CN107546152B - 气体处理装置、气体处理方法和存储介质 - Google Patents

气体处理装置、气体处理方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供在混合多个气体而向基板供给来进行处理时、能够可靠性较高地进行该混合的气体处理装置、气体处理方法和存储介质。以如下方式构成装置：具备：第1气体流路，向其上游侧供给第1气体，其下游侧分支而构成多个第1分支路径；第2气体流路，向其上游侧供给第2气体，其下游侧分支而构成多个第2分支路径；环状的混合室，所述多个第1分支路径的各下游端与该混合室的周向上的彼此分开的第1位置连接，所述多个第2分支路径的各下游端与该混合室的周向上的彼此分开的第2位置连接，并且排出路径与该混合室连接，该混合室用于使从所述第1分支路径和第2分支路径分别向所述排出路径流动的所述第1气体和所述第2气体混合而生成混合气体。

Description

气体处理装置、气体处理方法和存储介质
技术领域
本发明涉及将混合多个气体而生成的混合气体向基板供给来对该基板进行处理的气体处理装置、气体处理方法和存储介质。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，对作为基板的半导体晶圆(以下记载为晶圆)进行各种气体处理。存在通过混合多个气体、将混合了的气体向晶圆供给来进行该气体处理的情况。在该情况下，从上游侧分别供给多个气体，在处理装置设置各气体所通用的气体流路，以便使得所述各气体在流通中混合。
不过，存在各气体在上述的通用的气体流路中未充分地混合、各气体的浓度分布在该通用的气体流路的下游侧还产生偏差的情况。作为其结果，具有如下风险：各气体的浓度分布在晶圆的各部中不同，晶圆的面内的各部的处理的均匀性无法充分地提高。
能够想到：对能够抑制上述的浓度分布的偏差的特定的各气体的流量比进行检测，以该检测到的特定的流量比对晶圆进行处理。不过，为了提高晶圆的处理的自由度，并不限于那样的特定的流量比，要求能设定大范围的流量比。另外，能够想到以例如各气体形成回旋流而效率良好地混合的方式在通用的气体流路设置整流构件。不过，认为：能设置处理装置的空间受到限制，该通用的气体流路的大小也受到限制，因此，存在无法进行那样的整流构件的设置的情况。
在专利文献1中记载有在晶圆形成金属氧化物的薄膜的成膜装置。在该成膜装置中，成为如下结构：在气体喷头的上方设置有纵长的气体混合部，从该气体混合部的上部侧分别供给来的原料气体和稀释气体在混合部内的空间下降的过程中被彼此混合，而且，进一步与向喷头内供给的氧化气体混合。根据这样的结构，能够抑制混合部的大小、同时进行各气体的混合，但寻求能够更加抑制装置的大小、并且更可靠地进行各气体的混合的技术。另外，在专利文献2中记载有利用歧管将处理气体向基板上分散而供给的装置，但并没有公开解决上述的问题的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-133300号公报
专利文献2：日本特表2013-541182号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是基于这样的状况而做成的，其目的在于提供一种能够在混合多个气体而向基板供给来进行处理时、可靠性较高地进行该混合的技术。
用于解决问题的方案
本发明的气体处理装置的特征在于，其具备：
载置部，其设置于要形成真空气氛的处理容器内，用于载置基板；
第1气体流路，从第1气体供给机构向其上游侧供给第1气体，其下游侧分支而构成多个第1分支路径；第2气体流路，从第2气体供给机构向其上游侧供给第2气体，其下游侧分支而构成多个第2分支路径；环状的混合室，所述多个第1分支路径的各下游端与所述混合室的周向上的彼此分开的第1位置连接，所述多个第2分支路径的各下游端与所述混合室的周向上的彼此分开的第2位置连接，并且排出路径与所述混合室连接，所述混合室用于将从所述第1分支路径和所述第2分支路径向所述排出路径流动的所述第1气体和所述第2气体混合而生成混合气体；
以及气体喷出部，其用于将从所述排出路径供给的所述混合气体向所述基板喷出而对该基板进行处理。
本发明的气体处理方法的特征在于，具备如下工序：
