成膜装置制造方法

成膜装置制造方法
【专利摘要】在一实施方式的成膜装置中，载置台被设置成能够以轴线为中心旋转。收容载置台的处理室包括第1区域以及第2区域。伴随着载置台的旋转，该载置台的基板载置区域相对于轴线在周向移动，并依次通过第1区域以及第2区域。第1气体供给部从被设置成与载置台对置的喷射部向第1区域供给前躯体气体。排气部从形成为沿着包围喷射部的周围的闭路延伸的排气口进行排气。第2气体供给部从形成为沿着包围排气口的周围的闭路延伸的喷射口供给净化气体。等离子体生成部在第2区域生成反应气体的等离子体。在该成膜装置中，第2区域对于所述轴线向周向延伸的角度范围大于第1区域对于所述轴线向周向延伸的角度范围。
【专利说明】成膜装置

【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及成膜装置。

【背景技术】
[0002] 作为在基板上进行成膜的一种方法，已知有等离子体增强原子层沉积（PE-ALD : Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)法。在 PE-ALD 法中，通过将基板暴露于前 驱体气体，来使含有欲形成的薄膜的构成元素的前躯体气体化学吸附在基板上。接下来，通 过将基板暴露于净化气体，来去除过度地化学吸附于该基板的前躯体气体。然后，通过将基 板暴露于含有欲形成的薄膜的构成元素的反应气体的等离子体，来在基板上形成期望的薄 膜。在PE-ALD法中，通过重复这样的工序，来在基板上生成包含在前躯体气体的原子或者 分子的被处理了的膜。
[0003] 作为实施上述PE-ALD法的装置，已知有单晶片式成膜装置和半连续式成膜装置。 在单晶片式成膜装置中，在单一处理室中重复PE-ALD法的上述的工序。即在单晶片式成膜 装置中，向单一处理室内供给前躯体气体，接下来，向处理室内供给净化气体，然后，向处理 室内供给反应气体，从而生成反应气体的等离子体。另外，在单晶片式成膜装置中，在生成 反应气体的等离子体之后，在供给后续的前躯体气体之前，向处理室内供给净化气体。如上 所述那样，在单晶片式成膜装置中，需要在时间上依次进行前躯体气体的供给、净化气体的 供给、反应气体的等离子体的生成、以及净化气体的供给，因此产量比较低。
[0004] 另一方面，在半连续式成膜装置中，在处理室内分别设置有供给前躯体气体的区 域和生成反应气体的等离子体的区域，基板以依次通过这些区域的方式进行移动。在半连 续式成膜装置能够在不同的区域同时进行前躯体气体的供给和反应气体的等离子体的生 成，因此与单晶片式成膜装置相比，具有产量高这样的优点。
[0005] 作为这样的半连续式成膜装置，已知有在下述的专利文献1以及专利文献2中记 载的装置。在专利文献1中记载的成膜装置具备基座单元以及气体喷射单元。基座单元是 支撑基板的部件，其构成为以旋转轴线为中心旋转。气体喷射单元与基座单元对置配置，该 气体喷射单元包括：供给前躯体气体的第1区域、供给净化气体的净化区域、供给反应气体 的自由基的第2区域、以及供给净化气体的其他净化区域。第1区域、净化区域、第2区域、 以及其他净化区域在周向排列，在各区域之间设置有径向延伸的排气线。这些排气线与净 化区域有助于第1区域与第2区域的分离。在专利文献1中所记载的成膜装置中，第1区 域、第2区域、以及两个净化区域分别相对于旋转轴线而言周向延伸的角度范围大致相同。
[0006] 另外，在专利文献2中记载的成膜装置具备旋转托盘、淋浴头、以及等离子体源。 旋转托盘是支撑基板的部件，其能够以旋转轴线为中心进行旋转。淋浴头以及等离子体源 对置配置于旋转托盘，并且在周向排列。淋浴头具有大致扇形的平面形状，其供给前躯体气 体。等离子体源也具有大致扇形的平面形状，其供给反应气体，并且梳子形状的电极接受高 频电力来生成反应气体的等离子体。在淋浴头的周围以及等离子体源的周围设置有排气 孔，在淋浴头与等离子体源之间设置有供给净化气体的淋浴板。在专利文献2中所记载的 成膜装置中，淋浴头以及等离子体源相对于旋转轴线而言周向延伸的角度范围大致相同， 淋浴板相对于旋转轴线而言周向延伸的角度范围比淋浴头以及等离子体源的上述角度范 围大很多。
[0007] 专利文献1 :日本专利特开2010-157736号公报
[0008] 专利文献2 :日本专利特开2011-222960号公报
[0009] 如上所述，在专利文献1以及专利文献2中所记载的以往的成膜装置中，被供给前 躯体气体的区域向周向延伸的角度范围与生成反应气体的等离子体的区域向周向延伸的 角度范围大致相等。另外，在这些以往的成膜装置中，被供给净化气体的区域向周向延伸的 角度范围成为被供给前躯体气体的区域向周向延伸的角度范围以及生成反应气体的自由 基的区域向周向延伸的角度范围以上的角度范围。因这样的结构，为了使以往的成膜装置 中期望的膜质的膜沉积，需要将旋转托盘以及基座单元这样的载置台旋转一周的时间设得 较大。
[0010] 因此，在本【技术领域】中，要求能够以更高的产量进行成膜的成膜装置。


【发明内容】

[0011] 本发明的一侧面所涉及的成膜装置具有载置台、处理容器、第1气体供给部、排气 部、第2气体供给部以及等离子体生成部。载置台具有基板载置区域。载置台被设置成能 够以轴线为中心旋转，以便基板载置区域在周向移动。处理容器划界收容上述载置台的处 理室。处理室包括通过载置台的旋转而相对于轴线在周向移动的基板载置区域依次通过的 第1区域以及第2区域。第1气体供给部从被设置成与载置台对置的喷射部向第1区域供 给前躯体气体。排气部从形成为沿着包围喷射部的周围的闭路延伸的排气口进行排气。第 2气体供给部从形成为沿着包围排气口的周围的闭路延伸的喷射口供给净化气体。等离子 体生成部在第2区域生成反应气体的等离子体。在该成膜装置中，第2区域相对于上述轴 线向周向延伸的角度范围大于第1区域相对于上述轴线向周向延伸的角度范围。
