離子(zi)被(bei)較(jiao)(jiao)深地注入(ru)成(cheng)膜的(de)(de)(de)膜中時(shi)，由于該離子(zi)的(de)(de)(de)沖擊，在沉積膜上出現(xian)了(le)受到損傷(shang)的(de)(de)(de)表(biao)面性(xing)狀。對此，例如專利文獻(xian)1公開了(le)在等離子(zi)體處理裝置中，通過提高(gao)對電(dian)極施(shi)(shi)加(jia)的(de)(de)(de)驅(qu)動電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)頻(pin)率而(er)降(jiang)低(di)離子(zi)能量(liang)，并且以較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)選擇比進行蝕刻的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)，通過施(shi)(shi)加(jia)高(gao)頻(pin)電(dian)壓(ya)從而(er)降(jiang)低(di)離子(zi)能量(liang)的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)已(yi)成(cheng)公知(zhi)。可以推測出通過降(jiang)低(di)離子(zi)能量(liang)能夠抑(yi)制對上述膜的(de)(de)(de)損傷(shang)。

現有技術文獻

專利文獻

專(zhuan)利文獻1：日本特開平6-275561號公報

技術實現要素：

發(fa)明想要解決的技(ji)術(shu)問題

近年來，伴隨著半導體的小型化的淺結化得以發展，要求形成包含微細加工的薄膜，與cvd處理相比正在采用peald處理。這是因為要求對更高的縱橫比或者具有突出物的器件形狀進行成膜時，在使用ar⁺離(li)子(zi)沖擊的(de)(de)現有(you)的(de)(de)cvd法中(zhong)，對孔側壁和成為突出物的(de)(de)陰(yin)影(ying)的(de)(de)部位的(de)(de)等(deng)離(li)子(zi)體處(chu)理(li)(li)(li)(例(li)如ti膜的(de)(de)成膜中(zhong)的(de)(de)cl脫離(li)等(deng))是有(you)界限的(de)(de)，而peald處(chu)理(li)(li)(li)中(zhong)的(de)(de)采(cai)用h自由(you)基的(de)(de)熱化學反(fan)應的(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)是有(you)效的(de)(de)。

然而，采用peald處理時，會出現h3⁺離子(zi)被(bei)較(jiao)深地(di)注入等(deng)離子(zi)體處(chu)理時成膜(mo)的膜(mo)而(er)在(zai)沉積膜(mo)上產生(sheng)損(sun)傷的問題。如上所述，可(ke)以推測(ce)在(zai)peald處(chu)理中(zhong)，通過降低離子(zi)能(neng)(neng)量，能(neng)(neng)夠抑制(zhi)對(dui)沉積膜(mo)的損(sun)傷，然而(er)，現狀是能(neng)(neng)夠有(you)(you)效地(di)降低離子(zi)能(neng)(neng)量，良好地(di)抑制(zhi)該損(sun)傷的技術或具(ju)體的條件等(deng)卻沒有(you)(you)被(bei)完(wan)全發明。

鑒于(yu)上(shang)述(shu)情況(kuang)，本發明(ming)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)在于(yu)提(ti)供一種進行(xing)進行(xing)peald處理的(de)(de)(de)基板處理裝置(zhi)，該裝置(zhi)能夠大幅(fu)地降低入(ru)射(she)到晶片(pian)的(de)(de)(de)離子(zi)能量，抑制由離子(zi)注入(ru)導致的(de)(de)(de)對(dui)沉積膜的(de)(de)(de)損傷，實現表面性狀良(liang)好的(de)(de)(de)成(cheng)膜處理。

用于解決技術問(wen)題(ti)的技術方案

為了(le)達到上(shang)述(shu)目的(de)，根據本發明，提供(gong)了(le)一種基板處理(li)裝(zhuang)置，其對基板供(gong)給原料氣(qi)體(ti)并對基板照射等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)來進行成(cheng)膜處理(li)的(de)基板處理(li)裝(zhuang)置，上(shang)述(shu)基板處理(li)裝(zhuang)置的(de)特征在于，包括(kuo)：氣(qi)密地收納用(yong)于載置基板的(de)載置臺的(de)處理(li)容(rong)器；和在上(shang)述(shu)處理(li)容(rong)器內生成(cheng)等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)的(de)等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)源，上(shang)述(shu)等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)源包括(kuo)等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)生成(cheng)用(yong)的(de)高頻電(dian)源，上(shang)述(shu)等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)源包括(kuo)使要(yao)生成(cheng)的(de)等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)的(de)鞘電(dian)位(wei)降低(di)的(de)鞘電(dian)位(wei)降低(di)機構。

上述鞘電(dian)位降低(di)機(ji)構可以(yi)是以(yi)能夠對(dui)上述高頻(pin)電(dian)源疊加(jia)施加(jia)的(de)方式設置的(de)直流電(dian)源。

由上述(shu)直流電源對上述(shu)高頻電源施加的電壓可以(yi)為負。

上述鞘電(dian)位降低機構(gou)是對所(suo)述等(deng)離子體(ti)源中的(de)高(gao)頻(pin)波(bo)(bo)形(xing)進行波(bo)(bo)形(xing)調(diao)制(zhi)的(de)波(bo)(bo)形(xing)調(diao)制(zhi)機構(gou)，該波(bo)(bo)形(xing)調(diao)制(zhi)機構(gou)可以將所(suo)述等(deng)離子體(ti)源的(de)高(gao)頻(pin)波(bo)(bo)形(xing)，在(zai)波(bo)(bo)形(xing)一(yi)個周(zhou)期(qi)長度中調(diao)制(zhi)成(cheng)由(you)正負電(dian)位一(yi)個波(bo)(bo)長的(de)部分和(he)施加電(dian)壓(ya)不(bu)變化的(de)部分構(gou)成(cheng)的(de)形(xing)狀。

在(zai)由上(shang)述波(bo)形調制機(ji)構調制出(chu)的(de)高頻(pin)波(bo)形中(zhong)，上(shang)述正負(fu)電位(wei)一個(ge)波(bo)長(chang)的(de)部分的(de)斜率(lv)dv/dt可為(wei)負(fu)。

由上(shang)述(shu)波(bo)形調制(zhi)機構調制(zhi)的(de)的(de)高頻波(bo)形的(de)上(shang)述(shu)正負電位1個波(bo)長的(de)部(bu)分的(de)頻率可超過13.56mhz。

上述鞘電位降低機構由以能夠對(dui)所述高頻電源(yuan)疊加施加的方式設置的直(zhi)流電源(yuan)和對(dui)上述等離子體源(yuan)中的高頻波(bo)形(xing)(xing)進(jin)行波(bo)形(xing)(xing)調制(zhi)的波(bo)形(xing)(xing)調制(zhi)機構這兩者構成。

發明效果

根據(ju)本發明，在進行(xing)peald處理(li)的基板處理(li)裝置(zhi)中，能(neng)(neng)夠(gou)大幅地降低入(ru)射(she)到晶(jing)片的離子的能(neng)(neng)量，抑制由(you)離子注入(ru)導致的對沉積膜的損傷，實施表面(mian)性狀良好的成膜處理(li)。

