CN101660139A

CN101660139A - 膜沉积设备及方法、基片处理设备及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN101660139A
Application number: CN200910150691A
Authority: CN
Inventors: 加藤寿; 本间学; A·迪普
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2029-06-29
Also published as: US20090324826A1; CN101660139B

Abstract

膜沉积设备及方法、基片处理设备及计算机可读存储介质。一种膜沉积设备，其包括：转台，该转台在一表面中具有沿转台转动方向布置的基片收容部；用于供给第一反应气体的第一反应气体供给部；用于供给第二反应气体的第二反应气体供给部；分隔区域，其位于被供给第一反应气体的第一处理区域与被供给第二反应气体的第二处理区域之间，并且分隔区域包括用于向该分隔区域供给第一分隔气体的分隔气体供给部以及与所述一表面相对以产生薄空间的内顶面；中央区域，其具有用于沿所述一表面喷出第二分隔气体的喷孔；以及用于对室进行排气的排气口。

Description

膜沉积设备及方法、基片处理设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及一种通过进行将至少两种源气体依次供给至基片的多个循环来形成反应产物层从而在基片上沉积膜的膜沉积设备和膜沉积方法，以及一种储存用于使所述膜沉积设备执行所述膜沉积方法的计算机程序的计算机可读存储介质。

背景技术

所谓的原子层沉积(ALD)或分子层沉积(MLD)是半导体制造工艺中已知的膜沉积技术。在这种膜沉积技术中，首先，第一反应气体在真空下被吸附在半导体晶片(在下文中称作晶片)的表面上，接着，第二反应气体被吸附在所述晶片表面以通过第一和第二反应气体在晶片表面上的反应形成一层或多层原子层或分子层，这种气体的交替吸附被进行多次，从而使膜沉积在晶片上。该技术的优点在于，通过交替供给气体的次数可以高精度地控制膜的厚度，并且沉积的膜在晶片表面具有良好的均一性。因此，该沉积方法被认为是可使半导体器件进一步微型化的大有前途的膜沉积技术。

这种膜沉积技术可以优选地用于例如沉积用作栅极绝缘体的介电材料。当沉积二氧化硅(SiO₂)作为栅极绝缘体时，双(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS)气体等被用作第一反应气体(源气体)，臭氧气体等被用作第二气体(氧化气体)。

为了进行这种沉积方法，已考虑过使用具有真空室和位于真空室的顶端中央部的喷淋头的单一晶片沉积设备。在这种沉积设备中，将反应气体从顶端中央部引入真空室，未反应的气体和副产物被从真空室的底部排出。当使用这种沉积室时，清扫气体(purge gas)需要较长时间才能扫除反应气体，因为循环次数可能达到数百次，所以导致极长的处理时间。因此，需要一种具有高生产能力的沉积方法和设备。

在这样的情况下，提出一种具有真空室和沿旋转方向保持多个晶片的转台的膜沉积设备。

下文列出的专利文献1公开了一种沉积设备，其处理室的形状为扁平圆筒状。该处理室被分成两个半圆形区域，每一区域具有排气口，排气口被设置成围绕对应区域的顶部区域。另外，该处理室具有气体入口，该气体入口沿着处理室的直径将分隔气体引入两个区域之间。利用这些构造，在将不同的反应气体供给至相应的区域并通过相应的排气口从上方排出的同时，使转台旋转，从而转台上的晶片可以交替地通过所述两个区域。供给有分隔气体的分隔区域的顶部低于供给有反应气体的区域的顶部。

然而，因为反应气体和分隔气体被向上方供给，接着从设置在处理室的上部的排气口向上排出，所以处理室中的粒子(particle)可能会被气体的向上流动而吹起并落在晶片上，导致晶片被污染。

专利文献2公开了一种具有晶片支撑构件(转台)、第一和第二气体喷嘴以及清洗喷嘴的处理室，其中，晶片支撑构件保持多个晶片并可水平旋转，第一和第二气体喷嘴沿着晶片支撑构件的旋转方向以相等的角度间隔布置并与晶片支撑构件相对，清洗喷嘴位于第一和第二气体喷嘴之间。所述气体喷嘴沿晶片支撑构件的径向延伸。晶片的顶面高出晶片支撑构件的顶面，喷嘴与晶片支撑构件上的晶片之间的距离为约0.1mm以上。将抽真空装置连接到晶片支撑构件的外边缘与处理室的内壁之间的部分。根据如此构造的处理室，清扫气体喷嘴排出清扫气体以产生气体帘幕(gas curtain)，从而防止第一反应气体和第二反应气体混合。

然而，该气体帘幕并不能完全防止反应气体混合，而是，部分地因为气体由于晶片支撑构件的旋转而沿着旋转方向流动，可能会使一种反应气体穿越气体帘幕与另一种反应气体混合。另外，因为处于旋转的晶片支撑构件的中心附近的气体上受到的离心力不是很强，所以从第一(第二)气体出口喷嘴排出的第一(第二)反应气体有可能流过晶片支撑构件的中央部而与第二(第一)反应气体相遇。一旦反应气体在处理室中混合，就不能如预期地那样进行MLD(或ALD)模式的膜沉积。

专利文献3公开了一种处理室，通过多个分隔件将该处理室沿周向分隔成多个处理区域。在这些分隔件下方，与分隔件之间留有小间隙地设置圆形的放置有多个晶片的可旋转基座(susceptor)。另外，这些处理区域中的至少一个处理区域用作排空室。在这种处理室中，被引入到其中一个处理区域中的处理气体可能会通过分隔件下方的间隙扩散到相邻的处理区域，从而与被引入到该相邻处理区域中的另一种处理气体混合。而且，处理气体有可能在排空室中混合，从而使晶片同时暴露于两种处理气体。因此，利用这种处理室无法以合适的方式进行ALD(或MLD)模式的沉积。

专利文献4公开了一种具有四个扇形供气板、排气口和基座的处理室，其中，每个供气板均具有45度的涡流角，并且四个供气板以90度的角度间隔布置，排气口使处理室被排空并且位于相邻的两个供气板之间，基座保持多个晶片并且与供气板相对设置。四个供气板可以分别排出AsH₃气体、H₂气体、三甲基镓(TMG)气体和H₂气体。然而，专利文献4并未给出防止两种源气体(AsH₃和TMG))混合的实际措施。由于缺少这种措施，两种源气体可能在基座中心周围并且通过H₂供气板混合。而且，因为排气口位于相邻的两个供气板之间以自下而上地排出气体，粒子会被从基座的表面吹起，从而导致晶片污染。

专利文献5公开了一种具有圆形板、四个注入管和两个排气口的处理室，其中，圆形板被分隔壁分成四个四分之一区并且具有分别被设置在四个四分之一区的四个基座，四个注入管连接成十字形，两个排气口位于相应的基座附近。在这种处理室中，四个晶片被安装在相应的四个基座中，四个注入管在圆形板的上方绕十字的中心旋转，同时分别喷射源气体、清扫气体、反应气体和另一清扫气体。在这种处理室中，当一个注入管经过一个四分之一区后，这个四分之一区不能在短时间内被清扫气体所清洗。另外，一个四分之一区的反应气体能够轻易地流入相邻的四分之一区。因此，难以进行MLD(或ALD)模式的膜沉积。

此外，专利文献6(专利文献7和8)公开了一种优选用于原子层CVD法的膜沉积设备，这种方法可使多种气体交替吸附在目标物(晶片)上。在这种设备中，保持晶片的基座旋转，同时源气体和清扫气体从上方供给至基座。该文件的0023至0025段描述了从处理室中心径向延伸的分隔壁以及形成于分隔壁的底部以向基座供给源气体或清扫气体的气体喷孔，这样，从气体喷孔喷出的作为清扫气体的惰性气体产生气体帘幕。至于气体的排出，该文件的0058段描述为：通过排空通道30a排出源气体，通过排空通道30b排出清扫气体。利用这种构造，源气体能够从位于清扫气体空间(compartment)两侧的源气体空间流入清扫气体空间而在清扫气体空间中彼此混合。结果，在清扫气体空间中产生反应产物，从而可能使粒子落在晶片上。

专利文献1：美国专利公报No.7,153,542(图6A和图6B)

专利文献2：日本特开2001-254181号公报(图1和图2)

专利文献3：日本专利公报No.3,144,664(图1和图2及权利要求1)

专利文献4：日本特开平4-287912号公报

专利文献5：美国专利公报No.6,634,314

专利文献6：日本特开2007-247066号公报(0023段至0025段、0058段、图12和图13)

专利文献7：美国专利公报No.2007-218701

专利文献8：美国专利公报No.2007-218702

发明内容

本发明是考虑上述情况后做出的，并且本发明旨在提供一种膜沉积设备、一种膜沉积方法以及一种储存用于使所述膜沉积设备执行所述膜沉积方法的计算机程序的计算机可读存储介质，它们能够通过进行将多种反应气体交替地供给至基片以在基片上产生反应气体的反应产物的多个层的多个循环来沉积膜，而不允许多种气体在晶片上的混合，从而在不损害高生产能力的情况下进行适当的ALD(或MLD)模式的膜沉积。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种膜沉积设备，其用于通过在室中进行将彼此反应的至少两种反应气体交替地供给至基片以产生反应产物层的循环来在所述基片上沉积膜。所述膜沉积设备包括：可旋转地设置在所述室中的转台；基片收容部，该基片收容部被设置于所述转台的一表面，并且所述基片能够被放置在所述基片收容部中；第一反应气体供给部，该第一反应气体供给部被构造成用于向所述一表面供给第一反应气体；第二反应气体供给部，该第二反应气体供给部被构造成用于向所述一表面供给第二反应气体，并且使所述第二反应气体供给部与所述第一反应气体供给部沿所述转台的旋转方向分隔开；分隔区域，该分隔区域沿所述旋转方向位于被供给所述第一反应气体的第一处理区域与被供给所述第二反应气体的第二处理区域之间；中央区域，该中央区域基本上位于所述室的中央部以分隔所述第一处理区域和所述第二处理区域，并且所述中央区域具有朝所述一表面喷出第一分隔气体的喷孔；以及排气口，该排气口被设置于所述室以对所述室进行排气。在所述膜沉积设备中，所述分隔区域包括：供给第二分隔气体的分隔气体供给部；以及与所述转台的所述一表面产生薄空间的内顶面，在该薄空间中，所述第二分隔气体能够沿所述旋转方向和与所述旋转方向相反的方向从所述分隔区域流向所述处理区域侧。

本发明的第二方面提供一种根据第一方面的膜沉积设备，其中，所述中央区域由所述转台的旋转中央部和所述室的内侧上表面限定，所述中央区域被所述第一分隔气体清扫。

本发明的第三方面提供一种根据第一方面的膜沉积设备，其中，所述中央区域包括被设置在所述室的内侧上表面与所述室的底面之间的柱构件以及可旋转地设置的旋转套筒，该旋转套筒被设置成使得所述柱构件位于该旋转套筒的内部，其中，所述旋转套筒用作所述转台的旋转轴。

本发明的第四方面提供一种根据第一至第三方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述排气口被设置成通过所述转台的外周缘与所述室的内周壁之间的间隙来对所述室进行排气。

本发明的第五方面提供一种根据第一至第四方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述分隔区域的压强高于所述第一处理区域和所述第二处理区域的压强。

本发明的第六方面提供一种根据第一至第五方面的任一者的膜沉积设备，其中，置于所述基片收容部中的所述基片的表面与所述转台的除所述基片收容部之外的上表面之间的高度差为5mm以下。

本发明的第七方面提供一种根据第一至第六方面的任一者的膜沉积设备，其包括：第一气体引入口，该第一气体引入口被构造成用于将所述第一反应气体引入所述第一反应气体供给部；第二气体引入口，该第二气体引入口被构造成用于将所述第二反应气体引入所述第二反应气体供给部；以及第三气体引入口，该第三气体引入口被构造成用于将所述分隔气体引入所述分隔气体供给部；其中，所述第一气体引入口、所述第二气体引入口和所述第三气体引入口被设置于所述室的周壁和所述室的旋转中央部中的至少一方。

