衬底处理装置及衬底处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种衬底处理装置和衬底处理方法。衬底处理装置包括：能够减压的反应室、具有形成有通孔（１０）、（１１’）、（１１）的气体扩散板（９）且将处理气体供到反应室内部的喷头以及用以设置衬底的衬底支承部。设在气体扩散板（９）的周边区域的通孔（１１’）、（１１），其入口部分的面积大于出口部分的面积。因为若使用该装置，便能将处理气体均匀地供到气体扩散板内，所以能够均匀地进行膜沉积、膜蚀刻等衬底处理。因此，提供的是一种能够在晶片面内均匀地进行衬底处理的衬底处理装置及衬底处理方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用化学气相生长装置形成膜、利用干蚀刻装置进行微细加工等的衬底处理，特别是使处理的均匀性提高的技术。
技术介绍
近年来，半导体集成电路装置的高集成化和低功耗化在不断地深入，半导体集成电路装置的制造成本也随着半导体衬底的大口径化等而越来越低成本化。为了把这些半导体集成电路装置中的元件的图案尺寸微细化和使衬底大孔径化，就需要在制造工艺中抑制半导体集成电路装置的构成部件即绝缘膜的膜厚的偏差，在整个衬底上均匀地进行干蚀刻加工等。图6是一剖面图，显示在半导体衬底上形成氧化硅膜、多晶硅等薄膜的现有化学气相生长(CVD)装置之一例。随着半导体衬底的大口径化，该图所示的单片式装置成为主流。另外，这里示出的是热CVD装置。图6所示的现有化学气相生长装置，包括用以在在半导体衬底107上成膜的反应室111；供应成膜用材料气体101的喷头102；连接在喷头102上部，将材料气体101导入到喷头102的气体导入口105；布置在反应室111内，用以设置半导体衬底107的衬底支承台104；连接在反应室111和用以将反应室111内的气体排出的泵(未示)上的排气口106。在喷头102中与衬底支承台104面对面的那一侧(下侧)安装着气体扩散板108，该气体扩散板108上形成有多个用以将材料气体101喷出到反应室111内部的小通孔103。该气体扩散板108和喷头102主体之间通孔10空心的。衬底支承台104内部安装有用以调节半导体衬底107的温度的加热器，半导体衬底107被放在该衬底支承台104上且和气体扩散板108面对面。能够将气体扩散板108和喷头102制成一体，但从加工困难、维修保养也并非容易这些方面来考虑，一般情况下气体扩散板108和喷头102不形成为一体，而是分开的两个部件。在利用结构如上的现有化学气相生长装置形成薄膜的情况下，首先，将半导体衬底107放到反应室111内的衬底支承台104上加热到规定温度。接着，边利用泵从排气口106将反应室111内部的气体排出，边将气体导入口105将成膜所需的材料气体101导入到反应室111内，在晶片状半导体衬底107上形成薄膜。气体扩散板108，是一块在几乎整个圆形板上均匀地形成有多个直径为0.5mm左右的微细通孔103的板。如图6中的放大图所示，通孔103的纵向剖面是从气体入口一侧到出口一侧一样的形状。因为通过该气体扩散板108，能够使从喷头102的大致中央部位通过气体导入口105导入到空心的材料气体101在水平方向上均等地分散后喷出到反应室111内，所以能够使沉积在半导体衬底107上的薄膜的厚度均匀化。例如专利文献1中公开有采用了这样的气体扩散板的化学气相生长装置。在专利文献2中公开有有关干蚀刻装置的改善了蚀刻的均匀性的蚀刻气体扩散板的结构。《专利文献1》特开2000-273638号公报《专利文献2》特开平06-204181号公报然而，今后，若半导体集成电路装置的微细化进一步发展而需要更精密地控制加工工艺的话，利用图6所示的现有化学气相生长装置的喷头102，则很难沉积具有以高合格率制造半导体集成电路装置所需的足够膜厚均匀性的膜。在气体扩散板108的整个面上以几乎均匀的密度形成了通孔103。但是，在气体扩散板108的中央部位通孔103的入口附近供来的材料气体101较多，在离开气体导入口105的气体扩散板108的周边部位的通孔103入口附近供来的材料气体101则较少。因此，喷出到反应室111的材料气体流量随着通孔103位置的不同而不同，也就认为所生长的薄膜厚度便随着与气体扩散板108面对面而设的半导体衬底107上的位置不同而产生了偏差。