将多种反应气体依次向基板供给的成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种将多种反应气体依次向基板供给的成膜装置，在真空容器内供给第１及第２反应气体来形成薄膜，其具有：旋转台；第１反应气体供给部及第２反应气体供给部，其分别在以旋转中心为圆心的第１角度位置和第２角度位置沿径向延伸；第１分离气体供给部，其设置在第１角度位置和第２角度位置之间的第３角度位置；第１空间，其在包含第１角度位置的区域具有第１高度；第２空间，其在包含第２角度位置的区域具有第２高度；第３空间，其在包含第３角度位置的区域具有低于第１高度和第２高度的高度；加热装置，其加热第１分离气体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种成膜装置，具体而言，涉及一种将多种反 应气体依次向基板供给的成膜装置。
技术介绍
对于半导体制造工艺中的成膜方法，人们公知有如下工艺， 即，在真空条件下，使作为基板的半导体晶圆等(以下，称为 晶圆)的表面上吸附第l反应气体，然后，将供给的气体切换为第2反应气体，通过两种气体的反应，形成一层或多层原 子层或分子层，通过多次进行这种循环，层叠这些层，来实现 向基^反上的成力莫。该工艺#皮称为例如ALD ( Atomic Layer Deposition , 原子层沉积)或MLD ( Molecular Layer Deposition,分子层沉积)，能通过循环的次数来高精度地控制 膜厚，并且膜质的面内均匀性较好，该工艺是能有效地应付半 导体设备薄膜化的手法。作为一种该成膜方法的优选例，可以列举出一种例如用于 栅氧化膜的高电介质膜的成膜。例如，形成氧化硅膜(Si02膜) 时，第l反应气体(原料气体)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)使用臭 氧气体等。对于实施该成膜方法的装置，可考虑在真空容器的上部中 央具有气体簇射头的单片式成膜装置，从基板的中央部上方侧供给反应气体，并将未反应的反应气体和反应副生成物从处理 容器的底部排出。但是，上述成膜方法中，通过吹扫气体进行 的气体置换需要花费较长时间，此外，循环次数也需要例如数百回，因此，存在处理时间长的问题，人们希望有一种能高效 处理的成膜装置和成膜方法。基于这一背景，现已知以下各种将多片基板沿真空容器内 的旋转台旋转方向配置在该旋转台上以进行成膜处理的装置。专利文献l中公开了一例成膜装置，该成膜装置具有分离 区域，该分离区域将扁平的圆筒状的真空容器左右隔开，在左 侧区域和右侧区域沿着半圓轮廓形成的排气口被设置得能朝上 排气，并且，在左侧半圆轮廓和右侧半圆轮廓之间，也就是在 真空容器的直径区域，形成有分离区域的分离气体的喷出孔。 在右侧半圓区域与和左侧半圆区域形成彼此不同的原料气体的 供给区域，通过真空容器内的旋转台的旋转，使工件穿过右侧 半圆区域、分离区域和左侧半圆区域，并将两原料气体从排气 口排出。此外，供给分离气体的分离区域的顶板比原料气体的 供给区域的顶板低。专利文献2中公开了 一例具有使晶圆支承构件水平旋转的 结构的成膜装置，其一方面在晶圆支承构件(旋转台)上沿着 旋转方向等间距地配置有4片晶圆，另一方面，以与晶圆支承 构件相对的方式，沿着晶圆支承构件的旋转方向等间距地配置 有第l反应气体喷嘴和第2反应气体喷嘴，并在相邻的两个反应 气体喷嘴之间配置吹扫气体喷嘴。各晶圆受晶圆支承构件支承， 晶圆的表面位于晶圆支承构件上表面上方，且仅距该晶圆支承 构件上表面的距离为晶圆的厚度。此外，文中记载到，各喷嘴 被设置得沿晶圆支承部件支承构件的径向延伸，晶圆和喷嘴的 距离为0.1mm以上。真空排气在晶圆支承构件外缘和处理容器 内壁之间进行。根据该装置，通过在吹扫气体喷嘴下方起到所 谓气帘的作用，来防止第l反应气体和第2反应气体混合。专利文献3公开了 一例具有如下结构的成膜装置其利用分隔壁将真空容器内部沿周向分隔为多个处理室，并且，设置 有与分隔壁下端隔有小间隙且可相对与分隔壁旋转的圆形的载 置台，在该载置台上配置多个晶圆。专利文献4公开了 一例成膜方法，其将圆形的气体供给板 沿周向隔为8块，在其上以彼此间隔90。的方式配置AsHs气供 给口、 H2气供给口、 TMG气供给口及Eb气供给口 ，并在这些 气体供给口之间配置排气口 ，而且，以与该气体供给板相对的方式配置支承晶圆的基座，并使该基座旋转。此外，专利文献5公开的一例成膜装置的结构为，以排列 成十字形的四块垂直壁分隔旋转台的上方区域，然后在如 此分隔出来四个载置区域内载置晶圆，并沿旋转台的旋转方向 交互配置源气体喷射器、反应气体喷射器和吹扫气体喷射器而 构成十，，字形的喷射器单元；以使这些喷射器依次位于上述 四个载置区域的方式，使喷射器单元水平旋转，并从旋转台周 围进行真空排气。