TW201600627A - 基板處理裝置 - Google Patents

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福島講平
尾崎徹志
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Abstract

本發明旨在提供一種基板處理裝置，對基板供給處理氣體，以進行處理，其特徵在於包含：電極，為對該處理氣體供給電力，活化該處理氣體，而沿該基板固持具之長度方向延伸設置；構造物，在排列有該基板之高度區域，沿該基板固持具之長度方向延伸設置於該反應容器內；及排氣口，用來使該反應容器內真空排氣；且該構造物，配置於：俯視觀察該反應容器時，自該反應容器之中心部觀察，朝該電極中最接近該構造物之部位之左方向或右方向分別遠離40度以上之區域。

Description

基板處理裝置
本發明，係關於一種基板處理裝置，在呈真空氛圍之縱型反應容器內，對由基板固持具呈棚架狀固持之基板，供給處理氣體，以進行處理。
已知可於縱型熱處理裝置之反應容器內，使用由電漿活化之處理氣體，對由晶圓舟呈棚架狀固持之半導體晶圓（以下稱「晶圓」），進行處理。例如，已知一手法，對晶圓交互供給「原料氣體，和與原料氣體反應而形成反應生成物之反應氣體」，使用所謂ALD（Atomic Layer Deposition）法使SiO2 膜成膜時，活化該反應氣體以促進與原料之反應。
另一方面，於該晶圓舟之上部側與下部側多半載置有擋片晶圓，置放此擋片晶圓並直接實施複數次批次處理。在擋片晶圓上累積而形成薄膜，此經累積之薄膜之膜厚在既定之厚度以上後，即清洗反應容器。然而，可觀察到「在到達預定之清洗時期前，微粒於反應容器內飛散而附著晶圓之現象」，故本案發明人等懷疑，擋片晶圓與電漿相關而成為產生微粒之要因。
該手法中，提倡一種技術，自處理容器送出被處理體之狀態下，實施氧化沖洗處理，減少沉積於處理容器之內壁之膜中Si源氣體之放出量。然而，此技術，抑制因Si源氣體與氧化種之反應產生之微粒。且其他習知方法中，已知一種技術，在利用電漿之基板處理裝置中，切換用來產生電漿之電極之熱側與接地側，施加高頻波電力。然而，此技術，抑制附著物沉積於電極之熱側，減少清洗頻度。因此，即使使用此等上述習知方法之技術，亦無法解決本發明之課題。
[發明所欲解決之課題]
本發明提倡一種技術，在縱型之反應容器內使用處理氣體對由基板固持具呈棚架狀固持之基板進行處理時，減少附著基板之微粒。 [解決課題之手段]
因此本發明中，提供一種基板處理裝置， 於呈真空氛圍之縱型之反應容器內，對「由基板固持具呈棚架狀固持，直徑在300mm以上之複數之半導體晶圓亦即基板」，供給處理氣體，以進行處理， 其特徵在於包含： 電極，為對該處理氣體供給電力以活化該處理氣體，而沿該基板固持具之長度方向延伸設置； 構造物，在排列有該基板之高度區域，沿該基板固持具之長度方向延伸設置於該反應容器內；及 排氣口，用來使該反應容器內真空排氣；且 該構造物，配置於：俯視觀察該反應容器時，自該反應容器之中心部觀察，朝該電極中最接近該構造物之部位之左方向或右方向分別遠離40度以上之區域。
且本發明中，提供一種基板處理裝置， 於呈真空氛圍之縱型之反應容器內，對由基板固持具呈棚架狀固持之複數之基板，供給處理氣體，以進行處理， 其特徵在於包含： 電極，為對該處理氣體供給電力，活化該處理氣體，而沿該基板固持具之長度方向延伸設置； 構造物，在排列有該基板之高度區域，沿該基板固持具之長度方向延伸設置於該反應容器內；及 排氣口，用來使該反應容器內真空排氣；且 該構造物，配置於：根據對該電極供給之電力的電場強度小於8.12×102 V／m之區域。
關於依本發明之第1實施形態之基板處理裝置，於下述之詳細說明，賦予大量具體詳細內容，俾可充分理解本發明。然而，孰悉該技藝者當然可在無如此之詳細說明之情形下達成本發明。其他例中，為避免各種實施形態難以理解，不詳細揭示關於公知之方法、順序、系統或構成要素。參照圖1～圖5說明之。
