成膜装置、基板处理装置及成膜方法

专利名称：成膜装置、基板处理装置及成膜方法
技术领域：
本发明涉及成膜装置、基板处理装置及成膜方法。
背景技术：
作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有例如被称为
ALD ( Atomic Layer Deposition )或MLD ( Molecular Layer Deposition)等的工艺。采用这些工艺，在真空气氛下使第l 反应气体吸附在作为基板的半导体晶圆(以下称为"晶圓")等 的表面上之后，将供给的气体切换为第2反应气体，通过两种 气体的反应形成l层或多层原子层、分子层，通过多次进行该 循环层叠这些层，向基板上进行成膜。采用这些成膜工艺，根 据循环数能高精度地控制膜厚，并且，膜质的面内均勻性也良 好。因此，这些工艺是能应对半导体器件薄膜化的有效方法。
作为适合这样的成膜方法的例子，例如可以举出栅极氧化 膜所使用的高电介质膜的成膜。举一个例子，在形成氧化硅膜 (Si02膜)的情况下，作为第l反应气体(原料气体)，例如可 以使用双叔丁基氨基硅烷(以下称为"BTBAS")气体等，作 为第2反应气体(氧化气体)可以使用臭氧气体等。
为了实施这样的成膜方法，研究了使用在真空容器的上部 中央具有气体簇射头(shower head)的单片式成膜装置而从 基板的中央部上方侧供给反应气体、将未反应的反应气体及反 应副产物从处理容器的底部排出的方法。可是，在上述成膜方 法中，存在吹扫气体进行气体吹扫需要很长的时间，且由于循 环数也为例如数百次，因此存在处理时间长这样的问题，人们 迫切期待能以高生产率进行处理的装置、方法。鉴于这样的背景，已经公知有如下述那样的在真空容器内 的旋转台上沿旋转方向配置多张基板来进行成膜的装置。
在下述专利文献1中记载有这样的结构将扁平的圆筒状 的真空容器分开为左右的半圆筒形状的区域，具有使各区域朝 上排气地沿半圆的轮廓形成的排气口 。在左右的半圆筒形状区 域之间沿真空容器的直径形成有分离气体的喷出口 。在左右的 半圓筒形状区域形成有相互不同的原料气体的供给区域，通过 真空容器内的旋转台旋转而使工件通过右侧半圆筒形状区域、 分离区域及左侧半圆筒形状区域，并且从排气口排出两原料气 体。
在下述专利文献2中记载有这样的结构在晶圆支承构件 (旋转台)上沿旋转方向等距离地配置4张晶圓，与晶圆支承 构件相对地沿旋转方向等距离地配置第1反应气体喷出喷嘴及 第2反应气体喷出喷嘴，且在这些喷嘴之间配置吹扫气体喷嘴， 使晶圆支承构件水平旋转。各晶圆由晶圓支承构件支承，晶圆 的表面位于距晶圆支承构件的上表面的距离为晶圆厚度的上 方。另外，专利文献2中记载有如下内容各喷嘴设置成沿晶 圆支承构件的径向延伸，晶圆和喷嘴之间的距离是O.lmm以 上。真空排气在晶圆支承构件的外缘和处理容器的内壁之间进 行。采用这样的装置，吹扫气体喷嘴的下方起到所说的气帘的 作用，从而能防止第1反应气体和第2反应气体混合。
在下述专利文献3中记载有这样的结构用分隔壁将真空 容器内沿周向分割为多个处理室，并且与分隔壁的下端相对地 隔着狭缝设置能旋转的圆形的载置台，在该载置台上配置多个 晶圆。
在下述专利文献4记载有这样的方法沿周向将圓形的气 体供给板分割为8个部分，各错开90度地配置AsHs气体的供给
8口、 H2气体的供给口、 TMG气体的供给口及H2气体的供给口 ， 再在这些气体供给口之间设置排气口 ，使与该气体供给板相对 的、支承晶圆的基座(susceptor)旋转。
在下述专利文献5中记载有这样的结构用4个垂直壁将旋 转台的上方区域分隔成十字，将晶圆载置在这样分隔成的4个 载置区域中，并且沿旋转方向交替配置源气体(反应气体)喷 射器、吹扫气体喷射器而构成十字的喷射器单元，使喷射器单 元水平旋转，以使这些喷射器按顺序位于上述4个载置区域， 且从旋转台的周边进行真空排气。
在下述专利文献6 (专利文献7、 8)中记载有这样的装置 当实施使多种气体交替吸附在靶(相当于晶圆)上的原子层 CVD方法时，使载置晶圆的基座旋转，从基座上方供给源气体 和吹扫气体。在第0023至0025段记载有从处理室的中心以》文 射状延伸有分隔壁，在分隔壁下方设有将反应气体或吹扫气体 供给到基座的气体流出孔，通过从分隔壁的气体流出孔流出惰 性气体来形成气帘。关于排气，从第0058段开始记载，根据该 记载，源气体和吹扫气体分别从各自的排气管道排出。
专利文献l 专利文献2 专利文献3 专利文献4 专利文献5 专利文献6 0025、 0058段、 专利文献7: 专利文献8:
美国专利公报7， 153， 542号图6(a)、(b) 日本特开2001 —254181号/>才艮图l及图2 专利3144664号公报图l、图2、权利要求l 日本特开平4一287912号公报 美国专利公才艮6， 634, 314号 曰本净争开2007—247066号7>净艮第0023 ~
图12及图18
美国专利乂>开/>才艮2007—218701号 美国专利公开公报2007—218702号

发明内容
采用本发明的一个技术方案，是一种成膜装置，在真空容 器内将相互反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板的表面 上且执行该供给循环，从而层叠多层反应生成物的层而形成薄
膜，该成膜装置包括旋转台，其设置在上述真空容器内；基
板载置部，其为了将基板载置在上述旋转台的基板载置面上而
设置；第1反应气体供给部件及第2反应气体供给部件，沿上述 旋转台的旋转方向相互分开地设置，在上述旋转台的基板载置 面侧分别将第l反应气体及第2反应气体供给到第l处理区域和 第2处理区域；分离区域，其为了分离上述第l处理区域和第2 处理区域的气氛而在上述转方向上位于第1处理区域和第2 处理区域之间，该分离区域具有顶面和用于将第l分离气体供 给到该分离区域的第l分离气体供给部件，该顶面位于该第l分 离气体供给部件的上述旋转台的旋转方向两侧，在顶面与旋转 台之间形成有用于使分离气体从该分离区域流到处理区域侧的 狭窄的空间；中心部区域，其为了分离上述第l处理区域和上 述第2处理区域的气氛而位于真空容器内的中心部，且形成有 用于将第2分离气体喷出到旋转台的基板载置面侧的喷出孔； 排气口 ，其用于将扩散到上述分离区域的两侧的上述第l分离 气体、从上述中心部区域喷出的上述第2分离气体、上述第l及 第2反应气体一起排出；驱动部，以使上述基板通过上述第l处 理区域时的上述旋转台的角速度与使上述基板通过上述第2处 理区域时的旋转台的角速度为不同的角速度的方式使上述旋转 台旋转。
采用本发明的一个技术方案，是一种成膜装置，在真空容 器内将相互反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板的表面 上且执行该供给循环，从而层叠多层反应生成物的层而形成薄膜，该成膜装置包括旋转台，其设置在上述真空容器内；基 板载置部，其为了将基板载置在上述旋转台的基板载置面上而 设置；第l反应气体供给部件及第2反应气体供给部件，沿上迷 旋转台的旋转方向相互分开地设置，在上述旋转台的上述基板 载置面侧分别将第l反应气体及第2反应气体供给到第l处理区 域和第2处理区域；分离区域，其为了分离上述第l处理区域和 第2处理区域的气氛而在上述旋转方向上位于第1处理区域和 第2处理区域之间，该分离区域具有顶面和用于将第l分离气体 供给到该分离区域的第l分离气体供给部件，该顶面位于该第1 分离气体供给部件的上述旋转台的旋转方向两侧，在顶面与旋 转台之间形成有用于使分离气体从该分离区域流到处理区域侧 的狭窄的空间；中心部区域，其为了分离上述第l处理区域和 上述第2处理区域的气氛而位于真空容器内的中心部，且形成 有用于将第2分离气体喷出到旋转台的基板载置面侧的喷出 孔；排气口，其用于将扩散到上述分离区域的两侧的上述第1 分离气体、从上述中心部区域喷出的上述第2分离气体、上述 第1及第2反应气体一起排出；驱动部，其用于使上述旋转台旋 转；控制部，其对上述第l反应气体供给部件、上述第2反应气 体供给部件、上述驱动部进行控制，以使在利用上述第l反应 气体供给部件供给上述第l反应气体时，停止上述第2反应气体 供给部件的上述第2反应气体的供给，在利用上述第2反应气体 供给部件供给上述第2反应气体时，停止上述第l反应气体供给 部件的上述第l反应气体的供给，并使上述旋转台以使利用第1 反应气体供给部件供给第l反应气体时的上述旋转台的角速度 与利用第2反应气体供给部件供给第2反应气体时的旋转台的 角速度为不同的角速度的方式旋转。
