TW201730367A - 基板處理裝置、基板處理方法及基板保持構件 - Google Patents

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Abstract

基板處理裝置係具有：處理室；以及旋轉台，係設置於該處理室內，且沿著周圍方向來於表面複數設置有可保持基板之凹陷狀的基板保持區域。藉由凹凸圖案之形成來讓該表面之表面積較平坦面要增加之表面積增加區域會設置於該基板保持區域周圍之該表面。設置有可將處理氣體供給至該旋轉台之該表面的處理氣體供給機構。

Description

基板處理裝置、基板處理方法及基板保持構件
本發明係關於一種基板處理裝置、基板處理方法及基板保持構件。
伴隨著半導體元件之電路圖案的更加微細化，關於構成半導體元件之各種膜亦被要求要更加薄膜化及均勻化。作為可對應於相關要求之成膜方法已知一種如日本特開2010-56470號公報所記載般，藉由將第1反應氣體供給至基板而讓第1反應氣體吸附於基板表面，接著將第2反應氣體供給至基板而讓吸附於基板表面之第1反應氣體與第2反應氣體反應，來使得由反應生成物所構成之膜沉積於基板的所謂分子層成膜法(MLD,Molecular Layer Deposition)或原子層成膜法(ALD,Atomic Layer Deposition)。由於根據相關成膜方法，便可使得反應氣體(準)自飽和地吸附於基板表面，故可實現高成膜控制性、優良均勻性以及優良填埋特性。
然而，伴隨著電路圖案之微細化，例如隨著溝槽元件分離構造中之溝槽或線．空間．圖案中之空間的長寬比變大，即便在分子層成膜法中，仍然有難以填埋溝槽或空間的情況。
例如，在欲以氧化矽膜來填埋具有約30nm之寬度的空間時，由於反應氣體會難以進入至狹窄空間底部，故會有區劃出空間之線側壁的上端部附近之膜厚變厚，而在底部側膜厚則會變薄的傾向。因此，便會有在填埋至空間之氧化矽膜產生有空洞的情況。在此般氧化矽膜於例如後續之蝕刻工序中被蝕刻時，便會有於氧化矽膜上面形成與空洞連通之開口的情況。如 此一來，便會有蝕刻氣體(或蝕刻液)從此般開口進入至空洞而產生污染，或是在之後的金屬化時讓金屬進入至空洞中，而產生缺陷之虞。
此般問題並不限於分子層成膜法，亦會產生於化學氣相沉積(CVD,Chemical Vapor Deposition)法。例如，在以導電性物質來填埋半導體基板所形成之連接孔，以形成導電性連接孔(亦即栓塞)時，便會有於栓塞中形成空洞的情況。於是，便被提議有一種如日本特開2003-142484號公報所記載般，為了抑制相關空洞之產生，而於以導電性物質來填埋連接孔時，藉由反覆以回蝕來去除連接孔之上部所形成之導電性物質的外緣凸出形狀部之工序，來形成空洞被抑制之導電性連接孔(亦即栓塞)的方法。
然而，在日本特開2003-142484號公報所記載的構成中，需要以相異的裝置來進行導電性物質膜之成膜與回蝕，由於在裝置間之基板的搬送或在各裝置內的處理條件穩定化會需要時間，故會有無法提升產率的問題。為了解決相關問題，便提議有一種如日本特開2015-19075號公報所記載般，在旋轉台式之ALD裝置，以in-situ來實施高速V字蝕刻處理機能的成膜裝置及成膜方法。
根據相關日本特開2015-19075號公報所記載之構成，便可在基板所形成之凹部降低空洞之產生，並以高產率來進行填埋。
然而，在於基板所形成之電路圖案的凹部進行填埋，而進一步地進行蝕刻時，於凹部形狀過於複雜時，由於表面積會較平坦部要明顯地增加，故在電路圖案之複雜處與幾乎未形成電路圖案之平坦部會在表面積上產生大的差異。在此般情況下，於成膜後進行蝕刻時，因負載效應而使得表面積會在較大的區域中消耗較多的蝕刻氣體，另一方面，在表面積較小的平坦部則蝕刻氣體之消耗會較少，但由於蝕刻氣體之供給量係相對於基板整面而為幾乎均勻，故在電路圖案為複雜之處蝕刻速率便會降低，而在電路圖案為簡單之處蝕刻速率則會升高，而有無法良好地保持蝕刻面內均勻性之情況。又，此般現象不僅在蝕刻，亦會產生於發生有負載效應之所有的基板處理。
另外，雖如日本特開2015-173154號公報所記載般，被提議有一種在使用縱型熱處理裝置之成膜處理中，為了於上下方向中調整氣體分布而將氣 體分布調整構件配置於晶舟的上方及下方，以在垂直方向中謀求提升成膜處理之均勻性的技術，但與旋轉台式之成膜處理、蝕刻處理相異，而難以適用於旋轉台式之基板處理裝置。
於是，本發明實施形態的目的在於提供一種即便在處理以複雜之方式來形成有讓表面積增大之圖案的基板之情況下，仍可良好地保持面內均勻性之基板處理裝置、基板處理方法及基板保持構件。
為了達成上述目的，本發明一態樣相關之基板處理裝置，係具有：處理室；旋轉台，係設置於該處理室內，並沿著周圍方向來於表面複數設置有可保持基板之凹陷狀的基板保持區域；表面積增加區域，係設置於該基板保持區域周圍之該表面，並藉由凹凸圖案之形成來讓該表面之表面積較平坦面要增加；以及處理氣體供給機構，係可將處理氣體供給至該旋轉台之該表面。
本發明其他態樣相關之基板處理裝置，係具有：處理室；旋轉台，係設置於該處理室內；凹陷狀之基板載置區域，係沿著該旋轉台之周圍方向來複數設置於表面，且直徑會較基板要大，而可不讓該基板側面與內周面接觸來載置該基板；基板保持用銷，係設置至少3根以上於遠離於該基板載置區域底面內之該內周面的位置，且為沿著該基板外周形狀而可抵抗因該旋轉台之旋轉所導致的離心力來保持該基板的位置；以及處理氣體供給機構，係可將處理氣體供給至該旋轉台之該表面。
本發明其他態樣相關之基板處理方法係將基板保持於沿著周圍方向來複數設置於處理室內之旋轉台上的凹陷狀之基板保持區域，而讓該旋轉台旋轉並將處理氣體供給至該基板，以處理基板之基板處理方法，具有：在該基板保持區域周圍設置形成有表面積較平坦面要增加之凹凸圖案的表面積增加區域之狀態下，讓該旋轉台旋轉之工序；以及讓該旋轉台旋轉並將該處理氣體供給至該基板，以處理該基板之工序。
本發明其他態樣相關之基板保持構件，係將基板保持於旋轉台上之既 定基板保持區域，以處理該基板之基板處理裝置所使用的基板保持構件，具有可保持該基板之內徑及厚度，並具有可載置於該基板保持區域的外形及底面形狀；具有於上面具有讓表面積較平坦面要增加的凹凸圖案之圓環形狀。
2a‧‧‧旋轉台
24a‧‧‧凹部
27‧‧‧表面積增加區域
圖1係本發明實施形態相關之基板處理裝置的概略剖面圖。
圖2係本發明實施形態相關之基板處理裝置的概略平面圖。
圖3係用以說明本發明實施形態相關之基板處理裝置中的分離區域之部分剖面圖。
圖4係顯示本發明實施形態相關之基板處理裝置的其他剖面之部分剖面圖。
圖5係用以說明本發明實施形態相關之基板處理裝置中的第3處理區域P3的部分剖面圖。
圖6係顯示噴淋頭部下面之一範例的平面圖。
圖7係顯示以以往的基板處理裝置來在晶圓W整面形成有同樣的膜之晶圓作成膜處理及蝕刻處理的情況之實驗結果的圖式。
圖8係顯示以往的基板處理裝置之旋轉台的凹部與晶圓的位置關係之剖面圖。
圖9係顯示本發明實施形態相關的基板處理裝置之旋轉台的凹部與晶圓W的位置關係之一範例的圖式。
圖10係顯示沿著旋轉台周圍方向之X方向中的蝕刻速率之測量結果的圖式。
圖11係顯示沿著旋轉台周圍方向之Y方向中的蝕刻速率之測量結果的圖式。
