TWI731319B - 噴灑頭及處理裝置 - Google Patents

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Abstract

一種臭氧處理裝置(2)，具備配置晶圓(3)的處理室(4)、和設於處理室(4)內的噴灑頭(1)。在從晶圓(3)的被處理面分離的位置，以與晶圓(3)相向的方式具備噴灑頭(1)。在噴灑頭(1)的與晶圓(3)相向之面，設置噴出供應至晶圓(3)的氣體的氣體噴出孔(1a)、和為不噴出氣體的區域之排出氣體流路部(1b)。在噴灑頭(1)之中心部設置形成氣體噴出孔(1a)的區域，將從此區域朝噴灑頭(1)的外周方向延伸的排出氣體流路部(1b)在噴灑頭(1)的圓周方向上排列而配置複數個。在被此排出氣體流路部(1b)夾住的區域分別形成氣體噴出孔(1a)。

Description

噴灑頭及處理裝置
本發明涉及噴灑頭及具備噴灑頭之處理裝置。尤其，涉及對被處理體供應材料氣體等的供反應用的氣體之噴灑頭的構造。
噴灑頭例如設於進行CVD(Chemical Vapor Deposition)、臭氧化等的處理裝置內，對晶圓等的被處理體上供應材料氣體等的供反應用的氣體(例如，專利文獻1)。
於噴灑頭表面上，均等地配置氣體噴出孔，從其噴出的氣體乍看下似乎均等地觸及晶圓等的被處理體。
然而，供應至被處理體的氣體從被處理體之中心流於外周方向，故噴出至被處理體之中央部的氣體的排氣受噴出至被處理體的周邊部的氣體阻礙。因此，噴出至被處理體之中央部的氣體比起噴出至被處理體的周邊部的氣體，排氣較困難。由於此影響，在被處理體表面上之中央部與周邊部產生壓力差(中央部的壓力＞周邊部的壓力)，氣體不易供應至被處理體之中央部，容易供應至排氣迅速且壓力較低的被處理體的周邊部。
如此般，供應至被處理體的氣體方面產生偏差時，恐無法對被處理體的處理面進行均勻性方面優異的處理。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-309075號公報 [專利文獻2]日本特開2003-020209號公報
本發明為鑒於上述情況而創作者，目的在於提供一種技術，減低在噴灑頭與被處理體之間的被處理體的被處理面的水平方向的壓力差。
達成上述目的的本發明的噴灑頭的一態樣是一種噴灑頭，其為在與被處理體相向之側具有多數個氣體噴出孔，對前述被處理體供應氣體者， 在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之面，以從前述噴灑頭的外周部朝前述噴灑頭之中心部延伸的方式具備複數個不噴出前述氣體的區域， 在被不噴出前述氣體的區域夾住的區域，形成前述氣體噴出孔。
另外，達成上述目的的本發明的噴灑頭的其他態樣是在上述的噴灑頭方面，前述氣體為不同的種類的複數個氣體，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側，具備分別供應不同的種類的氣體的氣體噴出孔。
另外，達成上述目的的本發明的噴灑頭的其他態樣是在上述的噴灑頭方面，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側，垂設從前述噴灑頭的外側朝前述噴灑頭之中心部延伸的排氣方向控制板。
另外，達成上述目的的本發明的噴灑頭的其他態樣是在上述的噴灑頭方面，前述噴灑頭在與前述被處理體相向之側具備沿著前述噴灑頭的外周而垂設的排氣特性控制板。
另外，達成上述目的的本發明的處理裝置的一態樣為一種處理裝置，具備：處理室，其被配置被處理體；載台，其具備於前述處理室，載置前述被處理體；和噴灑頭，其被與載置於前述載台上的前述被處理體相向而具備，對前述被處理體供應氣體；在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之面，以從前述噴灑頭的外周部朝前述噴灑頭之中心部延伸的方式具備複數個不噴出前述氣體的區域，在被不噴出前述氣體的區域夾住的區域，形成複數個噴出前述氣體的氣體噴出孔。
