[发明专利]成膜装置和成膜方法

说明书

本申请以2012年7月6日提出申请的日本国特愿2012-152940号作为主张优先权的基础申请，在此主张基于该申请的优先权，并且通过参照而引入其全部内容。

技术领域

本发明涉及一种通过利用旋转台使基板公转、并依次供给相互发生反应的处理气体而在基板的表面上层叠反应产物来形成氧化硅膜的技术。

背景技术

作为对半导体晶圆（以下称作“晶圆”）等基板进行例如氧化硅膜（SiO₂）等薄膜的成膜的方法之一，公知有原子层沉积（ALD：Atomic Layer Deposition）法。该ALD法是向晶圆的表面依次供给相互发生反应的多种处理气体（反应气体）而层叠反应产物的方法。在日本特开2010－245448中，作为利用ALD法进行成膜的成膜装置，提出了一种在真空容器内设置以供多张晶圆沿周向排列的方式载置多张晶圆的旋转台、并且以与该旋转台相对的方式配置有多个气体喷嘴的结构。作为处理气体，例如使用含有硅（Si）的气体、例如BTBAS（双叔丁基氨基硅烷）气体和氧化用的气体、例如臭氧（O₃）气体。通过一边利用设置在旋转台的下方侧的加热器对晶圆进行加热一边使旋转台相对于气体喷嘴旋转来进行成膜处理。由此向晶圆依次供给含Si气体和臭氧气体，经过利用臭氧气体使含Si气体氧化的反应而形成SiO₂膜。

此外，今后，预计存在因半导体器件中的SiO₂膜的适用部位而要求较高的致密度的情况。为了获得这种SiO₂膜，需要以例如超过650℃的高温进行反应，若要利用由旋转台使晶圆W公转的成膜装置，则用于维持真空气氛的密封部位的耐热结构的构筑不是容易的。另外，由于以向该旋转台的上方侧伸出的方式设置的气体喷嘴因旋转台的热量而被加热，因此，若旋转台超过650℃，则气体喷嘴的温度就会上升，气体喷嘴的内部的温度超过了臭氧气体热分解的温度（550℃）。因此，臭氧气体在到达旋转台之前，臭氧气体热分解而成为氧，氧化力降低，因此不能将臭氧气体用作氧化气体。由于该情况，若要制造与使用臭氧气体的样式的装置不同的特殊规格的装置，则装置的制造成本升高。

在日本特开2010－245448中，记载有除了设置在旋转台的下方侧的加热器单元之外、还在旋转台的上方侧具有棒状的红外线灯的结构。

发明内容

因此，本发明的实施例是鉴于上述情况并为了解决该情况而做成的，提供一种新的且有用的成膜装置和成膜方法。更详细地说，本发明的实施例提供成膜装置和成膜方法，在一边利用旋转台使基板公转一边重复处理气体的吸附和氧化而形成氧化硅膜时，关于与装置主体的耐热性相关的设计，采用将臭氧气体用作氧化气体的规格，同时能够以臭氧气体的热分解温度以上的高温进行成膜处理。

根据本发明的一技术方案的成膜装置在真空容器内利用旋转台使配置在该旋转台的一面侧的基板公转，多次重复依次供给相互不同的处理气体的循环来层叠反应产物的层而获得薄膜，其特征在于，

该成膜装置包括：

第1处理气体供给部，其为了使含有硅的第1处理气体吸附于上述基板而对上述基板供给第1处理气体；

第2处理气体供给部，其在上述旋转台的旋转方向上与该第1处理气体供给部分开地设置，用于供给含有使氧活化而得到的活性种的第2处理气体，以便使吸附于基板的第1处理气体氧化而生成硅氧化物；

分离区域，其在上述旋转台的周向上设置在上述第1处理气体供给部与第2处理气体供给部之间，用于避免第1处理气体与第2处理气体混合；

主加热机构，其用于通过对上述旋转台进行加热而隔着该旋转台从下方侧对基板进行加热；以及

辅助加热机构，其以与上述旋转台上的基板的通过区域相对的方式设置在该旋转台的上方侧，该辅助加热机构由加热灯构成，用于向由上述主加热机构加热后的基板照射基板的吸收波长区域的光而利用辐射热量将该基板直接加热到臭氧气体热分解的温度以上的处理温度，

在装置的性能方面容许的旋转台的最高温度是比臭氧气体热分解的温度低的温度，

在上述处理温度下，上述第1处理气体吸附于基板，所吸附的第1处理气体被第2处理气体氧化。

而且，对于本发明的目的和优点，一部分记载于说明书中，一部分根据说明书不言自明。本发明的目的和优点能够通过在附加的权利要求书中特别提及的要素及其组合来实现、达到。上述一般的记载和下述详细说明是作为例示进行说明的，并非对要求保护的本发明进行限定。

附图说明