特開 2024-131906 着火制御方法、成膜方法及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131906

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】着火制御方法、成膜方法及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240920BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20240920BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240920BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 M

C23C16/505

H01L21/31 C

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042466

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(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】小林 健

【テーマコード（参考）】

2G084

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA05

2G084AA13

2G084BB07

2G084BB14

2G084CC04

2G084CC12

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD55

2G084FF02

2G084HH32

4K030AA03

4K030AA13

4K030AA17

4K030BA40

4K030CA04

4K030CA12

4K030EA05

4K030EA06

4K030FA01

4K030GA02

4K030GA06

4K030HA01

4K030JA17

4K030JA19

4K030KA39

4K030KA41

4K030LA02

4K030LA15

5F004BA03

5F004BB13

5F004BB19

5F004BD04

5F004CA03

5F004CB05

5F004EA28

5F045AA08

5F045AA15

5F045AB33

5F045AC03

5F045AC05

5F045AC07

5F045AC08

5F045AC12

5F045AC15

5F045DP19

5F045DP28

5F045DQ05

5F045EE19

5F045EF03

5F045EF09

5F045EF11

5F045EH18

5F045EM10

5F045GB08

(57)【要約】

【課題】基板処理装置内のプラズマを着火させる領域の選択性を高める。
【解決手段】基板を収容する処理容器と、前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、前記プラズマボックスに配置された電極と、整合器を介して前記電極に接続されたＲＦ電源と、前記整合器と前記電極との間に配置されたスイッチと、を有する基板処理装置にて実行される着火制御方法が提供される。着火制御方法は、レシピに基づき前記基板処理装置により実行されるプロセスの間に前記スイッチを設定するステップと、前記スイッチの設定後、前記ＲＦ電源から高周波電圧を印加することにより、ガスから生成するプラズマを着火させる領域を選択するステップと、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を収容する処理容器と、
前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、
前記プラズマボックスに配置された電極と、
整合器を介して前記電極に接続されたＲＦ電源と、
前記整合器と前記電極との間に配置されたスイッチと、を有する基板処理装置にて実行される着火制御方法であって、
レシピに基づき前記基板処理装置により実行されるプロセスの間に前記スイッチを設定するステップと、
前記スイッチの設定後、前記ＲＦ電源から高周波電圧を印加することにより、ガスから生成するプラズマを着火させる領域を選択するステップと、を含む着火制御方法。

【請求項2】

前記プラズマを着火させる領域を選択するステップは、プラズマを着火させる領域を前記プラズマボックスと前記処理容器とから選択する、
請求項１に記載の着火制御方法。

【請求項3】

更に、前記プロセスの前に前記スイッチを設定するステップを有し、
前記プロセスの間に再度前記スイッチを設定する、
請求項１に記載の着火制御方法。

【請求項4】

前記スイッチは、前記プラズマボックスを挟んで配置された一対の前記電極のうちの一方と前記整合器とを接続する電圧供給ラインに配置された第１スイッチと、一対の前記電極のうちの他方と前記整合器とを接続する電圧供給ラインに配置された第２スイッチと、を有する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の着火制御方法。

【請求項5】

前記スイッチは、前記プラズマボックスを挟んで配置された一対の前記電極のうちの一方と前記整合器のグランド電位とを接続する給電ラインに配置された第３スイッチを有する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の着火制御方法。

【請求項6】

前記プロセスは、複数のステップを繰り返し実行するＡＬＤプロセスであり、
前記複数のステップのうちプラズマを生成するステップにおいて前記プラズマを生成する前に前記スイッチを設定する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の着火制御方法。

【請求項7】

基板を収容する処理容器と、
前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、
前記プラズマボックスに配置された電極と、
整合器を介して前記電極に接続されたＲＦ電源と、
前記整合器と前記電極との間に配置されたスイッチと、を有する基板処理装置にて実行される成膜方法であり、前記成膜方法は、レシピに基づき以下のプロセスを実行し、
前記プロセスは、
（ａ）原料ガスを供給し、前記原料ガスを基板に吸着させるステップと、
（ｂ）反応ガスを供給し、前記反応ガスから生成されたプラズマにより前記基板に吸着した前記原料ガスを反応させるステップと、を含み、
前記（ｂ）のステップにおいて前記スイッチの設定後、前記ＲＦ電源から高周波電圧を印加することにより、プラズマを着火させる領域を選択する、
成膜方法。

【請求項8】

前記プロセスは、
（ｃ）前記（ａ）のステップと前記（ｂ）のステップとを繰り返し実行するステップを含み、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記（ｂ）のステップを実行するたびに前記スイッチの設定後、前記ＲＦ電源から高周波電圧を印加することにより、プラズマを着火させる領域を選択する、
請求項７に記載の成膜方法。

【請求項9】

基板を収容する処理容器と、
前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、
前記プラズマボックスに配置された電極と、
整合器を介して前記電極に接続されたＲＦ電源と、
前記整合器と前記電極との間に配置されたスイッチと、を有する基板処理装置にて実行される成膜方法であり、前記成膜方法は、レシピに基づき以下のプロセスを実行し、
前記プロセスは、
少なくとも１つのステップを含む第１シーケンスを第１設定回数実行するステップと、
前記第１シーケンスの実行後、少なくとも１つのステップを含む第２シーケンスを第２設定回数実行するステップと、を含み、
前記第１シーケンスのステップと前記第２シーケンスのステップのうちガスからプラズマを生成するステップにおいて前記スイッチの設定後、前記ＲＦ電源から高周波電圧を印加することにより、プラズマを着火させる領域を選択する、
成膜方法。

【請求項10】

基板を収容する処理容器と、
前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、
前記プラズマボックスに配置された電極と、
整合器を介して前記電極に接続されたＲＦ電源と、
前記整合器と前記電極との間に配置されたスイッチと、
以下のプロセスを実行する制御装置と、を有する基板処理装置であって、
前記プロセスは、
レシピに基づき前記基板処理装置により実行されるプロセスの間に前記スイッチを設定するステップと、
前記スイッチの設定後、前記ＲＦ電源から高周波電圧を印加することにより、ガスから生成するプラズマを着火させる領域を選択するステップと、を含む、基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、着火制御方法、成膜方法及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に開示する高周波電源は、高周波電力が所定周期でパワー変調されるパワー変調モードで動作可能であり、このパワー変調モードの際に、整合器における整合動作をパワー変調に同期させて切り替える。これにより、整合器内の第１可変コンデンサ及び第２可変コンデンサが微動を繰り返すことなくその制御が円滑に行われ、プラズマの安定化と、第１可変コンデンサ及び第２可変コンデンサの高寿命化を図る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２３８８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板処理装置内のプラズマを着火させる領域の選択性を高めることができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一の態様によれば、基板を収容する処理容器と、前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、前記プラズマボックスに配置された電極と、整合器を介して前記電極に接続されたＲＦ電源と、前記整合器と前記電極との間に配置されたスイッチと、を有する基板処理装置にて実行される着火制御方法が提供される。着火制御方法は、レシピに基づき前記基板処理装置により実行されるプロセスの間に前記スイッチを設定するステップと、前記スイッチの設定後、前記ＲＦ電源から高周波電圧を印加することにより、ガスから生成するプラズマを着火させる領域を選択するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0006】