圖1係基板處理裝置之橫剖面圖，圖2係沿圖1之A－A線切斷之基板處理裝置之縱剖面圖，圖3係沿圖1之B－B線切斷之基板處理裝置之縱剖面圖。圖1～圖5中，1係例如以石英呈縱型之圓筒狀形成之反應容器，此反應容器1內之上部側，由石英製之頂棚板11封閉。且反應容器1之下端側，連結例如以不鏽鋼呈圓筒狀形成之岐管2。岐管2之下端作為基板送入送出口21開口，藉由設於晶舟升降部22之石英製蓋體23氣密地封閉。於蓋體23之中央部有旋轉軸24貫通設置，於其上端部搭載作為基板固持具之晶圓舟3。
該晶圓舟3，具有例如5根支柱31，支持晶圓W之外緣部，可呈棚架狀固持複數片例如111片晶圓W。此晶圓W其直徑在300mm以上，例如於晶圓舟3之晶圓排列區域之上部側（例如自最上段之晶圓起3片分）及下部側（例如自最下段之晶圓起3片分）搭載擋片晶圓DW。圖2中，晶圓舟3上的晶圓內，上部側之2片及下部側之2片係擋片晶圓DW。該晶舟升降部22可藉由未圖示之昇降機構任意昇降，該旋轉軸24可藉由作為驅動部之馬達M繞著鉛直軸任意旋轉。圖中25係隔熱單元。如此，晶圓舟3，可在將該晶圓舟3裝載於（送入）反應容器1內，以蓋體23塞住反應容器1之基板送入送出口21之處理位置，與反應容器1之下方側之送出位置之間任意昇降。
如圖1及圖2所示，於反應容器1之側壁之一部分設置電漿產生部4。此電漿產生部4，包含剖面略呈四角形狀之電漿產生室41，形成電漿產生室41，俾包覆形成於反應容器1之側壁，上下較細長之開口部12。此電漿產生室41，係使該反應容器1之側壁之一部分沿晶圓舟3之長度方向朝外側膨脹，由膨脹之壁部包圍之空間，例如於反應容器1之側壁氣密地接合例如石英製之區隔壁42，藉此構成。且如圖1所示，區隔壁42之一部分進入反應容器1之內部，於該反應容器1內區隔壁42之前面，形成供氣體通過之細長的氣體供給口43。如此電漿產生室41之一端側朝反應容器1內開口而連通。沿上下方向較長地形成該開口部12及氣體供給口43，俾例如可涵蓋由晶圓舟3支持之所有晶圓W。
且於區隔壁42之兩側壁之外側面，沿晶圓舟3之長度方向延伸而順著其長度方向（上下方向），設置相互對向之一對電漿產生用電極441、442。此等電極441、442係用來產生電容耦合電漿，自電漿產生室41觀察反應容器1時，處於右側之電極係第1電極441，處於左側之電極係第2電極442。第1及第2電極441、442，經由供電線46連接電漿產生用高頻波電源45，對此等電極441、442以30W以上200W以下例如150W之電力供給例如13.56MHz之高頻波電壓，藉此，可產生電漿。且於區隔壁42之外側，安裝例如石英所構成之絕緣保護外殼47，俾包覆區隔壁42。
且設置筒狀之隔熱體34，俾包圍反應容器1之外周，而固定於基底體35，於此隔熱體34之內側，設置例如電阻發熱體所構成之筒狀之加熱器36。加熱器36沿上下分割為例如複數段，安裝於隔熱體34之內側壁。且例如在反應容器1與加熱器36之間，如圖3所示，設置環狀之送氣埠37，自冷卻氣體供給部38朝此送氣埠37輸送冷卻氣體。又，圖2中，省略送氣埠37之圖示。
於該岐管2之側壁，插入有「用來供給作為原料氣體之矽烷類氣體例如二氯矽烷（DCS：SiH2 Cl2 ）之原料氣體供給路51」，於該原料氣體供給路51之前端部，設置原料氣體噴嘴52。原料氣體噴嘴52由例如剖面呈圓形之石英管構成，如圖2所示，於反應容器1之內部，晶圓舟3之側方，沿由晶圓舟3固持之晶圓W之排列方向延伸而垂直地設置。原料氣體噴嘴52配置於晶圓舟3附近，原料氣體噴嘴52之外面與晶圓舟3上晶圓W之外緣之距離為例如35mm，原料氣體噴嘴52之外徑為例如25mm。
且於岐管2之側壁，插入有用來供給作為反應氣體之氨（NH3 ）氣之反應氣體供給路61，於此反應氣體供給路61之前端部，設置例如石英管所構成之反應氣體噴嘴62。所謂反應氣體，係與原料氣體之分子反應而產生反應生成物之氣體，相當於本發明之處理氣體。反應氣體噴嘴62，於反應容器1內朝上方向延伸，於途中彎曲而配置於電漿產生室41內。
