CN101604624A - 气环、半导体基板处理装置及半导体基板处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气环、半导体基板处理装置及半导体基板处理方法。气环能从各气体喷出口均匀地喷出气体。气环(11)为环状，包括：将气体从外部导入到气环(11)内的气体导入口(12a)、(12b)；喷出从气体导入口(12a)、(12b)导入的气体的多个气体喷出口(18a)～(18h)；从气体导入口(12a)、(12b)到各气体喷出口(18a)～(18h)沿环状延伸的多个分支路(21a)～(21f)。在此，从各气体喷出口(18a)～(18h)到作为各分支路(21a)～(21f)的分支点的中央部(23a)、(23d)的距离分别相等。
Description
技术领域
本发明涉及气环、半导体基板处理装置及半导体基板处理方法，特别涉及具有多个气体喷出口的气环、包括这样的气环的半导体基板处理装置及使用这样的气环的半导体基板处理方法。
背景技术
LSI(Large Scale Integrated circuit，大规模集成电路)等半导体装置是在以后要作为半导体基板(晶圆)的被处理基板上实施蚀刻、CVD(Chemical Vapor Deposition，化学汽相淀积)、溅射等多种处理而制造的。具体而言，例如，将处理用的反应气体供给到产生了等离子体的处理容器内，对被处理基板进行CVD的成膜处理或进行蚀刻处理。
在此，在将反应气体供给到处理容器内时，有时使用以对被处理基板喷出反应气体的方式来供给反应气体的气体喷淋头(气环)。图16是表示以往的气体喷淋头的一个例子的图。参照图16，气体喷淋头101为将玻璃管折弯为圆环状的形状。气体喷淋头101包括用于将气体从外部导入到气体喷淋头内部的气体导入口102、用于喷出从气体导入口102导入的气体的总计16个气体喷出口。16个气体喷出口分别设置为朝向圆环状的主体部104的内径侧开口。另外，16个气体喷出口分别设置为沿周向等间隔配置。从气体导入口102导入的气体通过气体喷淋头内部从气体喷出口向气体喷淋头101的内径侧喷出。
另外，具有上述那样构成的气体喷淋头的、进行半导体基板的处理的热处理装置公开于日本特开2000-182974号公报(专利文献1)中。
另外，在WO00/74127号公报(专利文献2)中，也公开了在对被处理基板进行等离子体处理的等离子体处理装置中使用的气体喷淋头。如图17所示，公开于专利文献2中的气体喷淋头111由石英管形成，是设有多个气体喷出口113的气体流路112组合为格子状而成的形状。多个气体喷出口113分别等间隔设置。
专利文献1：日本特开2000-182974号公报(图5)
专利文献2：WO00/74127号公报(图13)
若采用专利文献1所示那样的气体喷淋头101，难以使从气体导入口102导入的气体从所设的多个气体喷出口的各个气体喷出口均匀地喷出。气体如箭头Z1所示那样从气体导入口102以规定的压力、规定的流量被导入到气体喷淋头101内。在此，在接近气体导入口102一侧的气体喷出口103a、103b、103c处，几乎保持导入的压力及流量不变地从气体喷出口103a、103b、103c沿箭头Z2所示的方向喷出气体。但是，在远离气体导入口102一侧的气体喷出口103d、103e、103f处，因压力损失等而以较低的压力、较少的流量从气体喷出口103d、103e、103f沿箭头Z3所示的方向喷出气体。这样，在接近气体导入口102一侧的气体喷出口103a、103b、103c和远离气体导入口102一侧的气体喷出口103d、103e、103f处喷出的气体的压力、气体的流量不同，不能在各个气体喷出口103a～103f处均匀地喷出气体。
在这种情况下，能以下述方法应对：根据导入的气体的种类、气体的压力、气体的流量等，例如使各气体喷出口的直径不同，从而能从各个气体喷出口均匀地喷出气体。但是，导入的气体的种类、气体的压力、气体的流量等条件只要稍微变化就不能应对。
另外，若采用具有这样的气体喷淋头101的半导体基板处理装置，由于不能从各气体喷出口对被处理基板均匀地喷出气体，因此，不能对被处理基板适当地进行蚀刻、CVD等处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能从各气体喷出口均匀地喷出气体的气环。
