TWI696722B - 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及程式 - Google Patents

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Abstract

[課題] 能夠提升基板之面間均勻性。 　　[解決手段] 一種基板處理裝置，其具備：氣體供給部，該氣體供給部具有在產品晶圓支持區域之上下具有虛擬晶圓支持區域的基板保持具，和收容基板保持具之處理室，和被配置成沿著基板保持具在上下方向延伸之管線狀的噴嘴，和被設置在噴嘴之氣體供給孔，而進行對基板保持具的氣體供給；和排氣部，其係排氣上述處理室之氛圍，其中，氣體供給孔被構成上端位於較在虛擬晶圓支持區域被支持的最上方之虛擬晶圓更低之位置。

Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及程式
本揭示係關於基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及程式。
在半導體裝置(裝置)之製造工程中，使用例如一次處理複數片基板的縱型基板處理裝置。縱型之基板處理裝置被構成使用沿著複數片基板在上下方向延伸的多孔噴嘴，對各基板供給氣體(例如，參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2004-6551號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，在以往構成之基板處理裝置中，在各基板之面間，有處理狀況成為不均勻之虞。 　　本揭示係提供能夠提升基板之面間均勻性之技術。 [用以解決課題之手段]
若藉由一態樣，提供一種技術，其具備：基板保持具，其具有在疊層複數之狀態下支持形成有圖案之產品晶圓的產生晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之上方側支持虛擬晶圓之上方虛擬晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之下方側支持上述虛擬晶圓之下方虛擬晶圓支持區域； 　　處理室，其係收容上述基板保持具； 　　氣體供給部，其具有被配置成沿著被收容在上述處理室之上述基板保持具而在上下方向延伸之管線狀的噴嘴，和被設置在上述噴嘴之氣體供給孔，而對上述基板保持具進行氣體供給；及 　　排氣部，其係排氣上述處理室之氛圍， 　　上述氣體供給孔被構成上述氣體供給孔之上端位於較在上述上方虛擬晶圓支持區域被支持的最上方之虛擬晶圓更低之位置。 [發明效果]
若藉由與本揭示有關之技術時，可以提升基板之面間均勻性。
 (本發明之一實施型態)
以下，一面參照圖面，一面針對本發明之非限定的例示之實施型態予以說明。另外，在以下所示之全圖面中，針對相同或對應的構成，賦予相同或對應的參照符號，省略重複說明。
(1)基板處理裝置之構成
首先，針對與本發明之一實施型態有關之基板處理裝置之概略構成予以說明。
在此，舉例說明的基板處理裝置，係用以實施作為在半導體裝置(裝置)之製造方法中的製造工程之一工程的成 膜處理等之基板處理工程的裝置，被構成一次處理複數片基板之縱型基板處處理裝置(以下，單稱為「處理裝置」)2。
(反應管)
如圖1所示般，處理裝置2具備有圓筒形狀之反應管10。反應管10藉由例如石英或碳化矽(SiC)等之具有耐熱性及耐蝕性之材料所形成。
在反應管10之內部形成處理作為基板之晶圓W的處理室14。另外，在反應管10之外周，設置作為加熱工程(加熱機構)之加熱器12，依此被構成能夠加熱處理室14內。
再者，如圖2所示般，在反應管10，以在分別面對面之狀態下突出至外部之方式，形成有作為氣體供給室之供給緩衝室10A和排氣緩衝室10B。供給緩衝室10A內及排氣緩衝室10B內，藉由隔牆10C被區劃成複數空間。在供給緩衝室10A內之各區劃，分別設置後述噴嘴44a、44b。供給緩衝室10A及排氣緩衝室10B之內壁側(處理室14側)，分別形成有複數橫長形狀縫隙10D。在供給緩衝室10A之側壁及隔牆10C之處理室14側之端緣附近部分10E，藉由後述理由，形成非角狀的帶圓角，依此被構成當俯視在供給緩衝室10A之處理室14側之出口部分時，擴展成錐狀為佳。另外，在反應管10，沿著反應管10之外壁豎立設置有作為溫度檢測器之溫度檢測部16。
再者，如圖1所示般，在反應管10之下端開口部，經由O形環等之密封構件20連結有圓筒形之分歧管18，支持反應管10之下端。分歧管18係藉由例如不鏽鋼等之金屬材料而形成。分歧管18之下端開口部藉由圓盤狀之蓋部22而被開關。蓋部22藉由例如金屬材料而形成。在蓋部22之上面，設置有O形環等之密封構件20，依此反應管10內和外氣被氣密密封。在蓋部22上載置有在中央整個上下範圍形成孔的隔熱部24。隔熱部24藉由例如石英而形成。
(處理室)
被形成在如此的反應管10之內部之處理室14係用以處理作為基板之晶圓W者，在其內部形成收容作為基板保持具之晶舟26。即是，處理室14係包圍晶舟26之外周側的圓筒部14a；封閉其圓筒部14a之上端的平板上之蓋體14b；以從圓筒部14a之側部突出至外部之方式形成遮斷空間亦即供給緩衝室10A而收容噴嘴44a、44b的容納體14c；及形成以從與其相反之側部突出之外部之方式被遮斷之排氣通路亦即排氣緩衝室10B的導管體14d，藉由例如石英或SiC等之具有耐熱性及耐蝕性之材料，被形成一體而構成者。
