專利名稱：成膜裝置和成膜方法
技術領域：
本發明涉及在真空氣氛中將多種反應氣體按順序供給到基板的表面上而形成薄膜的成膜裝置和成膜方法。
背景技術：
當在半導體晶圓等基板(以下稱作“晶圓”)的表面上形成例如二氧化硅(SiO2)膜等薄膜時，有時采用被稱作ALD (Atomic Layer Deposition,原子層沉積)、MLD (Molecular Layer D印osition，分子層沉積)等的成膜方法。作為實施該成膜方法的裝置，例如，如專利文獻1、2所述那樣公知有如下結構，S卩，沿真空容器的周向配置分別供給彼此發生反應的多種反應氣體的多個處理區域和在上述處理區域之間供給分離氣體(吹掃氣體)的分離區域，使例如基座繞鉛垂軸線旋轉，以使晶圓按順序通過被分離區域隔開的上述處理區域。在該種裝置中，為了防止反應氣體彼此在氣氛中相互混合，可以將分離氣體的流量設定為比反應氣體的供給量大的流量。但是，在以大流量供給分離氣體時，容易產生以下問題，因此需要使分離氣體的供給量盡可能少。即，根據真空度、基座的轉速等工藝條件的不同，例如有時分離氣體在基座的旋轉的帶動下進入到處理區域中，稀釋反應氣體。在該情況下，例如反應氣體與晶圓接觸的時間比設定的值短、晶圓所接觸的反應氣體的濃度比設定的值小，可能無法獲得期望的成膜率(成膜率降低)。另外，在供給大流量的分離氣體時，需要自真空容器內排出該大流量的分離氣體， 因此導致施加于真空泵的負荷較大。另一方面，當為了使真空泵的負荷盡量小而例如想要使真空泵具有較強的排氣能力時，需要昂貴的真空泵，因此裝置的成本增加。此外，當分離氣體的消耗量增加時，該分離氣體的成本也增加。因而，在該種結構的裝置中，越想提高成膜率、即越加快基座的轉速、或提高真空容器內的壓力(降低真空度)，分離氣體的供給量就越多，因此成膜率明顯下降、裝置的成本明顯上升。在上述專利文獻1、2中，并未研究上述問題。專利文獻1 日本特開2007-247066號公報專利文獻2 日本特開平4-187912號公報

發明內容
本發明是鑒于上述情況而做成的，其目的在于提供如下技術，S卩，在使載置有基板的工作臺相對于多個處理區域和配置在這些處理區域彼此之間的分離區域旋轉，層疊反應生成物的層而形成薄膜時，能夠確保分離區域對處理區域彼此的氣氛的分離功能，并且能夠抑制被供給到該分離區域內的分離氣體的消耗量。根據本發明的一技術方案，本發明的成膜裝置在真空氣氛中反復進行多次將多種反應氣體按順序供給到基板上的循環，形成薄膜，其特征在于，該成膜裝置包括
載置臺，其設在真空容器內，具有用于載置基板的基板載置區域；多個反應氣體供給部，其沿上述真空容器的周向彼此分開地設置，以將上述多種反應氣體分別供給到載置在上述基板載置區域內的基板上；分離區域，其設在各處理區域彼此之間，以將分別被供給上述反應氣體的處理區域彼此的氣氛分離；分離氣體供給部，其以如下方式設在該分離區域內，即，向上述基板載置區域中的真空容器的中央側和真空容器的周緣側分別供給分離氣體，并且使上述周緣側的分離氣體的供給量大于上述中央側的分離氣體的供給量；頂面，在上述分離區域內在該頂面與上述載置臺之間形成狹窄的空間，以使分離氣體在上述中央側與上述周緣側之間的整個范圍內從該分離區域流向處理區域側；真空排氣機構，其用于對上述真空容器內進行真空排氣；旋轉機構，其用于使上述載置臺相對于上述多個反應氣體供給部和分離區域旋轉。上述分離氣體供給部具有氣體噴嘴，該氣體噴嘴以與基板載置區域相對的方式設置，且自上述周緣側延伸到上述中央側；該氣體噴嘴沿該氣體噴嘴的長度方向彼此隔有間隔地配置有多個氣體噴出孔，該氣體噴出孔用于向基板載置區域噴出分離氣體；為了使上述氣體噴出孔在上述周緣側的分離氣體的供給量大于在上述中央側的分離氣體的供給量，可以對上述氣體噴出孔之間的間隔尺寸、上述氣體噴出孔的開口直徑和上述氣體噴出孔的配置密度中的至少1個條件進行設定。