成膜裝置和成膜方法

2023-04-23 13:50:26 5

專利名稱：成膜裝置和成膜方法
技術領域：
本發明涉及通過在容器內執行多次將彼此反應的至少兩種反應氣體按順序供給到基板上的供給循環，層疊反應生成物的多個層而形成薄膜的成膜裝置和成膜方法。
背景技術：
作為半導體集成電路(IC)的製造工藝的一種，例如有被稱作ALD(Atomic Layer D印osition，原子層沉積)、MLD (Molecular Layer Depositio n，分子層沉積)的成膜方法。 該成膜方法多採用所謂的旋轉臺式ALD裝置進行。本申請的申請人提出了該種ALD裝置的一例(參照專利文獻1)。在專利文獻1的ALD裝置中，旋轉臺能旋轉地配置在真空容器內。在旋轉臺上例如載置有5片基板。在旋轉臺的上方，沿旋轉臺的旋轉方向分開地設有第一反應氣體供給部和第二反應氣體供給部。第一反應氣體供給部向旋轉臺上的基板供給第一反應氣體，第二反應氣體供給部向旋轉臺上的基板供給第二反應氣體。另外，在真空容器內設有分離區域，該分離區域用於分離自第一反應氣體供給部供給第一反應氣體的第一處理區域和自第二反應氣體供給部供給第二反應氣體的第二處理區域。在分離區域中設有分離氣體供給部，其用於供給分離氣體；頂面，其用於與旋轉臺之間形成狹小的空間，以利用來自分離氣體供給部的分離氣體將分離區域內的壓力維持成比第一處理區域、第二處理區域內的壓力尚ο採用該結構，能夠利用被維持成高壓力的分離區域分離第一處理區域和第二處理區域。因此，能夠充分地分離第一反應氣體和第二反應氣體。另外，採用該結構，即使在使旋轉臺高速旋轉的情況下，也能使反應氣體彼此分離，提高製造時的生產率。專利文獻1 日本特開2010-56470號公報這裡，為了進一步提高上述ALD的生產率，進一步提高旋轉臺的旋轉速度是有用的。但是，當提高旋轉臺的旋轉速度時，反應氣體彼此容易因旋轉臺的旋轉而混合。也就是說，旋轉臺的旋轉速度與製造時的生產率之間存在折衷選擇(trade-off)的關係。

發明內容
本發明鑑於上述情況，提供能夠更加可靠地使反應氣體彼此分離的原子層(分子層)成膜裝置和成膜方法。本發明的第一技術方案提供一種成膜裝置，其在容器內向基板按順序供給彼此反應的至少兩種反應氣體，層疊該兩種反應氣體的反應生成物的層而形成薄膜，該成膜裝置包括旋轉臺，其能旋轉地設在上述容器內，用於載置基板；第一反應氣體供給部，其配置在上述容器內的第一區域內，沿與上述旋轉臺的旋轉方向交叉的方向延伸，用於向上述旋轉臺供給第一反應氣體；第二反應氣體供給部，其配置在沿上述旋轉臺的上述旋轉方向與上述第一區域分開的第二區域內，沿與上述旋轉方向交叉的方向延伸，用於向上述旋轉臺供給第二反應氣體；第一排氣口，其與上述第一區域相連通地設置；第二排氣口，其與上述第二區域相連通地設置；分離氣體供給部，其配置在上述第一區域與上述第二區域之間，供給用於將上述第一反應氣體和上述第二反應氣體分離的分離氣體；凸狀部，其具有頂面，在上述分離氣體供給部的兩側在該頂面與上述旋轉臺之間形成供上述分離氣體流動的空間， 該凸狀部用於形成比上述第一區域和上述第二區域中的壓力高地維持上述空間內的壓力而能分離上述第一區域和上述第二區域的包括該頂面在內的分離區域；塊構件，在上述分離區域中，該塊構件設在上述旋轉臺與上述容器的內側面之間，該塊構件配置為在上述分離區域的上述旋轉方向的上遊側在上述旋轉臺與上述容器的內側面之間形成有空間。本發明的第二技術方案提供一種成膜方法，該成膜方法是在第一技術方案的成膜裝置中對載置在旋轉臺上的基板進行成膜處理的成膜方法，包括如下步驟自上述分離氣體供給部供給分離氣體；自上述第一反應氣體供給部供給上述第一反應氣體，自上述第二反應氣體供給部供給上述第二反應氣體；使上述分離氣體經過這樣的空間而流動，該空間在上述分離區域的上述旋轉方向上遊側形成在上述旋轉臺與上述容器的內側面之間。採用本發明的實施方式，能夠提供可以更加可靠地使反應氣體彼此分離的原子層 (分子層)成膜裝置和成膜方法。


圖1是示意地表示本發明的實施方式的成膜裝置的俯視圖。圖2是示意地表示本發明的實施方式的成膜裝置的剖視圖。圖3是沿圖1的輔助線AL的局部剖視圖。圖4是示意地表示本發明的實施方式的成膜裝置的另一剖視圖。圖5A是對利用本發明的實施方式的成膜裝置發揮的效果進行說明的說明圖。圖5B是對利用本發明的實施方式的成膜裝置發揮的效果進行說明的說明圖。圖6是表示為了確認上述效果而進行的模擬試驗的結果的圖。圖7A是表示本發明的實施方式的成膜裝置中的分離區域的變形例的圖。圖7B是表示本發明的實施方式的成膜裝置中的分離區域的變形例的圖。
