[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执行该供给循环而层叠反应生成 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”) 等的表面供给至少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 Layer Deposition，原子层沉积)或MLD(Molecular Layer Deposition，分子层沉积)等，能够依据循环数来高精度控制 膜厚，并且能够获得良好的膜质的面内均匀性，是能对应于半 导体器件的薄膜化的有效方法。

作为适合使用该种成膜方法的例子，例如能够使用该种成 膜方法形成栅极氧化膜所用的高电介质膜。举例说明，在成膜 氧化硅膜(氧化硅膜)时，能够使用例如双叔丁基氨基硅烷(以 下称作“BTBAS”)气体等作为第1反应气体(原料气体)，使 用臭氧气体等作为第2反应气体(氧化气体)。

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；上述气体供给部与该载置台相对地设在真空容 器的上部且将处理气体(反应气体)供给到晶圆上。

然后，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吹出，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、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方向来看，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，例如不用 在每次切换供给到真空容器内的反应气体的种类来变换真空容 器内的气氛、并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。

另一方面，例如随着半导体装置的配线微细化、多层化， 需要一种能在上述成膜装置中进一步提高例如膜厚的面内均匀 性的技术。作为提高膜厚的面内均匀性的方法，例如有一种能 使真空容器内的反应气体的流动均匀的方法。但是，在该种装 置的真空容器内，例如在载置台上设置用于保持晶圆的凹部、 或在气体供给部、真空容器的内壁上形成晶圆输送口等凹凸。 因此，在真空容器内，例如反应气体的流动受到上述凹部、气 体供给部等的影响而紊乱，因此难以使反应气体的流动均匀。 另外，由于基座上的(细微的)温度分布等，特别是在大面积 基板上，无法在基板的整个表面上同样地吸附分子，从而存在 基板表面内的均匀性变差的这样的问题。

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，然后使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而使晶圆绕周向旋转(自转)90度，接着再注入1/4量的 离子束而再使晶圆旋转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而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。