成膜方法
成膜方法
【专利摘要】本发明提供一种使用成膜装置的成膜方法。该成膜装置包括第1气体供给部、以及第2气体供给部以及能够载置多个基板的旋转台，其中，该成膜方法包括：第1工序，自第1气体供给部和第2气体供给部供给氧化气体并使旋转台旋转；第2工序，自第1气体供给部供给含有第1元素的第1反应气体并自第2气体供给部供给氧化气体，使旋转台旋转，从而在基板上形成含有第1元素的第1氧化膜；第3工序，自第1气体供给部和第2气体供给部供给氧化气体并使旋转台旋转；以及第4工序，自第1气体供给部供给含有第2元素的第2反应气体、自第2气体供给部供给氧化气体并使旋转台旋转，从而在基板上形成含有第2元素的第2氧化膜。
【专利说明】成膜方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种成膜方法、特别是涉及一种形成含有规定的第I元素和第2元素的氧化膜或氮化膜的成膜方法。
【背景技术】
[0002]在半导体集成电路(IC:1ntegrated Circuit)的制造工艺中，具有在半导体晶圆上进行薄膜的成膜的工序。对于该工序，从使IC进一步细微化的观点考虑，要求提高薄膜在晶圆面内的均匀性。作为应对这种要求的成膜方法，期待采用被称为原子层成膜(ALD:Atomic Layer Deposition)法或分子层成膜(MLD:Molecular Layer Deposition)法的成膜方法。在ALD法中，通过反复进行使互相反应的两种反应气体中的一种反应气体(反应气体A)吸附在晶圆表面上并利用另一种反应气体(反应气体B)使吸附了的反应气体A发生反应的循环，从而在晶圆表面上形成反应生成物的薄膜。由于ALD法利用使反应气体吸附在晶圆表面的方法，因此具有在膜厚均匀性和膜厚控制性的方面优异这样的优点。
[0003]作为用于实施ALD法的成膜装置，具有日本专利4661990号记载的所谓的旋转台式的成膜装置。该成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式配置在真空容器内，并能够载置多个晶圆；分离区域，其用于将在旋转台的上方划分出的反应气体A的供给区域和反应气体B的供给区域分离；排气口，其以与反应气体A的供给区域和反应气体B的供给区域相对应的方式设置；以及排气装置，其与上述排气口相连接。在这样的成膜装置中，旋转台旋转而使晶圆通过反应气体A的供给区域、分离区域、反应气体B的供给区域以及分离区域。由此，在反应气体A的供给区域中，反应气体A吸附在晶圆表面上，在反应气体B的供给区域中，反应气体A和反应气体B在晶圆表面上发生反应。因此，在成膜过程中不需要对反应气体A和反应气体B进行切换，能够持续供给反应气体A和反应气体B。因而，具有以下优点，即，不需要排气/吹扫工序，能够缩短成膜时间。
[0004]在使用上述旋转台式的成膜装置来形成含有规定元素的氧化膜时，若将反应气体A设为含有上述规定元素的反应气体(例如，含有硅的硅系气体等)并将反应气体B设为臭氧等氧化气体，则能够形成含有规定元素的氧化膜。在该情况下，含有规定元素的气体(反应气体A)首先吸附在晶圆的表面上，在该状态下供给氧化气体(反应气体B)，从而反应气体A和反应气体B在晶圆的表面上发生反应而形成含有规定元素的氧化膜的分子层。如上所述，含有规定元素的反应气体首先吸附在晶圆的表面上，接着与氧化气体在晶圆表面上发生反应，由此能够在晶圆的表面上形成含有规定元素的氧化膜。
[0005]采用该成膜方法，在将含有不同种类的元素的氧化膜层叠而进行成膜来形成层压构造时，若反复进行上述成膜工艺，则能够形成各氧化膜。例如，采用该成膜工艺，能够形成ZrAlO, HfAlO, HfSiO这样的具有层压构造的氧化膜。
[0006]在使用上述旋转台式的成膜装置对多个晶圆进行了上述那样的氧化膜的成膜的情况下，若在成膜工艺结束时同时停止供给反应气体A (原料气体)和反应气体B (氧化气体)，则会产生以下晶圆，即，仅被供给反应气体A而在表面上吸附有反应气体A的状态下完成成膜工艺的晶圆以及被供给反应气体A和反应气体B而在表面上形成有氧化膜的状态下完成成膜工艺的晶圆。例如，在将反应气体A设为一种含Zr有机金属气体即四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZ)气体并将反应气体B设为O3气体而实施了形成氧化锆(ZrO)膜的成膜工艺时，会产生仅吸附有TEMAZ气体的状态的晶圆和被供给四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZ)气体和O3气体而形成有ZrO膜的状态的晶圆。
[0007]之后，在为了以上述那样的层压构造形成氧化铝(AlO)膜而将反应气体A设为一种含Al有机金属气体即三甲基铝(TMA)气体并将反应气体B设为O3气体而实施了成膜工艺时，存在以下问题:TMA气体没有吸附于仅吸附有TEMAZ气体的晶圆上，从而产生不能进行层压构造的成膜的晶圆。也就是说，在成膜工艺中，具有原料气体互相直接接触时不能适当地进行吸附这样的特性，在上述成膜工艺中，存在产生那样的晶圆的问题。
[0008]该问题既会在其他种类的氧化膜互相之间的层压构造中同样地产生，也会在形成氮化膜互相之间的层压构造时的成膜工艺中同样地产生。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的实施例的目的在于提供一种新的且有用的成膜方法。
[0010]本发明的一技术方案提供一种成膜方法，在该成膜方法中，使用成膜装置在多个基板上形成含有规定的第I元素和第2元素的氧化膜，上述成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式收纳在腔室内，并具有能够在上表面载置多个基板的载置部；第I处理区域，其被划分在上述旋转台的上述上表面的上方，具有用于朝向上述旋转台的上述上表面供给气体的第I气体供给部；第2处理区域，其以沿着上述旋转台的周向与上述第I处理区域分开的方式配置，具有用于对上述旋转台的上述上表面供给气体的第2气体供给部；以及分离区域，其设于上述第I处理区域与上述第2处理区域之间，具有分离气体供给部和顶面，该分离气体供给部用于对上述旋转台的上述上表面供给分离气体，该顶面与上述旋转台的上述上表面之间形成有用于将来自该分离气体供给部的上述分离气体向上述第I处理区域和上述第2处理区域引导的狭窄空间，其中，该成膜方法包括以下工序:第I工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给`部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周；第2工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第I元素的第I反应气体、自上述第2气体供给部供给氧化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第I规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第I元素的第I氧化膜；第3工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周；以及第4工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第2元素的第2反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氧化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第2规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第2元素的第2氧化膜。
[0011]本发明的另一技术方案提供一种成膜方法，在该成膜方法中，使用成膜装置在多个基板上形成含有规定的第I元素和第2元素的氮化膜，上述成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式收纳在腔室内，并具有能够在上表面载置多个基板的载置部；第I处理区域，其被划分在上述旋转台的上述上表面的上方，具有用于朝向上述旋转台的上述上表面供给气体的第1气体供给部；第2处理区域，其以沿着上述旋转台的周向与上述第1处理区域分开的方式配置，具有用于对上述旋转台的上述上表面供给气体的第2气体供给部；以及分离区域，其设于上述第1处理区域与上述第2处理区域之间，具有分离气体供给部和顶面，该分离气体供给部用于对上述旋转台的上述上表面供给分离气体，该顶面与上述旋转台的上述上表面之间形成有用于将来自该分离气体供给部的上述分离气体向上述第1处理区域和上述第2处理区域引导的狭窄空间，其中，该成膜方法包括以下工序:第1工序，在自上述第1气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少1周；第2工序，在自上述第1气体供给部供给含有上述第I元素的第1反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氮化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第1规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第1元素的第1氮化膜；第3工序，在自上述第1气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少1周；以及第4工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第2元素的第2反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氮化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第2规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第2元素的第2氮化膜。
[0012]而且，对于本发明的目的和优点，一部分记载于说明书中，一部分根据说明书不言自明。本发明的目的和优点能够通过在附加的权利要求书中特别提及的要件及其组合来实现、达到。上述一般的记载和下述详细说明是作为例示而说明的，并非对要求保护的本发明进行限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示适用于实施本发明的实施方式的成膜方法的成膜装置的剖视图。
[0014]图2是表示图1的成膜装置的真空容器内的构造的立体图。
[0015]图3是表示图1的成膜装置的真空容器内的构造的概略俯视图。
[0016]图4是表示包括反应气体喷嘴和分离气体喷嘴在内的图1的成膜装置的局部剖视图。
[0017]图5是表示包括顶面在内的图1的成膜装置的另一局部剖视图
[0018]图6是使用旋转台表示本发明的实施方式I的成膜方法的一个例子的序列的图。
[0019]图7是使用时序图表不实施方式I的成膜方法的一个例子的图。
[0020]图8是使用旋转台表示本发明的实施方式2的成膜方法的一个例子的序列的图。
[0021]图9A是作为比较例而示出氧化铪的单膜的图。
[0022]图9B是表示实施方式2的层压构造的HfSiO膜的一个例子的图。
[0023]图9C是作为比较例而示出堆叠型的HfSiO膜的一个例子的图。
[0024]图9D是表示利用实施方式2的成膜方法获得的HfSiO膜和HfAlO膜中的、SiO膜及AlO膜相对于HfO的比率的例子的图。
[0025]图10是使用旋转台表示本发明的实施方式3的成膜方法的一个例子的序列的图。
[0026]此外，在以下的实施例中，下述附图标记代表性地表示下述要件。
[0027]附图标记说明[0028]1、腔室；2、旋转台；4、凸状部；11、顶板；12、容器主体；15、输送口 ；24、凹部(晶圆载置部)；31、32、反应气体喷嘴；41、42、分离气体喷嘴；D、分离区域；P1、第I处理区域；P2、第2处理区域；H、分离空间；W、晶圆。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照【专利附图】
【附图说明】用于实施本发明的实施方式。
[0030]此外，在全部附图中,对于相同或者对应的构件或者零件,标注相同或者对应的附图标记，省略重复的说明。此外，在附图中，不以表示构件或者零件间的相对比例为目的，因此，对于具体的尺寸，应由本领域技术人员参照下面的非限定性的实施方式来决定。
[0031]实施方式I
[0032]成膜装置
[0033]首先，使用图1~图3说明适用于实施本发明的实施方式I的成膜方法的成膜装置。
[0034]图1是表示适用于实施本发明的实施方式的成膜方法的成膜装置的剖视图。图2是表示图1的成膜装置的真空容器内的构造的立体图。图3是表示图1的成膜装置的真空容器内的构造的概略俯视图。
[0035]参照图1至图3，实施方式I的成膜装置包括:扁平的腔室1，其具有大致圆形的俯视形状；以及旋转台2，其设置在该腔室I内，在腔室I的中心具有旋转中心。腔室I具有:容器主体12，其具有有底的圆筒形状；顶板11，其夹着例如O型密封圈等密封构件13 (图1)气密地且可装卸地配置于容器主体12的上表面。
[0036]旋转台2的中心部固定于圆筒形状的芯部21，该芯部21固定于沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿腔室I的底部14，其下端安装于驱动部23，利用该驱动部23能够使旋转轴22 (图1)绕铅垂轴线旋转。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的设置在其上表面上的凸缘部分气密地安装于腔室I的底部14的下表面，壳体20的内部气氛被与外部气氛分隔开。
[0037]另外，在腔室I内的外缘部设有排气口 610，该排气口 610与排气部630相连通。排气部630经由压力调整器650与真空泵640相连接，从而能够自排气口 610将腔室I内的气体排出。
[0038]如图2和图3所示，在旋转台2的表面上沿着旋转方向(周向)设有用于载置多片(在图示的例子中为5片)半导体晶圆(以下称为“晶圆”)W的圆形的凹部24。另外，为了方便，在图3中，仅在I个凹部24中示出晶圆W。该凹部24具有比晶圆W的直径(例如300mm)略大(例如2mm)的内径和与晶圆W的厚度大致相等的深度。因而，在将晶圆W载置于凹部24时，晶圆W的表面与旋转台2的表面(不载置晶圆W的区域)等高。
[0039]图2和图3是用于说明腔室I内的构造的图，为了便于说明，省略了顶板11的图示。如图2和图3所示,在旋转台2的上方配置有分别由例如石英构成的反应气体喷嘴31、反应气体喷嘴32以及分离气体喷嘴41、42。在图示的例子中，以在腔室I的周向上隔开间隔的方式自输送口 1 5 (后述)沿顺时针方向(旋转台2的旋转方向)依次排列有分离气体喷嘴41、反应气体喷嘴31、分离气体喷嘴42以及反应气体喷嘴32。上述喷嘴31、32、41、42以如下方式安装:将上述喷嘴31、32、41、42的各自的基端部即气体导入部31a、32a、41a、42a(图3)固定于容器主体12的外周壁，由此上述喷嘴31、32、41、42被从腔室I的外周壁导入到腔室I内，并沿着容器主体12的半径方向与旋转台2平行地延伸。
[0040]反应气体喷嘴31经由开闭阀、流量调整器(均未图示)与储存有第I反应气体的第I反应气体供给源连接，反应气体喷嘴32经由开闭阀、流量调整器(均未图示)与储存有与第I反应气体反应的第2反应气体的第2反应气体供给源连接。
[0041]此处，选择如下的第I反应气体:优选为含有金属元素或半导体元素的气体，且在该第I反应气体成为氧化物或氮化物时该氧化物或氮化物能够用作氧化膜或氮化膜。选择如下的第2反应气体:能够与金属元素反应而生成金属氧化物或金属氮化物，或者能够与半导体元素反应而生成半导体氧化物或半导体氮化物的氧化气体或氮化气体。具体而言，第I反应气体优选为含有金属元素(或半导体元素)的有机金属(或半导体)气体。另外，作为第I反应气体，优选为相对于晶圆W的表面具有吸附性的气体。作为第2反应气体，优选为能够与吸附在晶圆W的表面上的第I反应气体发生氧化反应或氮化反应而将反应化合物沉积在晶圆W的表面上的氧化气体或氮化气体。[0042]具体而言，例如，作为第I反应气体，也可以是含有铪元素的反应气体、且是能够形成作为氧化膜的氧化铪(统称为“HfO”，也可以含有Hf02。)的四(二甲氨基)铪(以下称作“TDMAH”。)、含有钛元素的反应气体、且是能够形成作为氮化膜的TiN的TiCl4等。作为第2反应气体,既可以使用作为氧化气体的例如臭氧气体(03)，也可以使用作为氮化气体的例如氨气(NH3X
[0043]另外，分离气体喷嘴41、42经由开闭阀、流量调整器(均未图示)与Ar、He等稀有气体、氮气(N2)等非活性气体的供给源连接。在本实施方式中,将N2气体用作非活性气体。