将基板载置于载置部的工序，该载置部设置于要形成真空气氛的处理容器内；
从下游侧分支而构成多个第1分支路径的第1气体流路的上游侧供给第1气体的工序；
从下游侧分支而构成多个第2分支路径的第2气体流路的上游侧供给第2气体的工序；
向环状的混合室供给第1气体和第2气体、使该第1气体和第2气体从第1位置和第2位置向与所述混合室连接的排出路径流动、从而该第1气体和第2气体混合而生成混合气体的工序，所述多个第1分支路径的各下游端与所述混合室的周向上的彼此分开的所述第1位置连接，所述多个第2分支路径的各下游端与所述混合室的周向上的彼此分开的第2位置连接；
将从所述排出路径供给的所述混合气体从气体喷出部向所述基板喷出来对该基板进行处理的工序。
本发明的存储介质是存储有对基板进行气体处理的气体处理装置所使用的计算机程序的存储介质，其特征在于，所述计算机程序实施上述的气体处理方法。
发明的效果
根据本发明，设置有下游侧分支而构成多个第1分支路径的第1气体流路、下游侧分支而构成多个第2分支路径的第2气体流路、多个第1分支路径与周向上的彼此分开的位置连接、多个第2分支路径与周向上的彼此分开的位置连接的环状的混合室。混合室形成为环状，因此，从第1气体流路向混合室的各位置供给来的第1气体、从第2气体流路向混合室的各位置供给来的第2气体的扩散的方向受到限定，向与该混合室连接的排出路径流动。因而，能够在混合室的各部使第1气体和第2气体可靠性较高地混合，向基板供给而进行处理。
附图说明
图1是本发明的蚀刻装置的纵剖侧视图。
图2是构成所述蚀刻装置的处理容器的顶部的立体图。
图3是设置于所述蚀刻装置的气体流路的立体图。
图4是所述气体流路的上侧的俯视图。
图5是所述气体流路的一部分的俯视图。
图6是表示各气体向处理容器内的供给、断开供给的时间图。
图7是表示各气体在所述气体流路中流动的情形的示意图。
图8是表示各气体在所述气体流路中流动的情形的示意图。
图9是表示所述气体流路的另一结构例的俯视图。
图10是设置于在比较试验中所使用的蚀刻装置的气体流路的立体图。
图11是表示比较试验的结果的晶圆的俯视图。
图12是表示比较试验的结果的晶圆的俯视图。
图13是表示比较试验的结果的晶圆的俯视图。
附图标记说明
1、蚀刻装置；10、控制部；11、处理容器；21、载置台；41、气体喷出部；50、气体供给路径；51、52、水平气体流路；53、54、分支路径；55、第1气体混合室；56、排出路径。
具体实施方式
参照图1的纵剖侧视图对作为本发明的气体处理装置的一实施方式的蚀刻装置1进行说明。该蚀刻装置1具备收纳晶圆W来进行处理的作为真空容器的处理容器11，供给HF(氟化氢)气体和NH3(氨)气体作为处理气体，对在该晶圆W的表面形成的SiO2膜进行蚀刻。该蚀刻可利用被称为ALE(原子层蚀刻，Atomic Layer Etching)的方法进行。
该ALE是如下方法：将各处理气体交替反复地向处理容器11内供给，使先供给而吸附到晶圆W的表面的处理气体、随后供给来的处理气体以及晶圆W的表面发生化学反应来进行蚀刻。另外，在供给了处理气体之后，向处理容器11内供给吹扫气体直到接下来供给处理气体为止，对在处理容器11内残留的处理气体进行去除(吹扫)。因而，当将依次进行HF气体的供给、HF气体的吹扫、NH3气体的供给、NH3气体的吹扫的情况设为1个循环时，反复进行该循环而对晶圆W进行处理。
上述的处理容器11构成为大致扁平的圆形，在该处理容器11的侧壁设置有晶圆的输入输出口12和对该输入输出口12进行开闭的闸阀13。在比输入输出口12靠上部侧的位置，设置有构成处理容器11的侧壁的一部分的、使纵截面的形状呈方型的管道弯曲成圆环状而构成的排气管道14。在排气管道14的内周面，形成有沿着周向延伸的狭缝状的开口部15，在该排气管道14连接有由例如压力调整用的阀和真空泵构成的排气部16。以处理容器11内的压力成为所期望的真空压力的方式利用排气部16进行排气。
在处理容器11内设置有水平地载置晶圆W的圆形的载置台21。在该载置台21的内部埋设有用于对晶圆W进行加热的加热器22。图中附图标记23是在以覆盖载置台21的外周的方式立起的状态下设置于该载置台21的呈圆筒型的罩构件。该罩构件23以在纵截面中观察则时上端部向内侧弯曲的方式形成，从而也包覆载置台21的上表面的周缘部，被该罩构件23包围的区域成为晶圆W的载置区域。