另外，達成上述目的的本發明的處理裝置的 其他態樣是在上述的處理裝置方面，前述氣體為不同的種類的複數個氣體，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側，具備分別供應不同的種類的氣體的氣體噴出孔。
另外，達成上述目的的本發明的處理裝置的其他態樣是在上述的處理裝置方面，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側，垂設從前述噴灑頭的外側朝前述噴灑頭之中心部延伸的排氣方向控制板。
另外，達成上述目的的本發明的處理裝置的其他態樣是在上述的處理裝置方面，在前述噴灑頭或前述處理室，具備沿著前述噴灑頭的外周而垂設的排氣特性控制板。
另外，達成上述目的的本發明的處理裝置的其他態樣是在上述的處理裝置方面，前述噴灑頭是與前述被處理體相向之側的面為圓形，在前述處理室，以沿著前述噴灑頭的外周與前述被處理體之側面相向的方式具備形成有排出前述氣體的旋轉狹縫，前述旋轉狹縫以前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側的面之中心為軸而被可旋轉地支撐。
依以上的發明時，可減低在噴灑頭與被處理體之間的被處理體的被處理面的水平方向的壓力差。
就本發明的實施方式相關的噴灑頭及處理裝置，根據圖式詳細說明。在實施方式的說明，將處理裝置稱為臭氧處理裝置。
圖1為本發明的實施方式相關的具備噴灑頭1的臭氧處理裝置2的剖面圖。臭氧處理裝置2具備配置作為被處理體的晶圓3之處理室4。晶圓3載置於被旋轉導入機5支撐的旋轉載台6(及基座)上。基座具備將晶圓3加熱的加熱器等的晶圓支撐體。
在處理室4之上部，具備供應作為材料氣體的臭氧之氣體供應口7。另外，在處理室4之側部，具備供晶圓3用的臭氧及處理後生成的氧等的氣體被排出的排氣口8。
噴灑頭1具備於處理室4內。噴灑頭1具備於從晶圓3的被處理面分離的位置，且具備為與晶圓3相向。
如示於圖1(b)，在噴灑頭1的與晶圓3相向之面，形成氣體噴出孔1a。在實施方式的說明，氣體噴出孔1a圖中雖被縱向與橫向上等間隔排列而形成，惟氣體噴出孔1a的配置態樣可例如在使噴灑頭1之中心為一個中心的同心圓上分別以等間隔(後述的排出氣體流路部1b以外)配置等任意設定。另外，噴灑頭1的與晶圓3相向之面非限定於圓形者，例如亦可為矩形。
在噴灑頭1的與晶圓3相向之面，設置從噴灑頭1的外周部朝中心部延伸的排出氣體流路部1b。排出氣體流路部1b為不噴出氣體的區域。排出氣體流路部1b為未形成氣體噴出孔1a的區域，例如，在噴灑頭1的與晶圓3相向之面，於噴灑頭1的圓周方向上等間隔排列而配置複數個。例如，在噴灑頭1之中心部設置形成氣體噴出孔1a的區域，設置從此區域的外周端部朝噴灑頭1的外周方向延伸的排出氣體流路部1b。然後，在被排出氣體流路部1b夾住的區域分別形成氣體噴出孔1a。排出氣體流路部1b的寬度例如設定為相鄰的氣體噴出孔1a的最短距離的1.5倍至2倍程度。在噴灑頭1具備排出氣體流路部1b，使得例如即使為氣體噴出孔1a的最短間隔比噴灑頭1的氣體噴出面與晶圓3表面的距離寬的情況下，仍從噴灑頭1之中心部仍朝排氣方向(在圓筒室在正下方具有排氣埠的情況下，晶圓3的徑向)形成具有排出氣體流路部1b的寬度的排氣流路。
從氣體供應口7供應的臭氧氣體通過噴灑頭1的氣體噴出孔1a供應至晶圓3，進行晶圓3的氧化處理。然後，供晶圓3用的臭氧氣體(包含反應後的分解氣體)流於噴灑頭1的外周方向，從排氣口8朝處理室4的外部排出。
供應至臭氧處理裝置2的臭氧氣體的濃度(體積％)非特別限定者，惟例如20體積％以上，較優選上適用80體積％以上的高濃度的臭氧氣體。高濃度的臭氧氣體是從臭氧含有氣體根據蒸氣壓的差而僅就臭氧進行液化分離後，將再次液化的臭氧予以氣化而可獲得。為了獲得高濃度的臭氧氣體用的裝置例如揭露於日本特開2001-304756號公報、日本特開2003-20209號公報的專利文獻。生成此等高濃度的臭氧氣體的裝置根據臭氧與其他氣體(例如，氧)的蒸氣壓的差僅就臭氧進行液化分離而生成高濃度的臭氧(臭氧濃度≒100vol％)。尤其，具備複數個僅將臭氧予以液化及氣化的腔室時，個別就此等腔室進行溫度控制，從而可連續供應高濃度的臭氧氣體。另外，生成高濃度的臭氧氣體的市售的裝置方面，例如包括明電舍製的純臭氧產生器(MPOG-HM1A1)。
