[發明專利]成膜裝置

有效

• 申請號: 200980113887.2
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102017096A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 辻德彥;諸井政幸;澤地淳;河東進
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31;C23C16/455
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉;舒艷君

技術領域

本發明涉及一種通過多次實行將第一反應氣體和第二反應氣體交替地供給、排氣的循環，而將反應生成物的層層疊多個形成薄膜的成膜裝置。

背景技術

作為半導體制造工藝中的成膜方法，公知有如下成膜工藝，即在真空環境氣氛下向作為基板的半導體晶片(以下稱為“晶片”)等的表面供給第一反應氣體并使該第一反應氣體吸附到該表面之后，將供給的氣體切換為第二反應氣體，通過兩氣體的反應在基板上形成一層或者多層原子層或分子層，通過多次進行該循環，將上述層層積，由此進行向基板上的成膜。該工藝例如被稱為ALD(Atomic?Layer?Deposition：原子層沉積)或MLD(Molecular?Layer?Deposition：分子層沉積)等，能夠根據循環數量高精度地控制膜厚，同時膜質的面內均勻性也良好，是能夠應對半導體器件的薄膜化的有效方法。

作為這樣的成膜工藝優選的例子，例如列舉有在柵極氧化膜所使用的高電介質膜的成膜。列舉一例，在將氧化硅膜(SiO₂膜)成膜時，作為第一反應氣體(原料氣體)例如使用雙叔丁基氨基硅烷(以下，稱為“BTBAS”)，作為第二反應氣體，使用例如氧氣等。

作為實施上述這樣的成膜工藝的裝置，利用在真空容器的上部中央具有氣體噴頭的單張的成膜裝置。而且，研究了從基板的中央部上側供給反應氣體，未反應的反應氣體和反應副生成物從處理容器的底部被排出這樣的方式。但是，上述的成膜工藝由于利用吹掃氣體的氣體置換需要較長時間，另外循環數例如還達到數百次，所以處理時間耗費較長。而且，由于每處理一張基板，就需要進行對處理容器內的基板的搬入搬出、處理容器內的真空排氣等，所以伴隨著這些動作的時間損耗也大。

在此，如日本特許3144664號公報(尤其是圖1、圖2、權利要求1)和日本特開2001-254181號公報(尤其是圖1、圖2)所記載的，公知有例如在圓形的載置臺上沿周向載置多張基板，使該載置臺邊旋轉邊對該載置臺上的基板交替地供給氣體，在各基板上進行成膜這樣的裝置。例如日本特許3144664號公報所記載的成膜裝置中，沿載置臺的周向分開設有供給相互不同的反應氣體的多個處理空間。另一方面，在日本特開2001-254181號公報所記載的成膜裝置中，在載置臺的上方設有沿載置臺徑向延伸出向載置臺噴出不同的反應氣體的例如兩個反應氣體供給噴嘴。然后，通過使載置臺旋轉，使該載置臺上的基板在上述多個處理空間內至上述反應氣體噴嘴的下方空間內通過，對各基板交替地供給反應氣體進行成膜。在上述的成膜裝置中，沒有反應氣體的吹掃工序，并且能夠用一次的搬入搬出動作、真空排氣動作處理多張基板。因此，削減了伴隨著這些工序、動作的時間，提高了生產量。

但是，隨著近年來的基板的大型化，例如半導體晶片(以下，稱為晶片)的情況下對直徑達到300mm的基板進行成膜處理。由此，若在通用的載置臺上載置多個晶片，則鄰接的晶片彼此之間所形成的間隙會變得比較大，導致從反應氣體供給噴嘴向該間隙也供給反應氣體，無助于成膜的反應氣體的消耗量增大。

另外，例如，使直徑300mm的圓盤狀的晶片的一端外切地載置到從載置臺的中心到繪制半徑150mm的圓的位置，使該載置臺以60rpm的速度旋轉。此時，載置臺的周向的晶片的移動速度，在載置臺的中央側和周緣側之間約3倍不同。因此，通過反應氣體供給噴嘴的下方的晶片的速度也根據位置最大3倍不同。

在此，從反應氣體供給噴嘴供給的反應氣體的濃度針對載置臺的徑向為一定時，隨著通過該噴嘴之下的晶片的速度變快，能夠參與在晶片表面成膜的反應氣體的量變少。因此，要使得在通過反應氣體供給噴嘴的下方的速度最快的載置臺的周緣部的位置處的晶片表面能得到成膜所需的反應氣體濃度那樣地，決定從該噴嘴供給的反應氣體的量。但是，如果與通過速度最快的載置臺的周緣部的所需量匹配地供給反應氣體，則會向比該周緣部移動速度慢的內側的區域供給高于所需量的濃度的反應氣體，從而未參與成膜的反應氣體就直接被排出了。在此，雖然用于ALD等的原料氣體多是使液體原料氣化，或者使固體原料升華而得到的，但這些原料昂貴。因此，在使上述的載置臺旋轉的方式的成膜裝置中，晶片的生產量雖然提高了，但還存在超過成膜所需量地消耗了昂貴的反應氣體這樣的缺點。

發明內容

本發明是基于這樣的情況而做出的，其目的在于，提供一種提高了生產量并抑制了反應氣體的消耗的成膜裝置。