圖12係顯示本發明實施形態相關之基板處理裝置的一範例之圖式。
圖13係顯示本發明實施形態相關之基板處理裝置的旋轉台之平面構成一範例的圖式。
圖14係顯示以環狀構件來構成表面積增加區域的範例之立體圖。
圖15係顯示將環狀構件設置於旋轉台之狀態的剖面圖。
圖16係環狀構件一範例之剖面圖。
圖17係顯示本發明實施形態相關之基板處理裝置的旋轉台一範例之圖式。
圖18係顯示凹部及表面積增加區域之凹凸圖案表面的圖式。
圖19係凹部及表面積增加區域之凹凸圖案的立體圖。
圖20係在以往的基板處理裝置中改變CF4之流量，來比較於平坦面上所形成之膜以及於形成有圖案之晶圓上所形成之膜在X軸上的蝕刻速率之圖式。
圖21係在以往的基板處理裝置中改變旋轉台之旋轉速度，來比較於平坦面上所形成之膜以及於形成有圖案之晶圓上所形成之膜在X軸上的蝕刻速率之圖式。
圖22係在以往的基板處理裝置中改變真空容器內之壓力，來比較於平坦面上所形成之膜以及於形成有圖案之晶圓上所形成之膜在X軸上的蝕刻速率之圖式。
圖23係用以說明將表面積增加區域設置於以往之基板處理裝置的凹部周邊的4處，而進行蝕刻處理的實驗方法之圖式。
圖24係顯示圖23所示之試行實驗在X軸上的實驗結果。
圖25係顯示圖23所示之試行實驗在Y軸上的實驗結果。
以下，便參照圖式，來進行用以實施本發明之形態的說明。
[第1實施形態]
就本發明第1實施形態相關之基板處理裝置來加以說明。圖1係本發明第1實施形態相關之基板處理裝置的概略剖面圖。圖2係本發明第1實施形態相關之基板處理裝置的概略平面圖。圖3係用以說明本發明第1實施形態相關之基板處理裝置中的分離區域之部分剖面圖。圖4係顯示本發明第1實施 形態相關之基板處理裝置的其他剖面之部分剖面圖。
本發明實施形態相關之基板處理裝置如圖1及圖2所示，具備有：具有大致圓形之平面形狀的扁平真空容器1；以及設置於此真空容器1內，且於真空容器1中心具有旋轉中心的旋轉台2。另外，真空容器1及旋轉台2係例如以石英所構成。
真空容器1係用以於內部收納晶圓W，以進行晶圓之處理的處理室。真空容器1係具有：具有有底之圓筒形狀的容器本體12；以及相對於容器本體12上面並透過例如O型環等的密封構件13來氣密且裝卸自如地配置之頂板11。
旋轉台2係在中心部被固定於圓筒形狀之核心部21，此核心部21會被固定於延伸於垂直方向之旋轉軸22上端。旋轉軸22及驅動部23會被收納於上面有開口之筒狀殼體20內。此殼體20係設置於其上面之凸緣部分會被氣密地安裝在真空容器1之底部14下面，並維持殼體20之內部氛圍與外部氛圍的氣密狀態。
旋轉台2表面如圖2所示，係設置有具有可沿著旋轉方向(周圍方向)來載置複數(圖示的範例中為5片)半導體晶圓(以下稱為「晶圓W」)的圓形凹陷形狀之凹部24。另外，晶圓W係基板的一範例，除了半導體晶圓以外亦可使用各種基板。凹部24係具有充分地較晶圓W之直徑要大的直徑，而可在內周面不接觸於晶圓W側面的狀態下來載置晶圓W。凹部24底面係設置有複數根晶圓保持用銷25。由於凹部24之面積會充分地較晶圓W之面積要大，故在旋轉台2旋轉時，便會使得晶圓W無法保持於凹部24之內周面，而讓晶圓W從凹部24飛出。因此，晶圓W之保持便以晶圓保持用銷25來加以進行。因此，銷25會以沿著晶圓W之外周形狀的方式，或者，以在旋轉台2旋轉時能抵抗施加至晶圓W的離心力而保持晶圓W的方式來互相分離設置有至少3根以上。在圖2、3的範例中，6根的銷25會沿著晶圓W之外周並以等間隔來分離，且配置為將晶圓W外周6等分。雖然銷25只要是設置於從凹部24內周面所遠離的位置，並從內周面分離的話，便可對應於用途來設置於任意位置，但亦可例如以從所有的凹部24內周面而成為等距離的方式來相對於凹部24中心而設置為對稱。
又，凹部24係具有幾乎等同於晶圓W厚度之深度。從而，在將晶圓W載置於凹部24時，便會使得晶圓W表面與旋轉台2表面(未載置有晶圓W之區域)成為相同高度。凹部24底面之較晶圓保持用銷25要靠內側的區域係形成有用以支撐晶圓W內面以升降晶圓W的例如3根升降銷會貫穿之貫穿孔29(參照圖17)。
如此般，以凹部24及銷25來構成本發明第1實施形態相關之基板處理裝置的基板保持部，然凹部24及銷25之構成與機能的細節會在之後詳述，因而繼續進行基板處理裝置整體之說明。
在旋轉台2上方如圖2所示，係配置有處理氣體噴嘴31,32、分離氣體噴嘴41,42以及蝕刻氣體供給部90。在圖示之範例中，係於真空容器1周圍方向隔有間隔地從搬送口15(後述)來繞順時針(旋轉台2之旋轉方向)依序配列有蝕刻氣體供給部90、分離氣體噴嘴41、處理氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42以及處理氣體噴嘴32。另外，處理氣體噴嘴31係第1處理氣體供給部之一範例，處理氣體噴嘴32係第2處理氣體供給部之一範例。
另外，本實施形態中，雖舉出基板處理裝置不僅有蝕刻區域，亦具有成膜區域的範例來加以說明，但亦可構成為不具有設置於成膜區域之處理氣體噴嘴31、32，而僅具備有設置於蝕刻區域的蝕刻氣體供給部90或是蝕刻氣體供給部90及分離氣體噴嘴41、42的蝕刻裝置。但是，在之後的實施形態中，係舉具備有蝕刻區域及成膜區域兩者的基板處理裝置為範例來加以說明。
處理氣體噴嘴31、32係在容器本體12外周壁固定有為各基端部之氣體導入埠31a、32a，而從真空容器1外周壁來導入至真空容器1內。然後，處理氣體噴嘴31、32會安裝為沿著容器本體12之半徑方向而相對於旋轉台2來平行地延伸。
分離氣體噴嘴41、42係在容器本體12外周壁固定有為各基端部之氣體導入埠41a、42a，而從真空容器1外周壁來導入至真空容器1內。然後，分離氣體噴嘴41、42會安裝為沿著容器本體12之半徑方向而相對於旋轉台2來平行地延伸。
另外，關於蝕刻氣體供給部90之細節係在之後詳述。
處理氣體噴嘴31係例如由石英所構成，並透過未圖示之配管及流量調整器等來連接於作為第1處理氣體之含Si(矽)氣體供給源(未圖示)。處理氣體噴嘴32係例如由石英所構成，並透過未圖示之配管及流量調整器等來連接於作為第2處理氣體之氧化氣體供給源(未圖示)。分離氣體噴嘴41、42皆會透過未圖示之配管及流量調整閥等來連接於分離氣體供給源(未圖示)。
含Si氣體係可使用例如有機氨基矽烷，氧化氣體係可使用例如O3(臭氧)氣體、O2(氧)氣體。分離氣體係可使用例如Ar(氬)氣體、N2(氮)氣體。
處理氣體噴嘴31、32會沿著處理氣體噴嘴31、32的長度方向，而以例如10mm的間隔來配列有朝向旋轉台2開口之複數氣體噴出孔33(參照圖3)。如圖2所示，處理氣體31的下方區域會成為用以讓含Si氣體吸附於晶圓W的第1處理區域P1。處理氣體噴嘴32的下方區域會成為供給讓在第1處理區域P1中吸附於晶圓W的含Si氣體氧化之氧化氣體的第2處理區域P2。又，蝕刻氣體供給部90的下方區域會成為供給蝕刻晶圓W上所沉積的反應生成物之蝕刻氣體的第3處理區域P3。
另外，由於第1處理區域P1為將原料氣體供給至晶圓W的區域，故亦可稱為原料氣體供給區域P1，由於第2處理區域P2為將可生成會與原料氣體反應之反應生成物的反應氣體供給至晶圓W之區域，故亦可稱為反應氣體供給區域P2。又，由於第3處理區域為對晶圓W施予蝕刻處理的區域，故亦可稱為蝕刻區域P3。