本发明的另一目的在于提供一种能适当地对被处理基板进行蚀刻处理、CVD处理的半导体基板处理装置。
本发明的又一目的在于提供一种能适当地对被处理基板进行蚀刻处理、CVD处理的半导体基板处理方法。
本发明所述的气环为环状的气环，其包括：用于将气体从外部导入到气环内的气体导入口、用于喷出从气体导入口导入的气体的多个气体喷出口、从气体导入口到气体喷出口沿环状延伸的多个分支路。在此，从各气体喷出口到各分支路的分支点的距离分别相等。
采用这样的气环，从各气体喷出口到各分支路的分支点的距离分别相等，因此能使从各气体喷出口喷出的气体的压力、气体的流量相同。因此，能从各气体喷出口均匀地喷出气体。
优选气环为圆环状。
更优选多个气体喷出口分别等间隔地配置。
作为优选的一个实施方式，从各气体喷出口到分支点的流路阻力成分(传导率，conductance)分别相等。
另外，多个气体喷出口也可以分别为圆形状，多个圆形状的气体喷出口的直径分别相等。
在本发明的另一技术方案中，半导体基板处理装置包括处理容器、保持台、等离子体产生部件、反应气体供给部，上述处理容器在其内部对被处理基板进行处理；上述保持台配置于处理容器内，将被处理基板保持于保持台上；上述等离子体产生部件用于在处理容器内产生等离子体；上述反应气体供给部用于朝向被保持在保持台上的被处理基板供给处理用的反应气体。反应气体供给部包括喷射器和气环，该喷射器朝向被保持在保持台上的被处理基板的中央区域喷出处理用的反应气体；该气环为上述气环中的任一种，朝向被保持于保持台上的被处理基板的端部区域喷出处理用的反应气体。气环设于避开被保持于保持台上的被处理基板的正上方区域的位置。
另外，等离子体产生部件包括微波产生器和电介质板，上述微波产生器用于产生等离子体激发用的微波；上述电介质板设于与保持台相对的位置，用于将微波导入到处理容器内。
在对被处理基板进行蚀刻处理、CVD处理的半导体基板处理装置中，在使用图16所示那样的气体喷淋头101供给被处理基板的处理用反应气体的情况下，由于不能从各气体喷出口均匀地喷出反应气体，因此，难以对被处理基板进行均匀地处理。
另外，可能产生以下的问题。图18是表示作为包括图16所示的气体喷淋头的半导体基板处理装置的等离子体处理装置的一部分的概略剖视图。参照图18，等离子体处理装置121为将微波作为等离子体源的等离子体处理装置。设于等离子体处理装置121中的气体喷淋头101配置于用于保持被处理基板W的保持台122上。气体喷淋头101配置于被保持在保持台122上的被处理基板W的正上方区域125中。
在等离子体处理装置121中，在由电介质形成的、用于将微波导入到等离子体处理装置121的处理容器123内的电介质板(顶板)124的正下方生成等离子体。生成的等离子体逐渐向电介质板124的下方侧扩散。在此，在将气体喷淋头101配置于被保持在保持台122上的被处理基板W的正上方区域125中时，由于气体喷淋头101对等离子体的遮蔽，使被处理基板W的正上方区域125中的等离子体不均匀。于是，对被处理基板W的处理不均匀。即，对被处理基板W的处理的程度产生偏差。另外，使用图17所示的专利文献2所公开的气体喷淋头111的情况也同样，由于格子状的气体流路112遮蔽等离子体，使被处理基板W的正上方区域125中的等离子体不均匀。
但是，通过使半导体基板处理装置为上述结构，将气环设于避开被处理基板上的正上方区域的位置，能使被处理基板的正上方区域没有遮蔽物。于是，能使被处理基板的正上方区域的等离子体均匀。另外，利用上述结构的气环及喷射器，能对被处理基板的各部均匀地喷出反应气体。因此，能使被处理基板的处理速度分布均匀。
更优选在被处理基板为圆板状时，气环为圆环状，气环的内径大于被处理基板的外径。这样，能将气环可靠地设在避开圆板状的被处理基板的正上方区域的位置。
另外，也可以是处理容器包括位于保持台下方侧的底部和从底部外周向上方延伸的侧壁，气环埋设在侧壁内。
在本发明的另一技术方案中，半导体基板处理方法为对被处理基板进行处理而制造半导体基板的半导体基板处理方法，该方法包括以下工序：准备喷射器和气环的工序，该喷射器用于对被处理基板的中央区域喷出处理用的反应气体，该气环为上述气环中的任一种，用于对被处理基板的端部区域喷出处理用的反应气体；将被处理基板保持在设于处理容器内的保持台上的工序；用于在处理容器内产生等离子体的工序；从喷射器及气环朝向被处理基板喷出处理用的反应气体并利用产生的等离子体对被处理基板进行处理的处理工序。