本发明的第八方面提供一种根据第一至第七方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述分隔气体供给部包括多个喷孔，所述多个喷孔沿从所述转台的旋转中心向所述转台的外周和从所述外周向所述旋转中心的多个方向中的一个方向布置。

本发明的第九方面提供一种根据第一至第八方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述分隔区域的所述内顶面是平坦的。

本发明的第十方面提供一种根据第一至第九方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述分隔区域的所述内顶面是弯曲的。

本发明的第十一方面提供一种根据第一至第十方面的任一者的膜沉积设备，其中，与所述第一处理区域和所述第二处理区域对应地设置多个所述排气口，以从所述排气口之一基本上专门地排出所述第一反应气体并且从所述排气口中的另一个排气口基本上专门地排出所述第二反应气体。

本发明的第十二方面提供一种根据第一至第十一方面的任一者的膜沉积设备，其还包括对所述转台进行加热的加热部。

本发明的第十三方面提供一种根据第一至第十二方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述加热部位于所述转台的下方。

本发明的第十四方面提供一种根据第一至第十二方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述加热部位于所述转台的上方。

本发明的第十五方面提供一种根据第一至第十四方面的任一者的膜沉积设备，其还包括清扫气体供给部，该清扫气体供给部向所述转台下方的空间供给清扫气体，以减少从所述转台的外周流入所述空间的所述第一反应气体和所述第二反应气体的量。

本发明的第十六方面提供一种根据第一至第十五方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述分隔区域包括从所述内顶面的与所述室的内周壁相邻的边缘弯折的弯折部，该弯折部介于所述转台的外周与所述内周壁之间，所述弯折部与所述转台的外周之间的间隙被设定成使得所述间隙能够防止所述第一反应气体和所述第二反应气体进入所述间隙。

本发明的第十七方面提供一种根据第一至第十六方面的任一者的膜沉积设备，其中，在所述分隔区域产生所述薄空间的所述内顶面沿着与以下路径对应的圆弧具有约50mm以上的长度：所述路径为，当所述转台旋转时，置于所述转台的所述基片收容部中的所述基片的中心所经过的路径。

本发明的第十八方面提供一种根据第一至第十七方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述转台沿所述转台的旋转方向具有多个所述基片收容部。

本发明的第十九方面提供一种根据第一至第十八方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述室具有转移开口，通过该转移开口能够在所述转台与所述室外部的转移机构之间来回地转移所述基片，通过被设置于所述室的侧壁的闸式阀能够使所述转移开口打开/关闭。

本发明的第二十方面提供一种根据第一至第十九方面的任一者的膜沉积设备，其中，所述分隔气体供给部与相对于所述旋转方向位于上游的内顶面边缘之间沿所述旋转方向的距离在沿所述转台的径向的外侧位置处较大。

本发明的第二十一方面提供一种根据第二十方面的膜沉积设备，其中，所述分隔区域的所述内顶面基本上为扇形。

本发明的第二十二方面提供一种基片处理设备，其包括：内部具有基片转移机构的转移室；本发明的第一方面的膜沉积设备，该膜沉积设备与所述转移室气密地连接；以及准备室，该准备室能够被抽真空，并且该准备室被气密地连接至所述转移室本发明的第一方面的。

本发明的第二十三方面提供一种膜沉积方法，其用于通过在室中进行将彼此反应的至少两种反应气体交替地供给至基片以产生反应产物层的循环来在所述基片上沉积膜。所述膜沉积方法包括以下步骤：将所述基片放置在能够旋转地设置在所述室中的转台上；使放置有所述基片的所述转台旋转；从第一反应气体供给部向所述转台供给第一反应气体；从第二反应气体供给部向所述转台供给第二反应气体，所述第二反应气体供给部与所述第一反应气体供给部沿所述转台的旋转方向是分隔开的；从被设置在分隔区域中的分隔气体供给部供给第一分隔气体，以使所述第一分隔气体在所述分隔区域的内顶面与所述转台之间的薄空间中沿所述转台的旋转方向和与所述旋转方向相反的方向从所述分隔区域流向处理区域，其中，所述分隔区域位于被从所述第一反应气体供给部供给所述第一反应气体的第一处理区域与被从所述第二反应气体供给部供给所述第二反应气体的第二处理区域之间；从形成于位于所述室的中央部的中央区域的喷孔供给第二分隔气体；以及对所述室进行排气。

本发明的第二十四方面提供一种根据第二十三方面的膜沉积方法，其中，所述中央区域由所述转台的旋转中央部和所述室的内侧上表面限定，所述中央区域被所述第二分隔气体清扫。

本发明的第二十五方面提供一种根据第二十三方面的膜沉积方法，其中，所述中央区域包括被设置在所述室的内侧上表面与所述室的底面之间的柱构件以及可旋转地设置的旋转套筒，该旋转套筒被设置成使得所述柱构件位于该旋转套筒的内部，其中，所述旋转套筒用作所述转台的旋转轴。

本发明的第二十六方面提供一种根据第二十三至第二十五方面的任一者的膜沉积方法，其中，在对所述室进行排气的排气步骤中，所述室通过所述转台的外周缘与所述室的内周壁之间的间隙被排气。

本发明的第二十七方面提供一种根据第二十三至第二十六方面的任一者的膜沉积方法，其中，在所述分隔区域中产生所述薄空间的所述内顶面沿着与以下路径对应的圆弧具有约50mm以上的距离：所述路径为，当所述转台旋转时，置于所述转台的所述基片收容部中的所述基片的中心所经过的路径。

本发明的第二十八方面提供一种根据第二十三至第二十七方面的任一者的膜沉积方法，其中，所述分隔区域的压强高于所述第一处理区域和所述第二处理区域的压强。

本发明的第二十九方面提供一种根据第二十三至第二十八方面的任一者的膜沉积方法，其还包括对所述转台进行加热的步骤。

本发明的第三十方面提供一种根据第二十三至第二十九方面的任一者的膜沉积方法，其中，从与所述反应气体的数目对应地设置的多个排气口中的一个排气口基本上专门地排出所述第一反应气体，并且从所述多个排气口中的另一个排气口基本上专门地排出所述第二反应气体。

本发明的第三十一方面提供一种根据第二十三至第三十方面的任一者的膜沉积方法，其还包括在进行膜沉积时向所述转台下方的空间供给清扫气体的步骤。

本发明的第三十二方面提供一种存储用于膜沉积设备的程序的计算机可读存储介质，在该膜沉积设备中，通过在室中进行将彼此反应的至少两种反应气体交替地供给至基片以产生反应产物层的循环来在基片上沉积膜，所述程序包括使所述膜沉积设备执行本发明的第二十三方面的膜沉积方法的步骤组。

本发明的第三十三方面提供一种根据第一至第二十一方面的任一者的膜沉积设备，其还包括：第三反应气体供给部，该第三反应气体供给部被构造成用于向所述一表面供给第三反应气体；第四反应气体供给部，该第四反应气体供给部被构造成用于向所述一表面供给第四反应气体，其中，所述第三反应气体和所述第四反应气体能够形成不同于由所述第一反应气体和所述第二反应气体形成的第一反应产物的第二反应产物，所述第四反应气体供给部与所述第三反应气体供给部沿所述转台的旋转方向是分隔开的；以及控制部，该控制部被构造成用于控制所述第一反应气体供给部至所述第四反应气体供给部，从而交替地进行第一膜的沉积和第二膜的沉积，其中，用来自所述第一反应气体供给部的所述第一反应气体和来自所述第二反应气体供给部的所述第二反应气体来沉积所述第一膜，用来自所述第三反应气体供给部的所述第三反应气体和来自所述第四反应气体供给部的所述第四反应气体来沉积所述第二膜。

本发明的第三十四方面提供一种根据第三十三方面的膜沉积设备，其中，所述第一反应气体供给部也用作所述第三反应气体供给部，所述第二反应气体供给部也用作所述第四反应气体供给部。

本发明的第三十五方面提供一种根据第二十三至第三十一方面的膜沉积方法，其还包括：向所述基片交替地供给来自第三反应气体供给部的第三反应气体和来自第四反应气体供给部的第四反应气体的步骤，以沉积不同于由所述第一反应气体和所述第二反应气体沉积的反应产物的反应产物，所述第三反应气体供给部与所述第四反应气体供给部沿所述转台的旋转方向是分隔开的，其中，在交替地进行供给所述第一反应气体的步骤和供给所述第二反应气体的步骤之后进行交替地供给所述第三反应气体和所述第四反应气体的步骤。

本发明的第三十六方面提供一种根据第三十五方面的膜沉积方法，其中，所述第一反应气体供给部也用作所述第三反应气体供给部，所述第二反应气体供给部也用作所述第四反应气体供给部。

根据本发明的实施方式，当向晶片表面交替地供给彼此反应的多种反应气体并且多次重复这种交替地供给以形成多层反应产物时，将晶片放置在转台上，通过旋转转台将多种反应气体供给至晶片表面，从而实现高生产能力的膜沉积。

而且，在第一反应气体供给部与第二反应气体供给部之间设置了分隔气体供给部，并且在分隔气体供给部的两侧设置了低内顶面以在低内顶面和转台之间形成薄空间，从而防止了反应气体进入分隔区域。除此之外，第一分隔气体被从中央区域喷向转台的外周，反应气体随从中央区域喷出的第一分隔气体和向分隔区域两侧扩散的第二分隔气体一起通过室的内周壁和转台的外周之间的间隙被排出。因此，可以防止第一和第二反应气体混合，从而可以如预期的那样进行MLD(或ALD)模式的膜沉积。

附图说明

通过结合附图阅读以下详细说明，本发明的其它目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的膜沉积设备的剖视图；

图2是图1的膜沉积设备的立体图；

图3是图1的膜沉积设备的平面图；

图4A和图4B是示出分隔区域和处理区域的展开的剖视图；

图5是图1的膜沉积设备的局部剖视图；

图6是图1的膜沉积设备的立体图，特别示出了反应气体供给部；

图7是图1的膜沉积设备的局部剖视图；

图8是图1的膜沉积设备的割裂透视图；

图9示出供给到图1的膜沉积设备的处理室的气体的流型(flow pattern)；

图10A是用于说明图1的膜沉积设备的内顶面(或凸部)的尺寸的局部平面图；

图10B是用于说明图1的膜沉积设备的内顶面(或凸部)的尺寸的局部侧视图；

图11是图1的膜沉积设备中的凸部的变型例的局部剖视图；

图12A至图12C是图1的膜沉积设备的凸部的变型例；

图13A至图13C是图1的膜沉积设备的喷孔布置的变型例；

图13D至图13G是图1的膜沉积设备的凸部的其它变型例；

图14是气体供给喷嘴的另一构造的平面图；

图15是图1的膜沉积设备的凸部的变型例的平面图；

图16是图1的膜沉积设备的凸部的另一变型例的立体图；

图17是图1的膜沉积设备的凸部的另一变型例的平面图；

图18是根据本发明的另一实施方式的膜沉积设备的剖视图；

图19是结合有图1或图18的膜沉积设备的基片处理设备的示意图；

图20是根据本发明的另一实施方式的膜沉积设备的示意性俯视图；

图21A是根据本发明的另一实施方式的膜沉积设备的示意性俯视图；

图21B是根据本发明的另一实施方式的膜沉积设备的示意性俯视图；

图22是由根据本发明的实施方式的膜沉积设备优选地形成的多层膜的示意性剖视图；

图23是根据本发明的另一实施方式的膜沉积设备的示意性俯视图；

图24A是反应气体分子在晶片附近的行为的示意图；

图24B是在晶片附近反应气体分子被O₃分子氧化的示意图；

图24C是从晶片释放副产物的示意图；

图25A示出BTBAS分子的分子结构；

图25B示出DIPAS分子的分子结构；

图26示出根据本发明的实施方式的膜沉积方法进行的实验1的实验结果；

图27示出根据本发明的实施方式的膜沉积方法进行的实验2的实验结果；

图28是根据本发明的实施方式的膜沉积方法进行的实验3中将使用的晶片中的开口的示意性剖视图；

图29是实验3中的部分填充有二氧化硅的开口的示意性剖视图；

图30是实验3中的部分填充有二氧化硅的开口的另一示意性剖视图；

图31是实验3中的部分填充有二氧化硅的开口的再一示意性剖视图；

图32示出实验3中转台的转速与得到的填隙特性的关系；

图33示出根据本发明的实施方式的膜沉积方法进行的实验4的实验结果；

图34示出根据本发明的实施方式的膜沉积方法进行的实验5的实验结果；

图35示出根据本发明的实施方式的膜沉积方法进行的实验6的实验结果。

具体实施方式

现将参照附图说明本发明的非限制性的典型实施方式。在附图中，用相同或相应的附图标记表示相同或相应的构件或组件。应当注意，附图仅用于说明本发明，而不是要表示各个构件或组件自身或相互之间的大小或相对比例。因此，具体的厚度或尺寸应当由本领域的技术人员根据以下非限制性的实施方式来确定。

