CN110819966A - 成膜装置和成膜方法 - Google Patents

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桑田拓岳
庆本裕树
布重裕
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Abstract

本公开涉及成膜装置和成膜方法，在向载置于载置部的基板供给成膜气体来对基板进行成膜时，抑制成膜气体绕到载置部的下方并附着于载置部。在从与处理容器内的载置部相向的成膜气体供给部向载置于载置部的基板供给成膜气体来对基板进行成膜的成膜装置中，以隔着间隙包围载置部的周围的方式设置有第一环状体，并设置有从第一环状体的内周缘向下方延伸的第二环状体。另外，从载置部的周缘起设置包括沿着第二环状体的内周面沿至第二环状体的下端面的流路形成面的第三环状体。

Description

成膜装置和成膜方法
技术领域
本公开涉及对基板进行成膜的技术领域。
背景技术
作为对作为基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”)进行成膜的成膜装置，已知一种设置有载置台以及与载置台相向的处理气体供给部的成膜装置，其中，所述载置台用于在设为真空气氛的处理容器内载置晶圆。在这样的成膜装置中，向晶圆依次供给原料气体及与原料气体发生反应的反应气体，来在基板的表面沉积反应生成物的分子层，从而能够得到薄膜。
关于专利文献1所记载的成膜装置，在向载置在基座上的基板供给气体来对基板进行成膜的成膜装置中，将基座的边缘和以包围基座的方式设置的环的边缘设为互补的阶梯形状。由此，记载有如下的成膜装置：确保在环与基座之间具有弯曲为钥匙型的微小间隙，通过在穿过微小间隙的期间所产生的紊流，能够使微小间隙内的沉积物层的附着量增多，捕获原料气体向下部空间的进入。
另外，关于专利文献2所记载的成膜装置，在向处理容器内的基板供给反应气体来对基板进行成膜处理的成膜装置中，具备以在处理位置与基板的交接位置之间升降自如的方式构成的载置台、以及将处理位置的载置台的周围包围且分隔为处理空间和载置台的下部侧空间的包围构件。另外，还设置有锁紧圈，在载置台上升到处理位置时，该锁紧圈的内部边缘抵接于载置台上的基板的周缘部，该锁紧圈通过被从包围构件的上表面抬起，来防止反应气体绕到基板背面侧，在锁紧圈设置有用于抑制反应气体从锁紧圈与包围构件之间的间隙进入的筒状壁部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-12470号公报
专利文献2：日本特开2014-98202号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开是在这种情形下完成的，在于提供一种技术，在向载置于载置部的基板供给成膜气体来对基板进行成膜时，抑制成膜气体绕到载置部的下方并附着于载置部。
用于解决问题的方案
本公开的成膜装置具备：真空容器，其形成真空气氛的处理室；载置台，其上侧载置基板，所述载置台的下侧的中心部被支承构件支承于所述处理室，并且所述载置台的下侧的周缘部以与所述真空容器的底部分离的方式设置；成膜气体供给部，其以与所述载置台相向的方式设置于所述载置台的上方，用于向所述基板供给成膜气体来对所述基板进行成膜；排气口，其是在所述真空容器的侧壁沿着所述载置台的外周进行开口形成的；第一环状体，其从所述真空容器的侧壁的所述排气口的下方向所述载置台突出，所述第一环状体的内周缘部隔着间隙而与所述载置台的侧周相向，将所述处理室划分成上下区域；第二环状体，其以下端部位于比所述载置台的周缘部靠下方的位置的方式从所述第一环状体的内周缘部向下方延伸地形成；第三环状体，其以具备沿着所述第二环状体的内周面沿至所述第二环状体的下端面的流路形成面的方式从所述载置台的周缘部延伸地形成，并在所述第三环状体与所述第二环状体之间形成弯曲流路，所述弯曲流路用于捕获泄漏到所述间隙的所述成膜气体来使所述成膜气体在所述流路形成面和所述第二环状体上成膜。
发明的效果
根据本公开，能够在向载置于载置台的基板供给成膜气体来对基板进行成膜时，抑制成膜气体绕到载置台的下方并附着于载置台。
附图说明
图1是一个实施方式所涉及的成膜装置的纵截面图。
图2是成膜装置的局部横截面图。
图3是设置于成膜装置的圆环板、圆筒构件以及导向构件的分解立体图。
图4是示出弯曲流路的纵截面图。
图5是示出成膜装置的作用的说明图。
图6是示出成膜装置的作用的说明图。
图7是示出成膜装置的作用的说明图。
图8是说明在弯曲流路中捕获成膜气体的说明图。
图9是示出成膜装置的清洗的说明图。
图10是示出成膜装置的清洗的说明图。
图11是说明去除附着于弯曲流路的反应生成物的说明图。
图12是示出弯曲流路的其它例子的说明图。
图13是示出弯曲流路的其它例子的说明图。
图14是示出弯曲流路的其它例子的说明图。
图15是示出实施例中的与晶圆的处理张数对应的膜厚的特性图。