具體實施例方式下面，參照

本發明的非限定性的例示的實施方式。在所有附圖中，對於相同或對應的構件或零件，標註相同或對應的參照附圖標記，省略重複的說明。另外，附圖不是以表示構件或零件之間的相對比為目的，因而具體的厚度、尺寸應該由本領域技術人員參照下述非限定性的的實施方式而決定。參照圖1 圖6說明本發明的實施方式的成膜裝置。如圖1和圖2所示，本實施方式的成膜裝置包括真空容器10和旋轉臺2。真空容器10扁平且具有大致圓形的平面(俯視)形狀。旋轉臺2設在真空容器10內，在真空容器10的中心具有旋轉中心。真空容器10如圖2(沿圖1中的I-I線的剖視圖)所示，包括容器主體12和頂板 11。容器主體12為大致扁平的有底圓筒形狀。頂板11夾著例如0型密封圈等密封構件13 氣密地載置在容器主體12的上表面上。例如可以採用鋁(Al)等金屬製作頂板11和容器主體12。參照圖1，在旋轉臺2上形成有用於載置晶圓的多個載置部對。在本實施方式中，將載置部M構成為凹部。載置部M為了能夠載置直徑為300mm的晶圓而具有比該晶圓的直徑例如大4mm左右的內徑，且具有與該晶圓的厚度大致相等的深度。載置部M由於以上述方式構成，因此在將晶圓載置在載置部M中時，晶圓的表面與旋轉臺2的表面(未形成有載置部對的區域)為相同高度。即，不會產生由晶圓的厚度引發的高度差，因此能夠減少旋轉臺2上的氣流發生紊亂。另外，由於將晶圓收納在載置部M中，因此即使旋轉臺2旋轉，載置在載置部M中的晶圓也不會向旋轉臺2的外側飛出去，而能夠留在載置部M中。另外，如圖2和圖3所示，旋轉臺2在中央具有圓形的開口部，在開口部的周圍利用圓筒形狀的芯部21自上下側夾持且保持旋轉臺2。芯部21的下部固定於旋轉軸22，旋轉軸22與驅動部23相連接。芯部21和旋轉軸22具有彼此共用的旋轉軸，利用驅動部23 的旋轉，能夠使旋轉軸22和芯部21旋轉，進而使旋轉臺2旋轉。另外，旋轉軸22和驅動部23收納在上表面開口的筒狀的殼體20內。該殼體20 藉助設於該殼體20的上表面的凸緣部20a而氣密地安裝在真空容器10的底部背面上，由此將殼體20的內部氣氛與外部氣氛隔離。再參照圖1，在真空容器10中，在旋轉臺2的上方設有彼此分開的兩個凸狀部4A、 4B。如圖1所示，凸狀部4A、4B具有頂部被切割成圓弧狀的扇形的俯視形狀。凸狀部4A、4B 的內圓弧靠近突出部5的外周，該突出部5以圍繞芯部21的方式安裝在頂板11上，凸狀部 4A、4B的外圓弧以沿容器主體12的內周面延伸的方式配置。在圖1中，為了方便說明而省略了頂板11，凸狀部4B如圖2所示，凸狀部4A、4B安裝在頂板11的下表面上。另外，凸狀部4A、4B例如能夠用鋁等金屬形成。另外，凸狀部4B的結構與凸狀部4A大致相同，因此以下主要說明凸狀部4B，省略對凸狀部4A的重複說明。參照作為沿圖1中的輔助線AL的剖視圖的圖3，凸狀部4B具有以兩分割該凸狀部 4B的方式沿徑向延伸的槽部43，在槽部43中收容有分離氣體噴嘴42。分離氣體噴嘴42如圖1所示，自容器主體12的周壁部向真空容器10內導入而沿真空容器10的徑向延伸。另外，分離氣體噴嘴42的基端部安裝在容器主體12的外周壁上，由此與旋轉臺2的表面基本平行地支承該分離氣體噴嘴42。另外，在凸狀部4A中同樣配置有分離氣體噴嘴41。以下將分離氣體噴嘴41和分離氣體噴嘴42表示為分離氣體噴嘴41 (42)。分離氣體噴嘴41 02)與分離氣體的氣體供給源(未圖示)相連接。分離氣體可以是氮氣(N2)、 非活性氣體，另外只要是不影響成膜的氣體，分離氣體的種類沒有特別限定。在本實施方式中，利用N2氣體作為分離氣體。另外，分離氣體噴嘴4K42)具有用於向旋轉臺2的表面噴出N2氣體的噴出孔41h (參照圖3)。在本實施方式中，噴出孔4Ih具有約0. 5mm的口徑，沿分離氣體噴嘴4K42)的長度方向以大約IOmm的間隔排列。另外，從分離氣體噴嘴4K42) 的下端到旋轉臺2的表面的間隔可以是0. 5mm 4mm。如圖3所示，利用旋轉臺2和凸狀部4B形成具有高度hi (凸狀部4B的下表面(以下稱作頂面44)距旋轉臺2的表面的高度)的分離空間H。優選高度hi例如為0. 5mm 10mm。優選高度hi儘量小，但需要避免旋轉臺2的旋轉時的擺動而使旋轉臺2與頂面44 碰撞。因此，高度hi為3. 5mm 6. 5mm左右較好。在凸狀部4B的兩側形成有利用旋轉臺 2的表面和頂板11的下表面劃分成的第一區域481和第二區域482。第一區域481和第二區域482的高度(從旋轉臺2到頂板11的高度)例如可以是15mm 150mm，比分離空間H的高度高。在第一區域481中設有反應氣體噴嘴31，在第二區域482中設有反應氣體噴嘴 32。