於原料氣體噴嘴52及反應氣體噴嘴62，形成：用來分別朝晶圓W噴吐原料氣體及反應氣體之複數之氣體噴吐孔521、621。沿噴嘴52、62之長度方向隔著既定之間隔分別形成此等氣體噴吐孔521、621，俾朝由晶圓舟3固持之晶圓W中，沿上下方向鄰接之晶圓W彼此之間之間隙噴吐氣體。
該原料氣體供給路51，隔著閥V1及流量調整部MF1連接作為原料氣體之二氯矽烷之供給源53，且藉由於閥V1之下游側分支之分支路54，隔著閥V3及流量調整部MF3連接作為取代氣體之氮氣之供給源55。且該反應氣體供給路61，隔著閥V2及流量調整部MF2連接作為反應氣體之氨氣之供給源63，且藉由於閥V2之下游側分支之分支路64，隔著閥V4及流量調整部MF4連接該氮氣之供給源55。該閥供應或停止氣體，該流量調整部調整氣體供給量，關於以下之閥及流量調整部亦相同。
且於岐管2之側壁，如圖3所示，形成用來使反應容器1內真空排氣之排氣口20，此排氣口20經由具有壓力調整部32之排氣路33，連接作為真空排氣機構之真空泵39。如此處理時反應容器1內之壓力設定在133Pa（1Torr）以下，在6.65Pa（0.05Torr）以上66.5Pa（0.5Torr）以下尤佳。且於反應容器1之內部，設置作為溫度偵測部之熱電偶71。沿上下準備複數個例如熱電偶71，俾分別偵測該分割為複數段之加熱器36負責之熱處理氛圍之溫度，在例如安裝於反應容器1之內壁之共通之石英管72之內部，沿上下設置此等複數個熱電偶71。設置此石英管72，俾於例如晶圓舟3之側方沿晶圓W之排列方向延伸。
該原料氣體噴嘴52及具有熱電偶71之石英管72，相當於本發明之構造物。此等構造物，配置於：將在該構造物與擋片晶圓DW之間異常放電之發生加以抑制之區域，亦即晶圓W之直徑在300mm以上之際，俯視觀察該反應容器1時，自該反應容器1之中心部觀察，朝電極441、442中最接近該構造物之部位之左方向或右方向分別遠離40度以上之區域。參照圖4具體說明。所謂該反應容器1之中心部，相當於由晶圓舟3載置之晶圓W之中心部C1，所謂電極441、442中最接近構造物之部位，分別相當於第1電極441之外面之中心部C2，與第2電極442之外面之中心部C3。
連結該晶圓中心部C1與第1電極441之中心部C2之直線為第1直線L1，連結該晶圓中心部C1與第2電極442之中心部C3之直線為第2直線L2，則該構造物，配置於自第1直線L1分別朝左方向或右方向遠離40度以上，且自第2直線L2分別朝左方向或右方向遠離40度以上之區域。此例中，於第1電極441之左方向，第2電極442之右方向設置電漿產生室41，故該構造物，配置於：自第1直線L2朝右方向遠離40度之直線L3，與自第2直線L2朝左方向遠離40度之直線L4之間之第1區域S1。
且原料氣體噴嘴52之位置，為抑制反應容器1內氣流之紊亂，如圖5所示，宜設於：俯視觀察反應容器1時，自該排氣口20之左右方向之中心部C5觀察該反應容器1之中心部（晶圓中心部C1），為90度以上160度以下之開口角之位置。實際上排氣口20，雖如圖3所示，設於岐管2之側壁，但圖5中為便於圖示，描繪成作為排氣口20構成反應容器1之側壁之周方向之一部分。
此例中，於自排氣口20朝右方向（逆時針旋轉）移動之位置設置原料氣體噴嘴52，故原料氣體噴嘴52宜配置於：自排氣口20之中心部C5逆時針旋轉（朝右方向）之角度θ1 在90度以上160度以下之區域。所謂該角度θ1 ，係連結晶圓中心部C1與排氣口20之中心部C5之直線L5，及連結原料氣體噴嘴52之中心部C6與晶圓中心部C1之直線L6構成之角。如此依與排氣口20之關係設定之配置區域係第2區域S2。此第2區域S2，係圖5中，分別以短劃線表示之L10與L11之間之區域。
關於此範圍較佳之理由，該角度θ1 若小於90度，因原料氣體噴嘴52接近排氣口20，即有來自原料氣體噴嘴52之氣體之噴吐方向，與來自排氣口20之氣體之排氣方向不一致，氣流紊亂，膜厚之面內及面間均一性降低之虞。且該角度θ1 若大於160度，即呈來自原料氣體噴嘴52之氣流，和排氣口20與反應氣體噴嘴62之配置所導致之氣流對衝之形態，有氣體之流速降低，成膜性能降低之虞。