[0044]图4是表示包括反应气体喷嘴31、32和分离气体喷嘴在内的图1的成膜装置的局部剖视图。如图4所示，在反应气体喷嘴31、32上沿反应气体喷嘴31、32的长度方向以例如IOmm的间隔排列有朝向旋转台2在下方开口的多个气体喷出孔33。如图3所示，反应气体喷嘴31的下方区域成为用于使第I反应气体吸附于晶圆W的第I处理区域P1。反应气体喷嘴32的下方区域成为使在第I处理区域Pl吸附于晶圆W的第I反应气体氧化或氮化的第2处理区域P2。另外，分离气体喷嘴41、42的下方区域成为将第I处理区域Pl和第2处理区域P2分离而防止第I反应气体和第2反应气体发生混合的分离区域D。
[0045]参照图2和图3，在腔室I内设有两个凸状部4。凸状部4具有顶部被切割成圆弧状的大致扇形的俯视形状，在本实施方式中，内圆弧与突出部5 (后述)相连结，外圆弧以沿着腔室I的容器主体12的内周面的方式配置。
[0046]图4示出了腔室I的自反应气体喷嘴31至反应气体喷嘴32的范围中的、沿着旋转台2的同心圆剖切腔室I而得到的截面。如图示那样，凸状部4安装于顶板11的背面。因此，在腔室I内，存在作为凸状部4的下表面的平坦的较低的顶面44 (第I顶面)和位于该顶面44的周向两侧的高于顶面44的顶面45 (第2顶面)。
[0047]另外，如图4所示，在凸状部4的周向中央处形成有槽部43，槽部43沿旋转台2的半径方向延伸。在槽部43内收纳有分离气体喷嘴42。在另一个凸状部4上也同样形成有槽部43，并在该槽部43内收纳有分离气体喷嘴41。此外，在图4中，示出了形成于分离气体喷嘴42的气体喷出孔42h。气体喷出孔42h沿着分离气体喷嘴42的长度方向隔开规定间隔(例如IOmm)地形成有多个。另外，气体喷出孔的开口口径例如为0.3mm~1.0mm。在分离气体喷嘴41上也同样形成有气体喷出孔，对此省略图示。
[0048]在较高的顶面45的下方的空间内分别设有反应气体喷嘴31、32。上述反应气体喷嘴31、32以与顶面45分开的方式设在晶圆W的附近。另外，为了便于说明，在图4中，设有反应气体喷嘴31的、较高的顶面45的下方由空间481表示，设有反应气体喷嘴32的、较高的顶面45的下方由空间482表示。
[0049]较低的顶面44与旋转台2之间形成有狭窄的空间、即分离空间H。在自分离气体喷嘴42供给N2气体时,该N2气体通过分离空间H朝向空间481和空间482流动。此时，由于分离空间H的容积小于空间481和空间482的容积，因此能够利用N2气体使分离空间H内的压力高于空间481和空间482内的压力。即，在空间481与空间482之间，分离空间H提供压力屏障。并且，从分离空间H向空间481和空间482流出的N2气体相对于来自第I处理区域Pl的第I反应气体和来自第2处理区域P2的第2反应气体(氧化气体或氮化气体)作为对流而发挥作用。因此，来自第I处理区域Pl的第I反应气体和来自第2处理区域P2的第2反应气体被分离空间H分离开。因此，能够抑制第I反应气体与氧化气体或氮化气体在腔室I内混合而发生反应。
[0050]此外，考虑到成膜时的腔室I内的压力、旋转台2的转速、供给的分离气体(N2气体)的供给量等，优选将顶面44距旋转台2的上表面的高度hi设定为适于使分离空间H的压力比空间481的压力和空间482的压力大的高度。
[0051]再次参照图1~图3，在顶板11的下表面以包围用于固定旋转台2的芯部21的外周的方式设置有突出部5。在本实施方式中，该突出部5与凸状部4的靠旋转中心侧的部位连续，并且形成为该突出部5的下表面与顶面44等高。
[0052]之前参照的图1是图3的1-1’剖视图，表示设有顶面45的区域，图5是表示设有顶面44的区域的局部剖视图。如图5所示，在大致扇形的凸状部4的周缘部(靠腔室I的外缘侧的部位)，形成有以与旋转台2的外端面相对的方式呈L字形弯曲的弯曲部46。该弯曲部46在旋转台2与容器主体12的内周面之间的空间中通过，抑制气体在空间481和空间482之间的流通。扇形的凸状部4设置于顶板11，顶板11能够自容器主体12取下，因此弯曲部46的外周面与容器主体12之间稍有间隙。弯曲部46的内周面与旋转台2的外端面之间的间隙、以及弯曲部46的外周面与容器主体12之间的间隙例如设定为与顶面44距旋转台2的上表面的高度相同的尺寸。
[0053]再次参照图3，在旋转台2与容器主体的内周面之间形成有与空间481相连通的第I排气口 610、与空间482相连通的第2排气口 620。如图1所示，第I排气口 610和第2排气口 620分别借助排气管630与作为真空排气部件的例如真空泵640相连接。
[0054]如图1和图5所示，在旋转台2与腔室I的底部14之间的空间内设有作为加热部件的加热单元7，隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热至由工艺制程程序决定的温度(例如450°C)。在旋转台2的周缘附近的下方侧，为了抑制气体向旋转台2的下方的空间进入而设有环状的罩构件71。如图5所示，该罩构件71具有:内侧构件71a，其以自下方侧与旋转台2的外缘部和比外缘部靠外周侧的部位面对的方式设置；以及外侧构件71b，其设置在该内侧构件71a与腔室I的内壁面之间。外侧构件71b设置为在形成在凸状部4的外缘部的弯曲部46的下方与弯曲部46接近，内侧构件71a在旋转台2的外缘部下方(和比外缘部稍靠外侧的部分的下方) 围绕加热单元7的整周。[0055]如图1所示，底部14中的比配置有加热单元7的空间靠旋转中心的部位以接近旋转台2的下表面的中心部附近的芯部21的方式向上方侧突出而构成了突出部12a。该突出部12a与芯部21之间成为狭窄的空间。另外，供旋转轴22贯穿底部14的通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙狭窄，上述狭窄的空间与壳体20连通。并且，在壳体20上设有用于向狭窄的空间供给作为吹扫气体的N2气体来进行吹扫的吹扫气体供给管72。而且，在腔室
I的底部14，在加热单元7的下方沿周向以规定的角度间隔设有用于吹扫加热单元7的配置空间的多个吹扫气体供给管73(图5中表示了一个吹扫气体供给管73)。此外，在加热单元7和旋转台2之间设置有沿整个周向覆盖自外侧构件71b的内周壁(内侧构件71a的上表面)到突出部12a的上端部之间的空间的盖构件7a，以便抑制气体向设有加热单元7的区域进入。盖构件7a能够用例如石英制成。
[0056]自吹扫气体供给管72供给N2气体时，该N2气体在供旋转轴22贯穿的通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙、突出部12a与芯部21之间的间隙中通过而在旋转台2与盖构件7a之间的空间中流动，并自第I排气口 610或第2排气口 620 (图3)排出。另外，自吹扫气体供给管73供给N2气体时，该N2气体自收纳有加热单元7的空间通过盖构件7a与内侧构件7Ia之间的间隙(未图示)而流出，并自第I排气口 610或第2排气口 620 (图3)排出。利用上述N2气体的流动，能够抑制空间481和空间482内的气体通过腔室I的中央下方的空间、旋转台2的下方的空间而混合。
[0057]另外，在腔室I的顶板11的中心部连接有分离气体供给管51，向顶板11与芯部21之间的空间52供给作为分离气体的N2气体。供给到该空间52的分离气体经由突出部5与旋转台2之间的狭窄的空间50沿着旋转台2的晶圆载置区域侧的表面朝向周缘喷出。能够利用分离气体将空间50中维持成比空间481中的压力和空间482中的压力高的压力。因而，利用空间50能够抑制向第I处理区域Pl供给的第I反应气体和向第2处理区域P2供给的第2反应气体通过中心区域C而混合。即，空间50 (或中心区域C)能够发挥与分离空间H (或分离区域D)相同的功能。
`[0058]并且，如图2、图3所示，在腔室I的侧壁上形成有用于在外部的输送臂10与旋转台2之间进行作为基板的晶圆W的交接的输送口 15。该输送口 15由未图示的闸阀进行开闭。另外，旋转台2上的作为晶圆载置区域的凹部24在与该输送口 15面对的位置与输送臂10之间进行晶圆W的交接，因此，在旋转台2的下方侧的与交接位置相对应的部位设有用于贯穿凹部24而自背面抬起晶圆W的交接用升降销及其升降机构(均未图示)。
[0059]另外，如图1所示，在本实施方式的成膜装置中设有用于对整个装置的动作进行控制的、由计算机构成的控制部100，在控制部100的存储器内存储有在控制部100的控制下使成膜装置实施后述的成膜方法的程序。该程序为了执行后述的成膜方法而编入有步骤组，并被存储在硬盘、光盘、光磁盘、存储卡以及软盘等介质102中，利用规定的读取装置将该程序读入到存储部101中，并安装到控制部100内。
[0060]成膜方法
[0061]接下来，说明使用在图1~图5中说明的成膜装置I的本发明的实施方式I的成
膜方法。
[0062]图6是表示本发明的实施方式I的成膜方法的一个例子的序列图。在图6中，简略地示出了旋转台2、第I处理区域Pl和反应气体喷嘴31、第2处理区域P2和反应气体喷嘴32、以及分离区域D和分离喷嘴41、42。在实施方式I的成膜方法中，说明进行ZrAlO膜的成膜的氧化膜形成工艺的例子。此外，ZrAlO膜的实际的膜构造为ZrO2膜和Al2O3膜层叠而构成的层压构造。另外，ZrAlO是被用作具有高介电常数的所谓High - k膜的膜。
[0063]在实施图6所示的成膜工艺之前，需要将晶圆W输入到腔室I内并将晶圆W载置到旋转台2之上。为此，首先，打开未图示的闸阀，利用输送臂10经由输送口 15 (图3)将晶圆W交接到旋转台2的凹部24内。该交接是在凹部24停止在与输送口 15相面对的位置时通过未图示的升降销自腔室I的底部侧经由凹部24的底面的通孔升降而进行的。这样的晶圆W的交接是使旋转台2间歇地旋转而进行的，将晶圆W分别载置于旋转台2的5个凹部24内
[0064]接着关闭闸阀，利用真空泵640对腔室I进行排气到所能达到的最低真空度。自该状态起如下这样地实施图6所示的成膜工艺。
[0065]在图6的步骤I中进行待机工序。在待机工序中，自分离气体喷嘴41、42以规定的流量喷出作为分离气体的氮气，也自分离气体供给管51和吹扫气体供给管72、72 (参照图1)以规定的流量喷出氮气。此外，自反应气体喷嘴31以规定的流量喷出氮气，自反应气体喷嘴32以规定的流量喷出Ar气。Ar气是稀有气体，是非活性气体的一种。另外，氮气不是稀有气体，但氮气是非活性气体的一种。即，自所有的喷嘴31、32、41、42喷出非活性气体。由此，腔室I内的气氛成为非活性气体气氛。与此相伴地，利用压力调整器650将腔室I内调整为预先设定的处理压力。接着，一边使旋转台2以规定的转速顺时针旋转，一边利用加热单元7将晶圆W加热到例如50°C至650°C范围的温度。由此，成为开始成膜工艺的准备已就绪的待机状态。此外，虽然能够使旋转台2的转速根据用途而在例如Irpm~240rpm的范围内可变，但在本实施方式的成膜方法中，举出使旋转台2以6rpm的转速旋转的例子来进行说明。
[0066]此外，在本实施方式I中，自分离气体喷嘴41、42和反应气体喷嘴31吹扫N2气体，自反应气体喷嘴32喷出Ar气，但也可以根据用途而适当改变上述非活性气体的种类的组合。例如，既可以自反应气体喷嘴31、32这两者供给Ar气、He气等稀有气体，相反，也可以自反应气体喷嘴32供给N2气体。在这点上，分离喷嘴41、42也是同样的，能够根据用途来选择期望的非活性气体。
[0067]在步骤2中，进行第I氧化气体.流动工序。在第I氧化气体.流动工序中，自第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42持续地供给N2气体，而自第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给作为氧化气体的O3气体。并且，在旋转台2旋转至少I周的期间中持续该状态。此外，晶圆W自步骤I起连续地以规定转速旋转，在本实施方式中，以6rpm旋转。第I氧化气体.流动工序是氧化气体.预流动工序，是使晶圆W的整个表面暴露在氧化气体中的工艺，作为基础准备，进行将晶圆W的最表面氧化的处理。由此，能够对沿着旋转台2的周向配置的多个晶圆W的每一个供给O3气体而进行氧化处理，从而使多片晶圆W成为大致相同状态。此外，使旋转台2旋转至少I周的原因在于:仅自反应气体喷嘴32供给O3气体，为了不管供给开始时的位置如何而均能向所有的多张晶圆W的表面供给O3气体，需要使旋转台2最少旋转I周，以确保使所有晶圆W均通过反应气体喷嘴32的下方。[0068]此外，只要不是存在使氧化为最低限度这样的限制的工艺，则即使使晶圆W旋转多次来进行O3气体的供给也没有任何问题，因此，也可以在供给O3气体的状态下使晶圆W的旋转1周以上。例如，在第I氧化气体.流动工序中，既可以使晶圆W旋转2~3周，也可以使晶圆W旋转1.5周等带有尾数的那样的旋转周数。
[0069]在步骤3中，进行氧化锆(统称为“ZrO”，也可以含有ZrO2)成膜工序。在氧化锆(ZrO)成膜工序中，自反应气体喷嘴31对晶圆W供给作为一种含Zr有机金属气体的四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZ)气体，自反应气体喷嘴32对晶圆W供给O3气体。即，在氧化锆(ZrO)成膜工序中同时供给TEMAZ气体和O3气体。但是，上述气体被分离区域D分离，从而几乎不会在腔室I内彼此混合。
[0070]在同时供给TEMAZ气体和O3气体时，若晶圆W借助旋转台2的旋转而通过第I处理区域P1，则TEMAZ气体会吸附于在步骤2的第I氧化气体.流动工序中被氧化处理后的晶圆W的表面。此时，在步骤2的第I氧化气体?流动工序中，所有晶圆W的表面均被氧化处理，因此，TEMAZ气体能够顺畅地吸附在所有晶圆W的表面上。接着，当晶圆W通过第2处理区域P2时，吸附在晶圆W的表面上的TEMAZ气体被O3气体氧化，从而在晶圆W的表面上形成氧化锆(ZrO)膜(是ZrO的分子层，也可以含有ZrO2)。之后，使旋转台2旋转规定周数，直至形成具有期望的膜厚的氧化锆(ZrO)膜为止。也就是说，在步骤3的ZrO2成膜工序中，可以反复进行旋转台2的旋转，直至氧化锆(ZrO)膜达到期望的膜厚为止。由于旋转台
2旋转I周会形成I层的氧化锆(ZrO)膜，因此能够通过调节旋转周数来控制氧化锆(ZrO)膜的膜厚。
[0071]并且，通过停止供给TEMAZ气体和O3气体，完成步骤3的ZrO2成膜工序。由于大致同时停止供给TEMAZ气体和O3气体，因此，在步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序的结束阶段，在表面上吸附有TEMAZ气体的状态的晶圆W和在吸附TEMAZ气体后被供给O3气体而形成有ZrO2膜的状态的晶圆W混在一起。
[0072]在步骤4中，进行第2氧化气体.流动工序。在第2氧化气体.流动工序中，自设于第1处理区域P1的反应气体喷嘴31和设于分离区域D的分离气体喷嘴41、42供给N2气体，自设于第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给O3气体。在该状态下，使旋转台2旋转至少1周，使载置在旋转台2的上表面上的多个晶圆W全部暴露在O3气体中。由此，即使是在通过了第2处理区域P2后的位置完成了步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序的晶圆W，其在第2氧化气体?流动工序中也一定通过第2处理区域P2而被进行氧化处理，从而能够在形成有氧化锆(ZrO)膜的状态下完成氧化锆(ZrO)成膜工艺。
[0073]此外，步骤2的第I氧化气体.流动工序和步骤4的第2氧化气体.流动工序既可以以相同的旋转周数进行，也可以以不同的旋转周数进行。从提高生产率的观点考虑，例如，也可以设定为在两个工序中均使旋转台2仅旋转I周的处理内容。由于第I氧化气体.流动工序和第2氧化气体.流动工序彼此独立，因此，在两个工序中，均能够根据用途来自由设定旋转周数。
[0074]在步骤5中，进行氧化铝(统称为“A10”，也可以含有Al2O3)成膜工序。在氧化铝(AlO)成膜工序中，自反应气体喷嘴31对晶圆W供给作为一种含Al有机金属气体的三甲基铝(TM)气体，自反应气体喷嘴32对晶圆W供给O3气体。即，在氧化铝(A1O)成膜工序中同时供给TMA气体和O3气体。在该情况下，也由于上述气体被分离区域D分离，因此，上述气体几乎不会在腔室1内彼此混合。[0075]在同时供给TMA气体和O3气体时，若晶圆W借助旋转台2的旋转而通过第I处理区域P1，则TMA气体吸附于在步骤5的第2氧化气体.流动工序中被氧化处理而形成有氧化锆(ZrO)膜的晶圆W的表面。此处，若为在晶圆W的表面上吸附有TEMAZ气体的状态，则TMA气体不会吸附在晶圆W的表面上，但由于在步骤4的第2氧化气体.流动工序中，所有晶圆W的表面均被氧化处理而形成了氧化锆(ZrO)膜且进行了基础准备，因此，TMA气体会顺畅地吸附在晶圆W的表面上。接着，当各晶圆W通过第2处理区域P2时，吸附在晶圆W的表面上的TMA气体被O3气体氧化，从而在晶圆W的表面上形成氧化铝(AlO)膜(是AlO的分子层，也可以含有Al2O3X之后，可以使旋转台2旋转规定周数，直至形成具有期望的膜厚的氧化铝(AlO)膜为止。也就是说，在步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序中，可以反复进行旋转台2的旋转，直至氧化铝(AlO)膜达到期望的膜厚为止。
