TWI470719B - 基板處理裝置 - Google Patents

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Description

基板處理裝置
本發明係關於一種具有處理基板之步驟的基板處理裝置。
先前，例如DRAM等之半導體裝置的製造步驟中之一個步驟係實施在基板上形成薄膜之基板處理步驟。該基板處理步驟係藉由具有：以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理的處理室、向處理室內供給處理氣體之處理氣體供給噴嘴、及排出處理室內之氣體的排氣管線之基板處理裝置而實施。而後，藉由將支撐數個基板之基板保持具搬入處理室內，藉由排氣管線排出處理室內之氣體，並從處理氣體供給噴嘴供給氣體至處理室內，使氣體通過各基板之間，而在基板上形成薄膜。
但是，在上述基板處理步驟中，有時供給至處理室內之處理氣體不通過各基板之間，而流入未堆疊基板之區域(例如比堆疊有基板之區域高的區域，或比堆疊有基板之區域低的區域)。導致供給基板之處理氣體的流量減少，成膜速度降低，或是在基板面內或基板間之基板處理的均勻性降低。
此外，處理氣體流入未堆疊基板之區域時，因處理氣體附著於在該區域之處理室內壁等，而形成成為雜質發生主 因之薄膜。特別是，在未堆疊基板之區域的處理室內壁係低溫時，容易生成膜，此外，處理室內壁低溫時，即使進行氣體洗滌(乾式洗滌)，仍難以除去薄膜。
本發明之目的為提供一種可抑制處理氣體流入未堆疊基板之區域，促進對堆疊有基板之區域供給處理氣體的基板處理裝置。
本發明一種形態之基板處理裝置具備：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；處理氣體供給單元，其向前述處理室內供給1種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其向前述處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出前述處理室內之氣體；前述處理氣體供給單元具有1支以上之處理氣體供給噴嘴，其沿著前述處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並向前述處理室內供給處理氣體，前述惰性氣體供給單元具有一對惰性氣體供給噴嘴，其沿著前述處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並且設置成沿著前述基板之周向，從兩側挾著前述處理氣體供給噴嘴，而向前述處理室內供給惰性氣體，前述一對惰性氣體供給噴嘴分別具有：在堆疊前述基板之區域開口的1個以上之第一惰性氣體噴出口，及在未堆疊前述基板之區域開口的1個以上之第二惰性氣體噴出口。
本發明之其他形態，提供一種基板處理裝置，具備：外部管； 內部管，其配設於外部管之內部，至少開放下端，而以水平姿勢收納多層堆疊之基板；處理氣體供給單元，其向內部管之內部供給1種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其向內部管之內部供給惰性氣體；及排氣孔，其設於內部管之側壁，且在處理氣體供給噴嘴相對之位置；處理氣體供給單元具有1支以上之處理氣體供給噴嘴，其延伸於基板之堆疊方向而立設於內部管之內部，並具有供給處理氣體之1個以上的處理氣體噴出口，惰性氣體供給單元具有一對惰性氣體供給噴嘴，其延伸於基板之堆疊方向，並且沿著基板之周向，從兩側挾著處理氣體供給噴嘴而立設於內部管之內部，以供給惰性氣體，一對惰性氣體供給噴嘴，分別具有在堆疊基板之區域開口的1個以上之第一惰性氣體噴出口，及在未堆疊基板之區域開口的1個以上之第二惰性氣體噴出口。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，係不使2種以上之處理氣體混合，而以指定次數交互地反覆供給至基板表面，以在基板表面形成薄膜，且具有：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；處理氣體供給單元，其向處理室內供給2種以上之處理氣體； 惰性氣體供給單元，其向處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出處理室內之氣體；處理氣體供給單元具有2支以上之處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，前述處理室內供給處理氣體，惰性氣體供給單元具有一對惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並且設置成沿著基板之周向，從兩側挾著2支以上之處理氣體供給噴嘴中至少1支處理氣體供給噴嘴，而向處理室內供給惰性氣體，一對惰性氣體供給噴嘴分別具有：在堆疊基板之區域開口的1個以上之第一惰性氣體噴出口，及在未堆疊基板之區域開口的1個以上之第二惰性氣體噴出口。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，具備：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；1支以上之處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給處理氣體；一對惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給惰性氣體；及排氣管線，其排出處理室內之氣體；配設一對惰性氣體供給噴嘴之方式，為從處理氣體供給噴嘴供給之處理氣體的氣流，藉由從第一惰性氣體噴出口供給之惰性氣體的氣流而限制其流路。
本發明之另一形態，提供一種半導體裝置之製造方法， 具有以下步驟：以水平姿勢將多層堆疊之基板搬入處理室內；從沿著處理室內壁而延伸於基板之堆疊方向的1支以上的處理氣體供給噴嘴，供給處理氣體至處理室內，並且從沿著處理室內壁而延伸於基板之堆疊方向，並且設置成沿著基板之周向，而從兩方挾著處理氣體供給噴嘴的一對惰性氣體供給噴嘴，對處理室內壁與基板之間的間隙供給惰性氣體，並對比堆疊基板之區域高的區域或比堆疊基板之區域低的區域供給惰性氣體，以處理基板；及從前述處理室搬出處理後之基板。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，具備：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；處理氣體供給單元，其向處理室內供給處理氣體；惰性氣體供給單元，其向處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出處理室內之氣體；處理氣體供給單元具有處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給處理氣體，惰性氣體供給單元具有惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並且向處理室內供給惰性氣體，惰性氣體供給噴嘴具有在未堆疊基板之區域開口的1個以上之惰性氣體噴出口。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，具備：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；處理氣體供給單元，其向處理室內供給處理氣體；惰性氣體供給單元，其向處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出處理室內之氣體；處理氣體供給單元具有處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並開設處理氣體供給孔，用於向處理室內供給處理氣體，惰性氣體供給單元具有惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並且設置成沿著前述基板之周向與處理氣體供給噴嘴相鄰，而向處理室內供給惰性氣體，惰性氣體供給噴嘴具有惰性氣體供給孔，其在處理氣體供給噴嘴中，相較於對應處理氣體供給孔開口之區域的高度在上方及/或下方開口。
採用本發明之基板處理裝置時，可抑制處理氣體流入未堆疊基板之區域，以促進對堆疊有基板之區域供給處理氣體。
本發明人就抑制處理氣體流入未堆疊基板之區域，以促進對堆疊有基板之區域供給處理氣體的方法積極進行研究。結果獲得向處理室內供給處理氣體時，藉由從處理氣體兩側同時流入惰性氣體，並且在未堆疊基板之區域(例 如，比堆疊有基板之區域高的區域，或是比堆疊有基板之區域低的區域)同時流入惰性氣體，可解決上述課題的想法。本發明即是依據發明人所獲得之想法的發明。
<本發明一種實施形態>
以下，按照圖式說明本發明一種實施形態。
(1)基板處理裝置之結構
首先就實施作為半導體裝置製造步驟之一種步驟的基板處理步驟之基板處理裝置101的結構例作說明。第8圖係本實施形態之基板處理裝置101的斜透視圖。
如第8圖所示，本實施形態之基板處理裝置101具備框體111。將矽等構成之晶圓(基板)10搬運至框體111內外時，使用匣盒110作為收納數個晶圓10之晶圓載體(基板收納容器)。在框體111內側之前方設有匣盒載台(基板收納容器過渡台)114。匣盒110構成藉由無圖示之步驟內搬運裝置放置於匣盒載台114上，並從匣盒載台114上搬出到框體111外。
匣盒110藉由步驟內搬運裝置，而使匣盒110內之晶圓10成為垂直姿勢，並以匣盒110之晶圓出入口朝向上方的方式而放置於匣盒載台114上。匣盒載台114構成以可使匣盒110朝向框體111後方，在縱方向旋轉90°，使匣盒110內之晶圓10成為水平姿勢，並使匣盒110之晶圓出入口朝向框體111內之後方。
在框體111內之前後方向的概略中央部設置匣盒架(基板收納容器放置架)105。匣盒架105構成數層、數列地保管數個匣盒110。在匣盒架105中設有收納成為後述之晶圓轉載機構125的搬運對象之匣盒110的轉載架123。此外，在匣盒載台114之上方設置預備匣盒架107，構成預備性保管匣盒110。