另外，構成處理室14之圓筒部14a之直徑應被構成小成無法在被保持與圓筒部14a同軸之晶圓W(尤其後述產品晶圓Wp)和圓筒部14a之間隙配置噴嘴44a、44b之程度。
(晶舟)
作為被收容在處理室14之基板保持具的晶舟26係在垂直方向棚架狀地支持複數片例如25~150片之晶圓W。晶舟26係藉由例如石英或SiC等之材料而被形成。
晶舟26係如圖3所示般，作為用以支持晶圓W之區域，具有產品晶圓支持區域26a、上方虛擬晶圓支持區域26b及下方虛擬晶圓支持區域26c。產品晶圓支持區域26a係在疊層複數形成有圖案之產品晶圓Wp之狀態中支持的區域。上方虛擬晶圓支持區域26b係在產品晶圓支持區域26a之上方側，支持無形成有圖案之虛擬晶圓Wd的區域。下方虛擬晶圓支持區域26c係在產品晶圓支持區域26a之下方側，支持無形成有圖案之虛擬晶圓Wd的區域。
再者，晶舟26係如圖1所示般，藉由貫通蓋部22及隔熱部24之旋轉軸28，被支持於隔熱部24之上方。在蓋部22之旋轉軸28貫通之部分，設置例如磁性流體密封，旋轉軸28被連接於配置在蓋部22之下方的旋轉機構30。依此，晶舟26係在氣密密封處理室14之內部之狀態，被支持成能夠藉由旋轉機構30旋轉。
蓋部22係藉由作為升降機構之晶舟升降器32，在上下方向被驅動。依此，晶舟26係藉由晶舟升降器32與蓋部22一體性地被升降，對被形成在反應管10之內部的處理室14搬入搬出。
(氣體供給部) 　　處理裝置2具備有將使用於基板處理之氣體供給至處理室14內之晶舟26的氣體供給部之氣體供給機構34。氣體供給機構34供給的氣體因應被成膜之膜的種類被更換。在此，氣體供給機構34包含原料氣體供給部、反應氣體供給及惰性氣體供給部。
原料氣體供給部具備被連接於無圖示之原料體供給源的氣體供給管36a。在氣體供給管36a，從上游方向依序設置有流量控制器(流量控制部)亦即質量流量控制氣(MFC)38a及開關閥亦即閥40a。氣體供給管36a被連接於貫通分歧管18之側壁之噴嘴44a。噴嘴44a係被豎立設置成在供給緩衝室10A內沿著上下方向延伸之管線狀(管狀)者，形成作為朝向被保持於晶舟26之晶圓W開口的氣體供給孔的縱長狀之縫隙45a。如此之構成的原料氣體供給部係通過噴嘴44a之縫隙45a而使原料體擴散至供給緩衝室10A內，經由供給緩衝室10A之縫隙10D而對晶圓W供給原料氣體。針對噴嘴44a之詳細後述。
反應氣體供給部被構成與原料氣體供給部相同，具有供給管36b、MCF 38b及閥40b，經由噴嘴44b及縫隙10D而對晶圓W供給來自無圖示之反應氣體供給源的反應氣體。噴嘴44b係被豎立設置成在供給緩衝室10A內沿著上下方向延伸之管線狀(管狀)者，形成作為朝向被保持於晶舟26之晶圓W開口的複數氣體供給孔45b。
惰性氣體供給部具有被連接於供給管36a、36b之供給管36c、36d、被設置在其供給管36c、36d的MFC 38c、38d及閥40c、40d，經由噴嘴44a、44b及縫隙10D，對晶圓W供給來自無圖示之惰性氣體供給源之惰性氣體作為載體氣體或沖洗氣體。
再者，惰性氣體供給部具有貫通蓋部22之供給管36e、被設置在其供給管36e之MFC 38e及閥40e，應防止被供給至處理室14內之氣體繞入至隔熱部24之側，對反應管10之內部供給來自無圖示之惰性氣體供給源的惰性氣體。
(排氣部) 　　在反應管10以與排氣緩衝室10B連通之方式，安裝有排氣管46。在排氣管46連接有作為檢測檢測處理室14內的壓力之壓力檢測器(壓力檢測部)的壓力感測器48及作為壓力調整器(壓力調整部)之APC(Auto Pressure Controller)閥50，連接有作為真空排氣裝置之真空閥52。藉由如此之構成，可以將處理室14內之壓力設為因應處理的處理壓力。
(控制器) 　　在旋轉機構30、晶舟升降器32、氣體供給機構34之MFC 38a～38e及閥40a～40e、APC閥50電性連接控制該些之控制器100。控制器100係由例如具備CPU(Central Processing Unit)之微處理器(電腦)所構成，被構成控制處理裝置2之動作。在控制器100連接例如作為例如接觸面板等而被構成的輸入輸出裝置102。
再者，在控制器100連接有作為記憶媒體的記憶部104。在記憶部104以能夠讀出之方式儲存控制處理裝置2之動作的控制程式，或用以因應處理條件對處理裝置2之各構成部實行處理的程式(也稱為「配方程式」)。
記憶部104即使為被內置在控制器100之記憶裝置(硬碟或快閃記憶體)亦可，即使為可攜式之外部記錄裝置(磁帶、軟碟或硬碟等之磁碟、CD或DVD等之光碟、MO等之光磁碟、USB記憶體或記憶卡等之半導體記憶體)亦可。再者，對電腦提供程式即使使用網路或專用線路等之通訊手段亦可。程式係因應所需以來自輸入輸出裝置102之指示等從記憶部104被讀出，藉由控制器100實行依據被讀出之配方程式的處理，處理裝置2在控制器100之控制下，實行期望的處理。
(2)基板處理之順序 　　接著，作為半導體裝置之製造方法之一例，使用上述處理裝置2，針對進行在作為基板之晶圓W上形成膜之處理(成膜處理)之情況的基本順序進行說明。在此，藉由對晶圓W，供給作為原料氣體之HCDS(Si2 Cl6 ：六氯二矽烷)氣體，和作為反應氣體的NH3 (氨)氣體在晶圓W上形成氮化矽(SiN)膜之例予以說明。另外，在以下之說明中，構成基板處理裝置2之各部的動作藉由控制器100被控制。
