TWI415206B

TWI415206B - A substrate processing apparatus, and a method of manufacturing the semiconductor device

Info

Publication number: TWI415206B
Application number: TW098100918A
Authority: TW
Inventors: Masanori Sakai; Yuji Takebayashi; Tsutomu Kato; Shinya Sasaki; Hirohisa Yamazaki
Original assignee: Hitachi Int Electric Inc
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2013-11-11
Also published as: KR20090084680A; KR101037961B1; TW200941620A

Description

基板處理裝置及半導體裝置之製造方法

本發明係關於具有處理基板之步驟的基板處理裝置及半導體裝置之製造方法。

習知，作為例如DRAM等半導體裝置之製造步驟之一，係實施於基板上形成薄膜的基板處理步驟。該基板處理步驟係藉由具有以下構成之基板處理裝置而實施：收納以水平姿態多段積層之基板並進行處理之處理室；對處理室內供給處理氣體之處理氣體供給噴嘴；以及將處理室內予以排氣之排氣管線。另外，將支持多個基板之基板保持具搬入至處理室內，利用排氣管線將處理室內予以排氣，並從處理氣體供給噴嘴對處理室內供給氣體，藉此，使氣體通過各基板之間，於基板上形成薄膜。

然而，在上述基板處理步驟中，氣體不易流動至各基板之中心附近，在各基板之外周附近與中心附近，發生氣體供給量之差異，會使基板處理之面內均勻性降低。例如相較於基板中心附近所形成之薄膜，基板外周附近所形成之薄膜有變厚之情況。

為了促進氣體對各基板中心附近之供給，亦考慮於基板保持具所支持之各基板的周緣和處理室之內壁之間，分別設置環狀整流板之方法。然而，此方法中，可能有將基板移載至基板保持具的基板移載機構和整流板發生干擾(接觸)之情況。若為了避免此種干擾而將基板之積層間距保持為較寬，則有可一次處理之基板的片數變少之情況。又，供應環狀整流板之基板保持具，因其構造之複雜度，亦容易破損，價格高。

本發明之目的在於提供不減少可一次處理之基板的片數，並且可促進氣體對各基板中心附近之供給的基板處理裝置及半導體裝置之製造方法。

本發明之一態樣係一種基板處理裝置，係具備：處理室，其係以水平姿態收納多段積層之基板並進行處理；處理氣體供給單元，其係對上述處理室內供給1種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其係對上述處理室內供給惰性氣體；以及排氣單元，其係將上述處理室內予以排氣；上述處理氣體供給單元係具有1根以上的處理氣體供給噴嘴，其係以沿著上述處理室內壁之方式，延伸存在於上述基板的積層方向，並對上述處理室內供給處理氣體；上述惰性氣體供給單元係具有一對的惰性氣體供給噴嘴，其係以沿著上述處理室之內壁的方式，延伸存在於上述基板之積層方向，並以沿著上述基板之周方向從兩側包夾上述處理氣體供給噴嘴的方式設置，且對上述處理室內供給惰性氣體。

本發明之其他態樣係一種基板處理裝置，係具備：外管；內管，其係配置於上述外管之內部，至少於下端開放，並以水平姿態收納多段積層之基板；處理氣體供給單元，其係對上述內管之內部供給1種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其係對上述內管之內部供給惰性氣體；以及排氣孔，其係設置於位處上述內管之側壁且與上述處理氣體供給噴嘴相對向之位置；上述處理氣體供給單元係具有1根以上之處理氣體供給噴嘴，該等係以延伸存在於上述基板之積層方向的方式而立設於上述內管之內部，並具備供給上述處理氣體之1個以上的處理氣體噴出口；上述惰性氣體供給單元係具有一對惰性氣體供給噴嘴，該等係以延伸存在於上述基板之積層方向且沿著上述基板之周方向而從兩側包夾上述處理氣體供給噴嘴之方式，而立設於上述內管之內部，並具備供給上述惰性氣體之1個以上的惰性氣體噴出口。

本發明之另一態樣係一種半導體裝置之製造方法，係具備：將以水平姿態多段積層之基板搬入處理室內之步驟；從以沿著上述處理室之內壁的方式延伸存在於基板之積層方向的1根以上之處理氣體供給噴嘴，對上述處理室內供給處理氣體，並且從以沿著上述處理室之內壁的方式延伸存在於基板之積層方向、且沿著基板之周方向從兩方包夾上述處理氣體供給噴嘴而設置之一對惰性氣體供給噴嘴，對上述處理室內供給惰性氣體並處理基板之步驟；以及將處理後之基板從上述處理室搬出之步驟。

根據本發明之基板處理裝置及半導體裝置之製造方法，可在不減少能夠一次處理之基板的片數之下，促進氣體對各基板之中心附近的供給。

如上所述，於上述基板處理步驟中，會有氣體不易流動至各基板之中心附近，導致各基板之外周附近與中心附近發生氣體供給量之差異，使得基板處理之面內均勻性降低。例如將胺系之Hf原料氣體與O₃ 氣體供給至基板上所形成之Hf氧化膜(HfO膜)或將胺系之Zr原料氣體與O₃ 氣體供給至基板上所形成之Zr氧化膜(ZrO膜)等中，形成於基板之外周附近的膜，相較於形成於基板之中心附近的膜係較薄。

為了促進氣體對鄰接基板間之供給，亦考慮於基板保持具所支持之各基板的周緣與處理室的內壁之間分別設置環狀整流板之方法。圖4係該設有整流板之基板保持具的概略構成圖。藉由以包圍各基板周緣之方式而設置環狀整流板，可使處理氣體之一部分的膜附著於整流板，將基板之外周附近所形成之膜減薄。另外，圖5係不具有整流板之基板保持具的概略構成圖。

然而，該方法中，會有將基板移載至基板保持具的基板移載機構與整流板發生干擾(接觸)之情況。若為了避免此種干擾而將基板之積層間距加寬，則可一次處理之基板的片數變少，會有基板處理之生產性降低之情況。又，供於環狀整流板之基板保持具，因其構造之複雜度亦容易破損，且為高價。

因此，本案發明人等針對在不減少可一次處理之基板片數的情形下，促進對各基板之中心附近的氣體供給之方法進行深入研究。結果發現，藉由在將處理氣體供給至處理室內時從處理氣體之兩側同時流動惰性氣體，可促進氣體對各基板中心附近之供給，並可將各基板之外周附近與中心附近的氣體之供給量更為均勻化。本發明係根據發明人等所獲得之發現而完成之發明。

<本發明之第1實施形態>

以下根據圖式說明本發明之第1實施形態。

(1)基板處理裝置之構成

首先，針對實施作為半導體裝置之製造步驟的一步驟之基板處理步驟的基板處理裝置101之構成例，進行說明。圖6係本實施形態之基板處理裝置101的斜透視圖。

如圖6所示，本實施形態之基板處理裝置101係具備框體111。為了將矽等所構成之晶圓(基板)10搬送至框體111內外，係使用作為收納多個晶圓10之晶圓載置器(基板收納容器)的匣110。框體111內側之前方係設有匣座(基板收納容器收授台)114。匣110係藉由未圖示之步驟內搬送裝置而載置於匣座114上，又，係構成為從匣座114上向框體111外搬出。

匣110係可利用步驟內搬送裝置，使匣110內之晶圓10成為垂直姿態，並以匣110之晶圓出入口朝向上方之方式，載置於匣座114上。匣座114係使匣110朝向框體111之後方，於縱方向旋轉90°，並使匣110內之晶圓10成為水平姿態，使匣110之晶圓出入口朝向框體111內之後方。

框體111內之前後方向的大致中央部係設置有匣架(基板收納容器載置架)105。匣架105係構成為以多段、多列之方式而保管多個匣110。匣架105係設有移載架123，其係收納作為後述之晶圓移載機構125的搬送對象之匣110。又，匣座114之上方係設有預備匣架107，預備地保管匣110。

匣座114與匣架105之間係設有匣搬送裝置(基板收納容器搬送裝置)118。匣搬送裝置118係具備可在保持匣110之情況下進行升降之匣升降器(基板收納容器升降機構)118a與作為可在保持匣110之情況下進行水平移動之搬送機構的匣搬送機構(基板收納容器搬送機構)118b。藉由該等匣升降器118a與匣搬送機構118b之連結動作，將匣110於匣座114、匣架105、預備匣架107、移載架123之間互相搬送。