圖2為本發明的第2實施方式相關的具備噴灑頭9之臭氧處理裝置10的剖面圖。另外，在本發明的第2實施方式相關的噴灑頭9及臭氧處理裝置10的說明，就與第1實施方式相關的臭氧處理裝置2同樣的構成標注相同的符號，省略詳細的說明。同樣地，於以下的第3～第8實施方式的說明，就與已出現的實施方式同樣的構成標注相同的符號，省略詳細的說明。
本發明的第2實施方式相關的臭氧處理裝置10在噴灑頭9的與晶圓3相向之側，具備噴出不同的種類的氣體的第1、第2氣體噴出孔9e、9f，為從噴灑頭9將不同的兩種類的氣體供應至晶圓3者。
臭氧處理裝置10具備處理室4。在處理室4內，具備旋轉載台6、噴灑頭9。另外，在處理室4之上部，具備供應臭氧氣體的氣體供應口7、和供應與臭氧氣體反應的添加氣體(例如，TEOS氣體、不飽和烴氣體)的氣體供應口11。
噴灑頭9在處理室4內，具備於從載置於旋轉載台6上的晶圓3分離的位置，具備為與晶圓3的被處理面相向。噴灑頭9具備第1噴灑頭9a與第2噴灑頭9b。
如示於圖3，第1噴灑頭9a如同在第1實施方式說明的噴灑頭1，在與晶圓3相向之面，具備噴出作為材料氣體的臭氧的氣體噴出孔9c、和從第1噴灑頭9a的外周部朝中心部延伸的排出氣體流路部9d。
氣體噴出孔9c例如在使第1噴灑頭9a的與晶圓3相向之面之中心為一個中心的半徑不同的複數個圓周上(排出氣體流路部9d以外)等間隔配置。另外，氣體噴出孔9c的配置方式非限定於實施方式者，任意設定。
排出氣體流路部9d為不噴出氣體的區域。排出氣體流路部9d為未形成氣體噴出孔9c的區域，例如在第1噴灑頭9a的與晶圓3相向之面，在第1噴灑頭9a的圓周方向上等間隔排列具備複數個。例如，在第1噴灑頭9a之中心部，設置形成有氣體噴出孔9c的區域，設置從此區域的外周端部朝第1噴灑頭9a的外周方向延伸的排出氣體流路部9d。然後，在被排出氣體流路部9d夾住的區域分別形成氣體噴出孔9c。排出氣體流路部9d的寬度例如設置為於圓周方向上鄰接的氣體噴出孔9c的距離的1倍至2倍程度。
如示於圖4(a)，第2噴灑頭9b在與晶圓3相向之面，具備與第1噴灑頭9a的氣體噴出孔9c連通的第1氣體噴出孔9e、噴出TEOS氣體的第2氣體噴出孔9f、和從第2噴灑頭9b的外周部朝中心部延伸的排出氣體流路部9g。
第1氣體噴出孔9e是對應於第1噴灑頭9a的氣體噴出孔9c而形成。例如，在使第2噴灑頭9b的與晶圓3相向之面之中心為一個中心的同心圓上(排出氣體流路部9g以外)等間隔配置。
第2氣體噴出孔9f例如在使第2噴灑頭9b的與晶圓3相向之面之中心為一個中心的半徑不同的複數個圓周上(排出氣體流路部9g以外)等間隔配置。第2氣體噴出孔9f是相對於配置第2氣體噴出孔9f的同心圓的徑向與第1氣體噴出孔9e交替配置。第2氣體噴出孔9f的配置方式非限定於實施方式者，可任意配置。
排出氣體流路部9g為不噴出氣體的區域。排出氣體流路部9g為未形成第1、第2氣體噴出孔9e、9f的區域，例如，在第2噴灑頭9b的與晶圓3相向之面，在第2噴灑頭9b的圓周方向上等間隔排列具備複數個。例如，在第2噴灑頭9b之中心部，設置形成第1、第2氣體噴出孔9e、9f的區域，設置從此區域的外周端部朝第2噴灑頭9b的外周方向延伸的排出氣體流路部9g。然後，在被排出氣體流路部9g夾住的區域分別形成第1、第2氣體噴出孔9e、9f。排出氣體流路部9g的寬度例如設定為圓周方向上鄰接的第1氣體噴出孔9e(或第2氣體噴出孔9f)的距離的1倍至2倍程度或相鄰的氣體噴出孔9e、9f的最短距離的1.5倍至2倍程度。在第2噴灑頭9b具備排出氣體流路部9g，使得例如即使為第1、第2氣體噴出孔9e、9f的最短間隔比噴灑頭9的氣體噴出面與晶圓3表面的距離寬的情況下，仍從噴灑頭9之中心部朝排氣方向(在圓筒室在正下方具有排氣埠的情況下，晶圓3的徑向)形成具有排出氣體流路部9g的寬度的排氣流路。
