成膜装置和成膜方法

专利名称：成膜装置和成膜方法
技术领域：
本发明涉及通过在容器内执行多次将彼此反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板上的供给循环，层叠反应生成物的多个层而形成薄膜的成膜装置和成膜方法。
背景技术：
作为半导体集成电路(IC)的制造工艺的一种，例如有被称作ALD(Atomic Layer D印osition，原子层沉积)、MLD (Molecular Layer Depositio n，分子层沉积)的成膜方法。 该成膜方法多采用所谓的旋转台式ALD装置进行。本申请的申请人提出了该种ALD装置的一例(参照专利文献1)。在专利文献1的ALD装置中，旋转台能旋转地配置在真空容器内。在旋转台上例如载置有5片基板。在旋转台的上方，沿旋转台的旋转方向分开地设有第一反应气体供给部和第二反应气体供给部。第一反应气体供给部向旋转台上的基板供给第一反应气体，第二反应气体供给部向旋转台上的基板供给第二反应气体。另外，在真空容器内设有分离区域，该分离区域用于分离自第一反应气体供给部供给第一反应气体的第一处理区域和自第二反应气体供给部供给第二反应气体的第二处理区域。在分离区域中设有分离气体供给部，其用于供给分离气体；顶面，其用于与旋转台之间形成狭小的空间，以利用来自分离气体供给部的分离气体将分离区域内的压力维持成比第一处理区域、第二处理区域内的压力尚ο采用该结构，能够利用被维持成高压力的分离区域分离第一处理区域和第二处理区域。因此，能够充分地分离第一反应气体和第二反应气体。另外，采用该结构，即使在使旋转台高速旋转的情况下，也能使反应气体彼此分离，提高制造时的生产率。专利文献1 日本特开2010-56470号公报这里，为了进一步提高上述ALD的生产率，进一步提高旋转台的旋转速度是有用的。但是，当提高旋转台的旋转速度时，反应气体彼此容易因旋转台的旋转而混合。也就是说，旋转台的旋转速度与制造时的生产率之间存在折衷选择(trade-off)的关系。

发明内容
本发明鉴于上述情况，提供能够更加可靠地使反应气体彼此分离的原子层(分子层)成膜装置和成膜方法。本发明的第一技术方案提供一种成膜装置，其在容器内向基板按顺序供给彼此反应的至少两种反应气体，层叠该两种反应气体的反应生成物的层而形成薄膜，该成膜装置包括旋转台，其能旋转地设在上述容器内，用于载置基板；第一反应气体供给部，其配置在上述容器内的第一区域内，沿与上述旋转台的旋转方向交叉的方向延伸，用于向上述旋转台供给第一反应气体；第二反应气体供给部，其配置在沿上述旋转台的上述旋转方向与上述第一区域分开的第二区域内，沿与上述旋转方向交叉的方向延伸，用于向上述旋转台供给第二反应气体；第一排气口，其与上述第一区域相连通地设置；第二排气口，其与上述第二区域相连通地设置；分离气体供给部，其配置在上述第一区域与上述第二区域之间，供给用于将上述第一反应气体和上述第二反应气体分离的分离气体；凸状部，其具有顶面，在上述分离气体供给部的两侧在该顶面与上述旋转台之间形成供上述分离气体流动的空间， 该凸状部用于形成比上述第一区域和上述第二区域中的压力高地维持上述空间内的压力而能分离上述第一区域和上述第二区域的包括该顶面在内的分离区域；块构件，在上述分离区域中，该块构件设在上述旋转台与上述容器的内侧面之间，该块构件配置为在上述分离区域的上述旋转方向的上游侧在上述旋转台与上述容器的内侧面之间形成有空间。本发明的第二技术方案提供一种成膜方法，该成膜方法是在第一技术方案的成膜装置中对载置在旋转台上的基板进行成膜处理的成膜方法，包括如下步骤自上述分离气体供给部供给分离气体；自上述第一反应气体供给部供给上述第一反应气体，自上述第二反应气体供给部供给上述第二反应气体；使上述分离气体经过这样的空间而流动，该空间在上述分离区域的上述旋转方向上游侧形成在上述旋转台与上述容器的内侧面之间。采用本发明的实施方式，能够提供可以更加可靠地使反应气体彼此分离的原子层 (分子层)成膜装置和成膜方法。


图1是示意地表示本发明的实施方式的成膜装置的俯视图。图2是示意地表示本发明的实施方式的成膜装置的剖视图。图3是沿图1的辅助线AL的局部剖视图。图4是示意地表示本发明的实施方式的成膜装置的另一剖视图。图5A是对利用本发明的实施方式的成膜装置发挥的效果进行说明的说明图。图5B是对利用本发明的实施方式的成膜装置发挥的效果进行说明的说明图。图6是表示为了确认上述效果而进行的模拟试验的结果的图。图7A是表示本发明的实施方式的成膜装置中的分离区域的变形例的图。图7B是表示本发明的实施方式的成膜装置中的分离区域的变形例的图。