[0012] 这里，对本成膜装置能够实现成膜的高产量的原理进行说明。相比基板暴露于前 躯体气体的时间，沉积在基板上的膜的膜质更大幅地依赖于基板暴露于反应气体的等离子 体的时间。即即使将基板暴露于前躯体气体的时间设为一定时间以上，对于膜质也没有太 大的影响，然而若增加基板暴露于等离子体的时间，则能够得到膜质更加优良的膜。另外， 例如能够通过沉积在基板上的膜的针对氟酸溶液的蚀刻速度来评价膜质。该蚀刻速度越 慢，能够评价为膜质越良好。在本成膜装置中，生成反应气体的等离子体的第2区域向周向 延伸的角度范围大于被供给前躯体气体的第1区域向周向延伸的角度范围，能够将在使载 置台旋转一周的时间内基板暴露于反应气体的等离子体的时间设定为比基板暴露于前躯 体气体的时间长。其结果，根据该成膜装置，能够提高成膜的产量。
[0013] 另外，本成膜装置具有宽度较窄的排气口包围前躯体气体的喷射部的外周并且宽 度较窄的净化气体的喷射口包围排气口的外周的结构。在一实施方式中，基板载置区域具 有与基板的尺寸对应的尺寸，在前躯体气体的喷射部与等离子体生成部之间延伸的净化气 体的喷射口以及排气口的宽度还能够小于基板载置区域的直径。上述结构即排气口以及净 化气体的喷射口沿前躯体气体的喷射部的周围的闭路延伸的结构，能够有助于抑制等离子 体从第2区域向第1区域进入以及前躯体气体从第1区域向第2区域进入并且保证第2区 域的角度范围。
[0014] 一实施方式中，前躯体气体的喷射部提供多个喷射口，多个喷射口还能够跨越随 着接近上述轴线而相互接近的两个边缘部之间分布。在该实施方式中，喷射部能够构成为， 随着与轴线的距离变大，设置更多的前躯体气体的喷射口。伴随着载置台的旋转的基板内 各位置的速度根据自轴线的距离而不同。即越是远离轴线的基板内的位置，其速度越大。根 据该实施方式，喷射部构成为，越是远离轴线的基板内的位置，与越多的喷射口对置，因此 能够降低基板的各位置暴露于前躯体气体的时间的偏差。
[0015] 在一实施方式中，等离子体生成部能够具有第3气体供给部以及一个以上的天 线。第3气体供给部向第2区域供给反应气体，一个以上的天线能够向第2区域供给微波。 一个以上的天线中的天线能够分别包括电介质板以及一个以上的导波管。电介质板被设置 成隔着第2区域与载置台对置，一个以上的导波管设置在电介质板上，在该一个以上的导 波管还能够形成有使微波朝向电介质板通过的槽。电介质板具有面向第2区域的电介质 窗，该电介质窗包括两个边缘部，上述两个边缘部还能够构成为向与上述轴线交叉的方向 延伸并且随着接近该轴线而相互接近。在该实施方式中，等离子体生成部构成为，随着自轴 线的距离变大，生成等离子体的区域的周向的长度变大。因此，能够降低基板的各位置暴露 于反应气体的等离子体中的时间的偏差。
[0016] 在一实施方式中，等离子体生成部还能够具有在上述周向排列的多个天线作为上 述一个以上的天线。在其他实施方式中，等离子体生成部具有单一天线作为上述一个以上 的天线，该单一天线还能够具备设置在单一电介质板上且在周向排列的多个导波管作为上 述一个以上的导波管。根据这些实施方式，能够提高向第2区域供给的微波的强度。
[0017] 在一实施方式中，从排气口以及第2气体供给部的喷射口到载置台之间设置有间 隙，排气口与第2气体供给部的喷射口之间的距离还可以为该间隙的长度的10倍以上。根 据该实施方式，能够更可靠地防止等离子体从第2区域向第1区域进入以及前躯体气体从 第1区域向第2区域进入。另外，排气部的排气量以及第2气体供给部的净化气体的供给 量允许范围能够变大。
[0018] 如以上的说明，根据本发明的一方面以及实施方式，提供一种能够以更高的产量 进行成膜的成膜装置。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 图1是简要地表示一实施方式所涉及的成膜装置的截面图。
[0020] 图2是简要地表示一实施方式所涉及的成膜装置的俯视图。
[0021] 图3是表示从图2所示的成膜装置除去处理容器的上部的状态的俯视图。
[0022] 图4是图1所示的成膜装置的放大截面图，是设置有第1气体供给部的喷射部、排 气部的排气口、以及第2气体供给部的喷射口的部分的放大截面图。
[0023] 图5是表示图1所示的成膜装置的第1气体供给部的喷射部、排气部的排气口、以 及第2气体供给部的喷射口的俯视图。
[0024] 图6是划界第1气体供给部的喷射部、排气部的排气口、以及第2气体供给部的喷 射口的一实施方式所涉及的单元的分解立体图。
[0025] 图7是从上方观察图6所示的单元的俯视图。
[0026] 图8是表示图4所示的第2气体供给部的喷射口以及排气部的排气口与载置台的 放大截面图。
[0027] 图9是图1所示的成膜装置的放大截面图，是设置有等离子体生成部的部分的放 大截面图。
[0028] 图10是从上方观察一实施方式所涉及的成膜装置的一个天线的俯视图。
[0029] 图11是沿图10的XI-XI线的截面图。
[0030] 图12是表示以将排气装置34的排气量以及第2气体供给部20的净化气体的流 量作为参数来变更的方式测量的从第1区域R1向第1区域R1的外部的气体泄漏量（图中 (a))以及从第1区域R1的外部向第1区域R1的气体进入量（图中（b))的表。