图16是示出比较例中的与晶圆的处理张数对应的膜厚的特性图。
具体实施方式
参照图1的纵截面图来说明本公开的成膜装置的一个实施方式。该成膜装置具备扁平的圆形的处理容器11。该处理容器11为在内部形成真空气氛的处理室，例如保存直径为300mm的圆形的作为基板的晶圆W。成膜装置将作为原料气体的TiCl4(四氯化钛)气体和作为反应气体的NH3(氨)气体交替地反复供给到该晶圆W来进行ALD，以在该晶圆W上形成TiN(氮化钛)膜。在供给TiCl4气体的时间段与供给NH3气体的时间段之间，供给作为非活性气体的N2(氮)气体来作为吹扫气体，从而处理容器11内的气氛从TiCl4气体气氛或NH3气体气氛置换为N2气体气氛。另外，在基于ALD的成膜处理过程中，向处理容器11内连续供给N2气体，来作为用于将TiCl4气体和NH3气体导入到处理容器11内的载气。另外，在对多张晶圆W进行成膜处理之后，向处理容器11内供给清洗气体(ClF3气体)，来进行用于将附着在处理容器11内的各部的TiN膜去除的清洗。
在上述的处理容器11的侧壁设置有晶圆W的搬入搬出口12以及用于开闭该搬入搬出口12的闸阀13。在比搬入搬出口12靠上部侧的位置设置有排气管道14，该排气管道14构成处理容器11的一部分，是纵截面的形状为使方形的管道弯曲成圆环状而构成的。针对该圆环的排气管道14，内侧下方的角部被切开，通过该切开的切口使该排气管道14的内外连通。关于排气管道14，将该切口的上方的纵壁表示为14A，将切口的外侧的底壁表示为14B。
排气管道14的底壁14B的内周端与作为第一环状体的形成为宽幅的水平的铝制的圆环板31的外周端连接，该圆环板31支承于排气管道14。关于圆环板31的结构，还参照作为成膜装置的局部横截面图的图2、作为圆环板31、后述的圆筒构件34以及导向构件35的分解立体图的图3、作为圆环板31、圆筒构件34以及导向构件35的纵截面图的图4来进行说明。该圆环板31的外周缘部向垂直上方突出而形成扁平的圆环突起32。该圆环突起32的上端与上述的排气管道14的垂直壁14A的下端隔着间隙相向。该间隙构成为用于对处理容器11内进行排气的排气口14C，利用后述的排气机构17对排气管道14内进行排气，由此从排气口14C对处理容器11内进行排气。另外，圆环板31的内周缘部向垂直下方突出而形成作为第二环状体的圆环突起33。
返回图1，上述的排气管道14经由排气管16而与由压力调整用的阀和真空泵构成的排气机构17连接。基于从后述的控制部10输出的控制信号来调整该压力调整用的阀的开度，从而将处理容器11内的压力设为所期望的真空压力。
以俯视观察时被上述的圆环板31包围的方式设置有水平的圆形的载置台21。在构成载置部的该载置台21中埋设有加热器22。该加热器22用于将晶圆W加热至例如400℃～700℃。载置台21的下表面侧中央部与贯通处理容器11的底部且沿上下方向延伸的支承构件23的上端连接，该支承构件23的下端与升降机构24连接。通过该升降机构24，使载置台21在图1中用虚线表示的下方位置与图1中用实线表示的上方位置之间升降。下方位置为用于在与从搬入搬出口12进入处理容器11内的晶圆W的搬送机构之间进行该晶圆W的交接的位置，在位于该下方位置时，载置台21的上表面位于比圆环突起33的下端靠下方的位置。上方位置为用于对晶圆W进行处理的位置，在位于该上方位置时，载置台21被圆环突起33包围。
图1中25为设置在支承构件23的、处理容器11的底部的下方的凸缘。图1中26为伸缩自如的波纹管，上端与处理容器11的底部连接，下端与凸缘25连接，用于确保处理容器11内的气密性。图1中27为3根(在图中仅示出了2根)支承销，图1中28为使支承销27升降的升降机构。在载置台21位于下方位置时，支承销27经由设置于载置台21的贯通孔29进行升降并从载置台21的上表面突出或退回，从而在载置台21与上述的搬送机构之间进行晶圆W的交接。
在处理容器11的底部形成有吹扫气体供给口41和清洗气体供给口42。从该吹扫气体供给口41出来的吹扫气体(N2气体)为用于防止成膜气体进入载置台21下部的气体。吹扫气体供给口41经由气体供给管43而与吹扫气体供给源连接，清洗气体供给口42经由气体供给管44而与清洗气体(ClF3气体)供给源连接。另外，图1中的附图标记43A、44A为流量调整部，V43、V44为阀。
在上述的排气管道14的上侧，以从上侧将处理容器11堵塞的方式设置有顶板部3。在顶板部3形成有：各自沿垂直方向形成的2个气体导入路径51、52；扁平空间53，其上侧与该气体导入路径51、52的下端连接；以及从扁平空间53的下部的互不相同的位置朝向斜下方延伸的多个气体流路54。顶板部3的下侧中央部构成向下方突出的突出部5，在该突出部5中形成上述的扁平空间53和气体流路54。突出部5的下表面的中央区域形成为与载置台21的表面相向的水平的相向面。相向面的周缘部进一步向下方突出而构成圆环突起5A，在该圆环突起5A，以沿着该圆环突起5A的周缘并且与载置台21相向的方式设置有圆形的喷淋板50。将由喷淋板50、圆环突起5A以及相向面围成的空间设为扩散空间58。突出部5和喷淋板50相当于成膜气体供给部。
