CN101665919A - 成膜装置、基板处理装置、成膜方法 - Google Patents

成膜装置、基板处理装置、成膜方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种成膜装置、基板处理装置、成膜方法。该成膜装置是在真空容器(1)内供给第1和第2反应气体来形成薄膜的成膜装置,包括:旋转台;从旋转台的周缘朝向旋转中心设置的第1反应气体供给部和第2反应气体供给部;设于第1反应气体供给部和第2反应气体供给部之间的第1分离气体供给部;包括第1反应气体供给部并具有第1高度的第1空间;包括第2反应气体供给部并具有第2高度的第2空间;包括第1分离气体供给部并具有比第1高度和第2高度低的高度的第3空间;检测旋转台的旋转位置的位置检测部件;设于旋转台的周缘、被位置检测部件检测的被检测部。

Description

成膜装置、基板处理装置、成膜方法
技术领域
本发明涉及成膜装置、基板处理装置、成膜方法,特别是涉及交替地供给至少两种原料气体而形成薄膜的成膜装置、基板处理装置、成膜方法。
背景技术
作为半导体制造工艺中的成膜方法,公知有如下工艺:在真空气氛下使第1反应气体吸附在作为基板的半导体晶圆(以下称为“晶圆”)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1层或多层原子层、分子层,通过多次进行该循环而层叠这些层,向基板上进行成膜。该工艺例如被称为ALD(AtomicLayerDeposition)或MLD(Molecular LayerDeposition)等,按照循环数能高精度地控制膜厚,并且,膜质的面内均匀性也良好,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(SiO2膜)的情况下,作为第1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。
作为实施这种成膜方法的装置,人们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,研究出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,存在由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成膜装置、成膜方法。
鉴于这样的背景,已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处理的装置。
在下述专利文献1中公开有这样的成膜装置的例子:将扁平的圆筒状的真空容器左右分开,在左侧区域和右侧区域上以向上排气的方式设有沿半圆的轮廓形成的排气口,并且在左、右侧的半圆的轮廓之间、即在真空容器的直径区域具有形成有分离气体的喷出孔的分离区域。在左、右侧的半圆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区域、分离区域及左侧半圆区域,并且从排气口排出两原料气体。然后,分离气体被供给的分离区域的顶部变得比原料气体的供给区域低。
在下述专利文献2中公开有这样的成膜装置的例子:在晶圆支承构件(旋转台)上沿旋转方向等距离地配置4张晶圆,而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。各晶圆由晶圆支承构件支承,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中记载着,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0.1mm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中公开有这样的成膜装置的例子:用分隔壁将真空容器内沿周向分割成多个处理室,并且与分隔壁的下端相对而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中公开有这样的成膜装置的例子:沿周向将圆形的气体供给板分割为8个部分,每错开90度地配置AsH3气体的供给口、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中公开有这样的成膜装置的例子: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喷射器、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,并使这些喷射器按顺序位于上述4个载置区域,使喷射器单元水平旋转,且从旋转台的周缘进行真空排气。
此外,在使用专利文献1~5所公开的成膜装置来进行成膜的情况下,为了检测旋转台的旋转位置一般使用的方法是用光电传感器检测被安装在旋转轴上的遮光件(kicker)旋转的方法。图42示意性地表示以往的成膜装置的旋转台的旋转位置的检测方法的构成。从被安装在旋转台121的下方的旋转轴122离开、作为固定的位置的真空容器的内壁126上设有能分别发出和接受与旋转轴122平行的光的一组红色LED123和光电二极管124、在旋转轴122的侧周面设有能遮挡红色LED123的光的遮光件125。根据此构成,旋转轴122转一圈时,能遮挡一次红色LED123的光的光线,能检测出旋转位置。
在专利文献6(专利文献7、8)中还记载有这样的装置: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:从处理室的中心以放射状延伸有分隔壁,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,根据此记载,源气体和吹扫气体分别从各自的排气管道30a、30b排出。
专利文献1:美国专利公报7,153,542号
专利文献2:日本特开2001-254181号公报
专利文献3:专利3144664号公报
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6,634,314号
专利文献6:日本特开2007-247066号公报
专利文献7:美国专利公开公报2007-218701号
专利文献8:美国专利公开公报2007-218702号
可是,使用被上述的专利文献公开的成膜装置和成膜方法,沿旋转方向将多张基板配置在真空容器内的旋转台上而进行成膜处理的情况,具有如下那样的问题。
在使用专利文献1所公开的成膜装置和成膜方法的情况下,采用在分离气体的喷出孔和反应气体的供给区域之间设有向上的排气口而从该排气口将反应气体与分离气体一起排出的方法,因此,喷出到工件的反应气体形成向上的气流,由排气口吸入,随着卷起微粒,容易引起微粒污染晶圆这样的问题。
在使用专利文献2所公开的成膜装置和成膜方法的情况下,存在如下问题:有时也使晶圆支承构件旋转,仅利用来自吹扫气体喷嘴的下方的气帘的作用,无法避免气帘的两侧的反应气体通过,特别是无法避免从旋转方向上游侧扩散到气帘中。还存在如下问题:从第1反应气体喷出喷嘴喷出的第1反应气体容易经由相当于旋转台的晶圆支承构件的中心部,到达从第2反应气体喷出喷嘴喷出的第2反应气体扩散的区域。若第1反应气体和第2反应气体这样在晶圆上混合,则存在反应生成物附着在晶圆表面、无法进行良好的ALD(或MLD)处理的这种问题。
在使用专利文献3所公开的成膜装置和成膜方法的情况下,存在如下问题:因为工艺气体从分隔壁和载置台或晶圆之间的间隙扩散到相邻的处理室,并且在多个处理室之间设有排气室,所以晶圆通过该排气室时,来自上游侧和下游侧的处理室的气体在该排气室中混合。因此,无法适用于ALD方式的成膜方法。
在使用专利文献4所公开的成膜装置和成膜方法的情况下,存在如下问题:没公开任何分离两种反应气体的现实的部件,在基座的中心附近混合自不必说,实际上在中心附近以外,两种反应气体经过H2气体的供给口的排列区域而混合。还存在如下致命的问题:若在与晶圆的通过区域相对的面上设有排气口,就会因微粒从基座表面扬起等而容易产生晶圆的微粒污染。
在使用在专利文献5公开的成膜装置和成膜方法的情况下,很有可能会存在如下问题:对各载置区域供给源气体或反应气体之后,为了由吹扫气体喷嘴以吹扫气体置换该载置区域的气氛需要长的时间,且源气体或反应气体从一载置区域越过垂直壁扩散到相邻载置区域,两气体在载置区域进行反应。
在使用在专利文献6(专利文献7、8)公开的成膜装置和成膜方法的情况下,存在如下问题:在吹扫气体分隔空间中,无法避免两侧的源气体分隔空间中的源气体相混合,产生反应生成物,产生微粒对晶圆的污染。
此外,在使用如图42所示的以往的成膜装置和成膜方法的情况下,存在如下问题:旋转台121为了将例如4~6张的多张晶圆呈圆状地并列载置而具有大的直径,因此,在欲用以往方式的设于旋转轴的遮光件和与旋转轴分离而固定的光电传感器检测时,周缘的旋转位置的误差变大。例如旋转台121的直径是φ960mm的情况下,即使设于例如φ80mm的旋转轴上的高度8mm的遮光件前端的旋转移动位置的误差是±0.1mm,旋转台121的周缘的旋转位置的位置精度也是±1mm。在位置精度为±1mm的情况下,例如在直径304mm的凹部上载置直径300mm的晶圆的情况下,无法将晶圆位置精度良好地载置在凹部上,也无法可靠地从旋转台取出晶圆。特别是存在如下的问题:在旋转台一边以高速旋转一边进行ALD的成膜的高速ALD装置中,旋转台和旋转轴存在于真空容器内,因此,难以设置遮光件和传感器。
发明内容
本发明是鉴于上述的点而做成的,提供一种成膜装置、成膜方法,该成膜装置将互相反应的多种反应气体按顺序供给到基板表面上,从而层叠多层反应生成物的层来形成薄膜时,能得到高的生产率,防止多种反应气体在基板上被混合,能进行良好的处理,此外,能位置精度良好地检测和校正以高速旋转的旋转台的旋转位置,能在和真空容器的外部之间可靠地进行基板的搬入、输出。
为了解决上述的课题,本发明的成膜装置是在真空容器内将包括第1反应气体和第2反应气体的至少两种原料气体按顺序供给并且进行上述至少两种的上述原料气体按顺序供给的供给循环,从而形成薄膜的成膜装置,其特征在于,包括:旋转台,能旋转地设于上述真空容器内,具有载置基板的基板载置部;第1反应气体供给部和第2反应气体供给部,为了供给上述第1反应气体和上述第2反应气体,分别从上述旋转台的周缘的互相不同的位置朝向旋转中心设置;第1分离气体供给部,为了供给分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第1分离气体,从上述第1反应气体供给部和上述第2反应气体供给部之间的上述旋转台的周缘位置朝向旋转中心设置;第1下表面区域,其是包括上述第1反应气体供给部的上述真空容器的顶板的下表面,设于距上述旋转台的距离为第1高度的位置;第1空间,形成在上述第1下表面区域和上述旋转台之间;第2下表面区域,其是包括上述第2反应气体供给部的上述顶板的下表面,设于距上述旋转台的距离为第2高度的离开上述第1下表面区域的位置;第2空间,形成在上述第2下表面区域和上述旋转台之间;第3下表面区域,其是包括上述第1分离气体供给部并沿着上述旋转台的旋转方向位于上述第1分离气体供给部的两侧的上述顶板的下表面,设于距上述旋转台低于上述第1高度和上述第2高度的第3高度的位置;狭窄的第3空间,其形成在上述第3下表面区域和上述旋转台之间,具有供从上述第1分离气体供给部供给来的上述第1分离气体在上述第1空间和上述第2空间中流动的上述第3高度;位置检测部件,用于检测上述旋转台的旋转位置;被检测部,设于上述旋转台的周缘,被上述位置检测部件检测;中心部区域,其是上述顶板的下表面,设有将分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第2分离气体供给到上述旋转台的旋转中心的上述基板载置部侧的第2分离气体供给部;排出口,将上述第1反应气体和上述第2反应气体与喷出到上述第3空间的两侧的上述第1分离气体和自上述中心部区域喷出的上述第2分离气体一起排出。
此外,为了解决上述的课题,本发明的成膜方法是如下的成膜方法:在真空容器中将包括第1反应气体和第2反应气体的至少两种原料气体按顺序供给并执行按顺序供给上述至少两种原料气体的供给循环而在基板上形成薄膜时,通过使供给用于分离载置有上述基板的旋转台上侧的上述第1反应气体和上述第2反应气体的第1分离气体的区域中的从上述旋转台的上表面到上述真空容器的顶板的高度低于供给上述第1反应气体和上述第2反应气体的区域中的从上述旋转台的上表面到上述顶板的高度,通过将上述第1分离气体供给到形成在上述旋转台上表面和上述顶板之间的狭窄的空间,将分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第2分离气体供给到作为上述顶板的下表面的上述旋转台的旋转中心上侧的中心部区域,通过将上述第1反应气体和上述第2反应气体与上述第1分离气体和上述第2分离气体一起排出,一边分离并供给上述第1反应气体和上述第2反应气体,一边形成薄膜;在该成膜方法中,其特征在于,包括以下工序:校正上述旋转台的旋转位置的位置校正工序;将基板载置到旋转位置被校正了的上述旋转台上的载置工序;使上述旋转台旋转的旋转工序;从下侧加热上述旋转台,由设于上述旋转台的互相不同的位置的第1反应气体供给部和第2反应气体供给部分别供给上述第1反应气体和上述第2反应气体,由设于上述第1反应气体供给部和上述第2反应气体供给部之间的第1分离气体供给部供给上述第1分离气体,使上述基板随着上述旋转台的旋转而移动,反复进行对上述基板表面供给上述第1反应气体、停止供给上述第1反应气体、供给上述第2反应气体和停止供给上述第2反应气体,而形成薄膜的成膜工序;从旋转位置被校正了的上述旋转台输出上述基板的输出工序。