采用本发明的一个技术方案，是一种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板的表面 上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，该成膜方法包括
以下工序将基板载置在真空容器内部的旋转台上的工序；在 上述旋转台的基板载置面上分别将第l反应气体及第2反应气 体供给到第l处理区域和第2处理区域并且将分离气体供给到 设于上述第1处理区域和第2处理区域之间的分离区域的工序； 使旋转台以上述基板通过上述第l处理区域时的角速度与上述 基板通过上述第2处理区域时的角速度不同的方式旋转的工序。
采用本发明的一个技术方案，是一种成膜方法，通过多次 进行将相互反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板的表面 上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，该成膜方法包括 以下工序将基板载置在真空容器内部的旋转台上的工序；使 上述旋转台以第l转速旋转的工序；在上述旋转台的基板载置 面上将第l反应气体供给到第l处理区域并且将分离气体供给 到设于上述第l处理区域和第2处理区域之间的分离区域的工 序；停止供给第l反应气体的工序；使上述旋转台以与上述第l 转速不同的第2转速旋转的工序；在上述旋转台的基板载置面 上将第2反应气体供给到上述第2处理区域并且将分离气体供 给到上述分离区域的工序；停止供给第2反应气体的工序。
通过参照附图阅读以下详细的说明更明了本发明的其它目 的、特点及优点。


图l是本发明的第l实施方式的成膜装置的纵剖视图。 图2是表示本发明的第1实施方式的成膜装置的内部的概 略结构的立体图。图3是表示本发明的第1实施方式的成膜装置的内部的概 略结构的横剖俯视图。
图4A及图4B是表示本发明的第l实施方式的成膜装置的 处理区域及分离区域的纵剖视图。
图5是表示本发明的第l实施方式的成膜装置的一部分的 纵剖视图。
图6是本发明的第l实施方式的成膜装置的局部剖立体图。
图7是表示本发明的第l实施方式的分离气体和吹扫气体 的流动状态的it明图。
图8是本发明的第l实施方式的成膜装置的局部剖立体图。
图9是表示本发明的第l实施方式的第l反应气体及第2反 应气体被分离气体分离后排出的状态的说明图。
图IOA及IOB是用于说明本发明的第l实施方式的成膜方 法的旋转台的俯视图。
图11A及11B是用于说明本发明的第l实施方式的分离区 域所使用的凸状部的尺寸例的图。
图12是表示本发明的第l实施方式的分离区域的另 一例子 的成膜装置的局部剖视图。
图13A 13C是表示本发明的第l实施方式的分离区域所使 用的凸状部的另 一例子的成膜装置的局部剖视图。
图14A 14C是表示本发明的第1实施方式的排出孔的另一 例子的凸状部的仰视图。
图15A 15D是本发明的第l实施方式的凸状部的另 一例子 的俯一见图。
图16是表示本发明的第l实施方式的变形例的成膜装置的 内部结构的^f府浮见图。
图17是表示本发明的第l实施方式的另 一变形例的成膜装置的内部结构的俯视图。
图18是表示本发明的第l实施方式的又一变形例的成膜装
置的内部结构的立体图。
图19是本发明的第l实施方式的又一变形例的成膜装置的 内部结构的^f府一见图。
图20是本发明的第1实施方式又一 变形例的成膜装置的剖 视图。
图21是表示使用本发明的第l实施方式的成膜装置的基板
处理系统的 一 个例子的相克略^府:视图。
图22是表示本发明的第2实施方式的成膜方法的流程图。
具体实施例方式
在专利文献l所记载的装置中，由于采用在分离气体的喷 出口和反应气体的供给区域之间设置朝上的排气口而将反应气 体从该排气口与分离气体一起排出的方法，因此，存在这样的 缺点喷出到晶圓(工件)上的反应气体成为上升气流而被从 排气口吸入，因此伴随着微粒的巻起，容易引起对晶圓的微粒 污染。
另外，在专利文献2所记载的发明中，有时也使晶圆支承 构件旋转，仅利用由吹扫气体喷嘴形成的气帘作用，不能避免
气帘中的情况。另外，从第l反应气体喷嘴喷出的第l反应气体 经由相当于旋转台的晶圆支承构件的中心部而容易地到达从第 2反应气体喷嘴喷出的第2反应气体的扩散区域。这样，若第l 反应气体和第2反应气体在晶圆上混合，则反应生成物会附着 在晶圆表面上，不能进行良好的ALD (或MLD )处理。
另外，在专利文献3所记载的装置中，由于工艺气体从分
14隔壁与载置台或分隔壁与晶圆之间的间隙扩散到相邻的处理室 中，且在多个处理室之间设有排气室，因此，在晶圆通过该排 气室时，来自上游侧及下游侧的处理室的气体在该排气室混合。
因此，不能应用所谓的ALD方式的成膜方法。
另外，在专利文献4所记载的方法中，对于两种反应气体 的分离没有公开任何实际的手段，两种反应气体在基座的中心 附近混合当然不用说，实际上即使在中心附近以外，两种反应 气体也会通过H2气体供给口的排列区域混合。另外，若在与晶 圆的通过区域相对的面上设置排气口 ，则也存在由于《敛粒从基 座表面巻起等而容易引起对晶圆的微粒污染这样的问题。
另外，在专利文献5所记载的结构中，在将源气体或反应 气体供给到各载置区域之后，由于利用吹扫气体喷嘴用吹扫气 体置换该载置区域的气氛需要很长的时间，且源气体或反应气 体会从一个载置区域越过垂直壁扩散到相邻的载置区域而导致 两种气体在相邻的载置区域中发生反应的可能性较大。
另外，在专利文献6所记载的结构中，不能避免来自吹扫 气体室的吹扫气体在吹扫气体室的两侧混合，会产生反应生成 物而产生对晶圆的^1粒污染。
采用本发明的一个技术方案，提供一种在通过将相互反应 的多种反应气体依次供给到基板的表面上而层叠由反应生成物 构成的层从而形成薄膜的情况下能致密且高品质地进行成膜的 成膜装置、基板处理装置及成膜方法。
采用本发明的一个技术方案，在通过将相互反应的多种反 应气体依次供给到基板的表面上而层叠由反应生成物构成的层 从而形成薄膜的情况下能充分地确保多种反应气体的反应时 间，从而能进行致密且高品质的薄膜的成膜。
以下，参照

本发明的实施方式。第l实施方式
参照图l，本发明的实施方式的成膜装置包括具有扁平 的圓筒形状的真空容器l;设置在该真空容器l内、在该真空容 器l的中心具有旋转中心的旋转台2。真空容器l具有容器主体 12和能从容器主体12分离的顶板ll。顶板ll利用内部的减压状 态夹着密封构件例如O形密封圏13压靠在容器主体12 —侧来保 持真空容器l的气密状态，但在将顶板11从容器主体12分离时， 利用未图示的驱动机构抬起到上方。
旋转台2在真空容器1的中心部被固定在圆筒状的芯部21 上，该芯部21固定在沿铅直方向延伸的旋转轴22的上端。旋转 轴22贯穿容器主体12的底面部14，其下端安装在使该旋转轴22 绕铅直轴线、例如在本实施方式中向顺时针方向旋转的驱动部 23上。旋转轴22及驱动部23被收纳在上端开口的筒状的壳体20 内。该壳体20利用设置在其上端的凸缘部分气密地安装在底面 部14的下表面上，保持壳体20的内部气氛和外部气氛之间的气 密状态。
参照图2及图3,在旋转台2的表面部上如图2及图3所示那 样沿旋转方向(周向)设有多个例如5个圆形的凹部24,该圆 形的凹部24用于载置作为基板的晶圆。另外，在图3所示的例 子中，作为一个例子，仅在1个凹部24上载置了 l张晶圆W。
图4A及4B是沿同心圆剖切旋转台2且横向展开表示的展 开图。