附圖說明

圖(tu)1是表示本實施方式的(de)等離子(zi)體處理裝置的(de)大(da)致結構的(de)縱截面(mian)圖(tu)。

圖2是涉及晶(jing)片w上(shang)的ti膜的成膜處理的概略說明圖。

圖3是關于損傷(shang)的概略說明圖。

圖(tu)4是表示伴隨電源的頻率變(bian)化的電子密度的變(bian)化和h自由基(ji)的生成速度的變(bian)化的曲線(xian)圖(tu)。

圖5是表示伴隨高頻電源的頻率變化和27mhz下vpp的變化的h3⁺離子的能量的變(bian)化的曲線圖。

圖6是(shi)作為現有(you)實例(li)的(de)(de)、頻率為27nhz、施加的(de)(de)vpp為700v的(de)(de)高頻電源中的(de)(de)正(zheng)弦波一(yi)個(ge)周(zhou)期的(de)(de)基(ji)本波形。

圖(tu)7是(shi)本實施(shi)(shi)方式的(de)、頻率(lv)為(wei)(wei)27mhz、施(shi)(shi)加(jia)的(de)vpp為(wei)(wei)400v的(de)高頻電源(yuan)中的(de)高頻波形。

圖8是表示在本(ben)實施方式的(de)(de)高頻(pin)波形中，改變正負電位1個波長(chang)的(de)(de)部(bu)分l1的(de)(de)斜(xie)率時的(de)(de)波形的(de)(de)概略圖。

圖9是表示在本實施方式的高(gao)頻波形中(zhong)，改(gai)變(bian)(bian)斜(xie)率(lv)(lv)(dv/dt)時的電子密(mi)度(等離子體密(mi)度)的變(bian)(bian)化(hua)和h自由基的生(sheng)成效率(lv)(lv)(生(sheng)成率(lv)(lv))的變(bian)(bian)化(hua)的曲線(xian)圖。

圖10是本實施方式的高頻波(bo)形的附圖標記依存性的說明圖。

圖11是表(biao)示(shi)(shi)圖10所示(shi)(shi)的各高頻波形(xing)相應(ying)的電(dian)子(zi)密度分布的說(shuo)明圖。

圖(tu)12是表示在本實施方(fang)式(shi)的(de)等離(li)子體處(chu)理(li)裝置中ti膜的(de)成膜時，由圖(tu)10所示的(de)各(ge)高頻波形的(de)高頻電源(yuan)進行高頻振蕩(dang)時的(de)離(li)子能(neng)量的(de)變(bian)化的(de)曲線圖(tu)。

附圖標記說明

1等離子體處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)(基板處(chu)理裝(zhuang)置(zhi))

10處理容器

11載置臺

12接地線

13支承部件

20電熱器

30上部電極

31蓋體

32氣體擴散室

33支承部件

50氣體供給管

51處理氣體供給源

52原料氣體供給部

53還原氣體供給部

54稀有氣體供給部

60高頻電源

70排氣機構

100控制部

300鞘(qiao)電位降(jiang)低機構(gou)

w晶片(被處理體)。

具體實施方式

以(yi)下參考附(fu)(fu)圖對(dui)本(ben)發明(ming)(ming)的(de)1個實(shi)施方式進行(xing)(xing)說(shuo)明(ming)(ming)。在(zai)本(ben)說(shuo)明(ming)(ming)書以(yi)及附(fu)(fu)圖中，對(dui)于實(shi)質上(shang)具有相同功能構(gou)(gou)成(cheng)(cheng)的(de)構(gou)(gou)成(cheng)(cheng)要素，附(fu)(fu)加同一附(fu)(fu)圖標記以(yi)省略重復(fu)說(shuo)明(ming)(ming)。還有，在(zai)本(ben)實(shi)施方式中，基(ji)板處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)是采用等離子(zi)(zi)體(ti)進行(xing)(xing)基(ji)板處(chu)理(li)的(de)等離子(zi)(zi)體(ti)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)1，以(yi)由該等離子(zi)(zi)體(ti)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)1在(zai)晶片w上(shang)形(xing)成(cheng)(cheng)ti膜的(de)情形(xing)作為例子(zi)(zi)進行(xing)(xing)說(shuo)明(ming)(ming)。

圖(tu)1是概(gai)略地表示作(zuo)為本實施方式(shi)的(de)(de)(de)(de)基板處理裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)等(deng)離(li)(li)子(zi)體(ti)(ti)處理裝(zhuang)置1的(de)(de)(de)(de)縱截面圖(tu)。等(deng)離(li)(li)子(zi)體(ti)(ti)裝(zhuang)置1包括(kuo)：具有底部(bu)且上部(bu)開口(kou)的(de)(de)(de)(de)大致圓(yuan)筒(tong)狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)處理容(rong)器10；和設置在(zai)處理容(rong)器10內的(de)(de)(de)(de)、載置有晶片的(de)(de)(de)(de)載置臺11。處理容(rong)器10通過(guo)接地線(xian)12電(dian)連接而接地。另外(wai)，處理容(rong)器10的(de)(de)(de)(de)內壁被例(li)如在(zai)表面形成(cheng)有抗(kang)等(deng)離(li)(li)子(zi)體(ti)(ti)性的(de)(de)(de)(de)材料構(gou)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)熱噴涂層的(de)(de)(de)(de)內襯(chen)(未圖(tu)示)覆蓋。

載(zai)(zai)置(zhi)(zhi)臺(tai)11由(you)例如氮化鋁(aln)等陶瓷形成(cheng)，在其表(biao)面形成(cheng)有(you)由(you)導(dao)電(dian)性材料(liao)(未圖示)構(gou)成(cheng)的(de)(de)涂(tu)層。載(zai)(zai)置(zhi)(zhi)臺(tai)11的(de)(de)下表(biao)面被(bei)(bei)由(you)導(dao)電(dian)材料(liao)形成(cheng)的(de)(de)支(zhi)承(cheng)(cheng)部件(jian)13支(zhi)承(cheng)(cheng)，并(bing)且(qie)被(bei)(bei)電(dian)連(lian)接(jie)(jie)。支(zhi)承(cheng)(cheng)部件(jian)13的(de)(de)下端被(bei)(bei)處(chu)理(li)容器10的(de)(de)底面支(zhi)承(cheng)(cheng)，并(bing)且(qie)被(bei)(bei)電(dian)連(lian)接(jie)(jie)。因而(er)，載(zai)(zai)置(zhi)(zhi)臺(tai)11通過處(chu)理(li)容器10被(bei)(bei)接(jie)(jie)地，作為與后述的(de)(de)上(shang)部電(dian)極(ji)30成(cheng)對的(de)(de)下部電(dian)極(ji)發揮功能。另外，作為下部電(dian)極(ji)的(de)(de)構(gou)成(cheng)，在本實施(shi)方式(shi)的(de)(de)內容中并(bing)沒有(you)限定，例如可以在載(zai)(zai)置(zhi)(zhi)臺(tai)11內埋(mai)入金屬網等導(dao)電(dian)性部件(jian)而(er)構(gou)成(cheng)。

