JP2019220681A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体基板のパターンを精密に制御する。【解決手段】基板処理装置は、チャンバを備える処理装置と、メモリと、当該メモリに接続されたプロセッサとを備えるコントローラと、を備える。メモリはプロセッサを制御して処理装置の処理を制御するためのコンピュータによって実行可能な命令を記憶する。処理装置の処理は、化学蒸着（ＣＶＤ）により、チャンバ内の基板の第１領域内に第１膜を形成する第１処理を含む。また、処理装置の処理は、原子層堆積（ＡＬＤ）により、チャンバ内の基板の第２領域内に第２膜を形成する第２処理を含む。また、処理装置は、第１処理および第２処理を、基板をチャンバから外に移動させることなく実行する。【選択図】図２

Description

以下に開示する実施形態は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
種々の成膜手法が知られている。たとえば、化学蒸着（CVD）はガス種の反応または分解を利用して基板表面に固体膜を形成する。また原子層堆積（ALD）は、CVDの一種といえるが、本質的にコンフォーマルな膜を形成するという特徴がある。
半導体デバイスの集積度を上げ微細化を進めるため種々の手法が開発されてきたが、さらなる高集積度および微細化の要求に伴い、さらに精密にパターンを制御することが求められている。
米国特許第９７１６００５号明細書 米国特許出願公開第２０１７／１１７１３４号明細書
本開示は、半導体基板のパターンを精密に制御することができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は処理装置とコントローラとを備える。処理装置はチャンバを備える。コントローラは、メモリと、当該メモリに接続されたプロセッサとを備える。メモリは、はプロセッサを制御して処理装置による処理を制御するための、コンピュータによって実行可能な命令を記憶する。処理装置による処理は、化学蒸着（ＣＶＤ）により、前記チャンバ内の基板の第１領域内に第１膜を形成する第１処理を含む。また、処理装置による処理は、原子層堆積（ＡＬＤ）により、チャンバ内の基板の第２領域内に第２膜を形成する第２処理を含む。また、処理装置は、第１処理および第２処理を、基板をチャンバから外に移動させることなく実行する。
本開示によれば、半導体基板のパターンを精密に制御することができる。
図１は、一実施形態に係る処理装置の概略断面図である。 図２は、一実施形態に係る処理方法の一例を示すフローチャートである。 図３Ａは、一実施形態において処理される基板の一例を示す図である。 図３Ｂは、一実施形態において処理される基板の一例を示す図である。 図３Ｃは、一実施形態において処理される基板の一例を示す図である。 図４Ａは、一実施形態において処理される基板の他の例を示す図である。 図４Ｂは、一実施形態において処理される基板の他の例を示す図である。 図４Ｃは、一実施形態において処理される基板の他の例を示す図である。 図５は、一実施形態に係る処理の流れを示すタイミング図である。
以下に、開示する基板処理方法および基板処理装置の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に開示する例示としての実施形態はいかなる点でも限定的なものではない。
（基板処理装置の一例）
図１は、一実施形態に係る処理装置１０の概略構成を示す図である。処理装置１０は、一実施形態に係る基板処理装置の一例である。図１に示す処理装置１０は、一実施形態に係る方法を実現するために使用できる。図１に示す処理装置１０は、いわゆる誘導結合型プラズマ（Inductively-coupled plasma：ＩＣＰ）装置であり、誘導結合型プラズマを生成するためのプラズマ源を有する。ただし、一実施形態に係る基板処理装置は、他の手法で生成されるプラズマを利用してもよい。たとえば、一実施形態に係る基板処理装置は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）、ＥＣＲプラズマ（electron-cyclotron-resonance plasma）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）、または、表面波プラズマ（ＳＷＰ）等を利用する装置であってもよい。
処理装置１０はチャンバ１２を備える。チャンバ１２は、アルミニウム等の金属で形成される。チャンバ１２はたとえば、略円筒形状である。チャンバ１２内には、処理が実行される空間１２ｃが設けられている。
空間１２ｃの下方にはステージ１４が配置されている。ステージ１４は、上に載置されるワークピースＷを保持するよう構成されている。ワークピースＷはたとえば、一実施形態の方法により処理される基板である。
