具備半圓形天線的基板處理裝置的制作方法

專利名稱：具備半圓形天線的基板處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種基板處理裝置，更詳細而言涉及一種具備半圓形天線的基板處理裝置。
背景技術：
半導體裝置在硅基板上具有多個階層(layers),這樣的階層是通過沉積工序而沉積在基板上的。這樣的沉積工序存在幾種重要問題(issues)，而這樣的問題對于沉積膜的評價以及沉積方法的選擇而言是十分重要的。首先是關于沉積膜的“質量”(qulity)。其意味著組成(composition)、污染度(contamination levels)、損失度(defect ensity)以及機械-電氣特性(mechanical andelectrical properties)。膜的組成可根據沉積條件而變化,這對于特定組成(specif iccomposition)的獲得是十分重要的。其次是關于晶片(wafer)的均勻厚度(uniform thickness)。特別是,在形成有階梯部分(step)的非平面(nonplanar)形狀圖案上部上沉積的膜的厚度十分重要。沉積膜厚度均勻與否，可通過階梯部分覆蓋率(step coverage)來判斷,所述階梯覆蓋率定義如下:沉積在階梯部分的最小厚度除于沉積在圖案上部面的厚度。與沉積相關的另一問題是空間填充(filling space)問題。其包括用包含氧化膜的絕緣膜填充金屬線之間的間隙填充(gap filling)。間隙是為了對金屬線之間進行物理及電絕緣處理而提供的。在這些問題中，均勻度是與沉積工序關聯的重要問題中的一個，在金屬配線(metal line)方面非均勻的膜會帶來高的電阻(electrical resistance),并且增加機械損傷的可能性。

發明內容
所要解決的課題本發明的目的在于提供一種能夠確保加工均勻度的等離子體處理裝置及等離子體天線。通過下面詳細的說明和附圖進一步明確本發明的其他目的。解決課題的方法根據本發明一實施例，基板處理裝置具備:用于實行基板加工的腔體；設置在所述腔體的內部并用于放置所述基板的基板支撐臺；以及設置在所述腔體上部且用于在所述腔體內部形成電場(electricfield)的天線,所述天線具備以已設定的中心線為基準對稱配置的第一天線和第二天線，所述第一天線具備:分別具有第一半徑和第二半徑且以已設定的中心線為基準分別位于一側和另一側的半圓形的第一內側天線和第一中間天線；連接所述第一內側天線和所述第一中間天線的第一連接天線，所述第二天線具備:分別具有所述第一半徑和第二半徑且以所述中心線為基準分別位于一側和另一側的半圓形的第二中間天線和第二內側天線；連接所述第二中間天線和所述第二內側天線的第二連接天線。所述第一天線進一步具備半圓形的第一外側天線，所述第一外側天線具有第三半徑并位于以所述中心線為基準的一側位置，所述第二天線進一步具備半圓形的第二外側天線，所述第二外側天線具有第三半徑并位于以所述中心線為基準的另一側位置，所述第一中間天線配置在所述第二內側天線和所述第二外側天線之間，所述第二中間天線配置在所述第一內側天線和所述第一外側天線之間。所述天線具有所述第一天線和所述第二天線位于同一平面上的平坦(flat)形狀。所述腔體具備上部開放的下部腔體；用于開閉所述下部腔體的上部且位于所述天線下部的腔體蓋；位于天線和所述腔體蓋之間，用于調節在所述腔體內部形成的電場的調節板。所述調節板的厚度根據在所述腔體內部實行的加工率來決定。所述基板處理裝置具備流入口和流出口對稱的噴頭，所述流入口用于向所述腔體內部供給反應氣體，所述流出口用于將已供給于所述腔體內部的所述反應氣體排出，所述噴頭具有連接于所述流入口且隨所述反應氣體的流動方向截面積增加的多個擴散流路以及將所述擴散流路相互連接的流入連接流路。所述擴散流入流路上下配置。所述噴頭具備連接于所述流出口且隨所述反應氣體的流動方向截面積減小的多個收斂流路以及將所述收斂流路相互連接的流出連接流路。發明的效果根據本發明，能夠在腔體內生成密度均勻的等離子體。另外能夠確保對利用等離子體的被處理體的加工均勻度。


圖1和圖2是概略表示本發明一實施例的基板處理裝置圖。圖3是概略表示圖1中所示天線的俯視圖。圖4是表不圖1中所不調節板的厚度與基板沉積率關系的曲線圖。圖5是對圖2中所示噴頭的流入口部分進行擴大的圖。圖6是對圖2中所示噴頭的流出口部分進行擴大的圖。圖7a至圖7c是表示由圖1中所示噴頭引起的流動的圖。圖8是表示本發明實施例的循環薄膜沉積法的流程圖。圖9是表示本發明實施例的循環薄膜沉積法的圖表(diagram)。圖1Oa至圖1Oc表示本發明實施例的沉積硅的步驟的剖面圖。圖11是表示本發明實施例的形成了硅薄膜的狀態的剖面圖。圖12a是本發明實施例的將硅薄膜形成為含硅絕緣膜的步驟的剖面圖。圖12b是表示本發明實施例的實行了含硅的第二吹掃步驟的狀態的剖面圖。圖13是表示本發明另一實施例的形成了含硅絕緣膜的狀態的剖面圖。圖14是表示本發明又一實施例的循環薄膜沉積法的流程圖。圖15是表不本發明又一實施例的循環薄膜沉積法的圖表。圖16a至圖16c是本發明又一實施例的沉積硅的步驟的剖面圖。
圖17a至圖17c是表示本發明又一實施例的形成含硅絕緣膜的步驟的剖面圖。圖18是表示本發明又一實施例的形成了多個含硅絕緣膜的狀態的剖面圖。圖19a和圖19b是表示本發明又一實施例的使絕緣膜致密的步驟的剖面圖。圖20是表示本發明又一實施例的形成了含硅絕緣膜的狀態的剖面圖。