如示於圖4(b)，在第2噴灑頭9b的與第1噴灑頭9a相向之面，設置朝第1噴灑頭9a方向突出的突出部9h。突出部9h被沿著與第2噴灑頭9b相向而具備的第1噴灑頭9a的氣體噴出孔9c垂設(排出氣體流路部9g的一部分以外)，於此突出部9h形成第1氣體噴出孔9e。另外，如示於圖4(a)，沿著第2噴灑頭9b的徑向，設置不具備突出部9h的部分，使得此部分成為TEOS氣體的供應流路。據此，從形成於第2噴灑頭9b之中央部的第2氣體噴出孔9f對晶圓3供應TEOS氣體。
如示於圖2，第1噴灑頭9a與第2噴灑頭9b以噴出供晶圓3用的氣體之面與晶圓3相向的方式重疊而具備。然後，從氣體供應口7供應的臭氧氣體通過第1噴灑頭9a的氣體噴出孔9c、第2噴灑頭9b的第1氣體噴出孔9e，供至晶圓3。另外，從氣體供應口11供應的TEOS氣體通過第1噴灑頭9a與第2噴灑頭9b之間，從第2氣體噴出孔9f供至晶圓3。亦即，臭氧氣體與TEOS氣體在晶圓3表面上被混合而供至晶圓3。供至晶圓3上的臭氧氣體及TEOS氣體(包含處理後生成的氧等的反應氣體)流於噴灑頭9的外周方向，從排氣口8朝處理室4的外部排出。
圖5(a)為本發明的第3實施方式相關的具備噴灑頭12之臭氧處理裝置13的剖面圖。第3實施方式相關的噴灑頭12為在第1實施方式相關的噴灑頭1具備排氣方向控制板14者。因此，就與第1實施方式相關的噴灑頭1不同的構成詳細進行說明。
如示於圖5(b)、(c)，排氣方向控制板14為從噴灑頭1之中心部朝外周方向延伸的板，從噴灑頭1的與晶圓3相向之面朝晶圓3方向垂設而具備。排氣方向控制板14例如分別設於鄰接於噴灑頭1的圓周方向的排出氣體流路部1b間的正中。
依第3實施方式相關的噴灑頭12時，第1實施方式相關的噴灑頭1發揮的功效以外，由於設置排氣方向控制板14，因而可將從噴灑頭1的氣體噴出孔1a噴出的氣體，從最近的徑向的排出氣體流路部1b迅速排氣。
圖6(a)為本發明的第4實施方式相關的具備噴灑頭15之臭氧處理裝置16的剖面圖。第4實施方式相關的噴灑頭15為在第2實施方式相關的噴灑頭9，具備與第3實施方式同樣的排氣方向控制板14者。
排氣方向控制板14為例如從噴灑頭9的與晶圓3相向之面垂設而具備。排氣方向控制板14分別設在鄰接於噴灑頭9的圓周方向的排出氣體流路部9g的正中。
依第4實施方式相關的噴灑頭15時，第2實施方式相關的噴灑頭9發揮的功效以外，由於設置排氣方向控制板14，因而可將從噴灑頭9的第1氣體噴出孔9e及第2氣體噴出孔9f噴出的氣體，從最近的徑向的排出氣體流路部9g迅速排氣。
圖7(a)為本發明的第5實施方式相關的具備噴灑頭17之臭氧處理裝置18的剖面圖。第5實施方式相關的噴灑頭17為在第1實施方式相關的噴灑頭1的外周部具備排氣特性控制板19者。因此，就與第1實施方式相關的噴灑頭1不同的構成詳細進行說明。
排氣特性控制板19例如以覆蓋噴灑頭1的外周的方式，設於處理室4的頂部。另外，亦可在噴灑頭1的外周部直接設置排氣特性控制板19而構成噴灑頭17。
如示於圖7(b)、(c)，排氣特性控制板19為具備延伸於噴灑頭17的氣體噴出面的法線方向的壁部19a之環狀的構材。
壁部19a的突出長度是依噴灑頭17與晶圓3間的壓力而酌情設定。在壁部19a的內周面(或壁部19a的頂端部)與晶圓3、旋轉載台6之側部之間，設置排出供晶圓3用的氣體的空間部20。從噴灑頭17供應的臭氧氣體通過空間部20，從排氣口8朝處理室4的外部排出。雖設置排氣特性控制板19會使得供晶圓3用的氣體的排氣特性變差，惟可使晶圓3全表面上的壓力為均等。
依第5實施方式相關的噴灑頭17時，第1實施方式相關的噴灑頭1發揮的功效以外，透過設置排氣特性控制板19，使得可使晶圓3的全表面上的壓力為更均等。
圖8為本發明的第6實施方式相關的具備噴灑頭21之臭氧處理裝置22的剖面圖。第6實施方式相關的噴灑頭21為在第2實施方式相關的噴灑頭9具備與第5實施方式同樣的排氣特性控制板19者。
排氣特性控制板19例如設於噴灑頭9的與晶圓3相向之面的外周部。另外，亦可將排氣特性控制板19設於處理室4的頂部而構成噴灑頭21。
依第6實施方式相關的噴灑頭21時，第2實施方式相關的噴灑頭9發揮的功效以外，透過設置排氣特性控制板19，使得可使晶圓3的全表面上的壓力為更均等。
圖9(a)為本發明的第7實施方式相關的臭氧處理裝置23的剖面圖。第7實施方式相關的臭氧處理裝置23是在第1實施方式相關的臭氧處理裝置2具備旋轉狹縫24者。因此，就與第1實施方式相關的臭氧處理裝置2不同的構成詳細進行說明。