在匣盒載台114與匣盒架105之間設有匣盒搬運裝置(基板收納容器搬運裝置)118。匣盒搬運裝置118具備可在保持匣盒110狀態下而昇降的匣盒昇降機(基板收納容器昇降機構)118a，與作為在保持匣盒110狀態下可水平移動之搬運機構的匣盒搬運機構(基板收納容器搬運機構)118b。形成藉由此等匣盒昇降機118a與匣盒搬運機構118b之連繫動作，而在匣盒載台114、匣盒架105、預備匣盒架107及轉載架123之間相互搬運匣盒110的結構。
在匣盒架105之後方設有晶圓轉載機構(基板轉載機構)125。晶圓轉載機構125具備可將晶圓10在水平方向旋轉或直動的晶圓轉載裝置(基板轉載裝置)125a，與使晶圓轉載裝置125a昇降的晶圓轉載裝置昇降機(基板轉載裝置昇降機構)125b。另外，晶圓轉載裝置125a具備以水平姿勢保持晶圓10之鑷子(基板轉載用夾具)125c。形成藉由此等晶圓轉載裝置125a與晶圓轉載裝置昇降機125b之連繫動作，從轉載架123上之匣盒110內拾取晶圓10，而裝填(charging)至後述之晶舟(基板保持具)11，或是從晶舟11取下(discharging)晶圓10，而收納至轉載架123上的匣盒110內。
在框體111之後部上方設有處理爐202。在處理爐202之下端部設有開口。該開口係構成藉由爐口快門(爐口開關機構)147而開關。另外，後文說明處理爐202之結構。
在處理爐202之下方設有使晶舟11昇降，作為在處理爐202內外搬運之昇降機構的晶舟昇降機(基板保持具昇降機構)115。在晶舟昇降機115之昇降台上設有作為連結具之支臂128。在支臂128上，以水平姿勢設有垂直支撐晶舟11，並且晶舟11藉由晶舟昇降機115上昇時，作為氣密地閉塞處理爐202之下端部的蓋體之密封蓋9。
晶舟11具備數支保持構件，而構成將數片(例如50片～150片程度)晶圓10以水平姿勢，且在其中心對準狀態下排列於垂直方向而多層保持。後文說明晶舟11之詳細結構。
在匣盒架105之上方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構成使淨化之環境氣體的潔淨空氣在框體111內部流通。
此外，在與晶圓轉載裝置昇降機125b及晶舟昇降機115側之相反側的框體111左側端部設置具備供給潔淨空氣之供給風扇與防塵過濾器的潔淨單元(無圖示)。構成從無圖示之前述潔淨單元吹出的潔淨空氣，流經晶圓轉載裝置125a、晶舟11後，吸入無圖示之排氣裝置，而排出框體111外部。
(2)　基板處理裝置之動作
其次，就本實施形態之基板處理裝置101的動作做說明。
首先，匣盒110藉由無圖示之步驟內搬運裝置，以晶圓10成為垂直姿勢，而匣盒110之晶圓出入口朝向上方的方式放置於匣盒載台114上。其後，匣盒110藉由匣盒載台114朝向框體111之後方而在縱方向旋轉90°。結果匣盒110內之晶圓10成為水平姿勢，匣盒110之晶圓出入口朝向框體111內之後方。
其次，匣盒110藉由匣盒搬運裝置118自動搬運、過渡至匣盒架105或預備匣盒架107之指定的架位置而暫時保管後，從匣盒架105或預備匣盒架107轉載至轉載架123，或是直接搬運至轉載架123。
匣盒110轉載至轉載架123時，晶圓10藉由晶圓轉載裝置125a之鑷子125c，通過晶圓出入口而從匣盒110拾取，並藉由晶圓轉載裝置125a與晶圓轉載裝置昇降機125b之連繫動作，而裝填(charging)於轉載室124後方之晶舟11。將晶圓10過渡至晶舟11之晶圓轉載機構125返回匣盒110，將下一個晶圓10裝填於晶舟11。
將預先指定數量之晶圓10裝填於晶舟11時，藉由爐口快門147開放藉由爐口快門147而關閉之處理爐202的下端部開口。繼續藉由晶舟昇降機115上昇密封蓋9，而將保持處理對象之晶圓10群的晶舟11搬入(載入(loading))處理爐202內。載入後，在處理爐202內對晶圓10實施任意處理。後文說明該處理。處理後，晶圓10及匣盒110按照與上述程序相反之程序搬出至框體111外部。
(3)處理爐之結構
繼續就本實施形態之基板處理裝置的處理爐202之結構作說明。第1圖係本發明一種實施形態之基板處理裝置的處理爐之垂直剖面圖。第2圖係本發明一種實施形態之基板處理裝置的處理爐之水平剖面圖。第3圖係顯示處理氣體及惰性氣體在處理爐內流動之概略圖。第13圖係本發明一種實施形態之惰性氣體供給噴嘴及處理氣體供給噴嘴的概略結構圖。另外，本實施形態之處理爐202如第1圖所示，係構成CVD裝置(批次式縱形熱壁形減壓CVD裝置)。
(加工處理管)
處理爐202具備中心線垂直而縱向排列，並藉由框體111而固定支撐的縱形加工處理管1。加工處理管1具備內部管2與外部管3。內部管2及外部管3係藉由石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等耐熱性高的材料，而分別一體形成圓筒形狀。
內部管2形成上端閉塞而下端開口的圓筒形狀。在內部管2內形成藉由作為基板保持具之晶舟11，收納以水平姿勢而多層堆疊之晶圓10作處理的處理室4。內部管2之下端開口構成供保持晶圓10群之晶舟11出入用的爐口5。因此，內部管2之內徑形成比保持晶圓10群之晶舟11的最大外徑更大。外部管3之大小與內部管2相似，並形成上端閉塞而下端開口之圓筒形狀，並以包圍內部管2外側之方式同心圓地覆蓋。內部管2與外部管3間之下端部藉由形成圓形環狀之歧管6分別氣密地密封。歧管6係拆裝自由地安裝於內部管2及外部管3，以便於內部管2及外部管3之保養檢查作業及清掃作業。藉由將歧管6支撐於框體111，加工處理管1形成垂直地安裝的狀態。
(排氣單元)
在歧管6之側壁的一部分連接作為排出處理室4內之環境氣體的排氣管線之排氣管7a。在歧管6與排氣管7a之連接部上形成有排出處理室4內之環境氣體的排氣口7。排氣管7a內經由排氣口7而連通於形成在內部管2與外部管3之間並由間隙構成的排氣路徑8內。另外，排氣路徑8之橫剖面形狀為形成一定寬度之圓形環狀。排氣管7a中，從上游起依序設有壓力感測器7d、作為壓力調整閥門之APC(自動壓力控制器，Auto Pressure Controller)閥門7b、及作為真空排氣裝置之真空泵7c。真空泵7c以可進行真空排氣而使處理室4內之壓力達到指定壓力(真空度)的方式構成。APC閥門7b及壓力感測器7d電性連接壓力控制部236。壓力控制部236構成以處理室4內之壓力在希望之時間達到希望之壓力，並依據藉由壓力感測器7d檢測之壓力來控制APC閥門7b之開度。主要係藉由排氣管7a、排氣口7、排氣路徑8、壓力感測器7d、APC閥門7b、真空泵7c來構成本實施形態之排氣單元。
(基板保持具)
閉塞歧管6下端開口之密封蓋9可從垂直方向下側抵接於歧管6。密封蓋9形成等於或大於外部管3之外徑的圓盤形狀，並構成藉由垂直設於加工處理管1外部之晶舟昇降機115，而以水平姿勢在垂直方向昇降。
在密封蓋9上可垂直地立足支撐作為保持晶圓10之基板保持具的晶舟11。晶舟11具備上下之一對端板12、13，與垂直設於端板12、13間之數支保持構件14。端板12、13及保持構件14例如由石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成。各保持構件14上，於長度方向等間隔設有多數條保持溝15。各保持構件14以保持溝15彼此相對之方式設置。並構成藉由將晶圓10之圓周邊緣分別插入數支保持構件14中同一層之保持溝15內，數片晶圓10以水平姿勢，且在中心彼此對準之狀態下多層堆疊保持。
此外，在晶舟11與密封蓋9之間設置成藉由數支輔助保持構件18而支撐上下之一對輔助端板16、17。各輔助保持構件18上設有多數條保持溝19。保持溝19中係以水平姿勢多層地裝填例如由石英(SiO2 )或碳化矽(SiC)等耐熱性材料構成，並形成圓板形狀的數片隔熱板(無圖示)。並構成藉由隔熱板(無圖示)，避免來自後述之加熱單元20的熱傳導至歧管6側。
在密封蓋9之與處理室4的相反側設有使晶舟旋轉之旋轉機構254。旋轉機構254之旋轉軸255貫穿密封蓋9，而從下方支撐晶舟11。構成藉由使旋轉軸255旋轉，可使晶圓10在處理室4內旋轉。密封蓋9構成藉由上述之晶舟昇降機115可在垂直方向昇降。藉此可在處理室4內外搬運晶舟11。
旋轉機構254及晶舟昇降機115電性連接驅動控制部237。驅動控制部237構成控制旋轉機構254及晶舟昇降機115在希望之時間進行希望之動作。
(加熱單元)
在外部管3之外部，以包圍外部管3之方式，設有作為將加工處理管1內全體加熱成均勻或指定之溫度分布的加熱機構之加熱單元20。加熱單元20形成藉由被基板處理裝置101之框體111支撐而垂直安裝的狀態，例如構成碳加熱器等電阻加熱器。
在加工處理管1內設置作為溫度檢測器之無圖示的溫度感測器。加熱單元20與溫度感測器電性連接溫度控制部238。溫度控制部238構成處理室4內之溫度在希望之時間達到希望之溫度分布，且依據藉由前述溫度感測器所檢測之溫度資訊，控制對加熱單元20之通電情況。
主要藉由加熱單元20及無圖示之溫度感測器，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)
在內部管2之側壁(與後述之排氣孔25為180度相反側之位置)，通道形狀之預備室21係以從內部管2之側壁突出於內部管2之徑向外方向，並在垂直方向延長而形成。預備室21之側壁26構成內部管2之側壁的一部分。此外，預備室21之內壁構成處理室4之內壁的一部分。在預備室21之內部，沿著預備室21之內壁(亦即處理室4之內壁)而延伸於晶圓10之堆疊方向，設有向處理室4內供給處理氣體之處理氣體供給噴嘴22a、22b。此外，在預備室21之內部，沿著預備室21之內壁(亦即處理室4之內壁)而延伸於晶圓10之堆疊方向，並且沿著晶圓10之周向，從兩方挾著處理氣體供給噴嘴22a、22b，而設有向處理室4內供給惰性氣體之一對惰性氣體供給噴嘴22c、22d。
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，分別將歧管6之側壁貫穿於歧管6之徑向外方向，而突出於加工處理管1之外部。