一の側面によれば、基板処理装置内のプラズマを着火させる領域の選択性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る基板処理装置の構造図である。

【図2】実施形態に係る整合器及び電極との接続回路例を示す図である。

【図3】実施形態に係る基板処理装置のガス供給源及び制御装置を示す図である。

【図4】実施形態に係る電圧供給ライン及び電極間の電圧の一例を示す図である。

【図5】変形例１に係る整合器及び電極との接続回路例を示す図である。

【図6】変形例１に係る電圧供給ライン及び電極間の電圧の一例を示す図である。

【図7】変形例２、３に係る整合器及び電極との接続回路例を示す図である。

【図8】第１実施形態に係る着火制御方法及び成膜方法を示すフローチャートである。

【図9】第１実施形態に係る着火制御方法及び成膜方法を示すタイムチャートである。

【図10】第２実施形態に係る着火制御方法及び成膜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】

【0008】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0009】

［基板処理装置］
まず、実施形態に係る基板処理装置１０について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置１０を示す図である。基板処理装置１０は、複数のウェハ２を処理容器１１に収容し、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））法により複数のウェハに膜を成膜する。基板処理装置１０は、かかる成膜方法を実行する装置の一例である。

【0010】

基板処理装置１０は、複数枚のウェハ２を処理するバッチ式の縦型熱処理装置である。ただし、基板処理装置１０は、係る熱処理装置に限らない。例えば、基板処理装置１０は、ウェハを一枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。また、基板処理装置１０は、数枚の基板を一括処理するセミバッチ式の装置であってもよい。セミバッチ式の装置は、回転テーブルの回転中心線の周りに配置した複数枚のウェハを、回転テーブルと共に回転させ、異なるガスが供給される複数の領域を順番に通過させる装置でもよい。

【0011】

複数のウェハ２に形成する膜は、窒化膜、酸化膜、酸窒化膜等、いずれの膜であってもよい。これまでの成膜方法では、ウェハ２の面内膜厚がウェハ２の例えばエッジ領域において厚くなり、均一性に欠ける場合があり、更なる膜厚調整が望まれている。そこで、後述する実施形態に係る着火制御方法及び成膜方法では、基板処理装置内のプラズマを着火させる領域の選択性を高め、これにより、ウェハ２上に形成された膜の膜厚及び膜質を更に向上させることができる技術を提供する。

【0012】

以下では、一例としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ）の成膜を挙げて説明する。シリコン窒化膜は、原料ガス（例えばジクロロシランガス（ＤＣＳ：ＳｉＨ_２Ｃｌ_２））と、窒化ガス（例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガス）のプラズマとを交互にウェハに供給することにより、ウェハ上に形成される。窒化ガスは、反応ガスの一例である。

【0013】

基板処理装置１０は、ウェハ２を収容し、ウェハ２が処理される空間を内部に形成する処理容器１１と、処理容器１１の下端の開口を気密に塞ぐ蓋体２０と、ウェハ２を保持する基板保持具３０とを有する。ウェハ２は、例えば半導体基板であって、より詳細には例えばシリコンウェハである。基板保持具３０は、ウェハボートとも呼ばれる。

【0014】

処理容器１１は、下端が開放された有天井の円筒形状の処理容器の本体１２を有する。処理容器の本体１２は、例えば石英により形成される。処理容器の本体１２の下端には、フランジ部１３が形成される。また、処理容器１１は、例えば円筒形状のマニホールド１４を有する。マニホールド１４は、例えばステンレス鋼により形成される。マニホールド１４の上端にはフランジ部１５が形成され、そのフランジ部１５には処理容器の本体１２のフランジ部１３が設置される。フランジ部１５とフランジ部１３との間には、Ｏリング等のシール部材１６が配置される。

【0015】

蓋体２０は、マニホールド１４の下端の開口に、Ｏリング等のシール部材２１を介して気密に取り付けられる。蓋体２０は、例えばステンレス鋼により形成される。蓋体２０の中央部には、蓋体２０を鉛直方向に貫通する貫通穴が形成される。その貫通穴には、回転軸２４が配置される。蓋体２０と回転軸２４の隙間は、磁性流体シール部２３によってシールされる。回転軸２４の下端部は、昇降部２５のアーム２６に回転自在に支持される。回転軸２４の上端部には、回転プレート２７が設けられる。回転プレート２７上には、保温台２８を介して基板保持具３０が設置される。

【0016】

基板保持具３０は、複数枚のウェハ２を鉛直方向に間隔をおいて保持する。複数枚のウェハ２は、それぞれ、水平に保持される。基板保持具３０は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化珪素（ＳｉＣ）により形成される。昇降部２５を上昇させると、蓋体２０および基板保持具３０が上昇し、基板保持具３０が処理容器１１の内部に搬入され、処理容器１１の下端の開口が蓋体２０で密閉される。また、昇降部２５を下降させると、蓋体２０および基板保持具３０が下降し、基板保持具３０が処理容器１１の外部に搬出される。また、回転軸２４を回転させると、回転プレート２７と共に基板保持具３０が回転する。

【0017】

基板処理装置１０は、３本のガス供給管４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを有する。ガス供給管４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、例えば石英（ＳｉＯ_２）により形成される。ガス供給管４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、処理容器１１の内部にガスを供給する。ガスの種類については後述する。なお、１本のガス供給管が１種類又は複数種類のガスを順番に吐出してもよい。また、複数本のガス供給管が同じ種類のガスを吐出してもよい。

【0018】

ガス供給管４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、マニホールド１４を水平に貫通する水平管４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃと、処理容器１１の内部に鉛直に配置される鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを有する。鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃは、鉛直方向に間隔をおいて複数の給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃを有する。水平管４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃに供給されたガスは、鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに送られ、複数の給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃから水平に吐出される。鉛直管４１Ｃは、プラズマボックス１９内に配置されている。鉛直管４１Ａ、４１Ｂは、処理容器１１内に配置されている。

【0019】

基板処理装置１０は、排気管４５を有する。排気管４５は、図示しない排気装置に接続される。排気装置は、真空ポンプを含み、処理容器１１の内部を排気する。処理容器１１の内部を排気すべく、処理容器の本体１２には排気口１８が形成される。その排気口１８は、給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと対向するように配置される。給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃから水平に吐出されたガスは、排気口１８を通った後、排気管４５から排気される。排気装置は、処理容器１１の内部のガスを吸引して除害装置に送る。除害装置は、排気ガスの有害成分を除去したうえで排気ガスを大気に放出する。

