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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5993154
(24)【登録日】2016年8月26日
(45)【発行日】2016年9月14日
(54)【発明の名称】パーティクル低減方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20160901BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20160901BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20160901BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L21/302 101H
C23C16/44 J
【請求項の数】5
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2012-10162(P2012-10162)
(22)【出願日】2012年1月20日
(65)【公開番号】特開2013-149844(P2013-149844A)
(43)【公開日】2013年8月1日
【審査請求日】2014年6月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】加藤 寿
(72)【発明者】
【氏名】菊地 宏之
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 武司
【審査官】
小川 将之
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１０−１５３８０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−０２１８６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−３４３０１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−１４６８３２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｃ２３Ｃ １６／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に、絶縁物で形成されるサセプタが回転可能に設けられる真空容器へ、前記サセプタに基板が載置されていない状態で水素含有ガス及び酸素ガスを含むプラズマ生成ガスを供給するステップと、
前記真空容器に対して設けられるプラズマ発生源に対して高周波を供給し、前記プラズマ生成ガスからプラズマを生成するステップと、
前記サセプタを回転し、該サセプタに設けられる基板載置部を前記プラズマに曝すステップと
を含む、パーティクル低減方法。
前記真空容器に対して設けられるプラズマ発生源に対して高周波を供給し、前記プラズマ生成ガスからプラズマを生成するステップと、
前記サセプタを回転し、該サセプタに設けられる基板載置部を前記プラズマに曝すステップと
を含む、パーティクル低減方法。
【請求項2】
前記サセプタが石英製であり、前記基板載置部が当該サセプタに形成される凹部である、請求項１に記載のパーティクル低減方法。
【請求項3】
前記プラズマ生成ガスが前記絶縁物に対する反応性を有しない、請求項１又は２に記載のパーティクル低減方法。
【請求項4】
前記プラズマ生成ガスがアルゴンガスを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のパーティクル低減方法。
【請求項5】
前記プラズマ発生源が誘導結合プラズマ源である、請求項１から４のいずれか一項に記載のパーティクル低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板処理装置におけるパーティクル低減方法に関し、特に回転可能なサセプタの基板載置部から生じ得るパーティクルを低減できるパーティクル低減方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体集積回路の製造工程の一つに、半導体ウエハ（以下、ウエハ）上に薄膜を成膜する成膜工程がある。成膜工程に使用される成膜装置は、密閉可能な容器と、この容器内に配置され、ウエハが載置されるサセプタと、サセプタに載置されるウエハに対して原料ガスを供給する原料ガス供給部と、上記の容器に接続され原料ガスを排気する排気装置とを備える。
【0003】
このような成膜装置を用いてウエハ上に薄膜を成膜する場合、容器の内面にも堆積物が堆積されてしまい、これが剥がれることによりパーティクルが発生するという問題がある。この問題を解決するため、容器内面の堆積物を除去する方法が従来から検討されている（例えば特許文献１）。
【0004】
ところで、ウエハ上に形成される回路要素が益々微細化されるのに伴い、薄膜の膜厚均一性及び膜厚制御性の更なる向上が求められている。そのような要求に応えることが可能な成膜方法として、原子層成膜（ＡＬＤ）法（又は分子層成膜（ＭＬＤ）法）が注目されている。
【0005】
