專利名稱：成膜裝置和基板處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及按順序供給互相反應的處理氣體而在基板的表面層疊反應生成物的成膜裝置和基板處理裝置。
背景技術：
作為利用ALD (Atomic Layer Deposition)法在半導體晶圓等基板(以下稱作“晶圓”)上形成例如氧化硅膜(SiO2)等薄膜的裝置，例如日本國特開2010 - 239102號公報所述，公知結構有，在真空容器內配置有用于將多枚晶圓在周向上排列并使其公轉的旋轉臺。在該裝置中，能夠自與旋轉臺相對地設置的多個氣體供給部按順序向晶圓供給互相反應的處理氣體。 在該裝置中，為了將供給有處理氣體的區域彼此劃分開，向這些區域相互之間供給例如N2 (氮)氣體等來作為分離氣體。此時，若將分離氣體的供給量設定為大流量，裝置的運行成本(分離氣體的成本)會升高。另外，處理氣體也有可能被分離氣體稀釋。另一方面，若欲節流分離氣體的流量，則在處理氣氛中的處理氣體彼此有互相混合的危險。在美國專利公報7，153，542號、日本國專利3144664號公報及美國專利公報6，869，641號中記載有利用ALD法形成薄膜的裝置，但對于上述技術問題卻沒有記載。

發明內容
本發明即是鑒于這樣的情況而做成的，其目的在于提供在依次供給互相反應的處理氣體而在基板的表面層疊反應生成物的過程中，能夠在分別向供給有處理氣體的處理區域相互之間供給分離氣體來防止處理氣體彼此在處理氣氛中互相混合的同時，抑制分離氣體的供給流量的成膜裝置和基板處理裝置。更詳細地講，本發明的一形態的成膜裝置反復多次進行在真空容器內依次向基板供給多種處理氣體的循環而形成薄膜，其中，該成膜裝置包括旋轉臺，其設置在上述真空容器內，在旋轉臺上表面上，在周向上具有用于載置基板的基板載置區域，該旋轉臺使該基板載置區域公轉；多個處理氣體供給部，其用于向在該旋轉臺的周向上互相分隔開的處理區域分別供給互不相同的處理氣體；分離部，其配置有分離氣體噴嘴，并從上述旋轉臺的中央側延伸到外周側，用于向形成在各處理區域之間的分離區域供給分離氣體而使各處理區域的氣氛分離開；排氣口，其設置在上述旋轉臺的外緣側，用于對上述真空容器內的氣氛進行真空排氣;上述分離部包括第I頂面，其設置在比上述分離氣體噴嘴靠上述旋轉臺的旋轉方向下游側的位置，在第一頂面與上述旋轉臺的上表面之間從該旋轉臺的中央側到外周側地形成有狹窄的空間，用于阻止處理氣體進入到該狹窄的空間中；第2頂面，其設置在比上述分離氣體噴嘴靠上述旋轉臺的旋轉方向上游側的位置，從上述旋轉臺的中央側到外周側地形成為比上述第I頂面位置高；上述排氣口以與氣體滯留空間相連通的方式設置，該氣體滯留空間為上述第2頂面和上述旋轉臺之間的區域。另外，本發明的另一形態的基板處理裝置反復多次進行在真空容器內依次供給多種處理氣體的循環而對基板進行處理，其中，該基板處理裝置包括旋轉臺，其設置在上述真空容器內，在旋轉臺上表面上，在周向上具有用于載置基 板的基板載置區域，該旋轉臺使該基板載置區域公轉；多個處理氣體供給部，其用于向在該旋轉臺的周向上互相分隔開的處理區域分別供給互不相同的處理氣體；分離部，其配置有分離氣體噴嘴，并從上述旋轉臺的中央側延伸到外周側，用于向形成在各處理區域之間的分離區域供給分離氣體而使各處理區域的氣氛分離； 排氣口，其設置在上述旋轉臺的外緣側，用于對上述真空容器內的氣氛進行真空排氣;上述分離部包括第I頂面，其設置在比上述分離氣體噴嘴靠上述旋轉臺的旋轉方向下游側的位置，在其與上述旋轉臺的上表面之間從該旋轉臺的中央側到外周側形成有狹窄的空間，用于阻止處理氣體進入到該狹窄的空間中；第2頂面，其設置在比上述分離氣體噴嘴靠上述旋轉臺的旋轉方向上游側的位置，從上述旋轉臺的中央側到外周側形成為比上述第I頂面位置高；上述排氣口以與氣體滯留空間相連通的方式設置，該氣體滯留空間為上述第2頂面和上述旋轉臺之間的區域。