(晶圓裝填及晶舟裝載) 　　對晶圓W進行處理的時候，首先進行對晶舟26裝填晶圓W(晶圓裝填)。此時，在晶舟26的上方虛擬晶圓支持區域26b及下方虛擬支持區域26c，裝填虛擬晶圓Wd，在位於其間的產品晶圓支持區域26a，裝填形成有圖案之產品晶圓Wp。在產品晶圓Wp之上下配置虛擬晶圓Wd，係如後述般，回避在各產品晶圓Wp之面間處理狀況不均勻之情形，而提升各產品晶圓Wp之面間均勻性之故。針對虛擬晶圓Wd之裝填片數(上方虛擬晶圓支持區域26b及下方虛擬晶圓支持區域26c之區域範圍)，並不特別限定，若為適當設定者即可。另外，作為虛擬晶圓Wd，可想像使用無形成圖案的裸晶圓。
當產品晶圓Wp及虛擬晶圓Wd被裝填於晶舟26之各區域(晶圓裝填)時，晶舟26藉由晶舟升降器32被搬入至處理室14內(晶舟裝載)。而且，反應管10之下部開口成為藉由蓋部22氣密封閉(密封)之狀態。
(壓力調整及溫度調整) 　　晶圓裝填及晶舟裝載之後，藉由真空泵52進行真空排氣(減壓排氣)以使處理室14內成為特定壓力(真空度)。處理室14內之壓力係藉由壓力感測器48來測定，根據該被測定到的壓力資訊，APC閥50被反饋控制。再者，以處理室14內之晶圓W成為特定溫度之方式，藉由加熱器12被加熱。此時，以處理室14成為特定溫度分布之方式，根據溫度檢測部16檢測出的溫度資訊，對加熱器12通電的狀況被反饋控制。再者，開始根據旋轉機構30之晶舟26及晶圓W的旋轉。
(成膜處理) 　　當處理室14內之溫度穩定在事先設定的處理溫度時，對處理室14內之晶圓W進行成膜處理。成膜處理經進行原料氣體供給工程、原料氣體排氣工程、反應氣體供給工程、反應氣體排氣工程之各工程而進行。
(原料氣體供給工程) 　　首先，對處理室14內之晶圓W供給HCDS氣體。HCDS氣體係藉由MFC38a被控制成期望的流量，經由氣體供給管36a、噴嘴44a及縫隙10D而被供給至處理室14內。 　　此時，若收容噴嘴44a之供給緩衝室10A之出口部分被構成錐狀時，可以抑制HCDS氣體從縫隙10D被排出之時的亂流。例如，當在供給緩衝室10A之出口側之端緣附近部分10E不帶圓角而維持角狀原樣時，亂流不僅俯視時之側面方向，在裝載各晶圓W之垂直方向亦有可能發生，依此有產生在垂直方向之氣體供給量不均勻之虞。對此，若供給緩衝室10A之出口部分為錐狀時，因可以抑制HCDS氣體從縫隙10D被排出之時的亂流，故可以使朝各晶圓W之面間的氣體供給量均勻。
(原料氣體排氣工程) 　　接著，停止HCDS氣體之供給，藉由真空泵52對處理室14內進行真空排氣。此時，即使從惰性氣體供給部對處理室14內供給當作惰性氣體之N2 氣體亦可(惰性氣體沖洗)。
(反應氣體供給工程) 　　接著，對處理室14內之晶圓W供給NH3 氣體。NH3 氣體係藉由MFC 38b被控制成期望的流量，經由氣體供給管36b、噴嘴44b及縫隙10D而被供給至處理室14內。 　　此時，若收容噴嘴44b之供給緩衝室10A之出口部分被構成錐狀時，可以抑制NH3 氣體從縫隙10D被排出之時的亂流。例如，當在供給緩衝室10A之出口側之端緣附近部分10E不帶圓角而維持角狀原樣時，亂流不僅俯視時之側面方向，在裝載各晶圓W之垂直方向亦有可能發生，依此有產生在垂直方向之氣體供給量不均勻之虞。對此，若供給緩衝室10A之出口部分為錐狀時，因可以抑制NH3 氣體從縫隙10D被排出之時的亂流，故可以使朝各晶圓W之面間的氣體供給量均勻。
(反應氣體排氣工程) 　　接著，停止NH3 氣體之供給，藉由真空泵52對處理室14內進行真空排氣。此時，即使從惰性氣體供給部對處理室14內供給N2 氣體亦可(惰性氣體沖洗)。
藉由將進行4個工程的循環進行特定次數(一次以上)，可以在晶圓W上，形成特定組成及特定膜厚之SiN膜。
(晶舟卸載及晶圓卸除) 　　於形成特定組成及特定膜厚之SiN膜之後，從惰性氣體供給部供給N2 氣體，即使處理室14內之氛圍被置換成N2 氣體，處理室14之壓力被回復成常壓。之後，蓋部22藉由晶舟升降器32下降，晶舟26從反應管10被搬出(晶舟卸載)。之後，處理完的晶圓W藉由晶舟26被取出(晶圓卸除)。
作為在晶圓W形成SiN膜之時的處理條件，例如例示下述。 　　處理溫度(晶圓溫度)：300℃～700℃ 　　處理壓力(處理室壓力)：1Pa～4000Pa 　　HCDS氣體：100sccm～10000sccm 　　NH3 氣體：100sccm～10000sccm 　　N2 氣體：100sccm～10000sccm 　　藉由將各個處理條件設定成各個範圍內之值，能夠適當地進行成膜處理。
(3)用以氣體供給的詳細構成 　　接著，針對對處理室14內進行氣體供給之構成，尤其進行氣體供給的噴嘴44a、44b，具體性地說明其詳細。
(虛擬晶圓裝填) 　　如上述般，在對處理室14內進行氣體供給之情況，晶舟26被搬入至其處理室14內。而且，在其晶舟26，虛擬晶圓Wd分別被裝填在上方虛擬支持區域26b及下方虛擬晶圓支持區域26c。
在如此之裝填狀態之晶舟26中，如圖4所示般，被支持在上方虛擬晶圓支持區域26b的最上方之虛擬晶圓Wd之上側，以與其虛擬晶圓Wd相鄰之方式設置晶舟26之頂板26d，被支持在下方虛擬晶圓支持區域26c的最下方之虛擬晶圓Wd之下側，以與其虛擬晶圓Wd相鄰之方式設置晶舟26之底板26e。
