JP2006156695A

JP2006156695A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2006156695A
Application number: JP2004344948A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Ishimaru; 信雄石丸
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】プラズマダメージの発生を防止する。
【解決手段】複数枚のウエハ１を一括処理する処理室３２を形成したプロセスチューブ３１と、処理室３２にジクロロシランガス７３を供給するガス供給管３８と、処理室３２にアンモニアガス７１を供給するガス供給管５０と、処理室３２を排気する排気管３５と、処理室３２にプラズマを励起させる一対の放電電極５７、５７と、プラズマで励起された活性種７２を処理室３２に吹き出す吹出口４９を有するプラズマ室４８とを備えたＡＬＤ装置において、処理室３２内におけるプラズマ室４８の片脇に検出電極６５を配置し、検出電極６５に高周波電流検出器６６を接続する。プラズマ室４８から漏洩した高周波電流を早期に検出できるので、処理室３２のウエハ１にプラズマダメージが発生するのを防止する対策を講ずることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板処理装置、特に、バッチ式リモートプラズマ処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、半導体素子を含む半導体集積回路を作り込む半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に絶縁膜や金属膜を堆積（デポジション）するのに利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法において低温下でウエハに成膜する基板処理装置として、複数枚のウエハを一括して処理する処理室を形成したプロセスチューブと、処理室内に処理ガスを供給するガス供給手段と、処理室内を排気する排気手段と、処理室内にてプラズマを生成させて処理ガスを励起させる高周波電力が印加される一対の放電電極とを備えているバッチ式リモートプラズマ処理装置が、提案されている。例えば、特許文献１参照。
特開２００２−２８０３７８号公報

このようなバッチ式リモートプラズマ処理装置においては、一対の放電電極に発振器で発生する高周波電力を高周波トランスを経由することにより、放電電極から処理室内への放電電流を遮断し、寄生プラズマが発生するのを防止することが、考えられる。

しかしながら、前記したバッチ式リモートプラズマ処理装置においては、高周波トランスの絶縁性が低下した場合には、プラズマが処理室に漏洩してしまい、ウエハにプラズマダメージを与えてしまうという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。

本発明の目的は、プラズマダメージの発生を防止することができる基板処理装置を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、基板を収容して処理する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を排気する排気手段と、前記処理室内にてプラズマを生成させて前記処理ガスを励起させる高周波電力が印加される一対の電極と、前記処理室内に配置されて前記処理室内のプラズマの生成状態を検出するプラズマ検出手段と、を備えていることを特徴とする。

前記手段によれば、処理室内のプラズマの生成状態を検出することができるので、プラズマダメージの発生を防止する対策を講ずることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ウエハ等の基板へのプラズマ処理例としてのプラズマＣＶＤ法の一つである原子層成膜（Atomic Layer Deposition 。以下、ＡＬＤという。）法を実施するＡＬＤ装置として構成されている。
ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となるガスを１種類ずつ順次に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う方法である。
例えば、シリコン窒化（ＳｉＮｘ）膜を形成する場合のＡＬＤ法においては、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ 。ＤＣＳ）ガスとアンモニア（ＮＨ₃ ）ガスを用いて、３００〜６００℃の低温で、高品質の成膜が可能である。
そして、複数種類の反応性ガスは１種類ずつ順次に供給する。また、膜厚の制御は反応性ガス供給のサイクル数によって実行することができる。例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合には、複数種類のガスの供給は２０サイクル行う。

図１に示されているように、本実施の形態に係るＡＬＤ装置１０は筐体１１を備えており、筐体１１の前面にはカセット授受ユニット１２が設備されている。カセット授受ユニット１２はウエハ１のキャリアであるカセット２を二台載置することができるカセットステージ１３を備えており、カセットステージ１３は９０度回転することにより、カセット２を水平姿勢にさせるように構成されている。カセットステージ１３の下方にはウエハ姿勢整合装置１４が二組設備されている。
そして、外部搬送装置（図示せず）によって搬送されて来たカセット２がカセットステージ１３に垂直姿勢（カセット２に収納されたウエハ１が垂直になる状態）で載置されると、ウエハ姿勢整合装置１４がカセット２に収納されたウエハ１のノッチやオリエンテーションフラットが同一になるようにウエハ１の姿勢を整合する。