在上述的相向面设置有各自形成为扁平的圆形的多个气体分散部55。气体分散部55例如沿着在俯视观察时以载置台21的中心为中心的同心圆配置。上述的气体流路54的下端与设置于该气体分散部55的上部的未图示的气体导入口分别连接。在气体分散部55的侧周面，沿周向隔开间隔地形成有多个气体喷出孔56，从气体流路54导入到气体分散部55的气体从该气体喷出孔56喷出，并在扩散空间58中沿横向扩散。像这样扩散的气体从设置于喷淋板50的气体喷出孔57朝向载置台21喷出。另外，在喷淋板50的下表面侧，沿着周缘部形成有圆环突起50A。
另外，如图1～图4所示，在载置台21的周围，以包围载置台21的方式设置有作为第一部件的圆筒构件34。圆筒构件34例如由氧化铝构成为比载置台21的厚度长的圆筒状，圆筒构件34具备相当于内侧环状体的圆筒部34A。圆筒部34A具备在使载置台21位于上方位置时沿着圆环板31的圆环突起33的内周面沿至下端面的流路形成面，圆筒部34A的下端朝向外周侧弯曲，形成支承后述的导向构件35的支承部34B。另外，在圆筒构件34的上端形成有向内周侧延伸出的水平部34C，圆筒构件34通过水平部34C固定于载置台21的上表面部的周缘。此时，水平部34C的上表面配置为与喷淋板50的下表面的圆环突起50A相向，当使载置台21位于上方位置时，在圆环突起50A与水平部34C的上表面之间形成极微小的间隙。
而且，在使载置台21移动至上方位置时，形成由载置台21的上表面、喷淋板50的下表面、圆环突起50A、水平部34C围成的晶圆W的处理空间300。并且，在如上所述那样经由喷淋板50向晶圆W供给了气体时，所供给的气体在处理空间300扩散，并经由圆环突起50A与水平部34C之间排出到圆环板31的上方，之后经由排气管道14排出。圆筒构件34的外周面相当于第一周面。
另外，以包围圆筒构件34的周围的方式设置有作为第二部件的大致圆筒形状的导向构件35。导向构件35例如由氧化铝构成，导向构件35具备在内周面具备第二周面的沿上下方向延伸的相当于上侧环状体的筒状部分35A，相当于下侧环状体的水平部分35B从筒状部分35A的下端朝向内侧延伸出，水平部分35B配置并固定于圆筒构件34的弯曲部34B的上表面。在载置台21升降时，圆筒构件34及导向构件35与载置台21一体地升降。圆筒构件34与导向构件35相当于第三环状体。
而且，如图4所示，在使载置台21上升到上方位置时，圆环板31的内缘侧的圆环突起33被插入到圆筒部34A的外周面与导向构件35的筒状部分35A的内周面之间。此时，如图2、图4所示，在圆筒部34A的外周面与圆环突起33的内周面之间形成非常狭窄的环状的间隙30A，在圆环突起33的外周面与导向构件35的圆筒部分35A的内周面之间也形成非常狭窄的环状的间隙30C。另外，在圆环突起33的下端面与导向构件35的水平部分35B的上表面之间也形成非常狭窄的环状的间隙30B。
这些间隙30A～30C的宽度被设定为即使在使载置台21的温度从室温上升到700℃而导致圆筒构件34、圆环板31以及导向构件35产生热膨胀/热收缩时也互不干涉的宽度。
根据这样的结构，形成弯曲流路30，在使载置台21位于上方位置并向载置台21的上表面侧供给了气体时，如图4所示，在该弯曲流路30中，进入到间隙30A的气体按照在间隙30A中朝向下方、在间隙30B中朝向外周方向、在间隙30C中朝向上方的顺序流动。因而，进入到间隙30A的气体被弯曲流路30导向而流出到导向构件35的外侧、圆环板31的下方。另外，如图1所示，在载置台21下降到下方位置时，构成为在圆筒构件34的下端及导向构件35的下表面与处理容器11的底面之间形成间隙。
如图1所示，上述的形成于顶板部3的气体导入路径51、52的上游端分别与配管71、81的下游端连接。配管71的上游端依次经由阀V1、气体贮存罐72A、流量调整部73A而与作为处理气体的TiCl4气体的供给源74A连接。流量调整部73A由质量流量控制器构成，针对从气体供给源74A供给的TiCl4气体调整向下游侧供给的流量。此外，关于后述的其它各流量调整部73B～73F，也与该流量调整部73A同样地构成，用于调整向配管的下游侧供给的气体的流量。
在向处理容器11内供给从气体供给源74A供给来的TiCl4气体之前，构成气体贮存部的气体贮存罐72A暂时贮存该TiCl4气体。在像这样贮存TiCl4气体来使气体贮存罐72A内升压至规定的压力之后，从气体贮存罐72A向气体导入路径51供给TiCl4气体。通过上述的阀V1的开闭来进行TiCl4气体从该气体贮存罐72A向气体导入路径51的供给和供给切断。通过像这样将TiCl4气体暂时贮存至气体贮存罐72A，能够将该TiCl4气体以比较高的流量供给到处理容器11。此外，关于后述的构成气体贮存部的各气体贮存罐72B、72D、72E，也与气体贮存罐72A同样地，暂时贮存从配管的上游侧的气体供给源供给的各气体。而且，通过设置于各气体贮存罐72B、72D、72E的下游侧的阀V2、V4、V5的开闭，来分别进行气体从各气体贮存罐72B、72D、72E向气体导入路径51、52的供给和供给切断。