然而，進行氣體供給之情況，一般而言，當在氣體之前進方向具有障礙物時，產生與其障礙物衝突之氣體的亂流。產生的亂流藉由衝突面積改變大小。例如，在與晶舟26之頂板26d衝突之情況，和與晶圓W衝突之情況，由於衝突面積之大小不同，故產生的亂流之大小在各處也不同。
假設，在不裝填虛擬晶圓Wd，而將產品晶圓Wp裝填至頂板26d之鄰接區域之情況，有由於產生的亂流之大小不同，引起被支持在晶舟26之最上部(頂板26d之正下方)的產品晶圓Wp，和被支持在晶舟26之上下方向之中央部分附近的產品晶圓Wp，氣體之供給量產生不同之虞(參照圖4中A部)。如此之氣體供給量的不同，成為導致在晶舟26之各產品晶圓Wp之面間的處理狀況之不均勻性的原因，因關係到對產品晶圓Wp的基板處理之良率下降，故應該事先避免。
此情形不僅在晶舟26之頂板26d之附近，即使針對晶舟26之底板26e之附近，也相(參照圖4中A’部)。
於是，在本實施型態中，藉由在容易受到亂流大小之不同的影響之區域亦即上方虛擬晶圓支持區域26b及下方虛擬晶圓支持區域26c分別配置虛擬晶圓Wd，提供對各產品晶圓Wp的氣體供給量之面間均勻性，依此抑制對各產品晶圓Wp的基板處理之良率下降。
(噴嘴端之位置) 　　如上述般，在本實施型態中，應避免亂流大小之不同的影響波及到產品晶圓Wp之情形，利用虛擬晶圓Wd。但是，僅利用虛擬晶圓Wd，未必能完全更正限定產品晶圓Wp之面間之不均勻性。
為了更正面間不均勻性，例如認為使氣流不衝突至晶舟26之頂板26d或底板26e，以不產生亂流大小之不同之方式有效。於是，在本實施型態中，對處理室14內進行氣體供給之噴嘴44a、44b被構成以下所述般。
具體而言，如圖3(a)所示般，在噴嘴44a，作為被設置在其噴嘴44a之氣體供給孔的縫隙45a之上端46a，被配置在較在上方虛擬晶圓支持區域26b被支持的最上方之虛擬晶圓Wd更低之位置。在此，「較在上方虛擬晶圓支持區域26b被支持的最上方之虛擬晶圓Wd更低之位置」係指氣流不受到晶舟26之頂板26d所致之亂流的影響的位置。
並且，在噴嘴44a中，作為被設置在其噴嘴44a之氣體供給孔的縫隙45a之下端47a，被配置在較在下方虛擬晶圓支持區域26c被支持的最下方之虛擬晶圓Wd更高的位置。在此，「較在下方虛擬晶圓支持區域26c被支持的最下方之虛擬晶圓Wd更高之位置」係指氣流不受到晶舟26之底板26e所致之亂流的影響的位置。
再者，如圖3(b)所示般，即使在噴嘴44b，作為被設置在其噴嘴44b之複數氣體供給孔的縫隙45b之上端46b，被配置於較在上方虛擬晶圓支持區域26b被支持的最上方之虛擬晶圓Wd更低之位置。
並且，在噴嘴44b中，作為被設置在其噴嘴44b之複數氣體供給孔45b之下端47b，被配置在較在下方虛擬晶圓支持區域26c被支持的最下方之虛擬晶圓Wd更高的位置。
若藉由如此構成之噴嘴44a、44b時，可以難受到衝突至晶舟26之頂板26d或底板26e之氣體之亂流的影響。因此，在更正產品晶圓Wp之面間不均勻性之方面非常有效。
再者，如此構成的噴嘴44a、44b即使在以下之點，在更正產品晶圓Wp之面間不均勻性之方面有效。
例如，在被支持於晶舟26之產品晶圓Wp為高縱橫比之圖案晶圓情況，與圖案倍率呈比例增加氣體消耗量。要維持忠實地模擬如此之圖案晶圓的虛擬晶圓成本上有困難。因此，實際上，作為虛擬晶圓Wd，使用比起產品晶圓Wp，每單位面積之氣體消耗量比較少者。即是，針對產品晶圓Wp，氣體消耗量多，對此，針對虛擬晶圓Wd，使用氣體消耗量少者。
因此，在產品晶圓支持區域26a氣體消費增大而使得氣體略顯不夠，另外，在上方虛擬晶圓支持區域26b及下方虛擬晶圓支持區域26c，氣體消耗少產生剩餘氣體。其結果，有藉由剩餘氣體，位於上方虛擬晶圓支持區域26b或下方虛擬晶圓支持區域26c之附近的產品晶圓Wp之圖案膜厚增加，依此有各產品晶圓Wp之面間均勻性惡化之虞。此情形尤其在晶舟26之上方側更為顯著。這是因為在晶舟26之下方側，來自貫通蓋部22之供給管36e的惰性氣體供給所致的稀釋效果，再者，氣體流速藉由排氣管46之影響下方側較上方側大之故。
另外，在虛擬晶圓Wd，存在無形成圖案者，和存在形成有圖案者。不形成有圖案者當然如上述般氣體消耗量較產品晶圓Wp少。另一方面，即使針對形成有圖案之虛擬晶圓Wd，氣體消耗量少之情形也相同，因例如重複使用，或由於成本之問題比起產品晶圓Wp，包含圖案之表面積較少，故其結果比起產品晶圓Wp，氣體消耗量較少。因此，不僅無形成有圖案之虛擬晶圓Wd，即使在形成有圖案之虛擬晶圓Wd，也分別同樣地產生各產品晶圓Wp之面間均勻性之惡化的問題。
對此，如上述般，若為設定有縫隙45a之上端46a及下端47a之位置的噴嘴44a，以及設定有氣體供給孔45b之上端46b及下端47b之位置的噴嘴44b時，因能夠減少對上方虛擬晶圓支持區域26b及下方虛擬晶圓支持區域26c的氣體供給量，故即使在產品晶圓Wp為圖案晶圓之情況，各產品晶圓Wp之面間不均勻性被更正。
尤其，在上述構成之噴嘴44a、44b中，因至少藉由縫隙45a之上端46a及氣體供給孔45b之上端46b之位置設定，能夠減少對上方虛擬晶圓支持區域26b之氣體供給量，故即使面間均勻性之惡化在晶舟26之上方側為顯著之情況，在更正其面間均勻性之惡化之方面，非常有效。