采用本发明,能得到高的生产率,能防止多种反应气体在基板上被混合而进行良好的处理,能够位置精度良好地检测和校正以高速旋转的旋转台的旋转位置,能在真空容器和外部之间可靠地进行基板的搬入、输出。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的成膜装置的构成的纵剖视图。
图2是示意性地表示本发明的第1实施方式的成膜装置的构成的立体图。
图3是示意性地表示本发明的第1实施方式的成膜装置的构成的横截俯视图。
图4是用于说明本发明的第1实施方式的成膜装置的位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。
图5A、图5B是示意性地表示本发明的第1实施方式的成膜装置的位置检测部件的动作的剖视图。
图6A、图6B是表示本发明的第1实施方式的成膜装置的第1~第3空间的剖视图。
图7A、图7B是用于说明本发明的第1实施方式的成膜装置的第3下表面部的尺寸例子的横剖视图和纵剖视图。
图8是表示本发明的第1实施方式的成膜装置的第1反应气体供给部的立体图。
图9是用于说明本发明的第1实施方式的成膜装置的一部分的图,是图3的A-A纵剖视图。
图10是用于说明第2分离气体、第3分离气体和第4分离气体在本发明的第1实施方式的成膜装置的一部分中流动的状态的图,是图3的B-B纵剖视图。
图11是表示本发明的第1实施方式的成膜装置的一部分的剖切立体图。
图12示意性地表示本发明的第1实施方式的成膜装置的控制部的构成的图。
图13是用于说明使用了本发明的第1实施方式的成膜装置的成膜方法的工序的工序图。
图14是用于说明使用了本发明的第1实施方式的成膜装置的成膜方法的图,是表示第1反应气体、第2反应气体和第1分离气体流动的状态的图。
图15是示意性地表示本发明的第1实施方式的第1变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
图16是用于说明本发明的第1实施方式的第1变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。
图17是示意性地表示本发明的第1实施方式的第2变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
图18是用于说明本发明的第1实施方式的第2变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。
图19是示意性地表示本发明的第1实施方式的第3变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
图20是用于说明本发明的第1实施方式的第3变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。
图21A、图21B是示意性地表示本发明的第1实施方式的第3变形例的成膜装置中的位置检测部件的动作的剖视图。
图22是示意性地表示本发明的第1实施方式的第4变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
图23是示意性地表示本发明的第1实施方式的第5变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
图24是用于说明本发明的第1实施方式的第5变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。
图25A、图25B是本发明的第1实施方式的第5变形例的成膜装置的旋转台的被检测部附近的放大图。
图26是说明本说明的第1实施方式的第5变形例的成膜装置的位置校正工序的工序的工序图。
图27A-图27C是示意性地表示本发明的第1实施方式的第5变形例的成膜装置的位置校正工序中的激光传感器和旋转台的状态的剖视图。
图28是示意性地表示本发明的第1实施方式的第6变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
图29是用于说明本发明的第1实施方式的第6变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。
图30A、图30B是本发明的第1实施方式的第6变形例的成膜装置的旋转台的被检测部附近的放大图。
图31是说明本发明的第1实施方式的第6变形例的成膜装置的位置校正工序的工序的工序图。
图32A-图32C是示意性地表示本发明的第1实施方式的第6变形例的成膜装置的位置校正工序中的位置检测部件和被检测部的状态的包括局部剖的图。
图33是用于说明本发明的第1实施方式的第7变形例的成膜装置的图,是表示第3下表面部的顶板的形状的其他的例子的纵剖视图。
图34A-图34C是用于说明本发明的第1实施方式的第8变形例的成膜装置的图,是表示第3下表面部的顶板的下表面的形状的其他的例子的纵剖视图。
图35A-图35C是用于说明本发明的第1实施方式的第9变形例的成膜装置的图,是表示第1反应气体供给部的气体喷出孔的形状的其他的例子的仰视图。
图35D-图35G是用于说明本发明的第1实施方式的第9变形例的成膜装置的图,是表示第3下表面部的形状的其他的例子的仰视图。
图36是示意性地表示本发明的第1实施方式的第10变形例的成膜装置的构成的横截俯视图。
图37是示意性地表示本发明的第1实施方式的第11变形例的成膜装置的构成的横截俯视图。
图38是示意性表示本发明的第1实施方式的第12变形例的成膜装置的构成的立体图。
图39是示意性地表示本发明的第1实施方式的第13变形例的成膜装置的构成的横截俯视图。
图40是示意性地表示本发明的第1实施方式的第14变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
图41是示意性地表示本发明的第2实施方式的基板处理装置的构成的俯视图。
图42是示意性地表示以往的成膜装置的旋转台的旋转位置的检测方法的构成的图。
具体实施方式
接着,与附图一起说明用于实施本发明的实施方式。
参照图1~图14,说明本发明的第1实施方式的成膜装置和成膜方法。
首先参照图1~图12,说明本实施方式的成膜装置的构成。
如图1~图3所示,本实施方式的成膜装置具有真空容器1、旋转台2、第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32、第1分离气体供给部41、42、激光传感器8(相当于本发明的位置检测部件)。
如图1~图3所示,真空容器1具有俯视形状为大致圆形且扁平的形状。真空容器1具有顶板11、容器主体12、O型密封圈13、底面部14。
顶板11被设置成能从容器主体12分离。顶板11利用内部的减压状态夹着密封构件例如O型密封圈13被压靠在容器主体12侧,从而保持气密状态。此外,顶板11从容器主体12分离的情况下,由未图示的驱动机构向上方抬起。
接着,说明真空容器1和收纳于真空容器1的各部分中的、顶板11、旋转台2、设于顶板11的下侧且旋转台2的上侧的部分和与其相关联的部分。即,说明旋转台2、第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32、第1分离气体供给部41、42、顶板11、第2分离气体供给部51。
如图1所示,以在真空容器1的中心具有旋转中心的方式设置旋转台2。旋转台2包括壳体20、20a、芯部21、旋转轴22、驱动体23、凹部24、被检测部25。
旋转台2的中心部被固定在圆筒形状的芯部21上,该芯部21被固定在沿铅直方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿真空容器1的底面部14,其下端安装有使该旋转轴22绕铅直轴线向顺时针方向旋转的驱动部23。旋转轴22和驱动部23被收纳在上表面开口的筒状壳体20、20a内。该壳体20、20a的设置在其上表面上的凸缘部分被气密地安装在真空容器1的底面部14的下表面上,壳体20、20a的内部气氛与外部气氛之间的气密状态被保持。
如图2和图3所示,在旋转台2的表面部设有用于沿着旋转方向(周向)载置多个例如5个作为基板的晶圆的凹部24。凹部24具有圆形的形状。凹部24用于对晶圆W进行定位并使晶圆W不在随着旋转台2的旋转而产生的离心力的作用下飞出,是相当于本发明的基板载置部,为了方便,图3中只在1个凹部24上画有晶圆W。
如图4所示,凹部24被设定成直径稍大于晶圆W的直径,例如大4mm,其深度与晶圆W的厚度为同等的大小。所以将晶圆W落到凹部24中时,晶圆W表面和旋转台2的表面(晶圆W未被载置的区域)的高度一致。晶圆W的表面与旋转台2的表面之间的高度差很大时,在该存在高度差的部分产生压力变动,因此,为了使膜厚的面内均匀性一致,需要使晶圆W表面和旋转台2表面的高度一致。使晶圆W表面和旋转台2表面的高度一致是指载置在凹部24(基板载置部)的晶圆(基板)的表面与旋转台2的表面相同的高度或晶圆(基板)的表面处于低于旋转台2表面的位置,但优选根据加工精度等而尽可能使两面的高度差趋近零,两面的高度差在5mm以内为佳。为了支承晶圆的背面而使该晶圆升降,在凹部24的底面形成有例如后述的结合图11所述的供3根升降销贯穿的通孔。
另外,该基板载置部不限于凹部,也可以是例如将多个引导晶圆的周缘的引导构件沿着晶圆的周向排列在旋转台2表面上的构成,或在旋转台2侧具有静电卡盘等卡盘机构的构成。在旋转台2侧设置卡盘机构来吸附晶圆的情况下,利用吸附晶圆被载置的区域成为基板载置部。
如图1和图4所示,被检测部25设于旋转台2的上表面的周缘。被检测部25是以使旋转台2旋转而由激光传感器8(位置检测部件)检测到被检测部25时的旋转位置为基准,进行旋转台2的位置校正的构件。被检测部25的形状只要能由激光传感器8检测即可,没有特别限定,能由比旋转台2表面的高度高的部位、低的部位等构成。在本实施方式中,是从旋转台2的周缘的一个部位沿旋转台2的径向形成的划线。
由于被检测部25是从旋转台2的周缘沿径向形成的划线,所以被检测部25的与旋转台2的径向垂直的截面的形状如图5A所示那样是截面呈三角形状的槽。
另外,为了精度良好地检测旋转台2的旋转位置,被检测部25只要设于旋转台2的周缘即可,不一定只限于旋转台2的上表面,也能够设于旋转台2的侧周面和下表面。
为了检测旋转工作台2的被检测部25,如图4、图5A和图5B所示,激光传感器8设于旋转工作台2的上表面的周缘上侧的位置。激光传感器8包括发出激光的发光元件81和接受激光的受光元件82,用于检测设于旋转工作台2的上表面的被检测部25随着旋转工作台2的旋转而通过的情况。激光传感器8可以不被设在真空容器1的内部,在本实施方式中,如图1所示,激光传感器8被设于真空容器1的顶板11的上侧。此时,在与旋转台2的旋转轴平行地将激光传感器8投影到真空容器1的顶板11的位置上设有入射窗17。入射窗17使由激光传感器8的发光元件81发出的激光入射到旋转台2的上表面,并且使在旋转台2的上表面被反射的激光入射到激光传感器8的受光元件82。
另外,激光传感器8只要是能检测旋转台2的被检测部,不限定于设在真空容器1的外部,也能设在真空容器1的内部。这种情况下,能够省略设置用于进行从设于真空容器1的顶板11的激光传感器8向旋转台2导入入射光和导出反射光的入射窗17。
在此,用图5A和图5B说明使用了本实施方式的成膜装置中的激光传感器8和被检测部25的旋转台2的旋转位置的位置检测的作用。
图5A和图5B是用于说明本实施方式的成膜装置的图,是示意性地表示激光传感器8检测被检测部25的作用的图。
如图5A所示,从发光元件81入射的激光入射到旋转台2的没有形成被检测部25的部位的情况下,反射光几乎全部从入射窗17被导出,调整激光传感器8和入射窗17的相对位置和相对角度,使得被导出的反射光入射到受光元件82。此外,这种情况的受光元件82的受光量为E1。
另一方面,如图5B所示,旋转台2旋转,在被检测部25被移动到从发光元件81入射的激光入射到旋转台2的位置上时,由于被检测部25是具有截面呈三角形状的划线,所以从激光传感器8入射的激光的反射方向发生变化,入射到激光传感器8的受光元件82的光量减少。即,这种情况的受光元件82的受光量为E2时,E2<E1。
因此,根据检测受光量E2和E1的差,能检测到形成在旋转台2的上表面的被检测部25通过了激光传感器8和入射窗17的下侧。而且,通过以利用激光传感器8检测被检测部25的通过时的旋转位置作为基准,能精度良好地校正旋转台2的旋转位置。具体来说,例如旋转台2的直径是φ960mm的情况下,通过在旋转台2的上表面的周缘设有例如旋转方向的宽度为1mm、径向的长度5mm、深度为2mm的划线,能以±0.3mm的精度检测和校正旋转位置。
如图2和图3所示,第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32和2个第1分离气体供给部41、42为了供给第1反应气体和第2反应气体,从真空容器1的周缘(旋转台2的周缘)的互相不同的位置朝向旋转中心地分别设置在与旋转台2的凹部24的基板载置部分别相对的位置。第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32和2个第1分离气体供给部41、42是沿长度方向隔有间隔地穿设有用于将反应气体向下方侧喷出的喷出孔的喷嘴。
第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32和2个第1分离气体供应部41、42例如被安装在真空容器1的侧壁上,作为其基端部的气体导入件31a、32a、41a、42a贯穿侧壁。在本实施方式中,如局部图8所示,气体导入件31a、32a、41a、42a是从真空容器1的侧壁被导入的,但也可以从环状的突出部53(后述)导入。这种情况下,设有在突出部53的外周面和顶板11的外表面之间开口的L字型的导管,在真空容器1内将第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32和2个第1分离气体供给部41、42与L字型的导管的一方的开口连接,在真空容器1的外部将L字型的导管的另一方的开口与气体导入件31a、32a、41a、42a连接。
