成膜裝置的制作方法

專利名稱：成膜裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過在容器內執行向基板按順序供給互相反應的至少兩種反應 氣體的供給循環來層疊許多個反應生成物的層形成薄膜的成膜裝置。
背景技術：
作為半導體制造工藝的成膜方法，公知有這樣的工藝在真空條件下使第1反應 氣體吸附于作為基板的半導體晶圓(以下稱作“晶圓”)等的表面之后，將供給的氣體變 換為第2反應氣體，通過兩氣體在晶圓表面的反應形成1層或多層原子層、分子層，將該 循環進行多次，從而在基板上成膜。該工藝例如被稱作ALD (Atomic Layer Deposition), MLD (MolecularLayer Deposition)等(以下稱作ALD)，能夠根據循環數高精度地控制膜 厚，并且，在膜質的面內均勻性也良好這一點上，可作為能夠應對半導體器件薄膜化的有效 方法來期待。作為該成膜方法，研究出這樣的方法，S卩，使用在真空容器的上部中央具有氣體簇 射頭的單片式成膜裝置從基板的上方供給反應氣體，從處理容器的底部排出未反應的反應 氣體及反應副生成物。但是，在該成膜方法中，從第1反應氣體變換為第2反應氣體時、及 進行與此相反的變換時，要利用吹掃氣體進行花費較長時間的氣體置換，而且，循環數也會 有例如幾百次，因此存在堆積時間變長這樣的問題。因此，期望能夠以高處理率進行處理的 裝置及方法。由于這樣的背景，例如在專利文獻1中提出了一種這樣的裝置在晶圓支承構件 (或者旋轉臺)上沿著旋轉方向等角度間隔地配置4張晶圓，以與晶圓支承構件相對的方式 沿著旋轉方向等角度間隔地配置第1反應氣體排出噴嘴和第2反應氣體排出噴嘴，而且，在 這些噴嘴之間配置分離氣體噴嘴，使晶圓支承構件水平旋轉來進行成膜處理。采用該旋轉臺式的ALD裝置，不需要第1反應氣體和第2反應氣體的變換、及吹掃 氣體的置換，因此，能夠實現高處理率。另一方面，由于同時向真空容器內供給第1反應氣 體和第2反應氣體，因此，需要抑制兩種反應氣體在真空容器內互相混合反應的對策。在專 利文獻1中，通過專門自分離氣體噴嘴供給分離氣體，欲將第1反應氣體和第2反應氣體分
1 ο但是，在采用分離氣體的情況下，由分離氣體導致反應氣體稀釋，為了維持充分的 成膜速度，也形成必須大量供給反應氣體的狀況。下述專利文獻2公開了一種這樣的成膜裝置向在旋轉基板保持件(旋轉臺)的 上方描畫出的比較平坦的間隙區域中導入前體物質(反應氣體)，抑制前體物質在該區域 中流動，并且，自設置在該區域兩側的吸氣區域向上排出前體物質，從而能夠防止由分離氣 體(吹掃氣體)導致前體物質稀釋。但是，在欲將前體物質封入在該區域中時，因前體物質而產生熱分解，有可能導致 反應生成物堆積在該區域中。反應生成物的堆積會成為微粒源，能產生成品率降低這樣的 問題。
專列文獻1 日本特開2001-2M181號公報專利文獻2 日本特表2008-5164 號公報(或者美國專利申請第2006/0073276 號公報)

發明內容
本發明是對照上述情況而做成的，其提供能夠降低由分離氣體稀釋第1反應氣體 及第2反應氣體來抑制成膜速度降低的成膜裝置，該分離氣體是為了抑制第1反應氣體和 第2反應氣體混合而使用的。采用本發明的一個方式，提供了這樣的成膜裝置，S卩，通過在容器內將按順序向基 板供給互相反應的至少兩種反應氣體的供給循環執行多次，層疊多層反應生成物而形成薄 膜。該成膜裝置包括旋轉臺，其能夠旋轉地設置于容器內，在第1面包含用于載置基板的 基板載置區域；第1反應氣體供給部，其用于向旋轉臺的第1面供給第1反應氣體；第2反 應氣體供給部，其沿著旋轉臺的旋轉方向相對于第1反應氣體供給部分離開，用于向旋轉 臺的第1面供給第2反應氣體；分離氣體供給部，其設置在第1反應氣體供給部與第2反應 氣體供給部之間，用于供給將第1反應氣體和第2反應氣體分離的分離氣體；排氣口，其用 于對容器內進行排氣；空間劃分構件，其設置于第1反應氣體供給部和第2反應氣體供給部 中的至少一個反應氣體供給部，劃分出包含該反應氣體供給部與旋轉臺的第1面之間的空 間的第1空間、及與該第1空間的氣體相比分離氣體易于流動的第2空間，將分離氣體向第 2空間引導。采用本發明的實施方式，提供能夠降低由分離氣體稀釋第1反應氣體及第2反應 氣體來抑制成膜速度降低的成膜裝置，該分離氣體是為了抑制第ι反應氣體和第2反應氣 體混合而使用的。



圖16是表示氣體噴嘴的變形例的立體圖和縱剖視圖。圖17是表示圖16的氣體噴嘴的剖視圖和斷裂立體圖。圖18是表示氣體噴嘴的另一變形例的剖視圖和立體圖。圖19是表示本發明的實施方式的成膜裝置所采用的排氣噴嘴的說明圖。圖20是表示本發明的實施方式的成膜裝置所采用的排氣噴嘴的另一例子的說明 圖。圖21是表示本發明的實施方式的成膜裝置所采用的排氣噴嘴的又一例子的說明 圖。圖22是表示本發明的實施方式的成膜裝置的反應氣體噴嘴的另一配置例子的俯 視圖。圖23是表示本發明的實施方式的成膜裝置的凸狀部的另一例子的俯視圖。圖M是表示本發明的實施方式的成膜裝置的變形例的示意圖。圖25是表示本發明的另一實施方式的成膜裝置的剖視圖。圖沈是表示包含本發明的實施方式的成膜裝置的基板處理裝置的示意圖。圖27是為了評價本發明的實施方式的成膜裝置的效果而進行的模擬的模型。圖觀是表示模擬結果的曲線圖。圖四是表示模擬的另一結果的曲線圖。圖30是表示對在本發明的實施方式的成膜裝置中堆積于晶圓的膜進行與膜厚相 關的模擬的范圍和其結果的說明圖。圖31是表示對本發明的實施方式的成膜裝置的真空容器內的氣體濃度分布進行 的模擬的結果的曲線圖。圖32是表示對本發明的實施方式的成膜裝置的真空容器內的氣體濃度分布進行 的模擬的另一結果的曲線圖。
具體實施例方式下面，參照

本發明的不限定的例示的實施方式。對全部附圖中相同或對 應的構件或者零件標注相同或對應的參照附圖標記，省略重復的說明。另外，附圖并不以 表示構件或零件之間的對比為目的，因而，具體的厚度、尺寸應對照以下的不限定的實施方 式，由本領域技術人員來決定。如圖1 (圖3的I-I剖視圖)及圖2所示，本發明的實施方式的成膜裝置包括具有 大致圓形的平面(俯視)形狀的扁平的真空容器1、及設置在該真空容器1內并在真空容 器1的中心具有旋轉中心的旋轉臺2。真空容器1構成為頂板11能夠自容器主體12分離。 頂板11隔著例如0型密封圈等密封構件13安裝于容器主體12，由此，真空容器1被氣密地 密閉。另一方面，在需要使頂板11自容器主體12分離時，利用未圖示的驅動機構將其向上 方抬起。頂板11和容器主體12例如能夠由鋁(Al)制成。參照圖1，旋轉臺2在其中央具有圓形的開口部，其在開口部的周圍被圓筒形狀的 芯部21從上下夾著地保持。芯部21固定在沿著鉛垂方向延伸的旋轉軸22的上端。旋轉 軸22貫穿容器主體12的底面部14，其下端安裝于使該旋轉軸22繞鉛垂軸線旋轉的驅動部 23。利用該構造，旋轉臺2能夠以其中心為軸線旋轉。另外，旋轉軸22和驅動部23容納在上表面開口的筒狀的殼體20內。