上述的配管71中的处于阀V1的下游侧的部位与配管75的下游端连接。配管75的上游端依次经由阀V2、气体贮存罐72B、流量调整部73B而与N2气体的供给源74B连接。并且，配管75中的处于阀V2的下游侧的部位与配管76的下游端连接。配管76的上游端依次经由阀V3、流量调整部73C而与N2气体的供给源74C连接。
另外，配管76中的处于阀V3的下游侧的部位与配管77的下游端连接。配管77的上游端依次经由阀V7、流量调整部73G后分支成2根，各端部分别与清洗气体(ClF3)供给源74G和N2气体供给源74I连接。此外，清洗气体供给源74G和N2气体供给源74I构成为能够彼此独立地将气体的供给接通和断开，构成为能够向配管77进行仅供给清洗气体、仅供给N2气体、以及供给清洗气体和N2气体这三种供给。
接下来，说明配管81。配管81的上游端依次经由阀V4、气体贮存罐72D、流量调整部73D而与NH3气体的供给源74D连接。配管81中的处于阀V4的下游侧的部位与配管82的下游端连接。配管82的上游端依次经由阀V5、气体贮存罐72E、流量调整部73E而与N2气体的供给源74E连接。并且，配管82中的处于阀V5的下游侧的部位与配管83的下游端连接。配管83的上游端依次经由阀V6、流量调整部73F而与N2气体的供给源74F连接。
另外，配管83中的处于阀V6的下游侧的部位与配管84的下游端连接。配管84的上游端依次经由阀V8、流量调整部73H后分支成2根，各端部分别与清洗气体供给源74H和N2气体供给源74J连接。此外，清洗气体供给源74H和N2气体供给源74J构成为能够彼此独立地将气体的供给接通和断开，构成为能够向配管84进行仅供给清洗气体、仅供给N2气体、以及供给清洗气体和吹扫气体这三种供给。
另外，为了进行上述的吹扫而将从上述的N2气体供给源74B、74E供给的N2气体供给到处理容器11内。从N2气体供给源74C、74F分别供给的N2气体为针对TiCl4气体、NH3气体的载气，如上所述，该载气在对晶圆W的处理期间被连续地供给到处理容器11内，因此在进行吹扫时也被供给到处理容器11内。因而，该载气被供给到处理容器11内的时间段与为了进行吹扫而将来自气体供给源74B、74E的N2气体供给到处理容器11内的时间段重叠，载气也被用于吹扫。为了便于说明，在本说明书中，将从N2气体供给源74B、74E供给的气体记载为吹扫气体，将从N2气体供给源74C、74F供给的气体记载为载气。
成膜装置具备控制部10。该控制部10由计算机构成，具备程序、存储器以及CPU。在程序中编入有步骤组，使得能够实施成膜装置中的后述的一系列动作，通过该程序，控制部10向成膜装置的各部输出控制信号，来控制该各部的动作。具体地，通过控制信号来控制各阀V1～V8、V43、V44的开闭、由流量调整部73A～73H、43A、44A对气体的流量的调整、由压力调整机构18对处理容器11内的压力的调整、以及由加热器22对晶圆W的温度的调整等各动作。上述的程序例如被保存于光盘、硬盘、DVD等存储介质，并被安装于控制部10。
接下来，参照表示各阀的开闭状态以及各配管中的气体的流通状态的图5～图7来说明成膜装置中的成膜处理。在图5～图7以及说明后述的清洗处理的图9、图10中，对关闭的阀V标注阴影线来与打开的阀V加以区别地表示。另外，关于配管71、75～77、81～84，以相比于没有气体流通的部位而言进行加粗的方式示出有气体向下游侧流通的部位。
首先，在阀V1～V8关闭的状态下，通过搬送机构将晶圆W搬送到处理容器11内，并载置于交接位置处的载置台21。在搬送机构从处理容器11内退避之后，关闭闸阀13。通过载置台21的加热器22将晶圆W加热至上述的温度、例如450℃，并且使载置台21上升到上方位置而形成处理空间300。另外，将设置于处理容器11的底部侧的气体供给管43的阀V43打开，来以3.0L/分钟～20L/分钟的流量、例如4.0L/分钟的流量从吹扫气体供给口41向处理容器11内供给吹扫气体，并且利用设置于排气管16的排气机构17将处理容器11内调节为规定的真空压力。
然后，打开阀V3、V6，来从N2气体供给源74C、74F分别向气体导入路径51、52供给载气(N2气体)。另一方面，从气体供给源74A、气体供给源74D向配管71、81供给TiCl4气体、NH3气体。由于阀V1和V4关闭，这些TiCl4气体、NH3气体分别被贮存到气体贮存罐72A、72D中，从而使该气体贮存罐72A、72D内升压。然后，如图5所示，打开阀V1，来将贮存在气体贮存罐72A中的TiCl4气体经由喷淋板50供给到处理空间300，并供给到晶圆W。
与TiCl4气体向该处理容器11内的晶圆W的供给并行地，从气体供给源74B、74E分别向配管75、82供给吹扫气体(N2气体)。由于阀V2、V5关闭，吹扫气体被贮存到气体贮存罐72B、72E中，从而使该气体贮存罐72B、72E内升压。