采用这样的半导体基板处理方法，由于能对被处理基板均匀地喷出反应气体，因此能均匀地进行被处理基板的处理。
采用这样的气环，从各气体喷出口到各分支路的分支点的距离分别相等，因此能使从各气体喷出口喷出的气体的压力、气体的流量相同。因此，能从各气体喷出口均匀地喷出气体。
另外，采用这样的半导体基板处理装置，通过将气环设于避开被处理基板的正上方区域的位置，能使被处理基板的正上方区域没有遮蔽物。于是，能在被处理基板的正上方区域均匀地形成等离子体。另外，利用上述结构的气环及喷射器，能对被处理基板的各部均匀地喷出反应气体。因此，能使被处理基板的处理速度均匀。
另外，采用这样的半导体处理方法，能对被处理基板均匀地喷出反应气体，因此能均匀地进行半导体基板的处理。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的气环的图。
图2是以图1中的II-II截面剖切图1所示的气环时的剖视图。
图3是图2中的III所示的部分的放大图。
图4是图2中的IV所示的部分的放大图。
图5是以图1中的V-V截面剖切图1所示的气环时的剖视图。
图6是图1中的VI所示的部分的放大图。
图7是从图1中的箭头VII所示的方向看图1所示的气环的图。
图8是表示本发明的一实施方式的具有气环的等离子体处理装置的主要部分的概略剖视图。
图9是表示以往的气体喷淋头的图。
图10是表示使用图9所示的气体喷淋头进行CVD处理时的半导体基板的膜厚的分布状态的图。
图11是表示在本发明的一实施方式的等离子体处理装置中进行CVD处理时的半导体基板的膜厚的分布状态的图。
图12是表示在图10所示的半导体基板上成膜的膜厚与半导体基板的位置之间的关系的曲线图。
图13是表示在图11所示的半导体基板上成膜的膜厚与半导体基板的位置之间的关系的曲线图。
图14是表示半导体基板的图12及图13中所示的X轴、Y轴、V轴、W轴的图。
图15是表示本发明另一实施方式的等离子体处理装置的一部分的放大剖视图。
图16是表示以往的气体喷淋头的一个例子的图。
图17是表示以往的格子状的气体喷淋头的图。
图18是表示作为包括图16所示的气体喷淋头的半导体基板处理装置的以往的等离子体处理装置的一部分的概略剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的一实施方式的气环的图。图2是以图1中的II-II截面剖切图1所示的气环时的剖视图。图3是图2中的III所示的部分的放大图。图4是图2中的IV所示的部分的放大图。图5是以图1中的V-V截面剖切图1所示的气环的一部分时的剖视图。图6是图1中的VI所示的部分的放大图。图7是从图1中的箭头VII所示的方向看图1所示的气环的一部分的图。另外，从容易理解的方面考虑，在图1中，以截面表示气环的一部分。
参照图1～图7，在制造半导体装置时，在对以后要作为半导体基板的被处理基板进行蚀刻处理、CVD处理等时，气环11是被主要用作供给反应气体的构件。关于具有气环的半导体基板处理装置的具体结构如后所述。
气环11为圆环状。即，气环11的主体部13为圆环状的形状。气环11的内径例如选择300mm。气环11的外径例如选择320mm。气环11的材质例如选择石英玻璃。
气环11包括用于将气体从外部导入到气环11内的2个气体导入口12a、12b。各气体导入口12a、12b是笔直的管状，在此为沿图1中的纸面左右方向延伸的形状，是空心的。各气体导入口12a、12b设为从圆环状的主体部13的外径面14a向外径侧突出。各气体导入口12a、12b以圆环状的主体部13的中心P为中心设于180度相对的位置。气体被从各气体导入口12a、12b的外径侧的端部15a、15b侧导入到气环11内。另外，被导入到各气体导入口12a、12b的气体的压力、流量相同。
气环11具有用于支承气环11主体的2个支承部16a、16b。支承部16a、16b不是空心的，而是笔直的棒状。各支承部16a、16b也以圆环状的主体部13的中心P为中心设于180度相对的位置上。支承部16a、16b与气体导入口12a、12b分别以中心P为中心设于成90度角度的位置。即，气体导入口12a、12b、支承部16a、16b在主体部13的外径面14a上分别以中心P为中心设于隔开90度的不同的位置上。通过将各支承部16a、16b的外径侧的端部17a、17b安装在配置于气环11的外径侧的另一构件(未图示)上，来支承气环11主体。