この成膜方法は、真空容器内に回転可能に配置され、複数のウエハが載置されるサセプタと、サセプタに載置されたウエハに対して第１の反応ガスを供給可能な第１の反応ガス供給部と、第１の反応ガス供給部からサセプタの回転方向に沿って離間して設けられ、サセプタに載置されたウエハに対し、第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスを供給可能な第２の反応ガス供給部と、を有する成膜装置において実施される場合がある。すなわち、第１の反応ガス供給部から第１の反応ガスを供給し、第２の反応ガス供給部から第２の反応ガスを供給しつつサセプタを回転すると、サセプタ上のウエハの表面には第１の反応ガスと第２の反応ガスとが交互に吸着し、表面反応によりウエハ上に反応生成物の薄膜が成膜される。
【0006】
特に、本出願人が提案するＡＬＤ装置では、第１の反応ガスと第２の反応ガスとを十分に分離することができるため（特許文献２参照）、真空容器の内面に堆積物が堆積されることは殆ど無く、したがって真空容器内面の堆積物からのパーティクルの発生も十分に低減されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００８−１５９７８７号公報
【特許文献2】特許４６６１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、近年、パーティクルの低減に対する要求も益々高まっており、上述のように真空容器の内面に堆積物が殆ど堆積しない場合においても、パーティクルの更なる低減が求められている。
【0009】
パーティクルの更なる低減に向けて本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような理由によりパーティクルが発生し得ることが分かった。 上述のＡＬＤ装置におけるサセプタは、例えば石英製の円板にウエハが載置可能な凹部を形成することにより作製される。具体的には、所定の枚数のウエハが載置可能なサイズ（直径）を有する石英製円板が用意され、石英製円板の表面に凹部が研削される。石英製部材を研削した後には、通常、その部材を所定の温度に加熱するアニール（焼きなまし）が行われるが、サセプタを作製する場合においては、加熱による変形等を避けるため、アニールを行わない場合が多い。このため、凹部の底面には研削による細かな凹凸が残っている。
【0010】
また、凹部は、ウエハを載置し易いように、ウエハの直径よりも例えば２〜４ｍｍ大きい内径を有しているため、例えば、ウエハを凹部に載置した後にサセプタを回転し始めるときに、ウエハが凹部内で移動し、ウエハの裏面が凹部の底面と擦れることになる。ここで、凹部の底面には細かな凹凸がある一方で、ウエハの裏面は鏡面に研磨されているため、凹部底面の凹凸が削れて石英の微粒子が生じることが判明した。
【0011】
このような石英の微粒子が、凹部の底面に付着していると、例えば凹部にウエハを載置するとき又は凹部からウエハを取り上げるときに、凹部の底面に付着した石英の微粒子が飛散して、ウエハの表面に付着してしまう場合がある。このため、ウエハの表面がパーティクルにより汚染されることとなる。
【0012】
そのような微粒子を除去すれば、パーティクルを低減できるが、石英の微粒子は真空容器内のサセプタの凹部にウエハを載置するたびに発生するため、例えば薬液などにより除去することができない。また、石英の微粒子が細かな凹凸の凹部に嵌り込んでいると、パージガスなどで除去するのは容易ではない。 本発明は、上述の事情に鑑みてなされ、基板が載置されるサセプタに由来するパーティクルを低減可能な、パーティクル低減方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一の態様によれば、内部に絶縁物製のサセプタが回転可能に設けられる真空容器へ、前記サセプタに基板が載置されていない状態で水素含有ガス及び酸素ガスを含むプラズマ生成ガスを供給するステップと、前記真空容器に対して設けられるプラズマ発生源に対して高周波を供給し、前記プラズマ生成ガスからプラズマを生成するステップと、前記サセプタを回転し、該サセプタに設けられる基板載置部を前記プラズマに曝すステップとを含む、パーティクル低減方法が提供される。【発明の効果】
【0014】
本発明の実施形態によれば、基板が載置されるサセプタに由来するパーティクルを低減可能な、パーティクル低減方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態によるパーティクル低減方法を実施するに好適な成膜装置を示す概略断面図である。
【図9】本発明の実施形態によるパーティクル低減方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【0017】
（成膜装置）始めに、本発明の実施形態による成膜方法を実施するのに好適な成膜装置について説明する。図１から図３までを参照すると、この成膜装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有するサセプタ２と、を備えている。真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリングなどのシール部材１３（図１）を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。
【0018】
サセプタ２は、例えば石英により作製されており、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されている。コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は、真空容器１の底部１４を貫通し、その下端が回転軸２２（図１）を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
