TW201006955A - Gas ring, apparatus for processing semiconductor substrate, and method of processing semiconductor substrate - Google Patents

Description

201006955 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種噴氣環、半導體基板處理裝置及 半導體基板處理方法’特別指具有複數個氣體喷出口之 喷氣環、包含該喷氣環之半導體基板處理裝置、以及使 用該噴氣環之半導體基板處理方法。 【先前技術】 LSI (Large Scale Integrated circuit)等之半導體元 件係對於被處理基板（隨後成為半導體基板）進行蝕 刻、CVD (Chemical Vapor Deposition)、濺鍍等複數之 處理後製造而成。具體說明，例如，將處理用之反應氣 體供給至產生電漿之處理容器内，藉由CVD處理對該 被處理基板進行成膜，或進行蝕刻處理。 其中，將反應氣體供給至處理容器内之時，可使用 淋氣頭（喷氣環）而使該反應氣體朝向被處理基板喷 出。第16圖係顯示習用淋氣頭之範例圖式。參照第16 圖，淋氣頭101係將玻璃管折彎呈圓環狀之樣態。淋氣 頭101係包含自外部將氣體導入至其内部的氣體導入 :1〇2、自該氣體導入口 102將導入之氣體喷出的氣體 喷出口（合計16個）。該16個氣體喷出口係分別設置 於圓環狀本體部104之内徑侧並形成開口。又該16 個氣體喷出口係分別於圓周方向處呈等間隔而設置。自 3 201006955 氣體導入口 102所導入之氣體係通過其内部，而自氣體 喷出口噴出至該淋氣頭1(U之内徑侧。 另外，於日本發明公開第2〇〇〇_182974號公報（專 利文獻1)(第5圖）揭露具有如前述結構之淋氣頭、 用以進行該半導體基板之處理的熱處理裝置。 又’ WOOO/74127號公報（專利文獻2)(第13圖） 中亦揭示一對被處理基板進行電漿處理之電漿處理裝 置所使用的淋氣頭。如第Π圖顯示，專利文獻2所揭 露之淋氣頭111係由石英管所形成，且設置有複數個氣 體喷出口 113之氣體流道112係組合呈格栅狀之樣態。 該複數個氣體喷出口 113係分別呈等間隔而設置。 【發明内容】 根據專利文獻1所示之淋氣頭101，欲使得自氣體 導入口 102所導入之氣體分別於複數設置之氣體噴出 口處均勻地喷出係有困難的。如箭頭Z1顯示，自氣體 導入口 102將該氣體於特定之壓力、特定之流量下導入 至淋氣頭101内。其中，接近氣體導入口 102之一側之 氣體喷出103a、103b、l〇3c處係以幾乎維持於其導入 之壓力及流量的狀態下，自氣體喷出口 103a、l〇3b處 沿箭頭Z2顯示之方向喷出該氣體。但是，遠離氣體導 入口 102 —侧之氣體噴出口 103d、103e、l〇3f處，由 於壓力損失等會以較低之壓力或較少之流量而自氣體 喷出口 103d、103e、103f處沿箭頭Z3所示方向喷出該 201006955 氣體。如此，自接近氣體導入口 102 —側之氣體喷出口 103a、103b、103c與自遠離氣體導入口 102 —侧之氣體 喷出口 103d、103e、103f所喷出的氣體之壓力或氣體 之流量便會產生差異，而無法分別自氣體喷出口 103a〜103f處喷出均勻的氣體。 前述之情況中，如對應所導入的氣體之種類或氣體 之壓力，及氣體之流量等，例如藉由改變各氣體喷出口 處之氣體噴出口的孔徑便可分別自氣體喷出口處喷出 均勻之氣體。但是，所導入的氣體之種類或氣體之壓 力，及氣體之流量等條件一旦僅有些微之改變便將無法 對應。 又，根據具有如前述淋氣頭101之半導體基板處理 裝置，由於無法對被處理基板自各氣體喷出口處喷出均 勻之氣體，故無法對被處理基板正確地進行蝕刻或C V D 等處理。 本發明之目的係提供一種可使得氣體自各氣體喷 出口處均勻喷出的喷氣環。 本發明之另一目的係提供一種對被處理基板可正 確地進行蝕刻處理或CVD處理之半導體基板處理裝 置。 本發明之再一目的係提供一種對被處理基板可正 確地進行蝕刻處理或CVD處理之半導體基板處理方 法。 本發明相關之喷氣環係一環狀之喷氣環，其具備： 5 201006955 自外部將氣體導入至該喷氣環内的氣體導入口；將自該 氣體導入口所導入之氣體喷出的複數個氣體嘴出口；以 及，沿著自該氣體導入口到前述各氣體噴出口之間環狀 延伸的複數個分叉路徑。其中，自前述各氣體喷出口處 到前述各分叉路徑的分叉點之間的距離係分別相等的。