具體實施例方式圖1和圖2是概略表示本發明一實施例的基板處理裝置的圖。如圖1、圖2所示，基板處理裝置包括用于實行基板加工的腔體，腔體提供與外部隔絕的內部空間，從而在加工時將基板與外部隔絕。腔體具備上部開放的形狀的下部腔體10和用于開閉上部腔體10上部的腔體蓋12，腔體蓋12通過固定環32固定在下部腔體10的上部。下部腔體10具有形成在一側壁的通路14，基板通過通路14進出下部腔體10的內部。通路14通過設置在下部腔體10外部的閘閥16進行開閉。另外，下部腔體10的另一側壁形成有排氣孔18，排氣孔18與排氣管路19a相連。排氣管路19a與真空泵(未圖示)相連，在基板傳遞至下部腔體10的內部后且加工前的階段，能夠通過排氣孔18將下部腔體10內部的氣體排出，使下部腔體10的內部形成真空。通過由閘閥16而開放的通路14，基板向下部腔體10的內部移動，被置于在內部空間內設置的支撐臺11的上部。此時，如圖1所示，在支撐臺11上供有多個頂桿(lift pin)lla，頂桿Ila在立起的狀態下支撐移動至支撐臺11上部的基板。在支撐臺11位于下部腔體10的下部的情況下，頂桿Ila的下端被下部腔體10的下部壁支撐，頂桿Ila的上端維持從支撐臺11上部面突出的狀態，因此基板通過頂桿Ila位于離支撐臺11具有距離的位置。支撐臺11連接于升降軸13，升降軸13通過驅動部15進行升降。升降軸13可以通過下部腔體10的開放的下部與驅動部15相連，并通過驅動部15上下移動支撐臺11。如圖2所示，能夠使支撐臺11上升移動至噴頭40附近，從而支撐臺11抵接在噴頭40兩側突出部下端而能夠形成由支撐臺11和腔體蓋12圍繞的加工區域13a。支撐臺11具備能夠調節基板溫度的溫度調節系統(例如加熱器)。如下文所述，關于放置在支撐臺11的基板的加工只在加工區域13a內進行，而且能夠將反應氣體或吹掃氣體只供應于加工區域13a內。此時，隨著支撐臺11的上升，頂桿Ila的上端插入于支撐臺11的內部,從而能夠將基板安裝在支撐臺11的上部面。另外，導桿19設置在支撐臺11的外側，并根據支撐臺11的升降方向配置。導桿19具有與排氣孔18連通的導孔18a，進行加工時通過導孔18a和排氣孔18將下部腔體10內部的氣體排出，從而調節下部腔體10內部的壓力。天線20設置在腔體蓋12的上部。天線20分別連接在RF電源(未圖示)，從而在加工區域13a內形成電場(electric field),進而從供應于加工區域13a內的反應氣體生成等離子體。圖3是概略表示圖1天線的俯視圖。如圖3所示，天線20具有一體形成的第一、第二天線，第一、第二天線以中心線R為基準呈180°旋轉對稱。第一天線具有以中心為基準構成半圓形的第一內側天線21、第一中間天線23、第一外側天線25。第一內側天線21具有第一半徑rl，第一中間天線23具有第二半徑r2,第一外側天線25具有半徑r3 (rl<r2<r3)0此時,第一內側連接天線21a連接第一內側天線21和第一中間天線23，第一外側連接天線23a連接第一中間天線23和第一外側天線25。同樣，第二天線具有以中心為基準構成半圓形的第二內側天線22、第二中間天線
24、第二外側天線26。第二內側天線22具有第一半徑rl，第二中間天線24具有第二半徑r2,第二外側天線26具有半徑r3(rl〈r2〈r3)。此時,第二內側連接天線22a連接第二內側天線22和第二中間天線24，第二外側連接天線24a連接第二中間天線24和第二外側天線26。第一、第二天線分別連接在另外RF電源(未圖示)，當通過RF電源在第一、第二天線通RF電流時，第一、第二天線在下部腔體10內形成電場。此時，第一、第二天線能夠通過互補，在下部腔體10內形成均勻的電場。如圖3所示，從中心O向半徑方向，第一、第二天線6相互交替配置。S卩，第一中間天線23位于第二內側天線22和第二外側天線26之間，第二中間天線24位于第一內側天線21和第一外側天線25之間。從而，當第一天線形成的電場弱于第二天線形成的電場時，能夠通過鄰接的第二天線形成的電場而得到加強，當第一天線形成的電場強于第二天線形成的電場時，能夠通過鄰接的第二天線形成的電場而被抵消。因此，即使第一、第二天線分別能夠形成的電場的大小存在差異，也能夠通過電場之間的相長干涉來得到均勻的電場。另外，如圖1所示，調節板30設置在腔體蓋12和天線20之間。調節板30配置在腔體蓋12和固定板34之間，固定板34被固定在固定環32，從而固定調節板30。調節板30由介電材料構成，通過調節板30的厚度來調節天線20形成的電場。圖4是表不圖1調節板的厚度與基板沉積率關系的曲線圖。當完成沉積工序后對沉積率D進行測定，則如圖4上側所示般，在基板中心O和基板邊緣部分顯示低值，在基板中心O和基板邊緣之間顯示高值。從而，通過調節板30來改善基板的沉積均勻度。調節板30起到抵抗天線20形成的電場的作用。調節板30的厚度越增加,天線20所形成的電場就越弱，由此沉積率下降。利用這一點，通過調節調節板30的厚度來改善基板的沉積均勻度。如圖4所示，將沉積率低的基板中心O和基板邊緣部分的厚度屯、4設置得比基板中心O與基板邊緣之間部分的厚度dm大，由此調節電場的大小，從而改善沉積均勻度。另外，圖4所示的沉積率和調節板30的厚度是為了舉例說明而已，沉積率和調節板30的厚度也可與此不同。再次觀察圖1，基板處理裝置進一步包括噴頭40，噴頭40設置在下部腔體10和腔體蓋12之間。噴頭40不僅用于向加工區域13a內供給反應氣體或吹掃氣體，而且還用于將供給的反應氣體或吹掃氣體向外部排出。