筐体１１の内部にはカセット授受ユニット１２に対向してカセット棚１５が設備されており、カセット授受ユニット１２の上方には予備カセット棚１６が設備されている。
カセット授受ユニット１２とカセット棚１５との間には、カセット移載装置１７が設備されている。カセット移載装置１７は前後方向に進退可能なロボットアーム１８を備えており、ロボットアーム１８は横行および昇降可能に構成されている。ロボットアーム１８は進退、昇降および横行の協働によって、カセットステージ１３の上の水平姿勢となったカセット２をカセット棚１５または予備カセット棚１６へ搬送して移載するように構成されている。

カセット棚１５の後方には複数枚のウエハ１を一括して移載することができるウエハ移載装置１９が回転および昇降可能に設備されている。ウエハ移載装置１９は進退可能なウエハ保持部２０を備えており、ウエハ保持部２０には複数枚のウエハ保持プレート２１が水平に取り付けられている。なお、ウエハ移載装置１９はウエハ１を一枚ずつ移載するように構成される場合もある。
ウエハ移載装置１９の後方には、複数枚のウエハ１を保持したボート２５を昇降させるボートエレベータ２２が設備されており、ボートエレベータ２２のアーム２３にはボート２５がシールキャップ２４を介して水平に設置されている。

図２に示されているように、シールキャップ２４はプロセスチューブ３１の炉口３３の内径よりも大径の外径を有する円盤形状に形成されている。シールキャップ２４はプロセスチューブ３１の下端面にシールリング２４ａを挟んで当接することにより、プロセスチューブ３１の炉口３３を閉塞するようになっている。シールキャップ２４の中心線上にはボート２５が断熱キャップ部２６を介して垂直に立脚されて支持されている。
シールキャップ２４の中心線上には回転軸２７が挿通されており、回転軸２７はシールキャップ２４と共に昇降し、かつ、回転駆動装置２８によって回転されるように構成されている。回転軸２７の上端には支持板２９が水平に固定されており、支持板２９の上にはボート２５が断熱キャップ部２６を介して垂直に立脚されて支持されている。

ボート２５は上下で一対の端板２５ａ、２５ｂと、両端板２５ａと２５ｂとの間に架設されて垂直に配設された複数本（本実施の形態では三本）の保持部材２５ｃとを備えている。各保持部材２５ｃには多数条の保持溝２５ｄが長手方向に等間隔に配されて、同一平面内で互いに対向して開口するように没設されている。
そして、ウエハ１の外周縁辺が各保持部材２５ｃの多数条の保持溝２５ｄ間にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ１がボート２５に水平にかつ互いに中心を揃えられた状態で整列されて保持されるようになっている。

図２〜図４に示されているように、ＡＬＤ装置１０は石英（ＳｉＯ₂ ）が用いられて一体的に形成されたプロセスチューブ３１を備えている。プロセスチューブ３１は一端が開口し他端が閉塞した円筒形状に形成されており、プロセスチューブ３１は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
プロセスチューブ３１の筒中空部は複数枚のウエハ１を収容して処理する処理室３２を形成しており、プロセスチューブ３１の下端開口はウエハ１を出し入れする炉口３３を形成している。プロセスチューブ３１の内径は取り扱うウエハ１の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
プロセスチューブ３１の外部にはプロセスチューブ３１の周囲を包囲するヒータユニット３４が同心円に設備されており、ヒータユニット３４は処理室３２を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。ヒータユニット３４はＡＬＤ装置１０の筐体１１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。

プロセスチューブ３１の炉口３３の付近における側壁の一部には、処理室３２を真空引きする排気管３５の一端が接続されている。図３に示されているように、排気管３５の他端は可変流量制御弁３７を介して真空ポンプ３６に接続されている。
なお、可変流量制御弁３７は弁体の開度を調節して排気量を調整することにより、処理室３２の圧力を制御するように構成されている。