【0020】

基板処理装置１０は、更に加熱部６０を有する。加熱部６０は、処理容器１１の外部に配置され、処理容器１１の外側から処理容器１１の内部を加熱する。例えば、加熱部６０は、処理容器の本体１２を取り囲むように円筒形状に形成される。加熱部６０は、例えば電気ヒータで構成される。加熱部６０は、処理容器１１の内部を加熱することにより、処理容器１１内に供給されるガスの処理能力を向上させる。

【0021】

［プラズマボックス］
図２は、実施形態に係る整合器及び電極との接続回路例を示す図である。図１及び図２に示すように、処理容器の本体１２の周方向の一部には開口部１７が形成される。その開口部１７を囲むように、プラズマボックス１９が処理容器１１の側面に形成される。プラズマボックス１９は、処理容器の本体１２から径方向外方に突き出すように形成され、例えば鉛直方向視でＵ字状に形成される。

【0022】

プラズマボックス１９を挟むように一対の電極対９１、９２が配置される。電極対９１、９２は、プラズマボックス１９の外側に対面して設置した一対の並行電極である。電極対９１、９２は、鉛直管４１Ｃと同様に、互いに対向して鉛直方向に細長く形成される。電極対９１、９２は、整合器５３を介してＲＦ電源５５に接続され、ＲＦ電源５５から高周波電圧を印加される。

【0023】

整合器５３は、電圧供給ラインＬＤ１、ＬＤ２及び電圧供給ライン５４を介してＲＦ電源５５と電極対９１、９２との間に直列に接続されている。整合器５３と電極対９１、９２との間には第１スイッチａ及び第２スイッチｂが配置されている。第１スイッチａ及び第２スイッチｂは、整合器５３の内部に設けられてもよく、整合器５３の外部に設けられてもよい。本実施形態では、第１スイッチａ及び第２スイッチｂは、整合器５３の外部に設けられている。整合器５３は、第１可変コンデンサ５７（Ｃ１）、第２可変コンデンサ５８（Ｃ２）及びコイル６１，６２（Ｌ１、Ｌ２：固定インダクタンス）を含む。さらに、整合器５３は、センサー５９及びＶｐｐセンサー５６を含む。第１スイッチａ、コイル６１及びセンサー５９は、電極９１側から順に、電圧供給ラインＬＤ１に直列に接続されている。第２スイッチｂ及びコイル６２は、電極９２側から順に、電圧供給ラインＬＤ２に直列に接続されコイル６２の一端は接地されている。Ｖｐｐセンサー５６、第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８は、電極対９１，９２側から順に、電圧供給ラインＬＤ１、ＬＤ２に並列に接続されている。

【0024】

図１に示すように、基板処理装置１０は、制御装置１００を有する。制御装置１００は、後述する着火制御方法により第１スイッチａ及び第２スイッチｂの設定を制御する。また、制御装置１００は、センサー５９にＲＦ電源５５から電極対９１，９２に印加された高周波電圧に対する反射波を検出させ、検出した反射波に応じて第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の機械調整位置を変更する。機械調整位置の変更は、第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８用のそれぞれのモータ（図示しない）の回動を制御する。これにより、第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の容量Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ調整する。これにより、整合器５３は自身のインピーダンスを調節することで、ＲＦ電源５５の出力インピーダンスとプラズマ側の負荷インピーダンスとの整合を行う。Ｖｐｐセンサー５６は、電極対９１、９２の間にかかる電圧（図２の距離Ｄ１間の電圧）を検出する。第１スイッチａが配置された電圧供給ラインＬＤ１にかかる電圧、第２スイッチｂが配置された電圧供給ラインＬＤ２にかかる電圧を別々に検出するセンサーが設けられてもよい。

【0025】

［ガス供給］
プラズマボックス１９は、反応ガスの一例である改質ガス及び窒化ガス用の鉛直管４１Ｃを収容する。改質ガスは、鉛直管４１Ｃの給気口４２Ｃから開口部１７に向けて水平に吐出され、開口部１７を介して処理容器の本体１２の内部に供給される。同様に、窒化ガスは、鉛直管４１Ｃの給気口４２Ｃから開口部１７に向けて水平に吐出され、開口部１７を介して処理容器の本体１２の内部に供給される。

【0026】

原料ガス用の鉛直管４１Ａ、４１Ｂは、プラズマボックス１９の外部であって、処理容器の本体１２の内部の開口部１７の外側に配置される。なお、鉛直管４１Ｂを窒化ガス用としてプラズマボックス１９の内部に配置し、改質ガス用の鉛直管４１Ｃと分けて各ガスを供給してもよい。

【0027】

電極対９１、９２の間に高周波電圧を印加することにより、プラズマボックス１９の内部空間に高周波電界が印加される。改質ガスは、プラズマボックス１９の内部空間において、高周波電界によってプラズマ化される。改質ガスが窒素ガスを含む場合、窒素ガスがプラズマ化され、窒素ラジカルが生成される。改質ガスが水素ガスを含む場合、水素ガスがプラズマ化され、水素ラジカルが生成される。改質ガスがアンモニアガスを含む場合、アンモニアガスがプラズマ化され、アンモニアラジカルが生成される。これらの活性種は、開口部１７を介して処理容器の本体１２の内部に供給され、Ｓｉ含有層を改質する。

【0028】

Ｓｉ含有層の改質は、例えば、Ｓｉ含有層に含まれるハロゲン元素を除去することを含む。ハロゲン元素を除去することで、Ｓｉの未結合手を形成できる。その結果、Ｓｉ含有層を活性化でき、Ｓｉ含有層の窒化を促進できる。Ｓｉ含有層の窒化は、実施形態ではＳｉ含有層の改質の後に行われる。

【0029】

図３は、実施形態に係る基板処理装置１０のガス供給部及び制御装置の説明図である。基板処理装置１０では、ガス供給部は、原料ガス供給源７０と、改質ガス供給源７５と、窒化ガス供給源８０とを有する。原料ガス供給源７０は、処理容器１１の内部に原料ガスを供給する。原料ガスは、窒化される元素（例えばシリコン）を含むものである。

【0030】

原料ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＤＣＳ）ガスが用いられる。なお、実施形態の原料ガスはＤＣＳガスであるが、本開示の技術はこれに限定されない。原料ガスとして、ＤＣＳガスの他にモノクロロシラン（ＭＣＳ：ＳｉＨ_３Ｃｌ）ガス、トリクロロシラン（ＴＣＳ：ＳｉＨＣｌ_３）ガス、シリコンテトラクロライド（ＳＴＣ：ＳｉＣｌ_４）ガス、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ：Ｓｉ_２Ｃｌ_６）ガス等を使用できる。これらのガスをウェハ２に供給することにより、シリコン（Ｓｉ）を含む層（Ｓｉ含有層）をウェハ２に形成できる。原料ガスがハロゲン元素を含むため、Ｓｉ含有層はＳｉの他にハロゲン元素を含む。