為此，噴頭40具有流入口 41a和流出口 41b，流入口 41a和流出口 41b分別形成在一側和另一側并相互對稱。為實施發明的方案圖5是對圖2噴頭的流入口部進行擴大的圖。如圖5所示，噴頭40具有多個擴散流路42、44、46以及將擴散流路42、44、46相互連接的流入連接流路42a、44a。擴散流路42、44,46大體以水平形狀并排而形成，并且上下層積而配置。下部擴散流路42通過入口 48與形成在下部腔體10的連接管路40a連接，連接管路40a與供給管路50連接。在原子層沉積(Atomoic Layer Deposition:ALD)中，為一次性以單層形成膜,在加熱基板的過程中輪番依次導入如膜前驅體和還原氣體般兩種以上加工氣體。第一步驟中在基板表面吸收膜前驅體，在第二步驟中進行還原以形成規定的膜。這樣，在腔體內輪番使用兩種加工氣體，從而能夠以較緩慢的沉積速度進行沉積。在等離子體增強原子層沉積(PEALD)中，在導入還原氣體過程中形成等離子體，從而形成還原等離子體。至今為止，對ALD和PEALD加工而言，即便這些加工具有比CVD及PECVD加工慢的缺點，但已確認能夠提供改善的層厚度均勻性和對于層被沉積的主要部分的適合性。供給管路50包括第一、第二反應氣體管路52、54，吹掃氣體管路56以及等離子體管路58，它們通過連接管路40a供給于噴頭40。上部擴散流路46與流入口 41a連接，通過供給管路50供給的反應氣體或吹掃氣體依次經過擴散流路42、44、46后通過流入口 41a供給于加工區域13a。第一反應氣體管路52供給第一反應氣體，第一反應氣體能夠包含如下組成物般的膜前驅體，該組成物具有從基板上形成的膜中發現的主要原子或分子種。例如，膜前驅體可以是固相、液相或氣相，并以氣相供給于噴頭40。進行加工時，以一定周期向加工區域13a供給第一反應氣體，第一反應氣體以單層形式吸收于基板。之后，吹掃氣體通過下文所述的吹掃氣體管路56吹入加工區域13a。第二反應氣體管路54供給第二反應氣體，第二反應氣體可包含還原劑。例如，還原劑可以是固相、液相或氣相，可以以氣相供給于噴頭40。進行加工時，若先前的吹掃結束，則以一定周期向加工區域13a供給還原氣體,從而向天線20供給RF電流。由此,引起通過第二反應氣體管路54供給的第二反應氣體的離子化和離解，其與膜前驅體反應以使基于第一反應氣體的膜前驅體被還原，從而形成能夠形成膜的離解的物種(dissociatedspecies)。另外，可輪番供給第一反應氣體和第二反應氣體，并且可周期性地進行輪番供給，也可改變第一、第二反應氣體供給之間的時間周期而非周期性地進行。吹掃氣體管路56能夠在第一反應氣體和第二反應氣體的供給之間向噴頭40供給吹掃氣體。吹掃氣體可包含惰性氣體，如稀有氣體(noble gas)(即氦、氖、氬、氙、氪)、氮氣(或含氮氣體)、氫氣(或含氫氣體)。等離子體管路58能夠向噴頭40選擇性地供給遠程等離子體(remote plasma),遠程等離子體被供給于腔體內部，用于清潔腔體內部。圖6是對圖2噴頭的流出口部分進行擴大的圖。如圖6所示，噴頭40具有多個收斂流路43、45、47以及將收斂流路43、45、47相互連接的流出連接流路43a、45a。收斂流路
43、45、47大體以水平形狀并排而形成，并且上下層積而配置。下部收斂流路43通過出口49與形成在下部腔體10的連接管路40b連接，連接管路40b與排氣管路19a連接。上部收斂流路47連接在流出口 41b，供給于加工區域13a內的反應氣體或吹掃氣體通過流出口41b依次經過收斂流路43、45、47之后，經由排氣管路19a排出。圖7a至圖7c是表示由圖1中所示噴頭引起的流動的圖。參照圖5至圖7c,對上文中說明的擴散流路42、44、46和收斂流路43、45、47的形狀以及其中的流動進行說明。首先，如上所述般,在原子層沉積(Atomoic Layer Deposition:ALD)中，供給第一反應氣體而在基板上吸附第一反應氣體，供給吹掃氣體而去除第一反應氣體或副產物，之后，供給第二反應氣體使第二反應氣體與第一反應氣體反應，從而沉積原子層，再次供給吹掃氣體來去除第二反應氣體或副產物。即，必須依次供給并去除兩種加工氣體。通常，化學氣相沉積(CVD )設計成同時供給反應氣體而形成薄膜，因此不適合于如下方法:非連續性地供給反應氣體而形成薄膜或，為使依次供給的反應氣體在腔體內不發生氣相反應而通過吹掃來去除的同時進行反應的方法。另外，在使用化學氣相沉積的裝置中，通常使用噴頭(showerhead)將反應氣體以自上而下的方向均勻地供給于基板上。但是，這樣的結構使加工氣體的流程變復雜，并要求大的反應體積，因此難以快速轉換反應氣體的供給。圖7a是沿圖2的A-A構成的剖面圖。如圖7a所示，噴頭40呈中央部分空的環形狀，中央部分以與基板S的位置相對應地形成。上文中說明的天線20能夠通過噴頭40的中央部分，在基板S的上部形成電場。下部擴散流路42和入口 48位于與下部收斂流路43和出口 49相反的位置，在它們之間置有基板S。入口 48與供給管路50連接，反應氣體或吹掃氣體通過供給管路50流入。出口 49與排氣管路19a連接，反應氣體或吹掃氣體通過排氣管路50排出。從而，如圖7a所示，從入口 48向出口 49的流動形成在基板S的上部，如下文所述般，通過擴散流路42、44、46以及收斂流路43、45、47的形狀均勻地形成流動。