[发明专利]成膜装置和成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及将互相反应的至少两种反应气体按顺序供给 到基板的表面上，并且多次执行该供给循环，从而层叠多层反 应生成物的层来形成薄膜的成膜装置和成膜方法。

背景技术

作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有这样的工艺： 在真空气氛下使第1反应气体吸附于作为基板的半导体晶圆(以 下称为“晶圆”)等的表面上之后，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1层或多层的原子层、分子层， 多次进行该循环，从而层叠这些层而在基板上成膜。该工艺例 如被称为ALD(Atomic Layer Deposition)、MLD(Molecular Layer Deposition)等，能够根据循环次数高精度地控制膜厚， 并且，膜质的面内均匀性也良好，是能够应对半导体器件薄膜 化的有效的方法。

作为这样的成膜方法最佳的例子，例如能列举出栅极氧化 膜所采用的高电解质膜的成膜。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)例如采用双叔丁基氨基 硅烷(bis-(tertiary-butylamino)silane，以下称作“BTBAS”) 气体等，作为第2反应气体(氧化气体)采用臭氧气体等。BTBAS 气体在常温下是液体，因此将其加热、气化后供给到基板上。

作为实施这样的成膜方法的装置，使用在该真空容器的上 部中央具有气体簇射头(gas shower head)的单片式成膜装置， 研究了反应气体从基板的中央部上方侧供给、未反应的反应气 体和反应副产物从处理容器的底部排出的方法。不过，上述成 膜方法存在如下问题：用吹扫气体进行气体置换要花费很长的 时间，而且循环数也例如达到数百次，因此处理时间较长，期 望一种能够以高的效率进行处理的成膜装置及成膜方法。

基于上述背景，研究了使用将多张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，进行ALD或 MLD。更具体地说，在这样的成膜装置中形成有多个处理区域， 在该处理区域例如将分别不同的反应气体供给到上述真空容器 内的旋转台的旋转方向上的互相离开的位置来进行成膜处理， 而且，在上述旋转方向上，处理区域和处理区域之间的区域构 成为具有供给用于分离这些处理区域的气氛的分离气体的分离 气体供给部件的分离区域。

在成膜处理时，分离气体从上述分离气体供给部件被供 给，该分离气体在旋转台上向旋转方向两侧蔓延，在分离区域 形成用于阻止各反应气体彼此混合的分离空间。然后，被供给 到处理区域的反应气体例如与蔓延到该旋转方向两侧的分离气 体一起被从设置在真空容器内的排气口排出。这样将处理气体 供给到处理区域，将分离气体供给到分离区域，使上述旋转台 旋转而使载置在该旋转台上的晶圆从一处理区域向另一处理区 域、从另一处理区域向一处理区域交替地反复移动，进行ALD 或MLD处理。在这样的成膜装置中，不需要如上述那样的处理 气氛的气体置换，而且能同时在多张基板上成膜，因此预计能 得到高的生产率。

在专利文献1等中记载有如下方案：由保持件将多张晶圆 沿上下方向保持，在由石英构成的反应管中进行处理，但是在 该进行ALD或MLD的成膜装置中，加工容易、且容易制造大型 件等，因此研究例如由铝等金属构成。

不过，在上述成膜处理中，要求使晶圆的加热温度在350 ℃～600℃的范围例如针对每一批变化。但是，在进行该成膜 处理的装置中，通过加热部件加热晶圆时，真空容器接受来自 该加热部件的热而也被加热。然后，由铝构成真空容器的情况 下，晶圆的加热温度在上述的范围内较低、例如为350℃左右 时，该真空容器的升温较小。这样，BTBAS气体在真空容器的 温度低的状态下被供给到晶圆上时，该气体在真空容器的表面 液化，有可能不能进行正常的成膜处理。