【0031】

原料ガス配管７２は、原料ガス供給源７０とガス供給管４０Ａ、４０Ｂとを接続し、原料ガス供給源７０からガス供給管４０Ａ、４０Ｂに原料ガスを送る。原料ガスは、鉛直管４１Ａ、４１Ｂの給気口４２Ａ、４２Ｂから、ウェハ２に向けて水平に吐出される。原料ガス流量制御弁７３は、原料ガス配管７２の途中に設けられ、原料ガスの流量を制御する。

【0032】

改質ガス供給源７５は、処理容器１１の内部に改質ガスを供給することにより、Ｓｉ含有層を改質する。Ｓｉ含有層の改質は、例えば、Ｓｉ含有層に含まれるハロゲン元素を除去することを含む。ハロゲン元素を除去することで、Ｓｉの未結合手（Ｄａｎｇｌｉｎｇ Ｂｏｎｄ）を形成できる。その結果、Ｓｉ含有層を活性化でき、Ｓｉ含有層の窒化を促進できる。改質ガスは、窒素ガス、水素ガス、アンモニアガス、又はこれらのガスのいずれかを含むガスを用いることができる。

【0033】

改質ガス配管７７は、改質ガス供給源７５とガス供給管４０Ｃとを接続し、改質ガス供給源７５からガス供給管４０Ｃに改質ガスを送る。改質ガスは、鉛直管４１Ｃの給気口４２Ｃから、ウェハ２に向けて水平に吐出される。改質ガス流量制御弁７８は、改質ガス配管７７の途中に設けられ、改質ガスの流量を制御する。

【0034】

窒化ガス供給源８０は、処理容器１１の内部に窒化ガスを供給することにより、Ｓｉ含有層を窒化する。窒化ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、有機ヒドラジン化合物ガス、アミン系ガス、ＮＯガス、Ｎ_２Ｏガス、またはＮＯ_２ガスが用いられる。有機ヒドラジン化合物ガスとしては、例えば、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、またはモノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）ガスなどが用いられる。アミン系ガスとしては、例えば、モノメチルアミンガスなどが用いられる。

【0035】

窒化ガス配管８２は、窒化ガス供給源８０とガス供給管４０Ｃとを接続し、窒化ガス供給源８０からガス供給管４０Ｃに窒化ガスを送る。窒化ガスは、鉛直管４１Ｃの給気口４２Ｃから、ウェハ２に向けて水平に吐出される。窒化ガス流量制御弁８３は、窒化ガス配管８２の途中に設けられ、窒化ガスの流量を制御する。

【0036】

更に、図示しないパージガス供給源が設けられてもよい。処理容器１１の内部にパージガスを供給することにより、処理容器１１の内部に残留する原料ガス、改質ガス、および窒化ガスを除去する。パージガスとしては、例えば不活性ガスが用いられる。不活性ガスとしては、Ａｒガス等の希ガス、またはＮ_２ガスが用いられる。

【0037】

図３に示すように、基板処理装置１０を制御する制御装置１００は、例えばコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、メモリ１０２とを備える。メモリ１０２には、基板処理装置１０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御装置１００は、メモリ１０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ１０１に実行させることにより、基板処理装置１０の動作を制御する。また、制御装置１００は、メモリ１０２に記憶されたレシピをＣＰＵ１０１に実行させることにより、基板処理装置１０に所望のプロセスを実行させる。レシピには、着火制御方法及び成膜方法の各ステップの条件が設定されている。また、制御装置１００は、入力インターフェース１０３と、出力インターフェース１０４とを備える。制御装置１００は、入力インターフェース１０３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース１０４で外部に信号を送信する。

【0038】

かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御装置１００のメモリ１０２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御装置１００のメモリ１０２にインストールされてもよい。

【0039】

［スイッチの設定］
基板処理装置１０にて実行される着火制御方法は、レシピに基づき基板処理装置１０により実行されるプロセスの間に第１スイッチａ及び第２スイッチｂを設定するステップと、第１スイッチａ及び第２スイッチｂの設定後、ＲＦ電源５５から高周波電圧を印加することにより、改質ガス又は窒化ガスから生成するプラズマを着火させる領域を選択するステップと、を含む。

【0040】

図２に示すように、第１スイッチａは、プラズマボックス１９を挟んで配置された電極対９１、９２のうちの一方の電極９１と整合器５３とを接続する電圧供給ラインＬＤ１に配置された第１スイッチの一例である。第２スイッチｂは、電極対９１、９２のうちの他方の電極９１と整合器５３とを接続する電圧供給ラインＬＤ２に配置された第２スイッチの一例である。

【0041】

制御装置１００は、第１スイッチａ及び第２スイッチｂの設定を制御することにより、プラズマを着火させる領域をプラズマボックス１９と処理容器１１とから選択するように制御することができる。第１スイッチａ及び第２スイッチｂの設定と、プラズマ着火領域の選択について、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る電圧供給ラインＬＤ１、ＬＤ２及び電極間の電圧の一例を示す図である。

【0042】

図４は、第１スイッチａ及び第２スイッチｂのオン及びオフを設定したときの電圧供給ラインＬＤ１の電圧、電圧供給ラインＬＤ２の電圧、電極間電圧Ｖｐｐを示す。Ｖｐｐは、図２の距離Ｄ１の電極対９１，９２間の電圧であり、ＬＤ１の電圧に、ＬＤ２の逆位相の電圧を加算した値を持つ。

【0043】

図４（ａ）は、第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオン（接続）したときの電圧供給ラインＬＤ１の電圧、電圧供給ラインＬＤ２の電圧、電極間電圧Ｖｐｐを示す。ＬＤ１の電圧とＬＤ２の電圧とは、位相が１８０°反転しており、ＬＤ１の電圧に、ＬＤ２の逆位相の電圧を加算した電極間電圧Ｖｐｐのピーク・ツー・ピークの電圧は最大となる。

【0044】

図４（ｂ）は、第１スイッチａをオフ（切断）し、第２スイッチｂをオンしたときの電圧供給ラインＬＤ１の電圧、電圧供給ラインＬＤ２の電圧、電極間電圧Ｖｐｐを示す。第１スイッチａをオフしているため、電圧供給ラインＬＤ１の電圧は０であり、電圧供給ラインＬＤ２の電圧の逆位相の電圧が電極間電圧Ｖｐｐとなる。

【0045】

図４（ｃ）は、第１スイッチａをオンし、第２スイッチｂをオフしたときの電圧供給ラインＬＤ１の電圧、電圧供給ラインＬＤ２の電圧、電極間電圧Ｖｐｐを示す。第２スイッチｂをオフしているため、電圧供給ラインＬＤ２の電圧は０であり、電圧供給ラインＬＤ１の電圧が電極間電圧Ｖｐｐとなる。