【0019】
サセプタ２の表面には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。この凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面とサセプタ２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
【0020】
図２及び図３は、真空容器１内の構造を説明する図であり、説明の便宜上、天板１１の図示を省略している。図２及び図３に示すように、サセプタ２の上方には、各々例えば石英からなる反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２、分離ガスノズル４１，４２、及びガス導入ノズル９２が真空容器１の周方向（サセプタ２の回転方向（図３の矢印Ａ））に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（サセプタ２の回転方向）に、ガス導入ノズル９２、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、及び反応ガスノズル３２がこの順番で配列されている。これらのノズル９２、３１、３２、４１、４２は、各ノズル９２、３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート９２ａ、３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定することにより、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿ってサセプタ２に対して水平に伸びるように取り付けられている。 なお、ガス導入ノズル９２の上方には、図３において、破線にて簡略化して示すようにプラズマ発生源８０が設けられている。プラズマ発生源８０については後述する。
【0021】
本実施形態においては、反応ガスノズル３１は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、第１の反応ガスとしてのＳｉ（シリコン）含有ガスの供給源（図示せず）に接続されている。反応ガスノズル３２は、不図示の配管及び流量制御器などを介して、第２の反応ガスとしての酸化ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御バルブなどを介して、分離ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスの供給源（図示せず）に接続されている。 本実施形態においては、Ｓｉ含有ガスとして有機アミノシランガスが用いられ、酸化ガスとしてＯ３（オゾン）ガスが用いられている。
【0022】
反応ガスノズル３１、３２には、サセプタ２に向かって開口する複数のガス吐出孔３３が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。反応ガスノズル３１の下方領域は、Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着されたＳｉ含有ガスを酸化させる第２の処理領域Ｐ２となる。
【0023】
図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２とともに分離領域Ｄを構成するため、後述のとおり、サセプタ２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が、真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
【0024】
図４は、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２までサセプタ２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられているため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが存在する。天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、ここに分離ガスノズル４１が収容されている。また、高い天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。なお、説明の便宜上、図４に示すように、反応ガスノズル３１が設けられる、高い天井面４５の下方の空間を参照符号４８１で表し、反応ガスノズル３２が設けられる、高い天井面４５の下方の空間を参照符号４８２で表す。
【0025】
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１、４２には、サセプタ２に向かって開口する複数のガス吐出孔４１ｈ（図４参照）が、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
【0026】