[0031] 图13是表示以将排气装置34的排气量以及第2气体供给部20的净化气体的流 量作为参数来变更的方式测量的从第1区域R1向第1区域R1的外部的气体泄漏量（图中 (a))以及从第1区域R1的外部向第1区域R1的气体进入量（图中（b))的表。
[0032] 图14是表示以将排气装置34的排气量以及第2气体供给部20的净化气体的流 量作为参数来变更的方式测量的从第1区域R1向第1区域R1的外部的气体泄漏量（图中 (a))以及从第1区域R1的外部向第1区域R1的气体进入量（图中（b))的表。
[0033] 图15是表示以将排气装置34的排气量以及第2气体供给部20的净化气体的流 量作为参数来变更的方式测量的从第1区域R1向第1区域R1的外部的气体泄漏量（图中 (a))以及从第1区域R1的外部向第1区域R1的气体进入量（图中（b))的表。
[0034] 图16是简要地表示其他实施方式所涉及的成膜装置的俯视图。
[0035] 图17是简要地表示另一其他实施方式所涉及的成膜装置的俯视图。
[0036] 图18是沿图17所示的XVIII-XVIII线的截面图。

【具体实施方式】
[0037] 以下，参照附图详细地说明各种实施方式。其中，在各附图中，对于同一或者类似 的部分赋予相同的附图标记。
[0038] 图1是表示一实施方式所涉及的成膜装置的截面图。图2是简要地表示一实施方 式所涉及的成膜装置的俯视图。图1表示沿图2的I-Ι线的断面。图3是表示从图2所示 的成膜装置除去处理容器的上部的状态的俯视图。图1、图2以及图3所示的成膜装置10 具备：处理容器12、载置台14、第1气体供给部16、排气部18、第2气体供给部20以及等离 子体生成部22。
[0039] 处理容器12是在轴线X方向延伸的大致圆筒状的容器。在处理容器12内部划界 有处理室C。处理容器12例如能够由对内表面实施了耐等离子体处理（例如，耐酸铝处理 或者Y 2〇3的热喷涂处理）的铝这样的金属构成。在一实施方式中，如图1所示，处理容器12 包括下部12a以及上部12b。下部12a具有上方开口的筒形状，并包括将处理室C划界的 侧壁以及底壁。上部12b是从上方将处理室C划界的盖体。上部12b安装在下部12a的顶 部，以便闭合下部12a的上部开口。在下部12a与上部12b之间还可以设置用于密封处理 室C的弹性密闭部件。
[0040] 在有处理容器12划界的处理室C内设置有载置台14。载置台14具有大致的圆 板形状。载置台14构成为能够以轴线X为中心旋转。在一实施方式中，载置台14被驱动 机构24以轴线X为中心旋转驱动。驱动机构24具有电机这样的驱动装置24a以及旋转轴 24b，且安装在处理容器12的下部12a。旋转轴24b将轴线X作为其中心轴线，并延伸至处 理室C内，通过来自驱动装置24a的驱动力来以轴线X为中心旋转。载置台14的中心部分 支撑在该旋转轴24b。由此，载置台14以轴线X为中心旋转。其中，在处理容器12的下部 12a与驱动机构24之间还可以设置0型环这样的弹性密闭部件，以便密闭处理室C。
[0041] 如图1以及图3所示，在载置台14的上表面设置有一个以上的基板载置区域14a。 在一实施方式中，多个基板载置区域14a相对于轴线X在周向排列。基板载置区域14a构成 为具有与载置在该区域的基板W的直径大致相同或者比基板W的直径稍大的直径的凹部。 在处理室C内，在载置台14的下方设置有用于加热在基板载置区域14a载置的基板W的加 热器26。基板W经由设置于处理容器12的闸阀G，并通过机器臂这样的传送装置被传送到 处理室C，并被载置在基板载置区域14a。另外，通过成膜装置10进行处理后的基板W通过 传送装置经由闸阀G而从处理室C被取出。该处理室C包括相对于轴线X在周向排列的第 1区域R1以及第2区域R2。因此，载置在基板载置区域14a的基板W伴随着载置台14的 旋转，依次通过第1区域R1以及第2区域R2。
[0042] 以下，除了图2以及图3之外，还参照图4以及图5。图4是图1所示的成膜装置 的放大截面图，是设置有第1气体供给部的喷射部、排气部的排气口、以及第2气体供给部 的喷射口的部分的放大截面图。图5是表示图1所示的成膜装置的第1气体供给部的喷射 部、排气部的排气口、以及第2气体供给部的喷射口的俯视图，是从下方，即从载置台侧观 察第1气体供给部的喷射部、排气部的排气口、以及第2气体供给部的喷射口的俯视图。如 图2?图4所示，在第1区域R1的上方以与载置台14的上表面对置的方式设置有第1气 体供给部16的喷射部16a。换言之，包括在处理室C的区域中的与喷射部16a对置的区域 成为第1区域R1。
[0043] 如图4以及如图5所示，在喷射部16a形成有多个喷射口 16h。第1气体供给部 16从这些多个喷射口 16h向第1区域R1供给前躯体气体。前躯体气体被供给至第1区域 R1，从而前躯体气体化学吸附在通过第1区域R1的基板W的表面。作为该前躯体气体，例 如列举DCS (二氯硅烷）、甲硅烷、乙硅烷、有机含硅物质、金属含有物等。
[0044] 在一实施方式中，如图5所示，划定喷射部16a的边缘部包括从周向划定该喷射部 16a的两个边缘部16e。这些两个边缘部16e以随着接近轴线X而相互接近的方式延伸。两 个边缘部16e例如能够相对于轴线X在辐射方向延伸。即喷射部16a还可以具有大致扇型 的平面形状。多个喷射口 16h在这些两个边缘部16e之间跨越设置。这里，伴随着载置台 14的旋转的基板W内的各位置的速度是根据自轴线X的距离而不同的。即越是远离轴线X 的位置，其速度越快。在该实施方式中，喷射部16a构成为，越是远离轴线X的基板W内的 位置，与越多的喷射口 16h对置。因此，能够降低基板W的各位置暴露在前躯体气体的时间 的偏差。