具体实施例方式下面，参照

本发明的非限定性的例示的实施方式。在所有附图中，对于相同或对应的构件或零件，标注相同或对应的参照附图标记，省略重复的说明。另外，附图不是以表示构件或零件之间的相对比为目的，因而具体的厚度、尺寸应该由本领域技术人员参照下述非限定性的的实施方式而决定。参照图1 图6说明本发明的实施方式的成膜装置。如图1和图2所示，本实施方式的成膜装置包括真空容器10和旋转台2。真空容器10扁平且具有大致圆形的平面(俯视)形状。旋转台2设在真空容器10内，在真空容器10的中心具有旋转中心。真空容器10如图2(沿图1中的I-I线的剖视图)所示，包括容器主体12和顶板 11。容器主体12为大致扁平的有底圆筒形状。顶板11夹着例如0型密封圈等密封构件13 气密地载置在容器主体12的上表面上。例如可以采用铝(Al)等金属制作顶板11和容器主体12。参照图1，在旋转台2上形成有用于载置晶圆的多个载置部对。在本实施方式中，将载置部M构成为凹部。载置部M为了能够载置直径为300mm的晶圆而具有比该晶圆的直径例如大4mm左右的内径，且具有与该晶圆的厚度大致相等的深度。载置部M由于以上述方式构成，因此在将晶圆载置在载置部M中时，晶圆的表面与旋转台2的表面(未形成有载置部对的区域)为相同高度。即，不会产生由晶圆的厚度引发的高度差，因此能够减少旋转台2上的气流发生紊乱。另外，由于将晶圆收纳在载置部M中，因此即使旋转台2旋转，载置在载置部M中的晶圆也不会向旋转台2的外侧飞出去，而能够留在载置部M中。另外，如图2和图3所示，旋转台2在中央具有圆形的开口部，在开口部的周围利用圆筒形状的芯部21自上下侧夹持且保持旋转台2。芯部21的下部固定于旋转轴22，旋转轴22与驱动部23相连接。芯部21和旋转轴22具有彼此共用的旋转轴，利用驱动部23 的旋转，能够使旋转轴22和芯部21旋转，进而使旋转台2旋转。另外，旋转轴22和驱动部23收纳在上表面开口的筒状的壳体20内。该壳体20 借助设于该壳体20的上表面的凸缘部20a而气密地安装在真空容器10的底部背面上，由此将壳体20的内部气氛与外部气氛隔离。再参照图1，在真空容器10中，在旋转台2的上方设有彼此分开的两个凸状部4A、 4B。如图1所示，凸状部4A、4B具有顶部被切割成圆弧状的扇形的俯视形状。凸状部4A、4B 的内圆弧靠近突出部5的外周，该突出部5以围绕芯部21的方式安装在顶板11上，凸状部 4A、4B的外圆弧以沿容器主体12的内周面延伸的方式配置。在图1中，为了方便说明而省略了顶板11，凸状部4B如图2所示，凸状部4A、4B安装在顶板11的下表面上。另外，凸状部4A、4B例如能够用铝等金属形成。另外，凸状部4B的结构与凸状部4A大致相同，因此以下主要说明凸状部4B，省略对凸状部4A的重复说明。参照作为沿图1中的辅助线AL的剖视图的图3，凸状部4B具有以两分割该凸状部 4B的方式沿径向延伸的槽部43，在槽部43中收容有分离气体喷嘴42。分离气体喷嘴42如图1所示，自容器主体12的周壁部向真空容器10内导入而沿真空容器10的径向延伸。另外，分离气体喷嘴42的基端部安装在容器主体12的外周壁上，由此与旋转台2的表面基本平行地支承该分离气体喷嘴42。另外，在凸状部4A中同样配置有分离气体喷嘴41。以下将分离气体喷嘴41和分离气体喷嘴42表示为分离气体喷嘴41 (42)。分离气体喷嘴41 02)与分离气体的气体供给源(未图示)相连接。分离气体可以是氮气(N2)、 非活性气体，另外只要是不影响成膜的气体，分离气体的种类没有特别限定。在本实施方式中，利用N2气体作为分离气体。另外，分离气体喷嘴4K42)具有用于向旋转台2的表面喷出N2气体的喷出孔41h (参照图3)。在本实施方式中，喷出孔4Ih具有约0. 5mm的口径，沿分离气体喷嘴4K42)的长度方向以大约IOmm的间隔排列。另外，从分离气体喷嘴4K42) 的下端到旋转台2的表面的间隔可以是0. 5mm 4mm。如图3所示，利用旋转台2和凸状部4B形成具有高度hi (凸状部4B的下表面(以下称作顶面44)距旋转台2的表面的高度)的分离空间H。优选高度hi例如为0. 5mm 10mm。优选高度hi尽量小，但需要避免旋转台2的旋转时的摆动而使旋转台2与顶面44 碰撞。因此，高度hi为3. 5mm 6. 5mm左右较好。在凸状部4B的两侧形成有利用旋转台 2的表面和顶板11的下表面划分成的第一区域481和第二区域482。第一区域481和第二区域482的高度(从旋转台2到顶板11的高度)例如可以是15mm 150mm，比分离空间H的高度高。在第一区域481中设有反应气体喷嘴31，在第二区域482中设有反应气体喷嘴 32。