圖1是表示本發明的成膜裝置的一例子的縱剖視圖。圖2是上述成膜裝置的橫剖俯視圖。圖3是上述成膜裝置的橫剖俯視圖。圖4是示意地表示上述成膜裝置的局部的立體圖。圖5是表示上述成膜裝置的局部的縱剖視圖。圖6是表示上述成膜裝置的局部的縱剖視圖。圖7是表示上述成膜裝置的局部的縱剖視圖。圖8是表示上述成膜裝置的局部的分解立體圖。圖9是表示上述成膜裝置的作用的縱剖視圖。圖10是表示上述成膜裝置的作用的縱剖視圖。圖11是表示上述成膜裝置的作用的橫剖俯視圖。圖12是表示由上述成膜裝置得到的薄膜的特性的特性圖。圖13是表示上述成膜裝置的另一例子的局部放大立體圖。
具體實施例方式參照圖1 圖8說明本發明實施方式的基板處理裝置的一例子。如圖1及圖2所示，作為該基板處理裝置的一個方案的成膜裝置包括俯視形狀為大致圓形的真空容器1、設置在該真空容器I內且旋轉中心在該真空容器I的中心的旋轉臺2。于是，在該成膜裝置中，像之后詳細說明的那樣，將互相反應的多種例如兩種處理氣體按順序供給到晶圓W，利用ALD法形成薄膜，并且利用分離氣體將分別供給有這些處理氣體的區域彼此互相劃分開。此時，處理氣體在防止處理氣氛中彼此混合的同時，將分離氣體的供給流量抑制得較少。接著，對成膜裝置的各部進行詳細說明。真空容器I包括頂板11和容器主體12，頂板11相對于容器主體12可裝卸。為了抑制互不相同的處理氣體在真空容器I內的中心部區域C處彼此混合，在頂板11的上表面側的中央部連接有用于將N2 (氮)氣體作為分離氣體供給的分離氣體供給管51。圖1中的附圖標記13是在容器主體12的上表面的周緣部設置為環狀的密封構件例如0型密封圈。·在真空容器I內供給有上述分離氣體的區域的外側形成有自頂板11朝向下方地以環狀伸出的突出部5。旋轉臺2的中心部固定于大致圓筒形狀的芯部21，該旋轉臺2利用連接于該芯部21的下表面且沿鉛垂方向延伸的旋轉軸22繞鉛垂軸線、在該例子中是向順時針方向自如旋轉。圖1中的附圖標記23是用于使旋轉軸22繞鉛垂軸線旋轉的驅動部，附圖標記20是用于收納旋轉軸22和驅動部23的殼體。該殼體20的上表面側的凸緣部分氣密地安裝在真空容器I的底面部14的下表面。另外，在該殼體20上連接有用于向旋轉臺2的下方區域供給作為吹掃氣體的N2氣體的吹掃氣體供給管72。真空容器I的底面部14上的位于芯部21外周側的部分成為以從下方側接近旋轉臺2的方式形成為環狀的突出部12a。另外，在以下的說明中，存在將旋轉臺2的旋轉方向上游側和旋轉方向下游側分別簡稱作“上游偵『和“下游側”的情況。如圖2及圖3所示，在旋轉臺2的表面部中，沿著旋轉方向(周向)設置在多處例如5處用于載置直徑尺寸為例如300mm規格的晶圓W的圓形狀的凹部24作為基板載置區域。凹部24的直徑尺寸和深度尺寸被設定為，在使晶圓W落入(收納)到該凹部24中時，晶圓W的表面與旋轉臺2的表面(非載置晶圓W的區域)對齊。在凹部24的底面上形成有貫通孔(未圖示)，該貫通孔用于供將晶圓W從下方側頂起而使晶圓W升降的例如后述的3根升降銷貫通。如圖2及圖3所示，在分別與旋轉臺2中的凹部24通過的區域相對的位置上，在真空容器I的周向(旋轉臺2的旋轉方向)互相隔開間隔地以放射狀分別配置有例如由石英構成的4根噴嘴31、32、41、42。該各噴嘴31、32、41、42例如分別以自真空容器I的外周壁朝向中心部區域C地、與晶圓W相對地水平延伸的方式安裝。因而，該噴嘴31、32、41、42分別以從旋轉臺2的中央側延伸到外周側的方式配置。在該例子中，從后述的輸送口 15起來看，在順時針方向上依次排列有分離氣體噴嘴41、第I處理氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42以及第2處理氣體噴嘴32。另外，圖2表示沿圖5和圖6中的A — A線剖開真空容器I而成的橫剖平面，圖3表示沿圖5和圖6中的B — B線剖開真空容器I而成的橫剖平面。另夕卜，對于圖3中的各噴嘴31、32、41、42省略了各噴嘴的內部構造。