ステージ１４は、支持機構１３により支持可能である。支持機構１３は、空間１２ｃ内でチャンバ１２の底部から上方に向けて延在する。支持機構１３は、略円筒形であってよい。支持機構１３は石英等の絶縁材料で構成できる。
ステージ１４は、静電チャック１６と下部電極１８とを備える。下部電極１８は第１プレート１８ａと第２プレート１８ｂとを含む。第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂは、アルミニウム等の金属で構成される。第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂはたとえば略円筒形である。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に配置される。第２プレート１８ｂは第１プレート１８ａと電気的に接続されている。
静電チャック１６は、第２プレート１８ｂ上に配置される。静電チャック１６は、絶縁層と当該絶縁層内に配置される薄膜電極とを備える。静電チャック１６の薄膜電極には、スイッチ２３を介して直流電源２２が電気的に接続されている。静電チャック１６は、直流電源２２の直流電圧から静電力を生成する。静電チャック１６は生成した静電力によりワークピースＷを吸着保持する。
処理装置１０の動作時、ワークピースＷと静電チャック１６の外周を囲むように、フォーカスリングＦＲが第２プレート１８ｂの上かつ第２プレート１８ｂの周囲に配置される。フォーカスリングＦＲはプロセスの均一性を高める役割を有する。フォーカスリングＦＲは、たとえば石英で形成される。
第２プレート１８ｂ内には流路２４が形成されている。流路２４には、チャンバ１２外部に配置される温度調節部（たとえばチラーユニット）から温度制御のため冷媒等の熱交換媒体が供給される。温度調節部は、熱交換媒体の温度を調節する。熱交換媒体は温度調節部からパイプ２６ａを通って流路２４に供給される。温度調節部からパイプ２６ａを通り流路２４に供給された熱交換媒体は、その後、パイプ２６ｂを通って温度調節部に送り返される。熱交換媒体は、温度調節部による温度調節の後、ステージ１４内の流路２４に戻される。このようにして、ステージ１４の温度すなわちワークピースＷの温度を調節することができる。
処理装置１０はさらに、ステージ１４の中を通って静電チャック１６の上表面まで延びる気体供給ライン２８を備える。静電チャック１６の上表面とワークピースＷの下表面との間の空間には、熱交換ガス供給機構から気体供給ライン２８を通って、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等の熱交換ガスが供給される。こうして、ステージ１４とワークピースＷとの間での熱交換が促進される。
また、ヒータＨＴがステージ１４内に配置されてもよい。ヒータＨＴは、加熱装置である。ヒータＨＴはたとえば第２プレート１８ｂまたは静電チャック１６内に埋め込まれている。ヒータＨＴはヒータ電源ＨＰに接続される。ヒータ電源ＨＰがヒータＨＴに電力を供給することで、ステージ１４の温度ひいてはワークピースＷの温度が調整される。
ステージ１４の下部電極１８には、整合器３２を介して高周波（ＲＦ）電源３０が接続されている。ＲＦ電源３０から下部電極１８にＲＦ電流を供給することができる。ＲＦ電源３０はＲＦ電力を生成し、ステージ１４上に載置されるワークピースＷにイオンを引き込む。つまり、ＲＦ電源３０はバイアス電圧となるＲＦ電流を生成する。ＲＦ電源３０が生成するＲＦ電流の周波数は、たとえば、４００キロヘルツから４０．６８メガヘルツの範囲内である。一例では、ＲＦ電流の周波数は１３．５６メガヘルツである。
整合器３２は、ＲＦ電源３０からの出力インピーダンスと負荷側すなわち下部電極１８側のインピーダンスとの間のマッチングを行う回路を含む。処理装置１０は、プラズマ生成用のＲＦ電流を生成するための付加的なプラズマ源を使用せずに、下部電極１８にＲＦ電圧を供給することでプラズマを生成することができる。
処理装置１０はさらに、チャンバ１２の内壁に着脱可能に取り付けられたシールド３４を備える。シールド３４はまた、支持機構１３の外周を囲むように配置される。シールド３４は、処理によって生成される副生成物のチャンバ１２への付着を防止する。シールド３４は、Ｙ２Ｏ３等のセラミックスでコーティングされたアルミニウム部材であってもよい。
ステージ１４とチャンバ１２の側壁との間には排気路が形成されている。排気路は、チャンバ１２の底部に形成された排気口１２ｅに接続されている。排気口１２ｅは、パイプ３６を介して排気装置３８に接続されている。排気装置３８は、圧力調整部と、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）等の真空ポンプと、を含む。バッフル板４０は、排気路内、すなわち、ステージ１４とチャンバ１２の側壁との間に配置される。バッフル板４０は厚さ方向にバッフル板４０を貫通する複数の貫通穴を有する。バッフル板４０は、Ｙ２Ｏ３等のセラミックスで表面がコーティングされたアルミニウム部材であってもよい。
