[发明专利]成膜装置、基板处理装置及成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成膜装置、基板处理装置及成膜方法，特 别是涉及一种交替地供给至少两种原料气体来形成薄膜的成膜 装置、基板处理装置、成膜方法。

背景技术

作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有如下工艺：在 真空气氛下使第1反应气体吸附在作为基板的半导体晶圆(以 下称为“晶圆”)等的表面上之后，将所供给的气体切换为第2 反应气体，通过两气体的反应来形成1层或多层的原子层、分 子层，通过进行多次该循环来层叠这些层，从而在基板上进行 成膜。该工艺例如被称为ALD(Atomic Layer Deposition)、 MLD(Molecular Layer Deposition)等，能够根据循环数来 高精度地控制膜厚，并且膜质的面内均匀性也良好，是能够应 对半导体器件的薄膜化的有效的方法。

作为这种成膜方法的较佳的例子，例如列举出在栅极氧化 膜中使用的高电解质膜的成膜。列举一个例子，在形成氧化硅 膜(SiO₂膜)的情况下，作为第1反应气体(原料气体)例如 使用双叔丁基氨基硅烷(以下称为“BTBAS”)气体等，作为第 2反应气体(氧化气体)使用臭氧气体等。

作为实施这种成膜方法的装置，使用在真空容器的上部中 央具有气体簇射头(shower head)的单片式成膜装置，研究 了如下方法：从基板的中央部上方侧供给反应气体，从处理容 器的底部排出未反应的反应气体以及反应副产物。不过，上述 成膜方法由于通过吹扫气体来进行气体置换需要较长的时间， 另外循环数例如也达到数百次，因此存在处理时间较长的问题， 期望一种能够以高生产率进行处理的成膜装置、成膜方法。

从这种背景出发，已知如下那样将多个基板沿旋转方向配 置在真空容器内的旋转台上来进行成膜处理的装置。

在美国专利公报7,153,542号中公开了如下的成膜装置 的例子：将分离扁平的圆筒状的真空容器左右分离，以使沿半 圆的轮廓形成在左侧区域和右侧区域的排气口向上排气的方式 设置，并且在左侧半圆的轮廓与右侧半圆的轮廓之间、即真空 容器的直径区域具有形成有分离气体的喷出孔的分离区域。在 右侧半圆区域和左侧半圆区域形成有互不相同的原料气体的供 给区域，通过真空容器内的旋转台旋转，工件通过右侧半圆区 域、分离区域以及左侧半圆区域，并且从排气口排出两种原料 气体。并且，被供给分离气体的分离区域的顶部比原料气体的 供给区域低。

在日本特开2001-254181号公报中公开了具有如下结构的 成膜装置的例子：在晶圆支承构件(旋转台)上沿旋转方向等 距离地配置4片晶圆，而以与晶圆支承构件相面对的方式沿旋 转方向等距离地配置第1反应气体喷出喷嘴和第2反应气体喷 出喷嘴，并且在这些喷嘴之间配置吹扫气体喷嘴，使晶圆支承 构件水平旋转。记载了如下内容：利用晶圆支承构件支承各晶 圆，晶圆的表面位于晶圆支承构件的上表面的上方，并比晶圆 支承构件的上表面高出相当于晶圆厚度的量。另外，各喷嘴被 配置成沿晶圆支承构件的径向延伸，晶圆与喷嘴之间的距离是 0.1mm以上。从晶圆支承构件的外缘与处理容器的内壁之间进 行真空排气。根据这种装置，吹扫气体喷嘴的下方通过发挥所 谓的气帘的作用来防止第1反应气体与第2反应气体的混合。

在日本专利3144664号公报中公开了如下结构的例子：通 过分隔壁将真空容器内沿周向分割为多个处理室，并且相对于 分隔壁的下端隔着狭缝地设置能够旋转的圆形载置台，在该载 置台上配置多个晶圆。

在日本特开平4-287912号公报中公开了如下成膜方法的 例子：将圆形的气体供给板沿周向分割为8个，每错开90度地 配置AsH₃气体的供给口、H₂气体的供给口、TMG气体的供给 口以及H₂气体的供给口，并且在这些气体供给口之间设置排气 口，与该气体供给板相对地使支承晶圆的基座(susceptor)旋 转。

另外，在美国专利公报6,634,314号中公开了具有如下 结构的成膜装置的例子：以4个垂直壁将旋转台的上方区域分 隔成十字，在这样分隔得到的4个载置区域上载置晶圆，并且 沿旋转方向交替地配置源气体喷射器、反应气体喷射器、吹扫 气体喷射器而构成十字的喷射器单元，以使这些喷射器按顺序 位于上述4个载置区域的方式水平旋转喷射器单元，并且从旋 转台的周围进行真空排气。