在此，針對實際進行氣體供給之時之氣體的分壓分布，一面參照圖5一面具體性地予以說明。在此，舉出將作為原料氣體之HCDS(Si2 Cl6 )氣體從在本實施型態之噴嘴44a之縫隙45a，對處理室14內之晶舟26供給之情況的氣體分壓分布(以下，稱為「本實施型態之Si2 Cl6 分壓」)為例。噴嘴44a之縫隙45a設為其縫隙45a之上端46a之位置被配置在從晶舟26之最上段起僅低4溝槽份(相當於晶圓4片之段數份)的位置者。再者，作為比較例，例如從縫隙上端被配置在較晶舟最上段高的位置之噴嘴，進行氣體供給之情況(以下稱為「比較例之Si2 Cl6 分壓」)，也一併舉例。
圖5(a)係針對本實施型態之Si2 Cl6 分壓及比較例之Si2 Cl6 分壓，將各個解析模型予以圖表化者。曲線圖之縱軸表示Si2 Cl6 之分壓，橫軸表示晶圓之溝槽號碼。另外，在圖中，以一點鏈線包圍的區域係相當於上方虛擬晶圓支持區域26b及下方虛擬晶圓支持區域26c的部分。 　　再者，圖5(b)係放大表示圖5(a)之一部分(圖中之矩形區域)者。因此，即使在圖5(b)之曲線圖中，亦與圖5(a)相同，縱軸表示Si2 Cl6 氣體之分壓，橫軸表示晶圓之溝槽號碼。
當參照圖5(a)及(b)時，尤其在圖5(b)之放大表示中明顯可知在比較例之Si2 Cl6 分壓中，晶舟上方側部分之分壓分布逐漸上升，對此在本實施型態之Si2 Cl6 分壓，分壓分布成為比較扁平(平坦)(參照圖5(b)中箭頭)。
由此情形明顯可知若藉由在本實施型態中說明之構成的噴嘴44a時，可以減少尤其朝面間均勻性之惡化顯著的上方虛擬晶圓支持區域26a之附近的氣體供給量，可以抑制在其上方虛擬晶圓支持區域26b之附近的剩餘氣體產生。此情形被認為即使在供給作為反應氣體之NH3 氣體的噴嘴44b亦相同。因此，若藉由在本實施型態中說明的構成之噴嘴44a、44b時，即使在例如產品晶圓Wp為圖案晶圓之情況，亦可以抑制尤其位於上方虛擬晶圓支持區域26b之附近的產品晶圓Wp之圖案膜厚的增加。即是，因可以使各產品晶圓Wp之面間之處理狀況均勻化，故可以更正各產品晶圓Wp之面間均勻性之惡化，在改善其面間均勻性之方面非常有效。
(氣體供給孔之形狀) 　　在進行上述般之氣體供給的噴嘴44a、44b中，在其中之一方亦即噴嘴44a，形成有作為朝向晶圓W開口之氣體供給孔的縫隙45a。縫隙45a如圖3(a)所示般，因係縱長形狀的縫隙構造者，故為從其上端46a連續至下端47a的孔形狀者。
在如此之構成的噴嘴44a中，因氣體供給孔亦即縫隙45a之形狀，成為從上端46a連續至下端47a之孔形狀的縫隙構造，故與多孔構造之情況不同，噴嘴44a之管線內(管內)之壓力難產生偏差，謀求在其管線內之壓力的均勻化。一般而言，氣體之壓力和熱分解溫度呈比例。即是，例如從公眾所知的飽和水蒸氣曲線明顯可知，氣體之壓力越高，在其氣體的熱分解溫度越高。因此，若藉由謀求管線內之壓力之均勻化的噴嘴44a，能夠對各製品晶圓Wp之間供給均勻被分解之氣體，可以提升對產品晶圓Wp之基板處理的良率。
再者，在另一方亦即噴嘴44b，形成朝向晶圓W開口之複數氣體供給孔45b。氣體供給孔45b如圖3(b)所示般，為設置有從其上端46b斷續性至下端47b設置複數孔的構造者。
在如此之構成的噴嘴44b中，因成為斷續性地配置氣體供給孔45b之多孔構造，故與連續的孔形狀之縫隙構造之情況不同，可以提升噴嘴44b本身的強度。因此，成為特別適合於使用在進行熱分解溫度高之氣體種類的供給之情況者。
(4)根據本實施型態的效果 　　若藉由本實施型態時，達到以下所示的一個或複數效果。
(a)在本實施型態中，因在產品晶圓Wp之上下配置虛擬晶圓Wd之狀態下進行氣體供給，故可以抑制在其氣體供給之時會產生的亂流大小之不同的影響波及至產品晶圓Wp之情形。即是，藉由利用虛擬晶圓Wd，提升對各產品晶圓Wp的氣體供給量之面間均勻性，依此謀求各產品晶圓Wp之面間之處理狀況之均勻化，其結果，可以抑制對各產品晶圓Wp之基板處理的良率下降。
(b)再者，在本實施型態中，在噴嘴44a之縫隙45a之上端46a，及在噴嘴44b之氣體供給孔45b之上端46b中之任一者皆被配置在較上方虛擬晶圓支持區域26b被支持的最上方虛擬晶圓Wd更低的位置。即是，邊利用虛擬晶圓Wd，邊藉由縫隙45a之上端46a及氣體供給孔45b之上端46b之位置設定，以使供給的氣流不衝突至晶舟26之頂板26d之方式，使成為確實抑制亂流對產品晶圓Wp的影響者。因此，能夠實現更正各產品晶圓Wp之面間的不均勻性，在通過各產品晶圓Wp之面間之處理狀況之均勻化而抑制對各產品晶圓Wp之基板處理的良率之方面非常有效。
(c)在本實施型態中，藉由縫隙45a之上端46a及氣體供給孔45b之上端46b之位置設定，可以減少尤其朝面間均勻性之惡化顯著的上方虛擬晶圓支持區域26b之附近的氣體供給量，可以抑制在其上方虛擬晶圓支持區域26b之附近的剩餘氣體產生。即是，即使在例如產品晶圓Wp為圖案晶圓之情況，可以抑制位於上述虛擬晶圓支持區域26b之附近的產品晶圓Wp之圖案膜厚的增加。因此，即使在面間均勻性之惡化在晶舟26之上方側顯著之情況，在更正其面間均勻性，而改善其面間均勻性之方面亦非常有效。即使藉由該點，在謀求各產品晶圓Wp之面間之處理狀況之均勻化，抑制對各產品晶圓Wp之基板處理的良率下降之方面亦非常有效。