接著詳述關於配置構造物於該第1區域S1之理由。本案發明人等發現，由電極441、442形成之電場分布中，於電場較強之區域配置構造物的話，疊積於擋片晶圓DW之薄膜之膜厚即較小，但附著晶圓W之微粒卻較多，依此推測關於微粒產生之機制如下。如後述，擋片晶圓DW於複數之批次處理之間，呈持續由晶圓舟3載置之狀態，故其膜厚逐漸變大。又，於電場較強之區域配置構造物的話，電場即經由構造物飛往擋片晶圓DW，在構造物與擋片晶圓DW之間發生異常放電。吾人推測，此異常放電，係如頻繁切換電漿狀態之ON、OFF般不穩定者，發生該異常放電的話，即會局部性地對擋片晶圓DW之周緣部附近的膜造成強烈的損害，該膜部分地剝離而飛散，作為微粒附著產品晶圓W。因此構造物，需配置於電場強度小到抑制該異常放電之發生之程度之區域。
圖6及圖7，係自Ansoft Corp.Maxwell SV求得之靜電場模擬結果，圖6（a），顯示對第1電極441施加自以150W之電力產生電漿之際之實測值＋500V之電壓時之電場向量，圖6（b）顯示對第1電極441施加自同實測值－500V之電壓時之電場向量。且圖7（a）顯示對第1電極441施加＋500V之電壓時之電場強度分布，圖7（b）顯示對第1電極441施加－500V之電壓時之電場強度分布。此模擬中，晶圓W之大小為直徑300mm，反應容器1之直徑為400mm，第1電極441之橫剖面之大小為15mm×2mm，反應容器1之中心部C1（晶圓中心部C1）與第1電極441之中心部C2之直線距離為425mm。
且吾人發現：於圖6及圖7以實線所示之位置P1配置原料氣體噴嘴52，實施後述之成膜處理時，附著晶圓W之微粒較少，於以虛線所示之位置P2配置原料氣體噴嘴52時，該微粒較多。且已確認：即使於位置P2配置原料氣體噴嘴52，若對電極441、442施加之電力小，該微粒亦較少。
由此可推測：於位置P1配置原料氣體噴嘴52時，可抑制該擋片晶圓DW與第1電極441、442之間異常放電之發生，但於位置P2配置原料氣體噴嘴52時，會發生該異常放電。且可推測：異常放電係依置放原料氣體噴嘴52之區域之電場強度，決定發生與否。
在此觀察電場強度分布即知，愈接近第1電極441電場強度愈大，隨著遠離第1電極441電場強度減小。因此，離第1電極441遠的位置P1之電場強度，小於離第1電極441近的位置P2之電場強度。具體而言，該位置P1之電場強度，在對第1電極441施加＋500V之電壓時，大於6.37×102 V／m，小於8.12×102 V／m。且對第1電極441施加－500V之電壓時，大於5.00×102 V／m，小於6.37×102 V／m。
該位置P2之電場強度，在對第1電極441施加＋500V之電壓時，大於1.89×103 V／m，小於3.48×103 V／m。且對第1電極441施加－500V之電壓時，大於8.12×102 V／m，小於1.89×103 V／m。
可理解：如此位置P1之電場強度小於8.12×102 V／m，故只要在電場強度小於8.12×102 V／m之區域配置原料氣體噴嘴52（構造物），即可抑制該異常放電。參照圖7（a）、（b）即知，自該反應容器1之中心部C1觀察，朝電極441、442中最接近該構造物之部位之左方向或右方向分別遠離40度以上之區域（第1區域S1），係電場強度小於8.12×102 V／m之區域。因此只要在此第1區域S1配置原料氣體噴嘴52（構造物），即可抑制該異常放電，減少微粒。所謂將構造物配置於第1區域S1，意指俯視觀察時配置構造物，俾完全收納於第1區域S1內。
且藉由將該構造物設於該第1區域S1，可抑制該異常放電，可依帕邢定律直觀地理解。所謂該帕邢定律，顯示於平行之電極間發生放電之電壓VB ，如下列（1）數式所示，係氣體壓P與電極之間隔d之積之函數，此函數描繪出圖8所示之帕邢曲線。 VB ＝f（P×d）‧‧‧（1）
圖8中，橫軸係（P×d），縱軸係發生放電之電壓VB ，顯示氮氣之資料。