該反應氣體噴嘴31、32如圖1所示，自容器主體12的外周壁向真空容器10內導入，沿真空容器10的徑向與旋轉臺2的上表面大致平行地延伸。另外，反應氣體噴嘴31、32如圖 3所示自頂板11的下表面離開。此外，在反應氣體噴嘴31、32上沿該噴嘴31、32的長度方向形成有多個噴出孔33 (參照圖3)。多個噴出孔33以大約IOmm的間隔排列，具有約0. 5mm 的口徑，且朝下開口。自反應氣體噴嘴31供給第一反應氣體，自反應氣體噴嘴32供給第二反應氣體。在本實施方式中，作為氧化矽膜的矽原料的雙叔丁基氨基矽烷(BTBAS)的供給源與反應氣體噴嘴31相連接，作為將BTBAS氧化而生成氧化矽的氧化氣體的臭氧氣體(O3) 的供給源與反應氣體噴嘴32相連接。另外，反應氣體噴嘴31是配置在真空容器10內的第一區域481中、沿與旋轉臺2的旋轉方向A交叉的方向延伸、向旋轉臺2供給第一反應氣體的第一反應氣體供給部的一例。另外，反應氣體噴嘴32是配置在沿旋轉臺2的旋轉方向A 與第一區域481分開的第二區域482中、沿與旋轉方向A交叉的方向延伸、向旋轉臺2供給第二反應氣體的第二反應氣體供給部的一例。另外，分離氣體噴嘴41和分離氣體噴嘴42 是配置在第一區域481與第二區域482之間、供給用於將第一反應氣體和第二反應氣體分離的分離氣體的分離氣體供給部的一例。另外，凸狀部4A和凸狀部4B是這樣的凸狀部的一例，該凸狀部具有頂面，在分離氣體供給部的兩側在該頂面與上述旋轉臺之間形成供分離氣體流動的空間，該凸狀部用於形成比上述第一區域和上述第二區域中的壓力高地維持上述空間內的壓力而能分離上述第一區域和上述第二區域的包括該頂面在內的分離區域。在自分離氣體噴嘴41供給氮氣汎)時，該N2氣體自分離空間H向第一區域481 和第二區域482流動。分離空間H的高度如上所述比第一區域481和第二區域482低。因此，能夠容易地比第一區域481和第二區域482中的壓力高地維持分離空間H中的壓力。換言之，優選以能夠比第一區域481和第二區域482中的壓力高地維持分離空間H中的壓力的方式，確定凸狀部4B的高度、寬度以及來自分離氣體噴嘴41的N2氣體的供給量。更優選為了進行該確定而考慮BTBAS氣體和O3氣體的流量、旋轉臺2的旋轉速度等。這樣，分離空間H能夠對第一區域481和第二區域482提供壓力阻擋層，由此能夠更加可靠地分離第1區域481和第二區域482。S卩，在圖3中，自反應氣體噴嘴31向第一區域481供給BTBAS氣體，即使BTBAS 氣體因旋轉臺2的旋轉而向凸狀部4B流動，也能利用分離空間H所形成的壓力阻擋層，使 BTBAS氣體很難穿過分離空間H而到達第二區域482。另外，也能利用凸狀部4A(圖1)的下方的分離空間H所形成的壓力阻擋層，使自反應氣體噴嘴32供給到第二區域482中的O3 氣體很難穿過分離空間H而到達第一區域481。即，能夠有效地抑制BTBAS氣體和O3氣體經過分離空間H而混合。這樣，利用凸狀部4B的下表面(較低的頂面)44、和收容在凸狀部4B的槽部43 (圖3)中且用於供給N2氣體的分離氣體噴嘴41，形成將第一區域481和第二區域482分離的分離區域。同樣，也利用凸狀部4A的下表面44和分離氣體噴嘴41形成分離區域。根據本實施方式的發明人的研究可知採用上述結構，即使在旋轉臺2以例如約 240rpm的旋轉速度旋轉的情況下，也能進一步可靠地分離BTBAS氣體和O3氣體。再參照圖2，在頂板11的下表面上配置有用於固定旋轉臺2的芯部21，且以圍繞芯部21的方式安裝有突出部5。突出部5靠近旋轉臺2的表面。在圖示的例子中，突出部 5的下表面的高度與凸狀部4A(和凸狀部4B)的下表面44的高度大致相同，因而突出部5的下表面距旋轉臺2的高度與下表面44的高度hi大致相同。另外，芯部21與頂板11之間的間隔、芯部21的外周與突出部5的內周之間的間隔也設定為與高度hi大致相等。另一方面，分離氣體供給管51與頂板11的上部中央相連接，自分離氣體供給管51供給N2氣體。由此，能夠使芯部21與頂板11之間的空間、芯部21的外周與突出部5的內周之間的空間、突出部5與旋轉臺2之間的空間(以下，為了方便說明，有時將這些空間稱作中央空間)具有比第一區域481和第二區域482的壓力高的壓力。即，中央空間能夠對第一區域 481和第二區域482提供壓力阻擋層，由此能夠更加可靠地分離第一區域481和第二區域 482。即，能夠有效抑制BTBAS氣體和O3氣體經過中央空間而混合。另外，如圖1所示，容器主體12的側壁在第一區域481向外側擴展，且在該擴展處的下方形成有排氣口 61，容器主體12的側壁在第二區域482向外側擴展，且在該擴展處的下方形成有排氣口 62。