於匣架105之後方係設有晶圓移載機構(基板移載機構)125。晶圓移載機構125係具備可使晶圓10在水平方向上旋轉或直接動作之晶圓移載裝置(基板移載裝置)125a與使晶圓移載裝置125a升降之晶圓移載裝置升降器(基板移載裝置升降機構)125b。另外，晶圓移載裝置125a係具備將晶圓10以水平姿態保持之鑷子(基板移載用夾具)125c。藉由該等晶圓移載裝置125a與晶圓移載裝置升降器125b之連結動作，可將晶圓10從移載架123上之匣110內拾取至後述之晶舟(基板保持具)11並進行裝填(裝載，charging)，或將晶圓10從晶舟11脫載(卸載，discharging)並收納至移載架123上之匣110內。

於框體111之後部上方係設有處理爐202。處理爐202之下端部係設有開口。該開口係構成為可藉由爐口擋門(爐口開閉機構)147而開閉。另外，處理爐202之構成係如後述。

處理爐202之下方係設有作為使晶舟11升降並搬送至處理爐202內外之升降機構的晶舟升降器(基板保持具升降機構)115。晶舟升降器115之升降台上係設有作為連結具之臂128。臂128上係以水平姿態設有密封蓋9，其係作為垂直支持晶舟11，並且在晶舟11藉由晶舟升降器115而上升時，將處理爐202之下端部氣密地閉塞之蓋體。

晶舟11係具備多根保持構件，將多片(例如50片~150片左右)之晶圓10以水平姿態且以其中心對齊之狀態排列於垂直方向並多段保持。晶舟11之詳細構成係於後述。

匣架105之上方係設有具備供給風扇與防塵過濾器之潔淨單元134a。潔淨單元134a係構成為使經清淨化之氣體(乾淨氣體)流通於框體111之內部。

又，於與晶圓移載裝置升降器125b及晶舟升降器115側為相反側之框體111的左側端部，係設有具備供給乾淨氣體之供給風扇與防塵過濾器之潔淨單元(未圖示)。由未圖示之上述潔淨單元所吹出之乾淨氣體係流通至晶圓移載裝置125a、晶舟11後，被吸入未圖示之排氣裝置，並排氣至框體111之外部。

(2)基板處理裝置之動作

其次，針對本實施形態之基板處理裝置101的動作進行說明。

首先，匣110係利用未圖示之步驟內搬送裝置，以晶圓10成為垂直姿態而匣110之晶圓出入口朝向上方之方式，載置於匣座114上。之後，匣110係藉由匣座114而朝框體111之後方於縱方向旋轉90°。其結果，匣110內之晶圓10成為水平姿態，匣110之晶圓出入口係朝向框體111內之後方。

其次，匣110係藉由匣搬送裝置118，被自動搬送至匣架105或預備匣架107之指定架位置，接收並暫時保存後，從匣架105或預備匣架107移載至移載架123，或是直接搬送至移載架123。

當匣110被移載至移載架123，則晶圓10係藉由晶圓移載裝置125a之鑷子125c，通過晶圓出入口而從匣110被拾取，利用晶圓移載裝置125a與晶圓移載裝置升降器125b之連結動作，被裝填(裝載)至移載室124後方之晶舟11。將晶圓10接收至晶舟11之晶圓移載機構125係回到匣110，將下一個晶圓10裝填至晶舟11。

當預先指定之片數的晶圓10被裝填至晶舟11，則利用爐口擋門147而被關閉之處理爐202之下端部的開口被爐口擋門147開放。接著，密封蓋9利用晶舟升降器115而上升，藉此將保持處理對象之晶圓10群組的晶舟11搬入(裝載，loading)至處理爐202內。裝載後，於處理爐202內對晶圓10實施任意之處理。該處理係於後述。處理後，晶圓10及匣110係以與上述手法相反的手法，往框體111之外部送出。

(3)處理爐之構成

接著，針對本實施形態之基板處理裝置的處理爐202之構成進行說明。圖1係本發明之一實施形態的基板處理裝置之處理爐的垂直剖面圖。圖2係本發明之一實施形態的基板處理裝置之處理爐的水平剖面圖。圖3係表示處理爐內之處理氣體及惰性氣體之流動的概略圖。另外，本實施形態之處理爐202係如圖1所示，構成為CVD裝置(批次式縱形熱壁型減壓CVD裝置)。

(處理管)

處理爐202係具備縱形的處理管1，其係以中心線垂直之方式而縱向配置，利用框體111而被固定支持。處理管1係具備內管2與外管3。內管2及外管3係由石英(SiO₂ )或碳化矽(SiC)等耐熱性高的材料，分別一體成形為圓筒狀。

內管2係形成為上端閉塞而下端開口之圓筒狀。內管2內係形成有處理室4，其係收納並處理藉由作為基板保持具的晶舟11以水平姿態多段積層之晶圓10。內管2之下端開口係構成用以讓保持晶圓10群組的晶舟11出入的爐口5。因此，內管2之內徑係設定為較保持晶圓10群組的晶舟11之最大外徑更大。外管3係相對於內管2稍大且相似，形成為上端閉塞而下端開口之圓筒狀，以包圍內管2之外側的方式，披覆為同心圓。內管2與外管3之間的下端部係利用形成為圓形環狀的歧管6而分別被氣密式密封。歧管6係為了對內管2及外管3進行維持檢查作業或清掃作業，以可自由裝脫之方式安裝於內管2及外管3。藉由使歧管6被框體111所支持，處理管1係成為垂直安裝之狀態。

(排氣單元)

於歧管6之側壁的一部份，係連接有作為將處理室4內之環境予以排氣的排氣管線之排氣管7a。於歧管6與排氣管7a之連接部，係形成有用以將處理室4內之環境予以排氣之排氣口7。排氣管7a內係介隔著排氣口7而與內管2和外管3之間所形成之間隙所構成的排氣路徑8內連通。另外，排氣路徑8之橫斷面形狀係形成為一定寬度之圓形環狀。排氣管7a係從上游依序設有壓力感測器7d、作為壓力調整閥之APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥7b、作為真空排氣裝置之真空泵7c。真空泵7c係構成為可將處理室4內之壓力予以真空排氣為既定之壓力(真空度)。APC閥7b及壓力感測器7d係電性連接著壓力控制部236。壓力控制部236係以處理室4內之壓力在所需之時序(timing)成為所需之壓力的方式，根據壓力感測器7d所檢測出之壓力而控制APC閥7b之開度。主要藉由排氣管7a、排氣口7、排氣路徑8、壓力感測器7d、APC閥7b、真空泵7c而構成本實施形態之排氣單元。

(基板保持具)

歧管6係形成為將歧管6之下端開口予以閉塞之密封蓋9從垂直方向下側抵接之狀態。密封蓋9係形成為與外管3之外徑同等以上的圓盤狀，藉由處理管1之外部所垂直裝設之晶舟升降器115而以水平姿態在垂直方向升降。

密封蓋9上，作為保持晶圓10之基板保持具的晶舟11係垂直站立而被支持。晶舟11係具備上下一對之端板12、13與在端板12、13之間垂直設置之多根保持構件14。端板12、13及保持構件14係例如由石英(SiO₂ )或碳化矽(SiC)等之耐熱性材料所構成。各保持構件14係於長度方向等間隔地設置多條保持溝15。各保持構件14係以保持溝15互相對向之方式而設置。晶圓10之圓周緣係分別插入多根保持構件14之同一段的保持溝15內，藉此將多片晶圓10以水平姿態且中心相互對齊之狀態而多段積層並保持。

又，於晶舟11與密封蓋9之間，上下一對的輔助端板16、17係被多根輔助保持構件18支持而設置。各輔助保持構件18係設有多條保持溝19。保持溝19中，例如石英(SiO₂ )或碳化矽(SiC)等耐熱性材料所構成之做成圓形板的多片斷熱板216係以水平姿態而多段裝填。利用斷熱板216，來自後述加熱器單元20之熱不易被傳達至歧管6側。

於密封蓋9與處理室4之相反側，係設有使晶舟旋轉之旋轉機構254。旋轉機構254之旋轉軸255係貫通密封蓋9，從下方支持晶舟11。藉由使旋轉軸255旋轉，可於處理室4內使晶圓10旋轉。密封蓋9係構成為利用上述晶舟升降器115而於垂直方向升降，藉此，可將晶舟11搬送至處理室4內外。

旋轉機構254及晶舟升降器115係電性連接著驅動控制部237。驅動控制部237係以旋轉機構254及晶舟升降器115在所需之時序進行所需之動作的方式而進行控制。

(加熱器單元)

