专利名称：基板处理装置及基板处理方法
技术领域：
本发明涉及一种基板处理装置及基板处理方法，特别涉及能够提高成膜、蚀刻等处理的均匀性的基板处理装置及基板处理方法。
背景技术：
近年来，在半导体集成电路装置的高集成化和低功耗化越来越发展的趋势下，半导体集成电路装置的制造成本，通过设半导体基板的直径较大等办法逐渐低成本化。人们认为，为了将这种半导体集成电路装置中的元件图案尺寸微细化，并且设基板直径较大，需要在制造工序中控制半导体集成电路装置的结构部件即绝缘膜中的膜厚偏差、对整个基板表面均匀地进行干蚀刻加工等。
图5(a)，表示基板处理装置，具体而言，是表示在半导体基板上形成氧化硅膜、多晶硅等薄膜的、现有化学汽相淀积(CVDchemical vapordeposition)装置之一例的剖面图。随着半导体基板的直径越来越大，在该图中所示的单晶片式装置成为主流。补充说明一下，在此表示了热化学汽相淀积装置。
在图5(a)中所示的现有化学汽相淀积装置10，在反应室11中具有基板支撑部12，在基板支撑部12上放置基板13。在反应室11上部，以与基板支撑部12面对面的方式设置有喷头14。在喷头14上部设有气体导入口15，材料气体16通过气体导入口15被导入喷头14中。在喷头14中与基板12面对面的那一侧(在图5的化学汽相淀积装置10中，为下侧)具有气体扩散板17，由喷头14和气体扩散板17形成空心部分18。在反应室11中设有排气口19，能用泵(省略图示)从反应室11内排出气体。基板支撑部12，具有用以调整基板13的温度的加热器(省略图示)。
在此，图5(b)，是放大在图5(a)中所示的气体扩散板17的一部分而示出的纵向剖面图。如图5(b)所示，在气体扩散板17中设有许多用以将材料气体16提供到反应室11中且喷到基板12上的小口径贯通孔20。
喷头14和气体扩散板17，也能形成为一体。但是，在形成为一体的情况下，既难以制造，又难以维修。因此，在一般情况下，喷头14和气体扩散板17是能分离开的、个别的部件。
在用如上所述构成的现有化学汽相淀积装置10进行薄膜形成的情况下，首先将基板13放在反应室11内的基板支撑部12上，再用加热器加热到规定温度。
接着，边从排气口19排出反应室11内部的气体，边通过气体导入口15将为形成膜所需的材料气体16导入喷头14中。已导入的材料气体16，流过设在气体扩散板17中的贯通孔20，再从喷头14被提供到反应室11中，然后被喷到基板13上。这样，基板13上就形成了薄膜。
对气体扩散板17进一步进行说明。具体而言，气体扩散板17，是许多例如直径0.5mm左右的微细贯通孔20形成在圆板的几乎整个区域中的。如图5(b)所示，贯通孔20，从气体入口侧到出口侧呈一样的形状。
形成膜的时候，材料气体16通过气体导入口15被导入，喷到喷头14的中央部。已导入的材料气体16，由气体扩散板17在空心部分18中沿水平方向分散，再通过贯通孔20喷出反应室11内。其结果是，因为在基板13上均匀地提供材料气体16，所以能设在基板13上沉积的薄膜厚度很均匀。
采用了上述气体扩散板17的化学汽相淀积装置，例如在专利文献1中有记载。关于干蚀刻装置，在专利文献2中记载了改善了蚀刻均匀性的蚀刻气体扩散板的结构。
专利文献1日本公开专利公报特开2000-273638号公报专利文献2日本公开专利公报特开平06-204181号公报然而，在图5(a)和图5(b)中所示的现有化学汽相淀积装置10和薄膜形成方法中，有下述课题。
在随着半导体集成电路装置的微细化，要求更加精密的工序控制的情况下，难以沉积下述膜，即膜厚均匀性足够于以很高的产品合格率制造半导体集成电路装置的膜。具体而言，例如对形成在基板13上的薄膜来讲，与中央附近相比周边附近的膜厚较薄。对此，能想到下述原因。
在图5(a)中所示的、使用化学汽相淀积装置的成膜时，理想的是材料气体16的压力很均匀，在喷头14的中央附近和周边附近，从贯通孔20分别供给流量相等的材料气体16。为了这样设定，以几乎一样的密度在整个气体扩散板17的面中形成有许多贯通孔20。
但是，实际上，因为材料气体16从以与气体扩散板17面对面的方式在喷头14中央附近设置的气体导入口15被导入，所以在空心部分18中，边缘附近的材料气体16的压力低于中央附近的材料气体16的压力。因此，气体扩散板17边缘附近的贯通孔20，被供给与中央附近的贯通孔20相比流量更少的材料气体16，分别将该材料气体16喷出到反应室11中。其结果是，喷到与气体扩散板17面对面的基板13上的材料气体16流量，根据基板13上的位置的不同而不同。就是说，在基板13的边缘附近，被供给与中央附近相比流量更少的材料气体16。
可以认为，由于上述原因，形成在基板13上的薄膜厚度具有不均匀性，具体而言，在基板13边缘附近的膜厚比中央附近的膜厚薄。