在載(zai)置(zhi)(zhi)臺11中內置(zhi)(zhi)有(you)電(dian)熱器20，能夠將(jiang)載(zai)置(zhi)(zhi)在載(zai)置(zhi)(zhi)臺11上的(de)晶(jing)(jing)片(pian)w加熱到規定(ding)的(de)溫(wen)度。另外(wai)，在載(zai)置(zhi)(zhi)臺11上設置(zhi)(zhi)有(you)升降銷(未(wei)圖(tu)示(shi))，其用于(yu)在按壓晶(jing)(jing)片(pian)w的(de)外(wai)周部(bu)(bu)而將(jiang)其固定(ding)在載(zai)置(zhi)(zhi)臺11上的(de)夾具(未(wei)圖(tu)示(shi))，和設置(zhi)(zhi)在處理容器10的(de)外(wai)部(bu)(bu)未(wei)圖(tu)示(shi)的(de)輸送機構之(zhi)間(jian)傳送晶(jing)(jing)片(pian)w。

在作為(wei)下(xia)部電(dian)極(ji)(ji)的(de)載置(zhi)(zhi)臺11的(de)上(shang)方，在處理(li)容器(qi)10的(de)內側面，與該載置(zhi)(zhi)臺11相對且平行地設置(zhi)(zhi)有(you)形成(cheng)(cheng)為(wei)大致(zhi)圓盤(pan)狀的(de)上(shang)部電(dian)極(ji)(ji)30。換(huan)句話說，上(shang)部電(dian)極(ji)(ji)30與載置(zhi)(zhi)在載置(zhi)(zhi)臺11的(de)晶片w相對地配置(zhi)(zhi)。上(shang)部電(dian)極(ji)(ji)30由例如鎳(ni)等導電(dian)性的(de)金屬形成(cheng)(cheng)。

在上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)形(xing)成(cheng)有(you)在厚度方向(xiang)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)貫穿該(gai)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30的(de)(de)(de)(de)多個氣體(ti)供給孔30a。另外，在上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30的(de)(de)(de)(de)整個外周緣部(bu)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)形(xing)成(cheng)有(you)向(xiang)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)方突(tu)(tu)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)突(tu)(tu)出(chu)(chu)(chu)部(bu)30b。即，上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30具有(you)具備底(di)部(bu)且(qie)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)開(kai)(kai)口的(de)(de)(de)(de)大致圓筒(tong)形(xing)狀(zhuang)。上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30比(bi)處(chu)(chu)理(li)容器10的(de)(de)(de)(de)內徑小，以(yi)使該(gai)突(tu)(tu)出(chu)(chu)(chu)部(bu)30b的(de)(de)(de)(de)外側(ce)面(mian)與處(chu)(chu)理(li)容器10的(de)(de)(de)(de)內側(ce)面(mian)隔(ge)開(kai)(kai)規定的(de)(de)(de)(de)距離(li)，并(bing)且(qie)，上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30比(bi)晶片w的(de)(de)(de)(de)直徑大，以(yi)使上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30中的(de)(de)(de)(de)與載置(zhi)臺11相(xiang)對的(de)(de)(de)(de)面(mian)例如在俯(fu)視(shi)時覆蓋(gai)(gai)載置(zhi)臺11的(de)(de)(de)(de)晶片w的(de)(de)(de)(de)整個面(mian)。在突(tu)(tu)出(chu)(chu)(chu)部(bu)30b的(de)(de)(de)(de)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)端面(mian)連接有(you)大致圓盤(pan)狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)蓋(gai)(gai)體(ti)31，由該(gai)蓋(gai)(gai)體(ti)31與上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30所圍成(cheng)的(de)(de)(de)(de)空(kong)間形(xing)成(cheng)氣體(ti)擴散室(shi)32。蓋(gai)(gai)體(ti)31與上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30相(xiang)同，也(ye)由鎳等導電(dian)(dian)(dian)性(xing)金屬形(xing)成(cheng)。另外，蓋(gai)(gai)體(ti)31和上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)30可一體(ti)地構成(cheng)。

在蓋體(ti)31上表(biao)面(mian)的外周部，形成有(you)向該(gai)蓋體(ti)31的外部突出的卡(ka)(ka)止部31a。卡(ka)(ka)止部31a的下表(biao)面(mian)由(you)被處理(li)容(rong)器(qi)10的上端(duan)部支承的、圓環狀的支承部件33保持。支承部件33由(you)例如石(shi)英等(deng)絕緣材料形成。因而，上部電極30和(he)處理(li)容(rong)器(qi)10電絕緣。另外，在蓋體(ti)31的上表(biao)面(mian)設置有(you)電熱(re)器(qi)34。通(tong)過該(gai)電熱(re)器(qi)34能夠將(jiang)蓋體(ti)31和(he)連接在該(gai)蓋體(ti)31的上部電極30加熱(re)到規定的溫度。

在氣(qi)體(ti)(ti)擴散室32貫穿蓋體(ti)(ti)31連接有氣(qi)體(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)管(guan)50。如圖1所示，在氣(qi)體(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)管(guan)50上(shang)連接有處(chu)(chu)理(li)氣(qi)體(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)源51。從處(chu)(chu)理(li)氣(qi)體(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)源51供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)的處(chu)(chu)理(li)氣(qi)體(ti)(ti)通過氣(qi)體(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)管(guan)50被(bei)供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)到(dao)氣(qi)體(ti)(ti)擴散室32。被(bei)供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)到(dao)氣(qi)體(ti)(ti)擴散室32的處(chu)(chu)理(li)氣(qi)體(ti)(ti)通過氣(qi)體(ti)(ti)供(gong)(gong)(gong)給(gei)(gei)孔30a被(bei)導(dao)(dao)入處(chu)(chu)理(li)容(rong)器10內(nei)。此時(shi)，上(shang)部電極30作為將處(chu)(chu)理(li)氣(qi)體(ti)(ti)導(dao)(dao)入到(dao)處(chu)(chu)理(li)容(rong)器10內(nei)的噴淋板發揮功能。

本(ben)實施方式中的(de)處理氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)源51包括：原(yuan)料氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)部52，其供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)ticl4氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)作(zuo)為ti膜(mo)的(de)成膜(mo)用(yong)(yong)的(de)原(yuan)料氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)；還原(yuan)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)部53，其供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)例如(ru)h2(氫)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)作(zuo)為還原(yuan)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)；和供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)等離子體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)生成用(yong)(yong)的(de)稀有(you)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)稀有(you)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)部54。作(zuo)為從稀有(you)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)部54供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)的(de)稀有(you)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，例如(ru)可(ke)以(yi)使用(yong)(yong)ar(氬)氣(qi)。另外，處理氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)源51具(ju)有(you)分別設置在各個氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)部52、53、54和氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)擴散室(shi)(shi)32之(zhi)間的(de)閥55以(yi)及(ji)流(liu)(liu)(liu)量調節(jie)機構56。供(gong)(gong)給(gei)(gei)(gei)到氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)擴散室(shi)(shi)32的(de)各氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)流(liu)(liu)(liu)量被流(liu)(liu)(liu)量調節(jie)機構56控制。