在载置台21的下表面侧中央部连接有贯通处理容器11的底部并沿着上下方向延伸的支承构件24的上端，该支承构件24的下端与升降机构25连接。载置台21能够利用该升降机构25在图1中以虚线所示的下方侧的位置和在图1中以实线所示的上方侧的位置之间升降。下方侧的位置是用于与从上述的输入输出口12进入处理容器11内的晶圆W的输送机构之间进行晶圆W的交接的交接位置。上方侧的位置是对晶圆W进行处理的处理位置。
图中附图标记26是在支承构件24上设置于处理容器11的底部的下方的凸缘。图中附图标记27是伸缩自由的波纹管，上端与处理容器11的底部连接，下端与凸缘26连接，担保处理容器11内的气密性。图中附图标记28是3根(图中仅表示两根)支承销，图中附图标记29是使支承销28升降的升降机构。在载置台21位于交接位置时，支承销28经由设置于载置台21的贯通孔17升降，而相对于载置台21的上表面突没，在载置台21与输送机构之间进行晶圆W的交接。
在上述的排气管道14的上侧以从上侧对处理容器11内进行堵塞的方式设置有支承板31。在支承板31的下表面侧的中央部设置有顶板构件32，由该支承板31和顶板构件32形成了处理容器11的顶部。另外，在顶板构件32的下表面侧的中央部形成有圆形的凹部。在顶板构件32的下方，以覆盖该顶板构件32的整个下表面、并且与载置台21相对的方式设置有水平的板状的喷头33，上述的顶板构件32的凹部构成为如随后论述那样供从气体喷出部41供给来的气体扩散的扁平的圆形的扩散空间34。
图2是通过切除喷头33的一部分来表示上述的扩散空间34的立体图。也参照该图2继续进行说明。喷头33的下表面的周缘向下方突出而形成环状突起35，与处理位置处的载置台21的罩构件23接近。在喷头33的下表面上，在环状突起35的内侧区域，分散地配设有向扩散空间34开口的许多气体喷出口36。此外，在图2中，仅表示气体喷出口36的一部分。该喷头33的下表面是平坦面，与载置台21的上表面相对。
在顶板构件32的下表面，以向扩散空间34突出的方式沿着扩散空间34的周向等间隔地设置有8个气体喷出部41。该气体喷出部41构成为圆形，在气体喷出部41的侧面，沿着周向隔开间隔开设有许多气体供给口42。该气体供给口42沿着水平方向穿孔。在该气体喷出部41的上部形成有未图示的气体导入口，从该气体导入口导入来的已述的各气体经由在气体喷出部41内形成的流路从气体供给口42喷出。如此喷出到扩散空间34的气体从喷头33的气体喷出口36向晶圆W供给。由喷头33的下表面和环状突起35、载置台21的上表面围成的空间构成进行该蚀刻处理的处理空间30。
不过，在上述的支承板31的中心部的上侧设置有气体导入块38(参照图1)。气体导入块38、支承板31和顶板构件32形成用于向上述的气体喷出部41导入气体的气体供给路径50。图3是表示该气体供给路径50的立体图，图4是表示该气体供给路径50的上部侧的俯视图。气体供给路径50由水平气体流路51、52、分支路径53、54、第1气体混合室55、排出路径56、第2气体混合室57和气体流路58构成。水平气体流路51、52、分支路径53、54和第1气体混合室55设置于气体导入块38，排出路径56设置于支承板31，第2气体混合室57和气体流路58设置于顶板构件32。
水平气体流路51、52是彼此划分开的流路，横向上细长，以彼此平行的方式形成。在构成第1气体流路的水平气体流路51的上游侧连接有气体供给管43的下游端。气体供给管43的上游侧分支而形成分支管43A、43B，在分支管43A、43B的上游侧分别连接有NH3气体供给源44、N2(氮)气体供给源45。另外，在构成第2气体流路的水平气体流路52的上游侧连接有气体供给管46的下游端。气体供给管46的上游侧分支而形成分支管46A、46B，分支管46A、46B的上游侧分别与HF气体供给源47、N2气体供给源48分别连接。此外，以互不相同的N2气体供给源与分支管43B、46B连接的方式表示，但也可以是通用的N2气体供给源与分支管43B、46B连接。