於外管3之外部係以包圍外管3之方式而設有加熱器單元20，其係作為加熱機構，將處理管1內整體地均勻加熱或加熱為既定之溫度分佈。加熱器單元20係藉由被支持於基板處理裝置101之框體111而成為垂直安裝之狀態，係例如構成作為碳加熱器等之電阻加熱器。

於處理管1內，係設置作為溫度檢測器之未圖示的溫度感測器。加熱器單元20與溫度感測器係電性連接於溫度控制部238。溫度控制部238係以處理室4內之溫度在所需之時序成為所需之溫度分佈的方式，根據上述溫度感測器所檢測出之溫度資訊而控制對加熱器單元20的通電情況。

主要係藉由加熱器單元20與未圖示之溫度感測器，構成本實施形態之加熱單元。

(處理氣體供給單元、惰性氣體供給單元)

內管2之側壁(與後述排氣孔25為180度相反側之位置)上，係以從內管2之側壁向內管2之徑方向朝外突出並於垂直方向長長地延伸存在之方式，形成有隧道狀之預備室21。預備室21之側壁26係構成內管2之側壁的一部分。又，預備室21之內壁係以形成處理室4之內壁的一部分之方式而構成。預備室21之內部係設有處理氣體供給噴嘴22a、22b，該等係以沿著預備室21之內壁(亦即處理室4之內壁)的方式延伸存在於晶圓10之積層方向，並對處理室4內供給處理氣體。又，預備室21之內部係設有一對惰性氣體供給噴嘴22c、22d，該等係以沿著預備室21之內壁(亦即處理室4之內壁)的方式延伸存在於晶圓10之積層方向，並且沿著晶圓10之周方向以從兩方包夾處理氣體供給噴嘴22a、22b之方式而設置，對處理室4內供給惰性氣體。

屬於處理氣體供給噴嘴22a、22b之上游側端部的處理氣體導入口部23a、23b及屬於惰性氣體供給噴嘴22c、22d之上游側端部的惰性氣體導入口部23c、23d，係分別於歧管6之徑方向朝外地貫通歧管6之側壁，突出於處理管1之外部。

處理氣體導入口部23a、23b係分別連接有作為處理氣體供給管線之處理氣體供給管25a、25b。

處理氣體供給管25a係由上游側依序分別設置：處理氣體供給源28a，其係供給例如使作為液體原料之TEMAH(Hf[NCH₃ C₂ H₅ ]₄ ，肆乙基甲基胺基鉿)或TEMAZ(Zr[NCH₃ C₂ H₅ ]₄ ，肆乙基甲基胺基鋯)氣化而成的氣體(TEMAH氣體或TEMAZ氣體)等之處理氣體；作為流量控制裝置之MFC(質流控制器，mass flow controller)27a；以及開閉閥26a。如此，作為從兩側被惰性氣體包夾之處理氣體，係使用熱分解溫度較處理溫度(成膜溫度)低之氣體，例如使TEMAH或TEMAZ氣化之氣體(TEMAH氣體或TEMAZ氣體)等。另外，於較處理氣體供給管25a之開閉閥26a更靠下游側，係連接有未圖示之載體氣體供給管。藉由從該載體氣體供給管供給作為載體氣體之N₂ 氣體，可將處理氣體稀釋，促進對處理室4內之處理氣體的供給或處理室4內之處理氣體的擴散。

又，處理氣體供給管25b係由上游側分別依序設置：供給例如O₃ (臭氧)氣體等之處理氣體的處理氣體供給源28b、作為流量控制裝置之MFC(質流控制器)27b以及開閉閥26b。另外，於較處理氣體供給管25b之開閉閥26b更靠下游側，係連接有未圖示之載體氣體供給管。就由從該載體氣體供給管供給作為載體氣體之N₂ 氣體，可將處理氣體稀釋，促進對處理室4內之處理氣體的供給或處理室4內之處理氣體的擴散。

惰性氣體導入口部23c、23d係分別連接著作為惰性氣體供給管線之惰性氣體供給管25c、25d。惰性氣體供給管25c、25d係從上游側依序分別設置：惰性氣體供給源28c、28d，該等係供給例如N₂ 氣體、Ar氣體、He氣體等之惰性氣體；作為流量控制裝置之MFC(質流控制器)27c、27d；以及開閉閥26c、26d。

只要由處理氣體供給噴嘴22a及22b、處理氣體供給管25a及25b、處理氣體供給源28a及28b、MFC27a及27b、開閉閥26a及26b以及未圖示之2根載體氣體供給管，構成本實施形態之處理氣體供給單元。又，主要由惰性氣體供給噴嘴22c及22d、惰性氣體供給管25c及25d、惰性氣體供給源28c及28d、MFC27c及27d、開閉閥26c及26d，構成本實施形態之惰性氣體供給單元。

MFC27a、27b、27c、27d以及開閉閥26a、26b、26c、26d係電性連接至氣體供給‧流量控制部235。氣體供給‧流量控制部235係以在後述之各階段(step)中供給至處理室4內之氣體的種類在所需之時序成為所需之氣體種類，而所供給之氣體的流量在所需之時序成為所需之量，且處理氣體相對於惰性氣體之濃度在所需之時序成為所需之濃度的方式，控制MFC27a、27b、27c、27d以及開閉閥26a、26b、26c、26d。

處理室4內之處理氣體供給噴嘴22a、22b之筒部係以在垂直方向上排列之方式而設置多個噴出口24a、24b，處理室4內之惰性氣體供給噴嘴22c、22d之筒部係以在垂直方向排列之方式而設置多個噴出口24c、24d。

藉由將處理氣體供給噴嘴22a、22b或惰性氣體供給噴嘴22c、22d設置於預備室21內，處理氣體供給噴嘴22a、22b之噴出口24a、24b以及惰性氣體供給噴嘴22c、22d之噴出口24c、24d，係成為配置在較內管2之內周面更靠內管2之徑方向外側的狀態。

噴出口24a、24b、24c、24d之個數係構成為例如與保持於晶舟11的晶圓10之片數一致。各噴出口24a、24b、24c、24d之高度位置係分別設定為例如與保持在晶舟11之上下相鄰的晶圓10之間的空間相對向。另外，各噴出口24a、24b、24c、24d之口徑亦可以對各晶圓10之氣體的供給量成為均勻之方式，設定為分別相異之大小。另外，噴出口24a、24b、24c、24d亦可相對於多片晶圓10而設置各一個(例如相對於多片晶圓10為各一個)。

在內管2之側壁且與處理氣體供給噴嘴22a、22b相對向之位置，亦即與預備室21為180度相反側之位置，係於垂直方向細長地開設例如屬於狹縫狀貫通孔之排氣孔25。處理室4內與排氣路徑8內係介隔著排氣孔25而連通。因此，從處理氣體供給噴嘴22a、22b之噴出口24a、24b向處理室4內供給之處理氣體，以及從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之噴出口24a、24b向處理室4內供給之處理氣體，係介隔著排氣孔25向排氣路徑8內流動後，介隔著排氣口7而流向排氣管7a內，並向處理爐202外排出。另外，排氣孔25並不限於以狹縫狀貫通孔形式構成之情況，亦可由多個孔所構成。

另外，如圖2所示，連結處理氣體供給噴嘴22a與排氣孔25之直線、以及連結處理氣體供給噴嘴22b與排氣孔25之第1直線，係分別通過晶圓10之中心附近而構成。另外，噴出口24a、24b之方向係設定為與該等第1直線大致平行。又，連結惰性氣體供給噴嘴22c與排氣孔25之第2直線、以及連結惰性氣體供給噴嘴22c與排氣孔25之第3直線，係構成為分別從兩側包夾連結處理氣體供給噴嘴22a與排氣孔25之第1直線、以及連結處理氣體供給噴嘴22b與排氣孔25之第1直線。另外，噴出口24c、24d之方向係可設定為打開於較該等直線更靠外側，亦可設定為與該等直線大致平行。亦即，噴出口24c可構成為在較第2直線更靠外側處打開之方向開口，亦可構成為與第2直線大致平行地開口。又，噴出口24d之方向可構成為在較第3直線更靠外側處打開之方向開口，亦可構成為與第3直線大致平行地開口。