在蓋體(ti)(ti)31上通過匹(pi)配(pei)(pei)(pei)器61電連接有高(gao)頻(pin)電源60，其用于通過該蓋體(ti)(ti)31向上部電極30供給高(gao)頻(pin)電力而生(sheng)成等離子體(ti)(ti)。高(gao)頻(pin)電源構成為能(neng)夠輸出例如(ru)100khz～100mhz的(de)頻(pin)率的(de)高(gao)頻(pin)電力。匹(pi)配(pei)(pei)(pei)器61使(shi)高(gao)頻(pin)電源60的(de)內部阻抗和(he)負載(zai)阻抗相匹(pi)配(pei)(pei)(pei)，其發(fa)揮作用以使(shi)在處理容器10內生(sheng)成等離子體(ti)(ti)時(shi)，高(gao)頻(pin)電源60的(de)內部阻抗和(he)負載(zai)阻抗從表面看一致。

在處(chu)理容(rong)(rong)器(qi)10的(de)(de)底面通(tong)過排氣(qi)(qi)(qi)管71連(lian)接有對(dui)處(chu)理容(rong)(rong)器(qi)10內(nei)進行排氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)排氣(qi)(qi)(qi)機(ji)構(gou)70。在排氣(qi)(qi)(qi)管71設(she)置有調(diao)節排氣(qi)(qi)(qi)機(ji)構(gou)70的(de)(de)排氣(qi)(qi)(qi)量的(de)(de)調(diao)節閥72。因而，能(neng)夠(gou)通(tong)過驅動(dong)排氣(qi)(qi)(qi)機(ji)構(gou)70，經由排氣(qi)(qi)(qi)管71對(dui)處(chu)理容(rong)(rong)器(qi)10內(nei)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)氛進行排氣(qi)(qi)(qi)，將處(chu)理容(rong)(rong)器(qi)10內(nei)減(jian)壓(ya)到規定的(de)(de)真(zhen)空度(du)。

在上述(shu)等離(li)子體處理裝置(zhi)1中設有(you)控制(zhi)部(bu)100。控制(zhi)部(bu)100例如是計算機，具(ju)備程(cheng)序存(cun)儲(chu)部(bu)(未圖示(shi))。在程(cheng)序存(cun)儲(chu)部(bu)中存(cun)儲(chu)有(you)用于控制(zhi)電熱器20、34和、流量調(diao)節機構56、高(gao)頻電源60、匹(pi)配器61、排(pai)氣機構70以及調(diao)節閥72等各裝置(zhi)而使基板處理裝置(zhi)1工(gong)作的程(cheng)序。

另外，上述(shu)程序(xu)記錄在例如(ru)硬盤(hd)、軟盤(fd)、光盤(cd)、磁光盤(mo)、存(cun)儲(chu)卡(ka)等(deng)計(ji)算機可讀取的存(cun)儲(chu)介質中，也(ye)可從該(gai)存(cun)儲(chu)介質安裝到控制部(bu)100。

本實施方(fang)式的等離(li)子體處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)1具(ju)有(you)上(shang)(shang)(shang)述構成。接下(xia)來(lai)，對本實施方(fang)式的等離(li)子體處(chu)理裝(zhuang)置(zhi)1中的向晶片w上(shang)(shang)(shang)的ti膜(mo)(mo)(mo)的成膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理進行說(shuo)明(ming)。圖2是(shi)關于晶片w上(shang)(shang)(shang)的ti膜(mo)(mo)(mo)的成膜(mo)(mo)(mo)處(chu)理的概略說(shuo)明(ming)圖。

在(zai)(zai)成(cheng)(cheng)膜處理(li)時，首先，晶片w被(bei)搬入處理(li)容器10內(nei)，被(bei)載置(zhi)并保持在(zai)(zai)載置(zhi)臺(tai)11上。例(li)如圖2的(de)(de)(a)所(suo)示，在(zai)(zai)該晶片w的(de)(de)表面上形成(cheng)(cheng)有(you)具(ju)有(you)規定厚度的(de)(de)絕緣層200，在(zai)(zai)形成(cheng)(cheng)在(zai)(zai)晶片w上的(de)(de)源(yuan)極和漏極相(xiang)應的(de)(de)導電層202的(de)(de)上方形成(cheng)(cheng)有(you)接觸孔201。

晶片w被保(bao)持在載置臺11上時，通過排氣(qi)機構70處(chu)理容(rong)(rong)(rong)器10內被排氣(qi)并保(bao)持氣(qi)密。與(yu)此同時從處(chu)理氣(qi)體(ti)(ti)(ti)供給(gei)(gei)源51向處(chu)理容(rong)(rong)(rong)器10內分(fen)別以(yi)(yi)規定的流量(liang)供給(gei)(gei)ticl4氣(qi)體(ti)(ti)(ti)、h2氣(qi)體(ti)(ti)(ti)以(yi)(yi)及ar氣(qi)體(ti)(ti)(ti)。此時，控制各流量(liang)調整機構56以(yi)(yi)使ticl4氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的流量(liang)為大約(yue)5～50sccm、h2氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的流量(liang)為大約(yue)5～10000sccm、ar氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的流量(liang)為大約(yue)100～5000sccm。在本實施(shi)方式(shi)中(zhong)，分(fen)別以(yi)(yi)6.7sccm、4000sccm、1600sccm的流量(liang)供給(gei)(gei)ticl4氣(qi)體(ti)(ti)(ti)、h2氣(qi)體(ti)(ti)(ti)以(yi)(yi)及ar氣(qi)體(ti)(ti)(ti)。另(ling)外(wai)，控制調節閥72的開度以(yi)(yi)使處(chu)理容(rong)(rong)(rong)器10內的壓力(li)為例如65pa～1330pa，在本實施(shi)方式(shi)中(zhong)大約(yue)為666pa。

與(yu)此同時，通過(guo)各(ge)電(dian)(dian)熱器20、34等，將上(shang)(shang)部電(dian)(dian)極30、載置臺11上(shang)(shang)的(de)(de)晶(jing)片w加(jia)熱并維持到例如400℃以上(shang)(shang)。然后(hou)，由高(gao)頻電(dian)(dian)源60向上(shang)(shang)部電(dian)(dian)極30施加(jia)高(gao)頻電(dian)(dian)力。由此，被供給到處理容器10內的(de)(de)各(ge)氣體(ti)在(zai)上(shang)(shang)部電(dian)(dian)極30和(he)作(zuo)為下部電(dian)(dian)極發揮功能的(de)(de)載置臺11之(zhi)間被等離子(zi)體(ti)化，生(sheng)成由ticlx、ti、cl、h、ar的(de)(de)離子(zi)或自由基構成的(de)(de)等離子(zi)體(ti)。