各噴嘴31、32、41、42通過流量調整閥分別連接于以下的各氣體供給源(未圖示)。即，第I處理氣體噴嘴31連接于含有Si (娃)的第I處理氣體、例如BTBAS (雙叔丁基氨基硅烷SiH2 (NH- C (CH3)3)2)氣體等的供給源。第2處理氣體噴嘴32連接于作為第2處理氣體的、例如O2氣體和0 3氣體的混合氣體(以下為了簡化記載而稱為“03氣體”)的供給源。分離氣體噴嘴41、42分別連接于作為分離氣體的N2 (氮)氣體的供給源。第I處理氣體噴嘴31和第2處理氣體噴嘴32分別形成第I處理氣體供給部和第2處理氣體供給部。另外，分離氣體噴嘴41、42分別形成分離氣體供給部。在氣體噴嘴31、32、41、42的下表面側，沿著旋轉臺2的半徑方向在多處例如等間隔地形成有氣體噴出孔33。以該噴嘴31、32、41、42的下端緣與旋轉臺2的上表面的隔開距離例如為Imm 5mm左右的方式配置該各噴嘴31、32、41、42。處理氣體噴嘴31的下方區域是用于使含Si氣體吸附于晶圓W的第I處理區域P1，第2處理氣體噴嘴32的下方區域是用于使吸附于晶圓W的含Si氣體與O3氣進行反應的第2處理區域P2。分離氣體噴嘴41、 42是用于分別形成將第I處理區域Pl和第2處理區域P2分隔開的分隔區域D的裝置。對于這兩個分離區域D，首先說明分離氣體噴嘴41 (比第2處理氣體噴嘴32靠下游側且比第I處理氣體噴嘴31靠上游側)處的分離區域D。如圖2所示，在分離氣體噴嘴41的旋轉臺2的旋轉方向上游側和下游側分別設有在旋轉臺的整個半徑方向上從真空容器I的頂板11朝向下方側突出的凸狀部4、凸狀部4，該凸狀部4、4以向旋轉臺的旋轉方向擴寬的方式形成而成為大致扇形狀。因而，分離氣體噴嘴41例如收納在槽部43內，該槽部43在凸狀部4、凸狀部4之間以向旋轉臺2的半徑方向延伸的方式形成(參照圖4 圖6)。凸狀部4、凸狀部4的位于旋轉臺2的旋轉中心側的部位連接于已說明的突出部5。在晶圓W的中心部所通過的位置，各個凸狀部4、4的沿旋轉臺旋轉方向上的寬度尺寸L例如為50mmo分離氣體噴嘴41的左右兩側的凸狀部4、凸狀部4中的、位于旋轉臺2的旋轉方向下游側的凸狀部4用于阻止該凸狀部4下游側的第I處理氣體噴嘴31的處理氣體蔓延到分離氣體噴嘴41側。因此，如圖5及圖6所示，為了在該凸狀部4的下端面與旋轉臺2的表面之間形成狹窄的空間SI，該凸狀部4的下端面接近旋轉臺2的表面地配置，形成第I頂面44。第I頂面44從旋轉臺2的中央側到外周側地形成。該第I頂面44與旋轉臺2之間的分隔距離h例如為0. 5mm IOmm,在該例子中約為4mm。如圖4所示,為了抑制氣體通過旋轉臺2的外緣部側，該凸狀部4的外緣部(位于旋轉臺2的外緣部與真空容器I的內壁面之間的部位)以蔓延到該旋轉臺2的外端面側的方式彎曲成L字形而形成彎曲部46。該彎曲部46與旋轉臺2之間、該彎曲部46與后述的邊環100之間的間隙尺寸被設定為與已說明的分隔距離h相同程度。在此，如圖5及圖6所示，在比第I頂面44靠旋轉臺的旋轉方向下游側的區域、SP配置有已說明的第I處理氣體噴嘴31的區域中，頂板11的下表面的位置高于該第I頂面44。因而，在從第I處理氣體噴嘴31看分離氣體噴嘴41側時，狹窄的空間SI形成在旋轉臺2的整個半徑方向上，并且，自該狹窄的空間SI朝向該第I處理氣體噴嘴31吹出分離氣體噴嘴41的分離氣體，因此，能夠阻止第I處理氣體蔓延到分離氣體噴嘴41偵U。接著，對分離氣體噴嘴41的左右兩側的凸狀部4、凸狀部4中的、位于旋轉臺2的旋轉方向上游側的凸狀部4進行說明。該凸狀部4用于阻止例如自第2處理氣體噴嘴32噴出的處理氣體進入到已說明的狹窄的空間SI中，為了使氣體滯留在該凸狀部4的下方，該凸狀部4形成比狹窄的空間SI寬的氣體滯留空間(空腔)S2。即，在該凸狀部4中，如圖3及圖5所示，收納有分離氣體噴嘴41的槽部43的頂面朝向上游側地向水平方向延伸，形成比第I頂面44位置高的第2頂面45。因而，氣體滯留空間S2從旋轉臺2的中央側到外周側(半徑方向)地形成，并且以向該旋轉臺2的旋轉方向擴寬的方式成為例如扇形狀。利用該第I頂面44、第2頂面45以及分離氣體噴嘴41構成分離部。