CN105938796B - 基板处理装置以及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基板处理装置以及基板处理方法。基板处理装置包括：旋转台，其以能够旋转的方式设置于真空容器内，能够载置基板；第1反应气体供给部，其能够向旋转台的表面供给第1反应气体；第2反应气体供给部，其沿着旋转台的周向与第1反应气体供给部分开地设置，能够向旋转台的表面供给与第1反应气体发生反应的第2反应气体；活化气体供给部，其沿着旋转台的周向与第1反应气体供给部以及第2反应气体供给部分开地设置，能够向旋转台的表面供给被活化了的蚀刻气体；多个吹扫气体供给部，其沿着旋转台的周向与活化气体供给部接近地设置，能够向旋转台的表面供给吹扫气体，能够对从多个吹扫气体供给部分别供给的吹扫气体的流量独立地进行控制。

Description

基板处理装置以及基板处理方法
技术领域
本发明涉及基板处理装置以及基板处理方法。
背景技术
随着半导体器件的电路图案的进一步的微细化，对于构成半导体器件的各种膜也要求了进一步的薄膜化以及均匀化。作为满足这样的要求的成膜方法，公知有所谓的分子层沉积(MLD：Molecular Layer Deposition)法、或原子层沉积(ALD：Atomic Layerdeposition)法，其中，将第1反应气体向基板供给而使第1反应气体吸附于基板的表面，接着，将第2反应气体向基板供给而使吸附到基板的表面的第1反应气体和第2反应气体发生反应，从而由反应生成物构成的膜沉积于基板(例如，参照日本特开2010－56470号公报)。
根据这样的成膜方法，反应气体可(准)自饱和地吸附于基板的表面，因此，能够实现较高的膜厚控制性、优异的均匀性、以及优异的埋入特性。
然而，随着电路图案的微细化，对于例如沟槽元件分离构造中的沟槽，随着线·空间·图案中的空间的纵横比变大，即使在MLD法、ALD法中也存在膜难以埋入沟槽、空间的情况。
例如，若欲用氧化硅膜埋入具有30nm左右的宽度的空间，则反应气体难以进入狭窄的空间的底部，因此，存在如下倾向：在划分空间的线侧壁的上端部附近的膜厚变厚，在底部侧，膜厚变薄。因此，存在埋入到空间的氧化硅膜产生空隙的情况。若这样的氧化硅膜例如在后续的蚀刻工序中被蚀刻，则有时在氧化硅膜的上表面形成有与空隙连通的开口。这样一来，蚀刻气体(或蚀刻液)有可能从这样的开口进入空隙而产生污染、或在随后的金属化之际金属有可能进入空隙中而产生缺陷。
这样的问题并不限于在MLD法、ALD法中产生，也可在化学气相沉积(CVD：ChemicalVapor Deposition)法中产生。例如，在通过用导电性物质的膜埋入被形成于半导体基板的连接孔而形成导电性的连接孔(所谓的插头(日文：プラグ))时，存在在插头中形成有空隙的情况。为了抑制这情况，提出了如下方法，在该方法中，在用导电性物质埋入连接孔时，通过反复进行利用蚀刻对形成于连接孔的上部的导电性物质的悬垂形状部进行去除的工序，从而形成抑制空隙产生的导电性连接孔(例如，参照日本特开2003－142484号公报)。
然而，在日本特开2003－142484号公报所记载的方法中，需要利用不同的装置进行导电性物质的膜的成膜和蚀刻，装置间的基板的输送、各装置内的处理条件的稳定化需要时间，因此，存在无法提高生产率这样的问题。
另外，为了解决该日本特开2003－142484号公报所记载的问题，作为能够降低在基板的表面形成的凹形状图案中的空隙的产生且以较高的生产率埋入的成膜装置以及成膜方法，提出了使用成膜装置在同一处理室内利用旋转台的旋转依次反复进行成膜、改性以及蚀刻的成膜方法，该成膜装置包括：旋转台，其用于载置基板；第1以及第2反应气体供给部，其能够向旋转台的基板载置面供给成膜用的第1以及第2反应气体；活化气体供给部，其用于使对第1以及第2反应气体彼此反应而生成的反应生成物进行改性的改性气体以及进行蚀刻的蚀刻气体活化并供给(例如，参照日本特开2012－209394号公报)。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述的特开2012－209394号公报所记载的成膜方法中，无法充分地控制基板面内内的蚀刻量分布，难以确保基板面内的蚀刻均匀性。
在本发明的一技术方案中，提供一种能够控制基板面内的蚀刻量分布的基板处理装置。
在本发明的一技术方案中，提供一种基板处理装置，该基板处理装置包括：旋转台，其以能够旋转的方式设置于真空容器内，能够载置基板；第1反应气体供给部，其能够向所述旋转台的表面供给第1反应气体；第2反应气体供给部，其沿着所述旋转台的周向与所述第1反应气体供给部分开地设置，能够向所述旋转台的表面供给与所述第1反应气体发生反应的第2反应气体；活化气体供给部，其沿着所述旋转台的周向与所述第1反应气体供给部以及所述第2反应气体供给部分开地设置，包括喷出部，该喷出部形成有能够向所述旋转台的表面供给被活化了的蚀刻气体的喷出孔；多个吹扫气体供给部，其沿着所述旋转台的周向与所述喷出孔接近地设置，能够向所述旋转台的表面供给吹扫气体，该基板处理装置能够对从所述多个吹扫气体供给部分别供给的所述吹扫气体的流量独立地进行控制。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的基板处理装置的概略剖视图。
