[發(fā)明專利]成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310686986.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN103866297B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山涌純;輿水地鹽;山澤陽(yáng)平;立花光博;加藤壽;小林健;三浦繁博;木村隆文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C23C16/513
• 分類號(hào): C23C16/513
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,張會(huì)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成膜裝置、基板處理裝置及成膜方法。

背景技術(shù)

作為在半導(dǎo)體晶圓等基板（下稱“晶圓”）上形成例如硅氧化膜（SiO₂）等薄膜的手法，公知有例如使用日本國(guó)特開第2010－239102號(hào)所述的裝置的Atomic Layer Deposition（ALD；原子層沉積）法。在該裝置中，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上沿周向排列5張晶圓，并且在該旋轉(zhuǎn)臺(tái)的上方側(cè)配置多個(gè)氣體噴嘴。然后，向公轉(zhuǎn)中的各個(gè)晶圓依次供給互相發(fā)生反應(yīng)的多種反應(yīng)氣體，層疊反應(yīng)生成物。

在這樣的ALD法中，為了對(duì)層疊于晶圓上的各反應(yīng)生成物進(jìn)行等離子體改性，公知有如日本國(guó)特開第2011－040574號(hào)那樣在沿周向與氣體噴嘴相分離的位置上設(shè)置了用于進(jìn)行等離子體改性的構(gòu)件的裝置。但是，當(dāng)在晶圓的表面上形成有具有例如數(shù)十至過百那樣大的縱橫比（aspect ratio）的孔、槽（溝道）等凹部時(shí)，該凹部的深度方向上的改性程度可能不均勻。

即，當(dāng)這樣形成有縱橫比較大的凹部時(shí)，等離子體（詳細(xì)而言是氬離子）難以進(jìn)入到凹部?jī)?nèi)。此外，由于在真空容器內(nèi)與等離子體改性處理一同進(jìn)行成膜處理，因此，該真空容器內(nèi)的處理壓力高于能夠使等離子體良好地維持活性的真空氣氛的壓力。因此，在等離子體接觸凹部的內(nèi)壁面時(shí)，該等離子體容易失去活性，因此，這也容易導(dǎo)致凹部的深度方向上的改性程度不均勻。此外，即使是未形成有凹部的晶圓，為了在旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一周的期間內(nèi)進(jìn)行改性處理，即，為了在彼此相鄰的氣體噴嘴之間的狹小區(qū)域良好地進(jìn)行改性，需要預(yù)先在晶圓的附近形成高密度的等離子體。

日本國(guó)特開第8-213378號(hào)中記載了對(duì)下部電極施加偏壓電壓的裝置，但是未記載利用旋轉(zhuǎn)臺(tái)使晶圓公轉(zhuǎn)的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一技術(shù)方案，提供一種成膜裝置，其構(gòu)成為在真空容器內(nèi)對(duì)基板進(jìn)行成膜處理，其中，該成膜裝置包括：旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其構(gòu)成為使基板載置區(qū)域進(jìn)行公轉(zhuǎn)，該基板載置區(qū)域構(gòu)成為載置上述基板；成膜區(qū)域，其包括構(gòu)成為向上述基板載置區(qū)域供給處理氣體的處理氣體供給部，且構(gòu)成為伴隨上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)在上述基板上依次層疊分子層或原子層而形成薄膜；等離子體處理部，其構(gòu)成為在等離子體產(chǎn)生區(qū)域中利用由等離子體產(chǎn)生用氣體的等離子體化生成的等離子體對(duì)上述分子層或原子層進(jìn)行改性處理，上述等離子體產(chǎn)生區(qū)域在上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向上與上述成膜區(qū)域分開地設(shè)置；下側(cè)偏壓電極和上側(cè)偏壓電極，為了將等離子體中的離子引入上述基板的表面，該下側(cè)偏壓電極設(shè)于上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的上述基板的高度位置的下方側(cè)，該上側(cè)偏壓電極配置在與上述高度位置相同的位置或配置于該高度位置的上方側(cè)；高頻電源部，其構(gòu)成為與上述下側(cè)偏壓電極和上述上側(cè)偏壓電極中的至少一方相連接，使上述下側(cè)偏壓電極和上述上側(cè)偏壓電極隔著上述等離子體產(chǎn)生區(qū)域進(jìn)行電容耦合而在上述基板上形成偏壓電位；排氣機(jī)構(gòu)，其構(gòu)成為對(duì)上述真空容器內(nèi)進(jìn)行排氣。

根據(jù)本發(fā)明的另一技術(shù)方案，提供一種基板處理裝置，其中，該基板處理裝置包括：旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其為了使載置基板的基板載置區(qū)域公轉(zhuǎn)而設(shè)于真空容器內(nèi)；等離子體處理部，其構(gòu)成為為了在等離子體產(chǎn)生區(qū)域?qū)暹M(jìn)行等離子體處理，而向上述基板載置區(qū)域供給使等離子體產(chǎn)生用氣體等離子體化而生成的等離子體；下側(cè)偏壓電極和上側(cè)偏壓電極，為了將等離子體中的離子引入基板的表面，該下側(cè)偏壓電極設(shè)于上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的基板的高度位置的下方側(cè)，該上側(cè)偏壓電極配置在與上述高度位置相同的位置或配置于該高度位置的上方側(cè)；高頻電源部，其構(gòu)成為與上述下側(cè)偏壓電極和上述上側(cè)偏壓電極中的至少一方相連接，使上述下側(cè)偏壓電極和上述上側(cè)偏壓電極隔著上述等離子體產(chǎn)生區(qū)域進(jìn)行電容耦合而在上述基板上形成偏壓電位；排氣機(jī)構(gòu)，其構(gòu)成為對(duì)上述真空容器內(nèi)進(jìn)行排氣。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案，提供一種成膜方法，其構(gòu)成為在真空容器內(nèi)對(duì)基板進(jìn)行成膜處理，其中，該成膜方法包括如下工序：將表面形成有凹部的上述基板載置于旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的基板載置區(qū)域，并使該基板載置區(qū)域公轉(zhuǎn)；接著，向上述基板載置區(qū)域的上述基板供給處理氣體，在該基板上形成分子層或原子層；接著，向上述真空容器內(nèi)的等離子體產(chǎn)生區(qū)域供給等離子體產(chǎn)生用氣體，并使上述等離子體產(chǎn)生用氣體等離子體化而利用等離子體進(jìn)行上述分子層或原子層的改性處理；通過向設(shè)于上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的基板的高度位置的下方側(cè)的下側(cè)偏壓電極和配置在與上述高度位置相同的位置或配置于該高度位置的上方側(cè)的上側(cè)偏壓電極中的至少一方供電，使上述下側(cè)偏壓電極和上述上側(cè)偏壓電極隔著上述等離子體產(chǎn)生區(qū)域進(jìn)行電容耦合而在上述基板上形成偏壓電位，而向該基板的表面引入等離子體中的離子；對(duì)上述真空容器內(nèi)進(jìn)行排氣。