專利名稱：成膜裝置、成膜方法、存儲介質及氣體供給裝置的制作方法
技術領域：
本申請對于2007年9月28日申請的特愿2007-255780號主張優先權，該特愿 2007-255780號的全部內容作為參照并在此援引。 本發明涉及通過對基板供給處理氣體，而在基板上形成該處理氣體的反應產物的 膜的技術。
背景技術：
作為半導體制造工藝中的成膜方法，已知如下工藝，即在真空氣氛下使作為基板 的半導體晶片(以下稱為"晶片")等的表面吸附第一處理氣體(原料氣體)后，將供給的 氣體切換成第二處理氣體(氧化氣體)，利用兩氣體的反應形成一層或少數幾層的原子層、 分子層，通過進行數次該循環，將這些層層疊，來進行向基板上的成膜。該工藝例如被稱為 ALD(Atomic Layer D印osition) 、MLD(Molecular Layer D印osition)等，是可以根據循環 次數對膜厚進行高精度地控制，而且膜質的面內均一性也良好，可以應對半導體器件的薄 膜化的有效方法。 為了實施該方法，例如在特開2004-6733號公報(參照第0056段和圖8)中記載 了通過從處理容器(真空容器)的左側面向右側面(或從右側面向左側面)交替流通兩種 處理氣體，從而在處理容器內載置的基板表面上進行成膜的成膜裝置。在采用如此地使處 理氣體從基板的一側到另一側流通的側流方式時，為了抑制膜厚、膜質在橫向上的不均，成 膜處理在例如20(TC左右比較低溫的溫度氣氛下進行。 另一方面，例如將氧化鋯(Zr02)等的高電介質材料成膜時，作為第一處理氣體 (原料氣體)，使用例如TEMAZ(四乙基甲基氨基鋯)氣體等，作為第二處理氣體(氧化氣體) 使用臭氧氣體等。這里，TEMAZ氣體這樣的原料氣體的分解溫度高，因此在例如28(TC左右 的高溫下進行成膜，但是若基于如此的高溫條件下則反應進行快，存在在一次循環中成膜 的膜厚增厚的趨勢。尤其是在采用側流方式時，氣體在基板表面的移動距離長，因而例如在 氣體的供給側膜厚增厚，而在排氣側膜厚變薄等，可能無法得到良好的膜厚的面內均一性。
此外，為了使生產能力提高，例如在縮短作為氧化氣體的臭氧氣體的供給時間的 情況下，隨著遠離臭氧氣體的供給源，臭氧氣體的氧化能力變弱(臭氧氣體被消耗)，因此 有可能會無法充分地將基板上吸附的高電介質材料充分地氧化，此時還存在例如在晶片內 制成的半導體器件間的漏電流的值不均的問題。 為了解決采用這種側流方式的問題，研究出了例如下面的方法，在通常的CVD裝 置中使用的氣體噴頭(參照特開2006-299294號公報中的第0021段 第0026段)，從基板 的中央部上方側供給處理氣體，將未反應的處理氣體和反應副產物從處理容器的底部排氣 的方法。當使用氣體噴頭時，由于供給的處理氣體從基板的中央向周邊流動，因此與側流方 式相比，氣體的移動距離短，對于成膜后的膜厚、膜質而言可以期待獲得高的面內均一性。
為了進一步提高按照器件的應用部位而需要的薄膜特性，對薄膜自身的材質及原 料氣體進行了選定、開發。本發明人針對例如作為適用于柵氧化膜的高電介質薄膜的材質，著眼于含有鍶(Sr)和鈦(Ti)的氧化物，作為其原料氣體研究了使用含有Sr化合物的原 料氣體、含有Ti化合物的原料氣體以及氧化氣體這三種氣體。為了實施上述工藝，如上所 述，使用氣體噴頭采用ALD形成薄膜，在這種情況下，有必要采用在氣體供給面上形成的多 個氣體供給孔中分配各種氣體并將上述三種氣體獨立地噴出的所謂后混合型(post mix type)的氣體噴頭。 另一方面，隨著對半導體器件的薄膜化、高集成化、高性能化的要求，對于膜厚和 膜質而言要求高的面內均一性，在使用三種氣體時，必須要研究怎樣才能確保高的面內均一性。 另外，在特開2005-723號公報(參照第0052段和圖4)中記載了將氣體噴頭的氣 體供給面分成由大小互為相同的正三角形構成的單元區劃，在構成該單元區劃的各正三角 形的三個頂點設置氣體供給孔的氣體供給系統，但是對上述問題沒有任何記載。

發明內容
本發明基于上述情況而完成，其目的在于，在從與基板相對的氣體供給面將三種
處理氣體供給到基板而進行成膜處理時，提供對于膜厚和膜質而言能夠得到高的面內均一 性的成膜裝置、成膜方法及存儲有該方法的存儲介質及氣體供給裝置。 本發明是一種成膜裝置，具備處理容器，配置在上述處理容器內且用于載置基板 的載置臺，以及與上述載置臺相面對地配置且具有設有供給第一處理氣體的第一氣體供給 孔、供給第二處理氣體的第二氣體供給孔和供給第三處理氣體的第三氣體供給孔的氣體供 給面的氣體噴頭， 上述氣體供給面被分割成由互為相同大小的正三角形構成單元區劃，在構成該單 元區劃的各正三角形的三個頂點分別設有上述第一氣體供給孔、上述第二氣體供給孔和上 述第三氣體供給孔， 上述第一處理氣體、上述第二處理氣體和上述第三處理氣體各自互不相同，使第 一處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，從而在上述基板的表面形成薄膜。
本發明的成膜裝置，優選， 自上述第一氣體供給孔供給的第一處理氣體含有鍶化合物，
自上述第二氣體供給孔供給的第二處理氣體含有鈦化合物， 自上述第三氣體供給孔供給的第三處理氣體是與鍶化合物和鈦化合物發生反應 的氧化氣體， 在上述基板的表面上形成的薄膜是鈦酸鍶。 本發明的成膜裝置，優選上述氧化氣體是臭氧氣體或水蒸氣。 —種成膜方法，具備 在處理容器內配置的載置臺上載置基板的載置工序， 自氣體噴頭供給氣體的氣體供給工序，上述氣體噴頭與上述載置臺相對地配置且
被分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃，在構成該單元區劃的各正三角形的
三個頂點分別設有第一氣體供給孔、第二氣體供給孔和第三氣體供給孔， 上述氣體供給工序具有供給第一處理氣體的第一處理氣體供給工序、供給第二處
理氣體的第二處理氣體供給工序、以及供給第三處理氣體的第三處理氣體供給工序，
上述第一處理氣體、上述第二處理氣體和上述第三處理氣體各自互不相同，使第 一處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在上述基板的表面形成薄膜。
本發明的成膜方法，優選， 在上述第一氣體供給工序中供給的第一處理氣體含有鍶化合物， 在上述第二氣體供給工序中供給的第二處理氣體含有鈦化合物， 在上述第三氣體供給工序中供給的第三處理氣體是與鍶化合物和鈦化合物發生
反應的氧化氣體， 在上述基板的表面上形成由鈦酸鍶構成的薄膜。 本發明的成膜方法，優選上述氧化氣體是臭氧氣體或水蒸氣。 本發明的存儲介質，是在成膜裝置中收納用于實行成膜方法的計算機程序的存儲 介質， 上述成膜方法具有 在處理容器內配置的載置臺上載置基板的載置工序， 自氣體噴頭供給氣體的氣體供給工序，上述氣體噴頭與上述載置臺相對地配置且 被分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃，在構成該單元區劃的各正三角形的 三個頂點分別設有第一氣體供給孔、第二氣體供給孔和第三氣體供給孔；