该反应气体喷嘴31、32如图1所示，自容器主体12的外周壁向真空容器10内导入，沿真空容器10的径向与旋转台2的上表面大致平行地延伸。另外，反应气体喷嘴31、32如图 3所示自顶板11的下表面离开。此外，在反应气体喷嘴31、32上沿该喷嘴31、32的长度方向形成有多个喷出孔33 (参照图3)。多个喷出孔33以大约IOmm的间隔排列，具有约0. 5mm 的口径，且朝下开口。自反应气体喷嘴31供给第一反应气体，自反应气体喷嘴32供给第二反应气体。在本实施方式中，作为氧化硅膜的硅原料的双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)的供给源与反应气体喷嘴31相连接，作为将BTBAS氧化而生成氧化硅的氧化气体的臭氧气体(O3) 的供给源与反应气体喷嘴32相连接。另外，反应气体喷嘴31是配置在真空容器10内的第一区域481中、沿与旋转台2的旋转方向A交叉的方向延伸、向旋转台2供给第一反应气体的第一反应气体供给部的一例。另外，反应气体喷嘴32是配置在沿旋转台2的旋转方向A 与第一区域481分开的第二区域482中、沿与旋转方向A交叉的方向延伸、向旋转台2供给第二反应气体的第二反应气体供给部的一例。另外，分离气体喷嘴41和分离气体喷嘴42 是配置在第一区域481与第二区域482之间、供给用于将第一反应气体和第二反应气体分离的分离气体的分离气体供给部的一例。另外，凸状部4A和凸状部4B是这样的凸状部的一例，该凸状部具有顶面，在分离气体供给部的两侧在该顶面与上述旋转台之间形成供分离气体流动的空间，该凸状部用于形成比上述第一区域和上述第二区域中的压力高地维持上述空间内的压力而能分离上述第一区域和上述第二区域的包括该顶面在内的分离区域。在自分离气体喷嘴41供给氮气汎)时，该N2气体自分离空间H向第一区域481 和第二区域482流动。分离空间H的高度如上所述比第一区域481和第二区域482低。因此，能够容易地比第一区域481和第二区域482中的压力高地维持分离空间H中的压力。换言之，优选以能够比第一区域481和第二区域482中的压力高地维持分离空间H中的压力的方式，确定凸状部4B的高度、宽度以及来自分离气体喷嘴41的N2气体的供给量。更优选为了进行该确定而考虑BTBAS气体和O3气体的流量、旋转台2的旋转速度等。这样，分离空间H能够对第一区域481和第二区域482提供压力阻挡层，由此能够更加可靠地分离第1区域481和第二区域482。S卩，在图3中，自反应气体喷嘴31向第一区域481供给BTBAS气体，即使BTBAS 气体因旋转台2的旋转而向凸状部4B流动，也能利用分离空间H所形成的压力阻挡层，使 BTBAS气体很难穿过分离空间H而到达第二区域482。另外，也能利用凸状部4A(图1)的下方的分离空间H所形成的压力阻挡层，使自反应气体喷嘴32供给到第二区域482中的O3 气体很难穿过分离空间H而到达第一区域481。即，能够有效地抑制BTBAS气体和O3气体经过分离空间H而混合。这样，利用凸状部4B的下表面(较低的顶面)44、和收容在凸状部4B的槽部43 (图3)中且用于供给N2气体的分离气体喷嘴41，形成将第一区域481和第二区域482分离的分离区域。同样，也利用凸状部4A的下表面44和分离气体喷嘴41形成分离区域。根据本实施方式的发明人的研究可知采用上述结构，即使在旋转台2以例如约 240rpm的旋转速度旋转的情况下，也能进一步可靠地分离BTBAS气体和O3气体。再参照图2，在顶板11的下表面上配置有用于固定旋转台2的芯部21，且以围绕芯部21的方式安装有突出部5。突出部5靠近旋转台2的表面。在图示的例子中，突出部 5的下表面的高度与凸状部4A(和凸状部4B)的下表面44的高度大致相同，因而突出部5的下表面距旋转台2的高度与下表面44的高度hi大致相同。另外，芯部21与顶板11之间的间隔、芯部21的外周与突出部5的内周之间的间隔也设定为与高度hi大致相等。另一方面，分离气体供给管51与顶板11的上部中央相连接，自分离气体供给管51供给N2气体。由此，能够使芯部21与顶板11之间的空间、芯部21的外周与突出部5的内周之间的空间、突出部5与旋转台2之间的空间(以下，为了方便说明，有时将这些空间称作中央空间)具有比第一区域481和第二区域482的压力高的压力。即，中央空间能够对第一区域 481和第二区域482提供压力阻挡层，由此能够更加可靠地分离第一区域481和第二区域 482。即，能够有效抑制BTBAS气体和O3气体经过中央空间而混合。