[發明專利]成膜裝置和成膜方法

有效

• 申請號: 201010145553.8
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN101859694A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 加藤壽;本間學;菊地宏之
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;C23C16/46;C23C16/455
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及一種在真空容器內按順序向基板的表面供給相互反應的多種反應氣體并且實施該供給循環、由此層疊反應生成物層而形成薄膜的成膜裝置和成膜方法。

背景技術

隨著半導體器件圖案的微細化，在填埋半導體晶圓上所形成的溝槽等凹部的工序中，要求良好的填埋特性。因此，對于縱橫比高的凹部，已知有利用CVD(化學氣相堆積)法堆積薄膜來填埋凹部后，例如利用退火處理使薄膜流動而填塞在內部所形成的空洞的方法。但是，為了使已經成膜的薄膜流動而填塞在凹部內所形成的空洞，需要高的加熱溫度和長的處理時間。因此，該操作是生產率降低的原因之一，此外，也有可能對已經形成的器件結構賦予長的受熱過程。

另一方面，作為CVD法以外的成膜方法，已知有通過在真空氣氛下對晶圓按順序供給至少兩種反應氣體來形成薄膜的方法，該方法例如被稱作ALD(原子層堆積)、MLD(分子層堆積)等。該成膜方法，能夠根據循環次數高精度地控制膜厚，并且能夠提供膜的面內均勻性高的膜。此外，由于該成膜方法依次層疊反應生成物，所以能夠提高所堆積的膜的密度，并且該堆積是能夠反映底層的形狀(保形：conformal)的堆積。

用于實施ALD法的裝置例如被專利文獻1～8公開。下面，對這些裝置進行概略地說明。即，在該裝置的真空容器內設置有載置臺和多個氣體供給部，該載置臺用于在周向(旋轉方向)上并列載置多張晶圓，該多個氣體供給部以與該載置臺相對的方式設置在真空容器的上部，用于將處理氣體(反應氣體)供給到晶圓上。

接下來，對載置在載置臺上的晶圓進行加熱，并且使載置臺和上述氣體供給部繞鉛垂軸線相對旋轉。此外，在從多個氣體供給部向晶圓的表面分別供給例如已述的第一反應氣體和第二反應氣體的同時，在供給反應氣體的氣體供給部彼此之間設置有物理分隔壁，或者噴吹惰性氣體作為氣簾，由此，在真空容器內劃分出由第一反應氣體形成的處理區域和由第二反應氣體形成的處理區域。

這樣，雖然向共用的真空容器內同時供給多種反應氣體，但以這些反應氣體在晶圓上并不混合的方式形成各處理區域，因此，能夠隔著上述分隔壁或氣簾對載置臺上的晶圓按順序供給例如第一反應氣體和第二反應氣體。因此，例如在每次切換供給到真空容器內的反應氣體的種類時無需置換真空容器內的氣氛，而且能夠高速切換供給到晶圓上的反應氣體，因此，能夠快速地進行ALD。

專利文獻9中記載了這樣的一種技術，即：在利用ALD法形成SiO₂絕緣膜時，在供給Si原料氣體之后，供給臭氧氣體，接下來供給水蒸氣。

專利文獻1：美國專利公報6,634,314號

專利文獻2：日本特開2001-254181號公報：圖1和圖2

專利文獻3：日本特許3144664號公報：圖1、圖2、權利要求1

專利文獻4：日本特開平4-287912號

專利文獻5：美國專利公報7,153,542號：圖8(a)、(b)

專利文獻6：日本特開2007-247066號公報：段落0023～0025、0058以及圖12和圖18

專利文獻7：美國專利公開公報2007-218701號

專利文獻8：美國專利公開公報2007-218702號

專利文獻9：日本特開2006-269621：段落0018、圖1

由于ALD法(或MLD法)能夠進行保形堆積，因此與在凹部的上部產生懸空(ove?rhang)形狀(或者，“面包塊(breadloaf)”形狀)的化學氣相堆積(CVD)法相比，填埋性優異。但是，在填埋縱橫比非常大的凹部或具有倒楔形形狀的凹部的情形下，即使是ALD法，也可能產生空洞(空隙)。因此，希望能夠開發出即使在上述的凹部也能降低空洞的ALD法。此外，在這種ALD法中，也需要有效地降低例如薄膜中所含有的有機物等雜質。在上述專利文獻1～9中，沒有公開滿足上述要求的技術。

發明內容

本發明是基于上述課題而做出的。本發明提供了一種成膜裝置和成膜方法，該成膜裝置和成膜方法在真空容器內按順序向基板的表面供給相互反應的至少兩種反應氣體，并且實施該供給循環，由此層疊反應生成物層而形成薄膜，此時能夠得到對凹部的填埋特性良好、雜質少的膜。