在晶片w的表面上，作為被等離子體分解的原料氣體的ticlx，通過作為還原氣體的h自由基或h3⁺離子(zi)被還原。由此(ci)，如圖(tu)2的(de)(de)(b)所示(shi)，在(zai)晶片w上形成ti膜210。在(zai)晶片w的(de)(de)處(chu)理(li)(li)結束時(shi)，從處(chu)理(li)(li)容(rong)器(qi)10搬出晶片w。并且，向處(chu)理(li)(li)容(rong)器(qi)10內搬入新的(de)(de)晶片w，反復進(jin)行該一(yi)系(xi)列的(de)(de)晶片w的(de)(de)處(chu)理(li)(li)。

在以上說明的、本實施方式的等離(li)子(zi)體(ti)處(chu)(chu)理(li)裝(zhuang)置1中進行的基于等離(li)子(zi)體(ti)增強ald處(chu)(chu)理(li)(peald處(chu)(chu)理(li))進行的成膜處(chu)(chu)理(li)(例如ti膜的成膜處(chu)(chu)理(li))中，為了在處(chu)(chu)理(li)容器10內(nei)生成等離(li)子(zi)體(ti)，從高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)60以規(gui)定的頻(pin)率供給規(gui)定的電(dian)力。

關于基于peald處理進行的成膜，本發明人通過模擬分析等進行了討論，在將例如ticl4、h2、ar等作為處理氣體，通過peald處理進行ti膜的成膜的處理容器內，例如供給較多的h2，在富于h2的氣氛中進行處理，由此可知，由于向沉積膜內部注入h3⁺離(li)子(zi)而產生了損傷(shang)。該損傷(shang)是(shi)在基于(yu)cvd處(chu)理進行的(de)成(cheng)(cheng)膜(mo)中未表(biao)現出的(de)表(biao)面性狀，因(yin)而擔心會導(dao)致膜(mo)質量的(de)下降。圖3是(shi)關于(yu)損傷(shang)的(de)概略(lve)說(shuo)明圖，(a)是(shi)通過cvd處(chu)理成(cheng)(cheng)膜(mo)的(de)膜(mo)400的(de)局部概略(lve)圖，(b)是(shi)通過peald處(chu)理成(cheng)(cheng)膜(mo)的(de)膜(mo)400的(de)局部概略(lve)圖。

對于如圖3的(b)所示的損傷部位401的生成的主要原因進行了進一步討論，認為其原因是h3⁺離子以高能量入射到膜中。例如以頻率為450khz的低頻，施加vpp(peaktopeak電壓)為1350v的電源進行高頻振蕩時，由于鞘電位vs(等離子體～晶片間的電位差)較大，h3⁺離子以高(gao)能量較(jiao)深地浸入(ru)沉積(ji)膜(mo)的內部。

在此，本發明人(ren)在圖1所示的(de)(de)(de)等離(li)子體(ti)處理裝(zhuang)置1中，將(jiang)ticl4為原料的(de)(de)(de)ticlx作為前(qian)驅(qu)體(ti)吸附(fu)在晶片w上，使(shi)cl從吸附(fu)在表面上的(de)(de)(de)ticlx脫離(li)而形成(cheng)ti膜(mo)的(de)(de)(de)情形下(xia)，對用于抑(yi)制有可能(neng)在被成(cheng)膜(mo)的(de)(de)(de)ti膜(mo)上產生的(de)(de)(de)入射離(li)子損傷的(de)(de)(de)技術進(jin)(jin)行了進(jin)(jin)一步的(de)(de)(de)討論，得出如下(xia)見解。

在形成ti膜時，為了使cl從前驅體ticlx脫離，需要使在處理容器10內生成的h自由基成為規定量以上，現有技術中通過頻率為450khz，vpp為1350v的電源進行高頻振蕩。與此相對，可以得知通過降低h3⁺離子(zi)的(de)能量(liang)，降低(di)鞘電位vs能夠(gou)抑制對(dui)沉(chen)積膜(mo)的(de)損傷。為(wei)了降低(di)離子(zi)能量(liang)，可以使用(yong)于高(gao)頻振(zhen)蕩(dang)的(de)電源的(de)頻率(lv)(lv)為(wei)更高(gao)的(de)頻率(lv)(lv)。

因而，本發明人在等離子裝置1中形成ti膜時，使用于高頻振蕩的電源的頻率發生變化，計算出h自由基的生成速度以及h3⁺離子的能量。圖4是表示伴隨著電源的頻率變化的處理容器內的電子密度(圖中○)的變化以及h自由基的生成速度(圖中△)的變化的曲線圖。另外，在圖4中附注有在頻率為27mhz，使施加vpp從1350v變化到700v時的處理容器內的電子密度(圖中●)和h自由基的生成速度(圖中▲)。圖5是表示伴隨著電源的頻率的變化的處理容器內的h3⁺離子的(de)(de)能量的(de)(de)變(bian)化(hua)(圖中(zhong)○：最大(da)值以及圖中(zhong)△：平(ping)均值)的(de)(de)曲線圖。

如(ru)圖4所(suo)示，在相同(tong)的(de)(de)(de)施(shi)加(jia)(jia)vpp的(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)，隨著電源的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率變高(gao)，電子(zi)密(mi)度(du)(du)以(yi)及(ji)(ji)h自(zi)由(you)基(ji)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成速(su)度(du)(du)有(you)一度(du)(du)減少的(de)(de)(de)傾(qing)向。然(ran)而，在頻(pin)(pin)率超過13.56mhz時(shi)(shi)，電子(zi)密(mi)度(du)(du)以(yi)及(ji)(ji)h自(zi)由(you)基(ji)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成速(su)度(du)(du)增加(jia)(jia)，在更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率下(xia)(xia)，為(wei)(wei)非常大的(de)(de)(de)值(zhi)。因而，在頻(pin)(pin)率超過13.56mhz時(shi)(shi)，能(neng)夠保持與(yu)現(xian)有(you)的(de)(de)(de)施(shi)加(jia)(jia)450khz的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率時(shi)(shi)相同(tong)的(de)(de)(de)電子(zi)密(mi)度(du)(du)以(yi)及(ji)(ji)h自(zi)由(you)基(ji)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成速(su)度(du)(du)，同(tong)時(shi)(shi)減少施(shi)加(jia)(jia)vpp。例如(ru)電源的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率為(wei)(wei)27mhz時(shi)(shi)，能(neng)夠保持與(yu)以(yi)頻(pin)(pin)率為(wei)(wei)450khz、vpp為(wei)(wei)1350v的(de)(de)(de)電源進行高(gao)頻(pin)(pin)振(zhen)蕩時(shi)(shi)大致相同(tong)的(de)(de)(de)電子(zi)密(mi)度(du)(du)以(yi)及(ji)(ji)h自(zi)由(you)基(ji)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成速(su)度(du)(du)，同(tong)時(shi)(shi)將施(shi)加(jia)(jia)vpp降(jiang)低(di)到700v。