チャンバ１２の上側には開口が形成されている。開口はウィンドウ４２によって閉鎖される。ウィンドウ４２は石英等の誘電体で形成される。ウィンドウ４２はたとえば平らな板である。
チャンバ１２の側壁には吸気口１２ｉが形成されている。吸気口１２ｉはパイプ４６を介して気体供給部４４に接続されている。気体供給部４４は処理に使用される種々のガスを空間１２ｃに供給する。気体供給部４４は、複数のガス源４４ａ、複数のフローコントローラ４４ｂ、および複数のバルブ４４ｃを備える。図１には明示していないが、供給するガス毎に異なる複数の吸気口を設けて、ガスが混じり合わないようにしてもよい。
複数のガス源４４ａは、後述する種々のガスのガス源を含む。１のガス源が１以上のガスを供給してもよい。複数のフローコントローラ４４ｂは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）であってもよく、フローコントローラ４４ｂは圧力制御により流量制御を実現する。複数のガス源４４ａに含まれる各ガス源は、複数のフローコントローラ４４ｂのうち対応する一つのフローコントローラおよび複数のバルブ４４ｃのうち対応する一つのバルブを介して吸気口１２ｉに接続されている。吸気口１２ｉの位置は特に限定されない。たとえば、吸気口１２ｉはチャンバ１２の側壁ではなくウィンドウ４２内に形成されてもよい。
チャンバ１２の側壁内には、開口１２ｐが形成されている。開口１２ｐは、外部からチャンバ１２の空間１２ｃに搬入され、空間１２ｃ内からチャンバ１２の外へと搬出されるワークピースＷの搬入出経路となる。チャンバ１２の側壁上にはゲートバルブ４８が設けられ、開口１２ｐを開放および閉塞可能となっている。
チャンバ１２およびウィンドウ４２上には、アンテナ５０とシールド６０が配置されている。アンテナ５０およびシールド６０は、チャンバ１２の外側に配置される。一実施形態においては、アンテナ５０は、内側アンテナ素子５２Ａと外側アンテナ素子５２Ｂとを含む。内側アンテナ素子５２Ａは、ウィンドウ４２の中央に配置されるスパイラルコイルである。外側アンテナ素子５２Ｂは、ウィンドウ４２上かつ内側アンテナ素子５２Ａの外周側に配置されるスパイラルコイルである。内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂは各々、銅、アルミニウム、ステンレススチール等の導電性材料で構成される。
内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂは、複数のクランプ５４により把持され、まとめて保持されている。複数のクランプ５４は各々棒状である。複数のクランプ５４は、内側アンテナ素子５２Ａの略中央から外側アンテナ素子５２Ｂの外周側へ径方向に延びている。
アンテナ５０はシールド６０で覆われている。シールド６０は、内側シールド壁６２Ａと外側シールド壁６２Ｂとを備える。内側シールド壁６２Ａは円筒形状である。内側シールド壁６２Ａは、内側アンテナ素子５２Ａと外側アンテナ素子５２Ｂとの間に配置され、内側アンテナ素子５２Ａを包囲する。外側シールド壁６２Ｂは円筒形状である。外側シールド壁６２Ｂは外側アンテナ素子５２Ｂの外側に配置され、外側アンテナ素子５２Ｂを包囲する。
内側アンテナ素子５２Ａ上には円盤状の内側シールド板６４Ａが配置され、内側シールド壁６２Ａの開口を覆っている。外側アンテナ素子５２Ｂの上には平らなリング形状の外側シールド板６４Ｂが配置され、内側シールド壁６２Ａと外側シールド壁６２Ｂとの間の開口を覆っている。
シールド６０に含まれるシールド壁およびシールド板の形状は上に記載したものに限定されない。たとえば、シールド６０のシールド壁は断面４角形の角柱状であってもよい。
内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２ＢはＲＦ電源７０ＡおよびＲＦ電源７０Ｂにそれぞれ接続されている。内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂは、ＲＦ電源７０ＡおよびＲＦ電源７０Ｂからそれぞれ、同一または異なる周波数の電力供給を受ける。ＲＦ電力がＲＦ電源７０Ａから内側アンテナ素子５２Ａに供給されると、誘導磁界が空間１２ｃ内に発生し、空間１２ｃ内の気体を励起してワークピースＷの中心上方にプラズマを発生させる。他方、ＲＦ電力がＲＦ電源７０Ｂから外側アンテナ素子５２Ｂに供給されると、空間１２ｃ内に誘導磁界が発生して空間１２ｃ内の気体を励起してワークピースＷの外周部上方にリング状にプラズマを発生させる。