关于干蚀刻装置，在专利文献2中记载了改善这种单晶片式基板处理装置在成膜等反应中所造成的不均匀性的技术。这是这样的技术，即为了使从整个对应于气体扩散板17的电极板表面流出的反应气体密度均匀，使贯通孔直径具有不均匀性。具体而言，在电极板中央部分，设贯通孔直径较小；在边缘部分，设贯通孔直径较大。根据该方法，能通过对贯通孔直径的分布适当地进行设定，将蚀刻均匀性(最大值和最小值之差除以平均值的两倍的数而得到的值)改善到3.3％。
但是，可以认为，为了制造出尺寸小于等于0.25μm的、微细的半导体集成电路，基于专利文献2的技术的蚀刻均匀性还不够，需要更好的均匀性。
人们认为，在将该技术用于化学汽相淀积装置的气体扩散板中的情况下，材料气体在流量分布上的均匀性不达到足够于制造已微细化的半导体集成电路的水平。
再说，在为了改善基板处理的均匀性而根据所述方法对贯通孔直径和贯通孔直径的分布进行调整的情况下，会造成下述情况(参照专利文献2)，即即使是微小的调整，基板处理的均匀性也恶化，例如达到10％或10％以上。就是说，在现有方法中，均匀性相对贯通孔直径和贯通孔分布的调整敏感地变动，整齐地得到3％或更好的均匀性，是极为困难的。
就是说，为了通过设与气体扩散板17中央附近的贯通孔20的直径相比边缘附近的贯通孔20的直径更大，来提高材料气体16喷出量的均匀性，必须以极高的精度控制贯通孔20的直径。具体而言，根据本案发明人的实验，在用化学汽相淀积装置沉积膜的情况下，必须例如以小于等于0.01mm的精度对贯通孔20的直径进行加工。
但是，一般来说，贯通孔20是用钻钻孔的，难以得到为之所需的、能够保证所述加工精度的钻。因此，通过控制贯通孔20直径来提高膜厚均匀性，是难以实现的。
发明内容
本发明正是为解决所述问题而研究开发出来的。其目的在于提供一种能以在基板的晶片表面内均匀的方式进行CVD和干蚀刻等基板处理的基板处理装置及基板处理方法。
为了达成所述目的，本发明所涉及的第一基板处理装置，包括用以用处理气体处理基板的反应室，设在反应室内、用以设置基板的基板支撑部，以及用以将处理气体导入反应室内的喷头；喷头具有形成有用以让处理气体扩散的多个贯通孔、并且设为与基板支撑部面对面的板状气体扩散板；气体扩散板具有中央部和与中央部相比厚度更薄的边缘部；与多个贯通孔中设在中央部的贯通孔长度相比，多个贯通孔中设在边缘部的贯通孔长度更短。
根据第一基板处理装置，气体扩散板具有中央部和与该中央部相比厚度更薄的边缘部，设在气体扩散板边缘部的贯通孔，短于设在中央部的贯通孔。因此，处理气体流过设在边缘部的贯通孔时的阻力小于处理气体流过设在中央部的贯通孔时的阻力。就是说，设在边缘部的贯通孔，与设在中央部的贯通孔相比处理气体更容易流过。因而，能够控制在与中央部相比处理气体的压力更小的边缘部，流过贯通孔而喷出反应室中的处理气体量较少的现象，设处理气体的基于气体扩散板表面内的位置的喷吐量之差较小。其结果是，在基板表面内，提供到基板上的处理气体量比现有例均匀，能对基板处理得比现有例均匀。
在此，基板处理，例如包括膜的利用CVD法等的沉积和等离子蚀刻等干蚀刻，不过并不限于这些处理。
补充说明一下，最好是这样的，气体扩散板的厚度，是离气体扩散板中心越远的部分越薄；多个贯通孔的长度，是形成在离气体扩散板中心越远的位置上的贯通孔越短。
这么一来，就能这样设定，即设在离气体扩散板中心越远的位置上的贯通孔，是处理气体流过时的阻力根据距离越小(就是说，能使处理气体更容易流过)。其结果是，能对于设在气体扩散板中的多个贯通孔，确实地使处理气体喷出量均匀，能够确实地进行均匀的基板处理。
最好是这样的，边缘部的厚度是中央部的厚度的一半或一半以上；多个贯通孔中设在边缘部的贯通孔长度，是多个贯通孔中设在中央部的贯通孔长度的一半或一半以上。
这么一来，就能对于设在气体扩散板中的多个贯通孔，更为确实地使处理气体喷出量均匀，并且进行均匀的基板处理。
最好是这样的，所述基板处理装置，还包括以与气体扩散板中央部面对面的方式连接在喷头上、并且用以将处理气体导入喷头中的气体导入口；气体扩散板能拆下、安装上。
这么一来，就能通过以让处理气体喷到气体扩散板中央部的方式将该处理气体导入喷头中，对于设在气体扩散板中的多个贯通孔，确实地使处理气体喷出量均匀，确实地进行均匀的基板处理。因为还能将气体扩散板从喷头上拆下、安装在该喷头上，所以能容易地进行喷头和气体扩散板的加工、维修。
最好是这样的，多个贯通孔，平面形状呈圆形。因为形成平面形状呈圆形的贯通孔是很容易的，所以若这样设定，就能容易地实现本发明的、能够进行均匀的基板处理的效果。