上述氣體供給工序具有供給第一處理氣體的第一處理氣體供給工序、供給第二處 理氣體的第二處理氣體供給工序、以及供給第三處理氣體的第三處理氣體供給工序，
上述第一處理氣體、上述第二處理氣體和上述第三處理氣體各自互不相同，使第 一處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在上述基板的表面形成薄膜。
本發明的氣體供給裝置，具備
用于導入第一處理氣體的第一導入口，
用于導入第二處理氣體的第二導入口，
用于導入第三處理氣體的第三導入口， 用于將由上述第一導入口導入的上述第一處理氣體供給到基板的第 孔， 用于將由上述第二導入口導入的上述第二處理氣體供給到基板的第 孔， 用于將由上述第三導入口導入的上述第三處理氣體供給到基板的第 孔，以及 以如下方式構成的氣體流路結構部自上述第一導入口導入的上述第一處理氣 體、自上述第二導入口導入的上述第二處理氣體和自上述第三導入口導入的上述第三處理 氣體分別從上述第一氣體供給孔、第二氣體供給孔和第三氣體供給孔獨立地噴出；
上述第一氣體供給孔、第二氣體供給孔和第三氣體供給孔設置在氣體供給面上，
上述氣體供給面被分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃，在構成該 單元區劃的各正三角形的三個頂點分別設有上述第一氣體供給孔、上述第二氣體供給孔和 上述第三氣體供給孔， 上述第一處理氣體、上述第二處理氣體和上述第三處理氣體各自互不相同，使第 一處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在上述基板的表面形成薄膜。
一氣體供給 二氣體供給 三氣體供給
本發明如下將氣體供給面分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃， 自構成該單元區劃的各正三角形的三個頂點分別供給第一處理氣體、第二處理氣體和第三 處理氣體。為此，即使取任意的單元區劃，由于存在噴出第一 第三處理氣體的三個氣體供 給孔且這3個氣體供給孔以相互等間隔排列，所以在將第一 第三處理氣體同時噴出而利 用CVD成膜時，或者利用這些氣體的供給時機不同的所謂ALD成膜時，對于膜厚和膜質而言 也能夠得到高的面內均一性。


圖1是實施方式的成膜裝置的縱截面圖。圖2是在上述成膜裝置中設置的氣體噴頭的分解立體圖。圖3是上述氣體噴頭的縱剖立體圖。圖4是上述氣體噴頭的縱剖面圖。圖5是氣體噴頭內的氣體導入路和氣體供給路部分的縱剖面圖。圖6是上述成膜裝置的氣體供給路徑圖。圖7是表示上述氣體噴頭中設置的氣體供給孔的排列的平面圖。圖8是氣體供給孔的轉印現象的說明圖。圖9是表示上述成膜裝置中的晶片的處理位置的說明圖。圖10是表示本實施方式和參考例中的氣體供給孔的排列的說明圖。圖11是表示上述排列的第二說明圖。圖12是上述成膜裝置的第一作用圖。圖13是利用上述成膜裝置進行成膜處理的氣體供給順序圖。圖14是上述成膜裝置的第二作用圖。圖15是上述成膜裝置的第三作用圖。圖16是上述成膜裝置的第四作用圖。圖17是上述成膜裝置的第五作用圖。
具體實施例方式
首先邊參照圖1邊對本發明的實施方式的成膜裝置1整體的結構進行說明。本實 施方式的成膜裝置1具備形成真空容器的處理容器2、在該處理容器2內配置且用于載置作 為基板的晶片W的載置臺3、與載置臺3相對的方式在處理容器2的上部設置且具有氣體 供給面40a的氣體噴頭4，上述氣體供給面40a設置有供給第一處理氣體的第一氣體供給 孔51b、供給第二處理氣體的第二氣體供給孔52b、和供給第三處理氣體的第三氣體供給孔 53b。 此外，第一處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體各自互不相同，以使這些第一 處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在晶片W的表面形成薄膜的方式構成。 例如，作為第一處理氣體可以使用含鍶(Sr)的原料氣體(以下稱為Sr原料氣體)，作為第 二處理氣體可以使用含鈦(Ti)的原料氣體(以下稱為Ti原料氣體)，作為第三處理氣體可 以使用作為氧化氣體的臭氧氣體。然后，使Sr原料氣體及Ti原料氣體、與臭氧氣體反應， 采用ALD工藝，可以在晶片W的表面形成作為高電介質材料的鈦酸鍶(SrTi03，以下簡稱為ST0)的薄膜。 載置臺3由相當于支撐晶片W的載置臺本體的臺31、覆蓋該臺31的臺蓋32構成， 臺31例如以氮化鋁、石英等作為材料，例如形成扁平的圓板狀。在臺31內部埋設了用于通 過對載置臺3的載置面進行加熱而將晶片W升溫到成膜溫度的臺加熱器33。該臺加熱器 33例如由片狀的電阻發熱體構成，通過由電源部68供給電力可以將載置臺3上載置的晶片 W以例如28(TC進行加熱。另外，在臺31內設有未圖示的靜電卡盤，由此可以靜電吸附載置 臺3上載置的晶片W并進行固定。 另一方面，與臺31 —起構成載置臺3的臺蓋32，通過覆蓋臺31的上面及側面，起 到防止反應產物、反應副產物之類的反應物向臺31的表面堆積的作用。臺蓋32例如作為 石英制自由裝卸的蓋部件(被稱為堆積防護物(d印o shield)等)而構成，在其上面中央 區域中形成直徑比晶片W略大的圓形凹部，可以對載置在該臺蓋32上的載置面上的晶片W 的位置進行確定。 載置臺3通過柱狀的支撐部件34來支撐例如臺31的下面側中央部，該支撐部件 34利用升降機構69而構成為可升降。并且通過使該支撐部件34升降，使載置臺3可以在 外部運輸機構之間進行晶片W轉移的轉移位置與進行晶片W的處理的處理位置之間，進行 例如最長是80mm左右升降。 如圖l所示，支撐部件34貫穿處理容器2的底面部，更詳細地說貫穿后述下側容 器22的底面部，與利用已說明的升降機構69而升降的升降板23連接，并且在該升降板23 和下側容器22之間利用波紋管24氣密結合。 而且載置臺3具有支撐晶片W的內面而使該晶片W從載置臺3的載置面升降的例 如3根升降栓35。這些升降栓35例如圖1所示，在使載置臺3移動到晶片W的處理位置的 狀態下，各升降栓35的扁平的頭部在臺31的上面被卡止，其下端部自臺31的底面突出，且 以上下方向貫穿臺31的狀態來安裝。 在貫穿臺31的各升降栓35的下方側設有環狀的升降部件36，在使載置臺3下降 到晶片W的轉移位置的狀態下使升降部件36升降，通過上推或降低各升降栓35，可以將由 這些升降栓35支撐的晶片W從載置臺3的載置面升降。 這里，在臺蓋32的上面側的上述的升降栓35貫穿的位置，設置有用于收納升降栓 35頭部的開口部。為此，如圖1所示，在使載置臺3移動到晶片W的處理位置為止的狀態 下，臺蓋32上面和各升降栓35的頭部上面幾乎在同一平面，從而在載置臺3的上面形成平 坦的晶片W載置面。進而，該臺蓋32的側壁部延伸到臺31的下方側，形成從側面包圍臺31 的下方區域的裙形部321，與臺31本體構成一體的側周面。 