图2是本发明的一实施方式的基板处理装置的概略俯视图。
图3是用于说明本发明的一实施方式的基板处理装置中的分离区域的局部剖视图。
图4是表示本发明的一实施方式的基板处理装置的另一截面的局部剖视图。
图5是用于说明本发明的一实施方式的基板处理装置中的第3处理区域的局部剖视图。
图6是本发明的一实施方式的基板处理装置的另一概略俯视图。
图7是用于说明本发明的一实施方式的基板处理装置中的第3处理区域的局部剖视图。
图8A－8D是表示蚀刻工序中的真空容器内的氟体积比例的模拟结果的图。
图9A－9C是表示蚀刻工序中的真空容器内的氟体积比例的模拟结果的另外的图。
图10A－10D是蚀刻工序中的真空容器内的氟体积比例的模拟结果的另外的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在本说明书以及附图中，通过对实质上具有相同的功能结构的结构要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。
(基板处理装置的结构)
对本发明的一实施方式的基板处理装置进行说明。图1是本发明的一实施方式的基板处理装置的概略剖视图。图2是本发明的一实施方式的基板处理装置的概略俯视图。图3是用于说明本发明的一实施方式的基板处理装置中的分离区域的局部剖视图。图4是表示本发明的一实施方式的基板处理装置的另一截面的局部剖视图。
如图1以及图2所示，本发明的一实施方式的基板处理装置包括：扁平的真空容器1，其具有大致圆形的俯视形状；旋转台2，其设置于该真空容器1内，在真空容器1的中心具有旋转中心。
真空容器1包括：具有有底的圆筒形状的容器主体12；顶板11，其例如隔着O形密封环等密封构件13以能够相对于容器主体12的上表面装卸的方式气密地配置于容器主体12的上表面。
旋转台2利用中心部被固定于圆筒形状的芯部21，该芯部21被固定于沿着铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯通真空容器1的底部14，其下端安装于使旋转轴22绕铅垂轴线旋转的驱动部23。旋转轴22以及驱动部23被收纳于上表面开口的筒状的壳体20内。该壳体20的设置于其上表面的凸缘部分气密地安装于真空容器1的底部14的下表面，维持壳体20的内部气氛和外部气氛之间的气密状态。
如图2所示，在旋转台2的表面沿着旋转方向(周向)设置有圆形状的凹部24，该凹部24能够载置多个(在图示的例子中为5张)基板即半导体晶圆(以下称为“晶圆W”。)。此外，在图2中，为了方便说明，仅在1个凹部24示出晶圆W。该凹部24具有比晶圆W的直径(例如300mm)稍大(例如大4mm)的内径和与晶圆W的厚度大致相等的深度。因而，若将晶圆W载置于凹部24，则晶圆W的表面和旋转台2的表面(没有载置晶圆W的区域)成为相同的高度。在凹部24的底面形成有供例如3根升降销贯通的贯通孔(均未图示)，该升降销用于支承晶圆W的背面而使晶圆W升降。
如图2所示，在旋转台2的上方配置有反应气体喷嘴31、32、分离气体喷嘴41、42以及活化气体供给部90。在图示的例子中，沿着真空容器1的周向隔开间隔地从输送口15(随后论述)顺时针地(旋转台2的旋转方向)依次排列有活化气体供给部90、分离气体喷嘴41、反应气体喷嘴31、分离气体喷嘴42以及反应气体喷嘴32。此外，反应气体喷嘴31是第1反应气体供给部的一个例子，反应气体喷嘴32是第2反应气体供给部的一个例子。
反应气体喷嘴31、32的作为各自的基端部的气体导入端口31a、32a被固定于容器主体12的外周壁，反应气体喷嘴31、32从真空容器1的外周壁导入真空容器1内。并且，反应气体喷嘴31、32以沿着容器主体12的半径方向与旋转台2平行地延伸的方式安装。
分离气体喷嘴41、42的作为各自的基端部的气体导入端口41a、42a被固定于容器主体12的外周壁，分离气体喷嘴41、42从真空容器1的外周壁导入真空容器1内。并且，分离气体喷嘴41、42以沿着容器主体12的半径方向与旋转台2平行地延伸的方式安装。
活化气体供给部90随后论述。
反应气体喷嘴31例如由石英形成，经由未图示的配管以及流量调整器等与作为第1反应气体的含Si(硅)气体的供给源(未图示)连接。反应气体喷嘴32例如由石英形成，经由未图示的配管以及流量调整器等与作为第2反应气体的氧化气体的供给源(未图示)连接。分离气体喷嘴41、42均经由未图示的配管以及流量调整阀等与分离气体的供给源(未图示)连接。
作为含Si气体，例如能够使用有机氨基硅烷气体，作为氧化气体，例如能够使用O3(臭氧)气体、O2(氧)气体。作为分离气体，例如能够使用N2(氮)气体、Ar(氩)气体。
在反应气体喷嘴31、32上，沿着反应气体喷嘴31、32的长度方向例如以10mm的间隔排列有朝向旋转台2开口的多个气体喷出孔33(参照图3)。反应气体喷嘴31的下方区域成为用于使含Si气体吸附于晶圆W的第1处理区域P1。反应气体喷嘴32的下方区域成为使在第1处理区域P1中吸附到晶圆W的含Si气体氧化的第2处理区域P2。
参照图2，与分离气体喷嘴41、42一起构成分离区域D的、从顶板11的背面朝向旋转台2突出的凸状部4设置于真空容器1。凸状部4具有顶部被切断成圆弧状而成的扇型的俯视形状，在本实施方式中，以内圆弧与突出部5(随后论述)连结、外圆弧沿着真空容器1的容器主体12的内周面的方式配置。