該殼體20隔著設置在其上表面的凸緣部20a氣密地安裝 在真空容器1的底面部14的下表面，由此，殼體20的內部氣氛自外部氣氛隔離。如圖2及圖3所示，在旋轉臺2的上表面分別形成有用于載置晶圓W的多個(圖 示例子中為5個)圓形凹部狀的載置部M。但是，在圖3中僅表示了 1張晶圓W。載置部 M互相以約72°的角度間隔配置在旋轉臺2上。參照圖4的(a)，表示了載置部M和載置于載置部M的晶圓W的截面。如該圖 所示，載置部M具有比晶圓W的直徑稍大(例如4mm)的直徑、及與晶圓W的厚度相等的深 度。由于載置部M的深度與晶圓W的厚度大致相等，因此，在晶圓W載置于載置部M時， 晶圓W的表面處于與旋轉臺2的除載置部M之外的區域的表面大致相同的高度。若晶圓 W與該區域之間存在較大的臺階，則會由該臺階導致氣體的流動產生紊流，晶圓W上的膜厚 均勻性受到影響。為了降低該影響，兩個表面處于大致相同的高度。“大致相同的高度”在 此是高度差約為5mm以下即可，但優選在加工精度允許的范圍內盡量接近于零。在凹部M的底面形成有3個通孔(未圖示)，3根升降銷(圖9中的參照附圖標 記16)能夠通過這些通孔上下運動。升降銷16支承晶圓W的背面地使該晶圓W升降，在其 與晶圓W的輸送機構10之間進行交接。再次參照圖2及圖3，在旋轉臺2的上方設有第1反應氣體噴嘴31、第2反應氣體 噴嘴32及分離氣體噴嘴41、42，它們以規定的角度間隔沿著半徑方向延伸。在圖示的例子 中，第2反應氣體噴嘴32、分離氣體噴嘴41、第1反應氣體噴嘴31及分離氣體噴嘴42從上 看按照該順序繞順時針地配置。這些氣體噴嘴31、32、41、42貫穿容器主體12的周壁部，它 們通過將作為氣體導入部31a、32a、41a、4^i的端部安裝在容器主體12的外周壁而被支承。 在圖示的例子中，氣體噴嘴31、32、41、42從真空容器1的周壁部被導入到真空容器1內，但 也可以從真空容器1的中心部、具體地講是從環狀的突出部5 (見后述)導入。在這種情況 下，能夠設置在突出部5的外周面和頂板11的外表面開口的L字形導管，在真空容器1內 在L字型導管的一個開口上連接氣體噴嘴31 (32、41、42)，在真空容器1的外部在L字形導 管的另一個開口上連接氣體導入部31a(32a、41a、42a)。雖省略圖示，但在本實施方式中，反應氣體噴嘴31連接于作為第1反應氣體的雙 叔丁基氨基硅烷(BTBAS)的氣體供給源，反應氣體噴嘴32連接于作為第2反應氣體的臭氧 (O3)的氣體供給源。在反應氣體噴嘴31、32中，用于朝向旋轉臺2的表面噴出反應氣體的噴出孔 33(參照圖4)在噴嘴的長度方向上以規定的間隔排列。在本實施方式中，噴出孔33具有約 0. 5mm的口徑，其沿著反應氣體噴嘴31、32的長度方向以約IOmm的間隔排列。另外，在以下 說明中，存在將反應氣體噴嘴31的下方區域稱作用于使BTBAS氣體吸附于晶圓的處理區域 P1、將反應氣體噴嘴32的下方區域稱作用于使O3氣體吸附于晶圓的處理區域P2的情況。如圖2及圖3所示，在反應氣體噴嘴31、32上設有噴嘴罩34。下面，參照圖5說明 噴嘴罩34。噴嘴罩34具有沿著反應氣體噴嘴31、32的長度方向延伸且具有=I字形的截面 形狀的基部35。基部35以覆蓋反應氣體噴嘴31、32的方式配置。在基部35的沿著長度方 向延伸的兩個端部中的一個上安裝有整流板36A，在其中另一個上安裝有整流板36B。在本 實施方式中，整流板36A、36B與旋轉臺2的上表面平行地安裝。另外，在本實施方式中，如 圖2及圖3所示，在旋轉臺2的旋轉方向上的、反應氣體噴嘴31、32的上游側配置有整流板
636A，在其下游側配置有整流板36B。如圖5的(b)所示，整流板36A、36B相對于反應氣體噴嘴31、32的中心軸線形成 為左右對稱。另外，整流板36A、36B的沿著旋轉臺2的旋轉方向延伸的長度越朝向旋轉臺 2的外周部越長，因此，噴嘴罩34具有大致扇形的平面形狀。在此，圖5的(b)中虛線所示 的扇形件的打開角度也可考慮后述的凸狀部4 (分離區域D)的尺寸來決定，但例如優選大 于等于5°且小于90°，具體地講更優選例如大于等于8°且小于10°。另外，在本實施方式中，在反應氣體噴嘴31、32這兩者上設有噴嘴罩34，但根據使 用的反應氣體的種類等，也可以僅設置于其中任一個上。另一方面，分離氣體噴嘴41、42連接于氮氣(N2)的氣體供給源(未圖示)。分離 氣體噴嘴41、42具有用于朝向旋轉臺2的表面噴出分離氣體的噴出孔40 (參照圖4)。噴出 孔40在長度方向上以規定的間隔配置。在本實施方式中，噴出孔40具有約0. 5mm的口徑， 其沿著分離氣體噴嘴41、42的長度方向以約IOmm的間隔排列。另外，分離氣體并不限定于 N2氣體，只要是不會影響成膜的氣體，氣體的種類就沒有特別的限制。分離氣體噴嘴41、42設置在將第1處理區域Pl和第2處理區域P2分離的分離區 域D中。在各分離區域D中，如圖2 圖4所示，在真空容器1的頂板11設有凸狀部4。凸 狀部4具有大致扇形的上表面形狀，其頂部位于真空容器1的中心，其圓弧位于沿著容器主 體12的內周壁附近的位置。另外，凸狀部4具有以將凸狀部4兩分割的方式沿著半徑方向延伸的槽部43。在 槽部43中收容有分離氣體噴嘴41 02)。分離氣體噴嘴41 02)的中心軸線和扇形的凸狀 部4的一個邊之間的距離與分離氣體噴嘴41 (42)的中心軸線和扇形的凸狀部4的另一個 邊之間的距離大致相等。另外，槽部43在本實施方式中形成為將凸狀部4 二等分，在另一 實施方式中，例如也可以將槽部43形成為凸狀部4中的旋轉臺2的旋轉方向上游側擴寬。采用上述構造，如圖4的(a)所示，在分離氣體噴嘴41 02)的兩側存在平坦的低 的頂面44 (第1頂面)，在低的頂面44的兩側方存在高的頂面45 (第2頂面)。凸狀部4 (頂 面44)形成用于阻止第1及第2反應氣體進入到凸狀部4與旋轉臺2之間而混合的狹窄的 空間、即分離空間。自反應氣體噴嘴32沿著旋轉臺2的旋轉方向朝向凸狀部4的流動的O3 氣體被阻止向該分離空間中進入，而且，自反應氣體噴嘴31沿著與旋轉臺2的旋轉方向相 反的方向朝向凸狀部4的流動的BTBAS氣體被阻止向該分離空間中進入。換言之，低的頂 面44自旋轉臺2的上表面測得的高度hi (圖4的(a))被設定為能夠阻止反應氣體向分離 空間進入的程度。優選為，高度hi例如是0.5mm 4mm即可。另外，從收容在凸狀部4的 槽部43中的分離氣體噴嘴4201)的下端到旋轉臺2的表面的高度h2(圖4的(a))也同 樣是0. 5mm 4mm艮口可。“氣體被阻止進入”的意思是指，自分離氣體噴嘴41 (42)噴出的分離氣體、即N2氣 體擴散到第1頂面44與旋轉臺2的表面之間，在該例子中是吹出到與該第1頂面44相鄰 的第2頂面45的下方側空間，由此，來自第2頂面45的下方側空間的氣體無法進入。而 且，“氣體無法進入”的意思不僅是指完全無法從第2頂面45的下方側空間進入到凸狀部 4的下方側空間的情況，其意思也指即使反應氣體的一部分進入，該反應氣體也無法朝向分 離氣體噴嘴41進一步前進，由此無法混合。