【0046】

図４（ａ）に示すように、第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンしたとき、電極間電圧Ｖｐｐのピーク・ツー・ピークの電圧（振幅）は最大になる。このため、電極対９１，９２に、プラズマボックス１９にてプラズマが着火し易い最大電圧がかかり、プラズマボックス１９に選択的にプラズマが着火される。

【0047】

図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１スイッチａ及び第２スイッチｂの一方をオンし、他方をオフしたとき、電極間電圧Ｖｐｐのピーク・ツー・ピークの電圧（振幅）は第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンしたときの半分程度になる。この結果、第１スイッチａ及び第２スイッチｂのいずれか一方をオン、他方をオフに設定することにより、プラズマボックス１９よりも処理容器１１の領域にてプラズマが着火し易い電圧がかかり、処理容器１１に選択的にプラズマが着火される。このようにして、プロセス中に第１スイッチａ及び第２スイッチｂのオン・オフを設定することにより、基板処理装置１０内にてプラズマを着火させる領域の選択性を高めることができる。

【0048】

なお、プロセスの前（プロセスの開始時）に、第１スイッチａ及び第２スイッチｂを設定するステップを有し、プロセスを開始した後であってプロセスの間に再度第１スイッチａ及び第２スイッチｂを設定する。例えば、プロセスの開始時には、第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンの状態に設定してもよいし、オフの状態に設定してもよい。

【0049】

［整合器：変形例１］
基板処理装置１０にて実行される着火制御方法は、図５に示す変形例１に係る整合器及び電極との接続回路を用いて実行してもよい。図５は、変形例１に係る整合器５３ａ及び電極対９１、９２との接続回路例を示す図である。

【0050】

変形例１では、整合器５３ａの構成は、図２に示す整合器５３の構成と同じである。変形例１では、第１スイッチａ及び第２スイッチｂは存在せず、第３スイッチｃが設けられる。第３スイッチｃは、プラズマボックス１９を挟んで配置された電極対９１、９２のうちの一方と整合器５３ａのグランド電位ＧＤとを接続する電圧供給ラインＬＤ３に配置される。電圧供給ラインＬＤ３は、電圧供給ラインＬＤ２から分岐し、グランド電位に接続されている。第３スイッチｃは、整合器５３ａの内部に設けられてもよいし、整合器５３ａの外部に設けられてもよい。本実施形態では、第３スイッチｃは、整合器５３ａの外部に設けられている。なお、変形例１では、電圧供給ラインＬＤ１にスイッチは設けられていない。

【0051】

図６は、変形例１に係る電圧供給ライン及び電極間の電圧の一例を示す図である。図６（ａ）は、第３スイッチｃをオフ（切断）したときの電圧供給ラインＬＤ１の電圧、電圧供給ラインＬＤ２の電圧、電極間電圧Ｖｐｐを示す。電圧供給ラインＬＤ１の電圧と電圧供給ラインＬＤ２の電圧とは、位相が１８０°反転しており、ＬＤ１の電圧に、ＬＤ２の逆位相の電圧を加算した電極間電圧Ｖｐｐのピーク・ツー・ピークの電圧は最大となる。

【0052】

図６（ｂ）は、第３スイッチｃをオン（接続）したときの電圧供給ラインＬＤ１の電圧、電圧供給ラインＬＤ２の電圧、電極間電圧Ｖｐｐを示す。第３スイッチｃをオンしているため、電圧供給ラインＬＤ２の電圧は０であり、電圧供給ラインＬＤ１の電圧が電極間電圧Ｖｐｐとなる。

【0053】

図６（ａ）に示すように、第３スイッチｃをオフしたとき、電極間電圧Ｖｐｐのピーク・ツー・ピークの電圧（振幅）は最大になる。このため、電極対９１，９２にプラズマボックス１９にてプラズマが着火し易い電圧がかかり、プラズマボックス１９にてプラズマが着火される。

【0054】

図６（ｂ）に示すように、第３スイッチｃをオンしたとき、電極間電圧Ｖｐｐのピーク・ツー・ピークの電圧（振幅）は第３スイッチｃをオフしたときの半分程度になる。この結果、第３スイッチｃの設定により、プラズマボックス１９よりも処理容器１１にてプラズマが着火し易い電圧に制御される。このため、処理容器１１にてプラズマが着火される。このようにして、プロセス中に第３スイッチｃの設定を制御することにより、基板処理装置１０内のプラズマを着火させる領域をプラズマボックス１９と処理容器１１とから選択することができ、プラズマ着火領域の選択性を高めることができる。

【0055】

図７（ａ）は、変形例２に係る整合器５３ｂ及び電極対９１、９２との接続回路例を示す図である。図７（ｂ）は、変形例３に係る整合器５３ｃ及び電極対９１、９２との接続回路例を示す図である。

【0056】

図７（ａ）に示す変形例２の整合器５３ｂと図２に示す整合器５３との構成上の相違は、変形例２では、図２に示す整合器５３のコイル６２の替わりにコンデンサ６３（Ｃ３）が配置されている点であり、他の構成は同一である。

【0057】

図７（ｂ）に示す変形例３の整合器５３ｃと図５に示す整合器５３ａとの構成上の相違は、変形例３では、図５に示す整合器５３ａのコイル６２の替わりにコンデンサ６３（Ｃ３）が配置されている点であり、他の構成は同一である。

【0058】

図７（ａ）及び（ｂ）のコンデンサ６３は、可変コンデンサであってもよいし、固定コンデンサであってもよい。本実施径債では、コンデンサ６３は、固定コンデンサである。

【0059】

図２、図５及び図７に示す回路は、着火制御方法を実現するための整合器及び電極との接続回路の一例にすぎず、構成はこれに限らない。例えば、第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８は、可変コイルであってもよい。また、整合器は、電子マッチャーでもよい。

【0060】

＜第１実施形態＞
［着火制御方法及び成膜方法］
次に、第１実施形態に係る着火制御方法及び成膜方法について、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、第１実施形態に係る着火制御方法及び成膜方法を示すフローチャートである。図９は、第１実施形態に係る着火制御方法及び成膜方法を示すタイムチャートである。本例の着火制御方法は、基板処理装置１０により実行され、制御装置１００により制御される。基板処理装置１０は、複数のウェハ２を処理容器に収容し、複数のステップを繰り返し実行するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で複数のウェハ２に窒化膜を成膜するプロセスを実行する。なお、成膜される膜は、窒化膜に限られない。また、本例の着火制御方法は、図２の回路構成を例に挙げて説明する。ただし、本例の着火制御方法は、図５、図７（ａ）（ｂ）のいずれかの回路構成を用いて実行してもよい。