如图6A和图6B所示,在第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32上沿喷嘴的长度方向隔开间隔地穿设有用于将反应气体向下方侧喷出的喷出孔33。在本实施方式中,例如,沿着构成第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32的气体喷嘴的长度方向以10mm的间隔穿设有朝向正下方的例如直径是0.5mm的喷出孔。
如图6A和图6B所示,在第1分离气体供给部41、42上沿长度方向隔开间隔地穿设有用于将分离气体向下方侧喷出的喷出孔40。在本实施方式中,例如,沿着构成第1分离气体供给部41、42的气体喷嘴的长度方向以10mm的间隔穿设有朝向正下方的例如直径是0.5mm的喷出孔。
第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32与配设在真空容器1的外部的第1反应气体的气体供给源和第2反应气体的气体供给源连接,第1分离气体供给部41、42与配设在真空容器1的外部的第1分离气体的气体供给源连接。在本实施方式中,第2反应气体供给部32、第1分离气体供给部41、第1反应气体供给部31和第1分离气体供给部42以该顺序按顺时针方向配置。
在本实施方式中,作为第1反应气体,例如能用BTBAS(双叔丁基氨基硅烷)气体。此外,作为第2反应气体,例如能用O3(臭氧)气体。而且,作为第1分离气体,例如能用N2(氮)气体。另外,作为第1分离气体,不只限于N2气体,能采用Ar等惰性气体,但不只限于惰性气体,也可以是氢气等,只要是不对成膜处理产生影响的气体,对于气体的种类没有特别地限定。
如图1~图3和图6A所示,顶板11的下表面具有以下3个区域和与第1下表面部45、第2下表面部45a的各区域的旋转中心侧相邻的突出部53、与芯部21相对应的旋转中心侧部5,该3个区域为:作为离开旋转台2的上表面的距离为H1的面的第1下表面部45(第1下表面区域);作为离开旋转台2的上表面的距离为H2的面的第2下表面部45a(第2下表面区域);形成在第1下表面部45、第2下表面部45a之间并作为离开旋转台2的上表面的距离为H3的面的第3下表面部44(第3下表面区域)。
第1下表面部45、第2下表面部45a和第3下表面部44是分别包括第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32和第1分离气体供给部41的顶板11的下表面区域。此外,第3下表面部44由第1分离气体供给部41分成2个部分。
此外,如图1、图2、图3和图6A所示,作为顶板11的下表面的第1下表面部45、第2下表面部45a和2个第3下表面部44这4个区域分别与旋转台2之间形成第1空间P1、第2空间P2和2个第3空间D。
如图6A和图6B所示,顶板11的第1下表面部45是包括第1反应气体供给部31的顶板11的下表面区域。如图6A和图6B所示,第2下表面部45a是包括第2反应气体供给部32的顶板11的下表面区域。如图6A和图6B所示,第3下表面部44是包括第1分离气体供给部41、42的顶板11的下表面区域。此外,从第1分离气体供给部41、42的中心轴到具有扇形的形状的第3下表面部44的旋转台2的正旋转方向和逆旋转方向的两缘的距离被设定为相同的长度。
此时,在顶板11的第3下表面部44中,相对于各第1分离气体供给部41、42的旋转台2的旋转方向的上游侧的越位于旋转台2的周缘的部位宽度越大。其理由在于,通过旋转台2旋转,越接近旋转台2的周缘的部位,从旋转方向上游侧流向第3下表面部44的气流越快。在本实施方式中,直径300mm的晶圆W作为被处理基板,第3下表面部44的周向的长度(与旋转台2同心的圆的圆弧的长度)在接近从旋转中心离开140mm的突出部53的部位上例如是146mm,在凹部24(基板载置部)的最外侧的位置例如是502mm。此外,如图6A所示,在该最外侧的位置上,如果以分别位于左右的顶板11的第3下表面部44距第1分离气体供给部41(42)的两端的周向的长度L来看,长度L是246mm。
如图1、图2、图3和图6A所示,包括第1反应气体供给部31的顶板11的第1下表面部45被设置在距旋转台2的距离为第1高度H1的位置。如图1和图6A所示,包括第2反应气体供给部32的第2下表面部45a被设置在距旋转台2的距离为第2高度H2的位置。如图6A所示,包括第1分离气体供给部41的第3下表面部44被设置在距旋转台2的距离为第3高度H3的位置。第3高度H3比第1高度H1和第2高度H2低。此外,第1高度H1和第2高度H2的大小关系没有特别限定,例如可以为H1=H2。所以,在本实施方式中,可以为H3<H1=H2。
即,如图6A所示,在第1分离气体供给部41的旋转方向两侧存在作为设于距旋转台2的距离为第3高度H3的顶板11的下表面的第3下表面部44,在第3下表面部44的旋转方向两侧,存在高于第3下表面部44的第1下表面部45和第2下表面部45a。换句话说,在第1分离气体供给部41的旋转方向两侧存在第3空间D,在第3空间D的旋转方向两侧存在第1空间P1和第2空间P2。同样,在第1空间P1的相反侧和第2空间P2的相反侧之间存在第3空间D。
如图9所示,与第3空间D相对应的顶板11的周缘部(真空容器1的外缘侧的部位)形成与旋转台2的外端面相对地弯曲成L字型的弯曲部46。顶板11构成为能从容器主体12卸下,所以在弯曲部46的外周面和容器主体12之间存在微小的间隙。该弯曲部46也与第3下表面部44相同地以防止因第1反应气体和第2反应气体进入而混合为目的而设置的,弯曲部46的内周面和旋转台2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第3下表面44相对于旋转台2表面的高度H3相同的尺寸。即,在旋转台2表面侧区域,弯曲部46的内周面具有与真空容器1的内周壁相同的功能。
另外,图2和图3表示在比第1下表面部45和第2下表面部45a低且比第1分离气体供给部41、42高的位置水平地切断真空容器1的顶板11。
在此,说明作为第3空间D的作用的第1空间P1的气氛气体和第2空间P2的气氛气体的分离作用。
第3下表面部44是通过与第1分离气体供给部41组合来阻止第1反应气体和第2反应气体进入第3空间D、从而阻止第1反应气体和第2反应气体混合的构件。即,在第3空间D中,来自旋转台2的逆旋转方向侧的第2反应气体的进入被阻止,来自旋转台2的正旋转方向侧的第1反应气体的进入也被阻止。所谓“阻止气体的进入”是指从第1分离气体供给部41喷出的第1分离气体扩散到第3空间D,吹到作为相邻的第2下表面部45a的下方侧空间的第2空间P2,由此来自该相邻的第1空间P1和第2空间P2的气体无法进入。并且,所谓“气体无法进入”并不是仅指气体完全无法从相邻的第1空间P1和第2空间P2进入第3空间D的状态,也指虽多少进入一些但从两侧分别进入的第1反应气体和第2反应气体在第3空间D内不互相混合的状态。只要能得到这些状态,就能确保作为第3空间D的作用的第1空间P1的气氛气体和第2空间P2的气氛气体之间的分离作用。另外,吸附在晶圆W上的气体能通过第3空间D内,因此“气体的进入”中的气体是指气相中的气体。
而且如图6A所示,顶板11的第3下表面部44距旋转台2的高度H3例如可以是大约0.5mm~大约10mm,优选是大约4mm。这种情况下,旋转台2的转速例如被设定为1rpm~500rpm。为了确保第3下表面部44的分离功能,根据旋转台2的转速的使用范围等,例如基于实验等来设定第3下表面部44的大小、第3下表面部44距旋转台2的高度H3。另外,作为第1分离气体,不只限于N2气体,能采用Ar等惰性气体,但不只限于惰性气体,也可以是氢气等,只要是不对成膜处理产生影响的气体,对于气体的种类没有特别地限定。
然后,如图7A和图7B置换以第1分离气体供给部41为代表所表示的那样,形成分别位于第1分离气体供给部41(42)的两侧的狭窄的空间的第3下表面部44在例如300mm直径的晶圆W作为被处理基板的情况下,优选晶圆W的中心WO通过的部分的沿着旋转台2的旋转方向的宽度尺寸L为50mm以上。为了有效地阻止反应气体从第3下表面部44的两侧进入作为第3下表面部44的下方的第3空间D(具有比第1高度H1和第2高度H2低的第3高度H3的狭窄的空间),在宽度尺寸L较短的情况下,需要与之相应地也缩小作为第3下表面部44和旋转台2之间的距离的第3高度H3。而且,将作为第3下表面部44和旋转台2之间的距离的第3高度H3设置为一定尺寸时,越离开旋转台2的旋转中心,旋转台2的速度越快,因此为了得到阻止反应气体的进入的效果所要求的宽度尺寸L越从旋转中心离开越长。从这样的方面考察的话,晶圆W的中心WO通过的部位的宽度尺寸L小于50mm时,需要作为第3下表面部44和旋转台2之间的距离的第3高度H3相当小,使旋转台2旋转时,为了防止旋转台2或晶圆W与第3下表面部44的碰撞,要求尽量抑制旋转台2的晃动。而且,旋转台2的转速越快,反应气体越容易从第3下表面部44的上游侧进入该第3下表面部44的下方侧,因此宽度尺寸L小于50mm时,必须降低旋转台2的转速,在生产率的方面不是上策。所以优选宽度尺寸L是50mm以上。但是,第3下表面部44的尺寸不限定上述的尺寸,可以根据所使用的工艺参数和晶圆尺寸进行调整。此外,作为狭窄空间的第3空间D只限于具有形成分离气体从第3空间D向第1(第2)空间P1(P2)的流动那样程度的高度,从上述的说明可知,除了所使用的工艺参数和晶圆尺寸之外,能够根据第3下表面部44的面积调整狭窄的空间(第3空间D)的高度H3(第3高度)。
如图1所示,顶板11的突出部53是在第1下表面部45和第2下表面部45a中位于各区域的旋转中心侧与芯部21外周侧之间并与旋转台2相对的区域。此外,如图9所示,顶板11的突出部53在2个第3下表面部44中与各区域的旋转中心侧连续而形成一体,突出部53的下表面形成为与第3下表面部44相同的高度。但是,顶板11的突出部53和第3下表面部44未必是一体的,也可以是相互独立的。
顶板11的旋转中心侧部5是位于突出部53的旋转中心侧的区域。在本实施方式中,旋转中心侧部5和突出部53之间的边界能设在例如具有距旋转中心140mm的半径的圆周上。
如图1和图9所示,第2分离气体供给部51贯穿真空容器1的顶板11,与真空容器1的中心部连接。第2分离气体供给部51用于将第2分离气体供给到作为顶板11和芯部21之间的空间的中心部区域C中。作为第2分离气体,没有特别限定,例如使用N2气体。
被供给到中心部区域C的第2分离气体经由突出部53和旋转台2之间的狭小的间隙50,沿着旋转台2的基板载置部侧的表面朝向周缘喷出。在由突出部53围成的空间中充满第2分离气体,所以阻止第1反应气体和第2反应气体在第1空间P1、第2空间P2之间经由旋转台2的中心部而混合。即,成膜装置具有中心部区域C,该中心部区域C是为了分离第1空间P1、第2空间P2的气氛而由旋转台2的旋转中心部和真空容器1划分而成的,该中心部区域C被供给第2分离气体,并且沿着旋转方向形成将分离气体喷出到旋转台2的表面上的喷出孔。此外,喷出孔相当于突出部53和旋转台2之间的狭小的间隙50。
接着,说明收纳在真空容器1的各部分中的、位于旋转台2的外周面侧和旋转台2的下侧且底面部14的上侧的构件。即,说明容器主体12、排气空间6。
如图9所示,容器主体12的内周壁在第3空间D中形成为与弯曲部46的外周面接近的垂直面。另一方面,如图1所示,在第3空间D以外的部位例如具有从与旋转台2的外端面相对的部位到底面部14纵断面形状被呈矩形切掉并向外方侧凹陷的构造。该凹陷的部分是排气空间6。
如图1和图3所示,在排气空间6的底部例如设有2个排气口61、62。排气口61、62分别经由排气管63与作为真空排气部件的例如共用的真空泵64连接。此外,在排气口61和真空泵64之间,在排气管63上设有压力调整部件65。压力调整部件65既可以设在每个排气口61、62上,也可以共用。排气口61、62为了可靠地发挥第3空间D的分离作用,在俯视来看设于第3空间D的旋转方向两侧,专门用于对第1反应气体和第2反应气体进行排气。在本实施方式中,一排气口61设于第1反应气体供给部31与相邻于第1反应气体供给部31的旋转方向下游侧的第3空间D之间,另一排气口62设于第2反应气体供给部32与相邻于第2反应气体供给部32的旋转方向下游侧的第3空间D之间。
排气口的设置数不限定是2个,例如还可以在包括第1分离气体供给部42的第3空间D与相邻于第3空间D的旋转方向下游侧的第2反应气体供给部32之间设有3个排气口,也可以是4个以上。在该例子中,通过排气口61、62设于真空容器1的底面部14且比旋转台2低的位置来从真空容器1的内周壁和旋转台2的周缘之间的间隙进行排气,但是排气口61、62不限定于设在真空容器1的底面部14,也可以设在真空容器1的侧壁。此外,排气口61、62设在真空容器的侧壁的情况下,也可以设在比旋转台2高的位置。通过这样设有排气口61、62,旋转台2上的气体朝向旋转台2外侧流动,因此,与从与旋转台2相对的顶面排气的情况比,在抑制微粒的卷扬这方面来看是有利的。
接着,说明收纳于真空容器1中的各部分中的、旋转台2的下侧到真空容器1的底面部14的部分。即,说明加热器单元7(加热部)、罩构件71、底面部14、第3分离气体供给部72、第4分离气体供给部73。