根據本發明的另一技術方案，本發明的成膜方法是在真空氣氛中反復進行多次將多種反應氣體按順序供給到基板上的循環、形成薄膜的方法，其特征在于，該成膜方法包括如下工序將基板載置到載置臺的基板載置區域內，該載置臺設于真空容器內；對上述真空容器內進行真空排氣；然后，自沿上述真空容器的周向彼此分開地設置的多個反應氣體供給部，向上述基板載置區域分別供給上述多種反應氣體；自分離氣體供給部，向設在分別被供給上述反應氣體的處理區域彼此之間的分離區域，以上述基板載置區域中的真空容器的周緣側的供給量大于真空容器的中央側的供給量的方式供給分離氣體；經由在上述分離區域內形成在頂面與上述載置臺之間的狹窄的空間，在上述中央側與上述周緣側之間的整個范圍內自該分離區域向處理區域側噴出分離氣體，分離處理區域彼此的氣氛；使上述載置臺相對于上述多個反應氣體供給部和分離區域旋轉，使基板按順序位于被上述分離區域隔開的上述多個處理區域內。上述真空容器內的壓力為133Pa以上；在上述使基板按順序位于被上述分離區域隔開的上述多個處理區域內的工程中， 使上述載置臺相對于上述多個反應氣體供給部和分離區域旋轉的轉速可以為120rpm以上。
根據本發明的另一技術方案，本發明的存儲介質存儲有成膜裝置所使用的計算機程序，該成膜裝置在真空容器內反復進行多次將多種反應氣體按順序供給到基板上的循環，形成薄膜，該存儲介質的特征在于，上述計算機程序編有步驟，以實施上述成膜方法。此外，本發明的目的和優點，一部分記載在說明書中，一部分能夠根據說明書自然明了。本發明的目的和優點能夠利用權利要求中特別指出的技術特征及其組合而實現、達到。上述籠統的敘述和下述詳細的說明是作為例示而進行說明的，并不限定已寫入權利要求的本發明。


圖1是圖3的1-1’縱剖視圖，表示本發明的實施方式的成膜裝置的縱剖面。圖2是表示上述成膜裝置的內部的大概結構的立體圖。圖3是上述成膜裝置的橫剖俯視圖。圖4是示意性地表示將上述成膜裝置的內部沿旋轉臺的周向展開的縱剖視圖。圖5是將上述成膜裝置的內部的一部分放大表示的橫剖俯視圖。圖6是將上述成膜裝置的內部的一部分放大表示的縱剖視圖。圖7是示意性地放大表示上述成膜裝置的一部分的立體圖。圖8是將上述成膜裝置的內部放大表示的縱剖視圖。圖9是將上述成膜裝置的內部放大表示的縱剖視圖。圖10是示意性地表示上述成膜裝置中的氣體的氣流的橫剖俯視圖。圖11是示意性地表示被供給到上述成膜裝置的分離區域內的分離氣體的供給量的特性圖。圖12是表示上述成膜裝置的另一例的縱剖視圖。圖13是表示上述成膜裝置的另一例的縱剖視圖。圖14是表示上述成膜裝置的另一例的俯視圖。圖15是表示上述成膜裝置的另一例的俯視圖。
具體實施例方式下面，使用圖1 圖9說明本申請的實施例。另外，在以下的實施例中，下述附圖標記典型地表示下述部件。W、晶圓；1、真空容器；2、旋轉臺；4、凸狀部；D、分離區域；24、凹部；31、第一反應氣體噴嘴；32、第二反應氣體噴嘴；41、42、分離氣體噴嘴；33、噴出孔；P1、處理區域；P2、處理區域。首先，參照圖1 圖9說明作為本發明的實施方式的一例的成膜裝置。另外，在圖中，作為一例，例示了成膜裝置的主要部分為金屬制，但成膜裝置的主要部分的材質并不限定于此。該成膜裝置如圖1 (沿圖3中的1-1’線的剖視圖)所示，包括扁平的真空容器1， 其俯視形狀為大致圓形；旋轉臺2，其設在該真空容器1內，是在該真空容器1的中心具有旋轉中心的載置臺。真空容器1的頂板11能夠安裝在容器主體12上或自容器主體12卸下。