基板處理方法和基板處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及基板處理方法和基板處理裝置。
【背景技術】
[0002] 在半導體裝置的制造中，針對作為被處理體的半導體晶圓（以下，稱作晶圓），利 用原子層沉積（ALD:AtomicLayerDeposition)法等方法實施各種成膜處理。
[0003] 近年來，作為實施ALD法的成膜裝置，正在推進所謂的旋轉臺式的成膜裝置的研 宄開發。該成膜裝置具有旋轉臺，該旋轉臺以能夠旋轉的方式配置在真空容器內，并形成有 供多個晶圓分別載置的、具有比晶圓的直徑稍大的直徑的凹部。而且，具有被劃分于該旋轉 臺的上方的反應氣體A的供給區域、反應氣體B的供給區域以及分離這些供給區域的分離 區域。
[0004] 另外，在旋轉臺式的成膜裝置中，有時搭載例如日本特開2013 - 161874號公報那 樣的等離子體產生部。利用由等離子體產生部產生的等離子體來實施在基板上形成各種 (功能）膜的成膜處理等。
[0005] 然而，在使用日本特開2013 - 161874號公報所記載的基板處理裝置的成膜處理 中，根據晶圓上的圖案的表面積的不同，晶圓面內的成膜量會發生變動，即產生所謂的負載 效應（日文：口一>夕効果）。

【發明內容】

[0006] 針對所述問題，本發明提供一種能夠抑制產生負載效應且能夠形成期望膜質的薄 膜的基板處理方法。
[0007] 本發明提供一種基板處理方法，在該基板處理方法中使用如下基板處理裝置，該 基板處理裝置具有：真空容器；旋轉臺，其以能夠旋轉的方式設于所述真空容器內，在該旋 轉臺的表面形成有用于載置基板的基板載置部；處理氣體供給部件，其用于供給要吸附于 所述基板的表面的處理氣體；第1等離子體處理用氣體供給部件，其用于向所述基板的表 面供給第1等離子體處理用氣體；第2等離子體處理用氣體供給部件，其用于向所述基板的 表面供給第2等離子體處理用氣體；第1分離氣體供給部件，其用于向所述基板的表面供給 使所述處理氣體和所述第1等離子體處理用氣體分離的分離氣體；第2分離氣體供給部件， 其用于向所述基板的表面供給使所述處理氣體和所述第2等離子體處理用氣體分離的分 離氣體；第1等離子體產生部件，其用于使所述第1等離子體處理用氣體等離子體化；以及 第2等離子體產生部件，其用于使所述第2等離子體處理用氣體等離子體化，自所述處理氣 體供給部件起，沿所述旋轉臺的旋轉方向依次設有第1分離氣體供給部件、第1等離子體處 理用氣體供給部件、第2等離子體處理用氣體供給部件、以及第2分離氣體供給部件，其中， 該基板處理方法具有以下工序：向所述基板供給所述處理氣體的工序；向所述基板供給所 述分離氣體的工序；在所述第1等離子體產生部件與所述旋轉臺之間的距離為第1距離的 狀態下向所述基板供給所述第1等離子體處理用氣體的工序；在所述第2等離子體產生部 件與所述旋轉臺之間的距離為比所述第1距離小的第2距離的狀態下向所述基板供給所述 第2等離子體處理用氣體的工序；以及向所述基板供給所述分離氣體的工序。
[0008] 另外，作為另一技術方案，提供一種基板處理方法，其中，該基板處理方法具有以 下工序：向設于處理室內的基板供給含硅氣體而使所述含硅氣體吸附于所述基板的表面的 工序；使用由包括氫氣在內的第1等離子體處理用氣體生成的第1等離子體來對吸附有所 述含硅氣體的所述基板實施第1等離子體處理的工序；以及使用由不包括氫氣而包括氨氣 的第2等離子體處理用氣體生成的第2等離子體來對被實施了該第1等離子體處理后的所 述基板實施第2等離子體處理的工序。