参照图4A,凹部24的大小被设定为其直径比晶圆W的直径 稍大例如大4mm，且其深度与晶圆W的厚度相等。因此，当将 晶圓W放入到凹部24中时，晶圆W的表面与旋转台2的表面(未 载置晶圆W的区域) 一致。若晶圆W的表面和旋转台2的表面之 间的高度差大，则在该存在高度差的部分会产生压力变动，因此，从使膜厚的面内均勻性一致的方面考虑，优选使晶圓W的
表面和旋转台2的表面的高度一致。所谓使晶圆W的表面和旋转 台2的表面的高度一致是指同样高度或两面的差在5mm以内， 但优选根据加工精度等尽量使两面的高度差趋近于零。
在凹部24的底部上形成有用于供支承晶圆W的背面而使 该晶圆W升降的、3根升降销(参照图8后述)贯通的贯通孔(未 图示)。
凹部24用于对晶圆W进行定位从而避免晶圆W在伴随旋转 台2的旋转产生的离心力的作用下而飞出，凹部24是相当于本 发明的基板载置部的部位，但基板载置部(晶圆载置部)并不 限于凹部，例如也可以是在旋转台2的表面上沿晶圆W的周向排 列多个用于引导晶圆周缘的导向构件的结构，或者在使旋转台 2侧具有静电卡盘等卡盘机构而吸附晶圆W的情况下，利用该吸 附载置晶圆W的区域作为基板载置部。
参照图2及图3，真空容器l在旋转台2的上方包括第l反应 气体喷嘴31、第2反应气体喷嘴32以及分离气体喷嘴41、 42, 它们以规定的角度间隔沿径向延伸。通过该结构，凹部24能在 喷嘴31、 32、 41以及42的下方通过。在图示的例子中，第2反 应气体喷嘴32、分离气体喷嘴41、第1反应气体喷嘴31以及分 离气体喷嘴42按该顺序顺时针配置。这些气体喷嘴31、 32、 41、 42贯穿容器主体12的周壁部12a，作为气体喷嘴31、 32、 41、 42的端4卩的气体导入4牛31a、 32a、 41a、 42a安装在周壁部12a 的外周面上并受其支承。在图示的例子中，气体喷嘴31、 32、 41、 42是从容器主体12的周壁部12a导入到真空容器l内的，但 也可以从后述的环状的突出部5 (例如图2)导入。在这种情况 下，可以设置在突出部5的外周面上具有第l端部开口 、在顶板 11的外表面上具有第2端部开口的L字型的导管，在容器l内将气体喷嘴31、 32、 41、 42连接到L字型的导管的第1端部开口 上，在真空容器l的外部将气体导入件31a、 32a、 41a、 42a连 接到L字型的导管的第2端部开口上。
反应气体喷嘴31、 32分别与作为第1反应(原料)气体的 BTBAS (双叔丁基氨基硅烷)气体的供气源以及作为第2反应 (原料)气体的03(臭氧)气体的供气源(均未图示)相连接， 分离气体喷嘴41、 42均与作为分离气体的N2气体(氮气)的气 体供气源(未图示)相连接。
在第l、第2反应气体喷嘴31、 32上沿喷嘴的长度方向隔开
在分离气体喷嘴41、 42上沿长度方向隔开间隔地穿设有用于向 下方侧喷出分离气体的喷出孔40。第l、第2反应气体喷嘴31、 32分别相当于第l反应气体供给部件及第2反应气体供给部件， 其下方区域分别为用于使BTBAS气体吸附在晶圆W的表面上 的第l处理区域P1以及用于使03气体吸附在晶圆W的表面上的 第2处理区域P2。
分离气体喷嘴41、 42是用于形成分离区域D的，该分离区 域D用于将上述第1处理区域P1和第2处理区域P2分开，如图 2~图4所示，在该分离区域D的真空容器1的顶板11上设有凸状 部4，该凸状部4是沿周向分割以旋转台2的旋转中心为中心且 沿容器主体12的周壁部12a的内壁面附近画出的圆而构成的、 平面形状为扇形且向下方突出的顶部板。分离气体喷嘴41、 42 被收纳于在该凸状部4的上述圆的周向中央沿该圆的径向延伸 地形成的槽部43内。即，从各分离气体喷嘴41 ( 42 )的中心轴 到凸状部4的扇形的两缘(旋转方向上游侧的边缘及下游侧的 边缘)的距离被设定为相同长度。
因此，在分离气体喷嘴41、 42的上述周向两侧存在有作为
18上述凸状部4的上述周向两侧存在有比该顶面44高的顶面45 (第2顶面)。该凸状部4的作用在于形成分离空间，该分离空 间是用于阻止第l反应气体及第2反应气体进入到凸状部4与旋 转台2之间进而阻止这些反应气体混合的狭窄的空间。
即，参照图4B，分离气体喷嘴41阻止03气体从旋转台2的 旋转方向上游侧进入，还阻止BTBAS气体^v旋转方向下游侧进 入。所谓"阻止气体进入"是指使从分离气体喷嘴41喷出的 分离气体即N2气体扩散到第l顶面44和旋转台2的表面之间、在 本例中是吹入与该第l顶面44邻接的第2顶面45的下方侧空间， 从而来自该邻接空间的气体无法进入。而且，所谓"气体无法 进入"并不是仅指从邻接空间完全不能进入到凸状部4的下方 侧空间的情况，也指多少进入一些但能确保从两侧分别进入的 03气体及BTBAS气体在凸状部4的下 方侧宝 间内不相互混合 的状态的情况，只要能获得这样的作用，就能发挥分离区域D 的作用、即第1处理区域P1的气氛和第2处理区域P2的气氛的分 离作用。另外，对于吸附在晶圆W表面上的气体来说，当然能 从分离区域D内通过，"阻止气体进入"中的"气体"是指气相 中的气体。
参照图l、 2及3,在顶板ll的下表面设有配置成内周缘面 向芯部21的外周面的、环状的突出部5。突出部5在芯部21的外 侧区域与旋转台2相对。另外，突出部5与凸状部4形成一体， 凸状部4的下表面和突出部5的下表面形成一个平面。即，突出 部5的下表面距》走转台2的高度与凸状部4的下表面(顶面44 ) 距旋转台2的高度相等。该高度以后称为高度h。但是，突出部 5和凸状部4并不一定是一体的，也可以是各自独立的。另外， 图2和图3表示将凸状部4留在容器1内而拆下了顶板ll的容器l的内部结构。
对于凸状部4及各分离气体喷嘴41 、 42的组装结构的制作
而在该槽部43内配置分离气体喷嘴41或42的结构，也可以是使 用2张扇形板，在分离气体喷嘴41或4 2的两侧位置通过螺栓紧 固等将2张扇形板固定在顶板主体下表面的结构等。
在本实施方式中，在各分离气体喷嘴41、 42上沿喷嘴的长 度方向隔开10mm的间隔地排列有朝向正下方的、例如口径是 0.5mm的喷出孔40。另外，在第l、第2反应气体喷嘴31、 32 上也分别沿喷嘴的长度方向隔开例如10mm的间隔地排列有朝 向正下方的、例如口径是0.5mm的喷出孔33。
在本实施方式中，例如将直径300mm的晶圆W作为^皮处理 基板，在这种情况下，各凸状部4在与离开^^转中心140mm的 突出部5的边界部位的周向长度(与旋转台2同心的圆的圆弧长 度)例如是146mm,在晶圆的载置区域(凹部24)的最外周部 的周向长度例如是502mm。另外，如图4A所示，如果将在该 最外周部位分别位于左右的凸状部4距分离气体喷嘴41 ( 42 ) (槽部43)的两侧的周向长度看作是L的话，长度L是246mm。
另外，如图4B所示，凸状部4的下表面、即第1顶面44的距 旋转台2的表面的高度h，例如可以是大约0.5mm至10mm,最 好是大约4mm。在这种情况下，旋转台2的转速例如设定为 lrpm 500rpm。为了确保分离区域D的分离功能，与旋转台2 的转速的使用范围等相应地例如基于实验等设定凸状部4的大 小、凸状部4的下表面(第1顶面44)与旋转台2的表面之间的 垂直方向的距离(即高度h)。另外，作为分离气体，并不限于 N2气体，可以使用He或Ar气等惰性气体，并不限于惰性气体， 也可以是氢气等，只要是不会影响成膜处理的气体即可，对气
20体的种类没有特别限定。
真空容器1的顶板11的下表面、即从旋转台2的晶圓载置部
(凹部24)看到的顶面如上所述那样沿周向存在有第l顶面44 和高于该顶面44的第2顶面45,而图l表示设有第2顶面45的区 域的纵剖视图，图5表示设有第l顶面44的区域的纵剖视图。
如图2和图5所示，扇形的凸状部4的周缘部(真空容器l的 外缘侧的部位)与旋转台2的外端面相对地弯曲成L字形而形成 弯曲部46。扇形的凸状部4设置在顶板11一侧，构成为能从容 器主体12上卸下，因此，在上述弯曲部46的外周面和容器主体 12之间有很小的间隙。设置该弯曲部46的目的是为了防止反应