另外，如圖5所示，在相同的施加vpp情況下，隨著電源的頻率變高，處理容器內的h3⁺離子的(de)(de)能(neng)量的(de)(de)平均值(zhi)和最(zui)大值(zhi)一(yi)同減少。即(ji)，顯而易見通過將電(dian)源的(de)(de)頻(pin)(pin)率高頻(pin)(pin)化，離子的(de)(de)入射(she)能(neng)量減少。如上所(suo)述，由于在27mhz的(de)(de)頻(pin)(pin)率下能(neng)夠降低施加vpp，進而可以一(yi)同減少離子的(de)(de)入射(she)能(neng)量的(de)(de)平均值(zhi)和最(zui)大值(zhi)。

這樣，通過將電源的頻率高頻化，并且減小施加vpp，能夠使電子密度以及h自由基的生成速度足夠，并且降低在晶片w上形成的等離子體的鞘電位vs，減少h3⁺離子(zi)的(de)(de)(de)能量，抑制對沉積膜的(de)(de)(de)損傷(shang)。在此(ci)，作(zuo)為用(yong)于降低等(deng)(deng)離子(zi)體的(de)(de)(de)鞘電(dian)(dian)(dian)位vs的(de)(de)(de)鞘電(dian)(dian)(dian)位降低機構有(you)各(ge)種各(ge)樣的(de)(de)(de)。以下(xia)，對于該(gai)鞘電(dian)(dian)(dian)位降低機構進行說(shuo)明。另外，在圖1中(zhong)，簡略地表示了鞘電(dian)(dian)(dian)位降低機構300，該(gai)鞘電(dian)(dian)(dian)位降低機構300如下(xia)述說(shuo)明具(ju)有(you)各(ge)種構成(dc電(dian)(dian)(dian)源(yuan)或(huo)波形(xing)調制機構)，可根(gen)據需要設置在高頻電(dian)(dian)(dian)源(yuan)60的(de)(de)(de)內部等(deng)(deng)。

在等離子裝置(zhi)1中，作(zuo)為鞘電位(wei)(wei)降(jiang)(jiang)低(di)機構300設置(zhi)有以(yi)能夠(gou)對高頻電源(yuan)(yuan)60疊(die)加施(shi)加的(de)方式(shi)設置(zhi)的(de)dc(直流)電源(yuan)(yuan)，將(jiang)規定的(de)電壓的(de)dc疊(die)加施(shi)加在高頻電源(yuan)(yuan)60。特別地優選為了降(jiang)(jiang)低(di)鞘電位(wei)(wei)，通過(guo)dc電源(yuan)(yuan)將(jiang)作(zuo)為負電壓的(de)dc施(shi)加在高頻電源(yuan)(yuan)60(上部電極(ji)30)。

具體地(di)說，通過對(dui)例如頻率為(wei)(wei)27mhz、施(shi)加(jia)vpp為(wei)(wei)700v的(de)(de)高頻振蕩(dang)電源施(shi)加(jia)作為(wei)(wei)負的(de)(de)電壓的(de)(de)-300v的(de)(de)dc而降低等離(li)子(zi)的(de)(de)鞘電位vs。在此，在晶片w上形成的(de)(de)等離(li)子(zi)體的(de)(de)鞘電位的(de)(de)最大值約為(wei)(wei)200v。

通過該方法，能夠降低離子能量從而抑制對沉積膜的損傷。具體地說，能夠防止h3⁺以高能量較深地浸入沉積膜內(nei)部，產生損傷。

另外，根據本發明人(ren)的(de)研究，實(shi)地觀察得知通(tong)過將高(gao)頻(pin)(pin)電源60的(de)高(gao)頻(pin)(pin)波形(xing)進行波形(xing)調制(zhi)(waveformtailoring)，使(shi)成為適(shi)宜的(de)波形(xing)，從而能夠降低鞘(qiao)(qiao)(qiao)電位(wei)。即，通(tong)過設置作為鞘(qiao)(qiao)(qiao)電位(wei)降低機(ji)(ji)構300的(de)波形(xing)調制(zhi)機(ji)(ji)構，能夠實(shi)現鞘(qiao)(qiao)(qiao)電位(wei)的(de)降低。

此時，優選將用于高(gao)頻(pin)(pin)振(zhen)蕩的(de)(de)電源的(de)(de)高(gao)頻(pin)(pin)波形，在(zai)不改變基(ji)本波長(chang)的(de)(de)1個(ge)周期(qi)的(de)(de)長(chang)度(du)的(de)(de)情(qing)況下，調制(zhi)成(cheng)在(zai)相同的(de)(de)1個(ge)周期(qi)的(de)(de)長(chang)度(du)中由正負電位1個(ge)波長(chang)的(de)(de)部分和施加電壓不變化的(de)(de)部分構成(cheng)的(de)(de)形狀(在(zai)此，稱為heartbeat波形)。

圖(tu)(tu)6、圖(tu)(tu)7是本實施(shi)方式的(de)(de)等離子處理裝(zhuang)置1的(de)(de)高頻(pin)(pin)電源(yuan)60的(de)(de)高頻(pin)(pin)波形的(de)(de)說明(ming)圖(tu)(tu)。圖(tu)(tu)6是作為現有例的(de)(de)頻(pin)(pin)率為27nhz、施(shi)加(jia)vpp為700v的(de)(de)高頻(pin)(pin)電源(yuan)中的(de)(de)正旋波的(de)(de)1個周(zhou)期的(de)(de)波長(chang)的(de)(de)長(chang)度(du)(1個周(zhou)期的(de)(de)長(chang)度(du)l)的(de)(de)基本波形，具(ju)有如下述式(1)所示(shi)斜率(以虛線圖(tu)(tu)示(shi))。

dv/dt＝5.94×10¹⁰(v/s)…(1)

另一方面，圖7是優(you)選在(zai)(zai)本實(shi)(shi)施(shi)方式(shi)中(zhong)(zhong)使用的(de)(de)(de)、頻率(lv)為(wei)27nhz、施(shi)加(jia)vpp為(wei)400v的(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻電源中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻波(bo)形(xing)(xing)。圖7中(zhong)(zhong)所示(shi)的(de)(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)與現有的(de)(de)(de)基本波(bo)形(xing)(xing)(參考圖6)長(chang)(chang)度相(xiang)同，該波(bo)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)1個周(zhou)期的(de)(de)(de)長(chang)(chang)度l由(you)正(zheng)(zheng)負電位1個波(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)部(bu)l1和(he)施(shi)加(jia)電壓不(bu)變(bian)化的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)l2構成，成為(wei)所謂的(de)(de)(de)heartbeat波(bo)形(xing)(xing)。另外，關(guan)于(yu)施(shi)加(jia)電壓不(bu)變(bian)化的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)l2，實(shi)(shi)質上即(ji)使存在(zai)(zai)不(bu)妨礙等離(li)子體生成的(de)(de)(de)程度的(de)(de)(de)電壓變(bian)化也是沒有問題(ti)的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)該本實(shi)(shi)施(shi)方式(shi)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻波(bo)形(xing)(xing)中(zhong)(zhong)，正(zheng)(zheng)負電位1個波(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)l1的(de)(de)(de)斜(xie)率(lv)可以具(ju)有比上述(shu)式(shi)(1)所示(shi)的(de)(de)(de)斜(xie)率(lv)大。例如，優(you)選為(wei)如下述(shu)式(shi)(2)所示(shi)的(de)(de)(de)值。

dv/dt＝9.18×10¹⁰(v/s)…(2)