藉由前述之喷氣環，由於自各氣體噴出口處到各分 叉路徑的分叉點之間的距離係分別相等的，故可使得自 各氣體喷出口處喷出的氣體之壓力或氣體之流量相 同。因此，可自各氣體喷出口處均勻地嘴出該氣體。 較佳地，該喷氣環為圓環狀之樣態。 更佳地，複數個該氣體喷出口係分別等距分布設 更佳地，一較佳實施例中，自各氣體噴出口 叉點之間，流道阻力分量（傳導性）係分別相同的。刀 又，複數個氣體喷出口亦可分別為圓形，其中 固圓形之氣體喷出口的孔徑可為分別相等之結構。 ❹ 呈有本之另—情況的—種半導體基板處理裝置係 晉料内部對被處理基板進行處理的處理容器·配 持定：二器二且將該被處理基板保持於其上方之 朝向保持於該持定台之該被 理基板的中央區域喷用出=向用該持定台之該被處 嘴出處理用之反應氣體；以及，如前 6 201006955 前述之任一項中，用以朝向保持於該持定台之該被處理 基=的端部區域喷出處理用之反應氣體的喷氣環。該喷 氣環係設置於避開保持於該持定台之該被處理基板的 正上方區域位置。 ^又，電漿產生機構係包含有產生電漿激發用微波的 微波產生器，以及設置於面向該持定台之位置以將微波 導入至該處理容器内的介電板。 對被處理基板進行蝕刻處理或CVD處理之半導體 基板處理裝置中，使用如第16圖顯示之淋氣頭101來 供給被處理基板之處理用反應氣體時，由於反應氣體無 去自各氣體喷出口處均勻地噴出，故均勻地對該被處理 基板進行處理係有困難的。 再者’亦有產生下述問題之疑慮。第18圖為具有 如第16圖所示淋氣頭之半導體基板處理裝置之範例的 電毁處理裝置的—部份之概略剖面圖。參照第18圖’ 電聚處理農置121係以微波作為電漿源之電漿處理裝 置電聚處理裂置121所具有之淋氣頭101係配置於用 =保持被處理基板寶之持定台122的上方。淋氣頭101 糸配置於保持於轉定台122上方之被處理基板w的 正上方區域125處。 於電漿處理裝置121中，於電漿處理裝置121之處 , 内導入微波於介電體所形成之介電板（天 124的正下方處來產生電漿。產生之電漿會朝向介 電板124之下士 卜万一側擴散開來。其中，在保持於持定台 7 201006955 122之被處理基板W的正上方區域125處配置有淋氣頭 101時，會由於該淋氣頭101遮蔽了電漿，而使得被處 理基板W之正上方區域125中電漿變得不均勻。如此 一來’對被處理基板W進行之處理便會變得不均勻。 亦即，對被處理基板W進行處理的程度亦會參差不齊。 另外’使用專利文獻2所揭露之淋氣頭in (如第17 圖顯示）時亦有同樣情況’由於格柵狀之氣體流道112 會遮蔽電漿’而使得被處理基板W之正上方區域125 的電漿會變得不均勻。 但是，如前述結構之本發明半導體基板處理裝置係 藉由將喷氣環設置於避開被處理基板之正上方區域位 置處，故可使得被處理基板正上方區域處之遮蔽物消 失。如此一來，可使得於被處理基板之正上方區域處之 電漿均勻化。又，藉由前述結構之喷氣環及喷嘴，可對 被處理基板之各部份均勻地喷出反應氣體 。因此，可使 得被處理基板之處理速度分布均勻。 更佳地，被處理基板為圓板狀時，喷氣環為圓環 狀’且喷氣環之内徑大於被處理基板之外徑。如此一 來，相對於圓盤狀被處理基板便可確實形成一遠離其正 上方區域之結構。 又’處理容器係包含有位於持定台下方一側的底 ^以及自5亥底部之外周緣處向上方延伸的側壁，嘴氣 %：則可為埋設於侧壁内的結構。 本發明之另一情況的一種半導體基板處理方法係 201006955 處理被處絲板以製造半導體基板之半導體基板處理 方法，其包含下述步驟：準備―用以將處理用反應氣體 喷出至被處理基板中央區域的噴嘴以及如前述中任一 項所記載之用以將處理用反應氣體喷出至被處理基板 端部區域的喷氣環之步驟；將被處理基板保持於處理容 器内所设置的持定台之步驟；於處理容器内產生電漿之 步驟；以及，自該喷嘴與該喷氣環朝向被處理基板喷出 ❿ 處理用反應氣體’並藉由產生之電漿而進行被處理基板 之處理的處理步驟。 藉由如述之半導體基板處理方法，因為可對被處理 基板均勻地喷出反應氣體，故可對該被處理基板進行均 勻之處理。 藉由如前述之喷氣環，由於自各氣體喷出口處到各 勿又路從的分叉點之間的距離係分別相等的，故可使得 自各氣體噴出口處所噴出的氣體之壓力與氣體之流量 ❹ 相等。因此’可自各氣體喷出口處喷出均勻之氣體。 又’根據如前述之半導體基板處理裝置，藉由設置 喷氣環於避開該被處理基板之正上方區域位置處，可使 得該被處理基板正上方區域處之遮蔽物消失 〇如此一 來’可使得被處理基板之正上方區域處的電漿均勻。 又，藉由前述結構之噴氣環及喷嘴，可對該被處理基板 之各部份均勻地噴出反應氣體。因此，可使得該被處理 基板之處理速度分布均勻。 又’藉由前述之半導體基板處理方法’因為可對該 9 201006955 故可對該被處理基板 被處理基板均勻地喷出反應氣體 進行均勻之處理。 【實施方式】 以下，便參,圖式來說明本發明之實施例。第i圖 係顯示本發明相關之一實施例的喷氣環之圖 係將第1圖顯示之喷氣環中依第丨圖中> ττ"ττ。