[发明专利]成膜装置、基板处理装置、成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及成膜装置、基板处理装置、成膜方法，特别是涉及交替地供给至少两种原料气体而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层或多层原子层、分子层，通过多次进行该循环而层叠这些层，向基板上进行成膜。该工艺例如被称为ALD(AtomicLayerDeposition)或MLD(Molecular LayerDeposition)等，按照循环数能高精度地控制膜厚，并且，膜质的面内均匀性也良好，是能应对半导体器件薄膜化的有效方法。

作为适合这样的成膜方法的例子，例如可以举出栅极氧化膜所使用的高电介质膜的成膜。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)，例如可以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)可以使用臭氧气体等。

作为实施这种成膜方法的装置，人们研究了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，研究出从基板的中央部上方侧供给反应气体、将未反应的反应气体及反应副产物从处理容器的底部排出的方法。可是，在上述成膜方法中，存在由吹扫气体进行气体吹扫需要很长的时间，且由于循环数也为例如数百次，因此存在处理时间长这样的问题，人们迫切期待能以高生产率进行处理的成膜装置、成膜方法。

鉴于这样的背景，已知有如下述那样的在真空容器内的旋转台上沿旋转方向配置多张基板来进行成膜处理的装置。

在下述专利文献1中公开有这样的成膜装置的例子：将扁平的圆筒状的真空容器左右分开，在左侧区域和右侧区域上以向上排气的方式设有沿半圆的轮廓形成的排气口，并且在左、右侧的半圆的轮廓之间、即在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。在左、右侧的半圆区域形成有相互不同的原料气体的供给区域，通过真空容器内的旋转台旋转而使工件通过右侧半圆区域、分离区域及左侧半圆区域，并且从排气口排出两原料气体。然后，分离气体被供给的分离区域的顶部变得比原料气体的供给区域低。

在下述专利文献2中公开有这样的成膜装置的例子：在晶圆支承构件(旋转台)上沿旋转方向等距离地配置4张晶圆，而与晶圆支承构件相对地沿旋转方向等距离地配置第1反应气体喷出喷嘴及第2反应气体喷出喷嘴，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。各晶圆由晶圆支承构件支承，晶圆的表面位于距晶圆支承构件的上表面的距离为晶圆厚度的上方。另外，专利文献2中记载着，各喷嘴设置成沿晶圆支承构件的径向延伸，晶圆和喷嘴之间的距离是0.1mm以上。真空排气在晶圆支承构件的外缘和处理容器的内壁之间进行。采用这样的装置，吹扫气体喷嘴的下方起到所说的气帘的作用，从而能防止第1反应气体和第2反应气体混合。

在下述专利文献3中公开有这样的成膜装置的例子：用分隔壁将真空容器内沿周向分割成多个处理室，并且与分隔壁的下端相对而隔着狭缝设置能旋转的圆形的载置台，在该载置台上配置多个晶圆。

在下述专利文献4中公开有这样的成膜装置的例子：沿周向将圆形的气体供给板分割为8个部分，每错开90度地配置AsH₃气体的供给口、H₂气体的供给口、TMG气体的供给口及H₂气体的供给口，再在这些气体供给口之间设置排气口，使与该气体供给板相对的、支承晶圆的基座(susceptor)旋转。

在下述专利文献5中公开有这样的成膜装置的例子：用4个垂直壁将旋转台的上方区域分隔成十字，将晶圆载置在这样分隔成的4个载置区域中，并且沿旋转方向交替配置源气体喷射器、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，并使这些喷射器按顺序位于上述4个载置区域，使喷射器单元水平旋转，且从旋转台的周缘进行真空排气。