接著，對處理容器2的構成進行說明。本實施方式的處理容器2的結構為，在扁平 的碗型的下側容器22上堆積有形成為環狀的排氣管道21。其下側容器22例如由鋁等構 成，其底面設有貫穿孔221，使上述的臺31的支撐部件34貫通。此外，在該貫穿孔221的周 圍例如在四處設有凈化氣體供給路222，可以將由凈化氣體供給源66供給的氮氣等的凈化 氣體送入到下側容器22內。另外在圖1中，虛線所示的運送口 28利用外部的運送機構進 行晶片W的輸入輸出，由未圖示的閘式閥來開關。 排氣管道21例如由使鋁制四方狀的管道彎曲而形成的環狀體構成，該環狀體的 內徑和外徑與上述的下側容器22的側壁部223的內徑和外徑大致為同一尺寸。此外，該排氣管道21的靠近處理氣氛側的壁面稱為內壁面，將遠離處理氣氛側的壁面稱為外壁面，在 內壁面上端部間隔開地沿圓周方向排列多個在橫向延伸的狹縫狀的真空排氣口 211。在該 排氣管道21的外壁面的例如一處與排氣管29連接，例如利用與該排氣管29連接的真空泵 67，可以進行從各真空排氣口 211的真空排氣。此外如圖1所示，在排氣管道21上以覆蓋 自其上面側到外壁面以及下面側的外周部的方式設有隔熱部件212。 具有以上說明的構成的排氣管道21隔著隔熱部件212層疊在下側容器22上，以 相互隔熱的狀態成為一體而構成處理容器2。并且，在排氣管道21的內壁面上設置的多個 真空排氣口 211朝著在氣體噴頭4和載置臺3之間形成的含有處理氣氛10的空間開口 ，因 此可以利用這些真空排氣口 211進行處理氣氛10的真空排氣。 進而在處理容器2的內部，如圖1所示設有用于將作為與載置臺3協同運動地屬 于下側容器22內的空間的下部空間、與載置臺3上部的上部空間劃分開的內嵌塊26。該內 嵌塊26例如是由鋁形成的環狀部件，并形成能夠裝滿下側容器22的側壁部223內壁面和 載置臺3的側周面之間的空間的尺寸。此外內嵌塊26的上面外周部，以從該外周部向外側 擴展的設有突起緣部262，內嵌塊26以其突起緣262卡止在下側容器22的側壁部223和排 氣管道21的內壁面側的下端部之間設置的中間環體252的方式被固定在處理容器2內。
進而，如圖l所示，從該內嵌塊26的上面到內周面的區域被石英制的塊體蓋261 覆蓋，從而能夠抑制反應物向表面堆積。并且，當載置臺3位于處理位置時，該塊體蓋261 例如隔著2mm的間隙包圍臺蓋32的側面(裙形部321的側面)，由此達到處理氣氛10的氣 體難以向下部空間擴散的狀態。 進而在排氣管道21的內壁面上形成的真空排氣口 211與處理氣氛IO之間的環狀 空間中，配設有截面形成為倒L字狀的環部件的導流板27，其通過減小該空間的流導而用 于實現從該處理氣氛10來看處理容器2的圓周方向的排氣均一化。 接著，對氣體噴頭4進行說明。圖2是氣體噴頭4的分解立體圖，圖3和圖4是在 圖2所示的點虛線的位置將噴頭4切開后的縱剖立體圖和縱剖面圖，圖3、圖4從中心位置 來看左右的切開方向不同。本實施方式的氣體噴頭4可以進行如下操作，從與載置臺3上 的晶片W的中央部相對的中央區域將三種處理氣體即Sr原料氣體、Ti原料氣體以及臭氧 氣體或者凈化氣體向處理氣氛IO噴出，另外，自包圍該中央區域的環狀邊緣區域噴出凈化 氣體。而且，在該氣體噴頭4的中央區域，以Sr原料氣體、Ti原料氣體以及臭氧氣體從各 自專用的氣體供給孔供給的所謂后混合型的氣體噴頭來構成。 首先，對所述中央區域的處理氣體的供給結構進行說明。如圖3、圖4所示，在氣 體噴頭4的上面設有用于分別導入Sr原料氣體、Ti原料氣體以及臭氧氣體的第一導入口 51a、第二導入口 52a和第三導入口 53a，也可以在這些導入口 51a 53a中供給不同于上述 各種處理氣體的凈化氣體。在氣體噴頭4的內部自上依次相互留有間隔地層疊扁平的第一 擴散空間421、第二擴散空間422和第三擴散空間431，這些擴散空間421 431形成為同 軸的圓形形狀，第三擴散空間431以其直徑大于第一擴散空間421和第二擴散空間422的 方式構成。 接著，對在氣體噴頭4上面的各導入口 51a 54a的配置進行說明。如圖2所示， 第一導入口 51a設置在氣體噴頭4的上面中央部的一處，以圖2所示的Y方向為前側時，第 二導入口 52a在包圍所述第一導入口 51a的前后左右四處設置。此外，第三導入口 53a在這些第二導入口 52a外側的4處設置，作為整體九個導入口 51a 53a在氣體噴頭4上面 的中央區域以十字來排列。此外，凈化氣體用的第四導入口 54a設置在該中央區域的外側， 在以上述第一導入口 51a為中心的對角線上的兩處。 第一導入口 51a借助第一氣體導入路511與第一擴散空間421連通。氣體噴頭4 如后所述，將板層疊為4段而構成，第一氣體導入路511垂直于這些板組的最上段的板41 而形成。 此外，第二導入口 52a借助第二氣體導入路521與第二擴散空間422連通，第三導 入口53a借助第三氣體導入路531與第三擴散空間431連通。第二氣體導入路521自上述 最上段的板41開始穿過第一擴散空間421而垂直地延伸，因此就第一擴散空間421而言， 其內部空間配置有形成第二氣體導入路521的小的筒狀部423。第三氣體導入路531，其平 面方向的位置在比第一擴散空間421、第二擴散空間422更靠外側的位置，自上述最上段的 板41延伸到第三擴散空間431。 此外，在第一擴散空間421的底面和氣體噴頭4下面的氣體供給面40a之間設有 多個上下兩端分別向所述底面和氣體供給面40a開口的垂直的第一氣體供給路512。這 些第一氣體供給路512通過第二擴散空間422和第三擴散空間431，因此在這些擴散空間 422、431中的第一氣體供給路512的通過部位分別配置有其內部空間形成該第一氣體供給 路512的小的筒狀部425、432。 此外，在第二擴散空間422的底面和氣體噴頭4下面的氣體供給面40a之間設有 多個上下兩端分別向這些底面和氣體供給面40a開口的垂直的第二氣體供給路522。這些 第二氣體供給路522通過第三擴散空間431，因此在該第三擴散空間431中的第二氣體供給 路522的通過部位配置有其內部空間形成該第二氣體供給路522的小的筒狀部433。
此外，在第三擴散空間431的底面和氣體噴頭4下面的氣體供給面40a之間設有 多個上下兩端分別向這些底面和氣體供給面40a開口的垂直的第三氣體供給路532。另外， 對于氣體流路的名稱，如此規定，將自導入口到擴散空間的氣體流路定為"氣體導入路"，將 從擴散空間到氣體噴頭4下面的流路定為"氣體供給路"。 由于氣體噴頭4的中央區域以上述方式構成，因此通過將Sr原料氣體、Ti原料氣 體及臭氧氣體分別導入第一導入口 51a、第二導入口 52a和第三導入口 53a，由此使這些氣 體通過相互獨立的流路從氣體噴頭4下面的氣體供給面40a向圖1所示的處理氣氛10的 中央區域10a供給。此外，還可以通過將向這些導入口 51a 53a供給的氣體切換成凈化 氣體，來向該中央區域10a供給凈化氣體。 接著，對氣體噴頭4的邊緣區域的處理氣體的供給結構進行說明。在氣體噴頭4 的上面的遠離上述中央區域的區域，如上所述在夾著該氣體噴頭4的中心而相對的位置設 有兩個第四導入口 54a。此外在所述邊緣區域中，在高于所述第一擴散空間421的位置形成 了環狀的第四擴散空間411，并形成了垂直延伸的第四氣體導入路541，以使得自兩個第四 導入口 54a分別向該第四擴散空間411導入氣體。進而在第四擴散空間411的下方側投影 區域，比第三擴散空間431低的位置形成有環狀的第五擴散空間441，并形成垂直延伸的兩 條第五氣體導入路542，以使氣體自第四擴散空間411向第五擴散空間441流動。