天井面４４は、狭隘な空間である分離空間Ｈをサセプタ２に対して形成している。分離ガスノズル４２の吐出孔４２ｈからＮ２ガスが供給されると、このＮ２ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、Ｎ２ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１及び４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ２ガスが、第１の領域Ｐ１からのＳｉ含有ガスと、第２の領域Ｐ２からの酸化ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の領域Ｐ１からのＳｉ含有ガスと、第２の領域Ｐ２からの酸化ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内においてＳｉ含有ガスと酸化ガスとが混合し、反応することが抑制される。
【0027】
なお、サセプタ２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、サセプタ２の回転速度、供給する分離ガス（Ｎ２ガス）の供給量などを考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定することが好ましい。
【0028】
一方、天板１１の下面には、サセプタ２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。この突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が天井面４４と同じ高さに形成されている。
【0029】
先に参照した図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、天井面４５が設けられている領域を示している。一方、図５は、天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示すように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、サセプタ２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面とサセプタ２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えばサセプタ２の上面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【0030】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図４に示すように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えばサセプタ２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示すように、それぞれ、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０が形成されている。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、図１に示すように各々排気管６３０を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４０に接続されている。なお図１中、参照符号６５０は圧力制御器である。
【0031】
サセプタ２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図４に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、サセプタ２を介してサセプタ２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４５０℃）に加熱される。サセプタ２の周縁付近の下方側には、サセプタ２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画してサセプタ２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている（図５）。このカバー部材７１は、サセプタ２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられ、内側部材７１ａは、サセプタ２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
【0032】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、サセプタ２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０にはパージガスであるＮ２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７とサセプタ２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製することができる。
【0033】
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５とサセプタ２との狭い隙間５０を介してサセプタ２の凹部２４側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給されるＳｉ含有ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される酸化ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。
【0034】
