成膜装置、基板处理装置、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、基板处理装置、成膜方法。该成膜装置是在真空容器（１）内供给第１和第２反应气体来形成薄膜的成膜装置，包括：旋转台；从旋转台的周缘朝向旋转中心设置的第１反应气体供给部和第２反应气体供给部；设于第１反应气体供给部和第２反应气体供给部之间的第１分离气体供给部；包括第１反应气体供给部并具有第１高度的第１空间；包括第２反应气体供给部并具有第２高度的第２空间；包括第１分离气体供给部并具有比第１高度和第２高度低的高度的第３空间；检测旋转台的旋转位置的位置检测部件；设于旋转台的周缘、被位置检测部件检测的被检测部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是 涉及交替地供给至少两种原料气体而形成薄膜的成膜装置、基 板处理装置、成膜方法。
技术介绍
作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有如下工艺在真空气氛下使第l反应气体吸附在作为基板的半导体晶圆(以 下称为晶圓)等的表面上之后，将供给的气体切换为第2反 应气体，通过两种气体的反应形成l层或多层原子层、分子层， 通过多次进行该循环而层叠这些层，向基板上进行成膜。该工 艺例如净皮称为ALD ( AtomicLayerDeposition ) 或MLD (Molecular LayerDeposition)等，按照循环数能高精度地 控制膜厚，并且，膜质的面内均匀性也良好，是能应对半导体 器件薄膜化的有效方法。作为适合这样的成膜方法的例子，例如可以举出栅极氧化 膜所使用的高电介质膜的成膜。举一个例子，在形成氧化硅膜 (Si02膜)的情况下，作为第l反应气体(原料气体)，例如可 以使用双叔丁基氨基硅烷(以下称为「BTBAS」)气体等，作 为第2反应气体(氧化气体)可以使用臭氧气体等。作为实施这种成膜方法的装置，人们研究了使用在真空容 器的上部中央具有气体簇射头(shower head)的单片式成膜 装置，研究出从基板的中央部上方侧供给反应气体、将未反应 的反应气体及反应副产物从处理容器的底部排出的方法。可是， 在上述成膜方法中，存在由吹扫气体进行气体吹扫需要很长的时间，且由于循环数也为例如数百次，因此存在处理时间长这 样的问题，人们迫切期待能以高生产率进行处理的成膜装置、 成膜方法。鉴于这样的背景，已知有如下述那样的在真空容器内的旋 转台上沿旋转方向配置多张基板来进行成膜处理的装置。在下述专利文献1中公开有这样的成膜装置的例子将扁 平的圆筒状的真空容器左右分开，在左侧区域和右侧区域上以 向上排气的方式设有沿半圆的轮廓形成的排气口，并且在左、 右侧的半圓的轮廓之间、即在真空容器的直径区域具有形成有 分离气体的喷出孔的分离区域。在左、右侧的半圓区域形成有 相互不同的原料气体的供给区域，通过真空容器内的旋转台旋 转而使工件通过右侧半圆区域、分离区域及左侧半圓区域，并 且从排气口排出两原料气体。然后，分离气体被供给的分离区域的顶部变得比原料气体的供给区域低。在下述专利文献2中公开有这样的成膜装置的例子在晶 圆支承构件(旋转台)上沿旋转方向等距离地配置4张晶圆， 而与晶圆支承构件相对地沿旋转方向等距离地配置第l反应气 体喷出喷嘴及第2反应气体喷出喷嘴，且在这些喷嘴之间配置 吹扫气体喷嘴，使晶圓支承构件水平旋转。各晶圆由晶圆支承 构件支承，晶圓的表面位于距晶圓支承构件的上表面的距离为 晶圓厚度的上方。另外，专利文献2中记载着，各喷嘴设置成 沿晶圆支承构件的径向延伸，晶圓和喷嘴之间的距离是0.1 m m 以上。真空排气在晶圓支承构件的外缘和处理容器的内壁之间 进行。采用这样的装置，吹扫气体喷嘴的下方起到所说的气帘 的作用，从而能防止第l反应气体和第2反应气体混合。在下述专利文献3中公开有这样的成膜装置的例子用分 隔壁将真空容器内沿周向分割成多个处理室，并且与分隔壁的下端相对而隔着狭缝设置能旋转的圆形的载置台，在该载置台 上配置多个晶圆。在下述专利文献4中公开有这样的成膜装置的例子沿周 向将圓形的气体供给板分割为8个部分，每错开90度地配置 AsHs气体的供给口、 H2气体的供给口、 TMG气体的供给口及 H2气体的供给口，再在这些气体供给口之间设置排气口 ，使与 该气体供给板相对的、支寿义晶圆的基座(susceptor)旋转。在下述专利文献5中公开有这样的成膜装置的例子用4个 垂直壁将旋转台的上方区域分隔成十字，将晶圓载置在这样分 隔成的4个载置区域中，并且沿旋转方向交替配置源气体喷射 器、反应气体喷射器、吹扫气体喷射器而构成十字的喷射器单 元，并使这些喷射器按顺序位于上述4个载置区域，使喷射器 单元水平旋转，且从旋转台的周缘进行真空排气。此外，在使用专利文献l ~ 5所公开的成膜装置来进行成膜 的情况下，为了检测旋转台的旋转位置一般使用的方法是用光 电传感器检测被安装在旋转轴上的遮光件(kicker)旋转的方 法。