成膜方法和成膜装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及成膜方法和成膜装置。
【背景技术】
[0002]以往，对于利用由等离子体激励O2气体而产生的改性气体对形成于基板表面的金属氧化膜进行改性处理的改性方法，公知有使改性处理时的基板温度从室温成为小于金属氧化膜的结晶温度、之后根据需要使金属氧化膜结晶的金属氧化膜的改性方法。
[0003]此外，也公知有使改性处理时的基板温度成为金属氧化膜的结晶温度以上、同时进行改性处理和结晶处理的金属氧化膜的改性方法。
【发明内容】
_4] 发明要解决的问题
[0005]但是，成膜的用途并不限定于形成电子电路，也存在为了制造图案形成用的硬掩模而进行成膜的情况。在这种情况下，寻求一种形成具有表面粗糙度较小的光滑的表面的膜而不是结晶而表面粗糙化的膜的技术。
[0006]因此，本发明提供能够形成表面不结晶而表面粗糙度较小的膜的成膜方法和成膜
目.ο
_7] 用于解决问题的方案
[0008]本发明的一实施方式的成膜方法包括以下工序:第I原料气体供给工序，在该第I原料气体供给工序中，向基板上供给含有第I金属元素的第I原料气体；第2原料气体供给工序，在该第2原料气体供给工序中，向所述基板上供给含有第2金属元素的第2原料气体；以及反应气体供给工序，在该反应气体供给工序中，将含有非金属元素的反应气体等离子体化并供给到所述基板上，生成含有所述第I金属元素以及第2金属元素和所述非金属元素的第3反应生成物，该非金属元素能与所述第I金属元素以及所述第2金属元素进行反应而分别生成第I反应生成物以及第2反应生成物，所述第3反应生成物所含有的所述第I金属元素的混合比率高于所述第2金属元素的混合比率，所述第2反应生成物的结晶温度高于所述第I反应生成物的结晶温度。
[0009]本发明的另一个技术方案的成膜装置包括:处理容器；旋转台，其设置在该处理容器内，能够载置基板；第I处理区域和第2处理区域，其沿着该旋转台的旋转方向互相分开地设置在该旋转台的上方；第I原料气体供给部以及第2原料气体供给部，其为了分别供给种类不同的第I原料气体以及第2原料气体而设置在该第I处理区域内；反应气体供给部，其为了供给反应气体而设置在所述第2处理区域内，该反应气体能与所述第I原料气体以及所述第2原料气体进行反应而分别生成第I反应生成物以及第2反应生成物；以及等离子体产生机构，其用于将所述反应气体等离子体化。
【附图说明】
[0010]附图作为本说明书的一部分编入，表示本申请的实施方式，与上述一般的说明和后述实施方式的详细内容一同说明本申请的概念。
[0011]图1是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的纵剖视图。
[0012]图2?图3是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的横剖视图。
[0013]图4是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的内部的一部分的分解立体图。
[0014]图5是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的内部的一部分的纵剖视图。
[0015]图6是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的内部的一部分的立体图。
[0016]图7是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的内部的一部分的纵剖视图。
[0017]图8是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的内部的一部分的俯视图。
[0018]图9是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的法拉第屏蔽件的立体图。
[0019]图10是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的法拉第屏蔽件的一部分的立体图。
[0020]图11是表示本发明的实施方式的成膜装置的一例子的侧环的立体图。
[0021]图12是表不本发明的实施方式的成膜方法的一例子的气体流动的不意图。
[0022]图13是表示本发明的实施方式的成膜方法的一例子的等离子体产生的情形的示意图。
[0023]图14是表示本发明的实施例的成膜方法的实施结果的图。
[0024]图15是表示本发明的实施例的成膜方法的实施结果的图。图15的(a)是以往的成膜方法的实施结果。图15的(b)是本实施例的成膜方法的实施结果。
[0025]图16是对于本发明的实施例的成膜方法表示TiAlO膜中的Al量的TMA流量依赖性的图。
【具体实施方式】
[0026]以下，参照【附图说明】用于实施本发明的方式。首先，参照图1?图12说明作为本发明的实施方式的一例子的成膜装置。在下述的详细说明中，为了能够充分地理解本申请，给予了较多的具体的详细说明。但是，不进行这样的详细的说明本领域技术人员就可完成本申请是不言自明的事项。在其他的例子中，为了避免难以理解各种各样的实施方式，并未详细地表示公知的方法、步骤、系统、结构元件。