即，只要能夠得到該作用，分離區域D就會將第 1處理區域Pl和第2處理區域P2分離。另外，吸附于晶圓的氣體理所當然能夠在分離區域D內通過。因而，阻止氣體進入的意思是指氣相中的氣體。參照圖1、圖2及圖3，設有以圍繞芯部21的方式安裝在頂板11的下表面的環狀 的突出部5。突出部5在芯部21的外側區域中與旋轉臺2相對。另外，突出部5與凸狀部 4 一體形成，凸狀部4的下表面與突出部5的下表面形成一個平面。即，突出部5的下表面 距旋轉臺2的高度與凸狀部4的下表面(頂面44)的高度hi相等。但是，突出部5與凸狀 部4并不一定是一體，也可以獨立。另外，圖2及圖3表示在將凸狀部4留在真空容器1內 的狀態下拆卸頂板11后的真空容器1的內部構造。在該實施方式中，晶圓W具有300mm的直徑，凸狀部4與其相應地在距旋轉中心 140mm的與突出部5的邊界部位具有例如146mm的圓周方向長度(即與旋轉臺2的同心圓 的圓弧長度)，在晶圓的載置區域(即凹部24)的最外側部位例如具有502mm的圓周方向長 度。另外，從收容于槽部43中的分離氣體噴嘴4K42)的中心軸線到兩外端測得的圓周方 向長度為M6mm。圖6表示圖3的II-II剖視圖的約一半，在此圖示了凸狀部4和與凸狀部4 一體 形成的突出部5。參照圖6，凸狀部4在其外緣具有呈L字形彎曲的彎曲部46。由于凸狀部 4能夠安裝于頂板11上，并能夠與頂板11 一同自容器主體12分離，因此，在彎曲部46與旋 轉臺2之間及彎曲部46與容器主體12之間存在微小的間隙，但彎曲部46大致填埋旋轉臺 2與容器主體12之間的空間，阻止來自反應氣體噴嘴31的第1反應氣體(BTBAS)和來自反 應氣體噴嘴32的第2反應氣體(臭氧)通過該間隙混合。彎曲部46與容器主體12之間 的間隙、及彎曲部46與旋轉臺2之間的間隙例如與從旋轉臺2到凸狀部4的頂面44的高 度hi大致相同即可。在圖示的例子中，彎曲部46的與旋轉臺2的外周面相面對的側壁構 成分離區域D的內周壁。另一方面，在未配置凸狀部4的區域(除分離區域D之外的區域)中，如圖3所示， 容器主體12的內周壁向外方側凹陷，形成有排氣區域6。如圖3及圖8所示，在該排氣區域 6的底部例如設有排氣口 61、62。這些排氣口 61、62分別通過排氣管63連接于真空排氣裝 置、例如共用的真空泵64。另外，如圖3所示，在排氣管63上設有壓力調整器65，能夠調整 真空容器1內的壓力。多個壓力調整器65也可以設置于對應的排氣口 61、62。另外，排氣口 61、62并不限定于排氣區域6的底部(真空容器1的底部14)，也可 以設置在真空容器1的容器主體12的側周壁。另外，排氣口 61、62也可以在旋轉臺2的外 側設置于頂板11。但是，在頂板11上設置排氣口 61、62的情況下，真空容器1內的氣體向 上方流動，因此，真空容器1內的微粒被卷起，有可能污染晶圓W。因此，排氣口 61、62優選 如圖所示地設置在底部、或者設置于容器主體12的側周壁。另外，只要將排氣口 61、62設 置在底部，就能夠將排氣管63、壓力調整器65及真空泵64設置在真空容器1的下方，因此， 在縮小成膜裝置的設置面積(footprint)的方面較為有利。如圖1及圖6 9所示，在旋轉臺2與容器主體12的底部14之間的空間中設有 作為加熱部的環狀的加熱器單元7，由此，旋轉臺2上的晶圓W通過旋轉臺2被加熱到規定 的溫度。另外，罩構件71在旋轉臺2的下方以圍繞加熱器單元7的方式設置在旋轉臺2的 外周附近，因此，自加熱器單元7的外側區域劃分出放置加熱器單元7的空間。罩構件71 在其上端具有凸緣部71a(圖6)，凸緣部71a為了防止氣體流入到罩構件71內，以能夠在 旋轉臺2的下表面與凸緣部71a之間維持微小間隙的方式配置。為了吹掃收容有加熱器單元7的區域，多個吹掃氣體供給管73以貫穿容器主體12的底部的方式隔有規定角度間隔 地連接于該區域。再次參照圖1，底部14在環狀的加熱器單元7的內側具有隆起部R。隆起部R的上 表面接近旋轉臺2和芯部21，在隆起部R的上表面與旋轉臺2的背面之間、及隆起部R的上 表面與芯部21的背面之間留有微小間隙。另外，底部14具有供旋轉軸22穿過的中心孔。 該中心孔的內徑稍大于旋轉軸22的直徑，留有通過凸緣部20a與殼體20連通的間隙。吹 掃氣體供給管72連接于凸緣部20a的上部。利用該構造，如圖8所示，N2氣體自吹掃氣體供給管72通過旋轉軸22與底部14 的中心孔之間的間隙、芯部21與底部14的隆起部R之間的間隙、及底部14的隆起部R與 旋轉臺2的背面之間的間隙向旋轉臺2與加熱器單元7之間的空間流動。另外，N2氣體自 吹掃氣體供給管73向收容有加熱器單元7的空間流動。然后，這些隊氣體通過罩構件71 的凸緣部71a與旋轉臺2背面之間的間隙流入排氣口 61。這樣流動的隊氣體起到防止第 1(第2)反應氣體在旋轉臺2的下方空間回流而與第2(第1)反應氣體混合的分離氣體的 作用。并且，如圖8所示，在真空容器1的頂板11的中心部連接有分離氣體供給管51，由 此，能夠向頂板11與芯部21之間的空間52中供給作為分離氣體的N2氣體。供給到該空 間52中的分離氣體通過突出部5與旋轉臺2的狹窄的間隙50沿著旋轉臺2的表面流動， 到達排氣區域6。由于該空間52和間隙50充滿分離氣體，因此，反應氣體(BTBAS、03)不會 通過旋轉臺2的中心部混合。即，本實施方式的成膜裝置為了將第1處理區域Pl和第2處 理區域P2分離，設有由旋轉臺2的旋轉中心部和真空容器1劃分的、具有朝向旋轉臺2的 上表面噴出分離氣體的噴出孔的中心區域C。另外，在圖示的例子中，噴出孔相當于突出部 5與旋轉臺2的狹窄的間隙50。參照圖2、圖3及圖9，在容器主體12的側壁形成有輸送口 15。晶圓W通過輸送口 15被輸送臂10輸送到真空容器1中(圖9)、或者從真空容器1輸送到外部。在該輸送口 15上設有閘閥(未圖示)，由此打開或關閉輸送口 15。另外，如圖3所示，在該實施方式的成膜裝置中設有用于控制整個裝置的動作的 控制部100。該控制部100具有例如由計算機構成的工藝控制器100a、用戶接口部IOOb及 存儲裝置100c。用戶接口部IOOb具有用于顯示成膜裝置的動作狀況的顯示器、用于由成膜 裝置的操作者選擇工藝制程程序、或者由工藝管理者變更工藝制程程序的參數的鍵盤、觸 摸面板(未圖示)等。存儲裝置IOOc存儲使工藝控制器IOOa實施各種工藝的控制程序、工藝制程程序 及各種工藝的參數等。另外，這些控制程序、工藝制程程序按照來自用戶接口部IOOb的指 示，利用工藝控制器IOOa讀取來執行。另外，這些程序容納在計算機可讀存儲介質IOOd中， 通過與它們相對應的輸入輸出裝置(未圖示)安裝于存儲裝置IOOc即可。計算機可讀存 儲介質IOOd可以是硬盤、⑶、⑶-R/RW、DVD-R/RW、撓性磁盤、半導體存儲器等。另外，程序 也可以通過通信線路下載到存儲裝置100c。接著，說明本實施方式的成膜裝置的動作(成膜方法)。首先，使旋轉臺2旋轉， 使載置部對排列在輸送口 15(參照圖9)，打開閘閥(未圖示)。