[发明专利]成膜装置和成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及在真空气氛中将多种反应气体按顺序供给到基板的表面上而形成薄膜的成膜装置和成膜方法。

背景技术

当在半导体晶圆等基板(以下称作“晶圆”)的表面上形成例如二氧化硅(SiO₂)膜等薄膜时，有时采用被称作ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)、MLD(Molecular Layer Deposition，分子层沉积)等的成膜方法。作为实施该成膜方法的装置，例如，如专利文献1、2所述那样公知有如下结构，即，沿真空容器的周向配置分别供给彼此发生反应的多种反应气体的多个处理区域和在上述处理区域之间供给分离气体(吹扫气体)的分离区域，使例如基座绕铅垂轴线旋转，以使晶圆按顺序通过被分离区域隔开的上述处理区域。

在该种装置中，为了防止反应气体彼此在气氛中相互混合，可以将分离气体的流量设定为比反应气体的供给量大的流量。但是，在以大流量供给分离气体时，容易产生以下问题，因此需要使分离气体的供给量尽可能少。即，根据真空度、基座的转速等工艺条件的不同，例如有时分离气体在基座的旋转的带动下进入到处理区域中，稀释反应气体。在该情况下，例如反应气体与晶圆接触的时间比设定的值短、晶圆所接触的反应气体的浓度比设定的值小，可能无法获得期望的成膜率(成膜率降低)。

另外，在供给大流量的分离气体时，需要自真空容器内排出该大流量的分离气体，因此导致施加于真空泵的负荷较大。另一方面，当为了使真空泵的负荷尽量小而例如想要使真空泵具有较强的排气能力时，需要昂贵的真空泵，因此装置的成本增加。此外，当分离气体的消耗量增加时，该分离气体的成本也增加。

因而，在该种结构的装置中，越想提高成膜率、即越加快基座的转速、或提高真空容器内的压力(降低真空度)，分离气体的供给量就越多，因此成膜率明显下降、装置的成本明显上升。

在上述专利文献1、2中，并未研究上述问题。

专利文献1：日本特开2007-247066号公报

专利文献2：日本特开平4-187912号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供如下技术，即，在使载置有基板的工作台相对于多个处理区域和配置在这些处理区域彼此之间的分离区域旋转，层叠反应生成物的层而形成薄膜时，能够确保分离区域对处理区域彼此的气氛的分离功能，并且能够抑制被供给到该分离区域内的分离气体的消耗量。

根据本发明的一技术方案，本发明的成膜装置在真空气氛中反复进行多次将多种反应气体按顺序供给到基板上的循环，形成薄膜，其特征在于，

该成膜装置包括：

载置台，其设在真空容器内，具有用于载置基板的基板载置区域；

多个反应气体供给部，其沿上述真空容器的周向彼此分开地设置，以将上述多种反应气体分别供给到载置在上述基板载置区域内的基板上；

分离区域，其设在各处理区域彼此之间，以将分别被供给上述反应气体的处理区域彼此的气氛分离；

分离气体供给部，其以如下方式设在该分离区域内，即，向上述基板载置区域中的真空容器的中央侧和真空容器的周缘侧分别供给分离气体，并且使上述周缘侧的分离气体的供给量大于上述中央侧的分离气体的供给量；

顶面，在上述分离区域内在该顶面与上述载置台之间形成狭窄的空间，以使分离气体在上述中央侧与上述周缘侧之间的整个范围内从该分离区域流向处理区域侧；

真空排气机构，其用于对上述真空容器内进行真空排气；

旋转机构，其用于使上述载置台相对于上述多个反应气体供给部和分离区域旋转。

上述分离气体供给部具有气体喷嘴，该气体喷嘴以与基板载置区域相对的方式设置，且自上述周缘侧延伸到上述中央侧；

该气体喷嘴沿该气体喷嘴的长度方向彼此隔有间隔地配置有多个气体喷出孔，该气体喷出孔用于向基板载置区域喷出分离气体；

为了使上述气体喷出孔在上述周缘侧的分离气体的供给量大于在上述中央侧的分离气体的供给量，可以对上述气体喷出孔之间的间隔尺寸、上述气体喷出孔的开口直径和上述气体喷出孔的配置密度中的至少1个条件进行设定。

根据本发明的另一技术方案，本发明的成膜方法是在真空气氛中反复进行多次将多种反应气体按顺序供给到基板上的循环、形成薄膜的方法，其特征在于，

该成膜方法包括如下工序：

将基板载置到载置台的基板载置区域内，该载置台设于真空容器内；

对上述真空容器内进行真空排气；然后，