[0045] 如图4以及图5所示，在喷射部16a的周围设置有排气口 18a，排气部18进行从 该排气口 18a向第1区域R1的排气。排气部18的排气口 18a与载置台14的上表面对置， 如图5所示，排气部18的排气口 18a沿着包围喷射部16a的外周的闭路延伸。如上所述那 样，在成膜装置10中，宽度窄的排气口 18a包围喷射部16a的周围。
[0046] 另外，如图4以及图5所示，在排气口 18a的周围设置有第2气体供给部20的喷 射口 20a，第2气体供给部20从该喷射口 20a喷射净化气体。第2气体供给部20的喷射口 20a与载置台14的上表面对置，并且沿包围排气口 18a的外周的闭路延伸。作为通过第2 气体供给部20供给的净化气体，例如，能够使用N2气体、Ar气体等这样的惰性气体。若这 样的净化气体喷在基板W，则从基板去除过度地化学吸附在该基板W的前躯体气体。
[0047] 在成膜装置10中，通过来自排气口 18a的排气以及来自喷射口 20a的净化气体的 喷射，来抑制供给至第1区域R1的前躯体气体向第1区域R1外泄露，并且抑制在第2区域 R2中如后述那样供给的反应气体或者其自由基等进入第1区域R1。即排气部18以及第2 气体供给部20将第1区域R1与第2区域R2分离。另外，由于喷射口 20a以及排气口 18a 具有沿着包围喷射部16a的外周的闭路延伸的带状的平面形状，所以喷射口 20a以及排气 口 18a各自的宽度变窄。因此，能够保证第2区域R2对于轴线X向周向延伸的角度范围且 实现第1区域R1与第2区域R2的分离。在一实施方式中，在第1区域R1与第2区域R2 之间延伸的排气口 18a的宽度W2以及喷射口 20a的宽度W3(参照图5)小于基板载置区域 14a的直径W1 (图3参照）。
[0048] 在一实施方式中，成膜装置10能够具备将上述喷射部16a、排气口 18a、以及喷射 口 20a划界的单元U。以下，还参照图6以及图7。图6是划界第1气体供给部的喷射部、排 气部的排气口、以及第2气体供给部的喷射口的一实施方式所涉及的单元的分解立体图。 图7是从上方观察图6所示的单元的俯视图。其中，图7示出了单元U的上表面，图5示出 了单元U的下表面。如图4?图7所示，单元U由第1部件Ml、第2部件M2、第3部件M3、 以及第4部件M4构成，并具有第1?第4部件Ml?M4从上到下依次层叠的结构。单元U 以与处理容器12的上部12b的下表面抵接的方式安装于处理容器12,在处理容器12的上 部12b的下表面与第1部件Ml之间设置有弹性密闭部件30。该弹性密闭部件30沿第1部 件Ml的上表面的外缘延伸。
[0049] 第1?第4部件Ml?M4具有大致扇型的平面形状。第1部件Ml在其下部侧划 界收纳第2?第4部件M2?M4的凹部。另外，第2部件M2在其下部侧划界收纳第3?第 4部件M3?M4的凹部。第3部件M3与第4部件M4具有大致相同的平面尺寸。
[0050] 在单元U形成有贯通第1?第3部件Ml?M3的气体供给路16p。气体供给路16p 在其上端与设置于处理容器12的上部12b的气体供给路12p连接。该气体供给路12p经 由阀16v以及质量流控制器这样的流量控制器16c而连接有前躯体气体的气源16g。另外， 气体供给路16p的下端与在第3部件M3与第4部件M4之间形成的空间16d连接。该空间 16d连接有在第4部件M4设置的喷射部16a的喷射口 16h。
[0051] 在处理容器12的上部12b与第1部件Ml之间，以包围气体供给路12p与气体供 给路16p的连接部分的方式设置有0型环这样的弹性密闭部件32a。通过该弹性密闭部件 32a，能够防止供给至气体供给路16p以及气体供给路12p的前躯体气体从处理容器12的 上部12b与第1部件Ml的边界泄露。另外，在第1部件Ml与第2部件M2之间、以及第2部 件M2与第3部件M3之间，以包围气体供给路16p的方式，分别设置有0型环这样的弹性密 闭部件32b、32c。通过弹性密闭部件32b以及32c，能够防止供给至气体供给路16p的前躯 体气体从第1部件Ml与第2部件M2的边界以及第2部件M2与第3部件M3的边界泄露。 另外，在第3部件M3与第4部件M4之间，以包围空间16d的方式设置有弹性密闭部件32d。 通过弹性密闭部件32d，能够防止供给至空间16d的前躯体气体从第3部件M3与第4部件 M4的边界泄露。
[0052] 另外，在单元U形成有贯通第1?第2部件Ml?M2的排气路18q。排气路18q在 其上端与设置在处理容器12的上部12b的排气路12q连接。该排气路12q与真空泵这样 的排气装置34连接。另外，排气路18q在其下端与在第2部件M2的下表面与第3部件M3 的上表面之间设置的空间18d连接。另外，如上所述，第2部件M2划界收容第3部件M3以 及第4部件M4的凹部，在划界该凹部的第2部件M2的内侧面与第3部件M3以及第4部件 M4的侧端面之间设置有间隙18g。空间18d与间隙18g连接。该间隙18g的下端作为上述 的排气口 18a而发挥功能。
[0053] 在处理容器12的上部12b与第1部件Ml之间，以包围排气路18q与排气路12q 的连接部分的方式设置有〇型环这样的弹性密闭部件36a。通过该弹性密闭部件36a，能够 防止通过排气路18q以及排气路12q的排出气体从处理容器12的上部12b与第1部件Ml 的边界泄露。另外，在第1部件Ml与第2部件M2之间，以包围排气路18q的方式设置有0 型环这样的弹性密闭部件36b。通过该弹性密闭部件36b，能够防止通过排气路18q的气体 从第1部件Ml与第2部件M2的边界泄露。