气环11包括将从气体导入口12a、12b导入的气体喷出的8个气体喷出口18a、18b、18c、18d、18e、18f、18g、18h。各气体喷出口18a～18h设于主体部13的内径侧。具体而言，各气体喷出口18a～18h设置为在主体部13的内径面14b上开口。被从气体导入口12a导入的气体从4个气体喷出口18a、18b、18c、18d分别朝向箭头B1、B2、B3、B4所示的内径侧喷出。被从气体导入口12b导入的气体从4个气体喷出口18e、18f、18g、18h分别朝向箭头B5、B6、B7、B8所示的内径侧喷出。
各气体喷出口18a～18h设置为等间隔地配置。在该情况下，在圆环状的主体部13中，各气体喷出口18a～18h设为沿周向等间隔地配置。
各气体喷出口18a～18h设为圆形状。在此，圆形状被设置成圆的中心位于主体部13的厚度方向的中央。另外，圆形状的各气体喷出口18a～18h的直径分别相等。各气体喷出口18a～18h的直径例如选择φ1mm。
气环11包括从气体导入口12a到各气体喷出口18a～18d沿环状延伸的多个分支路21a、21b、21c。同样地，气环11包括从气体导入口12b到各气体喷出口18e～18h沿环状延伸的多个分支路21d、21e、21f。
在此，说明分支路的结构。分支路包括与气体导入口12a相通的第一分支路21a、从第一分支路21a通到气体喷出口18a、18b的第二分支路21b及从第一分支路21a通到气体喷出口18c、18d的第二分支路21c。第二分支路21b、21c分别配置在第一分支路21a的内径侧。
第一分支路21a为沿圆环状的主体部13延伸的形状。即，第一分支路21a为圆弧状。第一分支路21a的周向长度构成为圆环状的主体部13的周向长度的1/8。第一分支路21a构成为使第一分支路21a的周向中央部23a位于气体导入口12a的内径侧的端部17c。在第一分支路12a的中央部23a的外径侧设有与气体导入口12a相通的开口孔22a。通过该开口孔22a从气体导入口12a向第一分支路21a内导入气体。
如箭头A1所示，从气体导入口12a导入的气体在第一分支路21a的周向中央部23a分支，被向图1中的箭头A2方向所示的周向一方侧及图1中箭头A3方向所示的周向另一方侧输送。在此，第一分支路21a的周向中央部23a为分支点。
第二分支路21b也为圆弧状，为沿圆环状的主体部13延伸的形状。另外，第二分支路21b的周向长度也与第一分支路21a同样地构成为圆环状的主体部13的周向长度的1/8。第二分支路21b构成为使第二分支路21b的周向中央部23b位于第一分支路21a的周向的一方端部24a。在第二分支路21b的周向中央部23b的外径侧设有与第一分支路21a的端部24a相通的开口孔22b。通过该开口孔22b从第一分支路21a向第二分支路21b内导入气体。
被导入到第二分支路21b内的气体在第二分支路21b的周向中央部23b分支，被向图1中的箭头A4方向所示的周向一方侧及图1中箭头A5方向所示的周向另一方侧输送。然后，从开口于主体部13的内径面14b侧的气体喷出口18a、18b喷出。
如图2所示，第一分支路21a及第二分支路21b构成为其截面为矩形状。另外，第一分支路21a及第二分支路21b的截面积也在周向上相同。这样的具有矩形状截面的第一分支路21a及第二分支路21b通过熔接2个石英玻璃构件而形成。含有这样结构的气环11的制造方法的详细如后所述。
第二分支路21c构成为使第二分支路21c的周向中央部23c位于第一分支路21a的周向另一方端部24b。在第二分支路21c的周向中央部23c的外径侧设有与第一分支路21a的端部24b相通的开口孔22c。通过该开口孔22c从第一分支路21a向第二分支路21c内导入气体。
被导入到第二分支路21c内的气体在第二分支路21c的周向中央部23c分支，通过第二分支路21c从开口于主体部13的内径面14b侧的气体喷出口18c、18d喷出。另外，第二分支路21c的其它结构与第二分支路21b相同，因此省略其说明。
另外，第一分支路21d及第二分支路21e、21f的结构与第一分支路21a及第二分支路21b、21c的结构相同，是利用开口孔22d、22e、22f使第一分支路21d与第二分支路21e、21f相通的结构，因此省略其说明。即，气环11为在图1中左右对称及上下对称的形状。
