成膜装置和成膜方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种成膜装置，其特征在于，包括：腔室，其区分用于对基板实施成膜处理的处理空间；平台，其设置于上述腔室内，用于载置上述基板；基板用加热单元，其设置于上述平台上，用于对上述基板进行加热；喷头，其与上述平台相对设置，且具有多个气体喷出孔；气体供给机构，其通过上述喷头向上述腔室内供给处理气体；冷却单元，其设置于上述喷头的上方，对该喷头进行冷却；和喷头用加热单元，其设置于上述冷却单元的上方，隔着该冷却单元对上述喷头进行加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用化学蒸镀(CVD)在基板上形成规定薄膜的成膜 装置和成膜方法。
技术介绍
在半导体制造工序中，为了埋入形成于作为被处理体的半导体晶 片(以下称为晶片)中的配线间的孔，或者，作为阻挡层，堆积Ti、 Al、 Cu等金属或WSi、 TiN、 TiSi等金属化合物，形成薄膜。作为这 种金属或金属化合物的薄膜的成膜方法之一，有CVD法。该方法与物 理蒸镀(PVD)相比，具有埋入性良好的优点。CVD成膜装置包括设置于腔室内，内置有加热器的晶片用的平 台；和与上述平台的上方相对设置的处理气体喷出用的喷头。腔室内 的处理空间为规定的真空度。通过将平台上的晶片加热至规定的温度， 并从喷头向腔室内连续地供给处理气体，在晶片表面发生化学反应， 其反应物在晶片表面堆积，进行成膜。然而，例如作为处理气体使用TiCU和NH3，在晶片上形成TiN膜 时，为了避免由处理气体生成的低次的TiCk向晶片附着，有时需要喷 头的与处理空间接触的部位的温度控制。出于此目的，有时也在喷头 侧设置加热器。另一方面，为了以良好的密接性和分步敷层形成良好膜质的薄膜， 有时采用作为CVD的一种方法的称为SFD (连续流沉积)的方法，进 行成膜处理。SFD，是通过反复进行向腔室内的处理空间断续地供给含 有成膜原料这一循环，在晶片上叠层分子层，从而形成所期望厚度的 薄膜的方法。在采用SFD进行成膜的情况下，为了促进断续的化学反应，需要 在更短的时间内为处理气体提供能量。因此，通常，将设置于平台上 的加热器的温度设定为高于进行现有的CVD时的高温。然而，如果如此升高平台的加热器的温度，则成膜处理中与处理空间接触的喷头表 面的温度接受由加热器辐射的热而升高，容易在该喷头表面也形成处 理气体的膜。在这种状况下， 一旦膜附着于喷头上，因为该膜吸收热量，所以 导致该喷头的进一步的升温。于是，由于该升温，膜更容易附着于喷 头，则该喷头更进一步地升温，陷入这种恶性循环。结果，不能进行 喷头侧加热器的温度控制，即，存在不能进行成膜处理所需要的喷头 的温度控制的危险。并且，在喷头为镍制的情况下，如果因不能进行 喷头的温度控制而导致喷头的温度超过允许范围，则在喷头上生成镍 化合物，可能成为发生颗粒的主要原因。这里，在日本专利特开2002-327274 (特别是段落0038、图l)中 公开了在喷头的上方设置有加热单元、在该加热单元的上方还设置有 冷却单元的成膜装置。但是，在如SFD、喷头由于来自处理空间侧的 热量而升温时，要求用于抑制该升温的温度控制的情况下，在该公报 公开的冷却单元中，因为冷却作用不直接作用于喷头，而是从加热单 元的上方进行，所以冷却的应答性差。即，依然不能达到精度良好地 控制面向处理空间的喷头表面的温度。
技术实现思路
本专利技术是着眼于以上问题、为了有效地解决该问题而完成的。本 专利技术的目的在于提供一种能够精度良好地将面向处理空间的喷头表 面的温度控制在规定温度的。本专利技术是一种成膜装置，其特征在于，包括腔室，其区分用于 对基板实施成膜处理的处理空间；平台，其设置于上述腔室内，用于 载置上述基板；基板用加热单元，其设置于上述平台上，用于对上述 基板进行加热；喷头，其与上述平台相对设置，且具有多个气体喷出 孔；气体供给机构，其通过上述喷头向上述腔室内供给处理气体；冷 却单元，其设置于上述喷头的上方，对该喷头进行冷却；和喷头用加 热单元，其设置于上述冷却单元的上方，隔着该冷却单元对上述喷头 进行加热。