プロセスチューブ３１の炉口３３の付近の側壁における排気管３５と略１８０度反対側の位置には、ガス供給管３８の一端が接続されている。図３に示されているように、ガス供給管３８の他端はＡＬＤ法における所定のガス種を供給するガス供給源３９に接続されている。ガス供給管３８の途中にはガス供給源３９の側から順に、可変流量制御弁４０と上流側開閉弁４１とガス溜め４２と下流側開閉弁４３とが介設されている。
プロセスチューブ３１におけるガス供給管３８と対向する部分には、樋形状の隔壁４４がプロセスチューブ３１の内周面と平行で上下方向に延在するように敷設されており、隔壁４４はガス供給室４５を形成するように構成されている。
図４に示されているように、隔壁４４には複数個の吹出口４６がボート２５の上下で隣り合うウエハ１、１間に対向するように配列されて開設されており、各吹出口４６はガス供給室４５に供給されたガスを均等に吹き出させるように設定されている。
吹出口４６の開口面積はガス供給室４５と処理室３２との差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチに設定することが好ましい。しかし、ガス供給室４５と処理室３２との差圧が大きい場合には、上流側から下流側に向かって吹出口４６の開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすることが好ましい。

プロセスチューブ３１の炉口３３の付近の側壁における排気管３５と略９０度離れた位置には、プラズマ室４８を形成した樋形状の隔壁（以下、プラズマ室壁という。）４７がプロセスチューブ３１の内周面と平行で上下方向に延在するように敷設されている。
図３に示されているように、プラズマ室壁４７の内向きの側壁の断面形状は円弧形に形成されており、その周方向の幅は略６０度に設定されている。プラズマ室壁４７の内向きの側壁における排気管３５側の端部には、複数個の吹出口４９がボート２５の上下で隣り合うウエハ１、１間に対向するように配列されて開設されており、各吹出口４９はプラズマ室４８に供給されたガスを均等に吹き出させるように設定されている。そして、プラズマ室壁４７の吹出口４９と、ガス供給室４５を形成した隔壁４４の吹出口４６との位相差は、約１２０度に設定されている。
プラズマ室壁４７の吹出口４９の開口面積はプラズマ室４８と処理室３２との差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチに設定することが好ましい。しかし、プラズマ室４８と処理室３２との差圧が大きい場合には、上流側から下流側に向かって吹出口４９の開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすることが好ましい。

プロセスチューブ３１の炉口３３の付近の側壁におけるプラズマ室壁４７の吹出口４９と反対側の位置には、ガス供給管５０の一端が接続されており、ガス供給管５０の他端はＡＬＤ法における所定のガス種を供給するガス供給源５１に接続されている。ガス供給管５０の途中には可変流量制御弁５２と開閉弁５３とが、ガス供給源５１の側から順に介設されている。
また、ガス供給管５０のプラズマ室壁４７の内部側端にはノズル５４の一端が接続されており、ノズル５４は垂直に立脚されている。ノズル５４には複数個のガス供給口５５が垂直方向に等間隔に配置されて、それぞれ周方向内向きに開設されている。

プラズマ室４８の内部には一対の保護管５６、５６が、プラズマ室４８の中心線を挟んで互いに反対側に対称形にそれぞれ配置されて、上下方向に延在するように敷設されている。各保護管５６は誘電体が使用されて上端が閉塞した細長い円形のパイプ形状に形成されており、各保護管５６の下端部は適度に屈曲されて、プロセスチューブ３１の側壁を貫通して外部に突き出されている。各保護管５６の中空部内は処理室３２の外部（大気圧）に連通されている。
両保護管５６、５６の中空部には導電材料が使用されて細長い棒状に形成された放電電極５７が一対、それぞれ同心的に敷設されており、両放電電極５７、５７間には高周波電力を印加する高周波電源５８が整合器５９を介して電気的に接続されている。
高周波電源５８および整合器５９はコントローラ６０によって制御されるようになっている。また、コントローラ６０は可変流量制御弁３７、４０、５２や開閉弁４１、４３、５３およびヒータユニット３４等を制御するようになっている。

プロセスチューブ３１の炉口３３の付近の側壁におけるプラズマ室壁４７と１８０度反対側の位置には、カスケード温度計としての熱電対６１を敷設するための保護管６２が一対、それぞれ垂直に立設されている。各熱電対６１はコントローラ６０に温度測定結果を送信するようになっており、コントローラ６０は温度測定結果に基づいてヒータユニット３４等を制御するようになっている。

