成膜方法和成膜装置的制造方法_2

文档序号:9321201阅读:来源:国知局
的含Ti气体以及含Al气体与等离子体化的O2气体进行反应的第2处理区域P2。分离气体喷嘴41、42分别用于形成将第I处理区域Pl和第2处理区域P2分离的分离区域D。如图2和图3所示,在该分离区域D中的、真空容器I的顶板11上设有大致扇形的凸状部4,分离气体喷嘴41、42收容在形成于该凸状部4的槽部43内。因而,为了阻止各处理气体和反应气体相互混合,在分离气体喷嘴41、42的靠旋转台2的周向两侧的位置配置有作为凸状部4的下表面的较低的顶面44 (第I顶面),在该顶面44的周向两侧配置有比该顶面44高的顶面45(第2顶面)。为了阻止各处理气体和反应气体相互混合,凸状部4的周缘部(真空容器I的外缘侧的部位)以与旋转台2的外端面相对、并且与容器主体12稍稍分开的方式弯曲成字母L形。
[0038]在此,在第I处理区域Pl中相邻地设有用于向晶圆W上供给作为第I原料气体的TiCl4气体的处理气体喷嘴31和用于向晶圆W上供给作为第2原料气体的TMA气体的处理气体喷嘴32。在第I处理区域Pl内将TiCl4气体和TMA气体同时供给到晶圆W上,使两个原料气体吸附在晶圆W上。而且,利用在第2处理区域P2中等离子体化的氧化气体(例如O2气体、O3气体等)使两个原料气体氧化,生成TiAlO。这样,本实施方式的成膜装置成为极有利于生成合金膜的结构。
[0039]另外,第I处理气体喷嘴31和第2处理气体喷嘴32可以设为易于分别供给第I原料气体和第2原料气体的单独的结构。例如也以设为这样的结构:供给11(:14气体的第I处理气体喷嘴31与旋转台2的旋转速度较快的外侧相对应地在根部较多地设置气体喷出孔35,供给TMA气体的第2处理气体喷嘴相反地较多地设置顶端侧的气体喷出孔35。即使在最终生成物是合金膜的情况下,通过分种类地分别设置含有构成合金的金属元素的原料气体,与利用I个处理气体喷嘴供给混合气体相比,也能够与气体的特性相匹配地设定喷嘴形状,能够顺畅地供给适当的原料气体。在此,喷嘴形状包含气体喷出孔35的大小(孔径)、配置的位置、分布密度等作为要素,能够与气体的种类、性质相匹配地设定各种要素。
[0040]此外,喷嘴形状也可以根据形成在晶圆W上的膜的膜厚的面内倾向决定分散的气体喷出孔35的位置和个数。这样,在从各个气体喷嘴31、32供给种类不同的原料气体的情况下,能够考虑到供给的气体的性质、晶圆W上的面内膜厚等构成为适当的喷嘴形状。
[0041]接着,详细说明等离子体产生部80。等离子体产生部80是通过将由金属线构成的天线83卷成线圈状而构成的,以与真空容器I的内部区域气密地划分开的方式设置在真空容器I的顶板11上。在该例子中,天线83例如由在铜(Cu)的表面按顺序实施了镀镍和镀金而成的材质构成。如图4所示,在已述的等离子体产生用气体喷嘴34的上方侧(详细地讲是从比该喷嘴34稍靠旋转台2的旋转方向上游侧的位置到比该喷嘴34的所述旋转方向下游侧的分离区域D稍靠喷嘴34侧的位置)的顶板11上形成有在俯视时以大致扇形开口的开口部11a。