图3示出了真空容器1的沿着旋转台2的同心圆从反应气体喷嘴31到反应气体喷嘴32的截面。如图3所示，在真空容器1内，由于凸状部4而存在有作为凸状部4的下表面的平坦的较低的第1顶面44和位于该第1顶面44的周向两侧的、比第1顶面44高的第2顶面45。
第1顶面44具有顶部被切断成圆弧状而成的扇型的俯视形状。另外，如图所示，在凸状部4的周向中央形成有以沿着半径方向延伸的方式形成的槽部43，分离气体喷嘴42收容于槽部43内。另一个凸状部4也同样地形成有槽部43，在该槽部43内收容有分离气体喷嘴41。另外，较高的第2顶面45的下方的空间分别设置有反应气体喷嘴31、32。这些反应气体喷嘴31、32与第2顶面45分开地设置于晶圆W的附近。此外，为了便于说明，如图3所示，将设置有反应气体喷嘴31的、较高的第2顶面45的下方的空间设为空间481，将设置有反应气体喷嘴32的、较高的第2顶面45的下方的空间设为空间482。
第1顶面44与旋转台2之间形成有作为狭窄的空间的分离空间H。分离空间H能够使来自第1区域P1的含Si气体和来自第2区域P2的氧化气体分离。具体而言，若从分离气体喷嘴42喷出N2气体，则N2气体通过分离空间H而朝向空间481以及空间482流动。此时，N2气体在容积比空间481以及空间482的容积小的分离空间H中流动，能够使分离空间H的压力高于空间481以及空间482的压力。即，可在空间481和空间482之间形成压力势垒。另外，从分离空间H向空间481以及空间482流出的N2气体作为相对于来自第1区域P1的含Si气体和来自第2区域P2的氧化气体的下降流发挥作用。因而，含Si气体和氧化气体几乎都无法向分离空间H流入。因而，含Si气体和氧化气体在真空容器1内混合、发生反应的情况得以抑制。
另一方面，如图2所示，在顶板11的下表面设置有包围用于固定旋转台2的芯部21的外周的突出部5。在本实施方式中，该突出部5与凸状部4中的靠旋转中心侧的部位连续，该突出部5的下表面形成于与第1顶面44相同的高度。
此外，在图2中，为了便于说明，以在比第2顶面45低且比分离气体喷嘴41、42高的位置将容器主体12切断的方式示出了容器主体12及其内部。
之前参照的图1是沿着图2的I－I’线的剖视图，示出了设置有第2顶面45的区域，而图4是表示设置有第1顶面44的区域的剖视图。
如图4所示，在扇型的凸状部4的周缘部(真空容器1的外缘侧的部位)，以与旋转台2的外端面相对的方式形成有弯曲成L字型的弯曲部46。该弯曲部46与凸状部4同样地抑制反应气体从分离区域D的两侧进入而抑制两反应气体的混合。扇型的凸状部4设置于顶板11，顶板11可从容器主体12拆卸，因此，在弯曲部46的外周面和容器主体12之间存在微小的间隙。弯曲部46的内周面和旋转台2的外端面之间的间隙、以及弯曲部46的外周面和容器主体12之间的间隙例如被设定为与第1顶面44相对于旋转台2的表面的高度同样的尺寸。
容器主体12的内周壁在分离区域D中如图4所示那样接近弯曲部46的外周面而形成为铅垂面，但在分离区域D以外如图1所示那样例如从与旋转台2的外端面相对的部位在整个底部14向外方侧凹陷。以下，为了便于说明，将具有矩形的截面形状的、该凹陷而成的部分记作排气区域E。具体而言，将与第1处理区域P1连通的排气区域E记作第1排气区域E1，将与第2处理区域P2连通的排气区域E记作第2排气区域E2。在这些第1排气区域E1以及第2排气区域E2的底部分别形成有第1排气口61以及第2排气口62。如图1所示，第1排气口61以及第2排气口62分别经由排气管63与作为真空排气部件的例如真空泵64连接。另外，在排气管63上设置有压力调整部件65。
在旋转台2和真空容器1的底部14之间的空间中，如图1以及图4所示那样能够设置有作为加热部件的加热器单元7，能够隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热到由工艺制程确定的温度。在旋转台2的周缘附近的下方侧设置有环状的罩构件71，以抑制气体进入旋转台2的下方区域。罩构件71将从旋转台2的上方空间到排气区域E1、E2为止的气氛和放置有加热器单元7的气氛划分开。
该罩构件71包括：内侧构件71a，其以从下方侧与旋转台2的外缘部以及比外缘部靠外周侧的部位相对的方式设置；外侧构件71b，其设置于该内侧构件71a和真空容器1的内壁面之间。外侧构件71b在分离区域D中的形成于凸状部4的外缘部的弯曲部46的下方与弯曲部46接近地设置。内侧构件71a在旋转台2的外缘部下方(以及比外缘部稍靠外侧的部分的下方)整周地围绕加热器单元7。
底部14的位于比配置有加热器单元7的空间靠旋转中心侧的部位的部分以接近芯部21的位于旋转台2的下表面的中心部附近的部分的方式向上方侧突出而形成突出部12a。该突出部12a和芯部21之间成为狭窄的空间，另外，旋转轴22的贯通底部14的贯通孔的内周面和旋转轴22之间的间隙变窄，这些狭窄的空间与壳体20连通。并且，在壳体20上设置有用于将作为吹扫气体的N2气体向狭窄的空间内供给而进行吹扫的吹扫气体供给管72。
另外，在真空容器1的底部14，在加热器单元7的下方沿着周向以预定的角度间隔设置有用于对加热器单元7的配置空间进行吹扫的多个吹扫气体供给管73(图4中示出了一个吹扫气体供给管73)。另外，在加热器单元7和旋转台2之间设置有在整个周向上从外侧构件71b的内周壁(内侧构件71a的上表面)覆盖到突出部12a的上端部之间的盖构件7a，用来抑制气体进入设置有加热器单元7的区域。盖构件7a例如能够由石英制作。
