成膜装置和成膜方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及向基板供给处理气体并获得薄膜的成膜装置和成膜方法。
【背景技术】
[0002] 作为在半导体晶圆（以下称作"晶圆"）等基板上形成硅氧化物（Si02)等的薄膜的 方法，例如公知有进行ALD (Atomic Layer Deposition:原子层沉积）的成膜装置。作为该 成膜装置的一例，有在其内部被设为真空气氛的处理容器内设有用于载置例如晶圆的旋转 台的装置。在旋转台上配置有用于喷出例如成为硅氧化膜的原料的原料气体的气体喷嘴和 用于喷出使该原料气体氧化的氧化气体的气体喷嘴。而且，通过旋转台的旋转，晶圆公转， 晶圆交替反复通过供给有原料气体的吸附区域和供给有氧化气体的氧化区域，形成所述硅 氧化膜。
[0003] 在所述ALD中，为了控制晶圆的面内的膜厚分布，需要控制被吸附于晶圆的原料 气体的分布，因而，在上述成膜装置中，适当地进行设于原料气体的气体喷嘴的喷出口的数 量和位置的调整。而且，也适当地进行气体喷嘴的形状的选择、为了划分吸附区域与氧化区 域而供给的分离气体的供给量的调整、原料气体中的载气的浓度的调整等。
[0004] 可是，对于晶圆的周缘部与中央部，利用在成膜处理后进行的蚀刻处理，有时能够 调整各自的蚀刻速率。在该情况下，在蚀刻后能够在周缘部和中央部使膜厚一致，因此特别 是在晶圆的周向上，要求能够获得均匀性较高的膜厚。但是，利用上述公转，晶圆的各部分 在距旋转台的旋转中心预定的距离的相同的轨道上反复移动。因而，吸附区域中的原料气 体的分布的不均匀有可能在晶圆上表现为沿着该旋转台的周向观察时的膜厚的不均匀，在 上述喷出口的调整等中，有可能无法充分地消除该膜厚的不均匀。
[0005] 公知有如此使晶圆公转的成膜装置，为了提高上述周向上的膜厚的均匀性，设有 在旋转台以预定的方向停止时使放在旋转台上的晶圆自该旋转台浮起并改变方向、再次重 新放在旋转台上的机构。但是，根据该成膜装置，由于每次改变晶圆的方向时都使旋转台停 止，因此有可能生产率降低。
[0006]另外，公知有使晶圆公转的其他成膜装置，但是在该成膜装置中，记载有在旋转台 旋转中载置于该旋转台的晶圆自转的主旨。但是，未记载该晶圆的自转被设定为何种转速。 若未适当地设定晶圆的自转的转速，则晶圆的自转会与公转同步。即，晶圆在通过所述吸附 区域时以相同的方向通过，有可能无法充分地提高所述晶圆的周向上的膜厚的均匀性。
【发明内容】
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 本发明提供一种在使载置于旋转台的基板公转并进行成膜时能够提高基板的面 内的周向上的膜厚的均匀性的技术。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010] 本发明的成膜装置用于向基板供给处理气体并获得薄膜，其中，该成膜装置包 括：
[0011] 旋转台，其配置在真空容器内，用于在设于其一面侧的载置区域载置基板并使该 基板公转；
[0012] 旋转机构，其以所述基板自转的方式使所述载置区域旋转；
[0013] 处理气体供给机构，其用于向所述旋转台的一面侧的处理气体供给区域供给所述 处理气体，并在通过所述公转而反复多次通过该处理气体供给区域的基板上进行成膜；以 及
[0014] 控制部，其为了在基板每次位于所述处理气体供给区域时改变该基板的方向而根 据包括所述旋转台的转速在内的参数计算所述基板的自转速度，并输出控制信号以使基板 以计算出的自转速度自转。
