成膜装置、基板处理装置及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、基板处理装置及成膜方法。在真空容器内供给第１和第２反应气体来形成薄膜的成膜装置具有旋转台、用于对真空容器进行耐腐蚀保护的保护顶板、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反应气体供给部以及在第１反应气体供给部和第２反应气体供给部之间设置的第１分离气体供给部。在成膜装置中形成包括第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空间以及包括第１分离气体供给部并被设置成低于第１和第２高度的第３空间。成膜装置还具有为了对真空容器进行耐腐蚀保护而与保护顶板一起围绕旋转台、第１、第２和第３空间的真空容器保护部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特 别是涉及 一 种交替地供给至少两种原料气体来形成薄膜的成膜 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 下称为晶圆)等的表面上之后，将所供给的气体切换为第2 反应气体，通过两气体的反应来形成l层或多层的原子层、分 子层，通过进行多次该循环来层叠这些层，从而在基板上进行 成月荑。该工艺例如3皮称为ALD ( Atomic Layer Deposition )、 MLD (Molecular Layer Deposition)等，能够根据循环数来 高精度地控制膜厚，并且膜质的面内均匀性也良好，是能够应 对半导体器件的薄膜化的有效的方法。作为这种成膜方法的较佳的例子，例如列举出在栅极氧化 膜中使用的高电解质膜的成膜。列举一个例子，在形成氧化硅 膜(SiOJ莫)的情况下，作为第l反应气体(原料气体)例如 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)使用臭氧气体等。作为实施这种成膜方法的装置，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 了如下方法从基板的中央部上方侧供给反应气体，从处理容 器的底部排出未反应的反应气体以及反应副产物。不过，上述 成膜方法由于通过吹扫气体来进行气体置换需要较长的时间，另外循环数例如也达到数百次，因此存在处理时间较长的问题， 期望一种能够以高生产率进行处理的成膜装置、成膜方法。从这种背景出发，已知如下那样将多个基板沿旋转方向配 置在真空容器内的旋转台上来进行成膜处理的装置。在美国专利公报7， 153, 542号中公开了如下的成膜装置 的例子将分离扁平的圆筒状的真空容器左右分离，以使沿半 圆的轮廓形成在左侧区域和右侧区域的排气口向上排气的方式 设置，并且在左侧半圆的轮廓与右侧半圆的轮廓之间、即真空 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 右侧半圆区域和左侧半圆区域形成有互不相同的原料气体的供 给区域，通过真空容器内的旋转台旋转，工件通过右侧半圆区 域、分离区域以及左侧半圆区域，并且从排气口排出两种原料 气体。并且，被供给分离气体的分离区域的顶部比原料气体的 供给区域低。在日本特开2001-254181号公报中公开了具有如下结构的 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片晶圆，而以与晶圆支承构件相面对的方式沿旋 转方向等距离地配置第l反应气体喷出喷嘴和第2反应气体喷 出喷嘴，并且在这些喷嘴之间配置吹扫气体喷嘴，使晶圆支承 构件水平旋转。记载了如下内容利用晶圓支承构件支承各晶圆，晶圆的表面位于晶圆支承构件的上表面的上方，并比晶圆 支承构件的上表面高出相当于晶圆厚度的量。另外，各喷嘴被 配置成沿晶圆支承构件的径向延伸，晶圆与喷嘴之间的距离是 O.lmm以上。从晶圆支承构件的外缘与处理容器的内壁之间进 行真空排气。根据这种装置，吹扫气体喷嘴的下方通过发挥所 谓的气帘的作用来防止第l反应气体与第2反应气体的混合。在日本专利3144664号公报中公开了如下结构的例子通过分隔壁将真空容器内沿周向分割为多个处理室，并且相对于 分隔壁的下端隔着狭缝地设置能够旋转的圆形载置台，在该载 置台上配置多个晶圆。在日本特开平4-287912号公报中公开了如下成膜方法的 例子将圆形的气体供给板沿周向分割为8个，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 口以及H2气体的供给口 ，并且在这些气体供给口之间设置排气 口 ，与该气体供给板相对地使支承晶圆的基座(susceptor )旋 转。