如圖2及圖3所示，係於真空容器1設置有從頂板11內面朝向旋轉台2突出之凸狀部4。凸狀部4會與分離氣體噴嘴41、42一同構成分離區域D。如圖2所示，凸狀部4係具有頂部被裁切為圓弧狀之扇形平面形狀。又，如圖1及圖2所示，凸狀部4係內圓弧會連結於突出部5(後述)，而外圓弧則會配置為沿著真空容器1之容器本體12內周面。
圖3係顯示從處理氣體噴嘴31至處理氣體噴嘴32且沿著旋轉台2之同心圓的真空容器1之剖面。如圖3所示，真空容器1內會因凸狀部4而存在有為凸狀部4下面之平坦的較低第1頂面44，以及位於此第1頂面44之周圍方向兩側而較第1頂面44要高之第2頂面45。
如圖2所示，第1頂面44係具有頂部被裁切為圓弧狀之扇形的平面形 狀。又，如圖3所示，凸狀部4會在周圍方向中央形成有以延伸於半徑方向的方式來形成之溝部43，而將分離氣體噴嘴42收納於溝部43內。另一個凸狀部4亦同樣地形成有溝部43，而將分離氣體噴嘴41收納於此溝部43內。又，處理氣體噴嘴31、32會分別設置於較高之第2頂面45下方的空間。該等處理氣體噴嘴31、32會從第2頂面45分離而設置於晶圓W附近。另外，如圖3所示，從旋轉台2外周側來觀察時，處理氣體噴嘴31會設置於較高頂面45右側下方的空間481，處理氣體噴嘴32會設置於較高頂面45左側下方的空間482。
第1頂面44會相對於旋轉台2而形成為狹窄空間之分離空間H。分離空間H係可分離來自第1處理區域P1之含Si氣體以及來自第2區域P2之氧化氣體。具體而言，在從分離氣體噴嘴42來噴出Ar氣體時，Ar氣體會通過分離空間H而朝向空間481及空間482流去。此時，由於Ar氣體會流到體積較空間481及482要小的分離空間H，故可使得分離空間H的壓力要高於空間481及482的壓力。亦即，會在空間481及482之間形成有壓力障壁。又，從分離空間H朝空間481及482流出之Ar氣體會作為相對於來自第1處理區域P1的含Si氣體與來自第2區域P2的氧化氣體的逆流來加以作動。從而，不論含Si氣體或氧化氣體都幾乎不會流入至分離空間H。因此，便可抑制含Si氣體與氧化氣體會在真空容器1內混合而反應。
另一方面，頂板11下面如圖2所示，係設置有圍繞著固定旋轉台2之核心部21外周的突出部5。此突出部5在本實施形態中會連續於凸狀部4中之旋轉中心側的部位，且其下面會形成為與第1頂面44相同高度。
另外，圖2中，為了簡化說明，係以在較第2頂面45要低且較分離氣體噴嘴41、42要高的位置裁切容器本體12的方式來顯示容器本體12及其內部。
先前所參照之圖1係沿著圖2之I-I’線的剖面圖，並顯示設置有第2頂面45的區域，另一方面，圖4係顯示設置有第1頂面44之區域的剖面圖。
如圖4所示，扇形凸狀部4之周緣部(真空容器1外緣側之部位)係形成有以對向於旋轉台2外端面的方式來彎曲為L字型的彎曲部46。此彎曲部46係與凸狀部4同樣地會抑制處理氣體從分離區域D兩側來入侵，而抑制兩處理氣體之混合。由於扇形凸狀部4會設置於頂板11，並可從容器本體12來卸下 頂板11，故在彎曲部46外周面與容器本體12之間會有些許間隙。彎曲部46內周面與旋轉台2外端面的間隙，以及彎曲部46外周面與容器本體12的間隙會設定為例如與第1頂面44相對於旋轉台2表面之高度相同的尺寸。
雖然容器本體12內周壁係在分離區域D中如圖4所示般，靠近於彎曲部46外周面而形成為垂直面，但在分離區域D以外如圖1所示，係例如從對向於旋轉台2外端面的部份來橫跨至底部14而凹陷於外向側。以下，為了簡化說明，便將具有矩形剖面形狀之此凹陷部分表記為排氣區域E。具體而言，係將連通於第1處理區域P1的排氣區域E表記為第1排氣區域E1，將連通於第2處理區域P2的排氣區域E表記為第2排氣區域E2。該等第1排氣區域E1及第2排氣區域E2的底部會各自形成有第1排氣口61及第2排氣口62。第1排氣口61及第2排氣口62如圖1所示，係各自透過排氣管63來連接於為真空排氣機構之例如真空泵64。又，排氣口61與真空泵64之間的排氣管63係設置有壓力調整機構65。
旋轉台2與真空容器1之底部14之間的空間如圖1及圖4所示，係可設置有為加熱機構之加熱器單元7，而透過旋轉台2來將旋轉台2上之晶圓W加熱至程式配方所決定之溫度。旋轉台2的周緣附近下方側為了抑制氣體朝旋轉台2下方區域入侵，係設置有環狀之覆蓋構件71。覆蓋構件71會區劃出從旋轉台2上方空間至排氣區域E1、E2為止的氛圍以及放置有加熱器單元7之氛圍。
此覆蓋構件71係具備有設置為從下方側來面對旋轉台2外緣部以及較外緣部要靠外的外周側之內側構件71a，以及設置於此內側構件71a與真空容器1內壁面之間的外側構件71b。外側構件71b會在分離區域D中凸狀部4外緣部所形成之彎曲部46下方，而靠近於彎曲部46來加以設置。內側構件71a會在旋轉台2外緣部下方(以及較外緣部稍微要靠外側部分的下方)中，橫跨全周來環繞加熱器單元7。
較配置有加熱器單元7之空間要靠旋轉中心側之部位中的底部14會以靠近於旋轉台2下面之中心部附近中的核心部21之方式來朝上方側突出而成為突出部12a。此突出部12a與核心部21之間會成為狹窄空間，又，貫穿底部14之旋轉軸22的貫穿孔內周面與旋轉軸22的間隙會變窄，該等狹窄空間 會連通於殼體20。然後，殼體20係設置有用以將為沖淨氣體之Ar氣體供給至狹窄空間內而沖淨的沖淨氣體供給管72。
又，真空容器1之底部14會在加熱器單元7下方於周圍方向以既定角度間隔來設置有用以沖淨加熱器單元7之配置空間的複數沖淨氣體供給管73(圖4係顯示有一個沖淨氣體供給管73)。又，加熱器單元7與旋轉台2之間為了抑制氣體朝設置有加熱器單元7之區域入侵，係設置有從外側構件71b之內周壁(內側構件71a上面)而橫跨於周圍方向來覆蓋與突出部12a上端部之間的蓋體構件7a。蓋體構件7a係可例如以石英來加以製作。
又，真空容器1之頂板11中心部係連接有分離氣體供給管51，並構成為將分離氣體之Ar氣體供給至頂板11與核心部21之間的空間52。供給至此空間52的分離氣體會透過突出部5與旋轉台2的狹窄空間50而沿著旋轉台2之晶圓載置區域側表面來朝向周緣噴出。空間50可藉由分離氣體來維持較空間481及空間482要高之壓力。從而，便可藉由空間50，來抑制供給至第1處理區域P1之含Si氣體與供給至第2處理區域P2之氧化氣體會通過中心區域C而混合。亦即，空間50(或中心區域C)可具有與分離空間H(或分離區域D)相同的機能。
進一步地，真空容器1側壁如圖2所示，係在外部搬送臂10與旋轉台2之間形成有用以進行基板之晶圓W的收授之搬送口15。此搬送口15會藉由未圖示之閘閥來加以開閉。又，旋轉台2之為晶圓載置區域的凹部24會在對向於此搬送口15的位置，於與搬送臂10之間進行晶圓W之收授。因此，便會在旋轉台2下方側於對應於收授位置的部位設置有貫穿較凹部24之銷25要靠內側的區域而從內面來抬升晶圓W用的收授用升降銷以及其升降機構(皆未圖示)。
接著，便參照圖2、圖5及圖6，就蝕刻氣體供給部90來加以說明。圖5係用以說明本發明第1實施形態相關之基板處理裝置的第3處理區域P3的部分剖面圖。