如圖8所示，放電電壓VB 具有極小值，意指於此極小值附近電漿易於產生。壓力容器1內之壓力為P（Torr），電極441、442內，接近構造物之電極與該構造物之直線距離為d（cm），則本案發明人等希望，在較該極小值更朝右偏離之區域，亦即距離d較大之區域配置構造物，抑制異常放電之發生。
就如此抑制異常放電，減少微粒之發生之觀點而言，該反應容器1內之構造物，宜設於該第1區域S1，考慮到抑制例如氣流之紊亂或成膜性能之降低，該反應容器1內之構造物，設於第1區域S1與第2區域S2重疊之範圍尤佳。依以上，反應容器1內之壓力在133Pa（1Torr）以下，在6.65Pa（0.05Torr）以上66.5Pa（0.5Torr）以下尤佳，顯示晶圓W之直徑為300mm時構造物之較佳配置區域。石英管72配置於該第1區域S1，原料氣體噴嘴52，配置於「自晶圓中心部C1觀察，第1電極441之中心部C2與原料氣體噴嘴52之中心部C6構成之角θ2 （參照圖5）在40度以上110度以下之區域」尤佳。
此例中，排氣口20設於「自第1電極441朝左方向例如45度（該直線L1與直線L5構成之角為45度）之位置」，原料氣體噴嘴52設於「自第1電極441朝右方向例如50度（直線L1與直線L6構成之角θ2 為50度）之位置」。
且具有熱電偶71之石英管72，配置於：例如自最近之第2電極442例如140度（連結石英管72之中心部C7與晶圓中心部C1之直線L7和直線L3構成之角為140度）之位置。熱電偶71設於石英管72，故只要將石英管72配置於第1區域S1，熱電偶71即亦設於第1區域S1。
具有以上說明之構成之基板處理裝置，如圖1所示，連接控制部100。控制部100，由例如包含未圖示之CPU與記憶部之電腦構成，記憶部中記錄有裝有「基板處理裝置之作用，此例中，係關於在反應容器1內對晶圓W進行成膜處理時之控制之步驟（命令）群組」之程式。此程式，由例如硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡等記憶媒體儲存，自該處安裝於電腦。
接著說明關於本發明之基板處理裝置之作用。首先，將搭載有未處理之晶圓W之晶圓舟3送入（裝載於）反應容器1內，以真空泵39設定反應容器1內為26.66Pa（0.2Torr）程度之真空氛圍。又，以加熱器36將晶圓W加熱至既定之溫度例如500℃，以晶圓舟3旋轉之狀態，開啟閥V1、V3、V4，關閉閥V2，經由原料氣體噴嘴52對反應容器1內供給既定流量之二氯矽烷氣體及氮氣，自反應氣體噴嘴62對反應容器1內供給氮氣。
反應容器1內設定為真空氛圍，故自原料氣體噴嘴52噴吐之二氯矽烷氣體，於反應容器1內朝排氣口20流動，經由排氣路33朝外部被排出。晶圓舟3旋轉，故二氯矽烷氣體到達晶圓表面整體，二氯矽烷氣體之分子吸附晶圓表面。接著關閉閥V1、V2，開啟閥V3、V4，停止二氯矽烷氣體之供給，另一方面，自原料氣體噴嘴52及反應氣體噴嘴62對反應容器1內供給作為取代氣體之氮氣既定時間，以氮氣取代反應容器1內之二氯矽烷氣體。接著高頻波電源45供給例如100W之電力，並關閉閥V1，開啟閥V2、V3、V4，經由反應氣體噴嘴62對反應容器1內供給作為反應氣體之氨氣與氮氣。
藉此於電漿產生室41內產生電漿，產生例如N自由基、NH自由基、NH2 自由基、NH3 自由基等活性種，此等活性種吸附晶圓W表面。又，晶圓W之表面中，二氯矽烷氣體之分子與NH3 之活性種反應，形成矽氮化膜（SiN膜）之薄膜。如此供給氨氣後，使高頻波電源45為OFF，關閉閥V1、V2，開啟閥V3、V4，自原料氣體噴嘴52及反應氣體噴嘴62對反應容器1內供給氮氣，以氮氣取代反應容器1內之氨氣。重複如此之一連串程序，藉此，於晶圓W之表面逐層堆疊SiN膜之薄膜，於晶圓W之表面形成所希望之厚度之SiN膜。
如此進行成膜程序後，例如開啟閥V3、V4，對反應容器1供給氮氣，使反應容器1內恢復為大氣壓。接著送出（卸載）晶圓舟3，對該晶圓舟3，進行成膜處理結束之晶圓W之取出，與未處理之晶圓W之傳遞，持續載置擋片晶圓DW並開始下一批次處理。如此以持續載置擋片晶圓DW之狀態，重複複數次批次處理。