内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂ各々の電気長は、ＲＦ電源７０ＡおよびＲＦ電源７０Ｂから出力される周波数に応じて調整される。このため、内側シールド板６４Ａおよび外側シールド板６４Ｂのｚ軸方向の位置は、アクチュエータ６８Ａおよび６８Ｂにより各々独立して調整される。
処理装置１０はさらにコントローラ８０を備える。コントローラ８０は、プロセッサ、メモリ等の記憶部、入力部、ディスプレイ等を備える計算装置であってもよい。コントローラ８０は、記憶部に記憶された制御プログラムやレシピデータに基づき動作し、処理装置１０の各部を制御する。たとえば、コントローラ８０は、複数のフローコントローラ４４ｂ、複数のバルブ４４ｃ、排気装置３８、ＲＦ電源７０Ａ，７０Ｂ、ＲＦ電源３０、整合器３２、ヒータ電源ＨＰ等を制御する。コントローラ８０は、一実施形態に係る方法を実現するとき、かかる制御プログラムやレシピデータに基づき処理装置１０の各部を制御してもよい。
（一実施形態に係る処理の流れの一例）
図２は、一実施形態に係る処理方法の一例を示すフローチャートである。一実施形態に係る処理装置１０は、半導体基板等のワークピースＷを処理する。
ステップ１０１においてまず、一実施形態に係る処理のため基板が準備される。一実施形態において、基板はチャンバ１２内へ搬入され、静電チャック１６上に載置され保持されてもよい。さらに、基板に対して前処理が施されてもよい。たとえば、基板表面の特性が均一でない場合には、均一化のための処理を施してもよい。処理対象基板は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）等で形成されてもよい。ただし、基板の表面が親水性であるか、または、基板が親水化処理を施された表面を有している限り、基板は他の材料を含有してもよい。基板はビア、トレンチ、コンタクトホール等の凹凸を有してもよい。基板の凹凸は、エッチングにより形成されたものであってもよい。基板はシリコン基板であってもよい。エッチングにおいては、ＨＢｒ等のハロゲンガスを使用することができる。エッチングは、エッチング後の処理たとえば後述する第１処理および第２処理が実行されるチャンバと同じチャンバ内で実行してもよい。ただし、エッチングを第１処理および第２処理が実行されるチャンバとは異なるチャンバ内で実行してもよい。
ステップ１０２において、コントローラ８０は処理装置１０を制御して第１処理を実行させる。第１処理は、基板上の第１領域に第１膜を形成する。一実施形態において、第１処理は、化学蒸着（ＣＶＤ）処理である。第１処理は、プラズマＣＶＤであってもよい。ただし、第１処理は、プラズマを使用せずに実行してもよい。
第１処理においては、気体供給部４４を介してチャンバ１２に第１ガスが導入される。コントローラ８０は、ＲＦ電源３０を制御してＲＦ電力を下部電極１８に供給させる。これにより第１ガスがプラズマ化して基板表面上に第１膜が形成される。
第１ガスは炭素を含むガスであってもよい。第１ガスは、たとえば、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、ハイドロカーボンガスであってもよい。たとえば、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３、ＣＨ４等のガスを使用できる。たとえば、ＰＰＦＣ（Plasma Polymerized Fluorocarbon）膜は疎水性であり、一実施形態の第１膜として適当である。ただし、基板の親水性表面上に疎水性の膜を形成できるものであれば、第１ガスとして任意のガスを利用できる。さらに、第１ガスにより形成される疎水膜は、後述する第２処理において除去されることが望ましい。第１処理においては、第１ガスは、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスをキャリアガスとして含んでもよい。
第１膜は、基板の第１領域内に形成されてもよい。第１領域の位置は、基板上の凹凸に応じて決定してもよい。また、第１領域の位置は、第１処理の種類に応じて決定してもよい。たとえば、第１処理が異方性ＣＶＤであるか等方性ＣＶＤであるかに応じて、第１領域の位置を決定してもよい。図３Ａは、一実施形態に係る処理の対象となる基板の概略図である。図３Ａ中、基板２００はトレンチ２０１を有する。トレンチ２０１の開口は頂部と底部とで略同一の大きさである。かかる基板２００に異方性ＣＶＤを施すときは、図３Ａに示すように、ＣＦｘ等の第１膜ＦＦを領域２０２，２０３，２０４に堆積する。たとえば、図３Ａの第１膜ＦＦは、頂部２０２，２０４と底部２０３とに形成されているが、側壁２０５上には形成されていない。異方性ＣＶＤの場合には、成膜材料は主として一方向に堆積する。図３Ａの例では、ＣＦｘは、垂直方向に堆積しているが、水平方向には堆積しない。なお、垂直方向とは、基板２００の表面に直交する方向を指し、水平方向とは、基板２００の表面と並行な方向を指す。このため、第１膜ＦＦは側壁２０５上には形成されていない。しかし、第１膜ＦＦは、頂部２０２，２０４および底部２０３上よりも少量、側壁２０５上に堆積していてもよい。また、第１膜ＦＦは、底部２０３上においては頂部２０２，２０４上よりも膜厚が薄くてもよい。
