[发明专利]将多种反应气体依次向基板供给的成膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种成膜装置，具体而言，涉及一种将多种反 应气体依次向基板供给的成膜装置。

背景技术

对于半导体制造工艺中的成膜方法，人们公知有如下工艺， 即，在真空条件下，使作为基板的半导体晶圆等(以下，称为 “晶圆”)的表面上吸附第1反应气体，然后，将供给的气体切 换为第2反应气体，通过两种气体的反应，形成一层或多层原 子层或分子层，通过多次进行这种循环，层叠这些层，来实现 向基板上的成膜。该工艺被称为例如ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)或MLD(Molecular Layer Deposition，分子层沉积)，能通过循环的次数来高精度地控制 膜厚，并且膜质的面内均匀性较好，该工艺是能有效地应付半 导体设备薄膜化的手法。

作为一种该成膜方法的优选例，可以列举出一种例如用于 栅氧化膜的高电介质膜的成膜。例如，形成氧化硅膜(SiO₂膜) 时，第1反应气体(原料气体)使用例如双叔丁基氨基硅烷(以 下称为“BTBAS”)气体等，第2反应气体(氧化气体)使用臭 氧气体等。

对于实施该成膜方法的装置，可考虑在真空容器的上部中 央具有气体簇射头的单片式成膜装置，从基板的中央部上方侧 供给反应气体，并将未反应的反应气体和反应副生成物从处理 容器的底部排出。但是，上述成膜方法中，通过吹扫气体进行 的气体置换需要花费较长时间，此外，循环次数也需要例如数 百回，因此，存在处理时间长的问题，人们希望有一种能高效 处理的成膜装置和成膜方法。

基于这一背景，现已知以下各种将多片基板沿真空容器内 的旋转台旋转方向配置在该旋转台上以进行成膜处理的装置。

专利文献1中公开了一例成膜装置，该成膜装置具有分离 区域，该分离区域将扁平的圆筒状的真空容器左右隔开，在左 侧区域和右侧区域沿着半圆轮廓形成的排气口被设置得能朝上 排气，并且，在左侧半圆轮廓和右侧半圆轮廓之间，也就是在 真空容器的直径区域，形成有分离区域的分离气体的喷出孔。 在右侧半圆区域与和左侧半圆区域形成彼此不同的原料气体的 供给区域，通过真空容器内的旋转台的旋转，使工件穿过右侧 半圆区域、分离区域和左侧半圆区域，并将两原料气体从排气 口排出。此外，供给分离气体的分离区域的顶板比原料气体的 供给区域的顶板低。

专利文献2中公开了一例具有使晶圆支承构件水平旋转的 结构的成膜装置，其一方面在晶圆支承构件(旋转台)上沿着 旋转方向等间距地配置有4片晶圆，另一方面，以与晶圆支承 构件相对的方式，沿着晶圆支承构件的旋转方向等间距地配置 有第1反应气体喷嘴和第2反应气体喷嘴，并在相邻的两个反应 气体喷嘴之间配置吹扫气体喷嘴。各晶圆受晶圆支承构件支承， 晶圆的表面位于晶圆支承构件上表面上方，且仅距该晶圆支承 构件上表面的距离为晶圆的厚度。此外，文中记载到，各喷嘴 被设置得沿晶圆支承部件支承构件的径向延伸，晶圆和喷嘴的 距离为0.1mm以上。真空排气在晶圆支承构件外缘和处理容器 内壁之间进行。根据该装置，通过在吹扫气体喷嘴下方起到所 谓气帘的作用，来防止第1反应气体和第2反应气体混合。

专利文献3公开了一例具有如下结构的成膜装置：其利用 分隔壁将真空容器内部沿周向分隔为多个处理室，并且，设置 有与分隔壁下端隔有小间隙且可相对与分隔壁旋转的圆形的载 置台，在该载置台上配置多个晶圆。

专利文献4公开了一例成膜方法，其将圆形的气体供给板 沿周向隔为8块，在其上以彼此间隔90°的方式配置AsH₃气供 给口、H₂气供给口、TMG气供给口及H₂气供给口，并在这些 气体供给口之间配置排气口，而且，以与该气体供给板相对的 方式配置支承晶圆的基座，并使该基座旋转。

此外，专利文献5公开的一例成膜装置的结构为，以排列 成“十”字形的四块垂直壁分隔旋转台的上方区域，然后在如 此分隔出来四个载置区域内载置晶圆，并沿旋转台的旋转方向 交互配置源气体喷射器、反应气体喷射器和吹扫气体喷射器而 构成“十”字形的喷射器单元；以使这些喷射器依次位于上述 四个载置区域的方式，使喷射器单元水平旋转，并从旋转台周 围进行真空排气。