在分支管43A、43B、46A、46B上朝向例如上游侧依次夹设有流量调整部49、阀。流量调整部49由质量流量控制器构成，对向各分支管43A、43B、46A、46B的下游侧供给的气体的流量进行调整。另外，将夹设于分支管43A、43B、46A、46B的阀分别设为V1、V2、V3、V4。这些阀V1～V4彼此独立地开闭。分别利用阀V1、V2的开闭进行NH3气体、N2气体向水平气体流路51的供给、断开供给，利用阀V3、V4的开闭分别进行HF气体、N2气体的向水平气体流路52的供给、断开供给。从NH3气体供给源44和N2气体供给源45供给的NH3气体和N2气体是第1气体，由NH3气体供给源44、N2气体供给源45、阀V1、V2、和分支管43A、43B的各流量调整部49构成第1气体供给机构。从HF气体供给源47和N2气体供给源48供给的HF气体和N2气体是第2气体，由HF气体供给源47、N2气体供给源48、阀V3、V4、和分支管46A、46B的各流量调整部49构成第2气体供给机构。
若对作为上述的非活性气体的N2气体进行说明，则该N2气体在晶圆W的处理中平时分别向水平气体流路51、52并行地连续供给。如此供给的N2气体在没有向水平气体流路51、52供给NH3气体和HF气体时作为将在处理空间30残留的NH3气体或HF气体去除的吹扫气体发挥作用，在向水平气体流路51、52分别供给NH3气体、HF气体时，作为用于将这些NH3气体、HF气体向处理空间30稳定地导入的载气发挥作用。通过如此将N2气体向水平气体流路51、52连续地供给，防止上述的ALE的1个循环所需要的时间变长。
因而，在向水平气体流路51、52中的一个气体流路供给着作为处理气体的HF气体或NH3气体时，向另一气体流路供给N2气体。为了使上述的扩散空间34中的处理气体的浓度均匀，构成为，在气体供给路径50的比水平气体流路51、52靠下游的气体流路中，能够使如此从水平气体流路51、52分别供给的气体充分地混合而向上述的各气体喷出部41导入。以下，对比该水平气体流路51、52靠下游侧的结构进行说明。
4个细长的分支路径53从水平气体流路51的下游端部分别向斜下方伸出，4个细长的分支路径54从水平气体流路52的下游端部分别向斜下方伸出。此外，为了使图示明确，在图3、图4中，水平气体流路51和分支路径53以浓度比较高的灰度等级表示，水平气体流路52和分支路径54以浓度比较低的灰度等级表示。
另外，上述的第1气体混合室55形成为水平且扁平的圆形的环状，从分支路径53、54供给的气体在该第1气体混合室55中混合。分支路径53的下游端、分支路径54的下游端与该第1气体混合室55的上部连接。对该分支路径53、54所连接的位置详细地进行说明，4个分支路径53与第1气体混合室55的周向上的彼此分开的位置分别连接，4个分支路径54与第1气体混合室55的周向上的彼此分开的位置分别连接。
并且，作为第1分支路径的分支路径53的下游端和作为第2分支路径的分支路径54的下游端在该第1气体混合室55的正上方彼此汇合，与第1气体混合室55连接。也就是说，若将第1气体混合室55的分支路径53所连接的位置、分支路径54所连接的位置分别设为第1位置、第2位置，则以第1位置和第2位置成为彼此相同的位置的方式构成，气体从分支路径53、54向第1气体混合室55的4个部位导入。存在将向彼此相同的位置供给气体的分支路径53、54记载为分支路径的组的情况。气体在该第1气体混合室55中混合的情形随后详细论述。
8个细长的排出路径56从第1气体混合室55的下部的沿着周向彼此分开的位置向铅垂下方分别伸出。为了从分支路径53、54供给来的各气体通过在第1气体混合室55中可靠地沿着周向流通而被混合后向排出路径56流入并排出，如图4所示那样在俯视观察第1气体混合室55时，分支路径53、54的下游端的位置和排出路径56的上游端的位置在周向上错开。
该排出路径56的下游端与第2气体混合室57的上表面连接。图5表示该第2气体混合室57的上表面。第2气体混合室57形成为扁平的空间，设置有从与第1气体混合室55的中心部重叠的区域俯视呈放射状伸出来的6根细长的气体流路，该6根气体流路中的4根在沿着伸出来的方向观察时向左右分别分支。该分支出的流路的端部为分支端部59。也就是说，形成有8个分支端部59。没有形成分支端部59的两根气体流路沿着彼此相反方向延伸，并且分别被形成有分支端部59的气体流路夹着。如图5所示，各排出路径56的下游端与各分支端部59的上侧连接。
