使用气体喷嘴的成膜装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在立式的反应容器内将多张基板呈搁板状保持于基板保持件并进行成膜处理的使用气体喷嘴的成膜装置。
【背景技术】
[0002]作为对半导体晶圆(以下称作“晶圆”)进行成膜处理的一种，公知进行以下处理:交替地进行向晶圆供给原料气体而使原料吸附于晶圆的工序和与原料发生反应而在晶圆上生成反应生成物的工序，从而在晶圆上堆积反应生成物的层。在将晶圆多层地保持于晶圆舟皿并进行热处理的立式热处理装置中，在进行所述成膜处理的情况下，使用气体喷嘴，该气体喷嘴在与晶圆之间的间隙相对应的位置处贯穿地设有气体喷出孔。
[0003]但是，在立式的反应容器内，在晶圆舟皿的上方侧、下方侧具有较大的空间，原料气体容易滞留于该空间，由此，成为与中央区域的晶圆相比原料气体容易散布到晶圆舟皿的上部侧、下部侧的晶圆的状态。
[0004]今后，若随着图案的微细化进一步发展而使图案复杂化并使晶圆的表面积变大，则原料气体的消耗量变多，由此，与上下两端区域的晶圆相比，原料气体难以到达晶圆排列区域中的中央区域的晶圆。此时，若增大晶圆的排列间隔(间距)，则原料气体易于向晶圆散布，因此能够解决所述问题，但会降低生产率，因而并非上策。
[0005]作为增加原料气体的供给量的方法，例如，公知有一种在进行ALD (Atomic LayerDeposit1n:原子层沉积)法的立式热处理装置的反应容器的内部设有两根第I原料气体供给喷嘴的结构。另外，公知有以一种具有主气体供给喷嘴和用于向处理室的下游侧、中游侧补充处理气体的副气体供给喷嘴的结构。然而，由于自气体供给喷嘴喷出的气体的流速存在极限，因此，即使增加气体供给喷嘴，在图案的表面积变大的情况下也会出现气体难以到达的区域。
[0006]另外，公知有如下一种技术:在进行ALD法的立式热处理装置中，在原料气体的气体供给配管上设置气体积存部，并将原料气体积存于气体积存部，之后将原料气体一次性放出。然而，当为了增加气体的供给量而增加向气体积存部填充的气体的填充量时，气体喷嘴内的压力变高而在该喷嘴内产生气相反应，有可能导致产生微粒。
【发明内容】
_7] 发明要解决的问题
[0008]本发明提供如下一种技术:在立式的反应容器内，在针对被呈搁板状保持于基板保持件的基板交替地供给原料气体和反应气体而进行成膜处理时，针对膜厚，能够获得较高的面间(基板之间)的均匀性。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]本发明提供一种成膜装置，在该成膜装置中，在将呈搁板状保持有多张基板的基板保持件配置于设为真空气氛的立式的反应容器内的状态下，向所述反应容器内交替地供给原料气体和与该原料气体发生反应而生成反应生成物的反应气体，从而在所述基板上进行成膜，其中，该成膜装置包括:第I原料气体喷嘴和第2原料气体喷嘴，该第I原料气体喷嘴和第2原料气体喷嘴以沿着所述基板的排列方向延伸的方式设置，且分别在与所述基板彼此之间的间隙相对应的高度位置处形成有用于朝向所述基板的中央部喷出所述原料气体的多个气体喷出孔；反应气体供给部，该反应气体供给部用于向所述反应容器内供给所述反应气体；第I原料气体供给路径和第2原料气体供给路径，该第I原料气体供给路径与所述第I原料气体喷嘴相连接，该第2原料气体供给路径与所述第2原料气体喷嘴相连接；第I罐和第2罐，该第I罐设于所述第I原料气体供给路径的中途，该第2罐设于所述第2原料气体供给路径的中途，该第I罐和第2罐分别用于以升压了的状态储存所述原料气体；阀，该阀分别设于所述第I罐的上游侧和下游侧以及所述第2罐的上游侧和下游侧；以及排气口，该排气口用于对所述反应容器内进行真空排气，在排列有所述基板的高度区域中的、排列方向上的中央的高度区域，配置有所述第I原料气体喷嘴和所述第2原料气体喷嘴这两者的气体喷出孔，在排列有所述基板的高度区域中的、除所述中央的高度区域以外的高度区域，配置有所述第I原料气体喷嘴和所述第2原料气体喷嘴中的至少一者的气体喷出孔。
[0011]附图是作为本说明书的一部分而引入的，其表示本发明的实施方式，该附图连同所述通常的说明和后述的实施方式的详细内容一起来说明本发明的技术方案。
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明的成膜装置的第I实施方式的纵剖视图。
[0013]图2是表示成膜装置的一个例子的横剖视图。
[0014]图3是表示搭载在晶圆舟皿上的晶圆与第I原料气体喷嘴的气体喷出孔以及第2原料气体喷嘴的气体喷出孔之间的关系的说明图。
[0015]图4是表示成膜装置的一个例子的概略横剖视图。
[0016]图5是表示成膜装置的一个例子的概略横剖视图。
[0017]图6是表示成膜装置的气体供给系统的结构图。
[0018]图7是用于说明成膜装置的作用的工序图。
[0019]图8是用于说明成膜装置的作用的工序图。
[0020]图9是表示成膜装置的第2实施方式的纵剖视图。