图1是沿图3中的B-B线截取的剖视图，参照图1，根据本发明的实施方式的膜沉积设备具有：扁平筒状的真空室1；以及位于真空室1内的转台2，转台2具有位于真空室1中央的旋转中心。真空室1被制成为使得顶板(ceiling plate)11可以与真空室主体12分离。顶板11经由如O形环13等顶板构件而压到真空室主体12上，从而气密地密封真空室1。另一方面，当需要从真空室主体12移除顶板11时，可以用驱动机构(未示出)提升顶板11。

转台2可旋转地固定于筒状芯部21。芯部21被固定在沿垂直方向延伸的旋转轴22的顶端。在这个实施方式中，旋转轴22贯穿真空室主体12的底部14，旋转轴22的下端被固定于可使旋转轴22沿顺时针方向旋转的驱动机构23。旋转轴22和驱动机构23被容纳在具有带底的筒状的壳体20中。壳体20经由带凸缘的管部20a气密地固定于底部14的底面，带凸缘的管部20a将壳体20的内部环境与外部环境隔离。

如图2和图3所示，在转台2的顶面形成有多个(在示出的实施例中为5个)圆形凹部24，每个圆形凹部24均可以收容晶片W，尽管图3中仅示出了一个晶片W。凹部24以相等的角度间隔布置在转台2中。图4A是沿图3中的从第一反应气体喷嘴31向第二反应气体喷嘴32延伸的圆弧截取的投影剖视图。如图4A所示，凹部24的直径比晶片W的直径略大，例如，大4mm，并且凹部24的深度与晶片W的厚度相同。因此，当晶片W被放置在凹部24中时，晶片W的表面与转台2的除凹部24以外的区域的表面位于相同的高度(elevation)。如果所述区域与晶片W之间存在较大的台阶，则会由所述台阶引起气流的紊流(turbulence)，这可能影响整个晶片W的厚度均一性。这就是上述两个表面位于相同的高度的原因。虽然这里所说的“相同的高度”指的是高度差为约5mm以下，但是，在加工精度允许的范围内，高度差需要尽可能地接近零。凹部24的底部形成有三个通孔(未示出)，通过该三个通孔可以升/降对应的三个升降销(elevation pin)(参见图8)。升降销支撑晶片W的背面并且使晶片W升/降。

凹部24是设置用于定位晶片W并且防止晶片W被转台12的转动引起的离心力甩出的晶片W收容区域。然而，晶片W收容区域并不限于凹部24，也可以由在转台2上以预定的角度间隔布置以保持晶片W的边缘的引导构件来实现晶片W收容区域。例如，可以由静电夹盘(electrostatic chuck)来实现晶片W收容区域。

再次参照图2和图3，真空室1包括位于转台2上方的第一反应气体喷嘴31、第二反应气体喷嘴32以及分隔气体喷嘴41和42，这些喷嘴以预定的角度间隔沿径向延伸。利用这种构造，凹部24可以在喷嘴31、32、41和42下方通过。在示出的实施例中，第二反应气体喷嘴32、分隔气体喷嘴41、第一反应气体喷嘴31和分隔气体喷嘴42沿顺时针方向依次布置。这些气体喷嘴31、32、41和42穿过真空室主体12的周壁部，并通过将气体喷嘴31、32、41和42的基端部，即进气口31a、32a、41a和42a，分别安装在壁部的外周上来支撑气体喷嘴31、32、41和42。尽管在示出的实施例中将气体喷嘴31、32、41和42从真空室1的周壁部引入真空室1中，也可以从环状突出部5(后述)引入气体喷嘴31、32、41和42。在这种情况下，可以设置L形管道以在突出部5的外周面和顶板11的外顶面开口。通过这种的L形管道，喷嘴31(32、41和42)可与L形管道的在真空室1内的一开口连接，并且进气口31a(32a、41a和42a)可以与L形管道的在真空室1外的另一开口连接。

尽管未示出，反应气体喷嘴31与作为第一源气体的双(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS)的供气源连接，而反应气体喷嘴32与作为第二源气体的0₃(臭氧)气体的供气源连接。

反应气体喷嘴31和32具有多个喷孔33以向下喷出对应的源气体。多个喷孔33沿反应气体喷嘴31和32的长度方向以预定的间隔布置。喷孔33的内径为约0.5mm，在本实施方式中，多个喷孔33以约10mm的间隔布置。在本实施方式中，反应气体喷嘴31和32分别为第一反应气体供给部和第二反应气体供给部。另外，反应气体喷嘴31下方的区域是第一处理区域P1，BTBAS气体于该第一处理区域P1吸附在晶片W上；反应气体喷嘴32下方的区域是第二处理区域P2，O₃气体于该第二处理区域P2吸附在晶片W上。

另一方面，分隔气体喷嘴41和42与N₂(氮气)气体的供气源(未示出)连接。分隔气体喷嘴41和42有多个喷孔40，以从该多个喷孔40向下喷出分隔气体。多个喷孔40沿分隔气体喷嘴41和42的长度方向以预定的间隔布置。喷孔40的内径为约0.5mm，在本实施方式中，多个喷孔40以约10mm的间隔布置。

分隔气体喷嘴41和42被设置在分隔区域D中，分隔区域D被构造成用于分隔第一处理区域P 1和第二处理区域P2。如图2至图4B所示，在每一分隔区域D中，在顶板11上设置有凸部4。凸部4在俯视图中为扇形，扇形的顶点位于真空室1的中心，扇形的弧形外周接近并且沿着真空室主体12的内周壁延伸。另外，凸部4具有沿径向延伸的槽部43，凸部4看起来好像被槽部43基本二等分。分隔气体喷嘴41(42)位于槽部43中。分隔气体喷嘴41(42)的中心轴线与扇形凸部4的一侧之间的周向距离基本上等于分隔气体喷嘴41(42)的中心轴线与所述扇形凸部4的另一侧之间的周向距离。顺便提及，尽管在本实施方式中为了二等分凸部4而形成槽部43，然而在其它实施方式中，槽部43被形成为使得凸部4的相对于转台2的旋转方向的上游侧较宽。

如图4A所示，利用上述构造，存在位于分隔气体喷嘴41(42)的两侧的平坦的低内顶面(ceiling surface)44(第一内顶面)，以及位于相应的低内顶面44外侧的高内顶面45(第二内顶面)。凸部4(内顶面44)在凸部4与转台2之间提供分隔空间，即薄空间H，以阻止第一气体和第二气体进入该薄空间而混合。

参照图4B，从反应气体喷嘴32沿转台2的转动方向流向凸部4的O₃气体被阻止进入凸部4与转台2之间的空间，并且从反应气体喷嘴31沿转台2转动的反方向流向凸部4的BTBAS气体被阻止进入凸部4与转台2之间的空间。“气体被阻止进入”指的是从分隔气体喷嘴41喷出的作为分隔气体的N₂气体在第一内顶面44与转台2的上表面之间扩散，并且流出到在示出的实施例中与相应的第一内顶面相邻的第二内顶面45下方的空间，使得气体无法从第二顶板45下方的空间进入分隔空间。“气体无法进入分隔空间”不仅表示气体被完全防止进入分隔空间，而且还表示即使一小部分反应气体进入分隔空间，这些气体也不能继续向分隔气体喷嘴41前进而彼此混合。也就是说，只要能够表现出上述效果，分隔区域D就能起到分隔第一处理区域P1和第二处理区域P2的作用。顺便提及，吸附在晶片W上的BTBAS气体或O₃气体能够通过凸部4的下方。因此，“被阻止进入的气体”中的气体指的是处于气相的气体。

参照图1、图2和图3，环状突出部5被设置在顶板11的底面，使得突出部5的内周与芯部21的外周面对。突出部5在芯部21外部的区域与转台2相对。另外，突出部5的底面与凸部4的底面形成一个平面。换言之，从转台2到突出部5的底面的高度与下文将称为高度h的从转台2到凸部4的底面的高度相同。顺便提及，在其它实施方式中，凸部4形成为不与突出部5成一体，而与突出部5分开。图2和图3示出了真空室1的内部构造，真空室1的顶板11被去除，而凸部4仍保留在真空室1内。

在上述实施方式中，通过以下方式构造出分隔区域D：在将成为凸部4的扇形板中形成槽部43，并且将分隔气体喷嘴41(42)置于槽部43中。然而，也可以用螺钉将两个扇形板安装于顶板11的下表面，使得两个扇形板位于分隔气体喷嘴41(42)的两侧。

在本实施方式中，当将在真空室1中处理直径为约300mm的晶片W时，凸部4具有：例如沿内圆弧li(图3)约146mm的周向长度，内圆弧li距离转台2的旋转中心140mm；以及例如沿外圆弧lo(图3)约502mm的周向长度，外圆弧lo与转台2的凹部24的最外部分对应。另外，沿外圆弧lo从凸部4的一个侧壁到槽部43的最接近的侧壁的周向长度为约246mm。

另外，从转台2(或晶片W)的顶面到凸部4的底面或内顶面44的高度h(图4A)为例如约0.5mm至约10mm，优选为约4mm。在这种情况下，转台2的转速为例如1至500转/分钟(rpm)。为了确定分隔区域D的分隔功能，可通过实验根据真空室1中的压强和转台2的转速来确定凸部4的尺寸和从转台2到内顶面44的高度h。顺便提及，在本实施方式中分隔气体为N₂，但是只要分隔气体不影响二氧化硅上的沉积，在其它实施方式中分隔气体也可以为如He、Ar等惰性气体，或者H₂。

图5示出真空室1的沿图3中的线A-A截取的剖视图的一半，其中示出了凸部4和与凸部4一体地形成的突出部5。参照图5，凸部4在其外边缘具有弯折成L形的弯折部46。尽管因为凸部4被安装在顶板11的底面并且可以与顶板11一起被从真空室主体12移除，使得弯折部46与转台2之间以及弯折部46与真空室主体12之间存在微小的间隙，但是弯折部46基本上填满了转台2与真空室主体12之间的空间，从而防止从第一反应气体喷嘴31喷出的第一反应气体(BTBAS)与从第二反应气体喷嘴32喷出的第二反应气体(臭氧)通过转台2与真空室主体12之间的空间混合。弯折部46与转台2之间的间隙以及弯折部46与真空室主体12之间的间隙可以与从转台2到内顶面44的高度h相等。在示出的实施例中，面向转台2的外周面的侧壁用作分隔区域D的内周壁。

图1是沿图3中的线B-B截取的剖视图，再次参照图1，真空室主体12在与转台2的外周面相对的内周面处具有凹部。在下文中将该凹部称为排气区域(evacuation area)6。在排气区域6的下方存在排气口61(从图3中可以看到另一排气口62)，排气口61经由排气管63连接于真空泵64，排气管63也可用于排气口62。另外，排气管63设置有压强控制器65。可以为相应的排气口61和62设置多个压强控制器65。