因此，如圖3所示，若同時對處理室4內供給處理氣體與惰性氣體，則從處理氣體供給噴嘴22a、22b之噴出口24a、24b向處理室4內供給之處理氣體的氣體流30a、30b，係被從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之噴出口24c、24d向處理室4內供給之惰性氣體的氣體流30c、30d由兩側所包夾，限制其流路。例如，若對晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙供給惰性氣體，則該區域之壓力相對地變高，可抑制處理氣體流入晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙。其結果，可促進處理氣體對各晶圓10之中心附近的供給，可將各晶圓10之外周附近與中心附近的處理氣體供給量更為均勻化。又，處理氣體係在晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙中被惰性氣體稀釋，可抑制膜在晶圓10之外周附近過厚地形成。

(控制器)

氣體供給‧流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237以及溫度控制部238亦構成操作部、輸出輸入部，電性連接於控制基板處理裝置整體之主控制部239。該等氣體供給‧流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237、溫度控制部238以及主控制部239，係構成控制器240。

(4)基板處理步驟

其次，說明藉由上述基板處理裝置101所實施之半導體裝置(device)之製造步驟的一步驟。如上所述，從兩側被惰性氣體包夾之處理氣體係為熱分解溫度較處理溫度(成膜溫度)更低之氣體，可使用將例如TEMAH或TEMAZ氣化之氣體(TEMAH氣體或TEMAZ氣體)等。以下說明使用TEMAH氣體及O₃ 氣體作為處理氣體而利用ALD法將HfO₂ 膜成膜之例。下述之說明中，構成基板處理裝置101之各部的動作係由控制器240所控制。

屬於CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法之一的ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沈積)法，係於某個成膜條件(溫度、時間等)之下，將成膜所使用之至少2種會互相反應的處理氣體一次一種地交互供給至基板上，於基板上以1原子單位吸附，利用表面反應進行成膜之手法。此時，膜厚的控制係以供給反應性氣體之循環數來進行(例如若成膜速度定為1/循環，當形成20的膜之情況，係進行20循環)。例如利用ALD法形成HfO₂ 膜之情況，係可使用TEMAH(Hf[NCH₃ C₂ H₅ ]₄ ，肆乙基甲基胺基鉿)氣體與O₃ (臭氧)氣體，以180~250℃之低溫進行高品質的成膜。

首先，如上所述，將處理對象之晶圓10群裝填於晶舟11並搬入處理室4內。將晶舟11搬入處理室4內後，處理室4內之壓力係為10~1000Pa之範圍內，例如成為50Pa，而若處理室4內之溫度為180~250℃之範圍，例如成為220℃，則以下述4個階段(階段1~4)作為1循環，並將該循環重複既定次數。另外，在實行以下階段1~4之期間，藉由使旋轉機構254旋轉，可將供給至晶圓10表面的氣體之流量更為均勻化。

(階段1)

將處理氣體供給管25a之開閉閥26a以及排氣管7a之APC閥7b一起打開，由真空泵7c將處理室4內排氣，並且從處理氣體供給噴嘴22a之噴出口24a，對處理室4內供給作為處理氣體之TEMAH氣體。TEMAH氣體係被自未圖示之載體氣體供給管所供給之載體氣體(N₂ 氣體)所稀釋而供給。

另外，TEMAH氣體係對基板處理之面內均勻性(晶圓10之表面所形成之HfO₂ 膜之厚度的面內均勻性)有重大影響之氣體。因此，本實施形態之階段1中，在將TEMAH氣體供給至處理室4內時，係同時將惰性氣體供給管25c、25d之開閉閥26c、26d打開，從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之噴出口24c、24d，分別對處理室4內供給作為惰性氣體之N₂ 氣體。其結果，從處理氣體供給噴嘴22a之噴出口24a供給至處理室4內之TEMAH氣體，係被從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之噴出口24c、24d而供給至處理室4內之N₂ 氣體從兩側包夾，因而限制其流路。例如，若對晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙供給惰性氣體，則該區域之壓力相對地變高，可抑制TEMAH氣體流入(洩漏入)晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙。其結果，可促進TEMAH氣體對各晶圓10之中心附近的供給，可使各晶圓10之外周附近與中心附近的TEMAH氣體供給量更為均勻化。又，晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙中，TEMAH氣體被N₂ 氣體所稀釋，可抑制膜在晶圓10之外周附近過厚地形成。如此，於階段1中，從惰性氣體供給管25c、25d所供給之惰性氣體(N₂ 氣體)限制處理氣體之流路，並發揮將對晶圓10之處理氣體的供給量予以均勻化之輔助氣體的作用。

又，惰性氣體供給噴嘴22c、22d於從處理氣體供給噴嘴22a供給TEMAH氣體時，較佳係以從處理氣體供給噴嘴22a所供給之TEMAH氣體的流量以上之流量，而供給N₂ 氣體。亦即，較佳係從惰性氣體供給噴嘴22c之噴出口24c所供給之N2氣體的流量、以及從惰性氣體供給噴嘴22d之噴出口24d所供給之N₂ 氣體的流量，分別成為從處理氣體供給噴嘴22a之噴出口24a所供給之TEMAH氣體的流量以上。TEMAH氣體之流量及N₂ 氣體之流量係分別由MFC27a、27c、27d所控制。其結果，進一步促進了TEMAH氣體對各晶圓10之中心附近的供給。又，更進一步促進晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙中的N₂ 氣體對TEMAH氣體之稀釋。

於階段1之實行中，處理室4內之壓力係調整為20~900Pa之範圍內，例如50Pa。又，來自處理氣體供給噴嘴22a之TEMAH氣體的供給流量係調整為0.01~0.35g/min之範圍內，例如0.3g/min。來自連接於處理氣體供給管25a之載體氣體供給管(未圖示)的N₂ 氣體(載體氣體)之供給流量係調整為0.1~0.5g/slm之範圍內，例如1.0slm。來自惰性氣體供給噴嘴22c、22d之N₂ 氣體(輔助氣體)的供給流量係調整為分別在20~30slm之範圍內，例如30slm。又，處理室4內之溫度係調整為180~250℃之範圍，例如為220℃。又，晶圓10曝露於TEMAH氣體之時間(階段1之實行時間)係為30~180秒之範圍內，例如為120秒。

藉由將TEMAH氣體供給至處理室4內，TEMAH氣體之氣體分子係與晶圓10上的基底膜等表面部分發生表面反應(化學吸附)。

(階段2)

關閉處理氣體供給管25a之開閉閥26a，停止對處理室4內之TEMAH氣體的供給。此時，保持排氣管7a之APC閥7b為打開狀態，利用真空泵7c將處理室4內排氣至例如20Pa以下，將殘留之TEMAH氣體從處理室4內排除。又，若打開惰性氣體供給管25c、25d之開閉閥26c、26d，對處理室4內供給N₂ 氣體，則將殘留之TEMAH氣體從處理室4內排除之效果更進一步提高。於階段2中，從惰性氣體供給管25c、25d所供給之N₂ 氣體，係發揮作為促進處理室4內之殘留氣體的排出之沖洗氣(purge gas)的功用。

於階段2之實行中，處理室4內之壓力係調整為例如20Pa以下。又，由惰性氣體供給噴嘴22c、22d進行之N₂ 氣體(沖洗氣)的供給流量，係調整為分別在0.5~20slm之範圍內，例如為12slm。又，處理室4內之溫度係調整為180~250℃之範圍，例如為220℃。又，階段2之實行時間係為30~150秒之範圍內，例如為60秒。

(階段3)

在打開排氣管7a之APC閥7b之狀態下，打開處理氣體供給管25b之開閉閥26b，利用真空泵7c將處理室4內排氣，並且從處理氣體供給噴嘴22b之噴出口24b對處理室4內供給作為處理氣體之O₃ 氣體。O₃ 氣體經由從未圖示之載體氣體供給管所供給之載體氣體(N₂ 氣體)所稀釋並供給。

另外，O₃ 氣體係對基板處理之面內均勻性(於晶圓10之表面所形成之HfO₂ 膜的厚度之面內均勻性)的影響小之氣體。因此，本實施形態之階段3中，細部從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給N₂ 氣體(輔助氣體)。然，在階段3所供給之處理氣體係對基板處理之面內均勻性產生影響之氣體的情況，於階段3中亦與階段1同樣，較佳係從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給N₂ 氣體(輔助氣體)。又，即便在供給O₃ 之情況，亦可從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給N₂ 氣體(輔助氣體)。

於階段3之實行中，處理室4內之壓力係調整為20~900Pa之範圍，例如為50Pa。又，來自處理氣體供給噴嘴22b之O₃ 氣體的供給流量係調整為6~20slm之範圍內，例如為17slm。來自連接於處理氣體供給管25b之載體氣體供給管(未圖示)的N₂ 氣體(載體氣體)之供給流量，係調整為0~2slm之範圍內，例如0.5slm。又，處理室4內之溫度係調整為180~250℃之範圍，例如220℃。又，將晶圓10曝露於TEMAH氣體之時間(階段3之實行時間)係10~300秒之範圍內，例如120秒。