另外，圖5表不在旋轉臺2的靠近中心部區域C的位置將真空容器I沿周向剖開而成的縱截面，圖6表示在比旋轉臺2的外緣部靠外側的位置將真空容器I沿周向剖開而成的縱截面。而且，為了抑制自第2處理氣體噴嘴32供給到真空容器I內的處理氣體進入到氣體滯留空間S2中，該第2頂面45的位于旋轉臺2的旋轉方向上游側的端部朝向旋轉臺2垂直延出而形成壁面部47。如圖3所示，該壁面部47從旋轉臺2的中央側到外周側地形成，具體地講是從旋轉臺2的中心部側的已說明的突出部5到與旋轉臺2的外緣部相對的位置地配置。該壁面部47與旋轉臺2之間的分隔距離被設定為與已說明的分隔距離h相同程度的尺寸。另外，為了將氣體滯留空間S2中的氣體排出到旋轉臺2的外周側，如圖3及圖6所示，凸狀部4的外周面(與真空容器I的內壁面相對的面)處使旋轉臺2的旋轉方向上游側的部位去掉大致矩形的部分而形成開口部48。而且，如作為半徑方向剖視圖的圖7所示，與分離氣體噴嘴41的下游側的凸狀部4相同，比該開口部48靠旋轉臺2的旋轉方向下游側的凸狀部4的外周側部位延伸到旋轉臺2的外緣部與真空容器I的內壁面之間而形成已說明的彎曲部46。另外，在圖3及圖6中，彎曲部46在圖不的關系上省略。另外，圖7表不從第2處理氣體噴嘴32側看凸狀部4的情形。而且，為了將自分離氣體噴嘴41噴出的分離氣體朝向開口部48引導，如圖3所示，在開口部48和分離氣體噴嘴41之間凸狀部4的與中心部區域C相對的內壁面從分離氣體噴嘴41的側方側朝向后述的排氣口 62伸出而形成引導面49。S卩，上述凸狀部4的內壁面靠開口部48的下游側的部分在以俯視角度觀察時，其開口部48側的部位朝向排氣口62被傾斜地去掉一部分。因而，開口部48的下游側的上述凸狀部4 (彎曲部46)配置在比旋轉臺2的外緣部靠真空容器I的內壁面的區域中，并且，從分離氣體噴嘴41到開口部48凸狀部4的寬度尺寸逐漸變小。另外，引導面49以與分離氣體噴嘴41的長度方向交叉的方式形成。在分離氣體噴嘴42中，也是在旋轉臺2的旋轉方向上游側和下游側分別配置有凸狀部4、凸狀部4，在該凸狀部4、凸狀部4中的位于第2處理氣體噴嘴32側的凸狀部4上形成有狹窄的空間S1。另外，在該分離氣體噴嘴42與第I處理氣體噴嘴31之間的凸狀部4上形成有氣體滯留空間S2、壁面部47、開口部48以及引導面49。另外，圖4是切開凸狀部4的局部，而且示意地描畫凸狀部4。接著，返回到成膜裝置的說明。如圖2、圖3、圖4及圖8所示，在旋轉臺2的外周偵牝在比該旋轉臺2稍靠下位置配置有作為蓋體的邊環100。例如在裝置清洗時，在替代各處理氣體而使氟類的清潔氣體流通時，該邊環100用于保護真空容器I的內壁使之免受該清潔氣體影響。即，若未設置邊環100，則可以說在旋轉臺2的外周部與真空容器I的內壁之間的整個周向上，以環狀形成使氣流(排氣流)在橫向上流動的凹部狀的氣流通路。因此，該邊環100以使真空容器I的內壁面盡量不會暴露在氣流通路中的方式設置在該氣流通路中。在該例子中，各分離區域D中的外緣側的區域(彎曲部46)朝向該邊環100延伸。在邊環100的上表面，以在周向上互相分開的方式形成有兩處排氣口 61、62。換言之，在上述氣流通路的下方側形成有兩個排氣口，在邊環100上與該排氣口相對應的位置形成有排氣口 61、62。在將這兩個排氣口 61、62中的一個和另一個排氣口分別稱作第I排氣口 61和第2排氣口 62時，如圖2所示，第I排氣口 61形成在第I處理氣體噴嘴31與比該第I處理氣體噴嘴31靠旋轉臺的旋轉方向下游側的凸狀部4之間的靠近該凸狀部4側的位置。因而，如圖3所示，第I排氣口 61以連通于該排氣口 61與分離氣體噴嘴42之間的氣體滯留空間S 2的方式配置。另外，第2排氣口 62形成在第2處理氣體噴嘴32與比該噴嘴32靠旋轉臺的旋轉方向下游側的凸狀部4之間的靠近該凸狀部4側的位置。因而，該第2排氣口 62也以連通于第2排氣口 62與分離氣體噴嘴41之間的氣體滯留空間S2的方式配置。第I排氣口 61·用于排出含Si氣體和分離氣體，第2排氣口 62用于排出O3氣體和分離氣體。