[0021]图10是表示成膜装置的第2实施方式的另一例子的概略纵剖视图。
[0022]图11是表示成膜装置的第3实施方式的概略纵剖视图。
[0023]图12是表示评价试验的结果的特性图。
[0024]图13是表示评价试验的结果的特性图。
[0025]图14是表示评价试验的结果的特性图。
[0026]图15是表示评价试验的结果的特性图。
【具体实施方式】
[0027]参照图1?图5说明本发明的第I实施方式的成膜装置。在下述详细的说明中，为了能够充分地理解本发明而记载很多具体的详细内容。然而，不言自明，在没有这样的详细说明的情况下本领域的技术人员也能够获得本发明。在其他例子中，为了避免难以理解各种实施方式，没有详细地示出公知的方法、步骤、系统、构成要件。在图1?图5中，附图标记I是由例如石英形成为立式的圆筒状的反应容器，该反应容器I内的上部侧被石英制的顶板11密封。另外，反应容器I的下端侧与由例如不锈钢形成为圆筒状的歧管2相连结。歧管2的下端作为基板输入输出口 21而开口并构成为被设于舟皿升降机22的石英制的盖体23气密地密闭。在盖体23的中央部，以贯穿盖体23的方式设有旋转轴24，在旋转轴24的上端部搭载有作为基板保持件的晶圆舟皿3。
[0028]所述晶圆舟皿3具有例如3根支柱37，能够支承晶圆W的外缘部而将多张例如120张晶圆W保持为摘板状。此时的晶圆W的排列间隔(晶圆W的表面与位于该晶圆W的上方侧的晶圆W的背面之间的距离)例如为8_。所述舟皿升降机22构成为通过未图示的升降机构而升降自如，所述旋转轴24构成为通过构成驱动部的马达M而绕铅垂轴线旋转自如。在图中，附图标记25是隔热单元。这样，晶圆舟皿3构成为，被装载(输入)到反应容器I内并在反应容器I的基板输入输出口 21被盖体23封堵的处理位置与反应容器I的下方侧的输出位置之间升降自如。
[0029]在反应容器I的侧壁的一部分上设有等离子体产生部12。该等离子体产生部12通过如下方式形成:将截面为凹部状的例如石英制的划分壁14以覆盖被形成于反应容器I的侧壁的在上下方向上细长的开口部13的方式气密地接合于反应容器I的外壁。所述开口部13在上下方向上形成得较长，以便能够涵盖由晶圆舟皿3支承的全部晶圆W。另外，在划分壁14的两侧壁的外侧面设有沿着其长度方向(上下方向)彼此相对的一对等离子体电极15。该等离子体电极15经由供电线路161与等离子体产生用的高频电源16相连接，能够通过对等离子体电极15施加例如13.56MHz的高频电压而产生等离子体。并且，在划分壁14的外侧，以覆盖划分壁14的方式安装有由例如石英构成的绝缘保护罩17。
[0030]在反应容器I的侧壁的周向上的一部分上、该例子中在反应容器I的侧壁的周向上的与所述等离子体产生部12相对的区域，为了对反应容器I内的气氛进行真空排气而形成有在上下方向上细长的排气口 18。当将晶圆舟皿3中的排列有晶圆W的区域设为排列区域时，所述排气口 18是以面对所述排列区域的方式沿着晶圆W的排列方向形成的。因此，在全部晶圆W的侧方均设有排气口 18。
[0031]针对所述排气口 18，以覆盖该排气口 18的方式安装有由例如石英构成的、形成为截面为日文3字状的排气罩构件19。排气罩构件19以沿着例如反应容器I的侧壁在上下方向上延伸的方式构成，例如，该排气罩构件19的下部侧与排气路径33相连接，在该排气路径33上设置有构成真空排气部件的真空泵31和压力调整阀32。另外，如图1所示，以包围反应容器I的外周的方式设有作为加热部的筒状体的加热器34。并且，在例如反应容器I与加热器34之间设有环状的送气端口 35，构成为自冷却气体供给部36向该送气端口 35输送冷却气体。
[0032]在所述歧管2的侧壁上插入有用于供给作为原料气体的硅烷系的气体例如二氯甲硅烷(dichlorosilane) (DCS:SiH2Cl2)的第I原料气体供给路径41和第2原料气体供给路径42。在这些第I原料气体供给路径41和第2原料气体供给路径42的顶端部分别设有第I原料气体喷嘴43 (以下称作“第I喷嘴43”)和第2原料气体喷嘴44 (以下称作“第2喷嘴44”)。这些第I喷嘴43和第2喷嘴44由例如截面为圆形的石英管构成，如图1所示，这些第I喷嘴43和第2喷嘴44以沿着由晶圆舟皿3保持着的晶圆W的排列方向延伸的方式铅垂地设于反应容器I的内部的、晶圆舟皿3的侧方。在该例子中，这些第I喷嘴43和第2喷嘴44的顶端位于例如晶圆舟皿3的顶部附近。
[0033]并且，在歧管2的侧壁上插入有用于供给作为反应气体的氨气(NH3)的反应气体供给路径51，在该反应气体供给路径51的顶端部设有由例如石英管制成的、构成反应气体供给部的反应气体喷嘴52。反应气体是与原料气体的分子发生反应而生成反应生成物的气体。反应气体喷嘴52在反应容器I内向上方延伸并在中途弯曲而配置在等离子体产生部12内。
[0034]在第I喷嘴43和第2喷嘴44上，沿着第I喷嘴43和第2喷嘴44的长度方向隔开规定间隔地分别形成有用于喷出原料气体的多个气体喷出孔431、441。如图3示意性所示那样，所述气体喷出孔431、441以能朝向晶圆W的中央部喷射原料气体的方式分别