成膜装置、成膜方法、转速的优化方法及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供成膜装置、成膜方法、转速的优化方法及存储介质。该成膜装置能够抑制形成的膜的膜厚的面内均匀性降低。成膜装置（2）用于在被处理体（W）上形成膜，其中，成膜装置包括：处理容器（4）；气体供给部件（28、30），其具有用于喷射气体的气体喷射口（34A、36A）；保持部件（12），其用于在处理容器内保持被处理体；驱动机构（21），其用于使保持部件相对于气体喷射口相对地旋转或者周期性地移动；控制部件（48），在将由供给至少1种气体的供给期间和停止供给的供给停止期间构成的1次循环重复多次时，控制部件进行控制，从而在循环的重复数为P（P是2以上的自然数）时从被处理体的中心观察，使P次循环中的各循环的气体供给开始位置沿着被处理体的周向依次移动将被处理体的1周的周围分割成任意的分割数K（K＝P）个而成的1份的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过反复进行向半导体晶圆等基板的表面供给至少I种反应气体的循环来形成反应生成物层叠而成的薄膜的成膜装置、成膜方法、转速的优化方法及存储介质。
技术介绍
作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有这样的工艺，S卩，在真空气氛下使第I反应气体吸附于作为基板的半导体晶圆(以下也简称作“晶圆”)等的表面之后，将供给的气体切换为第2反应气体，通过两气体的反应形成I层或者多层原子层、分子层，将该循环进行多次，从而层叠上述的层，在基板上成膜。该工艺例如被称作ALD (Atomic LayerDeposition :原子层沉积)、MLD (Molecular Layer Deposition :分子层沉积)等，是能够根据循环数高精度地控制膜厚，并且膜质的面内均匀性也良好，能够应对半导体器件的薄膜化的有效的方法。 作为该成膜方法适当的例子，例如能够列举出形成栅极绝缘膜所采用的高电介质膜。列举一例子，在形成氮化硅膜(SiN膜)的情况下，作为第I反应气体(原料气体)，例如采用SiH4气等，作为第2反应气体，采用NH3或者活性化的N2等。研究了这样的方法，S卩，作为实施该成膜方法的单片式的ALD装置，使用在反应容器的一端具有气体供给口的单片的成膜装置，从基板的一个方向侧供给反应气体，将未反应的反应气体和反应副生成物从处理容器的另一个方向排出。作为利用该ALD的成膜装置的现有文献，在专利文献I中公开有利用载气向基板表面反复以脉冲状供给反应种来成膜的技术。或者，作为实施该成膜方法的批量式的ALD装置，研究了使有助于成膜的多种反应气体交替流动来进行成膜的立式CVD装置。作为利用该ALD的成膜装置的现有文献，在专利文献2中公开有这样的立式CVD装置，即，通过将有助于成膜的两种工艺气体交替供给到反应室内并将其排出，使其吸附于配置在立式的反应室内的许多个基板上进行反应来成膜。在这种情况下，通过设置在气体供给配管中的质量流量控制器(MFC)的流量控制来控制反应气体供给量。另外，通过调整设置在排气配管中的排气阀的开度控制排气量，从而控制反应室内的压力。通常，在CVD装置中，为了减少由装置固有的相对于基板的非对称性所产生的影响，有时在反应容器内使基板旋转。为了消除例如相对于基板的真空排气口的位置的非对称性、气体供给方向依赖性等的影响，提高基板面内的膜厚均匀性，有时使基板旋转。在这种情况下，只要反应气体供给时间与旋转周期相比足够长，对于成膜时由相对于基板的气体供给方向依赖性弓I起的膜厚的不均匀性，就没有特别的问题。但是，如上所述，在ALD装置中，以重复顺序的循环的方式来执行。在ALD工艺中，第I反应物经由气体注入口或者歧管被导入到反应腔室内，在基板上形成堆积层。多余的反应物气体接着在排气工序(例如参照专利文献3)中自反应腔室被排出。根据需要，非活性吹扫气体经由气体注入口流动，排出残留反应物。在排气之后，第2反应物被导入到腔室内，与堆积反应物进行反应，形成期望的基板层。多余的反应物接着在另一个排气工序中被排出。通过在其间加入腔室的排气，并依次追加各种反应物气体，在基板表面追加层。