[0027](成膜装置)
[0028]如图1和图2所示，本发明的实施方式的成膜装置包括俯视形状是大致圆形的真空容器I和设于该真空容器I内且在该真空容器I的中心具有旋转中心的作为载置台的旋转台2。而且，在该成膜装置中，像之后详细说明的那样构成为利用ALD法在例如直径尺寸是300mm大小的晶圆W的表面层叠反应生成物而形成薄膜，并且对该薄膜进行等离子体改性。此时，在进行等离子体改性的过程中，以不会由于等离子体而薄膜的表面结晶而粗糙化的方式进行成膜工艺，以能够实现该成膜工艺的方式构成成膜装置。以下，对成膜装置的各部进行详细说明。
[0029]真空容器I包括顶板11和容器主体12，其构成为顶板11能够相对于容器主体12装卸。为了抑制互不相同的处理气体在真空容器I内的中心部区域C中相互混合，在顶板11的上表面侧的中央部连接有用于供给N2(氮)气体作为分离气体的分离气体供给管51。在容器主体12的上表面的周缘部以环状设有例如O形密封圈等密封构件13。
[0030]旋转台2在其中心部固定于大致圆筒形状的芯部21，构成为，利用与该芯部21的下表面连接并且沿铅垂方向延伸的旋转轴22绕铅垂轴线、在该例子中是顺时针地旋转自如。在图1中，设有用于使旋转轴22绕铅垂轴线旋转的驱动部23和用于收纳旋转轴22和驱动部23的壳体20。壳体20的上表面侧的凸缘部分气密地安装在真空容器I的底面部14的下表面。此外，在壳体20上连接有用于向旋转台2的下方区域供给N2气体作为吹扫气体的吹扫气体供给管72。真空容器I的底面部14处的芯部21的外周侧以从下方侧接近旋转台2的方式形成为环状，而成为突出部12a。
[0031 ] 如图2和图3所示，在旋转台2的表面部，沿着旋转方向(周向)设有圆形的凹部24作为基板载置区域，该凹部24用于载置多张、例如是5张作为基板的晶圆W。设定凹部24的直径尺寸和深度尺寸，以使得在使晶圆W落入(收纳于)该凹部24时，晶圆W的表面和旋转台2的表面(没有载置晶圆W的区域)对齐。在凹部24的底面形成有贯通孔(未图示)，该贯通孔中贯通有用于从下方侧顶起晶圆W而使其升降的、例如后述的3根升降销。
[0032]如图2和图3所示，在分别与旋转台2的凹部24的通过区域相对的位置，在真空容器I的周向(旋转台2的旋转方向)上互相空开间隔地以放射状分别配置有例如由石英构成的6根喷嘴31、32、33、34、41、42。这些各喷嘴31、32、33、34、41、42例如分别以从真空容器I的外周壁朝向中心部区域C而与晶圆W相对地水平延伸的方式安装。在该例子中，从后述的输送口 15观看顺时针地(向旋转台2的旋转方向)按顺序排列有等离子体产生用气体喷嘴34、分离气体喷嘴41、第I处理气体喷嘴31、第2处理气体喷嘴32、分离气体喷嘴42以及第3处理气体喷嘴33。如图1所示，为了将从等离子体产生用气体喷嘴34喷出来的反应气体等离子体化，在等离子体产生用气体喷嘴34的上方侧设有等离子体产生部80。之后对该等离子体产生部80进行详细说明。
[0033]处理气体喷嘴31、32分别成为第I处理气体供给部、第2处理气体供给部，分离气体喷嘴41、42分别成为分离气体供给部。特别是由于第I处理气体供给部31和第2处理气体供给部32分别供给第I原料气体和第2原料气体，因此，也可以称作第I原料气体供给部31和第2原料气体供给部32。此外，由于等离子体产生气体喷嘴34供给与第I原料气体以及第2原料气体进行反应的反应气体，因此也可以称作反应气体供给部34。处理气体喷嘴33是为了根据工艺供给氧化气体、氮化气体(例如氨气)等反应气体而设置的，但在本发明的实施方式的成膜方法的成膜工艺中是不需要的，因此，该处理气体喷嘴33与分离气体喷嘴41、42同样供给作为非活性气体的N2气体。
[0034]另外，为了能看到等离子体产生用气体喷嘴34，图2表示拆下了等离子体产生部80和后述的壳体90后的状态，图3表示安装了这些等离子体产生部80和壳体90后的状态。此外，在图1中，用单点划线示意地表示等离子体产生部80。
[0035]各喷嘴31、32、33、34、41、42经由流量调整阀分别连接于以下的各气体供给源(未图示)。即，第I处理气体喷嘴31与含有作为第I金属元素的钛(Ti)的第I处理气体、例如四氯化钛(TiCl4)气体等的供给源相连接。第2处理气体喷嘴32与含有作为第2金属元素的铝(Al)的、例如三甲基铝(TMA)气体的供给源相连接。第3处理气体喷嘴33与作为非活性气体的氮(N2)气的供给源相连接。等离子体产生用气体喷嘴34与例如氩(Ar)气和氧(O2)气的混合气体的供给源相连接。分离气体喷嘴41、42分别与作为分离气体的氮(N2)气的气体供给源相连接。
[0036]在喷嘴31、32、33、41、42的下表面侧，沿着旋转台2的半径方向在多处例如等间隔地形成有气体喷出孔35 (参照图7)。在等离子体产生用气体喷嘴34的侧面，以朝向旋转台2的旋转方向上游侧(第2处理气体喷嘴32侧)且下方侧(斜下)的方式沿着该等离子体产生用气体喷嘴34的长度方向在多处例如等间隔地形成有气体喷出孔35 (参照图7)。
[0037]处理气体喷嘴31、32的下方区域分别成为用于使含Ti气体和含Al气体吸附于晶圆W的第I处理区域P1，等离子体产生用气体喷嘴34的下方区域成为用于使吸附于晶圆W