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，成膜装置包含以可旋转的方式设置在在容器内的旋转台。第１及第２反应气体供给部分别向旋转台的一个面供给第１反应气体及第２反应气体。向位于被供给第１反应气体的第１处理区域和被供给第２反应气体的第２处理区域之间的分离区域，从分离气体供给部喷出第１分离气体。分离区域设有顶面，在顶面和旋转台之间形成有用于使分离气体从分离区域向处理区域一侧流动的狭窄空间。在基板载置部设置有用于升降基板的升降机构。升降机构相对于旋转台而言，既能在上下方向上移动，又能沿旋转台的径向移动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过反复将相互反应的至少2种反应气体 依次供给到基板表面的循环、沉积反应生成物而形成薄膜的成 膜装置、基板处理装置、成膜方法，以及存储实施该方法的程 序的存储媒介。
技术介绍
在半导体制造工艺的薄膜沉积技术中，公知有所谓原子层 沉积(ALD, Atomic Layer Deposition )或分子层;冗积(MLD, Molecular Layer Deposition )。在这样的薄膜沉积技术中，在 真空条件下，使第l反应气体吸附在半导体晶圆(以下称为晶 圆)的表面上，接下来，在该晶圆表面上吸附第2反应气体， 通过在该晶圆表面上的第l及第2反应气体的反应，形成一层以 上的原子层或分子层。此外，反复进行多次这样的气体交互吸 附，在晶圆上沉积膜。该技术在可通过气体交互供给的次数来 高精度地控制膜厚这点上，以及沉积膜在晶圓上能具有优异的 均匀性这点上具有优势。因此，该沉积方法有望成为可更为精 细化地加工半导体器件的薄膜沉积技术。这样的成膜方法能够较好地适用于对例如栅绝缘体所使用 的电介质膜进行成膜的情况。栅绝缘体以氧化硅膜(SiOJ莫) 成膜的情况下，第l反应气体(原料气体)可使用例如双叔丁基氨基硅烷(以下，称为BTBAS)气体等，第2反应气体(氧 化气体)可使用臭氧气体等。为了实施该成膜方法，可考虑使用具有真空容器和位于该 真空容器上部中央的簇射头的单片式成膜装置。在该成膜装置 中，从上部中央供给反应气体，从处理容器底部排出未反应的 反应气体和反应副生成物。鉴于使用该真空容器时，需要较长 时间来通过吹扫气体进行气体置换，且循环次数也会达到数百 次，将花费较长的处理时间。因此，人们需要一种可实现高生 产率的成膜装置及成膜方法。基于这样的背景，提出过具有真空容器和旋转台的成膜装 置，沿着旋转台的旋转方向保持多片基板。下面举出的专利文献l公开了 一种将处理腔室形成为扁平 的圆筒状的沉积装置。该处理腔室被分割为两个半圆区域。各 区域在各区域的上部具有环绕该区域设置的排气口。此外，处 理腔室在两个区域之间具有沿着处理腔室的径向导入分离气体 的气体注入口。根据该结构，不同的反应气体被供给到各自的 区域，并由不同的排气口从上侧排气，此外，通过旋转台旋转 来使由旋转台载置的晶圆交互穿过两个区域。此外，被供给分 离气体的分离区域具有高度低于被供给原料气体的区域的顶 部。专利文献2公开了一种处理腔室，具有晶圆支承构件(旋 转台)，其支承多片晶圓，且能水平旋转；第1及第2气体喷出 喷嘴，其与晶圓支承构件相对，在晶圆支承构件旋转方向上等 角度(圆心角)间隔配置；吹扫气体喷嘴，其配置在第1及第2 气体喷出喷嘴之间。气体喷出喷嘴沿晶圆支承构件的径向延伸。 晶圆的上表面比晶圆支承构件表面高出晶圆的厚度，气体喷出 喷嘴和晶圆支承构件上的晶圓的间隔为约0.1 m m以上。真空排气装置与位于晶圓支承构件外端和处理腔室内壁之间的部位相 连接。根据该结构的处理容器，吹扫气体喷嘴释放吹扫气体而形成气帘，防止第1反应气体和第2反应气体混合。专利文献3公开一例通过多个分隔壁分隔出多个处理区域 的处理腔室。分隔壁的下侧以与分隔壁间隔很小间隙的方式设 置有载置多片晶圆的圆形的旋转基座。专利文献4公开一例处理腔室，具有四个扇形的气体供 给板，其具有90度的顶角，按照相应侧边间为90度的角度间隔 配置；排气口，其配置在两个相邻的气体供给板间，用于对处 理容器内排气；基座，其支承多片晶圆，并与气体供给板相对。 四个气体供给板分别释放砷化氢(AsH3)气体、氬(H2)气体、 三甲基镓(TMG)气体和H2气体。专利文献5公开的是一例处理腔室，具有圆形的板，其 被分隔壁分为四个区域，四个区域分别设置有基座；四个喷管， 彼此连接成十字形；两个排气口，其分别与四个基座接近配置。 该处理腔室中，四片晶圆分别搭载于四个基座上，四个喷管分 别释放原料气体、吹扫气体、原料气体、另一种吹扫气体，同 时使四个喷管在圆形的板的上方以十字形的中心为旋转中心旋 转。