JP2007335755A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板面内にわたって均一に基板の処理を行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理を行う処理室１１内に、基板１３が載置される基板支持部１２が設けられる。基板支持部１２と対向する処理室１１上部には、シャワーヘッド１４が配置される。シャワーヘッド１４は、内部に中空部２３を有するとともに基板支持部１２に載置された基板１３と対向する面に複数のガス噴出孔２４が形成されたガス拡散板２２を有する。ガス供給手段とシャワーヘッド１４との間には、ガス供給手段から供給されたガスを処理ガス２１としてシャワーヘッド１４へ供給するガス混合部２０が設けられる。ガス混合部２０とシャワーヘッド１４の中空部２３との間が複数のガス供給路１５により接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学気相成長装置を用いた膜形成やドライエッチング装置による微細加工等の基板処理に関し、特に、シャワーヘッドを通じて処理室内にガスを供給する基板処理装置および基板処理方法に関する。

近年、半導体集積回路装置の高集積化および低消費電力化のため、素子パターンの微細化がますます進められている。また、スループットの向上や製造コスト削減のため、半導体基板の大口径化も進められている。素子パターンの微細化や半導体基板の大口径化に対応するため、成膜装置には、半導体集積回路装置を構成する絶縁膜や導電膜を、半導体基板の全面にわたって均一な膜厚で形成できることが求められている。また、エッチング装置には、半導体基板上に形成された絶縁膜や導電膜を、半導体基板の全面にわたって均一に加工できることが求められている。

例えば、半導体基板上にシリコン酸化膜やポリシリコン等の薄膜を形成する成膜装置として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置が広く用いられている。図６は、従来のＣＶＤ装置の一例を示す縦断面図である。図６に示すＣＶＤ装置は、半導体基板の大口径化に伴って、近年多用されている枚葉式の装置である。また、ここでは熱ＣＶＤ装置を示している。

図６に示すように、従来のＣＶＤ装置１１０は、処理室１１１内に、処理対象の基板１１３が載置される基板支持部１１２を備えている。処理室１１１上部の基板支持部１１２と対向する位置には、円盤状のシャワーヘッド１１４が設けられている。シャワーヘッド１１４は中空構造を有しており、その中空部１２３にガス混合部１２０からガス供給管１１５を通じて処理ガスが導入される。ガス混合部１２０には、図示しないガス供給手段から材料ガス１１６が供給されるガス配管１１８および材料ガス１１７が供給されるガス配管１１９が接続されている。材料ガス１１６および材料ガス１１７は、ガス混合部１２０で混合され、処理ガス１２１としてシャワーヘッド１１４へ供給される。

図７は、図６に示すＸ−Ｘ線における横断面図である。図７において、シャワーヘッド１１４はその外形のみを実線で示している。図７に示すように、ガス供給管１１５はシャワーヘッド１１４の中心に１つだけ接続されている。

また、基板支持部１１２と対向するシャワーヘッド１１４の構成面（図６では下面）には複数のガス噴出孔１２４が形成されたガス拡散板１２２が配設されている。ガス拡散板１２２は、シャワーヘッド１１４と一体に成形することも可能であるが、製造およびメンテナンスを容易とするために、ガス拡散板１２２はシャワーヘッド１１４から分離可能な別の部品となっていることが多い。

さらに、処理室１１１の下部には排気口１２５が設けられており、ポンプ（図示省略）によって処理室１１１内のガスが排気できるようになっている。また、基板支持部１１２は、載置された半導体基板１１３の温度を調整するためのヒータ（図示省略）を内蔵している。

以上のような構成の従来のＣＶＤ装置１１０を用いて薄膜形成を行う場合、まず、基板１１３が基板支持部１１２上に載置され、基板１１３の温度が基板支持部１１２のヒータにより所定温度まで加熱される。基板１１３の温度が所定温度に到達すると、ガス配管１１８およびガス配管１１９を通じて成膜に使用される材料ガス１１６および材料ガス１１７がガス混合部１２０に導入される。ガス混合部１２０で生成された混合ガスは処理ガス１２１としてガス供給管１１５を通じてシャワーヘッド１１４の中空部１２３に導入される。このとき、処理室１１１の内部は排気口１２５を通じて排気され、処理室１１１の内部圧力が所定の圧力に維持されている。