第圖 切斷後之剖面圖。第3圖係第2圖中夕 之放大圖。第4圖係第2圖中之IV所之 圖。第5圖係第1圖所顯示喷氣環之一部份中，依第i 圖中之V-V線剖面切斷後之剖面圖。第6圖係第^圖中 之VI所顯示部份之放大圖。第7圖係第i圖所顯干喷 氣環之-部份中，由第1圖中之箭頭VII所示方向所見 之圖式。並且，為了容易理解，於第丨圖中該嘴氣環之 一部份係以剖面表示。 、； 參照第1至7圖，於製造半導體元件之情況，對於 被處理基板（隨後係成為半導體基板）進行蝕刻、CVD (Chemical Vapor Deposition)處理等之時，喷氣環 u 主要係作為一用以供給反應氣體之組件。有關具有該喷 氣環的半導體基板處理裝置之具體結構，容待/後述二、 喷氣環11係圓環狀。亦即，其本體部13係形成圓 環狀之樣態。喷氣環11之内徑可選為例如3〇〇mm。喷 氣環11之外徑可選為例如320mm。喷氣環丨丨之材質可 201006955 選用例如石英玻璃。 喷氣環11係具有自外部處將氣體導入至喷氣環11 内的2個氣體導入口 12a、12b。各氣體導入口 12a、12b 係為筆直之管狀，在此為第1圖中紙面左右方向延伸之 形狀，且為中空。各氣體導入口 12a、12b係自圓環狀 本體部13之外徑面14a處朝向外徑侧突出設置。各氣 體導入口 12a、12b係以圓環狀本體部13之圓心P作為 ❹ 中心，設置於相對180度對向之位置處。自各氣體導入 口 12a、12b外徑侧之端部15a、15b侧處將氣體導入至 喷氣環11内。另外’導入各氣體導入口 12a、12b的氣 體壓力或流量係分別相同的。 喷氣環11係具有支撐喷氣環11本體之2個支撐部 16a、16b。支撐部16a、16b並非中空，而為筆直之棒 狀。各支撐部16a、16b亦以圓環狀本體部π之圓心P 作為中心而設置於相對180度對向之位置處。支撐部 ❹ 16a、16b係以圓心P作為中心且分別設置於與氣體導 入口 12a、12b呈90度角度之位置處。亦即，於本體部 13之外徑面14a處’氣體導入口 12a、12b與支樓部16a、 16b係以圓心P作為中心而分別設置於相差9〇度的位 置。將各支樓部16a、16b外徑侧之端部17a、17b安裝 至設置於喷氣環11外徑侧之其他組件（圖中未顯示） 處來支撐喷氣環11本體。 喷氣環11係具有用以將自氣體導入口 12a、12b處 201006955 導入之氣體喷出的8個氣體喷出口 18a、18b、18c、18d、 18e、18f、18g、18h。各氣體喷出口 18a〜18h係設置於 本體部13之内徑側。具體說明，各氣體喷出口 18a〜18h 係設置於本體部13之内徑面14b處並形成開口。自氣 體導入口 12a處導入之氣體由4個氣體噴出口 18a、 18b、18c、18d分別朝向箭頭Bl、B2、B3、B4所示的 内徑側喷出。自氣體導入口 12b處導入之氣體由4個氣 體喷出口 18e、18f、18g、18f分別朝向箭頭B5、B6、 B7、B8所示的内徑側喷出。 各氣體喷出口 18a〜18h係等距分布設置。此時，圓 環狀本體部13中，各氣體喷出口 18a〜18h係於圓周方 向呈等距分布設置。 各氣體喷出口 18a〜18h係呈圓形樣態設置。在此之 圓形樣態，其圓之中心係位於本體部13厚度方向之中 央位置處。又，圓形的各氣體喷出口 18a〜18h之孔徑係 分別相等之結構。各氣體喷出口 18a〜18h之孔徑可選為 例如0 1 mm。 喷氣環11係具有自氣體導入口 12a到各氣體喷出 口 18a〜18d之間且沿著環狀延伸的複數個分叉路徑 21a、21b、21c。同様地，喷氣環11係具有自氣體導入 口 12b到各氣體喷出口 18e〜18h之間且沿著環狀延伸的 複數個分叉路徑21d、21e、21f。 此處，就分叉路徑之結構進行說明。該分叉路徑係 12 201006955 包含有連通氣體導入口 12a的第1分叉路徑21a、自第 1分叉路徑21 a連通至氣體喷出口 iga、18b的第2分叉 路徑21b ’以及自第1分叉路徑2ia連通至氣體喷出口 18c、18d的第2分叉路徑21c。第2分叉路徑21b、21c 係分別設置於第1分叉路徑21a之内徑侧處。 第1分叉路徑21a係沿著圓環狀之本體部13而延 伸之樣態。亦即，第1分叉路徑2la為圓弧狀。第1分 叉路徑21a之圓周方向長度係成為圓環狀本體部13之 圓周方向長度的8分之1。第1分又路徑2ia圓周方向 之中央部23a係位於氣體導入口 i2a内徑侧之端部 15c。第1分叉路徑21a的中央部2如之外徑侧處設置 有一連通氣體導入口 12a之開孔22a。通過該開孔22a 而自氣體導入口 12a將氣體導入至第1分叉路徑2la内。 