藉由對處理室4內供給O₃ 氣體，化學吸附於晶圓10表面之TEMAH氣體與O₃ 氣體係進行表面反應，HfO₂ 膜係於晶圓10上成膜。

(階段4)

關閉處理氣體供給管25b之開閉閥26b，停止對處理室4內之O₃ 氣體的供給。此時，將排氣管7a之APC閥7b保持為打開，利用真空泵7c，將處理室4內排氣至20Pa以下，將殘留之O₃ 氣體從處理室4內排除。又，若將惰性氣體供給管25c、25d之開閉閥26c、26d打開而對處理室4內供給N₂ 氣體，則可更進一步提高從處理室4內排除殘留之O₃ 氣體的效果。於階段4中，從惰性氣體供給管25c、25d供給之N₂ 氣體係發揮促進處理室4內之殘留氣體的排出之功能。

於階段4之實行中，係將處理室4內之壓力調整為例如20Pa以下。又，來自惰性氣體供給噴嘴22c、22d之N₂ 氣體(沖洗氣)的供給流量係調整為分別在0.5~20slm之範圍內，例如12slm。又，處理室4內之溫度係調整為180~250℃之範圍內，例如220℃。又，階段2之實行時間係為30~150秒之範圍內，例如定為60秒。

另外，以上述階段1~4作為1循環，藉由多次重複該循環，於晶圓10上成膜既定膜厚之HfO₂ 膜。其後，將保持處理後晶圓10群之晶舟11從處理室4內搬出，結束本實施形態之基板處理步驟。

(5)本實施形態之效果

根據本實施形態，可獲得以下所示之一個或多個效果。

根據本實施形態，於上述階段1中，從處理氣體供給噴嘴22a之噴出口24a供給至處理室4內的TEMAH氣體，係被從惰性氣體供給噴嘴22c、22d的噴出口24c、24d而供給至處理室4內之N₂ 氣體從兩側包夾，使其流路受到限制。例如，若對晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙供給N₂ 氣體，則該區域之壓力相對地提高，可抑制TEMAH氣體流入晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙。其結果，可促進TEMAH氣體對各晶圓10之中心附近的供給，可將各晶圓10之外周附近與中心附近的TEMAH氣體的供給更為均勻化。又，於晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙中，TEMAH氣體係被N₂ 氣體所稀釋，可抑制膜在晶圓10之外周附近過厚地形成。

另外，本實施形態中，當惰性氣體供給噴嘴22c、22d從處理氣體供給噴嘴22a供給TEMAH氣體時，若以從處理氣體供給噴嘴22a所供給之TEMAH氣體的流量以上之流量供給N₂ 氣體，則可進一步促進TEMAH氣體對各晶圓10之中心附近的供給。又，於晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙中，TEMAH氣體被N₂ 氣體之稀釋被進一步促進，可進一步抑制HfO₂ 膜在晶圓10之外周附近過厚地形成。

又，根據本實施形態，由於O₃ 氣體係對晶圓10之表面所形成的HfO₂ 膜之厚度的面內均勻性影響小之氣體，故於階段3中，不從惰性氣體供給噴嘴22c、22d進行N₂ 氣體(輔助氣體)的供給。惟，於階段3中，亦可與階段1相同，從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給N₂ 氣體(輔助氣體)。

該情況，從處理氣體供給噴嘴22b之噴出口24b供給至處理室4內的O₃ 氣體，係被從惰性氣體供給噴嘴22c、22d的噴出口24c、24d向處理室4內供給之N₂ 氣體從兩側包夾，其流路受到限制。例如，若對晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙供給N₂ 氣體，則該區域之壓力相對地提高，可抑制O₃ 氣體流入晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙。其結果，可促進O₃ 氣體對各晶圓10之中心附近的供給，可將各晶圓10之外周附近與中心附近的O₃ 氣體供給量更為均勻化。又，於晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙中，O₃ 氣體係被N₂ 氣體稀釋，可抑制膜在晶圓10之外周附近過厚地形成。

另外，本實施形態中，當惰性氣體供給噴嘴22c、22d從處理氣體供給噴嘴22a供給O₃ 氣體時，若以從處理氣體供給噴嘴22b所供給之O₃ 氣體的流量以上之流量供給N₂ 氣體，則可進一步促進O₃ 氣體對各晶圓10之中心附近的供給。又，於晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙中，N₂ 氣體對O₃ 氣體之稀釋係被進一步促進，可進一步抑制HfO₂ 膜過厚地形成於晶圓10之外周附近。

又，本實施形態之階段2、4中，若打開惰性氣體供給管25c、25d之開閉閥26c、26d而將N₂ 氣體供給至處理室4內，則可進一步提高從處理室4內排除殘留的TEMAH氣體之效果。其結果，實行階段2、4所需之時間縮短，可提高基板處理之生產性。

又，根據本實施形態，於晶舟11所支持之各晶圓10的周緣與處理室4之內壁之間，不需分別設置環狀的整流板。因此，可將晶圓10之積層間距確保為寬廣，可抑制能夠一次處理之基板的片數減少之狀況。其結果，可提升基板處理之生產性。

又，根據本實施形態，於晶舟11所支持之各晶圓10的周緣與處理室4的內壁之間，不需分別設置環狀的整流板。因此，可降低晶舟11之生產成本以及基板處理成本。

<本發明之第2實施形態>

上述實施形態中，係分別個別具備對處理室4內供給處理氣體之1根以上的處理氣體供給噴嘴22a、22b，與以從兩方包夾處理氣體供給噴嘴22a、22b之方式而設置，並且對處理室4內供給惰性氣體之一對惰性氣體供給噴嘴22c、22d。另外，從處理氣體供給噴嘴22a所供給之處理氣體(例如TEMAH氣體)與從處理氣體供給噴嘴22b所供給之處理氣體(例如O₃ 氣體)，係分別從兩側被來自惰性氣體供給噴嘴22c、22d的惰性氣體所包夾。

然而，本發明並不限定於該實施形態。亦即，當從1根以上的處理氣體供給噴嘴所供給之多種處理氣體中，僅任一種處理氣體的供給量之面內均勻性會影響基板處理之面內均勻性的情況(其他處理氣體的供給量之面內均勻性對基板處理之面內均勻性不太發生影響之情況)，亦可僅使對基板處理之面內均勻性發生影響的處理氣體被惰性氣體從兩側包夾，而對基板處理之面內均勻性不太發生影響之處理氣體則不被惰性氣體從兩側包夾。

此情況，1根以上之處理氣體供給噴嘴之中的至少1根處理氣體供給噴嘴(供給對基板處理之面內均勻性不太發生影響之處理氣體的處理氣體供給噴嘴)，當從其他處理氣體供給噴嘴(供給對基板處理之面內均勻性發生影響之處理氣體的處理氣體供給噴嘴)供給處理氣體時，亦可以該其他處理氣體供給噴嘴所供給之處理氣體的流量以上之流量，供給惰性氣體。

例如，當TEMAH氣體之供給量的面內均勻性對基板處理的面內均勻性有大幅影響，而O₃ 氣體之供給量的面內均勻性對基板處理的面內均勻性不太發生影響之情況，亦可僅使TEMAH氣體由N₂ 氣體從兩側包夾，O₃ 氣體則不被N₂ 氣體從兩側包夾。另外，當從處理氣體供給噴嘴22a供給TEMAH氣體時，惰性氣體供給噴嘴22c及處理氣體供給噴嘴22b可以從處理氣體供給噴嘴22a所供給之TEMAH氣體的流量以上之流量，分別供給N₂ 氣體。另外，若不設置惰性氣體供給噴嘴22d，則可使基板處理裝置的構造簡單化，可降低基板處理成本。

<本發明之第3實施形態>

以下，參照圖10說明本發明之第3實施形態。本實施形態中，惰性氣體噴出口24c、24d是以對處理室4之內壁與晶圓10之外周部之間的空間(間隙)噴射惰性氣體之方式而開口，並非朝晶圓10之中心方向，此點與上述實施形態不同。其他構成則與上述實施形態相同。

