成膜装置及基板处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种成膜装置及基板处理装置，该成膜装置具有：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、设置于该第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。该成膜装置中形成有：包含第１反应气体供给部且具有第１高度的第１空间、包含该第２反应气体供给部且具有第２高度的第２下表面区域、包含第１分离气体供给部且具有第３高度的第１空间，该第３高度低于第１高度和第２高度。设置在旋转台的旋转中心下方的电动机驱动旋转台旋转。旋转台的旋转轴和电动机的驱动轴以不发生空转的方式连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种成膜装置及基板处理装置，特别是，涉及 一种交互供给至少两种原料气体来形成薄膜的成膜装置及基板 处理装置。
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 )或分子层沉积(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(以下简称为 晶圓)的表面上，接下来，在晶圆表面上吸附第2反应气体， 通过在晶圆表面上的第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，反复进行这样的气体交互吸附，在 晶圓上沉积膜。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，以及沉积膜在晶圆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 加工半导体设备的薄膜沉积技术。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(Si02膜) 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并在真空 容器上部中央设有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效率的 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1公开 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，旋转台旋转来使由 旋转台载置的晶圆交互穿过两个区域。此外供给分离气体的分 离区域具有高度低于原料气体供给区域的顶部。专利文献2公开了一种处理腔室，具有晶圓支承构件(旋 转台)，其支承多片晶圆，且可水平旋转；第1及第2气体喷出 喷嘴，其与晶圆支承构件相对，在晶圓支承构件旋转方向上等 角度间隔配置；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 圆支承构件上的晶圆的间隔为约O.lmm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。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l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4艮小间隙的方式设 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，其支承多片晶圓，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、氢气(H2)、 三甲基镓(TMG)气体和H2气体。专利文献5公开的一例处理腔室，具有圓形的板，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0058 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l:美国专利公报7， 153, 542号图6 ( a )、 ( b ) 专利文献2:日本特开2001-254181号公报图1及图2 专利文献3:日本特许第3144664号公报图l、图2、权利 要求l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'.曰本对寺开2007-247066号7^才艮0023 0025、 0058段，图12及图18专利文献7:美国专利公开公报2007-218701号 专利文献8:美国专利乂>开7>才艮2007-218702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，气体也会被晶圓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，在旋转着的晶圆支承构件的中心附近，气体的离 心力的作用不太明显，因此，从第l (第2)反应气体喷嘴喷出 的第l (第2)反应气体往往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，无法理想地实施M L D( AL D )模式下的薄膜沉积。专利文献4公开内容中，没有提供任何实际的防止两种原 料气体(AsHs、 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，10座表面吹起微粒，导致晶圆受 到污染。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能会流入相邻的区划区域。因此，难于 进行MLD (ALD)模式下的薄膜沉积。根据专利文献6公开的技术，源气体会从位于吹扫气体分 隔室两侧的源气体分隔室流入吹扫气体分隔室，在吹扫气体分 隔室内混合。其结果是，可能在吹扫气体分隔室内生成反应生 成物，向晶圆上落下微粒。在专利文献1 5公开的成膜装置及成膜方法中，旋转台具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，在真空容器内，按顺序供给包含第１反应气体和第２反应气体的至少两种原料气体，并通过实施按顺序供给所述至少两种所述原料气体的供给循环来形成薄膜，其特征在于，具有：　旋转台，其设置在所述真空容器内并能在真空容器内旋转，且具有载置基 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，其用于供给所述第１反应气体和所述第２反应气体，且各自从所述旋转台的周缘上的不同位置朝向旋转中心设置；　第１分离气体供给部，其从所述旋转台周缘上的位于所述第１反应气体供给部和所述第 ２反应气体供给部之间的位置，朝向旋转中心设置，以便供给将所述第１反应气体和所述第２反应气体分离开的第１分离气体；　第１下表面区域，其是所述真空容器顶板下表面上包含所述第１反应气体供给部的部分，距所述旋转台的高度为第１高度；　第１空间，其 形成于所述第１下表面区域和所述旋转台之间；　第２下表面区域，其是所述真空容器顶板下表面上包含所述第２反应气体供给部的部分，位于和所述第１下表面区域隔开的位置，距所述旋转台的高度为第２高度；　第２空间，其形成于所述第２下表面区域和所述旋转 台之间；　第３下表面区域，其是所述顶板下表面上的、包含所述第１分离气体供给部、且沿所述旋转台的旋转方向位于所述第１分离气体供给部两侧的部分，距所述旋转台的高度为比所述第１高度和所述第２高度都要低的第３高度；　狭窄的第３空间，其形成于所述 第３下表面区域和所述旋转台之间，具有用于使从所述第１分离气体供给部流出的所述第１分离气体流入所述第１空间和所述第２空间的所述第３高度；　中心部区域，其是所述顶板的下表面上的设置有第２分离气体供给部的部分，该第２分离气体供给部用于向所述旋转 台的旋转中心的所述基板载置部侧，供给用于将所述第１反应气体和所述第２反应气体分离开的第２分离气体；　排气口，其将所述第１反应气体和所述第２反应气体，连同向所述第３空间按两侧喷出的所述第１分离气体和自所述中心部区域喷出的所述第２分离气体一起 排出；　电动机，其设置在所述旋转台的旋转轴的下方，驱动所述旋转台旋转，　并且，所述旋转台的旋转轴和所述电动机的驱动轴以不发生空转的方式连接。...

