衬底处理装置、气体导入轴以及气体供给板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体器件的制造工序中所使用的衬底处理装置、气体导入轴以及气 体供给板。
【背景技术】
[0002] 在半导体器件的制造工序中，对晶片等衬底，进行各种工艺处理。在工艺处理的一 个中，有时例如利用交替供给法进行薄膜形成处理。交替供给法是如下方法：将原料气体以 及与该原料气体反应的反应气体的至少两种处理气体对成为处理对象的衬底交替供给，使 这些气体在衬底表面反应来形成吸附层，使该层层合来形成期望膜厚的膜。
[0003] 作为利用交替供给法进行薄膜形成处理的衬底处理装置的一技术方案，存在以下 的结构。即，该一技术方案的衬底处理装置中，俯视圆形状的处理空间被划分成多个处理区 域，对各处理区域供给不同种类的气体。并且，构成为通过以处理对象的衬底依次通过各 处理区域的方式使载置有该衬底的衬底载置台旋转移动，由此对该衬底进行薄膜形成处理 (例如，参照专利文献1)。
[0004] 【现有技术文献】
[0005] 【专利文献】
[0006] 【专利文献1】日本特开2013-84898号公报
【发明内容】
[0007] 【发明要解决的问题】
[0008] 在由交替供给法实现的薄膜形成处理中，根据要形成的薄膜的种类，将衬底暴露 于原料气体、反应气体的各个的最佳时间不同。因而，在利用交替供给法进行薄膜形成处理 的衬底处理装置中，也应该应对将衬底暴露于各气体的时间的最佳化。
[0009] 为了实现将衬底暴露于各气体的时间的最佳化，可考虑一边使衬底以等速移动 (即，使衬底载置台以恒定角速度旋转），一边按照薄膜形成处理的每个步骤改变衬底所通 过的各处理区域的大小。在衬底处理装置中，一般进行同时并行地处理多个衬底的多单片 处理，若调整衬底的区域通过速度（即衬底载置台的旋转角速度）来进行应对，则对于某衬 底可实现最佳化，但对于同时并行地处理的其他衬底有可能不一定能够实现最佳化。
[0010] 但是，为了应对各处理区域的大小变更，按薄膜形成处理的每个步骤分开准备不 同的衬底处理装置在成本方面和/或设置空间等的方面都是不现实的。另外，为了应对各 处理区域的大小变更，可考虑在衬底处理装置设置将各处理区域的大小自身设为可自由变 化的机构。然而，也设置那样的机构也并不一定容易，另外，为了管理该机构的动作有时需 要复杂的控制处理。
[0011] 于是，本发明的目的在于提供在进行衬底依次通过多个处理区域的工艺处理的情 况下、能够根据该工艺处理容易且简便地进行各处理区域的大小变更的衬底处理装置、气 体导入轴以及气体供给板。
[0012] 【用于解决问题的手段】
[0013] 根据本发明的一技术方案，提供衬底处理装置，具备：
[0014] 供衬底载置的衬底载置台；
[0015] 气体供给板，其具有与所述衬底载置台相对的处理空间顶板部，所述处理空间顶 板部与所述衬底载置台之间被划分成多个气体供给区域，在所述气体供给板设置有与所述 多个气体供给区域分别连通的气体分配管；以及
[0016] 气体导入轴，其构成为具有供不同种类的气体流动的多个气体导入管，供所述气 体供给板装配，构成为所述多个气体导入管分别经由多个圆环状的气体排出空间而与所述 气体供给板中的所述气体分配管连通，所述多个圆环状的气体排出空间是在所述气体供给 板装配时与所述多个气体导入管分别对应地在不同平面上以不同直径形成的。
[0017] 具体而言，本发明的构成如下。
[0018] 1. -种衬底处理装置，具备：
[0019] 供衬底载置的衬底载置台；
[0020] 气体供给板，其具有与所述衬底载置台相对的处理空间顶板部，所述处理空间顶 板部与所述衬底载置台之间被划分成多个气体供给区域，在所述气体供给板设置有与所述 多个气体供给区域分别连通的气体分配管；以及
[0021] 气体导入轴，其构成为具有供不同种类的气体流动的多个气体导入管，供所述气 体供给板装配，构成为所述多个气体导入管分别经由多个圆环状的气体排出空间而与所述 气体供给板中的所述气体分配管连通，所述多个圆环状的气体排出空间是在所述气体供给 板装配时与所述多个气体导入管分别对应地在不同平面上以不同直径形成的。
[0022] 2.根据1所述的衬底处理装置，其中，
[0023] 所述气体导入轴的构成凸状阶差部分的凸状顶面与所述气体供给板的构成凹状 阶差部分的凹状底面位于同一平面上。
[0024] 3.根据1所述的衬底处理装置，其中，