如箭頭A1顯示，自氣體導入口 12a所導入之氣體 於第1分又路徑21a圓周方向之中央部23a處形成分 叉，並沿著第1圖中箭頭A2所示之方向朝圓周方向之 一側，以及第1圖中箭頭A3所示之方向朝圓周方向之 另一侧傳送。在此，第1分叉路徑21a圓周方向之中央 部23a便成為分又點。 第2分叉路徑21b亦為圓弧狀，且為沿著圓環狀本 體部13而延伸之樣態。又，第2分叉路徑2讣圓周方 向之長度亦與第1分叉路徑21a相同，係成為圓環狀本 體部13之圓周方向長度的8分之1。第2分叉路徑21b 13 201006955 圓周方向之中央部23b係位於第1分叉路徑21a圓周方 向之一端部24a處。第2分叉路徑21b圓周方向之中央 部23b的外裡側係設置一連通第1分又路徑21a之端部 24a的開孔22b。藉由該開孔22b而自第1分叉路徑21a 將氣體導入至第2分叉路徑21b内。 第2分叉路徑21b内所導入之氣體係於第2分又路 徑21b圓周方向之中央部23b處形成分又，並沿著第j 圖中箭頭A4所示之方向朝圓周方向之一侧，以及第1 圖中箭頭A5所示之方向朝圓周方向之另一側傳送。然 後，由開口於本體部13的内徑面14b侧之氣體嘴出口 18a、18b處喷出。 第1及第2分叉路徑21a、21b係如第2圖顯示， 其剖面係為矩形之結構。又，其於圓周方向之剖面積亦 為相同之結構。具有前述矩形剖面的第丨及第2分又路 徑21a、21b係由2個石英玻璃組件以熔接而形1的。 包3該結構的喷氣環11之製造方法容後詳述。 第2分叉路徑21c圓周方向之中央部23c係位於 1分又路徑21a圓周方向之另一蠕部24b處。第2分又 =2le圓周方向之中央部23e的外徑側係設置一連通 第=又路徑21a之端部24b的開孔22c。藉由該開孔 =而自第！分叉路徑21a將氣體導人至第2分又_ 21 c 内。 第2分叉路徑21c内所導入之氣體係於第2分又路 201006955 徑21c圓周方向之中央部23c處形成分又，並通過第2 分叉路徑21c内而由開口於本體部13之内徑面14|)側 的氣體喷出口 18c、18d處喷出。另外’有關第2分叉 路徑21c的其它結構由於係與第2分又路徑2ib相同， 故省略其説明。 又’有關第1分又路徑21d以及第2分又路徑

21f之結構係與第1分叉路徑2ia以及第2分叉路徑 21b、21c之結構相同，由於其係藉由開孔22d、22e、 22f而連通第1分又路徑21d與第2分又路徑 之結構，故省略其説明。，亦即，嘴氣環u係於第ι圖 中所呈現左右對稱且上下對稱之樣態。 其中’自各氣體噴出口…〜i8h處到成 心〜犯之分又點的中央部仏、况之間的距2 明’自氣體喷出口i8a處到成4 成為分叉點的中二間:距二=噴出口⑽處到 央…間的心 距離、自氣體喷出口18成上=的/央部23d之間的 之間的距離、自氣體喷出口 :、刀叉點的中央部23d 部23d之間的距離以及=到成為分又點的中央 又 15 201006955 前述結構之喷氣環11中，由於自各氣體嘴出口 18a〜18h處到成為各分叉路徑2la〜21f之分叉點的中央 部23a、23d之間的距離係分別相等的，故可使得自各 氣體喷出口 18a〜18h所喷出的氣體壓力與氣體流量相 同。因此，可自各氣體喷出口 18a〜i8h處均勻地喷出氣 體。 又，由於喷氣環11係為圓環狀，故可於圓周方向 處均勻地喷出氣體。 又，由於各氣體喷出口 18a〜18h係各自於圓周方向 處等距分布而設置，故可於圓周方向處均勻地噴出氣 體。 另外，於前述實施例中，自各氣體喷出口 18a至18h 處到成為分又點之中央部23a、23d之間的流道阻力分 量（conductance/傳導性），換句話說，意即於該分叉路 徑内之氣體流動的難易度，宜分別相等的。其中，分又 路徑21a内之流道阻力分量與分叉路徑21d内之流道限 力分量係為相等。又，分叉路徑21b内之流道阻力分 量、分叉路徑21c内之流道阻力分量、分叉路徑21e内 之流道阻力分量、分叉路徑21f内之流道阻力分量係分 別相等的。藉由前述結構，可使得該氣體更加均勻地喷 亦即，自各氣體喷出口 18a〜18h處到成為分又點的 中央部23a、23d之間的流道阻力分量係分別相等的。 201006955 在此，於各分叉路徑21a〜21f中如第2圖所示之剖面形 狀係相等的。如此一來，可使得該氣體更加均勻地噴出。 另外，於前述實施例中，各氣體喷出口 18a〜18h之 形狀雖為圓形，但並不限定於此，亦可為矩形或多角形 等’或其它之形狀。 又’於前述實施例中’雖係於第1分叉路徑21a、 21d之内徑側配置有第2分又路徑21b、21c、21e、21f， m 但並不限定於此，於徑向之相同位置，亦即，將第1分 叉路徑21a、21d與第2分又路徑21b、21c、21e、21f 配置於上下方向之情況亦可適用。 