另外，如图1所示，容器主体12的侧壁在第一区域481向外侧扩展，且在该扩展处的下方形成有排气口 61，容器主体12的侧壁在第二区域482向外侧扩展，且在该扩展处的下方形成有排气口 62。排气口 61、62分别与不同的或共用的、例如压力调整器65和具有涡轮分子泵等的排气装置64相连接，由此能够调整真空容器10内的压力。排气口 61与第一区域481相连通地设置(排气口 61设于第一区域481)，排气口 62与第二区域482相连通地设置(排气口 62设于第二区域48 ，因此能够使第一区域481和第二区域482的压力低于分离空间H的压力。另外，排气口 61设在反应气体喷嘴31与凸状部4B之间，该凸状部4B在旋转台2 的旋转方向A上位于排气口 61的与该反应气体喷嘴31相反的一侧。排气口 62设在反应气体喷嘴32与凸状部4A之间，该凸状部4A在旋转台2的旋转方向A上位于排气口 62的与该反应气体喷嘴32相反的一侧，排气口 62靠近凸状部4A地设置。排气口 61在第一区域481配置在旋转方向A的下游侧，排气口 62在第二区域482配置在旋转方向A的下游侧。 由此，自反应气体喷嘴31供给的BTBAS气体全部自排气口 61排出，自反应气体喷嘴32供给的O3气体全部自排气口 62排气。S卩，排气口 61、62的该种配置方式有助于分离两种反应气体。另外，排气口 61是与第一区域481相连通地设置的第一排气口的一例，排气口 62 是与第二区域482相连通地设置的第二排气口的一例。参照图1，在容器主体12的周壁部形成有输送口 15。利用输送臂10经过输送口 15向真空容器10中输送晶圆W，或自真空容器10向外侧输送晶圆W。在该输送口 15处设有闸阀15a，由此能够开闭输送口 15。如图2所示，在旋转台2与容器主体12的底部之间的空间内设有作为加热部的加热单元7。利用加热单元7隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热到规定的温度。另外， 加热单元7可以包括多个例如呈同心圆状配置的灯式加热器。由此，通过独立地控制各灯式加热器，能够使旋转台2的温度均勻化。在旋转台2的下方和外周的附近以包围加热单元7的方式设有下块构件71。因此，设置有加热单元7的空间与加热单元7的外侧的区域被划分开。为了防止气体流入到下块构件71的内侧，以在下块构件71的上表面与旋转台2的下表面之间维持微小的间隙的方式配置。在收容有加热单元7的区域内，为了吹扫该区域，多个吹扫气体供给管73以贯穿容器主体12的底部的方式以规定的间隔与该区域相连接。如图2所示，在加热单元7的上方，利用下块构件71和后述的隆起部R支承有用于保护加热单元7的保护板7a。例如利用石英制作保护板7a，保护板7a覆盖容器主体12 的除了后述的与排气口 61、62相对应的开口部(参照图1)以外的几乎整个底面。下块构件71以沿容器主体12的内周面延伸的方式载置在容器主体12的底面上。另外，下块构件 71具有与排气口 61、62相对应的开口(参照图2的排气口 62的上方)。在隆起部R的与保护板7a接触的区域内设有多个槽，由此形成将收容有加热单元7的区域、和旋转台2与保护板7a之间的空间连通起来的间隙7g。采用该种结构，自上述吹扫气体供给管73供给的例如N2气体充满由保护板7a和下块构件71划分出的空间，并且自隆起部R与保护板7a 之间的间隙7g向旋转台2与保护板7a之间的空间流出，在该空间内向外侧流动而自排气口 61、62排出。由此，BTBAS气体、O3气体几乎不会进入到配置有加热单元7的空间内，因此能够保护加热单元7。另外，以上述方式流动的N2气体作为抑制BTBAS气体(O3气体)经过旋转台2的下方的空间而与O3气体(BTBAS气体)混合的分离气体发挥作用。另外，也可以在下块构件71的与排气口 61、62相对应的开口的附近形成多个槽， 设置相当于上述间隙7g的间隙。采用该结构，自吹扫气体供给管73供给的例如队气体自配置有加热单元的空间向排气口 61、62排出。这样，也基本能够防止BTBAS气体、O3气体进入到配置有加热单元7的空间内。再参照图2，在容器主体12的底部，在环状的加热单元7的内侧具有隆起部R。隆起部R的上表面接近旋转台2和芯部21，在隆起部R的上表面与旋转台2的背面之间、以及隆起部R的上表面与芯部21的背面之间留有微小的间隙。另外，容器主体12的底部具有供旋转轴22穿过的中心孔。该中心孔的内径比旋转轴22的直径稍大，留有经过凸缘部 20a与壳体20相连通的间隙。吹扫气体供给管72与凸缘部20a的上部相连接。采用该种结构，来自吹扫气体供给管72的N2气体经过旋转轴22与容器主体12的底部的中心孔之间的间隙、芯部21与旋转台2的底部的隆起部R之间的间隙、隆起部R与旋转台2的背面之间的间隙，在旋转台2与保护板7a之间的空间内流动而自排气口 61、62 排出。