シャワーヘッド１１４内に導入された処理ガス１２１は、ガス拡散板１２２によって中空部１２３内で水平方向に分散される。分散された処理ガス１２１は、ガス噴出孔１２４から基板１１３に向けて噴出され、基板１１３上に薄膜が形成される。

以上のようなガス拡散板１２２を採用したＣＶＤ装置は、例えば、後掲の特許文献１に開示されている。また、開口径が異なるガス噴出孔を有するガス拡散板を備えたドライエッチング装置が後掲の特許文献２に開示されている。特許文献２では、ガス拡散板の中心から所定範囲内のガス噴出孔の開口径を、その外側の領域のガス噴出孔の開口径よりも小さくすることで、エッチング均一性を向上させることができるとされている。
特開２０００−２７３６３８号公報 特開平０６−２０４１８１号公報

しかしながら、素子パターンの微細化に伴って、半導体集積回路装置を歩留まり良く製造するために、より精密な膜厚均一性が要求される状況下では、上記従来のＣＶＤ装置では、その要求を満足する膜厚均一性を有する膜を堆積することが困難になる。

例えば、図６に示すＣＶＤ装置が備えるガス拡散板１２２が、その全面に一様な密度で形成されたガス噴出孔１２４を有する場合、基板１１３上の堆積膜の膜厚は基板の中央付近に比べて周縁部が薄くなる傾向にある。これは、処理ガス１２１が、ガス拡散板１２２の中央部に対向する位置から導入されていることに起因する。すなわち、中空部１２３の周縁部には、ガス供給管１１５を通じて中空部１２３の中央部に供給された処理ガス１２１が拡散することにより供給される。このため、中空部１２３内において、周縁部の処理ガス１２１の圧力は中央部の材料ガス１２１の圧力よりも低くなる。したがって、ガス拡散板１２２周縁部のガス噴出孔１２４では、中央部におけるガス噴出孔１２４よりも少ない流量の処理ガス１２１が噴出される。この結果、基板１１３の周縁部における堆積膜の膜厚は中央付近における膜厚よりも薄くなる。

このような基板に供給される処理ガスの量の不均一を解消することを目的として、上記特許文献２の技術が提案されている。特許文献２はエッチング装置を対象とした技術であるが、ガス拡散板を通じて基板に処理ガスを供給する構成は、ＣＶＤ装置と同一である。特許文献２に記載された技術によれば、異なる開口径のガス噴出孔１２４をガス拡散板１２２上に適切に配置することにより、基板全面にわたって均一に処理ガスを供給することができるとされている。

しかしながら、特許文献２には、ガス拡散板の中心から所定範囲内のガス噴出孔の開口径を、その外側の領域のガス噴出孔の開口径よりも小さくしているにも関わらず、エッチング均一性が劣化している事例が記載されている。すなわち、ガス噴出孔の開口径および開口径の分布を調整する場合、微小な調整であっても基板面内におけるエッチング均一性が敏感に変動するのである。このため、特許文献２に開示された技術を適用する場合には、ガス噴出孔の開口径およびガス噴出孔の配列を実験的に最適化する作業が必要となる。

また、本願発明者らの実験によると、特許文献２に開示された技術を、ＣＶＤ装置に適用した場合、ガス噴出孔の開口径を極めて精度良く（例えば、０．０１ｍｍ以下の精度）加工しなければならないことが判明した。通常、ガス噴出孔の加工には、ドリルが使用されるが、このような加工精度が保証されるドリルを入手することは困難である。このため、このような加工を施したガス拡散板は非常に高価になり、半導体集積回路装置の製造コストを増大させてしまう。

以上のことから、特許文献２に開示された技術は、例えば、大口径（例えば、３００ｍｍ）の基板に対して、０.２５μｍ以下の寸法を有する素子パターンを含む微細な半導体集積回路装置を製造する基板処理装置に適用する技術としては、不十分な技術であるといえる。