另外’於前述實施例中，噴氣環U係具有第1分 叉路徑21a、21b，以及自第1分叉路徑21a、21d處各 自分又之第2分叉路徑21b、21c、21e、21f，但並不限 定於此，自第2分叉路徑21b、21c、21e、21f處再分 ❹ 又^成有第3分叉路徑抑或再分叉形成第4以上之分叉 的結構亦可適用。此時，例如，各分叉路徑係選為 圓％狀本體部圓周方向之長度的16分之卜32分之1。 此時又二就氣體導入口仏、12b而言亦可僅有其一。 兔本蘭弟1分又路徑係相對於圓環狀之本體部13而成 两千圓形。 或82外，就氣體噴出口而言亦可為8個以上之結構抑 以上。从下之結構。此時，該氣體噴出口宜需具有3個 。再者，配合前述之第3或第4以上之分叉路徑之 17 201006955 三布=:實 ^嘴礼J衣之製造方法而言係使用第3 來說明。首先，準備乐J圖 ,侑板厚Li之石央玻璃板25a，以及士 旱L!更厚之板厚乙2的石英玻璃板⑽。然後， 厚Μ之石英玻璃板仏而言，將其外觀形狀加 如第1圖所示之環狀。另一方面，就板〜之石2 璃板25b而言，首先，為了形成第1及第2分又路^ 自石英玻璃板25b —侧之面26b處削減石英玻螭板 至深度L3。該情況之加工，例如係以切削加工進行复 次，與前述相同地，將其外觀形狀加工成為如第「圖^ 示之環狀’妓開口而形成氣體喷出口。之後，將兩 : 玻璃板25a、25b之面26a、26b相對地熔接。然後， 裝氣體導入口 12a、Ub以形成喷氣環u。 安 藉由前述之結構可形成精密度更好之喷氣J裏 此，可充分地確保氣體喷出之均勻性。 其次，說明作為一包含有前述喷氣環之半導體基 處理裝置的電漿處理裝置之結構。 第8圖係顯示作為一包含本發明相關實施例的 氣環11之半導體基板處理裝置的電漿處理裝置31之主 要部份的概略剖面圖。參照第8圖’電漿處理裝置31 係具有下述組件：於其内部處對被處理基板W(隨後係 201006955 成為半導體基板）進行電漿處理的處理容器32 ;配置 於該處理容器32内，並配置在處理容器32内自處理容 器32之底部40a中央處向上方延伸之支撐部38上且 上方處藉由靜電夾具來保持被處理基板w的圓板狀持 定台34 ;由高頻電源（圖中未顯示）等所構成用以 產生電漿激發用之微波的微波產生器（圖中未顯示 设置於持定台34之對向位置處，將藉由微波產生器所 產生之微波導入處理容器32内的介電板36 ;對該持定 台34所保持之被處理基板w供給電漿處理用反應氣體 的反應氣體供給部33 ;以及用以控制電漿處理襞置31 整體的控制部（圖中未顯示）。微波產生器及介電板％ 係於處理容器32内產生電漿之電漿產生機構。 +控制部係控制反應氣體供給部33之氣體流量與處 理各器32内之壓力等，以及對被處理基板w進行電漿 ，理之加工條件。藉由反應氣體供給部33供給之反應 亂體係均句地供給至被處理基板w之巾央區域與位於 中央區域周邊之端部區域。另外，就反應氣體供給部 33之具體結構而言祕待後述。 處理容器32係包含有底部40a以及自底部40a之 外周緣處向上方延伸的侧壁40b。處理容器32之上部 側係形成一開D，並以配置於處理容器32上部侧之介 ，板36及密封組件（圖中未顯示）來將該處理容器32 始、封。電裝處理裝置31係具有真空泵及排氣管（圖中 201006955 皆未顯示）等，可藉由減壓使得處理容器32内之壓力 形成一特定壓力。另外，連接排氣管的排氣口 37係呈 開口而設置於位於持定台34下方側的底部4〇a之一部 份處。 持定台34之内部處，設置有一於電漿處理時用以 加熱該被處理基板W至一特定温度的加熱器（圖中未 顯不）。微波產生器係由高頻電源（圖中未顯示）等所 構成。另外，持疋台34處亦連接一可於電漿處理時施❹ 加任意偏壓的咼頻電源（圖中未顯示）。 介電板36係圓板狀，並由介電體所構成。介電板 36之下部側處設置有一藉由導入之微波而容易產生駐 波的錐形凹陷之環狀凹部39。藉由該凹部39而於介電 板36之下部侧處可有效率地產生微波電漿。 山電漿處理裝置31係具有將藉由微波產生器所產生 之微波導入至處理裝置32内的導波管41、用以傳播微 波的慢波板42，及自複數設置之槽孔43處將微波導入❹ 至介電板36的薄板圓板狀之槽孔天線44。藉由微波產 生器所產生之微波係通過導波管41而傳播至慢波板 42，並自槽孔天線44所設置之複數個槽孔43處導入至 介電板36。藉由介電板36所導入之微波而於介電板36 之正下方產生電場，並藉由電漿點燃而於處理容器32 内產生微波電漿。 此處，便說明有關反應氣體供給部33之具體結 20 201006955