[0076]然而，通常，用作High — k膜的ZrAlO膜的主要成分是氧化锆(ZrO)膜，氧化铝(AlO)膜仅处于添加水准，因此，例如，也可以使旋转台2仅旋转I周。由于旋转台2旋转I周会形成I层的氧化铝(AlO)膜，因此能够形成I层膜厚的氧化铝(AlO)膜。
[0077]并且，通过停止供给TMA气体和O3气体，完成步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序。由于大致同时停止供给TMA气体和O3气体，因此，在步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序的结束阶段，在表面上吸附有TMA气体的状态的晶圆W和在吸附TMA气体后被供给O3气体而形成有氧化铝(AlO)膜的状态的晶圆W混在一起。
[0078]在步骤5结束后，再次返回步骤2而进行第I氧化气体.流动工序。第I氧化气体.流动工序的内容本身与上述内容相同，进行如下的处理:在自反应气体喷嘴32供给O3气体、自反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体的状态下使旋转台2旋转I周以上。
`[0079]然而，在第2次之后的第I氧化气体.流动工序中，对于多片晶圆W的表面状态，与第1次的第I氧化气体.流动工序的不同点在于:成为吸附有TMA气体的状态的晶圆W和形成有氧化铝(AlO)膜的状态的晶圆W混在一起的状态。也就是说，在第2次之后的第I氧化气体?流动工序中，在将吸附有TMA气体的状态的晶圆W的表面氧化而在晶圆W的表面上形成氧化铝(AlO)膜的同时将所有晶圆W的表面氧化而对下一个步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序进行基础准备。这样，步骤2的第I氧化气体.流动工序在第1次仅作为氧化锆(ZrO)成膜工序的基础准备工序发挥作用，但在第2次之后，在氧化铝(AlO)成膜工序中作为将吸附在晶圆W的表面上的TMA气体全部氧化的成膜完全化工序发挥作用。
[0080]在自步骤2的第2次的第I氧化气体.流动工序结束之后，进入步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序，反复进行步骤4的第2氧化气体?流动工序、步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序。并且，之后，反复进行步骤2~步骤5的循环，直至获得期望的膜厚的层压构造的ZrAlO膜。也就是说，在实施方式I的成膜方法中，以步骤2~步骤5为I个循环，以规定次数反复进行步骤2~步骤5的循环，以便获得期望的层压构造的ZrAlO膜。此外，由于各步骤的处理的内容与在上述各工序中说明的内容相同，因此省略其说明。
[0081]在以规定次数实施步骤2~步骤5的循环之后，经由步骤2的第I氧化气体.流动工序和步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序，转换到步骤6的氧化气体.后流动工序。
[0082]在步骤6的氧化气体.后流动工序中，与步骤4的第2氧化气体.流动同样地，自设于第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31和设于分离区域D的分离气体喷嘴41、42供给N2气体，自设于第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给O3气体。在该状态下，使旋转台2旋转至少I周，从而使载置在旋转台2的上表面上的多个晶圆W全部暴露在O3气体中。由此，即使存在在通过了第2处理区域P2后的位置完成了步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序的晶圆W，也能够在氧化气体?后流动工序中使该晶圆W —定会通过第2处理区域P2，从而能够在进行了氧化处理而形成有氧化锆(ZrO)膜的状态下完成氧化锆(ZrO)成膜工艺。
[0083]此外，由于氧化气体.后流动工序基本上为与步骤4的第2氧化气体.流动工序相同的工序，因此，只要在供给O3气体的状态下使旋转台2旋转至少I周即可，但为了改善膜质，也可以使旋转台2旋转更多周。也就是说，在暂时形成层压构造的ZrAlO膜之后，通过充分进行氧化处理而向ZrAlO膜充分地供给氧原子，从而形成为缺陷较少的膜，能够提高ZrAlO膜的膜质。
[0084]因此，氧化气体.后流动工序也可以进行时间比第I氧化气体.流动工序的时间和第2氧化气体.流动工序的时间长的处理。由此，不但能够使氧化锆(ZrO)成膜工序中的TEMAZ气体的完全氧化，同时还能够提高膜质。
[0085]在步骤7中，进行待机工序。在待机工序中，自反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体，自反应气体喷嘴32供给Ar气，在腔室I内充满非活性气体。然后，在以规定时间持续进行待机工序之后，停止向腔室I供给非活性气体(N2气体和Ar气)，并停止旋转台2的旋转。之后，通过与向腔室I内输入晶圆W时的步骤相反的步骤，自腔室I内输出晶圆W。由此完成ZrAlO成膜工艺。
[0086]如上所述，采用实施方式I的成膜方法，通过在两个成膜工序之间插入氧化气体.流动工序，从而能够在各成膜工序的前后进行氧化气体.流动工序，并能够将在成膜工序中吸附在晶圆W上的原料气体全部可靠地氧化，并能够可靠地进行各成膜工序的基础准备，从而能够有效地实施可靠的成膜循环。
[0087]此外，在图6中，列举在步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序之后实施步骤6的氧化气体.后流动工序的例子进行了说明，但也可以在步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序结束后转移到步骤6的氧化气体.后流动工序。也就是说，只要在两种氧化膜中的任意I种氧化膜的成膜工序结束之后实施氧化气体.后流动工序而完成成膜工艺即可，对于最后的成膜工序，可以根据用途来选择任意I种氧化膜的成膜工序。
[0088]另外，对于氧化气体，在图6中，也列举使用O3气体的例子进行了说明，但能够使用各种氧化气体，例如，也可以使用水(H2O )、氧、氧自由基等气体。
[0089]图7是表示实施方式I的成膜方法的一部分的主要工序的时序图的图。在图7中，与图6所示的成膜方法的序列图相对应地标注了各步骤，但对于第2次的步骤，标注了连字符和副编号(例如，步骤2 — 2)。另外，在图7中，示出了各步骤的时间、各气体的供给时刻以及旋转台2的转速。
[0090]在各步骤中，旋转台2的转速设定为6rpm。也就是说，在实施方式I的成膜方法中，旋转台2的转速为恒定,并示出了旋转台2的转速设定为6rpm的例子。
[0091]在步骤2中，进行第I氧化气体.流动工序。在该阶段供给O3气体。第I氧化气体.流动工序的时间是10秒,转速是6rpm,因此,旋转台2旋转I周。
[0092]在步骤3中，进行氧化锆(ZrO)成膜工序。在氧化锆(ZrO)成膜工序中，在维持供给O3气体的状态下，供给TEMAZ气体。在氧化锆(ZrO)成膜工序中，旋转台2以10秒旋转I周为基础，并能够根据需要以规定次数反复进行10秒钟的循环。循环次数根据在I次层叠中能够形成何等程度的膜厚的氧化锆(ZrO)膜来决定。此外，在氧化锆(ZrO)成膜工序结束时，停止供给TEMAZ气体。
[0093]在步骤4中，进行第2氧化气体.流动工序。在第2氧化气体.流动中，在停止供给TEMAZ气体而继续连续地供给O3气体的状态下使旋转台2旋转I周。通过第2氧化气体.流动工序，TEMAZ气体全部被氧化而形成氧化锆(ZrO)膜。
[0094]在步骤5中，进行氧化铝(AlO)成膜工序。在氧化铝(AlO)成膜工序中，在继续供给O3气体的状态下供给TMA气体。由此，形成氧化铝(AlO)膜。与氧化锆(ZrO)相比，氧化铝(AlO)膜可以极薄，因此，在氧化铝(AlO)成膜工序中，旋转台2仅旋转I周。在氧化铝(AlO)成膜工序结束时，停止供给TMA气体。
[0095]在步骤2 — 2中，进行第2次的第I氧化气体.流动工序。在第2次的第I氧化气体?流动工序中，在停止供给TMA气体而连续供给O3气体的状态下使旋转台2旋转I周。通过第2次的第I氧化气体?流动工序，将吸附在晶圆W的表面上TMA气体全部氧化，从而将所有的TMA气体形成为Al2O3膜。
[0096]在步骤3 — 2中，进行第2次的氧化锆(ZrO)成膜工序。由于该氧化锆(ZrO)成膜工序与第1次的氧化锆(ZrO)成膜工序完全相同，因此省略其说明。
[0097]在步骤6中，进行氧化气体?后流动工序。由此，吸附在晶圆W的表面上的状态的所有的TEMAZ气体均被氧化而形成为氧化锆(ZrO)膜。
[0098]如上所述，采用实施方式I的成膜方法，通过在各成膜工序的前后插入使旋转台2的旋转周数恒定且仅供给O3气体的工序，能够在各成膜工序中将所有的原料气体氧化了的状态下进入下一成膜工序，从而能够可靠地进行层压成膜。
[0099]实施方式2
[0100]图8是表示本发明的实施方式2的成膜方法的一个例子的序列图。在实施方式2的成膜方法中，说明将氧化铪(HfO)膜和氧化硅(统称为“SiO”，也可以含有SiO2)膜形成为层压构造的HfSiO膜的例子。HfSiO膜也是被用作具有高介电常数的所谓High — k膜的膜。
[0101]此外，在实施方式2中，对于成膜装置，说明使用与在实施方式I中说明的成膜装置相同的成膜装置的例子。另外，对于与实施方式I相同的内容，适当地省略或简化其说明。
[0102]在图8中，在步骤I中，进行待机工序。此外，由于到进入待机工序为止的将晶圆W导入到腔室I内的内容与在实施方式I中说明的内容相同，因此省略该内容。另外，对于待机工序，也是在自反应气体喷嘴31供给Ar气并自反应气体喷嘴32和分离气体喷嘴41、42供给N2气体的状态下使旋转台2旋转的内容，与实施方式I相同，因此省略其详细的说明。
[0103]在步骤2中，进行第I氧化气体.流动工序，但对于该该工序，也由于与实施方式I相同而省略其说明。
[0104]在步骤3中，进行氧化铪(HfO)成膜工序。在氧化铪(HfO)成膜工序中，自位于第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31供给含有Hf的四(二甲胺基)铪(TDMAH)气体，自第2处理区域P2的反应气体喷嘴32接着第I氧化气体.流动工序继续供给O3气体。[0105]在同时供给TDMAH气体和O3气体时，若晶圆W借助旋转台2的旋转而通过第I处理区域P1，则TDMAH气体会吸附于在步骤2的第I氧化气体.流动工序中被氧化处理后的晶圆W的表面。此时，在步骤2的第I氧化气体?流动工序中，所有晶圆W的表面均被氧化处理，因此，TDMAH气体能够顺畅地吸附在所有晶圆W的表面上。接着，当晶圆W通过第2处理区域P2时，吸附在晶圆W的表面上的TDMAH气体被O3气体氧化，从而在晶圆W的表面上形成氧化铪膜(是HfO的分子层，也可以含有HfO2 )。之后，使旋转台2旋转规定周数，直至形成具有期望的膜厚的氧化铪(HfO)膜为止。也就是说，在步骤3的氧化铪(HfO)成膜工序中，可以反复进行旋转台2的旋转，直至氧化铪(HfO)膜达到期望的膜厚为止。由于旋转台2旋转I周会形成I层的氧化铪(HfO)膜，因此能够通过调节旋转周数来控制氧化铪(HfO)膜的膜厚。
[0106]并且，通过停止供给TDMAH气体和O3气体，完成步骤3的氧化铪(HfO)成膜工序。由于大致同时停止供给TDMAH气体和O3气体，因此，在步骤3的氧化铪(HfO)成膜工序的结束阶段，在表面上吸附有TDMAH气体的状态的晶圆W和在吸附TDMAH气体后被供给O3气体而形成有氧化铪(HfO)膜的状态的晶圆W混在一起。
[0107]在步骤4中，进行第2氧化气体.流动工序。在第2氧化气体.流动工序中，自反应气体喷嘴31供给N2气体，自反应气体喷嘴32供给O3气体，将吸附在晶圆W的表面上的TDMAH气体全部氧化，由此，将吸附在晶圆W表面上的残留的TDMAH气体也形成为氧化铪(HfO)膜。此外，由于第2氧化气体.流动工序的详细内容与实施方式I相同，因此省略其详细的说明。
[0108]在步骤5中，进行氧化硅膜(SiO)成膜工序。在氧化硅膜(SiO)成膜工序中，自第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31供给三(二甲氨基)硅烷(3DMAS)气体，自第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给O3气体。另外，自分离气体喷嘴41、42供给N2气体。
[0109]通过氧化硅膜(SiO)成膜工序，在晶圆W的表面上形成氧化硅膜(SiO)。此外，对于成膜的机理，由于其与在氧化铪(HfO)成膜工序中说明的机理相同，因此省略其详细的说明。同样地，在SiO2成膜工序结束时，也同时停止供给3DMAS气体和O3气体，因此，会产生在表面上吸附有3DMAS气体的状态的晶圆W和该3DMAS气体被氧化而形成有氧化硅膜(SiO)的晶圆W。
[0110]再次返回到步骤2，进行第2次的第I氧化气体?流动工序。在第2次的第I氧化气体.流动工序中，自反应气体喷嘴31供给N2气体，自反应气体喷嘴32供给O3气体，将吸附在晶圆W的表面上的3DMAS气体全部氧化，将吸附在晶圆W表面上的残留的3DMAS气体也形成为SiO2膜。此外，由于第2次的第I氧化气体.流动工序的详细内容与实施方式I相同，因此省略其详细的说明。
[0111]通过反复进行步骤2~步骤5的循环，渐渐形成由氧化铪(HfO)膜和氧化硅膜(SiO)构成的层压构造的HfSiO膜。反复进行步骤2~步骤5的循环，直至达到期望的膜厚为止。在获得期望的膜厚的HfSiO膜之后，经由步骤2、步骤3而转移到步骤6。
[0112]在步骤6中，进行氧化气体?后流动工序，自反应气体喷嘴31供给N2气体，自反应气体喷嘴32供给O3气体。由此，在最后的步骤3的氧化铪(HfO)成膜工序中将吸附在晶圆W的表面上的状态的TDMAH气体氧化，从而能够将所有的原料气体形成为氧化铪(HfO)膜。此外，由于氧化气体.后流动工序的详细的说明与实施方式I相同，因此省略其说明。[0113]在步骤7中，进行待机工序，完成成膜工艺。对于待机工序，由于也与实施方式I的成膜方法相同，因此省略其说明。
[0114]此外，在图8中，从步骤3转移到步骤6，但也可以从步骤5转移到步骤6，这与实施方式I相同。
[0115]图9B是表示利用本发明的实施方式2的成膜方法形成的膜的构造的一个例子的图。图9A是作为比较例而示出氧化铪的单膜的图。
[0116]图9B是表示实施方式2的层压构造的HfSiO膜的一个例子的图。如图9B所示，交替层叠氧化铪(HfO)膜和氧化硅膜(SiO)而构成层叠体。由于氧化铪(HfO)膜厚于氧化硅膜(SiO)，因此成为在氧化铪(HfO)膜中插入有氧化硅膜(SiO)那样的构造。采用本实施方式的成膜方法，能够以较高的生产率可靠地形成图9B所示那样的High - k膜的层叠体。
[0117]此外，在本实施方式中，能够替代氧化硅膜(SiO)而使用氧化铝(A10)，因此，在图9B中，还并列地示出了氧化铝(A10)。此外，在形成氧化铝(AlO)膜时，如在实施方式I中说明的那样，只要使用TMA气体即可，通过替代3DMAS气体而使用TMA气体来实施实施方式2的成膜方法，能够形成由氧化铪(HfO)膜和氧化铝(AlO)膜的层压构造构成的HfAlO膜。
[0118]图9C是表示作为比较例的堆叠型的HfSiO膜的一个例子的图。在本实施方式的成膜方法中，由于使用旋转台2，因此能够获得使图9B所示那样的各层较薄而形成为多层的层压构造的High — k膜，但与CVD同样地，在通过切换导入气体来切换膜种类那样的成膜方法中，由于膜种类的切换需要花费时间，因此不得不成为图9C那样的构造，从而难以形成具有均匀的介电常数的High — k膜。
[0119]另一方面，采用 本实施方式的成膜方法，能够在I个循环中进行氧化铪(HfO)的成膜和氧化硅膜(SiO)(或氧化铝(AlO))的成膜这两者，因此能够进行图9B所示那样的层压构造的成膜，从而能够制造具有均匀的介电常数的High — k膜。
[0120]图9D是表示利用实施方式2的成膜方法获得的HfSiO膜和HfAlO膜中的、氧化硅膜(SiO)和氧化铝(AlO)膜相对于氧化铪(HfO)的比率的例子的图。如图9D所示，采用本实施方式的成膜方法，能够使氧化硅膜(SiO)和氧化铝(AlO)相对于氧化铪(HfO)膜的比率最小为2%、最大为50%，并能够调整为5%、10%、15%这样的期望的比率。这样，采用本实施方式的成膜方法，通过使用旋转台2的ALD法或MLD法，能够以高生产率形成I原子层级别的薄膜，因此，能够高精度地控制添加膜的比率。
