成膜装置和成膜方法_3

文档序号:9430679阅读:来源:国知局
数毫秒后变成氧而 使氨基硅烷的氧化结束。关闭阀V2、V3,对缓冲区域62、处理空间54、气体供给路径55进 行排气而将残留的氧去除(步骤S5,图10)。然后,停止利用排气量调整部67进行排气,使 主体部51上升。使主体部51的突起68脱离旋转台12的槽16,由此将突起68与槽16之 间的卡合解除而使处理空间54向吸附空间60敞开。然后,使主体部51在图4所示的位置 处静止(步骤S6)。然后,旋转台12进行旋转而使晶圆W朝向气体喷头3B的下方的氨基硅 烷吸附区域30B移动。
[0070] 此处,参照图11~图16的示意图来说明在如所述那样将在晶圆W上吸附氨基硅 烷、进行吹扫、对所述氨基硅烷进行氧化作为1个循环时的、第2次之后的循环中的晶圆W 的表面状态的变化。图11示出了在即将开始某一循环之前的状态,图12示出了使氨基硅 烷(BTBAS)的分子72吸附在晶圆W的表面上的状态。各图中的附图标记71是构成已经形 成在晶圆W上的氧化硅的分子。在图13中,如利用所述图7的步骤S2进行说明那样,示出 了向处理空间54和气体供给路径55供给有臭氧气体的状态,利用附图标记73来表示臭氧 的分子。
[0071] 图14示出了在之后的步骤S5中将NO气体向气体供给路径55供给的瞬间。如所 述那样NO与臭氧之间产生化学反应而对臭氧赋予能量,使臭氧强制地分解而产生氧的活 性种74。然后,利用活性种74使臭氧强制地分解而进一步生成活性种74,利用如此产生的 活性种74来使臭氧进一步分解。如上所述,该一系列的链式分解反应在瞬间进行而产生活 性种74 (图15)。
[0072] 并且,对暴露在产生该臭氧的链式分解反应的处理空间54内的氨基硅烷的分子 72施加由该链式分解反应放出的热能和光能,使该分子72的能量瞬间上升而使该分子72 的温度上升。并且,由于在温度如此上升而活性化了的氨基硅烷的分子72的周围存在能够 与该分子72发生反应的活性种74,因此会产生这些分子72与氧的活性种74之间的反应。 也就是说,使氨基硅烷分子72氧化而产生氧化娃的分子71 (图16)。
[0073] 这样,由于氨基硅烷的分子72接收到由臭氧的链式分解反应产生的能量,因此, 即使不利用像在【背景技术】说明那样的加热器来加热晶圆W,也能够进行该氨基硅烷的氧化。 在图11~图16中,示出了在第2次之后的循环中使氨基硅烷分子72氧化的情形,但在第1 次循环中,也同样地对氨基硅烷的分子72施加由臭氧的分解产生的能量而使该分子72氧 化。
[0074] 接着,参照图17~图25说明成膜装置1的整体动作。在说明该动作时,为了防止 说明的复杂化,针对载置在旋转台12上的晶圆W,沿顺时针方向依次标注附图标记Wl~W6 来进行表示。另外,在图26中示出将作为晶圆Wl~晶圆W6之中的代表的晶圆Wl的位置、 在该位置处受到的处理、处理的顺序以及旋转台12的旋转状况一并表示的图表。
[0075] 图17示出了处理开始前的状态。在该状态下,旋转台12静止,晶圆W1、W4分别位 于气体喷头3A、3B的下方的氨基硅烷吸附区域30A、30B,晶圆W3、W6分别位于罩5A、5B的 下方。自该状态起,利用排气口 17、18进行排气,并自吹扫气体喷嘴4A、4B供给队气体而使 真空容器11内的压力如所述那样为例如3Torr。自吹扫气体喷嘴4A供给的N2气体通过吹 扫区域40A而从接近该吹扫区域40A的排气口 17排出。自吹扫气体喷嘴4B供给的队气 体通过吹扫区域40B而从接近该吹扫区域40B的排气口 18排出。
[0076] 然后,分别自气体喷头3A、3B向氨基硅烷吸附区域30A、30B供给氨基硅烷气体,使 氨基硅烷吸附在晶圆Wl、W4的表面上(图18、图26中的步骤SI 1)。分别自气体喷头3A、 3B供给到晶圆Wl、W4上的剩余的氨基硅烷气体分别自气体喷头3A、3B的附近的排气口 17、 18排出。