为了达成所述目的，本发明的第二基板处理装置，包括用以用处理气体处理基板的反应室，设在反应室内、用以设置基板的基板支撑部，用以将处理气体导入反应室内的第一喷头，以及形成为包围第一喷头的状态、并且向反应室内喷出处理气体的第二喷头；第一喷头具有形成有用以让处理气体扩散的多个第一贯通孔的板状第一气体扩散板；第二喷头具有形成有用以让处理气体扩散的多个第二贯通孔、并且设为与基板支撑部面对面的第二气体扩散板；第一气体扩散板和第二气体扩散板中之至少一块气体扩散板，具有中央部和与中央部相比厚度更薄的边缘部；与多个第一贯通孔和多个第二贯通孔中设在中央部的贯通孔长度相比，多个第一贯通孔和多个第二贯通孔中设在边缘部的贯通孔长度更短。
根据第二基板处理装置，第一气体扩散板和第二气体扩散板中至少一块气体扩散板，是设在边缘部的贯通孔短于设在中央部的贯通孔。因而，设在边缘部的贯通孔，与设在中央部的贯通孔相比处理气体流过时的阻力更小。其结果是，因为处理气体以均匀的供给量被提供到基板上，所以能够进行均匀的基板处理。
首先，在第一气体扩散板具有所述结构的情况下，处理气体以在第一气体扩散板表面内均匀的方式从设在第一气体扩散板中的第一贯通孔喷出。因此，在包围第一喷头的第二喷头内部，处理气体的压力在第二气体扩散板表面内很均匀。其结果是，通过第二气体扩散板提供到基板上的处理气体，是供给量在基板表面内很均匀，能更为均匀地进行基板处理。
在第二气体扩散板具有所述结构的情况下，与现有基板处理装置的情况一样，处理气体以在第一气体扩散板表面内不均匀的方式从第一喷头喷出。具体而言，在第一气体扩散板边缘附近，喷出量比中央附近小。但是，其后能通过第二喷头补正处理气体喷吐量的均匀性。就是说，处理气体流过设在第二气体扩散板中的多个贯通孔，以在第二气体扩散板表面内均匀的方式喷出。这样，处理气体就以在基板表面内均匀的供给量被提供到基板上。因此，能以在基板表面内均匀的方式确实地进行基板处理。
补充说明一下，是这样也很适当，即所述至少一块气体扩散板，是第一气体扩散板和第二气体扩散板这两块气体扩散板。
这么一来，因为第一气体扩散板和第二气体扩散板都具有所述结构，所以就能将处理气体对基板表面的供给量双阶段性地均匀化。因此，能将处理气体供给量更为确实地均匀化，更为均匀地进行基板处理。
如上所述，能通过第一气体扩散板和第二气体扩散板中之一块或两块气体扩散板具有所述结构，确实地进行均匀的基板处理。
最好是这样的，至少一块气体扩散板的厚度，是离该至少一块气体扩散板中心越远的部分越薄；多个第一贯通孔和多个第二贯通孔中形成在该至少一块气体扩散板中的贯通孔长度，是形成在离该至少一块气体扩散板中心越远的位置上的贯通孔越短。
这么一来，就能这样设定，即设在离气体扩散板中心越远的位置上的贯通孔，是处理气体流过时的阻力越小(就是说，使处理气体更容易流过)。其结果是，能对于设在气体扩散板中的多个贯通孔，确实地使处理气体喷出量均匀，能够确实地进行均匀的基板处理。
最好是这样的，边缘部的厚度，是中央部的厚度的一半或一半以上；多个第一贯通孔和多个第二贯通孔中设在边缘部的贯通孔长度，是多个第一贯通孔和多个第二贯通孔中设在中央部的贯通孔长度的一半或一半以上。
这么一来，就能对于设在气体扩散板中的多个贯通孔，确实地使处理气体喷出量均匀，更为确实地进行均匀的基板处理。
最好是这样的，所述基板处理装置，还包括以与第一气体扩散板中央面对面的方式连接在所述第一喷头上、并且用以将处理气体提供到第一喷头中的气体导入口；第一气体扩散板能拆下、安装上。
这么一来，就能通过以使处理气体喷到第一气体扩散板中央附近的方式将该处理气体导入第一喷头中，对于设在第一气体扩散板中的多个第一贯通孔，确实地使处理气体喷出量均匀，确实地进行均匀的基板处理。与此同时，因为还能将第一气体扩散板拆下、安装上，所以能容易地进行第一喷头和第一气体扩散板的加工、维修。
最好是这样的，多个第一贯通孔和多个第二贯通孔中，设在所述至少一块气体扩散板中的贯通孔，平面形状呈圆形。因为加工形成平面形状呈圆形的贯通孔是很容易的，所以若这样设定，就能容易地实现本发明的、能够进行均匀的基板处理的效果。
为了达成所述目的，本发明所涉及的基板处理方法，使用基板处理装置，该基板处理装置包括用以用处理气体处理基板的反应室，设在反应室内、用以设置基板的基板支撑部，以及用以将处理气体导入反应室内的喷头；该喷头具有形成有用以让处理气体扩散的多个贯通孔、并且设为与基板支撑部面对面的板状气体扩散板；所述基板处理方法包括将基板设置在基板处理部的工序a，和将处理气体通过形成在气体扩散板中的多个贯通孔提供到反应室内，对基板进行处理的工序b；在工序b中，通过气体扩散板具有中央部和与中央部相比厚度更薄的边缘部，并且与多个贯通孔中设在中央部的贯通孔长度相比，多个贯通孔中设在边缘部的贯通孔长度更短，将处理气体均匀地提供到基板上。
根据本发明的基板处理方法，这样设定，即设在气体扩散板边缘部的贯通孔，短于设在气体扩散板中央部的贯通孔。因此，与设在中央部的贯通孔相比，设在边缘部的贯通孔是处理气体流过时的阻力更小。其结果是，因为在与中央部内相比处理气体的压力更低的边缘部，喷出量减少的现象得到控制，所以处理气体以在气体扩散板表面内均匀的喷吐量喷出。