排氣口 61、62分別與不同的或共用的、例如壓力調整器65和具有渦輪分子泵等的排氣裝置64相連接，由此能夠調整真空容器10內的壓力。排氣口 61與第一區域481相連通地設置(排氣口 61設於第一區域481)，排氣口 62與第二區域482相連通地設置(排氣口 62設於第二區域48 ，因此能夠使第一區域481和第二區域482的壓力低於分離空間H的壓力。另外，排氣口 61設在反應氣體噴嘴31與凸狀部4B之間，該凸狀部4B在旋轉臺2 的旋轉方向A上位於排氣口 61的與該反應氣體噴嘴31相反的一側。排氣口 62設在反應氣體噴嘴32與凸狀部4A之間，該凸狀部4A在旋轉臺2的旋轉方向A上位於排氣口 62的與該反應氣體噴嘴32相反的一側，排氣口 62靠近凸狀部4A地設置。排氣口 61在第一區域481配置在旋轉方向A的下遊側，排氣口 62在第二區域482配置在旋轉方向A的下遊側。 由此，自反應氣體噴嘴31供給的BTBAS氣體全部自排氣口 61排出，自反應氣體噴嘴32供給的O3氣體全部自排氣口 62排氣。S卩，排氣口 61、62的該種配置方式有助於分離兩種反應氣體。另外，排氣口 61是與第一區域481相連通地設置的第一排氣口的一例，排氣口 62 是與第二區域482相連通地設置的第二排氣口的一例。參照圖1，在容器主體12的周壁部形成有輸送口 15。利用輸送臂10經過輸送口 15向真空容器10中輸送晶圓W，或自真空容器10向外側輸送晶圓W。在該輸送口 15處設有閘閥15a，由此能夠開閉輸送口 15。如圖2所示，在旋轉臺2與容器主體12的底部之間的空間內設有作為加熱部的加熱單元7。利用加熱單元7隔著旋轉臺2將旋轉臺2上的晶圓W加熱到規定的溫度。另外， 加熱單元7可以包括多個例如呈同心圓狀配置的燈式加熱器。由此，通過獨立地控制各燈式加熱器，能夠使旋轉臺2的溫度均勻化。在旋轉臺2的下方和外周的附近以包圍加熱單元7的方式設有下塊構件71。因此，設置有加熱單元7的空間與加熱單元7的外側的區域被劃分開。為了防止氣體流入到下塊構件71的內側，以在下塊構件71的上表面與旋轉臺2的下表面之間維持微小的間隙的方式配置。在收容有加熱單元7的區域內，為了吹掃該區域，多個吹掃氣體供給管73以貫穿容器主體12的底部的方式以規定的間隔與該區域相連接。如圖2所示，在加熱單元7的上方，利用下塊構件71和後述的隆起部R支承有用於保護加熱單元7的保護板7a。例如利用石英製作保護板7a，保護板7a覆蓋容器主體12 的除了後述的與排氣口 61、62相對應的開口部(參照圖1)以外的幾乎整個底面。下塊構件71以沿容器主體12的內周面延伸的方式載置在容器主體12的底面上。另外，下塊構件 71具有與排氣口 61、62相對應的開口(參照圖2的排氣口 62的上方)。在隆起部R的與保護板7a接觸的區域內設有多個槽，由此形成將收容有加熱單元7的區域、和旋轉臺2與保護板7a之間的空間連通起來的間隙7g。採用該種結構，自上述吹掃氣體供給管73供給的例如N2氣體充滿由保護板7a和下塊構件71劃分出的空間，並且自隆起部R與保護板7a 之間的間隙7g向旋轉臺2與保護板7a之間的空間流出，在該空間內向外側流動而自排氣口 61、62排出。由此，BTBAS氣體、O3氣體幾乎不會進入到配置有加熱單元7的空間內，因此能夠保護加熱單元7。另外，以上述方式流動的N2氣體作為抑制BTBAS氣體(O3氣體)經過旋轉臺2的下方的空間而與O3氣體(BTBAS氣體)混合的分離氣體發揮作用。另外，也可以在下塊構件71的與排氣口 61、62相對應的開口的附近形成多個槽， 設置相當於上述間隙7g的間隙。採用該結構，自吹掃氣體供給管73供給的例如隊氣體自配置有加熱單元的空間向排氣口 61、62排出。這樣，也基本能夠防止BTBAS氣體、O3氣體進入到配置有加熱單元7的空間內。再參照圖2，在容器主體12的底部，在環狀的加熱單元7的內側具有隆起部R。隆起部R的上表面接近旋轉臺2和芯部21，在隆起部R的上表面與旋轉臺2的背面之間、以及隆起部R的上表面與芯部21的背面之間留有微小的間隙。另外，容器主體12的底部具有供旋轉軸22穿過的中心孔。該中心孔的內徑比旋轉軸22的直徑稍大，留有經過凸緣部 20a與殼體20相連通的間隙。吹掃氣體供給管72與凸緣部20a的上部相連接。採用該種結構，來自吹掃氣體供給管72的N2氣體經過旋轉軸22與容器主體12的底部的中心孔之間的間隙、芯部21與旋轉臺2的底部的隆起部R之間的間隙、隆起部R與旋轉臺2的背面之間的間隙，在旋轉臺2與保護板7a之間的空間內流動而自排氣口 61、62 排出。