連結處理氣體供給噴嘴22a與排氣口25之直線、及連結處理氣體供給噴嘴22b與排氣口25之直線，係分別通過晶圓10之中心附近。另外，處理氣體噴出口24a、24b之方向係設定為與該等直線大致平行。亦即，處理氣體噴出口24a、24b係以朝晶圓10之中心供給處理氣體之方式開口。又，連結惰性氣體供給噴嘴22c與排氣口25之直線、以及連結惰性氣體供給噴嘴22c與排氣口25之直線，係構成為分別從兩側包夾著連結處理氣體供給噴嘴22a與排氣口25之直線、以及連結處理氣體供給噴嘴22b與排氣口25之直線。另外，惰性氣體噴出口24c、24d之方向係設定為朝較該等直線更靠外側打開之方向。另外，惰性氣體噴出口24c、24d是以對處理室4之內壁與晶圓10之外周部之間的空間(間隙)噴射惰性氣體之方式而開口，並非朝晶圓10之中心方向。另外，預備室21之側壁係構成為與惰性氣體噴出口24c、24d的方向大致平行。

因此，若如圖10所示，對處理室4內同時供給處理氣體與惰性氣體，則從處理氣體供給噴嘴22a、22b之處理氣體噴出口24a、24b供給至處理室4內的處理氣體的氣體流(圖中以實線表示之箭頭)，係被從惰性氣體供給噴嘴22c、22d的惰性氣體噴出口24c、24d供給至處理室4內之惰性氣體的氣體流(圖中以實線表示之箭頭)從兩側包夾，其流路受到限制。例如，若對晶圓10之周緣與處理室4之間的空間供給惰性氣體，則該區域之壓力相對地提高，可抑制處理氣體流入晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙。其結果，可促進處理氣體對各晶圓10之中心附近的供給，可使各晶圓10之外周附近與中心附近的處理氣體的供給量更為均勻化。又，於晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙中，處理氣體被惰性氣體稀釋，可抑制膜在晶圓10之外周附近過厚地形成。

又，惰性氣體供給噴嘴22c、22d之惰性氣體噴出口24c、24d，係以朝處理室4之內壁與晶圓10之外周部之間的空間噴射惰性氣體之方式開口，而非朝晶圓10之中心方向。因此，從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之惰性氣體噴出口24c、24d供給至處理室4內的惰性氣體，主要係流入晶圓10之周緣與處理室4之間的空間，幾乎不流入保持著晶圓10群之區域。其結果，可抑制供給至晶圓10之處理氣體被惰性氣體稀釋，避免成膜率之降低。

又，由於可抑制TEMAH氣體或O₃ 氣體流入晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙，係抑制對處理室4的側壁(內管2的側壁)之成膜或原料成分之附著，或者處理室4內之異物的發生。另外，可延長基板處理裝置101之維修週期，提升基板處理裝置101之生產性。

<本發明之第4實施形態>

以下參照圖11，說明本發明之第4實施形態。本實施形態中，於處理室4內係具有整流板31c、31d，此點與上述實施形態相異。其他構成則與上述實施形態相同。

整流板31c、31d係以在鉛直方向上延伸存在於較作為惰性氣體噴出口之惰性氣體噴出口24c、24d更靠處理室4內側(晶圓10側)之惰性氣體供給噴嘴22c、22d的外側之方式而設置。具體而言，整流板31c係以在鉛直方向上延伸存在於惰性氣體供給噴嘴22c與晶圓10之間，且與惰性氣體噴出口24c之方向成為大致平行的方式而設置。整流板31d係以在惰性氣體供給噴嘴22d與晶圓10之間延伸存在於鉛直方向上，且與惰性氣體處理氣體噴出口24d之方向大致平行之方式而設置。整流板31c與預備室21之側壁之間，係形成有誘導從惰性氣體噴出口24c所供給之惰性氣體的流向之氣體流路，而整流板31d與預備室21之側壁之間，係形成有誘導從惰性氣體處理氣體噴出口24d所供給之惰性氣體的流向之氣體流路。整流板31c、31d可安裝於惰性氣體供給噴嘴22c、22d上，亦可直接安裝於內管2之內壁等。

藉由如此構成，可進一步抑制惰性氣體流入保持著晶圓10群之區域。其結果，可抑制供給至晶圓10之處理氣體被惰性氣體稀釋，而進一步避免成膜率之降低。

<本發明之第5實施形態>

以下參照圖12，說明本發明之第5實施形態。本實施形態之處理室4係取代排氣口25而分別具有將處理氣體予以排氣之處理氣體排氣口35與將惰性氣體予以排氣之惰性氣體排氣口35c、35d，此點係與上述實施形態相異。其他構成則與上述實施形態相同。

處理氣體排氣口35係與上述排氣口25同樣地構成。亦即，處理氣體排氣口35係在內管2之側壁且與預備室21呈180度相對向之位置，亦即於排氣口7側之位置，於垂直方向細長地開設作為狹縫狀之貫通孔。又，惰性氣體排氣口35c、35d係於從兩側包夾處理氣體排氣口35之位置，於垂直方向細長地分別開設作為狹縫狀之貫通孔。

藉由如此構成，從處理氣體噴出口24a、24b所供給之處理氣體係分別從處理氣體排氣口35被排氣，又，從惰性氣體噴出口24c、24d所供給之惰性氣體係分別從惰性氣體排氣口35c、35d被排氣。其結果，於處理氣體排氣口35、惰性氣體排氣口35c、35d附近之氣體流，係分別成為順暢(smooth)之狀態。

<本發明之其他實施形態>

本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離其要旨之範圍內，當然可進行各種變化。

例如，亦可於內管2中設置預備室21。亦即，可如圖9所示，將處理氣體供給噴嘴22a、22b及惰性氣體供給噴嘴22c、22d配置於較內管2之內周面更靠內管2之徑方向內側。

又，並不侷限於如上所述之噴出口24a、24b、24c、24d的個數與晶圓10的片數一致之情況。例如，噴出口24a、24b、24c、24d並不限於分別設置在對應於積層之晶圓10間的高度位置(僅設置與晶圓10之片數相同的數量)之情況，例如亦可對多片晶圓10各設置1個。

又，開設於內管2之側壁的排氣孔25並不限於構成為狹縫狀貫通孔之情況，亦可由例如多個長孔、圓形孔以及多角形孔等所構成。當由多個孔構成排氣孔25之情況，該孔之個數並不限於與晶圓10之片數一致的情況，可進行增減。例如，並不限於將構成排氣孔25之多個孔分別設置在對應於所積層之晶圓10間的高度位置(僅設置與晶圓10之片數相等的數量)之情況，例如亦可相對於多片晶圓10各設置1個。又，當將排氣孔25以一連串的長孔(狹縫)狀態構成之情況，亦可在內管2之上下將其寬度予以增減。又，以多個孔構成排氣孔25之情況，亦可將該等多個孔的口徑在內管2之上下予以增減。

於上述實施形態中，針對處理係對晶圓10進行之情況予以說明，但處理對象亦可為光罩或印刷佈線基板、液晶面板、光碟片及磁碟等。

上述實施形態中，係針對以ALD法進行之膜堆積進行說明，但本發明並不限於ALD，亦可較佳地應用於CVD法所進行之膜堆積。此外，本發明之基板處理方法可適用於氧化膜形成方法或擴散方法等所有基板處理方法。

[實施例]

以下說明本發明之實施例與比較例。圖8係顯示本發明之實施例的基板處理結果之表示圖。又，圖7係顯示比較例之基板處理結果之表示圖。另外，本實施例中係使用第1實施形態之基板處理裝置及基板處理步驟。

於圖8所示之實施例中，從處理氣體供給噴嘴22a供給胺系Zr原料氣體作為處理氣體，並且從處理氣體供給噴嘴22b供給O₃ 氣體作為處理氣體，利用ALD法進行Zr氧化膜之成膜。Zr氧化膜之膜厚的面內均勻性係受胺系Zr原料氣體的供給量之面內均勻性的大幅影響。因此，本實施例中，係由N₂ 氣體(惰性氣體)從兩側包夾胺系Zr原料氣體。具體而言，於階段1中從處理氣體供給噴嘴22a供給胺系Zr原料氣體時，係分別以30slm之流量從惰性氣體供給噴嘴22c及處理氣體供給噴嘴22b而供給N₂ 氣體(另外，N₂ 氣體(惰性氣體)之供給流量的容許範圍係例如20~30slm)。其結果，如圖7所示，關於晶舟11內之上部所裝填的晶圓10，係為Zr氧化膜的平均膜厚33.7()、面內均勻度±3.9(%)，關於晶舟11內之中段部所裝填的晶圓10，係為Zr氧化膜的平均膜厚33.6()、面內均勻度±3.7(%)，關於晶舟11內之下部所裝填的晶圓10，係為Zr氧化膜的平均膜厚33.6()、面內均勻度±4.1(%)，相較於後述比較例，可確認基板處理之面內均勻性顯著改善。又，晶圓間的均勻度為±0.2(%)，相較於後述比較例，可確認基板處理之基板間之均勻性顯著改善。