蝕刻氣體供給部90會在第3處理區域(蝕刻區域)P3中對向設置於旋轉台2。蝕刻氣體供給部90會對晶圓W上所成膜之膜供給活化後之含氟氣體，而蝕刻該膜。蝕刻氣體供給部90如圖2及圖5所示，係具備有電漿生成部91、 蝕刻氣體供給管92、噴淋頭部93、配管94以及含氫氣體供給部96。另外，噴淋頭部93係蝕刻氣體噴出部的一範例，例如亦可使用蝕刻氣體噴嘴來取代噴淋頭部93。
電漿生成部91會藉由電漿源來活化蝕刻氣體供給管92所供給之含氟氣體。電漿源只要能以活化含氟氣體來生成F(氟)自由基的話，便不特別限定。電漿源係可使用例如感應耦合型電漿(ICP：Inductively Coupled Plasma)、電容耦合型電漿(CCP：Capacitively Coupled Plasma)、表面波電漿(SWP：Surface Wave Plasma)。
蝕刻氣體供給管92係其一端會連接於電漿生成部91，並將含氟氣體供給至電漿生成部91。蝕刻氣體供給管92之另端會透過例如開閉閥及流量調整器來連接於儲存有含氟氣體之蝕刻氣體供給源。含氟氣體係可使用能蝕刻晶圓W所成膜出之膜的氣體。具體而言，係可使用CHF3(三氟甲烷)等的氟氫碳化物、CF4(四氟化碳)等的氟化碳等以及蝕刻氧化矽膜之含氟氣體等。又，亦可於該等含氟氣體適當地添加Ar氣體、O2氣體等。
噴淋頭部93會透過配管94來連接於電漿生成部91，且為將電漿生成部91所活化之含氟氣體供給至真空容器1內的部分。噴淋頭部93係具有扇形平面形狀，且藉由形成為沿著扇形平面形狀外緣之按壓構件95而朝向下方側橫跨周圍方向來加以按壓。又，藉由未圖示之栓等將按壓構件95固定於頂板11，便可使得真空容器1之內部氛圍成為氣密狀態。固定於頂板11時的噴淋頭部93下面與旋轉台2上面的間隔可為例如0.5mm至5mm左右，此噴淋頭部93之下方區域會成為例如用以蝕刻矽氧化膜之第3處理區域P3。藉此，便會使得透過噴淋頭部93而供給至真空容器1內的活化後之含氟氣體所包含的F自由基效率良好地與晶圓W所成膜出之膜反應。
噴淋頭部93會以對應於旋轉台2之角速度差異而在旋轉中心側較少，在外周側較多的方式來設置有複數氣體噴出孔93a。複數氣體噴出孔93a的個數可為例如數十~數百個。又，複數氣體噴出孔93a的直徑係可為例如從0.5mm至3mm左右。噴淋頭部93所供給之活化後的含氟氣體會通過氣體噴出孔93a而供給至旋轉台2與噴淋頭部93之間的空間。
然而，即便以外周側較多的方式來配置氣體噴出孔93a，蝕刻速率仍有 在外周側會較中央側大幅度下降的傾向，僅讓外周側的氣體噴出孔93a之比例較中央側要增加，依然無法有效果地防止蝕刻速率下降的情況仍所在多有。一般而言，在成膜處理的情況，只要在既定區域增加氣體噴出孔之比例，而增加氣體的供給比例的話，便可增加在該既定區域之沉積速率。然而，在蝕刻處理的情況，即便增加蝕刻氣體的供給比例，不一定會關聯於蝕刻速率之增加的情況仍所在多有。這應該並非是供給速度控制，而是起因於反應速度控制。亦即，即便充分地供給有蝕刻氣體，只要蝕刻反應條件不齊備的話，便無法得到充分的蝕刻速度。所謂的蝕刻反應條件係代表具有充分的蝕刻反應能量之狀態，在高壓、高溫的情況下，係可較高地保持蝕刻反應能量。
因此，本實施形態相關之基板處理裝置係在噴淋頭部93外周部設置突出於下方之下方突出面93c，且構成防止蝕刻區域P3內之外周部的壓力下降。下面突出面93c會在旋轉台2之凹部24外緣要靠外側設置為對向於旋轉台2外周部之表面。下方突出面93c會於外周部形成較噴淋頭部93之下面93b的內側區域與旋轉台2之間的間隔d1要狹窄的狹窄間隔d2，以防止氣體噴出孔93a所噴出之蝕刻氣體會往外部逃出。然後，便可防止蝕刻區域P3外周側之壓力下降，而防止在蝕刻區域P3外周側蝕刻反應能量下降。藉此，便可防止蝕刻區域P3內之外周部的蝕刻速率下降，而得到蝕刻區域P3內整體均勻的蝕刻速率。
另外，為了於徑向充分確保在下面突出面93c與旋轉台2表面之間所形成的狹窄間隔d2之區域，亦可構成為讓旋轉台2外周部較通常旋轉台2要擴大。亦即，亦可構成為讓外側區域較旋轉台2之凹部24要擴大，而擴大旋轉台2之直徑。這是因為即便設置形成狹窄間隔d2的間距、間隙，在維持狹窄間隔d2之路徑過短時，便會有無法得到充分的防止蝕刻氣體流出，且提高外周側之壓力的效果之虞。圖5係圖示有將旋轉台2外周部稍微擴大之範例。
又，只要噴淋頭部93內側之下面93b與旋轉台2之間的間隔d1以及下方突出面93c與旋轉台2之間的狹窄間隔d2為0<d2<d1的話，便可對應於用途來設定為各種數值。
又，下方突出面93c可構成為將板狀構件安裝於平坦的噴淋頭部93下 面，亦可構成為將噴淋頭部93作為部分零件，且從一開始便加工為於外周部具有下方突出面93c的形狀。
圖6係顯示噴淋頭部93下面之一範例的平面圖。如圖6所示，下方突出面93c亦可以沿著扇形噴淋頭部93之下面93b外周的方式來設置為帶狀。藉此，便可在周圍方向均勻地防止蝕刻區域P3外周側之壓力下降。又，氣體噴出孔93a亦可在噴淋頭部93之下面93b周圍方向的中央，設置為延伸於半徑方向。藉此，便可從旋轉台2之中心側分散至外周側而供給蝕刻氣體。
回到圖5之說明。配管94會設置於噴淋頭部93之上游側，來連接電漿生成部91與噴淋頭部93。旋轉台2之半徑方向的配管94外周側係設置有含氫氣體供給部96。
含氫氣體供給部96係其一端會連接於配管94，並將含氫氣體供給至配管94內部。含氫氣體供給部96之另端會透過例如開閉閥及流量調整器來連接於含氫氣體供給源。
含氫氣體係可使用例如H2(氫)氣體與Ar氣體之混合氣體(以下稱為「H2/Ar氣體」)。又，H2氣體供給流量可為例如1sccm以上，50sccm以下，Ar氣體供給流量可為例如500sccm以上，10slm以下。
另外，圖5之範例中，係將一個含氫氣體供給部96設置於旋轉台2之半徑方向的配管94外周側，但本發明並不限定於此點。例如，含氫氣體供給部96亦可設置於旋轉台2之旋轉方向的配管94之前方或後方。又，亦可於配管94設置有複數含氫氣體供給部96。
又，如圖1所示，基板處理裝置係設置有由進行裝置整體動作之控制用的電腦所構成之控制部100。此控制部100之記憶體內係儲存有在控制部100之控制下，讓基板處理裝置實施下述基板處理方法的程式。此程式會以實行下述裝置動作的方式來組成有步驟群，並從硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等的記憶部101來被安裝於控制部100內。
接著，便一併參照實驗結果，就構成本發明第1實施形態相關之基板處理裝置的基板保持部之凹部24及銷25來更加詳細說明。
圖7係顯示以以往的基板處理裝置來將於晶圓W整面形成有相同的膜，亦即硬質膜之硬質晶圓作成膜處理及蝕刻處理的情況之實驗結果的圖 式。
圖7中，係顯示沿著旋轉台2之周圍方向的X方向中之沉積速率及蝕刻速率。另外，圖7中，橫軸係表示X方向中之晶圓W上的座標(mm)，縱軸係表示沉積速率及蝕刻速率(皆為nm/min)。又，曲線A係表示沉積速率，曲線B係表示蝕刻速率。
又，蝕刻條件係真空容器1內之壓力為1.3Torr，旋轉台2之旋轉速度為60rpm，Ar/CF4/O2之流量係5000/10/100sccm。進一步地，H2/H2-Ar之流量係0/2000sccm。