图42示意性地表示以往的成膜装置的旋转台的旋转位置的 检测方法的构成。从被安装在旋转台121的下方的旋转轴122 离开、作为固定的位置的真空容器的内壁126上设有能分别发 出和接受与旋转轴122平行的光的一组红色LED123和光电二 极管124、在旋转轴122的侧周面设有能遮挡红色LED123的光 的遮光件125。根据此构成，旋转轴122转一圈时，能遮挡一次 红色LED123的光的光线，能检测出旋转位置。在专利文献6 (专利文献7、 8)中还记载有这样的装置 当实施使多种气体交替吸附在靶(相当于晶圆)上的原子层 CVD方法时，使载置晶圓的基座旋转，从基座上方供给源气体 和吹扫气体。在第0023至0025段记载有从处理室的中心以放射状延伸有分隔壁，在分隔壁下方设有将反应气体或吹扫气体 供给到基座的气体流出孔，通过从分隔壁的气体流出孔流出惰性气体来形成气帘。关于排气，从第0058段开始记载，根据此 记载，源气体和吹扫气体分别从各自的排气管道30a、 30b排出。 专利文献l:美国专利公报7， 153, 542号 专利文献2:曰本净争开2001_254181号7>寺艮 专利文献3:专利3144664号7>才艮 专利文献4:日本特开平4—287912号公报 专利文献5:美国专利^>报6, 634, 314号 专利文献6:曰本净争开2007—247066号/>4艮 专利文献7:美国专利/>开7>才艮2007—218701号 专利文献8:美国专利公开公报2007 — 218702号 可是，使用被上述的专利文献公开的成膜装置和成膜方 法，沿旋转方向将多张基板配置在真空容器内的旋转台上而进 行成膜处理的情况，具有如下那样的问题。在使用专利文献1所公开的成膜装置和成膜方法的情况 下，采用在分离气体的喷出孔和反应气体的供给区域之间设有 向上的排气口而从该排气口将反应气体与分离气体一起排出的 方法，因此，喷出到工件的反应气体形成向上的气流，由排气 口吸入，随着巻起孩i粒，容易引起^f鼓粒污染晶圆这样的问题。在使用专利文献2所公开的成膜装置和成膜方法的情况 下，存在如下问题有时也使晶圆支承构件旋转，仅利用来自 吹扫气体喷嘴的下方的气帘的作用，无法避免气帘的两侧的反 应气体通过，特别是无法避免从旋转方向上游侧扩散到气帘中。 还存在如下问题从第l反应气体喷出喷嘴喷出的第l反应气体 容易经由相当于旋转台的晶圆支承构件的中心部，到达从第2 反应气体喷出喷嘴喷出的第2反应气体扩散的区域。若第l反应ii气体和第2反应气体这样在晶圓上混合，则存在反应生成物附着在晶圓表面、无法进行良好的ALD (或MLD)处理的这种问题。在使用专利文献3所公开的成膜装置和成膜方法的情况 下，存在如下问题因为工艺气体从分隔壁和载置台或晶圆之 间的间隙扩散到相邻的处理室，并且在多个处理室之间设有排 气室，所以晶圆通过该排气室时，来自上游侧和下游侧的处理 室的气体在该排气室中混合。因此，无法适用于AL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，其在真空容器内将包括第１反应气体和第２反应气体的至少两种原料气体按顺序供给并且进行上述至少两种上述原料气体按顺序供给的供给循环，从而形成薄膜，其特征在于，　包括：　旋转台，能旋转地设于上述真空容器内，具有载置基板的基板载置 部；　第１反应气体供给部和第２反应气体供给部，为了供给上述第１反应气体和上述第２反应气体，分别从上述旋转台的周缘的互相不同的位置朝向旋转中心设置；　第１分离气体供给部，为了供给分离上述第１反应气体和上述第２反应气体的第１分离气体，从上述 第１反应气体供给部和上述第２反应气体供给部之间的上述旋转台的周缘位置朝向旋转中心设置；　第１下表面区域，其是包括上述第１反应气体供给部的上述真空容器的顶板的下表面，设于距上述旋转台的距离为第１高度的位置；　第１空间，其形成在上述第１下表 面区域和上述旋转台之间；　第２下表面区域，其是包括上述第２反应气体供给部的上述顶板的下表面，设于距上述旋转台的距离为第２高度的离开上述第１下表面区域的位置；　第２空间，其形成在上述第２下表面区域和上述旋转台之间；　第３下表面区域，其是 包括上述第１分离气体供给部并沿着上述旋转台的旋转方向位于上述第１分离气体供给部的两侧的上述顶板的下表面，设于距上述旋转台低于上述第１高度和上述第２高度的第３高度的位置；　狭窄的第３空间，其形成在上述第３下表面区域和上述旋转台之间，具有供从 上述第１分离气体供给部供给来的上述第１分离气体在上述第１空间和上述第２空间中流动的上述第３高度；　位置检测部件，用于检测上述旋转台的旋转位置；　被检测部，其设于上述旋转台的周缘，被上述位置检测部件检测；　中心部区域，其是上述顶板的下表 面，设有第２分离气体供给部，该第２分离气体供给部用于将分离上述第１反应气体和上述第２反应气体的第２分离气体供给到上述旋转台的旋转中心的上述基板载置部侧；　排出口，用于将上述第１反应气体和上述第２反应气体与喷出到上述第３空间的两侧的上述第１ 分离气体和自上述中心部区域喷出的上述第２分离气体一起排出。...