如图1和图8所示,加热器单元7被设在旋转台2和真空容器1的底面部14之间的空间内。加热器单元7是用于隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆加热到工艺制程程序所决定的温度的单元。代替加热器单元7设在旋转台2的下方侧,也可以设在旋转台2的上方侧,还可以设在上下两侧。此外,加热器单元7不限于使用电阻发热体,还可以使用红外线灯。另外,加热器单元7的下半部分也可以设有用于将从加热器单元7产生的热中的、朝向下侧产生的热反射到上侧来提高热效率的反射器(反射板)。
由加热器单元7所加热的旋转台2的温度由埋入真空容器1的底面部14的热电偶测量。由热电偶测量的温度的值被传送给控制部100,通过控制部100进行控制,由加热器单元7将温度旋转台2的温度保持为规定的温度。
罩构件71是用于在旋转台2的周缘侧而且下方侧、划分旋转台2的下方空间和排气空间6设置的。罩构件71形成为在整个全周围着加热器单元7。罩构件71的上缘向外侧弯曲而形成凸缘状,减小弯曲面和旋转台2的下表面之间的间隙,防止第1反应气体和第2反应气体进入罩构件71的内周侧而混合。
底面部14在比配置有加热器单元7的空间更靠近旋转中心侧的部位具有狭小的间隙地接近旋转台2的下表面的中心部附近和芯部21。底面部14的贯穿底面部14的旋转轴22的通孔中,通孔的内周面和旋转轴22之间的间隙也是狭小的。此外,通孔与壳体20连通。
第3分离气体供给部72设于壳体20中。第3分离气体供给部72是用于将第3分离气体供给到狭小空间内的构件。作为第3分离气体,没有特别地限定,但例如可使用N2气体。
第4分离气体供给部73在真空容器1的底面部14设在加热器单元7的下方侧的位置且旋转方向的多个位置。第4分离气体供给部73是为了将第4分离气体供给到配置有加热器单元7的空间的构件。作为第4分离气体,没有特别地限定,但例如能使用N2气体。
如图10中箭头表示第3分离气体、第4分离气体的流动那样,通过设置第3分离气体供给部72、第4分离气体供给部73,例如N2气体被供给到从壳体20内到加热器单元7的配置空间的空间内,N2气体从旋转台2与罩构件71之间的间隙经由排气空间6被排气口61、62排出。由此,阻止第1反应气体和第2反应气体从第1空间P1和第2空间P2的一方经由旋转台2的下方绕到另一方,所以第3分离气体具有作为分离气体的作用。此外,能阻止第1反应气体和第2反应气体从第1空间P1和第2空间P2进入位于旋转台2的下方的加热器单元7配置的空间,所以第4分离气体也具有防止第1反应气体和第2反应气体吸附在加热器单元7的作用。
接着,说明用于设于真空容器1的外部的部分和设于外部的部分之间的输送的部分。
如图2、图3和图11所示,在真空容器1的侧壁形成有用于在外部输送臂10和旋转台2之间进行晶圆交接的输送口15,输送口15由未图示的闸阀进行开闭。作为旋转台2的基板载置部的凹部24在输送口15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下方侧的与交接位置相对应的部位设有用于贯穿凹部24而从背面抬起晶圆的交接用的升降销16的升降机构。
此外,如图1和图3所示,本实施方式的成膜装置设有由用于进行装置整体的动作的控制的由计算机构成的控制部100。如图12所示,控制部100设有控制包括CPU的成膜装置的各部分的处理控制器100a、用户接口部100b和存储部100c。
用户接口部100b由工序管理人员管理成膜装置而进行命令的输入操作的键盘、将成膜装置的工作状况可视化而显示的显示器等构成。
在存储部100c中存储有为了通过处理控制器100a的控制来实现由成膜装置执行的各种处理的控制程序(软件)和存储有处理条件数据等的制程程序。然后,根据需要,通过来自用户接口部100b的指示等从存储部100c调出任意的制程程序,并使处理控制器100a执行该制程程序,在处理控制器100a的控制下,用成膜装置进行期望的处理。此外,控制程序和处理条件数据等制程程序能够以存储于计算机可读取的程序记录介质(例如,硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等)的状态被安装在处理控制器100a上来利用,或者也能从其他的装置经过例如专用电路随时传送、在线利用等。
接着,使用图11、图13和图14说明使用了本实施方式的成膜装置的成膜方法。
图13是用于说明使用了本实施方式的成膜装置的成膜方法的工序的工序图。此外,图14是用于说明使用了本实施方式的成膜装置的成膜方法的图,是表示第1反应气体、第2反应气体和第1分离气体流动的状态的图。图14与图3同样地表示在比第1下表面部45和第2下表面部45a低且比第1分离气体供给部41、42高的位置,水平地切断真空容器1的顶板11。
本实施方式的成膜方法如图13的步骤S11~步骤S21所示,包括:校正旋转台的旋转位置的第1位置校正工序;将基板载置在旋转台上的载置工序;使旋转台旋转的工序;从下侧加热旋转台,由第1反应气体供给部和第2反应气体供给部分别供给第1反应气体和第2反应气体,由第1分离气体供给部供给加热了的第1分离气体,使基板随着旋转台2的旋转而移动,反复进行对基板表面供给第1反应气体、停止供给第1反应气体、供给第2反应气体和停止供给第2反应气体,形成薄膜的成膜工序;停止来自第1反应气体供给部和第2反应气体供给部的第1反应气体和第2反应气体的供给、停止加热基板、停止供给各分离气体、停止旋转台的旋转的成膜停止工序;对旋转台的旋转位置进行校正的第2位置校正工序;由输送臂将基板输出的输出工序。
首先,进行步骤S11构成的第1位置校正工序。步骤S11是如下的工序:采用设在真空容器外侧的位置检测部件,以检测到旋转台的被检测部时的旋转位置作为基准进行旋转台的位置校正。
具体来说,以小于通常的成膜工序的旋转台2的转速的转速使旋转台2旋转,测量激光传感器8的受光量E1的变化,以受光量变化为小于E1的值E2的旋转位置作为新的基准位置(原点),进行旋转台的位置校正。此外,旋转位置校正工序的旋转台2的转速小于通常的成膜工序的旋转台的转速,所以例如能设为1rpm以下。
接着,进行步骤S12构成的载置工序。步骤S12是用输送臂通过输送口将基板载置到校正了旋转位置的旋转台上的工序。
具体来说,如图11所示,打开闸阀,利用输送臂10将晶圆W从外部经由输送口15交接到旋转台2的凹部24。如图11所示,该交接是在凹部24停止在面临输送口15的位置时、升降销16从真空容器的底部侧经由凹部24的底面的通孔升降来进行的。一边使旋转台2间歇性地旋转一边进行这样的晶圆W的交接,将晶圆W分别载置到旋转台2的5个凹部24内。
接着,进行步骤S13构成的旋转工序。步骤S13是使旋转台2旋转的工序。
接着,进行包括步骤S14~步骤S17的成膜工序。步骤S14是从第1分离气体供给部、第2分离气体供给部、第3分离气体供给部和第4分离气体供给部分别供给第1分离气体、第2分离气体、第3分离气体和第4分离气体的工序。步骤S15是由加热器单元从下方加热旋转台的工序。步骤S16是从第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32分别供给第1反应气体和第2反应气体的工序。步骤S17是使基板随着旋转台2的旋转而移动,反复进行对基板表面供给第1反应气体、停止供给第1反应气体、供给第2反应气体和停止供给第2反应气体而形成薄膜的工序。
首先,进行步骤S14。由真空泵64将真空容器1内抽真空成预先设定的压力,并且从第1分离气体供给部41、42、第2分离气体供给部51、第3分离气体供给部72和第4分离气体供给部73分别供给第1分离气体、第2分离气体、第3分离气体和第4分离气体。
接着,进行步骤S15。由加热器单元7加热晶圆W。在该工序中,晶圆W被载置到旋转台2上之后,由加热器单元7加热到例如300℃。另一方面,也可以进行旋转台2由加热器单元7预先加热到例如300℃、通过晶圆W被载置在该旋转台2上而被加热的工序。
接着,进行步骤S16。从第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32分别供给第1反应气体和第2反应气体。从第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32分别喷出BTBAS气体和O3气体。此时,一边用温度传感器测量一边使晶圆W的温度稳定在设定温度。此外,也能一边从旋转台2的下侧用放射温度计测量一边使晶圆W的温度稳定在设定温度。
此外,步骤S14、步骤S15、步骤S16不限定以此顺序进行的方法,既可以更换顺序开始也可以同时开始。例如,也可以从第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32分别喷出BTBAS气体和O3气体的同时,从第1分离气体供给部41、42喷出作为第1分离气体的N2气体这样的顺序进行。
这样,通过进行步骤S14~步骤S16的工序,能进行步骤S17的工序。即,使基板随着旋转台2的旋转而移动,反复进行对基板表面供给第1反应气体、停止供给第1反应气体、供给第2反应气体和停止供给第2反应气体而形成薄膜。
通过旋转台2的旋转,晶圆W交替通过设有第1反应气体供给部31的第1空间P1和设有第2反应气体供给部32的第2空间P2,所以吸附BTBAS气体,随后吸附O3气体,BTBAS分子被氧化,形成1层或多层氧化硅的分子层,这样,氧化硅的分子层依次层叠,形成规定的膜厚的氧化硅膜。
此时,也从第2分离气体供给部51供给作为分离气体的N2气体,由此,从中心部区域C即突出部53和旋转台2的中心部之间沿着旋转台2的表面喷出N2气体。在该例子中,在沿着配置有第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32的第1下表面部45和第2下表面部45a的下方侧的空间的真空容器1的内周壁上,就像前文所述那样,内周壁被切掉一部分而变宽,排气口61、62位于该宽的空间的下方,所以第1下表面部45和第2下表面部45a的下方侧的空间的压力比第3下表面部44的下方侧的狭窄的空间和上述中心部区域C的各压力低。第1下表面部45和第2下表面部45a的下方侧的空间的压力比第3下表面部44下方侧的空间和中心部区域C的各压力低的原因在于,第3下表面部44的下方侧的狭窄的空间形成为配置有第1(第2)反应气体供给部31(32)的空间与狭窄的空间之间的压力差或第1(第2)空间P1(P2)与狭窄的空间之间的压力差由第3高度H3保持。
图14示意性地表示从各部位喷出气体时的气体的流动状态。从第2反应气体供给部32向下方侧喷出、碰到旋转台2表面(载置于凹部24的晶圆W的表面、未载置晶圆W的凹部24和凹部24以外的表面)而沿着旋转台2的表面朝向旋转方向上游侧去的O3气体被从旋转方向上游侧流来的N2气体吹回,并且通过旋转台2的周缘与真空容器1的内周壁之间的间隙流入排气空间6,由排气口62排出。
此外,从第2反应气体供给部32向下方侧喷出、碰到旋转台2表面而沿着旋转台2表面朝向旋转方向上游侧去的O3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的吸引作用而欲流向排气口62,但一部分朝向与下游侧相邻的第3空间D,欲流入扇型的第3下表面部44的下方侧。可是,因为该第3下表面部44的高度和旋转方向的长度在包括各气体流量等运转时的工艺参数中被设定为能防止气体进入第3下表面部44的下方侧的尺寸,如图6B所示,O3气体几乎无法流入扇型第3下表面部44的下方侧或即使稍微流入一些也不能到达第1分离气体供给部41附近,被从第1分离气体供给部41喷出来的N2气体吹回到旋转方向上游侧、即、第2空间P2侧,与从中心部区域C喷出的N2气体一起通过旋转台2的周缘与真空容器1的内周壁之间的间隙流入排气空间6,由排气口62排出。
此外,从第1反应气体供给部31向下方侧喷出而沿着旋转台2的表面分别向旋转方向上游侧和下游侧去的BTBAS气体无法完全进入到与其旋转方向上游侧和下游侧相邻的扇型的第3下表面部44的下方侧或即使进入也被吹回到第1空间P1侧,与从中心部区域C喷出的N2气体一起经由排气空间6被排气口61排出。即,在各第3空间D中,阻止作为在气氛中流动的反应气体的BTBAS气体或O3气体的进入,但是吸附于晶圆的气体分子保持原样地通过分离区域即扇型的第3下表面部44的下方,有助于成膜。
此外,第1空间P1的BTBAS气体和第2空间P2的O3气体欲进入中心部区域C内,如图10和图14所示,第2分离气体从中心部区域C向旋转台2的周缘喷出,所以进入被第2分离气体所阻止,或即使多少进入一些也被吹回,阻止通过该中心部区域C流入到第1空间P1和第2空间P2中。
然后,在第3空间D中,顶板11的扇型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像前文所述那样变窄而实质上阻止气体的通过,所以第1空间P1的BTBAS气体(第2空间P2的O3气体)经由旋转台2的外侧流入第2空间P2(第1空间P1)也被阻止。所以利用2个第3空间D,第1空间P1的气氛气体和第2空间P2的气氛完全被分离,BTBAS气体由排气口61排出,O3气体由排气口62排出。结果、第1反应气体BTBAS气体和第2反应气体O3气体无论在气氛中还在在晶圆上都不会互相混合。另外,在该例子中,作为第2分离气体的N2气体被供给到旋转台2的下方侧,因此完全不必担心流入排气空间6的气体钻过旋转台2的下方侧,例如作为第1反应气体的BTBAS气体流入作为第2反应气体的O3气体的供给区域。
成膜处理后,进行包括步骤S18和S19的成膜停止工序。步骤S18是停止从第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32分别供给第1反应气体和第2反应气体的工序。步骤S19是停止由加热器单元7对旋转台和基板进行加热,停止第1分离气体、第2分离气体、第3分离气体和第4分离气体的供给,停止旋转台2旋转的工序。