此时的各反应气体的供给时间在长的情况下为几十秒，在短的情况下为十几秒。这样，与以往的CVD相比，ALD装置中的、反应气体的供给较短。另外，在之前说明的批量式的ALD装置的专利文献2的段落0020中公开有将作为第2供给气体的NH3供给5秒钟 120秒钟。另外，在段落0021中公开有使用处于配管中段的气体积存部瞬间供给作为第I供给气体的DSC (SiH2Cl2 :二氯硅烷)气。以往的CVD无论是常压CVD，还是减压CVD，都在向反应器中供给原料的同时，另一方面自反应器排出废气、未反应原料，并将压力始终保持恒定地进行成膜。在这种状况下，飞到基板表面的原料的流量(=每单位时间通过规定面积的原料总量)与位置无关地近似认为恒定，但在此对原料的附着概率时，(在此，附着概率是指在某一个面积中用实际成为膜的流量部分除以总流量而成的值)作为Si系薄膜材料的主原料的SiH4、SiH2Cl2 (二氯硅烷)原料附着概率较低，非Si系材料的原料的附着概率较高。随着附着概率升高，原料在 气体供给开口附近消耗(=成为膜)的率增大，在基板上到达远离气体供给开口的区域的原料流量降低的倾向急速增强。在膜厚减小之后，原料流量立即降低。结果，对于基板上的成膜，接近气体供给方向的区域进行成膜，远离气体供给方向的区域的成膜缓慢。在ALD反应中，附着概率也对原料蒸气的吸附速度和吸附的原料间的化学反应速度产生影响，在反应气体的供给时间较短时，基板内的成膜产生由气体供给方向依赖性弓I起的膜厚不均匀的问题。另外，鉴于气体供给喷嘴所对应的基板的处理面积增大的状况，近年来基板尺寸的大口径化也成为更显显著的问题。因此，在ALD装置中，为了减少由装置固有的相对于基板的非对称性所产生的影响，有时在反应容器内使基板旋转。在使基板旋转时，在ALD装置的情况下，由于气体供给时间较短，根据基板的旋转周期与气体供给时机的组合，从基板看气体供给方向仅自偏倚的方向供给，或者基板的旋转周期与气体供给时机的组合完全同步，仅自同一个方向供给，导致基板的成膜不均匀。作为着眼于该问题的现有技术文献，在专利文献4中公开有使基板的旋转周期和气体供给时机在执行规定次数的期间里非同步的技术。另外，在专利文献5中公开有基于使基板的旋转周期与气体供给时机在执行规定次数的期间里非同步的数学式地进行控制的装置。在专利文献6中公开有与ALD的工艺循环数相应地使I个循环的时间和基板的旋转周期不同的装置。在专利文献7中公开有使ALD的工艺的某一个循环中供给有气体的基板周缘位置和下一个循环中供给有气体的基板周缘位置不同的装置。但是，在这些专利文献中，只是控制基板的旋转周期和气体供给时机，使相对于基板的气体供给位置在规定的ALD循环期间里非同步，在条件的组合中，也无法排除自同一个方向偏倚地供给气体的可能性。专利文献I :日本特表2003 - 508932号公报专利文献2 :日本特开2004 - 006801号公报专利文献3 :美国专利5916365号专利文献4 W02005 / 088692专利文献5 日本特开2009 — 239304号公报专利文献6 日本特开2004 — 134466号公报专利文献7 日本特开2008 — 263224号公报通常，在旋转式ALD中，以下的关系式成立。如图15所示，在ALD中，交替地将A气体和B气体的反应气体反复供给多次，在基板上形成期望的膜。在这种情况下，供给I次A气体和B气体的反应气体在其间加入吹扫工序、真空抽取工序等，但将从供给A气体到供给下一个A气体为止称作ALD的I个循环。该ALD的I个循环也是从供给B气体到供给下一个B气体为止的时间。 现在，若基板的转速为每分钟旋转N周，则基板会每秒旋转(I / 60)· N。根据该关系，在ALD的I个循环的时间T (秒)的期间、即从供给A气体到供给下一个A气体为止的I个循环的时间T (秒)的期间里，基板会旋转(I / 60) · NXT0根据该关系式，在从供给A气体到供给下一个A气体为止的时间T (秒)中基板旋转的角度Θ (弧度)如下。Θ =(1 / 60) · NXTX2 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤章三，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：