在此，从各气体喷出口18a～18h到作为各分支路21a～21f的分支点的中央部23a、23d的距离分别相等。具体而言，从气体喷出口18a到作为分支点的中央部23a的距离、从气体喷出口18b到作为分支点的中央部23a的距离、从气体喷出口18c到作为分支点的中央部23a的距离、从气体喷出口18d到作为分支点的中央部23a的距离、从气体喷出口18e到作为分支点的中央部23d的距离、从气体喷出口18f到作为分支点的中央部23d的距离、从气体喷出口18g到作为分支点的中央部23d的距离、从气体喷出口18h到作为分支点的中央部23d的距离分别相等。
这样的结构的气环11从各气体喷出口18a～18h到作为各分支路21a～21f的分支点的中央部23a、23d的距离分别相等，因此，能使从各气体喷出口18a～18h喷出的气体的压力、气体的流量相同。因此，能从各气体喷出口18a～18h均匀地喷出气体。
另外，由于气环11为圆环状，因此，能沿周向均匀地喷出气体。
另外，由于各气体喷出口18a～18h沿周向等间隔配置地设置，因此，能沿周向均匀地喷出气体。
另外，在上述实施方式中，从各气体喷出口18a～18h到作为分支点的中央部23a、23d的流路阻力成分(传导率)、即分支路内的气体的流动容易度优选为分别相等。在此，分支路21a内的流路阻力成分与分支路21d内的流路阻力成分相同。另外，分支路21b内的流路阻力成分、分支路21c内的流路阻力成分、分支路21e内的流路阻力成分与分支路21f内的流路阻力成分相同。这样，能更均匀地喷出气体。
即，从各气体喷出口18a～18h到作为分支点的中央部23a、23d的流路阻力分别相等。在此，在各分支路21a～21f中，图2所示的截面形状相等。这样，能更均匀地喷出气体。
另外，在上述实施方式中，将各气体喷出口18a～18h的形状做成圆形状，但不限于此，也可以为矩形状、多边形状等其它形状。
另外，在上述实施方式中，在第一分支路21a、21d的内径侧配置有第二分支路21b、21c、21e、21f，但不限于此，也适用于配置在径向的相同位置，即也适用于第一分支路21a、21d与第二分支路21b、21c、21e、21f沿上下方向配置的情况。
另外，在上述实施方式中，气环11为具有第一分支路21a、21d及分别从第一分支路21a、21d分支出的第二分支路21b、21c、21e、21f的结构，但不限于此，也适用于具有从第二分支路21b、21c、21e、21f再分支出的第三分支路、再分支出的第四以上的分支路的结构。在该情况下，例如，分支路分别选择圆环状的主体部的周向长度的1/16、1/32。
另外，气体导入口12a、12b也可以为1个。在该情况下，第一分支路相对于圆环状的主体部13为半圆状。
另外，气体喷出口也可以为多于8个的结构或少于8个的结构。在该情况下，气体喷出口至少为3个以上即可。另外，加上上述的第三及第四以上的分支路，设置16个、32个气体喷出口，将它们等间隔地配置，能更加精确地实现气体的压力等的均匀性。
在此，使用图3说明上述气环的制造方法。首先，准备板厚L1的石英玻璃板25a、比板厚L1厚的板厚L2的石英玻璃板25b。并且，将板厚L1的石英玻璃板25a加工为其外形形状为图1所示的环状。另一方面，关于板厚L2的石英玻璃板25b，首先，为了形成第一分支路及第二分支路而对石英玻璃板25b进行从一面26b到深度L3的切削。这种情况下的加工例如通过切削加工来进行。接着，与上述同样地将石英玻璃板25b的外形形状加工为图1所示的环状，开设气体喷出口。然后，石英玻璃板25a、25b彼此间以面26a、26b相对的方式熔接起来。然后，安装气体导入口12a、12b而形成气环11。
通过这样地构成，能更高精度形成气环11。因此，能充分地确保气体的喷出均匀性。
接着，说明作为包含上述气环11的半导体基板处理装置的等离子体处理装置的结构。
图8是表示本发明的一实施方式的作为包括气环11的半导体基板处理装置的等离子体处理装置31的主要部分的概略剖视图。参照图8，等离子体处理装置31由处理容器32、圆板状的保持台34、微波产生器(未图示)、电介质板36、反应气体供给部33、控制部(未图示)构成，上述处理容器32在其内部对以后要作为半导体基板的被处理基板W进行等离子体处理；上述圆板状的保持台34配置于处理容器32内，配置于在处理容器32内从处理容器32的底部40a的中央向上方延伸地设置的支承部38上，利用静电卡盘将被处理基板W保持在保持台34上；上述微波产生器由高频电源(未图示)构成，用于产生等离子体激发用的微波；上述电介质板36设于与保持台34相对的位置上，将由微波产生器产生的微波导入到处理容器32内；上述反应气体供给部33朝向保持于保持台34上的被处理基板W供给等离子体处理用的反应气体；控制部用于控制整个等离子体处理装置31。微波产生器及电介质板36为在处理容器32内产生等离子体的等离子产生部件。
