[发明专利]成膜装置和成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过依次向基板表面供给至少两种反应气体且多次进行该供给循环来层叠反应生成物的层从而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，公知有这样的工艺：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”)等表面之后，将供给的气体切换为第2反应气体，利用两气体的反应形成1层或多层的原子层、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(Atomic Layer Deposition)和MLD(Molecular Layer Deposition)等(以下称为ALD法)，该工艺能够根据循环数高精度控制膜厚，并且膜质的面内均匀性也良好，是能应对半导体器件的薄膜化的有效的方法。在该成膜方法中，也能够在比以往所使用的CVD(Chemical VaporDeposition)法低的温度的条件下形成薄膜，例如能够以650℃以下的成膜温度形成氧化硅膜(SiO₂膜)。

为了以较短时间进行这样多次循环的成膜方法，公知有例如专利文献1～专利文献8记载的装置。关于这些装置进行概略地说明，在该装置的真空容器内设有：载置台，其用于沿周向(旋转方向)并列地载置多张晶圆；多个气体供给部，其用于对该载置台上的晶圆供给处理气体(反应气体)。而且，将晶圆载置在载置台上并进行加热，并且使载置台和上述的气体供给部绕铅垂轴线相对地旋转。此外，从多个气体供给部向晶圆表面例如分别供给上述的第1反应气体和第2反应气体，并且在供给反应气体的气体供给部之间设置物理的分隔壁，或将惰性气体作为气帘喷出，由此，在真空容器内划分出由第1反应气体所形成的处理区域和由第2反应气体所形成的处理区域。

这样，向共同的真空容器内同时供给多种反应气体，但是为了不使这些反应气体在晶圆上混合，而划分出各处理区域，所以隔着上述的分隔壁、气帘将例如第1反应气体和第2反应气体依次供给到载置台上的晶圆。因此，例如每次切换向真空容器内供给的反应气体的种类时无需置换真空容器内的气氛，还能高速切换向晶圆供给的反应气体，所以能够迅速地利用上述方法来进行成膜处理。

另一方面，利用上述的ALD(MLD)法进行薄膜的成膜时，由于成膜温度低，所以有时例如反应气体中所含有的有机物、水分等杂质被混入薄膜中。为了从膜中向外部排出这样的杂质而形成致密且杂质少的薄膜，需要对晶圆进行例如加热到几百℃左右的退火处理(热处理)、等离子处理等后处理，然而，在层叠薄膜之后进行该后处理时，由于工序增加，所以造成成本增加。因此，也考虑在真空容器内进行这些后处理的方法，但是在该情况下，为了使后处理不对在上述的各处理区域所进行的处理带来不良影响，需要划分出各处理区域和进行后处理的区域。因此，使进行后处理的区域与各处理区域相同地相对于载置台相对旋转，但是在例如作为后处理而进行等离子处理的情况下，由于上述的相对旋转，真空容器内的气流紊乱，局部产生等离子体，有可能在晶圆的面内无法进行均匀的后处理。在该情况下，薄膜的膜厚和膜质在面内产生不均匀。

专利文献1：美国专利公报7,153,542号：图6的(a)、图6的(b)

专利文献2：日本特开2001-254181号公报：图1、图2

专利文献3：日本专利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号公报

专利文献5：美国专利公报6,634,314号

专利文献6：日本特开2007-247066号公报：0023～0025、0058段，图12和图20

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

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而做成的，提供一种成膜装置、成膜方法和用于使成膜装置实施成膜方法的计算机可读取的存储介质，该成膜装置、成膜方法通过将基板载置在真空容器内的工作台上的基板载置区域，依次向基板供给至少两种反应气体，并且多次执行该供给循环，层叠反应生成物的层而形成薄膜时，形成致密且杂质少、并且在基板的面内膜厚和膜质均质的薄膜。