另外，在美国专利公报6， 634， 314号中公开了具有如下 结构的成膜装置的例子以4个垂直壁将旋转台的上方区域分 隔成十字，在这样分隔得到的4个载置区域上载置晶圆，并且沿旋转方向交替地配置源气体喷射器、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，以使这些喷射器按顺序位于上述4个载置区域的方式水平旋转喷射器单元，并且从旋 转台的周围进行真空排气。另夕卜，在日本特开2007—247066号公报中才是出了如下装置 在实施使多个气体交替地吸附在靶(相当于晶圆)上的原子层 CVD方法时，使载置晶圆的基座旋转，从基座的上方供给源气 体和吹扫气体。在0023 0025段中记载了如下内容分隔壁相 对于处理室的中心呈放射状地延伸，在分隔壁的下侧设置有将 反应气体或吹扫气体供给到基座的气体流出孔；以及通过使惰 性气体从分隔壁的气体流出孔流出来形成气帘。关于排气， 0058段开始记载，根据该记载，源气体和吹扫气体分别从排气 通道30a 、 30b分开排出。此外，在美国专利公开公报 2007—218701号禾口美国专利/>开7>才艮2007—218702号中也^是出 了与日本特开2007_247066号/>才艮类^以的4支术。可是，在使用上述8个专利文献所公开的成膜装置和成膜 方法、将多个基板沿旋转方向配置在真空容器内的旋转台上而 进行成膜处理的情况下，存在如下的问题。在使用美国专利公报7， 153, 542号所提出的成膜装置和 成膜方法的情况下，采用在分离气体的喷出孔与反应气体的供 给区域之间设置朝上的排气口 ，且将反应气体与分离气体一起 从该排气口排出的方法，因此存在如下问题被喷出到工件上 的反应气体成为向上气流而从排气口被吸入，且伴随微粒的巻 起，容易引起微粒对晶圆的污染。在使用日本特开2001-254181号公报所提出的成膜装置和 成膜方法的情况下，存在如下问题有时晶圆支承构件正在旋散到气帘中的情形。并且，存在如下问题从第l反应气体喷 出喷嘴喷出的第l反应气体经由相当于旋转台的晶圆支承构件 的中心部容易到达来自第2反应气体喷出喷嘴的第2反应气体 扩散区域。这样存在如下问题当第1反应气体与第2反应气体 在晶圆上被混合时，反应生成物附着在晶圆表面上，从而无法 进行良好的ALD (或MLD)处理。在使用日本专利3144664号公报所提出的成膜装置和成膜 方法的情况下，工艺气体从分隔壁与载置台的间隙或分隔壁与 晶圆之间的间隙扩散到相邻的处理室，另外在多个处理室之间 设有排气室，因此在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内被混合。因而，存在无法应用 于ALD方式的成膜方法的问题。在使用日本特开平4-287912号公报所提出的成膜装置和 成膜方法的情况下，存在如下问题对两种反应气体的分离没ii有公开任何现实的方法，不用说在基座的中心附近混合，实际上在中心附近以外两种反应气体也会经由H2气体的供给口的排列区域混合。并且还存在如下致命的问题当将排气口设在与晶圆的通过区域相面对的面上时，由于来自基座表面的微粒的巻起等容易引起晶圓的微粒污染。在使用了美国专利公报6， 634， 314号所提出的成膜装置和成膜方法的情况下，存在如下问题在给各载置区域供给了源气体或反应气体之后，通过吹扫气体喷嘴用吹扫气体置换该载置区域的气氛需要较长的时间，而且，源气体或反应气体从l个载置区域越过垂直壁而扩散到相邻的载置区域里，两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，其在真空容器内按顺序供给包括第１反应气体和第２反应气体的至少两种原料气体并且通过执行按顺序供给上述至少两种上述原料气体的供给循环来形成薄膜，该成膜装置包括：　旋转台，其能够旋转地被设置在上述真空容器内，具有用于载置基板的基板 载置部；　保护顶板，其为了保护上述真空容器免受上述第１反应气体和上述第２反应气体的腐蚀，被设置成与上述旋转台的上表面相面对；　第１反应气体供给部和第２反应气体供给部，该第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不相同的位置朝向旋转中心地设置；　第１分离气体供给部，其为了供给将上述第１反应气体和上述第２反应气体分离的第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的位置朝 向旋转中心地设置；　上述第１反应气体供给部的上述保护顶板的下表面具有被设置在距上述旋转台的距离为第１高度的位置的第１下表面区域，　在上述第１下表面区域与上述旋转台之间形成有第１空间，包括上述第２反应气体供给部的上述保护顶板的下表面具有被 设置在距上述旋转台的距离为第２高度且与上述第１下表面区域分离开的位置的第２下表面区域，　在上述第２下表面区域与上述旋转台之间形成有第２空间，包括上述第１分离气体供给部且沿着上述旋转台的旋转方向位于上述第１分离气体供给部两侧的上述保护顶板的 下表面具有被设置在距上述旋转台低于上述第１高度和上述第２高度的第３高度的位置的第３下表面区域，　