【0061】

本方法が開始されると、ステップＳ１において制御装置１００は、ウェハ２を保持する基板保持具３０を処理容器１１の内部に搬入し、準備する。ステップＳ１では、処理容器１１の外部で、搬送装置が複数のウェハ２を基板保持具３０に載せる。基板保持具３０は、複数のウェハ２を鉛直方向に間隔をおいて水平に保持する。次いで、昇降部２５を上昇させ、蓋体２０および基板保持具３０を上昇させる。基板保持具３０と共にウェハ２が処理容器１１の内部に搬入され、処理容器１１の下端の開口が蓋体２０で密閉される。

【0062】

図９のタイムチャートの時刻ｔ０は初期状態を示し、第１スイッチａ及び第２スイッチｂはオフの状態になっている。また、時刻ｔ０において、原料ガス、改質ガス、窒化ガス、プラズマ化（ＲＦ電源５５からの高周波電圧の印加）は行われておらず、パージガスのみ供給されている。パージガスは、窒素ガスであってもよいし、アルゴンガスであってもよいし、その他の不活性ガス又はこれらの組み合わせであってもよい。

【0063】

次に、ステップＳ２において制御装置１００は、第１スイッチａをオフ（切断）の状態に設定し、第２スイッチｂをオン（接続）の状態に初期設定する。

【0064】

次に、ステップＳ３において制御装置１００は、原料ガスを供給し、原料ガスを基板に吸着させる。ステップＳ３では、制御装置１００は、Ｓｉ含有層を形成する。原料ガスの供給は、図９に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２まで行われる。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、パージガスの供給は停止される。

【0065】

ステップＳ３では、排気管４５に接続された排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、原料ガス供給源７０から原料ガスを処理容器１１の内部に供給する。原料ガスは、例えばジクロロシラン（ＤＣＳ）ガスである。これにより、Ｓｉ含有層がウェハ２上に形成される。ステップＳ３の時間は、例えば１秒以上１０秒以下である。

【0066】

次に、ステップＳ４において制御装置１００は、パージステップを行う。ステップＳ４は、図９に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３まで行われる。制御装置１００は、図９の時刻ｔ２にて原料ガスの供給を停止し、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、パージガスを処理容器１１の内部に供給する。これにより、処理容器１１の内部に残留するガスをパージガスで置換する。ステップＳ４の時間は、例えば３秒以上１０秒以下である。パージガスは、窒化ガス供給源８０等から供給されてよい。

【0067】

次に、ステップＳ５～Ｓ７において制御装置１００は、スイッチの設定及び改質ステップを行う。制御装置１００は、プラズマを生成するステップＳ６、Ｓ７においてプラズマを生成する前に、ステップＳ５においてスイッチを設定する。ステップＳ５は、図９に示す時刻ｔ３に行われ、第１スイッチａをオンに設定する。これにより、第１スイッチａ及び第２スイッチｂがオンに設定されることによって、電極対９１，９２にはプラズマボックス１９にてプラズマが着火し易い最大電圧がかかり、ステップＳ７においてプラズマボックス１９に選択的にプラズマが着火される。

【0068】

ステップＳ６、Ｓ７は、図９に示す時刻ｔ３から時刻ｔ４まで行われる。時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、パージガスの供給は停止される。ステップＳ６では、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、改質ガス供給源７５によって改質ガスを処理容器１１の内部に供給する。また、ステップＳ６において、ＲＦ電源５５から高周波電圧を印加する。これにより、プラズマボックス１９においてプラズマ着火させ、改質ガスをプラズマ化し、ウェハ２上のＳｉ含有層を改質する。

【0069】

ステップＳ５～Ｓ７により、実施形態に係る着火制御方法が実行される。このとき、制御装置１００は、プラズマ着火する領域が、プラズマボックス１９又は処理容器１１のいずれかに選択されるように第１スイッチａ及び第２スイッチｂのオン・オフの状態を制御する。ステップＳ５～Ｓ７は、第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンに設定し、プラズマ着火する領域がプラズマボックス１９になるよう選択する例である。

【0070】

改質ガスは、例えば窒素ガスである。改質ガスは、水素ガスまたはアンモニアガスであってもよい。改質ガスは、窒素ガスを含むガス又は水素ガスを含むガスであってもよい。プラズマ化した改質ガスで、Ｓｉ含有層を改質する。Ｓｉ含有層の改質は、例えば、Ｓｉ含有層に含まれるハロゲン元素を除去することを含む。ハロゲン元素を除去することで、Ｓｉの未結合手を形成できる。その結果、Ｓｉ含有層を活性化でき、Ｓｉ含有層の窒化を促進できる。ＲＦ電源５５の高周波の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ又は１４．５６ＭＨｚである。ステップＳ７～Ｓ９の時間は、例えば３秒以上６０秒以下である。

【0071】

次に、ステップＳ８において制御装置１００は、パージステップを行う。ステップＳ８は、図９に示す時刻ｔ４から時刻ｔ５まで行われる。制御装置１００は、図９の時刻ｔ４に改質ガスの供給を停止し、高周波電圧の印加を停止する。また、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、パージガスを処理容器１１に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスをパージガスで置換する。ステップＳ８の時間は、例えば３秒以上１０秒以下である。パージガスは、窒素ガス等であってよく、窒化ガス供給源８０等から供給されてよい。

【0072】

次に、ステップＳ９～Ｓ１１において制御装置１００は、スイッチの設定及び窒化ステップを行う。ステップＳ９～Ｓ１１は、図９に示す時刻ｔ５から時刻ｔ６まで行われる。時刻ｔ５から時刻ｔ６の間、パージガスの供給は停止される。制御装置１００は、プラズマを生成するステップＳ１０、Ｓ１１においてプラズマを生成する前に、ステップＳ９において第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンに設定する。これにより、電極対９１，９２にプラズマボックス１９にてプラズマが着火し易い最大電圧がかかり、ステップＳ１１においてプラズマボックス１９に選択的にプラズマが着火される。ただし、ステップＳ９は、第１スイッチａ及び第２スイッチｂがすでにオンの状態であれば、省略することができる。図９の例では時刻ｔ５に第１スイッチａ及び第２スイッチｂはオンの状態であるため、ステップＳ９を省略する。

【0073】

ステップＳ１０では、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、窒化ガス供給源８０によって窒化ガスを処理容器１１の内部に供給する。また、ステップＳ１０において、ＲＦ電源５５から高周波電圧を印加する。これにより、プラズマボックス１９においてプラズマ着火させ、窒化ガスをプラズマ化し、ウェハ２上のＳｉ含有層を窒化する。

【0074】

ステップＳ９～Ｓ１１により、実施形態に係る着火制御方法が実行される。このとき、制御装置１００は、プラズマ着火する領域が、プラズマボックス１９又は処理容器１１のいずれかに選択されるように第１スイッチａ及び第２スイッチｂのオン・オフの状態を制御する。ステップＳ９～Ｓ１１は、第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンに設定し、プラズマ着火する領域がプラズマボックス１９になるよう選択する例である。