處理氣體導入口部23a、23b分別連接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中，從上游側起依序設有：處理氣體供給源28a，其供給例如使液體原料之TEMAH(Hf[NCH3 C2 H5 ]4 ，肆乙基甲基胺基鉿(tetrakisethyl methyl amino hafnium))、TEMAZ(Zr[NCH3 C2 H5 ]4 ，肆乙基甲基胺基鋯(tetrakisethyl methyl amino zirconium))或TMA((CH3 )3 Al，三甲基鋁(trimethyl aluminium))氣化的氣體(TEMAH氣體、TEMAZ氣體或TAM氣體)等之處理氣體；作為流量控制裝置之MFC(質量流調節器)27a及開關閥門26a。如此，藉由惰性氣體而從兩側挾著之處理氣體係熱分解溫度比處理溫度(成膜溫度)低的氣體，例如使用TEMAH氣體、TEMAZ氣體或TMA氣體等。另外，在比處理氣體供給管25a之開關閥門26a下游側連接有無圖示之載氣供給管。構成藉由從該載氣供給管供給作為載氣之氮氣，可稀釋處理氣體，促進處理氣體對處理室4內之供給及處理氣體在處理室4內之擴散。
此外，在處理氣體供給管25b中，從上游側起依序設有：例如供給臭氧(O3 )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(質量流調節器)27b及開關閥門26b。另外，在比處理氣體供給管25b之開關閥門26b下游側連接無圖示之載氣供給管。構成藉由從該載氣供給管供給作為載氣之氮氣，可稀釋處理氣體，促進處理氣體對處理室4內之供給及處理氣體在處理室4內之擴散。
惰性氣體導入口部23c、23d分別連接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中，從上游側起依序設有：例如供給氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體的惰性氣體供給源28c、28d；作為流量控制裝置之MFC(質量流調節器)27c、27d；及開關閥門26c、26d。
主要藉由處理氣體供給噴嘴22a、22b、處理氣體供給管25a、25b、處理氣體供給源28a、28b、MFC 27a、27b、開關閥門26a、26b及無圖示之2支載氣供給管而構成本實施形態之處理氣體供給單元。此外，主要藉由惰性氣體供給噴嘴22c、22d、惰性氣體供給管25c、25d、惰性氣體供給源28c、28d、MFC 27c、27d、開關閥門26c、26d而構成本實施形態之惰性氣體供給單元。
MFC 27a、27b、27c、27d及開關閥門26a、26b、26c、26d電性連接氣體供給、流量控制部235。氣體供給、流量控制部235構成藉由後述之各步驟而使供給至處理室4內之氣體種類在希望之時間成為希望之氣體種類，此外，供給之氣體流量在希望之時間成為希望之量，進一步處理氣體對惰性氣體之濃度在希望之時間成為希望之濃度，來控制MFC 27a、27b、27c、27d及開關閥門26a、26b、26c、26d。
如第1圖、第13圖所示，於處理室4內之處理氣體供給噴嘴22a、22b的筒部，數個處理氣體噴出口24a、24b係以排列於垂直方向的方式設置。此外，於處理室4內之惰性氣體供給噴嘴22c、22d的筒部，數個第一惰性氣體噴出口24c、24d及數個第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d係以排列於垂直方向之方式設置。處理氣體噴出口24a、24b及第一惰性氣體噴出口24c、24d分別對堆疊晶圓10之方向，設於大致相同高度區域，並分別開口於處理室4內之堆疊晶圓10的區域。第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d分別開口於處理室4內未堆疊晶圓10之區域。具體而言，第二惰性氣體噴出口31c、31d係在第一惰性氣體噴出口24c、24d之上方，且在比堆疊晶圓10之區域高的區域開口。此處所謂比堆疊晶圓10之區域高的區域係指與對應於晶舟11之端板12的高度相同或是更高的區域。此外，第二惰性氣體噴出口32c、32d開口於第一惰性氣體噴出口24c、24d之下方，且比堆疊晶圓10之區域低的區域。此處所謂比堆疊晶圓10之區域低的區域係指與對應於晶舟11之端板13的高度相同或更低的區域，例如至少是對應於隔熱板(無圖示)的高度。藉由將處理氣體供給噴嘴22a、22b或惰性氣體供給噴嘴22c、22d設於預備室21內，處理氣體噴出口24a、24b、第一惰性氣體噴出口24c、24d及第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d成為比內部管2之內周面，係配置於內部管2之徑向外側的狀態。
處理氣體噴出口24a、24b及第一惰性氣體噴出口24c、24d的數量分別構成例如與保持於晶舟11之晶圓10的數量一致。處理氣體噴出口24a、24b及第一惰性氣體噴出口24c、24d之高度位置，分別設定成例如與保持於晶舟11之上下相鄰的晶圓10間之空間相對。另外，處理氣體噴出口24a、24b及第一惰性氣體噴出口24c、24d之口徑，亦可以氣體對各晶圓10之供給量均勻的方式而設定成各個不同之大小。另外，處理氣體噴出口24a、24b及第一惰性氣體噴出口24c、24d亦可對數片晶圓10逐一(例如對數片晶圓10逐一)設置。此外，第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d之數量亦可如第1圖、第13圖所示為數個，亦可各為1個。
在內部管2之側壁，且與處理氣體供給噴嘴22a、22b相對之位置，亦即在與預備室21為180度相反側的位置，以垂直方向細長地開設有例如為細縫狀之貫穿孔的排氣孔25。處理室4內與排氣路徑8內經由排氣孔25而連通。因此，係構成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內之處理氣體，及從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之第一惰性氣體噴出口24c、24d供給至處理室4內之惰性氣體，經由排氣孔25向排氣路徑8內流動後，經由排氣口7流入排氣管7a內，並排出至處理爐202外。另外，排氣孔25之結構不限定為細縫狀之貫穿孔，亦可藉由數個孔而構成。
另外，如第2圖所示，連結處理氣體供給噴嘴22a與排氣孔25之第一直線，及連結處理氣體供給噴嘴22b與排氣孔25之第一直線，分別構成通過晶圓10之中心附近。另外，處理氣體噴出口24a、24b之方向設定成與此等第一直線大致平行。此外，連結惰性氣體供給噴嘴22c與排氣孔25之第二直線，及連結惰性氣體供給噴嘴22c與排氣孔25之第三直線係構成分別從兩側挾著連結處理氣體供給噴嘴22a與排氣孔25之第一直線，及連結處理氣體供給噴嘴22b與排氣孔25之第一直線。另外，第一惰性氣體噴出口24c、24d之方向亦可設定成開放於比此等直線外側的方向，亦可設定成與此等直線大致平行。亦即，第一惰性氣體噴出口24c亦可構成在開放於比第二直線之外側的方向開口，亦可構成與第二直線大致平行地開口。此外，第一惰性氣體噴出口24d之方向亦可構成在開放於比第三直線外側的方向開口，亦可構成與第三直線大致平行地開口。此外，第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d係朝向晶圓10之中心線開口。
因而，同時向處理室4內供給處理氣體與惰性氣體時，如第3圖所示，從處理氣體噴出口24a、24b供給至處理室4內之處理氣體的氣體流30a、30b，藉由從第一惰性氣體噴出口24c、24d供給至處理室4內之惰性氣體的氣體流30c、30d從兩側挾著，而限制其流路。例如向晶圓10周緣與處理室4間之間隙供給惰性氣體時，該區域之壓力相對提高，以抑制向晶圓10之周緣與處理室4間的間隙流入處理氣體。結果促進對各晶圓10之中心附近供給處理氣體，使各晶圓10外周附近與中心附近之處理氣體的供給量更加均勻化。此外，在晶圓10之周緣與處理室4間的間隙，藉由惰性氣體稀釋處理氣體，可抑制在晶圓10之外周附近形成過厚之膜。
此外，同時向處理室4內供給處理氣體與惰性氣體時，如第1圖所示，從處理氣體噴出口24a、24b供給至處理室4內之處理氣體的氣體流30a、30b，藉由從第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d供給至處理室4內之惰性氣體的氣體流33c、33d、34c、34d從上下側挾著，而限制其流路。例如向比堆疊晶圓10之區域高的區域，或是比堆疊晶圓10之區域低的區域供給惰性氣體時，該區域之壓力相對提高，抑制處理氣體流入該區域。結果可促進對各晶圓10之中心附近供給處理氣體，可抑制成膜速度降低，可提高在晶圓10面內及晶圓10間之成膜處理的均勻性。此外，可抑制處理氣體流入比堆疊晶圓10之區域高的區域，或是比堆疊晶圓10之區域低的區域，而可防止形成成為雜質發生主因之薄膜。
(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及溫度控制部238亦構成操作部、輸入輸出部，並電性連接於控制整個基板處理裝置之主控制部239。此等氣體供給、流量控制部235、壓力控制部236、驅動控制部237、溫度控制部238及主控制部239構成控制器240。
(4)基板處理步驟
其次，使用第5圖說明藉由上述基板處理裝置101實施之半導體裝置(device)的製程之一步驟。如上述，藉由惰性氣體從兩側及上下側挾著的處理氣體係熱分解溫度比處理溫度(成膜溫度)低之氣體，例如可使用使TEMAH或TEMAZ氣化之氣體(TEMAH氣體、TEMAZ氣體、TMA氣體)等。於下述說明中，構成基板處理裝置101之各部的動作藉由控制器240控制。
先前之CVD(化學氣相沈積，Chemical Vapor Deposition)法或ALD(原子層沈積，Atomic Layer Deposition)法，如CVD法之情況係同時供給包含構成成膜之數個元素的數種氣體，此外，ALD法之情況係交互供給包含構成成膜之數個元素的數種氣體。而後，藉由控制氣體供給時之氣體供給流量、氣體供給時間，以及使用電漿激發時，電漿功率等之處理條件，形成氧化鉿膜(HfO膜)等。此等技術控制處理條件，俾於例如形成HfO膜時，膜之組合比成為化學計量組合之O/Hf≒2為。