其次，利用輸送臂10將晶 圓W通過輸送口 15搬入到真空容器1內。由升降銷16接受晶圓W，在自容器1輸出輸送臂10之后，利用由升降機構(未圖示)驅動的升降銷16使晶圓W下降到載置部對。上述一 連串的動作重復5次，將5張晶圓W載置于對應的凹部24。接著，旋轉臺2從上看繞順時針地開始旋轉。旋轉臺2被加熱器單元7提前加熱 至規定的溫度(例如300°C )，晶圓W通過載置于該旋轉臺2而被加熱。在利用溫度傳感器 (未圖示)確認到晶圓W被加熱并維持在規定的溫度之后，自分離氣體噴嘴41、42供給分離 氣體(N2)。并且，自中心區域C、即突出部5與旋轉臺2之間沿著旋轉臺2的表面噴出N2氣 體。另外，也自分離氣體供給管51、吹掃氣體供給管72、72供給N2氣體。真空容器1內利 用真空泵64和壓力調整器65 (圖1)維持在預先設定的壓力。接著，第1反應氣體(BTBAS) 通過第1反應氣體噴嘴31被供給到第1處理區域P1，第2反應氣體(O3)通過第2反應氣 體噴嘴32被供給到第2處理區域P2。在晶圓W通過第1反應氣體噴嘴31的下方的第1處理區域Pl時，BTBAS分子吸 附于晶圓W的表面，在該晶圓W通過第2反應氣體噴嘴32的下方的第2處理區域P2時，O3 分子吸附于晶圓W的表面，利用OJfBTBAS分子氧化。因而，在晶圓W利用旋轉臺2的旋轉 通過區域P1、P2這兩者一次時，在晶圓W的表面形成有氧化硅的一層分子層。接著，晶圓W 交替通過區域PI、P2多次，具有規定膜厚的氧化硅膜堆積在晶圓W的表面。在具有規定膜 厚的氧化硅膜堆積之后，使BTBAS氣體和臭氧氣體停止，使旋轉臺2停止旋轉。然后，通過 與搬入動作相反的動作，利用輸送臂10自容器1按順序搬出晶圓W。接著，參照圖10說明真空容器1內的氣體的流動形態。自反應氣體噴嘴31朝向旋轉臺2噴出的BTBAS氣體的一部分朝向與旋轉臺2的 旋轉方向相同的方向沿著旋轉臺2的表面流動。但是，該BTBAS氣體實質上無法流入到相 對于反應氣體噴嘴31位于旋轉臺2的旋轉方向下游側的凸狀部4的頂面44(圖4的(b)) 與旋轉臺2之間的分離空間中。其原因在于，頂面44距旋轉臺2的高度h 1局部低到能夠 阻止氣體進入的程度。而且，如圖11的(a)及(b)所示，凸狀部4能夠設計為例如與晶圓 中心WO所通過的路徑相對應的圓弧的長度L為晶圓W直徑的約1/10 約1/1、優選約1/6 以上，因此，對于欲流入到該分離空間中的BTBAS氣體，存在相當的進深。由于該狹窄的進 深較長的分離空間對于氣體提供相當的阻力，因此，BTBAS氣體即使流入，也很難到達分離 空間的深處。并且，自設置在該凸狀部4的中央的分離氣體噴嘴42供給的分離氣體(N2氣 體)也防止BTBAS氣體進入。此外，在排氣區域6的底部，在反應氣體噴嘴31與相對于反應氣體噴嘴31位于旋 轉臺2的旋轉方向下游側的分離區域D之間配置有排氣口 61，因此，朝向該分離區域D流動 的BTBAS氣體的大部分在到達分離區域D之前被排氣口 61吸引。因而，能夠降低欲流入到 該分離區域D中的凸狀部4與旋轉臺2之間的分離空間中的BTBAS氣體的量。即，這樣配 置的排氣口 61有助于BTBAS氣體與O3氣體的分離。另一方面，自反應氣體噴嘴32朝向旋轉臺2噴出的O3氣體的一部分能夠朝向與 旋轉臺2的旋轉方向相反的方向沿著旋轉臺2的表面流動，但該O3氣體實質上無法流入到 相對于反應氣體噴嘴32位于旋轉臺2的旋轉方向上游側的分離區域D中的凸狀部4與旋 轉臺2之間的分離空間中。其原因在于，如上所述，由凸狀部4形成有狹窄的進深較長的分 離空間，并且自該分離區域D的分離氣體噴嘴42供給分離氣體。S卩，自反應氣體噴嘴31供給的BTBAS氣體和自反應氣體噴嘴32供給的O3氣體被設置在這些氣體噴嘴31、32之間的分離區域D可靠地分離，在氣相中無法充分地混合。以上說明針對相對于反應氣體噴嘴31位于旋轉臺2的旋轉方向上游側的另一個 分離區域D也成立。如上所述，在本發明的實施方式的成膜裝置中，在分離區域D中凸狀部4的下表面 (低的頂面44)距旋轉臺2的高度hi (圖4的(a))被狹窄地設定為反應氣體無法流入到旋 轉臺2與凸狀部4之間的分離空間的程度，而且，低的頂面44具有恒定的面積，因此，反應 氣體難以流入到該分離空間中，另外，即使極少量的反應氣體流入，也不會流到凸狀部4的 深處。因此，能夠大幅度降低反應氣體在氣相中彼此混合。此外，利用自配置在凸狀部4的槽部43的分離氣體噴嘴41 (42)供給的分離氣體， 即使反應氣體流入到旋轉臺2與凸狀部4之間的分離空間中，也會被分離氣體推回，能夠進 一步降低反應氣體在氣相中彼此混合。該分離氣體在抑制反應氣體混合的方面是有效的。但是，分離氣體雖然也要依賴 其供給量，但會自頂面44與旋轉臺2之間的分離空間流入到由高的頂面45劃分的、包含處 理區域P1、P2在內的空間中，從而稀釋自反應氣體噴嘴31、32朝向旋轉臺2供給的反應氣 體，存在使反應氣體對于晶圓W的吸附效率降低的情況。采用本發明的實施方式的成膜裝 置，能夠如下地降低該反應氣體的稀釋。圖12是沿著真空容器1的容器主體12的外周通過容器主體12的側周壁觀察真 空容器1的內部的圖。另外，圖13是將圖12中的反應氣體噴嘴31的周邊放大表示的圖。 如圖12所示，自分離區域D的分離氣體噴嘴41供給的分離氣體通過凸狀部4與旋轉臺2 之間的分離空間流出到包含第1處理區域Pl在內的高的頂面45之下的空間48，如圖13所 示地朝向反應氣體噴嘴31流動。如圖所示，在反應氣體噴嘴31上安裝有包含整流板36A、 36B的噴嘴罩34。整流板36A、36B與旋轉臺2的上表面平行地接近設置，由此，劃分出整流 板36A、36B的下方的第1空間Sl和上方的第2空間S2。在此，例如相對于高的頂面45距 旋轉臺2的上表面的高度15mm 150mm，整流板36A距旋轉臺2的上表面的高度h4例如 為0. 5mm 4mm即可，噴嘴罩34的基部35與高的頂面45的間隔h5例如為IOmm IOOmm 即可。在該構造中，自分離區域D朝向反應氣體噴嘴31流動的分離氣體主要在第2空間 S2(整流板36A、36B的上方空間)中流動，自排氣口 61被排出。因而，自反應氣體噴嘴31 供給到旋轉臺2的上表面的BTBAS氣體不會被分離氣體大幅度稀釋，能夠以高濃度到達載 置于旋轉臺2的載置部M的晶圓W的上表面，從而能夠提高BTBAS氣體分子的吸附效率。在晶圓W通過處理區域Pl時，假使在僅有例如氧化硅的一層分子層所相當的 BTBAS氣體的分子數的一半分子數能夠吸附于該晶圓W的情況下，如果不旋轉兩周，就無法 堆積具有相當于一層分子層的膜厚的氧化硅層。但是，采用本實施方式，由于能夠提高反應 氣體的吸附率，因此，能夠以1個旋轉堆積具有相當于一層分子層的膜厚的氧化硅層。另 外，即使提高旋轉臺2的轉速，也能夠吸附相當于一層分子層的BTBAS氣體。即，采用本實 施方式，能夠避免降低工藝處理率。另外，由于反應氣體未被稀釋，因此，能夠減少未吸附而 流出的BTBAS氣體，結果，能夠提高反應氣體的利用效率，因此，能夠降低制造成本。