即，來自吹掃氣體供給管72的N2氣體作為抑制BTBAS氣體(O3氣體)經過旋轉臺2 的下方的空間而與O3氣體(BTBAS氣體)混合的分離氣體發揮作用。參照圖1和圖2，在凸狀部4B的下方，在旋轉臺2與容器主體12之間設有上塊構件46B。上塊構件46B可以與凸狀部4B —體地設置，也可以獨立地形成並安裝在凸狀部4B 的下表面上，還可以載置在後述的保護板7a上。上塊構件46B大致填埋旋轉臺2與容器主體12之間的空間，阻止來自反應氣體噴嘴31的BTBAS氣體經過該空間而自第一區域481流入第二區域482、與O3氣體混合。上塊構件46B與容器主體12之間的間隙、上塊構件46B與旋轉臺2之間的間隙例如可以與從旋轉臺2到凸狀部4的頂面44的高度hi大致相同。另外，由於具有上塊構件46B，因此來自分離氣體噴嘴41 (參照圖1)的N2氣體很難向旋轉臺2的外側流動。S卩，上塊構件46B有助於較高地維持分離空間H(凸狀部4A的下表面44與旋轉臺2之間的空間)的壓力。另外，優選以下述方式設定上塊構件46B(和上塊構件46A)與旋轉臺2之間的間隙，即，考慮到旋轉臺2的熱膨脹，在旋轉臺2被後述的加熱單元加熱了的情況下達到上述間隔(hi左右)地設定該間隙。上塊構件46B (和上塊構件46A)是在形成分離空間H的分離區域中設在旋轉臺2與真空容器10的內側面之間、且以在上述分離區域的外周側的旋轉方向A的上遊側在旋轉臺2與真空容器10的內側面之間形成有空間的方式配置的塊構件的一例。另外，在旋轉臺2沿圖1所示的箭頭A的方向旋轉的情況下，上塊構件46B自凸狀部4B的位於旋轉臺2的旋轉方向的下遊側的側邊4BD開始延伸，但並未到達凸狀部4B的位於旋轉臺2的旋轉方向的上遊側的側邊4BU。即，在圖4所示的沿圖1的II-II線的剖視圖中，在凸狀部4B的下方沒有上塊構件46B，形成由凸狀部4B、旋轉臺2和容器主體12的內周面劃分出的空間S。換言之，上塊構件46B的沿旋轉臺2的旋轉方向的長度(周向長度)比凸狀部4B的沿該方向的長度(周向長度)短，在凸狀部的側邊4BU側形成空間S。 另外，根據圖1可知，凸狀部4B的下方的空間S位於被設於第一區域481的排氣口 61的下遊，凸狀部4A的下方的空間S位於被設於第二區域482的排氣口 62的下遊。即，沿旋轉臺 2的旋轉方向A，以反應氣體噴嘴31、排氣口 61和凸狀部4B的下方的空間S的順序排列這些構件和空間，以反應氣體噴嘴32、排氣口 62和凸狀部4A的下方的空間S的順序排列這些構件和空間。由空間S產生的效果和優點見後述。再參照圖1，在本實施方式的成膜裝置中設有用於控制裝置整體的動作的控制部 100。該控制部100包括工藝控制器100a、用戶界面部IOOb和存儲裝置100c，該工藝控制器IOOa例如由計算機構成。用戶界面部IOOb包括用於顯示成膜裝置的動作狀況的顯示器、 供成膜裝置的操作者選擇工藝製程程序或供工藝管理者改變工藝製程程序的參數的鍵盤、 觸摸面板(未圖示)等。存儲裝置IOOc存儲用於使工藝控制器IOOa實施各種工藝的控制程序、工藝製程程序和各種工藝中的參數等。另外，這些程序中存在具有用於進行例如後述的成膜方法的步驟組的程序。按照來自用戶界面部IOOb的指示，利用工藝控制器IOOa讀取這些控制程序、工藝製程程序而利用控制部100執行這些控制程序、工藝製程程序。另外，可以將這些程序存儲在計算機可讀存儲介質IOOd中，藉助與計算機可讀存儲介質IOOd相對應的輸入輸出裝置(未圖示)將這些程序安裝在存儲裝置IOOc中。計算機可讀存儲介質IOOd可以是硬碟、⑶、⑶-R/RW、DVD-R/RW、軟盤、半導體存儲器等。另外，程序也可以經由通信線路下載到存儲裝置IOOc中。接下來，適當地參照之前參照過的附圖，說明本實施方式的成膜裝置的動作(成膜方法)。首先，使旋轉臺2旋轉，將其中的1個載置部M對準輸送口 15，打開閘閥15a。 然後，利用輸送臂IOA將晶圓W經過輸送口 15搬入到真空容器10內，保持在載置部M的上方。然後，利用輸送臂IOA和能在載置部M內升降的未圖示的升降銷這兩者的配合動作將晶圓W載置在載置部M中。反覆進行5次上述一連串的動作，分別在旋轉臺2的5個載置部M中載置晶圓W，關閉閘閥15a，晶圓W的輸送結束。然後，利用排氣裝置64對真空容器10內進行排氣，並且自分離氣體噴嘴41、42、 分離氣體供給管51和吹掃氣體供給管72、73供給N2氣體，利用壓力調整器65將真空容器 10內的壓力維持成預先設定好的壓力。然後，旋轉臺2開始沿俯視看去的順時針旋轉。旋轉臺2被加熱單元7事先加熱到規定的溫度(例如300°C )，通過將晶圓W載置在旋轉臺2 上而加熱晶圓W。在晶圓W被加熱而維持成規定的溫度後，經過反應氣體噴嘴31向第一區域481供給BTBAS氣體，經過反應氣體噴嘴32向第二區域482供給O3氣體。 在該狀況下，來自反應氣體噴嘴31 (參照圖1)的BTBAS氣體和自分離氣體噴嘴41 經過凸狀部4A與旋轉臺2之間的空間(圖3所示的分離空間H)而流到第一區域481中的 N2氣體、自分離氣體供給管51 (參照圖2)經過芯部21與旋轉臺2之間的空間而流到第一區域481中的N2氣體、自分離氣體噴嘴42經過凸狀部4B與旋轉臺2之間的空間(分離空