此外，专利文献6(专利文献7、 8)所记载的装置用于实 施使靶(相当于晶圓)交互吸附多种气体的原子层CVD方法， 其使载置晶圆的基座旋转，并从基座上方供给源气体和吹扫气 体。在该专利文献第0023 0025段中写到，分隔壁从腔室中心 起呈放射状(沿径向)延伸，在分隔壁下侧设置有用于向基座 供给反应气体或吹扫气体的气体流出孔，通过从气体流出孔流 出惰性气体，从分隔壁起形成气帘。关于排气，在文中第0058 段起有所记载，根据其记载内容，源气体和吹扫气体分别经由 排气通道30a和30b排出。但是，如果使用上述专利文献所公开的成膜装置及方法， 在真空容器内的旋转台上沿其旋转方向配置多片基板，进行成 膜处理，则会产生如下问题。在使用专利文献l公开的成膜装置及成膜方法时会有如下问题在分离气体喷出口和反应气体供给区域之间设置朝上的 排气口 ，采用反应气体和分离气体一起都从该排气口排出的手 法，因此，吹向工件的反应气体朝上流动，被吸入排气口，伴 随微粒的飞扬，容易导致晶圓受到微粒污染。在使用专利文献2公开的成膜装置及成膜方法时，晶圆支 承构件也旋转，仅通过源于吹扫气体喷嘴的气帘作用，则无法 避免其两侧的反应气体通过，特别是，无法避免反应气体从旋 转方向上游侧向气帘中扩散。此外，还存在从第l反应气体喷嘴喷出的第l反应气体容易经过相当于旋转台的晶圓支承构件 的中心部而抵达从第2反应气体喷嘴到第2反应气体扩散区域 的问题。这样， 一旦第l反应气体和第2反应气体在晶圆上混合， 则会有反应生成物会附着在晶圓表面上，不能良好地进行ALD (或者MLD )处理的问题。在使用专利文献3公开的成膜装置及成膜方法时，工艺气 体穿过分隔壁和载置台或分隔壁和晶圆之间的间隙，向相邻的 处理室扩散，此外，由于在多个处理室之间设置有排气室，所 以，晶圆穿过该排气室时，来自上游侧处理室和下游侧处理室 的气体会在该排气室内混合。因此，存在以ALD进行成膜时不 能使用该成膜方法的问题。在使用专利文献4公开的成膜装置和成膜方法时，文中没近的位置会存在两种反应气体混合的情况，这一点自不必说， 实际上，在中心附近以外的位置，也会存在两种反应气体经由 H2气体供给口的配置区域而混合的问题。此外，在与晶圆的穿 过区域相对的面上设置排气口的情况下，会存在因从基座表面 巻起微粒等而产生的容易引起晶圓被微粒污染这一致命问题。在使用专利文献5公开的成膜装置和成膜方法时，在向各 载置区域供给源气体或反应气体后，通过吹扫气体喷嘴以吹扫 气体置换该载置区域的气氛气体需要花费较长时间，而且，往 往会有源气体或反应气体从一个载置区域跨过垂直壁而扩散到 与之相邻的载置区域内，使两种气体在载置区域发生反应的问 题。在使用专利文献6 (专利文献7、 8)公开的成膜装置和成 膜方法时，问题在于，不可避免在吹扫气体分隔区域两侧的源 气体分隔区域内的源气体在其中混合，出现反应生成物而给晶 圆造成微粒污染的问题。此外，在使用专利文献l、 2及5公开的成膜装置和成膜方 法时会存在如下问题在温度高于室温的基板上进行成膜时， 以室温导入的分离气体或吹扫气体被吹向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜装置，在真空容器内，将基板依次暴露于包含第１反应气体和第２反应气体的至少两种反应气体中，进行成膜，其特征在于，具有：　真空容器，其具有顶板；　旋转台，其以能绕旋转中心旋转的方式设置在所述真空容器内，具有用于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，其分别在以所述旋转中心为圆心的第１角度位置和第２角度位置处沿径向延伸，以供给所述第１反应气体和所述第２反应气体；　第１分离气体供给部，其在位于所述第１角度位置和所述第２角度位置之间的第３角度位置 处沿径向延伸，以供给用以将所述第１反应气体和所述第２反应气体分离开的第１分离气体；　所述顶板的第１下表面区域，其是包含所述第１角度位置的区域的至少一部分，距所述旋转台的高度为第１高度，从而在所述旋转台上侧形成具有所述第１高度的第１空间；　 　所述顶板的第２下表面区域，其是包含所述第２角度位置的区域的至少一部分，距所述旋转台的高度为第２高度，从而在所述旋转台上侧形成具有所述第２高度的第２空间；　所述顶板的第３下表面区域，其是包含所述第３角度位置的区域的至少一部分，距所述旋转台 的高度为低于所述第１高度和所述第２高度的第３高度，从而在所述旋转台上侧形成具有所述第３高度的第３空间；　加热装置，其对所述第１分离气体进行加热；　第２分离气体供给部，其在包含所述旋转中心的中心部区域，供给用以将所述第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反应气体和第２反应气体，连同向所述第３空间两侧喷出的第１分离气体和从所述中心部区域喷出的所述第２分离气体一起排出。...