[0054] 而且，在单元U形成有贯通第1部件Ml的气体供给路20r。气体供给路20r在其 上端与设置于处理容器12的上部12b的气体供给路12r连接。气体供给路12r经由阀20v 以及质量流控制器这样的流量控制器20c而连接有净化气体的气源20g。另外，气体供给路 20r的下端与在第1部件Ml的下表面与第2部件M2的上表面之间设置的空间20d连接。 另外，如上所述，第1部件Ml划界收容第2?第4部件M2?M4的凹部，在划界该凹部的第 1部件Ml的内侧面与第2部件M2的侧面之间设置有间隙20p。该间隙20p与空间20d连 接。另外，该间隙20p的下端作为第2气体供给部20的喷射口 20a而发挥功能。在处理容 器12的上部12b与第1部件Ml之间，以包围气体供给路12r与气体供给路20r的连接部 分的方式设置有〇型环这样的弹性密闭部件38。通过该弹性密闭部件38,能够防止通过气 体供给路20i以及气体供给路12ι的净化气体从上部12b与第1部件Ml的边界泄露。
[0055] 这里，如图8所示，在单元U的下表面与载置台14的上表面之间设置有间隙GH，以 便不阻碍载置台14的旋转。即在载置台14的上表面与喷射口 20a之间、以及载置台14的 上表面与排气口 18a之间存在在轴线X方向具有长度（高度）WA的间隙GH。另外，在排气 口 18a与喷射口 20a之间的间隔（间距）具有距离WB的长度。优选将该距离WB设定为间 隙GH的长度WA的10倍以上。关于该理由，将会后述。
[0056] 以下，再次参照图1?图3,进一步还参照图9。图9是图1所示的成膜装置的放 大截面图，是设置有等离子体生成部的部分的放大截面图。如图1?图3以及图9所示，成 膜装置10具备等离子体生成部22。等离子体生成部22向第2区域R2供给反应气体，并向 该第2区域R2供给微波，由此在第2区域R2生成反应气体的等离子体。在一实施方式中， 在第2区域R2能够使化学吸附于基板W的前躯体气体氮化。在使沉积在基板W的膜氮化 的情况下，作为反应气体，例如能够使用N 2气体、NH3气体、氧、臭氧、氢、NO、N02等。
[0057] 等离子体生成部22能够具有用于向第2区域R2供给微波的一个以上的天线22a。 一个以上的天线22a的每一个能够包括电介质板40以及一个以上的导波管42。在图1? 图3所示的实施方式中，四个天线22a相对于轴线X在周向排列。各天线22a具有设置在 第2区域R2的上方的电介质板40以及设置在该电介质板40上的导波管42。
[0058] 这里，进一步参照图10以及图11。图10是从上方观察一实施方式所涉及的成膜 装置的一个天线的俯视图。图11是沿图10的XI-XI线的截面图。如图9?图11所示，电 介质板40是由石英这样的电介质材料构成的大致板状的部件。电介质板40以面向第2区 域R2的方式设置，并且被处理容器12的上部12b支撑。
[0059] 具体而言，在处理容器12的上部12b形成有开口 AP，以便电介质板40相对于第2 区域R2露出。该开口 AP的上侧部分的平面尺寸（与轴线X交叉的面内的尺寸）大于该开 口 AP的下侧部分的平面尺寸（与轴线X交叉的面内的尺寸）。因此，在划界开口 AP的上部 12b设置有面向上方的段差面12s。另一方面，电介质板40的边缘部作为被支撑部40s而 发挥功能，并与段差面12s抵接。该被支撑部40s与段差面12s抵接，由此电介质板40被 上部12b支撑。另外，在段差面12s与电介质板40之间设置有弹性密闭部件。
[0060] 如上所述那样，被上部12b支撑的电介质板40隔着第2区域R2与载置台14对置。 在该电介质板40的下表面中的从上部12b的开口 AP露出的部分，即面向第2区域R2的部 分作为电介质窗40w而发挥功能。在上述电介质窗40w的边缘部包括随着接近轴线X而相 互接近的两个边缘部40e。根据电介质窗40w的该形状，即随着远离轴线X而周向的长度变 大的形状，能够降低基板W的各位置暴露在反应气体的等离子体的时间的偏差。另外，包括 电介质窗40w以及被支撑部40s的电介质板40的平面形状可以是大致扇形，另外，为了其 加工容易，也可以是多角形状。
[0061] 在该电介质板40上设置有导波管42。导波管42是矩形导波管，其设置在电介质 板40上，以便微波传播的内部空间42i在电介质窗40w的上方相对于轴线X在大致的辐射 方向延伸。在一实施方式中，导波管42能够包括：槽板42a、上部部件42b、以及端部部件 42c〇
[0062] 槽板42a是金属制板状部件，并从下方划界导波管42的内部空间42i。槽板42a 与电介质板40的上表面接触，并覆盖电介质板40的上表面。槽板42a在划界内部空间42i 的部分中，具有多个槽孔42s。
[0063] 在该槽板42a上，以覆盖该槽板42a的方式设置有金属制上部部件42b。上部部件 42b从上方划界导波管42的内部空间42i。上部部件42b能够以将槽板42a以及电介质板 40夹持在该上部部件42b与处理容器12的上部12b之间的方式，相对于该上部12b被螺纹 固定。
[0064] 端部部件42c是金属制部件，其设置在导波管42的长度方向的一端。即端部部件 42c以闭合内部空间42i的一端的方式安装在槽板42a以及上部部件42b的一端部。在上 述导波管42的另一端连接有微波产生器48。微波产生器48例如产生约2. 45GHz的微波， 并将该微波供给至导波管42。由微波产生器48产生并在导波管42传播的微波通过槽板 42a的槽孔42s被供给至电介质板40,并经由电介质窗40w被供给至第2区域R2。在一实 施方式中，微波产生器48还可以是针对多个导波管42共用的部件。另外，在其他实施方式 中，多个微波产生器48还可以分别与多个导波管42连接。如上所述那样，通过使用与多个 天线22a连接的一个以上的微波产生器48,调节由该微波产生器48产生的微波的强度，能 够提高赋予给第2区域R2的微波的强度。