控制部控制反应气体供给部33的气体流量、处理容器32内的压力等、用于对被处理基板W进行等离子体处理的工艺条件。由反应气体供给部33供给的反应气体被均匀地供给到被处理基板W的中央区域和位于中央区域周边的端部区域。另外，反应气体供给部33的具体结构如后所述。
处理容器32包括底部40a和从底部40a的外周向上方延伸的侧壁40b。处理容器32的上部侧开口，利用配置于处理容器32上部侧的电介质板36及密封构件(未图示)能密封处理容器32。等离子体处理装置31具有真空泵及排气管(均未图示)等，通过减压能使处理容器32内的压力为规定的压力。另外，排气管所连接的排气口37开设于位于保持台34下方侧的底部40a的一部分上。
在保持台34的内部设有用于在等离子体处理时将被处理基板W加热为规定温度的加热器(未图示)。微波产生器由高频电源(未图示)等构成。另外，在保持台34上也连接有用于在等离子体处理时任意施加偏置电压的高频电源(未图示)。
电介质板36为圆板状，由电介质体构成。在电介质板36的下部侧设有锥状凹陷的环状的凹部39，该凹部39用于使被导入的微波容易地产生驻波。利用该凹部39能在电介质板36的下部侧利用微波高效率地生成等离子体。
等离子体处理装置31包括：用于将由微波产生器产生的微波导入到处理容器32内的波导管41；用于传播微波的滞波板42；用于将微波从所设置的多个缝隙孔43导入到电介质板36的薄板圆板状的缝隙天线44。由微波产生器产生的微波通过波导管41传播到滞波板42，从设于缝隙天线44上的多个缝隙孔43导入到电介质板36。通过被导入到电介质板36的微波在电介质板36的正下方产生电场，通过等离子体点火在处理容器32内由微波生成等离子体。
在此，说明反应气体供给部33的具体结构。反应气体供给部33包括喷射器45和圆环状的气环11，上述喷射器45朝向被保持于保持台34上的被处理基板W的中央区域喷出反应气体；上述气环11具有上述图1～图7所示的结构，用于朝向被保持于保持台34上的被处理基板W的端部区域喷出反应气体。
在电介质板36上设有收容部35，该收容部35沿板厚方向贯穿电介质板36的径向的中央区域，用于收容喷射器45。喷射器45设为被收容于收容部35中。喷射器45通过设于与保持台34相对的相对面上的多个孔46朝向被处理基板W的中央区域喷出等离子体处理用的反应气体。孔46位于比与保持台34相对的电介质板36的下表面48靠电介质板36的内侧的位置。另外，用箭头D1表示从喷射器45喷出的反应气体的方向。
气环11设为将支承部16a、16b安装于处理容器32的侧壁40b上。气环11的内径C1比被保持于保持台34上的被处理基板W的外径C2大。用箭头D2表示从气环11喷出的反应气体的方向。
另外，在喷射器45及气环11中，供给有用于对被处理基板W进行处理的反应气体及等离子体激发用气体(Ar)。
接着，说明使用本发明的一实施方式的包括气环11的等离子体处理装置31的被处理基板W的等离子体处理方法。
首先，准备上述结构的等离子体处理装置31。即，准备包括反应气体供给部33的等离子体处理装置31，上述反应气体供给部33包括喷射器45和气环11，上述喷射器45用于朝向被保持于保持台34上的被处理基板W的中央区域喷出反应气体；上述气环11具有上述结构，用于朝向被保持于保持台34上的被处理基板W的端部区域喷出反应气体。在此所说的反应气体包括成膜用的气体、清洁气体、蚀刻气体等。
然后，将以后作为半导体基板的被处理基板W保持于保持台34上。接着，将处理容器32内减压为规定的压力。然后，导入等离子体激发用的气体，利用微波产生器产生等离子体激发用的微波，经由电介质板36将微波导入到处理容器32内，从而在处理容器32内产生等离子体。在该情况下，在电介质板36的正下方生成等离子体。生成的等离子体扩散到电介质板36的下方侧的区域。
然后，利用反应气体供给部33供给反应气体。具体而言，通过喷射器45朝向被保持于保持台34上的被处理基板W的中央区域喷出反应气体，通过气环11朝向被保持于保持台34上的被处理基板W的端部区域喷出反应气体。这样对被处理基板W进行等离子体处理。