即，来自吹扫气体供给管72的N2气体作为抑制BTBAS气体(O3气体)经过旋转台2 的下方的空间而与O3气体(BTBAS气体)混合的分离气体发挥作用。参照图1和图2，在凸状部4B的下方，在旋转台2与容器主体12之间设有上块构件46B。上块构件46B可以与凸状部4B —体地设置，也可以独立地形成并安装在凸状部4B 的下表面上，还可以载置在后述的保护板7a上。上块构件46B大致填埋旋转台2与容器主体12之间的空间，阻止来自反应气体喷嘴31的BTBAS气体经过该空间而自第一区域481流入第二区域482、与O3气体混合。上块构件46B与容器主体12之间的间隙、上块构件46B与旋转台2之间的间隙例如可以与从旋转台2到凸状部4的顶面44的高度hi大致相同。另外，由于具有上块构件46B，因此来自分离气体喷嘴41 (参照图1)的N2气体很难向旋转台2的外侧流动。S卩，上块构件46B有助于较高地维持分离空间H(凸状部4A的下表面44与旋转台2之间的空间)的压力。另外，优选以下述方式设定上块构件46B(和上块构件46A)与旋转台2之间的间隙，即，考虑到旋转台2的热膨胀，在旋转台2被后述的加热单元加热了的情况下达到上述间隔(hi左右)地设定该间隙。上块构件46B (和上块构件46A)是在形成分离空间H的分离区域中设在旋转台2与真空容器10的内侧面之间、且以在上述分离区域的外周侧的旋转方向A的上游侧在旋转台2与真空容器10的内侧面之间形成有空间的方式配置的块构件的一例。另外，在旋转台2沿图1所示的箭头A的方向旋转的情况下，上块构件46B自凸状部4B的位于旋转台2的旋转方向的下游侧的侧边4BD开始延伸，但并未到达凸状部4B的位于旋转台2的旋转方向的上游侧的侧边4BU。即，在图4所示的沿图1的II-II线的剖视图中，在凸状部4B的下方没有上块构件46B，形成由凸状部4B、旋转台2和容器主体12的内周面划分出的空间S。换言之，上块构件46B的沿旋转台2的旋转方向的长度(周向长度)比凸状部4B的沿该方向的长度(周向长度)短，在凸状部的侧边4BU侧形成空间S。 另外，根据图1可知，凸状部4B的下方的空间S位于被设于第一区域481的排气口 61的下游，凸状部4A的下方的空间S位于被设于第二区域482的排气口 62的下游。即，沿旋转台 2的旋转方向A，以反应气体喷嘴31、排气口 61和凸状部4B的下方的空间S的顺序排列这些构件和空间，以反应气体喷嘴32、排气口 62和凸状部4A的下方的空间S的顺序排列这些构件和空间。由空间S产生的效果和优点见后述。再参照图1，在本实施方式的成膜装置中设有用于控制装置整体的动作的控制部 100。该控制部100包括工艺控制器100a、用户界面部IOOb和存储装置100c，该工艺控制器IOOa例如由计算机构成。用户界面部IOOb包括用于显示成膜装置的动作状况的显示器、 供成膜装置的操作者选择工艺制程程序或供工艺管理者改变工艺制程程序的参数的键盘、 触摸面板(未图示)等。存储装置IOOc存储用于使工艺控制器IOOa实施各种工艺的控制程序、工艺制程程序和各种工艺中的参数等。另外，这些程序中存在具有用于进行例如后述的成膜方法的步骤组的程序。按照来自用户界面部IOOb的指示，利用工艺控制器IOOa读取这些控制程序、工艺制程程序而利用控制部100执行这些控制程序、工艺制程程序。另外，可以将这些程序存储在计算机可读存储介质IOOd中，借助与计算机可读存储介质IOOd相对应的输入输出装置(未图示)将这些程序安装在存储装置IOOc中。计算机可读存储介质IOOd可以是硬盘、⑶、⑶-R/RW、DVD-R/RW、软盘、半导体存储器等。另外，程序也可以经由通信线路下载到存储装置IOOc中。接下来，适当地参照之前参照过的附图，说明本实施方式的成膜装置的动作(成膜方法)。首先，使旋转台2旋转，将其中的1个载置部M对准输送口 15，打开闸阀15a。 然后，利用输送臂IOA将晶圆W经过输送口 15搬入到真空容器10内，保持在载置部M的上方。然后，利用输送臂IOA和能在载置部M内升降的未图示的升降销这两者的配合动作将晶圆W载置在载置部M中。反复进行5次上述一连串的动作，分别在旋转台2的5个载置部M中载置晶圆W，关闭闸阀15a，晶圆W的输送结束。然后，利用排气装置64对真空容器10内进行排气，并且自分离气体喷嘴41、42、 分离气体供给管51和吹扫气体供给管72、73供给N2气体，利用压力调整器65将真空容器 10内的压力维持成预先设定好的压力。然后，旋转台2开始沿俯视看去的顺时针旋转。旋转台2被加热单元7事先加热到规定的温度(例如300°C )，通过将晶圆W载置在旋转台2 上而加热晶圆W。在晶圆W被加热而维持成规定的温度后，经过反应气体喷嘴31向第一区域481供给BTBAS气体，经过反应气体喷嘴32向第二区域482供给O3气体。 在该状况下，来自反应气体喷嘴31 (参照图1)的BTBAS气体和自分离气体喷嘴41 经过凸状部4A与旋转台2之间的空间(图3所示的分离空间H)而流到第一区域481中的 N2气体、自分离气体供给管51 (参照图2)经过芯部21与旋转台2之间的空间而流到第一区域481中的N2气体、自分离气体喷嘴42经过凸状部4B与旋转台2之间的空间(分离空