并且，上側的第四氣體導入路541和下側的第五氣體導入路542在氣體噴頭4的 圓周方向每90度地錯開而交替地配置。并且在第五擴散空間441的底面和氣體噴頭4下面的氣體供給面40b之間設有多個上下兩端分別向所述底面和氣體供給面40b開口的垂直 的第四氣體供給路543。 氣體噴頭4的邊緣區域以上述方式構成，因此通過將凈化氣體導入第四導入口 54a，在氣體噴頭4下面的氣體供給面40b，可以自作為上述的處理氣體供給部位的中央區 域10a外的邊緣區域10b供給凈化氣體。 這里，氣體噴頭4如圖2所示，將板層疊為4段而構成，將最上段作為第一段，第 1 3段分別由平面形狀為圓形的板41、42和43構成，第4段由位于上述中央區域的圓形 板45、包圍該板45且位于上述邊緣區域的環狀板44構成。 第l段的板41在上緣部具有凸緣部41a，該凸緣部41a如圖l所示，與環狀支撐 部件25的階差部上面密接，所述環狀支撐部件25在凸緣部41a與內嵌塊26之間設置且具 備與該凸緣部41a相合的階差。此外，該板41的凸緣部41a的下方側和自第2段以下的板 42、43和44的側周面以與上述支撐部件25和導流板27的內周面密合的狀態被固定在處理 容器2上。 此外，如圖3、圖4所示，在第1段的板41的下面形成環狀的溝，由該溝和第2段板 42的上面所劃分出的空間相當于上述環狀的第四擴散空間411。進而，上述第一氣體導入 路511和第四氣體導入路541在該第1段板41中形成。 第2段板42的中央區域中的上下兩面，如圖2 圖4所示，分別形成有平面形狀 為圓形的凹部，由上面側的凹部和第1段板41劃分出的空間相當于上述第一擴散空間421， 且下面側的凹部和第3段板43劃分出的空間相當于上述第二擴散空間422。
在第3段板43的中央區域的下面，如圖3、圖4所示，形成有平面形狀為圓形的凹 部，由該凹部和第4段的圓形板45的上面劃分出的空間相當于上述第三擴散空間431。
在第4段環狀板44的上面，如圖2 圖4所示，沿著該板44的圓周方向以環狀形 成了凹部，由該凹部和第3段的圓形板43的下面劃分出的空間相當于上述第五擴散空間 441。另外，在圖2中，凹部的符號記為其所對應的擴散空間的符號。 上述的氣體導入路521、531、542和氣體供給路512、522，如圖3、圖4所示，分成在 第1 第4的板41、42、43、45和44中對應的多個板而形成。此外，如上所述，氣體導入路或 氣體供給路通入擴散空間的部分以筒狀部423、425、432、433來構成，因此這些筒狀部423、 425、432、433，以從形成擴散空間421、422、431的凹部的頂面向下方突出或者從凹部的底 面向上方突出而設置。 在擴散空間422、431中，具有多個筒狀部425、432、433，因而可以通過該部分進行 熱的傳遞，但在擴散空間421中筒狀部423很少，因此在上述筒狀部423以外的位置，從凹 部的底面直到上側的板設有向上方突出的柱部424，以使在上下的板41、42之間容易傳熱。
筒狀部423、425、432、433和柱部424的上端面或下端面，與凹部以外的板42、43 的面處于同一平面(相同高度)，因此筒狀部423、425、432、433的上端面或下端面與相對的 板41、43、45的面密接，可以抑制在筒狀部423、425、432、433內流動的氣體向擴散空間421、 422、432泄漏。在以上內容中，各板41 45內上述的氣體擴散空間421、422、431、411、441、 氣體導入路511、521、531、541、542、氣體供給路512、522、532、543構成了用于將第一 第 三處理氣體(Sr原料氣體、Ti原料氣體以及臭氧氣體)獨立地供給到處理氣氛的氣體流路 結構部。
此外，上述氣體導入路511、521、541、542在向氣體擴散空間421、422、411、441開 口的部分形成有擴大的擴徑部。詳細而言，圖5(a)中例如以第一氣體導入路511為代表所 示那樣，第一氣體導入路511及其開口部511a例如形成為圓管狀，開口部511a的斷路面積 A2(= Jir/，r2是該斷路的半徑)是第一氣體導入路511的斷路面積Aj二 巧2，巧是該 斷路的半徑)的約2倍，而且以如下方式構成，S卩，將第一氣體導入路511的終端部和開口 部511a的終端部假想地連接的面(圖5(a)中以虛線表示)、與開口部511a的側周面所成 的角度為30° 。通過這樣設置擴徑部，可以利用氣體導入路511、521、541、542使氣體容易 地在氣體擴散空間421、422、411、441內擴散。 此外，在第四段的圓形板45中形成的氣體供給路512、522、532，如圖5(b)所示， 向氣體供給面40a開口的下側部分的口徑小于其上側部分。示出尺寸的一例時，上側部分 的口徑為"L1 = 2mm"，下側部分的口徑為"L2 = lmm"，下側部分的長"H = 5mm"。如此通 過減小氣體供給路512、522、532的下側部分的口徑，可以增大這些供給路512、522、532的 佩克萊數(Pe)值，可以防止向處理氣氛10供給的處理氣體等流入擴散空間421、422、431。 在本實施方式中，例如以如下方式設定下側部分的口徑，在未進行處理氣體供給的期間會 自氣體供給路512、522、532流出少量的凈化氣體，而在該凈化氣體流過時的佩克萊數達到 "Pe > 20"。這里，Pe = Vs 'H/D， Vs是流過氣體供給路512、522、532的下側部分的凈化氣 體的流速，D是處理氣體相對于凈化氣體的擴散常數。 以上說明的氣體噴頭4的各板41 45中，穿設有如圖3、圖4中代表性地示出幾 個那樣，用于相互締結的螺栓孔81a 84a、81b 84b。使用這些螺栓孔81a 84a、81b 84b，例如圖2所示那樣，利用螺栓81將板41和板42締結，利用螺栓82將板43的中心和 板45的中心締結，利用螺栓83將板43與板42的下面側締結，最后利用螺栓84將板44與 板43的下面側締結，由此構成圖3、圖4所示的氣體噴頭4。另外，上述的螺栓81 84，為 了便于說明，將締結了氣體噴頭4的各部件41 45的螺栓的部分抽出而例示，實際上各部 件41 45由更多的螺栓而牢固地締結。此外，為了便于圖示，在圖3、圖4中，有省略了螺 栓孔81a 84a、81b 84b的記載。 