如圖7a所示，下部擴散流路42與入口 48連通，從供給管路50供給的氣體通過入口 48流入后，通過下部擴散流路42向箭頭方向擴散。此時，下部擴散流路42沿著氣體的流動方向(或箭頭方向)其截面積逐漸(或連續)增加，由此氣體能夠沿著流動方向擴散。另夕卜，如圖7a所示，下部收斂流路43與出口 49連通，通過流出口 41b流入的氣體通過下部收斂流路43向箭頭方向收斂并流向出口 49。此時,下部收斂流路43沿著氣體流動方向(或箭頭方向)其截面積逐漸(或連續)減小，由此氣體能夠沿著流動方向收斂。圖7b是沿圖2的B-B線的剖面圖。如圖7b所示，中間擴散流路44通過流入連接流路42a與下部擴散流路42連通，通過下部擴散流路42流入的氣體通過中間擴散流路44向箭頭方向擴散。此時，中間擴散流路44沿著氣體流動方向(或箭頭方向)截面積逐漸(或連續)增加，由此，氣體能夠沿著流動方向擴散。另外，如圖7b所示，中間收斂流路45通過流出連接流路43a與下部收斂流路43連通，通過流出口 41b流入的氣體通過中間收斂流路45向箭頭方向收斂而流向流出連接流路43a。此時，中間收斂流路45沿著氣體流動方向(或箭頭方向)其截面積逐漸(或連續)減小，由此氣體能夠沿著流動方向收斂。圖7c是沿圖2的C-C構成的剖面圖。如圖7c所示，上部擴散流路46通過流入連接流路44a與中間擴散流路44連通，通過中間擴散流路44流入的氣體通過上部擴散流路46向箭頭方向擴散。此時，上部擴散流路46沿著氣體流動方向(或箭頭方向)截面積逐漸(或連續)增加，由此，氣體能夠沿著流動方向擴散。擴散的氣體通過流入口 41a供給于基板S的上部，形成流向流出口 41b的并排的平行流動。另外，如圖7c所示，上部收斂流路47通過流出連接流路45a與中間收斂流路45連通，通過流出口 41b流入的氣體通過上部收斂流路47向箭頭方向收斂而流向流出連接流路45a。此時，上部收斂流路47沿著氣體流動方向(或箭頭方向)截面積逐漸(或連續)減小，由此，氣體能夠沿著流動方向收斂。再次觀察圖5和圖7a至圖7c，從供給管路50供給的氣體通過入口 48流入噴頭40，氣體經過下部擴散流路42、中間擴散流路44以及上部擴散流路46，隨此氣體流動方向也換成右一左一右，同時氣體能夠沿著流路截面積的增加而擴散。即，氣體在通過擴散流路42、44、46的同時能夠被充分擴散，由此，通過流入口 41a而供給于加工區域13a的氣體能夠具有與基板S相對應的流動寬度。另外，再次觀察圖6和圖7a至圖7c，流出口 41b和上部收斂流路47具有與基板S相對應的流動寬度，通過出口 49而提供的排氣壓力通過收斂流路43、45、47均勻地施加在流出口 41b的所有面。從而，基板S位于上部擴散流路46和上部收斂流路47之間，通過流入口 41a流入的氣體在基板S的上部形成流向流出口 41b的均勻的平行流動。之后，氣體經過上部收斂流路47、中間收斂流路45以及下部收斂流路43，隨此氣體流動方向變成右一左一右，同時氣體能夠沿著流路截面積的減小而緩慢收斂，進而通過出口 49沿著排氣管路19a而排出。根據上述說明，由于能夠使氣體在加工區域13a內形成均勻的流動，因此能夠快速供給和排出氣體，特別是，能夠快速轉換兩種以上反應氣體和吹掃氣體而供給。另外，將加工區域13a的體積最小化時，能夠最大限度地快速轉換氣體。圖8是表示本發明實施例的循環薄膜沉積法的流程圖。參照圖8，在半導體制造裝置的腔體內部裝載基板(S100 )。并且在所述腔體內部裝載的基板上形成硅薄膜(S200 )，其中一并實行為形成硅薄膜而沉積硅的步驟(S210)和第一吹掃步驟(S220)。為了沉積硅，在所述腔體內部注入硅前驅體，從而能夠將硅沉積在所述基板上(S210)。在所述基板上沉積硅之后，實行去除未反應的硅前驅體和反應副產物的第一吹掃步驟(S220)。之后，重復沉積硅的步驟(S210)和第一吹掃步驟(S220) (S230)，從而在所述基板上形成硅薄膜。沉積硅的步驟(S210)和第一吹掃步驟(S220)例如可以重復實行3至10次。在各沉積硅的步驟(S210)中，能夠在基板上形成一個至多個硅原子層。當重復實行沉積硅的步驟(S210)和第一吹掃步驟(S220) (S230)時，能夠在所述基板上形成由無定形硅或具有多
晶性的多晶硅構成的硅薄膜。具有無定形硅或多晶性的硅薄膜具有數Λ至數十Λ的厚度。之后，將形成在所述基板上的硅薄膜形成為含硅的絕緣膜(S300)。含硅絕緣膜例如可以為硅氧化膜或硅氮化膜。為了將硅薄膜形成為含硅絕緣膜，在所述腔體內部形成等離子體氣氛并注入反應氣體。反應氣體例如可以為選自02、03、Ν2以及NH3群中的一種以上氣體。含硅絕緣膜為硅氧化膜時，所述反應氣體可以為O2或O3這樣的含氧原子的氣體。含硅絕緣膜為硅氮化膜時，所述反應氣體可以為N2或NH3這樣的含氮原子的氣體。另外，為了將硅薄膜形成為含硅絕緣膜，例如形成為硅氧化膜，能夠在所述腔體內部將O2或O3用作點火氣體形成等離子體氣氛。另外，為了將硅薄膜形成為含硅絕緣膜，例如形成為硅氮化膜，能夠在所述腔體內部將N2或NH3用作點火氣體形成等離子體氣氛。之后，可以實行在腔體內部去除反應副產物和反應氣體或點火氣體的第二吹掃步驟(S400)。為獲得具有期望厚度的含硅絕緣膜，能夠根據需要重復實行形成硅薄膜的步驟(S200)，形成為含硅絕緣膜的步驟(S300)以及第二吹掃步驟(S400) (S500)。當形成了期望厚度的含硅絕緣膜時，能夠從腔體卸載基板(S900 )。圖9是表示本發明實施例的循環薄膜沉積法的圖表。