如圖7所示，得知表示沉積速率之曲線A係在X軸上的所有座標為略均勻，而得到良好的面內均勻性。另一方面，表示蝕刻速率之曲線B相較於中央區域，兩端部之蝕刻速率會較大地下降。如此般，便得知在以往的基板處理裝置中，晶圓W之邊緣部的蝕刻速率會明顯地下降。
圖8係顯示以往的基板處理裝置之旋轉台120的凹部124與晶圓W的位置關係之剖面圖。如圖8所示，由於以往的基板處理裝置之凹部124係具有保持晶圓W側面之機能，故內周面便會靠近於晶圓W端部(邊緣)。在此情況，相對於在晶圓W之中央區域中，蝕刻氣體僅會被供給至晶圓W表面，在晶圓W之邊緣部中，蝕刻氣體不僅於晶圓W之邊緣部，亦會被供給至凹部24之底面及內周面。如此一來，因為蝕刻氣體之負載效應，蝕刻氣體不僅會於晶圓W之邊緣部，亦會被消耗於凹部24底面及內周面。由於蝕刻氣體之流量係無關於晶圓W之位置而為略固定，故相對於在晶圓W之中央區域中，所有的蝕刻氣體都會被使用於膜之蝕刻，在邊緣部中，於凹部24之底面及內周面都會被額外地消耗，而使得被使用於晶圓W之邊緣部的蝕刻之蝕刻氣體的量會下降。因為相關負載效應，而如圖7所示，使得在晶圓W之邊緣部的蝕刻速率會較中央區域要低落。
圖9係顯示本發明第1實施形態相關之基板處理裝置的旋轉台2之凹部24與晶圓W之位置關係一範例的圖式。
如圖9所示，凹部24內徑會較晶圓W外徑要充分地大，而使得凹部24內周面與晶圓W側面之間會保持較大之距離。然後，晶圓W會藉由銷25來保持於凹部24之中央位置。若在相關狀態進行蝕刻的話，由於晶圓W之邊緣部 會較大地分離於凹部24內周面，故會使得負載效應之影響幾乎消失，而可實現與中央區域相同程度的蝕刻速率。藉此，便可提升晶圓W上之膜的蝕刻速率之面內均勻性。
另外，雖已舉蝕刻處理為範例來加以說明，但根據本發明第1實施形態相關之基板處理裝置，便可就會產生負載效應之所有的基板處理來抑制負載效應之產生，而提高基板處理之面內均勻性。例如，亦可同樣地適用於成膜處理，特別是對容易產生負載效應之CVD成膜是有效果的。
如此般，根據本發明第1實施形態相關之基板處理裝置，便可在蝕刻圖案形成較少的晶圓W上所形成的膜時，提高蝕刻處理之面內均勻性，並提高其他各種基板處理之處理的面內均勻性。
[第2實施形態] <基板處理裝置>
接著，便就本發明第2實施形態相關之基板處理裝置來加以說明。第2實施形態中，係以與第1實施形態有所相異的點為中心來加以說明，關於與第1實施形態相同或類似的點便簡略化或省略說明。
圖10及圖11係顯示於表面形成有所謂溝槽、孔之凹凸圖案的晶圓W表面上進行成膜，而使用以往的基板處理裝置來將膜作蝕刻處理的情況之實驗結果的圖式。圖10係顯示沿著旋轉台之周圍方向的X方向之蝕刻速率的測量結果之圖式。圖11係顯示沿著旋轉台之周圍方向的Y方向之蝕刻速率的測量結果之圖式。
圖10及11中，橫軸係表示X軸及Y軸上的測量點之座標(mm)，縱軸係表示蝕刻速率(nm/min)。又，曲線Jx、Jy係表示未於晶圓W表面形成凹凸圖案而具有平坦面之裸晶圓的蝕刻速率，曲線係Kx、Ky表示形成有擁有裸晶圓平坦面之3倍表面積之凹凸圖案的晶圓W之蝕刻速率。又，曲線係Lx、Ly表示形成有擁有裸晶圓平坦面之5倍表面積之凹凸圖案的晶圓W之蝕刻速率，曲線係Mx、My表示形成有擁有裸晶圓平坦面之10倍表面積之凹凸圖案的晶圓W之蝕刻速率。進一步地，曲線係Nx、Ny表示形成有擁有裸晶圓平坦面之30倍表面積之凹凸圖案的晶圓W之蝕刻速率。
又，蝕刻條件係真空容器壓力為1.3Torr，旋轉台之旋轉速度為60rpm。 Ar/CF4/O2之流量係5000/10/100sccm，H2/H2-Ar之流量係0/2000sccm。分離氣體之Ar氣體的流量係使用將分離氣體分別供給至軸附近、中間區域、外周部的3根氣體噴嘴，並以200sccm來供給於軸附近，以500sccm來供給於中間區域(分離氣體噴嘴)，以200sccm來供給於外周部。
如圖10所示，得知在X軸方向中，隨著因凹凸圖案之形成而使得表面積增加，便會使得蝕刻速率下降。又，得知相較於晶圓W端部，中央區域之蝕刻量會較大地下降，而隨著因凹凸圖案使得表面積增加，端部與中央部之蝕刻速率的差異會變大，而使得面內均勻性惡化。亦即，在裸晶圓之曲線Jx中，雖然蝕刻速率較高且面內均勻性亦良好，但蝕刻速率及面內均勻性兩者都會以表面積約略為3倍之曲線Kx，表面積為5倍之曲線Lx，表面積為10倍之曲線Mx，表面積為30倍之曲線Nx的順序來下降。另外，關於X軸方向中之均勻性係裸晶圓為4.5%，表面積為3倍之晶圓為6.1%，表面積為5倍之晶圓為17%，表面積為10倍之晶圓為45%，表面積為30倍之晶圓為44%。
又，圖11中亦顯示相同之傾向，在裸晶圓之曲線Jy中，雖然蝕刻速率較高且面內均勻性亦良好，但蝕刻速率及面內均勻性兩者都會以表面積約略為3倍之曲線Ky，表面積為5倍之曲線Ly，表面積為10倍之曲線My，表面積為30倍之曲線Ny的順序來下降。另外，關於Y軸方向中之均勻性係裸晶圓為4.2%，表面積為3倍之晶圓為10%，表面積為5倍之晶圓為19%，表面積為10倍之晶圓為41%，表面積為30倍之晶圓為40%。
如此般，在蝕刻形成有凹凸圖案之晶圓W上所成膜之膜的情況下亦會產生負載效應，而表面積越大則蝕刻氣體會被消耗越多，使得蝕刻速率下降。又，由於凹凸圖案會在晶圓W中央區域形成較多，而在邊緣部為簡單的圖案或根本沒有形成，故在中央區域會消耗較多蝕刻氣體，而使得蝕刻速率會較邊緣部要下降。
於是，本發明第2實施形態相關之基板處理裝置中，係構成為於僅形成有單純凹凸圖案之晶圓W邊緣部的周圍設置具有複雜凹凸圖案之表面積增加區域，以保持與形成有複雜凹凸圖案之晶圓W的中央區域之表面積的均衡。
圖12係顯示本發明第2實施形態相關之基板處理裝置一範例的圖式。第 2實施形態相關之基板處理裝置係於旋轉台2a之凹部24a外側的平坦面設置形成有凹凸圖案之表面積增加區域27。藉此，便可與晶圓W之中央區域表面積成為略相同，而可修正負載效應所導致之蝕刻速率的不均勻。
圖13係顯示本發明第2實施形態相關之基板處理裝置的旋轉台2a之平面構成一範例的圖式。圖13中，係顯示凹部24a會在旋轉台2a表面形成有5個，而凹部24a周圍則藉由環狀之表面積增加區域27來圍繞的構成。如此般，亦可構成為以環狀之表面積增加部27來圍繞各凹部24a外周。藉此，凹凸圖案較少之晶圓W邊緣部附近便可藉由表面積增加區域27之設置來具有與中央區域之複雜凹凸圖案相同之表面積，而可均勻化蝕刻速率。
圖14係顯示藉由環狀構件28來構成表面積增加區域27之範例的立體圖。如圖14所示，環狀構件28會沿著凹部24a外周設置，而於環狀構件28表面形成有表面積增加區域27。具體而言，表面積增加區域27會藉由溝狀之凹凸圖案來加以構成。環狀構件28可藉由各種材料來加以構成，例如可藉由石英來加以構成。由於旋轉台2係以石英來加以構成，故適於形成凹部24a。又，在蝕刻矽膜(聚矽膜等)的情況下，亦可考量與蝕刻對象之相合性，而以矽來加以構成。
圖15係顯示於旋轉台2a設置環狀構件28之狀態的剖面圖。如圖15所示，旋轉台2a係具有擁有較凹部24a之直徑要大的內周徑之圓環狀的設置凹陷26，並以沿著設置凹陷26之形狀來埋設環狀構件28。環狀構件28亦可以易於朝設置凹陷26設置的方式，來於底面或側面(與設置凹陷26之接觸面)具有卡合於設置凹陷26之形狀的卡固構造部28a。