由以上 可知，采用本實施方式，能夠提高反應氣體的吸附效率、利用效率，從而能夠實現提高工藝 處理率、降低制造成本。另外，由于整流板36A沿著旋轉臺2的旋轉方向具有恒定長度(氣體流路長度)，因此，分離氣體在第1空間Sl (整流板36的下方空間)內難以朝向其長度方向流動。艮口， 整流板36A有助于抑制分離氣體進入到第1空間Si。另外，由于由旋轉臺2的旋轉產生的 離心效果，分離氣體在旋轉臺2的外緣附近能夠具有較大的氣體流速，因此，也認為在外緣 附近分離氣體向第1空間Sl的進入抑制效果降低。但是，如圖5的(a)所示，由于整流板 36A隨著朝向旋轉臺2的外緣部去而其寬度變寬，因此，能夠抵消分離氣體的進入抑制效果 降低。另外，難以完全防止分離氣體進入到第1空間Si，未較大程度地稀釋反應氣體的 程度的極少量的分離氣體能夠進入到第1空間Si。該分離氣體也可以說在具有吹掃副生成 物的效果的方面較為理想，該副生成物是例如通過BTBAS氣體被O3氣體氧化而生成的。另外，從使分離氣體難以流入到第1空間Sl的方面考慮，也可以在噴嘴罩34中 僅設置整流板36A，但配置在反應氣體噴嘴31 (32)的旋轉臺2的旋轉方向下游側的整流板 36B在起到將來自反應氣體噴嘴31的BTBAS氣體留在旋轉臺2的上表面附近的作用的方面 考慮較為理想。即，在不存在整流板36B的情況下，來自反應氣體噴嘴31的BTBAS氣體能 夠被在第2空間S2中流動的分離氣體誘導地向遠離旋轉臺2的方向流動，但整流板36B能 夠抑制該流動。因此，能夠提高BTBAS氣體的利用效率。另外整流板36B對于來自分離區 域D的分離氣體也具有使分離氣體難以流到第1空間Sl的效果，該分離區域D (圖13中左 側的分離區域D)相對于反應氣體噴嘴31位于旋轉臺2的旋轉方向下游側。以上，說明了反應氣體噴嘴31和安裝在其上的噴嘴罩34，但在本實施方式中，在 反應氣體噴嘴32上也安裝有噴嘴罩34。因此，能夠抑制來自反應氣體噴嘴32的O3氣體也 被分離氣體稀釋，O3氣體的吸附效率、利用效率升高。另外，如圖2、3及10所示，反應氣體噴嘴32接近地配置于反應氣體噴嘴32的旋 轉臺2的旋轉方向上游側的分離區域D。為了使作為氧化氣體的O3氣體吸附于BTBAS氣體 分子所吸附的晶圓W的表面且與BTBAS氣體分子進行表面反應，需要比僅吸附的情況更長 的時間。即，反應氣體噴嘴32的如圖所示的配置在增長時間的方面較為理想，該時間為從 O3氣體的吸附及與BTBAS氣體的表面反應到BTBAS氣體再次吸附的時間。下面，參照圖14 圖18說明噴嘴罩34的變形例。如圖14的(a)及圖14的(b) 所示，也可以不采用基部35 (圖5)而將整流板37A、37B直接安裝于反應氣體噴嘴31、32。 在這種情況下，由于整流板37A、37B能夠自旋轉臺2的上表面離開高度h4 (圖13)地配置， 因此，能夠得到與上述噴嘴罩34同樣的效果。在該例子中，整流板37A、37B優選與圖5所 示的整流板36A、36B同樣地從上方看呈大致扇形。另外，整流板36A、36B、37A、37B也并不一定與旋轉臺2平行。例如，只要能夠維持 距旋轉臺2(晶圓W)的高度h4而使分離氣體易于流到反應氣體噴嘴31、32的上方的第2 空間S2(圖12)，如圖14的(c)所示，整流板37A、37B就也可以自反應氣體噴嘴31的上部 朝向旋轉臺2地傾斜。圖示的整流板37A在能夠將分離氣體向第2空間S2引導的方面也 較為理想。另外，整流板37A、37B優選與整流板36A、36B同樣如圖15的(a)所示地具有大致 扇形的形狀，但根據堆積條件并不限定于此。例如圖15的(b)所示，整流板36A、36B既可 以具有在朝向旋轉臺2的中心的方向上其寬度變寬的扇形，如圖15的(c)所示，也可以具 有在朝向旋轉臺2的中心的方向上其寬度變窄并再次變寬的扇形。并且，整流板36A、36B既可以如圖15的(d)所示地是長方形，也可以如圖15的(e)所示地具有寬度恒定的部分 和在朝向旋轉臺2的中心的方向上其寬度變窄的部分。接著，參照圖16 圖18說明噴嘴罩的另一變形例。這些變形例也可以稱作與噴 嘴罩一體化的反應氣體噴嘴、或者具有噴嘴罩的功能的反應氣體噴嘴。參照圖16的(a)，反應氣體噴嘴321由方形管構成，在其一個側壁上具有例如內徑 為0.5mm的反應氣體流出孔323。如圖16的(b)所示，多個反應氣體流出孔323沿著反應 氣體噴嘴321的長度方向以例如5mm的間隔形成。另外，在形成有反應氣體流出孔323的側 壁上隔著間隙調整構件3M安裝有引導板325。參照圖16的(b)及圖17的(a)，間隙調整 構件324由倒口字形的的平行板構成，配置為不會妨礙自多個反應氣體流出孔323流出的 氣體流通。因而，如圖16的(a)明確所示，由形成有反應氣體流出孔323的側壁、間隙調整 構件3 和引導板325劃分出具有向下開口的氣體噴出口 3 的反應氣體流路326。另外， 間隙調整構件324的厚度例如約0. 3mm即可，由此，反應氣體流路326也具有寬度約0. 3mm 的狹縫狀的形狀。另外，如圖16的(b)所示，在反應氣體噴嘴321上連接有貫穿真空容器1的容器 主體12的側周壁(例如參照圖2)的氣體導入管327。由此，反應氣體(例如BTBAS氣體) 通過氣體導入管327被供給到反應氣體噴嘴321，其自多個反應氣體流出孔323通過氣體流 路326，從氣體噴出口 3 朝向旋轉臺2地供給。另外，反應氣體在自反應氣體噴嘴321通 過反應氣體流出孔323到達氣體流路3 時被噴射到引導板325，因此，如圖16的(b)中多 個箭頭所示地向反應氣體噴嘴321的長度方向擴散。因此，在氣體流路326內，氣體濃度均 勻化。即，該變形例在能夠使堆積于晶圓W的膜的膜厚均勻化的方面較為理想。在引導板325的下端安裝有整流板36A，在反應氣體噴嘴321的未形成反應氣體流 出孔323的側壁的下端安裝有整流板36B。如圖17的(b)所示，整流板36A、36B形成為該 變形例的噴嘴罩(反應氣體噴嘴)具有大致扇形的平面形狀。而且，為了使氣體在反應氣 體噴嘴321的上方的第2空間S2中比在第1空間Sl (整流板36A、36B及反應氣體噴嘴321 的下方空間)中易于流動，反應氣體噴嘴321能夠利用氣體導入管327支承，因此，能夠發 揮與上述噴嘴罩34所具有的效果同樣的效果。另外，具有上述構造的反應氣體噴嘴321可以用于朝向旋轉臺2的表面供給第2 反應氣體(例如O3氣體)。接著，參照圖18說明另一變形例。參照圖18的(a)及(b)，該例子的反應氣體噴 嘴321與反應氣體噴嘴31、32同樣地由圓筒管構成。另外，反應氣體噴嘴321與反應氣體 噴嘴31、32同樣地設置為貫穿真空容器1的容器主體(圖1)的側周壁。并且，反應氣體噴 嘴321與反應氣體噴嘴31、32同樣地具有內徑約0. 5mm的、例如以IOmm的間隔沿著反應氣 體噴嘴321的長度方向排列的多個噴出孔323。但是，反應氣體噴嘴321在多個噴出孔323 以規定的角度開口于旋轉臺2的上表面的方面與反應氣體噴嘴31、32不同。另外，在反應氣 體噴嘴321的上端部安裝有引導板325。引導板325具有比反應氣體噴嘴321的圓筒的曲 率大的曲率，由于曲率的差異，在反應氣體噴嘴321與引導板325之間形成有氣體流路316。 自未圖示的氣體供給源向反應氣體噴嘴321供給的反應氣體通過自噴出孔323噴出而沖撞 于引導板325，在反應氣體噴嘴321的長度方向上均勻化，通過氣體流路316到達載置在旋 轉臺2上的晶圓W(圖13)。