如圖4所示，用于供給各種氣體的氣體供給線610 640與最上段的板41上面的 各導入口 51a 54a連接，第一導入口 51a與Sr原料氣體供給線610連接，第二導入口 52a 與Ti原料氣體供給線620連接，第三導入口 53a與臭氧氣體供給線630連接，而第四導入 口 54a與凈化氣體供給線640連接。進而，這些各氣體供給線610 640，如圖6的氣體供 給路徑圖所示，在上游側分別與各種供給源61 64連接。 詳細而言，Sr原料氣體供給線610與Sr原料氣體供給源61連接，該供給源61中 貯存有例如Sr(THD)2(雙(四甲基庚二酮酸)鍶)、Sr(MesCp)2(雙(五甲基環戊二烯)鍶) 等的液體Sr原料，該Sr原料被供給線擠出，經氣化器611而被氣化從而將Sr原料氣體供 給到Sr原料氣體供給線610。 Ti原料氣體供給線620與Ti原料供給源62連接，該供給源62中貯存有例如 Ti (OiPr) 2 (THD) 2 (雙(異丙氧基)雙(四甲基庚二酮酸)鈦)、Ti (OiPr)(四異丙氧基鈦) 等Ti原料，與Sr原料的情況同樣地，以經氣化器621氣化后的Ti原料氣體來供給。
此外，臭氧氣體供給線630與例如由周知的臭氧發生器等構成的臭氧氣體供給源 63連接，并且凈化氣體供給線640與由氬氣鋼瓶等構成的凈化氣體供給源64連接，可以將臭氧氣體和氬氣供給到各自的供給線630、640。此外，Sr原料氣體供給線610、Ti原料氣體 供給線620、臭氧氣體供給線630在各自路徑的中途分支，而與凈化氣體供給源64連接，可 以供給凈化氣體來代替各個處理氣體。在各氣體供給線610 640和氣體供給源61 64 之間，嵌設由閥、流量計等組成的流量控制機器組65，根據來自后述的控制部7的指示，來 控制各種氣體的供給時機和供給量。另外各氣體供給線610 640都與圖2所示的11個 導入口 51a 54a連接，但在圖1、圖6等中有省略導入口 51a 54a的個數的記載。
返回到成膜裝置1的裝置結構的說明。在氣體噴頭4的上面、排氣管道21的外壁 面的下面側以及上面側等，如圖l所示設有片狀的電阻發熱體等構成的噴頭加熱器47、管 道加熱器213，利用由電源部68供給的電力對氣體噴頭4、排氣管道21整體進行加熱，從而 可以防止反應物附著在氣體噴頭4的氣體供給面40、排氣管道21內面。另外，為了便于圖 示，除了圖1以外省略了對圖中加熱器47、213的記載。除了上述之外，用于防止反應物附 著的加熱器例如也埋設在內嵌塊26內，但是為了便于說明而省略圖示。
以上說明的成膜裝置1，具有控制部7，其用于控制自上述的氣體供給源61 63 的氣體供給動作、利用臺31的升降動作、真空泵67的處理容器2內的排氣動作、利用各加 熱器47、213的加熱動作等。控制部7由例如具有未圖示的CPU和程序的計算機構成，該程 序由針對利用該成膜裝置1對晶片W進行成膜處理所必需的控制的步驟(命令)組組成， 例如自氣體供給源61 64的各種氣體供給的給斷時機、供給量調整所涉及的控制、對處理 容器2內真空度進行調節的控制、臺31的升降動作控制、各加熱器47、213的溫度控制等。 該程序收納于例如硬盤、光盤、磁盤、存儲器等存儲介質中，然后將其安裝在電腦上。
在具備以上說明的裝置構成的成膜裝置1中，使用Sr原料氣體、Ti原料氣體、臭 氧氣體這三種處理氣體來形成STO的薄膜，此時本實施方式的氣體噴頭4，以使得能夠確保 該STO膜的膜厚、膜質的面內均一性的方式來決定在氣體供給面40a上設置的各處理氣體 的供給孔的排列。以下，使用圖7 圖11對該排列的詳細情況進行說明。
圖7是從下面側來看圖2所示的第4段的圓形板45的平面圖，示出了在氣體噴頭 4的中央區域的氣體供給面40a配置各處理氣體的氣體供給孔51b 53b的狀態。為了便 于說明，圖7、圖10和圖11所示的各氣體供給孔51b 53b利用標記號而能夠加以識別，Sr 原料氣體供給用的Sr原料氣體供給孔51b標記為"②"，Ti原料氣體供給用的Ti原料氣體 供給孔52b標記為"〇"，臭氧氣體供給用的臭氧氣體供給孔53b標記為"參"，標記出氣體 供給面40a上的配置位置。 在本實施方式中，對于利用在氣體供給面40a上設置的多個氣體供給孔51b 53b 對相對的晶片W供給處理氣體而進行成膜的類型的氣體噴頭4而言，氣體供給孔51b 53b 彼此的間隔(以下稱為間距)、從載置臺3上載置的晶片W的表面到氣體噴頭4的氣體供給 面40a的距離(以下稱為間隙)會影響膜質、膜厚的面內均一性。 S卩，當將供給某種處理氣體的氣體供給孔50b彼此的間距設為"a"，將氣體供給面 40a和晶片W表面之間的間隙設為"h"時，如圖8 (a)模式地表示那樣，如果氣體供給孔50b 彼此的間距大，則由各氣體供給孔50b供給的處理氣體充分地擴散，在與相鄰的氣體供給 孔50b供給的處理氣體形成均一的處理氣體氣氛之前就到達晶片W。其結果是，在晶片W面 內形成了處理氣體的吸附量多的區域和少的區域，與氣體供給孔50b的排列圖案相匹配， 產生在靠近氣體供給孔50b的部分薄膜F的膜厚增厚的現象(以下稱為氣體供給孔50b的轉印)。此外，即使減小氣體供給孔50b的間距，在氣體供給面40a和晶片W的間隙小時，所 噴射的氣體的流速過快而產生在靠近氣體供給孔50b的部分薄膜F的膜厚變薄的現象，如 圖8(b)所示，產生氣體供給孔50b的轉印。 這樣，就氣體供給孔50b的轉印而言，間距"a"的值越大(與"a"的值成正比例)， 另外，間隙"h"的值不論過大還是過小均容易產生，因此為了獲得沒有轉印的均一膜厚的薄 膜F，例如圖8(c)所示，優選減小間距"a"，并在間隙"h "為最適大小的條件的基礎上進行 成膜。另外，在圖8(a) 圖8(c)的各圖中，為了便于說明，僅示出了依上述論述而著眼的 供給特定種類的處理氣體的氣體供給孔50b，省略了對其他種類的氣體供給孔的記載。
對于實際的成膜裝置1而言，如圖1中說明那樣，處理容器2的內部利用真空泵67 而時常排氣，在氣體供給面40a和晶片W之間因排氣而形成處理氣體的流動，因此自氣體供 給孔50b供給的處理氣體，顯示出比圖8(a) 圖8(c)模式地示出的更為復雜的動作。然 而，氣體供給孔50b對薄膜F的轉印程度，由于上述的機制，而對氣體供給孔50b彼此的間 距、氣體供給面40a與晶片W的間隙有很大影響。 這里，在本實施方式的成膜裝置1中，如已經由圖1所說明那樣，可以自晶片W的 轉移位置到晶片W的處理位置使載置臺3升降，可以將處理位置在上下方向自由地變更，從 例如圖9(a)所示那樣間隙增大到最大"h = 40mm"到如圖9(b)所示那樣最小減小到"h = 8mm"的情形。該處理位置可根據例如指定了成膜條件的調理法，并通過選擇預先存儲的最 佳處理位置等方法來決定，但從控制各原料氣體的使用量的觀點出發，強烈要求在間隙盡 可能短的位置進行成膜處理。因此，對于氣體噴頭4而言，有必要將各氣體供給孔51b 53b以即使在間隙"h"最小的位置進行處理時轉印也受到抑制的間距排列在氣體供給面 40a上。 