如圖1所示，該第I排氣口 61和第2排氣口 62分別利用設有蝶閥等壓力調整部65的排氣管63連接于作為真空排氣機構的例如真空泵64。如圖1所示，在旋轉臺2與真空容器I的底面部14之間的空間中設有作為加熱機構的加熱器單元7，其借助旋轉臺2將旋轉臺2上的晶圓W加熱到例如300°C。圖1中的附圖標記71a是設置在加熱器單元7的側方側的罩構件，附圖標記7a是覆蓋該加熱器單元7的上方側的覆蓋構件。另外，在加熱器單元7的下方側，在真空容器I的底面部14的整個周向上設有多處用于吹掃加熱器單元7的配置空間的吹掃氣體供給管73。如圖2及圖3所示，在真空容器I的側壁上形成有用于在未圖示的外部輸送臂與旋轉臺2之間交接晶圓W的輸送口 15，該輸送口 15被閘閥G可氣密地開閉。另外，由于旋轉臺2的凹部24能夠在面向該輸送口 15的位置與輸送臂之間交接晶圓W，因此，在旋轉臺2的下方側的與該交接位置相對應的部位設有貫穿凹部24而用于從背面頂起晶圓W的交接用的升降銷和升降銷的升降機構(均未圖示)。另外，在該成膜裝置中設有由用于控制整個裝置的動作的計算機構成的控制部120，在該控制部120的存儲器內存儲有用于進行后述的成膜處理的程序。該程序為了執行裝置的各動作而編入有步驟組，其能夠自硬盤、光盤、光磁盤、存儲卡、軟盤等作為存儲介質的存儲部121安裝在控制部120內。接著，說明上述實施方式的作用。首先，打開閘閥G，在使旋轉臺2間歇旋轉的同時，利用未圖示的輸送臂將例如5枚晶圓W經由輸送口 15載置在旋轉臺2上。接著，關閉閘閥G，利用真空泵64使真空容器I內成為抽真空的狀態，并且，在使旋轉臺2順時針旋轉的同時，利用加熱器單元7將晶圓W加熱到例如300°C。接著，自處理氣體噴嘴31噴出含Si氣體，并且，自第2處理氣體噴嘴32噴出O3氣體。并且，自分離氣體噴嘴41、42以規定的流量噴出分離氣體，自分離氣體供給管51和吹掃氣體供給管72、吹掃氣體供給管72也以規定的流量噴出N2氣體。然后，利用壓力調整部65將真空容器I內調整為預先設定好的處理壓力。自處理氣體噴嘴31、32供給到真空容器I內的處理氣體例如被旋轉臺2的旋轉帶動到達下游側的凸狀部4。此時,在凸狀部4中，由于如上所述地在旋轉臺2的旋轉方向上游側形成有壁面部47，因此，如圖9 圖11所示，到達該凸狀部4的處理氣體撞擊壁面部47而使其大部分被朝向旋轉臺2的外緣側(排氣口 61、62)排出。另一方面，處理氣體的一部分鉆入到壁面部47的下方而進入到氣體滯留空間S2中。如上所述，由于該氣體滯留空間S2比壁面部47與旋轉臺2之間的狹窄空間寬，因此，從壁面部47的下方側進入到氣體滯留空間S2中的氣體比到達氣體滯留空間S2之前慢，例如在氣體滯留空間S2中滯留。另外，在該氣體滯留空間S2的下游側形成有狹窄的空間SI，氣體難以進入，因此，進入到氣體滯留空間S2中的處理氣體欲朝向作為比該狹窄的空間SI更寬的空間的開口部48流通。
此時，從分離氣體噴嘴41、42看，在下游側形成有狹窄的空間SI，而在上游側形成有比該狹窄的空間SI更寬的氣體滯留空間S2。因而，自分離氣體噴嘴41、42噴出的分離氣體中的大部分朝向作為寬闊空間的氣體滯留空間S2、例如向與旋轉臺2的旋轉方向相反方向流通。因此，進入到氣體滯留空間S2中的處理氣體與分離氣體一同通過開口部48朝向排氣口 61、62被排出。而且，由于在氣體滯留空間S2中設有引導面49，因此，自該氣體滯留空間S2朝向排氣口 61、62流通的處理氣體和分離氣體在被抑制形成例如湍流、沉降的同時，受引導面
49引導。另外，蔓延到凸狀部4的外緣側而欲朝向處理區域Pl (P2)側流動的O3氣體(含