其结果是，在工序b中进行的基板处理，以在基板表面内均匀的方式被进行。
补充说明一下，最好是这样的，多个贯通孔的长度，是设在离气体扩散板中心越远的位置上的贯通孔越短。
这么一来，就能这样设定，即设在离气体扩散板中央部越远的位置上的贯通孔，处理气体流过时的阻力越小。其结果是，能在气体扩散板表面内确实地使处理气体喷吐量均匀，能够确实地进行均匀的基板处理。
-发明的效果-根据本发明的基板处理装置，对于气体扩散板，设边缘部厚度薄于中央部、设在气体扩散板中的边缘部中的多个贯通孔长度短于设在中央部的贯通孔长度。这样，就能以比现有例高的精度使从多个贯通孔向基板喷出的处理气体流量均匀。其结果是，能将基板处理在基板表面内的均匀性提高得比现有例好。
图1，是表示本发明的第一实施例所涉及的基板处理装置(化学汽相淀积装置100)的内部结构的剖面图。
图2(a)，是表示用于第一实施例所涉及的化学汽相淀积装置100中的气体扩散板107的平面图；图2(b)，是表示沿图2(a)所示的气体扩散板107中的IIb-IIb’线的剖面的图。
图3，是表示在基板103上用第一实施例所涉及的化学汽相淀积装置100形成了氧化硅膜时的膜厚分布情况(曲线A)、和用现有化学汽相淀积装置形成了氧化硅膜时的膜厚分布情况(曲线B)的曲线图。
图4，是表示本发明的第二实施例所涉及的化学汽相淀积装置200的内部结构的剖面图。
图5(a)，是表示现有化学汽相淀积装置10之一例的剖面图；图5(b)，是放大现有化学汽相淀积装置10所具有的气体扩散板17的一部分而表示的剖面图。
符号说明100-化学汽相淀积装置；101-反应室；102-基板支撑部；103-基板；104-喷头；105-气体导入口；106-材料气体；107-气体扩散板；107a-中央部；107b-中间部；107c-边缘部；108-空心部分；109-排气口；110(110a、110b、110c)-贯通孔；154-第一喷头；157-第一气体扩散板；200-化学汽相淀积装置；204-第二喷头；207-第二气体扩散板；210(210a、210b、210c)-贯通孔。
具体实施例方式
(第一实施例)下面，参照
本发明的第一实施例所涉及的基板处理装置。
图1，是示意地表示为制造半导体集成电路所使用的、本发明的第一实施例所涉及的基板处理装置的剖面图，更详细地说明一下，是示意地表示化学汽相淀积装置100的内部结构的剖面图。本实施例的化学汽相淀积装置100、和图5(a)所示的现有化学汽相淀积装置10，是喷头具有的气体扩散板的形状有所不同。下面，进行详细的说明。
化学汽相淀积装置100，在进行膜生长的反应室101中具有基板支撑部102，在基板支撑部102上放置被进行处理的基板103。在反应室101上部以与基板支撑部102面对面的方式设置有喷头104。在喷头104上部设有气体导入口105，材料气体106流过气体导入口105被导入喷头104中。
在喷头104中与基板102面对面的那一侧(例如在图1的化学汽相淀积装置100中，为下侧)，具有气体扩散板107。这样，在喷头104内部就形成有由气体扩散板107盖上的空心部分108。如后面详细说明的那样，气体扩散板107具有厚度相互不同的多个部分，在整个面中设有多个贯通孔110。被导入到喷头104中的材料气体106，流过该多个贯通孔110被提供到反应室101内部。
补充说明一下，也可以喷头104和气体扩散板107形成为一体。但是，若将它们形成为能分离开的、个别的部件，并且设它们为组合起来使用的方式，就能容易地进行喷头104和气体扩散板107的制造、维修，从而很适当。
在反应室101中设有排气口109，设为能用泵(省略图示)从反应室101内排出气体的方式。基板支撑部102，具有用以调整基板103的温度的加热器(省略图示)。
接着，详细说明气体扩散板107。图2(a)，表示在本实施例中使用的气体扩散板107的平面结构；图2(b)，是示意地表示沿图2(a)中的IIb-IIb’线的剖面的图。
如图2(a)所示，气体扩散板107的平面形状呈圆形。这是对应于基板103的平面形状呈圆形这一事情的、很适当的形状，但是并不限于该形状。在气体扩散板107的几乎整个表面上，以密度一样且排列为同心圆状的方式钻了例如数千个呈圆形的贯通孔110。
如图2(a)和图2(b)所示，气体扩散板107以同心圆状具有三个区域，厚度相互不同。具体而言，是圆形的中央部107a、环状的中间部107b及环状的边缘部107c，该中央部107a位于气体扩散板107的最中央，并且厚度最厚；该中间部107b位于中央部107a外侧，并且厚度薄于中央部107a；该边缘部107c位于中间部107b外侧(换句话说，气体扩散板107的最外侧)，并且厚度薄于中间部107b(换句话说，厚度最薄)。