參照圖9，硅(Si)前驅體的注入與吹掃(purge)被重復實行。分別數次重復實行硅前驅體的注入和吹掃之后，形成了等離子體氣氛。在形成了等離子體氣氛的情況下，可以根據需要注入反應氣體。這樣，將重復實行硅前驅體的注入和吹掃而形成等離子體氣氛的步驟為止作為一次循環動作。即，將如下過程作為一次循環動作:重復實行硅前驅體的注入和吹掃而形成硅薄膜之后，形成等離子體氣氛，從而形成含硅絕緣膜。因此，循環薄膜沉積法不僅能夠重復實行硅前驅體的注入和吹掃，而且還能夠重復實行硅薄膜的形成和絕緣膜的形成。圖1Oa至圖13以上述內容為基礎，按步驟對本發明實施例的循環薄膜沉積法進行詳細說明。在圖1Oa至圖13的說明中，可以根據需要一并使用圖8和圖9中的附圖標記。圖1Oa至圖1Oc是表示本發明實施例的沉積硅的步驟的剖面圖。圖1Oa是表示本發明實施例的注入硅前驅體的步驟的剖面圖。參照圖10a，向裝載有基板100的腔體內注入硅前驅體50。基板100例如可以包括硅或化合物半導體晶片這樣的半導體基板。或者，基板100可以包括如玻璃、金屬、陶瓷、石英這樣的不同于半導體的基板物質等。娃前驅體5O 例如可以為 BEMAS (bisethylmethylaminosiIane: 二 乙基甲基氨基娃燒)、BDMAS (bisdimethylaminosiIane: 二(二甲基氨基)娃燒，)、BEDAS > TEMAS (tetrakisethy lmethy laminosi Iane:四乙基甲基氨基娃燒，)、TDMAS(tetrakisidimethylaminosiIan:四(二甲基氨基)娃燒,e)、TEDAS這樣的基于氨基的娃燒，或HCD (hexachlorinedisilan:六氯二娃燒，)這樣的基于氯化物的娃燒，包含娃和氫的基于硅烷的前驅體。可將基板100維持在50至600°C的溫度，以使基板100與硅前驅體50反應。另夕卜，可將裝載有基板100的腔體內部的壓力維持在0.05至IOTorr。圖1Ob是表示本發明實施例的在基板上沉積了硅的狀態的剖面圖。參照圖10b，通過硅前驅體50中與基板100的反應的部分，硅原子被沉積在基板100上，從而能夠形成硅層112。硅層112由單個至數個硅原子層構成。硅前驅體50與基板100反應后，會形成反應副產物52。另外，硅前驅體50中一部分不與基板100反應，會以未反應的狀態留存。圖1Oc是表示本發明實施例的實行了第一吹掃步驟的狀態的剖面圖。參照圖10c，在基板100上形成硅層112后，可實行在腔體11內部去除殘留的未反應狀態的硅前驅體50和反應副產物52的吹掃(purge)。可以將在腔體11內部去除未反應硅前驅體50和反應副產物52的吹掃(purge)步驟稱為第一吹掃步驟。在所述第一吹掃步驟期間，可將基板100維持在50至600°C的溫度。另外，可將裝載有基板100的腔體11內部的壓力維持在0.05至lOTorr。S卩，在沉積硅層112的步驟和所述第一吹掃步驟期間，可將基板100的溫度和腔體11內部的壓力維持在一定水平。圖11是表示本發明實施例的沉積了硅薄膜的狀態的剖面圖。參照圖11，重復圖1Oa至圖1Oc中的步驟,而在基板100上沉積多個娃層112、114、116,從而形成由無定形娃或具有多晶性的多晶硅構成的硅薄膜110。硅薄膜110可以具有數A至數十A的厚度。可以重復實行3至10次沉積硅層112的步驟和所述第一吹掃步驟，以使硅薄膜110具有3至10個硅層112、114、116。這樣，若以多個硅層112形成硅薄膜110，則硅薄膜110可具有優秀的膜質和階梯覆蓋率(step coverage)。圖12a是表示本發明實施例的將硅薄膜形成為含硅絕緣膜的步驟的剖面圖。參照圖12a，在形成有硅薄膜110的基板100上提供等離子體。即，將裝載有基板100的腔體內部形成為等離子體氣氛。為形成等離子體氣氛，可以采用ICP(電感耦合等離子體，Inductively Coupled Plasma), CCP (電容稱合等離子體，Capacitively Coupled Plasma)或MW(微波，Microwave)等離子體(Plasma)方式。此時，為形成等離子體氣氛,可以施加IOOW至3kW的電力。為形成等離子體氣氛，可注入例如選自Ar、He、Kr及Xe群中的一種以上點火氣體(ignition 888)和例如選自02、03為及順3群中的一種以上反應氣體60。此時，可以以100至3000sccm的流量注入點火氣體。或者，為形成等離子體氣氛，可以注入例如選自02、03為及順3群中的一種以上反應氣體60。此時，反應氣體60起到點火氣體的作用，因此可以不用另行注入點火氣體。作為反應氣體60例如使用02、O3這樣的含氧原子的氣體時，硅薄膜110會與反應氣體60中含有的氧原子產生反應而形成為硅氧化膜。或者，作為反應氣體60例如使用N2和NH3這樣的含氮原子的氣體時，硅薄膜110會與反應氣體60中含有的氮原子產生反應而形成為硅氮化膜。為了在等離子體氣氛下將硅薄膜110變化并形成為硅氧化膜或硅氮化膜這樣的后述含硅絕緣膜，可將裝載有基板100的腔體11的壓力維持在0.05至IOTorr。圖12b是表示本發明實施例的實行了含硅的第二吹掃步驟的狀態的剖面圖。參照圖12a和圖12b，實行去除殘留的反應氣體60或反應副產物的第二吹掃步驟，形成含硅絕緣膜120a。含硅絕緣膜120a例如可以為硅氧化膜或硅氮化膜。如果在等離子體氣氛下形成硅氧化膜或硅氮化膜這樣的含所述硅的絕緣膜120a，就能夠得到優秀的膜質。