幵〜吻付疋台34之被處理基板1端部區域喷出反 體之圓環狀喷氣環11。 w端部區域喷出反應氣 ι 介電板36係於徑方向之中央區域處設置一貫穿其 板厚方向，並用以收納喷嘴45的收納部35。喷嘴45 係設置並收納於該收納部35。喷嘴45係藉由設置於與 該持疋台34相對之對向面處的複數個孔46而朝向保持 於该持定台34之被處理基板w中央區域喷出反應氣 體。相較於與持定台34相對的介電板30之下方一面 48，該孔46係位於介電板36中更為内側之處。另外， 自喷嘴45所喷出的反應氣體之方向係如箭頭Q顯示。 嘴氣環11係設置有支撐部16a、16b以安裝於處理 容器32之侧壁40b處。噴氣環u之内徑（^係大於保 持於该持定台34上的被處理基板w之外徑（：2。自噴氣 環11所嘴出的反應氣體之方向係如箭頭D2顯示。 另外，喷嘴45及噴氣環11係供給用以處理該被處 理基板W之反應氣體及電漿激發用氣體（Ar)。 其次’便說明使用一包含本發明相關實施例之噴氣 環11的電漿處理裝置31之被處理基板W之電漿處理 方法。 首先’準備一前述結構之電漿處理裝置31 °亦即’ 21 201006955 係準備-電漿處理裝置31，其具有— 定台34之被處理，中央區域嘴出反應 45 ’以及-具有錢結構且朝向保持於該持定△ %之 被處理基板W端部區域噴出反應氣體的噴氣浐σ 應氣體供給部33。其中所謂之反應氣體係^成膜用 氣體、清潔氣體、蚀刻氣體等。 、 然後，將被處理基板臂（隨後係成為半 保持於持定台34上。其次，將處理容器32内減壓土至特❹ 定壓力。之後，導入電漿激發用之氣體，且藉由微波 生器來產生電漿激發用之微波，並藉由將該微波透過介 電板36導入至處理谷器32内而使得處理容器内產 生電漿。此時，介電板36之正下方處會產生電漿。產 生之電漿會擴散至介電板36下方侧之區域處。 之後’藉由反應氣體供給部3 3而供給該反應氣 體。具體說明，係藉由喷嘴45而朝向保持於該持定台 34之被處理基板W中央區域噴出反應氣體，並藉由噴 ❹ 氣環11而朝向保持於該持定台34之被處理基板W端 部區域喷出反應氣體。如此’對該被處理基板W進行 電漿處理。 在此，係使得圓環狀喷氣環11之内徑大於保持於 該持定台34上的被處理基板W之外徑，藉由將喷氣環 11設置於避開該被處理基板W正上方區域47之位置 處，可使得該被處理基板W的正上方區域47處之遮蔽 22 201006955 物消失。如此一來，可使得該被處理基板w正上方區 域47處之電漿均勻。又’藉由前述結構之喷氣環η及 喷嘴45 ’可對該被處理基板W之各部份將反應氣體均 勻地喷出。因此’可使得該被處理基板W之處理速度 分布均勻。 另外，前述結構之喷氣環11雖係將氣體喷出口 18a〜18h a又置於本體部13之内极面14b側處，亦可將 © 氣體喷出口設置於本體部13之下面侧處。具體說明， 亦可設置於第3圖所示之面26c處。藉由前述結構，便 可將氣體向下方喷出以將反應氣體喷出至被處理基板 W。又，亦可設置使得氣體朝向斜下方噴出至被處理基 板W端部區域之氣體喷出口。具體說明，例如，將氣 體喷出口設置於面26c與内徑面14b之間所形成之邊角 處。 另外，亦可藉由調整氣體喷出口之孔徑或氣體壓 力、軋體流量等，不需自喷嘴45處喷出氣體而可均勻 地將反應氣體喷出至該被處理基板W之各部位。 在此’便說明於前述之電漿處理裝置31中進行 CVD處理後之半導體基板，以及於一般之處理裝置中 進行CVD處理後的半導體基板之間的差異。第9圖係 顯示一般處理裝置所使用之喷氣環51。參照第9圖， 喷氣環51係包含有一個氣體導入口 52以及8個氣體喷 出口 53a、53b、53c、53d、53e、53f、53g、53h。氣體 23 201006955 喷出口 53a〜53h係分別等距分布而配置。自氣體導入口 52處到各氣體喷出口 53a〜53h之間的距離係分別相等 的，但亦有互不相等者。 第1〇圖係顯示使用包含第9圖所示喷氣環之一般 的處理裝置進行CVD處理後的半導體基板之膜厚分布 狀態。、土第10圖中，接近中心、〇之區域係表示為區域 28a’遠離中心〇之區域係表示為區域28b。第η圖係 顯示使用前述電漿處理裝置31進行CVD處理後的半導 體基板之膜厚分布狀態。第u圖中，接近中心〇之區 域係表示為區域29a，遠離中心〇之區域係表示為區域 29b。第12圖係顯示如第1〇圖所示之半導體基板中， 成膜後膜厚與半導體基板中的位置之間的關係。第U 圖係顯示如第11圖所示之半導體基板中，成膜後膜厚 與半導體基板中的位置之間的關係。第12圖及第囷 中，縱軸係表示膜厚（A)，横軸係表示與中心〇之二 離（mm)。又，第14圖係顯示於半導體基板在第12圖 及第13圖中所示之χ轴、γ軸、v軸、臀軸。另外， 前述任一者中，該反應氣體（處理氣體）係使用包含有 TEOS (tetraethyl ortho Silicate)、氧氣、氬氣之混合氣 體來進行SiO膜之成膜處理。又，第1〇圖顯示之半導 體基板於處理時，成膜壓力為65mT〇rr，而第u圖顯示 之半導體基板於處理時’成膜壓力為36〇mT〇rr。 