因此，贯通孔110在所述三个区域中的长度相互不同，越靠外侧越短。具体而言，位于最厚的中央部107a中的，是最长的贯通孔110a；位于厚度次于该中央部107a的中间部107b中的，是长度次于该贯通孔110a的贯通孔110b；位于最薄的边缘部107c中的，是最短的贯通孔110c。
补充说明一下，气体导入口105，设置为将材料气体106喷到气体扩散板107中心附近的状态。
在此，关于气体扩散板107的适当的尺寸，举出下述具体例子。不过，在此说明的是在基板103的直径为200mm的情况下很适当的尺寸例子。
首先，最好是气体扩散板107的直径大于等于180mm且小于等于220mm，最好是例如设为200mm。
气体扩散板107中从中心到小于半径60mm的范围，是厚度6.5mm的中央部107a，在此设有的贯通孔110a长度也为6.5mm。接着，中央部107a外侧的、从中心算起大于等于半径60mm且小于80mm的范围，是厚度5.5mm的中间部107b，在此设有的贯通孔110b长度也为5.5mm。中间部107b外侧的、从中心算起大于等于80mm且小于等于100mm的范围(换句话说，气体扩散板107中最外侧的范围)，是厚度4.5mm的边缘部107c，在此设有的贯通孔110c长度也为4.5mm。
接着，说明基板103的使用上述化学汽相淀积装置100的处理方法，更具体而言，说明在基板103上形成膜的方法。
首先，在设在化学汽相淀积装置100的反应室101中的基板支撑部102上，放置基板103。基板支撑部102支撑基板103，使基板103与喷头104的气体扩散板107面对面。
接着，用泵(省略图示)从排气口109排出气体，对反应室101进行减压。用设置在基板支撑部102的加热器(省略图示)，将基板103加热到规定温度。
接着，从气体导入口105将材料气体106导入喷头104中。材料气体106，是以喷到气体扩散板107中心附近的方式被导入喷头104的空心部分108中。在空心部分108内，已被导入的材料气体106，沿朝向气体扩散板107边缘的方向扩散。与此同时，该材料气体106，流过设在气体扩散板107中的贯通孔110(110a、110b及110c)，被提供到设置在反应室101中的基板103上。这样，在基板103上就形成了膜。
作为具体例子说明一下，也可以是这样的，即在形成BPSG(boro-phospho silicate-glass硼磷硅玻璃)膜的情况下，将基板103加热到400℃，用混合了TEOS(Tetraethyl Orthosilicate原硅酸四乙酯)气体、臭氧气体、TEPO(Triethyl phosphate磷酸三乙酯)气体及TEB(Boron triethoxide三乙基硼)气体的气体作为材料气体106。这么一来，就通过该混合气体的反应热在基板103上形成膜。
在图3中，作为曲线图表示了如上所述用本实施例的化学汽相淀积装置100形成了膜时的膜厚分布情况A、和用现有化学汽相淀积装置形成了膜时的膜厚分布情况B。在此，纵轴表示形成的膜的膜厚。横轴表示离基板103中心的距离，从中心算起设直径上的一侧为正数、直径上的另一侧为负数，来表示距离。在图3中的107a、107b及107c的各区域，依次表示对应于气体扩散板107的中央部107a、中间部107b及边缘部107c的范围。
在图3中明显表示，与基于现有技术的膜厚分布情况B相比，本实施例的情况的膜的膜厚A，是膜厚均匀性有所提高。在此，膜厚均匀性，是关于在同一个基板表面上形成的膜的膜厚，最大值和最小值之差除以平均值的两倍的数而得到的值。这种膜厚均匀性，是在基于现有技术的膜厚分布情况B中超过3％，与此相对，在本实施例的情况下，为1.2％。
在是图5(a)中所示的、现有化学汽相淀积装置10的气体扩散板17的情况下，材料气体在气体扩散板17表面内的喷出量不均匀，例如来自设在中央附近的贯通孔20的材料气体16喷吐量多于来自设在边缘部附近的贯通孔20的喷吐量等。这成为形成的膜的膜厚均匀性下降的原因。
与此相对，在是本实施例的化学汽相淀积装置100所具有的气体扩散板107的情况下，与现有例相比，来自气体扩散板107表面内的贯通孔110的材料气体喷吐量更均匀。这是因下述情况而实现的，即气体扩散板107按厚度从中央向边缘逐渐变薄的顺序具有中央部107a、中间部107b及边缘部107c，设在各部分中的贯通孔110a、贯通孔110b及贯通孔110c按该顺序向边缘逐渐变短。
进一步说明一下，首先，在空心部分108，材料气体106的压力从内侧向外侧(从中央部107a附近向边缘部107c侧)逐渐变低。这就是在现有化学汽相淀积装置10中，材料气体16喷吐量不均匀的原因。与此相对，在气体扩散板107中，因为贯通孔110从内侧到外侧逐渐变短，所以材料气体106流过贯通孔110时的阻力逐渐变小，从而越靠外侧，即使以越低的压力也容易排出。其结果是，在气体扩散板107表面内，材料气体106喷出量对位置的依赖性减轻，材料气体106喷出量变得更为均匀。