Si氣體)被引導面49限制了氣體流動,而被朝向排氣口 62 (61)排出。另外，由于自分離氣體噴嘴41、42供給的分離氣體中的一部分經由狹窄的空間SI分別噴出到下游側，因此，能夠阻止處理氣體從該下游側進入到狹窄的空間SI中。因而，各處理氣體以在真空容器I內的處理氣氛中不會互相混合的方式被排出。另外，由于向旋轉臺2的下方側供給有吹掃氣體，因此，欲向旋轉臺2的下方側擴散的氣體被上述吹掃氣體向排氣口 61、62側推回。并且，由于向中心部區域C供給有分離氣體，因此，也能夠防止各處理氣體在該中心部區域C處彼此相互混合。另一方面，在晶圓W的表面上，利用旋轉臺2的旋轉，在第I處理區域Pl吸附有含Si氣體，接著，在第2處理區域P2處使吸附在晶圓W上的含Si氣體被O3氣體氧化，形成I層或者多層作為薄膜成分的氧化硅膜(Si — 0)的分子層從而形成反應生成物。此時，能夠如上所述地阻止處理氣體彼此互相混合，并且，通過將分離氣體的流量抑制得較少，在處理區域P1、P2中各處理氣體不易被分離氣體稀釋，因此，根據后述的圖12可知，形成在晶圓W上的反應生成物良好地發生反應(含硅氣體的氧化)，從而電特性變得良好。這樣地通過旋轉臺2的旋轉，在多層范圍內層疊電特性良好的反應生成物形成薄膜。采用上述實施方式，在處理區域Pl、P2之間配置分離氣體噴嘴41、42，自分離氣體噴嘴41、42分別供給分離氣體而將處理區域PU P2相互間分隔開。此時，在分離氣體噴嘴41,42的旋轉臺2的旋轉方向下游側分別設有第I頂面44，用于在第I頂面44與旋轉臺2的上表面之間形成狹窄的空間SI。另外，在該第I頂面44的旋轉臺2的旋轉方向上游側分別設有與該第I頂面44相鄰的、比第I頂面44位置高的第2頂面45。因此，作為第2頂面45與旋轉臺2之間的區域的氣體滯留空間S2的氣體難以進入到下游側的狹窄的空間SI中，而且，由于在該空間S1、S2之間供給有分離氣體，因此，該氣體滯留空間S2的氣體與分離氣體被一同朝向連通于該氣體滯留空間S2的排氣口 61、62排出。因而，能夠在防止處理氣體彼此在處理氣氛中互相混合的同時，抑制分離氣體的供給流量。因此，能夠抑制在處理區域PU P2中使各處理氣體被分離氣體稀釋，因此，能夠形成良好膜質的薄膜。另外，能夠抑制在處理氣氛中產生微粒。S卩，在以往的方式中，通過在處理區域PU P2相互之間形成極窄的空間(狹窄的空間SI)，并且以較快的流速在該空間中形成分離氣體，將處理區域P1、P2相互間分隔開。因而，在該方式中，若節流分離氣體的流量，則分離氣體的流速變慢，有可能無法將處理區域P1、P2相互間充分分隔開。另一方面，若將分離氣體的流量設定為大流量，則即使能夠防止各處理氣體彼此混合，也有可能因在處理區域PU P2中使各處理氣體被分離氣體稀釋而在晶圓W的表面不會發生充分的反應(含Si氣體的吸附、該氣體的氧化)。因此，在本發明中，在分離氣體噴嘴41、42的上游側分別形成比該較窄空間(狹窄的空間SI)寬的氣體滯留空間S2，使自分離氣體噴嘴41、42分別噴出的分離氣體的大部分流通到氣體滯留空間S2中。因而，在氣體滯留空間S2中，如上所述地形成與旋轉臺2的旋轉方向反向的氣體流動，由此，能夠迅速地排出進入到氣體滯留空間S2中的處理氣體。因此，與以往相比，在抑制分離氣體的流量的同時，能夠將處理區域P1、P2相互間分離。此時，自分離氣體噴嘴41、42供給的分離氣體中的一部分通過狹窄的空間SI而向下游側吹出，因 此，在狹窄的空間SI中當然也能夠阻止處理氣體進入。圖12表示使用已說明的成膜裝置在對自分離氣體噴嘴41、42供給的分離氣體的流量進行各種了改變的條件下分別形成薄膜，并且對在各個條件下得到的薄膜測定了電阻的結果。在該實驗中，表示作為已說明的第I處理氣體和第2處理氣體分別使用TiC14 (氯化鈦)氣體和NH3 (氨)氣體而形成Ti 一 N (氮化鈦)膜的例子。可知隨著分離氣體的流量增多，電阻上升而膜質變差。另一方面，在分離氣體的流量較少(lOOOOsccm以下)時，電阻較少，而形成良好的膜質。即，可知若分離氣體的流量較大，則NH3氣體被稀釋而無法將吸附在晶圓W表面的TiC14氣體充分氮化。因而，如上所述，通過在將分離氣體的流量抑制得較少的同時，防止各處理氣體彼此混合，能夠抑制處理氣體的稀釋而得到良好膜質的薄膜。在以上的例子中，在凸狀部4上設有壁面部47并配置有引導面49，但如圖13所示，也可以不設置該壁面部47和引導面49。即，例如以分離氣體噴嘴41為例，在該分離氣體噴嘴41的左右兩側的凸狀部4、凸狀部4中的、靠右側(上游側)的凸狀部4上，在旋轉臺2的整個旋轉方向和半徑方向上形成氣體滯留空間S2。