接着,进行步骤S20构成的第2位置校正工序。步骤S20是用设在真空容器外侧的位置检测部件,以检测到旋转台的被检测部时的旋转位置作为基准进行旋转台的位置校正的工序,是与步骤S11的第1位置校正工序相同的工序。
第2位置校正工序后,进行由步骤S21构成的输出工序。步骤S21是用输送臂10从旋转位置被校正了的旋转台将基板通过输送口15输出的工序。
在此,预先记载了处理参数的一个例子,在直径为300mm的晶圆W作为被处理基板的情况下,旋转台2的转速例如为1rpm~500rpm,处理压力例如1067Pa(8Torr)、晶圆W的加热温度例如是350℃,BTBAS气体和O3气体的流量例如分别是100sccm和10000sccm、来自分离气体喷嘴41、42的N2气体的流量是例如20000sccm、真空容器1的中心部的来自第2分离气体供给部51的N2气体的流量是例如5000sccm。而且相对于1张晶圆W反应气体供给的循环数、即晶圆W分别通过第1空间P1和第2空间P2的次数根据目标膜厚而改变,但为多次例如为600次。
采用本实施方式,将多个晶圆W配置在旋转台2的旋转方向上,使旋转台2旋转而按顺序通过第1空间P1和第2空间P2,来进行所谓ALD(或MLD),因此能以高的生产率进行成膜处理。并且,在旋转方向设置有在第1空间P1和第2空间P2之间具有低的顶面的第3空间D,并且从由旋转台2的旋转中心部、真空容器1划分而成的中心部区域C将分离气体朝着旋转台2的周缘喷出,使上述反应气体与扩散到第3空间D的两侧的分离气体、从中心部区域C喷出的分离气体一起经由旋转台2的周缘和真空容器的内周壁之间的间隙排出,因此能防止两反应气体的混合,能进行良好的成膜处理,在旋转台2上完全不会产生反应生成物或尽量抑制产生反应生成物,从而抑制微粒的发生。另外,本发明也能适用于将1个晶圆W载置在旋转台2上的情况。
作为本发明所适用的处理气体,除了上述例子之外,能列举出DCS(二氯硅烷)、HCD(六氯乙硅烷)、TMA(trimethylaluminum:三甲基铝)、3DMAS(三(二甲氨基)硅烷)、TEMAZ(四(二乙基氨基)锆)、TEMHF(四-(乙基甲基胺基酸)-铪)、Sr(THD)2[(双四甲基甲基庚二酮酸)锶]、Ti(MPD)(THD)[(甲基庚二酮双四甲基庚二酮酸)钛]、单氨基硅烷等。
以上,根据本实施方式的成膜装置,能得到高的生产率,防止在基板上多种反应气体混合,能进行良好的处理,通过具有设于旋转台的周缘的被检测部和检测被检测部的位置检测部件,能位置精度良好地检测和校正旋转台的旋转位置,在真空容器与外部之间可靠地进行基板的搬入、输出。
此外,在本实施方式的成膜装置中,表示采用两种反应气体的例子,然而本发明不限定于采用两种反应气体,也可以适用于将3种以上的反应气体按顺序供给到基板上的情况。例如第1反应气体、第2反应气体和第3反应气体这3种气体作为反应气体使用的情况下,在真空容器1的周向上以第1反应气体供给部、第1分离气体供给部、第2反应气体供给部、第1分离气体供给部、第3反应气体供给部和第1分离气体供给部这样的顺序配置各气体供给部,能够配置成形成包括各气体供给部的真空容器1的顶板11的下表面区域。
接着,参照图15和图16,说明本发明的第1实施方式的第1变形例的成膜装置。
图15是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。图16是用于说明本变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。但是,下文中,对在先说明的部分标注相同的附图标记,有时省略说明(以下的变形例、实施方式也同样)。
本变形例的成膜装置在被检测部形成在旋转台的侧周面这一点上与第1实施方式的成膜装置不同。
参照图15和图16,与在第1实施方式中被检测部被形成在旋转台的上表面的周缘不同,在本变形例中,被检测部25a被形成在旋转台2a的侧周面上,激光传感器8被配置在真空容器1的容器主体12的侧周面的外侧。
如图15和图16所示,被检测部25a被设在旋转台2a的侧周面上。被检测部25a的形状只要能由激光传感器8检测到就没有特别限定,在本变形例中,例如是沿旋转台2a的旋转轴方向形成在旋转台2a的侧周面的一个部位的划线。
被检测部25a是沿旋转台2a的旋转轴方向形成在旋转台2a的侧周面的划线,因此,被检测部25a的与旋转台2a的旋转轴垂直的截面的形状与第1实施方式同样是截面呈三角形状的槽。
如图15和图16所示,为了能检测旋转台2a的被检测部25a,激光传感器8被设置在旋转台2a的侧周面的径向外侧的位置。激光传感器8包括发光元件81和受光元件82这点与第1实施方式是相同的。此外,激光传感器8也可以不设在真空容器1的内部,这点与第1实施方式相同,在本变形例中,如图15和图16所示,激光传感器8被设在真空容器1的容器主体12的侧周面的外侧。此时,在真空容器1的容器主体12的侧周面的朝向旋转台2a的旋转中心投影激光传感器8的位置上设有入射窗17a。入射窗17a使从激光传感器8的发光元件81发出的激光入射到旋转台2a的侧周面,并且使在旋转台2a的侧周面被反射的激光入射到激光传感器8的受光元件82上。
另外,激光传感器8也可以设在真空容器1的内部。这种情况,与第1实施方式同样能省略入射窗17a。
此外,在本变形例中,使用了激光传感器8和被检测部25a的旋转台2a的旋转位置的位置检测的作用与第1实施方式相同,例如旋转台2a的直径是φ960mm的情况下,通过在旋转台2a的侧周面设有例如旋转方向的宽度为1mm、旋转轴方向的长度5mm、深度2mm的划线,能以±0.3mm的精度检测和校正旋转位置。所以,即使将被检测部25a设在旋转台2a的侧周面的情况下,也能得到与第1实施方式相同的效果。
接着,参照图17和图18,说明本发明的第1实施方式的第2变形例的成膜装置。
图17是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。图18是用于说明本变形例的成膜装置的图,用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。
本变形例的成膜装置在被检测部被形成在旋转台的下表面这一点上与第1实施方式的成膜装置不同。
参照图17和图18,与在第1实施方式中被检测部被形成在旋转台的上表面的周缘不同,在本变形例中,被检测部25b被形成在旋转台2b的下表面上,激光传感器8被配置在真空容器1的底面部14的下侧。
如图17和图18所示,被检测部25b被设在旋转台2b的下表面上。被检测部25b的形状只要能由激光传感器8检测到就没有特别限定,在本变形例中,例如是沿旋转台2b的径向形成在旋转台2b的下表面的周缘的一个部位的划线。
被检测部25b是沿旋转台2b的旋转轴方向形成在旋转台2b下表面的划线,因此,被检测部25b的与旋转台2b的径向垂直的截面的形状与第1实施方式同样是截面呈三角形状的槽。
如图17和图18所示,为了能检测旋转台2b的被检测部25b,激光传感器8被设置在旋转台2b的下表面的周缘的下侧的位置。激光传感器8包括发光元件81和受光元件82这点与第1实施方式是相同的。此外,激光传感器8也可以不设在真空容器1的内部这点与第1实施方式相同,在本变形例中,如图17和图18所示,激光传感器8被设在真空容器1的底面部14的下侧。此时,在真空容器1的底面部14的与旋转台2b的旋转轴平行地投影激光传感器8的位置上设有入射窗17b。入射窗17b使由激光传感器8的发光元件81发出的激光入射到旋转台2b的下表面,并且使在旋转台2b的下表面被反射的激光入射到激光传感器8的受光元件82上。
另外,激光传感器8也可以设在真空容器1的内部。这种情况,与第1实施方式同样地能够省略入射窗17b。
此外,在本变形例中,使用了激光传感器8和被检测部25b的旋转台2b的旋转位置的位置检测的作用与第1实施方式相同,例如旋转台2b的直径是φ960mm的情况下,通过在旋转台2b的下表面的周缘设有例如旋转方向的宽度为1mm、径向的长度5mm、深度2mm的划线,能以±0.3mm的精度检测和校正旋转位置。所以,即使将被检测部25b设在旋转台2b下表面的情况下,也能得到与第1实施方式相同的效果。
接着,参照图19~图21B,说明本发明的第1实施方式的第3变形例的成膜装置。
图19是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。图20是用于说明本变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。图21A和图21B是示意性地表示在本变形例的成膜装置中的位置检测部件的动作的剖视图。图21A表示未检测到被检测部的状态,图21B表示检测到被检测部的状态。
本变形例的成膜装置在被检测部是通孔这一点上与第1实施方式的成膜装置不同。
参照图19~图21B,与在第1实施方式中被检测部是旋转台的径向的划线不同,在本变形例中,被检测部25c是通孔。
如图19和图20所示,被检测部25c被设于旋转台2c的上表面的周缘。被检测部25c是贯穿上表面和下表面的通孔,具有圆筒状的形状。
被检测部25c由于是被设于旋转台2c的上表面的周缘的通孔,所以如图21A和图21B所示,被检测部25c的与旋转台2c的径向垂直的截面的形状具有切成矩形形状的空间。
如图19所示,激光传感器8被设在真空容器1的顶板11的上侧和入射窗17被设在顶板11的与旋转台2c的旋转轴平行地投影激光传感器8的位置,与第1实施方式相同。
在此,用图21A和图21B说明本变形例的成膜装置中的使用了激光传感器8和被检测部25c的旋转台2c的旋转位置的位置检测的作用。
如图21A所示,与第1实施方式同样,激光传感器8在激光被入射到不是被检测部25c的位置的情况下,位置被调整成几乎所有的反射光被受光元件82反射。将这种情况下的受光元件82的受光量为E3。
另一方面,如图21B所示,旋转台2c旋转移动,激光入射到被检测部25c时,因为被检测部25c是通孔,所以从激光传感器8入射来的激光无法被反射,入射到激光传感器8的受光元件82的光量减少。这种情况的受光元件82的受光量为E4,E4<E3。
因此,通过检测受光量E4和E3的差,能检测形成在旋转台2c的上表面的被检测部25c是否已通过。而且,通过以由激光传感器8检测到被检测部25c的通过时的旋转位置作为基准,能精度良好地校正旋转台2c的旋转位置。具体来说,例如旋转台2c的直径是φ960mm的情况下,通过在旋转台2c的上表面的周缘设有直径为2mm的通孔,能以±0.3mm的精度检测和校正旋转位置。所以,即使将通孔作为被检测部25c而设在旋转台2c的上表面的周缘的情况下,也能得到与第1实施方式相同的效果。
另外,只要与未形成有被检测部25c的旋转台2c的上表面的部分相比,形成有被检测部25c的旋转台2c的上表面的部分所反射的反射光的量能减少即可,被检测部25c不一定非要是通孔,例如也可以设置直径φ2mm、深度1~2mm的盲孔作为被检测部25c。
接着,参照图22,说明本发明的第1实施方式的第4变形例的成膜装置。
图22是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
本变形例的成膜装置在位置检测部件是摄像机这一点上与第1实施方式的成膜装置不同。
参照图22,与在第1实施方式中的位置检测部件是激光传感器不同,在本变形例中,位置检测部件是摄像机8a。
与第1实施方式相同点在于,被检测部25是设于被旋转台2的上表面的周缘的径向的划线。
但是,与第1实施方式不同,作为位置检测部件而使用摄像机8a。作为摄像机,能够使用公知的摄像机,例如CCD(Charge Coupled Device)摄像机、CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)摄像机。
如图22所示,为了能观察旋转台2的被检测部25,摄像机8a设在旋转台2的上表面的周缘的上侧的位置。此外,在真空容器1的顶板11上,在由摄像机8a能观察旋转台2的被检测部25的位置上设有观察窗17d。
在此,说明本变形例的成膜装置中的使用了摄像机8a和被检测部25的旋转台2的旋转位置的检测作用。
例如,被检测部25通过摄像机8a的观察位置时,利用摄像机8a接受的受光量变化,能进行旋转位置的检测。此外,通过对形成有被检测部25的旋转台2的上表面的部分的拍摄图像与预先记录被检测部25以外的旋转台2的上表面的部分的拍摄图像并记录了旋转台2旋转时的摄像机的拍摄图像的图像进行比较,也能进行旋转位置的检测。
另外,只要能利用摄像机8a所拍摄到的图像识别即可,被检测部25的构成没有特别限定,也可以是具有与其他的旋转台2的部分不同形状的构成,还可以是具有与其他的旋转台2的部分不同的色彩的构成。
具体来说,使用了100万像素的CCD摄像机的情况下,通过在旋转台2的上表面的周缘设置例如旋转方向的宽度1mm、旋转轴方向的长度5mm、深度2mm的划线,能以±0.1mm的精度检测和校正旋转位置。
以上,通过使位置检测部件为摄像机,能得到比第1实施方式更高的位置检测的精度的效果。
接着,参照图13、图23~图27C,说明本发明的第1实施方式的第5变形例的成膜装置。
首先,参照图23~图25B,说明本变形例的成膜装置。图23是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。图24是用于说明本变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。图25A和图25B是本变形例的成膜装置的旋转台的被检测部附近的放大图。图25A是俯视图,图25B是沿着旋转台的旋转方向的剖视图。
本变形例的成膜装置的作为位置检测部件的激光传感器,在利用激光传感器和旋转台的表面之间的距离的变化检测被检测部这一点上与第1实施方式的成膜装置不同。
