气体供给装置以及基板处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种气体供给装置以及基板处理装置，在称为气体喷淋头等的气体供给装置中，对于从基板的中心部向外周部的气流，通过比现有技术更加均衡地整理圆周方向之间的流速分布，来抑制例如十字状的颗粒密集区域的产生，而且能够提高处理条件的自由度。设置气体供给装置的喷淋板上所穿设的气体供给孔的配置图案，使得这些气体供给孔配置在多个同心圆上，并且使同心圆上的气体供给孔和与内侧邻接的同心圆以及与外侧邻接的同心圆的各自最接近的气体供给孔不在同心圆的半径上排列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气体供给装置以及使用该气体供给装置的基板处理装 置，该气体供给装置为了对例如基板实施规定的成膜处理，从与基板 相对的多个气体供给孔向处理容器内供给处理气体。
技术介绍
作为半导体制造工序之一有成膜处理，通常，该工序通过在真空 氛围下例如利用等离子体化方法或者热分解方法使处理气体活性化， 在基板表面上堆积活性种或者反应生成物来进行。在成膜处理中，具有使多种气体反应以进行成膜的工序，作为该工序，列举有Ti、 Cu、 Ta等的金属或者TiN、 TiSi、 Wsi等的金属氧化物或者SiN、 Si02等的 被称为绝缘膜的薄膜的形成。对于用于进行这种成膜处理的装置，配置有用于在成为真空腔室 的处理容器内载置基板的载置台，并且在处理容器内设置有气体供给 装置，而且还组装设置有作为用于向气体赋予能量的单元的加热装置、 等离子体产生单元等。气体供给装置一般被称为气体喷淋头，其被设 置成堵塞形成于处理容器的顶部的开口部并且与上述载置台相对。作 为气体供给装置的更具体的结构，在扁平的圆柱体内形成有气体的扩 散空间，形成有多个气体供给孔的喷淋板被配置在下面，处理气体从 外部流入到扩散空间，并从上述气体供给孔喷出到处理空间。对于喷淋板而言，为了能够均匀地向基板上供给气体而使每单位 面积的气体供给孔的数量统一。作为气体供给孔的配置图案，公知有 如图IO所示的纵横排列配置成矩阵状的图案以及图11所示的等间隔 地排列配置在同心圆上的图案，这些配置图案分别记载在对比文件1 和对比文件2中。在图10、 11中，标号1为喷淋板，标号11为气体 供给孔。其中，在以300mm晶片所使用的实际的喷淋板中，气体供给 孔的口径越小，孔数以及同心圆的数量就越多。4然而，在使用TiCU、 H2以及Ar的混合气体在半导体晶片(以下 称为"晶片")上形成Ti膜的工序中，当对晶片上的颗粒进行评价时可 知，在某一处理条件下，如图12所示，在晶片W上呈十字形地形成 有颗粒12过剩附着的区域。该十字形的颗粒附着图案P (实际上颗粒 密集，但是方便起见以斜线表示)，在从喷淋板1流入到处理氛围气体 中的气体的流速较大时并达到某一流速以上时发生，对于该发生点而 言，整体的气体流量越多，越向流速较大的一方偏移。换句话说，若 气体流量少，则即便是较小的流速，也会发生十字形的颗粒附着图案。对该理由进行各种研究，确认与从晶片的中心部向着外周部的气 流的圆周方向的流速分布有关。即，对于这种成膜装置而言，因为利 用处理容器的下部进行排气，所以晶片表面的气体流动以从中心部向 着外周部的流动为支配地位，在现有的喷淋板中，该气流的流速存在 极端缓慢的区域。例如对于气体供给孔11呈矩阵状配置的喷淋板1而 言，如在图13中以方框围住的部分所示，从喷淋板1的中心部向着外 周部即向着半径方向存在气体供给孔11呈平行并且直线排列的区域。在图13中，只表示出一个该区域，但是，在喷淋板1上，该区域 从中心部每隔90度偏移向四方延伸，整体呈十字形。对该框内的区域 进行研究，使其微观表现，则在晶片W侧，气体并没有被喷向与框内 相对的部位，从晶片W的中心部C向着外周的该部位的气流A的流速， 与和其邻接的两边气流的流速相比极其缓慢。若快速流速的区域与缓 慢流速的区域邻接，则在其边界部产生乱流，其结果引起生成物的异 常堆积，换言之，导致Ti发生异常成长。这种局部异常成长的部分， 从其它的区域观察为颗粒的集合区域，对于含有该部位的芯片在电特 性方面会带来恶劣影响。从喷淋板1喷出的气流的流速越快，在边界 部产生乱流的程度越大，因此十字形的颗粒附着图案P越容易产生， 这些是能够直观理解的，该实事与试验结果相吻合。