另外，真空容器1的顶板11的中心部与分离气体供给管51连接，构成为向顶板11和芯部21之间的空间52供给作为分离气体的N2气体。供给到该空间52的分离气体经由突出部5和旋转台2之间的狭窄的空间50沿着旋转台2的晶圆载置区域侧的表面朝向周缘喷出。空间50可被分离气体维持成比空间481以及空间482的压力高的压力。因而，利用空间50抑制向第1处理区域P1供给的含Si气体和向第2处理区域P2供给的氧化气体通过中心区域C而混合的情况。即，空间50(或中心区域C)能够与分离空间H(或分离区域D)同样地发挥作用。
而且，如图2所示，在真空容器1的侧壁形成有用于在外部的输送臂10和旋转台2之间进行作为基板的晶圆W的交接的输送口15。该输送口15由未图示闸阀开闭。另外，对于在旋转台2上的晶圆载置区域即凹部24，在与该输送口15相对应的位置和输送臂10之间进行晶圆W的交接。因此，在旋转台2的下方侧的与交接位置相对应的部位设置有用于贯通凹部24而从背面抬起晶圆W的交接用的升降销及其升降机构(均未图示)。
接着，参照图2、图5、图6以及图7，对活化气体供给部90进行说明。图5是用于说明本发明的一实施方式的基板处理装置中的第3处理区域P3的局部剖视图。图6是本发明的一实施方式的基板处理装置的概略俯视图。图7是用于说明本发明的一实施方式的基板处理装置中的第3处理区域P3的局部剖视图。此外，图6表示将图2中的等离子体生成部91以及蚀刻气体供给管92拆卸后的状态。另外，图7表示图6中的J－J’线处的概略剖视图。
活化气体供给部90向形成于晶圆W上的膜供给活化了的蚀刻气体并对该膜进行蚀刻。如图2以及图5所示，活化气体供给部90具有等离子体生成部91、蚀刻气体供给管92、喷头部93以及配管94。此外，喷头部93是喷出部的一个例子。
等离子体生成部91利用等离子体源使从蚀刻气体供给管92供给来的蚀刻气体活化。作为等离子体源，只要能够通过使含氟气体活化而生成F(氟)自由基，就没有特别限定。作为等离子体源，例如能够使用感应耦合型等离子体(ICP：Inductively CoupledPlasma)、电容耦合型等离子体(CCP：Capacitively Coupled Plasma)、表面波等离子体(SWP：Surface Wave Plasma)。
蚀刻气体供给管92的一端与等离子体生成部91连接，向等离子体生成部91供给蚀刻气体。蚀刻气体供给管92的另一端例如经由开闭阀以及流量调整器与储存有蚀刻气体的蚀刻气体供给源连接。作为蚀刻气体，能够使用可对形成于晶圆W的膜进行蚀刻的气体。具体而言，能够使用CHF3(三氟甲烷等氢氟碳化合物、CF4(四氟化碳)等碳氟化合物等对氧化硅膜进行蚀刻的含氟气体等。另外，能够向这些含氟气体适当添加Ar气体、O2气体、H2(氢)气体等。
喷头部93经由配管94与等离子体生成部91连接，是将由等离子体生成部91活化了的蚀刻气体向真空容器1内供给的部分。喷头部93具有扇型的俯视形状，在整个周向上被以沿着扇型的俯视形状的外缘的方式形成的按压构件95朝向下方侧按压。另外，按压构件95由未图示的螺栓等固定于顶板11，从而真空容器1的内部气氛成为气密状态。固定于顶板11时的喷头部93的下表面和旋转台2的上表面之间的间隔例如能够设为0.5mm～5mm左右，该喷头部93的下方区域成为用于对例如氧化硅膜进行蚀刻的第3处理区域P3。由此，经由喷头部93向真空容器1内供给的活化了的蚀刻气体所含有的F自由基高效地与形成于晶圆W的膜发生反应。
在喷头部93上，以与旋转台2的角速度的不同相对应地在旋转中心侧变少、在外周侧变多的方式设置有多个气体喷出孔93a。作为多个气体喷出孔93a的个数，例如能够设为几十～几百个。另外，作为多个气体喷出孔93a的直径，例如能够设为0.5mm～3mm左右。供给到喷头部93的活化了的蚀刻气体通过气体喷出孔93a向旋转台2和喷头部93之间的空间供给。
配管94将等离子体生成部91和喷头部93连接起来。
另外，如图6以及图7所示，气体喷出孔93a的在真空容器1的周向上的前方(旋转台2的旋转方向的上游侧)，3个吹扫气体供给部96(96a、96b、96c)与气体喷出孔93a接近地与喷头部93设置为一体。
吹扫气体供给部96以沿着容器主体12的半径方向相对于旋转台2水平地延伸的方式设置，向旋转台2和喷头部93之间的空间供给吹扫气体。吹扫气体供给部96分别与例如开关阀以及流量调整器连接，能够分别独立地控制吹扫气体的供给流量。从吹扫气体供给部96供给的吹扫气体的流量可基于由活化气体供给部90向旋转台2的表面供给的蚀刻气体的分布进行控制。
吹扫气体供给部96a配置于比吹扫气体供给部96b靠容器主体12的半径方向的旋转中心侧的位置。吹扫气体供给部96b配置于比吹扫气体供给部96c靠容器主体12的半径方向的旋转中心侧的位置。
利用从该吹扫气体供给部96供给的吹扫气体，能够使从气体喷出孔93a供给到旋转台2和喷头部93之间的空间的蚀刻气体所含有的氟体积比例降低。作为吹扫气体，例如能够使用Ar气体、Ar气体和H2气体的混合气体(以下称为“Ar/H2气体”。)，优选使用Ar/H2气体。由此，F自由基与H2气体发生反应而生成HF(氟化氢)，因此，F自由基的量减少。即、能够控制F自由基的浓度。