边使喷管单元水平旋转，以使喷管依次位于四个载置区域， 边从旋转台周围以真空方式排气。此外，专利文献6(专利文献7、 8)公开一种成膜装置， 该装置使靶(晶圆)交互吸附多种气体，适用于原子层CVD。 该装置中，从上方向基座供给源气体和吹扫气体，并使保持晶 圆的基座旋转。在该文献第0023、 0024、 0025段中写到，分 隔壁从腔室中心起沿径向延伸，在分隔壁的底部设置有用于供 给源气体或吹扫气体的气体喷出孔。此外，作为吹扫气体，从 气体喷出孔喷出惰性气体，形成气帘。关于排气，在文中第0058ii段有所记载，源气体从排气管道30a排气，吹扫气体从排气管 道30b排气。专利文献9公开有一种用于在成膜装置的基座上所形成的 基板载置区域载置晶圆等基板的升降销。该升降销具有进行上 下驱动的机构，通过其上下驱动将晶圆等基板载置于基板载置区域。专利文献l 专利文献2 专利文献3要求l专利文献4 专利文献5 专利文献6美国专利公报7， 153， 542号图6(a)、(b) 曰本净争开2001-254181号/>才艮图l及图2 日本特许第3144664号7>才艮图l、图2、权利日本特开平4-287912号/>报美国专利公报6， 634, 314号曰本斗争开2007-247066号7>才艮0023~0025、0058段，图12及图18专利文献7 专利文献8 专利文献9美国专利公开公报2007-218701号 美国专利公开公报2007-218702号 美国专利公报6， 646, 235号 但是，专利文献l记载的装置中，反应气体和分离气体向 下供气，从设在腔室上部的排气口向上排气，因此，有可能会 使腔室内的微粒被向上的气流吹起，落在晶圆上，污染晶圆。此外，专利文献2记载的技术中，气帘不能完全防止这些 反应气体的混合，气体也会被晶圆支承构件的旋转朝旋转方向 带动，而导致反应气体之一穿过气帘流动而与其他的反应气体 混合。此外，旋转着的晶圓支承构件的中心附近不会给气体造 成较大的离心力，因此，从第l (第2)气体喷出喷嘴喷出的第 l(第2)反应气体会穿过晶圆支承构件的中心部，和第2(第l) 反应气体接触。 一旦反应气体在腔室内混合，则不能按预期进12行MLD (或ALD)模式的薄膜沉积。专利文献3所记载的装置中，在处理腔室，导入处理区域 之一的处理气体往往会穿过分隔壁下侧的间隙，向相邻的处理 区域扩散，与导入该相邻处理区域的其他处理气体混合。此外， 处理气体往往会在排气腔室混合，使晶圆同时暴露在两种处理 气体之中。因此，采用该处理腔室，无法合适地实施MLD( ALD )模式下的薄膜沉积。专利文献4公开的内容中，没有提供任何实际的防止两种 原料气体(AsH3、 TMG)混合的方法。由于没用防止方法，因此，往往会导致两种反应气体穿过基座中心附近或H2气体的供给板而混合。此外，排气口配置在相邻的两个气体供给板之 间，因此，将气体向上排气，会从基座表面吹起微粒，导致晶 圆污染。专利文献5公开的处理腔室中，在一个喷管经过四个区划 区域之一后，无法在短时间内吹扫该区域。此外，四个区划区 域之一内的反应气体可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，在容器内，实施依次向基板供给相互反应的至少两种反应气体的循环，在该基板上生成反应生成物的层，以沉积膜，其特征在于，该成膜装置包括：　旋转台，其以能旋转的方式设在所述容器中；　基板载置区域，其设在所述旋转台的一个面上，用于载 置所述基板；　第１反应气体供给部，其向所述旋转台的所述一个面供给第１反应气体；　第２反应气体供给部，其在所述旋转台的旋转方向上远离所述第１反应气体供给部，且向所述旋转台的所述一个面供给第２反应气体；　分离区域，其在所述旋转方向上，位于 被供给所述第１反应气体的第１处理区域和被供给所述第２反应气体的第２处理区域之间，分离所述第１处理区域和所述第２处理区域；　中央区域，为了将所述第１处理区域和所述第２处理区域隔离开，该中央区域位于所述容器的大致中央，且具有沿所述旋转台的所述 一个面喷出第１分离气体的喷出孔；　排气口，其用于将所述反应气体与扩散到所述分离区域两侧的分离气体及从所述中央区域喷出的分离气体一起排出；　分离气体供给部，其设在所述分离区域，用于供给分离气体；　顶面，其设在所述分离区域，位于所述分离气 体供给部的所述旋转方向两侧，在该顶面和所述旋转台之间形成狭窄的空间，用于使分离气体从该分离区域流到处理区域侧；　升降机构，其用于对设置在所述基板载置部上的所述基板进行升降，　所述升降机构相对于所述旋转台不仅能在上下方向上移动，还能在旋转 台的径向上移动。...

