[發(fā)明專利]成膜裝置和成膜方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010122653.9
• 申請日: 2010-03-03
• 公開（公告）號: CN101826446A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 加藤壽;本間學;菊地宏之
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會社
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;C23C16/455
• 代理公司: 北京林達劉知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發(fā)明涉及一種在真空容器內(nèi)將互相反應的多種反應氣體 按順序供給到基板的表面上且執(zhí)行該供給循環(huán)而層疊反應生成 物的層來形成薄膜的成膜裝置和成膜方法。

背景技術

作為半導體制造工藝中的成膜方法，公知有一種通過在真 空氣氛下按順序向作為基板的半導體晶圓(以下稱作“晶圓”) 等的表面供給至少2種反應氣體而形成薄膜的方法。具體而言， 該方法是這樣一種工藝，即、例如在使晶圓的表面吸附了第1 反應氣體之后，將所供給的氣體切換成第2反應氣體，從而利 用在晶圓表面上的2種氣體的反應而形成1層或多層原子層、分 子層，并且進行多次例如數(shù)百次的該循環(huán)，從而層疊上述層而 在晶圓上形成薄膜。該工藝例如被稱作ALD(Atomic?Layer Deposition，原子層沉積)或MLD(Molecular?Layer Deposition，分子層沉積)等，能夠依據(jù)循環(huán)數(shù)來高精度控制 膜厚，并且能夠獲得良好的膜質的面內(nèi)均勻性，是能對應于半 導體器件的薄膜化的有效方法。

作為適合使用該種成膜方法的例子，例如能夠使用該種成 膜方法形成柵極氧化膜所用的高電介質膜。舉例說明，在成膜 氧化硅膜(氧化硅膜)時，能夠使用例如雙叔丁基氨基硅烷(以 下稱作“BTBAS”)氣體等作為第1反應氣體(原料氣體)，使 用臭氧氣體等作為第2反應氣體(氧化氣體)。

在實施該成膜方法時，公知有例如專利文獻1～8所述的裝 置。概略說明上述裝置，在該裝置的真空容器內(nèi)設有載置臺和 多個氣體供給部；上述載置臺用于沿周向(旋轉方向)并列地 載置多張晶圓；上述氣體供給部與該載置臺相對地設在真空容 器的上部且將處理氣體(反應氣體)供給到晶圓上。

然后，將晶圓載置在載置臺上并對真空容器內(nèi)進行減壓， 使得真空容器內(nèi)成為規(guī)定的處理壓力，加熱晶圓并且使載置臺 和上述氣體供給部繞鉛垂軸線相對旋轉。另外，自多個氣體供 給部將例如上述第1反應氣體和第2反應氣體分別供給到晶圓 的表面上，并在用于供給反應氣體的氣體供給部彼此之間設置 物理性的分隔壁、或將惰性氣體作為氣簾而吹出，從而在真空 容器內(nèi)劃分出由第1反應氣體形成的處理區(qū)域、由第2反應氣體 形成的處理區(qū)域。

這樣，雖然同時將多種反應氣體供給到共用的真空容器內(nèi)， 但由于避免上述反應氣體在晶圓上混合而劃分出了各個處理區(qū) 域，所以從載置臺上的晶圓方向來看，借助上述分隔壁、氣簾 按順序供給例如第1反應氣體和第2反應氣體。因此，例如不用 在每次切換供給到真空容器內(nèi)的反應氣體的種類來變換真空容 器內(nèi)的氣氛、并能以高速度切換供給到晶圓上的反應氣體，因 此能夠利用上述方法快速進行成膜處理。

另一方面，例如隨著半導體裝置的配線微細化、多層化， 需要一種能在上述成膜裝置中進一步提高例如膜厚的面內(nèi)均勻 性的技術。作為提高膜厚的面內(nèi)均勻性的方法，例如有一種能 使真空容器內(nèi)的反應氣體的流動均勻的方法。但是，在該種裝 置的真空容器內(nèi)，例如在載置臺上設置用于保持晶圓的凹部、 或在氣體供給部、真空容器的內(nèi)壁上形成晶圓輸送口等凹凸。 因此，在真空容器內(nèi)，例如反應氣體的流動受到上述凹部、氣 體供給部等的影響而紊亂，因此難以使反應氣體的流動均勻。 另外，由于基座上的(細微的)溫度分布等，特別是在大面積 基板上，無法在基板的整個表面上同樣地吸附分子，從而存在 基板表面內(nèi)的均勻性變差的這樣的問題。

在專利文獻9中記載了這樣一種技術，即、為了在晶圓的 表面上形成源極區(qū)域、漏極區(qū)域，在圓盤上沿周向配置多張晶 圓，然后使用于支承該圓盤的旋轉臂繞軸線進行旋轉并且將離 子束注入到該圓盤上的晶圓上。并且，注入離子束的總注入量 的1/4而使晶圓繞周向旋轉(自轉)90度，接著再注入1/4量的 離子束而再使晶圓旋轉90度，這樣通過在使晶圓旋轉1周的期 間內(nèi)注入總注入量的離子束，能夠將離子均勻地注入到相對于 圓盤的往返直線運動而朝向各種方向的晶體管中。但是，關于 進行ALD的裝置中的上述問題以及解決方法，專利文獻9沒有 給出任何啟示。