【技术特征摘要】
JP 2008-9-4 2008-2270281.一种成膜装置，在真空容器内，按顺序供给包含第1反应气体和第2反应气体的至少两种原料气体，并通过实施按顺序供给所述至少两种所述原料气体的供给循环来形成薄膜，其特征在于，具有旋转台，其设置在所述真空容器内并能在真空容器内旋转，且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，其用于供给所述第1反应气体和所述第2反应气体，且各自从所述旋转台的周缘上的不同位置朝向旋转中心设置；第1分离气体供给部，其从所述旋转台周缘上的位于所述第1反应气体供给部和所述第2反应气体供给部之间的位置，朝向旋转中心设置，以便供给将所述第1反应气体和所述第2反应气体分离开的第1分离气体；第1下表面区域，其是所述真空容器顶板下表面上包含所述第1反应气体供给部的部分，距所述旋转台的高度为第1高度；第1空间，其形成于所述第1下表面区域和所述旋转台之间；第2下表面区域，其是所述真空容器顶板下表面上包含所述第2反应气体供给部的部分，位于和所述第1下表面区域隔开的位置，距所述旋转台的高度为第2高度；第2空间，其形成于所述第2下表面区域和所述旋转台之间；第3下表面区域，其是所述顶板下表面上的、包含所述第1分离气体供给部、且沿所述旋转台的旋转方向位于所述第1分离气体供给部两侧的部分，距所述旋转台的高度为比所述第1高度和所述第2高度都要低的第3高度；狭窄的第3空间，其形成于所述第3下表面区域和所述旋转台之间，具有用于使从所述第1分离气体供给部流出的所述第1分离气体流入所述第1空间和所述第2空间的所述第3高度；中心部区域，其是所述顶板的下表面上的设置有第2分离气体供给部的部分，该第2分离气体供给部用于向所述旋转台的旋转中心的所述基板载置部侧，供给用于将所述第1反应气体和所述第2反应气体分离开的第2分离气体；排气口，其将所述第1反应气体和所述第2反应气体，连同向所述第3空间按两侧喷出的所述第1分离气体和自所述中心部区域喷出的所述第2分离气体一起排出；电动机，其设置在所述旋转台的旋转轴的下方，驱动所述旋转台旋转，并且，所述旋转台的旋转轴和所述电动机的驱动轴以不发生空转的方式连接。2. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，所述旋 转台的^走转轴的轴心和所述电动才几的驱动轴的轴心对齐，所述 旋转台的旋转轴和所述电动机的驱动轴以彼此间不会发生角度 错位的方式连接。3. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，具有将轮对所述电动4;L的转速减速。4. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，所述电 电动机包含伺服电动机。5. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，具有第 3分离气体供给部，该第3分离气体供给部向所述旋转台的旋转 中心的下侧，供给将所述第1反应气体和所述第2反应气体分离 开的第3反应气体。6. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，具有第4分离气体供给部，该第4分离气体供给部向...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤寿，本间学，羽石朋来，
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]