【技术特征摘要】
JP 2008-9-4 2008-2270271.一种成膜装置，在真空容器内，将基板依次暴露于包含第1反应气体和第2反应气体的至少两种反应气体中，进行成膜，其特征在于，具有真空容器，其具有顶板；旋转台，其以能绕旋转中心旋转的方式设置在所述真空容器内，具有用于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，其分别在以所述旋转中心为圆心的第1角度位置和第2角度位置处沿径向延伸，以供给所述第1反应气体和所述第2反应气体；第1分离气体供给部，其在位于所述第1角度位置和所述第2角度位置之间的第3角度位置处沿径向延伸，以供给用以将所述第1反应气体和所述第2反应气体分离开的第1分离气体；所述顶板的第1下表面区域，其是包含所述第1角度位置的区域的至少一部分，距所述旋转台的高度为第1高度，从而在所述旋转台上侧形成具有所述第1高度的第1空间；所述顶板的第2下表面区域，其是包含所述第2角度位置的区域的至少一部分，距所述旋转台的高度为第2高度，从而在所述旋转台上侧形成具有所述第2高度的第2空间；所述顶板的第3下表面区域，其是包含所述第3角度位置的区域的至少一部分，距所述旋转台的高度为低于所述第1高度和所述第2高度的第3高度，从而在所述旋转台上侧形成具有所述第3高度的第3空间；加热装置，其对所述第1分离气体进行加热；第2分离气体供给部，其在包含所述旋转中心的中心部区域，供给用以将所述第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反应气体和第2反应气体，连同向所述第3空间两侧喷出的第1分离气体和从所述中心部区域喷出的所述第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，所述加 热装置设置在所述真空容器的外部。3. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，所述加 热装置通过电阻力p热或高频感应加热进4于加热。4. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，具有设 置在所述旋转台下侧的辐射温度计。5. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，所述旋 转台是透明体。6. 根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，所述旋 转台由石英制成。7. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，还具有 第3分离气体供给部，其向所述旋转台的所述旋转中心的下侧， 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分离 气体。8. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，还具有 第4分离气体供给部，其向所述真空容器的底面和所述旋转台 之间，供给将所述第l反应气体和第2反应气体分离开的第4分 离气体。9. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，还具有 支柱，其在所述真空容器的中心部，设置在所述顶板的下表面 和所述真空容器的底面之间；旋转套筒，其围住所述支柱，能 绕铅直轴线旋转，所述旋转套筒是所述旋转台的旋转轴。10. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，还具 有所述顶板的第4下表面区域，其是包含所述第l角度位置的区域的至少一部分，距所述旋转台的高度低于所述第l高度，所述第4下表面区域与所述第l下表面区域相邻。11. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，还具有所述顶板的第5下表面区域，其是包含所述第2角度位置的 区域的至少一部分，距所述旋转台的高度低于所述第2高度， 所述第5下表面区域与所述第2下表面区域相邻。12. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，载置 于所述基板载置部上的所述基板的表面和所述旋转台的表面等 高，或者与所述旋转台的所述表面相比，所述基板的所述表面 位置较低。13. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，用于 向所述第l反应气体供给部、所述第2反应气体供给部和所述第 l分离气体供给部分别导入气体的气体导入件设置在所述旋转 台的旋转中心侧或周缘侧。14. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，在所 述第l分离气体供给部上，相对于所述旋转中心沿着径向配置 有喷出孔。15. 根据权利要求14所述的成膜装置，其特征在于，所述 第3下表面区域包含两个区域，这两个区域之间隔着所述喷出 孔列，当所述旋转台旋转时，在所述两个区域中每个区域上，所 述基板载置部上所载置的所述基板中心通过的部分，在所述旋 转台的旋转方向上的宽度尺寸为50mm以上。16. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，所述17. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，还具...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤寿，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]