通過對真空容器1內減壓，而使頂板11隔著呈環狀地設于容器主體12的上表面的周緣部的密封構件、例如0型密封圈13，被拉向容器主體12側，維持氣密狀態，當頂板11自容器主體12分離時，利用未圖示的驅動機構向上方抬起頂板11。旋轉臺2在中心部固定于圓筒形狀的芯部21，該芯部21固定于沿鉛垂方向延伸的旋轉軸22的上端。旋轉軸22貫穿真空容器1的底面部14，旋轉軸22的下端安裝于驅動部 23，該驅動部23是使該旋轉軸22繞鉛垂軸線旋轉、在本例中為順時針旋轉的旋轉機構。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的設在其上表面的凸緣部分氣密地安裝在真空容器1的底面部14的下表面上，維持殼體20的內部氣氛和外部氣氛之間的氣密狀態。如圖2和圖3所示，在旋轉臺2的表面部設有圓形的凹部M，該凹部M用于沿旋轉方向(周向)載置多片例如5片作為基板的半導體晶圓(以下稱作“晶圓”)W，俯視觀察時的旋轉臺2的旋轉中心與凹部M的位于該旋轉中心側的端部之間的距離例如為160mm， 旋轉臺2的外緣部與凹部M的位于該外緣部側的端部之間的距離例如為30mm。該晶圓W 的直徑尺寸例如為300mm。另外，在圖3中，為了方便圖示，只在1個凹部M中描畫了晶圓 I將凹部M的直徑設定為比晶圓W的直徑稍大例如4mm，且將凹部M的深度設定為與晶圓W的厚度相同的程度。因而，在使晶圓W落入到凹部M內時，晶圓W的表面與旋轉臺2的表面(不用來載置晶圓W的區域)一致。在凹部M的底面形成有通孔(未圖示)， 該通孔供用于支承晶圓W的背面而使該晶圓W升降的例如后述的3根升降銷貫穿。凹部M 用于定位晶圓W而防止晶圓W在伴隨旋轉臺2的旋轉而產生的離心力的作用下飛出去，是相當于本發明的基板載置區域的部位。如圖2和圖3所示，在與旋轉臺2上的凹部M的經過區域相對的各位置上，沿真空容器1的周向(旋轉臺2的旋轉方向)彼此隔有間隔地呈放射狀配置有分別由例如石英構成的第一反應氣體噴嘴31、第二反應氣體噴嘴32和兩個分離氣體噴嘴41、42。在本例中，從后述的輸送口 15看去，沿順時針方向(旋轉臺2的旋轉方向)按照第二反應氣體噴嘴32、 分離氣體噴嘴41、第一反應氣體噴嘴31和分離氣體噴嘴42的順序排列這些噴嘴，例如以自真空容器1的外周壁朝向旋轉臺2的旋轉中心與晶圓W相對地水平延伸的方式，分別安裝上述噴嘴31、32、41、42。作為各噴嘴31、32、41、42的基端部的氣體導入部31a.32a.41a, 42a貫穿真空容器1的外周壁。上述反應氣體噴嘴31構成第一反應氣體供給部，上述反應氣體噴嘴32構成第二反應氣體供給部，分離氣體噴嘴41、42分別構成分離氣體供給部。第一反應氣體噴嘴31經由流量調整閥等與含有Si (硅)的第一反應氣體、例如二異丙基氨基硅烷氣體(日語乂 π O 7 S 7 *，>力‘7 )或BTBAS (雙叔丁基氨基硅烷、SiH2 (NH-C (CH3) 3)2)氣體的氣體供給源(均未圖示)相連接。第二反應氣體噴嘴32 同樣經由流量調整閥等與第二反應氣體、例如O3(臭氧)氣體和O2(氧)氣體這兩者的混合氣體的氣體供給源(未圖示)相連接。上述第一反應氣體的流量及上述第二反應氣體的流量例如分別設定為IOsccm 1000sccm、lslm IOslm左右。作為上述第一反應氣體和第二反應氣體，除了上述列舉的氣體以外，也可以采用下表所示的氣體，形成該表的右側的欄中所示的薄膜，還可以組合使用上述反應氣體而形成上述薄膜的混合物、層疊體。此外，在采用O3氣體為第二反應氣體的情況下，也可以代替該O3氣體使用氧(0)等離子體或與03氣體一起使用氧(0)等離子體。表
權利要求