[0009] 另外，作為又一技術方案，提供一種基板處理裝置，其具有：真空容器；旋轉臺，其 以能夠旋轉的方式設于所述真空容器內，在該旋轉臺的表面形成有用于載置基板的基板載 置部；處理氣體供給部件，其用于供給要吸附于所述基板的表面的處理氣體；第1等離子體 處理用氣體供給部件，其用于向所述基板的表面供給第1等離子體處理用氣體；第2等離子 體處理用氣體供給部件，其用于向所述基板的表面供給第2等離子體處理用氣體；第1分離 氣體供給部件，其用于供給使所述處理氣體和所述第1等離子體處理用氣體分離的分離氣 體；第2分離氣體供給部件，其用于供給使所述處理氣體和所述第2等離子體處理用氣體 分離的分離氣體；第1等離子體產生部件，其用于使所述第1等離子體處理用氣體等離子體 化；第2等離子體產生部件，其用于使所述第2等離子體處理用氣體等離子體化；以及控制 部，其中，自所述處理氣體供給部件起，沿所述旋轉臺的旋轉方向依次設有第1分離氣體供 給部件、第1等離子體處理用氣體供給部件、第2等離子體處理用氣體供給部件、以及第2 分離氣體供給部件，所述控制部對所述基板處理裝置進行控制，以使得：向所述基板供給所 述處理氣體，向被供給了所述處理氣體后的所述基板供給所述分離氣體，在所述第1等離 子體產生部件與所述旋轉臺之間的距離為第1距離的狀態下向被供給了所述分離氣體后 的所述基板供給所述第1等離子體處理用氣體，在所述第2等離子體產生部件與所述旋轉 臺之間的距離為比所述第1距離小的第2距離的狀態下向被供給了所述第1等離子體處理 用氣體后的所述基板供給所述第2等離子體處理用氣體，向被供給了所述第2等離子體處 理用氣體后的所述基板供給所述分離氣體。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本實施方式的基板處理裝置的一個例子的概略縱剖視圖。
[0011] 圖2是本實施方式的基板處理裝置的一個例子的概略俯視圖。
[0012] 圖3是本實施方式的基板處理裝置的沿著旋轉臺的同心圓剖切而得到的剖視圖。
[0013] 圖4是本實施方式的等離子體產生部的一個例子的縱剖視圖。
[0014] 圖5是本實施方式的等離子體產生部的一個例子的分解立體圖。
[0015] 圖6是設于本實施方式的等離子體產生部的框體的一個例子的立體圖。
[0016] 圖7是本實施方式的等離子體產生部的一個例子的俯視圖。
[0017] 圖8是表示設于本實施方式的等離子體產生部的法拉第屏蔽件的一部分的立體 圖。
[0018] 圖9是本實施方式的基板處理方法的一個例子的流程圖。
[0019] 圖10是用于說明本實施方式的基板處理方法的效果的一個例子的概略圖。
[0020] 圖11是用于說明本實施方式的基板處理方法的效果的其他例子的概略圖。
[0021] 圖12A和圖12B是用于說明本實施方式的基板處理方法的效果的其他例子的概略 圖。
[0022] 圖13是用于說明本實施方式的基板處理方法的效果的其他例子的概略圖。
[0023] 圖14是表示本發明的實施方式的基板處理方法的一個例子的處理流程的圖。
[0024] 圖15A~圖15C是表不在進彳丁了圖14所不的處理流程的情況下、在晶圓的表面廣 生的化學反應的模型的圖。
[0025] 圖16是表示比較例的基板處理方法的一個例子的處理流程的圖。
[0026] 圖17A~圖17C是表示在進行了圖16所示的比較例的基板處理方法的處理流程 的情況下、在晶圓W的表面產生的化學反應的模型的圖。
[0027] 圖18是表示在晶圓上形成圖案且該圖案具有10倍于平坦面的表面積的情況下的 第3實施方式的基板處理方法和比較例的基板處理方法的、沿X線進行比較的比較結果的 圖。
[0028] 圖19是表示在晶圓上形成圖案且該圖案具有10倍于平坦面的表面積的情況下的 第3實施方式的基板處理方法和比較例的基板處理方法的、沿Y線進行比較的比較結果的 圖。
【具體實施方式】