本実施の形態においては、図３に示されているように、一対の放電電極５７、５７と整合器５９との間には、寄生プラズマが発生するのを防止するための高周波トランス６３が介設されている。
また、処理室３２内におけるプラズマ室４８の片脇には、保護管６４が上下方向に延在するように敷設されている。保護管６４は誘電体が使用されて上端が閉塞した細長い円形のパイプ形状に形成されており、保護管６４の下端部は適度に屈曲されて、プロセスチューブ３１の側壁を貫通して外部に突き出されている。
保護管６４の中空部には、処理室３２内のプラズマの生成状態を検出するプラズマ検出手段としての検出電極６５が同心的に敷設されており、検出電極６５は導電材料が使用されて細長い棒状に形成されている。検出電極６５の外側端には高周波電流を検出する高周波電流検出器６６が接続されている。高周波電流検出器６６はコントローラ６０に接続されており、検出結果をコントローラ６０に送信するようになっている。

次に、以上の構成に係るＡＬＤ装置１０を使用したＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。

まず、基板処理装置としての全体の流れを説明する。
図２に示されているように、ＡＬＤ装置１０の被処理基板としてのウエハ１は複数枚がボート２５にウエハ移載装置１９によって装填（チャージング）される。
複数枚のウエハ１が装填されたボート２５は、シールキャップ２４および回転軸２７と共にボートエレベータ２２によって上昇されて、プロセスチューブ３１の処理室３２に搬入（ボートローディング）される。

図５に示されているように、ウエハ１群を保持したボート２５が処理室３２に搬入されて、処理室３２がシールキャップ２４によってシールされると、処理室３２は排気管３５に接続された真空ポンプ３６によって所定の圧力以下に排気され、ヒータユニット３４への供給電力が上昇されることにより、処理室３２の温度が所定の温度に上昇される。
ヒータユニット３４がホットウオール形構造であることにより、処理室３２の温度は全体にわたって均一に維持された状態になり、その結果、ボート２５に保持されたウエハ１群の温度分布は全長にわたって均一になるとともに、各ウエハ１の面内の温度分布も均一かつ同一になる。

処理室３２の温度が予め設定された値に達して安定した後に、後述するＡＬＤ法による成膜作業が実施される。

所定の成膜作業が完了すると、シールキャップ２４がボートエレベータ２２によって下降されることにより炉口３３が開口されるとともに、ボート２５に保持された状態でウエハ１群が炉口３３から処理室３２の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
処理室３２の外部に搬出されたウエハ１群は、ボート２５からウエハ移載装置１９によってディスチャージングされる（降ろされる）。
以降、前記した作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ１が一括してバッチ処理される。

次に、ＡＬＤ法による成膜作業を、ジクロロシランガスとアンモニアガスとを用いてシリコン窒化膜を形成する場合について説明する。
ジクロロシランガスとアンモニアガスとを用いてシリコン窒化膜を形成する場合には、次の第一ステップ、第二ステップおよび第三ステップが順に実施される。

第一ステップにおいては、プラズマ励起の必要なアンモニアガスと、プラズマ励起の必要のないジクロロシランガスとが併行して流される。
図６に示されているように、ガス供給管５０に設けた開閉弁５３および排気管３５に設けた可変流量制御弁３７が共に開けられる。ガス供給管５０から可変流量制御弁５２によって流量調整されたアンモニアガス７１が、ノズル５４のガス供給口５５からプラズマ室４８へ噴出する。
また、一対の放電電極５７、５７間には高周波電力が高周波電源５８から整合器５９および高周波トランス６３を介して印加される。プラズマ室４８に噴出したアンモニアガス７１はプラズマ励起され、活性種７２として処理室３２に供給されつつ排気管３５から排気される。
アンモニアガス７１をプラズマ励起することによって活性種７２として処理室３２に供給し排気するときは、可変流量制御弁３７を適正に調整することにより、処理室３２の圧力を１０〜１００Ｐａとする。
可変流量制御弁５２によって制御されるアンモニアガス７１の供給流量は、１０００〜１００００ｓｃｃｍ（スタンダード・立方センチメートル）である。
アンモニアガス７１をプラズマ励起することによって得られた活性種７２にウエハ１を晒す時間は、２〜１２０秒間である。
このときのヒータユニット３４の制御温度は、ウエハの温度が３００〜６００℃になるように設定されている。アンモニアガス７１は反応温度が高いために、このときのウエハ温度（３００〜６００℃）では反応しない。したがって、アンモニアガス７１をプラズマ励起することによって活性種７２としてから供給することにより、ウエハ１の温度が低い温度範囲のままであっても、アンモニアガス７１をウエハに堆積させることができる。