[0121]在实施方式1、2中，说明了形成ZrAlO膜和HfSiO膜的层压构造体的例子，但通过利用相同的方法并对原料气体进行各种改变，能够形成含有各种元素的层压构造体的氧化膜。采用实施方式1、2的氧化膜的成膜方法，通过将用于使多个晶圆W氧化的氧化工序插入到含有第I元素的氧化膜的成膜工序和含有第2元素的氧化膜的成膜工序之间，能够始终在嵌入氧化工序之后进入成膜工序，从而能够将原料气体可靠地氧化并能够以相同条件对多个晶圆W进行成膜。
[0122]此外，第I元素和第2元素优选为金属元素或半导体元素，例如，能够根据用途对Zr、Hf、Al、T1、Sr、Si等元素互相进行各种组合而制造层压构造体的氧化膜。
[0123]实施方式3
[0124]图10是表示本发明的实施方式3的成膜方法的序列的一个例子的图。在实施方式1、2中，列举了形成氧化膜的例子进行了说明，但在实施方式3中，说明形成氮化膜的例子。具体而言，在实施方式3的成膜方法中，以由TiN膜和AlN膜构成的层压构造的TiAlN膜的成膜为例进行说明。此外，TiAlN膜也是被用作具有高介电常数的所谓High — k膜的膜。
[0125]另外，在实施方式3中，对于成膜装置，说明使用与在实施方式1、2中说明的成膜装置相同的成膜装置的例子。另外，对于与实施方式1、2相同的内容，适当地省略或简化其说明。
[0126]在图10中，与实施方式1、2同样地，示出了旋转台2、第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31、第2处理区域P2的反应气体喷嘴32以及分离区域D的分离气体喷嘴41、42。
[0127]首先，在进入步骤I之前，将多各晶圆W经由输送口 15依次导入到腔室I内，并将多片晶圆W依次载置到位于旋转台2的上表面的凹部24，由于这点与实施方式1、2相同，因此省略其说明。[0128]在步骤I中，进行待机工序。由于待机工序与实施方式1、2的说明相同，因此省略其说明。此外，能够根据用途使旋转台2的转速为各种转速，在本实施方式中，列举以240rpm旋转的例子进行说明。
[0129]在步骤2中，进行第I氮化气体?流动工序。在第I氮化气体.流动工序中，自第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体并自第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给NH3气体，在该状态下使旋转台2旋转至少I周。由此，使晶圆W的表面氮化，从而进行基础准备。
[0130]在步骤3中，进行TiN成膜工序。在TiN成膜工序中，在自反应气体喷嘴31供给TiCl4气体、自反应气体喷嘴32供给NH3气体并自分离气体喷嘴41、42供给N2气体的状态下使旋转台2旋转规定周数。
[0131]在同时供给TiCl4气体和NH3气体时，若晶圆W借助旋转台2的旋转而通过第I处理区域P1，则TiCl4气体会吸附于在步骤2中被氮化后的晶圆W的表面。接着，当晶圆W通过第2处理区域P2时，吸附在晶圆W的表面上的TiCl4气体被NH3气体氮化，从而在晶圆W的表面上形成TiN膜(TiN的分子层)。之后，使旋转台2旋转规定周数，直至形成具有期望的膜厚的TiN膜为止。然后，通过停止供给TiCl4气体和NH3气体，完成TiN成膜工序。
[0132]在同时停止了 TiCl4气体和NH3气体的供给时，产生在表面上吸附有TiCl4气体的状态的晶圆W和TiCl4气体被氮化而形成有TiN膜的晶圆W，这点与实施方式1、2中的氧化物的成膜相同。
[0133]在步骤4中，进行第2氮化气体.流动工序。在第2氮化气体.流动工序中，与第I氮化气体.流动工序同样地，自反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体，并自反应气体喷嘴32供给NH3气体，在该状态下使旋转台2旋转至少I周。通过第2氮化气体.流动工序，将在TiN成膜工序中吸附在晶圆W的表面上的状态的TiCl4气体全部氮化而形成TiN膜。
[0134]在步骤5中，进行AlN成膜工序。在AlN成膜工序中，在自反应气体喷嘴31供给TMA气体、自反应气体喷嘴32供给NH3气体并自分离气体喷嘴41、42供给N2气体的状态下，使旋转台2旋转规定周数。由此，在晶圆W的表面上形成AlN膜。可以使旋转台2旋转，直至形成期望的膜厚的AlN膜为止，但由于AlN膜是添加膜，因此，使旋转台2以比TiN膜的成膜时的旋转周数少的旋转周数旋转。在步骤4中，由于TiCl4气体全部被氮化，因此，TMA气体能够良好地吸附在晶圆W的表面上，并通过供给NH3气体而依次形成AlN膜。
[0135]然而，由于在AlN成膜工序结束时同时停止供给TMA气体和NH3气体，因此会产生吸附有TMA气体的状态的晶圆W。
[0136]再次返回步骤2，进行第2次的第I氮化气体?流动工序。在第2次的第I氮化气体.流动工序中，在自反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体并自反应气体喷嘴32供给NH3气体的状态下使旋转台2旋转至少I周。由此，使在AlN成膜工序中没有被氮化而吸附在晶圆W的表面上的残留的TMA气体全部氮化而形成AlN膜。
[0137]同样地，执行步骤3~步骤5，将步骤2~步骤5作为I个循环，以规定次数重复进行该循环，从而形成规定膜厚的层压构造的TiAlN膜。
[0138]在形成规定膜厚的TiAlN膜之后，经由步骤2、步骤3转移到步骤6。
[0139]在步骤6中，进行氮化气体?后流动。在氮化气体?后流动中，自设于第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31和设于分离区域D的分离气体喷嘴41、42供给N2气体，自设于第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给NH3气体。由此，能够在将在最后的TiN成膜工序中没有被氮化而残留的TiCl4气体全部氮化的状态下完成成膜工艺。
[0140]在步骤7中，进行待机工序。在待机工序中，自反应气体喷嘴31、32和分离气体喷嘴41、42这些所有的喷嘴31、32、41、42供给N2气体，使腔室I内充满N2气体。然后，在持续进行了处理时间的待机工序之后，停止向腔室I供给N2气体，并停止旋转台2的旋转。之后，通过与向腔室I内输入晶圆W时的步骤相反的步骤，自腔室I内输出晶圆W。由此完成TiAlN成膜工艺。
[0141]采用实施方式3的成膜方法，能够可靠地形成具有层压构造的氮化膜。
[0142]此外，在实施方式3中，说明了形成TiAlN膜的工艺，但通过利用相同的方法并对原料气体进行各种改变，能够形成含有各种元素的层压构造体的氮化膜。采用实施方式3的氮化膜的成膜方法，通过将用于使多片晶圆W氮化的氮化工序插入到含有第I元素的氮化膜的成膜工序和含有第2元素的氮化膜的成膜工序之间，能够始终在嵌入氮化工序之后进入成膜工序。由此，能够在两个成膜工序这两者中均将原料气体可靠地氮化并能够以相同条件对多个晶圆W进行成膜。
[0143]此外，第I元素和第2元素优选为金属元素或半导体元素，例如，能够根据用途对Zr、Hf、Al、T1、Sr、Si等元素互相进行各种组合而制造氮化膜的层压构造体。
[0144]同样地，也可以是，自反应气体喷嘴31供给有机氨基硅烷气体系材料、例如双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)和无机材料、例如二氯硅烷(SiH2Cl2)等，并自反应气体喷嘴32供给NH3气体，形成氮化硅(也可以含有Si3N4)膜。
[0145]如上所述，采用实施方式3的成膜方法，能够在多个晶圆W上均匀地形成氮化膜。
[0146]采用本发明，能够在多个晶圆上可靠且均匀地进行层压构造的成膜。
[0147]以上，进行了成膜方法的说明，这是为了尽量通过说明来促进对实施例的理解、并帮助进一步推进技术发展而记载的。因而，成膜方法并不限定于实施方式所示的要件。另外，实施方式中的例示并不表示其优缺点。虽然记载了成膜方法，但是能够在不脱离发明主旨的范围内进行多种多样的变更、替换及改变。
[0148]本发明将2012年12月21日提出申请的日本国特愿2012-279921号、2013年11月15日提出申请的日本国特愿2013-237216号作为主张优先权的在先申请，在此主张基于上述申请的优先权，并以参照的方式引入上述申请的全部内容。
【权利要求】
1.一种成膜方法，在该成膜方法中，使用成膜装置在多个基板上形成含有规定的第I元素和第2元素的氧化膜，上述成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式收纳在腔室内，并具有能够在上表面载置多个基板的载置部；第I处理区域，其被划分在上述旋转台的上述上表面的上方，具有用于朝向上述旋转台的上述上表面供给气体的第I气体供给部；第2处理区域，其以沿着上述旋转台的周向与上述第I处理区域分开的方式配置，具有用于对上述旋转台的上述上表面供给气体的第2气体供给部；以及分离区域，其设于上述第I处理区域与上述第2处理区域之间，具有分离气体供给部和顶面，该分离气体供给部用于对上述旋转台的上述上表面供给分离气体，该顶面与上述旋转台的上述上表面之间形成有用于将来自该分离气体供给部的上述分离气体向上述第I处理区域和上述第2处理区域引导的狭窄空间，其中， 该成膜方法包括以下工序: 第I工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周； 第2工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第I元素的第I反应气体、自上述第2气体供给部供给氧化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第I规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第I元素的第I氧化膜； 第3工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周；以及 第4工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第2元素的第2反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氧化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第2规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第2元素的第2氧化膜。`
2.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 以上述第I工序~第4工序为I个循环，以规定次数反复进行该循环而形成上述第I氧化膜和上述第2氧化膜的层压构造。
3.根据权利要求2所述的成膜方法，其中， 在以上述规定次数反复进行上述循环之后，进行上述第I工序和第2工序，接着，进行第5工序和第6工序， 在第5工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周， 在第6工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给非活性气体的状态下使上述旋转台旋转规定周数。
4.根据权利要求3所述的成膜方法，其中， 上述第5工序进行的时间长于上述第I工序进行的时间和第3工序进行的时间。
5.根据权利要求2所述的成膜方法，其中， 在以上述规定次数反复进行上述循环之后，进行第5工序和第6工序， 在第5工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周， 在第6工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给非活性气体的状态下使上述旋转台旋转规定周数。
6.根据权利要求5所述的成膜方法，其中， 上述第5工序进行的时间长于上述第I工序进行的时间和第3工序进行的时间。
7.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 上述第I规定周数多于上述第2规定周数，上述第I氧化膜形成得厚于上述第2氧化膜。
8.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 上述第I元素和第2元素是金属元素或半导体元素。
9.根据权利要求8所述的成膜方法，其中， 上述金属元素是Hf、Zr、Al、T1、Sr中的任意一种元素,上述半导体元素是Si。
10.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 上述氧化气体是O3气体。
11.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 上述分离气体是非活性气体。
12.—种成膜方法，在该成膜方法中，使用成膜装置在多个基板上形成含有规定的第I元素和第2元素的氮化 膜，上述成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式收纳在腔室内，并具有能够在上表面载置多个基板的载置部；第I处理区域，其被划分在上述旋转台的上述上表面的上方，具有用于朝向上述旋转台的上述上表面供给气体的第I气体供给部；第2处理区域，其以沿着上述旋转台的周向与上述第I处理区域分开的方式配置，具有用于对上述旋转台的上述上表面供给气体的第2气体供给部；以及分离区域，其设于上述第I处理区域与上述第2处理区域之间，具有分离气体供给部和顶面，该分离气体供给部用于对上述旋转台的上述上表面供给分离气体，该顶面与上述旋转台的上述上表面之间形成有用于将来自该分离气体供给部的上述分离气体向上述第I处理区域和上述第2处理区域引导的狭窄空间，其中， 该成膜方法包括以下工序: 第I工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周； 第2工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第I元素的第I反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氮化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第I规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第I元素的第I氮化膜； 第3工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周；以及 第4工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第2元素的第2反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氮化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第2规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第2元素的第2氮化膜。
13.根据权利要求12所述的成膜方法，其中， 以上述第I工序~第4工序为I个循环，以规定次数反复进行该循环而形成上述第I氮化膜和上述第2氮化膜的层压构造。
14.根据权利要求13所述的成膜方法，其中， 在以上述规定次数反复进行上述循环之后，进行上述第I工序和第2工序，接着，进行第5工序和第6工序， 在第5工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周， 在第6工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给非活性气体的状态下使上述旋转台旋转规定周数。
15.根据权利要求14所述的成膜方法，其中， 上述第5工序进行的时间长于上述第I工序进行的时间和第3工序进行的时间。
16.根据权利要求13所述的成膜方法，其中， 在以上述规定次数反复进行上述循环之后，进行第5工序和第6工序， 在第5工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周， 在第6工序中，在 自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给非活性气体的状态下使上述旋转台旋转规定周数。
17.根据权利要求16所述的成膜方法，其中， 上述第5工序进行的时间长于上述第I工序进行的时间和第3工序进行的时间。
18.根据权利要求12所述的成膜方法，其中， 上述第I规定周数多于上述第2规定周数，上述第I氮化膜形成得厚于上述第2氮化膜。
19.根据权利要求12所述的成膜方法，其中， 上述第I元素和第2元素是金属元素或半导体元素。
20.根据权利要求19所述的成膜方法，其中， 上述金属元素是Hf、Zr、Al、T1、Sr中的任意一种元素,上述半导体元素是Si。