另外，如图6以及图7所示，气体喷出孔93a的在真空容器1的周向上的后方(旋转台2的旋转方向的下游侧)，3个吹扫气体供给部96(96d、96e、96f)与气体喷出孔93a接近地与喷头部93设置为一体。
吹扫气体供给部96以沿着容器主体12的半径方向相对于旋转台2水平地延伸的方式设置，向旋转台2和喷头部93之间的空间供给吹扫气体。吹扫气体供给部96分别与例如开关阀以及流量调整器连接，能够分别独立地控制吹扫气体的供给流量。
吹扫气体供给部96d配置于比吹扫气体供给部96e靠容器主体12的半径方向的旋转中心侧的位置。吹扫气体供给部96e配置于比吹扫气体供给部96f靠容器主体12的半径方向的旋转中心侧的位置。
利用从该吹扫气体供给部96供给的吹扫气体，能够使从气体喷出孔93a供给到旋转台2和喷头部93之间的空间的蚀刻气体所含有的氟体积比例降低。作为吹扫气体，与前述同样地能够使用例如Ar气体、Ar/H2气体。
此外，在图6中，对吹扫气体供给部96在气体喷出孔93a的在真空容器1的周向上的前方配置有3个、在后方配置有3个的结构进行了说明，本发明并不限于此。吹扫气体供给部96既可以仅配置于气体喷出孔93a的在真空容器1的周向上的前方，也可以仅配置于后方。另外，作为吹扫气体供给部96的数量，设置有两个以上即可。
另外，在基板处理装置中设置有对整个装置的动作进行控制的由计算机构成的控制部100。在该控制部100的存储器内存储有在控制部100的控制下使基板处理装置实施随后论述的基板处理方法的程序。该程序编入有步骤组，以执行随后论述的装置的动作，从硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等存储部101安装于控制部100内。
(基板处理方法)
对使用了本发明的一实施方式的基板处理装置的基板处理方法的一个例子进行说明。以下，以在作为形成于晶圆W上的凹形状图案之一的导通孔内形成SiO2膜的方法为例进行说明。此外，以作为第1反应气体使用含Si气体、作为第2反应气体使用氧化气体、作为蚀刻气体使用CF4、Ar气体、O2气体和H2气体的混合气体(以下称为“CF4/Ar/O2/H2气体”。)的情况为例进行说明。
首先，打开未图示闸阀，如图2所示，利用输送臂10从外部经由输送口15将晶圆W交接于旋转台2的凹部24内。该交接是通过在凹部24停止到与输送口15相对的位置时未图示的升降销经由凹部24的底面的贯通孔从真空容器1的底部侧升降来进行的。使旋转台2间歇地旋转来进行这样的晶圆W的交接，将晶圆W分别载置于旋转台2的5个凹部24内。
接下来，关闭闸阀，利用真空泵64将真空容器1内形成为抽真空的状态之后，从分离气体喷嘴41、42以预定的流量喷出作为分离气体的N2气体，从分离气体供给管51以及吹扫气体供给管72、73以预定的流量喷出N2气体。与此相伴，利用压力调整部件65将真空容器1内调整为预先设定好的处理压力。接下来，一边使旋转台2顺时针以例如60rpm的转速旋转一边利用加热器单元7将晶圆W加热成例如450℃。
接着，执行成膜工序。在成膜工序中，从反应气体喷嘴31供给含Si气体，从反应气体喷嘴32供给氧化气体。另外，从活化气体供给部90没有供给任何气体。
在晶圆W通过了第1处理区域P1时，作为原料气体的含Si气体从反应气体喷嘴31供给而吸附于晶圆W的表面。在表面吸附有含Si气体的晶圆W利用旋转台2的旋转通过具有分离气体喷嘴42的分离区域D而被吹扫之后，进入第2处理区域P2。在第2处理区域P2中，从反应气体喷嘴32供给氧化气体，含Si气体所含有的Si成分被氧化气体氧化，作为反应生成物的SiO2沉积于晶圆W的表面。
在通过了第2处理区域P2的晶圆W通过具有分离气体喷嘴41的分离区域D而被吹扫之后，再次进行第1处理区域P1。然后，从反应气体喷嘴31供给含Si气体，含Si气体吸附于晶圆W的表面。
以上，一边使旋转台2连续地旋转多圈，一边将第1反应气体以及第2反应气体向真空容器1内供给而不将蚀刻气体向真空容器1内供给。由此，作为反应生成物的SiO2沉积于晶圆W的表面，SiO2膜(氧化硅膜)被成膜。
也可以是，根据需要，在SiO2膜被成膜到预定的膜厚之后，从反应气体喷嘴31停止含Si气体的供给，从反应气体喷嘴32持续供给氧化气体，使旋转台2继续旋转，由此，进行SiO2膜的改性处理。
通过执行成膜工序，在作为凹形状图案之一的导通孔内形成SiO2膜。最初形成于导通孔内的SiO2膜具有沿着凹形状的截面形状。
接着，执行蚀刻工序。在蚀刻工序中，SiO2膜被蚀刻成V字的截面形状。具体而言，蚀刻工序被如下这样执行。
如图2所示，使来自反应气体喷嘴31、32的含Si气体以及氧化气体的供给停止，将N2气体作为吹扫气体进行供给。旋转台2被设定为适于蚀刻的温度、例如600℃程度左右。另外，旋转台2的转速例如被设定为60rpm。在该状态下，从活化气体供给部90的喷头部93供给CF4/Ar/O2/H2气体，从吹扫气体供给部96供给例如以预先设定好的流量的Ar气体，从而开始蚀刻处理。
此时，旋转台2以低速旋转，因此，SiO2膜被蚀刻成V字的截面形状。通过将导通孔内的SiO2膜蚀刻成V字形状，能够在SiO2膜上形成最上部的开口较宽的孔，在进行接下来的成膜之际能够将SiO2膜埋入到底部，自下而上(日文：ボトムアップ)性较高，能够进行难以产生空隙的成膜。