1.一種成膜裝置，其在真空氣氛中反復進行多次將多種反應氣體按順序供給到基板上的循環，形成薄膜，其特征在于，該成膜裝置包括載置臺，其設在真空容器內，具有用于載置基板的基板載置區域； 多個反應氣體供給部，其沿上述真空容器的周向彼此分開地設置，以將上述多種反應氣體分別供給到載置在上述基板載置區域內的基板上；分離區域，其設在各處理區域彼此之間，以將分別被供給上述反應氣體的處理區域彼此的氣氛分離；分離氣體供給部，其以如下方式設在該分離區域內，即，向上述基板載置區域中的真空容器的中央側和真空容器的周緣側分別供給分離氣體，并且使上述周緣側的分離氣體的供給量大于上述中央側的分離氣體的供給量；頂面，在上述分離區域內在該頂面與上述載置臺之間形成狹窄的空間，以使分離氣體在上述中央側與上述周緣側之間的整個范圍內從該分離區域流向處理區域側； 真空排氣機構，其用于對上述真空容器內進行真空排氣；旋轉機構，其用于使上述載置臺相對于上述多個反應氣體供給部和分離區域旋轉。
2.根據權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于，上述分離氣體供給部具有氣體噴嘴，該氣體噴嘴以與基板載置區域相對的方式設置， 且自上述周緣側延伸到上述中央側；該氣體噴嘴沿該氣體噴嘴的長度方向彼此隔有間隔地配置有多個氣體噴出孔，該氣體噴出孔用于向基板載置區域噴出分離氣體；為了使上述氣體噴出孔在上述周緣側的分離氣體的供給量大于在上述中央側的分離氣體的供給量，對上述氣體噴出孔之間的間隔尺寸、上述氣體噴出孔的開口直徑和上述氣體噴出孔的配置密度中的至少1個條件進行了設定。
3.一種成膜方法，該方法為在真空氣氛中反復進行多次將多種反應氣體按順序供給到基板上的循環、形成薄膜，其特征在于，該成膜方法包括如下工序將基板載置到載置臺的基板載置區域內，該載置臺設于真空容器內； 對上述真空容器內進行真空排氣；然后，自沿上述真空容器的周向彼此分開地設置的多個反應氣體供給部，向上述基板載置區域分別供給上述多種反應氣體；自分離氣體供給部，向設在分別被供給上述反應氣體的處理區域彼此之間的分離區域，以上述基板載置區域中的真空容器的周緣側的供給量大于真空容器的中央側的供給量的方式供給分離氣體；經由在上述分離區域內形成在頂面與上述載置臺之間的狹窄的空間，在上述中央側與上述周緣側之間的整個范圍內自該分離區域向處理區域側噴出分離氣體，分離處理區域彼此的氣氛；使上述載置臺相對于上述多個反應氣體供給部和分離區域旋轉，使基板按順序位于被上述分離區域隔開的上述多個處理區域內。
4.根據權利要求3所述的成膜方法，其特征在于，上述真空容器內的壓力為133Pa以上；在上述使基板按順序位于被上述分離區域隔開的上述多個處理區域內的工程中，使上述載置臺相對于上述多個反應氣體供給部和分離區域旋轉的轉速為120rpm以上。
全文摘要
本發明提供成膜裝置和成膜方法。在真空氣氛中反復進行多次將多種反應氣體按順序供給到基板上的循環，形成薄膜的成膜裝置包括載置臺，設在真空容器內，具有用于載置基板的基板載置區域；多個反應氣體供給部，沿真空容器的周向彼此分開地設置，將多種反應氣體分別供給到載置在基板載置區域內的基板上；分離區域，設在各處理區域之間，將處理區域彼此的氣氛分離；分離氣體供給部，設在該分離區域內，向基板載置區域中的真空容器的中央側和周緣側分別供給分離氣體且周緣側的分離氣體供給量比中央側多；頂面，在分離區域內在其與載置臺之間形成狹窄的空間，使分離氣體遍布中央側與周緣側之間地從該分離區域流向處理區域側；真空排氣機構；旋轉機構。
文檔編號C23C16/455GK102443782SQ201110306629
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月8日 優先權日2010年10月7日
發明者加藤壽, 竹內靖 申請人:東京毅力科創株式會社