10间H)而流到第一区域481中的N2气体一并自排气口 61排出。另一方面，来自反应气体喷嘴32的O3气体和自分离气体喷嘴42经过凸状部4B与旋转台2之间的分离空间而流到第二区域482中的N2气体、自分离气体供给管51经过芯部21与旋转台之间的空间而流到第二区域482中的N2气体、自分离气体喷嘴41经过凸状部4A与旋转台2之间的分离空间而流到第二区域482中的N2气体一并自排气口 62排出。当晶圆W在反应气体喷嘴31的下方通过时，BTBAS分子吸附在晶圆W的表面上， 当晶圆W在反应气体喷嘴32的下方通过时，O3分子吸附在晶圆W的表面上，利用O3氧化 BTBAS分子。因而，当利用旋转台2的旋转而使晶圆W在第一区域481和第二区域482这两者中均通过1次时，在晶圆W的表面上形成氧化硅的1层分子层(或2层以上的分子层)。 反复进行该动作，在晶圆W的表面上堆积具有规定膜厚的氧化硅膜。在堆积了具有规定膜厚的氧化硅膜后，停止供给BTBAS气体和O3气体，使旋转台2停止旋转。并且，利用输送臂 10以与搬入动作相反的动作自真空容器10搬出晶圆W，成膜工艺结束。采用本实施方式的成膜装置，凸状部4A、4B与旋转台2之间的分离空间H(参照图 3)的高度hi比第一区域481和第二区域482的高度低。因此，通过自分离气体喷嘴41、42 供给N2气体，能够比第一区域481和第二区域482中的压力高地维持分离空间H的压力。 因而，能够在第一区域481与第二区域482之间提供压力阻挡层，由此能够容易地分离第一区域481和第二区域482。因此，BTBAS气体和O3气体几乎不会在真空容器10内的气相中混合ο另外，由于反应气体喷嘴31、32靠近旋转台2的上表面，且自顶板11离开(参照图3)，因此容易使自分离空间H流到第一区域481和第二区域482中的N2气体在反应气体喷嘴31、32与顶板11之间的空间内流动。因而，自反应气体喷嘴31供给的BTBAS气体和自反应气体喷嘴32供给的O3气体不会被队气体大幅度地稀释。因此，能够使反应气体高效地附着在晶圆W上，提高反应气体的利用效率。另外，在本实施方式的成膜装置中，在凸状部4A、4B的下方且在旋转台2与容器主体12的内周面之间配置有上块构件46A、46B，因此来自分离气体喷嘴41、42的N2气体几乎不会流到旋转台2与容器主体12的内周面之间，由此能够较高地维持分离空间H中的压力。接下来，参照图5A和图5B说明由凸状部4A、4B的下方的空间S发挥的效果。图 5A表示为了比较而设置具有与凸状部40A的周向长度相等的周向长度的上块构件460、未形成空间S的情况。在该情况下，在凸状部40A的下方的空间(图3的分离空间H)的靠近容器主体12外周的区域内，来自分离气体喷嘴41的N2气体沿上块构件460流动。因此，如图中的实线箭头所示，该N2气体与凸状部40A的侧边40AU大致垂直地流向第二区域482。 另一方面，自反应气体喷嘴32 (参照图1)供给到第二区域482内的O3气体如图中的虚线箭头所示，随着旋转台2的旋转而沿与凸状部40A的侧边40AU垂直的方向流动。因而，N2气体和O3气体彼此正面相撞。在该情况下，若队气体的流出压力足够高，则能够阻止O3气体流入分离空间H。但是，在增加了 O3气体的流量的情况下、提高了旋转台2的旋转速度的情况下，可能无法完全克服O3气体的压力，容许O3气体流入分离空间H，进而穿过分离空间H 而到达第一区域481 (参照图1)。另一方面，如图5B所示，在上块构件46A自凸状部4A的侧边4AU缩入而形成空间S的情况下，来自分离气体喷嘴的N2气体能够经过空间S而到达排气口 62。因而，该N2气体的流动方向并非与凸状部4A的侧边4AU垂直的方向，而是偏向于排气口 62的方向。因此，O3气体不与N2气体正面碰撞，而是以被偏向于排气口 62的N2气体引导的方式流向排气口 62。因此，能够阻止O3气体流入分离空间H。即，通过设置凸状部4A、4B的下方的空间 S，能够提高反应气体的流量，或提高旋转台2的旋转速度。