[发明专利]成膜装置和气体排出部件

说明书

技术领域

本发明涉及通过气体排出部件排出处理气体，通过其反应在被处理基板上形成高介电常数膜等的膜的成膜装置和该装置所使用的气体排出部件。

背景技术

最近，由于LSI的高集成化、高速化的要求，构成LSI的半导体元件的设计规则越来越微细化，不仅如此，在CMOS装置中，栅极绝缘膜使用SiO₂电容换算膜厚的EOT(Equivalent Oxide Thickness)被要求为1.5nm左右以下的值。作为不增加栅极漏电流实现这种薄的绝缘膜的材料，高介电常数材料，也称作High-K材料得到关注。

在栅极绝缘膜使用高介电常数材料的情况下，不存在与硅基板的相互扩散、热力学的稳定是必要的，从该观点出发，铪、锆或稀土类元素的氧化物和其硅酸盐等被寄予期待。

另一方面，不仅限于形成这种高介电常数材料的场合，作为成膜装置，在处理容器内设置载置作为晶片的半导体晶片的载置台，作为气体排出部件，使用与载置台对向的设置具有多数气体排出孔的喷淋板。然后，形成膜的时候，随着加热载置台上的半导体晶片，从喷淋板的气体排出孔排出成膜用的处理气体，在被处理基板上使处理气体的反应发生，在被处理基板表面形成规定的膜。

在这种成膜装置中，作为喷淋板，一般使用铝或铝合金制的材料，以辐射率调整及耐腐蚀性的提高为目的，在与被处理基板相对的面形成薄的阳极氧化被膜(氧化铝膜)(日本特开2000-303180号公报)。

但是，在使用上述成膜装置形成由氧化铪等的高介电常数材料构成的膜(高介电常数膜)的情况下，成膜时在喷淋板的表面也形成膜，重复进行对应晶片的成膜的过程中，在喷淋板里形成的膜中有时产生裂缝，有时产生剥落或脱落，并且，晶片上的膜的膜厚再现性、面内膜厚分布的稳定性、晶片上的微粒数有恶化的倾向。

发明内容

本发明的目的是提供：在成膜处理时，使气体排出部件的表面形成的膜的裂缝、剥落、脱落不容易产生的成膜装置及使用该装置的气体排出部件。

本发明的发明者们不断进行上述课题的探讨后，发现：在使用由现有技术中的铝或铝合金构成的气体排出部件的情况下，在由氧化铪代表的高介电常数膜中，处理温度下的热膨胀率与气体排出部件的主体的热膨胀率有很大的不同，成膜时附着在气体排出部件上的高介电常数膜，在成膜处理中由于与主体的热膨胀差而变得容易剥落，并且这种剥落，不仅限于高介电常数膜，在成膜温度下，气体排出部件与要形成的膜的热膨胀差在5×10^-6/℃以上时也变得容易产生。

因此，使气体排出部件，与要形成的膜的热膨胀率之差小于5×10^-6/℃是有效的，除此之外，还发现：即使气体排出部件主体与膜的热膨胀率之差在5×10^-6/℃以上，在气体排出部件的表面中，如果形成厚度在10μm以上的，与要形成的膜的热膨胀率之差比5×10^-6/℃小的氧化膜，则也能够缓和气体排出部件与气体排出部件中形成的膜的热膨胀差。例如，在使用由现有技术中的铝或铝合金构成的气体排出部件的情况下，通过在表面中形成厚度在10μm以上的阳极氧化被膜，能够缓和气体排出部件与气体排出部件中形成的膜的热膨胀差。

另外，还发现：在气体排出部件的放射率比膜的放射率小的情况下，随着在气体排出部件的形成膜的进行，气体排出部件的放射率慢慢地变化，由于其放射率的变化引起的放射输入热量的上升，气体排出部件的温度上升，但是，其温度上升大的话，由于伴随于此的气体排出部件与在那里形成的膜之间的热膨胀差，在膜中很可能发生应力而产生裂缝。

本发明是基于这些观点完成的。

即，按照本发明的第一观点，提供一种成膜装置，其使处理气体在被加热的被处理基板上反应，在被处理基板的表面形成膜，该成膜装置的特征在于，包括：收容被处理基板的处理容器；在所述处理容器内载置被处理基板的载置台；对所述载置台上的被处理基板进行加热的加热机构；和气体排出部件，其在所述处理容器内与所述载置台对向设置，向被处理基板排出所述处理气体，其中所述气体排出部件具有在成膜温度下热膨胀率比所述膜高5×10^-6/℃以上的主体，和在所述主体的与所述载置台相对的面氧化处理主体而形成的厚度在10μm以上的氧化被膜。