環狀構件28表面係形成有由凹凸圖案所構成之表面積增加區域27，並只要設置於設置凹陷26，便可輕易地保持與晶圓W中央部所形成之凹凸圖案的均衡。另外，雖凹凸圖案係可對應於用途來成為各種圖案，但亦可為例如於平坦面形成有平行之複數溝的圖案。
另外，凹部24a係可於外周側具有外周溝24b，亦可進一步地於外周溝24b外側形成有堤防(隆起部)24c。由於外周溝24b會減少與晶圓W邊緣部之石英(凹部24a內周面)的接觸，而抑制粒子的產生，故會依需要來加以設置。又，堤防24c會構成凹部24a內周面，且會承接因旋轉台2a之旋轉所產生的離 心力而移動於凹部24a內的晶圓W外周部，以將晶圓W保持於凹部24a內。另外，並非一定要設置堤防24c，亦可構成為與凹部24a連續性地形成設置凹陷26，而形成較大的凹部24a，並於其外周部設置環狀構件28，而在環狀構件28內周部形成凹部24a。在此情況下，環狀構件28內周面係具有基板保持區域之機能。亦即，環狀構件28內周面係具有較晶圓W外徑稍微要大的內徑，而具有保持晶圓W側面之機能。
又，環狀構件28之徑向的寬度及厚度係可對應於用途而成為各種數值，厚度例如為4~6mm，亦可較佳地為5mm。又，堤防24c的寬度亦可對應於用途來成為適當的數值，例如為1~3mm，亦可較佳地為2mm。外周溝24亦可對應於用途來成為適當的寬度及深度。
另外，環狀構件28只要載置於設置凹陷26上便可充分地固定。若是在將環狀構件28載置於設置凹陷26上的狀態下進行成膜程序的話，由於環狀構件28會以安裝於設置凹陷26上的方式來被加以固定，故不需要黏著、接合等的固定。
又，環狀構件28只要為在周圍方向被分割為複數片，而整體構成為圓環形狀之構造即可。在欲依區域來讓凹凸圖案之表面積增加量設定為有所差異的情況下特別的方便，而可進行更緻密的表面積調整。
圖16係環狀構件28一範例的剖面圖。如圖16所示，構成表面積增加區域27之凹凸圖案係可藉由於平坦面形成互相平行的複數溝27來得到。凹凸圖案可以各種圖案來加以構成，亦可例如此般，於平坦面形成平行的複數道溝27a來加以構成。藉由適當調整溝27a的寬度以及溝27a的相同間距、深度等，便可調整為具有平坦面好幾倍表面積的凹凸圖案。又，在欲讓旋轉台2a之中心側與外周側表面積有所差異的情況下，亦可進行此般調整。例如，亦可將環狀構件28分割為複數片，而讓各片表面積不同，並對應於程序來組合成適當配置而加以使用。
另外，利用表面積增加區域27之凹凸圖案的表面積增加率只要能對應於用途而進行各種設定即可，例如可在平坦面之表面積的2~30倍範圍內，對應於適當用途來加以設定。
如此般，根據第2實施形態相關之基板處理裝置，即便在對形成有複雜 凹凸圖案之晶圓W施予基板處理的情況，仍可抑制所供給之處理氣體的負載效應，而提升基板處理的面內均勻性。
另外，由於第2實施形態相關之基板處理裝置係在除了旋轉台2a之構成、凹部24a、26內的構成以及設置有含有表面積增加區域27之環狀構件28的點以外，都與第1實施形態相關之基板處理裝置的構成相同，故省略其說明。
<基板處理方法>
接著，便就使用本發明第2實施形態相關之基板處理裝置的基板處理方法一範例來加以說明。以下，便以於晶圓W上所形成之為1個凹形狀圖案的孔內形成SiO2膜的方法為範例來加以說明。另外，在以下說明中，會依需要來參照第1實施形態相關之基板處理裝置的說明所使用的圖1~6，在以下的說明中，希望能將圖1~6中的「旋轉台2」、「凹部24」適當地替換為「旋轉台2a」、「凹部24a」來加以參照。
又，在以下的實施形態中，係以使用含Si氣體作為第1處理氣體，使用氧化氣體作為第2處理氣體，使用CF4與Ar氣體與O2氣體的混合氣體(以下，稱為「CF4/Ar/O2氣體」)作為含氟氣體的情況作為範例來加以說明。
首先，開啟未圖示之閘閥，而如圖2所示，從外部藉由搬送臂10並透過搬送口15來將晶圓W收授至旋轉台2a之凹部24a的銷25內之區域。此收授會藉由在凹部24a停止於面對搬送口15的位置時，透過凹部24a底面之貫穿孔(參照圖17)而從真空容器1底部側升降未圖示之升降銷來加以進行。讓旋轉台2a間歇性地旋轉來進行此般晶圓W的收授，以將各晶圓W載置於旋轉台2a的5個凹部24a內。晶圓W表面係形成有由讓表面積會較平坦面要大幅增加之溝槽、孔等所構成的凹凸圖案。藉由對應於晶圓W表面所形成之凹凸圖案的複雜度，亦即表面積的增加度，而將於表面形成有具有適當表面積增加量的表面積增加區域27之環狀構件28設置於設置凹陷26，來形成凹部24a。
接著，關閉閘閥，並藉由真空泵64來將真空容器1內為抽真空的狀態後，從分離氣體噴嘴41、42以既定流量來噴出分離氣體之Ar氣體，從分離氣體供給管51及沖淨氣體供給管72以既定流量來噴出Ar氣體。伴隨於此，而藉由壓力調整機構65來將真空容器1內調整為預設之處理壓力。接著，便 繞順時針並以例如60rpm的旋轉速度來旋轉旋轉台2a，並藉由加熱器單元7來將晶圓W加熱至例如450℃。
接著，便實行成膜工序。成膜工序中，係從處理氣體噴嘴31來供給含Si氣體，從處理氣體噴嘴32來供給氧化氣體。又，不從蝕刻氣體供給部90來供給任何氣體。
在晶圓W通過第1處理區域P1時，原料氣體之含Si氣體會從處理氣體噴嘴31來被供給而吸附於晶圓W表面。於表面吸附有含Si氣體之晶圓W會在因旋轉台2a之旋轉而通過具有分離氣體噴嘴42之分離區域D來被沖淨後，進入第2處理區域P2。第2處理區域P2中，會從處理氣體噴嘴32來供給氧化氣體，並藉由氧化氣體來氧化含Si氣體所包含之Si成分，而於晶圓W表面沉積有為反應生成物之SiO2。
通過第2處理區域P2之晶圓W會在通過具有分離氣體噴嘴41之分離區域D而被沖淨後，再次進入第1處理區域P1。然後，從處理氣體噴嘴31來供給含Si氣體，以讓含Si氣體吸附於晶圓W表面。
以上，便讓旋轉台2a複數次連續性地旋轉，並將第1處理氣體及第2處理氣體供給至真空容器1內，而不將含氟氣體供給至真空容器1內。藉此，便會於晶圓W表面沉積為反應生成物之SiO2，而成膜出SiO2膜(矽氧化膜)。
亦可依需要而在SiO2膜成膜至既定膜厚後，停止從處理氣體噴嘴31供給含Si氣體，而持續從處理氣體噴嘴32來供給氧化氣體，並藉由持續旋轉旋轉台2a來進行SiO2膜之改質處理。
藉由實行成膜工序，來在為1個凹形狀圖案之孔內成膜出SiO2膜。最先形成於孔內之SiO2膜係具有沿著凹形狀之剖面形狀。
接著，實行蝕刻工序。在蝕刻工序中，SiO2膜會被蝕刻為V字剖面形狀。蝕刻工序具體而言係如下般來加以實行。
如圖2所示，停止來自處理氣體噴嘴31、32之含Si氣體及氧化氣體的供給，而供給Ar氣體來作為沖淨氣體。旋轉台2a會被設定為適於蝕刻之溫度，例如600℃左右。又，旋轉台2a之旋轉速度會被設定為例如60rpm。在此狀態下，藉由從蝕刻氣體供給部90之噴淋頭部93來供給CF4/Ar/O2氣體，從含氫氣體供給部96來供給例如預設流量之H2/Ar氣體，來開始蝕刻處理。
此時，由於旋轉台2a會以低速來旋轉，故SiO2膜會被蝕刻為V字剖面形狀。藉由將孔內之SiO2膜蝕刻為V字形狀，便可於SiO2膜形成最上部之開口較廣的孔，而可在接下來的成膜時將SiO2膜填埋至底部，並可進行高由下而上(bottom-up)性，且難以產生空洞的成膜。