参照图23和图24,在第1实施方式中,测量来自激光传感器的发光元件的激光被旋转台反射而入射到激光传感器的受光元件的受光量,利用受光量的变化检测被检测部,与此不同,在本变形例中,测量激光传感器8b和旋转台2d表面之间的距离,利用距离的变化检测被检测部25d。
本变形例的成膜装置的位置检测部件和被检测部以外的构成与第1实施形态成膜装置相同。即,如图23和图24所示,在本变形例子的成膜装置中,真空容器1、第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32、第1分离气体供给部41、42等其他旋转台2d、激光传感器8b以外的部分与第1实施方式相同,省略说明。另一方面,在本变形例的成膜装置中,旋转台2d、激光传感器8b与第1实施方式不同。
关于旋转台2d,与第1实施方式相同地被设置成在真空容器1的中心具有旋转中心,包括壳体20、20a、芯部21、旋转轴22、驱动体23、凹部24。
另一方面,除被检测部25d设于被旋转台2d的上表面的周缘以外,与第1实施方式不同。如后所述,被检测部25d是为了测量激光传感器8b和旋转台2d之间的距离的部分。所以,被检测部25d不是如第1实施方式那样的划线,如图25A和图25B所示,包括具有距旋转台2d表面互不相同的高度差的第1和第2台阶部25e、25f。在本变形例中,如图25A和图25B所示,第1和第2台阶部25e、25f是距旋转台2d的上表面以各自的规定的高度差T1、T2形成的具有平坦底面的凹部。
此外,第1和第2台阶部25e、25f沿着旋转台2d的旋转方向,互相前后相接地设置。此外,第2台阶部25f沿着旋转台2d的旋转方向与第1台阶部25e的后方相接地设置的情况下,第2台阶部25f距旋转台2d的上表面的高度差T2比第1台阶部25e距旋转台2d的上表面的高度差T1大,即能设置成T2>T1。高度差T1、T2的值没有特别地限定,然而,作为一个例子,能够分别设为3mm左右、6mm左右。
另外,第1和第2台阶部25e、25f也可以沿着旋转台2d的旋转方向设在互相前后接近的部位。此外,第1和第2台阶部25e、25f也可以以台阶T1、T2从旋转台2d的上表面向上方突出的凸部。此外,第1和第2台阶部25e、25f无所谓是凹部、凸部,只要高度差T1、T2之间有大小关系就好,也能是T2<T1。
如图23和图24所示,与第1实施方式相同点在于,为了能检测旋转台2d的被检测部25d,激光传感器8b被设在旋转台2d的上表面的周缘上侧的位置。如图23和图24所示,激光传感器8b与第1实施方式同样地被设在真空容器1的顶板11的上侧,在真空容器1的顶板11上的与旋转台2d的旋转轴平行地投影激光传感器8b的位置上设有入射窗17。此外,激光传感器8b不限定于被设在真空容器1的外部,也能被设在真空容器1的内部。
此外,激光传感器8b内置有未图示的发出激光的发光元件和未图示的接受激光的受光元件,但与第1实施方式不同,具有测量与被测量物之间的距离的功能。关于测量激光传感器8b的距离的方式,没有特别的限定,例如,能采用通过测量入射光和反射光的相位差来测量距离的方式等。另外,只要能测量距离,作为激光传感器8b也可以采用任何方式。
接着,参照图13、图26~图27C,说明使用了本变形例的成膜装置的成膜方法。图26是说明本变形例的成膜装置的位置校正工序的过程的工序图。图27A~图27C是示意性地表示本变形例的成膜装置的位置校正工序中的激光传感器和旋转台的状态的剖视图。
使用了本变形例的成膜装置的成膜方法当中的、位置校正工序以外的工序与第1实施方式的成膜装置相同,能以与图13表示的成膜方法相同的工序来进行。即,关于如图13所示的步骤S11~步骤S21的工序中的、步骤S12~步骤S19和步骤S21,能与第1实施方式同样地进行。步骤S12是将基板载置在旋转台2d上的载置工序。步骤S13是使旋转台2d旋转的旋转工序。步骤S14~步骤S17是如下的工序:从下侧加热旋转台2d,从第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32分别供给第1反应气体和第2反应气体,从第1分离气体供给部41、42供给被加热了的第1分离气体,使基板随着旋转台2d的旋转而移动,反复进行对基板表面供给第1反应气体、停止供给第1反应气体、供给第2反应气体和停止供给第2反应气体而形成薄膜的成膜工序。步骤S18和步骤S19是停止从第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32供给第1反应气体和第2反应气体,停止加热基板,停止供给各分离气体,停止旋转台2d的旋转的成膜停止工序。步骤S21是利用输送臂输出基板的输出工序。
另一方面,在本变形例中,作为图13的步骤S11和步骤S20的第1和第2位置校正工序与第1实施方式的位置校正工序和方法不同。即,如图26所示,本变形例的位置校正工序具有步骤S31~步骤S36的工序。此外,本变形例的位置校正工序是如下的工序:在使旋转台2d以高速旋转的状态下使用第1台阶部25e大致定位旋转位置,接着在使旋转台2d以低速旋转的状态下使用第2台阶部25f精密地定位旋转位置。
首先,进行步骤S31。步骤S31是以规定的转速V使旋转工作台2d旋转的工序。步骤S31的旋转台2d的转速V为第1转速V1。作为V1的值,没有特别的限定,但是例如能设为1rpm左右。并且,V1的值为1rpm左右的情况下、第1台阶部25e的旋转方向的长度例如为30mm左右。
接着,进行步骤S32。步骤S32是判断利用激光传感器8b是否检测到旋转台2d的第1台阶部25e的工序。具体来说,由激光传感器8b测量激光传感器8b和旋转台2d的表面之间的距离,判断测量的距离是否从旋转台2d的上表面的规定的值变化为超过了与高度差T1相对应地预先设定的临界值。判断结果,若未检测到旋转台2d的第1台阶部25e,则再次重复进行由激光传感器8b测量激光传感器8b和旋转台2d表面之间的距离和判断。
图27A表示如下状态:旋转台2d以转速V=V1旋转,来自激光传感器8b的入射光入射到第1台阶部25e的跟前的旋转台2d的上表面上,步骤S32的判断结果判断为未检测到旋转台2d的第1台阶部25e。
步骤S32的判断结果在判断为检测到旋转台2d的第1台阶部25e的情况下,进入到步骤S33。步骤S33是使旋转台2d从第1转速V1减速的工序。减速后的转速为第2转速V2,步骤S33是使旋转台2d以比第1转速V1慢的第2转速V2旋转的工序。即,V2<V1。作为V2的值,没有特别的限定,例如能设为0.1rpm左右。而且,在V2的值为0.1rpm左右的情况下、第2台阶部25f的旋转方向的长度例如能设为10mm左右。
接着,进行步骤S34。步骤S34是判断利用激光传感器8b是否检测到旋转台2d的第2台阶部25f的工序。具体来说,由激光传感器8b测量激光传感器8b和旋转台2d表面之间的距离,判断测量的距离是否从旋转台2d的上表面的规定的值变化为超过了与高度差T2相对应地预先设定的临界值。或者也可以判断测量的距离是否从检测到第1台阶部25e时的值变化为超过了与高度差T2-T1相对应地预先设定的临界值。判断结果,若未检测到旋转台2d的第2台阶部25f,则再次重复进行由激光传感器8b测量激光传感器8b和旋转台2d表面之间的距离和判断。
图27B表示如下状态:旋转台2d以转速V=V2旋转,来自激光传感器8b的入射光入射到第2台阶部25f的跟前的第1台阶部25e,步骤S34的判断结果判断为检测到旋转台2d的第2台阶部25f。
步骤S34的判断结果判断为检测到旋转台2d的第2台阶部25f的情况下,进入到步骤S35。步骤S35是停止旋转台2d的工序。旋转台2d的转速V是V=0。
图27C表示旋转台2d停止(V=0)、来自激光传感器8b的入射光被入射到第2台阶部25f的状态。
接着,进行步骤S36。步骤S36是以停止时的旋转位置为基准进行旋转台2d的位置校正的工序。通过从步骤S31进行到步骤S35,旋转台2d再现性良好,在规定的位置停止。所以,例如通过将该角度位置设为0度,能再现性良好地校正旋转台2d的旋转角。
另外,步骤S34的判断结果只要与判断检测到旋转台2d的第2台阶部25f大致同时完成步骤S36的位置校正即可,在步骤S35中也可以不使旋转台2d的旋转停止。
采用本变形例的成膜装置,不管真空容器内的状态都能够从外部监视旋转角度来进行定位。此外,一边使旋转台以高速(V=V1)旋转一边用第1台阶部大致定位旋转台的旋转位置后,一边使旋转台以低速(V=V2<V1)旋转一边用第2台阶部精密地定位旋转台的旋转位置。所以,能缩短位置校正工序所需时间,且能精密地进行定位。
此外,作为被检测部的第1和第2台阶部,与第1实施方式的第1变形例同样地可以设在旋转台的侧周面。这种情况下,激光传感器能设在真空容器的容器主体的侧周面的外侧。此外,在真空容器的容器主体的侧周面的朝向旋转台的旋转中心投影激光传感器的位置设有入射窗。入射窗的位置例如能处于第1实施方式的第1变形例中的用图15和图16说明的位置。
此外,作为被检测部的第1和第2台阶部与第1实施方式的第2变形例同样地可以设在旋转台的下表面上。这种情况下,激光传感器能设在真空容器的底面部的下侧。此外,在真空容器的底面部的与旋转台的旋转轴平行地投影激光传感器的位置能设有入射窗。入射窗的位置例如能处于第1实施方式的第2变形例中的用图17和图18说明的位置。
此外,除了具有第1和第2台阶部之外,还可以进一步设有用接下来的第1实施方式的第6变形例说明那样的、检测旋转台的旋转轴的旋转的遮光件和光电传感器。此时,遮光件和光电传感器能设置成在激光传感器检测第1台阶部前进行预先检测。通过预先并用遮光件和光电传感器,能在位置校正工序中使旋转台首先以作为比第1转速V1快的转速的预备转速V0旋转。由此,还能够进一步缩短位置校正工序所需的时间。
第1实施方式的第6变形例
接着,参照图13、图28~图32C,说明本发明的第1实施方式的第6变形例子的成膜装置。
首先,参照图28~图30B,说明本变形例的成膜装置。图28是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。图29是用于说明本变形例的成膜装置的图,是用于说明位置检测部件和被检测部的配置关系的立体图。图30A和图30B是本变形例的成膜装置的旋转台的被检测部附近的放大图。图30A是俯视图,图30B是沿着旋转台的旋转方向的剖视图。
本变形例的成膜装置除了设于旋转台的周缘的被检测部和与被检测部相对应地设置的位置检测部件之外,在具有设于旋转台的旋转轴的遮光件和与遮光件相对应地设于真空容器内的光电传感器这一点上,与第1实施方式的第5变形例的成膜装置不同。
参照图28,在第1实施方式的第5变形例中,与包括设于旋转台的周缘部的2个被检测部和与被检测部相对应地设置的位置检测部件不同,在本变形例中,作为1个被检测部而在旋转台2e的周缘设有台阶部25g,作为另一个被检测部而在旋转台2e的旋转轴22上设有遮光件25h,与遮光件25h相对应地在真空容器1内设有光电传感器8c。
如图28和图29所示,本变形例的成膜装置的被检测部和位置检测部件以外的构成与第1实施方式的第5变形例的成膜装置相同。另一方面,在本变形例的成膜装置中,被检测部和位置检测部件的构成与第1实施方式的第5变形例不同。
关于旋转台2e,设置成在真空容器1的中心具有旋转中心,包括壳体20、20a、芯部21、旋转轴22、驱动体23、凹部24,这点与第1实施方式的第5变形例相同。
另一方面,关于被检测部,与在第1实施方式的第5变形例中的旋转台包括具有互不相同的高度差的2个台阶部不同,在本变形例中,旋转台2e的周缘仅设置有1个台阶部25g。此外,替代在第1实施方式的第5变形例中设于旋转台的周缘的另一个台阶部,在本变形例中,如图28所示,在旋转台2e的旋转轴22设有遮光件25h,与遮光件25h相对应地设有光电传感器8c。
台阶部25g与第1实施方式的第5变形例同样地是为了测量激光传感器8b和旋转台2e之间的距离的部分。所以,如图30A和图30B所示,台阶部25g是距旋转台2e的上表面以规定的高度差T3形成的具有平坦的底面的凹部。
如图28和图29所示,与第1实施方式的第5变形例同样为了能检测旋转台2e的被检测部25e,激光传感器8b设在旋转台2e的上表面的周缘的上侧的位置。此外,激光传感器8b也与第1实施方式的第5变形例同样地具有测量与被测量物之间的距离的功能。
另一方面,遮光件25h和光电传感器8c如下那样设置。在自安装于旋转台2e的下方的旋转轴22离开、作为固定的位置的真空容器1的容器主体12的内壁上,设有分别能发出和接受与旋转轴22平行的光的一组LED81a和光电二极管82a来作为光电传感器8c。此外,以旋转轴22转一圈的期间内能遮挡一次由LED81a发出的光被光电二极管82a接受的方式在旋转轴22侧周面设有遮光件25h。而且,遮光件25h能以在光电传感器8c检测到遮光件25h之后激光传感器8b检测台阶部25g的方式沿着旋转台2e的旋转方向设置。
另外,LED81a、光电二极管82a和遮光件25h分别相当于本发明的发光元件、受光元件和遮光部。
接着,参照图13、图31~图32C,说明使用了本变形例的成膜装置的成膜方法。图31是说明本变形例的成膜装置的位置校正工序的工序的工序图。此外,图32A~图32C是示意性地表示本变形例的成膜装置的位置校正工序中的位置检测部件和被检测部的状态的包括一部分截面的图。在图32A~图32C是左侧表示激光传感器8b和旋转台2e的状态,右侧表示遮光件25h和光电传感器8c的状态。
使用了本变形例的成膜装置的成膜方法当中,位置校正工序以外的工序与第1实施方式的成膜装置相同,能以与图13所示的成膜方法相同的工序进行。