另外，亦可控制供給條件，俾形成之膜的組合比成為與化學計量組合不同之指定組合比。亦即，控制供給條件，俾構成成膜之數個元素中至少一個元素比其他元素對化學計量組合係過剩。如此亦可控制成膜構成之數個元素的比率，亦即控制膜之組合比而進行成膜。以下，說明處理氣體使用TEMAH氣體及臭氧氣體，藉由ALD法形成HfO2 膜之例。
一種CVD(化學氣相沈積)法之ALD(原子層沈積)法係在某個成膜條件(溫度、時間等)下，將用於成膜之至少2種彼此反應的處理氣體逐一交互地供給於基板上，以1個原子單位吸附於基板上，利用表面反應進行成膜之方法。此時膜厚之控制，以供給反應性氣體之周期數進行(例如成膜速度為1/周期時，形成20之膜時，係進行20周期)。
例如藉由ALD法形成HfO2 膜時，使用TEMAH(Hf[NCH3 C2 H5 ]4 ，肆乙基甲基胺基鉿)氣體與臭氧(O3 )氣體，在180~250℃之低溫下可形成高品質之膜。
首先，如上述，將處理對象之晶圓10群裝填於晶舟11中，並搬入處理室4內。將晶舟11搬入處理室4內之後，處理室4內之壓力係10~1000Pa範圍內，例如為50Pa，此外，處理室4內之溫度係180~250℃之範圍，例如為220℃時，將以下所示之4個步驟(步驟1~4)作為1個周期，指定次數反覆進行該周期。另外，執行以下之步驟1~4，藉由使旋轉機構254旋轉，可使供給至晶圓10表面之氣體流量更加均勻化。
(步驟1)
一起打開處理氣體供給管25a之開關閥門26a及排氣管7a之APC閥門7b，藉由真空泵7c將處理室4內排氣，並從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a，將處理氣體之TEMAH氣體供給至處理室4內。TEMAH氣體係藉由從無圖示之載氣供給管供給的載氣(氮氣)稀釋後供給。
另外，TEMAH氣體對基板處理之面內均勻性(形成於晶圓10表面之HfO2 膜的厚度之面內均勻性)有重大影響。因而，本實施形態之步驟1係在將TEMAH氣體供給至處理室4內時，同時打開惰性氣體供給管25c、25d之開關閥門26c、26d，分別從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之第一惰性氣體噴出口24c、24d及第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d供給惰性氣體之氮氣至處理室4內。
結果如第3圖所示，從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給至處理室4內的TEMAH氣體，藉由從第一惰性氣體噴出口24c、24d供給至處理室4內之氮氣從兩側挾著，限制其流路。例如向晶圓10之周緣與處理室4間之間隙供給氮氣時，該區域之壓力相對提高，而抑制TEMAH氣體流入(遁入)晶圓10之周緣與處理室4間的間隙。結果促進對各晶圓10之中心附近供給TEMAH氣體，而使各晶圓10之外周附近與中心附近的TEMAH氣體供給量更加均勻化。此外，在晶圓10之周緣與處理室4之間的間隙，藉由氮氣稀釋TEMAH氣體，可抑制在晶圓10之外周附近形成過厚之膜。
此外，如第1圖所示，從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給至處理室4內的TEMAH氣體，藉由從第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d供給至處理室4內之氮氣從上下側挾著，而限制其流路。例如對比堆疊晶圓10之區域高的區域或比堆疊晶圓10之區域低的區域供給氮氣時，該區域之壓力相對提高，可抑制TEMAH氣體流入(遁入)該區域。結果促進向堆疊晶圓10之區域(向各晶圓10之中心附近)供給TEMAH氣體，可抑制成膜速度降低，晶圓10面內及晶圓10間之成膜處理的均勻性提高。此外，可抑制TEMAH氣體流入比堆疊晶圓10之區域高的區域或比堆疊晶圓10之區域低的區域，可防止形成成為雜質發生主因之薄膜。
如此，在步驟1中，從惰性氣體供給管25c、25d供給之惰性氣體(氮氣)，發揮限制處理氣體之流路，並使處理氣體對晶圓10之供給量均勻化的輔助氣體之功能。
另外，惰性氣體供給噴嘴22c、22d，在從處理氣體供給噴嘴22a供給TEMAH氣體時，宜以從處理氣體供給噴嘴22a供給之TEMAH氣體的流量以上之流量，而從兩側供給氮氣。亦即從惰性氣體供給噴嘴22c之第一惰性氣體噴出口24c供給之氮氣的流量，及從惰性氣體供給噴嘴22d之第一惰性氣體噴出口24d供給之氮氣的流量，宜分別為從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給之TEMAH氣體的流量以上。TEMAH氣體之流量及氮氣之流量藉由MFC 27a、27c、27d分別控制。結果進一步促進對各晶圓10之中心附近供給TEMAH氣體。此外，在晶圓10之周緣與處理室4間的間隙，進一步促進氮氣稀釋TEMAH氣體。此外同樣地，亦可使從第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d供給之氮氣的流量，分別為從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給的TEMAH氣體之流量以上。
於步驟1執行中，處理室4內之壓力係在20~900Pa之範圍內，例如調整成為50pa。此外，來自處理氣體供給噴嘴22a之TEMAH氣體的供給流量係在0.01~0.35g/min的範圍內，例如調整成為0.3g/min。來自連接於處理氣體供給管25a之載氣供給管(無圖示)的氮氣(載氣)之供給流量係在0.1~0.5g/slm的範圍內，例如調整成為1.0slm。來自惰性氣體供給噴嘴22c、22d之氮氣(載氣)的供給流量(來自第一惰性氣體噴出口24c、24d及第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d的合計流量)分別係在20~30slm的範圍內，例如調整成為30slm。此外，處理室4內之溫度係在180~250℃的範圍內，例如調整成為220℃。此外，晶圓10暴露於TEMAH氣體之時間(步驟1之執行時間)係在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氣體之氣體分子與晶圓10上之基底膜等的表面部分進行表面反應(化學吸附)。
(步驟2)
關閉處理氣體供給管25a之開關閥門26a，停止向處理室4內供給TEMAH氣體。此時排氣管7a之APC閥門7b仍然打開，並藉由真空泵7c將處理室4內排氣至例如20Pa以下，而從處理室4內排除殘留之TEMAH氣體。此外，打開惰性氣體供給管25c、25d之開關閥門26c、26d，向處理室4內供給氮氣時，殘留之TEMAH氣體從處理室4內排除的效果更加提高。在步驟2中，從惰性氣體供給管25c、25d供給之氮氣發揮排除氣體之功能，而促進處理室4內之殘留氣體排出。
於步驟2之執行中，處理室4內之壓力例如調整為20Pa以下。此外，來自惰性氣體供給噴嘴22c、22d之氮氣(排除氣體)的供給流量(來自第一惰性氣體噴出口24c、24d及第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d之合計流量)分別在0.5~20slm之範圍內，例如調整成為12slm。此外，處理室4內之溫度係在180~250℃之範圍，例如調整為220℃。此外，步驟2之執行時間係在30~150秒之範圍內，例如為60秒。
(步驟3)
在打開排氣管7a之APC閥門7b的狀態下，打開處理氣體供給管25b之開關閥門26b，藉由真空泵7c實施處理室4內排氣，並從處理氣體供給噴嘴22b之處理氣體噴出口24b供給處理氣體之臭氧氣體至處理室4內。臭氧氣體係藉由從無圖示之載氣供給管供給的載氣(氮氣)稀釋後供給。
另外，臭氧氣體係對基板處理之面內均勻性(形成於晶圓10表面之HfO2 膜的厚度之面內均勻性)影響小的氣體。因而，於本實施形態之步驟3中，不從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給氮氣(輔助氣體)。但是，於步驟3供給之處理氣體是影響基板處理之面內均勻性的氣體時，在步驟3中，仍與步驟1同樣地，宜從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給氮氣(輔助氣體)。此外，即使於供給臭氧氣體時，從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給氮氣(輔助氣體)亦無妨。
於步驟3之執行中，處理室4內之壓力係在20~900Pa之範圍內，例如調整為50Pa。此外，來自處理氣體供給噴嘴22b之臭氧氣體的供給流量係在6~20slm之範圍內，例如調整為17slm。來自連接於處理氣體供給管25b之載氣供給管(無圖示)的氮氣(載氣)之供給量係在0~2slm之範圍內，例如調整為0.5slm。此外，處理室4內之溫度係在180~250℃之範圍，例如調整為220℃。此外晶圓10暴露於TEMAH氣體之時間(步驟3之執行時間)係在10~300秒之範圍內，例如為40秒。
藉由將臭氧氣體供給至處理室4內，化學吸附於晶圓10表面之TEMAH氣體與臭氧氣體表面反應，而在晶圓10上形成HfO2 膜。
(步驟4)
關閉處理氣體供給管25b之開關閥門26b，停止向處理室4內供給臭氧氣體，此時排氣管7a之APC閥門7b在打開的狀態下，藉由真空泵7c將處理室4內排氣至20Pa以下，而從處理室4內排除殘留之臭氧氣體。此外，打開惰性氣體供給管25c、25d之開關閥門26c、26d，向處理室4內供給氮氣時，從處理室4內排除殘留之臭氧氣體的效果更加提高。在步驟4中，從惰性氣體供給管25c、25d供給之氮氣發揮排除氣體之功能，促進處理室4內之殘留氣體排出。
於步驟4之執行中，處理室4內之壓力例如調整為20Pa以下。此外，來自惰性氣體供給噴嘴22c、22d之氮氣(排除氣體)的供給流量(來自第一惰性氣體噴出口24c、24d及第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d之合計流量)分別係在0.5~20slm的範圍內，例如調整為12slm。此外，處理室4內之溫度係在180~250℃之範圍，例如調整為220℃。此外，步驟4之執行時間係在30~150秒之範圍內，例如為60秒。