再次参照图3，当从上往下看时，排气口61位于第一反应气体喷嘴31与位于第一反应气体喷嘴31的相对于转台2的顺时针转动方向的下游的凸部4之间。利用这种构造，排气口61基本上专门地排出从第一反应气体喷嘴31喷出的BTBAS气体。另一方面，当从上往下看时，排气口62位于第二反应气体喷嘴32与相对于第二反应气体喷嘴32位于转台2的顺时针转动方向的下游的凸部4之间。利用这种构造，排气口62能够基本上专门地排出从第二反应气体喷嘴32喷出的O₃气体。因此，如此构造的排气口61和62可以帮助分隔区域D阻止BTBAS气体与O₃气体混合。

尽管在本实施方式中，在真空室主体12中设置了两个排气口61和62，但是在其它实施方式中可设置三个排气口。例如，可以在第二反应气体喷嘴32与位于第二反应气体喷嘴32的转台2的顺时针转动方向的上游的分隔区域D之间的区域设置另一个排气口。另外，还可以在真空室主体12中的某一位置再设置另一个排气口。尽管在示出的实施例中，排气口61、62位于转台2的下方以通过真空室主体12的内周壁与转台2的外周面之间的区域对真空室1排气，但排气口也可以位于真空室主体12的侧壁中。另外，当排气口61、62被设置在真空室主体12的侧壁中时，排气口61、62的位置可以比转台2高。在这种情况下，气体沿着转台2的上表面流入位于高出转台2的位置的排气口61、62。因此，与排气口被设置在例如顶板11中的情况相比，具有真空室1中的粒子不会被气体吹起的优点。

如图1、图2和图6所示，作为加热部的环状加热器单元7被设置在真空室主体12的底部14与转台2之间的空间中，使得放置在转台2上的晶片W在工艺方案确定的温度下通过转台2被加热。另外，盖构件71被设置在转台2之下并且接近转台2的外周以包围加热器单元7，使得加热器单元7所在的空间与盖构件71的外侧区域隔开。盖构件71在其顶部具有凸缘部71a。凸缘部71a被布置成使得转台2的背面与凸缘部之间保持微小的间隙，从而防止气体流到盖构件71的内侧。

再次参照图1，底部14在环状加热器单元7的内部区域具有抬升部(raised portion)。抬升部的顶面与转台2的背面及芯部21接近，从而在抬升部与转台2之间以及抬升部与芯部21之间留出微小的间隙。另外，底部14具有供转轴22通过的中央孔。中央孔的内径略大于转轴22的直径，从而为与壳体20通过带凸缘的管部20a进行连通而留出间隙。清扫气体供给管72与带凸缘的管部20a的上部连接。另外，多个清扫气体供给管73以预定的角度间隔连接到加热器单元7下方的区域，以清扫容纳加热器单元7的空间。

利用这种构造，清扫气体N₂可从清扫气体供给管72通过转轴22与底部14的中央孔之间的间隙、芯部21与底部14的抬升部之间的间隙以及底部14的抬升部与转台2的背面之间的间隙流到加热器单元的空间。另外，清扫气体N₂可从清扫气体供给管73流到加热器单元7下方的空间。接着，这些清扫气体N₂通过盖构件71的凸缘部71a与转台2的背面之间的间隙流入排气口61。由图7中箭头示意性地示出这些清扫气体N₂的流动。这些清扫气体N₂用作防止第一(第二)反应气体在转台2下方的空间流动而与第二(第一)反应气体混合的分隔气体。

参照图7，分隔气体供给管51被连接到真空室1的顶板11的顶部中央部，使得N₂气体作为分隔气体被供给到顶板11与芯部21之间的空间52。供给到空间52的分隔气体通过突出部5与转台2之间的薄间隙50流动，接着沿转台2的顶面流动，并且到达排气区域6。由于空间52和间隙50被N₂气体所填充，因此反应气体(BTBAS，O₃)不能通过转台2的中央部而混合。换言之，根据该实施方式的膜沉积设备设置有由转台2的中央部和真空室1限定的中央区域C，以将第一处理区域P1和第二处理区域P2隔离，该中央区域C被构造成具有向转台2的顶面喷出分隔气体的喷出口。在示出的实施例中，喷出口对应于突出部5与转台2之间的间隙50。

另外，如图2、图3和图8所示，转移开口15被形成在真空室主体12的侧壁中。由转移臂10(图3和8)通过转移开口15将晶片W移进或移出真空室1。转移开口15设置有闸式阀(未示出)，通过该闸式阀打开或关闭转移开口15。当转台2的凹部24与转移开口15对准并且闸式阀打开时，晶片W被从转移臂10转移入真空室1中并且放置到转台2的作为晶片收容部的凹部24中。为了将晶片W降低到凹部24内或从凹部24升高晶片W，设置了升降销16，由升降机构(未示出)使升降销16通过形成在转台2的凹部24中的相应通孔升高或降低。

另外，根据该实施方式的膜沉积设备还设置有控制沉积设备的整个操作的控制部100。控制部100包括由例如计算机、用户界面部分100b以及存储装置100c形成的工艺控制器100a。用户界面部分100b具有：显示器，其显示膜沉积设备的操作；以及输入/输出(I/O)装置，其包括允许膜沉积设备的操作者选择工艺方案并且允许膜沉积设备的管理人员改变工艺方案中的参数的键盘和触控面板。

存储装置100c存储使控制部100执行膜沉积设备的各种操作的控制程序和工艺方案，存储装置100c还存储工艺方案中的各种参数。这些程序具有用于执行例如下文描述的操作的步骤组。由来自用户界面部分100b的指令将这些程序安装到工艺控制器100a中并由工艺控制器100a来运行这些程序。另外，这些程序被存储在计算机可读存储介质100d中，并从存储介质100d安装到存储装置100c中。计算机可读存储介质100d可以为硬盘、光盘、磁光盘、存储卡、软盘等。而且，这些程序还可以通过通信网络下载到存储装置100c中。

接着，说明根据本发明的该实施方式的膜沉积设备的操作。首先，使转台2旋转以使凹部24与转移开口15对准，打开闸式阀(未示出)。其次，由转移臂10通过转移开口15使晶片W进入真空室1中。晶片W被升降销16接住，在转移臂10被从真空室1移开后，晶片W通过由升降机构(未示出)驱动的升降销16下降到凹部24中。接着，重复上述操作五次，使五个晶片被装到转台2上。接着，启动真空泵64(图1)，以使真空室1保持预定的减小的压强(reduced pressure)。从上往下看，转台2开始沿顺时针方向旋转。通过加热器单元7预先将转台2加热到预定温度(例如，300℃)，该转台2继而使转台2上的晶片W被加热。当晶片W被加热并保持在可以由温度传感器(未示出)确认的预定温度之后，通过第一反应气体喷嘴31将第一反应气体(BTBAS)供给到第一处理区域P1，并且通过第二反应气体喷嘴32将第二反应气体(O₃)供给到第二处理区域P2。另外，通过分隔喷嘴41、42将分隔气体(N₂)供给到分隔区域D。

当晶片W经过第一反应气体喷嘴31下方的第一处理区域P1时，BTBAS分子吸附在晶片W的表面，当晶片W经过第二反应气体喷嘴32下方的第二处理区域P2时，O₃分子吸附在晶片W的表面，从而使BTBAS分子被O₃氧化。因此，当晶片W随着转台2旋转一圈而经过区域P1和P2两者时，在晶片W的表面形成一层二氧化硅的分子层。接着，使晶片W交替经过区域P1和P2多次，在晶片W的表面形成具有预定厚度的二氧化硅层。在沉积了预定厚度的二氧化硅膜之后，停止BTBAS气体和O₃气体的供给，并停止转台2的旋转。接着，以与将晶片W转移到真空室1中相反的方式将晶片W从真空室1中取出。

另外，在上述沉积操作中，作为分隔气体的N₂气体被从分隔气体供给管51供给，并从中央区域C，即突出部5与转台2之间的间隙50向转台2的顶面喷出。在该实施方式中，位于第二内顶面45下方的配置有反应气体喷嘴31(32)的空间具有比中央区域C和第一内顶面44与转台2之间的薄空间的压强低的压强。这是因为，排气区域6被设置成与内顶面45下方的空间相邻(参见图1和图3)，该空间直接通过排气区域6被排气。另外，还有部分原因为：薄空间被设置成使得高度h能够维持薄空间与反应气体喷嘴31(32)或第一(第二)处理区域P1(P2)所在的部位之间的压强差。

接着，参照图9说明从气体喷嘴31、32、41和42供给到真空室1的气体的流型，图9示意性示出了该流型。如图所示，从第二反应气体喷嘴32喷出的O₃气体的一部分碰撞转台2的顶面并且以与转台2的转动方向相反的方向沿着与转台2的顶面(以及晶片W的表面)流动。接着，O₃气体被沿转台2的转动方向流动的N₂气向后推而改变流动方向，从而流向转台2的边缘和真空室主体12的内周壁。最后，这部分O₃气体流到排气区域6中并通过排气口62从真空室1排出。

从第二反应气体喷嘴32喷出的O₃气体的另一部分碰撞转台2的顶面并且以与转台2的转动方向相同的方向沿转台2的顶面(以及晶片W的表面)流动。这部分O₃气体由于从中央部C流出的N₂气和排气口62的吸力而主要流向排气区域6。另一方面，这部分O₃气体的一小部分流向位于第二反应气体喷嘴32的转台2的转动方向的下游的分隔区域D，并且可能进入内顶面44和转台2之间的间隙。然而，由于间隙的高度h被设计成使得在预期的膜沉积条件下可以阻止O₃气体流入该间隙中，因此这一小部分O₃气体不能流入该间隙中。即使一小部分O₃气体流入到该间隙中，因为该小部分O₃气体会被从分隔气体喷嘴41喷出的N₂向后推，所以该小部分O₃气体也不能继续流入分隔区域D。因此，如图9所示，基本上以转台2的转动方向沿着转台2的顶面流动所有的O₃气体都流入了排气区域6并且从排气口62被排出。

同样地，从第一反应气体喷嘴31喷出并以与转台2的转动方向相反的方向沿着转台2的顶面(以及晶片W的表面)流动的BTBAS气体部分被阻止流入转台2与相对于第一反应气体喷嘴31位于转台2的转动方向的上游的凸部4的内顶面44之间的间隙。即使仅一小部分BTBAS气体流入该间隙，该小部分BTBAS气体也被从所述分隔区域D中的分隔气体喷嘴41喷出的N₂气向后推。这些被向后推的BTBAS气体与来自分隔气体喷嘴41和中央部C的N₂气一同朝转台2的外周缘和真空室主体12的内周壁流动，接着通过排气区域6被排气口61排出。

从第一反应气体喷嘴31喷出并以与转台2的转动方向相同的方向沿着转台2的顶面(以及晶片W的表面)流动的另一部分BTBAS气体不能流入转台2与相对于第一反应气体喷嘴31位于转台2的转动方向的下游的凸部4的内顶面44之间的间隙。即使这部分BTBAS气体的一小部分流入所述间隙中，这些BTBAS气体也被从分隔区域D中的中央区域C和分隔气体喷嘴42喷出的N₂气体向后推。被向后推的这些BTBAS气体与来自分隔气体喷嘴41和中央部C的N₂气体一起朝分隔区域6流动，接着通过排出口61被排出。

如上所述，分隔区域D可以防止BTBAS气体和O₃气体流入分隔区域D中，或者可以在很大程度上减少流入分隔区域D中的BTBAS气体和O₃气体的量，或者可以将BTBAS气体和O₃气体向后推。吸附在晶片W上的BTBAS分子和O₃分子被允许通过分隔区域D，在膜沉积中起作用。

另外，如图7和图9所示，因为将分隔气体从中央区域C朝转台2的外周缘喷出，因此可以阻止第一处理区域P1中的BTBAS气体(第二处理区域P2中的O₃气体)流入中央区域C。即使第一处理区域P1中的BTBAS气体(第二处理区域P2中的O₃气体)中的一小部分流入中央区域C，BTBAS气体(O₃气体)也被向后推，使得通过中央区域C阻止第一处理区域P1中的BTBAS气体(第二处理区域P2中的O₃气体)流入第二处理区域P2(第一处理区域P1)。