旋轉狹縫24及旋轉載台6(及基座)被二軸的旋轉導入機25可旋轉地支撐。在旋轉導入機25的第一階安裝旋轉載台6，在旋轉導入機25的第二階，安裝旋轉狹縫24。
透過旋轉導入機25，旋轉載台6與旋轉狹縫24以不同的速度旋轉，供晶圓3用的氣體通過旋轉狹縫24而排氣。因此，從噴灑頭1的外周部排氣的氣體的流動受旋轉狹縫24擾動，成為隨機的排氣。如此般，隔著旋轉狹縫24越將供晶圓3用的氣體排氣，使得雖有略微的排氣特性的降低，惟可攪拌供晶圓3用的氣體。
如示於圖9(b)、(c)，旋轉狹縫24具備垂設於晶圓3的被處理面的法線方向的壁部24a。壁部24a以包圍旋轉載台6的外周的方式隔既定之間隔而設，在壁部24a間形成狹縫24b。
依第7實施方式相關的臭氧處理裝置23時，除第1實施方式相關的噴灑頭1(及臭氧處理裝置2)發揮的功效以外，可進行供晶圓3用的氣體的攪拌。
圖10為本發明的第8實施方式相關的臭氧處理裝置26的剖面圖。第8實施方式相關的臭氧處理裝置26為在第2實施方式相關的臭氧處理裝置10具備與第7實施方式同樣的旋轉狹縫24者。
依第8實施方式相關的臭氧處理裝置26時，除第2實施方式相關的噴灑頭9(及臭氧處理裝置10)發揮的功效以外，透過設置旋轉狹縫24，從而可攪拌供晶圓3用的氣體。
參照圖11～圖13，就本發明的實施方式相關的噴灑頭及臭氧處理裝置的作用效果進行說明。另外，在示於圖11(a)～圖13(a)的特性圖，各壓力(Pa、Pc、Pe)以相對於氣流量50sccm(sccm：1atm(1013hPa)、25℃下的ccm (cm3 /min))時的排氣口壓力(Pe)之比例顯示。另外，示於圖11(b)～圖13(b)的臭氧處理裝置2、18、27示出在各裝置的各壓力(Pa、Pc、Pe)的大致位置。
圖11(a)為就第1實施方式相關的臭氧處理裝置2的晶圓中央壓力(Pc)、晶圓3周邊壓力(Pa)、排氣口8壓力(Pe)、和氣體供應流量的關係進行繪示的特性圖。
圖12(a)為就第5實施方式相關的臭氧處理裝置18的晶圓3中央壓力(Pc)、晶圓3周邊壓力(Pa)、排氣口8壓力(Pe)、和氣體供應流量的關係進行繪示的特性圖。
圖13(a)為就比較例相關的臭氧處理裝置27的晶圓3中央壓力(Pc)、晶圓3周邊壓力(Pa)、排氣口8壓力(Pe)、氣體供應流量的關係進行繪示的特性圖。如示於圖13(b)，比較例相關的臭氧處理裝置27為具備比較例相關的噴灑頭28的處理裝置。如示於圖13(c)，在噴灑頭28的與晶圓3相向之面，均勻地形成氣體噴出孔28a。
如可從第1實施方式相關的臭氧處理裝置2的特性圖(示於圖11(a))、和比較例相關的臭氧處理裝置27的特性圖(示於圖13(a))的比較清楚得知，在第1實施方式相關的臭氧處理裝置2，晶圓3的表面之中央附近及周邊附近的壓力差大致消失。因此，第1實施方式相關的臭氧處理裝置2使晶圓3全表面(中央部及周邊部)的氣體供應壓力(亦即，從噴灑頭1供應的氣體的供應量)為均等，從而可對於晶圓3全表面進行較均勻的臭氧處理。另外，晶圓3載置於旋轉載台6上，故使晶圓3旋轉，從而可對於晶圓3全表面進行均等的臭氧處理。
同樣地，如示於圖12(a)，於第5實施方式相關的臭氧處理裝置18，亦晶圓3的表面之中央附近及周邊附近的氣體供應壓的差大致消失。尤其，比起示於圖11(a)的第1實施方式相關的臭氧處理裝置2的特性圖，在第5實施方式相關的臭氧處理裝置18，由於晶圓3表面上的排氣特性的降低使得晶圓3的表面之中央部附近與周邊部附近的壓力(Pc、Pa)提升。然而，第5實施方式相關的臭氧處理裝置18比起第1實施方式相關的臭氧處理裝置2，晶圓3全表面之中央附近及周邊附近的壓力差消失。因此，第5實施方式相關的臭氧處理裝置27使晶圓3全表面(中央部及周邊部)的氣體供應壓力(亦即，從噴灑頭17供應的氣體的供應量)為更均等，從而可對於晶圓3全表面進行更均等的臭氧處理。