而後，將上述步驟1~4作為1個周期，藉由反覆進行數次該周期，而在晶圓10上形成指定膜厚之HfO2 膜。其後，從處理室4內搬出保持處理後之晶圓10群的晶舟11，而結束本實施形態之成膜步驟。
其次，進行除去附著於處理室4內及晶舟11等之HfO2 膜的洗滌步驟。洗滌步驟係使用第5圖及第6圖，說明除去(蝕刻)膜之蝕刻氣體例如為BCl3 (三氯化硼)氣體之例。將晶舟11搬入處理室4內，設定處理室4內之壓力為指定之壓力，處理室4內之溫度達到400~600℃之範圍的指定值時，開始洗滌步驟。首先，在處理室4內供給BCl3 氣體(步驟5)，昇壓至指定之壓力，並在指定時間保持其壓力(步驟6)。此時，亦可連續進行向處理室4內供給BCl3 氣體，亦可與處理室4內之排氣交互間歇地(斷續地)進行。經過指定時間後，進行處理室4內之真空排氣，及藉由氮氣等惰性氣體在處理室4內進行氣體排除(步驟7)。
將以上之步驟5~7作為1個周期，藉由指定次數反覆進行該周期，而進行周期蝕刻之洗滌。如此洗滌時，係間歇地(斷續地)指定次數反覆進行處理室4內之排氣。採用周期蝕刻之洗滌時，預先確認每1個周期之蝕刻量，可藉由周期次數控制蝕刻量。此外，相較於連續流入蝕刻氣體而進行洗滌的方式，可減少氣體之消耗量。
導入處理室4內之BCl3 氣體在整個處理室4內擴散，而與包含附著於處理室4內之HfO2 膜的堆積物接觸。此時，在堆積物與BCl3 氣體之間產生熱性化學反應，而生成反應生成物。所生成之反應生成物從排氣管7a排出至處理室4外部。如此除去(蝕刻)堆積物，進行處理室4內之洗滌。
處理室4內之洗滌完成後，其次對晶圓10實施成膜。亦即，將裝填了數片晶圓10之晶舟11搬入處理室4內，反覆進行步驟1~4，而在晶圓10上形成膜，再將裝填了處理後之晶圓10的晶舟11搬出處理室4外。進一步依需要進行處理室4內之洗滌。此外，蝕刻氣體亦可單獨供給BCl3 氣體，亦可添加其他氣體，例如添加臭氧氣體等。
(5)　本實施形態之效果
採用本實施形態時，可達到以下所示之數個效果中的1個或數個效果。
(a)採用本實施形態時，在上述步驟1中，從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給至處理室4內之TEMAH氣體係藉由從第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d供給至處理室4內之氮氣從上下側挾著，而限制其流路。例如向比堆疊晶圓10之區域高的區域或比堆疊晶圓10之區域低的區域供給氮氣時，該區域之壓力相對提高，可抑制TEMAH氣體流入(遁入)該區域。結果促進向堆疊晶圓10之區域(向各晶圓10之中心附近)供給TEMAH氣體，可抑制成膜速度降低，晶圓10面內及晶圓10間之成膜處理的均勻性提高。此外，可抑制TEMAH氣體流入比堆疊晶圓10之區域高的區域或比堆疊晶圓10之區域低的區域，可防止形成成為雜質發生主因之薄膜。
將未設第二惰性氣體噴出口之惰性氣體供給噴嘴22c’、22d’及處理氣體供給噴嘴22a’、22b’的概略結構作參考而顯示於第14圖。如此構成時，處理氣體在處理爐內之流動如第12圖所示。亦即，供給至處理室4’內之處理氣體不通過各晶圓10之間，而流入未堆疊晶圓10之區域(比堆疊晶圓10之區域高的區域，或是比堆疊晶圓10之區域低的區域)。結果供給至晶圓10之處理氣體的流量減少，成膜速度降低，且在晶圓10面內及晶圓10間之基板處理的均勻性降低。此外，在未堆疊晶圓10之區域的處理室4’內壁等附著處理氣體，而形成成為雜質發生主因之薄膜。特別是，在未堆疊晶圓10之區域的處理室4’內壁係低溫時，容易生成膜，此外，處理室4’內壁低溫時，即使進行氣體洗滌(乾式洗滌)，仍難以除去薄膜。採用本實施形態時，於處理室4內供給處理氣體時，藉由在未堆疊晶圓10之區域同時流入惰性氣體，可有效解決此等課題。
(b)　採用本實施形態時，在上述步驟1中，從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給至處理室4內之TEMAH氣體係藉由從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之第一惰性氣體噴出口24c、24d供給至處理室4內之氮氣從兩側挾著，而限制其流路。例如向晶圓10之周緣與處理室4間之間隙供給氮氣時，該區域之壓力相對提高，可抑制TEMAH氣體流入晶圓10之周緣與處理室4間的間隙。結果促進向各晶圓10之中心附近供給TEMAH氣體，在各晶圓10之外周附近與中心附近之TEMAH氣體的供給量更加均勻化。此外，在晶圓10之周緣與處理室4間的間隙，TEMAH氣體藉由氮氣稀釋，可抑制在晶圓10之外周附近形成過厚之膜。
(c)　本實施形態中，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，係以從處理氣體供給噴嘴22a供給之TEMAH氣體的流量以上之流量，而從兩側供給氮氣時，亦即從惰性氣體供給噴嘴22c之第一惰性氣體噴出口24c供給之氮氣流量，及從惰性氣體供給噴嘴22d之第一惰性氣體噴出口24d供給之氮氣流量，分別為從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給的TEMAH氣體之流量以上時，進一步促進向各晶圓10之中心附近供給TEMAH氣體。此外，在晶圓10之周緣與處理室4間的間隙，進一步促進氮氣稀釋TEMAH氣體，且進一步抑制在晶圓10之外周附近形成過厚之HfO2 膜。
(d)　於本實施形態中，從第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d供給之氮氣流量，分別為從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給的TEMAH氣體之流量以上時，進一步促進向堆疊晶圓10之區域(向各晶圓10之中心附近)供給TEMAH氣體，進一步抑制成膜速度之降低，且進一步提高在晶圓10面內及晶圓10間之成膜處理的均勻性。此外，可進一步抑制TEMAH氣體流入比堆疊晶圓10之區域高的區域或比堆疊晶圓10之區域低的區域，可進一步防止形成成為雜質之發生主因的薄膜。
(e)　採用本實施形態時，因為臭氧係對形成於晶圓10表面之HfO2膜的厚度之面內均勻性影響小的氣體，所以在步驟3中，不進行從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給氮氣(輔助氣體)。但是步驟3中亦與步驟1同樣地，也可從惰性氣體供給噴嘴22c、22d供給氮氣(輔助氣體)。
於該情況下，從處理氣體供給噴嘴22b之處理氣體噴出口24b供給至處理室4內的臭氧氣體係藉由從惰性氣體供給噴嘴22c、22d之第一惰性氣體噴出口24c、24d供給至處理室4內的氮氣從兩側挾著，而限制其流路。例如向晶圓10之周緣與處理室4間的間隙供給氮氣時，該區域之壓力相對提高，可抑制臭氧流入晶圓10之周緣與處理室4間的間隙。結果促進向各晶圓10之中心附近供給臭氧，使各晶圓10之外周附近與中心附近的臭氧氣體供給量更加均勻化。此外，在晶圓10之周緣與處理室4間的間隙可藉由氮氣稀釋臭氧氣體，抑制在晶圓10之外周附近形成過厚之膜。
(f)　於本實施形態中，惰性氣體供給噴嘴22c、22d在從處理氣體供給噴嘴22a供給臭氧氣體時，且以從處理氣體供給噴嘴22b供給之臭氧氣體的流量以上之流量供給氮氣時，進一步促進向各晶圓10之中心附近供給臭氧氣體。此外，在晶圓10之周緣與處理室4間的間隙，進一步促進氮氣稀釋臭氧氣體，可進一步抑制在晶圓10之外周附近形成過厚之HfO2 膜。
(g)　本實施形態之步驟2、4中，打開惰性氣體供給管25c、25d之開關閥門26c、26d，而向處理室4內供給氮氣時，從處理室4內排除殘留之TEMAH氣體及臭氧氣體的效果更加提高。結果縮短執行步驟2、4所需時間，而可提高基板處理之生產性。
(i)　採用本實施形態時，因為在不易除去膜之處所，從一開始並未附著膜，所以可縮短氣體洗滌所需時間。此外可防止過度蝕刻。
(j)　於採用本實施形態時，在藉由晶舟11支撐之各晶圓10的周緣與處理室4內壁之間，無須分別設置環狀之整流板。因而，無須廣泛確保晶圓10之堆疊間距，可抑制可總括處理之基板數量減少。結果可使基板處理之生產性提高。
此外，可減低晶舟11之生產成本及基板處理成本。第7圖係不具整流板之晶舟11的概略結構圖。
另外，為了促進對鄰接之晶圓10間供給氣體，亦考慮在藉由晶舟11支撐之各晶圓10的周緣與處理室4內壁之間分別設置環狀的整流板之方法。將設有整流板之晶舟的概略結構作為參考而顯示於第4圖。藉由以包圍各晶圓10之周緣的方式而設置環狀整流板，可使整流板上附著處理氣體之一部分膜，而可減少形成於晶圓10外周附近之膜的厚度。但是，該方法有時會造成向晶舟轉載晶圓10之基板轉載機構與整流板干擾(接觸)。為了避免此種干擾，而廣泛確保晶圓10之堆疊間距時，可總括處理之晶圓10數量減少，而造成基板處理之生產性降低。此外，供應環狀整流板之晶舟，因為其構造複雜而容易破損，且價格高。
另外，設於惰性氣體供給噴嘴22c、22d之數個第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d可為孔形狀，亦可為細縫形狀。不過擴大氣體噴出口之開口面積時，惰性氣體之供給量增加。第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d之供給量宜比向晶圓10供給之處理氣體的供給量多，不過因為會稀釋處理氣體，而可能對晶圓裝載區域造成不良影響。因此，宜形成與設於晶圓裝載區域之數個第一惰性氣體噴出口24c、24d相同程度大小的孔。此時，數個第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d之孔數可依惰性氣體之供給量而適宜變更。例如，以比較大流量供給惰性氣體時，藉由形成均勻之孔數，可以均勻之供給量從第二惰性氣體噴出口31c、31d、32c、32d噴出惰性氣體。