[0015] 本发明的成膜方法用于向基板供给处理气体并获得薄膜，其中，该成膜方法包括 以下工序：
[0016] 在设于配置在真空容器内的旋转台的一面侧的载置区域载置基板并使基板公 转；
[0017] 利用旋转机构以所述基板自转的方式使载置区域旋转；
[0018] 利用处理气体供给机构向所述旋转台的一面侧的处理气体供给区域供给所述处 理气体，并在反复多次通过该处理气体供给区域的基板上进行成膜；
[0019] 为了在基板每次位于所述处理气体供给区域时改变该基板的方向而根据包括所 述旋转台的转速在内的参数计算所述基板的自转速度；以及
[0020] 使基板以计算出的自转速度自转。
【附图说明】
[0021] 添加的附图作为本说明书的一部分而编入并表示本申请的实施方式，与上述一般 说明和后述的实施方式的详细内容一起说明本申请的概念。
[0022] 图1是本发明的成膜装置的纵剖侧视图。
[0023] 图2是所述成膜装置的横剖俯视图。
[0024] 图3是表示所述成膜装置的内部的立体图。
[0025] 图4是所述成膜装置的旋转台的表面侧立体图。
[0026] 图5是所述旋转台的背面侧立体图。
[0027] 图6是构成被设于所述成膜装置的控制部的控制部的框图。
[0028] 图7~图10是表示成膜处理时的晶圆的位置和方向的说明图。
[0029] 图11是表示所述成膜处理时的所述旋转台上的气体的流动的说明图。
[0030] 图12是表示设于所述旋转台的晶圆保持件的结构例的纵剖侧视图。
[0031] 图13是表示所述成膜装置的真空容器的结构例的纵剖侧视图。
[0032] 图14是本发明的另一实施方式的成膜装置的纵剖侧视图。
[0033] 图15是所述成膜装置的旋转台的表面侧立体图。
[0034] 图16~图18是表示载置于旋转台的晶圆的自转的示意图。
[0035] 图19是表示又一成膜装置的旋转台的结构的表面侧立体图。
[0036] 图20和图21是表不评价试验中的晶圆的|旲厚分布的不意图。
[0037] 图22和图23是表示评价试验中的晶圆的膜厚分布的图表。
[0038] 图24和图25是表不评价试验中的晶圆的|旲厚分布的不意图。
[0039] 图26和图27是表示评价试验中的晶圆的膜厚分布的图表。
[0040] 图28和图29是表不评价试验中的晶圆的|旲厚分布的不意图。
[0041] 图30是表示评价试验中的晶圆的膜厚分布的图表。
【具体实施方式】
[0042] 以下，参照添加附图详细说明本申请的各种实施方式。在下述详细说明中，为了能 够充分地理解本申请而提供了许多具体的详细内容。但是，即使没有这样的详细说明、本领 域技术人员也能够获得本申请是不言自明的。在其他例子中，为了避免难以理解各种实施 方式，未详细示出公知的方法、步骤、系统、构成元件。
[0043] 作为本发明的真空处理装置的一实施方式，说明在作为基板的晶圆W上进行ALD 的成膜装置1。该成膜装置1使BTBAS (双叔丁基氨基硅烷）气体作为原料气体吸附于晶 圆W，该原料气体是含Si (硅）的处理气体，该成膜装置1供给作为使吸附了的BTBAS气体 氧化的氧化气体的臭氧（〇3)气体并形成Si0 2(氧化硅）的分子层，为了将该分子层改性而 暴露于自等离子体产生用气体产生的等离子体。多次重复进行该一系列的处理，形成Si0 2 膜。
[0044] 图1、图2是成膜装置1的纵剖侧视图、横剖俯视图。成膜装置1包括大致圆形状的 扁平的真空容器（处理容器）11和设于真空容器11内的圆板状的水平的旋转台（基座）2。 真空容器11由顶板12和形成真空容器11的侧壁及底部的容器主体13构成。