依上述之實施形態，將設於反應容器1內之構造物，配置於第1區域S1，即由電極441、442形成之電場強度較小之區域，故如已述，可抑制在構造物與擋片晶圓DW之間不穩定之異常放電之發生，抑制該異常放電為原因之微粒之產生，減少微粒。雖亦可藉由減小由高頻波電源45施加之電力抑制微粒之產生，但若減少電力，膜質或負載效應之成膜性能即會降低，故非上策。且本發明以將構造物配置於適當之區域S1、S2之簡易的手法減少微粒，故無須大幅變更裝置構成而有效。
又，晶圓舟3，雖設於某程度接近電極441、442之位置，但如圖7之電場強度分布所示，設置晶圓舟3之區域係電場強度小於6.37×102 V／m之區域。因此無對電極441、442施加電力時，電場經由晶圓舟3飛往擋片晶圓DW，在晶圓舟3與擋片晶圓DW之間發生異常放電之虞。且如上述，將原料氣體噴嘴52設於依與排氣口20之關係設定之第2區域S2後，如已述即可抑制氣流之紊亂，進行膜厚及膜質之面內均一性高，成膜性能良好之成膜處理。
於以上，構造物配置於根據對電極所供給之電力的電場強度小於8.12×102 V／m之區域即可。此因此區域，如已述係可抑制異常放電之發生之區域。又，圖7所示之電場強度分布，雖係假定對第1電極441施加之電力為150W之情形而模擬者，但即使電力為200W，該模擬結果亦不大變化，故電力為30W～200W時，只要是該電場強度小於8.12×102 V／m之區域，即可抑制異常放電之發生。如此即使基板處理裝置處理直徑為300mm之晶圓W以外之基板，只要將構造物配置於根據對電極供給之電力的電場強度小於8.12×102 V／m之區域，即可抑制異常放電之發生，減少微粒。
且原料氣體噴嘴為複數時，所有原料氣體噴嘴配置於已述之第1區域S1，第1區域S1與第2區域S2重疊之區域尤佳。如此原料氣體噴嘴為複數時，例如包夾電漿產生室41朝左右方向分別設置原料氣體噴嘴。且排氣口20與電漿產生室41之位置關係，不限於上述之例，例如排氣口20亦可設於與電漿產生室41隔著晶圓舟3對向之位置。此時亦以排氣口20為基點，設定第2區域S2。
且本發明之電漿產生用電極，亦可係例如感應耦合電漿產生用線圈狀之電極。此時，亦可不設置例如自反應容器1之側壁朝外方突出之電漿產生室41，而於反應容器1之側壁設置旋渦狀之線圈呈平面狀形成之線圈狀電極。又，以線圈狀電極中，最接近構造物之部位為基點，設定該第1區域S1。且本發明之構造物，係於反應容器1內之晶圓舟3之側方，在排列有晶圓W之高度區域沿晶圓舟3之長度方向延伸而設於反應容器內者即可，不限於原料氣體噴嘴52或支持熱電偶71之石英管72。且構造物可係導電體，亦可係絕緣體。
且作為矽烷類氣體，除二氯矽烷氣體以外，可舉出BTBAS（（雙三級丁胺基）矽烷）、HCD（己二氯矽烷）、3DMAS（參二甲基胺基矽烷）等。且作為取代氣體，除氮氣以外可使用氬氣等惰性氣體。
且本發明之基板處理裝置中，例如亦可作為原料氣體使用氯化鈦（TiCl4 ）氣體，作為反應氣體使用氨氣，使氮化鈦（TiN）膜成膜。且作為原料氣體，亦可使用TMA(三甲基鋁)。
且使吸附晶圓W之表面之原料氣體反應，獲得所希望之膜之反應，亦可利用例如：利用O2 、O3 、H2 O等之氧化反應、利用H2 、HCOOH、CH3 COOH等有機酸、CH3 OH、C2 H5 OH等醇類等之還原反應、利用CH4 、C2 H6 、C2 H4 、C2 H2 等之碳化反應、利用NH3 、NH2 NH2 、N2 等之氮化反應等各種反應。
且作為原料氣體及反應氣體，亦可使用3種類或4種類氣體。例如作為使用3種類氣體時之例，有使鈦酸鍶（SrTiO3 ）成膜之情形，使用：例如作為Sr原料之Sr（THD）2 （鍶雙四甲基庚二酮酸）、作為Ti原料之Ti（OiPr）2 （THD）2 （鈦雙異丙醇雙四甲基庚二酮酸）、作為此等者之氧化氣體之臭氧氣體。此時，依Sr原料氣體→取代用氣體→氧化氣體→取代用氣體→Ti原料氣體→取代用氣體→氧化氣體→取代用氣體之順序切換氣體。如此即使原料氣體噴嘴為複數根， 所有原料氣體噴嘴亦配置於已述之第1區域S1，第1區域S1與第2區域S2重疊之區域尤佳。