[0025] 在所述气体供给板与所述气体导入轴的至少一方，在与所述衬底载置台的载置面 平行的面，配置有用于封止所述气体排出空间的密封部件。
[0026] 4.根据1所述的衬底处理装置，其中，
[0027] 所述多个圆环状的气体排出空间沿着形成于所述气体导入轴的阶差部分而呈阶 梯状并列。
[0028] 5.根据1所述的衬底处理装置，其中，
[0029] 所述多个圆环状的气体排出空间被构成为：隔着构成设于所述气体供给板的凹状 阶差部分的凹状底面和侧壁而分别相邻。
[0030] 6.根据1所述的衬底处理装置，其中，
[0031 ] 在所述气体导入轴的中心设有气体排气管，
[0032] 具有设于所述气体排气管内且向所述气体供给板供给高频电力的供电线。
[0033] 7. -种气体导入轴，用于对在供衬底载置的衬底载置台上形成的处理空间导入气 体，其中，
[0034] 所述气体导入轴被构成为供气体供给板装配，并具有供不同种类的气体流动的多 个气体导入管，所述气体供给板具有与所述衬底载置台相对的处理空间顶板部，所述处理 空间顶板部与所述衬底载置台之间被划分成多个气体供给区域，在所述气体供给板设置有 与所述多个气体供给区域分别连通的气体分配管，
[0035] 所述多个气体导入管分别经由多个圆环状的气体排出空间而与所述气体供给板 中的所述气体分配管连通，所述多个圆环状的气体排出空间是在所述气体供给板装配时与 所述多个气体导入管分别对应地在不同平面上以不同直径形成的。
[0036] 8.根据7所述的气体导入轴，其中，
[0037] 所述气体导入轴的构成凸状阶差部分的凸状顶面与所述气体供给板的构成凹状 阶差部分的凹状底面位于同一平面上。
[0038] 9.根据7所述的气体导入轴，其中，
[0039] 在与所述衬底载置台的载置面平行的面，配置有用于封止所述气体排出空间的密 封部件。
[0040] 10.根据7所述的气体导入轴，其中，
[0041] 所述多个圆环状的气体排出空间沿着形成于所述气体导入轴的阶差部分而呈阶 梯状并列。
[0042] 11.根据7所述的气体导入轴，其中，
[0043] 在所述气体导入轴的中心设有气体排气管，
[0044] 具有设于所述气体排气管内且向所述气体供给板供给高频电力的供电线。
[0045] 12.-种气体供给板，用于对在供衬底载置的衬底载置台上形成的处理空间供给 气体，其中，
[0046] 具有与所述衬底载置台相对的处理空间顶板部，
[0047] 所述处理空间顶板部与所述衬底载置台之间被划分成多个气体供给区域，
[0048] 设置有与所述多个气体供给区域分别连通的气体分配管，
[0049] 构成为装配于具有供不同种类的气体流动的多个气体导入管的气体导入轴，
[0050] 所述气体导入轴的多个气体导入管分别经由多个圆环状的气体排出空间而与所 述气体分配管连通，所述多个圆环状的气体排出空间是在所述气体供给板向所述气体导入 轴装配时与所述多个气体导入管分别对应地在不同平面上以不同直径形成的。
[0051]13.根据12所述的气体供给板，其中，
[0052] 所述气体导入轴的构成凸状阶差部分的凸状顶面与所述气体供给板的构成凹状 阶差部分的凹状底面位于同一平面上。
[0053] 14.根据12所述的气体供给板，其中，
[0054] 在与所述衬底载置台的载置面平行的面，配置有用于封止所述气体排出空间的密 封部件。
[0055] 15.根据12所述的气体供给板，其中，
[0056] 所述多个圆环状的气体排出空间被构成为：隔着构成设于所述气体供给板的凹状 阶差部分的凹状底面和侧壁而分别相邻。
[0057] 16. -种半导体器件的制造方法，其中，包括：
[0058] 在衬底载置台载置衬底的衬底载置工序；
[0059] 将气体供给板装配到构成为具有多个气体导入管的气体导入轴，所述气体供给板 将形成于所述衬底载置台上的处理空间划分成多个气体供给区域、并设置有与所述多个气 体供给区域分别连通的气体分配管，所述多个气体导入管分别经由多个圆环状的气体排出 空间而与所述气体分配管连通，所述多个圆环状的气体排出空间是在向所述气体导入轴装 配所述气体供给板时与所述多个气体导入管分别对应地在不同平面上以不同直径形成的， 通过所述气体导入管、所述气体排出空间和所述气体分配管，向所述多个气体供给区域分 别供给气体；以及
[0060] 相对位置移动工序，使所述气体供给板以及所述气体导入轴与所述衬底载置台的 相对位置移动，以使所述衬底依次通过所述多个气体供给区域。
[0061] 17.根据16所述的半导体器件的制造方法，其中，