【文档编号】C23C16/455GK103882406SQ201310711879
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】池川宽晃, 上西雅彦, 高桥宏辅, 小堆正人, 小川淳 申请人:东京毅力科创株式会社
【专利摘要】本发明提供一种使用成膜装置的成膜方法。该成膜装置包括第1气体供给部、以及第2气体供给部以及能够载置多个基板的旋转台，其中，该成膜方法包括：第1工序，自第1气体供给部和第2气体供给部供给氧化气体并使旋转台旋转；第2工序，自第1气体供给部供给含有第1元素的第1反应气体并自第2气体供给部供给氧化气体，使旋转台旋转，从而在基板上形成含有第1元素的第1氧化膜；第3工序，自第1气体供给部和第2气体供给部供给氧化气体并使旋转台旋转；以及第4工序，自第1气体供给部供给含有第2元素的第2反应气体、自第2气体供给部供给氧化气体并使旋转台旋转，从而在基板上形成含有第2元素的第2氧化膜。
【专利说明】成膜方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种成膜方法、特别是涉及一种形成含有规定的第I元素和第2元素的氧化膜或氮化膜的成膜方法。
【背景技术】
[0002]在半导体集成电路(IC:1ntegrated Circuit)的制造工艺中，具有在半导体晶圆上进行薄膜的成膜的工序。对于该工序，从使IC进一步细微化的观点考虑，要求提高薄膜在晶圆面内的均匀性。作为应对这种要求的成膜方法，期待采用被称为原子层成膜(ALD:Atomic Layer Deposition)法或分子层成膜(MLD:Molecular Layer Deposition)法的成膜方法。在ALD法中，通过反复进行使互相反应的两种反应气体中的一种反应气体(反应气体A)吸附在晶圆表面上并利用另一种反应气体(反应气体B)使吸附了的反应气体A发生反应的循环，从而在晶圆表面上形成反应生成物的薄膜。由于ALD法利用使反应气体吸附在晶圆表面的方法，因此具有在膜厚均匀性和膜厚控制性的方面优异这样的优点。
[0003]作为用于实施ALD法的成膜装置，具有日本专利4661990号记载的所谓的旋转台式的成膜装置。该成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式配置在真空容器内，并能够载置多个晶圆；分离区域，其用于将在旋转台的上方划分出的反应气体A的供给区域和反应气体B的供给区域分离；排气口，其以与反应气体A的供给区域和反应气体B的供给区域相对应的方式设置；以及排气装置，其与上述排气口相连接。在这样的成膜装置中，旋转台旋转而使晶圆通过反应气体A的供给区域、分离区域、反应气体B的供给区域以及分离区域。由此，在反应气体A的供给区域中，反应气体A吸附在晶圆表面上，在反应气体B的供给区域中，反应气体A和反应气体B在晶圆表面上发生反应。因此，在成膜过程中不需要对反应气体A和反应气体B进行切换，能够持续供给反应气体A和反应气体B。因而，具有以下优点，即，不需要排气/吹扫工序，能够缩短成膜时间。
[0004]在使用上述旋转台式的成膜装置来形成含有规定元素的氧化膜时，若将反应气体A设为含有上述规定元素的反应气体(例如，含有硅的硅系气体等)并将反应气体B设为臭氧等氧化气体，则能够形成含有规定元素的氧化膜。在该情况下，含有规定元素的气体(反应气体A)首先吸附在晶圆的表面上，在该状态下供给氧化气体(反应气体B)，从而反应气体A和反应气体B在晶圆的表面上发生反应而形成含有规定元素的氧化膜的分子层。如上所述，含有规定元素的反应气体首先吸附在晶圆的表面上，接着与氧化气体在晶圆表面上发生反应，由此能够在晶圆的表面上形成含有规定元素的氧化膜。
[0005]采用该成膜方法，在将含有不同种类的元素的氧化膜层叠而进行成膜来形成层压构造时，若反复进行上述成膜工艺，则能够形成各氧化膜。例如，采用该成膜工艺，能够形成ZrAlO, HfAlO, HfSiO这样的具有层压构造的氧化膜。
[0006]在使用上述旋转台式的成膜装置对多个晶圆进行了上述那样的氧化膜的成膜的情况下，若在成膜工艺结束时同时停止供给反应气体A (原料气体)和反应气体B (氧化气体)，则会产生以下晶圆，即，仅被供给反应气体A而在表面上吸附有反应气体A的状态下完成成膜工艺的晶圆以及被供给反应气体A和反应气体B而在表面上形成有氧化膜的状态下完成成膜工艺的晶圆。例如，在将反应气体A设为一种含Zr有机金属气体即四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZ)气体并将反应气体B设为O3气体而实施了形成氧化锆(ZrO)膜的成膜工艺时，会产生仅吸附有TEMAZ气体的状态的晶圆和被供给四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZ)气体和O3气体而形成有ZrO膜的状态的晶圆。
[0007]之后，在为了以上述那样的层压构造形成氧化铝(AlO)膜而将反应气体A设为一种含Al有机金属气体即三甲基铝(TMA)气体并将反应气体B设为O3气体而实施了成膜工艺时，存在以下问题:TMA气体没有吸附于仅吸附有TEMAZ气体的晶圆上，从而产生不能进行层压构造的成膜的晶圆。也就是说，在成膜工艺中，具有原料气体互相直接接触时不能适当地进行吸附这样的特性，在上述成膜工艺中，存在产生那样的晶圆的问题。
[0008]该问题既会在其他种类的氧化膜互相之间的层压构造中同样地产生，也会在形成氮化膜互相之间的层压构造时的成膜工艺中同样地产生。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的实施例的目的在于提供一种新的且有用的成膜方法。
[0010]本发明的一技术方案提供一种成膜方法，在该成膜方法中，使用成膜装置在多个基板上形成含有规定的第I元素和第2元素的氧化膜，上述成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式收纳在腔室内，并具有能够在上表面载置多个基板的载置部；第I处理区域，其被划分在上述旋转台的上述上表面的上方，具有用于朝向上述旋转台的上述上表面供给气体的第I气体供给部；第2处理区域，其以沿着上述旋转台的周向与上述第I处理区域分开的方式配置，具有用于对上述旋转台的上述上表面供给气体的第2气体供给部；以及分离区域，其设于上述第I处理区域与上述第2处理区域之间，具有分离气体供给部和顶面，该分离气体供给部用于对上述旋转台的上述上表面供给分离气体，该顶面与上述旋转台的上述上表面之间形成有用于将来自该分离气体供给部的上述分离气体向上述第I处理区域和上述第2处理区域引导的狭窄空间，其中，该成膜方法包括以下工序:第I工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给`部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周；第2工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第I元素的第I反应气体、自上述第2气体供给部供给氧化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第I规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第I元素的第I氧化膜；第3工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周；以及第4工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第2元素的第2反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氧化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第2规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第2元素的第2氧化膜。
[0011]本发明的另一技术方案提供一种成膜方法，在该成膜方法中，使用成膜装置在多个基板上形成含有规定的第I元素和第2元素的氮化膜，上述成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式收纳在腔室内，并具有能够在上表面载置多个基板的载置部；第I处理区域，其被划分在上述旋转台的上述上表面的上方，具有用于朝向上述旋转台的上述上表面供给气体的第1气体供给部；第2处理区域，其以沿着上述旋转台的周向与上述第1处理区域分开的方式配置，具有用于对上述旋转台的上述上表面供给气体的第2气体供给部；以及分离区域，其设于上述第1处理区域与上述第2处理区域之间，具有分离气体供给部和顶面，该分离气体供给部用于对上述旋转台的上述上表面供给分离气体，该顶面与上述旋转台的上述上表面之间形成有用于将来自该分离气体供给部的上述分离气体向上述第1处理区域和上述第2处理区域引导的狭窄空间，其中，该成膜方法包括以下工序:第1工序，在自上述第1气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少1周；第2工序，在自上述第1气体供给部供给含有上述第I元素的第1反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氮化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第1规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第1元素的第1氮化膜；第3工序，在自上述第1气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少1周；以及第4工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第2元素的第2反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氮化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第2规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第2元素的第2氮化膜。
[0012]而且，对于本发明的目的和优点，一部分记载于说明书中，一部分根据说明书不言自明。本发明的目的和优点能够通过在附加的权利要求书中特别提及的要件及其组合来实现、达到。上述一般的记载和下述详细说明是作为例示而说明的，并非对要求保护的本发明进行限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示适用于实施本发明的实施方式的成膜方法的成膜装置的剖视图。
[0014]图2是表示图1的成膜装置的真空容器内的构造的立体图。
[0015]图3是表示图1的成膜装置的真空容器内的构造的概略俯视图。
[0016]图4是表示包括反应气体喷嘴和分离气体喷嘴在内的图1的成膜装置的局部剖视图。
[0017]图5是表示包括顶面在内的图1的成膜装置的另一局部剖视图
[0018]图6是使用旋转台表示本发明的实施方式I的成膜方法的一个例子的序列的图。
[0019]图7是使用时序图表不实施方式I的成膜方法的一个例子的图。
[0020]图8是使用旋转台表示本发明的实施方式2的成膜方法的一个例子的序列的图。
[0021]图9A是作为比较例而示出氧化铪的单膜的图。
[0022]图9B是表示实施方式2的层压构造的HfSiO膜的一个例子的图。
[0023]图9C是作为比较例而示出堆叠型的HfSiO膜的一个例子的图。
[0024]图9D是表示利用实施方式2的成膜方法获得的HfSiO膜和HfAlO膜中的、SiO膜及AlO膜相对于HfO的比率的例子的图。
[0025]图10是使用旋转台表示本发明的实施方式3的成膜方法的一个例子的序列的图。
[0026]此外，在以下的实施例中，下述附图标记代表性地表示下述要件。
[0027]附图标记说明[0028]1、腔室；2、旋转台；4、凸状部；11、顶板；12、容器主体；15、输送口 ；24、凹部(晶圆载置部)；31、32、反应气体喷嘴；41、42、分离气体喷嘴；D、分离区域；P1、第I处理区域；P2、第2处理区域；H、分离空间；W、晶圆。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照【专利附图】
【附图说明】用于实施本发明的实施方式。
[0030]此外，在全部附图中,对于相同或者对应的构件或者零件,标注相同或者对应的附图标记，省略重复的说明。此外，在附图中，不以表示构件或者零件间的相对比例为目的，因此，对于具体的尺寸，应由本领域技术人员参照下面的非限定性的实施方式来决定。
[0031]实施方式I
[0032]成膜装置
[0033]首先，使用图1~图3说明适用于实施本发明的实施方式I的成膜方法的成膜装置。
[0034]图1是表示适用于实施本发明的实施方式的成膜方法的成膜装置的剖视图。图2是表示图1的成膜装置的真空容器内的构造的立体图。图3是表示图1的成膜装置的真空容器内的构造的概略俯视图。
[0035]参照图1至图3，实施方式I的成膜装置包括:扁平的腔室1，其具有大致圆形的俯视形状；以及旋转台2，其设置在该腔室I内，在腔室I的中心具有旋转中心。腔室I具有:容器主体12，其具有有底的圆筒形状；顶板11，其夹着例如O型密封圈等密封构件13 (图1)气密地且可装卸地配置于容器主体12的上表面。
[0036]旋转台2的中心部固定于圆筒形状的芯部21，该芯部21固定于沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿腔室I的底部14，其下端安装于驱动部23，利用该驱动部23能够使旋转轴22 (图1)绕铅垂轴线旋转。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的设置在其上表面上的凸缘部分气密地安装于腔室I的底部14的下表面，壳体20的内部气氛被与外部气氛分隔开。
[0037]另外，在腔室I内的外缘部设有排气口 610，该排气口 610与排气部630相连通。排气部630经由压力调整器650与真空泵640相连接，从而能够自排气口 610将腔室I内的气体排出。
[0038]如图2和图3所示，在旋转台2的表面上沿着旋转方向(周向)设有用于载置多片(在图示的例子中为5片)半导体晶圆(以下称为“晶圆”)W的圆形的凹部24。另外，为了方便，在图3中，仅在I个凹部24中示出晶圆W。该凹部24具有比晶圆W的直径(例如300mm)略大(例如2mm)的内径和与晶圆W的厚度大致相等的深度。因而，在将晶圆W载置于凹部24时，晶圆W的表面与旋转台2的表面(不载置晶圆W的区域)等高。
[0039]图2和图3是用于说明腔室I内的构造的图，为了便于说明，省略了顶板11的图示。如图2和图3所示,在旋转台2的上方配置有分别由例如石英构成的反应气体喷嘴31、反应气体喷嘴32以及分离气体喷嘴41、42。在图示的例子中，以在腔室I的周向上隔开间隔的方式自输送口 1 5 (后述)沿顺时针方向(旋转台2的旋转方向)依次排列有分离气体喷嘴41、反应气体喷嘴31、分离气体喷嘴42以及反应气体喷嘴32。上述喷嘴31、32、41、42以如下方式安装:将上述喷嘴31、32、41、42的各自的基端部即气体导入部31a、32a、41a、42a(图3)固定于容器主体12的外周壁，由此上述喷嘴31、32、41、42被从腔室I的外周壁导入到腔室I内，并沿着容器主体12的半径方向与旋转台2平行地延伸。
[0040]反应气体喷嘴31经由开闭阀、流量调整器(均未图示)与储存有第I反应气体的第I反应气体供给源连接，反应气体喷嘴32经由开闭阀、流量调整器(均未图示)与储存有与第I反应气体反应的第2反应气体的第2反应气体供给源连接。
[0041]此处，选择如下的第I反应气体:优选为含有金属元素或半导体元素的气体，且在该第I反应气体成为氧化物或氮化物时该氧化物或氮化物能够用作氧化膜或氮化膜。选择如下的第2反应气体:能够与金属元素反应而生成金属氧化物或金属氮化物，或者能够与半导体元素反应而生成半导体氧化物或半导体氮化物的氧化气体或氮化气体。具体而言，第I反应气体优选为含有金属元素(或半导体元素)的有机金属(或半导体)气体。另外，作为第I反应气体，优选为相对于晶圆W的表面具有吸附性的气体。作为第2反应气体，优选为能够与吸附在晶圆W的表面上的第I反应气体发生氧化反应或氮化反应而将反应化合物沉积在晶圆W的表面上的氧化气体或氮化气体。[0042]具体而言，例如，作为第I反应气体，也可以是含有铪元素的反应气体、且是能够形成作为氧化膜的氧化铪(统称为“HfO”，也可以含有Hf02。)的四(二甲氨基)铪(以下称作“TDMAH”。)、含有钛元素的反应气体、且是能够形成作为氮化膜的TiN的TiCl4等。作为第2反应气体,既可以使用作为氧化气体的例如臭氧气体(03)，也可以使用作为氮化气体的例如氨气(NH3X