10間H)而流到第一區域481中的N2氣體一併自排氣口 61排出。另一方面，來自反應氣體噴嘴32的O3氣體和自分離氣體噴嘴42經過凸狀部4B與旋轉臺2之間的分離空間而流到第二區域482中的N2氣體、自分離氣體供給管51經過芯部21與旋轉臺之間的空間而流到第二區域482中的N2氣體、自分離氣體噴嘴41經過凸狀部4A與旋轉臺2之間的分離空間而流到第二區域482中的N2氣體一併自排氣口 62排出。當晶圓W在反應氣體噴嘴31的下方通過時，BTBAS分子吸附在晶圓W的表面上， 當晶圓W在反應氣體噴嘴32的下方通過時，O3分子吸附在晶圓W的表面上，利用O3氧化 BTBAS分子。因而，當利用旋轉臺2的旋轉而使晶圓W在第一區域481和第二區域482這兩者中均通過1次時，在晶圓W的表面上形成氧化矽的1層分子層(或2層以上的分子層)。 反覆進行該動作，在晶圓W的表面上堆積具有規定膜厚的氧化矽膜。在堆積了具有規定膜厚的氧化矽膜後，停止供給BTBAS氣體和O3氣體，使旋轉臺2停止旋轉。並且，利用輸送臂 10以與搬入動作相反的動作自真空容器10搬出晶圓W，成膜工藝結束。採用本實施方式的成膜裝置，凸狀部4A、4B與旋轉臺2之間的分離空間H(參照圖 3)的高度hi比第一區域481和第二區域482的高度低。因此，通過自分離氣體噴嘴41、42 供給N2氣體，能夠比第一區域481和第二區域482中的壓力高地維持分離空間H的壓力。 因而，能夠在第一區域481與第二區域482之間提供壓力阻擋層，由此能夠容易地分離第一區域481和第二區域482。因此，BTBAS氣體和O3氣體幾乎不會在真空容器10內的氣相中混合ο另外，由於反應氣體噴嘴31、32靠近旋轉臺2的上表面，且自頂板11離開(參照圖3)，因此容易使自分離空間H流到第一區域481和第二區域482中的N2氣體在反應氣體噴嘴31、32與頂板11之間的空間內流動。因而，自反應氣體噴嘴31供給的BTBAS氣體和自反應氣體噴嘴32供給的O3氣體不會被隊氣體大幅度地稀釋。因此，能夠使反應氣體高效地附著在晶圓W上，提高反應氣體的利用效率。另外，在本實施方式的成膜裝置中，在凸狀部4A、4B的下方且在旋轉臺2與容器主體12的內周面之間配置有上塊構件46A、46B，因此來自分離氣體噴嘴41、42的N2氣體幾乎不會流到旋轉臺2與容器主體12的內周面之間，由此能夠較高地維持分離空間H中的壓力。接下來，參照圖5A和圖5B說明由凸狀部4A、4B的下方的空間S發揮的效果。圖 5A表示為了比較而設置具有與凸狀部40A的周向長度相等的周向長度的上塊構件460、未形成空間S的情況。在該情況下，在凸狀部40A的下方的空間(圖3的分離空間H)的靠近容器主體12外周的區域內，來自分離氣體噴嘴41的N2氣體沿上塊構件460流動。因此，如圖中的實線箭頭所示，該N2氣體與凸狀部40A的側邊40AU大致垂直地流向第二區域482。 另一方面，自反應氣體噴嘴32 (參照圖1)供給到第二區域482內的O3氣體如圖中的虛線箭頭所示，隨著旋轉臺2的旋轉而沿與凸狀部40A的側邊40AU垂直的方向流動。因而，N2氣體和O3氣體彼此正面相撞。在該情況下，若隊氣體的流出壓力足夠高，則能夠阻止O3氣體流入分離空間H。但是，在增加了 O3氣體的流量的情況下、提高了旋轉臺2的旋轉速度的情況下，可能無法完全克服O3氣體的壓力，容許O3氣體流入分離空間H，進而穿過分離空間H 而到達第一區域481 (參照圖1)。另一方面，如圖5B所示，在上塊構件46A自凸狀部4A的側邊4AU縮入而形成空間S的情況下，來自分離氣體噴嘴的N2氣體能夠經過空間S而到達排氣口 62。因而，該N2氣體的流動方向並非與凸狀部4A的側邊4AU垂直的方向，而是偏向於排氣口 62的方向。因此，O3氣體不與N2氣體正面碰撞，而是以被偏向於排氣口 62的N2氣體引導的方式流向排氣口 62。因此，能夠阻止O3氣體流入分離空間H。即，通過設置凸狀部4A、4B的下方的空間 S，能夠提高反應氣體的流量，或提高旋轉臺2的旋轉速度。因此，也能提高生產率。