[0062] 在供给所述气体的工序中，通过所述多个圆环状的气体排出空间来供给气体，所 述多个圆环状的气体排出空间构成为，所述气体导入轴的构成凸状阶差部分的凸状顶面与 所述气体供给板的构成凹状阶差部分的凹状底面位于同一平面上。
[0063] 18.根据16所述的半导体器件的制造方法，其中，
[0064] 在供给所述气体的工序中，通过沿着形成于所述气体导入轴的阶差部分而呈阶梯 状并列的所述多个圆环状的气体排出空间，来供给气体。
[0065] 19.根据16所述的半导体器件的制造方法，其中，
[0066] 包括下述工序：经由设于所述气体导入轴的中心的所述气体排气管内的供电线而 向所述气体供给板供给高频电力。
[0067]【发明效果】
[0068] 根据本发明，在进行衬底依次通过多个处理区域的工艺处理的情况下，能够根据 该工艺处理容易且简便地进行各处理区域的大小变更。
【附图说明】
[0069] 图1是示意性示出本发明的一实施方式的衬底处理装置的主要部分的概略构成 例的说明图。
[0070] 图2是示出本发明的一实施方式的衬底处理装置所具备的气体供给板的一构成 例的说明图，（a)是俯视处理空间中的各区域时的概念图，（b)是示出（a)中的C-C剖面的 侧剖视图，（c)是示出（a)中的D-D剖面的侧剖视图，（d)是示出（a)中的E-E剖面的侧剖 视图。
[0071] 图3是示出本发明的一实施方式的衬底处理装置所具备的气体供给板的其他构 成例和该衬底处理装置所具备的气体导入轴的构成例的立体图。
[0072] 图4是示出本发明的一实施方式的衬底处理装置所具备的气体导入轴的嵌合的 一构成例的说明图，（a)是该一构成例的立体图，（b)是该一构成例的侧剖视图。
[0073] 图5是示出本发明的一实施方式的衬底处理装置所具备的气体导入轴中的气体 导入管的一构成例的说明图，（a)是示出图3中的F-F剖面的剖视图，（b)是示出图3中的 G-G剖面的剖视图，（c)是示出图3中的H-H剖面的剖视图。
[0074]图6是示出本发明的一实施方式的衬底处理装置所具备的气体导入轴中的气体 供给槽部的一构成例的说明图。
[0075]图7是示意性示出本发明的一实施方式的衬底处理装置中的气体导入轴以及气 体配管的构成例的概念图。
[0076] 图8是示出本发明的一实施方式的衬底处理工序的流程图。
[0077] 图9是示出图8的成膜工序中进行的相对位置移动处理动作的详情的流程图。
[0078]图10是示出图8的成膜工序中进行的气体供给排气处理动作的详情的流程图。
[0079] 图11是示出俯视本发明的一实施方式的衬底处理装置所具备的气体供给板的各 气体供给区域时的面积的大小的例子的说明图，（a)是示出其一具体例的俯视图，（b)是示 出其他的具体例的俯视图。
[0080] 图12是示出俯视本发明的其他实施方式的衬底处理装置所具备的气体供给板的 各气体供给区域时的面积的大小的例子的说明图，（a)是示出其一具体例的俯视图，（b)是 示出其他具体例的俯视图。
[0081] 图13是示出用于进行本发明的其他实施方式的衬底处理装置中的反应气体的等 离子化的构成例的说明图。
[0082] 【附图标记说明】
[0083] 10···衬底载置台，20···卡盘头，21···气体供给板，22···气体导入轴，40···控制器， 213…原料气体供给区域，214…反应气体供给区域，215…非活性气体供给区域，217…气体 分配管，218…气体排气管，221…嵌合阶差部，222…气体供给槽部，222e…气体供给空间， 223, 223a，223b，223c…气体导入管，224…气体排气管，231…气体排出空间，232…密封部 件
【具体实施方式】
[0084] 〈本发明的一实施方式〉
[0085] 以下，对于本发明的一实施方式，一边参照附图一边进行说明。
[0086] (1)衬底处理装置的构成
[0087] 本实施方式中所说明的衬底处理装置构成为单片式的衬底处理装置。
[0088] 作为成为衬底处理装置的处理对象的衬底，例如，可列举半导体器件（半导体器 件）所装入的半导体晶片衬底（以下，简称为"晶片"。）。
[0089] 作为对这样的衬底进行的处理，可列举蚀刻、灰化、成膜处理等，但在本实施方式 中，尤其是设为进行由交替供给法实现的成膜处理。
[0090] 此处，一边参照图1~图7,一边对本实施方式的衬底处理装置的构成进行说明。
[0091] 图1是示意性示出本实施方式的衬底处理装置的主要部分的概略构成例的说明 图。图2是示出本实施方式的衬底处理装置所具备的气体供给板的一构成例的说明图。图 3是示出本实施方式的衬底