因此，也能提高生产率。另外，例如，如图5B所示，凸状部4A、4B的中心角可以约为60°，相对于此，空间 S的大小以从旋转台2的旋转中心看去的视角(日文見込 角)表示优选约为15°。但是，当然在考虑了所用的反应气体的种类、流量、旋转台2的旋转速度和排气口 61、62的大小等的基础上，适当地设定视角较好。图6表示调查了旋转台2的旋转速度为MOrpm的情况下的真空容器10内的压力分布的模拟试验的结果。在图6中，用浓淡表示压力差，浓度相同的部分表示压力相同。但是，在图6中，在凸状部4A、4B中的白色所示的部分与凸状部4A、4B以外的区域不同，(为了方便图示，用白色表示)是压力最高的区域。由此可知，在凸状部4A、4B的下方压力较高。 这里，重点观察凸状部4A、4B的下方的空间S的附近，可知等压线是弯曲的。从N2气体沿与等压线正交的方向流动的这一动作可理解为我气体如箭头所示流向空间S。以上，参照若干实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于所公开的实施方式， 参照权利要求书能够进行各种变更和变形。例如，图7A所示的凸状部40A与上述的凸状部4A相比，沿旋转台2的径向的长度较短，且其外圆弧与旋转台2的外缘相对应。另外，根据图7A和图7B可知，上块构件146A 配置在容器主体12的内周面与旋转台2及凸状部40A之间。详细而言，上块构件146A载置在保护板7a上，且达到顶板11的下表面。另外，上块构件146A在旋转台2的旋转方向A 的上游侧未达到凸状部40A的边，由此形成空间S。采用该种结构，也能发挥对自第二区域 482流向凸状部40A的O3气体等的向凸状部40A的下方的空间(分离空间)进入进行抑制的效果。另外，上块构件146A是在形成分离空间H的分离区域内设在旋转台2与真空容器 10的内侧面之间、且在上述分离区域的旋转方向A的上游侧以在旋转台2与真空容器10的内侧面之间形成空间的方式配置的块构件的一例。另外，下块构件71也同样是该块构件的一例。保护板7a是配置在旋转台2的下方的板构件的一例。在图7A所示的例子中，在空间S的上方设有与凸状部40A —体化的辅助部4a。根据所用的反应气体的不同，有时采用石英制作凸状部和上块构件，但考虑到石英的加工精度，优选以图7A和图7B所示的方式构成。但是，也可以不设置辅助部如。在不设置辅助部 4a的情况下，利用顶板11的背面、容器主体12的内周面和旋转台2的外缘划分出空间S。 另外，在图7A和图7B中，表示与分离气体喷嘴41相对应的凸状部40A和上块构件146A，但也可以将凸状部40A和上块构件146A设于分离气体喷嘴42。另外，也能以不使保护板7a延伸至凸状部4A、4B的下方(即，使保护板7a的外缘与旋转台2的外缘对齐)的方式制作保护板7a，将上块构件载置在下块构件71上。此外， 在该情况下，也可以不在凸状部4A、4B的下方设置下块构件71，配置从容器主体12的底面达至凸状部4A、4B的背面(或顶板11的背面)的上块构件。当然在上述变形结构中也应形成空间S。另外，凸状部4A、4B的槽部43在上述实施方式中以两等分凸状部4A、4B的方式形成，但在其他实施方式中，例如也可以使凸状部4的位于旋转台2的旋转方向上游侧的部分变宽的方式形成槽部43。上述凸状部40A也同样地形成槽部43。另外，也可以不自容器主体12的周壁导入反应气体喷嘴31、32，而是自真空容器 10的中心侧导入反应气体喷嘴31、32。此外，也可以与径向成规定角度的方式导入反应气体喷嘴31、32。另外，对于凸状部4A、4B的沿旋转台2的旋转方向的长度，例如以与载置在旋转台 2的内侧的载置部对中的晶圆的中心所通过的路径相对应的圆弧的长度来表示，为晶圆W 的直径的约1/10 约1/1，优选为大约1/6以上。由此，容易将分离空间H维持成较高的压力。本发明的实施方式的成膜装置并不限定于进行氧化硅膜的成膜，也可以应用在氮化硅的分子层成膜中。另外，也可以进行使用了三甲基铝(TMA)和O3气体的氧化铝(Al2O3) 的分子层成膜、使用了四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZr)和O3气体的氧化锆(&02)的分子层成膜、使用了四(乙基甲基氨基)铪(TEMAH)和O3气体的氧化铪(HfO2)的分子层成膜、使用了双(四甲基庚二酮酸)锶(Sr(THD)2)和O3气体的氧化锶(SrO)的分子层成膜、使用了 (甲基戊二酮酸)双(四甲基庚二酮酸)钛(Ti(MPD) (THD))和O3气体的二氧化钛(TiO2) 的分子层成膜等。另外，也可以不用O3气体，而是利用氧等离子体。当然也可以组合使用上述气体而取得上述效果。本申请要求基于在2010年9月四日向日本专利厅提交的日本特许出愿 2010-219197号的优先权，并在此引用其全部内容。