而且，通过转台2与真空室主体12的内周壁之间的空间阻止第一处理区域P1中的BTBAS气体(第二处理区域P2中的O₃气体)流入第二处理区域P2(第一处理区域P1)。这是因为，从凸部4向下形成了弯折部46，使得弯折部46与转台2之间以及弯折部46与真空室主体12的内周壁之间的间隙的大小与从转台2到凸部4的内顶面44的高度h一样小，从而可以如上所述地基本避免两处理区域之间的压强连通。因此，BTBAS气体从排气口61排出，而O₃气体从排出口62排出，从而两种反应气体不会混合。另外，转台2下方的空间被从清扫气体供给管72、73供给的N₂气体所清扫。因此，BTBAS气体不能流过转台2下方而进入第二处理区域P2。

下面列出根据该实施方式的膜沉积设备的优选工艺参数的实施例。

转台2的转速：1至500rpm(当晶片W的直径为300mm时)

真空室1中的压强：1067Pa(8Torr)

晶片温度：350℃

BTBAS气体的流率：100sccm

O₃气体的流率：10000sccm

来自分隔气体喷嘴41、42的N₂气体的流率：20000sccm

来自分隔气体供给管51的N₂气体的流速：5000sccm

转台2的旋转次数：600转(以所需的膜厚度而定)

根据该实施方式的膜沉积设备，因为膜沉积设备在BTBAS气体从第一反应气体喷嘴31所供给到的第一处理区域P1与O₃气体从第二反应气体喷嘴32所供给到的第二处理区域P2之间具有包括低内顶面44的分隔区域D，BTBAS气体(O₃气体)被阻止流入第二处理区域P2(第一处理区域P1)而与O₃气体(BTBAS气体)混合。因此，可以通过使上面放置有晶片W的转台2转动以使晶片W经过第一处理区域P1、分隔区域D、第二处理区域P2和分隔区域D来确保执行MLD(或ALD)模式的二氧化硅沉积。另外，分隔区域D还包括喷射N₂气体的分隔气体喷嘴41、42以进一步确保防止BTBAS气体(O₃气体)流入第二处理区域P2(第一处理区域P1)而与O₃气体(BTBAS气体)混合。而且，由于根据该实施方式的膜沉积设备的真空室1具有包括喷出N₂气体的喷孔的中央区域C，可以防止BTBAS气体(O₃气体)通过中央区域C流入第二处理区域P2(第一处理区域P1)而与O₃气体(BTBAS气体)混合。此外，因为BTBAS气体和O₃气体不混合，在转台2上几乎没有产生二氧化硅沉积，从而减轻了粒子问题。

顺便提及，尽管在本实施方式中，转台2具有5个凹部24，并且放置在相应的凹部24中的5个晶片W能够一次性地被处理，但是也可以在这5个凹部24之一中放置一个晶片W，或者转台2可以只有1个凹部24。

可用于根据本发明的实施方式的膜沉积设备中的反应气体为二氯甲硅烷(DCS)、六氯二硅烷(HCD)、三甲基铝(TMA)、四(乙基甲基氨基)锆(TEMAZr)、三(二乙基氨基)硅烷(3DMAS)、四(乙基甲基氨基)铪(TEMHf)、双(四甲基庚二酮酸)锶(Sr(THD)₂)、(甲基-戊二酮酸)(双-四甲基庚二酮酸)钛(Ti(MPD)(THD))、单氨基硅烷等。

因为在真空室1中接近转台2外周的位置处的气体所受的离心力较大，例如BTBAS气体在接近转台2的外周的位置处会以较高的速度向分隔区域D流动。因此，该BTBAS气体更容易进入内顶面44与转台2之间在接近转台2的外周的位置处的间隙。因为这种情况，当凸部4朝向圆周具有较大的宽度(较长的圆弧)时，BTBAS气体无法在该间隙中流得更远以与O₃气体混合。考虑到这一点，如在上面的实施方式中所解释的那样，优选地凸部4具有扇形的俯视图。

下面再次对凸部4(或内顶面44)的尺寸作出示例说明。参照图10A和图10B，在分隔气体喷嘴41(42)的两侧产生薄空间的内顶面44可优选地具有沿着晶片中心WO经过的路径所对应的圆弧的从晶片W的直径的约十分之一至约晶片W的直径的范围内的长度L，优选地为晶片W的直径的六分之一以上。具体地，当晶片W的直径为300mm时，长度L优选地为约50m m以上。当长度L较小时，内顶面44与转台2(晶片W)之间的薄空间的高度h也必须相应地变小，以有效防止反应气体流入该薄空间。然而，当长度L太小，从而高度h必须非常小时，转台2可能会碰撞内顶面44，这可能引起晶片破损以及由于产生粒子而造成晶片污染。因此，需要转台2的减震措施或使转台2平稳转动的措施，以避免转台2碰撞内顶面44。另一方面，当薄空间的高度h保持较大而长度L较小时，必须降低转台2的转速以避免反应气体流入内顶面44与转台2之间的薄间隙，这在生产能力方面是很不利的。基于这些考虑，如上所述，当处理直径为300mm的晶片W时，内顶面44的沿着与晶片中心WO经过的路径对应的圆弧的长度L优选地为约50mm以上。然而，凸部4或内顶面44的尺寸不限于此，而可以根据工艺参数和待使用的晶片的大小而进行调整。另外，如从以上解释可以清楚地知道的那样，除了工艺参数和待使用的晶片的大小以外，可根据内顶面44的面积来调节薄空间的高度h，只要薄空间的高度可以使分隔气体从分隔区域D流过处理区域P1(P2)即可。

在上述实施方式中，分隔气体喷嘴41(42)位于形成于凸部4中的槽部43中，而低内顶面44位于分隔气体喷嘴41(42)的两侧。然而，在其它实施方式中，如图11所示，可以在凸部4内形成沿转台2的径向延伸的管道47而非分隔气体喷嘴41(42)，并且可以沿管道47的长度方向形成多个孔40，从而可从所述多个孔40中喷出分隔气体(N₂气体)。

在其它实施方式中，分隔区域D的内顶面44不必需是平坦的。例如，如图12A所示，内顶面44可以是凹入弯曲的，如图12B所示，内顶面44可以是凸出弯曲的，或如图12C所示，内顶面44可以是波纹状的。

另外，凸部4可以是中空的，分隔气体可以被引入中空的凸部4中。在这种情况下，可以如图13A、图13B和图13C所示地配置多个气体喷孔33。

参照图13A，多个气体喷孔33均为斜切口形状。这些斜切口(气体喷孔33)被布置成沿转台2的径向与相邻的斜切口部分地重叠。在图13B中，多个气体喷孔33为圆形。这些圆形孔(气体喷孔33)被沿着总体上径向延伸的曲折线(windingline)布置。在图13C中，多个气体喷孔33均具有圆弧状切口形状。这些圆弧状切口(气体喷孔33)以预定的间隔沿径向布置。

尽管在本实施方式中凸部4具有扇形的俯视图形状，但是在其它实施方式中，凸部4也可以具有如图13D所示的矩形俯视图形状，或者方形俯视图形状。作为可选方案，如图13E所示，凸部4可以是在俯视图中总体上为扇形形状，并且具有内凹的弯曲侧面4Sc。另外，如图13F所示，凸部4可以是在俯视图中整体上为扇形形状，并且具有外凸的弯曲侧面4Sv。另外，如图13G所示，凸部4的相对于转台2的旋转方向(图1)的上游部分可以具有内凹的弯曲侧面4Sc，并且凸部4的相对于转台2的旋转方向(图1)的下游部分可以具有平坦的侧面4Sf。顺便提及，图13D至图13G中的虚线表示槽部43。在这些情况中，容纳在槽部43中的分隔气体喷嘴41(42)从真空室1的中央部例如从突出部5延伸。

用于加热晶片W的加热器单元7被构造成具有灯加热元件而非电阻器加热元件。另外，加热器单元7可以位于转台2的上方位置，或者在转台2的上方和下方均有加热器单元7。

在其它实施方式中，处理区域P1和P2以及分隔区域D可以如图14所示地布置。参照图14，用于供给第二反应气体(例如，O₃气体)的第二反应气体喷嘴32相对于转移开口15位于旋转方向的上游，或者说位于分隔气体喷嘴42与转移开口15之间。即使在该布置中，从喷嘴31、32、41和42以及中央区域C喷出的气体也通常沿图14所示的箭头方向流动，使得第一反应气体与第二反应气体不能混合。因此，可以通过这种布置实现合适的ALD(或MLD)模式的膜沉积。

另外，如上所述，可以通过用螺钉在顶板1的底面安装两个扇形板使得两个扇形板位于分隔气体喷嘴41(42)的两侧来构造分隔区域D。图15是这种构造的平面图。在这种情况下，可以考虑分隔气体喷出速率和反应气体喷出速率来确定凸部4与分隔气体喷嘴41(42)之间的距离以及凸部4的尺寸，以有效地表现出分隔区域D的分隔功能。

在上述实施方式中，第一处理区域P1和第二处理区域P2对应于具有比分隔区域D的内顶面44高的内顶面45的区域。然而，第一处理区域P1和第二处理区域P2中的至少一者可以在反应气体供给喷嘴31(32)的两侧具有另一与转台2相对且比内顶面45低的内顶面，以防止气体流入该内顶面与转台2之间的间隙。比内顶面45低的该内顶面可以与分隔区域D的内顶面44一样低。图16示出了这种构造的一个实施例。如图16所示，扇形凸部30位于在晶片W上吸附O₃气体的第二处理区域P2中，反应气体喷嘴32位于形成于凸部30中的槽部(未示出)中。换言之，图16中示出的该第二处理区域P 2的构造方式与分隔区域D的构造方式相同，只是气体喷嘴用来供给反应气体。另外，凸部30也可以被构造成中空的凸部，其实施例示出在图13A至图13C中。

另外，在其它实施方式中，如图17所示，只要分隔气体喷嘴41(42)的两侧设置有低内顶面44，可以为两个反应气体喷嘴31、32设置比内顶面45低且与分隔区域D的内顶面44一样低并且延伸到达内顶面44的内顶面。换言之，可以在顶板11的底面安装另一个凸部400而非凸部4。凸部400是基本上圆形的板状，基本上与转台2的整个顶面相对，具有容纳相应的气体喷嘴31、32、41和42的四个槽部(slot)400a，槽部400a沿径向延伸，并且在凸部400与转台2之间留有薄空间。上述薄空间的高度与前述高度h相当。当采用凸部400时，从反应气体喷嘴31(32)喷出的反应气体扩散至凸部400下方(或薄空间中)的反应气体喷嘴31(32)的两侧，从分隔气体喷嘴41(42)喷出的分隔气体扩散至分隔气体喷嘴41(42)的两侧。反应气体和分隔气体在薄空间中流入彼此，并且通过排气口61(62)被排出。即使在这种情况下，从反应气体喷嘴31喷出的反应气体也不会与从反应气体喷嘴32喷出的另一种反应气体混合，从而实现合适的ALD(或MLD)模式的膜沉积。

顺便提及，可以通过结合图13A至13C中的任一者所示的中空凸部4来构造凸部400，以从对应的中空凸部4中的相应的喷出孔33喷出反应气体和分隔气体，而不使用气体喷嘴31、32、41和42以及槽部400a。

在上述实施方式中，用于使转台2旋转的转轴22位于真空室1的中央部。另外，用分隔气体清扫芯部21与顶板11之间的空间52，以防止反应气体通过中央部而混合。然而，在其它实施方式中，也可以如图18所示地构造真空室1。参照图18，真空室主体12的底部14具有气密地安装有容纳壳体(housingcase)80的中央开口。另外，顶板11具有中央凹部80a。柱体81被放置在容纳壳体80的底面上，柱体81的顶端部到达中央凹部80a的底面。柱体81能够防止从第一反应气体喷嘴31喷出的第一反应气体(BTBAS)与从第二反应气体喷嘴32喷出的第二反应气体(O₃气体)通过真空室1的中央部而混合。