【0075】

窒化ガスは、例えばアンモニアガスである。プラズマ化したアンモニアガスで、Ｓｉ含有層を窒化する。ステップＳ９～Ｓ１１の時間は、例えば５秒以上１２０秒以下である。

【0076】

次に、ステップＳ１２において制御装置１００は、パージステップを行う。ステップＳ１２は、図９に示す時刻ｔ６から時刻ｔ７まで行われる。制御装置１００は、図９の時刻ｔ６にて窒化ガスの供給を停止し、高周波電圧の印加を停止する。また、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、パージガスを処理容器１１の内部に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスをパージガスで置換する。ステップＳ１２の時間は、例えば３秒以上１０秒以下である。パージガスは、窒素ガス等であってよく、窒化ガス供給源８０等から供給されてよい。

【0077】

次に、ステップＳ１３において制御装置１００は、設定回数Ｎ（Ｎ≧１）より多く繰り返したかを判定する。設定回数Ｎは予め設定されている。制御装置１００は、設定回数Ｎより多く繰り返していないと判定すると、ステップＳ１４に進み、スイッチの設定を行った後、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３～ステップＳ１２のサイクルを繰り返す。ステップＳ１４では、制御装置１００は、第１スイッチａをオフに設定する。ただし、第１スイッチａ又は第２スイッチｂのいずれかをオフに設定してもよい。

【0078】

ステップＳ１３において制御装置１００は、設定回数Ｎより多く繰り返したと判定すると、面内均一性の高い所望の膜厚及び膜質のシリコン窒化膜が形成されたので、本処理を終了する。

【0079】

［効果］
以上に説明した成膜方法では、パージステップは省略できる。また、改質ステップ（Ｓ５～Ｓ７）を省略できる場合がある。実施形態に係る成膜方法は、レシピに基づき次のプロセスを実行する成膜方法であり、そのプロセスは、（ａ）原料ガスを供給し、原料ガスを基板に吸着させるステップと、（ｂ）反応ガスを供給し、反応ガスから生成されたプラズマにより基板に吸着した原料ガスを反応させるステップと、を含み、（ｂ）のステップにおいて、実施形態に係る着火制御方法を実行する。つまり、（ｂ）のステップにおいて、スイッチを設定し、これによりプラズマ着火させる領域をプラズマボックスと処理容器とから選択することができる。

【0080】

また、本実施形態にかかる成膜方法は、基板処理装置１０にて実行され、レシピに基づき以下のプロセスを実行する成膜方法であってもよい。このプロセスは、少なくとも１つのステップを含む第１シーケンスを第１設定回数実行するステップと、第１シーケンスの実行後、少なくとも１つのステップを含む第２シーケンスを第２設定回数実行するステップと、を含む。第１シーケンスのステップと第２シーケンスのステップのうちガスからプラズマを生成するステップにおいてスイッチの設定後、ＲＦ電源から高周波電圧を印加することにより、プラズマを着火させる領域を選択することができる。

【0081】

例えば、第１シーケンスと第２シーケンスとの間に、高周波電圧をオンに設定したままで、ガス種を一のガスから他のガスに変え、プラズマ着火領域を変えたい場合がある。これまでは、第１シーケンスと第２シーケンスとの間でガスを変えると、高周波電圧の反射波が大きくなり、異常放電が発生する場合がある。このため、高周波電圧をオフに設定した後にガスを変えて、その後再び高周波電圧をオンに設定し、プラズマ着火領域を変えるシーケンスを行っていた。この方法では、生産性を高めることが困難である。

【0082】

これに対して、本実施形態に係る着火制御方法では、高周波電圧をオフにせずにガスを変えてプラズマ着火領域を制御しても異常放電を生じさせずに、プラズマ着火させる領域をプラズマボックス１９と処理容器１１とから選択することができる。これにより、ウェハ２上に形成された膜の膜厚及び膜質の制御性を高めることができる。

【0083】

例えば、図９の時刻ｔ４から時刻ｔ５の間のパージを行わずに、ガスを改質ガスから窒化ガスに変え、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで高周波電圧をオフせずにオンの状態を維持し、プラズマを生成することができる。この場合にも、第１スイッチａ及び第２スイッチｂのオン・オフを設定することにより、基板処理装置１０内にてプラズマを着火させる領域をプラズマボックス１９と処理容器１１とから選択することができる。

【0084】

これにより、プラズマボックス１９でプラズマ着火し、次に処理容器１１でプラズマ着火するような２段階のプロセスやＡＬＤ法のようにガスをサイクリックに変えるプロセスにおいても、プロセス中に基板保持具３０を処理容器１１外に出す必要がない。例えば、次の第２実施形態のように、プロセス中にガス種の変更や圧力の変更等、プロセス条件に応じて、プラズマ着火領域を確実に制御できるため、ウェハ２上に形成された膜の膜厚の面内均一性及び膜質の向上の要求をより満足するプロセスを実現できる。

【0085】

＜第２実施形態＞
［着火制御方法及び成膜方法］
次に、第２実施形態に係る着火制御方法及び成膜方法について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係る着火制御方法及び成膜方法を示すフローチャートである。本例の着火制御方法は、基板処理装置１０により実行され、制御装置１００により制御される。基板処理装置１０は、制御装置１００による制御に従い、第１シーケンス、第２シーケンス、第３シーケンスの順にＡＬＤ法による成膜処理を行う。本例の着火制御方法は、図２の整合器５３の構成を例に挙げて説明する。成膜処理により形成される膜はガスＡ～ガスＧによる。

【0086】

本方法が開始されると、ステップＳ２１において制御装置１００は、ウェハ２を保持する基板保持具３０を処理容器１１の内部に搬入し、準備する。

【0087】

次に、ステップＳ２２において制御装置１００は、第１スイッチａ及び第２スイッチｂを設定する。プラズマ着火したい領域がプラズマボックス１９である場合、第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンに設定する。制御装置１００は、プラズマ着火したい領域が処理容器１１内である場合、第１スイッチａ及び第２スイッチｂの一方又は両方をオフに設定する。

【0088】

次に、ステップＳ２３において制御装置１００は、ガスＡを供給し、ガスＡを用いて処理Ｐ１を実行する。例えば、ステップＳ２３の処理Ｐ１ではではプラズマを用いず、ガスＡをウェハ２に吸着させる。次に、ステップＳ２４において制御装置１００は、ガスＡの供給を停止し、パージガスを処理容器１１の内部に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスＡをパージガスで置換する。