另外，在引導板325的下端部設有向旋轉臺2的旋轉方向上游側延伸的整流板 37A，在反應氣體噴嘴321的下端部設有向旋轉臺2的旋轉方向下游側延伸的整流板37B。這樣構成的反應氣體噴嘴321配置為，整流板37A、37B接近旋轉臺2的上表面，劃 分出在氣體難以流動的第1空間Si、及在反應氣體噴嘴321的上方氣體比第1空間Sl易于 流動的第2空間S2。因而，利用該構造也能發揮上述效果。接著，參照圖19 圖21對設置于本發明的實施方式的成膜裝置的、用于使分離氣 體易于流到上述第2空間S2的排氣噴嘴進行說明。圖19 圖21是主要表示通過真空容 器1的容器主體12的側周壁觀察到的兩個凸狀部4和兩個凸狀部4之間的反應氣體噴嘴 31的圖。在這些圖中省略排氣口 61。參照圖19的(a)，表示了設置在實質上由真空容器1(圖1)的頂板11、旋轉臺2 和兩個凸狀部4圍成的空間48中的反應氣體噴嘴31、及安裝于反應氣體噴嘴31的噴嘴罩 34。在此，在噴嘴罩34的整流板36A的上方配置有排氣噴嘴91。排氣噴嘴91與反應氣體 噴嘴31同樣地貫穿真空容器1的容器主體12(圖2)的側周壁而導入到真空容器內，沿著 旋轉臺2的半徑方向延伸。另外，在排氣噴嘴91上形成有多個排氣孔91h。在圖示的例子 中，多個排氣孔91h沿著排氣噴嘴91的外周面以約90°的角度間隔形成，并沿著排氣噴嘴 91的長度方向以規定的間隔排列。排氣孔91h的內徑及長度方向排列間隔例如根據預備實 驗、計算機模擬的結果來決定即可。并且，排氣噴嘴91的前端部(真空容器1內的接近芯 部21 (圖1)的端部)被密封，排氣噴嘴91的基端部與用于對真空容器1內進行排氣的排 氣管63相連接。由此，利用排氣噴嘴91將空間48內的氣體通過排氣孔91h排出。利用以上構造，排氣噴嘴91的周圍比空間48的其他區域低壓化，由此，與噴嘴罩 34的下方的第1空間Sl相比，氣體更加易于流到上方的第2空間S2。因而，分離氣體被引 導到第2空間S2，能夠抑制第1空間Sl中的反應氣體(例如BTBAS氣體)被稀釋。即，利 用排氣噴嘴91增強由噴嘴罩34發揮的效果。另外，如圖19的(b)所示，也可以在整流板36B的上方設置追加的排氣噴嘴91。 由此，將自反應氣體噴嘴31的旋轉臺2的旋轉方向下游側的凸狀部4向空間48流出的分 離氣體引導到噴嘴罩34的上方的第2空間S2，能夠更可靠地抑制反應氣體的稀釋。并且，如圖19的(c)所示，排氣噴嘴91也可以配置在噴嘴罩34的基部35的上方。 由此，第2空間S2也低壓化，易于將分離氣體向第2空間S2引導。接著，參照圖20，表示了貫穿真空容器1(圖1)的頂板11的、在噴嘴罩34的整流 板36A的上方開口的排氣噴嘴92。排氣噴嘴92在真空容器1的外部與用于對真空容器1 內進行排氣的排氣管63相連接。由此，噴嘴罩34的上方的第2空間S2低壓化，易于將分 離氣體向第2空間S2引導。因而，分離氣體被引導到第2空間S2，結果，能夠抑制第1空間 Sl中的反應氣體稀釋。另外，排氣噴嘴92也可以配置為在噴嘴罩34的基部35的上方開口。由此，也能 夠使氣體更加易于流到第2空間S2。另外，在圖20的(a)及(b)中，多根排氣噴嘴92也可 以在頂板11的半徑方向上以規定的間隔設置。另外，排氣噴嘴92不必與頂板11垂直地設 置，例如也可以朝向旋轉臺2的優選為旋轉方向上游側地傾斜。另外，也可以在與頂板11 垂直地被導入之后，優選朝向旋轉方向上游側地彎曲。其彎曲角度例如也可以大于0°且小 于等于90°。
另外，在采用排氣噴嘴91、92的情況下，也可以不存在噴嘴罩34。其原因在于，與 反應氣體噴嘴31、32的下方空間相比，能夠創造出氣體易于流動的空間。但是，由于有可能 也誘導來自反應氣體噴嘴31、32的反應氣體，因此，更優選同時使用排氣噴嘴91、92和噴嘴 罩34。接著，參照圖21的(a)，圖示了劃分噴嘴罩34的整流板36A的上方空間的劃分壁 94、及在劃分壁94的上表面部與劃分壁94的內部空間(低壓區域)相連通的、貫穿真空容 器1(圖1)的頂板11而延伸至真空容器1的外部的排氣噴嘴93。劃分壁94在圖示的例 子中以與噴嘴罩34的基部35的上端部連續的方式安裝，呈L字形向下彎曲，在其與整流板 36A之間形成狹縫94S。另外，排氣噴嘴93在真空容器1的外部連接于用于對真空容器1內 進行排氣的排氣管63，由此，能夠將劃分壁94的內部空間排氣。因此，能夠降低劃分壁94 的狹縫94S的外側周邊壓力，形成有氣體易于流動的空間。因而，能夠抑制分離氣體被向該 空間引導，在整流板36A、36B的下方的第1空間Sl中反應氣體被分離氣體稀釋，從而能夠 提高反應氣體的吸附效率、利用效率。另外，如圖21的(b)所示，劃分壁94也可以具有倒口字形的形狀，也可以配置為 自噴嘴罩34的基部35分開而在其與基部35的兩側壁之間形成狹縫941、942。在這種情 況下，排氣噴嘴93通過劃分壁94的上表面部連通于劃分壁94的內部空間。采用圖示的例 子，針對自反應氣體噴嘴31的旋轉臺2的旋轉方向上游側的分離區域D (凸狀部4)向空間 48流出的分離氣體，狹縫941能夠創造出氣體易于流動的第2空間S2，針對自反應氣體噴 嘴31的旋轉臺2的旋轉方向下游側的分離區域D(凸狀部4)向空間48流出的分離氣體， 狹縫942能夠創造出氣體易于流動的第2空間S2。采用該構造，也能夠抑制在整流板36A、 36B的下方的第1空間Sl中反應氣體被分離氣體稀釋，從而能夠提高反應氣體的吸附效率、 利用效率。另外，排氣噴嘴91、92、93也可以不連接于對真空容器1內進行排氣的排氣管63， 而連接于另外的排氣裝置。在此，說明與反應氣體噴嘴31、32、噴嘴罩34和分離區域D相關的布局的另一例 子。參照圖22，第2反應氣體噴嘴32相對于輸送口 15位于旋轉臺2的旋轉方向下游側。 即使是該布局，也能得到與上述效果同樣的效果。另外，分離區域D通過在應成為凸狀部4的扇形板上形成槽部43并將分離氣體供 給噴嘴41 (42)配置于該槽部43而形成，但如圖23所示，也可以以兩個扇形板配置在分離 氣體供給噴嘴4K42)的兩側的方式，利用螺紋構件將兩個扇形板安裝在頂板11的下表面。 在這種情況下，扇形的凸狀部4與分離氣體噴嘴41 (或42)的距離、扇形的凸狀部4的尺寸 等考慮到分離氣體的噴出流量、反應氣體的噴出流量等，設定為使分離區域D能夠發揮有 效的分離作用。另外，并不限定于兩根反應氣體噴嘴31、32，也可以設置3根以上的反應氣體噴 嘴。例如在將3種以上反應氣體按順序供給到基板上的情況下，按照第1反應氣體噴嘴、分 離氣體噴嘴、第2反應氣體噴嘴、分離氣體噴嘴、第3反應氣體噴嘴及分離氣體噴嘴的順序 在真空容器1的圓周方向上配置各氣體噴嘴，像上述實施方式那樣地構成包含各分離氣體 噴嘴的分離區域即可。