[0077] 停止向氨基硅烷吸附区域30A、30B供给氨基硅烷气体,使旋转台12旋转。使晶圆 Wl、W4分别向吹扫区域40A、40B移动,对晶圆Wl、W4的表面上的剩余的氨基硅烷进行吹扫 (图19、图26中的步骤S12)。当继续使旋转台12旋转而使晶圆W6、W3分别位于氨基硅烷 吸附区域30A、30B时,使该旋转停止,向氨基硅烷吸附区域30A、30B供给氨基硅烷气体而使 氨基硅烷分别吸附在这些晶圆W3、W6上(图20)。然后,停止向氨基硅烷吸附区域30A、30B 供给各氨基硅烷气体,之后使旋转台12旋转而使晶圆W6、W3分别移动到吹扫区域40A、40B, 将剩余的氨基硅烷自晶圆W3、W6吹扫出去。然后,当晶圆Wl、W4分别位于罩5A、5B的下方 且晶圆W5、W2分别位于氨基硅烷吸附区域30A、30B时,使旋转台12停止旋转。
[0078] 分部向氨基硅烷吸附区域30A、30B供给氨基硅烷气体而使氨基硅烷吸附在晶圆 W5、W2上。以与该氨基硅烷气体的供给并行的方式,依次使罩5A、5B下降、向各罩5A、5B的 处理空间54供给O3气体和向缓冲区域62供给Ar气体、使所述处理空间54与缓冲区域62 相连通、以及向处理空间54供给NO气体(图21、图26中的步骤S13)。也就是说,进行利 用图6~图9说明的步骤Sl~步骤S4,利用链式分解反应使吸附在晶圆Wl、W4上的氨基 硅烷形成氧化硅层。
[0079] 然后,进行处理空间54和缓冲区域62的排气、罩5A、5B的上升。也就是说,进行图 10所示的步骤S5和所述的步骤S6(未图示)。在进行该一系列的步骤SI~步骤S6的期 间,停止向氨基硅烷吸附区域30A、30B供给各氨基硅烷气体,在使所述罩5A、5B上升之后、 也就是说在步骤S6结束后,使旋转台12旋转(图26中的步骤S14)。在该时刻,针对晶圆 W1、W4,完成所述循环的第1次。
[0080] 之后,使晶圆W5、W2分别移动到吹扫区域40A、40B而对剩余的氨基硅烷进行吹扫。 并且,当使晶圆W6、W3分别位于罩5A、5B的下方且使晶圆W4、Wl分别位于氨基硅烷吸附区 域30A、30B时,使旋转台12停止旋转。然后,进行所述步骤Sl~步骤S6而使吸附在晶圆 W3、W6上的氨基硅烷氧化。以与该氧化处理并行的方式,在氨基硅烷吸附区域30A、30B中 依次供给氨基硅烷气体、停止该气体的供给,使氨基硅烷吸附在晶圆Wl、W4上的已经成膜 的氧化硅层上(图22、图26中的步骤S15)。也就是说,对于晶圆Wl、W4开始所述循环的第 2次,对于晶圆W3、W6完成第1次循环。
[0081] 然后,使旋转台12旋转而使晶圆W4、Wl分别向吹扫区域40A、40B移动,对剩余的 氨基硅烷进行吹扫(图26中的步骤S16)。并且,当使晶圆W5、W2分别位于罩5A、5B的下 方且使晶圆W3、W6分别位于氨基硅烷吸附区域30A、30B时,使旋转台12停止旋转。然后, 针对晶圆W2、W5,按照步骤Sl~步骤S6使吸附后的氨基硅烷氧化。在实施该步骤Sl~步 骤S6时,依次向氨基硅烷吸附区域30A、30B供给氨基硅烷气体、停止供给该气体,使氨基硅 烷吸附在晶圆W3、W6上(图23)。也就是说,对于晶圆W3、W6开始所述循环的第2次,对于 晶圆W2、W5完成第1次循环。
