[發明專利]將多種反應氣體依次向基板供給的成膜裝置

有效

• 申請號: 200910172125.1
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN101665926A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 加藤壽;本間學
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;H01L21/00;H01L21/316
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及一種成膜裝置，具體而言，涉及一種將多種反 應氣體依次向基板供給的成膜裝置。

背景技術

對于半導體制造工藝中的成膜方法，人們公知有如下工藝， 即，在真空條件下，使作為基板的半導體晶圓等(以下，稱為 “晶圓”)的表面上吸附第1反應氣體，然后，將供給的氣體切 換為第2反應氣體，通過兩種氣體的反應，形成一層或多層原 子層或分子層，通過多次進行這種循環，層疊這些層，來實現 向基板上的成膜。該工藝被稱為例如ALD(Atomic?Layer Deposition，原子層沉積)或MLD(Molecular?Layer Deposition，分子層沉積)，能通過循環的次數來高精度地控制 膜厚，并且膜質的面內均勻性較好，該工藝是能有效地應付半 導體設備薄膜化的手法。

作為一種該成膜方法的優選例，可以列舉出一種例如用于 柵氧化膜的高電介質膜的成膜。例如，形成氧化硅膜(SiO₂膜) 時，第1反應氣體(原料氣體)使用例如雙叔丁基氨基硅烷(以 下稱為“BTBAS”)氣體等，第2反應氣體(氧化氣體)使用臭 氧氣體等。

對于實施該成膜方法的裝置，可考慮在真空容器的上部中 央具有氣體簇射頭的單片式成膜裝置，從基板的中央部上方側 供給反應氣體，并將未反應的反應氣體和反應副生成物從處理 容器的底部排出。但是，上述成膜方法中，通過吹掃氣體進行 的氣體置換需要花費較長時間，此外，循環次數也需要例如數 百回，因此，存在處理時間長的問題，人們希望有一種能高效 處理的成膜裝置和成膜方法。

基于這一背景，現已知以下各種將多片基板沿真空容器內 的旋轉臺旋轉方向配置在該旋轉臺上以進行成膜處理的裝置。

專利文獻1中公開了一例成膜裝置，該成膜裝置具有分離 區域，該分離區域將扁平的圓筒狀的真空容器左右隔開，在左 側區域和右側區域沿著半圓輪廓形成的排氣口被設置得能朝上 排氣，并且，在左側半圓輪廓和右側半圓輪廓之間，也就是在 真空容器的直徑區域，形成有分離區域的分離氣體的噴出孔。 在右側半圓區域與和左側半圓區域形成彼此不同的原料氣體的 供給區域，通過真空容器內的旋轉臺的旋轉，使工件穿過右側 半圓區域、分離區域和左側半圓區域，并將兩原料氣體從排氣 口排出。此外，供給分離氣體的分離區域的頂板比原料氣體的 供給區域的頂板低。

專利文獻2中公開了一例具有使晶圓支承構件水平旋轉的 結構的成膜裝置，其一方面在晶圓支承構件(旋轉臺)上沿著 旋轉方向等間距地配置有4片晶圓，另一方面，以與晶圓支承 構件相對的方式，沿著晶圓支承構件的旋轉方向等間距地配置 有第1反應氣體噴嘴和第2反應氣體噴嘴，并在相鄰的兩個反應 氣體噴嘴之間配置吹掃氣體噴嘴。各晶圓受晶圓支承構件支承， 晶圓的表面位于晶圓支承構件上表面上方，且僅距該晶圓支承 構件上表面的距離為晶圓的厚度。此外，文中記載到，各噴嘴 被設置得沿晶圓支承部件支承構件的徑向延伸，晶圓和噴嘴的 距離為0.1mm以上。真空排氣在晶圓支承構件外緣和處理容器 內壁之間進行。根據該裝置，通過在吹掃氣體噴嘴下方起到所 謂氣簾的作用，來防止第1反應氣體和第2反應氣體混合。

專利文獻3公開了一例具有如下結構的成膜裝置：其利用 分隔壁將真空容器內部沿周向分隔為多個處理室，并且，設置 有與分隔壁下端隔有小間隙且可相對與分隔壁旋轉的圓形的載 置臺，在該載置臺上配置多個晶圓。

專利文獻4公開了一例成膜方法，其將圓形的氣體供給板 沿周向隔為8塊，在其上以彼此間隔90°的方式配置AsH₃氣供 給口、H₂氣供給口、TMG氣供給口及H₂氣供給口，并在這些 氣體供給口之間配置排氣口，而且，以與該氣體供給板相對的 方式配置支承晶圓的基座，并使該基座旋轉。

此外，專利文獻5公開的一例成膜裝置的結構為，以排列 成“十”字形的四塊垂直壁分隔旋轉臺的上方區域，然后在如 此分隔出來四個載置區域內載置晶圓，并沿旋轉臺的旋轉方向 交互配置源氣體噴射器、反應氣體噴射器和吹掃氣體噴射器而 構成“十”字形的噴射器單元；以使這些噴射器依次位于上述 四個載置區域的方式，使噴射器單元水平旋轉，并從旋轉臺周 圍進行真空排氣。