[发明专利]基板处理装置和基板处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在真空容器内将互相反应的多种反应气体按顺序供给到基板的表面上且通过执行该供给循环而层叠反应生成物的层来形成薄膜的基板处理装置和基板处理方法。

背景技术

作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有一种通过在真空气氛下按顺序向作为基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”)供给至少2种反应气体而形成薄膜的方法。具体而言，该方法是这样一种工艺，即、例如在使晶圆的表面吸附了第1反应气体之后，将所供给的气体切换成第2反应气体，从而利用在晶圆表面上的2种气体的反应而形成1层或多层原子层、分子层，并且进行多次例如数百次的该循环，从而层叠上述层而在晶圆上形成薄膜。该工艺例如被称作ALD(Atomic LayerDeposition，原子层沉积)、MLD(Molecular LayerDeposition，分子层沉积)等，与以往以来所使用的CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法相比较，能够依据循环数来高精度地控制膜厚，并且能够获得良好的膜质的面内均匀性，是能应对半导体器件的薄膜化的有效方法。

在实施该成膜方法时，公知有例如专利文献1～8所述的装置。概略说明上述装置。在该装置的真空容器内设有载置台和多个气体供给部；上述载置台用于沿周向(旋转方向)并列地载置多张晶圆；上述多个气体供给部与该载置台相对地设在真空容器的上部且用于将处理气体(反应气体)供给到晶圆上。

将晶圆载置在载置台上并对真空容器内进行减压，使得真空容器内成为规定的处理压力，加热晶圆并且使载置台和上述气体供给部绕铅垂轴线相对旋转。另外，自多个气体供给部将例如上述第1反应气体和第2反应气体分别供给到晶圆的表面上，并在用于供给反应气体的气体供给部彼此之间设置物理性的分隔壁、或将惰性气体作为气帘而喷出，从而在真空容器内划分出由第1反应气体形成的处理区域、和由第2反应气体形成的处理区域。

这样，虽然同时将多种反应气体供给到共用的真空容器内，但由于避免上述反应气体在晶圆上混合而划分出了各个处理区域，所以从载置台上的晶圆来看，借助上述分隔壁、气帘按顺序供给例如第1反应气体和第2反应气体。因此，例如无需在每次切换供给到真空容器内的反应气体的种类时，置换真空容器内的气氛。还能以高速度切换供给到晶圆上的反应气体。因此能够利用上述方法快速进行成膜处理。

但是，上述的成膜装置中，因工作台与气体供给部相对旋转而形成的气流和由气体供给部与排气口的位置关系决定的气流组合起来，使得气体在晶圆表面上流动，而且，根据工作台径向上的位置不同，上述相对旋转的周向速度变化。晶圆面内的气流与通常的单片式的真空处理装置相比，均匀性降低。因此，本来是进行面内均匀性高的成膜处理的ALD法，但是上述的成膜装置可能无法充分地发挥其优点。

而且，随着半导体器件的图案的微细化，对作为图案的凹部的填埋要求有良好的特性。因此，相对于凹部的纵横比(深宽比，aspect ratio)高的情况等，公知有在利用CVD(ChemicalVapor Deposition)法形成薄膜并填埋后，为了堵住形成在内部的空洞，例如通过退火处理使薄膜流动的方法。但是，该方法在进行成膜并填埋到凹部之后进行退火处理。为了堵住形成在凹部内的空洞，需要高的加热温度和长的处理时间。因此，成为生产率降低的一个原因，而且也有可能对已经形成的器件构造施加大的热过程。

上述ALD法的填埋特性非常优异，但是因为膜是致密的，所以在退火时无法获得流动性。在凹部具有高的纵横比(深宽比)，或在凹部呈倒楔形状的情况下，ALD法有时在填埋部分产生空洞，在该情况下，难以由退火带来流动，作为结果，有可能无法良好地进行填埋。此外，在这样的ALD法中，例如还需要高效率地降低薄膜中所含有的有机物等杂质。

在专利文献9中记载了这样一种技术，即、为了在晶圆的表面上形成源极区域、漏极区域，在圆盘上沿周向配置多张晶圆，然后让用于支承该圆盘的旋转臂绕轴线进行旋转并且将离子束注入到该圆盘上的晶圆上。并且，注入离子束的总注入量的1/4后，使晶圆绕周向旋转(自转)90度，接着再注入1/4量的离子束，再使晶圆旋转90度，这样通过在使晶圆旋转1周的期间内注入总注入量的离子束，能够将离子均匀地注入到相对于圆盘的往返直线运动朝向各种方向的晶体管中。但是，关于进行ALD的装置中的上述问题以及解决方法，专利文献9没有给出任何启示。