又，第10圖顯示之半導體基板於處理時，其成膜 24 201006955 速率係36GGA/min以下，第u圖顯示之半導體基板於 處理時，其成膜速率係4〇〇〇A/min以下。第1〇圖顯示 之半導體基板於處理時，σ (偏差值）係4 4%，第u 圖顯示之半導體基板於處理時，〇係29%。在此，若降 低其成膜壓力，則有提升晶圓面的成膜速率之均勻性傾 向。 參照第9至14圖，使用一般的處理裝置而成膜時， 沿著朝向基板端部方向的膜厚差異很大，同時各軸線上 之膜厚亦參差不齊。相較之下，使用前述結構之處理裝 置而成膜時’基板端部與基板中央之間的膜厚差異較 小，於各軸線上膜厚之偏差量亦較小。其中，有關成膜 後該膜厚之均勻性（面均勻性），已知如第11圖所示之 處理裝置所處理者係優於如第1〇圖所示之處理裝置所 處理者。 如此，藉由前述電漿處理裝置，電漿處理裝置的 CVD處理便可均勻地進行成膜處理。 另外，於前述電漿處理裝置中，该喷氣環亦可埋設 於處理容器之側壁處。第15圖係顯济該情況下電漿處 理裝置之部份剖面圖，亦等同於第8阓中XV所顯示的 部份。參照第15圖，包含於電漿處理裝置61的處理容 器62之側壁63係包含一突出設置於内徑側的突出部 64。然後，喷氣環65係埋設於該突出部64之部份處。 藉由如此結構亦可達成前述之效果。 25 201006955 另外，前述實施例中，雖係就圓環狀噴 明，但本發明並不限定於此，例如，衬_ J進行說 =之矩形或多角形等，抑或其他形狀之環 情況。又，就•環之材質而言係可適用氧化銘、。长的 另外，前述實施例中，雖藉由將2片石 接而形成該喷氣環，但本發明並不限定於此，、板您 ΙΓϋ石英玻璃板，將其熔接而形成前述結Cl 氣％。再者，例如，亦可準備複數個玻璃管而 嗔

f折呈圓弧狀來作為前述結構之喷氣環。]如將其 又，前述實施例中，就電漿處理裝置而士 :雷ΐί發明並不限定於此，亦可適用未使;噴嘴*4 之電漿處理裝置。亦即，於·處理裝置中可^ 發明相關實施例之喷氣環來供給反應氣體等。

另外，前述實施例中，雖係就進行電漿cVD 之情況進行說明，但本發明並不限定於此，亦 進行電漿姓刻處理等之情況。 ； 又，前述實施例中，雖係一種以微波作為電漿源之 電漿處理裝置’但本發明並不限定於此，亦可適用於以 ICP ( inductively coupled plasma )或 ECR ( elec她 cyclotron resonance)電漿、平行平板型電漿等作為電 源之電漿處理裝置。 ’ 另外，就前述實施例而言，喷氣環雖適用於電漿處 理裝置巾作為供給反應氣體之反減體供給組件，但本 26 201006955 發明並不限定於此，亦可適用於使用電漿以外方式來進 行被處理基板處理之半導體基板處理裝置。再者，亦可 適用其他裝置來將氣體喷出而供給。 以上，雖已參照圖式說明本發明之實施例，但本發 明並不僅限於圖式之實施例，相對於圖式之實施例，在 本發明相同範圍内，或均等的範圍内均可進行各種的修 正及變化。。 ® 本發明相關之喷氣環係設置於半導體基板處理裝 置而可在欲喷射而供給反應氣體時，有效地被加以利 用。 本發明相關之半導體基板處理裝置及半導體基板 處理方法在需要使得被處理基板的處理速度分布均勻 之情況時，可有效的被加以利用。 φ 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明相關之一實施例的喷氣環之 圖式。 第2圖係將第1圖顯示之噴氣環中依第1圖中之 II-II線剖面切斷後之剖面圖。 第3圖係第2圖中之III所顯示部份之放大圖。 第4圖係第2圖中之IV所顯示部份之放大圖。 第5圖係將第1圖所顯示的喷氣環之一部份中依第 1圖中之V-V線剖面切斷後之剖面圖。 27 201006955 圖係第i財之〜示部份之放大廣。 Ρ圖係” 示的魏環之—部份中依第 1圖t之箭頭VH所示方向所見之圖式。 雷8壯圖:、顯不具備本發明相關;施例之喷氣環的 電黎處理裝置之主要部份的概略剖面圖。 第9圖係顯示一般的淋氣碩之圖式。 ❿ π,Λ 1G圖侧示使用如第9圖㈣之淋氣頭於進行 CVD|理後的+導體基板骐厚之分布狀態圖式。 第11圖係顯示本發明相關實施例之電聚處理裝置 ^於進行⑽處理後的半導徵基板膜厚之分布狀態圖 式。 後膜^^體之半㈣基板中，成膜 等體基板驗置之間的關係圖式。

圖係顯示如第Η圖 本I 膜後;tr導链基板的位置= 二係:ΐ