另外，旋转套筒82被设置成同轴地包围柱体81。由安装在柱体81的外表面的轴承86、88以及安装在容纳壳体80的内侧壁的轴承87来支撑旋转套筒82。另外，旋转套筒82具有形成于或安装于旋转套筒82的外表面的齿轮部85。此外，环形转台2的内周被安装于旋转套筒82的外表面。驱动部83被容纳在容纳壳体80中，并且具有安装于从驱动部83延伸出的轴的齿轮84。齿轮84与齿轮部85啮合。利用这种构造，由驱动部83使旋转套筒82，继而使转台2转动。

清扫气体供给管74被连接于形成在容纳壳体80底部中的开口，从而将清扫气体供给到容纳壳体80中。这样，可以使容纳壳体80的内部空间保持比真空室1的内部空间的压强高的压强，以防止反应气体流入容纳壳体80。因此，在容纳壳体80中没有膜沉积发生，从而降低维修的频率。另外，清扫气体供给管75与从真空室1的上部外表面伸到凹部80a的内侧壁的相应管道75a连接，使得清扫气体向旋转套筒82的上端部供给。由于清扫气体，BTBAS气体与O₃气体不能通过旋转套筒82的外表面与凹部80a的侧壁之间的空间混合。尽管图18中示出了两个清扫气体供给管75，可以将供给管75和相应的管道75a的数目确定为使得能够确保来自供给管75的清扫气体阻止BTBAS气体与O₃气体在旋转套筒82的外表面与凹部80a的侧壁之间的空间中以及该空间附近混合。

在图18示出的实施方式中，凹部80a的侧壁与旋转套筒82的上端部之间的空间对应于用于喷出分隔气体的喷孔。另外，中央区域构造有喷孔、旋转套筒82和柱体81。

尽管在根据上述实施方式的膜沉积设备中使用了两种反应气体，但根据本发明的其它实施方式的其它膜沉积设备可以使用三种以上的反应气体。在这种情况下，第一反应气体喷嘴、分隔气体喷嘴、第二反应气体喷嘴、分隔气体喷嘴、第三反应气体喷嘴以及分隔气体喷嘴可以以预定的角度间隔依次布置，每个喷嘴均沿转台2的径向延伸。另外，包括相应的分隔气体喷嘴的分隔区域D的构造与上面说明的构造相同。

可以将根据本发明的实施方式的膜沉积设备结合到晶片处理设备中，图19示意性地示出了该晶片处理设备的一个实施例。该晶片处理设备包括：大气(atmospheric)转移室102，其中设置有转移臂103；装载锁定室(准备室)105，其气压可在大气压与真空之间变换；真空转移室106，其中设置有两个转移臂107a、107b；以及根据本发明的实施方式的膜沉积设备108、109。另外，晶片处理设备包括舟盒载物台(cassettestage)(未示出)，舟盒载物台上放置有如前端开启式统一规格运输舱(FOUP)等晶舟盒101。将晶舟盒101放置在其中一个舟盒载物台上，并且使晶舟盒101与设置于舟盒载物台与大气转移室102之间的转入/转出口连接。接着，通过开/闭机构(未示出)将晶舟盒(FOUP)101的盖打开，通过转移臂103从晶舟盒101取出晶片。接着，将晶片转移到装载锁定室104(105)中。在装载锁定室104(105)被抽真空后，由转移臂107a(107b)通过真空转移室106将装载锁定室104(105)中的晶片进一步转移到膜沉积设备108、109中的一者。在膜沉积设备108(109)中，以上述方式在晶片上沉积膜。因为晶片处理设备具有两个能够一次容纳5个晶片的膜沉积设备108、109，因此可以以高生产能力进行ALD(或MLD)模式的膜沉积。

尽管在上述实施方式中说明了分别从第一反应气体喷嘴31和第二反应气体喷嘴32供给作为第一反应气体的BTBAS气体和作为第二反应气体的O₃气体以用于沉积二氧化硅膜的膜沉积设备和膜沉积方法，但是在其它实施方式中，可以连续地沉积不同材料制成的多个膜。例如，本发明的实施方式可应用于两种膜交替沉积以形成多层膜。下面说明根据本发明的膜沉积设备和膜沉积方法的优选地用于沉积这种多层膜的具体实施例。更具体地，在下文将说明交替地沉积二氧化硅膜和氮化硅膜以形成绝缘的多层膜的膜沉积设备和膜沉积方法。

如图20所示，第一气体供给管线110的一端经由第一反应气体喷嘴21的进气口31a连接到第一反应气体喷嘴31。第一气体供给管线110的另一端分叉成两个支管线，一个支管线经由阀V1和流率控制器111与储存作为第一反应气体的BTBAS气体的第一供气源121连接，另一个支管线经由阀V3和流率控制器113与储存作为第三反应气体的二氯甲硅烷(SiH₂Cl₂(DCS))的第三供气源123连接。

另外，第二气体供给管线120的一端经由第二反应气体喷嘴32的进气口32a连接到第二反应气体喷嘴32。第二气体供给管线120的另一端分叉成两个支管线，一个支管线经由阀V2和流率控制器112与储存作为第二反应气体的O₃气体的第二供气源122连接，另一个支管线经由阀V4和流率控制器114与储存作为第四反应气体的氨(NH₃)气的第四供气源124连接。利用这种构造，第一气体喷嘴31用作第一反应气体供给部和第三反应气体供给部，第二反应气体喷嘴32用作第二反应气体供给部和第四反应气体供给部。为了避免过度的重复，不再说明与图1所示的膜沉积设备的元件或组件相同的元件或组件。

接着，说明使用图20所示的膜沉积设备沉积多层膜的膜沉积方法。首先，如图21A所示地打开阀V1和V2，以与上面说明的方式相同的方式沉积作为第一膜的二氧化硅膜。在该沉积过程中，N₂气体被供给至分隔区域D、中央区域C和转台2下方的区域以避免BTBAS气体与O₃气体在真空室1中混合。因此，第一反应气体喷嘴31仅暴露于BTBAS气体，而第二反应气体喷嘴32仅暴露于O₃气体，从而使得基本上没有二氧化硅沉积或吸附在喷嘴31、32上。在图21A和图21B中，白色阀符号(双三角)表示打开的阀，黑色的阀符号表示关闭的阀。

接着，关闭阀V1和V2，通过真空泵64(图1)将真空室1抽真空至最低的可能压强，使得BTBAS气体和O₃气体不仅从真空室1和喷嘴31和32中清除，而且还从分别位于阀V1、V3和V2、V4下游的第一和第二气体供给管线110、120清除。

接着，控制加热器单元7使得转台2上的晶片W被设定在预定温度，例如，约300℃。接着，调节压力控制器65的打开量从而使真空室1的内压被设定在预定值。在晶片温度和真空室压强设定好之后，打开阀V3和V4，使DCS气体和NH₃气体以预定的流率分别从第一反应气体喷嘴31和第二反应气体喷嘴32供给至真空室1中。也以预定的流率将N₂气体供给至分隔区域D、中央区域C和转台2下方的区域。

在转台2以例如200转的预定转数旋转的同时，DSC气体在晶片W的上表面的吸附以及所吸附的DCS随后被NH₃气体的氮化重复预定次数，从而在之前的沉积中已沉积在晶片W上的二氧化硅膜上沉积预定厚度的作为第二膜的氮化硅膜。在沉积氮化硅膜的过程中，由于为了防止DCS气体和NH₃气体在真空室1中混合而为分隔区域D、中央区域C和转台2下方的区域供给了N₂气体，所以喷嘴31、32上没有吸附氮化硅。

接着，关闭阀V3和V4，通过真空泵64(图1)将真空室1抽真空至最低的可能压强，使得DCS气体和NH₃气体不仅从真空室1和喷嘴31、32清除，而且还从分别位于阀V1、V3和V2、V4下游的第一和第二气体供给管线110、120清除。此后，再次打开阀V3和V4，以与上述方式相同的方式，将二氧化硅膜沉积在已沉积的氮化硅膜上。

如图22所示，以这种方式在晶片W上沉积了绝缘多层膜200，该绝缘多层膜200从下至上依次具有二氧化硅膜、氮化硅膜和二氧化硅膜，并且被称为ONO膜。在半导体制造工艺中，这种多层膜200被沉积在例如形成在晶片W上的栅极绝缘膜的上表面，尽管图22未示出栅极绝缘膜。

在上述实施例中，因为第一处理区域P1和第二处理区域P2是分开的，所以可以基本上防止BTBAS气体与O₃气体的混合以及DCS气体和NH₃气体的混合，从而可以基本上防止反应产物(二氧化硅膜和氮化硅膜)在喷嘴31、32上的沉积或吸附。当使用传统的单晶片膜沉积设备或立式膜沉积设备进行ALD(MLD)模式的膜沉积时，因为反应气体被供给至单一处理室中，当使用气体喷嘴时反应产物可能会沉积在气体喷嘴上。沉积在气体喷嘴上的反应产物可能会引起粒子问题。然而，在本发明的实施方式中，基本没有反应产物沉积在气体供给喷嘴31、32上，从而基本防止了粒子问题。

另外，当需要使用传统的单一晶片膜沉积设备或立式膜沉积设备以ALD(MLD)模式沉积多种不同的膜时，因为归因于处理室中的残留反应气体可能会造成未预期的反应产物或副产物的形成，所以需要与多种不同膜对应的多个处理室。结果，这样的设备不可避免地变得庞大而复杂。然而，在本发明的实施方式中，反应气体被供给到被分隔区域D分隔并且通过排气至真空而相对容易地被清扫的对应的受限区域(即，第一处理区域P1和第二处理区域P2)中。另外，因为反应气体喷嘴31、32被布置在转台2上的晶片W的上方，因此可以使反应气体喷嘴31、32的温度保持在基本上防止反应气体热分解和反应气体分子吸附在喷嘴31、32上的温度。因此，第一(第二)反应气体喷嘴31(32)能够用于供给多种不同的反应气体。因此，根据本发明的实施方式的膜沉积设备无需使用多个处理室，从而使装置较小、简单、便宜。

尽管在上述实施例中通过交替沉积二氧化硅膜和氮化硅膜来形成多层膜200，但是本发明不限于该实施例。在其它实施例中，可以通过交替沉积作为第一膜的氧化锶(SrO)膜和作为第二膜的氧化钛(TiO)膜来形成具有SrO膜和TiO膜的多层膜200(STO膜)。以下说明用于形成这种多层膜200的根据本发明的实施例的膜沉积设备和膜沉积方法。

如图23所示，第一供气源121储存作为第一反应气体的钛源气体，并供给气相的钛源气体，该钛源气体例如为包括双(异丙氧基)双(四甲基庚二酮酸)钛(Ti(O-iPr)₂(THD)₂)、四(异丙氧基)钛(Ti(OiPr))等的含钛化合物。另外，第三供气源123储存作为第三反应气体的锶源气体，并供给气相的锶源气体，该锶源气体例如为包括双(四甲氧基庚二酮酸)锶(Sr(THD)₂)、双(五甲基-环戊二烯基)锶(Sr(Me₅Cp)₂)等的含锶的化合物。

在该实施例中，因为O₃气体用作与吸附在晶片W上的钛源气体和锶源气体反应的反应气体，所以第二反应气体喷嘴32经由第二气体供给管线120仅与储存作为第二反应气体的O₃气体的第二供气源122连接。

在图23所示的膜沉积设备中，以上面说明的方式交替地切换锶源气体和钛源气体，将吸附在晶片W上的钛源气体暴露于O₃气体，也将吸附在晶片W上的锶源气体暴露于O₃气体。这样，氧化锶膜和氧化钛膜被交替地沉积，从而形成具有氧化锶膜和氧化钛膜的多层膜200。即使在本实施例中，也可以实现与结合上述ONO多层膜说明的优点相同的优点。

