[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按顺序向基板的表面供给相互反应的多种反应气体并且实施该供给循环、由此层叠反应生成物层而形成薄膜的成膜装置和成膜方法。

背景技术

随着半导体器件图案的微细化，在填埋半导体晶圆上所形成的沟槽等凹部的工序中，要求良好的填埋特性。因此，对于纵横比高的凹部，已知有利用CVD(化学气相堆积)法堆积薄膜来填埋凹部后，例如利用退火处理使薄膜流动而填塞在内部所形成的空洞的方法。但是，为了使已经成膜的薄膜流动而填塞在凹部内所形成的空洞，需要高的加热温度和长的处理时间。因此，该操作是生产率降低的原因之一，此外，也有可能对已经形成的器件结构赋予长的受热过程。

另一方面，作为CVD法以外的成膜方法，已知有通过在真空气氛下对晶圆按顺序供给至少两种反应气体来形成薄膜的方法，该方法例如被称作ALD(原子层堆积)、MLD(分子层堆积)等。该成膜方法，能够根据循环次数高精度地控制膜厚，并且能够提供膜的面内均匀性高的膜。此外，由于该成膜方法依次层叠反应生成物，所以能够提高所堆积的膜的密度，并且该堆积是能够反映底层的形状(保形：conformal)的堆积。

用于实施ALD法的装置例如被专利文献1～8公开。下面，对这些装置进行概略地说明。即，在该装置的真空容器内设置有载置台和多个气体供给部，该载置台用于在周向(旋转方向)上并列载置多张晶圆，该多个气体供给部以与该载置台相对的方式设置在真空容器的上部，用于将处理气体(反应气体)供给到晶圆上。

接下来，对载置在载置台上的晶圆进行加热，并且使载置台和上述气体供给部绕铅垂轴线相对旋转。此外，在从多个气体供给部向晶圆的表面分别供给例如已述的第一反应气体和第二反应气体的同时，在供给反应气体的气体供给部彼此之间设置有物理分隔壁，或者喷吹惰性气体作为气帘，由此，在真空容器内划分出由第一反应气体形成的处理区域和由第二反应气体形成的处理区域。

这样，虽然向共用的真空容器内同时供给多种反应气体，但以这些反应气体在晶圆上并不混合的方式形成各处理区域，因此，能够隔着上述分隔壁或气帘对载置台上的晶圆按顺序供给例如第一反应气体和第二反应气体。因此，例如在每次切换供给到真空容器内的反应气体的种类时无需置换真空容器内的气氛，而且能够高速切换供给到晶圆上的反应气体，因此，能够快速地进行ALD。

专利文献9中记载了这样的一种技术，即：在利用ALD法形成SiO₂绝缘膜时，在供给Si原料气体之后，供给臭氧气体，接下来供给水蒸气。

专利文献1：美国专利公报6,634,314号

专利文献2：日本特开2001-254181号公报：图1和图2

专利文献3：日本特许3144664号公报：图1、图2、权利要求1

专利文献4：日本特开平4-287912号

专利文献5：美国专利公报7,153,542号：图8(a)、(b)

专利文献6：日本特开2007-247066号公报：段落0023～0025、0058以及图12和图18

专利文献7：美国专利公开公报2007-218701号

专利文献8：美国专利公开公报2007-218702号

专利文献9：日本特开2006-269621：段落0018、图1

由于ALD法(或MLD法)能够进行保形堆积，因此与在凹部的上部产生悬空(ove rhang)形状(或者，“面包块(breadloaf)”形状)的化学气相堆积(CVD)法相比，填埋性优异。但是，在填埋纵横比非常大的凹部或具有倒楔形形状的凹部的情形下，即使是ALD法，也可能产生空洞(空隙)。因此，希望能够开发出即使在上述的凹部也能降低空洞的ALD法。此外，在这种ALD法中，也需要有效地降低例如薄膜中所含有的有机物等杂质。在上述专利文献1～9中，没有公开满足上述要求的技术。

发明内容

本发明是基于上述课题而做出的。本发明提供了一种成膜装置和成膜方法，该成膜装置和成膜方法在真空容器内按顺序向基板的表面供给相互反应的至少两种反应气体，并且实施该供给循环，由此层叠反应生成物层而形成薄膜，此时能够得到对凹部的填埋特性良好、杂质少的膜。