[0065] 另外，等离子体生成部22包括第3气体供给部22b。第3气体供给部22b向第2 区域R2供给反应气体。在如上所述那样使含有化学吸附在基板W的Si的前躯体气体氮化 的情况下，该反应气体例如可以是N2气体或者NH3气体。在一实施方式中，第3气体供给部 22b能够包括气体供给路50a和喷射口 50b。气体供给路50a例如以向开口 AP的周围延伸 的方式形成在处理容器12的上部12b。另外，在处理容器12的上部12b形成有喷射口 50b， 喷射口 50b用于将供给至气体供给路50a的反应气体朝向电介质窗40w的下方喷射。在一 实施方式中，多个喷射口 50b还可以设置在开口 AP的周围。另外，气体供给路50a经由阀 50v以及质量流控制器这样的流量控制器50c连接有反应气体的气源50g。
[0066] 根据如上所述那样构成的等离子体生成部22,通过第3气体供给部22b向第2区 域R2供给反应气体，另外，通过天线22a向第2区域R2供给微波。由此，在第2区域R2生 成反应气体的等离子体。换言之，第2区域R2是生成反应气体的等离子体的区域。如图3 所示，该第2区域R2相对于轴线X向周向延伸的角度范围大于第1区域R1向周向延伸的 角度范围。通过在该第2区域R2中生成的反应气体的等离子体，来对化学吸附在基板W上 的前躯体气体进行处理。例如，含有化学吸附在基板W上的Si的前躯体气体通过N 2气体 的等离子体处理而被氮化。另外，如图3所示，在处理容器12的下部12a，在载置台14的外 缘的下方形成有排气口 22h。在该排气口 22h连接有图9所示的排气装置52。
[0067] 再次参照图1，成膜装置10还可以具备用于控制该成膜装置10的各元件的控制 部60。控制部60还可以是具备CPU(中心处理装置）、存储器、输入装置等的计算机。CPU 通过存储于存储器的程序来进行动作，由此控制部60能够控制成膜装置10的各元件。在 一实施方式中，控制部60能够进行下述处理：为了控制载置台14的旋转速度，向驱动装置 24a发送控制信号；为了控制基板W的温度，向与加热器26连接的电源发送控制信号；控制 为了前躯体气体的流量，向阀16v以及流量控制器16c发送控制信号；为了控制与排气口 18a连接的排气装置34的排气量，向该排气装置34发送控制信号；为了控制净化气体的流 量，向阀20v以及流量控制器20c发送控制信号；为了控制微波的功率，向微波产生器48发 送控制信号；为了控制反应气体的流量，向阀50v以及流量控制器50c发送控制信号；向该 排气装置52发送控制信号，以便控制排气装置52的排气量。
[0068] 以下，对使用了上述成膜装置10的基板的处理方法进行说明。在以下的说明中， 假设通过该处理方法，在Si基板上生成氮化硅膜。
[0069] (基板传送工序）
[0070] 在通过成膜装置10处理基板W的情况下，首先，通过机器臂这样的传送装置，来将 Si基板W经由闸阀G传送至载置台14的基板载置区域14a上。然后，载置台14通过驱动 机构2而4旋转，从而载置基板W的基板载置区域14a以第2区域R2为基点旋转移动。
[0071] (氮化处理工序1)
[0072] 接下来，氮化基板W。具体而言，通过第3气体供给部22b向第2区域R2供给含氮 的反应气体，来自微波产生器48的微波经由天线22a被向第2区域R2供给。由此，在第2 区域R2生成反应气体的等离子体。通过该反应气体的等离子体，来氮化基板W的表面。 [0073](基于前躯体气体的处理工序）
[0074] 接下来，伴随着载置台14的旋转，基板W在第1区域R1内移动。在第1区域R1 中，通过第1气体供给部16供给DCS这样的前躯体气体。由此，包含在前躯体气体的Si化 学吸附或者物理吸附在基板W上。
[0075] (净化工序）
[0076] 接下来，伴随着载置台14的旋转，基板W通过第1区域R1与第2区域R2之间。此 时，基板W暴露于由第2气体供给部20供给的净化气体。由此，除去含有过度地化学吸附 于基板W的Si的前躯体气体。
[0077] (氮化处理工序2)
[0078] 接下来，伴随着载置台14的旋转，基板W在第2区域R2内移动。由第3气体供给 部22b向第2区域R2供给含氮的反应气体，经由天线22a供给来自微波产生器48的微波。 因此，在第2区域R2生成反应气体的等离子体。通过该反应气体的等离子体，化学吸附于 基板W的表面的前躯体气体被氮化。
[0079] 基板W通过载置台14的旋转而重复受到利用前躯体气体的处理工序、净化工序以 及氮化处理工序2。由此，在基板W上形成氮化硅膜。如上所述，在成膜装置10中，第1区 域R1的周向的角度范围小于第2区域R2的周向的角度范围。因此，在基板W绕轴线X的 周围旋转一周的期间，能够延长利用反应气体的等离子体来处理该基板W的时间。其结果， 能够提高对于基板W的成膜的产量。
[0080] 以下，对参照图8来说明过的载置台14的上表面与喷射口 20a之间以及载置台14 的上表面与排气口 18a之间的间隙GH的长度（高度）WA和排气口 18a与喷射口 20a的间 隔（间距）、即距离WB的关系进行说明。图12?图15是表示在成膜装置10中以将排气部 18的排气量（即排气装置34的排气量）以及第2净化气体的流量作为参数来变更的方式 测量的、从第1区域R1向该第1区域R1的外部的气体泄漏量的表（图中（a))以及表示从 第1区域R1的外部向第1区域R1的气体进入量（图中（b))的表。
[0081] 在得到了图12?图15所示的表时的间隙GH的长度（高度）WA和排气口 18a与 喷射口 20a的间隔（间距）如下所述。