[0029] 以下，參照附圖，說明適合于實施本實施方式的基板處理方法的基板處理裝置。本 實施方式的基板處理裝置構成為，利用ALD法在晶圓W的表面上層疊反應生成物而形成薄 膜，并在該薄膜的成膜過程中對晶圓W進行等離子體處理。
[0030] 基板處理裝詈的結構
[0031] 圖1是表示本實施方式的基板處理裝置的一個例子的概略縱剖視圖。另外，圖2 是表示本實施方式的基板處理裝置的一個例子的概略俯視圖。而且，在圖2中，為了便于說 明，省略畫出頂板11。
[0032] 如圖1所示，本實施方式的基板處理裝置包括：真空容器1，其俯視形狀為大致圓 形；和旋轉臺2,其設置在該真空容器1內，該旋轉臺2在真空容器1的中心處具有旋轉中 心并用于使晶圓W公轉。
[0033] 真空容器1包括：頂板（頂部）11，其設于與旋轉臺2的后述的凹部24相對的位 置；和容器主體12。另外，在容器主體12的上表面的周緣部設有密封構件13,該密封構件 13呈環狀設置。并且，頂板11構成為能夠相對于容器主體12進行裝卸。俯視時的真空容 器1的直徑尺寸（內徑尺寸）并沒有限定，例如能夠為1100mm左右。
[0034] 在真空容器1內的上表面側的中央部連接有用于供給分離氣體的分離氣體供給 管51，以抑制互不相同的處理氣體彼此在真空容器1內的中心部區域C發生混合。
[0035] 旋轉臺2通過其中心部固定于大致圓筒狀的芯部21，構成為：旋轉臺2利用驅動 部23相對于旋轉軸22繞鉛垂軸線、在圖2所示的例子中向順時針方向自由旋轉，該旋轉軸 22與該芯部21的下表面連接且在鉛垂方向上延伸。旋轉臺2的直徑尺寸并沒有限定，例如 能夠為1000mm左右。
[0036] 旋轉軸22和驅動部23收納于殼體20,該殼體20的上表面側的凸緣部分氣密地安 裝于真空容器1的底面部14的下表面。另外，該殼體20連接有吹掃氣體供給管72,該吹掃 氣體供給管72用于向旋轉臺2的下方區域供給作為吹掃氣體（分離氣體）的氮氣等。
[0037] 真空容器1的底面部14中的靠芯部21的外周側的部位以從下方側接近旋轉臺2 的方式形成為環狀而構成突出部12a。
[0038] 在旋轉臺2的表面部形成有作為基板載置區域的、用于載置直徑尺寸是例如 300mm的晶圓W的圓形狀的凹部24。該凹部24沿著旋轉臺2的旋轉方向設置在多處、例如 五處。凹部24具有比晶圓W的直徑稍大具體地說大1mm~4mm左右的內徑。另外，凹部24 的深度構成為：與晶圓W的厚度大致相等，或者比晶圓W的厚度大。因而，若將晶圓W收納 于凹部24,則晶圓W的表面與旋轉臺2的未載置有晶圓W的區域的表面成為相同的高度，或 者晶圓W的表面比旋轉臺2的表面低。另外，即使在凹部24的深度比晶圓W的厚度深的情 況下，若過深，則會對成膜帶來影響，因此優選凹部24的深度為晶圓W的厚度的3倍左右的 深度。
[0039] 在凹部24的底面形成有供例如后述的三根升降銷貫穿的未圖示的通孔，該升降 銷用于從下方側頂起晶圓W以使晶圓W升降。
[0040] 如圖2所示，在與旋轉臺2的凹部24的通過區域相對的位置配置有由例如石英構 成的多個、例如五個噴嘴31、32、34、41、42，該五個噴嘴31、32、34、41、42在真空容器1的周 向上互相隔開間隔地呈放射狀配置。這些各個噴嘴31、32、34、41、42配置在旋轉臺2與頂 板11之間。另外，這些各個噴嘴31、32、34、41、42例如以從真空容器1的外周壁朝向中心 部區域C并與晶圓W相對地水平延伸的方式安裝。
[0041] 在圖2所示的例子中，自第1處理氣體噴嘴31沿順時針方向（旋轉臺2的旋轉方 向）依次排列有分離氣體噴嘴42、第1等離子體處理用氣體噴嘴32、第2等離子體處理用 氣體噴嘴34以及分離氣體噴嘴41。然而，本實施方式的基板處理裝置并不限定于該形態， 旋轉臺2的旋轉方向也可以是逆時針方向，在該情況下，自第1處理氣體噴嘴31沿逆時針 方向依次排列有分離氣體噴嘴42、第1