能夠在第1 第3各反應氣體噴嘴中設置上述噴嘴罩34。成膜參數例如也可以如下所述。在將300mm直徑的晶圓W作為被處理基板的情況下，旋轉臺2的轉速例如為Irpm 500rpm，工藝壓力例如為1067Ι^(8Τοη·)，晶圓W的加熱 溫度例如為350°C，BTBAS氣體和O3氣體的流量例如分別為IOOsccm和lOOOOsccm，來自分 離氣體噴嘴41、42的N2氣體的流量例如為20000sCCm，來自真空容器1的中心部的分離氣 體供給管51的N2氣體的流量例如為5000sCCm。另外，相對于1張晶圓的反應氣體供給的循 環數、即晶圓分別通過處理區域P1、P2的次數與目標膜厚相應地改變，但為多次、例如6000 次。另外，如上所述，在BTBAS氣體的流量比O3氣體的流量少很多的情況下，如圖對所 示，供給BTBAS氣體反應氣體噴嘴31的上方的頂面45也可以低于供給O3氣體的反應氣體 噴嘴32的上方的頂面45。由此，能夠防止在圖M所示的空間49中BTBAS氣體的濃度變得 非常低。另外，在這種情況下，不言而喻，噴嘴罩34也配置成，頂面45與噴嘴罩34的基部 35的上端之間的間隔h3 (圖比從旋轉臺2的上表面到整流板36A、36B的高度h4大得 多。作為具體的例子，使空間49中的從旋轉臺2的上表面到頂面45的間隔h3’為15mm IOOmm的情況下，從旋轉臺2的上表面到整流板36A、36B的高度h4為0. 5mm 4mm即可，頂 面45與基部35的上端之間的間隔h3為IOmm 70mm即可。在上述實施方式中，使旋轉臺2旋轉的旋轉軸22位于真空容器1的中央部。另 外，芯部21與頂板11之間的空間52為了防止反應氣體通過中央部混合而用分離氣體吹 掃。但是，真空容器1在其他實施方式中也可以像圖25那樣地構成。參照圖25，容器主體 12的底部14具有中央開口，在該底部14氣密地安裝有收容殼體80。另外，頂板11具有中 央凹部80a。支柱81載置于收容殼體80的底面，支柱81的上端部到達中央凹部80a的底 面。支柱81防止自第1反應氣體噴嘴31噴出的第1反應氣體(BTBAS)和自第2反應氣體 噴嘴32噴出的第2反應氣體(O3)通過真空容器1的中央部互相混合。另外，旋轉套筒82設置為呈同軸狀圍繞支柱81。旋轉套筒82利用安裝在支柱81 的外表面的軸承86、88、及安裝在收容殼體80的內側面的軸承87被支承。并且，旋轉套筒 82在其外表面安裝有齒輪部85。另外，環狀的旋轉臺2的內周面安裝在旋轉套筒82的外 表面。驅動部83收容于收容殼體80中，在自驅動部83延伸的軸上安裝有齒輪84。齒輪 84嚙合于齒輪部85。利用該構造，旋轉套筒82及旋轉臺2利用驅動部83旋轉。吹掃氣體供給管74連接于收容殼體80的底部，其向收容殼體80供給吹掃氣體。 由此，為了防止反應氣體流入到收容殼體80內，能夠將收容殼體80的內部空間保持為比真 空容器1的內部空間高的壓力。因而，不會在收容殼體80內成膜，能夠降低保養頻率。另 外，吹掃氣體供給管75分別連接于從真空容器1的上外表面到達凹部80a的內壁的導管 75a，其朝向旋轉套筒82的上端部供給吹掃氣體。由于該吹掃氣體，BTBAS氣體和O3氣體不 會通過凹部80a的內壁與旋轉套筒82的外表面之間的空間混合。在圖25中圖示了兩個吹 掃氣體供給管75和導管75a，但供給管75和導管75a的數量以能夠在凹部80a的內壁與 旋轉套筒82的外表面之間的空間附近可靠地防止BTBAS氣體與O3氣體混合的方式決定即 可。在圖25所示的本發明的另一實施方式的成膜裝置中，凹部80a的側面與旋轉套筒 82的上端部之間的空間相當于噴出分離氣體的噴出孔，而且，由該分離氣體噴出孔、旋轉套 筒82和支柱81構成位于真空容器1的中心部的中心區域。在具有該構造的本發明的另一實施方式的成膜裝置中，在反應氣體噴嘴31、32中的至少一個上也設有噴嘴罩34。因此，在該成膜裝置中也能夠發揮上述效果。另外，本發明的實施方式的成膜裝置(包括變形例)能夠組裝于基板處理裝置， 其一個例子在圖26中示意地表示。基板處理裝置包括設有輸送臂103的大氣輸送室102、 能夠將氣氛在真空和大氣壓之間切換的加載互鎖真空室(準備室)105、設有兩個輸送臂 107a、107b的輸送室106、及本發明的實施方式的成膜裝置108、109。該成膜裝置還包括例 如載置有FOUP等晶圓盒101的載盒臺(未圖示)。晶圓盒101被搬運到載盒臺中的一個 載盒臺上，連接于載盒臺與大氣輸送室102之間的搬入搬出部。接著，利用開閉機構(未圖 示)打開晶圓盒(FOUP)IOl的蓋，利用輸送臂103自晶圓盒101取出晶圓。接著，晶圓被輸 送到加載互鎖真空室104(10 。在將加載互鎖真空室104(10 排氣之后，加載互鎖真空 室104(10 內的晶圓利用輸送臂107a(107b)通過真空輸送室106被輸送到成膜裝置108、 109。在成膜裝置108、109中，利用上述方法在晶圓上堆積膜。由于基板處理裝置具有能夠 同時處理5張晶圓的兩個成膜裝置108、109，因此，能夠以高處理率進行分子層成膜。另外，作為在本發明的實施方式的成膜裝置中能夠使用的反應氣體，除上述例子 之外，也能夠列舉出DCS [ 二氯硅烷]、HCD [六氯乙硅烷]、TMA [三甲基鋁]、3DMAS [三(二甲 氨基)硅烷]、TEMAZ[四(二乙基氨基)鋯]、TEMAH[四(乙基甲基氨基)鉿]、Sr (THD)2 [雙 (四甲基庚二酮酸)鍶]、Ti (MPD) (THD)2[(甲基戊二酮酸)雙(四甲基庚二酮酸)鈦]、單 氨基硅烷等。評價試驗1為了確認本實施方式的效果，利用計算機進行了模擬。作為該模擬的模型，如圖27 所示，采用參照圖17的(a)及圖17的(b)說明的安裝有整流板37A、37B的反應氣體噴嘴 31、32。在此，整流板37A、37B的外形線的延長線所成的角θ 1為10°。另外，反應氣體濃 度沿著圖27的(b)中標注了虛線的圓弧U1、U2、U3求得。圓弧U1、U2、U3分別自旋轉臺2 的中心點P朝向周緣離開160mm、310mm、460mm。另外，在將圖中虛線所示的反應氣體噴嘴 31的長度方向作為基準軸的情況下，區域U1、U2、U3的長度對應于自該基準軸士30°的范 圍。另外，旋轉臺2的轉速為120rpm。為了進行比較，也采用未安裝整流板37A、37B的反應氣體噴嘴進行了模擬。求得 反應氣體濃度的區域及旋轉臺2的轉速與上述相同。圖觀的(a) (c)表示區域U1、U2、U3中的各自的測量結果。各曲線圖的縱軸表 示測量位置的反應氣體的氣體濃度(％)，各曲線圖的橫軸表示測量位置。另外，橫軸表示 自基準軸的變位角，將朝向旋轉方向上游側的方向作為+側，朝向下游側的方向作為-側。 在各曲線圖中，實線表示設有整流板37A、37B的情況的結果，虛線表示未設置整流板37A、 37B的情況的結果。另外，在各曲線圖中，兩根點劃線在區域Ul中表示以基準軸為中心的 +7.3° -7. 3°的范圍，在區域U2中表示以基準軸為中心的+6. 2° -6. 2°的范圍，在區 域U3中表示以基準軸為中心的+5. 8° -5. 8°的范圍。由各曲線圖可明確，在任一測量區域中，與未設置整流板37A、37B的情況相比，在 設有整流板37A、37B的情況下，反應氣體噴嘴31的旋轉方向下游側的區域中的反應氣體濃 度均上升。因而，由該評價試驗1確認到本實施方式的效果。評價試驗2接著，除了將旋轉臺2的轉速變為MOrpm之外，在與評價試驗1相同的條件下進