另外，在各分支端部59的下部以与排出路径56的下游端重叠的方式连接有气体流路58的上游端。因而，气体流路58设置有8个。各气体流路58细长地形成，朝向下方呈俯视放射状伸出。并且，各气体流路58的下游端与上述的各气体喷出部41的气体导入口连接，向该气体喷出部41导入气体。
不过，如上述那样第2气体混合室57是各排出路径56通用的空间，因此，从排出路径56供给的气体在第2气体混合室57中彼此混合。不过，从水平气体流路51、52分别供给的气体在第1气体混合室55中已经混合，因此，担心由于第2气体混合室57中的气体的混合情况的不同，处理气体的浓度在气体流路58的各部产生偏差。因此，为了气体在第2气体混合室57中不被过度混合，如已述那样排出路径56的下游端、气体流路58的上游端以彼此重叠的方式形成。也可以不设置该第2气体混合室57，将排出路径56直接与气体喷出部41连接。
返回图1进行说明，在蚀刻装置1设置有例如由计算机构成的控制部10。控制部10具备由程序、存储器、CPU构成的数据处理部等，在程序中编入有命令(步骤)，以从控制部10向蚀刻装置1的各部发送控制信号，能够执行随后论述的蚀刻处理。具体而言，各阀V的开闭的时刻、由流量调整部49进行调整的各气体的流量、由排气部16形成的处理空间30的压力、升降机构25对载置台21的升降、升降机构29对支承销28的升降、由加热器22加热的晶圆W的温度等由上述的程序控制。该程序收纳于例如光盘、硬盘、MO(光磁盘)等存储介质而向控制部10安装
接下来，一边参照表示阀V1～V4的开闭状态的图6的时间图，一边对蚀刻装置1的作用说明。在该时间图中，针对每个阀表示了电平(日文：レベル)变化的情形，但在电平较低的时，阀被关闭，在电平较高时，阀被打开。通过打开阀V1～V4，从各气体供给源44、45、47、48经由气体供给路径50向处理空间30供给气体，因此，图6表示各气体向气体供给路径50和处理空间30供给的时刻。
首先，处理容器11内被排气而在设为预定的压力的真空气氛的状态下闸阀13被打开，利用输送机构从与处理容器11相邻的真空气氛的输送室将晶圆W向位于交接位置的载置台21上输送。当利用支承销28的升降来进行晶圆W向载置台21的交接和进行输送机构的从处理容器11的退出时，闸阀13被关闭，载置台21上升到处理位置而形成处理空间30。在该载置台21的上升过程中，晶圆W被加热器22加热成预定的温度。
阀V2、V4被打开(时间图中，时刻t1)，经由气体供给路径50向处理空间30供给N2气体。接下来，阀V1被打开(时刻t2)，向构成气体供给路径50的水平气体流路51供给NH3气体。因而，成为NH3气体和N2气体向水平气体流路51的供给、N2气体向水平气体流路52的供给并行地进行的状态。
以下，出于方便说明，为了区别为向水平气体流路52供给的单独的N2气体，将向水平气体流路51供给的NH3气体和N2气体记载为含NH3气体。另外，也适当参照以实线的箭头、虚线的箭头示意性地表示这些含NH3气体、N2气体的流动的、作为第1气体混合室55的侧视图的图7、作为第1气体混合室55的俯视图的图8来继续说明。
含NH3气体从水平气体流路51向4个分支路径53分别供给而向第1气体混合室55的周向上互不相同的位置导入，N2气体从水平气体流路52向4个分支路径54分别供给而向第1气体混合室55的周向上互不相同的位置导入。在各气体如此向第1气体混合室55导入时，如图7所示，从彼此成组的分支路径53、54向第1气体混合室55的相同的位置供给含NH3气体、N2气体，因此，这些含NH3气体和N2气体彼此碰撞并被混合。
另外，第1气体混合室55是环状的，与假设将第1气体混合室55设为不是环的圆状的情况相比，如上述那样导入到第1气体混合室55的含NH3气体和N2气体在该第1气体混合室55内的扩散受到抑制。也就是说，在向第1气体混合室55的中心部侧的扩散受到了限制的状态下，如图8所示那样含NH3气体和N2气体在第1气体混合室55中沿着周向流动。此时第1气体混合室55是圆环状，因此，该含NH3气体和N2气体都没有停滞地沿着该周向流动。通过如此在比较窄的流路没有停滞地流通，在该流通过程中含NH3气体和N2气体彼此碰撞，进行混合。另外，如上述那样含NH3气体和N2气体被4个分支路径53、54的组向第1气体混合室55的周向上的互不相同的位置导入，因此，该混合在第1气体混合室55的各处进行，因此，效率良好地进行。