46的内周面和;旋转台2的外端面之间的间隙以及弯曲部46的外 周面和容器主体12之间的间隙被设定为与顶面44到旋转台2的 表面的高度h相同的尺寸。在该例子中，从旋转台2的表面侧区 域看，可以看作弯曲部46的内周面构成容器主体12的周壁部 12a的内壁面。
容器主体12的周壁部12a的内壁面在分离区域D如图5所 示那样与上述弯曲部46的外周面相4妻近而形成为垂直面，而在 分离区域D以外的部位，成为如图l所示那样例如纵截面形状为 从与旋转台2的外端面相对的部位到底面部14 ,皮呈矩形切掉而 向外方侧凹入的结构。若将该凹入的部分称为排气区域6，则 如图l和图3所示，在该排气区域6的底部例如"i殳有2个排气口 61、 62，这些排气口61、 62经由各排气管63与作为真空排气部 的例如共用的真空泵64相连接。压力调整部件65连接在真空泵 64和排气口61、 62之间。可以在每个排气口61、 62上设置压力 调整部件65，也可以共用一个。
为了可靠地发挥分离区域D的分离作用，排气口61、 62设置在俯视看时上述分离区域D的上述旋转方向两侧，专门进行 各反应气体(BTBAS气体及03气体)的排气。在本实施方式中， 参照图2、图3, —个排气口 61设置在第1反应气体喷嘴31和分 离区域D之间，该分离区域D与该反应气体喷嘴31的上述旋转 方向下游侧相邻，另外，另 一排气口 62设置在第2反应气体喷 嘴32和分离区域D之间，该分离区域D与该反应气体喷嘴32的
上述4t4争方向下游侧斗目邻。
排气口的^殳置数并不限于2个，例如，还可以在包含分离
气体喷嘴42的分离区域D和在上述旋转方向下游侧与该分离区 域D相邻的第2反应气体喷嘴32之间设置排气口 ，可以为3个， 也可以为4个以上。
在本例中，通过将排气口61、 62设置在比旋转台2低的位 置上而从容器主体12的周壁部12a (,即真空容器l的周壁部或 侧壁)和旋转台2的周缘之间的间隙排气，但并不限于设置在 容器主体12的底面部14上，也可以设置在容器主体12的周壁部 12a(即，真空容器l的周壁部或侧壁)上。另外，在排气口61、 62设置在真空容器1的侧壁上的情况下，也可以设置在比旋转 台2高的位置上。通过这样设置排气口61、 62而^f吏旋转台2上的 气体向旋转台2的外侧流动，因此，与从与旋转台2相对的顶面 排气的情况相比，在能抑制微粒巻起这方面是有利的。
参照图l、图5及图6，在上述旋转台2和容器主体12的底面 部14 (即，真空容器1的底面部)之间的空间内设有作为加热 部件的加热器单元7，隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热 到由工艺制程程序(process recipe)决定的温度。为了划分从 旋转台2的上方空间到排气区域6的气氛和载置有加热器单元7 的气氛，在上述旋转台2的周缘附近的下方侧设有沿全周围着 加热器单元7的罩构件71 。该罩构件71的上端向外侧弯曲成凸纟彖状而形成弯曲部71a。通过减小该弯曲部71a的上表面和旋转 台2的下表面之间的间隙能抑制气体从外方进入到罩构件71 内。
比配置有加热器单元7的空间靠近旋转中心的部位上的底 面部14冲妻近^走转台2的下表面中心部附近、4矣近芯部21,从而 使底面部14与旋转台2之间的间隔成为狭小的空间，另外，对 于贯穿该底面部14的旋转轴22的贯通孔14a来说，底面部14的 内周面和旋转轴22之间的间隙(空间)也变窄了，这些狭小的 空间与上述壳体20内相连通。而且，在上述壳体20内设有用于
将作为吹扫气体的N2气体供给到上述狭小的空间内进行吹扫
的吹扫气体供给管72。另外，在容器主体12的底面部14上，在 加热器单元7的下方侧位置沿周向在多个部位上设有用于对加 热器单元7的配置空间进行吹扫的吹扫气体供给管73。
通过这样设置吹扫气体供给管72、 73,如在图7中用箭头 表示吹扫气体的流动那样，利用N2气体(吹扫气体)吹扫从壳 体20内到加热器单元7的配置空间的空间，该吹扫气体从旋转 台2和罩构件71之间的间隙经由排气区域6被排气口 61、 62排 出。由此，能防止BTBAS气体或03气体从已述的第l处理区域 Pl和第2处理区域P2的一方通过旋转台2的下方绕到另 一处理 区域中，因此，该吹扫气体也起到了分离气体的作用。
另外，在真空容器l的顶板ll的中心部连接有分离气体供 给管51,构成为将作为分离气体的N2气体供给到顶板11和芯部 21之间的空间52内。被供给到该空间52内的分离气体通过突出 部5和旋转台2之间的狭小的间隙50沿旋转台2的上表面(晶圆 载置部侧的表面)向周缘喷出。由于在由该突出部5围成的空 间中充满了分离气体，因此，能防止反应气体(BTBAS气体或 03气体)在第1处理区域P1和第2处理区域P2之间经由旋转台2的中心部混合。即，本实施方式的成膜装置为了分离第l处理
区域P1和第2处理区域P2的气氛而设有中心部区域C，该中心 部区域C由旋转台2的旋转中心部和真空容器l划分成，并利用 分离气体进行吹扫，并且该中心部区域C具有沿上述旋转方向 形成有用于向该旋转台2的表面喷出气体的喷出口。另外，在 此所说的喷出口相当于上述突出部5和旋转台2之间的狭小的 间隙50。
另外，如图2、图3和图8所示，在容器主体12的周壁部12a 上形成有用于在外部的输送臂10和旋转台2之间进行作为基板 的晶圆W的交接的输送口 15,该输送口 15由未图示的闸阀开 闭。另外，旋转台2上的作为晶圆载置部的凹部24在与该输送 口 15面对的位置与输送臂10之间进行晶圆W的交接，因此，在 旋转台2的下方侧，在与该交接位置相对应的部位设有贯穿凹 部24而用于从背面抬起晶圆W的、交接用的升降销16的升降机 构(未图示)。
另外，本实施方式的成膜装置设有用于对整个装置的动作 进行控制的、由计算机构成的控制部IOO，该控制部100的存储 器内存储有用于使装置运转的程序。该程序编写了用于执行后 述的装置的动作的步骤群，从硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、 软盘等存储介质安装到控制部100内。
接着对上述实施方式的作用进行说明。首先，打开闸阀(未 图示)，利用输送臂10将晶圆W从外部通过输送口 15交接到旋 转台2的凹部24内。该交接是通过以下动作来进行的在凹部 24停止在面对输送口 15的位置、即交接位置时，如图8所示， 升降销16经由凹部2 4底部的贯通孔从容器主体12的底面部14 侧升降。
这样的晶圆W的交接通过使旋转台2间歇旋转来进行，将晶
24圓W分别载置在旋转台2的5个凹部24内。接着，利用真空泵64将真空容器l内抽真空到预先设定的压力，并且一边使旋转台2顺时针旋转一边利用加热器单元7对晶圆W进行加热。例如，旋转台2被加热器单元7预先加热到例如300。C ，晶圆W通过被载置在该旋转台2上而被加热。在用温度传感器(未图示)确认了晶圆W的温度为设定温度之后，分别从第1反应气体喷嘴31和第2反应气体喷嘴32喷出BTBAS气体和Os气体，并且从分离气体喷嘴41、 42喷出作为分离气体的N2气体。
通过旋转台2的旋转，晶圆W交替地通过设有第1反应气体喷嘴31的第l处理区域P1和设有第2反应气体喷嘴32的第2处理区域P2，因此吸附BTBAS气体、接着吸附03气体，BTBAS分子被氧化而形成l层或多层氧化硅的分子层，这样一来，氧化硅的分子层依次层叠而形成规定膜厚的氧化硅膜。
另外，在上述成膜动作中，也从分离气体供给管51供给作为分离气体的N2气体，因此，从中心部区域C、即从突出部5和旋转台2之间的间隙50沿旋转台2的表面喷出N2气体。在本实施方式中，第2顶面45下方的空间、即配置有第l、第2反应气体喷嘴31、 32的空间具有比中心部区域C及第l顶面44与旋转台2之间的狭窄的空间低的压力。这是因为，与顶面45下方的空间邻接地设有排气区域6,该空间能通过排气区域6直接排气。另外，也是因为狭窄的空间形成为能利用高度h保持配置有反应气体喷嘴31、 32的空间或者第1、第2处理区域P1、 P2与狭窄的空间之间的压力差。