且本發明之成膜處理，不限於以所謂ALD法疊積反應生成物之處理，可適用於：使用電漿將惰性氣體所構成之處理氣體活化而對基板進行重組處理之基板處理裝置。 [評價試驗1]
使用上述之基板處理裝置，對直徑300mm之晶圓W，橫跨複數之批次處理進行上述之SiN膜之成膜處理，測定此時微粒之個數與大小。此時反應容器1內之壓力為35.91Pa（0.27Torr），原料氣體噴嘴52，配置於最接近第1電極441之部位之直線距離為17mm之位置（圖5所示之直線L1與直線L6構成之角θ2 為50度之位置）。圖9顯示其結果。橫軸表示處理之批次數，左縱軸表示微粒數，右縱軸表示累積膜厚。關於微粒數，就晶圓舟3之指定之溝槽以條形曲線圖表示，關於未滿1μm尺寸之微粒以白色表示，關於1μm以上尺寸之微粒以斜線表示。且關於擋片晶圓DW上之累積膜厚以□點描。
且關於「反應容器1內之壓力為35.91Pa（0.27Torr），原料氣體噴嘴52，配置於最接近第1電極441之部位之直線距離為7mm之位置（圖5所示之直線L1與直線L6構成之角θ2 為25度之位置）之基板處理裝置」，亦進行同樣的實驗，結果顯示於圖10。
如圖9及圖10所示，吾人發現：原料氣體噴嘴52配置於第1區域S1（θ2 ＝50度）時，相較於原料氣體噴嘴52配置於第1區域S1以外之區域（θ2 ＝25度）時，微粒數大幅減少。且依圖10之結果，可確認：無關於處理之批次，微粒大量附著於指定之溝槽之晶圓W。由此可知，將原料氣體噴嘴52配置於第1區域S1以外之區域的話，在擋片晶圓DW與原料氣體噴嘴52之間即會發生異常放電。又，可推測：此異常放電對累積於擋片晶圓W之膜造成損害，引起膜剝離，成為微粒而漂浮，附著於擋片晶圓W附近之晶圓W。因此可確認：將構造物配置於第1區域S1，抑制構造物與擋片晶圓DW之間異常放電之發生，對減少微粒有效。
本發明中，對呈真空氛圍之縱型之反應容器內供給處理氣體，並以電極對該處理氣體供給電力，活化處理氣體，對由基板固持具呈棚架狀固持之基板進行處理。沿該基板固持具之長度方向延伸而設於反應容器內之構造物，配置於：俯視觀察該反應容器時，自該反應容器之中心部觀察，朝該電極之左方向或右方向分別遠離40度以上之區域。該區域係根據對該電極供給之電力的電場強度小於8.12×102 V／m之區域，故可抑制因該構造物發生之異常放電之發生，抑制此異常放電為要因之微粒之產生。其結果，可減少附著於該基板之微粒。
吾人應理解：本次揭示之實施形態在所有點上皆係例示，非限制性者。實際上，上述之實施形態可以多樣的形態實現。且上述之實施形態，只要不逸脫添附之申請範圍及其主旨，亦可以各種形態省略、取代、變更。本發明之範圍，企圖包含在添附之申請專利範圍與其均等之意義及範圍內之所有變更。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧反應容器
3‧‧‧晶圓舟
4‧‧‧電漿產生部
12‧‧‧開口部
31‧‧‧支柱
33‧‧‧排氣路
34‧‧‧隔熱體
36‧‧‧加熱器
41‧‧‧電漿產生室
42‧‧‧區隔壁
43‧‧‧氣體供給口
45‧‧‧高頻波電源
46‧‧‧供電線
47‧‧‧絕緣保護外殼
52‧‧‧原料氣體噴嘴
62‧‧‧反應氣體噴嘴
72‧‧‧石英管
441、442‧‧‧電極
521、621‧‧‧氣體噴吐孔
附圖，作為本說明書之一部分導入，揭示本發明之實施形態，與上述一般說明及後述之實施形態之詳細內容，一齊說明本發明之概念。
【圖1】係顯示依本發明之基板處理裝置之一例之橫剖面圖。
【圖2】係顯示基板處理裝置之一例之縱剖面圖。
【圖3】係顯示基板處理裝置之一例之縱剖面圖。
【圖4】係顯示基板處理裝置之一例之橫剖面圖。
【圖5】係顯示基板處理裝置之一例之橫剖面圖。
【圖6】（a）、（b）係電場向量之模擬圖。
【圖7】（a）、（b）係電場強度分布之模擬圖。
【圖8】係顯示帕邢曲線之特性圖。
【圖9】係顯示評價試驗之結果之特性圖。
【圖10】係顯示評價試驗之結果之特性圖。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧反應容器