之后，如图6所示，关闭阀V1，并且打开阀V2和V5。由此，停止向处理容器11内供给TiCl4气体，并且在气体贮存罐72B、72E中各自贮存的吹扫气体被供给到气体导入路径51、52，与TiCl4气体同样地在扩散空间58中扩散，从喷淋板50喷出到处理空间300，在处理空间300中沿横向扩散，并被吹扫到排气管道14。其结果，残留在处理空间300中的TiCl4气体被从处理容器11内去除。
接下来，如图7所示，关闭阀V2、V5，并且打开阀V4。由此，停止向气体导入路径51、52供给吹扫气体，并且气体贮存罐72D中贮存的NH3气体被供给到气体导入路径52，并从喷淋板50喷出到处理空间300。关于该NH3气体，也与TiCl4气体、吹扫气体同样地从喷淋板50供给到处理空间300，从而晶圆W的面内的各部被高均匀性地供给NH3气体。其结果，在晶圆W的面内高均匀性地吸附的TiCl4气体进行氮化反应，形成作为反应生成物的TiN的薄层。另一方面，由于阀V2、V5关闭，从气体供给源74B、74E分别向配管75、82供给的吹扫气体被贮存到气体贮存罐72B、72E中，从而使该气体贮存罐72B、72E内升压。
之后，关闭阀V4，并且打开阀V2和V5，从而停止向处理容器11内供给NH3气体，并且在气体贮存罐72B、72E中各自贮存的吹扫气体被供给到气体导入路径51、52，并与图6同样地从喷淋板50喷出到处理空间300。其结果，残留在处理空间300中的未反应的NH3气体被同时或基本上同时地从晶圆W的面内各部的上方被去除而停止氮化反应，由此晶圆W的面内各部的TiN的薄层的厚度一致。NH3气体被吹扫到排气管道14而被从处理容器11内去除。像这样进行吹扫，另一方面，由于阀V4关闭，从气体供给源74D向配管81供给的NH3气体被贮存在气体贮存罐72D中，从而使该气体贮存罐72D内升压。
像这样，当将向晶圆W依次供给TiCl4气体、吹扫气体、NH3气体、吹扫气体的循环设为1个循环时，重复进行该循环，来在晶圆W的表面沉积TiN的薄层，从而形成TiN膜。然后，当执行了规定次数的循环时，以与向处理容器11内搬入时相反的顺序将晶圆W从处理容器11搬出。
如上述那样向晶圆W供给气体来对晶圆W进行成膜处理，但在以往的成膜装置中，有时例如TiCl4气体等成膜气体会进入到圆环板31的圆环突起33与载置台21之间的间隙，之后流入到载置台21的下方侧，从而在载置台21的下表面附着反应生成物。而且，在载置台21中，有时附着有反应生成物的部位的热辐射率发生变化，在对晶圆W进行加热时，晶圆W的加热温度的面内均一性变差，从而晶圆W的膜厚的面内均一性变差。因此，通过从成膜装置中的处于载置台21的下方侧的吹扫气体供给口41供给吹扫气体，来抑制成膜气体绕到载置台21的下方侧。
然而，近年来，采用向狭窄的处理空间300一下子供给贮存在气体贮存罐72A、72B、72D、72E中的气体来提高生产率的方法。在采用这样的方法的情况下，载置台21的上方侧的气体的压力容易升高，要从处理空间300向排气管道14流入的成膜气体容易进入载置台21与圆环板31之间。
此时，通过使载置台21的下方侧的吹扫气体的流量增多，能够抑制成膜气体向载置台21的下方侧的流入，但当处理空间300侧的气体的流量小时，吹扫气体容易流入处理空间300侧。而且，当向处理空间300侧流入吹扫气体时，吹扫气体会使成膜气体的气流紊乱，或吹扫气体被吹到晶圆W，从而担心膜厚的均一性变差或膜质变差。
在本实施方式中，在设置于载置台21的周围的圆筒构件34的外周侧设置有导向构件35。由此，在使载置台21位于上方位置时，形成由圆筒构件34的外周面与圆环板31的圆环突起33的内周面之间的间隙30A、导向构件35的水平部分35B的上表面与圆环突起33的下端面之间的间隙30B、导向构件35的垂直部的内周面与圆环突起33的外周面之间的间隙30C相连而成的弯曲流路30。因此，如图8所示，进入到载置台21与圆环板31之间的气体被引导为在该弯曲流路30中流动，之后被释放到圆环板31的下方侧。
通过像这样在载置台21与圆环板31之间的间隙构成弯曲流路30来延长流路长度，如在后述的实施例中所示的那样，能够增大穿过载置台21的下方侧的气体的佩克莱数，能够使成膜气体不容易从载置台21上方流入到下方侧的空间。
像这样，在从处理空间300排出的气体进入到弯曲流路30时，在流过弯曲流路30的期间，气体中的容易生成反应生成物301的成膜气体例如TiCl4附着于圆环突起33、圆筒构件34以及导向构件35而被去除。
在从处理空间300侧流过弯曲流路30后被释放到圆环板31的下方侧的气体中，通过构成弯曲流路30来延长流路长度，来使成膜气体不容易流入到载置台21的下方侧，并且气体中的成膜气体被捕获从而含量变少。因而，抑制成膜气体附着于载置台21的下表面。
并且，当反复对晶圆W进行成膜处理时，在处理容器11的内壁或者圆筒构件34、导向构件35以及圆环板31的表面蓄积源于成膜气体的反应生成物，从而成为微粒的主要因素。因此，在成膜装置中的对晶圆W的处理中，每隔规定时间或每当处理了规定张数的晶圆W时，对处理容器11内执行清洗。