此時，由於即便於晶圓W表面多數形成有孔為較深，且會增大表面積之複雜凹凸圖案，仍可對應於該圖案來形成有環狀構件28之表面積增加區域27，且其會以沿著晶圓W外周而從周圍來圍繞晶圓W的方式來加以配置，故蝕刻氣體便會在形成有複雜凹凸圖案之晶圓W的中央區域，以及未形成有此般複雜凹凸圖案的外周部被消耗掉相同程度的量，而不會產生負載效應，並會橫跨晶圓W整面，而以均勻的蝕刻速率來進行蝕刻處理。
又，如上述般，由於噴淋頭部93之下面93b外周部係設置有下方突出面93c，故會抑制蝕刻區域P3內之外周側蝕刻反應能量的下降，從相關觀點看來，亦可以均勻的蝕刻速率來進行蝕刻。
如此般，讓旋轉台2a複數次連續性地旋轉，並將含氟氣體及含氫氣體供給至真空容器1內，而不將第1處理氣體及第2處理氣體供給至真空容器1內。藉此來蝕刻SiO2膜。
接著，再次實行前述成膜工序。成膜工序中，係在以蝕刻工序來蝕刻為V字狀的SiO2膜上進一步地成膜出SiO2膜，而使得膜厚增加。由於會於被蝕刻為V字狀的SiO2膜上進行成膜，故在成膜時，入口不會被阻塞而可從SiO2膜底部來沉積膜。
接著，再次實行前述蝕刻工序。蝕刻工序中，係將SiO2膜蝕刻為V字狀。
以需要的次數來交互重複以上所說明的成膜工序與蝕刻工序，便可以不在SiO2膜內產生有空洞的方式來填埋孔。該等工序的重複次數係可對應於包含孔等凹形狀圖案的長寬比之形狀來成為適合的次數。例如，在長寬比較大的情況，重複次數便會增加。又，推測相較於溝槽，孔的重複次數會較多。
另外，雖在本實施形態中，係就重複成膜工序與蝕刻工序，來對晶圓W表面所形成之凹形狀圖案進行填埋成膜的範例來加以說明，但本發明並不被限制於此點。
例如，亦可搬入預先於表面形成有膜之晶圓W，而僅進行蝕刻工序。
又，例如亦可讓旋轉台2a複數次連續性地旋轉，並同時供給第1處理氣體、第2處理氣體、含氟氣體及含氫氣體至真空容器1內，而在旋轉台2a旋轉1次的期間，各進行1次成膜工序與蝕刻工序。進一步地，亦可複數次重複各進行1次成膜工序與蝕刻工序的循環。
根據本發明第2實施形態相關之基板處理裝置及基板處理方法，便可藉由沿著基板保持區域之凹部24a外周，設置具有讓凹部24a外側增加表面積的表面積增加區域27之環狀構件28，來對沉積於晶圓W上的膜進行均勻的蝕刻處理。
另外，雖在圖14、16中，係舉於所有環狀構件17上面形成凹凸圖案的範例來加以說明，但在因凹凸圖案導致面積增加量過多的情況下，亦可為於上面混合適量平坦面般之圖案。
[第3實施形態]
圖17係顯示本發明第3實施形態相關之基板處理裝置的旋轉台2b一範例的圖式。第3實施形態相關之基板處理裝置係在具有基板保持區域之機能的凹部24d周圍設置有擁有凹凸圖案之表面積增加區域27b的點上，與第2實施形態相關之基板處理裝置共通，但在凹凸圖案會直接地形成於旋轉台2b表面的點上，卻與第2實施形態相關之基板處理裝置有所差異。
如此般，並非使用如環狀構件28般之不同於旋轉台2a的其他構件，而可直接於旋轉台2b表面形成凹凸圖案，來設置表面積增加區域27b。表面積增加區域27b只要能對應於用途而設置於各區域即可，較佳地係以圍繞晶圓W外周的至少2/3以上，較佳地係3/4以上的方式來加以設置。例如，在圖17中，由於凹部24d的最外周點P彼此會直線性地連結，故在最外周點P附近的外周，且在外周整體的未達1/4，而在1/6~1/8左右的部分之外側並未被包圍在表面積增加區域27b。至少以圖17所示之最外周點P彼此所連接的直線為最小基準，較佳地係較其要靠外側亦設置有表面積增加區域27b為佳。
又，圖17所示之表面積增加區域27b係外形會形成六角形，並於中央部形成近似六角形，而凹凸圖案會橫跨內側六角形與外側六角形之間的略整體來加以形成。如此般，在旋轉台2b直接形成凹凸圖案的情況，不僅凹部 24d之附近，從凹部24d所遠離的位置亦可形成凹凸圖案。
進一步地，表面積增加區域27b的凹凸圖案亦可對應於用途而成為各種形狀圖案，例如亦可與第2實施形態相同，為於平坦面形成溝之圖案。圖17中，表面積增加區域27b的外形會形成為六角形，且為於六角形的邊形成有平行的複數溝之圖案。
圖18係顯示凹部24d及表面積增加區域27b的凹凸圖案表面之圖式。如圖18所示，例如表面積增加區域27b表面亦可以形成有複數平行溝之條紋圖案來加以形成。
圖19係顯示凹部24d及表面積增加區域27b的凹凸圖案之立體圖。如圖19所示，凹凸圖案亦可藉由於旋轉台2b表面之平坦面形成複數互相平行之溝來加以構成。
第3實施形態相關之基板處理裝置中，係藉由於旋轉台2b表面形成表面積增加區域27b，便可於既定區域整體形成凹凸圖案，而使得表面積會較平坦面要增加。
又，由於第3實施形態相關之基板處理方法幾乎與第2實施形態相關之基板處理方法相同，故省略其說明。
[實驗結果]
接著，便就產生本發明第2及第3實施形態相關之基板處理裝置、基板處理方法為止所進行之實驗結果來加以說明。
圖20係在以往的基板處理裝置中改變CF4的流量，來比較於硬質晶圓的平坦面上所形成之硬質膜，以及在形成有產生30倍表面積的圖案之晶圓W上所形成的膜，於X軸上的蝕刻速率之圖式。如圖20所示，即便將CF4的流量改變為10sccm、15sccm、20sccm、40sccm，相對於硬質晶圓之蝕刻速率仍幾乎為固定，在形成有圖案之晶圓中，邊緣部之蝕刻速率會較中央區域要高，而關於負載效應並未見到任何改善。
圖21係在以往的基板處理裝置中改變旋轉台之旋轉速度，來比較於硬質晶圓的平坦面上所形成之硬質膜，以及在形成有產生30倍表面積的圖案之晶圓W上所形成的膜，於X軸上的蝕刻速率之圖式。如圖21所示，即便將旋轉速度改變為5rpm、30rpm、60rpm，相對於硬質晶圓之蝕刻速率仍幾乎 為固定，在形成有圖案之晶圓中，邊緣部之蝕刻速率會較中央區域要高，而關於負載效應並未見到任何改善。
圖22係在以往的基板處理裝置中改變真空容器內之壓力，來比較於硬質晶圓的平坦面上所形成之硬質膜，以及在形成有產生30倍表面積的圖案之晶圓W上所形成的膜，於X軸上的蝕刻速率之圖式。如圖22所示，即便將真空容器內之壓力改變為1.3torr、2.0torr、4.0torr，相對於硬質晶圓之蝕刻速率仍幾乎為固定，在形成有圖案之晶圓中，邊緣部之蝕刻速率會較中央區域要高，而關於負載效應並未見到任何改善。
如此般，即便改變各種程序條件，仍無法找到能抑制負載效應，且提升蝕刻處理之面內均勻性般之條件。
圖23係用以說明於以往的基板處理裝置之凹部124周邊的X軸上2處，以及Y軸上2處，合計4處設置表面積增加區域27而進行蝕刻處理的實驗方法之圖式。如圖23所示，係進行有於凹部124外側4處設置於表面形成有凹凸圖案的表面積增加區域27，而進行蝕刻處理之試行實驗。
圖24係圖23所示之試行實驗的X軸上之實驗結果。如圖24所示，藉由於X軸上外側2處設置表面積增加區域27，相對於未有凹凸圖案之晶圓W中，便會如曲線R4所示般，外側的蝕刻速率會上升，而在形成有凹凸圖案的晶圓W中，則會如曲線S4所示般，外側的蝕刻速率會下降。這代表著藉由設置有表面積增加區域27，便可增加蝕刻氣體之消耗量，而使得外側蝕刻速率下降。圖24中，因為表面積增加區域27之效果過大，而無法得到均勻的蝕刻速率，但藉由設置進一步地降低表面積增加量的表面積增加區域27，便可得到均勻的蝕刻速率。如此般，係顯示藉由設置表面積增加區域27，便可調整與形成於中央區域的凹凸圖案的蝕刻速率之平衡。