特別是，即使含硅絕緣膜120a以具有薄的厚度的方式形成，也能夠得到優秀的膜質。另外，如上所述般，由于硅薄膜110可以具有優秀的膜質和階梯覆蓋率(st印coverage),因此含硅絕緣膜120a也能夠具有優秀的膜質和階梯覆蓋率。特別是，含硅絕緣膜120a是在等離子體氣氛下形成的，因此具有更好的膜質。可以將在腔體11內部去除殘留的未反應狀態的反應氣體60或反應副產物的吹掃步驟稱為第二吹掃步驟。圖13是表示本發明另一實施例的形成了含硅絕緣膜的狀態的剖面圖。參照圖13，重復圖1Oa至圖12b中說明的步驟，從而可形成具有多個含硅絕緣膜120a、120b的絕緣膜120。將圖12a中的娃薄膜110形成為含娃絕緣膜120a時,娃薄膜110從露出的表面開始變為絕緣膜。因此，當硅薄膜110厚的時候，用于與硅薄膜110反應的氧氣或氮氣必須穿過形成在硅薄膜110表面的絕緣膜而進行擴散。從而，硅薄膜110的厚度越厚，則絕緣膜的形成速度就越慢。若欲形成的絕緣膜120相對較厚時，在形成相對較薄的硅薄膜后，重復形成為含硅絕緣膜的過程，這樣與將相對較厚的硅薄膜一次性地形成為絕緣膜的相比，能夠縮短加工時間。而且，可以通過考慮加工時間和含硅絕緣膜的期望厚度來決定圖1Oa至圖12b中說明的步驟的重復次數。另外，雖然絕緣膜120被圖示成具有兩個含硅絕緣膜120a、120b的形式，但也可具有三個或三個以上含硅絕緣膜。圖14是表示本發明又一實施例的循環薄膜沉積法的流程圖。參照圖14，在半導體制造裝置的腔體內部裝載基板(S100)。并且在所述腔體內部裝載的基板上沉積絕緣膜(S200)，其中一并實行為沉積絕緣膜而沉積硅的步驟(S210)、第一吹掃步驟(S220)、反應步驟(S230)及第二吹掃步驟(S240)。為了沉積硅，在所述腔體內部注入硅前驅體，從而能夠將硅沉積在所述基板上(S210)。在所述基板上沉積硅之后，實行去除未反應的硅前驅體和反應副產物的第一吹掃步驟(S220)。之后，實行反應步驟(S230)，S卩:將形成在所述基板上的硅與反應氣體進行反應，從而形成為含硅絕緣膜。含硅絕緣膜例如可以為硅氧化膜或硅氮化膜。為了將硅形成為含硅絕緣膜，可以在所述腔體內部注入第一反應氣體。第一反應氣體例如可以為選自02、03、N2及NH3群中的一種以上氣體。含硅絕緣膜為硅氧化膜時，所述第一反應氣體可以為02或03這樣的含氧原子的氣體，或者可以為在O2氣氛下使用等離子體而形成的02_ (氧陰離子)或O *(負氧離子)。含硅絕緣膜為硅氮化膜時，所述第一反應氣體可以為N2或NH3這樣的含氮原子的氣體。之后，可以實行在腔體內部去除反應副產物和反應氣體或點火氣體的第二吹掃步驟(S240)。可以重復實行沉積硅的步驟(S210)、第一吹掃步驟(S220)、反應步驟(S230)及第二吹掃步驟(S240) (S250)。沉積硅的步驟(S210)、第一吹掃步驟(S220)，反應步驟(S230)及第二吹掃步驟(S240)例如可以重復實行3至10次。在包含沉積硅的步驟(S210)、第一吹掃步驟(S220)、反應步驟(S230)及第二吹掃步驟(S240)的絕緣膜沉積步驟(S200)期間，可將基板溫度和腔體內部壓力維持在一定水平。在各沉積硅的步驟(S210)中，在所述基板上形成至少一個硅原子層。含硅絕緣膜以能夠具有數Λ至數十蓋的厚度的方式形成。形成含硅絕緣膜之后，實行致密化步驟(S300)。為使含硅絕緣膜致密，可以在所述腔體內部形成等離子體氣氛。另外，與等離子體氣氛一并注入追加的第二反應氣體。第二反應氣體例如可以為選自h2、02、O3,隊及冊13群中的一種以上氣體。為獲得期望厚度的含硅絕緣膜，能夠根據需要重復實行絕緣膜沉積步驟(S200)和致密化步驟(S300) (S400)。當形成了期望厚度的含硅絕緣膜時，能夠從腔體卸載基板(S900 )。圖15是表不本發明又一實施例的循環薄膜沉積法的圖表。參照圖15，硅(Si)前驅體的注入與吹掃(purge)、第一反應氣體的注入與吹掃被重復實行。在重復實行硅(Si)前驅體的注入后的吹掃(purge)以及第一反應氣體的注入后的吹掃之后，形成等離子體氣氛。在形成有等離子體氣氛的情況下，可以根據需要注入第二反應氣體。這樣，將重復實行硅前驅體的注入與吹掃、第一反應氣體的注入與吹掃后，形成等離子體氣氛的步驟為止作為一次循環動作。即，重復實行硅前驅體的注入與吹掃以及反應氣體的注入與吹掃而形成含硅絕緣膜之后，形成等離子體氣氛使含硅絕緣膜致密。另外，可以通過重復上述過程來形成期望厚度的含硅絕緣膜。因此，循環薄膜沉積法不僅能夠重復實行硅前驅體的注入與吹掃以及第一反應氣體的注入與吹掃，而且還能夠重復實行含硅絕緣膜的形成與致密化。圖16a至圖20以上述內容為基礎，按步驟對本發明又一實施例的循環薄膜沉積法進行詳細說明。在圖16a至圖20的說明中，可以根據需要一并使用圖14和圖15中的附圖