(d)再者，在本實施型態中，在噴嘴44a之縫隙45a之下端47a，及在噴嘴44b之氣體供給孔45b之下端47b中之任一者皆被配置在較上方虛擬晶圓支持區域26b被支持的最下方虛擬晶圓Wd更高的位置。即是，邊利用虛擬晶圓Wd，邊藉由縫隙45a之下端47a及氣體供給孔45b之下端47b之位置設定，以使供給的氣流不衝突至晶舟26之底板26e之方式，使成為確實抑制亂流對產品晶圓Wp的影響者。因此，能夠實現更正各產品晶圓Wp之面間的不均勻性，在通過各產品晶圓Wp之面間之處理狀況之均勻化而抑制對各產品晶圓Wp之基板處理的良率之方面非常有效。
(e)在本實施型態中，因噴嘴44a之氣體供給孔亦即縫隙45a之形狀，成為從上端46a連續至下端47a之孔形狀的縫隙構造，噴嘴44a之管線內(管內)之壓力難產生偏差，謀求在其管線內之壓力的均勻化。因此，能夠從噴嘴44a之縫隙45a，因應壓力之均勻化而對各產品晶圓Wp之間供給被均勻熱分解的氣體，可以提升對產品晶圓Wp之基板處理的良率。該孔形狀成為尤其在適用於進行原料氣體之供給的噴嘴44a之情況有效者。原料氣體之熱分解會對各產品晶圓Wp之面間之均勻性造成影響之故。
(f)在本實施型態中，因在噴嘴44b之氣體供給孔45b成為從上端46b至下端47b斷續性地設置有複數孔之多孔構造，故可以提升噴嘴44b本身之強度。因此，成為特別適合於使用在進行熱分解溫度不會成為問題之氣體種類的供給之情況者。
(g)在本實施型態中，藉由具有耐熱性及耐蝕性之材料將構成處理室14之圓筒部14a、蓋體14b、容納體14c及導管體14d形成一體。而且，圓筒部14a之直徑被構成可以縮小成可以在被保持於與圓筒部14a同軸之產品晶圓Wp和圓筒部14a之間隙，配置噴嘴44a、44b之程度。藉由如此處理室14之構成，能夠實現確實地使上述氣流在處理室14內產生。即是，藉由縮窄產品晶圓Wp和圓筒部14a之間隙，使氣流之亂流之影響難波及至產品晶圓Wp，依此，使成為各產品晶圓Wp之面間的處理狀況之均勻化確實者。
(變形例) 　　以上，具體性說明本發明之一實施型態。但是，本發明非限定於上述實施型態者，只要在不脫離其主旨之範圍可做各種變更。
例如，在上述實施型態中，雖然舉使用HCDS氣體作為原料氣體之情況為例予以說明，但是本發明不限定於如此之態樣。例如，原料氣體之分解對晶圓面間之均勻性造成影響的氣體使用本噴嘴為佳。再者，例如即使在原料氣體之分解溫度和產品溫度接近之情況亦適合使用。
再者，例如作為原料氣體，除HCDS氣體之外，可以使用DCS(SiH2 Cl2 ：二氯矽烷)氣體、MCS (SiH3 Cl：單氯矽烷)氣體、TCS(SiHCl3 ：三氯矽烷)氣體等之無機系鹵矽原料氣體，或3DMAS(Si[N(CH3 )2 ]3 H：三(二甲氨基)矽烷)氣體、BTBAS(SiH2 [NH(C4 H9 )]2 ：雙第三丁基氨基矽烷)氣體等之含有非鹵素基的氨基系(胺系)矽烷原料氣體，或MS(SiH4 ：單矽烷)氣體、DS(Si2 H6 ：乙矽烷)氣體等之含有非鹵素基的無機系矽烷原料氣體。
再者，例如本發明即使在晶圓W上形成包含鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鎢(W)等之金屬元素的膜，即是金屬系膜之情況，亦可適宜地適用。
再者，上述實施型態或變形例可以適當組合使用。
(本發明之較佳態樣)
以下，針對本發明之較佳態樣予以附記。
(附記1)
若藉由本發明之一態樣時，提供一種基板處理裝置，其具備：基板保持具，其具有在疊層複數之狀態下支持形成有圖案之產品晶圓之產品晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之上方側支持虛擬晶圓之上方虛擬晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之下方側支持上述虛擬晶圓之下方虛擬晶圓支持區域；處理室，其係收容上述基板保持具；氣體供給部，其具有被配置成沿著被收容在上述處理室之上述基板保持具而在上下方向延伸之管線狀的噴嘴，和被設置在上述噴嘴之氣體供給孔，而對上述基板保持具進行氣體供給；及排氣部，其係排氣上述處理室之氛圍，上述氣體供給孔被構成上述氣體供給孔之上端位於較在上述上方虛擬晶圓支持區域被支持的最上方之虛擬晶圓更低之位置。
(附記2)
提供附記1所載之基板處理裝置中，較佳為 上述氣體供給孔被構成上述氣體供給孔之下端位於較在上述下方虛擬晶圓支持區域被支持的最下方之虛擬晶圓更高之位置。
(附記3)
提供附記1或2所載之基板處理裝置中，較佳為上述氣體供給孔為從上端連續至下端的孔形狀。
(附記4)
提供附記1或2所載之基板處理裝置中，較佳為上述氣體供給孔為從上端至下端斷續性地設置複數孔的構造。
(附記5)
提供附記1至4中之任一者所載之基板處理裝置中，較佳為上述處理室係藉由具有耐熱性及耐蝕性之材料將包圍上述基板保持具之外周側的圓筒部，和封閉上述圓筒部之上端的平板上之蓋體，和以從上述圓筒部之側部突出至外部之方式，形成遮斷空間而收容上述噴嘴的容納體，和形成以從與上述側部相反之側部突出至外部之方式被遮斷之排氣通路的導管體形成一體，上述圓筒部之直徑被構成縮小成在被保持於與上述圓筒部同軸之上述產品晶圓和上述圓筒部之間隙無法配置上述噴嘴之程度。