圖8表示在本實施方式的高頻波形中，改變正負電位1個波長的部分l1的斜率時的波形，圖8的(a)、(b)、(c)依次表示斜率變大的波形。圖8的(a)為dv/dt＝8.00×10¹⁰(v/s),(b)為dv/dt＝9.18×10¹⁰(v/s)，(c)為dv/dt＝1.03×10¹¹(v/s)。

另外，圖(tu)9是表示(shi)在本實施方式(shi)的高頻波形中，如圖(tu)8的(a)～(c)所示(shi)增大斜(xie)率(dv/dt)時的電子密度(du)(等(deng)離子體密度(du))的變化以及h自(zi)由基(ji)的生成速(su)度(du)的變化的曲(qu)線圖(tu)。

如圖8、9所(suo)示(shi)，在(zai)本實(shi)施(shi)方式(shi)的(de)(de)等離(li)子裝置1中(zhong)(zhong)，將(jiang)高頻電源60作為所(suo)謂的(de)(de)heartbeat波(bo)形(xing)的(de)(de)高頻電源時，正負(fu)電位(wei)1個波(bo)長的(de)(de)部分l1的(de)(de)斜率(lv)越大(da)，電子密度以(yi)及(ji)h自由(you)基的(de)(de)生成(cheng)速度變大(da)。由(you)此可(ke)知，在(zai)本實(shi)施(shi)方式(shi)的(de)(de)高頻波(bo)形(xing)中(zhong)(zhong)，優選(xuan)將(jiang)正負(fu)電位(wei)1個波(bo)長的(de)(de)部分l1的(de)(de)斜率(lv)增大(da)的(de)(de)波(bo)形(xing)調制。

換句話說，在本實施方式的高頻波形中，正負電位1個波長的部分l1的斜率越大，越能夠維持電子密度以及h自由基的生成速度，并且使離子能量降低。通過采用這樣進行波形調制的本實施方式的高頻波形進行等離子體處理，能夠減小施加vpp在晶片w上形成的等離子體的鞘電位vs，降低h3⁺離子的(de)(de)能量，抑(yi)制對沉(chen)積膜的(de)(de)損傷。

另外，本(ben)實施方式的(de)高(gao)頻波(bo)形的(de)振幅(fu)能(neng)夠任意(yi)調(diao)制(zhi)，然而從降低(di)等離子體(ti)的(de)鞘電(dian)位vs的(de)觀(guan)點出發，優(you)選(xuan)盡可能(neng)地減小(xiao)。

例如，以正弦波為基本波，在(zai)對電(dian)極施加(jia)通過將其(qi)疊加(jia)至其(qi)n倍的(de)(de)高(gao)頻波而調制的(de)(de)電(dian)位(wei)波形的(de)(de)情況下，其(qi)電(dian)極電(dian)位(wei)v(t)如下述(shu)式(3)所示。

【公式1】

該式(3)所示的(de)電極電位為t＝m/f(m是整數，f是頻(pin)率)時，斜率dv/dt取下述(shu)式(4)所示的(de)最大值。

【公式2】

該式(shi)(4)所示(shi)的最大值與基本(ben)波的頻(pin)率f＝ω/(2π)以及振幅v0成比例。另外，an是波形調制的系數。

為(wei)了使(shi)(shi)等離子(zi)體(ti)電位上升，v0應盡可(ke)能(neng)地減小，然(ran)而，為(wei)了促進等離子(zi)體(ti)的生成(cheng)，需要使(shi)(shi)疊加波形(xing)出現(xian)的vpp(與v0成(cheng)比例)的值大(da)于處理氣體(ti)的電離閾(yu)值能(neng)量(liang)(εion)。即(ji)，需要滿足(zu)下述式(5)。

vpp＞εion…(5)

另一(yi)方面，為(wei)了在可(ke)能的(de)(de)范圍(wei)內減(jian)小v0，增大f的(de)(de)值即可(ke)。然(ran)而，由(you)于需要電子能夠與電場對應地(di)運動，電子等離子體(ti)頻(pin)率(lv)fp，e成為(wei)上限(xian)。疊加至基(ji)本波(bo)的(de)(de)n倍的(de)(de)高頻(pin)波(bo)，因(yin)而基(ji)本波(bo)的(de)(de)頻(pin)率(lv)的(de)(de)上限(xian)由(you)下述(shu)式(6)決定。

【公式3】

在此(ci)，e為(wei)元電荷，εo為(wei)介電常數(shu)，ne為(wei)等離子(zi)體中的電子(zi)密(mi)度，me為(wei)電子(zi)的質量。

另外，關于本實施方式所涉及的高頻波形，需要對正負電位1個波長的部分l1的斜率的附圖標記依賴性也進行研究。圖10是關于本實施方式的高頻波形的附圖標記依存性的說明圖，斜率的絕對值均為9.18×10¹⁰(v/s)。圖(tu)10(a)表示(shi)dv/dt＞0的(de)情(qing)形，圖(tu)10的(de)(b)表示(shi)dv/dt＜0的(de)情(qing)形。

另外(wai)，圖11的(de)(a)、(b)是(shi)表(biao)示與圖10所示的(de)高頻(pin)波(bo)形(xing)對應的(de)晶片(pian)(接地電(dian)極)-噴淋器(驅動電(dian)極)間的(de)電(dian)子密度分(fen)布(bu)的(de)說明圖。

如圖(tu)(tu)(tu)10、圖(tu)(tu)(tu)11所(suo)示，在(zai)本實施方式的高頻波形(xing)中，即使(shi)在(zai)正負電位1個波長的部分(fen)l1的斜率的附圖(tu)(tu)(tu)標記的正負發生(sheng)改變(bian)的情況下，處理容器內的基本的電子密度分(fen)布也沒有大(da)的變(bian)化。然而，當dv/dt＞0時(圖(tu)(tu)(tu)10的(a))與(yu)dv/dt＜0時(圖(tu)(tu)(tu)10的(b))相比，電子密度更偏于晶(jing)(jing)片w一側(ce)(ce)分(fen)布。即，dv/dt＜0時與(yu)dv/dt＞0時相比，晶(jing)(jing)片w一側(ce)(ce)的鞘(qiao)較厚，鞘(qiao)中的離子與(yu)氣體分(fen)子間的碰撞頻率增(zeng)大(da)，因(yin)而能夠進(jin)一步地(di)降(jiang)低入射到晶(jing)(jing)片w的離子的能量。