对清洗处理进行说明。例如在将处理完成的晶圆W从处理容器11送出之后，使没有载置晶圆W的状态的载置台21位于上方位置。并且，设为将阀V1～V6关闭的状态，并对处理容器11内进行真空排气，来调整处理容器11内的压力。
接着，如图9所示，一边调整处理容器11内的压力，一边利用加热器22将载置台调整到清洗处理时的温度例如160℃～250℃。并且，打开阀V7，来向气体导入路径51供给清洗气体。此时，在气体导入路径52侧，打开阀V8，来向气体导入路径52供给吹扫气体。由此，从喷淋板50向处理空间300供给氮气和清洗气体。另外，同样地，在使载置台21位于上方位置的状态下向气体导入路径51供给氮气，并且向气体导入路径52供给清洗气体(省略图示)。通过像这样依次向气体导入路径51、52分别供给清洗气体，能够去除附着在气体导入路径51、52内的反应生成物301。此时，清洗气体从处理空间300经过圆环板31的上方后被排出到排气管道14。
并且，在使载置台21位于上方位置的状态下，关闭阀V43，并打开阀V44。由此，从处理容器11的底面侧的气体供给口44向载置台21的下方侧的空间(省略图示)供给清洗气体。由此，载置台21的下方侧的空间中充满清洗气体，从而去除附着在载置台21的下方侧的空间的反应生成物301。
接着，停止供给清洗气体，并使载置台21下降到下方位置。由此，载置台21的下方侧的空间中充满的清洗气体从载置台21与圆环板31之间的间隙绕到载置台21的上方，并经由排气管道14被排出。
并且，在使载置台21位于下方位置的状态下，依次从气体导入路径51、气体导入路径52以及处理容器11的底面侧的气体供给口44分别供给清洗气体。图10示出从处理容器11的底面侧的气体供给口44供给清洗气体的例子。像这样，在使载置台21位于上方位置的状态以及使载置台21位于下方位置的状态的各个状态下，依次从气体导入路径51、气体导入路径52以及处理容器11的底面侧的气体供给口44供给清洗气体。由此，附着在处理容器11的内部的反应生成物301被去除，并经由排气管道14被排出。另外，如图8中说明的那样，在圆环突起33、圆筒构件34以及导向构件35上，由于在对晶圆W的成膜处理时从处理空间300侧流过弯曲流路30的成膜气体而附着了反应生成物301。此时，如图10所示，通过在使载置台21下降到下方位置的状态下向处理容器11内供给气体，来使被供给到处理容器11内的清洗气体遍布圆环板31的圆环突起33的内外周面、导向构件35的内周面、圆筒构件34的外周面。由此，如图11所示，附着在圆环板31、导向构件35以及圆筒构件34上的反应生成物301被去除。
根据上述的实施方式，在从与处理容器11内的载置台21相向的喷淋板50向载置于载置台21的晶圆W供给成膜气体来对晶圆W进行成膜的成膜装置中，以隔着间隙包围载置台21的周围的方式设置有圆环板31，并设置有从圆环板31的内周缘向下方延伸的圆环突起33。另外，从载置台21的周缘起还设置有包括圆筒部34A的圆筒构件34，圆筒部34A具备沿着圆环突起33的内周面沿至圆环突起33的下端面的流路形成面。并且，还设置有从圆筒构件34的下端沿水平延伸出并且沿着圆环突起33的外周面向上方延伸的导向构件35，在圆筒构件34及导向构件35与圆环突起33之间形成弯曲流路30。通过像这样将从载置台21的上方侧通往下方侧的流路设为弯曲流路30以延长流路长度，能够减少穿过弯曲流路30向圆环板31和载置台21的下方流出的气体的扩散。
另外，即使成膜气体进入了载置台21与圆环突起33之间的间隙，也能够将成膜气体捕获到流路形成面、导向构件35的内周面以及圆环突起33。因而，能够减少穿过弯曲流路30向圆环板31和载置台21的下方流出的气体中的成膜气体。其结果，能够抑制气体在载置台21的下方的扩散，并且能够减少成膜气体的含量，因此能够减少成膜气体在载置台21的下表面的附着。
并且，在将圆筒构件34和导向构件35一体地构成的情况下，在载置台21的温度升高时，由于热膨胀等，对导向构件35的部分施加的应力变大，有可能发生破损。因此，通过将圆筒构件34和导向构件35彼此独立地成形，能够抑制破损。另外，相比于将圆筒构件34和导向构件35一体地构成的情况而言，能够抑制制造成本。从抑制此时对圆筒构件34与导向构件35的接合部分施加的应力的观点出发，优选的是，圆筒构件34和导向构件35由彼此相同的材质、例如陶瓷构成。