另外，第2頂面45也可以成為與配置有處理氣體噴嘴31、32的區域的頂面相同高度。并且，分離氣體噴嘴41、42的氣體噴出孔33朝向下方側地形成，但氣體噴出孔33也可以朝向下方側和旋轉臺2的旋轉方向上游側地形成。并且，排氣口 61、62也可以形成在真空容器I的側面來替代設置在邊環100。另外，引導面49在已說明的例子中垂直地形成，但例如該引導面49也可以朝向下方側地相對于鉛垂面傾斜。在此，旋轉臺2的轉速越快，受旋轉臺2的旋轉影響處理氣體彼此越易于互相混合，而且，各處理氣體的流量越多，處理氣體越易于進入到分離區域D中。因而，本發明在旋轉臺2的轉速為5rpm以上的情況、或者各處理氣體的流量分別為50sCCm (含Si氣體)以上和5000sCCm (O3氣體)以上的情況下，能夠得到特別好的效果。另外，對于自分離氣體噴嘴41、42分別供給的分離氣體的流量列舉一例子為lOOOsccm lOOOOsccm，若處理氣體的流量(含Si氣體和O3氣體的合計流量)Q來定義，則為10000 X Qsccm 40000XQsccm。作為分離氣體，也可以用Ar (氬)氣體等非活性氣體替代N2氣體、或者與N2氣體一同使用Ar (氬)氣體等非活性氣體。作為本發明的基板處理裝置，在上述的例子中列舉了成膜裝置，但也可以構成為除了進行成膜處理之外也例如進行蝕刻處理的裝置。在這種情況下，作為已說明的第I處理氣體，例如可采用用于蝕刻聚硅膜的Br (溴)類的蝕刻氣體，并且，作為第2處理氣體，例如可采用用于蝕刻氧化硅膜的例如CF類的蝕刻氣體。而且，為了將各個處理氣體等離子化，在各處理區域P1、P2中分別設有用于施加高頻電壓的等離子體源。在晶圓W上，例如交替地層疊多層聚硅膜和氧化硅膜，并且，在該層疊膜的上層側形成有孔、槽圖案化而成的抗蝕劑膜。使用已述已說明的基板處理裝置對該晶圓W進行蝕刻處理時，例如在第I處理區域Pl中，隔著抗蝕劑膜蝕刻層疊膜的上層側的聚硅膜，接著在第2處理區域P2中，隔著抗蝕劑膜蝕刻該聚硅膜下層側的氧化硅膜，這樣地通過旋轉臺2的旋轉，隔著共用的抗蝕劑膜從上層側向下層側按順序蝕刻層疊膜。在這種情況下，也是由于在處理區域P1、P2相互之間設有分離區域D，因此，能夠防止處理氣體彼此混合，并且，能夠抑制分離氣體稀釋處理氣體并進行良好的蝕刻處理。 這樣，采用本發明的成膜裝置和基板處理裝置，在分別供給有處理氣體的處理區域彼此之間配置從旋轉臺的中央側向外周側延伸的分離氣體噴嘴，自該分離氣體噴嘴供給分離氣體而將處理區域相互間分隔開。此時，在分離氣體噴嘴的旋轉臺的旋轉方向下游側設有用于在其與旋轉臺的上表面之間形成狹窄的空間的第I頂面。另外，在分離氣體噴嘴的旋轉臺的旋轉方向上游側設有與該第I頂面相鄰的、比第I頂面位置高的第2頂面。因此，作為第2頂面與旋轉臺之間的區域的氣體滯留空間的氣體不易進入到下游側的狹窄的空間中，而且由于在這些空間之間供給有分離氣體，因此，該氣體滯留空間的氣體與分離氣體一同被朝向連通于該氣體滯留空間的排氣口排出。因而，能夠在防止處理氣體彼此在處理氣氛中互相混合的同時，抑制分離氣體的供給流量。本申請基于2011年9月22日在日本國專利局申請的日本專利申請2011 — 207990號主張優先權，將日本專利申請2011 - 207990號的全部內容引用于此。
權利要求
1.一種成膜裝置，其在真空容器內反復多次進行依次向基板供給多種處理氣體的循環而形成薄膜，其中，該成膜裝置包括旋轉臺，其設置在上述真空容器內，在旋轉臺上表面上，在周向上具有用于載置基板的基板載置區域，該旋轉臺使該基板載置區域公轉；多個處理氣體供給部，其用于向在該旋轉臺的周向上互相分隔開的處理區域分別供給互不相同的處理氣體；分離部，其配置有分離氣體噴嘴，并從上述旋轉臺的中央側延伸到外周側，用于向形成在各處理區域之間的分離區域供給分離氣體而使各處理區域的氣氛分離開；排氣口，其設置在上述旋轉臺的外緣側，用于對上述真空容器內的氣氛進行真空排氣;上述分離部包括第I頂面，其設置在比上述分離氣體噴嘴靠上述旋轉臺的旋轉方向下游側的位置，在該第I頂面與上述旋轉臺的上表面之間從該旋轉臺的中央側到外周側形成有狹窄的空間， 用于阻止處理氣體進入到該狹窄的空間中；第2頂面，其設置在比上述分離氣體噴嘴靠上述旋轉臺的旋轉方向上游側的位置，從上述旋轉臺的中央側到外周側形成為比上述第I頂面位置高；上述排氣口以與氣體滯留空間相連通的方式設置，該氣體滯留空間為上述第2頂面和上述旋轉臺之間的區域。