多层膜200中的层的数目不限于2，在其它实施例中，多层膜可以具有3层或4层或更多层。另外，根据本发明的其它实施方式的膜沉积设备可以具有：沿转台2的周向依次布置的分别用于供给BTBAS气体、O₃气体、DCS气体和NH₃气体的四个气体喷嘴；以及分别位于两个相邻的气体喷嘴之间的四个分隔区域D，以在形成多层膜200时避免气体混合。另外，根据本发明的其它实施方式的膜沉积设备可以具有：在第一处理区域P1的分别用于供给BTBAS气体和DCS气体的两个气体喷嘴；以及在第二处理区域P2的分别用于供给O₃气体和NH₃气体的另外两个气体喷嘴，在这种膜沉积设备中，可以根据将在晶片W(栅极绝缘膜)上沉积的多层膜200的组成和/或结构来切换反应气体。

另外，第一气体供给管线110和第二气体供给管线120可以分叉为三个以上的分支管线而非两个分支管线，这三个以上的分支管线可以连接到包括用于清扫气体供给管线110、120的N₂气源的相应的气体源。

尽管在前述实施例中使用BTBAS气体等作为反应气体来沉积二氧化硅膜，如下所述，在其它实施例中可以使用另一种优选的反应气体。

首先，回顾一下使用BTBAS的二氧化硅膜的ALD模式膜沉积。如上所述，如图24A所示，在第一处理区域P1中BTBAS分子吸附在晶片W上；如图24B所示，在第二处理区域P2中BTBAS分子被O₃气体氧化；因而，如图24C所示，包含来自O₃气体的氧和来自BTBAS气体的硅以及有机化合物的反应产物从BTBAS分子中作为副产物气体释放出来。这种反应产物形成于整个晶片W上，从而二氧化硅膜沉积在晶片W上。也就是说，通过重复吸附BTBAS分子和用O₃气体氧化BTBAS分子而在晶片W上沉积二氧化硅膜。

BTBAS分子具有较低的蒸气压和如图25A所示的较大的分子结构。也就是，BTBAS分子由硅原子、分别在硅原子两侧的两个氮原子和与相应的氮原子连接的叔丁基基团(-C(CH₃)₃)组成。因此，根据在半导体器件中使用BTBAS气体沉积二氧化硅膜的位置或对半导体器件的性能要求，BTBAS就以下方面而言可能稍有不足：沉积速率、填隙特性(gap-filling characteristic)和二氧化硅膜的性质。用于沉积二氧化硅膜的一种更优选的反应气体为二异丙基氨基硅烷(DIPAS)气体。

DIPAS具有比BTBAS高的蒸气压。当使用BTBAS气体时，很难获得较高的沉积速率。这是因为BTBAS气体的蒸气压较低，使得当真空室1中的处理压强相对较高时，很难以足够高的流率供给BTBAS气体。另一方面，因为例如在50℃的温度时DIPAS的蒸气压比BTBAS的蒸气压高约十倍，因而可以提高气体流速和处理压强，通过使用DIPAS气体能够获得较高的沉积速率。

另外，如图25A所示，因为在BTBAS分子中Si原子两侧具有叔丁基，因此会有程度较大的位阻问题。另一方面，在DIPAS分子中这种的位阻问题程度较轻。而且，因为在DIPAS分子中O₃分子能够不被有机基团阻挡地接近硅原子，所以硅原子与氮原子之间的化学键较容易被O₃断裂。因此，当使用DIPAS时可能获得提高的沉积速率。此外，因为硅原子与氮原子之间的化学键较容易断裂，所以作为副产物的有机化合物和含氮化合物也可以较快地从DIPAS分子释放出来。因此，在得到的二氧化硅膜中残余的杂质减少，进而产生更好的电特性。

此外，因为DIPAS具有较小的分子结构，DIPAS分子能够致密地吸附在晶片W上，从而可以获得具有较高密度的二氧化硅膜。另外，因为较高的密度，在后续的退火处理中二氧化硅膜仅有限地收缩。因此，即使在这种二氧化硅膜上蚀刻出微米(或纳米)图案后，这种微米(或纳米)图案结构也不太可能像在收缩程度大的膜中那样因内应力而毁坏。而且，因为DIPAS具有较小的分子结构并且使用DIPAS气体时可以提高气体流率和/或处理压强，所以当用二氧化硅来填充微米(或纳米)图案中的间隙时，能够提高填隙特性。

另外，DIPAS分子可以以较高的速率吸附在晶片W上，因而可以降低气体消耗。此外，因为通常可以通过调节反应气体的流率和/或处理室中的处理压强来调节跨晶片(across-wafer)均一性，所以通过使用源于高蒸气压而能够加宽流率和/或处理压强用处理窗(process window)的DIPAS气体能够加宽与跨晶片均一性有关的处理窗。

在根据该实施方式的膜沉积设备中使用的DIPAS气体的优选工艺参数的一个实施例如下：

转台2的转速：240rpm

处理压强：2.13kPa(16Torr)

晶片温度：350℃至500℃

DIPAS气体的流率：275sccm

O₃气体的流率：10,000sccm

来自分隔气体喷嘴41、42的N₂气体的流率：20,000sccm

<实施例>

接着，说明使用DIPAS气体作为反应气体沉积的膜的膜特性。

<实验1：沉积速率>

首先，对沉积速率的实验结果进行说明。进行这些实验是为了比较使用DIPAS气体和BTBAS气体的膜沉积速率，以及研究使用DIPAS气体时沉积速率与气体流率、处理压强及晶片温度的关系。实验条件列出于表I中实施例1-1至1-9。实施例1-1至1-9中转台2的转速均为240rpm，在表I的“实施例1-1”中列出了使用BTBAS气体研究的条件范围中产生最高沉积速率的条件。

表I

图27总结了在表I中所列出的条件下沉积二氧化硅膜的沉积速率。从图26可见，在相同的条件下使用DIPAS气体比使用BTBAS气体得到的沉积速率大(参见实施例1-1和1-3)。另外，当使用DIPAS气体时，可以将气体流率和处理压强设定得比使用BTBAS气体时气体流率和处理压强的上限高，并且沉积速率也根据这些处理参数的增加量而增大。具体地，实施例1-6中的沉积速率比使用BTBAS气体的实施例1-1中的沉积速率高约80％。

另外，当使用DIPAS时，在温度350℃至500℃的范围内沉积速率几乎恒定(参见图26中的实施例1-4、1-7、1-8和1-9)。这表明DIPAS分子在该温度范围内稳定，不会热分解而主要被O₃氧化。

<实验2：沉积速率>

接着，对在较高处理压强下进行的另一实验的实验结果进行说明。实验条件总结于表II中。同表I中一样，BTBAS气体的实验条件列在表II的实施例2-1中。当反应气体的流速和/或处理压强增加时，从第二反应气体喷嘴32供给的O₃气体、从分隔气体喷嘴51供给的N₂气体和从清扫气体供给管72供给的N₂气体的流率也相应地增加。在表II的实施例2-1至2-8中，晶片温度均为350℃，转台2的转速均为240rpm。

表II

图27总结了在上述条件下沉积的二氧化硅膜的沉积速率。从图27可见，当使用DIPAS气体时，甚至在4.27kPa(32Torr)的高处理压强下也可以进行膜沉积，这一压力下的沉积速率几乎是使用BTBAS能达到的沉积速率的两倍。

<实验3：填隙特性>

接着，说明为研究填隙特性而实施的另一实验的实验结果。在该实验中，在晶片W上形成高宽比(aspect ratio)为30(深度10μm、宽度0.3μm)的较深的带底开口，并且使用根据本发明的膜沉积设备在开口中填充二氧化硅。在开口中填充二氧化硅之后，利用扫秒电子显微镜(SEM)观测如图28示意性示出的填充的开口的横截面。如图28所示，在该观测中，测量晶片W表面上的二氧化硅厚度(也就是，晶片上未开口处的二氧化硅厚度)、开口侧壁上的二氧化硅厚度以及开口底面上的二氧化硅厚度，并分别记为t_T、t_S和t_B。为了定量评价填隙特性，考虑到在这种开口的侧壁和底部沉积二氧化硅的一般困难性，计算二氧化硅厚度t_S和t_B相对于二氧化硅厚度t_T的比值R_S和R_B(R_S＝(t_S/t_T)×100；R_B＝(t_B/t_T)×100)。

填充开口的二氧化硅的沉积条件列于表III中，其中也列出了用于BTBAS气体的沉积条件。对于实施例3-1至3-3中的每个实施例均试验了30、60、120和240rp m的转台2的转速。另外，对于表III的所有实施例，晶片温度均为350℃，浓度为300g/Nm³的O₃气体的流率为10slm。

表III

图29至图31示意性地示出了使用S EM观测的本实验中得到的填充的开口的观测结果。在图29至图31中，圆括号中的数字表示根据相应的观测计算出的比值R_S和R_B。对于比值R_S，还在图29至图31的最后一行示出了使用在开口的底部附近测量的t_S计算的额外值。

在使用BTBAS气体的实施例3-1(图29)中，随着转台2的转速增加，比值R_S和R_B降低，这表明填隙特性变差。例如，在240rpm的转速下，比值R_S为约38％(参见图29的右下图)。尽管在使用DIPAS的实施例3-2(图30)和实施例3-3(图31)中可以看到相同的趋势，但相同转速240rpm下的比值R_S高达约50％(图30)和63％(图31)。从这些结果可以得出，利用DIPAS气体可以比利用BTBAS气体得到更好的填隙特性。

另外，从使用在开口的底部附近测量的t_S值计算的比值R_S与转台2的转速绘制的图32中可以清楚地看出，填隙特性随着转台2的转速降低而提高。在实施例3-1和3-2中转速为30rpm时(分别参见图29和30中的左下图)，可以观察到比值R_B超过100％。这是因为厚度t_B由于二氧化硅沉积在底部附近的开口侧壁上而过分增大。

另外，通过比较实施例3-2和3-3可以理解，较高的处理压强对于获得更好的填隙特性是有利的。

表IV总结了实施例3-1中3-3中转速与沉积速率的关系。在所有这些实施例中，沉积速率随着转台2的转速的增加而提高。

表IV

<实验4：湿蚀刻特性>

接着，说明为研究湿蚀刻特性而进行的实验的实验结果。在这个实验中，利用1重量％的氢氟酸水溶液蚀刻剂对利用与表I中所列的实施例1-1至1-9的膜沉积条件分别相同的实施例4-1至4-9的膜沉积条件得到的二氧化硅膜进行蚀刻，得到每个样品的蚀刻速率。图33示出了实施例4-1至4-9的蚀刻速率。在图33中，比较例4-1表示通过利用蚀刻剂蚀刻在950℃热生长的二氧化硅得到的湿蚀刻速率，比较例4-2表示通过蚀刻使用二氯甲硅烷和N₂O用CVD法在780℃沉积的二氧化硅膜得到的湿蚀刻速率。图33中的实施例4-1至4-9的蚀刻速率是用热生长的二氧化硅的蚀刻速率进行了标准化的蚀刻速率。

从图33可以看出，当使用DIPAS时，即使气体流率或处理压强发生改变，蚀刻速率也几乎恒定。另一方面，随着晶片温度的升高，蚀刻速率略微降低。

在图33中，使用BTBAS气体沉积的二氧化硅膜的蚀刻速率比使用DIPAS气体沉积的二氧化硅膜的蚀刻速率低。可能的解释是，BTBAS基二氧化硅膜中的氮原子含量较大，该氮原子被从BTBAS分子包含到二氧化硅膜中，所包含的氮原子增强了对氢氟酸类蚀刻剂的蚀刻抵抗性。换言之，使用DIPAS气体降低了氮含量，或者说DIPAS基二氧化硅膜的杂质比BTBAS基二氧化硅膜的杂质少。