本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、基板面内において均一に基板処理を行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、処理室内に収容された基板の処理を行う基板処理装置を前提としている。ここで、基板処理とは、例えば、ＣＶＤ法等による成膜やドライエッチング等を含むが、特に限定するものではない。そして、本発明に係る基板処理装置は、基板処理を行う処理室内に、基板が載置される基板支持部を備えている。基板支持部と対向する位置には、シャワーヘッドが配置されている。当該シャワーヘッドは、内部に中空部を有するとともに基板支持部に載置された基板と対向する面に複数のガス噴出孔が形成されたガス拡散板を有している。ガス供給手段とシャワーヘッドとの間には、ガス供給手段から供給されたガスを処理ガスとしてシャワーヘッドへ供給するガス混合部が設けられている。そして、複数のガス供給路が、ガス混合部とシャワーヘッドの中空部との間を接続している。

本構成によれば、処理ガスは複数のガス供給路を通じてシャワーヘッドに供給される。このため、シャワーヘッドにおいて、処理ガスの流入位置からガス拡散板の最外周までの距離が、従来に比べて短くなる。したがって、従来に比べて、シャワーヘッド周縁部における処理ガスの圧力低下が小さくなる。この結果、シャワーヘッド内で中央部と周縁部の差圧が小さくなり、ガス噴出孔から基板に向けて噴出される処理ガスの量をガス拡散板の全面で均一にすることができる。これにより、基板面内において均一に基板処理を行うことができる。

上記構成において、シャワーヘッドと基板支持部との間に、基板支持部に載置された基板と対向する面に複数のガス噴出孔が形成されたガス拡散板を有する隔壁をさらに備えてもよい。これにより、シャワーヘッド内における中央部と周縁部の差圧をさらに小さくすることができる。このため、基板面内において、より均一な基板処理を行うことができる。

また、上記複数のガス供給路は、隣接するガス供給路間の距離が等しい状態で、シャワーヘッドの、ガス拡散板と対向する構成面に接続することが好ましい。シャワーヘッドの、ガス拡散板と対向する構成面が円形である場合、複数のガス供給路は当該円形面の中心と外縁とに接続することができる。この場合、複数のガス供給路は、シャワーヘッドの中空部の外周に内接する正６角形を構成する各辺の中点で接続することができる。このようにすると、中空部内の任意位置と当該位置に最も近いガス供給管の接続部との最大距離が、ガス供給管が１つである場合の半分となり、従来に比べて基板処理を均一に行うことができる。なお、シャワーヘッドおよび隔壁のガス拡散板は着脱自在であることが好ましい。

一方、他の観点では、本発明は、処理室内に収容された基板の処理を行う基板処理方法を提供することができる。すなわち、本発明に係る基板処理方法では、まず、処理室内に基板が設置される。次いで、複数のガス流としてシャワーヘッド内に導入された処理ガスが、基板と対向するシャワーヘッドの構成面に形成された複数のガス噴出孔を通じて処理室内に供給される。そして、供給された処理ガスを用いて基板処理が行われる。本方法によれば、基板面内で基板処理を均一に行うことができる。

また、さらに均一な基板処理を可能とするために、上記処理ガスを、シャワーヘッドと基板との間に配置された、基板と対向する面に複数のガス噴出孔を有する隔壁を通じて処理室内に供給してもよい。なお、隣接するガス流間の距離は等しいことが好ましい。また、複数のガス流が、シャワーヘッドの、ガス噴出孔と対向する構成面を通じてシャワーヘッド内に導入されてもよい。当該構成面が円形である場合、複数のガス流を当該円形面の中心と外縁とからシャワーヘッド内に導入してもよい。この場合、複数のガス流は、シャワーヘッド内の空間の外周に内接する正６角形を構成する各辺の中点からシャワーヘッド内に導入することが好ましい。

本発明によれば、シャワーヘッドから基板に向けて基板全面に均一に処理ガスを供給することができる。このため、成膜やエッチング等の基板処理を基板全面にわたって均一に行うことができる。

また、本発明では、シャワーヘッドを加工する際に、ガス噴出孔の開口径や配列を最適化する手法のような高い加工精度を必要としない。このため、大口径の基板に微細な素子パターンを形成する場合にも容易に適用することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、熱ＣＶＤ装置として本発明を具体化している。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＶＤ装置１０の内部構造を模式的に示す縦断面図である。本実施形態のＣＶＤ装置１０は、図６に示した従来のＣＶＤ装置１１０と、シャワーヘッドとガス混合部との接続構造が異なっている。

図１に示すように、ＣＶＤ装置１０は、処理室１１内に基板支持部１２を備える。基板支持部１２上には、処理対象となる基板１３が載置される。基板支持部１２は、載置された基板１３の温度を所定温度に調整するための図示しないヒータを内蔵している。