從這 種觀點出發，本實施方式的氣體噴頭4的氣體供給面40a，如圖7和圖10(a) 所示，被分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃401。而且，構成單元區劃401 的各正三角形的三個頂點，分別設有第一氣體供給孔51b、第二氣體供給孔52b和第三氣體 供給孔53b。 g卩，圖10(a)中的排列法如下，在三角形ABC的頂點A例如分配臭氧氣體供給孔 53b，在頂點B例如分配Sr原料氣體供給孔51b，在頂點C例如分配Ti原料氣體供給孔52b。 之后，如果畫出與三角形ABC的邊BC線對稱的三角形BCD，則在頂點D分配與其線對稱的頂 點A的臭氧氣體供給孔53b。同樣地也對三角形ABC的各邊AB、 AC進行，在頂點E分配Ti 原料氣體供給孔52b，在頂點F分配Sr原料氣體供給孔51b。以下將其重復，在氣體噴頭4 的氣體供給面40a形成各處理氣體的氣體供給孔。由此，在單元區劃401內3種氣孔必然 各存在一個，換言之，3種氣孔的分布密度相等。進而，各個氣體種類的相鄰氣孔的距離也相 等(如后述，3種氣孔均為/" 31)，所有的氣體種類被均一地噴出到處理氣氛10中。
這里，如圖5(b)所示，例如各氣體供給路512、522、532的上側部分的口徑為"L1 =2mm"時，從工作精度、相鄰的氣體供給路512、522、532間所必需的壁的厚度等觀點出發， 相鄰的各氣體供給路512、522、532彼此的距離例如以約7mm為加工限度。此時，如圖10(a) 所示，單元區劃401的一邊的長度"l"為7mm，因此例如臭氧氣體供給孔53b彼此的間距"a =((W3)1"約為12mm，可以說其他氣體供給孔51b、52b也是一樣。 對于這種排列法，試著研究例如圖10(b)的參考例所示的排列法。在該排列法中，例如將氣體供給面40a以格子狀分成由互為相同大小的正方形構成的單元區劃402，通過各格子點上的行方向(橫方向)將氣體供給孔51b 53b例如以"51b — 52b — 53b"的順序分配由此構成各行，并且在第1行和第2行之間，分別為相同種類的氣體供給孔51b 53b的位置各一列而向右側錯開地配置它們的行，后面第n行和第(n+1)行之間也為同樣的關系地配置各行。 這里與圖10(a)中示出的本實施方式的排列同樣地，當將該排列法中的單元區劃402的長度設為"l = 7mm"時，例如臭氧氣體供給孔53b彼此的間距存在2種，一種間距是"a1= ((2)l"，約為9.9mm，比圖10(a)中示出的本實施方式的排列間距還小，而另一種的間距是"32 = 5) l"，約為15. 7mm，比實施方式的排列間距還大。 如以上說明的排列法，在使用具有混合存在小的間距"a/，和大的間距"a/，的氣體供給面40a的氣體噴頭來進行成膜時，針對氣體供給孔51b 53b對所成的膜的轉印程度，也混合存在轉印程度大的區域和小的區域。但是，通常膜厚的均一性使用膜厚的平均值和實際膜厚的差的最大值來評價。為此，膜整體的膜厚均一性評價在轉印程度大的區域中進行，因此與采用圖10(a)所示的排列法的情況相比較，膜整體的膜厚均一性變差。
此外，從所謂膜質的觀點出發，當將圖10(a)、圖10(b)的排列法進行比較時，例如ST0是鍶、鈦、氧的各原子以1 : 1 : 3的比例化合而成的化合物，如此比例的調整例如通過來自各原料供給源61 63的供給氣體的濃度等來進行調整。這里為了研究對于氣體向圖10(a)所示的實施方式中的排列法的晶片W吸附的影響，如圖ll(a)所示，對包圍某Sr原料氣體供給孔51b的六個單元區劃401嘗試著進行研究。此時，從該Sr原料氣體供給孔51b正下方的某區域的晶片W來看，由Ti原料氣體供給孔52b、臭氧氣體供給孔53b供給的處理氣體均由僅離開中心的Sr原料氣體供給孔51b相等距離"l"的氣體供給孔52b、53b供給，因此到達該晶片W區域的時間、進行吸附的時間等相等，認為該晶片W區域的氣體吸附濃度也變得均一。 對此，如圖ll(b)所示，如果對包圍某Sr原料氣體供給孔51b的四個單元區劃402進行同樣的研究，則例如在中心的Sr原料氣體供給孔51b的左方和下方的兩個臭氧氣體供給孔53b僅與其離開距離"1"，而該Sr原料氣體供給孔51b右上方的臭氧氣體供給孔53b的距離僅為"(f 2)1"，自該Sr原料氣體供給孔51b的距離不同。為此在Sr原料氣體供給孔51b正下方的晶片W區域中，該區域的右上方和左下方，由這些供給孔53b供給的氣體所到達的時間、進行吸附的時間等不同，例如，可能會產生在右上方區域吸附濃度低，在左下方區域吸附濃度增高的所謂氣體吸附濃度的偏差。另一方面，對包圍中心的Sr原料氣體供給孔51b的3個Ti原料氣體供給孔52b而言，成為使上述的臭氧氣體供給孔53b的排列狀態旋轉180°的狀態，因此例如得到在左下方區域吸附濃度低，在右上方區域吸附濃度增高的所謂氣體吸附濃度的偏差。 由于這種排列狀態的偏差，在3種氣體中的任意氣體的吸附量多或少時，鍶、鈦、氧的各原子就無法以l : 1 : 3的比例化合，例如有在ST0膜中混合存在氧化鍶(SrO)、氧化鈦(Ti02)的可能性，可能無法得到均質的膜質的STO膜。 根據以上說明的圖10(a)的氣孔的排列法，例如在正四角形的各頂點分配4種不同的氣體種類，之后若在四角形的各邊線對稱畫出四角形各氣體種類的氣孔進行分配，則4種氣孔的分布密度相等，可以制成各氣體種類的相鄰氣孔的距離也相等的噴頭，進而，可以應用正多角形(正五角形、正六角形等)。此外，認為圖10(a)中所示的排列法，與例如圖10(b)中作為參考例示出的排列法比較，對于膜厚和膜質而言可以得到高的面內均一性，對于本實施方式中的氣體噴頭4而言，根據這種思考方法，采用3種氣體供給孔51b 53b的配置法。以下，對于采用這種氣體噴頭4的成膜裝置1的作用進行說明。
首先，如圖12所示，打開運送口 28，使外部的運送機構由運送口 28進入，而將晶片W搬入處理容器2內。接著，介由升降栓35，將晶片W載置于位于轉移位置的載置臺3上，利用未圖示的靜電卡盤來吸附該晶片W(載置工序)。此時，排氣管道21、內嵌塊26的表面被各加熱器213、47等加熱到例如分別為230°C ，而氣體噴頭4的氣體供給面40被加熱到例如25(TC。接著，關閉運送口 28，當處理容器2內為氣密的狀態后，利用真空泵67介由排氣管道21而使處理容器2內處于吸凈的狀態。 此時，如上所述，內嵌塊26被固定在比晶片W的轉移位置更高的位置，因此如圖12所示，在使載置臺3下降到晶片W的轉移位置的狀態下，下側容器22內的空間處于與處理氣氛IO連通的狀態(未被區分開)。為此，對于上述真空排氣而言，包括下側容器22內的處理容器2整體被真空排氣。 處理容器2內被真空排氣到規定的壓力，然后將處于繼續真空排氣狀態的載置有晶片W的載置臺3上升到根據調理法而選擇的處理位置，例如"h = 8mm"的位置。在此，如果使載置臺3上升到處理位置，則如圖9 (a)、圖9 (b)所示，達到自臺蓋32的側周面、或者自該側周面延伸的裙部321被內嵌決26包圍的狀態，載置臺3上方的處理氣氛10和下側容器22內的空間，成為被載置臺3和內嵌塊26所遮斷而被相互劃分開的狀態。