根据该特征，冷却单元的冷却作用直接作用于喷头，因此，冷却的应答性好，即，能够精度良好地将面向处理空间的喷头表面的温度 控制在规定温度。由此，能够在基板间进行均匀性高的成膜处理。例如，上述冷却单元，具有多个冷却用散热片、和向该冷却用散 热片供给冷却用气体的冷却用气体供给路。在这种情况下，优选上述多个冷却用散热片各自沿横向方向呈板 状立起；上述多个冷却用散热片相互平行地排列；上述冷却用气体供给路，用于使冷却用气体从上述多个冷却用散热片之间沿横向方向延 伸的空隙的一端侧向另一端侧流通，具有在该一端侧开口的气体吹出□。而且，优选上述冷却单元和上述喷头用加热单元，收纳在具有排 气口的筐体内。而且，优选上述喷头具有与上述多个气体喷出孔连通的气体扩散 室，上述气体扩散室内配置有用于上述喷头的上面侧部与下面侧部之 间的热传导的多个柱部。而且，优选本专利技术的成膜装置还包括温度检测部，其用于检测 与上述喷头的下表面对应的温度；和控制部，其根据上述温度检测部 的温度检测值，控制上述喷头用加热单元。而且，优选上述气体供给机构将第一处理气体和第二处理气体同 时或分别地分为多个循环向处理空间供给。在这种情况下，例如，上 述第一处理气体是钛化合物的气体，上述第二处理气体是氨气。本专利技术还是一种气体供给装置，其组装于包括腔室和平台的成膜 装置使用，上述腔室区分用于对基板实施成膜处理的处理空间，上述 平台设置于上述腔室内，用于载置上述基板，上述气体供给装置的特 征在于，包括喷头，其与上述平台相对设置，且具有多个气体喷出 孔；冷却单元，其设置于上述喷头的上方，对该喷头进行冷却；和喷 头用加热单元，其设置于上述冷却单元的上方，隔着该冷却单元对上 述喷头进行加热。根据该特征，冷却单元的冷却作用直接作用于喷头，因此，冷却 的应答性好，即，能够精度良好地将面向处理空间的喷头表面的温度 控制在规定温度。由此，能够在基板间进行均匀性高的成膜处理。此外，本专利技术是一种使用成膜装置对基板实施成膜处理的成膜方法，该成膜装置包括腔室，其区分用于对基板实施成膜处理的处理 空间；平台，其设置于上述腔室内，用于载置上述基板；基板用加热单元，其设置于上述平台上，用于对上述基板进行加热；喷头，其与 上述平台相对设置，且具有多个气体喷出孔；气体供给机构，其通过 上述喷头向上述腔室内供给处理气体；冷却单元，其设置于上述喷头 的上方，对该喷头进行冷却；和喷头用加热单元，其设置于上述冷却 单元的上方，隔着该冷却单元对上述喷头进行加热。上述成膜方法的 特征在于，包括在平台上载置基板的工序；利用上述基板用加热单 元对上述基板进行加热的工序；利用上述气体供给机构，通过上述喷 头向上述腔室内供给处理气体的工序；利用设置于上述喷头上方的上 述冷却单元，对上述喷头进行冷却的工序；和利用设置于上述冷却单 元上方的上述喷头用加热单元，隔着上述冷却单元对上述喷头进行加 热的工序。此外，本专利技术是一种存储介质，其特征在于存储有用于使计算 机实施具有上述特征的成膜方法的计算机能够读取的计算机程序。其中，作为基板，可以列举半导体晶片或LCD基板、玻璃基板、 陶瓷基板等。附图说明图1为表示本专利技术的成膜装置的一种实施方式的截面示意图。 图2为表示图1的成膜装置的喷头的放大截面图。 图3为表示构成图2的喷头的隔板部的上表面的立体图。 图4为表示图3的隔板部的下表面的立体图。 图5为表示图2的喷头上方的各部件结构的立体图。 图6为表示图2的喷头上方的冷却部件的俯视图。 图7为用于说明向图6的冷却部件供给冷却气体的状况的俯视图。 图8为表示图2的喷头上方的加热器的截面图。 图9为表示图1的成膜装置上面侧的各部件结构的立体图。 图IO为表示晶片的成膜方法的一种实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，其特征在于，包括：　腔室，其区分用于对基板实施成膜处理的处理空间；　平台，其设置于所述腔室内，用于载置所述基板；　基板用加热单元，其设置于所述平台上，用于对所述基板进行加热；　喷头，其与所述平台相对设置，且具有多个气体喷出孔；　气体供给机构，其通过所述喷头向所述腔室内供给处理气体；　冷却单元，其设置于所述喷头的上方，对该喷头进行冷却；和　喷头用加热单元，其设置于所述冷却单元的上方，隔着该冷却单元对所述喷头进行加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-6-20 170585/20061.