処理室１１上部の基板支持部１２と対向する位置には、円盤状のシャワーヘッド１４が設けられている。シャワーヘッド１４は、中空構造を有しており、その中空部２３に処理ガス２１が供給される。なお、本実施形態では、中空部２３は円柱形状を有している。

処理ガス２１はガス混合部２０において生成される。ガス混合部２０には、他端に図示しないガス供給手段が接続されたガス配管１８、１９が接続されている。ここでは、流量制御された材料ガス１６がガス配管１８からガス混合部２０に導入され、流量制御された材料ガス１７がガス配管１９からガス混合部２０に導入される。

さて、本実施形態のＣＶＤ装置１０では、ガス混合室２０とシャワーヘッド１４とが、複数のガス供給管１５により接続される。図２は、図１に示すＹ−Ｙ線における横断面図である。図２では、シャワーヘッド１４の外形を実線で示し、中空部２３の外形を破線で示している。

図２に示すように、ガス供給管１５は、シャワーヘッド１４の中心と外縁部とに接続されている。ここでは、シャワーヘッド１４の外縁部におけるガス供給管１５の接続位置は、中空部２３の外周に内接する正６角形を構成する各辺の中点である。このような配置でガス供給管１５をシャワーヘッド１４に接続することにより、隣接するガス供給管１５間の距離は全て同一になる。また、この配置によれば、各ガス供給管１５の接続位置を中心として、中空部２３の半径を直径とする７つの円４１（図２に破線で示す）内に中空部２３の全域が含まれる。すなわち、平面視において、処理ガス２１の導入位置から中空部２３内の任意位置までの最大距離が中空部２３の半径の１／２になっている。したがって、本構成によれば、シャワーヘッド１４の中心のみから処理ガスを供給する従来構成と比較して、処理ガスの導入位置から中空部内の任意位置までの最大距離を１／２にすることができる。なお、ガス混合室２０から各ガス供給管１５を通じてシャワーヘッド１４に至るまでの各ガス供給路は、ガスコンダクタンスが等しいことが好ましい。これにより、処理ガス２１は各ガス供給管１５からシャワーヘッド１４内に均一にガスが導入される。

一方、基板支持部１２と対向する、シャワーヘッド１４の構成面（図１では下面）には複数のガス噴出孔２４が形成されたガス拡散板２２が配設されている。ガス拡散板２２は、シャワーヘッド１４と一体に成形することも可能であるが、本実施形態では、製造およびメンテナンスを容易とするために、ガス拡散板２２をシャワーヘッド１４から分離可能な構成を採用している。

なお、処理室１１の下部には排気口２５が設けられており、ポンプ（図示省略）によって処理室１１内のガスが排気される。基板処理中は、排気口２５からの排気量を調整することにより、処理室１１内は所定の圧力に保持される。また、図示を省略しているが、基板１３は処理室１１の側面に開閉可能に設けられた搬入出口を通じて処理室１１内に搬入される。そして、処理が完了した基板１３は、当該搬入出口を通じて処理室１１の外部に搬出される。

本実施形態のＣＶＤ装置１０によれば、処理ガス２１の導入位置から中空部内の任意位置までの最大距離が従来構造の１／２になる。このため、従来構造に比べて、中空部２３外縁部における処理ガス２１の圧力低下が小さくなり、中空部２３内での中央部と周縁部の差圧が小さくなる。したがって、ガス拡散板２２の面内でガス噴出孔２４を通じて処理室１１に噴出される処理ガス２１の量に差が発生することを抑制できる。特に、本実施形態では、隣接するガス供給管１５間の距離を同一にしているため、処理ガス２１はシャワーヘッド１４内へ一様に供給することができる。この結果、基板１３に対して、処理ガス２１を従来に比べて均一に供給することができ、基板処理を基板全面にわたって均一に行うことができる。

上記ＣＶＤ装置１０を用いて薄膜形成を行う場合、まず、処理対象の基板１３が基板支持部１２上に載置される。基板支持部１２が内蔵するヒータの加熱により基板１３の温度が所定温度に到達すると、ガス配管１８およびガス配管１９を通じて成膜に使用される材料ガス１６および材料ガス１７がガス混合部２０に導入される。ガス混合部２０で生成された混合ガスは処理ガス２１として各ガス供給管１５を通じてシャワーヘッド１４の中空部２３に導入される。このとき、処理室１１内のガスは排気口２５を通じて排気され、処理室１１内が所定の圧力に維持されている。