他方、等方性ＣＶＤの場合は、図４Ａに示すように第１膜ＦＦが形成されてもよい。図４Ａにおいては、第１膜ＦＦは、頂部２０２，２０４および側壁２０５の上部に形成されているが、底部２０３および側壁２０５の下部には形成されていない。第１膜ＦＦの膜厚は概ね均一ではなく、トレンチ２０１の上端において膨らむように堆積している。このように、第１領域の位置は、基板の凹凸によって変化してもよい。
ステップ１０３において、コントローラ８０は処理装置１０を制御して第２処理を実行させる。第２処理は基板上の第２領域に第２膜を形成する。一実施形態において、第２処理は、原子層堆積（ＡＬＤ）処理であってもよい。ステップ１０３において、第２膜ＳＦの膜厚が所定値に達するまで、１回以上のＡＬＤ処理を繰り返し実行してもよい。なお、ここでは、１回のＡＬＤ処理により１原子層が形成されるものとする。第１処理が行われる毎に、１以上のＡＬＤ処理が第２処理において実行されることが望ましい。第２処理の間に第１膜ＦＦが完全にまたは部分的に除去されたとき、第１処理すなわちステップ１０２を再度実行してもよい。第１膜ＦＦが完全に除去される前に第１処理を繰り返し実行することが望ましい。
ＡＬＤ処理は吸着ステップと活性化ステップすなわち改質ステップとを含む。吸着ステップにおいては、基板２００に吸着する物質の前駆体がチャンバ１２内に導入される。次に活性化ステップにおいて、チャンバ１２内に改質ガスのプラズマが生成され、基板表面上の吸着層を改質し、表面に吸着していた前駆体から第２膜が形成される。
一実施形態においては、前駆体はヒドロキシ基に吸着する材料から選択する。たとえば、前駆体はシリコン含有前駆体であり、改質ガスはＯ２，ＣＯ，ＣＯ２，ＮＯ，ＮＯ２等の酸素含有ガスであってもよい。
第１処理において、第１膜は基板の第１領域上に堆積する。第１膜は疎水性表面を有するため、第２処理において導入される前駆体は第１領域には吸着しない。そして、前駆体は基板２００上の第１領域以外の領域に吸着する。続く改質ステップにおいて、吸着していた前駆体が改質されて第１領域以外の領域に第２膜を形成する。第１領域以外の領域を、第２領域とも呼ぶ。
図３Ｂの例に示すように、図３Ａの基板２００に対して第２処理を施すと、図３Ｂおよび図４Ｂに示す第２膜ＳＦは側壁２０５上に形成される。同時に、頂部２０２，２０４および底部２０３上の第１膜ＦＦが第２処理中にプラズマの影響によって除去される。このため、第２膜ＳＦは基板２００の側壁２０５上のみに形成される。第１膜ＦＦが第２処理後も頂部２０２，２０４および底部２０３上に残存している場合、第１膜ＦＦを除去するための別個の処理を実行してもよい。たとえば、第２処理の後、基板２００をアルゴンガスや酸素ガスのプラズマに曝露してもよい。
図４Ａに示すように基板２００に対して第２処理を実行すると、図４Ｂに示すように、第２膜ＳＦが底部２０３と側壁２０５の下部とに形成される。このように、基板の凹凸と第１処理の種類（すなわち異方性ＣＶＤか等方性ＣＶＤか）に応じて、処理の結果として得られる第２膜ＳＦの形状および位置が変化する。図３Ｃに示すように、第１処理において異方性ＣＶＤを実行した場合、第１領域は頂部２０２，２０４および底部２０３であり、第２領域は側壁２０５である。つまり、第１処理が異方性ＣＶＤである場合、第１領域は水平領域であり、第２領域は垂直領域である。また、第１処理が異方性ＣＶＤである場合、第１領域は第１方向に延在する表面であり、第２領域は第１方向とは異なる第２方向に延在する表面である。第１方向と第２方向とがなす角度は略９０度であってもよい。また、第１方向は膜の堆積方向に直交する方向であり、第２方向は、堆積方向と並行な方向であってもよい。他方、図４Ｃに示すように、第１処理が等方性ＣＶＤである場合、第１領域は頂部２０２，２０４および側壁２０５の上部であり、第２領域は底部２０３および側壁２０５の下部である。たとえば、第１処理が等方性ＣＶＤである場合、第１領域は、第２領域よりも頂部に近い領域であり、第２領域は第１領域よりも底部に近い領域である。第１領域は第１処理によって膜が形成される領域であり、第２領域は第２処理によって膜が形成される領域である。第１領域および第２領域は部分的に重なりあっていてもよい。
図２に示すように、ステップ１０２および１０３の後、ステップ１０４において所定の条件が満足されたか否かを判定する。所定の条件とは、同一基板に対して実行済みの第１処理および第２処理の回数、または、基板上に堆積された第２膜ＳＦの膜厚である。また、所定の条件は、基板２００の表面上に残存している第１膜ＦＦの膜厚であってもよい。