【0089】

次に、ステップＳ２５において制御装置１００は、ガスＢを供給し、高周波電圧を印加する。そして、ステップＳ２６において制御装置１００は、ガスＢをプラズマ化し、ガスＢにより生成されたプラズマを用いて処理Ｐ２を実行する。例えば、処理Ｐ２ではガスＢのプラズマによりウェハ２に形成された膜を改質させたり、膜の化学反応を促進させたりする。次に、ステップＳ２７において制御装置１００は、高周波電圧の印加を停止し、ガスＢの供給を停止し、パージガスを処理容器１１の内部に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスＢをパージガスで置換する。

【0090】

次に、ステップＳ２８において制御装置１００は、ガスＣを供給し、高周波電圧を印加する。そして、ステップＳ２９において制御装置１００は、ガスＣをプラズマ化し、ガスＣにより生成されたプラズマを用いて処理Ｐ３を実行する。例えば、処理Ｐ３ではガスＣのプラズマによりウェハ２に形成された膜を改質させたり、膜の窒化や酸化等、膜の化学反応を促進させたりする。次に、ステップＳ３０において制御装置１００は、高周波電圧の印加を停止し、ガスＣの供給を停止し、パージガスを処理容器１１の内部に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスＣをパージガスで置換する。

【0091】

次に、ステップＳ３１において制御装置１００は、第１設定回数Ｎ１（Ｎ１≧１）より多く繰り返したかを判定する。制御装置１００は、第１設定回数Ｎ１より多く繰り返していないと判定すると、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３～ステップＳ３０のサイクルを繰り返す。

【0092】

ステップＳ３１において制御装置１００は、第１設定回数Ｎ１より多く繰り返したと判定すると、所望の膜厚及び膜質の膜が形成されたので、第１シーケンスから第２シーケンスに移行し、ステップＳ３２においてスイッチを設定する。

【0093】

ステップＳ３２において制御装置１００は、ステップＳ３６及びＳ３９においてプラズマ着火したい領域がプラズマボックス１９である場合、第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンに設定する。制御装置１００は、プラズマ着火したい領域が処理容器１１内である場合、第１スイッチａ及び第２スイッチｂの一方をオフに設定し、他方をオンに設定する。

【0094】

次に、ステップＳ３３において制御装置１００は、ガスＤを供給し、ガスＤを用いて処理Ｐ４を実行する。次に、ステップＳ３４において制御装置１００は、ガスＤの供給を停止し、パージガスを処理容器１１の内部に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスＤをパージガスで置換する。

【0095】

次に、ステップＳ３５において制御装置１００は、ガスＥを供給し、高周波電圧を印加する。そして、ステップＳ３６において制御装置１００は、ガスＥをプラズマ化し、ガスＥにより生成されたプラズマを用いて処理Ｐ５を実行する。次に、ステップＳ３７において制御装置１００は、高周波電圧の印加を停止し、ガスＥの供給を停止し、パージガスを処理容器１１の内部に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスＥをパージガスで置換する。

【0096】

次に、ステップＳ３８において制御装置１００は、ガスＦを供給し、高周波電圧を印加する。そして、ステップＳ３９において制御装置１００は、ガスＦをプラズマ化し、ガスＦにより生成されたプラズマを用いて処理Ｐ６を実行する。次に、ステップＳ４０において制御装置１００は、高周波電圧の印加を停止し、ガスＦの供給を停止し、パージガスを処理容器１１の内部に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスＦをパージガスで置換する。

【0097】

次に、ステップＳ４１において制御装置１００は、第２設定回数Ｎ２（Ｎ２≧１）より多く繰り返したかを判定する。制御装置１００は、第２設定回数Ｎ２より多く繰り返していないと判定すると、ステップＳ３３に戻り、ステップＳ３３～ステップＳ４０のサイクルを繰り返す。

【0098】

ステップＳ４１において制御装置１００は、第２設定回数Ｎ２より多く繰り返したと判定すると、所望の膜厚及び膜質の膜が形成されたので、第２シーケンスから第３シーケンスに移行し、ステップＳ４２においてスイッチを設定する。

【0099】

ステップＳ４２において制御装置１００は、第１スイッチａ及び第２スイッチｂを設定する。プラズマ着火したい領域がプラズマボックス１９である場合、第１スイッチａ及び第２スイッチｂをオンに設定する。制御装置１００は、プラズマ着火したい領域が処理容器１１内である場合、第１スイッチａ及び第２スイッチｂの一方をオフに設定し、他方をオンに設定する。

【0100】

次に、ステップＳ４３において制御装置１００は、ガスＧを供給し、高周波電圧を印加する。そして、ステップＳ４４において制御装置１００は、ガスＧをプラズマ化し、ガスＧにより生成されたプラズマを用いて処理Ｐ７を実行する。次に、ステップＳ４５において制御装置１００は、高周波電圧の印加を停止し、ガスＧの供給を停止し、パージガスを処理容器１１の内部に供給し、処理容器１１の内部に残留するガスＧをパージガスで置換する。

【0101】

次に、ステップＳ４６において制御装置１００は、第３設定回数Ｎ３（Ｎ３≧１）より多く繰り返したかを判定する。制御装置１００は、第３設定回数Ｎ３より多く繰り返していないと判定すると、ステップＳ４３に戻り、ステップＳ４３～ステップＳ４５のサイクルを繰り返す。

【0102】

ステップＳ４６において制御装置１００は、第３設定回数Ｎ３より多く繰り返したと判定すると、所望の膜厚及び膜質の積層膜が形成されたので、本処理を終了する。

【0103】

なお、図１０の第２実施形態にかかる着火制御方法及び成膜は一例であり、複数のシーケンスを有していれば、シーケンスの数は３つに限られない。また、各シーケンスはＡＬＤ法による成膜に限られず、ＣＶＤ法による成膜、エッチング、クリーニング等であってもよい。

【0104】

各シーケンスの間にスイッチの設定を行い、着火制御方法を実行することにより、各シーケンスにおいてプラズマを着火させる領域を選択することができる。これにより、異常放電を生じさせずにプラズマ着火領域を選択的に変更することができ、ウェハ上に形成された膜の膜厚の面内均一性及び膜質の向上させることができる。

【0105】

以上に説明したように、実施形態の着火制御方法、成膜方法及び基板処理装置によれば、プラズマ着火させる領域をプラズマボックスと処理容器とから選択できる。これにより、ウェハ２上に形成された膜の膜厚及び膜質の制御性を高めることができる。

【0106】

今回開示された実施形態に係る着火制御方法、成膜方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【0107】

今回開示された実施形態に係る着火制御方法、成膜方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【0108】

本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。

【符号の説明】

【0109】

１０ 基板処理装置
１１ 処理容器
１９ プラズマボックス
５３、５３ａ～５３ｃ 整合器
５７ 第１可変コンデンサ
５８ 第２可変コンデンサ
１００ 制御装置
ａ 第１スイッチ
ｂ 第２スイッチ
ｃ 第３スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】