接着，参照图9说明从气体喷嘴31、 32、 41、 42向容器1内供给的气体的流动形态。图9是示意性地表示流动形态的图。如图9所示，从第2反应气体喷嘴32喷出的03气体的 一部分碰到旋转台2的表面(以及晶圆W的表面)而沿着该表面向与旋转台2的旋转方向相反的方向流动。接着，该一部分03气体被从旋转台2的旋转方向上游侧流过来的N2气体吹回，向旋转台2的周缘和容器主体12的周壁部12a的方向改变方向。最后，该一部分03气体流入到排气区域6,通过排气口 62从真空容器1排出。
03气体从第2反应气体喷嘴32向下方侧喷出后碰到旋转台2的表面而沿着该表面向旋转方向下游侧流动。该03气体由于从中心部区域C喷出的N2气体的流动和排气口 62的吸引作用而要向该排气口62流动。 一部分要朝向与下游侧相邻的分离区域D而流入到扇形的凸状部4的下方侧。但是，在包含各气体的流量等的运转时的工艺参数中，该凸状部4的第l顶面44的高度h(图4B)及周向长度被设定为能防止气体进入到凸状部4的第1顶面44的下方侧的尺寸，因此，也会如在图4B中示出的那样，03气体几乎不能流入到扇形的凸状部4的下方侧，或者即使流入很少一点也不能到达分离气体喷嘴41附近，而是被从分离气体喷嘴41喷出的N2气体吹回到旋转方向上游侧、即吹回到第2处理区域P2侧，与从中心部区域C喷出的N2气体一起，从旋转台2的周缘和容器主体12的周壁部12a之间的间隙经由排气区域6从排气口62排出。
另外，从第1反应气体喷嘴31向下方侧喷出、沿旋转台2的表面分别向旋转方向上游侧和下游侧流动的BTBAS气体完全不能进入到在该旋转方向上游侧和下游侧相邻的扇形的凸状部4的下方侧，或者即〗吏进入了也纟皮吹回到第1处理区域P1 —侧，与从中心部区域C喷出的N2气体一起，从旋转台2的周缘和容器主体12的周壁部12a之间的间隙通过排气区域6从排气口 61排出。即，在各分离区域D,虽然阻止在气氛中流动的作为反应气体的BTBAS气体或者03气体进入，但吸附在晶圆W的表面上的气体分子原封不动地从分离区域、即由扇形的凸状部4形成的、低的顶面44的下方通过，有助于成膜。
另外，第1处理区域P1的BTBAS气体及第2处理区域P2的03气体虽然要进入到中心部区域C内，但如图7和图9所示那样从该中心部区域C朝向旋转台2的周缘喷出分离气体，因此进入被该分离气体阻止，或者即使多少进入一些也被吹回，阻止第1处理区域P1的BTB AS气体穿过该中心部区域C流入到第2处理区域P2及第2处理区域P2的03气体穿过该中心部区域C流入到第1处理区域P1。
而且，在分离区域D,由于扇形的凸状部4的周缘部向下方弯曲，弯曲部46和;旋转台2的外端面之间的间隙〗象以上所述那样变窄，实质上阻止气体通过，因此，也阻止第1处理区域P1的BTBAS气体(第2处理区域P2的03气体)经由旋转台2的外侧流入到第2处理区域P2 (第1处理区域P1)。因此，第l处理区域P1的气氛和第2处理区域P2的气氛完全被2个分离区域D分离，BTBAS气体被排气口 61排出，另外03气体被排气口62排出。其结果，两反应气体在本例中为BTBAS气体及03气体无论在气氛中还是在晶圆W上都不会混合。另外，在本例中，由于用N2气体吹扫旋转台2的下方侧，因此完全不用担心流入到排气区域6的气体钻入到旋转台2的下方侧，例如BTB AS气体流入到03气体的供给区域之类的情况。
基于图10A、 IOB对本实施方式更详细地进行说明。本实施方式通过使旋转台2旋转一周(360°旋转)时的角速度变化来进行成膜。
即，在第1处理区域P1，由于是所供给的BTBAS气体附着在晶圓W表面上的工艺，因此以极短的时间进行。但是，在第2处理区域P2，由于是所供给的03气体与附着在晶圆表面上的BTBAS气体发生反应、在晶圓表面形成作为反应生成物的氧化硅的分子层的工艺，因此，由于伴随着化学反应而使花费的时间比第l处理区域P1的时间长。
因此， 一 边使旋转台2旋转 一 周的期间的角速度发生变化一边进行成膜工艺，该旋转台2以使晶圆W通过第1处理区域P1时的角速度变快、且通过第2处理区域P2时的角速度变慢的方式进行旋转。
例如，如图10A所示，使晶圆W在通过由从分离气体喷嘴41喷出的N2气体形成的分离区域D时加速，使晶圆W以8兀〔rad/s〕(就转速而言，相当于240 〔 rpm〕)的角速度通过。此时，利用第l反应气体喷嘴31供给BTBAS气体，所供给的BTBAS气体瞬间附着在晶圆W表面，因此，使旋转台2以快的角速度旋转也没有问题。
然后，晶圆W通过由从分离气体喷嘴42喷出的N2气体形成的分离区域D,此时，使旋转台2的角速度降低到4兀〔rad/s〕(就转速而言，相当于120 〔rpm〕)。
接着，如图10B所示，使晶圆W以4兀〔rad/s〕(就转速而言，相当于120 〔rpm〕)的角速度通过第2处理区域P2。此时，利用第2反应气体喷嘴3 2供给O 3气体，所供给的O 3气体与附着在晶圆W表面的BTBAS气体发生反应，在晶圓W表面形成作为反应生成物的氧化硅的分子层。此时，由于角速度较慢，因此，能充分地确保利用BTBAS气体与03气体的反应而在晶圆W表面上形成氧化硅分子层的时间。
然后，晶圆W通过由从分离气体喷嘴41喷出的N2气体形成的分离区域D,此时，使旋转台2的角速度上升到8兀〔rad/s〕(就转速而言，相当于240 〔rpm〕)。然后，与上述同样，如图10A所示，使晶圆W高速地通过第l处理区域Pl,反复这样的旋转。
通过一边使旋转台2以这样的角速度变化进行旋转一边进
28行成膜，能在晶圆W的表面上形成致密的氧化硅膜。另外，能 与各个工艺相应地使旋转台2旋转一周的期间的角速度发生变 化，能充分地确保各个工艺所需要的时间，能不浪费时间地获 得致密的高品质的膜。另外，在进行各个工艺时不浪费时间，
因此，也缩短每一张晶圆w的处理时间。
另外，使旋转台2旋转时的角速度的控制通过利用从控制 部IOO传递到驱动部23的控制信号控制驱动部23的旋转来进行。
这样地成膜处理结束时，利用输送臂10通过与搬入动作相 反的动作将各晶圆W依次搬出。
在此，若对处理参数的一个例子进行记载，则工艺压力例 如为1067Pa( 8Torr )，晶圆W的加热温度例如为350。C , BTBAS 气体和Os气体的流量例如分别为100sccm和10000sccm,来自 分离气体喷嘴41、 42的N2气体的流量例如是20000sccm,来自 真空容器l的中心部的分离气体供给管51的N2气体的流量例如 是5000sccm。另外，对l张晶圆供给反应气体的循环次数、即 晶圆通过各处理区域P1、 P2的次数根据目标膜厚的不同而变 化，但为多次，例如是600次。
采用本实施方式，由于成膜装置在供给BTBAS气体的第1 处理区域P1和供给03气体的第2处理区域P之间具有包含低的 顶面44的分离区域D,因此，能防止BTBAS气体、03气体分别 流入第2处理区域P2、第l处理区域Pl,能防止与03气体、 BTBAS气体混合。因此，通过使载置着晶圆W的旋转台2旋转， 使晶圆W通过第1处理区域P1、分离区域D、第2处理区域P2及 分离区域D,能可靠地堆积MLD (ALD)模式下的氧化硅膜。 另外，为了更加可靠地防止BTBAS气体、03气体分别流入第2 处理区域P2、第1处理区域P1而与03气体、BTBAS气体混合，分离区域D还包括用于喷出N2气体的分离气体喷嘴41、 42。另 外，由于本实施方式的成膜装置的真空容器l具有中心部区域 C,该中心部区域C具有喷出N2气体的喷出孔，因此能防止 BTBAS气体、03气体通过中心部区域C分别流入第2处理区域 P2、第l处理区域Pl与Os气体、BTBAS气体混合。另外，由于 BTBAS气体和03气体不混合，因此几乎不会产生氧化硅向旋转 台2上的堆积，因此，能降低微粒的问题。
另外，在本实施方式的成膜装置中，旋转台2具有5个凹部 24,能在一次运转中对相对应地载置在5个凹部24中的5张晶圓 W进行处理，j旦也可以在5个凹部24中的 一个中载置l张晶圆 W,也可以在凝:转台2上仅形成一个凹部24。
作为适合于本发明使用的处理气体，除了上述的例子之外， 可以举出DCS ( 二氯石圭步克)、HCD ( Hexachlorodisilane,六 氯乙硅烷)、TMA(三曱基铝)，3DMAS[三(二曱氨基)硅烷]、 TEMHF[四(乙基曱基氨基)铪]、Sr ( THD ) 2[双(四曱基庚 二酮酸)锶]、Ti ( MPD ) ( THD )[(曱基戊二酮酸)双(四 甲基庚二酮酸)钛]、单氨基硅烷等。