於圖7所示之比較例中，當於階段1中從處理氣體供給噴嘴22a供給胺系Zr原料氣體時，係未從惰性氣體供給噴嘴22c、22d及處理氣體供給噴嘴22b而供給N₂ 氣體。其他條件係與圖8所示之實施例大致相同。其結果，如圖7所示，關於晶舟11內之上部所裝填的晶圓10，係為Zr氧化膜的平均膜厚37.6()、面內均勻度±9.7(%)，關於晶舟11內之中段部所裝填的晶圓10，係為Zr氧化膜的平均膜厚36.7()、面內均勻度±8.5(%)，關於晶舟11.內之下部所裝填的晶圓10，係為Zr氧化膜的平均膜厚36.5()、面內均勻度±7.3(%)，晶圓間的均勻度為±1.4(%)。

<本發明之較佳態樣>

以下註記本發明之較佳態樣。

根據本發明之第1態樣，可提供一種基板處理裝置，係具備：處理室，其係以水平姿態收納多段積層之基板並進行處理；處理氣體供給單元，其係對上述處理室內供給1種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其係對上述處理室內供給惰性氣體；以及排氣單元，其係將上述處理室內予以排氣；上述處理氣體供給單元係具有1根以上的處理氣體供給噴嘴，其係以沿著上述處理室內壁之方式，延伸存在於上述基板的積層方向，並對上述處理室內供給處理氣體；上述惰性氣體供給單元係具有一對的惰性氣體供給噴嘴，該等係以沿著上述處理室之內壁的方式，延伸存在於上述基板之積層方向，並以沿著上述基板之周方向從兩側包夾上述處理氣體供給噴嘴的方式設置，且對上述處理室內供給惰性氣體。

根據本發明之第2態樣，可提供如第1態樣之基板處理裝置，其中，上述一對惰性氣體供給噴嘴係具有1個以上之惰性氣體噴出口，該等係朝上述基板之中心方向而供給上述惰性氣體。

根據本發明之第3態樣，可提供如第1或2態樣之基板處理裝置，其中，具有至少控制上述處理氣體供給單元及上述惰性氣體供給單元的控制部；上述控制部係以上述惰性氣體之供給流量較上述處理氣體之供給流量更多之方式，控制上述處理氣體供給單元及上述惰性氣體供給單元。

根據本發明之第4態樣，可提供如第1態樣之基板處理裝置，具有將上述處理室內之環境予以加熱之加熱單元，以及至少控制上述加熱單元之控制部；上述控制部係控制上述加熱單元，俾使上述處理室內之環境成為既定之處理溫度。

根據本發明之第5態樣，可提供如第4態樣之基板處理裝置，其中，上述處理氣體之熱分解溫度係低於上述處理溫度。

根據本發明之第6態樣，可提供如第4或5態樣之基板處理裝置，其中，具有至少控制上述處理氣體供給單元與上述惰性氣體供給單元之控制部；上述控制部係以上述惰性氣體之供給流量較上述處理氣體之供給流量更多之方式，控制上述處理氣體供給單元及上述惰性氣體供給單元。

根據本發明之第7態樣，可提供一種基板處理裝置，係具備：外管；內管，其係配置於上述外管之內部，至少於下端開放，並以水平姿態收納多段積層之基板；處理氣體供給單元，其係對上述內管之內部供給1種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其係對上述內管之內部供給惰性氣體；以及排氣孔，其係設置於位處上述內管之側壁且與上述處理氣體供給噴嘴相對向之位置；上述處理氣體供給單元係具有1根以上之處理氣體供給噴嘴，該等係以延伸存在於上述基板之積層方向的方式而立設於上述內管之內部，並具備供給上述處理氣體之1個以上的處理氣體噴出口；上述惰性氣體供給單元係具有一對惰性氣體供給噴嘴，該等係以延伸存在於上述基板之積層方向且沿著上述基板之周方向而從兩側包夾上述處理氣體供給噴嘴之方式，而立設於上述內管之內部，並具備供給上述惰性氣體之1個以上的惰性氣體噴出口。

根據本發明之第8態樣，可提供如第7態樣之基板處理裝置，其中，上述內管係形成有預備室，其係向徑方向朝外突出；上述預備室內係設有上述處理氣體供給噴嘴；上述處理氣體噴出口係配置於較上述內管之內周面更朝徑方向外側。

根據本發明之第9態樣，可提供如第7態樣之基板處理裝置，其中，上述內管係形成有預備室，其係向徑方向朝外突出；上述預備室內係設有上述一對惰性氣體供給噴嘴；上述惰性氣體噴出口係配置於較上述內管之內周面更朝徑方向外側。

根據本發明之第10態樣，可提供如第7至9中任一態樣的基板處理裝置，其中，連結上述處理氣體供給噴嘴與上述排氣孔之第1直線，係構成為通過上述基板之中心附近。

根據本發明之第11態樣，可提供如第10態樣之基板處理裝置，其中，上述處理氣體噴出口係構成為與上述第1直線大致平行地開口。

根據本發明之第12態樣，可提供如第10態樣之基板處理裝置，其中，連結上述一對惰性氣體供給噴嘴與上述排氣孔之第2及第3直線，係構成為分別從兩側包夾上述第1直線。

根據本發明之第13態樣，可提供如第12態樣之基板處理裝置，其中，上述惰性氣體噴出口係構成為與第2及第3直線大致平行地開口。

根據本發明之第14態樣，可提供如第12態樣之基板處理裝置，其中，上述惰性氣體噴出口係構成為較第2及第3直線於分別朝更外側打開之方向開口。

根據本發明之第15態樣，可提供如第7至14中任一態樣之基板處理裝置，其中係具有將處理室內之環境予以加熱之加熱單元、與至少控制上述處理氣體供給單元之控制部；上述控制部係以使上述處理室內之環境成為既定之處理溫度的方式，控制上述加熱單元。

根據本發明之第16態樣，可提供如第15態樣之基板處理裝置，其中，上述處理氣體之熱分解溫度係較上述處理溫度低。

根據本發明之第17態樣，可提供如第7至14中任一態樣之基板處理裝置，其中具有至少控制上述處理氣體供給單元及上述惰性氣體供給單元之控制部；上述控制部係以使上述惰性氣體之供給流量較上述處理氣體之供給流量更多之方式，控制上述處理氣體供給單元及上述惰性氣體供給單元。

根據本發明之第18態樣，可提供如第15或16態樣之基板處理裝置，其中，上述控制部係以上述惰性氣體之供給流量較上述處理氣體之供給流量更多之方式，控制上述處理氣體供給單元及上述惰性氣體供給單元。

根據本發明之第19態樣，可提供如第7態樣之基板處理裝置，其中，上述一對惰性氣體供給噴嘴係分別具有1個以上之惰性氣體噴出口，該等係朝上述基板之中心方向供給上述惰性氣體。

根據本發明之第20態樣，可提供一種基板處理裝置，係以不互相混合之方式，交互重複既定次數對基板之表面供給2種以上之處理氣體，而於上述基板之表面上形成薄膜；其係具有：處理室，其係以水平姿態收納多段積層之上述基板並進行處理；處理氣體供給單元，其係對上述處理室內供給2種以上之上述處理氣體；惰性氣體供給單元，其係對上述處理室內供給惰性氣體；以及排氣單元，其係將上述處理室內予以排氣；上述處理氣體供給單元係具有2根以上的處理氣體供給噴嘴，該等係以沿著上述處理室內壁之方式，延伸存在於上述基板的積層方向，並對上述處理室內供給處理氣體；上述惰性氣體供給單元係具有一對的惰性氣體供給噴嘴，該等係以沿著上述處理室之內壁的方式，延伸存在於上述基板之積層方向，並以沿著上述基板之周方向從兩側包夾上述2根以上的處理氣體供給噴嘴中之至少1根處理氣體供給噴嘴的方式設置，且對上述處理室內供給惰性氣體。

根據本發明之第21態樣，可提供如第20態樣之基板處理裝置，其中，被上述一對惰性氣體供給噴嘴從兩側包夾之上述至少1根處理氣體供給噴嘴，係不對上述薄膜厚度之面內均勻性不產生影響地供給處理氣體。