另外，就處理爐202之形狀，因為上述係藉由在與處理氣體供給噴嘴22a、22b相對之位置設置排氣孔25，處理氣體及惰性氣體通過晶圓10之中心部分而向排氣孔25流動，所以本發明之效果更加顯著。此外，亦可將加工處理管作為1重管，將處理氣體供給噴嘴作為分別具有1個處理氣體噴出口之高度不同的數個噴嘴。此時亦可將高度低之惰性氣體供給噴嘴豎立於低溫部。此時惰性氣體供給噴嘴亦可為具有數個孔之多孔噴嘴。
＜本發明之其他實施形態＞
上述實施形態個別具有：在處理室4內供給處理氣體之1支以上的處理氣體供給噴嘴22a、22b；及一對處理氣體供給噴嘴22a、22b，設成從兩方挾著，並將惰性氣體供入處理室4內。而後，分別藉由來自惰性氣體供給噴嘴22c、22d之惰性氣體，從兩側挾著從處理氣體供給噴嘴22a供給之處理氣體(例如TEMAH氣體)與從處理氣體供給噴嘴22b供給之處理氣體(例如臭氧氣體)。
但是，本發明並不限定於該實施形態。亦即，從1支以上之處理氣體供給噴嘴供給的數種處理氣體中，僅任何一種處理氣體之供給量的面內均勻性影響基板處理之面內均勻性時(其他處理氣體之供給量的面內均勻性不太影響基板處理之面內均勻性時)，亦可僅影響基板處理之面內均勻性的處理氣體，藉由惰性氣體從兩側挾著，而不太影響基板處理之面內均勻性的處理氣體不藉由惰性氣體從兩側挾著。
此時亦可構成1支以上處理氣體供給噴嘴中至少1支處理氣體供給噴嘴(供給不太影響基板處理之面內均勻性的處理氣體之處理氣體供給噴嘴)，在從其他處理氣體供給噴嘴(供給影響基板處理之面內均勻性的處理氣體之處理氣體供給噴嘴)供給處理氣體時，係以從該其他處理氣體供給噴嘴供給之處理氣體的流量以上之流量供給惰性氣體。
例如，TEMAH氣體之供給量的面內均勻性對基板處理之面內均勻性的影響大，另外，於臭氧氣體之供給量的面內均勻性不太影響基板處理之面內均勻性的情況下，如第15圖所示，亦可不設惰性氣體供給噴嘴22d。而後，亦可僅TEMAH氣體係藉由氮氣從兩側挾著，而臭氧氣體不藉由氮氣從兩側挾著。亦即於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亦可以從處理氣體供給噴嘴22a供給之TEMAH氣體的流量以上之流量分別供給氮氣。藉此，從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給至處理室4內之TEMAH氣體係藉由從惰性氣體供給噴嘴22c之第一惰性氣體噴出口24c及處理氣體供給噴嘴22b之處理氣體噴出口24b供給至處理室4內的氮氣從兩側挾著，而限制其流路。結果促進向各晶圓10之中心附近供給TEMAH氣體，使在各晶圓10之外周附近與中心附近的TEMAH氣體的供給量更加均勻化。此外，在晶圓10之周緣與處理室4間的間隙可藉由氮氣稀釋TEMAH氣體，抑制在晶圓10之外周附近形成過厚之膜。
另外，此時亦可在供給惰性氣體之處理氣體供給噴嘴22b中設置在未堆疊晶圓10之區域開口的1個以上惰性氣體噴出口。亦即，亦可在處理氣體供給噴嘴22b中，於處理氣體噴出口24b之上方及下方分別設置1個以上的第二惰性氣體噴出口31b、32b。藉此，從處理氣體供給噴嘴22a之處理氣體噴出口24a供給至處理室4內的TEMAH氣體係藉由從惰性氣體供給噴嘴22c之第二惰性氣體噴出口31c、32c，及處理氣體供給噴嘴22b之第二惰性氣體噴出口31b、32b供給至處理室4內的氮氣從上下側挾著，而限制其流路。結果，促進向堆疊晶圓10之區域(向各晶圓10之中心附近)供給TEMAH氣體，抑制成膜速度之降低，在晶圓10面內及晶圓10間之成膜處理的均勻性提高。此外，可抑制TEMAH氣體流入比堆疊晶圓10之區域高的區域或比堆疊晶圓10之區域低的區域，而可防止形成成為雜質之發生主因的薄膜。
另外，如本實施形態所述，不設惰性氣體供給噴嘴22d時，可簡化基板處理裝置之構造，可使基板處理成本減低。
[實施例]
以下，與比較例一起說明本發明之實施例。第10圖係顯示本發明實施例之基板處理結果的表圖。此外，第9圖係顯示比較例之基板處理結果的表圖。
在第10圖所示之實施例中，從處理氣體供給噴嘴22a供給處理氣體之胺系鋯原料氣體，並且從處理氣體供給噴嘴22b供給處理氣體之臭氧氣體，而藉由ALD法進行鋯氧化膜之成膜。鋯氧化膜之膜厚的面內均勻性受到胺系鋯原料氣體之供給量的面內均勻性的影響大。因而，於本實施例中，藉由氮氣(惰性氣體)從兩側挾著胺系鋯原料氣體。具體而言，以步驟1，於從處理氣體供給噴嘴22a供給胺系鋯原料氣體時，從惰性氣體供給噴嘴22c及處理氣體供給噴嘴22b分別以30slm之流量供給氮氣(另外氮氣(惰性氣體)之供給流量的容許範圍，例如為20~30slm)。結果如第10圖所示，就裝填於晶舟11內之上部的晶圓10，鋯氧化膜之平均膜厚為33.7()，面內均勻度為±3.8(%)，就裝填於晶舟11內之中部的晶圓10，鋯氧化膜之平均膜厚為33.6()，面內均勻度為±3.7(%)，就裝填於晶舟11內之下部的晶圓10，鋯氧化膜之平均膜厚為33.6()，面內均勻度為±4.1(%)，與後述之比較例比較，可確認顯著改善了基板處理之面內均勻度。此外，晶圓間之均勻度為±0.2(%)，與後述之比較例比較，可確認顯著改善了基板處理之基板間的均勻性。
在第9圖所示之比較例中，以步驟1從處理氣體供給噴嘴22a供給胺系鋯原料氣體時，並未從惰性氣體供給噴嘴22c、22d及處理氣體供給噴嘴22b供給氮氣。其他條件與第10圖所示之實施例大致相同。結果如第9圖所示，就裝填於晶舟11內之上部的晶圓10，鋯氧化膜之平均膜厚為37.6()，面內均勻度為±9.7(%)，就裝填於晶舟11內之中部的晶圓10，鋯氧化膜之平均膜厚為36.7()，面內均勻度為±8.5(%)，就裝填於晶舟11內之下部的晶圓10，鋯氧化膜之平均膜厚為36.5()，面內均勻度為±7.3(%)，晶圓間之均勻度為±1.4(%)。
＜本發明另外實施形態＞
本發明不限定於前述之實施形態，在不脫離其要旨之範圍內，當然可作各種變更。
例如亦可在內部管2中不設預備室21。亦即如第11圖所示，處理氣體供給噴嘴22a、22b、惰性氣體供給噴嘴22c、22d亦可配置於比內部管2之內周面靠近內部管2的徑向內側。
此外，如上述，處理氣體噴出口24a、24b之數量及第一惰性氣體噴出口24c、24d之數量不限於與晶圓10之片數一致。例如處理氣體噴出口24a、24b及第一惰性氣體噴出口24c、24d不限於分別設於對應於堆疊之晶圓10間的高度位置(設置與晶圓10片數相等數量)，例如亦可對數片晶圓10各設1個。
此外，如上述，開設於內部管2側壁之排氣孔25的結構不限於細縫狀之貫穿孔，例如亦可藉由數個長孔、圓形孔及多角形孔等而構成。藉由數個孔構成排氣孔25時，該孔數量不限於與晶圓10之片數一致，亦可加以增減。例如不限於將構成排氣孔25之數個孔分別設於對應於堆疊之晶圓10間的高度位置(設置與晶圓10片數相等數量程度)，例如亦可對數片晶圓10各設1個。此外，將排氣孔25構成為一連串長孔(細縫)時，亦可使其寬度在內部管2之上下增減。此外，以數個孔構成排氣孔25時，亦可使此等數個孔之口徑在內部管2之上下增減。
前述實施形態係就在晶圓10上實施處理之情況作說明，不過處理對象亦可為光遮罩、印刷電路基板、液晶面板、光碟及磁碟等。
進一步，藉由惰性氣體從兩側及上下側挾著之處理氣體，只要其熱分解溫度比處理溫度(成膜溫度)低的氣體即可，例如亦可為TEMAH、TEMAZ、TMA氣體等。此外TEMAH氣體及TEMAZ氣體之熱分解溫度約為200~250℃。另外在氣體供給噴嘴內，原料100%分解，於200℃以上時附著。此外，TMA氣體之熱分解溫度約為270~280℃。就TMA單體之離解平衡，TMA在常溫下取2個量體構造，一般而言在約150℃之蒸氣相中會引起離析。
此外，使用TEMAH、TEMAZ及TMA氣體，形成HfO2 膜、ZrO2 膜、Al2 O3 膜時的處理條件，例如分別如下。
(1) HfO2 膜形成時之處理條件
處理溫度：250℃(200~250℃)
TEMAH氣體供給時之壓力：182Pa
TEMAH氣體及臭氧氣體供給後之真空吸引/排氣時的壓力：120-25Pa，臭氧氣體供給時之壓力：85Pa
TEMAH氣體之供給時間：180秒
TEMAH氣體供給後之真空吸引/排氣時間：33秒
臭氧氣體之供給時間：40秒
臭氧氣體供給後之真空吸引/排氣時間：32秒
(2) ZrO2 膜形成時之處理條件
處理溫度：220℃(範圍：200~230℃)
TEMAZ氣體供給時之壓力：182Pa
TEMAZ氣體及臭氧氣體供給後之真空吸引/排氣時的壓力：120-25Pa，臭氧氣體供給時之壓力：85Pa
TEMAZ氣體之供給時間：180秒
TEMAZ氣體供給後之真空吸引/排氣時間：32秒
臭氧氣體之供給時間：40秒
臭氧氣體供給後之真空吸引/排氣時間：32秒
(3) Al2 O3 膜形成時之處理條件
處理溫度：380℃(範圍：150~450℃)
TMA氣體供給時之壓力：182Pa
TMA氣體及臭氧氣體供給後之真空吸引/排氣時的壓力：100-25Pa，臭氧氣體供給時之壓力：109Pa
TMA氣體之供給時間：20秒
TEMAH氣體供給後之真空吸引/排氣時間：11秒
臭氧氣體之供給時間：30秒
臭氧氣體供給後之真空吸引/排氣時間：17秒
另外，本發明之基板處理方法，可普遍適用於氧化膜形成方法及擴散方法等之基板處理方法。
<本發明較佳之形態>
以下附記本發明較佳之形態。
本發明一種形態，提供一種基板處理裝置，具備：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；處理氣體供給單元，其向處理室內供給1種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其向處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出處理室內之氣體；處理氣體供給單元具有1支以上之處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給處理氣體，惰性氣體供給單元具有一對惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並且設置成沿著基板之周向，從兩側挾著處理氣體供給噴嘴，而向處理室內供給惰性氣體，一對惰性氣體供給噴嘴分別具有：在堆疊基板之區域開口的1個以上之第一惰性氣體噴出口，及在未堆疊基板之區域開口的1個以上之第二惰性氣體噴出口。