一种成膜装置，其特征在于，包括腔室，其区分用于对基板实施成膜处理的处理空间；平台，其设置于所述腔室内，用于载置所述基板；基板用加热单元，其设置于所述平台上，用于对所述基板进行加热；喷头，其与所述平台相对设置，且具有多个气体喷出孔；气体供给机构，其通过所述喷头向所述腔室内供给处理气体；冷却单元，其设置于所述喷头的上方，对该喷头进行冷却；和喷头用加热单元，其设置于所述冷却单元的上方，隔着该冷却单元对所述喷头进行加热。2. 如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于 所述冷却单元，具有多个冷却用散热片、和向该冷却用散热片供给冷却用气体的冷却用气体供给路。3. 如权利要求2所述的成膜装置，其特征在于 所述多个冷却用散热片各自沿横向方向呈板状立起， 所述多个冷却用散热片相互平行地排列，所述冷却用气体供给路，用于使冷却用气体从所述多个冷却用散 热片之间沿横向方向延伸的空隙的一端侧向另一端侧流通，具有在该 一端侧开口的气体吹出口。4. 如权利要求1 3中任一项所述的成膜装置，其特征在于 所述冷却单元和所述喷头用加热单元，收纳在具有排气口的筐体内。5. 如权利要求1 4中任一项所述的成膜装置，其特征在于 所述喷头具有与所述多个气体喷出孔连通的气体扩散室， 所述气体扩散室内配置有用于所述喷头的上面侧部与下面侧部之 间的热传导的多个柱部。6. 如权利要求1 5中任一项所述的成膜装置，其特征在于，还包括温度检测部，其用于检测与所述喷头的下表面对应的温度；和 控制部，其根据所述温度检测部的温度检测值，控制所述喷头用 加热单元。7. 如权利要求1 6中任一项所述的成膜装置，其特征在于 所述气体供给机构将第一处理气体和第二处理气体同时或分别地分为多个循环向处理空间供给。8. 如权利要求7所述的成膜装置，其特征在于 所述第一处理气体是钛化合物的气体， 所述第二处理气体是氨气。9. 一种气体供给装置，其组装于包括腔室和平台的成膜装置使用， 所述腔室区分用于对基板实施成膜处理的处理空间，所述平台设置于 所述腔室内，用于载置所述基板，所述气体供给装置的特征在于，包 括喷头，其与所述平台相对设置，且具有多个气体喷出孔； 冷却单元，其设置于所述喷头的上方，对该喷头进行冷却；和 喷头用加热单元，其设置于所述冷却单元的上方，隔着该冷却单 元对所述喷头进行加热。10. 如权利要求9所述的气体供给装置，其特征在于 所述冷却单元，具有多个冷却用散热片、和向该冷却用散热片供给冷却用气体的冷却用气体供给路。11. 如权利要求10所述的气体供给装置，其特征在于 所述多个冷却用散热片各自沿横向方向呈板状立起， 所述多个冷却用散热片相互平行地排列，所述冷却用气体供给路，用于使冷却用气体从所述多个冷却用散 热片之间沿横向方向延伸的空隙的一端侧向另一端侧流通，具有在该 一端侧开口的气体吹出口。12. 如权利要求9 11中任一项所述的气体供给装置，其特征在于所述冷却单元和所述喷头用加热单元，收纳在具有排气口的筐体内。13. 如权利要求9 12中任一项所述的气体供给装置，其特征在于所述喷头具有与所述多个气体喷出孔连通的气体扩散室， 所述气体扩散室内配置有用于所述喷头的上面侧部与下面侧部之 间的热传导的多个柱部。14. 如权利要求9 13中任一项所述的气体供给装置，其特征在于，还包括-温度检测部，其用于检测与所述喷头的下表面对应的温度；和控制部，其根据所述温度检测部的温度检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：掛川崇，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]