如上所述，若用本实施例的化学汽相淀积装置100在基板103上形成膜，与现有技术相比膜厚均匀性就提高。
因为极难于以要求的精度进行加工(控制贯通孔直径)，所以现有技术即通过控制贯通孔直径来提高膜厚均匀性的做法，是难以实现的。
与此相对，在本实施例中，设气体扩散板107为由多个厚度相互不同的部分构成的结构，这样来设置多个长度相互不同的贯通孔110。该做法，是所要求的加工精度较低，能够容易地实现。
补充说明一下，在本实施例中，特别是在形成了由氧化硅膜、有机硅酸盐膜构成的布线层间绝缘膜，或填塞接触孔的钨插塞用钨金属膜等的情况下，能通过在沉积膜厚均匀性3％或3％以下的膜之后，利用化学机械抛光(CMP)进行表面平坦化，来实施控制性非常优良的平坦化工序。
在本实施例中，分别决定气体扩散板107的各部分的厚度和贯通孔110的长度，做到满足为了进行膜形成等所实施的各个制造工序所要求的均匀性。
例如，本实施例的气体扩散板107，通过具有三个厚度相互不同的部分(中央部107a、中间部107b及边缘部107c)，具有三个长度相互不同的贯通孔110(贯通孔110a、贯通孔110b及贯通孔110c)。但是，并不限于此。例如，若将至少两个长度相互不同的贯通孔设在气体扩散板中，并且在边缘部中的贯通孔长度较短，本发明的效果便得到实现。另外，也可以具有四个或四个以上的长度相互不同的贯通孔。
前面举出了有关气体扩散板107的具体尺寸之一例，但并不限于所述尺寸，只要对应基板103的直径、进行的处理的种类和条件等进行设定就可以了。
特别是，在中央部107a中的贯通孔110a长度、和边缘部107c中的贯通孔110c长度之间，只要有超过0mm的差就可以，特别好的是长度具有超过0.5mm的差。换句话说，若贯通孔110c短于贯通孔110a，将材料气体106在气体扩散板107表面内的喷出量均匀化的效果便得到实现，特别是在贯通孔110c比贯通孔110a短0.5mm或0.5mm以上的情况下，效果确实地得到实现。
最好是这样的，边缘部107c中的贯通孔110c的长度，是中央部107a中的贯通孔110a的长度的二分之一或二分之一以上。为了这样设定，只要边缘部107c的厚度是中央部107a的厚度的二分之一或二分之一以上就可以。
本实施例的气体扩散板107，厚度从内侧向外侧阶段性地变薄。也可以设为厚度从内侧向外侧平缓地变薄的结构来代替所述结构。通过这样设定，也能将贯通孔长度从内侧向外侧逐渐变短。
(第二实施例)下面，参照
本发明的第二实施例所涉及的基板处理装置。
图4，是示意地表示为制造半导体集成电路所使用的、本发明的第二实施例所涉及的基板处理装置的剖面图，更详细来说，是示意地表示化学汽相淀积装置200的内部结构的剖面图。
化学汽相淀积装置200，具有对第一实施例的化学汽相淀积装置100追加设置了第二喷头204和第二气体扩散板207的结构。因此，在图4的化学汽相淀积装置200中，用与图1相同的符号表示与第一实施例的化学汽相淀积装置100相同的结构因素，来省略详细的说明。
如图4所示，在本实施例的化学汽相淀积装置200中，具有结构与第一实施例的化学汽相淀积装置100中的喷头104和气体扩散板107一样的第一喷头154和第一气体扩散板157。就是说，从气体导入口105被导入的材料气体106，在由第一喷头154和第一气体扩散板157构成的空心部分108中扩散，再流过设在第一气体扩散板157中的贯通孔110喷出。在此，与在图2(a)和图2(b)中所示的第一实施例的气体扩散板107一样，第一气体扩散板157具有越靠外侧，厚度以同心圆状越薄的三个部分。这样，在贯通孔110中就具有长度相互不同的三种贯通孔，越靠外侧，长度越短。
以包围第一喷头154的方式还设置有包括第二气体扩散板207的第二喷头204。因此，流过第一气体扩散板157而喷出的材料气体106，喷到第二气体扩散板207上，再流过设在第二气体扩散板207中的多个贯通孔210，然后被提供到反应室101中。这样，材料气体106被提供到设置在反应室101内的基板103上。
在此，第二气体扩散板207，具有与在图2(a)和图2(b)中所示的气体扩散板107一样的结构。就是说，具有中央部207a、中间部207b及边缘部207c，该中央部207a最厚；该中间部207b位于中央部207a外侧，并且厚度次于中央部207a；该边缘部207c位于中间部207b外侧(第二气体扩散板207中的最外侧)，并且厚度最薄。由于所述设定，在以同心圆状在各个部分分别设置了多个的贯通孔210，从内侧依次为最长的贯通孔210a、长度次于贯通孔210a的贯通孔201b及最短的贯通孔201c。
