[发明专利]真空处理装置

说明书

本申请是国际申请日为2009年09月29日、申请号为200980113887.2（国际申请号为PCT/JP2009/066937）、发明名称为“成膜装置”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种通过多次实行将第一反应气体和第二反应气体交替地供给、排气的循环，而将反应生成物的层层叠多个形成薄膜的成膜装置。

背景技术

作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有如下成膜工艺，即在真空环境气氛下向作为基板的半导体晶片（以下称为“晶片”）等的表面供给第一反应气体并使该第一反应气体吸附到该表面之后，将供给的气体切换为第二反应气体，通过两气体的反应在基板上形成一层或者多层原子层或分子层，通过多次进行该循环，将上述层层积，由此进行向基板上的成膜。该工艺例如被称为ALD（Atomic Layer Deposition：原子层沉积）或MLD（Molecular Layer Deposition：分子层沉积）等，能够根据循环数量高精度地控制膜厚，同时膜质的面内均匀性也良好，是能够应对半导体器件的薄膜化的有效方法。

作为这样的成膜工艺优选的例子，例如列举有在栅极氧化膜所使用的高电介质膜的成膜。列举一例，在将氧化硅膜（SiO₂膜）成膜时，作为第一反应气体（原料气体）例如使用双叔丁基氨基硅烷（以下，称为“BTBAS”），作为第二反应气体，使用例如氧气等。

作为实施上述这样的成膜工艺的装置，利用在真空容器的上部中央具有气体喷头的单张的成膜装置。而且，研究了从基板的中央部上侧供给反应气体，未反应的反应气体和反应副生成物从处理容器的底部被排出这样的方式。但是，上述的成膜工艺由于利用吹扫气体的气体置换需要较长时间，另外循环数例如还达到数百次，所以处理时间耗费较长。而且，由于每处理一张基板，就需要进行对处理容器内的基板的搬入搬出、处理容器内的真空排气等，所以伴随着这些动作的时间损耗也大。

在此，如日本特许3144664号公报（尤其是图1、图2、权利要求1）和日本特开2001-254181号公报（尤其是图1、图2）所记载的，公知有例如在圆形的载置台上沿周向载置多张基板，使该载置台边旋转边对该载置台上的基板交替地供给气体，在各基板上进行成膜这样的装置。例如日本特许3144664号公报所记载的成膜装置中，沿载置台的周向分开设有供给相互不同的反应气体的多个处理空间。另一方面，在日本特开2001-254181号公报所记载的成膜装置中，在载置台的上方设有沿载置台径向延伸出向载置台喷出不同的反应气体的例如两个反应气体供给喷嘴。然后，通过使载置台旋转，使该载置台上的基板在上述多个处理空间内至上述反应气体喷嘴的下方空间内通过，对各基板交替地供给反应气体进行成膜。在上述的成膜装置中，没有反应气体的吹扫工序，并且能够用一次的搬入搬出动作、真空排气动作处理多张基板。因此，削减了伴随着这些工序、动作的时间，提高了生产量。

但是，随着近年来的基板的大型化，例如半导体晶片（以下，称为晶片）的情况下对直径达到300mm的基板进行成膜处理。由此，若在通用的载置台上载置多个晶片，则邻接的晶片彼此之间所形成的间隙会变得比较大，导致从反应气体供给喷嘴向该间隙也供给反应气体，无助于成膜的反应气体的消耗量增大。

另外，例如，使直径300mm的圆盘状的晶片的一端外切地载置到从载置台的中心到绘制半径150mm的圆的位置，使该载置台以60rpm的速度旋转。此时，载置台的周向的晶片的移动速度，在载置台的中央侧和周缘侧之间约3倍不同。因此，通过反应气体供给喷嘴的下方的晶片的速度也根据位置最大3倍不同。

在此，从反应气体供给喷嘴供给的反应气体的浓度针对载置台的径向为一定时，随着通过该喷嘴之下的晶片的速度变快，能够参与在晶片表面成膜的反应气体的量变少。因此，要使得在通过反应气体供给喷嘴的下方的速度最快的载置台的周缘部的位置处的晶片表面能得到成膜所需的反应气体浓度那样地，决定从该喷嘴供给的反应气体的量。但是，如果与通过速度最快的载置台的周缘部的所需量匹配地供给反应气体，则会向比该周缘部移动速度慢的内侧的区域供给高于所需量的浓度的反应气体，从而未参与成膜的反应气体就直接被排出了。在此，虽然用于ALD等的原料气体多是使液体原料气化，或者使固体原料升华而得到的，但这些原料昂贵。因此，在使上述的载置台旋转的方式的成膜装置中，晶片的生产量虽然提高了，但还存在超过成膜所需量地消耗了昂贵的反应气体这样的缺点。

发明内容