[發(fā)明專利]成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910172118.1
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN101665921A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 本間學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會社
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;H01L21/00;H01L21/316
• 代理公司: 北京林達劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法，特 別是涉及一種交替地供給至少兩種原料氣體來形成薄膜的成膜 裝置、基板處理裝置、成膜方法。

背景技術(shù)

作為半導(dǎo)體制造工藝中的成膜方法，公知有如下工藝：在 真空氣氛下使第1反應(yīng)氣體吸附在作為基板的半導(dǎo)體晶圓(以 下稱為“晶圓”)等的表面上之后，將所供給的氣體切換為第2 反應(yīng)氣體，通過兩氣體的反應(yīng)來形成1層或多層的原子層、分 子層，通過進行多次該循環(huán)來層疊這些層，從而在基板上進行 成膜。該工藝?yán)绫环Q為ALD(Atomic?Layer?Deposition)、 MLD(Molecular?Layer?Deposition)等，能夠根據(jù)循環(huán)數(shù)來 高精度地控制膜厚，并且膜質(zhì)的面內(nèi)均勻性也良好，是能夠應(yīng) 對半導(dǎo)體器件的薄膜化的有效的方法。

作為這種成膜方法的較佳的例子，例如列舉出在柵極氧化 膜中使用的高電解質(zhì)膜的成膜。列舉一個例子，在形成氧化硅 膜(SiO₂膜)的情況下，作為第1反應(yīng)氣體(原料氣體)例如 使用雙叔丁基氨基硅烷(以下稱為“BTBAS”)氣體等，作為第 2反應(yīng)氣體(氧化氣體)使用臭氧氣體等。

作為實施這種成膜方法的裝置，使用在真空容器的上部中 央具有氣體簇射頭(shower?head)的單片式成膜裝置，研究 了如下方法：從基板的中央部上方側(cè)供給反應(yīng)氣體，從處理容 器的底部排出未反應(yīng)的反應(yīng)氣體以及反應(yīng)副產(chǎn)物。不過，上述 成膜方法由于通過吹掃氣體來進行氣體置換需要較長的時間， 另外循環(huán)數(shù)例如也達到數(shù)百次，因此存在處理時間較長的問題， 期望一種能夠以高生產(chǎn)率進行處理的成膜裝置、成膜方法。

從這種背景出發(fā)，已知如下那樣將多個基板沿旋轉(zhuǎn)方向配 置在真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺上來進行成膜處理的裝置。

在美國專利公報7,153,542號中公開了如下的成膜裝置 的例子：將分離扁平的圓筒狀的真空容器左右分離，以使沿半 圓的輪廓形成在左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域的排氣口向上排氣的方式 設(shè)置，并且在左側(cè)半圓的輪廓與右側(cè)半圓的輪廓之間、即真空 容器的直徑區(qū)域具有形成有分離氣體的噴出孔的分離區(qū)域。在 右側(cè)半圓區(qū)域和左側(cè)半圓區(qū)域形成有互不相同的原料氣體的供 給區(qū)域，通過真空容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，工件通過右側(cè)半圓區(qū) 域、分離區(qū)域以及左側(cè)半圓區(qū)域，并且從排氣口排出兩種原料 氣體。并且，被供給分離氣體的分離區(qū)域的頂部比原料氣體的 供給區(qū)域低。

在日本特開2001-254181號公報中公開了具有如下結(jié)構(gòu)的 成膜裝置的例子：在晶圓支承構(gòu)件(旋轉(zhuǎn)臺)上沿旋轉(zhuǎn)方向等 距離地配置4片晶圓，而以與晶圓支承構(gòu)件相面對的方式沿旋 轉(zhuǎn)方向等距離地配置第1反應(yīng)氣體噴出噴嘴和第2反應(yīng)氣體噴 出噴嘴，并且在這些噴嘴之間配置吹掃氣體噴嘴，使晶圓支承 構(gòu)件水平旋轉(zhuǎn)。記載了如下內(nèi)容：利用晶圓支承構(gòu)件支承各晶 圓，晶圓的表面位于晶圓支承構(gòu)件的上表面的上方，并比晶圓 支承構(gòu)件的上表面高出相當(dāng)于晶圓厚度的量。另外，各噴嘴被 配置成沿晶圓支承構(gòu)件的徑向延伸，晶圓與噴嘴之間的距離是 0.1mm以上。從晶圓支承構(gòu)件的外緣與處理容器的內(nèi)壁之間進 行真空排氣。根據(jù)這種裝置，吹掃氣體噴嘴的下方通過發(fā)揮所 謂的氣簾的作用來防止第1反應(yīng)氣體與第2反應(yīng)氣體的混合。

在日本專利3144664號公報中公開了如下結(jié)構(gòu)的例子：通 過分隔壁將真空容器內(nèi)沿周向分割為多個處理室，并且相對于 分隔壁的下端隔著狹縫地設(shè)置能夠旋轉(zhuǎn)的圓形載置臺，在該載 置臺上配置多個晶圓。

在日本特開平4-287912號公報中公開了如下成膜方法的 例子：將圓形的氣體供給板沿周向分割為8個，每錯開90度地 配置AsH₃氣體的供給口、H₂氣體的供給口、TMG氣體的供給 口以及H₂氣體的供給口，并且在這些氣體供給口之間設(shè)置排氣 口，與該氣體供給板相對地使支承晶圓的基座(susceptor)旋 轉(zhuǎn)。

另外，在美國專利公報6,634,314號中公開了具有如下 結(jié)構(gòu)的成膜裝置的例子：以4個垂直壁將旋轉(zhuǎn)臺的上方區(qū)域分 隔成十字，在這樣分隔得到的4個載置區(qū)域上載置晶圓，并且 沿旋轉(zhuǎn)方向交替地配置源氣體噴射器、反應(yīng)氣體噴射器、吹掃 氣體噴射器而構(gòu)成十字的噴射器單元，以使這些噴射器按順序 位于上述4個載置區(qū)域的方式水平旋轉(zhuǎn)噴射器單元，并且從旋 轉(zhuǎn)臺的周圍進行真空排氣。