[0043]另外，分离气体喷嘴41、42经由开闭阀、流量调整器(均未图示)与Ar、He等稀有气体、氮气(N2)等非活性气体的供给源连接。在本实施方式中,将N2气体用作非活性气体。
[0044]图4是表示包括反应气体喷嘴31、32和分离气体喷嘴在内的图1的成膜装置的局部剖视图。如图4所示，在反应气体喷嘴31、32上沿反应气体喷嘴31、32的长度方向以例如IOmm的间隔排列有朝向旋转台2在下方开口的多个气体喷出孔33。如图3所示，反应气体喷嘴31的下方区域成为用于使第I反应气体吸附于晶圆W的第I处理区域P1。反应气体喷嘴32的下方区域成为使在第I处理区域Pl吸附于晶圆W的第I反应气体氧化或氮化的第2处理区域P2。另外，分离气体喷嘴41、42的下方区域成为将第I处理区域Pl和第2处理区域P2分离而防止第I反应气体和第2反应气体发生混合的分离区域D。
[0045]参照图2和图3，在腔室I内设有两个凸状部4。凸状部4具有顶部被切割成圆弧状的大致扇形的俯视形状，在本实施方式中，内圆弧与突出部5 (后述)相连结，外圆弧以沿着腔室I的容器主体12的内周面的方式配置。
[0046]图4示出了腔室I的自反应气体喷嘴31至反应气体喷嘴32的范围中的、沿着旋转台2的同心圆剖切腔室I而得到的截面。如图示那样，凸状部4安装于顶板11的背面。因此，在腔室I内，存在作为凸状部4的下表面的平坦的较低的顶面44 (第I顶面)和位于该顶面44的周向两侧的高于顶面44的顶面45 (第2顶面)。
[0047]另外，如图4所示，在凸状部4的周向中央处形成有槽部43，槽部43沿旋转台2的半径方向延伸。在槽部43内收纳有分离气体喷嘴42。在另一个凸状部4上也同样形成有槽部43，并在该槽部43内收纳有分离气体喷嘴41。此外，在图4中，示出了形成于分离气体喷嘴42的气体喷出孔42h。气体喷出孔42h沿着分离气体喷嘴42的长度方向隔开规定间隔(例如IOmm)地形成有多个。另外，气体喷出孔的开口口径例如为0.3mm~1.0mm。在分离气体喷嘴41上也同样形成有气体喷出孔，对此省略图示。
[0048]在较高的顶面45的下方的空间内分别设有反应气体喷嘴31、32。上述反应气体喷嘴31、32以与顶面45分开的方式设在晶圆W的附近。另外，为了便于说明，在图4中，设有反应气体喷嘴31的、较高的顶面45的下方由空间481表示，设有反应气体喷嘴32的、较高的顶面45的下方由空间482表示。
[0049]较低的顶面44与旋转台2之间形成有狭窄的空间、即分离空间H。在自分离气体喷嘴42供给N2气体时,该N2气体通过分离空间H朝向空间481和空间482流动。此时，由于分离空间H的容积小于空间481和空间482的容积，因此能够利用N2气体使分离空间H内的压力高于空间481和空间482内的压力。即，在空间481与空间482之间，分离空间H提供压力屏障。并且，从分离空间H向空间481和空间482流出的N2气体相对于来自第I处理区域Pl的第I反应气体和来自第2处理区域P2的第2反应气体(氧化气体或氮化气体)作为对流而发挥作用。因此，来自第I处理区域Pl的第I反应气体和来自第2处理区域P2的第2反应气体被分离空间H分离开。因此，能够抑制第I反应气体与氧化气体或氮化气体在腔室I内混合而发生反应。
[0050]此外，考虑到成膜时的腔室I内的压力、旋转台2的转速、供给的分离气体(N2气体)的供给量等，优选将顶面44距旋转台2的上表面的高度hi设定为适于使分离空间H的压力比空间481的压力和空间482的压力大的高度。
[0051]再次参照图1~图3，在顶板11的下表面以包围用于固定旋转台2的芯部21的外周的方式设置有突出部5。在本实施方式中，该突出部5与凸状部4的靠旋转中心侧的部位连续，并且形成为该突出部5的下表面与顶面44等高。
[0052]之前参照的图1是图3的1-1’剖视图，表示设有顶面45的区域，图5是表示设有顶面44的区域的局部剖视图。如图5所示，在大致扇形的凸状部4的周缘部(靠腔室I的外缘侧的部位)，形成有以与旋转台2的外端面相对的方式呈L字形弯曲的弯曲部46。该弯曲部46在旋转台2与容器主体12的内周面之间的空间中通过，抑制气体在空间481和空间482之间的流通。扇形的凸状部4设置于顶板11，顶板11能够自容器主体12取下，因此弯曲部46的外周面与容器主体12之间稍有间隙。弯曲部46的内周面与旋转台2的外端面之间的间隙、以及弯曲部46的外周面与容器主体12之间的间隙例如设定为与顶面44距旋转台2的上表面的高度相同的尺寸。
[0053]再次参照图3，在旋转台2与容器主体的内周面之间形成有与空间481相连通的第I排气口 610、与空间482相连通的第2排气口 620。如图1所示，第I排气口 610和第2排气口 620分别借助排气管630与作为真空排气部件的例如真空泵640相连接。
[0054]如图1和图5所示，在旋转台2与腔室I的底部14之间的空间内设有作为加热部件的加热单元7，隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热至由工艺制程程序决定的温度(例如450°C)。在旋转台2的周缘附近的下方侧，为了抑制气体向旋转台2的下方的空间进入而设有环状的罩构件71。如图5所示，该罩构件71具有:内侧构件71a，其以自下方侧与旋转台2的外缘部和比外缘部靠外周侧的部位面对的方式设置；以及外侧构件71b，其设置在该内侧构件71a与腔室I的内壁面之间。外侧构件71b设置为在形成在凸状部4的外缘部的弯曲部46的下方与弯曲部46接近，内侧构件71a在旋转台2的外缘部下方(和比外缘部稍靠外侧的部分的下方) 围绕加热单元7的整周。[0055]如图1所示，底部14中的比配置有加热单元7的空间靠旋转中心的部位以接近旋转台2的下表面的中心部附近的芯部21的方式向上方侧突出而构成了突出部12a。该突出部12a与芯部21之间成为狭窄的空间。另外，供旋转轴22贯穿底部14的通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙狭窄，上述狭窄的空间与壳体20连通。并且，在壳体20上设有用于向狭窄的空间供给作为吹扫气体的N2气体来进行吹扫的吹扫气体供给管72。而且，在腔室
I的底部14，在加热单元7的下方沿周向以规定的角度间隔设有用于吹扫加热单元7的配置空间的多个吹扫气体供给管73(图5中表示了一个吹扫气体供给管73)。此外，在加热单元7和旋转台2之间设置有沿整个周向覆盖自外侧构件71b的内周壁(内侧构件71a的上表面)到突出部12a的上端部之间的空间的盖构件7a，以便抑制气体向设有加热单元7的区域进入。盖构件7a能够用例如石英制成。
[0056]自吹扫气体供给管72供给N2气体时，该N2气体在供旋转轴22贯穿的通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙、突出部12a与芯部21之间的间隙中通过而在旋转台2与盖构件7a之间的空间中流动，并自第I排气口 610或第2排气口 620 (图3)排出。另外，自吹扫气体供给管73供给N2气体时，该N2气体自收纳有加热单元7的空间通过盖构件7a与内侧构件7Ia之间的间隙(未图示)而流出，并自第I排气口 610或第2排气口 620 (图3)排出。利用上述N2气体的流动，能够抑制空间481和空间482内的气体通过腔室I的中央下方的空间、旋转台2的下方的空间而混合。
[0057]另外，在腔室I的顶板11的中心部连接有分离气体供给管51，向顶板11与芯部21之间的空间52供给作为分离气体的N2气体。供给到该空间52的分离气体经由突出部5与旋转台2之间的狭窄的空间50沿着旋转台2的晶圆载置区域侧的表面朝向周缘喷出。能够利用分离气体将空间50中维持成比空间481中的压力和空间482中的压力高的压力。因而，利用空间50能够抑制向第I处理区域Pl供给的第I反应气体和向第2处理区域P2供给的第2反应气体通过中心区域C而混合。即，空间50 (或中心区域C)能够发挥与分离空间H (或分离区域D)相同的功能。
`[0058]并且，如图2、图3所示，在腔室I的侧壁上形成有用于在外部的输送臂10与旋转台2之间进行作为基板的晶圆W的交接的输送口 15。该输送口 15由未图示的闸阀进行开闭。另外，旋转台2上的作为晶圆载置区域的凹部24在与该输送口 15面对的位置与输送臂10之间进行晶圆W的交接，因此，在旋转台2的下方侧的与交接位置相对应的部位设有用于贯穿凹部24而自背面抬起晶圆W的交接用升降销及其升降机构(均未图示)。
[0059]另外，如图1所示，在本实施方式的成膜装置中设有用于对整个装置的动作进行控制的、由计算机构成的控制部100，在控制部100的存储器内存储有在控制部100的控制下使成膜装置实施后述的成膜方法的程序。该程序为了执行后述的成膜方法而编入有步骤组，并被存储在硬盘、光盘、光磁盘、存储卡以及软盘等介质102中，利用规定的读取装置将该程序读入到存储部101中，并安装到控制部100内。
[0060]成膜方法
[0061]接下来，说明使用在图1~图5中说明的成膜装置I的本发明的实施方式I的成
膜方法。
[0062]图6是表示本发明的实施方式I的成膜方法的一个例子的序列图。在图6中，简略地示出了旋转台2、第I处理区域Pl和反应气体喷嘴31、第2处理区域P2和反应气体喷嘴32、以及分离区域D和分离喷嘴41、42。在实施方式I的成膜方法中，说明进行ZrAlO膜的成膜的氧化膜形成工艺的例子。此外，ZrAlO膜的实际的膜构造为ZrO2膜和Al2O3膜层叠而构成的层压构造。另外，ZrAlO是被用作具有高介电常数的所谓High - k膜的膜。
[0063]在实施图6所示的成膜工艺之前，需要将晶圆W输入到腔室I内并将晶圆W载置到旋转台2之上。为此，首先，打开未图示的闸阀，利用输送臂10经由输送口 15 (图3)将晶圆W交接到旋转台2的凹部24内。该交接是在凹部24停止在与输送口 15相面对的位置时通过未图示的升降销自腔室I的底部侧经由凹部24的底面的通孔升降而进行的。这样的晶圆W的交接是使旋转台2间歇地旋转而进行的，将晶圆W分别载置于旋转台2的5个凹部24内
[0064]接着关闭闸阀，利用真空泵640对腔室I进行排气到所能达到的最低真空度。自该状态起如下这样地实施图6所示的成膜工艺。
[0065]在图6的步骤I中进行待机工序。在待机工序中，自分离气体喷嘴41、42以规定的流量喷出作为分离气体的氮气，也自分离气体供给管51和吹扫气体供给管72、72 (参照图1)以规定的流量喷出氮气。此外，自反应气体喷嘴31以规定的流量喷出氮气，自反应气体喷嘴32以规定的流量喷出Ar气。Ar气是稀有气体，是非活性气体的一种。另外，氮气不是稀有气体，但氮气是非活性气体的一种。即，自所有的喷嘴31、32、41、42喷出非活性气体。由此，腔室I内的气氛成为非活性气体气氛。与此相伴地，利用压力调整器650将腔室I内调整为预先设定的处理压力。接着，一边使旋转台2以规定的转速顺时针旋转，一边利用加热单元7将晶圆W加热到例如50°C至650°C范围的温度。由此，成为开始成膜工艺的准备已就绪的待机状态。此外，虽然能够使旋转台2的转速根据用途而在例如Irpm~240rpm的范围内可变，但在本实施方式的成膜方法中，举出使旋转台2以6rpm的转速旋转的例子来进行说明。
[0066]此外，在本实施方式I中，自分离气体喷嘴41、42和反应气体喷嘴31吹扫N2气体，自反应气体喷嘴32喷出Ar气，但也可以根据用途而适当改变上述非活性气体的种类的组合。例如，既可以自反应气体喷嘴31、32这两者供给Ar气、He气等稀有气体，相反，也可以自反应气体喷嘴32供给N2气体。在这点上，分离喷嘴41、42也是同样的，能够根据用途来选择期望的非活性气体。
[0067]在步骤2中，进行第I氧化气体.流动工序。在第I氧化气体.流动工序中，自第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42持续地供给N2气体，而自第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给作为氧化气体的O3气体。并且，在旋转台2旋转至少I周的期间中持续该状态。此外，晶圆W自步骤I起连续地以规定转速旋转，在本实施方式中，以6rpm旋转。第I氧化气体.流动工序是氧化气体.预流动工序，是使晶圆W的整个表面暴露在氧化气体中的工艺，作为基础准备，进行将晶圆W的最表面氧化的处理。由此，能够对沿着旋转台2的周向配置的多个晶圆W的每一个供给O3气体而进行氧化处理，从而使多片晶圆W成为大致相同状态。此外，使旋转台2旋转至少I周的原因在于:仅自反应气体喷嘴32供给O3气体，为了不管供给开始时的位置如何而均能向所有的多张晶圆W的表面供给O3气体，需要使旋转台2最少旋转I周，以确保使所有晶圆W均通过反应气体喷嘴32的下方。[0068]此外，只要不是存在使氧化为最低限度这样的限制的工艺，则即使使晶圆W旋转多次来进行O3气体的供给也没有任何问题，因此，也可以在供给O3气体的状态下使晶圆W的旋转1周以上。例如，在第I氧化气体.流动工序中，既可以使晶圆W旋转2~3周，也可以使晶圆W旋转1.5周等带有尾数的那样的旋转周数。
[0069]在步骤3中，进行氧化锆(统称为“ZrO”，也可以含有ZrO2)成膜工序。在氧化锆(ZrO)成膜工序中，自反应气体喷嘴31对晶圆W供给作为一种含Zr有机金属气体的四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZ)气体，自反应气体喷嘴32对晶圆W供给O3气体。即，在氧化锆(ZrO)成膜工序中同时供给TEMAZ气体和O3气体。但是，上述气体被分离区域D分离，从而几乎不会在腔室I内彼此混合。
[0070]在同时供给TEMAZ气体和O3气体时，若晶圆W借助旋转台2的旋转而通过第I处理区域P1，则TEMAZ气体会吸附于在步骤2的第I氧化气体.流动工序中被氧化处理后的晶圆W的表面。此时，在步骤2的第I氧化气体?流动工序中，所有晶圆W的表面均被氧化处理，因此，TEMAZ气体能够顺畅地吸附在所有晶圆W的表面上。接着，当晶圆W通过第2处理区域P2时，吸附在晶圆W的表面上的TEMAZ气体被O3气体氧化，从而在晶圆W的表面上形成氧化锆(ZrO)膜(是ZrO的分子层，也可以含有ZrO2)。之后，使旋转台2旋转规定周数，直至形成具有期望的膜厚的氧化锆(ZrO)膜为止。也就是说，在步骤3的ZrO2成膜工序中，可以反复进行旋转台2的旋转，直至氧化锆(ZrO)膜达到期望的膜厚为止。由于旋转台
2旋转I周会形成I层的氧化锆(ZrO)膜，因此能够通过调节旋转周数来控制氧化锆(ZrO)膜的膜厚。
[0071]并且，通过停止供给TEMAZ气体和O3气体，完成步骤3的ZrO2成膜工序。由于大致同时停止供给TEMAZ气体和O3气体，因此，在步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序的结束阶段，在表面上吸附有TEMAZ气体的状态的晶圆W和在吸附TEMAZ气体后被供给O3气体而形成有ZrO2膜的状态的晶圆W混在一起。
[0072]在步骤4中，进行第2氧化气体.流动工序。在第2氧化气体.流动工序中，自设于第1处理区域P1的反应气体喷嘴31和设于分离区域D的分离气体喷嘴41、42供给N2气体，自设于第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给O3气体。在该状态下，使旋转台2旋转至少1周，使载置在旋转台2的上表面上的多个晶圆W全部暴露在O3气体中。由此，即使是在通过了第2处理区域P2后的位置完成了步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序的晶圆W，其在第2氧化气体?流动工序中也一定通过第2处理区域P2而被进行氧化处理，从而能够在形成有氧化锆(ZrO)膜的状态下完成氧化锆(ZrO)成膜工艺。
[0073]此外，步骤2的第I氧化气体.流动工序和步骤4的第2氧化气体.流动工序既可以以相同的旋转周数进行，也可以以不同的旋转周数进行。从提高生产率的观点考虑，例如，也可以设定为在两个工序中均使旋转台2仅旋转I周的处理内容。由于第I氧化气体.流动工序和第2氧化气体.流动工序彼此独立，因此，在两个工序中，均能够根据用途来自由设定旋转周数。
[0074]在步骤5中，进行氧化铝(统称为“A10”，也可以含有Al2O3)成膜工序。在氧化铝(AlO)成膜工序中，自反应气体喷嘴31对晶圆W供给作为一种含Al有机金属气体的三甲基铝(TM)气体，自反应气体喷嘴32对晶圆W供给O3气体。即，在氧化铝(A1O)成膜工序中同时供给TMA气体和O3气体。在该情况下，也由于上述气体被分离区域D分离，因此，上述气体几乎不会在腔室1内彼此混合。[0075]在同时供给TMA气体和O3气体时，若晶圆W借助旋转台2的旋转而通过第I处理区域P1，则TMA气体吸附于在步骤5的第2氧化气体.流动工序中被氧化处理而形成有氧化锆(ZrO)膜的晶圆W的表面。此处，若为在晶圆W的表面上吸附有TEMAZ气体的状态，则TMA气体不会吸附在晶圆W的表面上，但由于在步骤4的第2氧化气体.流动工序中，所有晶圆W的表面均被氧化处理而形成了氧化锆(ZrO)膜且进行了基础准备，因此，TMA气体会顺畅地吸附在晶圆W的表面上。接着，当各晶圆W通过第2处理区域P2时，吸附在晶圆W的表面上的TMA气体被O3气体氧化，从而在晶圆W的表面上形成氧化铝(AlO)膜(是AlO的分子层，也可以含有Al2O3X之后，可以使旋转台2旋转规定周数，直至形成具有期望的膜厚的氧化铝(AlO)膜为止。也就是说，在步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序中，可以反复进行旋转台2的旋转，直至氧化铝(AlO)膜达到期望的膜厚为止。