依如以上的本發明的第1實施方式相關的噴灑頭1(其他實施方式相關的噴灑頭9、12、15、17、21亦同。以下相同的)及臭氧處理裝置2(其他實施方式相關的臭氧處理裝置10、13、16、18、22、23、26亦同樣。以下相同)時，在噴灑頭1的形成氣體噴出孔1a之面，設置排出氣體流路部1b，使得形成延伸於晶圓3的徑向的未被供應氣體的區域。此結果，供晶圓3用的氣體(材料氣體、添加氣體及反應後生成的氧等的氣體)在排出氣體流路部1b與晶圓3之間迅速通過而被排氣，可使在晶圓3之中央部附近及周邊部附近的氣體供應壓的差大致消失。亦即，可減低在噴灑頭1與晶圓3之間的晶圓3的被處理面的水平方向的壓力差。另外，晶圓3設置於旋轉載台6上，故可使晶圓3旋轉，從而對於晶圓3全表面，進行均等的臭氧處理等。尤其，噴灑頭1的氣體噴出面與晶圓3的被處理面的距離如比形成於噴灑頭1的氣體噴出孔1a的最短間隔短的情況般在晶圓3的被處理面的附近具備噴灑頭1的情況下，仍從噴灑頭1之中心部，朝排氣方向形成具有排出氣體流路部1b的寬度的排氣流路，故供晶圓3用的氣體被迅速排氣。
於如示於圖13(b)的比較例相關的臭氧處理裝置27，晶圓3與噴灑頭28的距離越接近，噴出至晶圓3之中央部的氣體由於在晶圓3之中央部以外噴出的氣體使得排出越受阻礙，比起噴出至晶圓3周邊部的氣體，不易被排氣。由於此影響，在晶圓3表面上之中央部與周邊部產生壓力差(中央部的壓力＞周邊部的壓力)，高濃度臭氧氣體不易被供應至晶圓3中央部，容易供應至排氣迅速且壓力較低的周邊部。據此，從噴灑頭28供應的反應性高的高濃度臭氧氣體的往晶圓3上供應的量是壓力低的晶圓3周邊部較多。因此，晶圓3周邊的臭氧處理效果增加，相對於晶圓3全表面之臭氧處理的均勻性降低。
另外，從噴灑頭28將高濃度的臭氧氣體對晶圓3供應的情況下，一旦臭氧氣體發生反應而成為氧氣時，臭氧氣體本來的高的反應性恐消失。為此，重要的是，將反應後的氧氣從晶圓3上迅速排氣，將高濃度的臭氧氣體供應至晶圓3。
相對於此等課題，依本發明的實施方式相關的噴灑頭1及臭氧處理裝置2時，供應至晶圓3之中心部的臭氧氣體(包含反應後生成的氧氣)通過排出氣體流路部1b與晶圓3之間而迅速被排氣，故對晶圓3表面上以均等的氣體壓力，高濃度的臭氧氣體常時供應至晶圓3。因此，可使高濃度的臭氧氣體的高的反應性相對於晶圓3的全表面有效地作用，於利用高濃度的臭氧氣體的高的反應性的各種的氧化程序，對於巨大化的臭氧處理對象物(晶圓3、玻璃基板等)，可進行均等的處理。
另外，為了提高高濃度的臭氧氣體的反應性，使用可同時供應高濃度的臭氧氣體與反應性的高的氣體(以下，添加氣體)的複數氣體供應(兩氣體以上)用的噴灑頭的情況下，有時高濃度的臭氧氣體以外的添加氣體的壓力高，如上述般晶圓3之中央部的氣體未被迅速排氣時添加氣體、因臭氧氣體與添加氣體的反應而產生的氣體的壓力的影響致使高濃度的臭氧氣體更不易被供應至晶圓3之中央部，恐偏至晶圓3的周邊部而被供應。
針對此課題，依第2實施方式相關的噴灑頭9(其他實施方式相關的噴灑頭亦同樣。以下相同)及臭氧處理裝置10(其他實施方式相關的臭氧處理裝置亦同。以下相同)時，可減低在噴灑頭9與晶圓3之間的晶圓3的被處理面的水平方向的壓力差，對晶圓3的全表面進行均勻的處理。亦即，依第2實施方式相關的噴灑頭9及臭氧處理裝置10時，將不同的複數個氣體從噴灑頭9供至晶圓3的情況下，由於各氣體的壓力差的差異，使得抑制一部分的氣體偏而供應至晶圓3，可進行較均勻的處理。
另外，設置在第3、4實施方式說明的排氣方向控制板14，從而可控制在噴灑頭1、9與晶圓3間流動的排出氣體的流動方向，將供晶圓3用的氣體更迅速排出至處理室4外。
另外，設置在第5、6實施方式說明的排氣特性控制板19，從而產生從晶圓3排出的氣體的壓力損失，排氣特性雖略微降低，惟可使在晶圓3全表面的壓力更均勻。
另外，設置在第7、8實施方式說明的旋轉狹縫24，使得從晶圓3排出的氣體的排氣特性雖略微降低，惟成為隔著旋轉狹縫24的隨機的排氣，故可將氣體攪拌。
以上，雖示出具體的實施方式而就本發明的噴灑頭及處理裝置進行說明，惟本發明的噴灑頭及處理裝置非限定於實施方式者，在不損及其特徵的範圍下可酌情設計變更，設計變更者亦屬於本發明的技術範圍。
例如，具備在本發明的實施方式說明的臭氧處理裝置的構成的一部分的噴灑頭及處理裝置或將在本發明的實施方式說明的臭氧處理裝置的構成的一部分進行組合的噴灑頭及處理裝置亦屬於本發明的技術範圍。