3‧‧‧晶圓舟
4‧‧‧電漿產生部
12‧‧‧開口部
31‧‧‧支柱
33‧‧‧排氣路
34‧‧‧隔熱體
36‧‧‧加熱器
41‧‧‧電漿產生室
42‧‧‧區隔壁
43‧‧‧氣體供給口
45‧‧‧高頻波電源
46‧‧‧供電線
47‧‧‧絕緣保護外殼
52‧‧‧原料氣體噴嘴
62‧‧‧反應氣體噴嘴
72‧‧‧石英管
441、442‧‧‧電極
521、621‧‧‧氣體噴吐孔

Claims (10)

  1. 一種基板處理裝置，於呈真空氛圍之縱型之反應容器內，對「由基板固持具呈棚架狀固持，直徑在300mm以上之複數之半導體晶圓亦即基板」，供給處理氣體，以進行處理，其特徵在於包含： 電極，為對該處理氣體供給電力以活化該處理氣體，而沿該基板固持具之長度方向延伸設置； 構造物，在排列有該基板之高度區域，沿該基板固持具之長度方向延伸設置於該反應容器內；及 排氣口，用來使該反應容器內真空排氣；且 該構造物，配置於：俯視觀察該反應容器時，自該反應容器之中心部觀察，朝該電極中最接近該構造物之部位之左方向或右方向分別遠離40度以上之區域。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中： 該構造物，配置於：根據對該電極供給之電力的電場強度小於8.12×102 V／m之區域。
  3. 一種基板處理裝置，於呈真空氛圍之縱型之反應容器內，對由基板固持具呈棚架狀固持之複數之基板，供給處理氣體，以進行處理，其特徵在於包含： 電極，為對該處理氣體供給電力，活化該處理氣體，而沿該基板固持具之長度方向延伸設置； 構造物，在排列有該基板之高度區域，沿該基板固持具之長度方向延伸設置於該反應容器內；及 排氣口，用來使該反應容器內真空排氣；且 該構造物，配置於：根據對該電極供給之電力的電場強度小於8.12×102 V／m之區域。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中： 該反應容器內之壓力，在6.65Pa（0.05Torr）以上且為66.5Pa（0.5Torr）以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中： 對該電極施加之電力，在30W以上且為200W以下。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中： 該電極係用來產生電容耦合電漿。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中： 更包含： 原料氣體噴嘴，以沿該基板之排列方向延伸方式設置於該反應容器內，且沿長度方向形成氣體噴吐孔，以對該基板供給原料氣體，使原料氣體吸附於該基板；及 反應氣體噴嘴，在該反應容器內沿該基板之排列方向延伸，且沿長度方向形成氣體噴吐孔，以與該原料氣體交互供給之方式，供給「與該原料氣體反應之反應氣體」，以將反應生成物疊積於該基板上；且 該反應氣體相當於處理氣體， 該原料氣體噴嘴相當於該構造物。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中： 使該反應容器的側壁之一部分沿著該基板固持具之長度方向朝外側突出，以由突出之壁部所包圍之空間作為電漿產生室， 該電極係包夾該電漿產生室相互對向之一對電極。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中： 該構造物係用來偵測該反應容器內之溫度之溫度偵測部。
  10. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中： 設置該排氣口，俾使該反應容器內自側方真空排氣， 在「俯視觀察該反應容器時，自該排氣口之左右方向之中心部觀察該反應容器之中心部，為90度以上160度以下之開口角的位置」，設置該原料氣體噴嘴。
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