[0082] <图 12 >
[0083] ?间隙GH的长度WA : 2_
[0084] ?排气口 18a与喷射口 20a的距离WA :35mm
[0085] <图 13 >
[0086] ?间隙GH的长度WA : 3_
[0087] ?排气口 18a与喷射口 20a的距离WA :35mm
[0088] <图 14 >
[0089] ?间隙GH的长度WA : 2_
[0090] ?排气口 18a与喷射口 20a的距离WA :4mm
[0091] <图 15 >
[0092] ?间隙GH的长度WA : 2_
[0093] ?排气口 18a与喷射口 20a的距离WA :20mm
[0094] 另外，为了得到图12?图15所示的表，从喷射部16a向第1区域R1供给02气体 来作为前躯体气体的代替物，从排气口 18a进行排气，另外，从第2气体供给部20供给Ar 气体，从第3气体供给部22b供给了 N2气体。将02气体的流量设为50〇SCCm，将N2气体的 流量设为2000sccm。
[0095] 另外，为了得到图12?图15所示的表（a)，在处理室C内的从第1区域R1观察时 位于第2气体供给部20的喷射口 20a的外侧的位置配置四极质谱仪，并通过该四极质谱仪 计量气体组成中的〇2的量。另外，为了得到图12?图15所示的表（b)，在第1区域R1配置 四极质谱仪，并通过该四极质谱仪计量气体组成中的N2的量。在图12?图15所示的表内， 在表（a)中，"0"标记表示检测到的0 2量相对于供给的02量而言是0% (检测范围以下）， 即表示来自第1区域R1的气体没有发生泄露，在表（b)中，"0"标记表示检测到的N2量相 对于供给的N 2而言是0%，即反应气体没有进入到第1区域R1。另外，在表（a)中，"< 0.2" 标记表示〇2量小于〇. 2%，在表（b)中，"< 0. 2"标记表示N2量的比例小于0. 2%。另外， 在表（a)中，"< 0· 5"标记表不02量小于0· 5%，在表（b)中，"< 0· 5"标记表不N2量小于 0.5%。另外，在图12?图15所示的表中，以粗线框包围的范围表示来自第1区域R1的气 体的泄露以及向第1区域R1的反应气体的进入均未被检测到的范围。即在图12?图15 所示的表中，通过使用与以粗线包围的范围对应的排气部18的排气量以及第2气体供给部 20的气体流量，能够防止从第1区域R1向外部的前躯体气体的泄露以及向第1区域R1的 反应气体的进入。
[0096] 参照图12以及图13所示的表能够确认，在间隙GH的长度WA为2mm和3mm的情 况下，能够防止来自第1区域R1的气体的泄露以及向第1区域R1的反应气体的进入的排 气装置34的排气量以及第2气体供给部20的气体流量的范围不同。即若间隙GH的长度 WA变大，则能够防止从第1区域R1向外部的前躯体气体的泄露、以及向第1区域R1的反应 气体的进入的排气部18的排气量以及第2气体供给部20的气体流量的范围变小。
[0097] 另外，参照图12、图14以及图15所示的表能够确认，排气口 18a与喷射口 20a的 距离WA越大，能够防止第1区域R1向外部的气体的泄露以及向第1区域R1的反应气体的 进入均防止的排气部18的排气量以及第2气体供给部20的气体流量的范围越大。
[0098] 因此能够确认下述内容：为了保证能够防止从第1区域R1向外部的气体的泄露以 及向第1区域R1的反应气体的进入的排气部18的排气量以及第2气体供给部20的气体 流量的允许范围，需要使排气口 18a与喷射口 20a的距离WA以与间隙GH的长度成比例的 方式增加。
[0099] 另外，若比较图12、图14以及图15所示的表，则能够确认下述内容：在间隙GH的 长度WA为2mm的情况下，如果排气口 18a与喷射口 20a的距离WA在20mm以上，则能够保 证排气装置34的排气量以及第2气体供给部20的气体流量的允许范围有充分的富余量。 根据以上的内容能够确认，优选地，排气口 18a与喷射口 20a的距离WA在间隙GH的长度WA 的10倍以上。
[0100] 接下来，参照图16。图16是简要地表示其他实施方式所涉及的成膜装置的俯视 图。图16所示的成膜装置10B与成膜装置10的不同点在于，具有单一天线22aB。该天线 22aB具有单一电介质板40B和构成多个导波管42的导波管单元42B。电介质板40B具有 将成膜装置10的多个电介质板40 -体化的结构。电介质板40B具有随着接近轴线X而相 互接近的两个边缘部40e，其在这些边缘部40e之间延伸。另外，电介质板40B向周向延伸 的角度范围比成膜装置10的一个电介质板40向周向延伸的角度范围长，与第2区域R2的 周向的角度范围大致相等。该电介质板40B还可以例如对于轴线X在周向的180度以上的 角度范围中延伸。
[0101] 导波管单元42B具有将成膜装置10的多个槽板42a以及多个上部部件42b -体 化的结构，并提供多个导波管42。如上所述那样，还可以使用在单一电介质板40B上设置了 多个导波管42的结构的天线。另外，在其他实施方式中，在单一电介质板42B上还可以设 置单一导波管42。
[0102] 接下来参照图17以及图18。图17是简要地表示另一其他实施方式所涉及的成 膜装置的俯视图。图18是沿图17所示的XVIII-XVIII线的截面图。图17以及图18所示 的成膜装置10C与成膜装置10的不同点在于，具备径向缝隙线天线这样的一个以上的天线 22aC。在图17以及图18所示的实施方式中，成膜装置10C具备3个天线22aC。