Q 中所示之於半㈣基板在第12 ®及第13圖 轴、Υ軸、V轴、圖式。 園 第15圖係顯示本發明相afl 麻 理裝置之部份放大剖面圖關之另一實施例的電裝處 第不一般的淋氣碩之一例的圖式。 第：示一般的格柵狀之淋氣頭的圖式。 板處理裝置=顯不包含第16圖所示淋氣頭的半導體& 面圖。置之-般帽處理裝置的-部份之 28 201006955 【主要元件符號說明】 11 喷氣環 12a、12b 氣體導入口 13 本體部 14a 外徑面 14b 内徑面 Φ 15a、15b 端部 16a、16b 支撐部 17a、17b 端部 18a、18b、 18c、18d、 18e 、 18f、 氣體噴出孔 21a、21b、 21c、21d、 21e > 21f 22a、22b、 22c 、 22d 、 22e 、 22f 23a、23b、 23c > 23d 中央部 ❿ 24a、24b 端部 25a、25b 石英玻璃板 26a、26b、 26c 面 28a、28b、 29a、29b 區域 18g、18h 分叉路徑 開孔 31 電漿處理裝置 32 處理容器 33 反應氣體供給部 34 持定台 35 收納部 29 201006955 36 介電板 37 排氣口 38 支撐部 39 凹部 40a 底部 40b 側壁 41 導波管

42 慢波板 43 槽孔 44 槽孔天線 45 喷嘴

46 子L 48 下方一面 47 區域 51 喷氣環

52 氣體導入口 53a、53b、53c、53d、53e、53f、53g、53h 氣體喷出孔 61 電漿處理裝置 62 處理容器 63 側壁 64 突出部 65 喷氣環 101 淋氣頭 30 201006955 102 氣體導入口 103a、103b、103c、103d、103e、103f 氣體喷出孔 104 本體部 111 淋氣頭 112 氣體流道 113 氣體喷出口 121 電漿處理裝置 122 持定台 123 處理容器 124 介電板 125 區域 W 被處理基板

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Claims (1)

1. 201006955 七 2. 3. 4. 6. 申請專利範圍：[.一種噴氣環，係環狀喷氣環，其具備有.自外部將氣體導人至該噴氣環内的氣體導^ 入口所導入之氣體喷出的複數個氣體沿著自該氣體導人口到該各氣體喷出口之 伸的複數個分叉路徑； 3 &狀延其中，自該各氣體噴出口處到該各分又路 點之間的距離係分別相等的。 刀又 =專利範圍第1項之喷氣環，其中該嘴氣環係 如申凊專利範圍第1項之啥痛擇，甘士 體嘴出口係分別等距St其中複數個該氣 如申請專利範圍第2項之喷氣環，1w 體嘴出口係分別等距分布2衣纟中復數個該氣 如申請專利範圍第【至4項中任一項之 3該各氣體；出口處到該分又點之間的流：阻； 分篁係分別相等的。 刀 2申請專利範圍第項中任—項之噴_，1 1:1數:該Γ嘴出口係分別為圓形，複數個圓形 之该氣體贺出口的孔徑係分別相等的。=專利範圍第5項之噴氣環，其中複數個該氣2出口係分別為圓形，複數個圓形之該氣體喷： 口的孔徑係分別相等的 © 〇 32 201006955 8. —種半導體基板處理裝置，係具有： 於其内部對被處理基板進行一處理的處理容器； 配置於該處理容器内，且將該被處理基板保持於其 上方之持定台； 於該處理容器内產生電漿的電漿產生機構；以及 朝向保持於該持定台之該被處理基板供給處理用反 應氣體的反應氣體供給部； ❹ 其中’該反應氣體供給部係包含有： 一喷嘴（injector)，係用以朝向保持於該持定台之 該被處理基板中央區域喷出處理用反應氣體；以及 如申請專利範圍第！至7項中任一項之喷氣環，係 用以朝向簡_肢台之該被處理基板端部區域 喷出處理用反應氣體； 該喷氣環係設置於顧健於該持定台之該被處理 基板正上方區域的位置。 _ 9.如申請專利範圍第8項之半導體基板處理裝置，其 中該電漿產生機構係包含有產生電漿激發用之微波 的微波產生器，以及設置於面向該持定台之位置且 將微波導入至該處理容器内的介電板。 10. 如申請專利範圍第8項之半導體基板處理裝置，其 中該被處理基板係圓板狀，該喷氣環係圓環狀，且 該噴氣環之内徑係大於該被處理基板之外徑。 11. 如申請專利範圍g 9項之半導體基板處理裂置，其 中該被處理基板係圓板狀，該噴氣環係圓環狀，且 33 201006955 該喷氣環之内徑係大於該被處理基板之外徑。 12. 如申請專利範圍第8至讥項中任一項之半導體基板 處理裝置’其中該處理容器係包含有位於該持定台 之下方一側的底部，以及自該底部之外周緣處向上 方延伸的侧壁’該喷氣環係埋設於該側壁内。 13. —種半導體基板處理方法，其係處理被處理基板以 製造出半導體基板之半導體基板處理方法，係包含 下述步驟： 準備一用以將處理用反應氣體喷出至被處理基板中 央區域的嘴嘴，以及如申請專利範圍第1至7項中 任一項所記載之用以將處理用反應氣體喷出至被處 理基板端部區域的喷氣環之步驟； 將被處理基板保持於處理容器内所設置的持定台之 步驟； 於處理容器内產生電漿之步驟；以及 自喷嘴與喷氣環朝向被處理基板喷出處理用反應氣 體’並藉由產生之電漿而進行被處理基板之處理的 處理步驟。