たとえば、第２処理において実行するＡＬＤ処理の回数を予め設定し、記憶部内に制御プログラムとして記憶しておいてもよい。たとえば、１回の第２処理によって形成される第２膜の膜厚を算出し、第２膜の膜厚を所望の値にするために必要なＡＬＤ処理の回数を設定してもよい。そして、ステップ１０４において、同一基板に対して所定数の第２処理が実行済みか否かを判定してもよい。
上記の処理に代えて、または上記の処理に加えて、ステップ１０４において、基板上に残存している第１膜の膜厚が所定値たとえばゼロとなったか否かを判定してもよい。第２膜の膜厚が所定値に達していないうちに第１膜が基板上から完全に除去された場合、ステップ１０２および１０３を再度実行する。また、この他に所定の条件が達成されたか否かを判定する追加ステップをステップ１０２の後に実行して、第１膜の膜厚が所定値になったか否かを判定してもよい。
ステップ１０４は、記憶部に記憶された制御プログラムに基づきコントローラ８０が実行してもよい。ステップ１０４において所定の条件が満足されたと判定した場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、処理は終了する。他方、ステップ１０４において所定の条件が満足されていないと判定した場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、処理はステップ１０２に戻る。たとえば、コントローラ８０は、所定の条件が満足されるまで、ステップ１０２および１０３を繰り返し実行させる。ステップ１０４において所定の条件が満足されていないと判定された場合、ステップ１０２とステップ１０３のいずれか一方のみを実行するように制御プログラムを設定してもよい。
（In Situでの動作）
ステップ１０２およびステップ１０３は、基板をチャンバ１２から取り出すことなく実行する。つまり、第１処理および第２処理はチャンバ１２内の真空状態を壊すことなく、in situで実行する。一実施形態に係る装置たとえば処理装置１０は、気体供給部４４を備え、気体供給部４４はチャンバ１２内に種々のガスを供給できる。また、一実施形態に係る装置は、第１処理および第２処理をチャンバ１２内の真空状態を壊すことなく実行できる。また、一実施形態に係る装置は、排気路、排気口１２ｅ、排気装置３等の排気機構を備え、異なる種類のガスがチャンバ１２内で混ざりあわないよう、パージ処理を実行できる。このため、一実施形態の装置は、ステップ１０２およびステップ１０３をin situで、または真空状態を壊すことなく実行できる。
（第１処理および第２処理中の電力制御）
また、一実施形態に係る装置は、プロセスごとにプラズマ生成の態様を変更してもよい。たとえば、コントローラ８０は、アンテナ５０と下部電極１８とを制御して、第１処理の間は下部電極１８のみに電圧が印加され、第２処理の間はアンテナ５０のみに電圧が印加されるようにしてもよい。
コントローラ８０が第１処理中にアンテナ５０および下部電極１８の両方を動作させる場合、第１ガスが過度に解離する可能性がある。この場合、第１ガスから生じるラジカルによって基板にダメージが加えられる可能性がある。このため、第１処理中は、コントローラ８０は処理装置１０を制御して、下部電極１８には電力が供給されるがアンテナ５０には供給されないようにしてもよい。また、第１処理中、コントローラ８０は処理装置１０を制御して、下部電極１８とアンテナ５０の双方に電力が供給されるようにしてもよい。この場合、コントローラ８０は、アンテナ５０に供給される電力レベルを基板にダメージが加わらない程度に抑制する。他方、第２処理中は、高品質の第２膜を形成することが望ましい。そこで、第２処理中は、高電子密度かつ低イオンエネルギーのプラズマを生成することが望ましい。このため、第２処理中は、コントローラ８０は処理装置１０を制御して、アンテナ５０には電力が供給されるが下部電極１８には供給されないようにしてもよい。また、第２処理中は、コントローラ８０は処理装置１０を制御して、下部電極１８およびアンテナ５０の双方に電力が供給されるようにしてもよい。この場合、コントローラ８０は、下部電極１８に供給される電力レベルを、低イオンエネルギーのプラズマが生成されるように低いレベルに抑制する。
たとえば、コントローラ８０は、図５に示すタイムシーケンスに基づき、処理装置１０の各部を制御してもよい。図５に示すように、第１処理（ＣＶＤ処理）中、コントローラ８０は、気体供給部４４を制御して、第１ガスたとえばＣＦｘガスおよびアルゴンガスをチャンバ１２に供給させてもよい。同時に、コントローラ８０は、ＲＦ電源３０を制御して、下部電極１８に電力を供給させてもよい。第１処理中、コントローラ８０は、（図５中ＩＣＰアンテナとして示す）アンテナ５０を動作させない。