[0042]该开口部Ila形成在从与旋转台2的旋转中心向外周侧分开例如60mm左右的位置到与旋转台2的外缘向外侧分开80mm左右的位置的整个范围内。此外,为了不干涉(避开)被设置在真空容器I的中心部区域C中的后述的迷宫结构部110,开口部Ila的靠旋转台2的中心侧的端部以在俯视时沿着该迷宫结构部110的外缘的方式凹入成圆弧状。而且,如图4和图5所示,该开口部Ila以该开口部Ila的开口径从顶板11的上表面侧朝向下表面侧去而阶段性地变小的方式在整个周向上形成有例如3层的台阶部lib。如图5所示,在这些台阶部Ilb中的最下层的台阶部(口缘部)llb的上表面,在整个周向上形成有槽11c,在该槽Ilc内配置有密封构件例如O形密封圈lid。另外,在图4中省略图示槽Ilc和O形密封圈lid。
[0043]也如图6所示,在该开口部Ila上配置有壳体90,该壳体90的上方侧的周缘部在整个周向上以凸缘状水平地伸出而形成凸缘部90a,并且该壳体90的中央部以朝向下方侧的真空容器I的内部区域凹入的方式形成。为了使在等离子体产生部80中产生的磁场到达真空容器I内,该壳体90例如由石英等电介质体等导磁体(使磁力透过的材质)构成,如图10所示,所述凹入的部分的厚度尺寸t例如是20mm。此外,该壳体90构成为,在晶圆W位于该壳体90的下方时,壳体90的靠中心部区域C侧的内壁面和晶圆W的外缘之间的距离是70mm,壳体90的靠旋转台2的外周侧的内壁面和晶圆W的外缘之间的距离是70mm。因而,开口部Ila的靠旋转台2的旋转方向上游侧和下游侧的两个边与该旋转台2的旋转中心所成的角度α例如是68°。
[0044]在使该壳体90落入开口部Ila内时,凸缘部90a和台阶部Ilb中的最下层的台阶部Ilb互相卡定。而且,利用O形密封圈Ild将该台阶部Ilb (顶板11)和壳体90气密地连接。此外,通过利用以沿着开口部Ila的外缘的方式形成为框状的按压构件91将所述凸缘部90a在整个周向上朝向下方侧按压,并且利用未图示的螺栓等将该按压构件91固定于顶板11,将真空容器I的内部气氛设定为气密。这样将壳体90气密地固定于顶板11时的该壳体90的下表面和旋转台2上的晶圆W的表面之间的分开尺寸h是4mm?60mm,在该例子中是30mm。另外,图6表不从下方侧观看壳体90的图。此外,在图10中放大地描画了壳体90等的一部分。
[0045]为了阻止队气体、O3气体等进入到该壳体90的下方区域,壳体90的下表面如图5?图7所示,外缘部在整个周向上向下方侧(旋转台2侧)垂直地伸出而形成气体限制用的突起部92。而且,在由该突起部92的内周面、壳体90的下表面以及旋转台2的上表面围成的区域中,已述的等离子体产生用气体喷嘴34收纳于旋转台2的旋转方向上游侧。
[0046]S卩,由于在壳体90的下方区域(等离子体空间10)中将从等离子体产生用气体喷嘴34供给来的气体等离子体化,因此,在N2气体进入到该下方区域时,N 2气体的等离子体和O2气体(O3气体)的等离子体互相进行反应而生成NOx气体。在产生该NOx气体时,真空容器I内的构件会腐蚀。因此,为了使N2气体难以进入到壳体90的下方区域,在该壳体90的下表面侧形成有已述的突起部92。
[0047]等离子体产生用气体喷嘴34的基端侧(真空容器I的侧壁侧)的突起部92以沿着该等离子体产生用气体喷嘴34的外形的方式被切成大致圆弧状。突起部92的下表面和旋转台2的上表面之间的分开尺寸d是0.5mm?4mm,在该例子中是2mm。该突起部92的宽度尺寸和高度尺寸分别是例如1mm和28mm。另外,图7表示沿着旋转台2的旋转方向剖切真空容器I而成的纵剖视图。
