[发明专利]成膜装置、成膜方法、存储介质及气体供给装置

说明书

技术领域

本申请对于2007年9月28日申请的特愿2007-255780号主张优先 权，该特愿2007-255780号的全部内容作为参照并在此援引。

本发明涉及通过对基板供给处理气体，而在基板上形成该处理气体 的反应产物的膜的技术。

背景技术

作为半导体制造工艺中的成膜方法，已知如下工艺，即在真空气氛 下使作为基板的半导体晶片(以下称为“晶片”)等的表面吸附第一处理 气体(原料气体)后，将供给的气体切换成第二处理气体(氧化气体)， 利用两气体的反应形成一层或少数几层的原子层、分子层，通过进行数 次该循环，将这些层层叠，来进行向基板上的成膜。该工艺例如被称为 ALD(Atomic Layer Deposition)、MLD(Molecular Layer Deposition) 等，是可以根据循环次数对膜厚进行高精度地控制，而且膜质的面内均 一性也良好，可以应对半导体器件的薄膜化的有效方法。

为了实施该方法，例如在特开2004-6733号公报(参照第0056段和 图8)中记载了通过从处理容器(真空容器)的左侧面向右侧面(或从 右侧面向左侧面)交替流通两种处理气体，从而在处理容器内载置的基 板表面上进行成膜的成膜装置。在采用如此地使处理气体从基板的一侧 到另一侧流通的侧流方式时，为了抑制膜厚、膜质在横向上的不均，成 膜处理在例如200℃左右比较低温的温度气氛下进行。

另一方面，例如将氧化锆(ZrO₂)等的高电介质材料成膜时，作为 第一处理气体(原料气体)，使用例如TEMAZ(四乙基甲基氨基锆) 气体等，作为第二处理气体(氧化气体)使用臭氧气体等。这里，TEMAZ 气体这样的原料气体的分解温度高，因此在例如280℃左右的高温下进 行成膜，但是若基于如此的高温条件下则反应进行快，存在在一次循环 中成膜的膜厚增厚的趋势。尤其是在采用侧流方式时，气体在基板表面 的移动距离长，因而例如在气体的供给侧膜厚增厚，而在排气侧膜厚变 薄等，可能无法得到良好的膜厚的面内均一性。

此外，为了使生产能力提高，例如在缩短作为氧化气体的臭氧气体 的供给时间的情况下，随着远离臭氧气体的供给源，臭氧气体的氧化能 力变弱(臭氧气体被消耗)，因此有可能会无法充分地将基板上吸附的 高电介质材料充分地氧化，此时还存在例如在晶片内制成的半导体器件 间的漏电流的值不均的问题。

为了解决采用这种侧流方式的问题，研究出了例如下面的方法，在 通常的CVD装置中使用的气体喷头(参照特开2006-299294号公报中 的第0021段～第0026段)，从基板的中央部上方侧供给处理气体，将未 反应的处理气体和反应副产物从处理容器的底部排气的方法。当使用气 体喷头时，由于供给的处理气体从基板的中央向周边流动，因此与侧流 方式相比，气体的移动距离短，对于成膜后的膜厚、膜质而言可以期待 获得高的面内均一性。

为了进一步提高按照器件的应用部位而需要的薄膜特性，对薄膜自 身的材质及原料气体进行了选定、开发。本发明人针对例如作为适用于 栅氧化膜的高电介质薄膜的材质，着眼于含有锶(Sr)和钛(Ti)的氧 化物，作为其原料气体研究了使用含有Sr化合物的原料气体、含有Ti 化合物的原料气体以及氧化气体这三种气体。为了实施上述工艺，如上 所述，使用气体喷头采用ALD形成薄膜，在这种情况下，有必要采用 在气体供给面上形成的多个气体供给孔中分配各种气体并将上述三种 气体独立地喷出的所谓后混合型(post mix type)的气体喷头。

另一方面，随着对半导体器件的薄膜化、高集成化、高性能化的要 求，对于膜厚和膜质而言要求高的面内均一性，在使用三种气体时，必 须要研究怎样才能确保高的面内均一性。

另外，在特开2005-723号公报(参照第0052段和图4)中记载了将 气体喷头的气体供给面分成由大小互为相同的正三角形构成的单元区 划，在构成该单元区划的各正三角形的三个顶点设置气体供给孔的气体 供给系统，但是对上述问题没有任何记载。

发明内容

本发明基于上述情况而完成，其目的在于，在从与基板相对的气体 供给面将三种处理气体供给到基板而进行成膜处理时，提供对于膜厚和 膜质而言能够得到高的面内均一性的成膜装置、成膜方法及存储有该方 法的存储介质及气体供给装置。