T 己 O圖16a至圖16c是表示本發明實施例的沉積硅的步驟的剖面圖。圖16a是表示本發明的注入硅前驅體的步驟的剖面圖。參照圖16a，向裝載有基板100的腔體內注入硅前驅體50。基板100例如可以包括硅或化合物半導體晶片這樣的半導體基板。或者，基板100可以包括玻璃、金屬、陶瓷、石英這樣的不同于半導體的基板物質等。娃前驅體50 例如可以為 BEMAS (bisethy lmethy laminosi Iane: 二 乙基甲基氛基娃燒)、BDMAS (bisdimethylaminosiIane: 二(二甲基氛基)娃燒)、BEDAS > TEMAS (tetrakisethy lmethy laminosi Iane:四乙基甲基氨基娃燒)、TDMAS(tetrakisidimethylaminosiIane:四(二甲基氨基)娃燒)、TEDAS這樣的基于氨基的娃燒，或HCD (hexachlorinedisilan:六氯二娃燒)這樣的基于氯化物的娃燒。可將基板100維持在50至600°C的溫度，以使基板100與硅前驅體50反應。另夕卜，可將裝載有基板100的腔體內部的壓力維持在0.05至IOTorr。圖16b是表示本發明實施例的在基板上沉積了硅的狀態的剖面圖。參照圖16b，通過硅前驅體50中與基板100的反應的部分，硅原子被沉積在基板100上，從而能夠形成硅層112。娃層112由至少一個娃原子層構成。硅前驅體50與基板100反應后，會形成反應副產物52。另外，硅前驅體50中的一部分不與基板100反應，會以未反應的狀態留存。圖16c是表示本發明實施例的實行了第一吹掃步驟的狀態的剖面圖。參照圖16c，在基板100上形成硅層112后，可實行在腔體內部去除殘留的未反應狀態的硅前驅體50和反應副產物52的吹掃(purge)。可以將在腔體內部去除未反應硅前驅體50和反應副產物52的吹掃(purge)步驟稱為第一吹掃步驟。在所述第一吹掃步驟期間，可將基板100維持在50至600°C的溫度。另外，可將裝載有基板100的腔體內部的壓力維持在0.05至lOTorr。S卩，在沉積硅層112的步驟和所述第一吹掃步驟期間，可將基板100的溫度和腔體內部的壓力維持在一定水平。圖17a至圖17c是表示本發明實施例的形成含硅絕緣膜的步驟的剖面圖。圖17a是表示本發明實施例的注入反應氣體的步驟的剖面圖。參照圖17a，向裝載有基板100的腔體內注入第一反應氣體60。第一反應氣體60例如可以為選自02、03、N2以及NH3群中的一種以上氣體。或者第一反應氣體60例如可以為在O2氣氛下使用等離子體而形成的02_ (氧陰離子)或O * (負氧離子)。可將基板100維持在50至600°C的溫度，以使基板100與第一反應氣體60反應。另外，可將裝載有基板100的腔體內部的壓力維持在0.05至lOTorr。圖17b是表示本發明實施例的在基板上沉積了含硅絕緣膜的狀態的剖面圖。參照圖17b，通過第一反應氣體60中與硅層112反應的部分，能夠在基板100上形成含硅絕緣膜122a。第一反應氣體60與硅層112反應后，會形成反應副產物62。另外，第一反應氣體60中的一部分不與娃層112反應,會以未反應的狀態留存。作為第一反應氣體60例如使用02、O3這樣的含氧原子的氣體或在O2氣氛下使用等離子體而形成的02_ (氧陰離子)或O ~k (負氧離子)時，硅層112會與第一反應氣體60中含有的氧原子產生反應而形成為硅氧化膜。或者，作為第一反應氣體60例如使用N2和NH3這樣的含氮原子的氣體時，硅層112會與第一反應氣體60中含有的氮原子產生反應而形成為硅氮化膜。圖17c是表示本發明實施例的實行了第二吹掃步驟的狀態的剖面圖。參照圖17c，可在基板100上形成含硅絕緣膜122a后，實行在腔體內部去除殘留的未反應狀態的第一反應氣體60和反應副產物62的吹掃(purge)。可以將在腔體內部去除未反應的狀態的第一反應氣體60和反應副產物62的吹掃(purge)步驟稱為第二吹掃步驟。在所述第二吹掃步驟期間，可將基板100維持在50至600°C的溫度。另外，可將裝載有基板100的腔體內部的壓力維持在0.05至IOTorr。圖18是表示本發明實施例的形成了多個含硅絕緣膜的狀態的剖面圖。參照圖18，重復圖16a至圖16c中所示的步驟，從而可形成具有多個含硅絕緣膜122a、122b、122c的絕緣膜層122。絕緣膜層122可具有數A至數十A的厚度。可重復實行3至10次沉積各含硅絕緣膜122a、122b或122c的過程，以使絕緣膜層122具有3至10個含硅絕緣膜122a、122b、122c。這樣，若以多個含硅絕緣膜122a、122b、122c形成絕緣膜層122，則絕緣膜層122可具有優秀的膜質和階梯覆蓋率(step coverage)。圖19a和圖19b是表示本發明實施例的使絕緣膜致密的步驟的剖面圖。圖19a是表示本發明實施例的向絕緣膜層供給等離子體氣氛的狀態的剖面圖。參照圖19a，在形成有絕緣膜層122的基板100上提供等離子體。即，將裝載有基板100的腔體內部形成為等離子體氣氛。為形成等離子體氣氛，可以采用ICPdnductivelyCoupled Plasma:電感f禹合等離子體)、CCP (Capacitively Coupled Plasma:電容f禹合等離子體)或MW (Microwave:微波)等離子體(Plasma)方式。此時,為形成等離子體氣氛,可以施加100W至3kW的電力。為形成等離子體氣氛，可注入例如選自Ar、He、Kr及Xe群中的一種以上的點火氣體(ignition gas)。此時,可以以100至3000sccm的流量注入點火氣體。為使絕緣膜層122在等離子體氣氛下變得更致密，可追加注入第二反應氣體64。第二反應氣體64例如可以為選自H2、02、O3> N2及NH3群中的一種以上氣體，或者為在O2氣氛下使用等離子體而形成的02_ (氧陰離子)或O * (負氧離子)。絕緣膜層122為硅氧化膜時，作為第二反應氣體64例如使用02、O3這樣的含氧原子的氣體，在O2氣氛下使用等離子體而形成的O2+ (氧陽離子)或O* (負氧離子)，或h2。絕緣膜層122為硅氮化膜時，作為第二反應氣體64例如使用N2和NH3這樣的含氮原子的氣體或H2。