另外，在圆筒构件34的下端部分，当突出到比载置台21靠下方的位置的部分变长时，载置台21的下方被圆筒构件34的下端部分划分开，从底面侧的吹扫气体供给口41、清洗气体供给口42供给的吹扫气体、清洗气体不容易遍布到处理容器11中。并且，存在载置台21的下方侧的气流受到阻碍等问题。根据上述的实施方式，使圆筒构件34和导向构件35弯曲，将由圆筒构件34、导向构件35以及圆环板31构成的流路设为上下弯曲的弯曲流路30。因而，能够在抑制圆筒构件34的突出到比载置台21靠下方的位置的部分变长的同时，延长流路长度。另外，当圆筒构件34的突出到比载置台21靠下方的位置的部分变长时，需要使载置台21的下方侧的空间增大，以避免阻碍载置台21的下方侧的气流。而且，当使载置台21的下方侧的空间增大时，为了维持真空压力而需要大的排气量，或者导致吹扫气体、清洗气体的供给量变大。通过如本实施方式那样由圆筒构件34、导向构件35以及圆环板31构成弯曲流路，能够将圆筒构件34的下端部分抑制得短，因此，即使不增大载置台21的下方侧的空间，也能够不阻碍载置台21的下方侧的气流。
另外，即使增加成膜气体的流量来提高生产率，也能够减少成膜气体向载置台21的下方侧的扩散，因此不需要增大向载置台21的下方侧供给的吹扫气体的流量，例如能够设为3.0L/分钟～20L/分钟左右的流量。能够像这样将向载置台21的下方侧供给的吹扫气体的流量抑制得小，因此能够抑制吹扫气体向处理空间300侧的流入，能够发挥稳定的成膜性。
另外，优选的是，在使载置台21上升到上方位置时，更可靠地避免圆环突起33与圆筒构件34及导向构件35之间的干渉。因此，优选的是，在以纵截面图进行观察时，在将载置台21加热到晶圆W的成膜温度例如450℃的状态下，圆筒构件34的外周面与圆环突起33的内周面之间的间隙30A的宽度d1、以及圆环突起33的外周面与导向构件35的内周面之间的间隙30C的宽度d2为1.0mm～5.0mm，进一步优选的是宽度d1与宽度d2为相同的宽度。此外，也可以将导向构件35的水平部分35B的上表面与圆环突起33的下端面之间的间隙30B设为与间隙30A、30C相同的宽度。
另外，优选的是，将间隙30A～30C设定为，避免在使载置台21的温度在从室温(25℃)至700℃的范围内变化时圆环突起33与圆筒构件34及导向构件35彼此接触。
弯曲流路30不限于上述的实施方式所示的结构。例如也可以如图12所示，以从导向构件35的圆筒部分35A的上端沿着圆环板31的下表面朝向外周方向延伸的方式设置水平部分35C。
另外，也可以如图13所示，设置从圆环板31的下表面向下方突出且沿着导向构件35的外周面延伸的环状壁部303。通过设为这种结构，能够进一步延长弯曲流路30的流路长度，能够进一步增大流过弯曲流路30时的成膜气体与圆环板31、导向构件35及圆筒构件34的接触面积。由于假设为通过使流路长度进一步延长来进一步增大穿过弯曲流路30的气体的佩克莱数，因此具有能够进一步抑制成膜气体向载置台21的下方侧的扩散的效果。
并且，也可以设为如下结构：如图14所示，使圆环板31的圆环突起33更厚，并且使弯曲部34D从圆筒构件34的下端水平地沿着圆环突起33的下端部的端面延伸，来确保弯曲流路30的长度。
在这样的结构中，也能够通过延长弯曲部34D的上表面与圆环突起33的下端面之间的距离，来延长弯曲流路30的长度，因此能够得到同样的效果。
如上所述，应认为本次公开的实施方式在所有方面是例示性的，而非限制性的。上述的实施方式可以在不脱离权利要求书及其主旨的情况下以各种各样的方式进行省略、置换、变更。
[实施例]
为了验证本公开所涉及的成膜装置的效果，进行了以下试验。作为成膜装置的实施例，使用了图1所示的成膜装置。另外，作为比较例，使用了除了以下不同方面以外与实施例同样地构成的成膜装置，该不同方面为：不设置导向构件35，在圆筒构件34不形成支承部34B，不将间隙的流路设为弯曲流路30而是设为比弯曲流路30短的直线状的流路。对于实施例和比较例，分别按照实施方式所示的方法依次对1000张晶圆W实施了成膜处理，并对处理后的各晶圆W上形成的膜的膜厚分布进行了测定，并针对每张晶圆W测定了所形成的膜的膜厚最薄的部位与最厚的部位之差(范围)以及平均膜厚。
图15和16是示出分别使用实施例和比较例所涉及的成膜装置来对从第1张晶圆W到第1000张晶圆W进行成膜处理时的与晶圆W的处理张数对应的、在第该张数的晶圆W上形成的膜的平均膜厚
Figure BDA0002161408980000171
以及在晶圆W上形成的膜厚的最大值与最小值之间的范围
Figure BDA0002161408980000172
的特性图。
如图15、16所示那样，可知在比较例中，随着晶圆W的处理张数的增加，在晶圆W上形成的膜的平均膜厚大幅度地减小，在实施例中，与比较例相比，即使在晶圆W的处理张数增加时，在晶圆W上形成的膜的平均膜厚的减小也小。因而，可以说晶圆W的表面间的膜厚的误差小。推测这是因为，附着在载置台21的下方的成膜气体的反应生成物逐渐蓄积，从而晶圆W的平均膜厚逐渐变薄，但在实施例中，由于成膜气体向载置台21的下方侧的流出得到抑制，因此能够抑制成膜气体的反应生成物在载置台21的下方侧的附着。