未堆疊基板之區域宜包含比堆疊基板之區域高的區域，或是比堆疊基板之區域低的區域。
此外，第二惰性氣體噴出口宜朝向基板之中心方向開口。
此外，宜具有：加熱單元，其將處理室內之環境氣體加熱；及控制部，其至少控制處理氣體供給單元、惰性氣體供給單元及加熱單元；控制部，控制處理氣體供給單元及惰性氣體供給單元，使從第一惰性氣體噴出口供給之惰性氣體的供給流量比處理氣體之供給流量多，並且控制加熱單元，使處理室內之環境氣體達到指定之處理溫度。
此外，處理溫度宜比處理氣體之熱分解溫度高。
本發明之其他形態，提供一種基板處理裝置，具備：外部管；內部管，其配設於外部管之內部，至少開放下端，而以水平姿勢收納多層堆疊之基板；處理氣體供給單元，其向內部管之內部供給1種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其向內部管之內部供給惰性氣體；及排氣孔，其設於內部管之側壁，且在處理氣體供給噴嘴相對之位置； 處理氣體供給單元具有1支以上之處理氣體供給噴嘴，其延伸於基板之堆疊方向而立設於內部管之內部，並具有供給處理氣體之1個以上的處理氣體噴出口，惰性氣體供給單元具有一對惰性氣體供給噴嘴，其延伸於基板之堆疊方向，並且沿著基板之周向，從兩側挾著處理氣體供給噴嘴而立設於內部管之內部，以供給惰性氣體，一對惰性氣體供給噴嘴，分別具有在堆疊基板之區域開口的1個以上之第一惰性氣體噴出口，及在未堆疊基板之區域開口的1個以上之第二惰性氣體噴出口。
未堆疊基板之區域宜包含比堆疊基板之區域高的區域，或是比堆疊基板之區域低的區域。
此外，第二惰性氣體噴出口宜朝向基板之中心方向開口。
此外，宜在內部管中形成有突出於徑向外方向之預備室，向預備室內設置處理氣體供給噴嘴，處理氣體噴出口配置於比內部管之內周面在徑向外側。
此外，宜在內部管中形成有突出於徑向外方向之預備室，在預備室內設置前述一對惰性氣體供給噴嘴，第一惰性氣體噴出口及第二惰性氣體噴出口配置於比內部管之內周面在徑向外側。
此外，宜構成連結處理氣體供給噴嘴與排氣孔之第一直 線係通過基板之中心附近。
此外，宜構成處理氣體噴出口係與第一直線大致平行地開口。
此外，宜構成連結一對惰性氣體供給噴嘴與排氣孔之第二及第三直線，係分別從兩側挾著第一直線。
此外，宜構成前述第一惰性氣體噴出口係與第二及第三直線大致平行地開口。
此外，宜構成第一惰性氣體噴出口係比第二及第三直線，分別在開放於外側之方向開口。
此外，宜具有：加熱單元，其將處理室內之環境氣體加熱；及控制部，其至少控制加熱單元；控制部控制加熱單元，使處理室內之環境氣體達到指定之處理溫度。
此外，處理氣體之熱分解溫度宜比處理溫度低。
此外，宜具有控制部，其至少控制處理氣體供給單元、惰性氣體供給單元，控制部控制處理氣體供給單元及惰性氣體供給單元，使從第一惰性氣體噴出口供給之惰性氣體的供給流量比處理氣體之供給流量多。
此外，宜具有：加熱單元，其將處理室內之環境氣體加熱；及控制部，其至少控制處理氣體供給單元、惰性氣體供給 單元及加熱單元；控制部，控制處理氣體供給單元及惰性氣體供給單元，使從第一惰性氣體噴出口供給之惰性氣體的供給流量比處理氣體之供給流量多，並且控制加熱單元，使處理室內之環境氣體達到指定之處理溫度。
本發明之另一形態提供一種基板處理裝置，係不使2種以上之處理氣體彼此混合，而以指定次數交互地反覆供給至基板表面，以在基板表面形成薄膜，且具有：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；處理氣體供給單元，其向處理室內供給2種以上之處理氣體；惰性氣體供給單元，其向處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出處理室內之氣體；處理氣體供給單元具有2支以上之處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，向處理室內供給處理氣體，惰性氣體供給單元具有一對惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並且設置成沿著基板之周向，從兩側挾著2支以上之處理氣體供給噴嘴中至少1支處理氣體供給噴嘴，而向處理室內供給惰性氣體，一對惰性氣體供給噴嘴分別具有：在堆疊基板之區域開口的1個以上之第一惰性氣體噴出口，及在未堆疊基板之區域開口的1個以上之第二惰性氣體噴出口。
未堆疊基板之區域宜包含比堆疊基板之區域高的區域，或是比堆疊基板之區域低的區域。
此外，第二惰性氣體噴出口宜朝向基板之中心方向開口。
此外，藉由一對惰性氣體供給噴嘴從兩側挾著之至少1支處理氣體供給噴嘴，宜供給影響薄膜之厚度的面內均勻性之處理氣體。
此外，處理氣體供給單元宜具有：第一處理氣體供給噴嘴，其供給影響薄膜之厚度的面內均勻性之第一處理氣體；及第二處理氣體供給噴嘴，其供給不致影響薄膜之厚度的面內均勻性之第二處理氣體；第一處理氣體供給噴嘴沿著基板之周向，藉由一對惰性氣體供給噴嘴而從兩側挾著。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，具備：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；1支以上之處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給處理氣體；一對惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給惰性氣體；及排氣管線，其排出處理室內之氣體；配設一對惰性氣體供給噴嘴之方式，為從處理氣體供給噴嘴供給之處理氣體的氣流，藉由從第一惰性氣體噴出口 供給之惰性氣體的氣流而限制其流路。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，具備：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；1支以上之處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給處理氣體；一對惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給惰性氣體；及排氣管線，其排出處理室內之氣體；一對惰性氣體供給噴嘴向處理室之內壁與基板間的間隙供給惰性氣體，並向比堆疊基板之區域高的區域或是比堆疊基板之區域低的區域供給惰性氣體。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，具有：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；1支以上之處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給處理氣體；一對惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並且設置成沿著基板之周向從兩方挾著處理氣體供給噴嘴，而向處理室內供給惰性氣體，並向比堆疊基板之區域高的區域或是比堆疊基板之區域低的區域供給惰性氣體；及排氣管線，其排出處理室內之氣體。
此外，惰性氣體供給噴嘴，在從處理氣體供給噴嘴供給處理氣體時，宜以從處理氣體供給噴嘴供給之處理氣體的 流量以上之流量，從前述第一惰性氣體噴出口供給惰性氣體。
此外，1支以上處理氣體供給噴嘴中至少1支處理氣體供給噴嘴，在從其他處理氣體供給噴嘴供給處理氣體時，係以從其他處理氣體供給噴嘴供給之處理氣體的流量以上之流量供給惰性氣體。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，具備：基板保持具，其以水平姿勢多層堆疊基板；處理室，其收納堆疊有前述基板之基板保持具作處理；處理氣體供給單元，其向處理室內供給處理氣體；惰性氣體供給單元，其向處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出處理室內之氣體；處理氣體供給單元具有處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給處理氣體，惰性氣體供給單元具有惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並向處理室內供給惰性氣體，惰性氣體供給噴嘴具有在未堆疊基板之區域開口的1個以上之惰性氣體噴出口。
宜在基板保持具中，於基板下方裝填隔熱板，1個以上之惰性氣體噴出口係在未堆疊基板之區域，且係對應於隔熱板的區域開口。
基板保持具宜具備；在上下成對之上端板及下端板；與數個保持構件，其等垂直設於上端板及下端板之間；1個以上之惰性氣體噴出口係在未堆疊前述基板之區域，且在對應於上端板之高度以上的區域開口。
本發明之另一形態，提供一種半導體裝置之製造方法，具有以下步驟：以水平姿勢將多層堆疊之基板搬入處理室內；從沿著處理室內壁而延伸於基板之堆疊方向的1支以上的處理氣體供給噴嘴，供給處理氣體至處理室內，並且從沿著處理室內壁而延伸於基板之堆疊方向，並且設置成沿著基板之周向，而從兩方挾著處理氣體供給噴嘴的一對惰性氣體供給噴嘴，對處理室內壁與基板之間的間隙供給惰性氣體，並對比堆疊基板之區域高的區域或比堆疊基板之區域低的區域供給惰性氣體，以處理基板；及從前述處理室搬出處理後之基板。
處理基板之步驟，宜使從一對惰性氣體供給噴嘴中之各噴嘴供給的惰性氣體流量，為從處理氣體供給噴嘴供給之處理氣體的流量以上。
本發明之另一形態，提供一種半導體裝置之製造方法，係不使2種以上之處理氣體彼此混合，而以指定次數交互地反覆供給至基板表面，以在基板表面形成指定之薄膜，且具有以下步驟：以水平姿勢將多層堆疊之基板搬入處理室內； 第一氣體供給步驟，其向處理室內供給第一處理氣體；第一排氣步驟，其排出處理室內之環境氣體；第二氣體供給步驟，其向處理室內供給第二處理氣體；及第二排氣步驟，其排出處理室內之環境氣體；第一氣體供給步驟及第二氣體供給步驟中之至少任何一個步驟，係從兩側挾著第一處理氣體之氣體流或是第二處理氣體之氣體流，而供給惰性氣體，並向比堆疊基板之區域高的區域或是比堆疊基板之區域低的區域供給惰性氣體。