另外，在上述分离区域D中，相对于上述分离气体喷嘴41 或42位于旋转台2的旋转方向的上游侧的第l顶面44优选是越 位于外缘的部位上述旋转方向的宽度越大。其理由在于，由于 旋转台2的旋转，从上游侧向分离区域D流动的气体的流速越靠 近外缘越快。出于这种考虑，如上所述那样将凸状部4制成扇 形是上策。
以下，再例举凸状部4(或第l顶面44 )的尺寸。参照图IIA、 11B,在分离气体喷嘴41 ( 42)的两侧形成狭窄的空间的第l 顶面44的与晶圆中心WO所通过的路径相对应的圆弧的长度L, 是晶圆W的直径的约1/10 1/l的长度即可，优选是约l/6以上。例如，在晶圆W具有300mm的直径的情况下，该长度L优选是 约50mm以上。
在该长度L不够长而较短的情况下，为了有效地防止反应 气体流入狭窄的空间，必须降低第1顶面4 4和旋转台2之间的狭 窄的空间的高度h (图4B)。但是，若长度L过短、高度h变得 极低，则有可能旋转台2与第1顶面44碰撞而产生微粒，从而产 生晶圆的污染或使晶圓破损。因此，为了避免旋转台2与第1顶
面44碰撞，需要抑制旋转台2的振动或使旋转台2稳定旋转的对
究 朱。
另 一方面，在缩短长度L且将狭窄的空间的高度h保持得比 较大的情况下，为了防止反应气体流入到顶面44和旋转台2之 间的狭窄的空间，必须降低旋转台2的旋转速度，在制造生产 率方面当然不利。
根据这些考察，沿与晶圆中心WO的路径相对应的圆弧的、 第l顶面44的长度L优选是约50mm以上。但是，凸状部4或第1 顶面44的尺寸并不限定于上述尺寸，也可以根据所使用的工艺 参数、晶圆尺寸进行调整。另外，狭窄的空间只要具有能形成 从分离区域D向处理区域P1及P2的分离气体的流动的程度的 高度，如上述说明所表明的那样，狭窄的空间的高度h除了根 据所使用的工艺参数或晶圆尺寸进行调整外，例如也可以根据 顶面44的面积进行调整。
另外，在本实施方式中，在设置于凸状部4上的槽部43中 配置有分离气体喷嘴41 ( 42),在各分离气体喷嘴41、 42的两 侧配置有低的顶面44。但是，在一变形例中，也可以替代分离 气体喷嘴41,而如图12所示那样在凸状部4的内部形成沿旋转 台2的径向延伸的流路47,沿该流路47的长度方向形成多个气 体喷出孔40,从这些喷出孔40喷出分离气体(N2气体)。分离区域D的顶面44并不限于平坦面，可以构成为图13A 所示的凹面形状，也可以构成为图13B所示的凸面形状，或者 构成为图13C所示的波状。
另外，凸状部4也可以是空心的，可以将分离气体导入到 空心内。在这种情况下，可以如图14A、图14B、图14C所示那 样排列多个气体喷出孔40a。
图14A表示使相互相邻的喷出孔40a的一部分彼此间在上 述径向上重叠;l也、沿该径向隔开间隔:t也配置多个喷出孔40a的 结构，该多个喷出孔40a由相对于旋转台2的直径倾斜的横向长 的狭缝构成。
图14B表示以蛇行线状排列多个喷出孔40a的结构。 图14C表示在上述径向隔开间隔地排列多条由逼近旋转台 2的周缘侧的圆弧状狭缝构成的喷出孔40a。
另夕卜，在本实施方式中，凸状部4具有大致扇形的上表面 形状，但在一变形例中，也可以具有图15A所示的长方形或正 方形的上表面形状。另外，凸状部4也可以如图15B所示的上表 面整体为扇形，具有弯曲成凹状的侧面4Sc。另外，凸状部4也 可以如图15C所示的上表面整体为扇形，具有弯曲成凸状的侧 面4Sv。另外，如图15D所示，也可以构成为凸状部4的旋转台 2的旋转方向d的上游侧部分具有凹状的侧面4Sc，凸状部4的旋 转台2的旋转方向d的下游侧部分具有平面状的侧面4Sf。另外， 在图15A至图15D中，虚线表示在凸状部4上形成的槽部43 (图 4A、图4B)。在这些情况下，收容在槽部43中的分离气体喷嘴 41或42 (图2)从真空容器l的中央部、例如突出部5 (图l)伸 出。
在本实施方式中，使用加热器单元7作为用于对晶圆W进行 加热的加热部件，加热器单元7并不限于^f吏用电阻发热体，也可以是灯加热装置，也可以替代设置在旋转台2的下方侧而设 置在^:转台2的上方侧，也可以i殳置在上下两方。
在此，关于处理区域P1、 P2及分离区域D的各种布置方案， 举一个上述实施方式之外的其它例子。图16是使第2反应气体 喷嘴32比输送口 15位于靠旋转台2的旋转方向上游侧的例子， 这样的布置方案也能获得同样的效果。
另外，如上所述，分离区域D可以为将扇形的凸状部4沿周 向分割为2部分，在两部分之间设置分离气体喷嘴41 (42)的 结构，图17是表示这样的结构的一个例子的俯视图。在这种情 况下，要考虑到分离气体的喷出流量、反应气体的喷出流量等， 将扇形的各凸状部4 (分割部分)和分离气体喷嘴41或42之间 的距离、扇形的各凸状部4 (分割部分)的大小等设定成能使 分离区域D发挥有效的分离作用。
在上述实施方式中，第1处理区域P1和第2处理区域P2相当 于具有比分离区域D的第l顶面44高的第2顶面45的区域。但 是，第1处理区域P1和第2处理区域P2的至少一个也可以具有在 反应气体供给喷嘴31 ( 32)的两侧与旋转台2相对且比第2顶面 45低的另 一顶面。这是为了防止气体流入到该顶面和旋转台2 之间的间隙中。该顶面可以比第2顶面45^f氐，也可以低至与分 离区域D的第l顶面44大致相同。图18表示这样的结构的一个例 子。如图所示，扇形的凸状部30配置在供给03气体的第2处理 区域P2中，反应气体喷嘴32配置于形成在在凸状部30上的槽部 (未图示)中。换言之，该第2处理区域P2用于使反应气体喷 嘴32供给反应气体，与分离区域D相同地构成。另外，凸状部 30的结构也可以构成为与图14A至图14C所例示的空心的凸状 部相同。
另外，为了在各分离气体喷嘴41、 42的两侧形成狭窄的空
33间，只要设置较低的顶面(第l顶面)44即可，在其它实施方 式中，也可以如图19所示那样在反应气体喷嘴31、 32的两侧设 置上述顶面、即比第2顶面45^[氐、与分离区域D的第l顶面44大 致相同的4交低的顶面，延伸到第1顶面44。换言之，也可以替
凸状部400具有大致为圆盘状的形状，大致与旋转台2的整 个上表面相对，具有分别收容气体喷嘴31、 32、 41、 42的沿径 向延伸的4个长槽400a，且在凸状部400的下方，在凸状部400 与旋转台2之间留有狭窄的空间。该狭窄的空间的高度可以与 上述高度h (图4B )为相同程度。若使用凸状部400，则从反应
窄的空间)扩散到反应气体喷嘴31、 32的两侧，从分离气体喷 嘴41、 42喷出的分离气体在凸状部400的下方(或在狭窄的空 间)扩散到分离气体喷嘴41、 42的两侧。该反应气体和分离气 体在狭窄的空间中合流，通过排气口61、 62排出。在这种情况
嘴32喷出的反应气体混合，能实现适当的ALD (或MLD)模式
的堆积。
另外，也可以通过组合从图14A到图14C的任意一个图所 示的空心的凸状部4来构成凸状部400，不使用气体喷嘴31、 32、 41、 42以及长槽400a,而将反应气体以及分离气体从对应的空 心凸状部4的喷出孔33分别喷出气体。
在本实施方式中，旋转台2的旋转轴22位于真空容器1的中 心部，在顶^反11和芯部21之间的空间52中吹扫分离气体，但本 发明也可以如图20所示那样构成。
在图20的成膜装置中，真空容器l的中央区域的底面部14 向下方侧突出而形成驱动部的收容空间80,并且，在真空容器l的中央区域的上端形成有凹部80a,在真空容器l的中心部， 支柱81介于收容空间80的底面和上述凹部80a的上表面之间， 防止了来自第1反应气体喷嘴31的BTBAS气体和来自第2反应 气体喷嘴32的03气体经由真空容器1的中心部混合。