在上述第３下表面区域与上述旋转台之间形成有具有上述第３高度的第３空间，该第３空间用于使从上述第１分离气体供给部供给的上述第１分离气体流向上述第 １空间和上述第２空间，　该成膜装置还包括真空容器保护部，为了保护真空容器免受上述第１反应气体和上述第２反应气体的腐蚀，该真空容器保护部与上述保护顶板一起被设置成围绕上述旋转台、上述第１空间、上述第２空间以及上述第３空间；　上述保护顶板的 下表面具有中心部区域，该中心部区域在上述旋转台的旋转中心的上述基板载置部侧设有供给用于将上述第１反应气体和上述第２反应气体分离的第２分离气体的第２分离气体供给部，　该成膜装置还包括排气口，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分离气体和从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 2008-2270241.一种成膜装置，其在真空容器内按顺序供给包括第1反应气体和第2反应气体的至少两种原料气体并且通过执行按顺序供给上述至少两种上述原料气体的供给循环来形成薄膜，该成膜装置包括旋转台，其能够旋转地被设置在上述真空容器内，具有用于载置基板的基板载置部；保护顶板，其为了保护上述真空容器免受上述第1反应气体和上述第2反应气体的腐蚀，被设置成与上述旋转台的上表面相面对；第1反应气体供给部和第2反应气体供给部，该第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不相同的位置朝向旋转中心地设置；第1分离气体供给部，其为了供给将上述第1反应气体和上述第2反应气体分离的第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的位置朝向旋转中心地设置；上述第1反应气体供给部的上述保护顶板的下表面具有被设置在距上述旋转台的距离为第1高度的位置的第1下表面区域，在上述第1下表面区域与上述旋转台之间形成有第1空间，包括上述第2反应气体供给部的上述保护顶板的下表面具有被设置在距上述旋转台的距离为第2高度且与上述第1下表面区域分离开的位置的第2下表面区域，在上述第2下表面区域与上述旋转台之间形成有第2空间，包括上述第1分离气体供给部且沿着上述旋转台的旋转方向位于上述第1分离气体供给部两侧的上述保护顶板的下表面具有被设置在距上述旋转台低于上述第1高度和上述第2高度的第3高度的位置的第3下表面区域，在上述第3下表面区域与上述旋转台之间形成有具有上述第3高度的第3空间，该第3空间用于使从上述第1分离气体供给部供给的上述第1分离气体流向上述第1空间和上述第2空间，该成膜装置还包括真空容器保护部，为了保护真空容器免受上述第1反应气体和上述第2反应气体的腐蚀，该真空容器保护部与上述保护顶板一起被设置成围绕上述旋转台、上述第1空间、上述第2空间以及上述第3空间；上述保护顶板的下表面具有中心部区域，该中心部区域在上述旋转台的旋转中心的上述基板载置部侧设有供给用于将上述第1反应气体和上述第2反应气体分离的第2分离气体的第2分离气体供给部，该成膜装置还包括排气口，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分离气体和从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，其中， 上述保护顶板和上述真空容器保护部由石英或陶瓷构成。3. 根据权利要求l所述的成膜装置，其中，述真空容器进行耐腐蚀保护的第l保护气体的第l保护气体供给部。4. 根据权利要求3所述的成膜装置，其中， 在上述真空容器的底面与上述真空容器保护部之间具有供给用于对上述真空容器进行保护的第2保护气体的第2保护气 体供给部。5. 根据权利要求l所述的成膜装置，其中，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。6. 根据权利要求l所述的成膜装置，其中， 包括支柱，其处于上述真空容器的中心部，并且被设置在上述 保护顶板的下表面与上述真空容器的底面之间；旋转套筒，其围着上述支柱，绕铅直轴线旋转自如， 其中，上述旋转套筒是上述旋转台的旋转轴。7. 根据权利要求l所述的成膜装置，其中， 被载置在上述基板载置部上的上述基板的表面处于与上述旋转台的表面相同的高度，或者上述基板的上述表面位于低于 上述旋转台的上述表面的位置上。8. 根据权利要求l所述的成膜装置，其中，用于分别向上述第l反应气体供给部、上述第2反应气体供 给部以及上述第l分离气体供给部导入气体的气体导入件被设 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：本间学，
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]