另外，例如，如圖5B所示，凸狀部4A、4B的中心角可以約為60°，相對於此，空間 S的大小以從旋轉臺2的旋轉中心看去的視角(日文見込 角)表示優選約為15°。但是，當然在考慮了所用的反應氣體的種類、流量、旋轉臺2的旋轉速度和排氣口 61、62的大小等的基礎上，適當地設定視角較好。圖6表示調查了旋轉臺2的旋轉速度為MOrpm的情況下的真空容器10內的壓力分布的模擬試驗的結果。在圖6中，用濃淡表示壓力差，濃度相同的部分表示壓力相同。但是，在圖6中，在凸狀部4A、4B中的白色所示的部分與凸狀部4A、4B以外的區域不同，(為了方便圖示，用白色表示)是壓力最高的區域。由此可知，在凸狀部4A、4B的下方壓力較高。 這裡，重點觀察凸狀部4A、4B的下方的空間S的附近，可知等壓線是彎曲的。從N2氣體沿與等壓線正交的方向流動的這一動作可理解為我氣體如箭頭所示流向空間S。以上，參照若干實施方式說明了本發明，但本發明並不限定於所公開的實施方式， 參照權利要求書能夠進行各種變更和變形。例如，圖7A所示的凸狀部40A與上述的凸狀部4A相比，沿旋轉臺2的徑向的長度較短，且其外圓弧與旋轉臺2的外緣相對應。另外，根據圖7A和圖7B可知，上塊構件146A 配置在容器主體12的內周面與旋轉臺2及凸狀部40A之間。詳細而言，上塊構件146A載置在保護板7a上，且達到頂板11的下表面。另外，上塊構件146A在旋轉臺2的旋轉方向A 的上遊側未達到凸狀部40A的邊，由此形成空間S。採用該種結構，也能發揮對自第二區域 482流向凸狀部40A的O3氣體等的向凸狀部40A的下方的空間(分離空間)進入進行抑制的效果。另外，上塊構件146A是在形成分離空間H的分離區域內設在旋轉臺2與真空容器 10的內側面之間、且在上述分離區域的旋轉方向A的上遊側以在旋轉臺2與真空容器10的內側面之間形成空間的方式配置的塊構件的一例。另外，下塊構件71也同樣是該塊構件的一例。保護板7a是配置在旋轉臺2的下方的板構件的一例。在圖7A所示的例子中，在空間S的上方設有與凸狀部40A —體化的輔助部4a。根據所用的反應氣體的不同，有時採用石英製作凸狀部和上塊構件，但考慮到石英的加工精度，優選以圖7A和圖7B所示的方式構成。但是，也可以不設置輔助部如。在不設置輔助部 4a的情況下，利用頂板11的背面、容器主體12的內周面和旋轉臺2的外緣劃分出空間S。 另外，在圖7A和圖7B中，表示與分離氣體噴嘴41相對應的凸狀部40A和上塊構件146A，但也可以將凸狀部40A和上塊構件146A設於分離氣體噴嘴42。另外，也能以不使保護板7a延伸至凸狀部4A、4B的下方(即，使保護板7a的外緣與旋轉臺2的外緣對齊)的方式製作保護板7a，將上塊構件載置在下塊構件71上。此外， 在該情況下，也可以不在凸狀部4A、4B的下方設置下塊構件71，配置從容器主體12的底面達至凸狀部4A、4B的背面(或頂板11的背面)的上塊構件。當然在上述變形結構中也應形成空間S。另外，凸狀部4A、4B的槽部43在上述實施方式中以兩等分凸狀部4A、4B的方式形成，但在其他實施方式中，例如也可以使凸狀部4的位於旋轉臺2的旋轉方向上遊側的部分變寬的方式形成槽部43。上述凸狀部40A也同樣地形成槽部43。另外，也可以不自容器主體12的周壁導入反應氣體噴嘴31、32，而是自真空容器 10的中心側導入反應氣體噴嘴31、32。此外，也可以與徑向成規定角度的方式導入反應氣體噴嘴31、32。另外，對於凸狀部4A、4B的沿旋轉臺2的旋轉方向的長度，例如以與載置在旋轉臺 2的內側的載置部對中的晶圓的中心所通過的路徑相對應的圓弧的長度來表示，為晶圓W 的直徑的約1/10 約1/1，優選為大約1/6以上。由此，容易將分離空間H維持成較高的壓力。本發明的實施方式的成膜裝置並不限定於進行氧化矽膜的成膜，也可以應用在氮化矽的分子層成膜中。另外，也可以進行使用了三甲基鋁(TMA)和O3氣體的氧化鋁(Al2O3) 的分子層成膜、使用了四(乙基甲基氨基)鋯(TEMAZr)和O3氣體的氧化鋯(&02)的分子層成膜、使用了四(乙基甲基氨基)鉿(TEMAH)和O3氣體的氧化鉿(HfO2)的分子層成膜、使用了雙(四甲基庚二酮酸)鍶(Sr(THD)2)和O3氣體的氧化鍶(SrO)的分子層成膜、使用了 (甲基戊二酮酸)雙(四甲基庚二酮酸)鈦(Ti(MPD) (THD))和O3氣體的二氧化鈦(TiO2) 的分子層成膜等。另外，也可以不用O3氣體，而是利用氧等離子體。當然也可以組合使用上述氣體而取得上述效果。本申請要求基於在2010年9月四日向日本專利廳提交的日本特許出願 2010-219197號的優先權，並在此引用其全部內容。
權利要求