このアンモニアガス７１をプラズマ励起することによって活性種７２として処理室３２に供給しているときに、図６に示されているように、ガス供給管３８の上流側開閉弁４１が開かれるとともに、下流側開閉弁４３が閉められることにより、プラズマ励起の必要のないジクロロシランガス７３がガス溜め４２へ流される。これにより、ジクロロシランガス７３が上流側開閉弁４１と下流側開閉弁４３との間に設けたガス溜め４２に溜まる。
このとき、処理室３２に流れているガスはアンモニアガス７１をプラズマ励起することにより得られた活性種７２であり、処理室３２内にはジクロロシランガス７３は存在しない。したがって、アンモニアガス７１は気相反応を起こすことはなく、プラズマによって励起されて活性種７２となったアンモニアガス７１は、ウエハ１の上の下地膜と表面反応する。

第二ステップにおいては、図７に示されているように、ガス供給管５０の開閉弁５３が閉められて、アンモニアガス７１の供給は停止される。
他方、ジクロロシランガス７３のガス溜め４２への供給は継続される。所定圧かつ所定量のジクロロシランガス７３がガス溜め４２に溜まったら、上流側開閉弁４１も閉められる（図３参照）。これにより、ジクロロシランガス７３がガス溜め４２に閉じ込められる。ジクロロシランガス７３は圧力が２００００Ｐａ以上になるようにガス溜め４２内に溜められる。
また、ガス溜め４２と処理室３２との間のコンダクタンスが１．５×１０^-3ｍ³ ／ｓ以上になるように、可変流量制御弁４０および開閉弁４１、４３と可変流量制御弁３７とがコントローラ６０によって制御される。
さらに、処理室３２の容積とこれに対する必要なガス溜め４２の容積との比として考えると、処理室３２の容積が１００ｌ（リットル）の場合においては、ガス溜め４２の容積は１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜め４２は処理室３２の容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。
そして、図７に示されているように、排気管３５の可変流量制御弁３７は開いたままにして、処理室３２を真空ポンプ３６によって２０Ｐａ以下に排気することにより、残留したアンモニアガス７１を処理室３２から排除する。この際に、窒素ガス等の不活性ガスを処理室３２に供給すると、残留したアンモニアガス７１を処理室３２からより一層効果的に排除することができる。

第三ステップにおいては、処理室３２の排気が終わったら、図８に示されているように、排気管３５の可変流量制御弁３７が閉じられて、排気が停止されるとともに、ガス供給管３８の下流側開閉弁４３が開かれる。これにより、ガス溜め４２に溜められたジクロロシランガス７３が処理室３２に一気に供給される。このとき、排気管３５の可変流量制御弁３７が閉じられているので、処理室３２内の圧力は急激に上昇して、約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧する。
ジクロロシランガス７３を供給するための時間は２〜４秒に設定し、その後、上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とする。このときのウエハの温度はアンモニアガス７１の供給時と同じく、３００〜６００℃である。
このジクロロシランガス７３の供給によって、ウエハ１の下地膜の上のアンモニアガス７１とジクロロシランガス７３とが表面反応して、シリコン窒化膜がウエハ１の上に形成される。
図示は省略するが、成膜後には下流側開閉弁４３が閉じられるとともに、可変流量制御弁３７が開けられて、処理室３２が真空排気され、成膜に寄与した後に残留したジクロロシランガス７３が排除される。このときに窒素ガス等の不活性ガスを処理室３２に供給すると、成膜に寄与した後に残留したジクロロシランガス７３を処理室３２からより一層効果的に排除することができる。
そして、上流側開閉弁４１が開かれて、第一ステップのガス溜め４２へのジクロロシランガス７３の供給が開始される。