容易想象得到，上述现象在同心圆上等间隔配置气体供给孔的情 况下也会发生。目卩，因为在该情况下，也呈十字形地存在有气体供给 孔11从喷淋板1的中心部向着外周部呈平行并且直线排列的区域。在这种现有技术的喷淋头中，存在下述问题，S卩，因为根据处理 条件而产生十字形的颗粒附着图案P，所以处理条件的设定自由度存在限制。例如，存在不能为了提高处理效率而较大地设定气体流量等的 不利方面。此外，在专利文献1以及专利文献2中并不是着眼于解决上述问题，这些文献中记载的喷淋板，都是从能够容易地统一 (排列设计) 每单位面积内的气体供给孔的数量的观点出发而采用的。专利文献l:日本特开平5 —152218:图4专利文献2:日本特开2004 — 76023号公报图22、第0100段
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种喷淋 板以及使用该喷淋板的基板处理装置，在向处理容器内供给处理气体 的气体供给装置中，与现有技术相比能够统一 (均衡整理)圆周方向 之间的流速分布，由此抑制颗粒的产生，而且能够提高处理条件的自 由度。本专利技术的气体供给装置，其特征在于-该气体供给装置具有为了向设置有载置基板的载置台的处理容器 内供给处理气体而与所述载置台相对设置、并且穿设有多个气体供给 孔的喷淋板，所述气体供给孔被配置在多个同心圆上，所述气体供给孔的配置图案为，对于除最外周以及最内周之外的 任意的同心圆，该同心圆上的气体供给孔和与内侧邻接的同心圆以及 与外侧邻接的同心圆的各自最接近的气体供给孔没有在同心圆的半径 上并排。此外，优选使每单位面积(例如2cmX2cm的正方形区域)的气 体供给孔的数量统一。所述气体供给孔的配置图案可以通过如下所述的方式而形成，在 各同心圆上以等间隔沿着圆周方向配置气体供给孔并且以各同心圆的 一个气体供给孔彼此在同心圆的半径上并排的方式暂时配置，以使这 些在半径上排列的气体供给孔沿着从同心圆的中心伸出的代数螺旋曲 线并排的方式，在保持圆周方向的配置间距为等间隔的状态下重新配 置。此外，气体供给孔的排列配置图案可以设计成存在有气体供给孔以第一间距排列的同心圆；与该同心圆相比位于外侧并且气体供给 孔以比第一间距大的第二间距排列的同心圆；和与该同心圆相比位于 外侧并且气体供给孔以比第二间距小的第三间距排列的同心圆。本专利技术可以作为基板处理装置例如成膜装置而构成，其特征在于， 该装置包括气密密封的处理容器；设置在该处理容器内，用于载置 基板的载置台；对处理容器内的气体进行排气的排气单元；和权利要 求1 4中的任一项所述的气体供给装置，利用从气体供给装置供给的 处理气体对载置台上的基板进行处理。在本专利技术中，喷淋板的气体供给孔被配置在多个同心圆上，气体 供给孔的配置图案为，同心圆上的气体供给孔和与内侧邻接的同心圆 以及与外侧邻接的同心圆的各自最接近的气体供给孔没有在同心圆的 半径上并排，以该方式来设定气体供给孔的配置图案。因此，因为不 会形成从同心圆的半径方向延伸的、不含有气体供给孔的带状的所谓 的死区空间(dead space),所以能够抑制流速非常缓慢的区域的形成。 其结果，能够防止如已说明的十字形颗粒附着图案那种从基板的中心 部观察在沿着特定方向延伸的区域中进行异常处理的不良情况。而且， 虽然在现有技术中通过调节处理条件也能够避免该不良情况，但是在 本专利技术中，因为处理条件的限制被缓和，所以处理条件的设定自由度 变广，能够进行例如为了提高生产率而增大气体流量等的条件设定。附图说明图1是安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体供给装置，其特征在于：　该气体供给装置具有为了向设置有载置基板的载置台的处理容器内供给处理气体而与所述载置台相对设置、并且穿设有多个气体供给孔的喷淋板，　所述气体供给孔被配置在多个同心圆上，　所述气体供给孔的配置图 案为，对于除最外周以及最内周之外的任意的同心圆，该同心圆上的气体供给孔和与内侧邻接的同心圆以及与外侧邻接的同心圆的各自最接近的气体供给孔没有在同心圆的半径上并排。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：成嶋健索，多田国弘，若林哲，斋藤哲也，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]