在此，使圆环状的气环11的内径比被保持于保持台34上的被处理基板W的外径大，在避开被处理基板W上的正上方区域47的位置设置气环11，从而能使被处理基板W的正上方区域47内没有遮蔽物。于是，能使被处理基板W的正上方区域47的等离子体均匀。另外，利用上述结构的气环11及喷射器45能对被处理基板W的各部均匀地喷出反应气体。因此，能使被处理基板W的处理速度分布均匀。
另外，上述结构的气环11为在主体部13的内径面14b侧设置气体喷出口18a～18h的结构，但也可以为在主体部13的下表面侧设置气体喷出口的结构。具体而言，也可以设在图3所示的面26c上。这样，通过向下方喷出气体能对被处理基板W喷出反应气体。另外，也可以朝向被处理基板W的端部区域、向斜下方喷出气体地设置喷出口。具体而言，例如，在形成于面26c与内径面14b之间的角部设置气体喷出口。
另外，也可以通过调整气体喷出口的直径、气体的压力、气体的流量等，不从喷射器45喷出气体地对被处理基板的各部均匀地喷出反应气体。
在此，说明在上述的等离子体处理装置31中进行CVD处理的半导体基板和在以往的处理装置中进行CVD处理的半导体基板的差异。图9是表示以往的处理装置所具有的气环51的图。参照图9，气环51包括一个气体导入口52、8个气体喷出口53a、53b、53c、53d、53e、53f、53g、53h。气体喷出口53a～53h分别等间隔地配置。从气体导入口52到各气体喷出口53a～53h的距离既可以相等，也可以不相等。
图10是表示在具有图9所示的气环的以往的处理装置中进行CVD处理时的半导体基板的膜厚的分布状态的图。在图10中，用区域28a表示接近中心O的区域，用区域28b表示远离中心O的端部的区域。图11是表示在上述的等离子体处理装置31中进行CVD处理时的半导体基板的膜厚的分布状态的图。在图11中，用区域29a表示接近中心O的区域，用区域29b表示远离中心O的端部的区域。图12是表示在图10所示的半导体基板上成膜的膜厚和半导体基板的位置之间的关系的曲线图。图13是表示在图11所示的半导体基板上成膜的膜厚和半导体基板的位置之间的关系的曲线图。在图12及图13中，纵轴表示膜厚
横轴表示距离中心O的距离(mm)。另外，图14表示半导体基板的图12及图13中所示的X轴、Y轴、V轴、W轴。另外，无论是哪个，作为反应气体(处理气体)，使用含有TEOS(TetraEthyl Ortho Silicate，正硅酸乙酯)、氧、氩的混合气体进行SiO的成膜。另外，在图10所示的半导体基板的处理中，使成膜压力为65mTorr，在图11所示的半导体基板的处理中，使成膜压力为360mTorr。
另外，成膜率在图10所示的半导体基板的处理中为3600
/分钟以下，在图11所示的半导体基板的处理中为4000
/分钟以下。σ(偏差)在图10所示的半导体基板中为4.4％，在图11所示的半导体基板中为2.9％。在此，成膜压力越低，越存在提高成膜率在晶圆面内的均匀性的倾向。
参照图9～图14，在以往的处理装置中的成膜中，随着朝向基板端部去膜厚有较大地不同，并且在各轴上膜厚存在偏差。与此相对，在上述结构的处理装置中的成膜，基板端部与基板中央的膜厚之差较小，各轴上的膜厚的偏差也较小。对于面内均匀性、在此为成膜的膜厚均匀性，可知图11所示那样的处理装置的处理比图10所示那样的处理装置的处理优异。
这样，采用上述的等离子体处理装置，能在等离子体处理装置中的CVD处理中进行均匀的成膜。
另外，在上述的等离子体处理装置中，也可以构成为将气环埋设于处理容器的侧壁中。图15是表示该情况下的等离子体处理装置的一部分的剖视图，相当于图8中的XV所示的部分。参照图15，等离子体处理装置61所包含的处理容器62的侧壁63包括向内径侧突出的突出部64。并且，气环65埋设于突出部64的一部分中。采用这样的结构，也能起到上述的效果。
另外，在上述实施方式中，对于圆环状的气环进行了说明，但不限于此，例如，也适用于包含有直线部分的矩形状、多边形状等其它形状的环状的气环的情况。另外，关于气环的材质，也能应用氧化铝。
另外，在上述实施方式中，通过熔接2张石英玻璃板来形成气环，但不限于此，也可以使用2张以上的石英玻璃板将它们熔接起来而形成上述结构的气环。另外，例如，也可以准备多个玻璃管将它们折弯为例如圆弧状来形成上述结构的气环。