17行了模擬。圖四的(a) (c)分別表示區域U1、U2、U3中的氣體濃度分布。由這些曲線圖 可明確，在任一測量區域中，通過設置整流板37A、37B，反應氣體噴嘴31的旋轉方向下游側 的區域中的反應氣體濃度均上升。因而，由該評價試驗2的結果可知，通過如上所述地設置 整流板37A、37B，即使旋轉臺2的轉速升高，也能夠有效地提高處理區域的氣體濃度。評價試驗3使用本發明的實施方式的成膜裝置調查堆積氧化硅膜的情況下的氧化硅膜的膜 厚分布。具體地講，如圖30的(a)中虛線所示，調查了沿著從旋轉臺2的中心P朝向周緣部 的半徑的膜厚分布。此外，對安裝有噴嘴罩34的第1及第2反應氣體噴嘴31、32、未安裝噴 嘴罩34的第1及第2反應氣體噴嘴31、32進行了研究。另外，旋轉臺2的轉速為240rpm， 旋轉臺2的溫度為350°C。圖30的(b)是表示上述各測量結果的曲線圖，縱軸表示每一周旋轉的堆積膜厚 (用堆積后的膜厚除以旋轉臺2的總旋轉數得到的值)，橫軸表示膜厚的測量位置。將旋轉 臺2的中心P作為原點(0mm)，旋轉臺2的周緣側的端部作為300mm。而且，曲線圖中的實 線表示設有整流板36A、36B的情況的測量結果，虛線表示未設置整流板36A、36B的情況的
測量結果。由該曲線圖可知，通過設置噴嘴罩34在晶圓W的面內各部增大了在每一周旋轉中 能夠成膜的膜厚。因而，即使進一步提升旋轉臺2的轉速，也能夠正常地進行成膜，因此，能 夠提高處理率。另外，通過設置整流板36A、36B，雖然膜厚的面內均勻性會多少降低，但一般 認為通過調整反應氣體噴嘴31、32的噴出口 33的形狀、間隔等，能夠防止該面內均勻性降 低。評價試驗4接著，利用與評價試驗1相同的條件，對不設置整流板36A、36B而設有整流板37A、 37B的反應氣體噴嘴31、不設置整流板37A、37B的反應氣體噴嘴31進行了反應氣體濃度的 模擬。圖31的(a)表示不設置整流板37A、37B的情況的反應氣體的濃度分布，圖31的 (b)表示設有整流板37A、37B的情況的反應氣體的濃度分布。由圖31的(a)與圖31的(b) 的比較可明確，與不設置整流板37A、37B的情況相比，在設有整流板37A、37B的情況下，在 該反應氣體噴嘴31的周圍形成有高的氣體濃度氣氛。因而，確認到本發明的實施方式的成 膜裝置的效果。評價試驗5最后，除了將旋轉臺2的轉速變為MOrpm之外，在與評價試驗4相同的條件下進 行了模擬。圖32的(a)表示不設置整流板37A、37B的情況的結果，圖32的(b)指定了設 有整流板37A、37B的情況的結果。由圖31的(a)與圖31的(b)的比較可明確，通過設置 整流板37A、37B，反應氣體噴嘴31的周圍的反應氣體濃度上升。由該結果可知，即使提升旋 轉臺2的轉速，也能夠在反應氣體噴嘴31的周圍形成有高的氣體濃度氣氛。由以上能確認 到本發明的實施方式的成膜裝置的效果。以上，利用實施方式說明了本發明，但本發明并不限定于上述實施方式，也可以在 本發明的范圍內進行各種變形和改善。本申請主張基于2009年12月10日向日本專利局提出的日本專利申請2009-280869號的優先權，在此引用其全部內容。
權利要求
1.一種成膜裝置，該成膜裝置通過在容器內將按順序向基板供給互相反應的至少兩種 反應氣體的供給循環執行多次，層疊多層反應生成物而形成薄膜，其中，包括旋轉臺，其能夠旋轉地設置于上述容器內，在第1面包含用于載置基板的基板載置區域；第1反應氣體供給部，其用于向上述旋轉臺的上述第1面供給第1反應氣體； 第2反應氣體供給部，其沿著上述旋轉臺的旋轉方向相對于上述第1反應氣體供給部 分離開，用于向上述旋轉臺的上述第1面供給第2反應氣體；分離氣體供給部，其設置在上述第1反應氣體供給部與上述第2反應氣體供給部之間， 用于供給將上述第1反應氣體和上述第2反應氣體分離的分離氣體； 排氣口，其用于對上述容器內進行排氣；空間劃分構件，其設置于上述第1反應氣體供給部和上述第2反應氣體供給部中的至 少一個反應氣體供給部，劃分出包含該反應氣體供給部與上述旋轉臺的上述第1面之間的 空間的第1空間、及與該第1空間相比上述分離氣體易于流動的第2空間。
2.根據權利要求1所述的成膜裝置，其中，上述空間劃分構件包括板構件，該板構件的至少一部分接近上述第1面地配置，從而 在該板構件與上述旋轉臺的上述第1面之間劃分出上述第1空間，在上述板構件的上方劃 分出上述第2空間。
3.根據權利要求1或2所述的成膜裝置，其中，該成膜裝置還包括通過排氣使上述分離氣體易于向上述第2空間流動的排氣部。
4.根據權利要求3所述的成膜裝置，其中，上述排氣部包括通過上述容器的頂部氣密地導入到上述容器內的第1排氣噴嘴。
5.根據權利要求3所述的成膜裝置，其中，上述排氣部包括沿著設有上述空間劃分構件的上述第1及第2反應氣體供給部中的至 少一個反應氣體供給部設置的第2排氣噴嘴。
6.根據權利要求5所述的成膜裝置，其中， 上述第2排氣噴嘴通過上述容器的側部地設置。
7 根據權利要求3所述的成膜裝置，其中，上述排氣部包括在與上述板構件的上表面的至少一部分之間形成氣體流路的氣體流 路形成構件、及通過上述容器的頂部氣密地導入到上述容器內而與上述氣體流路連通的第 3排氣噴嘴。
8.根據權利要求1 7中任一項所述的成膜裝置，其中，上述分離氣體供給部配置于提供頂面的分離區域，該頂面相對于上述旋轉臺具有能夠 抑制上述第1反應氣體和上述第2反應氣體進入的程度的高度。
全文摘要
本發明提供一種成膜裝置。該成膜裝置包括旋轉臺，其能夠旋轉地設置于容器內，在第1面包含用于載置基板的基板載置區域；第1反應氣體供給部，其用于向旋轉臺的第1面供給第1反應氣體；第2反應氣體供給部，其沿著旋轉臺的旋轉方向相對于第1反應氣體供給部分離開，用于向旋轉臺的第1面供給第2反應氣體；分離氣體供給部，其設置在第1及第2反應氣體供給部之間，用于供給將第1及第2反應氣體分離的分離氣體；排氣口，其用于對容器內進行排氣；空間劃分構件，其設置于第1及第2反應氣體供給部中的至少一個，劃分出包含該反應氣體供給部與旋轉臺的第1面之間的空間的第1空間、及與第1空間的氣體相比分離氣體易于流動的第2空間。
文檔編號C23C16/455GK102094187SQ20101059176
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月9日 優先權日2009年12月10日
發明者加藤壽, 本間學, 竹內靖, 織戶康一, 菊地宏之 申請人:東京毅力科創株式會社