如此混合了的气体向排出路径56流入，之后在第2气体混合室57、气体流路58中流通而向气体喷出部41供给。并且，该混合了的气体从气体喷出部41向喷头33的扩散空间34喷出，进一步从该喷头33向处理空间30喷出而向晶圆W供给。由此，NH3气体的分子吸附于晶圆W。
之后，阀V1被关闭(时刻t3)，仅供给到水平气体流路51、52的N2气体向处理空间30供给。残留于处理空间30的NH3气体被该N2气体吹扫。接下来，阀V3被打开(时刻t4)，HF气体向构成气体供给路径50的水平气体流路52供给。因而，成为N2气体向水平气体流路51的供给、N2气体和HF气体向水平气体流路52的供给并行地进行的状态。
为了区别为向水平气体流路51供给的单独的N2气体，将向水平气体流路52供给的HF气体和N2气体记载为含HF气体，对于该含HF气体和N2气体，也与将含NH3气体和N2气体向水平气体流路51、52供给的情况同样地，在第1气体混合室55中彼此混合而向气体喷出部41供给。并且，如此混合了的气体从气体喷出部41经由喷头33向处理空间30喷出，与吸附到晶圆W的表面的NH3气体发生反应，晶圆W的表面的SiO2膜被蚀刻。
然后，阀V3被关闭(时刻t5)，仅供给到水平气体流路51、52的N2气体向处理空间30供给。残留于处理空间30的NH3气体被该N2气体吹扫。之后，反复进行与时刻t2～t5同样的阀V1、V3的开闭动作。也就是说，在N2气体分别向水平气体流路51、52连续地供给的期间，NH3气体、HF气体分别断续地且交替地供给，反复针对晶圆W进行由NH3气体的供给、NH3气体的吹扫、HF气体的供给、HF气体的吹扫构成的循环。进行预定的次数的该循环，当所期望的厚度的SiO2膜被蚀刻时，阀V2、V4被关闭，载置台21下降，以与向处理容器11输入时相反的顺序从处理容器11输出晶圆W。
根据该蚀刻装置1，被供给各气体的水平气体流路51、52的下游侧分支而分别构成为4个分支路径53、4个分支路径54，在圆形环状的第1气体混合室55上，4个分支路径53与互不相同的位置连接，4个分支路径54与互不相同的位置连接。并且，该气体混合室55与向喷头33喷出气体的气体喷出部41连接。通过如此构成，能够使从水平气体流路51、52供给来的气体充分地混合，从喷头33向晶圆W喷出。因而，能够在晶圆W的面内抑制向水平气体流路51供给的NH3气体的浓度产生偏差、抑制向水平气体流路52供给的HF气体的浓度产生偏差。作为结果，能够均匀性较高地对晶圆W的面内进行蚀刻处理。
并不限于向水平气体流路51、52供给用于进行ALE的气体，也可以供给用于进行ALD(原子层沉积、Atomic Layer Deposition)的气体。具体而言，例如，如在图6中进行了说明那样，进行阀V1～V4的开闭，替代HF气体，将TiCl4(四氟化钛)向水平气体流路51供给。由此，也可以反复进行由TiCl4气体的供给、TiCl4气体的吹扫、NH3气体的供给、NH3气体的吹扫构成的循环，在晶圆W的表面形成TiN(氮化钛)膜。也就是说，本发明并不限于适用于蚀刻装置，也能够适用于成膜装置。
另外，在上述的图3、图4所示的结构例中，分支路径53、54以与第1气体混合室55的彼此相同的位置连接的方式设置，即使所连接的位置彼此稍微分开，从分支路径53、54喷出的气体也彼此碰撞而混合，因此，也可以设为分支路径53、54如此彼此分开地连接的结构。不过，通过如图3、图4所示那样将分支路径53、54与第1气体混合室55的彼此相同的位置连接，能够更可靠地进行气体的混合，因此优选。
而且，对于分支路径53、54，只要各自与第1气体混合室55的周向上互不相同的位置连接即可，并不限于与第1气体混合室55的上部侧连接。例如，如图9所示，既可以与第1气体混合室55的外侧的侧部连接，也可以与第1气体混合室55的内侧的侧部连接。而且，对于分支路径53、54的数量，并不限于分别是4个的情况。另外，对于排出路径56，并不限于与第1气体混合室55的下部侧连接，也可以与内侧或者外侧的侧部连接。另外，从两个流路供给来的气体彼此混合，但也可以是从两个以上的气体流路供给来的气体混合。也就是说，也可以构成为，除了水平气体流路51、52之外还设置有气体流路，将该气体流路的分支出的下游端分别与第1气体混合室55的周向的互不相同的位置连接。不过，本发明的适用并不限于此前例示了的气体的各供给方法。例如，也可以将NH3气体、HF气体彼此同时地向水平气体流路51、水平气体流路52供给。在如此将NH3气体、HF气体向水平气体流路51、52彼此同时地供给的情况下，也能够例如断续地供给这些NH3气体和HF气体。此外，已述的各结构例可适当变更、或彼此组合。