另外，在蚀刻工序中对SiO2膜进行蚀刻时，有时蚀刻量在晶圆W面内的旋转中心侧和外周侧之间不同。并且，若晶圆W面内的蚀刻量不同，则难以确保晶圆W面内的蚀刻均匀性。
然而，本发明的一实施方式的基板处理装置至少在气体喷出孔93a的在真空容器1的周向上的前方以及后方中的任一方具有多个吹扫气体供给部96。并且，利用吹扫气体供给部96能够例如以预先设定好的流量将Ar气体向旋转台2和喷头部93之间的空间供给。另外，通过对从多个吹扫气体供给部96分别供给的Ar气体的流量独立地进行调整，能够对晶圆W面内的蚀刻量分布进行调整。
具体而言，在例如晶圆W面内的旋转中心侧的蚀刻量较大的情况下进行调整，以使从吹扫气体供给部96a供给的Ar气体流量大于从吹扫气体供给部96b、96c供给的Ar气体流量。此外，此时也可以进行调整，以使从吹扫气体供给部96d供给的Ar气体流量大于从吹扫气体供给部96e、96f供给的Ar气体流量。而且，还可以同时对两者进行调整。
另外，在例如晶圆W面内的外周侧的蚀刻量较大的情况下进行调整，以使从吹扫气体供给部96c供给的Ar气体流量大于从吹扫气体供给部96a、96b供给的Ar气体流量。此外，此时也可以进行调整，以使从吹扫气体供给部96f供给的Ar气体流量大于从吹扫气体供给部96d、96e供给的Ar气体流量。而且，也可以同时对两者进行调整。
此外，既可以由控制部100控制也可以由操作者控制从吹扫气体供给部96供给的Ar气体流量的调整，以成为预先设定好的流量。
以上，一边使旋转台2连续地旋转多圈，一边将蚀刻气体以及吹扫气体向真空容器1内供给而不将第1反应气体以及第2反应气体向真空容器1内供给。由此，SiO2膜被蚀刻。
接着，再次执行前述的成膜工序。在成膜工序中，于在蚀刻工序中被蚀刻成V字状的SiO2膜上，进一步形成SiO2膜，膜厚增加。在被蚀刻成V字状的SiO2膜上进行成膜，因此，在进行成膜之际入口不被封堵，能够从SiO2膜的底部开始沉积膜。
接着，再次执行前述的蚀刻工序。在蚀刻工序中，SiO2膜被蚀刻成V字形状。
一边交替地反复进行以上说明的成膜工序和蚀刻工序所需的次数，以在SiO2膜内不产生空隙，一边埋入导通孔。这些工序的反复次数能够根据包括导通孔等凹形状图案的纵横比在内的形状设为恰当的次数。例如在纵横比较大的情况下，反复次数变多。另外，推定出导通孔的反复次数多于沟槽的反复次数。
此外，在本实施方式中，说明了反复进行成膜工序和蚀刻工序、对形成于晶圆W的表面的凹形状图案进行埋入成膜的例子，但本发明并不限定于此。
也可以是，例如将在表面预先形成有膜的晶圆W输入，仅进行蚀刻工序。
另外，也可以是，例如一边使旋转台2连续地旋转多圈，一边将第1反应气体、第2反应气体、蚀刻气体以及吹扫气体向真空容器1内同时供给，在旋转台2旋转一圈的期间内进行成膜工序和蚀刻工序各一次。而且，也可以反复多次进行如下循环，在该循环中，进行该成膜工序和蚀刻工序各一次。
(实施例)
接着，使用本发明的一实施方式的基板处理装置进行了模拟。
图8A－8D是表示如下情况的真空容器1内的氟体积比例的模拟结果的图：从活化气体供给部90供给了CF4气体、Ar气体、O2气体以及H2气体(以下称为“CF4/Ar/O2/H2气体”。)，从在真空容器1的周向上配置于比活化气体供给部90靠前方的位置的吹扫气体供给部96(96a、96b、96c)供给了Ar气体。
此外，模拟条件如下所述。即、将真空容器1内的压力设为2Torr，将旋转台2的温度设为600℃，将旋转台2的转速设为60rpm。另外，将分离气体供给管51的Ar气体流量设为0.5slm，将吹扫气体供给管73的Ar气体流量设为1slm。另外，将蚀刻气体供给管92的CF4气体流量设为10sccm，将Ar气体流量设为4slm，将O2气体流量设为30sccm，将H2气体流量设为20sccm。
在该条件下，对使从吹扫气体供给部96a、96b、96c供给的Ar气体流量变化成100sccm或300sccm时的真空容器1内的氟体积比例进行了模拟。
图8A是表示将吹扫气体供给部96a、96b、96c的Ar气体流量全部设为100sccm时的模拟结果的图。图8B是表示将吹扫气体供给部96a的Ar气体流量设为300sccm、将吹扫气体供给部96b、96c的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。图8C是表示将吹扫气体供给部96b的Ar气体流量设为300sccm、将吹扫气体供给部96a、96c的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。图8D是表示将吹扫气体供给部96c的Ar气体流量设为300sccm、将吹扫气体供给部96a、96b的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。
在图8A－8D中，示出了区域Z1的氟体积比例最高、氟体积比例以区域Z2、区域Z3、区域Z4、区域Z5、区域Z6、区域Z7、区域Z8、区域Z9、区域Z10的顺序变低的情况。
参照图8A－8D，在吹扫气体供给部96的周向上的前方的区域中，Ar气体流量为300sccm的情况下的氟体积比例小于Ar气体流量为100sccm的情况下的氟体积比例。具体而言，在Ar气体流量为300sccm的吹扫气体供给部96的周向上的前方的区域中，图8B－8D与图8A相比，区域Z4的面积变小，区域Z5～区域Z6的面积变大。即，通过增大吹扫气体供给部96的Ar气体流量，能够使Ar气体流量增大了的吹扫气体供给部96的周向上的前方区域的氟体积比例减小。作为结果，能够减小该区域的氧化硅膜的蚀刻量。