そして、第１処理後、第２処理の吸着ステップが開始する。コントローラ８０は、気体供給部４４を制御してシリコン含有前駆体（図５中「Si-Precursor」と表示する）等の前駆体をチャンバ１２内に供給させる。この期間中、コントローラ８０は、アルゴンガス等のキャリアガスをチャンバ１２内に供給させてもよい。コントローラ８０は、気体供給部４４を制御して、基板処理の間一貫して所定の流量のキャリアガスがチャンバ１２内に供給されるようにしてもよい。この期間中は、アンテナ５０および下部電極１８は動作しない。シリコン含有前駆体が導入され基板に吸着した後、コントローラ８０は、チャンバ１２をパージして不所望のガス種をチャンバ１２から排出する。
次に、コントローラ８０は活性化ステップすなわち改質ステップを開始して吸着した前駆体を改質する。活性化ステップでは、コントローラ８０は、気体供給部４４を制御して、酸素等の改質ガスをチャンバ１２内に供給させる。同時に、コントローラ８０は、ＲＦ電源７０Ａおよび７０Ｂを制御して、アンテナ５０に電力を供給する。この期間中、コントローラ８０は下部電極１８を動作させない。その後、コントローラ８０は、再びパージ処理を実行する。吸着ステップおよび活性化ステップ後のパージ処理は省略してもよい。そして、コントローラ８０は、所定の条件が満足されたか否かに応じて、第１処理および第２処理を繰り返す。さらに、コントローラ８０は、第１処理および第２処理のいずれか一方を個別に繰り返し実行してもよい。
（エッチング処理）
一実施形態に係る装置においては、第１処理および第２処理に加えて、他の処理を第３処理としてin situで実行してもよい。たとえば、一実施形態に係る装置はさらにエッチング処理を実行することで、スループットをさらに向上させることができる。エッチング処理は原子層エッチング（ＡＬＥ）処理であってもよい。
なお、ＡＬＥ処理は、反応層を形成する改質ステップと、改質した反応層を除去する除去ステップとを含んでもよい。ＡＬＥ処理は、改質ステップおよび除去ステップ各々の後にパージステップを含んでもよい。改質ステップは、ＮプラズマまたはＨプラズマを用いて実行してもよい。除去ステップは、Ｆ等のハロゲンプラズマ（種）を用いて実行してもよい。
一実施形態においては、第１処理、第２処理および第３処理は、この順番に繰り返し実行してもよい。各処理を繰り返す回数は、それぞれ異なっていてもよい。たとえば、第１処理を１回実行した後に第２処理を１０回実行してもよい。また、第１処理、第２処理、第３処理の実行順序を変更してもよい。
これまで、完全かつ明確な開示のために具体的な実施形態につき説明した。ただし、添付の特許請求の範囲に記載の請求項はかかる開示に基づき限定的に解釈されるべきではなく、当業者が想到可能であり、かつ、ここに示した基本的な教示の範囲に該当する、全ての変形例および代替的な構成例を包含するものと解釈されるべきである。
１０ 処理装置
１２ チャンバ
１２ｃ 空間
１２ｅ 排気口
１２ｉ 吸気口
１２ｐ 開口
１３ 支持機構
１４ ステージ
１６ 静電チャック
１８ 下部電極
１８ａ 第１プレート
１８ｂ 第２プレート
２２ 直流電源
２３ スイッチ
２４ 流路
２６ａ，２６ｂ パイプ
２８ 気体供給ライン
３０ ＲＦ電源
３２ 整合器
３４ シールド
３６ パイプ
３８ 排気装置
４０ バッフル板
４２ ウィンドウ
４４ 気体供給部
４４ａ ガス源
４４ｂ フローコントローラ
４４ｃ バルブ
４６ パイプ
４８ ゲートバルブ
５０ アンテナ
５２Ａ 内側アンテナ素子
５２Ｂ 外側アンテナ素子
５４ クランプ
６０ シールド
６２Ａ 内側シールド壁
６２Ｂ 外側シールド壁
６４Ａ 内側シールド板
６４Ｂ 外側シールド板
６８Ａ，６８Ｂ アクチュエータ
７０Ａ，７０Ｂ ＲＦ電源
８０ コントローラ
ＦＲ フォーカスリング
ＨＴ ヒータ
ＨＰ ヒータ電源
Ｗ ワークピース

Claims (16)

  1. チャンバを備える処理装置と、
    メモリと、当該メモリに接続されたプロセッサとを備えるコントローラと、
    を備える基板処理装置であって、
    前記メモリは前記プロセッサを制御して前記処理装置による処理を制御するための、コンピュータによって実行可能な命令を記憶し、当該処理は、
    化学蒸着（ＣＶＤ）により、前記チャンバ内の基板の第１領域内に第１膜を形成する第１処理と、
    原子層堆積（ＡＬＤ）により、前記チャンバ内の前記基板の第２領域内に第２膜を形成する第２処理と、
    を含み、
    前記第１処理および前記第２処理を、前記基板を前記チャンバから外に移動させることなく実行する、基板処理装置。
  2. 前記コントローラにより制御されるアンテナと、
    前記アンテナに対向して配置され、前記基板を上に保持するよう構成され、前記コントローラにより制御される下部電極と、
    をさらに備え、前記処理はさらに、
    前記化学蒸着中に前記下部電極に電圧印加し、
    前記原子層堆積の改質ステップ中に前記アンテナに電圧印加することを含む、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記チャンバ上に配置され、前記コントローラにより制御されるアンテナと、