另外，處理裝置非限定於以臭氧就晶圓3進行氧化處理的裝置，可將本發明適用於對被處理體從噴灑頭供應氣體的裝置。
因此，被處理體非限定於晶圓3者，可適用玻璃基板、樹脂製基板、樹脂膜等。亦即，在矽半導體的領域，如實施例的圓形基板被用作為被處理體，在顯示器等的領域則依目的使用矩形基板等被處理體。另外，不僅對固定的基板將氣體進行供應處理的處理裝置，在對透過輥對輥方式而移動的膜供應氣體的處理裝置方面，亦可適用本發明的噴灑頭及處理裝置。
另外，使用高濃度的臭氧氣體的處理裝置方面，於晶圓洗淨、矽氧化(例如，日本特開平8-335576號公報)等的氧化膜的形成、CVD、ALD(Atomic Layer Deposition)、灰化等的各種的程序用作為氧化劑。對此等各處理裝置適用本發明的噴灑頭及處理裝置，使得可進行在對於氧化對象物的面內均勻性方面優異的臭氧處理。例如，利用臭氧氣體進行灰化(蝕刻)、清潔的情況下，從噴灑頭的第1氣體噴出孔供應不飽和烴氣體，從第2氣體噴出孔供應臭氧氣體。另外，在進行CVD等的成膜的情況下，預先使臭氧充滿於處理爐內的狀態下，從噴灑頭的第1氣體噴出孔供應TEOS氣體(形成SiO2 膜的原料氣體)、TMA (Trimethylaluminium：形成Al2 O3 膜的原料氣體)等，從第2氣體噴出孔供應不飽和烴。此外，在形成金屬氧化膜之際，除TMA如此的包含Al元素的材料氣體以外，依目的(光學薄膜、透明導電膜、介電體膜等)使用包含各種有機金屬(例如，Hf、Zn、Zr、Ti等)的氣體。如此般，從噴灑頭供應的氣體為依目的選擇的任意的氣體，可不一定要包含臭氧氣體。
另外，使從噴灑頭供應的氣體為三種類以上的情況下，亦可獲得本發明的噴灑頭及處理裝置的功效。亦即，從噴灑頭供應至晶圓的氣體只要為一種類以上，則可將任意的氣體從噴灑頭供應至晶圓。另外，亦可採取在噴灑頭的前階部分混合複數個氣體，將混合的氣體從噴灑頭供應至晶圓的態樣。
另外，排出氣體流路部1a、9d、9g的個數非限定於實施方式者，依處理裝置而形成複數個。
1‧‧‧噴灑頭 1a‧‧‧氣體噴出孔 1b‧‧‧排出氣體流路部 2‧‧‧臭氧處理裝置 3‧‧‧晶圓 4‧‧‧處理室 5‧‧‧旋轉導入機 6‧‧‧旋轉載台 7‧‧‧氣體供應口 8‧‧‧排氣口 9‧‧‧噴灑頭 9a‧‧‧第1噴灑頭 9b‧‧‧第2噴灑頭 9c‧‧‧氣體噴出孔 9d‧‧‧排出氣體流路部 9e‧‧‧第1氣體噴出孔 9f‧‧‧第2氣體噴出孔 9g‧‧‧排出氣體流路部 9h‧‧‧突出部 10‧‧‧臭氧處理裝置 11‧‧‧氣體供應口 12‧‧‧噴灑頭 13‧‧‧臭氧處理裝置 14‧‧‧排氣方向控制板 15‧‧‧噴灑頭 16‧‧‧臭氧處理裝置 17‧‧‧噴灑頭 18‧‧‧臭氧處理裝置 19‧‧‧排氣特性控制板 19a‧‧‧壁部 20‧‧‧空間部 21‧‧‧噴灑頭 22‧‧‧臭氧處理裝置 23‧‧‧臭氧處理裝置 24‧‧‧旋轉狹縫 24a‧‧‧壁部 24b‧‧‧狹縫 25‧‧‧旋轉導入機 26‧‧‧臭氧處理裝置 27‧‧‧臭氧處理裝置 28‧‧‧噴灑頭 28a‧‧‧氣體噴出孔 Pa‧‧‧壓力 Pc‧‧‧壓力 Pe‧‧‧壓力
[圖1](a)本發明的第1實施方式相關的具備噴灑頭的臭氧處理裝置的剖面圖，(b)本發明的第1實施方式相關的噴灑頭的平面圖。 [圖2]本發明的第2實施方式相關的具備噴灑頭的臭氧處理裝置的剖面圖。 [圖3](a)第1噴灑頭的平面圖，(b)第1噴灑頭之側視圖。 [圖4](a)第2噴灑頭的平面圖，(b)圖4(a)的第2噴灑頭的A-A剖面圖。 [圖5](a)本發明的第3實施方式相關的具備噴灑頭的臭氧處理裝置的剖面圖，(b)本發明的第3實施方式相關的噴灑頭的平面圖，(c)相同噴灑頭之側視圖。 [圖6](a)本發明的第4實施方式相關的具備噴灑頭的臭氧處理裝置的剖面圖，(b)本發明的第4實施方式相關的噴灑頭的平面圖，(c)圖6(b)的噴灑頭(第2噴灑頭部分)的B-B剖面圖。 [圖7](a)本發明的第5實施方式相關的具備噴灑頭的臭氧處理裝置的剖面圖，(b)排氣特性控制板的平面圖，(c)排氣特性控制板的縱剖面圖。 [圖8]本發明的第6實施方式相關的具備噴灑頭的臭氧處理裝置的剖面圖。 [圖9](a)本發明的第7實施方式相關的臭氧處理裝置的剖面圖，(b)旋轉狹縫的平面圖，(c)旋轉狹縫之側視圖。 [圖10]本發明的第8實施方式相關的臭氧處理裝置的剖面圖。 [圖11]就第1實施方式相關的噴灑頭的功效進行說明的說明圖，(a)就壓力計測位置的差異所致的氣流量與壓力的關係進行繪示的特性圖，(b)就壓力計測位置進行說明的說明圖。 [圖12]就第5實施方式相關的噴灑頭的功效進行說明的說明圖，(a)就壓力計測位置的差異所致的氣流量與壓力的關係進行繪示的特性圖，(b)就壓力計測位置進行說明的說明圖。 [圖13]就比較例相關的噴灑頭的功效進行說明的說明圖，(a)就壓力計測位置的差異所致的氣流量與壓力的關係進行繪示的特性圖，(b)比較例相關的臭氧處理裝置的剖面圖，(c)比較例相關的噴灑頭的平面圖。
1‧‧‧噴灑頭
1a‧‧‧氣體噴出孔
1b‧‧‧排出氣體流路部
2‧‧‧臭氧處理裝置
3‧‧‧晶圓
4‧‧‧處理室
5‧‧‧旋轉導入機
6‧‧‧旋轉載台
7‧‧‧氣體供應口
8‧‧‧排氣口

Claims (7)

  1. 一種噴灑頭，其為在與被處理體相向之側具有多數個氣體噴出孔，對前述被處理體供應氣體者，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之面，以從前述噴灑頭的外周部朝前述噴灑頭之中心部延伸的方式具備複數個屬不噴出前述氣體的區域之排出氣體流路部，被前述排出氣體流路部夾住的區域為局部形成有前述氣體噴出孔的噴出氣體區域，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側，垂設從前述噴灑頭的中心部朝前述噴灑頭之外周面延伸的排氣方向控制板，前述排氣方向控制板設於在前述噴出氣體區域的未形成有前述氣體噴出孔之處。
  2. 如申請專利範圍第1項的噴灑頭，其中，前述氣體為不同的種類的複數個氣體，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側，具備分別供應不同的種類的氣體的氣體噴出孔。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的噴灑頭，其中，前述噴灑頭在與前述被處理體相向之側，具備沿著前述噴灑頭的外周而垂設的排氣特性控制板。
  4. 一種處理裝置，具備：處理室，其被配置被處理體；載台，其具備於前述處理室，載置前述被處理體；和噴灑頭，其被與載置於前述載台上的前述被處理體相向而具備，對前述被處理體供應氣體；在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之面，以從前述噴灑頭的外周部朝前述噴灑頭之中心部延伸的方式具備複數個屬不噴出前述氣體的區域之排出氣體流路部，被前述排出氣體流路部夾住的區域為局部形成有複數個噴出前述氣體的氣體噴出孔的噴出氣體區域，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側，垂設從前述噴灑頭的中心部朝前述噴灑頭之外周面延伸的排氣方向控制板，前述排氣方向控制板設於在前述噴出氣體區域的未形成有前述氣體噴出孔之處。
  5. 如申請專利範圍第4項的處理裝置，其中，前述氣體為不同的種類的複數個氣體，在前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側，具備分別供應不同的種類的氣體的氣體噴出孔。
  6. 如申請專利範圍第4或5項的處理裝置，其中，在前述噴灑頭或前述處理室，具備沿著前述噴灑頭的外周而垂設的排氣特性控制板。
  7. 如申請專利範圍第4或5項的處理裝置，其中，前述噴灑頭是與前述被處理體相向之側的面為圓形，在前述處理室，以沿著前述噴灑頭的外周與前述被處理體之側面相向的方式具備形成有排出前述氣體的狹縫的旋轉狹縫，前述旋轉狹縫以前述噴灑頭的與前述被處理體相向之側的面之中心為軸而被可旋轉地支撐。
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