以上の第一ステップ〜第三ステップが１サイクルとされ、このサイクルが複数回繰り返されることにより、所定の膜厚のシリコン窒化膜がウエハ１の上に形成される。

ところで、ＡＬＤ法においては、原料ガスは下地膜表面に吸着する。この原料ガスの吸着量は、原料ガスの圧力および原料ガスの暴露時間に比例する。したがって、所望する一定量の原料ガスを短時間で吸着させるためには、原料ガスの圧力を短時間で上昇させる必要がある。
本実施の形態においては、可変流量制御弁３７を閉じたうえで、ガス溜め４２に溜めたジクロロシランガス７３を瞬間的に処理室３２に供給しているので、処理室３２のジクロロシランガス７３の圧力を急激に上昇させることができ、所望する一定量のジクロロシランガス７３を瞬間的に吸着させることができる。

しかも、本実施の形態では、ジクロロシランガス７３をガス溜め４２に溜めるための特別なステップ（時間）を必要としない。なぜならば、アンモニアガス７１をプラズマ励起することによって活性種７２として供給しつつ処理室３２を排気している間に、ガス溜め４２にジクロロシランガス７３を並行して溜めているからである。
また、処理室３２内を排気してアンモニアガス７１を除去してからジクロロシランガス７３を処理室３２に供給するので、アンモニアガス７１とジクロロシランガス７３とはウエハ１に向かう途中で反応しない。つまり、処理室３２に供給されたジクロロシランガス７３は、ウエハ１に予め吸着したアンモニアガス７１だけと有効に反応する。

ところで、以上のＡＬＤ装置１０を使用したＡＬＤ法においては、高周波トランス６３が正常に機能することにより、一対の放電電極５７、５７からのプラズマ室４８外への放電電流を遮断している場合には、高周波電流が処理室３２内におけるプラズマ室４８の外部に漏洩しない。
しかし、高周波トランス６３の絶縁性が低下し、一対の放電電極５７、５７からのプラズマ室４８外への放電電流を遮断することができなくなると、高周波電流が処理室３２内におけるプラズマ室４８の外部に漏洩するために、処理室３２に寄生プラズマが発生するという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。この寄生プラズマは処理室３２のウエハ１にプラズマダメージを与えるために、ＡＬＤ装置１０の歩留りの低下等の原因になる。

そこで、本実施の形態に係るＡＤＬ装置１０においては、処理室３２内におけるプラズマ室４８の片脇に検出電極６５を配置するとともに、この検出電極６５に高周波電流検出器６６を接続することにより、プラズマ室４８から漏洩した高周波電流を早期に検出してプラズマダメージが発生するのを防止する対策を講ずるように構成している。

すなわち、前述したＡＬＤ装置１０を使用したＡＬＤ法において、高周波トランス６３が正常に機能することにより、一対の放電電極５７、５７からのプラズマ室４８外への放電電流を遮断している場合には、検出電極６５に接続された高周波電流検出器６６による高周波電流は検出されない。
しかし、高周波トランス６３の絶縁性が低下し、一対の放電電極５７、５７からのプラズマ室４８外への放電電流を遮断することができなくなると、漏洩した高周波電流によって検出電極６５に電流が誘起されるために、検出電極６５に接続された高周波電流検出器６６によって高周波電流が検出されるようになる。
高周波電流検出器６６から高周波電流を検出した信号が送信されて来ると、コントローラ６０はプラズマダメージの発生の可能性を警報する。そして、ＡＬＤ装置１０のオペレータは、その警報に従って高周波トランス６３の保守点検等の適当な処置を講ずる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) 処理室３２内におけるプラズマ室４８の片脇に検出電極６５を配置するとともに、この検出電極６５に高周波電流検出器６６を接続することにより、プラズマ室４８から漏洩した高周波電流を早期に検出することができるので、プラズマダメージが発生するのを回避することができる。

2) プラズマダメージが発生するのを回避することにより、ＡＬＤ装置によるＡＬＤ法ひいてはＩＣの製造方法の歩留りを向上させることができるとともに、ＩＣの品質および信頼性を向上させることができる。