另外，在实施例和比较例各自的成膜装置中，计算从载置台21与圆环板31之间的间隙向载置台21的下方侧流入的气体(在流路的下端测定)的佩克莱数，并计算根据佩克莱数计算出的防止气体的逆扩散所需要的从载置台21的下方侧供给的吹扫气体的流量，计算的结果是，在比较例中为6.6L，与此相对地，在实施例中为4L左右。根据该结果，可以说实施例相比于比较例而言，气体不容易扩散到载置台21的下方侧，能够减小从载置台21的下方侧供给的吹扫气体的流量。推测这是因为通过将圆筒构件34与导向构件35组合而构成弯曲流路30来使流路长度变长。

Claims (8)

1.一种成膜装置，具备：
真空容器，其形成真空气氛的处理室；
载置台，其上侧载置基板，所述载置台的下侧的中心部被支承构件支承于所述处理室，并且所述载置台的下侧的周缘部以与所述真空容器的底部分离的方式设置；
成膜气体供给部，其以与所述载置台相向的方式设置于所述载置台的上方，用于向所述基板供给成膜气体来对所述基板进行成膜；
排气口，其是在所述真空容器的侧壁沿着所述载置台的外周进行开口形成的；
第一环状体，其从所述真空容器的侧壁的所述排气口的下方向所述载置台突出，所述第一环状体的内周缘部隔着间隙而与所述载置台的侧周相向，将所述处理室划分成上下区域；
第二环状体，其以下端部位于比所述载置台的周缘部靠下方的位置的方式从所述第一环状体的内周缘部向下方延伸地形成；
第三环状体，其以具备沿着所述第二环状体的内周面沿至所述第二环状体的下端面的流路形成面的方式从所述载置台的周缘部延伸地形成，并在所述第三环状体与所述第二环状体之间形成弯曲流路，所述弯曲流路用于捕获泄漏到所述间隙的所述成膜气体来使所述成膜气体在所述流路形成面和所述第二环状体上成膜。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
所述流路形成面沿着所述第二环状体的内周面经由所述第二环状体的下端面沿至所述第二环状体的外周面，
所述弯曲流路为沿上下方向折返的流路。
3.根据权利要求2所述的成膜装置，其中，
所述第三环状体包括第一部件和第二部件，其中，所述第一部件具备形成所述流路形成面的一部分并且沿着所述第二环状体的内周面的第一周面，所述第一部件被支承于所述载置台，所述第二部件具备形成所述流路形成面的一部分并且沿着所述第二环状体的外周面的第二周面，所述第二部件被支承于所述第一部件，
所述第一部件和所述第二部件单独地成形。
4.根据权利要求3所述的成膜装置，其中，
所述第二部件具备：
上侧环状体，其包围所述第二环状体的外周面，所述上侧环状体的内周面形成所述第二周面；以及
下侧环状体，其从所述上侧环状体的内周面向该上侧环状体的中心侧延伸，所述下侧环状体的上表面与所述第二环状体的下端面相向，
所述第一部件具备：
内侧环状体，其外周面形成所述第一周面；以及
支承部，其从所述内侧环状体的外周面向该内侧环状体的外侧延伸，从下方支承所述下侧环状体。
5.根据权利要求3或4所述的成膜装置，其中，
所述第一部件、所述第二部件分别由陶瓷构成。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的成膜装置，其中，
所述弯曲流路形成为具备从纵截面观察时的宽度为1.0mm～5.0mm的部位。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的成膜装置，其中，
所述成膜气体供给部交替地反复供给作为成膜气体的原料气体以及用于与所述原料气体发生反应来生成反应生成物的反应气体，且在供给原料气体期间与供给反应气体期间之间的期间供给吹扫气体，
在所述真空容器的底部设置有用于供给吹扫气体的吹扫气体供给口，所述吹扫气体用于抑制所述成膜气体附着于所述载置台的下表面，
在从所述成膜气体供给部分别喷出原料气体、反应气体、吹扫气体的期间，从所述吹扫气体供给口以3.0L/分钟～20L/分钟的流量供给吹扫气体。
8.一种成膜方法，使用向基板供给成膜气体的成膜装置，所述成膜方法包括以下工序：
在真空容器的处理室形成真空气氛；
将基板载置在载置台的上侧，其中，所述载置台的下侧的中心部被支承构件支承于所述处理室，并且所述载置台的下侧的周缘部以与所述真空容器的底部分离的方式设置；
从以与所述载置台相向的方式设置于所述载置台的上方的成膜气体供给部向所述基板供给成膜气体，来对所述基板进行成膜；以及
从在所述真空容器的侧壁沿着所述载置台的外周进行开口而形成的排气口进行排气，
其中，所述成膜装置具备：
第一环状体，其从所述真空容器的侧壁的所述排气口的下方向所述载置台突出，所述第一环状体的内周缘部隔着间隙而与所述载置台的侧周相向，将所述处理室划分成上下区域；
第二环状体，其以下端部位于比所述载置台的周缘部靠下方的位置的方式从所述第一环状体的内周缘部向下方延伸地形成；以及
第三环状体，其以具备沿着所述第二环状体的内周面沿至所述第二环状体的下端面的流路形成面的方式从所述载置台的周缘部延伸地形成；
所述成膜方法还包括以下工序：将泄漏到所述间隙的所述成膜气体捕获到形成于所述第二环状体与所述第三环状体之间的弯曲流路，来使所述成膜气体在所述流路形成面和所述第二环状体上成膜。
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