2.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，為了抑制處理氣體進入到上述氣體滯留空間中，在上述氣體滯留空間中靠上述旋轉臺的旋轉方向上游側的部分，從上述旋轉臺的中央側到外周側形成有從上述第2頂面朝向上述旋轉臺延伸的壁面部。
3.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，為了將自上述分離氣體噴嘴噴出的分離氣體引導到上述排氣口，在上述旋轉臺的外緣部的比上述氣體滯留空間靠外周側的部分與上述真空容器的內壁面之間設有從上述分離氣體噴嘴的側方側到上述排氣口以與該分離氣體噴嘴的長度方向交叉的方式延伸的引導面。
4.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，上述分離部分別設置在各處理區域之間；上述排氣口分別獨立于各分離部設置。
5.一種基板處理裝置，其在真空容器內反復多次進行依次供給多種處理氣體的循環而對基板進行處理，其中，該基板處理裝置包括旋轉臺，其設置在上述真空容器內，在旋轉臺上表面上，在周向上具有用于載置基板的基板載置區域，該旋轉臺使該基板載置區域公轉；多個處理氣體供給部，其用于向在該旋轉臺的周向上互相分隔開的處理區域分別供給互不相同的處理氣體；分離部，其配置有分離氣體噴嘴，并從上述旋轉臺的中央側延伸到外周側，用于向形成在各處理區域之間的分離區域供給分離氣體而使各處理區域的氣氛分離開；排氣口，其設置在上述旋轉臺的外緣側，用于對上述真空容器內的氣氛進行真空排氣;上述分離部包括第I頂面，其設置在比上述分離氣體噴嘴靠上述旋轉臺的旋轉方向下游側的位置，在該第一頂面與上述旋轉臺的上表面之間從該旋轉臺的中央側到外周側形成有狹窄的空間， 用于阻止處理氣體進入到該狹窄的空間中；第2頂面，其設置在比上述分離氣體噴嘴靠上述旋轉臺的旋轉方向上游側的位置，從上述旋轉臺的中央側到外周側形成為比上述第I頂面位置高；上述排氣口以與氣體滯留空間相連通的方式設置，該氣體滯留空間為上述第2頂面和上述旋轉臺之間的區域。
6.根據權利要求5所述的基板處理裝置，其中，為了抑制處理氣體進入到上述氣體滯留空間中，在上述氣體滯留空間中靠上述旋轉臺的旋轉方向上游側的部分，從上述旋轉臺的中央側到外周側形成有從上述第2頂面朝向上述旋轉臺延伸的壁面部。
7.根據權利要求5所述的基板處理裝置，其中，為了將自上述分離氣體噴嘴噴出的分離氣體弓I導到上述排氣口，在上述旋轉臺的外緣部的比上述氣體滯留空間靠外周側的部分與上述真空容器的內壁面之間設有從上述分離氣體噴嘴的側方側到上述排氣口以與該分離氣體噴嘴的長度方向交叉的方式延伸的引導面。
8.根據權利要求5所述的基板處理裝置，其中，上述分離部分別設置在各處理區域之間；上述排氣口分別獨立于各分離部設置。
全文摘要
本發明提供成膜裝置和基板處理裝置。該成膜裝置具有在周向上互相分隔開的處理區域，在處理區域之間配置分離氣體噴嘴，自分離氣體噴嘴分別供給分離氣體而將處理區域相互間分隔開。此時，在比分離氣體噴嘴靠旋轉臺的旋轉方向下游側的位置設有用于在其與旋轉臺的上表面之間形成狹窄的空間的第1頂面。另外，在該第1頂面中的靠旋轉臺的旋轉方向上游側的部分設有比第1頂面位置高的第2頂面。
文檔編號C23C16/44GK103014671SQ20121035712
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月21日 優先權日2011年9月22日
發明者本間學 申請人:東京毅力科創株式會社