(评价试验)
说明关于本发明进行了的评价试验。作为评价试验1，研究了使用上述的蚀刻装置1并按照已述的顺序实际上进行了ALE的情况下的晶圆W的蚀刻后的状态。蚀刻后的状态是指在晶圆W的面内各部中被蚀刻了的量的平均值(单位：nm)、和晶圆W的面内的蚀刻的均匀性。具体而言，该蚀刻的均匀性(单位：％)是将蚀刻速度的标准偏差(1σ)以相对于蚀刻速度的平均值的百分率表示的值。因而，该蚀刻的均匀性的绝对值越小，表示晶圆W的面内均匀性越高地进行蚀刻。另外，取得了晶圆W的面内的蚀刻量的分布表示为彩色的渐变的图像。也就是说，根据实验的测定结果与蚀刻量相应地上色来表示晶圆W的表面。
在该评价试验1中，针对每个晶圆W变更了NH3气体的流量和HF气体的流量。以将NH3气体的流量设定为275sccm、将HF气体的流量设定为100sccm的评价试验为评价试验1-1，以将NH3气体的流量设定为225sccm、将HF气体的流量设定为150sccm的评价试验为评价试验1-2，以将NH3气体的流量设定为150sccm、将HF气体的流量设定为225sccm的评价试验为评价试验1-3，以将NH3气体的流量设定为125sccm、将HF气体的流量设定为250sccm的评价试验为评价试验1-4，以将NH3气体的流量设定为100sccm、将HF气体的流量设定为275sccm的评价试验为评价试验1-5。
列举除了上述的NH3气体的流量和HF气体的流量以外的处理条件。蚀刻处理时的处理空间的压力是2.0Torr(266.6Pa)，1循环中的供给NH3气体的时间是1秒，1循环中的供给HF的时间是1.5秒，供给HF气体或NH3气体时向处理空间30供给的N2气体的流量是225sccm，为了进行吹扫而向处理空间30供给的N2气体的流量是600sccm，进行1次吹扫的时间是25秒，进行循环的次数是50次。
另外，作为比较试验1，使用仅气体供给路径的结构与蚀刻装置1不同的蚀刻装置，进行了与评价试验1同样的实验。图10是表示比较试验1的气体供给路径60的结构的立体图。对于该气体供给路径60，说明与蚀刻装置1的气体供给路径50之间的差异点，在该气体供给路径60中，没有设置分支路径53、54，流路61、62从水平气体流路51、52的下游端部分别向下方伸长。该流路61、62的下游端分别与从第2气体混合室57的中心部延伸的6根细长的气体流路中的、没有形成分支端部59的两根流路的端部连接。
该比较试验1的处理条件与评价试验1的处理条件相同。因而，在比较试验1中，与评价试验1同样地针对每个晶圆W变更了NH3气体的流量和HF气体的流量。在该比较试验1中，将设定有与评价试验1-1、1-2、1-3、1-4、1-5同样的NH3气体的流量和HF气体的流量的试验分别设为比较试验1-1、1-2、1-3、1-4、1-5。
下述的表1是汇总评价试验1、比较试验1的结果的表。若观察蚀刻的均匀性，则在NH3气体的流量和HF气体的流量相同的条件下，评价试验1的蚀刻的均匀性比比较试验1的蚀刻的均匀性高。因而，认为：在评价试验1中，与比较试验1相比，从水平气体流路51、52供给来的各气体较充分地混合。
【表1】
Figure BDA0001329675130000161
另外，若观察在比较试验1-1～比较试验1-5中获得的表示蚀刻量的分布的晶圆W的各图像，对于晶圆W的面内的各部处的蚀刻量的关系，确认到比较大的偏差。换言之，对于晶圆W的面内的蚀刻量比较大的区域的位置和蚀刻量比较小的区域的位置，每个晶圆W的偏差比较大。作为代表，将比较试验1-3、1-4的结果分别表示在图11、图12中，在这些图11、图12中，在晶圆W的面内，对蚀刻量比较低的区域标注斜线来表示，对蚀刻量比较高的区域标注灰度等级来表示。
不过，若观察在评价试验1-1～1-5中获得的表示蚀刻量的分布的晶圆W的各图像，则对于晶圆W的面内的蚀刻量比较大的区域的位置和蚀刻量比较小的区域的位置，每个图像的偏差比较小。作为代表，将评价试验1-3、1-4的结果分别表示在图13中。在该图13中，与图11、图12同样地在晶圆W的面内，蚀刻量比较低的区域标注斜线来表示，蚀刻量比较高的区域标注灰度等级来表示。