在利用图6所示的化学气相生长装置形成薄膜的过程中，较理想的情况是，材料气体101的压力均匀，从喷头102中央附近的孔中出来的气体和从周边附近的孔中出来的气体的流量相同，而实际上基于上述理由，周边附近的喷头102内的材料气体101的压力变得比中央附近的低，所以从周边附近的通孔103出来的气体流量比从中央附近的通孔103出来的气体流量少。结果是，供到半导体衬底107上的气体在周边附近的比在中央附近的少，形成在半导体衬底107周边部位上的薄膜的膜厚就变薄。尽管是针对干蚀刻装置而言，在专利文献2中公开有改善这样的单片式衬底处理装置的不均匀性的技术。这一技术是这样的，即为了使从电极板整个面流出的反应气体的密度很均匀，使通孔在电极板的中央部位形成得较小，使通孔在电极板的周边部位形成得较大，从而使尺寸具有分布。根据专利文献2中的方法，通过适当地设定通孔孔径的分布而能够使蚀刻的均匀性提高3.3％。这里，一般的蚀刻均匀性，是通过比较晶片面内的蚀刻速率的最大、最小((蚀刻率偏差)/(平均蚀刻率))/2×100(％)而求得的。换句话说，是由((蚀刻率的最大值-最小值)/(测量点的平均))/2×100(％)而求得的。但是，一般认为为制造尺寸小于等于1/4μm的微细半导体集成电路，蚀刻的均匀性仍然还不够，需要更高的均匀性。在将该技术应用到化学气相生长装置的气体扩散板的时候，原料气体的流量分布的均匀性还达不到制造已微细化的半导体集成电路所需要的那一水平。而且，如专利文献2所公开的那样，在上述方法下为改善衬底处理的均匀性而调整通孔孔径、通孔孔径的分布的时候，即使进行微小的调整，有时候，衬底处理的均匀性也恶化，达10％以上。换句话说，在现有方法下，调整通孔孔径、通孔分布时，均匀性很敏感地随着变动，平均得到3％以上的均匀性是极其困难的。
技术实现思路
本专利技术正是为解决上述问题而开发出来的，其目的在于提供一种能够在晶片面内均匀地进行CVD、干蚀刻等衬底处理的。为解决上述问题，本专利技术的第一衬底处理装置，包括利用处理气体来处理衬底的反应室，具有形成有用以让所述处理气体通过的多个通孔的板状气体扩散板、将所述处理气体供到所述反应室内部的喷头，以及设在所述反应室内、以面对所述气体扩散板的状态设置所述衬底的衬底支承部。所述多个通孔中设在所述气体扩散板的周边区域的通孔，入口部分的面积大于出口部分的面积。根据该结构，因为能够减小从设在气体扩散板的周边区域的通孔喷出的处理气体的量和从设在这以外的部分的通孔喷出的处理气体的量之差，故能够在晶片面内均等地进行衬底处理。这里，衬底处理包括以例如CVD法沉积膜、等离子蚀刻等干蚀刻。所述多个通孔中设在所述气体扩散板的中央区域的通孔，形成为入口部分的面积与出口部分的面积相等的柱状。这样做以后，便能将喷出的处理气体的量在气体扩散板的面内均等化。所述多个通孔中设在所述气体扩散板的周边区域的通孔的入口部分的面积与出口部分的面积之差，随着离所述气体扩散板的中央区域的距离的增大而增大。这样做以后，则越是设在离气体扩散板的中央部位远的位置的通孔取入的处理气体越多。结果是，能够修正处理气体在气体扩散板上方的密度差。从而能够均匀地处理衬底。特别是，在利用钻床等形成通孔的情况下，也能够通过调节入口部分和出口部分的面积差而高精度地使衬底处理均匀化。设在所述周边区域的通孔中，包括入口部分的入口一侧部分和包括出口部分的出口一侧部分别形成为具有一定的开口面积的柱状，所述出口一侧部分的开口面积比所述入口一侧部分的开口面积小。这样做以后，不仅能够均匀地进行衬底处理，还很容易加工气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衬底处理装置，包括：利用处理气体来处理衬底的反应室，具有形成有用以让所述处理气体通过的多个通孔的板状气体扩散板、将所述处理气体供到所述反应室内部的喷头，以及设在所述反应室内、以面对所述气体扩散板的状态设置所述衬底的衬底支承部，其特征在于：所述多个通孔中设在所述气体扩散板的周边区域的通孔，入口部分的面积大于出口部分的面积。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松原俊夫，佐藤宏行，内岛秀人，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]