(附記6) 　　若藉由本發明之其他一態樣時，提供一種半導體裝置之製造方法，其具備： 　　對具備在疊層複數之狀態下支持形成有圖案之產品晶圓的產品晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之上方側支持虛擬晶圓之上方虛擬晶圓區域，和在上述產品晶圓支持區域之下方側支持上述虛擬晶圓之下方虛擬晶圓支持區域的基板保持具，將複數上述產品晶圓搭載在上述產品晶圓支持區域，並且將上述虛擬晶圓分別搭載在上述上方虛擬晶圓支持區域及上述下方虛擬晶圓支持區域的工程； 　　將搭載有上述產品晶圓及上述虛擬晶圓之上述基板保持具，搬入至收容上述基板保持具之處理室的工程； 　　從具有被配置成沿著被收容在上述處理室之上述基板保持具在上下方向延伸之管線狀的噴嘴，和被設置在上述噴嘴之氣體供給孔，並且上述氣體供給孔之上端被構成位於較在上述上方虛擬晶圓支持區域被支持的最上方之虛擬晶圓更低之位置而構成的氣體供給部，進行對上述基板保持具之氣體供給而處理上述產品晶圓之工程。
(附記7) 　　若藉由本發明之又一態樣時，提供一種程式，其具備： 　　對具備在疊層複數之狀態下支持形成有圖案之產品晶圓的產品晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之上方側支持虛擬晶圓之上方虛擬晶圓區域，和在上述產品晶圓支持區域之下方側支持上述虛擬晶圓之下方虛擬晶圓支持區域的基板保持具，將複數上述產品晶圓搭載在上述產品晶圓支持區域，並且將上述虛擬晶圓分別搭載在上述上方虛擬晶圓支持區域及上述下方虛擬晶圓支持區域的步驟； 　　將搭載有上述產品晶圓及上述虛擬晶圓之上述基板保持具，搬入至收容上述基板保持具之處理室的步驟； 　　從具有被配置成沿著被收容在上述處理室之上述基板保持具在上下方向延伸之管線狀的噴嘴，和被設置在上述噴嘴之氣體供給孔，並且上述氣體供給孔之上端被構成位於較在上述上方虛擬晶圓支持區域被支持的最上方之虛擬晶圓更低之位置而構成的氣體供給部，進行對上述基板保持具之氣體供給而處理上述產品晶圓的步驟。
2‧‧‧基板處理裝置10A‧‧‧供給緩衝室(遮斷空間)10B‧‧‧排氣緩衝室(排氣通路)14‧‧‧處理室14a‧‧‧圓筒部14b‧‧‧蓋體14c‧‧‧容納體14d‧‧‧導管體26‧‧‧晶舟(基板保持具)26a‧‧‧產品晶圓支持區域26b‧‧‧上方虛擬晶圓支持區域26c‧‧‧下方虛擬晶圓支持區域34‧‧‧氣體供給機構44a、44b‧‧‧噴嘴45a‧‧‧縫隙(氣體供給孔)45b‧‧‧氣體供給孔46a、46b‧‧‧上端47a、47b‧‧‧下端100‧‧‧控制器104‧‧‧記憶部W‧‧‧晶圓Wp‧‧‧產品晶圓Wd‧‧‧虛擬晶圓
圖1為概略性表示在本發明之實施型態所適用的基板處理裝置之一例的縱剖面圖。
圖2為概略性表示在本發明之實施型態所適用的處理爐之一例的俯視圖。
圖3為概略性表示在本發明之實施型態所適用的噴嘴之一例的示意圖。
圖4為表示氣體對晶圓的流動之概念之一例的說明圖。
圖5為表示對晶圓進行氣體供給之時之氣體分壓分布之模擬結果之一例的說明圖。
2‧‧‧基板處理裝置
10‧‧‧反應管
10A‧‧‧供給緩衝室(遮斷空間)
10B‧‧‧排氣緩衝室(排氣通路)
12‧‧‧加熱器
14‧‧‧處理室
14b‧‧‧蓋體
18‧‧‧分歧管
20‧‧‧密封構件
22‧‧‧蓋部
24‧‧‧隔熱部
26‧‧‧晶舟(基板保持具)
28‧‧‧旋轉軸
30‧‧‧旋轉機構
32‧‧‧晶舟升降器
34‧‧‧氣體供給機構
36a、36b、36c、36d、36e‧‧‧噴嘴
38a、38b、38c、38d、38e‧‧‧噴嘴
40a、40b、40c、40d、40e‧‧‧噴嘴
44a、44b‧‧‧噴嘴
45a‧‧‧縫隙氣體(氣體供給孔)
46‧‧‧排氣管
46a‧‧‧上端
47a‧‧‧下端
48‧‧‧壓力感測器
50‧‧‧APC閥
52‧‧‧真空閥
100‧‧‧控制器
102‧‧‧輸入輸出裝置
104‧‧‧記憶部
W‧‧‧晶圓

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，其具備：基板保持具，其具有在疊層複數之狀態下支持形成有圖案之產品晶圓之產品晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之上方側支持虛擬晶圓之上方虛擬晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之下方側支持上述虛擬晶圓之下方虛擬晶圓支持區域；處理室，其係收容上述基板保持具；氣體供給部，其具有被配置成沿著被收容在上述處理室之上述基板保持具而在上下方向延伸之管線狀的噴嘴，和被設置在上述噴嘴之氣體供給孔，而對上述基板保持具進行氣體供給；及排氣部，其係排氣上述處理室之氛圍，上述氣體供給孔被構成為上述氣體供給孔之上端位於比在上述上方虛擬晶圓支持區域被支持的最上方之虛擬晶圓更低之位置。
  2. 如請求項1所載之基板處理裝置，其中上述氣體供給孔被構成為上述氣體供給孔之下端位於比在上述下方虛擬晶圓支持區域被支持的最下方之虛擬晶圓更高之位置。
  3. 如請求項2所載之基板處理裝置，其中 上述氣體供給孔為從上端至下端連續的孔形狀。