1.一種成膜裝置，其在容器內向基板按順序供給彼此反應的至少兩種反應氣體，層疊該兩種反應氣體的反應生成物的層而形成薄膜，其中，該成膜裝置包括旋轉臺，其能旋轉地設在上述容器內，用於載置基板；第一反應氣體供給部，其配置在上述容器內的第一區域內，沿與上述旋轉臺的旋轉方向交叉的方向延伸，用於向上述旋轉臺供給第一反應氣體；第二反應氣體供給部，其配置在沿上述旋轉臺的上述旋轉方向與上述第一區域分開的第二區域內，沿與上述旋轉方向交叉的方向延伸，用於向上述旋轉臺供給第二反應氣體； 第一排氣口，其與上述第一區域相連通地設置； 第二排氣口，其與上述第二區域相連通地設置；分離氣體供給部，其配置在上述第一區域與上述第二區域之間，供給用於將上述第一反應氣體和上述第二反應氣體分離的分離氣體；凸狀部，其具有頂面，在上述分離氣體供給部的兩側在該頂面與上述旋轉臺之間形成供上述分離氣體流動的空間，該凸狀部用於形成比上述第一區域和上述第二區域中的壓力高地維持上述空間內的壓力而能分離上述第一區域和上述第二區域的包括該頂面在內的分離區域；塊構件，在上述分離區域中，該塊構件設在上述旋轉臺與上述容器的內側面之間，該塊構件配置為在上述分離區域的上述旋轉方向的上遊側在上述旋轉臺與上述容器的內側面之間形成有空間。
2.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，上述頂面延伸至上述容器的內側面，上述塊構件安裝在上述頂面。
3.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，上述塊構件安裝在上述頂面，上述頂面延伸至該塊構件的側面。
4.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中， 上述塊構件載置在上述容器的底面。
5.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，該成膜裝置還具有被載置在上述旋轉臺的下方的板構件； 上述塊構件載置在上述板構件上。
6.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，上述第一排氣口在上述第一區域內配置在上述旋轉方向的下遊側。
7.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，上述第二排氣口在上述第二區域內配置在上述旋轉方向的下遊側。
8.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，上述第一反應氣體供給部配置在比上述第一排氣口靠上述旋轉方向的上遊側的位置；上述第二反應氣體供給部配置在比上述第二排氣口靠上述旋轉方向的上遊側的位置。
9.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中， 該成膜裝置還具有第二上述分離區域；沿上述旋轉方向按照第一反應氣體供給部、上述第一排氣口、上述分離區域、上述第二反應氣體供給部、上述第二排氣部和第二上述分離區域的順序配置這些部件和區域。
10. 一種成膜方法，該成膜方法在權利要求1所述的成膜裝置中對載置在旋轉臺上的基板進行成膜處理，其中，該成膜方法包括如下步驟 自上述分離氣體供給部供給分離氣體；自上述第一反應氣體供給部供給上述第一反應氣體，自上述第二反應氣體供給部供給上述第二反應氣體；使上述分離氣體經過這樣的空間而流動，該空間在上述分離區域的上述旋轉方向的上遊側形成在上述旋轉臺與上述容器的內側面之間。
全文摘要
本發明提供成膜裝置和成膜方法。成膜裝置包括載置基板的旋轉臺；第一反應氣體供給部，配置在容器內的第一區域，供給第一反應氣體；第二反應氣體供給部，配置在沿旋轉臺旋轉方向與第一區域分開的第二區域，供給第二反應氣體；與第一區域及第二區域相連通地設置的第一排氣口及第二排氣口；分離氣體供給部，配置在第一區域與第二區域之間，供給用於將第一反應氣體和第二反應氣體分離的分離氣體；凸狀部，形成用於在分離氣體供給部兩側較高地維持與旋轉臺之間的空間的壓力而能分離第一區域和第二區域的包括頂面在內的分離區域；塊構件，在分離區域配置在旋轉臺與容器內側面之間，在分離區域的旋轉方向上遊側在旋轉臺與容器內側面之間形成空間。
文檔編號C23C16/455GK102433547SQ20111030304
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月29日 優先權日2010年9月29日
發明者加藤壽, 竹內靖 申請人:東京毅力科創株式會社