因为第二气体扩散板207具有所述结构，所以与第一实施例的气体扩散板107一样，在外侧(边缘部107c附近)的气体压力小于内侧(中央部207a附近)的气体压力的情况下，能以在第二气体扩散板207表面内均匀的方式喷出材料气体106。
如上所述，在本实施例所涉及的化学汽相淀积装置200中，从第一气体扩散板157喷出的材料气体106，还流过第二气体扩散板207，然后被提供到基板103上。因此，能设提供到基板103上的材料气体106对基板103表面的供给量更均匀。其结果是，能够对基板103确实地进行均匀性比现有例高的处理。例如，能够确实地形成与现有例相比基板103表面内的膜厚均匀性更高的膜。
补充说明一下，在化学汽相淀积装置200中，第一气体扩散板157和第二气体扩散板207，都是使用了在图2(a)和图2(b)中所示的气体扩散板。但是，也可以是这样的，设只第一气体扩散板157和第二气体扩散板207中之一块气体扩散板为在图2(a)和图2(b)中所示的结构。在该情况下，设该第一气体扩散板157和该第二气体扩散板207中之另一块气体扩散板为在整个表面上形成了长度相等的贯通孔的现有气体扩散板。即使这样设定，也能使提供到基板103上的材料气体106供给量比现有例均匀。
就是说，若第一气体扩散板157具有在图2(a)等中所示的结构，通过第一喷头154被导入第二喷头204中的材料气体106喷出量，便在第一气体扩散板157表面内很均匀。因此，能通过第二喷头204将材料气体106均匀地提供到基板103上。
若第二气体扩散板207具有在图2(a)等中所示的结构，材料气体106便通过具有现有结构的第一气体扩散板157被不均匀地供给。就是说，在边缘附近，与第一气体扩散板157中央附近相比，来自贯通孔110的材料气体106喷出量较少。但是，能通过第二气体扩散板207，将材料气体106均匀地提供到基板103上。
若设第一气体扩散板157和第二气体扩散板207这两块气体扩散板都为基于本发明的结构，便能更为确实地使提供到基板103上的材料气体106供给量均匀。
关于第一气体扩散板157和第二气体扩散板207，下述决定都是根据处理条件进行就可以，该决定是决定采用现有结构和本发明中的结构中之那种结构、决定气体扩散板厚度及决定贯通孔长度等。
在第一实施例和第二实施例中，贯通孔的平面形状都呈圆形。之所以它呈圆形，是因为用钻对气体扩散板进行钻孔之故。因此，贯通孔的平面形状呈其他形状也可以。
本发明的化学汽相淀积装置，特别是在处理直径大的基板(例如，直径200mm～300mm等)时有显著的效果。这是因为若基板直径较大，喷头和气体扩散板也就较大，从而材料气体在气体扩散板的中央附近和边缘附近的压力差往往较大之故。就是说，在该情况下，也能使该压力差的影响缓解，使材料气体在气体扩散板表面内的喷出量均匀。
在第一、第二实施例中，主要对热(thermal)汽相淀积工序的情况进行了说明，但并不限于此。若是结构与在图1和图4中所示的一样的基板处理装置，即通过设在气体扩散板中的多个贯通孔将工序气体提供到基板上的结构的基板处理装置，便能实现设贯通孔长度互相不同而得到的效果。例如，能在等离子体化学汽相淀积装置、干蚀刻装置、各种灰化装置、其他等离子体表面处理装置及表面气体处理装置等中，使用本发明所涉及的气体扩散板，提高对基板的处理均匀性。
这样，就不限于作为第一、第二实施例所说明的成膜时的膜厚均匀性，例如蚀刻速度、蚀刻量、灰化量及薄膜生长量等的均匀性也提高。例如，能设基板表面内的均匀性为3％或更好。
-工业实用性-根据本发明的基板处理装置，因为能以在气体扩散板表面内均匀的喷出量喷出气体，所以能够进行均匀的基板处理。因此，能够均匀地进行例如干蚀刻、等离子蚀刻及成膜等，例如对半导体集成电路等产品的生产很有用。
权利要求
1.一种基板处理装置，包括用以用处理气体处理基板的反应室，设在所述反应室内、用以设置所述基板的基板支撑部，以及用以将所述处理气体导入所述反应室内的喷头；所述喷头，具有形成有用以让所述处理气体扩散的多个贯通孔、并且设为与所述基板支撑部面对面的板状气体扩散板，其特征在于所述气体扩散板具有中央部和与所述中央部相比厚度更薄的边缘部；与所述多个贯通孔中设在所述中央部的贯通孔长度相比，所述多个贯通孔中设在所述边缘部的贯通孔长度更短。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于所述气体扩散板的厚度，是离所述气体扩散板中心越远的部分越薄；所述多个贯通孔的长度，是形成在离所述气体扩散板中心越远的位置上的贯通孔越短。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于所述边缘部的厚度，是所述中央部的厚度的一半或一半以上；所述多个贯通孔中设在所述边缘部的贯通孔长度，是所述多个贯通孔中设在所述中央部的贯通孔长度的一半或一半以上。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于还包括以与所述气体扩散板中央部面对面的方式连接在所述喷头上、并且用以将所述处理气体导入所述喷头中的气体导入口；所述气体扩散板能拆下、安装上。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于所述多个贯通孔，平面形状呈圆形。