さらに、真空容器１の側壁には、図２、図３に示すように、外部の搬送アーム１０とサセプタ２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉される。またサセプタ２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、サセプタ２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【0035】
次に、図６から図８までを参照しながら、プラズマ発生源８０について説明する。図６は、サセプタ２の半径方向に沿ったプラズマ発生源８０の概略断面図であり、図７は、サセプタ２の半径方向と直交する方向に沿ったプラズマ発生源８０の概略断面図であり、図８は、プラズマ発生源８０の概略を示す上面図である。図示の便宜上、これらの図において一部の部材を簡略化している。
【0036】
図６を参照すると、プラズマ発生源８０は、高周波透過性の材料で作製され、上面から窪んだ凹部を有し、天板１１に形成された開口部１１ａに嵌め込まれるフレーム部材８１と、フレーム部材８１の凹部内に収容され、上部が開口した略箱状の形状を有するファラデー遮蔽板８２と、ファラデー遮蔽板８２の底面上に配置される絶縁板８３と、絶縁板８３の上方に支持され、略八角形の上面形状を有するコイル状のアンテナ８５とを備える。
【0037】
天板１１の開口部１１ａは複数の段部を有しており、そのうちの一つの段部には全周に亘って溝部が形成され、この溝部に例えばＯ−リングなどのシール部材８１ａが嵌め込まれている。一方、フレーム部材８１は、開口部１１ａの段部に対応する複数の段部を有しており、フレーム部材８１を開口部１１ａに嵌め込むと、複数の段部のうちの一つの段部の裏面が、開口部１１ａの溝部に嵌め込まれたシール部材８１ａと接し、これにより、天板１１とフレーム部材８１との間の気密性が維持される。また、図６に示すように、天板１１の開口部１１ａに嵌め込まれるフレーム部材８１の外周に沿った押圧部材８１ｃが設けられ、これにより、フレーム部材８１が天板１１に対して下方に押し付けられる。このため、天板１１とフレーム部材８１との間の気密性がより確実に維持される。
【0038】
フレーム部材８１の下面は、真空容器１内のサセプタ２に対向しており、その下面の外周には全周に亘って下方に（サセプタ２に向かって）突起する突起部８１ｂが設けられている。突起部８１ｂの下面はサセプタ２の表面に近接しており、突起部８１ｂと、サセプタ２の表面と、フレーム部材８１の下面とによりサセプタ２の上方に空間（以下、内部空間Ｓ）が画成されている。なお、突起部８１ｂの下面とサセプタ２の表面との間隔は、分離空間Ｈ（図４）における天井面１１のサセプタ２の上面に対する高さｈ１とほぼ同じであって良い。
【0039】
また、この内部空間Ｓには、突起部８１ｂを貫通したガス導入ノズル９２が延びている。ガス導入ノズル９２には、本実施形態においては、図６に示すように、アルゴン（Ａｒ）ガスが充填されるアルゴンガス供給源９３ａと、酸素（Ｏ２）ガスが充填される酸素ガス供給源９３ｂと、水素含有ガスとしてのアンモニア（ＮＨ３）ガスが充填されるアンモニアガス供給源９３ｃとが接続されている。
【0040】
また、ガス導入ノズル９２には、その長手方向に沿って所定の間隔（例えば１０ｍｍ）で複数の吐出孔９２ｈが形成されており、吐出孔９２ｈから上述のＡｒガス等が吐出される。吐出孔９２ｈは、図７に示すように、サセプタ２に対して垂直な方向からサセプタ２の回転方向の上流側に向かって傾いている。このため、ガス導入ノズル９２から供給されるガスは、サセプタ２の回転方向と逆の方向に、具体的には、突起部８１ｂの下面とサセプタ２の表面との間の隙間に向かって吐出される。これにより、サセプタ２の回転方向に沿ってプラズマ発生源８０よりも上流側に位置する天井面４５の下方の空間から反応ガスや分離ガスが、内部空間Ｓ内へ流れ込むのが抑止される。また、上述のとおり、フレーム部材８１の下面の外周に沿って形成される突起部８１ｂがサセプタ２の表面に近接しているため、ガス導入ノズル９２からのガスにより内部空間Ｓ内の圧力を容易に高く維持することができる。これによっても、反応ガスや分離ガスが内部空間Ｓ内へ流れ込むのが抑止される。
【0041】
ファラデー遮蔽板８２は、金属などの導電性材料から作製され、図示は省略するが接地されている。図８に明確に示されるように、ファラデー遮蔽板８２の底部には、複数のスリット８２ｓが形成されている。各スリット８２ｓは、略八角形の平面形状を有するアンテナ８５の対応する辺とほぼ直交するように延びている。
【0042】
また、ファラデー遮蔽板８２は、図７及び図８に示すように、上端の２箇所において外側に折れ曲がる支持部８２ａを有している。支持部８２ａがフレーム部材８１の上面に支持されることにより、フレーム部材８１内の所定の位置にファラデー遮蔽板８２が支持される。
【0043】
絶縁板８３は、例えば石英ガラスにより作製され、ファラデー遮蔽板８２の底面よりも僅かに小さい大きさを有し、ファラデー遮蔽板８２の底面に載置される。絶縁板８３は、ファラデー遮蔽板８２とアンテナ８５とを絶縁する一方、アンテナ８５から放射される高周波を下方へ透過させる。
【0044】