根據本發明之第22態樣，可提供如第20態樣之基板處理裝置，其中，上述處理氣體供給單元係具有：第1處理氣體供給噴嘴，其係不對上述薄膜厚度之面內均勻性不產生影響地供給第1處理氣體；以及第2處理氣體供給噴嘴，其係不對上述薄膜厚度之面內均勻性不產生影響地供給第2處理氣體；上述第1處理氣體供給噴嘴係沿著上述基板之周方向而被上述一對惰性氣體供給噴嘴從兩側包夾。

根據本發明之第23態樣，可提供一種基板處理裝置，係具備：處理室，其係以水平姿態收納多段積層之基板並進行處理；1根以上之處理氣體供給噴嘴，其係以沿著上述處理室之內壁的方式而延伸存在於上述基板之積層方向，對上述處理室內供給處理氣體；一對惰性氣體供給噴嘴，該等係以沿著上述處理室之內壁的方式而延伸存在於上述基板之積層方向，對上述處理室內供給惰性氣體；以及排氣管線，其係將上述處理室內予以排氣；從上述處理氣體供給噴嘴所供給之上述處理氣體的氣體流係配設一上述一對惰性氣體供給噴嘴，俾使被由上述惰性氣體供給噴嘴所供給之上述惰性氣體的氣體流而限制流路。

根據本發明之第24態樣，可提供一種基板處理裝置，係具備：處理室，其係以水平姿態收納多段積層之基板並進行處理；1根以上之處理氣體供給噴嘴，該等係以沿著上述處理室之內壁的方式而延伸存在於上述基板之積層方向，對上述處理室內供給處理氣體；一對惰性氣體供給噴嘴，該等係以沿著上述處理室之內壁的方式而延伸存在於上述基板之積層方向，對上述處理室內供給惰性氣體；以及排氣管線，其係將上述處理室內予以排氣；上述一對惰性氣體供給噴嘴係對上述處理室之內壁與上述基板之間的間隙而供給上述惰性氣體。

根據本發明之第25態樣，可提供一種半導體裝置之製造方法，係具備：將以水平姿態多段積層之基板搬入處理室內之步驟；從以沿著上述處理室之內壁的方式延伸存在於基板之積層方向的1根以上之處理氣體供給噴嘴，對上述處理室內供給處理氣體，並且從以沿著上述處理室之內壁的方式延伸存在於基板之積層方向、且沿著基板之周方向從兩方包夾上述處理氣體供給噴嘴而設置之一對惰性氣體供給噴嘴，對上述處理室內供給惰性氣體並處理基板之步驟；以及將處理後之基板從上述處理室搬出之步驟。

根據本發明之第26態樣，可提供如第25態樣之半導體裝置之製造方法，其中，上述處理基板之步驟中，從上述一對惰性氣體供給噴嘴中之各噴嘴所供給之上述惰性氣體的流量，係定為從上述處理氣體供給噴嘴所供給之上述處理氣體的流量以上。

根據本發明之第27態樣，可提供一種半導體裝置之製造方法，係以不互相混合之方式，交互重複既定次數對基板之表面供給2種以上之處理氣體，而於上述基板之表面上形成薄膜；其係具有：以水平姿態將多段積層之基板搬入處理室內之步驟；對上述處理室內供給第1處理氣體之第1氣體供給步驟；將上述處理室內之環境氣體予以排氣之第1排氣步驟；對上述處理室內供給第2處理氣體之第2氣體供給步驟；以及將上述處理室內之環境氣體予以排氣之第2排氣步驟；上述第1氣體供給步驟及上述第2氣體供給步驟中之至少任一個步驟，係以從兩側包夾上述第1處理氣體之氣體流或上述第2處理氣體的氣體流之方式，供給惰性氣體。

根據本發明之第28態樣，可提供一種基板處理裝置，其具備：處理室，其係以水平姿態收納多段積層之基板並進行處理；1根以上之處理氣體供給噴嘴，該等係以沿著上述處理室之內壁的方式而延伸存在於上述基板之積層方向，對上述處理室內供給處理氣體；一對惰性氣體供給噴嘴，該等係以沿著上述處理室之內壁的方式而延伸存在於上述基板之積層方向，並以沿著基板之周方向從兩方包夾上述處理氣體供給噴嘴之方式而設置，俾對上述處理室內供給惰性氣體；惰性氣體噴出口，其係設於上述惰性氣體供給噴嘴；以及排氣管線，其係將上述處理室內予以排氣；上述惰性氣體噴出口係以對上述處理室之內壁與基板外周部之間的空間噴射惰性氣體之方式而開口。

根據本發明之第29態樣，可提供第1至28中任一態樣之基板處理裝置，其中，於較上述惰性氣體噴出口更靠上述處理室內側之上述惰性氣體噴嘴之外側，具備一對整流板。

根據本發明之第30態樣，可提供第28態樣之基板處理裝置，其中具備一對整流板，該等係於上述惰性氣體供給噴嘴與上述基板之間延伸存在於鉛直方向，並與上述惰性氣體噴出口之方向成為大致平行而配置。

根據本發明之第31態樣，可提供第29或30態樣之基板處理裝置，其中，上述整流板係安裝於上述惰性氣體供給噴嘴。

根據本發明之第32態樣，可提供如第29或30態樣之基板處理裝置，其中，上述整流板係安裝於上述處理室之內壁。

1．．．處理管

2．．．內管

3．．．外管

4．．．處理室

5．．．爐口

6．．．歧管

7．．．排氣口

7a．．．排氣管(排氣管線)

7b．．．APC閥

7c．．．真空泵

7d．．．壓力感測器

8．．．排氣路徑

9．．．密封蓋

10．．．晶圓(基板)

11．．．晶舟(基板保持具)

12、13．．．端板

14．．．保持構件

15．．．保持溝

16、17．．．輔助端板

18．．．輔助保持構件

19．．．保持溝

20．．．加熱器單元

21．．．預備室

22a．．．處理氣體供給噴嘴

22b．．．處理氣體供給噴嘴

22c．．．惰性氣體供給噴嘴

22d．．．惰性氣體供給噴嘴

23a、23b．．．處理氣體導入口部

23c、23d．．．惰性氣體導入口部

24a、24b．．．處理氣體噴出口

24c、24d．．．惰性氣體噴出口

25．．．排氣孔(排氣口)

25a、25b．．．處理氣體供給管

25c、25d．．．惰性氣體供給管

26．．．側壁

26a~26d．．．開閉閥

27a~27d．．．MFC

28a、28b．．．處理氣體供給源

28c、28d．．．惰性氣體供給源

30a、30b．．．處理氣體的氣體流

30c、30d．．．惰性氣體的氣體流

31c、31d．．．整流板

35．．．處理氣體排氣口

35c、35d．．．惰性氣體排氣口

101．．．基板處理裝置

105．．．匣架

107．．．預備匣架

110．．．匣

111．．．框體

114．．．匣座

115．．．晶舟升降器

118．．．匣搬送裝置

118a．．．匣升降器

118b．．．匣搬送機構

123．．．移載架

124．．．移載室

125．．．晶圓移載機構

125a．．．晶圓移載裝置

125b．．．晶圓移載裝置升降器

125c．．．基板移載用夾具

128．．．臂

134a．．．潔淨單元

147．．．爐口開閉機構

202．．．處理爐

216．．．斷熱板

235．．．流量控制部

236．．．壓力控制部

237．．．驅動控制部

238．．．溫度控制部

239．．．主控制部

240．．．控制器(控制部)

254‧‧‧旋轉機構

255‧‧‧旋轉軸

圖1係本發明之第1實施形態之基板處理裝置的處理爐之垂直剖面圖。

圖2係本發明之第1實施形態之基板處理裝置的處理爐之水平剖面圖。

圖3係表示處理爐內之處理氣體及惰性氣體的流動之概略圖。

圖4係設有環狀整流板之基板保持具的概略構成圖。

圖5係不具整流板之基板保持具的概略構成圖。

圖6係本發明之第1實施形態的基板處理裝置之概略構成圖。

圖7係顯示比較例之基板處理結果的表示圖。

圖8係顯示本發明之實施例的基板處理結果之表示圖。

圖9係本發明之第2實施形態之基板處理裝置的處理爐之水平剖面圖。

圖10係本發明之第3實施形態之基板處理裝置的處理爐之水平剖面圖。

圖11係本發明之第4實施形態之基板處理裝置的處理爐之水平剖面圖。

圖12係本發明之第5實施形態之基板處理裝置的處理爐之水平剖面圖。