6.一种基板处理装置，包括用以用处理气体处理基板的反应室，设在所述反应室内、用以设置所述基板的基板支撑部，用以将所述处理气体导入所述反应室内的第一喷头，以及形成为包围所述第一喷头的状态、并且向所述反应室内喷出所述处理气体的第二喷头；所述第一喷头具有形成有用以让所述处理气体扩散的多个第一贯通孔的板状第一气体扩散板；所述第二喷头具有形成有用以让所述处理气体扩散的多个第二贯通孔、并且设为与所述基板支撑部面对面的第二气体扩散板，其特征在于所述第一气体扩散板和所述第二气体扩散板中之至少一块气体扩散板，具有中央部和与所述中央部相比厚度更薄的边缘部；与所述多个第一贯通孔和所述多个第二贯通孔中设在所述中央部的贯通孔长度相比，所述多个第一贯通孔和所述多个第二贯通孔中设在所述边缘部的贯通孔长度更短。
7.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于所述至少一块气体扩散板，是所述第一气体扩散板和所述第二气体扩散板这两块气体扩散板。
8.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于所述至少一块气体扩散板的厚度，是离所述至少一块气体扩散板中心越远的部分越薄；所述多个第一贯通孔和所述多个第二贯通孔中形成在所述至少一块气体扩散板中的贯通孔长度，是形成在离所述至少一块气体扩散板中心越远的位置上的贯通孔越短。
9.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于所述边缘部的厚度，是所述中央部的厚度的一半或一半以上；所述多个第一贯通孔和所述多个第二贯通孔中设在所述边缘部的贯通孔长度，是所述多个第一贯通孔和所述多个第二贯通孔中设在所述中央部的贯通孔长度的一半或一半以上。
10.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于还包括以与所述第一气体扩散板中央面对面的方式连接在所述第一喷头上、并且用以将所述处理气体提供到所述第一喷头中的气体导入口；所述第一气体扩散板能拆下、安装上。
11.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于所述多个第一贯通孔和所述多个第二贯通孔中设在所述至少一块气体扩散板中的贯通孔，平面形状呈圆形。
12.一种基板处理方法，使用基板处理装置，所述基板处理装置，包括用以用处理气体处理基板的反应室，设在所述反应室内、用以设置所述基板的基板支撑部，以及用以将所述处理气体导入所述反应室内的喷头；所述喷头具有形成有用以让所述处理气体扩散的多个贯通孔、并且设为与所述基板支撑部面对面的板状气体扩散板；所述基板处理方法，包括工序a，将所述基板设置在所述基板处理部，和工序b，将所述处理气体通过形成在所述气体扩散板中的所述多个贯通孔提供到所述反应室内，对所述基板进行处理，其特征在于在所述工序b中，通过所述气体扩散板具有中央部和与所述中央部相比厚度更薄的边缘部，并且与所述多个贯通孔中设在所述中央部的贯通孔长度相比，所述多个贯通孔中设在所述边缘部的贯通孔长度更短，将所述处理气体均匀地提供到所述基板上。
13.根据权利要求12所述的基板处理方法，其特征在于所述多个贯通孔的长度，是形成在离所述气体扩散板中心越远的位置上的贯通孔越短。
全文摘要
本发明公开了一种基板处理装置及基板处理方法。基板处理装置(100)有用处理气体(106)处理基板(103)的反应室(101)、设在反应室(101)内且设置基板(103)的基板支撑部(102)及将处理气体(106)导入反应室(101)内的喷头(104)；喷头(104)有形成了让处理气体(106)扩散的多个贯通孔(110)且设为与基板支撑部(102)面对面的板状气体扩散板(107)；气体扩散板(107)有中央部和厚度比中央部薄的边缘部；多个贯通孔(110)中设在边缘部的贯通孔长度短于多个贯通孔(110)中设在中央部的贯通孔长度。因此能提供能对基板表面进行均匀的基板处理的基板处理装置及基板处理方法。
文档编号H01L21/205GK1865496SQ20061007407
公开日2006年11月22日 申请日期2006年4月4日 优先权日2005年5月20日
发明者上田聪, 中岛环 申请人:松下电器产业株式会社