如此，處理氣氛10和下側容器22內的空間被劃分開后，開始由凈化氣體供給路222向下側容器22內導入凈化氣體。而且，利用臺加熱器33將晶片W的溫度加熱到例如28(TC后，開始ST0成膜處理。另外，在圖9(a)、圖9(b)和圖12中，為了便于圖示，省略了臺加熱器33的記載。此外，在以下的作用說明中，以晶片W的處理位置已處于圖9(b)所示的位置(h = 8mm)的情況為例進行說明。 利用ALD工藝進行的STO成膜處理(氣體供給工序)，根據圖13(a) 圖13(d)所示的供給順序來實行。圖13(a) 圖13(c)的各圖所示的空白柱，示出來自各氣體供給線610 630的處理氣體(Sr原料氣體、Ti原料氣體、臭氧氣體)的供給量，圖13(a) 圖13(d)全面涂上斜線陰影的柱示出了來自各氣體供給線610 640的凈化氣體的供給量。此外，圖14 圖17模式地示出了以這些順序實行過程中的氣體噴頭4內和處理氣氛10的各氣體的流動。 根據氣體供給順序，如圖13 (a)所示，首先進行Sr原料氣體的供給(Sr原料氣體供給工序)。此時，在氣體噴頭4內Sr原料氣體如圖14所示，通過第一氣體導入路511而擴散到第一擴散空間421內，通過在第一擴散空間421底面設置的多個第一氣體供給路512，自氣體供給面40a的各Sr原料氣體供給孔51b (參考圖7)供給到處理氣氛10的中央區域10a。 如此，Sr原料氣體被從氣體噴頭4的中央區域側的氣體供給面40a供給到處理氣氛10內，到達載置臺3上的晶片W的中央部。此時，如圖1所示，在處理氣氛10的周圍以在排氣管道21設置的真空排氣口 211包圍該處理氣氛10的方式配置，因此到達晶片W中央部的原料氣體朝著這些真空排氣口 211自晶片W的中央部向邊緣部流動。這樣，通過使原料氣體自晶片W的中央部向邊緣部流動，可以縮短原料氣體的移動距離，能夠使各原料氣體的分子均一地吸附在晶片W的徑向。 此外，這時如圖13(b) (d)和圖14所示，為了防止原料氣體的逆流，少量的凈化氣體從第二氣體供給路522、第三氣體供給路532和第四氣體導入路541流出。另一方面，自圖1所示的下側容器22的凈化氣體供給路222供給的凈化氣體，通過載置臺3和內嵌塊26的間隙而進入到處理氣氛10內，由此抑制原料氣體向下側容器22內的空間流入，從而防止因反應物附著而形成附著物。凈化氣體自該載置臺3和內嵌塊26的間隙的供給是在氣體供給順序的實行中持續地進行。 這樣，經過規定時間，在晶片W上形成Sr原料氣體的吸附層后，停止各原料氣體的供給，如圖13(a) 圖13(d)所示，自Sr原料氣體供給線610和凈化氣體供給線640供給凈化氣體，對在處理氣氛10和氣體噴頭4內部殘留的Sr原料氣體進行凈化(Sr原料氣體凈化工序)。此時，在氣體噴頭4內，自Sr原料氣體供給線610供給的凈化氣體，如圖15所示，經過與上述的Sr原料氣體同樣的路徑被供給到處理氣氛10的中央區域10a。另一方面，由凈化氣體供給線640供給的凈化氣體，經由第四氣體導入路541 —第四擴散空間411 —第五氣體導入路542，到達環狀的第五擴散空間441，通過在其底面設置的多個第四氣體供給路543而供給到處理氣氛10的邊緣區域10b。 如此在處理容器2內的處理氣氛10中，在中央區域10a和邊緣區域10b雙方同時供給凈化氣體，因此例如與向這些區域中的僅任一方供給凈化氣體的情況相比，凈化氣體量增多，可以以短時間來結束原料氣體的凈化。另外，此時，如圖13(b) 、 (c)和圖15所示，自第二氣體供給路522和第三氣體供給路532也流出少量的凈化氣體。
在結束自處理氣氛10對Sr原料氣體的凈化后，如圖13(b)所示，進行Ti原料氣體的供給。Ti原料氣體，如圖16所示，經由第二氣體導入路521 —第二擴散空間422 —第三氣體供給路532利用氣體供給面40a的各Ti原料氣體供給孔52b (參照圖7)向處理氣氛10的中央區域10a供給(Ti原料氣體供給工序)。然后，與Sr原料氣體的情況同樣地，Ti原料氣體自晶片W中央部向周邊部流動，Ti原料氣體的分子均一地吸附在該晶片W的徑向上。此外，如圖13(a)、 (c)、 (d)和圖16所示，自第一氣體供給路512、第三氣體供給路532和第四氣體導入路541流出少量的凈化氣體，防止了原料氣體的逆流。
接著，如上述的圖15所示，利用凈化氣體對來自氣體噴頭4內和處理氣氛10的Ti原料氣體進行凈化(Ti原料氣體凈化工序)，但如圖13(b)、 (d)所示，主要進行自Ti原料氣體供給線620和凈化氣體供給線640的凈化氣體供給，而如圖13(a) 、 (c)所示，自Sr原料氣體供給線610、臭氧氣體供給線630以防止原料氣體分別向各個第一氣體供給路512、第三氣體供給路532逆流為目的而供給少量的凈化氣體這點不同于上述的Sr原料氣體凈化工序。 如此，在結束Sr原料氣體、Ti原料氣體的供給和各個凈化后，如圖13(c)所示，進行自臭氧氣體供給線630的臭氧氣體的供給(臭氧氣體供給工序)。此時臭氧氣體，如圖17所示，通過氣體噴頭4的第三氣體導入路531而擴散到第三擴散空間431內，通過在該第三擴散空間431的底面設置的多個第三氣體供給路532而自氣體供給面40a的各臭氧氣體供給孔53b(參考圖7)向處理氣氛10的中央區域10a供給。另外，此時如圖13(a) 、(b)、(d)所示，自Sr原料氣體供給線610、Ti原料氣體供給線620、凈化氣體供給線640供給少量的凈化，防止了臭氧氣體進入氣體噴頭4內。 其結果，在處理氣氛IO內到達晶片W表面的臭氧，利用來自臺加熱器32的熱能與已吸附在晶片W表面的原料氣體反應，從而形成STO的分子層。這樣，在供給規定時間的臭氧氣體后，停止臭氧氣體的供給，如圖13(c)、圖13(d)和圖15所示，自臭氧氣體供給線630、凈化氣體供給線640供給凈化氣體，凈化在處理氣氛10和氣體噴頭4內部中殘留的臭氧氣體(臭氧氣體凈化工序)。此外，此時也如圖13(a)、圖13(b)所示，自第一氣體供給路512、第二氣體供給路522流出少量的凈化氣體。 如圖13所示，如果將以上說明的6個工序作為一個循環時，以預先確定的次數、例如100次反復該循環而使STO的分子層多層化，完成具備規定膜厚的STO膜的成膜。如此，在Sr原料氣體供給工序 臭氧氣體凈化工序的各工序中，來自以本來的大流量流動的氣體流路以外的氣體流路也必定流動著小流量的凈化氣體。并且在結束成膜后，停止各種的氣體供給，使載置晶片W的載置臺3下降到運送口 28，在處理容器2內的壓力返回到真空排氣前的狀態之后，與搬入時相反路徑利用外部的運送機構將晶片W運出，結束了一系列的成膜動作。 本發明將氣體供給面40a分割成由互為相同大小的正三角形構成單元區劃401，自構成該單元區劃401的各正三角形的三個頂點分別供給Sr原料氣體(第一處理氣體)、Ti原料氣體(第二處理氣體)和臭氧氣體(第三處理氣體)。