【技术特征摘要】
JP 2008-9-4 2008-227032;JP 2009-8-4 2009-1818071.一种成膜装置，在容器内，实施依次向基板供给相互反应的至少两种反应气体的循环，在该基板上生成反应生成物的层，以沉积膜，其特征在于，该成膜装置包括旋转台，其以能旋转的方式设在所述容器中；基板载置区域，其设在所述旋转台的一个面上，用于载置所述基板；第1反应气体供给部，其向所述旋转台的所述一个面供给第1反应气体；第2反应气体供给部，其在所述旋转台的旋转方向上远离所述第1反应气体供给部，且向所述旋转台的所述一个面供给第2反应气体；分离区域，其在所述旋转方向上，位于被供给所述第1反应气体的第1处理区域和被供给所述第2反应气体的第2处理区域之间，分离所述第1处理区域和所述第2处理区域；中央区域，为了将所述第1处理区域和所述第2处理区域隔离开，该中央区域位于所述容器的大致中央，且具有沿所述旋转台的所述一个面喷出第1分离气体的喷出孔；排气口，其用于将所述反应气体与扩散到所述分离区域两侧的分离气体及从所述中央区域喷出的分离气体一起排出；分离气体供给部，其设在所述分离区域，用于供给分离气体；顶面，其设在所述分离区域，位于所述分离气体供给部的所述旋转方向两侧，在该顶面和所述旋转台之间形成狭窄的空间，用于使分离气体从该分离区域流到处理区域侧；升降机构，其用于对设置在所述基板载置部上的所述基板进行升降，所述升降机构相对于所述旋转台不仅能在上下方向上移动，还能在旋转台的径向上移动。2. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，所述升 降机构包含三根以上的升降销。3. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，该成膜 装置还包括顶板，其在通过所述分离气体供给部供给第l分离气体的 分离区域，与所述旋转台的形成基板载置部的面相对设置；第2分离气体供给部，其用于从所述旋转台的中央区域， 供给用于将所述第l反应气体和所述第2反应气体隔离开的第2 分离气体；排气口，其设置在比旋转台低的位置，用于将所述第l反 应气体、所述第2反应气体、所述第l分离气体及所述第2分离 气体经所述旋转台的周缘和所述容器内周壁之间的间隙排气。4. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，该成膜 装置还具有在成膜时使所述旋转台旋转的旋转机构。5. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，所述基 板载置部以凹状形成在所述旋转台的表面上，所述旋转台的表面和载置于所述基板载置部的所述基板的 表面在同一高度，或者基板表面比旋转台的表面低。6. 根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，在所述 旋转台的外周侧，相比于所述凹状的底面而言，所述基板载置 部的上部向与所述外周侧相反的方向突出。7. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，在所述 容器的侧壁上设置有由闸阀开闭的输送口 ，以从所述容器的外 部向所述容器的内部输送所述基板。8. 根据权利要求7所述的成膜装置，其特征在于，所述输 送口处的所述基板的输送是通过输送臂进行的。9. 根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于，通过使 所述升降销沿所述旋转台的径向移动，在所述旋转台的基板载 置部，将所述基板载置在离旋转台的中心最远的位置。10. —种成膜装置，在容器内，实施依次向基板供给相互 反应的至少两种反应气体的循环，在该基板上生成反应生成物 的层，以沉积膜，其特征在于，该成膜装置包括旋转台，其设在所述容器内；多个基板载置部，其设在旋转台上，用于在所述旋转台的 同 一个圓周上载置所述基板；第l反应气体供给部，其设在所述容器内的形成有所述基 板载置部的一侧，用于供给第l反应气体；第2反应气体供给部，其设在所述容器内的形成有所述基 板载置部的 一侧，且位于远离所述第l反应气体供给部的位置， 用于供给第2反应气体；第l分离气体供给部，其设置于由第l反应气体供给部供给 第l反应气体的所述第l处理区域和由第2反应气体供给部供给 第2反应气体的所述第2处理区域之间，并供给第l分离气体， 用于将所述第1处理区域和所述第2处理区域隔离开；输送口，其由设在所述容器侧壁的闸阀开闭，以从所述容 器的外部向所述容器的内部输送所述基板；基板保持臂，其在所述输送口输送所述基板，所述基板保持臂由两根棒状的保持部构成， 一个保持部上 设有用于保持所述基板的至少一个基板保持部，在另 一个保持 部上，用于保持所述基板的至少两个基板保持部设在不同的位 置上。11. 根据权利要求10所述的成膜装置，其特征在于，该成 膜装置还包括顶板，其在由所述分离气体供给部供给第l分离气体的分离区域，与所述旋转台的形成基板载置部的面相对设置；第2分离气体供给部，其用于从所述旋转台的中心区域供 给用于将所述第l反应气体和所述第2反应气体隔离开的第2分 离气体；...

【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]