[0048]此外,在成膜处理过程中,由于旋转台2顺时针地旋转,因此,队气体随着该旋转台2的旋转而欲从旋转台2和突起部92之间的间隙进入到壳体90的下方侧。因此,为了阻止队气体经由所述间隙进入到壳体90的下方侧,相对于间隙向壳体90的下方侧喷出气体。具体地讲,如图5和图7所示,等离子体产生用气体喷嘴34的气体喷出孔35以朝向该间隙、即朝向旋转台2的旋转方向上游侧且朝向下方的方式配置。如图7所示,等离子体产生用气体喷嘴34的气体喷出孔35相对于铅垂轴线的定向角度Θ例如是例如是45°左右。
[0049]在此,在从壳体90的下方(等离子体空间10)侧观看密封顶板11和壳体90之间的区域的已述的O形密封圈Ild时,如图5所示,在该等离子体空间10和O形密封圈Ild之间,在整个周向上形成有突起部92。因此,O形密封圈Ild可以说是自等离子体空间10隔离,以便不直接暴露于等离子体。因而,即使等离子体空间10中的等离子体欲扩散到例如O形密封圈Ild侧,也会经由突起部92的下方行进,因此,在到达O形密封圈Ild之前等离子体会失活。
[0050]如图4和图8所示,在壳体90的内部收纳有上表面侧开口的大致箱形的法拉第屏蔽件95,该法拉第屏蔽件95由厚度尺寸k是0.5mm?2mm、在该例子中是例如Imm左右的作为导电性的板状体95x(图9)的金属板构成并且接地。在该例子中,法拉第屏蔽件95由铜(Cu)板或者从下侧起在铜板上镀镍(Ni)膜和金(Au)膜而成的板材构成。法拉第屏蔽件95包括以沿着壳体90的底面延伸的方式水平地形成的水平面95a和自该水平面95a的外周端在整个周向上向上方侧延伸的垂直面95b,构成为在从上方侧观看时成为大致六边形。为了从真空容器I的上方侧通过绝缘板94和壳体90确认该真空容器I内的等离子体的产生状态(发光状态),在该水平面95a的大致中央部形成有大致八边形的开口部98作为窗部。法拉第屏蔽件95利用例如金属板的乳制加工或者通过将金属板的与水平面95a的外侧相对应的区域向上方侧弯折而形成。另外,图4简化了法拉第屏蔽件95,而且在图8中切除垂直面95b的一部分地进行了描画。
[0051]此外,从旋转台2的旋转中心观看法拉第屏蔽件95时的右侧和左侧的法拉第屏蔽件95的上端缘分别向右侧和左侧水平地伸出而形成支承部96。而且,在法拉第屏蔽件95和壳体90之间设有框状体99,该框状体99从下方侧支承所述支承部96,并且分别支承在壳体90的靠中心部区域C侧和靠旋转台2的外缘部侧的凸缘部90a。因而,在将法拉第屏蔽件95收纳在壳体90的内部时,法拉第屏蔽件95的下表面和壳体90的上表面互相接触,并且利用壳体90的凸缘部90a隔着框状体99支承所述支承部96。
[0052]为了取得与载置在该法拉第屏蔽件95的上方的等离子体产生部80之间的绝缘,在法拉第屏蔽件95的水平面95a上层叠有厚度尺寸例如是2mm左右的例如由石英构成绝缘板94。此外,在水平面95a上形成有许多个狭缝97,而且在各个狭缝97的一端侧和另一端侧分别配置有导电路97a,但与等离子体产生部80的天线83的形状一并详细说明这些狭缝97和导电路97a的形状、配置布局。另外,在后述的图8和图10等中,省略描画绝缘板94和框状体99。
[0053]等离子体产生部80构成为收纳在法拉第屏蔽件95的内侧,因而,如图4和图5所示,该等离子体产生部80以隔着壳体90、法拉第屏蔽件95以及绝缘板94面向真空容器I的内部(旋转台2上的晶圆W)的方式配置。该等离子体产生部80构成为,以天线83
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