[0103] 天线22aC具有电介质板70、槽板72、电介质板74以及冷却罩76。电介质板70是 大致圆板上的电介质部件，其例如由氧化铝陶瓷构成。电介质板70的下表面以从形成于处 理容器12的上部12b的开口 AP向第2区域R2露出的方式，被该上部12b支撑。电介质板 70的下表面中相对于第2区域R2露出的部分作为电介质窗70w而发挥功能。电介质窗70w 具有大致圆形状的平面形状。
[0104] 在电介质板70上设置有槽板72。槽板72为大致圆板上的金属制部件。在槽板72 形成有多个槽对。各槽对包括相互正交或者交叉的两个槽孔。这些槽对相对于槽板72的 中心轴线在径向以及周向排列。另外，在槽板72上设置有电介质板74。电介质板74是大 致圆板上的电介质部件，并且例如由氧化铝陶瓷构成。在电介质板74上设置有冷却罩76。 冷却罩76通过冷媒在形成于其内部的流路流过，从而冷却天线22aC。冷却罩76的表面是 金属制表面，电介质板74夹持在槽板72的上表面与冷却罩76的下表面之间。
[0105] 成膜装置10C还具备微波产生器48C、导波管80以及同轴导波管82。微波产生器 48C例如产生约2. 45GHz的微波。该微波经由导波管80向同轴导波管82传播。同轴导波 管82包括内侧导体82a以及外侧导体82b。内侧导体82a向轴线X方向延伸，该内侧导体 82a的下端与槽板72连接。另外，外侧导体82b具有大致筒形状，该外侧导体82b的下端与 冷却罩76的表面连接。
[0106] 根据成膜装置10C，由微波产生器48C产生并在导波管80以及同轴导波管82传 播的微波被从天线22aC的槽孔向电介质板70供给，并被从电介质窗70w向第2区域R2供 给。另外，从第3气体供给部22b向第2区域R2供给反应气体。因此，在成膜装置10C中， 也能够对化学吸附在基板W上的前躯体进行反应气体的等离子体处理。
[0107] 另外，并不局限于上述的实施方式，而是能够构成各种变形方式。在上述的实施方 式中，在第2区域R2进行的处理是氮化处理，但在第2区域R2中还能够进行氧化处理。在 该情况下，第3气体供给部22b能够向第2区域R2供给含氧气体。另外，能够结合第1区 域R1与第2区域R2的面积比、吸附效率、等离子体处理效率来进行调节。
[0108] 附图标记的说明：10…成膜装置；12···处理容器；14…载置台；14a…基板载置区 域；16…第1气体供给部（前躯体气体的气体供给部）；16a…喷射部；16h…喷射口；18…排 气部；18a…排气口；20…第2气体供给部（净化气体的气体供给部）；20a…喷射口；22··· 等离子体生成部；22a…天线；22b…第3气体供给部（反应气体的气体供给部）；40…电介 质板；40e…边缘部；40w…电介质窗；42…导波管；42s…槽孔；48…微波产生器；60…控制 部；C…处理室；R1···第1区域；R2…第2区域；X…轴线（旋转轴线）。
【权利要求】
1. 一种成膜装置，其中，包括： 载置台，其具有基板载置区域，并且被设置成能够以轴线为中心旋转，以便该基板载置 区域在周向移动； 处理容器，其划界收容所述载置台的处理室，该处理室包括通过所述载置台的旋转而 相对于所述轴线在周向移动的所述基板载置区域依次通过的第1区域以及第2区域； 第1气体供给部，其从被设置成与所述载置台对置的喷射部向所述第1区域供给前躯 体气体； 排气部，其从形成为沿着包围所述喷射部的周围的闭路延伸的排气口进行排气； 第2气体供给部，其从形成为沿着包围所述排气口的周围的闭路延伸的喷射口供给净 化气体；以及 等离子体生成部，其在所述第2区域生成反应气体的等离子体， 所述第2区域相对于所述轴线向周向延伸的角度范围大于所述第1区域相对于所述轴 线向周向延伸的角度范围。
2. 根据权利要求1所述的成膜装置，其中， 在所述喷射部与所述等离子体生成部之间延伸的所述喷射口以及所述排气口的宽度 小于所述基板载置区域的直径。
3. 根据权利要求1或2所述的成膜装置，其中， 所述喷射部提供多个喷射口， 所述多个喷射口跨越随着接近所述轴线而相互接近的两个边缘部之间分布。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的成膜装置，其中， 所述等离子体生成部具有：向所述第2区域供给反应气体的第3气体供给部、和向所述 第2区域供给微波的一个以上的天线， 所述一个以上的天线分别包括： 电介质板，其被设置成隔着所述第2区域与所述载置台对置；和 一个以上的导波管，其设置在所述电介质板上，并且形成有使微波朝向所述电介质板 通过的槽， 所述电介质板具有面向所述第2区域的电介质窗，该电介质窗包括两个边缘部，所述 两个边缘部构成为向与所述轴线交叉的方向延伸并且随着接近所述轴线而相互接近。
5. 根据权利要求4所述的成膜装置，其中， 所述等离子体生成部具有在所述周向排列的多个天线作为所述一个以上的天线。
6. 根据权利要求4所述的成膜装置，其中， 所述等离子体生成部具有单一天线作为所述一个以上的天线， 所述单一天线具备设置在单一所述电介质板上且在周向排列的多个导波管作为所述 一个以上的导波管。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的成膜装置，其中， 从所述排气口以及所述第2气体供给部的所述喷射口到所述载置台之间设置有间隙， 所述排气口与所述第2气体供给部的所述喷射口之间的距离为所述间隙的长度的10 倍以上。
【文档编号】H01L21/31GK104115261SQ201380009061
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月12日 优先权日:2012年2月14日
【发明者】岩崎征英, 米仓総史, 岩尾俊彦 申请人:东京毅力科创株式会社