為此，即使取任意的單元區劃，都存有噴出第一 第三處理氣體的三個氣體供給孔51b 53b，并且這三個氣體供給孔51b 53b以相互等間隔地排列，因此在利用氣體的供給時機不同的所謂ALD進行成膜時，對于膜厚和膜質而言，可以得到高的面內均一性。 此外，如上所述，即使同時噴出第一 第三處理氣體的情況，也可以在均一化的狀態下使這些氣體吸附，因此本實施方式中的氣體供給孔51b 53b的排列不限于ALD工藝，還可以應用在同時將第一 第三處理氣體噴出、利用CVD成膜的類型的成膜裝置的氣體噴頭。 此外，對于上述的成膜裝置l而言以Sr原料氣體(第一處理氣體)和Ti原料氣體(第二處理氣體)為原料，使其與作為氧化氣體的臭氧氣體(第三處理氣體)反應從而形成STO薄膜的情況進行說明，但對于利用該成膜裝置1可以成膜的薄膜種類沒有限定。例如，可以采用水蒸氣作為氧化氣體來代替實施方式中所示的臭氧氣體，也可以適用于如下工藝利用作為第三處理氣體的氧化氣體而使含有鋇化合物的第一處理氣體與含有鈦化合物的第二處理氣體反應，來進行鈦酸鋇(BaTi03)膜的成膜。
權利要求
一種成膜裝置，其特征在于，具備處理容器，配置在所述處理容器內且用于載置基板的載置臺，以及與所述載置臺相對地配置且具有設有供給第一處理氣體的第一氣體供給孔、供給第二處理氣體的第二氣體供給孔和供給第三處理氣體的第三氣體供給孔的氣體供給面的氣體噴頭；所述氣體供給面被分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃，在構成該單元區劃的各正三角形的三個頂點分別設有所述第一氣體供給孔、所述第二氣體供給孔和所述第三氣體供給孔，所述第一處理氣體、所述第二處理氣體和所述第三處理氣體各自互不相同，使第一處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在所述基板的表面形成薄膜。
2. 根據權利要求l所述的成膜裝置，其特征在于， 自所述第一氣體供給孔供給的第一處理氣體含有鍶化合物， 自所述第二氣體供給孔供給的第二處理氣體含有鈦化合物，自所述第三氣體供給孔供給的第三處理氣體是與鍶化合物和鈦化合物發生反應的氧 化氣體，在所述基板的表面上形成的薄膜是鈦酸鍶。
3. 根據權利要求2所述的成膜裝置，其特征在于，所述氧化氣體是臭氧氣體或水蒸氣。
4. 一種成膜方法，其特征在于，具備 在處理容器內配置的載置臺上載置基板的載置工序，自氣體噴頭供給氣體的氣體供給工序，所述氣體噴頭與所述載置臺相對地配置且被分 割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃，在構成該單元區劃的各正三角形的三個 頂點分別設有第一氣體供給孔、第二氣體供給孔和第三氣體供給孔；所述氣體供給工序具有供給第一處理氣體的第一處理氣體供給工序、供給第二處理氣 體的第二處理氣體供給工序、以及供給第三處理氣體的第三處理氣體供給工序，所述第一處理氣體、所述第二處理氣體和所述第三處理氣體各自互不相同，使第一處 理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在所述基板的表面形成薄膜。
5. 根據權利要求4所述的成膜方法，其特征在于， 在所述第一氣體供給工序中供給的第一處理氣體含有鍶化合物， 在所述第二氣體供給工序中供給的第二處理氣體含有鈦化合物，在所述第三氣體供給工序中供給的第三處理氣體是與鍶化合物和鈦化合物發生反應 的氧化氣體，在所述基板的表面上形成由鈦酸鍶構成的薄膜。
6. 根據權利要求5所述的成膜方法，其特征在于，所述氧化氣體是臭氧氣體或水蒸氣。
7. —種存儲介質，其特征在于，是在成膜裝置中收納用于實行成膜方法的計算機程序 的存儲介質，所述成膜方法具有在處理容器內配置的載置臺上載置基板的載置工序，自氣體噴頭供給氣體的氣體供給工序，所述氣體噴頭與所述載置臺相對地配置且被分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃，在構成該單元區劃的各正三角形的三個 頂點分別設有第一氣體供給孔、第二氣體供給孔和第三氣體供給孔；所述氣體供給工序具有供給第一處理氣體的第一處理氣體供給工序、供給第二處理氣 體的第二處理氣體供給工序以及供給第三處理氣體的第三處理氣體供給工序，所述第一處理氣體、所述第二處理氣體和所述第三處理氣體各自互不相同，使第一處 理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在所述基板的表面形成薄膜。
8. —種氣體供給裝置，其特征在于，具備 用于導入第一處理氣體的第一導入口 ， 用于導入第二處理氣體的第二導入口 ， 用于導入第三處理氣體的第三導入口 ，用于將由所述第一導入口導入的所述第一處理氣體供給到基板的第一氣體供給孔， 用于將由所述第二導入口導入的所述第二處理氣體供給到基板的第二氣體供給孔， 用于將由所述第三導入口導入的所述第三處理氣體供給到基板的第三氣體供給孔，以及以如下方式構成的氣體流路結構部自所述第一導入口導入的所述第一處理氣體、自 所述第二導入口導入的所述第二處理氣體和自所述第三導入口導入的所述第三處理氣體 分別從所述第一氣體供給孔、第二氣體供給孔和第三氣體供給孔獨立地噴出；所述第一氣體供給孔、第二氣體供給孔和第三氣體供給孔設置在氣體供給面上， 所述氣體供給面被分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃，在構成該單元 區劃的各正三角形的三個頂點分別設有所述第一氣體供給孔、所述第二氣體供給孔和所述 第三氣體供給孔，所述第一處理氣體、所述第二處理氣體和所述第三處理氣體各自互不相同，使第一處 理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在所述基板的表面形成薄膜。
全文摘要
一種成膜裝置，具備處理容器(2)、配置在處理容器(2)內且用于載置基板W的載置臺(3)、與載置臺(3)相對地配置且供給第一處理氣體的第一氣體供給孔(51b)、供給第二處理氣體的第二氣體供給孔(52b)、以及供給第三處理氣體的第三氣體供給孔(53b)的氣體供給面(40a)的氣體噴頭(4)。氣體供給面(40a)被分割成由互為相同大小的正三角形構成的單元區劃(401)，在構成該單元區劃(401)的各正三角形的三個頂點分別設有所述第一氣體供給孔(51b)、所述第二氣體供給孔(52b)和所述第三氣體供給孔(53b)。第一處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體各自互不相同，使這些第一處理氣體、第二處理氣體和第三處理氣體相互反應，在基板W的表面形成薄膜。
文檔編號C23C16/455GK101755325SQ20088002512
公開日2010年6月23日 申請日期2008年9月11日 優先權日2007年9月28日
發明者津田榮之輔 申請人:東京毅力科創株式會社