シャワーヘッド１４内に導入された処理ガス２１は、ガス拡散板２２によって中空部２３内で水平方向に分散される。分散された処理ガス２１は、ガス噴出孔２４から基板１３に向けて噴出され、基板１３上に薄膜が形成される。

例えば、シリコン酸化膜を成膜する場合、材料ガス１６としてＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）ガスが使用され、材料ガス１７としてオゾンガスが使用される。この場合、基板１３の温度を４００℃とすることにより、ＴＥＯＳガスとオゾンガスとの反応により、基板１３上にシリコン酸化膜が堆積する。

図３は、ＣＶＤ装置１０を用いて成膜したシリコン酸化膜の膜厚分布を示す図である。図３において、縦軸は膜厚に対応し、横軸は基板１３の中心からの距離に対応する。ここでは、基板１３の直径上の一方向を正方向とし、他方向を負方向として距離を示している。また、図３では、ＣＶＤ装置１０により成膜したシリコン酸化膜の膜厚分布Ａを実線で示し、従来のＣＶＤ装置により成膜したシリコン酸化膜の膜厚分布Ｂを破線で示している。

図３より、本実施形態の膜厚分布Ａは、従来技術による膜厚分布Ｂに比べて膜厚均一性が向上していることが理解できる。ここで、膜厚均一性を、同一の基板面内における最大膜厚と最小膜厚との差を平均膜厚の２倍によって割った値として定義する。このような膜厚均一性は、従来の膜厚分布Ｂが３％を越えているのに対し、本実施形態の膜厚分布Ａは１．５％である。

以上のように、本実施形態によれば、ガス噴出孔２４から噴出される処理ガス２１の量を、ガス拡散板２２の全面にわたって従来よりも均一にすることができる。このため、基板面内において均一な基板処理を実現することができる。

また、本実施形態では、複数のガス供給管１５をシャワーヘッドに接続する加工を行うに際し、要求される加工精度が比較的低い。すなわち、シャワーヘッドを加工する際に、ガス噴出孔の開口径や配列を最適化する従来技術のような高い加工精度を必要としない。このため、大口径の基板に微細な素子パターンを形成する場合であっても、容易に適用することができる。

さらに、本実施形態によれば、上述のように優れた膜厚均一性を有する膜を形成することができる。このため、基板上に形成された膜に対してＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法によって表面の平坦化を行う場合に特に好適である。例えば、基板上に形成した、シリコン酸化膜や有機系のシリケート膜からなる層間絶縁膜や、コンタクトプラグを形成するためにタングステン金属膜等が３％以下の膜厚均一性を有しているため、極めて非常に加工制御性に優れた平坦化を実施することができる。

（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置および基板処理方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るＣＶＤ装置３０の内部構造を模式的に示す縦断面図である。本実施形態のＣＶＤ装置３０は、第１の実施形態のＣＶＤ成長装置１０の構成に加えて、シャワーヘッド１４と基板支持部１２との間に隔壁を備えている。他の構成は、第１の実施形態のＣＶＤ装置１０と同一であるため、第１の実施形態を同一の構成要素には図１と同一の符号を付し、以下での詳しい説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態のＣＶＤ装置３０には、シャワーヘッド１４と基板支持部１２との間に隔壁３１を備える。隔壁３１は、基板支持部１２に載置された基板１３に対向する面に、複数のガス噴出孔３４を有するガス拡散板３２を備えている。隔壁３１は、ガス拡散板３２と一体に構成されていてもよいが、ガス拡散板２２と同様に、ガス拡散板３２は着脱可能であることが好ましい。また、ガス拡散板３２は、ＣＶＤ装置３０に装着する際に、ガス拡散板３２のガス噴出孔３４とシャワーヘッド１４のガス拡散板２２のガス噴出孔２４とが平面視において重なることのない状態で装着される。