图9A－9C是与图8A－8D同样地表示如下情况的真空容器1内的氟体积比例的模拟结果的图：从活化气体供给部90供给了CF4/Ar/O2/H2气体，从在真空容器1的周向上配置于比活化气体供给部90靠前方的位置的吹扫气体供给部96(96a、96b、96c)供给了Ar气体。此外，在图9A－9C中，在与图8A－8D同样的模拟条件下，对使从吹扫气体供给部96a、96b、96c供给的Ar气体流量变化成100sccm或1000sccm时的真空容器1内的氟体积比例进行了模拟。
图9A是表示将吹扫气体供给部96a的Ar气体流量设为1000sccm、将吹扫气体供给部96b、96c的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。图9B是表示将吹扫气体供给部96b的Ar气体流量设为1000sccm、将吹扫气体供给部96a、96c的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。图9C是表示将吹扫气体供给部96c的Ar气体流量设为1000sccm、将吹扫气体供给部96a、96b的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。
在图9A－9C中，示出了区域Z1的氟体积比例最高、氟体积比例以区域Z2、区域Z3、区域Z4、区域Z5、区域Z6、区域Z7、区域Z8、区域Z9、区域Z10的顺序变低的情况。
参照图8A以及图9A－9C，在吹扫气体供给部96的周向上的前方的区域中，Ar气体流量为1000sccm的情况下的氟体积比例小于Ar气体流量为100sccm情况下的氟体积比例。具体而言，在Ar气体流量为1000sccm的吹扫气体供给部96的周向上的前方的区域中，图9A－9C与图8A相比，区域Z4的面积变小，区域Z5～区域Z10的面积变大。即，通过增大吹扫气体供给部96的Ar气体流量，能够使Ar气体流量增大了的吹扫气体供给部96的周向上的前方区域的氟体积比例减小。作为结果，能够减小该区域的氧化硅膜的蚀刻量。而且，通过将Ar气体流量从300sccm设为1000sccm，与Ar气体流量为300sccm时相比，能够更加减小氟体积比例。
图10A－10D是表示如下情况下的真空容器1内的氟体积比例的模拟结果的图：从活化气体供给部90供给了CF4/Ar/O2/H2气体，从在真空容器1的周向上配置于比活化气体供给部90靠后方的位置的吹扫气体供给部96(96d、96e、96f)供给了Ar气体。此外，在图10A－10D中，在与图8A－8D同样的模拟条件下，对使从吹扫气体供给部96d、96e、96f供给的Ar气体流量变化成100sccm或300sccm时的真空容器1内的氟体积比例进行了模拟。
图10A是表示将吹扫气体供给部96d、96e、96f的Ar气体流量全部设为100sccm时的模拟结果的图。图10B是表示将吹扫气体供给部96d的Ar气体流量设为300sccm、将吹扫气体供给部96e、96f的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。图10C是表示将吹扫气体供给部96e的Ar气体流量设为300sccm、将吹扫气体供给部96d、96f的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。图10D是表示将吹扫气体供给部96f的Ar气体流量设为300sccm、将吹扫气体供给部96d、96d的Ar气体流量设为100sccm时的模拟结果的图。
在图10A－10D中，示出了区域Z1的氟体积比例最高、氟体积比例以区域Z2、区域Z3、区域Z4、区域Z5、区域Z6、区域Z7、区域Z8、区域Z9、区域Z10的顺序变低的情况。
参照图10A－10D，在吹扫气体供给部96的周向上的后方的区域中，Ar气体流量为300sccm的情况下的氟体积比例小于Ar气体流量为100sccm的情况下的氟体积比例。具体而言，在Ar气体流量为300sccm的吹扫气体供给部96的周向上的后方的区域中，图10B－10D与图10A相比，区域Z3～区域Z4的面积变得更小，区域Z5～区域Z6的面积变得更大。即，通过增大吹扫气体供给部96的Ar气体流量，能够使Ar气体流量增大了的吹扫气体供给部96的周向上的后方区域的氟体积比例减小。作为结果，能够减小该区域的氧化硅膜的蚀刻量。另外，通过在真空容器1的周向上将吹扫气体供给部96配置于比活化气体供给部90靠后方的位置，在从配置于真空容器1的半径方向上的中央的吹扫气体供给部96供给了Ar气体时，能够抑制Ar气体向真空容器1的半径方向上的外周侧流动。因此，氟体积比例的控制性得以提高。
如以上说明那样，根据本发明的一实施方式的基板处理装置以及基板处理方法，能够控制基板面内的蚀刻量分布。
以上，利用实施例对基板处理装置以及基板处理方法进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，能够在本发明的范围内进行各种的变形以及改良。