【技术特征摘要】
JP 2008-9-4 2008-227031;JP 2009-6-2 2009-1331531.一种成膜装置，其在真空容器内将包括第1反应气体和第2反应气体的至少两种原料气体按顺序供给并且进行上述至少两种上述原料气体按顺序供给的供给循环，从而形成薄膜，其特征在于，包括旋转台，能旋转地设于上述真空容器内，具有载置基板的基板载置部；第1反应气体供给部和第2反应气体供给部，为了供给上述第1反应气体和上述第2反应气体，分别从上述旋转台的周缘的互相不同的位置朝向旋转中心设置；第1分离气体供给部，为了供给分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第1分离气体，从上述第1反应气体供给部和上述第2反应气体供给部之间的上述旋转台的周缘位置朝向旋转中心设置；第1下表面区域，其是包括上述第1反应气体供给部的上述真空容器的顶板的下表面，设于距上述旋转台的距离为第1高度的位置；第1空间，其形成在上述第1下表面区域和上述旋转台之间；第2下表面区域，其是包括上述第2反应气体供给部的上述顶板的下表面，设于距上述旋转台的距离为第2高度的离开上述第1下表面区域的位置；第2空间，其形成在上述第2下表面区域和上述旋转台之间；第3下表面区域，其是包括上述第1分离气体供给部并沿着上述旋转台的旋转方向位于上述第1分离气体供给部的两侧的上述顶板的下表面，设于距上述旋转台低于上述第1高度和上述第2高度的第3高度的位置；狭窄的第3空间，其形成在上述第3下表面区域和上述旋转台之间，具有供从上述第1分离气体供给部供给来的上述第1分离气体在上述第1空间和上述第2空间中流动的上述第3高度；位置检测部件，用于检测上述旋转台的旋转位置；被检测部，其设于上述旋转台的周缘，被上述位置检测部件检测；中心部区域，其是上述顶板的下表面，设有第2分离气体供给部，该第2分离气体供给部用于将分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第2分离气体供给到上述旋转台的旋转中心的上述基板载置部侧；排出口，用于将上述第1反应气体和上述第2反应气体与喷出到上述第3空间的两侧的上述第1分离气体和自上述中心部区域喷出的上述第2分离气体一起排出。2. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，上述位置检测部件是激光传感器。3. 根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于，上述激光传感器通过该激光传感器和上述旋转台的表面之间的距离的变化来4全测上述#皮检测部。4. 根据权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，上述被检测部包括设于上述旋转台的表面、距该表面具有互相不同的高度差的第l和第2台阶部，上述第2台阶部沿着上述旋转台的上述旋转方向而与上述第l台阶部的后方相接地设置。5. 根据权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，上述位置;f企测部件还包括具有发光元件和受光元件、检测上述旋转台的旋转轴的旋转位置的光电传感器；设在上述旋转轴的侧周面、通过在上述发光元件和上述受光元件之间进行遮光而被上述光电传感器4全测的遮光部。6. 根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，上述祐:检测部设于上述旋转台的表面、包括距该表面具有高度差的台阶部。7. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，上述被检测部是被设在上述旋转台的上表面的周缘侧的径向的划线。8. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，在上述旋转台的旋转中心的下侧具有用于供给将上述第1反应气体和上述第2反应气体分离的第3分离气体的第3分离气体供给部。9. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，在上述真空容器的底面和上述旋转台之间具有供给将上述第l反应气体和上述第2反应气体分...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤寿，本间学，羽石朋来，相川胜芳，
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]