圖(tu)12是(shi)表示在(zai)本實施方式的(de)(de)等離(li)子體處理裝置1中(zhong)ti膜成膜時(shi)(shi)，通過圖(tu)10、11所示的(de)(de)各高(gao)頻波形(xing)的(de)(de)高(gao)頻電源(yuan)進行高(gao)頻振蕩時(shi)(shi)的(de)(de)離(li)子能(neng)量(liang)的(de)(de)變化的(de)(de)曲線圖(tu)。如(ru)圖(tu)12所示，(a)中(zhong)dv/dt＞0時(shi)(shi)與(yu)(b)中(zhong)dv/dt＜0相(xiang)比，雖然入射離(li)子能(neng)量(liang)的(de)(de)最大值相(xiang)同，但是(shi)dv/dt＜0時(shi)(shi)其平均(jun)值被(bei)抑制地(di)更低。

即，在本實(shi)施(shi)方式的(de)等離子體處理裝置1中，優選使用能夠調制出所謂(wei)heartbeat波形的(de)高(gao)頻(pin)電源進行高(gao)頻(pin)振蕩(dang)，進一(yi)步(bu)地，對于該高(gao)頻(pin)波形，通過調制出正負電位1個波長的(de)部分l1的(de)斜率的(de)附圖標(biao)記為dv/dt＜0的(de)波形，能夠預料到離子能量的(de)進一(yi)步(bu)降低。由(you)此，能夠進一(yi)步(bu)地抑制對沉積(ji)膜的(de)損傷。

另外，在用(yong)于高頻(pin)(pin)振蕩的(de)(de)電源(yuan)中，在對本實施方式的(de)(de)高頻(pin)(pin)波形進行波形調制(zhi)時，可以使用(yong)不(bu)間(jian)(jian)斷地重復如圖7所(suo)示的(de)(de)所(suo)謂的(de)(de)heartbeat波形的(de)(de)周期的(de)(de)高頻(pin)(pin)電源(yuan)，另外，也可使用(yong)以每(mei)1個周期空出規定間(jian)(jian)隔的(de)(de)周期產生(sheng)所(suo)謂的(de)(de)heartbeat波形的(de)(de)高頻(pin)(pin)電源(yuan)。然(ran)而，無(wu)論在哪種情(qing)況下(xia)都需要(yao)調制(zhi)成在處理(li)容器10內生(sheng)成足夠的(de)(de)等離子(zi)體，在基板(ban)處理(li)時持續地確保(bao)該狀(zhuang)態的(de)(de)周期。

如上述(shu)所說(shuo)明的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)，在采用本實施(shi)方(fang)(fang)式(shi)的(de)(de)(de)等(deng)離(li)子體(ti)處理(li)(li)裝置1的(de)(de)(de)成膜處理(li)(li)中，能(neng)夠采用：作為鞘電(dian)(dian)(dian)位降低機構300，設置有以(yi)能(neng)夠對高(gao)(gao)頻電(dian)(dian)(dian)源(yuan)60疊加(jia)(jia)施(shi)加(jia)(jia)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)設置的(de)(de)(de)dc(直流(liu))電(dian)(dian)(dian)源(yuan)，將(jiang)規定的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)dc施(shi)加(jia)(jia)于用于高(gao)(gao)頻振(zhen)蕩的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法，以(yi)及設置對電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻波(bo)形進(jin)行波(bo)形調制的(de)(de)(de)波(bo)形調制機構，形成使用所謂的(de)(de)(de)heartbeat波(bo)形的(de)(de)(de)高(gao)(gao)頻電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)結構的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法。根據這(zhe)樣的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法，能(neng)夠降低等(deng)離(li)子體(ti)的(de)(de)(de)鞘電(dian)(dian)(dian)位vs，離(li)子能(neng)量降低，抑制現有成膜時(shi)出現的(de)(de)(de)對沉積膜的(de)(de)(de)損傷(shang)。

以上對(dui)本(ben)發(fa)(fa)明(ming)的實施方式的一(yi)個例(li)子(zi)，但本(ben)發(fa)(fa)明(ming)并不(bu)限(xian)定(ding)于(yu)圖示的方式。顯(xian)而易見，對(dui)于(yu)本(ben)領域(yu)技術(shu)人(ren)員而言，在專利申請的范圍所記載(zai)的思(si)想(xiang)范圍內，能夠想(xiang)到各種變形(xing)例(li)或者修改例(li)，可以理解為這些也自然屬于(yu)本(ben)發(fa)(fa)明(ming)的技術(shu)范圍。

例如在(zai)上述實施方(fang)式中，作為鞘電位降低機構(gou)300，列舉出將規(gui)定的(de)(de)電壓的(de)(de)dc施加在(zai)用(yong)于高(gao)頻(pin)振蕩的(de)(de)電源的(de)(de)裝置(zhi)(zhi)(設(she)置(zhi)(zhi)有(you)dc電源的(de)(de)情況)以及進行用(yong)于高(gao)頻(pin)振蕩的(de)(de)電源的(de)(de)波形調制的(de)(de)裝置(zhi)(zhi)(設(she)置(zhi)(zhi)有(you)波形調制機構(gou)的(de)(de)情況)進行了(le)說明(ming)。該各裝置(zhi)(zhi)可構(gou)成(cheng)為在(zai)等離子體處理裝置(zhi)(zhi)1中僅設(she)置(zhi)(zhi)1個(ge)(ge)，或者也可構(gou)成(cheng)為設(she)置(zhi)(zhi)2個(ge)(ge)。

另(ling)外，在(zai)上(shang)述(shu)實(shi)施(shi)(shi)方(fang)式中，關于在(zai)處(chu)理容器10內生成(cheng)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)的裝置，并不限定于上(shang)述(shu)實(shi)施(shi)(shi)方(fang)式的內容。作為在(zai)處(chu)理容器內生成(cheng)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)的等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)源，可(ke)以(yi)使用(yong)通過采用(yong)線圈(quan)狀設置的天(tian)線施(shi)(shi)加(jia)高頻而隔著電(dian)介質窗通過電(dian)感耦(ou)合(he)生成(cheng)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)的電(dian)感耦(ou)合(he)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)(icp)，也可(ke)以(yi)使用(yong)螺旋波(bo)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)或回旋共振等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)等(deng)(deng)(deng)其他的等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)源。

并且(qie)，例如在上述實(shi)施方式中，以等離子體增強ald處(chu)理(li)為例進(jin)行了說明，本發明也可以適用于例如ale(atomiclayeretching)處(chu)理(li)等。

工業上的可利用性

本發(fa)明能夠適用于在(zai)基板表(biao)面進(jin)行成膜處理的基板處理裝置。