关于使旋转台2旋转的机构，围着支柱81地设置旋转套筒 82,沿该旋转套筒82设置环状的旋转台2。旋转套筒82被安装 在支柱81外表面上的轴承86、 88和安装在收容空间80内侧面上 的轴承87支承。然后，在上述收容空间80中设置由电动机83 驱动的驱动齿4仑部84，利用该驱动机构，借助形成在旋转套筒 82下部的外周的齿轮部85使该旋转套筒82旋转。另外，在上述 收容空间80的底部连接有吹扫气体供给管74，并且，将用于经 由导管75a将吹扫气体供给到上述凹部80a的侧面和旋转套筒 82的上端部之间的空间内的吹扫气体供给管75连接到真空容 器1的上部。参照图20,用于将吹扫气体供给到上述凹部80a 的侧面和旋转套筒82的上端部之间的空间内的开口部形成在 上述凹部80a的侧面的左右2处，但为了避免BTBAS气体和Os 气体经由旋转套筒82的附近区域混合，优选失见定开口部(吹扫 气体供给口 )的数量。
在图20所示的例子中，乂人;旋转台2侧看来，上述凹部80a 的侧面和旋转套筒82的上端部之间的空间相当于分离气体喷 出口，而且，由该分离气体喷出口、旋转套筒82及支柱81构成 位于真空容器l的中心部的中心部区域。
次在基板上供给3种以上的反应气体的情况。在这种情况下， 例如按第l反应气体喷嘴、分离气体喷嘴、第2反应气体喷嘴、 分离气体喷嘴、第3反应气体喷嘴及分离气体喷嘴的顺序沿真 空容器l的周向配置 气体喷嘴，如已述的实施方式那样地构成包含各分离气体喷嘴的分离区域即可。
使用以上所述的成膜装置的基板处理装置示于图21中。参
照图21，基板处理装置包括例如收纳25张晶圆的称为前开式 晶圆传送盒(Front Opening Unified Pod)的密闭型的输送 容器101;配置有输送臂103的大气输送室102;能在大气气氛 和真空气氛之间切换气氛的加载互锁真空室(预备真空室) 104、 105;配置有2个输送臂107a、 107b的真空输送室106; 本实施方式的成膜装置108、 109。在图21中，附图标记G表示 闸阀。
输送容器IOI被从外部输送到具有载置台的输入输出部 (未图示)，在与大气输送室102相连接后，利用开闭机构(未 图示)打开盖子，利用输送臂103从该输送容器101内取出晶圓。 接着，将晶圆输送到加载互锁真空室104或105内，将该室内从 大气气氛切换成真空气氛，此后利用输送臂107a或107b取出晶 圆，送入到成膜装置108、 109中的一个，进行已述的成膜处理。 这样，通过设置多个例如2个本实施方式的成膜装置，能以高 生成率实施所谓的ALD (MLD)。
第2实施方式
接着，说明本发明的第2实施方式。
在本实施方式中，可以使用与第l实施方式相同的成膜装 置，但在成膜处理时，在旋转台2的凹部24中载置多张、例如5
张晶圆。
接着，参照图22的流程图i兌明本实施方式的成膜方法。 在本实施方式中，在由分离气体喷嘴41、 42供给作为分离 气体的N2气体的状态下， 一边使旋转台2的转速(rpm)变化 一边从第l反应气体喷嘴31及第2反应气体喷嘴32交替地供给 BTBAS气体及03气体，从而进行成膜。与第l实施方式相同，对晶圆W进行加热，在利用温度传感
器(未图示)确认了晶圓w达到设定温度后，开始成膜。
首先，在步骤S102中，将控制部IOO (图1 )的记录器(未 图示)的N值设定为1。另外，预先输入向l张晶圆W供给反应 气体的循环数M。该循环数M为取决于在晶圓W上成膜的膜厚 的值，是由期望的膜厚决定的值。
接着，在步骤S104中，利用吹扫气体供给管72、 73(图1) 供给作为吹扫气体的N2气体，利用分离气体供给管51供给作为 分离气体的N2气体，并且由分离气体喷嘴41、 42(图2)供给
作为分离气体的N2气体。
接着，在步骤S106中，使旋转台2高速旋转。例如，使旋 转台2以240rpm旋转。
接着，在步骤S108中，利用第1反应气体喷嘴31 (图2)供 给BTBAS气体。此时，由于从分离气体喷嘴41、 42供给作为 分离气体的N2气体，因此，BTBAS气体仅在第l处理区域Pl(图 2)扩展，不会扩散到第2处理区域P2。另外，由于未从第2反 应气体喷嘴32 (图2)供给Os气体，因此，被载置在旋转台2 上的所有晶圆W通过旋转台2的旋转而曝露于BTBAS气体中。 由此，在所有晶圆W的表面上附着有BTBAS气体。另外，由于 BTBAS气体附着在晶圆W的表面上的工艺在极短的时间内进 行，因此，在使旋转台2高速旋转的状态下，利用第l反应气体 喷嘴31供给BTBAS气体。
接着，在步骤S110中，停止自第l反应气体喷嘴31供 BTBAS气体。
接着，在步骤S112中，使旋转台2以低速旋转。例如，使 旋转台2以120rpm旋转。
接着，在步骤S114中，自第2反应气体喷嘴32供给03气体。此时，由于从分离气体喷嘴41、 42供给作为分离气体的N2气体， 因此，03气体仅在第2处理区域P2中扩展，不会扩散到第l处理 区域P1中。另外，由于未自第1反应气体喷嘴31供给BTBAS气 体，因此，被载置在旋转台2上的所有晶圆W通过旋转台2的旋 转而曝露于Os气体中。由此，附着在晶圆W表面上的BTBAS 气体与由第2反应气体喷嘴32供给的03气体发生反应，在所有 的晶圆W的表面上形成有氧化硅的分子层。另外，该工艺由于 是BTBAS气体与Os气体反生反应的工艺，因此需要时间。因此， 使旋转台2以比步骤108的工艺低的速度旋转。接着，在步骤S116中，停止自第2反应气体喷嘴32供给03 气体。接着，在步骤S118中，对控制部100的记录器的N值加1。 接着，在步骤S120中，将记录器的N值与M值进行比较， 判断是否N》M。在N值小于M值的情况下(在步骤S120中为 NO)，转移到步骤S106中。另一方面，在N值与M值相同或大 于M值的情况下(在步骤S120中为YES ),转移的下一个步骤 S122。接着，在步骤S122中，停止自吹扫气体供给管72、 73供给 作为吹扫气体的N2气体、自分离气体供给管51供给作为分离气 体的N2气体、自分离气体喷嘴41、 42供给作为分离气体的N2气体。通过以上的工艺，本实施方式的成膜结束。 在本实施方式中，能通过调整旋转台2的转速(rpm)来调 整自第l反应气体供给部件供给的BTBAS气体进行的工艺所需 的时间、自第2反应气体供给部件供给的03气体进行的工艺所 需的时间，能在短时间内在多个晶圆W的表面上同时形成致密 且高品质的膜。38另外，由第1反应气体供给部件供给BTBAS气体的第l处理 区域和由第2反应气体供给部件供给03气体的第2处理区域被 分离区域D隔离。因此，在交替进行BTBAS气体和03气体的供 给的情况下，在停止供给后残留一种气体，不会与新供给来的 另一气体发生反应，能防止产生污染。另外，由于始终供给作 为分离气体的N2气体，因此，在停止供给BTBAS气体和Os气 体时，能迅速地吹扫残留在第l处理区域或第2处理区域的 BTBAS气体和Os气体，因此，在交替地供给气体时能提高生产 率。本实施方式并不限于^f吏用两种反应气体，也可以应用于4妄 顺序在基板上供给3种以上的反应气体的情况。在这种情况下， 例如按第l反应气体喷嘴、分离气体喷嘴、第2反应气体喷嘴、 分离气体喷嘴、第3反应气体喷嘴及分离气体喷嘴的顺序沿真 空容器l的周向配置各气体喷嘴，如已述的第l实施方式那样地 构成包含各分离气体喷嘴的分离区域即可。在本实施方式中，可以使用在上述第l实施方式中参照图 21说明的基板处理装置。结果，在本实施方式中，也能以高生 成率实施所谓的ALD (MLD)。本发明不限定于具体公开的实施例，可以不脱离本发明范 围地实施各种变形例、改良例。本申请基于在2008年9月4日申请的日本国专利申请第 2008—227030号主张优先权，在此引用其全部内容。
权利要求