圖25係圖23所示之試行實驗的Y軸上之實驗結果。如圖25所示，藉由於Y軸上外側2處設置表面積增加區域27，相對於未有凹凸圖案之晶圓W中，便會如曲線R5所示般，外側的蝕刻速率會上升，而在形成有凹凸圖案的晶圓W中，則會如曲線S5所示般，外側的蝕刻速率會下降。這代表著與X軸同樣，藉由設置有表面積增加區域27，便可增加蝕刻氣體之消耗量，而使得外側蝕刻速率下降。圖25中，因為表面積增加區域27之效果過大，而無法 得到均勻的蝕刻速率，但藉由設置進一步地降低表面積增加量的表面積增加區域27，便可得到均勻的蝕刻速率。如此般，係顯示藉由設置表面積增加區域27，便可調整與形成於中央區域的凹凸圖案的蝕刻速率之平衡。
如圖24及圖25所示，係顯示藉由於晶圓W外側設置表面積增加區域27，便可創造出與晶圓W表面所形成之凹凸圖案同樣的蝕刻消耗狀態，而可將蝕刻速率均勻化。因此，根據利用相關性質的實施形態2、3相關的基板處理裝置、基板處理方法，即便在處理於表面具有複雜凹凸圖案之基板的情況，仍可提升基板處理之面內均勻性。
如上述說明，根據本發明實施形態，便可提高基板處理之面內均勻性。
以上，雖已就本發明較佳之實施形態及實施例來詳細說明，但本發明並不被限制於上述實施形態及實施例，而可在不超脫本發明之範圍內，於上述實施形態及實施例追加各種改變及置換。
本申請案係基於2015年11月4日在日本專利局所提出之日本特許出願第2015-216320號而主張優先權，並將日本特許出願第2015-216320號之所有內容引用至此。
2a‧‧‧旋轉台
24a‧‧‧凹部
27‧‧‧表面積增加區域

Claims (22)

  1. 一種基板處理裝置，係具有：處理室；旋轉台，係設置於該處理室內，並沿著周圍方向來於表面複數設置有可保持基板之凹陷狀的基板保持區域；表面積增加區域，係設置於該基板保持區域周圍之該表面，並藉由凹凸圖案之形成來讓該表面之表面積較平坦面要增加；以及處理氣體供給機構，係可將處理氣體供給至該旋轉台之該表面。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該表面積增加區域係具有沿著該基板保持區域外周之圓環形狀。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中該表面積增加區域會形成於具有略圓環形狀之環狀構件表面，並藉由將該環狀構件設置於直徑較該基板保持區域要大之凹陷，來設置於該旋轉台之該表面。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中該環狀構件係由石英或矽所構成。
  5. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中該環狀構件會被分割為複數片。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該表面積增加區域會設置於至少包含有直線性地連結該基板保持區域之最外側彼此的區域之區域的該基板保持區域以外之略整體。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中該表面積增加區域係於該旋轉台之該表面形成有該凹凸圖案之區域。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該凹凸圖案係於該平坦面形成有溝之圖案。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該凹凸圖案係讓該平坦面之表面積增加為2~30倍之圖案。
  10. 一種基板處理裝置，係具有：處理室；旋轉台，係設置於該處理室內； 凹陷狀之基板載置區域，係沿著該旋轉台之周圍方向來複數設置於表面，且直徑會較基板要大，而可不讓該基板側面與內周面接觸來載置該基板；基板保持用銷，係設置至少3根以上於遠離於該基板載置區域底面內之該內周面的位置，且為沿著該基板外周形狀而可抵抗因該旋轉台之旋轉所導致的離心力來保持該基板的位置；以及處理氣體供給機構，係可將處理氣體供給至該旋轉台之該表面。
  11. 如申請專利範圍第10項之基板處理裝置，其中該基板載置區域之該內周面與該基板保持用銷的距離係設定為可充分抑制該處理氣體供給機構所供給之處理氣體的負載效應的距離。
  12. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該旋轉台係由石英所構成。
  13. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該處理氣體供給機構係可供給蝕刻氣體之蝕刻氣體供給機構；該蝕刻氣體供給機構係設置於沿著該旋轉台之周圍方向所設置之蝕刻區域。
  14. 如申請專利範圍第13項之基板處理裝置，其係進一步地具有：原料氣體供給區域，係分離設置於該蝕刻區域與該旋轉台之周圍方向，且具備有成膜用原料氣體供給機構；以及反應氣體供給區域，係在該旋轉台之周圍方向中，設置於該原料氣體供給區域與該蝕刻區域之間，且具備有成膜用反應氣體供給機構。
  15. 如申請專利範圍第14項之基板處理裝置，其係在該蝕刻區域與該原料氣體供給區域之間，以及該原料氣體供給區域與該反應氣體供給區域之間具有將沖淨氣體供給至該旋轉台之該表面的沖淨氣體供給機構。
  16. 一種基板處理方法，係將基板保持於沿著周圍方向來複數設置於處理室內之旋轉台上的凹陷狀之基板保持區域，而讓該旋轉台旋轉並將處理氣體供給至該基板，以處理基板之基板處理方法，具有：在該基板保持區域周圍設置形成有表面積較平坦面要增加之凹凸圖案的表面積增加區域之狀態下，讓該旋轉台旋轉之工序；以及 讓該旋轉台旋轉並將該處理氣體供給至該基板，以處理該基板之工序。
  17. 如申請專利範圍第16項之基板處理方法，其中該表面積增加區域係形成於以形成該基板保持區域的方式來設置之環狀構件的表面。
  18. 如申請專利範圍第17項之基板處理方法，其中處理該基板之工序係含有：將蝕刻氣體供給至該基板，以蝕刻處理該基板之工序。
  19. 如申請專利範圍第18項之基板處理方法，其中處理該基板之工序係含有：將成膜氣體供給至該基板，以成膜處理該基板之工序。
  20. 一種基板保持構件，係將基板保持於旋轉台上之既定基板保持區域，以處理該基板之基板處理裝置所使用的基板保持構件，具有：基板保持部，係具有可保持該基板之內徑及厚度，並具有可載置於該基板保持區域的外形及底面形狀；以及凹凸圖案，係於上面讓表面積較平坦面要增加；整體係具有圓環形狀。
  21. 如申請專利範圍第20項之基板保持構件，其係於周圍方向被分割為複數。
  22. 如申請專利範圍第20項之基板保持構件，其中該凹凸圖案會讓表面積較該平坦面要增加2~30倍。
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