[0045] 设有自旋转台2的中心部向铅垂下方延伸的中心轴21。中心轴21与以堵塞已形 成于容器主体13的底部的开口部14的方式设置的公转用旋转驱动部22相连接。旋转台 2借助中心轴21和公转用旋转驱动部22支承在真空容器11内，并且俯视顺时针旋转。图 1中的附图标记15是用于向中心轴21与容器主体13之间的间隙喷出N 2(氮）气的气体供 给管，具有在晶圆W的处理中喷出N2气体并防止原料气体和氧化气体从旋转台2的表面绕 到背面的作用。
[0046] 另外，在真空容器11的顶板12的下表面上形成有以与旋转台2的中心部相对的 方式突出的俯视圆形的中心区域形成部C和以从中心区域形成部C朝向旋转台2的外侧扩 展的方式形成的俯视扇状的突出部17、17。即，这些中心区域形成部C和突出部17、17构成 了比其外侧区域低的顶面。中心区域形成部C与旋转台2的中心部之间的间隙构成了队气 体的流路18。在晶圆W的处理中，从连接于顶板12的气体供给管向流路18供给N 2气体， 并从该流路18朝向旋转台2的外侧整周喷出。该队气体防止原料气体和氧化气体在旋转 台2的中心部上相接触。
[0047] 图3是表示容器主体13的内部的底面的立体图。在容器主体13上，在旋转台2 的下方沿着该旋转台2的周向形成有扁平的环状的凹部31。而且，在该凹部31的底面上 开口有沿着凹部31的周向的环状的狭缝32,该狭缝32形成为沿厚度方向贯穿容器主体13 的底部。而且，在凹部31的底面上，呈7个环状配置有用于对载置于旋转台2的晶圆W进 行加热的加热器33。另外，在图3中，为了避免复杂化，切掉加热器33的一部分进行表示。
[0048] 加热器33沿着以旋转台2的旋转中心为中心的同心圆配置，7个加热器33中的4 个设于狭缝32的内侧，其他3个设于狭缝32的外侧。另外，以覆盖各个加热器33的上方、 并堵塞凹部31的上侧的方式设有屏蔽件34 (参照图1)。在屏蔽件34上，以与狭缝32重叠 的方式设有环状的狭缝37,后述的旋转轴26和支柱41贯穿该狭缝37。另外，在容器主体 13的底面上，在凹部31的外侧开口有用于对真空容器11内进行排气的排气口 35、36。在 排气口 35、36连接有由真空栗等构成的未图示的排气机构。
[0049] 接着，关于旋转台2,也参照分别表示其表面侧、背面侧的图4、图5来进行说明。在 旋转台2的表面侧（一面侧），沿着该旋转台2的旋转方向形成有5个圆形的凹部，在各个 凹部内设有圆形的晶圆保持件24。在晶圆保持件24的表面上形成有凹部25,在凹部25内 水平收纳有晶圆W。因而，凹部25的底面构成用于载置晶圆的载置区域。在该例子中，凹部 25的侧壁的高度与晶圆W的厚度相同，例如构成为1mm。
[0050] 从在旋转台2的背面的周向上相互分开的位置朝向铅垂下方延伸出例如3个支柱 41，如图1所示，各个支柱41的下端经由狭缝32贯穿容器主体13的底部，并与设于容器主 体13的下方的作为连接部的支承环42相连接。该支承环42沿着旋转台2的旋转方向形 成，并以利用支柱41悬挂于容器主体13的方式水平设置，且与旋转台2 -起旋转。
[0051] 另外，从晶圆保持件24的下方中心部向铅垂下方延伸出作为自转用旋转轴的旋 转轴26。旋转轴26的下端贯穿旋转台2,如图1所示经由所述狭缝32贯穿容器主体13的 底部，进而贯穿支承环42和设于该支承环42的下侧的磁密封单元20并连接于自转用旋转 驱动部27。磁密封单元20由以旋转轴26能够相对于支承环42旋转的方式支承旋转轴26 的轴承和用于对旋转轴26的周围的间隙进行密封的磁密封件（磁性流体密封件）构成。
[0052] 所