1.一种成膜装置，在真空容器内将相互反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板的表面上且执行该供给循环，从而层叠多层反应生成物的层而形成薄膜，该成膜装置包括旋转台，其设置在上述真空容器内；基板载置部，其为了将基板载置在上述旋转台的基板载置面上而设置；第1反应气体供给部件及第2反应气体供给部件，沿上述旋转台的旋转方向相互分开地设置，在上述旋转台的基板载置面侧分别将第1反应气体、第2反应气体供给到第1处理区域和第2处理区域；分离区域，其为了分离上述第1处理区域和第2处理区域的气氛而在上述旋转方向上位于第1处理区域和第2处理区域之间，该分离区域包括顶面和用于将第1分离气体供给到该分离区域的第1分离气体供给部件，该顶面位于该第1分离气体供给部件的上述旋转台的旋转方向两侧，在顶面与旋转台之间形成有用于使分离气体从该分离区域流到处理区域侧的狭窄的空间；中心部区域，其为了分离上述第1处理区域和上述第2处理区域的气氛而位于真空容器内的中心部，且形成有用于将第2分离气体喷出到旋转台的基板载置面侧的喷出孔；排气口，其用于将扩散到上述分离区域的两侧的上述第1分离气体、从上述中心部区域喷出的上述第2分离气体、上述第1及第2反应气体一起排出；驱动部，以使上述基板通过上述第1处理区域时的上述旋转台的角速度与使上述基板通过上述第2处理区域时的旋转台的角速度为不同的角速度的方式使上述旋转台旋转。
2. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，该成膜装置还具有自上述中心部区域供给上述第2分离气体的第2分离气体供给部件，上述分离区域的顶面与上述旋转台的基板载置面相对， 上述排气口设于比旋转台低的位置，经由该旋转台的周缘与上述真空容器的内壁面之间的间隙排出扩散到上述分离区域两侧的上述第l分离气体、从上述中心部区域喷出的上述第2分离气体以及上述第l、第2反应气体。
3. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，上述基板载置部具有形成在上述旋转台的基板载置面上的 凹状部，被载置在上述凹状部中的上述基板的表面位于与上述旋转 台的基板载置面相同高度的位置或位于比上述旋转台的基板载 置面低的位置。
4. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，真空容器的侧壁上设有利用闸阀进行开闭的输送口 。
5. 根据权利要求l所述的成膜装置，其特征在于，该成膜装置还具有用于对上述旋转台进行加热的加热部件。
6. 根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于， 上述加热部件设于上述旋转台的下方。
7. 根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于， 上述加热部件设于上述旋转台的上方。
8. —种基板处理装置，其特征在于，该基板处理装置包括 真空输送室，其在内部配置有基板输送部件； 权利要求l所述的成膜装置，其气密地与上述真空输送室相连接；预备真空室，其气密地与上述真空输送室相连接，能在真 空气氛和大气气氛之间切换气氛。
9. 一种成膜装置，在真空容器内将相互反应的至少两种反 应气体按顺序供给到基板的表面上且执行该供给循环，从而层 叠多层反应生成物的层而形成薄膜，该成膜装置包括旋转台，其设置在上述真空容器内；基板载置部，其为了将基板载置在上述旋转台的基板载置 面上而i殳置；第l反应气体供给部件及第2反应气体供给部件，沿上述旋 转台的旋转方向相互分开地设置，在上述旋转台的上述基板载 置面侧分别将第l反应气体及第2反应气体供给到第l处理区域 和第2处理区域；分离区域，其为了分离上迷第1处理区域和第2处理区域的 气氛而在上述旋转方向上位于第1处理区域和第2处理区域之 间，该分离区域包括顶面和用于将第l分离气体供给到该分离 区域的第l分离气体供给部件，该顶面位于该第l分离气体供给 部件的上述^走转台的^走转方向两侧，在顶面与^走转台之间形成 有用于使分离气体从该分离区域流到处理区域侧的狭窄的空 间；中心部区域，其为了分离上述第1处理区域和上述第2处理 区域的气氛而位于真空容器内的中心部，且形成有用于将第2 分离气体喷出到旋转台的基板载置面侧的喷出孔；排气口 ，其用于将扩散到上述分离区域的两侧的上述第l分离气体、从上述中心部区域喷出的上述第2分离气体、上述 第l及第2反应气体一起排出；驱动部，其用于使上述旋转台旋转；控制部，其对上述第l反应气体供给部件、上述第2反应气体供给部件、上述驱动部进行控制，以使在利用上述第l反应气体供给部件供给上述第l反应气体时，停止上述第2反应气体 供给部件的上述第2反应气体的供给，在利用上述第2反应气体 供给部件供给上述第2反应气体时，停止上述第l反应气体供给 部件的上述第l反应气体的供给，并使上述旋转台以使利用第1 反应气体供给部件供给第l反应气体时的上述旋转台的角速度 与利用第2反应气体供给部件供给第2反应气体时的旋转台的 角速度为不同的角速度的方式旋转。
10. —种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少两种 反应气体按顺序供给到基板的表面上的循环，从而层叠反应生 成物而形成薄膜，该成膜方法包括以下工序将基板载置在真空容器内部的旋转台上的工序； 在上述旋转台的基板载置面上分别将第l反应气体及第2 反应气体供给到第l处理区域和第2处理区域并且将分离气体 供给到设于上述第l处理区域和第2处理区域之间的分离区域 的工序；使旋转台以上述基板通过上述第l处理区域时的角速度与 上述基板通过上述第2处理区域时的角速度不同的方式旋转的工序。
11. 根据权利要求10所述的成膜方法，其特征在于， 该成膜方法还包括对上述旋转台进行加热的工序。
12. 根据权利要求10所述的成膜方法，其特征在于， 上述基板载置工序将基板载置到在上述旋转台的表面上形成为凹状的基板载置部上，载置在上述基板载置部上的上述基 板的表面位于与上述旋转台的表面相同高度的位置或位于比上 述旋转台的表面低的位置。
13. —种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板的表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，该成膜方法包括以下工序将基板载置在真空容器内部的旋转台上的工序；使上述旋转台以第l转速旋转的工序；在上述旋转台的基板载置面上将第l反应气体供给到第1 处理区域并且将分离气体供给到设于上述第l处理区域和第2 处理区域之间的分离区域的工序；停止供给上述第l反应气体的工序；使上述旋转台以与上述第l转速不同的第2转速旋转的工序；在上述旋转台的基板载置面上将第2反应气体供给到上述 第2处理区域并且将分离气体供给到上述分离区域的工序； 停止供给第2反应气体的工序。
14. 根据权利要求13所述的成膜方法，其特征在于， 上述供给循环按顺序进行上述第l旋转工序、上述第l反应气体供给工序、上述第l反应气体供给停止工序、上述第2旋转 工序、上述第2反应气体供给工序、上述第2反应气体供给停止工序。
15. 根据权利要求13所述的成膜方法，其特征在于， 该成膜方法还包4舌对上述^走转台进4亍加热的工序。
16. 根据权利要求13所述的成膜方法，其特征在于，上述基板载置工序将基板载置到在上述旋转台的表面上形 成为凹状的基板载置部上，被载置在上述基板载置部上的上述 基板的表面位于与上述旋转台的表面相同高度的位置或位于比 上述旋转台的表面低的位置。
全文摘要
本发明提供一种成膜装置、基板处理装置及成膜方法。在真空容器内供给至少两种反应气体而在基板上形成薄膜的成膜装置包括旋转台；上述旋转台上的基板载置部；相互分离地设置，在上述旋转台上分别将第1、第2反应气体供给到第1、第2处理区域的第1、第2反应气体供给部件；位于上述第1、第2处理区域之间，具有供给第1分离气体的第1分离气体供给部件和顶面的分离区域；位于上述真空容器内部，形成有喷出第2分离气体的喷出孔的中心部区域；排气口；使上述旋转台以上述基板通过上述第1处理区域时的上述旋转台的角速度与上述基板通过上述第2处理区域时的旋转台的角速度为不同的角速度的方式旋转。
文档编号C23C16/455GK101665927SQ20091017212
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者加藤寿, 本间学 申请人:东京毅力科创株式会社