[0076]然而，通常，用作High — k膜的ZrAlO膜的主要成分是氧化锆(ZrO)膜，氧化铝(AlO)膜仅处于添加水准，因此，例如，也可以使旋转台2仅旋转I周。由于旋转台2旋转I周会形成I层的氧化铝(AlO)膜，因此能够形成I层膜厚的氧化铝(AlO)膜。
[0077]并且，通过停止供给TMA气体和O3气体，完成步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序。由于大致同时停止供给TMA气体和O3气体，因此，在步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序的结束阶段，在表面上吸附有TMA气体的状态的晶圆W和在吸附TMA气体后被供给O3气体而形成有氧化铝(AlO)膜的状态的晶圆W混在一起。
[0078]在步骤5结束后，再次返回步骤2而进行第I氧化气体.流动工序。第I氧化气体.流动工序的内容本身与上述内容相同，进行如下的处理:在自反应气体喷嘴32供给O3气体、自反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体的状态下使旋转台2旋转I周以上。
`[0079]然而，在第2次之后的第I氧化气体.流动工序中，对于多片晶圆W的表面状态，与第1次的第I氧化气体.流动工序的不同点在于:成为吸附有TMA气体的状态的晶圆W和形成有氧化铝(AlO)膜的状态的晶圆W混在一起的状态。也就是说，在第2次之后的第I氧化气体?流动工序中，在将吸附有TMA气体的状态的晶圆W的表面氧化而在晶圆W的表面上形成氧化铝(AlO)膜的同时将所有晶圆W的表面氧化而对下一个步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序进行基础准备。这样，步骤2的第I氧化气体.流动工序在第1次仅作为氧化锆(ZrO)成膜工序的基础准备工序发挥作用，但在第2次之后，在氧化铝(AlO)成膜工序中作为将吸附在晶圆W的表面上的TMA气体全部氧化的成膜完全化工序发挥作用。
[0080]在自步骤2的第2次的第I氧化气体.流动工序结束之后，进入步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序，反复进行步骤4的第2氧化气体?流动工序、步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序。并且，之后，反复进行步骤2~步骤5的循环，直至获得期望的膜厚的层压构造的ZrAlO膜。也就是说，在实施方式I的成膜方法中，以步骤2~步骤5为I个循环，以规定次数反复进行步骤2~步骤5的循环，以便获得期望的层压构造的ZrAlO膜。此外，由于各步骤的处理的内容与在上述各工序中说明的内容相同，因此省略其说明。
[0081]在以规定次数实施步骤2~步骤5的循环之后，经由步骤2的第I氧化气体.流动工序和步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序，转换到步骤6的氧化气体.后流动工序。
[0082]在步骤6的氧化气体.后流动工序中，与步骤4的第2氧化气体.流动同样地，自设于第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31和设于分离区域D的分离气体喷嘴41、42供给N2气体，自设于第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给O3气体。在该状态下，使旋转台2旋转至少I周，从而使载置在旋转台2的上表面上的多个晶圆W全部暴露在O3气体中。由此，即使存在在通过了第2处理区域P2后的位置完成了步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序的晶圆W，也能够在氧化气体?后流动工序中使该晶圆W —定会通过第2处理区域P2，从而能够在进行了氧化处理而形成有氧化锆(ZrO)膜的状态下完成氧化锆(ZrO)成膜工艺。
[0083]此外，由于氧化气体.后流动工序基本上为与步骤4的第2氧化气体.流动工序相同的工序，因此，只要在供给O3气体的状态下使旋转台2旋转至少I周即可，但为了改善膜质，也可以使旋转台2旋转更多周。也就是说，在暂时形成层压构造的ZrAlO膜之后，通过充分进行氧化处理而向ZrAlO膜充分地供给氧原子，从而形成为缺陷较少的膜，能够提高ZrAlO膜的膜质。
[0084]因此，氧化气体.后流动工序也可以进行时间比第I氧化气体.流动工序的时间和第2氧化气体.流动工序的时间长的处理。由此，不但能够使氧化锆(ZrO)成膜工序中的TEMAZ气体的完全氧化，同时还能够提高膜质。
[0085]在步骤7中，进行待机工序。在待机工序中，自反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体，自反应气体喷嘴32供给Ar气，在腔室I内充满非活性气体。然后，在以规定时间持续进行待机工序之后，停止向腔室I供给非活性气体(N2气体和Ar气)，并停止旋转台2的旋转。之后，通过与向腔室I内输入晶圆W时的步骤相反的步骤，自腔室I内输出晶圆W。由此完成ZrAlO成膜工艺。
[0086]如上所述，采用实施方式I的成膜方法，通过在两个成膜工序之间插入氧化气体.流动工序，从而能够在各成膜工序的前后进行氧化气体.流动工序，并能够将在成膜工序中吸附在晶圆W上的原料气体全部可靠地氧化，并能够可靠地进行各成膜工序的基础准备，从而能够有效地实施可靠的成膜循环。
[0087]此外，在图6中，列举在步骤3的氧化锆(ZrO)成膜工序之后实施步骤6的氧化气体.后流动工序的例子进行了说明，但也可以在步骤5的氧化铝(AlO)成膜工序结束后转移到步骤6的氧化气体.后流动工序。也就是说，只要在两种氧化膜中的任意I种氧化膜的成膜工序结束之后实施氧化气体.后流动工序而完成成膜工艺即可，对于最后的成膜工序，可以根据用途来选择任意I种氧化膜的成膜工序。
[0088]另外，对于氧化气体，在图6中，也列举使用O3气体的例子进行了说明，但能够使用各种氧化气体，例如，也可以使用水(H2O )、氧、氧自由基等气体。
[0089]图7是表示实施方式I的成膜方法的一部分的主要工序的时序图的图。在图7中，与图6所示的成膜方法的序列图相对应地标注了各步骤，但对于第2次的步骤，标注了连字符和副编号(例如，步骤2 — 2)。另外，在图7中，示出了各步骤的时间、各气体的供给时刻以及旋转台2的转速。
[0090]在各步骤中，旋转台2的转速设定为6rpm。也就是说，在实施方式I的成膜方法中，旋转台2的转速为恒定,并示出了旋转台2的转速设定为6rpm的例子。
[0091]在步骤2中，进行第I氧化气体.流动工序。在该阶段供给O3气体。第I氧化气体.流动工序的时间是10秒,转速是6rpm,因此,旋转台2旋转I周。
[0092]在步骤3中，进行氧化锆(ZrO)成膜工序。在氧化锆(ZrO)成膜工序中，在维持供给O3气体的状态下，供给TEMAZ气体。在氧化锆(ZrO)成膜工序中，旋转台2以10秒旋转I周为基础，并能够根据需要以规定次数反复进行10秒钟的循环。循环次数根据在I次层叠中能够形成何等程度的膜厚的氧化锆(ZrO)膜来决定。此外，在氧化锆(ZrO)成膜工序结束时，停止供给TEMAZ气体。
[0093]在步骤4中，进行第2氧化气体.流动工序。在第2氧化气体.流动中，在停止供给TEMAZ气体而继续连续地供给O3气体的状态下使旋转台2旋转I周。通过第2氧化气体.流动工序，TEMAZ气体全部被氧化而形成氧化锆(ZrO)膜。
[0094]在步骤5中，进行氧化铝(AlO)成膜工序。在氧化铝(AlO)成膜工序中，在继续供给O3气体的状态下供给TMA气体。由此，形成氧化铝(AlO)膜。与氧化锆(ZrO)相比，氧化铝(AlO)膜可以极薄，因此，在氧化铝(AlO)成膜工序中，旋转台2仅旋转I周。在氧化铝(AlO)成膜工序结束时，停止供给TMA气体。
[0095]在步骤2 — 2中，进行第2次的第I氧化气体.流动工序。在第2次的第I氧化气体?流动工序中，在停止供给TMA气体而连续供给O3气体的状态下使旋转台2旋转I周。通过第2次的第I氧化气体?流动工序，将吸附在晶圆W的表面上TMA气体全部氧化，从而将所有的TMA气体形成为Al2O3膜。
[0096]在步骤3 — 2中，进行第2次的氧化锆(ZrO)成膜工序。由于该氧化锆(ZrO)成膜工序与第1次的氧化锆(ZrO)成膜工序完全相同，因此省略其说明。
[0097]在步骤6中，进行氧化气体?后流动工序。由此，吸附在晶圆W的表面上的状态的所有的TEMAZ气体均被氧化而形成为氧化锆(ZrO)膜。
[0098]如上所述，采用实施方式I的成膜方法，通过在各成膜工序的前后插入使旋转台2的旋转周数恒定且仅供给O3气体的工序，能够在各成膜工序中将所有的原料气体氧化了的状态下进入下一成膜工序，从而能够可靠地进行层压成膜。
[0099]实施方式2
[0100]图8是表示本发明的实施方式2的成膜方法的一个例子的序列图。在实施方式2的成膜方法中，说明将氧化铪(HfO)膜和氧化硅(统称为“SiO”，也可以含有SiO2)膜形成为层压构造的HfSiO膜的例子。HfSiO膜也是被用作具有高介电常数的所谓High — k膜的膜。
[0101]此外，在实施方式2中，对于成膜装置，说明使用与在实施方式I中说明的成膜装置相同的成膜装置的例子。另外，对于与实施方式I相同的内容，适当地省略或简化其说明。
[0102]在图8中，在步骤I中，进行待机工序。此外，由于到进入待机工序为止的将晶圆W导入到腔室I内的内容与在实施方式I中说明的内容相同，因此省略该内容。另外，对于待机工序，也是在自反应气体喷嘴31供给Ar气并自反应气体喷嘴32和分离气体喷嘴41、42供给N2气体的状态下使旋转台2旋转的内容，与实施方式I相同，因此省略其详细的说明。
[0103]在步骤2中，进行第I氧化气体.流动工序，但对于该该工序，也由于与实施方式I相同而省略其说明。
[0104]在步骤3中，进行氧化铪(HfO)成膜工序。在氧化铪(HfO)成膜工序中，自位于第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31供给含有Hf的四(二甲胺基)铪(TDMAH)气体，自第2处理区域P2的反应气体喷嘴32接着第I氧化气体.流动工序继续供给O3气体。[0105]在同时供给TDMAH气体和O3气体时，若晶圆W借助旋转台2的旋转而通过第I处理区域P1，则TDMAH气体会吸附于在步骤2的第I氧化气体.流动工序中被氧化处理后的晶圆W的表面。此时，在步骤2的第I氧化气体?流动工序中，所有晶圆W的表面均被氧化处理，因此，TDMAH气体能够顺畅地吸附在所有晶圆W的表面上。接着，当晶圆W通过第2处理区域P2时，吸附在晶圆W的表面上的TDMAH气体被O3气体氧化，从而在晶圆W的表面上形成氧化铪膜(是HfO的分子层，也可以含有HfO2 )。之后，使旋转台2旋转规定周数，直至形成具有期望的膜厚的氧化铪(HfO)膜为止。也就是说，在步骤3的氧化铪(HfO)成膜工序中，可以反复进行旋转台2的旋转，直至氧化铪(HfO)膜达到期望的膜厚为止。由于旋转台2旋转I周会形成I层的氧化铪(HfO)膜，因此能够通过调节旋转周数来控制氧化铪(HfO)膜的膜厚。
[0106]并且，通过停止供给TDMAH气体和O3气体，完成步骤3的氧化铪(HfO)成膜工序。由于大致同时停止供给TDMAH气体和O3气体，因此，在步骤3的氧化铪(HfO)成膜工序的结束阶段，在表面上吸附有TDMAH气体的状态的晶圆W和在吸附TDMAH气体后被供给O3气体而形成有氧化铪(HfO)膜的状态的晶圆W混在一起。
[0107]在步骤4中，进行第2氧化气体.流动工序。在第2氧化气体.流动工序中，自反应气体喷嘴31供给N2气体，自反应气体喷嘴32供给O3气体，将吸附在晶圆W的表面上的TDMAH气体全部氧化，由此，将吸附在晶圆W表面上的残留的TDMAH气体也形成为氧化铪(HfO)膜。此外，由于第2氧化气体.流动工序的详细内容与实施方式I相同，因此省略其详细的说明。
[0108]在步骤5中，进行氧化硅膜(SiO)成膜工序。在氧化硅膜(SiO)成膜工序中，自第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31供给三(二甲氨基)硅烷(3DMAS)气体，自第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给O3气体。另外，自分离气体喷嘴41、42供给N2气体。
[0109]通过氧化硅膜(SiO)成膜工序，在晶圆W的表面上形成氧化硅膜(SiO)。此外，对于成膜的机理，由于其与在氧化铪(HfO)成膜工序中说明的机理相同，因此省略其详细的说明。同样地，在SiO2成膜工序结束时，也同时停止供给3DMAS气体和O3气体，因此，会产生在表面上吸附有3DMAS气体的状态的晶圆W和该3DMAS气体被氧化而形成有氧化硅膜(SiO)的晶圆W。
[0110]再次返回到步骤2，进行第2次的第I氧化气体?流动工序。在第2次的第I氧化气体.流动工序中，自反应气体喷嘴31供给N2气体，自反应气体喷嘴32供给O3气体，将吸附在晶圆W的表面上的3DMAS气体全部氧化，将吸附在晶圆W表面上的残留的3DMAS气体也形成为SiO2膜。此外，由于第2次的第I氧化气体.流动工序的详细内容与实施方式I相同，因此省略其详细的说明。
[0111]通过反复进行步骤2~步骤5的循环，渐渐形成由氧化铪(HfO)膜和氧化硅膜(SiO)构成的层压构造的HfSiO膜。反复进行步骤2~步骤5的循环，直至达到期望的膜厚为止。在获得期望的膜厚的HfSiO膜之后，经由步骤2、步骤3而转移到步骤6。
[0112]在步骤6中，进行氧化气体?后流动工序，自反应气体喷嘴31供给N2气体，自反应气体喷嘴32供给O3气体。由此，在最后的步骤3的氧化铪(HfO)成膜工序中将吸附在晶圆W的表面上的状态的TDMAH气体氧化，从而能够将所有的原料气体形成为氧化铪(HfO)膜。此外，由于氧化气体.后流动工序的详细的说明与实施方式I相同，因此省略其说明。[0113]在步骤7中，进行待机工序，完成成膜工艺。对于待机工序，由于也与实施方式I的成膜方法相同，因此省略其说明。
[0114]此外，在图8中，从步骤3转移到步骤6，但也可以从步骤5转移到步骤6，这与实施方式I相同。
[0115]图9B是表示利用本发明的实施方式2的成膜方法形成的膜的构造的一个例子的图。图9A是作为比较例而示出氧化铪的单膜的图。
[0116]图9B是表示实施方式2的层压构造的HfSiO膜的一个例子的图。如图9B所示，交替层叠氧化铪(HfO)膜和氧化硅膜(SiO)而构成层叠体。由于氧化铪(HfO)膜厚于氧化硅膜(SiO)，因此成为在氧化铪(HfO)膜中插入有氧化硅膜(SiO)那样的构造。采用本实施方式的成膜方法，能够以较高的生产率可靠地形成图9B所示那样的High - k膜的层叠体。
[0117]此外，在本实施方式中，能够替代氧化硅膜(SiO)而使用氧化铝(A10)，因此，在图9B中，还并列地示出了氧化铝(A10)。此外，在形成氧化铝(AlO)膜时，如在实施方式I中说明的那样，只要使用TMA气体即可，通过替代3DMAS气体而使用TMA气体来实施实施方式2的成膜方法，能够形成由氧化铪(HfO)膜和氧化铝(AlO)膜的层压构造构成的HfAlO膜。
[0118]图9C是表示作为比较例的堆叠型的HfSiO膜的一个例子的图。在本实施方式的成膜方法中，由于使用旋转台2，因此能够获得使图9B所示那样的各层较薄而形成为多层的层压构造的High — k膜，但与CVD同样地，在通过切换导入气体来切换膜种类那样的成膜方法中，由于膜种类的切换需要花费时间，因此不得不成为图9C那样的构造，从而难以形成具有均匀的介电常数的High — k膜。
[0119]另一方面，采用 本实施方式的成膜方法，能够在I个循环中进行氧化铪(HfO)的成膜和氧化硅膜(SiO)(或氧化铝(AlO))的成膜这两者，因此能够进行图9B所示那样的层压构造的成膜，从而能够制造具有均匀的介电常数的High — k膜。
[0120]图9D是表示利用实施方式2的成膜方法获得的HfSiO膜和HfAlO膜中的、氧化硅膜(SiO)和氧化铝(AlO)膜相对于氧化铪(HfO)的比率的例子的图。如图9D所示，采用本实施方式的成膜方法，能够使氧化硅膜(SiO)和氧化铝(AlO)相对于氧化铪(HfO)膜的比率最小为2%、最大为50%，并能够调整为5%、10%、15%这样的期望的比率。这样，采用本实施方式的成膜方法，通过使用旋转台2的ALD法或MLD法，能够以高生产率形成I原子层级别的薄膜，因此，能够高精度地控制添加膜的比率。