圖19b是表示本發明實施例的形成了致密化的絕緣膜層122D的狀態的剖面圖。參照圖19a、圖19b，在等離子體氣氛下絕緣膜層122實現致密化(densification)，從而可形成致密化的絕緣膜層122D。為形成致密化的絕緣膜層122D，可將裝載有基板100的腔體的壓力維持在0.05至IOTorr。另外，在等離子體氣氛下處理絕緣膜層122而獲得的致密化的絕緣膜層122D，其絕緣特性等優良，因而膜質也會優秀。特別是，即使致密化的絕緣膜層112D以具有薄的厚度的方式形成，也能夠得到優秀的膜質。圖20是表示形成了本發明又一實施例的含硅絕緣膜的狀態的剖面圖。參照圖20，可通過重復圖16a至圖19b中說明的步驟，形成具有多個致密化的絕緣膜層122D、124D的絕緣膜120。圖19a所示的絕緣膜層122相對較厚時，絕緣膜層122的下部受到等離子體或第二反應氣體64的影響的程度相對較小。因此，為進一步提高絕緣膜120的膜質，可形成具有相對較薄的多個致密化的絕緣膜層122DU24D的絕緣膜120。另外，雖然絕緣膜120被圖示成具有兩個致密化的絕緣膜層122DU24D的形式，但也可具有三個以上致密化的絕緣膜層。即，可以根據所期望的絕緣膜120的厚度來決定絕緣膜120所具有的致密化的絕緣膜層的個數。即，可以根據所期望的絕緣膜120的厚度來決定圖4a至圖19b中說明的步驟的重復次數。產業上利用的可能性本發明可用于各種形狀的基板處理裝置。
權利要求
1.一種基板處理裝置，其特征在于， 所述基板處理裝置具備:用于實行基板加工的腔體；設置在所述腔體的內部并用于放置所述基板的基板支撐臺；以及設置在所述腔體上部且用于在所述腔體內部形成電場的天線， 所述天線具備以已設定的中心為基準旋轉對稱地配置的第一天線和第二天線， 所述第一天線具備:分別具有第一半徑和第二半徑且以已設定的中心線為基準分別位于一側和另一側的半圓形的第一內側天線和第一中間天線；連接所述第一內側天線和所述第一中間天線的第一連接天線， 所述第二天線具備:分別具有所述第一半徑和第二半徑且以所述中心線為基準分別位于一側和另一側的半圓形的第二中間天線和第二內側天線；連接所述第二中間天線和所述第二內側天線的第二連接天線。
2.權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述第一天線進一步具備半圓形的第一外側天線，所述第一外側天線具有第三半徑并位于以所述中心線為基準的一側位置， 所述第二天線進一步具備半圓形的第二外側天線，所述第二外側天線具有第三半徑并位于以所述中心線為基準的另一側位置， 所述第一中間天線配置在所述第二內側天線和所述第二外側天線之間， 所述第二中間天線配置在所述第一內側天線和所述第一外側天線之間。
3.權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，所述天線具有所述第一天線和所述第二天線位于同一平面上的平坦(flat)形狀。
4.權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，所述腔體具備上部開放的下部腔體；用于開閉所述下部腔體的上部且位于所述天線下部的腔體蓋；位于天線和所述腔體蓋之間，用于調節在所述腔體內部形成的電場的調節板。
5.權利要求4所述的基板處理裝置，其特征在于，所述調節板的厚度根據在所述腔體內部實行的加工率來決定。
6.權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，所述基板處理裝置具備流入口和流出口對稱的噴頭，所述流入口用于向所述腔體內部供給反應氣體，所述流出口用于將已供給于所述腔體內部的所述反應氣體排出， 所述噴頭具有連接于所述流入口且隨所述反應氣體的流動方向截面積增加的多個擴散流路以及將所述擴散流路相互連接的流入連接流路。
7.權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，所述擴散流入流路上下配置。
8.權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，所述噴頭具備連接于所述流出口且隨所述反應氣體的流動方向截面積減小的多個收斂流路以及將所述收斂流路相互連接的流出連接流路。
全文摘要
根據本發明一實施例，基板處理裝置具備用于實行基板加工的腔體;設置在所述腔體的內部并用于放置所述基板的基板支撐臺;以及設置在所述腔體上部且用于在所述腔體內部形成電場(electricfield)的天線，所述天線具備以已設定的中心線為基準對稱配置的第一天線和第二天線，所述第一天線具備分別具有第一半徑和第二半徑且以已設定的中心線為基準分別位于一側和另一側的半圓形的第一內側天線和第一中間天線；連接所述第一內側天線和所述第一中間天線的第一連接天線，所述第二天線具備分別具有所述第一半徑和第二半徑且以所述中心線為基準分別位于一側和另一側的半圓形的第二中間天線和第二內側天線；連接所述第二中間天線和所述第二內側天線的第二連接天線。
文檔編號H05H1/46GK103155719SQ201180048253
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月6日 優先權日2010年10月6日
發明者諸成泰, 梁日光, 宋炳奎, 樸松煥 申請人:株式會社Eugene科技