アンテナ８５は、平面形状が略八角形となるように銅製の中空管（パイプ）を例えば３重に巻き回すことにより形成される。パイプ内に冷却水を循環させることができ、これにより、アンテナ８５へ供給される高周波によりアンテナ８５が高温に加熱されるのが防止される。また、アンテナ８５には立設部８５ａが設けられており、立設部８５ａに支持部８５ｂが取り付けられている。支持部８５ｂにより、アンテナ８５がファラデー遮蔽板８２内の所定の位置に維持される。また、支持部８５ｂには、マッチングボックス８６を介して高周波電源８７が接続されている。高周波電源８７は、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波を発生することができる。
【0045】
このような構成を有するプラズマ発生源８０によれば、マッチングボックス８６を介して高周波電源８７からアンテナ８５に高周波電力を供給すると、アンテナ８５により電磁界が発生する。この電磁界のうちの電界成分は、ファラデー遮蔽板８２により遮蔽されるため、下方へ伝播することはできない。一方、磁界成分はファラデー遮蔽板８２の複数のスリット８２ｓを通して内部空間Ｓ内へ伝播する。この磁界成分により、ガス導入ノズル９２から所定の流量比（混合比）で内部空間Ｓに供給されるＡｒガス、Ｏ２ガス、及びＮＨ３ガス等のガスからプラズマが発生する。このようにして発生するプラズマによれば、ウエハＷ上に堆積される薄膜への照射損傷や、真空容器１内の各部材の損傷などを低減することができる。
【0046】
また、本実施形態による成膜装置には、図１に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述する成膜方法を成膜装置に実施させるプログラムが格納されている。このプログラムは後述の成膜方法を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの媒体１０２に記憶されており、所定の読み取り装置により記憶部１０１へ読み込まれ、制御部１００内にインストールされる。
【0047】
（パーティクル低減方法）次に、図９及び図１０を参照しながら、本発明の実施形態によるパーティクル低減方法について、上述の成膜装置を用いて実施する場合を例に説明する。また、本実施形態においては、一つのロットのすべてのウエハＷについての成膜が終了し、サセプタ２上にウエハＷが載置されていないことを前提とする。また、搬送口１５（図２及び図３）は不図示のゲートバルブにより閉じているものとする。
始めに、ステップＳ９１（図９）において、真空容器１内が所定の圧力に調整される。具体的には、真空ポンプ６４０により真空容器１を最低到達真空度まで排気した後、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ２ガスを所定の流量で吐出し、分離カス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２からもＮ２ガスを所定の流量で吐出する。これに伴い、圧力調整器６５０により真空容器１内を予め設定した圧力に調整する。また、ステップＳ９２において、サセプタ２が所定の回転速度で回転される。
【0048】
次に、ステップＳ９３において、アルゴンガス供給源９３ａからガス導入ノズル９２を通して所定の流量でプラズマ生成ガスとしてのＡｒガスが内部空間Ｓに供給され、ステップＳ９４において、高周波電源８７からプラズマ発生源８０のアンテナ８５に高周波が例えば７００Ｗの電力で供給される。これにより、内部空間Ｓにプラズマが生成される。
【0049】
サセプタ２の回転により、サセプタ２上の一つの凹部２４が、プラズマ発生源８０の下方に到達すると、その凹部２４は、内部空間Ｓに生成されるプラズマに曝される。このとき、図１０（ａ）に示すようにプラズマ中の電子（ｅ−）が正イオン（ion＋）よりも早く凹部２４の底面（サセプタ２）に到達するため、凹部２４の底面が負に帯電する。これにより、凹部２４の底面の上方には図１０（ｂ）に示すようにシース領域ＳＲが形成される。
【0050】
サセプタ２が更に回転すると、その凹部２４はプラズマ発生源８０の下方から離れるとともに、次の凹部２４がプラズマ発生源８０の下方に到達する。そして、同様に凹部２４の底面が負に帯電する。
【0051】
このようにして、サセプタ２が一回転すると、すべての凹部２４がプラズマ発生源８０の下方を通過する際に、その底面（サセプタ２）は負に帯電する。この後、ステップＳ９５において、高周波電源８７からの高周波の供給を停止し、ガス導入ノズル９２からの混合ガスの供給を停止することにより、本実施形態によるパーティクル低減方法が終了する。なお、サセプタ２の回転数は、１回に限らず、２回以上であっても良い。
【0052】
凹部２４は、石英製のサセプタを例えば研削することにより形成されるため、底面には細かい凹凸が残っている場合がある。このような凹部２４にウエハＷを載置し、サセプタ２を回転すると、凹部２４内でウエハＷが動き、ウエハＷの裏面と凹部２４の底面とが擦れ合う。この場合、ミラー状に平坦なウエハＷの裏面よりも凹部２４の底面の方が削られ易く、その結果、石英の微粒子が発生する。この微粒子が凹部２４の底面に付着していると、例えば凹部２４にウエハＷを載置するとき、又は凹部２４からウエハＷを取り上げるときに、凹部２４の底面から飛散してウエハＷの表面側に回りこみ、ウエハＷの表面を汚染する場合がある。また、ウエハＷの裏面に石英の微粒子が付着すると、例えばウエハＷが収容されるウエハキャリア内において、隣接する他のウエハＷの表面に付着し、このため、そのウエハＷが汚染されることとなる。
【0053】