  4. 如請求項3所載之基板處理裝置，其中上述處理室係藉由具有耐熱性及耐蝕性之材料將包圍上述基板保持具之外周側的圓筒部，和封閉上述圓筒部之上端的平板上之蓋體，和以從上述圓筒部之側部突出至外部之方式，形成遮斷空間而收容上述噴嘴的容納體，和形成以從與上述側部相反之側部突出至外部之方式被遮斷之排氣通路的導管體一體地形成而成，上述圓筒部之直徑被構成為縮小成在被保持為與上述圓筒部同軸之上述產品晶圓和上述圓筒部之間隙無法配置上述噴嘴之程度。
  5. 如請求項2所載之基板處理裝置，其中上述氣體供給孔為從上端至下端斷續性地設置有複數孔的構造。
  6. 如請求項5所載之基板處理裝置，其中上述處理室係藉由具有耐熱性及耐蝕性之材料將包圍上述基板保持具之外周側的圓筒部，和封閉上述圓筒部之上端的平板上之蓋體，和以從上述圓筒部之側部突出至外部之方式，形成遮斷空間而收容上述噴嘴的容納體，和形成以從與上述側部相反之側部突出至外部之方式被遮斷之排氣通路的導管體一體地形成而成， 上述圓筒部之直徑被構成為縮小成在被保持為與上述圓筒部同軸之上述產品晶圓和上述圓筒部之間隙無法配置上述噴嘴之程度。
  7. 如請求項2所載之基板處理裝置，其中上述處理室係藉由具有耐熱性及耐蝕性之材料將包圍上述基板保持具之外周側的圓筒部，和封閉上述圓筒部之上端的平板上之蓋體，和以從上述圓筒部之側部突出至外部之方式，形成遮斷空間而收容上述噴嘴的容納體，和形成以從與上述側部相反之側部突出至外部之方式被遮斷之排氣通路的導管體一體地形成而成，上述圓筒部之直徑被構成為縮小成在被保持為與上述圓筒部同軸之上述產品晶圓和上述圓筒部之間隙無法配置上述噴嘴之程度。
  8. 如請求項1所載之基板處理裝置，其中上述氣體供給孔為從上端至下端連續的孔形狀。
  9. 如請求項8所載之基板處理裝置，其中上述處理室係藉由具有耐熱性及耐蝕性之材料將包圍上述基板保持具之外周側的圓筒部，和封閉上述圓筒部之上端的平板上之蓋體，和以從上述圓筒部之側部突出至外部之方式，形成遮斷空間而收容上述噴嘴的容納體，和形成以從與上述側部相反之側部突出至外部之方式被遮斷之 排氣通路的導管體一體地形成而成，上述圓筒部之直徑被構成為縮小成在被保持為與上述圓筒部同軸之上述產品晶圓和上述圓筒部之間隙無法配置上述噴嘴之程度。
  10. 如請求項1所載之基板處理裝置，其中上述氣體供給孔為從上端至下端斷續性地設置有複數孔的構造。
  11. 如請求項10所載之基板處理裝置，其中上述處理室係藉由具有耐熱性及耐蝕性之材料將包圍上述基板保持具之外周側的圓筒部，和封閉上述圓筒部之上端的平板上之蓋體，和以從上述圓筒部之側部突出至外部之方式，形成遮斷空間而收容上述噴嘴的容納體，和形成以從與上述側部相反之側部突出至外部之方式被遮斷之排氣通路的導管體一體地形成而成，上述圓筒部之直徑被構成為縮小成在被保持為與上述圓筒部同軸之上述產品晶圓和上述圓筒部之間隙無法配置上述噴嘴之程度。
  12. 如請求項1所載之基板處理裝置，其中上述處理室係藉由具有耐熱性及耐蝕性之材料將包圍上述基板保持具之外周側的圓筒部，和封閉上述圓筒部之上端的平板上之蓋體，和以從上述圓筒部之側部突出至外 部之方式，形成遮斷空間而收容上述噴嘴的容納體，和形成以從與上述側部相反之側部突出至外部之方式被遮斷之排氣通路的導管體一體地形成而成，上述圓筒部之直徑被構成為縮小成在被保持為與上述圓筒部同軸之上述產品晶圓和上述圓筒部之間隙無法配置上述噴嘴之程度。
  13. 一種半導體裝置之製造方法，具有：對具有在疊層複數之狀態下支持形成有圖案之產品晶圓之產品晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之上方側支持虛擬晶圓之上方虛擬晶圓區域，和在上述產品晶圓支持區域之下方側支持上述虛擬晶圓之下方虛擬晶圓支持區域的基板保持具，將複數上述產品晶圓搭載在上述產品晶圓支持區域，並且將上述虛擬晶圓搭載在上述上方虛擬晶圓支持區域及上述下方虛擬晶圓支持區域之各者的工程；將搭載有上述產品晶圓及上述虛擬晶圓之上述基板保持具，搬入至收容上述基板保持具之處理室的工程；從具有被配置成沿著被收容在上述處理室之上述基板保持具在上下方向延伸之管線狀的噴嘴，和被設置在上述噴嘴之氣體供給孔，並且被構成為上述氣體供給孔之上端位於比在上述上方虛擬晶圓支持區域被支持的最上方之虛擬晶圓更低之位置而成的氣體供給部，進行對上述基板保持具之氣體供給而處理上述產品晶圓之工程。
  14. 一種程式，係藉由電腦使基板處理裝置執行下述步驟：對具有在疊層複數之狀態下支持形成有圖案之產品晶圓之產品晶圓支持區域，和在上述產品晶圓支持區域之上方側支持虛擬晶圓之上方虛擬晶圓區域，和在上述產品晶圓支持區域之下方側支持上述虛擬晶圓之下方虛擬晶圓支持區域的基板保持具，將複數上述產品晶圓搭載在上述產品晶圓支持區域，並且將上述虛擬晶圓搭載在上述上方虛擬晶圓支持區域及上述下方虛擬晶圓支持區域之各者的步驟；將搭載有上述產品晶圓及上述虛擬晶圓之上述基板保持具，搬入至收容上述基板保持具之處理室的步驟；從具有被配置成沿著被收容在上述處理室之上述基板保持具在上下方向延伸之管線狀的噴嘴，和被設置在上述噴嘴之氣體供給孔，並且被構成為上述氣體供給孔之上端位於比在上述上方虛擬晶圓支持區域被支持的最上方之虛擬晶圓更低之位置而成的氣體供給部，進行對上述基板保持具之氣體供給而處理上述產品晶圓的步驟。
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