本構成によれば、各ガス供給管１５を通じてシャワーヘッド１４内に導入された処理ガス２１は、ガス拡散板２２によって中空部２３内で水平方向に分散される。分散された処理ガス２１は、ガス噴出孔２４から基板１３の方向に向けて噴出される。ガス噴出孔２４から噴出された処理ガス２１は、ガス拡散板３２によって、シャワーヘッド１４と隔壁３１との間の空間内で水平方向に分散される。分散された処理ガス２１は、ガス噴出孔３４から基板１３に向けて噴出され、基板１３上に薄膜が形成される。

本構成によれば、シャワーヘッド１４から噴出された処理ガス２１が空間３３においてさらに分散されるため、空間３３内での中央部と周縁部の差圧が、第１の実施形態の中空部２３における中央部と周縁部の差圧に比べてさらに小さくなる。したがって、ガス拡散板３２の面内でガス噴出孔３４を通じて処理室１１に噴出される処理ガス２１の量に差が発生することをより抑制することができる。この結果、基板１３に対して、処理ガス２１を第１の実施形態によりもさらに均一に供給することができ、基板処理を基板全面にわたって均一に行うことができる。

上記ＣＶＤ装置３０を用いて薄膜形成を行う場合、第１の実施形態と同様に、まず、処理対象の基板１３が基板支持部１２上に載置され、基板支持部１２が内蔵するヒータにより加熱される。基板支持部１２が内蔵するヒータの加熱により基板１３の温度が所定温度に到達すると、ガス配管１８、１９を通じて成膜に使用される材料ガス１６、１７がガス混合部２０に導入される。ガス混合部２０で混合された処理ガス２１は、各ガス供給管１５を通じてシャワーヘッド１４の中空部２３に導入される。中空部２３内に導入された処理ガス２１は、ガス拡散板２２によって中空部２３内で水平方向に分散される。分散された処理ガス２１は、各ガス噴出孔２４から空間３３に導入される。空間３３に導入された処理ガス２１は、ガス拡散板３２によって空間３３内で水平方向に分散され、各ガス噴出孔３４から基板１３に向けて噴出され基板１３上に薄膜が形成される。

図５は、ＣＶＤ装置３０を用いて、ＴＥＯＳガスおよびオゾンガスを原料として成膜したシリコン酸化膜の膜厚分布を示す図である。図５では、図３と同様に、縦軸が膜厚に対応し、横軸が基板１３の中心からの距離に対応している。また、図５では、ＣＶＤ装置３０により成膜したシリコン酸化膜の膜厚分布Ｃを実線で示し、従来のＣＶＤ装置により成膜したシリコン酸化膜の膜厚分布Ｂを破線で示している。

図５より、本実施形態の膜厚分布Ｃは、従来技術による膜厚分布Ｂに比べて膜厚均一性が向上していることが理解できる。第１の実施形態にて定義した膜厚均一性は、従来の膜厚分布Ｂが３％を越えているのに対し、本実施形態の膜厚分布Ｃは１．２％である。

以上のように、本実施形態によれば、各ガス噴出孔３４から噴出される処理ガス２１の量が、第１の実施形態よりもさらに均一にすることができる。このため、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、基板面内においてさらに均一な基板処理を実施できるという効果を得ることができる。

なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記説明では、基板処理装置として、熱ＣＶＤ装置を例示したが、本発明はプラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置、各種のアッシング装置、その他のプラズマ表面処理装置、および表面ガス処理装置等にも適用可能である。すなわち、本発明は、シャワーヘッドを介して処理室内に処理ガスを供給し、基板処理を行ういかなる基板処理装置に対しても適用することができる。これにより、第１および第２の実施形態として説明した、成膜の際の膜厚均一性に限らず、例えば、エッチング速度、エッチング量、アッシング量、および被膜成長量等についても、基板面内の均一性を向上させることができる。例えば、基板面内における均一性を３％以下とすることができる。

また、上記ではガス供給路（ガス流）が７つである事例を説明したが、ガス供給路の数および配置は、これらに限定されるものではない。基板の直径、基板処理の種類および基板処理の条件等に応じて任意に設計可能である。さらに、上記では、２種の材料ガスを混合した処理ガスを使用する事例を説明したが、混合するガスの種類は任意である。また、複数のガスを混合することは必須ではなく、１種類のガスを反応室に供給する場合であっても同様の効果を得ることができる。