权利要求
1.一种成膜装置，其在容器内向基板按顺序供给彼此反应的至少两种反应气体，层叠该两种反应气体的反应生成物的层而形成薄膜，其中，该成膜装置包括旋转台，其能旋转地设在上述容器内，用于载置基板；第一反应气体供给部，其配置在上述容器内的第一区域内，沿与上述旋转台的旋转方向交叉的方向延伸，用于向上述旋转台供给第一反应气体；第二反应气体供给部，其配置在沿上述旋转台的上述旋转方向与上述第一区域分开的第二区域内，沿与上述旋转方向交叉的方向延伸，用于向上述旋转台供给第二反应气体； 第一排气口，其与上述第一区域相连通地设置； 第二排气口，其与上述第二区域相连通地设置；分离气体供给部，其配置在上述第一区域与上述第二区域之间，供给用于将上述第一反应气体和上述第二反应气体分离的分离气体；凸状部，其具有顶面，在上述分离气体供给部的两侧在该顶面与上述旋转台之间形成供上述分离气体流动的空间，该凸状部用于形成比上述第一区域和上述第二区域中的压力高地维持上述空间内的压力而能分离上述第一区域和上述第二区域的包括该顶面在内的分离区域；块构件，在上述分离区域中，该块构件设在上述旋转台与上述容器的内侧面之间，该块构件配置为在上述分离区域的上述旋转方向的上游侧在上述旋转台与上述容器的内侧面之间形成有空间。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，上述顶面延伸至上述容器的内侧面，上述块构件安装在上述顶面。
3.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，上述块构件安装在上述顶面，上述顶面延伸至该块构件的侧面。
4.根据权利要求1所述的成膜装置，其中， 上述块构件载置在上述容器的底面。
5.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，该成膜装置还具有被载置在上述旋转台的下方的板构件； 上述块构件载置在上述板构件上。
6.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，上述第一排气口在上述第一区域内配置在上述旋转方向的下游侧。
7.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，上述第二排气口在上述第二区域内配置在上述旋转方向的下游侧。
8.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，上述第一反应气体供给部配置在比上述第一排气口靠上述旋转方向的上游侧的位置；上述第二反应气体供给部配置在比上述第二排气口靠上述旋转方向的上游侧的位置。
9.根据权利要求1所述的成膜装置，其中， 该成膜装置还具有第二上述分离区域；沿上述旋转方向按照第一反应气体供给部、上述第一排气口、上述分离区域、上述第二反应气体供给部、上述第二排气部和第二上述分离区域的顺序配置这些部件和区域。
10. 一种成膜方法，该成膜方法在权利要求1所述的成膜装置中对载置在旋转台上的基板进行成膜处理，其中，该成膜方法包括如下步骤 自上述分离气体供给部供给分离气体；自上述第一反应气体供给部供给上述第一反应气体，自上述第二反应气体供给部供给上述第二反应气体；使上述分离气体经过这样的空间而流动，该空间在上述分离区域的上述旋转方向的上游侧形成在上述旋转台与上述容器的内侧面之间。
全文摘要
本发明提供成膜装置和成膜方法。成膜装置包括载置基板的旋转台；第一反应气体供给部，配置在容器内的第一区域，供给第一反应气体；第二反应气体供给部，配置在沿旋转台旋转方向与第一区域分开的第二区域，供给第二反应气体；与第一区域及第二区域相连通地设置的第一排气口及第二排气口；分离气体供给部，配置在第一区域与第二区域之间，供给用于将第一反应气体和第二反应气体分离的分离气体；凸状部，形成用于在分离气体供给部两侧较高地维持与旋转台之间的空间的压力而能分离第一区域和第二区域的包括顶面在内的分离区域；块构件，在分离区域配置在旋转台与容器内侧面之间，在分离区域的旋转方向上游侧在旋转台与容器内侧面之间形成空间。
文档编号C23C16/455GK102433547SQ20111030304
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者加藤寿, 竹内靖 申请人:东京毅力科创株式会社