在前述的实施方式中，对活化气体供给部90中的等离子体生成部91隔着配管94设置于喷头部93的上方的形态进行了说明。不过，作为设置有等离子体生成部91的位置，只要是能够向形成于晶圆W上的膜供给活化了的蚀刻气体的位置，就没有特别限定，例如也可以是喷头部93的内部、喷头部93的下方。
本申请基于2015年3月3日的日本特许出愿第2015-041500主张其优先权，其全部内容通过参照编入本申请中。

Claims (12)

1.一种基板处理装置，其中，
该基板处理装置包括：
旋转台，其以能够旋转的方式设置于真空容器内，能够载置基板；
第1反应气体供给部，其能够向所述旋转台的表面供给第1反应气体；
第2反应气体供给部，其沿着所述旋转台的周向与所述第1反应气体供给部分开地设置，能够向所述旋转台的表面供给与所述第1反应气体发生反应的第2反应气体；
活化气体供给部，其沿着所述旋转台的周向与所述第1反应气体供给部以及所述第2反应气体供给部分开地设置，包括喷出部，该喷出部形成有能够向所述旋转台的表面供给被活化了的蚀刻气体的喷出孔；
多个吹扫气体供给部，其沿着所述旋转台的周向与所述喷出孔接近地设置，能够向所述旋转台的表面供给吹扫气体，
该基板处理装置能够对从所述多个吹扫气体供给部分别供给的所述吹扫气体的流量独立地进行控制，
该基板处理装置还具有控制部，该控制部基于由所述活化气体供给部向所述旋转台的表面供给的所述蚀刻气体的分布对从所述多个吹扫气体供给部分别供给的所述吹扫气体的流量进行控制。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述多个吹扫气体供给部分别沿着所述旋转台的半径方向彼此接近地设置。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述多个吹扫气体供给部设置于所述喷出孔的在所述旋转台的旋转方向上的上游侧。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其中，
所述多个吹扫气体供给部与所述喷出部设置为一体。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述喷出孔配置于所述旋转台的外周侧的数量比所述喷出孔配置于所述旋转台的旋转中心侧的数量多。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述第1反应气体是含硅气体，
所述第2反应气体是氧化气体，
所述蚀刻气体是含氟气体，
所述吹扫气体是含氢气体。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述控制部进行如下控制：
在仅对所述基板的表面进行成膜时，从所述第1反应气体供给部以及所述第2反应气体供给部分别供给所述第1反应气体以及所述第2反应气体，并且使来自所述活化气体供给部的所述蚀刻气体的供给停止，
在仅对形成于所述基板的表面的膜进行蚀刻时，使来自所述第1反应气体供给部以及所述第2反应气体供给部的所述第1反应气体以及所述第2反应气体的供给停止，并且从所述活化气体供给部以及所述吹扫气体供给部分别供给所述蚀刻气体以及所述吹扫气体。
8.一种基板处理方法，其中，
该基板处理方法包括蚀刻工序，在该蚀刻工序中，将基板载置于被设置于真空容器内的旋转台的表面，一边使旋转台旋转一边向真空容器内供给蚀刻气体，对形成于所述基板的表面的膜进行蚀刻，其中，
所述蚀刻工序包括如下工序：向所述旋转台的表面供给蚀刻气体，并且从多个吹扫气体供给部供给吹扫气体，该多个吹扫气体供给部设置于被供给所述蚀刻气体的区域的附近，
通过使从所述多个吹扫气体供给部分别供给的所述吹扫气体的流量独立地变化，对蚀刻所述膜的蚀刻量进行控制，
基于向所述旋转台的表面供给的所述蚀刻气体的分布，使从所述多个吹扫气体供给部分别供给的所述吹扫气体的流量变化。
9.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中，
在增大所述蚀刻量时减小所述吹扫气体的流量，在减小所述蚀刻量时增大所述吹扫气体的流量。
10.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中，
该基板处理方法还具有成膜工序，在该成膜工序中，一边使所述旋转台旋转，一边向所述真空容器内供给第1反应气体和与所述第1反应气体发生反应的第2反应气体，在所述基板的表面形成膜。
11.根据权利要求10所述的基板处理方法，其中，
所述成膜工序包括如下工序：一边使所述旋转台连续地旋转多圈，一边向所述真空容器内供给所述第1反应气体以及所述第2反应气体而不向所述真空容器内供给所述蚀刻气体，
所述蚀刻工序包括如下工序：一边使所述旋转台连续地旋转多圈，一边向所述真空容器内供给所述蚀刻气体以及所述吹扫气体而不向所述真空容器内供给所述第1反应气体以及所述第2反应气体。
12.根据权利要求10所述的基板处理方法，其中，
一边使所述旋转台连续地旋转多圈，一边同时向所述真空容器内供给所述第1反应气体、所述第2反应气体、所述蚀刻气体以及所述吹扫气体，在所述旋转台旋转一圈的期间内反复进行多次如下循环，在该循环中，进行所述成膜工序和所述蚀刻工序各一次。
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