さらにいえば、本発明の基板処理装置および基板処理方法は、特に、大口径の基板（例えば、口径が２００ｍｍ〜３００ｍｍ等）を処理する際に顕著な効果を有している。すなわち、基板の大口径化に伴って、シャワーヘッドおよびガス拡散板も大口径化するため、ガス拡散板の中央部と外縁部との処理ガスの圧力差が大きくなり、面内均一性は悪化する傾向にある。本発明によれば、このような場合であっても、容易に圧力差の影響を緩和し、ガス拡散板面内における処理ガスの噴出量を均一にすることができる。

本発明は、基板面内にわたって均一な基板処理を行うことができるという効果を有し、ガス拡散板を有する基板処理装置やガス拡散板を使用する基板そり方法等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の内部構造を示す縦断面図 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給管の配置を示す横断面図 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置により堆積した膜の膜厚分布を示す図 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の内部構造を示す縦断面図 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置により堆積した膜の膜厚分布を示す図 従来の基板処理装置を示す縦断面図 従来の基板処理装置が備えるガス供給管の配置を示す横断面図

符号の説明

１０、３０ ＣＶＤ装置
１１ 処理室
１２ 基板支持部
１３ 基板
１４ シャワーヘッド
１５ ガス供給管（ガス供給路）
１６ 材料ガス
１７ 材料ガス
１８ ガス配管
１９ ガス配管
２０ ガス混合部
２１ 処理ガス（ガス流）
２２ ガス拡散板
２３ 中空部
２４ ガス噴出孔
２５ 排気口
３１ 隔壁
３２ ガス拡散板
３４ ガス噴出孔

Claims (13)

1. 処理室内に収容された基板の処理を行う基板処理装置において、
   処理室内に設けられ、基板が載置される基板支持部と、
   前記基板支持部と対向する位置に設けられ、内部に中空部を有するとともに前記基板支持部に載置された基板と対向する面に複数のガス噴出孔が形成されたガス拡散板を有するシャワーヘッドと、
   ガス供給手段とシャワーヘッドとの間に介在され、ガス供給手段から導入されたガスを、前記処理ガスとしてシャワーヘッドへ供給するガス混合部と、
   前記ガス混合部と前記シャワーヘッドの中空部とを接続する複数のガス供給路と、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記シャワーヘッドと基板支持部との間に、前記基板支持部に載置された基板と対向する面に複数のガス噴出孔が形成されたガス拡散板を有する隔壁をさらに備えた請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記複数のガス供給路が、隣接するガス供給路間の距離が等しい状態で、前記シャワーヘッドの、前記ガス拡散板と対向する構成面に接続された請求項１または請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記シャワーヘッドの、前記ガス拡散板と対向する構成面が円形であり、前記複数のガス供給路が当該円形面の中心と外縁とに接続された請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記複数のガス供給路が、前記シャワーヘッドの中空部の外周に内接する正６角形を構成する各辺の中点に接続された請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記シャワーヘッドのガス拡散板が着脱自在である請求項１記載の基板処理装置。
7. 前記シャワーヘッドおよび前記隔壁のガス拡散板が着脱自在である請求項２記載の基板処理装置。
8. 処理室内に収容された基板の処理を行う基板処理方法において、
   処理室内に基板を配置するステップと、
   複数のガス流としてシャワーヘッド内に導入された処理ガスを、シャワーヘッドの、前記基板と対向する構成面に形成された複数のガス噴出孔を通じて処理室内に供給することにより基板処理を行うステップと、
   を含むことを特徴とする基板処理方法。
9. 前記処理ガスが、前記シャワーヘッドと前記基板との間に配置された、前記基板と対向する面に複数のガス噴出孔を有する隔壁を通じて処理室内に供給される請求項８記載の基板処理方法。
10. 隣接する前記ガス流間の距離が等しい請求項８または請求項９記載の基板処理方法。
11. 前記複数のガス流が、前記シャワーヘッドの、前記ガス噴出孔と対向する構成面を通じてシャワーヘッド内に導入される請求項１０記載の基板処理方法。
12. 前記シャワーヘッドの、前記ガス噴出孔と対向する構成面が円形であり、前記複数のガス流が当該円形面の中心と外縁とからシャワーヘッド内に導入される請求項１１記載の基板処理方法。
13. 前記複数のガス流が、前記シャワーヘッド内の空間の外周に内接する正６角形を構成する各辺の中点からシャワーヘッド内に導入される請求項１２記載の基板処理方法。
    
    

Images