在向水平气体流路51、52供给的NH3气体的流量和HF气体的流量变化、向晶圆W的面内供给的这些NH3气体和HF气体的量变化了的情况下，向晶圆W的特定的区域中供给的NH3气体和HF气体的量变化。不过，只要从水平气体流路51、52分别供给的气体被充分地混合而向晶圆W供给，则向特定的区域供给的NH3气体和HF气体的量相对于向其他区域供给的NH3气体和HF气体的量的比例不变化。也就是说，只要从水平气体流路51、52分别供给的气体被充分地混合而向晶圆W供给，在晶圆W的面内，蚀刻量比较大的区域的位置和蚀刻量比较小的区域的位置在晶圆W间一致。因而，从表示蚀刻量的分布的图像也确认到：评价试验1与比较试验1相比，较充分地进行了气体的混合。

Claims (8)

1.一种气体处理装置，其特征在于，
该气体处理装置具备：
载置部，其设置于要形成真空气氛的处理容器内，用于载置基板；
第1气体流路，从第1气体供给机构向其上游侧供给第1气体，其下游侧分支而构成多个第1分支路径；
第2气体流路，从第2气体供给机构向其上游侧供给第2气体，其下游侧分支而构成多个第2分支路径；
环状的混合室，所述多个第1分支路径的各下游端与所述混合室的周向上的彼此分开的第1位置连接，所述多个第2分支路径的各下游端与所述混合室的周向上的彼此分开的第2位置连接，并且排出路径与所述混合室连接，所述混合室用于使从所述第1分支路径和所述第2分支路径分别向所述排出路径流动的所述第1气体和所述第2气体混合而生成混合气体；
气体喷出部，其用于将从所述排出路径供给的所述混合气体向所述基板喷出而对该基板进行处理。
2.根据权利要求1所述的气体处理装置，其特征在于，
所述第1位置和所述第2位置是相同的位置。
3.根据权利要求1或2所述的气体处理装置，其特征在于，
所述排出路径连接于所述混合室的周向上的与所述第1位置和所述第2位置分开的位置。
4.根据权利要求1或2所述的气体处理装置，其特征在于，
所述第1气体流路以及所述第2气体流路与所述混合室的上部侧连接，
所述排出路径与该混合室的下部侧连接。
5.根据权利要求1或2所述的气体处理装置，其特征在于，
所述气体喷出部和所述排出路径设置有多个，
在所述处理容器的顶部的下部侧设置有气体喷头，该气体喷头具备与所述载置部相对的平坦面和在该平坦面形成的多个气体喷出口，
各所述气体喷出部设为，向在所述处理容器的顶部与所述气体喷头之间形成的气体扩散空间分别沿着横向喷出气体。
6.根据权利要求1或2所述的气体处理装置，其特征在于，
所述第1气体供给机构构成为，使构成所述第1气体的第1非活性气体和第1处理气体分别独立地向该第1气体流路供给，
所述第2气体供给机构构成为，使构成所述第2气体的第2非活性气体和第2处理气体分别独立地向该第2气体流路供给，
该气体处理装置设置有控制部，该控制部输出控制信号，以便在所述第1非活性气体、所述第2非活性气体分别向所述第1气体流路、所述第2气体流路彼此并行地并连续地供给的期间，所述第1处理气体、所述第2处理气体分别向所述第1气体流路、所述第2气体流路断续地供给。
7.一种气体处理方法，其特征在于，
该气体处理方法具备：
将基板载置于载置部的工序，该载置部设置于要形成真空气氛的处理容器内；
从下游侧分支而构成多个第1分支路径的第1气体流路的上游侧供给第1气体的工序；
从下游侧分支而构成多个第2分支路径的第2气体流路的上游侧供给第2气体的工序；
向环状的混合室供给第1气体和第2气体、使该第1气体和第2气体从第1位置和第2位置向与所述混合室连接的排出路径流动、从而该第1气体和第2气体混合而生成混合气体的工序，所述多个第1分支路径的各下游端与所述混合室的周向上的彼此分开的所述第1位置连接，所述多个第2分支路径的各下游端与所述混合室的周向上的彼此分开的所述第2位置连接；
将从所述排出路径供给的所述混合气体从气体喷出部向所述基板喷出来对该基板进行处理的工序。
8.一种存储介质，其是存储有对基板进行气体处理的气体处理装置所使用的计算机程序的存储介质，其特征在于，
所述计算机程序实施权利要求7所述的气体处理方法。
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