另外，在上述实施方式中，等离子体处理装置中使用喷射器，但不限于此，也适用于不使用喷射器的结构的等离子体处理装置。即，在等离子体处理装置中，仅使用本发明的一实施方式的气环也可以供给反应气体等。
另外，在上述实施方式中，说明了进行等离子体CVD处理的情况，但不限于此，也适用于进行等离子体蚀刻处理等的情况。
另外，上述实施方式为将微波作为等离子体源的等离子体处理装置，但不限于此，也适用于将ICP(Inductively-coupled Plasma，感应耦合等离子体)、ECR(ElectronCyclotron Resoannce，电子回旋共振)等离子体、平行平板型等离子体等作为等离子体源的等离子体处理装置。
另外，在上述实施方式中，将气环应用为用于供给等离子体处理装置的反应气体的反应气体供给构件，但不限于此，也可以应用于用等离子体以外的处理装置进行被处理基板的处理的半导体基板处理装置。另外，也适用于喷出气体来进行供给的其它装置。
以上，参照附图说明本发明的实施方式，但本发明不限定于图示的实施方式。对图示的实施方式，在与本发明相同的范围内或相似的范围内可以施加各种修改、变形。
本发明所述的气环设于半导体基板处理装置中，被有效利用于喷射并供给反应气体时。
本发明所述的半导体基板处理装置及半导体基板处理方法被有效地利用于要求被处理基板的处理速度分布均匀的情况。
Claims (10)
1.一种气环，其为环状，该气环包括：
气体导入口，其用于将气体从外部导入到上述气环内；
多个气体喷出口，其用于喷出从上述气体导入口导入的气体；
多个分支路，其从上述气体导入口到上述气体喷出口沿环状延伸，
从上述各气体喷出口到上述各分支路的分支点的距离分别相等。
2.根据权利要求1所述的气环，上述气环为圆环状。
3.根据权利要求1或2所述的气环，
多个上述气体喷出口分别等间隔地配置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的气环，
从上述各气体喷出口到上述分支点的流路阻力成分分别相等。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的气环，
多个上述气体喷出口分别为圆形状，
多个圆形状的上述气体喷出口的直径分别相等。
6.一种半导体基板处理装置，其包括：
处理容器，在其内部对被处理基板进行处理；
保持台，其配置于上述处理容器内，将上述被处理基板保持于该保持台上；
等离子体产生部件，其用于在上述处理容器内产生等离子体；
反应气体供给部，其用于朝向被保持在上述保持台上的上述被处理基板供给处理用的反应气体，
上述反应气体供给部包括：
喷射器，其朝向被保持在上述保持台上的上述被处理基板的中央区域喷出处理用的反应气体；
上述气环，其为权利要求1～5中任一项所述的气环，朝向被保持于上述保持台上的上述被处理基板的端部区域喷出处理用的反应气体，
上述气环设于避开被保持于上述保持台上的被处理基板的正上方区域的位置。
7.根据权利要求6所述的半导体基板处理装置，上述等离子体产生部件包括微波产生器和电介质板，上述微波产生器用于产生等离子体激发用的微波；上述电介质板设于与上述保持台相对的位置，用于将微波导入到上述处理容器内。
8.根据权利要求6或7所述的半导体基板处理装置，
上述被处理基板为圆板状，
上述气环为圆环状，
上述气环的内径大于上述被处理基板的外径。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的半导体基板处理装置，
上述处理容器包括位于上述保持台下方侧的底部、从上述底部的外周向上方延伸的侧壁，
上述气环埋设于上述侧壁内。
10.一种半导体基板处理方法，其为对被处理基板进行处理而制造半导体基板的半导体基板处理方法，该方法包括以下工序：
准备喷射器和气环的工序，该喷射器用于对被处理基板的中央区域喷出处理用的反应气体，该气环为权利要求1～5中任一项所述的气环，其用于对被处理基板的端部区域喷出处理用的反应气体；
将被处理基板保持在设于处理容器内的保持台上的工序；
用于在处理容器内产生等离子体的工序；
从喷射器及气环朝向被处理基板喷出处理用的反应气体，并利用产生的等离子体对被处理基板进行处理的处理工序。
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