    前記アンテナに対向して配置され、前記基板を上に保持するよう構成され、前記コントローラにより制御される下部電極と、
    をさらに備え、前記処理はさらに、
    前記化学蒸着中に前記アンテナに電圧印加せずに、前記下部電極に電圧印加し、
    前記原子層堆積の改質ステップ中に前記下部電極に電圧印加せず、前記アンテナに電圧印加することを含む、請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記第１処理は、前記基板の親水性表面の第１領域上に疎水性表面として前記第１膜を形成し、
    前記第２処理は、前記基板の前記疎水性表面の前記第２領域上に、ヒドロキシ基と反応する前駆体を吸着させることにより前記第２膜を形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  5. 前記第２処理は、前記基板から前記第１膜の少なくとも一部を除去する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 前記第１処理は、フルオロカーボンプラズマにより前記第１膜を堆積する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  7. 前記第１処理は、前記下部電極に印加される電圧を制御することにより、異方性ＣＶＤおよび等方性ＣＶＤのいずれか一方を実行する、請求項２に記載の基板処理装置。
  8. 前記第１処理は、前記基板の凹凸の頂部および底部に前記第１膜を形成し、
    前記第２処理は、前記基板の凹凸の側壁に前記第２膜を形成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  9. 前記基板は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉおよびＧｅのうち少なくともいずれか一つを含有し、
    前記第２処理は、前記第２膜としてシリコン含有膜を形成する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  10. 前記第１処理および前記第２処理は順に繰り返し実行される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  11. 前記第１処理および前記第２処理は、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマを使用して実行される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  12. チャンバを有する処理装置と、
    メモリと、当該メモリに接続されるプロセッサと、を有するコントローラと、を備え、前記メモリは前記プロセッサを制御して処理を制御させるためのコンピュータにより実行可能な命令を記憶し、当該処理は、
    化学蒸着により、前記チャンバ内の基板の第１領域内に第１膜を形成する第１処理と、
    原子層堆積により、前記チャンバ内の前記基板の第２領域内に第２膜を形成する第２処理と、
    前記基板をエッチングする第３処理と、
    を含み、
    前記第１処理、前記第２処理および前記第３処理を、前記チャンバの外に前記基板を移動させずに実行する、基板処理装置。
  13. 前記第３処理は、原子層エッチングを含み、
    前記第３処理はさらに、
    ＮプラズマおよびＨプラズマの一方により前記基板の表面を改質し、
    前記チャンバをパージし、
    前記ＮプラズマおよびＨプラズマの一方により改質された前記表面を、ハロゲンガスにより除去する、ことを含む、請求項１２に記載の基板処理装置。
  14. 化学蒸着により、処理装置のチャンバ内の基板の第１領域内に第１膜を形成する第１処理と、
    原子層堆積により、前記チャンバ内の前記基板の第２領域内に第２膜を形成する第２処理と、
    を含み、
    前記第１処理および前記第２処理は、前記チャンバの外に前記基板を移動させずに実行する、基板処理方法。
  15. 前記基板をエッチングする第３処理をさらに含み、
    前記第１処理、前記第２処理および前記第３処理は、前記チャンバの外に前記基板を移動させずに実行する、請求項１４に記載の基板処理方法。
  16. 前記第３処理は、原子層エッチングを含み、
    前記第３処理はさらに、
    ＮプラズマおよびＨプラズマの一方により、前記基板の表面を改質し、
    前記チャンバをパージし、
    前記ＮプラズマおよびＨプラズマの一方により改質された前記表面を、ハロゲンガスにより除去することを含む、請求項１５に記載の基板処理方法。
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