したがって、ウエハＷの汚染を低減するためには、凹部２４の底面に付着している石英の微粒子を除去する必要がある。ところが、石英の微粒子は、凹部２４の底面がウエハＷの裏面と擦れるときに生じるため、摩擦帯電により逆極性で凹部２４の底面に付着している場合がある。また、石英の微粒子は、凹部２４の底面に残る細かい凹凸の凹部に嵌り込んでいる場合もある。このため、石英の微粒子を例えばパージガスなどで除去することは容易ではない。また、サセプタ２は真空容器１内に配置されており、しかも、ウエハＷの裏面とサセプタ２の凹部２４の底面とが擦れ合うことにより微粒子が形成されるため、サセプタ２を洗浄することにより石英の微粒子を除去することも容易ではない。
【0054】
しかし、本実施形態のパーティクル低減方法によれば、凹部２４の底面（サセプタ２）をプラズマに曝すことにより、図１０（ｂ）に示すように、凹部２４の底面も、底面に付着する微粒子Ｐも共に負に帯電することとなる。このため、図１０（ｃ）に示すように、凹部２４の底面と微粒子Ｐとの間に反発力が働き、微粒子Ｐは、凹部２４の底面から容易に離脱し得る。凹部２４の底面から離脱した微粒子Ｐは、Ａｒガスとともに内部空間Ｓから排出され、真空容器１内を流れるＮ２ガス（分離ガス）とともに第２の排気口６２０（図３）から排気される。したがって、凹部２４の底面の石英の微粒子Ｐが効果的に除去され、サセプタ２の凹部２４から発生するパーティクルを低減することができる。
【0055】
また、本実施形態によるパーティクル低減方法によれば、真空容器１を分解してサセプタ２を洗浄する必要がないため、容易且つ短時間の作業でパーティクルを低減することができる。さらに、本実施形態によるパーティクル低減方法は、例えば一つのロットのすべてのウエハＷに成膜し、次のロットのウエハＷに成膜を始めるまで期間や、成膜装置がアイドル状態のときなど、サセプタ２上にウエハＷが載置されていないときに実施できるため、成膜装置のスループットを低下させることがない。
【0056】
なお、Ａｒガスによりプラズマを生成した場合には、石英を分解（又はエッチング）することはできない。また、サセプタ２の凹部２４以外の部分に酸化シリコン膜が堆積されたとしても、その酸化シリコン膜が、Ａｒガスのプラズマによって分解等されることもない。したがって、本実施形態によるパーティクル除去の効果は、サセプタ２に堆積される酸化シリコン膜の除去によりもたらされるものではなく、上述のとおり、凹部２４の底面に付着している微粒子が、その底面と同じく負に帯電するために除去されると考えられる。
【0057】
以上、幾つかの実施形態及び実施例を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態及び実施例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更が可能である。
【0058】
例えば、プラズマによって、サセプタ２の凹部２４の底面（及びその底面に付着する微粒子）を帯電させることができる限りにおいて、Ａｒガスの代わりに他のプラズマ生成ガスを用いても構わない。この場合にあっても、サセプタ２に対して反応性を有しないガスをプラズマ生成ガスとして使用して良い。
【0059】
また、ステップＳ９１に先だって、サセプタ２上にウエハＷが載置されていないことを確認するステップを行っても良い。この確認は、例えば真空容器１に設けられるウエハ位置検出装置により行うことができる。また、上述の昇降ピンを用いた、凹部２４に載置されるウエハＷを搬送アーム１０（図３）へ受け渡す動作により行うことができる。具体的には、サセプタ２を回転することにより凹部２４の一つを搬送口１５（図３）に臨む位置に配置し、上述の昇降ピンを貫通孔を通してサセプタ２の上方に突出させる。次いで、搬送口１５を通して搬送アーム１０（図３）を真空容器１内へ挿入し、昇降ピンを下げる。凹部２４にウエハＷがなかった場合には、搬送アーム１０はウエハＷを受け取ることができず、その事実は、例えば搬送アーム１０に設けられたセンサにより検出される。すなわち、その凹部２４にウエハＷが載置されていないことが検出される。
【0060】
また、上述の実施形態においては、石英製のサセプタ２を有する成膜装置に対しパーティクル低減方法を実施する場合を説明したが、サセプタ２は石英製に限定されず、例えばカーボンやシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの絶縁物により作製されて良い。また、表面がＳｉＣでコーティングされたカーボン製のサセプタ２を用いても構わない。このような絶縁物から作製されるサセプタ２がプラズマに曝されると、その表面が負に帯電するため、上述の効果と同様の効果が奏される。
【0061】
上述の実施形態において、プラズマ発生源８０は、アンテナ８５を有するいわゆる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源として構成されたが、容量性結合プラズマ（ＣＣＰ）源として構成されても良い。
【符号の説明】
【0062】
１・・・真空容器２・・・回転テーブル
４・・・凸状部
５・・・突出部
７・・・ヒータユニット
１０・・・搬送アーム
１１・・・天板
１２・・・容器本体
１５・・・搬送口
２１・・・コア部
２４・・・凹部（基板載置部）
３１，３２・・・反応ガスノズル
４１，４２・・・分離ガスノズル
４３・・・溝部
４４・・・（低い）天井面
４５・・・（高い）天井面
５１・・・分離ガス供給管
６１０，６２０・・・排気口
６４０・・・真空ポンプ
７１・・・パージガス供給管
８０・・・プラズマ発生源
８３・・・ファラデー遮蔽板
８５・・・コイル
８７・・・高周波電源
９２・・・ガス導入ノズル
Ｃ・・・中心領域
Ｄ・・・分離領域
Ｅ１，Ｅ２・・・排気領域
Ｓ・・・内部空間
Ｗ・・・ウエハ