[0121]在实施方式1、2中，说明了形成ZrAlO膜和HfSiO膜的层压构造体的例子，但通过利用相同的方法并对原料气体进行各种改变，能够形成含有各种元素的层压构造体的氧化膜。采用实施方式1、2的氧化膜的成膜方法，通过将用于使多个晶圆W氧化的氧化工序插入到含有第I元素的氧化膜的成膜工序和含有第2元素的氧化膜的成膜工序之间，能够始终在嵌入氧化工序之后进入成膜工序，从而能够将原料气体可靠地氧化并能够以相同条件对多个晶圆W进行成膜。
[0122]此外，第I元素和第2元素优选为金属元素或半导体元素，例如，能够根据用途对Zr、Hf、Al、T1、Sr、Si等元素互相进行各种组合而制造层压构造体的氧化膜。
[0123]实施方式3
[0124]图10是表示本发明的实施方式3的成膜方法的序列的一个例子的图。在实施方式1、2中，列举了形成氧化膜的例子进行了说明，但在实施方式3中，说明形成氮化膜的例子。具体而言，在实施方式3的成膜方法中，以由TiN膜和AlN膜构成的层压构造的TiAlN膜的成膜为例进行说明。此外，TiAlN膜也是被用作具有高介电常数的所谓High — k膜的膜。
[0125]另外，在实施方式3中，对于成膜装置，说明使用与在实施方式1、2中说明的成膜装置相同的成膜装置的例子。另外，对于与实施方式1、2相同的内容，适当地省略或简化其说明。
[0126]在图10中，与实施方式1、2同样地，示出了旋转台2、第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31、第2处理区域P2的反应气体喷嘴32以及分离区域D的分离气体喷嘴41、42。
[0127]首先，在进入步骤I之前，将多各晶圆W经由输送口 15依次导入到腔室I内，并将多片晶圆W依次载置到位于旋转台2的上表面的凹部24，由于这点与实施方式1、2相同，因此省略其说明。[0128]在步骤I中，进行待机工序。由于待机工序与实施方式1、2的说明相同，因此省略其说明。此外，能够根据用途使旋转台2的转速为各种转速，在本实施方式中，列举以240rpm旋转的例子进行说明。
[0129]在步骤2中，进行第I氮化气体?流动工序。在第I氮化气体.流动工序中，自第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体并自第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给NH3气体，在该状态下使旋转台2旋转至少I周。由此，使晶圆W的表面氮化，从而进行基础准备。
[0130]在步骤3中，进行TiN成膜工序。在TiN成膜工序中，在自反应气体喷嘴31供给TiCl4气体、自反应气体喷嘴32供给NH3气体并自分离气体喷嘴41、42供给N2气体的状态下使旋转台2旋转规定周数。
[0131]在同时供给TiCl4气体和NH3气体时，若晶圆W借助旋转台2的旋转而通过第I处理区域P1，则TiCl4气体会吸附于在步骤2中被氮化后的晶圆W的表面。接着，当晶圆W通过第2处理区域P2时，吸附在晶圆W的表面上的TiCl4气体被NH3气体氮化，从而在晶圆W的表面上形成TiN膜(TiN的分子层)。之后，使旋转台2旋转规定周数，直至形成具有期望的膜厚的TiN膜为止。然后，通过停止供给TiCl4气体和NH3气体，完成TiN成膜工序。
[0132]在同时停止了 TiCl4气体和NH3气体的供给时，产生在表面上吸附有TiCl4气体的状态的晶圆W和TiCl4气体被氮化而形成有TiN膜的晶圆W，这点与实施方式1、2中的氧化物的成膜相同。
[0133]在步骤4中，进行第2氮化气体.流动工序。在第2氮化气体.流动工序中，与第I氮化气体.流动工序同样地，自反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体，并自反应气体喷嘴32供给NH3气体，在该状态下使旋转台2旋转至少I周。通过第2氮化气体.流动工序，将在TiN成膜工序中吸附在晶圆W的表面上的状态的TiCl4气体全部氮化而形成TiN膜。
[0134]在步骤5中，进行AlN成膜工序。在AlN成膜工序中，在自反应气体喷嘴31供给TMA气体、自反应气体喷嘴32供给NH3气体并自分离气体喷嘴41、42供给N2气体的状态下，使旋转台2旋转规定周数。由此，在晶圆W的表面上形成AlN膜。可以使旋转台2旋转，直至形成期望的膜厚的AlN膜为止，但由于AlN膜是添加膜，因此，使旋转台2以比TiN膜的成膜时的旋转周数少的旋转周数旋转。在步骤4中，由于TiCl4气体全部被氮化，因此，TMA气体能够良好地吸附在晶圆W的表面上，并通过供给NH3气体而依次形成AlN膜。
[0135]然而，由于在AlN成膜工序结束时同时停止供给TMA气体和NH3气体，因此会产生吸附有TMA气体的状态的晶圆W。
[0136]再次返回步骤2，进行第2次的第I氮化气体?流动工序。在第2次的第I氮化气体.流动工序中，在自反应气体喷嘴31和分离气体喷嘴41、42供给N2气体并自反应气体喷嘴32供给NH3气体的状态下使旋转台2旋转至少I周。由此，使在AlN成膜工序中没有被氮化而吸附在晶圆W的表面上的残留的TMA气体全部氮化而形成AlN膜。
[0137]同样地，执行步骤3~步骤5，将步骤2~步骤5作为I个循环，以规定次数重复进行该循环，从而形成规定膜厚的层压构造的TiAlN膜。
[0138]在形成规定膜厚的TiAlN膜之后，经由步骤2、步骤3转移到步骤6。
[0139]在步骤6中，进行氮化气体?后流动。在氮化气体?后流动中，自设于第I处理区域Pl的反应气体喷嘴31和设于分离区域D的分离气体喷嘴41、42供给N2气体，自设于第2处理区域P2的反应气体喷嘴32供给NH3气体。由此，能够在将在最后的TiN成膜工序中没有被氮化而残留的TiCl4气体全部氮化的状态下完成成膜工艺。
[0140]在步骤7中，进行待机工序。在待机工序中，自反应气体喷嘴31、32和分离气体喷嘴41、42这些所有的喷嘴31、32、41、42供给N2气体，使腔室I内充满N2气体。然后，在持续进行了处理时间的待机工序之后，停止向腔室I供给N2气体，并停止旋转台2的旋转。之后，通过与向腔室I内输入晶圆W时的步骤相反的步骤，自腔室I内输出晶圆W。由此完成TiAlN成膜工艺。
[0141]采用实施方式3的成膜方法，能够可靠地形成具有层压构造的氮化膜。
[0142]此外，在实施方式3中，说明了形成TiAlN膜的工艺，但通过利用相同的方法并对原料气体进行各种改变，能够形成含有各种元素的层压构造体的氮化膜。采用实施方式3的氮化膜的成膜方法，通过将用于使多片晶圆W氮化的氮化工序插入到含有第I元素的氮化膜的成膜工序和含有第2元素的氮化膜的成膜工序之间，能够始终在嵌入氮化工序之后进入成膜工序。由此，能够在两个成膜工序这两者中均将原料气体可靠地氮化并能够以相同条件对多个晶圆W进行成膜。
[0143]此外，第I元素和第2元素优选为金属元素或半导体元素，例如，能够根据用途对Zr、Hf、Al、T1、Sr、Si等元素互相进行各种组合而制造氮化膜的层压构造体。
[0144]同样地，也可以是，自反应气体喷嘴31供给有机氨基硅烷气体系材料、例如双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)和无机材料、例如二氯硅烷(SiH2Cl2)等，并自反应气体喷嘴32供给NH3气体，形成氮化硅(也可以含有Si3N4)膜。
[0145]如上所述，采用实施方式3的成膜方法，能够在多个晶圆W上均匀地形成氮化膜。
[0146]采用本发明，能够在多个晶圆上可靠且均匀地进行层压构造的成膜。
[0147]以上，进行了成膜方法的说明，这是为了尽量通过说明来促进对实施例的理解、并帮助进一步推进技术发展而记载的。因而，成膜方法并不限定于实施方式所示的要件。另外，实施方式中的例示并不表示其优缺点。虽然记载了成膜方法，但是能够在不脱离发明主旨的范围内进行多种多样的变更、替换及改变。
[0148]本发明将2012年12月21日提出申请的日本国特愿2012-279921号、2013年11月15日提出申请的日本国特愿2013-237216号作为主张优先权的在先申请，在此主张基于上述申请的优先权，并以参照的方式引入上述申请的全部内容。
【权利要求】
1.一种成膜方法，在该成膜方法中，使用成膜装置在多个基板上形成含有规定的第I元素和第2元素的氧化膜，上述成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式收纳在腔室内，并具有能够在上表面载置多个基板的载置部；第I处理区域，其被划分在上述旋转台的上述上表面的上方，具有用于朝向上述旋转台的上述上表面供给气体的第I气体供给部；第2处理区域，其以沿着上述旋转台的周向与上述第I处理区域分开的方式配置，具有用于对上述旋转台的上述上表面供给气体的第2气体供给部；以及分离区域，其设于上述第I处理区域与上述第2处理区域之间，具有分离气体供给部和顶面，该分离气体供给部用于对上述旋转台的上述上表面供给分离气体，该顶面与上述旋转台的上述上表面之间形成有用于将来自该分离气体供给部的上述分离气体向上述第I处理区域和上述第2处理区域引导的狭窄空间，其中， 该成膜方法包括以下工序: 第I工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周； 第2工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第I元素的第I反应气体、自上述第2气体供给部供给氧化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第I规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第I元素的第I氧化膜； 第3工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周；以及 第4工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第2元素的第2反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氧化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第2规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第2元素的第2氧化膜。`
2.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 以上述第I工序~第4工序为I个循环，以规定次数反复进行该循环而形成上述第I氧化膜和上述第2氧化膜的层压构造。
3.根据权利要求2所述的成膜方法，其中， 在以上述规定次数反复进行上述循环之后，进行上述第I工序和第2工序，接着，进行第5工序和第6工序， 在第5工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周， 在第6工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给非活性气体的状态下使上述旋转台旋转规定周数。
4.根据权利要求3所述的成膜方法，其中， 上述第5工序进行的时间长于上述第I工序进行的时间和第3工序进行的时间。
5.根据权利要求2所述的成膜方法，其中， 在以上述规定次数反复进行上述循环之后，进行第5工序和第6工序， 在第5工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氧化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周， 在第6工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给非活性气体的状态下使上述旋转台旋转规定周数。
6.根据权利要求5所述的成膜方法，其中， 上述第5工序进行的时间长于上述第I工序进行的时间和第3工序进行的时间。
7.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 上述第I规定周数多于上述第2规定周数，上述第I氧化膜形成得厚于上述第2氧化膜。
8.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 上述第I元素和第2元素是金属元素或半导体元素。
9.根据权利要求8所述的成膜方法，其中， 上述金属元素是Hf、Zr、Al、T1、Sr中的任意一种元素,上述半导体元素是Si。
10.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 上述氧化气体是O3气体。
11.根据权利要求1所述的成膜方法，其中， 上述分离气体是非活性气体。
12.—种成膜方法，在该成膜方法中，使用成膜装置在多个基板上形成含有规定的第I元素和第2元素的氮化 膜，上述成膜装置包括:旋转台，其以能够旋转的方式收纳在腔室内，并具有能够在上表面载置多个基板的载置部；第I处理区域，其被划分在上述旋转台的上述上表面的上方，具有用于朝向上述旋转台的上述上表面供给气体的第I气体供给部；第2处理区域，其以沿着上述旋转台的周向与上述第I处理区域分开的方式配置，具有用于对上述旋转台的上述上表面供给气体的第2气体供给部；以及分离区域，其设于上述第I处理区域与上述第2处理区域之间，具有分离气体供给部和顶面，该分离气体供给部用于对上述旋转台的上述上表面供给分离气体，该顶面与上述旋转台的上述上表面之间形成有用于将来自该分离气体供给部的上述分离气体向上述第I处理区域和上述第2处理区域引导的狭窄空间，其中， 该成膜方法包括以下工序: 第I工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周； 第2工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第I元素的第I反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氮化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第I规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第I元素的第I氮化膜； 第3工序，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周；以及 第4工序，在自上述第I气体供给部供给含有上述第2元素的第2反应气体、自上述第2气体供给部供给上述氮化气体并自上述分离气体供给部供给上述分离气体的状态下使上述旋转台旋转第2规定周数，从而在上述基板上形成含有上述第2元素的第2氮化膜。
13.根据权利要求12所述的成膜方法，其中， 以上述第I工序~第4工序为I个循环，以规定次数反复进行该循环而形成上述第I氮化膜和上述第2氮化膜的层压构造。
14.根据权利要求13所述的成膜方法，其中， 在以上述规定次数反复进行上述循环之后，进行上述第I工序和第2工序，接着，进行第5工序和第6工序， 在第5工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周， 在第6工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给非活性气体的状态下使上述旋转台旋转规定周数。
15.根据权利要求14所述的成膜方法，其中， 上述第5工序进行的时间长于上述第I工序进行的时间和第3工序进行的时间。
16.根据权利要求13所述的成膜方法，其中， 在以上述规定次数反复进行上述循环之后，进行第5工序和第6工序， 在第5工序中，在自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给上述氮化气体的状态下使上述旋转台旋转至少I周， 在第6工序中，在 自上述第I气体供给部和上述分离气体供给部供给上述分离气体并自上述第2气体供给部供给非活性气体的状态下使上述旋转台旋转规定周数。
17.根据权利要求16所述的成膜方法，其中， 上述第5工序进行的时间长于上述第I工序进行的时间和第3工序进行的时间。
18.根据权利要求12所述的成膜方法，其中， 上述第I规定周数多于上述第2规定周数，上述第I氮化膜形成得厚于上述第2氮化膜。
19.根据权利要求12所述的成膜方法，其中， 上述第I元素和第2元素是金属元素或半导体元素。
20.根据权利要求19所述的成膜方法，其中， 上述金属元素是Hf、Zr、Al、T1、Sr中的任意一种元素,上述半导体元素是Si。
【文档编号】C23C16/455GK103882406SQ201310711879
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】池川宽晃, 上西雅彦, 高桥宏辅, 小堆正人, 小川淳 申请人:东京毅力科创株式会社
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1