另一方面,在本变形例中,作为图13的步骤S11和步骤S20的第1和第2位置校正工序与第1实施方式的位置校正工序和方法不同。即,如图31所示,本变形例的位置校正工序具有步骤S41~步骤S46的工序。此外,本变形例的位置校正工序在使旋转台2e以高速旋转的状态下,采用遮光件25h和光电传感器8c大致定位旋转台的旋转位置,接着在使旋转台2e以低速旋转的状态下,采用台阶部25g和激光传感器8b精密地定位旋转台的旋转位置。
首先,进行步骤S41。步骤S41是以规定的转速V使旋转台2e旋转的工序。步骤S41的旋转台2e的转速V为第1转速V1。作为V1的值没有特别的限定,例如能为1rpm左右。
接着,进行步骤S42。步骤S42是利用光电传感器判断是否检测到遮光件25h的工序。具体来说,测量光电传感器8c的光电二极管82a的受光量,判断受光量是否从LED81a和光电二极管82a之间未被遮光件25h遮挡的状态的光电传感器8c的受光量的值变化为超过了与LED81a和光电二极管82a之间被遮光件25h遮挡的状态相对应地预先设定的临界值。判断结果,若由光电传感器8c未检测到遮光件25h,则再次重复进行光电传感器8c的光电二极管82a的受光量的测量和判断。
图32A表示旋转台2e以转速V=V1旋转的状态。来自激光传感器8b的入射光入射到台阶部25g的跟前的旋转台2e的上表面。遮光件25h未遮挡光电传感器8c的LED81a和光电二极管82a之间。步骤S42判断为光电传感器8c还未检测到遮光件25h。
步骤S42的判断结果在判断为光电传感器8c检测到了遮光件25h的情况下,进入到步骤S43。步骤S43是使旋转台2e从第1转速V1减速到第2转速V2(<V1)的工序。
接着,进行步骤S44。步骤S44是判断利用激光传感器8b是否检测到旋转台2e的台阶部25g的工序。具体来说,由激光传感器8b测量激光传感器8b和旋转台2e的表面之间的距离,判断测量的距离是否从旋转台2e的上表面的规定的值变化为超过了与高度差T3相对应地预先设定的临界值。判断结果,若未检测到旋转台2e的台阶部25g,则再次重复进行由激光传感器8b测量激光传感器8b和旋转台2e的表面之间的距离和判断。
图32B表示旋转台2e以转速V=V2旋转的状态。来自激光传感器8b的入射光入射到台阶部25g的跟前的旋转台2e的上表面。遮光件25h遮挡在光电传感器8c的LED81a和光电二极管82a之间。步骤S44判断为还未检测到旋转台2e的台阶部25g。
步骤S44的判断结果判断为检测到旋转台2e的台阶部25g的情况下,进入到步骤S45。步骤S45是停止旋转台2e的工序。旋转台2e的转速V是V=0。
图32C表示旋转台2e停止(V=0)的状态。来自激光传感器8b的入射光被入射到台阶部25g。遮光件25h遮挡在光电传感器8c的LED81a和光电二极管82a之间。
接着,进行步骤S46。步骤S46是以停止时的旋转位置为基准进行旋转台2e的位置校正的工序。通过从步骤S41进行到步骤S45,旋转台2e再现性良好,在规定的位置停止。例如该角度位置为0度,能再现性良好地校正旋转台2e的旋转角。
另外,步骤S44的判断结果,在判断为检测到旋转台2e的台阶部25g的同时能进行步骤S46的位置校正的情况下,在步骤S45中也可以不使旋转台2e的旋转停止。
采用本变形例的成膜装置,一边使旋转台以高速(V=V1)旋转一边采用设于旋转台的旋转轴上的遮光件和光电传感器大致定位旋转台的旋转位置后,一边使旋转台以低速(V=V2<V1)旋转一边用台阶部和激光传感器精密地定位旋转台的旋转位置。所以,能缩短位置校正工序所需时间,且能精密地进行定位。
此外,作为被检测部的台阶部与第1实施方式的第5变形例同样地可以设在旋转台的侧周面或下表面。这种情况下,激光传感器能设在真空容器的容器主体的侧周面的外侧或底面部的下侧。此外,在真空容器的容器主体的侧周面或底面部能设有入射窗。
此外,在本变形例中,遮光件和光电传感器被设在与真空容器1的容器主体12连通的壳体20、20a内。但是,收纳旋转轴22的下方侧的壳体20、20a既可以不与真空容器1的容器主体12能气密地连通,也可以将遮光件和光电传感器设于不与真空容器1的容器主体12能气密地连通的壳体20、20a内。或者,还可以将旋转轴22设于壳体20,20a的更下方侧且延长到真空容器1的外侧,遮光件和光电传感器设在被延长到旋转轴22的真空容器1的外侧的部分。
接着,参照图33,说明本发明的第1实施方式的第7变形例的成膜装置。
图33是用于说明本变形例的成膜装置的图,是表示第3下表面部的顶板的形状的另一例子的纵剖视图。
本变形例的成膜装置与第1实施方式的成膜装置不同点在于,在第3空间D的顶板11的内部沿旋转台2的径向形成有第1分离气体的流通室47。
参照图33,在第1实施方式中,第3下表面部配设在第1分离气体供给部的两侧,在与第1分离气体供给部相对应的部分形成槽,与此不同,在本变形例中,在第3空间D的真空容器1的顶板11的内部沿旋转台2的径向形成有第1分离气体的流通室47,在流通室47的底部沿长度方向穿设有多个气体喷出孔40。
所以,除了流通室47之外,不需要新设置第1分离气体供给部,能够得到与第1实施方式同样的效果,并且能够减少零件数。
接着,参照图34A~图34C,说明本发明的第1实施方式的第8变形例的成膜装置。
图34A~图34C是用于说明本变形例的成膜装置的图,是表示第32下表面部的顶板的下表面的形状的另一例子的纵剖视图。
本变形例的成膜装置与第1实施方式的成膜装置不同点在于,第3空间D的第3下表面部是曲面。
参照图34A~图34C,在第1实施方式中,第1分离气体供给的两侧的第3下表面部是平面,与此不同,在本变形例中,第1分离气体供给部41(42)的两侧的第3下表面部44是曲面。
第3下表面部44只要能分离第1反应气体和第2反应气体,就不限定于像第1实施方式那样呈平面的形状。第3下表面部44也可以如图34A所示那样是凹面,也可以如图34B所示那样是凸面,还可以如图34C所示那样是波浪型形状。例如,为如图34A所示的凹面的情况下,在第3下表面部44与第1下表面部45或第2下表面部45a相邻的端部能降低从旋转台2到第3下表面部44的高度。因此,能更效率良好地阻止第1反应气体和第2反应气体进入第3下表面部44。此外,为如图34B所示的凸面的情况下,在与凸面的顶点相对应的第3下表面部44能降低从旋转台2到第3下表面部44的高度。因此,能更效率良好地阻止第1反应气体和第2反应气体进入第3下表面部44。此外,为如图34C所示的波浪型形状的情况下,能设有多个如图34B所示那样的凸面的顶点。因此,能更效率良好地阻止第1反应气体和第2反应气体进入第3下表面部44。
另外,第3下表面部44被形成在顶板11的下表面。但是,也可以具有在与顶板11不同的构件的下表面形成与第3下表面44相同的形状,而在顶板11上安装该不同的构件的构成。
接着,参照图35A~图35C,说明本发明的第1实施方式的第9变形例的成膜装置。
图35A~图35C是用于说明本变形例的成膜装置的图,是表示第1反应气体供给部的气体喷出孔的形状的另一例子的仰视图。此外,图35D~图35G是用于说明本变形例的成膜装置的图,是表示第3下表面部的形状的另一例子的仰视图。另外,在图35A~图35C中,表示第3下表面部44和喷出孔33的配置位置。
本变形例的成膜装置与第1实施方式的成膜装置不同点在于,形成在第1分离气体供给部的喷出孔未自旋转台2的周缘向旋转中心呈直线状排列。
参照图35A~图35C,在本变形例中,将形成在第1分离气体供给部的喷出孔33构成为与配置成从旋转台2的周缘向旋转中心呈直线状排列的构成不同。只要喷出孔33能均匀地将第1分离气体供给到基板上,就不限定于像第1实施方式那样从旋转台2的周缘向旋转中心呈直线状排列配置的构成。能将喷出孔33构成为像以下那样配置。
在如图35A所示的构成中,由具有相对于旋转台2的直径倾斜的长方形形状的多个狭缝构成的喷出孔33沿旋转台2的径向隔有规定间隔地配置。此外,在如图35B所示的构成中,具有圆形形状的多个喷出孔33被蜿蜒配置。此外,在如图35C所示的构成中,由具有圆弧形状的多个狭缝构成的喷出孔33相对于旋转台2的旋转中心同心配置。
第3下表面部44也可以是空心的,也可以是在空心内导入第1分离气体的构成。即使在该构成的情况下,也能够将多个喷出孔33如图35A~图35C所示那样配置。
此外,在本变形例中,第3下表面部44具有大致扇形的上表面形状。但是,如图35D所示,也能设为具有长方形或正方形的上表面形状的构成。此外、如图35E所示,第3下表面部44也能设为其上表面的整体是扇形,具有弯曲成凹状的侧面44Sc的构成。此外,如图35F所示,第3下表面部44也能设为其上表面的整体是扇形,具有弯曲成凸状的侧面44Sv的构成。此外,如图35G所示,也可以是如下构成:第3下表面部44的旋转台2(图1)的旋转方向的上游侧的部分也能具有凹状的侧面44Sc,第3下表面部44的旋转台2(图1)的旋转方向的下游侧的部分也能具有平面状的侧面44Sf。另外,在图35D~图35G中,虚线表示形成于第3下表面部44的槽部43。在这些构成中,收纳于槽部43的第1分离气体供给部41、42(图2)从真空容器1的中央部、例如突出部53(图1)伸出。
通过这样配置喷出孔33,第1分离气体更加均匀地被供给到第3下表面部44,因此能更加效率良好地阻止第1反应气体和第2反应气体进入第3下表面部44。
接着,参照图36,说明本发明的第1实施方式的第10变形例的成膜装置。
图36是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的横截俯视图。此外,图36是真空容器1的顶板11被分离的状态的俯视图。
本变形例的成膜装置与第1实施方式的成膜装置不同点在于,第2反应气体供给部设置在输送口的旋转台的旋转方向上游侧。
参照图36,与在第1实施方式中第2反应气体供给部设置在输送口的旋转台的旋转方向下游侧不同,在本变形例中,第2反应气体供给部32设置在输送口15的旋转台2的旋转方向上游侧。
即使这样的布局也能更加效率良好地分离第1反应气体和第2反应气体,并且能阻止第1分离气体进入第1下表面部45和第2下表面部45a,因此,在第1下表面部45和第2下表面部45a中,能更加效率良好地分别将第1反应气体和第2反应气体供给到晶圆上。
接着,参照图37,说明本发明的第1实施方式的第11变形例的成膜装置。
图37是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的横截俯视图。图37表示在比第1下表面部45和第2下表面部低且比第1分离气体供给部41、42高的位置水平地切断真空容器1的顶板11。
本变形例的成膜装置与第1实施方式的成膜装置不同点在于,第3下表面部沿周向分割成两个部分,在两个部分之间设有第1分离气体供给部。
参照图37,与在第1实施方式中的第3下表面部的所有的部分从旋转台到顶板的下表面的高度相同这一点不同,在本变形例中,包括:包含第1分离气体供给部41、42并设在高于距旋转台2的距离为第3高度H3的位置的第3下表面部44a;以及与第3下表面部44a相邻并设在距旋转台2的距离为第3高度H3的位置的第3下表面部44b。
通过设置这样的区域,能更加效率良好地分离第1反应气体和第2反应气体,并且能阻止第1分离气体进入第1下表面部45和第2下表面部45a,因此,在第1下表面部45和第2下表面部45a中,能更加效率良好地分别将第1反应气体和第2反应气体供给到晶圆上。
此外,能通过考虑第1反应气体、第2反应气体和第1分离气体的喷出流量等来最佳地设计第3下表面部44b和第1分离气体供给部41、42之间的距离、第3下表面部44b的形状和大小。
接着,参照图38,说明本发明的第1实施方式的第12变形例的成膜装置。
图38是示意性地表示本变形例的成膜装置的立体图。
本变形例的成膜装置与第1实施方式的成膜装置不同点在于,替代第2下表面部,包括第6下表面部和第7下表面部。
参照图38,与在第1实施方式中的第2下表面部的所有的部分的从旋转台到真空容器的顶板的下表面的高度相同这一点不同,在本变形例中,替代第2下表面部,包括:包含第2反应气体供给部32并设在距旋转台2低于第2高度H2的位置的第6下表面部45b;以及与第6下表面部45b相邻并设在距旋转台2的距离为第2高度H2的位置的第7下表面部45a。
所以,第6下表面部45b除了替代第1分离气体供给部41或42而设有第2反应气体供给部32以外,与第3下表面部44完全相同。
这样,通过设置第6下表面部45b,能更加效率良好地分离第1反应气体和第2反应气体,并且能阻止第1分离气体和第1反应气体进入第6下表面部45b,因此,在第6下表面部45b中,能更加效率好地将第2反应气体供给到晶圆上。
另外,第6下表面部45b也可以与如图35A~图35C所示的空心的第3下表面部44同样地构成。
此外、在本变形例中,替代第2下表面部而包括第6下表面部和第7下表面部,但是也可以替代第1下表面部而包括:包含第1反应气体供给部并设在距旋转台低于第1高度H1的位置的第4下表面部;以及与第4下表面部相邻并设在距旋转台的距离为第1高度H1的位置的第5下表面部。通过设有第4下表面部,也能更加效率良好地分离第1反应气体和第2反应气体,并且阻止第1分离气体和第1反应气体进入第4下表面部,因此,在第4下表面部中能够更加效率良好地将第1反应气体供给到晶圆上。
接着,参照图39,说明本发明的第1实施方式的第13变形例的成膜装置。
图39是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的横截俯视图。此外,图39是真空容器的顶板被分离的状态的俯视图。
本变形例的成膜装置与第1实施方式的成膜装置不同点在于,在第1反应气体供给部和第2反应气体供给部的两侧还设置较低的顶部。