[0082] 然后,使旋转台12旋转而使晶圆W3、W6分别向吹扫区域40A、40B移动,对剩余的 氨基硅烷进行吹扫。并且,当使晶圆W4、Wl分别位于罩5A、5B的下方且使晶圆W2、W5分别 位于氨基硅烷吸附区域30A、30B时,使旋转台12停止旋转。然后,如所述那样,依次向各罩 5A、5B的处理空间54供给O3气体和向缓冲区域62供给Ar气体、将处理空间54和缓冲区 域62相连通、以及供给NO气体(图26中的步骤S17),接着,对处理空间54和缓冲区域62 进行排气,使罩5A、5B上升(图26中的步骤S18)。也就是说,进行所述步骤Sl~步骤S6 而在晶圆Wl、W4上层叠氧化硅层。在实施该步骤Sl~步骤S6时,依次向氨基硅烷吸附区 域30A、30B供给氨基硅烷气体、停止供给该气体,使氨基硅烷吸附在晶圆W2、W5上(图24)。 在使所述罩5A、5B上升之后,使旋转台12旋转。也就是说,对于晶圆W2、W5开始所述循环 的第2次,对于晶圆Wl、W4完成第2次循环。
[0083] 之后,使旋转台12旋转而使晶圆W2、W5分别向吹扫区域40B、40A移动,对剩余的 氨基硅烷进行吹扫。并且,在晶圆W3、W6分别位于罩5A、5B的下方且晶圆Wl、W4分别位于 氨基硅烷吸附区域30A、30B时,使旋转台12停止旋转。然后,对晶圆W3、W6进行步骤Sl~ 步骤S6的氧化处理。另一方面,使氨基硅烷吸附在晶圆Wl、W4上(图25)。因而,对于晶 圆Wl、W4开始所述循环的第3次,对于晶圆W3、W6完成第2次循环。
[0084] 省略之后的晶圆W的处理的详细内容,通过继续使旋转台12旋转而使晶圆Wl~ 晶圆W6依次在氨基硅烷吸附区域30A或30B、吹扫区域40A或40B、罩5A或5B的下方移动 而接受处理。此时,与对晶圆Wl~晶圆W6中的两张晶圆进彳丁氣基硅烷的吸附并彳丁地对晶 圆Wl~晶圆W6中的另外两张晶圆进行氧化处理。并且,在对于各晶圆W完成规定次数的 循环而形成期望膜厚的氧化硅膜后,将晶圆Wl~晶圆W6自成膜装置1输出。
[0085] 采用该成膜装置1,如所述那样在由罩5A、5B和旋转台12构成的处理空间54内 形成浓度较高的臭氧气氛,在室温条件下利用NO气体使该臭氧进行链式分解,利用由该链 式分解产生的活性种来使晶圆W表面的氨基硅烷氧化而形成氧化膜。如后述的评价试验所 示,如此形成的氧化膜具有与对晶圆W进行加热而形成的氧化膜相同的膜质。因而,在该成 膜装置1中,不需要设置为了进行氧化而对晶圆W进行加热的加热器等,因此能够谋求削减 该成膜装置1的制造成本和运转成本。另外,能够在无需等待利用所述加热器使晶圆W达 到规定温度的情况下进行氨基硅烷的氧化。因而,能够缩短成膜处理所需的时间,从而能够 谋求提高生产率。并且,在将O3气体封入到具有较小的容积的处理空间54内并进行所述链 式分解反应时,由于使该处理空间54与供给有非活性气体的缓冲区域62相连通,因此,将 产生链式分解反应的区域限定在处理空间54内。也就是说,能够使在处理空间54中急剧 膨胀的气体向缓冲区域62逸出而缓和处理空间54的压力上升。因而,能够抑制因所述压 力上升而使晶圆W破损、劣化。另外,对于形成处理空间54的罩5A、5B,也能够与晶圆W同 样地抑制其产生破损、劣化。换言之,不必使罩5A、5B的耐压性较高,因此,能够简化罩5A、 5B的结构,从而能够抑制制造成本的上升。另外,在成膜装置1中,与对两张晶圆W进行氨 基硅烷的吸附并行地对其他两张晶圆W进行氧化处理。由于如此并行地进行互不相同的处 理,因此具有能够提高装置的生产率的优点。
[0086] 另外,在向晶圆W供给氨基硅烷气体时,处理空间54被自缓冲区域62划分开。也 就是说能够将处理空间54的容积抑制得较小,因此能够抑制向该处理空间54供给的氨基 硅烷气体的浓度的降低。换目之,在使氣基硅烷吸附在晶圆W上时,不必提尚氣基硅烷气体 的浓度,因此能够抑制装置的运转成本的上升。
[0087] 在所述成膜装置1中,在处理空间54中开口的气体供给路径55以与载置在旋转 台12上的晶圆W的表面相对的方式设置。如所示那样,臭氧的分解反应是在瞬间进行的,但 通过如此使气体供给路径55开口,从而在该极短的时间内
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