3) 検出電極を棒状に形成し放電電極と平行に敷設することにより、漏洩する高周波電流を処理室の全長にわたって検出することができるので、検出電極すわなち高周波電流検出器の検出精度を向上させることができる。

4) 検出電極を放電電極と同様な構造に構成することにより、ＡＬＤ装置の製造コストの増加を抑制することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

前記実施の形態では、ジクロロシランとアンモニアとを交互に供給してシリコン窒化膜を低温下で適正かつ精密に形成する場合について説明したが、ＡＬＤ装置は、キャパシタの静電容量部のＴａ₂ Ｏ₅ 膜に介在したカーボンを除去する場合、その他の膜種に介在した異物（その膜種以外の分子や原子等）を除去する場合、ウエハにＡＬＤ膜を形成する場合、拡散する場合、熱処理する場合等に適用することができる。
例えば、ＩＣの一例であるＤＲＡＭのゲート電極用の酸化膜を窒化する処理において、ガス供給管に窒素ガスまたはアンモニアガスまたは一酸化窒素（Ｎ₂ Ｏ）を供給し、処理室を室温〜７５０℃に加熱することにより、酸化膜の表面を窒化することができた。
また、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜が形成される前のシリコンウエハの表面を水素（Ｈ₂ ）ガスの活性粒子によってプラズマ処理したところ、自然酸化膜を除去することができ、所望のＳｉＧｅ膜を形成することができた。

また、前記実施の形態ではＡＬＤ装置について説明したが、本発明はこれに限らず、他のＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、拡散装置およびアニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。

前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。

本発明の実施の形態であるＡＬＤ装置を示す一部省略斜視図である。その主要部を示す正面断面図である。図２のIII-III 線に沿う回路図付き平面断面図である。図３のIV−IV線に沿う側面断面図である。その成膜処理時を示す側面断面図である。ＡＬＤ法の第一ステップを示す回路図付き平面断面図である。ＡＬＤ法の第二ステップを示す回路図付き平面断面図である。ＡＬＤ法の第三ステップを示す回路図付き平面断面図である。

符号の説明

１…ウエハ（被処理基板）、２…カセット、１０…ＡＬＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形リモートプラズマ処理装置）、１１…筐体、１２…カセット授受ユニット、１３…カセットステージ、１４…ウエハ姿勢整合装置、１５…カセット棚、１６…予備カセット棚、１７…カセット移載装置、１８…ロボットアーム、１９…ウエハ移載装置、２０…ウエハ保持部、２１…ウエハ保持プレート、２２…ボートエレベータ、２３…アーム、２４…シールキャップ、２４ａ…シールリング、２５…ボート、２５ａ、２５ｂ…端板、２５ｃ…保持部材、２５ｄ…保持溝、２６…断熱キャップ部、２７…回転軸、２８…回転駆動装置、２９…支持板、３１…プロセスチューブ、３２…処理室、３３…炉口、３４…ヒータユニット、３５…排気管、３６…真空ポンプ、３７…可変流量制御弁、３８…ガス供給管、３９…ガス供給源、４０…可変流量制御弁、４１…上流側開閉弁、４２…ガス溜め、４３…下流側開閉弁、４４…隔壁、４５…ガス供給室、４６…吹出口、４７…隔壁、４８…プラズマ室、４９…吹出口、５０…ガス供給管、５１…ガス供給源、５２…可変流量制御弁、５３…開閉弁、５４…ノズル、５５…ガス供給口、５６…保護管、５７…放電電極、５８…高周波電源、５９…整合器、６０…コントローラ、６１…熱電対（カスケード温度計）、６２…保護管、６３…高周波トランス、６４…保護管、６５…検出電極（プラズマ検出手段）、６６…高周波電流検出器（プラズマ検出手段）、７１…アンモニアガス、７２…活性種、７３…ジクロロシランガス。

Claims

基板を収容して処理する処理室と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を排気する排気手段と、前記処理室内にてプラズマを生成させて前記処理ガスを励起させる高周波電力が印加される一対の電極と、前記処理室内に配置されて前記処理室内のプラズマの生成状態を検出するプラズマ検出手段と、を備えていることを特徴とする基板処理装置。