本發明之另一形態，提供一種基板處理裝置，具備：處理室，其以水平姿勢收納多層堆疊之基板作處理；處理氣體供給單元，其向處理室內供給處理氣體；惰性氣體供給單元，其向處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出處理室內之氣體；處理氣體供給單元具有處理氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並開設處理氣體供給孔，用於向處理室內供給處理氣體，惰性氣體供給單元具有惰性氣體供給噴嘴，其沿著處理室之內壁而延伸於基板的堆疊方向，並且設置成沿著基板之周向與處理氣體供給噴嘴相鄰，而向處理室內供給惰性氣體，惰性氣體供給噴嘴具有惰性氣體供給孔，其在處理氣體供給噴嘴中，相較於對應處理氣體供給孔開口之區域的高 度在上方及/或下方開口。
1．．．加工處理管
2．．．內部管
3．．．外部管
4、4’．．．處理室
5．．．爐口
6．．．歧管
7．．．排氣口
7a．．．排氣管(排氣管線)
7b．．．APC閥門
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．．．加熱單元
21．．．預備室
22a、22b、22a’、22b’．．．處理氣體供給噴嘴
22c、22d、22c’、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．．．第一惰性氣體噴出口
25．．．排氣孔
25a、25b．．．處理氣體供給管
25c、25d．．．惰性氣體供給管
26．．．側壁
26a、26b、26c、26d．．．開關閥門
27a、27b、27c、27d．．．MFC(質量流調節器)
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
31b、31c、31d,32b、32c、32d．．．第二惰性氣體噴出口
33c、33d、34c、34d．．．惰性氣體的氣體流
101．．．基板處理裝置
105．．．匣盒架(基板收納容器放置架)
107．．．預備匣盒架
110．．．匣盒
111．．．框體
114．．．匣盒載台(基板收納容器過渡台)
115．．．晶舟昇降機(基板保持具昇降機構)
118．．．匣盒搬運裝置(基板收納容器搬運裝置)
118a．．．匣盒昇降機(基板收納容器昇降機構)
118b．．．匣盒搬運機構(基板收納容器搬運機構)
123．．．轉載架
124．．．轉載室
125．．．晶圓轉載機構
125a．．．晶圓轉載裝置(基板轉載裝置)
125b．．．晶圓轉載裝置昇降機(基板轉載裝置昇降機構)
125c．．．鑷子(基板轉載用夾具)
128．．．支臂
134a．．．潔淨單元
147．．．爐口快門(爐口開關機構)
202．．．處理爐
235．．．氣體供給、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
第1圖係本發明一種實施形態之基板處理裝置的處理爐的垂直剖面圖。
第2圖係本發明一種實施形態之基板處理裝置的處理爐的水平剖面圖。
第3圖係顯示處理氣體及惰性氣體在處理爐內流動之概略圖。
第4圖係設有環狀整流板之基板保持具的概略結構圖。
第5圖係顯示本發明一種實施形態之處理流程圖。
第6圖係顯示本發明一種實施形態之洗滌步驟圖。
第7圖係不具整流板之基板保持具的概略結構圖。
第8圖係本發明一種實施形態之基板處理裝置的概略結構圖。
第9圖係顯示比較例之基板處理結果的表圖。
第10圖係顯示本發明實施例之基板處理結果的表圖。
第11圖係本發明另外實施形態之基板處理裝置的處理爐之水平剖面圖。
第12圖係顯示處理氣體在未設第二惰性氣體噴出口之處理爐內流動的概略圖。
第13圖係本發明一種實施形態之惰性氣體供給噴嘴及處理氣體供給噴嘴的概略結構圖。
第14圖係未設第二惰性氣體噴出口之惰性氣體供給噴嘴及處理氣體供給噴嘴的概略結構圖。
第15圖係本發明其他實施形態之惰性氣體供給噴嘴及處理氣體供給噴嘴的概略結構圖。
1．．．加工處理管
2．．．內部管
3．．．外部管
4．．．處理室
5．．．爐口
6．．．歧管
7．．．排氣口
7a．．．排氣管(排氣管線)
7b．．．APC閥門
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．．．加熱單元
21．．．預備室
22a、22b．．．處理氣體供給噴嘴
22c、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．．．第一惰性氣體噴出口
25．．．排氣孔
25a、25b．．．處理氣體供給管
25c、25d．．．惰性氣體供給管
26a、26b、26c、26d．．．開關閥門
27a、27b、27c、27d．．．MFC(質量流調節器)
28a、28b．．．處理氣體供給源
28c、28d．．．惰性氣體供給源
31c、31d、32c、32d．．．第二惰性氣體噴出口
33c、33d、34c、34d．．．惰性氣體的氣體流
202．．．處理爐
235．．．氣體供給、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

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，具備：處理室，其收納以水平姿勢於基板保持具堆疊多層的基板並作處理；處理氣體供給單元，其向前述處理室內供給處理氣體；惰性氣體供給單元，其向前述處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出前述處理室內之氣體；前述處理氣體供給單元具有處理氣體供給噴嘴，其沿著前述處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並向前述處理室內供給處理氣體，前述惰性氣體供給單元具有惰性氣體供給噴嘴，其沿著前述處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並且設置成沿著前述基板之周向，從兩側挾著前述處理氣體供給噴嘴，而向前述處理室內供給惰性氣體，前述惰性氣體供給噴嘴分別具有：在堆疊前述基板之區域開口的1個以上之第一惰性氣體噴出口，及在未堆疊前述基板之區域開口的1個以上之第二惰性氣體噴出口，在前述基板保持具中，於前述基板下方裝填隔熱板，前述1個以上之惰性氣體噴出口係在未堆疊前述基板之區域且是在對應於前述隔熱板的區域開口。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中未堆疊基板之區域包含比堆疊基板之區域高的區域，或是比堆疊基板之區域低的區域。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中第二惰性氣體噴出口係朝向基板之中心方向開口。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中具有：加熱單元，其將處理室內之環境氣體加熱；及控制部，其至少控制處理氣體供給單元、惰性氣體供給單元及加熱單元；控制部，控制處理氣體供給單元及惰性氣體供給單元，使從第一惰性氣體噴出口供給之惰性氣體的供給流量比處理氣體之供給流量多，並且控制加熱單元，使處理室內之環境氣體達到指定之處理溫度。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中處理氣體之熱分解溫度比處理溫度低。
  6. 一種基板處理裝置，具備：處理室，其收納以水平姿勢於基板保持具堆疊多層的基板並作處理；處理氣體供給單元，其向前述處理室內供給處理氣體；惰性氣體供給單元，其向前述處理室內供給惰性氣體；及排氣單元，其排出前述處理室內之氣體； 前述處理氣體供給單元具有處理氣體供給噴嘴，其沿著前述處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並向前述處理室內供給處理氣體，前述惰性氣體供給單元具有惰性氣體供給噴嘴，其沿著前述處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並在前述處理室內供給惰性氣體，前述惰性氣體供給噴嘴具有在未堆疊前述基板之區域開口的1個以上之惰性氣體噴出口，在前述基板保持具中，於前述基板下方裝填隔熱板，前述1個以上之惰性氣體噴出口係在未堆疊前述基板之區域且是在對應於前述隔熱板的區域開口。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中前述基板保持具具備：在上下成對之上端板及下端板；與數個保持構件，其等垂直設於前述上端板及前述下端板之間；前述1個以上之惰性氣體噴出口係在未堆疊前述基板之區域，且在對應於前述上端板之高度以上的區域開口。
  8. 一種基板處理裝置，具備：處理室，其收納以水平姿勢於基板保持具堆疊多層的基板並作處理；處理氣體供給單元，其向前述處理室內供給處理氣體；惰性氣體供給單元，其向前述處理室內供給惰性氣體 ；及排氣單元，其排出前述處理室內之氣體；前述處理氣體供給單元具有處理氣體供給噴嘴，其沿著前述處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並開設處理氣體供給孔，用於向前述處理室內供給處理氣體，前述惰性氣體供給單元具有惰性氣體供給噴嘴，其沿著前述處理室之內壁而延伸於前述基板的堆疊方向，並且設置成沿著前述基板之周向與前述處理氣體供給噴嘴相鄰，而向前述處理室內供給惰性氣體，前述惰性氣體供給噴嘴具有惰性氣體供給孔，其在比前述處理氣體供給噴嘴中對應於處理氣體供給孔開口之區域的高度還上方及/或下方開口，在前述基板保持具中，於前述基板下方裝填隔熱板，前述1個以上之惰性氣體噴出口係在未堆疊前述基板之區域且是在對應於前述隔熱板的區域開口。
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