参照图39,与在第1实施方式中为了在第1分离气体供给部的两侧形成狭窄的空间而设有作为低于第1下表面部和第2下表面部的顶面的第3下表面这一点不同,在本变形例中,第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32的两侧还设有作为与第3下表面部同样低的顶面的第3下表面部44c~44f,这些第3下表面部44c~44f连续地构成。
如图39所示,设有第1分离气体供给部41(42)、第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32的区域以外,具有在与旋转台2相对的区域整个面设有第3下表面部的构成。该构成的另一种解释为,是第1分离气体供给部41(42)的两侧的第3下表面部44扩大到第1和第2反应气体供给部31、32的例子。在这种情况下,第1分离气体扩散到第1分离气体供给部41(42)的两侧,第1反应气体和第2反应气体扩散到第1反应气体供给部31和第2反应气体供给部32的两侧,两气体在第3下表面部44c~44f的下方侧且第3下表面部44c~44f和旋转台2之间的空间(狭窄的空间)合流,但是这些气体从位于第1(第2)反应气体供给部31(32)和第1分离气体供给部42(41)之间的排气口61(62)排出。这样,在本变形例中也能够获得与第1实施方式相同的效果。
另外,通过组合如图35A~图35C所示的空心的下表面部来构成第3下表面部44c~44f,也可以不用第1反应气体供给部31、第2反应气体供给部32、第1分离气体供给部41、42而将第1反应气体、第2反应气体和分离气体从相对应的空心的第3下表面部44c~44f的喷出孔33分别喷出。
接着,参照图40,说明本发明的第1实施方式的第14变形例的成膜装置。
图40是示意性地表示本变形例的成膜装置的构成的纵剖视图。
本变形例的成膜装置与第1实施方式的成膜装置不同点在于,在真空容器的中心部使支柱介于真空容器的底面部和顶板之间来防止反应气体混合。
参照图40,与在第1实施方式中的旋转台的旋转轴被设在真空容器的中心部而分离气体被供给到旋转台的中心部和顶板之间的空间这一点不同,在本变形例中,凹部80a被形成在真空容器1的中央区域的上表面上,在真空容器1的中心部,支柱81b设在收纳空间80的底部和凹部80a的上表面之间。
如图40所示,真空容器1的中央区域的底面部14向下方侧突出,形成驱动部的收纳空间80,并且在真空容器1的中央区域的上表面形成有凹部80a,通过在真空容器1的中心部使支柱81b介于收纳空间80的底部和凹部80a的上表面之间,防止来自第1反应气体供给部31的BTBAS气体和来自第2反应气体供给部32的O3气体经由中心部互相混合。
关于使旋转台2旋转的机构,以围着支柱80b地设有旋转套筒82b,沿着该旋转套筒82b设有环状的旋转台2。然后,在收纳空间80中设置由电动机83驱动的驱动齿轮部84、85,利用该驱动齿轮部84、85使旋转套筒82b旋转。86、87、88是轴承部。而且,在收纳空间80的底部上连接有供给第3分离气体的第3分离气体供给部72,并且在真空容器1的上部连接有用于将第2分离气体供给到凹部80a的侧面和旋转套筒82b的上端部之间的空间的第2分离气体供给部51。在图40中,用于将第2分离气体供给到凹部80a的侧面和旋转套筒82b的上端部之间的空间的开口部51a记载有左右2处,但为了使BTBAS气体和O3气体不经由旋转套筒82b的附近区域而相互混合,所以优选对开口部51a(第2分离气体供给部51)的排列数进行设计。
此外,在图40的变形例中,从旋转台2一侧来看,凹部80a的侧面和旋转套筒82b的上端部之间的空间相当于分离气体喷出孔,而且由该分离气体喷出孔、旋转套筒82b和支柱81b构成位于真空容器1的中心部的中心部区域C。
接着,参照图41,说明本发明的第2实施方式的基板处理装置。
图41是示意性地表示本实施方式的基板处理装置的构成的俯视图。
如图41所示,本实施方式的基板处理装置包括输送容器101、大气输送室102、输送臂103、加载互锁真空室104、105(相当于本发明的预备真空室)、真空输送室106、输送臂107、成膜装置108、109。
输送容器101是例如被称为收纳25张晶圆的前开式晶圆传送盒的封闭型的输送容器。大气输送室102是配置有输送臂103的大气输送室。加载互锁真空室104、105能在大气气氛和真空气氛之间切换气氛。真空输送室106是配置有2个输送臂107的真空输送室。成膜装置108,109是本发明的第1实施方式的成膜装置。
输送容器101是被从外部输送到包括未图示的载置台的搬入输出部而设置的。输送容器101被设置后,由未图示的开闭机构打开大气输送室102的盖,由输送臂103从输送容器101内取出晶圆。从输送容器101内取出的晶圆被搬进加载互锁真空室104或105内。接着,加载互锁真空室104或105的内部从大气气氛被切换成真空气氛。接着,晶圆由输送臂107自加载互锁真空室104或105取出,搬入成膜装置108或109中。之后,在成膜装置108或109中通过进行前文所述的成膜方法来实施成膜处理。
在本实施方式中,通过具有多个例如2个本发明的第1实施方式的例如5张处理用的成膜装置,能以高的生产率实施ALD或MLD的成膜处理。
此外,在本实施方式中,使用了本发明的第1实施方式的成膜装置108、109,所以通过在成膜装置中设有设于旋转台的周缘的被检测部和用于检测被检测部的位置检测部件,能位置精度良好地检测和校正旋转台的旋转位置,能够在真空容器与外部之间可靠地进行基板的搬入、输出。
以上,记述了本发明优选的实施方式,但是本发明并不限定于该特定的实施方式,在权利要求书记载的本发明要旨的范围内可以进行各种的变形、变更。

Claims (19)

1.一种成膜装置,其在真空容器内将包括第1反应气体和第2反应气体的至少两种原料气体按顺序供给并且进行上述至少两种上述原料气体按顺序供给的供给循环,从而形成薄膜,其特征在于,
包括:
旋转台,能旋转地设于上述真空容器内,具有载置基板的基板载置部;
第1反应气体供给部和第2反应气体供给部,为了供给上述第1反应气体和上述第2反应气体,分别从上述旋转台的周缘的互相不同的位置朝向旋转中心设置;
第1分离气体供给部,为了供给分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第1分离气体,从上述第1反应气体供给部和上述第2反应气体供给部之间的上述旋转台的周缘位置朝向旋转中心设置;
第1下表面区域,其是包括上述第1反应气体供给部的上述真空容器的顶板的下表面,设于距上述旋转台的距离为第1高度的位置;
第1空间,其形成在上述第1下表面区域和上述旋转台之间;
第2下表面区域,其是包括上述第2反应气体供给部的上述顶板的下表面,设于距上述旋转台的距离为第2高度的离开上述第1下表面区域的位置;
第2空间,其形成在上述第2下表面区域和上述旋转台之间;
第3下表面区域,其是包括上述第1分离气体供给部并沿着上述旋转台的旋转方向位于上述第1分离气体供给部的两侧的上述顶板的下表面,设于距上述旋转台低于上述第1高度和上述第2高度的第3高度的位置;
狭窄的第3空间,其形成在上述第3下表面区域和上述旋转台之间,具有供从上述第1分离气体供给部供给来的上述第1分离气体在上述第1空间和上述第2空间中流动的上述第3高度;
位置检测部件,用于检测上述旋转台的旋转位置;
被检测部,其设于上述旋转台的周缘,被上述位置检测部件检测;
中心部区域,其是上述顶板的下表面,设有第2分离气体供给部,该第2分离气体供给部用于将分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第2分离气体供给到上述旋转台的旋转中心的上述基板载置部侧;
排出口,用于将上述第1反应气体和上述第2反应气体与喷出到上述第3空间的两侧的上述第1分离气体和自上述中心部区域喷出的上述第2分离气体一起排出。
2.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
上述位置检测部件是激光传感器。
3.根据权利要求2所述的成膜装置,其特征在于,
上述激光传感器通过该激光传感器和上述旋转台的表面之间的距离的变化来检测上述被检测部。
4.根据权利要求3所述的成膜装置,其特征在于,
上述被检测部包括设于上述旋转台的表面、距该表面具有互相不同的高度差的第1和第2台阶部,
上述第2台阶部沿着上述旋转台的上述旋转方向而与上述第1台阶部的后方相接地设置。
5.根据权利要求3所述的成膜装置,其特征在于,
上述位置检测部件还包括:
具有发光元件和受光元件、检测上述旋转台的旋转轴的旋转位置的光电传感器;
设在上述旋转轴的侧周面、通过在上述发光元件和上述受光元件之间进行遮光而被上述光电传感器检测的遮光部。
6.根据权利要求5所述的成膜装置,其特征在于,
上述被检测部设于上述旋转台的表面、包括距该表面具有高度差的台阶部。
7.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
上述被检测部是被设在上述旋转台的上表面的周缘侧的径向的划线。
8.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
在上述旋转台的旋转中心的下侧具有用于供给将上述第1反应气体和上述第2反应气体分离的第3分离气体的第3分离气体供给部。
9.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
在上述真空容器的底面和上述旋转台之间具有供给将上述第1反应气体和上述第2反应气体分离的第4分离气体的第4分离气体供给部。
10.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
替代上述第1下表面区域,包括:
包含上述第1反应气体供给部并设在距上述旋转台低于上述第1高度的位置的第4下表面区域;
与上述第4下表面区域相邻并设在距上述旋转台的距离为上述第1高度的位置的第5下表面区域。
11.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
替代上述第2下表面区域,包括:
包含上述第2反应气体供给部并设在距上述旋转台低于上述第2高度的位置的第6下表面区域;
与上述第6下表面区域相邻并设在距上述旋转台的距离为上述第2高度的位置的第7下表面区域。
12.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
载置于上述基板载置部的上述基板表面是与上述旋转台的表面相同的高度,或上述基板的上述表面位于低于上述旋转台的上述表面的位置。
13.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
为了分别向上述第1反应气体供给部、上述第2反应气体供给部和上述第1分离气体供给部导入气体的气体导入件设于上述旋转台的旋转中心侧或周缘侧。
14.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
在上述第1分离气体供给部从上述旋转台的旋转中心侧朝向周缘地排列有喷出孔。
15.根据权利要求14所述的成膜装置,其特征在于,
作为上述第3下表面区域的、由该第3下表面区域所包括的上述第1分离气体供给部的上述喷出孔划分出的两个区域中,载置在上述基板载置部的上述基板的中心通过的部分的沿着上述旋转台的旋转方向的宽度尺寸分别为50mm以上。
16.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
上述第3下表面区域的上述顶板的下表面是平面或曲面。
17.根据权利要求1所述的成膜装置,其特征在于,
包括分别设置的上述真空容器的底面的周缘且在上述第1空间和上述第2空间的附近的第1排气口和第2排气口。
18.一种基板处理装置,其特征在于,
包括:
权利要求1所述的成膜装置;
气密地与上述成膜装置连接,在内部设有基板输送部的真空输送室;
气密地与上述真空输送室连接,能在真空气氛和大气气氛之间切换气氛的预备真空室。
19.一种成膜方法,其是如下的成膜方法:在真空容器中将包括第1反应气体和第2反应气体的至少两种原料气体按顺序供给并执行按顺序供给上述至少两种原料气体的供给循环而在基板上形成薄膜时,通过使供给用于分离载置有上述基板的旋转台上侧的上述第1反应气体和上述第2反应气体的第1分离气体的区域中的从上述旋转台的上表面到上述真空容器的顶板的高度低于供给上述第1反应气体和上述第2反应气体的区域中的从上述旋转台的上表面到上述顶板的高度,将上述第1分离气体供给到形成在上述旋转台上表面和上述顶板之间的狭窄的空间,将分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第2分离气体供给到作为上述顶板的下表面的上述旋转台的旋转中心上侧的中心部区域,通过将上述第1反应气体和上述第2反应气体与上述第1分离气体和上述第2分离气体一起排出,一边分离并供给上述第1反应气体和上述第2反应气体,一边形成薄膜,其特征在于,
包括:
校正上述旋转台的旋转位置的位置校正工序;
将基板载置到旋转位置被校正了的上述旋转台上的载置工序;
使上述旋转台旋转的旋转工序;
从下侧加热上述旋转台,由设于上述旋转台的互相不同的位置的第1反应气体供给部和第2反应气体供给部分别供给上述第1反应气体和上述第2反应气体,由设于上述第1反应气体供给部和上述第2反应气体供给部之间的第1分离气体供给部供给上述第1分离气体,使上述基板随着上述旋转台的旋转而移动,反复进行对上述基板表面供给上述第1反应气体、停止供给上述第1反应气体、供给上述第2反应气体和停止供给上述第2反应气体,形成薄膜的成膜工序;
从旋转位置被校正了的上述旋转台输出上述基板的输出工序。
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