<实验5：湿蚀刻特性>

接着，说明为研究二氧化硅膜的密度而进行的另一实验的实验结果。如上所述，当反应气体(硅源气体)含有较大的有机基团时，所得到的二氧化硅膜趋于具有较低的密度，这种二氧化硅膜在膜沉积后进行的退火处理中收缩较大。当具有较低密度的二氧化硅膜被图案化成微米(或纳米)图案并且经受退火处理时，微米(或纳米)图案可能会被毁坏。因此，希望二氧化硅膜具有较高的密度。

在该实验中，用与实施例1-1至1-9的膜沉积条件对应的膜沉积条件沉积二氧化硅膜来制备被称为实施例5-1至5-9的九个样品，并且在氮气环境中在850℃退火该样品。测量退火后每个样品的收缩。

图34示出实施例5-1至5-9的实验结果。在图34中，比较例5-1表示测量以与参考实例4-2使用的CVD法相同的方法制备的二氧化硅膜而得到的收缩。如图34所示，使用DIPAS气体时收缩比使用BTBAS气体时收缩低，这表明用DIPAS得到的二氧化硅膜的密度比用BTBAS气体得到的二氧化硅膜的密度高。

<实验6：杂质>

接着，说明为研究二氧化硅膜中所含的杂质而进行的实验的实验结果。在该实验中，使用次级离子质谱法(SIMS)来测量通过溅射二氧化硅膜至50nm的深度而得到的膜中杂质(氢、氮和碳)的浓度。在处理压强为1.07kPa(8Torr)、转台2在沉积期间的转速为240rpm的条件下沉积二氧化硅膜。所用的反应气体(硅源气体)和晶片温度列出在图35中。

如图35所示，DIPAS基二氧化硅膜中得到的氢、氮和碳杂质含量比BTBAS基二氧化硅膜中得到的氢、氮和碳杂质的含量低。具体地，DIPAS基二氧化硅膜中的氮和碳的含量大大降低。另外，当使用DIPAS气体时，氢和氮的含量随晶片温度升高而降低。

尽管没有给出详细的说明或图示，但是另一个实验已经表明，当使用DIPAS气体时，周期率(cycle rate)(转台2每转动一圈的二氧化硅膜厚度)和二氧化硅厚度的跨晶片均一性增加或提高。具体地，从使用分批式沉积设备的实验已经发现，使用DIPAS气体时的周期率是使用BTBAS气体时的周期率的1.34倍。

Claims

1.一种膜沉积设备，其用于通过在室中进行将彼此反应的至少两种反应气体交替地供给至基片以产生反应产物层的循环来在所述基片上沉积膜，所述膜沉积设备包括：

可旋转地设置在所述室中的转台；

基片收容部，该基片收容部被设置于所述转台的一表面，并且所述基片能够被放置在所述基片收容部中；

第一反应气体供给部，该第一反应气体供给部被构造成用于向所述一表面供给第一反应气体；

第二反应气体供给部，该第二反应气体供给部被构造成用于向所述一表面供给第二反应气体，并且使所述第二反应气体供给部与所述第一反应气体供给部沿所述转台的旋转方向分隔开；

分隔区域，该分隔区域沿所述旋转方向位于被供给所述第一反应气体的第一处理区域与被供给所述第二反应气体的第二处理区域之间；

中央区域，该中央区域基本上位于所述室的中央部以分隔所述第一处理区域和所述第二处理区域，并且所述中央区域具有朝所述一表面喷出第一分隔气体的喷孔；以及

排气口，该排气口被设置于所述室以对所述室进行排气；

其中，所述分隔区域包括：供给第二分隔气体的分隔气体供给部；以及与所述转台的所述一表面产生薄空间的内顶面，在该薄空间中，所述第二分隔气体能够沿所述旋转方向和与所述旋转方向相反的方向从所述分隔区域流向所述处理区域侧。

2.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述中央区域由所述转台的旋转中央部和所述室的内侧上表面限定，所述中央区域被所述第一分隔气体清扫。

3.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述中央区域包括被设置在所述室的内侧上表面与所述室的底面之间的柱构件以及可旋转地设置的旋转套筒，该旋转套筒被设置成使得所述柱构件位于该旋转套筒的内部，其中，所述旋转套筒用作所述转台的旋转轴。

4.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述排气口被设置成通过所述转台的外周缘与所述室的内周壁之间的间隙来对所述室进行排气。

5.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述分隔区域的压强高于所述第一处理区域和所述第二处理区域的压强。

6.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，置于所述基片收容部中的所述基片的表面与所述转台的除所述基片收容部之外的上表面之间的高度差为5mm以下。

7.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述膜沉积设备还包括：

第一气体引入口，该第一气体引入口被构造成用于将所述第一反应气体引入所述第一反应气体供给部；

第二气体引入口，该第二气体引入口被构造成用于将所述第二反应气体引入所述第二反应气体供给部；以及

第三气体引入口，该第三气体引入口被构造成用于将所述分隔气体引入所述分隔气体供给部；

其中，所述第一气体引入口、所述第二气体引入口和所述第三气体引入口被设置于所述室的周壁和所述室的中央部中的至少一方。

8.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述分隔气体供给部包括多个喷孔，所述多个喷孔沿从所述转台的旋转中心向所述转台的外周和从所述外周向所述旋转中心的多个方向中的一个方向布置。

9.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述分隔区域的所述内顶面是平坦的。

10.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述分隔区域的所述内顶面是弯曲的。

11.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，与所述第一处理区域和所述第二处理区域对应地设置多个所述排气口，以从所述排气口之一基本上专门地排出所述第一反应气体并且从所述排气口中的另一个排气口基本上专门地排出所述第二反应气体。

12.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述膜沉积设备还包括对所述转台进行加热的加热部。

13.根据权利要求12所述的膜沉积设备，其特征在于，所述加热部位于所述转台的下方。

14.根据权利要求12所述的膜沉积设备，其特征在于，所述加热部位于所述转台的上方。

15.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述膜沉积设备还包括清扫气体供给部，该清扫气体供给部向所述转台下方的空间供给清扫气体，以减少从所述转台的外周流入所述空间的所述第一反应气体和所述第二反应气体的量。

16.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述分隔区域包括从所述内顶面的与所述室的内周壁相邻的边缘弯折的弯折部，该弯折部介于所述转台的外周与所述内周壁之间，所述弯折部与所述转台的外周之间的间隙被设定成使得所述间隙能够防止所述第一反应气体和所述第二反应气体进入所述间隙。

17.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，在所述分隔区域产生所述薄空间的所述内顶面沿着与以下路径对应的圆弧具有约50mm以上的长度：所述路径为，当所述转台旋转时，置于所述转台的所述基片收容部中的所述基片的中心所经过的路径。

18.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述转台沿所述转台的旋转方向具有多个所述基片收容部。

19.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述室具有转移开口，通过该转移开口能够在所述转台与所述室外部的转移机构之间来回地转移所述基片，通过被设置于所述室的侧壁的闸式阀能够使所述转移开口打开/关闭。

20.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述分隔气体供给部与相对于所述旋转方向位于上游的内顶面边缘之间沿所述旋转方向的距离在沿所述转台的径向的外侧位置处较大。

21.根据权利要求20所述的膜沉积设备，其特征在于，所述分隔区域的所述内顶面基本上为扇形。

22.根据权利要求1所述的膜沉积设备，其特征在于，所述膜沉积设备还包括：

第三反应气体供给部，该第三反应气体供给部被构造成用于向所述一表面供给第三反应气体；

第四反应气体供给部，该第四反应气体供给部被构造成用于向所述一表面供给第四反应气体，其中，所述第三反应气体和所述第四反应气体能够形成不同于由所述第一反应气体和所述第二反应气体形成的第一反应产物的第二反应产物，所述第四反应气体供给部与所述第三反应气体供给部沿所述转台的旋转方向是分隔开的；以及

控制部，该控制部被构造成用于控制所述第一反应气体供给部至所述第四反应气体供给部，从而交替地进行第一膜的沉积和第二膜的沉积，其中，用来自所述第一反应气体供给部的所述第一反应气体和来自所述第二反应气体供给部的所述第二反应气体来沉积所述第一膜，用来自所述第三反应气体供给部的所述第三反应气体和来自所述第四反应气体供给部的所述第四反应气体来沉积所述第二膜。

23.根据权利要求22所述的膜沉积设备，其特征在于，所述第一反应气体供给部也用作所述第三反应气体供给部，所述第二反应气体供给部也用作所述第四反应气体供给部。

24.一种基片处理设备，其包括：

内部具有基片转移机构的转移室；

权利要求1所述的膜沉积设备，该膜沉积设备与所述转移室气密地连接；以及

准备室，该准备室能够被抽真空，并且该准备室被气密地连接至所述转移室。

25.一种膜沉积方法，其用于通过在室中进行将彼此反应的至少两种反应气体交替地供给至基片以产生反应产物层的循环来在所述基片上沉积膜，所述膜沉积方法包括以下步骤：

将所述基片放置在能够旋转地设置在所述室中的转台上；

使放置有所述基片的所述转台旋转；

从第一反应气体供给部向所述转台供给第一反应气体；

从第二反应气体供给部向所述转台供给第二反应气体，所述第二反应气体供给部与所述第一反应气体供给部沿所述转台的旋转方向是分隔开的；

从被设置在分隔区域中的分隔气体供给部供给第一分隔气体，以使所述第一分隔气体在所述分隔区域的内顶面与所述转台之间的薄空间中沿所述转台的旋转方向和与所述旋转方向相反的方向从所述分隔区域流向处理区域，其中，所述分隔区域位于被从所述第一反应气体供给部供给所述第一反应气体的第一处理区域与被从所述第二反应气体供给部供给所述第二反应气体的第二处理区域之间；

从形成于位于所述室的中央部的中央区域的喷孔供给第二分隔气体；以及

对所述室进行排气。

26.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，所述中央区域由所述转台的旋转中央部和所述室的内侧上表面限定，所述中央区域被所述第二分隔气体清扫。

27.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，所述中央区域包括被设置在所述室的内侧上表面与所述室的底面之间的柱构件以及可旋转地设置的旋转套筒，该旋转套筒被设置成使得所述柱构件位于该旋转套筒的内部，其中，所述旋转套筒用作所述转台的旋转轴。

28.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，在对所述室进行排气的排气步骤中，所述室通过所述转台的外周缘与所述室的内周壁之间的间隙被排气。

29.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，在所述分隔区域中产生所述薄空间的所述内顶面沿着与以下路径对应的圆弧具有约50mm以上的距离：所述路径为，当所述转台旋转时，置于所述转台的所述基片收容部中的所述基片的中心所经过的路径。

30.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，所述分隔区域的压强高于所述第一处理区域和所述第二处理区域的压强。

31.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，所述膜沉积方法还包括对所述转台进行加热的步骤。

32.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，从与所述反应气体的数目对应地设置的多个排气口中的一个排气口基本上专门地排出所述第一反应气体，并且从所述多个排气口中的另一个排气口基本上专门地排出所述第二反应气体。

33.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，所述膜沉积方法还包括在进行膜沉积时向所述转台下方的空间供给清扫气体的步骤。

34.根据权利要求25所述的膜沉积方法，其特征在于，所述膜沉积方法还包括：

向所述基片交替地供给来自第三反应气体供给部的第三反应气体和来自第四反应气体供给部的第四反应气体的步骤，以沉积不同于由所述第一反应气体和所述第二反应气体沉积的反应产物的反应产物，所述第三反应气体供给部与所述第四反应气体供给部沿所述转台的旋转方向是分隔开的，

其中，在交替地进行供给所述第一反应气体的步骤和供给所述第二反应气体的步骤之后进行交替地供给所述第三反应气体和所述第四反应气体的步骤。

35.根据权利要求34所述的膜沉积方法，其特征在于，所述第一反应气体供给部也用作所述第三反应气体供给部，所述第二反应气体供给部也用作所述第四反应气体供给部。

36.一种存储用于膜沉积设备的程序的计算机可读存储介质，在该膜沉积设备中，通过在室中进行将彼此反应的至少两种反应气体交替地供给至基片以产生反应产物层的循环来在所述基片上沉积膜，所述程序包括使所述膜沉积设备执行权利要求25所述的膜沉积方法的步骤组。